WO2018008681A1 - 成膜装置、プラテンリング - Google Patents

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WO2018008681A1
WO2018008681A1 PCT/JP2017/024641 JP2017024641W WO2018008681A1 WO 2018008681 A1 WO2018008681 A1 WO 2018008681A1 JP 2017024641 W JP2017024641 W JP 2017024641W WO 2018008681 A1 WO2018008681 A1 WO 2018008681A1
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wall
groove
film
target
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PCT/JP2017/024641
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勇太 坂本
幸展 沼田
周司 小平
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株式会社アルバック
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    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus and a platen ring, and more particularly to a suitable technique used for preventing deposition on a back surface of a substrate that is a film forming target during film formation such as sputtering.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-134532 for which it applied to Japan on July 6, 2016, and uses the content here.
  • Sputtering apparatuses are actively used in various fields of industry as film forming apparatuses for forming a thin film on the surface of an object.
  • a sputtering apparatus is frequently used to create various conductive films and insulating films.
  • Patent Document 1 describes an example in which Al is sputtered
  • Patent Document 2 describes an example in which Cu is sputtered.
  • the rewiring Al is a thick film having a film thickness exceeding 1000 nm, and is a wiring film obtained by a film forming method using a vacuum apparatus.
  • the film thickness of the rewiring Al is set to be considerably larger than the film thickness ( ⁇ 100 nm) of the fine wiring that has been conventionally performed.
  • the Al film attached to the back surface of the substrate also increases. Therefore, it is necessary to remove the film adhering to the back surface, and there is a problem that the number of processes increases, and there is a demand for reducing the amount of Al film adhering to the back surface of the substrate. is doing. Further, not only for Al but also for other film formation such as Cu, Ti, Ta, and W, there has been a demand to reduce the amount of film attached to the back surface of the substrate.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and intends to achieve the following object. 1. In deposition such as sputtering, deposition on the back surface of the deposition object should be prevented. 2. When depositing a thick film on the deposition target, prevent deposition on the back side of the deposition target. 3. Even in the case of different film formation particles, the film formation on the back surface of the film formation object should be prevented in the same way.
  • a film forming apparatus is provided with a chamber for storing a target and a surface of the target facing each other at a predetermined interval, and a film formation object is provided. And a platen ring having a stage to be placed, a facing surface facing the target, and a groove formed in the facing surface and surrounding a periphery of the stage.
  • the peripheral edge of the film deposition object placed on the stage protrudes from the peripheral edge of the stage so as to be located outside the peripheral edge of the stage, and is positioned at a position corresponding to the peripheral edge of the film deposition object.
  • a groove is arranged, and the groove is provided around the platen ring so that a second distance from the target to the groove is larger than a first distance from the target to the deposition target.
  • the groove has a back-surface deposition preventing curved surface that prevents film-forming particles released from the target from being deposited on the back surface of the film-formed object.
  • the back surface deposition preventing curved surface may have a curved surface having a radius of curvature in a cross section along a normal direction of the stage.
  • the groove has an outer inner wall that is separated from the stage and an inner inner wall that is close to the stage, and the back surface deposition preventing curved surface is formed in the groove.
  • the outer inner wall may be provided.
  • the groove has an outer inner wall that is separated from the stage and an inner inner wall that is close to the stage, and the back surface deposition preventing curved surface is formed in the groove.
  • the inner wall may be provided.
  • the back surface deposition preventing curved surface may be formed in an arc shape in a cross section along the normal direction of the stage.
  • the back surface deposition preventing curved surface may be formed in an elliptical shape in a cross section along the normal direction of the stage.
  • the back surface deposition preventive curved surface is an outer inner wall that is separated from the stage, and the film deposition object is formed in a direction toward the outer side of the stage.
  • a straight line extending at a maximum sputtering emission angle ⁇ with respect to the horizontal is drawn from the position of the boundary where the back surface protrudes from the stage toward the lower side of the horizontal which is the normal direction of the side surface of the stage, the straight line
  • the position of the upper end of the outer inner wall may be located above the position of the arrival point where the outer wall intersects the outer inner wall.
  • the back surface deposition preventing curved surface in the groove, is an outer inner wall that is separated from the stage, and in a vertical section that is a normal direction of the side surface of the stage,
  • the straight line is horizontal
  • the angle formed on the lower side may be set larger than the maximum sputtering emission angle ⁇ .
  • the shape of the stage may be circular or rectangular as viewed from the target.
  • the platen ring according to the second aspect of the present invention is used in the film forming apparatus according to the first aspect described above.
  • the film formation particles re-evaporated or re-sputtered (re-sputtered) from the platen ring fly to the back surface of the film to be deposited. Since it becomes difficult, it does not accumulate on the back surface of the film formation target. That is, film formation particles from the target do not fly on the back surface of the film formation target, and no film is deposited on the back surface of the film formation target.
  • the film-deposited particles re-sputtered by the back surface deposition preventing curved surface of the platen ring do not fly toward the back surface of the deposition target. That is, particles that are re-sputtered or re-evaporated from the inside of the groove of the platen ring do not travel in the direction of the back surface of the film formation target. For example, it is discharged in a direction toward another part inside the groove or in a direction toward the inner wall of the chamber as viewed from the groove. Therefore, the film formation particles (sputter particles) are not redeposited on the back surface of the film formation object. This eliminates the need to perform a step of removing the film attached to the back surface.
  • the back-surface deposition preventing curved surface has a curved surface having a radius of curvature in the section along the normal direction of the stage, for example, in the vertical section along the normal direction of the side surface of the stage, However, it does not travel in the direction of the back surface of the film-formed object. Therefore, the film formation particles (sputter particles) are not redeposited on the back surface of the film formation object. This eliminates the need to perform a step of removing the film attached to the back surface.
  • the back surface film formation preventing curved surface is provided on the outer inner wall that is separated from the stage in the groove, so that the film forming particles incident on the outer inner wall of the groove are resputtered on the back surface film formation preventing curved surface. Can be prevented from flying toward the back surface of the film formation object.
  • the back surface film formation preventing curved surface is provided on the inner inner wall near the stage in the groove, so that when the film forming particle incident on the inner inner wall of the groove is resputtered by the back surface film formation preventing curved surface, It can be prevented from flying toward the rear surface of the film formation object.
  • the back surface deposition preventing curved surface is formed as an arc shape in a vertical section along the normal direction of the stage.
  • the film forming particle incident on the groove at an angle other than the angle of the film forming particle incident on the groove through the point that is the center of the arc-shaped curvature is incident.
  • Re-sputtering is performed with an emission angle symmetrical to a straight line extending from the position to the center of curvature of the back-surface deposition preventing curved surface.
  • the film-forming particles incident through the point serving as the center of curvature are emitted from the groove along the incident direction. For this reason, when the film-forming particles are re-sputtered on the arc-shaped back film-forming prevention curved surface, the film-forming particles can be prevented from flying toward the back surface of the film-formed object.
  • the back-side film formation preventing curved surface is formed as an elliptical shape in a vertical section along the normal direction of the stage.
  • the film forming particle incident on the groove at an angle other than the angle of the film forming particle incident on the groove through the point that becomes the center of curvature of the elliptical shape is incident.
  • Re-sputtering is performed with an emission angle symmetrical to a straight line extending from the position to the center of curvature of the back-surface deposition preventing curved surface.
  • the film-forming particles incident through the point serving as the center of curvature are emitted from the groove along the incident direction. For this reason, when the film-forming particles are re-sputtered on the elliptical back-surface deposition preventing curved surface, the film-forming particles can be prevented from flying toward the back surface of the film-formed object.
  • the back-side film formation preventing curved surface is an outer inner wall that is separated from the stage, and the normal direction of the side surface of the stage from the position of the boundary where the rear surface of the film formation protrudes from the stage in the direction facing the outside of the stage.
  • the upper end position of the outer inner wall is higher than the position of the arrival point where the straight line intersects the outer inner wall.
  • the back film formation preventing curved surface is the outer inner wall that is separated from the stage, and in the vertical cross section that is the normal direction of the side surface of the stage, the center of curvature of the back film deposition preventing curved surface and the direction facing the outside of the stage
  • the angle formed by the straight line to the lower side with respect to the horizontal is set larger than the maximum sputtering emission angle ⁇ .
  • the shape of the stage is circular or rectangular when viewed from the target, a circular or rectangular wafer or the like can be used as the film formation object.
  • the platen ring according to the second aspect of the present invention is used for the film forming apparatus according to any one of the above. For this reason, even in a film forming apparatus such as a sputtering apparatus, a vapor deposition apparatus, a plasma CVD apparatus, or a Cat CVD apparatus using a catalytic chemical vapor deposition method, which is a film forming apparatus that scatters particles having directivity (film forming particles).
  • the platen ring which concerns on an aspect is applicable. Thereby, it is possible to prevent the film-forming particles re-sputtered on the back surface deposition preventing curved surface (back surface deposition preventing wall portion) of the platen ring from flying toward the back surface of the deposition target.
  • the aspect of the present invention it is possible to prevent deposition on the back surface of an object to be deposited (substrate or the like) in film formation such as sputtering, and in the case of forming a thick film on the film to be deposited, It is possible to prevent film deposition on the back surface of an object to be deposited (substrate, etc.), and even when different film formation particles are used, it is possible to achieve the effect that back film deposition can be similarly prevented. It becomes.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is an expanded sectional view which shows the platen ring in the film-forming apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. It is a graph which shows sputtering emission angle distribution. It is a graph which shows sputtering emission angle distribution with respect to normal incidence ion. It is an expanded sectional view which shows the groove
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a film forming apparatus according to this embodiment.
  • reference numeral 10 denotes a film forming apparatus.
  • a film forming apparatus 10 according to the present embodiment is a sputtering apparatus as an example, and includes a chamber (vacuum tank) 11 as shown in FIG.
  • a target 12 is disposed above the vertical direction.
  • a stage 13 is formed below and insulated from the chamber 11, for example.
  • the upper side surface of the stage 13 is a flat surface, and the stage 13 is a film-forming object, for example, a circular substrate such as a silicon wafer, or a rectangular substrate (film-forming object) 18 such as an FPD (flat panel display).
  • a film-forming object for example, a circular substrate such as a silicon wafer, or a rectangular substrate (film-forming object) 18 such as an FPD (flat panel display).
  • the planar shape of the stage 13 (the shape of the stage 13 viewed from the target 12) is a circle or a rectangle.
  • an electrode having a suction function is disposed inside the stage 13.
  • the substrate 18 is placed on the stage 13, and a voltage is applied to the adsorption electrode, the stage 13 has a substrate (film formation object) 18.
  • the substrate 18 is placed so that the edge of the substrate 18 protrudes from the end of the stage 13 as will be described later. That is, when the substrate 18 having a size larger than the size of the upper surface edge of the stage 13 is disposed on the stage 13, the back surface 18 a (lower surface) of the substrate 18 does not contact the upper surface of the stage 13 at the periphery of the substrate 18.
  • the substrate 18 is placed on the stage 13 so as to have a portion.
  • a sputtering power source 21 is connected to the target 12.
  • a turntable is installed in a region on the atmosphere side with respect to the target 12.
  • a permanent magnet is fixed to the rotating disk, and a magnetic field is applied to the vacuum side region with respect to the target.
  • the chamber 11 is grounded, and the potential of the chamber 11 is the ground potential (GND).
  • a sputtering gas for example, mixed gas (argon gas + nitrogen gas)
  • a sputtering gas for example, mixed gas (argon gas + nitrogen gas)
  • plasma is generated near the surface of the target 12.
  • the substance constituting the target 12 jumps out of the surface of the target 12 into the chamber 11 as sputtered particles S.
  • an earth shield 15 is installed so as to surround the target 12.
  • An upper protection plate (upper shield) 16 and a lower protection plate (lower shield) 17 are disposed so as to surround a space located between the target 12 and the stage 13.
