(57)【要約】      （修正有）【課題】基板を反応室内に精度よくセットして成膜を行うことができる成膜装置及び複合成膜装置を提供する。【解決手段】基板Ｓを装着した基板アダプタ２を反応室１に搬送する搬送手段と、搬送手段により搬送された基板アダプタ２を、位置決め機構２ｂ，２０ａにより位置決めして保持する保持手段２０と、保持手段２０により保持された基板アダプタ２を反応室１内に固定する固定手段１ａ，２０ｂと、固定手段１ａ，２０ｂにより基板アダプタ２を固定した状態で、基板２の被成膜面Ｐに成膜を行う成膜手段とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を装着した基板アダプタを反応室に搬送する搬送手段と、
前記搬送手段により搬送された基板アダプタを、位置決め機構により位置決めして保持する保持手段と、
前記保持手段により保持された基板アダプタを前記反応室内に固定する固定手段と、
前記固定手段により基板アダプタを固定した状態で、前記基板の被成膜面に成膜を行う成膜手段とを備えることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置において、
前記保持手段は、前記搬送手段により搬送された基板アダプタを、前記位置決め機構が設けられた受け取り部で受け取り、前記基板の被成膜面を略鉛直下向きにした状態で吊り下げることにより位置決めして保持することを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成膜装置を複数備え、
前記搬送手段は、これら複数の成膜装置の各反応室に前記基板アダプタを順次搬送することを特徴とする複合成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタ装置やＣＶＤ装置等における成膜装置および複合成膜装置に関する。
【０００２】
従来、成膜装置内において、基板の装着された基板アダプタを被成膜面が略鉛直下向きとなった状態で保持するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この装置では、基板の被成膜面を鉛直下方に向けた状態で、基板アダプタを搬送ロボット上に載置して成膜装置内に搬送し、基板アダプタの上部ヘッド部を成膜装置内の吊り治具に引っ掛ける。そして、吊り治具により基板アダプタを引き上げ、基板アダプタの上面を成膜装置の上部壁面に当接させて基板アダプタの位置を固定し、その状態で成膜を行う。
【０００３】
【特許文献１】特許第３５８２４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１記載の装置では、搬送ロボットにより搬送された基板アダプタを吊り治具によりそのまま引き上げて固定する。そのため、成膜装置内において基板アダプタを精度よくセットするには搬送ロボットの精度（加工精度など）を高める必要があり、コスト高となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による成膜装置は、基板を装着した基板アダプタを反応室に搬送する搬送手段と、搬送手段により搬送された基板アダプタを、位置決め機構により位置決めして保持する保持手段と、保持手段により保持された基板アダプタを反応室内に固定する固定手段と、固定手段により基板アダプタを固定した状態で、基板の被成膜面に成膜を行う成膜手段とを備えることを特徴とする。
搬送手段により搬送された基板アダプタを、位置決め機構が設けられた受け取り部で受け取り、基板の被成膜面を略鉛直下向きにした状態で吊り下げることにより位置決めして保持することが好ましい。
また、本発明による複合成膜装置は、上述の成膜装置を複数備え、これら複数の成膜装置の各反応室に基板アダプタを順次搬送することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、反応室内に搬送された基板アダプタを、位置決め機構により位置決めして保持するので、搬送の精度を高める必要がなく、コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図１〜図７を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明による成膜装置の一実施の形態を示す図であり、ECR−CVD装置の概略構成を示す図である。ECR−CVD装置の反応室１内には、基板アダプタ２に固定された状態の基板Ｓが、被成膜面Ｐを下向きにして装着されている。なお、基板アダプタ２およびそれを装置へ装着するための機構の詳細は後述する。ECRプラズマ発生部３は、磁場内にマイクロ波電力を供給して電子サイクロトロン共鳴プラズマを発生し、反応室１内にプラズマ流を導入するものである。
