JP5270821B2 - Vacuum cluster for substrate deposition (deformation) - Google Patents
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Abstract
Description
ここに提案する真空クラスタおよびその変形は、例えば、受像管、フラットディスプレイなどの、大型基板を含む、基板に材料を真空蒸着させる分野において使用され、基板の前面に多層薄膜を成膜することを目的としており、また、マルチクラスタ真空プラントにおいて種々の材料から多成分・多層化した膜を成膜するために使用し得る。 The proposed vacuum cluster and its modifications are used in the field of vacuum deposition of materials on substrates, including large substrates such as picture tubes, flat displays, etc. It is also intended and can be used to form multi-component, multi-layered films from various materials in a multi-cluster vacuum plant.
組み立て後に受像管（陰極線管（ＣＲＴ））の外側の面に薄膜を成膜する既知の方法および装置がある。 There are known methods and apparatus for depositing a thin film on the outer surface of a picture tube (cathode ray tube (CRT)) after assembly.
既知の装置では、異なる粗引き装置（differential roughing system）を有する堆積チャンバは、堆積ゾーンと粗引きゾーン（roughing zone）（排気ゾーン）とからなる。 In the known apparatus, a deposition chamber with a different roughing system consists of a deposition zone and a roughing zone (exhaust zone).
プラントの作動工程では、堆積ゾーン内の圧力は、１×１０−１から８×１０−１Ｐａであり、粗引きゾーンでは、５×１０−３から７×１０−２Ｐａである。 In the operation process of the plant, the pressure in the deposition zone is 1 × 10 −1 to 8 × 10 −1 Pa, and in the roughing zone, it is 5 × 10 −3 to 7 × 10 −2 Pa.
基板ホルダ内に配置されたＣＲＴは、真空チャンバに沿って移動する。この場合、基板ホルダには、真空チャンバの容積を、堆積ゾーンと粗引きゾーンとの２つのゾーンに分割するバリヤプレートが設けられる。既知のプラントでは、例えば、表面の静電放電の除去を促進するＣＲＴスクリーンの保持リングへ、または他の接地領域に隣接した表面の部分へマグネトロン堆積することにより、真空中において導電性コーティングを堆積させる（例えば、特許文献１を参照）。 A CRT placed in the substrate holder moves along the vacuum chamber. In this case, the substrate holder is provided with a barrier plate that divides the volume of the vacuum chamber into two zones, a deposition zone and a roughing zone. In known plants, conductive coatings are deposited in a vacuum, for example, by magnetron deposition onto a retaining ring of a CRT screen that facilitates the removal of electrostatic discharges on the surface, or to portions of the surface adjacent to other ground areas. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、既知のプラントには、本質的な欠点がある。 However, the known plants have an inherent drawback.
逐次処理プラントなので、生産性が低い。あるいは、組み立てられたＣＲＴが真空チャンバ内を移動することによって、部材の表面から種々の汚染物質および望ましくない不純物が入り被成膜面に堆積してしまう。その結果、要求される成膜の質が保証されない。この場合、成膜されるＣＲＴをプラントの中に連続して一定の流れで配置するときに、装置の個々のユニットが故障すると、装置の運転が完全に停止されてしまう。それによって、プラントの信頼性と有用度とが低下し、これに伴い、生産性が低下する。 Since it is a sequential processing plant, productivity is low. Alternatively, as the assembled CRT moves in the vacuum chamber, various contaminants and undesirable impurities enter from the surface of the member and accumulate on the film formation surface. As a result, the required film quality is not guaranteed. In this case, when the CRTs to be deposited are continuously arranged in the plant at a constant flow, if the individual units of the apparatus fail, the operation of the apparatus is completely stopped. Thereby, the reliability and usefulness of the plant are lowered, and the productivity is lowered accordingly.
さらに、既知のプラントでは、装置の生産性に応じて材料を堆積させて成膜する１つのＣＲＴごとの消費電力を減少させることができない。それは、装置の全てのユニットが、装置全体を作動させることを保証するように正確に機能するからである。 Furthermore, in a known plant, it is not possible to reduce the power consumption for each CRT that deposits a material and forms a film in accordance with the productivity of the apparatus. This is because all units of the device function correctly to ensure that the entire device is activated.
基板を配置するための開口部と、密閉要素と、膜を堆積させるための処理装置とが設けられた真空チャンバを備える真空スパッタリング装置もまた知られている（例えば、特許文献２を参照）。 A vacuum sputtering apparatus including a vacuum chamber provided with an opening for placing a substrate, a sealing element, and a processing apparatus for depositing a film is also known (see, for example, Patent Document 2).
あるいは、基板に成膜するための真空モジュール（その変形）およびモジュールの装置が、知られており、本装置は、基板を配置するための開口部と、密閉要素と、膜を堆積させるための処理装置と、真空ゲートバルブと、基板表面に平行に往復動し得るように装着された処理装置搬送機構と、が設けられた真空チャンバを備える（例えば、特許文献３を参照）。 Alternatively, a vacuum module (deformation thereof) and a device of the module for depositing a substrate on the substrate are known, the device comprising an opening for placing the substrate, a sealing element, and for depositing the membrane A vacuum chamber provided with a processing apparatus, a vacuum gate valve, and a processing apparatus transport mechanism mounted so as to be able to reciprocate in parallel with the substrate surface is provided (see, for example, Patent Document 3).
