JP2010209434A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 メンテナンス時においても装置全体の稼働を停止する必要のないインライン式成膜装置を提供する。
【解決手段】成膜装置は、少なくとも一の成膜処理室を含む複数の処理室を直列に接続してなり、成膜処理室は、基板が設置される基板設置部１４１と、設置された前記基板に対して所定の成膜処理を行う成膜手段が設置された成膜手段設置部１４２とからなり、これらの基板設置部と成膜手段設置部とは分離可能に構成されている成膜装置であって、基板設置部と成膜処理室とを隔絶し基板設置部内の真空を保持するシャッター３を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は成膜装置に関し、特に処理室が直列に接続されたインライン式成膜装置に関する。

従来、複数の成膜室を有する成膜装置としては、枚葉式とインライン式のものがある。インライン式成膜装置としては、ロードロック室と３つの成膜室とをこの順で具備した真空処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、ロードロック室内及び３つの成膜室内に往路、復路の２つの搬送経路を設けていると共に、最後部の成膜室に往路である搬送経路から復路である第二の搬送経路に移載する移載機構を備えている。そして、基板キャリアを往路である搬送経路を第一の成膜室から第三の成膜室まで移動させて、三層成膜した後に移載機構により復路である搬送経路に移載させてロードロック室まで移動させている。

特開２００５−３４０４２５号公報（請求項１及び図１参照）

上記装置によれば、大型基板であっても一つの成膜装置において連続的に三層の膜を形成できるという利点がある。ところで、成膜装置においては、成膜手段はメンテナンスが必要であり、特にスパッタ法を実施する場合には、必要に応じてターゲットを交換しなければならない。このような場合に、上記のようなインライン式の成膜装置では、成膜手段を取り替えるために一度成膜室内を大気開放しなければならない。そうすると、搬送経路の途中に大気開放されている処理室があることから、基板を搬送することができないため、装置全体の稼働を停止しなければならない。

そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題を解決することにあり、メンテナンス時においても装置全体の稼働を停止する必要のないインライン式成膜装置を提供することにある。

本発明の成膜装置は、少なくとも一の成膜処理室を含む複数の処理室を直列に接続してなり、前記成膜処理室は、基板が設置される基板設置部と、設置された前記基板に対して所定の成膜処理を行う成膜手段が設置された成膜手段設置部とからなり、これらの基板設置部と成膜手段設置部とは分離可能に構成されている成膜装置であって、前記基板設置部と前記成膜処理室とを隔絶し前記基板設置部内の真空を保持するシャッターを備えたことを特徴とする。本発明の成膜装置においては、前記基板設置部と前記成膜処理室とを隔絶し前記基板設置部内の真空を保持するシャッターを備えたことで、メンテナンス時においては、このシャッターにより基板設置部内の真空を保持し、成膜処理室を大気開放することができるので、装置全体の稼働を停止する必要がない。

前記シャッターは、前記シャッターの一方面にその周方向に亘ってシール部材が設けられ、前記成膜処理室内壁には、基板設置位置と前記成膜手段設置部との間に、この成膜処理室の内側に向かって突出し、かつ周方向に亘って連続的に設けられ、前記シール部材が当接される突出部が設けてあることが好ましい。このような構成とすれば、簡易な構成で基板設置側を真空保持することができる。

前記シャッターは、複数の前記成膜処理室の前記基板設置部に亘って設けられた搬送手段上を移動するように構成されていることが好ましい。このように搬送手段上を移動するように構成することで、成膜処理室毎にシャッターを設けることなく、メンテナンスが必要な成膜処理室にシャッターを移動させて設置することができる。

シャッターの移動機構の好ましい実施形態としては、前記シャッターの底面には、円柱状の棒状部材が底面の長手方向に沿って設けられると共に、前記シャッターはこの棒状部材の円周方向に回動自在に設けられ、前記搬送手段が、各基板設置部の床面に所定間隔で複数設けられ、前記棒状部材が係合するように中央部が凹部となったローラーからなり、前記シャッターは前記棒状部材によりこのローラー上を移動することが挙げられる。かかる構成であることで、シャッターを安定して移動させることができる。

また、前記搬送手段が、前記複数の処理室内に亘って設けられた基板搬送用の搬送経路であってもよい。このように構成すれば、シャッターの搬送系を新たに設ける必要がない。

前記シャッターは、カーボン系材料と、カーボン系材料の周囲を覆うＳＵＳ板とからなるか、前記シール部材が設けられた他方面にリブを設けたことが好ましい。このように構成することで、軽量化できると共に剛性を保持することができる。

