JP4531247B2

JP4531247B2 - 真空処理装置

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Publication number: JP4531247B2
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Filing date: 2000-12-19
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空処理装置の技術分野に関し、特に、マルチチャンバ型とは異なる形式の真空処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、図３５の符号１５０は従来のマルチチャンバ型の真空処理装置を示している。この真空処理装置１５０は、搬送室１５９の周囲に複数の処理室１５１〜１５５が配置されており、基板移載ロボット１１０のハンド１１３上に基板を乗せ、搬出入室１５６内に搬入し、搬出入室１５６を真空排気した後、搬送室内の基板搬送ロボット１２０によって、搬出入室１５６内の基板を所望の処理室１５１〜１５５に移動させ、薄膜の形成処理を行うようになっている。
【０００３】
処理室１５１〜１５５には、薄膜を形成する成膜処理室の他、加熱室やエッチング室も用いることができるため、必要に応じた種類の処理室を設け、所望の真空処理装置１５０を構成させることができる。
【０００４】
しかしながら上記の真空処理装置１５０では搬送室１５９が大きいため、設置面積に比べて処理室の数が少ない。処理室の数を多くしようとすると、搬送室１５６を大きくしなければならず、いずれにしろ、面積の利用効率が低い。従って、マルチチャンバ型の真空処理装置１５０は、運転コストが高くなってしまう。
【０００５】
また、搬送室１５９内の基板搬送ロボット１２０の動作は複雑であり、大型のガラス基板に対応させようとすると、基板搬送ロボット１２０が高価になってしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、面積の利用効率の高い装置を提供することにある。
【０００７】
【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、主真空槽と、前記主真空槽内に配置されたハンドと、前記ハンドを前記真空槽内で水平方向に往復移動させる搬送機構と、前記主真空槽の上部であって、前記各ハンドの移動軌跡の上方位置に配置された複数の処理室と、前記主真空槽内の前記各処理室の下方位置に配置され、上下移動可能に構成された昇降装置と、前記昇降装置に挿通され、上下動可能な昇降ピンとを有し、前記昇降ピンを上昇させると、該昇降ピン先端は、前記昇降装置表面から突き出されるように構成され、前記ハンドは上下に２個設けられ、前記搬送機構は、前記２個のハンドを平行な方向に独立して往復移動させるように構成され、前記ハンドは、移動方向に沿う向きに切れ目が形成され、前記各処理室の真下に位置することができ、前記昇降ピンを上昇させ、前記ハンド上の基板を前記昇降ピン上に移し替えた後、前記ハンドを前記基板の下方から退避できるように構成された真空処理装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の真空処理装置であって、前記昇降装置の下方位置には、前記昇降ピンの下端部を押圧し、前記昇降ピンを上昇させる押圧ピンが配置された真空処理装置である。
請求項３記載の発明は、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であって、前記ハンドを前記処理室の下方位置から退避させた状態で、前記昇降装置を上昇させると、前記昇降装置が前記処理室の下端部を塞ぎ、前記処理室の内部を前記主真空槽の内部から分離させるように構成された真空処理装置である。
請求項４記載の発明は、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であって、前記主真空槽には基板搬出入室が設けられ、該基板搬出入内に配置された基板を少なくとも一方の前記ハンド上に乗せ、且つ、少なくとも他方の前記ハンド上に乗っている基板を前記基板搬出入室内に搬入可能に構成された真空処理装置である。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の真空処理装置であって、前記複数の処理室のうち、少なくとも１室は、該処理室内に搬入した基板表面に薄膜を形成する成膜装置である真空処理装置である。
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の真空処理装置であって、前記複数の処理室のうち、少なくとも１室は、該処理室内に搬入した基板を加熱する加熱処理室である真空処理装置である。
請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の真空処理装置であって、前記主真空槽の内部には、前記基板を冷却する冷却装置が設けられた真空処理装置である。
【０００８】
