JP3997223B2 - 長方形のもしくは正方形の平らな基板のための真空処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくともほぼ鉛直な位置における長方形のもしくは正方形の平らな基板のための真空処理装置であって、真空チャンバが設けられており、該真空チャンバが、その周面に分配された、チャンバ側で開放した少なくとも２つの処理チャンバを備えており、さらに、搬入ロックゲートと搬出ロックゲートとが設けられており、真空チャンバの内部に設けられた基板ホルダが、処理チャンバに対して相対的な基板ホルダの順次の回転および送りおよび戻りのための駆動機構によって回転可能に配置されている形式のものに関する。

真空下で真空排気セットの出力限界にまで運転させられる、いわゆる「基板」における種々異なる処理が個々の処理ステーションで実施される、連続的に作業する処理装置または被覆装置は一般的に以下のアッセンブリ：すなわち
ａ）少なくとも１つの真空チャンバと、
ｂ）少なくとも１つの排気システムもしくはポンプシステムと、
ｃ）処理源を備えた、真空チャンバから接近可能な処理ステーションと、
ｄ）場合によっては、この処理ステーションの入口に設けられた内側のロックゲート弁と、
ｅ）処理源（電流源および／またはガス源）のための供給装置と、
ｆ）ロックゲート弁を備えた、基板を真空チャンバ内に送入するためのかつ基板を真空チャンバから送出するための少なくとも１つのロックゲートシステムと、
ｇ）基板の二次元のまたは多次元の搬送のための搬送システムと、
ｈ）この搬送システムと協働する基板ホルダまたは基板支持体と、
ｉ）場合によっては、前置された、基板を装置のロックゲートシステムの前方に提供しかつ／または搬出するためのユニットと
を有している。

回転搬送路および場合によっては半径方向の搬送路と、少なくともほぼ回転対称的な少なくとも１つの主真空チャンバに接続された処理ステーションまたは処理チャンバとを備えた装置である限り、このような装置は「クラスタ装置」とも呼ばれる。

処理法では、基板の予熱（ガス放出）および冷却、真空蒸着、陰極スパッタリング、プラズマ処理（たとえば洗浄および固着のための赤熱）、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法およびＰＣＶＤ法が使用される。これらの処理法に対して数多くの方法パラメータおよび装置構成要素が知られている。この場合、「Ｐ」は「ｐｈｙｓｉｃａｌ（物理的）」を表しており、「Ｃ」は「ｃｈｅｍｉｃａｌ（化学的）」を表しており、「Ｖ」は「ｖａｃｕｕｍ（真空）」を表しており、「Ｄ」は「ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（被着）」を表している。国際的な用語使用で貫き通された名称を備えたこれらの方法の幾つかは、（反応ガスまたはガス混合物の供給下で）反応的であってもよいし、（逆に不活性ガスによって）反応的でなくてもよい。基板における規定された「面パターン」およびコンタクトラインの形成を含む表面処理のためのエッチング法も付け加えられる。全ての方法ステップおよび装置構成要素は、最終製品に課せられる要求に応じて、本発明の対象に対しても考慮される。

歴史的な発展において、連続的な「クラスタ装置」は、まず、比較的小さな基板、たとえばフロッピディスク、チップ、データメモリおよびウェーハに使用された。しかし、より大きな基板、たとえばウインドウガラスおよびディスプレイに関するさらなる発展には、著しい問題、たとえば装置のサイズ、基板および場合によっては基板ホルダのハンドリングのためのスペース需要、たとえばほぼ鉛直な位置への、水平な位置で供給された基板の起立、基板の弾性変形の危険、基板の破損の危険および／または基板の機械的な損傷の危険および／または、特に永続的にまたは前もって装置内に位置する構成要素への被覆体の堆積と、異なる方法パラメータ、特に温度変化または機械的な作用による不純物の剥離とによる基板の被覆および汚染が不都合であった。

したがって、たとえば以下でさらに詳しく論じるヨーロッパ特許第０１３６５６２号明細書によれば、各基板が、水平に位置した状態でロックゲートシステムに供給され、このロックゲートシステム内で初めてストローク装置によって上方に持ち上げられ、その後、旋回装置によって鉛直な位置に旋回させられる。この位置で基板は基板ホルダに取り付けられる。その後、第２のロックゲートシステムへの送出時には、このステップの順序が逆転される。このことは、大面の長方形の基板の場合には、著しいスペース問題、大きなロックゲート・チャンバ容積ならびに長い排気時間および／または真空ポンプの大きな吸込み出力を生ぜしめる恐れがある。

ヨーロッパ特許第０１３６５６２号明細書によって、小さな円板状の基板、たとえばフロッピディスク、半導体およびウェーハのための連続的な陰極スパッタリング装置において、真空チャンバをポット状の２つのチャンバ、つまり、五角形の外側チャンバと、この外側チャンバに対して同心的な円筒状の内側チャンバとから形成することが公知である。両チャンバは環状の上側のカバーによって互いに固くかつ真空密に結合されている。底部は僅かな鉛直な間隔を互いに有している。外側チャンバは周面に等間隔で１つのロックゲート装置とチャンバ状の４つの処理ステーションとを備えている。このような装置は一般的に「クラスタ装置」とも呼ばれる。

外側チャンバと内側チャンバとの間には、回転可能に多角形の別のポットが配置されている。このポットのボディには５つの基板ホルダが板ばねを介して配置されている。この板ばねは運転位置でロックゲート装置と加工チャンバとをシール部材と弁機能とによって閉鎖している。基板ホルダポットも底部を有している。この底部は外側チャンバの底部と内側チャンバの底部との間に配置されている。常に真空チャンバ内にとどまっている基板ホルダの半径方向運動は中央の１つの円錐体と５つのプッシュロッドとによって同期的に発生させられる。これらのプッシュロッドは内側チャンバのボディに、この内側チャンバの壁をほぼ半分の高さで貫いて案内されていて、それゆえ、一緒に回転し得ない。駆動装置もその円錐体で定置である。

