マスク位置合わせ機構及びマスク位置合わせ方法並びに真空処理装置
【課題】パーティクルの発生を低減するとともに、高精度にマスクの位置を決めるマスク位置合わせ機構及びこのようなマスク位置合わせ機構を備えた真空処理装置を提供する。
【解決手段】マスク位置合わせ機構は、基板搬送の際に上下動可能、且つ４つのテーパピンが形成された基板ホルダ７と、それぞれのテーパピンを挿入可能な溝３７が形成されたマスク３１を有して構成されており、テーパピンは、基板を挟んで対峙して配設された長いテーパピン３５ａと短いテーパピン３５ｂの一対ずつからなり、長いテーパピンと短いテーパピンにそれぞれ形成されているテーパ面は異なる高さに位置している。
【解決手段】マスク位置合わせ機構は、基板搬送の際に上下動可能、且つ４つのテーパピンが形成された基板ホルダ７と、それぞれのテーパピンを挿入可能な溝３７が形成されたマスク３１を有して構成されており、テーパピンは、基板を挟んで対峙して配設された長いテーパピン３５ａと短いテーパピン３５ｂの一対ずつからなり、長いテーパピンと短いテーパピンにそれぞれ形成されているテーパ面は異なる高さに位置している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマスク位置合わせ機構及びマスク位置合わせ方法並びに真空処理装置に係り、特に、基板に対して高精度で再現性良く、かつパーティクルが発生しないようにマスクを位置させるためのマスク位置合わせ機構及びマスク位置合わせ方法、並びに該マスク位置合わせ機構を備えた真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置やＣＶＤ装置などの成膜装置においては、基板を基板ホルダ上に保持した状態で成膜処理が行われる。このとき、基板外周側の端部（基板外縁）は、面取り加工されているため、膜厚など膜質のコントロールが困難である場合が多い。特に、剥離しやすい成膜物質を堆積させた場合には、基板外縁に付着した堆積物が剥離してパーティクルが生じるおそれがあった。
【０００３】
基板外縁への成膜を避けるため、リング状のマスクによって基板外縁のターゲット側を覆った状態で成膜処理が行われることがある（例えば、特許文献１）。マスクによって基板外縁への成膜は避けられるものの、基板に対するマスクの位置がずれた場合には、有効膜面積が減少するおそれ、言い換えれば、正常に成膜される基板上の領域が変動することにより、採取可能なチップの数が減少するおそれがあった。そのため、マスクを用いる場合には、基板に対するマスクの位置を再現性良く制御する位置決め機構を備えることが望ましい。
【０００４】
基板（基板ステージ）とマスクとの位置決め機構の構成例として、特許文献１の図７乃至１０に記載されたマスクの位置決め機構（調芯機構）について説明する。特許文献１に記載された機構は、基板をセットする際に、基板ステージとマスクを分離する構造に備えられたものであり、マスク側に形成された円錐形状のテーパピンと、基板ステージ側に形成された円錐形状の溝とを係合させることで調芯機能を持たせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７４１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、円錐形状のテーパピンと穴とのかじりを防止するため、テーパピンと穴との間隙を大きくとる必要がある。そのため、高精度に位置決めを行う機構としては必ずしも適していないという問題があった。
【０００７】
一方、有効膜面積の向上やマスクの位置決め精度の向上の他、電子デバイスの高密度化及び生産性向上の観点から、更なるパーティクル低減と保守コストの低減が望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決することにあり、パーティクルの発生を低減するとともに、高精度にマスクの位置を決めるマスク位置合わせ機構及びマスク位置合わせ方法並びに真空処理装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、比較的単純な構造によってマスクの位置合わせを行うことで、製造コスト、保守コストの低減に寄与するマスク位置合わせ機構及びマスク位置合わせ方法並びに真空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】
本発明に係るマスク位置合わせ機構は、基板を保持可能な基板ホルダと、基板を挟んで基板ホルダ上に配置可能なマスクと、基板ホルダ及びマスクのいずれか一方側に形成され、テーパ面が形成された複数のテーパピンと、基板ホルダ及び前記マスクのいずれか他方側に形成され、テーパピンをそれぞれ挿入可能な溝とを備え、複数のテーパピンとして、テーパ面が形成された領域が、テーパピンの長さ方向の位置に対して異なる複数種類を備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るマスク位置合わせ機構は、基板を保持可能な基板ホルダと、基板を挟んで基板ホルダ上に配置可能なマスクと、基板ホルダ及びマスクのいずれか一方側に形成され、先端部にテーパ面が形成された第１テーパピンと、基板ホルダ及び前記マスクのいずれか一方側に形成され、先端部にテーパ面が形成されるとともに第１テーパピンよりも長さが短い第２テーパピンと、第１テーパピン若しくは第２テーパピンのそれぞれに対向して基板ホルダ及びマスクのいずれか他方側に形成され、第１テーパピン若しくは第２テーパピンを挿入可能な溝とを備え、第１テーパピンのテーパ面が形成された領域と、第２テーパピンのテーパ面が形成された領域とは、テーパピンの長さ方向において重ならないように形成されていることを特徴とする。また、本発明に係る真空処理装置は、上述したマスク位置合わせ機構を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るマスク位置合わせ方法は、上述したマスク位置合わせ機構を用い、基板ホルダ上に基板を配置する第一ステップと、第１テーパピンに形成されたテーパ面を溝の角部に摺接させながら、基板が配置された基板ホルダをマスク側に移動させる第二ステップと、第２テーパピンに形成されたテーパ面を溝の角部に摺接させながら、基板が配置された基板ホルダをマスク側に移動させる第三ステップと、を備え、第二ステップが行われる基板ホルダの移動範囲と、第三ステップが行われる基板ホルダの移動範囲は重ならないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るマスク位置合わせ機構及びマスク位置合わせ方法並びに真空処理装置を用いることにより、基板とマスクとの位置を高精度に、再現性良く定めることができる。また、パーティクルの発生を低減することができる。さらに、高精度の摺動部をもつスライド駆動機構を用いない単純な構造であることから、製造コスト及び保守コストを大幅に省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るスパッタ成膜装置の断面概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ機構の概略図（搬送位置）である。
【図３】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ機構の概略図（成膜位置）である。
