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発明の名称 真空加工装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−234326(P2001−234326A)
公開日 平成13年8月31日(2001.8.31)
出願番号 特願2000−48742(P2000−48742)
出願日 平成12年2月25日(2000.2.25)
代理人
発明者 五十嵐 浩一 / 多田 圭志
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 真空チャンバ内に設けた加工処理部に被加工部材を配置し、前記被加工部材に対して所定の加工処理を行う真空加工装置において、前記加工処理部を包囲する状態で配置され、前記被加工部材の加工処理に伴って周囲に飛散する飛散物質を遮蔽し、真空チャンバへの付着を防止するシールド板を有し、前記シールド板の加工処理部と反対側の面に、ゲッタ材よりなる残留ガスの吸着膜を設けた、ことを特徴とする真空加工装置。
【請求項2】 前記ゲッタ材に非蒸発型ゲッタ材を用いたことを特徴とする請求項1記載の真空加工装置。
【請求項3】 前記ゲッタ材にジルコニウム合金を用いたことを特徴とする請求項2記載の真空加工装置。
【請求項4】 前記ゲッタ材よりなる吸着膜は、前記ゲッタ材を前記シールド板の板面に溶射することにより形成したことを特徴とする請求項1記載の真空加工装置。
【請求項5】 前記ゲッタ材よりなる吸着膜は、前記ゲッタ材を溶射したシートを前記シールド板に貼り付けることにより形成したことを特徴とする請求項1記載の真空加工装置。
【請求項6】 前記真空チャンバ内で生じる輻射熱を用いることにより前記ゲッタ材によるゲッタリング効果を得るようにしたことを特徴とする請求項1記載の真空加工装置。
【請求項7】 前記真空チャンバ内で被加工部材に対する成膜処理を行う成膜装置であることを特徴とする請求項1記載の真空加工装置。
【請求項8】 前記真空チャンバ内でスパッタリングを行うスパッタリング装置であることを特徴とする請求項7記載の真空加工装置。
【請求項9】 前記真空チャンバ内で蒸着処理を行う真空蒸着装置であることを特徴とする請求項7記載の真空加工装置。
【請求項10】 前記真空チャンバ内でCVD処理を行うCVD装置であることを特徴とする請求項7記載の真空加工装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空チャンバ内で被加工部材に対して成膜作業等の処理を行う真空加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、半導体製造工程や電子部品製造工程等で用いられるスパッタ・蒸着・CVD装置等の真空成膜装置において、成膜作業を行う真空チャンバ内の残留ガスをゲッタ材を用いて吸着するゲッタポンプ装置が提供されている。このゲッタポンプ装置は、例えばジルコニウム合金材等の非蒸発型ゲッタ材とその加熱手段とを組み合わせたものであり、このゲッタポンプ装置を真空チャンバ内に配置してゲッタ材を所定温度に加熱することにより、ゲッタ材表面の活性な特性を用いて、真空中に残るH2O、O2、H2、N2、CO等の残留ガスを吸着、除去するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来技術では、残留ガスを吸着、除去するためのゲッタポンプ装置を真空チャンバ内の他の部材とは別に配置する必要があり、ゲッタポンプ装置の取り付けスペースの制約が大きいという問題があった。また、上述のようなゲッタ材では、吸着ガスが増加することによってゲッタリング効果が損なわれてくるため、経時変化が生じ、べークアウトによる再生が必要であり、また、吸着効果を最大化するために、常時ある程度の温度(例えば300°C程度)に保持することが必要であるといった理由から、ゲッタ材自体を加熱するヒータを別途設ける場合がある。したがって、この場合には、ゲッタポンプ装置自体に加えて、ヒータを真空チャンバ内に取り付けることが必要となり、この点からも配置スペースの制約が大きいという問題があった。
【0004】以上のような実情により、従来のゲッタポンプ装置を導入する場合に、真空チャンバ内の空きスペースの状況から、導入を断念するケースも多かった。これにより、例えばアルミ等の半導体用配線材料として用いられる材料のスパッタ成膜時において、残留ガスによる膜質(=品質)劣化が生じたり、残留ガスをスパッタ前に十分に排気する時間が必要になり、設備のスループット低下等の問題が顕在化していた。