基板ホルダポットはステップ式に別の駆動装置によって回転させられる。基板ホルダポットを真空チャンバの内部でステーションからステーションに回転させることができるようにするためには、前述したプッシュロッドが、基板ホルダポットの円形のもしくは円筒状の運動路から周期的に戻されなければならず、再び送られなければならない。ステーションからステーションへの基板ホルダの回転時には、処理ステーションの開口が解放されるので、被覆材料が半分の高さで外側チャンバと内側チャンバとの間の室内に逃げ出し、そこに位置する表面、すなわち、プッシュロッドの端部、プッシュロッドのガイドおよび基板ホルダポットに設けられた板ばねにも凝縮する。この凝縮物の、作業サイクルと共に増加する層厚さは、時間と共に粒子の形で剥離し、しかも、回転案内される基板の表面にも不純物を生ぜしめる。これによって、基板が使用不可能、すなわち高価な不良品となる。この場合、プッシュロッドの内側の端部における凝縮物の剥離過程が特に有害となる。

確かに、この構造・運転形式では、堆積させられた層材料の、温度変化により剥離されて上方から到来する粒子による基板の汚染を回避したいことが主張される。しかし、このことは、いずれにせよ、真空チャンバの内部の全搬送路における基板表面の絶対的に鉛直な位置に当てはまる。しかし、このことは、ホルダへの比較的小さな基板の取付けを前提としている。

ヨーロッパ特許第０６６５１９３号明細書およびＤＥ６９５０４７１６Ｔ２によって、設置面およびチャンバ容積を制限するためのクラスタ装置において、４５０ｍｍ×５５０ｍｍの寸法を備えた大面の平らなかつ長方形のもしくは正方形のディスプレイのためのガラス製の基板を、さらに、常に鉛直な位置でそれぞれ１つの基板ホルダによって周辺から真空チャンバのシステム内に送入し、それぞれ同じ基板ホルダによって、この基板ホルダと一緒に再び周辺に送出することが公知である。この場合、中央のバッファチャンバと個々の処理チャンバとの間には、それぞれ弁ドアが配置されている。バッファチャンバ内には、同心的にかつ鉛直な軸線を備えてターンテーブルが配置されている。このターンテーブルによって、基板がそのホルダと共にかつ主平面で、すなわち、ほぼ半径方向で各処理チャンバに方向付けられ、この位置から処理チャンバ内に走入させられ、再び戻される。しかし、ターンテーブルは固有の基板ホルダを有していない。基板ホルダの搬送のためには、各処理チャンバ内にかつターンテーブルに、互いに分離された別個に駆動される、基板ホルダのためのローラを備えた搬送装置が配置されている。構成手間と、このために必要となる駆動・制御装置とは相当なものとなる。特にターンテーブルには、ローラを備えた互いに無関係の複数の搬送装置が配置されていてよい。ターンテーブルの回転軸線を中心とした、半径方向に張り出した処理チャンバも閉じ込める円が引かれる場合には、完全な装置のための設置面に課せられる要求が大きくなる。なぜならば、特に基板が「その先端部の一方で起立して」大面の基板ホルダに保持されており、これによって、基板の対角線寸法が前記円の直径を規定しているからでもある。これによって、装置内の温度変化による積み重ねられた層の剥離の結果に伴う装置の内部と周辺との間の全ての基板ホルダの繰返しの搬送の問題が排除されていない。

ドイツ連邦共和国実用新案第２００２２５６４号明細書によって、キャリヤを基板と共に被覆目的のために第１のロックゲートを通して真空装置内に送入し、円形のまたは部分円形の軌道に連続的に案内し、最終的に被覆後に第２のロックゲートを通して再び送出することが公知である。真空チャンバの内部のかつ被覆ステーションに対するキャリヤの半径方向運動または半径方向の成分を備えた運動は、円軌道と異なり、行われていない。搬出ロックゲートから真空チャンバの外部の搬入ロックゲートへの空のキャリヤの戻し搬送は、温度変動による真空チャンバの内部の、キャリヤに堆積した層の剥離を制限するために、可能な限り短い進路でもしくは場合によっては迅速に行われることが望ましい。

ドイツ連邦共和国特許第１０２０５１６７号明細書によって、インライン真空被覆装置において、２つのバッファチャンバを、基板を備えたキャリヤのための回転可能な交換ユニットに可変な長さの線形の２つの搬送路によって接続することが公知である。これによって、被覆ステーションの数を変更することができる。この場合、キャリヤは鉛直な位置または僅かに傾けられた位置で搬送することができる。一方の搬送路は不連続な搬送のために設けられていて、両端部に、バッファチャンバに隣接して、２つの弁を備えたそれぞれ１つのロックゲートチャンバと、このロックゲートチャンバの前方にもしくは後方にキャリヤのためのローディングステーションおよびアンローディングステーションとを有している。他方の搬送路は連続的な搬送のために設けられていて、両端部に、バッファチャンバに弁を介して隣接して、それぞれ基板を備えたキャリヤのためのそれぞれ１つの移送領域を有している。装置の内部の搬送方向に対して横方向のキャリヤ運動のための手段は、線形の搬送路にも、バッファチャンバ内にも、移送領域にも設けられていない。バッファチャンバは加熱および冷却のための手段しか備えていない。

アメリカ合衆国特許第２００２／００７８８９２号明細書によって、１ｍ×１．２ｍの寸法を備えた大面の長方形の基板を、この基板の上方にＬＣＤディスプレイのために対を成してかつ鉛直に互いに平行にまたは上側の縁部に鋭角を成して互いに近づく方向に傾けられて種々異なる搬送路で大気から大気に真空装置（クラスタ装置を含む）を通して搬送することが公知である。このためには、水平なプレートを備えた基板ホルダが働く。プレートの上面には鏡像対称的な配置形式で、内部に開放した、基板ホルダとしての２つのフレームが配置されている。プレートの下面には対称平面に沿って、両側の歯付き条片を備えた支持プレートが配置されている。この支持プレートによって基板ホルダは、歯付きベルトによって駆動されるピニオンの列によって、種々異なる方向にかつ交番する方向に走行することができる。

