JPWO2019070031A1 - スパッタリング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2017年10月5日に日本に出願された特願2017−195211号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
そして、ターゲットから飛び出す粒子を被処理体に付着させることにより、成膜処理が行われる。
このため、マスクと基板との間のアライメントを自動化して、アライメント作業に必要な時間を短縮したいという要求があった。また、マスクと基板との間のアライメントの精度を向上したいという要求があった。
1.重量物である縦型搬送用マスクの交換を簡単な構成で容易に可能とすること。
2.マスクの交換を自動化すること。
3.成膜室(チャンバ)を大気解放しないでマスクの交換を可能とすること。
4.マスクの交換に必要な時間を短縮すること。
5.マスクを交換する際に、基板に対してマスクを精度よくアライメント可能とすること。
本発明の第1態様に係るスパッタリング装置においては、前記ストック支持部が、複数の前記マスクフレームの下端を支持可能とされた複数のストック溝を有するストック載置部と、上昇、下降および前後移動可能とされ、上昇時に前記ストック載置部の前記ストック溝に載置された複数の前記マスクフレームの下端に当接して複数の前記マスクフレームを持ち上げ、前記ストック載置部から離間した状態である上昇位置として複数の前記マスクフレームを支持するとともに、前記上昇位置として支持している複数の前記マスクフレームを前記マスクフレームの前記面に略直交する方向に前後移動した後に、前記マスクフレームの下端から離間するまで下降して、複数の前記マスクフレームを前記ストック載置部の前記ストック溝に載置可能とするストック下支持部と、前記ストック載置部にストックされた複数の前記マスクフレームの上側の位置を支持および解放可能とされるとともに前記ストック下支持部と同じ前記マスクフレームの前記面に略直交する方向に前後移動可能なストック上支持部と、を有することが可能となる。
本発明の第1態様に係るスパッタリング装置においては、前記ストック下支持部が、ストックされた前記マスクフレームの前記面に略平行な方向に延在して前記マスクフレームの下端を支持する複数の支持溝と、これら複数の前記支持溝を、前記マスクフレームの前記面に略直交する方向に前後移動可能とするストック位置交換駆動部と、を有することが可能となる。
本発明の第1態様に係るスパッタリング装置においては、前記ストック上支持部が、前記マスクフレームの前記面に直交する方向に延在する軸線周りに回動可能とされるとともに、前記マスクフレームの上端を前記マスクフレームの前記面に直交する方向の両側から挟持可能な挟持部を有し、前記挟持部が、前記軸線と平行な方向に沿って前後移動可能とされることが可能となる。
また、本発明の第1態様に係るスパッタリング装置においては、前記ストック支持部が、複数の前記マスクフレームの下端の位置を支持可能とされた複数のストック溝を有するストック載置部を有し、前記駆動支持部が、前記マスクフレームの前記面に略直交する方向と平行な軸線を有するとともに回転駆動部により駆動可能な駆動ローラを有し、前記回転駆動部により前記駆動ローラを回転駆動することによって、前記ストック載置部の前記ストック溝に載置されている前記マスクフレームのうち、前記駆動ローラに当接している前記マスクフレームを選択して前記マスクフレームの前記面に平行な方向に前記マスクフレームを駆動可能とされることが可能となる。
また、本発明の第1態様に係るスパッタリング装置においては、前記搬送上支持部が上マグネット部を有し、前記上マグネット部には、前記マスクフレームの上端に設けられたマグネット部と互いに引き付け合うとともに、前記マスクフレームの前記面に平行な方向と略直交する鉛直面内に形成される磁気回路を有するようにマグネットが配置されることが可能となる。
また、本発明の第1態様に係るスパッタリング装置においては、前記ストック室が、前記マスクフレームが未使用であるか使用済みであるかにかかわらず、前記ストック室にストックされた前記マスクフレームと前記チャンバ内の成膜位置となる前記マスク室にある前記マスクフレームとの交換を行う場合には、外部に対して前記ストック室を密閉し、かつ、前記チャンバに連通した状態で前記マスクフレームを搬送可能とするとともに、前記ストック室にストックされた前記マスクフレームを外部に対して搬入または搬出する場合には、前記チャンバを密閉するとともに前記外部に対して前記ストック室を連通した状態で前記マスクフレームを搬入可能または搬出可能とする密閉手段を有することが可能となる。
また、本発明の第1態様に係るスパッタリング装置においては、前記ストック室が、ストックされた前記マスクフレームを交換可能なように複数の前記チャンバに対してそれぞれ接続されることが可能となる。
また、本発明の第1態様に係るスパッタリング装置においては、前記チャンバ内の成膜位置となる前記マスク室において、前記マスクフレームの前記面に平行な二方向および前記マスクフレームの前記面に直交する直交方向の三つの軸方向と、前記三つの軸方向の軸線周りの三つの回転方向とによる六自由度にて、前記マスクフレームをアライメント可能とするマスクアライメント手段を有することができる。
本発明の第2態様に係るマスクフレームにおいては、上記のスパッタリング装置における前記ストック室と前記マスク室との間で搬送可能とされるマスクフレームであって、前記搬送上支持部に設けられた前記上マグネット部と互いに引き付け合うとともに、前記マスクフレームの前記面に平行な方向と略直交する鉛直面内に形成される磁気回路を有するようにマグネットが配置されたマグネット部を有することが可能となる。
前記支持アライメント部に係合してアライメント可能とされる係合部が、前記マスクフレームの下面における両端に設けられる。これにより、省スペース化された支持アライメント部およびゴミのでない上部アライメント部を有するスパッタリング装置において、容易にアライメント可能で成膜特性に優れたマスクフレームを低コストに提供することが可能となる。