  • the earth shield 15, the upper deposition plate 16, and the lower deposition plate 17 constitute an anode and are grounded in the same manner as the chamber 11.
  • the earth shield 15, the upper deposition plate 16, and the lower deposition plate 17 are grounded. Is the ground potential (GND).
  • GND ground potential
  • the stage 13 is configured such that high frequency power is applied by the bias power source 22.
  • the potential of the substrate 18 becomes negative due to self-bias. Accordingly, electrons in the plasma are attracted to the anode, and sputtered particles having a positive charge that have jumped out of the target 12 and ionized Ar cations are attracted to the substrate 18. For this reason, sputtered particles having positive charges and ionized Ar cations collide with the surface of the substrate 18 to generate an effect of etching the material deposited on the substrate.
  • sputtering particles (film formation particles) S emitted from the target 12 diffuse into the chamber 11 during film formation.
  • an upper protective plate 16 and a lower protective plate 17 are arranged.
  • the upper deposition preventing plate 16 increases in inner diameter (diameter in a direction perpendicular to the vertical direction) in the substantially vertical direction along the inner peripheral surface (side wall) 11a of the chamber 11 between the stage 13 and the target 12. It is formed in a cylindrical shape. That is, the inner diameter of the upper protective plate 16 increases along the inner peripheral surface of the chamber 11 along the direction (upward) from the lower protective plate 17 toward the earth shield 15, and the lower end region of the upper protective plate 16. Should be bent.
  • the lower protection plate 17 is formed in a ring shape that surrounds the peripheral region (edge portion) of the stage 13 and extends from the stage 13 toward the inner peripheral surface (side wall) 11 a of the chamber 11.
  • a platen ring 19 bottom-side protection plate is formed at the bottom of the lower protection plate 17 so as to be fitted to the bottom surface side of the lower protection plate 17.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the platen ring in the present embodiment.
  • FIG. 2 shows a cross section of the platen ring 19 along the normal direction of the stage 13.
  • FIG. 2 shows a cross section of the platen ring 19 which is formed in a ring shape so as to surround the stage 13 and is perpendicular to the circumferential direction of the platen ring 19.
  • the cross section of the platen ring 19 shown in FIG. 2 is a cross section along the radial direction when the substrate 18 is circular, and is a cross section along the direction perpendicular to the four sides when the substrate 18 is rectangular.
  • FIG. 2 shows a vertical section that is the normal direction of the side surface of the stage 13.
  • the “side normal direction” is the radial direction of the substrate 18 when the substrate 18 is circular, and is the direction perpendicular to the four sides of the substrate when the substrate 18 is rectangular.
  • the platen ring 19 has an upper surface 19a (opposing surface) facing the target 12 (see FIG. 1) and a groove 20.
  • the groove 20 is provided at a position adjacent to the upper surface 19 a and a position close to the stage 13, and is provided at a position close to the outer periphery of the platen ring 19 (peripherally provided).
  • the groove 20 is formed so as to surround the outer position of the stage 13 when viewed from the target 12.
  • the groove 20 is formed at a position that partially overlaps the substrate 18 placed on the stage 13 so as to protrude from the periphery of the stage 13. Further, the position of the groove 20 corresponds to the outer position of the substrate 18.
  • the depth of the groove 20 in the position in the groove 20 corresponding to the outer position of the stage 13 and the position in the groove 20 corresponding to the peripheral position of the substrate 18 are different. In other words, the distance (second distance) from the target 12 to the inner surface of the groove 20 is larger than the distance (first distance) from the target 12 to the substrate (film formation object) 18.
  • the groove 20 having such a depth and provided in the platen ring 19 is disposed at a position close to the outer periphery of the stage 13. More specifically, an outer inner wall 20 a that is separated from the stage 13 and an inner inner wall 20 b that is close to the stage 13 are formed inside the groove 20. In other words, the outer inner wall 20a is disposed at a position farther from the stage 13 than the inner inner wall 20b. The inner inner wall 20b is disposed at a position closer to the stage 13 than the outer inner wall 20a.
  • the outer inner wall 20 a functions as a back-surface deposition preventing curved surface that prevents sputter particles (film formation particles) emitted from the target 12 from being deposited on the back surface 18 a of the substrate 18.
  • the inner inner wall 20 b has an upper end Ub.
  • the upper end Ub of the inner inner wall 20 b substantially coincides with the inner position of the substrate 18 that is placed so as to protrude from the periphery of the stage 13, that is, the upper outer end of the stage 13.
  • An upper end Ub of the inner inner wall 20 b is erected in a direction from the stage 13 toward the target 12.
  • the upper end Ub of the inner inner wall 20b is erected so as to surround the outer periphery of the stage 13 so as to go in the normal direction of the stage 13 along the boundary line between the stage 13 and the back surface 18a of the substrate 18. ing.
  • the inclined surface (taper surface) is formed in the surface containing the upper end Ub of the inner inner wall 20b.
  • the inclined surface including the upper end Ub of the inner inner wall 20b has a linear surface. That is, the inclined surface is formed to extend toward the upper end Ub of the inner inner wall 20b so that the width dimension of the groove 20 gradually increases in the direction from the stage 13 to the target 12. In other words, the thickness of the outer member (a part of the platen ring 19) facing the outer side surface of the stage 13 gradually decreases in the direction from the stage 13 toward the target 12.
  • the lower surface side of the inner inner wall 20 b has a back surface deposition preventing curved surface that prevents sputter particles (film formation particles) emitted from the target 12 from being deposited on the back surface 18 a of the substrate 18.
  • the outer inner wall 20a and the inner inner wall 20b which are back-surface deposition preventing curved surfaces, are connected to each other near the center of the groove 20 to form a bottom portion 20c.
  • the upper end Ua of the outer inner wall 20a is erected in the direction from the stage 13 toward the target 12 so that the upper portion of the arc shape is positioned further outside the outer contour (tip T) of the substrate 18.
  • the upper end Ua of the outer inner wall 20 a is erected in the normal direction of the stage 13 at an outer position along the boundary line between the stage 13 and the back surface 18 a of the substrate 18.
  • the outer inner wall 20a, the bottom portion 20c, and the inner inner wall 20b which are back surface deposition preventing wall portions (back surface deposition preventing curved surfaces), are all formed in an arc shape as shown in FIG.
  • the outer inner wall 20a is formed in an arc shape having a curvature radius Ra.
  • the inner inner wall 20b is formed in an arc shape having a curvature radius Rb.
  • the bottom portion 20c is formed in an arc shape having a curvature radius Rc.
  • the curvature radius Ra, the curvature radius Rb, and the curvature radius Rc are set to be the same, and the outer inner wall 20a, the inner inner wall 20b, and the bottom portion 20c have the same curvature center 20o. Therefore, the outer inner wall 20a, the inner inner wall 20b, and the bottom 20c are formed in the same circular arc shape that is smoothly connected.
  • the dimensions and shapes of the outer inner wall 20a, the bottom portion 20c, and the inner inner wall 20b, which are back-surface deposition preventing curved surfaces, are respectively The height D of the inner inner wall 20b from the back surface 18a of the substrate 18 to the position of the bottom 20c, A length a in which the substrate 18 protrudes toward the outside of the stage 13, In the direction facing the outside of the stage 13, the distance (bottom part) from the position of the back surface 18 a of the substrate 18 that protrudes from the stage to the upper end Ua of the outside inner wall 20 a that is the back surface deposition preventing curved surface.
  • Width dimension L
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the platen ring in the present embodiment.
  • a straight line dP1 extending from the position of the tip T where the back surface 18a of the substrate 18 protrudes toward the outside of the stage 13 and extending at an angle equal to the sputtering emission angle ⁇ with respect to the horizontal is the outer inner wall.
  • the upper surface 19a serving as the upper end Ua of the outer inner wall 20a can be positioned above the arrival point P1 between the straight line dP1 and the arc of the outer inner wall 20a.
  • a straight line dP2 extending from the position of the boundary K where the back surface 18a of the substrate 18 protrudes from the stage 13 and extending at an angle equal to the sputtering emission angle ⁇ with respect to the horizontal intersects the arc of the outer inner wall 20a (arrival point). P2).
  • the upper surface 19a serving as the upper end Ua of the outer inner wall 20a can be positioned above the arrival point P2 between the straight line dP2 and the arc of the outer inner wall 20a.
  • the radius of curvature Ra is equal to the depth dimension of the groove 20, that is, the height dimension from the bottom 20c of the groove 20 to the upper surface 19a.
  • the sputtering emission angle ⁇ in the film-forming particles varies depending on the material of the target 12.
  • ⁇ 1 is defined by the angle formed by the horizontal axis and the line segment of A ( ⁇ 1).
  • the sputtering emission angle ⁇ is defined as the angle at which the sputtering yield is maximized. Note that the description regarding FIG. 3 is described in Non-Patent Document 1.
  • the sputtering emission angle ⁇ depends on the material of the target 12, and the emission angle distribution varies, and ⁇ is continuous and has a wide range of values.
  • Al (aluminum) and Ti (titanium) are shown below.
  • the sputtering emission angle ⁇ with respect to the normally incident ions has a certain distribution, but in this embodiment, the angle at which the sputter yield is maximized is defined as the sputtering emission angle ⁇ .
  • the horizontal axis shown in FIG. 4 is the horizontal direction with respect to the sputtering target, and the vertical axis shown in FIG.
  • the sputtering emission angle ⁇ can be set to about 60 ° for aluminum and about 40 ° for titanium.
  • the sputtering emission angle ⁇ 60 °, so the bottom width
  • the radius of curvature Ra which is the dimension L and the height of the back-surface deposition preventing curved surface 20a, is given by 5 [mm] ⁇ L ⁇ 11.5 [mm] 5 [mm]-(L-5 [mm]) ⁇ 1.73 [mm] ⁇ Ra Can be set as
  • the height D of the inner inner wall 20b is 20 mm
  • the protrusion length a of the substrate 18 is 5 mm
  • the sputtering emission angle ⁇ is 40 °.
  • the bottom width dimension L, and the curvature radius Ra that becomes the height of the back-surface-deposition-preventing curved surface 20a are as follows: 5 [mm] ⁇ L ⁇ 23.8 [mm] 5 [mm]-(L-5 [mm]) ⁇ 0.83 [mm] ⁇ Ra Can be set as
  • the sputtered particles flying toward the back surface 18a of the substrate 18 are reduced in an oblique region sandwiched between the broken lines d1 and d2 shown in FIG.
  • the broken lines d1 and d2 are straight lines passing through the center of curvature 20o.
  • the sputtered particles flying vertically downward from the target 12 positioned above the stage 13 enter the groove 20.
  • the sputtered particles incident perpendicularly to the outer inner wall 20a along the broken line d1 travel in an angle direction symmetrical to the incident angle with respect to a straight line passing through the center of curvature 20o at the incident point B1. For this reason, since the sputtered particles fly from the point located on the right side of the point B1 through which the broken line d1 shown in FIG. 2 passes in the groove 20 to the inner inner wall 20b, the sputtered particles reach the back surface 18a of the substrate 18. do not do.
  • the sputtered particles incident perpendicularly to the inner inner wall 20b at the broken line d2 travel in an angular direction symmetrical to the incident angle with respect to a straight line passing through the center of curvature 20o at the incident point B2. Therefore, since the sputtered particles flying from the point located on the left side of the point B2 through which the broken line d2 shown in FIG. 2 passes in the groove 20 travel toward the outer inner wall 20a, the sputtered particles reach the back surface 18a of the substrate 18. do not do.
  • Point B3 is a point at which a broken line d3 extending from the inner position of the substrate 18 that protrudes from the periphery of the stage 13 and passes through the center of curvature 20o reaches the outer inner wall 20a.
  • Point B4 is a point at which a broken line d4 extending from the outer position of the substrate 18 placed so as to protrude from the periphery of the stage 13 and passing through the center of curvature 20o reaches the outer inner wall 20a.
