KR102161986B1

KR102161986B1 - 성막 장치, 플래턴 링

Info

Publication number: KR102161986B1
Application number: KR1020187025048A
Authority: KR
Inventors: 유타 사카모토; 유키노부 누마타; 슈지 코다이라
Original assignee: 가부시키가이샤 아루박
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2017-07-05
Publication date: 2020-10-06
Also published as: JPWO2018008681A1; CN108779548B; WO2018008681A1; KR20180105706A; TWI649442B; CN108779548A; JP6688385B2; TW201812059A

Abstract

본 발명의 성막 장치는, 타겟을 수용하는 챔버와, 상기 타겟의 일면에 소정의 간격을 비우고 대면해서 배치되어, 피성막물이 재치되는 스테이지와, 상기 타겟에 대향하는 대향면과, 상기 대향면에 형성된 홈을 갖고, 상기 스테이지의 주연을 둘러싸는 플래턴 링을 구비한다. 상기 스테이지 상에 재치되는 상기 피성막물의 주연은, 상기 스테이지의 주연의 외측에 위치하도록 상기 스테이지의 상기 주연에서 돌출되고, 상기 피성막물의 주연에 대응하는 위치에, 상기 홈이 배치되고, 상기 타겟으로부터 상기 피성막물까지의 제1 거리보다, 상기 타겟으로부터 상기 홈까지의 제2 거리가 커지도록, 상기 홈은, 상기 플래턴 링에 주설되고, 상기 홈은, 상기 타겟으로부터 방출된 성막 입자가 상기 피성막물의 이면에 퇴적하는 것을 방지하는 이면 착막 방지 곡면을 갖는다.

Description

성막 장치, 플래턴 링

본 발명은, 성막 장치, 플래턴 링에 관한 것으로, 특히 스퍼터링 등의 성막 시에, 성막 대상인 기판의 이면으로의 착막의 방지에 이용되는 매우 적합한 기술에 관한 것이다.

본원은, 2016년 7월 6일에 일본에 출원된 특원2016-134532호에 근거하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.

스퍼터링 장치는, 대상물의 표면에 박막을 작성하는 성막 장치로서, 산업의 각 분야에서 활발히 사용되고 있다. 특히, LSI를 시작으로 하는 각종 전자 디바이스의 제조에서는, 각종 도전막이나 절연막의 작성에 스퍼터링 장치가 다용되고 있다.

특허문헌 1에는, Al의 스퍼터링을 실시하는 예가 기재되고, 특허문헌 2에는, Cu의 스퍼터링을 실시하는 예가 기재되어 있다.

근년, 재배선(再配線) Al의 수요가 높아지고 있다. 재배선 Al은, 막 두께가 1000nm를 넘는 후막(厚膜)이며, 진공 장치를 이용한 성막 방법에 의해 얻을 수 있는 배선막이다. 재배선 Al의 막 두께는, 지금까지, 통상으로 행해져 온 미세 배선의 막 두께(<100nm)보다 꽤 두껍게 설정되어 있다.

일본 특허 제5654939호 공보 일본 공개특허 특개2013-120858호 공보

Yamamura et al., Radiat. Eff. Defects Solids, 118(1991) P27-33

기판 등의 피성막물에 형성되는 배선의 막 두께의 증가에 따라, 기판의 이면에 부착되는 Al막도 두꺼워진다. 이 때문에, 이면에 부착된 막의 제거가 필요하고, 공정이 증가한다고 하는 문제가 발생하고, 이 기판의 이면에 부착되는 Al막의 부착량의 저감하고자 하는 요구가 발생하고 있다.

또, Al에 한정하지 않고, Cu, Ti, Ta, W 등의 다른 성막에서도, 기판의 이면으로의 막의 부착량을 저감하고자 하는 요구가 있었다.

본 발명은, 상기의 사정을 감안한 것으로, 이하의 목적을 달성하려고 하는 것이다.

1. 스퍼터 등의 성막에서, 피성막물의 이면으로의 착막을 방지하는 것.

2. 피성막물에 후막을 성막할 때에, 피성막물의 이면으로의 착막을 방지하는 것.

3. 다른 성막 입자의 경우에서도, 피성막물의 이면으로의 착막을 똑같이 방지하는 것.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1 태양에 관한 성막 장치는, 타겟을 수용하는 챔버와, 상기 타겟의 일면에 소정의 간격을 비우고 대면해서 배치되어, 피성막물이 재치되는 스테이지와, 상기 타겟에 대향하는 대향면과, 상기 대향면에 형성된 홈(溝)을 갖고, 상기 스테이지의 주연을 둘러싸는 플래턴 링을 구비한다. 상기 스테이지 상에 재치되는 상기 피성막물의 주연(周緣)은, 상기 스테이지의 주연의 외측에 위치하도록 상기 스테이지의 상기 주연에서 돌출되고, 상기 피성막물의 주연에 대응하는 위치에, 상기 홈이 배치되고, 상기 타겟으로부터 상기 피성막물까지의 제1 거리보다, 상기 타겟으로부터 상기 홈까지의 제2 거리가 커지도록, 상기 홈은, 상기 플래턴 링에 주설(周設)되고, 상기 홈은, 상기 타겟으로부터 방출된 성막 입자가 상기 피성막물의 이면에 퇴적하는 것을 방지하는 이면 착막 방지 곡면을 가진다.

본 발명의 제1 태양에 관한 성막 장치에서는, 상기 이면 착막 방지 곡면이, 상기 스테이지의 법선 방향에 따르는 단면에서 곡률 반경을 갖는 곡면을 가져도 좋다.

본 발명의 제1 태양에 관한 성막 장치에서는, 상기 홈은, 상기 스테이지로부터 이간하는 외측 내벽과, 상기 스테이지에 가까운 내측 내벽을 갖고, 상기 이면 착막 방지 곡면이, 상기 홈 내에서, 상기 외측 내벽에 설치되어도 좋다.

본 발명의 제1 태양에 관한 성막 장치에서는, 상기 홈은, 상기 스테이지로부터 이간하는 외측 내벽과, 상기 스테이지에 가까운 내측 내벽을 갖고, 상기 이면 착막 방지 곡면이, 상기 홈 내에서, 상기 내측 내벽에 설치되어도 좋다.

본 발명의 제1 태양에 관한 성막 장치에서는, 상기 이면 착막 방지 곡면이, 상기 스테이지의 법선 방향에 따르는 단면에서, 원호상(圓弧狀)으로 형성되어도 좋다.

본 발명의 제1 태양에 관한 성막 장치에서는, 상기 이면 착막 방지 곡면이, 상기 스테이지의 법선 방향에 따르는 단면에서, 타원 형상으로 형성되어도 좋다.

본 발명의 제1 태양에 관한 성막 장치에서는, 상기 홈에서, 상기 이면 착막 방지 곡면은, 상기 스테이지로부터 이간하는 외측 내벽이며, 상기 스테이지의 외측을 향하는 방향에서 상기 피성막물의 이면이 상기 스테이지에서 돌출되는 경계의 위치로부터, 상기 스테이지의 측면의 법선 방향이 되는 수평보다 하측을 향해서, 상기 수평에 대해서 스퍼터링 방출 최대각 θ으로 연장되는 직선을 그었을 경우, 상기 직선이 상기 외측 내벽에 교차하는 도달점의 위치보다, 상기 외측 내벽의 상단의 위치가, 상측에 위치해도 좋다.

본 발명의 제1 태양에 관한 성막 장치에서는, 상기 홈에서, 상기 이면 착막 방지 곡면은, 상기 스테이지로부터 이간하는 외측 내벽이며, 상기 스테이지의 측면의 법선 방향이 되는 연직 단면에서, 상기 이면 착막 방지 곡면의 곡률 중심과, 상기 스테이지의 외측을 향하는 방향에서 상기 피성막물의 이면이 상기 스테이지에서 돌출되는 경계의 위치를 연결하는 직선을 그었을 경우, 상기 직선이 수평에 대해서 하측에 이루는 각이, 스퍼터링 방출 최대각 θ보다 크게 설정되어도 좋다.

본 발명의 제1 태양에 관한 성막 장치에서는, 상기 스테이지의 형상은, 상기 타겟에서 보았을 때, 원형 또는 직사각형이어도 좋다.

본 발명의 제2 태양에 관한 플래턴 링은, 상술한 제1 태양에 관한 성막 장치에 이용된다.

