JP2005290499A

JP2005290499A - 真空装置

Info

Publication number: JP2005290499A
Application number: JP2004109158A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Yokoyama; 隆浩横山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】本発明は、チャンバー内のプラネタリで発生したダストの悪影響を回避できるようにした真空装置を提供するものである。
【解決手段】本発明の真空装置１は、真空排気手段と真空チャンバー２を有し、前記真空チャンバー２内の摩擦駆動によるダスト発生部の近傍にダスト吸引手段１０が設けることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば半導体ウエハー等の基板への真空蒸着、スパッタ等に適用される真空装置に関する。

例えば半導体装置の製造に際して、半導体ウエハーに形成する電極、配線等は、真空蒸着装置あるいはスパッタ装置等の所謂真空装置を用いて行われる。
半導体ウエハーなどに用いる真空装置、例えば真空蒸着装置において、真空状態を保つチャンバー内に蒸着源と、レール上を自転しながら公転するように移動するプラネタリと呼ばれる半導体ウエハー保持手段とを備えた真空装置が知られている。

図５は、従来の真空蒸着装置の要部を概略的に示す。この真空蒸着装置３０は、真空チャンバー３２内に、蒸着源（図示せず）と複数の半導体ウエハー３６を保持して自転・公転するプラネタリ３４を備えて構成される。プラネタリ３４は、円板状或いは略円錐状をなし、半導体ウエハー３６を保持する面（円板面、円錐の底面）を斜め下向きとなるように回転可能な軸３８に一体に取り付けられ、その円周側部が断面Ｌ字形状をなす環状レール３３に摩擦接触しながら回転移動できるように配置される。一方、図示せざるも軸３８は、環状レール３３に対向して配置され、駆動軸（モーター軸）に一体の回転円板の周辺側の位置に、例えばベアリング軸受けを介して回転可能に支持される。真空チャンバー３２は、蒸着時には真空ポンプ３１により所要の真空度に維持され、半導体ウエハー３６の配設、あるいは取出し時には真空ポンプ３１を解除して大気圧に戻される。

蒸着時、プラネタリ３４は、駆動軸を介して回転する回転円板に追従して駆動軸を中心に公転すると共に、環状レール３３にガイドされながら環状レール３３との摩擦接触で軸３８を中心に自転する。すなわち、プラネタリ３４は、環状レール３３との摩擦駆動により自転しながら、環状レール３３に沿って公転される。このプラネタリ３４の自公転により、プラネタリ３３に保持された半導体ウエハー３６の表面に蒸着源からの物質が均一に蒸着される。

特許文献１は、蒸着装置の上部通孔部にダストシューターとフィルタを備え、蒸着装置内のダストを吸着除去し蒸着面にダストが付着するのを防止する装置が開示されている。
特許文献２は、プラズマ蒸着、エッチング装置であって、プラズマの衝突によりダスト吸着板を高温加熱することでダストを吸着除去する装置が開示される。
特公平０３−５９９８３号公報特開平１０−２７３７７２号公報

上述の真空蒸着装置３０は、プラネタリ３４を自公転させたときにプラネタリ３４と環状レール３３の接触ポイント部分で摩擦が生じ、その摩擦部分からダスト（粉塵）３７が発生するため真空チャンバー３２内の汚染及び蒸着膜への汚染を引き起こしていた。特に、蒸着語に半導体ウエハーを取り出す際には、真空ポンプ３１を解除し、超真空状態のチャンバー３２内にＮ２ガスを注入口３５より注入し真空破壊をして徐々に大気圧に圧力を戻す。このときＮ２ガスの注入圧力によって、ダスト３７を飛散させてしまいチャンバー３２内を汚染してしまう。さらに、環状レール３３とプラネタリ３４から発生するダスト３７が、真空ポンプ３１に直接排気された場合に、ポンプの劣化を促進させるなどの悪影響を及ぼす恐れがある。

上述のプラネタリと環状レール間の摩擦駆動で発生するダストの悪影響は、スパッタ装置などの真空装置においても同様に発生する。このようなダストは、高真空で超クリーンな精密機器になればなるほど問題となっていた。

本発明は、上述の点に鑑み、チャンバー内のプラネタリで発生したダストの悪影響を回避できるようにした真空装置を提供するものである。

本発明の真空装置は、真空排気手段と真空チャンバーを有し、前記真空チャンバー内の摩擦駆動によるダスト発生部の近傍にダスト吸引手段が設けることを特徴とする。

上記真空装置は、前記真空チャンバー内を真空排気する真空ポンプと、ダスト吸引用の真空ポンプを共用することが好ましい。ダスト発生部の近傍にダスト保持手段を有することが好ましい。真空チャンバー外に配置された真空ポンプへのダスト防止用のダストトラップ手段を設けることが好ましい。

