JP3664854B2 - 真空処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空雰囲気内で基板を処理する真空処理装置の技術分野にかかり、特に、垂直状態の基板を処理する真空処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、真空雰囲気中で基板を移動させる場合には、基板搬送ロボットを用い、水平状態でハンド上に載置した基板を水平方向に搬送しているが、スパッタリング法等によって基板表面に薄膜を形成する場合には、ダストが付着しないように、真空処理装置内で基板を垂直状態にしてターゲットと対向配置させる方が望ましい。
【０００３】
図４の符号１０３に示すものは、基板を垂直状態にして表面に薄膜を形成する従来技術の真空処理装置であり、搬送室１１０と真空槽１１１とを有している。搬送室１１０内には基板搬送ロボット１１２が配置されており、真空槽１１１内には、ホットプレート兼用の基板ホルダ１０４が配置されている。
【０００４】
搬送ロボット１１２は、水平方向に伸縮自在なアーム１１６を有しており、該アーム１１６先端部分のハンド１１７上に、水平状態の基板１０６を載置すると、基板１０６を水平方向に搬送することができ、水平姿勢にある基板ホルダ１０４上の所定位置まで移動させられるように構成されている。
【０００５】
基板ホルダ１０４には複数の孔が設けられており、基板ホルダ１０４が水平姿勢にある場合には、各孔内には、基板昇降機構１２０が有する複数のピン１０５が収納されている。
【０００６】
基板ホルダ１０４上に基板１０６を位置させた状態で、基板昇降機構１２０を動作させ、ピン１０５を上方に移動させると、基板１０６はピン１０５先端に乗せられる。その状態でアーム１１６を縮ませ、ハンド１１７を基板１０６と基板ホルダ１０４の間から抜き取り、搬送室１１０内に戻した後、ピン１０５を下方に移動させ、各ピン１０５を基板ホルダ１０４の孔内に収納すると、基板１０６はハンド１１７から基板ホルダ１０４に移し替えられる。
【０００７】
その後、基板ホルダ１０４に設けられた基板保持機構を動作させ、基板１０６を基板ホルダ１０４表面に密着保持させ、回転軸１２４を回転させて基板ホルダ１０４を起立させると、基板１０６は基板ホルダ１０４と一緒に起立し、垂直状態になる。
【０００８】
真空槽１１１の壁面にはカソード１０８が設けられており、基板１０６が基板ホルダ１０４に密着した状態で垂直状態になると、その基板１０６は、カソード１０８内に配置されたターゲットと平行に対向配置される。
【０００９】
その状態でカソード１０８に電圧を印加すると、ターゲットがスパッタリングされ、垂直状態の基板１０６表面に薄膜が形成される。
【００１０】
以上説明した真空処理装置１０３では、基板１０６が移動や起立する際に摺動しないため、真空槽１１１内でのダストの発生はなく、また、垂直状態で基板１０６表面に薄膜が形成されるので、ターゲットやその近傍からダストが発生した場合でも基板１０６表面に付着しないので、欠陥のない高品質の薄膜が得られるようになっている。
【００１１】
しかしながら上述のような真空処理装置１０３では、真空槽１１１に１台のカソード１０８しか設けることができないため、同時に複数枚の基板を処理することができない。近年では、高品質であるばかりでなく、高スループットの真空処理装置が求められている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の要求に応じるために創作されたものであり、その目的は、垂直状態の複数枚の基板を処理できる真空処理装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、真空槽を有し、前記真空槽内には基板昇降機構と複数の基板ホルダとが配置された真空処理装置であって、前記各基板ホルダは水平姿勢と起立姿勢になれるように構成され、前記基板昇降機構が上下動すると、前記各基板ホルダのうち、水平姿勢にある基板ホルダとの間で水平状態の基板を受け渡しをできるように構成され、前記水平姿勢にある基板ホルダは、前記基板を保持した状態で起立姿勢になれるように構成されたことを特徴とする。
【００１４】
この場合、請求項２記載の発明のように、前記基板昇降機構に上下動可能な複数のピンを設け、前記基板ホルダが水平姿勢になったときに、前記複数のピンは、前記基板ホルダに設けられた孔内に収納できるように構成するとよい。
【００１５】
