JP2023142890A - 除塵装置、成膜システムおよび膜付き基板製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板に付着している塵埃を除去できる除塵装置を提供すること。【解決手段】本発明の一態様に係る除塵装置100は、基板または前記基板を保持する板状の治具を搬送するローラコンベア110と、前記ローラコンベア110により搬送される前記基板に対向するよう配設され、直流電圧が印加される集塵電極121,122と、備え、前記ローラコンベア110は、前記集塵電極121,122に対向する前記基板または前記治具を支持する位置に配置され、少なくとも前記基板または前記治具を支持する外周面に絶縁材料から形成される絶縁支持層113を有する複数の絶縁ローラ111と、前記集塵電極の下流側において前記基板または前記治具を支持する位置に配置され、少なくとも前記基板または前記治具を支持する外周面に導電材料から形成され、電気的に接地される導電支持層114を有する少なくとも1つの接地ローラ112と、を有する。【選択図】図1
Description
本発明は、除塵装置、成膜システムおよび膜付き基板製造方法に関する。
例えばCVD、PVD等、真空チャンバ内で基板に成膜を行うことが広く行われている。かかる成膜において、真空チャンバに搬入される基盤に付着している塵埃を取り除くことにより、成膜品質を向上することが検討される。例として、基板を搬送する搬送装置と、搬送装置に搬送される基板に対向するよう配置される集塵板との間に直流高電圧を印加することにより、排気または吸気により巻き上げられたパーティクルを集塵板に吸着させることが提案されている(例えば特許文献1参照)。
基板(基盤保持する装置)と基板に対向する集塵板との間に直流電圧を印加するだけでは、既に基板に付着している塵埃を基板から確実に脱離させることは難しい。そこで、本発明は、基板に付着している塵埃を除去できる除塵装置および成膜装置を提供することを課題とする。
本発明の一態様に係る除塵装置は、基板または前記基板を保持する板状の治具を搬送するローラコンベアと、前記ローラコンベアにより搬送される前記基板に対向するよう配設され、直流電圧が印加される集塵電極と、備え、前記ローラコンベアは、前記集塵電極に対向する前記基板または前記治具を支持する位置に配置され、少なくとも前記基板または前記治具を支持する外周面に絶縁材料から形成される絶縁支持層を有する複数の絶縁ローラと、前記集塵電極の下流側において前記基板または前記治具を支持する位置に配置され、少なくとも前記基板または前記治具を支持する外周面に導電材料から形成され、電気的に接地される導電支持層を有する少なくとも1つの接地ローラと、を有する。
上述の除塵装置において、前記集塵電極と前記基板とのギャップは、3mm以上15mm以下であってもよい。
本発明の別の態様に係る成膜システムは、上述の除塵装置と、内部に前記ローラコンベアおよび前記集塵電極が配設されるロードロック室と、前記ロードロック室を通して前記基板が供給され、前記基板に成膜を行う成膜室と、を備える。
上述の成膜システムにおいて、前記接地ローラは、前記成膜室の直前に配置されてもよい。
本発明の一態様に係る膜付き基板製造方法は、ロードロック室を通して成膜室に基板を供給する工程と、前記成膜室において前記基板に成膜を行う工程と、を備える膜付き基板製造方法であって、前記基板を供給する工程は、除塵装置を用いて、前記ロードロック室の内部で前記基板の上の塵埃を除去する工程を有し、前記除塵装置は、前記ロードロック室の内部に配置され、前記基板または前記基板を保持する板状の治具を搬送するローラコンベアと、前記ロードロック室の内部に前記ローラコンベアにより搬送される前記基板に対向するよう配設され、直流電圧が印加される集塵電極と、を備え、前記ローラコンベアは、前記集塵電極に対向する前記基板または前記治具を支持する位置に配置され、少なくとも前記基板または前記治具を支持する外周面に絶縁材料から形成される絶縁支持層を有する複数の絶縁ローラと、前記集塵電極の下流側において前記基板または前記治具を支持する位置に配置され、少なくとも前記基板または前記治具を支持する外周面に導電材料から形成され、電気的に接地される導電支持層を有する少なくとも1つの接地ローラと、を有する。
本発明によれば、基板に付着している塵埃を除去できる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面における種々部材の寸法は、便宜上、見やすいように調整されている。
図1は、本発明の一実施形態に係る成膜システム1の構成を示す模式図である。成膜システム1は、基板Sに成膜を行うことにより、膜付き基板を製造するシステムである。以下の説明において、成膜システム1は、複数の基板Sを保持する板状の治具Jを搬送しつつ、搬送される治具Jに保持されている基板Sに成膜を行うものとする。しかしながら、成膜システム1は、二点鎖線で示すように比較的大きいサイズの基板Sを治具Jを用いずに搬送しつつ、搬送される基板Sに成膜を行うこともできる。
