JP2008081768A - 真空成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】着脱容易であって、比較的小型の遮蔽体により、無用な蒸発粒子を遮蔽および捕捉することができる真空成膜装置を提供することを課題とする。
【解決手段】真空チャンバ２内に、ワークＷと蒸発材料源４とを上下に対向位置して配置した真空蒸着装置１において、蒸発材料源４を囲むと共に、上端開口部において蒸発材料源４からの蒸発流Ａの拡散範囲をワークＷの大きさに対応するように規制する筒状の遮蔽体５を、備えたことものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空状態にて成膜対象物に対して成膜処理を行う蒸着装置やスパッタリング装置等の真空成膜装置に関するものである。

従来、この種の真空成膜装置として、真空チャンバと、真空チャンバ内に設けられ、蒸発粒子を発生する蒸発材料源と、蒸発材料源に対向配置され成膜対象物を保持するワーク保持部と、蒸発材料源とワーク保持部との間に隔板様に介設され、蒸発材料源からの蒸発流を成膜対象物（ワーク保持部）に対応するように規制する開口部を有した遮蔽板と、を備えたものが知られている。（特許文献１参照）。遮蔽板は、真空チャンバの内壁に形成した左右の取付部に引出し式で着脱自在に取り付けられており、蒸発材料源から拡散し、上方放射状に流れる蒸発粒子のうち、成膜対象物（ワーク保持部）から外れるものを遮蔽および捕捉するようになっている。この遮蔽板を定期的に交換・再生することにより、捕捉された蒸発粒子により生成されるパーティクルの剥離を防止し、剥離したパーティクルが成膜対象物に付着して製品の歩留まりを悪化させることを抑えている。
特開平５−７０９３１号公報

しかしながら、このような遮蔽板では、真空チャンバを上下に分断するように設けられているため、真空チャンバの開口部幅を両内壁の離間寸法と同寸法にしないかぎり、遮蔽板の取り外しが不可能であり、且つ交換作業が煩雑になる問題があった。また、遮蔽板が真空チャンバの両内壁の離間寸法と同寸法を有しているため、過剰な大きさになってしまい、メンテナンスに時間がかかると共に、コストがかかる問題があった。

本発明は、着脱容易であって、比較的小型の遮蔽体により、無用な蒸発粒子を遮蔽および捕捉することができる真空成膜装置を提供することを課題としている。

本発明の真空成膜装置は、真空チャンバ内に、成膜対象物と蒸発材料源とを上下に対向位置して成る真空成膜装置において、蒸発材料源を囲むと共に、上端開口部において蒸発材料源からの蒸発流の拡散範囲を成膜対象物の大きさに対応するように規制する遮蔽体を、備えたことを特徴とする。

この構成によれば、真空チャンバの内壁および構成部品に蒸発粒子が付着することを確実に防止することができると共に、遮蔽体自体をコンパクトに構成することができる。そのため、メンテナンスにかかる時間およびコストを軽減することができる。また、遮蔽体の設置構造を単純化することができる。

この場合、遮蔽体が、円筒状に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、より一層遮蔽体の構造を単純化することができると共に、その設置構造も単純化することができる。また、真空チャンバの内壁および構成部品に蒸発粒子が付着するのを、効果的に防止することができる。

この場合、遮蔽体は、真空チャンバの底壁の上面に着座しており、底壁の上面には、中心部に蒸発材料源が位置するように遮蔽体を位置決めする位置決め部材が配設されていることが好ましい。

この構成によれば、遮蔽体を位置決め状態で簡単に設置することができると共に簡単に取り外すことができる。

この場合、遮蔽体の内周面は、微小な凹凸形状に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、遮蔽体の内周面の表面積を大きくすることができる。これにより、蒸発粒子が付着しやすくなり、より多くの蒸発粒子を捕捉することができるため、真空チャンバの内壁や構成部品に蒸発粒子が付着することを更に防止することができる。また、遮蔽体の内周面に付着したパーティクルが剥離し難くなるため、遮蔽体の交換周期を長くすることができ、メンテナンスにおける時間およびコストを更に軽減することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の真空成膜装置を適用した真空蒸着装置について説明する。この真空蒸着装置は、内部を真空にした状態で、蒸発材料を蒸発させ、これにより発生した蒸発粒子をワーク（成膜対象物）に付着、推積させて薄膜を形成する、いわゆる真空蒸着を行うものである。

図１で示すように、真空蒸着装置１は、箱形の真空チャンバ２と、真空チャンバ２に外部から接続され、チャンバ内を真空もしくは大気圧に調整可能な圧力調整機構３と、真空チャンバ２の底壁２１上に配設され、蒸発粒子を発生させる蒸発材料源４と、蒸発材料源４を囲むように底壁２１上に設置した遮蔽体５と、蒸発材料源４に対向配置されると共に成膜されるワークＷを保持するワーク保持部６と、蒸発材料源４からの蒸発流Ａを遮断するシャッタ機構７と、各装置を統括制御する制御装置（図示省略）と、を備えている。

真空チャンバ２は、天壁２０、底壁２１、奥壁２２および両側壁２３,２３を有すると共に、正面に図外の開閉扉を有し、箱状に形成されている。真空チャンバ２の底壁２１上には、遮蔽体５を位置決め保持する位置決め部材２５が設けられている（詳細は後述する）。また、真空チャンバ２の側壁２３には、チャンバ内部を真空引きするための真空吸引口２７と、内部に不活性ガスを供給するためのガス供給口２８が形成されている。

圧力調整機構３は、真空チャンバ２内部を真空引きする真空吸引機構３１と、真空チャンバ２内部に不活性ガスを供給することで、内部圧力を大気圧に調整するガス供給機構３２を備えている。

真空吸引機構３１は、真空チャンバ２の真空吸引口２７に接続されており、真空ポンプ８１と、真空吸引口２７と真空ポンプ８１を接続する真空配管８２とを有している。真空配管８２には真空チャンバ２側から真空計８３、圧力調整バルブ８４およびメインバルブ８５が介設されている。メインバルブ８５は電磁弁で構成されており、メインバルブ８５が「開」状態の時、真空チャンバ２と真空ポンプ８１が連通するため、この状態において、真空チャンバ２内の真空引きが行われる。

ガス供給機構３２は、真空チェンバ２のガス供給口２８に接続されており、不活性ガスである窒素ガスを収納するガスボンベ９１と、ガスボンベ９１とガス供給口２８を接続するガス供給管９２とを有している。ガス供給管９２には、電磁弁で構成されたガスバルブ９３および不活性ガスの供給量を制御するためのマスフローコントローラ９４が介設されている。これら装置により、ワーク交換等の作業に際し、真空チャンバ２内に不活性ガスを導入することで真空チャンバ２内部を大気圧と同圧にして、開閉扉を開放する。

蒸発材料源４は、蒸発粒子の蒸発流Ａを発生させるアルミニウムなどの蒸発材料４１と、蒸発材料４１を保持するルツボ４２を有している。また、蒸発材料源４は、加熱機構を有しており、蒸発材料４１を加熱させ、蒸発させることにより、蒸発粒子を発生させる。なお、蒸発材料源４から発生した蒸発流Ａは、一定の立体角内で上方放射状に流れる。

ワーク保持部６は、天壁２０に設置されており、ワークＷをその表面が蒸発材料４１側に向く様に上側から保持している。また、本実施形態においては、ワーク保持部６が真空チャンバ２に固定されたものであり、１枚のワークＷを保持するものを使用しているが、成膜処理時に回転駆動するものを使用してもよいし、複数枚のワークＷをいっしょに保持するものでもよい。

シャッタ機構７は、蒸発材料源４からの蒸発流Ａをウォーミングアップ時等において遮断制御するものであり、直接、蒸発流Ａを遮断する円板状のシャッタ板７１と、シャッタ板７１を縁部で支持するシャッタ支持軸７２と、シャッタ支持軸７２を介して、シャッタ板７１を旋回運動させるシャッタモータ７３を備えている。シャッタ板７１は水平に配設される一方、シャッタ支持軸７２は鉛直に配設され、底壁２１を貫通したシャッタ支持部７２の下端部にシャッタモータ７３が連結されている。シャッタモータ７３は、真空チャンバ２の外部に配設されており、制御装置（図示省略）の開閉指令により、シャッタ支持軸７２を介して、シャッタ板７１を、ワークＷへの蒸発流Ａを完全に遮断する遮断位置と非遮断位置との間で旋回させる。

次に、図２を参照して遮蔽体５廻りおよび遮蔽体５について詳細に説明する。上記したように、真空チャンバ２の底壁２１上には、遮蔽体５を位置決めする位置決め部材２５が設けられている。位置決め部材２５は、蒸発材料源４を中心にして三方に１個ずつ配設された位置決め突起１０１で構成されており、この３つの位置決め突起１０１により、遮蔽体５は中心部に蒸発材料源４がくるよう、かつ、外周面が３つの位置決め突起１０１により位置規制されるように位置決めされる。すなわち、遮蔽体５は、３つの位置決め突起１０１を案内にして、底壁２１上に着座するようになっている。なお、本実施形態の位置決め部材２５は、遮蔽体５を外側から押さえるよう位置規制しているが、遮蔽体５の内周面を位置規制するように形成しても良い。

このように位置決め部材２５を、３つの位置決め突起１０１で構成することにより、位置決め部材２５の構造を単純化することができる。また、遮蔽体５の着脱が極めて容易に行うことができる。

遮蔽体５は、円筒状の形状を有しており、アルミニウム・ステンレス・チタン等の金属パイプを切断して形成されている。遮蔽体５の内径Ｌ３および長さＬ４は、上端開口部において、蒸発材料源４からの蒸発流Ａの拡大範囲を、ワークＷの大きさに対応するように規制するべく形成されている（詳細は後述する）。そのため、蒸発材料源４から発生した蒸発粒子のうち、ワークＷを達しないものは、遮蔽体５に捕捉されるようになっている。

このような、遮蔽体５を使用することにより、真空チャンバ２の内壁および構成部品に蒸発粒子が付着することを防止することができると共に、遮蔽体５の交換が容易な上、体積および付着面の面積を抑えることができるため、メンテナンスにかかる時間およびコストを軽減することができる。

また、遮蔽体５の内周面は、微小な凹凸形状に加工されている。例えば、遮蔽体５の内周面をローレット加工等により荒げるようにしている。これにより、遮蔽体５の内周面の表面積が多くなるため、遮蔽体５の内周面に蒸発粒子が付着しやすくなる。そのため、より大きくの蒸発粒子を捕捉することができ、真空チャンバ２の内壁や構成部品に蒸発粒子が付着することを更に防止することができる。また、遮蔽体５の内周面に付着したパーティクルが剥離し難くなるため、遮蔽体５の交換周期を長くすることができ、メンテナンスにおける時間およびコストを更に軽減することができる。

なお、本実施形態においては、遮蔽体５が円筒状に形成されているが、例えば、角筒状に形成しても良いし、上部が開口したドーム状に形成されていてもよい。さらには、胴部に対し上端開口部が細径となる形状であっても良い。しかしながら、本実施形態のように、遮蔽体５が円筒状に形成されていることにより、より一層遮蔽体５の構造を単純化することができると共に、その設置構造も単純化することができ、また、真空チャンバ２の内壁および構成部品に蒸発粒子が付着するのを、効果的に防止することができる。

ここで、図３を参照して、遮蔽体５の内径Ｌ３および長さＬ４における条件について詳細に説明する。上記したように、遮蔽体５の内径Ｌ３および長さＬ４は、上端開口部において蒸発材料源４からの蒸発流Ａの拡大範囲をワークＷの大きさに対応するように規制するべく形成されている。このように形成するためには、蒸発材料源４の蒸発材料４１が実質的に点とみなせる場合、ワークＷの直径Ｌ１と、ワークＷと蒸発材料４１との距離Ｌ２との比が、遮蔽体５の内径Ｌ３と、遮蔽体５の高さＬ４から底壁２１と蒸発材料４１との距離Ｌ５を除いた値との比と、等しくなる必要がある（Ｌ１：Ｌ２＝Ｌ３：Ｌ４−Ｌ５）。たとえば、ワークＷの直径Ｌ１が４０ｃｍ、ワークＷと蒸発材料４１との距離Ｌ２が８０ｃｍ、底壁２１と蒸発材料４１との距離Ｌ５が４．３ｃｍであり、内径Ｌ３が７．５ｃｍの金属パイプを切断して遮蔽体５を形成しようとした場合、遮蔽体５の長さＬ４は、上記式より、Ｌ４＝（Ｌ２×Ｌ３÷Ｌ１）＋Ｌ５＝（８０ｃｍ×７．５ｃｍ÷４０ｃｍ）＋４．３ｃｍ＝１９．３ｃｍとなる。

次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態に係る真空蒸着装置１について、特に異なる部分を主に説明する。この実施形態において、位置決め部材２５は、蒸発材料源４を中心にして四方に１個ずつ配設され、断面Ｌ字状に形成されたＬ字位置決め具１０２で構成されている。この４つのＬ字位置決め具１０２により、遮蔽体５は中心部に蒸発材料源４がくるよう、かつ、外周面が４つのＬ字位置決め具１０２により位置規制されるように位置決めされる。すなわち、遮蔽体５は、４つのＬ状位置決め具１０２を案内にして、底壁２１上に着座するようになっている。なお、本実施形態においては、４つのＬ字位置決め具１０２により位置決めされているが、３つの位置決め具１０２により、三方から位置決めするものでも良い。

これらの構成によれば、真空チャンバ２の内壁および構成部品に蒸発粒子が付着することを確実に防止することができると共に、遮蔽体５自体をコンパクトに構成することができる。そのため、メンテナンスにかかる時間およびコストを軽減することができる。また、遮蔽体５の設置構造を単純化することができる。

本実施形態の真空蒸着装置を模式的に表わした断面図である。 真空蒸着装置における遮蔽体廻りの構成を示す平面図および側面図である。 真空蒸着装置のワーク、蒸発材料源、遮蔽体における距離および長さの条件を示す説明図である。 第２実施形態に係る真空蒸着装置の一部を模式的に表わした斜視図である。

符号の説明

１：真空蒸着装置、 ２：真空チャンバ、 ４：蒸発材料源、 ５：遮蔽体、 ２１：底壁、 ２５：位置決め部材、 Ａ：蒸発流、 Ｗ：ワーク

Claims (4)

1. 真空チャンバ内に、成膜対象物と蒸発材料源とを上下に対向位置して成る真空成膜装置において、
   前記蒸発材料源を囲むと共に、上端開口部において前記蒸発材料源からの蒸発流の拡散範囲を前記成膜対象物の大きさに対応するように規制する遮蔽体を、備えたことを特徴とする真空成膜装置。
2. 前記遮蔽体が、円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空成膜装置。
3. 前記遮蔽体は、前記真空チャンバの底壁の上面に着座しており、
   前記底壁の上面には、中心部に前記蒸発材料源が位置するように前記遮蔽体を位置決めする位置決め部材が配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の真空成膜装置。
4. 前記遮蔽体の内周面は、微小な凹凸形状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の真空成膜装置。

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