본 발명의 제1 태양에 관한 성막 장치는, 이면 착막 방지 곡면을 구비하므로, 플래턴 링으로부터 재증발 또는 재스퍼터(리스퍼터) 된 성막 입자가 피성막물의 이면에 비래(飛來)하여 도달이 어렵기 때문에, 피성막물 이면에 퇴적하지 않는다. 즉, 피성막물 이면에는, 타겟으로부터의 성막 입자가 비래하지 못하고, 피성막물의 이면에 착막하지 않는다.

또, 이면 착막 방지 곡면이 입자 입사 방향에 대해서 경사된 곡면을 가지므로, 플래턴 링의 이면 착막 방지 곡면에서 리스퍼터 된 성막 입자가 피성막물의 이면을 향해 비래하지 않는다. 즉, 플래턴 링의 홈 내부로부터 재스퍼터 되거나, 혹은 재증발한 입자는, 피성막물의 이면의 방향으로 진행하지 않는다. 예를 들면, 홈의 내부의 다른 부분을 향하는 방향이나, 홈에서 보았을 때 챔버의 내벽을 향하는 방향으로 방출된다. 따라서, 성막 입자(스퍼터 입자)가 피성막물의 이면에 재퇴적하지 않는다. 이것에 의해, 이면에 부착된 막을 제거하는 공정을 실시할 필요가 없어진다.

또, 이면 착막 방지 곡면이, 스테이지의 법선 방향에 따르는 단면에서 곡률 반경을 갖는 곡면을 가지므로, 스테이지의 측면의 법선 방향에 따르는 연직 단면 내에서, 예를 들면, 입자가 홈의 내부의 다른 부분을 향하는 방향이나 홈에서 보았을 때 챔버의 내벽을 향하는 방향으로 방출되지만, 피성막물의 이면의 방향으로는 진행하지 않는다. 따라서, 성막 입자(스퍼터 입자)가 피성막물의 이면에 재퇴적하지 않는다. 이것에 의해, 이면에 부착된 막을 제거하는 공정을 실시할 필요가 없어진다.

또, 이면 착막 방지 곡면이, 홈에서, 스테이지로부터 이간하는 외측 내벽에 설치됨으로써, 홈의 외측 내벽에 입사한 성막 입자가 이면 착막 방지 곡면에서 리스퍼터 되었을 때에, 성막 입자가 피성막물의 이면을 향해 비래하지 않도록 할 수 있다.

또, 이면 착막 방지 곡면이, 홈에서, 스테이지에 가까운 내측 내벽에 설치됨으로써, 홈의 내측 내벽에 입사한 성막 입자가 이면 착막 방지 곡면에서 리스퍼터 되었을 때에, 성막 입자가 피성막물의 이면을 향해 비래하지 않도록 할 수 있다.

또, 이면 착막 방지 곡면이, 스테이지의 법선 방향에 따르는 연직 단면에서, 원호상으로서 형성된다. 이것에 의해, 스테이지의 법선 방향에 따르는 연직 단면 내에서, 원호상의 곡률 중심이 되는 점을 통과하여 홈에 입사하는 성막 입자의 각도 이외의 각도로 홈에 입사하는 성막 입자는, 입사 위치에서 이면 착막 방지 곡면의 곡률 중심으로 연장된 직선에 대칭인 출사각으로 리스퍼터 된다. 곡률 중심이 되는 점을 통과하여 입사하는 성막 입자는 입사 방향을 따라서 홈으로부터 출사된다. 이 때문에, 원호상의 이면 착막 방지 곡면에서 성막 입자가 리스퍼터 되었을 때에, 피성막물의 이면을 향해 성막 입자가 비래하지 않도록 할 수 있다.

또, 이면 착막 방지 곡면이, 스테이지의 법선 방향에 따르는 연직 단면에서, 타원 형상으로서 형성된다. 이것에 의해, 스테이지의 법선 방향에 따르는 연직 단면 내에서, 타원 형상의 곡률 중심이 되는 점을 통과하여 홈에 입사하는 성막 입자의 각도 이외의 각도로 홈에 입사하는 성막 입자는, 입사 위치에서 이면 착막 방지 곡면의 곡률 중심을 연장한 직선에 대칭인 출사각으로 리스퍼터 된다. 곡률 중심이 되는 점을 통과하여 입사하는 성막 입자는 입사 방향을 따라서 홈으로부터 출사된다. 이 때문에, 타원 형상의 이면 착막 방지 곡면에서 성막 입자가 리스퍼터 되었을 때에, 피성막물의 이면을 향해 성막 입자가 비래하지 않도록 할 수 있다.

또, 홈에서, 이면 착막 방지 곡면은, 스테이지로부터 이간하는 외측 내벽이며, 스테이지의 외측을 향하는 방향에서 피성막물의 이면이 스테이지에서 돌출되는 경계의 위치로부터, 스테이지의 측면의 법선 방향이 되는 수평보다 하측을 향하고, 수평에 대해서 스퍼터링 방출 최대각 θ으로 연장되는 직선을 그었을 경우, 직선이 외측 내벽에 교차하는 도달점의 위치보다, 외측 내벽의 상단의 위치가, 상측에 위치한다. 이것에 의해, 플래턴 링의 이면 착막 방지 곡면(이면 착막 방지벽부)에서 리스퍼터 된 성막 입자가 피성막물의 이면을 향해 비래하지 않도록 할 수 있다.

또, 홈에서, 이면 착막 방지 곡면은, 스테이지로부터 이간하는 외측 내벽이며, 스테이지의 측면의 법선 방향이 되는 연직 단면에서, 이면 착막 방지 곡면의 곡률 중심과, 스테이지의 외측을 향하는 방향에서 피성막물의 이면이 스테이지에서 돌출되는 경계의 위치를 연결하는 직선을 그었을 경우, 직선이 수평에 대해서 하측에 이루는 각이, 스퍼터링 방출 최대각 θ보다 크게 설정되어 있다. 이것에 의해, 플래턴 링의 이면 착막 방지 곡면(이면 착막 방지벽부)에서 리스퍼터 된 성막 입자가 피성막물의 이면을 향해 비래하지 않도록 할 수 있다.

또, 스테이지의 형상은, 타겟에서 보았을 때, 원형 또는 직사각형(矩形)이므로, 원형 또는 직사각형의 웨이퍼 등을 피성막물로서 이용할 수 있다.

본 발명의 제2 태양에 관한 플래턴 링에서는, 상기의 어느 하나 기재의 성막 장치에 이용된다. 이 때문에, 지향성을 갖는 입자(성막 입자)를 비산시키는 성막 장치인 스퍼터 장치, 증착 장치, 플라스마 CVD 장치, 촉매 화학 기상 퇴적법에 따르는 Cat CVD 장치라고 하는 성막 장치에서도, 제2 태양에 관한 플래턴 링을 적용할 수 있다. 이것에 의해, 플래턴 링의 이면 착막 방지 곡면(이면 착막 방지벽부)에서 리스퍼터 된 성막 입자가 피성막물의 이면을 향해 비래하지 않도록 할 수 있다.

본 발명의 태양에 의하면, 스퍼터 등의 성막에서, 피성막물(기판 등)의 이면으로의 착막을 방지하는 것이 가능하고, 피성막물에 후막을 성막하는 경우에서, 피성막물(기판 등)의 이면으로의 착막을 방지하는 것이 가능하고, 다른 성막 입자를 이용하는 경우에서도, 똑같이 이면 착막을 방지할 수 있다고 하는 효과를 상주하는 것이 가능해진다.

[도 1] 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치를 나타내는 모식 단면도이다.
[도 2] 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치에서의 플래턴 링을 나타내는 확대 단면도이다.
[도 3] 스퍼터링 방출각 분포를 나타내는 그래프이다.
[도 4] 수직 입사 이온에 대한 스퍼터링 방출각 분포를 나타내는 그래프이다.
[도 5] 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치에서의 플래턴 링의 홈을 나타내는 확대 단면도이다.
[도 6] 성막 장치에서의 플래턴 링의 예를 나타내는 확대 단면도이다.
[도 7] 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 장치에서의 플래턴 링을 나타내는 확대 단면도이다.
[도 8] 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 장치에서의 플래턴 링을 나타내는 확대 단면도이다.
[도 9] 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 성막 장치에서의 플래턴 링을 나타내는 확대 단면도이다.
[도 10] 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 성막 장치에서의 플래턴 링을 나타내는 확대 단면도이다.
[도 11] 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 성막 장치에서의 플래턴 링을 나타내는 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치 및 플래턴 링을, 도면에 근거하여 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태에 관한 성막 장치를 나타내는 모식 단면도이며, 도 1에서, 부호 10은, 성막 장치이다.