搬送装置の中央の部分として、ここでも同じく、ターンテーブルを備えた回転対称的な貫通チャンバまたはバッファチャンバが働く。ターンテーブルの下面には、基板ホルダの案内、移動方向の変更および半径方向移動のための６つのピニオンと１つのモータとを備えたピニオン駆動装置が配置されている。バッファチャンバの周面には、遮断弁を介して分離されて、１つのロックゲートシステムと、種々異なる真空プロセスのための少なくとも３つの処理チャンバとが配置されている。基板ホルダは半径方向の長手方向で処理チャンバ内に走入させられる。それゆえ、この処理チャンバが適宜な半径方向の寸法を有していなければならず、これによって、装置全体を中心とした仮想円が大きな直径を有している。これによって、相応に大きな設置面が生ぜしめられる。したがって、処理チャンバにおける長手方向移動および適宜な駆動装置も必要となる。なぜならば、このような処理チャンバが半径方向にも並列させられ得るからである。

公知先行技術として、アメリカ合衆国特許第２００２／００７８８９２号明細書には、１つの移送ロボットと２つのグリッパとを備えたターンテーブルが記載されている。両グリッパは、はさみジョイントのようなジョイント部材を介して半径方向に操作される。しかし、詳しく記載されてるように、この場合、基板が全搬送路に偏心的にかつ水平な位置に保持され、このことは、ディスプレイ、たとえば壁画面のための基板の寸法の増大時に、スペース・容積問題と、より長い排気時間と、自重下での僅か０．７ｍｍの厚さの基板の屈曲または破損とを生ぜしめる。この場合、基板の水平な寸法の増加は、たとえば２ｍを超える直径増加の二倍の値を生ぜしめる。このことは、ロックゲート弁の付加的な増加および加速時のかつ遅延時の質量問題および誤差問題に結びつけられている。

さらに、アメリカ合衆国特許第２００２／００７８８９２号明細書には、ターンテーブルの支持プレートを磁気的なストローク駆動装置によってガイドレールから持ち上げることができ、これによって、摩耗片による塵埃発生が回避されることが記載されている。しかし、大気から大気への搬送および真空チャンバの内部の加熱による、累積的に基板ホルダに堆積させられた層材料の剥離と、ピニオン駆動装置の摩耗片とによる塵埃形成の回避の問題は記載されていない。しかし、公知の装置の別の主要な欠点は、中央チャンバまたはバッファチャンバに接続された処理チャンバの数によって、チャンバ内部の搬送機構の数が増加することである。この搬送機構は、処理チャンバ内へのかつ処理チャンバからの引渡しが一般的に可能となるように、バッファチャンバ内のターンテーブルの搬送機構に対して適合していなければならない。

前述した公知先行技術につき、基板寸法の連続的な増加および基板厚さの減少による形状剛性および形状強度の低下によって、開発が進むにつれて、極めて複雑なかつ手間のかかる構造原理および複雑な運転経過に通じる新たな問題が生ぜしめられており、にもかかわらず、設置面問題と、装置構成要素における積み重ねられた層の粒子による基板の汚染の問題とを満足のいく形で解決することに成功していないということが分かった。
ヨーロッパ特許第０１３６５６２号明細書 ヨーロッパ特許第０６６５１９３号明細書 ＤＥ６９５０４７１６Ｔ２ ドイツ連邦共和国実用新案第２００２２５６４号明細書 ドイツ連邦共和国特許第１０２０５１６７号明細書 アメリカ合衆国特許第２００２／００７８８９２号明細書

したがって、本発明の課題は、設置面、チャンバ容積、排気時間のさらなる減少と、真空チャンバの外部のかつ内部の基板の「ハンドリング」のさらなる簡略化と、にもかかわらず、特に、剥離された積層体の粒子による基板の汚染危険の著しい減少とに通じる構造原理および運転経過を提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、基板ホルダが、その下側の領域でリンク装置を介して駆動機構に結合されており、少なくともリンク装置の下側の旋回支承部が、基板ホルダの支持する面の高さの水平な二等分線の下方に配置されているようにした。

この解決手段によって、前述した全課題が完全に満足のいく形で解決され、特に、設置面、チャンバ容積、排気時間のさらなる減少と、真空チャンバの外部のかつ内部の基板の「ハンドリング」のさらなる簡略化と、にもかかわらず、特に、剥離された積層体の粒子による基板の汚染危険の著しい減少とに通じる構造原理および運転経過が提供される。構造上の手間および不良品は減少させられ、製品品質がかなり向上させられる。

本発明の有利な構成では、リンク装置の全ての旋回支承部が、基板ホルダの支持する面の高さの水平な二等分線の下方に配置されている。

本発明の有利な構成では、各基板ホルダのための駆動機構が、対を成して配置されたカンチレバーを有しており、該カンチレバーにそれぞれ１つの平行四辺形リンク装置が懸架して配置されている。

本発明の有利な構成では、平行四辺形リンク装置の下側の旋回支承部が、それぞれＵ字形のブラケットに配置されており、該ブラケットの、外方に向けられた脚部が、横桁に結合されており、該横桁が、各基板ホルダの下側の端部を形成している。

本発明の有利な構成では、駆動機構が、ターンテーブルを有しており、該ターンテーブルに各基板ホルダのために台形リンク装置のグループが配置されている。

本発明の有利な構成では、駆動機構が、同心的な軸を備えた回転・ストローク駆動装置であり、該回転・ストローク駆動装置の鉛直運動によって、台形リンク装置が、半径方向運動を伴って基板ホルダに作用可能である。

