JP4768699B2

JP4768699B2 - 電力導入装置及び成膜方法

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Inventors: 泰嗣三浦; 一成関谷
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Description

本発明は電力導入技術に関し、特に、真空処理室内で回転可能に設けた基板ホルダの静電チャックに、電圧を安定して供給するのに好適な電力導入装置、及びかかる電力導入装置を用いた成膜方法に関する。

基板上に各種の膜等を堆積する成膜装置、または基板上に堆積した膜等をエッチングするドライエッチング装置等の真空処理装置では、基板面上の処理の均一性を高めるため、基板を回転させた状態とし、かつ当該基板の温度を所望温度に制御する温度制御の向上が要求されている。通常、真空処理装置では、基板ホルダに基板の温度制御のために加熱装置または冷却装置を内蔵していることが多い。基板の温度制御精度を向上させるためには、回転可能な基板ホルダと、この上に載置・固定される基板との間の密着性を高め、基板ホルダと基板の間にガスを流して基板が正確に所望の温度になることが重要になる。このような基板ホルダ上に載置される基板を固定する手段としては、静電チャックによる静電吸着が有効である。しかし、回転する基板ホルダの基板載置面に静電チャックを装備するためには、静電チャックを動作させるための電力（ＤＣ電圧およびＤＣ電圧に加え基板へのバイアス電圧、以下、ＤＣ電圧等という。）を安定して供給することが可能な電力導入機構が望まれる。

基板を回転させる機構を有した真空処理装置では、真空室内に配置される基板ホルダを支える回転支柱が、真空室を構成する壁面の壁を貫通するように設けられ、回転支柱と真空室の壁面との間は、磁性流体シールにより気密性が確保された状態で回転可能に保持する構成が用いられる。真空室内の基板ホルダ上に載置された基板にバイアス電圧を供給する電力導入機構は、例えば、電源に接続された導電性電極部材が点接触構造によって回転支柱の側面に圧接されるのが一般的である（例えば、特許文献１を参照）。電源から供給された、高周波電力は、点接触構造の導電性電極部材、回転支柱、基板ホルダの順序で給電され、最終的に基板ホルダ上の基板に印加される。
特開２００２−３３９０６４号公報

近年、ＴＭＲ（Tunneling Magnetoresistive）やＭＲＡＭ(Magnetic Random Access Memory)等の磁気抵抗効果素子やその他の高機能素子では、さらなる高性能化や高集積化を図るべく、結晶粒や応力等の膜質の均一化、膜厚の均一化等により一層の改善が求められている。このためには、基板を回転させながら成膜やドライエッチング等の微細加工は欠くことのできないプロセス条件となる。さらに、回転する基板ホルダ上に載置された基板へ与えられるＤＣ電圧等を、より高い精度で制御して導入することが必要である。

ところが、従来の電力導入機構によれば、基板ホルダの回転支柱と導電性電極部材との間は点接触構造であったため、十分に高い電力を供給することが困難であった。また回転する回転支柱の円周側面に導電性電極部材のカーボン電極を接触させる構造であるので、電極の接触面積を大きくすると、回転支柱の回転を制限しかつ回転を不安定にし、またカーボン電極の摩耗熱による劣化等で基板等への電力供給の安定性が問題となった。基板への電力供給が不安定になると、例えば、基板表面でのバイアス電圧に偏りが生じ、均一かつ均質の成膜が阻害される。また基板表面でチャージアップの問題が生じ素子機能が破壊され、エッチングではエッチング速度を上げられないという問題が起きた。

本発明は、上記の課題に鑑み、基板ホルダ上の基板に対して真空室の外部から高い電力を安定してかつ高い制御精度で導入することでき、さらにメンテナンス管理を容易化することを可能にする電力導入技術の提供を目的とする。

