JPH05251361A - ゲート及び真空処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 本発明は、基板等の真空処理に好適で、安価
でシンプルな構造、高安定性、高信頼性であるゲートお
よびそのゲートを有する真空処理装置を実現する。 【構成】 真空室Ａ、基板等の処理のための真空室Ｂお
よび両真空室を仕切るゲート１０４を有する装置におい
て、そのゲートは真空室Ａ、Ｂの圧力差が有る状態で、
基板１０３等をはさみながら真空室Ｂを所定の真空度に
保持するもので、可動部分１０１を１個としてシールす
ることを特徴とし、そのゲート１０４を配備した真空処
理装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空中で基板の表面を
処理する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の真空処理装置例えばアッシャー、
エッチャー、薄膜形成装置等においては、基板を連続し
て投入する場合特にロール状の基板の場合、基板や処理
室の部品を交換する時に基板が連続しているために投入
室、処理室等の全室をリークして基板や部品を交換する
必要があった。処理を常温で行なっている場合には、も
との状態に復帰するためには処理室内の清掃、処理室壁
面に吸着したガスや水分を除去するための真空度だし、
前処理例えばスパッタ装置であれば酸化されたターゲッ
ト表面を清浄にするためのプレスパッタ、蒸着装置であ
れば酸化された蒸着原料を加熱蒸発して表面を除去する
作業等が必要であるので、処理装置の稼動率を著しく下
げたり作業の手間が大変であったりした。特に処理を高
温で行なっている場合には上記の作業に加えて加熱装置
のスイッチを遮断して温度を下げる必要がありもとの状
態に復帰するためには上記の作業に加えて加熱装置によ
る昇温、所定の温度になるまでのコントロール等が必要
であるため、処理装置の稼動率を著しく下げていたり作
業の手間が大変であったりした。

【０００３】例えばスパッタ装置の場合は、投入室と処
理室のリークに１５分、処理室の清掃に３時間、真空度
だしおよびプレスパッタに１日が必要であった。

【０００４】高温エッチング装置の場合には、処理室の
冷却に５時間、投入室と処理室のリークに１５分、処理
室の清掃に３時間、真空度だしおよび前処理に１日、昇
温・温度コントロールに４時間が必要であった。

【０００５】それに対して特開平３−３０４１９号公報
に基板をはさみながら所定の真空度を保持するゲートが
開示されたがシールのための可動部分が複数存在し、構
造が複雑で高価となり安定性ひいては信頼性に欠けてい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例ではゲート
の構造が複雑で、高価となり安定性ひいては信頼性に問
題があった。本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、安価でシンプ
ルな構造、高安定性、高信頼性であるゲートおよびその
ゲートを有する真空処理装置を実現することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】本発明はゲー
トの可動部分を１個にすることによって構造をシンプル
にしゲートの安定性および信頼性の向上を可能にしたも
のである。またゲートの可動する弁部分とそれに対応す
る支持部（シート）との基板または支持体に接する部位
の材質を弾性体とすることによりシール性の向上を可能
にした。本発明によれば、ゲートにより基板または支持
体をはさみながら処理室を所定の真空に保持する機能を
ゲートに設けることにより基板または支持体や処理室内
の部品を新しいものと交換できるようにし、基板、支持
体、部品交換時の作業性および装置の休止時間及び立ち
上げ時間の短縮化が実現される。

【０００８】

【実施例】以下、図１〜図８を参照して本発明のゲート
およびそのゲートを有する真空処理装置の説明を行な
う。 実施例１ 図１は本発明のゲートの概略図であり、（ａ）は側面
図、（ｂ）は可動部１０１の正面図である。同図におい
て１０４はゲートのハウジング、１０１はゲートの可動
部、１０２は支持部、１０５はゲートの駆動機構、１０
３は基板である。ゲートの可動部１０１は基板１０３を
はさみ、ガス（気体）及び堆積不用物を遮断するための
弁部１０６およびガス及び堆積不用物遮断用の弁部１０
７を有し、ゲート駆動部１０５によって駆動されて、ゲ
ートが開閉される。基板１０３に接する可動部１０１の
弁部と支持部１０２との基板または支持体に接する部位
の材料の組み合わせとしては下記のＡ〜Ｄの４通りの場
合がある。

【０００９】

【表１】 弾性体の例としては例えば、バイトン、ネオプレンゴ
ム、テフロン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ
樹脂等が挙げられ、金属の例としてはアルミニウム、ス
テンレス、チタニウム、アルミニウムの表面処理品、ス
テンレス鋼の表面処理品等が挙げられる。

