JPH06232053A - 真空処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高周波電源に接続された高周波電極と、この高
周波電極に対向して配置された基板電極と、高周波電極
の周囲を部分的に囲んで設けられたアースシールドとを
備えた真空処理装置において、アースシールドとの間の
短絡、高周波電極との間の短絡を防止し、浮遊容量の変
動を避け、そして金属汚染を低減することを目的とす
る。 【構成】高周波電極とアースシールドとの間にこれらと
の間に空隙を保って少なくとも一枚の絶縁体板から成る
絶縁体シールド部材が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、相対した平行平板高周
波電極を備えた真空処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の真空処理装置は、通常、高周波
電源に接続された高周波電極と、この高周波電極に対向
して配置された基板電極と、高周波電極の周囲を部分的
に囲んで設けられたアースシールドとを備え、高周波電
極と基板電極との間で放電を起こさせてプラズマを形成
し、基板電極上に装着した基板を処理するように構成さ
れている。このような装置においては、高周波電極とこ
の高周波電極を取り囲む真空容器壁や接地した又は接地
してない導体との間の浮遊容量か装置の動作上大きく影
響を及ぼし、そして高周波電極が大形化すればするほど
浮遊容量も大きくなる。このような浮遊容量を低減する
手段の一例が特公平１− 19254号公報に記載されて居
る。すなわち、添付図面の図４に示すように、高周波電
極Ａと高周波電極Ａの前面上以外での放電を阻止する接
地されたシールド板Ｂの間に高周波電極Ａ及びシールド
板Ｂに対して絶縁された金属板Ｃ、Ｄを適当な間隔を保
って設け、これらの金属板により電圧を分配することに
より、高周波電極Ａの前面上以外での放電を阻止すると
共に高周波電極Ａの浮遊容量を低減できるようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の真空
処理装置では、高周波電極に絶縁物を介して導体である
シールド部材（通常は金属板）を取付けているため、装
置を高温雰囲気内で使用した場合にシールド部材が熱膨
張してシールド部材同志の短絡や高周波電極又は接地さ
れたシールド板すなわちアースシールドとの短絡が起り
易いという問題点がある。例えば高周波電極からアース
シルドまでの短絡（以下完全短絡と言う）が起きると、
放電が止まってしまい、生産装置であれば生産が中止さ
れてしまうことになる。このような完全短絡に至らなく
ても、例えば高周波電極と絶縁されたシールド部材の一
つとの間で短絡が生ずると、高周波電極の浮遊容量が変
化しまい、成膜装置の場合の場合には膜質が変化するこ
となる。例えば、ｎ個の導体シールド部材のうちの一つ
が短絡した場合における容量の変化は、（１／ｎ）−
（１／ｎ＋１）＝１／ｎ（ｎ＋１）であるので、図４に
示すように導体シールド部材の数が二つであると、１／
６の浮遊容量の増加となる。また、導体のシールド部材
は金属板を使用しているため、処理物質の金属汚染を招
き易いという問題点がある。さらに、金属や導体のごみ
等がシールド部材間に入っただけで上述のような短絡が
容易に発生するという問題点がある。

【０００４】そこで、本発明は、このような従来の真空
処理装置における問題点を解決してシールド部材間の短
絡、アースシールドとの間の短絡、高周波電極との間の
短絡を防止でき、浮遊容量の変動を避けることができ、
さらには金属汚染を低減できるようにした真空処理装置
を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による真空処理装置は、高周波電源に接続
された高周波電極と、この高周波電極に対向して配置さ
れた基板電極と、高周波電極の周囲を部分的に囲んで設
けられたアースシールドとを備え、高周波電極とアース
シールドとの間に空隙をもつ絶縁体シールド部材を設け
たことを特徴ととしている。絶縁体シールド部材は、高
周波電極とアースシールドとの間にこれらとの間に空隙
を保って配置された少なくとも一枚の絶縁体板から成り
得る。代わりに、絶縁体シールド部材は、中空の絶縁体
から成り、高周波電極とアースシールドとの間に嵌合さ
れ得る。また、高周波電極及びアースシールドに対する
絶縁体シールド部材における空隙は、装置の放電条件に
応じて決められ得る。

【０００５】

【作用】本発明による真空処理装置においてはアースシ
ールドと高周波電極との間に絶縁体シールド部材を設け
たことにより、高温雰囲気でアースシールドに熱変形が
起き、絶縁体シールド部材または高周波電極に接触した
としても短絡が生ずることはなく、従って浮遊容量の変
化を起こすことはなくなる。また浮遊容量に関しても導
体シールドの場合より低容量化が可能となる。さらに絶
縁体シールド部材はフローティングになったシールドと
して機能するので、物理的に放電を阻止することができ
るようになる。さらにまた、金属製シールドの場合に
は、どこか一点が接触すれば、その電位が全体に影響を
及ぼすことになるが、本発明では絶縁体を用いているの
でこのような危険性は避けることができるようになる。