上記の目的を達成するべく、本発明にかかる電力導入装置は、
基板を保持するための吸着力を発生させる静電チャックを有する基板ホルダと、
前記基板ホルダを回転可能に支持する支柱と、
前記支柱を介して前記基板ホルダを回転させる回転駆動機構と、
前記支柱を支持する筐体部と、
前記静電チャックに供給するための電力を外部電源から導入する電力導入機構と、を備え、
前記電力導入機構は、
前記支柱の端部に固定され、当該支柱とともに回転が可能な第１の導電性環状部材と、
前記筐体部に固定され、前記第１の導電性環状部材と面接触する第２の導電性環状部材と、
供給された第１電圧を前記第２の導電性環状部材及び前記第１の導電性環状部材を介して、前記静電チャックの電極に導入するための第１電力導入部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、基板ホルダ上の基板に対して真空室の外部から高い電力を安定してかつ高い制御精度で導入することでき、さらにメンテナンス管理を容易にすることが可能になる。

あるいは、単極型または正負双極型電極構造を有する静電チャックを備えた、回転可能な基板ホルダを有する電力導入装置において、基板ホルダの回転支柱の底面側とその回転支柱等の荷重を支える台座側との間で、回転支柱の中心軸を中心にして同一平面上に面接触による摺動面を持つ、同心円状に配置された複数の導電性環状部材からなるロータリジョイント部を設けることにより、基板ホルダの回転に不安定さを生じることなく、例えば静電チャックの電極に安定して電力を供給することができる。

あるいは、電力導入のためのロータリジョイント部における面接触による摺動面を容易に拡大することができ、その結果、基板ホルダ上の基板に対して真空室の外部から高いバイアス電圧等（電力）を安定して導入することが可能になる。

あるいは、ロータリジョイント部の複数の導電性環状部材はユニット化して一体的に配置されるため、メンテナンス時間を短縮することが可能になる。

以下に、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（第１実施形態）
図１、図２Ａ乃至Ｃを参照して本発明に係る電力導入装置の第１実施形態を説明する。図１は電力導入装置の全体構成を示す縦断面図を示し、図２Ａは電力導入機構の拡大縦断面図を示す。

この電力導入装置は、例えばスパッタ成膜装置を含むが、本発明の趣旨は、この例に限定されるものではなく、その他の真空処理装置に適用が可能であることはいうまでもない。

（電力導入装置の構成）
図１において、電力導入装置１０は、真空室１１に、内部を所要の減圧状態にする排気装置１２と、プラズマ発生に用いられるガスを導入するガス供給装置１３とターゲット１４と、ターゲット１４に電力を供給する電源１５（直流電源等）を備える。ターゲット１４には成膜物質に応じた材料が用いられる。排気装置１２の前段にはバルブ１２ａが付されている。またターゲット１４と電源１５は例えば整合器１６を介して接続される。

さらに真空室１１内には、真空室１１の底部１１ａ上方に、基板ホルダ１７が配置されている。基板ホルダ１７の底面側には回転が可能な支柱（以下、「回転支柱」という。）１８が結合されている。回転支柱１８は、真空室１１の底部１１ａに形成された孔部分に、例えば磁性流体シールのごとき真空シール機構１９を介して、回転自在に取り付けられている。これにより真空室１１の内部の気密性が維持される。また回転支柱１８に固定された基板ホルダ１７は、回転機構（後述の回転駆動機構２０）によって、基板ホルダ１７上に載置された基板２１を回転自在に設けられている。

上記のターゲット１４は、真空室１１の天井部１１ｂに絶縁性を有する固定部材１４Ａで固定されている。真空室１１自体は導電性部材で作られ、通常、接地されることにより接地電位に保持されている。

真空シール機構１９の下方には回転駆動機構２０が設けられる。回転駆動機構２０は、回転支柱１８に取り付けた磁石（図示せず）と、その外周周辺に配置された電磁石（図示せず）との相互作用によって回転支柱１８を回転させるモータとして機能する。また回転駆動機構２０には、回転支柱１８の回転数および回転方向を検出するエンコーダ２０ａが付設されている。