본 실시 형태에 관한 성막 장치(10)는, 일례로서, 스퍼터링 장치이며, 도 1에 나타내듯이, 챔버(진공조)(11)를 구비하고 있다. 이 챔버(11)의 내부 공간에서, 연직 방향의 상방에는, 타겟(12)이 배치되어 있다. 또, 챔버(11)의 내부 공간에서, 하부에는, 예를 들면, 챔버(11)와 절연된 상태로 스테이지(13)가 형성되고 있다.

이러한 스테이지(13)의 상측면은 평면이며, 스테이지(13)는, 피성막물, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼 등의 원형의 기판이나, FPD(플랫 패널 디스플레이) 등의 직사각형의 기판(피성막물)(18)을 지지한다. 스테이지(13)의 평면 형상(타겟(12)에서 본 스테이지(13)의 형상)은 원형 또는 직사각형이다. 또, 스테이지(13)의 내부에는, 예를 들면, 흡착 기능을 갖는 전극이 배치되어 있다. 챔버(11)의 내부의 기체를 배기하여 진공 상태로 하고, 스테이지(13) 상에 기판(18)을 재치하고, 흡착 전극에 전압을 인가했을 경우에서, 스테이지(13)는, 기판(피성막물)(18)이 스테이지(13)의 표면에 정전 흡착되는 구조를 가지고 있으면 좋다. 또, 스테이지(13)에서는, 후술하듯이, 기판(18)의 가장자리가 스테이지(13)의 단부에서 돌출되도록 기판(18)이 재치된다. 즉, 스테이지(13)의 상면 가장자리의 사이즈보다 큰 사이즈를 갖는 기판(18)이 스테이지(13) 상에 배치되었을 경우, 기판(18)의 주연에, 기판(18)의 이면(18a)(하면)이 스테이지(13)의 상면을 접하지 않는 부분을 가지도록 기판(18)이 스테이지(13) 상에 재치된다.

타겟(12)에는 스퍼터링 전원(21)이 접속되고 있다. 타겟(12)에 대하여 대기측의 영역에는 회전반이 설치되어 있다. 회전반에는 영구자석이 고정되어 있고, 타겟에 대하여 진공측의 영역에 자장(磁場)을 주고 있다.

챔버(11)는 접지되어 있고, 챔버(11)의 전위는 접지 전위(GND)가 되고 있다. 여기서, 챔버(11) 내부의 기체를 배기하여 진공 상태로 하고, 스테이지(13) 상에 기판(18)을 정전 흡착한 후, 챔버(11) 내에 스퍼터링 가스(예를 들어, 혼합 가스(아르곤 가스+질소 가스))를 도입하고, 스퍼터링 전원(21)을 기동하여 타겟(12)에 부전압을 인가함으로써, 타겟(12)의 표면 근방에 플라스마가 발생한다. 이 플라스마 중에 생긴 전리한 이온이 타겟(12)에 입사하면, 타겟(12)의 표면으로부터 타겟(12)을 구성하는 물질이 스퍼터링 입자(S)가 되어 챔버(11) 내로 비출(飛出)된다.

성막 장치(10)에서는, 타겟(12)의 주위를 둘러싸도록 어스 쉴드(15)가 설치되어 있다. 또, 타겟(12)과 스테이지(13) 사이에 위치하는 공간을 둘러싸도록, 상부 방착판(상부 쉴드)(16), 및 하부 방착판(하부 쉴드)(17)이 배치되고 있다. 이러한 어스 쉴드(15), 상부 방착판(16), 및 하부 방착판(17)은 어노드(anode)를 구성하고, 챔버(11)와 같이 접지되어 있고, 어스 쉴드(15), 상부 방착판(16), 및 하부 방착판(17)의 전위는 접지 전위(GND)가 되고 있다. 이 결과, 기판이나 방착판에는 타겟(12)을 구성하는 재료, 및 스퍼터링 가스 재료로 이루어지는 박막이 형성된다.

한편, 스테이지(13)는, 바이어스 전원(22)에 의해서 고주파 파워가 인가되도록 구성되어 있다. 기판(18)의 전위는, 셀프 바이어스에 의해서 부전위(負電位)가 된다. 따라서, 플라스마 중의 전자는, 어노드에 끌어당길 수 있는 타겟(12)으로부터 뛰쳐나온 정전하를 갖는 스퍼터링 입자나, 전리한 Ar 양이온은, 기판(18)으로 끌어당길 수 있다. 이 때문에 정전하를 갖는 스퍼터링 입자나 전리한 Ar 양이온은, 기판(18)의 표면에 충돌하고, 기판에 성막된 재료를 에칭하는 효과를 발생시킨다.

이러한 성막 장치(10)에서는, 성막 시, 타겟(12)으로부터 방출되는 스퍼터링 입자(성막 입자)(S)가 챔버(11) 내로 확산한다. 이러한 스퍼터링 입자의 챔버(11)의 내벽으로의 부착, 퇴적을 방지하기 위해서, 상부 방착판(16), 및 하부 방착판(17)이 배치되고 있다.

이 중, 상부 방착판(16)은, 예를 들면, 스테이지(13)와 타겟(12) 사이로, 챔버(11)의 내주면(측벽)(11a)을 따르는 대략 연직 방향에서 내경(연직 방향에 대한 직각 방향에서의 직경)이 증가하는 통상(筒狀)으로 형성되고 있다. 즉, 상부 방착판(16)의 내경은, 챔버(11)의 내주면을 따라서 하부 방착판(17)으로부터 어스 쉴드(15)를 향하는 방향(상 방향)을 따라서 증가하고, 상부 방착판(16)의 하단 영역이 굴곡하고 있으면 좋다.

한편, 하부 방착판(17)은, 스테이지(13)의 주연 영역(엣지부)을 둘러싸고, 이 스테이지(13)로부터 챔버(11)의 내주면(측벽)(11a)을 향해 퍼지는 링상(ring 狀)으로 형성되고 있다.

또, 하부 방착판(17)의 저부에는, 하부 방착판(17)의 저면측과 감합하도록 플래턴 링(19)(저부 방착판)이 형성되고 있다.

도 2는, 본 실시 형태에서의 플래턴 링을 나타내는 확대 단면도이다. 도 2는, 스테이지(13)의 법선 방향에 따른 플래턴 링(19)의 단면을 나타내고 있다. 구체적으로, 도 2는, 스테이지(13)의 주위를 둘러싸도록 플래턴 링(19)은 링상으로 형성되어 있고, 플래턴 링(19)에서의 주회 방향에 수직인 단면을 나타내고 있다. 도 2에 나타내는 플래턴 링(19)의 단면은, 기판(18)이 원형인 경우에서는 지름 방향에 따른 단면이며, 기판(18)이 직사각형인 경우에서는 4변과 수직인 방향에 따른 단면이다. 환언하면, 도 2는, 스테이지(13)의 측면의 법선 방향이 되는 연직 단면을 나타내고 있다. 「측면의 법선 방향」이란, 기판(18)이 원형인 경우에는 기판(18)의 지름 방향이며, 기판(18)이 직사각형인 경우에는 기판의 4변과 수직인 방향이다.

플래턴 링(19)은, 타겟(12)(도 1 참조)에 대향하는 상면(19a)(대향면)과, 홈(20)을 갖는다. 홈(20)은, 상면(19a)에 인접하는 위치이고, 스테이지(13)에 근접하는 위치에 설치되고, 플래턴 링(19)의 외주에 가까운 위치에 설치되고 있다(주설(周設)되고 있다).

홈(20)은, 도 2에 나타내듯이, 타겟(12)에서 보았을 때 스테이지(13)의 외측 위치를 둘러싸도록 형성되고 있다. 또, 홈(20)은, 스테이지(13)의 주연에서 돌출되도록 스테이지(13) 상에 재치된 기판(18)에 부분적으로 겹쳐지는 위치에 형성되고 있다. 또한, 홈(20)의 위치는, 기판(18)의 외측 위치에 대응하고 있다.