【０００８】
マイクロ波源４で発生した２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管５を介してプラズマ室６に導入すると、プラズマ室６においてマイクロ波放電が発生する。さらに、コイル７，８による磁場によってECR条件の磁束密度８７５Ｇを形成すると、電子サイクロトロン共鳴が生じて活性なECRプラズマが発生する。プラズマ室６内に発生したECRプラズマは、プラズマ窓９から発散磁界に沿って上方の反応室１内に移動する。
【０００９】
バイアス電源部１０においては、バイアス電源１１がマッチングユニット１２を介して反応室１内の基板アダプタ２に接続されており、反応室１内に配置された基板Ｓに負のバイアス電圧が印加される。このバイアス電圧は電圧モニタ１３により測定される。反応ガス導入部１４から反応室１内に導入された反応ガスはECRによる高密度プラズマ内でイオン化され、上記負バイアス電圧によって基板Ｓの被成膜面Ｐ上に成膜される。例えば、DLC膜を成膜する場合には、エチレン（C2H4）、メタン（CH4）、プロパン（C3H8）等が成膜ガスとして反応ガス導入部１４から供給される。１５は反応室１内の排気を行う排気ポンプであり、１６は反応室１内の圧力を測定する圧力計である。なお、装置全体のコントロールや成膜条件の制御は制御部１７によって行われる。
【００１０】
図２は、基板Ｓが装着された基板アダプタ２の斜視図である。なお、図２では図の上方を鉛直下方として図示した。基板アダプタ２の下面２ａには、基板Ｓが爪２ｃおよびボルトＢを用いて固定される。基板アダプタ２の上面（基板ｓが装着される面２ａとは反対側の面）にはロッド２ｄが突設され、ロッド２ｄの先端には略円柱状のヘッド部２ｂが設けられている。ヘッド部２ｂのロッド側角部は全周にわたって面取りされ、テーパ面２ｅが形成されている。
【００１１】
基板Ｓが装着された基板アダプタ２は、図３に示すように基板Ｓを下側にして搬送ロボット２１の支持台２１１上に載置される。支持台２１１にはガイド部２１２が設けられており、基板アダプタ２の周囲はガイド部２１２によりガイドされる。なお、ガイド部２１２は支持台２１１上における基板アダプタ２の位置を規制するだけであり、反応室１内における基板アダプタ２の位置決めをする訳ではないので、高度の加工精度は不要である。
【００１２】
図４は反応室１に装填された基板Ｓを示す図である。チャッキング機構２０は略コ字状の吊り治具２０ａを有し、基板アダプタ２のヘッド部２ｂは吊り治具２０ａの内側に掛けるようにして吊り下げられる。すなわち図３に示すように基板アダプタ２が載置された搬送ロボット２１を矢印Ｒ方向に移動し、吊り治具２０ａに形成された長孔部２０１にロッド２ｄを挿入する。吊り治具２０ａは後述するように反応室１内において基板アダプタ２を位置決めするものであり、反応室１内で基板Ｓの被成膜面Ｐに精度よく成膜するために、吊り金具２０ａは精度よく設けられている。次いで、吊り治具２０ａを図４のアクチュエータ２０ｂ（エアシリンダ等が用いられる）により上方に引き上げると、ヘッド部２ｂのロッド側底面が吊り治具２０ａの内側の座面２０２に当接する。これによりヘッド部２ｂが吊り治具２０ａに掛かって基板アダプタ２が吊り治具２０ａに吊り下げられる。この点を図５により詳述する。
【００１３】
図５（ａ）は吊り治具２０ａの座面２０２の形状を示す図３のa-a線断面図であり、図５（ｂ）は図３のb-b線断面図である。なお、図中、基板アダプタ２が吊り下げられた状態を２点鎖線で示す。座面２０２は、ヘッド部２ｂのテーパ面２ｅに対応して円形かつテーパ状に形成されている。これにより長孔部２０１にロッド２ｄを挿入した状態で吊り治具２０ａを引き上げるとテーパ面２ｅが座面２０２に当接し、ヘッド部２ｂは座面２０２に案内されて所定位置に吊り下げられる。その結果、吊り治具２０ａに対してヘッド部２ｂ、すなわち基板アダプタ２が位置決めされる。
【００１４】