図1は、本実施形態におけるスパッタリング装置を示す模式平面図である。図1において、符号1は、スパッタリング装置である。
また、チャンバ4とストック室50との間、及び、チャンバ4Bとストック室50との間には、それぞれ密閉手段58となる仕切りバルブ58a,58aが形成される。
ロード・アンロード室2には、また、この室内を粗真空引きするロータリーポンプ等の粗引き排気手段が設けられることができる。
搬送装置3aは、回転軸と、この回転軸に取り付けられたロボットアームと、ロボットアームの一端に形成されたロボットハンドと、上下動装置とを有している。ロボットアームは、互いに屈曲可能な第一、第二の能動アームと、第一、第二の従動アームとから構成されている。搬送装置3aは、被搬送物であるガラス基板Sを、チャンバ2,3,4,4B間で移動させることができる。なお、搬送装置3aとして、ロボットアームを水平方向の位置に移動させるか、水平方向にガラス基板Sを移動させる追加移動手段を設けることもできる。
カソード電極6の裏側には、ターゲット7上に所定の磁場を形成するためのマグネトロン磁気回路が設置されている。また、マグネトロン磁気回路は、揺動機構に装着され、磁気回路揺動用駆動装置により揺動できるように構成されていてもよい。
マスク室43には、図1に示すように、密閉手段58となる仕切りバルブ58aを介してストック室50が接続されている。
マスク室43とストック室50とには、マスクを保持するマスクフレームFが設けられている。マスク室43とストック室50とには、後述するように、これらの間でマスクフレームFを搬送する搬送手段60が設けられている。
マスクフレームFは、図2に示すように、略矩形の枠体Faの内側に、図示しない成膜領域を制限するマスクが張られた構成を有する。マスクは金属の薄体であり、枠体Faに対して引張された状態で設けられている。
図2において、YZ面と略平行となるようにマスクフレームFの面が設定されており、マスクフレームFにおける枠体(フレーム)Faの下端の両端部、つまり、Z方向における下側でY方向における両端位置に、後述するように、係合部F1及び係合部F2がそれぞれ設けられている。
ストック室50は、図3,図4に示すように、略矩形の断面形状を有する。ストック室50には、図示していないが、このストック室50の内部を成膜室4と同様に高真空引きするターボ分子ポンプ等の高真空排気手段と、ストック室50の内部にガスを導入するガス導入手段と、が設けられる。
ストック室50には、図3,図4に示すように、ストック支持部51A,51,52A,52,53,54にストックされたマスクフレームFから選択した一枚のマスクフレームFを、マスクフレームFの面に平行な方向(Y方向)に駆動可能とする駆動支持部55が設けられる。
また、ストック室50には、図3,図4に示すように、マスクフレームFをX方向、Y方向またはZ方向に移動する際に、マスクフレームFが傾かないようにマスクフレームFの上端を支持可能とする搬送上支持部56が設けられる。さらに、ストック室50には、図3,図4に示すように、ストック室50を密閉可能とする密閉手段58が設けられる。
ストック載置部51Aは、ストック室50内において、複数のマスクフレームFの下端を支持可能とされた複数のストック溝(載置溝)51Aaと、駆動溝51Abと、を有する。
ストック載置部52Aは、ストック載置部51Aと同様に、複数のマスクフレームFの下端を支持可能とされた複数のストック溝(載置溝)52Aaと、駆動溝52Abと、を有する。
ストック下支持部51,52は、上昇、下降および前後移動可能とされる。ストック下支持部51,52は、Z方向に上昇した際に、ストック載置部51A,52Aのストック溝51Aa,52Aaに載置された複数のマスクフレームFの下端に当接して、これら複数のマスクフレームFを持ち上げ、ストック載置部51A,52AからマスクフレームFが離間した状態である上昇位置として支持可能である。ストック下支持部51,52は、上昇位置にあるこれら複数のマスクフレームFを、マスクフレームFの面に略直交する方向(X方向)に往復する前後移動が可能である。さらに、ストック下支持部51,52は、マスクフレームFをX方向に前後移動した後にZ方向に下降するように、マスクフレームFをストック載置部51A,52Aのストック溝51Aa,52Aaに載置してマスクフレームFの支持を解除可能である。
ストック上支持部53,54は、ストック載置部51A,52Aにストックされるかストック下支持部51,52に支持された複数のマスクフレームFの上側となる位置を支持および解放可能とされるとともに、ストック下支持部51,52と同期して同じ方向(X方向)に往復動作(前後移動)可能とされる。
なお、図4においては、ストック下支持部51,52のうち図示を省略した構成がある。
駆動溝51Abは、複数の載置溝51Aaのうち、後述する駆動ローラ55aに対応するX方向の位置となるストック載置部51A頂部に設けられる。つまり、後述する駆動ローラ55a,55aを結ぶY方向の直線に一致するように、駆動溝51Abが配置される。
駆動溝51Abは、載置溝51Aaを拡大した形状とされる。ここで、駆動溝51Abが載置溝51Aaを拡大した形状であるとは、駆動溝51Abの深さ寸法および幅寸法を、載置溝51Aaの深さ寸法および幅寸法に比べて大きく設定することを意味する。同時に、駆動溝51Abが載置溝51Aaを拡大した形状であるとは、駆動溝51Abの形状が、後述する駆動ローラ55aによってマスクフレームFを駆動する際に、駆動されるマスクフレームFがストック載置部51Aと干渉しないで搬送可能なことを意味する。
駆動溝51Abに対応するX方向の位置となるレーンにおいては、マスクフレームFが、後述する駆動ローラ55aに載置される。
これにより、溝支持基部51bがZ方向に上昇した際に、ストック載置部51Aのストック溝51Aaに載置された複数のマスクフレームFの下端に支持溝51a,51aが当接し、さらに溝支持基部51bがZ方向に上昇して、ストック溝51Aaを複数のマスクフレームFの下端から離間して支持可能である。また、溝支持基部51bが上昇した状態で、ストック載置部51AにマスクフレームFが当接しないように、マスクフレームFの面と略直交方向(X方向)にこれら複数のマスクフレームFを往復する前後移動が可能である。また、溝支持基部51bがZ方向に下降した際に、支持溝51a,51aが複数のマスクフレームFの下端から離間して、複数のマスクフレームFをストック溝51Aaに載置可能である。