本発明は上記のように構成されており、ハンド上に基板を乗せると、主真空槽内で基板を水平方向に搬送でき、また、昇降装置上に基板を乗せると、主真空槽内で基板を上下方向に移動させられるようになっている。
【０００９】
各昇降装置には、昇降ピンが挿通されており、昇降装置上に基板が乗った状態で昇降ピンを上昇させると基板は昇降ピン上に移し替えられる。また、基板が配置されたハンドを昇降装置上に位置させ、昇降ピンを上昇させると、昇降ピンはハンドにぶつからずに基板の裏面に当接され、昇降ピンが更に上昇すると、ハンド上の基板は昇降ピン上に移し替えられる。
【００１０】
ハンドには、例えば移動方向に沿って切れ目が設けられており、ハンド上から昇降ピン上に基板が移し替えられた後、ハンドを切れ目の開口とは逆方向に移動させると、ハンドが昇降装置上から退避される。ハンドの水平移動や昇降装置の上下移動は、主真空槽内の真空雰囲気を維持した状態で行えるようになっている。
【００１１】
また、本発明の真空処理装置には、２個のハンドが上下二段に設けられており、それぞれ主真空槽内を互いに平行な方向に水平移動するようになっている。各ハンドは、それぞれ処理室の下方位置を通過するようになっている。
【００１２】
この２個のハンドのうち、一方のハンドを、基板搬出入室から主真空槽の末端の処理室への搬送に使用し、他方のハンドを、末端の処理室から基板搬出入室へ戻すのに使用することができる。
【００１３】
また、本発明の真空処理装置では、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置、エッチング装置を処理室とすることができる。
【００１４】
昇降装置上に基板を乗せた状態で昇降装置を上昇させると、基板を処理室内部に配置することができる。
【００１５】
処理室がスパッタリング装置である場合には、処理室内にスパッタリングガスが導入され、基板表面に薄膜が形成される。また、ＣＶＤ装置である場合には、材料ガスが導入され、同様に基板表面に薄膜が形成される。また、エッチング装置である場合には処理室内部にエッチングガスが導入され、基板表面に形成された薄膜がエッチングされる。脱ガス室である場合には、処理室内部の基板が加熱されたり、基板表面にプラズマが照射され、基板から処理室内部にガスが放出される。
【００１６】
昇降装置が上昇した場合、昇降装置が各処理室の下端部に当接され、各処理室は昇降装置によって蓋をされた状態になる。この状態では、処理室の内部雰囲気は主真空槽の内部雰囲気から分離されており、処理室内に導入したガスや、処理室内部に放出されたガスは主真空槽内に侵入しないようになっている。
【００１７】
処理室内部にプラズマを形成する場合には、昇降装置に電極を配置することができる。また、処理室内で基板を加熱する場合には、昇降装置に加熱装置を配置することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図２８を参照し、符号２は工場内に配置された真空処理ラインの一部を上方から見た図であり、搬送ライン４上には複数の基板７₁〜７₆が乗せられており、ここでは、各基板７₁〜７₆は、紙面上方から紙面下方に向けて搬送されている。
【００１９】
この搬送ライン４の側方位置には、各基板７₁〜７₆の移動方向に沿って、本発明の一例の真空処理装置３₁〜３₅が複数台配置されている。
【００２０】
各真空処理装置３₁〜３₅と搬送ライン４との間には、それぞれ基板移載ロボット５₁〜５₅が一台ずつ配置されており、基板移載ロボット５₁〜５₅によって、搬送ライン４上の基板７₁〜７₆のうち、未処理の基板を真空処理装置３₁〜３₅に移動させ、また、真空処理装置３₁〜３₅内で処理が終了した基板を搬送ライン４上に戻すようになっている。
【００２１】
図２８の符号８₁、８₂は、基板移載ロボット５₁〜５₅のアーム先端上に乗せられ、移載中の基板を示している。
【００２２】
上記複数の真空処理装置３₁〜３₅のうち、１台を代表して図１の符号３に示す。
この真空処理装置３は、水平方向に細長い主真空槽１１を有しており、主真空槽１１はの長手方向は、搬送ライン４上の基板７₁〜７₆の移動方向に対して垂直に配置されている。
【００２３】
主真空槽１１の天井の上には、搬送ライン４に近い位置から、搬出入室２０と、加熱処理室４０と、複数の成膜処理室５０₁、５０₂とがこの順序で設けられている(ここでは、成膜処理室は二室が示されている)。
【００２４】
主真空槽１１内部のうち、搬入室２０下方位置と加熱処理室４０下方位置の間の部分の底壁上には、後述する冷却装置３７を有する固定台３４が配置されており、主真空槽１１内部の固定台３４の上方部分が冷却室３０にされている。
【００２５】
また、この主真空槽１１では、搬送ライン４から最も遠い成膜処理室５０₂よりも更に搬送ライン４から遠い部分の上には処理室は設けられておらず、この部分が、後述するハンド１２、１３が退避する退避室６０になっている。
【００２６】
搬出入室２０と加熱処理室４０と成膜処理室５０₁、５０₂は、それぞれ副真空槽２１、４１、５１₁、５１₂を有している。各副真空槽２１、４１、５１₁、５１₂は、それぞれ主真空槽１１の天井上に固定されており、各副真空槽２１、４１、５１₁、５１₂が位置する部分の主真空槽１１の天井には、貫通孔から成る通路２２、４２、５２₁、５２₂が設けられている。従って、主真空槽１１と各副真空槽２１、４１、５１₁、５１₂とは、通路２２、４２、５２₁、５２₂によって、内部が接続されるようになっている。
