JP5116525B2 - スパッタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、スパッタ装置及び成膜方法に関するものである。

近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等に用いるＴＦＴの半導体膜として、ＩＴＯやＺｎＯ等の酸化物半導体膜が採用されている。これら半導体膜は、反応性スパッタ法により成膜される。酸化物半導体膜を反応性スパッタ法により成膜することで、例えばＣＶＤ法やＰＶＤ法によりアモルファスシリコンからなる半導体膜を成膜する場合に比べ、比較的低温での膜形成が可能となり、熱負荷による基板割れの可能性も低くなるため、歩留まりを向上させることができるとされている。

ところで、上述した酸化物半導体膜を成膜するスパッタ装置として、例えば枚葉式スパッタ装置と、インライン式スパッタ装置とが知られている。枚葉式スパッタ装置は、チャンバ内に固定されたターゲットに基板を対向配置し、ターゲットから叩き出された成膜材料を基板上に堆積させることにより、基板上に所望の薄膜を成膜する装置である。しかしながら、枚葉式スパッタ装置を用いて反応性スパッタを行うと、基板とターゲットが固定されているため、基板の全面に対して均一な膜質を得ることが難しい。また、近年、成膜対象である基板が大型化しており、枚葉式スパッタ装置では基板が大きくなるにつれ膜質の均一性は低下する。

これに対して、インライン式スパッタ装置は、チャンバ内に複数のターゲットを配列し、基板をターゲットの配列方向に沿って一定速度にて搬送する間に、ターゲットから叩き出された成膜材料を基板上に堆積させることにより、基板上に所望の薄膜を成膜する装置である。インライン式スパッタ装置を用いて反応性スパッタを行えば、大型の基板上に膜質の均一な薄膜を連続的に成膜することができる。

しかしながら、上述したインライン式のスパッタ装置にあっては、均一な膜質を得ることができる一方、パーティクルが発生し易いという問題がある。具体的には、インライン式スパッタ装置では、基板を搬送するためにキャリアと呼ばれる基板保持機構を用いており、ターゲットから叩き出された粒子はキャリアにも付着する。キャリアは、大気、真空、加熱雰囲気下に繰り返し曝されるため、キャリアに付着した膜が変質して剥離し易くなり、剥離した膜がパーティクルとなってチャンバ内を浮遊する。そして、チャンバ内に浮遊するパーティクルが基板に付着することで、基板表面がダメージを受けたり、基板に成膜された半導体膜がダメージを受けたりするという問題がある。

この点、特許文献１では、大気中の水分等のトレイへの付着を防止するため、トレイへの基板の搭載及びトレイからの基板の回収の動作の際に、大気圧に開放されない真空チャンバ内をトレイが循環するような構成が提案されている。
特開平９−２７９３４１号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、基板を搭載するトレイ自体が真空チャンバ内を循環する構成であるため、真空チャンバ内の搬送ラインの構成が大型で複雑になるという問題がある。
また、トレイへの基板の搭載及びトレイからの基板の回収が真空中で行われるため、基板の取り扱いが難しいという問題がある。さらに、トレイは常に真空中を循環しているため、トレイのメンテナンス等を行う際には、装置自体を停止しなければならない。したがって、メンテナンスが煩雑になり、製造効率も低下するという問題もある。

そこで、本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、装置の簡素化及びメンテナンスの容易化を図った上で、パーティクルの発生を防ぐことができるスパッタ装置及び成膜方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明のスパッタ装置は、真空排気可段と、前記ターゲットの表面と前記基板の表面とを略平行に配置しつつ、前記基板保持手段を搬送する移動機構と、を備え、前記基板保持手段を搬送しながら前記基板にスパッタ処理を行うスパッタ装置において、前記基板保持手段には、前記基板保持手段における前記成膜材料が付着する領域を覆う防着板が着脱可能に設けられ、該防着板は前記チャンバ内で着脱されるとともに、前記チャンバ内を循環するように構成されており、該防着板は、その中央部に形成された開口部と該開口部の周囲に形成された防着部とを備え、該開口部は、表面側から前記基板に面する裏面側に向かうにつれ、開口面積が縮小するように、該開口部の内周面に傾斜面が形成され、前記防着部の前記裏面には、前記防着部の幅方向に沿って伸びる柱状の着脱バーが設けられていて、該着脱バーは、連結部材を介して前記裏面に接続されるとともに、前記基板保持手段の受け座に受け入れ可能とされていることを特徴とする。
本発明の構成によれば、ターゲットから叩き出された粒子のうち、基板の周囲に飛散した粒子が防着板に付着するため、これら粒子が基板保持機構に付着することを防ぐことができる。そして、真空下のチャンバ内で防着板の着脱を行うことで、粒子が付着した防着板が大気中に曝されることがない。そのため、真空〜大気圧の繰り返しによる防着板からの膜剥離を防止することが可能になり、パーティクルの発生を防ぐことができる。
また、チャンバ内を循環するのは防着板のみであり、防着板は構成も簡素で重量も軽いため、チャンバ内の循環ラインの簡素化を図ることができる。

