(57)【要約】【課題】真空成膜装置のメンテナンス方法、とりわけ、インライン式スパッタ装置をメンテナンスする場合のシステムベントの方法を必要かつ充分な条件で効率的に行うための手段を提供し、最適な真空成膜装置を提供すること。【解決手段】真空成膜装置において、真空解除のためのベントガスを導入するにあたり、乾燥ガスと成膜装置設置場所周辺の大気とのいずれかを選択して導入できるようにした。また、装置のシステムベントにおいて成膜装置設置場所周辺の大気の直接導入を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空成膜装置において、真空解除のためのベントガスを導入するにあたり、乾燥ガスと成膜装置設置場所周辺の大気とのいずれかを選択して導入できるようにしたことを特徴とする真空成膜装置。
【請求項２】
前記大気を導入する場合に、塵埃除去のためのフィルタを導入経路に設置することを特徴とする請求項１記載の真空成膜装置。
【請求項３】
装置のメンテナンスのためのシステムベントの際に、通常生産時の局部的ベントに使用する乾燥ガスから、大気の直接導入に切り換える機構を有することを特徴とする請求項１または２記載の真空成膜装置。
【請求項４】
真空成膜装置がインライン式のスパッタ装置であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の真空成膜装置。
【請求項５】
成膜される被膜がＩＴＯ（インジウム錫酸化物）であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の真空成膜装置。
【請求項６】
真空成膜装置のメンテナンス方法において、前記真空成膜装置として請求項１〜５のいずれかに記載の真空成膜装置を用い、装置のメンテナンスのためのシステムベントが、装置設置場所周辺の大気の直接導入を行うものであることを特徴とする、真空成膜装置のメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空成膜装置およびそのメンテナンス方法、とりわけ、真空成膜装置をメンテナンスする場合のシステムベントに適した真空成膜装置およびそのメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、平面型ディスプレイ装置が多く使われるようになってきており、中でもＬＣＤ（液晶表示装置）は、特にカラーフィルタによって色表示を行う多色カラータイプがテレビ、モニタ、携帯端末等の表示パネルに利用が進んでいる。多色カラー化のために一般にマイクロセル構造のカラーフィルタが多用され、カラーフィルタはパネルの表示品質を決める重要な役割を担っている。
【０００３】
カラーフィルタの構造は、ＬＣＤのタイプにより異なるが、アクティブマトリクス駆動のＴＮ（捩れネマティック液晶）タイプやＶＡ（垂直配向）タイプの大部分においては、透明基板上の着色画素配列上に透明電極層としてＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を有効面全面に均一に成膜する。また、上記ＶＡタイプの一部や単純マトリクス駆動のタイプに使われるカラーフィルタにおいては、ＩＴＯを成膜後にフォトエッチング等の手法でパターニングする。ＬＣＤ用カラーフィルタ以外の基板に対しても、平面型ディスプレイ装置の分野を始めとしてまたはそれ以外でも、ＩＴＯの成膜が頻繁に行われている。近年の大型基板の増加と生産量の拡大により、ＩＴＯの成膜装置の大型化と生産効率の向上による処理量の増加が著しい。
【０００４】
カラーフィルタ基板上へのＩＴＯの成膜はスパッタ装置、特に量産効率の高いインライン式のスパッタ装置を用いることが多い（特許文献１参照）。大面積のカラーフィルタに次々に成膜を行い、累積の処理量が多くなってくると、カラーフィルタ基板の外のスパッタ装置の内面および治具の内面に着膜して堆積した膜が剥がれたり、ターゲット材料の表面にノジュールと呼ばれる小突起物が多く発生して、それらが成膜時の異物となったり、異常放電の原因となったりして、ＩＴＯ膜の欠陥発生や特性劣化を引き起こすことがある。近年、装置やターゲット材料の改良により着膜の効率が高まっているとはいえ、生産スピードが上がるにつれて、これらの欠陥を防止するためのメンテナンスも頻繁に行う必要が高まっている。
【０００５】
インライン式のスパッタ装置の構成を通常の成膜工程に従って説明するために、図３の概要図を示す。図３は基板を縦に設置した状態で搬送するタイプのスパッタ装置を表す平面概要図である。搬送基板１を基板導入バッファー２に準備しておき、１枚または１キャリア分の基板がゲートバルブ等の仕切り弁３が開くことにより逐次基板導入室４に送り込まれる。仕切り弁３が開き基板導入室４に基板が送り込まれる前に真空を解除するためのベントガスを供給して、基板導入室４を大気圧にしておく。搬送基板１が基板導入室４に納まった後に仕切り弁３を閉じ、基板導入室４の排気を始める。以下、インライン式のスパッタ装置の仕切り弁により隔離された各室間の真空度を一定範囲に保ったまま、搬送基板１の移動と仕切り弁３の開閉と各室の排気／ガス圧調整とを同期させつつ、搬送基板１がスパッタ装置内を点線矢印の方向に高真空排気室５、スパッタ室６、基板反転室７と進み、途中のスパッタ室６で成膜される。なお、本例では基板反転後に折り返し構造のスパッタ装置内を往路とは逆順に別に設けた復路を進み、基板取り出し室８および基板取り出しバッファー１０に到達しているが、途中の各室の数や機能は前記のものに限定される訳ではなく、例えば加熱等の処理を加えるものであってもよい。また、基板取り出し室８のベント（通気）および排気は、前記基板導入室４の場合と同様に、基板取り出しバッファー１０との間の仕切り弁３の状態に同期して行われる。