真空堆積プラント、その設計を変更した真空モジュール、およびモジュールの装置は、高品質の薄膜多層化膜を生成するために基板に材料を真空堆積させる分野において使用することを目的とする。 The vacuum deposition plant, the vacuum module whose design has been modified, and the apparatus of the module are intended for use in the field of vacuum depositing material on a substrate to produce a high quality thin film multilayered film.
しかしながら、真空下で基板に成膜するための、既知の全ての装置には共通の重大な欠点がある。すなわち、
・膜自体が汚染され、欠陥率が高いため、膜のしかるべき品質が保証されないこと、
・予防および調整のためのメンテナンスをしても、耐用期間が短いこと、
・膜厚が、均質および均一でなくなること、
・生産性が要求に達しないこと。
However, all known apparatus for depositing films on a substrate under vacuum have significant common disadvantages. That is,
The film itself is contaminated and the defect rate is high, so the proper quality of the film cannot be guaranteed,
・ Even if maintenance for prevention and adjustment is performed, the service life is short.
・ Thickness is not uniform or uniform,
・ Productivity does not reach requirements.
よって、処理装置を有するキャリッジを真空チャンバ内において移動させて、堆積プロセスにおいて望ましくない汚染物質が膜に積もることによって、膜の清浄さ、欠陥率、よってその品質にもっとも深刻な影響が生じる。 Thus, moving the carriage with the processing equipment within the vacuum chamber and causing unwanted contaminants to build up on the film during the deposition process will have the most serious impact on film cleanliness, defect rate, and hence quality.
あるいは、キャリッジ移動中に真空チャンバ内に配置される種々の連通用（水、ガス、電力供給用）構成要素には、十分かつ頻繁に費用のかかる、熱および熱放射流から保護するための処置が必要である。熱および熱放射流の影響によって、これらの構成要素の表面が、破壊され、真空の程度が下がり、被膜自体がそれぞれさらに劣化するからである。 Alternatively, various communication (water, gas, power supply) components placed in the vacuum chamber during carriage movement are sufficient and often expensive to protect against heat and heat radiation. is necessary. This is because the surface of these components is destroyed by the influence of heat and heat radiation flow, the degree of vacuum is lowered, and the coating itself further deteriorates.
最後に、成膜プロセスが行われる真空チャンバ内における処理装置の構成によって、ある特定の容積の真空チャンバ内にこのような装置を多く使用することは、著しく制限され、すなわち、この容積をかなり拡張する必要がある。この場合、予防的な作業と作動作業との間の連続作動時間は、短くなり、よって、装置全体の生産性が低くなる。
ここに提案する本発明の目的は、堆積される膜の品質を改善し、生産性を上げ、同様の目的のプラントの機能および技術的な特徴を改善することである。 The purpose of the proposed invention is to improve the quality of the deposited film, increase the productivity and improve the function and technical characteristics of the plant for the same purpose.
ここに挙げた問題は、基板に成膜するための真空クラスタ内に真空チャンバを設けることによって解決され、この真空チャンバは、上記真空チャンバと、基板の位置決めのための基板ホルダと、基板に成膜するための処理装置と、基板および／または基板ホルダ表面に平行に往復動し得るように装着された処理装置搬送機構と、を備える。本発明（変形１）によれば、真空チャンバは、主区画部と、少なくとも一つの処理区画部とを有し、処理装置は、真空チャンバの処理区画部内に配置され、基板ホルダおよび／または基板の面に平行に真空チャンバの主区画部内に往復動し得るように装着され、処理装置搬送機構は、真空チャンバの外側に配置され、処理装置に供給するための連通構成要素が設けられたホルダにより処理装置に連結されている。 The problems listed here are solved by providing a vacuum chamber in a vacuum cluster for depositing on the substrate, the vacuum chamber comprising the vacuum chamber, a substrate holder for positioning the substrate, and a substrate. A processing apparatus for forming a film; and a processing apparatus transport mechanism mounted so as to reciprocate in parallel with the surface of the substrate and / or the substrate holder. According to the present invention (variation 1), the vacuum chamber has a main partition part and at least one processing partition part, and the processing apparatus is arranged in the processing partition part of the vacuum chamber, and the substrate holder and / or the substrate Is mounted so as to be able to reciprocate in the main compartment of the vacuum chamber in parallel to the surface of the substrate, and the processing apparatus transport mechanism is disposed outside the vacuum chamber and is provided with a communication component for supplying the processing apparatus Is connected to the processing device.
