JP2017155282A - 成膜装置、プラテンリング - Google Patents

Abstract

【課題】裏面着膜を防止する。
【解決手段】ターゲット１２を収容するチャンバ１１と、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て被成膜物１８を載置するステージ１３と、ステージの周縁を囲むプラテンリング１９と、を備えた成膜装置１０であって、プラテンリングには、ターゲットに臨む面１９ａに、ステージ周縁外側に位置するとともにステージ周縁からはみ出して載置された被成膜物の周縁位置となる溝２０がターゲットから見て被成膜物までの距離よりも遠くなるように周設され、溝において、ステージから離間する側の外側内壁２０ａが、ターゲットから放出された成膜粒子が被成膜物の裏面１８ａに堆積することを防止する裏面着膜防止壁部とされてなる。
【選択図】図２

Description

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の成膜基板への裏面着膜防止に用いて好適な技術に関する。

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おこなう例が記載され、特許文献２には、Ｃｕのスパッタリングをおこな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の膜厚は１０００ｎｍを超える真空装置での成膜における厚膜であり、いままで、通常におこな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。

特許第５６５４９３９号公報 特開２０１３−１２０８５８号公報

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

被成膜配線の膜厚増加にともなって、基板裏面に付着するＡｌ膜も厚くなる。このため、裏面着膜の除去が必要で、工程が増加してしまう。という問題が発生しており、この基板裏面に付着するＡｌ膜の低減をおこな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、基板裏面への付着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、裏面着膜を防止すること。
２．厚膜の成膜において、裏面着膜を防止すること。
３．異なる成膜粒子においても、同じように裏面着膜を防止すること。

本発明の成膜装置は、ターゲットを収容するチャンバと、該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て被成膜物を載置するステージと、
前記ステージの周縁を囲むプラテンリングと、
を備えた成膜装置であって、
前記プラテンリングには、前記ターゲットに臨む面に、前記ステージ周縁外側に位置するとともに前記ステージ周縁からはみ出して載置された前記被成膜物の周縁位置となる溝が前記ターゲットから見て前記被成膜物までの距離よりも遠くなるように周設され、
前記溝において、前記ステージから離間する側の外側内壁が、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壁部とされてなることにより上記課題を解決した。
本発明において、前記裏面着膜防止壁部が、前記ステージ面の法線方向に立設されるとともに、
前記被成膜物裏面から前記溝底部位置までの高さをＤ、
前記被成膜物が前記ステージの外側に向けてはみ出した長さをａ、
前記ステージの外側方向において、前記被成膜物の裏面が前記ステージからはみ出す境界位置から前記裏面着膜防止壁部までの距離をＬ、
前記成膜粒子におけるスパッタ放出角をθ、
前記溝底部位置から前記裏面着膜防止壁部の高さをｘ、
としたときに、次の式（１）（２）として、
ａ ≦ Ｌ ≦ Ｄ／ｔａｎθ （１）
Ｄ−（Ｌ−ａ）ｔａｎθ ≦ ｘ （２）
の関係を満たすように設定されていることがより好ましい。
本発明の成膜装置には、前記裏面着膜防止壁部が、前記ステージ面の法線方向よりも外側に傾斜して立設されるとともに、
前記ステージ面と前記裏面着膜防止壁部との傾斜角度をφ、
前記被成膜物裏面から前記溝底部位置までの高さをＤ、
前記被成膜物が前記ステージの外側に向けてはみ出した長さをａ、
前記ステージの外側方向において、前記被成膜物の裏面が前記ステージからはみ出す境界位置から前記裏面着膜防止壁部までの距離をＬ、
前記成膜粒子におけるスパッタ放出角をθ、
前記裏面着膜防止壁部において、前記溝底部位置との接続点と前記ターゲットに最近接した端部までの高さをｘ１、前記溝底部位置との接続点と前記ステージの外側方向最外点までの長さをｙ１、
としたときに、次の式（３）（４）として、

の関係を満たすように設定されていることが可能である。
また、本発明において、前記裏面着膜防止壁部が、前記ステージ面の法線方向よりも内側に傾斜して立設されるとともに、
前記ステージ面と前記裏面着膜防止壁部との傾斜角度をφ、
前記被成膜物裏面から前記溝底部位置までの高さをＤ、
前記被成膜物が前記ステージの外側に向けてはみ出した長さをａ、
前記ステージの外側方向において、前記被成膜物の裏面が前記ステージからはみ出す境界位置から前記裏面着膜防止壁部までの距離をＬ、
前記成膜粒子におけるスパッタ放出角をθ、
前記裏面着膜防止壁部において、前記溝底部位置との接続点と前記ターゲットに最近接した端部までの高さをｘ２、前記溝底部位置との接続点と前記ステージの内側方向最内点までの長さをｙ２、
としたときに、次の式（５）（６）として、