基板ホルダ１７は、基板２１を載置するステージ（載置面）としての誘電体板２２と、搭載された基板２１を適当な静電吸着力で誘電体板２２に押し付けて固定するための静電チャック（静電吸着装置）２３とを備える。また、基板ホルダ１７は、基板ホルダ１７の全体を成膜に必要な温度に制御するための温度制御機構として、加熱部材２４ａを有する加熱機構２４と冷媒の循環により基板ホルダ１７を冷却する冷却機構２５とを備えている。加熱機構２４への給電により加熱部材２４ａが加熱され、基板ホルダ１７の全体を成膜に必要な温度に保つための加熱温度制御が実行される。冷却機構２５の説明は、冷媒の供給と合わせて後に詳細に説明する。

静電チャック２３は単極型のチャック装置であり、その内部には電極２６が設けられている。電極２６は板状の絶縁体部材の中に埋設されている。電極２６には、基板ホルダ１７および回転支柱１８の内部に設けられた電力導入部材（第１電力導入部材：以下、「電力導入棒」という。）２７ａを介して所要のＤＣ電圧が導入（印加）される。電力導入棒２７ａは、図１に示すごとく回転支柱１８の下方端まで延設されて配置され、かつ図２Ａに示すごとく絶縁部材２８ａで被覆されている。

回転支柱１８の下端部には、静電チャック２３の電極２６にバイアス電圧を与えるための電力導入機構３０が設けられている。電力導入機構３０には、外部電源であるＤＣ電源３１と、冷媒供給機構３３が付設されている。電力導入機構３０の内部において、回転支柱１８の底面部１８ａの下側にはロータリジョイント部３４が設けられる。

コントローラ１００は、排気装置１２、ガス供給装置１３、電源１５、回転駆動機構２０、冷媒供給機構３３、ＤＣ電源３１等、電力導入装置を構成する構成要素の動作を全体的に制御することが可能である。

電力導入装置は、基板ホルダ１７の温度を検出するためのセンサ（不図示）を備えており、センサの検出結果に基づいて、コントローラ１００は、加熱機構２４、冷媒供給機構３３を制御して、成膜に適した基板ホルダ１７の温度調節を実行することができる。

（電力導入装置を用いた成膜方法）
次に、図１を参照して、電力導入装置１０を用いたスパッタ成膜方法について説明する。本処理は、コントローラ１００の全体的な制御の下に実行される。まず、第１ステップ（Ｓ１）として、基板２１は、搬送ロボット（不図示）により搬送され、バルブ（不図示）を通して真空室１１内に搬送される。そして、真空室１１内に搬送された基板２１は、基板ホルダ１７のステージ２２の載置面上の保持位置に保持される。

搬送ロボットから搬送の完了を示す信号を受け付けると、次に、第２ステップ（Ｓ２）として、電力導入装置は、ＤＣ電源３１からのバイアス電圧を電力導入機構３０を介して静電チャック２３の電極２６に供給する。これにより、プラズマの発生を条件として、静電チャック２３に静電吸着力が働き、基板２１は、基板ホルダ１７のステージ上に保持される（固定）される。

基板ホルダ１７に基板２１が固定された後、第３ステップ（Ｓ３）として、回転駆動機構２０は、駆動を開始して、回転支柱１８とともに基板２１が回転する。

排気装置１２によって真空室１１内が所定の圧力に排気されているのが不図示の圧力センサにより確認されると、第４ステップ（Ｓ４）として、ガス供給装置１３が動作して真空室１１内に所定のガスが所定の流量で導入される。

第５ステップ（Ｓ５）として、電源１５が動作し、スパッタ放電によりターゲット１４がスパッタされ、プラズマが生成される。ターゲット１４からスパッタされた材料が基板上に蒸着される。スパッタリングを継続し、基板２１の表面に生成された薄膜が所定の厚さに達すると、電源１５の動作を止める。

