JPH05263245A - インライン式イオンビーム処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】イオン照射室を備えたインライン式処理装置で
ありながら、ライン当りのコストの低いインライン式処
理装置を提供する。 【構成】連結された複数の真空容器と、前記複数の真空
容器間に基板を搬送する搬送手段とを有するインライン
式真空処理装置を複数ライン有するインライン式真空処
理システムであって、前記複数のインライン式真空処理
装置の少なくとも一つは、真空容器の少なくとも一つに
イオン源を備えたイオン照射室を有し、前記イオン照射
室は、他のインライン式真空処理室に連結され、複数の
インライン式真空処理装置で共有されて用いられること
を特徴とするインライン式イオンビーム処理システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオンビームを用い
て、照射処理を行うイオンビーム処理装置に係り、特
に、量産装置として最適な、インライン式のイオンビー
ム処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスクや光ディスクを、連続して
量産するための設備として、仕込室、加熱室、マグネト
ロンスパッタ成膜処理室、バッファ室、取出し室、など
の真空容器を、ゲート弁を介して接続した、インライン
式処理装置が知られている。このような装置において、
基板は真空開放されることなく、各真空室を移動し、必
要な処理を行われる。

【０００３】これらの処理の一工程として、トライボロ
ジー性能改善等のためイオン照射のプロセスが要求され
る場合があり、このような場合、イオン源をもつイオン
照射室をラインの途中に設けて対応する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】イオン照射室は、他の
成膜工程用真空室と比較して、極めて高価であることが
知られている。そのため、従来のように、インライン処
理装置にイオン照射室を設けた場合、インライン処理装
置の全体のコストが非常に高くなってしまうという問題
があった。

【０００５】本発明は、イオン照射室を備えたインライ
ン式処理装置でありながら、ライン当りのコストの低い
インライン式処理装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば、連結された複数の真空容器と、前
記複数の真空容器間に基板を搬送する搬送手段とを有す
るインライン式真空処理装置を複数ライン有するインラ
イン式イオンビーム真空処理システムであって、前記複
数のインライン式真空処理装置の少なくとも一つは、真
空容器の少なくとも一つにイオン源を備えたイオン照射
室を有し、前記イオン照射室は、他のインライン式真空
処理室に連結され、複数のインライン式真空処理装置で
共有されて用いられることを特徴とするインライン式イ
オンビーム処理システムが提供される。

【０００７】

【作用】本発明者らは、イオン照射室におけるイオン照
射の工程は、極端に時間が短かく、かつ、イオン源は成
膜と比較するときわめて高価であるということに着目し
て本発明を成すに至った。

【０００８】すなわち、本発明において、複数のインラ
イン式真空処理装置は、少なくとも一つのイオン照射室
を備えている。このイオン照射室は、各インライン式真
空処理室に、連結されており、複数のインライン式真空
処理装置で共有される。高価なイオンビーム処理室を、
複数のインライン式真空処理室で共有することにより、
ライン当たりのコストを低くすることが可能である。

【０００９】イオン照射室におけるイオン照射の工程
は、他の成膜等の工程と比較すると、極端に時間が短か
いので、イオンビーム照射室を共有しても、ライン全体
の処理効率を低下させることはない。また、他の成膜等
の工程の処理時間を考慮して、イオン照射の工程が短く
ない場合は、イオン源の容量を大きくすることで、対応
可能である。

【００１０】イオン照射室内では、基板はラインの方向
と交差する方向に移動可能とする交差方向搬送手段を備
えて、イオン源と、基板との距離を調節し、かつ照射時
間を調節することにより、希望するイオン量を照射する
ことができる。また、イオン源のイオン電流密度を予め
計測しておいて、各基板への注入量が等しくなるよう、
注入時間を変化させて処理を行うこともできる。

【００１１】

【実施例】以下、本実施例を図面を用いて説明する。

【００１２】本実施例のインライン式イオンビーム処理
システムは、図１のように、ラインＡとラインＢの２つ
のインライン式イオンビーム処理装置から構成されてい
る。ラインＡは、基板１ａの搬送方向に順に、仕込み室
２ａと、成膜室３ａと、バッファ室４ａと、イオン照射
室５と、バッファ室６ａと、取り出し室７ａとを連結し
て構成されている。成膜室３ａには、成膜源９ａが取り
付けられている。各室の間には、それぞれ、ゲート弁８
１ａ、８２ａ、８３ａ、８４ａ、８５ａが配置され、各
室を開閉可能に隔絶している。仕込み室１ａには、外部
から基板１ａを搬入するためのゲート弁８０ａが、取り
出し室７ａには、処理の終了した基板１ａを外部へ取り
出すためのゲート弁８６ａが配置されている。また、搬
送機構２０ａが、矢印Ｃの方向に基板１ａを搬送する。

