JPH11238785A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板に複数の膜を積層する処理において高い
生産性が得られ、また、同様の装置構成で、基板に単層
膜を形成する処理においても、一部の処理室が停止状態
にあっても必ずしも装置全体を停止する必要がない基板
処理装置を提供する。 【解決手段】 中間室１と中間室１の周囲に配置された
処理室を有し、少なくとも１枚の基板を保持する保持具
１０が各処理室に中間室１を介して移動することで基板
に成膜を行う基板処理装置であって、中間室１内に、複
数の保持具１０の面内方向への搬送手段１１を放射状に
搭載する回転体９を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子、半
導体などの製造に使用される基板処理装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子や半導体の製造にはスパッ
タリング装置等の基板処理装置が用いられている。これ
らの量産に用いられるスパッタリング装置には、基板だ
けを搬送するクラスターツールスパッタリング装置と、
基板を保持具に保持し、保持具ごと搬送するインライン
スパッタリング装置の２種類の形態が存在する。

【０００３】クラスターツールスパッタリング装置は、
装置中央に真空ロボットを内蔵する中間室があり、その
周囲に成膜室やロード室、アンロード室など、複数の処
理室を配置した構成である。装置中央の真空ロボット
は、周囲の処理室間の基板の搬送を行う。複数の処理室
のうち、メンテナンス等により１室が停止しても、必ず
しもスパッタリング装置全体を停止させる必要がないと
いう利点がある。また、中間室を囲む形で処理室が配置
されるため、装置構成がコンパクトになる。ただし、装
置中央の真空ロボットは、基本的に一度に１枚の基板し
か搬送できず、基板搬送能力に限界があるため、生産性
は限定される。

【０００４】一方、基板を保持具に保持し、保持具ごと
搬送するインラインスパッタリング装置は、複数の処理
室が、直線的、あるいはＵ字型、あるいはコの字型に連
続して配置されている。 基板は保持具に保持され、そ
の保持具が連続的に配置された処理室内を移動しながら
連続的に成膜される。保持具には一般に複数の基板が保
持され、しかも真空中においては保持具の搬送は基板の
みの搬送と比較して容易で搬送が高速に行われるため、
生産性に優れる。 しかし、インラインスパッタリング
装置では、構成する複数の処理室のうちメンテナンスの
ために１室でも停止させると、装置全体が停止する欠点
がある。また、インラインスパッタリング装置は複数の
処理室が連なる構造であるため、装置寸法が大きくなる
という問題もある。

【０００５】これらクラスターツールスパッタリング装
置とインラインスパッタリング装置の長所を併せ持つ基
板処理装置が提案されている（例えば、特開平４−１３
７５２２号公報）。これは、複数の処理室を中間室の周
囲に配置し、基板を縦型に２枚保持する保持具を中間室
を介して各処理室に搬入し、処理するものである。この
ため、インラインスパッタリング装置の高い生産能力
と、クラスターツールスパッタリング装置の高い稼働
率、コンパクトな装置構成を併せ持つものである。

【０００６】この装置と似た構成を有するものとして、
特開平６−６９３１６号公報、特開平８−３７４４号公
報に記載の装置がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の液晶
表示素子の製造においては、素子サイズの大型化に伴
い、電気抵抗の小さいＡｌ配線が使用される場合があ
る。素子基板の表面にＡｌをスパッタリング装置によっ
て成膜することでＡｌ配線は実現される。しかし、Ａｌ
配線にはエレクトロマイグレーションによって劣化する
という問題がある。この問題を解決する方法の一つとし
て、Ａｌを別の金属（バリアメタル）で覆う方法が知ら
れている。つまり、この方法を用いると、Ａｌを含めて
少なくとも２層の積層膜を成膜する必要があるというこ
とである。さらに構成によっては、より多くの膜を積層
する場合や、成膜以外の処理を必要とする場合もある。

【０００８】しかしながら、従来のクラスターツールス
パッタリング装置は中間室の基板搬送能力が低く、積層
膜のような直列的な処理の場合では生産性の向上は困難
である。一方、インラインスパッタリング装置は高い基
板搬送能力を有しているため、積層膜のような直列的な
処理でも高い生産性を実現可能と考えられるが、すでに
述べたような問題を有している。 前記クラスターツー
ルスパッタリング装置とインラインスパッタリング装置
の長所を併せ持つ装置も、やはり中間室の有する搬送能
力が低いため、積層膜のような直列的な処理において生
産性が低下する問題がある。