（電力導入機構３０の構造）
次に図２Ａを参照して電力導入機構３０の内部構造を詳細に説明する。図２Ａは、電力導入機構３０における要部であるロータリジョイント部３４の詳細構造を示している。図２Ａでは、電力導入装置の上側部分は、適宜な箇所で切断して示している。参照番号１８は前述した回転支柱であって、その下端部のみが示されている。参照番号４１は電力導入機構３０における回転支柱１８を支持するための筐体部であり、導電性部材で作られている。

筐体部４１は、回転支柱１８の下端部が挿入されるプラグ４１ａと、このプラグ４１ａの底部を形成する台座部４１ｂを有している。筐体部４１のプラグ４１ａの断面形状は円形である。また、回転支柱１８の断面形状も円形である。筐体部４１のプラグ４１ａに挿入された回転支柱１８の下端部の外周と、当該プラグ４１ａの内面との間にはシール性および絶縁性を有するベアリング４２が設けられている。ベアリング４２は、中心軸４３を回転中心とした回転支柱１８の回転をサポートする。

回転支柱１８の底面部１８ａと、プラグ４１ａの底部を形成する台座部４１ｂとは対面した位置関係にある。回転支柱１８の底面部１８ａと台座部４１ｂの間のスペースに前述したロータリジョイント部３４が設けられている。

回転支柱１８はその中心軸４３の周りに回転するように設けられている。回転支柱１８の内部には、その軸方向に電力導入棒２７ａが配置されている。電力導入棒２７ａは絶縁部材２８ａで被覆されており、その下端部が、導電性部材で作られた回転支柱１８の下端部と電気的に接続されている。

ロータリジョイント部３４は、回転支柱１８の底面部１８ａに固定され、かつ中心軸４３を中心として同心円状に配置された、例えば、３つの導電性環状部材４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃと、筐体部４１の台座部４１ｂに固定され、かつ中心軸４３を中心として同心円状に配置された、例えば、３つの導電性環状部材４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃとから構成されている。回転側の３つの導電性環状部材４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃは、固定側の３つの導電性環状部材４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃと、それぞれ、同径であり、環状領域で面接触した状態にて配置されている。回転支柱１８が回転すると、導電性環状部材４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃと導電性環状部材４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃとはそれぞれ、面接触による摺動関係となる。

図２Ｂは、回転側の導電性環状部材４４Ｃと、固定側の導電性環状部材４５Ｃと、の面接触による摺動関係を例示的に説明する図である。断面積が導電性環状部材４４Ｃ、４５Ｃより小さい突起部４５Ｄが固定側の導電性環状部材４５Ｃに設けられており、突起部４５Ｄが回転側の導電性環状部材４４Ｃと接触する。突起部４５Ｄと導電性環状部材４４Ｃとの接触面を、冷媒である純水で浸すことで、突起部４５Ｄと導電性環状部材４４Ｃとの潤滑性を向上させることが可能である。

更に、導電性環状部材４４Ｃと導電性環状部材４５Ｃとが直接接触する場合に比べて、接触する断面積を小さくすることにより、導電性環状部材４４Ｃと突起部４５Ｄとの接触により発生する摺動抵抗を軽減することができる。

また、導電性環状部材４５Ｃは、例えば、コイルバネや板ばね、ゴムなどの弾性部材４５Ｅにより付勢されている。付勢された導電性環状部材４５Ｃを介して突起部４５Ｄと導電性環状部材４４Ｃとが密に接触し、冷媒として供給された純水が大気側に漏れないようにすることができる。他の導電性環状部材４４Ａ、４４Ｂと導電性環状部材４５Ａ、４５Ｂについても同様である。

