JPH0770754A - 基板を被覆する装置 - Google Patents

基板を被覆する装置

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JPH0770754A
JPH0770754A JP6004227A JP422794A JPH0770754A JP H0770754 A JPH0770754 A JP H0770754A JP 6004227 A JP6004227 A JP 6004227A JP 422794 A JP422794 A JP 422794A JP H0770754 A JPH0770754 A JP H0770754A
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electrodes
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Shieeraa Mihiyaeru
シェーラー ミヒャエル
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リッター ヨーヘン
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    • H01J37/32706—Polarising the substrate

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は寄生プラズマを発生させることなく
プラズマ・ボリューム内への基板キャリアを介してイン
ライン設備へエネルギを供給するようにした基板を被覆
する装置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明の基板を被覆する装置は、被覆設備の
キャリヤ背面へ暗黒部距離のところに配置した容量結合
電極を経て無接触でＲＦが接続される。被覆側の暗黒部
シールドはプラズマ帯域を構成し、寄生プラズマの生成
を防ぐ。それによって、定まったプラズマ帯域で移動し
ている基板キャリヤにＨＦ基板バイアス電圧を与えるこ
とができ、寄生プラズマの発生を回避できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特許請求の範囲１の前文
部分に記載した基板被覆装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】種々のエッチング、コーティング法で
は、イオンを基板に向かって加速するプラズマを用いて
いる。層の厚みすなわちエッチング深さを制御できるよ
うにするために、プラズマを取り囲む２つの電極の間に
直流電圧が与えられる。
【０００３】非導電性層を基板上に積層しようとする場
合、直流電圧の代わりに交流電圧を印加して基板に直流
電位を発生させなければならない。このことは、基板の
方向に特にイオンの荷電粒子を加速するために必要であ
る。
【０００４】コーティングまたはエッチング効果を得る
ためには、プラズマと電極との間における一定の電位差
の発生が必須である。電極にＨＦ電圧が印加される場
合、正の半周期中、かなりの多くの電子が電極面に流れ
得るが、負の半周期中には電極面から正イオンが逃げる
可能性がある。しかしながら、時間平均されるので、同
量の正負電荷キャリヤがプラズマから運ばれ、電極は周
期を通じてプラズマに対して負に荷電されることにな
り、最終的には、ほぼ全周期を通じて正イオンが電極に
流れ得る。電極が正スペース電荷領域を発生し、これが
整流効果と、バリヤ層キャパシタンスの生成に通じる
（DEP37 08 717、第５欄第２０行〜第６欄第６行参
照）。
【０００５】カソード・スパッタリングあるいは誘電体
酸化物の反応スパッタリングの場合、２つの電極の間に
存在する直流電圧に交流電圧を重畳することは既に知ら
れている（米国特許第3 461 054 ）。カソードの上、ア
ノードの下には、スパッタ・ダイアフラムが設けてあ
り、加工しようとしている基板がアノードの上に配置し
てある。静止アノード上に基板を配置することにより、
このタイプの装置では、基板が移動している場合、たと
えば、スパッタリング・プロセスがインライン・システ
ムにおけるダイナミック・コーティング・プロセスであ
る場合には、スパッタリング・プロセスを維持すること
は不可能である。
【０００６】同じことがプラズマ・ボリュームを囲んで
いる電極に電流を供給する方法にも当てはまる（米国特
許第4 719 154 号、 米国特許第4 424 101 号、 米国特許
第3767 551 号、 米国特許第3 617 459 号、 米国特許第4
572 842 号; 1967年 5月 Electrochem. Soc.の第１１
