JP2002093360A - 真空処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空槽内の浮遊物の、真空処理の対象である
絶縁性の基板への付着を効果的に防止できる真空処理装
置を提供する。 【解決手段】 基板７を保持した基板保持部６の近傍に
捕集電極９，１０を配設する。真空処理の前後において
は、捕集電極９，１０に対して捕集用電源１７から直流
電圧が印加され、真空槽２内の浮遊物がチャージアップ
状態の捕集電極９，１０に吸着される。真空処理（成
膜）中においては、遮蔽板１３，１４が捕集電極９，１
０の表面を覆う位置に変位し、捕集電極９，１０への不
要な成膜を防止する。このとき、吸着した浮遊物の再浮
遊を防止するために、捕集電極９，１０への電圧印加は
維持し、チャージアップ状態を保持しておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁性の基板に対
して、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ（ChemicalVapor
Deposition ；化学的気相成長）、またはイオン注入な
どの真空処理を行うための真空処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、真空槽内で基板上に半導体素子な
どを形成する場合、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、ま
たはイオン注入などの真空処理技術が用いられている。
このような技術を用いた形成工程においては、真空槽内
に微粒子（パーティクル）のような浮遊物が浮遊してい
る。この浮遊物は、塵や埃の他、真空処理による生成物
（膜）や真空槽の内壁などに付着したこのような膜が剥
がれたものなどである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体素子
などが形成される基板が金属材料によって構成されてい
る場合、この基板そのものを接地すれば、その形成工程
中において基板がチャージアップ状態とはならないの
で、このような基板の表面に真空槽内の浮遊物が付着す
るのを防ぐことができる。しかし、基板が例えばプラス
チックのような絶縁材料によって構成されている場合、
基板そのものを接地することはできない。そのため、そ
の形成工程中において基板がチャージアップ状態となる
可能性が高く、基板がチャージアップ状態となっていれ
ば、浮遊物がこのような基板の表面に付着する虞があ
る。そして、表面に浮遊物が付着した状態の基板に対し
て例えば成膜処理を行うと、付着した浮遊物の上に薄膜
が形成されていわゆる膜抜け（プラッツ）と呼ばれる現
象が起こる。これにより、最終的に製造される半導体素
子などが不良品となってしまい、その歩留まりが低下す
るとともに、製造コストが増加するという問題があっ
た。

【０００４】また、薄膜が形成された絶縁性の基板を真
空槽内から取り出して大気にさらした場合にも、この基
板がチャージアップ状態であれば、その表面に微粒子
（浮遊物）が付着する。そのため、このような状態の基
板に対して別の真空処理を行った場合にも絶縁破壊など
が生じて、最終的に製造される半導体素子などが不良品
となってしまい、その歩留まりが低下するとともに、製
造コストが増加するという問題があった。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、真空槽内の浮遊物の、真空処理
の対象である絶縁性の基板への付着を効果的に防止で
き、これにより、この基板上に形成される半導体素子な
どの歩留まりを向上させることができるとともにその製
造コストを削減することが可能な真空処理装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による真空処理装
置は、真空槽内の基板保持部に保持された絶縁性の基板
に対して真空処理を施すものにおいて、真空槽内の基板
への真空処理に対して実質的に影響のない位置に配置さ
れた浮遊物捕集用の捕集電極と、この捕集電極に対して
正または負の直流電圧を印加する電圧印加手段とを備え
た構成を有している。

【０００７】本発明の真空処理装置では、真空槽内に配
置された捕集電極に直流電圧が印加されると、槽内の浮
遊物が捕集電極に吸着される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【０００９】図１は本発明の一実施の形態に係る真空処
理装置１の概略構成、また、図２は図１に示した真空槽
内の、基板保持部（基板ホルダ）に保持された基板、捕
集電極、および遮蔽板の位置関係をそれぞれ表してい
る。なお、図２は図１に示したこれらの位置関係を上下
逆転させて示したものである。真空処理装置１は例えば
蒸着装置であるが、その他、スパッタ装置、ＣＶＤ装
置、またはイオン注入装置であってもよい。

【００１０】真空処理装置１は真空槽２を備えており、
この真空槽２には排気系３および蒸発源４が設けられて
いる。蒸発源４は、例えば真空槽２の底面において絶縁
性の支持部材（図示せず）により支持されている。ま
た、真空槽２には、この真空槽２に対して大気の導入を
行うためのガスライン５が連結されている。真空槽２内
には基板保持部６が設けられ、この基板保持部６に処理
対象となる基板７が蒸発源２に対向するよう、被処理面
を下方に向けた状態で保持されるようになっている。な
お、基板保持部６は支持部材８によって真空槽２の天井
面に支持されている。

