(57)【要約】【課題】電圧印加手段から電圧が印加される給電部材の弾性の劣化やヘタリを評価することができる。【解決手段】基板処理装置は、搬入口と搬出口を有するチャンバ８５と、チャンバ内にガスを供給するガス供給手段１２と、ガスをプラズマにするためのプラズマ発生手段と、基板を保持する基板ホルダ２０と、搬入口から搬入され、搬出口へと基板ホルダを保持しながら搬送するキャリア２と、基板ホルダ２０に電圧を印加するための電圧印加手段１６と、給電部材１３を可動して、該給電部材を基板ホルダ２０に接触又は非接触させることにより、電圧印加手段１６からの電圧を供給するための駆動手段１８と、給電部材１３に流れる電流を測定する電流測定手段１７と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬入口と搬出口を有するチャンバと、
前記チャンバ内にガスを供給するガス供給手段と、
前記ガスをプラズマにするためのプラズマ発生手段と、
基板を保持する基板ホルダと、
前記搬入口から搬入され、前記搬出口へと基板ホルダを保持しながら搬送するキャリアと、
前記基板ホルダに電圧を印加するための電圧印加手段と、
給電部材を可動して、該給電部材を前記基板ホルダに接触又は非接触させることにより、前記電圧印加手段からの電圧を供給するための駆動手段と、
前記給電部材に流れる電流を測定する電流測定手段と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記電圧印加手段は、直流またはパルス電圧を印加するものであ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】
前記電流測定手段は、前記給電部材と前記電圧印加手段との間に流れる高周波成分と直流成分をそれぞれ測定するものであることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記電流測定手段により測定された電流に基づいて、前記給電部材と前記基板ホルダとの接触状態を判定する判定手段を有することを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送可能な基板ホルダに対して、電圧を印加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、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、ＣＶＤ装置等が広く使用されている。これらのプラズマ装置で、基板に電圧を印加して、イオン等を引き込むことで、成膜処理又はエッチング処理を行う技術が開示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１によれば、基板ホルダを搬送機構によって、搬送し、複数の膜を積層させる磁気記録媒体の製造装置において、基板ホルダが所定のチャンバに到達したとき、バイアス印加電源の出力軸を基板ホルダのカップリングに接触させることより、基板ホルダに電圧を印加しながら、スパッタリング成膜する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３３４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の製造装置を用いて、磁気記録媒体を大量生産する場合、バイアス印加電源の出力軸の先端部（板バネなど）と基板ホルダを接触させるので、先端部の弾性の劣化やヘタリが生じ、基板ホルダに正常に電圧を印加できなくなってしまうという問題がある。また、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。
従来、こうした問題を発見するため、チャンバに設けられた扉を開け、チャンバ内を大気にし、作業者が、先端部の接触状態を目視して確認する必要があった。しかしながら、こうした目視による確認作業は、あくまで作業者の経験や技能に左右されるものであった。特に、真空装置において、真空状態と大気状態とでは、板バネの接触状態が変わってしまうため、大気状態における板バネの接触状態を目視した上で、真空状態における板バネの接触状態を予測する必要があり、目視作業に熟練の経験や高い技能が必要とされていた。
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、作業者の経験や技能に左右されず、電圧印加電源からの電圧が給電される給電部材の先端部のヘタリを確実に確認可能な基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る基板処理装置は、搬入口と搬出口を有するチャンバと、前記チャンバ内にガスを供給するガス供給手段と、前記ガスをプラズマにするためのプラズマ発生手段と、基板を保持する基板ホルダと、前記搬入口から搬入され、前記搬出口へと基板ホルダを保持しながら搬送するキャリアと、前記基板ホルダに電圧を印加するための電圧印加手段と、給電部材を可動して、該給電部材を前記基板ホルダに接触又は非接触させることにより、前記電圧印加手段からの電圧を供給するための駆動手段と、前記給電部材に流れる電流を測定する電流測定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板ホルダと電圧印加手段との間に、電流測定手段を設けることにより、作業者の経験や技能に左右されることなく、電圧印加装置の先端部の弾性の劣化やヘタリを評価することができる。また、電圧印加装置を備えたチャンバを、大気にさらすことなく、電圧印加装置の給電部材と基板ホルダとの接触状態を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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】給電部材と基板ホルダとの正常な接触状態を示す図である。
【図５】図４の接触状態における電流測定手段による電流波形を説明する図である。
【図６】給電部材と基板ホルダとの不十分な接触状態を示す図である。
【図７】図６の接触状態における電流測定手段による電流波形を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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。本実施形態の薄膜形成装置は、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。
【００１１】
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手段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。
【００１２】
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に搭載された基板ホルダへの基板９の装着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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
キャリア２に搭載された基板ホルダは、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。
【００１７】
図２は保護層形成チャンバ８５の側面断面図を示す。本実施形態では保護層形成チャンバ８５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基板に電圧を印加する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。保護層形成チャンバ８５は、磁気記録層の保護膜層をＣＶＤ成膜するものである。図２は基板ホルダ２０に給電部材１３を接触させた状態を示す。
