JP4519416B2

JP4519416B2 - 薄膜形成装置用汚染防止装置

Info

Publication number: JP4519416B2
Application number: JP2003115244A
Authority: JP
Inventors: 康廣山越
Original assignee: Nippon Mining and Metals Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2023-04-21
Also published as: JP2004315948A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、薄膜形成装置、特にスパッタリングによる成膜中にパ−ティクルの発生を効果的に防止できる薄膜形成装置用汚染防止装置に関する。なお、本明細書において、特に区別して記載しない限り、上記薄膜形成装置内の周辺の機器にはターゲット及びバッキングプレートを含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】
近年、集積回路の電極や拡散バリヤ用薄膜、磁気記録媒体用磁性薄膜、液晶表示装置のＩＴＯ透明導電膜などの多くに気相成長による薄膜形成技術が使用されている。気相成長法による薄膜形成技術には、熱分解法、水素還元法、不均等化反応法、プラズマＣＶＤ法等の化学的気相成長法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンビーム法等の物理的気相成長法、さらには放電重合法等がある。
特に、気相成長法の一つであるスパッタリング法は上記のような広範囲な材料に適用でき、また薄膜形成の制御が比較的容易であることから広く利用されている。
このスパッタリング法は周知のように、荷電粒子によりスパッタリングタ−ゲットを衝撃し、その衝撃力により該タ−ゲットからそれを構成する物質の粒子をたたき出し、これをタ−ゲットに対向させて配置した、例えばウエハ等の基板に付着させて薄膜を形成する成膜法である。
【０００３】
上記のスパッタリングなどの気相成長による薄膜の形成に際し、パ−ティクルの発生という問題が大きく取り上げられるようになってきた。
このパ−ティクルは、例えばスパッタリング法におけるタ−ゲット起因の物について説明すると、タ−ゲットをスパッタリングした場合、薄膜は基板以外に薄膜形成装置の内壁や内部にある部材などいたるところに堆積する。そして該薄膜形成装置内にある部材等から剥離した薄片が直接基板表面に飛散して付着することがパ−ティクル発生の一要因であると考えられている。
【０００４】
この他、タ−ゲット表面にはタ−ゲット側面や薄膜形成装置内にある部材等から剥離した薄片が核となって発生すると考えられているノジュールと呼ばれる異物が直径数μｍ程度に成長する。そしてこのようなノジュールはある程度成長した時点で破砕し、基板表面に飛散して付着することがパ−ティクル発生の一要因であると考えられている。
そして、上記のようなパ−ティクルが基板上の細い配線などに堆積すると、例えばＬＳＩの場合は配線の短絡や逆に断線を引き起こすなどの問題を生ずる。
【０００５】
最近では、ＬＳＩ半導体デバイスの集積度が上がる（１６Ｍビット、６４Ｍビットさらには２５６Ｍビット等）一方、配線幅（ルール）が０．２５μｍ以下になるなどより微細化されつつあるので、上記のようなパ−ティクルによる配線の断線や短絡等といった問題が、より頻発するようになった。このように電子デバイス回路の高集積度化や微細化が進むにつれてパ−ティクルの発生は一層大きな問題となってきたのである。
【０００６】
上記に述べたようにパ−ティクル発生の原因の一つとして薄膜形成装置の内壁や内部に存在する部材の、本来ならば膜の形成が不必要である部分への薄膜の堆積の問題が大きく上げられる。具体的には基板の周辺部、シールド、バッキングプレート、シャッター、ターゲットおよびこれらの支持具などへの堆積である。
【０００７】
上記のように、不必要な薄膜の堆積があったところから、この膜が剥離、飛散しパ−ティクルの発生原因となるので、これらの堆積物が厚くなり、剥離する前に薄膜形成装置の内壁や基板の周辺部、シールド、バッキングプレート、シャッター、ターゲットおよびこれらの支持具などを定期的にクリーニングするかまたは交換する手法がとられた。
また、多量に堆積する部材（機器）の部位には一旦付着した薄膜が再び剥離、飛散しないように、金属溶射皮膜を形成すること（特許文献１及び２参照）あるいはブラスト処理などの物理的な表面粗化処理を施して堆積物を捕獲しておくという手段がとられた（特許文献３参照）。
【０００８】
さらにまた、上記のような作業は薄膜形成の作業能率を低下させる原因と考えられたので、堆積物が剥離・飛散しないように捕獲する防着板という取り外し可能な板が考案され、さらにこの板の熱膨張係数を変たり、板の表面にサンドブラスト処理やヘヤライン処理をするなどの工夫がなされた（特許文献４、５、６参照）。