【００１１】基板保持部６の両側には捕集電極９，１０
が真空槽２の側壁面に対して平行に配設されている。捕
集電極９は絶縁性の支持部材１１により、また、捕集電
極１０は絶縁性の支持部材１２により天井面においてそ
れぞれ支持されている。捕集電極９の下部には遮蔽板１
３、捕集電極１０の下部には遮蔽板１４がそれぞれ真空
槽２の側壁面に対して平行に配設されている。遮蔽板１
３は真空槽２の側壁面に支持された駆動機構１５、遮蔽
板１４は同じく真空槽２の側壁面に支持された駆動機構
１６により駆動されるようになっている。なお、捕集電
極９，１０の位置は図１の位置に限らず、実質的に基板
７に対する真空処理（蒸着）に影響のない位置であれば
よい。

【００１２】真空槽２の内部は、排気系３によって排気
されることにより、例えば約１．０×１０^-4Ｐａ程度の
高真空状態となる。この排気系３は、例えば、ターボ分
子ポンプ、拡散ポンプ、またはイオンポンプによって構
成される。

【００１３】蒸発源４は、基板保持部６に保持された基
板７に対して蒸着しようとする蒸着用材料を蒸発させる
ためのものである。なお、基板７としては、本実施の形
態では、絶縁性の基板、例えば、プラスチック基板、セ
ラミックス基板、石英基板などの絶縁基板を用いるが、
導電体の周囲を絶縁膜などで覆って構成されたものであ
ってもよい。なお、基板７は、真空槽２に設けられた出
入口２ａを通して挿入または取り出しができるようにな
っている。

【００１４】捕集電極９，１０は銅などの金属材料を板
状に形成したものであり、真空槽２の外部に配置された
捕集用電源１７から配線１８を通して直流電圧が印加さ
れチャージアップすることにより真空槽２内の浮遊物を
その表面に吸着する機能を有している。なお、捕集電極
９，１０の表面は平坦でもよいが、例えば表面を凹凸に
して表面積を大きくすれば、大量の浮遊物を吸着するこ
とができる。

【００１５】捕集電極９，１０に印加される直流電圧
は、正の直流電圧であるが、負の直流電圧でもよい。捕
集電極９，１０に対して、正または負の直流電圧のいず
れが印加されるかは、真空槽２内の浮遊物の種類などに
よる。なお、捕集電極９，１０に印加される直流電圧の
値が大きければ真空槽２内の浮遊物を引き寄せることが
できる範囲は広くなるが、大きすぎると放電が生じやす
くなるので、放電が生じない程度の大きさとする必要が
ある。

【００１６】遮蔽板１３は、基板７に対する真空処理
（蒸着）中において捕集電極９の表面にも不要に成膜さ
れることを防止する機能を有するものであり、駆動機構
１５によって、真空処理（蒸着）中には捕集電極９の基
板保持部６側の表面を覆う遮蔽位置（図３，図４参照）
にあり、真空処理の前後の工程においては捕集電極９の
表面から離れた退避位置（図１，図２参照）に退避され
るようになっている。遮蔽板１４も、同様に、駆動機構
１６によって、真空処理（蒸着）中には捕集電極１０の
基板保持部６側の表面を覆う遮蔽位置（図３，図４参
照）にあり、真空処理の前後の工程においては捕集電極
１０の表面から離れた退避位置（図１，図２参照）に退
避されるようになっている。

【００１７】遮蔽板１３，１４は、絶縁材料、例えばセ
ラミックスによって形成されている。遮蔽板１３，１４
が例えば導電性材料によって構成されていると、これら
遮蔽板１３，１４の存在によって基板７の周囲の電界分
布が乱され、これにより基板７上に均質に成膜できなく
なるなどの影響が生じるからである。

【００１８】遮蔽板１３，１４は、捕集電極９，１０と
同様に例えば方形状に成形したものであるが、捕集電極
９，１０よりも大きな面積を有していることが望まし
い。なお、遮蔽板１３，１４の代わりに、捕集電極９，
１０を挿入可能な籠状構造とし、捕集電極９，１０の周
囲全体を囲むようにした遮蔽部材を用いるようにしても
よく、これにより捕集電極９，１０への不要な成膜をよ
り効果的に防止することができる。