また、上述のベアリング４２は、回転支柱１８からの重力方向の荷重を受けることも可能であり、これにより、ロータリジョイント部３４に加えられる回転支柱１８からの重力方向の荷重は軽減させる。ロータリジョイント部３４が受ける荷重の軽減により、ロータリジョイント部３４を構成する固定側の導電性環状部材４５Ｃ等に設けられた突起部４５Ｄ等と、回転側の導電性環状部材４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃとの摺動抵抗が軽減され、回転支柱１８の円滑な回転が実現される。ロータリジョイント部における摺動面を拡大することにより、真空室の外部から高いバイアス電圧等（電力）を安定して導入することが可能になる。

筐体部４１の台座部４１ｂにはＤＣ電源３１が接続されている。こうして、固定側の導電性環状部材４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃから回転側の導電性環状部材４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃへ電力を供給する電気接続部（ロータリジョイント部３４）が形成される。これにより、ＤＣ電源３１から与えられるＤＣ電圧（第１電圧）を、筐体部４１の台座部４１ｂ、導電性環状部材４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ、導電性環状部材４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ、回転支柱１８内の電力導入棒２７ａを経由して電極２６に印加することができる。

冷媒供給機構３３から供給される冷媒は、矢印４６のごとく台座部４１ｂの流路４７（第１流路）に供給される。供給された冷媒は、ロータリジョイント部３４内に形成された流路１４７ａに流入する。そして、供給された冷媒は、流路１４７ａと連通する円周方向の流路１４７ｂに流入する。

また、後に説明する冷却機構２５から排出される冷媒は、ロータリジョイント部３４内に形成された流路１４８ａに流入する。そして、冷媒は、流路１４８ａと連通する円周方向の流路１４８ｂに流入する。流路１４７ａ、１４７ｂ、１４８ａ、１４８ｂに流入した冷媒は、ロータリジョイント部３４での発生熱を奪い、ロータリジョイント部３４を冷却する。使用する冷媒としては、例えば、純水が好適である。冷媒として純水を使用した場合、その純度を高くすることにより抵抗値を高くすることができるので、電気が流れにくくなるというメリットがある。

また、上述の回転側の導電性環状部材４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃと固定側の導電性環状部材４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃに使用する材料としては、例えば、錆びにくいタングステンカーバイトを使用することで、冷媒としての純水を接触する部分が錆びることを防ぐことができる。

冷媒供給機構３３から供給される冷媒は、さらに、流路４７を介して、冷却機構２５に流入する。流路４７は、筐体部４１、固定側の導電性環状部材、回転側の導電性環状部材、及び回転支柱１８内を連通し、冷却機構２５に冷媒を供給することが可能である。

図２Ｃは、冷却機構２５に形成されている流路構造を説明する断面図である。参照番号２５１は冷媒の供給口であり、参照番号２５２は冷媒の排出口である。供給口２５１は冷媒供給用の流路４７と連通しており、冷媒は供給口２５１から冷却機構２５に供給される。参照番号２５３は冷却機構２５に形成された一筆書きにより連通した流路であり、流路２５３内を流れる冷媒により、基板ホルダ１７が冷却される。供給口２５１から冷却機構２５に供給された冷媒は、流路２５３内を流れ、排出口２５２に到達する。排出口２５２は冷媒排出用の流路４８（第２流路）と連通している。流路４８は、回転支柱１８、回転側の導電性環状部材、固定側の導電性環状部材及び筐体部４１の内部を連通し、冷却機構２５から冷媒を排出することが可能である。

ロータリージョイント部３４の構造において、導電性環状部材４４Ａ〜４４Ｃと，導電性環状部材４５Ａ〜４５Ｃの個数は２以上の任意の複数個が好ましく、少なくとも２つであることが好ましい。こうすることにより、２つの導電性環状部材との間に、冷媒供給機構３３から供給される冷媒が流通する流路を設けることができる。