本発明の第２の変形によれば、真空チャンバには、主区画部と少なくとも一つの処理区画部とが、設けられ、真空チャンバの主区画部には、開口部および真空ゲートバルブが設けられ、当該開口部および真空ゲートバルブは、主区画部を処理区画部と連結して単一の処理ユニットにするように、基板ホルダおよび／または基板の面に垂直な面に配置され、処理区画部は、別個のユニットとして設計され真空チャンバの主区画部に接合され、処理装置は、基板ホルダおよび／または基板の面と平行に真空チャンバの主区画部内に往復動し得るように、処理区画部内に装着され、処理装置搬送機構は、真空チャンバの外側に配置され、処理装置に供給を行う連通構成要素が設けられたホルダにより処理装置に連結される。 According to a second variant of the invention, the vacuum chamber is provided with a main compartment and at least one processing compartment, and the main compartment of the vacuum chamber is provided with an opening and a vacuum gate valve. The opening and the vacuum gate valve are disposed on a surface perpendicular to the substrate holder and / or the surface of the substrate so that the main partition is connected to the processing partition into a single processing unit. Is designed as a separate unit and bonded to the main compartment of the vacuum chamber, and the processing apparatus can be reciprocated in the main compartment of the vacuum chamber parallel to the substrate holder and / or the plane of the substrate. The processing apparatus transport mechanism is disposed outside the vacuum chamber and is connected to the processing apparatus by a holder provided with a communication component that supplies the processing apparatus.
ホルダは、中空の円筒形の管として設計され、この管は、搬送機構および処理装置と堅固に連結されており、その内部に、ガスキャリア、水キャリア、電力キャリアとして使用される連通構成要素が、配置される。 The holder is designed as a hollow cylindrical tube, which is firmly connected to the transport mechanism and the processing device, inside which are communicating components used as gas carrier, water carrier, power carrier. Placed.
あるいは、設計の変形のいずれかに係る、ここに提案するクラスタ内の真空チャンバは、２つまたはそれ以上の処理区画部を備え、各処理区画部は、それぞれ処理装置を備える。 Alternatively, the proposed vacuum chamber in a cluster according to any of the design variations comprises two or more processing compartments, each processing compartment comprising a processing device.
処理装置は、処理装置搬送機構と連結されたプラットフォーム上に装着し、交換し得る複数の処理構成要素、すなわち、直線状に並べたエッチング、補助およびスパッタリング源と、ターゲットと、マグネトロンスパッタリング源と、基板を処理しその上に成膜するための基板加熱装置とを一組として設計し得る。 The processing apparatus is mounted on a platform coupled to the processing apparatus transport mechanism and can be replaced by a plurality of processing components, i.e., linearly aligned etching, auxiliary and sputtering sources, a target, a magnetron sputtering source, A substrate heating apparatus for processing a substrate and forming a film thereon can be designed as a set.
この場合、処理装置搬送機構は、搬送機構に堅固に連結されたキャリッジおよびホルダとして設計され、処理装置は、処理区画部および搬送機構と密閉式に連結された可撓性のあるベローズ内に配置される。 In this case, the processing device transport mechanism is designed as a carriage and holder that are firmly connected to the transport mechanism, and the processing device is placed in a flexible bellows that is hermetically connected to the processing compartment and transport mechanism. Is done.
発明およびその設計の変形としての、基板に成膜するための真空クラスタの設計は、同様の目的の既知の装置と比較して明らかに利点を有する。 The design of a vacuum cluster for depositing on a substrate, as a variation of the invention and its design, has distinct advantages over known devices for similar purposes.
例えば、真空下で機構が移動すると表面が摩耗することにより生じる汚染物質の量が、クレームした設計に係る真空チャンバの外側への処理装置搬送機構の配置により、相当減少し得る。 For example, the amount of contaminants caused by surface wear as the mechanism moves under vacuum can be significantly reduced by the placement of the processing device transport mechanism outside the vacuum chamber according to the claimed design.
処理装置を作動させるための連通構成要素（ガスキャリア、水キャリアおよび電力キャリア）を、真空チャンバの外側に延びる中空円筒形ホルダ内に備えることもまた、汚染物質の減少に役立つ。この場合、ホルダの長さは、成膜時に基板に対する処理装置の移動プロセスの程度により選択される。ホルダ自体は、連通構成要素の表面を熱および熱放射流の影響から保護する保護スクリーンとして役に立つ。 Providing communication components (gas carrier, water carrier and power carrier) for operating the processing device in a hollow cylindrical holder extending outside the vacuum chamber also helps reduce contaminants. In this case, the length of the holder is selected according to the degree of the movement process of the processing apparatus with respect to the substrate during film formation. The holder itself serves as a protective screen that protects the surface of the communicating component from the effects of heat and heat radiation.
この場合、変形２に係る真空チャンバの技術的な区画部を、真空チャンバに接合される別個のユニットとして設計し得るので、真空チャンバの主区画部は、成膜区画部として、また処理区画部として、すなわち処理装置を収容する区画部として役立つ。 In this case, since the technical compartment of the vacuum chamber according to the modification 2 can be designed as a separate unit joined to the vacuum chamber, the main compartment of the vacuum chamber is used as a film formation compartment and a processing compartment. In other words, it serves as a partition for accommodating the processing apparatus.
