(57)【要約】【課題】本発明は、堆積物が剥離しにくく、脱着自在な防着部を備える成膜装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明における成膜装置は、成膜材料が成膜チャンバの内壁に付着することを防止する防着部と、成膜材料を吸着するために防着部を冷却する冷却機構と、防着部を脱着自在の脱着機構を有する固定部と、を有する。防着部の表面は鏡面であってもよい。また、防着部は可撓性を有していてもよい。また、脱着機構は電磁石であってもよい。また、防着部は磁性体材料であってもよい。また、冷却機構と電磁石とは、平面視において互いにずれて配置されていてもよい。【選択図】図１
2015101777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜材料が成膜チャンバの内壁に付着することを防止する防着部と、
前記防着部を冷却する冷却機構と、
前記防着部を脱着自在の脱着機構を有する固定部と、
を有することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記防着部の表面は鏡面であることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記防着部は可撓性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記防着部は磁性体材料であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記脱着機構は電磁石であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記冷却機構と前記電磁石とは、平面視において互いに異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱着自在な防着部を備える成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空雰囲気下のチャンバ内で成膜を行う成膜装置は、チャンバ内に基板を配置した状態で材料源から粒子を放出させ、その放出粒子を対象物である基板の被成膜面に到達させることで成膜を行うものである。このような成膜方法として、蒸着法やスパッタリング法などのＰＶＤ（Ｐｈｉｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法がある。
【０００３】
上記のような成膜装置において、材料源から放出された材料粒子（以下、成膜材料という）は基板方向だけではなく、等方的に進行する。そのため、成膜材料は基板以外の、チャンバ内壁に付着してしまう。このように、チャンバ内壁のような、基板の被成膜面以外の箇所に付着した成膜材料は徐々に堆積し、ある程度の膜厚まで堆積すると、チャンバ内壁から剥がれてパーティクルの発生源となる。パーティクルが被成膜面に付着すると、薄膜にピンホール等の欠陥が生じ、デバイスの歩留まり低下を引き起こす。
【０００４】
上記の問題点を解消するために、チャンバ内に脱着可能な防着板を設置し、成膜原子が堆積した防着板を交換あるいはメンテナンスする方法が行われている。例えば、特許文献１では、防着板のメンテナンスおよび該防着板に付着した材料を回収するために、アルミニウムを主材質とする薄板を接着剤により複数積層した防着板を形成し、防着板上に堆積した成膜材料を薄板から剥離する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−６８０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、薄板を取り外す際に、堆積物が薄板から剥離してしまい、パーティクルの発生源となる。また、薄板を貼り合せる際に用いられる接着剤からガスが発生して、基板に成膜した薄膜に不純物として混入し、膜の性質を低下させてしまう。また、成膜に高価な材料を使用する場合は、材料費を抑えるために、防着部に堆積した成膜材料を回収して再利用することが好ましい。しかし、成膜材料を防着部から剥離するために、剥離を促進する溶剤を使用すると、材料特性が損なわれるうえ、手間がかかりコストが増加する。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたもので、使用時は防着部に付着した堆積物を剥離しにくくすることでパーティクルの発生を抑制し、メンテナンス時は材料を容易に回収することができる、脱着自在な防着部を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る成膜装置は、成膜材料が成膜チャンバの内壁に付着することを防止する防着部と、防着部を冷却する冷却機構と、防着部を脱着自在の脱着機構を有する固定部と、を有する。