【００１０】図２は可動部１０１により種々の厚みの基
板１０３をはさんだ際に弾性体のつぶれ量が変化したと
きのゲートを介してもれる空気のもれ量を測定したグラ
フである。図２より実用上の排気特性を考慮すれば組み
合わせＡ，Ｂでは使用する基板１０３の厚みは弾性体の
つぶれしろより小さいことが必要であり、基板１０３の
厚みは弾性体のつぶれしろの２／３以下が望ましい。シ
ール性ではＣ＜Ａ，Ｄ＜Ｂの順番で良く、耐久性ではＢ
＜Ａ，Ｄ＜Ｃの順番で良い。 実施例２ 図３はロール状の基板３０１を真空中でエッチング処理
する装置であり、３０２は基板３０１の投入室、３０３
は基板３０１の処理室、３０４は取り出し室、３０５は
各室を排気する真空ポンプ、３０６，３０７は本発明の
ゲート、３０８，３０９，３１０は真空バルブである。
まず投入室３０２を大気圧に戻し基板３０１を投入す
る。このとき処理室３０３は真空バルブ３０９を開して
真空ポンプ３０５により排気してすでに真空状態にあ
る。真空バルブ３０８を開して真空ポンプ３０５にて投
入室３０２を真空に引く。所定の圧力に達した時点でゲ
ート３０６を開して基板３０１を処理室３０３に搬送し
てエッチング処理を行なう。同時に取り出し室３０４で
はエッチング処理済みの基板３０１を巻き取る。セット
した基板３０１が終端に近づいた時点でゲート３０６に
より基板３０１をはさみ真空バルブ３０８を閉して投入
室３０２を大気圧に戻す。その後新しい基板をセットし
前の基板の残りと連結して、先と同様の手順を繰り返し
処理を行なう。処理を終わった基板３０１は取り出し室
３０４に搬送され、全ての基板の処理が終了した時点で
今度はゲート３０７を閉して基板３０１をはさみ込み取
り出し室３０４を大気圧に戻す。そして基板３０１を取
り出し真空バルブ３１０を開して真空ポンプ３０５にて
所定の真空度まで真空引きする。その後ゲート３０７を
開して搬送、処理を再開する。本発明のゲートを有する
処理装置と従来の場合の処理装置との装置稼動率の結果
を表１に示す。休止時間はリークから真空度出しまでの
時間とし、稼動率はエッチング時間／（エッチング時間
＋休止時間）×１００％である。ゲートの可動部と支持
部の組み合わせとしては、可動部を金属とし支持部を金
属とした。その理由は常温のエッチングでは高真空の真
空度を要求されないためである。従来の場合の装置稼動
率の測定は図３に挙げた装置において本発明のゲート３
０６，３０７を開したままの状態で行なった。本発明で
は処理室を真空保持できるため表１に示すように処理室
清浄や真空度出しのための時間が短縮でき、その装置稼
動率は８４％に向上する。

【００１１】

【表２】 実施例３ 図４はロール状の基板４０１を真空中でヒーター４１１
を用いて加熱しながらエッチング処理する装置である。
４０２は基板４０１の投入室、４０３は処理室、４０４
は基板４０１の取り出し室、４０５は投入室４０２、処
理室４０３、取り出し室４０４を真空排気する真空ポン
プであり、４０６，４０７は本発明のゲートバルブ、４
０８，４０９，４１０は真空バルブである。まず投入室
４０２を大気圧に戻し基板４０１を投入する。このとき
処理室４０３は本発明のゲート４０６を閉し真空バルブ
４０９を開して真空ポンプ４０５にて排気されており所
定の真空度になっているとする。真空バルブ４０８を開
して真空ポンプ４０５にて投入室４０２を真空に引く。
所定の真空度に達した時点でゲート４０６を開して基板
４０１を処理室４０３に連続的に搬送してエッチング処
理を行なう。同時に取り出し室４０４ではエッチング処
理済みの基板４０１を巻き取る。セットした基板４０１
が終端に近づいた時点でゲート４０６により基板４０１
をはさみ大気圧に戻す。その後新しい基板をセットし、
先と同様の手順を繰り返し行なう。本発明の処理装置を
使用した場合と従来の場合との装置稼動率の結果を表２
に示す。休止時間は冷却から真空度出し、昇温までの時
間とし、稼動率はエッチング時間／（エッチング時間＋
休止時間）×１００％である。ゲートの可動部と支持部
の組み合わせとしては、可動部を弾性体とし支持部を金
属とした。その理由は高温のエッチングではヒーターの
焼けを防止する目的で高い真空度のシール性が要求され
るためである。従来の場合の装置稼動率の測定は図４に
挙げた装置において本発明のゲート４０６、４０７を開
したままの状態で行なった。本発明では処理室をヒータ
ーをＯＮして温度コントロールしながら真空保持できる
ため処理室冷却や昇温時間を省略、処理室清浄や真空度
出しのための時間が短縮でき、その装置稼動率は８９％
に向上する。