【０００６】

【実施例】以下添付図面の図１及び図２を参照して本発
明の実施例について説明する。図１には本発明による真
空処理装置の一実施例の要部を示し、１はチャンバー本
体で、チャンバー本体１には蓋２がＯリング３を介して
密封的に装着されて、真空チャンバー４を形成してい
る。蓋２は真空チャンバー４内を真空排気するための排
気口５を備えている。真空チャンバー４には、高周波電
極６と基板電極７が互いに対向して平行に配置され、す
なわち、高周波電極６は絶縁体フランジ８を介してチャ
ンバー本体１にＯリング９、10により密封的に固定さ
れ、また整合回路装置11を介して高周波電源12に接続さ
れ、高周波電力が印加されるように構成されている。さ
らに高周波電極６の中央部には反応ガス導入口13が設け
られている。一方基板電極７は図示したように接地さ
れ、そしてその表面上には処理すべき基板14が装着され
る。高周波電極６と基板電極７との間で、高周波電極６
上にはスペーサ15を介してシャワープレート16が配置さ
れ、このシャワープレート16は高周波電極６の中央部に
設けられた反応ガス導入口13を介して供給されてきた反
応ガスを基板14へ向かって一様に吹き出すように構成さ
れている。高周波電源12の側周囲を囲んでアースシール
ド17が設けられており、このアースシールド17と高周波
電源12の側周囲との間には厚さ0.8mm のアルミナシート
から成る二つの筒状部材18が互いに間隔をおいて設けら
れている。図示実施例においては各筒状部材の両側の空
隙はそれぞれ３mmに設定されている。これらの筒状部材
18は不要部分における放電を防止すると共に浮遊容量を
低容量化する働きをしている。

【０００７】このように構成した図示装置においては、
高周波電極６の中央部に設けられた反応ガス導入口13を
介して真空チャンバー４内に反応ガスを導入しながら排
気口５を介しての真空排気により真空チャンバー４内一
定の圧力に維持する。反応ガス導入口13を通って導入さ
れた反応ガスは、シャワープレート16を介して基板電極
７上の基板14に向かって流れ、そして排気口５から排出
される。この状態で、高周波電極６に高周波電源12から
高周波電力を印加することにより、高周波電源12と同電
位にあるシャワープレート16と基板電極７との間に符号
19で示すようにプラズマが発生され、基板14に対して所
望の処理が行われる。

【０００８】図２には変形実施例を示し、この場合には
アースシールド17と高周波電極６の側周囲との間に配置
されるシールド部材として、アルミナ製の中空の絶縁体
部材20が用いられ、この中空の絶縁体部材20は二つの中
空部21を備え、アースシールド17と高周波電源12の側周
囲との間に嵌合されている。その他の構成及び作用は図
１の場合と実質的に同じであり、従って対応した部分は
図１と同じ符号で示している。

【０００９】次にシールド部材に絶縁体材料を用いるこ
とによって浮遊容量の低容量化が可能であることを図３
を参照してに説明する。まず図３のａに示すように、そ
れぞれ面積Ｓの高周波電極31とアースシールド32とを対
向させてそれらの間に同じ面積Ｓをもつ導体（金属）か
ら成るシールド部材33を配置した場合、シールド部材33
の厚さをｔ、シールド部材33と高周波電極31との隙間及
びシールド部材33とアースシールド32との隙間をｄ、真
空中の誘電率をε₀ とすると、浮遊容量Ｃ1 は Ｃ1 ＝ε₀ ・Ｓ／２ｄ で表される。これに対して、図３のｂに示すように、高
周波電極31とアースシールド32との間に配置するシール
ド部材34が絶縁体である場合には、高周波電極31とアー
スシールド32との間の合成浮遊容量は絶縁体シールド部
材34自体の容量が加算されることになる。すなわち、絶
縁体シールド部材34の誘電率をε_r とすると、絶縁体シ
ールド部材34自体の容量Ｃs は Ｃs ＝ε_r ・ε₀ ・Ｓ／ｔ＝ε_r ・ε₀ ・Ｓ・２ｄ／ｔ
・２ｄ ＝（ε₀ ・Ｓ／２ｄ）×（ε_r ・２ｄ／ｔ） ＝Ｃ1 ・ε_r ・２ｄ／ｔ で表される。従って、合成浮遊容量Ｃ2 は １／Ｃ2 ＝（１／Ｃ1 ）＋（１／Ｃs ） ＝（１／Ｃ1 ）＋（Ｃ1 ・ε_r ・２ｄ／ｔ） ＝（２ｄ・ε_r ＋ｔ）／（２ｄ・ε_r ・Ｃ1 ） であるので、 Ｃ2 ＝（２ｄ・ε_r ・Ｃ1 ）／（２ｄ・ε_r ＋ｔ）＜Ｃ
1 となる。従って、シールド部材に絶縁体を用いた場合に
は金属製のシールド部材を用いた場合に比べて浮遊容量
が小さくなることがわかる。なお、不要部における放電
を防止する観点からｄの値は放電条件に応じて決められ
るが、１mm〜６mm程度に保持するのが好ましい。

