CN102449188B - 真空成膜装置以及真空成膜装置的挡板位置检测方法 - Google Patents

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Abstract

当进行挡板(21)的位置检测时，从检测器(光传感器)(24)例如照射激光(L)。照射的激光(L)经由腔室(1)的窗(25)到达挡板(21)。然后，由挡板(21)的表面反射并再次射入检测器(24)。检测器(24)检测从该激光(L)的射出到反射光的射入的时间。

Description

真空成膜装置以及真空成膜装置的挡板位置检测方法
技术领域
本发明涉及真空成膜装置以及真空成膜装置的挡板位置检测方法，详细而言，涉及高精度地检测挡板的保持位置的偏移的技术。
背景技术
例如，在基板的被成膜面上形成薄膜的真空成膜装置，为了使作为成膜材料的靶表面洁净化并使成膜特性稳定化，在对成膜目标的基板进行成膜(溅射)的正式工序之前，一般会对伪基板(以下也称为挡板)进行成膜(伪溅射)(例如，参照专利文献1)。
当实施这种伪溅射时，在用于放置被成膜物的工作台上放置挡板并进行溅射。当在该工作台上放置挡板时，使具备保持挡板的臂的挡板机构动作，并使臂转动到与工作台重叠的位置。然后，在工作台上放置挡板。如此，由于工作台被挡板覆盖，因此能够防止在伪溅射时对工作台进行成膜。
专利文献1：特开2003-158175号公报
但是，如果挡板从预先设定的保持基准位置偏移的状态下保持于臂，则当放置在工作台上时，工作台的一部分有可能从该挡板伸出并暴露。如果工作台的一部分从挡板伸出，则当实施伪溅射时，就会存在工作台的暴露部分被成膜，成膜的薄膜飞散等，变为在对目标基板等进行成膜时的杂质等的问题。
挡板从臂的保持基准位置偏移的原因，例如可以举出以下原因：臂整体因重力向前端倾斜，或者因挡板的端部跃上形成于臂的限制挡板的保持位置的限制部件而挡板整体倾斜等。
发明内容
本发明的一方面的目的在于提供一种真空成膜装置，所述装置能够准确地检测伪溅射所使用的挡板的位置偏移，并将挡板放置于工作台上的规定的位置。
另外，本发明的一方面的目的在于提供一种真空成膜装置的挡板位置检测方法，所述方法能够准确地检测伪溅射所使用的挡板在保持该挡板的臂上是否位于保持基准位置。
本发明的一方面所涉及的真空成膜装置的特征在于，具备：腔室，内部保持真空；工作台，在该腔室内形成，用于放置挡板；靶，与该工作台相对而配置；挡板机构，在所述工作台和所述靶之间插脱自如地形成，并具有用于保持所述挡板的臂；以及检测器，在所述挡板被所述臂保持的状态下，检测所述挡板从保持基准位置的偏移。
所述检测器可以是检测向所述挡板照射的光由所述挡板反射的反射光的光传感器。
另外，所述检测器可以是使用固体摄像器件检测所述反射光的强度分布的光传感器。
优选地，所述检测器配置在所述腔室的外部。
优选地，所述检测器配置在形成于所述臂且与所述挡板抵接而支撑的导销的附近。
优选地，所述挡板具有两个以上的厚度不同的部位。
另外，优选地，所述挡板的周缘部的厚度比中心部厚。
此外，本发明的一方面所涉及的真空成膜装置的挡板位置检测方法的特征在于，所述真空成膜装置具备：腔室，内部保持真空；工作台，在该腔室内形成，用于放置挡板；靶，与该工作台相对而配置；挡板机构，在所述工作台和所述靶之间插脱自如地形成，并具有用于保持所述挡板的臂；以及检测器，在所述挡板被所述臂保持的状态下，检测所述挡板从保持基准位置的偏移，
其中，在至少一个以上的位置上测定所述检测器与所述挡板的距离，并检测所述挡板的保持位置的偏移。
根据本发明的一个方面所涉及的真空成膜装置，当进行挡板的位置检测时，从检测器例如照射激光。所照射的激光经由腔室的窗到达挡板。然后，由挡板的表面反射并再次射入检测器。检测器检测从该激光的射出到反射光的射入的时间。
例如，在挡板因往复移动等造成偏移，端部从导销偏离时，挡板相对于水平方向变为倾斜的状态。如果在该状态下从检测器射出激光，则激光再次射入检测器的时间被延长。
检测器通过参照挡板预先位于保持基准位置时的时间，并与测定时的时间进行比较，从而能够确实地检测出挡板偏移到从导销偏离的位置。
