JPH03253566A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、真空中ての気体の放電により生じる気体イ
オンを加速させてターゲットに衝突させ、これに伴いタ
ーゲットからはじき飛ばされた粒子により成膜を行うス
パッタリング装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種スパッタリング装置として、真空槽の内底
に回転テーブルを設け、このテーブル上に複数個の基板
支持パネルを上下に長い多角筒状に配置して、テーブル
を回転しなから成膜を行うようにしたものがある。この
ものでは、成膜物質を供給するターゲットが、真空槽の
周側壁内面に設けられており、このターゲットからの粒
子の放射領域を上記支持パネルが通過する際に成膜を行
うようになっている。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来装置では、基板の換装を行う際、個々の基板支
持パネルをテーブルに対して着脱し、或いは各支持パネ
ルをテーブルに装着した状態のままで成膜基板を一個ず
つ着脱していた。もちろん、この作業は人手によって行
われていた。そのため、基板の換装作業に長時間を要し
、しかも成膜終了後、高温の基板支持パネルや基板等が
、人手で取扱える温度にまで冷えるのを待つ必要があり
、この種スパッタリング装置の運転休止時間を短縮して
その生産性を向上する上で問題となっていた。

また、真空槽は定期的に清掃を行う必要があるが、その
際に基板支持パネルを支持する構造物が邪魔になりやす
く、清掃に手間を要することや、隅々まで十分に清掃を
行えないこと等の点でも不利があった。

この発明は、上記の問題点を解消するものであって、そ
の目的は、複数個の基板支持パネル、及びこれらのパネ
ルを所定姿勢に支持する手段を一個のユニットとして構
成し、このユニットを回転テーブルに対して出し入れ可
能とすることによって、成膜基板の換装作業を能率良く
行えるようにし、スパッタリング装置の稼動率を向上し
てその生産性を向上することにある。

この発明の第２の目的は、清掃作業時にはパネル支持手
段を槽外に取り出させ得るようにして、清掃作業の簡便
化と清掃内容の充実化とを同時に実現することにある。

この発明の第３の目的は、複数個の基板支持パネルを一
個のユニットとして取扱えるようにすることで、換装作
業の自動化にも容易に対応することのできるスパッタリ
ング装置を得ることにある。

（課題を解決するための手段） この発明に係るスパッタリング装置は、真空槽の内底に
回転テーブルを有し、このテーブル上に複数の基板支持
パネルが多角筒状に配置され、真空槽の外周壁内面に、
上記パネルの外表面に向って成膜粒子を供給するスパッ
タリング用のターゲットが設けられていることを前提と
している。

そして、上記テーブル上に、複数の基板支持パネルが着
脱可能に装填されるパネルホルダを回転テーブルとは別
体に設けること、このパネルホルダと回転テーブルとの
少なくともいずれか一方に転動部材を設けること、回転
テーブル上において、パネルホルダの位置決めを行う位
置決め手段と、パネルホルダを移動不能に固定するロッ
ク手段とをそれぞれ回転テーブルに設けて、パネルホル
ダが上記転動部材を介して真空槽の内外間で出し入れ自
在に構成されていることを要件としている。

好ましくは、パネルホルダの下端に転動ベースを設け、
回転テーブルには、水平軸回りに転動して上記ベースを
移行案内する一群の転動部材を設ける。縦軸回りに回転
して転動ベースの横方向の位置決めを行う一群の位置決
めローラと、転動ベースの移行軌跡上に設けられて、そ
の移行限界を規制するストッパーとで位置決め手段を構
成する。

また、転動ベースに係合して該ベースの移行を阻止する
ロックピンと、このロックピンを上記ロック姿勢と転動
ベースの移行軌跡から退避するアンロック姿勢との間で
変位自在に支持するピン支持部材と、ロックピンをロッ
ク姿勢に移動付勢する付勢手段とでロック手段を構成す
る。

