JP6298147B2

JP6298147B2 - 成膜装置

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Publication number: JP6298147B2
Application number: JP2016503827A
Authority: JP
Inventors: 博和今原; 保裕若森
Original assignee: Sakai Display Products Corp
Current assignee: Sakai Display Products Corp
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2034-02-19
Also published as: US20160348237A1; US10008372B2; JPWO2015125242A1; WO2015125242A1; CN106029938A; CN106029938B

Description

本発明は、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置等、処理室内に配置される基板表面に薄膜を成膜すべく構成された成膜装置に関する。

例えば、画像表示用の液晶パネル、各種半導体素子等の製造においては、基板の一面に金属製の薄膜を形成するスパッタリング装置が用いられる（例えば、特許文献１参照）。このスパッタリング装置は、高真空に保たれた処理室の内部に基板とターゲットとを対向配置し、処理室内に希ガス（Ａｒガス等）を導入すると共に基板とターゲットとの間に高電圧を印加し、イオン化した希ガス元素をターゲット表面に衝突させることによりターゲット表面の原子を弾き飛ばし、該ターゲットの材料金属の薄膜を基板の表面に成膜するように構成されている。

このスパッタリング装置においては、ターゲットから弾き出されるターゲット原子の一部が処理室の内壁に付着し、該内壁に不要な金属膜が形成される虞がある。そこで従来においては、処理室の内部に内壁と処理領域との間を隔絶する防着板を配し、この防着板に成膜を行わせることで内壁への金属膜の付着を防止している。

一方、例えば、液晶パネルの製造において、大判のガラス基板を使用し、Ｃｕ等の高い導電性を有する材料により厚肉の金属膜を成膜する場合、処理時間が長くなり、処理室内が高温となる。そこで、前述の如く配置される防着板は、複数の分板を夫々の端部を隙間を隔てて重ねて並べて構成し、重なり幅の方向への各分板の相対移動により成膜処理に伴う熱膨張を吸収するようにしている。

特開平１１−２４１１６３号公報

以上の如く構成された防着板において、分板の重合部分の隙間は、処理領域側と内壁側とを封止するラビリンス隙間として機能する。封止機能を高めるためには、数ｍｍ程度の小さい隙間とするのが望ましい。一方、当該隙間にも金属膜が付着することから、熱膨張時の相対移動、更には、分板の熱変形により金属膜の付着部位が接触し、金属膜が剥離して基板の成膜中に混入して成膜品質が悪化するという不具合が生じる。

このような不具合が生じた場合、防着板の交換等の対応を強いられ、この間の成膜装置の運転を休止する必要があり、稼働率の低下を招来するという問題がある。

この問題は、分板の重合隙間を大きくすることで解消し得るが、封止機能が不十分となり、成膜領域内のターゲット原子が外側に飛び出し、処理室の内壁の不要な成膜を防止する本来の機能を果たし得なくなる。

なお以上の問題は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）装置、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）装置等の真空蒸着装置においても同様に発生する。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、防着板による十分な封止機能を維持しながら、熱膨張の吸収構造において発生する金属膜の剥離を防止することができ、高稼働率での成膜処理を可能とする成膜装置を提供することを目的とする。

本発明に係る成膜装置は、基板を成膜処理する処理室の内部に、前記基板の処理領域を囲うように配してあり、前記処理室の内壁への成膜物質の付着を防止する防着板を備え、該防着板は、複数の分板を夫々の端部を隙間を隔てて重ねて並べ、成膜処理に伴って生じる熱膨張を重合部の幅方向への相対移動により吸収するように構成してある成膜装置において、前記分板の重合部には、前記処理領域との連通側の隙間を他側よりも大きくする凹部が設けられていることを特徴とする。

