CN1281781C - 溅射方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供连续进行溅射处理的技术。具体地说，在本发明的溅射方法中，把第一基板送入垂直设有靶的处理室中并且使该第一基板平行于该靶，在所述处理室内输入溅射气体地溅射该靶并由此在该第一基板的表面上形成膜。本发明规定，在该处理室通过闸阀与输送室连接的情况下，在该第一基板的溅射过程中，打开所述闸阀地把随后要进行溅射处理的第二基板送入该处理室中。由于在溅射中在处理室中送入未处理的基板，所以送入时间没有白白浪费掉。

Description

溅射方法

技术领域

本发明涉及真空处理技术领域，尤其是涉及连续对多块基板进行真空处理的技术。

背景技术

过去，作为在基板表面形成薄膜的批量生产装置，使用了在一间输送室周围连接有多个处理室的多室型真空处理装置。图19的符号102表示该真空处理装置。在输送室150的周围，连接有多个处理室(在这里，示出两个处理室151、153)。

以一间处理室153为例地说明内部结构，在处理室153壁面中的与输送室150相连的壁面上，开设有输送口124。该输送口上设有未示出的闸阀，当通过该闸阀堵塞输送口124时，输送室150的内部气氛与处理室153的内部气氛被分隔开，当打开闸阀时，变成输送室150内的内部气氛与处理室153的内部气氛连通的状态。在处理室153壁面中的与形成输送口124的壁面相对的壁面上，设置着靶托123。

在处理室153的底壁上设置基板保持装置110。基板保持装置110具有转轴114、保持板111、升降板113，转轴114水平地设置在靶托123附近。保持板111被安装在转轴114上并且能够处于可使转轴114转动的水平姿势和垂直姿势下。图20示出了处于水平姿势的保持板111。

基板输送机械手140设置在输送室150内。基板输送机械手140具有转轴、主体部被装在该转轴上的臂141、被装在臂141的前端上的手143，能够使转轴转动、使臂141伸缩并在水平面内使手143移动地构成该基本输送机械手。

当在上述真空处理装置102中进行成膜作业时，基板105承载于手143上，打开闸阀并把手伸入处理室153内并使基板静止在处于水平姿势的保持板111上。升降板113设置在处于水平姿势的保持板111的下方，在升降板113的表面上，垂直设有多个销117。在保持板111上设有多个孔118，当使升降板113上移时，各销117插入处于水平姿势的保持板111的孔118内。于是，当销117继续上升时，销117的上端分别从手143之间凸出到上面，结果，基板105就承载在销117的上端上。图20示出了这个状态。接着，当使手143返回输送室150并使升降板113下降时，基板105承载在保持板111上。图21示出了这个状态。通过设置于保持板111上的未示出的保持机构，将基板105保持在保持板111上，当使转轴114转动并使保持板111竖起时，基板105如图22所示地与保持板111一起竖立起来。在靶托123内，未示出的靶竖放着，当基板105处于竖立姿势时，基板105的表面相对靶处于平行对置状态。在这个状态下，关闭闸阀并使处理室153的内部与输送室150隔绝，在处理室153内输入溅射气体并对靶施加电压地进行溅射，从而在基板105表面上形成薄膜。

当制造出有预定厚度的薄膜后，从处理室153中排出溅射气体，在处理室153内部的压力被降低到与输送室150内的压力一样的程度后，打开处理室153和输送室150之间的闸阀，处理室153的内部气氛与输送室150的内部气氛连通，基板输送机械手140的手143伸入处理室153中，形成有薄膜的基板105承载于手143上并从处理事153中撤出基板并送往后续工序的处理室中。在从手143上卸下形成有薄膜的基板105后，使手143伸入前工序的处理室和输入室内并抓住未示出的基板，经过输送室150的内部地将其送如处理室153并进行溅射作业。

如上所述，根据现有技术的溅射方法，必须在从处理室153内部取出形成有薄膜的基板后，把未处理的基板装载于手143上地送入处理室153并开始对该基板进行溅射作业。在已处理完的基板与未示出的基板进行交换时，由于无法进行在处理室153内的成膜作业，所以交换所需的时间被白白浪费了。

