JP4141933B2 - 微粒子捕捉用の穴状回転フィルター板を有する成膜装置及び成膜方法 - Google Patents
微粒子捕捉用の穴状回転フィルター板を有する成膜装置及び成膜方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4141933B2 JP4141933B2 JP2003352948A JP2003352948A JP4141933B2 JP 4141933 B2 JP4141933 B2 JP 4141933B2 JP 2003352948 A JP2003352948 A JP 2003352948A JP 2003352948 A JP2003352948 A JP 2003352948A JP 4141933 B2 JP4141933 B2 JP 4141933B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hole
- filter plate
- film forming
- fine particles
- rotary filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 title claims description 74
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 44
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 28
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 claims description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 15
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 9
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 3
- 238000010329 laser etching Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- ORMNPSYMZOGSSV-UHFFFAOYSA-N dinitrooxymercury Chemical compound [Hg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ORMNPSYMZOGSSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
Description
本発明は、エネルギービームの照射やアーク放電等によって薄膜形成成分の飛散微粒子群を発生させて該飛散微粒子群を基板に付着させて各種材料の成膜を行う成膜装置と方法、特に、膜中へのドロップレットの付着を防止して膜質を向上させるためのフィルターを用いた装成膜装置と成膜方法に関する。
レーザーアブレーション法、スパッタリング法、アーク放電法等により金属、半導体、セラミックス等の薄膜を基板上に作製する成膜方法においては、ドロップレットとなる微粒子（薄膜中に液滴状に堆積したクラスタ粒子）を基板上に付着しないようにする必要がある。これを防ぐ方法として、レーザー光をターゲットに照射する際の入射角を４３度以下に制御する方法（特許文献１）やターゲットを高速回転させる方法（特許文献２，３）等が知られている。
また、ドロップレットが基板表面に付着して膜の表面性を損なうのを防止するために飛翔途中でクラスタ粒子を捕捉する方法があり、例えば、多数の隙間を有する通過面積コントロール部材の微粒子入射面側に質量の大きいクラスタ粒子を付着させる方法（特許文献４）、高速又は低速の原子を通過させない機械式チョッパとして、スリットを設けた回転盤を用いる成膜法（特許文献５、６）や複数の回転羽根を用いる成膜装置が知られている（例えば、特許文献７）。
前者は、レーザーはパルス状照射となりフィルターとの同期をとる必要があり、選択する速度範囲が限定される。後者は、羽根に角度があるために羽根が微粒子を捕捉せずに反射してしまうため、低速成分である微粒子を完全に捕捉できない。また、低速成分である微粒子を捕捉するための羽根の設計が極めてシビアで、多数の羽根の設置が困難なために、微粒子の飛翔方向のフィルターの厚みを大きくする必要があり、その結果、ターゲットと基板間との距離を大きくしなければならないために良質な膜を得にくい等の問題がある。さらに、ともにフィルターの製作に極めて高い技術が要求され、高価であり、また、一度捕捉された微粒子が再放出し、膜が汚染されやすい欠点があった。
これに対して、本発明者は、高速回転するフィルターを用いてドロップレットを除去する成膜装置及び成膜方法を発明し特許出願した（特許文献８）が、完全にはドロップレットの再放出を防ぐことは困難であり、また、フィルターの製作にコストがかかる問題があった。
本発明は、真空容器内で薄膜形成成分の飛散微粒子群を発生させて該飛散微粒子群を基
