JP2013131542A - In-line film forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空雰囲気中で成膜を行うインライン式成膜装置に関する。 The present invention relates to an in-line film forming apparatus that forms a film in a vacuum atmosphere.
LCD(Liquid Crystal Display)、PDP(Plasma Display Panel)、EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ、太陽電池、電子部品及び光学部品等の製造工程において、基板に対し金属膜、酸化膜や透明導電膜等を成膜する方法として、真空成膜法が用いられている。このうち最も生産性が高い真空成膜法は、インライン式真空成膜法である。 In the manufacturing process of flat panel displays such as LCD (Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel) and EL (Electro Luminescence) displays, solar cells, electronic components and optical components, metal films, oxide films and transparent to the substrate As a method for forming a conductive film or the like, a vacuum film forming method is used. Among these, the vacuum deposition method with the highest productivity is an in-line vacuum deposition method.
インライン式成膜装置は、基板を大気圧雰囲気中から真空雰囲気中に搬送するための仕込室、成膜室、基板を真空雰囲気中から大気圧雰囲気中へ取り出す取出室、及び基板をそれらの処理室に順次搬送させる搬送機構を少なくとも有している。基板は搬送用のキャリアに固定され、該キャリアは搬送機構によって仕込室、成膜室、及び取出室に順次搬送される。 The in-line type film forming apparatus is equipped with a preparation chamber for transporting a substrate from an atmospheric pressure atmosphere to a vacuum atmosphere, a film forming chamber, a take-out chamber for taking out the substrate from the vacuum atmosphere to the atmospheric pressure atmosphere, and processing the substrate. At least a transport mechanism for sequentially transporting the chambers. The substrate is fixed to a carrier for transport, and the carrier is sequentially transported to a preparation chamber, a film formation chamber, and a take-out chamber by a transport mechanism.
一般的に、この種のインライン式成膜装置は、成膜後の基板を取出室側から仕込室側へ搬送するリターン機構を備える。このようなリターン機構を備えた装置として、例えば、キャリアの搬送経路である搬送路を方形に設定し、その搬送路に沿って複数の真空容器を並べる装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、方形の搬送路の内側に空間が形成されるとともに、搬送路の4つの角の部分に、キャリアの回転のための回転室を設けられている。仕込室から送り出したキャリアは、第1の回転室によって90度回転させて、成膜処理を行いながら第2の回転室まで搬送する。次いで、第2の回転室に搬送されたキャリアは、第2の回転室によって90度回転させて、成膜処理を行いながら第3の回転室に向かって搬送する。さらに第3の回転室に搬送されたキャリアを90度回転させて、成膜処理を行いながら第4の回転室に搬送する。第4の回転室に搬送されたキャリアは、取出室に搬送される。 Generally, this type of in-line film forming apparatus includes a return mechanism that transports a film-formed substrate from the take-out chamber side to the preparation chamber side. As an apparatus provided with such a return mechanism, for example, an apparatus has been proposed in which a conveyance path that is a carrier conveyance path is set in a rectangular shape, and a plurality of vacuum vessels are arranged along the conveyance path (for example, Patent Documents). 1). In this apparatus, a space is formed inside the rectangular conveyance path, and a rotation chamber for rotating the carrier is provided at four corners of the conveyance path. The carrier sent out from the preparation chamber is rotated by 90 degrees in the first rotating chamber, and conveyed to the second rotating chamber while performing the film forming process. Next, the carrier conveyed to the second rotation chamber is rotated 90 degrees by the second rotation chamber, and is conveyed toward the third rotation chamber while performing the film forming process. Further, the carrier conveyed to the third rotation chamber is rotated by 90 degrees and conveyed to the fourth rotation chamber while performing the film forming process. The carrier conveyed to the fourth rotating chamber is conveyed to the take-out chamber.