（第２実施形態）
次に図３、図４、図５を参照して本発明に係る電力導入装置の第２の実施形態を説明する。

図３は、電力導入装置の全体構成を示す縦断面図を示す。図４は電力導入機構３０’の拡大縦断面図を示し、図５は図４におけるＡ−Ａ線断面図を示す。図３および図４において、第１実施形態で説明した要素と同一の要素には同一の符号を付している。

静電チャック２３’は正負双極型のチャック装置であり、その内部には２つの電極２６ａ，２６ｂが設けられている。電極２６ａ，２６ｂは板状の絶縁体部材の中に埋設されている。

電極２６ａ（第１電極）には、基板ホルダ１７および回転支柱１８’の内部に設けた電力導入棒２７ａを介して所要の第１のＤＣ電圧が導入（印加）される。電極２６ｂ（第２電極）には、基板ホルダ１７および回転支柱１８’の例えば軸心の近傍に配置された電力導入棒（第２電力導入部材）２７ｂを介して所要の第２のＤＣ電圧が導入（印加）される。２つの電力導入棒２７ａ、２７ｂは、図３に示すごとく回転支柱１８’の下方端まで延設されて配置され、かつ図４に示すごとくいずれも絶縁部材２８ａ，２８ｂで被覆されている。

回転支柱１８’の下端部には、静電チャック２３’の２つの電極２６ａ、２６ｂの各々に異なる２種のバイアス電圧を与えるための電力導入機構３０’が設けられている（図３）。電力導入機構３０’には、２つの外部電源としてＤＣ電源３１、３２と、冷媒供給機構３３が付設されている。電力導入機構３０’の内部において、回転支柱１８’の底面部１８ａの下側にはロータリジョイント部３４’が設けられている（図３）。ロータリジョイント部３４’は、ロータリジョイント部３４Ａ、ロータリジョイント部３４Ｂより構成される（図４）。また、電力導入棒２７ｂの最下端は、不図示のスリップリングに保持される構造となっている。

本実施形態において、回転支柱１８’は、回転支柱１８Ａと回転支柱１８Ｂから構成される（図４）。２つの回転支柱１８Ａ，１８Ｂは一体物であり、全体として回転支柱１８’を形成する。２つの回転支柱１８Ａ，１８Ｂは、中心軸４３の周りに回転可能である。上側に位置する回転支柱１８Ａは、電力導入棒２７ａに対応する部分であり、電力導入棒２７ａと電気的に接続されている。また下側に位置する回転支柱１８Ｂは、電力導入棒２７ｂに対応する部分であり、電力導入棒２７ｂに電気的に接続されている。なお本実施形態の場合には、電力導入棒２７ｂは中心軸４３からずれた位置に存在する。尚、回転支柱１８’の内部には、電力導入棒２７ａ、２７ｂの他、第１実施形態と同様に冷媒を冷却機構２５に供給するための流路と、冷却機構２５から冷媒を排出するための流路が設けられている。

第２実施形態の構成では、回転支柱１８Ａに対応して電力導入機構３０Ａが設けられ、下側に位置する回転支柱１８Ｂに対応して電力導入機構３０Ｂが設けられる。２つの電力導入機構３０Ａ，３０Ｂのそれぞれは、第１実施形態で説明した電力導入機構３０に相当しており、電力導入機構３０と実質的に同一の構造を有している。電力導入機構３０Ａは、筐体部４１Ａと、ロータリジョイント部３４Ａと、シール性および絶縁性を有するベアリン４２Ａと、冷媒４６を供給する流路４７ａとを備える。電力導入機構３０Ｂは、筐体部４１Ｂと、ロータリジョイント部３４Ｂと、シール性および絶縁性を有するベアリング４２Ｂと、冷媒４６を供給する流路４７ｂとを備えている。冷媒供給機構３３から流路４７ａ、流路４７ｂに供給される冷媒が流路４７ｃに合流して、冷却機構２５に供給される。冷却機構２５内の冷媒の循環は第１実施形態と同様である。冷却機構２５から排出された冷媒は、流路４８ｃから、排出用の流路４８ａ、４８ｂを介して機外に排出される。