の関係を満たすように設定されている手段を採用することもできる。
また、前記成膜粒子が、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、およびそれらの合金、酸化物、窒化物のいずれかを含むことができる。
また、前記ステージが、前記ターゲットがわからみて、円形輪郭または矩形輪郭を有することが好ましい。
本発明のプラテンリングにおいては、上記のいずれか記載の成膜装置で用いられることができる。

本発明の成膜装置は、ターゲットを収容するチャンバと、該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て被成膜物を載置するステージと、
前記ステージの周縁を囲むプラテンリングと、
を備えた成膜装置であって、
前記プラテンリングには、前記ターゲットに臨む面に、前記ステージ周縁外側に位置するとともに前記ステージ周縁からはみ出して載置された前記被成膜物の周縁位置となる溝が前記ターゲットから見て前記被成膜物までの距離よりも遠くなるように周設され、
前記溝において、前記ステージから離間する側の外側内壁が、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壁部とされてなることにより、プラテンリングから再蒸発または再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。
またプラテンリングの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により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せずに溝から見てチャンバ内壁方向に放出される。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おこなう必要がなくなる。

本発明において、前記裏面着膜防止壁部が、前記ステージ面の法線方向に立設されるとともに、
前記被成膜物裏面から前記溝底部位置までの高さをＤ、
前記被成膜物が前記ステージの外側に向けてはみ出した長さをａ、
前記ステージの外側方向において、前記被成膜物の裏面が前記ステージからはみ出す境界位置から前記裏面着膜防止壁部までの距離をＬ、
前記成膜粒子におけるスパッタ放出角をθ、
前記溝底部位置から前記裏面着膜防止壁部の高さをｘ、
としたときに、次の式（１）（２）として、
ａ ≦ Ｌ ≦ Ｄ／ｔａｎθ （１）
Ｄ−（Ｌ−ａ）ｔａｎθ ≦ ｘ （２）
の関係を満たすように設定されていることにより、プラテンリングの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。

本発明の成膜装置には、前記裏面着膜防止壁部が、前記ステージ面の法線方向よりも外側に傾斜して立設されるとともに、
前記ステージ面と前記裏面着膜防止壁部との傾斜角度をφ、
前記被成膜物裏面から前記溝底部位置までの高さをＤ、
前記被成膜物が前記ステージの外側に向けてはみ出した長さをａ、
前記ステージの外側方向において、前記被成膜物の裏面が前記ステージからはみ出す境界位置から前記裏面着膜防止壁部までの距離をＬ、
前記成膜粒子におけるスパッタ放出角をθ、
前記裏面着膜防止壁部において、前記溝底部位置との接続点と前記ターゲットに最近接した端部までの高さをｘ１、前記溝底部位置との接続点と前記ステージの外側方向最外点までの長さをｙ１、
としたときに、次の式（３）（４）として、

の関係を満たすように設定されていることにより、プラテンリングの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可能となる。

また、本発明において、前記裏面着膜防止壁部が、前記ステージ面の法線方向よりも内側に傾斜して立設されるとともに、
前記ステージ面と前記裏面着膜防止壁部との傾斜角度をφ、
前記被成膜物裏面から前記溝底部位置までの高さをＤ、
前記被成膜物が前記ステージの外側に向けてはみ出した長さをａ、
前記ステージの外側方向において、前記被成膜物の裏面が前記ステージからはみ出す境界位置から前記裏面着膜防止壁部までの距離をＬ、
前記成膜粒子におけるスパッタ放出角をθ、
前記裏面着膜防止壁部において、前記溝底部位置との接続点と前記ターゲットに最近接した端部までの高さをｘ２、前記溝底部位置との接続点と前記ステージの内側方向最内点までの長さをｙ２、
としたときに、次の式（５）（６）として、

の関係を満たすように設定されている手段を採用することにより、プラテンリングの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、前記成膜粒子が、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、およびそれらの合金、酸化物、窒化物のいずれかを含むことができる。