また、本発明の成膜装置は、その設置面積を低減すべく、前記基板は、前記成膜装置内において略垂直又は垂直に保持されることが好ましい。

本発明の成膜装置によれば、シャッターにより基板設置部を真空保持することができるので、メンテナンス時においても装置全体の稼働を停止する必要がないという優れた効果を奏する。

実施形態にかかるインライン式成膜装置の模式図である。 実施形態にかかるインライン式成膜装置の一部拡大図である。 実施形態にかかるシャッターの構成を示す模式図であり、（ａ）は、シャッターの正面図、（ｂ）はシャッター搬送路における一部断面図である。 成膜室におけるシャッターの設置を説明するための成膜室の断面図である。 別のシャッターの成膜室における設置を説明するための図である。

本発明の実施形態について、まず図１を用いて説明する。図１は、本実施形態のインライン式成膜装置の構成を示す模式図である。

インライン式成膜装置１は、基板Ｓに対して所定の処理を行う複数の処理室を備える。具体的には、インライン式成膜装置１の処理室としては、ロードロック室１１、加熱室１２、第一成膜室１３、第二成膜室１４、第三成膜室１５が設けられ、これらがこの順でドアバルブ１６を介して直列に接続されている。各室はそれぞれ独立に真空中で所定の処理を行うことが可能である。

ロードロック室１１は、図示しない真空ポンプが設けられ、ロードロック室１１内を所定の真空度になるまで真空排気し、その真空度を保持することができるように構成されている。

加熱室１２は、図示しない真空ポンプが設けられ、加熱室１２内を所定の真空度になるまで真空排気し、その真空度を保持することができる。そして、加熱室１２には、図示しない加熱手段がその中央部に設けられ、加熱室１２内に設置された基板Ｓを所定の温度まで昇温できるように構成されている。

第一成膜室１３〜第三成膜室１５は、それぞれ基板が設置される基板設置部１３１、１４１、１５１と、各成膜手段が設置される成膜手段設置部１３２、１４２、１５２とからなる。基板設置部１３１、１４１、１５１と成膜手段設置部１３２、１４２、１５２とは、それぞれ開口が設けられ、これらの開口を介して両室は連通して成膜処理を行う成膜空間１３３、１４３、１５３を形成している。基板設置部１３１、１４１、１５１には図示しない真空ポンプが設けられ、第一成膜室１３〜第三成膜室１５内、即ち成膜空間１３３、１４３、１５３を所定の真空度になるまで真空排気し、その真空度を保持することができるように構成されている。成膜手段としては、公知の成膜手段を用いることができ、例えば、スパッタ法により成膜する場合には、ターゲット及びスパッタガス導入手段を設置して、成膜することができるように構成されている。また、ＣＶＤ法により成膜する場合には、成膜ガス導入手段を設置して、成膜することができるように構成されている。

本実施形態のインライン式成膜装置１は、基板Ｓを枠状の基板キャリア２によって略垂直に保持しながら、基板Ｓに対して処理を行う縦型搬送式の真空処理装置である。インライン式成膜装置１には、ロードロック室１１から第三成膜室１５にわたって、基板Ｓを搬送する互いに平行な第一搬送路２１及び第二搬送路２２が設けられている。第一搬送路２１が成膜手段設置部１３２、１４２、１５２側に設けられている。基板Ｓの搬送手段は特に限定されないが、例えば、第一搬送路２１及び第二搬送路２２には、それぞれ２本のレールが敷設されて、基板キャリア２が、このレール上を基板キャリア２底部に設けられた車輪で移動できるように構成されていてもよい。具体的には、基板キャリア２の下面はラックが設けられ、ロードロック室１１、加熱室１２、第一成膜室１３〜第三成膜室１５にはモータの回転力で回転するピニオンギアが設けられているので、このラックとピニオンギアをかみ合わせて、モータの駆動力を基板キャリア２に伝達させて、基板キャリア２を搬送する。

さらにまた、第三成膜室１５には、基板キャリア２を第一搬送路２１及び第二搬送路２２間で移動させることができる経路変更手段（図示せず）が設けられている。即ち、第三成膜室１５は、成膜室であると共に基板をトラバースするためのトラバース室としても機能するものである。経路変更手段は、例えば、基板キャリア２の外枠に設けられた突起部に経路変更手段のフック部を係合させ、その状態で基板キャリア２を安定支持して、基板キャリア２を第一搬送路２１及び第二搬送路２２間で平行移動させて搬送路を変更させることができるように構成されている。

