(57)【要約】      （修正有）【課題】基板ホルダへの電圧印加効率の向上を図り、長期に渡って安定的に使用できる電圧印加装置を提供する。【解決手段】電圧印加装置は、真空処理チャンバーと、真空処理チャンバ内に設けられた基板ホルダー２０と基板ホルダに電圧を印加するための給電部材１３と、給電部材の先端部に設けられた、ダイヤフラム式給電部２２と、真空処理チャンバーの外部に設けられ、かつ給電部材を可動して、ダイヤフラム式給電部を基板ホルダに接触又は非接触させる可動機構１８と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
2011046990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設けられた基板ホルダと
前記基板ホルダに電圧を印加するための給電部材と、
前記給電部材の先端部に設けられた、ダイヤフラム式給電部と、
前記真空チャンバの外部に設けられ、かつ前記給電部材を可動して、前記ダイヤフラム式給電部を前記基板ホルダに接触又は非接触させる可動機構と、
を備えることを特徴とする電圧印加装置。
【請求項２】
前記ダイヤフラム式給電部と前記給電部材との間には、空洞部が設けられ、
前記給電部材には、該空洞部と前記真空処理チャンバ内部とを連通する通気口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電圧印加装置。
【請求項３】
前記給電部材と前記ダイヤフラム式給電部の間には、ベローズが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電圧印加装置。
【請求項４】
互いに連結された複数の真空チャンバと、
前記複数の真空チャンバに沿って、基板ホルダを搬送する搬送手段と、
を備え、
前記複数の真空チャンバのうちの一つは、請求項１に記載の電圧印加装置であることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧印加装置に関し、特に搬送可能な基板ホルダに対して、電力を供給する電圧印加装置を用いた基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば磁気記録媒体の製造においては、アルミニウムの合金基板上にＮｉＰメッキ層による下地層膜を設け、この下地層膜の上にＣｒ下地層及びＣｏ合金層による磁性層膜を夫々スパッタリング法により設け、更にこの磁性層膜の上にカーボンスパッタ膜等による保護層膜を設けるようにしている。磁性膜のスパッタリングにおいては、基板にバイアスを印加して保持力、耐食性等を向上することが行われている。
【０００３】
また、アルミニウム合金基板の代わりにガラスその他の絶縁材製の基板を用いた磁気記録媒体も知られている。絶縁材製の基板を用いた磁気記録媒体の製造では、前記下地層膜の形成も、スパッタリング法で行っており、まず、基板を真空処理室内に導入して、約５×１０−６Ｔｏｒｒ以下の圧力に排気した後、Ａｒガスを導入して約２×１０−５Ｔｏｒｒの圧力に調整して、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、下地層として金属膜（例えばＮｉＰ、Ｃｒ等）を成膜し、その後基板を加熱してからＣｒ膜およびＣｏ合金膜による磁性層膜並びに保護層膜の製膜を順次成膜するようにしている。磁性層膜の成膜中には、約３００Ｖの負電圧によるバイアス印加が行われる。
【０００４】
インライン装置基板処理装置では、基板を搭載したホルダが真空処理室間を搬送路に沿って移動し、各真空処理室にて各種処理される為、ホルダに高圧を印加する為の給電部材は、給電時にはホルダに接触し、ホルダ移動時には非接触になるように可動できるようになっており、且つ給電部材には、弾性を有する部材として板バネを使用している。
【０００５】
特許文献１には、搬送機構によって移送可能な基板ホルダーに、スパッタリング中、バイアス印加電源を介して、バイアス電源を与える旨が記載されている。
特許文献２には、非導電性の基板に磁性層を成膜する際に、基板を負の電荷に帯電させておくために、基板に磁性層等の各種層を成膜する際に前記基板を保持する磁気記録媒体製造用の基板ホルダにおいて、３点以上の支持体で前記基板を垂直に支える保持部と、前記基板が保持されるべき領域の下側に設けられ、下端部に作用する上方向の力により上方の端に取りつけられたバイアス電圧印加用端子を前記基板の下側の端面に接触させる動作をし、下端部と前記バイアス電圧印加用端子とが電気的に接続された導電性可動部と、を有することを特徴とする基板ホルダが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３３４６４８号公報
【特許文献２】特開平９−７１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術では、バイアス印加の給電部構造として、板バネを基板ホルダに接触させていたが、板バネも基板ホルダも板状なので、しっかり押し付けたとしても、微視的には板バネの接触させている面積に対して、変形や偏りなどで実際に接触している部分少なくなり、電圧の印加効率が悪い。最悪の場合には、微小なギャップが出来て、そこでアーク放電して板バネが溶ける等の問題も発生する恐れがあった。
【０００８】