【０００６】
一般に、成膜工程中のインライン式のスパッタ装置では、スパッタ室６や高真空排気室５を大気圧に開放することはない。基板導入室４と基板取り出し室８のような特定の空間を予め用意しており、該空間が基板の出し入れの度に大気圧と減圧との環境を交互に作り出すことによって、高真空排気室５を介して、スパッタガスが高真空状態下に制御して導入されるスパッタ室６と基板導入バッファー２の大気圧空間との橋渡しの機能を果たしているからである。上記成膜工程中の基板の導入と取り出しのための特定の空間を減圧状態から大気圧に戻す、いわゆるベントは成膜工程の中で頻繁に行われるが、ベントガスは成膜前後の基板の表面の状態を良好に保つ目的で、乾燥空気や窒素ガス等の乾燥ガスを予め必要量を充分に用意しておき、随時供給する。
【０００７】
図２は、従来の真空成膜装置におけるベントガスの導入経路を説明するための概要図である。基板導入室または基板取り出し室４１に乾燥ガス導入バルブ３３を通して、乾燥ガスを導入するが、該乾燥ガスは、ベント用乾燥ガス供給源９１からバッファータンク９２にいったん貯えられたものを使用する。これは、乾燥空気や窒素ガス等の乾燥ガスを定圧で途切れることなく導入するための手段である。バッファータンク９２の容量は、ベント用乾燥ガスの一回の使用量と使用頻度、ならびにベント用乾燥ガス供給源９１からの供給能力から見て、安定して基板導入室または基板取り出し室４１に供給できるだけの貯えとなる容量とする。
【特許文献１】特開２００２−３０９３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
スパッタ装置のメンテナンス頻度を高めると、通常は、装置内のスパッタ室を含めて広い空間を大気圧に開放する機会も増える。これを、前述の成膜工程中の局部的なベントと区別して、システムベントと称する。システムベントを前提とする、上記のメンテナンス作業においては、大量のベント用のガスを必要とする上、完全に導入が終わるための待ち時間も長くかかる。システムベントが非常に稀な非定常作業であれば、定常作業としての成膜工程中の局部的なベントの機能を代用して行うことに問題は無いが、頻繁にかつ定期的にシステムベントを行うようになると、システムベントに要する時間およびベントガスの使用量が大きくなり、作業効率全体に大きな影響を与える。しかも、システムベントに使用するベントガスの量は通常の局部的なベントに使用する量の数倍以上にもなるので、バッファータンクも大きなものを設置しなければならなくなる。
【０００９】
一方、システムベントは、スパッタ室を含む通常高真空状態を保つ空間を大気圧状態に曝して、その後のメンテナンス作業をするための準備に当たるものであり、通常の成膜工程中の局部的なベントガスが真空成膜への影響を考慮して水分を避ける乾燥ガスを使うことに較べて、システムベント用のガスはメンテナンス作業環境としての大気と同等以上のガスであれば、充分、その目的に合致する。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、上記の事情を勘案し、真空成膜装置のメンテナンス方法、とりわけ、インライン式スパッタ装置をメンテナンスする場合のシステムベントの方法を必要かつ充分な条件で効率的に行うための手段を提供し、最適な真空成膜装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、真空成膜装置において、真空解除のためのベントガスを導入するにあたり、乾燥ガスと成膜装置設置場所周辺の大気とのいずれかを選択して導入できるようにしたことを特徴とする真空成膜装置である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記大気を導入する場合に、塵埃除去のためのフィルタを導入経路に設置することを特徴とする請求項１記載の真空成膜装置である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、装置のメンテナンスのためのシステムベントの際に、通常生産時の局部的ベントに使用する乾燥ガスから、大気の直接導入に切り換える機構を有することを特徴とする請求項１または２記載の真空成膜装置である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、真空成膜装置がインライン式のスパッタ装置であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の真空成膜装置である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、成膜される被膜がＩＴＯ（インジウム錫酸化物）であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の真空成膜装置である。