【００１９】駆動機構１５は、支持軸１９を回転中心と
して、遮蔽板１３を回転方向Ａに沿って遮蔽位置と退避
位置との間で変位させるためのものである。同じく、駆
動機構１６は、支持軸２０を回転中心として、遮蔽板１
４を回転方向Ａと同じ回転方向Ｂに沿って遮蔽位置と退
避位置との間で変位させるためのものである。なお、駆
動機構１５，１６としては、遮蔽板１３，１４を、基板
７に対して垂直な方向（上下方向）Ｃに沿って変位させ
るようなものを用いるようにしてもよい。このような機
構は、例えば上述した籠状構造を有する遮蔽部材を用い
る場合などに適している。

【００２０】次に、以上のように構成された真空処理装
置１の作用について説明する。

【００２１】（真空処理前）まず、排気系３により、真
空槽２の内部が例えば約１．３３×１０^-4Ｐａ以下の真
空圧力に達するまで排気がなされる。この際、駆動機構
１５，１６により、遮蔽板１３，１４を、捕集電極９，
１０から離れた退避位置（図１および図２参照）に変位
させる。この状態で、捕集電極９，１０に対して捕集用
電源１７から所定の直流電圧がそれぞれ印加される。こ
れにより、捕集電極９，１０は見かけ上チャージアップ
状態となるので、真空槽２内の浮遊物は、基板７の表面
に付着することなく、捕集電極９，１０に引き寄せられ
てその表面に吸着される。このようにして、真空処理前
における捕集電極９，１０による浮遊物の捕集が行われ
る。

【００２２】（真空処理中）真空槽２の内部が目標の真
空度に達したら、駆動機構１５，１６により、退避位置
にある遮蔽板１３，１４を、図３および図４に示したよ
うに、捕集電極９，１０の表面を覆う遮蔽位置に変位さ
せる。その後、蒸発源４により基板７に対して成膜が開
始なされる。このとき、捕集電極９，１０は遮蔽板１
３，１４により覆われているため、捕集電極９，１０に
対して蒸着材料が付着して成膜されることはない。な
お、図４は図３に示した位置関係を上下逆転させて表し
たものである。

【００２３】この真空処理中では、捕集電極９，１０に
は直流電圧の印加を維持し、チャージアップ状態のまま
とする必要がある。これは、捕集電極９，１０に対する
直流電圧の印加を中止してしまうと、捕集電極９，１０
の表面に既に吸着されている浮遊物が捕集電極９，１０
から離れて真空槽２内に再度浮遊してしまい、その浮遊
物が基板７の表面に付着してしまう虞があるからであ
る。

【００２４】なお、上述したように、遮蔽板１３，１４
は絶縁材料によって形成されている。そのため、捕集電
極９，１０に印加する直流電圧の値を真空処理において
基板保持部６などに印加されるバイアス電圧の値よりも
十分に小さくなるようにしておけば、チャージアップ状
態の捕集電極９，１０がこの真空処理に与える影響は殆
どない。

【００２５】このように本実施の形態の真空処理装置１
では、微粒子（パーティクル）のような浮遊物の付着を
防止しつつ、絶縁性の基板７に対して成膜を行うことが
できる。

【００２６】（真空処理後の大気導入）真空処理が終了
した後には、基板７を真空槽２から取り出すために、ガ
スライン５を通して真空槽２内に大気が導入される。こ
の大気導入の際には例えば窒素ガスが用いられる。ここ
で、ガスライン５には、外部からの微粒子などの混入を
避けるためのフィルタ（図示せず）が設けられている
が、このフィルタにより微粒子などを完全に捕獲できる
保証はない。そこで、大気導入の際には、駆動機構１
５，１６により、遮蔽位置にある遮蔽板１３，１４をそ
れぞれ再び退避位置に変位させるものとする。

【００２７】このときも捕集電極９，１０に対して捕集
用電源１７により所定の直流電圧を印加したままにして
おくことにより、ガスライン５を通して真空槽２内に窒
素とともに混入した微粒子（浮遊物）は、基板７の表面
に付着することなく、チャージアップ状態の捕集電極
９，１０に引き寄せられてその表面に吸着される。この
ようにして、本実施の形態では、大気導入の際に外部か
らの微粒子を含む浮遊物が流入しても、この浮遊物は捕
集電極９，１０によって捕集されるため、基板７に形成
された膜に対して付着し、膜品質を損なうことがない。

【００２８】大気導入が終了した後、基板搬送装置（図
示せず）により基板７が搬送用カセットに挿入される。
その後、捕集電極９，１０に対する直流電圧の印加が停
止される。

【００２９】以上のように、本実施の形態では、真空処
理前および真空処理後（大気導入の際）に、捕集電極
９，１０に対して直流電圧を印加して真空槽２内の浮遊
物を捕集するようにしているので、真空処理、例えば成
膜処理においては基板上で所謂プラット（膜抜け）の発
生を防止することができる。これにより、基板上に形成
される半導体素子などの歩留まりを向上させることがで
きると共に、その製造コストを削減することが可能にな
る。