【０００９】なお、前記特開平４−１３７５２２号公
報、特開平６−６９３１６号公報に記載の装置では、基
板搬送に用いる保持具の裏表に少なくとも１枚づつの基
板を平行に装着し、搬送、処理することによって処理効
率を向上する例が記載されている。しかし、このような
複数枚の基板を一度に平行に保持する保持具では、保持
具自信の厚みが増加するため、中間室（特開平６−６９
３１６では基板搬送室）と処理室の間にある仕切弁（特
開平６−６９３１６ではゲートバルブ）に大きなものを
用いる必要があり、その結果、仕切弁動作が遅くなった
り、仕切弁のコストが上昇してしまう問題がある。

【００１０】また、前記装置では、中間室内の搬送手段
と処理室内の搬送手段との間に仕切弁があるためにある
程度のすきまが必要となる。基板保持具は搬送されると
きにこのすきまを飛び越える必要があるため、振動が発
生する。この振動が基板に伝わると基板に損傷を与えた
り、基板が保持具からはずれるおそれがあった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、中間室と中間室の周囲に
配置された処理室を有し、少なくとも１枚の基板を保持
する保持具が各処理室に中間室を介して移動することに
より基板に成膜を行う基板処理装置であって、各処理室
内に保持具の搬送手段を有し、さらに中間室内に、前記
保持具を面内方向に搬送する手段を放射状に複数搭載し
た回転体を設けてなることを特徴とする基板処理装置で
ある。

【００１２】請求項２に記載の発明は、前記回転体上の
搬送手段と前記処理室内の搬送手段との間に、これらと
は独立して動作する搬送補助手段を設けたことを特徴す
る請求項１に記載の基板処理装置である。

【００１３】請求項３に記載の発明は、少なくとも、前
記複数の処理室から前記中間室へ基板を保持する保持具
を搬送する行程、あるいは前記中間室から前記複数の処
理室へ基板を保持する複数の保持具を搬送する行程が、
同時に行われることを特徴とする請求項１に記載の基板
処理装置における基板処理方法である。

【００１４】請求項４に記載の発明は、少なくとも、前
記処理室から前記中間室へ基板を保持する保持具を搬送
する行程、及び前記中間室から前記処理室へ基板を保持
する複数の保持具を搬送する行程が同時に行われること
を特徴とする請求項１に記載の基板処理装置における基
板処理方法である。

【００１５】請求項５に記載の発明は、前記回転体を基
板処理前あるいは処理後の基板を保持するバッファーと
して用いることを特徴とする請求項３又は４に記載に記
載の板処理方法である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に従って本発明の実施
例を説明する。

【００１７】＜第１実施例＞図１は本発明の第１実施例
における基板処理装置の概要平面図である。本例の装置
は、バリアメタルでＡｌを覆う構造の積層膜を形成する
目的に処理室群が構成されている。また、本行程では成
膜前に前処理を行うものとする。

【００１８】図１において、装置中央には中間室１が配
置されている。この中間室１は例えば６角柱形状に形成
されていて、辺１ａにはロード室３が、辺１ｂには加熱
室４が、辺１ｃには前処理室５（前処理）が、辺１ｄに
は第１成膜室６（Ａｌ成膜）が、辺１ｅには第２成膜室
７（バリアメタル成膜）が、辺１ｆにはアンロード室８
がそれぞれ放射状に接続されている。中間室１と各処理
室との間には仕切弁２が設けられている。

【００１９】中間室１内には、回転体９を有し、この回
転体９は、１２個の保持具１０を、２個一組として６方
向に放射状に保持し、かつ回転体９と各処理室３〜８と
の間で保持具１０を移動させる搬送手段１１ａを有して
いる。各処理室内３〜８にも保持具１０の搬送手段１１
ｂを有し、さらに回転体９上の搬送手段１１ａと各処理
室内の搬送手段１１ｂとの間には搬送補助手段１２を備
えている。

【００２０】なお、上記のように、２個の独立した保持
具１０を同時に同じ方向に搬送し、処理することによ
り、高い処理効率を得ると同時に、中間室１と処理室３
〜８との間の仕切弁２を小型にでき、従って、低コスト
で、速い動作速度が容易に得られる利点がある。

