JP2002194538A - 多層膜の形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 要求される成膜層数に応じてスパッタ室を容
易に増減できるとともに、装置全体をコンパクトに纏め
ることが可能な、多層薄膜の形成装置を提供すること。 【解決手段】 複数個の単層膜成膜ユニット７１〜７７
と、基板３２を搬入あるいは搬出するためのロードアン
ロードユニット６０と、これらの各単層膜成膜ユニット
のロードロック開口部４７を気密に閉塞する真空蓋１７
と、この真空蓋を前記単層膜成膜ユニット間あるいは前
記単層膜成膜ユニットと前記ロードアンロードユニット
間で搬送する外部搬送機構７９と、この外部搬送機構に
設けられ、前記真空蓋および前記基板受皿が相互に接触
した際、前記基板受皿内の凹部により形成される密閉空
間を選択的に排気する排気機構５３、５４、５６、５７
とを具備し、この排気機構により前記密閉空間を排気
し、前記基板受皿を大気に触れることなく搬送するよう
に構成したことを特徴とする多層膜の形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は真空雰囲気中におい
て薄膜を連続的に多層形成する多層膜の連続形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクや半導体等のデバイスの製造
においては、基板上に２層以上の多層薄膜を形成するこ
とが要求される。

【０００３】この様な要求に応じる従来の成膜装置とし
て、クラスターツールと呼ばれる装置が知られている。
この装置は、ロボットを備えたセンターコントロール室
と呼ばれる搬送室の周囲に異なる材料の成膜を行う複数
の成膜室および表面に多層薄膜を形成するための基板を
収納したカセットを装置内に導入しあるいは成膜完了後
のカセットを装置から取り出すためのローディング・ア
ンローディング室を備えている。この装置においては、
カセットの装置内への導入あるいは装置からの取り出
し、カセットの各成膜室への搬入および搬出は全てセン
ターコントロール室に設置されたロボットにより行われ
る。

【０００４】多層薄膜を形成する他の装置としては、タ
クト送リタイプの製造装置が従来から使用されている。
この装置においては、間歇的な回転運動を行う単一の搬
送機構が設置された搬送室の周囲に、異なる材料の成膜
を行う複数の成膜室および表面に多層薄膜を形成するた
めの基板を収納したカセットを装置内に導入しあるいは
成膜完了後のカセットを装置から取り出すためのロード
ロック室を備えている。この装置においては、ロードロ
ック室から導入されたカセットは搬送室内に設置された
単一の搬送機構により、各成膜室に順次送られ多層膜が
積層形成される。

【０００５】しかしこのようなデバイスにおいては、常
に同数の多層薄膜を形成するわけではなく、それらの目
的に従って異なる層数の薄膜構造を採ることが一般的で
ある。従って、このような異なる層数の多層薄膜を形成
する装置はその層数に応じて異なる構造の成膜装置が用
いられた。

【０００６】このような多層薄膜の製造は、異なる材料
からなる薄膜層を一層ずつ積層形成するが、この製造過
程において大気に触れると汚染や酸化などにより所望の
特性を呈する品質の良い薄膜が得られないため、常に真
空雰囲気中において連続的に成膜を行う必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのような従来
のクラスターツール装置は、形成すべき多層薄膜の層数
に応じた数の成膜室を備えているため、多層膜の層数を
変更する場合、あるいは薄膜の材料を変更する場合等に
おいては、同じ装置を用いることはできない。仮に装置
を改造するとしても、ロボットを含めた成膜室の追加
は、高価な加工費用あるいは工費を要した。

【０００８】また、プロセス室の追加や削減を行う場
合、その工事期間中、生産を停止しなければならず、そ
の間の売上減は大きな損失をもたらす結果となった。

【０００９】他方、タクト送リタイプの製造装置におい
ても同様な問題があり、デバイスや、膜構造の変更のた
びに新たな真空装置を設計する必要がある。かかる設計
変更を請け負う製造装置メーカーにとっても膨大な労
力、費用を要し、しかも装置価格は多くを望めないこと
から、このような膜設計の変化に迅速で安価に対応でき
る製造装置が待望されていた。

【００１０】本発明は、要求される成膜層数に応じてス
パッタ室を容易に増減できるとともに、装置全体をコン
パクトに纏めることが可能な、多層薄膜の形成装置を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の多層膜の形成装
置は、成膜室、この成膜室に開口する成膜室開口部およ
び成膜すべき基板を搬入あるいは搬出するためのロード
ロック開口部を有する搬送機構室、前記基板を収納する
凹部が形成された基板受皿、この基板受皿を載置して前
記成膜室開口部およびロードロック開口部間で搬送する
内部搬送機構を備えた複数個の単層膜成膜ユニットと、
前記基板を搬入あるいは搬出するためのロードアンロー
ドユニットと、これらの各単層膜成膜ユニットの前記ロ
ードロック開口部を気密に閉塞する真空蓋と、この真空
蓋を前記単層膜成膜ユニット間あるいは前記単層膜成膜
ユニットと前記ロードアンロードユニットで搬送する外
部搬送機構と、この外部搬送機構に設けられ、前記真空
蓋および前記基板受皿が相互に接触した際、前記基板受
皿内の凹部により形成される密閉空間を選択的に排気す
る排気機構とを具備し、この排気機構により前記密閉空
間を排気し、前記基板受皿を大気に触れることなく搬送
するように構成したことを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明の多層膜の形成装置において
は、前記複数個の単層膜成膜ユニットおよび前記ロード
アンロードユニットは環状に配置され、前記外部搬送機
構は、前記環状に配置された単層膜成膜ユニットおよび
ロードアンロードユニットのほぼ中心に配置された回転
軸の周りに放射状に延長された複数本のアームを備えた
マルチアーム型搬送機構であることを特徴とするもので
ある。

