JPH0525634A - 真空成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】基体表面にピンホールなどの欠点が少ない被膜
が被覆できる真空成膜装置を提供する。 【構成】減圧された雰囲気に調整された真空槽内に基体
を設置して基体表面に被膜を被覆する真空成膜装置にお
いて、真空槽内に光電子放出部材と、前記部材から光電
子を放出させるための電磁波を照射する光源と、前記放
出された光電子によって帯電された前記真空槽内の微粒
子を捕集する手段とを配置したことを特徴とする真空成
膜装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は真空成膜装置、とりわけ
基体表面にピンホールなどの欠点が少ない被膜を被覆で
きる真空成膜装置に関する。

【従来の技術】基体上に皮膜を形成する手段として、古
くから用いられている塗布法やメッキ法に加えて、気相
成膜法がよく用いられている。真空蒸着法、イオンプレ
ーティング法、スパッタ法、ＣＶＤ法などがその代表的
な例である。これら真空中での成膜法に共通した特徴
は、純度の高い皮膜を、基体にダメージを与えることな
く、高度に制御した状態で成膜できるという利点を有し
ていることである。このような方法で得られる被膜の光
学的、電気的、磁気的性質等が、電子工業を初め多くの
産業分野で利用されている。この中で特に電子工業の分
野では、純度が高く欠点が少ないという長所を最大限利
用して、数ミクロン以下の幅、厚みの電極や配線、半導
体膜を初めとする各種機能性膜、保護膜等が成膜されて
いる。機能を向上させ、ピンホールや断線等の欠点を無
くすために、成膜はゴミやホコリの少ない、いわゆるク
リーンルームで行われるのが普通である。さらにクリー
ンブースやクリーンベンチなどの設備を用いて局所的に
クリーン度を上げて、欠点を無くすことが行われてい
る。

【発明が解決しようとする課題】上述した高度なクリー
ン環境で真空成膜を行っても除去しきれない欠点が少な
からず発生していた。それらは、真空成膜装置内で発生
するゴミに起因している場合が多い。すなわち真空成膜
装置内の基体以外の部分に付着した被膜成分がはがれて
基体上に異物として付着したり、真空成膜装置を真空に
排気するために必須の真空ポンプに用いられているオイ
ル類が真空成膜装置内にミストとして逆流したり、基体
を搬送するための搬送装置の摩擦・摺動などによる塵埃
が発生して、基体表面が汚染される。これらに起因する
基体に被覆された被膜のピンホールや断線などの欠点に
対する有効な対策は、実質上無かった。