また、前記ステージが、前記ターゲット側からみて、円形輪郭または矩形輪郭を有することにより、円形輪郭または矩形輪郭のウェーハなどを被成膜物とすることができる。

本発明のプラテンリングにおいては、上記のいずれか記載の成膜装置で用いられることにより、粒子に指向性のあ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、このプラテンリングを適用して、プラテンリングの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。

本発明によれば、スパッタ等の成膜において、裏面着膜を防止することができ、厚膜の成膜において、裏面着膜を防止することができ、異なる成膜粒子においても、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。

本発明に係る成膜装置の第１実施形態を示す模式正断面図である。 本発明に係る成膜装置の第１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。 スパッタ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放出角分布を示すグラフである。 本発明に係る成膜装置の第２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。 本発明に係る成膜装置の第２実施形態におけるプラテンリングでの裏面着膜防止壁部を示す模式図である。 本発明に係る成膜装置の第３実施形態におけるプラテンリングでの裏面着膜防止壁部を示す模式図である。 本発明に係る成膜装置の第４実施形態におけるプラテンリングでの裏面着膜防止壁部を示す模式図である。

以下、本発明に係る成膜装置、プラテンリングの第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における成膜装置を示す模式正断面図であり、図において、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とされ、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は、上側面が平面とされて、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を支持するように円形輪郭または矩形輪郭を有する。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おり、チャンバ１１内を真空排気し、ステージ１３上に基板１８を載置し、吸着電極に電圧を印加すると、基板（被成膜物）１８はステージ１３の表面に静電吸着されるようになっていればよい。また、ステージ１３では、後述するように、基板１８の縁部がはみ出すように載置される。つまり、ステージ１３の上面縁部よりも大きな基板１８が、その周縁で下面１８ａがステージ１３の上面を接しない部分を有するように載置されている。

ターゲット１２にはスパッタ電源２１が接続されており、ターゲットの大気側には回転盤が設置され、回転盤には永久磁石が固定されターゲットの真空側に磁場を与えている。チャンバ１１は接地電位（ＧＮＤ）に接続されている。チャンバ１１内部を真空排気し、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。

スパッタリング装置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が設置されると共に、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がそれぞれ配されている。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、何れもチャンバ１１と同じ電位である接地電位（ＧＮＤ）に置かれている。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には、バイアス電源２２によって高周波パワーが印加されており、基板１８はセルフバイアスによって負電位に置かれている。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。

このようなスパッタリング装置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に沿って略鉛直方向に広がる筒状に形成されている。即ち、上部防着板１６は、チャンバ１１の内周面に沿って上下方向に広がり、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、この下部防着板１７の底面側と嵌合するようにプラテンリング（底部防着板）１９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り、図において、プラテンリング１９は、ステージ１３の法線方向、あるいは、リング状とされるこのプラテンリング１９における周回方向に垂直な断面として示されている。この周回方向は、円形の基板１８においては径方向、矩形の基板１８においては四辺と垂直な方向とされることができる。
プラテンリング１９には、ターゲット１２（図１参照）に臨む上面１９ａ側でステージ１３に近接する位置に、溝２０が周設されている。

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の外側位置をかこむように形成されるとともに、ステージ１３周縁からはみ出して載置された基板１８の部分および、さらに、その外側位置となるように形成される。
溝２０は、ステージ１３の外側位置および、基板１８周縁位置において、ターゲット１２から見て基板（被成膜物）１８までの距離よりも遠くなるように周設されており、ステージ１３から離間する側の外側内壁２０ａが、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壁部とされている。

溝２０において、図２に示すように、ステージ１３側となる内側内壁２０ｂの上端は、ステージ１３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、ターゲット１２からステージ１３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の法線方向に立設されている。
なお、内側内壁２０ｂの上端側は、ステージ１３側に溝２０の幅寸法が上方向（ターゲット１２に近接する方向）にむかって拡径するように形成されることができる。

溝２０において、図２に示すように、内側内壁２０ｂの下端は、ステージ１３主面と並行となる底部２０ｃに接続され、底部２０ｃの外側は、外側内壁２０ａの下端に接続されている。外側内壁２０ａは、基板１８の外側輪郭よりもさらに外側に位置するように、ターゲット１２からステージ１３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。