防着板を構成する分板の重合部に凹部を設ける。凹部は、分板間の隙間を処理領域との連通側で他側よりも大きくする。分板の重合部には、成膜処理時に処理領域との対向面に金属膜が形成される。この形成部位は、凹部により隙間を拡げた重合部の対向面であり、熱膨張の吸収のために分板が相対移動した場合に接触する虞が小さく、剥離物の混入による成膜品質の低下を防止し得る。また重合部は、凹部以外の部分での隙間により十分な封止機能を維持できる。

また本発明に係る成膜装置は、前記凹部が、前記重合部の長さ方向に連続する凹溝であることを特徴とする。

前記凹部は、重合部の長さ方向に連続する凹溝とすることで、重合部の全長に亘って金属膜の剥離を防止することが可能となる。

また本発明に係る成膜装置は、前記重合部が、各分板に設けた薄肉部同士を重ね、各分板の非重合部と面一に並ぶ両面を有して構成されていることを特徴とする。

分板の重合部は、各分板に設けた薄肉部を重ねて構成する。重合部と非重合部とが面一となり、段差を有しない防着板を実現できる。重合部の隙間は、クランク状となり、ラビリンス効果により封止機能が向上する。

また本発明に係る成膜装置は、前記凹部が、前記内壁の側に重なる前記薄肉部に設けられていることを特徴とする。

薄肉部を重ねて重合部を形成する場合、内壁の側に重なる薄肉部に凹部を形成することで目的を達成できる。

また本発明に係る成膜装置は、前記処理室の内部に配設された複数のターゲットと、各ターゲット間を隔絶する隔壁板とを更に備え、前記隔壁板は、夫々の端部を間隔を隔てて突き合わせた複数の分板を端部間に架け渡した連結カバーにより連結し、成膜処理に伴って生じる熱膨張を、前記連結カバーに対する前記分板の相対移動により吸収するように構成されており、前記分板及び連結カバーの一方に、前記突き合わせ部から離れた部位の両者間の隙間を他側よりも大きくする凹部が設けられていることを特徴とし、更に前記連結カバーが、一面に突設された軸を前記分板の端部に厚さ方向に貫通形成された長孔に遊嵌し、遊嵌隙間内での相対移動を許容して前記分板を連結してあることを特徴とする。

処理室内の複数のターゲットを備えるスパッタリング装置において、ターゲット間を隔絶する隔絶板に防着板と同様の熱膨張吸収部を設ける。分板と連結カバーの対向部には、成膜処理時に処理領域との対向面に金属膜が形成される。この形成部位は、凹部により隙間を大きくしてあり、熱膨張の吸収のために相対移動した場合に接触する虞が小さく、剥離物の混入による成膜品質の低下を防止し得る。

本発明においては、防着板による封止機能と、熱膨張の吸収のための分板の相対移動時の金属膜の剥離防止とを両立し、高い成膜品質を維持しながら高稼働率での成膜処理を実現することができる。

実施の形態の成膜装置を略示する縦断面図である。図１のII−II線による横断面図である。防着板を構成する分板の重合部近傍の拡大図である。実施の形態２の分板の重合部近傍の拡大図である。実施の形態３の分板の重合部近傍の拡大図である。隔壁板を構成する分板の連結部の拡大図である。図６の VII−VII 線による矢視図である。分板の連結部の他の実施の形態を示す拡大図である。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、実施の形態の成膜装置を略示する断面図、図２は、図１のII−II線による断面図である。図示の成膜装置は、矩形箱型をなす処理室１の内部にターゲット２を配し、該ターゲット２と対向して位置決めされる基板３の一面に成膜処理を行うスパッタリング装置として構成されているが、以下に説明する構成は、ＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置等の真空蒸着装置にも適用可能である。