  • a region between the point B3 and the point B4 is indicated by a symbol ⁇ .
  • the platen ring 19 is provided with a groove 20 having an outer inner wall 20a that is a back-surface deposition preventing curved surface corresponding to the substrate 18 protruding from the periphery of the stage 13. Therefore, it is possible to prevent resputtering from occurring on the back surface 18a of the substrate 18 by setting the path of the sputtered particles not to face the back surface 18a of the substrate 18. Furthermore, there is no need to provide a process for removing the film on the back surface 18a. Furthermore, even if the sputtered particles are incident on the groove 20 at an angle larger than the sputtering emission angle ⁇ of the film-forming particles, they can be prevented from flying toward the back surface 18 a of the substrate 18. Further, the groove 20 can be set to be slightly deeper in a range where the height D is from Ltan ⁇ to about 5 times the protruding length a with respect to the width dimension L of the predetermined groove 20.
  • the length a of the substrate 18 that protrudes toward the outside of the stage 13 is the length from the position near the center of the substrate to the tip T of the back surface 18a of the substrate 18 in the region where the back surface 18a of the substrate 18 is exposed. Is set as For this reason, it is not limited whether the position of the boundary K between the substrate 18 defining the length a and the stage 13 is the outer edge of the stage 13 or the upper end Ub of the inner inner wall 20b.
  • the platen ring 19 according to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent film deposition on the back surface 18a during sputtering film deposition and vapor deposition.
  • apparatus configurations such as a DC magnetron sputtering apparatus, an RF magnetron sputtering apparatus, or an electron beam evaporation apparatus, a resistance heating evaporation apparatus, and a batch evaporation apparatus can be adopted as examples of sputtering film formation. it can.
  • the platen ring 19 according to the embodiment of the present invention can be used for manufacturing a photomask.
  • the groove 120 has an outer inner wall 120a and an inner inner wall 120b that are parallel to the vertical direction, and a bottom portion 120c that extends in the horizontal direction. Also, as shown in FIG. 6
  • the resputtering component when using a platen ring having a groove 120 having a rectangular cross section, the resputtering component is deposited on the back surface 18a of the substrate 18 in an oblique region sandwiched between the broken lines d6 and d7. It cannot be prevented.
  • the outer inner wall 20a and the inner inner wall 20b which are back-surface deposition preventing curved surfaces, are formed in the groove 20, so that the sputtered particles as described above enter the groove 20. Even in such a case, it is possible to prevent flying toward the back surface 18a of the substrate 18 and extremely reduce the occurrence of resputtering. In addition, since incident particles other than those incident through the center of curvature 20o are obliquely incident, resputtering in the direction toward the back surface 18a of the substrate 18 can be further reduced.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a platen ring in the film forming apparatus according to the present embodiment.
  • This embodiment is different from the first embodiment described above in terms of the inner inner wall 20Ab and the bottom 20Ac.
  • Other structures of the film forming apparatus according to this embodiment are the same as those of the first embodiment described above.
  • the components corresponding to those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the bottom 20Ac and the inner inner wall 20Ab are formed in a planar shape (linear cross section) in the groove 20A.
  • the upper end Ub of the inner inner wall 20Ab disposed at a position close to the stage 13 is substantially coincident with the inner position of the substrate 18 that is placed out of the peripheral edge of the stage 13, that is, the upper outer end of the stage 13. It is erected in a direction from the stage 13 toward the target 12.
  • the inner inner wall 20 ⁇ / b> Ab is erected so as to surround the outer periphery of the stage 13 along the boundary line between the stage 13 and the back surface 18 a of the substrate 18 so as to go in the normal direction of the stage 13.
  • an inclined surface (tapered surface) is formed on the surface including the upper end Ub of the inner inner wall 20Ab.
  • the inclined surface including the upper end Ub of the inner inner wall 20Ab has a linear surface. That is, the inclined surface extends toward the upper end Ub of the inner inner wall 20Ab so that the width dimension of the groove 20A gradually increases in the direction from the stage 13 to the target 12. In other words, the thickness of the outer member (a part of the platen ring 19) facing the outer side surface of the stage 13 is gradually reduced in the direction from the stage 13 toward the target 12.
  • the lower end of the inner inner wall 20Ab is connected to the bottom 20Ac parallel to the main surface of the stage 13, and the outer side of the bottom 20Ac is connected to the lower end of the arc-shaped outer inner wall 20a.
  • the inner inner wall 20 ⁇ / b> Ab is erected in the direction from the stage 13 toward the target 12 so as to be located inside the outer contour (tip T) of the substrate 18.
  • the inner inner wall 20 ⁇ / b> Ab is erected in the normal direction of the stage 13 at an inner position along the boundary line between the stage 13 and the back surface 18 a of the substrate 18.
  • the connection position between the bottom portion 20Ac and the outer inner wall 20a is set so as to be positioned outside the outer contour (tip T) of the substrate 18.
  • a smooth curved surface is formed at the connecting portion between the bottom 20Ac and the outer inner wall 20a.
  • the dimensions and shapes of the outer inner wall 20a, the bottom portion 20Ac, and the inner inner wall 20Ab are respectively D- (L ⁇ a) tan ⁇ ⁇ Ra ⁇ L a ⁇ L ⁇ D / tan ⁇ 5a ⁇ D It is set to satisfy the relationship.
  • the film forming apparatus 10 and the platen ring 19 by setting the dimensions and shapes of the outer inner wall 20a, the bottom portion 20Ac, and the inner inner wall 20Ab as described above, the broken lines d3 and d4 shown in FIG. In the region corresponding to the sandwiched diagonal region, sputtered particles flying toward the back surface 18a of the substrate 18 can be reduced. Furthermore, in the film forming apparatus 10 and the platen ring 19 according to the present embodiment, the effect of extending the film removal maintenance cycle of the platen ring 19 can be achieved.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a platen ring in the film forming apparatus according to the present embodiment.
  • This embodiment is different from the first or second embodiment described above in that it relates to the outer inner wall 20Bb and the bottom portion 20Bc.
  • Other structures of the film forming apparatus according to this embodiment are the same as those of the first or second embodiment described above.
  • the components corresponding to those in the first or second embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the bottom 20Bc and the outer inner wall 20Ba are formed in a planar shape (linear cross section) in the groove 20B.
  • the outer inner wall 20Ba disposed at a position away from the stage 13 is located further outside the outer contour (tip T) of the substrate 18 and is erected in the direction from the stage 13 toward the target 12.
  • the outer inner wall 20Ba is erected in the normal direction of the stage 13 at an outer position along the boundary line between the stage 13 and the back surface 18a of the substrate 18.
  • the lower end of the outer inner wall 20Ba is connected to the outer side of the bottom 20Bc parallel to the main surface of the stage 13, and the inner side of the bottom 20Bc is connected to the lower end of the arc-shaped inner inner wall 20b. It is connected.
  • the inner inner wall 20b is erected in the direction from the stage 13 toward the target 12 so that the upper end Ub of the inner inner wall 20b is located inside the outer contour (tip T) of the substrate 18.
  • the connection position between the inner inner wall 20b and the bottom portion 20Bc is set so as to be located outside the outer contour (tip T) of the substrate 18.
  • a smooth curved surface is formed at the connection between the bottom 20Bc and the inner inner wall 20b.
  • the dimensions and shapes of the outer inner wall 20Ba, the bottom portion 20Bc, and the inner inner wall 20b are respectively D ⁇ (L ⁇ a) tan ⁇ ⁇ Rb ⁇ L a ⁇ L ⁇ D / tan ⁇ 5a ⁇ D It is set to satisfy the relationship.
  • film formation on the back surface 18a of the substrate 18 is prevented by setting the dimensions and shapes of the outer inner wall 20Ba, the bottom portion 20Bc, and the inner inner wall 20b as described above. can do.
  • the resputtering component of the sputtered particles incident on the groove 20B at an angle larger than the maximum emission angle indicated by the broken line d5 shown in FIG. 8 flies in a direction different from the back surface 18a of the substrate 18. Therefore, it is possible to reduce sputtered particles flying toward the back surface 18a of the substrate 18.
  • the effect of extending the film removal maintenance cycle of the platen ring 19 can be achieved.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing a platen ring in the film forming apparatus according to the present embodiment.
  • This embodiment is different from the first embodiment described above in terms of the groove 20C.
  • Other structures of the film forming apparatus according to this embodiment are the same as those of the first embodiment described above. Configurations corresponding to any of the first to third embodiments described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the outer inner wall 20Ca, the bottom portion 20Cc, and the inner inner wall 20Cb which are back-surface deposition preventing curved surfaces, are all elliptical (semi-elliptical) in the groove 20C.
  • An elliptical center point 20Co in the outer inner wall 20Ca, the bottom portion 20Cc, and the inner inner wall 20Cb is set to be the center position of the groove 20C in the width direction of the groove 20C.
  • the groove 20C is formed so as to be bilaterally symmetric with respect to a line parallel to the vertical direction and passing through the center point 20Co.
  • the eccentricity between the outer inner wall 20Ca and the inner inner wall 20Cb is set equal. Accordingly, the outer inner wall 20Ca, the inner inner wall 20Cb, and the bottom 20Cc are formed in the same elliptical shape (semi-elliptical shape) that is smoothly connected.
  • the major axis of the ellipse is described as the width direction of the groove 20 ⁇ / b> C, and the horizontal direction in the figure, but the major axis of the ellipse is parallel to the vertical direction, that is, the major axis of the ellipse is in the vertical direction.
  • the grooves 20C can also be formed so as to be parallel.
  • the dimensions and shape of the outer inner wall 20Ca, the bottom portion 20Cc, and the inner inner wall 20Cb, which are curved surfaces for preventing the backside film deposition are respectively a ⁇ L ⁇ D / tan ⁇ 5a ⁇ D It is set to satisfy the relationship.
  • the film forming apparatus 10 and the platen ring 19 by setting the dimensions and shapes of the outer inner wall 20Ca, the bottom portion 20Cc, and the inner inner wall 20Cb as described above, film deposition on the back surface 18a of the substrate 18 is performed. Can be prevented. Specifically, the resputtering component of the sputtered particles incident on the groove 20C at an angle larger than the maximum emission angle flies in a direction different from the back surface 18a of the substrate 18. Therefore, it is possible to reduce sputtered particles flying toward the back surface 18a of the substrate 18. Furthermore, in the film forming apparatus 10 and the platen ring 19 according to the present embodiment, the effect of extending the film removal maintenance cycle of the platen ring 19 can be achieved.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing the platen ring in the film forming apparatus according to the present embodiment.
  • This embodiment is different from any of the first to fourth embodiments described above in terms of the groove 20D.
  • the other structure of the film forming apparatus according to this embodiment is the same as that of any of the first to fourth embodiments described above.
  • the components corresponding to any of the first to fourth embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the outer inner wall 20 ⁇ / b> Da in the groove 20 ⁇ / b> D, the outer inner wall 20 ⁇ / b> Da, the bottom portion 20 ⁇ / b> Dc, and the inner inner wall 20 ⁇ / b> Db that are back-surface deposition preventing curved surfaces are all formed in an arc shape.
  • the outer inner wall 20Da is formed in an arc shape having a curvature radius Ra.
  • the inner inner wall 20Db is formed in an arc shape having a curvature radius Rb.
  • the bottom portion 20Dc is formed in an arc shape as a connecting portion between the outer inner wall 20Da and the inner inner wall 20Db.
  • the curvature radius Ra and the curvature radius Rb are set so that the curvature radius Ra of the outer inner wall 20Da is larger than the curvature radius Rb of the inner inner wall 20Db.
  • the upper portion of the inner inner wall 20Db that is higher than the arc shape is erected so as to have a linear shape having a wall portion extending in the vertical direction.