【００２７】
各通路２２、４２、５２₁、５２₂のうち、搬出入室２０の通路２２には、開閉可能な真空バルブ２５が取り付けられている。また、搬出入室２２の副真空槽２１の側壁には、搬出入口２３が設けられており、この搬出入口２３にも、開閉可能な扉２４が取り付けられている。
【００２８】
バルブ２５によって通路２２を閉じた場合は、搬出入室２０の副真空槽２１の内部は主真空槽１１の内部から遮断される。また、扉２４によって搬出入口２３を閉じた場合には、搬入室２０の内部は、大気から遮断されるようになっている。
【００２９】
各副真空槽２１、４１、５１₁、５１₂は、主真空槽１１に気密に接続されており、搬出入室２０の扉２４を閉じた状態では、主真空槽１１の内部と各副真空槽２１、４１、５１₁、５１₂の内部とは、大気から遮断されるようになっている。
【００３０】
主真空槽１１の側壁には、搬出入室２０の下方位置から退避室６０の内部まで、２本の搬送機構１４、１５が水平に延設されている。
【００３１】
この搬送機構１４、１５は互いに上下に配置されており、それぞれハンド１２、１３が取り付けられている。
【００３２】
このハンド１２、１３を上方から見た図を、図２９(ａ)に示す。各ハンド１２、１３は、搬送機構１４、１５に沿って、主真空槽１１の内部をそれぞれ独立に水平移動できるように構成されており、その移動方向に沿う向きに切れ目１７が形成されている。
【００３３】
冷却室３０の下方位置の主真空槽１１の底壁上には、上述した固定台３４が固定されており、また、加熱処理室４０と成膜処理室５０₁、５０₂の下方位置の主真空槽１１の底壁上には、上下動可能な昇降装置４４、５４₁、５４₂がそれぞれ配置されている。
【００３４】
また、搬出入室２０の下方位置と、固定台３４及び昇降装置４４、５４₁、５４₂の下方位置には、昇降軸２８、３８、４８、５８₁、５８₂が鉛直に配置されている。
【００３５】
搬出入室２０の下方と固定台３４の下方に位置する昇降軸２８、３８の先端は複数本に分岐されている。固定台３４には貫通孔が設けられており、昇降軸３８の分岐された先端部分は、固定台３４の下側から、固定台３４の貫通孔内に挿入されている。
【００３６】
各昇降軸２８、３８、４８、５８₁、５８₂の下端部は、主真空槽１１の外部に気密に導出されており、その部分には、モータ６１〜６５がそれぞれ接続されている。各モータ６１〜６５を動作させると、昇降軸２８、３８、４８、５８₁、５８₂は、主真空槽１１内の真空雰囲気を維持した状態で、それぞれ個別に上下移動できるように構成されている。
【００３７】
また、各昇降軸２８、３８、４８、５８₁、５８₂のうち、昇降装置４４、５４₁、５４₂の下方に位置する昇降軸４８、５８₁、５８₂の上部先端部分には、支持板８５、８６₁、８６₂がそれぞれ取り付けられている。
【００３８】
成膜処理室５０₁下方の昇降装置５４₁、及び昇降軸５８₁を図３０に示す。図３０及び後述する図３２〜図３４は、昇降装置５４₁の構造を説明するための図であり、主真空槽１１を昇降装置５４₁及びその周囲の部材と共に、主真空槽１１の長手方向とは直角の方向に切断し、退避室６０に近い成膜処理室５０₂の位置から、切断した部分を見た状態を示している。
【００３９】
この他の処理室４０、５０₂に配置されている昇降装置４４、５４₂や、その周囲の部材も、図３０〜図３４に示した昇降装置５４₁及びその周囲の部材と同じ構造である。
【００４０】
各昇降装置４４、５４₁、５４₂は、蓋部材４７、５７₁、５７₂と、電極板４６、５６₁、５６₂と、加熱板４５、５５₁、５５₂とを有している。蓋部材４７、５７₁、５７₂と、電極板４６、５６₁、５６₂と、加熱板４５、５５₁、５５₂とは下方からこの順序で重ねられており、互いに固定されている。
【００４１】
主真空槽１１の底壁には、複数の昇降機構８０が設けられており、各昇降装置４４、５４₁、５４₂は、それぞれ異なる昇降機構８０に取り付けられている。
【００４２】
昇降機構８０には、不図示のモータが取り付けられており、主真空槽１１内の真空雰囲気を維持したまま、上下移動可能に構成されている。従って、昇降機構８０を上下移動させると、主真空槽１１内部の真空雰囲気を維持したまま、昇降装置４４、５４₁、５４₂を主真空槽１１内で上下移動できるようになっている。
【００４３】
各昇降機構８０は、搬送機構１４、１５とは反対側の側壁近傍に配置されており、昇降機構８０が上方に移動した状態でも、昇降機構８０が障害になることなく、ハンド１２、１３が水平方向に移動できるようになっている。
【００４４】
また、蓋部材４７、５７₁、５７₂と、電極板４６、５６₁、５６₂と、加熱板４５、５５₁、５５₂には、互いに連通する位置に複数の貫通孔が形成されており、各昇降装置４４、５４₁、５４₂に、上下方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。
【００４５】
