JPWO2013088623A1 - 処理装置およびシールド - Google Patents

Abstract

基板を取り囲むシールドの変形に対する許容度を向上するために有利な技術を提供する。処理装置は、基板保持部と、前記基板保持部によって基板が保持された際にその基板の周囲を取り囲むように配置されたシールドと、前記シールドを磁力によって保持するシールド保持部とを備える。前記シールドは、第１極性を有する磁極が前記シールド保持部に向けて配置された複数の第１磁石と、第２極性を有する磁極が前記シールド保持部に向けて配置された複数の第２磁石とを有し、前記複数の第１磁石と前記複数の第２磁石とが前記シールドの中心に対して対称な位置に配置され、前記シールド保持部は、前記複数の第２磁石との間で吸引力を発生するように、前記第１極性を有する磁極が前記シールドに向けて配置された複数の第３磁石と、前記複数の第１磁石との間で吸引力を発生するように、前記第２極性を有する磁極が前記シールドに向けて配置された複数の第４磁石とを有する。

Description

本発明は、処理装置および該処理装置に組み込まれうるシールドに関する。

スパッタリング装置において、基板またはターゲットを取り囲むようにシールド（防着板）が配置されうる。シールドは、例えば、ボルトなどによってシールド保持部に固定されうる。特許文献１には、スパッタリング蒸発源を取り囲むように防着板を配置した装置が開示され、該装置において、防着板は、ボルトによってフランジに取り付けられている。

特開平４−３１１５６８号公報

スパッタリング装置などの処理装置において、シールドは、基板の処理中に加熱されて膨張しうる。近年、生産効率を向上させるために基板のエッジ近傍までデバイスとして利用することができるように、基板のエッジ近傍まで膜が形成されるようになってきた。そのために、基板を取り囲むように配置されるシールドと該基板との距離が小さくなる傾向にある。このような状況の下において、シールドが熱によって変形したときに、基板とシールドとの位置関係がずれて、これにより製造不良が発生することが懸念される。特に、熱によってシールドが変形することを許容するように、例えば、シールドをその一箇所において固定し、他の部分が自由に移動することを可能にした構成では、当該他の部分が基板上の本来はデバイスとして使用すべき領域を覆ってしまい、成膜不良が発生しうる。

本発明は、上記のような課題認識を契機としてなされたものであり、基板を取り囲むシールドの変形に対する許容度を向上するために有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面は、基板保持部と、前記基板保持部によって基板が保持された際にその周囲を取り囲むように配置されたシールドと、前記シールドを磁力によって保持するシールド保持部とを備える処理装置を対象とし、ここで、前記シールドは、第１極性を有する磁極が前記シールド保持部に向けて配置された複数の第１磁石と、第２極性を有する磁極が前記シールド保持部に向けて配置された複数の第２磁石とを有し、前記複数の第１磁石と前記複数の第２磁石とが前記シールドの中心に対して対称な位置に配置され、前記シールド保持部は、前記複数の第２磁石との間で吸引力を発生するように、前記第１極性を有する磁極が前記シールドに向けて配置された複数の第３磁石と、前記複数の第１磁石との間で吸引力を発生するように、前記第２極性を有する磁極が前記シールドに向けて配置された複数の第４磁石とを有し、前記複数の第３磁石と前記複数の第４磁石とが前記シールド保持部の中心に対して対称な位置に配置され、前記シールド保持部は、熱による前記シールドの変形を許容するように前記シールドを保持し、前記複数の第１磁石と前記複数の第４磁石との間に作用する磁力と前記複数の第２磁石と前記複数の第３磁石との間に作用する磁力とによって前記シールドの中心が前記シールド保持部の中心に位置決めされる。

本発明の第２の側面は、処理装置においてシールド保持部によって保持されるシールドに係り、前記シールドは、前記シールドを磁力によって前記シールド保持部に固定するために、第１極性を有する磁極が前記シールド保持部に向くように配置された複数の第１磁石と、第２極性を有する磁極が前記シールド保持部に向くように配置された複数の第２磁石とを有し、前記複数の第１磁石と前記複数の第２磁石とが前記シールドの中心に対して対称な位置に配置されている。