また、図10に示すように、基板を固定したキャリアを真空槽内で折り返す真空リターン方式の装置もある。この装置は、基板着脱機構105から搬送したキャリアに対し、第1の成膜プロセスを、キャリアを一方向に搬送する第1の真空搬送機構103で行う。そしてキャリア回転機構106によりキャリアを回転させ、第2の成膜プロセスを、第1の真空搬送機構103と平行に設けられたリターン側の真空搬送機構104で行う。このため、該装置は、2種類以上の物質の成膜や、ハイタクトで厚膜を形成する場合に適している。また、各真空搬送機構103,104を並列に配置するため、装置の設置面積を縮小することができる。
Further, as shown in FIG. 10, there is also a vacuum return type apparatus that folds a carrier to which a substrate is fixed in a vacuum chamber. This apparatus performs the first film forming process on the carrier conveyed from the substrate attaching /
しかし、上述したような方形の搬送路では、搬送路の内側に空間を有する分、装置本体の設置面積が大きくなる。また、図10に示した真空リターン方式の装置の場合、メンテナンス等のために装置を停止させる場合には、装置内のヒータの余熱に起因する基板の破損等を避けるため、装置内部に滞在するキャリアを、キャリアストッカー110に一旦退避させる必要がある。このため、インライン式成膜装置の設置スペースにキャリアストッカー110を載置するスペースを確保しなければならない他、キャリアを装置内部から取り出す手間が生じる。
However, in the rectangular conveyance path as described above, the installation area of the apparatus main body is increased due to the space inside the conveyance path. In the case of the vacuum return type apparatus shown in FIG. 10, when the apparatus is stopped for maintenance or the like, it stays inside the apparatus in order to avoid damage to the substrate due to residual heat of the heater in the apparatus. It is necessary to temporarily retract the carrier to the
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置全体の設置面積の縮小を図ることができるインライン式成膜装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an in-line type film forming apparatus capable of reducing the installation area of the entire apparatus.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、真空雰囲気中で基板を取り付けたキャリアを搬送しつつ該基板に対し成膜を行う真空搬送機構と、前記キャリアを大気圧雰囲気中で前記真空搬送機構の基板搬送方向の逆の方向に搬送する大気圧側搬送機構とを備え、前記大気圧側搬送機構は、前記真空搬送機構の側壁に隣接して備えられたことを要旨とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in
請求項1に記載の発明によれば、大気圧搬送機構が、真空搬送機構の側壁に接して設けられているので、基板搬送方向に直交する方向に装置を小型化することができる。また、装置に大気圧搬送機構が設けられているため、装置停止の際に大気圧搬送機構に基板を固定したキャリアをストックすることができるので、装置停止時に基板を一時退避させるためのキャリアストッカーが不要となる。このため、装置の設置面積を縮小することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the atmospheric pressure transfer mechanism is provided in contact with the side wall of the vacuum transfer mechanism, the apparatus can be miniaturized in a direction perpendicular to the substrate transfer direction. Further, since the apparatus is provided with an atmospheric pressure transfer mechanism, a carrier having a substrate fixed to the atmospheric pressure transfer mechanism can be stocked when the apparatus is stopped. Therefore, a carrier stocker for temporarily retracting the substrate when the apparatus is stopped. Is no longer necessary. For this reason, the installation area of the apparatus can be reduced.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のインライン式成膜装置において、前記真空搬送機構は、真空槽と、該真空槽内に収容される駆動系とを備え、前記大気圧側搬送機構は、内側に大気圧側搬送室を有する筐体と、該大気圧側搬送室に収容される駆動系とを備え、前記大気圧側搬送室は、前記筐体と、隣接する前記真空槽の側壁とによって区画されることを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the inline-type film forming apparatus according to the first aspect, the vacuum transfer mechanism includes a vacuum chamber and a drive system accommodated in the vacuum chamber, and the atmospheric pressure side The transfer mechanism includes a casing having an atmospheric pressure side transfer chamber inside and a drive system accommodated in the atmospheric pressure side transfer chamber, and the atmospheric pressure side transfer chamber is adjacent to the casing and the vacuum adjacent to the casing. The gist is defined by the side wall of the tank.
請求項2に記載の発明によれば、大気圧側搬送機構の筐体の側壁は、真空槽の側壁によって構成されているため、筐体の側壁の一部を省略することで、基板の搬送方向に直交する方向にさらに装置を小型化することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the side wall of the casing of the atmospheric pressure side transport mechanism is constituted by the side wall of the vacuum chamber, the substrate is transported by omitting a part of the side wall of the casing. The apparatus can be further miniaturized in a direction orthogonal to the direction.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のインライン式成膜装置において、少なくとも前記真空搬送機構は、前記大気圧側搬送機構側に加熱部を備えたことを要旨とする。 A third aspect of the present invention is the inline-type film forming apparatus according to the first or second aspect, wherein at least the vacuum transport mechanism includes a heating unit on the atmospheric pressure side transport mechanism side.
請求項3に記載の発明によれば、真空搬送機構は、該機構と接する大気圧搬送機構側に加熱部を備えたため、加熱部から、大気圧搬送機構側へ熱が伝播しやすくなる。このため、大気圧搬送機構内の温度を上昇させ、該機構内の気体が含有する水分量を減少させることができる。従って、基板に付着する水分量が少なくなり、膜質へ悪影響を及ぼすことを抑制することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the vacuum transfer mechanism includes the heating unit on the side of the atmospheric pressure transfer mechanism that is in contact with the mechanism, heat is easily transmitted from the heating unit to the side of the atmospheric pressure transfer mechanism. For this reason, the temperature in an atmospheric pressure conveyance mechanism can be raised, and the moisture content which the gas in this mechanism contains can be decreased. Therefore, the amount of water adhering to the substrate is reduced, and adverse effects on the film quality can be suppressed.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインライン式成膜装置において、前記大気圧側搬送機構は、その筐体に、低露点清浄空気、窒素、又は低露点清浄空気と窒素との混合ガスからなる乾燥ガスを導入するガス導入部と、前記筐体内の前記乾燥ガスを排出するガス排出部を備えることを要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the in-line type film forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the atmospheric pressure side transport mechanism has low dew point clean air, nitrogen, or The gist is provided with a gas introduction part for introducing a dry gas composed of a mixed gas of low dew point clean air and nitrogen, and a gas discharge part for discharging the dry gas in the casing.