溝支持基部51bは、X方向に延在するX駆動軸51b1に接続されている。X駆動軸51b1は、X方向規制部51c上に固定されたX駆動モータ51b2に接続されている。
X方向規制部51cは、ストック室50の底部50aに立設されたZ方向規制部51fに取り付けられる。X方向規制部51cは、Z方向規制部51fによって移動がZ方向に規制されている。
駆動溝52Abは、複数の載置溝52Aaのうち、後述する駆動ローラ55aに対応するX方向の位置にストック載置部52A頂部位置に設けられる。駆動溝52Abは、載置溝52Aaを拡大した形状とされる。ここで、駆動溝52Abが載置溝52Aaを拡大した形状であるとは、駆動溝52Abにおいて、載置溝52Aaに比べて深さ寸法および幅寸法を大きく設定することを意味する。同時に、駆動溝52Abが載置溝52Aaを拡大した形状であるとは、駆動溝52Abの形状が、後述する駆動ローラ55aによってマスクフレームFを駆動する際に、駆動されるマスクフレームFがストック載置部52Aと干渉しないで搬送可能な形状なことを意味する。
駆動溝52Abに対応するX方向の位置となるレーンにおいては、マスクフレームFが、後述する駆動ローラ55aに載置される。
これにより、溝支持基部52bがZ方向に上昇した際に、ストック載置部52Aのストック溝52Aaに載置された複数のマスクフレームFの下端に支持溝52a,52aが当接し、さらに溝支持基部52bがZ方向に上昇して、ストック溝52Aaを複数のマスクフレームFの下端から離間して支持可能である。また、溝支持基部52bが上昇した状態で、ストック載置部52AにマスクフレームFが当接しないように、マスクフレームFの面と略直交方向(X方向)にこれら複数のマスクフレームFを往復する前後移動が可能である。また、溝支持基部52bがZ方向に下降した際に、支持溝52a,52aが複数のマスクフレームFの下端から離間して、複数のマスクフレームFをストック溝52Aaに載置可能である。
溝支持基部52bは、X方向に延在するX駆動軸52b1に接続されている。X駆動軸52b1は、X方向規制部52c上に固定されたX駆動モータ5122に接続されている。
X方向規制部52cは、ストック室50の底部50aに立設されたZ方向規制部52fに取り付けられる。X方向規制部52cは、Z方向規制部52fによって移動がZ方向に規制されている。
なお、X駆動モータ51b2とX駆動モータ52b2、Z駆動モータ51eとZ駆動モータ52e等、ストック下支持部51,52において駆動が同期された駆動部を1つのモータによって駆動可能な構成とすることもできる。
ここで、支持溝51aと支持溝52aとが、X方向において対応する位置にあるとは、Y方向に延在する同一の直線上に支持溝51aと支持溝52aとが位置していることを意味する。
また、ストック下支持部51,52においては、駆動溝51Abと駆動溝52Abとが、X方向において対応する位置に設けられている。
同様に、駆動溝51Abと駆動溝52Abとが、X方向において対応する位置にあるとは、Y方向に延在する同一の直線上に駆動溝51Abと駆動溝52Abとが位置していることを意味する。
支持溝51aは、いずれも、あらかじめ設定されたストック数である載置溝51Aa(駆動溝51Abを含む)と後述する取り出し支持部58gの取り出し支持溝58gaとの合計本数よりも少ない本数として配置される。
同様に、支持溝52aは、いずれも、あらかじめ設定されたストック数である載置溝52Aa(駆動溝52Abを含む)と後述する取り出し支持部58gの取り出し支持溝58gaとの合計本数よりも少ない本数として配置される。
なお、図4においては、ストック上支持部53およびストック上支持部54のうち図示を省略した構成がある。
また、ストック上支持部53は、X回転駆動部53rxを有する。X回転駆動部53rxは、挟持部53aをマスク面(ZY平面)に垂直な略水平方向(X方向)に駆動する。X回転駆動部53rxは、挟持部53aを駆動してX方向に位置調整が可能である。X回転駆動部53rxは、また、挟持部53aをマスク面に略平行なYZ面内で回動する。X回転駆動部53rxは、挟持部53aによるマスクフレームFの係止および解放を可能とする。
複数の挟持片53b,53bは、回転軸53cの軸線方向に離間して配置される。回転軸53cの軸線方向における挟持片53b,53bの間の距離が、マスクフレームFの厚さとほぼ同等か、あるいは、少し大きな状態とされる。複数の挟持片53b,53bは、いずれも、回転軸53cの径方向となるYZ方向に互いに平行状態に固定される。
回転軸53cと、挟持片53b,53bとは、互いに略直交するように交差して配置される。回転軸53cの先端側は、挟持片53b,53bに接続される。
回転軸53cの先端には、挟持部53aとなる挟持片53b、53bが回転軸53cの径方向に突出するように、回転軸53cの軸線の方向に複数接続固定される。回転軸53cの基端には、X回転駆動部53rxのモータが接続され、回転軸53cを回転軸53cの軸線の周りに駆動可能とされている。
なお、図4においては、X回転駆動部53rx等の図示を省略している。
なお、X回転駆動部53rxにおいては、挟持部53aをX方向に往復動可能、かつ、回転軸53cの周りに回動可能な構成であれば、上記の構成に限定されない。
なお、回転軸53cにおける軸線方向(X方向)の駆動範囲として、YZ平面内の位置が後述する取り出し上支持部58hとずれた位置とされる。これにより、回転軸53cおよび挟持部53aが取り出し上支持部58hに干渉しない範囲に設定される。
また、ストック上支持部54は、X回転駆動部54rxを有する。X回転駆動部54rxは、挟持部54aをマスク面(ZY平面)に垂直な略水平方向(X方向)に駆動する。X回転駆動部54rxは、挟持部54aを駆動してX方向に位置調整が可能である。X回転駆動部54rxは、また、挟持部54aをマスク面に略平行なYZ面内で回動する。X回転駆動部54rxは、挟持部54aによるマスクフレームFの係止および解放を可能とする。