各昇降装置４４、５４₁、５４₂の貫通孔の内部には、昇降ピン４９、５９₁、５９₂がそれぞれ挿通されている。その昇降ピン４９、５９₁、５９₂には、不図示のストッパーが設けられており、貫通孔の内部から各昇降ピン４９、５９₁、５９₂が落下しないようにされている。
【００４６】
各昇降ピン４９、５９₁、５９₂がストッパーによって貫通孔内部に保持された状態では、各昇降ピン４９、５９₁、５９₂の先端は加熱板４５、５５₁、５５₂の表面よりも低い位置にあり、昇降ピン４９、５９₁、５９₂の先端が昇降装置４４、５４₁、５４₂の表面から突き出ないようにされている。
【００４７】
各支持板８５、８６₁、８６₂は、各昇降装置４４、５４₁、５４₂底面の蓋部材４７、５７₁、５７₂に対して平行に配置されており、それら支持板８５、８６₁、８６₂表面の、昇降ピン４９、５９₁、５９₂が挿通された位置に対応する位置には、図１や図３０に示すように、押圧ピン８７、８８₁、８８₂が立設されている(後述する図２〜図２７では、符号８７、８８₁、８８₂は省略する)。
【００４８】
各昇降装置４４、５４₁、５４₂に形成された貫通孔は、下端部の直径が上端部よりも大きくなっており、昇降軸４８、５８₁、５８₂に取り付けられたモータ６３〜６５を動作させ、支持板８５、８６₁、８６₂を上方に移動させると、押圧ピン８７、８８₁、８８₂は各昇降装置４４、５４₁、５４₂の貫通孔の下端部内に押し込まれる。上昇する各押圧ピン８７、８８₁、８８₂の上部は、昇降ピン４９、５９₁、５９₂の下端部に当接され、昇降ピン４９、５９₁、５９₂を押し上げるようになっている。
【００４９】
押し上げられた昇降ピン４９、５９₁、５９₂の上端部は、昇降装置４４、５４₁、５４₂の表面上に突き出される。押圧ピン８７、８８₁、８８₂を昇降装置４４、５４₁、５４₂内に挿入し終わり、昇降ピン４９、５９₁、５９₂が最上方まで突き出された状態では、各昇降ピン４９、５９₁、５９₂の上端部と昇降装置４４、５４₁、５４₂表面との間の距離は、上方のハンド１２又は下方のハンド１３を挿入できるだけ離間するようになっている。
【００５０】
図３１は、昇降機構８０によって昇降装置５４₁を降下させた状態で、下方のハンド１３がその昇降装置５４₁の真上位置から退避され、上方のハンド１２が昇降装置５４₁の真上位置に静止された状態を示している。
【００５１】
このハンド１２上には基板７が乗せられており、昇降機構８０によって昇降装置５４₁を上方に移動させると共に、昇降軸５８₁によって支持板８６₁を上方に移動させ、押圧ピン８８₁によって昇降ピン５９₁を上方に押し上げると、ハンド１２上の基板７が昇降ピン５９₁の上端部に移し替えられる。図３２はその状態を示している。
【００５２】
次に、上方のハンド１２を退避させた後、昇降ピン５９₁を下方に移動させると昇降ピン５９₁上の基板７は昇降装置５４₁上に移し替えられる。図３３はその状態を示している。昇降装置５４₁上に配置された基板７を上方のハンド１２又は下方のハンド１３に移載する場合には、上記と逆の手順となる。
【００５３】
各昇降装置４４、５４₁、５４₂の蓋部材４７、５７₁、５７₂は、電極板４６、５６₁、５６₂や加熱板４５、５５₁、５５₂よりも大きく成形されており、各昇降装置４４、５４₁、５４₂を上方に移動させると、各処理室４０、５０₁、５０₂の下端位置に蓋部材４７、５７₁、５７₂が当接される。この状態では、各処理室４０、５０₁、５０₂下端に設けられたＯリングが蓋部材４７、５７₁、５７₂に密着し、各処理室４０、５０₁、５０₂は、蓋部材４７、５７₁、５７₂によって蓋をされる。
【００５４】
このとき、昇降装置４４、５４₁、５４₂の貫通孔は、昇降ピン４９、５９₁、５９₂のストッパーによって塞がれており、各処理室４０、５０₁、５０₂の内部雰囲気が、主真空槽１１の内部雰囲気から分離されている。
【００５５】
各処理室４０、５０₁、５０₂が、蓋部材４７、５７₁、５７₂によって蓋をされた状態では、加熱板４５、５５₁、５５₂の表面は、各処理室４０、５０₁、５０₂内部に位置している。
【００５６】
ここでは、昇降装置５４₁上に基板７が乗せられた状態で蓋部材５７₁が成膜処理室５５₁の下端位置に当接されており、加熱板５５₁上に載置された基板７が、成膜処理室５５₁内部に配置されている。図３４はその状態を示している。
【００５７】
上記の真空処理装置３を用い、基板７表面に薄膜を形成する工程を説明する。
主真空槽１１と、搬出入室２０と、加熱処理室４０と、成膜処理室５０₁、５０₂は、それぞれ真空排気系７１に接続されており、待機状態では、その真空排気系７１によって、主真空槽１１と、搬出入室２０と、加熱処理室４０と、成膜処理室５０₁、５０₂の内部はそれぞれ真空排気されている。
【００５８】
先ず、真空バルブ２５を閉じ、搬出入室２０の内部と主真空槽１１の内部との間を遮断した後、図２に示すように、基板移載ロボット５のアーム先端１８上に基板７_aを乗せ、扉２４を開けてアーム先端１８を搬出入室２０内に挿入する。
【００５９】
搬出入室２０内には、フック２６、２７が上下二段に設けられており、基板７_aを一方のフック２６上に乗せた後、アーム先端１８を戻し、図３に示すように扉２４を閉じ、搬出入室２０内部を真空排気する。
【００６０】