【０００９】
この成膜装置によれば、パーティクルの発生を抑制すると共に、脱着自在な、材料の回収が容易な防着部を提供することができる。
【００１０】
また、別の好ましい態様において、防着部の表面は鏡面であってもよい。
【００１１】
また、別の好ましい態様において、防着部は可撓性を有してもよい。
【００１２】
この成膜装置によれば、防着部に堆積した成膜材料を容易に剥離することができる。
【００１３】
また、別の好ましい態様において、脱着機構は電磁石であってもよい。
【００１４】
また、別の好ましい態様において、防着部は磁性体材料であってもよい。
【００１５】
この成膜装置によれば、防着部を固定部からに容易に脱着することができる。
【００１６】
また、別の好ましい態様において、冷却機構と電磁石とは、平面視において互いに異なる位置に配置されていてもよい。
【００１７】
この成膜装置によれば、防着部を効率よく冷却することができる。
【発明の効果】
【００１８】
これらの成膜装置によれば、使用時は防着部に付着した堆積物を剥離しにくくすることでパーティクルの発生を抑制し、メンテナンス時は材料を容易に回収することができる、脱着自在な防着部を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る成膜装置を示した断面模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態の変形例における成膜装置を示した断面模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る成膜装置の固定部、防着部、冷却機構を示した断面模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る成膜装置の固定部、冷却機構を示した平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明に係る成膜装置について説明する。但し、本発明の成膜装置は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２１】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る表示装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
［成膜装置］
図１は、本発明の第１実施形態に係る成膜装置を示した断面模式図である。図１に示す成膜装置には、本発明の一例として真空蒸着装置を示した。図１の真空蒸着装置１は、蒸着を行うために高真空を維持するための真空チャンバ１０、真空チャンバ１０の排気を行う真空ポンプ（ＰＵＭＰ）２０、真空チャンバ１０と真空ポンプ２０とを接続するゲートバルブ３０で構成されている。
【００２３】
真空チャンバ１０は、真空チャンバ１０の下部に、蒸着源１０１を保持する坩堝１０２、蒸着源１０１を加熱し、蒸発させるフィラメント（熱源）１０３、坩堝１０２の周辺に配置されたシャッタ支柱１０４、シャッタ支柱１０４に固定され、シャッタ支柱１０４の動作と共に回動するシャッタ１０５、を備えている。
【００２４】
真空チャンバ１０の上部には、被成膜面が下方を向いた状態で基板１１１を保持する基板ホルダ１１２、基板ホルダ１１２を真空チャンバ１０に固定するホルダ支柱１１３、を備えている。また、真空チャンバ１０の内壁部に、成膜材料が真空チャンバ１０の内壁に付着することを防止する防着部１２１、防着部１２１を脱着自在な脱着機構を有する固定部１２２、固定部１２２の防着部１２１を脱着する側とは逆側に配置された冷却機構１２３、を備えている。防着部１２１は真空チャンバ１０の内壁のうち、蒸着源１０１から成膜材料が到達し得る箇所に設けられている。図１では、防着部１２１は真空チャンバ１０の内壁の側部と上部に設けられているが、これに限定されることはなく、下部に設けられていてもよい。
【００２５】
防着部１２１を固定部１２２に脱着する方法は、例えば、フックやクランプによる係止、ネジによる固定などの機械固定式であってもよく、または静電吸着などの静電気固定式であってもよい。ここで、防着部１２１は、成膜材料が容易に剥離しないように冷却機構１２３によって冷却するため、防着部１２１と固定部１２２とは密着していることが望ましい。
【００２６】