【００１３】さらに、本発明の多層膜の形成装置におい
ては、前記排気機構は、密閉空間に一端が開口し、他端
が前記真空蓋を貫通して前記外部搬送機構のアーム部に
延長配置された第１の排気用細管と、この第１の排気用
細管の他端が接続された第１のポート、大気に開放され
る第２のポートおよび第３のポートを備えた三方弁と、
この三方弁の前記第３のポートに一端が接続され、他端
は前記外部搬送機構のアーム部に沿って延長配置された
第２の排気用細管と、この第２の排気用細管に接続さ
れ、前記外部搬送機構に設置された真空ポンプとから構
成されるであることを特徴とするものである。

【００１４】さらに、本発明の多層膜の形成装置は、成
膜室、この成膜室に開口する成膜室開口部および成膜す
べき基板を搬入あるいは搬出するためのロードロック開
口部を有する搬送機構室、前記基板を収納する凹部が形
成された基板受皿、この基板受皿を載置して前記成膜室
開口部およびロードロック開口部間で搬送する内部搬送
機構を備えた複数個の単層膜成膜ユニットと、前記基板
を真空容器内に設けた内部搬送機構により搬送する基板
搬送ユニットと、前記各単層膜成膜ユニットの前記ロー
ドロック開口部を気密に閉塞する真空蓋と、この真空蓋
を前記単層膜成膜ユニット間あるいは前記単層膜成膜ユ
ニットと前記基板搬送ユニット間で搬送する外部搬送機
構と、この外部搬送機構に設けられ、前記真空蓋および
前記基板受皿が相互に接触した際、前記基板受皿内の凹
部により形成される密閉空間を選択的に排気する排気機
構とを具備し、この排気機構により前記密閉空間を排気
し、前記基板受皿を大気に触れることなく搬送するよう
に構成したことを特徴とするものである。

【００１５】また、本発明の多層膜の形成装置は、成膜
室、この成膜室に開口する成膜室開口部および成膜すべ
き基板を搬入あるいは搬出するためのロードロック開口
部を有する搬送機構室、前記基板を収納する凹部が形成
された基板受皿、この基板受皿を載置して前記成膜室開
口部およびロードロック開口部間で回転搬送する内部搬
送機構を備えた複数個の単層膜成膜ユニットと、前記基
板を搬入あるいは搬出するためのロードアンロードユニ
ットと、前記基板を真空容器内に設けた内部搬送機構に
より搬送する基板搬送ユニットと、前記各単層膜成膜ユ
ニットの前記ロードロック開口部を気密に閉塞する真空
蓋と、この真空蓋を前記単層膜成膜ユニット間、前記単
層膜成膜ユニットと前記ロードアンロードユニット間あ
るいは前記単層膜成膜ユニットと前記基板搬送ユニット
間で搬送する外部搬送機構と、この外部搬送機構に設け
られ、前記真空蓋および前記基板受皿が相互に接触した
際、前記基板受皿内の凹部により形成される密閉空間を
選択的に排気する排気機構とを具備し、この排気機構に
より前記密閉空間を排気し、前記基板受皿を大気に触れ
ることなく搬送するように構成したことを特徴とするも
のである。

【００１６】また、本発明の多層膜の形成装置において
は、前記各単層膜成膜ユニットおよび前記基板搬送ユニ
ットは、その水平断面がほぼ矩形の真空容器で構成され
るとともに、前記各単層膜成膜ユニットは前記基板搬送
ユニットの周囲に隣接配置され、前記外部搬送機構は回
転軸の周りに放射状に延長された複数本のアームを備え
たマルチアーム型搬送機構であることを特徴とするもの
である。

【００１７】さらに、本発明の多層膜の形成装置におい
ては、前記密閉空間に一端が開口し、他端が前記真空蓋
を貫通して前記外部搬送機構のアーム部に延長配置され
た第１の排気用細管と、この第１の排気用細管の他端が
接続された第１のポート、大気に開放される第２のポー
トおよび第３のポートを備えた三方弁と、この三方弁の
前記第３のポートに一端が接続され、他端は前記外部搬
送機構のアーム部に沿って延長配置された第２の排気用
細管と、この第２の排気用細管に接続され、前記外部搬
送機構に設置された真空ポンプとから構成されるである
ことを特徴とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図面によ
り詳細に説明する。

【００１９】図１は本発明に用いられる単層成膜ユニッ
トの外観を示す斜視図であり、図２はその上面図であ
る。この単層成膜ユニットの基本的構成は従来から広く
用いられている枚葉式スパッタ装置と同じであり、真空
排気室１１、搬送機構室１２、スパッタモジュール１３
および外部搬送機構１４から構成されている。真空排気
室１１はほぼ縦長の直方体形状の容器であり、内部に真
空ポンプ、排気装置あるいは電源等（図示せず）が収納
されている。搬送機構室１２は真空排気室１１の上部に
配置されたほぼ横長の直方体形状の真空容器で、内部に
は後述する搬送機構が収納されている。スパッタモジュ
ール１３は搬送機構室１２の上部に配置された断面がほ
ぼ円形の真空容器で、内部に後述する成膜室であるスパ
ッタ室あるいは磁界発生装置等が収納されている。この
スパッタモジュール１３の上部には、外部から開閉可能
なスパッタ室蓋体１５が設けられている。外部搬送機構
１４は、搬送機構室１２の端部に設けられた回転駆動装
置１６、この回転駆動装置１６により水平面内で回転駆
動されるアーム１７およびこのアーム１７の両端に設け
られた真空蓋１８、１９から構成されている。この外部
搬送機構１４には、また、後述する被膜を形成する基板
を吸着搬送するための真空ポンプ５６が設けられてい
る。

