JP3582425B2

JP3582425B2 - 成膜方法、成膜装置および複合成膜装置

Info

Publication number: JP3582425B2
Application number: JP31016799A
Authority: JP
Inventors: 大北原; 善之小西
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2019-10-29
Also published as: JP2001131749A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタ装置やＣＶＤ装置等における成膜方法、成膜装置および複合成膜装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の成膜装置、例えば、スパッタ装置では、ステージ上に載置された基板の上面に膜を成膜していた。そのため、基板の被成膜面や成膜面上にダスト等の異物が付着しやすいという欠点があり、異物の付着によって膜に欠陥が生じるおそれがあった。また、基板搬送工程においても基板の成膜面を上方にして搬送を行っていたので、同様の問題があった。
【０００３】
本発明の目的は、基板の成膜面上への異物の付着を防止して、高品質な膜を形成することができる成膜方法、成膜装置および複合成膜装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
発明の実施の形態を示す図１、図３、図４および図５に対応付けて説明する。
（１）図３に対応付けて説明すると、請求項１の発明の成膜方法では、基板Ｓを装着した基板アダプタ２を吊り下げることによって基板Ｓの被成膜面Ｐを略鉛直下向きにし、基板Ｓの被成膜面Ｐを略鉛直下向きに保持した状態で基板アダプタ２を反応室１の固定部材１ａに当接させ、被成膜面Ｐへ成膜を行うことにより上述の目的を達成する。
（２）図１および図３に対応付けて説明すると、請求項２の発明の成膜装置は、反応室内１で基板Ｓの被成膜面Ｐに成膜を行う成膜装置において、基板Ｓの被成膜面Ｐが略鉛直下向きとなった状態で基板Ｓを装着する基板アダプタ２を反応室１で保持する保持手段２，２０と、保持手段２，２０で保持した基板アダプタ２の上面を反応室１の固定部材１ａに当接する当接手段１ａ，２と、基板アダプタ２を当接手段１ａ，２で固定部材１ａに当接した状態で被成膜面Ｐに成膜を行う成膜手段１，３〜８，１０，１４とを有することにより上述の目的を達成する。
（３）図１、図４および図５に対応付けて説明すると、請求項３の発明の複合成膜装置は、請求項２に記載の少なくとも二つの成膜装置と、成膜装置間において、基板Ｓの被成膜面Ｐを略鉛直下向きに保持した状態で基板Ｓを装着した基板アダプタ２を搬送する搬送装置５１とを有することにより上述の目的を達成する。
【０００５】
なお、本発明の構成を説明する上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明による成膜装置の一実施の形態を示す図であり、ＥＣＲ−ＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。ＥＣＲ−ＣＶＤ装置の反応室１内には、基板アダプタ２に固定された状態の基板Ｓが、被成膜面Ｐを下向きにして装着されている。なお、基板アダプタ２およびそれを装置へ装着するための機構の詳細は後述する。ＥＣＲプラズマ発生部３は、磁場内にマイクロ波電力を供給して電子サイクロトロン共鳴プラズマを発生し、反応室１内にプラズマ流を導入するものである。
【０００７】
マイクロ波源４で発生した２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管５を介してプラズマ室６に導入すると、プラズマ室６においてマイクロ波放電が発生する。さらに、コイル７，８による磁場によってＥＣＲ条件の磁束密度８７５Ｇを形成すると、電子サイクロトロン共鳴が生じて活性なＥＣＲプラズマが発生する。プラズマ室６内に発生したＥＣＲプラズマは、プラズマ窓９から発散磁界に沿って上方の反応室１内に移動する。
【０００８】
