TWI431668B - 真空成膜裝置及真空成膜裝置之擋板位置檢測方法 - Google Patents

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Description

真空成膜裝置及真空成膜裝置之擋板位置檢測方法
本發明係關於一種真空成膜裝置及真空成膜裝置之擋板位置檢測方法，尤指一種高精度檢測擋板的保持位置之偏移之技術。
例如，於基板的被成膜面形成薄膜之真空成膜裝置，為使作為成膜材料之靶材表面清潔化或使成膜特性穩定化，通常係在對於成膜目的之基板進行成膜(濺鍍)之正式步驟之前，對於虛設基板(以下稱亦為「擋板」)進行成膜(虛設濺鍍)(例如參照日本特開2003-158175號公報)。
實施此等虛設濺鍍時，係於用以載置被成膜物之平臺載置擋板而進行濺鍍。於該平臺載置擋板時，使具備有保持擋板之臂之遮擋機構進行動作，並使臂轉動至與平臺重疊之位置。而後，將擋板載置於平臺上。藉此，因平臺由擋板覆蓋，故可防止在虛設濺鍍時於平臺上進行成膜。
但，若擋板以自預先所設定之保持基準位置偏移之狀態保持於臂上，則載置於平臺上時，會有平臺的一部分自該擋板突出而被暴露的可能性。若平臺的一部分自擋板突出，則在實施虛設濺鍍時，平臺的暴露部分被成膜，且所成膜之薄膜會飛散，凡此種種，而有成為於目的基板等實施成膜時之雜質等的問題。
作為擋板自臂的保持基準位置偏移之原因，例如，可例舉的有臂整體朝向前端因重力而傾斜、或擋板的端部騎上規制形成於臂上之擋板的保持位置之規制構件，而致擋板整體傾斜等等。
本發明之態樣之目的在於提供一種可正確檢測使用於虛設濺鍍之擋板的位置偏移，並可使擋板載置於平臺上的特定位置之真空成膜裝置。
又，本發明之態様之目的在於提供一種可正確檢測使用於虛設濺鍍之擋板於保持其之臂上是否處於保持基準位置之真空成膜裝置之擋板位置檢測方法。
本發明之一態様之真空成膜裝置之特徵在於具備有：內部保持真空之腔室；形成於該腔室內，載置擋板之平臺；對向於該平臺而配置之靶材；插脫自如地形成於前述平臺與前述靶材之間，具有保持前述擋板之臂之遮擋機構；及於前述擋板被保持於前述臂之狀態下，檢測自前述擋板之保持基準位置的偏移之檢測器。
前述檢測器可為檢測由前述擋板反射朝向前述擋板所照射之光之反射光之光感測器。
又，前述檢測器可為利用固體攝像元件檢測前述反射光的強度分佈之光感測器。
前述檢測器以配置於前述腔室的外部為佳。
前述檢測器以配置於形成於前述臂上並抵接支持於前述擋板之導銷的附近為佳。
前述擋板以具有2個以上厚度不同之部位為佳。
又，前述擋板以周緣部的厚度較中心部更厚為佳。
又，本發明之一態様之真空成膜裝置之擋板位置檢測方法，其特徵為該真空成膜裝置具備有：內部保持真空之腔室；形成於該腔室內，載置擋板之平臺；對向於該平臺而配置之靶材；插脫自如地形成於前述平臺與前述靶材之間，具有保持前述擋板之臂之遮擋機構；及於前述擋板被保持於前述臂之狀態下，檢測自前述擋板的保持基準位置之偏移之檢測器；且於至少一個以上的位置測定前述檢測器與前述擋板之距離，並檢測前述擋板之保持位置的偏移。
根據本發明之一態様之真空成膜裝置，在擋板之位置檢測時，自檢測器照射例如雷射光。所照射之雷射光經由腔室之窗到達擋板。且，由擋板的表面被反射而再次入射於檢測器。檢測器檢測自該雷射光之出射至反射光之入射為止的時間。
例如，擋板因往復移動等而偏移，以致端部自導銷偏離之情形下，擋板成為相對水平方向而傾斜之狀態。若於該狀態下自檢測器出射雷射光，則至雷射光再次入射於檢測器之時間變長。
檢測器藉由預先參照擋板處於保持基準位置時的時間，而與測定時之時間進行比較，可確實檢測出擋板自導銷偏移至偏離位置。
且，藉由自腔室的外部經由觀察窗等進行此等擋板之位置偏移檢測，可在無須將對應於真空環境下等之特別構成附加於檢測器之下，自常壓之外部容易且確實地進行檢測。