【００２１】図２は保持具を説明する正面図（Ａ）及び
側面図（Ｂ）、図３は搬送手段を説明する側面図であ
る。

【００２２】基板２０は、平行な２個の独立した保持具
１０ａ、１０ｂに、それぞれ成膜する面を外側に向けて
一枚ずつ保持される。搬送手段１１ａおよび搬送手段１
１ｂは、駆動力によって駆動される複数のローラー１
３、１４から構成される。ローラー１３は、下部から保
持具１０を支え、駆動力を保持具１０に伝達するメイン
ローラーであり、ローラー１４は横から保持具１０を支
えるサイドローラーである。メインローラー１３は、図
示されていない中間室１、あるいは各処理室３〜８外部
の駆動装置によって駆動される。

【００２３】搬送補助手段１２は、図１において、中間
室内の搬送手段１１ａと各処理室内の搬送手段１１ｂと
の間に配置され、両者に対し独立している。搬送補助手
段１２は、詳しくは図３に示すように、ローラー１５で
構成され、搬送手段１１ａと搬送手段１１ｂとの間で、
保持具１０が搬送されるときに保持具１０の姿勢を維持
し、振動などを防止する目的で用いられる。また、搬送
補助手段１２は、他の搬送手段とは独立したローラーで
あるため、独立にメンテナンスでき、かつ安価である。

【００２４】図４乃至図１０に従って、本装置の動作を
説明する。

【００２５】〈図４〉まず、ロード室３と中間室１との
間の仕切弁２が矢印Ｐ方向に回動することにより開き、
ロード室３から中間室１に、基板を保持した保持具１０
ａ、保持具１０ｂが搬入される。 保持具１０ａ、保持
具１０ｂは中間室１内の回転体９上の搬送手段１１ａに
保持される。 〈図５〉次に、回転体９が６０度回転し、保持具１０
ａ、保持具１０ｂを加熱室４の前に移動させる。 〈図６〉そして、中間室１と加熱室４との間の仕切弁２
が開き、回転体９に備えられた搬送手段１１ａと加熱室
４内の搬送手段１１ｂとを用いて保持具１０ａ、保持具
１０ｂが加熱室４に搬送され、処理される。同時に新た
な基板を保持した保持具１０ｃ、１０ｄをロード室３に
ロードする。

【００２６】〈図７〉処理された後、保持具１０ａ、保
持具１０ｂは加熱室４から回転体９に再び移動する。こ
のとき、別の基板を保持した保持具１０ｃ、保持具１０
ｄがロード室３から中間室１に搬入され、回転体９の放
射状に配置された６個の搬送手段１１ａのうち、保持具
１０ａ、保持具１０ｂが保持されている位置とは別の位
置に保持される。 〈図８〉再び回転体９が６０度回転し、保持具１０ａ、
保持具１０ｂを第１成膜室５の前に、保持具１０ｃ、保
持具１０ｄを加熱室４の前に移動させる。 〈図９〉先ほどと同様に、保持具１０ａ、保持具１０ｂ
は前処理室５に、保持具１０ｃ、保持具１０ｄは加熱室
４に搬送され、処理される。

【００２７】〈図１０〉処理された後、保持具１０ａ、
保持具１０ｂは前処理室５から、保持具１０ｃ、保持具
１０ｄは加熱室４から回転体９に再び移動する。このと
き、別の基板を保持した保持具１０ｅ、保持具１０ｆが
ロード室３から中間室１に搬入され、回転体９の放射状
に配置された６個の搬送手段１１ａのうち、保持具１０
ａ、保持具１０ｂと保持具１０ｃ、保持具１０ｄが保持
されている位置とは別の位置に保持される。

【００２８】この後、同様に処理が進行し、同時に６つ
の処理（ロード室３での搬入、加熱、前処理，Ａｌ成
膜、バリアメタル成膜、アンロード室８での搬出）が平
行して行われ、次々に処理を終了した保持具１０がアン
ロード室８から排出され、ロード室３からは次々と新た
に処理される保持具１０が装置内に搬入される。

【００２９】つまり本例において、回転体９に同時に１
２個の保持具１０を搬送する能力があるため、各処理が
とぎれることなく連続的に行われ、従って、インライン
スパッタ装置に匹敵する高い処理能力が得られる。しか
も、クラスターツールスパッタ装置のコンパクト性を有
している。

【００３０】なお、第１実施例においては、それぞれ１
枚の基板を保持した２個の保持具１０を一組として搬
送、処理する構成であるが、これに限定するものではな
く、より多くの基板を保持する保持具であっても、ある
いは、１個の保持具を一組とする構成であっても装置寸
法や、生産性に違いがでるだけで、本発明の効果に関し
ては同じである。また、本実施例では、中間室１は６角
柱形状に形成されており、６つの処理が平行して行われ
る構成であるが、これに限定するものではなく、平行し
て処理される処理数は、物理的に可能であればこれより
多くても少なくてもよいことは明らかである。