請求項4に記載の発明によれば、筐体内に、低露点清浄空気、窒素、又は低露点清浄空気及び窒素の混合ガスを流すため、成膜後の基板やキャリアに水分が吸着することを防止できる。また、基板やキャリアにそれらのガスを接触させ、基板やキャリアに付着した水分を除去することができる。従って、基板やキャリアから放出される水分によって、後の成膜工程に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。
According to the invention described in
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のインライン式成膜装置において、前記大気圧側搬送機構の筐体に供給する乾燥ガスの露点をマイナス30度以下とすることを要旨とする。
The gist of the invention described in
請求項5に記載の発明によれば、乾燥ガスの露点がマイナス30度以下とされるので、成膜後の基板やキャリアに水分が吸着することを防止できる。また、キャリアや基板に付着した水分量のうち、乾燥ガスによって除去される水分量が多くなる。従って、基板やキャリアから放出される水分によって、後の成膜工程に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the dew point of the dry gas is set to minus 30 degrees or less, it is possible to prevent moisture from being adsorbed on the substrate or carrier after film formation. In addition, the amount of moisture removed by the dry gas out of the amount of moisture attached to the carrier and the substrate increases. Accordingly, it is possible to suppress adverse effects on the subsequent film formation process due to moisture released from the substrate and the carrier.
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化したインライン式成膜装置の一実施形態を図1〜図6にしたがって説明する。尚、インライン式成膜装置は、ガラスやセラミックスからなる基板に、金属膜、透明電極膜、絶縁膜又は光学膜等をスパッタ法、蒸着法又はCVD(Chemical Vapor Deposition)法により成膜する装置として具体化できるが、本実施形態では、インライン式成膜装置を、ガラス基板に、ITOからなる薄膜をスパッタ法により形成する装置として説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, an embodiment of an in-line film forming apparatus embodying the present invention will be described with reference to FIGS. The in-line film forming apparatus is an apparatus for forming a metal film, a transparent electrode film, an insulating film or an optical film on a substrate made of glass or ceramics by a sputtering method, a vapor deposition method or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. In this embodiment, the in-line film forming apparatus will be described as an apparatus for forming a thin film made of ITO on a glass substrate by a sputtering method.
図1に示すように、インライン式成膜装置11は、基板着脱機構12と、仕込側トラバーサ13と、基板Sに成膜のための各処理を行う真空搬送機構14と、取出側トラバーサ15と、大気圧側搬送機構としてのリターン機構16とを備えている。また、インライン式成膜装置11の設置スペースには、スパッタ電源や真空ポンプ、ガスボンベ等の部品17が配設されている。このインライン式成膜装置11は、仕込側トラバーサ13から、真空搬送機構14、取出側トラバーサ15、リターン機構16に亘って、基板Sを取り付けたキャリアCを搬送する搬送路Rが設定されている。図2に示すように、キャリアCの上部には、磁石37が設置され、基板Sを鉛直に立てた状態、即ち基板Sの主面が鉛直方向と略平行となるような状態で搬送される。
As shown in FIG. 1, the in-line type
基板着脱機構12は、図示しないロボットによって、基板SをキャリアCに取り付けるとともに、成膜された基板SをキャリアCから取り外す機構である。尚、基板Sは、矩形状であって、例えば1000mm×1200mm、1100mm×1300mm等の大面積基板である。
The substrate attaching /
仕込側トラバーサ13は、ロボットによって成膜された基板Sが取り外され成膜前の基板Sが取り付けられたキャリアCを、搬送路Rの搬送方向と略直交する方向に向かって、真空搬送機構14側へ搬送する。また、仕込側トラバーサ13と基板着脱機構12とのアクセス部には、低露点清浄空気(クリーンドライエアー;CDA)を5cm/sec以上で流すエアーカーテンが形成されている。
The