板に付着させて各種材料の成膜を行う場合に、フィルターを製作しやすい形状にして安価なものとしてもドロップレットの捕捉を可能とし、さらに、このようなフィルターによって、平板羽根型フィルターでは原理的に困難とされてきた、一度捕捉した微粒子を確実に再放出させないようにした成膜装置と方法を提供すること、を目的とする。
板に付着させて各種材料の成膜を行う場合に、フィルターを製作しやすい形状にして安価なものとしてもドロップレットの捕捉を可能とし、さらに、このようなフィルターによって、平板羽根型フィルターでは原理的に困難とされてきた、一度捕捉した微粒子を確実に再放出させないようにした成膜装置と方法を提供すること、を目的とする。
上記の問題を解決するために、本発明は、フィルターの形状が従来の羽根型ではなく、円板に多数の貫通穴を設けた構造の穴状回転フィルター板であることを特徴とする。
すなわち、本発明は、薄膜形成成分の飛散微粒子群を発生させて該飛散微粒子群を基板に付着させる成膜装置であって、円板をその両面まで貫通した多数の貫通穴が設けられた、該円板の中心を回転軸として高速回転可能な穴状回転フィルター板を、ターゲットと基板との間に設け、該穴状回転フィルター板は、該貫通穴を飛翔して通過した微粒子のみが基板に堆積し、ドロップレットとなる飛翔速度の遅い微粒子は、該貫通穴の内面に捕捉されるように配置されていることを特徴とする成膜装置、及びこの成膜装置を用いる成膜方法、である。
すなわち、本発明は、薄膜形成成分の飛散微粒子群を発生させて該飛散微粒子群を基板に付着させる成膜装置であって、円板をその両面まで貫通した多数の貫通穴が設けられた、該円板の中心を回転軸として高速回転可能な穴状回転フィルター板を、ターゲットと基板との間に設け、該穴状回転フィルター板は、該貫通穴を飛翔して通過した微粒子のみが基板に堆積し、ドロップレットとなる飛翔速度の遅い微粒子は、該貫通穴の内面に捕捉されるように配置されていることを特徴とする成膜装置、及びこの成膜装置を用いる成膜方法、である。
本発明の装置において、貫通穴の径を、穴状回転フィルター板の表面部分よりも内部において大きくすることによって、貫通穴の内面に捕捉された微粒子が穴状回転フィルター板の回転により貫通穴の内面の中央部に集められる特性を利用して、捕捉した微粒子を貫通穴の中に閉じ込めてしまい、確実に再放出しないようにすることが可能である。本発明の装置によれば、貫通穴を飛翔する速度が所定の速い速度以上の微粒子と所定の遅い速度以下の微粒子を共に捕捉することもできる。
本発明によれば、円板に多数の貫通孔を開ける化学的加工又は機械加工のみでフィルターを作製でき、簡単な構造で微粒子の捕捉を従来の羽根型フィルターと同様に行えるとともに、一度捕捉した微粒子を貫通穴の内部の曲面を利用してフィルターの回転により貫通穴の内面の中央部分に閉じ込めてしまうことが可能となり、捕捉した微粒子の再放出を起こさずに成膜を実施可能である。
平板羽根型フィルターを用いて堆積した膜では、フィルターから再放出された微粒子が観測されるが、本発明の穴状回転フィルター板を用いて堆積した膜では、再放出が原因と考えられる微粒子は膜上に全く観測されず、高品質の膜が得られる。さらに、穴状回転フィルター板の作製は従来の平板羽根タイプに比べて、安価で精度良く作製可能である。
図１は、従来の回転フィルターを備えたレーザーアブレーション成膜装置の一例を示す概略図である。図１において、レンズ５２により集光したレーザー光５３を真空容器内に設置した回転するターゲットホルダー５４に設置したターゲット５５に照射して、ターゲット５５から発生する飛散微粒子５６を基板ホルダー５７に設置した基板５８に付着させる。基板とターゲット間の距離は好ましくは１０〜１００ｍｍ程度である。ターゲット５５にレーザー光５３を照射して薄膜形成成分の飛散微粒子群を発生させて基板方向へ飛翔させる。ドロップレットとなる飛翔速度の遅い微粒子を捕捉する回転羽根５１がターゲット５５と基板５８の中間に設置されて回転軸５９に支持されて高速に回転し、微粒子の飛翔路を遮断して回転する部分で飛翔速度の遅い微粒子が捕捉される。本発明の方法においては、従来の回転フィルターに代えて穴状回転フィルター板を用いる。
図２は、本発明の装置において使用する穴状回転フィルター板の構造の一例を概念的に示す斜視図である。多数の貫通穴３を、その中心線が穴状回転フィルター板１の両面を上下方向へ微粒子の飛翔方向と平行になるように形成する。図２では、図示していないター
ゲット（図の下方側）の面と図示していない基板（図の上方側）の面と穴状回転フィルター板１の両面が平行であるとして、貫通穴３の中心線方向が、穴状回転フィルター板１の回転軸方向と平行になるように設けている。穴状回転フィルター板１の回転が停止しているとすれば、ターゲットから基板へ向けて飛翔する微粒子は貫通穴３を通り抜けて基板上に堆積する。
ゲット（図の下方側）の面と図示していない基板（図の上方側）の面と穴状回転フィルター板１の両面が平行であるとして、貫通穴３の中心線方向が、穴状回転フィルター板１の回転軸方向と平行になるように設けている。穴状回転フィルター板１の回転が停止しているとすれば、ターゲットから基板へ向けて飛翔する微粒子は貫通穴３を通り抜けて基板上に堆積する。