複数の挟持片54b,54bは、X方向に延在する回転軸54cに離間して配置される。これらの挟持片54b、54bは、回転軸54cの軸線方向における互いの距離がほぼマスクフレームFの厚さと等しいかやや大きな状態とされる。複数の挟持片54b、54bは、いずれも、それらの基端が回転軸54cの径方向となるYZ方向に互いに平行状態に固定されている。
回転軸54cと、挟持片54b,54bとは、互いに略直交するように交差して配置される。回転軸54cの先端側は、挟持片54b,54bに接続される。
回転軸54cの先端には、挟持部54aとなる挟持片54b、54bが回転軸54cの径方向に突出するように、回転軸54cの軸線となる方向に複数接続固定される。回転軸54cの基端には、X回転駆動部54rxのモータが接続され、回転軸54cを回転軸54cの軸線の周りに駆動可能とされている。
なお、X回転駆動部54rxにおいては、挟持部54aをX方向に往復動可能、かつ、回転軸54cの周りに回動可能な構成であれば、上記の構成に限定されるものではない。
なお、回転軸54cにおける軸線方向(X方向)の駆動範囲としては、YZ平面内の位置が後述する取り出し上支持部58hとずれた位置とされる。これにより、回転軸54cおよび挟持部54aが取り出し上支持部58hに干渉しない範囲に設定される。
なお、図4においては、駆動支持部55のうち図示を省略した構成があり、駆動ローラ55aのみを示している。
複数の駆動支持部55は、搬送されるマスクフレームFの位置に対応して、適宜同期して駆動制御されるようになっている。
回転駆動部55bは、駆動ローラ55aを回転駆動可能に支持する。回転駆動部55bの頂部には、駆動ローラ55aの上端が突出した状態とされる。
上マグネット部56aは、駆動ローラ55aに対応するX方向の位置に設けられる。上マグネット部56aは、Z方向に昇降可能とされる。上マグネット部56aは、Y方向に延在する。
挟持部56b、56cは、上マグネット部56aに対してX方向およびY方向に離間する。挟持部56b、56cは、上マグネット部56aと一体としてZ方向に昇降可能とされる。
Z駆動部56fは、これら上マグネット部56aおよび挟持部56b、56cをZ方向に往復動作する。これにより、Z駆動部56fは、マスクフレームFの係止および解放を可能とする。
挟持片56b1,56b1は、互いに平行状態とされる。挟持片56b1,56b1におけるX方向の距離は、マスクフレームFの厚さとほぼ同等かやや大きく設定される。挟持片56b1,56b1は、接続部56b2の延在するX方向に離間して配置される。
Z支持部56dの上端側は、Z駆動部56fに接続される。Z支持部56dは、Z駆動部56fによってZ方向に昇降可能とされる。
挟持片56c1,56c1は、互いに平行状態とされる。挟持片56c1,56c1におけるX方向の距離は、ほぼマスクフレームFの厚さと等しいかやや大きな状態とされる。挟持片56c1,56c1は、接続部56c2の延在するX方向に離間して配置される。
接続部56c2は、接続部56b2およびZ支持部56dと一体としてZ方向に昇降可能とされる。挟持片56b1,56b1および挟持片56c1,56c1は、いずれもZ方向に延在している。このため、接続部56c2、接続部56b2およびZ支持部56dがZ方向に昇降した場合でも、挟持片56b1,56b1および挟持片56c1,56c1の延在する方向は変化しない。
また、Z駆動部56fにおいては、Z支持部56dおよび挟持部56b,56cが一体としてZ方向に進退可能とされている。Z駆動部56fにおいては、Z支持部56dおよび挟持部56b,56cが、互いの姿勢を変えないようにZ方向に進退可能とされている。
これにより、一枚あるいは複数枚のマスクフレームFが、ストック下支持部51,52の支持溝51a,52aによって下端部のスライダF5を支持され、同時に、ストック上支持部53,54によって上端部を支持された状態で、Z駆動部56f、上マグネット部56a、挟持片56b1および挟持片56c1によって、この一枚あるいは複数枚のマスクフレームFがX方向に移動される。
その後、Z駆動部56fを駆動することにより、上マグネット部56aおよび挟持部56b,56cがZ方向下向きに移動される。これにより、マスクフレームFが搬送上支持部56によって再度支持される。
マスクフレームFを外部に搬送する場合には、マスク取出充填口58cが開放される。この場合、搬入出口58bが閉状態とされてチャンバ4を密閉する。
さらに、マスクフレームFをチャンバ4に搬送する場合には、マスク取出充填口58cが閉塞される。この場合、搬入出口58bが開状態とされてチャンバ4と連通される。
支持凸部58kは、マスクフレームFの周縁となる位置に対応するように開閉部58dにおいて配置される位置が設定される。
具体的には、X方向およびZ方向における取り出し支持溝58gaと載置溝51Aa,52Aaとの位置関係が、ストック下支持部51,52が駆動された際に、載置溝51Aa,52Aaに載置されたマスクフレームFと、取り出し支持溝58gaに載置されたマスクフレームFとを、同時にストック下支持部51,52で支持可能なX方向およびZ方向の位置とされる。
このとき、取り出し支持溝58gaと載置溝51Aa,52Aaとは、Z方向における同じ位置(高さ)に設定される。また、取り出し支持溝58gaと、隣接した載置溝51AaとのX方向の間隔は、ストック載置部51Aにおける互いに隣接した載置溝51Aaと載置溝51AaとのX方向の間隔にほぼ等しい。このように、取り出し支持溝58gaは載置溝51Aaに近接した配置とされる。
以下、マスク交換手段100によって、マスクフレームFをストック室50にストックする際の動作を説明する。
このとき、マスクフレームFの下端における両側となる位置は、それぞれ取り出し支持溝58gaに載置されている。また、マスクフレームFの上端における両側となる位置は、取り出し上支持部58hの支持片58h2に当接している。同時に、マスクフレームFの開閉部58d側が支持凸部58kに当接している。これにより、マスクフレームFが開閉部58dに対して平行に屹立した状態で支持される。