これらの中では、特別な表面処理を施した、いわゆるパーティクルゲッターが当時の技術の中ではパ−ティクルの発生を効果的に防止する画期的なもの（特許文献７、８参照）であった。
しかし、薄膜形成装置の内壁や基板の周辺部、シールド、バッキングプレート、シャッター、ターゲット等のパーティクルゲッターを交換する場合には、点溶接した機器からパーティクルゲッターを剥がし、そこに新しいパーティクルゲッターを再度点溶接等により取付けるという、かなり煩雑な操作が必要である。また、この交換作業の際は、薄膜形成装置を休止させる必要があるという問題があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６１−５６２７７号
【特許文献２】
特開平８−１７６８１６号
【特許文献３】
特開昭６２−１４２７５８号
【特許文献４】
特開昭６３−１６２８６１号
【特許文献５】
特開平２−２８５０６７号
【特許文献６】
特開平３−１３８３５４号
【特許文献７】
特開平１−３１６４５６号
【特許文献８】
特開平３−８７３５７号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、薄膜形成装置内のパーティクルゲッターの取替えを容易にし、装置の休止期間を短時間にすることができ、かつ薄膜形成装置の内壁や装置の内部にある機器部材表面に形成された堆積物の剥離を効果的に防止し、パ−ティクルの発生を抑制できる薄膜形成装置用汚染防止装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
１．薄膜形成装置において、基板以外の周辺の機器に付着した物質を捕獲する金属箔を予め支持板に取付け、該金属箔を取付けた支持板の１又は複数枚を薄膜形成装置内の機器に取替え可能に設置したことを特徴とする薄膜形成装置用汚染防止装置
２．金属箔をスポット溶接により支持板に取付けたことを特徴とする上記１記載の薄膜形成装置用汚染防止装置
３．支持板がステンレス、チタン、アルミニウム等の金属板であることを特徴とする上記１又は２記載の薄膜形成装置用汚染防止装置
４．薄膜形成装置内の機器がシールドであることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載の薄膜形成装置用汚染防止装置
５．基板への付着を防止するためのシールドエッジ部の上面にテーパーが付与されており、該テーパーを覆う面に金属箔を取付けた支持板を設置したことを特徴とする上記４記載の薄膜形成装置用汚染防止装置
６．テーパーの幅が２０〜３０ｍｍであることを特徴とする上記５記載の薄膜形成装置用汚染防止装置
を提供する。
【００１２】
本発明は、また
７．金属箔を５〜１５ｍｍ間隔でスポット溶接した支持板をテーパーに設置したことを特徴とする上記５又は６記載の薄膜形成装置用汚染防止装置
８．テーパー以外のスポット溶接部を、５〜５０ｍｍ間隔で溶接することを特徴とする上記７記載の薄膜形成装置用汚染防止装置
９．複数の支持板をすき間１ｍｍ以下の間隔で、密に設置することを特徴とする上記１〜８のいずれかに記載の薄膜形成装置用汚染防止装置
１０．支持板を掛止め、指し込み固定、ネジ止め等の機械的手段により固定したことを特徴とする上記１〜９のいずれかに記載の薄膜形成装置用汚染防止装置
１１．薄膜形成装置がスパッタリング装置であることを特徴とする上記１〜１０のいずれかに記載の薄膜形成装置用汚染防止装置
１２．支持板の厚さが０．５〜３ｍｍであることを特徴とする上記１〜１１のいずれかに記載の薄膜形成装置用汚染防止装置
１３．支持板を掛止め、指し込み固定、ネジ止め等の機械的手段により固定する固着具の薄膜形成装置内露出部分の表面にマクロ的な凹凸を形成し、さらにブラスト処理等によりミクロ凹凸を形成し、表面粗さＲａ１〜２０μｍの粗面とすることを特徴とする上記１〜１１のいずれかに記載の薄膜形成装置用汚染防止装置１４．支持板を分割し、１枚の重量を３ｋｇ以下とすることを特徴とする上記１〜１２のいずれかに記載の薄膜形成装置用汚染防止装置
、を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の薄膜形成装置用汚染防止装置は、薄膜形成装置内のシャッター、基板シールド（マスク）、磁気シールド、内壁等の機器、ターゲット、バッキングプレート等の全てに適用できる。
また、薄膜形成装置としては、熱分解薄膜形成装置、水素還元薄膜形成装置、不均等化反応による薄膜形成装置、プラズマＣＶＤ薄膜形成装置等の化学的気相成長薄膜形成装置、真空蒸着装置、スパッタリング装置、イオンビーム薄膜形成装置等の物理的気相成長装置、放電重合薄膜形成装置等の全ての装置に使用することができる。特に、スパッタリング装置に有効である。