【００１３】ラインＢも、ラインＡと同じ構成を有して
おり、基板１ｂの搬送方向に順に、仕込み室２ｂと、成
膜室３ｂと、バッファ室４ｂと、イオン照射室５と、バ
ッファ室６ｂと、取り出し室７ｂとを連結して構成され
ている。成膜室３ｂには、成膜源９ｂが取り付けられて
いる。各室の間には、ゲート弁８１ｂ、８２ｂ、８３
ｂ、８４ｂ、８５ｂが配置され、各室を開閉可能に隔絶
している。仕込み室１ｂには、外部から基板１ｂをセッ
トするためのゲート弁８０ｂが、取り出し室７ｂには、
処理の終了した基板１ｂを外部に取り出すためのゲート
弁８６ｂが配置されている。また、搬送機構２０ｂは、
矢印Ｃの方向に基板１ｂを搬送する。

【００１４】イオン照射室５は、ラインＡおよびライン
Ｂで、共有されている。イオン照射室５中には、搬送機
構２０ａ、２０ｂと直交する方向に基板１ａ、１ｂを搬
送するための直交方向搬送機構２１が配置されている。
イオン照射室５に取り付けられているバケット型のイオ
ン源１０は、直交方向搬送機構２１の搬送方向にイオン
ビーム１１を照射する。イオン照射室５内で、基板１
ａ、１ｂは、直交方向搬送機構２１によって、イオン源
１０から任意の距離に配置される。基板１ａ、１ｂは、
直交方向搬送機構に搭載された状態で、イオンビーム１
１の照射を受ける。

【００１５】搬送機構２０ａ、２０ｂ、およびゲート弁
８１ａ，８２ａ，８３ａ，８４，８５ａ，８１ｂ，８２
ｂ，８３ｂ，８４ｂ，８５ｂは、制御装置３２により制
御されている。制御手段３２は、基板１ａ、１ｂの搬送
にともない、ゲート弁を開放させ、通過後に閉鎖させ
る。

【００１６】また、バッファ室４ａ、４ｂとには、イオ
ン照射室５に搬入される基板１ａ、１ｂの通過を検出す
る搬入検出器３０ａ、３０ｂが、それぞれ配置されてい
る。また、バッファ室６ａ、６ｂには、イオン照射室５
から搬出された基板１ａ、１ｂの通過を検出する搬出検
出器３１ａ、３１ｂが、それぞれ配置されている。搬入
検出器３０ａ、３０ｂ、３１ａ、および搬出検出器３１
ｂは、レーザ光を搬送機構２０ａまたは２０ｂの方向に
照射し、その反射光を検出するもので、反射光の変化に
よって、基板１ａ、１ｂの通過を検出する。

【００１７】搬入検出器３０ａ、３０ｂ、および搬出検
出器３１ａ、３１ｂは、図２に示すように、制御装置３
２に接続されている。制御手段３２は、ラインＡの検出
器３０ａから出力信号、すなわち、ラインＡの基板１ａ
がイオン照射室５に搬入されたことを受信した場合に
は、ラインＢに、基板１ｂをイオン照射室５に搬入でき
ないことを知らせる信号を出力する。具体的には、ライ
ンＢのバッファ室４ｂの搬送機構２０ｂを停止させると
共に、ゲート弁８３ｂをロックする信号を出力する。

【００１８】この信号により、ラインＢの基板１ｂを、
バッファ室４ｂに停滞させ、イオン照射室５に、２枚の
基板が一度に搬入されることを防止する。そして、この
後、ラインＡの搬出検出器３１ａから、基板１ａが搬出
された出力信号を受信した場合には、ラインＢのバッフ
ァ室４ｂの搬送機構２０ｂを駆動させると共に、ゲート
弁８３ｂのロックを解除する。これにより、ラインＢの
バッファ室４ｂに、停滞させられていた基板１ｂは、イ
オン照射室５に搬入される。

【００１９】また、同様に、制御手段３２は、ラインＢ
の検出器３０ｂから出力信号を受信した場合には、ライ
ンＡのバッファ室４ａの搬送機構２０ａを停止させると
共に、ゲート弁８３ａをロックする信号を出力する。こ
の動作により、ラインＡの基板１ａを、バッファ室４ａ
に停滞させる。この後、ラインＢの搬出検出器３１ｂか
ら、基板１ｂが搬出された出力信号を受信した場合に
は、ラインＡのバッファ室４ａの搬送機構２０ａを駆動
させると共に、ゲート弁８３ａのロックを解除する。
このように、制御装置３２は、ラインＡまたはラインＢ
のうち、イオン照射室５に先に搬入された方の基板の処
理を優先させることにより、イオン照射室５の共有を可
能にしている。イオン照射室５での処理の時間は、成膜
室３ａ、３ｂでの工程の処理時間に比較すると、極端に
短いので、ラインの効率を低下させることはない。