ロータリジョイント部３４Ａ、３４Ｂのそれぞれは、第１実施形態で説明したロータリジョイント部３４と実質的に同一の構造を有している。

電力導入機構３０Ａの筐体部４１ＡはＤＣ電源３１に接続されており、電力導入機構３０Ｂの筐体部４１ＢはＤＣ電源３２に接続されている。また電力導入機構３０Ａの筐体部４１Ａと電力導入機構３０Ｂの筐体部４１Ｂの間には、絶縁性を有する環状の部材５１が配置されている。

図４には、主に、ロータリジョイント部３４Ａの回転側の導電性環状部材４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ（第１の導電性環状部材）の配置、固定側の導電性環状部材４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ（第２の導電性環状部材）の配置、流路４７ａ、４７ｃにおける冷媒の流れ（矢印４６）、流路４８ｃ、４８ａにおける冷媒の流れ（矢印４９）、および回転支柱１８Ａの中央部の断面構造を示している。回転側の導電性環状部材４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃと、固定側の導電性環状部材４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃとの面接触による摺動関係は、図２Ｂで説明した構成と同様である。

また、回転支柱１８Ｂの端部には、導電性環状部材４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃと同心円状の導電性環状部材５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ（第３の導電性環状部材）が配置されている。導電性環状部材５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃは回転側の導電性環状部材として機能する。

また、筐体部４２Ｂの台座部には、導電性環状部材４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃと同心円状の導電性環状部材５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ（第４の導電性環状部材）が配置されている。導電性環状部材５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃは、固定側の導電性環状部材として機能する。

第２実施形態の構造によれば、電力導入機構３０Ａによって、矢印５２に示すごとくロータリジョイント部３４Ａを介してＤＣ電源３１からのＤＣ電圧（第１電圧）が電力導入棒２７ａに導入（印加）される。また電力導入機構３０Ｂによって、矢印５３に示すごとくロータリジョイント部３４Ｂを介してＤＣ電源３２からのＤＣ電圧（第２電圧）が電力導入棒２７ｂに導入（印加）される。これにより、ＤＣ電源３１から与えられるＤＣ電圧を、筐体部４１Ａの台座部、固定側の導電性環状部材５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ、回転側の導電性環状部材５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ、電力導入棒２７ａを経由して電極２６ａに印加することができる。

また、ＤＣ電源３２から与えられるＤＣ電圧を、筐体部４１Ｂの台座部、固定側の導電性環状部材５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ、回転側の導電性環状部材５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ、電力導入棒２７ｂを経由して電極２６ｂに印加することができる。

回転する基板ホルダ上に静電チャックで基板を保持する際、プラズマのない状態で静電吸着を行えるようにするには、極性の異なる２種の電圧を真空室の外部から安定して導入する必要がある。そのため、本実施形態における電力導入装置では、プラズマが存在しない状態でも基板の静電吸着が可能なように正負のＤＣ電圧を電極２６ａ、２６ｂに印加することが可能な双極型構造を採用している。

図３の構成において、コントローラ３００は、排気装置１２、ガス供給装置１３、電源１５、回転駆動機構２０、冷媒供給機構３３等、電力導入装置を構成する構成要素の動作を全体的に制御することが可能である。また、コントローラ３００は、プラズマの発生状態に応じて、ＤＣ電源３１、ＤＣ３２の出力を制御することが可能である。電源１５がＤＣ電源の場合、電源１５の内部電流計（不図示）が電流を検知したことにより、コントローラ３００は、真空室１１の内部にプラズマが発生したことを検出することができる。尚、プラズマの発生は、電源１５の内部電流計の電流検知に拠らず、例えば、真空室１１内部に光センサ（不図示）を設け、光センサの検出結果を利用することも可能である。コントローラ３００は、プラズマ発生の検出結果に基づき、極性の異なるＤＣ電圧の印加状態から、同一極性のＤＣ電圧の印加状態とするようにＤＣ電源３１、３２の出力電圧を制御することができる。電極２６ａ、２６ｂに印加する電圧を同一極性のＤＣ電圧に制御することで、基板２１に生成される膜厚を均一することが可能になる。