【００１４】
本発明の薄膜形成装置用汚染防止装置は、基板以外の周辺の機器に付着した物質を捕獲する金属箔を予め支持板に取付け、この金属箔を取付けた支持板を薄膜形成装置内の機器に取替え可能に設置する。
金属箔は、表面に無数の凹凸（銅箔の上に銅酸化物微粒子層）を形成した銅箔（通称：パーティクルゲッター）、同様に処理した鉄箔、Ｔｉ箔、ニッケルめっき箔、銅めっき箔、さらに蛇腹に形成した箔、エンボス加工箔、ブラスト処理箔、酸洗処理箔等であり、表面粗さＲａが１μｍ以上である箔を使用することができる。
好ましくはＲａ１〜７．５μｍが望ましい。この粗さはアンカー効果を高め、飛散物質の密着性が改善され剥離の発生を大幅に低減させる効果がある。
また、これらの金属箔の厚さとしては１０〜５００μｍ厚の箔を使用することができる。好ましい厚さは３０〜２５０μｍであり、特に７０〜１５０μｍが好ましい。支持板が補強の役目をするので、薄い箔も使用できる。
【００１５】
支持板には、矩形（長方形）、Ｌ字形、その他機器の形状に合わせた小片の薄い金属板を用いる。支持板は分割して複数枚を、薄膜形成装置内に並べて設置できるので、形状は様々に変更することができる。
材料としては清浄面が容易に得られること、溶接性が良好であること、強度が高いこと、耐食性に優れていること、低価格であることからステンレスが好適である。チタン、アルミニウムも同様に使用できる。
支持板の厚さは０．５〜３ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍとする。また、支持板を分割し、１枚の重量を３ｋｇ以下とすることが望ましい。
薄膜形成装置内には、支持板を掛止め、ネジ止め等の機械的手段により固定するのが簡便であり推奨できる。また、取付け位置も少なくできる利点がある。しかし、このような取付け方法は特に制限されるものではない。
【００１６】
支持板を掛止め、指し込み固定、ネジ止め等の機械的手段により固定する固着具の薄膜形成装置内露出部分の表面にマクロ的な凹凸（最大高低差でおよそ０．１ｍｍ以上）を形成し、さらにブラスト処理によりミクロの凹凸を形成し、表面粗さ（中心線平均粗さ）Ｒａ１〜２０μｍの粗面とすることが望ましい。これによって、小さな面積でも汚染物質の剥離を防止できる。固着具の露出部分にキャップを取付け、そこに凹凸を形成し粗面としても良い。
金属箔は支持板にスポット溶接により、しっかりと取付けることが望ましい。支持板は、薄膜形成装置内に設置する前に準備できるので、従来に比べはるかに交換スピードが速くなる。また、ステンレス、チタン、アルミニウム等の支持板となる金属板は、腰の弱い金属箔の補強する役割をする。それによって、薄膜形成装置内への取付けが容易になる効果がある。
【００１７】
図１はスパッタリング装置に使用する一体型のシールド１（シールドはマスクと呼称される場合もある）を示す。内側にはテーパー２を有する。このシールド１は支持構造体（機器）に、シールド固定ネジ３により取付ける。本発明の粗化処理された銅箔４を、例えば厚さ１．２ｍｍの支持板となるステンレス板５に点溶接して張り合わせ、これをキャップネジ６等により固着する。
支持板であるステンレス板５は、腰の弱い銅箔４の補強としての役割をする。また、この場合に使用したステンレス板５は耐食性が高いので、スパッタリング装置内が腐食雰囲気下でも腐食及びそれによる汚染物質の放散がないという利点がある。
【００１８】
図２には固着部の断面を示す。シールド固定ネジ３の頭はキャップ６により被覆されている。このキャップ６の面にマクロ的な凹凸を形成し、さらにブラスト処理等によりミクロ凹凸を形成して、表面粗さＲａ１〜２０μｍの粗面とする。
この銅箔４を点溶接したステンレス板５の１枚の重量は１５００ｇであり、ネジ６による取付け及び取外しが極めて容易にできる。また、使用済みの金属箔４を取付けた支持板５は、通常そのまま廃棄される（材料としての再生は可能である）。
【００１９】
図３は、図１のようなシールドに４分割した支持板７を設置した例を示す。夫々の支持板７には銅箔（パーティクルゲッター）を取り付けている。各支持板７のすき間８は１ｍｍ以下とする。
図４は、インナーシールド９とアウターシールド１０を設けた例であり、インナーシールド９の内側にテーパー部２を有し、構造的には一体型と同一である。同様に、本発明の粗化処理された銅箔４を、例えば厚さ１．２ｍｍの支持板となるステンレス板５に点溶接して張り合わせ、これをキャップネジ６等により固着することができる。
【００２０】
本発明の薄膜形成装置用汚染防止装置は、特にスパッタリング等のシールドに使用する場合に効果的である。一般に、基板への付着を防止するためのシールドエッジ部の上面にテーパーが付与されているが、該テーパーを覆う面に金属箔を取付けた支持板を設置するのが有効である。