【００３１】＜第２実施例＞本発明の第２実施例を図１
１乃至図１６により説明する。本装置は単層膜を形成す
る目的で処理室群が構成されている。図１１は本発明の
第２実施例における基板処理装置の概要平面図である。
保持具、搬送手段は図２、図３で説明したものと同様で
ある。

【００３２】装置中央には、第１実施例と同様に例えば
６角柱形状に形成された中間室１が配置され、辺１ａに
はロード室３が、辺１ｂには成膜室１６が、辺１ｃには
成膜室１７が、辺１ｄには成膜室１８が、辺１ｅには成
膜室１９が、辺１ｆにはアンロード室８がそれぞれ放射
状に接続されている。

【００３３】基本的に本装置の動作は第１実施例と同じ
であるが、成膜処理がそれぞれの基板に対してただ一つ
の処理室だけで行われる点が異なっている。

【００３４】まず、ロード室３から中間室１に、基板を
保持した保持具１０ａ、保持具１０ｂが搬入される。次
に、回転体９が回転し、保持具１０ａ、保持具１０ｂを
成膜室１６の前に移動させる。そして、中間室１と成膜
室１６との間の仕切弁２が開き、回転体９に備えられた
搬送手段１１ａと成膜室１６内の搬送手段１１ｂとを用
いて保持具１０ａ、保持具１０ｂが成膜室１６に搬送さ
れ、処理が開始される。この、搬送手段１１ａから搬送
手段１１ｂへの受け渡しに際し、両者の間に設けられた
搬送補助手段１２を介する。

【００３５】処理された後、保持具１０ａ、保持具１０
ｂは成膜室１６から回転体９に再び移動する。そして回
転体９が再度回転し、保持具１０ａ、保持具１０ｂをア
ンロード室８の前に移動させる。その後、保持具１０
ａ、保持具１０ｂはアンロード室８に搬送され、装置外
部に排出される。

【００３６】この一連の動作が他の成膜室１７、１８、
１９に対しても行われ、ロード室３とアンロード室８が
処理中でなければ、それぞれが独立して行われる。従っ
て、複数の成膜室のうちどれかがメンテナンスなどによ
って停止状態にあったとしてもその成膜室に関する動作
が行われないだけで、装置としては動作を続行すること
ができる。つまり、一つの処理室の停止によって必ずし
も装置全体を停止する必要がない。

【００３７】なお、ある処理室において処理が終了し
て、処理の終了した基板を処理室から取り出して次の基
板をその処理室に投入する必要があるときに、仮にアン
ロード室８が使用中で、処理済みの基板をアンロード室
８に搬送できない場合は、まず処理室より処理済みの基
板を取り出し、次の基板を処理室に投入し、アンロード
室８が使用可能になるまで処理済みの基板を回転体９上
に保持しておくこと、つまり回転体９を一種のバッファ
ーとして用いることにより装置の処理効率の低下を最小
限に抑えることができる。

【００３８】この動作を図１２乃至図１６を用いて説明
する。図１２において、ロード室３から未処理の基板２
０ａが中間室１に搬入され、成膜室１８より成膜済みの
基板２０ｂが取り出され、かつアンロード室８にはまだ
アンロード処理がすんでいない基板２０ｃが入っている
場合を考える。

【００３９】〈図１３〉すぐに基板２０ａの成膜を開始
するため、回転体９を１８０度回転し、基板２０ａを成
膜室１８の前に移動させる。この結果、基板２０ｂはロ
ード室３の前に移動する。 〈図１４〉基板２０ａは成膜室１８内に搬送され、成膜
が開始される。 〈図１５〉次に回転体９を６０度回転し、基板２０ｂを
アンロード室８の前に移動させる。 〈図１６〉この一連の動作の間にも基板２０ｃのアンロ
ード処理は進行しているため、基板２０ｃが装置外に排
出されてアンロード室８が使用可能になり次第基板２０
ｂをアンロード室８内に搬送し、アンロード処理を開始
する。この動作は、本装置が回転体９上に多数の搬送手
段１１ａを有するため可能となる。