【００１８】
具体的には、保護層形成チャンバ８５は、内部を排気する排気手段１１と、内部にプロセスガス（アルゴンなどの不活性ガス、酸素などの反応性ガス）を導入するガス導入系１２と、基板９の周囲に設けられたアノード（チャンバ壁面）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２０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２０に電圧を印加するための電圧印加装置１５０として、真空処理チャンバ８５と、真空処理チャンバ８５内に設けられた基板ホルダ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、真空処理チャンバ８５の外部に設けられ、かつ給電部材１３を可動して、基板ホルダ２０に接触又は非接触させる駆動機構１８と、を備える。
【００１９】
駆動機構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、給電部材１３が基板ホルダ２０に対して接触又は非接触となる。
【００２０】
給電部材１３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）を板バネ状に形成してある。駆動機構１８の駆動により基板ホルダ２０に給電部材１３が接触することで、導体棒１５に接続されたパルスＤＣ電圧印加手段１６から基板ホルダ２０に高圧パルスＤＣ電圧を印加することができる。
【００２１】
排気手段１１は、クライオポンプ等の真空ポンプを備えており、保護層形成チャンバ８５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の両面に同時に成膜するため、キャリア２に保持された基板９の周囲にアノード（チャンバ壁面）１００が配置されている。
【００２２】
ガス導入手段１２によって炭化水素ガスを導入しながら排気手段１１によって保護層形成チャンバ８５内を所定の圧力に保ち、この状態で、電圧印加電源（パルスＤＣ電源）１６を作動させる。この結果、プラズマが生じて基板９に成膜する。つまり、本例では、電圧印加電源１６がプラズマ発生手段としての機能も兼用している。本実施形態では、カソード電源である電圧印加電源１６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）によって給電部材１３が基板ホルダ２０と接触するように駆動手段１８を制御する。即ち、成膜する直前に基板ホルダ２０に給電部材１３を接触させることにより、基板ホルダ２０にパルスＤＣ電圧を印加しながら、成膜することができる。
なお、基板処理装置は、プラズマ発生手段を、電圧印加電源１６以外として、備えるようにしてもよい。本例では、プラズマ発生手段としては、対向した平行平板電極（基板ホルダ２０とチャンバ１００）間に電圧を印加する方式を採用したが、これ以外の方式、例えば、コイル状巻線アンテナ、直流アーク放電によるフィラメント等を別途設けてもよい。
【００２３】
電流測定手段１７は、給電部材１３と電圧印加電源（パルスＤＣ電源）１６との間に設けられ、電流波形を測定することができる。つまり、電流測定手段１７は、パルスＤＣ電源の高周波成分（ＲＦ成分）と直流成分（ＤＣ成分）をともに測定することができる。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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に給電部材１３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に給電部材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と給電部材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。
【００２７】
また、弾性を持つ給電部材１３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。本実施形態では、以上のように基板９にＣＶＤ成膜している間又は成膜する直前に基板ホルダ２０に給電部材１３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。
【００２８】
図４乃至図７を参照して、給電部材と基板ホルダとの接触状態による電流値の変化を説明する。
図４は、給電部材と基板ホルダとの正常な接触状態を示す図である。図５は、図４の接触状態における電流測定手段による電流波形を説明する図である。
図６は、給電部材と基板ホルダとの不十分な接触状態を示す図である。図７は、図６の接触状態における電流測定手段による電流波形を説明する図である。
図４に示すように、正常な接触状態では、給電部材１３と基板ホルダ２０との接触面積が大きく、電気抵抗が小さい。また、給電部材１３と基板ホルダ２０の電気的関係は直接接触による分が多くを占め、給電部材１３と基板ホルダ２０間の隙間が形成するギャップ部分による容量結合分は少ない。そのため、図５に示すように、電流測定手段１７により測定された電流波形では、ＤＣ成分におけるＲＦ成分の比率が比較的小さい。
一方、図６に示すように不十分な接触状態では、給電部材１３と基板ホルダ２０との接触面積が小さく、電気抵抗が比較的大きくなる。また、給電部材１３と基板ホルダ２０の電気的関係は直接接触による分が少なく、給電部材１３と基板ホルダ２０間の隙間が形成するギャップ部分による容量結合分の比が図５に示す正常な接触状態に比べて多い。そのため、図７に示すように、電流測定手段１７により測定された電流波形では、ＤＣ成分におけるＲＦ成分の比率が比較的高い。これに対して、本発明における判定手段２４は電流測定手段１７による電流波形に基づいて、印加するＤＣ電圧の立ち上がり部分と立ち下がり部分においてＤＣ成分とＲＦ成分の比率や差分を観測することにより、接触状態が正常か、不十分かを判定することができる。また、判定手段２４により、接触状態が不十分であると判定された場合は、装置を停止したり、メンテナンスが必要である旨を作業者に報知したりすることができる。判定手段２４は、ＤＣ成分におけるＲＦ成分の比率や、ＤＣ成分とＲＦ成分との差分に基づいて、接触状態が正常か、不十分かを判定するものである。判定をＤＣ成分のみの値に基づいて行うことは理論的には可能であるが、放電条件による変化分が大きく、判定精度の確保が難しいが、本方法によれば（もしくは併用すれば）より精度良く、またはより簡便に判定することが可能となる。
【００２９】
上述した実施形態では、基板処理装置として、ＣＶＤ装置を用いたが、これに限定されるものではなく、スパッタリング装置、イオンビーム装置、エッチング装置等のプラズマ処理装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
２  キャリア
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  電圧印加手段
１７  電流測定手段
１８  駆動手段
２０  基板ホルダ
２１  シールド
２２  絶縁体
２３  駆動手段（モータ）
８５  保護層形成チャンバ
１００  チャンバ
【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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