ところで、このインライン式成膜装置１の成膜室のメンテナンスを行う際、例えば第二成膜室１４に設置されている成膜手段を交換する際に、成膜手段設置部１４２を開けると、第二成膜室１４が大気開放され、基板設置部１４１内の真空を保持することができず、インライン式成膜装置１の稼働を停止しなければならないのでこれを防止する必要がある。

そこで、本実施形態においては、インライン式成膜装置１は、メンテナンス時に各成膜室内の真空を保持するために、基板設置部１３１、１４１、１５１と成膜手段設置部１３２、１４２、１５２とを隔絶するシャッター３を備える。シャッター３は、成膜時等メンテナンス動作中以外は、第三成膜室１５の下流側に設けられた収納室１７に収納されている。そして、メンテナンス時には、シャッター３を、収納室１７から第一成膜室１３まで敷設されたシャッター搬送路３１上を、メンテナンスが必要な成膜室、例えば第二成膜室１４まで移動させてシャッター３により基板設置部１４１と成膜手段設置部１４２とを隔絶する。そして、このシャッター３により基板設置部１４１内の真空状態を保持しながら、成膜手段設置部１４２を開けて成膜手段を交換することができる。従って、メンテナンス中であっても基板Ｓが第二成膜室を通過できるように構成していることから、インライン式成膜装置１の稼働を停止させる必要がない。

以下、シャッター３について、図２〜図４も参照して説明する。図２は、インライン式成膜装置の一部拡大図である。図３は、シャッターの構成を示す模式図であり、（ａ）は、シャッターの正面図、（ｂ）はシャッター搬送路における一部断面図である。また、図４は、成膜室におけるシャッターの設置を説明するための成膜室の断面図である。なお、以下、第二成膜室１４のメンテナンスを行う場合について説明し、また、図２中基板キャリア２は省略した。

シャッター３は、正面視において略矩形状であり、その一方面には、周方向に亘ってシール部材３２が設けられている。このシール部材３２は、後述するように第二成膜室１４に設けられた突出部１４４に当接されるように構成されている。

シャッター３の底面には、その長手方向に沿って円柱状の棒状部材３３が設けられている。シャッター３は、棒状部材３３の円周方向に回動自在となるように構成されている。

また、第二成膜室１４の基板設置部１４１の床面には、ローラー３４が所定の間隔を空けて固定部材３５を介して並設されている。このローラー３４上に棒状部材３３が載置され、ローラー３４の回転に伴って棒状部材３３が移動されるように構成されている。具体的には、ローラー３４は、断面視において棒状部材３３が係合するように中央部が凹となった曲面状となっている。ローラー３４の回転軸３３１は、固定部材３５に回転自在に設置されると共に、この回転軸３３１の一端が図示しない駆動制御装置に接続されており、この駆動制御装置により回転軸３３１が回転される。この回転によりローラー３４上に設置されたシャッター３が棒状部材３３を介して回転方向に移動することができる。なお、本実施形態では、これらの複数のローラー３４により、シャッター搬送路（搬送手段）３１が構成されている。また、シャッター搬送路３１を成膜室間に亘って設けるためにドアバルブ１６も各成膜室間の所定の位置に設けられている。

シャッター３の天井部には、マグネット３６が装着されている。また、第二成膜室１４の天井面には、シャッター搬送路３１に対向する位置からやや外側に外れてこのマグネット３６に対向するように別のマグネット３６が設置されている。このマグネット３６間の吸引力によりシャッター３は床面に対して略垂直に保持された状態で移動される。

シャッター３はこのシール部材３２が設けられている面を第一搬送路２１に向けるようにして設置される。基板設置部１４１の内壁面には、シャッター搬送路３１よりも内側に成膜空間１４３に向かって突出した突出部１４４が設けられている。突出部１４４は、基板設置部１４１の内周方向に亘って連続的に設けられており、この突出部１４４にシール部材３２が当接されるように構成されている。なお、床面に設けられた突出部１４４は、固定部材３５を避けて設置されているので、シール部材３２が当接されるように当接部１４４ａが設けられている。成膜手段設置部１４２の、成膜手段設置部１４２と連通する開口が設けられた壁面の上部内側には、シャッター３の上部を突出部１４４に押圧するための押圧部材（例えばエアシリンダー）１４５が設けられている。