本実施形態において、裏面着膜防止壁部である外側内壁２０ａ、底部２０ｃ、内側内壁２０ｂにおける寸法・形状が、それぞれ、
基板裏面１８ａから溝底部２０ｃ位置までの内側内壁２０ｂ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、基板裏面１８ａがステージからはみ出した境界（ステージ１３外周縁部）位置から裏面着膜防止壁部ある外側内壁２０ａまでの距離（底部幅寸法）Ｌ、
成膜粒子におけるスパッタ放出角θ、
溝底部２０ｃから前記裏面着膜防止壁部の高さｘ、としたときに、次の式（１）（２）として、
ａ ≦ Ｌ ≦ Ｄ／ｔａｎθ （１）
Ｄ−（Ｌ−ａ）ｔａｎθ ≦ ｘ （２）
の関係を満たすように設定されている。

さらに、
Ｄ ＜ ５ａ （１ａ）
とすることができる。これにより、成膜装置１０の高さ方向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。

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＋βｓｉｎ^２θ１） 、
ここで、αは規格化定数、βはスパッタターゲット物質、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放出角θは変化する。図３に示す横軸はスパッタターゲットに対して水平方向、同縦軸はスパッタターゲットに対して垂直方向で、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）の線分が成す角で定義している。スパッタ放出角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ターゲットに対して水平方向、縦軸はスパッタターゲットに対して垂直方向に設定し、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、スパッタ放出角θ＝６０°なので、底部幅寸法Ｌ、裏面着膜防止壁部２０ａ高さｘは、式（１）（２）により、
５［ｍｍ］≦ Ｌ ≦ １１．５［ｍｍ］
５［ｍｍ］−（Ｌ−５［ｍｍ］）×１．７３［ｍｍ］≦ｘ
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、スパッタ放出角θ＝４０°なので、底部幅寸法Ｌ、裏面着膜防止壁部２０ａ高さｘは、式（１）（２）により、
５［ｍｍ］≦ Ｌ ≦ ２３．８［ｍｍ］
５［ｍｍ］−（Ｌ−５［ｍｍ］）×０．８３［ｍｍ］≦ｘ
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に示す角度θの破線ｄ１，ｄ２で挟まれた斜めの領域内では、基板裏面１８ａに向けて飛翔するスパッタ粒子を削減する。
図２において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、底部２０ｃに垂直に入射したスパッタ粒子は、角度θ方向に進行する。
このため、図２に示す破線ｄ２が通る点Ｂ１よりも右側の底部２０ｃでは、スパッタ粒子が内側内壁２０ｂに向けて進むため、基板裏面１８ａには到達しない。

また、図２に示す破線ｄ２が通る点Ｂ１には、裏面着膜防止壁部２０ａが高さｘまで、垂直（上下方向）に立設されている。この高さｘとなる裏面着膜防止壁部２０ａの上端は、破線ｄ２が通る点Ｂ２とされ、裏面着膜防止壁部２０ａが点Ｂ１から点Ｂ２まで立設されているので、この破線ｄ１，ｄ２で挟まれた斜めの領域では、スパッタ粒子が角度θ方向に進行しなくなる。つまり、基板裏面１８ａに向けてスパッタ粒子が飛翔することを防止できる。

また、裏面着膜防止壁部２０ａの高さｘ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裏面１８ａには到達しない。
これにより、基板裏面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周囲からはみ出した基板１８に対応して、裏面着膜防止壁部２０ａを有する溝２０を周設したため、スパッタ粒子の進路が基板裏面１８ａを向かないように設定して、基板裏面１８ａにおけるリスパッタの発生を防止することができ、裏面着膜を除去する工程を設ける必要がない。

このように、高さＤ、高さｘおよび寸法Ｌとしては、裏面着膜防止壁部２０ａが、基板１８がステージ１３の外側に向けてはみ出した長さａの起点となる内側内壁２０ｂ上端から角度θで引いた破線ｄ２が溝２０の底部２０ｃと交わる点Ｂ１から、基板１８外縁部の下側に入らない位置までの間で立設されることができ、さらに、このとき、裏面着膜防止壁部２０ａ高さｘとしては、裏面着膜防止壁部２０ａ上端部が、基板１８外縁部から角度θで引いた破線ｄ１よりも上側に位置するように設定することができる。また、所定の寸法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が露出している基板中心側の輪郭位置から設定されるもので、その境界がステージ１３外縁であるか内側内壁２０ｂ上端であるかは限定されるものではない。