而且，通过从腔室外部经由观察窗等进行这样的挡板的位置偏移检测，无需对检测器附加与真空环境下等对应的特别的结构，就能够从常压的外部容易且确实地进行检测。
另外，根据本发明的一个方面所涉及的真空成膜装置的挡板位置检测方法，通过在至少一个以上的位置上测定检测器与挡板的距离，并检测挡板的保持位置的偏移，从而能够容易地检测出挡板的位置偏移方向，且还能够高精度地检测出偏移量。
附图说明
图1是表示本发明的真空成膜装置的侧面剖视图。
图2是表示本发明的真空成膜装置的俯视剖视图。
图3是表示本发明的真空成膜装置的作用的主要部分放大剖视图。
图4是表示本发明的真空成膜装置的其他实施方式的剖视图。
图5是表示本发明的真空成膜装置的其他实施方式的俯视图。
图6是表示本发明的真空成膜装置的其他实施方式的主要部分立体图。
图7是表示本发明的真空成膜装置的其他实施方式的剖视图。
图8是表示本发明的真空成膜装置的其他实施方式的俯视图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明所涉及的真空成膜装置进行说明。此外，本实施方式是为了更好地理解发明宗旨而举出一例进行说明，只要没有特别指定，并不限定本发明。另外，在以下说明所使用的附图中，为了易于理解本发明的特征，有时为了方便而放大显示主要部分，各结构要素的尺寸比率等并不限于与实际相同。
图1是表示本发明所涉及的真空成膜装置的一个结构例的(图2的b-b向)侧面剖视图，图2是图1中的a-a向俯视剖视图。
真空成膜装置S具备限定成膜室的腔室1，与相邻于左方的传送室2经由闸阀3连接。在腔室1的上部固定有阴极组件4，在该阴极组件4的下部固定有作为成膜材料的靶T，例如钛靶。靶T具有公知的结构，其保持部经由嵌合附着于腔室的上盖5的开口的安装部件5a被安装于上盖5。
在成膜腔室1内隔开规定的距离而与靶T相对，作为阳极的基板电极组件6固定在成膜腔室1的底壁部。该基板电极组件6例如构成圆形，在其中央部以突起的状态一体形成有工作台6。另外，在该工作台6a的中央部，例如形成有四个沿上下方向延伸的贯通孔6b，并形成有分别插通于这些贯通孔并可上下移动的四根支撑杆7a。
这些支撑杆7a的下端部竖立设置于圆板7的上表面。圆板7的下表面的中央部固定在驱动轴14a，且向下方插通真空波纹管15并与上下驱动致动器10的驱动轴14连接。在致动器10的上表面一体固定有驱动部安装板11，在该驱动部安装板11上固定有轴16a、16b的下方部。
在轴16a、16b的上部滑动自如地插通有固定在与安装板11并列设置在上方的引导安装板12上的一对轴向引导部件13a、13b。据此，引导安装板12能够准确地沿上下方向移动。即，将致动器10的驱动轴14的上下方向的移动力准确地传递以作为位于其上方部的支撑杆7a的上下方向的移动力。
另外，在成膜腔室1内，在与平面形状构成为长方形的闸阀3相对的部分形成有具有缺口的箱型防附着部件8a。另外，覆盖防附着部件8a的缺口部的板状的防附着部件8c设置在成膜腔室1内。
另一方面，防附着部件8c如点划线所示上下移动，在图示的实线的位置进行成膜。另外，在将应成膜的基板从传送室2搬入成膜腔室1内，且向传送室2搬出成膜后的基板时，防附着部件8c移动到点划线所示的下方位置。
这样的真空成膜装置S在对目标基板进行成膜之前，以靶T的表面的洁净化等为目的，进行被称为所谓的伪溅射的事先溅射。设置有挡板机构18，在该伪溅射时，相对于靶T覆盖工作台6a的表面(上表面)，以防止在工作台6a上形成薄膜。
挡板机构18具备相对于靶T覆盖工作台6a的挡板21以及形成有在一个面上保持挡板21的挡板保持部9a的臂9b。另外，挡板机构18具备垂直固定于该臂9b的下端部的驱动轴9c以及驱动该驱动轴9c的致动器9d。进而，在挡板保持部9a上形成有从背面侧支撑挡板21的多个导销22a～22c。
在图1、图2中，实线所示的位置为挡板21覆盖工作台6a的第一位置(工作台隐蔽位置)A。另外，在完成伪溅射，并进行作为正式工序的溅射(成膜)时，使挡板21移动到图2中的点划线所示的第二位置(退避位置)B。此外，虽未图示，成膜腔室1与公知的阀、气体导入口、排气系统等连接。