【００２０】図３は図１および図２に示した単層成膜ユ
ニットの構成を示す断面図であり、図４はその一部を拡
大して示す断面図、図５は本発明に用いられるロードア
ンロードテーブルの構成を示す断面図である。搬送機構
室１２は図２に破線１２−１で示すように、水平断面が
ほぼ円形の内周面を有する密閉容器で、その内部に内部
搬送機構２１が設けられている。内部搬送機構２１は搬
送機構室１２の底部を貫通して垂直方向に設けられた回
転軸２２とこの上端部に設けられた水平アーム２３によ
り構成されている。水平アーム２３の両端には環状部２
４、２５が形成され、それぞれに円板状のサセプター２
６、２７が嵌合支持される。サセプター２６、２７には
それぞれ上面に凹部が形成されこの凹部に同じく円形の
基板受け皿２８、２９が載置される。これらのサセプタ
ー２６、２７はまた、その上面の周囲にＯリングのよう
な気密シール部２６ａ、２７ａが設けられている。基板
受け皿２８、２９はそれぞれその上面に凹部３０、３１
が形成されており、これらの凹部内にその表面に多層薄
膜を形成する基板３２、３３が収納される。

【００２１】内部搬送機構２１の水平アーム２３の両端
環状部２４、２５の下方には、搬送機構室１２の底部を
貫通して垂直方向に設けられたプッシャー３４、３５が
設けられている。これらのプッシャー３４、３５は搬送
機構室１２の外部下方に設けられたシリンダー機構（図
示せず）により、上下運動を行い、それらの径大の頂部
によりサセプター２６、２７を水平アーム２３の両端環
状部２４、２５から上方に押し上げ、あるいは元の位置
に戻す。

【００２２】搬送機構室１２の上部にはスパッタ室４１
が設けられている。このスパッタ室４１は、図２に示さ
れるように、水平断面がほぼ円形の内周面を有する真空
容器であり、その内周面の一部が搬送機構室１２を形成
するほぼ円形の内周面からはみ出すような位置関係に配
置されている。このスパッタ室４１は、また、その底部
の開口４２を介して搬送機構室１２に連通しており、そ
の側部には排気口４３が設けられている。この排気口４
３には真空ポンプ４４が連結され、スパッタ室４１およ
び搬送機構室１２の排気を行う。スパッタ室４１の上部
には、円盤状のターゲット４５が設けられ、その上には
磁界発生装置４６が設けられている。これらのスパッタ
室４１、ターゲット４５および磁界発生装置４６等は図
１に示したスパッタモジュール１３を構成している。な
お、この図では、図１の外部から開閉可能な蓋体１５は
省略されている。

【００２３】搬送機構室１２の上部には、スパッタ室４
１と反対側の位置にロードロック室開口部４７が形成さ
れている。後述するように、被膜が形成される前の基板
はこのロードロック室開口部４７を介して搬送機構室１
２に導入され、被膜が形成された後の基板もロードロッ
ク室開口部４７を介して搬送機構室１２の外部に取り出
される。したがって、このロードロック室開口部４７下
部の搬送機構室１２部分をロードロック室と呼ぶものと
する。

【００２４】この開口部４７は図１に示した外部搬送機
構１４のアーム１７の両端に設けられた真空蓋１８、１
９の一方により密閉される。外部搬送機構１４のアーム
１７の一端に設けられた真空蓋１８の下面は、サセプタ
ー２６上の基板受皿２９の上面に例えばＯリングのよう
なシール部材５１を介在させて接触する。図４にこの状
態を拡大して示すように、真空蓋１８の下面と基板受皿
２９の上面とは相互に気密に接触することにより、基板
受皿２９上面に形成された凹部３１は密閉空間５２を形
成する。この密閉空間５２には第１の排気用細管５３の
一端が開口するように配置され、他端は真空蓋１８を貫
通して外部搬送機構１４のアーム１７部に延長される。
アーム１７部には三方弁５４が設置されており、その第
１のポート５４−１に第１の排気用細管５３の一端が接
続されている。三方弁５４の第２のポート５４−２は大
気に開放されており、第３のポート５４−３には第２の
排気用細管５５の一端が接続されている。これらの第１
乃至第３のポート間における空気の流れは弁切替機構
（図示せず）により切替えられる。第２の排気用細管５
５の他端はアーム１７の中央部まで延長されている。

【００２５】第２の排気用細管５５はその中央部で分岐
され、たとえばターボ分子ポンプのような真空ポンプで
ある気密空間排気用真空ポンプ５６に接続されている。
この真空ポンプ５６は三方弁５４および第１の排気用細
管５３を介して基板受皿２９上面に形成された密閉空間
５２を排気する。なお、第５図に示されるように、外部
搬送機構１４のアーム１７の他端に設けられた真空蓋１
９の構成は真空蓋１８の構成と同一であるため、説明は
省略する。また、外部搬送機構１４の回転駆動装置１６
は駆動用モータ１６−１およびインデックス機構１６−
２から構成され、駆動用モータ１６−１の回転をインデ
ックス機構１６−２を介してアーム１７に伝達される。
このインデックス機構１６−２はアーム１７の回転角を
所定の角度ずつ間歇的に回転するように制御するととも
に、アーム１７全体を上下方向に往復運動させる。

【００２６】外部搬送機構１４のアーム１７の他端に設
けられた真空蓋１９の近傍には第５図に示されるよう
に、円盤状のロードアンロードテーブル６０が配置され
ている。このロードアンロードテーブル６０は垂直な回
転軸６１により水平面内で回転するとともに、このテー
ブル６０には基板受け皿２８´、２９´を収納する円形
の凹部６２、６３が回転軸６１に対して対称位置に形成
されている。これらの凹部６２、６３にはまた、それら
の中心部に貫通孔６４、６５が形成されておりこれらの
貫通孔６４、６５を介して上端に径大部が形成されたプ
ッシャー６６、６７が上下方向に往復運動可能に設けら
れている。プッシャー６６、６７はロードアンロードテ
ーブル６０の回転に対し、所定の回転位置に設置されて
いる。

【００２７】なお、外部搬送機構１４の駆動用モータ１
６−１の回転はインデックス機構１６−２を介してアー
ム１７に伝達される。このインデックス機構１６−２は
アーム１７の回転角を所定の角度ずつ間歇的に回転する
ように制御するとともに、アーム１７全体を上下方向に
往復運動させる。