次に、ハンド１２、１３を搬出入室２０の下方位置から待避させた状態で、真空バルブ２５を開け、搬入室２０下方位置の昇降軸２８を上昇させ、その上部を搬出入室２０内に挿入する。そして、図４に示すように、昇降軸２８の上部先端に基板７_aを乗せる。
【００６１】
次いで、フック２６を退避させ、昇降軸２８を降下させると、基板７_aはフック２６に接触することなく降下する。
【００６２】
図５は、昇降軸２８上に乗った基板７_aが主真空槽１１内に搬入され、基板７_aが上側のハンド１２よりも高い位置で静止した状態を示している。
【００６３】
次いでハンド１２を基板７_aの真下位置に向けて移動させると、図６に示すように、ハンド１２は、昇降軸２８の分岐された部分の間に挿入される。
【００６４】
図２９(ｂ)は、ハンド１２を基板７の真下位置に移動させる前の状態を示しており、同図(ｃ)は、ハンド１２を昇降軸２８の分岐された部分の間に挿入した状態を示している。
【００６５】
その状態で昇降軸２８を降下させると、図７に示すように、基板７_aは上段のハンド１２上に乗せられる。
【００６６】
次いで、上段の搬送機構１４を動作させ、ハンド１２を移動させ、図８に示すように、基板７_aが加熱処理室４０の真下位置まで移動したところで静止させる。
【００６７】
次いで、加熱処理室４０の下方に位置する昇降装置４４と支持板８５を上昇させ、図９に示すように、昇降ピン４９の上部に、基板７_aを乗せる。この状態では、ハンド１２は、基板７_aと昇降装置４４の間に位置しており、ハンド１２の表面は、基板７_aから離れている。
【００６８】
上記のように基板７_aが昇降ピン４９上に乗った後、ハンド１２を退避室６０の方向に移動させると、図１０に示すように、ハンド１２は基板７_aと昇降装置４４の間から抜去される。
【００６９】
次いで、支持板８５を降下させ、昇降ピン４９を昇降装置４４の貫通孔内に収容するか、又は、昇降装置４４を上昇させると、基板７_aは昇降装置４４上に乗せられる。この状態で昇降装置４４を上昇させると、図１１に示すように、基板７_aは加熱処理室４０内に配置される。このとき、基板７_aは昇降装置４４の加熱板４５上に乗っている。
【００７０】
各昇降装置４４、５４₁、５４₂の加熱板４５、５５₁、５５₂の内部には、静電吸着用の電極が配置されており、その静電吸着用電極に電圧を印加し、基板７_aを加熱板４５表面に静電吸着すると共に、加熱板４５を発熱させると、基板７_aは、加熱板４５からの熱伝導によって加熱される。
【００７１】
この状態では、Ｏリング等の図示しない気密材料を介して、昇降装置４４が加熱処理室４０の下端部分に密着されており、通路４２は蓋部材４７によって塞がれている。従って、この状態では、加熱処理室４０の内部は、主真空槽１１の内部から分離されている。
【００７２】
加熱処理室４０は、主真空槽１１とは別個に真空排気系７１に接続されており、加熱によって基板７_aから放出されたガスは、主真空槽１１内部に侵入することなく加熱処理室４０内から真空排気される。
【００７３】
なお、加熱処理室４０内で、上記のような基板７_aの脱ガス処理を行っている間に、搬出入室２０内に、次の基板７_bを搬入しておく。
【００７４】
所定時間加熱による脱ガス処理を行った後、昇降装置４４を降下させ、昇降ピン４９によって基板７_aを持ち上げた状態で、その基板７_aと昇降装置４４の間に上側のハンド１２を挿入し、次いで、昇降ピン４９を降下させると、基板７_aはそのハンド１２上に移載される。
【００７５】
その後、ハンド１２を水平方向に移動させ、基板７_aを初段の成膜処理室５０₁の真下位置に静止させる。図１２はその状態を示している。
【００７６】
その状態で、初段の成膜処理室５０₁の真下位置の昇降装置５４₁及び支持板８６₁を上昇させ、図１３に示すように、昇降ピン５９₁の上端部に基板７_aを乗せる。
【００７７】
次いで、図１４に示すように、ハンド１２を、基板７_aと昇降装置５４₁の間から抜去し、図１５に示すように、基板７_aを乗せた状態の昇降装置５４₁を上方に移動させ、蓋部材５７₁によって成膜処理室５０₁の通路５２₁を塞ぎ、初段の成膜処理室５０₁の内部雰囲気を主真空槽１１の内部雰囲気から分離させる。この状態では、基板７_aは初段の成膜処理室５０₁内に配置されている。
【００７８】
加熱板５５₁内部の静電吸着用電極に電圧を印加し、基板７_aを静電吸着すると共に、加熱板５５₁を発熱させ、基板７_aを昇温させる。
【００７９】
各成膜処理室５０₁、５０₂内部の天井側には、シャワー電極５３₁、５３₂が配置されている。真空処理装置３の外部には、ガス導入系７３₁、７３₂が配置されており、各シャワー電極５３₁、５３₂は、それぞれガス導入系７３₁、７３₂に接続されている。
【００８０】
蓋部材５７₁、５７₂によって、成膜処理室５０₁、５０₂の通路５２₁、５２₂が塞がれた状態では、各成膜処理室５０₁、５０₂の内部(副真空槽５１₁、５１₂の内部)は、主真空槽１１の内部から分離されている。
【００８１】
従って、成膜処理室５０₁内に基板７₁を配置し、蓋部材５７₁で通路５２₁を塞いだ状態で、シャワー電極５３₁から薄膜の材料ガスを副真空槽５１₁内に導入すると、副真空槽５１₁内は、導入した材料ガスで充満される。昇降装置５４₁、５４₂の貫通孔は、昇降ピン５９₁、５９₂のストッパー部材によって塞がれているから、成膜処理室５０₁、５０₂の副真空槽５１₁、５１₂内に導入された材料ガスは、主真空槽１１内部に侵入しないようになっている。