もちろん、穴状回転フィルター板１のターゲット側の表面に衝突した微粒子はそこに付着し、基板への微粒子の堆積速度を低減することになるので、貫通穴３の部分の合計の面積をできるだけ大きくする。この穴状回転フィルター板を用いた場合、フィルター板の片面についてみて、貫通穴の部分の合計の面積が穴状回転フィルター板の全表面積に占める割合が、生成する膜の堆積速度を決定する。この穴状回転フィルター板のない場合の堆積速度から、堆積速度をどの程度減少させるかを、下記の式のとおり、調節できる。ただし、フィルター板の両面における貫通孔の径が等しいとする。
（堆積速度）＝（フィルター板のない場合の堆積速度）×（貫通穴の部分の合計の表面積／フィルター板の全表面積）
（堆積速度）＝（フィルター板のない場合の堆積速度）×（貫通穴の部分の合計の表面積／フィルター板の全表面積）
例えば、フィルター板がない場合の堆積速度を100 nm/minとし、フィルター板の全表面積に占める貫通穴の部分の合計の面積の割合が50%の場合、堆積速度は50nm/min、90%の場合90 nm/minとなる。よって、この割合が大きいほど、膜堆積には望ましいといえる。また、フィルター板の重量軽減の面からも望ましい。したがって、穴状回転フィルター板の両面について、（貫通穴の部分の合計の表面積／フィルター板の全表面積）は８０％以上、より好ましくは９０％とする。その上限は、穴明け加工の技術的制約やフィルターの機械的強度を考慮すれば９５％程度である。
このように貫通穴の部分の合計の表面積を大きくすることによって、フィルター板を一定の速度で回転すると飛翔速度の速い微粒子は貫通穴の内部を飛翔して通過するが、飛翔速度の遅いクラスタ粒子は貫通穴の内面に捕捉される。微粒子の入射側の回転板表面の貫通穴の部分以外にもクラスタ粒子は付着するがその割合は少ない。ドロップレットとなる遅いクラスタ粒子を十分に捕捉できるように、フィルター板の回転速度、フィルター板の両表面間の貫通穴の距離、貫通孔の大きさをフィルター板の円周方向に計った最大距離（貫通孔の断面を円とすればその直径に同じ）、を定める必要がある。
図２に示すように、穴状回転フィルター板１の表面２における貫通穴３の形状が円であり、その直径がX、フィルター板１の回転軸４の中心線から貫通穴３の中心線までの距離がRであるとすると、穴状回転フィルター板１によって捕捉可能な微粒子の最大速度Vmax（単位＝mm／秒）は、Vmax=（1/2）hω /tan-1（X/2R）と与えられる。但し、hは、穴状回転フィルター板１の微粒子飛翔方向の貫通孔の距離（単位＝mm）、ωは、穴状回転フィルター板１の回転の角速度（単位＝ラジアン／秒）である。最大速度Vmaxを超える速度で飛翔する微粒子は貫通穴の内部を飛翔して通過して基板に堆積し、Vmax以下の微粒子は穴状回転フィルター板１の貫通穴の内面に捕捉される。
図３に示すように、貫通穴の直径を、入射側をＸのまま、出口側を小さくしてＸ’とすると、低速粒子は上記と同じく、（1/2）h ω /tan-1（X/2R）以下の速度の粒子が捕捉され、さらに、X-2X’＞0の条件を満たして設計すると、（1/2）hω /tan-1（X-X’/2R）以上の高速粒子も捕捉されるようになる。
穴状回転フィルター板１の回転軸寄りに設けた貫通穴と周縁寄りに設けた貫通穴とで捕捉可能な微粒子の最大速度を統一する場合は、回転軸寄りの穴の直径は小さく、周縁寄りは大きくする必要がある。すなわち、穴状回転フィルター板の周縁側になるほど穴の直径を大きくする。貫通穴３の直径Ｘ及び形状を穴状回転フィルター板１上の位置毎に変化さ
せることで、穴状回転フィルター板１の捕捉特性をフレキシブルに変化させることが出来る。
せることで、穴状回転フィルター板１の捕捉特性をフレキシブルに変化させることが出来る。
図４に、穴状回転フィルター板の一つの貫通穴に着目し、フィルター板の厚み方向のその断面を示す。貫通穴３はその深さ方向の内部にいくにしたがって直径Ｘが大きくなるように設計されている。このことにより、貫通穴の内部に曲面が形成され、捕捉された微粒子は貫通穴３の広くなった中心部付近の内面に集められ、再放出することが無い。
図５に、貫通穴３をその中心線方向を、穴状回転フィルター板１の円周方向、すなわち回転方向に傾斜するように形成する場合の例を、一つの貫通穴に着目して、穴状回転フィルター板１の円周方向の断面図として示す。貫通穴の中心線はフィルター板の円周方向に直線的でもよいが、理想的には回転板の円周に沿うように曲線的にして、カーブした形状の貫通穴とするとよい。また、上述のように、穴状回転フィルター板の上下方向へ真っ直ぐに貫通した穴と同様に、その深さ方向の内部にいくにしたがって直径Ｘが大きくなるようにすると、捕捉された微粒子が貫通穴の内部の広くなった中心部付近の内面に集められ、再放出することが無い。
図５において、ターゲットが穴状回転フィルター板１の下側にあるとして、下側から微粒子が入射されたとし、左側に向かって穴状回転フィルター板１の回転とともに貫通穴３は移動するとする。貫通穴３は入射面から右上に向かって傾ける必要があり、そのときのターゲット側の穴状回転フィルター板の表面の貫通孔３の形状を穴状回転フィルター板１の円周方向に計った最大距離Ｘ、貫通穴３が微粒子入射面側から逆回転方向に向いて傾いているとした投影面における貫通穴３のずれ幅（投影面における下穴の右端と上穴の左端の差）dは、図示のように定義される。