さらに好ましくは、真空槽の外部に、パネルホルダを回
転テーブルに対して受渡し操作するための台車を設け、
台車の上面には、回転テーブル上の転動ベースを同一平
面上で移行案内する一群の横ローラと、台車上において
転動ベースの横方向の位置規制を行う一群の縦ローラと
をそれぞれ回転自在に設ける。また、台車の受渡し端に
パイロット片を設け、台車が回転テーブルに隣接する受
渡し状態において、上記パイロット片がロック手段をア
ンロック姿勢に切換え操作するように構成する。

（作用） 基板支持パネルが装填されるパネルホルダを回転テーブ
ルとは別体に設け、これと回転テーブルとの間に設けた
転動部材を介して、パネルホルダを回転テーブルに送り
込み、或いはテーブルから引き出させるようにするので
、パネルホルダに装填された基板支持パネルを一括して
換装でき、成膜基板の換装作業を能率良く行うことが可
能となる。

また、清掃時には、パネルホルダを真空槽の外部に取り
出すことができるので、簡便にしかも十分に清掃を行う
ことができる。

複数の基板支持パネルをパネルホルダに装填した状態の
ままで全体を一個のユニットとして出し入れでき、しか
もテーブル上においてはパネルホルダを位置決め手段で
位置決めてきるので、テーブルに対するパネルホルダの
送り込み動作と引き出し動作との装置化を図ることで自
動的な換装を行うことができ、基板換装作業の自動化を
容易に実現できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第１０図はこの発明の実施例に係るスパッタリ
ング装置を示す。第１図及び第２図において、スパッタ
リング装置は、機台１上に固定した上下に長い太鼓形断
面の真空［２と、真空槽２の内底に配設された回転テー
ブル３と、このテーブル３上に載置されるパネルホルダ
４と、パネルホルダ４の周囲に装着されて断面六角形状
に配置された８個の基板支持パネル５と、真空槽２の周
側壁に対向姿勢で配置された１対のターゲット６６と、
各ターゲット６に対応して設けられたシャッタ７．７と
を備えてなる。

真空槽２は、その−側に設けたドア８で開閉することか
でき、ドア８を閉した後、排気通路９を介して真空引き
を行うことによって、内部空気を排除し、成膜中の圧力
をスパッタリングに必要な値に維持てきるようになって
いる。１０はイオンにする不活性ガスを導入する導入ポ
ート、１０ａはこの導入ポート１０から導入される不活
性ガスを適切な量たけ安定に制御するための制御装置で
ある。排気状態において、ドア８には外圧が作用するが
、このときのドア８の閉止壁面に対する密着度を高める
ために、２個のヒンジ軸を備えた上下１対のヒンジ金具
１１てドア８を支持している。

回転テーブル３の下面中央には駆動軸１３が固定されて
いる。この軸１３を真空ＷＩ２の底壁に装着した軸受ユ
ニット１４て支持し、さらに、軸受ユニット１４の下端
に設けたサーボモータ１５て回転駆動することにより、
回転テーブル３が回転操作されるようになっている。軸
受ユニット１４の内部には、常法に従ってベアリングや
気密用のシール材が組み込まれている。

ターゲット６は、気体イオンの衝突により成膜物質の粒
子を放射する材料と気体のイオン化とその加速のための
電極とを構成しており、上下に長い基板支持パネル５の
上下範囲の全てに成膜物質の粒子を放射供給することが
できる。各ターゲットロの放射面側は、粒子の放射領域
を絞る枠状のディフレクタ１６で覆われている。また、
ディフレクタ１６と基板支持パネル５との間にはシャッ
タ７が設けられている。

各シャッタ７は、真空槽２の天井壁に装着された２ｍの
ロータリソレノイド１７で個別に操作されて、第２図に
実線で示す開放姿勢と想像線で示す閉止姿勢とに切り換
えられる。このとき、各シャッタ７の揺動中心を回転テ
ーブル３の中心より各ターゲット６から離れる側に設定
して、開放姿勢への回避動作を無理なく行えるようにし
ている。