【0005】そこで本発明の目的は、真空チャンバ内のスペース的な制約を受けることなくゲッタ材を用いた残留ガスの吸着、除去を行うことができる真空加工装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成するため、真空チャンバ内に設けた加工処理部に被加工部材を配置し、前記被加工部材に対して所定の加工処理を行う真空加工装置において、前記加工処理部を包囲する状態で配置され、前記被加工部材の加工処理に伴って周囲に飛散する飛散物質を遮蔽し、真空チャンバへの付着を防止するシールド板を有し、前記シールド板の加工処理部と反対側の面に、ゲッタ材よりなる残留ガスの吸着膜を設けたことを特徴とする。
【0007】本発明の真空加工装置において、シールド板は、真空チャンバ内に設けた加工処理部を包囲する状態で配置され、被加工部材の加工処理に伴って周囲に飛散する飛散物質を遮蔽し、真空チャンバへの付着を防止する。そして、このシールド板の加工処理部と反対側の面には、ゲッタ材よりなる残留ガスの吸着膜が設けられている。この吸着膜のゲッタ材の表面活性により、真空チャンバ内の残留ガスを吸着し、真空チャンバ内の真空度を向上する。この吸着膜は、シールド板の加工処理部と反対側の面に設けられているため、加工処理部から周囲に飛散した物質が付着することもなく、有効なゲッタリング効果を維持することが可能となる。
【0008】なお、ゲッタ材を加熱するヒータを設ける場合には、従来のゲッタポンプ装置の場合と同様に別途設けてもよいし、また、加工処理等によって真空チャンバ内に生じる輻射熱を用いるようにしてもよい。すなわち、一般にシールド板は真空チャンバ内で生じる輻射熱を吸収し易い構造となっているため、加工処理の形態によってはゲッタ材を加熱するのに十分な熱を得ることができるものである。この結果、残留ガスの除去専用のゲッタポンプ装置、またはゲッタポンプ装置とそのヒータを真空チャンバ内に配置する必要がなくなり、真空チャンバ内のスペース的な制約を受けることなくゲッタ材を用いた残留ガスの吸着、除去を行うことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明による真空加工装置の実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の形態による真空加工装置の具体例を示す概略断面図であり、図2は、図1に示す真空加工装置に設けられるシールド板の外観を示す斜視図である。本実施の形態による真空加工装置は、例えばターゲット金属を用いて半導体基板や電子部品等の表面に金属膜を成膜するスパッタリング装置に適用したものである。ただし、本発明の真空加工装置は、このようなスパッタリング装置に限らず、その他の真空加工装置(蒸着成膜装置・CVD装置等)に広く適用し得るものである。
【0010】本実施の形態による真空加工装置は、従来のゲッタ材を用いたゲッタポンプ装置の代わりに、スパッタリング装置の真空チャンバ内に必ず設置するシールド板の裏面(すなわち、半導体基板等の被加工部材やターゲット金属等の電極の反対側)にゲッタ材による吸着膜を設け、個別の配置スペースを必要とせずにゲッタ材による残留ガスの吸着、除去を行うようにしたものである。なお、吸着膜をシールド板の裏面に設けたのは、シールド板の表面に吸着膜を設けたのではスパッタリングによる成膜材料が付着し、良好なゲッタリング効果が得られなくなるためである。このような構成により、スペース的な制約をなくし、どのような真空チャンバの内部スペースにも適用できる装置を提供するものである。
【0011】また、スパッタリング装置等に用いるシールド板は、プラズマ成膜用の強制加熱等の輻射により、成膜中に大きなエネルギを受けて加熱される。そこで、このシールド板の加熱を用いて、吸着膜のゲッタ材を加熱することにより、ゲッタリング効果を常温での使用より高めるようにしたものである。
【0012】以下、本例のスパッタリング装置の具体的構成について図1、図2を参照して説明する。このスパッタリング装置は、真空中でスパッタリング作業を行うための真空チャンバ30を有する。この真空チャンバ30は、図示しない真空ポンプにつながれており、真空ポンプの作動によって吸引され、必要に応じて高真空まで排気される。また、真空チャンバ30内には、天井部32の内側にターゲットを構成する上部電極70が配置されている。なお、詳しくは天井部32に設けた開口部32Aに蓋部材34が設けられ、この蓋部材34の内側に上部電極70を交換可能に装着した構造となっている。また、真空チャンバ30内の中央にはテーブル状の基板ホルダ80が配置され、この基板ホルダ80の上面に成膜の対象となる例えば半導体基板(被加工部材)60が載置されている。