【００１２】

【表３】 実施例４ 図５は光ディスクの成膜装置であり、５０１は基板、５
０２は基板の投入室、５０３，５０４，５０５，５０６
は基板の成膜室、５０９，５１０は本発明のゲートバル
ブ、５０７は基板の取り出し室である。５０８は真空ポ
ンプ、５１１，５１２，５１３は真空バルブ、５１４は
キャリヤベルトである。まず投入室５０２を大気圧に戻
し基板５０１を投入する。このとき処理室５０３〜５０
６は本発明のゲート５０９を閉し真空バルブ５１２を開
して真空ポンプ５０８にて排気されており所定の真空度
になっている。真空バルブ５１１を開して真空ポンプ５
０８にて投入室５０２を真空に引く。所定の圧力に達し
た時点でゲート５０９を開して基板５０１をキャリヤベ
ルト５１４上にセットして基板５０１を５０３〜５０６
の成膜室に連続的に搬送して成膜室５０３で下地の保護
層である窒化シリコン膜（膜厚８００オングストロー
ム）、成膜室５０４で記録層であるＴｂＦｅＣｏ膜（膜
厚３００オングストローム）、成膜室５０５で上地の保
護層である窒化シリコン膜（膜厚８００オングストロー
ム）、成膜室５０６で反射層のアルミニウム膜（膜厚５
００オングストローム）の成膜を順次スパッタリングに
より行なう。キャリヤベルト５１４が終端に近づいた時
点、もしくは基板５０１がなくなった時点でゲート５０
９によりキャリヤベルト５１４をはさみ真空バルブ５１
１を閉して投入室５０２を大気圧に戻す。その後新しい
キャリヤベルト５１４もしくは新しい基板５０１をセッ
トし、投入室５０２を真空引きし、先と同様の手順を繰
り返し行なう。基板５０１もしくは巻き取ったキャリヤ
ベルト５１４の取り出しはゲート５１０によりキャリヤ
ベルト５１４をはさみ込み真空バルブ５１３を閉して取
り出し室５０７を大気圧に戻す。本発明ゲートを有する
成膜装置を使用した場合と従来の場合との装置稼動率の
結果を表３に示す。休止時間はリークから真空度出しま
での時間とし、稼動率は成膜時間／（成膜時間＋休止時
間）×１００％とした。ゲートの可動部と支持部の組み
合わせとしては、可動部を弾性体とし支持部を弾性体と
した。その理由は光磁気ディスクの成膜では酸素や水分
に敏感なターゲットの酸化を防止する目的で高い真空度
のシール性が要求されるためである。従来の場合の装置
稼動率の測定は図５に挙げた装置において本発明のゲー
ト５０９，５１０を開したままの状態で行なった。本発
明では処理室を真空保持できるため処理室清浄や真空度
出しのための時間が短縮でき、その装置稼動率は８８％
に向上する。