両シャッタ７は天井壁の側においてそのアーム部７ａが
上下段違い状に配置されているが、開閉時の相互干渉を
避けるために、上側のアーム部７ａには逃げ満７ｂが設
けられている。このように、シャッタ７を個別的に開閉
操作できるようにすると、各ターゲット６か′ら異る成
膜物質を供給して、多層膜を形成することができる。も
ちろん、両ターゲット６は同じ成膜物質を供給するもの
であってもよい。

８個の基板支持パネル５を真空ＮＩ２に対して一括して
出し入れするために、パネルホルダ４は回転テーブル３
とは別体に構成され、回転テーブル３の上面に移行案内
用の転動部材１９と、パネルホルダ４の位置決めを行う
位置決め手段２０とか設けられ、さらに、パネルホルダ
４を移動不能に固定するロック手段２１が設けられてい
る。また、真空槽２の外部にパネルホルダ４を受渡し操
作するための台車２２が設けられている。

第１図において、パネルホルダ４は、矩形の転動ベース
２３と、このベース２３上に４個の脚２４を介して固定
支持された下円板２５と、下円板２５の中央に固定され
た管軸２６と、管軸２６の上端に固定された上円板２７
とで、上下に長い巻取りドラム状に構成されている。上
下の円板２５゜２７は回転テーブル３と同一直径に形成
されているが、第２図に示すように転動ベース２３は下
円板２５の外郭線からはみ出ない大きさにしである。

第４図〜第７図において、上下円板２５．　２７の対向
面には、基板支持パネル５を装着するための取付部材が
設けられている。この取付部材は、上下円板２５．２７
のそれぞれにねし止めされて、基板支持パネル５の取付
姿勢を六角形状に規定する取付枠２８と、取付枠２８の
外面中央からねじ込み固定されたボルト２９とからなる
。

基板支持パネル５は、上記ボルト２９の頭部２９ａと取
付枠２８との間に差し込み装着される。

そのために、各パネル５の上下縁の中央部にそれぞれ装
着溝３０．３１が形成されている。これらの装着溝３０
．３１には、ボルト２９の頭部２９ａより大径の通し溝
３０ａ、３１ａと、ボルト２９の軸部に外嵌して頭部２
９ａで抜止め支持される係合溝３０ｂ、３１ｂとが隣接
して設けられている。第５図〜第７図に示す装着状態に
おいて、基板支持パネル５は、上記係合溝３０ｂ、３１
ｂがボルト２９に受止められ、自重で装着姿勢を維持し
ている。この状態から、基板支持パネル５を上方に持ち
上げ、上下の通し溝３０ａ、３１ｂをボルト２つの頭部
２９ａと同じ高さ位置にすると、パネル５をパネルホル
ダ４から取外すことができる。

図示していないが、基板支持パネル５の板面外側には多
数個の成膜基板か掛止め装着されている。

基板支持パネル５は基本的に上下に長い矩形板として形
成されているが、放射粒子の内部侵入を防ぐために、そ
の両側縁が内向きに折り曲げられ、隣接するパネル５で
侵入阻止構造とされている。

詳しくは、第４図に示すように、図に向って左方の折曲
片３２とＬ字形断面の右方の折曲片３３とを内外に位置
させ、両折曲片３２．３３間に形成される隙間をジグザ
グ状に折り曲げている。

第３図において、回転テーブル３の上面には、パネルホ
ルダ４の転動ベース２３を移行案内する転動部材１つが
設けられている。転動部材１９は、１対のローラ支持枠
３５と、この枠３５に沿って水平軸回りに回転自在に支
持された８個のローラ３６からなる。第１０図に示すよ
うに、ローラ３６の上端はローラ支持枠３５の上面より
上方に突出していて、全ローラ３６で転動ベース２３を
水平に支持する。