又，根據本發明的一態様之真空成膜裝置之擋板位置檢測方法，藉由於至少1個以上之位置測定檢測器與擋板之距離，並檢測擋板的保持位置之偏移，可容易檢測擋板之位置偏移方向，且亦可高精度檢測偏移量。
以下基於圖面，茲就本發明之真空成膜裝置進行說明。另，本實施形態為使發明之主旨更易理解，乃列舉一例進行說明者，只要未特別指定，其並未限定本發明。又，於以下說明使用之圖面為使本發明之特徴易於理解，並為方便起見，有放大顯示成為要部之部分之情形，各構成要素之尺寸比率等未必與實際相同。
圖1係顯示本發明之真空成膜裝置的一構成例(圖2之b-b線)之側面剖面圖，圖2係於圖1之a-a線之水平剖面圖。
真空成膜裝置S具備區劃成膜室之腔室1，經由分隔閥3結合於鄰接於左方之搬運室2。於腔室1之上部固定有陰極總成4，並於其下部固定有成為成膜材料之靶材T，例如鈦靶材。靶材T具有周知的構造，其保持部介以嵌固於腔室的上蓋5之開口之安裝構件5a安裝於上蓋5上。
令靶材T於成膜腔室1內隔以特定的距離對向，於成膜腔室1之底壁部固定有作為陽極之基板電極總成6。該基板電極總成6形成為例如圓形，並於其中央部以令平臺6a突起之狀態形成為一體。又，於該平臺6a的中央部形成有例如在上下方向延伸之4個通孔6b，且可上下移動地分別插通該等通孔而形成有4個支持桿7a。
該等支持桿7a以其下端部植設於圓板7上面。圓板7下面的中央部固定於驅動軸14a上，且真空波紋管15係插入於下方而結合於上下致動器10的驅動軸14上。於致動器10的上面一體性固定有驅動部安裝板11，於其上固定有軸16a、16b的下方部。
於軸16a、16b的上部滑動自如地插通有固定於與安裝板11並列地設置於上方之導向安裝板12之一對軸向導向構件13a、13b。藉此，導向安裝板12將可正確地在上下方向移動。即，將致動器10的驅動軸14之上下方向的移動力充當為正確地處於其上方部之支持桿7a的上下方向之移動力進行傳遞。
又，在成膜腔室1內，於對向於平面形狀形成為長方形之分隔閥3之部分，形成有具有缺口之箱形的防附著構件8a。又，覆蓋防附著構件8a的缺口部之板狀的防附著構件8c係設置於成膜腔室1內。
一方的防附著構件8c如一點鏈線所示進行上下移動，並於圖示之實線位置進行成膜。又，將應成膜之基板自搬運室2搬入於成膜腔室1內，且將所成膜之基板朝搬運室2搬出時，防附著構件8c係移動至一點鏈線所示之下方位置。
此等真空成膜裝置S在對於目的基板進行成膜之前，以靶材T之表面清潔化等為目的，進行所謂的虛設濺射之事前濺鍍。在該虛設濺射時，相對於靶材T覆蓋平臺6a的表面(上面)，並於平臺6a設置有防止薄膜成膜之遮擋機構18。
遮擋機構18具備有相對於靶材T遮覆平臺6a之擋板21、與於一面形成有保持擋板21之擋板保持部9a之臂9b。又，遮擋機構18具備有垂直地固定於該臂9b的下端部之驅動軸9c，與驅動該驅動軸9c之致動器9d。再者，於擋板保持部9a上形成有自內面側支持擋板21之複數個導銷22a~22c。
圖1、圖2中，實線所示之位置係為擋板21遮覆平臺6a之第1位置(平臺隱蔽位置)A。又，在虛設濺射結束，進行作為正式步驟之濺鍍(成膜)時，擋板21被迫移動至圖2中一點鏈線所示之第2位置(退避位置B)。另，雖未圖示但於成膜腔室1連接有周知的閥門、氣體導入口及排氣系統等。
於對向於遮擋機構18的第2位置(退避位置)B之腔室1的外部形成有檢測自擋板21的保持基準位置的偏移之檢測機構(檢測裝置、檢測器)24。該檢測機構24只要是例如經由形成於上蓋5之透明窗25將雷射光朝向擋板21照射，並接受其反射光之光感測器單元(雷射光照射、檢測單元)即可。又，雷射光之光點直徑以較小徑為佳，例如可為3 mm以下。藉此，可進行高精度檢測。
此等檢測機構24的作用將在以下進行詳細敘述。