【００１３】

【表４】 本実施例ではキャリヤベルトを送り出し、巻取の場合で
説明したが、これに限定されるわけではなくループ状に
して追加あるいは交換不要にすることも可能である。 比較例 図６はロール状の基板に成膜する従来の太陽電池の成膜
装置であり、６０１は基板、６０２は基板６０１の投入
室、６０３は昇温及び基板の表面清浄のための昇温・ア
ッシャー室、６０４は反射層のためのＡｌスパッタ成膜
室、６０５はＮ層のＣＶＤ成膜室、６０６はＩ層のＣＶ
Ｄ成膜室、６０７はＰ層のＣＶＤ成膜室、６０８は透明
電極膜であるＺｎＯスパッタ成膜室、６０９は基板の取
り出し室、６１０は真空ポンプ、６１１，６１２，６１
３は真空バルブである。従来では６０２から６０９まで
の全室を大気に戻してロール状の基板６０１をセットし
て真空バルブ６１１，６１２，６１３を開して真空ポン
プ６１０により排気して所定の真空度に達して前処理を
行なった後に成膜を行なっていた。基板６０１が終端に
近づいた時点または所定の成膜を行なった時点で、全室
を大気圧に戻して基板の交換作業または成膜室の清浄を
行なっていた。 実施例５ 図７は本発明の太陽電池の成膜装置であり、７０１は基
板、７０２は基板の投入室、７０３は昇温及び基板の表
面清浄のための昇温・アッシャー室、７０４は反射層の
ためのＡｌスパッタ成膜室、７０５はＮ層のＣＶＤ成膜
室、７０６はＩ層のＣＶＤ成膜室、７０７はＰ層のＣＶ
Ｄ成膜室、７０８は透明電極膜であるＩＴＯスパッタ成
膜室、７０９は基板の取り出し室、７１０は真空ポン
プ、７１１，７１２，７１３は真空バルブ、７１４，７
１５は本発明のゲートバルブを示す。本発明の実施例５
においてはまずゲート７１４と真空バルブ７１１を閉し
て投入室７０２を大気圧に戻し基板７０１を投入する。
このとき成膜室７０３〜７０８は真空バルブ７１２を開
して真空ポンプ７１０にて排気されており所定の真空度
になっているとする。真空バルブ７１１を開して真空ポ
ンプ７１０にて投入室７０２を真空に引く。所定の真空
度に達した時点でゲート７１４を開して基板を７０３〜
７０８の成膜室に連続的に搬送して所定の成膜を順次Ｃ
ＶＤにより行なう。同時に取り出し室７０９では成膜済
みの基板７０１を巻き取る。セットした基板７０１が終
端に近づいた時点でゲート７１４により基板をはさみ投
入室７０２を大気圧に戻す。その後新しい基板７０１を
セットし、前の基板の残りと連結して投入室７０２を真
空引きし、先と同様の手順を繰り返し行なう。本発明の
成膜装置を使用した場合（図７）と従来の場合（図６）
との装置稼動率の結果を表４に示す。ゲートの可動部と
支持部の組み合わせとしては、可動部，支持部とも弾性
体とした。その理由は太陽電池の成膜ではヒーターの焼
け防止と高真空度成膜の目的で高い真空度のシール性が
要求されるためである。従来の場合の装置稼動率の測定
は図６に挙げた比較例の装置において行なった。

【００１４】なお、表中清浄頻度とは成膜何回に一度処
理室清浄をするかの頻度であり、大気開放頻度でもあ
る。平均清浄時間は成膜１回当たりの清浄時間、休止時
間はリークから真空度出しまでの時間、稼動率は成膜時
間／（成膜時間＋休止時間）×１００％とした。

【００１５】本発明では処理室をヒーターをＯＮして温
度コントロールしながら真空保持できるため処理室清浄
や真空度出しのための時間が短縮でき、その装置稼動率
は８７％に向上する。

【００１６】

【表５】 実施例６ 図８は本発明の太陽電池の成膜装置で、図７に挙げたゲ
ート７１４，７１５に加えて防着板の交換頻度の多いＩ
層の成膜室８０６の両端にも本発明のゲートを設けた成
膜装置である。図８において８０１は基板、８０２は基
板８０１の投入室、８０３は昇温及び基板の表面洗浄の
ための昇温・アッシャー室、８０４は反射層のためのＡ
ｌスパッタ成膜室、８０５はＮ層のＣＶＤ成膜室、８０
６はＩ層のＣＶＤ成膜室、８０７はＰ層のＣＶＤ成膜
室、８０８は透明電極膜であるＩＴＯスパッタ成膜室、
８０９は基板の取り出し室、８１０は真空ポンプ、８１
１，８１２，８１３，８１４，８１５は真空バルブを示
す。８１６，８１７，８１８，８１９は本発明のゲート
バルブである。

【００１７】従来はかかる成膜室８０６を清浄、部品交
換するために昇温・アッシャー室８０３や成膜室８０
４，８０５，８０７，８０８を大気に戻す必要があっ
た。この本発明の成膜装置においては所定量の成膜の後
に成膜室８０６の清浄、部品交換が必要になった場合、
本発明のゲート８１７，８１８により基板８０１をはさ
んだ状態で真空バルブ８１３を閉して成膜室８０６を大
気に戻す。所定の清浄、部品交換が終了した時点で真空
ポンプ８１０にて真空バルブ８１３を開して所定の真空
度まで引いて前処理を終了した時点で成膜を再開する。
防着板の交換頻度の多いＩ層の成膜室８０６の両端にも
本発明のゲートを設けることにより実施例６図８の成膜
装置の稼動率は実施例５図７の成膜装置と比較して表
５，６に示すごとく向上した。なお、表中稼動率は成膜
時間／（成膜時間＋休止時間）×１００％とした。ゲー
トの可動部と支持部の組み合わせとしては、可動部，支
持部とも弾性体とした。その理由は先と同様で太陽電池
の成膜ではヒーターの焼け防止と高真空度成膜の目的で
高い真空度のシール性が要求されるためである。