本発明の有利な構成では、真空チャンバが、
ａ）鉛直な軸線と第１の底部とを備えた回転対称的なかつ定置のポット状の内側のチャンバ部分を有しており、
ｂ）内側のチャンバ部分を間隔を置いて取り囲む外側のチャンバ部分を有しており、両チャンバ部分の間に基板ホルダの回転のための環状の室が配置されており、外側のチャンバ部分が、同じ角度間隔を置いて配置された複数の開口と、該開口に接続された処理チャンバとを備えていて、別の底部を有しており、該底部が、定置にかつ間隔を置いて第１の底部の下方に配置されており、
ｃ）処理チャンバの開口に対して相対的な基板ホルダの同期的な半径方向運動のために、少なくとも１つのリンク装置を有しており、該リンク装置が、軸線を中心として回転可能に第１の底部と第２の底部との間に配置されており、さらに、
ｄ）フレームなしに案内された基板を当該装置に順次供給するための引渡しチャンバを備えたロックゲート列を有している。

本発明の有利な構成では、整合した線形のロックゲート列が、真空チャンバに対して接線方向に方向付けられて配置されていて、搬入ロックゲートと、引渡しチャンバと、搬出ロックゲートとを、真空弁を介在させて有しており、ロックゲート列が、真空処理前のかつ真空処理後の基板の線形の搬送路を規定している。

本発明の有利な構成では、鉛直な軸線を中心として回転可能な基板ホルダが、軸線に対して１〜２０゜の間の角度だけ上方に傾けられて配置されており、特に、鉛直な軸線を中心として回転可能な基板ホルダが、軸線に対して３〜１５゜の間の角度だけ上方に傾けられて配置されている。

本発明の有利な構成では、基板のフレームなしの案内のために、ロックゲートチャンバ内に、定置の基板ホルダが位置しており、該基板ホルダが、垂線に対して、回転可能な基板ホルダと同じ角度を成して位置している。

本発明の有利な構成では、基板ホルダが、その下側の端部に、基板を収容しかつ順送りするためのローラと、該ローラの上方に、各基板ホルダに対する基板の相対運動の間の基板の摩擦なしの搬送のためのガスクッションを形成するためのガスの流出のための開口とを有している。

本発明の有利な構成では、処理チャンバの開口が、処理チャンバに向かい合って位置する回転可能な基板ホルダに対して縁部を有しており、該縁部が、基板ホルダの平面に対して平行な平面に位置している。

本発明の有利な構成では、処理チャンバの開口が、処理の間の基板のマスキングのためのスクリーンを備えている。

本発明の有利な構成では、リンク装置が、回転可能な基板ホルダの送りのために専らジョイントを有しており、該ジョイントによって、基板ホルダが、線形の滑り摩擦の発生なしに運動可能である。

本発明の有利な構成では、台形リンク装置の一番短い上側の部材が、その中間に別のジョイントを有しており、直列に接続されたそれぞれ２つの台形リンク装置が、スペーサリンクによって互いに結合されており、これによって、直列に接続された台形リンク装置が、その都度同じ角度位置をとるようになっている。

本発明の有利な構成では、軸のための駆動機構が、大気に向かって開放した内側のチャンバ部分内に配置されている。

本発明の有利な構成では、台形リンク装置の上側の部材が、固く取り付けられた別のリンクを有しており、該リンクの下側の端部が、ジョイントを介してカンチレバーに結合されており、該カンチレバーの外側の端部に基板ホルダが取り付けられている。

本発明の有利な構成では、上側の部材と、該部材のリンクとが、「Ｔ」の形状を有している。

本発明の有利な構成では、軸に支持フランジが配置されており、該支持フランジが、リンクを介してアングルレバーに作用するようになっており、該アングルレバーが、ターンテーブルに支承されており、アングルレバーの一方の脚部が、それぞれ一番内側の台形リンク装置の一部であり、アングルレバーによって、台形リンク装置の旋回が実施可能である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１および図２には、鉛直な軸線と、真空チャンバの下側の底部（図示せず）に取り付けるための同軸的な組付けフランジ２とを備えた中央の駆動機構１が示してある。この駆動機構１はその上側の領域に、正方形の輪郭を備えた回転可能なチャンバ３を有している。このチャンバ３の角隅には、全部で８つのカンチレバー４が取り付けられている。これらのカンチレバー４は、傾斜ブレース５を介してチャンバ３の円筒状の下部構造体６に支持されていて、しかも、それぞれ対を成して集結させられて、半径方向に突出した４つのカンチレバー７（図２参照）を介して支持されている。

対を成して互いに平行に延びる、直角な十字を形成するカンチレバー４には、上側の定置の旋回支承部を介して、全部で８つの平行四辺形リンク装置８が下向きに懸架している。これらの平行四辺形リンク装置８の下側の端部は、対を成して互いに平行な脚部９ａを備えた水平なＵ字形のブラケット９に旋回可能に支承されている。このブラケット９の、外方に向けられた端部は、それぞれ１つの横桁１０によって結合されている。各横桁１０は、突出した少なくとも２つのローラ１１を支持している。これらのローラ１１は基板（図示せず）のための載置部として働き、場合によって駆動可能であり、かつ／またはロック可能である。上方で各横桁１０は、斜め上向きにかつ下向きに、垂線に対して３〜１５゜の間の角度を成して方向付けられた、長手方向ブレースと横方向ブレースとを備えた骨組みのようなフレーム構造体１２を支持している。このフレーム構造体１２は鉛直な支持部１２ａを介して各ブラケット９に支持されている。

横桁１０とフレーム構造体１２との外面は共通の平面に位置している。この外面の輪郭は各基板の輪郭に少なくともほぼ相当している。これによって、この部分が、それぞれ形状剛性的な基板ホルダ１３を形成している。この基板ホルダ１３はその前記平面の方向に高さ「Ｈ」を有していて、その中間（Ｈ／２）に水平な可視の二等分線「Ｍ」を規定している。この二等分線「Ｍ」の下方に全てのリンク装置とその旋回ジョイントとが配置されている。