上記ローラ支持枠３５の外面に沿って１対のローラ台３
７が配置され、このローラ台３７上に垂直軸回りに回転
自在な位置決めローラ３８が３個ずつ配置されている。

また、ローラ支持枠３５の一側端（図に向って右端側）
に１対のストッパー３９が配置され、このストッパー３
９と位置決めローラ３８とで位置決め手段２０が構成さ
れている。第３図及び第１０図に示すように位置決めロ
ーラ３８は、転動ベース２３の対向する周側面と当接し
て横方向の位置決めを行い、同時に転動ベース２３が蛇
行するのを防く。また、ストッパー３９は、転動ベース
２３の移行軌跡上に位置して、パネルホルダ４を回転テ
ーブル３上に送り込み操作するときの移行限界を規制す
る。この位置決め状態において、パネルホルダ４の中心
は回転テーブル３の中心と一致している。

成膜時、パネルホルダ４は回転テーブル３と同行回転す
るが、このときパネルホルダ４が転動部材１９上を遊動
移行するのを阻止するために、ストッパー３９と対向す
る位置にロック手段２１が設けられている。第３図にお
いて、ロック手段２１は、転動ベース２３の周側縁に係
合する１対のロックピン４０と、このロックピン４０を
支持するロックアーム４１（ピン支持部材）と、ロック
アーム４１の中途部を軸支する揺動軸４２と、ロックア
ーム４１の一端に揺動軸４２と平行に固定されたウェイ
ト４３（付勢手段）と、揺動軸４２の軸方向中央に固定
されたロック解除アーム４４とで構成されている。ロッ
ク解除アーム４４の先端には受動ローラ４５が遊転自在
に支持されている。

第８図に示すように、上記ロックピン４０はウェイト４
３の付勢力によって持ち上げられ、転動ベース２３の周
側縁と係合するロック姿勢に維持されている。この状態
から、ウェイト４３の重量に抗してロック解除アーム４
４を押し下げ操作すると、第９図に示すように、ロック
ピン４０は転動ベース２３の下方へ揺動移行して、転動
ベース２３が回転テーブル３の径方向外側へ移行するこ
とを許す。

第１図及び第２図において、台車２２は、キャスタ４７
で支持されてそれ自体が移動自在であり、しかも、上面
に設けた一群の横ローラ４８及び縦ローラ４９によって
、パネルホルダ４を移行自在に支持できるよう構成され
ている。横ローラ４８は回転テーブル３上に設けられた
ローラ３６と同し高さ位置で転動ベース２３を移行案内
し、縦ローラ４９は位置決めローラ３８と同様に転動へ
一ス２３を直進案内する。これにより、パネルホルダ４
は台車２２と回転テーブル３との間で同一平面上をガタ
付きなくスムーズに移行できる。

台車２２は、第１図に想像線で示すキャスタ４７の位置
まで移動して、パネルホルダ４の受渡しを行う。この台
車２２の移動動作を利用してロック手段２１をロック解
除操作するために、台車２２の上面の受渡し端にパイロ
ット片５０か設けられてｌりる。第９図及び第１０図に
おいて、パイロット片５０は、ロック解除アーム４４の
受動ロラ４５に対応する中央位置に設けられていて、台
車２２が回転テーブル３に接近するのに先行して受動ロ
ーラ４５の上面に当接し、ロック解除アーム４４をウェ
イト４３の付勢力に抗して押し下げ操作する。これによ
り、ロックピン４０゛は転動へ一ス２３の移行軌跡の下
方へ退避するので、回転テーブル３と台車２２との間の
パネルホルダ４の移行を自由に行うことができる。