【００２８】図６は本発明の多層膜形成装置の全体構成
を示す上面図である。この装置は、図１乃至図４に示し
た構造の単層成膜ユニット（以下成膜ユニットとい
う。）を複数個、例えば７個、を環状に配置したもので
ある。この環状配列された成膜ユニット７１〜７７の一
部には図５に示すロードアンロードテーブル６０が１台
挿入されている。

【００２９】環状配列された成膜ユニット７１〜７７の
中心部にはマルチアーム外部搬送機構７９が設置されて
いる。この外部搬送機構７９は回転軸８０の周囲に放射
状に伸びたアーム８１〜８４から構成されている。これ
ら４本のアーム８１〜８４は、図１乃至図３に示す外部
搬送機構１４のアーム１７に相当し、これらの両端には
それぞれ図１に示したような真空蓋１８、１９が設けら
れている。回転軸８０は、図３に示したインデックス機
構１６−２により４本のアーム８１〜８４を所定の角
度、例えば、４５度ずつ間歇回転させる。そして図では
省略されているが、これらの４本のアーム８１〜８４に
はそれぞれ図３に示したような第１の排気用細管５３、
第２の排気用細管５５、真空ポンプ５６および三方弁５
４が設けられており、これらの基真空蓋１８、１９とと
もに形成される基板受皿２９上面に形成された密閉空間
５２を排気するように構成されている。

【００３０】次にこの様に構成された本発明の多層膜形
成装置の動作を説明する。まず、ロードアンロードテー
ブル６０には、アンロード側、すなわち、成膜ユニット
７７から排出された、多層膜の製造が完了した基板を収
納した基板受皿６２（図１、図２の２８、２９、２８
´、２９´に相当）が載置される。次いで、テーブル６
０が１８０度回転し、基板受け皿６３の位置において、
図示しない基板移載機構により内部の基板が矢印６８−
１に示すように、テーブル６０外に搬出される。そし
て、基板移載機構により、新しい基板が矢印６８−２に
示すように基板受け皿６３上に移載され、テーブル６０
を再び１８０度回転し、基板受け皿を外部搬送機構１４
側に搬送する。

【００３１】ロードアンロードテーブル６０に載置され
た未処理の基板の入った基板受け皿上には外部搬送機構
１４の搬送アーム８４が配置されている。ここで、図３
に示すように、外部搬送機構１４に設けた真空ポンプ５
６により真空蓋１９の下面と基板受皿６２上面との間に
形成された密閉空間５２を排気する。これにより、基板
受皿６２は真空蓋１９に吸着され、外部搬送機構１４の
反時計方向の回転により、第１の成膜ユニット７１にお
けるロードロック室の開口部４７に搬送される。この状
態は、図６のアーム８１により示されるものとする。こ
こで外部搬送機構１４はそのインデックス機構１６−２
によりアーム８１を下降させ、真空蓋１８をロードロッ
ク室の開口部４７に嵌合し閉塞する。この状態は、図３
においては、真空蓋１８および基板受皿２９として示さ
れている。

【００３２】この状態で図３に示すように、搬送機構室
１２内のプッシャー３５が上昇し、内部搬送機構１４の
環状部２５に載置されたサセプター２７を上昇させ、真
空蓋１８に吸着された基板受皿２９を受け止める。次い
で、図４に示すように、外部搬送機構１４に設けた三方
弁５４を切り替え、第１の排気用細管５３を大気に開放
し、基板受皿２９上面に形成された密閉空間５２内に大
気を導入する。これにより基板受皿２９は真空蓋１８か
ら分離される。プッシャー３５は下降し、サセプター２
７に支持された基板受皿２９は内部搬送機構２１のアー
ム２３端部の環状部２５に載置される。次いで内部搬送
機構１４はそのアーム２３が回転軸２２の周りに回転
し、基板受皿２９はスパッタ室４１下部に搬送される。
この状態は図３においては、基板３２、基板受け皿２８
およびサセプター２６として示されている。

【００３３】この状態でプッシャー３４が上昇し、基板
受け皿２８を支持するサセプタ２６をスパッタ室４１の
底部開口４２の位置まで押し上げ、基板受け皿２８に収
納された基板３２上面に対して成膜処理が行われる。成
膜処理が完了した後、基板３２を収納した基板受け皿２
８はサセプタ２６とともに、プッシャー３４によりアー
ム２３の環状部２４に戻される。そして内部搬送機構２
１により再びロードロック室の開口部４７下方位置に搬
送される。

【００３４】ここで再び、プッシャー３５が上昇し、基
板受皿２９を真空蓋１８の下面に接触させる。この状態
において、再び、外部搬送機構１４に設けた真空ポンプ
５６により真空蓋１８の下面と基板受皿２９上面との間
に形成された密閉空間５２を排気する。これにより、基
板受皿２９は真空蓋１８に吸着され、図４に示すマルチ
アーム外部搬送機構７９のアーム８１により第２の成膜
ユニット７２に搬送される。図６ではこの状態をアーム
８２として示している。

【００３５】第２の成膜ユニット７２においては、前述
と同様な動作により、第１の成膜ユニット７１で基板上
面に形成された第１層の薄膜層上に第２の薄膜層が形成
される。第２の成膜ユニット７２による成膜処理が完了
した基板３２は同様に、マルチアーム外部搬送機構７９
のアーム８２により第３の成膜ユニット７３に搬送され
る。図６ではこの状態をアーム８３として示している。
以下同様な動作が繰り返されると、ロードアンロードテ
ーブル６０には第７の成膜ユニット７７により第７層目
の薄膜が形成された基板がアーム８３によって搬送され
る。そして多層膜の形成が完了した基板は、図示しない
基板移載機構により矢印６８−１の方向に取り出され
る。

