JPH0417673A - スパッタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、ガラス、Ｓｉウェハー、プラスチックフィル
ム等の基板の表面に薄膜を形成するためのスパッタ装置
に関し、より詳しくは、スパッタ室と、上記スパッタ室
に連結されたローディング室ならびにアンローディング
室と、上記スパッタ室、ローディング室、アンローディ
ング室の内部をそれぞれ排気するための排気装置とを備
え、スパッタリングを行う前に基板表面の洗浄を行うよ
うにしたスパッタ装置に関する。

【従来の技術】

基板への薄膜形成方法としてスパッタリンクによる方法
がある。スパッタリングは、カラス基板、Ｓｉウェハー
、プラスチックフィルム等の種々の下地基板に、金属酸
化物材料からなる薄膜を形成することができる上、形成
される薄膜は非常に薄く、約１００〜５０００人程度と
することかできる。しかしながら、膜密着力は基板の表
面状態に大きく左右されるため、下地基板表面の状態か
悪化すると膜密着力が低下し、薄膜性能に大きな影響を
及ぼすことになる。下地の表面状態の悪化の主な原因は
有機物による汚れであり、従来は、この汚れをとるため
に、第３図に示すように、スパッタリングを行う直前に
基板に加熱処理を施していた。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、上述のように加熱処理を行うようにした
スパッタ装置は、真空室内に加熱処理を行うにめの加熱
スペースを設ける必要があり、その分装置寸法が大きく
なるという欠点がある。 また、上記加熱処理は、−船釣には基板を１００〜２０
０℃で加熱するものであるが、ベース材料によっては、
たとえばプラスチックフィルムのように耐熱性の小さい
材料の場合には、実際の加熱温度はせいぜい８０°Ｃ前
後である。 加熱処理による基板表面の汚れの除去効果は加熱温度お
よび加熱時間によって影響を受ける。たとえば、２００
°Ｃで加熱処理をした場合には基板表面の汚れは２〜３
分で除去できるが、加熱温度が８０〜１００℃の場合に
は、３〜５分間の加熱処理を行っても基板の表面の汚れ
を十分に除去することかてきない。したがって、８０〜
１００℃の処理で汚れを完全に除去しようとすれば、２
００℃での加熱処理に要する時間の数倍の時間、加熱を
行わなければならず、生産性が低下する問題がある。 一方、ガラス等の耐熱性の高い基板に対しては２００℃
で加熱処理することができるので、上述のような生産性
の低下という問題は回避てきるか、この場合には、８０
〜１００℃の加熱条件に比へてヒーター容量を大きくす
ると共に、装置の耐熱度を高める必要がある。そのため
、装置寸法が一層増大するという問題があった。また、
高温加熱を行うため、装置トラブルを引き起こす原因と
もなっていた。 そこで、本発明の目的は、基板の温度を余り上昇させる
ことなく、あらゆる材料の基板表面の汚れを単時間にか
つ十分に除去できるスパッタ装置を提供することにある
。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するに当たり、本発明者らは、紫外線放
射とオゾンを利用したいわゆる光洗浄法を、スパッタ装
置における基板表面の汚れ除去処理に応用できるのでは
ないかと考えた。 光洗浄法とは、紫外線放射によ、る有機物の化学結合の
切断効果と、大気中における紫外線放射により発生した
オゾンと励起酸素原子の強力な酸化効果の組み合わせに
より、有機物を分解・気化して除去する方法である。つ
まり、紫外線の持つエネルギーによって有機物をの化学
結合を切断する一方、紫外線放射によってオゾンと励起
酸化原子を連続的に発生させ、このオゾンと酸化原子と
によって、結合の解離された分子を揮発性のＣＯ７やＨ
２０に変化させるものである。光洗浄においては、特に
３００ｎｍ以下の波長を有する紫外線が重要な役割を果
たす。ちなみに、紫外線のエネルギーは１８４．９ｎｍ
の波長を有するもので１５５ｋｃａｌ／ｍｏ＋、２５３
．７ｎｍの波長を有するもので１１３　ｋｃａｌ　／　
ｍｏｌであり、このエネルギーは、大半の有機物の化学
結合より大きい。したがって、殆どの有機物の化学結合
を切断できるのである。 また、この光洗浄法は数分間の紫外線照射で十分な洗浄
効果を上げることができる。 ところで、上述の説明より明らかなように、光洗浄法を
実施するためには酸素の存在が必要である。そこで、本
発明者らは、基板を外部からローディング室に搬入し、
これをスパッタ室に送ってスパッタリングを行い、その
後基板をアンローディング室から外部へ搬出するように
したスパッタ装置の場合、外部から基板をローディング
室に搬入するときに、ローディング室内部は真空状態を
破られ、大気条件下に置かれることに着目した。この状
態のときに紫外線照射を行えば、オゾンを発生させるこ
とができ、光洗浄法による基板表面の洗浄を行うことが
できる。 以上のような考えに基づいてなされた本発明は、スパッ
タ室と、上記スパッタ室に連結されたローディング室お
よびアンローディング室と、上記スパッタ室、ローディ
ング室、アンローディング室の内部をそれぞれ排気する
ための排気装置とを備えたスパッタ装置において、上記
ローディング室に紫外線照射装置を設けたことを特徴と
している。