真空搬送機構14は、搬送路Rに沿って7つの真空槽20を備えている。真空槽20は、金属等からなる真空材料から形成されている。各真空槽20の境界は開口し、隣り合う真空槽20と連結されることで、その内部空間である真空室20sを連通させている。また、真空槽20の境界のうち複数の位置には、ゲートバルブ20vが設けられ、ゲートバルブ20vで挟まれた真空槽20内を封止可能となっている。真空槽20は、ターボ分子ポンプ等からなる排気系をそれぞれ独立に備えるか、若しくは複数の真空槽20が共通の排気系を備える。これらの真空槽20は、仕込室21、加熱室22、成膜入口室23、成膜室24、成膜出口室25、バッファー室26及び取出室27をそれぞれ構成する。
The
仕込室21は、キャリアCを大気圧雰囲気から真空雰囲気へと移動させるために設けられ、仕込側トラバーサ13との境界と、加熱室22との境界とにゲートバルブ20vをそれぞれ備えている。また、仕込室21は、内部を独立して真空排気する排気系と、基板Sをパーティクルから保護するクリーンガスを供給するクリーンガス供給系を備えている。この仕込室21では、クリーンガスを流しながらスロー排気を行った後、排気系の駆動により急速に真空排気を行う。
The
図2(a)に示すように、仕込室21の真空槽20は、架台30の上に載置されている。真空室20sには、基板Sを加熱室22へ搬送するための駆動系32が備えられている。図2(b)に示すように、駆動系32は、回転軸33と、該回転軸33に連動して回転するローラー34を備えている。回転軸33は、真空槽20の底壁部に固定された支持台35に回転可能に支持されている。また、回転軸33の一端は、真空槽20の外側に配設された伝達部33aを介して図示しないモーターに連結されている。
As shown in FIG. 2A, the
またローラー34は、その周方向の側面に、断面略U字状に形成された凹部34aを備えている。上記モーターを駆動すると、モーターの回転が、伝達部33aを介して回転軸33に伝達され、ローラー34を回転させる。ローラー34は、この凹部34aの表面とキャリアCの下端部とを摺動させてキャリアCを下方から支持しながら搬送する。
Moreover, the
図2(a)に示すように、真空槽20内の上部には、吊設部が設けられている。吊設部は、キャリアCを磁力で吸引することで、キャリアCに設置された磁石37を磁気的に吊る磁石38と、該磁石38を真空槽20に固定する磁石固定部36とが設けられている。即ち、基板Sを固定したキャリアCは、該キャリアCの上部に設置した磁石37と真空槽20内の上部に設置した磁石38とによって直立姿勢を保持しつつ、ローラー34によって搬送される。
As shown in FIG. 2A, a hanging portion is provided at the upper part in the
また、架台30には、リターン機構16の筐体39が設置されている。筐体39は、断面略コの字状をなし、真空槽20側が開口した形状をなしている。また、筐体39内には、仕込室21と同様に駆動系32が備えられている。駆動系32の回転軸33は、真空搬送機構14と反対側に設けられた図示しないモーターに連結されている。
In addition, a
そして、開口側を真空槽20に取り付けることで、真空槽20の側壁20aがリターン機構16の筐体39の側壁を構成し、この側壁20aと筐体39とによって大気圧側搬送室39sが区画される。換言すると、真空槽20及び筐体39は、真空槽20内の真空雰囲気及と筐体39内の大気圧雰囲気とを隔てる側壁を共有している。
Then, by attaching the opening side to the
仕込室21だけでなく、加熱室22、成膜入口室23、成膜室24、成膜出口室25、バッファー室26及び取出室27の真空槽20の側壁もまた、筐体39の側壁を構成している。このため、真空搬送機構14及びリターン機構16の基板搬送方向に対して直交する方向に装置を小型化することができる。
The side walls of the
また、図1に示すように、真空搬送機構14は、リターン機構16に比べ、スパッタ機構や排気系の部品等を備えているため、重量が大きい。従って、真空搬送機構14とリターン機構16との均衡をとるために、真空搬送機構14及びリターン機構16は、それらの重心が架台30の幅方向における中心とほぼ一致するように配置されている。その結果、リターン機構16は、架台30の外側に若干張り出すように配置される。
As shown in FIG. 1, the
次に、加熱室22について説明する。図1に示すように、加熱室22は、基板S及びキャリアCを所定の成膜温度まで加熱するために備えられ、仕込室21との境界及び成膜入口室23との境界に、ゲートバルブ20vを備えるとともに、加熱室22内を独立して減圧する排気系(図示略)を備えている。加熱室22の真空槽内には、一対の加熱部としてのヒーター22a,22bが備えられている。ヒーター22a,22bは、非接触式であって、平板状をなし、一方のヒーター22aはリターン機構16側の側壁20a近傍、又は側壁20aに接した状態で取り付けられ、他方のヒーター22bは、リターン機構16に対して反対側となる位置に取り付けられている。これらのヒーター22a,22bの間に、基板Sを固定したキャリアCを通過させることで、キャリアCや基板Sに付着した水分量を減少させる。
Next, the
また、真空槽20とリターン機構16とが側壁20aのみで隔てられていることで、ヒーター22aの近傍の側壁20aを介して、ヒーター22a,22bの熱が大気圧側搬送室39sに伝播しやすい。このため、大気圧側搬送室39sの空気が昇温し、筐体39に付着した水分等を揮発させる。その結果、大気圧側搬送室39sの雰囲気中の含有水分量が低下する。
Further, since the
成膜入口室23、成膜室24及び成膜出口室25は、加熱室22との境界及びバッファー室26との境界にゲートバルブ20vを備えるとともに、共通の排気系を備えている。成膜入口室23、成膜室24及び成膜出口室25は、仕込室21及び加熱室22と同様に、真空室20s内に上述した駆動系32と吊設部とを備える。成膜入口室23では、成膜室24へ搬入するキャリアCを一時待機させ、成膜出口室25では、成膜室24からバッファー室26へ搬送するキャリアCを一時待機させる。