４巻、第５号、第506 頁、 第1 図のF. Vratny 「Deposit
ion of Tantalum and Tantalum Oxide by Superimposed
RF and DC Sputtering」; EP-A-O 347 567; 1985年 1
月、 J. Appl. Phys. 51 (1) 第59-66 頁、 K. Koehler,
J. W. Coburn, D. E. Horne, E. Kay 「Plasma potentia
l of 13.56 MHz rf argon glow discharge in a planar
system」）。
【０００７】高周波作動式スパッタリング装置も知られ
ており、これは基板キャリヤとしての扁平アノードと、
このアノードに対向して配置した扁平カソードからなる
(DEOS 21 02 353）。この装置は、さらに、基板上に積
層しようとしている材料からなるアンチカソードを包含
し、このアンチカソードはカソードに向いた側に配置し
てある。この装置もインライン作業で基板を加工するに
は向いていない。
【０００８】さらに、レセプタクル内で被覆しようとし
ている基板が動く装置も公知である(DE-OS 29 09 804)
。プラズマの発生のための高周波電圧がラインを経て
基板ホルダとターゲット・ホルダに印加される。基板の
積層および装着の詳細は図示されていない。
【０００９】さらにまた、スクリーンを電源電圧に接続
したターゲットの背後に設け、プラズマによって導電性
対象物を注意深く被覆する装置も知られている(DE-OS 3
7 00633) 。しかしながら、この装置は平行プレート・
リアクタであり、キャリヤへのＨＦエネルギの安定した
供給が不可能であり、むしろ、二次プラズマが添加する
ことになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】インライン装置でダイ
ナミック・コーティングを可能とし、被覆中に基板を被
覆源を通過して移送装置によって運び、高周波電圧を電
極に印加するためには、電極を摺動接点またはローラ接
点を経てガルバニック的に接続することが考えられる。
しかしながら、電圧接続領域に寄生プラズマが生じ、移
送装置の技術的に高価な暗黒部シールドを通してしかこ
れを抑制することができない。さらに、摺動接点または
ローラ接点は時間中に被覆され、特にコーティングが電
気絶縁体からなる場合には動力分配装置上に負の効果を
与えることになる。これに加えて、摺動接点またはロー
ラ接点を用いる場合に生じる強い機械的なひずみが粒子
の生成を支援することになり、これが順次に層の品質を
低下させることになるという事実がある。
【００１１】最後に、グロー放電を介して基板をエッチ
ングする装置も知られており、ここでは、電極と基板あ
るいは基板キャリヤとの間のボリュームが約５ｍｍのギ
ャップを残して架橋されており、グロー放電が基板キャ
リヤと電極との間のボリュームに限られる。しかしなが
ら、静止基板キャリヤを包含しているので、この装置も
インライン設備に不向きである。
【００１２】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、寄生プラズマを
発生させることなくプラズマ・ボリューム内への基板キ
ャリヤを介してインライン設備へエネルギを供給するよ
うに構成した基板を被覆するための装置を提供すること
にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、基板を被覆する装置であって、直
流電位または交流電位を持つ第１の平坦な電極と、直流
電位または交流電位を持つ第２の平坦な電極と、第１の
平坦な電極のための第１シールドと、第１電極から所定
の距離のところに配置した基板キャリヤと、を包含する
装置において、基板キャリヤが２つの平坦な電極の間に
設けてあり、これらの電極の面に対して平行に移動で
き、第１シールドが第１の平坦な電極から基板キャリヤ
の片面付近へあるいは基板へ延びており、この第１シー
ルドが第１電極と共にガス入口を持つプラズマ・ボリュ
ームを囲んでおり、第２の平坦な電極がシールドを備え
ており、シールドからの電極の距離が暗黒部距離よりも
小さいことを特徴とする装置、が提供される。
【００１４】
【実施例】本発明のいくつかの実施例を図面に示してあ
るが、これらの実施例を以下にさらに詳しく説明する。
【００１５】図１には、上壁２と下壁３とによって構成
されたプロセス室１が概略的に示してある。プロセス室
１のこれら２つの壁２、３の間には、上方電極５と下方
電極６を包含するプラズマ・ボリューム４が配置してあ
る。これらの電極５、６はＴ字形であり、上方電極５の
面積７が下方電極６の面積８よりも幾分大きくなってい
る。
【００１６】上方電極５は、ポット形暗黒部シールド９