【００８２】
副真空槽５１₁、５１₂の外側の、シャワー電極５３₁、５３₂に近接した位置には、ＲＦ電源７７₁、７７₂が配置されている。昇降装置５４₁、５４₂が有する電極板５６₁、５６₂は主真空槽１１と同電位におかれており、ＲＦ電源７７₁、７７₂によってシャワー電極５３₁、５３₂と電極板５６₁、５６₂との間に高周波電圧が印加されるようになっている。
【００８３】
基板７_aが配置された副真空槽５１₁内に材料ガスを導入した後、ＲＦ電源６７₁を起動し、シャワー電極５３₁と電極板５６₁の間にＲＦ電圧を印加すると、基板７_a表面近傍に材料ガスのプラズマが生成され、基板７_a表面に薄膜が成長する。
【００８４】
各成膜処理室５０₁、５０₂は、上述したように、主真空槽１１とは独立してそれぞれ真空排気系７１に接続されているから、副真空槽５１₁、５１₂内に導入した材料ガスや、反応生成物のガスは、主真空槽１１内に侵入することなく、真空排気系７１によって真空排気される。
【００８５】
成膜処理室５０₁内で最初の基板７_aの表面に薄膜を成長させている間に、図１６に示すように、二枚目の基板７_bを昇降装置４４上に乗せ、加熱処理室４０内に配置し、最初の基板７_aと同様の手順によって加熱し、脱ガスを行う。また、三枚目の基板７_cを搬出入室２０内に搬入し、搬出入室２０内を真空排気しておく。
【００８６】
初段の成膜処理室５０₁内で基板７_a表面に所定膜厚まで薄膜が形成された後、昇降装置５４₁、５４₂とハンド１２によって、その基板７_aを次段の成膜処理室５０₂内に搬入し、一層目の薄膜の表面に二層目の薄膜を成長させる。
【００８７】
このとき、図１７に示すように、初段の成膜処理室５０₁と、加熱処理室４０と、搬出入室２０の内部に、それぞれ基板７_b〜７_dを搬入する。初段の成膜処理室５０₁内では、二枚目の基板７_b表面に薄膜を形成し、加熱処理室４０内では三枚目の基板７_cの脱ガス処理を行う。
【００８８】
次段の成膜処理室５０₂内で、最初の基板７_aの表面に二層目の薄膜が所定膜厚に形成されると、成膜処理室５０₂内の材料ガス及び生成ガスは真空排気される。次いで、昇降装置５４₂上に二層目の薄膜を形成した基板７_aを乗せ、昇降装置５４₂を降下させ、基板７_aを一旦下段のハンド１３よりも下に位置させた後、昇降軸５８₂を上昇させ、押圧ピン８６₂によって、昇降ピン５９₂を押し上げ、図１８に示すように、基板７_aを下段のハンド１３よりも上に位置させる。
【００８９】
その状態で、図１９に示すように、下段のハンド１３を、基板７_aと昇降装置５４₂の間に挿入し、次いで、昇降ピン５９₂を降下させると、図２０に示すように、基板７_aは下段のハンド１３上に移載される。
【００９０】
基板７_aが乗った下段のハンド１３を、図２１に示すように、冷却室３０の位置まで移動させ、固定台３４の真上に静止させ、次いで、固定台３４に挿通された昇降軸３８を上昇させ、ハンド１３上の基板７_aを昇降軸３８の上端で持ち上げた後、ハンド１３を基板７_aの下方位置から抜去し、昇降軸３８を降下させると、図２１に示すように、基板７_aは固定台３４上に載置される。
【００９１】
この固定台３４は、冷却装置３７と、該冷却装置３７上に配置された静電吸着装置３５とを有しており、静電吸着装置３５内の電極に電圧を印加すると、基板７_aは静電吸着装置３５の表面に静電吸着される。
【００９２】
他方、冷却装置３７内には冷却水の循環路３２が設けられており、基板７_aを静電吸着装置３５表面に静電吸着した状態で循環路３２内に冷却水を循環させると、昇温していた基板７_aは冷却される。
【００９３】
その基板７_aの冷却中には、初段の成膜処理室５０₁内と、加熱処理室４０内と、搬出入室２０内にそれぞれ位置していた二枚目〜四枚目の基板７_b〜７_dは、各室の次段に当たる成膜処理室５０₂、５０₁と加熱処理室４０内に搬入される。
【００９４】
基板７_aの冷却が終了すると、その基板下段のハンド１３上に移載した後、図２３に示すように、搬出入室２０の真下位置まで移動させ、バルブ２５を開け、搬出入室２０真下位置の昇降軸２８を上昇させ、昇降軸２８上に基板７_aを乗せ、通路２２を通して、搬出入室２０内に搬入する。
【００９５】
搬入された基板７_aは、下段のフック２７上に乗せた後、昇降軸２８を降下させ、搬出入室２０内から抜去した後、真空バルブ２５を閉じる。図２４はその状態を示している。
【００９６】
次に、図２５に示すように、扉２４を開け、基板移載ロボット５のアーム先端１８に未処理の基板７_eを乗せ、搬出入室２０内に搬入し、その未処理の基板７_eを上段のフック２６上に乗せた後、一旦アーム先端１８を搬出入室２０から抜去し、アーム先端１８を降下させた後、アーム先端１８を下段のフック２７の下方位置に挿入する。
【００９７】
その状態でアーム先端１８を上方に移動させると、図２６に示すように、下段のフック２７上に載置されていた基板(薄膜が形成された基板)７_aは、アーム先端１８上に移載される。
【００９８】
