專利名稱：濺射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及真空處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及連續(xù)對(duì)多塊基板進(jìn)行真空處理的技術(shù)。
以一間處理室153為例地說(shuō)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在處理室153壁面中的與輸送室150相連的壁面上，開(kāi)設(shè)有輸送口124。該輸送口上設(shè)有未示出的閘閥，當(dāng)通過(guò)該閘閥堵塞輸送口124時(shí)，輸送室150的內(nèi)部氣氛與處理室153的內(nèi)部氣氛被分隔開(kāi)，當(dāng)打開(kāi)閘閥時(shí)，變成輸送室150內(nèi)的內(nèi)部氣氛與處理室153的內(nèi)部氣氛連通的狀態(tài)。在處理室153壁面中的與形成輸送口124的壁面相對(duì)的壁面上，設(shè)置著靶托123。
在處理室153的底壁上設(shè)置基板保持裝置110?；灞３盅b置110具有轉(zhuǎn)軸114、保持板111、升降板113，轉(zhuǎn)軸114水平地設(shè)置在靶托123附近。保持板111被安裝在轉(zhuǎn)軸114上并且能夠處于可使轉(zhuǎn)軸114轉(zhuǎn)動(dòng)的水平姿勢(shì)和垂直姿勢(shì)下。圖20示出了處于水平姿勢(shì)的保持板111。
基板輸送機(jī)械手140設(shè)置在輸送室150內(nèi)。基板輸送機(jī)械手140具有轉(zhuǎn)軸、主體部被裝在該轉(zhuǎn)軸上的臂141、被裝在臂141的前端上的手143，能夠使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)、使臂141伸縮并在水平面內(nèi)使手143移動(dòng)地構(gòu)成該基本輸送機(jī)械手。
當(dāng)在上述真空處理裝置102中進(jìn)行成膜作業(yè)時(shí)，基板105承載于手143上，打開(kāi)閘閥并把手伸入處理室153內(nèi)并使基板靜止在處于水平姿勢(shì)的保持板111上。升降板113設(shè)置在處于水平姿勢(shì)的保持板111的下方，在升降板113的表面上，垂直設(shè)有多個(gè)銷117。在保持板111上設(shè)有多個(gè)孔118，當(dāng)使升降板113上移時(shí)，各銷117插入處于水平姿勢(shì)的保持板111的孔118內(nèi)。于是，當(dāng)銷117繼續(xù)上升時(shí)，銷117的上端分別從手143之間凸出到上面，結(jié)果，基板105就承載在銷117的上端上。圖20示出了這個(gè)狀態(tài)。接著，當(dāng)使手143返回輸送室150并使升降板113下降時(shí)，基板105承載在保持板111上。圖21示出了這個(gè)狀態(tài)。通過(guò)設(shè)置于保持板111上的未示出的保持機(jī)構(gòu)，將基板105保持在保持板111上，當(dāng)使轉(zhuǎn)軸114轉(zhuǎn)動(dòng)并使保持板111豎起時(shí)，基板105如圖22所示地與保持板111一起豎立起來(lái)。在靶托123內(nèi)，未示出的靶豎放著，當(dāng)基板105處于豎立姿勢(shì)時(shí)，基板105的表面相對(duì)靶處于平行對(duì)置狀態(tài)。在這個(gè)狀態(tài)下，關(guān)閉閘閥并使處理室153的內(nèi)部與輸送室150隔絕，在處理室153內(nèi)輸入濺射氣體并對(duì)靶施加電壓地進(jìn)行濺射，從而在基板105表面上形成薄膜。
當(dāng)制造出有預(yù)定厚度的薄膜后，從處理室153中排出濺射氣體，在處理室153內(nèi)部的壓力被降低到與輸送室150內(nèi)的壓力一樣的程度后，打開(kāi)處理室153和輸送室150之間的閘閥，處理室153的內(nèi)部氣氛與輸送室150的內(nèi)部氣氛連通，基板輸送機(jī)械手140的手143伸入處理室153中，形成有薄膜的基板105承載于手143上并從處理事153中撤出基板并送往后續(xù)工序的處理室中。在從手143上卸下形成有薄膜的基板105后，使手143伸入前工序的處理室和輸入室內(nèi)并抓住未示出的基板，經(jīng)過(guò)輸送室150的內(nèi)部地將其送如處理室153并進(jìn)行濺射作業(yè)。