【００２０】つぎに、基板１ａ、１ｂを保持する基板ホ
ルダと、直交方向搬送機構２１ついて、図３を用いて、
説明する。

【００２１】図３のように、基板１ａまたは１ｂは、円
板形状をしている。基板ホルダ４５は、一度に６枚の基
板１ａまたは１ｂを保持し、成膜源９ａまたは９ｂおよ
びイオン源１０に対向させる。基板ホルダ４５は、さら
に、搬送用基板ホルダ４６に搭載され、ローラを用いた
通常の搬送機構２０ａ、２０ｂで搬送可能に保持され
る。

【００２２】直交方向搬送機構２１は、図３のように、
搬送用基板ホルダ４５をさらに保持する直交方向搬送用
基板ホルダ４７を備えている。直交方向用搬送基板ホル
ダ４７は、両端部と中央部に貫通孔を有している。直交
方向搬送用基板ホルダ４７の両端部を貫く貫通孔には、
ガイド用ロッド４１ａ、ｂと、直交方向用基板ホルダ４
７の中央部の貫通孔を貫く駆動用ロッド４２を備えてい
る。駆動用ロッド４２は、その外周におねじを有してお
り、直交方向搬送用基板ホルダ４７の貫通孔に形成され
ているめねじと噛み合う。駆動用ロッド４２は、制御装
置３２の指示によって、モータ（図示せず）の回転運動
を受けて回転駆動される。駆動用ロッド４２の回転駆動
により、直交方向搬送用基板ホルダ４７は搬送される。
ガイド用ロッド４１ａ、４１ｂは、搬送時のがたつきを
抑える。また、直交方向搬送用基板ホルダ４７は、ロー
ラ４０を備えている。このローラ４０の回転させて、搬
送機構２０ａ、２０ｂと、搬送用基板ホルダ４６の受け
取り、受渡しを行う。

【００２３】つぎに、本実施例のインライン式イオンビ
ーム処理システムの動作について説明する。

【００２４】基板１ａ、１ｂは、搬送機構２０ａ、２０
ｂにより、矢印Ｃの方向に移動する。仕込室２ａ、２ｂ
にセットされた基板１ａ，１ｂは、真空引後、前処理を
施され、処理室３ａ，３ｂでマグネトロンスパッタによ
り、成膜源９から成膜処理される。つぎに、基板１ａ、
１ｂは、バッファ室４ａ、４ｂに送られて、そして、上
述のように、基板１ａ、１ｂのうち、先にイオン照射室
５に搬入された基板１ｂが先にイオンビーム１１の照射
を受ける。この間、制御装置３２の信号により、基板１
ａは、バッファ室４ａに停滞する。

【００２５】イオン処理室５内では、直交方向搬送用基
板ホルダ４７によって、搬送用基板ホルダ４６が保持さ
れ、駆動用ロッド４２の駆動で、イオン源１０まで、予
め制御装置３２にユーザによって設定された距離Ｘの位
置まで、近づけられる。この位置で制御装置３２に設定
された一定の時間、イオンビーム１１を受ける。イオン
処理後は、駆動ロッド４２の駆動で、搬送機構２０ｂの
位置まで移動し、バッファ室６ｂの搬送機構２０ｂに受
け渡される。

【００２６】つぎに上述の様に、制御装置３２の指示
で、イオン照射室５に基板１ａが搬入されて、同様に距
離Ｘの位置に配置され、イオンビーム１１の照射を受け
る。すべての処理を終えた基板１ａ、１ｂは、バッファ
室６ａ、６ｂを通って、取出し室７に至り、真空リーク
後、ゲート弁８６ａ、７６ｂより取り出される。

【００２７】ここで、各室での基板１ａ、１ｂの滞在時
間をみると、仕込室２では、真空引の時間が、必要な到
達真空度により、数分間から数１０分間を要する。処理
室３は膜種、膜厚により大巾に異なるが、１分程度から
数１０分のオーダになる。一方、イオン照射室５では、
これらと異なり、バケット型イオン源では、１ｍＡ／ｃ
ｍ²以上のイオン電源の引出しは容易で、照射時間は、
数秒〜数１０秒で十分である。従って、Ａライン、Ｂラ
インに対して、１室のイオン照射室５で十分対応でき
る。