【図４】本発明の一実施形態に係るテーパピンの斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る溝のＡ−Ａ断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る溝のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ機構部分の拡大図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ過程の説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ過程の説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ過程の説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ過程の説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ過程の説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ過程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は発明を具体化した一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変できることは勿論である。
【００１６】
本願明細書中では、真空処理装置としてスパッタ成膜装置１を例に挙げて説明するが本発明はこの限りではない。例えば、他のＰＶＤ装置やＣＶＤ装置などにも本発明に係るマスク位置合わせ機構は好適に適用可能である。また、本発明に係るマスク位置合わせ機構は成膜装置以外の処理装置、例えばドライエッチング装置若しくはアッシング装置などの処理装置にも好適に適用可能である。
【００１７】
図１乃至１３は本発明の一実施形態に係る成膜装置若しくはマスク位置合わせ機構についての図であり、図１はスパッタ成膜装置の断面概略図、図２はマスク位置合わせ機構の概略図（搬送位置）、図３はマスク位置合わせ機構の概略図（成膜位置）、図４はテーパピンの斜視図、図５は溝のＡ−Ａ断面図、図６は溝のＢ−Ｂ断面図、図７はマスク位置合わせ機構部分の拡大図、図８乃至１３はマスク位置合わせ過程の説明図である。なお、図面の煩雑化を防ぐため一部を除いて省略している。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係るスパッタ成膜装置１の断面概略図である。スパッタ成膜装置１は、真空排気可能な真空チャンバー２と、真空チャンバー２と排気口を介して隣接して設けられた排気チャンバー８と、排気チャンバー８を介して真空チャンバー２内を排気する排気装置とを備えている。ここで、排気装置はターボ分子ポンプ２８とドライポンプ２９を有している。なお、排気チャンバー８の下方に排気装置が設けられているのは、装置全体のフットプリント（占有面積）を出来るだけ小さくするためである。
【００１９】
真空チャンバー２内には、バックプレート５を介して、ターゲット４を保持するターゲットホルダ６が設けられている。ターゲットホルダ６の近傍には、ターゲットシャッター１４がターゲットホルダ６を覆うように設置されている。ターゲットシャッター１４は、回転シャッターの構造を有している。ターゲットシャッター１４は、基板ホルダ７とターゲットホルダ６との間を遮蔽する閉状態（遮蔽状態）、または基板ホルダ７とターゲットホルダ６との間を開放する開状態（退避状態）にするための遮蔽部材として機能する。
【００２０】
ターゲットシャッター１４には、ターゲットシャッター１４の開閉動作を行うためのターゲットシャッター駆動機構２３が設けられている。ターゲットホルダ６とターゲットシャッター１４との間の空間の、ターゲットホルダ６の周囲には、ターゲットホルダ６の周囲を取り囲むように筒状シールドであるチムニー９が取り付けられている。ターゲットホルダ６に取り付けられたターゲット４のスパッタ面側のマグネトロン放電空間は、チムニー９で取り囲まれ、シャッターの開状態においてはターゲットシャッター１４の開口部に面して基板ホルダ７側に開口している。
【００２１】
スパッタ面から見たターゲット４の背後には、マグネトロンスパッタリングを実現するためのマグネット１３が配設されている。マグネット１３は、マグネットホルダ３に保持され、図示しないマグネットホルダ回転機構により回転可能となっている。ターゲット４のエロージョンを均一にするため、放電中は、マグネット１３は回転駆動されている。
【００２２】
ターゲット４は、基板ホルダ７に保持された基板１０に対して斜め上方に配置された位置（オフセット位置）に設置されている。すなわち、ターゲット４のスパッタ面の中心点は、基板１０の中心点の法線に対して所定寸法ずれた位置にある。ターゲットホルダ６には、スパッタ放電用電力を印加する電源１２が接続されている。電源１２によりターゲットホルダ６に電圧が印加されると、放電が開始され、スパッタ粒子が基板１０に堆積される。
【００２３】
なお、本実施形態においては、図１に示すスパッタ成膜装置１は、基板１０の斜め上方にターゲット４が配置されているが、例えば、ターゲット４が基板１０の上方に配置されたものであってもよい。また、ＤＣ電源を備えているが、これに限定されるものではなく、例えば、ＲＦ電源を備えていてもよい。ＲＦ電源を用いた場合は電源１２とターゲットホルダ６との間に整合器を設置する必要がある。ターゲット４とターゲットホルダ６との間に設置されているバックプレート５は、Ｃｕ等の金属から出来ており、ターゲット４を保持している。
【００２４】
また、真空チャンバー２内には、基板１０を載置するための基板ホルダ７と、基板ホルダ７とターゲットホルダ６の間に設けられた基板シャッター１９と、基板シャッター１９を開閉駆動する基板シャッター駆動機構２４とを備えている。ここで、基板シャッター１９は、基板ホルダ７の近傍に配置され、基板ホルダ７とターゲットホルダ６との間を遮蔽する閉状態、または基板ホルダ７とターゲットホルダ６との間を開放する開状態にするための遮蔽部材として機能する。
【００２５】
基板ホルダ７の面上（基板保持面７ａ）に保持された基板１０の外縁の上側を覆うように、リング形状を有するマスク３１が設けられている。また、マスク３１の周囲には、マスク３１の側面を囲むように略円筒形状のシールド３３が設けられている。マスク３１は、基板ホルダ７上に保持された基板１０の成膜面以外の場所へスパッタ粒子が付着することを防止する。ここで、成膜面以外の場所とは、マスク３１によって覆われる基板ホルダ７の表面のほかに、基板１０の外縁部分、側面、裏面が含まれる。また、シールド３３は、基板ホルダ７やマスク３１へのスパッタ粒子の付着を軽減するとともに、後述のように、マスク３１を支持している。
【００２６】
基板ホルダ７には、基板ホルダ７を回転及び上下動させるための基板ホルダ駆動機構２２が設けられている。そして、マスク３１は、基板ホルダ７及び基板ホルダ７上に保持された基板１０に対して精度よく位置決めされる必要がある。本実施形態においては、基板ホルダ７とマスク３１などの部材から、配設位置を精度よく再現するためのマスク位置決め機構が構成されている。
【００２７】
以下に、図２乃至１３に基づいて本実施形態に係るマスク位置決め機構について説明する。なお、 図２は、搬送位置でのマスク位置合わせ機構の概略図（部分断面図）であり、基板ホルダ７の基板保持面７ａに搬送機構によって基板１０を配設する際の、基板ホルダ７とマスク３１とシールド３３の位置関係を示している。このとき、基板１０の成膜面以外の場所への成膜を防ぐためのマスク３１は、シールド３３の下端部の屈曲部分３３ａに係止され、基板ホルダ７上に基板１０を搬送可能な位置に保持されている。
【００２８】
なお、基板１０の搬送機構としては、例えば、基板搬送ロボットが挙げられる。また、図２乃至１３においては、基板ホルダ７の基板保持面７ａの所定位置に基板１０が保持されている状態であるが、図面の複雑化を避けるために基板１０を不図示としている。