The film
成膜室24は、本実施形態では、DCスパッタ装置であって、図3に示すように、カソード40、アルゴン及び酸素からなる混合ガスを供給するガス供給系、カソード40に電圧を印加するための電源等(図示略)を有している。成膜室24は、3つのカソード40をリターン機構16側とは反対側の側壁に備えている。カソード40のうちキャリアCと対向する側面には、ITOからなるターゲット41が設けられている。ターゲット41には、上記電源から直流電圧が供給される。また、成膜室24のターゲット41の交換等、メンテナンスを行う場合には、カソード40が設けられた側壁を開閉する。さらにカソード40の反対側となる側壁20a側には、成膜温度を維持するためのヒーター42が備えられる。
In this embodiment, the
図1に示すように、バッファー室26は、成膜出口室25との境界及び取出室27との境界にゲートバルブ20vを備えるとともに、真空室20s内を独立して減圧する排気系(図示略)を備える。また、バッファー室26は、1対の非接触式の冷却パネル26a,26bを備え、各冷却パネル26a,26bは、搬送路Rを挟んで対向するように配置されている。これらの冷却パネル26a,26bの間にキャリアCを搬送させることで、基板S及びキャリアCが冷却される。冷却した基板S及びキャリアCは、取出室27に搬送される。
As shown in FIG. 1, the
取出室27は、仕込室21と同様に、クリーンガスを流すガスシャワー供給系を備えている。この取出室27では、ガスシャワー供給系によりクリーンガスを流しながらスローベントを行った後、主ベントバルブによって主ベントを行い、真空雰囲気から大気圧雰囲気にする。
The take-out
取出室27から送り出されたキャリアCは、取出側トラバーサ15によって、搬送路Rの搬送方向と略直交する方向に向かって、リターン機構16側へ搬送される。
リターン機構16は、上述したように、筐体39の内部に、複数の駆動系32と吊設部とを備え、キャリアCを、取出側トラバーサ15から仕込側トラバーサ13へ向かって搬送路Rに沿って搬送する。筐体39内の大気圧側搬送室39sは減圧されず、大気圧となっている。
The carrier C sent out from the take-out
As described above, the
また、取出側トラバーサ15には、低露点清浄空気、窒素、又は低露点清浄空気及び窒素の混合ガスからなる乾燥ガスを導入するガス導入部15aが備えられている。さらに、仕込側トラバーサ13には、リターン機構16内を流れた乾燥ガスが排出されるガス排出部13aが備えられている。乾燥ガスを、ガス導入部15aから大気圧側搬送室39sへ導入し、ガス排出部13aから排出することで、乾燥ガスは、大気圧側搬送室39s内で滞留することなく搬送路Rに沿って流れる。この乾燥ガスは、成膜後の基板SやキャリアCに水分が吸着することを防止する。また、乾燥ガスは、大気圧側搬送室39sを流れる過程で基板SとキャリアCに接触し、それらに付着した水分を揮発させる。即ち、大気圧側搬送室39sは大気圧となっているが、筐体39外側の大気の含有水分量に比べ、その含有水分量が極めて小さい状態に維持されている。
Further, the
また、メンテナンス等、装置を停止させる際には、リターン機構16内のキャリアCは大気圧側搬送室39s内に待機させる。一方、図10に示すようにリターン側の真空搬送機構104を真空室から構成する場合には、キャリアCをリターン側の真空搬送機構104から取り出して、装置全体の設置スペースに配設されるキャリアストッカーに収容しなければならない。これに対し、本実施形態の装置では、装置停止時に用いるキャリアストッカーと、キャリアストッカーの設置スペースが不要となる。
Further, when the apparatus is stopped for maintenance or the like, the carrier C in the
次に、上述したインライン式成膜装置11を用いて、基板Sに成膜処理を行う動作について説明する。まず、基板着脱機構12の上記ロボットにより、基板Sが鉛直に立てられた状態とされ、仕込側トラバーサ13内のキャリアCに固定される。
Next, an operation of performing a film forming process on the substrate S using the above-described inline
基板Sを固定したキャリアCは、基板着脱機構12側から真空搬送機構14側に向かって真空搬送機構14の搬送路Rと直交する方向へ平行移動する。そしてキャリアCが真空搬送機構14の搬送路Rの始端に到達すると、ゲートバルブ20vが開状態とされ、仕込側トラバーサ13から仕込室21へ搬送される。
The carrier C to which the substrate S is fixed moves in parallel in a direction orthogonal to the transport path R of the
仕込室21へキャリアCが搬送されると、クリーンガスによりスロー排気を行った後、排気系の駆動により仕込室21内が急速に真空排気される。さらに、仕込室21と加熱室22との間のゲートバルブ20vが開状態とされ、キャリアCが、加熱室22に搬送される。加熱室22にキャリアCが搬送されると、仕込室21と加熱室22との間のゲートバルブ20vが閉状態とされる。
When the carrier C is transported to the charging
加熱室22に搬送されたキャリアCは、駆動系32によって搬送されながらヒーター22a,22bの間を通過する。ヒーター22a,22bの温度は、基板Sを成膜温度程度に昇温可能な温度に設定されている。加熱室22での加熱処理により、基板S及びキャリアCに付着した水分量が減少する。
The carrier C conveyed to the