これによって、図示の両基板ホルダ１３は、矢印１４の方向で互いに逆方向に向けられていて、主として、互いに半径方向に運動可能である。ただ２つの基板ホルダ１３しか図示していないことを強調しておかなければならない。駆動機構１の前方にかつ後方に配置されている残りの両基板ホルダは便宜上図示していない。この両基板ホルダは同様に逆方向で半径方向に可動であり、しかも、両矢印１４に対して直角に可動である。

フレーム構造体１２は数多くの箇所で異形成形されていて、ガス源（図示せず）に接続されており、これによって、基板を供給位置で「エアクッション車両」のように摩擦なしにかつ形状を維持して各基板ホルダ１３にローラ１１によって案内して押し乗せることができる。その後、個々の処理チャンバ内のガス雰囲気を損なわないために、ガス供給が遮断される。

図３および図４には、図１および図２に示した回転システムが、鉛直な軸線Ａ−Ａを備えた真空チャンバ１５内に組み込まれて示してある。この真空チャンバ１５は、底部１７を備えた内側のポット状のチャンバ部分１６を有している。このチャンバ部分１６内には、駆動機構１の上側の端領域がフランジ１８によって真空密に挿入されている。鉛直方向の支持は４つのアンカブレース１９を介して行われる。これらのアンカブレース１９の有効な長さは複数の調整エレメント２０を介して可変である。これらの調整エレメント２０のうち、鉛直な切断平面（図６に示したＥ−Ｅ参照）の後方に位置する両調整エレメント２０しか図示していない。この両調整エレメント２０は半径方向のガセットプレート２１に懸吊されている。

さらに、真空チャンバ１５は、底部２３を備えた、四角錐台形の形の外側のチャンバ部分２２を有している。底部２３を貫いて駆動機構１の下側の端領域２４が真空密に案内されている。内側のチャンバ部分１６と外側のチャンバ部分２２とはカバー２５によって真空密に互いに結合されている。外側のチャンバ部分２２の壁は等間隔の分配で長方形の４つの開口２６を備えている。これらの開口２６のうち、ここでも同様に、直径方向で反対の側に位置する２つの開口２６しか見ることができない。両開口２６には処理チャンバ２７，２８が装着されている。この処理チャンバ２７，２８は、種々異なる真空プロセスのための装置（図示せず）を装備することができる。処理チャンバ２７，２８の外壁２７ａ，２８ａは、大気圧の力を受け止めるためのリブ補強部５０を備えている（特に図７参照）。

水平な両底部１７，２３の間には、図５につきさらに詳しく説明する駆動機構１の、回転可能な主要な部分が位置している。内側のチャンバ部分１６と外側のチャンバ部分２２との間の環状の室２９内には、下方から上方に、半径方向の成分によって移動可能な回転可能な基板ホルダ１３が突入している。内側のチャンバ部分１６の円筒状の壁を貫くスライド貫通ガイドは存在していない。むしろ、図３に示した位置から、図４に示した位置への基板ホルダ１３の移動は、すでに説明した平行四辺形リンク装置８によって行われる。この平行四辺形リンク装置８では、旋回支承部の空間位置がすでに定義「平行四辺形リンク装置」から得られる。これは、下側の旋回支承部の最深点が、それぞれ同じリンクの相応の上側の旋回支承部の下方に位置する限りしか言われない。すなわち、中間位置を中心とした対称的な旋回が行われる。リンクの長さの十分な割当てと同時に設定された、旋回角もしくは半径方向の運動成分の割当てによって、鉛直な運動成分が可能な限り小さくなることを達成することができる。このような旋回支承部は、スライド貫通ガイドと異なり、実際に摩耗片を生ぜしめず、被覆材料の、基板の層品質に影響を与える恐れがある塵埃も生ぜしめない。基板ホルダ１３の下縁部へのＵ字形のブラケット９の作用が行われ、ヨーロッパ特許第０１３６５６２号明細書の対象のように、基板中間には行われないことが得られる。すでに説明した平行四辺形リンク装置８の下側の旋回支承部は、可能な限り僅かな間隔を置いてしかブラケット９の上面の上方にかつ基板ホルダ１３の裏面に位置しておらず、これによって、万が一の摩耗片が、この理由に基づき、基板の外面に到達し得ない。

いま、図５には、駆動機構１の一部が、図４に示した駆動機構１の位置で拡大して示してある。これまでの符号を使用し続けることにする。回転可能なチャンバ３内には、ステップ式の回転運動のための駆動モータと、すでに説明した平行四辺形リンク装置８の周期的な運動のための水平な制御ロッド３０とが配置されている。この場合、チャンバ３の内部に案内された駆動されている制御ロッド３０はその外側の端部でチャンバ３を越えて張り出していて、それぞれ内側のリンクに旋回支承部３１を介して作用している。

駆動機構１は、底部１７，２３を貫通した同軸的な軸３２を有している。この軸３２は、真空密な第１の回転貫通ガイド３３によって上側の底部１７を貫いて案内されていて、真空密な第２の回転貫通ガイド３４を介してラジアル軸受け３５によって下側の底部２３を貫いて案内されている。接続管片３６のグループは処理媒体を供給するために働き、必要な限り、給電のためにも働く。

いま、図６には、周方向および半径方向における重畳された運動経過の概略図が示してある。破線の円２２ａによる円錐台形のように形成されていてもよい外側のチャンバ部分２２に対して平行に、真空チャンバ１５に対する接線に対して平行にロックゲート列３７が延びている。このロックゲート列３７は、引渡しチャンバ３９の搬入ロックゲート３８と、搬出ロックゲート４０とから成っている。ロックゲート列３７は公知の構造形式の真空弁４１を有している。線Ｅ−Ｅは、図３および図４の鉛直な切断平面を表している。