によって囲まれており、この暗黒部シールド９は、その
底にチューブ形の接続片１０を包含する。この接続片１
０の外面は壁２に設けた孔の内壁面に乗っている。電極
５は面７に直角に配置した軸１１を備えた接続片１０を
通して案内され、この軸１１は高周波交流電圧源１２の
端子に接続してある。交流電圧源１２の他方の端子は、
壁２と共に、アース電位１３に接続している。暗黒部シ
ールド９において、電極５の面７の下方には、ガス管路
１４または１５が配置してあり、このガス管路を通して
プロセスガスがプラズマ・ボリューム４内へ導入され
る。これらのプロセスガスは、たとえば、ＳｉＨ4 およ
びＮ2 Ｏである。ガス管路１４、１５を通す代わりに、
プロセスガスを電極５と暗黒部シールド９の間の内部空
間１６を通してプラズマ・ボリューム４へ導入してもよ
い。プラズマが存在することによって、ガスは分離され
て反応性の高いラジカルを生成し、これが好ましくは室
壁などと衝突することによって反応して最終製品、たと
えば、ＳｉＯ2 を生成する。
【００１７】プラズマ室４の下方境界は基板キャリヤ１
８内に埋め込まれた基板１７によって形成される。この
基板キャリヤ１８は、下方電極６のための下方暗黒部シ
ールド１９上を案内され得る。上方暗黒部シールド９と
同様に、下方暗黒部シールド１９もチューブ状の接続片
２０を有し、これがその外面で壁３に設けた貫通孔の内
壁面と衝合する。しかしながら、上方暗黒部シールド９
と異なり、下方暗黒部シールド１９はポット形状とはな
っておらず、むしろ、下方電極６の面８を受け入れるく
ぼみ２１を設けた円板状である。面８に直角なウェブ２
２が高周波源１２の端子に接続してあり、壁３はアース
電位１３となっている。
【００１８】プラズマ室４内に配置されたプラズマは電
圧源１２の電圧を上方電極５に印加することによって点
火される。この電圧は13.56 ＭＨｚの高周波電圧である
と好ましい。より高い被覆率を得るためには、永久磁石
を電極内に組み込み、ＲＦマグネトロン動作が生じるよ
うにするとよい。
【００１９】暗黒部シールド９および１９は、電極５ま
たは８の背面に寄生プラズマが発生するのを防ぐ。さら
に、放電帯域の側方境界も形成する。
【００２０】被覆しようとしている基板１７は基板キャ
リヤ１８のくぼみ内に起き、この基板キャリヤによって
電極５またはプラズマ・スペース４を通過して運ばれ
る。基板キャリヤ１８の動きは矢印２５で示してある。
基板キャリヤ１８は、第１図に示すよりもかなり大きく
してもよく、前後方向にいくつかの基板を支持するよう
にしてもよい。こうして、異なった基板を順次に被覆す
ることが可能となる。
【００２１】電極５、８の配置により、電圧源１２のＨ
Ｆエネルギーがプラズマ・ボリューム４に容量的に送り
込まれる。
【００２２】下方電極６と基板キャリヤ１８の間の距離
ｄは、寄生プラズマが発生することがないように暗黒部
距離を超えてはならない。同じ理由のために、上方電極
５の暗黒部シールド９からの距離ａまたはｂは暗黒部距
離よりも小さい。キャリヤ１８に対する電極５のキャパ
シタンスはできるだけ大きくなければならず、また、電
極の質量はできるだけ小さくて、基板キャリヤ１９のと
ころに効率よく直流電位を発生させなければならない。
基板キャリヤ１９も暗黒部距離のところで被覆領域を越
えた前後の面をシールドされている。それによって、プ
ラズマ帯域のエントレインメントと寄生プラズマの発生
が打ち消し合うことになる。基板キャリヤ１９その自体
は、図示しない移送装置からの直流電流によって分離さ
れたままとなり、それによって、移送装置が一定の方法
でアース電位に接続され得るように設けてある。
【００２３】図２において、ここにはＨＦエネルギーの
容量結合の別の実施例が示してある。ここでも、基板
は、たとえば、スパッタリング法によって動的に、たと
えば、プラズマ源を通過して動かすことによってインラ
イン設備で被覆される。ここでの基板の動きは参照符号
３０で示す図面の平面に生じる。
【００２４】図２に示す配置は、図１の配置に対して９
０度傾いている。たとえば、電極はもはや頂部、底部の
ところになく、左右にある。さらに、図２の配置では、
中央電極が側部電極の間に設けてあるので、被覆は左右
両方向に生じる。
【００２５】中央電極３１および２つの側部電極３８、
３９を介して、２つの真空またはプラズマ室３２、３３
が形成され、その中に、個別のガス供給部３４、３５ま
たは３６、３７がそれぞれ設けてある。頂部および底部
のところで、プラズマ室３２、３３はＵ字形壁４０、４
１によって閉ざされている。これらの壁４０、４１は、
それぞれ、スリット４２、４３を包含し、このスリット
を通して中央電極３１のウェブ４４または４５が案内さ
れる。頂部ウェブ４４には直流または交流電圧源４６の
一端子が接続してあり、他の端子はアース４７に接続し