타겟(12)에서 보았을 때, 스테이지(13)의 외측 위치에 대응하는 홈(20) 내의 위치, 및, 기판(18)의 주연 위치에 대응하는 홈(20) 내의 위치에서의 홈(20)의 깊이는, 차이가 난다. 환언하면, 타겟(12)으로부터 기판(피성막물)(18)까지의 거리(제1 거리)보다, 타겟(12)으로부터 홈(20)의 내면까지의 거리(제2 거리)는 크다. 이러한 깊이를 가짐과 동시에 플래턴 링(19)에 설치된 홈(20)은, 스테이지(13)의 외주에 가까운 위치에 배치되어 있다.

보다 구체적으로, 홈(20)의 내부에는, 스테이지(13)로부터 이간하는 외측 내벽(20a)과, 스테이지(13)에 가까운 내측 내벽(20b)이 형성되고 있다. 환언하면, 외측 내벽(20a)은, 내측 내벽(20b)보다 스테이지(13)로부터 먼 위치에 배치되어 있다. 내측 내벽(20b)은, 외측 내벽(20a)보다 스테이지(13)에 가까운 위치에 배치되어 있다.

외측 내벽(20a)은, 타겟(12)으로부터 방출된 스퍼터 입자(성막 입자)가 기판(18)의 이면(18a)에 퇴적하는 것을 방지하는 이면 착막 방지 곡면으로서 기능한다.

홈(20)에서, 도 2에 나타내듯이, 내측 내벽(20b)은, 상단(Ub)을 갖는다. 내측 내벽(20b)의 상단(Ub)은, 스테이지(13)의 주연에서 돌출되고 재치된 기판(18)의 내측 위치, 즉, 스테이지(13)의 상면 외측단과 거의 일치하고 있다. 내측 내벽(20b)의 상단(Ub)은, 스테이지(13)로부터 타겟(12)을 향하는 방향으로 입설되고 있다. 바꾸어 말하면, 내측 내벽(20b)의 상단(Ub)은, 스테이지(13)와 기판(18)의 이면(18a)의 경계선을 따라서, 스테이지(13)의 법선 방향을 향하도록, 스테이지(13)의 외주를 둘러싸도록, 입설되고 있다.

또한, 도 2에 나타내듯이, 내측 내벽(20b)의 상단(Ub)을 포함하는 면에는, 경사면(테이퍼면)이 형성되고 있다. 도 2에 나타내는 단면도에서는, 내측 내벽(20b)의 상단(Ub)을 포함하는 경사면은, 직선상(直線狀)의 면을 갖는다. 즉, 스테이지(13)로부터 타겟(12)을 향하는 방향에서 홈(20)의 폭 치수가 서서히 증가하도록, 경사면이 내측 내벽(20b)의 상단(Ub)을 향해서 연장되도록 형성되고 있다. 환언하면, 스테이지(13)의 외측 측면에 대향하는 외측 부재(플래턴 링(19)의 일부)의 두께가, 스테이지(13)로부터 타겟(12)을 향하는 방향에서, 서서히 얇아지고 있다.

홈(20)에서, 도 2에 나타내듯이, 내측 내벽(20b)의 하단측은, 타겟(12)으로부터 방출된 스퍼터 입자(성막 입자)가 기판(18)의 이면(18a)에 퇴적하는 것을 방지하는 이면 착막 방지 곡면으로서 기능한다.

이면 착막 방지 곡면인 외측 내벽(20a)과 내측 내벽(20b)이란, 홈(20)의 중심 부근에서 서로 접속되어 저부(20c)를 형성하고 있다.

외측 내벽(20a)의 상단(Ua)은, 기판(18)의 외측 윤곽(선단(T))보다 더 외측에 위치하도록, 원호 형상의 상측부가 스테이지(13)로부터 타겟(12)을 향하는 방향으로 입설되고 있다. 바꾸어 말하면, 외측 내벽(20a)의 상단(Ua)은, 스테이지(13)와 기판(18)의 이면(18a)의 경계선에 따른 외측 위치에서, 스테이지(13)의 법선 방향에 입설되고 있다.

본 실시 형태에서, 이면 착막 방지벽부(이면 착막 방지 곡면)인 외측 내벽(20a), 저부(20c), 내측 내벽(20b)은, 도 2에 나타내듯이, 모두 원호상으로서 형성된다. 외측 내벽(20a)은, 곡률 반경(Ra)을 갖는 원호상으로 형성되고 있다. 내측 내벽(20b)은, 곡률 반경(Rb)을 갖는 원호상으로 형성되고 있다. 저부(20c)는, 곡률 반경(Rc)을 갖는 원호상으로 형성되고 있다. 이들 곡률 반경(Ra), 곡률 반경(Rb), 곡률 반경(Rc)은, 동일하도록 설정되고, 외측 내벽(20a)과 내측 내벽(20b)과 저부(20c)는, 동일한 곡률 중심(20o)을 갖는 형상으로 되어 있다. 따라서, 외측 내벽(20a)과 내측 내벽(20b)과 저부(20c)는, 매끄럽게 접속된 동일한 원호상에 형성되고 있다.

이면 착막 방지 곡면인 외측 내벽(20a), 저부(20c), 내측 내벽(20b)에서의 치수·형상이, 각각,

기판(18)의 이면(18a)으로부터 저부(20c)의 위치까지의 내측 내벽(20b)의 높이 D,

기판(18)이 스테이지(13)의 외측을 향해 돌출된 길이 a,

스테이지(13)의 외측을 향한 방향에서, 기판(18)의 이면(18a)이 스테이지에서 돌출된 경계(K)(스테이지(13)의 외주연부)의 위치에서 이면 착막 방지 곡면인 외측 내벽(20a)의 상단(Ua)까지의 거리(저부폭 치수) L,

성막 입자에서의 스퍼터링 방출각 θ라 했을 때에, 다음의 식으로서,

a≤L≤D/tanθ

D-(L-a) tanθ≤Ra

D<5a

Rb>a

Ra+Rb>L

Rc<D

Ra=Rb=Rc

의 관계를 만족시키도록 설정되어 있다. 이것에 의해, 성막 장치(10)의 높이 방향의 치수가 너무 커지는 것을 방지하고, 공간절약화를 도모할 수 있다.

도 5는, 본 실시 형태에서의 플래턴 링을 나타내는 확대 단면도이다.

도 5에 나타내듯이, 기판(18)의 이면(18a)이 스테이지(13)의 외측을 향하여 돌출된 선단(T)의 위치로부터 연장되고, 수평에 대해서 스퍼터링 방출각(θ)에 동일한 각도로 연장되는 직선(dP1)은, 외측 내벽(20a)의 원호와 교차되고 있다(도달점 P1). 여기서, 외측 내벽(20a)의 상단(Ua)이 되는 상면(19a)은, 직선(dP1)과 외측 내벽(20a)의 원호와의 도달점(P1)보다 상측에 위치할 수 있다.

또, 기판(18)의 이면(18a)이 스테이지(13)에서 돌출되는 경계(K)의 위치로부터 연장되고, 수평에 대해서 스퍼터링 방출각(θ)에 동일한 각도로 연장되는 직선(dP2)은, 외측 내벽(20a)의 원호와 교차되고 있다(도달점P2). 여기서, 외측 내벽(20a)의 상단(Ua)이 되는 상면(19a)은, 직선(dP2)과 외측 내벽(20a)의 원호와의 도달점(P2)보다 상측에 위치할 수 있다.

또한, 홈(20)의 단면 형상을 대략 반원으로 했을 때에는, 곡률 반경(Ra)이, 홈(20)의 깊이 치수와 동일하고, 즉, 홈(20)의 저부(20c)로부터 상면(19a)까지의 높이 치수와 동일해진다.

또한, 이러한 설정 방법에 대해 설명한다.

성막 입자에서의 스퍼터링 방출각(θ)은, 도 3에 나타내듯이, 타겟(12)의 재질에 의해서 차이가 난다. 스퍼터 수량(收量)의 각도 분포 함수 A(θ1)의 일반식은,

A(θ1)=αsinθ1(1+βsin2θ1)

으로 나타내진다.