従来技術では板バネと基板ホルダーとの接触をなるべく均等にする為に、設置位置等の調整を行う必要があり、また板バネがホルダに平行に接触するように板バネの変形量に合わせてストローク量も調整が必要となる。その為板バネの繰り返し荷重寿命まで使用した場合等、板バネの交換作業が必要となる。この交換作業に時間が掛かることで、装置のダウンタイムに影響し生産性が低下するという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、電圧の印加効率を向上するとともに、長時間に渡って安定的に使用可能で、調整等に必要な装置のダウンタイムを低減することができる電圧印加装置および基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る電圧印加装置は、真空処理チャンバーと、前記真空処理チャンバ内に設けられた基板ホルダーと前記基板ホルダに電圧を印加するための給電部材と、前記給電部材の先端部に設けられた、ダイヤフラム式給電部と、前記真空処理チャンバーの外部に設けられ、かつ前記給電部材を可動して、前記ダイヤフラム式給電部を前記基板ホルダに接触又は非接触させる可動機構と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ダイヤフラムが基板ホルダに変形して接触するので、接触面積が増えることで、基板ホルダへの電圧印加効率を向上できる。また、接触不良による給電部の交換頻度が減り、長期に渡って安定的に使用することができる。さらに、設置位置等をシビアに調整する必要が無くなるため、装置ダウンタイムが短縮でき、装置の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】本発明の他の実施形態に係るダイヤフラム式給電部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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チャンバである。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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図２は磁気記録層形成チャンバ８０の側面断面図を示す。本実施形態では磁気記録層形成チャンバ８０を基板処理装置として説明するが、本発明は基板に成膜する場合にバイアス印加が必要にな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。磁気記録層形成チャンバ８０は、磁気記録層をスパッタリングするものである。図２（Ａ）は基板ホルダ２０にダイヤフラム式給電部２２を接触させた状態を示し、図２（Ｂ）は基板ホルダ２０からダイヤフラム式給電部２２を離した状態を示す。
【００２２】
具体的には、磁気記録層形成チャンバ８０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の両面に対して対向して設けられ一対のたスパッタリングカソード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。基板ホルダ１０の材質としては、Ａ５０５２等のアルミニウム合金製であり、その表面は、スパッタリング等による付着膜が剥離しゴミが発生することを防止するために、ブラスト加工が施されている。
また、基板ホルダ１０に電圧を印加するための電圧印加装置として、真空処理チャンバー８０と、真空処理チャンバ８０内に設けられた基板ホルダー２０と、基板ホルダ２０に電圧を印加するための給電部材１３と、給電部材１３の先端部に設けられた、ダイヤフラム式給電部２２と、真空処理チャンバー８０の外部に設けられ、かつ給電部材１３を可動して、ダイヤフラム式給電部２２を基板ホルダ２０に接触又は非接触させる可動機構１８と、を備える。  
【００２３】
可動機構１８は、気密封止のシール部材としてのベローズ１４と、ベローズ１４の内側に設けられた導体棒１５とを備えており、導体棒１５の先端に給電部材１３が固着又は一体に形成されており、その先端にダイヤフラム式給電部２２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、ダイヤフラム式給電部２２が基板ホルダ２０に対して接触又は非接触となる。
【００２４】
ダイヤフラム式給電部２２は、弾性を有する導電性（金属）の部材（例えば、インコネル、ステンレス合金鋼、Ｃｏ−Ｎｉ合金等）をダイヤフラム状に形成してある。つまり、ダイヤフラム式給電部２２と、ダイヤフラム式給電部２２に電圧を供給する給電部材２３との間には、空洞部２５が設けられている。
駆動部１８の駆動により基板ホルダ２０にダイヤフラム式給電部２２が接触することで、導体棒１５に接続されたバイアス印加電源１６から基板ホルダ２０に高圧を印加することができる。
【００２５】
給電部材には、空洞部２５と真空処理チャンバ８０内部とを連通している通気口２３が設けられている。この通気口２３により、ダイヤフラム式給電部２２の外側と内側を同圧にでき、真空中においても、ダイヤフラムの弾性を確保することができる。ダイヤフラム式給電部２２を、基板ホルダー２０と接触させた状態（図２（Ａ）に示す状態）で、バイアス印加電源１６から給電部材２３に電力を供給することで、電圧印加効率の向上を図ることができる。
【００２６】
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、磁気記録層形成チャンバ８０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の両面に同時にスパッタリングするため、キャリア２に保持された基板９の両側にスパッタリングカソード１００が配置されている。
【００２７】