在与挡板机构18的第二位置(退避位置)B相对的腔室1的外部形成有检测挡板21从保持基准位置的偏移的检测构件(检测装置、检测器)24。该检测构件24例如可以为经由形成于上盖5的透明的窗25向挡板21照射激光，并接收其反射光的光传感器单元(激光照射、检测单元)。另外，优选激光的光点直径为较小的直径，例如可以为3mm以下。据此，能够实现高精度的检测。
后面会详细描述这样的检测构件24的作用。
接着，对进入溅射的正式工序之前进行的伪溅射的概要进行说明。伪溅射是为了清洁安装于阴极组件4的靶(例如钛靶)T的表面以及抑制TiN膜的剥离而进行的。当进行伪溅射时，将氩气从未图示的气体导入口导入腔室1内。另外，使挡板机构18的臂9b移动到第一位置(工作台隐蔽位置)A。然后，从未图示的高频或直流电源对阴极组件4施加电压。
根据公知的溅射现象，钛原子从靶T飞出，在放置于第一位置(工作台隐蔽位置)A的挡板21上形成钛薄膜，并且在配置在其周围的防附着部件8a的内周面及底壁面上，也会作为薄膜附着钛。
如此，通过将挡板21插入靶T与工作台6a之间进行伪溅射，从而能够防止在被由挡板保持部9a保持的挡板21覆盖的工作台6a上形成钛薄膜。
以如上所述的工序，进行所谓的伪溅射，从而使靶T的表面变得洁净。
图3是表示真空成膜装置中的位于第二位置(退避位置)的挡板机构以及检测构件的侧面剖视图。
检测构件(光传感器)24例如在具有挡板保持部9a的臂9b位于第二位置(退避位置)时，检测保持于挡板保持部9a的挡板21是否位于相对于挡板保持部9a预先设定的保持基准位置(规定位置)P1上。
当进行挡板21的位置检测时，如图3的(a)所示，从检测构件(光传感器)24例如照射激光L。所照射的激光L经由腔室1的窗25到达挡板21。然后，由挡板21的表面反射并再次射入检测构件24。检测构件24检测从该激光L的射出到反射光的射入为止的时间。
例如，如图3的(b)所示，在挡板21因在与第一位置(工作台隐蔽位置)之间的往复移动等，造成向图中的右方向错开偏移量ΔM1，从而端部从导销22a偏离时，挡板21相对于水平方向变为倾斜的状态。如果在该状态下从检测构件24射出激光L，则激光L再次射入检测构件24为止的时间被延长光路差ΔR1的二倍的量。
例如，由于对臂9b进行驱动的电动机的轴承的动作僵硬等，在臂9b振动的状态下进行挡板21的转移，因此会有在从规定的位置偏移的状态下转移挡板21的情况。
另外，因使挡板21从工作台6a升降的支撑杆7a在推顶挡板21时的推顶强度过强等，存在挡板21翘起而横向偏移等问题。
进而，还存在由支撑杆7a支撑的挡板21因来自外部的振动等在支撑杆7a上位置偏移等问题。
但是，在本实施方式中，检测构件24通过参照挡板21预先位于保持基准位置(原位置)P1的时间，并与测定时的时间进行比较，从而能够确实地检测出挡板21偏移到从导销22a偏离的位置。
而且，通过从腔室外部经由观察窗等进行这样的挡板21的位置偏移检测，无需对检测构件24附加与真空环境下等对应的特别的结构，就能够从常压的外部容易且确实地进行检测。
此外，在上述实施方式中，检测构件24根据激光因反射的到达时间测定位移，但是当然并不限定于此，优选使用激光的三角测距方式。
另外，在上述实施方式中，检测构件24使用激光，但是当然并不限定于此，例如代替使用激光，还能够利用光纤检测位置偏移。进而，在代替使用激光而使用LED时，需要通过凸透镜缩小光点直径。
在本实施方式中，基于在检测构件24的检测轴方向(光轴方向、照射方向、检测方向)上检测的与挡板21之间的距离的结果，检测出与挡板21的厚度方向交叉的方向(挡板21的面方向)上的挡板21的偏移。即，基于检测出的距离与规定的基准值的比较结果，至少检测出挡板21有无偏移。在本实施方式中，挡板保持部9a具有随着挡板21的偏移，挡板21的姿势变化的结构。检测构件24检测伴随挡板21的横向(水平方向)偏移的挡板21的姿势的变化(倾斜变化)。在其他实施方式中，检测构件24能够检测伴随挡板21的横向(水平方向)偏移的在规定的检测位置(水平位置)上的挡板21的表面高度位置的变化。