また、請求項３記載の発明のように、複数枚の基板を水平状態にして上下に配置できるように構成された分離型チャンバーと、上下動と水平動が可能に構成されたアームを有する基板搬送ロボットとを設け、前記基板搬送ロボットを動作させ、前記アーム先端に基板を乗せると、前記分離型チャンバーと前記基板昇降機構との間で、前記基板の搬送をできるように構成することもできる。
【００１６】
このような、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の真空処理装置については、請求項４記載の発明のように、前記真空槽にターゲットを有するカソードを複数設け、前記基板ホルダに基板を保持させて起立姿勢にすると、前記基板と前記ターゲットとが、前記真空槽に設けられた窓を介して、平行に対向配置されるように構成することもできる。
【００１７】
上述した本発明の構成によれば、真空処理装置の真空槽内に基板昇降機構と複数の基板ホルダが配置されており、各基板昇降機構は水平姿勢と起立姿勢になれるように構成されている。
【００１８】
そして、基板昇降機構が上下動すると、各基板ホルダのうち、水平姿勢にあるものと基板昇降機構との間で基板の受け渡しをできるように構成されており、更に、その基板ホルダは水平姿勢で基板を保持し、起立姿勢になれるように構成されている。
【００１９】
従って、一台の基板ホルダを水平姿勢にし、基板昇降機構によって基板を受け渡し、起立姿勢にすると、今度は別の基板ホルダを水平姿勢にして基板を受け渡すことが可能であり、このように、一台の基板昇降機構により、複数枚の基板を起立させて垂直状態にできるので、小型、低コストでスループットの高い真空処理を得ることができる。
【００２０】
この場合、各基板ホルダに孔を設けておき、基板昇降機構に設けたピンを水平姿勢にある基板ホルダの孔内で上下させ、その基板ホルダと基板昇降機構の間で基板の受け渡しを行わせると、基板昇降機構の構造が簡単になる。
【００２１】
また、複数枚の基板を水平状態にして上下に配置できる分離チャンバーを設ける場合、上下動と水平動が可能なアームを有する基板搬送ロボットを設けておくと、アーム先端を分離チャンバーの所望位置に挿入することで、基板搬送ロボットと、分離チャンバーとの間で基板の受け渡しができるようになる。その基板搬送ロボットと基板昇降機構との間では基板の受け渡しができるので、結局、分離チャンバーと基板昇降機構との間の基板搬送が可能になる。
【００２２】
以上説明した真空処理装置について、ターゲットを有するカソードを真空槽に複数設け、基板ホルダに基板を保持させた状態で起立姿勢にさせた場合には、その基板ホルダと一緒に起立して垂直状態になった基板とカソード内のターゲットとが、真空槽に設けられた窓を介して、平行に対向配置させられるので、複数枚の基板を垂直状態にして同時にスパッタリングすることが可能となり、小型、低コストで高スループットのスパッタリング装置が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１を参照し、符号３は本発明の真空処理装置の一実施形態であり、真空槽１１と分離型チャンバー１０とを有している。真空槽１１内には、基板搬送ロボット１２と、二台の基板ホルダ４1、４2が設けられており、図示しない真空ポンプによって、内部を真空排気できるように構成されている。
【００２４】
真空槽１１の相対する二壁面には、窓９1、９2が一個ずつ設けられており、各窓９1、９2には２台のカソード８1、８2が装着されている。各カソード８1、８2内には、ターゲットが設けられており(図示せず)、各ターゲット表面は、窓９1、９2から真空槽１１内に面するように構成されている。
【００２５】
基板搬送ロボット１２は、上下動可能に構成された昇降軸１５と、該昇降軸１５の上部に取り付けられたアーム１６と、該アーム１６の先端部分であるハンド１７とを有しており、図示しないモータを動作させると、アーム１６は回転動と伸縮動が可能なように構成されている。その回転動と伸縮動によって先端部分が水平方向に移動し、ハンド１７を所望の場所に位置させられるようになっている。
【００２６】
真空槽１１内には、基板昇降機構が配置されており(図示せず)、該基板昇降機構には、複数のピン５が上下動可能に設けられている。また、真空槽１１内には、２本の回転軸２４1、２４2が、相対する二壁面に沿って平行に横設されており、前述の基板ホルダ４1、４2は、各回転軸２４1、２４2にそれぞれ取り付けられている。
【００２７】
回転軸２４1、２４2は図示しないモータによって個別に回転できるように構成されており、ピン５を全部下方に移動させた状態で、回転軸２４1、２４2を回転させると、基板ホルダ４1、４2は水平姿勢にも起立姿勢にもなれるように構成されている。
【００２８】