基板ホルダなしでロックゲート列３７を通る、傾斜して位置しているかもしくは案内される基板の線形のステップ式の搬送方向は、矢印４２の列によって示してある。引渡しチャンバ３９と反対の側には別の処理チャンバ４３が位置している。環状の室２９の内部には、運動順序が太い矢印線によって示してある。ステップ式の回転運動は、引渡しチャンバ３９から出発して、その都度９０゜だけ、閉じられた矢印線４４に沿って行われる。それぞれ引渡しチャンバ３９および処理チャンバ２７，４３，２８の直前の４つの保持点には、半径方向の二重矢印４５によって、基板の送りおよび戻りが示してある。基板の送りは、遮蔽するフレーム状のスクリーン４６の直前まで行われる。このスクリーン４６は処理チャンバ２７，４３，２８の開口領域に配置されている。しかし、基板とスクリーン４６との間のシール作用は不要である。なぜならば、すでに、極端に薄い基板はこれに寄与し得ないか寄与する必要がないからである。基板ホルダの後退運動が完了するやいなや、この基板ホルダが９０゜だけ、それぞれ次の処理チャンバの前方に回転させられ、処理の終了時には引渡しチャンバ３９の前方でさらなる搬送のために搬出ロックゲート４０に移送される。

いま、図７には、図１〜図６に示した手段および符号を備えた完全な装置の斜視的な外面図が示してある。引渡しチャンバ３９の両側には、搬入ロックゲート３８と搬出ロックゲート４０とが破線で示してある。引渡しチャンバ３９のうち、傾斜して位置する入口スリット３９ａと、また、引渡しチャンバ３９に接続された、遮断スライダ４８とクライオポンプ４９とを備えた排気管片４７とが示してある。大気圧に対する引渡しチャンバ３９と処理チャンバ２８とのリブ補強部５０を明瞭に見ることができる。

特に図６および図７から、装置の、スペースおよび容積を節約した極端にコンパクトな構成、特に基板ホルダが大気に送出される必要がないという事実が明らかとなる。全ての事例において、ロックゲートチャンバ３８，４０内にも、全基板面にわたる圧縮ガス供給と、下側の端部に設けられたローラとを備えた穿孔された基板ホルダが配置されているので、基板を摩擦なしにガスクッションを介して基板ホルダに押し乗せることができ、再び押し退けることができる。排気のためにかつホルダでの基板の休止時には、ガス供給が主として停止される。このことは、基板がその基板ホルダで真空チャンバ１５内に位置している期間にも当てはまる。このことは、以下の実施例にも当てはまる。

いま、図８および図９には、図１〜図７に示した対象の１つの変化形が、これまでの符号を使用し続けて示してある。ここでは、基板ホルダ１３のための回転・送り駆動が異なっている。ここでは、底部１７を備えたポット状の内側のチャンバ部分１６に回転・ストローク駆動装置５１が配置されている。この回転・ストローク駆動装置５１は、回転運動を発生させるための変速伝動装置５３を備えた第１のモータ５２と、共通の軸５６の昇降運動を発生させるための変速伝動装置５５を備えた第２のモータ５４とを有している。二重の４つの台形リンク装置５７はターンテーブル５８に配置されている。このターンテーブル５８は軸５６によってステップ式に回転可能である。基板ホルダ１３は、図８には、一貫して延びる線によって、引き込まれた位置で示してある。

支持フランジ６３を有する軸５６の持上りによって、支持フランジ６３に懸吊されたほぼ鉛直なリンク６４（図９参照）を介して、４つのアングルレバー５９がその固定支承部６０を中心として外方に旋回させられる。これによって、台形リンク装置５７が、図９に示したように、その上側の端部で外方に旋回させられる。台形リンク装置５７の一番上側に位置する一番短い部材６５はＴ字形に形成されていて、その中間に別のジョイントを備えている。この場合、直列に接続されたそれぞれ２つの台形リンク装置５７は水平なスペーサリンク６２によって互いに結合されており、これによって、直列に接続された台形リンク装置５７がターンテーブル５８に対してその都度同じ角度位置をとるようになっている。部材６５のＴ字形の構成は、相対回動不能に取り付けられた別のリンク６５ａとの結合によって行われる。このリンク６５ａの下側の端部は、特に強調しない旋回支承部のペアを介して、楔状のカンチレバー６１の水平な下縁部に結合されている。このカンチレバー６１は基板ホルダ１３の下側の端部に配置されている。アングルレバー５９によって強制される運動には、同期的に別の全ての台形リンク装置５７が追従する。

これによって、カンチレバー６１と、このカンチレバー６１に傾斜した状態で取り付けられた基板ホルダ１３とが連行される。この場合、台形リンク装置５７の設計は、半径方向運動の鉛直成分が可能な限り小さいように行われている。半径方向運動の終了時には、基板ホルダ１３が、処理チャンバ２７，２８に対する図８に二点鎖線で示した位置１３ａをとる。同じことが、別の処理チャンバおよび引渡しチャンバに対する基板ホルダ１３の位置に当てはまる。この位置は、ここでは、便宜上省略してある。基板ホルダ１３の半径方向外側の終端位置は、図９には、一貫して延びる線によって示してある。

図１０につき、これまでの符号を使用し続けて、図８および図９を互いに比較する。軸５６は、上側の回転支承部と真空貫通ガイドとから成るコンビネーション６６を介して、相対回動不能な円板状の支持プレート６７によって、内側のチャンバ部分１６の底部１７を貫いて案内されている。軸５６の下側の端部は軸方向に移動可能に下側の回転支承部６８に案内されている。この回転支承部６８自体は別の回転板６９に支承されている。この回転板６９は、上方に、貫通部７１を備えた円筒状の取付け部７０と、半径方向のフランジ７２とを有している。このフランジ７２には、台形リンク装置５７を備えたターンテーブル５８が装着されている。下方のシールは定置の支持プレート７３によって行われる。この支持プレート７３は真空密に外側のチャンバ部分２２の底部２３に挿入されていて、軸５６の端部の下方にこの軸５６の降下のためのポット状の延長部７４を備えている。

