JP5016899B2 - イオンビーム源及びこれを備えた成膜装置 - Google Patents
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Description
このようなイオンビーム源を用いて、基板上に形成された金属酸化物にイオンビームを照射すると、図4に示すように、基板(図示せず)上の誘電材料31がエッジングされ、カソード32の表面に着膜する。
しかしながら、イオンビーム源30のカソード32の表面は、真空チャンバー1と導通されて接地電位であるため、カソード32の表面に着膜した誘電材料31に蓄積した電荷34とカソード32との間の電位差が生じ、局所的にアーク放電(異常放電)が起こり、パーティクルやスプラッシュにより基板を汚染するという問題があった。
即ち、本発明のイオンビーム源は、請求項1に記載の通り、金属製の筐体に、カソードと、磁気ギャップと、前記筐体内に磁場を生じさせる磁場発生手段と、前記筐体内に反応性ガスを導入するための反応性ガス導入手段と、前記磁気ギャップの近傍に配置されるアノードとを備えるイオンビーム源であって、前記カソードを接地電位から電気的に絶縁し、正極に反転する周波数250kHz以下のパルスを重畳した負電圧を印加することを特徴とする。
また、請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載のイオンビーム源において、前記カソード部に印加する負電圧は−10Vから−100Vであることを特徴とする。
また、請求項3に記載の本発明は、請求項1又は2に記載のイオンビーム源を真空チャンバー内に設け、前記イオンビーム源と前記真空チャンバーとを電気的に絶縁したことを特徴とする。
また、請求項4に記載の本発明は、請求項3に記載の成膜装置において、前記真空チャンバー内に、基板支持手段と、成膜手段と、酸化手段とを備えることを特徴とする。
図1は、成膜装置の概略構成図を示す。
真空チャンバー1の略中央部には、基板支持手段を備えた回転ドラム2が配置され、その回転方向に順に、第1成膜ゾーン3、第2成膜ゾーン4及び酸化ゾーン5が配置される。
スパッタリングを行う第1成膜ゾーン3は、電極(2台)からなるスパッタカソード6と、前記スパッタカソード6に隣接して配置されるTa、NbやTi等から構成されるターゲット7と、前記スパッタカソード6に交流電圧を印加するためのAC電源8と、第1成膜ゾーン3においてArガス等を導入するためのArガス導入系9から構成される。同様にスパッタリングを行う第2成膜ゾーン4は、電極(2台)からなるスパッタカソード10と、これに隣接して配置されるSi等から構成されるターゲット11と、前記スパッタカソード10に交流電圧を印加するためのAC電源12と、第2成膜ゾーン4においてArガス等を導入するためのガス導入系13から構成される。また、酸化ゾーン5には、酸化プラズマ源14が設置される。
アシスト源又はエッチング源として使用するイオンビーム源15は、第1成膜ゾーン3と酸化ゾーン5の間に配置され、アースされた真空チャンバー1内に固定される。
イオンビーム源15は、図2に示すように、軟鉄、SUSやアルミニウム等の金属により構成された中空の筐体16内に、その内部に磁場を発生させるための磁場発生手段17と、磁場発生手段17を囲むようにして設けられたアノード18を備える。また、筐体16の下部(真空チャンバー1側)には、真空チャンバー1内にO2等の反応性ガスを導入するための反応性ガス導入手段19が設けられる。筐体16の上部(回転ドラム2側)には、磁気ギャップ20が形成され、その両側の筐体16の一部がカソード21として構成されている。そして、筐体16と真空チャンバー1との間には絶縁体23が設けられる。
図1及び図2を使用して説明したように、真空チャンバー1とイオンビーム源15との間に絶縁性材料のテフロン(登録商標)23を設けて実施例1の成膜装置とした。
上記実施例1の絶縁性材料を除き、イオンビーム源15の筐体16が接地電位となるようにして比較例1の成膜装置とした。
上記結果から、比較例1はイオンビーム源15のカソード21の表面に着膜した物質が、異常放電によってパーティクルやスプラッシュの発生原因となるおそれがあるのに対して、実施例1はそのおそれがないことがわかった。
(実施例3)
カソード21に特に電圧を印可せず、真空チャンバー1内を常温で0.2Paに減圧して10分間成膜を行い、Si(P型)製基板上に膜厚500オングストロームのSiO2膜を形成した例を実施例3とした。
(実施例4)
カソード21に−50Vの電圧を印加した例を実施例4とした。
カソード21に−50V、周波数250kHzのパルスを重畳した例を実施例5とした。
図3から、いずれの粒径に対しても、実施例3、4、5の順に真空チャンバー1内のパーティクル密度が減少していることが分かり、カソード21に負の電圧を印可すること、更に、パルスを重畳することが異常放電を低減するのに有効であることがわかった。
2 回転ドラム
3 第1成膜ゾーン
4 第2成膜ゾーン
5 酸化ゾーン
6 スパッタカソード
7 ターゲット
8 AC電源
9 ガス導入系
10 スパッタカソード
11 ターゲット
12 AC電源
13 ガス導入系
14 酸化プラズマ源
15 イオンビーム源
17 磁場発生手段
18 アノード
19 反応性ガス導入手段
20 磁気ギャップ
21 カソード
23 絶縁体
30 イオンビーム源
31 誘電材料
32 カソード
34 電荷
Claims (4)
- 金属製の筐体に、カソードと、磁気ギャップと、前記筐体内に磁場を生じさせる磁場発生手段と、前記筐体内に反応性ガスを導入するための反応性ガス導入手段と、前記磁気ギャップの近傍に配置されるアノードとを備えるイオンビーム源であって、前記カソードを接地電位から電気的に絶縁し、正極に反転する周波数250kHz以下のパルスを重畳した負電圧を印加することを特徴とするイオンビーム源。
- 前記カソード部に印加する負電圧は−10Vから−100Vであることを特徴とする請求項1に記載のイオンビーム源。
- 請求項1又は2に記載のイオンビーム源を真空チャンバー内に設け、前記イオンビーム源と前記真空チャンバーとを電気的に絶縁したことを特徴とする成膜装置。
- 前記真空チャンバー内に、基板支持手段と、成膜手段と、酸化手段とを備えることを特徴とする請求項3に記載の成膜装置。
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