【００２８】上述のように、本実施例のインライン式イ
オンビーム処理システムは、Ａ，Ｂ２つのラインで、高
価なイオン照射室５を共有しており、ライン当たりの装
置コストと、ライン当たりの装置の大きさを大幅に低減
させることができた。

【００２９】また、イオン照射室の処理時間は、他の成
膜や仕込み処理の工程より極端に短いので、一方のライ
ンの基板が、他方のラインの基板のイオン処理を待って
バッファ室４ａ、４ａｂに停滞させられても、処理効率
を低下させることはない。また、基板を搬送するタイミ
ングを、ＡラインとＢラインとでずらすことにより、バ
ッファ室４ａ、４ｂでの停滞をなくすこともできる。

【００３０】上述の実施例では、基板１ａ、１ｂをライ
ンの進行方向と垂直方向に移動させ、イオン源１０と基
板１の距離Ｘを一定にして、一定時間イオンビームを照
射し、イオン照射量を等しくした。本実施例は、この方
法に限定されるものではなく、検出器３０ａ、３０ｂの
検出信号を用いて、イオン照射室５にどちらのラインか
ら基板が搬入されたかを検出し、ラインごとに、異なる
距離Ｘ１，Ｘ２まで移動させて照射を行うこともでき
る。このようにすることで、Ａラインと、Ｂラインの基
板を、それぞれ異なるイオン照射量で処理することがで
きる。

【００３１】また、イオン照射室５内に、ファラデーカ
ップなどイオン量を検出するセンサを配置することもで
きる。このセンサで、基板に入射するイオン量を計測し
て、Ａライン、Ｂラインそれぞれに適した時間だけ、イ
オン照射することにより、品質を確保する。このよう
に、センサを配置した場合には、直交方向手段２１は取
り除いても良い。

【００３２】また、本実施例では一度に６枚の基板を保
持可能な基板ホルダ４５を用いたが、タクトタイム短縮
のためには、さらに多数の基板１ａ、１ｂを仕込む基板
ホルダを用いる。また、仕込み室２ａ、２ｂの前に真空
予備室を設けて、真空排気時間を短縮すると、さらにタ
クトタイムを短縮することができる。また、成膜室３
ａ、３ｂには、複数の成膜源９を設けて、多層膜を形成
可能にすることもできる。

【００３３】上述の実施例では、ラインＡの搬送機構２
０ａによって、イオン処理室５に搬入された基板１ａ
は、交差方向搬送手段２１によって、ラインＡのバッフ
ァ室６ａの搬送機構２０ａに受け渡された。すなわち、
イオン照射室５の直交方向搬送手段２１は、同一ライン
間の基板の搬送を行った。本発明はこれに限定されるも
のではなく、ラインＡにより処理されてきた基板を、イ
オン処理後に、ラインＢに搬出することも可能である。

【００３４】また、さらには、図４に示すように、本実
施例のイオン処理室の直交方向搬送機構２１を用いたラ
イン選択室６５を備えたラインを構成することもでき
る。図４において、ラインＬおよびラインＭは、それぞ
れ異なる種類の蒸着源９ａ、９ｂ、６９ａ、６９ｂを備
えた成膜室３ａ、３ｂ、６６ａ、６６ｂを、ライン選択
手段６５の前後に有している。ライン選択室６５は、ラ
インＣ，Ｄを共通に連通する。ライン選択室６５の直交
方向搬送機構２１により、ラインＬで処理されてきた基
板１ａを、ライン選択室６５を介して、ラインＭに受け
渡すことができる。これにより、例えば、成膜源９ａ
と、成膜源６９ｂとによる多層膜処理を行うことができ
る。このように、ラインの途中に直交方向搬送機構２１
を有するライン選択室６５を備えることにより、複数の
組み合わせの処理を行うことができる。

【００３５】これにより、一つのイオン照射室を複数の
ラインで使用することが可能になる。したがって、イオ
ン照射室等の高価な装置を複数ラインで共有することが
できるので、ライン当たりのコストを低減することがで
きる。また、製造ラインシステムを用いて、製造時の処
理とは異なる処理を施す処理実験を行ったり、他品種の
製品の製造を、一つの製造ラインシステムで行うことが
可能となる。したがって、高価な各装置の使用の幅が広
がり、有効利用を図ることができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、一つのイオン照射室を
複数のラインで共有することにより、イオン照射室を備
えたインライン式処理装置でありながら、ライン当りの
コストの低いインライン式イオンビーム処理システムが
提供される。

【００３７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインライン式イオンビーム
処理システム構成を示す説明図。