ここでは説明のため、マスク交換手段100において、X方向に移動したマスクフレームFを載置溝51Aa,52Aaに載置した。マスク交換手段100におけるマスクフレームFの移動としては、X方向に移動したマスクフレームFを駆動ローラ55a,55aに載置する場合も含める。駆動ローラ55a,55aは、X方向において駆動溝51Ab,52Abに一致している。
同時に、マスク交換手段100においてマスクフレームFを移動する際に、マスクフレームFの下端を載置溝51Aa,52Aaに載置した場合には、いずれも、搬送上支持部56の上マグネット部56aおよび挟持部56b,56cを下降して、挟持部56b,56cの挟持片56b1,56c1でマスクフレームFにおける上端の両端となる位置を挟持する。これにより、マスクフレームFの上端を挟持部56b,56cの挟持片56b1,56c1で挟持して、ストック上支持部53,54による支持から開放できる。
搬送駆動部65は、マスクフレームFの搬送経路に沿って設けられる。搬送駆動部65は、マスクフレームF上部を支持する。搬送上支持部66は、マスクフレームF上部を支持する。
複数の搬送駆動部65は、搬送されるマスクフレームFの位置に対応して、適宜同期して駆動制御されるようになっている。
回転駆動部65bは、駆動ローラ65aを回転駆動する。搬送駆動部65の頂部において、駆動ローラ65aの上端が突出した状態とされる。駆動ローラ65aは、いずれもチャンバ50,4の内側に配置される。回転駆動部65bは、いずれもチャンバ50,4の外側に配置されることが好ましい。
本実施形態のスパッタリング装置1のマスク交換手段100において、マスク交換をおこなう際には、次の状態を想定する。
まず、図5Aに示すように、成膜室4のマスク室43にはマスクフレームFAが配置される。マスクフレームFAは、使用中である。成膜室4では、スパッタリングによる成膜がおこなわれる。同時に、成膜室4Bのマスク室43にはマスクフレームFBが配置される。マスクフレームFBは、使用中である。成膜室4Bでは、スパッタリングによる成膜がおこなわれる。
マスクフレームFCをストック室50に搬入するには、まず、図3に示す密閉手段58の開閉部58dを開放状態とする。そして、取り出し支持部58g,58gと取り出し上支持部58h,58hと支持凸部58kとによって、マスクフレームFCが開閉部58dに支持される。
同時に、仕切りバルブ58aによって、搬入出口58bが閉状態とされる。
この状態で、まず、ストック上支持部53,54の挟持部53a,54aを回転駆動する。これにより、挟持部53a,54aがマスクフレームFCにおける上端の両側となる位置に当接してマスクフレームFCを挟持する。これにより、ストック上支持部53,54がマスクフレームFCにおける上端の両側となる位置を支持する。
この状態で、ストック下支持部51,52の溝支持基部51b,52bを上昇駆動する。これにより、支持溝51a,52aにマスクフレームFCの下端を載置する。同時に、マスクフレームFCの下端を取り出し支持溝58gaから離間させる。
ここで、搬送上支持部56の挟持部56b,56cは、取り出し上支持部58hと干渉しないX方向の位置およびYZ面に平行な方向の位置とされる。
このマスクフレームFDの搬入は、上述したマスクフレームFCの搬入と同様におこなう。まず、図3に示す密閉手段58の開閉部58dを開放状態とする。次いで、取り出し支持部58g,58gと取り出し上支持部58h,58hと支持凸部58kとによって、マスクフレームFDを開閉部58dに支持する。
その後、成膜室4におけるスパッタリングによる成膜処理を終了する。
この状態で、搬送上支持部66を上昇させてマスクフレームFA,FCの上端における支持を解除する。
同時に、取り出し上支持部58hによるマスクフレームFDの上端における両側となる位置の支持を解除する。
このとき、取り出し支持溝58gaに対応するストック位置となるレーン、および、X方向において最も裏側空間42側のストック位置となるレーンは、空いている。
次に、ストック上支持部53,54において挟持部53a,54aを回転駆動する。これにより、マスクフレームFA,FC,FDの上端における両側となる位置のストック上支持部53,54による支持を解除する。
マスクフレームFCが搬入出口58bを通過して、ストック室50からマスクフレームFCが搬出される。その後、仕切りバルブ58aによって、搬入出口58bを閉状態とする。これにより、仕切りバルブ58aによって、成膜室4がストック室50から密閉される。
このとき、X方向において、ストック支持部51〜54に支持されたマスクフレームFAとマスクフレームFDとの間に位置するストック位置となるレーンは、空いている。
このとき、ストック支持部51〜54によって支持されたマスクフレームFAとマスクフレームFDとの間で空いているレーンには、駆動支持部55の駆動ローラ55aが位置する。したがって、このレーンに搬入されるマスクフレームFBにおける下端のスライダF5には、駆動支持部55の駆動ローラ55aが当接する。
まず、図3に示す搬送上支持部56を上昇させる。これにより、マスクフレームFA、FB,FDにおける挟持部56b、56cでの上端支持状態を解除する。同時に、回転軸53c,54cを回転駆動して、回転軸53c,54cの周りの角度を設定する。これにより、挟持部53a,54aが、マスクフレームFA、FB,FDの上端をそれぞれ同時に支持する。
マスクフレームFA、FB,FDのレーンチェンジ完了時においては、取り出し支持溝58gaに対応するストック位置となるレーン、および、ストック載置部51A,52AのX方向において最もスパッタ空間41側の位置となる1箇所のレーンは、空いている。このとき、X方向において裏側空間42側に最も近いストック位置となるレーンにはマスクフレームFAがストックされている。したがって、X方向において最も裏側空間42側のストック位置となるレーンは、空いていない。
ここで、図3に示す搬送上支持部56は、下降している。これにより、上マグネット部56aが、マスクフレームFDの上端の上側フレーム支持体F6を支持している。また、挟持部53a,54aによるマスクフレームFDの上端の支持は、解除されている。