本発明の真空装置では、真空チャンバー内のダスト発生部の近傍にダスト吸引手段が設けられるので、摩擦駆動で発生したダストは直にダスト吸引手段によって排出され、チャンバー内のダスト汚染が軽減される。さらに、このダスト吸引用の配管と、チャンバー内を真空に引く真空ポンプとが共用されるので、新たに真空ポンプを増設する必要がない。
ダスト発生部の近傍にダスト保持手段を有するので、発生したダストがこのダスト保持手段に捕らえられ周囲への発散が防止される。真空チャンバー外にダストトラップ手段が設けられるので、ダスト廃棄用の配管途中でダストを捕獲し真空ポンプへのダスト進入を阻止できる。

本発明の真空装置によれば、真空チャンバー内の稼動部から発生するダストの低減を図ることができる。ダストが発生した直後に、そのダストを排除することができる。ダストの排気を行うために、既存の真空排気ラインを用いることができ、設備の簡素化を図ることができる。
プラネタリに保持されているウエハーの蒸着膜に対する汚染が軽減され、品質の高い製品を製造することができる。蒸着源、スパッタ源への汚染が軽減される。チャンバーの汚染、真空ポンプへのダメージがなくなるためメンテナンス回数も削減され、設備の稼働率も向上することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施の形態に係る真空装置を示す。本例は真空蒸着装置に適用した場合である。
本実施の形態に係る真空装置１は、図３に示すように、真空チャンバー２内に、蒸着源５と、複数の半導体ウエハー９を保持して自転・公転するプラネタリ４を備えて構成される。プラネタリ４は、円板状或いは略円錐状、本例では円板状をなし、半導体ウエハー９を保持する面（円板の底面）を斜め下向きとなるように回転自在な軸６に一体に取り付けられ、その円周側部が断面Ｌ字形状をなす環状レール３に摩擦接触しながら回転移動できるように配置される。一方、環状レール３に対向して回転円板２２が配置される。回転円板２２は、その中心に駆動モーター２０の駆動軸（モーター軸）２１が連結され、モーター２０の駆動により、駆動軸２１を中心に回転するようになされる。プラネタリ４は、その軸６が回転円板２２の周辺側の位置に例えばベアリング軸受け２３に支持され、軸６と共に回転自在とされる。真空チャンバー２は、図１に示すように、真空チャンバー２内を高真空にするために、メイン配管１４を通じて真空チャンバー２外に配置された真空ポンプ１１に接続される。

プラネタリ４は、軸６を支持した回転円板２２がモーター２０の駆動で駆動軸２１を中心に回転することにより、環状レール３にガイドされながら公転する。同時にプラネタリ４は、その円周側部が環状レール３の内面との摩擦により、公転した時に軸６と共に自転するようになされる。

プラネタリ４には、図２に示すように、その円板底面８に蒸着すべき複数の半導体ウエハー９が保持される。プラネタリ４は、回転円板２２の同一円周上に例えば等角間隔を置いて複数自転可能に支持される。駆動モーター２０は、真空チャンバー２の外部上面に配置することもでき、あるいは真空チャンバー２の実質的な蒸着室と気密的に仕切られたモーター室に配置することができる。駆動モーター２０をこの真空チャンバー内に配置するときは、図３に示すように、モーター２０の下部にモーターの周辺から発生するゴミを受ける受け皿２４が設けられている。

一方、本実施の形態においては、図１に示すように、真空チャンバー２内のプラネタリ４が回転移動する環状レール３から真空チャンバー２の外部へ発生するダストを吸引して排除するためのダスト吸引手段１０が設けられる。このダスト吸引手段１０は、環状レール３上をプラネタリ４が摩擦駆動によって発生するダスト発生部の近傍、本例では環状レール３のプラネタリ４との接触面に連通するように設けられる。

すなわち、真空チャンバー２内のプラネタリ４が回転移動する環状レール３上に複数の排気口１６が備え付けられる。各排気口１６は、環状レール３内に形成したダスト吸引用の排気配管１５に接続され（図１、図４参照）、チャンバー２の外に配置されたダスト吸引用の配管１８に通じている。ダスト吸引用の配管１８はメイン配管１４に連通される。本例では、ダスト吸引用の吸引ポンプ、すなわち真空ポンプを、真空チャンバー２内を高真空にするためのメイン真空ポンプ１１と共用している。なお、ダスト吸引用ポンプは、メイン真空ポンプ１１とは独立に設けることも可能である。ダスト吸引用の配管１８は分岐され、一方のメイン配管１４に連通する配管部の途中に、吸引したダストを真空ポンプ１１へ流れるのを阻止するフィルタ１３が配置される。また他方の下方に向かう配管部の下端には、吸引し分岐点から自然落下したダストを捕獲し収容するダストトラップ部１２が配置される。さらに、環状レール３の面のダスト発生部の近傍に、発生したダストを発散しないように保持して留め置くための刷毛状体等で形成したダスト保持手段１９を設けることもできる。