穴状回転フィルター板１の貫通穴３を回転面に対して傾けて形成することで、下記の式で示されるとおり、貫通穴を飛翔して通過可能な最低速度Vmin以下の微粒子群と貫通穴を飛翔して通過可能な最高速度Vmax以上の微粒子群をともに捕捉できる。Vmin=(1/2)hω/tan-1((2X+d)/2R)、Vmax=(1/2)hω/ tan-1(d/2R)と与えられる。但し、hは、穴状回転フィルター板１の微粒子飛翔方向の貫通孔の距離（単位＝mm）、ωは、穴状回転フィルター板１の回転の角速度（単位＝ラジアン／秒）、Rは、ターゲット側の穴状回転フィルター板１の表面における回転軸の中心線から貫通穴３の中心線までの距離、Xは、ターゲット側のフィルター板表面の貫通孔の形状をフィルター板の円周方向に計った最大距離、dは、貫通穴３が微粒子の入射面側から逆回転方向に向けて傾いているとした投影面における貫通穴３のずれ幅である。
このように、貫通穴を穴状回転フィルター板の回転面に対して傾けて形成することで、設定可能な通過最大速度より高速な微粒子群と、通過最小速度より低速な微粒子群をともに捕捉できるバンドパスフィルターとすることができる。さらに、穴状回転フィルター板１の微粒子の入射側と出射側の貫通穴３の径を異なる値としてずれ幅を調整することで、透過する微粒子の最大速度を変化させることが可能である。
以上、穴状回転フィルター板の回転面に対して微粒子を垂直方向に入射する場合について説明したが、ターゲット面と基板の面を平行ではなく傾斜させて配置したような場合に、貫通穴の中心線方向が、穴状回転フィルター板の回転軸方向に対して傾斜するように設けることもできる。図６は、図２に示す貫通穴の構造をその中心線方向を傾斜させて微粒子入射方向を傾斜させた例を示している。また、図７は、図５に示す傾斜した貫通穴の構造をその中心線方向を微粒子入射方向に対応させて傾斜させた例を示している。フィルター板の回転方向の微粒子の入射角をφとすると、図７に示すように、貫通孔３の傾斜角度を変更する必要がある。
なお、上記では貫通穴の断面形状を円とし、穴の大きさを直径として説明したが、楕円、多角形等のいかなる形状でも構わない。したがって、形状が円でない場合は、貫通孔の形状をフィルター板の円周方向に計った最大距離が円の場合の直径に相当する。
次に、穴状回転フィルター板の製作方法について図を用いて説明する。図８に、フォトレジスト法を用いて金属からなる円板に貫通穴状構造を形成する手順を、一つの貫通穴に着目して示す。フォトリソグラフィー法により、多数の貫通穴３を、所望する位置と直径で、精度良く円板に形成する。穴状回転フィルター板の材質は、回転系への負担を低減するためにチタン等の比重の軽いものが望ましいが、真空での放出ガスが少ないステンレス鋼やアルミニウム合金等の他の金属でもよい。
金属板１１の両面にフォトレジスト剤１２を塗る。フォトレジスト剤１２が乾いた後、所望する位置に所望する径の貫通穴が形成されるようにフォトマスク１３を設置して、光照射を行う。リンス後に酸又はアルカリ溶液によりエッチングを行い露光部分を除去する。貫通穴の内部はえぐられるようにエッチングされる。このエッチングにより、内部の方が表面より径の大きな、円板の両面を貫通した貫通穴３が形成される。最後に、フォトレジスト剤１２を除去する。これにより、円板に貫通穴３を設けた穴状構造のフィルター板１が得られる。
エッチング液には、ステンレス鋼の場合38-42Be塩化第２鉄液、塩化第２鉄液＋硝酸、又は塩酸100部＋硝酸第１水銀6.5を、チタンの場合には、40%フッ酸1容＋水9容（30-32）又は過硫酸塩＋フッ化物を用いるのが一般的である。
図９に、ドリル又はレーザーエッチングにより円板に貫通穴構造を形成する手順を、一つの貫通穴に着目して示す。まず、チタン板やステンレス鋼板１１に、ドリル又は高出力レーザー光、型による打抜きを用いて、所望する位置と径の穴を形成する。その後、表裏両面に耐酸又は耐アルカリ性のレジスト剤１２を塗布し、酸又はアルカリの溶液に浸して、貫通穴の内部をエッチングする。その結果、内部の径が表面より大きな貫通穴３が形成される。エッチングが終了したら、最後はレジスト剤１２を除去する。これにより、円板に貫通穴３を設けた穴状構造のフィルター板１が得られる。
図１０に、３枚の板を張り合わせて貫通穴構造を形成した一例を示す。穴状回転フィルター板１を複数枚の板Ａ，Ｂ、Ｃを張り合わせることで実現する。それぞれの板の穴はフォトリソグラフィー、レーザーエッチング、ドリル、型による打抜き等を用いて形成できる。板Ａと板Ｃは同じ径の穴が同じ位置にくるようにし、その間に径の大きな穴が形成されている板Ｂを挟み込む。貫通穴３の中央部の径が大きくなるように、フィルター内部に用いる板の貫通穴の径Ｘ２を外側に用いる板の径Ｘ１に比べて大きくする。
以下、図１に示すような装置を用いたレーザーアブレーション法において、ドロップレットの原因となる微粒子を捕捉した具体例を説明する。