明瞭に認めることができるように、矢印７５の方向への軸５６のストロークによって、全ての台形リンク装置５７ひいては基板ホルダ１３がアングルレバー５９とスペーサリンク６２とを介して矢印７６の方向に同期的に移動可能となる。なぜならば、カンチレバー６１が、部材６５に固く結合されたリンク６５ａの下側の端部にジョイント式に支承されているからである。

半径方向に引き込まれた位置における２つの基板支持体を備えた内側の駆動機構の斜視図である。

図１に類似の内側の駆動機構の斜視図であるものの、２つの基板支持体が半径方向に走出させられた位置で示してある。

図１に示した位置における駆動機構を備えた真空装置の部分的な鉛直な半径方向断面図である。

図２に示した位置における駆動機構を備えた真空装置の部分的な鉛直な半径方向断面図である。

図４に示した駆動機構の一部を拡大して示す図である。

周方向および半径方向における重畳された運動経過の概略図である。

図１〜図６に示した手段を備えた完全な装置の斜視的な外面図である。

図３に類似の引き込まれた基板ホルダを備えた、図１〜図７に示した対象の１つの変化形を示す図である。

図４に類似の走出させられた基板ホルダを備えた、図８の対象を示す図である。

図８および図９の一部を比較する図である。

符号の説明

１ 駆動機構、 ２ 組付けフランジ、 ３ チャンバ、 ４ カンチレバー、 ５ 傾斜ブレース、 ６ 下部構造体、 ７ カンチレバー、 ８ 平行四辺形リンク装置、 ９ ブラケット、 ９ａ 脚部、 １０ 横桁、 １１ ローラ、 １２ フレーム構造体、 １２ａ 支持部、 １３ 基板ホルダ、 １３ａ 位置、 １４ 矢印、 １５ 真空チャンバ、 １６ チャンバ部分、 １７ 底部、 １８ フランジ、 １９ アンカブレース、 ２０ 調整エレメント、 ２１ ガセットプレート、 ２２ チャンバ部分、 ２２ａ 円、 ２３ 底部、 ２４ 端領域、 ２５ カバー、 ２６ 開口、 ２７ 処理チャンバ、 ２７ａ 外壁、 ２８ 処理チャンバ、 ２８ａ 外壁、 ２９ 室、 ３０ 制御ロッド、 ３１ 旋回支承部、 ３２ 軸、 ３３ 回転貫通ガイド、 ３４ 回転貫通ガイド、 ３５ ラジアル軸受け、 ３６ 接続管片、 ３７ ロックゲート列、 ３８ 搬入ロックゲート、 ３９ 引渡しチャンバ、 ３９ａ 入口スリット、 ４０ 搬出ロックゲート、 ４１ 真空弁、 ４２ 矢印、 ４３ 処理チャンバ、 ４４ 矢印線、 ４５ 二重矢印、 ４６ スクリーン、 ４７ 排気管片、 ４８ 遮断スライダ、 ４９ クライオポンプ、 ５０ リブ補強部、 ５１ 回転・ストローク駆動装置、 ５２ モータ、 ５３ 変速伝動装置、 ５４ モータ、 ５５ 変速伝動装置、 ５６ 軸、 ５７ 台形リンク装置、 ５８ ターンテーブル、 ５９ アングルレバー、 ６０ 固定支承部、 ６１ カンチレバー、 ６２ スペーサリンク、 ６３ 支持フランジ、 ６４ リンク、 ６５ 部材、 ６５ａ リンク、 ６６ コンビネーション、 ６７ 支持プレート、 ６８ 回転支承部、 ６９ 回転板、 ７０ 取付け部、 ７１ 貫通部、 ７２ フランジ、 ７３ 支持プレート、 ７４ 延長部、 ７５ 矢印、 ７６ 矢印、 Ａ−Ａ 軸線、 Ｅ−Ｅ 線、 Ｈ 高さ、 Ｍ 二等分線

Claims (20)