成膜システム1は、ロードロック室10と、ロードロック室10を通して基板Sが供給され、基板Sに成膜を行う成膜室20と、成膜室20から成膜された基板Sが排出されるアンロードロック室30と、を備える。成膜システム1は、外部とロードロック室10との間を遮断する第1ゲートバルブ41と、ロードロック室10と成膜室20との間を遮断する第2ゲートバルブ42と、成膜室20とアンロードロック室30との間を遮断する第3ゲートバルブ43と、アンロードロック室30と外部との間を遮断する第4ゲートバルブ44と、備える。これにより、成膜システム1は、ロードロック室10およびアンロードロック室30で気圧調整およびガスの置換を行うことにより、成膜室20に外気を進入させずに、外部から基板Sを保持する治具Jを出し入れできる。
成膜システム1によって成膜される基板Sとしては、特に限定されないが、光学部品等の部品に用いられる基板、例えば光学部品を封止するカバーガラスの基材となる、比較的安価なガラス基板等が想定される。後述するように、成膜システム1では、ロードロック室10において基板Sに付着する塵埃を除去できるため、比較的設備コストを抑制しながら、成膜品質を向上できる。なお、例えば半導体基板等に成膜を行って付加価値の高い半導体チップ等の製造を行う場合、ロードロック室10に基板Sを供給するための装置等を含めた設備全体をクリーンルーム内に配設することによって、より確実に基板Sへの塵埃の付着を防止する方が経済的となり得る。これに対して、成膜システム1では、例えばガラス基板に反射防止膜等を形成することで光学部材を製造する場合に、コストを抑制しつつ、成膜品質を向上できる。
基板Sを保持する治具Jは、例えばアルミニウム等、剛性および導電性を有する金属から形成されることが好ましい。特に治具Jが導電性を有することで、静電気力による基板Sからの塵埃の除去および基板Sへの新たな塵埃の付着防止を効率よく行うことができる。
ロードロック室10は、内部の気体を排出する真空ポンプ11と、内部に不活性ガスを供給するガス供給機構12と、を有する。このロードロック室10には、基板Sを保持する治具Jを搬送すると共に、基板Sの表面に付着している塵埃を除去する除塵装置100が配設される。
除塵装置100は、それ自体が本発明に係る除塵装置の一実施形態である。除塵装置100は、基板Sを保持する板状の治具Jを搬送しつつ、基板Sの表演に付着している塵埃を除去する装置である。
除塵装置100は、治具Jを搬送する搬入ローラコンベア110と、搬入ローラコンベア110により搬送される基板Sに対向するよう配設され、互いに異なる極性の直流電圧が印加される1または複数対の集塵電極(第1集塵電極121および第2集塵電極122)と、第1集塵電極121および第2集塵電極122に直流電圧を印加する直流電源130と、を有する。除塵装置100において、少なくとも搬入ローラコンベア110および集塵電極121,122は、ロードロック室10の内部に配設される。また、除塵装置100は、必須ではないが、一対の集塵電極121,122の間の静電容量を計測する静電容量計140をさらに有することが好ましい。
集塵電極121,122に対向する治具Jを支持する位置に配置される複数の絶縁ローラ111と、集塵電極121,122の下流側において治具Jを支持する位置に配置される少なくとも1つの接地ローラ112と、を含み、順次治具Jを支持する複数の搬送ローラ111,112を有する。搬送ローラ111,112は回転駆動され、これにより搬入ローラコンベア110は治具Jを下流側に移動させる。
絶縁ローラ111は、少なくとも治具Jを支持する外周面に絶縁材料から形成される絶縁支持層113を有する。つまり、絶縁ローラ111は、回転軸等は金属から形成され得るが、これらの金属部材が治具Jとは電気的に接触せず、治具Jを電気的に浮動状態で支持する。絶縁支持層113は、例えばポリアミド、ポリウレタン等の樹脂から形成され得る。
搬入ローラコンベア110は、搬送する治具Jが一部でも集塵電極121,122に対向(平面視で重複)する領域には、絶縁ローラ111のみを有することが好ましい。これにより、集塵電極121,122が搬送される治具J上の基板Sに付着している塵埃を効率よく帯電させられるので、除塵効率を向上できる。
一方、接地ローラ112は、少なくとも治具Jを支持する外周面に導電材料から形成され、電気的に接地される導電支持層114を有する。接地ローラ112は、基板Sおよび治具Jの電荷(静電気)を導電支持層114を通してグランドに放出する。これにより、集塵電極121,122によって塵埃が除去された基板Sに新たな塵埃が付着することを抑制できる。導電支持層114は、金属または導電性樹脂から形成され得る。また、導電支持層114は、接地ローラ112の回転軸および軸受、並びに搬入ローラコンベア110の金属フレームを介して電気的に接地されてもよい。