防着部１２１は、機械固定のためのフックを有していてもよい。また、固定部１２２がフックを有している場合は、防着部１２１が固定部１２２のフックを係止するための構造物や開口部を有していてもよい。また、静電気固定する場合は、防着部１２１が絶縁体であってもよく、また、防着部１２１が金属である場合は、固定部１２２と接する部分に絶縁層を有していてもよい。
【００２７】
防着部１２１に堆積した成膜材料は、防着部１２１を固定部１２２から脱離した後に、防着部１２１からの剥離を促進する溶剤等を使用しなくても容易に剥離できることが好ましい。例えば、防着部１２１は表面が鏡面であることが好ましい。ただし、防着部１２１の表面は鏡面であることに限定されず、メンテナンスで防着部１２１を脱着させる際に、堆積した成膜材料が剥離してパーティクルを発生させないように、一定の密着性を確保するための凹凸を有していてもよい。より具体的には、表面処理として「ＳＵＳｐｉｋａ（登録商標）」を用いてもよい。また、表面処理後の平坦性は、好ましくは平均面粗さＲａが０．０５μｍ以下であるとよい。より好ましくは、平均面粗さＲａが０．０２μｍ以下であるとよい。また、防着部１２１に堆積した成膜材料を剥離する際に、固定部１２２から脱離した防着部１２１を湾曲させることで剥離させることができるように、防着部１２１が可撓性を有していてもよい。防着部１２１は、板状であってもよく、また、フィルム状であってもよい。
【００２８】
冷却機構１２３は、固定部１２２の防着部１２１を脱着する側とは逆側に水冷配管を設け、水冷配管内に冷却水を循環させてもよい。また、冷却水に替わり、液体窒素や液体ヘリウムを循環させてもよい。図１では、冷却機構１２３が固定部１２２の外側に配置された例を示したが、これに限定されることはなく、固定部１２２の内部に空洞部を設け、その空洞部に冷却水を循環させてもよい。また、液体を循環させることによる冷却に限定されず、例えば、ガスを循環させることで冷却してもよいし、ジェットノズルから高速でガスを固定部に吹き付けることで冷却してもよい。また、上記の方法に替わって、ペルチェ素子を冷却機構１２３として利用してもよい。冷却機構１２３によって防着部１２１が冷却され、真空チャンバ１０内に放出された材料粒子が防着部１２１の表面に衝突した際に、材料粒子を良好に捕獲することができ、真空チャンバ１０の内面が材料粒子の付着によって汚染されることを確実に防止することができる。
【００２９】
固定部１２２は、防着部１２１を冷却するために、熱伝導率が高い材質であることが好ましく、例えば銅（Ｃｕ）を用いることができる。また、冷却機構１２３を固定部１２２の内部に設けるためには、加工性がよく、材料費が安価なアルミニウム（Ａｌ）やＳＵＳ３０４などのステンレス鋼を使用することが望ましい。
【００３０】
蒸着源１０１の熱源として、電子ビームを使用してもよい。電子ビームを使用する場合は、真空チャンバ１０内に電子銃を配置してもよい。また、基板の被成膜面に成膜される膜の膜厚を均一にするために、蒸着時にホルダ支柱１１３を回転し、基板ホルダ１１２と基板１１１とを回転させながら蒸着を行ってもよい。
【００３１】
本発明に係る成膜装置は、上記の構成を備えることによって、成膜時においては、防着部に付着した堆積物を剥離しにくくすることで、パーティクルの発生を抑制することができ、不純物の混入が少ない良質な薄膜を得ることができる。また、上記の構成を備えることによって、メンテナンス時においては、防着部の脱着を容易にすることができる。また、成膜材料が堆積した防着部を脱離後に、剥離を促進する溶剤等を使用しなくても成膜材料を容易に剥離することができるため、不純物の少ない良質な成膜材料を回収することができる。
【００３２】
［防着部のメンテナンス方法］
図１を参照して、成膜材料が堆積した防着部１２１のメンテナンス方法について説明する。防着部１２１に堆積した成膜材料を回収するためには、まずは防着部１２１を固定部１２２から脱離させる。例えば、電磁石による磁気固定の場合は、電磁石への通電を遮断し、固定部１２２から防着部１２１を脱離させる。
【００３３】
次に、固定部１２２から脱離した防着部１２１に付着した成膜材料を剥離させる。防着部１２１を湾曲させる、または、防着部１２１に超音波や物理的衝撃などの一定の振動を与えることで、付着した成膜材料を防着部１２１から剥離してもよい。ここで、防着部１２１の表面は鏡面であるため、冷却機構１２３によって冷却されていない状態では付着した成膜材料との密着性が低くなるため、上記の防着部１２１の湾曲や防着部１２１に与えられる一定の振動によって、成膜材料を防着部１２１から容易に剥離することができる。剥離の際には、常温で行ってもよく、加熱しながら行ってもよい。加熱しながら剥離を行うと、さらに成膜材料を防着部１２１から剥離しやすくなる。成膜材料を剥離した後の防着部１２１は、クリーニングを行うことで再度使用してもよく、また、新たな防着部１２１に取り換えてもよい。
