(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦型スパッタリングカソードを、該カソードの左右両側端縁のいずれか一方に沿った上下方向の軸線回りに旋回する旋回機構と、該カソードの下端縁に沿った略水平方向の軸線回りに開閉する開閉機構とを備えることを特徴とする縦型スパッタリングカソード開閉装置。
【請求項２】
前記旋回機構及び開閉機構としてパワーシリンダを用いることを特徴とする請求項１に記載の縦型スパッタリングカソード開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、略直立した状態の縦型スパッタリングカソードの開閉装置に関する。近年の基板大型化及び薄型化傾向に伴い、基板を略直立させた状態で成膜を行うことが可能な縦型スパッタリング装置の利点が評価されている。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶ディスプレイや太陽電池が大型化する傾向が顕著となり、これに伴って成膜用に１ｍ級大型基板の実用化開発が進められている。このような大型基板を従来の水平方式により取り扱うと種々の問題に直面することになる。例えば、基板の大型化や薄型化により、水平載置された基板にはその自重により撓みや反りが生じやすく、膜厚や平坦性において精密な成膜を行うことが困難である。また、特に搬送時においては、水平搬送方式として一般的なトレイ搬送によると、搬送キャリアなどの部品点数が多いうえ、大型基板の全面がトレイに接触してパーティクル発生の一因となる。さらに、基板面積に対応して成膜装置構造が大型になり相当の占有スペースを確保する必要がある。
【０００３】
そこで、上記したような水平方式のものの替りに略直立した状態の基板に対して成膜を行う縦型方式を用いることがある。しかしながら、縦型スパッタリング装置の場合、重量物たるスパッタリングカソード（ターゲットも含む）一式も縦型に構成することとなり、メンテナンス時の作業性の低下が危惧される。即ち、メンテナンス作業を容易に行うためには、カソード面を運転時の縦型状態から略水平状態にしてスパッタリングカソードを横置き状態にすることが多いが、このためには重量物を支持及び制御しながら、カソード面の開閉作動を行う工程とこれに要する工程時間が必要となる。そして、基板大型化とも相俟って、この開閉作動に要求される負荷荷重と工程時間はさらに増大する傾向にある。
【０００４】
この種の開閉作動機構を用いたメンテナンス対策として、例えば、特開平１−３１２０７０号公報や特公平６−７６６６１号公報により、縦型状態のスパッタリング蒸発源やターゲット面を軸線回りに傾動させて水平状態にするものが知られている。これらのものは、開閉機構により水平状態に載置することで、スパッタリング装置部品のメンテナンス作業が容易となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の開閉作動機構によりメンテナンスを行う場合、基板の大型化の進展に伴い、メンテナンス時のスペース確保が新たな問題となっている。即ち、基板の大型化に伴いスパッタリングカソードなどの装置部品も大型化、大重量化しており、メンテナンス時の交換・保守作業に重量物運搬機器を用いることが多いが、このような機器の移動や配置には充分なスペースの確保が必要である。
【０００６】
しかしながら、上記したような開閉作動機構を有する従来のものでは、水平状態への開閉機構の作動方向が固定されているので、メンテナンス時のスペースレイアウトを簡単に変更することができない。このことによる弊害は、特に、コア室の周りに多数の処理室を円周状配置したマルチチャンバ構造の大型成膜装置において、メンテナンス時の作業員や運搬機器の移動を直線的に行えなかったり、また、並列に配置されたプロセスラインにおいても、ライン間で行う移動作業が非効率になったりするという形で具体的に現れている。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、基板の大型化に対応してメンテナンス時のスペースを容易に確保して効率的にメンテナンス作業を行うことが可能な縦型スパッタリングカソード開閉装置を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、縦型スパッタリングカソードを、そのカソードの左右両側端縁のいずれか一方に沿った上下方向の軸線回りに旋回する旋回機構と、縦型スパッタリングカソードを、そのカソードの下端縁に沿った略水平方向の軸線回りに開閉する開閉機構とを設けて縦型スパッタリング開閉装置を構成する。
【０００９】