图4是表示本发明所涉及的真空成膜装置中的挡板机构的其他实施方式的侧面剖视图。
如图4的(a)所示，在该实施方式中的挡板31具有两个以上的厚度不同的部位。例如，形成有挡板31周缘部的厚度比中心部厚的凸缘部32。
在具有放置这种形态的挡板31的挡板保持部33a的臂33b位于第二位置(退避位置)，且挡板31位于保持基准位置(规定位置)P2时，从检测构件34照射的激光L的照射位置即测定位置被设定在挡板31的凸缘部32的位置。
然后，在挡板31因在与第一位置(工作台隐蔽位置)之间的往复移动等，例如沿图4的(b)所示的左方向错开偏移量ΔM2时，从检测构件34照射的激光L的照射位置即测定位置变为从挡板31的凸缘部32偏离的位置。
据此，即使挡板31没有偏移到从导销35a或导销35b偏离的位置，即挡板31的偏移量并未达到从水平面倾斜的程度，从检测构件34射出的激光L再次射入检测构件24为止的时间也会延长相当于凸缘部32的厚度的光路差ΔR2的二倍的量。
而且，检测构件34通过参照挡板21预先位于保持基准位置(原位置)P2时的时间，并与测定时的时间进行比较，从而能够确实且高精度地检测挡板31从保持基准位置(规定位置)P2偏移。
另一方面，在挡板31因在与第一位置(工作台隐蔽位置)之间的往复移动等，例如沿图4的(c)所示的右方向错开偏移量ΔM3时，从检测构件34照射的激光L的照射位置即测定位置变为从挡板31本身的端部偏离的位置。
据此，由于从检测构件34照射的激光L不由挡板31反射，因此检测构件34无法检测反射光。据此，即使挡板31没有偏移到从导销35a或导销35b偏离的位置，也能够确实且高精度地检测挡板31从保持基准位置(原位置)P2偏移。
优选地，检测挡板的偏移的检测构件设置在多个部位。例如，在图5所示的实施方式中，在构成臂43b的挡板保持部43a上形成有支撑挡板41的导销45a～45c。而且，以该各导销45a～45c的附近成为激光的照射位置即测定位置E1、E2、E3的方式，形成检测构件44a～44c。
如此，通过使用多个检测构件44a～44c在挡板41的多个位置进行检测，从而能够准确地把握挡板41的偏移方向。另外，通过将检测构件44a～44c配置在导销45a～45c的附近，从而即使少量的偏移量也能够增大由检测构件44a～44c检测的激光的位移，能够高精度地检测挡板41的偏移。
还优选在挡板上形成凹凸，以提高检测精度。例如，在图6所示的实施方式中，在挡板51的一个面上形成凸部51a或者凹部51b。以这样的凸部51a或者凹部51b成为激光的照射位置即测定位置的方式，形成检测构件54a、54b。
通过在挡板51上形成凸部51a或凹部51b，从而能够增大挡板51移动到从凸部51a或凹部51b偏离的位置时的激光的光路差，而且检测构件54a、54b能够高精度地检测挡板51的微小的位置偏移。
此外，如果在臂侧形成与这样的凸部51a或凹部51b配合的槽或突起，以防止挡板51的旋转，则能够进一步提高挡板51的位置偏移的检测精度。
图7是表示本发明所涉及的真空成膜装置中的挡板机构的其他实施方式的侧面剖视图。
如图7的(a)所示，构成该实施方式中的真空成膜装置60的挡板61具有两个以上的厚度不同的部位。例如，形成有挡板61的周缘部的厚度比中心部厚的凸缘部62。该挡板61被配置为凸缘部62的突出方向沿铅直方向向下，即形成中心部的凹部61a向下。而且，挡板61被支撑为导销65a或导销65b与由凸缘部62限定的凹部61a抵接。
当具有设置这种形态的挡板61的挡板保持部63a的臂63b位于第二位置(退避位置)，挡板61位于保持基准位置(规定位置)时，从配置在铅直方向的下侧的检测构件64照射的激光L的照射位置即测定位置被设定在挡板61的凸缘部62的位置。
而且，在挡板61因在与第一位置(工作台的隐蔽位置)之间的往复移动等，例如沿图7的(b)所示的左方向偏移，从而例如凸缘部62跃上导销65a，且挡板61从水平面倾斜时，则从检测构件64照射的激光L的照射位置即测定位置变为从挡板61的凸缘部62偏离的位置。据此，能够确实且高精度地检测挡板61从保持基准位置(原位置)偏移。