この状態で、駆動ローラ55a、駆動ローラ65aを駆動する。これにより、マスクフレームFDをストック室50から成膜室4Bのマスク室43まで搬送経路に沿って搬送する。このとき、図3に示す搬送上支持部56の上マグネット部56aおよび搬送上支持部66によって、マスクフレームFDにおける上端の上側フレーム支持体F6が支持された状態を維持する。
マスクフレームFDが搬入出口58bを通過して、ストック室50からマスクフレームFDが搬出される。この後、仕切りバルブ58aによって、搬入出口58bを閉状態とする。これにより、仕切りバルブ58aによって、成膜室4Bがストック室50から密閉される。
このとき、ストック支持部51,52,53,54に支持されたマスクフレームFBよりもスパッタ空間41側に位置するレーンは、すべて空いている。
そして、上述したレーンチェンジと同様に、ストック支持部51,52,53,54によって、支持溝51a,52aをZ方向に上昇させる。その後、ストック支持部51,52,53,54によって、支持溝51a,52aをX方向においてスパッタ空間41に向かって移動させる。さらに、ストック支持部51,52,53,54によって、支持溝51a,52aをZ方向に下降する。同時に、支持溝51a,52aに同期して,挟持部53a,54aをX方向においてスパッタ空間41に向かって移動させる。これにより、マスクフレームFA、FBを密閉状態である開閉部58dに対して近接する方向にX方向に移動する。このように、ストック支持部51,52,53,54によって、マスクフレームFA、FBをレーンチェンジする。このとき、マスクフレームFBが、取り出し支持部58gの取り出し支持溝58gaに載置される。同時に、マスクフレームFBが、X方向における最も開閉部58d側となる載置溝51Aa,52Aaに載置されるように、X方向におけるマスクフレームFBの位置を設定する。
このとき、マスクフレームFAは、X方向において、マスクフレームFBに隣接したストック位置となるレーンに位置する。
そして、上述したマスクフレームFBのレーンチェンジと同様に、ストック支持部51,52,53,54によって、支持溝51a,52aをZ方向に上昇させる。その後、ストック支持部51,52,53,54によって、支持溝51a,52aをX方向においてスパッタ空間41に向かって移動させる。さらに、ストック支持部51,52,53,54によって、支持溝51a,52aをZ方向に下降する。同時に、支持溝51a,52aに同期して、挟持部53a,54aをX方向においてスパッタ空間41に向かって移動させる。これにより、マスクフレームFAを密閉状態である開閉部58dに対して近接する方向に移動する。このように、ストック支持部51,52,53,54によって、マスクフレームFAが、図7Dに示すように、取り出し支持部58gの取り出し支持溝58gaに載置される。これにより、X方向におけるマスクフレームFAの位置を設定する。これにより、マスクフレームFAをレーンチェンジする。
これにより、マスク交換手段100におけるマスク交換手順を終了する。
マスクアライメント手段10は、図1に示すように、マスク室43において、図2に示すマスクフレームFを支持するとともに、マスクフレームFの面に平行な二方向およびマスクフレームFの面に直交する直交方向の三つの軸方向と、これらの三つの軸方向の軸線周りの三つの回転方向とによる六自由度にて、マスクフレームFのアライメントを可能としている。
支持アライメント部11は、凸部11aと、X駆動部11Xと、Y駆動部11Yと、Z駆動部11Zとを有する。凸部11aは、後述するマスクフレームFに設けられた係合部F1に係合する。凸部11aは、支持アライメント部11の頂部にて上方に突出した状態に設けられている。X駆動部11Xは、凸部11aをマスク面に垂直な略水平方向(X方向)に位置調整する際に駆動可能である。Y駆動部11Yは、凸部11aをマスク面に平行な略水平方向(Y方向)に位置調整する際に駆動可能である。Z駆動部11Zは、凸部11aを鉛直方向(Z方向)に位置調整する際に駆動可能である。
具体的には、支持アライメント部11のXY方向における位置は、搬送経路に設けられた搬送駆動部65の駆動ローラ65aを結ぶ線上に、凸部11aのXY方向における位置がほぼ一致するように設定される。
具体的な支持アライメント部12のXY方向における位置としては、搬送経路に設けられた複数の搬送駆動部65において、駆動ローラ65aを結ぶ直線上に凸部12aのXY方向における位置がほぼ一致するように設定される。
上部アライメント部13は、挟持部13Aと、X駆動部13Xと、回転駆動部13Rと、を有する。挟持部13Aは、マスクフレームFの上端における左右方向(Y方向)における端部である角部の付近の部位を挟持して係止可能である。X駆動部13Xは、挟持部13Aをマスク面に垂直な略水平方向(X方向)に駆動して位置調整するように駆動可能である。回転駆動部13Rは、挟持部13Aをマスク面に略平行なYZ面内で回動可能である。
挟持片13Aa,13Abの先端には、互いに対向する内側面に位置するように凸部13Ad,13Aeが設けられている。
凸部13Ad,13Aeは、いずれも、互いに近接する方向に突出する球面あるいは半球面形状を有し、例えば、金属で構成され、マスクフレームFの重量を支持可能とされている。
回転軸13Bの先端には、挟持部13Aの基部13Acが径方向に突出するように接続固定される。回転軸13Bの基端には、回転駆動部13Rのモータ13Raが接続され、回転軸13Bの軸線周りに駆動可能とされている。
モータ13Xaは、ステッピングモータで構成される。回転軸13Xbは、X方向に延在しモータ13Xaによって回転駆動される。X位置規制部13Xcは、回転軸13Xbに螺合されて回転軸13Xbの軸線方向に相対移動可能である。規制部13Xdは、X位置規制部13Xcとモータ13Xaとの移動をX方向に規制する。
平板部13Cは、成膜室(チャンバ)4の側部である。上部アライメント部13は、挟持部13Aの位置をX方向の自由度にて調整可能であり、成膜室(チャンバ)4の側部に固定されている。
挟持片14Aa,14Abの先端には、互いに対向する内側面に位置するように凸部14Ad,14Aeが設けられている。