【００２９】
基板ホルダ７にはテーパピン３５（位置決めピン）が、基板保持面７ａの外縁側に９０°間隔で４箇所に取り付けられている。テーパピン３５としては、長いテーパピン３５ａ（第１テーパピン）と短いテーパピン３５ｂ（第２テーパピン）の高さの異なる２種類がある。基板ホルダ７の基板保持面７ａの中心部を挟んで向かい合う（対峙する）一対のテーパピン３５（３５ａ若しくは３５ｂ）が、同じ高さのものになるように選択されている。
【００３０】
マスク３１のテーパピン３５と対向する部分には、溝３７がそれぞれ形成されている。溝３７は略矩形断面に形成され、テーパピン３５と溝３７の間隙（クリアランス）は、基板ホルダ７とマスク３１との位置関係を高精度且つ再現性良く定めるように調整されている。
【００３１】
図３は、成膜位置でのマスク位置合わせ機構の概略図（部分断面図）であり、基板ホルダ７が上昇し、マスク３１が基板ホルダ７のパッド３９上に載置された状態を示している。このとき、テーパピン３５が溝３７に挿入される。マスク３１と基板ステージ７との平面方向（Ｘ−Ｙ方向）の位置は、テーパピン３５と溝３７との嵌合によって決定される。テーパピン３５には、長いテーパピン３５ａと短いテーパピン３５ｂの２種類があるため、溝３７には長さの違いに応じて異なるタイミングでそれぞれのテーパピン３５ａ，３５ｂが挿入されることになる。
【００３２】
すなわち、先に、長いテーパピン３５ａが溝３７に挿入されることで、２つの長いテーパピン３５ａを結ぶ軸Ｘ上にマスク３１の位置が決定され、次に、短いテーパピン３５ｂが溝３７に挿入されることで、２つの短いテーパピン３５ｂを結ぶ軸Ｙ上にマスク３１の位置が決定される。また、マスク３１と基板ホルダ７との高さ方向（Ｚ方向）の位置はパッド３９の高さによって決定される。パッド３９の高さは、マスク３１と基板１０の間隔が所定寸法になるように設定されている。パッド３９を用いることにより、マスク３１と基板１０の接触がないので発塵をより少なくすることができる。
【００３３】
ここで、図４乃至６に基づいてテーパピン３５及び溝３７についてさらに説明する。図４（ａ）に長いテーパピン３５ａの斜視図を示す。長いテーパピン３５ａは、基板ホルダ７に付け根３６ａ側で接続され、先端部側にはテーパ面３６ｄが形成されている。後述するが、マスク３１と基板ホルダ７の中心が一致していない場合には、テーパ面３６ｄが溝３７の縁部分（角部）と接触することにより、テーパ面３６ｄに沿ってマスク３１の位置を調整することができる。
【００３４】
また、テーパ面３６ｄの基板ホルダ７側（付け根３６ａ側）には直線部３６ｃがあり、直線部３６ｃと付け根３６ａの間には、直径が細く加工された、くびれ部分３６ｂ形成されている。長いテーパピン３５ａは、ステンレスなどの金属若しくは絶縁性のセラミックから構成されている。テーパピン３５とパッド３９を絶縁材料（絶縁性のセラミックなど）で構成することでマスク３１を電気的にフローティングにすることができる。さらに、溝３７との摺接抵抗を下げるため、表面はＴｉＮ、ＤＬＣなどによってコーティングされると好適である。なお、長いテーパピン３５ａのテーパ面３６ｄは、図４（ｂ）示すように曲面であってもよい。
【００３５】
短いテーパピン３５ｂについては、拡大して図示しないが、図１１に示すように、基板ホルダ７に付け根３６ｇ側で接続され、先端部側にはテーパ面３６ｆが形成されており、付け根３６ｇ側とテーパ面３６ｆの間には直線部３６ｅが形成されている。また、本実施形態ではくびれ部分を有さない形状であるが、直線部３６ｅの付け根３６ｇ側にくびれ部分を形成しても良い。材質や表面処理は長いテーパピン３５ａと同様とすることができる。
【００３６】
図５は、テーパピン３５が挿入された状態のマスク３１を、基板ホルダ７の基板保持面７ａ上方側から見た断面図（図３のＡ−Ａ断面図）であり、溝３７とテーパピン３５の断面配置を示している。溝３７は、基板ホルダ７に保持された状態の基板１０の中心に対して、つまり、マスク３１の中心方向に対して細長い略矩形状の断面形状を有している。このような形状とすることで、マスク３１が熱膨張してもテーパピン３５は嵌合することができる。また、溝３７の幅方向には熱膨張は小さいため、長いテーパピン３５ａと短いテーパピン３５ｂは、それぞれ軸Ｘ上、軸Ｙ上にマスクの３１位置を精度良く決定することができる。
【００３７】
溝３７のＺ方向の断面（図２のＢ−Ｂ断面図）を図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。このように溝３７の角部（図６（ａ））は、Ｃ形状（図６（ｂ））やＲ形状（図６（ｃ））のように面取り加工をしてもよい。なお、マスク３１はテーパピン３５（３５ａ，３５ｂ）との接触による摩擦力にて妨げられずに動作するように、テーパ面３６ｄ，３６ｆの傾斜角度と面精度（表面処理）および溝３７の面精度（表面処理）や面取り加工などの角部の処理が選択されている。
【００３８】
次に、マスク３１の位置合わせ過程を図７乃至１３にて詳しく説明する。
まず、基板ホルダ７の上昇に伴い、長いテーパピン３５ａが溝３７に挿入される様子を図７乃至１０に示す。図７は、基板ホルダ７が搬送位置、すなわち、下降している状態であり、このとき、不図示の搬送機構によって基板１０が基板ホルダ７（基板保持面７ａ）の所定位置に配置される。
【００３９】
図８は、基板ホルダ７の上昇中のテーパピン３５ａとマスク３１の状態を示している。基板ホルダ７が上昇すると、長いテーパピン３５ａのテーパ面３６ｄが溝３７の角部に接触し、テーパ面３６ｄが溝３７の角部に摺接しながら基板ホルダ７が上昇することで、マスク３１を軸Ｘ上に配置する調芯機能を発揮させることができる。
【００４０】
図９と図１０に示すように、さらに基板ホルダ７が上昇すると、長いテーパピン３５ａは、溝３７に直線部３６ｃで接触するため、長いテーパピン３５ａはマスク３１に抗力を及ぼさない。この状態ではマスク３１は軸Ｘ上に配置されている。
【００４１】
基板ホルダ７が上昇し、短いテーパピン３５ｂが溝３７に挿入される様子を図１１乃至１３に示す。図１１は、図８に示したマスク３１の位置における短いテーパピン３５ｂの状態を示している。このとき、短いテーパピン３５ｂは、溝３７に接する位置に到達していない。よって、短いテーパピン３５ｂによるマスク３１への抗力は発生していない。
【００４２】
また、軸Ｘのみの単軸での調芯過程（図８参照）においてマスク３１が基板保持面７ａに対して傾いたとしても、長いテーパピン３５ａのくびれ部３６ｂによって、調芯時の摩擦力変化を最小に抑えることができる。そのため、長いテーパピン３５ａと溝３７とのアソビ（クリアランス）を最小にすることができる。
【００４３】
図１２は、図９に示したマスク３１の位置における短いテーパピン３５ｂの状態を示している。
短いテーパピン３５ｂは、短いテーパピン３５ｂのテーパ面３６ｆが溝３７の角部に接触し、基板ホルダ７の上昇に伴い、テーパ面３６ｆに溝３７の角部を摺接させることで、マスク３１を軸Ｙ上に配置する調芯機能を発揮させることができる。このとき、長いテーパピン３５ａによってマスク３１は軸Ｘ上への誘導が完了しているため（図９参照）、マスク３１へは一方向からの抗力しか及ぼされず、複雑な抗力の重なりは発生しない。
【００４４】
図１０及び図１３は、基板ホルダ７の上昇が完了した位置（成膜位置）でのマスク３１とテーパピン３５ａ，３５ｂの状態を示している。このとき、短いテーパピン３５ｂは、溝３７に対して直線部３６ｅが接触しているため、マスク３１は軸Ｙ上に位置している。また、長いテーパピン３５ａも、図９の状態から継続して、溝３７に対して直線部３６ｃが接触しているため、マスク３１は軸Ｘ上に位置している。よって、マスク３１と基板ホルダ７との位置関係が高精度に決定されている。なお、溝３７は、テーパピン３５の先端が接触しないような深さに設定されている。