次いで、アーム先端１８を搬出入室２０内から抜去し、扉２４を閉じ、搬出入室２０内を真空排気する。搬出入室２０内部の圧力が主真空槽１１内部の圧力と同程度まで真空排気されると、バルブ２５が開けられる状態になる。
【００９９】
この状態の搬出入室２０は、図１７に示したのと同様の状態であり、真空処理装置３全体では、成膜処理室５０₂、５０₁、加熱処理室４０、搬出入室２０内にそれぞれ基板７_b〜７_eが１枚ずつ配置されている。成膜処理室５０₂内で二枚目の基板７_bに二層目の薄膜が所定膜厚に形成されると、上記手順と同じ手順により、成膜処理室５０₂から冷却室３０内に移送され、冷却室３０内で冷却された後、搬出入室２０を通って、真空処理装置３の外部に搬出される。この搬出際には、未処理の新しい基板が搬出入室２０内に搬入される。
【０１００】
以上説明したように、本発明の真空処理装置３は、細長い主真空槽１１の一端から搬入された基板７が、主真空槽１１内を往復する間に真空処理が行われ、搬入した位置に戻った後、真空処理装置３の外部に搬出される。
【０１０１】
従って、搬送ライン４上に乗って運ばれてくる基板７を真空処理装置３内で連続して真空処理した後、同じ搬送ライン４に戻すことができる。これにより、搬送ライン４の搬送方向に沿って真空処理装置３を複数台配置することで、搬送ライン４上を搬送される基板７を全数真空処理することができるので、後工程では、次々送られてくる基板７を後処理することで、基板７の一貫した処理が可能になっている。
【０１０２】
なお、上記真空処理装置３は、搬出入室２０を主真空槽１１の上部に配置したが、本発明はそれに限定されるものではなく、主真空槽１１の長手方向を形成する側面の端部や、主真空槽１１の端部を構成する側面に接続してもよい。
【０１０３】
また、主真空槽１１内部に冷却室３０を設けたが、主真空槽１１の上部に設け、各処理室４０、５０₁、５０₂内に搬出入したのと同様に、基板７を搬出入してもよい。他方、本発明の真空処理装置３は必ずしも冷却室を必要とするものではなく、冷却装置を有さないものも含まれる。
【０１０４】
更にまた、搬入室と搬出室とを分け、主真空槽１１の長手方向の一端側に搬入室を配置し、他端側に搬出室を配置し、基板が搬入室から搬出室に運ばれる間に、真空処理をするようにしてもよい。この場合、基板の搬送ライン４は、一本だけ設けてもよく、また、二本設け、搬送の効率を上げてもよい。
【０１０５】
また、上記実施例では下方のハンド１３を、基板７を最後の処理室５０₂から戻すのに使用したが、上方のハンド１２を基板７を戻すのに使用し、下方のハンド１３を搬出入室２０から、各処理室４０、５０₁、５０₂に搬送するのに使用してもよい。
【０１０６】
また、両方のハンド１２、１３を用いて基板７を、順次次段の処理室に送ったり、基板７を搬出入室２０に戻すようにしてもよい。
【０１０７】
【発明の効果】
基板が主真空槽内の処理室の下方を往復移動する間に処理が終了しており、処理室とは別に、搬送室を設けるためのスペースを必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空処理装置の内部構造と使用方法を説明するための図(１)
【図２】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(２)
【図３】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(３)
【図４】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(４)
【図５】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(５)
【図６】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(６)
【図７】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(７)
【図８】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(８)
【図９】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(９)
【図１０】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(１０)
【図１１】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(１１)
【図１２】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(１２)
【図１３】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(１３)
【図１４】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(１４)
【図１５】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(１５)
【図１６】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(１６)
