JP3775858B2 - 成膜装置、成膜方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はウェハーを真空雰囲気内で処理する真空技術分野にかかり、特に、ウェハーに生じた静電気を除去するウェハートレーに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ウェハーをスパッタリング装置や蒸着装置等の真空槽内への搬出入したり、真空槽内で保持するために、図3(a)の符号112や同図(b)の符号122で示すウェハートレーが用いられている。
【0003】
ウェハートレー112、122は、それぞれ保持板114、124を有しており、ウェハートレー112の保持板114上には、3本のピン111が正角形の頂点位置に設けられ、各ピン111の内側にウェハーを収納できるように構成されている。
【0004】
このウェハートレー112によれば、各ピン111の内側にウェハーを置き、ウェハーごとウェハートレー112を移動させると、ウェハーを落とすことなく真空槽への搬出入を行うことができる。
【0005】
他方、ウェハートレー122では、その保持板124の中央位置に凹部125が設けられており、凹部125内にウェハーを収納すると、同様に、ウェハーを落とすことなく真空槽への搬出入を行える。
【0006】
これら従来技術のウェハートレー112、122は高温に曝されるため、その保持板は耐熱性物質で構成されており、種々の真空槽置に対応するため、その耐熱性物質が装置側の要求する寸法、形状に切削加工されて用いられている。
【0007】
しかしながらSAWデバイスに使用されるウェハーは、LiTaO3やLiNbO3等の熱電性素材(加熱、冷却による温度差により帯電する材料)で構成されており、そのような熱電性のウェハーを従来技術のウェハートレー112、122上に置いてスパッタリングや蒸着を行うと、薄膜形成に伴うウェハーの温度上昇やヒーター加熱による温度上昇によってそのウェハーが帯電し、そのため、ウェハーがウェハートレーに貼り付いてしまったり、自己放電を起こし、そのショックによって破損してしまうことがあった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたもので、その目的は、熱電性のウェハーを帯電させないで真空処理できるウェハートレーを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明装置は、真空槽と、前記真空槽内に配置されたウェハートレーと、前記ウェハートレーに配置されたウェハー表面に真空中で導電性膜を形成する成膜源とを有する成膜装置であって、前記ウェハートレーの前記ウェハーが配される部分の表面には、前記導電性膜と同じ組成の導電性膜が形成され、前記ウェハーに生じた静電気を、前記導電膜を介して逃がせるように構成された成膜装置である。
【0010】
請求項2記載の発明装置は、請求項1記載の成膜装置であって、前記ウェハートレーは、前記ウェハーが配される面の裏面と側面にも導電性膜が形成され、各面に形成された導電膜が電気的に接続され、前記静電気は、前記ウェハートレーの裏面の導電性膜から前記真空槽に流れるように構成された成膜装置である。
【0011】
請求項3記載の発明装置は、請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の成膜装置であって、前記ウェハートレーは、前記ウェハーの外周にはみ出た部分の表面にも前記導電性膜が形成された成膜装置である。
【0012】
請求項4記載の発明装置は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の成膜装置であって、前記ウェハートレーは、ウェハーが配された状態で前記真空槽内に搬出入できるように構成された成膜装置である。
【0013】
請求項5記載の発明方法は、温度差によって帯電する熱電性ウェハーを、請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の成膜装置の前記ウェハートレーに配し、前記熱電性ウェハーを加熱しながら真空雰囲気中で前記ウェハー表面に前記導電性薄膜を成膜する成膜方法である。
【0014】
上述した本発明の構成によれば、真空槽内に配置できるように構成されたウェハートレーの電気絶縁性の耐熱板について、その表面のうちの少なくともウェハーが配される面に導電性膜を形成したので、ウェハーに生じた静電気をその導電性膜から逃がすことができる。
【0015】
この場合、耐熱板の側面と裏面にも導電性膜を形成し、耐熱板の各面に形成された導電膜が電気的に接続されるようにしておくと、ウェハーに生じた静電気を裏面の導電膜から逃がすことができるので都合がよい。