  • connection position between the outer inner wall 20Da and the inner inner wall 20Db is set as a position that is substantially equal to the outer contour (tip T) of the substrate 18 in the width direction of the groove 20D. Moreover, the connection location in bottom part 20Dc is formed smoothly.
  • the center of curvature 20Do (first center of curvature) of the outer inner wall 20Da and the center of curvature 20Dob (second center of curvature) of the inner inner wall 20Db are both at the same position in the width direction of the groove 20D.
  • the center of curvature 20Do and the center of curvature 20Dob are at substantially the same position as the outer contour (tip T) of the substrate 18 in the width direction of the groove 20D. That is, as shown in FIG. 10, the groove 20D is formed to be asymmetrical with respect to a line that is parallel to the vertical direction and passes through the center point 20Do.
  • the film forming apparatus 10 and the platen ring 19 by setting the dimensions and shapes of the outer inner wall 20Da, the bottom portion 20Dc, and the inner inner wall 20Db as described above, film deposition on the back surface 18a of the substrate 18 is performed. Can be prevented. Specifically, the resputtering component of the sputtered particles incident on the groove 20D at an angle larger than the maximum emission angle flies in a direction different from the back surface 18a of the substrate 18. Therefore, it is possible to reduce sputtered particles flying toward the back surface 18a of the substrate 18. Furthermore, in the film forming apparatus 10 and the platen ring 19 according to the present embodiment, the effect of extending the film removal maintenance cycle of the platen ring 19 can be achieved.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a platen ring in the film forming apparatus according to the present embodiment.
  • This embodiment is different from any of the first to fifth embodiments described above in terms of the groove 20E.
  • the other structure of the film forming apparatus according to this embodiment is the same as that of any of the first to fifth embodiments described above.
  • the components corresponding to any of the first to fifth embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the outer inner wall 20 ⁇ / b> Ea, the bottom portion 20 ⁇ / b> Ec, and the inner inner wall 20 ⁇ / b> Eb that are back-surface deposition preventing curved surfaces are all formed in an arc shape.
  • the outer inner wall 20Ea is formed in an arc shape having a curvature radius Ra.
  • the inner inner wall 20Eb is formed in an arc shape having a curvature radius Rb.
  • the bottom portion 20Ec is formed in an arc shape as a connecting portion between the outer inner wall 20Ea and the inner inner wall 20Eb.
  • the curvature radius Ra and the curvature radius Rb are set such that the curvature radius Ra of the outer inner wall 20Ea is smaller than the curvature radius Rb of the inner inner wall 20Eb.
  • the upper portion of the outer inner wall 20Ea above the arc shape is erected so as to have a linear shape having a wall portion extending in the vertical direction.
  • connection position between the outer inner wall 20Ea and the inner inner wall 20Eb is set so as to be located further outside the outer contour (tip T) of the substrate 18 in the width direction of the groove 20E. Moreover, the connection location in bottom part 20Ec is formed smoothly.
  • the curvature center 20Eoa (first curvature center) of the outer inner wall 20Ea and the curvature center 20Eo (second curvature center) of the inner inner wall 20Eb are both at the same position in the width direction of the groove 20E.
  • the center of curvature 20Eoa and the center of curvature 20Eo are located further outward than the outer contour (tip T) of the substrate 18 in the width direction of the groove 20E. That is, as shown in FIG. 11, the groove 20E is formed to be asymmetrical with respect to a line that is parallel to the vertical direction and passes through the center point 20Do.
  • the dimensions and shapes of the outer inner wall 20Ea, the bottom portion E20c, and the inner inner wall 20Eb, which are curved surfaces for preventing the backside film deposition, are respectively Ra ⁇ Rb Rb> a It is set to satisfy the relationship.
  • the outer inner wall 20Ea which is a back-surface deposition preventing curved surface, is disposed at a position separated from at least the stage 13.
  • a straight line d8 is shown.
  • the straight line d8 connects the center of curvature 20Eoa of the outer inner wall 20Ea and the position of the boundary K where the back surface 18a of the substrate 18 protrudes from the stage 13 outside the stage 13.
  • the angle formed by the straight line d8 and the horizontal is set to be larger than the maximum sputtering emission angle ⁇ .
  • the film forming apparatus 10 and the platen ring 19 by setting the dimensions and shapes of the outer inner wall 20Ea, the bottom E20c, and the inner inner wall 20Eb as described above, film deposition on the back surface 18a of the substrate 18 is performed. Can be prevented. Specifically, the resputtering component of the sputtered particles incident on the groove 20 ⁇ / b> E at an angle larger than the maximum emission angle flies in a direction different from the back surface 18 a of the substrate 18. Therefore, it is possible to reduce sputtered particles flying toward the back surface 18a of the substrate 18. Furthermore, in the film forming apparatus 10 and the platen ring 19 according to the present embodiment, the effect of extending the film removal maintenance cycle of the platen ring 19 can be achieved.