てある。壁４０もアース４７に接続してある。
【００２６】電圧源４６が交流電圧源である場合、13.5
6 ＭＨｚの電圧を持つと好ましい。電圧源４６は電極３
８、３９とも接続してあり、ボリューム３２、３３内に
おいて、稀ガスが入口チューブ３４〜３７を通して導入
され、イオン化されて電極３８、３９の方向へ加速され
る場合にプラズマが生じる。衝突するイオン材料の高エ
ネルギによって、基板４８、４９上の層として配置され
た電極３８、３９の表面が叩かれる。基板４８、４９は
Ｕ字形基板キャリヤ５２の外面５０、５１上に配置され
ており、ウェブ４５に係合する図示しない移送機構によ
ってＵ字形基板キャリヤが被覆装置を通して移動させら
れる。できるだけ少ない干渉異物粒子を生じさせるため
に、移送機構は室の下方領域（壁４１に境されている）
に配置してある。基板キャリヤ５２そのものは移送機構
（図示せず）から電気的に絶縁されており、上端も他の
物体にはなんら接触していない。摩耗によって粒子汚染
にかなり寄与すると思われるガイドローラ類も設けてな
い。Ｕ字形基板キャリヤ５２の２つの軸の間には中央電
極３１が配置してあり、これは暗黒部距離に対応する距
離ｃ、２つの軸から隔たっている。
【００２７】中央電極３１は、その結果、Ｕ字形基板キ
ャリヤ５２のための結合電極として役立つ。寄生プラズ
マの発生を防ぐために、基板キャリヤはその外面を適当
な暗黒シールド５５、５６または５７、５８によって囲
まれている。
【００２８】両実施例において、プラズマが燃焼し得る
領域は被覆ボリュームそのものに限られる。さらに、Ｈ
Ｆパワーの無接触結合により、摩耗粒子の生成が回避さ
れる。ＨＦパワーの無接触無粒子結合のさらなる利点は
プレーナ・パワー供給により基板面または基板キャリヤ
面上でのＨＦバイアス電圧の変動がパワーを特定の接点
側に供給するガルバニック結合の場合よりもかなり少な
くなることにある。これによって、層特性あるいはエッ
チング分布のより良好な均一性が得られる。
【００２９】
【発明の効果】本発明で達成される利点は、特に、干渉
プラズマまたは粒子あるいはこれら両方を生じさせるこ
となくインライン設備の移動基板へ所定のＨＦバイアス
を接続できることにある。暗黒部距離で平坦な電極を通
過して基板キャリヤを移動させることによって、基板キ
ャリヤおよび基板を通してプラズマ・ボリュームへ容量
的にＨＦパワーを導入することができ、それによって、
基板にバイアス電位が生じ、同時にイオン・ボンバード
メントが生じる。電極シールドはプラズマ・ボリューム
からプラズマが逃げられないように選定する。これによ
り、プラズマＣＶＤプロセスの場合、非制御要領で基板
上に層が積層されるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】可動基板を備えたスパッタリング装置を示す説
明図であり、２つの電極間にプラズマ・ボリュームが設
けてあり、高周波電圧がこれら両電極に印加される。
【図２】図１の後の設備に従うスパッタリング装置を示
す説明図であり、ここでは、２つの対向した基板を同時
に被覆し、ソードが電極間の電圧に与えられる。
【符号の説明】
１ プロセス室 ２ 上壁 ３ 下壁 ５ 上方電極 ６ 下方電極 ９ ポット型暗黒部シールド（第１シールド） １０ 接続片 １２ 高周波交流電圧源 １８，５２ 基板キャリア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グイド ブラング ドイツ Ｄ−64569 ナウハイム アルバ ート−アインシュタイン−シュトラーセ １ (72)発明者 ライナー ゲーゲンヴァルト ドイツ Ｄ−63322 レーデルマルク ブ ルフヴィーゼンシュトラーセ 69アー (72)発明者 クラウス ミヒャエル ドイツ Ｄ−63571 ゲルンハウゼン シ ェーネアウスジヒト 16アー (72)発明者 ミヒャエル シェーラー ドイツ Ｄ−63517 ローデンバッハ イ ム ヘーグホルツ １アー (72)発明者 ヨーヘン リッター ドイツ Ｄ−35321 ラウバッハ グリュ ネス メール 16 (72)発明者 オリバー ブルクハート ドイツ Ｄ−63450 ハナウ シュヌール シュトラーセ 19

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直流電位または交流電位を持つ第１の平
    坦な電極（５；３８、３９）と、直流電位または交流電
    位を持つ第２の平坦な電極（６、３１）と、第１の平坦
    な電極（５；３８、３９）のための第１シールド（９；
    ５５−５８）と、第１電極（５；３８、３９）から所定
    の距離のところに配置した基板キャリヤ（１８；５２）
    とを包含する基板（１７；４８、４９）を被覆する装置