1. 少なくともほぼ鉛直な位置における長方形のもしくは正方形の平らな基板のための真空処理装置であって、真空チャンバ（１５）が設けられており、該真空チャンバ（１５）が、その周面に分配された、チャンバ側で開放した少なくとも２つの処理チャンバ（２７，２８，４３）を備えており、さらに、搬入ロックゲート（３８）と搬出ロックゲート（４０）とが設けられており、真空チャンバ（１５）の内部に設けられた基板ホルダ（１３）が、処理チャンバ（２７，２８，４３）に対して相対的な基板ホルダ（１３）の順次の回転および送りおよび戻りのための駆動機構（１，５１）によって回転可能に配置されている形式のものにおいて、基板ホルダ（１３）が、その下側の領域でリンク装置（８，５７）を介して駆動機構（１，５１）に結合されており、少なくともリンク装置（８，５７）の下側の旋回支承部が、基板ホルダ（１３）の支持する面の高さ（Ｈ）の水平な二等分線（Ｍ）の下方に配置されていることを特徴とする、長方形のもしくは正方形の平らな基板のための真空処理装置。
2. リンク装置（８，５７）の全ての旋回支承部が、基板ホルダ（１３）の支持する面の高さ（Ｈ）の水平な二等分線（Ｍ）の下方に配置されている、請求項１記載の真空処理装置。
3. 各基板ホルダ（１３）のための駆動機構（１）が、対を成して配置されたカンチレバー（４）を有しており、該カンチレバー（４）にそれぞれ１つの平行四辺形リンク装置（８）が懸架して配置されている、請求項１記載の真空処理装置。
4. 平行四辺形リンク装置の下側の旋回支承部が、それぞれＵ字形のブラケット（９）に配置されており、該ブラケット（９）の、外方に向けられた脚部（９ａ）が、横桁（１０）に結合されており、該横桁（１０）が、各基板ホルダ（１３）の下側の端部を形成している、請求項３記載の真空処理装置。
5. 駆動機構（５１）が、ターンテーブル（５８）を有しており、該ターンテーブル（５８）に各基板ホルダ（１３）のために台形リンク装置（５７）のグループが配置されている、請求項１または２記載の真空処理装置。
6. 駆動機構（５１）が、同心的な軸（５６）を備えた回転・ストローク駆動装置であり、該回転・ストローク駆動装置の鉛直運動によって、台形リンク装置（５７）が、半径方向運動を伴って基板ホルダ（１３）に作用可能である、請求項５記載の真空処理装置。
7. 真空チャンバ（１５）が、
   ａ）鉛直な軸線（Ａ−Ａ）と第１の底部（１７）とを備えた回転対称的なかつ定置のポット状の内側のチャンバ部分（１６）を有しており、
   ｂ）内側のチャンバ部分（１６）を間隔を置いて取り囲む外側のチャンバ部分（２２）を有しており、両チャンバ部分（１６，２２）の間に基板ホルダ（１３）の回転のための環状の室（２９）が配置されており、外側のチャンバ部分（２２）が、同じ角度間隔を置いて配置された複数の開口（２６）と、該開口（２６）に接続された処理チャンバ（２７，２８，４３）とを備えていて、別の底部（２３）を有しており、該底部（２３）が、定置にかつ間隔を置いて第１の底部（１７）の下方に配置されており、
   ｃ）処理チャンバ（２７，２８，４３）の開口（２６）に対して相対的な基板ホルダ（１３）の同期的な半径方向運動のために、少なくとも１つのリンク装置（８，５７）を有しており、該リンク装置（８，５７）が、軸線（Ａ−Ａ）を中心として回転可能に第１の底部（１７）と第２の底部（２３）との間に配置されており、さらに、
   ｄ）フレームなしに案内された基板を当該装置に順次供給するための引渡しチャンバ（３９）を備えたロックゲート列（３７）を有している、
   請求項１から６までのいずれか１項記載の真空処理装置。
8. 整合した線形のロックゲート列（３７）が、真空チャンバ（１５）に対して接線方向に方向付けられて配置されていて、搬入ロックゲート（３８）と、引渡しチャンバ（３９）と、搬出ロックゲート（４０）とを、真空弁（４１）を介在させて有しており、ロックゲート列（３７）が、真空処理前のかつ真空処理後の基板の線形の搬送路を規定している、請求項１から７までのいずれか１項記載の真空処理装置。
9. 鉛直な軸線（Ａ−Ａ）を中心として回転可能な基板ホルダ（１３）が、軸線（Ａ−Ａ）に対して１〜２０゜の間の角度だけ上方に傾けられて配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の真空処理装置。
10. 鉛直な軸線（Ａ−Ａ）を中心として回転可能な基板ホルダ（１３）が、軸線（Ａ−Ａ）に対して３〜１５゜の間の角度だけ上方に傾けられて配置されている、請求項９記載の真空処理装置。
11. 基板のフレームなしの案内のために、ロックゲートチャンバ（３８，４０）内に、定置の基板ホルダが位置しており、該基板ホルダが、垂線に対して、回転可能な基板ホルダ（１３）と同じ角度を成して位置している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の真空処理装置。
12. 基板ホルダ（１３）が、その下側の端部に、基板を収容しかつ順送りするためのローラ（１１）と、該ローラ（１１）の上方に、各基板ホルダ（１３）に対する基板の相対運動の間の基板の摩擦なしの搬送のためのガスクッションを形成するためのガスの流出のための開口とを有している、請求項１から１１までのいずれか１項記載の真空処理装置。
13. 処理チャンバ（２７，２８，４３）の開口（２６）が、処理チャンバ（２７，２８，４３）に向かい合って位置する回転可能な基板ホルダ（１３）に対して縁部を有しており、該縁部が、基板ホルダ（１３）の平面に対して平行な平面に位置している、請求項１から１２までのいずれか１項記載の真空処理装置。
14. 処理チャンバ（２７，２８，４３）の開口（２６）が、処理の間の基板のマスキングのためのスクリーン（４６）を備えている、請求項１３記載の真空処理装置。
15. リンク装置（８，５７）が、回転可能な基板ホルダ（１３）の送りのために専らジョイントを有しており、該ジョイントによって、基板ホルダ（１３）が、線形の滑り摩擦の発生なしに運動可能である、請求項１から１４までのいずれか１項記載の真空処理装置。
16. 台形リンク装置（５７）の一番短い上側の部材（６５）が、その中間に別のジョイントを有しており、直列に接続されたそれぞれ２つの台形リンク装置（５７）が、スペーサリンク（６２）によって互いに結合されており、これによって、直列に接続された台形リンク装置（５７）が、その都度同じ角度位置をとるようになっている、請求項５記載の真空処理装置。
17. 軸（５６）のための駆動機構（５１）が、大気に向かって開放した内側のチャンバ部分（１６）内に配置されている、請求項５から７までのいずれか１項記載の真空処理装置。
18. 台形リンク装置（５７）の上側の部材（６５）が、固く取り付けられた別のリンク（６５ａ）を有しており、該リンク（６５ａ）の下側の端部が、ジョイントを介してカンチレバー（６１）に結合されており、該カンチレバー（６１）の外側の端部に基板ホルダ（１３）が取り付けられている、請求項１６記載の真空処理装置。
19. 上側の部材（６５）と、該部材（６５）のリンク（６５ａ）とが、「Ｔ」の形状を有している、請求項１８記載の真空処理装置。
20. 軸（５６）に支持フランジ（６３）が配置されており、該支持フランジ（６３）が、リンク（６４）を介してアングルレバー（５９）に作用するようになっており、該アングルレバー（５９）が、ターンテーブル（５８）に支承されており、アングルレバー（５９）の一方の脚部が、それぞれ一番内側の台形リンク装置（５７）の一部であり、アングルレバー（５９）によって、台形リンク装置（５７）の旋回が実施可能である、請求項１６から１９までのいずれか１項記載の真空処理装置。

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