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Abstract

本発明の成膜装置は、ターゲットを収容するチャンバと、前記ターゲットの一面に所定の間隔を空けて対面して配され、被成膜物が載置されるステージと、前記ターゲットに対向する対向面と、前記対向面に形成された溝とを有し、前記ステージの周縁を囲むプラテンリングとを備える。前記ステージ上に載置される前記被成膜物の周縁は、前記ステージの周縁の外側に位置するように前記ステージの前記周縁からはみ出し、前記被成膜物の周縁に対応する位置に、前記溝が配置されており、前記ターゲットから前記被成膜物までの第１距離よりも、前記ターゲットから前記溝までの第２距離が大きくなるように、前記溝は、前記プラテンリングに周設されており、前記溝は、前記ターゲットから放出された成膜粒子が前記被成膜物の裏面に堆積することを防止する裏面着膜防止曲面を有する。

Description

成膜装置、プラテンリング
　本発明は、成膜装置、プラテンリングに関し、特にスパッタリング等の成膜時において、成膜対象である基板の裏面への着膜の防止に用いられる好適な技術に関する。
　本願は、２０１６年７月６日に日本に出願された特願２０１６－１３４５３２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　スパッタリング装置は、対象物の表面に薄膜を作成する成膜装置として、産業の各分野で盛んに使用されている。特に、ＬＳＩを始めとする各種電子デバイスの製造では、各種導電膜や絶縁膜の作成にスパッタリング装置が多用されている。
　特許文献１には、Ａｌのスパッタリングを行う例が記載され、特許文献２には、Ｃｕのスパッタリングを行う例が記載されている。
　近年、再配線Ａｌの需要が高まっている。再配線Ａｌは、膜厚が１０００ｎｍを超えるような厚膜であり、真空装置を用いた成膜方法によって得られる配線膜である。再配線Ａｌの膜厚は、今まで、通常に行われてきた微細配線の膜厚（＜１００ｎｍ）よりもかなり厚く設定されている。
日本国特許第５６５４９３９号公報 日本国特開２０１３－１２０８５８号公報
Ｙａｍａｍｕｒａ　ｅｔ　ａｌ．，　Ｒａｄｉａｔ．　Ｅｆｆ．　Ｄｅｆｅｃｔｓ　Ｓｏｌｉｄｓ，　１１８　（１９９１）　Ｐ２７－３３
　基板等の被成膜物に形成される配線の膜厚の増加にともなって、基板の裏面に付着するＡｌ膜も厚くなる。このため、裏面に付着した膜の除去が必要であり、工程が増加してしまうという問題が発生しており、この基板の裏面に付着するＡｌ膜の付着量の低減を行いたいという要求が発生している。
　また、Ａｌに限らず、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗなどの他の成膜においても、基板の裏面への膜の付着量を低減したいという要求があった。
　本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
　１．スパッタ等の成膜において、被成膜物の裏面への着膜を防止すること。
　２．被成膜物に厚膜を成膜する際に、被成膜物の裏面への着膜を防止すること。
　３．異なる成膜粒子の場合においても、被成膜物の裏面への着膜を同じように防止すること。
　上記課題を解決するために、本発明の第１態様に係る成膜装置は、ターゲットを収容するチャンバと、前記ターゲットの一面に所定の間隔を空けて対面して配され、被成膜物が載置されるステージと、前記ターゲットに対向する対向面と、前記対向面に形成された溝とを有し、前記ステージの周縁を囲むプラテンリングとを備える。前記ステージ上に載置される前記被成膜物の周縁は、前記ステージの周縁の外側に位置するように前記ステージの前記周縁からはみ出し、前記被成膜物の周縁に対応する位置に、前記溝が配置されており、前記ターゲットから前記被成膜物までの第１距離よりも、前記ターゲットから前記溝までの第２距離が大きくなるように、前記溝は、前記プラテンリングに周設されており、前記溝は、前記ターゲットから放出された成膜粒子が前記被成膜物の裏面に堆積することを防止する裏面着膜防止曲面を有する。
　本発明の第１態様に係る成膜装置においては、前記裏面着膜防止曲面が、前記ステージの法線方向に沿う断面において曲率半径を有する曲面を有してもよい。
　本発明の第１態様に係る成膜装置においては、前記溝は、前記ステージから離間する外側内壁と、前記ステージに近い内側内壁とを有し、前記裏面着膜防止曲面が、前記溝内において、前記外側内壁に設けられてもよい。
　本発明の第１態様に係る成膜装置においては、前記溝は、前記ステージから離間する外側内壁と、前記ステージに近い内側内壁とを有し、前記裏面着膜防止曲面が、前記溝内において、前記内側内壁に設けられてもよい。
　本発明の第１態様に係る成膜装置においては、前記裏面着膜防止曲面が、前記ステージの法線方向に沿う断面において、円弧状として形成されてもよい。
　本発明の第１態様に係る成膜装置においては、前記裏面着膜防止曲面が、前記ステージの法線方向に沿う断面において、楕円形状として形成されてもよい。
　本発明の第１態様に係る成膜装置においては、前記溝において、前記裏面着膜防止曲面は、前記ステージから離間する外側内壁であり、前記ステージの外側に向く方向において前記被成膜物の裏面が前記ステージからはみ出す境界の位置から、前記ステージの側面の法線方向となる水平よりも下側に向けて、前記水平に対してスパッタリング放出最大角θで延びる直線を引いた場合、前記直線が前記外側内壁に交わる到達点の位置よりも、前記外側内壁の上端の位置が、上側に位置してもよい。
　本発明の第１態様に係る成膜装置においては、前記溝において、前記裏面着膜防止曲面は、前記ステージから離間する外側内壁であり、前記ステージの側面の法線方向となる鉛直断面において、前記裏面着膜防止曲面の曲率中心と、前記ステージの外側に向く方向において前記被成膜物の裏面が前記ステージからはみ出す境界の位置とを結ぶ直線を引いた場合、前記直線が水平に対して下側になす角が、スパッタリング放出最大角θより大きく設定されてもよい。
　本発明の第１態様に係る成膜装置においては、前記ステージの形状は、前記ターゲットから見て、円形または矩形であってもよい。
　本発明の第２態様に係るプラテンリングは、上述した第１態様に係る成膜装置に用いられる。
　本発明の第１態様に係る成膜装置は、裏面着膜防止曲面を備えるので、プラテンリングから再蒸発または再スパッタ（リスパッタ）された成膜粒子が被成膜物の裏面に飛来して到達にくくなるため、被成膜物裏面に堆積しない。即ち、被成膜物裏面には、ターゲットからの成膜粒子が飛来せず、被成膜物の裏面に着膜することがない。
　また、裏面着膜防止曲面が粒子入射方向に対して傾斜した曲面を有するので、プラテンリングの裏面着膜防止曲面でリスパッタされた成膜粒子が被成膜物の裏面に向かって飛来しない。即ち、プラテンリングの溝内部から再スパッタされ、あるいは再蒸発した粒子は、被成膜物の裏面の方向に進行しない。例えば、溝の内部の他の部分に向かう方向や、溝から見てチャンバの内壁に向かう方向に放出される。従って、成膜粒子（スパッタ粒子）が被成膜物の裏面に再堆積することがない。これにより、裏面に付着した膜を除去する工程を行う必要がなくなる。
　また、裏面着膜防止曲面が、ステージの法線方向に沿う断面において曲率半径を有する曲面を有するので、ステージの側面の法線方向に沿う鉛直断面内において、例えば、粒子が溝の内部の他の部分に向かう方向や溝から見てチャンバの内壁に向かう方向に放出されるものの、被成膜物の裏面の方向には進行しない。従って、成膜粒子（スパッタ粒子）が被成膜物の裏面に再堆積することがない。これにより、裏面に付着した膜を除去する工程を行う必要がなくなる。
　また、裏面着膜防止曲面が、溝において、ステージから離間する外側内壁に設けられることにより、溝の外側内壁に入射した成膜粒子が裏面着膜防止曲面でリスパッタされた際に、成膜粒子が被成膜物の裏面に向かって飛来しないようにすることができる。
　また、裏面着膜防止曲面が、溝において、ステージに近い内側内壁に設けられることにより、溝の内側内壁に入射した成膜粒子が裏面着膜防止曲面でリスパッタされた際に、成膜粒子が被成膜物の裏面に向かって飛来しないようにすることができる。
　また、裏面着膜防止曲面が、ステージの法線方向に沿う鉛直断面において、円弧状として形成される。これにより、ステージの法線方向に沿う鉛直断面内において、円弧状の曲率中心となる点を通過して溝に入射する成膜粒子の角度以外の角度で溝に入射する成膜粒子は、入射位置から裏面着膜防止曲面の曲率中心へ延ばした直線に対称な出射角でリスパッタされる。曲率中心となる点を通過して入射する成膜粒子は入射方向に沿って溝から出射される。このため、円弧状の裏面着膜防止曲面で成膜粒子がリスパッタされた際に、被成膜物の裏面に向かって成膜粒子が飛来しないようにすることができる。
　また、裏面着膜防止曲面が、ステージの法線方向に沿う鉛直断面において、楕円形状として形成される。これにより、ステージの法線方向に沿う鉛直断面内において、楕円形状の曲率中心となる点を通過して溝に入射する成膜粒子の角度以外の角度で溝に入射する成膜粒子は、入射位置から裏面着膜防止曲面の曲率中心へ延ばした直線に対称な出射角でリスパッタされる。曲率中心となる点を通過して入射する成膜粒子は入射方向に沿って溝から出射される。このため、楕円形状の裏面着膜防止曲面で成膜粒子がリスパッタされた際に、被成膜物の裏面に向かって成膜粒子が飛来しないようにすることができる。
　また、溝において、裏面着膜防止曲面は、ステージから離間する外側内壁であり、ステージの外側に向く方向において被成膜物の裏面がステージからはみ出す境界の位置から、ステージの側面の法線方向となる水平よりも下側に向けて、水平に対してスパッタリング放出最大角θで延びる直線を引いた場合、直線が外側内壁に交わる到達点の位置よりも、外側内壁の上端の位置が、上側に位置する。これにより、プラテンリングの裏面着膜防止曲面（裏面着膜防止壁部）でリスパッタされた成膜粒子が被成膜物の裏面に向かって飛来しないようにすることができる。
　また、溝において、裏面着膜防止曲面は、ステージから離間する外側内壁であり、ステージの側面の法線方向となる鉛直断面において、裏面着膜防止曲面の曲率中心と、ステージの外側に向く方向において被成膜物の裏面がステージからはみ出す境界の位置とを結ぶ直線を引いた場合、直線が水平に対して下側になす角が、スパッタリング放出最大角θより大きく設定されている。これにより、プラテンリングの裏面着膜防止曲面（裏面着膜防止壁部）でリスパッタされた成膜粒子が被成膜物の裏面に向かって飛来しないようにすることができる。
　また、ステージの形状は、ターゲットから見て、円形または矩形であるので、円形または矩形のウェーハなどを被成膜物として用いることができる。
　本発明の第２態様に係るプラテンリングにおいては、上記のいずれかに記載の成膜装置に用いられる。このため、指向性を有する粒子（成膜粒子）を飛散させる成膜装置であるスパッタ装置、蒸着装置、プラズマＣＶＤ装置、触媒化学気相堆積法によるＣａｔ　ＣＶＤ装置といった成膜装置においても、第２態様に係るプラテンリングを適用することができる。これにより、プラテンリングの裏面着膜防止曲面（裏面着膜防止壁部）でリスパッタされた成膜粒子が被成膜物の裏面に向かって飛来しないようにすることができる。
　本発明の態様によれば、スパッタ等の成膜において、被成膜物（基板等）の裏面への着膜を防止することができ、被成膜物に厚膜を成膜する場合において、被成膜物（基板等）の裏面への着膜を防止することができ、異なる成膜粒子を用いる場合においても、同じように裏面着膜を防止することができるという効果を奏することが可能となる。
本発明の第１実施形態に係る成膜装置を示す模式断面図である。 本発明の第１実施形態に係る成膜装置におけるプラテンリングを示す拡大断面図である。 スパッタリング放出角分布を示すグラフである。 垂直入射イオンに対するスパッタリング放出角分布を示すグラフである。 本発明の第１実施形態に係る成膜装置におけるプラテンリングの溝を示す拡大断面図である。 成膜装置におけるプラテンリングの例を示す拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係る成膜装置におけるプラテンリングを示す拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に係る成膜装置におけるプラテンリングを示す拡大断面図である。 本発明の第４実施形態に係る成膜装置におけるプラテンリングを示す拡大断面図である。 本発明の第５実施形態に係る成膜装置におけるプラテンリングを示す拡大断面図である。 本発明の第６実施形態に係る成膜装置におけるプラテンリングを示す拡大断面図である。
　以下、本発明の第１実施形態に係る成膜装置及びプラテンリングを、図面に基づいて説明する。
　図１は、本実施形態に係る成膜装置を示す模式断面図であり、図１において、符号１０は、成膜装置である。