ターボ分子ポンプにより排気された5×10-7Torr以下の真空容器内において、ArFエキシマレーザー（波長193 nm、FWHM=20ns）をSiターゲットに入射角45°で照射して飛散微粒子群を発生させて、50 mm離れて対向するガラス基板上にSi膜堆積を行った。ターゲット−基板間には、図２に示すような高速回転可能な穴状回転フィルター板を設置して微粒子の捕捉を行った。
穴状回転フィルター板は、その回転軸が微粒子の飛翔方向に平行になるように設置した。貫通穴の大きさは、穴状回転フィルター板の中心付近と外側とで捕捉可能な最大速度を
統一するため、貫通穴の円周方向に沿った直径部分の回転軸に対する内部角が3.6度になるように設計した。すなわち、図２のXとRが2tan-1(X/2R)=3.6/180、すなわちX=2.00R×10-2[mm]の関係を満たすように設計した。
統一するため、貫通穴の円周方向に沿った直径部分の回転軸に対する内部角が3.6度になるように設計した。すなわち、図２のXとRが2tan-1(X/2R)=3.6/180、すなわちX=2.00R×10-2[mm]の関係を満たすように設計した。
微粒子が入射してくる側の貫通穴の直径（回転方向、すなわち円周方向）Ｘと貫通穴の中心線と回転軸の中心線からの距離Ｒは、X=2.00R×10-2 [mm]の関係を満たすように設計した。穴状回転フィルター板には直径200mm、厚みｈが10mmのチタン円板を用いた。貫通穴の表面と内部の直径の差は、内部の直径が表面に比べて約40%大であった。穴状回転フィルター板の回転速度と捕捉可能な最大速度の関係は図１１に示す通りである。貫通穴の部分の合計の面積が穴状回転フィルター板の全表面に占める割合は約90%であった。レーザーパルスのフルーエンスFは4J/cm2、くり返し周波数は10Hz、基板温度は室温とした。
作製したシリコン薄膜中の微粒子の付着具合を走査型電子顕微鏡（SEM）を用いて評価した。図１２に穴状回転フィルター板の回転数1,000、2,500、3,000rpmで作製したシリコン薄膜の膜表面観察像を示す。3,000rpmになると微粒子が完全に捕捉されていることがわかる。
本発明の装置及び方法は、レーザーアブレーション法、スパッタリング法、アーク放電法等により金属、半導体、セラミックス等の薄膜を基板上に作製する手段として用いられ、微粒子捕捉用のフィルターを安価に提供することができ、また、ドロップレットの付着がなく、かつ、捕捉したドロップレットの再放出による汚染のない高品質の薄膜の製造に有用である。
Claims (16)
- 薄膜形成成分の飛散微粒子群を発生させて該飛散微粒子群を基板に付着させる成膜装置であって、円板をその両面まで貫通した多数の貫通穴が設けられた、該円板の中心を回転軸として高速回転可能な穴状回転フィルター板を、ターゲットと基板との間に設け、該穴状回転フィルター板は、該貫通穴を飛翔して通過した微粒子のみが基板に堆積し、ドロップレットとなる飛翔速度の遅い微粒子は、該貫通穴の内面に捕捉されるように配置されていることを特徴とする成膜装置。
- 穴状回転フィルター板の両面において、貫通穴の部分の合計の表面積／穴状回転フィルター板の全表面積が８０％以上であることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
- 貫通穴は、穴状回転フィルター板の表面部分の径より内部の径が大きいことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
- 貫通穴は、穴状回転フィルター板の微粒子の入射側の表面部分の径が微粒子の出射側の表面部分の径より大きいことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
- 貫通穴は、穴状回転フィルター板の表面全域に亘って飛翔速度の遅い微粒子の捕捉特性を一定に保つために、該フィルター板の周縁側になるほど径を大きくしたことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
- 貫通穴の中心線方向が、穴状回転フィルター板の回転軸方向と平行になるように設けられていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
- 穴状回転フィルター板の表面における貫通穴の形状が円であり、その直径をX、穴状回転フィルター板の回転軸の中心線から貫通穴の中心線までの距離をR、としたとき、穴状回転フィルター板によって捕捉可能な微粒子の最大速度Vmax（単位＝mm／秒）が、Vmax=（1/2）hω /tan-1（X/2R）と与えられる（但し、hは、穴状回転フィルター板の微粒子飛翔方向の貫通孔の距離（単位＝mm）、ωは、穴状回転フィルター板の回転の角速度（単位＝ラジアン／秒））ことを特徴とする請求項６記載の成膜装置。
- 貫通穴の中心線方向が、穴状回転フィルター板の回転軸方向に対して傾斜するように設けられていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