加熱処理が完了すると、加熱室22と成膜入口室23との間のゲートバルブ20vが開状態とされ、キャリアCが加熱室22から成膜入口室23へ搬送される。キャリアCが成膜入口室23へ搬送されると、加熱室22と成膜入口室23との間のゲートバルブ20vが閉状態とされる。キャリアCは、成膜入口室23の駆動系32によって、成膜室24へと搬送される。
When the heat treatment is completed, the
成膜室24には、アルゴン及び酸素の混合ガスが一定の流量で供給されている。基板Sがターゲット41に対向する位置までキャリアCを搬送すると、電源からターゲット41に直流電圧が印加される。その結果、ターゲット41と基板Sとの間のアルゴンがイオン化されてスパッタが行われ、基板SにITOからなる薄膜が形成される。尚、ターゲット41を常時放電させ、キャリアCを順次連続して搬送し、薄膜を形成してもよい。
A mixed gas of argon and oxygen is supplied to the
成膜処理が終了すると、キャリアCは、成膜出口室25の駆動系32により、バッファー室26側に搬送され、成膜出口室25とバッファー室26との間のゲートバルブ20vが開状態とされる。キャリアCは、ゲートバルブ20vを介して、バッファー室26に搬送される。キャリアCがバッファー室26に搬送されると、成膜出口室25とバッファー室26との間のゲートバルブ20vが閉状態とされる。
When the film forming process is completed, the carrier C is transferred to the
バッファー室26に搬送されたキャリアCは、駆動系32によって駆動されながら冷却パネル26a,26bの間を通過する。基板Sは、冷却パネル26a,26bによって非接触的に冷却される。
The carrier C transported to the
さらにキャリアCは、バッファー室26と取出室27との間のゲートバルブ20vを介して、取出室27に搬送される。取出室27で大気圧雰囲気に曝されたキャリアCは、取出側トラバーサ15に搬送される。
Further, the carrier C is transferred to the
取出側トラバーサ15内に搬送されたキャリアCは、リターン機構16側に向かって搬送路Rと直交する方向へ平行移動する。そしてキャリアCがリターン機構16の搬送路Rの始端に到達すると、取出側トラバーサ15からリターン機構16へ搬送される。
The carrier C transported into the take-out
リターン機構16内には、上述したように取出側トラバーサ15のガス導入部15aから供給された乾燥ガスが仕込側トラバーサ13側へ向かって流れ、該乾燥ガスは、ガス排出部13aから排出されている。この乾燥ガスは、成膜後の基板SやキャリアCに水分が吸着することを防止する。また、この乾燥ガスとキャリアC及び基板Sとが接触することにより、キャリアC及び基板Sに吸着した水分は、乾燥ガスに含有されてガス排出部13aから排出される。このように乾燥ガスを流すことで、成膜後の基板SやキャリアCに水分が吸着することを防止するとともに、キャリアC及び基板Sに付着した水分量が減少するため、大気搬送後のキャリアCや基板Sの加熱時間を長くしたり、加熱温度を上昇させる必要が無い。
In the
一方、リターン機構16に乾燥ガスを流さない場合、ITO等の酸化物からなる薄膜は水分を吸収しやすい性質があるため、リターン機構16の大気圧雰囲気中で水分を吸収する。図4に、TDS(昇温脱離法)によって、ガラス基板を大気圧雰囲気中で放置したサンプルAと、ITO薄膜を備えた基板を大気圧雰囲気中で放置したサンプルB,Cとからの放出ガス量をそれぞれ測定した結果を示した。放置時間は210秒とし、ITOの膜厚は、サンプルBを15,000Å、サンプルCを150,000Åとした。サンプルBは、単なるガラス基板に比べ放出ガス量が2倍になった。また、放出ガスについてRGA(残留ガス分析計)によってガスの組成を調べたところ、主な放出ガスはH2Oであることがわかった。さらに、ITO薄膜の厚さが150,000Åになると、その放出ガス量は、15,000ÅのITO薄膜からの放出ガス量の20倍になった。
On the other hand, when no dry gas is allowed to flow through the
従って、リターン機構16に乾燥ガスを流さない場合、成膜工程でキャリアCに付着した酸化物等もリターン機構16の大気圧雰囲気中で水分を吸収する。この付着物に吸収された水分は、キャリアCが装置内を循環する過程で放出される。例えば成膜室24で水分が放出された場合、その水分子は、成膜室24内で発生したプラズマにより水素と酸素とに分解される。分解された酸素は、プラズマ中の酸素の比率を変えるため、成膜条件が変わってしまうという問題がある。
Therefore, when no dry gas is allowed to flow through the
図5に、成膜対象をITOとした場合のスパッタプロセスにおける酸素導入量とITO膜のシート抵抗値の関係を示す。酸素導入量、即ちプラズマ中の酸素の比率が大きくなると、シート抵抗は一旦減少するものの、極小値を介して上昇する。尚、シート抵抗が最小値になる際の酸素流量は、3sccmである。 FIG. 5 shows the relationship between the amount of oxygen introduced in the sputtering process and the sheet resistance value of the ITO film when the film formation target is ITO. When the amount of oxygen introduced, that is, the ratio of oxygen in the plasma increases, the sheet resistance once decreases but increases through a minimum value. The oxygen flow rate when the sheet resistance becomes the minimum value is 3 sccm.