また、本発明のスパッタ装置では、前記防着板は、前記基板の外周部分を覆うように形成されていることができる。
この構成によれば、防着板により基板の外周部分も覆うことで、基板の外周部分への成膜材料の付着を防止することができる。これにより、基板の着脱時等の衝撃により基板の外周部分に付着した成膜材料が剥離することを防ぐことができる。これにより、パーティクルの発生をより防ぐことができる。

また、本発明のスパッタ装置における前記チャンバには、前記基板保持手段が大気中で搬送される大気搬送系が接続され、該大気搬送系には前記基板保持手段に対する前記基板の着脱を大気中で行う基板着脱室が設けられていることができる。
この構成によれば、基板着脱室において基板の着脱を大気中で行うことで、基板の取り扱いが容易になる。具体的には、基板保持手段に基板を載置する際のアライメント等が容易になる。さらに、基板の着脱時に伴うダメージの確認や、基板上の成膜状態の確認を大気中で容易に行うことができる。

また、本発明のスパッタ装置は、該チャンバ内の真空排気を行う真空排気手段と、前記スパッタ室内にスパッタガス及び反応ガスを供給するガス供給手段と、前記ターゲットに電圧を印加する電源と、を備えたインライン式反応性スパッタ装置であることができる。
この構成によれば、ガス供給手段からスパッタ室にスパッタガス及び反応ガスを供給し、電源からターゲットに電圧を印加する。これにより、まずスパッタ室内でプラズマにより励起されたスパッタガスのイオンが、ターゲットに衝突して成膜材料の粒子を飛び出させる。そして、飛び出した粒子と反応ガスとが結合し、基板に付着することにより、基板の表面に成膜材料の被膜を形成することができる。そして、インライン式反応性スパッタ装置では、基板保持手段に保持された基板がターゲットに対して相対移動するので、基板の表面全体に対して均質に成膜を行うことができる。
また、本発明は、前記防着部の前記裏面には、前記防着部の幅方向に沿って伸びる柱状の着脱バーが設けられていて、該着脱バーは、連結部材を介して前記裏面に接続されるとともに、前記基板保持手段の受け座に受け入れ可能とされていることができる。
また、本発明のスパッタ装置は、前記基板保持手段の前記基板を載置する表面側には、該基板保持手段を貫通する開口部が形成され、該開口部の周面に前記受け座が配置されていて、前記基板保持手段の前記表面と交差する方向に伸縮可能なアームが、前記基板保持手段の裏面側において、前記基板保持手段の前記開口部の対向位置に設けられており、前記アームの先端部は、前記基板保持手段の前記開口部を貫通して伸長し、前記着脱バーを受け入れ、前記着脱バーを前記受け座から取り外し可能とされていることができる。
また、本発明のスパッタ装置は、フックが、前記防着板の前記表面側に対向する位置に設けられており、該フックの先端部には凹状に湾曲した収容部が形成され、該収容部は、前記アームによって前記受け座から取り外された前記着脱バーを受け入れ可能とされていることができる。