この場合、連通構成要素（ガスキャリア、水キャリアおよび電力キャリア）の真空チャンバへの装着は、円筒形のホルダ内においてすでに作動されていることから不要であるが、真空チャンバに別々に装着し、真空チャンバ上で別々に機能させてもよい。したがって、真空チャンバ内に汚染物質がさらに入ることは、実際に、減少してゼロになる。 In this case, mounting of the communication components (gas carrier, water carrier and power carrier) to the vacuum chamber is unnecessary because it is already operated in the cylindrical holder, but it is mounted separately to the vacuum chamber, It may function separately on the vacuum chamber. Thus, further entry of contaminants into the vacuum chamber is actually reduced to zero.
（真空クラスタの設計の両方の変形における）可撓性のあるベローズを、連通構成要素を真空密閉するために使用する。この場合、ベローズの一方の側が処理区画部と真空気密連結され、また他方の側が真空チャンバの外側に配置された搬送機構と真空気密連結されることが、保証される。 A flexible bellows (in both variants of the vacuum cluster design) is used to vacuum seal the communicating components. In this case, it is ensured that one side of the bellows is vacuum-tightly connected to the processing section and the other side is vacuum-tightly connected to a transport mechanism arranged outside the vacuum chamber.
ベローズを伸縮させても気密性を保持し得ることによって、主区画部内における処理装置の動きを妨げずに基板表面をスキャンし得る。 Since the airtightness can be maintained even when the bellows are expanded and contracted, the substrate surface can be scanned without hindering the movement of the processing apparatus in the main partition.
開口部および真空ゲートバルブが主区画部と技術的区画部との間に装着される（変形２）ことによって、真空チャンバの気密性を失わせずに処理装置のメンテナンスまたは交換を一方の側から行うことができ、よって、予防的作業の間の時間が増し、プラントの生産性が全体として向上する。 By installing the opening and the vacuum gate valve between the main compartment and the technical compartment (deformation 2), maintenance or replacement of the processing apparatus can be performed from one side without losing the airtightness of the vacuum chamber. Can thus be performed, thus increasing the time between preventive operations and improving the overall productivity of the plant.
もっとも広範囲の材料から多層膜を成膜するのに必要な多数の処理装置を使用する場合、いくつかの、例えば３つの処理区画部を、真空チャンバの主区画部に接合することができ、各処理区画部は、処理装置を備える。成膜時に処理装置を主区画部に入れるので、処理装置自体の汚染は著しく減少し、成膜するのに必要な真空パラメータの安定性が保証される。上記の全てによって、当然、基板に塗布される被膜が高品質になることが保証される。 When using a large number of processing equipment required to deposit a multilayer film from the widest range of materials, several, eg, three processing compartments can be joined to the main compartment of the vacuum chamber, The processing partition unit includes a processing device. Since the processing apparatus is placed in the main partition during film formation, the contamination of the processing apparatus itself is significantly reduced, and the stability of the vacuum parameters necessary for film formation is ensured. All of the above naturally ensures that the coating applied to the substrate is of high quality.
本発明により、真空チャンバの外側に延びるように搬送機構を設計することによって、真空チャンバ内の真空を失わせずに、必要に応じて、予防的および補修作業を行うことができ、よって、プラント全体の生産性が高くなる。 By designing the transport mechanism to extend outside the vacuum chamber according to the present invention, preventive and repair operations can be performed as needed without losing the vacuum in the vacuum chamber, and thus the plant Overall productivity increases.
図１に、単一の処理区画部の真空空間が隔てられていない（変形１に係る）真空クラスタの概略図を示す。図２に、単一の処理区画部と、開口部と、必要に応じて、主要な区画部を処理区画部から隔てるための真空ゲートバルブとを有する（変形２による）真空クラスタ全体の概略図を示す。図３に、２つの処理区画部を有する（変形１および２に係る）真空クラスタの概略図を示す。
FIG. 1 shows a schematic view of a vacuum cluster (according to variant 1) in which the vacuum space of a single processing compartment is not separated. FIG. 2 shows a schematic view of the entire vacuum cluster (according to variant 2) with a single processing compartment, an opening and, if necessary, a vacuum gate valve for separating the main compartment from the processing compartment. Indicates. FIG. 3 shows a schematic view of a vacuum cluster (according to
基板に成膜することを目的として第1の変形（図１）によって設計された真空クラスタは、主区画部２および処理区画部３を有する真空チャンバ１と、基板５を有する基板ホルダ４と、基板５に成膜することを目的として主区画部３内に配置された処理装置６と、処理装置６を搬送する機構７と、処理装置６に連結されたホルダ８と、処理装置６が装着されたプラットフォーム９と、ホルダ８の内部に連通構成要素１１が配置されたホルダ８がその内部にあるベローズ１０と、を備える。