여기서, α는 규격화 정수, β는 스퍼터링 타겟 물질, 스퍼터 가스에 의해 변화하는 정수이다. Β가 변화하면 스퍼터 수량이 최대가 되는 스퍼터링 방출각(θ)은 변화한다. 도 3에 나타내는 횡축(橫軸)은 스퍼터링 타겟에 대하여 수평 방향, 도 3에 나타내는 종축(縱軸)은 스퍼터링 타겟에 대하여 수직 방향이다. 도 3에 플롯한 점으로 원점을 연결하는 선분의 길이가 A(θ1)이다. θ1은, 횡축과 A(θ1)의 선분이 이루는 각으로 정의하고 있다. 스퍼터링 방출각(θ)을 스퍼터 수량이 최대가 되는 각도로서 규정한다.

또한, 도 3에 관한 설명은 비특허문헌 1에 기재되어 있다.

스퍼터링 방출각(θ)은, 타겟(12)의 물질에 의존하고, 방출각 분포는 다양하고, θ는 연속적이고 광범위한 값이 된다. 스퍼터 입자와, 이것에 대한 스퍼터링 방출각(θ)의 예로서, Al(알루미늄) 및 Ti(티타늄)을 다음에 나타낸다.

수직 입사 이온에 대한 스퍼터링 방출각(θ)은, 도 4에 나타내듯이, 어느 정도의 분포를 가지고 있지만, 본 실시 형태에서는, 스퍼터 수량이 최대가 되는 각도를 스퍼터링 방출각(θ)으로서 규정한다. 여기서, 도 4에 나타내는 횡축은 스퍼터링 타겟에 대하여 수평 방향, 도 4에 나타내는 종축은 스퍼터링 타겟에 대하여 수직 방향이다. 도 4에 플롯한 점으로 원점을 연결하는 선분의 길이가 스퍼터 수량을 나타내고 있다.

스퍼터링 방출각(θ)은, 도 4에 나타내듯이, 각각 알루미늄이 60° 정도, 티탄이 40° 정도로서 설정할 수 있다.

본 실시 형태에서의 구체적인 예로서, 내측 내벽(20b)의 높이(D)를 20mm로 하고, 기판(18) 돌출 길이(a)를 5mm로 했을 경우, 스퍼터 입자를 알루미늄으로 했을 경우, 스퍼터링 방출각(θ)=60° 이므로, 저부폭 치수 L, 이면 착막 방지 곡면(20a)의 높이가 되는 곡률 반경 Ra은, 상기의 식에 의해,

5[mm]≤L≤11.5[mm]

5[mm]-(L-5[mm])×1.73[mm]≤Ra

로서 설정할 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에서의 구체적인 예로서, 내측 내벽(20b)의 높이(D)를 20mm로 하고, 기판(18) 돌출 길이(a)를 5mm로 했을 경우, 스퍼터 입자를 티탄으로 했을 경우, 스퍼터링 방출각(θ)=40° 이므로, 저부폭 치수 L, 이면 착막 방지 곡면(20a)의 높이가 되는 곡률 반경 Ra은, 상기의 식에 의해,

5[mm]≤L≤23.8[mm]

5[mm]-(L-5[mm])×0.83[mm]≤Ra

로서 설정할 수 있다.

상기와 같이 설정하는 것에 의해서, 도 2에 나타내는 파선(d1, d2)에 낀 기울기의 영역 내에서는, 기판(18)의 이면(18a)을 향해서 비상하는 스퍼터 입자를 삭감한다. 또, 파선(d1, d2)은 곡률 중심(20o)을 통과하는 직선이다.

도 2에서, 스테이지(13)보다 상측에 위치하는 타겟(12)으로부터 연직 하향으로 비상해 온 스퍼터 입자는, 홈(20)에 입사한다.

그리고, 파선(d1)으로 외측 내벽(20a)에 수직으로 입사한 스퍼터 입자는, 입사점(B1)에서 곡률 중심(20o)을 통과하는 직선에 대해서 입사각과 대칭인 각도 방향으로 진행한다.

이 때문에, 홈(20) 내에서, 도 2에 나타내는 파선(d1)이 통과하는 점(B1)보다 우측에 위치하는 점으로부터 날아온 스퍼터 입자가 내측 내벽(20b)을 향해서 진행되기 때문에, 기판(18)의 이면(18a)에는 스퍼터 입자는 도달하지 않는다.

이와 같이, 파선(d2)으로 내측 내벽(20b)에 수직으로 입사한 스퍼터 입자는, 입사점(B2)에서 곡률 중심(20o)을 통과하는 직선에 대해서 입사각과 대칭인 각도 방향으로 진행한다.

이 때문에, 홈(20) 내에서, 도 2에 나타내는 파선(d2)이 통과하는 점(B2)보다 좌측에 위치하는 점으로부터 날아온 스퍼터 입자가 외측 내벽(20a)을 향해서 진행되기 때문에, 기판(18)의 이면(18a)에는 스퍼터 입자는 도달하지 않는다.

다음으로, 도 2에 나타내는 외측 내벽(20a) 상의 점(B3)과 외측 내벽(20a) 상의 점(B4)에 대해서 설명한다. 점(B3)은, 스테이지(13)의 주연에서 돌출되고 재치된 기판(18)의 내측 위치로부터 곡률 중심(20o)을 통과하도록 연장되는 파선(d3)이 외측 내벽(20a)에 이르는 점이다. 점(B4)은, 스테이지(13)의 주연에서 돌출되고 재치된 기판(18)의 외측 위치로부터 곡률 중심(20o)을 통과하도록 연장되는 파선(d4)이 외측 내벽(20a)에 이르는 점이다. 외측 내벽(20a) 상에서, 점(B3)과 점(B4) 사이의 영역은, 부호 γ로 나타나고 있다. 이 영역(γ)에 입사한 스퍼터 입자가 기판(18)의 이면(18a)을 향해서 진행될 가능성이 있지만, 이 영역(γ)에 입사할 수 있는 스퍼터 입자는 지극히 적기 때문에, 기판(18)의 이면(18a)에는 거의 도달하지 않는다.

이와 같이 성막 입자에서의 스퍼터링 방출각(θ)보다 큰 각도(θa)로 입사한 스퍼터 입자여도, 기판(18)의 이면(18a)을 향해서 비상하는 것을 방지할 수 있다.

또, 이면 착막 방지 곡면인 외측 내벽(20a)보다 상측이 되는 상면(19a)의 부분에서는, 스퍼터 입자가 각도 θ 방향으로 비상해도 기판(18)의 이면(18a)에는 도달하지 않는다.

이것에 의해, 기판(18)의 이면(18a)에서의 리스퍼터의 발생을 방지할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 플래턴 링(19)에, 스테이지(13)의 주위에서 돌출된 기판(18)에 대응하고, 이면 착막 방지 곡면인 외측 내벽(20a)을 갖는 홈(20)을 설치하고 있다. 이 때문에, 스퍼터 입자의 진로가 기판(18)의 이면(18a)을 향하지 않게 설정하고, 기판(18)의 이면(18a)에서의 리스퍼터의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 이면(18a)에 대한 착막을 제거하는 공정을 설치할 필요가 없다.

또한, 성막 입자에서의 스퍼터링 방출각(θ)보다 큰 각도로 홈(20)에 입사한 스퍼터 입자여도, 기판(18)의 이면(18a)을 향해서 비상하는 것을 방지할 수 있다.

또, 소정의 홈(20)의 폭 치수(L)에 대해서, 높이(D)가, Ltanθ로 돌출된 길이(a)의 5배 정도까지의 범위에서 다소 깊은 홈(20)을 설정할 수도 있다.

또한, 기판(18)이 스테이지(13)의 외측을 향하여 돌출된 길이(a)는, 기판(18)의 이면(18a)이 노출되어 있는 영역 중 기판의 중심에 가까운 위치로부터 기판(18)의 이면(18a)의 선단(T)까지의 길이로서 설정된다. 이 때문에, 길이(a)를 정의하는 기판(18)과 스테이지(13) 사이의 경계(K)의 위치가 스테이지(13)의 외연이거나 내측 내벽(20b)의 상단(Ub)으로는 한정되지 않는다.

또, 본 발명의 실시 형태에 관한 플래턴 링(19)을 이용함으로써, 스퍼터링 성막 시, 증착 시에서의 이면(18a)에 대한 착막의 방지를 도모할 수도 있다. 이 경우, 스퍼터링 성막의 예로서, DC 마그네트론 스퍼터링 장치, RF 마그네트론 스퍼터링 장치 혹은, 증착의 예로서, 전자빔식 증착 장치, 저항 가열식 증착 장치, 배치식 증착 장치라고 하는 장치 구성을 채용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 관한 플래턴 링(19)을 포토마스크(photomask)의 제조 등에 이용할 수 있다.