これにより、カソードの縦型配置状態を維持したまま旋回機構により、カソードの左側若しくは右側の側端縁に沿った縦軸回りにカソードを開いてメンテナンス作業位置で静止させ、この状態で、開閉機構により、カソードの下端縁に沿った横軸回りにカソードを開いて水平状態とする。即ち、開閉機構により重量物たるカソードを支持及び制御した状態の開閉作動を行う前に、旋回機構により水平状態時の占有面積が大きいカソード位置を調整しておくことで、作業スペースの有効活用が容易になる。したがって、例えばプロセスライン中に搭載される全ての縦型カソードを上記した旋回及び開閉機構により待機状態にしてメンテナンス作業を行うことにより、メンテナンススペースを効率的に割り当てることができ、メンテナンス作業の効率は向上することになる。
【００１０】
また、この場合、上記した旋回機構及び開閉機構の作動手段として、パワーシリンダが好適である。これにより、これらの機構の作動を確実に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の縦型スパッタリングカソード開閉装置を備える枚葉式縦型スパッタ成膜装置の全体図である。本装置は、大気側システムと真空室側システムとに二分され、大気側システムは、多数の基板１を収納する基板カセット２を備えた基板移載システム３から構成され、一方、真空室側システムは、仕込取出室４と真空ロボット室５とマルチスパッタ室６とが図外の仕切弁を介して連通して構成されている。そして、マルチスパッタ室６に対しては、それぞれ縦型スパッタリングカソード７ａ〜７ｃが三方向から装着された構成となっている。
【００１２】
スパッタリングカソード７ａ〜７ｃは、それぞれ内部に装着した図外のスパッタリングターゲットと一体化しており、これらはその下端縁部に設けられた水平軸回りに開閉可能に構成されている。図１のようにスパッタリングカソード７ａ〜７ｃがマルチスパッタ室６に閉止された状態では、大気圧による押圧を利用してスパッタ室６とスパッタリングカソード７ａ〜７ｃとの密着度を強大にしている。また、スパッタリングカソード７ａ〜７ｃは、その下端部の直下に設けた支持台９ａ〜９ｃでそれぞれ支持されている。そして、支持台９ａ〜９ｃは上部のスパッタリングカソード７ａ〜７ｃごと移動できるようにローラ１０により床面に接地している。
【００１３】
通常、半導体工場では上記のようなスパッタ成膜装置を接続した多数のプロセスラインを並列に設置している。そして、メンテナンス時には、並列に設置されたラインとラインとの間で作業員や運搬機器を用いてターゲット交換などの作業を行うことになる。半導体工場内は、浮遊粒子などの汚染を防ぐためクリーンルーム環境に整備されているが、清浄環境を維持するためには、このような整備空間をコンパクトに構成することが経済面及び工程効率面から要請される。
【００１４】
このような要請から本発明は、縦型スパッタリングカソードの左右両側端縁のいずれか一方に沿った上下方向の軸線回りに旋回する旋回機構と、縦型スパッタリングカソードの下端縁に沿った略水平方向の軸線回りに開閉する開閉機構とを設けて縦型スパッタリング開閉装置を構成した。そのカソード開閉装置の要部を図２及び図３にて説明する。
【００１５】
図２は上記した本発明の旋回機構を示すものである。図２を参照して、スパッタカソード７ｃの側端縁２０側で、カソード支持台９ｃとマルチスパッタ室６の支持脚６ａとの間が、カソード旋回シリンダ２１と旋回用ヒンジ部２２とから成る旋回機構により接続されている。旋回用ヒンジ部２２は、旋回シリンダ２１の作動により、上下方向回転軸２２ｃ回りに回転可能に構成されている。また、これに用いる旋回シリンダ２１には公知のシリンダを用いることができ、重量物たるカソードを旋回移動できる能力を備えるものであれば、例えばエアシリンダでも油圧シリンダでも良い。
【００１６】
カソード７ｃは、上記した旋回機構を用い、縦型状態で側端縁２０近傍の回転軸回りに旋回することにより、スパッタ室６に対して開閉することが可能である。なお、カソード７ｃが閉じた状態では、その密着度を確実にするために、カソード支持台９ｃとスパッタ室支持脚６ｂとを固定ネジ２３にて固定する。
【００１７】
一方、図３は上記した本発明の開閉機構を示すものである。図３を参照して、７ｃの下端縁部に設けた水平方向回転軸３０の両端部に一対のカソード開閉シリンダ３１から成る開閉機構が設けられている。この開閉機構は、カソード開閉シリンダ３１の作動により、水平方向回転軸３０回りに回転可能に構成されている。また、これに用いる開閉シリンダ３１には公知のシリンダを用いることができ、重量物たるカソードを支持しながら開閉制御できる能力を備えるものであれば、例えばエアシリンダでも油圧シリンダでも良い。なお、上記開閉機構を用いてカソード７ｃの開閉を行う際に、旋回機構のヒンジ部２２などによるぐらつきを防止するため、床面に対する固定のための開閉用支柱３２をローラ１０のそれぞれの近傍に設けて、開閉機構作動時の装置安定性を向上するようにしている。そして、このような旋回機構及び開閉機構をすべてのスパッタリングカソード７ａ〜７ｃにおいて具備させている。