この移動可能なシャッター３を用いたメンテナンス動作について説明する。シャッター３は、上述のように駆動制御装置によりローラー３４が回転して所定位置まで搬送される。そして、所定位置でシャッター３が停止すると、押圧部材（例えばエアシリンダー）１４５が、シャッター３の上部を押圧する。そうするとシャッター３は棒状部材３３を支点として回動し突出部１４４に当接されるので、これによりシール部材３２が突出部１４４（当接部１４４ａ）に当接され、その結果基板設置部１４１内がシャッター３によりシールされる。これにより、基板設置部１４１のシャッター３よりも内側は真空を保持することができる。従って、成膜手段設置部１４２を取り外したとしても、インライン式成膜装置１の稼働を停止させずに成膜手段設置部１４２内に設置された成膜手段を交換しながら、基板を第一成膜室１３から第三成膜室１５へ搬送することができる。

具体例を用いて説明する。基板Ｓ上に、第一膜と、第一膜よりも厚い第二膜とをこの順でスパッタリング法により形成する場合には、第二膜を成膜するためのターゲットは、第一膜を成膜するためのターゲットよりも減りが早く、第一膜を成膜するためのターゲットより早くターゲット交換の必要がある。このような場合には、第一成膜室１３に第一膜を成膜するためのターゲットを設置し、第二成膜室１４に第二膜を成膜するためのターゲットを設置する。第三成膜室１５にも第二膜を形成するためのターゲットを設置する。

そして、成膜装置を稼働し第一成膜室１３と第二成膜室１４とで成膜を行い、第二成膜室１４においてターゲットを交換する必要が生じた時には、収納室１７からシャッター３を第二成膜室１４までシャッター搬送路３１を介して移動させる。そして、上述のようにシャッター３を棒状部材３３を支点として回動させて突出部１４４に当接させて基板設置部１４１内をシールし真空に保持する。そして、成膜手段設置部１４２を取り外してターゲットを交換する。この場合であっても、第一成膜室１３で成膜された後に第三成膜室１５へ移動する基板は真空が保持された状態で第二成膜室１４を通過することができ、第三成膜室１５内へ搬送されて第三成膜室１５で第二膜を形成され、その後経路変更手段により経路を変更して第二成膜室１４〜ロードロック室１１を通過してインライン式成膜装置１外へ搬出される。このように、本実施形態においては、シャッター３を設けることで、メンテナンスが必要な成膜室があってもインライン式成膜装置１の稼働を停止せずにメンテナンスを行うことが可能である。

なお、ターゲットを交換し成膜手段設置部１４２を設置した後には、図示しない真空ポンプによりシャッター３と成膜手段設置部１４２とで構成された空間内を所望の真空状態とし、その後シャッター３をシャッター搬送路３１を介して収納室１７へ搬送し、第二成膜室１４での成膜を開始する。

このようなシャッター３は、上述のように真空を保持することができるように高い剛性を有することが好ましい。例えば、シャッター３をカーボン材料（例えば、カーボンファイバー）等の剛性の高い材料で構成することが挙げられる。カーボン材料は薄くても剛性が高いためシャッター３用のスペースを多く必要とせず装置設置面積を増大させないという利点があるが、カーボン材料はガスを放出してしまう可能性があるので、例えばＳＵＳ板で板面を挟むか、又はその周囲全体を覆うことがより好ましい。また、シャッター３にリブ部材を設けてもよい。この場合、剛性を確保できるように構成されていればどのような形状のリブをどのように設置してもよい。このリブはもちろん設置本数なども限定されない。

本実施形態においては、シャッター搬送路３１を突出部１４４よりも外側に設けたが、突出部１４４よりも内側に設けてもよい。例えば、図５に示すように、突出部１４４と基板搬送路２１との間にシャッター搬送路３１を設ける。そして、別の押圧手段１４６によりシール部材３２が突出部１４４に当接するように基板搬送路２１側からシャッター３を押圧する。この場合、押圧手段１４６は、基板設置部１４１の天井部に開閉自在な開口部を設け、この開口部を介して基板設置部１４１外から基板設置部１４１内に導入することができるように構成されていることが好ましい。基板設置部１４１内に上述したような押圧手段１４５を設けると、基板設置部１４１内の他の部材、例えば基板搬送系等と干渉するからである。この押圧手段１４６は、例えばモータにより回転して押圧手段１４６を回転させてシャッター３を押圧するように構成していてもよい。