【００３６】ところで、各成膜ユニット７１〜７７で
は、成膜処理前の基板受け皿がスパッタ室に搬入される
と同時ににその直前に成膜処理された基板受け皿がロー
ドロック室開口部４７に搬出され待機する。これらの待
機中の基板受け皿は、マルチアーム外部搬送機構７９の
各アーム８１〜８３により同時に隣の成膜ユニットに搬
送される。搬送された基板受け皿は、すでにスパッタ室
内に搬入されている基板の成膜処理の完了を待機する。

【００３７】このようにマルチアーム外部搬送機構７９
は、基板受け皿を真空に保持したまま各成膜ユニット７
１〜７７間を同時に移送する。すなわち、上記のような
本発明の搬送機構を使用することにより、成膜処理中の
基板を大気に触れることなく真空に保持したまま各成膜
ユニット７１〜７７間を搬送することができる。

【００３８】また、上記本発明の多層膜の連続形成装置
によれば、従来広く普及している単層膜形成用の枚葉式
スパッタ装置からなる成膜ユニットを成膜すべき被膜層
に対応した台数だけ配列した、簡単な構造の装置により
構成することができる。

【００３９】なお、上記の実施形態においては、図示し
ないが、成膜処理工程の実行ための制御系はユニット毎
に形成されており、各ユニットの制御系相互間の通信で
装置全体の制御を行うように構成されている。このた
め、ソフトの設計費やソフトのデバッグ時間を大幅に削
減することができ、この面からも従来の多層膜形成装置
に比較して、遥かに安いコストで装置を製作することが
できる。

【００４０】図７は本発明の第２の実施形態である多層
膜形成装置を示す上面図である。この多層膜形成装置
は、３個の成膜ユニット８５、８６、８７がロードアン
ロードテーブル８８とともに、マトリクス状に配置され
ている。図８は各成膜ユニット８５、８６、８７の構成
を示す上面図である。これらの各ユニットは水平断面が
ほぼ正方形の外周面を有する真空容器で構成されている
が、図１および図２に示された成膜ユニットとは搬送機
構室１２およびスパッタモジュール１３の配置が異なっ
ている。すなわち、搬送機構室１２およびスパッタモジ
ュール１３はそれらの内周面を形成する円形の中心が搬
送機構室１２の外周を形成する正方形の対角線上に配置
されている。そして、搬送機構室１２内のロードロック
室開口部４７も前記対角線上に配置されている。また、
回転駆動装置１６は、搬送機構室１２外周を形成する正
方形の１隅はカットされ、これによって形成される平坦
な角部１２−２に回転駆動装置１６が固定される。

【００４１】３個の成膜ユニット８５、８６、８７は、
また、それらのロードロック室開口部４７が、これらの
マトリクス配置の中心に近くなるように配置されてい
る。そしてこのマトリクス配置の中心には、マルチアー
ム型外部搬送機構８８の回転軸８８−１が配置されてい
る。マルチアーム型外部搬送機構８８は２本のアーム８
８−２、８８−３を備えており、これらは互いに直交す
るように回転軸８８−１に固定されている。これらのア
ーム８８−２、８８−３の両端には、それぞれ、図６に
示す外部搬送機構８０と同様に、真空蓋１８、１９が固
定されている。これらの真空蓋１８、１９は、図６に示
した多層膜形成装置と同様に、図示しないが、成膜ユニ
ット８５、８６、８７内の基板受皿上面との間に密閉空
間を形成し、これらの密閉空間は、外部搬送機構８８に
設けた気密空間排気用真空ポンプにより、選択的に排気
される。

【００４２】このように構成された多層膜形成装置にお
いは、図６に示した多層膜形成装置と同様に、矢印６８
−１に示すように、図示しないが新たな基板がロードア
ンロードテーブル６０上に移載される。この基板は第１
のアーム８８−１に設けられた真空蓋１８により吸着さ
れ、マルチアーム型外部搬送機構８８の時計方向の間歇
的な回転により、第１の成膜ユニット８５のロードロッ
ク室開口部４７に搬送される。第１の成膜ユニット８５
内では第１層の被膜が基板表面に形成される。この基板
は外部搬送機構８８の第２のアーム８８−２に固定され
た真空蓋１８に吸着され、第２の成膜ユニット８６のロ
ードロック室開口部４７に搬送される。第２の成膜ユニ
ット８６内では第２層の被膜が基板表面に形成される。
第２層の被膜が形成された基板は、同様に、外部搬送機
構８８により第３の成膜ユニット８７に搬送され、この
内部で第３層の被膜が基板表面に形成される。この基板
は外部搬送機構８８により、ロードアンロードテーブル
６０上に搬送され、矢印６８−２に示されるように、ロ
ードアンロードテーブル６０から取り出される。なお、
第１の成膜ユニット８５と第３の成膜ユニット８７の位
置を交換すれば、外部搬送機構８８の回転方向を反時計
方向としてもよい。

【００４３】この実施形体の多層膜形成装置は、装置全
体の占有面積が小さくでき、簡単な装置構成により、３
層膜形成装置が獲られる。

【００４４】図９は本発明の第３の実施形態である多層
膜形成装置を示す上面図である。この実施形態において
は、図７および図８に示された成膜ユニットと同じ構造
の第１乃至第４の成膜ユニット９１〜９４が基板搬送ユ
ニット９５の周囲に配置されている。基板搬送ユニット
９５は、その水平断面が成膜ユニット９１〜９４とほぼ
同じ大きさの正方形状の筐体を有している。この基板搬
送ユニット９５の上面には、２個のほぼ円形の基板搬送
用開口９６、９７が対角線上に配置されている。基板搬
送ユニット９５の内部には、図示されてはいないが、図
３に示した内部搬送機構２１と同様な搬送機構が設けら
れている。そして、基板搬送ユニット９５には図３に示
したスパッタ室４１は設けられておらず、内部搬送機構
のみが設けられている。ロードアンロードテーブル６０
は図５に示したロードアンロードテーブル６０と同じ構
造を備えている。