- 貫通穴を飛翔して通過可能な最低速度Vmin以下の微粒子群と通過可能な最高速度Vmax以上の微粒子群が、Vmin=(1/2)hω/tan-1((2X+d)/2R)、Vmax=(1/2)hω/ tan-1(d/2R)と与えられる（但し、hは、穴状回転フィルター板の微粒子飛翔方向の貫通孔の距離（単位＝mm）、ωは、穴状回転フィルター板の回転の角速度（単位＝ラジアン／秒）、Rは、ターゲット側の穴状回転フィルター板の表面における回転軸の中心線から貫通穴の中心線までの距離、Xは、ターゲット側の穴状回転フィルター板の表面における貫通孔の形状を穴状回転フィルター板の円周方向に計った最大距離、dは、貫通穴が微粒子の入射面側から逆回転方向に向けて傾いているとした投影面における貫通穴のずれ幅）ことを特徴とする請求項８記載の成膜装置。
- 貫通穴の中心線方向が、穴状回転フィルター板の円周方向に傾斜するように設けられていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
- 貫通穴が金属からなる円板にエッチングにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
- 貫通穴が、貫通穴の径が異なる複数枚の円板を張り合わせて形成されていることを特徴とする求項１記載の成膜装置。
- 請求項１ないし１２のいずれかに記載の装置を使用することを特徴とする成膜方法。
- 貫通穴の径及び形状により穴状回転フィルター板の表面の各領域における微粒子捕捉特性を調整することを特徴とする請求項１３記載の成膜方法。
- 貫通穴を飛翔する速度が設定可能な通過最大速度より高速な微粒子群と通過最小速度より低速な微粒子群をともに捕捉することを特徴とする請求項１３又は１４記載の成膜方法。
- 成膜方法がレーザーアブレーション方法であることを特徴とする請求項１
３ないし１５のいずれかに記載の成膜方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003352948A JP4141933B2 (ja) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | 微粒子捕捉用の穴状回転フィルター板を有する成膜装置及び成膜方法 |
| US10/574,958 US20070089385A1 (en) | 2003-10-10 | 2004-08-11 | Film deposition apparatus having hole-like rotary filter plate for capturing fine particles and film deposition method |
| CNA2004800292841A CN1863936A (zh) | 2003-10-10 | 2004-08-11 | 具有微粒子俘获用的孔状旋转过滤板的成膜装置和方法 |
| RU2006110996/02A RU2006110996A (ru) | 2003-10-10 | 2004-08-11 | Установка для напыления пленок, имеющая перфорированную ротационную пластину фильтра, предназначенную для захвата мелких частиц, и способ напыления пленок |
| PCT/JP2004/011543 WO2005035821A1 (ja) | 2003-10-10 | 2004-08-11 | 微粒子捕捉用の穴状回転フィルター板を有する成膜装置及び成膜方法 |
| EP04771528A EP1683887A1 (en) | 2003-10-10 | 2004-08-11 | Film deposition apparatus having hole-like rotary filter plate for capturing fine particles, and film deposition method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003352948A JP4141933B2 (ja) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | 微粒子捕捉用の穴状回転フィルター板を有する成膜装置及び成膜方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005113255A JP2005113255A (ja) | 2005-04-28 |
| JP4141933B2 true JP4141933B2 (ja) | 2008-08-27 |
Family
ID=34431138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003352948A Expired - Fee Related JP4141933B2 (ja) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | 微粒子捕捉用の穴状回転フィルター板を有する成膜装置及び成膜方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20070089385A1 (ja) |