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、真空成膜装置のメンテナンス方法において、前記真空成膜装置として請求項１〜５のいずれかに記載の真空成膜装置を用い、装置のメンテナンスのためのシステムベントが、装置設置場所周辺の大気の直接導入を行うものであることを特徴とする、真空成膜装置のメンテナンス方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の真空成膜装置とメンテナンス方法によれば、システムベントに使用するガスとして成膜装置設置場所周辺の大気を利用できるので、大型のバッファータンクを設置することなく、また、乾燥ガスの使用量を増やさずに、大量のガスを短時間に供給でき、効率の良いメンテナンス作業をすることができる。
【００１８】
また、本発明の真空成膜装置とメンテナンス方法によれば、大気を導入する場合にも、大気に含有する塵埃を極力除去できるので、真空成膜装置内のクリーニングに悪影響を与えることが少ない。
【００１９】
また、本発明の真空成膜装置とメンテナンス方法によれば、通常生産からメンテナンス作業に切り換える際に、大気の直接導入への切り換えを連動させて、効率の良い運用を行うことができる。
【００２０】
また、本発明の真空成膜装置とメンテナンス方法によれば、インライン式のスパッタ装置に適用することにより、特に効率の良いメンテナンス作業をすることができる。
【００２１】
さらに、本発明の真空成膜装置とメンテナンス方法によれば、成膜される被膜としてＩＴＯを適用することにより、特に効率の良いメンテナンス作業をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面に従って、発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２３】
図１は、本発明の真空成膜装置におけるベントガスの導入経路を説明するための概要図である。基板導入室または基板取り出し室４１は、通常の生産工程で、大気環境との間で基板の出し入れをする場合に、ベントガスを後で詳述する図の導入経路に従って、予め基板導入室または基板取り出し室４１のみに限定して導入する。即ち、ベントガス導入中は、基板導入室または基板取り出し室４１と仕切り弁３で隔てられた隣り合う部屋が大気環境であれ、真空環境であれ、仕切り弁３は閉じている。該隣り合う部屋との間を基板が通過するタイミングは、ベントガス導入が始まる前に真空環境の隣り合う部屋との間で行われるか、または、ベントガス導入が終了後に大気環境の隣り合う部屋との間で行われるか、いずれかである。また、基板導入室または基板取り出し室４１は、ベントガス導入中または大気環境側の仕切り弁３の開いている場合以外の生産工程中には、常に真空ポンプ（図示せず）による排気が継続して行われる。
【００２４】
上記のように、通常の生産工程中の局部的なベントガス導入においては、一般に、乾燥空気や窒素ガスなどの乾燥ガスが導入される。図１のベント用乾燥ガス供給源９１からバッファータンク入口バルブ３１を通して、バッファータンク９２に常時必要量が貯えられる。上記の真空成膜装置にベントガスの導入が必要となる時に、バッファータンク出口バルブ３２及び乾燥ガス導入バルブ３３を開けて、基板導入室または基板取り出し室４１に乾燥ガスを導入する。大気導入バルブ３４は、その際は閉じている。
【００２５】
次に、真空成膜装置のメンテナンスを行う場合、排気系統はいったん閉じて、図３のインライン式のスパッタ装置の構成における高真空排気室５、スパッタ室６、基板反転室７のように、通常は高真空を保つ領域も一時的に大気圧状態に曝してメンテナンス作業に取り掛かるための、いわゆるシステムベントを行う。即ち、真空成膜装置の真空室全体を大気開放する。上記の真空室全体を大気開放するためのベントガスは基板導入室または基板取り出し室４１を通して、前記のベントガス導入経路に従って真空室全体に行き渡る。従って、システムベントにおいては、基板導入室または基板取り出し室４１に隣接する部屋やその先に隣接する部屋の間を仕切る仕切り弁３は随時開けることを可能としておく。
【００２６】
前記システムベントを行う場合のベントガス導入経路を上述の乾燥ガスの経路に限定すると、前述の説明のとおり、通常の成膜工程中に局部的に使用するベントガスに較べて大量に使用するシステムベントにおいては、作業効率全体に大きな影響を与える。
【００２７】
本発明では、図１の大気導入バルブ３４を開くことにより、成膜装置設置場所周辺の大気を導入できるようにしている。大気導入バルブ３４を開く場合は、乾燥ガス導入バルブ３３は閉じておく。
【００２８】