但し、水平姿勢になる場合には、二台の基板ホルダ４1、４2は真空槽１１内の同じ場所、同じ高さで静止するように構成されている。従って、各基板ホルダ４1、４2は同時に起立姿勢になれるが、図１に示すように、一方の基板ホルダ４1が水平姿勢で静止している場合には、他方の基板ホルダ４2は起立姿勢にしかなれない。
【００２９】
各基板ホルダ４1、４2には複数の孔７が設けられており、いずれか一方の基板ホルダ４1、４2を水平姿勢にし、ピン５を上方に移動させると、各ピン５は孔７内に挿通され、先端は、基板ホルダ４1、４2の上方に位置するように構成されている。
【００３０】
上述の分離型チャンバー１０には、下段の下部チャンバー１０1と上段の上部チャンバー１０2が設けられており、二台の基板ホルダ４1、４2に基板を載置する場合には、先ず、下部チャンバー１０1と上部チャンバー１０2内に基板を１枚ずつ配置し、基板搬送ロボット１２の昇降軸１５を下げた状態にしてアーム１６を伸縮させ、先端部分のハンド１７を下部チャンバー１０1内に挿入し、内部に配置された基板６をハンド１７上に乗せた後、ハンド１７を抜き出す。
【００３１】
図１はこの状態を示しており、次いで、アーム１６を水平回転させ、ハンド１７上の基板６を基板ホルダ４1、４2側に向ける。このとき、予め一方の基板ホルダ４1を水平姿勢に、他方の基板ホルダ４2を起立姿勢にしておく。
【００３２】
水平姿勢にある基板ホルダ４1の孔７内には、下方に移動されたピン５が収納されており、その状態でアーム１６を伸ばし、ハンド１７上の基板６を、基板ホルダ４1上の所定位置まで移動させる。
次いで、ピン５を上方に移動させると、各ピン５先端に設けられたフックが基板６の裏面に当接され、基板６がハンド１７上から持ち上げられる。
【００３３】
その状態でアーム１６を縮め、基板ホルダ４1と基板６の間から逃がした後、ピン５を下方に移動させると、基板６は基板ホルダ４1上に載置され、かくて基板昇降機構から基板ホルダ４1への基板６の受け渡しが行われる。
【００３４】
各基板ホルダ４1、４2には、図示しない基板保持機構が設けられており、その基板保持機構を動作させると、載置された基板６は、基板ホルダ４1表面に密着保持された状態になる。その状態で回転軸２４1を回転させ、基板ホルダ４1を起立姿勢にすると、基板６は垂直状態になる。
【００３５】
その状態では二台の基板ホルダ４1、４2は、両方とも起立姿勢になっており、基板ホルダ４1に保持された基板６は、窓９1を介してカソード８1内のターゲットと平行に対向配置される。
【００３６】
各基板ホルダ４1、４2はホットプレートを兼用するように構成されており、起立姿勢の基板ホルダ４1は、基板６を垂直状態で保持したまま、所定温度まで加熱する。
【００３７】
基板搬送ロボット１２側では、水平姿勢にあった基板ホルダ４1上からハンド１７を逃がした後、昇降軸１５を上方に動かしており、それに伴って上方に移動したアーム１６'を回転動と伸縮動させ、上部チャンバ１０2内に挿入し、内部に配置されていた未処理の基板６'をハンド１７'上に乗せる。
【００３８】
その状態から昇降軸１５を下方に動かし、元の高さに戻ったアーム１６を回転動と伸縮動させ、ハンド１７と、該ハンド１７上の未処理の基板６とを基板ホルダ４1、４2側に向ける。
【００３９】
起立姿勢にあった基板ホルダ４2を図２に示すように水平姿勢にし、ハンド１７を、その基板ホルダ４2上の所定位置まで移動させ、上述したのと同様の手順により、基板６を基板ホルダ４2上に載置し、密着保持させる。そして、その基板ホルダ４2を起立姿勢にし、窓９2を介してカソード８2内のターゲットに対向配置させる。
【００４０】
図３はそのときの状態を示しており、二台の基板ホルダ４1、４2は両方とも起立姿勢にある。各基板ホルダ４1、４2に垂直状態で保持された基板６は、カソード８1、８2内のターゲットと平行に対向配置されており、各基板６と各ターゲットの間にスパッタリングガスを導入し、カソード８1、８2に電力を投入するとスパッタリングが開始され、ターゲットから飛び出した粒子が垂直状態の基板６表面に入射し、ダストが付着しない状態で薄膜が形成される。
【００４１】
先に起立姿勢にした基板ホルダ４1側では、基板６が先に所定温度まで加熱されるため、後で起立姿勢にした基板ホルダ４2よりも先にスパッタリングを開始させており、所定膜厚の薄膜が形成されると、その基板ホルダ４1側のスパッタリングを終了させ、ピン５を下方に移動させた状態で基板ホルダ４1を水平姿勢にする。
【００４２】
このとき、ハンド１７上には未処理の基板が乗せられており、基板ホルダ４1の基板保持機構を解除した後、孔７内に収納されたピン５のうち、一部のピン５を上方に移動させ、薄膜が形成された基板６を持ち上げる。
【００４３】