【００４５】
本発明に係るマスク位置合わせ機構は、長さの異なるテーパピン３５ａ、３５ｂを主要な構成部材として備えており、基板１０を挟んで対峙する位置に同じ長さのテーパピン３５（３５ａまたは３５ｂ）が配置されている。このため、この一対のテーパピン３５を結ぶ線（軸Ｘまたは軸Ｙ）の平面上にマスク３１が調芯される過程が、テーパピン３５の長さ毎に２回行われる構成となっている。調芯の際には、テーパピン３５と溝３７が接触する、調芯の最初期に摩擦力の増加が発生し易い。この摩擦力の増加が複数箇所にて同時に発生すると、マスク３１に対する抗力が増加若しくは不安定になり、マスク３１が振動する原因となる。
【００４６】
仮にすべてのテーパ面３６ｄ，３６ｆが形成された高さが一致していると、Ｘ方向とＹ方向の調芯が同時に行われることになる。この場合、マスク３１にはＸ方向とＹ方向の抗力が同時に加わり複雑な応力状態が生じるため、マスク３１とテーパピン３５との間で振動や、かじりを生じやすい。
【００４７】
本発明はテーパピン３５の長さが異なるように（より正確には、テーパピン３５ａ、３５ｂに形成されたテーパ面３６ｄ，３６ｆの高さ領域が重ならないように）されたため、マスク３１には同期に複数方向の抗力が加わらない調芯機構である。すなわち、マスク３１に加わる抗力の位相（基板ホルダの移動範囲）をずらすことができるため、マスク３１のより正確な位置決め動作を実現することができる。
【００４８】
本発明の実施形態においては、マスク３１と基板ホルダ７の位置精度を±０．２５ｍｍ以下にすることができる。また図８から図１３における基板ホルダ７の上昇過程において、マスク３１に一時に加わる抗力を一方向に限定する構造になっているため、マスク３１若しくはテーパピン３５の振動が原因となるパーティクルの発生も低減することができる。本発明の実施形態においては、０．１６μm 以上のパーティクルの増加は観察されなかった。このため、本発明に係る成膜機構によれば、より高い歩留まりでの成膜処理が可能となり、生産性の向上や低コスト化に寄与することができる。
【００４９】
なお、本実施形態には、テーパピン３５が基板ホルダ７側に、溝３７がマスク３１側に形成されているが、テーパピン３５をマスク３１側に、溝３７を基板ホルダ７側に形成しても同様の効果が期待でき、マスク３１側が上下動する機構であっても同様である。また、本発明について記載した実施形態においては、テーパピン３５の数は４本とした実施形態を挙げたが、３本や５本以上として構成することもできる。
【００５０】
なお、本実施形態におけるマスク３１は、基板１０の外縁部分を被覆するように配設されるが、基板１０が配置される基板ホルダ７の周辺部分のみを被覆するように配設される構成であってもよい。特に、基板１０の成膜面への成膜面積をできるだけ大きくしたいわゆる全面成膜の場合、基板１０の直径とマスク３１の内径がほぼ同じか、又は基板１０の直径よりマスク３１の内径がわずかに大きいような場合にも、本発明に係るマスク位置合わせ機構は好適に適用できる。また、マスク３１が直接基板１０に接して配設される構成であってもよい。マスク３１を直接基板１０に接触させる構成とすることにより、基板外縁や裏面への成膜防止効果を高めることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ スパッタ成膜装置
２ 真空チャンバー
３ マグネットホルダ
４ ターゲット
５ バックプレート
６ ターゲットホルダ
７ 基板ホルダ
８ 排気チャンバー
９ チムニー
１０ 基板
１２ 電源
１３ マグネット
１４ ターゲットシャッター
１９ 基板シャッター
２２ 基板ホルダ駆動機構
２３ ターゲットシャッター駆動機構
２４ 基板シャッター駆動機構
２８ ターボ分子ポンプ
２９ ドライポンプ
３１ マスク
３３ シールド
３３ａ 屈曲部分
３５ テーパピン（位置決めピン）
３５ａ 長いテーパピン（第１テーパピン）
３５ｂ 短いテーパピン（第２テーパピン）
３６ａ，３６ｇ 付け根
３６ｂ くびれ部
３６ｃ，３６ｅ 直線部
３６ｄ，３６ｆ テーパ面
３７ 溝
３９ パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明はマスク位置合わせ機構及びマスク位置合わせ方法並びに真空処理装置に係り、特に、基板に対して高精度で再現性良く、かつパーティクルが発生しないようにマスクを位置させるためのマスク位置合わせ機構及びマスク位置合わせ方法、並びに該マスク位置合わせ機構を備えた真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置やＣＶＤ装置などの成膜装置においては、基板を基板ホルダ上に保持した状態で成膜処理が行われる。このとき、基板外周側の端部（基板外縁）は、面取り加工されているため、膜厚など膜質のコントロールが困難である場合が多い。特に、剥離しやすい成膜物質を堆積させた場合には、基板外縁に付着した堆積物が剥離してパーティクルが生じるおそれがあった。
【０００３】
基板外縁への成膜を避けるため、リング状のマスクによって基板外縁のターゲット側を覆った状態で成膜処理が行われることがある（例えば、特許文献１）。マスクによって基板外縁への成膜は避けられるものの、基板に対するマスクの位置がずれた場合には、有効膜面積が減少するおそれ、言い換えれば、正常に成膜される基板上の領域が変動することにより、採取可能なチップの数が減少するおそれがあった。そのため、マスクを用いる場合には、基板に対するマスクの位置を再現性良く制御する位置決め機構を備えることが望ましい。
【０００４】
基板（基板ステージ）とマスクとの位置決め機構の構成例として、特許文献１の図７乃至１０に記載されたマスクの位置決め機構（調芯機構）について説明する。特許文献１に記載された機構は、基板をセットする際に、基板ステージとマスクを分離する構造に備えられたものであり、マスク側に形成された円錐形状のテーパピンと、基板ステージ側に形成された円錐形状の溝とを係合させることで調芯機能を持たせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７４１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、円錐形状のテーパピンと穴とのかじりを防止するため、テーパピンと穴との間隙を大きくとる必要がある。そのため、高精度に位置決めを行う機構としては必ずしも適していないという問題があった。
【０００７】
一方、有効膜面積の向上やマスクの位置決め精度の向上の他、電子デバイスの高密度化及び生産性向上の観点から、更なるパーティクル低減と保守コストの低減が望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決することにあり、パーティクルの発生を低減するとともに、高精度にマスクの位置を決めるマスク位置合わせ機構及びマスク位置合わせ方法並びに真空処理装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、比較的単純な構造によってマスクの位置合わせを行うことで、製造コスト、保守コストの低減に寄与するマスク位置合わせ機構及びマスク位置合わせ方法並びに真空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】