一方、本発明の成膜方法は、真空排気可能なチャンバ内に配置され、成膜材料を備えたターゲットと、前記基板を保持する基板保持手段と、前記ターゲットの表面と前記基板の表面とを略平行に配置しつつ、前記基板保持手段を搬送する移動機構と、を備えたスパッタ装置を使用して、前記基板保持手段を搬送しながら前記基板にスパッタ処理を行う成膜工程を有する成膜方法であって、前記成膜工程前に、前記基板保持手段における前記成膜材料が付着する領域を覆う防着板を、前記チャンバ内にて前記基板保持手段に取り付ける防着板装着工程と、前記成膜工程後に、前記チャンバ内にて前記基板保持手段から前記防着板を取り外す防着板取り外し工程と、を有し、前記防着板装着工程において使用する前記防着板は、その中央部に形成された開口部と該開口部の周囲に形成された防着部とを備え、該開口部は、表面側から前記基板に面する裏面側に向かうにつれ、開口面積が縮小するように、該開口部の内周面に傾斜面が形成されていることができる。
この構成によれば、成膜工程前にチャンバ内にて基板保持機構に防着板を取り付けることで、成膜工程においてターゲットから叩き出された粒子のうち、基板の周囲に飛散した粒子が防着板に付着するため、これら粒子が基板保持機構に付着することを防ぐことができる。そして、成膜工程後にチャンバ内にて基板保持機構から防着板を取り外すことで、ターゲットから叩き出された粒子が付着した防着板が大気中に曝されることがない。そのため、真空〜大気圧の繰り返しによる防着板からの膜剥離を防止することが可能になり、パーティクルの発生を防ぐことができる。
また、チャンバ内を循環するのは防着板のみであり、防着板は構成も簡素で重量も軽いため、チャンバ内の循環ラインの簡素化を図ることができる。
また、本発明の成膜方法は、上述のスパッタ装置を使用する成膜方法であって、前記防着板装着工程において、前記着脱バーを前記基板保持手段の受け座に取り付けることができる。
また、本発明の成膜方法は、上述のスパッタ装置を使用する成膜方法であって、前記防着板取り外し工程において、前記アームの先端部が、前記基板保持手段の前記開口部を貫通して伸長し、前記着脱バーを受け入れ、前記着脱バーを前記受け座から取り外すことができる。
また、本発明の成膜方法は、上述のスパッタ装置を使用する成膜方法であって、前記防着板取り外し工程において、前記アームによって取り外された前記着脱バーを前記フックの先端部の収容部へ受け渡すことができる。

本発明によれば、ターゲットから叩き出された粒子のうち、基板の周囲に飛散した粒子が防着板に付着するため、これら粒子が基板保持機構に付着することを防ぐことができる。そして、真空下のチャンバ内で防着板の着脱を行うことで、粒子が付着した防着板が大気中に曝されることがない。そのため、真空〜大気圧の繰り返しによる防着板からの膜剥離を防止することが可能になり、パーティクルの発生を防ぐことができる。
また、チャンバ内を循環するのは防着板のみであり、防着板は構成も簡素で重量も軽いため、チャンバ内の循環ラインの簡素化を図ることができる。

次に、図１〜図７に基づいて、本発明の実施形態に係るスパッタ装置および成膜方法について説明する。
（スパッタ装置）
図１は、本実施形態におけるスパッタ装置の概略構成図（平面図）である。
図１に示すように、スパッタ装置１０は、基板Ｗを縦型保持して搬送するインライン式反応性スパッタ装置であって、大気搬送系１１と真空搬送系２０との大きく２つに分けられている。これら大気搬送系１１及び真空搬送系２０内には、基板Ｗを保持したキャリア（基板保持手段）５０が後述する搬送手段５１（図４〜６参照）により縦型に搬送される。なお、図１においては、破線領域を大気搬送系１１、実線領域を真空搬送系２０として示している。

まず、大気搬送系１１は、基板着脱室１３と、搬送室１４と、第１，２大気トラバーサ１５，１７と、循環室１６とを備えている。
基板着脱室１３は、キャリア５０の初期位置となっており、成膜前の基板Ｗをキャリア５０へ載置したり、成膜された基板Ｗを取り出したりするためのものである。このように、本実施形態では、基板Ｗの着脱が同一の室で行われるため、基板Ｗの載置と取り出しとを異なる室で行う場合に比べ、製造効率を向上させることができる。基板着脱室１３の搬出側には、搬送室１４が接続されている。
搬送室１４は、基板着脱室１３と真空搬送系２０とを接続するためのものであり、搬送室１４の搬出側には、ゲートバルブＧを介して真空搬送系２０のローディング室２１が接続されている。

真空搬送系２０の搬出側には、ゲートバルブＧを介して第２大気トラバーサ１５が接続されている。この第２大気トラバーサ１５は、真空搬送系２０のアンローディング室２３と循環室１６とを接続するためのものであり、真空搬送系２０からキャリア５０が取り出され、循環室１６へ搬送される。
循環室１６は、スパッタ装置１０におけるキャリア５０の復路となるものであり、第２大気トラバーサ１５から搬送されたキャリア５０は、真空搬送系２０を通過せずに第１大気トラバーサ１７へ搬送される。
第１大気トラバーサ１７は、循環室１６と基板着脱室１３と接続するためのものであり、循環室１６から搬送されたキャリア５０を初期位置である基板着脱室１３へ搬送するものである。これにより、キャリア５０は、スパッタ装置１０内を循環するように構成されている。