【0013】また、真空チャンバ30内には、このような上部電極70、基板ホルダ80及び半導体基板60を包囲する状態で、シールド板20が設けられている。このシールド板20は、円筒状の本体部22の上端部に外向きのフランジ部24を設けるとともに、下端部に内向きのフランジ部26を設けたものである。そして、シールド板20は、上端部側のフランジ部24を真空チャンバ30の天井部32に接合することにより真空チャンバ30内に固定され、下端部側のフランジ部26によって基板ホルダ80の外周部を囲む状態で配置されている。このようなシールド板20で囲まれた閉空間の中で、スパッタリングによる成膜が行われる。
【0014】また、このようなシールド板20は、本体部22の外周面にゲッタ材よりなる残留ガスの吸着膜10が設けられている。この吸着膜10は、例えばジルコニウム合金等の非蒸発型活性金属を溶射等の表面処理技術を使用して付着させたものである。ここで、ジルコニウム合金とは、(1)84%のZrと16%のAlよりなる合金、(2)70%のZrと24.6%のVと5.6%のFeよりなる合金、(3)純Ti等が考えられる。また、溶射技術としては、(1)アーク溶射、(2)プラズマ溶射、(3)フレーム溶射等が考えられる。
【0015】なお、図2に示す例では、シールド板20の本体部22の外周面に、ゲッタ材よりなる吸着膜10を直接溶射によって設けたが、例えば図3に示すように、予め用意したシート90の外表面に、ゲッタ材による吸着膜を溶射等によって皮着し、このシート90をシールド板20の本体部22の外周面に接着材等で貼り付けるようにしてもよい。
【0016】ところで、上述のような真空チャンバ30には、通常、チャンバや内部治具を高温にしてアウトガスべークを行うためのべークヒータ(図示せず)が取り付けられており、真空チャンバ30を大気開放した後に、真空に引きながらアウトガスベークを行うことができる。しかし、スパッタ等の成膜プロセス中には、シールド板等の内部治具がプラズマ等の輻射熱により2次的に加熱され、H2O、O2、N2、H2、CO等のアウトガス40が発生し、これが形成される膜の品質低下をもたらすことは、一般的に知られている事実である。
【0017】そこで、本例のスパッタリング装置では、成膜プロセス中に発生するアウトガス40を上述したシールド板20の吸着膜10によって吸着、除去するものである。このようなゲッタリング効果をプロセス中に得ることによって、残留ガスによる膜質の劣化を抑え、かつ劣化を抑えるために一般的に行われる不必要な成膜前後の付加的な排気を削除できるようになる。また、スパッタ等の成膜中には、上述のようにプラズマ等の輻射熱によってシールド板20は高温になり、表面からはアウトガス40が放出されるが、吸着膜10自体は高温になるほどゲッタリング効果が増大し、プロセス中も低レベルのアウトガス性能が得られるようになる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明の真空加工装置では、真空チャンバ内に配置されるシールド板の加工処理部と反対側の面に、ゲッタ材よりなる残留ガスの吸着膜を設けたことから以下のような効果を得ることができる。
(1)真空チャンバ内における処理プロセス中の残留ガスをゲッタリング効果により低減し、成膜する膜質の向上が可能になる。
(2)ゲッタリング効果により排気スピードが向上し、設備のスループットを向上できる。
(3)ゲッタポンプ装置の設置に伴うスペース的な考慮が必要なく、どのような装置にも採用が可能である。
(4)ゲッタリング効果を発揮させるためのゲッタ材の昇温を、プロセスによる輻射熱を使用することにより、ヒータが不用となり、省スペース及び省エネルギ化を達成できる。
(5)プロセス中の最大のアウトガスが生じるシールド高温時に、ゲッタリング効果を最大化できる。
したがって、このような本発明を適用することにより、真空加工装置で製造する半導体や電子デバイス等の品質、性能を向上させることが可能になり、また設備生産性の向上及び省エネルギにも貢献できる。




 

 


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