【0016】
熱電性のウェハーは薄く、直接保持して搬送すると割れるおそれがあるので、ウェハートレーを、ウェハーを配した状態で真空槽内に搬出入できるように構成しておくとウェハーには力が加わらず、割れや欠けが生じることがなくなる。
【0017】
このようなウェハートレーは真空槽内ではトレー保持治具に配されており、ウェハートレーの裏面はそのトレー保持治具と接触しているのが普通なので、そのウェハー保持治具に電気導電性を持たせ、真空槽と電気的に接続しておけば、真空槽は接地電位に置かれているので、ウェハートレーに形成された導電膜の電位をウェハーの処理中も接地電位に維持し、ウェハーに生じた静電気をトレー保持治具から逃がすことが可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明装置を本発明方法と共に図面を用いて説明する。
図1の符号2に示すものは、本発明装置のウェハートレーの一例であり、耐熱性を有し、切削加工可能なマセライトで構成された耐熱板4を有している。その耐熱板4は円盤状に成形され、表面中央部に3インチウェハーの直径よりも僅かに大きい円形の凹部5が設けられている。
【0019】
この耐熱板4には、アルミニウムのスパッタリングが2回に分けて行われており、耐熱板4の表面と裏面とに膜厚1〜2μmのアルミニウム膜で構成された導電性膜61、62が形成されている。そのスパッタリングの際には、アルミニウム粒子の回り込みにより、耐熱板4の側面にも導電性膜63が形成されており、各導電性膜61〜63によって耐熱板4の周囲を覆うように導電性膜6が構成されている。
【0020】
このウェハートレー2を、図2に示すような真空装置3に用いる場合を説明する。
この真空装置3はスパッタリング装置であり、接地電位に置かれた真空槽31を有している。該真空槽31は、真空ポンプ35によって高真空状態にできるように構成されており、その天井には、カソード電極32が真空槽31とは絶縁した状態で取り付けられ、カソード電極32の真空槽31内に位置する面にはアルミニウム材料から成るターゲット33が設けられている。
【0021】
ターゲット33の真下には、金属材料が中空円筒形状に成形されて成るトレー保持治具8が、真空槽31に鉛直に固定されており、該トレー保持治具8の上端のフランジ状に成形された部分には、真空槽31内に搬入されたウェハートレー2を載置できるように構成されている。
【0022】
このトレー保持治具8の内部には赤外線ヒーター37が設けられており、該赤外線ヒーター37への通電によってトレー保持治具8上に載置されたウェハートレー2を加熱できるように構成されている。
【0023】
この真空槽置3によって熱電性のあるLiTaO2基板から成るウェハー9の表面にアルミニウム薄膜を成膜した。先ず、ウェハートレー2の凹部5内にそのウェハー9を納め、その状態で真空槽31内に搬入し、トレー保持治具8上に載置し、真空槽31内を真空状態にした。次いで、赤外線ヒーター37によってウェハートレー2を介してウェハー9を加熱し、同時にガス導入口36からアルゴンガスを導入した。
【0024】
このときのアルゴンガス流量は40sccmであり、真空槽31内の圧力が0.4Paで安定し、ウェハー温度が200℃に達したところで電源38を起動してカソード電極32に電圧を印加し、1.0kWの投入電力でターゲット33をスパッタリングし、ウェハー9の表面へアルミニウム薄膜を形成した。
【0025】
このウェハー9は直径3インチ、厚さ350μmであり、熱電性を有しているので、薄膜形成に伴う温度上昇があったり、赤外線ヒーター37の加熱による温度上昇があると、浮遊電位に置かれている状態では発生した静電気が蓄積され、帯電してしまう。上記ウェハートレー2はトレー保持治具8上に載置されており、そのトレー保持治具8は接地電位に置かれた真空槽31に設けられているので、ウェハー9に生じた静電気はウェハートレー2に形成された導電性膜6を介してトレー保持治具8へ逃がされる。
【0026】
このように、ウェハー9は帯電しないようにされており、その状態でウェハー9へのスパッタリングを50秒間行った後、ウェハートレー2ごと真空槽31から搬出した。
【0027】
真空槽31から取り出したウェハートレー2では、その上からウェハー9を容易に離すことができ、静電気は帯びていなかった。また、そのウェハー9には、割れやクラックは発生していなかった。上記スパッタリングによりウェハー9表面に形成されたアルミニウム薄膜の膜厚を測定したところ100nmであった。
【0028】
LiTaO3のウェハー9に替え、同様に熱電性を有するLiNbO3のウェハーを上記ウェハートレー2上に乗せ、真空槽31内に搬入してスパッタリングによるアルミニウム薄膜の形成を行ったが、このLiNbO3のウェハーでも帯電は生じなかった。