【００４５】マトリクス状に配置された第１の成膜ユニ
ット９１、基板搬送ユニット９５、第４の成膜ユニット
９４およびロードアンロードテーブル６０の中心には、
第１のマルチアーム型外部搬送機構９８が設けられてい
る。また、同じくマトリクス状に配置された、第２の成
膜ユニット９２、基板中継ユニット９９、第３の成膜ユ
ニット９３および基板搬送ユニット９５の中心には、第
２のマルチアーム型外部搬送機構１００が設けられてい
る。第１および第２のマルチアーム型外部搬送機構９
８、１００はそれぞれ２本のアーム９８−１、９８−
２、１００−１、１００−２を備えている。これらのア
ーム９８−１、９８−２、１００−１、１００−２は、
また、アームの両端にそれぞれ真空蓋１８、１９を備え
ている。これらの第１および第２のマルチアーム型外部
搬送機構９８、１００はそれぞれのアームを９０度ずつ
間歇的に回転させる点を除き、図７のマルチアーム外部
搬送機構８８と同様な構造を備えている。したがって、
また、これらは図３および図４に示されるような外部搬
送機構１４とほぼ同一の具体的な構造の構造を備えてい
る。なお、基板中継ユニット９９は、第２のマルチアー
ム型外部搬送機構１００の間歇的な回転の際、これによ
って搬送される基板受皿を一時的に真空状態に保持する
ために配置されている。

【００４６】図１０はこの基板中継ユニット９９の概略
構成を示す断面図である。図のように、この基板中継ユ
ニット９９は、上面に基板中継開口部９９−１を有する
真空容器であり、その内部には、基板受皿を一時的に載
置するテーブル９９−２が固定されている。この基板受
皿載置テーブル９９−２の中心部には貫通孔９９−３が
形成されており、この貫通孔９９−３を介してプッシャ
ー９９−４がピストン機構９９−５により上下に往復運
動する。

【００４７】第１のマルチアーム型外部搬送機構９８
は、その間歇回転により、ロードアンロードテーブル６
０、第１の成膜ユニット９１および基板搬送ユニット９
５の順に基板を搬送する。すなわち、ロードアンロード
テーブル６０の円形凹部６２上に、矢印６８−２に示さ
れるように、新たな基板を収納した基板受皿（図示せ
ず）を導入する。この基板受皿はロードアンロードテー
ブル６０の１８０度回転により、円形凹部６３の位置に
搬送される。第１のマルチアーム型外部搬送機構９８に
おける第１のアーム９８−１に設けられた真空蓋１８
は、円形凹部６３の位置に搬送された基板受皿を接触さ
せ、これによって形成される気密空間（図示せず）を排
気することにより基板受皿を吸着する。その後、第１の
マルチアーム型外部搬送機構９８を時計方向に９０度回
転し、第１の成膜ユニット９１のロードロック室開口部
４７に搬送する。ここで、第１の成膜ユニット９１はロ
ードロック室開口部４７を開いて基板受皿をロードロッ
ク室内に導入し、内部搬送機構により、スパッタモジュ
ール１３内のスパッタ室に搬送する。ここで、基板に第
１層の被膜を形成する。第１層の被膜が形成された基板
は基板受皿に収納された状態で、第１のマルチアーム型
外部搬送機構９８における第２のアーム９８−２に設け
られた真空蓋１８により、再びロードロック室開口部４
７から取り出される。そして第１のマルチアーム型外部
搬送機構９８を再び時計方向に９０度回転することによ
り、第１層の被膜が形成された基板が収納された基板受
皿は、基板搬送ユニット９５の基板搬送用開口９６を介
して基板搬送ユニット９５内に導入される。基板搬送ユ
ニット９５は内部搬送機構（図示せず）により、基板受
皿を真空の基板搬送ユニット９５内で回転移動し、基板
搬送用開口９７部に搬送する。

【００４８】第２のマルチアーム型外部搬送機構９９
は、基板搬送ユニット９５の基板搬送用開口９７を介し
て基板受皿を取り出し、その間歇回転により、第２の成
膜ユニット９２のロードロック室開口部４７に搬送す
る。第２の成膜ユニット９２は、第１層の被膜が形成さ
れた基板が収納された基板受皿をロードロック室開口部
４７から内部に導入し、第２層の被膜を形成する。第２
層の被膜が形成された基板が収納された基板受皿は、再
び、第２のマルチアーム型外部搬送機構９９における第
１のアーム１００−１に設けられた真空蓋１８により、
ロードロック室開口部４７から外部に取り出される。外
部に取り出された基板受皿は、基板中継ユニット９９の
開口部９９−１から内部に導入される。基板受皿がプッ
シャー９９−４の往復運動により、基板中継ユニット９
９の内部の基板受皿載置テーブル９９−２上に載置され
ている。この状態においては、基板中継ユニット９９の
開口部９９−１は真空蓋１８により気密に閉塞されてお
り、内部は真空に保たれる。第２のマルチアーム型外部
搬送機構９９は、間歇回転運動の次の周期において、基
板中継ユニット９９内のプッシャー９９−４により、基
板受皿は再び上昇され、真空蓋１８に吸着され、第３の
成膜ユニット９３のロードロック室開口部４７に搬送さ
れる。そして基板受皿は、第３の成膜ユニット９３内に
導入され、ここで基板受皿内の基板表面には第３層の被
膜が形成される。

【００４９】第３層の被膜が形成された基板は、基板受
皿内に収納されてロードロック室開口部４７を介して、
第２のマルチアーム型外部搬送機構１００により取り出
され、その時計方向の回転運動により、基板搬送ユニッ
ト９５の基板搬送用開口９７部に搬送される。

【００５０】基板搬送ユニット９５は、第３層の被膜が
形成された基板を収納した基板受皿を基板搬送用開口９
７から内部に導入し、内部搬送機構により他の基板搬送
用開口９６部に搬送する。この基板受皿は、第１のマル
チアーム型外部搬送機構９８により基板搬送用開口９６
から外部に取り出され、その間歇的回転運動により、第
４の成膜ユニット９４のロードロック室開口部４７に搬
送される。そして基板受皿は、第４の成膜ユニット９４
内に導入され、ここで基板受皿内の基板表面には第４層
の被膜が形成される。