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るために本発明はなされたもので、本発明は、減圧され
た雰囲気に調整された真空槽内に基体を設置し、前記基
体表面に被膜を被覆する真空成膜装置であって、前記真
空槽内には、光電子放出部材と、前記部材から光電子を
放出させるための電磁波を照射する光源と、前記放出さ
れた光電子によって帯電された前記真空槽内の微粒子を
捕集する手段とを配置したことを特徴とする真空成膜装
置である。光電子放出部材の材料としては、光電しきい
値エネルギーの低い材料で有ればよいが、一般に仕事関
数の小さい金属およびそれらの合金が適している。その
ような材料は、比較的低いエネルギーの電磁波を照射す
ることにより光電子を効果的に放出する。加えて、その
ような効果が長時間持続するという点では、表面の変質
しにくい材料が適している。そのような条件を満たすも
のとして、Ａｇ（４．４６ｅＶ），Ａｌ（４．２０ｅ
Ｖ），Ａｕ（４．８９ｅＶ），Ｂ（４．５０ｅＶ），Ｂ
ｅ（３．９０ｅＶ），Ｂｉ（４．２６ｅＶ），Ｃ（４．
８１ｅＶ）），Ｃｕ（４．４５ｅＶ），Ｆｅ（４．４４
ｅＶ），Ｍｇ（３．６７ｅＶ），Ｎｂ（４．３７ｅ
Ｖ），Ｐｂ（４．００ｅＶ），Ｒｈ（４．９２ｅＶ），
Ｓｎ（４．２９ｅＶ），Ｔａ（４．１３ｅＶ），Ｚｎ
（４．２９ｅＶ），Ｚｒ（４．３５ｅＶ）（括弧内の数
字は光電しきい値エネルギー）から選ばれた材料もしく
は二種以上からなる合金を例示することができる。光電
子を放出させるための電磁波を照射する光源としては、
光電子を放出する光電しきい値エネルギー以上のエネル
ギーを有する波長成分の電磁波を照射するものであれば
特に限定されるものではないが、紫外線を照射するもの
が効果的である。なぜなら、例示した光電子放出材料を
初めとする大部分の光電子放出材料の光電しきい値エネ
ルギーが紫外線領域にあるからである。紫外線を照射す
る光源としては、水銀灯（主発光波長：約２５４ｎ
ｍ）、カーボンアーク灯（主発光波長：約３７５ｎ
ｍ）、キセノンランプ（主発光波長：約４６０ｎｍ）等
を用いることができる。また、そのようなランプ類を光
源として利用する代わりに、真空槽内にガスを導入し、
発光成分として紫外線を含んでいる気体放電を起こす方
法を用いることもできる。例えば、Ａｒ，Ｎｅ，Ｈｅ，
酸素、窒素の内少なくとも一種を含むガスを導入し、装
置内に配置した電極に数百ボルトから数キロボルト程度
の電圧を印加して発生させたグロー放電は光源として好
ましい。仕込室および成膜処理室が開閉可能なゲートバ
ルブなどで接続されている真空槽を有する真空成膜装置
においては、光電子放出部材と、前記部材から光電子を
放出させるための電磁波を照射する光源と、前記放出さ
れた光電子によって帯電された前記真空槽内の微粒子を
捕集する手段とを、仕込室または成膜処理室の少なくと
も一つの室に配置される。放出された光電子は、真空槽
内に存在する微粒子を負に帯電させる。真空槽内に存在
するガスが光電子により帯電させられ、その帯電させら
れたガスが微粒子に付着し微粒子を帯電させる場合もあ
る。この帯電をより効果的にするためには、放出される
光電子のエネルギーが高い方が好ましい。光電子にエネ
ルギーを与えるためには電場を加えるのが効果的であ
る。そのための好ましい方法としては、光電子放出部材
を陰極として、この陰極に印加する電圧としては、数１
０ボルトから数キロボルト程度が好ましい。帯電した微
粒子を捕集する方法は特に限定されない。真空装置内に
基体がないときにこのような処理を行うのであれば、真
空成膜装置のチャンバーそのものをアースしてグラウン
ド電位にしておけば、負に帯電した微粒子をチャンバー
の壁に捕集することができる。光電子放出部材が負の電
位にあるときは、グラウンド電位にあるチャンバーとの
間に電場が発生しているので捕集がより効果的になる。
さらに微粒子の捕集を効果的に行うためには、装置内に
負に帯電した微粒子を引き寄せる正の電位を有する陽極
を設けるのがよい。

【作用】本発明の真空成膜装置によれば、光電子放出部
材に、その部材が有する光電しきい値より大きなエネル
ギーの電磁波を照射することにより真空槽内に光電子が
放出され、この光電子が真空槽内に存在する微粒子を帯
電させる。光電子放出部材を陰極として用いることによ
り、この帯電作用を強めることができる。アースされた
成膜装置のチャンバーは帯電した微粒子を捕集する壁と
して作用する。装置内に陽極を設置しておくと、この捕
集作用を強めることができる。

