JP3520191B2 - スパッタ膜の製造装置 - Google Patents

スパッタ膜の製造装置

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JP3520191B2 JP3343898A JP3343898A JP3520191B2 JP 3520191 B2 JP3520191 B2 JP 3520191B2 JP 3343898 A JP3343898 A JP 3343898A JP 3343898 A JP3343898 A JP 3343898A JP 3520191 B2 JP3520191 B2 JP 3520191B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタ膜を製造
するスパッタ成膜装置に関するもので、特に、液晶表示
装置、半導体、光磁気記録基板、磁気記録基板などの製
造に使用されるスパッタ成膜装置において、基板を保持
する基板保持具を用いたスパッタ成膜装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来から液晶表示装置、半導体、光磁気
記録基板、磁気記録基板などの製造にはスパッタ成膜装
置が用いられており、これらの量産に用いられるスパッ
タ成膜装置には、基板を保持具に保持して基板保持具ご
と搬送するインラインスパッタ成膜装置と、基板だけを
搬送するクラスターツールスパッタ成膜装置の2種類の
形態が存在する。
【0003】インラインスパッタ成膜装置は、ロード室
やアンロード室、成膜室等複数の処理室が、直線、ある
いはU字型、あるいはコの字型に連続して配置された構
成であり、基板は保持具に保持され、その基板保持具が
連続的に配置された上記処理室内を基板表面に平行方向
に移動しながら連続的に成膜される。
【0004】この装置では一般に複数の基板が一つの基
板保持具に保持され、基板保持具を用いて基板の搬送が
行われる。また成膜室は基板の所定の部分以外や真空容
器内部に不必要な膜が堆積しないように、基板の一部や
装置機構部分を覆う防着板が設けられた構造となってい
る。
【0005】このことから、基板の搬送に関しては基板
のみの搬送と比較して容易であることから、高速に行わ
れるため生産性に優れている。しかし、基板搬送中に基
板と防着板、あるいは基板保持具と防着板との接触を避
けるため、基板と防着板とのすきまを比較的大きく設定
する必要があり、この大きなすきまのために基板保持具
や真空容器内部に不必要な膜が堆積してしまう。こうし
た不必要な膜が存在すると、これが剥離することによっ
て基板を汚染し、スパッタ膜の品質を低下させてしま
う。また、基板保持具を移動させる基板保持具駆動機構
に膜が堆積しないように、これを覆う多数多種の、定期
的に交換洗浄が必要な防着板を設けなければならず、メ
ンテナンスが困難となる。
【0006】一方、クラスターツールスパッタ成膜装置
は、装置中央に真空ロボットを内蔵する中間室があり、
その周囲に成膜室やロード室、アンロード室など、複数
の処理室を配置した構成であり、装置中央の真空ロボッ
トが、周囲の真空容器間の基板の搬送を行う。基板は、
成膜室内部に静止した状態で、正確に位置決めされて成
膜される。このため、成膜時において、基板の所定の部
分以外や真空容器内部に膜が堆積しないように設けられ
る防着板を基板に十分に接近させて配置することができ
る。
【0007】したがって、不必要な部分への膜の堆積を
最小限に押さえることができ、さらに、防着板の構成部
品点数を抑えることが可能なため、メンテナンスが容易
となる。しかし、装置中央の真空ロボットは基本的に1
度に1枚の基板しか搬送できず、基板搬送能力に限界が
あるため、生産性は限定される。
【0008】近年、上記2種類のスパッタ成膜装置に関
して新しいスパッタ成膜装置がいくつか提案されてお
り、例えば、特開平4−137522号公報、特開平6
−69316号公報、特開平8−3744号公報、特開
平9−143733号公報においてそれらの技術が開示
されている。
【0009】これらの新しいスパッタ成膜装置は、基板
カート、トレイ、あるいは基板キャリアと呼ばれる基板
保持具を用いることと、基板の搬送方向が基板表面に対
し平行であるという点では共通しており、基板を基板保
持具に装着して各処理室内を目的に応じて移動させて成
膜処理が行われる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記スパ
ッタ成膜装置は、従来のインラインスパッタ成膜装置の
改良装置と考えられ、従来からインラインスパッタ成膜
