(57)【要約】【課題】長時間に渡って安定的に使用できると共に、製造コストを低減することが可能な基板処理装置及び薄膜形成装置を提供する。【解決手段】基板９を保持する導電性の基板ホルダ２０と、基板９にイオンビームを照射するイオンビーム源と、基板ホルダ２０をアースに接続するためのアース接続部１３と、アース接続部１３を基板ホルダ２０に対して接触又は非接触させるための駆動部１８とを具備する。そして、イオンビーム源から基板９にイオンビームを照射してエッチングしている間又はエッチングする直前に基板ホルダ２０にアース接続部１３を接触させることにより、基板ホルダ２０を接地する。【選択図】図２
2010059473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する導電性の基板ホルダと、
前記基板にイオンビームを照射するイオンビーム源と、
前記基板ホルダをアースに接続するためのアース接続部と、
前記アース接続部を前記基板ホルダに対して接触又は非接触させるための駆動手段とを具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記イオンビーム源から前記基板にイオンビームを照射して処理している間、前記基板ホルダに前記アース接続部を接触させることにより、前記基板ホルダを接地することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記アース接続部は、弾性を有する部材からなることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記基板処理装置は、前記イオンビーム源を有する基板処理空間と、排気手段を有する排気空間に分離されており、前記アース接続部を、前記排気空間にある前記基板ホルダと接触させることにより、前記基板ホルダを接地することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置を有する少なくとも１つの真空チャンバを含む複数の真空連結された真空チャンバと、
前記複数の真空チャンバに設けられた搬送路と、
前記搬送路に沿って前記基板ホルダを搬送する搬送手段と、
を具備することを特徴とする薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビームを用いてエッチングや成膜等を行う基板処理装置及び薄膜形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイス、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、太陽電池等の各種薄膜デバイスの製造、機械部品等の表面への耐摩耗性薄膜、耐食性薄膜等の形成等にはイオンビームスパッタリング装置やイオンビームエッチング装置等が広く使用されている。
【０００３】
例えば、イオンビームスパッタリング装置では、イオンビーム源からイオンビームをターゲットに照射することで、ターゲットからスパッタ粒子を基板表面に向けて放射し、基板表面に所望の薄膜を形成する。
【０００４】
また、イオンビームエッチング装置においては、イオンビーム源からイオンビームをエッチング対象物面に照射してエッチングを行う。ところが、このようにイオンビーム源からイオンビームを照射するターゲット、基板、エッチング対象物が、イオンビームの電荷によりそれらが帯電してしまう。この帯電により、エッチングイオンが跳ね返されて、エッチングレートの低下やエッチング分布の悪化を招いてしまい、最悪の場合には放電が発生して薄膜が損傷する恐れがある。
【０００５】
そこで、イオンビームスパッタリング装置或いはイオンビームエッチング装置等では、通常、イオンビーム中性化装置を備えている。特許文献１には、イオンビーム中性化装置の例が開示されている。特許文献１のものは、ガス導入口及び電子放出用開口を有するマイクロ波放電室と、マイクロ波放電室にマイクロ波電力を導入するための手段と、マイクロ波放電室に生成されるマイクロ波プラズマからの電子放出を制御するための電圧印加手段とを備えている。
【０００６】
特許文献１のものでは、イオンビーム中性化装置からイオンビームに照射した負に帯電した粒子により、イオンを中性化し、上述したエッチングレートの低下やエッチング分布の悪化等の問題を解消している。
【特許文献１】特開平０５−０４７３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のイオンビーム中性化装置を用いた場合には、イオンビーム中性化装置に用いられる電源やその他の消耗品により製造費用がかかる。更に、イオンビーム中性化装置の粒子引き出し部が高温化することにより、イオンビーム中性化装置が故障してしまい、長時間安定的に使用することができない。また、更なるメンテナンス費用の増大が発生するばかりでなく、イオンビーム中性化装置に用いられるガスによる基板処理圧力の制限が生じていた。
【０００８】