各ピン５の先端は、内側に向けてフックが形成されており、基板６はフックに引っかけられた状態で持ち上げられるため、上方に移動したピン５の間にも他の基板を挿入できるようになっており、アーム１６を伸ばし、持ち上げられた基板６と基板ホルダ４1の間にハンド１７を挿入すると、ハンド１７上の未処理の基板がピン５間に挿入される。
【００４４】
その状態で孔７内に残るピン５を上方に移動させると、ハンド１７上から未処理の基板が持ち上げられる。次いで、持ち上げられた基板と基板ホルダ４1の間からハンド１７を逃がし、各ピン５を下方に移動させると、未処理の基板が基板ホルダ４1上に載置される。
【００４５】
その状態では、薄膜が形成された基板６は、一部のピン５上に乗せられており、その基板６と基板ホルダ４1上に載置された基板との間にハンド１７を挿入し、ピン５を下方に移動させると、薄膜が形成された基板６はハンド１７上に移し替えられる。アーム１７の回転動と伸縮動により、薄膜が形成された基板６を下部チャンバ１０1内に搬送すると、その基板６は分離チャンバ１０内に収納される。
【００４６】
次いで、基板ホルダ４1の表面に未処理の基板を密着保持させ、起立姿勢にすると、未処理の基板は垂直状態でカソード８1内のターゲットと対向配置され、スパッタリングができる状態になる。
【００４７】
基板ホルダ４1を起立状態にした後、スパッタリング作業が終了した基板ホルダ４2を水平姿勢にし、上述したのと同様の手順により、薄膜が形成された基板と未処理の基板とを交換する。
【００４８】
以上説明したように、本発明の真空処理装置３では、複数枚の基板を同時に垂直状態にしてスパッタリングを行い、薄膜が形成された基板を未処理の基板と次々交換できるので、薄膜形成を連続的に行うことが可能になっている。
【００４９】
また、本発明の真空処理装置３によれば、同じピン５を用い、一台の基板搬送ロボット１２と二台の基板ホルダ４1、４2との間で基板の受け渡しを行わせられるので、真空槽１１の体積が小さくて済み、また、基板昇降機構も一台で済むので、小型、低コストである。スパッタリング装置に対して本発明の真空処理装置を適用すれば、小型、高スループットで欠陥のない薄膜を形成できるようになる。
【００５０】
但し、本発明の真空処理装置はスパッタリング装置等の薄膜形成装置に限定されるものではなく、真空雰囲気内で基板を水平状態から垂直状態にして処理を行う装置に広く用いることができる。
【００５１】
なお、上述の真空処理装置３は、長方形の基板６(６')に対応するため、矩形の真空槽１１内の相対する壁面に二台の基板ホルダ４1、４2を設けたが、正方形の基板であれば、三壁面にそれぞれ三台設けることができる。更に、ピン５及びそのピン５を上下動させる基板昇降機構を水平回転できるように構成しておくと、多角形形状の真空槽の壁面に四台以上の基板ホルダを設けることが可能になる。
【００５２】
また、上記基板ホルダ４1、４2は水平姿勢になったときに、同じ場所、同じ高さに位置していたが、異なる高さで静止するようにしてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
小型、高スループットの真空処理装置が得られる。特に、スパッタリング装置に適用した場合には、無欠陥の薄膜を効率よく形成できるようになる。
基板昇降機構が一台で済むので、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の真空処理装置を説明するための図
【図２】その真空処理装置の動作を説明するための図
【図３】その真空処理装置の二台の基板ホルダが起立姿勢になった状態を示す図
【図４】従来技術の真空処理装置の一例を示す図
【符号の説明】
３……真空処理装置 ４1、４2……基板ホルダ ５……ピン ６、６'……基板 ８1、８2……カソード １０……分離型チャンバ １１……真空槽
【発明の属する技術分野】
本発明は真空雰囲気内で基板を処理する真空処理装置の技術分野にかかり、特に、垂直状態の基板を処理する真空処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、真空雰囲気中で基板を移動させる場合には、基板搬送ロボットを用い、水平状態でハンド上に載置した基板を水平方向に搬送しているが、スパッタリング法等によって基板表面に薄膜を形成する場合には、ダストが付着しないように、真空処理装置内で基板を垂直状態にしてターゲットと対向配置させる方が望ましい。
【０００３】
図４の符号１０３に示すものは、基板を垂直状態にして表面に薄膜を形成する従来技術の真空処理装置であり、搬送室１１０と真空槽１１１とを有している。搬送室１１０内には基板搬送ロボット１１２が配置されており、真空槽１１１内には、ホットプレート兼用の基板ホルダ１０４が配置されている。