凸部14Ad,14Aeは、いずれも、互いに近接する方向に突出する球面あるいは半球面形状を有し、例えば、金属で構成され、マスクフレームFの重量を支持可能とされている。
回転軸14Bの先端には、挟持部14Aの基部14Acが径方向に突出するように接続固定される。回転軸14Bの基端には、回転駆動部14Rのモータ14Raが接続され、回転軸14Bの軸線周りに駆動可能とされている。
平板部14Cは、成膜室(チャンバ)4の側部である。上部アライメント部14は、挟持部14Aの位置をX方向の自由度にて調整可能であり、成膜室(チャンバ)4の側部に固定されている。
マスクフレームFは、図2,図8,図13,図14に示すように、略矩形の枠体Faの下端の両端部、つまり、Z方向における下側でY方向における両端位置に、係合部F1および係合部F2がそれぞれ設けられている。
例えば、係合凹部F1aおよび凸部11aが互いに嵌合する凹凸形状が上述した実施形態とは逆に設定されている構造が採用されてもよい。具体的に、マスクフレームFに凸形状の部材が設けられ、支持アライメント部11に凹形状の部材が設けられている構造が採用されてもよい。また、係合凹部F1aと凸部11aとのいずれかの形状として、球面形状ではなく円錐状に形成された形状、または、多角錐などの形状を採用することもできる。
上側支持部16,16は、支持アライメント部11,12によってマスクフレームFを支持し、上部アライメント部13,14によってマスクフレームFを支持・アライメントする直前に、マスクフレームFが倒れないようにマスクフレームFの上側を支持する。
さらに、Z方向における上側支持部16の位置が、搬送経路に設けられた搬送上支持部66を結ぶ線上に、最下降位置とされたマグネット部16aがほぼ一致するように設定される。
なお、上側支持部16のマグネット部16aは、図3に示す搬送上支持部56の上マグネット部56aと同等の構成とされ、図における符号56aを16aと読み替えるものとされる。
本実施形態に係るスパッタリング装置1において、マスクフレームFのアライメントをおこなう際には、まず、図2に示すストック室50からマスク室43において駆動ローラ65a,65a等によって駆動されたマスクフレームFを、これら駆動ローラ65a,65aによって下端部のスライダF5を支持した状態で、かつ、搬送上支持部66によってマスクフレームF上側を引きつけて倒れないように保持した状態で、搬送経路に沿って搬送し、搬送してきたマスクフレームFをマスク室43の成膜位置の付近に位置する。
搬送経路を形成する複数の駆動ローラ65aの頂部を結んだ直線は、Z方向位置において、支持アライメント部11,12の凸部11a,12aの位置よりも高い位置に設定されるとともに、後述する支持アライメント部11,12のアライメント動作にともなって上昇する凸部11a,12aの上止点よりも低い位置となるように設定できる。
同時に、図18の矢印r13で示すように、挟持片13Aaの凸部13Adおよび挟持片13Abの凸部13AeがそれぞれマスクフレームFの表面および裏面に当接する。また、図18の矢印r14で示すように、挟持片14Aa凸部14Adおよび挟持片14Abの凸部14AeがそれぞれマスクフレームFの表面および裏面に当接する。これにより、マスクフレームFの上端は、挟持部13A,14Aによって設定されるX方向位置に規制されることになる。
図19は、本実施形態におけるスパッタリング装置の一部を示す模式平面図であり、本実施形態において、上述した第1実施形態と異なるのは、ストック室および成膜室の配置に関する点であり、これ以外の上述した第1実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
このように構成することにより、片方のストック室50を、あたかもマスクフレームFに対するロード室として、外部から所定種類、所定枚数とされるマスクフレームFを成膜室4に順次搬入することができる。また、もう一方のストック室50Aを、あたかもマスクフレームFに対するアンロード室として、所定種類、所定枚数とされるマスクフレームFを成膜室4から順次搬出することができる。
2…ロード・アンロード室(チャンバ)
3…搬送室(チャンバ)
4,4B…チャンバ(成膜室)
41…スパッタ空間
42…裏側空間
43…マスク室
6…バッキングプレート(カソード電極)
7…ターゲット
8…ガス導入手段
9…高真空排気手段
S…ガラス基板(基板)
F,FA,FB,FC,FD…マスクフレーム
Fa…枠体
F1,F2…係合部
F1a…係合凹部
F2a…係合溝部
F5…スライダ
F6…上側フレーム支持体
F6a,F6b,F6c,F6d…マグネット
F6f…非磁性部
F6e…磁性部
F6g…保護層
100…マスク交換手段
50…ストック室
50a…底部
50b…側部
50c…頂部
51,52…ストック下支持部(ストック支持部)
51A,52A…ストック載置部(ストック支持部)
51Aa,52Aa…載置溝
51Ab,52Ab…駆動溝
51a,52a…支持溝
51b,52b…溝支持基部(ストック位置交換駆動部)
51b1,52b1…X駆動軸
51b2,52b2…X駆動モータ
51c,52c…X方向規制部(ストック位置交換駆動部)
51d,52d…Z駆動軸(ストック位置交換駆動部)
51e,52e…Z駆動モータ(ストック位置交換駆動部)
51f,52f…Z方向規制部(ストック位置交換駆動部)
53,54…ストック上支持部(ストック支持部)
53a,54a…挟持部
53b,54b…挟持片
53c,54c…回転軸
53e,54e…凸部
53rx,54rx…X回転駆動部
55…駆動支持部
55a…駆動ローラ
55b…回転駆動部
55c…当接解除駆動部
55d…Z位置規制部
55e…回転駆動モータ
55f…回転駆動部
55g…駆動軸
56…搬送上支持部
56a…上マグネット部
56b,56c…挟持部
56b1,56c1…挟持片
56b2,56c2…接続部
56d…Z支持部
56e…凸部
56f…Z駆動部
58…密閉手段
58a…仕切りバルブ
58b…搬入出口
58c…マスク取出充填口
58d…開閉部
58e…揺動軸
58f…揺動駆動部
58g…取り出し支持部
58ga…取り出し支持溝
58h…取り出し上支持部
58h1…Z軸
58h2…支持片