システムベントにおけるベントガスは、その目的から、成膜装置設置場所周辺の大気を導入することに概ね問題は無いが、成り行き任せのベントガスとはしないで、一定水準を保つために、塵埃除去のためのフィルタ９４を導入経路に設置することがより好ましい。また、大気の取り込み口９３は成膜装置設置場所周辺で良いが、成膜装置設置場所周辺の中でも、クリーンルーム内の室内空気中に大気の取り込み口９３を設置する方が、塵埃、温湿度、不純物ガス成分など多くの点に関して、より好ましい選択となる。クリーンルームは、真空成膜装置の基板導入バッファー２や基板取り出しバッファー１０が少なくとも設置される環境であり、例えば、クリーンルーム内の湿度は５０〜６０％であり、乾燥ガスに較べれば多くの水分を含むものの、メンテナンス作業に取り掛かる際に曝される環境としては、申し分ない。なお、クリーンルーム内エアーを取り込む場合は、塵埃除去フィルタ９４の必要性は減少する。
【００２９】
本発明の真空成膜装置は、真空解除のためのベントガスを導入するにあたり、乾燥ガスと成膜装置設置場所周辺の大気とのいずれかを選択して導入できるようにしているが、実用上は、装置のメンテナンスのためのシステムベントにおいて、通常生産時の局部的ベントに使用する乾燥ガスから、大気の直接導入に切り換える機構を有することが最適である。乾燥ガス導入バルブ３３と大気導入バルブ３４に成膜工程の制御信号から導かれる選択信号を与えることにより、上記の狙い通りのバルブ操作を自動的に行うことは現状の技術では容易である。
【００３０】
また、本発明の真空成膜装置と装置のメンテナンスの適用において、インライン式のスパッタ装置に適用すると、システムベントの必要にして充分なスピードと質が得られるの
で、特に効率の良いメンテナンス作業を実現できる。
【００３１】
図４は、図３に示したインライン式のスパッタ装置の構成を有する装置に、ベントガスの導入状態を模式的に示す説明図である。ベントガス供給源９から、基板導入室４および基板取り出し室８にベントガスが供給される。通常の成膜工程中は、これらの基板導入室４および基板取り出し室８に限定して局部的なベントが行われるが、メンテナンスを実施する場合には、基板導入室４および基板取り出し室８に隣接する高真空排気室５、スパッタ室６、基板反転室７も含めたシステムベントを行うことが一般的であり、図４の矢印で示されるように、ベントガスがインライン式のスパッタ装置の各部屋に順次流れて大気圧にまでベントする。
【００３２】
上記のインライン式のスパッタ装置をシステムベントするに際して、図２に示すような従来のベントガスの導入経路のみからのベントガス供給源９の場合には、乾燥ガスのバッファータンク９２が特に大きな容積のものを用意していなければ、数十分もの時間を要し、メンテナンスに取り掛かるまでの待ち時間を長く必要とする。
【００３３】
一方、上記と同様のインライン式のスパッタ装置をシステムベントするに際して、図１に示すような本発明のベントガスの導入経路において、乾燥ガス導入バルブ３３を閉じて、大気導入バルブ３４を開けてベントガス供給源９とした場合には、僅か数分のベントガス導入時間で、メンテナンス対象のシステムを大気圧状態に開放することができ、メンテナンスの総合時間を短くすることができる。
【００３４】
また、本発明において、成膜される被膜がＩＴＯ（インジウム錫酸化物）である場合、特にスパッタターゲット表面の管理と基板外の装置内面及び各種治具の内面に堆積した膜の除去がＩＴＯの成膜品質を維持する上で重要となるので、メンテナンスを頻繁に行うことも必要である。メンテナンス頻度を高めることにより、１回のメンテナンスでの効率の良い本発明の方法が特に有効となり、成膜品の品質向上に寄与するだけでなく、生産効率全体に及ぼす効果も極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の真空成膜装置におけるベントガスの導入経路を説明するための概要図である。
【図２】従来の真空成膜装置におけるベントガスの導入経路を説明するための概要図である。
【図３】通常のインライン式のスパッタ装置の構成を説明するための概要図である。
【図４】図３の装置におけるベントガスの導入状態を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・・搬送基板
２・・・・基板導入バッファー
３・・・・仕切り弁
４・・・・基板導入室
５・・・・高真空排気室
６・・・・スパッタ室
７・・・・基板反転室
８・・・・基板取り出し室
９・・・・ベントガス供給源
１０・・・基板取り出しバッファー
１１・・・スパッタガス供給源
３１・・・バッファータンク入口バルブ
３２・・・バッファータンク出口バルブ
３３・・・乾燥ガス導入バルブ
３４・・・大気導入バルブ
４１・・・基板導入室または基板取り出し室
９１・・・ベント用乾燥ガス供給源
９２・・・バッファータンク
９３・・・大気の取り込み口
９４・・・塵埃除去フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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