基板アダプタ２が吊り治具２０ａに吊り下げられると、その後、図４に示すように吊り治具２０ａをアクチュエータ２０ｂによりさらに上方に引き上げ、基板アダプタ２の上面を反応室１の上壁１ａに当接させる。この場合、ヘッド部２ｂは吊り治具の座面２０２で位置決めされているため、吊り治具２０ａに対する基板アダプタ２の位置ずれを防止できる。このようにして、基板Ｓが装着された基板アダプタ２を反応室１内に固定した後、成膜プロセスが行われる。
【００１５】
以上のように本実施の形態では、基板アダプタ２を吊り治具２０ａにより位置決めするので、反応室１内に基板Ｓを精度よくセットすることができる。すなわち基板アダプタ２を支持台２１１上に載置して位置決めする場合には、基板アダプタ２を吊り治具２０ａに受け渡して反応室１内にセットするまでの間に基板アダプタ２が位置ずれするおそれがあるが、本実施の形態のように基板アダプタ２を吊り治具２０ａで位置決めして保持する場合にはそのような位置ずれのおそれがない。この場合、ヘッド部２ｂのテーパ面２ｅが吊り治具２０ａの座面２０２に当接するので、基板アダプタ２の取付位置が修正され、基板アダプタ２を搬送ロボット２１の支持台２１１上に精度よく載置する必要がない。そのため、搬送ロボット２１や基板アダプタ２の加工精度を高める必要がなく、コストを低減することができる。そして、基板Ｓが固定された基板アダプタ２をアクチュエータ２０ｂにより上方に引き上げて反応室１の上壁１ａに当接させるので、振動などにより基板Ｓがずれたりせず確実に固定することができる。
【００１６】
次に、上述したECR−CVD装置を用いて複合成膜装置を構成する場合について説明する。図６は複数の成膜装置を一体とした複合成膜装置５０の一例を示す図である。図６の複合成膜装置５０は例えば磁気ヘッドに保護膜を形成する装置であり、搬送ロボット２１が設けられている搬送室５１に対して、ロードロック室５２，スパッタ装置５３、エッチング装置５４および図１に示したECR−CVD装置５５がゲートバルブ５６ａ〜５６ｄを介して一体に設けられている。ロードロック室５２には、基板アダプタ２に装着された状態の基板Ｓを複数収納した基板カセット５７が装填される。図６では、複数の基板Ｓが紙面に垂直方向に並べて収納されている。また、基板カセット５７内では、基板Ｓの被成膜面Ｐ（図１参照）が鉛直下方を向くように収納される。
【００１７】
図７は磁気ヘッド基板６０上に形成された保護膜６１を示す図であり、保護膜６１は保護層であるDLC（Diamondlike Carbon）層６１ｂと密着層であるＳｉ層６１ａとから成る。成膜手順は以下のようになる。まず、ロードロック室５２を大気開放して、基板カセット５７をロードロック室５２に装填する。このとき、ゲートバルブ５６ｂ〜５６ｄは閉じており、搬送室５１，スパッタ装置５３、エッチング装置５４およびECR−CVD装置５５はそれぞれ真空排気されている。
【００１８】
次に、ロードロック室５２を真空排気した後、ゲートバルブ５６ａを開いて搬送ロボット２１により基板カセット５７から磁気ヘッド基板６０が装着された基板ホルダ２を一つ取り出し、ゲートバルブ５６ａを閉じた後にゲートバルブ５６ｃを開いてエッチング装置５４に装填する。エッチング装置５４内でも、基板アダプタ２は上述したのと同様、図４に示したチャッキング機構２０により所定位置にセットされる。すなわちヘッド部２ｂのテーパ面２ｅが吊り治具２０ａの座面２０２に当接して位置決めされる。なお、以下の説明では、磁気ヘッド基板６０と称したときには基板アダプタ２に装着された状態の磁気ヘッド基板６０を指す。
【００１９】
その後、ゲートバルブ５６ｃを閉じてエッチングにより磁気ヘッド基板６０の表面を洗浄して酸化膜等を除去する。このエッチングも磁気ヘッド基板６０の表面を下に向けて行う。エッチングが終了したならば、ゲートバルブ５６ｃを開いて磁気ヘッド基板６０をエッチング装置５４より取り出し、ゲートバルブ５６ｃを閉じた後にゲートバルブ５６ｂを開いて磁気ヘッド基板６０をスパッタ装置５３に装填する。スパッタ装置５３でも基板アダプタ２は図４に示したチャッキング機構２０により所定位置にセットされ、磁気ヘッド基板６０を下向きにした状態でスパッタが行われる。スパッタ装置５３では、スパッタ法によりＳｉ層６１ａを磁気ヘッド基板６０上に所定厚さだけ成膜する。
【００２０】