また、リターン機構16に流す乾燥ガスの露点温度を、マイナス30度以下にすることが好ましい。マイナス30度以下である場合、図6に示すように、ITO薄膜を大気に曝したときに比べて、吸着水分量が、およそ0.22(2/9)倍となる。これによって、キャリア交換なしでの連続運転時間を144時間(6日間)とすることができた。前述のように成膜室でキャリアから放出された水分は水素と酸素に分解される。この酸素量が3sccmに達するまでキャリアCを交換しないで連続運転することができる。乾燥ガスの露点温度を、マイナス30度以下にすることにより、キャリアに付着したITO膜への吸着水分量が、大気に晒した場合と比べて約0.22倍となりキャリア交換なしでの連続運転時間を144時間にすることができた。
In addition, it is preferable that the dew point temperature of the drying gas flowing through the
キャリアCがリターン機構16の終端まで搬送されると、キャリアCは仕込側トラバーサ13に送られる。基板着脱機構12は、仕込側トラバーサ13に搬送されたキャリアCから、ITO薄膜が形成された基板Sを取り外す。基板Sは、乾燥ガスに曝されることにより、水分が吸着することが抑えられるとともに、吸着した水分量が減少する。このため、ITO薄膜を形成した工程の次の成膜工程で、ITO薄膜から蒸発する水分量が少なくなり、成膜条件に悪影響を及ぼすことが抑制される。一方、キャリアCも、乾燥ガスに曝されることにより、水分が吸着することが抑えられるとともに、吸着した水分量が減少する。このため、次の成膜工程で、キャリアCに意図せず付着したITO膜から蒸発する水分が少なくなり、成膜条件に悪影響を及ぼすことが抑制される。加えて、基板着脱機構12にて取り付けられた成膜前の基板Sは、仕込側トラバーサ13で乾燥ガスに曝されることにより、吸着した水分量が減少する。これによって、成膜条件に悪影響を及ぼすことが抑制される。
When the carrier C is transported to the end of the
第1実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)第1実施形態では、大気圧搬送機構であるリターン機構16が、真空搬送機構14の真空槽20の側壁20aに接して設けられているので、真空搬送機構14の基板搬送方向に直交する方向に装置を小型化することができる。また、装置に大気圧雰囲気のリターン機構16が設けられているため、装置停止の際にリターン機構16に基板Sを固定したキャリアCをストックすることができるので、装置停止時に基板を一時退避させるためのキャリアストッカーが不要となる。このため、装置全体の設置面積を縮小することができる。
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the first embodiment, the
(2)第1実施形態では、リターン機構16の筐体39の側壁は、真空槽20の側壁20aによって構成されているため、筐体39の側壁の一部を省略することで、基板搬送方向に直交する方向にさらに装置を小型化することができる。また、筐体39の側壁を省略することで、筐体39を軽量化することができる。
(2) In the first embodiment, the side wall of the
(3)第1実施形態では、真空搬送機構14は、該機構と接するリターン機構16側にヒーター22a,22b,42を備えたため、リターン機構16側へ熱が伝播しやすくなる。このため、リターン機構16内の温度を上昇させ、該機構内の気体が含有する水分量を減少させることができる。従って、基板SやキャリアCに付着する水分量が少なくなるため、後の成膜工程で放出される水分量を減少させることができる。このため、水分による膜質に対する悪影響を抑制することができる。
(3) In the first embodiment, the
(4)第1実施形態では、リターン機構16の筐体39内に、低露点清浄空気、窒素、又は低露点清浄空気及び窒素の乾燥ガスを流すようにした。従って、キャリアCがリターン機構16内に搬送される過程で、基板S及びキャリアCに乾燥ガスが接触するため、成膜後の基板SやキャリアCに水分が吸着することを防止する。また、基板SやキャリアCに付着した水分量を低下させることができる。即ち基板Sに付着した水分量を減少させることで、ITO薄膜形成後の他の工程で、成膜条件等に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。また、装置内を循環するキャリアCに付着した水分量を減少させることで、キャリアCが真空搬送機構14内に搬送される過程で放出される水分量が減少するため、ITO薄膜の膜質に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。さらに基板着脱機構12にて取り付けられた成膜前の基板Sは、仕込側トラバーサ13で乾燥ガスに曝されることにより、吸着した水分量が減少する。これによって、成膜条件に悪影響を及ぼすことが抑制される。
(4) In the first embodiment, low dew point clean air, nitrogen, or low dew point clean air and a dry gas of nitrogen are allowed to flow in the
(第2実施形態)
次に、本発明を具体化したインライン式成膜装置の第2実施形態を図7にしたがって説明する。なお、第2実施形態は、第1実施形態のリターン機構16を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the in-line film forming apparatus embodying the present invention will be described with reference to FIG. In addition, since 2nd Embodiment is a structure which only changed the
図7に示すように、リターン機構16の筐体39は、上壁部、底壁部及び一対の側壁部を有し、駆動系32及び磁石固定部等からなる吊設部を囲んでいる。即ち、筐体39は、仕込側トラバーサ13側及び取出側トラバーサ15側で開口する筒状の形状を有している。
As shown in FIG. 7, the
筐体39は、その側壁が、真空搬送機構14の真空槽20に当接した状態で架台30に設置されている。加熱室22のヒーター22a,22bや成膜室24のヒーター42の熱も、真空槽20の側壁及び筐体39の側壁を介して、リターン機構16へ伝播する。
The
第2実施形態によれば、第1実施形態に記載の効果に加えて以下のような効果を得ることができる。
(5)第2実施形態では、リターン機構16を、その筐体39の側壁が真空搬送機構14の側壁に隣接した状態で架台30に設置したので、真空搬送機構14の基板搬送方向に直交する方向に装置を小型化することができる。また、筐体39は筒状に形成されるため、筐体39と各真空槽20を接した状態で設置するだけでよく、筐体39を各真空槽20に取り付ける手間が軽減される。
According to the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects described in the first embodiment.