【0029】
以上説明したように、本発明のウェハートレー2によればウェハー9に生じた静電気を逃がすことができるので、ウェハーを帯電させることなく真空処理を行うことができる。また、耐熱板4に導電性膜6を形成しているので、ウェハートレー2を繰り返し使用した場合でも、反りや歪みが生じることはない。使用回数が増え、ウェハートレー2に薄膜が付着した場合には、それが剥離してダストになる前に洗浄することができる。その洗浄によって導電性膜が除去されてしまった場合には、スパッタリングや蒸着によって導電性膜を形成し直して再生することができるので経済的である。
【0030】
なお、上記ウェハートレー2の耐熱板4を構成する材料はマセライトであったが、導電性膜を形成する対象はそれに限定されるものではなく、耐熱性を有し、繰り返し高温に曝されても変形や歪みが生じない材質であればよい。但し、熱膨張係数がウェハーと同程度であり、また、切削加工できるものが望ましい。そのような材料にはマセライトの他、例えばSiO2等があるが、金属材料は温度上昇による変形が無視できないので不適当である。他方、カーボン材料は耐熱性があり、変形や歪みが生じないが、擦れた場合、表面から微粒子が脱落し、ダストになるので望ましくない。
【0031】
耐熱板上に形成する導電性膜はアルミニウム膜(Al膜)に限定されるものではなく、AlSi膜、AlSiCu膜等、成膜対象であるウェハー表面に形成する薄膜と同じ組成の膜か、その薄膜に近い材料の導電性膜を用いることができる。耐熱板への導電性膜の形成方法もスパッタリング法に限定されるものではなく、蒸着法等の種々の成膜技術を用いることができる。
【0032】
なお、上記ウェハートレー2は、凹部5内にウェハー9を乗せた状態で、水平にして真空槽31内に搬出入するものであったが、ピンを設けたものであってもよいし、ウェハーを鉛直に保持して真空槽内に搬出入するものであってもよい。また、必ずしもウェハーと一緒に真空槽内に搬出入されるものでなくてもよい。例えば真空槽内に固定されるものであっても、静電気が生じるウェハーが配されるものであれば本発明に含まれる。その静電気も、熱電性により生じるものに限定されるものではない。
【0033】
上記真空装置はスパッタリング装置であったが、本発明のウェハートレーは蒸着装置やCVD装置等、プロセス処理中にウェハーが帯電するおそれがある真空装置に広く使用することができる。
【0034】
【発明の効果】
熱電性のウェハーを真空雰囲気に置いて処理しても帯電することがない。
熱電性のウェハーが帯電しないので、ウェハーがウェハートレーに貼り付いてしまったり、自己放電によって割れたりすることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のウェハートレーの一例を示す断面図
【図2】本発明の真空装置の一例を示す断面図
【図3】(a)、(b):従来技術のウェハートレー
【符号の説明】
2……ウェハートレー 3……真空槽置
4……耐熱板 6……導電膜 8……トレー保持治具
9……熱電性ウェハー 31……真空槽
Claims (5)
- 真空槽と、
前記真空槽内に配置されたウェハートレーと、
前記ウェハートレーに配置されたウェハー表面に真空中で導電性膜を形成する成膜源とを有する成膜装置であって、
前記ウェハートレーの前記ウェハーが配される部分の表面には、前記導電性膜と同じ組成の導電性膜が形成され、前記ウェハーに生じた静電気を、前記導電膜を介して逃がせるように構成された成膜装置。 - 前記ウェハートレーは、前記ウェハーが配される面の裏面と側面にも導電性膜が形成され、各面に形成された導電膜が電気的に接続され、
前記静電気は、前記ウェハートレーの裏面の導電性膜から前記真空槽に流れるように構成された請求項1記載の成膜装置。 - 前記ウェハートレーは、前記ウェハーの外周にはみ出た部分の表面にも前記導電性膜が形成された請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の成膜装置。
- 前記ウェハートレーは、ウェハーが配された状態で前記真空槽内に搬出入できるように構成された請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の成膜装置。
- 温度差によって帯電する熱電性ウェハーを、請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の成膜装置の前記ウェハートレーに配し、前記熱電性ウェハーを加熱しながら真空雰囲気中で前記ウェハー表面に前記導電性薄膜を成膜する成膜方法。
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