この面は、特に多量に物質が付着し、パーティクルの発生の原因となることが多い。したがって、より汚染防止の精度を高める必要がある。テーパーの幅は２０〜３０ｍｍであるが、このテーパーの面に金属箔を５〜５０ｍｍ間隔でスポット溶接した支持板を使用する。
【００２１】
このテーパー部は堆積する膜厚が厚くなり、ストレスが大きくかかる部分である。特に、スポット溶接部が５ｍｍ未満（密）又は５０ｍｍを超えると、いずれの場合も膜の剥がれが生ず易くなる。適度な箔の微小な変形能が、剥がれを抑制する効果がある。さらに、上記のように、他所に比べてスポット溶接部を密にすることにより、溶接部からの剥がれを効果的に防止できる。
支持板へ溶接する場合に、テーパー以外のスポット溶接部を、１５ｍｍを超える間隔で溶接することが望ましい。密なスポット溶接は作業性（再生処理）を低下させる。複数の支持板は、汚染防止効果を高めるために１ｍｍ以下の間隔で、密に設置することが望ましい。アンカー効果による密着力を効果的に発揮させることができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の薄膜形成装置用汚染防止装置は、該汚染物質防止装置（パ−ティクルゲッター）の取替えを容易にし、装置の休止期間を短時間にすることができ、かつ薄膜形成装置の内壁や装置の内部にある機器部材表面に形成された堆積物の剥離を効果的に防止して、パ−ティクルの発生を抑制できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】スパッタリング装置の一体型のシールド装置の例を示す図である。
【図２】シールド及び支持板を固定する取付部分の断面を示す。
【図３】シールドにパーティクルゲッター（銅箔）を取り付けた４分割の支持板を設置した例を示す図である。
【図４】スパッタリング装置のインナーシールドとアウターシールドからなるシールド装置の例を示す図である。
【符号の説明】
１一体型シールド
２テーパー部
３シールド固定ネジ
４銅箔
５支持板
６キャップネジ
７パーティクルゲッター（銅箔）を取り付けた分割支持板
８すき間
９インナーシールド
１０アウターシールド

Claims

基板以外の周辺のシールドに付着した物質を捕獲する金属箔を予め支持板に取付け、該金属箔に取付けた支持板の１又は複数枚を薄膜形成装置内のシールドに取替え可能に設置した薄膜形成装置用汚染防止装置であって、前記シールドのエッジ部上面にテーパーを付与し、該シールドのテーパーを覆う面に、前記付着物質を捕獲する金属箔を取付けた支持板を取替え可能に設置したことを特徴とする薄膜形成装置用汚染防止装置。
金属箔をスポット溶接により支持板に取付けたことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置用汚染防止装置。
支持板がステンレス、チタン、アルミニウム等の金属板であることを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜形成装置用汚染防止装置。
テーパーの幅が２０〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜形成装置用汚染防止装置。
金属箔を５〜５０ｍｍ間隔でスポット溶接した支持板をテーパーに設置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜形成装置用汚染防止装置。
複数の支持板をすき間１ｍｍ以下の間隔で、密に設置することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の薄膜形成装置用汚染防止装置。
支持板を掛止め、指し込み固定、ネジ止め等の機械的手段により固定したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の薄膜形成装置用汚染防止装置。
薄膜形成装置がスパッタリング装置であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の薄膜形成装置用汚染防止装置。
支持板の厚さが０．５〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の薄膜形成装置用汚染防止装置。
支持板を掛止め、指し込み固定、ネジ止め等の機械的手段により固定する固着具の薄膜形成装置内露出部分にマクロ的な凹凸を形成し、さらにブラスト処理等によりミクロの凹凸を形成し、表面粗さＲａ１〜２０μｍの粗面とすることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の薄膜形成装置用汚染防止装置。
支持板を分割し、１枚の重量を３ｋｇ以下とすることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の薄膜形成装置用汚染防止装置。