本発明に係るマスク位置合わせ機構は、基板を保持可能な基板ホルダと、基板を挟んで基板ホルダ上に配置可能なマスクと、基板ホルダ及びマスクのいずれか一方側に形成され、テーパ面が形成された複数のテーパピンと、基板ホルダ及び前記マスクのいずれか他方側に形成され、テーパピンをそれぞれ挿入可能な溝とを備え、複数のテーパピンとして、テーパ面が形成された領域が、テーパピンの長さ方向の位置に対して異なる複数種類を備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るマスク位置合わせ機構は、基板を保持可能な基板ホルダと、基板を挟んで基板ホルダ上に配置可能なマスクと、基板ホルダ及びマスクのいずれか一方側に形成され、先端部にテーパ面が形成された第１テーパピンと、基板ホルダ及び前記マスクのいずれか一方側に形成され、先端部にテーパ面が形成されるとともに第１テーパピンよりも長さが短い第２テーパピンと、第１テーパピン若しくは第２テーパピンのそれぞれに対向して基板ホルダ及びマスクのいずれか他方側に形成され、第１テーパピン若しくは第２テーパピンを挿入可能な溝とを備え、第１テーパピンのテーパ面が形成された領域と、第２テーパピンのテーパ面が形成された領域とは、テーパピンの長さ方向において重ならないように形成されていることを特徴とする。また、本発明に係る真空処理装置は、上述したマスク位置合わせ機構を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るマスク位置合わせ方法は、上述したマスク位置合わせ機構を用い、基板ホルダ上に基板を配置する第一ステップと、第１テーパピンに形成されたテーパ面を溝の角部に摺接させながら、基板が配置された基板ホルダをマスク側に移動させる第二ステップと、第２テーパピンに形成されたテーパ面を溝の角部に摺接させながら、基板が配置された基板ホルダをマスク側に移動させる第三ステップと、を備え、第二ステップが行われる基板ホルダの移動範囲と、第三ステップが行われる基板ホルダの移動範囲は重ならないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るマスク位置合わせ機構及びマスク位置合わせ方法並びに真空処理装置を用いることにより、基板とマスクとの位置を高精度に、再現性良く定めることができる。また、パーティクルの発生を低減することができる。さらに、高精度の摺動部をもつスライド駆動機構を用いない単純な構造であることから、製造コスト及び保守コストを大幅に省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るスパッタ成膜装置の断面概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ機構の概略図（搬送位置）である。
【図３】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ機構の概略図（成膜位置）である。
【図４】本発明の一実施形態に係るテーパピンの斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る溝のＡ−Ａ断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る溝のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ機構部分の拡大図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ過程の説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ過程の説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ過程の説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ過程の説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ過程の説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るマスク位置合わせ過程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は発明を具体化した一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変できることは勿論である。
【００１６】
本願明細書中では、真空処理装置としてスパッタ成膜装置１を例に挙げて説明するが本発明はこの限りではない。例えば、他のＰＶＤ装置やＣＶＤ装置などにも本発明に係るマスク位置合わせ機構は好適に適用可能である。また、本発明に係るマスク位置合わせ機構は成膜装置以外の処理装置、例えばドライエッチング装置若しくはアッシング装置などの処理装置にも好適に適用可能である。
【００１７】
図１乃至１３は本発明の一実施形態に係る成膜装置若しくはマスク位置合わせ機構についての図であり、図１はスパッタ成膜装置の断面概略図、図２はマスク位置合わせ機構の概略図（搬送位置）、図３はマスク位置合わせ機構の概略図（成膜位置）、図４はテーパピンの斜視図、図５は溝のＡ−Ａ断面図、図６は溝のＢ−Ｂ断面図、図７はマスク位置合わせ機構部分の拡大図、図８乃至１３はマスク位置合わせ過程の説明図である。なお、図面の煩雑化を防ぐため一部を除いて省略している。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係るスパッタ成膜装置１の断面概略図である。スパッタ成膜装置１は、真空排気可能な真空チャンバー２と、真空チャンバー２と排気口を介して隣接して設けられた排気チャンバー８と、排気チャンバー８を介して真空チャンバー２内を排気する排気装置とを備えている。ここで、排気装置はターボ分子ポンプ２８とドライポンプ２９を有している。なお、排気チャンバー８の下方に排気装置が設けられているのは、装置全体のフットプリント（占有面積）を出来るだけ小さくするためである。
【００１９】
真空チャンバー２内には、バックプレート５を介して、ターゲット４を保持するターゲットホルダ６が設けられている。ターゲットホルダ６の近傍には、ターゲットシャッター１４がターゲットホルダ６を覆うように設置されている。ターゲットシャッター１４は、回転シャッターの構造を有している。ターゲットシャッター１４は、基板ホルダ７とターゲットホルダ６との間を遮蔽する閉状態（遮蔽状態）、または基板ホルダ７とターゲットホルダ６との間を開放する開状態（退避状態）にするための遮蔽部材として機能する。
【００２０】
ターゲットシャッター１４には、ターゲットシャッター１４の開閉動作を行うためのターゲットシャッター駆動機構２３が設けられている。ターゲットホルダ６とターゲットシャッター１４との間の空間の、ターゲットホルダ６の周囲には、ターゲットホルダ６の周囲を取り囲むように筒状シールドであるチムニー９が取り付けられている。ターゲットホルダ６に取り付けられたターゲット４のスパッタ面側のマグネトロン放電空間は、チムニー９で取り囲まれ、シャッターの開状態においてはターゲットシャッター１４の開口部に面して基板ホルダ７側に開口している。
【００２１】
スパッタ面から見たターゲット４の背後には、マグネトロンスパッタリングを実現するためのマグネット１３が配設されている。マグネット１３は、マグネットホルダ３に保持され、図示しないマグネットホルダ回転機構により回転可能となっている。ターゲット４のエロージョンを均一にするため、放電中は、マグネット１３は回転駆動されている。
【００２２】
ターゲット４は、基板ホルダ７に保持された基板１０に対して斜め上方に配置された位置（オフセット位置）に設置されている。すなわち、ターゲット４のスパッタ面の中心点は、基板１０の中心点の法線に対して所定寸法ずれた位置にある。ターゲットホルダ６には、スパッタ放電用電力を印加する電源１２が接続されている。電源１２によりターゲットホルダ６に電圧が印加されると、放電が開始され、スパッタ粒子が基板１０に堆積される。