【０００４】
搬送ロボット１１２は、水平方向に伸縮自在なアーム１１６を有しており、該アーム１１６先端部分のハンド１１７上に、水平状態の基板１０６を載置すると、基板１０６を水平方向に搬送することができ、水平姿勢にある基板ホルダ１０４上の所定位置まで移動させられるように構成されている。
【０００５】
基板ホルダ１０４には複数の孔が設けられており、基板ホルダ１０４が水平姿勢にある場合には、各孔内には、基板昇降機構１２０が有する複数のピン１０５が収納されている。
【０００６】
基板ホルダ１０４上に基板１０６を位置させた状態で、基板昇降機構１２０を動作させ、ピン１０５を上方に移動させると、基板１０６はピン１０５先端に乗せられる。その状態でアーム１１６を縮ませ、ハンド１１７を基板１０６と基板ホルダ１０４の間から抜き取り、搬送室１１０内に戻した後、ピン１０５を下方に移動させ、各ピン１０５を基板ホルダ１０４の孔内に収納すると、基板１０６はハンド１１７から基板ホルダ１０４に移し替えられる。
【０００７】
その後、基板ホルダ１０４に設けられた基板保持機構を動作させ、基板１０６を基板ホルダ１０４表面に密着保持させ、回転軸１２４を回転させて基板ホルダ１０４を起立させると、基板１０６は基板ホルダ１０４と一緒に起立し、垂直状態になる。
【０００８】
真空槽１１１の壁面にはカソード１０８が設けられており、基板１０６が基板ホルダ１０４に密着した状態で垂直状態になると、その基板１０６は、カソード１０８内に配置されたターゲットと平行に対向配置される。
【０００９】
その状態でカソード１０８に電圧を印加すると、ターゲットがスパッタリングされ、垂直状態の基板１０６表面に薄膜が形成される。
【００１０】
以上説明した真空処理装置１０３では、基板１０６が移動や起立する際に摺動しないため、真空槽１１１内でのダストの発生はなく、また、垂直状態で基板１０６表面に薄膜が形成されるので、ターゲットやその近傍からダストが発生した場合でも基板１０６表面に付着しないので、欠陥のない高品質の薄膜が得られるようになっている。
【００１１】
しかしながら上述のような真空処理装置１０３では、真空槽１１１に１台のカソード１０８しか設けることができないため、同時に複数枚の基板を処理することができない。近年では、高品質であるばかりでなく、高スループットの真空処理装置が求められている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の要求に応じるために創作されたものであり、その目的は、垂直状態の複数枚の基板を処理できる真空処理装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、真空槽を有し、前記真空槽内には基板昇降機構と複数の基板ホルダとが配置された真空処理装置であって、前記各基板ホルダは水平姿勢と起立姿勢になれるように構成され、前記基板昇降機構が上下動すると、前記各基板ホルダのうち、水平姿勢にある基板ホルダとの間で水平状態の基板を受け渡しをできるように構成され、前記水平姿勢にある基板ホルダは、前記基板を保持した状態で起立姿勢になれるように構成されたことを特徴とする。
【００１４】
この場合、請求項２記載の発明のように、前記基板昇降機構に上下動可能な複数のピンを設け、前記基板ホルダが水平姿勢になったときに、前記複数のピンは、前記基板ホルダに設けられた孔内に収納できるように構成するとよい。
【００１５】
また、請求項３記載の発明のように、複数枚の基板を水平状態にして上下に配置できるように構成された分離型チャンバーと、上下動と水平動が可能に構成されたアームを有する基板搬送ロボットとを設け、前記基板搬送ロボットを動作させ、前記アーム先端に基板を乗せると、前記分離型チャンバーと前記基板昇降機構との間で、前記基板の搬送をできるように構成することもできる。
【００１６】
このような、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の真空処理装置については、請求項４記載の発明のように、前記真空槽にターゲットを有するカソードを複数設け、前記基板ホルダに基板を保持させて起立姿勢にすると、前記基板と前記ターゲットとが、前記真空槽に設けられた窓を介して、平行に対向配置されるように構成することもできる。
【００１７】
上述した本発明の構成によれば、真空処理装置の真空槽内に基板昇降機構と複数の基板ホルダが配置されており、各基板昇降機構は水平姿勢と起立姿勢になれるように構成されている。
【００１８】