第１実施形態に係る電力導入装置の全体的な構成を示す図である。第１実施形態における電力導入機構の内部構造を説明する図である。回転側の導電性環状部材４４Ｃと固定側の導電性環状部材４５Ｃの構造を例示的に説明する図である。冷却機構の構造を説明する図である。第２実施形態に係る電力導入装置の全体的な構成を示す図である。第２実施形態に係る電力導入装置の内部構造を説明する図である。図４におけるＡ−Ａ線断面を示す図である。

符号の説明

１０電力導入装置
１１真空室
１２排気装置
１３ガス供給装置
１４ターゲット
１５電源
１６整合器
２３静電チャック
３０電力導入機構

Claims

基板を保持するための吸着力を発生させる静電チャックを有する基板ホルダと、
前記基板ホルダを回転可能に支持する支柱と、
前記支柱を介して前記基板ホルダを回転させる回転駆動機構と、
前記支柱を支持する筐体部と、
前記静電チャックに供給するための電力を外部電源から導入する電力導入機構と、を備え、
前記電力導入機構は、
前記支柱の端部に固定され、当該支柱とともに回転が可能な第１の導電性環状部材と、
前記筐体部に固定され、前記第１の導電性環状部材と面接触する第２の導電性環状部材と、
供給された第１電圧を前記第２の導電性環状部材及び前記第１の導電性環状部材を介して、前記静電チャックの電極に導入するための第１電力導入部材と、を備えることを特徴とする電力導入装置。
加熱部材の加熱により前記基板ホルダを加熱する加熱機構と、
供給された冷媒の循環により前記基板ホルダを冷却する冷却機構と、
前記筐体部、前記第２の導電性環状部材、前記第１の導電性環状部材、及び前記支柱の内部を連通し、前記冷却機構に前記冷媒を供給するための第１流路と、
前記支柱、前記第１の導電性環状部材、前記第２の導電性環状部材及び前記筐体部の内部を連通し、前記冷却機構から前記冷媒を排出するための第２流路と、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の電力導入装置。
前記電力導入機構は、
前記第１の導電性環状部材と同心円状に設けられた第３の導電性環状部材と、
前記第３の導電性環状部材と面接触し、前記第２の導電性環状部材と同心円状に設けられた第４の導電性環状部材と、
供給された第２電圧を前記第４の導電性環状部材及び前記第３の導電性環状部材を介して、前記静電チャックの電極に導入するための第２電力導入部材と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の電力導入装置。
前記静電チャックは、正負双極型の第１電極と、第２電極と、を有し、
前記第１電力導入部材は、供給された第１電圧を、前記第２の導電性環状部材及び前記第１の導電性環状部材を介して、前記第１電極に導入し、
前記第２電力導入部材は、供給された第２電圧を、前記第４の導電性環状部材及び前記第３の導電性環状部材を介して、前記第２電極に導入することを特徴とする請求項３に記載の電力導入装置。
真空室内におけるプラズマの発生を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づき、前記第１電圧及び前記第２電圧を制御するコントローラと、を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の電力導入装置。
基板に成膜する成膜方法であって、
真空室内に搬送された基板を、ステージ上に載置するステップと、
請求項１に記載の電力導入装置により、外部電源ら供給される電圧を静電チャックの電極に導入して、当該静電チャックが発生する吸着力により前記ステージ上に載置された前記基板を固定するステップと、
前記基板ホルダを回転させるステップと、
前記真空室内に予め定められた流量のガスを導入するステップと、
前記ガスを放電することにより、ターゲットからスパッタされた材料を前記基板上に蒸着するステップと、
を有することを特徴とする成膜方法。