蒸着用治具及び蒸着装置

【課題】簡便に蒸着を行うことができる蒸着用治具及び蒸着装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明にかかる蒸着用治具は、ウエハ４の非蒸着面を覆うハット２を有する。ハット２には、第１凸部２ａ及び第２凸部２ｂが設けられる。第１凸部２ａは、ウエハ４側におけるハット２の外周部に設けられ、ウエハ４を保持する。第２凸部２ｂは、ウエハ４とは反対側におけるハット２の外周部に設けられる。このように、ハット２の両面に凸部を設けることにより、簡便に蒸着を行うことができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸着用治具及び蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板の金属蒸着プロセスにおいて、リング式のプラネタが使用される。リング式のプラネタには、被蒸着部材として、ウエハ等の半導体基板がセットされる。まず、リング式のプラネタの開口部にリングを装着する。そして、リング内に、ウエハを載置する。そして、ジュラルミンハットによって、半導体基板の蒸着しない面（非蒸着面）を覆う。ジュラルミンハットの外周には凸部が設けられ、この凸部を半導体基板側に向けてジュラルミンハットをセットする。ジュラルミンハットは、半導体基板の表面又は裏面を蒸着する際に、半導体基板の落下や非蒸着面への膜の回り込みを防止する。そして、プラネタ全体を螺旋状のバネで押圧する。
【０００３】
具体的には、図６に示されるように、バネ４０、ジュラルミンハット４１、ウエハ４２、リング（不図示）が順に重なるようにする。バネ４０、ジュラルミンハット４１、及びリングは、ウエハ４２を保持する蒸着用治具である。そして、図６に示される構成を開口部に有する複数のプラネタを蒸着装置にセットし、プラネタを自転させながら公転させることにより蒸着を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８０４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図６に示されるように、ジュラルミンハット４１の外周には、ガイド部としての凸部４１ａが設けられる。そして、ジュラルミンハット４１は、円形の凹部を有する。また、リング（不図示）は、円形の開口を有する。これに対して、ウエハ４２は、オリフラ（オリエンテーション・フラット）部の存在によって、一部が欠けた円形を有する。このため、図６中のａで示された領域に隙間が生じる。この状態で金属を蒸着させると、この領域に金属膜が付着する。具体的には、オリフラ部近傍のジュラルミンハット４１のガイド部に金属膜が付着する。この金属膜の剥れ等により、半導体基板の歩留まりが低下する。このため、ジュラルミンハット４１に対して、定期的に交換や洗浄等のメンテナンスが必要となる。また、使用を繰り返すたびにメンテナンス回数が増加し、メンテナンスコストも増大する。
【０００６】
上記の問題を解決するための技術が、例えば特許文献１に開示されている。ここで、図７、８を参照して、特許文献１における蒸着用治具について説明する。図７は、特許文献１の蒸着用治具の構成を示す断面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向における平面図である。図７、８は、特許文献１の図１に相当する。
【０００７】
図８に示されたように、ウエハホルダー５０（リングに相当）の開口部の一部がウエハ４２のオリフラ部の形状に合わせて直線状に形成される。また、ウエハ押え蓋５１（ジェラルミンハットに相当）の外形の一部もウエハ４２のオリフラ部と同一形状を有する。このようなウエハホルダー５０及びウエハ押え蓋５１を用いることで、ウエハ押え蓋５１への金属の蒸着を防止している。