JP2005336590A - 成膜装置および成膜装置を用いた成膜システム - Google Patents

Abstract

【課題】
成膜装置の電極およびその周辺部をクリーニングすることによる成膜装置の停止時間を短くすることができ、成膜工程の生産能率を高くすることができる成膜装置および成膜システムを提供する。
【解決手段】
プラズマＣＶＤ装置１の電極１０３およびその周辺部をクリーニングすることが必要な場合、プラズマＣＶＤ装置１の開口密閉部材１０１を交換装置によって取り外す。そして交換装置によって、取り外した開口密閉部材１０１の代わりに新品またはクリーニング済みの開口密閉部材１０１を取り付ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、生産能率の高い成膜装置および成膜システムに関する。

平行平板タイプのプラズマＣＶＤ装置では、基板が載置される基板ホルダと対向するように放電電極が設けられている。そして、反応ガスを供給し、放電電極に高周波電力を印加し、プラズマを発生させ、基板の表面に成膜を行う。プラズマＣＶＤ装置によって基板に成膜を行うと、放電電極およびその周辺部に生成膜が形成される。この生成膜はＲＦ電極の放電作用の妨げになったり、チャンバ内雰囲気の清浄度を低下させる。プラズマＣＶＤ装置の放電電極に形成された生成物を除去をする方法として、パージガスを使用して除去する方法が知られている（特許文献１）。この方法を用いるとＲＦ電極に付着した生成膜は除去できるが、パージガスの当たらない放電電極周辺部に付着した生成物を除去できない。このため、放電電極およびその周辺部を完全にクリーニングするためには、チャンバを開放して酸やブラストなどによって丁寧に生成膜を取り除く必要がある。

特開２００２−２１２７３０号公報

しかしながら、成膜直後は、放電電極は、プレートヒータからの放射熱や放電により過熱され高温化している。よって、丁寧に生成膜を取り除く作業を始めるためには、放電電極が冷めるまで長時間待たなければならない。その間はプラズマＣＶＤ装置を使用できないので、生産能率の低下が大きいという問題点があった。

請求項１の発明は、基板と電極との間の放電作用を利用して前記基板に成膜する成膜装置において、開口部を有し、前記基板が納められる容器と、前記開口部に脱着可能に設けられている前記開口部を密閉する開口密閉部材とを備え、前記電極は、前記容器に納められた前記基板と対向するように取り付けられ、前記開口密閉部材と一体的に交換できることを特徴とする。
請求項２の発明の成膜システムは、請求項１または２の成膜装置と、前記電極が取り付けられた前記開口密閉部材を前記容器から外し、電極が取り付けられた交換用開口密閉部材を前記容器に取り付ける交換装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、電極およびその周辺部がよごれたら開口密閉部材を取り換えればよいので、成膜装置の電極およびその周辺部をクリーニングする際の成膜装置の停止時間を短くすることができ、成膜工程の生産能率を高くすることができる。

図１を参照しながら本発明の実施形態のプラズマＣＶＤ装置を説明する。本発明のプラズマＣＶＤ装置１は、成膜チャンバを構成する真空容器１０２と開口密閉部材１０１を有している。開口密閉部材１０１は、真空容器１０２の上部に形成された開口１０２ａを覆うように着脱可能に取り付けられている。開口密閉部材１０１と真空容器１０２との間にはシール１１２が設けられている。真空容器１０２に開口密閉部材１０１を取り付ける際、開口密閉部材１０１の位置がずれないようにするため、位置決めピン１１１が設けられている。また、開口密閉部材１０１は高周波電源１０９と接続している。真空容器１０２のヒータ１０７上には、成膜対象である複数の基板１１０を載せたワークトレイ１０８が載置される。

電極１０３は、開口密閉部材１０１の底部に設けられ、吊り具１０６は開口密閉部材１０１の上部に設けられている。また、開口密閉部材１０１には反応ガス路１０５が設けられている。開口密閉部材１０１の縁部１０１ａは絶縁部材１０４と金属部材で狭持した三層構造となっており、開口密閉部材１０１と真空容器１０２は電気的に絶縁されている。開口密閉部材１０１と真空容器１０２で構成される成膜チャンバの内部は減圧または真空の状態になるので、その圧力によって、開口密閉部材１０１と真空容器１０２は固定される。また、減圧または真空の圧力により固定されるが、さらにボルトなどを利用して固定してもよい。ただし、開口密閉部材１０１が容易に取り外せるようにするため、真空容器１０２を組み立てる際用いられるボルトよりも容易に外せるようにする必要がある。本実施の形態では、開口密閉部材１０１を真空容器１０２から分離することができるので、開口密閉部材１０１と電極１０３とを一体で交換することが可能である。