A vacuum cluster designed by the first variant (FIG. 1) for the purpose of depositing on a substrate comprises a
ベローズ１０は、ホルダ８を周囲から隔て、ホルダ８を真空空間内に密閉し得る。
The bellows 10 can seal the
ベローズ１０を伸縮させるときに気密性を保持できるので、搬送機構７により処理装置６を基板５に対して相対移動させることにより、基板表面に成膜するときに基板表面をスキャンし得る。
Since the airtightness can be maintained when the bellows 10 is expanded and contracted, the substrate surface can be scanned when the film is formed on the substrate surface by moving the processing device 6 relative to the
ホルダ８は、中空の円筒形の管として設計されており、その内部に、処理装置６の作動を保証する連通構成要素１１が組み込まれている。
The
その設計の第1の変形とは異なって、第２の変形により設計された真空クラスタ（図２）には、開口部１２と、真空ゲートバルブ１３とが設けられており、この真空ゲートバルブ１３は、基板ホルダ４および／または基板５の面に垂直な面内に装着され、真空チャンバ１の主区画部２を主区画部３と連結することを目的とする。
Unlike the first modification of the design, the vacuum cluster (FIG. 2) designed by the second modification is provided with an
あるいは、真空クラスタの設計の第２の変形に係る処理区画部３を、真空チャンバ１の主区画部２に接合された別のユニットとして設計する。
Alternatively, the processing compartment 3 according to the second modification of the design of the vacuum cluster is designed as another unit joined to the main compartment 2 of the
図３に、２つの処理区画部３および３'を備える真空クラスタを示す。主区画部３'および主区画部３は、基板５に成膜することを目的として主区画部３'内に配置される処理装置６’と、処理装置６’を搬送する機構７’と、処理装置６’および搬送機構７’に連結されたホルダ８'と、、処理装置６’が装着されるプラットフォーム９'と、連通構成要素１１'を有するホルダ８'がその内部にあるベローズ１０'と、を備える。
FIG. 3 shows a vacuum cluster comprising two processing compartments 3 and 3 ′. The main partition section 3 ′ and the main partition section 3 include a processing device 6 ′ disposed in the main partition section 3 ′ for the purpose of forming a film on the
装置の作動を理解しやすくするために、図３に、一例として、基板５を入れることを目的として真空チャンバ１の主区画部２内にスリットゲートバルブ１５が形成された側方開口部１４を示す。このような開口部は、真空クラスタの設計の各変形に存在する。しかしながら、これらの開口部を真空クラスタ主区画部に形成する変形では、どこに（例えば、主区画部２の上部または側部に）あってもよいので、図１および図２にはこれらの開口部を示していない。
In order to facilitate understanding of the operation of the apparatus, FIG. 3 shows, as an example, a
（変形１および２に係る）発明として提案する基板に成膜するための真空クラスタは、以下のように作動する。
The vacuum cluster for forming a film on the substrate proposed as the invention (according to the
基板５を、側方開口部１４から、真空チャンバ１の主区画部２内に配置した基板ホルダ４内に配置する。次に、スリットゲートバルブ１５を閉じ、真空チャンバ１を残留圧力に排気する（例えば、５×１０−４−１０−５Ｐａ）。
The
冷却流体、作用ガスおよび電力が、ベローズ１０内に配置された連通構成要素１１により処理装置６に供給され、本装置が、作動モードに入る。次に、搬送機構７が、始動され、処理装置６により、主区画部２内に配置された基板５に膜が堆積される。
Cooling fluid, working gas and power are supplied to the processing device 6 by the
主区画部３内に配置された処理装置６の、主区画部２内への移動は、真空チャンバ１の外側に配置された搬送機構７により行い得る。
The processing device 6 disposed in the main partition unit 3 can be moved into the main partition unit 2 by a
処理装置６は、主区画部２内を往復動している間に、特定のプログラムに従って、基板５に成膜する。
The processing device 6 forms a film on the
成膜プロセスが完了すると、処理装置６は、初期位置から主区画部３内へ移動する。 When the film forming process is completed, the processing apparatus 6 moves from the initial position into the main partition 3.
次に、基板５が、真空チャンバ１の主区画部２から取り出される。このために、スリットゲートバルブ１５が開かれて、側方開口部１４を通って基板５がチャンバ１から出される。
Next, the
開口部１２と、真空クラスタの設計の第２の変形において提供される、主区画部２と処理区画部３（図２）との間に配置された真空ゲートバルブ１３とによって、以下のことが可能である。
・主区画部内の真空を失わせずに、処理装置のメンテナンスまたは交換を行えること、
・予防的な作業の間の時間が長くなること、よって、真空クラスタの生産性が上がること。
With the
-The maintenance or replacement of the processing equipment can be performed without losing the vacuum in the main compartment.
• Increased time between preventive operations, thus increasing vacuum cluster productivity.
あるいは、処理装置６をそれぞれ備えるいくつか（２つまたはそれ以上）の各処理区画部３を、真空チャンバ１の主区画部２に接合し得る。
Alternatively, several (two or more) respective processing compartments 3 each comprising a processing device 6 can be joined to the main compartment 2 of the
よって、図３に、真空チャンバ１の主区画部２に、処理装置６を備える処理区画部３と処理装置６’を備える処理区画部３'とが連結された真空チャンバ１を示す。
Therefore, FIG. 3 shows the
基板５を、給送し、基板ホルダ４から側方開口部１４を通って取り出す。
The
主区画部２内に配置された基板を交互に処理する処理装置をより多く使用するこのような設計にすることによって、コストにおいて、設備の機能性が高まる。 By using such a design that uses more processing devices that alternately process the substrates arranged in the main compartment 2, the functionality of the facility is increased in cost.