另外，通过以凹部61a向下的方式配置挡板61，从而即使对挡板61施加从保持基准位置(规定位置)沿横向偏移的应力，由于凸缘部62的侧壁与导销65a或导销65b接触，因此也能够期待可抑制挡板61的偏移的效果。
图8是表示本发明所涉及的真空成膜装置中的挡板机构的其他实施方式的侧面剖视图。
如图8的(a)所示，构成该实施方式中的真空成膜装置70的挡板71具有两个以上的厚度不同的部位。例如，挡板71的中央部72的厚度比周边部的厚度更厚地形成。该挡板71被配置为中央部72的突出方向沿铅直方向向下。
当具有放置这种形态的挡板71的挡板保持部73a的臂73b位于第二位置(退避位置)，挡板71位于保持基准位置(原位置)时，从配置在铅直方向的下侧的检测构件74照射的激光L的照射位置即测定位置被设定在挡板71的中央部72的位置。
然后，在挡板71因在与第一位置(工作台隐蔽位置)之间的往复移动等，例如沿图8的(b)所示的左方向偏移时，从检测构件74照射的激光L的照射位置即测定位置变为从挡板71的中央部72偏离的位置。据此，能够确实且高精度地检测挡板71从保持基准位置(规定位置)偏移。
此外，本实施方式是为了更好地理解发明宗旨而举出一例进行说明，只要没有特别指定，并不限定本发明。例如，在上述实施方式中，挡板71的中心部72的厚度比周边部的厚度更厚地形成，并被配置为中心部72的突出方向沿铅直方向向下，但作为代替，也可以相比周边部的厚度较薄地形成挡板的中央部的厚度，或者，还可以沿着挡板的中央部形成环状的槽。
符号说明
1腔室、6a工作台、9b臂、21挡板、18挡板机构、24检测构件、T靶、S真空成膜装置。

Claims (12)

1.一种真空成膜装置，其特征在于，具备：
腔室，内部保持真空；
工作台，在该腔室内形成，用于放置挡板；
靶，与该工作台相对而配置；
挡板机构，在所述工作台和所述靶之间插脱自如地形成，并具有用于保持所述挡板的臂；以及
检测器，在所述挡板被所述臂保持的状态下，检测所述挡板从保持基准位置的偏移，
所述挡板具有两个以上的厚度不同的部位。
2.根据权利要求1所述的真空成膜装置，其特征在于，所述检测器为检测向所述挡板照射的光由所述挡板反射的反射光的光传感器。
3.根据权利要求1所述的真空成膜装置，其特征在于，所述检测器为使用固体摄像器件检测所述反射光的强度分布的光传感器。
4.根据权利要求2所述的真空成膜装置，其特征在于，所述检测器为使用固体摄像器件检测所述反射光的强度分布的光传感器。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的真空成膜装置，其特征在于，所述检测器配置在所述腔室的外部。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的真空成膜装置，其特征在于，所述检测器配置在形成于所述臂上且与所述挡板抵接而支撑的导销的附近。
7.根据权利要求5所述的真空成膜装置，其特征在于，所述检测器配置在形成于所述臂上且与所述挡板抵接而支撑的导销的附近。
8.根据权利要求1至4中的任一项所述的真空成膜装置，其特征在于，所述挡板的周缘部的厚度比中心部厚。
9.根据权利要求5所述的真空成膜装置，其特征在于，所述挡板的周缘部的厚度比中心部厚。
10.根据权利要求6所述的真空成膜装置，其特征在于，所述挡板的周缘部的厚度比中心部厚。
11.根据权利要求7所述的真空成膜装置，其特征在于，所述挡板的周缘部的厚度比中心部厚。
12.一种真空成膜装置的挡板位置检测方法，其特征在于，所述真空成膜装置具备：腔室，内部保持真空；工作台，在该腔室内形成，用于放置挡板；靶，与该工作台相对而配置；挡板机构，在所述工作台和所述靶之间插脱自如地形成，并具有保持所述挡板的臂；以及检测器，在所述挡板被所述臂保持的状态下，检测所述挡板从保持基准位置的偏移，所述挡板具有两个以上的厚度不同的部位，
其中，在至少一个位置测定所述检测器与所述挡板的距离，从而检测所述挡板的保持位置的偏移。
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