【００１０】ところで、図示実施例では、絶縁体シール
ド部材の材料としてアルミナを用いているが、その他の
任意の絶縁材料を用いることができ、材質の選定に当た
っては使用雰囲気や温度条件等が考慮されるべきであ
る。また、図１の実施例においては、二枚の絶縁体シー
ルド部材が用いられているが、必要に応じて一枚または
二枚以上の絶縁体シールド部材を用いることもできる。
さらに、図２に例示された変形実施例において、絶縁体
シールド部材における中空部の断面形状は矩形である
が、基本的には高周波電極とアースシールドとの間に嵌
合される絶縁体シールド部材が中実でなくて適当な空隙
をもっていればよいので、中空部の断面形状は矩形の代
わりに円形や楕円形等の他の任意の形状にすることがで
きる。

【００１１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
真空処理装置においては、高周波電極とアースシールド
との間に絶縁体シールド部材を設け、アースシールドと
絶縁体シールド部材との間、高周波電極と絶縁体シール
ド部材との間及び絶縁体シールド部材間にそれぞれ適当
な空隙を保って構成しているので、浮遊容量の低容量化
が可能となる。また高温雰囲気で使用して万一空隙部分
で接触が生じても、容量変化はそれぞれのシールド部材
の空隙の変化量分のみであり、しかも通常生じ得る接触
は線接触であるので容量変化はほとんど無視でき、従っ
て浮遊容量の変化は最少に抑えることができ、その結
果、基板上の膜質の変化も最少に抑えることができるよ
うになる。さらに、絶縁体シールド部材間に導体の異物
が入り込んだとしてもシールド部材が絶縁体であるの
で、入り込んだ異物の体積分の変化しか生ぜす、浮遊容
量の変化を最少に抑えることができるようになる。よっ
て本発明のシールド構造によれば、フローティング状に
保持されるので不要部への放電を防止できると共に浮遊
容量の低容量化や変動の低減が可能となる等の格別の効
果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例による真空処理装置の要部
を示す概略部分断面図。

【図２】 本発明の変形実施例を示す要部の拡大部分断
面図。

【図３】 本発明の原理を説明する概念図。

【図４】 従来の真空処理装置の一例を示す断面図。

【符号の説明】

１：チャンバー本体 ２：蓋 ３：Ｏリング ４：真空チャンバー ５：排気口 ６：高周波電極 ７：基板電極 ８：絶縁体フランジ ９：Ｏリング 10：Ｏリング 11：整合回路装置 12：高周波電源 13：反応ガス導入口 14：基板 15：スペーサ 16：シャワープレート 17：アースシールド 18：筒状部材（絶縁体シールド部材） 19：プラズマ 20：絶縁体部材（絶縁体シールド部材）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高周波電源に接続された高周波電極と、こ
   の高周波電極に対向して配置された基板電極と、高周波
   電極の周囲を部分的に囲んで設けられたアースシールド
   とを備えた真空処理装置において、高周波電極とアース
   シールドとの間に空隙をもつ絶縁体シールド部材を設け
   たことを特徴とする真空処理装置。
2. 【請求項２】絶縁体シールド部材が高周波電極とアース
   シールドとの間にこれらとの間に空隙を保って配置され
   た少なくとも一枚の絶縁体板から成っている請求項１に
   記載の真空処理装置。
3. 【請求項３】絶縁体シールド部材が中空の絶縁体から成
   り、高周波電極とアースシールドとの間に嵌合されてい
   る請求項１に記載の真空処理装置。
4. 【請求項４】高周波電極及びアースシールドに対する絶
   縁体シールド部材における空隙が装置の放電条件に応じ
   て決められる請求項１に記載の真空処理装置。