プラットフォーム９に配置される処理装置６（図３）の交換し得る構成要素として、以下の、陽極層と、２位置回転型ターゲットを有する加速器型のイオンスパッタリング源とが、使用される。プラットフォーム９’に配置される処理装置６’（図３）の交換し得る構成要素として、連続した平板マグネトロンおよび線形ＩＲ（赤外線）基板加熱装置が、使用される。
As replaceable components of the processing apparatus 6 (FIG. 3) arranged on the
この場合、多数の種々の材料から多成分・多層膜を効率的に形成し得る。装置自体の汚染程度は、著しく減少し、これは、堆積プロセスが行われる主区画部２内において装置が交互に入れ替わるからである。 In this case, a multicomponent / multilayer film can be efficiently formed from a large number of various materials. The degree of contamination of the device itself is significantly reduced, since the device is alternated in the main compartment 2 where the deposition process takes place.
変形によって設計された真空クラスタを使用して基板に成膜する当該技術の特定の実施例をここに示す。 A specific embodiment of the art is shown here that deposits on a substrate using vacuum clusters designed by deformation.
基板５を、真空チャンバ１の主区画部２の側方開口部１４を通って基板ホルダ４内に配置し、スリットゲートバルブ１５を閉鎖する。基板５を、大気中から側方開口部１４を通って給送するか、または１つを超える真空クラスタを使用する場合、側方開口部１４を通って搬送真空チャンバから真空下で単一の搬送システムにより給送する（図３）。
The
主区画部２内の圧力は、１０−４Ｐａになる。冷水およびアルゴン−酸素の混合物が、９５％：５％の割合で、処理区画部６内に配置されたイオン源内に給送される。 The pressure in the main partition 2 is 10 −4 Pa. A mixture of cold water and argon-oxygen is fed at a ratio of 95%: 5% into an ion source located in the processing compartment 6.
この場合、主区画部内の全圧力は、５×１０−２Ｐａであり、真空チャンバの外側から給送される水温は、１５℃から１８℃である。 In this case, the total pressure in the main compartment is 5 × 10 −2 Pa, and the water temperature fed from the outside of the vacuum chamber is 15 ° C. to 18 ° C.
４ｋＶの正電位が、イオン源の陽極にかけられ、この陽極は、交換可能な、放電を行う構成要素として処理装置６内に備えられている。イオン源は、セラミックＩＴＯ（酸化インジウム錫）ターゲット（９０％Ｉｎ２Ｏ３、１０％ＳｎＯ２）に向けられるイオンビームを生成する。 A positive potential of 4 kV is applied to the anode of the ion source, and this anode is provided in the processing apparatus 6 as a replaceable component for discharging. The ion source generates an ion beam that is directed to a ceramic ITO (indium tin oxide) target (90% In2O3, 10% SnO2).
搬送機構７が、作動し、プラットフォーム９が、装着されたプロセス構成要素（イオン源およびターゲット）とともに、主区画部２内へ移動され、その中を基板５に対して往復動する。
The
膜が、クォーツセンサにより化学量論的組成および厚さに制御される。特定の厚さに到達すると、処理装置６を有するプラットフォーム９は、主区画部３へ戻り、処理が中止される。
The film is controlled to stoichiometric composition and thickness by a quartz sensor. When the specific thickness is reached, the
スリットゲートバルブ１５が開放され、基板５が、側方開口部１４を通って取り出される（図３）。
The
真空クラスタの設計の第２の変形において、開口部１２および真空ゲートバルブ１３が、主処理区画部と技術的区画部との間に設けられる場合、成膜プロセスは、同様に行われる。
In a second variant of the vacuum cluster design, if the
上記の部材は、主区画部３内の真空を維持することを目的としているが、（図２の）真空ゲートバルブ１３は、基板５を主区画部２内へ搬送する前に主区画部と処理区画部との間の開口部１２を遮断し、それと同時に、処理装置６を真空状態下で主区画部３内に密閉することのみが相違している。
The above-mentioned member is intended to maintain the vacuum in the main partition 3, but the vacuum gate valve 13 (of FIG. 2) is connected to the main partition before the
真空チャンバ１の主区画部２を迅速に粗引きする（rough）ことができ、処理サイクル時間を短縮し、設備の生産性を高くすることができる。
The main compartment 2 of the
一つを超える処理区画部を使用する場合、成膜プロセスは、以下のように行われる（図３）。 When more than one processing section is used, the film formation process is performed as follows (FIG. 3).