しかし、ウエハホルダー５０及びウエハ押え蓋５１の角度をウエハ４２毎に一致させる必要があり、工数増という新たな問題が発生している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる蒸着用治具は、被蒸着部材の非蒸着面を覆うカバー用治具と、前記被蒸着部材側における前記カバー用治具の外周部に設けられ、前記被蒸着部材を保持する第１凸部と、前記被蒸着部材とは反対側における前記カバー用治具の外周部に設けられた第２凸部とを有するものである。これにより、カバー用治具の表・裏を反転させて使用することが可能となり、メンテナンス回数を低減することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡便に蒸着を行うことができる蒸着用治具及び蒸着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかる蒸着用治具の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態にかかるハットの構成を示す図である。
【図３】比較例にかかる蒸着用治具の構成を示す断面図である。
【図４】比較例にかかるハットの構成を示す図である。
【図５】実施の形態にかかる蒸着装置の構成を示す断面図である。
【図６】ウエハがセットされた蒸着用治具の構成を示す図である。
【図７】特許文献１の蒸着用治具の構成を示す断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向における平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態．
まず、図１、２を参照して、本実施の形態にかかる蒸着用治具について説明する。図１は、蒸着用治具の構成を示す断面図である。図２は、ハットの構成を示す図である。
【００１２】
蒸着用治具は、例えば、リング１、ハット２、及びバネ３を有する。リング１は、略円形の枠状に形成される。また、リング１は、内側に突出するフランジ部１ａを有する。すなわち、リング１は、略Ｌ字型の断面形状を有する。リング１内には、被蒸着部材としてのウエハ４が載置される。具体的には、フランジ部１ａの上面が載置面となり、ウエハ４がフランジ部１ａに載置される。ウエハ４は、蒸着面をフランジ部１ａ側に向けて載置される。
【００１３】
ウエハ４は、リング１とハット２によって挟まれる。すなわち、ウエハ４のフランジ部１ａとは反対側にハット２が設けられる。ハット２は、ウエハ４の蒸着しない面（非蒸着面）を覆うカバー用治具である。ハット２は、ウエハ４を蒸着する際に、ウエハ４の落下や、ウエハ４の非蒸着面への膜の回り込みを抑制する。ハット２は、例えば、ジュラルミン材によって形成されたジュラルミンハットである。図１に示されるように、ウエハ４の上方において、ハット２の外側の側面及びリング１の内側の側面は接触している。すなわち、ハット２の大きさは、リング１の載置面の外周の大きさと略同一である。図２に示されるように、ハット２は、略円形を有する。
【００１４】
ハット２には、外周ガイド部としての、第１凸部２ａ及び第２凸部２ｂが設けられる。第１凸部２ａは、ウエハ４側におけるハット２の外周部に設けられる。第２凸部２ｂは、ウエハ４とは反対側におけるハット２の外周部に設けられる。すなわち、ハット２の両面それぞれに、凸部が設けられる。第１凸部２ａ及び第２凸部２ｂは、上面視で略一致するように設けられる。また、第１凸部２ａ及び第２凸部２ｂは、略同一の高さを有する。すなわち、ハット２の両面は、略同一の構成を有する。
【００１５】
第１凸部２ａ及び第２凸部２ｂは、両面それぞれの外周部を取り囲むように形成される。すなわち、第１凸部２ａ及び第２凸部２ｂは、それぞれ略円形の枠状に形成される。換言すると、ハット２は、両面それぞれに略円形の凹部を有する。第１凸部２ａは、ウエハ４の非蒸着面の外周部と接触し、ウエハ４の非蒸着面の外周部を保持している。すなわち、ハット２の第１凸部２ａとリング１のフランジ部１ａによって、ウエハ４が挟まれる。
【００１６】