真空搬送系２０は、ローディング室２１と、チャンバ２２と、アンローディング室２３とを備え、それぞれがゲートバルブＧを介して接続されている。また、チャンバ２２は、前室２４と、プロセス室２５と、後室２６と、循環室３４とを備えている。ローディング室２１及び、前室２４、後室２６、アンローディング室２３には、それぞれ真空ポンプｐが設けられている。
ローディング室２１は、チャンバ２２に搬送する前段において、大気状態で大気搬送系１１からキャリア５０を受け入れ、内部を真空排気して、真空状態で真空搬送系２０にキャリア５０を受け渡すものである。

前室２４は、防着板装着室２７と第１搬送室２８とを備えている。防着板装着室２７は、チャンバ２２の入口ゾーンとして構成され、ローディング室２１にゲートバルブＧを介して接続されている。防着板装着室２７では、ローディング室２１で真空状態に保持されたキャリア５０が搬送され、キャリア５０に後述する防着板７０が装着される。

プロセス室２５は、防着板装着室２７の搬出側にゲートバルブＧを介して接続されている。プロセス室２５の側壁には、キャリア５０の搬送方向に沿って複数のスパッタカソード２９が縦型に設けられ、これらスパッタカソード２９には成膜材料のターゲット（不図示）が取り付けられている。ターゲットは、外部電源（電源）に接続され、負電位に保持されている。スパッタカソード２９の近傍には、ガス供給手段３０が設けられ、このガス供給手段３０からはＡｒ等の不活性ガスや、Ｏ_２等の反応ガスがプロセス室２５に供給されるようになっている。なお、本実施形態のターゲットは、ＺｎＯ膜系の成膜材料を含んでいることが好ましい。また、ＺｎＯ膜の成膜材料以外にもＩＴＯ膜やＳｎＯ_２膜の成膜材料を用いてもよい。

後室２６は、防着板取り外し室３１と第２搬送室３２とを備えている。
防着板取り外し室３１は、プロセス室２５の搬出側にゲートバルブＧを介して接続されている。防着板取り外し室３１には、後述する防着板着脱機構が設けられ、この防着板着脱機構によりキャリア５０に装着された防着板７０が取り外されるようになっている。防着板７０が取り外されたキャリア５０は、基板Ｗを保持した状態でアンローディング室２３に搬送される。一方、キャリア５０から取り外された防着板７０は、第２搬送室３２に搬送される。
第２搬送室３２は、防着板取り外し室３１と連通しており、キャリア５０から取り外された防着板７０が搬送ローラ３５により循環室３４に搬送される。

循環室３４は、第２搬送室３２と上述した第１搬送室２８とを連結するものであり、第２搬送室３２の搬出側にゲートバルブＧを介して接続されている。
第１搬送室２８は、循環室３４の搬出側にゲートバルブＧを介して接続されている。第１搬送室２８の搬出側は、上述した防着板装着室２７に連通しており、防着板取り外し室３１にて取り外された防着板７０が搬送ローラ３５により搬送され、再び防着板装着室２７においてキャリア５０に装着されるように構成されている。

このように、本実施形態の防着板７０は、防着板装着室２７にてキャリア５０に取り付けられ、プロセス室２５を通過した後、防着板取り外し室３１にて取り外される。そして、取り外された防着板７０は第２搬送室３２、循環室３４、第１搬送室２８内を通って再び防着板装着室２７まで搬送され、キャリア５０に取り付けられる。つまり、本実施形態のスパッタ装置１０では、基板Ｗを保持したキャリア５０が大気搬送系１１及び真空搬送系２０内を循環可能に構成されているのに対して、防着板７０は真空搬送系２０のうち、チャンバ２２内のみを循環可能に構成されている。

（キャリア、防着板）
図２は、キャリアの平面図であり、図３は、防着板の平面図である。また、図４〜７は図２のＡ−Ａ’線に相当する断面図であり、図４はプロセス室内、図５，６は防着板装着室及び防着板取り外し室、図７は第１搬送室及び循環室、第２搬送室内を示している。
図２，４に示すように、キャリア５０は、アルミニウム等からなる矩形板状のものであり、スパッタカソード２９（図１参照）の表面と略平行、具体的には重力方向から若干傾斜した状態で配置されている。キャリア５０の中央部は基板Ｗが載置される載置部５２として構成されている。載置部５２の外周部分には、基板Ｗを保持するための複数のクランプ５３（図２では１６個）が設けられている。このクランプ５３は、基板Ｗの外周部分を挟持して載置部５２上に基板Ｗを保持させるものであり、これにより基板Ｗの表面とスパッタカソード２９の表面とが略平行、具体的には重力方向から若干傾斜させた状態で基板Ｗが保持される。なお、本実施形態に用いられる基板Ｗは、大型のガラス基板である。

