JPH03166365A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 見映立且攻 （産業上の利用分野） 本発明は、プラズマ処理装置に関するものである。

（従来の技術） 半導体ウエハ製造工程において、プラズマ処理装置、例
えばスパッタ装置が使用されている．上記スパッタ装置
は、イオン化するスパツタガスを導入した真空容器内で
プラズマ化し、このプラズマ中のイオンを負電圧の電極
であるターゲットに衝突させてスパッタリンクを行うこ
とにより、陽極側に設けられた半導体ウエハ等の試料の
表面に薄膜を形成するためのものである。

そして、このスバッタ装置のスパッタガンは、上記ター
ゲット中心のまわりにマグネットを常時回転させて、該
マグネットにより生じる磁界分布を移動させることによ
り、プラズマ領域を変化させて、半導体ウエハの表面に
均一な薄膜を形威させる構造となっている．通常，上記
マグネットの回転は、モータの回転力をスパッタガン内
に設けられた回転軸とギャー機構を経由して行う構成と
なっている。

上記の技術は、特開昭６２−２３０９７０号、特開昭６
２−２３０９７１号公報等が多数に記載されている。

更に、上記スパッタガンにあっては，ターゲットが，プ
ラズマ発生時の昇温により所定温度を越えると，ターゲ
ット等に種々の弊害が生じて，ウエハ上への適正な薄膜
の形戒が阻害される恐れがある。従って、ターゲットを
冷却する必要があり、斯る手段として、通常は、ガン内
部を循環する冷却水が使用されている。この冷却水は、
スパッタガンの外部に漏洩してはならないので、スパッ
タガンの内外側の境に存する回転軸に冷却水の密封機構
を設ける必要がある。

この為、従来においては、例えば第７図に示すように、
冷却水の密封機構が使用されている。

即ち、該従来の密封機構は、一端、例えば上端側がモー
タ（図示せず）に連結され且つ下端側は気密室３ａのギ
ヤ−３に連結された回転細工を，この回転軸１の外周を
囲むように設けられた筒状の保持部材２で保持して，該
保持部材２の内壁面側上下方向に、オイルシールケース
５を介してゴム製のオイルシール材４を設けて、該各オ
イルシール材４のリップ部を回転軸１の周面に圧接させ
ることにより，冷却水の外部漏洩を防止しているのが一
般的である。

（発明が解決しようとする課題） 然し乍ら、従来のスパッタ装置の半導体ウエハを回転さ
せる回転部の密封機構は，比較的構造が簡単となる利点
を有するが、ゴム製のオイルシール材４のリップ部が常
に回転＃１の周面に圧接する関係で、該オイルシール材
４の摩耗が著しく早く、通常は、約３カ月程度の使用で
交換しなければ、冷却水の漏洩が生じてしまうという大
きな問題点を有していた， その上、オイルシール材４のリップ部と圧接する回転軸
１の周而も、リップ部の圧接により当然に摩耗するので
，密封性能を確保するためには、この回転軸ｌをもオイ
ルシール材４と一緒に交換しなければならず，何れにし
ても、メンテナンスが大変となことは否定できなかった
。

本発明は、回転軸のシール部から流体が流出するのを防
止したプラズマ処理装置を提供することを目的としてい
る。

違』認月４處 （課題を解決するための手段） 本発明は、プラズマを発生させて被処理体を処理するプ
ラズマ装置において、上記被処理体を回転させる回転軸
を回転可能にメカニカルシールしたことを特徴としてい
る。

（作用） 依って、本発明にあっては、スパッタ装置における回転
軸の密封部位にメカニカルシール機構を採用しているの
で、従来のオイルシール機構と比較すると、その密封機
能の信頼性の向上と寿命の延長を図り、装置全体の安定
稼働を保障すると共に、メンテナンス期間の延長とメン
テナンス費用の低減化に大いに貢献できることとなる。

（実施例） 以下、本発明をスパッタ装置のシール部の密封機構に用
いた一実施例に基づいて詳述する。

第ｌ図は、本発明の密封機構を実施応用するスパッタ装
置のスパッタガンを示すもので、図示しない真空容器内
において、半導体ウエハ３７とターゲット２８が対向す
る状態に配置されるものである。