上記パイロット片５０よりさらに突出した位置には、ロ
ック解除操作されたロック手段２１を再びロック姿勢に
復帰操作する復帰ピン５１が設けられている。第８図及
び第１０図に示すように、復帰ピン５１は受動ローラ４
５の下面より下方において横向きに突出する状態で設け
られていて、パイロット片５０が受動ローラ４５と当接
するのに先行して、受動ローラ４５の下面をくぐり抜け
る。従って、パネルホルダ４の受渡し後に、台車２２を
回転テーブル３から引離し操作するとき、たとえロック
アーム４１がアンロック姿勢を維持していたとしても、
受動ローラ４５が復帰ピン５１で強制的に押し上げ操作
されて、ロックピン４０をロック姿勢に復帰させること
ができる。

したかって、以上のようなスパッタリング装置によれば
、台車２２を回転テーブル３に横付けした後、パネルホ
ルダ４を台車２２上へ引き出すことにより、全ての基板
支持パネル５を真空槽２から一括して取り出すことがで
きる。この取出し操作は、転動ベース２３に牽引力を作
用させるだけで行えるので、基板支持パネル５やパネル
ホルダ４が熱い状態の成膜終了直後でも直ちに行うこと
ができる。

この後、成膜前の基板支持パネル５及びパネルホルダ４
か搭載された台車２２を回転テーブル３に横付けし、パ
ネルホルダ４を回転テーブル３に送り込み装填し、空に
なった台車２２を後退させると、ロック手段２１がロッ
ク姿勢に切り換わって、再び成膜作業に移ることができ
る。このように、全ての基板支持パネル５を一括して換
装することによって、換装作業を短時間で能率良く行う
ことができるので、その分だけスパッタリング装置の稼
動率を向上して生産性を向上することかできる。

真空槽２の内部の清掃や部品交換を行う際には、パネル
ホルダ４を槽外に取り出す。これにより、回転テーブル
３の上方空間の殆どが開放されるので、清掃や部品交換
などの保守作業を容易に行うことができる。

尚、上記実施例では、回転テーブル３に転動部材１９を
設けたが、これに限定されず、転動部材１９は転動ベー
ス２３の側、或いは転動ベース２３と回転テーブル３と
の双方に設けてもよい。また、転動部材１９は、ローラ
以外にボールや二ドルローラ等を回転要素とするもので
あってもよく、ローラは傾斜軸回りに遊転するものであ
ってもよい。

ロック手段２１は転動ベース２３の側に設けることもで
きる。

必要があれば、例えば、台車２２をこれが回転テーブル
３に横付けされた状態と、ドア８の開放範囲外に退避し
た待機状態とに往復動自在に自動操作できるようにし、
さらに、横付は状態において、パネルホルダ４を自動機
構で送り込み、或いは引き出し操作できるようにして、
一連の換装作業を自動化することもできる。また、イン
ライン化された成膜処理工程中にスパッタリング装置を
組み込んで、省力化を図ることもできる。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明に係るスパッタリング装
置では、複数個の基板支持パネルをパネルホルダに装着
し、全体を一個のユニットとして取扱えるようにした。

さらに、パネルホルダと回転テーブルの間に転動部材を
設けて、パネルホルダの移行操作を容易に行えるように
した。従って、本発明装置によれば、パネルホルダに装
填された基板支持パネルの全てを一括して換装すること
ができ、基板換装の手間を著しく削減できる。また、基
板支持パネルを個別的に取扱う必要がなく、パネルホル
ダを真空槽の外に引き出すだけの単純な操作で換装を行
うことができるので、基板支持パネルやパネルホルダが
十分に冷えるのを待つ必要がなく、全体として基板換装
に要する時間を短縮してスパッタリング装置の稼動率を
向上し、その生産性を向上できることとなった。

清掃時には、パネルホルダを真空槽の外部に取出して回
転テーブルの上方空間を開放てきるので、真空槽内にお
ける清掃作業等を簡便にしかも隅々まで確実に行うこと
ができ、同時に、真空槽内の部材の交換や補修等の保守
作業も容易化できる。