載置部５２を挟んでキャリア５０の上下部には、キャリア５０の厚さ方向に貫通する開口部５４，５５が形成されている。各開口部５４，５５は、キャリア５０の幅方向に沿って延設され、開口部５４，５５の周面には複数の受け座５６が配置されている。この受け座５６は、直方体形状のものであり、その上面が凹状に湾曲した収容部５７（図４参照）として形成されている。

図４に示すように、キャリア５０の上方及び下方には、搬送手段５１が設けられている。この搬送手段５１は、キャリア５０の上方に設けられた上部ガイド手段とキャリア５０の下方に設けられた下部搬送手段とを備えている。

下部搬送手段は、キャリア５０側に設けられたレール５９と、スパッタ装置１０側に設けられた回転可能なガイドローラ６０とから構成されている。
ガイドローラ１０は、スパッタ装置１０内に亘って配列されており、その周方向に沿って凹状の溝６５が形成されている。
レール５９は、キャリア５０の下端からキャリア５０の高さ方向に沿って延出する複数の連結部材５８を介して設けられている。このレール５９は、キャリア５０の幅方向に沿って設けられた円柱状の部材である。レール５９は、ガイドローラ６０の溝６５内に、その外周部分が囲まれるように収容されている。そして、ガイドローラ６０が回転することで、キャリア５０が搬送されるようになっている。

一方、上部ガイド手段は、キャリア５０側に設けられた永久磁石６１と、スパッタ装置１０側に設けられたガイド６８とから構成されている。
ガイド６８は、ベース部６４と、ベース部６４の両端からキャリア５０の永久磁石６１の厚さ方向に沿う両側方を挟持するように配置された永久磁石６２，６３とを備えている。各永久磁石６１，６２，６３の対向面の極性は互いに異なるように構成され、各永久磁石６１，６２，６３が反発し合うことで、キャリア５０がスパッタカソード２９の表面に対して略平行に保持された状態で搬送される。
このように、キャリア５０は、搬送手段５１（下部搬送手段及び上部ガイド手段）により、その高さ方向から挟まれるようにしてスパッタ装置１０内を搬送される。

なお、本実施形態における搬送手段は、以下に示すような種々の構成を用いることが可能である。
例えば、ラック＆ピニオン機構等の搬送手段により、キャリアを搬送するような構成にしてもよい。また、基板の上端縁と下端縁とを溝付ローラにより挟持し、スパッタカソードの表面と、基板の表面とが略平行になるように基板を保持するような構成も可能である。この場合、モータ等により溝付きローラを回転させることで、基板を搬送することができる。

ここで、キャリア５０の表面側には、キャリア５０に対して着脱可能に構成された防着板７０が対向配置されている。この防着板７０は、チタン等からなる矩形板状のものであり、その中央部に形成された開口部７１と、開口部７１の周囲に形成された防着部７２とを備えている。開口部７１は、表面側から裏面側に向かうにつれ、（すなわち、前記ターゲットに面する表面側から前記基板に面する裏面側に向かうにつれ、）開口面積が縮小するように形成され、これにより開口部７１の内周面には傾斜面７３が形成されている。防着部７２は、キャリア５０の外周部分から基板Ｗの外周部分を覆うように設けられている。つまり、防着部７２は、スパッタカソード２９のターゲットから叩き出された粒子が基板Ｗ以外に付着する領域を覆うように設けられている。

防着部７２の裏面側の上下部には、防着部７２の幅方向に沿って伸びる着脱バー７５が設けられている。着脱バー７５は、連結部材７４を介して防着板７０に接続されている。着脱バー７５は、防着板７０の幅方向に沿って設けられた円柱形状の部材であり、上述した受け座５６の収容部５７に受け入れられる。