そして、基板昇降機構が上下動すると、各基板ホルダのうち、水平姿勢にあるものと基板昇降機構との間で基板の受け渡しをできるように構成されており、更に、その基板ホルダは水平姿勢で基板を保持し、起立姿勢になれるように構成されている。
【００１９】
従って、一台の基板ホルダを水平姿勢にし、基板昇降機構によって基板を受け渡し、起立姿勢にすると、今度は別の基板ホルダを水平姿勢にして基板を受け渡すことが可能であり、このように、一台の基板昇降機構により、複数枚の基板を起立させて垂直状態にできるので、小型、低コストでスループットの高い真空処理を得ることができる。
【００２０】
この場合、各基板ホルダに孔を設けておき、基板昇降機構に設けたピンを水平姿勢にある基板ホルダの孔内で上下させ、その基板ホルダと基板昇降機構の間で基板の受け渡しを行わせると、基板昇降機構の構造が簡単になる。
【００２１】
また、複数枚の基板を水平状態にして上下に配置できる分離チャンバーを設ける場合、上下動と水平動が可能なアームを有する基板搬送ロボットを設けておくと、アーム先端を分離チャンバーの所望位置に挿入することで、基板搬送ロボットと、分離チャンバーとの間で基板の受け渡しができるようになる。その基板搬送ロボットと基板昇降機構との間では基板の受け渡しができるので、結局、分離チャンバーと基板昇降機構との間の基板搬送が可能になる。
【００２２】
以上説明した真空処理装置について、ターゲットを有するカソードを真空槽に複数設け、基板ホルダに基板を保持させた状態で起立姿勢にさせた場合には、その基板ホルダと一緒に起立して垂直状態になった基板とカソード内のターゲットとが、真空槽に設けられた窓を介して、平行に対向配置させられるので、複数枚の基板を垂直状態にして同時にスパッタリングすることが可能となり、小型、低コストで高スループットのスパッタリング装置が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１を参照し、符号３は本発明の真空処理装置の一実施形態であり、真空槽１１と分離型チャンバー１０とを有している。真空槽１１内には、基板搬送ロボット１２と、二台の基板ホルダ４1、４2が設けられており、図示しない真空ポンプによって、内部を真空排気できるように構成されている。
【００２４】
真空槽１１の相対する二壁面には、窓９1、９2が一個ずつ設けられており、各窓９1、９2には２台のカソード８1、８2が装着されている。各カソード８1、８2内には、ターゲットが設けられており(図示せず)、各ターゲット表面は、窓９1、９2から真空槽１１内に面するように構成されている。
【００２５】
基板搬送ロボット１２は、上下動可能に構成された昇降軸１５と、該昇降軸１５の上部に取り付けられたアーム１６と、該アーム１６の先端部分であるハンド１７とを有しており、図示しないモータを動作させると、アーム１６は回転動と伸縮動が可能なように構成されている。その回転動と伸縮動によって先端部分が水平方向に移動し、ハンド１７を所望の場所に位置させられるようになっている。
【００２６】
真空槽１１内には、基板昇降機構が配置されており(図示せず)、該基板昇降機構には、複数のピン５が上下動可能に設けられている。また、真空槽１１内には、２本の回転軸２４1、２４2が、相対する二壁面に沿って平行に横設されており、前述の基板ホルダ４1、４2は、各回転軸２４1、２４2にそれぞれ取り付けられている。
【００２７】
回転軸２４1、２４2は図示しないモータによって個別に回転できるように構成されており、ピン５を全部下方に移動させた状態で、回転軸２４1、２４2を回転させると、基板ホルダ４1、４2は水平姿勢にも起立姿勢にもなれるように構成されている。
【００２８】
但し、水平姿勢になる場合には、二台の基板ホルダ４1、４2は真空槽１１内の同じ場所、同じ高さで静止するように構成されている。従って、各基板ホルダ４1、４2は同時に起立姿勢になれるが、図１に示すように、一方の基板ホルダ４1が水平姿勢で静止している場合には、他方の基板ホルダ４2は起立姿勢にしかなれない。
【００２９】
各基板ホルダ４1、４2には複数の孔７が設けられており、いずれか一方の基板ホルダ４1、４2を水平姿勢にし、ピン５を上方に移動させると、各ピン５は孔７内に挿通され、先端は、基板ホルダ４1、４2の上方に位置するように構成されている。
【００３０】
上述の分離型チャンバー１０には、下段の下部チャンバー１０1と上段の上部チャンバー１０2が設けられており、二台の基板ホルダ４1、４2に基板を載置する場合には、先ず、下部チャンバー１０1と上部チャンバー１０2内に基板を１枚ずつ配置し、基板搬送ロボット１２の昇降軸１５を下げた状態にしてアーム１６を伸縮させ、先端部分のハンド１７を下部チャンバー１０1内に挿入し、内部に配置された基板６をハンド１７上に乗せた後、ハンド１７を抜き出す。