処理室１は、開閉可能なゲート弁１０、１０を相対向する位置に備え、これらのゲート弁１０、１０を介して、他の処理室、ロードロック室、加熱室、又はアンロード室（図示せず）に連設されている。基板３は、トレー形をなす保持体４に保持され、該保持体４と共に、開放された一方のゲート弁１０を経て処理室内１内に搬入され、図１に示す如く、ターゲット２に正対するように位置決めされる。このように位置決めされる基板３には、両側のゲート弁１０、１０を閉止して処理室１内を高真空状態とした後、該処理室１内に希ガスを導入し、ターゲット２と基板３との間に高電圧を印加して実施される公知のスパッタリング処理によりターゲット２の材料金属の薄膜が成膜される。処理後の基板３は、開放された他方のゲート弁１０を経て処理室１から搬出される。

処理室１の内部には、防着板５が設けてある。防着板５は、処理室１の内壁を、基板３を保持する保持体４の表面を含めて適長離れた位置で覆い、前述の如く成膜される基板３の処理領域を囲うように配設されている。このように配設された防着板５は、前述した成膜処理時にターゲット２から弾き出される成膜物質（ターゲット原子）が、処理室１の内壁及び保持体４の表面に達して付着し、不要な金属膜が形成されることを防止する作用をなす。

防着板５は、図２に示す如く、４枚の分板５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄにより構成されている。各分板５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、夫々略同形であり、処理室１の４箇所の角部の夫々から２方向に延びる内壁を略半長に亘って覆っている。分板５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの端部は、４方の内壁の略中央部で適幅に亘って重ね合わせ、重合部での幅方向への相対移動を可能として組み合わせてある。

分板５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、基板３の成膜処理に伴って処理室１内に発生する熱により膨張する。重合部は、分板５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの熱膨張を、前述した幅方向への相対移動により吸収すべく設けてある。なお防着板５を構成する分板５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの形状及び数は、図２に示す形状及び数に限らず適宜に設定することができる。

ターゲット２は、防着板５の内側に３つ並べて配置してあり、各ターゲット２間には、夫々の配設部位を隔絶する隔壁板６が設けてある。隔壁板６は、図２に示す如く、２枚の分板６ａ、６ｂの端部を間隔を隔てて突き合わせ、端部間に架け渡した連結カバー７により連結して構成されている、隔壁板６は、一方の分板６ａの他端部を防着板５を構成する分板５ａ、５ｂの内面に取付け、相隣するターゲット２、２間を、前記分板５ａ、５ｂに対向する分板５ｄ、５ｃに向けて延設されている。

隔壁板６の分板６ａ、６ｂは、基板３の成膜処理に伴って処理室１内に発生する熱により膨張する。連結カバー７は、後述の如く、分板６ａ、６ｂを長さ方向への相対移動を可能として連結しており、分板６ａ、６ｂの熱膨張は、これらの連結カバー７に対する相対移動により吸収される。

図３は、防着板５を構成する分板５ａ，５ｂの重合部近傍の拡大図である。本図に示す如く分板５ａ、５ｂは、分板５ａを処理領域の側とし、初期隙間Ｇ₁を隔てて適宜幅に亘って重ね合わせてあり、処理室１の内壁と処理領域とを隔絶している。

図３Ａは、実施の形態１の重合部を示し、分板５ｂに矩形断面を有する凹部５０が設けてある。凹部５０は、矩形断面を有し、分板５ａの端縁に対向する位置を中心とし、両側に適幅に亘って形成され、処理領域と連通する側の隙間を他側よりも大きくしている。

このように重ね合わされた分板５ａ，５ｂには、処理領域と対向する一面（表面）に前述した成膜処理時にターゲット２から弾き出される成膜物質が付着し、金属膜８が形成される。成膜物質は、凹部５０内にも入り込み、金属膜８は、図示の如く、凹部５０の底面及び該底面に対向する分板５ａの裏面にも形成される。

一方、分板５ａ、５ｂは、成膜処理時に処理室１内に発生する熱の作用により膨張し、この熱膨脹は、前述の如く、重合部における幅方向の相対移動により吸収される。このとき、分板５ａ、５ｂの重合部に形成された金属膜８が接触して剥離する虞があるが、図３Ａにおいては、金属膜８が形成された凹部５０の底面と分板５ａの裏面との間に大なる隙間が確保されているから、当該位置での金属膜８の接触を回避し、該金属膜８の剥離を防止することができる。