如上所述，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的濺射方法，必須在從處理室153內(nèi)部取出形成有薄膜的基板后，把未處理的基板裝載于手143上地送入處理室153并開(kāi)始對(duì)該基板進(jìn)行濺射作業(yè)。在已處理完的基板與未示出的基板進(jìn)行交換時(shí)，由于無(wú)法進(jìn)行在處理室153內(nèi)的成膜作業(yè)，所以交換所需的時(shí)間被白白浪費(fèi)了。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，如權(quán)利要求1所述的技術(shù)方案是這樣的濺射方法，其中把第一基板送入垂直設(shè)有靶的處理室內(nèi)，使該第一基板與該靶平行并且把濺射氣體輸入該處理室中地進(jìn)行濺射，從而在該第一基板表面上形成膜，在該第一基板的濺射中，把隨后要進(jìn)行濺射的第二基板送入該處理室中。
如權(quán)利要求2所述的技術(shù)方案是這樣的根據(jù)權(quán)利要求1的濺射方法，其中輸送室通過(guò)閘閥與該處理室連通的情況下，打開(kāi)所述閘閥地把位于該輸送室內(nèi)的所述第二基板送如該處理室中，在打開(kāi)該閘閥前，在該輸送室內(nèi)輸入輔助氣體，在使該輸送室的內(nèi)部壓力與該處理室的內(nèi)部壓力大致一致后，打開(kāi)該閘閥地把第二基板送入該處理室。
在如上所述地構(gòu)成本發(fā)明的情況下，當(dāng)在第一基板豎立于該處理室內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行濺射時(shí)，把隨后要進(jìn)行濺射處理的第二基板送入處理室內(nèi)，由此在結(jié)束濺射處理后，與交換基板的場(chǎng)合相比，處理時(shí)間縮短了。
由于在濺射過(guò)程中打開(kāi)閘閥并且輸送室內(nèi)部與處理室內(nèi)部連通，所以在打開(kāi)閘閥前保持輸送室內(nèi)部壓力大致等于處理室內(nèi)部壓力的情況下，即便是就在打開(kāi)閘閥之后，處理室內(nèi)的壓力也不發(fā)生波動(dòng)，從而能夠穩(wěn)定地進(jìn)行濺射。
與在濺射處理結(jié)束后進(jìn)行基板交換的場(chǎng)合相比，能夠縮短處理時(shí)間。
圖2說(shuō)明用于該真空處理裝置的基板保持裝置。
圖3說(shuō)明該基板保持裝置的動(dòng)作(1)。
圖4說(shuō)明該基板保持裝置的動(dòng)作(2)。
圖5說(shuō)明該基板保持裝置的動(dòng)作(3)。
圖6說(shuō)明該基板保持裝置的動(dòng)作(4)。
圖7說(shuō)明使處于豎立姿勢(shì)的上基板座和下基板座的高度保持一致的場(chǎng)合。
圖8說(shuō)明本發(fā)明方法的順序(1)。
圖9說(shuō)明本發(fā)明方法的順序(2)。


圖10說(shuō)明本發(fā)明方法的順序(3)。
圖11說(shuō)明本發(fā)明方法的順序(4)。
圖12說(shuō)明本發(fā)明方法的順序(5)。
圖13說(shuō)明本發(fā)明方法的順序(6)。
圖14說(shuō)明本發(fā)明方法的順序(7)。
圖15說(shuō)明本發(fā)明方法的順序(8)。
圖16說(shuō)明本發(fā)明方法的順序(9)。
圖17說(shuō)明本發(fā)明方法的順序(10)。
圖18說(shuō)明本發(fā)明方法的順序(11)。
圖19說(shuō)明用于現(xiàn)有技術(shù)的濺射方法的真空處理裝置。
圖20說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的濺射方法的順序(1)。
圖21說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的濺射方法的順序(2)。
圖22說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的濺射方法的順序(3)。
符號(hào)說(shuō)明5、5a、5b-基板；26-靶；50-輸送室；53-處理室；
該真空處理裝置2具有輸送室50、進(jìn)出室51、處理室52-56。進(jìn)出室51和各處理室52-56分別通過(guò)閘閥71-76與輸送室50的側(cè)面連通。