基板５が、真空チャンバから、マルチクラスタシステムの場合のように側方開口部１４を通って真空クラスタの主区画部２内へ移動され、基板ホルダ４内に配置される。次に、スリットゲートバルブ１５が、閉鎖される。
The
処理区画部３内に配置された処理装置６と、処理区画部３’内に配置された処理装置６’とには、以下の交換可能な構成要素、すなわち、スパッタリングされる銀（Ａｇ）ターゲットを処理装置６のプラットフォーム９上に有するイオンビーム源と、ＩＴＯターゲットを処理装置６’のプラットフォーム９’上に有するＩＲ加熱装置およびマグネトロンとが備え付けられている。
The processing device 6 disposed in the processing partition 3 and the processing device 6 ′ disposed in the processing partition 3 ′ include the following replaceable components, that is, a silver (Ag) target to be sputtered: Are provided on the
主区画部内の圧力は、１０−４Ｐａである。装置６’は、機構７’により、処理区画部３’から主区画部２内へ移動され、基板５への成膜を行う。
The pressure in the main compartment is 10 −4 Pa. The apparatus 6 ′ is moved from the processing partition unit 3 ′ into the main partition unit 2 by the
処理装置６’を基板５の表面に対して相対移動させている間、ＩＲ加熱装置が、始動し、基板温度を２５０℃にする。次に、アルゴン−酸素の混合物が、それぞれ、８４％：１６％で、真空チャンバ１内に給送される。次に、主区画部２内の圧力を５×１０−１Ｐａにする。
While the processing apparatus 6 ′ is moved relative to the surface of the
４８０Ｖの負の電位が、マグネトロンにかけられ、厚さ４００ÅのＩＴＯ膜に、５．３Ａの放電がかけられる。次に、処理装置６’が、処理区画部３’に移動され停止される。 A negative potential of 480 V is applied to the magnetron, and a discharge of 5.3 A is applied to the ITO film having a thickness of 400 mm. Next, the processing apparatus 6 'is moved to the processing partition unit 3' and stopped.
処理区画部３内に配置されるイオン源は、アルゴンで満たされて、圧力が６×１０−２Ｐａになり、４．０ｋＶの電位がかけられる。次に、電流が３４０ｍＡでターゲットに向けられるイオンビームが生成される。 The ion source disposed in the processing section 3 is filled with argon, the pressure becomes 6 × 10 −2 Pa, and a potential of 4.0 kV is applied. Next, an ion beam is generated that is directed at the target at a current of 340 mA.
キャリッジとして設計された搬送機構７が、処理装置６のプラットフォーム９上に配置されたイオン源を主区画部２内に移動させる。次に、処理装置６が、基板５に成膜を行い、その表面に厚さが１５０ÅのＡｇ膜が、形成される。
A
次に、処理装置６は、処理区画部３内に戻されて停止される。 Next, the processing device 6 is returned to the processing partition unit 3 and stopped.
最終層、厚さが４００ÅのＩＴＯ膜が、処理区画部３’内に配置された処理装置６’により、第１の膜が生成されたのと全く同様に形成される。 An ITO film having a final layer thickness of 400 mm is formed in exactly the same manner as the first film is generated by the processing apparatus 6 ′ disposed in the processing section 3 ′.
成膜プロセスが終了すると、スリットゲートバルブ１５が開かれ、基板５が、主区画部２から側方開口部１４を通ってマルチクラスタプラントの共通の搬送チャンバ内へ移動される。
When the film forming process is completed, the
したがって、発明としてここに提案するもっとも広範囲の標準サイズの基板に成膜することを目的とした真空クラスタおよびその変形の設計によって、ここにクレームするプラントの多機能性および高生産性が保証される。 Therefore, the design of the vacuum cluster and its variants intended to deposit on the widest range of standard size substrates proposed herein as invention guarantees the multifunctionality and high productivity of the claimed plant. .
真空システムの外側から導入される搬送機構によって、必要に応じて、チャンバ内の真空を失わせずに搬送機構を予防的にかつ最新にメンテナンスし得る。 The transport mechanism introduced from the outside of the vacuum system can preventively maintain the transport mechanism proactively without losing the vacuum in the chamber, if necessary.
処理装置のプラットフォーム上に装着された処理構成要素を交換し得ることによって、タスクセットにより異なるこれらの構成要素をプラットフォーム上に構成することにかかる時間が削減される。 By being able to exchange processing components mounted on the platform of the processing device, the time it takes to configure these components on the platform, which vary depending on the task set, is reduced.
処理区画部を独立させて設計することによって、２つまたはそれ以上の区画部を使用して、真空チャンバの主区画部の容量を拡張せずにこれらの区画部を独立した処理ユニットとしての主区画部に接合することにより、プラントの多機能性が得られる。 By designing the processing compartments independently, two or more compartments can be used to make these compartments the main processing unit as independent processing units without expanding the capacity of the main compartment of the vacuum chamber. Multifunctionality of the plant is obtained by joining to the compartment.
可撓性のあるベローズにより連通構成要素がホルダ内に配置されホルダが密閉されることによって、連通構成要素は、熱および熱放射の影響から保護され、また、耐用期間が延び、成膜時に種々の汚染物質が基板表面に達することが妨げられる。 By arranging the communication component in the holder by the flexible bellows and sealing the holder, the communication component is protected from the effects of heat and heat radiation, and the service life is extended. Contaminants are prevented from reaching the substrate surface.
真空ゲートバルブを有する開口部が存在することによって、主区画部および処理区画部の一方の気密性が失われた時に他方の中の真空を維持しながら、主区画部を処理区画部から隔てることができ、これは、プラント全体としての生産性を高めることに役立つ。 The presence of an opening having a vacuum gate valve separates the main compartment from the processing compartment while maintaining the vacuum in the other when the air tightness of one of the main compartment and the processing compartment is lost This helps to increase the productivity of the entire plant.