接著，說明在進入濺鍍之正式步驟之前所進行的虛設濺射之概要。虛設濺射係為達成安裝於陰極總成4之靶材(例如鈦板)T的表面清潔化及抑制TiN膜剝離而施行。在進行虛設濺射時，自未圖示之氣體導入口將氬氣導入於腔室1內。又，使遮擋機構18之臂9b移動至第1位置(平臺隱蔽位置)A。且，自未圖示之高週波或直流電源對陰極總成4施加電壓。
根據周知的濺鍍現象，鈦原子自靶材T飛出，並於置於第1位置(平臺隱蔽位置)A之擋板21形成鈦薄膜，且鈦亦於配置於其周圍之防附著構件8a的內周面及底壁面以薄膜狀附著。
如此，藉由將擋板21插入靶材T與平臺6a之間而進行虛設濺射，可防止於由擋板保持部9a所保持之擋板21被覆之平臺6a上形成鈦薄膜。
藉由如上之步驟，進行所謂的虛設濺射，而使靶材T的表面潔淨化。
圖3係顯示處於真空成膜裝置之第2位置(退避位置)之遮擋機構及檢測機構之側面剖面圖。
檢測機構(光感測器)24檢測例如在具有擋板保持部9a之臂9b處於第2位置(退避位置)時，保持於擋板保持部9a之擋板21是否處於相對於擋板保持部9a預先所規定之保持基準位置(起始位置)P1。
在擋板21之位置檢測時，如圖3(a)所示，自檢測機構(光感測器)24照射例如雷射光L。所照射之雷射光L係經由腔室1的窗25到達擋板21。且，由擋板21的表面反射而再次入射於檢測機構24。檢測機構24檢測自該雷射光L之出射至反射光之入射為止的時間。
例如，如圖3(b)所示，擋板21因與第1位置(平臺隱蔽位置)的往復移動等，在圖中的右方向偏移偏移量△M1，而端部自導銷22a偏離之情形下，擋板21成為相對於水平方向而傾斜之狀態。若於該狀態下自檢測機構24出射雷射光L，則至雷射光L再次入射於檢測機構24的時間，將增長為光路差ΔR1的2倍。
藉由例如令驅動臂9b之馬達的軸承動作趨緩等，在臂9b振動之狀態下進行擋板21的傳遞，而可以自特定位偏移之狀態傳遞擋板21者。
又，因使擋板21自平臺6a進行升降之支持桿7a頂起擋板21時的頂起強度過強等，而有擋板21跳起而橫向偏移等之異常。
再者，亦有由支持桿7a所支持的擋板21因源自外部的振動等在支持桿7a上作位置偏移等之異常。
但，本實施形態中，檢測機構24藉由預先參照擋板21處於保持基準位置(起始位置)P1時的時間，並與測定時的時間進行比較，可確實檢測出擋板21偏移至自導銷22a偏離之位置。
且，藉由自腔室的外部經由觀察窗等進行此等擋板21的位置偏移檢測，可在無須將對應於真空環境下等之特別的構成附加於檢測機構24下，自常壓之外部容易且確實地進行檢測。
另，上述之實施形態中，雖作為檢測機構24係根據利用雷射光的反射之到達時間測定變位，但當然並非僅限於此，以使用利用雷射光之三角測距方式為佳。
又，雖在上述之實施形態中作為檢測機構24使用雷射光，但當然並非僅限於此，例如可取代使用雷射光，而利用光纖檢測位置偏移。再者，取代使用雷射光而使用LED之情形，則有必要由凸透鏡縮小光點直徑。
本實施形態中，檢測機構24的檢測軸方向(光軸方向、照射方向、檢測方向)係基於檢測與擋板21之間的距離之結果，檢測與擋板21的厚度方向交叉之方向(擋板21的面方向)之擋板21的偏移。即，基於被檢測之距離與特定的基準值之比較結果，至少檢測擋板21的偏移之有無。本實施形態中，擋板保持部9a具有隨擋板21之偏移，擋板21的姿勢發生變化之構成。檢測機構24檢測伴隨擋板21之橫向(水平方向)偏移之擋板21的姿勢變化(傾斜變化)。其他實施形態中，檢測機構24可檢測出伴隨擋板21的橫向(水平方向)偏移之特定的檢測位置(水平位置)之擋板21的表面高度位置之變化。
圖4係顯示本發明之真空成膜裝置之遮擋機構的其他實施形態之側面剖面圖。
如圖4(a)所示，該實施形態之擋板31具有2個以上厚度不同之部位。例如，形成有擋板31周緣部的厚度較中心部更厚之鍔部32。
在具有載置有此類形態的擋板31之擋板保持部33a之臂33b處於第2位置(退避位置)，且擋板31處於保持基準位置(定位)P2時，則自檢測機構34照射之雷射光L的照射位置，即測定位置係設定於擋板31的鍔部32之位置。
