JPH07153693A - マルチチャンバ式成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 設置面積が少なく、連続成膜が可能なマルチ
チャンバ成膜装置を提供する。 【構成】中間室の周囲に配置された成膜工程に必要な複
数の処理室と、中間室と各処理室との間の仕切弁とを備
え、基板カートが前記処理室間を移動することで成膜室
にて成膜を行うマルチチャンバ成膜装置において、前記
中間室の周囲に配置された１つの予備室用の接続部に次
にメンテナンスを行う処理室と同じ構成を有する予備室
を接続するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜製造プロセスにより
生産される液晶ディスプレイ等を量産するために用いる
スパッタリング装置やプラズマＣＶＤ装置などのマルチ
チャンバ成膜装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、薄膜トランジスタやカラーフィル
タ用ＩＴＯ膜など各種の薄膜デバイスを形成する場合に
は、スパッタリング装置やプラズマＣＶＤ装置が用いら
れる。これらの装置では、生産性を向上するために複数
の成膜室を直列的に並べたインライン縦型２面方式の装
置が用いられている。インライン縦型２面方式の装置
は、装置稼働中のスループットは良好であるが、メンテ
ナンスのために複数の成膜室のなかの１室を停止すると
き、その成膜室だけでなく装置の全室を停止させる必要
があり、稼働率が低かった。そのため、稼働中のスルー
プットは良好であっても、メンテナンス時間をも考慮し
た生産性からみれば生産性は低かった。また、インライ
ン方式ではチャンバの拡張や交換が困難であり、成膜工
程変更のためには長期間装置を停止して改造をしなけれ
ばならなかった。

【０００３】これに対し、装置の稼働率を向上し、しか
も生産性がよい装置として、特願平２ー２６０８４４号
で記載したマルチチャンバ式成膜装置がある。

【０００４】これは、複数の成膜室と、ロード室（基板
カート搬入室）とアンロード室（基板カート搬出室）と
を中間室の周囲に配設し、ロード室から搬入した縦型２
面成膜用基板カートを中間室を介して各成膜室に搬入
し、各成膜室で成膜を行うものである。また、この装置
の特徴をいかしてさらに稼働率を向上するために同種の
成膜工程を行う成膜室を２対ずつ具備して２組の室群を
構成するようにして、一方の室群がメンテナンスのため
停止する際に他方の室群にて成膜運転を続行するように
することが記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
のマルチチャンバ式成膜装置において一方の室群がメン
テナンス中も成膜を続行できるようにするためには、同
種の成膜を行う成膜室が２対ずつ必要であることから装
置が大型化することとなった。すなわち、薄膜デバイス
製造に必要な薄膜工程が１層のときは２室、２層のとき
は４室、３層のときは６室が必要となり、その積層数が
増加するごとに室数が２倍で増加し、大型化することと
なり、設置面積が広がることとなった。特に、本装置で
は中間室を中心にしてこれから放射状に成膜室を設置す
るため、室数が増加すると隣の成膜室と干渉することか
らこれを防ぐため成膜室と中間室との距離を離すための
連絡室を設ける必要があり、ますます大型化することに
なった。

【０００６】最近の各種薄膜デバイスでは、その品質を
向上するために積層膜で作られる製品が多く、しかもこ
れらの製品は通常クリーンルーム内で製造されることか
ら成膜装置もクリーンルーム内に設置されることとな
る。クリーンルームはその面積が大きいほどクリーン度
の維持が困難であり、また維持費も増大することからク
リーンルーム内に設置する装置は小型化することが望ま
れるのに対し、このような大型の装置はなじまないもの
であった。