本発明によれば、基板を取り囲むシールドの変形に対する許容度を向上するために有利な技術が提供される。

本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。

添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明の実施形態の処理装置の概略構成を示す図。 基板を取り囲むシールドをターゲットの側から見た図。 基板を取り囲むシールドを保持するシールド保持部をターゲットＴの側から見た図。 シールドをシールド保持部によって保持した状態におけるシールド側の磁石とシールド保持部側の磁石との位置関係の一例を模式的に示す図。 図４の線Ａにおけるシールドおよびシールド保持部の断面を模式的に示す図である。 シールドをシールド保持部によって保持した状態におけるシールド側の磁石とシールド保持部側の磁石との位置関係の他の例を模式的に示す図。 図６の線Ａにおけるシールドおよびシールド保持部の断面を模式的に示す図である。 本発明の実施形態の効果を模式的に示す図。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

図１に本発明の実施形態の処理装置１００の概略構成が示されている。処理装置１００は、チャンバ１０の中の減圧された処理空間１２において基板Ｓを処理するように構成されうる。処理装置１００は、例えば、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置、プラズマ処理装置等として構成されうる。以下では、より具体的な例を提供するために、スパッタリング装置として構成された処理装置１００について説明するが、これは本発明の適用範囲を制限することを目的とするものではない。

処理装置１００は、チャンバ１０の中に配置されるシールド２０、６０と、シールド２０、６０をそれぞれ磁力によって保持するシールド保持部３０、７０とを備えている。シールド２０は、ターゲットＴを取り囲むように配置されうる。シールド６０は、基板Ｓを取り囲むように配置されうる。

シールド保持部３０は、磁石３４が配置された保持面を有し、シールド２０は、磁石２４が配置された端面を有し、磁石３４と磁石２４との間に作用する磁力によってシールド２０がシールド保持部３０に固定されうる。ターゲットＴは、バッキングプレート４０に固定されうる。バッキングプレート４０は、不図示の冷却ユニットによって冷却され、これによってターゲットＴが冷却されうる。バッキングプレート４０はまた、電源９０から電圧が印加される電極としても機能しうる。シールド２０は、典型的には、ターゲットＴのほか、バッキングプレート４０の全体または一部を取り囲むように配置されうる。

基板Ｓは、基板保持部５０によって保持される。基板保持部５０は、駆動ユニット８０によって回転駆動されうる。この例では、処理装置１００は、スパッタリング装置として構成され、スパッタリングによって基板Ｓの上に膜を形成する。具体的には、基板Ｓを保持する基板保持部５０とバッキングプレート４０との間に与えられる電圧によって引き起こされる放電によって発生したイオンがターゲットＴに衝突し、これによってターゲットＴから粒子が放出される。この粒子が基板Ｓの上に堆積することによって基板Ｓの上に膜が形成される。

シールド保持部７０は、磁石７２が配置された保持面を有し、シールド６０は、磁石６２が配置された端面を有し、磁石７２と磁石６２との間に作用する磁力によってシールド６０がシールド保持部７０に固定されうる。シールド６０は、基板Ｓの表面のうち膜が形成される領域を規定するように構成されうる。具体的には、シールド６０は、基板Ｓの表面のうちエッジ近傍を覆うように構成されうる。シールド保持部７０は、熱によるシールド６０の変形を許容するようにシールド６０を保持しつつ、シールド６０の変形とは無関係にシールド６０の中心をシールド保持部７０の中心に位置決めする。

ターゲット５からの粒子は、基板Ｓのほか、シールド２０、６０にも堆積し堆積物を形成しうる。この堆積物が許容量を超える前にシールド保持部３０、７０からシールド２０、６０が取り外され、新しいシールド２０、６０または洗浄されたシールド２０、６０がシールド保持部３０、７０に取り付けられる。処理空間１２は、不図示のターボ分子ポンプなどの排気装置によって排気され減圧されうる。処理空間１２には、不図示のガス供給部を通してスパッタガス（例えば、アルゴン）が導入されうる。処理装置１００は、ターゲットＴの周囲に磁場を提供するマグネットを備えることができ、マグネトロンスパッタリング装置として構成されうる。マグネットは、マグネットとターゲットＴとによってバッキングプレート４０が挟まれるように配置されうる。

