真空处理装置的制作方法

1.本发明涉及真空处理装置，更具体而言，涉及用于在真空气氛中对被处理基板实施规定的处理的装置。


背景技术：

2.这种真空处理装置用于在真空气氛中对被处理基板实施溅射法、真空蒸镀法或cvd法的成膜处理、干蚀刻处理、离子注入处理或热处理这类各种真空处理。例如，在平板显示面板制造工序中通过溅射法对大面积的玻璃基板实施成膜处理的溅射装置具备真空室，在真空室上连接对其内部进行真空排气的真空泵，并且在真空室内设置有安装了被处理基板的台架。在台架上设置有旋转轴，台架绕旋转轴线在设置有被处理基板的台架的主面朝向铅直方向上方的水平姿态(第一姿态)和设置有被处理基板的台架的主面朝向水平方向的立起姿态(第二姿态)之间自由摆动。而且，与立起姿态的台架的主面对置地在真空室的壁面上配置有作为处理单元的溅射阴极单元(例如，参照专利文献1)。
3.但是，上述各种真空处理装置通过操作者的手工作业定期实施成膜材料的补充、靶材的更换、防止成膜材料附着在真空室内壁面上的防附着板的更换这类的维护。此时，存在即使真空室设置在具有规定空气清洁度的洁净室内，漂浮在洁净室内的颗粒也会被带入真空室内，附着在台架的主面等上的情况。这样的颗粒有可能阻碍良好的真空处理，因此在维护结束后希望排除带入的颗粒(例如，在平板显示面板的制造工序中使用的真空处理装置中，随着近年来的高精细化、高功能化，要求尽量减少规定尺寸以下的颗粒数)。
4.作为排除颗粒的方法之一，通常已知的是多次重复使真空室内交替为大气气氛和规定压力的真空气氛的所谓周期通气。由此，在向真空气氛的真空室内导入氮气或氩气这类通气气体时，附着在台架的主面等上的颗粒飞扬，接着，在利用真空泵对真空室内进行真空排气时，通过将飞扬的颗粒移送到真空泵中，可以尽量排除颗粒。这样的周期通气对于例如像在半导体装置的制造工序中使用的真空处理装置那样，由于被处理基板(硅晶片)的尺寸较小而真空室内的容积不需要太大的装置是有效的。然而，在像平板显示面板的制造工序中使用的真空处理装置那样，由于被处理基板的尺寸较大而不得不增大真空室内的容积的情况下，不能有效地排除颗粒。而且，如果真空室内的容积大，则在使真空室内返回大气气氛的排气处理、用于形成规定压力的真空气氛的排气处理上需要大量的时间，由此，产生有损生产效率的问题。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.【专利文献1】国际专利公开wo2019/082868


技术实现要素：

8.发明要解决的技术问题
9.鉴于以上问题，本发明的技术问题在于提供一种在维持真空气氛的状态下能够尽
量排除带入的颗粒的真空处理装置。
10.解决技术问题的手段
11.为了解决上述技术问题，本发明的真空处理装置具有真空室，其设置有在真空气氛中对被处理基板实施规定的处理的处理单元，在真空室上连接对其内部进行真空排气的真空泵，且在真空室内安装有设置了被处理基板的台架；具备摆动机构，以设置在台架上的被处理基板与处理单元对置地被实施规定的处理的台架的姿态为第一姿态，以实施规定的处理时以外的台架的姿态为第二姿态，该摆动机构使台架绕旋转轴线在第一姿态与第二姿态间摆动；其特征在于，还具备在真空室内向台架喷射惰性气体的喷射机构，喷射机构构成为可在第一流量和第二流量之间进行流量切换，所述第一流量能在使真空室内为规定压力的真空气氛的状态下喷飞附着在台架和被处理基板中的至少一方上的颗粒，所述第二流量可将因喷飞而在真空室内扩散的颗粒向真空泵移送。