ハット２のウエハ４とは反対側には、バネ３が設けられる。バネ３は、ハット２をウエハ４側に押圧する押圧部材である。バネ３としては、例えば、円錐コイルバネを用いることができる。具体的には、バネ３は、ハット２側に向けて徐々に径が大きくなる螺旋状を有する。すなわち、上面視では、バネ３は渦巻状を有する。バネ３の最外周部は、第２凸部２ｂの内側側面に接触する。すなわち、第２凸部２ｂは、バネ３の最外周部のガイドの役目を果たす。換言すると、バネ３は、外周部が第２凸部２ｂによって保持される。また、バネ３の最外周部の大きさ及び形状は、ハット２の凹部の大きさ及び形状と略同一とすることが好ましい。これにより、バネ３は、最外周部の全周に亘って、第２凸部２ｂと接触して保持される。
【００１７】
本実施の形態にかかる蒸着用治具は、以上のような構成を有する。ハット２は、両面の外周部に略同一形状の凸部２ａ、２ｂを有する。このため、ハット２を裏返して、ハット２の裏面側を使用することができる。すなわち、第２凸部２ｂがウエハ４側になるように、ハット２を使用することができる。このように、ハット２の表・裏を反転させて使用することができ、ハット２の両面使用が可能となる。このため、ハット２に対して、定期的に交換又は洗浄等のメンテナンスの回数を低減させることができる。さらに、メンテナンスコストを低減することができる。
【００１８】
また、ウエハ４のオリフラ（オリエンテーション・フラット）部の形状に関係なく、ハット２を使用することができる。すなわち、特許文献１とは異なり、オリフラ部の形状が異なるウエハ４に対しても同一のハット２を用いることができ、簡便である。また、ハット２の両面に凸部を形成すればよいので、ハット２の製造も容易である。以上のことから、本実施の形態にかかる蒸着用治具によれば、簡便に蒸着を行うことができ、さらに、生産性も向上する。
【００１９】
また、図１に示されるように、ハット２の第２凸部２ｂがバネ３のエッジ部に接してバネ３を保持することで、バネ３の位置が常に略一定になる。このため、バネ３の加重がハット２に均等に伝わる。すなわち、安定した略均一の力でハット２を押圧することができる。そして、第１凸部２ａによって、ウエハ４の非蒸着面の外周を安定して保持することができ、ウエハ４の落下等の品質トラブルを抑制することができる。また、第２凸部２ｂに接するようにバネ３を配置すればよいので、バネ３の位置決めも容易である。
【００２０】
ここで、図３、４を参照して、比較例にかかる蒸着用治具について説明する。図３は、比較例にかかる蒸着用治具の構成を示す断面図である。図４は、比較例にかかるハット２の構成を示す図である。
【００２１】
図３、４に示されるように、比較例にかかる蒸着用治具のハット２は、第１凸部２ａを有し、第２凸部２ｂを有さない。なお、これ以外の構成については、本実施の形態にかかる蒸着用治具と同様とする。片方の面にしか凸部を有さないため、比較例にかかるハット２は両面使用ができない。このため、メンテナンスの回数が増加してしまい、不便である。また、生産性も低下してしまう。具体的には、比較例にかかるハット２のメンテナンスの回数は、本実施の形態にかかるハット２のメンテナンスの回数の２倍となる。さらに、メンテナンスコストが増大してしまう。
【００２２】
また、ハット２にバネ３を位置決めしにくくなり、ハット２を均一に押圧することが困難になる。また、正確に位置決めできたとしても、蒸着中にバネ３がずれ、ハット２に対する押圧力にむらが生じる場合がある。このため、比較例では、ウエハ４等が落下するという問題が発生する。また、第２凸部２ｂがないため、図１に示すようにバネ３の径を大きくすることができない。すなわち、比較例にかかるバネ３の外周部の大きさは、本実施の形態にかかるバネ３の外周部の大きさよりも小さくなってしまう。このため、ハット２を効果的に押圧できない。
【００２３】
上記の蒸着用治具は、蒸着装置に用いられる。次に、図５を参照して、本実施の形態にかかる蒸着装置について説明する。図５は、蒸着装置の構成を示す断面図である。
【００２４】
蒸着装置は、リング式のプラネタ１１を有する。プラネタ１１は、公転軸１０を中心として、等間隔に複数設けられる。複数のプラネタ１１は、公転軸１０を軸として回転する。図５においては、プラネタ１１は、公転軸１０近くの矢印方向に公転する。プラネタ１１は、それぞれ湾曲しており、例えばドーム形状を有する。具体的には、プラネタ１１は、蒸着源１２とは反対側に突出した半球状になっている。プラネタ１１の外周は、略円形になっている。