　本実施形態に係る成膜装置１０は、一例として、スパッタリング装置であり、図１に示すように、チャンバ（真空槽）１１を備えている。このチャンバ１１の内部空間にあって、鉛直方向の上方には、ターゲット１２が配置されている。また、チャンバ１１の内部空間にあって、下方には、例えば、チャンバ１１と絶縁した状態でステージ１３が形成されている。
　こうしたステージ１３の上側面は平面であり、ステージ１３は、被成膜物、例えば、シリコンウェーハなどの円形の基板や、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）などの矩形の基板（被成膜物）１８を支持する。ステージ１３の平面形状（ターゲット１２から見たステージ１３の形状）は円形または矩形である。なお、ステージ１３の内部には、例えば、吸着機能を有する電極が配置されている。チャンバ１１の内部の気体を排気して真空状態とし、ステージ１３上に基板１８を載置し、かつ、吸着電極に電圧を印加した場合において、ステージ１３は、基板（被成膜物）１８がステージ１３の表面に静電吸着される構造を有していればよい。また、ステージ１３では、後述するように、基板１８の縁部がステージ１３の端部からはみ出すように基板１８が載置される。つまり、ステージ１３の上面縁部のサイズよりも大きなサイズを有する基板１８がステージ１３上に配置された場合、基板１８の周縁で、基板１８の裏面１８ａ（下面）がステージ１３の上面を接しない部分を有するように、基板１８がステージ１３上に載置される。
　ターゲット１２にはスパッタリング電源２１が接続されている。ターゲット１２に対して大気側の領域には回転盤が設置されている。回転盤には永久磁石が固定されおり、ターゲットに対して真空側の領域に磁場を与えている。
　チャンバ１１は接地されており、チャンバ１１の電位は接地電位（ＧＮＤ）となっている。ここで、チャンバ１１内部の気体を排気して真空状態とし、ステージ１３上に基板１８を静電吸着した後、チャンバ１１内にスパッタリングガス（たとえば、混合ガス（アルゴンガス＋窒素ガス））を導入し、スパッタリング電源２１を起動してターゲット１２に負電圧を印加することにより、ターゲット１２の表面近傍にプラズマが発生する。このプラズマ中に生じた電離したイオンがターゲット１２に入射すると、ターゲット１２の表面からターゲット１２を構成する物質がスパッタリング粒子Ｓとなってチャンバ１１内に飛び出す。
　成膜装置１０では、ターゲット１２の周囲を囲うようにアースシールド１５が設置されている。また、ターゲット１２とステージ１３との間に位置する空間を取り囲むように、上部防着板（上部シールド）１６、および下部防着板（下部シールド）１７が配されている。こうしたアースシールド１５、上部防着板１６、および下部防着板１７はアノードを構成し、チャンバ１１と同じように接地されており、アースシールド１５、上部防着板１６、および下部防着板１７の電位は接地電位（ＧＮＤ）となっている。この結果、基板や防着板にはターゲット１２を構成する材料、およびスパッタリングガス材料からなる薄膜が形成される。
　一方、ステージ１３は、バイアス電源２２によって高周波パワーが印加されるよう構成されている。基板１８の電位は、セルフバイアスによって負電位となる。従って、プラズマ中の電子は、アノードに引きつけられ、ターゲット１２から飛び出した正電荷を有するスパッタリング粒子や、電離したＡｒ陽イオンは、基板１８に引きつけられる。このため正電荷を有するスパッタリング粒子や電離したＡｒ陽イオンは、基板１８の表面に衝突して、基板に成膜された材料をエッチングする効果を発生させる。
　このような成膜装置１０では、成膜の際、ターゲット１２から放出されるスパッタリング粒子（成膜粒子）Ｓがチャンバ１１内に拡散する。こうしたスパッタリング粒子のチャンバ１１の内壁への付着、堆積を防止するために、上部防着板１６、および下部防着板１７が配されている。
　このうち、上部防着板１６は、例えば、ステージ１３とターゲット１２との間で、チャンバ１１の内周面（側壁）１１ａに沿う略鉛直方向において内径（鉛直方向に対する直角方向における直径）が増加する筒状に形成されている。即ち、上部防着板１６の内径は、チャンバ１１の内周面に沿って下部防着板１７からアースシールド１５に向く方向（上方向）に沿って増加し、上部防着板１６の下端領域が屈曲していればよい。
　一方、下部防着板１７は、ステージ１３の周縁領域（エッジ部）を囲み、このステージ１３からチャンバ１１の内周面（側壁）１１ａに向かって広がるリング状に形成されている。
　また、下部防着板１７の底部には、下部防着板１７の底面側と嵌合するようにプラテンリング１９（底部防着板）が形成されている。
　図２は、本実施形態におけるプラテンリングを示す拡大断面図である。図２は、ステージ１３の法線方向に沿ったプラテンリング１９の断面を示している。具体的に、図２は、ステージ１３の周囲を囲むようにプラテンリング１９はリング状に形成されており、プラテンリング１９における周回方向に垂直な断面を示している。図２に示すプラテンリング１９の断面は、基板１８が円形である場合においては径方向に沿った断面であり、基板１８が矩形である場合においては四辺と垂直な方向に沿った断面である。換言すると、図２は、ステージ１３の側面の法線方向となる鉛直断面を示している。「側面の法線方向」とは、基板１８が円形である場合には基板１８の径方向であり、基板１８が矩形である場合には基板の四辺と垂直な方向である。
　プラテンリング１９は、ターゲット１２（図１参照）に対向する上面１９ａ（対向面）と、溝２０とを有する。溝２０は、上面１９ａに隣接する位置、かつ、ステージ１３に近接する位置に設けられており、プラテンリング１９の外周に近い位置に設けられている（周設されている）。
　溝２０は、図２に示すように、ターゲット１２から見てステージ１３の外側位置を囲むように形成されている。また、溝２０は、ステージ１３の周縁からはみ出すようにステージ１３上に載置された基板１８に部分的に重なる位置に形成されている。さらに、溝２０の位置は、基板１８の外側位置に対応している。
　ターゲット１２から見て、ステージ１３の外側位置に対応する溝２０内の位置、および、基板１８の周縁位置に対応する溝２０内の位置における溝２０の深さは、異なっている。換言すると、ターゲット１２から基板（被成膜物）１８までの距離（第１距離）よりも、ターゲット１２から溝２０の内面までの距離（第２距離）は、大きい。このような深さを有するとともにプラテンリング１９に設けられた溝２０は、ステージ１３の外周に近い位置に配置されている。
　より具体的に、溝２０の内部には、ステージ１３から離間する外側内壁２０ａと、ステージ１３に近い内側内壁２０ｂとが形成されている。換言すると、外側内壁２０ａは、内側内壁２０ｂよりもステージ１３から離れた位置に配置されている。内側内壁２０ｂは、外側内壁２０ａよりもステージ１３に近い位置に配置されている。
　外側内壁２０ａは、ターゲット１２から放出されたスパッタ粒子（成膜粒子）が基板１８の裏面１８ａに堆積することを防止する裏面着膜防止曲面として機能する。
　溝２０において、図２に示すように、内側内壁２０ｂは、上端Ｕｂを有する。内側内壁２０ｂの上端Ｕｂは、ステージ１３の周縁からはみ出して載置された基板１８の内側位置、つまり、ステージ１３の上面外側端とほぼ一致している。内側内壁２０ｂの上端Ｕｂは、ステージ１３からターゲット１２に向かう方向に立設されている。言い換えると、内側内壁２０ｂの上端Ｕｂは、ステージ１３と基板１８の裏面１８ａとの境界線に沿って、ステージ１３の法線方向に向かうように、ステージ１３の外周を囲むように、立設されている。
　なお、図２に示すように、内側内壁２０ｂの上端Ｕｂを含む面には、傾斜面（テーパ面）が形成されている。図２に示す断面図においては、内側内壁２０ｂの上端Ｕｂを含む傾斜面は、直線状の面を有する。即ち、ステージ１３からターゲット１２に向かう方向において溝２０の幅寸法が徐々に増加するように、傾斜面が内側内壁２０ｂの上端Ｕｂに向けて延びるように形成されている。換言すると、ステージ１３の外側側面に対向する外側部材（プラテンリング１９の一部）の厚さが、ステージ１３からターゲット１２に向かう方向において、徐々に薄くなっている。
　溝２０において、図２に示すように、内側内壁２０ｂの下端側は、ターゲット１２から放出されたスパッタ粒子（成膜粒子）が基板１８の裏面１８ａに堆積することを防止する裏面着膜防止曲面として機能する。
　裏面着膜防止曲面である外側内壁２０ａと内側内壁２０ｂとは、溝２０の中心付近で互いに接続されて底部２０ｃを形成している。
　外側内壁２０ａの上端Ｕａは、基板１８の外側輪郭（先端Ｔ）よりもさらに外側に位置するように、円弧形状の上側部がステージ１３からターゲット１２に向かう方向に立設されている。言い換えると、外側内壁２０ａの上端Ｕａは、ステージ１３と基板１８の裏面１８ａとの境界線に沿った外側位置において、ステージ１３の法線方向に立設されている。
　本実施形態において、裏面着膜防止壁部（裏面着膜防止曲面）である外側内壁２０ａ、底部２０ｃ、内側内壁２０ｂは、図２に示すように、いずれも円弧状として形成される。外側内壁２０ａは、曲率半径Ｒａを有する円弧状に形成されている。内側内壁２０ｂは、曲率半径Ｒｂを有する円弧状に形成されている。底部２０ｃは、曲率半径Ｒｃを有する円弧状に形成されている。これら曲率半径Ｒａ、曲率半径Ｒｂ、曲率半径Ｒｃは、同一となるように設定され、外側内壁２０ａと内側内壁２０ｂと底部２０ｃとは、同一の曲率中心２０ｏを有する形状とされている。したがって、外側内壁２０ａと内側内壁２０ｂと底部２０ｃとは、滑らかに接続された同一の円弧状に形成されている。
　裏面着膜防止曲面である外側内壁２０ａ、底部２０ｃ、内側内壁２０ｂにおける寸法・形状が、それぞれ、
　基板１８の裏面１８ａから底部２０ｃの位置までの内側内壁２０ｂの高さＤ、
　基板１８がステージ１３の外側に向けてはみ出した長さａ、
　ステージ１３の外側に向いた方向において、基板１８の裏面１８ａがステージからはみ出した境界Ｋステージ１３の外周縁部）の位置から裏面着膜防止曲面である外側内壁２０ａの上端Ｕａまでの距離（底部幅寸法）Ｌ、
　成膜粒子におけるスパッタリング放出角θ、としたときに、次の式として、
ａ　≦　Ｌ　≦　Ｄ／ｔａｎθ
Ｄ－（Ｌ－ａ）ｔａｎθ　≦　Ｒａ
Ｄ　＜　５ａ
Ｒｂ　＞　ａ
Ｒａ　＋　Ｒｂ　＞　Ｌ
Ｒｃ　＜　Ｄ
Ｒａ　＝　Ｒｂ　＝　Ｒｃ
の関係を満たすように設定されている。これにより、成膜装置１０の高さ方向の寸法が大きくなりすぎることを防止して、省スペース化を図ることができる。
　図５は、本実施形態におけるプラテンリングを示す拡大断面図である。
　図５に示すように、基板１８の裏面１８ａがステージ１３の外側に向けてはみ出した先端Ｔの位置から延び、かつ、水平に対してスパッタリング放出角θに等しい角度で延びる直線ｄＰ１は、外側内壁２０ａの円弧と交わっている（到達点Ｐ１）。ここで、外側内壁２０ａの上端Ｕａとなる上面１９ａは、直線ｄＰ１と外側内壁２０ａの円弧との到達点Ｐ１よりも上側に位置することができる。
　また、基板１８の裏面１８ａがステージ１３からはみ出す境界Ｋの位置から延び、かつ、水平に対してスパッタリング放出角θに等しい角度で延びる直線ｄＰ２は、外側内壁２０ａの円弧と交わっている（到達点Ｐ２）。ここで、外側内壁２０ａの上端Ｕａとなる上面１９ａは、直線ｄＰ２と外側内壁２０ａの円弧との到達点Ｐ２よりも上側に位置することができる。
　なお、溝２０の断面形状を略半円とした際には、曲率半径Ｒａが、溝２０の深さ寸法と等しくなり、つまり、溝２０の底部２０ｃから上面１９ａまでの高さ寸法と等しくなる。
　さらに、これらの設定方法について説明する。
　成膜粒子におけるスパッタリング放出角θは、図３に示すように、ターゲット１２の材質によって異なっている。スパッタ収量の角度分布関数Ａ（θ１）の一般式は、
　Ａ（θ１）　＝　αｓｉｎθ１（１＋βｓｉｎ２θ１）
　で表される。
　ここで、αは規格化定数、βはスパッタリングターゲット物質、スパッタガスにより変化する定数である。βが変化するとスパッタ収量最大となるスパッタリング放出角θは変化する。図３に示す横軸はスパッタリングターゲットに対して水平方向、図３に示す縦軸はスパッタリングターゲットに対して垂直方向である。図３にプロットした点と原点とを結ぶ線分の長さがＡ（θ１）である。θ１は、横軸とＡ（θ１）の線分が成す角とで定義している。スパッタリング放出角θをスパッタ収量が最大になる角度として規定する。
　なお、図３に関する説明は非特許文献１に記載されている。
　スパッタリング放出角θは、ターゲット１２の物質に依存して、放出角分布は色々で、θは連続的で広範囲な値になる。スパッタ粒子と、これに対するスパッタリング放出角θとの例として、Ａｌ（アルミニウム）およびＴｉ（チタン）を次に示す。