12.采用本发明，在操作者实施了成膜材料的补充、靶材的更换、防止成膜材料附着在真空室内壁面上的防附着板的更换这类维护之后，利用真空泵将真空室内真空排气到粘性流区域的规定的压力范围(例如5pa～1000pa的范围)。当真空排气到规定的压力范围时，在将台架设置为第二姿态的状态下，通过喷射机构以第一流量向台架喷射氮气、氩气这类惰性气体。第一流量设置为例如1slm～100slm的范围，优选10slm以上的流量，此时，适当设置真空泵的有效排气速度，以使真空室内维持在上述压力范围内。惰性气体在第一流量下的喷射时间例如可以预先实验性地求出，或者通过模拟来计算。另外，第一流量下的惰性气体向台架的喷射，可以在利用真空泵将真空室内真空排气至高真空(例如10-5
pa)之后实施，再有，为了对被处理基板实施真空处理，也可以在在台架上设置有被处理基板的状态下实施。由此，附着在台架或被处理基板上的颗粒被喷飞而飞扬，呈在真空室内扩散的状态(颗粒的飞扬工序)。
13.接着，当附着在台架或被处理基板上的颗粒的飞扬结束时，喷射机构从第一流量切换到第二流量，将惰性气体导入真空室。第二流量根据飞扬的颗粒的尺寸等，例如设置为300sccm～1000sccm的范围的流量，此时，与上述相同，适当设置真空泵的有效排气速度，以将真空室内维持在上述压力范围内。由此，扩散到真空室内的颗粒被引导到与真空泵连通的真空室的排气口，并被移送到真空泵(颗粒的移送工序)。惰性气体在第二流量下的喷射时间与上述同样，例如可以预先实验性地求出，或者通过模拟来计算。另外，也可以依序多次重复飞扬工序和移送工序。
14.这样，在本发明中，在将真空室内设置为真空气氛状态下，喷射较大量(第一流量)的惰性气体，使附着在台架等上的颗粒飞扬，通过导入较少量(第二流量)的惰性气体并引导到排气口，使得该飞扬的颗粒不进一步附着在台架等上，从而可以保持真空室内的真空气氛地尽量排除带入的颗粒。而且，由于不需要反复进行使真空室内返回大气气氛的通气处理和排气处理，因此可以减少用于排除颗粒的时间，在真空室内的容积大的情况下是有利的。而且，由于使用惰性气体，所以在以第二姿态在台架上设置被处理基板，使台架在该状态下摆动为第一姿态，实施真空处理时，也可以在真空处理之前先排除颗粒。
15.在本发明中，所述喷射机构也可构成为具备喷射喷嘴，其在所述真空室内与所述旋转轴线平行地配置在所述台架上方且具有与沿着该旋转轴线的台架的宽度为相等以上的长度，当台架在第一姿态和第二姿态之间摆动期间，从喷射喷嘴以线状喷射第一流量的
惰性气体。由此，利用台架的摆动，能够在设置有被处理基板的台架的整个主面上喷射惰性气体，能够可靠地使附着在台架等上的颗粒飞扬。
16.再有，在本发明中，所述喷射机构也可构成为具备喷射喷嘴，其在所述真空室内与所述旋转轴线平行地配置在所述台架上方且具有与沿着该旋转轴线的台架的宽度为相等以上的长度；具有驱动源，其使喷射喷嘴的喷嘴孔绕与所述旋转轴线平行的另一旋转轴线摆动。由此，例如，即使在不使台架摆动的状态下，也能够在设置有被处理基板的台架的整个主面上喷射惰性气体，而且，在以第二流量喷射惰性气体时，通过使喷射喷嘴的喷嘴孔摆动能够更可靠地将飞扬的颗粒引导到排气口，是有利的。另外，如果连接有来自所述真空泵的排气管的所述真空室的排气口开设在所述台架的下方的话，则再加上重力，能更可靠地将飞扬的颗粒引导到排气口。
附图说明
17.图1是本实施方式的真空处理装置(溅射装置)的剖视示意图。
18.图2是说明喷射喷嘴的主视图。
具体实施方式