【００２５】
プラネタ１１は、略円形の開口部１１ａを有する。開口部１１ａは、１つのプラネタ１１に対して複数形成され、等間隔で円形に並んでいる。この開口部１１ａには、リング１、ハット２、及びウエハ４がセットされている。具体的には、リング１の外周部がプラネタ１１に保持される。そして、リング１上に、ウエハ４、ハット２が順次配置される。
【００２６】
また、プラネタ１１ごとに、開口部１１ａに対応する全てのバネ３は接続されている。これらのバネ３によって、プラネタ１１ごとに全てのハット２が押圧される。もちろん、これに限らず、それぞれのバネ３を接続せずに、個々にハット２を押圧してもよい。ウエハ４の蒸着面は、蒸着源１２側に向いている。プラネタ１１は、プラネタ１１の中心を軸として回転する。図５においては、プラネタ１１は、公転軸１０から離れた矢印方向に自転する。
【００２７】
プラネタ１１の下方には、蒸着源１２が設けられる。蒸着源１２は、蒸着材１３が入ったるつぼ１４を有する。蒸着材１３は、円形に並んだ複数のプラネタ１１の中央部に配置される。すなわち、蒸着材１３は、公転軸１０の直下に配置される。るつぼ１４の側面には、フィラメント１５が設けられる。蒸着装置は、以上のような構成を有する。
【００２８】
次に、蒸着装置を用いた蒸着方法について説明する。まず、プラネタ１１の開口部１１ａにリング１を取り付ける。そして、蒸着面が蒸着源１２側に向くようにウエハ４をリング１に載置する。そして、ハット２によって、ウエハ４の非蒸着面を覆う。プラネタ１１の全ての開口部１１ａに対して同様の処理が完了したら、プラネタ１１全体をバネ３で押圧して固定する。すなわち、プラネタ１１ごとに、開口部１１ａに対応する全てのハット２をバネ３によって押圧する。これにより、プラネタ１１にウエハ４及び蒸着用治具がセットされる。
【００２９】
次に、蒸着装置のチャンバー内を真空にする。また、プラネタ１１を公転及び自転させる。そして、フィラメント１５に電流を流す。これにより、フィラメント１５から電子ビーム１６が放出される。電子ビーム１６は、磁場や電場等の作用により偏向し、蒸着材１３に照射される。これにより、蒸着材１３が高温になり、蒸発する。蒸発した蒸着材１３は、ウエハ４の蒸着面に堆積される。具体的には、ウエハ４の表面に金属蒸着が施される。これにより、ウエハ４の蒸着面に蒸着膜が形成される。また、プラネタ１１を公転及び自転させながら蒸着させるので、均一な蒸着膜厚が得られる。
【００３０】
蒸着中に、金属等の蒸着材１３がハット２に付着する。例えば、ウエハ４のオリフラ部近傍のハット２に蒸着材１３が付着する。そして、ある程度メンテナンスが必要なタイミングで、本実施の形態にかかるハット２の表・裏を反転させる。すなわち、第１凸部２ａがバネ３の外周部に接触し、第２凸部２ｂがウエハ４の非蒸着面に接触する。ハット２を反転させることにより、メンテナンスを行うことなく、蒸着材１３の付着の無い、第２凸部２ｂ側の面で再び作業が可能となる。そして、第２凸部２ｂ側の面にもある程度の蒸着材１３が付着したら、メンテナンスを行う。このように、メンテナンスの回数を半分に減らすことができ、頻繁な洗浄作業が回避できる。すなわち、両面使用が可能なハット２を用いることにより、ハット２の洗浄工数が低減できる。これにより、メンテナンスコストも削減できる。
【００３１】
また、ハット２を保持するため、螺旋状のバネ３にてプラネタ１１内のハット２全体を押さえている。ここで、プラネタ１１は、装置内で自転・公転を繰り返すため、ハット２を確実に保持することが重要となる。ここで、本実施の形態にかかるハット２は、バネ３を保持する第２凸部２ｂを有する。このため、ハット２全体を均等に保持することができる。さらに、ドーム形状を有するプラネタ１１であっても、均等にハット２全体を保持することができる。従って、蒸着中にプラネタ１１が自転・公転を繰り返しても、ハット２やウエハ４が落下しにくくなる。