发明内容

为了解决上述现有技术的不妥之处而创造了本发明。本发明的目的是提供一种即便在交换基板时仍能进行真空处理的基板保持方法以及利用该基板保持方法的真空处理方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种溅射方法，其中把第一基板送入垂直设有靶的处理室中并且使该第一基板平行于该靶，在所述处理室内输入溅射气体地溅射该靶并由此在该第一基板的表面上形成膜，其中，在该处理室通过闸阀与输送室连接的情况下，在该第一基板的溅射过程中，打开所述闸阀并把随后要进行溅射处理的第二基板送入该处理室中。

根据本发明方法的一个实施形式，在打开该闸阀前，在该输送室内输入辅助气体，在使该输送室的内部压力与该处理室的内部压力大致一致后，打开该闸阀地把所述第二基板送入该处理室。

在如上所述地构成本发明的情况下，当在第一基板竖立于该处理室内的状态下进行溅射时，把随后要进行溅射处理的第二基板送入处理室内，由此在结束溅射处理后，与交换基板的场合相比，处理时间缩短了。

由于在溅射过程中打开闸阀并且输送室内部与处理室内部连通，所以在打开闸阀前保持输送室内部压力大致等于处理室内部压力的情况下，即便是就在打开闸阀之后，处理室内的压力也不发生波动，从而能够稳定地进行溅射。

与在溅射处理结束后进行基板交换的场合相比，能够缩短处理时间。

附图说明

图1表示能够采用本发明方法的真空处理装置的一个例子。

图2说明用于该真空处理装置的基板保持装置。

图3说明该基板保持装置的动作(1)。

图4说明该基板保持装置的动作(2)。

图5说明该基板保持装置的动作(3)。

图6说明该基板保持装置的动作(4)。

图7说明使处于竖立姿势的上基板座和下基板座的高度保持一致的场合。

图8说明本发明方法的顺序(1)。

图9说明本发明方法的顺序(2)。

图10说明本发明方法的顺序(3)。

图11说明本发明方法的顺序(4)。

图12说明本发明方法的顺序(5)。

图13说明本发明方法的顺序(6)。

图14说明本发明方法的顺序(7)。

图15说明本发明方法的顺序(8)。

图16说明本发明方法的顺序(9)。

图17说明本发明方法的顺序(10)。

图18说明本发明方法的顺序(11)。

图19说明用于现有技术的溅射方法的真空处理装置。

图20说明现有技术的溅射方法的顺序(1)。

图21说明现有技术的溅射方法的顺序(2)。

图22说明现有技术的溅射方法的顺序(3)。

符号说明

5、5a、5b-基板；26-靶；50-输送室；53-处理室；

具体实施方式

图1的符号表示能够采用本发明的溅射方法的真空处理装置的一个例子。

该真空处理装置2具有输送室50、进出室51、处理室52-56。进出室51和各处理室52-56分别通过闸阀71-76与输送室50的侧面连通。

在输送室50、进出室51、处理室52-56中，分别连接有抽真空系统60-66、气体输入系统80-86，当关闭各闸阀71-76并使抽真空系统60-66工作时，能够单独地将进出室51和输送室50和各处理室52-56的内部抽成真空。

与各处理室52-56相连的气体输入系统82-86与对应于在处理室52-56内进行的处理的气瓶相连。例如，在溅射处理的情况下，是氩气，在CVD的情况下是薄膜的原料气体和载体气体，在蚀刻的情况下，是有机卤素等的蚀刻气体。

另一方面，与输送室50相连的气体输入系统80与充填有氮气和氩气的惰性辅助气体气瓶相连。

在输送室50中，设有基板输送机械手40。基板输送机械手40具有转轴44、臂42和手43并且它是如此构成的，即转轴是垂直设置的并且臂42的一端安装在其上，手43被安装在臂42的另一端上，通过转轴的转动，臂42伸缩移动，伴随着这种伸缩移动，手43在水平面内移动。手43的前端分开成钩状，并且后述的销17插入手43中。