【００１８】
図４は、上記のように構成したカソードの旋回機構及び開閉機構を用いてメンテナンス時に行うターゲット交換工程図である。
【００１９】
図４中に示される三方を縦型スパッタリングカソード７ａ〜７ｃに囲まれて構成された枚葉式マルチスパッタ室６は、図１で示した成膜装置の真空室側システムの末端部であり、図１においてこれに連なる真空ロボット室２以降の接続機器は記載を省略している。上記したように半導体工場では、図４で示すようなマルチスパッタ室６を含んだプロセスラインが並列に配置されていることが多く、隣接するライン間の距離により装置構成のコンパクト化が左右されることがある。ところが、特に、基板の大型化傾向が定着するにつれて、縦型スパッタリングカソードのメンテナンスエリアを確保するため、ライン間距離が以前より増大したものになりかねず、このことは、上記したコンパクト化に逆行することに他ならない。
【００２０】
このため、本発明のカソード開閉装置を用いてマルチスパッタ室６を構成し、これによるメンテナンス時のターゲット交換作業時には、最初に、図外の真空排気装置の作動を停止してスパッタ室内部の圧力を大気圧に戻した状態で、図４（ａ）に示すようにカソード支持部９ｃを固定する固定ボルト２３のそれぞれを取り外す。次に、図２に示したカソード旋回機構を構成する旋回シリンダ２１を作動させて旋回用ヒンジ部２２の回転軸２２ｃ回りにカソード７ｃを旋回して支持部９ｃごとカソード７ｃを手前方向に開く（図４（ｂ）参照）。
【００２１】
さらに、図４（ｃ）に示すように、カソード７ｃを所定角度だけ旋回した時点で、一対の支柱３２を床面に接地して支持部９ｃとこれに連なるカソード７ｃの開放状態を床面に対して確実に固定する。そして、次に図３に示したカソード開閉機構の開閉シリンダ３１を作動させて水平回転軸８ｃ回りにカソード７ｃを回動し、図４（ｄ）に示すようにターゲット面４０を上面としてカソード７ｃを水平状態まで傾動させる。もちろん、この２ステップの動作を同時に行っても良い。
【００２２】
このような状態にしてから、ターゲットと一体構成されたバッキングプレートの固定ボルトを作業員の手動により取り外したり、あるいは、水平状態のカソード７ｃの上端縁側に図外のフォークリフト等の重量物運搬機器を接近させてターゲット取り外し作業を行ったりする。
【００２３】
そして、メンテナンス終了時にカソード７ｃを原状の縦型状態に復帰させるには、上記の逆工程を辿れば良い。このような工程をスパッタリングカソード７ａ〜７ｃのそれぞれについて行ってメンテナンス作業の終了とする。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の縦型スパッタリングカソード開閉装置を用い、その旋回機構の作動により、水平状態時の占有面積が大きいカソードの位置を成膜室に対して斜め方向に調整した後に、開閉装置によりカソードを水平状態に開放することでメンテナンス時のスペースの有効活用が容易になる。そして、これによりメンテナンス作業の効率が向上する。
【００２５】
さらに、このような装置を用いることで工場内における全体の装置構成やライン構成をコンパクトにすることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  枚葉式縦型スパッタ成膜装置の全体図
【図２】  縦型スパッタリングカソード開閉装置の旋回機構の斜視図
【図３】  縦型スパッタリングカソード開閉装置の開閉機構の斜視図
【図４】  ターゲット交換工程図
【符号の説明】
６          マルチスパッタ室
７ａ〜７ｃ  スパッタリングカソード
８ａ〜８ｃ  水平方向回転軸
９ａ〜９ｃ  カソード支持部
２０        スパッタリングカソードの側端縁
２１        カソード旋回シリンダ
２２        旋回用ヒンジ部
２２ｃ      上下方向回転軸
３１        カソード開閉シリンダ
３２        支柱
４０        ターゲット面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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