    において、 基板キャリヤ（１８；５２）が２つの平坦な電極（５、
    ６；３１、３８；３１、３９）の間に設けてあり、これ
    らの電極（５、６；３１、３８；３１、３９）の面に対
    して平行に移動でき、 第１シールド（９；５５−５８）が第１の平坦な電極
    （５；３８、３９）から基板キャリヤ（１８；５２）の
    片面付近へあるいは基板（１７；４８、４９）へ延びて
    おり、この第１シールド（９；５５−５８）が第１電極
    （５；３８、３９）と共にガス入口（１４、１５；３
    ６、３７；３４、３５）を持つプラズマ・ボリューム
    （４；３２，３３）を囲んでおり、 第２の平坦な電極（６、３１）がシールド（１９、５
    ２）を備えており、 シールド（９；５５−５８、１９、５２）からの電極
    （５；３８、３９；６１、３１）の距離（ｄ、ｃ、ａ）
    が暗黒部距離よりも小さいことを特徴とする基板を被覆
    する装置。
  2. 【請求項２】 第１電極（５）のシールド（９）がポッ
    ト形状に設けてあり、開口領域が基板（１７）に向いて
    いることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 第２電極（８）のシールド（１９）がく
    ぼみ（２１）を備えたプレートであり、このくぼみ内に
    大面積の電極（８）が収容してあることを特徴とする請
    求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 移送装置（１８）が、その上面にくぼみ
    を有し、このくぼみ内に基板（１７）が収容されること
    を特徴とする請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 第１、第２の電極（５、８）によってプ
    ラズマ・ボリューム（４）が形成され、そこにガス管路
    （１４、１５）が通じていることを特徴とする請求項１
    に記載の装置。
  6. 【請求項６】 ポット形状のシールド（９）が基板キャ
    リヤ（１８）上方へ近接してかつその面に対して平行に
    配置した縁（６０、６１）を包含することを特徴とする
    請求項２に記載の装置。
  7. 【請求項７】 シールド（９、１９）が、それぞれ、接
    続片（１０、２０）を包含し、この接続片を介して電極
    （５、８）のウェブ（１１、２２）が電圧源（１２）と
    電気接続していることを特徴とする請求項１に記載の装
    置。
  8. 【請求項８】 ２つの外側電極（３８、３９）と１つの
    内側電極（３１）が設けてあり、内側電極（３１）が基
    板キャリヤ（５２）によって左右両方向で囲まれている
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  9. 【請求項９】 基板キャリヤ（１８、５２）が少なくと
    も１つの電極（８、３１）に対して変位できることを特
    徴とする請求項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 第１の外側電極（３８）と内側電極
    （３１）との間に第１の基板（４８）が設けてあり、第
    ２の外側電極（３９）と内側電極（３１）の間に第２の
    基板（４９）が設けてあることを特徴とする請求項８に
    記載の装置。
  11. 【請求項１１】 ２つの外側電極がそれぞれ電圧源（４
    ６）の第１端子に接続してあり、内側電極がこの電圧源
    （４６）の第２端子に接続していることを特徴とする請
    求項８に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 プラズマ・ボリューム（４；３２，３
    ３）のガス入口がプロセス室（１）とプラズマ・ボリュ
    ーム（４；３２，３３）の間のスロットであり、それに
    よって、プロセス室（１）から前記プラズマ・ボリュー
    ム（４；３２，３３）へガスが流れることができること
    を特徴とする請求項１に記載の装置。
JP00422794A 1993-01-19 1994-01-19 基板を被覆する装置 Expired - Fee Related JP3502137B2 (ja)

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DE4301189A DE4301189C2 (de) 1993-01-19 1993-01-19 Vorrichtung zum Beschichten von Substraten

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