バイアス電源部１０においては、バイアス電源１１がマッチングユニット１２を介して反応室１内の基板アダプタ２に接続されており、反応室１内に配置された基板Ｓに負のバイアス電圧が印加される。このバイアス電圧は電圧モニタ１３により測定される。反応ガス導入部１４から反応室１内に導入された反応ガスはＥＣＲによる高密度プラズマ内でイオン化され、上記負バイアス電圧によって基板Ｓの被成膜面Ｐ上に成膜される。例えば、ＤＬＣ膜を成膜する場合には、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）、メタン（ＣＨ_４）、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）等が成膜ガスとして反応ガス導入部１４から供給される。１５は反応室１内の排気を行う排気ポンプであり、１６は反応室１内の圧力を測定する圧力計である。なお、装置全体のコントロールや成膜条件の制御は制御部１７によって行われる。
【０００９】
図２は、基板Ｓが装着された基板アダプタ２の斜視図である。なお、図２では図の上方を鉛直下方として図示した。基板アダプタ２の下面２ａには、基板Ｓが爪２ｃおよびボルトＢを用いて固定される。基板アダプタ２の上面（基板ｓが装着される面２ａとは反対側の面）には、ヘッド部２ｂが突設されている。基板Ｓが装着された基板アダプタ２は、基板Ｓ側を鉛直下方状態にして図１の反応室１に搬送される。
【００１０】
図３は反応室１に装填された基板Ｓを示す図であり、基板Ｓが装着された基板アダプタ２は、基板アダプタ２のヘッド部２ｂをチャッキング機構２０の吊り治具２０ａに掛けるようにして吊り下げられる。図４に示すように、基板アダプタ２が載置された搬送ロボット２１を吊り治具２０ａに対して矢印Ｒ方向に移動させて、吊り治具２０ａに形成された長孔部２０１にヘッド部２ｂの軸２０２を挿入する。次いで、吊り治具２０ａを図３のアクチュエータ２０ｂ（エアシリンダ等が用いられる）により上方に引き上げると、ヘッド部２ｂが吊り治具２０ａに掛かって基板アダプタ２が吊り治具２０ａに吊り下げられることになる。
【００１１】
基板Ｓが装着された基板アダプタ２を吊り治具２０ａに吊り下げたならば、吊り治具２０ａをアクチュエータ２０ｂによりさらに上方に引き上げて、基板アダプタ２の上面を反応室１の上壁１ａに当接させる。このようにして、基板Ｓが装着された基板アダプタ２が反応室１内に固定され、その後に、成膜プロセスが行われる。従来は、基板Ｓをステージ上に載置するだけであったが、本実施の形態では基板Ｓが固定された基板アダプタ２をアクチュエータ２０ｂにより上方に引き上げて反応室１の上壁１ａに当接させるようにしているので、振動などにより基板Ｓがずれたりせず確実に固定することができる。
【００１２】
図５は複数の成膜装置を一体とした複合成膜装置５０の一例を示す図である。図５の複合成膜装置５０は例えば磁気ヘッドに保護膜を形成する装置であり、搬送ロボット２１が設けられている搬送室５１に対して、ロードロック室５２，スパッタ装置５３、エッチング装置５４および図１に示したＥＣＲ−ＣＶＤ装置５５がゲートバルブ５６ａ〜５６ｄを介して一体に設けられている。ロードロック室５２には、基板アダプタ２に装着された状態の基板Ｓを複数収納した基板カセット５７が装填される。図５では、複数の基板Ｓが紙面前後方向に並べて収納されている。また、基板カセット５７内では、基板Ｓの被成膜面Ｐ（図１参照）が鉛直下方を向くように収納される。
【００１３】
図６は磁気ヘッド基板６０上に形成された保護膜６１を示す図であり、保護膜６１は保護層であるＤＬＣ（ＤｉａｍｏｎｄｌｉｋｅＣａｒｂｏｎ）層６１ｂと密着層であるＳｉ層６１ａとから成る。成膜手順は以下のようになる。まず、ロードロック室５２を大気開放して、基板カセット５７をロードロック室５２に装填する。このとき、ゲートバルブ５６ｂ〜５６ｄは閉じており、搬送室５１，スパッタ装置５３、エッチング装置５４およびＥＣＲ−ＣＶＤ装置５５はそれぞれ真空排気されている。
【００１４】
次に、ロードロック室５２を真空排気した後、ゲートバルブ５６ａを開いて搬送ロボット２１により基板カセット５７から磁気ヘッド基板６０が装着された基板ホルダ２を一つ取り出し、ゲートバルブ５６ａを閉じた後にゲートバルブ５６ｃを開いてエッチング装置５４に装填する。エッチング装置５４内でも、基板アダプタ２は図３に示したチャッキング機構２０により所定の位置にセットされる。なお、以下の説明では、磁気ヘッド基板６０と称したときには基板アダプタ２に装着された状態の磁気ヘッド基板６０を指す。
【００１５】
その後、ゲートバルブ５６ｃを閉じてエッチングにより磁気ヘッド基板６０の表面を洗浄して酸化膜等を除去する。このエッチングも磁気ヘッド基板６０の表面を下に向けて行う。エッチングが終了したならば、ゲートバルブ５６ｃを開いて磁気ヘッド基板６０をエッチング装置５４より取り出し、ゲートバルブ５６ｃを閉じた後にゲートバルブ５６ｂを開いて磁気ヘッド基板６０をスパッタ装置５３に装填する。スパッタ装置５３でも基板アダプタ２は図３に示したチャッキング機構２０により所定の位置にセットされ、磁気ヘッド基板６０を下向きにした状態でスパッタが行われる。スパッタ装置５３では、スパッタ法によりＳｉ層６１ａを磁気ヘッド基板６０上に所定厚さだけ成膜する。