【００５１】４層の成膜が完了した基板は基板受皿に収
納された状態で、第１のマルチアーム型外部搬送機構９
８により第４の成膜ユニット９４から取り出され、ロー
ドアンロードテーブル６０の円形凹部６３上に搬送され
る。ロードアンロードテーブル６０は、基板受皿を１８
０度回転して、円形凹部６２に搬送し、ここで、基板受
皿から基板が取り出され、矢印６８−１に示されるよう
に、基板移載機構（図示せず）により、ロードアンロー
ドテーブル６０外へ取り出される。

【００５２】この実施形態によれば、上記のように２つ
の成膜ユニット毎に搬送ユニットを１台間に挟むことに
より、少ない占有面積により多層膜の形成が可能な装置
を実現することができる。

【００５３】また、第１の実施形態と同様に、成膜処理
工程の実行ための制御系はユニット毎に形成されてお
り、各ユニット間の制御系相互間の通信で装置全体の制
御が行えるようになっている。このため、ソフトの設計
費やソフトのデバッグ時間を大幅に削減することができ
る。

【００５４】本発明は以上説明した実施形態に限定され
るものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載された
発明の範囲内で種々の変形が可能である。

【００５５】第１の実施形態においては、基板搬送機構
としてマルチアーム外部搬送機構７９を用いたが、マル
チアームの代わりに周辺部に真空蓋を固定した回転円盤
状の搬送機構を用いてもよい。

【００５６】また、基板受皿と真空蓋により形成される
気密空間を排気する手段として、図３に示されるよう
な、第１の排気用細管５３、第２の排気用細管５５、三
方弁５４および気密空間排気用真空ポンプ５６を用いた
が、図１１に示すように、三方弁５４の代わりに、２個
の独立した弁および１０２を用いてもよい。ここで、第
１の弁１０１は第１の排気用細管５３の大気側の端部近
傍に挿入され、この弁の開閉により、第１の排気用細管５
３を大気に対して開閉する。第２の弁１０２は第２の排
気用細管５５に挿入され、気密空間排気用真空ポンプ５
６とへ通路を開閉する。これらの弁は、図示しない制御
装置により、真空ポンプ５６により、気密空間を排気、す
なわち、真空状態にする際には、第１の弁１０１を閉じ、
第２の弁１０２を開く。また、気密空間を大気に開放す
る際には、逆に、第１の弁１０１を開き、第２の弁１０２
を閉じる。

【００５７】また、第３の実施形態においては、基板中
継ユニット９９として図１０に示すような、真空容器か
らなる装置を用いたが、これを省略することもできる。
この場合、第２のマルチアーム型外部搬送機構９９にお
ける一方の真空蓋１９に吸着された基板受皿内の気密空
間を他方の真空蓋１８側の気密空間を大気に開放する場
合においても、真空蓋１９側の三方弁５４の第２のポー
ト５４−２は大気に開放せずに、間歇的回転運動の次の
周期が到来するまでの間、吸着状態のまま保持すればよ
い。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、多くの実績を持つ単層
膜成膜装置を母体として、これらを複数個連結するだけ
で複雑な基板の搬送機構あるいは制御機構を必要とせ
ず、所望の層数の多層膜を形成することができる。した
がって、異なる層数の成膜を共通の装置により共用する
ことが可能となり、多品種の基板に対する製造効率が上
昇する利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する単層成膜ユニットの構成を示
す斜視図である。

【図２】図１の単層成膜ユニットの構成を示す上面図で
ある。

【図３】図１および図２に示した単層成膜ユニットの構
成を示す断面図である。

【図４】図３に示す単層成膜ユニットの一部を拡大して
示す断面図である。

【図５】本発明に用いられるロードアンロードテーブル
の構成を示す断面図である。

【図６】本発明の第１の実施形態を示す多層膜の形成装
置の上面図である。

【図７】本発明の第２の実施形態を示す多層膜の形成装
置の上面図である。

【図８】本発明の第２の実施形態に使用する単層成膜ユ
ニットの構成を示す上面図である。

【図９】本発明の第３の実施形態を示す多層膜の形成装
置の上面図である。

【図１０】図９に示される基板中継ユニットの概略構成
を示す断面図である。

【図１１】図４に示される排気手段の変形例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１１：真空排気室 １２：搬送機構室 １３：スパッタモジュール １４：外部搬送機構 １５：スパッタ室蓋体 １６：回転駆動装置 １７：アーム １８、１９：真空蓋 ２１：内部搬送機構 ２２：内部搬送機構回転軸 ２３：内部搬送機構水平アーム ２４、２５：環状部 ２６、２７：サセプター ２６ａ、２７ａ：気密シール部 ２８、２９：基板受皿 ３０、３１：凹部 ３２、３３：基板 ３４、３５：プッシャー ４１：スパッタ室 ４２：底部開口 ４３：排気口 ４４：スパッタ室排気用真空ポンプ ４５：ターゲット ４６：磁界発生装置 ４７：ロードロック室開口部 ５１：シール部材 ５２：密閉空間 ５３：第１の排気用細管 ５４：三方弁 ５５：第２の排気用細管 ５６：気密空間排気用真空ポンプ ６０：ロードアンロードテーブル ６１：回転軸 ６２、６３：円形凹部 ６４、６５：貫通孔 ６６、６７：プッシャー ６８：基板移載機構 ７１〜７７：成膜ユニット ７９、８８、９８、９９：マルチアーム型外部搬送機構 ８０、８８−１：回転軸 ８１〜８８：アーム ９１〜９４：成膜ユニット ９６、９７：基板搬送用開口 ９８：第１のマルチアーム型外部搬送機構 ９９：基板中継ユニット １００：第２のマルチアーム型外部搬送機構