即ち、基台１ｌの大気側図では上部側には、上記基台１
１の中央から少し離れた位置に直交して、マグネットｌ
６を回転させる回転軸１２が設けられいる。この回転軸
１２の一端には回転力を伝達するためのモータ１３が設
けられている。一方、基台１１の下部側には半導体ウェ
ハを支持するターゲットを固定するためのパッキングプ
レ背トｌ５が固定されている。該パッキングプレート１
５の内部にはマグネット１６と冷却水を収納する空間１
７が形成されている，尚、このパッキングプレート１５
の固定は、基台１１の中央部に直交して設けられる中央
固定軸１８と、周縁に設けられる複数のボルト材１９で
上記基台１１に螺着して固定されている。

又、上記モータ１３の出力軸に連結される回転＠１２は
、筒状の保持部材２０を介して回転可能に保持されて、
自身の下部に第一ギャ−２１を設けると共に、保持部材
２ｏの内部に後述する密封１！＆構を設ける構或となっ
ている。

ここで，上記中央固定軸１８にはベアリングＢを介して
回転可能に設けられた回転筒体２２を設け，該回転筒体
２２の上端部に上記第一ギャ−２１と咬合する第二ギャ
−２３を形成し、下端部にマグネット１６の軸部１６ａ
を支持するフランジ部２４が形或されている。

従って、モータ１３の駆動で回転軸１２が回転すると、
該回転力が第一ギャ−２１・第二ギャー２３を経て回転
筒体２２に伝達されて、該回転筒体２２の下端フランジ
部２４に固定されているマグネット１６の支持部２５が
回転するので、夕一ゲット２８の中心まわりを回転する
こととなる。

尚，上記のスパッタ装置は、第一ギャー乃至第二ギャ−
２１・２３を介して、マグネットｌ６を回転させるよう
に構成したものであるが、ターゲット２８のサイズが小
さいような場合には、第２図に示す如く、上記回転軸１
２の下部に支持捧２９を横設して、該支持棒２９の一端
側にマグネット１６を固定することにより，ギャー機構
や中央固定軸１８等を用いずに，マグネットｌ６を直接
回転させるように構成するとこも可能である。

そして、斯るスパッタ装置におけるスパッタガンに実施
応用される本実施例の密封機構は、第３図に示すメカニ
カルシール機構を採用したことを特徴とするものである
。

該メカニカルシール機構は、図示する如く、保持部材２
０側に緩衝ゴム３０を介して固定されるリング状のセラ
ミックス製フローティングシ一ト３１と、該フローティ
ングシート３１の下面に圧接するカーボン製のシールリ
ング３２と、回転軸１２の周面に圧接する状態を得て該
シールリング３２にケース３３を介して一体に保持され
るゴム製のパッキング３４と、上記シールリング３２を
フローティングシ一ト３１に圧接させるコイルスプリン
グ３５と，該コイルスプリング３５を支承する鍔体３６
とから成る。

そして、このメカニカルシール機構の作動は、回転軸１
２の回転に伴い、該回転軸１２の周面に圧接しているパ
ッキング３４が連動して回転すると，これに応じてカー
ボン製のシールリング３２も回転するが、該シールリン
グ３２は、一緒に回転する上記コイルスプリング３５の
ばね圧により，セラミックス製のフローティングシ一ト
３１の下面に圧接する状態を維持して回転することとな
ので，これにより、該シールリング３２とフローテイン
グシ一ト３１の圧接部と，回転軸１２とゴム製パッキン
グ３４の圧接部の２カ所において、スパッタガンの内部
と外部が密封されて，冷却水の漏洩を確実に防止できる
こととなる． 従って、斯るメカニカルシール機構にあっては、回転軸
１２とパッキング３４が一緒に回転する一方、フローテ
ィングシ一ト３１の下面にシールリング３２がばね圧で
圧接する構或となっているので、従来のオイルシール機
構と異なり、寿命を最低でも１〜２年延長することが可
能となって，密封機能の信頼性の向上と寿命の延長を図
り、装置全体の安定稼働を保障すると共に、メンテナン
ス期間の延長とメンテナンス費用の低減化が大いに期待
できることとなる。