【００３０】また、真空処理前においては、真空槽２の
排気と並行して捕集電極９，１０により浮遊物の捕集を
行っているので、基板７に対する、真空槽内の排気を含
む真空処理全体の処理時間を短縮することができる。

【００３１】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は上記の実施の形態に限定されることな
く、種々の変形が可能である。

【００３２】例えば、図５に示したように、捕集電極
９，１０の他に、別の捕集電極２１，２２を基板７の周
囲に配置するようにしてもよい。これにより、真空槽２
内の浮遊物に対する捕集電極の捕集量をさらに向上させ
ることができる。なお、この場合、例えば、捕集電極
９，１０に対して正の直流電圧を印加するとともに、捕
集電極２１，２２に対して負の直流電圧を印加するよう
にしてもよい。

【００３３】また、図５に示した４つの捕集電極９，１
０，２１，２２を基板７の周囲に配置する代わりに、図
６に示すような例えば筒状構造を有する捕集電極２３を
基板７の周囲に配置するようにしてもよい。この場合、
捕集電極２３と同様な筒状構造とし、基板７と捕集電極
２３の間に、上下方向Ｄに沿って挿入可能な遮蔽部材２
４を用いるようにすればよい。

【００３４】さらに、真空処理の前後の浮遊物の捕集時
に捕集電極９，１０に印加する直流電圧の値と、真空処
理中の直流電圧の値を変えるようにしてもよい。例え
ば、真空処理の前後では、浮遊物の捕集範囲を広げるた
めに、放電などが生じない程度の比較的高い捕集用直流
電圧を捕集電極９，１０に印加する。一方、真空処理中
においては、捕集した浮遊物が捕集電極９，１０から離
れて真空槽２内に浮遊しない程度の、捕集用直流電圧の
値よりも低い直流電圧を印加するようにする。これによ
り、真空処理装置全体の消費電力を低減することができ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の記載の真空
処理装置によれば、浮遊物を捕集するための捕集電極を
真空槽内に配置し、かつ、捕集電極に対して直流電圧を
印加するようにしたので、例えば真空処理の前後におい
て、真空槽内の浮遊物を効果的に捕集することができ、
これにより、基板上に形成される半導体素子などの歩留
まりを向上させることができると共に、その製造コスト
を削減することが可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る真空処理装置の概
略構成を表す図である。

【図２】図１に示した真空槽内の、基板保持部に保持さ
れた基板、捕集電極および遮蔽板の位置関係を説明する
ための斜視図である。

【図３】図１に示した真空処理装置の、真空処理中にお
ける概略構成を示す図である。

【図４】図３に示した真空槽内の、基板、捕集電極、お
よび遮蔽板の位置関係を説明するための斜視図である。

【図５】捕集電極の他の例を説明するための斜視図であ
る。

【図６】捕集電極および遮蔽部材の更に他の例を説明す
るための斜視図である。

【符号の説明】

１…真空処理装置、２…真空槽、３…排気系、４…蒸発
源、５…ガスライン、６…基板保持部、７…基板、８，
１１，１２…支持部材、９，１０，２１，２２，２３…
捕集電極、１３，１４…遮蔽板、１５，１６…駆動機
構、１７…捕集用電源、１８…配線、１９，２０…支持
軸、２４…遮蔽部材。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空槽内の基板保持部に保持された絶縁
   性の基板に対して真空処理を施すための真空処理装置で
   あって、 前記真空槽内の前記基板への真空処理に対して実質的に
   影響のない位置に配置された浮遊物捕集用の捕集電極
   と、 前記捕集電極に対して正または負の直流電圧を印加する
   電圧印加手段とを備えたことを特徴とする真空処理装
   置。
2. 【請求項２】 更に、前記捕集電極の前記基板保持部側
   の表面を覆う遮蔽位置と前記捕集電極の表面から離れた
   退避位置との間で変位可能な絶縁性の遮蔽部材と、 この遮蔽部材を遮蔽位置と退避位置との間で変位させる
   ための駆動機構とを備えたことを特徴とする請求項１記
   載の真空処理装置。
3. 【請求項３】 前記駆動機構は、前記遮蔽部材を、真空
   処理中においては遮蔽位置に、真空処理の前後において
   は退避位置にそれぞれ変位させることを特徴とする請求
   項２記載の真空処理装置。
4. 【請求項４】 前記真空処理は、蒸着、スパッタリン
   グ、ＣＶＤまたはイオン注入のいずれか１つの処理であ
   ることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。