(5) In the second embodiment, since the
尚、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、真空搬送機構14の駆動系32の回転軸33をリターン機構16とは反対側に配設されたモーターに連結し、リターン機構16の駆動系32の回転軸33を真空搬送機構14とは反対側に配設されたモーターに連結した。この構成以外に、図9に示すように、真空搬送機構14の駆動系32の回転軸33をリターン機構16を介して、リターン機構16の外側まで延ばし、リターン機構16の外側に配設されたモーターに連結させてもよい。即ち、真空搬送機構14及びリターン機構16の駆動源(モーター)を、リターン機構16側にそれぞれ配置する。この際、真空搬送機構14の回転軸33及びリターン機構16の回転軸33を、歯車及びクラッチを介し、共通のモーターに連結してもよい。このようにすると、そもそも重量が大きい真空搬送機構14が、モーターの分だけ軽量化されるため、真空搬送機構14とリターン機構16からなるユニットの重量の偏りを減らし、均衡をとりやすくすることができる。
In addition, you may change each said embodiment as follows.
In each of the above embodiments, the
・インライン式成膜装置は、基板着脱機構12の位置、真空搬送機構14の処理室の数及び種類は適宜変更してもよい。例えば、基板着脱機構12と仕込側トラバーサ13とを真空搬送機構14の基板搬送方向に沿って並べてもよい。また、図8に示すように、リターン機構16の長手方向の側壁に沿って、基板着脱機構12を設けるようにしてもよい。また、図8に示すように、仕込室21及び取出室27にトラバーサ機構を設置し、大気圧雰囲気に設置する仕込側トラバーサ、取出側トラバーサを省略してもよい。また、装置の運用は、仕込室21は、キャリアC及び基板Sがある状態で真空排気し、取出室27は、キャリアC及び基板Sが無い状態で真空排気する。このため、取出室27では、キャリアC及び基板Sからの放出ガスを考慮する必要が無く、またスロー排気する必要もない。よって、仕込室21の容積よりも取出室27の容積が大きくてもよいため、仕込室21側に大気圧トラバーサを設置し、取出室27側は大気圧トラバーサを省略し、取出室にトラバーサを設置した構成でもよい。さらに、真空搬送機構14は、加熱室や搬送室等を複数設ける構成としてもよい。
In the in-line film forming apparatus, the position of the substrate attaching /
・上記実施形態では、仕込室21と成膜入口室23との間に加熱室22を設けたが、ヒーター22a,22bを省略して、バッファー室として構成してもよい。
・上記実施形態では、取出側トラバーサ15にガス導入部15aを設けるとともに、仕込側トラバーサ13にガス排出部13aを設け、このガス導入部15aからガス排出部13aへ乾燥ガスを流すようにしたが、要はリターン機構16内に乾燥ガスを滞留させずに流すことができればよい。例えば、リターン機構16の側壁のうち真空搬送機構14と反対側の側壁に、ガス導入口及びガス排出口を設けてもよい。
In the above embodiment, the
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、成膜室24を、スパッタ装置に具体化したが、蒸着源から成膜材料を蒸発(昇華)させて基板に薄膜を形成する蒸着装置、化学気相成長により基板に薄膜を形成するCVD装置等に具体化してもよい。
In the above embodiment, the
11…インライン式成膜装置、13a…ガス排出部、14,104…真空搬送機構、15a…ガス導入部、16…大気圧側搬送機構、20…真空槽、20a…側壁、20s…真空室、22a,22b,42…加熱部としてのヒーター、32…駆動系、39s…大気圧側搬送室、39…筐体、C…キャリア、S…基板。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記キャリアを大気圧雰囲気中で前記真空搬送機構の基板搬送方向の逆の方向に搬送する大気圧側搬送機構とを備え、
前記大気圧側搬送機構は、前記真空搬送機構の側壁に隣接して備えられたことを特徴とするインライン式成膜装置。 A vacuum transfer mechanism for forming a film on the substrate while transferring the carrier with the substrate attached in a vacuum atmosphere;
An atmospheric pressure side transport mechanism that transports the carrier in an atmospheric pressure atmosphere in a direction opposite to the substrate transport direction of the vacuum transport mechanism;
The in-line type film forming apparatus, wherein the atmospheric pressure side transfer mechanism is provided adjacent to a side wall of the vacuum transfer mechanism.
前記大気圧側搬送機構は、内側に大気圧側搬送室を有する筐体と、該大気圧側搬送室に収容される駆動系とを備え、
前記大気圧側搬送室は、前記筐体と、隣接する前記真空槽の側壁とによって区画される請求項1に記載のインライン式成膜装置。 The vacuum transfer mechanism includes a vacuum chamber and a drive system accommodated in the vacuum chamber,
The atmospheric pressure side transfer mechanism includes a housing having an atmospheric pressure side transfer chamber inside, and a drive system accommodated in the atmospheric pressure side transfer chamber,
The in-line type film forming apparatus according to claim 1, wherein the atmospheric pressure side transfer chamber is partitioned by the casing and a side wall of the adjacent vacuum chamber.
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