【００２３】
なお、本実施形態においては、図１に示すスパッタ成膜装置１は、基板１０の斜め上方にターゲット４が配置されているが、例えば、ターゲット４が基板１０の上方に配置されたものであってもよい。また、ＤＣ電源を備えているが、これに限定されるものではなく、例えば、ＲＦ電源を備えていてもよい。ＲＦ電源を用いた場合は電源１２とターゲットホルダ６との間に整合器を設置する必要がある。ターゲット４とターゲットホルダ６との間に設置されているバックプレート５は、Ｃｕ等の金属から出来ており、ターゲット４を保持している。
【００２４】
また、真空チャンバー２内には、基板１０を載置するための基板ホルダ７と、基板ホルダ７とターゲットホルダ６の間に設けられた基板シャッター１９と、基板シャッター１９を開閉駆動する基板シャッター駆動機構２４とを備えている。ここで、基板シャッター１９は、基板ホルダ７の近傍に配置され、基板ホルダ７とターゲットホルダ６との間を遮蔽する閉状態、または基板ホルダ７とターゲットホルダ６との間を開放する開状態にするための遮蔽部材として機能する。
【００２５】
基板ホルダ７の面上（基板保持面７ａ）に保持された基板１０の外縁の上側を覆うように、リング形状を有するマスク３１が設けられている。また、マスク３１の周囲には、マスク３１の側面を囲むように略円筒形状のシールド３３が設けられている。マスク３１は、基板ホルダ７上に保持された基板１０の成膜面以外の場所へスパッタ粒子が付着することを防止する。ここで、成膜面以外の場所とは、マスク３１によって覆われる基板ホルダ７の表面のほかに、基板１０の外縁部分、側面、裏面が含まれる。また、シールド３３は、基板ホルダ７やマスク３１へのスパッタ粒子の付着を軽減するとともに、後述のように、マスク３１を支持している。
【００２６】
基板ホルダ７には、基板ホルダ７を回転及び上下動させるための基板ホルダ駆動機構２２が設けられている。そして、マスク３１は、基板ホルダ７及び基板ホルダ７上に保持された基板１０に対して精度よく位置決めされる必要がある。本実施形態においては、基板ホルダ７とマスク３１などの部材から、配設位置を精度よく再現するためのマスク位置決め機構が構成されている。
【００２７】
以下に、図２乃至１３に基づいて本実施形態に係るマスク位置決め機構について説明する。なお、 図２は、搬送位置でのマスク位置合わせ機構の概略図（部分断面図）であり、基板ホルダ７の基板保持面７ａに搬送機構によって基板１０を配設する際の、基板ホルダ７とマスク３１とシールド３３の位置関係を示している。このとき、基板１０の成膜面以外の場所への成膜を防ぐためのマスク３１は、シールド３３の下端部の屈曲部分３３ａに係止され、基板ホルダ７上に基板１０を搬送可能な位置に保持されている。
【００２８】
なお、基板１０の搬送機構としては、例えば、基板搬送ロボットが挙げられる。また、図２乃至１３においては、基板ホルダ７の基板保持面７ａの所定位置に基板１０が保持されている状態であるが、図面の複雑化を避けるために基板１０を不図示としている。
【００２９】
基板ホルダ７にはテーパピン３５（位置決めピン）が、基板保持面７ａの外縁側に９０°間隔で４箇所に取り付けられている。テーパピン３５としては、長いテーパピン３５ａ（第１テーパピン）と短いテーパピン３５ｂ（第２テーパピン）の高さの異なる２種類がある。基板ホルダ７の基板保持面７ａの中心部を挟んで向かい合う（対峙する）一対のテーパピン３５（３５ａ若しくは３５ｂ）が、同じ高さのものになるように選択されている。
【００３０】
マスク３１のテーパピン３５と対向する部分には、溝３７がそれぞれ形成されている。溝３７は略矩形断面に形成され、テーパピン３５と溝３７の間隙（クリアランス）は、基板ホルダ７とマスク３１との位置関係を高精度且つ再現性良く定めるように調整されている。
【００３１】
図３は、成膜位置でのマスク位置合わせ機構の概略図（部分断面図）であり、基板ホルダ７が上昇し、マスク３１が基板ホルダ７のパッド３９上に載置された状態を示している。このとき、テーパピン３５が溝３７に挿入される。マスク３１と基板ステージ７との平面方向（Ｘ−Ｙ方向）の位置は、テーパピン３５と溝３７との嵌合によって決定される。テーパピン３５には、長いテーパピン３５ａと短いテーパピン３５ｂの２種類があるため、溝３７には長さの違いに応じて異なるタイミングでそれぞれのテーパピン３５ａ，３５ｂが挿入されることになる。
【００３２】
すなわち、先に、長いテーパピン３５ａが溝３７に挿入されることで、２つの長いテーパピン３５ａを結ぶ軸Ｘ上にマスク３１の位置が決定され、次に、短いテーパピン３５ｂが溝３７に挿入されることで、２つの短いテーパピン３５ｂを結ぶ軸Ｙ上にマスク３１の位置が決定される。また、マスク３１と基板ホルダ７との高さ方向（Ｚ方向）の位置はパッド３９の高さによって決定される。パッド３９の高さは、マスク３１と基板１０の間隔が所定寸法になるように設定されている。パッド３９を用いることにより、マスク３１と基板１０の接触がないので発塵をより少なくすることができる。
【００３３】
ここで、図４乃至６に基づいてテーパピン３５及び溝３７についてさらに説明する。図４（ａ）に長いテーパピン３５ａの斜視図を示す。長いテーパピン３５ａは、基板ホルダ７に付け根３６ａ側で接続され、先端部側にはテーパ面３６ｄが形成されている。後述するが、マスク３１と基板ホルダ７の中心が一致していない場合には、テーパ面３６ｄが溝３７の縁部分（角部）と接触することにより、テーパ面３６ｄに沿ってマスク３１の位置を調整することができる。
【００３４】
また、テーパ面３６ｄの基板ホルダ７側（付け根３６ａ側）には直線部３６ｃがあり、直線部３６ｃと付け根３６ａの間には、直径が細く加工された、くびれ部分３６ｂ形成されている。長いテーパピン３５ａは、ステンレスなどの金属若しくは絶縁性のセラミックから構成されている。テーパピン３５とパッド３９を絶縁材料（絶縁性のセラミックなど）で構成することでマスク３１を電気的にフローティングにすることができる。さらに、溝３７との摺接抵抗を下げるため、表面はＴｉＮ、ＤＬＣなどによってコーティングされると好適である。なお、長いテーパピン３５ａのテーパ面３６ｄは、図４（ｂ）示すように曲面であってもよい。
【００３５】
短いテーパピン３５ｂについては、拡大して図示しないが、図１１に示すように、基板ホルダ７に付け根３６ｇ側で接続され、先端部側にはテーパ面３６ｆが形成されており、付け根３６ｇ側とテーパ面３６ｆの間には直線部３６ｅが形成されている。また、本実施形態ではくびれ部分を有さない形状であるが、直線部３６ｅの付け根３６ｇ側にくびれ部分を形成しても良い。材質や表面処理は長いテーパピン３５ａと同様とすることができる。
【００３６】
図５は、テーパピン３５が挿入された状態のマスク３１を、基板ホルダ７の基板保持面７ａ上方側から見た断面図（図３のＡ−Ａ断面図）であり、溝３７とテーパピン３５の断面配置を示している。溝３７は、基板ホルダ７に保持された状態の基板１０の中心に対して、つまり、マスク３１の中心方向に対して細長い略矩形状の断面形状を有している。このような形状とすることで、マスク３１が熱膨張してもテーパピン３５は嵌合することができる。また、溝３７の幅方向には熱膨張は小さいため、長いテーパピン３５ａと短いテーパピン３５ｂは、それぞれ軸Ｘ上、軸Ｙ上にマスクの３１位置を精度良く決定することができる。
【００３７】