次いで、スパッタが終了したならば、ゲートバルブ５６ｂを開いてスパッタ装置５３から磁気ヘッド基板６０を取り出し、ゲートバルブ５６ｂを閉じた後にゲートバルブ５６ｄを開いて磁気ヘッド基板６０をECR−CVD装置５５に装填する。上述したように、基板アダプタ２は図４に示すチャッキング機構２０によりセットされ、磁気ヘッド基板６０を下向きにした状態で下方からECR成膜が行われる。ECR−CVD装置５５では、ECR−CVD法によりDLC層６１ｂをＳｉ層６１ａ上に所定厚さだけ成膜する。DLC層６１ｂの成膜が終了したならば、ゲートバルブ５６ｄを開いて磁気ヘッド基板６０をECR−CVD装置５５から取り出し、ゲートバルブ５６ｄを閉じた後にゲートバルブ５６ａを開いて磁気ヘッド基板６０をロードロック室５２の基板カセット５７に収納する。
【００２１】
このようにして一つの磁気ヘッド基板６０について保護膜６１の成膜が終了したならば、基板カセット５７にセットされた二つ目以降の磁気ヘッド基板６０について同様の成膜を行った後、ロードロック室５２を大気開放して基板カセット５７，５８を取り出す。なお、上述した一連の成膜，エッチングおよび搬送工程においては、磁気ヘッド基板６０の被成膜面は常に下向きの状態で同一の基板アダプタ２にセットされている。
【００２２】
なお、図６では３つの成膜装置５３，５５，エッチング装置５４を共通の搬送室５１を介して一体に接続したが、各装置５３〜５５を共通の搬送室５１を介することなく、独立して配置しても良い。この場合も各装置間で基板アダプタ２により基板の被成膜面を下に向けて搬送することが好ましい。また、搬送室５１にはスパッタ装置５３およびECR−CVD装置５５のような成膜装置の他に、一連の成膜プロセスにおいて必要となるエッチング装置５４も設けられているが、本発明では、このような一連の成膜プロセスに必要な装置も成膜装置とみなして扱う。さらに、搬送室５１に接続される装置は３つに限定されない。また、成膜装置５３，５５で成膜する膜は磁気ヘッド用保護膜以外でも良い。本発明は、搬送された基板アダプタ２を反応室１内に位置決めして保持することを特徴とする。そのため基板Ｓの被成膜面Ｐを鉛直下方に向けた状態で基板Ｓの搬送および成膜を行ったが、必ずしも被成膜面Ｐを鉛直下方に向けなくてもよい。
【００２３】
上記実施の形態では、ヘッド部２ｂのテーパ面２ｅを吊り治具２０ａの座面２０２に当接させて基板アダプタ２を位置決めした。すなわち基板アダプタ２のヘッド部２ｂを受け取り部としての吊り金具２０ａで受け取り、基板Ｓの被成膜面Ｐを略鉛直下向きにした状態で吊り下げることにより位置決めして保持したが、位置決め機構はこれに限らず、他の保持手段を用いてもよい。搬送ロボット２１により基板アダプタ２を反応室１に搬送したが、搬送手段はいかなるものでもよい。アクチュエータ２０ｂにより基板アダプタ２の上面を反応室１の上壁１ａに当接して固定したが、固定手段はこれに限らない。成膜手段としてＥＣＲプラズマ発生部３，マイクロ波源４，コイル７，８，バイアス電源，および反応ガス導入部１４等を用いたが、成膜手段はこれに限定されない。すなわち本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の成膜装置に限定されない。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による成膜装置の一実施の形態を示す図であり、ECR−CVD装置の概略構成を示す図である。
【図２】基板Ｓが装着された基板アダプタ２の斜視図である。
【図３】搬送ロボット２１による基板アダプタ２の吊り治具２０ａへの装着を説明する図。
【図４】反応室１に装填された基板Ｓを示す図である。
【図５】（ａ）は図３のa-a線断面図であり、（ｂ）は図３のb-b線断面図。
【図６】複数の成膜装置を一体とした複合成膜装置５０を示す図である。
【図７】磁気ヘッド基板６０上に形成された保護膜６１の示す断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１  反応室
２  基板アダプタ
２ｂ  ヘッド部
２０  チャッキング機構
２０ａ  吊り治具
２０ｂ  アクチュエータ
２１  搬送ロボット
６０  磁気ヘッド基板
Ｐ  被成膜面
Ｓ  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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