【０００７】本発明はマルチチャンバ成膜装置における
以上のような問題を解決し、メンテナンズ時にも運転が
続行でき、しかも設置面積が大きくならないマルチチャ
ンバ式成膜装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
になされた本発明のマルチチャンバ式成膜装置は、２つ
の基板トレイを対向するようにかつ縦姿勢で保持し成膜
に必要な各工程を行う各処理室間を移動することで基板
トレイ上の基板に成膜を行うマルチチャンバ式成膜装置
において、中間室と、一連の成膜工程に必要な各工程の
うちのひとつをそれぞれが行う複数の処理室と、中間室
の側面に前記複数の処理室の数よりひとつ多く設けら
れ、各処理室のひとつを接続するための同一形状の接続
部と、前記接続部より中間室側に取り付けられる仕切弁
と、各処理室と同じ構成を有する各処理室の予備室とを
備え、次にメンテナンスを行う処理室と同じ構成を有す
る予備室を前記接続部のひとつに接続するようにしたこ
とを特徴とする。

【０００９】以下、この構造のマルチチャンバ式成膜装
置がどのように作用するかを説明する。

【００１０】

【作用】本発明のマルチチャンバ式成膜装置では、薄膜
製造プロセスに必要な工程に応じて必要な処理室、すな
わち各薄膜層のための成膜室と、基板を装置に搬入する
ロード室と、搬入と搬出を別にするときにはさらに搬出
用のアンロード室と、予備加熱が必要なものでは予備加
熱室と、基板冷却が必要なときは基板冷却室と、基板ク
リーニングが必要なものであれば基板クリーニング室と
が中間室の周囲に取り付けられ、これらの室に順次基板
カートが送られて所定の成膜工程がなされる。

【００１１】成膜を繰り返すうちにメンテナンスが必要
な室が生じる。メンテナンスの原因としては、成膜室に
ついてはチャンバ壁に付着した薄膜などの洗浄作業やス
パッタリング装置ではターゲット交換作業であり、予備
加熱室ではヒータの断線修理や洗浄作業であり、基板ク
リーニング室では洗浄作業であり、その室ごとにそれぞ
れの理由により定期的にあるいは偶発的にメンテナンス
を行う必要が生じる。本発明では各室のうち、つぎに最
優先でメンテナンスしなければならない室と同じ構成を
有する予備室を予備室接続部に接続する。そしてこの予
備室接続終了後、接続した予備室をこれまで使用してい
てメンテナンスが必要となった室のかわりに使用する。
つづいて、これまで使用していてメンテナンスが必要と
なった室と中間室との仕切弁を閉にしてこの室を装置か
ら切り離す。そして、切り離した室を別の場所に移動し
て必要なメンテナンスを行い、次回のメンテナンス時に
すぐに装置に接続できる状態にしておく。

【００１２】装置からメンテナンスが必要となって室が
切り離されたところは、新たな予備室の接続部となる。
ここに次にメンテナンスが必要な室と同じ構成を有する
予備室を前回と同様に接続し、以下同様の作業を繰り返
す。

【００１３】このようにすることで、中間室には、一連
の成膜工程に必要な処理室とさらにひとつの予備室が追
加接続されるだけとなるので、装置の設置面積が小さい
にもかかわらず、メンテナンス時も連続的に装置を稼働
することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。

【００１５】第１図は本発明による一実施例を示したマ
ルチチャンバ式スパッタリング装置の平面図である。図
において、本装置の中央には中間室１が配置されてい
る。この中間室１は５角柱形状に形成されていて、その
各側面１ａ〜１ｅには同一形状の仕切弁２ａ〜２ｅが設
けられている。そして各仕切弁２ａ〜２ｄにはプロセス
に必要な各処理室が接続されている。すなわち、仕切弁
２ａにはロード室３が、仕切弁２ｂには加熱室４が、仕
切弁２ｃには第１スパッタリング室５（Ａｌ成膜）、仕
切弁２ｄには第２スパッタリング室６（ＩＴＯ成膜）が
それぞれ放射状に接続されている。そして、残りの仕切
弁２ｅには後述するように新しい予備室としての予備加
熱室４’が将来接続される。

【００１６】中間室１に接続された各処理室３〜６、
４’以外にさらにロード室３と同形状である予備ロード
室３’、第１スパッタリング室５と同形状である予備第
１スパッタリング室５’、第２スパッタリング室６と同
形状である予備第２スパッタリング室６’とが装置とは
切り離して別置きされている。