成膜ガスは、反応ガス路１０５からプラズマＣＶＤ装置１の内部に導入される。反応ガス路１０５から導入されるガスは、Ｎ_２ガス、Ｏ_２ガス、Ｈ_２ガス、ＮＯ_２ガス、ＮＯガス、ＮＨ_３ガスなどの反応性活性種の原料となるガス、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｋｒガス、Ｘｅガスなどの希ガス、ＳｉＨ_４ガス、Ｓｉ_２Ｈ_６ガス、ＣＨ_４ガスなどの薄膜の成分となるガスである。反応ガス路１０５から導入された反応ガスは電極１０３によって分散される。電極１０３は、反応ガスに電圧を印加する電極としての役割を果たすとともに反応ガスを分散させる役割も果たす。電極１０３は、分散孔をあけた金属板、またはステンレス粒子、ニッケル粒子など金属粒子を焼結して成形した多孔質材で構成される。電極１０３により反応ガスは均一に分散され、均質なプラズマＰを生成することができる。

電極１０３によって分散された反応ガスは、高周波電源１０９によって印加された高周波電力によって電離され、プラズマＰが発生する。このプラズマＰを利用して基板１１０上に薄膜を生成する。

次に、本発明の開口密閉部材１０１の真空容器１０２からの分離による取り外しについて、図２を参照して説明する。
開口密閉部材１０１は、プラズマＣＶＤ装置１とは別に設けられた交換装置によって取り外され、移動される。交換装置についての詳細は後述する。２０１は交換装置に設けられたアームであり、アーム２０１は上下方向に駆動される。アーム２０１には、エアシリンダ２０３が設けられており、エアシリンダ２０３のロッドの先端には係合部２０２が取り付けられている。エアシリンダ２０３を駆動すると、係合部２０２が図の左右方向に移動する。開口密閉部材１０１は次のようにして取り外される。

アーム２０１を開口密閉部材１０１に設けられた吊り具１０６と同じ高さまで移動する。そして、エアシリンダ２０３により係合部２０２を移動して吊り具１０６と係合させる。そしてアーム２０１を上方へ移動すると図２に示すように、開口密閉部材１０１と電極１０３とが一体に真空容器１０２から取り外される。

このように、本発明の実施形態のプラズマＣＶＤ装置１では、電極１０３が開口密閉部材１０１と一体に取り外せるので、新品またはクリーニング済みの電極１０３が取り付けられた別の開口密閉部材１０１と取り換えることができる。交換後、直ちにプラズマＣＶＤ装置を稼働することができるので、メンテナンスのためにプラズマＣＶＤ装置１を停止させる時間は、開口密閉部材１０１の交換時間だけであるので、メンテナンスによるプラズマＣＶＤ装置の停止時間の短縮を大いに図ることができる。

次に、交換装置について、図３（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。図３（ａ）は交換装置３０１の側面図である。図３（ｂ）は交換装置３０１の平面図である。交換装置３０１とともに、開口密閉部材１０１、真空容器１０２、プラズマＣＶＤ装置にワークトレイ１０８を搬入するために設けられているロードロックチャンバー３０３も参考のため示す。交換装置３０１には上述のアーム２０１が設けられている。アーム２０１は水平方向（矢印Ａ）および高さ方向（矢印Ｂ）の移動が可能である。交換アーム２０１には、上述した係合部２０２、エアシリンダ２０３が備えられている。また、交換装置３０１はレール３０２上を横方向（矢印Ｃ）に移動可能である。真空容器１０２の隣には電極ストッカ３０４が設けられている。電極ストッカ３０４には複数の棚が上下に設けられており、そのうちの一つの棚に取り外した開口密閉部材１０１が置かれる。また、他の棚には新品またはクリーニング済みの開口密閉部材１０１が置いてある。

交換装置３０１は開口密閉部材１０１を取り外し、レール３０２上を電極ストッカ３０４まで移動する。そして電極ストッカ３０４に取り外した開口密閉部材１０１を置く。次に新品またはクリーニング済みの開口密閉部材１０１をアーム２０１で取り出す。そしてレール３０２上を真空容器１０２の位置まで移動する。次に新品またはクリーニング済みの開口密閉部材１０１を真空容器１０２の上に取り付けた後に、プラズマＣＶＤ装置１を立ち上げる。電極ストッカ３０４に搬送された開口密閉部材１０１は、クリーニング作業が可能な温度になるまで放置され、その後開口密閉部材１０１はクリーニングなどのメンテナンス作業が行われる。

このようなプラズマＣＶＤ装置１と交換装置３０１とを備える成膜では、生成物の付着した電極１０３および開口密閉部材１０１をクリーニング済みの電極１０３および開口密閉部材１０１と一体で交換することができるので、交換後直ちにプラズマＣＶＤ装置１を立ち上げることができる。よって電極１０３およびその周辺部のメンテナンスのためのプラズマＣＶＤ装置１の停止時間を短くすることができ、成膜工程の生産性を上げることができる。本発明は、太陽電池の反射防止膜形成工程のように、電極１０３および電極まわりのクリーニングの頻度の高い成膜工程に対して効果が高い。また、特に４００℃以上の高温で成膜する場合、電極１０３が冷めるまでの時間が長いので、本発明の作用効果は大きくなる。

電極１０３および電極周りのクリーニング時間は、プラズマＣＶＤ装置１の停止時間に影響を与えないので、時間をかけて丁寧にクリーニング作業を行うことができる。このように時間をかけて丁寧にメンテナンスされた電極１０３および開口密閉部材１０１を用いることによって、成膜工程の歩留りを上げることができる。