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成膜室、この成膜室に開口する成膜室開
   口部および成膜すべき基板を搬入あるいは搬出するため
   のロードロック開口部を有する搬送機構室、前記基板を
   収納する凹部が形成された基板受皿、この基板受皿を載
   置して前記成膜室開口部およびロードロック開口部間で
   搬送する内部搬送機構を備えた複数個の単層膜成膜ユニ
   ットと、前記基板を搬入あるいは搬出するためのロード
   アンロードユニットと、これらの各単層膜成膜ユニット
   の前記ロードロック開口部を気密に閉塞する真空蓋と、
   この真空蓋を前記単層膜成膜ユニット間あるいは前記単
   層膜成膜ユニットと前記ロードアンロードユニットで搬
   送する外部搬送機構と、この外部搬送機構に設けられ、
   前記真空蓋および前記基板受皿が相互に接触した際、前
   記基板受皿内の凹部により形成される密閉空間を選択的
   に排気する排気機構とを具備し、この排気機構により前
   記密閉空間を排気し、前記基板受皿を大気に触れること
   なく搬送するように構成したことを特徴とする多層膜の
   形成装置。
2. 【請求項２】 前記複数個の単層膜成膜ユニットおよび
   前記ロードアンロードユニットは環状に配置され、前記
   外部搬送機構は、前記環状に配置された単層膜成膜ユニ
   ットおよびロードアンロードユニットのほぼ中心に配置
   された回転軸の周りに放射状に延長された複数本のアー
   ムを備えたマルチアーム型搬送機構であることを特徴と
   する請求項１記載の多層膜の形成装置。
3. 【請求項３】 前記排気機構は、密閉空間に一端が開口
   し、他端が前記真空蓋を貫通して前記外部搬送機構のア
   ーム部に延長配置された第１の排気用細管と、この第１
   の排気用細管の他端が接続された第１のポート、大気に
   開放される第２のポートおよび第３のポートを備えた三
   方弁と、この三方弁の前記第３のポートに一端が接続さ
   れ、他端は前記外部搬送機構のアーム部に沿って延長配
   置された第２の排気用細管と、この第２の排気用細管に
   接続され、前記外部搬送機構に設置された真空ポンプと
   から構成されるであることを特徴とする請求項２記載の
   多層膜の形成装置。
4. 【請求項４】 成膜室、この成膜室に開口する成膜室開
   口部および成膜すべき基板を搬入あるいは搬出するため
   のロードロック開口部を有する搬送機構室、前記基板を
   収納する凹部が形成された基板受皿、この基板受皿を載
   置して前記成膜室開口部およびロードロック開口部間で
   搬送する内部搬送機構を備えた複数個の単層膜成膜ユニ
   ットと、前記基板を真空容器内に設けた内部搬送機構に
   より搬送する基板搬送ユニットと、前記各単層膜成膜ユ
   ニットの前記ロードロック開口部を気密に閉塞する真空
   蓋と、この真空蓋を前記単層膜成膜ユニット間あるいは
   前記単層膜成膜ユニットと前記基板搬送ユニット間で搬
   送する外部搬送機構と、この外部搬送機構に設けられ、
   前記真空蓋および前記基板受皿が相互に接触した際、前
   記基板受皿内の凹部により形成される密閉空間を選択的
   に排気する排気機構とを具備し、この排気機構により前
   記密閉空間を排気し、前記基板受皿を大気に触れること
   なく搬送するように構成したことを特徴とする多層膜の
   形成装置。
5. 【請求項５】 成膜室、この成膜室に開口する成膜室開
   口部および成膜すべき基板を搬入あるいは搬出するため
   のロードロック開口部を有する搬送機構室、前記基板を
   収納する凹部が形成された基板受皿、この基板受皿を載
   置して前記成膜室開口部およびロードロック開口部間で
   回転搬送する内部搬送機構を備えた複数個の単層膜成膜
   ユニットと、前記基板を搬入あるいは搬出するためのロ
   ードアンロードユニットと、前記基板を真空容器内に設
   けた内部搬送機構により搬送する基板搬送ユニットと、
   前記各単層膜成膜ユニットの前記ロードロック開口部を
   気密に閉塞する真空蓋と、この真空蓋を前記単層膜成膜
   ユニット間、前記単層膜成膜ユニットと前記ロードアン
   ロードユニット間あるいは前記単層膜成膜ユニットと前
   記基板搬送ユニット間で搬送する外部搬送機構と、この
   外部搬送機構に設けられ、前記真空蓋および前記基板受
   皿が相互に接触した際、前記基板受皿内の凹部により形
   成される密閉空間を選択的に排気する排気機構とを具備
   し、この排気機構により前記密閉空間を排気し、前記基
   板受皿を大気に触れることなく搬送するように構成した
   ことを特徴とする多層膜の形成装置。
6. 【請求項６】 前記各単層膜成膜ユニットおよび前記基
   板搬送ユニットは、その水平断面がほぼ矩形の真空容器
   で構成されるとともに、前記各単層膜成膜ユニットは前
   記基板搬送ユニットの周囲に隣接配置され、前記外部搬
   送機構は回転軸の周りに放射状に延長された複数本のア
   ームを備えたマルチアーム型搬送機構であることを特徴
   とする請求項４または５記載の多層膜の形成装置。
7. 【請求項７】 前記密閉空間に一端が開口し、他端が前
   記真空蓋を貫通して前記外部搬送機構のアーム部に延長
   配置された第１の排気用細管と、この第１の排気用細管
   の他端が接続された第１のポート、大気に開放される第
   ２のポートおよび第３のポートを備えた三方弁と、この
   三方弁の前記第３のポートに一端が接続され、他端は前
   記外部搬送機構のアーム部に沿って延長配置された第２
   の排気用細管と、この第２の排気用細管に接続され、前
   記外部搬送機構に設置された真空ポンプとから構成され
   るであることを特徴とする請求項６記載の多層膜の形成
   装置。