| EP (1) | EP1683887A1 (ja) |
| JP (1) | JP4141933B2 (ja) |
| CN (1) | CN1863936A (ja) |
| RU (1) | RU2006110996A (ja) |
| WO (1) | WO2005035821A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI20060181L (fi) * | 2006-02-23 | 2007-08-24 | Picodeon Ltd Oy | Menetelmä tuottaa pintoja ja materiaalia laserablaation avulla |
| FI20060178L (fi) * | 2006-02-23 | 2007-08-24 | Picodeon Ltd Oy | Pinnoitusmenetelmä |
| FI20060177L (fi) * | 2006-02-23 | 2007-08-24 | Picodeon Ltd Oy | Menetelmä tuottaa hyvälaatuisia pintoja ja hyvälaatuisen pinnan omaava tuote |
| WO2007096460A2 (en) * | 2006-02-23 | 2007-08-30 | Picodeon Ltd Oy | Surface treatment technique and surface treatment apparatus associated with ablation technology |
| EP2410074B1 (en) * | 2010-07-21 | 2013-12-11 | Solmates B.V. | Heat shield and filter |
| CN102465275A (zh) * | 2010-11-18 | 2012-05-23 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 镀膜装置 |
| CN102555130A (zh) * | 2010-12-17 | 2012-07-11 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种通过旋转容器成膜制备聚合物膜的方法 |
| JP2015040313A (ja) * | 2013-08-20 | 2015-03-02 | トヨタ自動車株式会社 | 成膜装置 |
| EP3919650A1 (en) * | 2020-06-04 | 2021-12-08 | Solmates B.V. | Device for pulsed laser deposition |
| CN113933527A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-14 | 核工业西南物理研究院 | 一种粒子速度甄别器及甄别方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4395323A (en) * | 1981-04-17 | 1983-07-26 | Denton Vacuum Inc. | Apparatus for improving a sputtering process |
| JPH1030169A (ja) * | 1996-07-16 | 1998-02-03 | Mitsubishi Materials Corp | 成膜装置 |
| JP2002069634A (ja) * | 2000-08-29 | 2002-03-08 | Canon Inc | 薄膜作製方法および薄膜作製装置 |
| JP3966723B2 (ja) * | 2001-05-31 | 2007-08-29 | 独立行政法人科学技術振興機構 | レーザーアブレーション法による半導体ＦｅＳｉ２の成膜方法 |
| JP2003073812A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-12 | Masaki Yamamoto | レーザアブレーション装置 |
| JP2003277919A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-10-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | レーザアブレーション方法及び装置 |
-
2003
- 2003-10-10 JP JP2003352948A patent/JP4141933B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-08-11 CN CNA2004800292841A patent/CN1863936A/zh active Pending