また、スパッタリング成膜時、蒸着時における裏面着膜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。

以下、本発明に係る成膜装置、プラテンリングの第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
図５は、本実施形態の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り、図６は、本実施形態の成膜装置における裏面着膜防止壁部を示す模式図であり、本実施形態において、上述した第１実施形態と異なるのは、裏面着膜防止壁部（外側内壁）２０ａに関する点であり、これ以外の上述した第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。

本実施形態における成膜装置１０は、図５，図６に示すように、裏面着膜防止壁部（外側内壁）２０ａが底部２０ｃに対して角度φで外側（ステージ１３から離間する左右方向）に傾斜するように設けられている。なお、
９０°＜ φ ＜１８０°
である。
このとき、本実施形態における成膜装置１０は、図６に示すように、点Ｂ１を原点としたときに、裏面着膜防止壁部（外側内壁）２０ａの上端点（ｘ１，ｙ１）が、次の式（３）（４）のように規定される。

本実施形態における成膜装置１０およびプラテンリング１９においては、上記のように設定することによって、図２に示す角度θの破線ｄ１，ｄ２で挟まれた斜めの領域内では、基板裏面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、本実施形態における成膜装置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、本発明に係る成膜装置、プラテンリングの第３実施形態を、図面に基づいて説明する。
図７は、本実施形態の成膜装置における裏面着膜防止壁部を示す模式図であり、本実施形態において、上述した第１および第２実施形態と異なるのは、裏面着膜防止壁部（外側内壁）２０ａに関する点であり、これ以外の上述した第１および第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。

本実施形態における成膜装置１０は、図７に示すように、裏面着膜防止壁部（外側内壁）２０ａが底部２０ｃに対して角度φで内側（ステージ１３に近接する左右方向）に傾斜するように設けられている。なお、
０°＜ φ ＜９０°
である。

また、本実施形態においては、高さＤ、長さａの条件により、限界角φ（下限）を定めることができる。
このとき、本実施形態における成膜装置１０は、図７に示すように、点Ｂ１を原点としたときに、裏面着膜防止壁部（外側内壁）２０ａの上端点（ｘ２，ｙ２）が、次の式（５）（６）のように規定される。

本実施形態における成膜装置１０およびプラテンリング１９においても、上記のように設定することによって、図２，図５に示した角度θの破線ｄ１，ｄ２で挟まれた斜めの領域に対応する領域内では、基板裏面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、本実施形態における成膜装置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、本発明に係る成膜装置、プラテンリングの第４実施形態を、図面に基づいて説明する。
図８は、本実施形態の成膜装置における裏面着膜防止壁部を示す模式図であり、本実施形態において、上述した第１〜第３実施形態と異なるのは、裏面着膜防止壁部（外側内壁）２０ａに関する点であり、これ以外の上述した第１〜第３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。

本実施形態における成膜装置１０は、図８に示すように、裏面着膜防止壁部（外側内壁）２０ａが底部２０ｃに対して角度φで外方下側（ステージ１３から離間するとともに底部２０ｃから下降する方向）に傾斜するように設けられている。なお、
１８０°＜ φ ＜３６０°
である。

また、本実施形態においては、高さＤ、長さａの条件により、限界角φ（下限）を定めることができる。
このとき、本実施形態における成膜装置１０は、図８に示すように、Ｄｔａｎθとされる寸法Ｌに対して、点Ｂ１を設定するのみでよい。

本実施形態における成膜装置１０およびプラテンリング１９においても、上記のように設定することによって、図２，図５に示した角度θの破線ｄ１，ｄ２で挟まれた斜めの領域に対応する領域内では、基板裏面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、本実施形態における成膜装置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。

上記の各実施形態においては、指向性を有する成膜粒子によって成膜をおこなうものとして説明したが、同様に指向性のあるドライエッチング処理などをおこなう際にも、プラテンリング１９を用いることは有効である。この場合、基板１８の裏面１８ａの面荒れを防いで余計な処理を低減することができる。

また、ステージ１３および基板１８として円形輪郭または矩形輪郭としたが、円形、矩形輪郭の複合した形状を採用することもできる。

以下、本発明にかかる実施例を説明する。

なお、本発明における具体例について説明する。
上述した図２に示すプラテンリング１９を有し、図１に示す成膜装置１０を用いて、成膜粒子をＡｌとし、Ａｒガスを用いて、マグネトロンスパッタによりＤＣ２０ｋＷの条件として成膜をおこない、表１に示すように、裏面付着量を○×で評価した。
このとき、表１に示すように、異なる底部幅寸法Ｌおよび高さｘをＬ：５〜１５（ｍｍ）およびｘ：５〜２５（ｍｍ）として設定して検証した。