図２は、基板Ｓを取り囲むシールド６０をターゲットＴの側から見た図である。図２に例示されるように、基板Ｓを取り囲むシールド６０は、第１極性を有する磁極（例えばＮ極）がシールド保持部７０に向けて配置された複数の第１磁石６２Ｎと、第２極性を有する磁極（例えばＳ極）がシールド保持部７０に向けて配置された複数の第２磁石６２Ｓとを有する。なお、図２は、基板Ｓを取り囲むシールド６０をターゲットＴの側から見た図であるので、実際には、複数の第１磁石６２Ｎおよび複数の第２磁石６２Ｓは、シールド６０によって隠されている。複数の第１磁石６２Ｎと複数の第２磁石６２Ｓとは、シールド６０の中心６８に対して対称な位置に配置されている。基板Ｓが円形である場合、シールド６０はリング状でありうる。基板Ｓが矩形である場合、シールド６０は矩形状でありうる。

図３は、基板Ｓを取り囲むシールド６０を保持するシールド保持部７０をターゲットＴの側から見た図である。図３に例示されるように、基板Ｓを取り囲むシールド６０を保持するシールド保持部７０は、シールド６０の複数の第２磁石６２Ｓとの間で吸引力を発生するように、第１極性を有する磁極（例えばＮ極）がシールド６０に向けて配置された複数の第３磁石７２Ｎと、シールド６０の複数の第１磁石６２Ｎとの間で吸引力を発生するように、第２極性を有する磁極（例えばＳ極）がシールド６０に向けて配置された複数の第４磁石７２Ｓとを有する。複数の第３磁石７２Ｎと複数の第４磁石７２Ｓとは、シールド保持部７０の中心７８に対して対称な位置に配置されている。

図４は、シールド６０をシールド保持部７０によって保持した状態におけるシールド６０の複数の第１磁石６２Ｎおよび複数の第２磁石６２Ｓと、シールド保持部７０の複数の第３磁石７２Ｎおよび複数の第４磁石７２Ｓとの位置関係の一例を模式的に示す平面図である。図５は、図４の線Ａにおけるシールド６０およびシールド保持部７０の断面を模式的に示す図である。図４および図５中の矢印は、磁石間に作用する吸引力を模式的に示している。図４および図５に示す例では、シールド６０の複数の第１磁石６２Ｎおよび複数の第２磁石６２Ｓが、平面図において、シールド保持部７０の複数の第３磁石７２Ｎおよび複数の第４磁石７２Ｓの外側に配置されている。

図６は、シールド６０をシールド保持部７０によって保持した状態におけるシールド６０の複数の第１磁石６２Ｎおよび複数の第２磁石６２Ｓと、シールド保持部７０の複数の第３磁石７２Ｎおよび複数の第４磁石７２Ｓとの位置関係の他の例を模式的に示す平面図である。図７は、図６の線Ａにおけるシールド６０およびシールド保持部７０の断面を模式的に示す図である。図６および図７中の矢印は、磁石間に作用する吸引力を模式的に示している。図６および図７に示す例では、シールド６０の複数の第１磁石６２Ｎおよび複数の第２磁石６２Ｓが、平面図において、シールド保持部７０の複数の第３磁石７２Ｎおよび複数の第４磁石７２Ｓの内側に配置されている。

この実施形態では、シールド保持部７０の上にシールド６０が載置され、シールド保持部７０が磁力によってシールド６０を保持している。したがって、シールド保持部７０によって保持されたシールド６０は、変形の自由度を有している。換言すると、シールド保持部７０は、熱によるシールド６０の変形を許容するようにシールド６０を保持している。更に、シールド６０は、シールド６０の複数の第１磁石６２Ｎとシールド保持部７０の複数の第４磁石７２Ｓとの間に作用する磁力と、シールド６０の複数の第２磁石６２Ｓとシールド保持部７０の複数の第３磁石７２Ｎとの間に作用する磁力とによってシールド６０の中心６８がシールド保持部７０の中心７８に位置決めされるように構成されている。

以上のようにシールド６０の中心６８がシールド保持部７０の中心７８に位置決めされる構成によれば、図８に模式的に示すように、例えば、シールド６０の内径Ｄが熱によってΔＤだけ変化したとしても、基板Ｓのエッジ近傍に対面する部分におけるシールド６０の移動量は、最大でΔＤ／２であるので、シールド６０の変形に対する許容度が向上する。