图2是为了说明本发明而省略了处理室52、54-56的真空处理装置2的斜视图，其中示出了输送室50、进出室51和一间处理室53。

基板保持装置10设置在该输送室53中。该基板保持装制0具有上基板座11、下基板座12、上转轴14、下转轴15、升降板13。

上转轴14水平设置在处理室53内，而下转轴15可相对上转轴14水平离开并位于下方并设置成于上转轴14平行。符号22表示上转轴14的转动轴线，符号25表示下转轴15的转动轴线。上转轴14与下转轴15被制成能够分别以转动轴线22、25为中心地转动。

上基板座11和下基板座12是四角形板，其一边沿轴线方向分别安置在上转轴14和下转轴15上。

图2表示上基板座11和下基板座12分别处于静止于水平状态下的水平姿势的场合。在上基板座11和下基板座12都处于水平姿势时，它们彼此有间隔地相互重叠。

升降板13水平地设置在处于水平姿势的下基本座12的垂直下方位置上。在升降板13的表面上，垂直设置多个销17。升降板13被构造成可相对上基板座11和下基板座12上下移动。随着升降板13的上下移动，销17也上下移动。

在处于水平姿势的上基板座11和下基板座12的各销17的垂直上方位置上，分别开设有孔18、19。因此，当使上基板座11和下基板座12处于水平姿势并使升降板13向上移动时，销17插入孔18、19中。

另外，图2示出了通过基板输送机械手40从进出室51内取出要处理的基板5并将其送如处理室53前的状态。

在图2中，在输送室50和处理室53之间的闸阀73被打开的状态下，输送室50与处理室53通过输送口24而内部连通。

该处理室53是溅射室，在处理室53壁面中的一个与形成有输送口24壁面相对的壁面上，设有靶托23。上基板座11和下基板座12和升降板13被构造成能够在水平面一起转动。在图2中，上转轴14位于输送口24侧，下转轴15静止于位于靶托23侧的状态下。

当从这个状态起在水平面内转动180度时，如图3所示，下转轴15位于输送24侧，上转轴14位于靶托23侧。

图4表示从这个状态起使上转轴14转动90度并使原处于水平姿势的上基板座11处于垂直竖立姿势的状态。处于竖立姿势的上基板座11平行面对着在靶托23内的靶。

图5与图4相反地示出了这样的状态，即下转轴15位于靶托23侧，上转轴14位于输送24侧，在这种情况下，下基板座12处于竖立姿势，上基板座11处于水平姿势。呈竖立姿势的下基板座12平行面对着在靶托23内的靶。

在上转轴14和下转轴15被构造成可上下移动的情况下，如图7所示，上基板座11处于竖立姿势时(图7左边的状态)的高度与下基板座12处于竖立姿势时(图7右边的状态)高度能够保持一致。

图6示出了这样的情况，即在上基板座11如图5所示地处于水平姿势且下基板座12处于竖立姿势的状态下，升降板13可向上移动，而销17的前端突出到上基板座11的孔17外。

接着，说明利用上述基本保持装置10的且在处理室53内进行本发明的溅射方法的顺序。

首先，参见图8，下基板座12处于竖立姿势且上基板座11处于水平姿势，在通过溅射法形成薄膜的过程中的基板5a被竖立地保持在下基板座12上。

图8和后述的图9-18中的符号26表示垂直设置在靶托23内的靶，图8的状态是在借助溅射法的成膜作业中，基板5a面对靶26。

在这个状态下，关闭处理室53和输送室50之间的闸阀73，氩气等溅射气体一边通过质量流量控制器等控制流量，一边被输入处理室53内，内部变为10^-1Pa-10⁺¹Pa左右的压力。

另一方面，输送室50的内部通过抽真空系统60被降低到比处理室53更低的压力。

在这个状态下，是基板输送机械手40动作并从进出室51和其它处理室52、54-56取出基板，切换到关闭输送室50和进出室51之间的以及输送室50和处理室52-56之间的闸阀71-76的状态，输送室50的内部气氛与各处理室51-56的内部气氛被隔绝开。