なお、高さＤ；２０ｍｍ
長さａ； ５ｍｍ
とした。また、表１における評価として、○は、裏面付着量が表面付着量の１％以下となった状態を示し、×は、裏面付着量が表面付着量の１％以上となった状態を示している。

上記の結果から、本発明のプラテンリングを用いることで、裏面付着量が抑制可能であることがわかる。

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…溝
２０ａ…外側内壁（裏面着膜防止壁部）
２０ｂ…内側内壁
２０ｃ…底部

Claims (7)

1. ターゲットを収容するチャンバと、該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て被成膜物を載置するステージと、
   前記ステージの周縁を囲むプラテンリングと、
   を備えた成膜装置であって、
   前記プラテンリングには、前記ターゲットに臨む面に、前記ステージ周縁外側に位置するとともに前記ステージ周縁からはみ出して載置された前記被成膜物の周縁位置となる溝が前記ターゲットから見て前記被成膜物までの距離よりも遠くなるように周設され、
   前記溝において、前記ステージから離間する側の外側内壁が、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壁部とされてなることを特徴とする成膜装置。
2. 前記裏面着膜防止壁部が、前記ステージ面の法線方向に立設されるとともに、
   前記被成膜物裏面から前記溝底部位置までの高さをＤ、
   前記被成膜物が前記ステージの外側に向けてはみ出した長さをａ、
   前記ステージの外側方向において、前記被成膜物の裏面が前記ステージからはみ出す境界位置から前記裏面着膜防止壁部までの距離をＬ、
   前記成膜粒子におけるスパッタ放出角をθ、
   前記溝底部位置から前記裏面着膜防止壁部の高さをｘ、
   としたときに、次の式（１）（２）として、
   ａ ≦ Ｌ ≦ Ｄ／ｔａｎθ （１）
   Ｄ−（Ｌ−ａ）ｔａｎθ ≦ ｘ （２）
   の関係を満たすように設定されていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
3. 前記裏面着膜防止壁部が、前記ステージ面の法線方向よりも外側に傾斜して立設されるとともに、
   前記ステージ面と前記裏面着膜防止壁部との傾斜角度をφ、
   前記被成膜物裏面から前記溝底部位置までの高さをＤ、
   前記被成膜物が前記ステージの外側に向けてはみ出した長さをａ、
   前記ステージの外側方向において、前記被成膜物の裏面が前記ステージからはみ出す境界位置から前記裏面着膜防止壁部までの距離をＬ、
   前記成膜粒子におけるスパッタ放出角をθ、
   前記裏面着膜防止壁部において、前記溝底部位置との接続点と前記ターゲットに最近接した端部までの高さをｘ１、前記溝底部位置との接続点と前記ステージの外側方向最外点までの長さをｙ１、
   としたときに、次の式（３）（４）として、
   

   

   の関係を満たすように設定されていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
4. 前記裏面着膜防止壁部が、前記ステージ面の法線方向よりも内側に傾斜して立設されるとともに、
   前記ステージ面と前記裏面着膜防止壁部との傾斜角度をφ、
   前記被成膜物裏面から前記溝底部位置までの高さをＤ、
   前記被成膜物が前記ステージの外側に向けてはみ出した長さをａ、
   前記ステージの外側方向において、前記被成膜物の裏面が前記ステージからはみ出す境界位置から前記裏面着膜防止壁部までの距離をＬ、
   前記成膜粒子におけるスパッタ放出角をθ、
   前記裏面着膜防止壁部において、前記溝底部位置との接続点と前記ターゲットに最近接した端部までの高さをｘ２、前記溝底部位置との接続点と前記ステージの内側方向最内点までの長さをｙ２、
   としたときに、次の式（５）（６）として、
   

   

   の関係を満たすように設定されていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
5. 前記成膜粒子が、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、およびそれらの合金、酸化物、窒化物のいずれかを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の成膜装置。
6. 前記ステージが、前記ターゲットがわからみて、円形輪郭または矩形輪郭を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか記載の成膜装置。
7. 請求項１から６のいずれか記載の成膜装置で用いられることを特徴とするプラテンリング。

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