- 2004-08-11 RU RU2006110996/02A patent/RU2006110996A/ru not_active Application Discontinuation
- 2004-08-11 EP EP04771528A patent/EP1683887A1/en not_active Withdrawn
- 2004-08-11 US US10/574,958 patent/US20070089385A1/en not_active Abandoned
- 2004-08-11 WO PCT/JP2004/011543 patent/WO2005035821A1/ja not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2005035821A1 (ja) | 2005-04-21 |
| EP1683887A1 (en) | 2006-07-26 |
| US20070089385A1 (en) | 2007-04-26 |
| JP2005113255A (ja) | 2005-04-28 |
| CN1863936A (zh) | 2006-11-15 |
| RU2006110996A (ru) | 2007-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4141933B2 (ja) | 微粒子捕捉用の穴状回転フィルター板を有する成膜装置及び成膜方法 | |
| US8727708B2 (en) | Reflecting device, communicating pipe, exhausting pump, exhaust system, method for cleaning the system, storage medium storing program for implementing the method, substrate processing apparatus, and particle capturing component | |
| JP5203226B2 (ja) | コーティング方法 | |
| JP2003502166A5 (ja) | ||
| KR20030045082A (ko) | 레이저 제거 방법을 이용한 박막의 증착 | |
| WO2004035255A1 (ja) | 周期構造作成方法および表面処理方法 | |
| JP2009527645A5 (ja) | ||
| EP1808509A1 (en) | Ion beam sputtering equipment and method for forming multilayer film for reflective mask blank for euv lithography | |
| JP2009041040A (ja) | 真空蒸着方法および真空蒸着装置 | |
| KR960003733B1 (ko) | 레이저스패터링장치 | |
| JPS62230B2 (ja) | ||
| RU89906U1 (ru) | Устройство для лазерно-плазменного напыления | |
| JP4481058B2 (ja) | 物理的成膜方法におけるドロップレットの捕捉装置。 | |
| JP2011127213A (ja) | 光学部品の製造方法及び光学部品 | |
| JPH1030169A (ja) | 成膜装置 | |
| JP3979745B2 (ja) | 成膜装置、薄膜形成方法 | |
| JP2001068297A (ja) | 軟ｘ線利用装置のデブリ除去機構 | |
| JP2009287046A (ja) | スパッタリング方法及びスパッタリング装置 | |
| JPH11140638A (ja) | スパッタ装置及びコリメーター | |
| JP2003049262A (ja) | レーザーアブレーション成膜装置および成膜方法 | |
| JP2588971B2 (ja) | レーザ蒸着方法及び装置 | |
| US5446755A (en) | Laser ablation apparatus | |
| CN1389590A (zh) | 可制备平整的薄膜材料的脉冲激光沉积方法及其装置 | |
| JP3295724B2 (ja) | 蒸着膜の形成方法及び蒸着装置 | |
| JP2003277919A (ja) | レーザアブレーション方法及び装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050714 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080610 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080611 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110620 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |