JP2008081769A

JP2008081769A - 真空成膜装置

Info

Publication number: JP2008081769A
Application number: JP2006261308A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Taguchi; 寛田口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】着脱容易であって、最小限の面積の遮蔽板により、無用な蒸発粒子を遮蔽および捕捉することができる。
【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成る真空蒸着装置１において、ワークＷと蒸発材料源４との間に配設され、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遮蔽板６１と、遮蔽板６１を着脱自在に支持する遮蔽板支持機構６２と、を備え、遮蔽板６１は、蒸発流Ａの最大拡散範囲に対応する外形を有すると共に、規制された拡散範囲に対応する開口部を有している。
【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、蒸発材料源における蒸発流の最大拡散範囲を超えて形成されているため、必要以上の面積を有しており、遮蔽板自体のコストがかかると共に、再生に時間および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、最小限の面積の遮蔽板により、無用な蒸発粒子を遮蔽および捕捉することの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、成膜対象物と蒸発材料源との間に配設され、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板と、遮蔽板を着脱自在に支持する支持手段と、を備え、遮蔽板は、蒸発流の最大拡散範囲に対応する外形を有すると共に、規制された前記拡散範囲に対応する開口部を有していることを特徴とする。

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防止することができると共に、遮蔽体自体の面積を最小限にすることができる。そのため、メンテナンスにおけ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、遮蔽板は、ドーナツ状に形成されていることが好ましい。

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、効果的に防止することができると共に、遮蔽板を容易に形成することができるため、本真空成膜装置の生産効率を向上させることができる。

この場合、支持手段は、真空チャンバの底壁上に立設したスタンドと、遮蔽板を支持すると共にスタンドに着脱自在に取り付けられた取付部材と、を有していることが好ましい。

また、取付部材は、スタンドに上側から抜差し自在に装着されていることが好ましい。

この構成によれば、遮蔽板を容易に着脱することが可能であるため、メンテナンスにおける労力を軽減することができる。

この場合、遮蔽板の裏面および開口部の内周面は、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、遮蔽板の裏面および開口部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、遮蔽板の当該箇所に付着したパーティクルが剥離し難くなるため、遮蔽板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することが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５と、蒸発材料源４とワーク保持部５との間において蒸発材料源４からの蒸発流Ａを規制する遮蔽機構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、チャンバ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５は、天壁に設置されており、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５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。

遮蔽機構６は、蒸発材料源４とワーク保持部５との間に配設された遮蔽板６１と、遮蔽板６１を蒸発材料源４の上部空間に保持する遮蔽板支持機構（支持手段）６２を有している。

遮蔽板支持機構６２は、遮蔽板６１の側方に接続された遮蔽板保持部（取付部材）１０１と、真空チャンバ２の底壁２１に対し垂直に立設され、遮蔽板６１を、遮蔽板保持部１０１を介して、着脱自在に設置するスタンド１０２と、を有している。

遮蔽板保持部１０１は、Ｌ字型の筒状に形成されており、一端は遮蔽板６１の側方に接続され、他端（下端）には断面六角形の軸穴が形成されている。また、スタンド１０２は、この軸穴と相補的形状を為す六角形の柱状に形成されている。すなわち、遮蔽板保持部１０１は、スタンド１０２に対し、上方から抜差し自在に装着されている。また、軸穴およびスタンド１０２を断面六角形とすることにより、遮蔽板６１は、遮蔽板保持部１０１を介して、水平方向で旋回しないように設置される。なお、上記した遮蔽体保持部１０１の軸穴およびスタンド１０２の形状は、断面六角形でなくとも、例えば、他の多角形やスプライン状に形成してもよい。すなわち、抜差し自在であって回転不能であればよい。また、スタンド１０２及び遮蔽板保持部１０１の接続部において、遮蔽板保持部１０１に径方向から螺合する止めネジを設け、遮蔽板６１側を抜け止めとするようにしてもよい。またさらに、スタンド１０２を丸棒状に形成すると共に、遮蔽板保持部１０１の端部にネジ止め式の接続部を有するものを使用しても良い（図２参照）。このような遮蔽板支持機構６２を有していることで、遮蔽板６１を極めて容易に着脱することが可能になり、メンテナンスにおける労力を軽減することができる。

遮蔽板６１は、ドーナツ状に形成されており、材質としては、アルミニウム・ステンレス・チタン等の金属で形成されている。遮蔽板６１の内径Ｌ１は、当該遮蔽板６１の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。また、遮蔽板６１の外径Ｌ２は、当該遮蔽板６１の外形が蒸発流Ａの最大拡散範囲に対応するように形成されている。

このような、遮蔽板６１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、遮蔽板６１自体の面積を最小限に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、遮蔽板６１の設置構造を単純化することができる。

また、遮蔽板６１の裏面（下面）および開口部の内周面は、微小な凹凸形状に加工されている。例えば、遮蔽体６１の当該箇所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、当該箇所の表面積が多くなるため、蒸発粒子が付着しやすくなる。そのため、より多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、遮蔽板６１の当該箇所に付着したパーティクルが剥離し難くなるため、遮蔽板６１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、遮蔽板６１がドーナツ状に形成されているが、例えば、外形や開口部が方形のものを使用しても良いし、全体が湾曲した形状のものを使用しても良い。しかしながら、本実施形態のように、遮蔽板６１がドーナツ状に形成されていることにより、より一層遮蔽板６１の構造の単純化することができる。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、遮蔽板６１の内径Ｌ１および外径Ｌ２について詳細に説明する。上記したように、遮蔽板６１の内径Ｌ１は、当該遮蔽板６１の開口部において、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。そのためには、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Ｌ３と、ワークＷと蒸発材料４１との距離Ｌ４との比が、遮蔽板６１の内径Ｌ１と、遮蔽板６１の上面と蒸発材料４１との距離Ｌ５との比と、等しくなる必要がある（Ｌ３：Ｌ４＝Ｌ１：Ｌ５）。例えば、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、遮蔽板６１の上面と蒸発材料４１との距離Ｌ５が１５ｃｍの場合、遮蔽体６１の内径Ｌ１は、上記式より、Ｌ１＝Ｌ３×Ｌ５÷Ｌ４＝４０ｃｍ×１５ｃｍ÷８０ｃｍ＝７．５ｃｍとなる。

遮蔽板の外径Ｌ２は、上記したように、当該遮蔽板６１の外形が、蒸発流Ａの最大拡散範囲に対応するように形成されている。蒸発流Ａは上方放射状に発生するため、蒸発流Ａの広がり角の半角をθ、遮蔽板６１の下面と蒸発材料との距離をＬ６としたとき、外径Ｌ２が、２×Ｌ６×ｔａｎθである必要がある。例えば、蒸発流Ａの広がり角の半角を３０°、遮蔽板６１の下面と蒸発材料との距離Ｌ６を１４ｃｍ、である場合、遮蔽板６１の外径Ｌ２は、２×１４ｃｍ×ｔａｎ３０°≒１６ｃｍ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。本実施形態において、遮蔽板支持機構６２は、遮蔽板６１の周縁部に等ピッチで固定された３つの遮蔽板保持部１０１と、遮蔽板保持部１０１に対応するように底壁２１上に形成された３本のスタンド１０２と、を備えている。遮蔽板保持部１０１は、底壁２１に対し垂直方向に伸びた筒状に形成されており、第１実施形態と同様、下端に六角形の軸穴を有している。もっとも、この場合には、断面円形でもよい。これにより、対応するスタンド１０２にそれぞれ設置される。なお、本実施形態においては、３つの遮蔽板保持部１０１と３つのスタンド１０２を有しているが、これらを４つずつ有したものにより、遮蔽板６１を４箇所で支持するものを使用してもよい。

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防止することができると共に、遮蔽体６１自体の面積を最小限にすることができる。そのため、メンテナンスにおける時間およびコストを軽減することができる。また、遮蔽板６１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した断面図である。遮蔽体支持機構の変形例を模式的に表した斜視図である。真空蒸着装置のワーク、蒸発材料源、遮蔽板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実施形態の真空蒸着装置の一部を模式的に表した斜視図である。

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、２１：底壁、６１：遮蔽板、６２：遮蔽板支持機構、１０１：遮蔽板保持部、１０２：スタンド、Ａ：蒸発流、Ｗ：ワーク

Claims

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、
前記成膜対象物と前記蒸発材料源との間に配設され、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板と、
前記遮蔽板を着脱自在に支持する支持手段と、を備え、
前記遮蔽板は、前記蒸発流の最大拡散範囲に対応する外形を有すると共に、規制された前記拡散範囲に対応する開口部を有していることを特徴とする真空成膜装置。
前記遮蔽板は、ドーナツ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。
前記支持手段は、前記真空チャンバの底壁上に立設したスタンドと、
前記遮蔽板を支持すると共に、前記スタンドに着脱自在に取り付けられた取付部材と、を有し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。
前記取付部材は、前記スタンドに上側から抜差し自在に装着されていることを特徴とする請求項３に記載の真空成膜装置。
前記遮蔽板の下面および前記開口部の内周面は、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４のいずれかに記載の真空成膜装置。