【図１７】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(１７)
【図１８】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(１８)
【図１９】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(１９)
【図２０】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(２０)
【図２１】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(２１)
【図２２】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(２２)
【図２３】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(２３)
【図２４】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(２４)
【図２５】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(２５)
【図２６】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(２６)
【図２７】その真空処理装置の使用方法を説明するための図(２７)
【図２８】本発明の真空処理装置が複数台配置された製造ラインを示す図
【図２９】(ａ)〜(ｃ)：本発明の真空処理装置のハンド及び搬送機構を説明するための図
【図３０】主真空槽及び成膜処理室を長手方向とは直角方向に切断した状態を模式的に示す断面図
【図３１】その断面図であって基板が上方のハンド上に乗った状態を示す図
【図３２】その断面図であって昇降ピンが上昇した状態を示す図
【図３３】その断面図であって基板が昇降装置上に配置された状態を示す図
【図３４】その断面図であって昇降装置が上昇した状態を示す図
【図３５】マルチチャンバ型の従来技術の真空処理装置を示す図
【符号の説明】
３……真空処理装置
７_a〜７_e……基板
１１……主真空槽
１２、１３……ハンド
１４、１５……搬送機構
２０……基板搬出入室
３４……冷却装置
４０、５０₁、５０₂……処理室(４０……加熱処理室、５０₁、５０₂……成膜処理室)
４４、５４₁、５４₂……昇降装置
４７、５７₁、５７₂……蓋部材
４８、５８₁、５８₂……昇降軸
４９、５９₁、５９₂……昇降ピン
８７、８８₁、８８₂……押圧ピン

Claims

主真空槽と、
前記主真空槽内に配置されたハンドと、
前記ハンドを前記真空槽内で水平方向に往復移動させる搬送機構と、
前記主真空槽の上部であって、前記各ハンドの移動軌跡の上方位置に配置された複数の処理室と、
前記主真空槽内の前記各処理室の下方位置に配置され、上下移動可能に構成された昇降装置と、
前記昇降装置に挿通され、上下動可能な昇降ピンとを有し、
前記昇降ピンを上昇させると、該昇降ピン先端は、前記昇降装置表面から突き出されるように構成され、
前記ハンドは上下に２個設けられ、
前記搬送機構は、前記２個のハンドを平行な方向に独立して往復移動させるように構成され、
前記ハンドは、移動方向に沿う向きに切れ目が形成され、前記各処理室の真下に位置することができ、
前記昇降ピンを上昇させ、前記ハンド上の基板を前記昇降ピン上に移し替えた後、前記ハンドを前記基板の下方から退避できるように構成された真空処理装置。
前記昇降装置の下方位置には、前記昇降ピンの下端部を押圧し、前記昇降ピンを上昇させる押圧ピンが配置された請求項１記載の真空処理装置。
前記ハンドを前記処理室の下方位置から退避させた状態で、前記昇降装置を上昇させると、前記昇降装置が前記処理室の下端部を塞ぎ、前記処理室の内部を前記主真空槽の内部から分離させるように構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の真空処理装置。
前記主真空槽には基板搬出入室が設けられ、該基板搬出入内に配置された基板を少なくとも一方の前記ハンド上に乗せ、且つ、少なくとも他方の前記ハンド上に乗っている基板を前記基板搬出入室内に搬入可能に構成された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の真空処理装置。
前記複数の処理室のうち、少なくとも１室は、該処理室内に搬入した基板表面に薄膜を形成する成膜装置である請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の真空処理装置。
前記複数の処理室のうち、少なくとも１室は、該処理室内に搬入した基板を加熱する加熱処理室である請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の真空処理装置。
前記主真空槽の内部には、前記基板を冷却する冷却装置が設けられた請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の真空処理装置。