パネルホルダを出し入れするだけの単純な動作で基板換
装を行うことができ、しかもパネルホルダを回転テーブ
ルに送り込んた状態では、これを位置決め手段で位置決
めてきるので、例えば回転駆動されるコンベアローラや
流体圧シリンダでパネルホルダの出し入れを行うことに
よって、換装作業の自動化を実現し、或いは一連の処理
工程中にスパッタリング装置を配置して、インライン方
式の成膜処理を行うことにも適用でき、省力化を実現す
る上で有利である。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例に係るスパッタリング装置を示
し、第１図はスパッタリング装置の縦断正面図、第２図
はスパッタリング装置の横断平面図、第３図は回転テー
ブルの平面図、第４図はパネルホルダ要部の横断面図、
第５図は基板支持パネルの装着構造を示す要部の縦断面
図、第６図は第５図におけるＶＩ−Ｖｌ線矢視図、第７
図は第５図における■−■線矢視図、第８図及び第９図
はそれぞれロック手段のロック状態及びアンロック状態
を示す縦断面図、第１０図はロック手段要部の側面図で
ある。 ２・・・真空槽 ３・・・回転テーブル ４・・・パネルホルダ ５・・・基板支持パネル ６・・・ターゲット １９・・・転動部材 ２０・・・位置決め手段 ２１・・・ロック手段 ２２・・・台車 ２３・・・転動ベース ３８・・・位置決めローラ ３９・・・ストッパ ４０・・・ロックピン ４１・・・ロックアーム（ピン支持部材）４３・・・ウ
ェイト（付勢手段） ５０・・・パイロット片

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空槽の内底に回転テーブルを有し、このテーブ
   ル上に複数の基板支持パネルが多角筒状に配置され、真
   空槽の外周壁の内面に、上記パネルの外表面に向って成
   膜粒子を供給するスパッタリング用のターゲットが設け
   られているスパッタリング装置であって、 上記テーブル上に、複数の基板支持パネルが着脱可能に
   装填されるパネルホルダが回転テーブルとは別体に設け
   られ、 このパネルホルダと回転テーブルとの少なくともいずれ
   か一方に転動部材が設けられ、 回転テーブル上においてパネルホルダの位置決めを行う
   位置決め手段と、パネルホルダを移動不能に固定するロ
   ック手段とがそれぞれ回転テーブルに設けられており、 パネルホルダが上記転動部材を介して真空槽の内外間で
   出し入れ自在に構成されていることを特徴とするスパッ
   タリング装置。
2. （２）パネルホルダの下端に転動ベースが設けられ、 回転テーブルには、水平軸回りに転動して上記ベースを
   移行案内する一群の転動部材が設けられており、 縦軸回りに回転して転動ベースの横方向の位置決めを行
   う一群の位置決めローラと、転動ベースの移行軌跡上に
   設けられて、その移行限界を規制するストッパーとで位
   置決め手段が構成され、 転動ベースに係合して該ベースの移行を阻止するロック
   ピンと、このロックピンを上記ロック姿勢と転動ベース
   の移行軌跡から退避するアンロック姿勢との間で変位自
   在に支持するピン支持部材と、ロックピンをロック姿勢
   に移動付勢する付勢手段とでロック手段が構成されてい
   る請求項（１）記載のスパッタリング装置。
3. （３）真空槽の外部に、パネルホルダを回転テーブルに
   対して受渡し操作するための台車が設けられ、 台車の上面には、回転テーブル上の転動ベースを同一平
   面上で移行案内する一群の横ローラと、台車上において
   転動ベースの横方向の位置規制を行う一群の縦ローラと
   がそれぞれ回転自在に設けられており、 台車の受渡し端にパイロット片が設けられ、台車が回転
   テーブルに隣接する受渡し状態において上記パイロット
   片がロック手段をアンロック姿勢に切換え操作するよう
   に構成されている請求項（１）又は（２）記載のスパッ
   タリング装置。