60…搬送手段
65…搬送駆動部
65a…駆動ローラ
65b…回転駆動部
66…搬送上支持部
661,662,663,664…マグネット
665…磁性部
666…非磁性部
667…下面
10…マスクアライメント手段
11,12…支持アライメント部
11a,12a…凸部
13,14…上部アライメント部
13A,14A…挟持部
16…上側支持部
16a…マグネット部
Claims (10)
- スパッタリング装置であって、
チャンバ内でスパッタリングにより成膜する基板に対し、略垂直保持されたマスクフレームを交換可能とするマスク交換手段を有し、
前記マスク交換手段が、
複数の前記マスクフレームを前記マスクフレームの面どうしが略平行な状態に複数ストック可能とする密閉可能なストック室と、
複数ストックされた前記マスクフレームから選択された一枚のマスクフレームを前記チャンバ内の成膜位置となるマスク室まで搬送する搬送手段と、
を有し、
前記ストック室には、
複数の前記マスクフレームを前記マスクフレームの前記面どうしが略平行な状態に複数支持可能とされるとともにこれら複数の前記マスクフレームを前記マスクフレームの前記面に略直交する方向に前後移動可能とするストック支持部と、
前記ストック支持部にストックされた前記マスクフレームから選択された一枚のマスクフレームを前記マスクフレームの前記面に平行な略水平方向に駆動可能とする駆動支持部と、
前記駆動支持部により前記マスクフレームが移動される際に前記マスクフレームの上端を傾かないように支持可能とする搬送上支持部と、
が設けられる、
スパッタリング装置。 - 前記ストック支持部が、
複数の前記マスクフレームの下端を支持可能とされた複数のストック溝を有するストック載置部と、
上昇、下降および前後移動可能とされ、上昇時に前記ストック載置部の前記ストック溝に載置された複数の前記マスクフレームの下端に当接して複数の前記マスクフレームを持ち上げ、前記ストック載置部から離間した状態である上昇位置として複数の前記マスクフレームを支持するとともに、前記上昇位置として支持している複数の前記マスクフレームを前記マスクフレームの前記面に略直交する方向に前後移動した後に、前記マスクフレームの下端から離間するまで下降して、複数の前記マスクフレームを前記ストック載置部の前記ストック溝に載置可能とするストック下支持部と、
前記ストック載置部にストックされた複数の前記マスクフレームの上側の位置を支持および解放可能とされるとともに、前記ストック下支持部と同じ前記マスクフレームの前記面に略直交する方向に前後移動可能なストック上支持部と、
を有する、
請求項1に記載のスパッタリング装置。 - 前記ストック下支持部が、
ストックされた前記マスクフレームの前記面に略平行な方向に延在して前記マスクフレームの下端を支持する複数の支持溝と、
これら複数の前記支持溝を、略鉛直方向および前記マスクフレームの面に略直交する方向に前後移動可能とするストック位置交換駆動部と、
を有する、
請求項2に記載のスパッタリング装置。 - 前記ストック上支持部が、
前記マスクフレームの前記面に直交する方向に延在する軸線周りに回動可能とされるとともに、前記マスクフレームの上端を前記マスクフレームの前記面に直交する方向の両側から挟持可能な挟持部を有し、
前記挟持部が、前記軸線と平行な方向に沿って前後移動可能とされる、
請求項2に記載のスパッタリング装置。 - 前記ストック支持部が、
複数の前記マスクフレームの下端の位置を支持可能とされた複数のストック溝を有するストック載置部を有し、
前記駆動支持部が、
前記マスクフレームの前記面に略直交する方向と平行な軸線を有するとともに回転駆動部により駆動可能な駆動ローラを有し、
前記回転駆動部により前記駆動ローラを回転駆動することによって、前記ストック載置部の前記ストック溝に載置されている前記マスクフレームのうち、前記駆動ローラに当接している前記マスクフレームを選択して前記マスクフレームの前記面に平行な方向に前記マスクフレームを駆動可能とされる、
請求項1に記載のスパッタリング装置。 - 前記搬送上支持部が上マグネット部を有し、
前記上マグネット部には、前記マスクフレームの上端に設けられたマグネット部と互いに引き付け合うとともに、前記マスクフレームの前記面に平行な方向と略直交する鉛直面内に形成される磁気回路を有するようにマグネットが配置される、
請求項1に記載のスパッタリング装置。 - 前記ストック室が、
前記マスクフレームが未使用であるか使用済みであるかにかかわらず、
前記ストック室にストックされた前記マスクフレームと前記チャンバ内の成膜位置となる前記マスク室にある前記マスクフレームとの交換を行う場合には、外部に対して前記ストック室を密閉し、かつ、前記チャンバに連通した状態で前記マスクフレームを搬送可能とするとともに、
前記ストック室にストックされた前記マスクフレームを外部に対して搬入または搬出する場合には、前記チャンバを密閉するとともに前記外部に対して前記ストック室を連通した状態で前記マスクフレームを搬入可能または搬出可能とする密閉手段を有する、
請求項1に記載のスパッタリング装置。 - 前記ストック室が、ストックされた前記マスクフレームを交換可能なように複数の前記チャンバに対してそれぞれ接続される、
請求項7に記載のスパッタリング装置。 - 前記チャンバ内の成膜位置となる前記マスク室において、前記マスクフレームの前記面に平行な二方向および前記マスクフレームの前記面に直交する直交方向の三つの軸方向と、前記三つの軸方向の軸線周りの三つの回転方向とによる六自由度にて、前記マスクフレームをアライメント可能とするマスクアライメント手段を有する、
請求項1に記載のスパッタリング装置。 - 請求項6に記載のスパッタリング装置における前記ストック室と前記マスク室との間で搬送可能なマスクフレームであって、
前記搬送上支持部に設けられた前記上マグネット部と互いに引き付け合うとともに、前記マスクフレームの前記面に平行な方向と略直交する鉛直面内に形成される磁気回路を有するようにマグネットが配置されたマグネット部を有する、
マスクフレーム。
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