【００３１】
図１はこの状態を示しており、次いで、アーム１６を水平回転させ、ハンド１７上の基板６を基板ホルダ４1、４2側に向ける。このとき、予め一方の基板ホルダ４1を水平姿勢に、他方の基板ホルダ４2を起立姿勢にしておく。
【００３２】
水平姿勢にある基板ホルダ４1の孔７内には、下方に移動されたピン５が収納されており、その状態でアーム１６を伸ばし、ハンド１７上の基板６を、基板ホルダ４1上の所定位置まで移動させる。
次いで、ピン５を上方に移動させると、各ピン５先端に設けられたフックが基板６の裏面に当接され、基板６がハンド１７上から持ち上げられる。
【００３３】
その状態でアーム１６を縮め、基板ホルダ４1と基板６の間から逃がした後、ピン５を下方に移動させると、基板６は基板ホルダ４1上に載置され、かくて基板昇降機構から基板ホルダ４1への基板６の受け渡しが行われる。
【００３４】
各基板ホルダ４1、４2には、図示しない基板保持機構が設けられており、その基板保持機構を動作させると、載置された基板６は、基板ホルダ４1表面に密着保持された状態になる。その状態で回転軸２４1を回転させ、基板ホルダ４1を起立姿勢にすると、基板６は垂直状態になる。
【００３５】
その状態では二台の基板ホルダ４1、４2は、両方とも起立姿勢になっており、基板ホルダ４1に保持された基板６は、窓９1を介してカソード８1内のターゲットと平行に対向配置される。
【００３６】
各基板ホルダ４1、４2はホットプレートを兼用するように構成されており、起立姿勢の基板ホルダ４1は、基板６を垂直状態で保持したまま、所定温度まで加熱する。
【００３７】
基板搬送ロボット１２側では、水平姿勢にあった基板ホルダ４1上からハンド１７を逃がした後、昇降軸１５を上方に動かしており、それに伴って上方に移動したアーム１６'を回転動と伸縮動させ、上部チャンバ１０2内に挿入し、内部に配置されていた未処理の基板６'をハンド１７'上に乗せる。
【００３８】
その状態から昇降軸１５を下方に動かし、元の高さに戻ったアーム１６を回転動と伸縮動させ、ハンド１７と、該ハンド１７上の未処理の基板６とを基板ホルダ４1、４2側に向ける。
【００３９】
起立姿勢にあった基板ホルダ４2を図２に示すように水平姿勢にし、ハンド１７を、その基板ホルダ４2上の所定位置まで移動させ、上述したのと同様の手順により、基板６を基板ホルダ４2上に載置し、密着保持させる。そして、その基板ホルダ４2を起立姿勢にし、窓９2を介してカソード８2内のターゲットに対向配置させる。
【００４０】
図３はそのときの状態を示しており、二台の基板ホルダ４1、４2は両方とも起立姿勢にある。各基板ホルダ４1、４2に垂直状態で保持された基板６は、カソード８1、８2内のターゲットと平行に対向配置されており、各基板６と各ターゲットの間にスパッタリングガスを導入し、カソード８1、８2に電力を投入するとスパッタリングが開始され、ターゲットから飛び出した粒子が垂直状態の基板６表面に入射し、ダストが付着しない状態で薄膜が形成される。
【００４１】
先に起立姿勢にした基板ホルダ４1側では、基板６が先に所定温度まで加熱されるため、後で起立姿勢にした基板ホルダ４2よりも先にスパッタリングを開始させており、所定膜厚の薄膜が形成されると、その基板ホルダ４1側のスパッタリングを終了させ、ピン５を下方に移動させた状態で基板ホルダ４1を水平姿勢にする。
【００４２】
このとき、ハンド１７上には未処理の基板が乗せられており、基板ホルダ４1の基板保持機構を解除した後、孔７内に収納されたピン５のうち、一部のピン５を上方に移動させ、薄膜が形成された基板６を持ち上げる。
【００４３】
各ピン５の先端は、内側に向けてフックが形成されており、基板６はフックに引っかけられた状態で持ち上げられるため、上方に移動したピン５の間にも他の基板を挿入できるようになっており、アーム１６を伸ばし、持ち上げられた基板６と基板ホルダ４1の間にハンド１７を挿入すると、ハンド１７上の未処理の基板がピン５間に挿入される。
【００４４】
その状態で孔７内に残るピン５を上方に移動させると、ハンド１７上から未処理の基板が持ち上げられる。次いで、持ち上げられた基板と基板ホルダ４1の間からハンド１７を逃がし、各ピン５を下方に移動させると、未処理の基板が基板ホルダ４1上に載置される。
【００４５】
その状態では、薄膜が形成された基板６は、一部のピン５上に乗せられており、その基板６と基板ホルダ４1上に載置された基板との間にハンド１７を挿入し、ピン５を下方に移動させると、薄膜が形成された基板６はハンド１７上に移し替えられる。アーム１７の回転動と伸縮動により、薄膜が形成された基板６を下部チャンバ１０1内に搬送すると、その基板６は分離チャンバ１０内に収納される。