在輸送室50、進(jìn)出室51、處理室52-56中，分別連接有抽真空系統(tǒng)60-66、氣體輸入系統(tǒng)80-86，當(dāng)關(guān)閉各閘閥71-76并使抽真空系統(tǒng)60-66工作時(shí)，能夠單獨(dú)地將進(jìn)出室51和輸送室50和各處理室52-56的內(nèi)部抽成真空。
與各處理室52-56相連的氣體輸入系統(tǒng)82-86與對(duì)應(yīng)于在處理室52-56內(nèi)進(jìn)行的處理的氣瓶相連。例如，在濺射處理的情況下，是氬氣，在CVD的情況下是薄膜的原料氣體和載體氣體，在蝕刻的情況下，是有機(jī)鹵素等的蝕刻氣體。
另一方面，與輸送室50相連的氣體輸入系統(tǒng)80與充填有氮?dú)夂蜌鍤獾亩栊暂o助氣體氣瓶相連。
在輸送室50中，設(shè)有基板輸送機(jī)械手40?；遢斔蜋C(jī)械手40具有轉(zhuǎn)軸44、臂42和手43并且它是如此構(gòu)成的，即轉(zhuǎn)軸是垂直設(shè)置的并且臂42的一端安裝在其上，手43被安裝在臂42的另一端上，通過(guò)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，臂42伸縮移動(dòng)，伴隨著這種伸縮移動(dòng)，手43在水平面內(nèi)移動(dòng)。手43的前端分開(kāi)成鉤狀，并且后述的銷17插入手43中。
圖2是為了說(shuō)明本發(fā)明而省略了處理室52、54-56的真空處理裝置2的斜視圖，其中示出了輸送室50、進(jìn)出室51和一間處理室53。
基板保持裝置10設(shè)置在該輸送室53中。該基板保持裝制0具有上基板座11、下基板座12、上轉(zhuǎn)軸14、下轉(zhuǎn)軸15、升降板13。
上轉(zhuǎn)軸14水平設(shè)置在處理室53內(nèi)，而下轉(zhuǎn)軸15可相對(duì)上轉(zhuǎn)軸14水平離開(kāi)并位于下方并設(shè)置成于上轉(zhuǎn)軸14平行。符號(hào)22表示上轉(zhuǎn)軸14的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，符號(hào)25表示下轉(zhuǎn)軸15的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。上轉(zhuǎn)軸14與下轉(zhuǎn)軸15被制成能夠分別以轉(zhuǎn)動(dòng)軸線22、25為中心地轉(zhuǎn)動(dòng)。
上基板座11和下基板座12是四角形板，其一邊沿軸線方向分別安置在上轉(zhuǎn)軸14和下轉(zhuǎn)軸15上。
圖2表示上基板座11和下基板座12分別處于靜止于水平狀態(tài)下的水平姿勢(shì)的場(chǎng)合。在上基板座11和下基板座12都處于水平姿勢(shì)時(shí)，它們彼此有間隔地相互重疊。
升降板13水平地設(shè)置在處于水平姿勢(shì)的下基本座12的垂直下方位置上。在升降板13的表面上，垂直設(shè)置多個(gè)銷17。升降板13被構(gòu)造成可相對(duì)上基板座11和下基板座12上下移動(dòng)。隨著升降板13的上下移動(dòng)，銷17也上下移動(dòng)。
在處于水平姿勢(shì)的上基板座11和下基板座12的各銷17的垂直上方位置上，分別開(kāi)設(shè)有孔18、19。因此，當(dāng)使上基板座11和下基板座12處于水平姿勢(shì)并使升降板13向上移動(dòng)時(shí)，銷17插入孔18、19中。
另外，圖2示出了通過(guò)基板輸送機(jī)械手40從進(jìn)出室51內(nèi)取出要處理的基板5并將其送如處理室53前的狀態(tài)。
在圖2中，在輸送室50和處理室53之間的閘閥73被打開(kāi)的狀態(tài)下，輸送室50與處理室53通過(guò)輸送口24而內(nèi)部連通。
該處理室53是濺射室，在處理室53壁面中的一個(gè)與形成有輸送口24壁面相對(duì)的壁面上，設(shè)有靶托23。上基板座11和下基板座12和升降板13被構(gòu)造成能夠在水平面一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖2中，上轉(zhuǎn)軸14位于輸送口24側(cè)，下轉(zhuǎn)軸15靜止于位于靶托23側(cè)的狀態(tài)下。