又、長期使用に伴い、メカニカルシール機構の交換が余
儀なくされた場合であっても，回転軸１２自体の摩耗の
心配がないので、メカニカルシール機構のみを交換する
でけで、従来の如く，回転軸１２までをも交換する必要
が全くない。

尚、上記のスパッタ装置にあっては、いずれのものも、
ハウジングＨ内に設けられたベアリングＢが数多く使用
されているので、長期使用に伴い、上記メカニカルシー
ル機構の他に、このベアリングＢの交換も当然に必要と
なるが、この場合には、下記のベアリング脱着工具を使
用することが好ましい。

該ベアリング脱着工具は、第４図に示す如く，工具本体
４０の内部に回転可能に支承されるスクリュー軸４１を
備え、該工具本体４０の上部に操作杆４３を有するナッ
ト部材４２を回転可能に設けて，該ナット部材４２に上
記スクリュー軸４１の上部を螺合する一方、工具本体４
０の下端開口より突出するスクリュー軸４１の下部にナ
ット４４を介して鍔４５ａ付きの筒状ブッシング４５を
取付けたものである。

そして、ハウジングＨからベアリングＢを取外す場合に
は、スクリュー軸４１の下部にナット４４を介してブッ
シング４５を取付けた状態を得て，該スクリュー軸４１
をベアリングＢの内孔に挿通し，スクリュー軸４１の上
部を上記ナット部材４２に螺合する一方、スクリュー軸
４工の下部に固定杆４７を有するソケット４６を取付け
て、該固定杆４７の固定状態を維持して、上記操作杆４
３を回転させながら、スクリュー軸４１を所定方向に回
転させると、第５図に示す如く、該スクリュー軸４１の
推力により、ベアリングＢをハウジングＨから容易に取
外すことが可能となり、逆に、新しいベアリングＢをハ
ウジングＨ内に圧入する場合には、第６図に示す如く，
ハウジングＨ内に挿通されたスクリュー軸４１の下部に
ブッシング４５を介してベアリングＢを保持して、同様
に操作杆４３を回転させながら、スクリュー軸４１を所
定方向に回転させると、ベアリングＢをハウジングＨ内
に容易に圧入できることとなる。

従って、このベアリング脱着工具を使用すれば、従来の
如きプレス機械を使用せずとも、誰でもが手軽に作業す
ることが可能となる。

また、上記実施例ではスパッタ装置で適用して説明した
が、これに限定するものではなく，彼処理体を冷却させ
た状態で回転させ、被処理体をエッチングする装置にも
使用可能である。

衾映立塾来 以上の如く、本発明は、回転軸の密封部位に、メカニカ
ルシールを設けたことを特徴とするものであるから、従
来のオイルシール機構と比較すると，その密封機能の信
頼性の向上と寿命の延長を図り、装置全体の安定稼働を
保障すると共に、メンテナンス期間の延長とメンテナン
ス費用の低減化に大いに貢献できることとなった。

その上、長期使用に伴い、メカニカルシールそれ自体の
交換が余儀なくされた場合であっても、回転軸は摩耗す
る心配がないので、メカニカルシールのみを交換するで
けで、回転軸までをも交換する必要がなくなり、この点
からも、メンテナンス費用の低減が可能となった。

上記実施例では，スパッタ装置に適用した例について説
明したが、プラズマ装置であれば何れにも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の密封機構が応用されるスパッタ装置の
スパッタガンの一例を示す断面図、第２図は同スパッタ
ガンの他例を示す断面図、第３図は本発明の実施例に係
る密封機構を示す要部断面図、第４図はベアリングの取
外し圧入に使用されるベアリング脱着工具を示す断面図
、第５図はベアリングの取外し状態を示す要部断面図、
第６図はベアリングの圧入状態を示す要部断面図、第７
図は従来の密封機構を示す要部断面図である。 ↓１・・・基台、工２・・・回転軸、１３・・・モータ
、１６・・・マグネット、２８・・・ターゲット、３０
・・・緩衝ゴム、３ｔ・・・フローティングシ一ト、３
２・・・シールリング、３３・・・ケース、３４・・・
パッキング、３５・・・コイルスプリング、３６・・・
鍔体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマを発生させて被処理体を処理するプラズ
   マ装置において、上記被処理体を回転させる回転軸を回
   転可能にメカニカルシールしたことを特徴とするプラズ
   マ処理装置。