19.以下参照附图，采用以溅射法成膜处理为真空气氛中的处理、以溅射阴极为处理单元、以玻璃基板(以下称为“基板sw”)为被处理基板，在真空气氛中的真空室内在基板sw的一个面上形成规定的薄膜的情况为例，说明本发明的真空处理装置的实施方式。以下，表示上、下方向的用语以真空处理装置的设置姿态所示的图1为基准。
20.参照图1，真空处理装置(溅射装置)vm具备大致箱形的主室1。位于铅垂方向上方的主室1的上壁部，为了既容许后面提到的台架的摆动又尽量减小主室的容积，因此具有与台架的摆动对应的弯曲的形状。再有，在主室1的一侧壁部(图1中的左侧壁部)上相连设置有辅助室2，能够通过设置在主室1的一侧壁部的开口11而彼此连通。在主室1的另一侧壁部(图1中的右侧壁部)设置有由挡板12自由开合的基板运输用的开口13，基板sw通过开口13而自由出入主室1内。再有，在位于铅垂方向下方的主室1的底壁部形成有排气口14，在排气口14上连接有来自真空泵15的排气管15a，能够将主室1内从大气压真空排气到高真空区域。在本实施方式中，设置排气口14位于后面提到的喷射喷嘴的下方，再有，在排气管15a上，设置有导阀15b，其能够调整真空泵15的有效排气速度的方式。
21.在主室1内设置有在保持基板sw的状态下摆动自如的台架3。台架3具有支撑板部31，其具有比基板sw大一圈的面积并具有保持基板sw的功能部件。作为功能部件，虽未特别图示说明，但可以使用设置在支撑板部31的上表面外周边的爪部或机械夹具等公知的部件。在位于辅助室2侧的支撑板部31的下表面一侧端安装有向斜下方延伸的臂部32，臂部32的下端与以沿水平方向延伸的方式轴支撑在主室1内的旋转轴部33连结。旋转轴部33的一端(图1中的进深方向)与作为驱动机构的电机34的输出轴连结。由此，台架3在保持基板sw的台架3的支撑板部31的主面(保持基板sw的面)朝向铅垂方向上方的第二姿态和支撑板部31的外周边部与位于开口11的外周边部的主室1的一侧壁部内表面抵接的第一姿态之间自由摆动。
22.在辅助室2内设置有作为处理单元的溅射阴极4。溅射阴极4具备与采取第一姿态
的台架3正对配置的靶41，通过接合在靶41的一个面上的背板42设置在辅助室2内。另外，虽未特别图示说明，但辅助室2也连接真空泵，再有，能够导入在真空室1中形成等离子体时导入的氩气等稀有气体、反应性溅射时的反应气体。然后，根据靶种类从图外的溅射电源向靶41施加带负电位的规定电力或交流电力，在辅助室2内形成等离子体，对靶41进行溅射，在基板sw表面形成规定的薄膜。
23.然而，对于上述真空处理装置vm，通过操作者的手动作业定期地实施靶41或防附着板(未图示)的更换等维护。此时，存在即使主室1设置在具有规定的空气清洁度的洁净室内，漂浮在洁净室内的颗粒也会被带入主室1，附着到台架3的支撑板部31等上的情况。由于这样的颗粒会对基板sw上的成膜产生不良影响，所以在成膜处理之前需要尽量减少规定尺寸以下的颗粒数。在本实施方式中，设置了向台架3喷射惰性气体的喷射机构5。