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によって磁気記録層形成チャンバ８０内を所定の圧力に保ち、この状態で、図２中不図示のスパッタリングカソード電源を作動させる。この結果、スパッタリングが生じて基板９に成膜する。本実施形態では、カソード電源が作動中、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）によってダイヤフラム式給電部２２が基板ホルダ２０と接触するように駆動部１８を制御される。即ち、スパッタリングカソードを駆動して基板９に成膜している間又は成膜する直前に基板ホルダ２０にダイヤフラム式給電部２２を接触させることにより、基板ホルダ２０にバイアス電圧を印加しながら、成膜することができる。
【００２８】
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。
【００２９】
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リング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。
【００３０】
図３（Ｂ）に示すように、シールド２１は、処理チャンバ内を、基板処理空間と排気空間とに分割している。基板処理空間とは、基板ホルダー２０に保持された基板９が位置され、基板処理が行なわれる空間である。排気空間は、基板ホルダー２０に保持された基板９が位置されておらず、排気手段１１と接続された空間である。基板ホルダ２０は、排気空間で、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にダイヤフラム式給電部２２を接触させることにより、基板ホルダ２０へバイアスを印加するものである。基板９を保持する基板ホルダ２０の上端部２０ａにダイヤフラム式給電部２２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とダイヤフラム式給電部２２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。
【００３１】
また、弾性を持つダイヤフラム式給電部２２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。
【００３２】
本実施形態では、以上のようにスパッタリングカソードから基板９にスパッタリングをして成膜している間又は成膜する直前に基板ホルダ２０にダイヤフラム式給電部２２を接触させることにより基板９へバイアスを印加するものである。この構成では、ダイヤフラムによる基板ホルダ２０への接触面積を十分に確保でき、異常な放電等による給電部の破損が減少し、長期間に渡って安定して使用することが可能となる。
【００３３】
また、設置位置等をシビアに調整する必要が無くなるため、装置ダウンタイムが短縮できる。装置の生産性を向上することができる。
【００３４】
図４は本発明の他の実施形態に係るダイヤフラム式給電部の断面図を示す。図４では図２と同一部分には同一符号を付している。図４は図２のダイヤフラム式給電部２２構成に給電用ベローズ２４を追加した例を示す。
【００３５】
この実施形態では、ダイヤフラムの弾性と金属製ベローズの弾性とを組み合わせることで、ダイヤフラム式給電部２２による基板ホルダ２０との接触面積の確保と、金属製ベローズよるストローク調整や位置調整を同時に実現することができる。ベローズのバネ定数を適宜選択することで、機能を分担することが可能となり、より最適な構造とすることができる。本実施例に係る金属製ベローズの材質としては、ステンレス合金鋼(ＳＵＳ３１６Ｌ等)、ＡＭ３５０、ハステロイ、又はインコネル等を採用でき、これは、溶接可能で真空中で使用できる材料である。
【００３６】
また、ダイヤフラム式給電部２２の内部に形成された空洞部２５は、ベローズ２４と給電部材１３の内部に形成された通気口２３により、処理チャンバ８０内部の空間と通じている。こうすることで、ダイヤフラム式給電部２２の外側と内側を同圧にでき、真空中においても、ダイヤフラムの弾性を確保することができる。
【００３７】
以上の実施形態では、本発明の基板処理装置としてスパッタリングカソードを用いて成膜処理を行う磁気記録層形成チャンバ８０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。
【００３８】
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。
【００３９】
また、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にも使用可能である。ただしこの場合は、バイアス印加としてではなく、基板ホルダ２０をアースに接地することを目的として、バイアス印加電源１６をアースに接地した構造をとることで、同様の構成で使用可能である。  
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は真空薄膜層形成を基板の両面から同時に実施可能なインライン型基板処理装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
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  給電部材
１４  ベローズ
１５  導体棒
１６  バイ明日印加電源
１７  接触部
１８  可動機構
２０  基板ホルダ
２１  シールド
２２  ダイヤフラム式給電部
２３  通気穴
２４  給電用ベローズ
２５  空洞部
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  スパッタリングカソード
３００  絶縁石
【図１】
2011046990.tif 000003
【図３】
2011046990.tif 000004
【図２】
2011046990.tif 000005
【図４】
2011046990.tif 000006