【作用】

薄膜を形成すべき基板が外部からローディング室に搬入
されると、ローディング室に空気が流入する。この状態
で、紫外線照射装置によって紫外線が照射されると、ロ
ーディング室内にオゾンと励起酸素原子が発生し、上述
した光洗浄の原理により、基板表面に付着した有機物が
分解して、オゾン等によって酸化されて気化すると共に
、気化した有機物はローディング室内部の排気を通じて
外部に除去される。 また、紫外線照射時間は２００℃の加熱処理に要する時
間と同しくらいの短い時間でよく、そのための基板温度
の上昇は８０〜１００℃ぐらいまでに抑えられる。その
ため、本発明のスパッタ装置は、耐熱性の低い材料に対
しても高い耐熱性を有する材料に対しても同じ条件で洗
浄処理が行える。 表面を洗浄された基板はスパッタ室に送られ、スパッタ
リングによって薄膜が基板表面に形成される。薄膜が形
成された基板はアンローディング室から外部へと搬出さ
れる。

【実施例】

以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。 第１図は本発明の一実施例であるインライン式単品処理
タイプのスパッタ装置の概略断面図であ第１図において
、ｌはスパッタ室、２はローディング室、３はアンロー
ディング室であり、上記ロープインク室２、上記スパッ
タ室Ｉ、および上記アンローディング室３は弁を介して
連結されている。 上記ローディング室２側には、ガラス基板をセットした
トレー１６をローディング室２からスパッタ室１、続い
てアンローディング室３へと搬送するための搬送駆動部
６が設けられており、また、スパッタ室１側には、基板
の両面に薄膜を形成するよう、上側にターゲット２０，
２０．２０が、下側にターゲット２１，２１．２１が設
けられている。 また、７は自動圧力調整機８．８を介してローディング
室に連結されたクライオポンプ、９，９は自動圧力調整
機１０．１０を介してスパッタ室１に連結されたクライ
オポンプ、１１は自動圧力調整機１２．１２を介してア
ンローディング室６に連結されたクライオポンプである
。 上記ローデイ／り室２の内部には、多数の低圧水銀ラン
プ等の紫外線照射用のランプ１５か設けられている。た
だし、図面には一部しか示していない。これは、ローデ
ィング室２内に搬入され１こ複数のガラス基板に対して
一度に紫外線照射による洗浄を行うためである。このた
め、ローディング室２においては、ガラス基板をそれぞ
れセットした複数のトレー１６は、上下方向に互いに一
定間隔をおいた状態でセットされる。トレー１６かすべ
てセットされたとき、各トレー１６から対応する紫外線
ランプ１５までの距離は約３０〜１００ｍｍである。 以下、上記構成のスパッタ装置を用いた基板の洗浄およ
び薄膜形成工程について、第１．２図に従って説明する
。 まず、それぞれガラス基板をセットした複数（数十枚）
のトレー１６を外部からローディング室２に運び込み、
上述したようにトレーＩ６を互いに上下方向に離間させ
てセットする。このとき、ローディング室２は大気条件
下にある。 次に、上記紫外線ランプ１５から紫外線を各ガラス基板
に照射する。また、紫外線照射の開始と共に、ローディ
ング室２の排気を開始する。紫外線照射時間は、ローデ
ィング室２の排気に要する時間、たとえば１〜３分の範
囲にセットして、排気が完了すると同時に基板洗浄が完
了するようにする。 この工程において、ローディング室２内には強力な酸化
作用を持つオゾンおよび励起原子か発生し、紫外線の放
射エネルギーによって結合を解離されたガラス基板表面
上の有機物か分解、気化される。したがって、紫外線照
射時間り月〜３分と単時間にも拘わらず、ガラス基板表
面の汚れをほとんど除去することができる。 このように、本実施例では、複数のカラス基板の両面の
洗浄を、ローディング室２の真空排気処理と同時に、か
つ−度に行えるので、従来のように洗浄工程（加熱処理
、第３図参照）を別に設ける必要がなく、薄膜形成に係
る全体時間を短縮でき、生産性を向上することができる
。 また、紫外線照射時間が極めて短いので、基板の温度上
昇は約８０〜１００℃に抑えられる。したかって、本実
施例のスパッタ装置は高温の加熱処理には不向きであっ
た材料にも用いることができる。 上述のようにして基板表面の洗浄が完了すると、ガラス
基板を載置したトレー１６を搬送駆動部６により１枚ず
つスパッタ室１に搬送する。そしてターゲット２０，２
０．２０をスパッタすることによりガラス基板の表面に
、続いてターゲット２１゜２１．２１をスパッタするこ
とによりガラス基板の裏面に薄膜を形成する。ガラス基
板表面は上記紫外線照射とオゾンによる光洗浄により良
好な表面状態を有しているため、薄膜形成の際、基板に
対する強い密着力が得られる。 薄膜形成後、基板を載せたトレー１６をアンローディン
グ室３に送り込む。ローディング室２内のガラス基板全
部が上記工程を経てアンローディング室３に送られてき
た後、アンローディング室３内のガラス基板を外部に取
り出す。 以上のようにして、薄膜形成を完了する。 上記実施例では、インライン式単品処理タイプのうち、
複数枚の基板を一度にロープインク室にセットして真空
引きおよび洗浄処理を一括処理するものであったか、ロ
ーディング室の排気および洗浄処理を各基板毎に行うも
のであってもよい。 また、インライン式単品処理タイプのものではなく、ス
パッタリング処理も複数の基板に対して同時に行えるバ
ッチ式のものであってもよい。 また、上記実施例ではスパッタ室ｌの上下側に設けたタ
ーゲット２０，２０．２０とターゲット２１．２１．２
１はガラス基板の両面に薄膜を形成するために用いたが
、トレーの両面に２枚の基板をセットしてスパッタリン
グを行えば、それぞれの表面だけに薄膜を形成すること
もできる。 また上記実施例では、紫外線ランプ１５は照射により基
板温度を８０〜１００°Ｃに上昇させるものであったが
、ランプの種類を変えることにより、５０〜６０℃の処
理も可能とすることができる。