装置が有している問題点、つまり、基板搬送中に基板と
防着板、あるいは基板保持具と防着板とが接触を避ける
ためのすきまは固定の距離で設定されたままである。そ
のため、基板保持具や真空容器内部に不必要な膜が堆積
してしまう問題点は改善されていない。
【0011】そこで本発明は、上記問題点を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、基板を
成膜時には防着板に接近させ、基板搬送時には防着板と
離れさせることにより、基板保持具を用いるインライン
スパッタ成膜装置、あるいはその改良装置の有する高い
生産性と、基板のみを搬送するクラスターツールスパッ
タ成膜装置の良好なメンテナンス性とを両立し、良質な
スパッタ膜の製造を可能とするスパッタ成膜装置を提供
することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
スパッタ膜の製造装置は、基板の所定の部分以外に膜が
形成されないように所定の膜を形成すべき該基板の一部
を覆う防着板を有し、前記基板は基板保持具によって保
持されており、前記基板が基板表面に平行な方向に移動
することによって真空室間を搬送され、成膜時には前記
基板とターゲットが相対的に静止状態にあるスパッタ成
膜装置において、成膜時には防着板に向かって前記基板
接近させ、基板搬送時には防着板から前記基板を離反
させる基板接近退避手段を基板保持具に設け、前記防着
板は、前記基板保持具に対する位置関係を正確に決定す
る位置決め部材を有してなることを特徴とする。
【0013】本発明の請求項2に係るスパッタ膜の製造
装置は、請求項1記載のスパッタ膜の製造装置におい
て、前記基板保持具は、基板を立たせた状態で移動する
ことを特徴とする。本発明の請求項3に係るスパッタ膜
の製造装置は、請求項1記載のスパッタ膜の製造装置に
おいて、前記位置決め部材は、前記基板保持具に当接す
ることを特徴とする。本発明の請求項4に係るスパッタ
膜の製造装置は、請求項1記載のスパッタ膜の製造装置
において、前記位置決め部材を前記位置決め部材に対応
する部位に設けられた位置決め穴へ挿入することを特徴
とする。本発明の請求項5に係るスパッタ膜の製造装置
は、請求項1記載のスパッタ膜の製造装置において、防
着板に向かって前記基板を接近させ位置決め部材と前記
基板保持具とが当接した状態において、前記防着板と基
板との間には隙間を有することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、本発明におけるスパッタ
成膜装置の実施例について図面を参照しながら説明す
る。
【0015】図1は、スパッタ成膜装置の概要構成を説
明するための平面図である。
【0016】本スパッタ成膜装置は、ロード室1と、ロ
ード室1に開閉可能なゲートバルブ2aを介して連接さ
れた加熱室3と、加熱室3に開閉可能なゲートバルブ2
bを介して連接された成膜室4と、成膜室4に開閉可能
なゲートバルブ2cを介して連接された冷却室5と、冷
却室5に開閉可能なゲートバルブ2dを介して連接され
たアンロード室6を備えている。またロード室1の入り
口には開閉可能なゲートバルブ2eが、アンロード室6
の出口には開閉可能なゲートバルブ2fがそれぞれ設け
てある。
【0017】図2は、スパッタ成膜装置の概要構成を説
明するための正面図である。以下にスパッタ成膜装置内
での基板の流れを説明する。
【0018】1)大気中において基板7がトレーである
基板保持具8の基板保持穴9に装着される。
【0019】2)ロード室1の入り口のゲートバルブ2
eが開いて基板保持具8はロード室1に搬送され、ロー
ド室1の入り口のゲートバルブ2eが閉じられる。
【0020】3)ロード室1内部は、図示されていない
排気装置により気圧を所定の真空度にされる。
【0021】4)所定の真空度が得られた後、ロード室
1と加熱室3の間のゲートバルブ2aが開き、基板保持
具8がロード室1から加熱室3に搬送され、その後ゲー
トバルブ2aが閉じられる。
【0022】5)加熱室3では、基板保持具8に装着さ
れた基板7を所定の温度まで加熱する。
【0023】6)基板7が所定の温度まで加熱された
後、加熱室3と成膜室4の間のゲートバルブ2bが開
き、基板保持具8は成膜室4に搬送され、その後ゲート
バルブ2bが閉じられる。
【0024】7)成膜室4では、基板保持具8に装着さ
れた基板7に対して成膜処理が行われる。
【0025】8)基板7に対する成膜処理が終了する
と、成膜室4と冷却室5の間のゲートバルブ2cが開
き、基板保持具8は冷却室5に搬送され、その後ゲート
バルブ2cが閉じられる。