【００３２】
これに対して、比較例にかかるハット２を用いた場合、表・裏を反転させて使用できず、片面しか使用できないため、ハット２の洗浄工数が増加する。また、ドーム形状を有するプラネタ１１を用いる場合、バネ３によってハット２を保持することが特に困難となり、プラネタ１１が自転・公転を繰り返す際にハット２やウエハ４が落下してしまう。
【００３３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、被蒸着部材としてウエハ４を用いたが、ウエハ４以外の半導体基板を用いてもよい。さらには、被蒸着部材として半導体基板以外のものを用いてもよい。また、本実施の形態では、第１凸部２ａ及び第２凸部２ｂをそれぞれ完全な枠状に形成したがこれに限られない。ガイドとしての役割を果たすことができれば、例えば、外周に沿って、部分的に第１凸部２ａ及び第２凸部２ｂを形成してもよい。
【００３４】
また、本実施の形態では、一部にオリフラ部を有する略円形のウエハ４の形状に合わせて、リング１の開口及びハット２の外形を略円形にしたがこれに限られない。例えば、被蒸着部材の形状が矩形であれば、リング１の開口及びハット２の外形を矩形としてもよい。この場合、バネ３等の押圧部材の外形を矩形とし、押圧部材の外周部の全周に亘って第２凸部２ｂと接触させてもよい。あるいは、押圧部材の外形を円形とし、押圧部材の外周部の４箇所で第２凸部２ｂと接触させてもよい。
【００３５】
また、本実施の形態では、ハット２の材質としてジェラルミン材を用いたが、チタン等の他材質を用いてもよい。この場合、ハット２が軽量になり取扱もしやすくなる。さらに、ハット２が軽量になることによって、自転・公転時に、重さによる影響が少なくなる。また、ハットの材質として、蒸着材１３に対してケミカル洗浄できる材質を用いてもよい。ケミカル洗浄（化学洗浄）とは、薬品を使用し、洗浄対象物（ここでは蒸着材１３）を化学反応により除去する洗浄方法である。
【００３６】
例えば、ハット２の材質をジュラルミン材とし、蒸着材１３をアルミニウムとすると、ケミカル洗浄が非常に困難であり、洗浄時には研磨等の機械加工が必要である。このため、蒸着材１３をアルミニウムとした場合、ハット２の材質としてはチタンを採用することが好ましい。この場合、付着したアルミニウムをケミカル再生できて、ハット自身の劣化を抑制できる。すなわち、洗浄時の機械加工が不要となり、ハット自身の劣化を抑制できる。
【符号の説明】
【００３７】
１リング、１ａフランジ部、２ハット、２ａ第１凸部、２ｂ第２凸部、
３バネ、４ウエハ、１０公転軸、１１プラネタ、１１ａ開口部、
１２蒸着源、１３蒸着材、１４るつぼ、１５フィラメント、１６電子ビーム、
４０バネ、４１ジュラルミンハット、４２ウエハ、５０ウエハホルダー、
５１ウエハ押え蓋

【特許請求の範囲】
【請求項１】
被蒸着部材の非蒸着面を覆うカバー用治具と、
前記被蒸着部材側における前記カバー用治具の外周部に設けられ、前記被蒸着部材を保持する第１凸部と、
前記被蒸着部材とは反対側における前記カバー用治具の外周部に設けられた第２凸部とを有する蒸着用治具。
【請求項２】
前記カバー用治具を前記被蒸着部材側に押圧し、外周部が前記第２凸部によって保持された押圧部材をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の蒸着用治具。
【請求項３】
前記カバー用治具は、前記被蒸着部材に蒸着される蒸着材に対して、化学洗浄が可能な材質により形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸着用治具。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蒸着用治具を有する蒸着装置。
【請求項５】
開口部に前記カバー用治具及び前記被蒸着部材が取り付けられて回転するプラネタをさらに有することを特徴とする請求項４に記載の蒸着装置。
【請求項６】
前記プラネタは、ドーム形状を有することを特徴とする請求項５に記載の蒸着装置。

【図１】