【図２】図１に示した処理装置のイオン照射室５への基
板搬入の制御を示すブロック図。

【図３】図１のイオン照射室５に配置される直交方向手
段２１の構成を示す斜視図。

【図４】ライン選択室６５を備えた処理装置の構成を示
す説明図。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ…成膜ライン、Ｃ…基板の搬送方向、１ａ，１ｂ
…基板、２ａ，２ｂ…仕込室、３ａ，３ｂ…成膜室、４
ａ，４ｂ…バッファ室、５…イオン照射室、６ａ，６ｂ
…バッファ室、７ａ，７ｂ…取出し室、９ａ，９ｂ…成
膜源、１０…イオン源、１１…イオンビーム、２１…直
交方向搬送手段、３０ａ，３０ｂ…搬入検出手段、３１
ａ，３１ｂ…搬出検出手段、３２…制御装置、４０…ロ
ーラ、４１ａ，４１ｂ…ガイド用ロッド、４２…駆動用
ロッド、４５…基板ホルダ、６６ａ、６６ｂ…成膜室、
６９ａ、６９ｂ…成膜源、４６…搬送用基板ホルダ、４
７…直交方向搬送用基板ホルダ、６５…ライン選択室、
８０ａ，８０ｂ，８１ａ，８１ｂｂ，８２ａ，８２ｂ，
８３ａ，８３ｂ，８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂ，８
６ａ，８６ｂ…ゲート弁。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連結された複数の真空容器と、前記複数の
   真空容器間に基板を搬送する搬送手段とを有するインラ
   イン式真空処理装置を複数ライン有するインライン式真
   空処理システムであって、 前記複数のインライン式真空処理装置の少なくとも一つ
   は、真空容器の少なくとも一つにイオン源を備えたイオ
   ン照射室を有し、前記イオン照射室は、他のインライン
   式真空処理室に連結され、複数のインライン式真空処理
   装置で共有されて用いられることを特徴とするインライ
   ン式イオンビーム処理システム。
2. 【請求項２】請求項１において、前記イオン照射室は、
   前記搬送手段の搬送方向と、交わる方向に前記基板を搬
   送するための交差方向搬送手段を有することを特徴とす
   るインライン式イオンビーム処理システム。
3. 【請求項３】請求項２において、前記交差方向搬送手段
   は、前記基板を前記イオン源に近づけたり遠ざけたりす
   る方向に搬送することを特徴とするインライン式イオン
   ビーム処理システム
4. 【請求項４】請求項２において、前記交差方向搬送手段
   は、前記搬送手段と直交する方向に基板を搬送すること
   を特徴とするインライン式イオンビーム処理システム。
5. 【請求項５】請求項１において、前記複数のインライン
   式真空処理装置のうち、一つのインライン式イオン処理
   装置の搬送手段が、前記イオン照射室に搬入された前記
   基板が、前記イオン照射室から搬出されたかどうかを検
   出する検出手段と、前記検出手段が搬出を検出した場
   合、他のインライン式イオン処理装置の搬送手段に基板
   の搬入の可否を知らせる信号を出力する制御手段とを有
   することを特徴とするインライン式イオンビーム処理シ
   ステム。
6. 【請求項６】請求項２において、前記交差方向搬送手段
   は、前記基板を前記イオン源から予め定められた位置ま
   で搬送することを特徴とするインライン式イオンビーム
   処理システム。
7. 【請求項７】イオン源を備えたイオン照射室と、前記イ
   オン処理室に連結された搬入用真空室と、前記イオン処
   理室に連結された搬出用真空室と、前記搬入用真空室か
   らイオン照射室に基板を搬入する搬入手段と、前記イオ
   ン照射室から搬出用真空室に基板を搬出する搬出手段を
   備えたインライン式イオンビーム処理装置において、 前記イオン照射室には、複数の前記搬入用真空室と、複
   数の前記搬出用真空室が連結されたていることを特徴と
   するインライン式イオンビーム処理システム。
8. 【請求項８】連結された複数の真空容器と、前記複数の
   真空容器間に基板を搬送する搬送手段とを有するインラ
   イン式真空処理装置を複数ライン有するインライン式真
   空処理システムであって、 複数ラインについて共通に連通する少なくとも１つの共
   通真空容器と、前記共通真空容器に配置された、前記搬
   送手段の搬送方向と、交わる方向に前記基板を搬送する
   ための交差方向搬送手段とを有し、前記交差方向搬送手
   段は、前記基板の同一ライン間の搬送と、他のラインへ
   の搬送とを指示に応じて行うことを特徴とするインライ
   ン式真空処理システム。