【００１７】なお、各処理室３〜６、３’〜６’はすべ
てユニット化されており、それぞれの処理室の下側にそ
れぞれの処理室の運転に必要な制御装置（図示しない）
をもつとともに、中間室の下側に装置全体の運転を監視
制御するための中央の制御装置（図示しない）が設置さ
れている。中央の制御装置は各処理室間の制御を行
い、、各処理室の制御は各処理室ごとの制御装置が行よ
うになっている。

【００１８】各処理室３〜６は仕切弁２ａ〜２ｅより外
側にある接続部７ａ〜７ｅで中間室１に容易に脱着でき
るようにボルト接続されるとともに、その各処理室ユニ
ットごとの制御系と中央の制御系との制御系の接続も図
示しないコネクタ部分で容易に脱着できるようになって
いる。

【００１９】中間室１内には回転自在の搬送機構である
ターンテーブルＴが設けられ、縦型２面方式の基板カー
トがこの上で回転でき、次の工程となる処理室方向に方
向転換できるようになっている。

【００２０】各処理室のうち、ロード室３および予備ロ
ード室３’には真空排気系と基板カート搬送機構が設け
られている。加熱室４および予備加熱室４’には真空排
気系と基板カート搬送機構の他にヒータ機構が設けられ
ている。第１スパッタリング室５および予備第１スパッ
タリング室５’には真空排気系と基板カート搬送機構と
Ａｌスパッタリング機構が設けられている。この第１ス
パッタリング室では小さいターゲットで大面積基板に均
一に成膜できるように基板カートを移動しつつ成膜でき
るようにしてある。また、第２スパッタリング室６およ
び予備第２スパッタリング室６’には真空排気系と基板
搬送機構とＩＴＯスパッタリング機構とヒータとが設け
られている。第２スパッタリング室においても移動成膜
ができるようにしてある。

【００２１】図２に本発明に用いられる基板カートの断
面図を示す。図は基板カートが第２スパッタリング室に
あるときを示しており、基板カート１０に基板を保持し
た２つの基板トレイ１１が対向するようにしかも鉛直方
向に取り付けられる。２つの基板トレイの間には第２ス
パッタリング室６に取り付けたヒータが通るのに必要な
間隔が開けられている。

【００２２】基板カート１０の下部には車輪があり、各
処理室や中間室に設けられたレールの上をころがること
で搬送が行われる。

【００２３】次に本構成のスパッタリング装置の動作を
説明する。まず、２面に基板が載置された基板カートを
ロード室３に搬入し、大気圧から真空状態になるまで真
空排気する。つぎに仕切弁２ａを開いて中間室１のター
ンテーブルに送り出し、仕切弁２ａを閉にしてターンテ
ーブルＴを回転し、基板カートを第１スパッタリング室
５に向けるようにする。所定の向きになると仕切弁２ｃ
を開いて基板カートを第１スパッタリング室５に搬送
し、仕切弁２ｃを閉にした後所定の成膜条件に設定して
Ａｌの移動成膜を行う。成膜終了後、第１スパッタリン
グ室５を真空に戻して仕切弁２ｃを開き、基板カートを
ターンテーブルＴまで送り出す。つぎに仕切弁２ｃを閉
にしてターンテーブルＴを加熱室４に向け、仕切弁２ｂ
を開いて基板カートを加熱室４内に搬送する。仕切弁２
ｂを閉にしたあと所定の条件で加熱し、加熱終了後にタ
ーンテーブルＴによる同様の搬送を行って第２スパッタ
リング室６に搬入し、ＩＴＯ膜の移動成膜を行う。ＩＴ
Ｏ膜の成膜が終了すると基板カートを中間室１を介して
ロード室３に戻し、室内を真空状態から窒素ガスを導入
して大気圧にして基板カートを外部に取り出す。このよ
うな一連の動作を繰り返すことで、成膜を連続的に行
う。