また、凹部５０の形成域から外れた分板５ｂの端縁においては、分板５ａとの間に初期隙間Ｇ₁が維持されており、当該位置で接触が生じる虞がある。しかしながらこの接触位置は、処理領域から離れており、金属膜８の形成量自体が少ない上、剥離が生じたとしても処理領域に戻る虞は小さく、剥離金属が基板３の成膜中に混入して成膜品質の悪化を招来する不具合を長期に亘って有効に回避することができる。従って、防着板５の交換等の前記不具合への対応頻度を減少し、成膜装置の稼働率の向上に寄与し得る。

分板５ａと分板５ｂの端縁との間の隙間Ｇ₁は、処理室１の内壁と処理領域側と内壁側とを封止するラビリンス隙間として機能する。従って、処理領域の成膜物質が外側へ漏れ出すことは防止でき、処理室１の内壁への成膜物質の付着を防止するという防着板５本来の作用に支障を来す虞はない。

図３Ｂは、凹部５０が設けられていない重合部を示している。この場合、重合部において分板５ａ，５ｂの対向面に形成される金属膜８が接近して位置し、分板５ａ，５ｂが相対移動した場合、金属膜８が接触して剥離する虞が高い。金属膜８の接触、剥離は、重合部における初期隙間Ｇ₂を大とすることにより低減し得るが、当該隙間の封止機能が低下し、防着板５本来の作用に支障を来す虞がある。

図４は、実施の形態２の分板５ａ，５ｂの重合部近傍の拡大図である。本図において分板５ａ、５ｂには、端部に略半分の厚さを有する薄肉部５１、５２が連設されており、これらの薄肉部５１、５２を隙間を隔てて重ね、分板５ａ、５ｂの他部（非重合部）と面一に並ぶ重合部が形成されている。

この重合部において、分板５ｂから延び、処理領域から離れた側（処理室１の内壁側）に位置する薄肉部５２の基部に凹部５３が設けてある。凹部５３は、実施の形態１の凹部５０と同様、矩形断面を有し、分板５ａの端縁、より詳しくは、薄肉部５１の端縁に対向する位置を中心とし、両側に適幅に亘って形成されている。このように形成された凹部５３は、実施の形態１の凹部５０と同様の作用をなし、成膜物質の漏れ出し防止効果を維持しながら、基板３の成膜品質の低下を有効に防止することができる。

この実施の形態２においては、分板５ａ、５ｂが、薄肉部５１、５２の重合部を含めて平坦な両面を有するから、段差部分を有しない防着板５を構成することができる。また薄肉部５１、５２間の隙間は、図示の如きクランク状の形態をなすから、当該隙間でのラビリンス効果を高め、良好な封止機能を果たすことができる。

図４Ｂに示す凹部５３においては、更に、分板５ｂの端部、より詳しくは、薄肉部５２の端部に近い側面をテーパ面としてある、この構成によれば、薄肉部５２の端部における薄肉部５１との重なり幅が狭くなり、当該部位での接触による金属膜の剥離を低減することができる。

図５は、実施の形態３の分板５ａ，５ｂの重合部近傍の拡大図である。図５Ａにおいては、分板５ａの端部にクランク形の延長部５４が設けられ、該延長部５４を分板５ｂの端部に処理領域の側から重ねて重合部が形成されている。分板５ｂの処理領域との対向面に凹部５５が設けられている。凹部５５は、矩形断面を有し、分板５ａの端縁、より詳しくは、延長部５４の端縁に対向する位置を中心とし両側に適幅に亘って形成されている。