【0026】9)冷却室5では、基板保持具8に装着さ
れた基板7を所定の温度まで冷却する。
【0027】10)基板7が所定の温度まで冷却された
後、冷却室5とアンロード室6の間のゲートバルブ2d
が開き、基板保持具8はアンロード室6に搬送され、そ
の後ゲートバルブ2dが閉じられる。
【0028】11)アンロード室6では、図示されてい
ない吸気装置により気圧を大気圧に通期させる。
【0029】12)アンロード室6内部が大気圧になっ
た後、アンロード室6の出口のゲートバルブ2fが開
き、基板保持具8はアンロード室6から装置外部に搬送
され、その後ゲートバルブ2fが閉じられる。
【0030】13)装置外部に排出された基板保持具8
は、該基板保持具8の基板保持穴9より成膜処理の終了
した基板7が取り外される。
【0031】14)基板7が取り外された基板保持具8
は、再び未処理の新たな基板7が基板保持穴9に装着さ
れてロード室1に搬送される。
【0032】以上、この一連の処理は並列的かつ連続的
に次々と行われるため高い生産性が得られる。ここで基
板保持具8の搬送は、各処理室に設けられた基板保持具
搬送機構16により行われる。
【0033】尚、本実施例の図1では基板保持具8の片
面に基板7を1枚ずつ装着する構成としているが、実際
にはこれに限定されるものではない。
【0034】図3は、スパッタ成膜装置での成膜中の成
膜室内部を説明するための側面図である。
【0035】基板7は、成膜処理が行われるためにター
ゲット12と対向した位置に静止した状態で固定され
る。成膜室4内部には、基板7とターゲット12との間
に基板7の所定の部分以外に膜が形成されないように基
板7の一部を覆う防着板13が設けられており、この防
着板13には位置決めピン11が設けられている。また
基板7を保持する基板保持具8には、位置決め穴10が
設けられている。この位置決め穴10に該位置決めピン
11が挿入されることにより基板保持具8と防着板13
との位置関係が決定され固定される。この結果、基板保
持具8に保持される基板7と防着板13との位置関係も
決定される。
【0036】ここで防着板13の先端と基板7の表面と
は所定のギャップを有して接近して配置され、その距離
は0.1〜5mm程度である。したがって、ターゲット
12から見て、防着板13が基板7の所定の部分以外の
部分を覆うことになるため、不必要な部分への膜の堆積
を防ぐことができる効果が得られる。
【0037】図4は、スパッタ成膜装置での基板が移動
するときの成膜室内部を説明するための側面図である。
【0038】基板7は、搬入時及び搬出時に図4におい
て紙面垂直方向に搬送される。基板7が搬送されると
き、基板7及び基板保持具8は、搬送される基板7、あ
るいは基板保持具8と防着板13との接触を避けるため
に基板7表面に垂直方向で、かつ防着板13から離れる
方向(矢印20の方向)に移動する。それによって位置
決めピン11は、位置決め穴10から引き抜かれる。そ
の後、基板7及び基板保持具8の搬送が開始される。こ
のときの防着板13の先端と基板7の表面との距離は5
〜30mm程度である。これは当然、位置決めピン11
と基板7、あるいは基板保持具8との接触を避けるのに
十分な距離でなければならない。したがって、この距離
は上記値に限定されるものではなく、装置構成によって
適切な距離が選択されるものである。
【0039】尚、上記移動は成膜終了後の搬出に関する
動作であるが、成膜するために規定された場所への位置
決め移動(搬入)に関する動作としては、上記と逆の動
作でよい。
【0040】ところで上記スパッタ成膜装置では、基板
7の成膜時には基板7と防着板13とが近接するために
位置決め穴10に位置決めピン11を挿入し、基板7の
移動時には引き抜く構成とした。しかし、位置決め穴1
0は必ずしも必要ではなく、省略することも可能であ
る。この構成の場合でも、成膜時には、位置決めピン1
1は基板保持具8に押しつけられ、その結果基板7と防
着板13との距離が正確に得られる構成とする。
【0041】本実施例では、以上のように基板7はトレ
ーである基板保持具8の移動によって搬送される。図4
の移動矢印20に示すこの基板保持具8の移動は、基板
保持具搬送機構16がボールねじ17の回転によって移
動することでなされる。またこのボールねじ17は、真
空室外の駆動力発生装置15によって発生され、真空室
内駆動力導入機構14によって真空室内に導入された駆
動力によって駆動され回転する。さらに上記駆動力を利
用して基板保持具8の搬送も行われる。
【0042】尚、本実施例では、ボールねじ17を用い
て基板7の防着板13に対する接近や退避動作を行った