【００２４】加熱室４のヒータが偶発的に断線した場
合、予備加熱室４’を仕切弁２ｅに取り付け、予備加熱
室４’の制御系を中央の制御系と接続する。そして、中
央の制御系に次回の成膜工程からは仕切弁２ｂに接続さ
れた加熱室４に替えて仕切弁２ｅに接続された予備加熱
室４’が加熱室として使用されるように設定の変更を指
示する。これにより、仕切弁２ｅに接続された予備加熱
室４’が次回からは加熱室として動作するとともに、今
まで加熱室として動作していた加熱室４は成膜装置のシ
ステムから外される。この状態で仕切弁の外側にある接
続部からこの加熱室４を切り離し、別の場所で断線修理
のメンテナンス作業を行う。

【００２５】続いて、第１スパッタリング室のＡｌター
ゲットが消耗したためターゲット交換する必要が生じた
ときに、前回加熱室４が取り付けてあった仕切弁２ｂに
予備第１スパッタリング室５’を接続部７ｂに接続す
る。そして、予備第１スパッタリング室５’の制御系を
中央の制御系と接続するとともに、次回の成膜から予備
第１スパッタリング室５’が第１スパッタリング室５に
替わることを指示する。これにより、仕切弁２ｂに接続
された予備第１スパッタリング室５’が次回から第１ス
パッタリング室として動作するとともに、今までＡｌの
スパッタリング室として動作してきた第１スパッタリン
グ室５がシステムから外される。そして仕切弁２ｃの外
側の接続部から第１スパッタリング室２ｃが切り離さ
れ、別の場所でターゲット交換作業がなされる。

【００２６】これ以降も同様に、次にメンテナンスが必
要とされる処理室と同じ構成の予備室をその時点の予備
室用接続部に接続することで、メンテナンスのための装
置の停止時間が大幅に短縮され、ほとんど連続的に運転
が続行できる。

【００２７】なお、本発明によるマルチチャンバ式スパ
ッタリング成膜装置では成膜室は移動成膜方式の２室を
用いたが、これに限るものではない。

【００２８】また、本実施例では処理室として成膜室、
ロード室、加熱室を有したがこれに限らず、アンロード
室、基板冷却室、基板クリーニング室を有しても本発明
を実施することができる。また、本発明はスパッタリン
グ装置に限らず、プラズマＣＶＤ装置、エッチング装置
あるいはこれらの複合装置についても適用できる。

【００２９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明のマルチチ
ャンバ式成膜装置では成膜工程に必要な各処理室を中間
室に対して放射上に接続するとともに、これらの各処理
室と同じ形状の予備室を備え、これらのうち次回のメン
テナンス作業を行う処理室の予備室を中間室の予備接続
部に接続できるようにすることで、メンテナンスのため
の停止時間を短縮できるとともに、装置の設置スペース
を最小限にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるスパッタリング装置の
平面図。

【図２】本発明の一実施例であるスパッタリング装置基
板カートの断面図。

【符号の説明】

１：中間室 ２ａ〜２ｅ：仕切弁 ３：ロード室、３’：予備ロード室 ４：加熱室、４’：予備加熱室 ５：第１スパッタリング室、５’：予備第１スパッタリ
ング室 ６：第２スパッタリング室、６’：予備第２スパッタリ
ング室 ７ａ〜７ｅ：接続部 １０：基板カート １１：基板トレイ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２つの基板トレイを対向するようにかつ縦
   姿勢で保持し成膜に必要な各工程を行う各処理室間を移
   動することで基板トレイ上の基板に成膜を行うマルチチ
   ャンバ式成膜装置において、中間室と、一連の成膜工程
   に必要な各工程のうちのひとつをそれぞれが行う複数の
   処理室と、中間室の側面に前記複数の処理室の数よりひ
   とつ多く設けられ、各処理室のひとつを接続するための
   同一形状の接続部と、前記接続部より中間室側に取り付
   けられる仕切弁と、各処理室と同じ構成を有する各処理
   室の予備室とを備え、次にメンテナンスを行う処理室と
   同じ構成を有する予備室を前記接続部のひとつに接続す
   るようにしたことを特徴とするマルチチャンバ成膜装
   置。