【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて説明する。
図１は本発明の真空成膜装置の一実施例の断面図であ
り、図２は光電子放出部材と捕集板との位置関係を説明
するための見取図である。 実施例 図１に示すスパッタリング装置を用いた。本装置はクラ
ス１０００のクリーンルーム、すなわち０．５μｍ以上
の大きさのパーティクルの数が、１立方フイート当たり
１０００個以下になるように制御された部屋に設置され
ている。実験に用いた基体は、直径５インチのシリコン
ウェーハーで、スパッタ装置にセットされる前に、クラ
ス１０００のクリーンルーム内に設置された６槽式（ア
ルカリ水１槽、市水２槽、純水３槽並んで設けられてい
る）の超音波洗浄機で洗浄し、３槽式のフロン乾燥機で
乾燥した。スパッタ装置は仕込室（取出室を兼用）１１
とスパッタ室１２の２つの室から成る真空槽を有し、そ
の間をゲートバルブ１３で仕切ったロードロック式のス
パッタ装置である。仕込室１１はロータリーポンプで排
気される。スパッタ室１２は油拡散ポンプで排気され
る。成膜する基体２０は基板ホルダー１４にセットされ
チェーン式の搬送機構１５により、仕込室１１とスパッ
タ室１２内を搬送される。スパッタ室１２の下部にはカ
ソード１６が取り付けられている。同じくスパッタ室１
２の下部には、本発明に基づく光電子放部材として金メ
ッキされたステンレス板３１がセットされている。光電
子放出部材３１に対向する位置には紫外線ランプ（水銀
ランプ）３２が取り付けられている。光電子放出部材３
１の四周には約１ｃｍの厚みの電気絶縁体３４を介して
（電気絶縁体３４を設けずに空間にしておいてもよい）
捕集手段としてステンレス製捕集板３３を配置し、支持
体３５によりスパッタ室１２の底面に固定した。カソー
ド１６はＤＣスパッタ電源（図示しない）に接続され、
光電子放出部材３１は約１００ボルトの負の電位になる
ように、またステンレス製捕集板３３は約１００ボルト
の正の電位になるようにＤＣ電源（図示しない）に接続
した。紫外線ランプを点灯し、光電子放出部材に紫外線
を照射した。次いで、光電子放出部材に接続された電源
をオンにして１００ボルトの電圧をかけた。次に、スパ
ッタ室に接続されたロータリーポンプでスパッタ室内を
約０．４Ｐａ（パスカル）まで粗引きしたのち、油拡散
ポンプで０．００２７Ｐａまで真空に排気した。次に仕
込室の上部扉を開き、基板ホルダーに上記した方法で洗
浄した５インチのシリコンウェーハーを基体としてセッ
トし、上部扉を閉め、ロータリーポンプで０．４Ｐａま
で真空排気した。そして、ゲートバルブを開き、４００
ｍｍ／ｍｉｎの速度でスパッタ室に搬送し、ゲートバル
ブを閉めた。スパッタ室内も同じ速度で搬送し、スパッ
タ室の終点に達したら一旦搬送をストップし、ついで逆
方向に搬送し、ゲートバルブを開け、仕込室に戻し、ゲ
ートバルブを閉めた。この操作により、基体がスパッタ
室中に滞在する時間は約５分間であった。スパッタによ
る膜付けは行わなかった。以上の操作を５回繰り返し行
った後、仕込室の大気リークバルブを開け真空を破り、
上部扉を開けてシリコンウェーハーを取り出して、ウェ
ーハーごみ検出装置（トプコン製）にセットした。ウェ
ーハーごみ検出装置で、以上の一連の操作によりシリコ
ンウェーハー表面に付着したごみの数を数えた。このご
み検出装置では、ウェーハー上の０．３μｍ以上の大き
さのごみがカウントされるようになっている。スパッタ
装置の真空引きから基板のセット、一連の搬送、基板の
取り出しまで、２０回繰り返し実験した。ごみ検出装置
でカウントされたごみの数の平均値は１２個で、最大数
は１８個、最小数は８個、ばらつきは変動率で１６％で
あった。 比較例 実施例で用いたのと同じスパッタ装置を用いた。但し、
紫外線ランプ３２は点灯せず、また光電子放出部材材３
１、捕集板３３に対して電圧も印加しなかった。実施例
と全く同じ一連の操作により、２０回の測定を行って、
シリコンウェーハー上のごみをカウントした。平均のご
みの数は８２個、最大数は１２５個、最小数は５４個、
ばらつきは変動率で１９％であった。

【発明の効果】本発明の真空成膜装置を用いて基体表面
に被膜を被覆すると、真空排気、基体の搬送等により発
生する真空成膜装置内のごみを効果的に捕集・除去する
ことができるので、欠点の少ない膜を被覆することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空成膜装置の一実施例の断面図であ
る。

【図２】光電子放出部材と捕集板との位置関係を説明す
るための見取図である。

【符号の説明】

１０：スパッタ装置、１１：仕込室、１２：成膜室、１
３：ゲートバルブ、１４：基板ホルダー、 １５：搬送
装置、１６：スパッタカソード、２０：基体、３１：光
電子放出部材、３２：紫外線ランプ、 ３３：捕集板、
３４：電気絶縁体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 英友 神奈川県藤沢市本藤沢四丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 藤井 敏昭 神奈川県藤沢市本藤沢四丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】減圧された雰囲気に調整された真空槽内に
   基体を設置し、前記基体表面に被膜を被覆する真空成膜
   装置において、前記真空槽内には、光電子放出部材と、
   前記部材から光電子を放出させるための電磁波を照射す
   る光源と、前記放出された光電子によって帯電された前
   記真空槽内の微粒子を捕集する手段とを配置したことを
   特徴とする真空成膜装置。
2. 【請求項２】前記光電子放出部材が、Ａｇ，Ａｌ，Ａ
   ｕ，Ｂ，Ｂｅ，Ｂｉ，Ｃ、Ｃｕ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｎｂ，Ｐ
   ｂ，Ｒｈ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｚｎ，Ｚｒ、またはこれら二種
   以上からなる合金または化合物である請求項１に記載の
   真空成膜装置。
3. 【請求項３】前記光源が、紫外線ランプである請求項１
   または２に記載の真空成膜装置。
4. 【請求項４】前記光源が、前記真空槽内に導入されたＡ
   ｒ，Ｎｅ，Ｈｅ，酸素、窒素の少なくとも一種を含むガ
   スのグロー放電光である請求項１または２に記載の真空
   成膜装置。