図５，６に示すように、スパッタ装置１０の上述した防着板装着室２７及び防着板取り外し室３１には、防着板着脱機構が設けられている。防着板着脱機構は、アーム７６とフック７９とを備えている。アーム７６は、キャリア５０の裏面側であって、キャリア５０の開口部５４，５５の対向位置に設けられ、キャリア５０の表面と交差する方向に伸縮可能に構成されている。アーム７６は、キャリア５０に対して防着板７０の着脱を行うものであり、キャリア５０の裏面側から開口部５４，５５を貫通するように伸長して、その先端部分で着脱バー７５を受け入れ、キャリア５０の受け座５６とフック７９との間で防着板７０の着脱バー７５を受け渡すようになっている。アーム７６の先端部は、その上面が凹状に形成されており、キャリア５０の着脱バー７５を受け入れる保持部６９として構成されている。
フック７９は、防着板装着室２７及び防着板取り外し室３１における防着板７０の表面と対向する位置に設けられ、その先端部には、凹状に湾曲した収容部７８が形成されている。この収容部７８は、アーム７６により取り外された防着板７０の着脱バー７５が受け入れられる。

図７に示すように、スパッタ装置１０の上述した第１搬送室２８、循環室３４、第２搬送室３２には、回転可能な搬送ローラ３５が設けられている。この搬送ローラ３５は、その周方向に沿って溝３６が形成されており、この溝３６内に防着板７０の着脱バー７５が受け入れられる。搬送ローラ３５は、着脱バー７５の外周面を保持して防着板７０を第２循環室３２から第１搬送室２８まで搬送するものである。

（成膜方法）
次に、本実施形態のスパッタ装置による成膜方法について説明する。
まず、図１に示すように、プロセス室２５内で行われる成膜工程について説明する。ガス供給手段３０からプロセス室２５にスパッタガスと反応ガスとを供給し、外部電源からスパッタカソード２９にスパッタ電圧を印加する。プロセス室２５内でプラズマにより励起されたスパッタガスのイオンが、スパッタカソード２９のターゲットに衝突してＺｎＯ膜の成膜材料の粒子を飛び出させる。そして、飛び出した粒子と反応ガスとが結合した後、基板Ｗに付着することにより、基板Ｗの表面にＺｎＯ膜が形成される。本実施形態のように、インライン式反応性スパッタ装置（スパッタ装置１０）では、キャリア５０に保持された基板Ｗがスパッタカソード２９に対して相対移動するので、基板Ｗの表面全体に均一な膜質で成膜を行うことができる。また、複数の基板Ｗを連続して移動させることにより、複数の基板Ｗに対して連続的に成膜を行うことができる。

ところで、上述したインライン式反応性スパッタ装置にあっては、均一な膜質を得ることができる一方、パーティクルが発生し易いるという問題がある。具体的には、インライン式反応性スパッタ装置では、ターゲットから叩き出された粒子はキャリアにも付着する。キャリアは、大気、真空、加熱雰囲気下に繰り返し曝されるため、キャリアに付着した膜が変質して剥離し易くなり、剥離した膜がパーティクルとなってチャンバ内を浮遊する。そして、チャンバ内に浮遊するパーティクルが基板に付着することで、基板表面がダメージを受けたり、基板に成膜された半導体膜がダメージを受けたりするという問題がある。

そこで、本実施形態では、キャリア５０の外周部分から基板Ｗの外周部分を覆うように防着板７０が着脱可能に設けられ、この防着板７０がチャンバ２２内で着脱されるとともに、チャンバ２２内を循環するような構成とした。

まず、図１に示すように、基板着脱室１３においてキャリア５０の載置部５２に基板Ｗを載置し、真空搬送系２０のローディング室２１へ搬送する。そして、ローディング室２１内を真空引きした後、チャンバ２２内の防着板装着室２７までキャリア５０を搬送する。

次に、図１，４〜６に示すように、防着板装着室２７内に搬送したキャリア５０に防着板７０を取り付ける（防着板装着工程）。具体的には、図６に示すようにキャリア５０の開口部５４，５５を通してアーム７６を差し入れ、図５に示すように防着板着脱機構のフック７９に保持された防着板７０をアーム７６により取り外し、図４に示すように防着板７０の着脱バー７５をキャリア５０の受け座５６に収容させる。これにより、キャリア５０の外周部分及び基板Ｗの外周部分を覆うように防着板７０が装着される。その後、キャリア５０の開口部５４，５５からアームを引き出す。