24.也参照图2，喷射机构5具备设置在主室1的上壁部内表面的喷射喷嘴51。喷射喷嘴51由比台架3的支撑板部31的宽度(图1中为纵深方向的宽度)长的金属材质的筒体构成，在其外周面，沿一个方向留出间隔地排列设置有多个喷嘴孔51a，能够从各喷嘴孔51a线状地喷出惰性气体。再有，贯通主室1的上壁部并向其内部突出的气管52连接在喷射喷嘴51上。这种情况下，虽未特别图示说明，但也可以在喷射喷嘴51内配置扩散板，使通过气管52供给的惰性气体扩散，从各喷嘴孔51a大致均等地喷出惰性气体。而且，气管52经由流量控制阀53与图外的气源连通。使用氮气或氩气等稀有气体作为惰性气体，再有，流量控制阀53切换第一流量和第二流量地向喷射喷嘴51供给惰性气体，所述第一流量可喷飞台架3和基板sw上附着的颗粒，所述第二流量可使飞扬的颗粒在主室1内扩散并被送到排气口14。在喷射喷嘴51上还连接有作为驱动源的电机54的旋转轴，该驱动源绕其轴线(旋转轴线)旋转，通过使喷射喷嘴51在规定的角度范围内往复旋转，能够使各喷嘴孔51a绕轴线在规定的角度范围内往复摆动。以下，对实施维护后的颗粒的排除步骤进行说明。
25.在实施维护后，在台架3呈第二姿态的状态下，利用真空泵15将主室1及辅助室2内真空排气至粘性流区域的规定的压力范围(例如5pa～1000pa的范围)。当被真空排气到规定的压力范围时，对流量控制阀53进行控制以第一流量将惰性气体供给到喷射喷嘴51，从各喷嘴孔51a以第一流量线状地喷出惰性气体。第一流量例如设置为1slm～100slm的范围，优选为10slm以上的流量，再有，适当调节导阀15b的开度，以使主室1内维持在上述压力范围内。与此同时，利用电机54使喷射喷嘴51在规定的角度范围内往复旋转，并且使台架3摆动至达到第一姿态。惰性气体在第一流量下的喷射时间例如可以预先实验性地求出，或者通过模拟来计算，与之相应地设置台架3的摆动速度。另外，可在使用真空泵15将主室1及辅助室2内真空排气至高真空(例如10-5
pa)之后，实施第一流量下的惰性气体向台架3的喷射，再有，也可以在将基板sw设置在台架3上的状态下实施，以对基板sw进行成膜。由此，线状的惰性气体被喷射到包括支撑板部31的整个主面在内的台架3上，附着在台架3或基板sw上的颗粒被喷飞飞扬，呈在主室1内扩散的状态(颗粒的飞扬工序)。
26.接着，当台架3呈第一姿态，附着在台架3或基板sw上的颗粒的飞扬结束时，维持台架3的第一姿态(即，维持主室1和辅助室2彼此隔绝的状态)，且在仍维持喷射喷嘴51的旋转的状态下对流量控制阀53进行控制，将惰性气体以第二流量供给到喷射喷嘴51，从各喷嘴孔51a以第二流量线状地喷出惰性气体。第二流量根据飞扬的颗粒的尺寸等，例如设置为300sccm～1000sccm范围的流量，此时，与上述相同，适当调节导阀15b的开度，以使主室1内
维持在上述压力范围内。由此，再加上重力，在主室1内扩散的颗粒被引导至排气口14，并被移送至真空泵15(颗粒的移送工序)。惰性气体在第二流量下的喷射时间与上述相同，例如可以预先实验性地求出，或者通过模拟来计算。再有，可依序多次重复这样的飞扬工序和移送工序，在颗粒的飞扬工序中，也可在使台架3从第一姿态摆动到第二姿态时，以第一流量喷射惰性气体。
27.采用以上实施方式，喷射较大量(第一流量)的惰性气体，使台架3等上附着的颗粒飞扬，为了使该飞扬的颗粒不进一步附着在台架3等上，导入较少量(第二流量)的惰性气体向排气口14引导，从而可以在保持主室1内的真空气氛的情况下，尽量排出带入的颗粒。而且，由于不需要反复进行使主室1内返回大气气氛的通气处理和排气处理，因此用于排除颗粒的时间减少，在主室1内的容积大的情况下是有利的。而且，由于利用惰性气体，因此也能在以第二姿态在台架3上设置基板sw，使台架3在该状态下摆动为第一姿态，进行成膜时，在此之前先排除颗粒。