當(dāng)從這個(gè)狀態(tài)起在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)180度時(shí)，如圖3所示，下轉(zhuǎn)軸15位于輸送口24側(cè)，上轉(zhuǎn)軸14位于靶托23側(cè)。
圖4表示從這個(gè)狀態(tài)起使上轉(zhuǎn)軸14轉(zhuǎn)動(dòng)90度并使原處于水平姿勢(shì)的上基板座11處于垂直豎立姿勢(shì)的狀態(tài)。處于豎立姿勢(shì)的上基板座11平行面對(duì)著在靶托23內(nèi)的靶。
圖5與圖4相反地示出了這樣的狀態(tài)，即下轉(zhuǎn)軸15位于靶托23側(cè)，上轉(zhuǎn)軸14位于輸送口24側(cè)，在這種情況下，下基板座12處于豎立姿勢(shì)，上基板座11處于水平姿勢(shì)。呈豎立姿勢(shì)的下基板座12平行面對(duì)著在靶托23內(nèi)的靶。
在上轉(zhuǎn)軸14和下轉(zhuǎn)軸15被構(gòu)造成可上下移動(dòng)的情況下，如圖7所示，上基板座11處于豎立姿勢(shì)時(shí)(圖7左邊的狀態(tài))的高度與下基板座12處于豎立姿勢(shì)時(shí)(圖7右邊的狀態(tài))高度能夠保持一致。
圖6示出了這樣的情況，即在上基板座11如圖5所示地處于水平姿勢(shì)且下基板座12處于豎立姿勢(shì)的狀態(tài)下，升降板13可向上移動(dòng)，而銷17的前端突出到上基板座11的孔17外。
接著，說(shuō)明利用上述基本保持裝置10的且在處理室53內(nèi)進(jìn)行本發(fā)明的濺射方法的順序。
首先，參見(jiàn)圖8，下基板座12處于豎立姿勢(shì)且上基板座11處于水平姿勢(shì)，在通過(guò)濺射法形成薄膜的過(guò)程中的基板5a被豎立地保持在下基板座12上。
圖8和后述的圖9-18中的符號(hào)26表示垂直設(shè)置在靶托23內(nèi)的靶，圖8的狀態(tài)是在借助濺射法的成膜作業(yè)中，基板5a面對(duì)靶26。
在這個(gè)狀態(tài)下，關(guān)閉處理室53和輸送室50之間的閘閥73，氬氣等濺射氣體一邊通過(guò)質(zhì)量流量控制器等控制流量，一邊被輸入處理室53內(nèi)，內(nèi)部變?yōu)?0-1Pa-10+1Pa左右的壓力。
另一方面，輸送室50的內(nèi)部通過(guò)抽真空系統(tǒng)60被降低到比處理室53更低的壓力。
在這個(gè)狀態(tài)下，是基板輸送機(jī)械手40動(dòng)作并從進(jìn)出室51和其它處理室52、54-56取出基板，切換到關(guān)閉輸送室50和進(jìn)出室51之間的以及輸送室50和處理室52-56之間的閘閥71-76的狀態(tài)，輸送室50的內(nèi)部氣氛與各處理室51-56的內(nèi)部氣氛被隔絕開(kāi)。
接著，通過(guò)與輸送室50相連的氣體輸入系統(tǒng)80，一邊通過(guò)質(zhì)量流量控制器等控制流量，一邊將輔助氣體送入輸送室50內(nèi)，使輸送室50的內(nèi)部氣氛的壓力提高到與濺射中的處理室53的內(nèi)部氣氛壓力一樣的程度。
被輸入輸送室50內(nèi)的輔助氣體是惰性氣體，因而即便它進(jìn)入處理室53內(nèi)，也不回影響到在處理室53內(nèi)進(jìn)行的濺射等真空處理。例如，采用氮?dú)夂蜌鍤獾榷栊詺怏w。在這里，作為輔助氣體地輸入與輸入處理室53內(nèi)的濺射氣體一樣的氬氣。
在消除輸送室50和處理室53之間的壓差后，打開(kāi)輸送室與處理室之間的閘閥，輸送室50的內(nèi)部氣氛與處于濺射中的處理室53的內(nèi)部氣氛連通，接著，通過(guò)濺射而形成有薄膜的基板承載于手43上并通過(guò)輸送口24地將手43伸入處理室53內(nèi)。圖9示出了這個(gè)狀態(tài)，手43位于處于水平姿勢(shì)的上基板座11的上方。符號(hào)5b表示在承載于手43上后形成有薄膜的基板。
接著，如圖10所示，當(dāng)升降板13向上移動(dòng)時(shí)，銷17的前端突出到上基板座11的表面高度上，當(dāng)繼續(xù)上升時(shí)，它接觸到手43觸不到的基板5b內(nèi)面。結(jié)果，基板5b從手43上被轉(zhuǎn)移到銷17的上端上。