【発明の効果】

以上より明らかなように、本発明のスパッタ装置は、基
板を外部から入れる際に大気状態となるローディング室
に紫外線照射装置を設け、大気雰囲気中で基板表面に紫
外線照射を行うことによって、有機物を分解すると同時
に、オゾンならびに励起酸素原子を発生させて分解した
有機物を酸化して気化させる、いわゆる光洗浄法による
基板洗浄を行うことができる。この光洗浄は単時間でも
洗浄効果が高く、２００℃での加熱処理に要する時間と
同様の短い時間で、２００℃での加熱処理と同等以上の
洗浄効果を上げることができ、しかも、基板温度をせい
ぜい８０〜１００℃までしか上昇させないため、あらゆ
る基板に対処でき、生産性を向上させることができる。 また、この光洗浄はローディング室の真空排気処理と同
時に行うこともできるため、この場合には洗浄工程の時
間を実質的に不要とすることができ、生産性を一層向上
することができる。 また、従来と異なり、真空中での基板加熱処理がなくな
るので、従来加熱処理に使用されていたスペースが不要
となるとともに、装置に付与する耐熱度を低下させるこ
とができるので、装置寸法を小さくできると共に、加熱
処理に起因する装置トラブルを無くすことができ、装置
の寿命を延ばすことができる。 また、紫外線照射による基板洗浄効果は非常に高いので
、基板に対する薄膜の優れた密着性を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるスパッタ装置の概略図
、第２図は第１図のスパッタ装置における基板処理の工
程を説明する図、第３図は従来の装置における基板処理
の工程を説明する図である。 】　スパッタ室、２・・・ローディング室、３・・・ア
ンローディング室、６・・・搬送駆動部、７，９．１１
・・・クライオポンプ、１５・・・紫外線ランプ、１６
・・・ガラス基板を載置したトレー、２０２１・・・タ
ーゲット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スパッタ室と、上記スパッタ室に連結されたロー
   ディング室およびアンローディング室と、上記スパッタ
   室、ローディング室、アンローディング室の内部をそれ
   ぞれ排気するための排気装置とを備えたスパッタ装置に
   おいて、 上記ローディング室に紫外線照射装置を設けたことを特
   徴とするスパッタ装置。