そして、図１，４に示すように、防着板７０を装着した状態でキャリア５０をプロセス室２５に搬送して、上述した成膜工程を行う。スパッタカソード２９のターゲットから叩き出された粒子は、プロセス室２５内を飛散する。この時、キャリア５０の外周部分と基板Ｗの外周部分を覆うように防着板７０が取り付けられているため、プロセス室２５内を飛散する粒子のうち防着板７０の開口部７１を通過する粒子は、基板Ｗに付着して基板Ｗの表面にＺｎＯが成膜される。一方、基板Ｗの周囲に飛散した粒子は、防着板７０の表面に付着する。これにより、スパッタカソード２９から叩き出された粒子がキャリア５０に付着することがない。

次に、図１，４〜６に示すように、成膜工程を経た後、キャリア５０から防着板７０を取り外す（防着板取り外し工程）。具体的には、図５に示すようにキャリア５０の開口部５４，５５を通してアーム７６を差し入れ、アーム７６によりキャリア５０の受け座５６から着脱バー７５を取り外し、図６に示すように、キャリア５０から取り外された防着板７０をキャリア５０の対向位置に設けられたフック７９に一旦保持させる。
その後、キャリア５０の開口部５４，５５からアーム７６を引き出し、キャリア５０をアンローディング室２３に向けて搬送する。そして、再びアーム７６を操作してフック７６に保持された防着板７０を取り外し、図７に示すように第２搬送室３２内に設けられた搬送ローラ３５に防着板７０を受け渡す。

図１，７に示すように、第２搬送室３２内に搬送された防着板７０は、搬送ローラ３５により循環室３４、第１搬送室２８内を搬送される。そして、第１搬送室２８まで搬送された防着板７０を防着板装着室２７に搬送する。具体的には、まず防着板装着室２７内にキャリア５０を搬送する前に、第１搬送室２８内の搬送ローラ３５に保持された防着板７０を、アーム７６を操作して取り外し、取り外された防着板７０を防着板装着室２７内のフック７９（図６参照）に一旦保持させる。その後、アーム７６を一旦引き戻し、防着板装着室２７内にキャリア５０を搬送する。そして、上述した防着板装着工程を行い、防着板７０が再びキャリア５０に装着される。

一方、防着板取り外し室３１において防着板７０が取り外されたキャリア５０は、防着板取り外し室３１からアンローディング室２３を介して大気搬送系１１に搬送される。そして、キャリア５０は、大気搬送系１１の第２大気トラバーサ１７、循環室１６、第１大気トラバーサ１５を搬送され、再び基板着脱室１３に搬送される。基板着脱室１３に搬送されたキャリア５０から成膜された基板Ｗが取り外され、新たな基板Ｗを載置して再び上述の各工程が繰り返される。

このように、本実施形態のスパッタ装置１０では、基板Ｗを保持したキャリア５０が大気搬送系１１及び真空搬送系２０内を循環可能に構成されているのに対して、防着板７０は真空搬送系２０のうち、チャンバ２２内のみを循環可能に構成されている。

したがって、本実施形態によれば、スパッタカソード２９のターゲットから叩き出された粒子のうち、基板Ｗに付着せずに基板Ｗの周囲に飛散した粒子は防着板７０の表面に付着するため、これら粒子がキャリア５０に付着することを防ぐことができる。そして、真空排気されたチャンバ２２内で防着板７０の着脱を行うことで、ターゲットから叩き出された粒子が付着した防着板７０が大気中に曝されることがない。そのため、真空〜大気圧の繰り返しによる防着板７０からの膜剥離を防止することが可能になり、パーティクルの発生を防ぐことができる。
また、チャンバ２２内を循環するのは防着板７０のみであり、防着板７０は構成も簡素で重量も軽いため、チャンバ２２内の循環ラインの簡素化を図ることができる。

さらに、防着板７０により基板Ｗの外周部分も覆うことで、基板Ｗの外周部分への成膜材料の付着を防止することができる。これにより、基板Ｗの着脱時等の衝撃により基板Ｗの外周部分に付着した成膜材料が剥離することを防ぐことができる。これにより、パーティクルの発生をより防ぐことができる。
また、基板着脱室１３において基板Ｗの着脱を大気中で行うことで、基板Ｗの取り扱いが容易になる。具体的には、キャリア５０に基板Ｗを載置する際のアライメントが容易になる。さらに、基板Ｗの着脱時に伴うダメージの確認や、基板Ｗ上の成膜状態の確認を大気中で容易に行うことができる。