シールド６０の複数の第１磁石６２Ｎは等間隔で配置され、シールド６０の複数の第２磁石６２Ｓも等間隔で配置されうる。同様に、シールド保持部７０の複数の第３磁石７２Ｎは等間隔で配置され、シールド保持部７０の複数の第４磁石７２Ｓも等間隔で配置されうる。このような配置は、シールド６０の中心６８をシールド保持部７０の中心７８に位置決めするために作用する力を全周にわたって均一化するために有利である。

シールド６０の複数の第１磁石６２Ｎは、シールド６０の中心６８を通る直線６９の一方の側に配置され、シールド６０の複数の第２磁石６２Ｓは、直線６９の他方の側に配置されうる。シールド保持部７０の複数の第３磁石７２Ｎは、シールド６０の複数の第２磁石６２Ｓに対してそれぞれ対面するように配置され、シールド保持部７０の複数の第４磁石７２Ｓは、シールド６０の複数の第１磁石６２Ｎに対してそれぞれ対面するように配置されうる。即ち、シールド６０と同様に、シールド保持部７０の複数の第３磁石７２Ｎは、シールド６０の中心７８を通る直線７９の一方の側に配置され、シールド保持部７０の複数の第４磁石７２Ｓは、直線７９の他方の側に配置されうる。このような配置によれば、シールド保持部３０に対するシールド２０の取り付け方向が一意に定まるので、シールド２０の取り付け方向の誤りを防ぐことができる。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

本願は、２０１１年１２月１５日提出の日本国特許出願特願２０１１−２７５０７３を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (7)

1. 基板保持部と、前記基板保持部によって基板が保持された際にその基板の周囲を取り囲むように配置されたシールドと、前記シールドを磁力によって保持するシールド保持部とを備える処理装置であって、
   前記シールドは、第１極性を有する磁極が前記シールド保持部に向けて配置された複数の第１磁石と、第２極性を有する磁極が前記シールド保持部に向けて配置された複数の第２磁石とを有し、前記複数の第１磁石と前記複数の第２磁石とが前記シールドの中心に対して対称な位置に配置され、
   前記シールド保持部は、前記複数の第２磁石との間で吸引力を発生するように、前記第１極性を有する磁極が前記シールドに向けて配置された複数の第３磁石と、前記複数の第１磁石との間で吸引力を発生するように、前記第２極性を有する磁極が前記シールドに向けて配置された複数の第４磁石とを有し、前記複数の第３磁石と前記複数の第４磁石とが前記シールド保持部の中心に対して対称な位置に配置され、
   前記シールド保持部は、熱による前記シールドの変形を許容するように前記シールドを保持し、前記複数の第１磁石と前記複数の第４磁石との間に作用する磁力と前記複数の第２磁石と前記複数の第３磁石との間に作用する磁力とによって前記シールドの中心が前記シールド保持部の中心に位置決めされる、
   ことを特徴とする処理装置。
2. 前記シールドは、前記シールド保持部の上に載置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
3. 前記複数の第１磁石は等間隔で配置され、前記複数の第２磁石は等間隔で配置され、前記複数の第３磁石は等間隔で配置され、前記複数の第４磁石は等間隔で配置されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の処理装置。
4. 前記複数の第１磁石は、前記シールドの中心を通る直線の一方の側に配置され、前記複数の第２磁石は、前記直線の他方の側に配置され、
   前記複数の第３磁石は、前記複数の第２磁石に対してそれぞれ対面するように配置され、前記複数の第４磁石は、前記複数の第１磁石に対してそれぞれ対面するように配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の処理装置。
5. 処理装置においてシールド保持部によって保持されるシールドであって、
   前記シールドを磁力によって前記シールド保持部に固定するために、第１極性を有する磁極が前記シールド保持部に向くように配置された複数の第１磁石と、第２極性を有する磁極が前記シールド保持部に向くように配置された複数の第２磁石とを有し、
   前記複数の第１磁石と前記複数の第２磁石とが前記シールドの中心に対して対称な位置に配置されている、
   ことを特徴とするシールド。
6. 前記複数の第１磁石は等間隔で配置され、前記複数の第２磁石は等間隔で配置されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のシールド。
7. 前記複数の第１磁石は、前記シールドの中心を通る直線の一方の側に配置され、前記複数の第２磁石は、前記直線の他方の側に配置されている、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載のシールド。