예를 들면, 도 6에 나타내듯이, 직사각형 단면을 갖는 홈(120)을 갖는 플래턴 링을 이용하는 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 파선(d5)으로 나타내 보인 최대 방출각보다 큰 각도로 홈(120)에 입사한 스퍼터 입자에서는, 리스퍼터 성분이 기판(18)의 이면(18a)에 착막되어 버린다. 여기서, 홈(120)은, 연직 방향에 평행한 외측 내벽(120a) 및 내측 내벽(120b)과, 수평 방향으로 연장되는 저부(120c)를 갖는다.

또, 도 6에 나타내듯이, 직사각형 단면을 갖는 홈(120)을 갖는 플래턴 링을 이용하는 경우, 파선(d6, d7)에 낀 기울기의 영역 내에서는, 리스퍼터 성분이 기판(18)의 이면(18a)에 착막되는 것을 방지할 수 없다.

이것에 대해서, 본 실시 형태에서는, 홈(20) 내에 이면 착막 방지 곡면인 외측 내벽(20a) 및 내측 내벽(20b)이 형성되고 있으므로, 상기와 같은 스퍼터 입자가 홈(20) 내에 입사하는 경우에도, 기판(18)의 이면(18a)을 향해서 비상하는 것을 방지하고, 리스퍼터의 발생을 지극히 저감할 수 있다. 또, 곡률 중심(20o)을 통해 입사하는 입자 이외의 입사 입자가 경사 입사가 되기 때문에, 기판(18)의 이면(18a)을 향하는 방향으로의 리스퍼터를 더 저감 할 수 있다.

이하, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 장치 및 플래턴 링을, 도면에 근거하여 설명한다.

도 7은, 본 실시 형태에 관한 성막 장치에서의 플래턴 링을 나타내는 확대 단면도이다. 본 실시 형태는, 내측 내벽(20Ab) 및 저부(20Ac)에 관한 점에서, 상술한 제1 실시 형태와 다르다. 본 실시 형태에 관한 성막 장치의 그 외의 구조는, 상술한 제1 실시 형태와 같다. 상술한 제1 실시 형태와 대응하는 구성에는 동일한 부호를 교부하고 그 설명을 생략한다.

본 실시 형태에 관한 성막 장치(10)는, 도 7에 나타내듯이, 홈(20A)에서, 저부(20Ac) 및 내측 내벽(20Ab)이 평면상(단면 직선 모양)으로 형성되고 있다. 스테이지(13)에 가까운 위치에 배치되어 있는 내측 내벽(20Ab)의 상단(Ub)은, 스테이지(13)의 주연에서 돌출되고 재치된 기판(18)의 내측 위치, 즉, 스테이지(13)의 상면 외측단과 거의 일치하도록, 스테이지(13)로부터 타겟(12)을 향하는 방향으로 입설되고 있다. 바꾸어 말하면, 내측 내벽(20Ab)은, 스테이지(13)와 기판(18)의 이면(18a)의 경계선을 따라서, 스테이지(13)의 법선 방향을 향하도록, 스테이지(13)의 외주를 둘러싸도록, 입설되고 있다.

또한, 도 7에 나타내듯이, 내측 내벽(20Ab)의 상단(Ub)을 포함하는 면에는, 경사면(테이퍼면)이 형성되고 있다. 도 7에 나타내는 단면도에서는, 내측 내벽(20Ab)의 상단(Ub)을 포함하는 경사면은, 직선 모양의 면을 갖는다. 즉, 스테이지(13)로부터 타겟(12)을 향하는 방향에서 홈(20A)의 폭 치수가 서서히 증가하도록, 경사면이 내측 내벽(20Ab)의 상단(Ub)을 향해서 연장되도록 형성되고 있다. 환언하면, 스테이지(13)의 외측 측면에 대향하는 외측 부재(플래턴 링(19) 일부)의 두께가, 스테이지(13)로부터 타겟(12)을 향하는 방향에서, 서서히 얇아지고 있다.

홈(20A)에서, 도 7에 나타내듯이, 내측 내벽(20Ab)의 하단은, 스테이지(13)의 주면(主面)과 평행이 되는 저부(20Ac)에 접속되고, 저부(20Ac)의 외측은, 원호상의 외측 내벽(20a)의 하단에 접속되고 있다. 내측 내벽(20Ab)은, 기판(18)의 외측 윤곽(선단(T))보다 내측에 위치하도록, 스테이지(13)로부터 타겟(12)을 향하는 방향으로 입설되고 있다. 바꾸어 말하면, 내측 내벽(20Ab)은, 스테이지(13)와 기판(18)의 이면(18a)의 경계선에 따른 내측 위치에, 스테이지(13)의 법선 방향에 입설되고 있다. 저부(20Ac)와 외측 내벽(20a)의 접속 위치는, 기판(18)의 외측 윤곽(선단(T))보다 외측에 위치하도록 설정되어 있다. 저부(20Ac)와 외측 내벽(20a)의 접속 개소에는 매끄러운 곡면이 형성되고 있다.

본 실시 형태에서는, 외측 내벽(20a), 저부(20Ac), 내측 내벽(20Ab)에서의 치수·형상이, 각각,

D-(L-a) tanθ≤Ra≤L

a≤L≤D/tanθ

5a≤D

의 관계를 만족시키도록 설정되어 있다.

본 실시 형태에 관한 성막 장치(10) 및 플래턴 링(19)에서도, 상기와 같이 외측 내벽(20a), 저부(20Ac), 내측 내벽(20Ab)에서의 치수·형상을 설정하는 것에 의해서, 도 7에 나타낸 파선(d3, d4)에 낀 기울기의 영역에 대응하는 영역 내에서는, 기판(18)의 이면(18a)을 향해서 비상하는 스퍼터 입자를 삭감할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 성막 장치(10) 및 플래턴 링(19)에서는, 플래턴 링(19)의 제막(除膜) 메인터넌스 주기를 연장한다고 하는 효과를 상주할 수 있다.

이하, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 장치 및 플래턴 링을, 도면에 근거하여 설명한다.

도 8은, 본 실시 형태에 관한 성막 장치에서의 플래턴 링을 나타내는 확대 단면도이다. 본 실시 형태는, 외측 내벽(20Bb) 및 저부(20Bc)에 관한 점에서, 상술한 제1 또는 제2 실시 형태와 다르다. 본 실시 형태에 관한 성막 장치의 그 외의 구조는, 상술한 제1 또는 제2 실시 형태와 같다. 상술한 제1 또는 제2 실시 형태와 대응하는 구성에는 동일한 부호를 교부하고 그 설명을 생략한다.

본 실시 형태에 관한 성막 장치(10)는, 도 8에 나타내듯이, 홈(20B)에서, 저부(20Bc) 및 외측 내벽(20Ba)이 평면상(단면 직선 모양)으로 형성되고 있다. 스테이지(13)로부터 이간하는 위치에 배치되어 있는 외측 내벽(20Ba)은, 기판(18)의 외측 윤곽(선단(T))보다 더 외측에 위치하고, 스테이지(13)로부터 타겟(12)을 향하는 방향에 입설되고 있다. 바꾸어 말하면, 외측 내벽(20Ba)은, 스테이지(13)와 기판(18)의 이면(18a)의 경계선에 따른 외측 위치에, 스테이지(13)의 법선 방향으로 입설되고 있다.

홈(20B)에서, 도 8에 나타내듯이, 외측 내벽(20Ba)의 하단은, 스테이지(13)의 주면과 평행이 되는 저부(20Bc)의 외측에 접속되고, 저부(20Bc)의 내측은, 원호상의 내측 내벽(20b)의 하단에 접속되고 있다. 내측 내벽(20b)은, 내측 내벽(20b)의 상단(Ub)이 기판(18)의 외측 윤곽(선단(T))보다 내측에 위치하도록, 스테이지(13)로부터 타겟(12)을 향하는 방향에 입설되고 있다. 내측 내벽(20b)과 저부(20Bc)의 접속 위치는, 기판(18)의 외측 윤곽(선단(T))보다 외측에 위치하도록 설정되어 있다. 저부(20Bc)와 내측 내벽(20b)의 접속 개소에는 매끄러운 곡면이 형성되고 있다.