本発明の目的は、長時間に渡って安定的に使用できると共に、製造コストを低減することができ、更に使用ガスを減らすことにより基板処理圧力制限を解決可能な基板処理装置及び薄膜形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基板を保持する導電性の基板ホルダと、前記基板にイオンビームを照射するイオンビーム源と、前記基板ホルダをアースに接続するためのアース接続部と、前記アース接続部を前記基板ホルダに対して接触又は非接触させるための駆動手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡単な構成でイオンビームによる基板ホルダの帯電を防止することができるため、故障がなく、長期に渡って安定的に使用することができる。また、製造コストが安価な新たな装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。以下の実施形態では、本発明を磁気記録ディスクを製造する装置に適用した場合の例について説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る薄膜形成装置の一実施形態の構成を示す平面図である。本実施形態の装置は、インライン式の装置である。インライン式とは、複数のチャンバが一列に縦設され、それらのチャンバを経由して基板９の搬送路が設定されている装置の総称である。本実施形態では、複数のチャンバ１，８０，８１，８２，８３，８４，８５，８７，８８，８９，８００が方形の輪郭に沿って縦設されており、これに沿って方形の搬送路が設定されている。これら複数のチャンバは真空連結されている。
【００１３】
各チャンバ１，８０，８１，８２，８３，８４，８５，８７，８８，８９，８００は、専用又は兼用の排気系によって排気される真空容器である。各チャンバ１，８０，８１，８２，８３，８４，８５，８７，８８，８９，８００の境界部分には、ゲートバルブ１０が設けられている。基板９はキャリア２に搭載され、図１中の不図示の搬送機構によって搬送路に沿って搬送される。
【００１４】
複数のチャンバ１，８０，８１，８２，８３，８４，８５，８７，８８，８９，８００のうち、方形の一辺に隣接して配置されたチャンバ８１が、キャリア２への基板９の搭載を行うロードロックチャンバである。８２がキャリア２からの基板９の回収を行うアンロードロックチャンバである。
【００１５】
また、方形の他の三辺に配置されたチャンバ１，８０，８３，８４，８５，８８，８９，８００は、各種処理を行う処理チャンバである。具体的には、８３は薄膜の作製前に基板９を予め加熱するプリヒートチャンバ、１は異方性付与層を作製する異方性付与層形成チャンバである。
【００１６】
８４は異方性付与層の上に下地層を作製する下地層形成チャンバ、８８は下地層上に中間層を形成する中間層形成チャンバ、８０は中間層の上に磁気記録層を形成する磁気記録層形成チャンバである。
【００１７】
更に、８５は磁気記録層の上に保護層を作製する保護層形成チャンバ、８００はエッチングチャンバである。また、方形の角の部分のチャンバ８７は基板９の搬送方向を９０度転換する方向転換機構を備えた方向転換チャンバ８７である。処理チャンバ８９は予備のものである。
【００１８】
キャリア２は、基板９の周縁を数カ所で接触保持して基板９を保持するものである。搬送機構は、磁気結合方式により動力を真空側に導入してキャリア２を移動させる。キャリア２は搬送ラインに沿って並べられた多数の従動ローラに支持されながら移動する。このようなキャリア２及び搬送機構の構成としては、例えば、特開平８−２７４１４２号公報に開示された構成を採用することができる。
【００１９】
図２はエッチングチャンバ８００の側面断面図を示す。本実施形態ではエッチングチャンバ８００を基板処理装置として説明するが、本発明は基板にイオンビームを照射して膜を成膜する他の真空チャンバにも使用することが可能である。なお、図２では図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。エッチングチャンバ８００は、磁気記録層やレジスト薄膜、保護層等をエッチングするものである。図２（Ａ）は基板ホルダ２０にアース接続部１３を接触させた状態を、図２（Ｂ）は基板ホルダ２０からアース接続部１３を離した状態を示す。
【００２０】
具体的には、エッチングチャンバ８００は、内部を排気する排気系１１と、内部にプロセスガスを導入するガス導入系１２と、基板９に対して対向して設けられたイオンビーム源１００とを備えている。また、基板９を保持するための金属製等の導電性を有する基板ホルダ２０を備えている。また、アース接続部１３と、アース接続部１３を駆動してアース接続部１３を基板ホルダ２０に対して接触又は非接触させるための駆動部１８を備えている。
【００２１】
駆動部１８はベローズ１４、導体棒１５を備えており、導体棒１５の先端にアース接続部１３が固着又は一体に形成されている。この構造では、ベローズ１４により導体棒１５を図面上左右方向に駆動することで、アース接続部１３が基板ホルダ２０に対して接触又は非接触となる。エッチングチャンバ８００はシールド２１により上側にある基板処理空間と、下側にある排気空間とに分離されている。