且，擋板31經與第1位置(平臺隱蔽位置)之往復移動等，在例如圖4(b)所示之左方向偏移偏移量△M2時，則自檢測機構34照射之雷射光L的照射位置，即測定位置係成為自擋板31的鍔部32偏離之位置。
藉此，即使擋板31未偏移至自導銷35a或導銷35b偏離之位置，即，即使是擋板31自水平面未傾斜之程度的偏移量，自檢測機構34出射之雷射光L再次入射至檢測機構24的時間亦增長為相當於鍔部32的厚度之光路差ΔR2的2倍。
且，檢測機構34藉由預先參照擋板21處於保持基準位置(定位)P2時的時間，並與測定時的時間進行比較，可確實且可高精度地檢測出擋板31自保持基準位置(定位)P2偏移。
另一方面，擋板31經與第1位置(平臺隱蔽位置)之往復移動等，在例如圖4(c)所示之右方向偏移偏移量ΔM3時，則自檢測機構34照射之雷射光L的照射位置，即測定位置成為自擋板31本身之端部偏離之位置。
藉此，因自檢測機構34照射之雷射光L不會由擋板31反射，故檢測機構34無法檢測到反射光。因此，即使擋板31未偏移至自導銷35a或導銷35b偏離之位置，亦可確實且高精度地檢測出擋板31自保持基準位置(定位)P2偏移。
檢測擋板的偏移之檢測機構以設置於複數個位置為佳。例如，圖5所示之實施形態中，於構成臂43b之擋板保持部43a形成有支持擋板41之導銷45a~45c。且，以使各自的導銷45a~45c的附近成為雷射光的照射位置，即測定位置E1、E2、E3之方式，形成有檢測機構44a~44c。
如此，藉由使用複數個檢測機構44a~44c進行擋板41的複數個位置之檢測，可正確掌握擋板41的偏移方向。又，藉由將檢測機構44a~44c配置於導銷45a~45c的附近，即使是少許偏移量亦可將以檢測機構44a~44c檢測之雷射光的變位放大，可高精度地檢測擋板41的偏移。
於擋板上形成凹凸而提高檢測精度亦佳。例如，圖6所示之實施形態中，於擋板51的一面形成有凸部51a或凹部51b。以使此等凸部51a或凹部51b成為雷射光的照射位置即測定位置之方式，形成有檢測機構54a、54b。
藉由於擋板51上形成凸部51a或凹部51b，可將擋板51移動至自凸部51a或凹部51b偏離之位置時的雷射光之光路差放大，且檢測機構54a、54b可高精度檢測擋板51的微小的位置偏移。
另，若將扣合於此等凸部51a或凹部51b之凹槽或突起形成於臂側，而防止擋板51旋轉的話，則可更進一步提高擋板51的位置偏移檢測精度。
圖7係顯示本發明之真空成膜裝置之遮擋機構的其他實施形態之側面剖面圖。
如圖7(a)所示，構成該實施形態之真空成膜裝置60之擋板61具有2個以上之厚度不同之部位。例如，形成有擋板61周緣部的厚度較中心部更厚之鍔部62。該擋板61以使鍔部62的突出方向成為鉛直方向的朝下，即形成中心部之凹部61a成為朝下之方式而配置。且，擋板61係以導銷65a或導銷65b抵接於鍔部62所區劃的凹部61a之方式被支持。
在具有載置此類形態的擋板61之擋板保持部63a之臂63b處於第2位置(退避位置)，且擋板61處於保持基準位置(定位)時，自配置於鉛直方向的下側之檢測機構64照射之雷射光L的照射位置，即測定位置係設定於擋板61的鍔部62之位置。
且，擋板61經與第1位置(平臺隱蔽位置)的往復移動等，在例如圖7(b)所示之左方向偏移，例如鍔部62騎上導銷65a，而使擋板61自水平面傾斜時，則自檢測機構64照射之雷射光L的照射位置，即測定位置成為自擋板61的鍔部62偏離之位置。藉此，可確實且高精度地檢測出擋板61自保持基準位置(定位)偏移。
又，藉由以使凹部61a朝下之方式配置擋板61，即使擋板61被施加自保持基準位置(定位)在橫向偏移般之應力，因鍔部62的側壁抵接於導銷65a或導銷65b，故亦可期待能抑制擋板61偏移之效果。
圖8係顯示本發明之真空成膜裝置之遮擋機構的其他實施形態之側面剖面圖。