溝３７のＺ方向の断面（図２のＢ−Ｂ断面図）を図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。このように溝３７の角部（図６（ａ））は、Ｃ形状（図６（ｂ））やＲ形状（図６（ｃ））のように面取り加工をしてもよい。なお、マスク３１はテーパピン３５（３５ａ，３５ｂ）との接触による摩擦力にて妨げられずに動作するように、テーパ面３６ｄ，３６ｆの傾斜角度と面精度（表面処理）および溝３７の面精度（表面処理）や面取り加工などの角部の処理が選択されている。
【００３８】
次に、マスク３１の位置合わせ過程を図７乃至１３にて詳しく説明する。
まず、基板ホルダ７の上昇に伴い、長いテーパピン３５ａが溝３７に挿入される様子を図７乃至１０に示す。図７は、基板ホルダ７が搬送位置、すなわち、下降している状態であり、このとき、不図示の搬送機構によって基板１０が基板ホルダ７（基板保持面７ａ）の所定位置に配置される。
【００３９】
図８は、基板ホルダ７の上昇中のテーパピン３５ａとマスク３１の状態を示している。基板ホルダ７が上昇すると、長いテーパピン３５ａのテーパ面３６ｄが溝３７の角部に接触し、テーパ面３６ｄが溝３７の角部に摺接しながら基板ホルダ７が上昇することで、マスク３１を軸Ｘ上に配置する調芯機能を発揮させることができる。
【００４０】
図９と図１０に示すように、さらに基板ホルダ７が上昇すると、長いテーパピン３５ａは、溝３７に直線部３６ｃで接触するため、長いテーパピン３５ａはマスク３１に抗力を及ぼさない。この状態ではマスク３１は軸Ｘ上に配置されている。
【００４１】
基板ホルダ７が上昇し、短いテーパピン３５ｂが溝３７に挿入される様子を図１１乃至１３に示す。図１１は、図８に示したマスク３１の位置における短いテーパピン３５ｂの状態を示している。このとき、短いテーパピン３５ｂは、溝３７に接する位置に到達していない。よって、短いテーパピン３５ｂによるマスク３１への抗力は発生していない。
【００４２】
また、軸Ｘのみの単軸での調芯過程（図８参照）においてマスク３１が基板保持面７ａに対して傾いたとしても、長いテーパピン３５ａのくびれ部３６ｂによって、調芯時の摩擦力変化を最小に抑えることができる。そのため、長いテーパピン３５ａと溝３７とのアソビ（クリアランス）を最小にすることができる。
【００４３】
図１２は、図９に示したマスク３１の位置における短いテーパピン３５ｂの状態を示している。
短いテーパピン３５ｂは、短いテーパピン３５ｂのテーパ面３６ｆが溝３７の角部に接触し、基板ホルダ７の上昇に伴い、テーパ面３６ｆに溝３７の角部を摺接させることで、マスク３１を軸Ｙ上に配置する調芯機能を発揮させることができる。このとき、長いテーパピン３５ａによってマスク３１は軸Ｘ上への誘導が完了しているため（図９参照）、マスク３１へは一方向からの抗力しか及ぼされず、複雑な抗力の重なりは発生しない。
【００４４】
図１０及び図１３は、基板ホルダ７の上昇が完了した位置（成膜位置）でのマスク３１とテーパピン３５ａ，３５ｂの状態を示している。このとき、短いテーパピン３５ｂは、溝３７に対して直線部３６ｅが接触しているため、マスク３１は軸Ｙ上に位置している。また、長いテーパピン３５ａも、図９の状態から継続して、溝３７に対して直線部３６ｃが接触しているため、マスク３１は軸Ｘ上に位置している。よって、マスク３１と基板ホルダ７との位置関係が高精度に決定されている。なお、溝３７は、テーパピン３５の先端が接触しないような深さに設定されている。
【００４５】
本発明に係るマスク位置合わせ機構は、長さの異なるテーパピン３５ａ、３５ｂを主要な構成部材として備えており、基板１０を挟んで対峙する位置に同じ長さのテーパピン３５（３５ａまたは３５ｂ）が配置されている。このため、この一対のテーパピン３５を結ぶ線（軸Ｘまたは軸Ｙ）の平面上にマスク３１が調芯される過程が、テーパピン３５の長さ毎に２回行われる構成となっている。調芯の際には、テーパピン３５と溝３７が接触する、調芯の最初期に摩擦力の増加が発生し易い。この摩擦力の増加が複数箇所にて同時に発生すると、マスク３１に対する抗力が増加若しくは不安定になり、マスク３１が振動する原因となる。
【００４６】
仮にすべてのテーパ面３６ｄ，３６ｆが形成された高さが一致していると、Ｘ方向とＹ方向の調芯が同時に行われることになる。この場合、マスク３１にはＸ方向とＹ方向の抗力が同時に加わり複雑な応力状態が生じるため、マスク３１とテーパピン３５との間で振動や、かじりを生じやすい。
【００４７】
本発明はテーパピン３５の長さが異なるように（より正確には、テーパピン３５ａ、３５ｂに形成されたテーパ面３６ｄ，３６ｆの高さ領域が重ならないように）されたため、マスク３１には同期に複数方向の抗力が加わらない調芯機構である。すなわち、マスク３１に加わる抗力の位相（基板ホルダの移動範囲）をずらすことができるため、マスク３１のより正確な位置決め動作を実現することができる。
【００４８】
本発明の実施形態においては、マスク３１と基板ホルダ７の位置精度を±０．２５ｍｍ以下にすることができる。また図８から図１３における基板ホルダ７の上昇過程において、マスク３１に一時に加わる抗力を一方向に限定する構造になっているため、マスク３１若しくはテーパピン３５の振動が原因となるパーティクルの発生も低減することができる。本発明の実施形態においては、０．１６μm 以上のパーティクルの増加は観察されなかった。このため、本発明に係る成膜機構によれば、より高い歩留まりでの成膜処理が可能となり、生産性の向上や低コスト化に寄与することができる。
【００４９】
なお、本実施形態には、テーパピン３５が基板ホルダ７側に、溝３７がマスク３１側に形成されているが、テーパピン３５をマスク３１側に、溝３７を基板ホルダ７側に形成しても同様の効果が期待でき、マスク３１側が上下動する機構であっても同様である。また、本発明について記載した実施形態においては、テーパピン３５の数は４本とした実施形態を挙げたが、３本や５本以上として構成することもできる。
【００５０】
なお、本実施形態におけるマスク３１は、基板１０の外縁部分を被覆するように配設されるが、基板１０が配置される基板ホルダ７の周辺部分のみを被覆するように配設される構成であってもよい。特に、基板１０の成膜面への成膜面積をできるだけ大きくしたいわゆる全面成膜の場合、基板１０の直径とマスク３１の内径がほぼ同じか、又は基板１０の直径よりマスク３１の内径がわずかに大きいような場合にも、本発明に係るマスク位置合わせ機構は好適に適用できる。また、マスク３１が直接基板１０に接して配設される構成であってもよい。マスク３１を直接基板１０に接触させる構成とすることにより、基板外縁や裏面への成膜防止効果を高めることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１ スパッタ成膜装置
２ 真空チャンバー
３ マグネットホルダ
４ ターゲット
５ バックプレート
６ ターゲットホルダ
７ 基板ホルダ
８ 排気チャンバー
９ チムニー
１０ 基板
１２ 電源
１３ マグネット
１４ ターゲットシャッター
１９ 基板シャッター
２２ 基板ホルダ駆動機構
２３ ターゲットシャッター駆動機構
２４ 基板シャッター駆動機構
２８ ターボ分子ポンプ
２９ ドライポンプ
３１ マスク
３３ シールド
３３ａ 屈曲部分
３５ テーパピン（位置決めピン）
３５ａ 長いテーパピン（第１テーパピン）
３５ｂ 短いテーパピン（第２テーパピン）
３６ａ，３６ｇ 付け根
３６ｂ くびれ部
３６ｃ，３６ｅ 直線部
３６ｄ，３６ｆ テーパ面
３７ 溝
３９ パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持可能な基板ホルダと、
前記基板を挟んで前記基板ホルダ上に配置可能なマスクと、
前記基板ホルダ及び前記マスクのいずれか一方側に形成され、テーパ面が形成された複数のテーパピンと、
前記基板ホルダ及び前記マスクのいずれか他方側に形成され、前記テーパピンをそれぞれ挿入可能な溝とを備え、