【００２２】
アース接続部１３は、例えば、弾性を有する導電性（金属）の部材（例えば、バネ等）である。駆動部１８の駆動により基板ホルダ２０にアース接続部１３が接触することで、基板ホルダ２０に帯電された電荷を、アース接続部１３、導体棒１５、アース線１６、及び真空チャンバを介して接地電位に逃がすことができる。
【００２３】
排気系１１は、クライオポンプ等の真空ポンプを備えており、エッチングチャンバ８００内を１０−５Ｐａ程度まで排気可能に構成されている。本実施形態では、基板９の両面に同時をエッチングするため、キャリア２に保持された基板９の両側にイオンビーム源１００が配置されている。
【００２４】
ガス導入系１２によってアルゴンガスを導入しながら排気系１１によってエッチングチャンバ８００内を所定の圧力に保ち、この状態で、図２中不図示のイオンビーム電源を作動させる。この結果、イオンビームが生じて基板９をエッチングする。本実施形態では、イオンビーム電源が作動中、または作動の直前において、不図示の制御部（コンピュータ）はアース接続部１３が基板ホルダ２０と接触するように駆動部１８を制御する。即ち、イオンビーム源を駆動して基板９にイオンビームを照射してエッチングしている間又はエッチングする直前に基板ホルダ２０にアース接続部１３を接触させることにより、基板ホルダ２０を接地する。
【００２５】
次に、図３を参照して基板ホルダ２０の詳細な構成を説明する。図３は基板ホルダ２０の周辺を詳細に示す図である。図３（Ａ）は正面図、図３（Ｂ）は側面図である。図３では図１、図２と同一部分には同一符号を付している。図中２０ａは基板ホルダ２０の上端部、２０ｂは下端部を示す。５は基板９を基板ホルダ２０に保持するための爪、２１はシールドである。
【００２６】
基板ホルダ２０を複数のチャンバ間を移動させるため、基板ホルダ２０はキャリア２に搭載されている。基板ホルダ２０とキャリア２とは、絶縁石３００によって電気的に絶縁電位になるように構成されている。これは、様々な基板処理の際に基板電位を変更してスパッタやイオンビームエッチング等の基板処理をするためである。
【００２７】
基板ホルダ２０は、シールド２１の下方に延設された下端部２０ｂを有し、この下端部２０ｂにアース接続部１３を接触させることにより、基板ホルダ２０の電位を接地電位とするものである。基板９を保持する基板ホルダ２０の上端部２０ａにアース接続部１３を接触させないのは、基板処理の邪魔にならないようにしたり、或いは基板ホルダ２０とアース接続部１３との接触により発生するゴミが基板に付着するのを減少させたりするためである。
【００２８】
また、アース接続部１３にバネ等の弾性を持つ形の金属製のものを使用したり、接触時の速度制御を行ったりすることにより、下端部２０ｂへの接触時の衝撃を減らし、ゴミの発生を減少させている。
【００２９】
図４は従来のイオンビーム中性化装置の未使用時（Ｎｅｕｔ  ＯＦＦ）、使用時（Ｎｅｕｔ  ＯＮ）のエッチングレート結果及び本実施形態に係る基板処理装置を用いた場合（Ｈｏｌｄｅｒ  Ｅａｒｔｈ）の３条件のエッチングレート結果を示す。エッチング対象物はガラス基板上の金属膜である。また、イオンビーム中性化装置の未使用時は本実施形態に係る基板処理装置も使用していない。
【００３０】
３条件のエッチングレート結果を比較すると本発明による基板ホルダ２０のアース接地を行うことで、イオンビーム中性化装置の使用時と同様のエッチングレートが得られることが分かる。これは、基板ホルダ２０が帯電していると、イオンビームが基板ホルダ２０に入射しにくくなるが、本実施形態に係る基板処理装置を使うと、基板ホルダ２０の帯電の問題が解消され、エッチングレートが向上するものと考えられる。
【００３１】
図５は従来のイオンビーム中性化装置を使用しない場合（中性化なし）、イオンビーム中性化装置を使用した時（Ｎｅｕｔ  ＯＮ）、本実施形態に係る基板処理装置を用いた場合（ホルダアース）の３条件の基板ホルダ２０の電圧結果を示す。エッチング対象物はガラス基板上の金属膜である。
【００３２】
また、イオンビーム中性化装置の未使用時には基板ホルダ２０のアース短絡も行っていない。３条件の基板ホルダ２０の電圧結果を比較すると本発明による基板ホルダ２０のアース接地を行うことで、イオンビーム中性化装置を使用した場合と同様の基板ホルダの帯電を解消する効果が得られることが分かる。
【００３３】
本実施形態では、以上のようにイオンビーム源から基板９にイオンビームを照射してエッチングしている間又はエッチングする直前に基板ホルダ２０を接地することにより基板９の帯電を防止するものである。この構成では、従来のイオンビーム中性化装置のような粒子引き出し部が高温化することがないため、装置の故障がなく、長期間に渡って安定して使用することが可能となる。
【００３４】
また、従来のイオンビーム中性化装置のような電源やその他の消耗品が不要となるため、製造費用が安価となる。更に、メンテナンス費用を従来に比べて安価にできるばかりでなく、従来のイオンビーム中性化装置のような基板処理圧力の制限といった問題点も解消することができる。