【００４０】本発明の第２実施例においては、それぞれ
１枚の基板を保持した２個の保持具１０を一組として搬
送、処理する構成であるが、これに限定するものではな
く、より多くの基板を保持する保持具であっても、ある
いは、１個の保持具を一組とする構成であっても装置寸
法や、生産性に違いがでるだけで、本発明の効果に関し
ては同じである。また、本実施例では、中間室１は６角
柱形状に形成されており、６つの処理が平行して行われ
る構成であるが、これに限定するものではなく、平行し
て処理される処理数は、物理的に可能であればこれより
多くても少なくてもよいことは明らかである。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明は、中間室と中間室
の周囲に配置された処理室を有し、少なくとも１枚の基
板を保持する保持具が各処理室に中間室を介して移動す
ることで基板に成膜を行う基板処理装置であって、各処
理室内に保持具の搬送手段を有し、さらに中間室内に、
前記保持具を面内方向に搬送する手段を放射状に複数搭
載する回転体を有するため、中間室の保持具搬送能力が
高く、基板に複数の膜を積層する処理においても高い生
産性が得られる。

【００４２】また、基板に単層膜を形成する処理におい
ても、各処理室が独立に動作するため、一部の処理室が
停止状態にあっても必ずしも装置全体を停止する必要が
ない。

【００４３】従って、基板に複数の膜を積層する処理、
基板に単層膜を形成する処理のどちらに対しても対応で
きるため、処理内容が変化しても装置を変更する必要が
なく、投資コストが無駄になることがない。

【００４４】また、回転体上の搬送手段と処理室内の搬
送手段との間に搬送補助手段を有するため、基板保持具
の搬送における振動が少なくなる。さらに、搬送補助手
段は、他の搬送手段とは独立した構成であり、独立にメ
ンテナンスでき、かつ安価である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における基板処理装置の概
要平面図である。

【図２】本発明の保持具を説明する正面図（Ａ）及び側
面図（Ｂ）である。

【図３】本発明の搬送手段を説明する側面図である。

【図４】本発明の第１実施例における装置の動作を説明
する図である。

【図５】本発明の第１実施例における装置の動作を説明
する図である。

【図６】本発明の第１実施例における装置の動作を説明
する図である。

【図７】本発明の第１実施例における装置の動作を説明
する図である。

【図８】本発明の第１実施例における装置の動作を説明
する図である。

【図９】本発明の第１実施例における装置の動作を説明
する図である。

【図１０】本発明の第１実施例における装置の動作を説
明する図である。

【図１１】本発明の第２実施例における基板処理装置の
概要平面図である。

【図１２】本発明の第２実施例における装置の動作を説
明する図である。

【図１３】本発明の第２実施例における装置の動作を説
明する図である。

【図１４】本発明の第２実施例における装置の動作を説
明する図である。

【図１５】本発明の第２実施例における装置の動作を説
明する図である。

【図１６】本発明の第２実施例における装置の動作を説
明する図である。

【符号の説明】

１ 中間室 ３ ロード室 ４ 加熱室 ５ 前処理室 ６ 第１成膜室 ７ 第２成膜室 ８ アンロード室 ９ 回転体 １０ 保持具 １１ 搬送手段 １２ 搬送補助手段 １６ 成膜室 １７ 成膜室 １８ 成膜室 １９ 成膜室 ２０ 基板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中間室と中間室の周囲に配置された処理
   室を有し、少なくとも１枚の基板を保持する保持具が各
   処理室に中間室を介して移動することにより基板に成膜
   を行う基板処理装置であって、各処理室内に保持具の搬
   送手段を有し、さらに中間室内に、前記保持具を面内方
   向に搬送する手段を放射状に複数搭載した回転体を設け
   てなることを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 前記回転体上の搬送手段と前記処理室内
   の搬送手段との間に、これらとは独立して動作する搬送
   補助手段を設けたことを特徴する請求項１に記載の基板
   処理装置。
3. 【請求項３】 少なくとも、前記複数の処理室から前記
   中間室へ基板を保持する保持具を搬送する行程、あるい
   は前記中間室から前記複数の処理室へ基板を保持する複
   数の保持具を搬送する行程が、同時に行われることを特
   徴とする請求項１に記載の基板処理装置における基板処
   理方法。
4. 【請求項４】 少なくとも、前記処理室から前記中間室
   へ基板を保持する保持具を搬送する行程、及び前記中間
   室から前記処理室へ基板を保持する複数の保持具を搬送
   する行程が同時に行われることを特徴とする請求項１に
   記載の基板処理装置における基板処理方法。
5. 【請求項５】 前記回転体を基板処理前あるいは処理後
   の基板を保持するバッファーとして用いることを特徴と
   する請求項３又は４に記載に記載の板処理方法。