　垂直入射イオンに対するスパッタリング放出角θは、図４に示すように、ある程度の分布を有しているが、本実施形態においては、スパッタ収量が最大になる角度をスパッタリング放出角θとして規定する。ここで、図４に示す横軸はスパッタリングターゲットに対して水平方向、図４に示す縦軸はスパッタリングターゲットに対して垂直方向である。図４にプロットした点と原点とを結ぶ線分の長さがスパッタ収量を表している。
　スパッタリング放出角θは、図４に示すように、それぞれアルミニウムが６０°程度、チタンで４０°程度として設定することができる。
　本実施形態における具体例として、内側内壁２０ｂの高さＤを２０ｍｍとし、基板１８はみ出し長さａを５ｍｍとした場合、スパッタ粒子をアルミニウムとした場合、スパッタリング放出角θ＝６０°なので、底部幅寸法Ｌ、裏面着膜防止曲面２０ａ高さとなる曲率半径Ｒａは、上記の式により、
　５［ｍｍ］≦　Ｌ　≦　１１．５［ｍｍ］
　５［ｍｍ］－（Ｌ－５［ｍｍ］）×１．７３［ｍｍ］≦　Ｒａ
として設定することができる。
　同様に、本実施形態における具体例として、内側内壁２０ｂの高さＤを２０ｍｍとし、基板１８はみ出し長さａを５ｍｍとした場合、スパッタ粒子をチタンとした場合、スパッタリング放出角θ＝４０°なので、底部幅寸法Ｌ、裏面着膜防止曲面２０ａ高さとなる曲率半径Ｒａは、上記の式により、
　５［ｍｍ］≦　Ｌ　≦　２３．８［ｍｍ］
　５［ｍｍ］－（Ｌ－５［ｍｍ］）×０．８３［ｍｍ］≦　Ｒａ
として設定することができる。
　上記のように設定することによって、図２に示す破線ｄ１、ｄ２で挟まれた斜めの領域内では、基板１８の裏面１８ａに向けて飛翔するスパッタ粒子を削減する。なお、破線ｄ１、ｄ２は曲率中心２０ｏを通る直線である。
　図２において、ステージ１３よりも上側に位置するターゲット１２から鉛直下向きに飛翔してきたスパッタ粒子は、溝２０に入射する。
　そして、破線ｄ１で外側内壁２０ａに垂直に入射したスパッタ粒子は、入射点Ｂ１において曲率中心２０ｏを通る直線に対して入射角と対称な角度方向に進行する。
　このため、溝２０内において、図２に示す破線ｄ１が通る点Ｂ１よりも右側に位置する点から飛ぶスパッタ粒子が内側内壁２０ｂに向けて進むため、基板１８の裏面１８ａにはスパッタ粒子は到達しない。
　同様に、破線ｄ２で内側内壁２０ｂに垂直に入射したスパッタ粒子は、入射点Ｂ２において曲率中心２０ｏを通る直線に対して入射角と対称な角度方向に進行する。
　このため、溝２０内において、図２に示す破線ｄ２が通る点Ｂ２よりも左側に位置する点から飛ぶスパッタ粒子が外側内壁２０ａに向けて進むため、基板１８の裏面１８ａにはスパッタ粒子は到達しない。
　次に、図２に示す外側内壁２０ａ上の点Ｂ３と外側内壁２０ａ上の点Ｂ４とについて説明する。点Ｂ３は、ステージ１３の周縁からはみ出して載置された基板１８の内側位置から曲率中心２０ｏを通るように延びる破線ｄ３が外側内壁２０ａに達する点である。点Ｂ４は、ステージ１３の周縁からはみ出して載置された基板１８の外側位置から曲率中心２０ｏを通るように延びる破線ｄ４が外側内壁２０ａに達する点である。外側内壁２０ａ上において、点Ｂ３と点Ｂ４との間の領域は、符号γで示されている。この領域γに入射したスパッタ粒子が基板１８の裏面１８ａに向けて進む可能性があるが、この領域γに入射できるスパッタ粒子は極めて少ないため、基板１８の裏面１８ａにはほとんど到達しない。
　これらのように成膜粒子におけるスパッタリング放出角θよりも大きな角度θａで入射したスパッタ粒子であっても、基板１８の裏面１８ａに向けて飛翔することを防止できる。
　また、裏面着膜防止曲面である外側内壁２０ａよりも上側となる上面１９ａの部分では、スパッタ粒子が角度θ方向に飛翔しても基板１８の裏面１８ａには到達しない。
　これにより、基板１８の裏面１８ａにおけるリスパッタの発生を防止することができる。
　本実施形態においては、プラテンリング１９に、ステージ１３の周囲からはみ出した基板１８に対応して、裏面着膜防止曲面である外側内壁２０ａを有する溝２０を設けている。このため、スパッタ粒子の進路が基板１８の裏面１８ａを向かないように設定して、基板１８の裏面１８ａにおけるリスパッタの発生を防止することができる。さらに、裏面１８ａに対する着膜を除去する工程を設ける必要がない。
　さらに、成膜粒子におけるスパッタリング放出角θよりも大きな角度で溝２０に入射したスパッタ粒子であっても、基板１８の裏面１８ａに向けて飛翔することを防止できる。
　また、所定の溝２０の幅寸法Ｌに対して、高さＤが、Ｌｔａｎθからはみ出し長さａの５倍程度までの範囲で多少深い溝２０を設定することもできる。
　なお、基板１８がステージ１３の外側に向けてはみ出した長さａは、基板１８の裏面１８ａが露出している領域のうち基板の中心に近い位置から基板１８の裏面１８ａの先端Ｔまでの長さとして設定される。このため、長さａを定義する基板１８とステージ１３との間の境界Ｋの位置がステージ１３の外縁であるか内側内壁２０ｂの上端Ｕｂであるかは限定されない。
　また、本発明の実施形態に係るプラテンリング１９を用いることで、スパッタリング成膜時、蒸着時における裏面１８ａに対する着膜の防止を図ることもできる。この場合、スパッタリング成膜の例として、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置、ＲＦマグネトロンスパッタリング装置あるいは、蒸着の例として、電子ビーム式蒸着装置、抵抗加熱式蒸着装置、バッチ式蒸着装置といった装置構成を採用することができる。
　さらに、本発明の実施形態に係るプラテンリング１９をフォトマスクの製造などに用いることができる。
　例えば、図６に示すように、矩形断面を有する溝１２０を有するプラテンリングを用いる場合について説明する。この場合、破線ｄ５で示した最大放出角よりも大きな角度で溝１２０に入射したスパッタ粒子においては、リスパッタ成分が基板１８の裏面１８ａに着膜してしまう。ここで、溝１２０は、鉛直方向に平行な外側内壁１２０ａおよび内側内壁１２０ｂと、水平方向に延びる底部１２０ｃとを有する。
　また、図６に示すように、矩形断面を有する溝１２０を有するプラテンリングを用いる場合、破線ｄ６、ｄ７で挟まれた斜めの領域内では、リスパッタ成分が基板１８の裏面１８ａに着膜してしまうことを防止できない。
　これに対して、本実施形態においては、溝２０内に裏面着膜防止曲面である外側内壁２０ａ及び内側内壁２０ｂが形成されていることにより、上記のようなスパッタ粒子が溝２０内に入射する場合であっても、基板１８の裏面１８ａに向けて飛翔することを防止して、リスパッタの発生を極めて低減することができる。また、曲率中心２０ｏを通って入射する粒子以外の入射粒子が斜入射になるため、基板１８の裏面１８ａへ向かう方向へのリスパッタをさらに低減することができる。
　以下、本発明の第２実施形態に係る成膜装置及びプラテンリングを、図面に基づいて説明する。
　図７は、本実施形態に係る成膜装置におけるプラテンリングを示す拡大断面図である。本実施形態は、内側内壁２０Ａｂおよび底部２０Ａｃに関する点で、上述した第１実施形態と異なる。本実施形態に係る成膜装置のその他の構造は、上述した第１実施形態と同じである。上述した第１実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
　本実施形態に係る成膜装置１０は、図７に示すように、溝２０Ａにおいて、底部２０Ａｃおよび内側内壁２０Ａｂが平面状（断面直線状）に形成されている。ステージ１３に近い位置に配置されている内側内壁２０Ａｂの上端Ｕｂは、ステージ１３の周縁からはみ出して載置された基板１８の内側位置、つまり、ステージ１３の上面外側端とほぼ一致するように、ステージ１３からターゲット１２に向かう方向に立設されている。言い換えると、内側内壁２０Ａｂは、ステージ１３と基板１８の裏面１８ａとの境界線に沿って、ステージ１３の法線方向に向かうように、ステージ１３の外周を囲むように、立設されている。
　なお、図７に示すように、内側内壁２０Ａｂの上端Ｕｂを含む面には、傾斜面（テーパ面）が形成されている。図７に示す断面図においては、内側内壁２０Ａｂの上端Ｕｂを含む傾斜面は、直線状の面を有する。即ち、ステージ１３からターゲット１２に向かう方向において溝２０Ａの幅寸法が徐々に増加するように、傾斜面が内側内壁２０Ａｂの上端Ｕｂに向けて延びるように形成されている。換言すると、ステージ１３の外側側面に対向する外側部材（プラテンリング１９一部）の厚さが、ステージ１３からターゲット１２に向かう方向において、徐々に薄くなっている。
　溝２０Ａにおいて、図７に示すように、内側内壁２０Ａｂの下端は、ステージ１３の主面と平行となる底部２０Ａｃに接続され、底部２０Ａｃの外側は、円弧状の外側内壁２０ａの下端に接続されている。内側内壁２０Ａｂは、基板１８の外側輪郭（先端Ｔ）よりも内側に位置するように、ステージ１３からターゲット１２に向かう方向に立設されている。言い換えると、内側内壁２０Ａｂは、ステージ１３と基板１８の裏面１８ａとの境界線に沿った内側位置に、ステージ１３の法線方向に立設されている。底部２０Ａｃと外側内壁２０ａとの接続位置は、基板１８の外側輪郭（先端Ｔ）よりも外側に位置するように設定されている。底部２０Ａｃと外側内壁２０ａとの接続箇所には滑らかな曲面が形成されている。
　本実施形態においては、外側内壁２０ａ、底部２０Ａｃ、内側内壁２０Ａｂにおける寸法・形状が、それぞれ、
　　Ｄ－（Ｌ－ａ）ｔａｎθ　≦　Ｒａ　≦　Ｌ
　　ａ　≦　Ｌ　≦　Ｄ　／　ｔａｎθ
　　５ａ　≦　Ｄ
の関係を満たすように設定されている。
　本実施形態に係る成膜装置１０およびプラテンリング１９においても、上記のように外側内壁２０ａ、底部２０Ａｃ、内側内壁２０Ａｂにおける寸法・形状を設定することによって、図７に示した破線ｄ３、ｄ４で挟まれた斜めの領域に対応する領域内では、基板１８の裏面１８ａに向けて飛翔するスパッタ粒子を削減することができる。
　さらに、本実施形態に係る成膜装置１０およびプラテンリング１９においては、プラテンリング１９の除膜メンテナンス周期を延長するという効果を奏することができる。
　以下、本発明の第３実施形態に係る成膜装置及びプラテンリングを、図面に基づいて説明する。
　図８は、本実施形態に係る成膜装置におけるプラテンリングを示す拡大断面図である。本実施形態は、外側内壁２０Ｂｂおよび底部２０Ｂｃに関する点で、上述した第１または第２実施形態と異なる。本実施形態に係る成膜装置のその他の構造は、上述した第１または第２実施形態と同じである。上述した第１または第２実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
　本実施形態に係る成膜装置１０は、図８に示すように、溝２０Ｂにおいて、底部２０Ｂｃおよび外側内壁２０Ｂａが平面状（断面直線状）に形成されている。ステージ１３から離間する位置に配置されている外側内壁２０Ｂａは、基板１８の外側輪郭（先端Ｔ）よりもさらに外側に位置しており、ステージ１３からターゲット１２に向かう方向に立設されている。言い換えると、外側内壁２０Ｂａは、ステージ１３と基板１８の裏面１８ａとの境界線に沿った外側位置に、ステージ１３の法線方向に立設されている。
　溝２０Ｂにおいて、図８に示すように、外側内壁２０Ｂａの下端は、ステージ１３の主面と平行となる底部２０Ｂｃの外側に接続され、底部２０Ｂｃの内側は、円弧状の内側内壁２０ｂの下端に接続されている。内側内壁２０ｂは、内側内壁２０ｂの上端Ｕｂが基板１８の外側輪郭（先端Ｔ）よりも内側に位置するように、ステージ１３からターゲット１２に向かう方向に立設されている。内側内壁２０ｂと底部２０Ｂｃとの接続位置は、基板１８の外側輪郭（先端Ｔ）よりも外側に位置するように設定されている。底部２０Ｂｃと内側内壁２０ｂとの接続箇所には滑らかな曲面が形成されている。
　本実施形態においては、外側内壁２０Ｂａ、底部２０Ｂｃ、内側内壁２０ｂにおける寸法・形状が、それぞれ、
　　Ｄ－（Ｌ－ａ）ｔａｎθ　≦　Ｒｂ　≦　Ｌ
　　ａ　≦　Ｌ　≦　Ｄ／ｔａｎθ
　　５ａ　≦　Ｄ
の関係を満たすように設定されている。
　本実施形態に係る成膜装置１０およびプラテンリング１９においても、上記のように外側内壁２０Ｂａ、底部２０Ｂｃ、内側内壁２０ｂにおける寸法・形状設定することによって、基板１８の裏面１８ａへの着膜を防止することができる。具体的に、図８に示した破線ｄ５で示した最大放出角よりも大きな角度で溝２０Ｂに入射したスパッタ粒子のリスパッタ成分は、基板１８の裏面１８ａとは異なる方向に飛翔する。したがって、基板１８の裏面１８ａに向けて飛翔するスパッタ粒子を削減することができる。
　さらに、本実施形態に係る成膜装置１０およびプラテンリング１９においては、プラテンリング１９の除膜メンテナンス周期を延長するという効果を奏することができる。
　以下、本発明の第４実施形態に係る成膜装置及びプラテンリングを、図面に基づいて説明する。
　図９は、本実施形態に係る成膜装置におけるプラテンリングを示す拡大断面図である。本実施形態は、溝２０Ｃに関する点で、上述した第１実施形態と異なる。本実施形態に係る成膜装置のその他の構造は、上述した第１実施形態と同じである。上述した第１から第３実施形態のいずれかと対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