【００３４】
［変形例１］
図２は、本発明の第１実施形態の変形例における成膜装置を示した断面模式図である。図１に示す成膜装置と異なる点は、蒸着源１０１と基板１１１との間に加熱式遮蔽板１３０を備える点である。加熱式遮蔽板１３０は、蒸着源１０１から放出された成膜材料のうち、基板１１１の方向とは異なる方向に進行する成膜材料の進行方向を基板１１１の方向に変更する。加熱式遮蔽板１３０は、２００℃以上に加熱されており、蒸着源１０１から放出された成膜材料が加熱式遮蔽板１３０に到達すると、成膜材料はそこで吸着されず加熱式遮蔽板１３０によって反射されるように進行方向が変化する。つまり、加熱式遮蔽板１３０は、蒸着源１０１から基板１１１以外の方向に放出された成膜材料の進行方向を変更して基板方向に進行する確率を高くするため、基板に到達する成膜材料の量が増加する。その結果、蒸着源１０１から放出された成膜材料を効率よく基板１１１に堆積させることができ、また、真空チャンバ１０の内壁に設けられた防着部１２１に堆積する成膜材料の量を減少させることができるため、メンテナンスの頻度を少なくすることもできる。
【００３５】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る成膜装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
本発明の第２実施形態に係る成膜装置は、防着部に磁性体材料を用い、固定部の内部に電磁石を配置して、防着部と固定部とを磁力固定式で脱着することを除いて、図１を参照して説明した本発明の第１実施形態に係る成膜装置と同様であるため、重複する構成については説明を省略する。図３は、本発明の第２実施形態に係る成膜装置の固定部、防着部、冷却機構を示した断面模式図である。図３に示す防着部２２１は磁性体材料であり、例えば、ＳＵＳ４２０Ｊ２が用いられてもよい。また、固定部２２２の内部には、電磁石２５０が埋設されている。電磁石２５０の代わりに永久磁石が用いられてもよい。防着部２２１を固定部２２２に装着するときは、電磁石２５０に通電し、防着部２２１を固定部２２２から脱離するときは、電磁石２５０への通電を遮断する。ここで、冷却機構２２３と電磁石２５０とは、図３に示すように互いに重畳せずに、一定のスペース２６０を有するように配置されている。
【００３７】
図４は、本発明の第２実施形態に係る成膜装置の固定部２２２、冷却機構２２３及び電磁石２５０を示した平面模式図である。冷却機構２２３は、固定部２２２上にメアンダ形状で配置されている。メアンダ形状に配置された冷却機構２２３間に電磁石２５０が配置されており、冷却機構２２３と電磁石２５０とは、平面視において互いに異なる位置に配置されている。
【００３８】
上記のような構成により、防着部２２１と冷却機構２２３との間に熱伝導の阻害の原因となり得る電磁石２５０が存在しない構造となるため、防着部２２１を効率よく冷却することができる。したがって、防着部２２１と堆積した成膜材料との密着性を向上させることができるため、堆積した成膜材料が剥離することによるパーティクルの増加を抑制することができる。
【００３９】
図３では、冷却機構２２３が固定部２２２の外側に配置された例を示したが、これに限定されるわけではなく、固定部２２２の内部に空洞部を設け、その空洞部に冷却水を循環させてもよい。また、図３では埋設されている電磁石２５０を冷却機構２２３のように固定部２２２の外側に配置してもよい。
【００４０】
本発明の第１実施形態および第２実施形態では、本発明の一例として真空蒸着装置の構成について説明したが、本発明の成膜装置は真空蒸着装置に限定されることはなく、例えば、スパッタリング装置やＣＶＤ装置に上述した防着部、防着部を脱着する脱着機構を有する固定部及び防着部を冷却する冷却機構が採用されてもよい。
【００４１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１：真空蒸着装置
１０：真空チャンバ
２０：真空ポンプ
３０：ゲートバルブ
１０１：蒸着源
１０２：坩堝
１０４：シャッタ支柱
１０５：シャッタ
１１１：基板
１１２：基板ホルダ
１１３：ホルダ支柱
１２１：防着部
１２２：固定部
１２３：冷却機構
１３０：加熱式遮蔽板
２２１：防着部
２２２：固定部
２２３：冷却機構
２５０：電磁石
２６０：スペース
【図１】
2015101777.tif 000003
【図２】
2015101777.tif 000004
【図３】
2015101777.tif 000005
【図４】
2015101777.tif 000006