が、これに限定するものではなく、リンク機構やカム機
構、ギヤなどを用いてもよい。
【0043】また、本実施例において装置構成として直
線的に配置されたインラインスパッタ成膜装置を用いた
がこれに限定するものではなく、別の形態のインライン
スパッタ成膜装置や、前述のインラインスパッタ成膜装
置の改良装置であっても適用可能である。
【0044】以上のことから本実施例においては、基板
7及びそれを装着している基板保持具8を防着板13に
対して接近、離反させることによって、搬送時に接触す
る問題と成膜時に不必要な部分への膜の堆積する問題の
両方を解決することができる利点がある。さらに、基板
7は装置外部で真空基板保持具8への取り付け及び取り
外しが行われることから、装置外部で洗浄等のメンテナ
ンスが行える利点も有している。
【0045】
【発明の効果】本発明のスパッタ成膜装置は、各請求項
において以下の効果が得られる。
【0046】本発明の請求項1においては、基板及びそ
れを装着している基板保持具を防着板に対して接近、離
反させることによって、搬送時に接触する問題と成膜時
に不必要な部分への膜の堆積する問題の両方を解決する
ことができる効果が得られる。
【0047】本発明の請求項2においては、基板が防着
板に接近離反するため、真空室内に新たに別の駆動力発
生手段を設ける必要がないといった効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるスパッタ成膜装置の概要構成を説
明する平面図である。
【図2】本発明によるスパッタ成膜装置の概要構成を説
明する正面図である。
【図3】本発明によるスパッタ成膜装置での成膜中の成
膜室内部を説明するための側面図である。
【図4】本発明によるスパッタ成膜装置での基板が移動
するときの成膜室内部を説明するための側面図である。
【符号の説明】
1 ロード室 2a、2b、2c、2d、2e、2f ゲートバルブ 3 加熱室 4 成膜室 5 冷却室 6 アンロード室 7 基板 8 基板保持具 9 基板保持穴 10 位置決め穴 11 位置決めピン 12 ターゲット 13 防着板 14 真空内駆動力導入機構 15 駆動力発生装置 16 保持具搬送機構 17 ボールねじ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/68 H01L 21/68 A N

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の所定の部分以外に膜が形成されな
    いように所定の膜を形成すべき該基板の一部を覆う防着
    板を有し、前記基板は基板保持具によって保持されてお
    り、前記基板が基板表面に平行な方向に移動することに
    よって真空室間を搬送され、成膜時には前記基板とター
    ゲットが相対的に静止状態にあるスパッタ成膜装置にお
    いて、 膜時には防着板に向かって前記基板を接近させ、基板
    搬送時には防着板から前記基板を離反させる基板接近退
    手段を基板保持具に設け、 前記防着板は、前記基板保持具に対する位置関係を正確
    に決定する位置決め部材を有し てなることを特徴とする
    スパッタ膜の製造装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のスパッタ膜の製造装置
    において、 前記基板保持具は、基板を立たせた状態で移動すること
    を特徴とするスパッタ膜の製造装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のスパッタ膜の製造装置
    において、 前記位置決め部材は、前記基板保持具に当接することを
    特徴とするスパッタ膜の製造装置。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載のスパッタ膜の製造装置
    において、 前記位置決め部材を前記位置決め部材に対応する部位に
    設けられた位置決め穴へ挿入することを特徴とするスパ
    ッタ膜の製造装置。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載のスパッタ膜の製造装置
    において、 防着板に向かって前記基板を接近させ位置決め部材と前
    記基板保持具とが当接した状態において、前記防着板と
    基板との間には隙間を有することを特徴とするスパッタ
    膜の製造装置。
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