また、本実施形態では、シャッター３を移動させるためのシャッター搬送路３１を設けたが、シャッター３を基板Ｓを搬送するための基板搬送路２１及び２２を介して搬送してもよい。この場合には基板設置部１４１内にさらにシャッター３を所定位置で設置するためのシャッター保持部を設けると共に、各基板設置部１３１、１４１、１５１内に経路変更手段を設ける。そして、基板搬送路２１及び２２からシャッター保持部へ経路変更手段を用いて移動させると共に、押圧手段１４６と同等の構成の押圧手段を基板設置部１４１に設け、この押圧手段によりシャッター３を突出部１４４に当接させ、押圧するように構成すればよい。また、シャッター３を基板搬送路２１及び２２を用いて搬送し、その状態で棒状部材３３を支点として押圧できるように構成してもよい。この場合、基板搬送路２１及び２２をシャッター搬送路３１と同様の構成とすると共に基板キャリア２をシャッター３と同様の構成とすれば、基板保持部を設ける必要がない。

本実施形態においては、シャッター３を収納するための収納室１７を設けたが、収納室１７を設けずに加熱室１２やロードロック室１１等の成膜を行わない室にシャッター３を収納しておき、メンテナンス時にシャッター３を移動させてもよい。

また、本実施形態において、シャッター３は移動式としたが、各成膜室１３〜１５上に収納部を設けて、上部からシャッター３を降下させ、その状態で突出部１４４に当接させて押圧し、真空を保持できるように構成してもよい。さらに、シャッター３を２以上備えるように構成しても良く、この場合シャッター用レールを２以上設けても良い。

また、本実施形態においては、シール部材３２はシャッター３に設けられているがシール部材を突出部１４４側に設けられていてもよい。

また、本実施形態においては第三成膜室１５をトラバース室としても機能するように構成したが、トラバース室を単独で有していても良く、また、このトラバース室にシャッター３を収納してもよい。成膜室の数なども制限されない。

本実施形態では、基板を床面に対して略垂直に保持するいわゆる縦型基板搬送型成膜装置を用いて説明したが、基板を床面に対して水平に保持するいわゆる横型基板搬送型成膜装置に適用してもよい。

１ インライン式成膜装置
２ 基板キャリア
３ シャッター
１１ ロードロック室
１２ 加熱室
１３ 第一成膜室
１４ 第二成膜室
１５ 第三成膜室
１６ ドアバルブ
１７ 収納室
２１ 第一搬送路
２２ 第二搬送路
３１ シャッター搬送路
３２ シール部材
３３ 棒状部材
３４ ローラー
３５ 固定部材
１３１、１４１、１５１ 基板設置部
１３２、１４２、１５２ 成膜手段設置部
１３３、１４３、１５３ 成膜空間
１４４ 突出部
１４５ 押圧手段
１４６ 押圧手段

Claims (8)

1. 少なくとも一の成膜処理室を含む複数の処理室を直列に接続してなり、前記成膜処理室は、基板が設置される基板設置部と、設置された前記基板に対して所定の成膜処理を行う成膜手段が設置された成膜手段設置部とからなり、これらの基板設置部と成膜手段設置部とは分離可能に構成されている成膜装置であって、
   前記基板設置部と前記成膜処理室とを隔絶し前記基板設置部内の真空を保持するシャッターを備えたことを特徴とする成膜装置。
2. 前記シャッターは、前記シャッターの一方面にその周方向に亘ってシール部材が設けられ、
   前記成膜処理室内壁には、基板設置位置と前記成膜手段設置部との間に、この成膜処理室の内側に向かって突出し、かつ周方向に亘って連続的に設けられ、前記シール部材が当接される突出部が設けてあることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記シャッターは、複数の前記成膜処理室の前記基板設置部に亘って設けられた搬送手段上を移動するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の成膜装置。
4. 前記シャッターの底面には、円柱状の棒状部材が底面の長手方向に沿って設けられると共に、前記シャッターはこの棒状部材の円周方向に回動自在に設けられ、
   前記搬送手段が、各基板設置部の床面に所定間隔で複数設けられ、前記棒状部材が係合するように中央部が凹部となったローラーからなり、前記シャッターは前記棒状部材によりこのローラー上を移動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の成膜装置。
5. 前記搬送手段が、前記複数の処理室内に亘って設けられた基板搬送用の搬送経路であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の成膜装置。
6. 前記シャッターは、カーボン系材料と、カーボン系材料の周囲を覆うＳＵＳ板とからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の成膜装置。
7. 前記シャッターは、前記シール部材が設けられた他方面にリブを設けたことを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の成膜装置。
8. 前記基板は、前記成膜装置内において略垂直又は垂直に保持されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の成膜装置。
   
   

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