図５Ｂにおいては、分板５ｂの端部にクランク形の延長部５６が設けられ、該延長部５６を分板５ａの端部に処理領域の逆側から重ねて重合部が形成されている。延長部５６の基部には、処理領域との対向面に凹部５７が設けられている。凹部５７は、矩形断面を有し、分板５ａの端縁に対向する位置を中心とし両側に適幅に亘って形成されている。

実施の形態３に示す凹部５５、５７は、実施の形態１、２の凹部５０、５３と同様の作用をなし、成膜物質の漏れ出し防止効果を維持しながら、基板３の成膜品質の低下を有効に防止することができる。

なお、以上の如き凹部５０、５３、５５、５７は、図３〜図５に示す分板５ａ、５ｂの重合部だけでなく、防着板５を構成する分板５ａ〜５ｄの重合部の夫々に同様に形成されることは言うまでもない。また凹部５０、５３、５５、５７の断面形状は、図３〜図５に示す矩形形状に限らず、半円、半楕円等の他の断面形状であってもよい。

更に凹部５０、５３、５５、５７は、夫々の重合部の長さ方向に全長に亘って連続する凹溝とすることが望ましく、これにより重合部の全長に亘って金属膜８の剥離を防止することができるが、凹部５０、５３、５５、５７は、長さ方向に断続的、又は局所的に設けれていてもよい。

図６は、隔壁板６を構成する分板６ａ、６ｂの連結部の拡大図であり、また図７は、図６の VII−VII 線による矢視図である。分板６ａ、６ｂは、図示の如く、夫々の端部を間隔を隔てて突き合わせ、突き合わせ端部間に架け渡した連結カバー７により連結されている。連結カバー７は、図６に示す如く、平板状の断面を有する部材であり、一面の適長離れた位置に、前記一面と直角をなして突設された軸７０、７０を有している。また分板６ａ、６ｂは、突き合わせ端部の近傍に、厚さ方向に貫通形成された長孔６０、６０を備えている。これらの長孔６０、６０は、図７に示す如く、分板６ａ、６ｂの長さ方向に延びる長円形状を有している。

図６に示す如く連結カバー７による分板６ａ、６ｂの連結は、分板６ａ、６ｂに設けた長孔６０、６０に軸７０、７０を夫々遊嵌し、各軸７０、７０の端部に設けたねじ部にナット７１、７１を螺合せしめて実現されている。この連結により分板６ａ、６ｂは、長孔６０、６０と軸７０、７０との遊嵌隙間内での長さ方向への相対移動が可能であり、前述の如く、成膜処理に伴う分板６ａ、６ｂの熱膨張は、これらの連結カバー７に対する相対移動により吸収される。

なお連結カバー７は、図７に示す如く、分板６ａ、６ｂよりも広幅であり、両側への張り出し部分に設けたフランジ７２、７２により分板６ａ、６ｂを幅方向の両側から挟持させ、分板６ａ、６ｂの長さ方向の連続性を保つように構成されている。

分板６ａ、６ｂには、図６に示す如く、連結カバー７との重合部分に凹部６１、６１が設けてある。凹部６１、６１は、矩形断面を有し、連結カバー７の端縁に対向する位置を中心とし、両側に適幅に亘って形成され、分板６ａ、６ｂの突き合わせ部から離れた部位の隙間を他側よりも大きくしている。

以上の如く構成された分板６ａ、６ｂの連結部位は、基板３に成膜処理される処理領域に面しており、分板６ａ、６ｂと連結カバー７との対向部に金属膜が形成されるが、分板６ａ、６ｂと連結カバー７との間の隙間は、前述の如く設けられた凹部６１、６１により大きくしてあるから、熱膨張の吸収のために前述した相対移動が生じた場合においても、付着した金属膜の接触剥離を防止することができ、当該部位から剥離する金属の混入に起因する基板３の成膜品質の低下を防止することができる。