본 실시 형태에서는, 외측 내벽(20Ba), 저부(20Bc), 내측 내벽(20b)에서의 치수·형상이, 각각,

D-(L-a) tanθ≤Rb≤L

a≤L≤D/tanθ

5a≤D

의 관계를 만족시키도록 설정되어 있다.

본 실시 형태에 관한 성막 장치(10) 및 플래턴 링(19)에서도, 상기와 같이 외측 내벽(20Ba), 저부(20Bc), 내측 내벽(20b)에서의 치수·형상을 설정하는 것에 의해서, 기판(18)의 이면(18a)으로의 착막을 방지할 수 있다. 구체적으로, 도 8에 나타낸 파선(d5)으로 나타내 보인 최대 방출각보다 큰 각도로 홈(20B)에 입사한 스퍼터 입자의 리스퍼터 성분은, 기판(18)의 이면(18a)과는 다른 방향으로 비상한다. 따라서, 기판(18)의 이면(18a)을 향해서 비상하는 스퍼터 입자를 삭감할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 성막 장치(10) 및 플래턴 링(19)에서는, 플래턴 링(19)의 제막 메인터넌스 주기를 연장한다고 하는 효과를 상주할 수 있다.

이하, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 성막 장치 및 플래턴 링을, 도면에 근거하여 설명한다.

도 9는, 본 실시 형태에 관한 성막 장치에서의 플래턴 링을 나타내는 확대 단면도이다. 본 실시 형태는, 홈(20C)에 관한 점에서, 상술한 제1 실시 형태와 다르다. 본 실시 형태에 관한 성막 장치의 그 외의 구조는, 상술한 제1 실시 형태와 같다. 상술한 제1 내지 제3 실시 형태의 어느 하나에 대응하는 구성에는 동일한 부호를 교부하고 그 설명을 생략한다.

본 실시 형태에 관한 성막 장치(10)는, 도 9에 나타내듯이, 홈(20C)에서, 이면 착막 방지 곡면인 외측 내벽(20Ca), 저부(20Cc), 내측 내벽(20Cb)는, 모두 타원 형상(반타원 형상)으로서 형성된다. 외측 내벽(20Ca), 저부(20Cc), 내측 내벽(20Cb)에서의 타원 형상의 곡률 중심(20Co)은, 홈(20C)의 폭 방향에서 홈(20C)의 중심 위치가 되도록 설정되어 있다. 홈(20C)은, 도 9에 나타내듯이, 연직 방향으로 평행임과 동시에 곡률 중심(20Co)을 통과하는 선에 대해서, 좌우 대칭이 되도록 형성되고 있다. 즉, 외측 내벽(20Ca)과, 내측 내벽(20Cb)의 이심율은 동일하게 설정되어 있다. 따라서, 외측 내벽(20Ca)과 내측 내벽(20Cb)와 저부(20Cc)는, 매끄럽게 접속된 동일한 타원상(반타원 형상)으로 형성되고 있다.

또한, 도 9에서는, 타원의 장축이 홈(20C)의 폭 방향, 도중의 좌우 방향으로서 기재되어 있지만, 타원의 장축이 연직 방향에 평행, 즉, 타원의 장축이 상하 방향으로 평행이 되도록 홈(20C)을 형성할 수도 있다.

본 실시 형태에서는, 이면 착막 방지 곡면인 외측 내벽(20Ca), 저부(20Cc), 내측 내벽(20Cb)에서의 치수·형상이, 각각,

a≤L≤D/tanθ

5a≤D

의 관계를 만족시키도록 설정되어 있다.

본 실시 형태에 관한 성막 장치(10) 및 플래턴 링(19)에서도, 상기와 같이 외측 내벽(20Ca), 저부(20Cc), 내측 내벽(20Cb)에서의 치수·형상을 설정하는 것에 의해서, 기판(18)의 이면(18a)으로의 착막을 방지할 수 있다. 구체적으로, 최대 방출각보다 큰 각도로 홈(20C)에 입사한 스퍼터 입자의 리스퍼터 성분은, 기판(18)의 이면(18a)과는 다른 방향으로 비상한다. 따라서, 기판(18)의 이면(18a)을 향해서 비상하는 스퍼터 입자를 삭감할 수 있다.

이하, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 성막 장치 및 플래턴 링을, 도면에 근거하여 설명한다.

도 10은, 본 실시 형태에 관한 성막 장치에서의 플래턴 링을 나타내는 확대 단면도이다. 본 실시 형태는, 홈(20D)에 관한 점에서, 상술한 제1 내지 제4 실시 형태 중 하나와 다르다. 본 실시 형태에 관한 성막 장치의 그 외의 구조는, 상술한 제1 내지 제4 실시 형태 중 하나와 같다. 상술한 제1 내지 제4 실시 형태의 어느 하나에 대응하는 구성에는 동일한 부호를 교부하고 그 설명을 생략한다.

본 실시 형태에 관한 성막 장치(10)는, 도 10에 나타내듯이, 홈(20D)에서, 이면 착막 방지 곡면인 외측 내벽(20Da), 저부(20Dc), 내측 내벽(20Db)은, 모두 원호형상으로서 형성된다. 외측 내벽(20Da)은, 곡률 반경(Ra)을 갖는 원호상으로 형성되고 있다. 내측 내벽(20Db)은, 곡률 반경(Rb)을 갖는 원호상으로 형성되고 있다. 저부(20Dc)는, 외측 내벽(20Da)과 내측 내벽(20Db)의 접속 부분으로서 원호상으로 형성되고 있다. 이들 곡률 반경(Ra)와 곡률 반경(Rb)은, 내측 내벽(20Db)의 곡률 반경(Rb)보다 외측 내벽(20Da)의 곡률 반경(Ra)이 커지도록 설정되어 있다.

또, 내측 내벽(20Db)에서의 원호상보다 상측 부분은, 연직 방향으로 연장되는 벽부를 갖는 직선 형상이 되도록 입설되고 있다.

또한, 외측 내벽(20Da)과 내측 내벽(20Db)의 접속 위치는, 홈(20D)의 폭 방향에서 기판(18)의 외측 윤곽(선단(T))과 거의 같은 위치로서 설정되어 있다. 또, 저부(20Dc)에서의 접속 개소는 매끄럽게 형성되고 있다.

외측 내벽(20Da)의 곡률 중심(20Do)(제1 곡률 중심), 내측 내벽(20Db)의 곡률 중심(20Dob)(제2 곡률 중심)은, 모두 홈(20D)의 폭 방향에서 같은 위치에 있다. 곡률 중심(20Do) 및 곡률 중심(20Dob)은, 홈(20D)의 폭 방향에서 기판(18)의 외측 윤곽(선단(T))과 거의 같은 위치에 있다. 즉, 홈(20D)은, 도 10에 나타내듯이, 연직 방향으로 평행임과 동시에 곡률 중심(20Do)을 통과하는 선에 대해서, 좌우 비대칭이 되도록 형성되고 있다.

본 실시 형태에서는, 이면 착막 방지 곡면인 외측 내벽(20Da), 저부(20Dc), 내측 내벽(20Db)에서의 치수·형상이, 각각,

Ra>Rb

Rb=a

의 관계를 만족시키도록 설정되어 있다.

본 실시 형태에 관한 성막 장치(10) 및 플래턴 링(19)에도, 상기와 같이 외측 내벽(20Da), 저부(20Dc), 내측 내벽(20Db)에서의 치수·형상을 설정하는 것에 의해서, 기판(18)의 이면(18a)으로의 착막을 방지할 수 있다. 구체적으로, 최대 방출각보다 큰 각도로 홈(20D)에 입사한 스퍼터 입자의 리스퍼터 성분은, 기판(18)의 이면(18a)과는 다른 방향으로 비상한다. 따라서, 기판(18)의 이면(18a)을 향해서 비상하는 스퍼터 입자를 삭감할 수 있다.

이하, 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 성막 장치 플래턴 링을, 도면에 근거하여 설명한다.

도 11은, 본 실시 형태에 관한 성막 장치에서의 플래턴 링을 나타내는 확대 단면도이다. 본 실시 형태는, 홈(20E)에 관한 점에서, 상술한 제1 내지 제5 실시 형태 중 하나와 다른다. 본 실시 형태에 관한 성막 장치의 그 외의 구조는, 상술한 제1 내지 제5 실시 형태 중 하나와 같다. 상술한 제1 내지 제5 실시 형태의 어느 하나에 대응하는 구성에는 동일한 부호를 교부하고 그 설명을 생략한다.