【００３５】
図６は本発明の他の実施形態を示す。図６では図２と同一部分には同一符号を付している。図６は図２の構成を更に改良した例を示す。図６（Ａ）は基板ホルダ２０にアース接続部１３を接触させた状態を、図６（Ｂ）は基板ホルダ２０からアース接続部１３を離した状態を示す。図２との違いは後述するように駆動部１８の構造である。その他の構成は図２と同様である。
【００３６】
図７は図６（Ａ）の駆動部１８付近の拡大図を示す。図２の実施形態では、アースへの接続方法としてアース線１６を用いているが、アース線１６は可動に際して切断する恐れがある。図中１３はアース接続部、１４はベローズ、１５は導体棒を示す。また、１７は接触部、１９は導電体、４００は絶縁石である。
【００３７】
本実施形態の構造では、図６（Ａ）に示すようにベローズ１４の駆動により導体棒１５が図面上左方向に移動し、アース接続部１３が基板ホルダ２０に対して接触した時には導電体１９が接触部１７に接触する。その場合、導電体１９はチャンバ８００と同電位で且つアース電位となっており、基板ホルダ２０に帯電された電荷を、接地電位に逃がすことができる。
【００３８】
一方、図６（Ｂ）に示すようにベローズ１４の駆動により導体棒１５が図面上右方向に移動し、アース接続部１３が基板ホルダ２０に対して非接触となった時には導電体１９は接触部１７に対して離間した状態となる。
【００３９】
このように本実施形態では、アース接続部１３が基板ホルダ２０に対して接触した時には、基板ホルダ２０を接触部１７を介してチャンバ８００と同電位で且つアース電位である導電体１９と接触させる。こうすることで、図２と同様に基板ホルダ２０に帯電された電荷を、アース接続部１３、導体棒１５、接触部１７、導電体１９、及び真空チャンバを介して接地電位に逃がすことができる。また、アース線１６を使用していないので、切断する恐れはない。
【００４０】
以上の実施形態では、本発明の基板処理装置としてイオンビームを用いてエッチング処理を行うエッチングチャンバ８００を例として説明したが、本発明は、他の真空チャンバの成膜を行う基板処理装置にも使用することができる。例えば、図１に示す薄膜形成装置において、異方性付与層を形成する異方性付与層形成チャンバ１に使用することが可能である。
【００４１】
また、異方性付与層の上に下地層を作製する下地層形成チャンバ８４、下地層上に中間層を形成する中間層形成チャンバ８８、中間層の上に磁気記録層を形成する磁気記録層形成チャンバ８０にも使用可能である。更に、磁気記録層の上に保護層を作製する保護層形成チャンバ８５にも使用可能である。
【００４２】
このような基板処理装置においては、図２又は図６に示す基板ホルダの帯電防止構造を用いて成膜を行う。即ち、イオンビーム源から基板９にイオンビームを照射して成膜処理している間又は処理する直前に基板ホルダ２０にアース接続部１３を接触させることにより、基板ホルダを接地する。そうすることで、上述のようなエッチング処理を行う場合と同様に故障がなく長期間に渡って安定して使用できる、製造コストを安価にできる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る薄膜形成装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係る基板処理装置の一実施形態を示す断面図である。
【図３】図２の基板ホルダ２０付近を詳細に示す構成図である。
【図４】従来のイオンビーム中性化装置の未使用時、使用時、本発明とでエッチングレートを比較して示す図である。
【図５】従来のイオンビーム中性化装置の未使用時、使用時、本発明とで基板ホルダの電圧を比較して示す図である。
【図６】本発明に係る基板処理装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図７】図６の駆動部を詳細に示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  異方性付与層形成チャンバ
２  キャリア
５  爪
９  基板
１０  ゲートバルブ
１１  排気手段
１２  ガス供給手段
１３  アース接続部
１４  ベローズ
１５  導体棒
１６  アース線
１７  接触部
１８  駆動部
１９  導電体
２０  基板ホルダ
２１  シールド
８０  磁気記録層形成チャンバ
８１  ロードロックチャンバ
８２  アンロードロックチャンバ
８３  プリヒートチャンバ
８４  下地層形成チャンバ
８５  保護層形成チャンバ
８７  方向転換チャンバ
８８  中間層形成チャンバ
８９  予備チャンバ
１００  イオンビーム源
３００  絶縁石
４００  絶縁石
８００  エッチングチャンバ
【図１】
2010059473.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010059473.tif 000007
【図６】
2010059473.tif 000008
【図７】
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