このような成膜装置および、成膜装置と交換装置との成膜システムによれば次のような作用効果が得られる。
（１）電極およびその周辺部のメンテナンスによる成膜装置の停止時間を短くすることによって、生産能率を高めることができる。
（２）電極およびその周辺部のメンテナンスを時間をかけて丁寧に行うことができるので、成膜工程の歩留りを上げることができる。

以上の実施の形態では、一台のプラズマＣＶＤ装置１に対して一台の交換装置３０１を設けたが、複数のプラズマＣＶＤ装置１に対して一台の交換装置３０１を設けてもよい。生産性が重視される量産工程のラインにおいて、複数のプラズマＣＶＤ装置１が設置される。本発明の交換装置３０１はレール３０２上を移動が可能であるので、一台の交換装置３０１によって複数のプラズマＣＶＤ装置１の開口密閉部材１０１の交換が可能である。よって本願発明の成膜システムは、複数のプラズマＣＶＤ装置１が並んだ複数の量産工程のラインにおいてさらに大きな効果を奏する。その一例を図４に示す。

プラズマＣＶＤ装置１による量産工程のラインは、制御部４０１、カセット設置部４０２、移載機４０３、移載プラットホーム４０４、ロード室４０５およびプラズマＣＶＤ装置１より構成され、この量産工程のラインはＬ１からＬ３に示されるように３つ並んでいる。Ｌ１からＬ３の３つのラインのプラズマＣＶＤ装置１の隣にはレール３０２が敷かれ、その上に交換装置３０１が設置されている。工程ラインＬ３の隣には電極ストッカ３０４が設けられている。制御部４０１は、量産工程のラインを構成する装置を制御するための装置である。カセット設置部４０２は、成膜される基板１１０または、成膜された基板１１０を載せたワークトレイ１０８が入っているカセット４０６が置かれている箇所である。移載機４０３は、ワークトレイ１０８の入ったカセット４０６をカセット設置部４０２と移載プラットホーム４０４の間で移動させる装置である。移載プラットホーム４０４は、カセットから基板１１０を載せたワークトレイ１０８を取り出しロード室４０５に搬入または、ロード室４０５から基板１１０を載せたワークトレイ１０８を取り出しカセット４０６に入れる装置である。ロード室４０５は基板１１０を載せたワークトレイ１０８をプラズマＣＶＤ装置１内に搬入または、プラズマＣＶＤ装置１から搬出する装置である。

たとえば、量産工程のラインＬ１のプラズマＣＶＤ装置１の電極およびその周辺部がよごれ、電極のメンテナンスが必要となった場合、交換装置３０１はレール３０２上を移動して、量産工程のラインＬ１のプラズマＣＶＤ装置１の隣に移動する。そして、図２のようにプラズマＣＶＤ装置１の開口密閉部材１０１を取り外す。次に、電極ストッカ３０４で新品またはクリーニングされた開口密閉部材１０１と交換する。そして量産工程のラインＬ１のプラズマＣＶＤ装置１の隣まで移動し、開口密閉部材１０１を取り付ける。量産工程のラインＬ２、Ｌ３のプラズマＣＶＤ装置１についても同様に交換する。このようにして、一台の交換装置３０１によって複数の量産工程のラインの生産性を高めることができる。

本発明の実施形態ではプラズマＣＶＤ装置を示したが、成膜する試料が入った容器の上部に電極を有する成膜装置であれば、特に限定されない。

特許請求の範囲と実施例との対応関係を説明する。
請求項１の発明の容器は、真空容器２に相当する。請求項２の交換用開口密閉部材は、新品またはクリーニング済みの開口密閉部材１０１に相当する。

本発明の実施形態によるプラズマＣＶＤ装置の構成図である。 本発明の実施形態であるプラズマＣＶＤ装置の開口密閉部材の取り外しを説明する図である。 （ａ）は、本発明の実施形態で成膜システムに使用する交換装置の側面図であり、（ｂ）は、交換装置の平面図である。 本発明の実施形態である成膜システムを量産工程に応用したときのレイアウト図である。

符号の説明

１ プラズマＣＶＤ装置
１０１ 開口密閉部材
１０２ 真空容器
１０３ 電極
１０６ 吊り具
２０１ アーム
２０２ 係合部
３０１ 交換装置
３０２ レール
３０４ 電極ストッカ

Claims (2)

1. 基板と電極との間の放電作用を利用して前記基板に成膜する成膜装置において、
   開口部を有し、前記基板が納められる容器と、
   前記開口部に脱着可能に設けられている前記開口部を密閉する開口密閉部材とを備え、
   前記電極は、前記容器に納められた前記基板と対向するように取り付けられ、前記開口密閉部材と一体的に交換できることを特徴とする成膜装置。
2. 請求項１または２の成膜装置と、
   前記電極が取り付けられた前記開口密閉部材を前記容器から外し、電極が取り付けられた交換用開口密閉部材を前記容器に取り付ける交換装置とを備えることを特徴とする成膜システム。

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