如圖8(a)所示，構成該實施形態之真空成膜裝置70之擋板71具有2個以上的厚度不同之部位。例如，形成為擋板71的中央部72的厚度較周邊部的厚度更厚。該擋板71以使中央部72的突出方向成為鉛直方向朝下之方式而配置。
在具有載置此類形態的擋板71之擋板保持部73a之臂73b處於第2位置(退避位置)，且擋板71處於保持基準位置(定位)時，自配置於鉛直方向的下側之檢測機構74照射之雷射光L的照射位置，即測定位置係設定於擋板71的中央部72的位置。
且，擋板71經與第1位置(平臺隱蔽位置)的往復移動等，在例如圖8(b)所示之左方向偏移，則自檢測機構74照射之雷射光L的照射位置，即測定位置成為自擋板71的中央部72偏離之位置。藉此，可確實且高精度地檢測出擋板71自保持基準位置(定位)偏移。
另，本實施形態為使發明的主旨更易理解，而列舉一例進行說明，只要未特別指定，並未限定本發明。例如，上述之實施形態中，雖形成為擋板71的中心部72之厚度較周邊部的厚度更厚，且使中心部72的突出方向成為鉛直方向朝下之方式而配置，但取代此等，將擋板的中央部之厚度形成為較周邊部的厚度更薄亦可，再者，沿著擋板的中央部形成為環狀的凹槽亦可。
1．．．腔室
6a．．．平臺
9b．．．臂
18．．．遮擋機構
21．．．擋板
24．．．檢測機構
S．．．真空成膜裝置
T．．．靶材
圖1係顯示本發明之真空成膜裝置之側面剖面圖。
圖2係顯示本發明之真空成膜裝置之水平面剖面圖。
圖3(a)、(b)係顯示本發明之真空成膜裝置的作用之要部放大剖面圖。
圖4(a)~(c)係顯示本發明之真空成膜裝置的其他實施形態之剖面圖。
圖5係顯示本發明之真空成膜裝置的其他實施形態之平面圖。
圖6係顯示本發明之真空成膜裝置的其他實施形態之要部立體圖。
圖7(a)、(b)係顯示本發明之真空成膜裝置的其他實施形態之剖面圖。
圖8(a)、(b)係顯示本發明之真空成膜裝置的其他實施形態之平面圖。
1．．．腔室
5．．．上蓋
9a．．．擋板保持部
9b．．．臂
18．．．遮擋機構
21．．．擋板
22a、22b．．．導銷
24．．．檢測機構
25．．．窗
L．．．雷射光
P1．．．保持基準位置(起始位置)
ΔR1．．．光路差
ΔM1．．．偏移量

Claims (7)

  1. 一種真空成膜裝置，其特徵為具備有：內部保持真空之腔室；形成於該腔室內，載置擋板之平臺；對向於該平臺而配置之靶材；插脫自如地形成於前述平臺與前述靶材之間，具有保持前述擋板之臂之遮擋機構；及於前述擋板被保持於前述臂之狀態下，檢測自前述擋板的保持基準位置偏移之檢測器；其中前述擋板具有2個以上厚度不同之部位；前述檢測器係與前述擋板之厚度不同的部位對向而設置。
  2. 如請求項1之真空成膜裝置，其中前述檢測器係為檢測朝向前述擋板照射之光由前述擋板反射之反射光之光感測器。
  3. 如請求項2之真空成膜裝置，其中前述檢測器係為利用固體攝像元件檢測前述反射光的強度分佈之光感測器。
  4. 如請求項1之真空成膜裝置，其中前述檢測器係配置於前述腔室的外部。
  5. 如請求項1之真空成膜裝置，其中前述檢測器係配設於形成在前述臂且抵接支持於前述擋板之導銷的附近。
  6. 如請求項1至5中任一項之真空成膜裝置，其中前述擋板周緣部的厚度較中心部更厚。
  7. 一種真空成膜裝置的擋板位置檢測方法，其特徵為該真 空成膜裝置具備有：內部保持真空之腔室；形成於該腔室內，載置擋板之平臺；對向於該平臺而配置之靶材；插脫自如地形成於前述平臺與前述靶材之間，具有保持前述擋板之臂之遮擋機構；及於前述擋板被保持於前述臂之狀態下，檢測自前述擋板的保持基準位置偏移之檢測器；其中前述擋板具有2個以上厚度不同之部位；前述檢測器係與前述擋板之厚度不同的部位對向而設置；且於至少1個位置測定前述檢測器與前述擋板的距離，並檢測前述擋板的保持位置的偏移。
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