【００１６】
次いで、スパッタが終了したならば、ゲートバルブ５６ｂを開いてスパッタ装置５３から磁気ヘッド基板６０を取り出し、ゲートバルブ５６ｂを閉じた後にゲートバルブ５６ｄを開いて磁気ヘッド基板６０をＥＣＲ−ＣＶＤ装置５５に装填する。上述したように、基板アダプタ２は図３に示すチャッキング機構２０によりセットされ、磁気ヘッド基板６０を下向きにした状態で下方からＥＣＲ成膜が行われる。ＥＣＲ−ＣＶＤ装置５５では、ＥＣＲ−ＣＶＤ法によりＤＬＣ層６１ｂをＳｉ層６１ａ上に所定厚さだけ成膜する。ＤＬＣ層６１ｂの成膜が終了したならば、ゲートバルブ５６ｄを開いて磁気ヘッド基板６０をＥＣＲ−ＣＶＤ装置５５から取り出し、ゲートバルブ５６ｄを閉じた後にゲートバルブ５６ａを開いて磁気ヘッド基板６０をロードロック室５２の基板カセット５７に収納する。
【００１７】
このようにして一つの磁気ヘッド基板６０について保護膜６１の成膜が終了したならば、基板カセット５７にセットされた二つ目以降の磁気ヘッド基板６０について同様の成膜を行った後、ロードロック室５２を大気開放して基板カセット５７，５８を取り出す。なお、上述した一連の成膜，エッチングおよび搬送工程においては、磁気ヘッド基板６０の被成膜面は常に下向きの状態で同一の基板アダプタ２にセットされている。
【００１８】
なお、図５では３つの成膜装置５３，５５，エッチング装置５４を共通の搬送室５１を介して一体に接続したが、各装置５３〜５５を共通の搬送室５１を介することなく、独立して配置されていても良い。この場合も各装置間で基板アダプタ２により基板の被成膜面を下に向けて搬送する。また、搬送室５１にはスパッタ装置５３およびＥＣＲ−ＣＶＤ装置５５のような成膜装置の他に、一連の成膜プロセスにおいて必要となるエッチング装置５４も設けられているが、本発明では、このような一連の成膜プロセスに必要な装置も成膜装置とみなして扱う。さらに、搬送室５１に接続される装置は３つに限定されない。また、成膜装置５３，５５で成膜する膜は磁気ヘッド用保護膜以外でも良い。
【００１９】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、反応室１，ＥＣＲプラズマ発生部３，マイクロ波源４，導波管５，プラズマ室６，コイル７，８，バイアス電源部１０および反応ガス導入部１４は成膜手段を構成し、搬送室５１は搬送装置を構成する。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、成膜工程や搬送工程において被成膜部材の被成膜面が鉛直下方を向いているため、被成膜面および成膜面に微細な反応生成物やゴミなどが付着するのを防止することができ、品質の高い膜を成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による成膜装置の一実施の形態を示す図であり、ＥＣＲ−ＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。
【図２】基板Ｓが装着された基板アダプタ２の斜視図である。
【図３】反応室１に装填された基板Ｓを示す図である。
【図４】搬送ロボット２１による基板アダプタ２の吊り治具２０ａへの装着を説明する図。
【図５】複数の成膜装置を一体とした複合成膜装置５０を示す図である。
【図６】磁気ヘッド基板６０上に形成された保護膜６１の示す断面図。
【符号の説明】
１反応室
２基板アダプタ
２ｂヘッド部
２ｃ爪
２０チャッキング機構
２０ａ吊り治具
２０ｂアクチュエータ
２１搬送ロボット
Ｐ被成膜面
Ｓ基板
６０磁気ヘッド基板

Claims

基板を装着した基板アダプタを吊り下げることによって前記基板の被成膜面を略鉛直下向きにし、
前記基板の被成膜面を略鉛直下向きに保持した状態で前記基板アダプタを反応室の固定部材に当接させ、
前記被成膜面へ成膜を行うことを特徴とする成膜方法。
反応室内で基板の被成膜面に成膜を行う成膜装置において、
基板の被成膜面が略鉛直下向きとなった状態で基板を装着する基板アダプタを前記反応室で保持する保持手段と、
前記保持手段で保持した前記基板アダプタの上面を前記反応室の固定部材に当接する当接手段と、
前記基板アダプタを前記当接手段で前記固定部材に当接した状態で前記被成膜面に成膜を行う成膜手段とを有することを特徴とする成膜装置。
請求項２に記載の少なくとも二つの成膜装置と、
前記成膜装置間において、前記基板の被成膜面を略鉛直下向きに保持した状態で前記基板を装着した前記基板アダプタを搬送する搬送装置とを有することを特徴とする複合成膜装置。