在這個(gè)狀態(tài)下，如圖11所示，手43返回輸送室50內(nèi)，當(dāng)使升降板13如圖12所示地下降時(shí)，在升降銷17上端上的基板5b承載于處于水平姿勢(shì)的上基板座11上。接著，使未示出的保持機(jī)構(gòu)動(dòng)作，基板5b被緊密地保持在上基板座11上。
在手43返回輸送室50后，輸送室50和處理室53之間的閘閥73被關(guān)閉，輸送室50的內(nèi)部氣氛與濺射中的處理室53的內(nèi)部氣氛分隔開(kāi)。
在這個(gè)狀態(tài)下，停止向輸送室50內(nèi)輸送輔助氣體，使輸送室50內(nèi)部處于低壓，在其它處理室52、54-56和進(jìn)出室51之間，進(jìn)行基板的送入送出。
在處理室53內(nèi)，即便閘閥73關(guān)閉了，繼續(xù)進(jìn)行濺射，當(dāng)在基板5a上形成有預(yù)定厚度的薄膜后，停止給靶26施加電壓并停止給處理室53輸入濺射氣體，使濺射過(guò)程結(jié)束。
在濺射結(jié)束后，使上基板座11和下基板座12轉(zhuǎn)動(dòng)并如圖13所示地使下基板座12位于輸送口24側(cè)且上基板座11位于靶26側(cè)，接著，如圖14所示，使上基板座11豎起并把濺射氣體輸入處理室53內(nèi)，開(kāi)始借助靶26濺射的給基板5b表面成膜的作業(yè)。
接著，在下基板座12如圖15所示地處于水平姿勢(shì)后，如圖16所示地使升降板13上升，使完成薄膜成形的基板5a承載于銷17上。
此時(shí)，基板為裝載于基板輸送機(jī)械手40的手43上，在關(guān)閉輸送室50和進(jìn)出室51及處理室52-56之間的閘閥71-76的情況下，在輸送室50內(nèi)輸入輔助氣體，其壓力被提高到與處理室53的內(nèi)部壓力一樣的程度。
在該狀態(tài)下，打開(kāi)閘閥73，在濺射中的處理室53的內(nèi)部氣氛與輸送室50的內(nèi)部氣氛連通，如圖17所示，基板輸送機(jī)械手40的手43被插入基板5a和下基板座12之間。
接著，使升降板13降低，如圖18所示，在形成有薄膜的基板5a被裝載于手43上后，當(dāng)使手43退讓到輸送室50內(nèi)時(shí)，基板保持裝置10與圖8所示情況一樣地轉(zhuǎn)變到在一塊基板的表面上形成薄膜的狀態(tài)。
在這個(gè)狀態(tài)下，完成了處理的基板5a從下基板座12上被取下，當(dāng)通過(guò)基板輸送機(jī)械手40把在處理室53內(nèi)形成有薄膜的基板運(yùn)走時(shí)，可以一個(gè)接一個(gè)地在基板表面上形成薄膜。
權(quán)利要求
1.濺射方法，其中把第一基板送入垂直設(shè)有靶的處理室中并且使該第一基板平行于該靶，在所述處理室內(nèi)輸入濺射氣體地濺射該靶并由此在該第一基板的表面上形成膜，其中，在該第一基板的濺射過(guò)程中，把隨后要進(jìn)行濺射處理的第二基板送入該處理室中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中輸送室通過(guò)閘閥與該處理室連接的情況下，打開(kāi)該閘閥地被把位于該輸送室內(nèi)的該第二基板送入該處理室內(nèi)，其中，在打開(kāi)閘閥前，在該輸送室內(nèi)輸入輔助氣體，在大致使該輸送室的內(nèi)部壓力與該處理室的內(nèi)部壓力一致后，打開(kāi)該閘閥地把第二基板送入該處理室中。
全文摘要
提供連續(xù)進(jìn)行濺射處理的技術(shù)。在使處理室內(nèi)的保持板12處于豎立姿勢(shì)，濺射靶26地在保持于保持板12上的基板5a的表面上形成薄膜，在此過(guò)程中，使未處理的基板5b承載于在輸送室內(nèi)的基板輸送機(jī)械手的手43上，使輸送室內(nèi)壓力與處理室內(nèi)壓力變成一樣并把基板5b送入處理室中，并將基板承載于處于水平姿勢(shì)的保持板11上。由于在濺射中在處理室中送入未處理的基板，所以送入時(shí)間沒(méi)有白白浪費(fèi)掉。
文檔編號(hào)C23C14/34GK1414134SQ0214704
公開(kāi)日2003年4月30日 申請(qǐng)日期2002年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月26日
發(fā)明者末代政輔, 宍倉(cāng)真人, 大空弘樹(shù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社愛(ài)發(fā)科