次に、本実施の形態の真空蒸着装置１の動作を説明する。
半導体ウエハーに蒸着膜を成膜するときは、プラネタリ４に半導体ウエハー９を装着する。真空ポンプ１１により真空チャンバー２内が例えば１０^−４〜１０^−７Ｐａ程度の高真空に排気される。駆動モーター２０を介して回転円板２２が回転することで、プラネタリ４が公転すると同時に、環状レール３に接触して移動し自転する。このプラネタリ４の自公転により、蒸着源５からの蒸発材料が半導体ウエハー９の表面に均一成膜される。

一方、プラネタリ４が環状レール３に沿って摩擦接触で回転移動することにより、ダスト７が発生する。このダスト７は、ダスト吸引手段１０を通じて外部に排出される。すなわち、ダスト７は、真空ポンプ１１により環状レール３に設けられた排気口１６から排気配管１５、外部の配管１８を通じて外部に吸引排出される。外部に排出されたダスト７は、フィルタ１３で真空ポンプ１１へのダスト流れが阻止され、また配管１８の分岐点で自然落下したダストがダストトラップ部１２に捕獲され溜め置かれる。また、環状レール３にダスト保持手段、例えば刷毛１９が設けられるときは、この刷毛で発生直後のダスト７が捕まり周囲に発散するのが阻止され、ダスト吸引手段１０を通じて効率良く排除できる。

このように、環状レール３の周囲に排気口１６を設けることでプラネタリ４とレール３の摩擦によるダスト７を、すばやく除去することができる。この排気口１６の吸引によって、プラネタリ４が回転することで発生する遠心力によるダスト７の巻上げ、拡散を防ぎつつダスト吸引することができる。

本実施の形態に係る真空装置によれば、環状レール３の周囲に排気口１６を設けこの排気口１６をダスト吸引手段１０に連通させることで、真空チャンバー２内のダスト汚染を軽減することができる。さらに、この排気口１６に繋がるダスト吸引排気配管１５は、真空チャンバー２内を真空に引く真空ポンプ１１に接続されているため、新たに真空ポンプを増設することなく配置することができる。
プラネタリ４の内壁に装着されている半導体ウエハー９の蒸着膜に対する汚染が軽減され、品質の高い製品を製造することができる。真空チャンバー２の蒸着材料への汚染が軽減される。
真空状態から真空破壊したとき、Ｎ_２の注入を行ってもダストの飛散がなくなる。
真空チャンバー２の汚染、真空ポンプ１１へのダメージがなくなるためメンテナンス回数も削減され、設備の稼働率も向上することができる。

上例では、本発明を真空蒸着装置に適用したが、その他スパッタ装置等の真空装置に適用することはできる。

本発明に係る真空装置の一実施の形態に係る模式図である。本発明に係る真空装置のプラネタリ拡大図である。本発明に係る真空装置のチャンパーの拡大図である。本発明に係る真空装置の排気口の拡大図である。従来の真空装置の模式図である。

符号の説明

１・・真空装置、２・・真空チャンバー、３・・環状レール、４・・プラネタリ、５・・蒸着源、６・・軸、７・・ダスト、８・・円板底面、９・・半導体ウエハー、１０・・ダスト吸引手段、１１・・真空ポンプ、１２・・ダストトラップ部、１３・・フィルタ、１４・・メイン配管、１５・・排気配管、１６・・排気口、１８・・配管、１９・・ダスト保持手段、２０・・駆動モーター、２１・・駆動軸、２２・・回転円板、２３・・ベアリング軸受け、２４・・受け皿、３０・・真空蒸着装置、３１・・真空ポンプ、３２・・真空チャンバー、３３・・環状レール、３４・・プラネタリ、３６・・半導体ウエハー、３７・・ダスト、３８・・軸

Claims

真空排気手段と真空チャンバーを有し、前記真空チャンバー内の摩擦駆動によるダスト発生部の近傍にダスト吸引手段が設けられて成る
ことを特徴とする真空装置。
前記真空チャンバー内を真空排気する真空ポンプと、ダスト吸引用の真空ポンプを共用する
ことを特徴とする請求項１記載の真空装置。
前記ダスト発生部の近傍にダスト保持手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載の真空装置。
前記真空チャンバー外に配置された真空ポンプへのダスト防止用のダストトラップ手段を設ける
ことを特徴とする請求項１記載の真空装置。