複数の前記テーパピンとして、前記テーパ面が形成された領域が、前記テーパピンの長さ方向の位置に対して異なる複数種類を備えていることを特徴とするマスク位置合わせ機構。
【請求項２】
基板を保持可能な基板ホルダと、
前記基板を挟んで前記基板ホルダ上に配置可能なマスクと、
前記基板ホルダ及び前記マスクのいずれか一方側に形成され、先端部にテーパ面が形成された第１テーパピンと、
前記基板ホルダ及び前記マスクのいずれか一方側に形成され、先端部にテーパ面が形成されるとともに前記第１テーパピンよりも長さが短い第２テーパピンと、
前記第１テーパピン若しくは前記第２テーパピンのそれぞれに対向して前記基板ホルダ及び前記マスクのいずれか他方側に形成され、前記第１テーパピン若しくは前記第２テーパピンを挿入可能な溝とを備え、
前記第１テーパピンの前記テーパ面が形成された領域と、前記第２テーパピンの前記テーパ面が形成された領域とは、前記テーパピンの長さ方向において重ならないように形成されていることを特徴とするマスク位置合わせ機構。
【請求項３】
前記第１テーパピンは、前記テーパ面の付け根側にくびれ部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のマスク位置合わせ機構。
【請求項４】
前記溝は、前記マスク若しくは前記基板ホルダの中心方向に対して細長い略矩形の断面形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマスク位置合わせ機構。
【請求項５】
前記第１テーパピンと前記第２テーパピンはいずれも、前記基板ホルダに保持された状態の前記基板を挟んで対峙する位置に配設され、
一対の前記第１テーパピンを結ぶ直線と、一対の前記第２テーパピンを結ぶ直線とが直交することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のマスク位置合わせ機構。
【請求項６】
前記テーパピンの表面は、ＴｉＮ、ＤＬＣによってコーティングされていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマスク位置合わせ機構。
【請求項７】
前記テーパピンは、絶縁性のセラミックから構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のマスク位置合わせ機構。
【請求項８】
請求項２乃至７のいずれか一項に記載のマスク位置合わせ機構を用いたマスク位置合わせ方法であって、
前記基板ホルダ上に前記基板を配置する第一ステップと、
前記第１テーパピンに形成されたテーパ面を前記溝の角部に摺接させながら、前記基板が配置された前記基板ホルダを前記マスク側に移動させる第二ステップと、
前記第２テーパピンに形成されたテーパ面を前記溝の角部に摺接させながら、前記基板が配置された前記基板ホルダを前記マスク側に移動させる第三ステップと、を備え、
前記第二ステップが行われる前記基板ホルダの移動範囲と、前記第三ステップが行われる前記基板ホルダの移動範囲は、重ならないことを特徴とするマスク位置合わせ方法。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のマスク位置合わせ機構を備えることを特徴とする真空処理装置。
【請求項１】
基板を保持可能な基板ホルダと、
前記基板を挟んで前記基板ホルダ上に配置可能なマスクと、
前記基板ホルダ及び前記マスクのいずれか一方側に形成され、テーパ面が形成された複数のテーパピンと、
前記基板ホルダ及び前記マスクのいずれか他方側に形成され、前記テーパピンをそれぞれ挿入可能な溝とを備え、
複数の前記テーパピンとして、前記テーパ面が形成された領域が、前記テーパピンの長さ方向の位置に対して異なる複数種類を備えていることを特徴とするマスク位置合わせ機構。
【請求項２】
基板を保持可能な基板ホルダと、
前記基板を挟んで前記基板ホルダ上に配置可能なマスクと、
前記基板ホルダ及び前記マスクのいずれか一方側に形成され、先端部にテーパ面が形成された第１テーパピンと、
前記基板ホルダ及び前記マスクのいずれか一方側に形成され、先端部にテーパ面が形成されるとともに前記第１テーパピンよりも長さが短い第２テーパピンと、
前記第１テーパピン若しくは前記第２テーパピンのそれぞれに対向して前記基板ホルダ及び前記マスクのいずれか他方側に形成され、前記第１テーパピン若しくは前記第２テーパピンを挿入可能な溝とを備え、
前記第１テーパピンの前記テーパ面が形成された領域と、前記第２テーパピンの前記テーパ面が形成された領域とは、前記テーパピンの長さ方向において重ならないように形成されていることを特徴とするマスク位置合わせ機構。
【請求項３】
前記第１テーパピンは、前記テーパ面の付け根側にくびれ部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のマスク位置合わせ機構。
【請求項４】
前記溝は、前記マスク若しくは前記基板ホルダの中心方向に対して細長い略矩形の断面形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のマスク位置合わせ機構。
【請求項５】
前記第１テーパピンと前記第２テーパピンはいずれも、前記基板ホルダに保持された状態の前記基板を挟んで対峙する位置に配設され、
一対の前記第１テーパピンを結ぶ直線と、一対の前記第２テーパピンを結ぶ直線とが直交することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のマスク位置合わせ機構。
【請求項６】
前記テーパピンの表面は、ＴｉＮ、ＤＬＣによってコーティングされていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のマスク位置合わせ機構。
【請求項７】
前記テーパピンは、絶縁性のセラミックから構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のマスク位置合わせ機構。
【請求項８】
請求項２乃至７のいずれか一項に記載のマスク位置合わせ機構を用いたマスク位置合わせ方法であって、
前記基板ホルダ上に前記基板を配置する第一ステップと、
前記第１テーパピンに形成されたテーパ面を前記溝の角部に摺接させながら、前記基板が配置された前記基板ホルダを前記マスク側に移動させる第二ステップと、
前記第２テーパピンに形成されたテーパ面を前記溝の角部に摺接させながら、前記基板が配置された前記基板ホルダを前記マスク側に移動させる第三ステップと、を備え、
前記第二ステップが行われる前記基板ホルダの移動範囲と、前記第三ステップが行われる前記基板ホルダの移動範囲は、重ならないことを特徴とするマスク位置合わせ方法。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のマスク位置合わせ機構を備えることを特徴とする真空処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
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【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−４６９７１（Ｐ２０１１−４６９７１Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９３７４８（Ｐ２００９−１９３７４８）
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
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