設けられた装置の部材によって、種々の標準的サイズの基板の広範囲の材料から高品質の薄膜を得られる。 Depending on the equipment components provided, high quality thin films can be obtained from a wide range of materials on various standard sized substrates.
ここに発明として提案する、基板に成膜するための真空クラスタおよびその変形は、多目的であり、工業条件において応用され得る。 The vacuum cluster for forming a film on a substrate and its deformation proposed here as an invention are multipurpose and can be applied in industrial conditions.
１： 真空チャンバ
２： 主区画部
３： 処理区画部
４： 基板ホルダ
５： 基板
６： 処理装置
７： 搬送機構
８： ホルダ
９： プラットフォーム
１０： ベローズ
１２： 開口部
１３： 真空ゲートバルブ
１４： 側方開口部
１５： スリットゲートバルブ
1: Vacuum chamber 2: Main partition 3: Processing partition 4: Substrate holder 5: Substrate 6: Processing device 7: Transfer mechanism 8: Holder 9: Platform 10: Bellows 12: Opening 13: Vacuum gate valve 14: Side Direction opening 15: Slit gate valve
Claims (10)
真空チャンバと、
基板の位置決めのための基板ホルダと、
基板に成膜するための処理装置と、
前記基板ホルダおよび／または基板の表面に平行に往復動し得るように装着された処理装置搬送機構と、
を備え、
前記真空チャンバには、主区画部と、少なくとも１つの処理区画部とが設けられ、
前記処理装置は、前記真空チャンバの処理区画部内に配置され、前記基板ホルダおよび／または基板の表面に平行に前記真空チャンバの主区画部内に往復動し得るように装着され、
前記処理装置搬送機構は、前記真空チャンバの外側に配置され、ホルダにより前記処理装置と連結されており、
前記ホルダは、前記処理区画部および前記搬送機構と密閉式に連結された可撓性のあるベローズ内に配置されていることを特徴とする真空クラスタ。 A vacuum cluster for forming a film on a substrate,
A vacuum chamber;
A substrate holder for positioning the substrate;
A processing apparatus for forming a film on a substrate;
A processing apparatus transport mechanism mounted so as to reciprocate in parallel with the surface of the substrate holder and / or the substrate;
With
The vacuum chamber is provided with a main partition and at least one processing partition,
The processing apparatus is disposed within a processing compartment of the vacuum chamber and is mounted so as to reciprocate within the main compartment of the vacuum chamber parallel to the substrate holder and / or the surface of the substrate,
It said processing device conveying mechanism is disposed outside of the vacuum chamber is coupled to the processor by the Holder,
The vacuum cluster according to claim 1, wherein the holder is disposed in a flexible bellows that is hermetically connected to the processing section and the transport mechanism .
開口部が設けられた真空チャンバと、
基板を装着するための基板ホルダと、
基板に成膜する処理装置と、
前記基板ホルダおよび／または基板の表面に平行に往復動し得るように装着された処理装置搬送機構と、
真空ゲートバルブと、
を備え、
前記真空チャンバには、主区画部と、少なくとも１つの処理区画部とが設けられ、
前記真空チャンバの主区画部には、開口部と、真空ゲートバルブとが設けられ、
当該開口部と真空ゲートバルブとは、前記主区画部を前記処理区画部と連結して単一の処理ユニットにするように、前記基板ホルダおよび／または基板の面に垂直な面に配置され、
前記処理区画部は、別個のユニットとして設計され前記真空チャンバの主区画部に接合され、
前記処理装置は、前記基板ホルダおよび／または基板の面に平行に前記真空チャンバの主区画部内へ往復動し得るように、処理区画部内に装着され、
前記処理装置搬送機構は、前記真空チャンバの外側に配置され、ホルダにより前記処理装置と連結されており、
前記ホルダは、前記処理区画部および前記搬送機構と密閉式に連結された可撓性のあるベローズ内に配置されていることを特徴とする真空クラスタ。 A vacuum cluster for forming a film on a substrate,
A vacuum chamber provided with an opening;
A substrate holder for mounting the substrate;
A processing apparatus for forming a film on a substrate;
A processing apparatus transport mechanism mounted so as to reciprocate in parallel with the surface of the substrate holder and / or the substrate;
A vacuum gate valve,
With
The vacuum chamber is provided with a main partition and at least one processing partition,
The main compartment of the vacuum chamber is provided with an opening and a vacuum gate valve,
The opening and the vacuum gate valve are disposed on a surface perpendicular to the surface of the substrate holder and / or the substrate so as to connect the main partition with the processing partition into a single processing unit.
The processing compartment is designed as a separate unit and joined to the main compartment of the vacuum chamber,
The processing apparatus is mounted within a processing compartment so that it can reciprocate into the main compartment of the vacuum chamber parallel to the surface of the substrate holder and / or substrate.
It said processing device conveying mechanism is disposed outside of the vacuum chamber is coupled to the processor by the Holder,
The holder, vacuum cluster characterized that you have been placed in the processing compartment section and said conveying mechanism a sealed concatenated flexible within bellows type.
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