【００４６】
次いで、基板ホルダ４1の表面に未処理の基板を密着保持させ、起立姿勢にすると、未処理の基板は垂直状態でカソード８1内のターゲットと対向配置され、スパッタリングができる状態になる。
【００４７】
基板ホルダ４1を起立状態にした後、スパッタリング作業が終了した基板ホルダ４2を水平姿勢にし、上述したのと同様の手順により、薄膜が形成された基板と未処理の基板とを交換する。
【００４８】
以上説明したように、本発明の真空処理装置３では、複数枚の基板を同時に垂直状態にしてスパッタリングを行い、薄膜が形成された基板を未処理の基板と次々交換できるので、薄膜形成を連続的に行うことが可能になっている。
【００４９】
また、本発明の真空処理装置３によれば、同じピン５を用い、一台の基板搬送ロボット１２と二台の基板ホルダ４1、４2との間で基板の受け渡しを行わせられるので、真空槽１１の体積が小さくて済み、また、基板昇降機構も一台で済むので、小型、低コストである。スパッタリング装置に対して本発明の真空処理装置を適用すれば、小型、高スループットで欠陥のない薄膜を形成できるようになる。
【００５０】
但し、本発明の真空処理装置はスパッタリング装置等の薄膜形成装置に限定されるものではなく、真空雰囲気内で基板を水平状態から垂直状態にして処理を行う装置に広く用いることができる。
【００５１】
なお、上述の真空処理装置３は、長方形の基板６(６')に対応するため、矩形の真空槽１１内の相対する壁面に二台の基板ホルダ４1、４2を設けたが、正方形の基板であれば、三壁面にそれぞれ三台設けることができる。更に、ピン５及びそのピン５を上下動させる基板昇降機構を水平回転できるように構成しておくと、多角形形状の真空槽の壁面に四台以上の基板ホルダを設けることが可能になる。
【００５２】
また、上記基板ホルダ４1、４2は水平姿勢になったときに、同じ場所、同じ高さに位置していたが、異なる高さで静止するようにしてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
小型、高スループットの真空処理装置が得られる。特に、スパッタリング装置に適用した場合には、無欠陥の薄膜を効率よく形成できるようになる。
基板昇降機構が一台で済むので、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の真空処理装置を説明するための図
【図２】その真空処理装置の動作を説明するための図
【図３】その真空処理装置の二台の基板ホルダが起立姿勢になった状態を示す図
【図４】従来技術の真空処理装置の一例を示す図
【符号の説明】
３……真空処理装置 ４1、４2……基板ホルダ ５……ピン ６、６'……基板 ８1、８2……カソード １０……分離型チャンバ １１……真空槽
Claims (4)
- 真空槽を有し、前記真空槽内には基板昇降機構と複数の基板ホルダとが配置された真空処理装置であって、
前記各基板ホルダは水平姿勢と起立姿勢になれるように構成され、
前記基板昇降機構が上下動すると、前記各基板ホルダのうち、水平姿勢にある基板ホルダとの間で水平状態の基板を受け渡しをできるように構成され、
前記水平姿勢にある基板ホルダは、前記基板を保持した状態で起立姿勢になれるように構成されたことを特徴とする真空処理装置。 - 前記基板昇降機構は上下動可能な複数のピンを有し、前記基板ホルダが水平姿勢になったときに、前記複数のピンは、前記基板ホルダに設けられた孔内に収納できるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
- 複数枚の基板を水平状態にして上下に配置できるように構成された分離型チャンバーと、
上下動と水平動が可能に構成されたアームを有する基板搬送ロボットとが設けられ、
前記基板搬送ロボットを動作させ、前記アーム先端に基板を乗せると、前記分離型チャンバーと前記基板昇降機構との間で、前記基板の搬送ができるように構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の真空処理装置。 - 前記真空槽にはターゲットを有するカソードが複数設けられ、前記基板ホルダに基板を保持させて起立姿勢にすると、前記基板と前記ターゲットとが、前記真空槽に設けられた窓を介して、平行に対向配置されるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の真空処理装置。
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