　本実施形態に係る成膜装置１０は、図９に示すように、溝２０Ｃにおいて、裏面着膜防止曲面である外側内壁２０Ｃａ、底部２０Ｃｃ、内側内壁２０Ｃｂは、いずれも楕円形状（半楕円形状）として形成される。外側内壁２０Ｃａ、底部２０Ｃｃ、内側内壁２０Ｃｂにおける楕円形状の中心点２０Ｃｏは、溝２０Ｃの幅方向において溝２０Ｃの中心位置となるように設定されている。溝２０Ｃは、図９に示すように、鉛直方向に平行であるとともに中心点２０Ｃｏを通る線に対して、左右対称となるように形成されている。つまり、外側内壁２０Ｃａと、内側内壁２０Ｃｂとの離心率は等しく設定されている。したがって、外側内壁２０Ｃａと内側内壁２０Ｃｂと底部２０Ｃｃとは、滑らかに接続された同一の楕円状（半楕円形状）に形成されている。
　なお、図９においては、楕円の長軸が溝２０Ｃの幅方向、図中の左右方向として記載されているが、楕円の長軸が鉛直方向に平行、つまり、楕円の長軸が上下方向に平行になるように溝２０Ｃを形成することもできる。
　本実施形態においては、裏面着膜防止曲面である外側内壁２０Ｃａ、底部２０Ｃｃ、内側内壁２０Ｃｂにおける寸法・形状が、それぞれ、
　　ａ　≦　Ｌ　≦　Ｄ／ｔａｎθ
　　５ａ　≦　Ｄ
の関係を満たすように設定されている。
　本実施形態に係る成膜装置１０およびプラテンリング１９においても、上記のように外側内壁２０Ｃａ、底部２０Ｃｃ、内側内壁２０Ｃｂにおける寸法・形状を設定することによって、基板１８の裏面１８ａへの着膜を防止することができる。具体的に、最大放出角よりも大きな角度で溝２０Ｃに入射したスパッタ粒子のリスパッタ成分は、基板１８の裏面１８ａとは異なる方向に飛翔する。したがって、基板１８の裏面１８ａに向けて飛翔するスパッタ粒子を削減することができる。
　さらに、本実施形態に係る成膜装置１０およびプラテンリング１９においては、プラテンリング１９の除膜メンテナンス周期を延長するという効果を奏することができる。
　以下、本発明の第５実施形態に係る成膜装置及びプラテンリングを、図面に基づいて説明する。
　図１０は、本実施形態に係る成膜装置におけるプラテンリングを示す拡大断面図である。本実施形態は、溝２０Ｄに関する点で、上述した第１から第４実施形態のいずれかと異なる。本実施形態に係る成膜装置のその他の構造は、上述した第１から第４実施形態のいずれかと同じである。上述した第１から第４実施形態のいずれかと対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
　本実施形態に係る成膜装置１０は、図１０に示すように、溝２０Ｄにおいて、裏面着膜防止曲面である外側内壁２０Ｄａ、底部２０Ｄｃ、内側内壁２０Ｄｂは、いずれも円弧形状として形成される。外側内壁２０Ｄａは、曲率半径Ｒａを有する円弧状に形成されている。内側内壁２０Ｄｂは、曲率半径Ｒｂを有する円弧状に形成されている。底部２０Ｄｃは、外側内壁２０Ｄａと内側内壁２０Ｄｂとの接続部分として円弧状に形成されている。これら曲率半径Ｒａ、と曲率半径Ｒｂとは、内側内壁２０Ｄｂの曲率半径Ｒｂよりも外側内壁２０Ｄａの曲率半径Ｒａが大きくなるように設定されている。
　また、内側内壁２０Ｄｂにおける円弧状よりも上側部分は、鉛直方向に延びる壁部を有する直線形状となるように立設されている。
　なお、外側内壁２０Ｄａと内側内壁２０Ｄｂとの接続位置は、溝２０Ｄの幅方向において基板１８の外側輪郭（先端Ｔ）とほぼ等しい位置として設定されている。また、底部２０Ｄｃにおける接続箇所は滑らかに形成されている。
　外側内壁２０Ｄａの曲率中心２０Ｄｏ（第１曲率中心）、内側内壁２０Ｄｂの曲率中心２０Ｄｏｂ（第２曲率中心）は、いずれも溝２０Ｄの幅方向において同じ位置にある。曲率中心２０Ｄｏ及び曲率中心２０Ｄｏｂは、溝２０Ｄの幅方向において基板１８の外側輪郭（先端Ｔ）とほぼ等しい位置にある。つまり、溝２０Ｄは、図１０に示すように、鉛直方向に平行であるとともに中心点２０Ｄｏを通る線に対して、左右非対称となるように形成されている。
　本実施形態においては、裏面着膜防止曲面である外側内壁２０Ｄａ、底部２０Ｄｃ、内側内壁２０Ｄｂにおける寸法・形状が、それぞれ、
　　Ｒａ　＞　Ｒｂ
　　Ｒｂ　＝　ａ
の関係を満たすように設定されている。
　本実施形態に係る成膜装置１０およびプラテンリング１９においても、上記のように外側内壁２０Ｄａ、底部２０Ｄｃ、内側内壁２０Ｄｂにおける寸法・形状を設定することによって、基板１８の裏面１８ａへの着膜を防止することができる。具体的に、最大放出角よりも大きな角度で溝２０Ｄに入射したスパッタ粒子のリスパッタ成分は、基板１８の裏面１８ａとは異なる方向に飛翔する。したがって、基板１８の裏面１８ａに向けて飛翔するスパッタ粒子を削減することができる。
　さらに、本実施形態に係る成膜装置１０およびプラテンリング１９においては、プラテンリング１９の除膜メンテナンス周期を延長するという効果を奏することができる。
　以下、本発明の第６実施形態に係る成膜装置プラテンリングを、図面に基づいて説明する。
　図１１は、本実施形態に係る成膜装置におけるプラテンリングを示す拡大断面図である。本実施形態は、溝２０Ｅに関する点で、上述した第１から第５実施形態のいずれかと異なる。本実施形態に係る成膜装置のその他の構造は、上述した第１から第５実施形態のいずれかと同じである。上述した第１から第５実施形態のいずれかと対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
　本実施形態に係る成膜装置１０は、図１１に示すように、溝２０Ｅにおいて、裏面着膜防止曲面である外側内壁２０Ｅａ、底部２０Ｅｃ、内側内壁２０Ｅｂは、いずれも円弧形状として形成される。外側内壁２０Ｅａは、曲率半径Ｒａを有する円弧状に形成されている。内側内壁２０Ｅｂは、曲率半径Ｒｂを有する円弧状に形成されている。底部２０Ｅｃは、外側内壁２０Ｅａと内側内壁２０Ｅｂとの接続部分として円弧状に形成されている。これら曲率半径Ｒａ、と曲率半径Ｒｂとは、内側内壁２０Ｅｂの曲率半径Ｒｂよりも外側内壁２０Ｅａの曲率半径Ｒａが小さくなるように設定されている。
　また、外側内壁２０Ｅａにおける円弧状よりも上側部分は、鉛直方向に延びる壁部を有する直線形状となるように立設されている。
　なお、外側内壁２０Ｅａと内側内壁２０Ｅｂとの接続位置は、溝２０Ｅの幅方向において基板１８の外側輪郭（先端Ｔ）よりもさらに外側に位置するように設定されている。また、底部２０Ｅｃにおける接続箇所は滑らかに形成されている。
　外側内壁２０Ｅａの曲率中心２０Ｅｏａ（第１曲率中心）、内側内壁２０Ｅｂの曲率中心２０Ｅｏ（第２曲率中心）は、いずれも溝２０Ｅの幅方向において同じ位置にある。曲率中心２０Ｅｏａ及び曲率中心２０Ｅｏは、溝２０Ｅの幅方向において基板１８の外側輪郭（先端Ｔ）よりもさらに外側に位置にある。つまり、溝２０Ｅは、図１１に示すように、鉛直方向に平行であるとともに中心点２０Ｄｏを通る線に対して、左右非対称となるように形成されている。
　本実施形態においては、裏面着膜防止曲面である外側内壁２０Ｅａ、底部Ｅ２０ｃ、内側内壁２０Ｅｂにおける寸法・形状が、それぞれ、
　　Ｒａ　＜　Ｒｂ
　　Ｒｂ　＞　ａ
の関係を満たすように設定されている。
　本実施形態における溝２０Ｅにおいて、裏面着膜防止曲面である外側内壁２０Ｅａは、少なくともステージ１３から離間する位置に配置されている。図１１においては、直線ｄ８が示されている。直線ｄ８は、外側内壁２０Ｅａの曲率中心２０Ｅｏａと、ステージ１３の外側において基板１８の裏面１８ａがステージ１３からはみ出す境界Ｋの位置とを結ぶ。直線ｄ８と水平とがなす角は、スパッタリング放出最大角θより大きく設定される。
　本実施形態に係る成膜装置１０およびプラテンリング１９においても、上記のように外側内壁２０Ｅａ、底部Ｅ２０ｃ、内側内壁２０Ｅｂにおける寸法・形状を設定することによって、基板１８の裏面１８ａへの着膜を防止することができる。具体的に、最大放出角よりも大きな角度で溝２０Ｅに入射したスパッタ粒子のリスパッタ成分は、基板１８の裏面１８ａとは異なる方向に飛翔する。したがって、基板１８の裏面１８ａに向けて飛翔するスパッタ粒子を削減することができる。
　さらに、本実施形態に係る成膜装置１０およびプラテンリング１９においては、プラテンリング１９の除膜メンテナンス周期を延長するという効果を奏することができる。
　本発明の好ましい実施形態を説明し、上記で説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、請求の範囲によって制限されている。
１０…成膜装置
１１…チャンバ
１２…ターゲット
１３…ステージ
１８…基板（被成膜物）
１８ａ…裏面
１９…プラテンリング
１９ａ…上面（面）
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ…溝
２０ａ，２０Ｂａ，２０Ｃａ，２０Ｄａ，２０Ｅａ…外側内壁（裏面着膜防止曲面）
２０ｂ，２０Ａｂ，２０Ｃｂ，２０Ｄｂ，２０Ｅｂ…内側内壁（裏面着膜防止曲面）
２０ｃ，２０Ａｃ，２０Ｂｃ，２０Ｃｃ，２０Ｄｃ，２０Ｅｃ…底部

Claims (10)

  1. 　ターゲットを収容するチャンバと、
    　前記ターゲットの一面に所定の間隔を空けて対面して配され、被成膜物が載置されるステージと、
    　前記ターゲットに対向する対向面と、前記対向面に形成された溝とを有し、前記ステージの周縁を囲むプラテンリングと、
    　を備え、
    　前記ステージ上に載置される前記被成膜物の周縁は、前記ステージの周縁の外側に位置するように前記ステージの前記周縁からはみ出し、
    　前記被成膜物の周縁に対応する位置に、前記溝が配置されており、
    　前記ターゲットから前記被成膜物までの第１距離よりも、前記ターゲットから前記溝までの第２距離が大きくなるように、前記溝は、前記プラテンリングに周設されており、
    　前記溝は、前記ターゲットから放出された成膜粒子が前記被成膜物の裏面に堆積することを防止する裏面着膜防止曲面を有する成膜装置。
  2. 　前記裏面着膜防止曲面が、前記ステージの法線方向に沿う断面において曲率半径を有する曲面を有する請求項１に記載の成膜装置。
  3. 　前記溝は、前記ステージから離間する外側内壁と、前記ステージに近い内側内壁とを有し、
    　前記裏面着膜防止曲面が、前記溝内において、前記外側内壁に設けられている請求項１又は請求項２に記載の成膜装置。
  4. 　前記溝は、前記ステージから離間する外側内壁と、前記ステージに近い内側内壁とを有し、
    　前記裏面着膜防止曲面が、前記溝内において、前記内側内壁に設けられる請求項１又は請求項２に記載の成膜装置。
  5. 　前記裏面着膜防止曲面が、前記ステージの法線方向に沿う断面において、円弧状として形成される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の成膜装置。
  6. 　前記裏面着膜防止曲面が、前記ステージの法線方向に沿う断面において、楕円形状として形成される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の成膜装置。
  7. 　前記溝において、前記裏面着膜防止曲面は、前記ステージから離間する外側内壁であり、
    　前記ステージの外側に向く方向において前記被成膜物の裏面が前記ステージからはみ出す境界の位置から、前記ステージの側面の法線方向となる水平よりも下側に向けて、前記水平に対してスパッタリング放出最大角θで延びる直線を引いた場合、前記直線が前記外側内壁に交わる到達点の位置よりも、前記外側内壁の上端の位置が、上側に位置する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の成膜装置。
  8. 　前記溝において、前記裏面着膜防止曲面は、前記ステージから離間する外側内壁であり、
    　前記ステージの側面の法線方向となる鉛直断面において、前記裏面着膜防止曲面の曲率中心と、前記ステージの外側に向く方向において前記被成膜物の裏面が前記ステージからはみ出す境界の位置とを結ぶ直線を引いた場合、
    　前記直線が水平に対して下側になす角が、スパッタリング放出最大角θより大きく設定される請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の成膜装置。
  9. 　前記ステージの形状は、前記ターゲットから見て、円形または矩形である請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の成膜装置。
  10. 　請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の成膜装置に用いられるプラテンリング。
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