接着，通过与输送室50相连的气体输入系统80，一边通过质量流量控制器等控制流量，一边将辅助气体送入输送室50内，使输送室50的内部气氛的压力提高到与溅射中的处理室53的内部气氛压力一样的程度。

被输入输送室50内的辅助气体是惰性气体，因而即便它进入处理室53内，也不回影响到在处理室53内进行的溅射等真空处理。例如，采用氮气和氩气等惰性气体。在这里，作为辅助气体地输入与输入处理室53内的溅射气体一样的氩气。

在消除输送室50和处理室53之间的压差后，打开输送室与处理室之间的闸阀，输送室50的内部气氛与处于溅射中的处理室53的内部气氛连通，接着，通过溅射而形成有薄膜的基板承载于手43上并通过输送24地将手43伸入处理室53内。图9示出了这个状态，手43位于处于水平姿势的上基板座11的上方。符号5b表示在承载于手43上后形成有薄膜的基板。

接着，如图10所示，当升降板13向上移动时，销17的前端突出到上基板座11的表面高度上，当继续上升时，它接触到手43触不到的基板5b内面。结果，基板5b从手43上被转移到销17的上端上。

在这个状态下，如图11所示，手43返回输送室50内，当使升降板13如图12所示地下降时，在升降销17上端上的基板5b承载于处于水平姿势的上基板座11上。接着，使未示出的保持机构动作，基板5b被紧密地保持在上基板座11上。

在手43返回输送室50后，输送室50和处理室53之间的闸阀73被关闭，输送室50的内部气氛与溅射中的处理室53的内部气氛分隔开。

在这个状态下，停止向输送室50内输送辅助气体，使输送室50内部处于低压，在其它处理室52、54-56和进出室51之间，进行基板的送入送出。

在处理室53内，即便闸阀73关闭了，继续进行溅射，当在基板5a上形成有预定厚度的薄膜后，停止给靶26施加电压并停止给处理室53输入溅射气体，使溅射过程结束。

在溅射结束后，使上基板座11和下基板座12转动并如图13所示地使下基板座12位于输送口24侧且上基板座11位于靶26侧，接着，如图14所示，使上基板座11竖起并把溅射气体输入处理室53内，开始借助靶26溅射的给基板5b表面成膜的作业。

接着，在下基板座12如图15所示地处于水平姿势后，如图16所示地使升降板13上升，使完成薄膜成形的基板5a承载于销17上。

此时，基板为装载于基板输送机械手40的手43上，在关闭输送室50和进出室51及处理室52-56之间的闸阀71-76的情况下，在输送室50内输入辅助气体，其压力被提高到与处理室53的内部压力一样的程度。

在该状态下，打开闸阀73，在溅射中的处理室53的内部气氛与输送室50的内部气氛连通，如图17所示，基板输送机械手40的手43被插入基板5a和下基板座12之间。

接着，使升降板13降低，如图18所示，在形成有薄膜的基板5a被装载于手43上后，当使手43退让到输送室50内时，基板保持装置10与图8所示情况一样地转变到在一块基板的表面上形成薄膜的状态。

在这个状态下，完成了处理的基板5a从下基板座12上被取下，当通过基板输送机械手40把在处理室53内形成有薄膜的基板运走时，可以一个接一个地在基板表面上形成薄膜。

Claims (2)

1、溅射方法，其中把第一基板送入垂直设有靶的处理室中并且使该第一基板平行于该靶，在所述处理室内输入溅射气体地溅射该靶并由此在该第一基板的表面上形成膜，其中，在所述处理室通过闸阀与输送室连接的情况下，在所述第一基板的溅射过程中，打开所述闸阀并把随后要进行溅射处理的第二基板送入所述处理室中。

2、如权利要求1所述的方法，其中，在打开所述闸阀前，在所述输送室内输入辅助气体，在大致使所述输送室的内部压力与所述处理室的内部压力一致后，打开所述闸阀地把所述第二基板送入所述处理室中。

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