본 실시 형태에 관한 성막 장치(10)는, 도 11에 나타내듯이, 홈(20E)에서, 이면 착막 방지 곡면인 외측 내벽(20Ea), 저부(20Ec), 내측 내벽(20Eb)은, 모두 원호형상으로서 형성된다. 외측 내벽(20Ea)은, 곡률 반경(Ra)을 갖는 원호상으로 형성되고 있다. 내측 내벽(20Eb)은, 곡률 반경(Rb)을 갖는 원호상으로 형성되고 있다. 저부(20Ec)는, 외측 내벽(20Ea)과 내측 내벽(20Eb)의 접속 부분으로서 원호상으로 형성되고 있다. 이들 곡률 반경(Ra)과 곡률 반경(Rb)은, 내측 내벽(20Eb)의 곡률 반경(Rb)보다 외측 내벽(20Ea)의 곡률 반경(Ra)이 작아지도록 설정되어 있다.

또, 외측 내벽(20Ea)에서의 원호상보다 상측 부분은, 연직 방향으로 연장되는 벽부를 갖는 직선 형상이 되도록 입설되고 있다.

또한, 외측 내벽(20Ea)과 내측 내벽(20Eb)의 접속 위치는, 홈(20E)의 폭 방향에서 기판(18)의 외측 윤곽(선단(T))보다 더 외측에 위치하도록 설정되어 있다. 또, 저부(20Ec)에서의 접속 개소는 매끄럽게 형성되고 있다.

외측 내벽(20Ea)의 곡률 중심(20Eoa)(제1 곡률 중심), 내측 내벽(20Eb)의 곡률 중심(20Eo)(제2 곡률 중심)은, 모두 홈(20E)의 폭 방향에서 같은 위치에 있다. 곡률 중심(20Eoa) 및 곡률 중심(20Eo)은, 홈(20E)의 폭 방향에서 기판(18)의 외측 윤곽(선단(T))보다 더 외측에 위치되어 있다. 즉, 홈(20E)은, 도 11에 나타내듯이, 연직 방향으로 평행임과 동시에 곡률 중심(20Eo)을 통과하는 선에 대해서, 좌우 비대칭이 되도록 형성되고 있다.

본 실시 형태에서는, 이면 착막 방지 곡면인 외측 내벽(20Ea), 저부(20Ec), 내측 내벽(20Eb)에서의 치수·형상이, 각각,

Ra<Rb

Rb>a

의 관계를 만족시키도록 설정되어 있다.

본 실시 형태에서의 홈(20E)에서, 이면 착막 방지 곡면인 외측 내벽(20Ea)은, 적어도 스테이지(13)로부터 이간하는 위치에 배치되어 있다. 도 11에서는, 직선(d8)이 나타나고 있다. 직선(d8)은, 외측 내벽(20Ea)의 곡률 중심(20Eoa)과, 스테이지(13)의 외측에서 기판(18)의 이면(18a)이 스테이지(13)에서 돌출되는 경계(K)의 위치를 연결한다. 직선(d8)과 수평이 이루는 각은, 스퍼터링 방출 최대각(θ)보다 크게 설정된다.

본 실시 형태에 관한 성막 장치(10) 및 플래턴 링(19)에서도, 상기와 같이 외측 내벽(20Ea), 저부(20Ec), 내측 내벽(20Eb)에서의 치수·형상을 설정하는 것에 의해서, 기판(18)의 이면(18a)으로의 착막을 방지할 수 있다. 구체적으로, 최대 방출각보다 큰 각도로 홈(20E)에 입사한 스퍼터 입자의 리스퍼터 성분은, 기판(18)의 이면(18a)과는 다른 방향으로 비상한다. 따라서, 기판(18)의 이면(18a)을 향해서 비상하는 스퍼터 입자를 삭감할 수 있다.

본 발명이 바람직한 실시 형태를 설명하고, 상기로 설명했지만, 이것들은 본 발명의 예시적인 것이며, 한정하는 것으로서 고려되어서는 안됨을 이해해야 한다. 추가, 생략, 치환, 및 그 외의 변경은, 본 발명의 범위로부터 일탈하지 않고 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 전술의 설명에 의해서 한정되고 있다고 보여져야 하는 것이 아니고, 특허청구범위에 의해서 제한되고 있다.

10…성막 장치
11…챔버
12…타겟
13…스테이지
18…기판(피성막물)
18a…이면
19…플래턴 링
19a…상면(면)
20, 20A, 20B, 20C, 20D, 20E…홈
20a, 20Ba, 20Ca, 20Da, 20Ea…외측 내벽(이면 착막 방지 곡면)
20b, 20Ab, 20Cb, 20Db, 20Eb…내측 내벽(이면 착막 방지 곡면)
20c, 20Ac, 20Bc, 20Cc, 20Dc, 20Ec…저부

Claims

타겟을 수용하는 챔버와,
상기 타겟의 일면에 소정의 간격을 비우고 대면해서 배치되어, 피성막물이 재치되는 스테이지와,
상기 타겟에 대향하는 대향면과, 상기 대향면에 형성된 홈을 갖고, 상기 스테이지의 주연을 둘러싸는 플래턴 링,
을 구비하고,
상기 스테이지 상에 재치되는 상기 피성막물의 주연은, 상기 스테이지의 주연의 외측에 위치하도록 상기 스테이지의 상기 주연으로부터 돌출되고,
상기 피성막물의 주연에 대응하는 위치에, 상기 홈이 배치되고,
상기 타겟으로부터 상기 피성막물까지의 제1 거리보다, 상기 타겟으로부터 상기 홈까지의 제2 거리가 커지도록, 상기 홈은, 상기 플래턴 링에 주설되고,
상기 홈은, 상기 타겟으로부터 방출된 성막 입자가 상기 피성막물의 이면에 퇴적하는 것을 방지하는 이면 착막 방지 곡면을 갖고,
상기 홈은, 상기 스테이지로부터 이간하는 외측 내벽과, 상기 스테이지에 가까운 내측 내벽을 갖고, 상기 외측 내벽은,
D-(L-a) tanθ≤Ra≤L
a≤L≤D/tanθ
5a≤D
을 만족하고, 여기서, 상기 D는 상기 피성막물의 이면으로부터 상기 홈의 저부까지의 상기 내측 내벽의 높이이고, 상기 a는 상기 피성막물이 상기 스테이지의 외측을 향해 돌출된 길이이고, 상기 L은 상기 스테이지의 외측을 향한 방향에서, 상기 피성막물의 이면이 상기 스테이지에서 돌출된 경계의 위치에서 상기 외측 내벽의 상단까지의 거리이고, 상기 θ는 성막 입자의 스퍼터링 방출각이고, 상기 Ra는 원호상을 이루는 상기 외측 내벽의 곡률 반경인 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 이면 착막 방지 곡면이, 상기 스테이지의 법선 방향에 따르는 단면에서 곡률 반경을 갖는 곡면을 갖는 성막 장치.
삭제
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이면 착막 방지 곡면이, 상기 스테이지의 법선 방향을 따르는 단면에서, 원호상으로 형성되는 성막 장치.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스테이지의 외측을 향하는 방향에서 상기 피성막물의 이면이 상기 스테이지에서 돌출되는 경계의 위치로부터, 상기 스테이지의 측면의 법선 방향이 되는 수평보다 하측을 향하고, 상기 수평에 대해서 스퍼터링 방출 최대각 θ로 연장되는 직선을 그었을 경우,
상기 직선이 상기 외측 내벽에 교차하는 도달점의 위치보다 상기 외측 내벽의 상단의 위치가 상측에 위치하는 성막 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스테이지의 측면의 법선 방향이 되는 연직 단면에서, 상기 이면 착막 방지 곡면의 곡률 중심과, 상기 스테이지의 외측을 향하는 방향에서 상기 피성막물의 이면이 상기 스테이지에서 돌출되는 경계의 위치를 연결하는 직선을 그었을 경우,
상기 직선이 수평에 대해서 하측에 이루는 각이, 스퍼터링 방출 최대각 θ보다 크게 설정되는 성막 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스테이지의 형상은, 상기 타겟에서 보았을 때, 원형 또는 직사각형인 성막 장치.
제1항 또는 제2항 기재의 성막 장치에 이용되는 플래턴 링.