搬入ローラコンベア110において、接地ローラ112は、支持する治具Jが集塵電極121,122に対向しない範囲内で、できるだけ集塵電極121,122に近い位置に配設されることが好ましい。具体的には、接地ローラ112の回転軸と集塵電極121,122の下流側の端縁との水平距離は、治具Jの搬送方向の長さの1.0倍以上2.0倍以下が好ましく、1.2倍以上、1.8倍以下がより好ましい。これにより、集塵電極121,122による除塵を阻害することなく、基板Sへの新たな塵埃の付着を効果的に抑制できる。
また、接地ローラ112は、成膜室20の直前に、つまり搬入ローラコンベア110の最下流に配置されることが好ましい。このため、集塵電極121,122の配置は、接地ローラ112の位置に応じて選定され得る。このように、ロードロック室10のできるだけ下流側で基板Sの除塵および除電を行うことによって、成膜室20に清浄な基板Sを供給できる。
集塵電極121,122は、平板状に形成され、搬送される基板Sの表面との距離が略一定になるよう、同一平面上に並んで配設される。集塵電極121,122は、それぞれ帯状に形成され、幅方向に隣接するよう平行に配置されることが好ましい。複数対の集塵電極121,122を用いる場合、第1集塵電極121および第2集塵電極122を交互に配置することが好ましい。集塵電極121,122は、例えばポリイミド等の樹脂シートの間に封止されてもよい。これにより、集塵電極121,122を保護することができ、配設するための構造体との絶縁が容易となり、かつ清掃(吸着した塵埃の除去)が容易となる。
集塵電極121,122と基板Sの表面とのギャップの下限としては、3mmが好ましく、5mmがより好ましい。集塵電極121,122と基板Sとのギャップの上限としては、15mmが好ましく、10mmがより好ましい。集塵電極121,122と基板Sとのギャップを前記下限以上することによって、集塵電極121,122が基板Sまたは基板S上に存在する異物に直接接触することを防止できる。また、集塵電極121,122と基板Sとのギャップを前記上限以下とすることによって、基板S上の塵埃を集塵電極121,122によって確実に吸着除去できる。
直流電源130は、第1集塵電極121と第2集塵電極122との間に直流電圧を印加する単一の電源であってもよいが、第1集塵電極121および第2集塵電極122に対してグランドに対して異なる極性の電圧を印加するよう対をなす複数の電源を含むことが好ましい。これにより、第1集塵電極121および第2集塵電極122の静電気力を略均等にすることができるので、基板S上の塵埃を効率よく吸着除去できる。
静電容量計140は、集塵電極121,122の塵埃吸着量、つまり集塵電極121,122の除塵能力の低下の指標として、第1集塵電極121と第2集塵電極122との間の静電容量を計測する。集塵電極121,122の除塵能力が低した場合には報知を行うことで、基板Sの除塵を担保できる。
除塵装置100は、絶縁ローラ111により治具Jを電気的に浮動状態で支持する状態で、直流電源130によって直流電圧が印加されて正負いずれかに帯電する集塵電極121,122に基板Sを対向させる。これにより、基板Sの表面に付着している塵埃が対向する集塵電極121,122と反対の極性に容易に帯電し、静電気力によって基板Sから脱離して集塵電極121,122に吸着される。
除塵装置100は、集塵電極121,122により塵埃が吸着除去された基板Sおよび治具Jを接地ローラ112により電気に接地することによって除電する。これにより、基板Sが空気中に浮遊している塵埃を引き寄せることを防止できる。
成膜室20は、内部の気体を排出する真空ポンプ21と、内部に成膜のための雰囲気ガスを供給するガス供給機構22と、蒸発器またはスパッタリング電極23と、を有する周知の構成とされ得る。また、成膜室20の内部には、治具Jを搬送する成膜コンベア24が配設される。
成膜コンベア24は、ロードロック室10から供給される治具Jを受け取り、治具Jをスパッタリング電極23に対向する位置を通って移動させることにより基板Sへの成膜を可能にし、成膜された基板Sを保持する治具Jをアンロードロック室30に排出するよう構成される。成膜コンベア24は、例えばローラコンベア等によって構成され得る。
アンロードロック室30は、内部の気体を排出する真空ポンプ31と、内部に不活性ガスを供給するガス供給機構32と、を有する。アンロードロック室30の内部には、成膜室20から排出される治具Jを受け取って移動させ、第4ゲートバルブ44を通して治具Jを外部に搬出する搬出コンベア33が配設される。搬出コンベア33は、例えばローラコンベア等によって構成され得る。
成膜システム1は、ロードロック室10に除塵装置100が設けられているため、成膜を行う直前に基板Sに付着している塵埃を除去することができるため、高品質の成膜を行うことができる。また、成膜システム1は、ロードロック室10の内部で基板Sの除塵を行うため、基板Sを用意する空間、例えば基板Sを治具Jに保持させ、治具Jを第1ゲートバルブ41からロードロック室10に供給するための空間をクリーンルームとしなくてもよい。このため、比較的安価に基板Sに高品質の成膜を行うことができる。