28.以上，对本发明的实施方式进行了说明，但只要不脱离本发明的技术思想的范围，能够进行各种变形。在上述实施方式中，以在主室1上壁部内侧具备喷射喷嘴51的情况为例说明了喷射机构5，但其形态和配置不限于此，只要至少在真空处理时最有可能产生影响的支撑板部31的整个主面上喷射第一流量的惰性气体即可。例如，如果如本实施方式那样使台架3摆动的话，则不需要使喷射喷嘴51旋转。再有，在上述实施方式中，以将排气口14设置在主室1的底壁部的情况为例进行了说明，但并不限定于此，只要是在主室1内扩散的颗粒被引导到的位置即可。进而，在上述实施方式中，以溅射装置为例进行了说明，但如果是使用摆动的台架的装置，则本发明也可以应用于采用真空蒸镀法或cvd法的成膜处理装置、干蚀刻处理装置或离子注入处理装置这类其他真空处理装置。
29.附图标记说明
30.vm.真空处理装置、sw.基板(被处理基板)、1.主室(真空室)、2.辅助室(真空室)、3.台架、4.溅射阴极(处理单元)、5.喷射装置、51.喷射喷嘴、14.排气口、15.真空泵、15a.排气管、54.电机(驱动源)。

技术特征：
1.一种真空处理装置，其具有真空室，所述真空室设置有在真空气氛中对被处理基板实施规定的处理的处理单元，在真空室上连接对其内部进行真空排气的真空泵，且在真空室内安装有设置了被处理基板的台架，所述真空处理装置具备摆动机构，以设置在台架上的被处理基板与处理单元对置地被实施规定的处理的台架的姿态为第一姿态，以实施规定的处理时以外的台架的姿态为第二姿态，该摆动机构使台架绕旋转轴线在第一姿态与第二姿态间摆动；所述真空处理装置的特征在于：还具备在真空室内向台架喷射惰性气体的喷射机构，喷射机构构成为可在第一流量和第二流量之间进行流量切换，所述第一流量能在使真空室内为规定压力的真空气氛的状态下喷飞附着在台架和被处理基板中的至少一方上的颗粒，所述第二流量可将因喷飞而在真空室内扩散的颗粒向真空泵移送。2.根据权利要求1所述的真空处理装置，其特征在于：喷射机构具备喷射喷嘴，其在所述真空室内与所述旋转轴线平行地配置在所述台架上方且具有与沿着该旋转轴线的台架的宽度为相等以上的长度，当台架在第一姿态和第二姿态之间摆动期间，从喷射喷嘴以线状喷射第一流量的惰性气体。3.根据权利要求1所述的真空处理装置，其特征在于：所述喷射机构具备喷射喷嘴，其在所述真空室内与所述旋转轴线平行地配置在所述台架上方且具有与沿着该旋转轴线的台架的宽度为相等以上的长度；所述真空处理装置具有驱动源，其使喷射喷嘴的喷嘴孔绕与所述旋转轴线平行的另一旋转轴线摆动。4.根据权利要求2或3所述的真空处理装置，其特征在于：连接有来自所述真空泵的排气管的所述真空室的排气口开设在所述台架的下方。

技术总结
本发明提供一种在维持真空气氛的状态下能够尽量排除带入的颗粒的真空处理装置。具有真空室(1、2)，其设置有处理单元(4)，在真空室上连接真空泵(15)，且在真空室内安装有台架(3)；具备摆动机构，基板(Sw)与处理单元对置地被实施处理的台架的姿态为第一姿态，以实施处理时以外的台架的姿态为第二姿态，该摆动机构使台架在第一姿态与第二姿态间摆动；还具备在真空室内向台架喷射惰性气体的喷射机构(5)，喷射机构构成为可在第一流量和第二流量之间进行流量切换，所述第一流量能在使真空室内为规定压力的真空气氛的状态下喷飞附着在台架和基板中的至少一方上的颗粒，所述第二流量可将因喷飞而在真空室内扩散的颗粒向真空泵移送。送。送。


技术研发人员：阪上弘敏 北沢僚也 矶部辰德
受保护的技术使用者：株式会社爱发科
技术研发日：2022.03.18
技术公布日：2023/9/13