図８は、分板６ａ、６ｂの連結部の他の実施の形態を示す拡大図であり、この実施の形態においては、分板６ａ、６ｂではなく、連結カバー７に凹部７３が設けられ、連結カバー７と分板６ａ、６ｂとの対向部の隙間を、分板６ａ、６ｂの突き合わせ部から離れた側で他側よりも大きくしてある。この実施の形態においても、図６及び図７に示す構成と同様の効果が得られる。

なお、以上の如く設けられる凹部６１、７３の断面形状は、図６、図８に示す矩形形状に限らず、半円、半楕円等の他の断面形状であってもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等な意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１処理室
２ターゲット
３基板
５防着板
６隔壁板
７連結カバー
５ａ〜５ｄ分板
５０，５３，５５，５７凹部
５１，５２薄肉部
６０長孔
７０軸
６１，７３凹部

Claims

基板を成膜処理する処理室の内部に、前記基板の処理領域を囲うように配してあり、前記処理室の内壁への成膜物質の付着を防止する防着板を備え、該防着板は、複数の分板を夫々の端部を隙間を隔てて重ねて並べ、成膜処理に伴って生じる熱膨張を重合部の幅方向への相対移動により吸収するように構成してある成膜装置において、
前記分板の重合部には、前記処理領域との連通側の隙間を他側よりも大きくする凹部が設けられており、
前記重合部は、各分板に設けた薄肉部同士を重ね、各分板の非重合部と面一に並ぶ両面を有して構成されていることを特徴とする成膜装置。
前記凹部は、前記重合部の長さ方向に連続する凹溝である請求項１に記載の成膜装置。
前記凹部は、前記内壁の側に重なる前記薄肉部に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成膜装置。
前記処理室の内部に配設された複数のターゲットと、各ターゲット間を隔絶する隔壁板とを更に備え、
前記隔壁板は、夫々の端部を間隔を隔てて突き合わせた複数の分板を端部間に架け渡した連結カバーにより連結し、成膜処理に伴って生じる熱膨張を、前記連結カバーに対する前記分板の相対移動により吸収するように構成されており、
前記分板及び連結カバーの一方に、前記突き合わせ部から離れた部位の両者間の隙間を他側よりも大きくする凹部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の成膜装置。
前記連結カバーは、一面に突設された軸を前記分板の端部に厚さ方向に貫通形成された長孔に遊嵌し、遊嵌隙間内での相対移動を許容して前記分板を連結してあることを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。
基板を成膜処理する処理室の内部に、前記基板の処理領域を囲うように配してあり、前記処理室の内壁への成膜物質の付着を防止する防着板を備え、該防着板は、複数の分板を夫々の端部を隙間を隔てて重ねて並べ、成膜処理に伴って生じる熱膨張を重合部の幅方向への相対移動により吸収するように構成してある成膜装置において、
前記分板の重合部には、前記処理領域との連通側の隙間を他側よりも大きくする凹部が設けられており、
前記処理室の内部に配設された複数のターゲットと、各ターゲット間を隔絶する隔壁板とを更に備え、
前記隔壁板は、夫々の端部を間隔を隔てて突き合わせた複数の分板を端部間に架け渡した連結カバーにより連結し、成膜処理に伴って生じる熱膨張を、前記連結カバーに対する前記分板の相対移動により吸収するように構成されており、
前記分板及び連結カバーの一方に、前記突き合わせ部から離れた部位の両者間の隙間を他側よりも大きくする凹部が設けられていることを特徴とする成膜装置。
前記凹部は、前記重合部の長さ方向に連続する凹溝である請求項６に記載の成膜装置。
前記重合部は、各分板に設けた薄肉部同士を重ね、各分板の非重合部と面一に並ぶ両面を有して構成されていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の成膜装置。
前記凹部は、前記内壁の側に重なる前記薄肉部に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の成膜装置。
前記連結カバーは、一面に突設された軸を前記分板の端部に厚さ方向に貫通形成された長孔に遊嵌し、遊嵌隙間内での相対移動を許容して前記分板を連結してあることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１つに記載の成膜装置。