本発明に係る膜付き基板製造方法の一実施形態は、成膜システム1を用いて行うことができる。本発明の一実施形態に係る膜付き基板製造方法は、ロードロック室10を通して成膜室20に基板Sを治具Jにより保持する状態で供給する工程と、成膜室20において基板Sに成膜を行う工程と、を備え、ロードロック室10を通して基板Sを供給する工程は、除塵装置100を用いてロードロック室10内で基板Sの上の塵埃を除去する工程を有する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更および変形が可能である。例として、本発明に係る除塵装置は、成膜システムのロードロック室以外でも使用できる。また、本発明に係る除塵装置は、一方の極性の電圧が印加される集塵電極のみを備えてもよい。
1 成膜システム
10 ロードロック室
11 真空ポンプ
12 ガス供給機構
20 成膜室
21 真空ポンプ
22 ガス供給機構
23 スパッタリング電極
24 成膜コンベア
30 アンロードロック室
31 真空ポンプ
32 ガス供給機構
33 搬出コンベア
41 第1ゲートバルブ
42 第2ゲートバルブ
43 第3ゲートバルブ
44 第4ゲートバルブ
100 除塵装置
110 搬入ローラコンベア
111 絶縁ローラ
112 接地ローラ
113 絶縁支持層
114 導電支持層
121 第1集塵電極
122 第2集塵電極
130 直流電源
140 静電容量計
J 治具
S 基板
10 ロードロック室
11 真空ポンプ
12 ガス供給機構
20 成膜室
21 真空ポンプ
22 ガス供給機構
23 スパッタリング電極
24 成膜コンベア
30 アンロードロック室
31 真空ポンプ
32 ガス供給機構
33 搬出コンベア
41 第1ゲートバルブ
42 第2ゲートバルブ
43 第3ゲートバルブ
44 第4ゲートバルブ
100 除塵装置
110 搬入ローラコンベア
111 絶縁ローラ
112 接地ローラ
113 絶縁支持層
114 導電支持層
121 第1集塵電極
122 第2集塵電極
130 直流電源
140 静電容量計
J 治具
S 基板
Claims (5)
- 基板または前記基板を保持する板状の治具を搬送するローラコンベアと、
前記ローラコンベアにより搬送される前記基板に対向するよう配設され、直流電圧が印加される集塵電極と、
を備え、
前記ローラコンベアは、
前記集塵電極に対向する前記基板または前記治具を支持する位置に配置され、少なくとも前記基板または前記治具を支持する外周面に絶縁材料から形成される絶縁支持層を有する複数の絶縁ローラと、
前記集塵電極の下流側において前記基板または前記治具を支持する位置に配置され、少なくとも前記基板または前記治具を支持する外周面に導電材料から形成され、電気的に接地される導電支持層を有する少なくとも1つの接地ローラと、
を有する、除塵装置。 - 前記集塵電極と前記基板とのギャップは、3mm以上15mm以下である、請求項1に記載の除塵装置。
- 請求項1または2に記載の除塵装置と、
内部に前記ローラコンベアおよび前記集塵電極が配設されるロードロック室と、
前記ロードロック室を通して前記基板が供給され、前記基板に成膜を行う成膜室と、
を備える、成膜システム。 - 前記接地ローラは、前記成膜室の直前に配置される、請求項3に記載の成膜システム。
- ロードロック室を通して成膜室に基板を供給する工程と、
前記成膜室において前記基板に成膜を行う工程と、
を備える膜付き基板製造方法であって、
前記基板を供給する工程は、除塵装置を用いて、前記ロードロック室の内部で前記基板の上の塵埃を除去する工程を有し、
前記除塵装置は、
前記ロードロック室の内部に配置され、前記基板または前記基板を保持する板状の治具を搬送するローラコンベアと、
前記ロードロック室の内部に前記ローラコンベアにより搬送される前記基板に対向するよう配設され、直流電圧が印加される集塵電極と、
を備え、
前記ローラコンベアは、
前記集塵電極に対向する前記基板または前記治具を支持する位置に配置され、少なくとも前記基板または前記治具を支持する外周面に絶縁材料から形成される絶縁支持層を有する複数の絶縁ローラと、
前記集塵電極の下流側において前記基板または前記治具を支持する位置に配置され、少なくとも前記基板または前記治具を支持する外周面に導電材料から形成され、電気的に接地される導電支持層を有する少なくとも1つの接地ローラと、
を有する、膜付き基板製造方法。
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2022
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