ところで、スパッタ装置１０のメンテナンス等を行う場合には、キャリア５０に防着板７０を装着させた状態で防着板取り外し室３１からアンローディング室２３に取り出すことで、スパッタ装置１０自体を停止させることなく防着板７０をチャンバ２２から簡単に搬出することができる。また、新たな防着板７０をチャンバ２２内に搬入させる場合には、キャリア５０に防着板７０を装着させた状態でローディング室２１から防着板装着室２７に搬送することで、スパッタ装置１０自体を停止させることなく防着板７０を簡単に搬入させることができる。したがって、特別な装置、特別な方法を用いることなくスパッタ装置１０のメンテナンス等を簡単に行うことができるため、製造効率を維持した上で、スパッタ装置１０のメンテナンスが容易になる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、スパッタ装置の構成は、防着板が真空排気されたチャンバ内を循環する構成であれば適宜設計変更が可能である。本実施形態では、プロセス室と循環室の前後にそれぞれゲートバルブを設け、これらゲートバルブを介して前室及び後室を接続するような構成について説明したが、少なくともプロセス室と循環室とが仕切られていれば、ゲートバルブを設けない構成にしてもよい。
また、本実施形態では、ターゲットを複数配列し、その配列方向に沿って基板を縦型に搬送したが、ターゲットの表面と基板の表面とが略平行になるように移動するような構成であれば、基板を横型に搬送することも可能である。

本発明の実施形態におけるスパッタ装置の概略構成図（平面図）である。 キャリアの平面図である。 防着板の平面図である。 図２のＡ−Ａ’線に相当する断面図である。 図２のＡ−Ａ’線に相当する断面図である。 図２のＡ−Ａ’線に相当する断面図である。 図２のＡ−Ａ’線に相当する断面図である。

符号の説明

１０…スパッタ装置 １１…大気搬送系 １３…基板着脱室 ２２…チャンバ ３０…ガス供給手段 ５０…キャリア（基板保持手段） ５１…搬送手段（移動機構） ７０…防着板 ｐ…真空ポンプ（真空排気手段） Ｗ…基板

Claims (6)

1. 真空排気可能なチャンバ内に配置され、成膜材料を備えたターゲットと、
   基板を保持する基板保持手段と、
   前記ターゲットの表面と前記基板の表面とを略平行に配置しつつ、前記基板保持手段を搬送する移動機構と、を備え、
   前記基板保持手段を搬送しながら前記基板にスパッタ処理を行うスパッタ装置において、
   前記基板保持手段には、前記基板保持手段における前記成膜材料が付着する領域を覆う防着板が着脱可能に設けられ、
   該防着板は前記チャンバ内で着脱されるとともに、前記チャンバ内を循環するように構成されており、
   該防着板は、その中央部に形成された開口部と該開口部の周囲に形成された防着部とを備え、該開口部は、表面側から前記基板に面する裏面側に向かうにつれ、開口面積が縮小するように、該開口部の内周面に傾斜面が形成され、
   前記防着部の前記裏面には、前記防着部の幅方向に沿って伸びる柱状の着脱バーが設けられていて、該着脱バーは、連結部材を介して前記裏面に接続されるとともに、前記基板保持手段の受け座に受け入れ可能とされていることを特徴とするスパッタ装置。
2. 前記防着板は、前記基板の外周部分を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１記載のスパッタ装置。
3. 前記チャンバには、前記基板保持手段が大気中で搬送される大気搬送系が接続され、該大気搬送系には前記基板保持手段に対する前記基板の着脱を大気中で行う基板着脱室が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のスパッタ装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のスパッタ装置は、
   該チャンバ内の真空排気を行う真空排気手段と、
   前記スパッタ室内にスパッタガス及び反応ガスを供給するガス供給手段と、
   前記ターゲットに電圧を印加する電源と、を備えたインライン式反応性スパッタ装置であることを特徴とするスパッタ装置。
5. 前記基板保持手段の前記基板を載置する表面側には、該基板保持手段を貫通する開口部が形成され、該開口部の周面に前記受け座が配置されていて、
   前記基板保持手段の前記表面と交差する方向に伸縮可能なアームが、前記基板保持手段の裏面側において、前記基板保持手段の前記開口部の対向位置に設けられており、
   前記アームの先端部は、前記基板保持手段の前記開口部を貫通して伸長し、前記着脱バーを受け入れ、前記着脱バーを前記受け座から取り外し可能とされていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
6. フックが、前記防着板の前記表面側に対向する位置に設けられており、該フックの先端部には凹状に湾曲した収容部が形成され、該収容部は、前記アームによって前記受け座から取り外された前記着脱バーを受け入れ可能とされていることを特徴とする請求項５に記載のスパッタ装置。

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