【００１８】

【表６】

【００１９】

【表７】

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明のゲート及び
真空処理装置はシールのための可動部を１個にすること
によって構造をシンプルにしコストダウン、ゲートの安
定性および信頼性が向上する。またゲートの可動部の弁
部分と支持部（シート）の基板または支持体に接する部
位の材質を弾性体とすることによりシール性が向上す
る。本発明による真空処理装置を用いれば、処理室の真
空度を保持できるため処理を常温で行なっている場合に
は元の状態に復帰するためには処理室内の清掃、処理室
壁面に吸着したガスや水分を除去するための真空度だ
し、前処理（例えばスパッタ装置であれば酸化されたタ
ーゲット表面を清浄にするためのプレスパッタ、蒸着装
置であれば酸化された蒸着原料を加熱蒸発して表面を除
去する作業等）が不要となり処理装置の稼動率を著しく
向上し作業の手間を省略することができる。特に処理を
高温で行なっている場合には上記の作業に加えて加熱装
置を遮断して温度を下げる作業が不要となり、もとの状
態に復帰するために上記の作業に加えて必要な加熱装置
による昇温、所定の温度になるまでのコントロール等が
不要となり処理装置の稼動率を向上したり作業の手間を
省略することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゲートの概略図である。

【図２】弾性体のつぶれしろの割合とそのときのもれ量
をプロットしたグラフである。

【図３】本発明の実施例２の真空エッチング装置の構成
を示す概略図である。

【図４】本発明の実施例３の真空高温エッチング装置の
構成を示す概略図である。

【図５】本発明の実施例４の光ディスク成膜装置の構成
を示す概略図である。

【図６】比較例として従来の太陽電池成膜装置の構成を
示す概略図である。

【図７】本発明の実施例５の太陽電池成膜装置の構成を
示す概略図である。

【図８】本発明の実施例５の図７の場合に加えてＩ層成
膜室の両側にもゲートを付加した実施例６の太陽電池成
膜装置の構成を示す概略図である。

【符号の説明】

１０１ 本発明のゲート可動部 １０２ 本発明のゲート支持部 １０３，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１，８
０１ 基板 １０４ 本発明のゲートのハウジング １０５ 本発明のゲートの駆動機構 ３０２，４０２，５０２，６０２，７０２，８０２
基板の投入室 ３０３，４０３ エッチングの処理室 ３０４，４０４，５０７，６０９，７０９，８０９
取り出し室 ３０５，４０５，５０８，６１０，７１０，８１０
真空ポンプ ３０６，３０７，４０６，４０７，５０９，５１０，７
１４，７１５，８１６，８１７，８１８，８１９ 本
発明のゲート ３０８，３０９，３１０，４０８，４０９，４１０，５
１１，５１２，５１３，６１１，６１２，６１３，７１
１，７１２，７１３，８１１，８１２，８１３，８１
４，８１５ 真空バルブ ４１１ ヒーター ５０３ 保護層のスパッタ成膜室 ５０４ 記録層のスパッタ成膜室 ５０５ 保護層のスパッタ成膜室 ５０６ 反射層のスパッタ成膜室 ５１４ キャリヤベルト ６０３，７０３，８０３ 昇温・アッシャー室 ６０４，７０４，８０４ 反射層のためのＡｌスパッ
タ成膜室 ６０５，７０５，８０５ Ｎ層のＣＶＤ成膜室 ６０６，７０６，８０６ Ｉ層のＣＶＤ成膜室 ６０７，７０７，８０７ Ｐ層のＣＶＤ成膜室 ６０８，７０８，８０８ 透明電極膜であるＩＴＯス
パッタ成膜室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/027

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大気圧と真空を繰り返す真空室Ａと基板
   を搬入して所定の処理をする真空室Ｂと、真空室Ａと真
   空室Ｂとを仕切るゲートとを有する装置において、前記
   真空室Ａと真空室Ｂの圧力差が有る状態で基板または支
   持体をはさみながら真空室Ｂの所定の真空度を保持する
   ゲートの可動部分が１個でシールすることを特徴とする
   ゲート。
2. 【請求項２】 請求項１のゲートの可動部分の弁部分に
   おいて基板または支持体に接する部位の材質が弾性体で
   あることを特徴とする請求項１記載のゲート。
3. 【請求項３】 請求項１のゲートの支持部（シート）に
   おいて、基板または支持体に接する部位の材質が弾性体
   であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の
   ゲート。
4. 【請求項４】請求項１、請求項２または請求項３に記載
   のゲートを有する真空処理装置。