JPH05331642A - マルチチャンバ式スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成膜成分の混入を可及的に防止しつつ、上記
ゲート弁を省略して生産能率の向上を図る。 【構成】 搬送手段２を収容する円筒状の第１真空チャ
ンバ１の上に、複数のプロセス部５〜１６が設けられた
第２真空チャンバ３を重ね、両者を無端の環状スリット
４により連通する。この環状スリットを貫通して第２真
空チャンバ側に搬送手段の各アーム２０の先端部の基板
保持具２１を突出させる。上記各プロセス部を周方向に
等間隔に配置するとともに、この各プロセス部と同数の
アームを放射方向に等間隔に配置する。各プロセス部を
仕切り壁２７ａ〜２７ｈで仕切り、この仕切り壁に基板
２６を保持した基板保持具が通過できる必要かつ最小限
の大きさのスリット２８を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板を大気にさらすこ
となく、その基板に対する複数の成膜プロセスを連続し
て行なうためのマルチチャンバ式スパッタリング装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のスパッタリング装置
として、図１１または図１２に示すようなものが知られ
ている（例えば、特開昭５７−４１３６９号公報、特開
昭５８−７７２３９号公報、もしくは実用真空技術総
覧，1990．11，株式会社産業技術サービスセンター発
行，637 頁参照）。

【０００３】図１１に示すスパッタリング装置では、真
空チャンバ内において、例えば、加熱室、下地膜室、機
能膜室および保護膜室などの真空状態で成膜処理を行な
う複数のプロセス室ａ，ａ，…が間に開閉可能なゲート
弁ｂをそれぞれ介して密閉された状態で接続されて一直
線状に配置されている。そして、基板ｃはロード室ｄで
１枚ごとに搬送手段である台車ｆに載せられて各プロセ
ス室ａを搬送された後、アンロード室ｅで台車ｆから取
出される。

【０００４】また、図１２に示すスパッタリング装置で
は、ゲート弁ｂ，ｂ，…によって開閉可能に密閉された
複数のプロセス室ａ，ａ，…が中央の真空チャンバｈの
円周に沿って配置されており、上記真空チャンバｈ内に
各プロセス室ａから隣接する他のプロセス室ａに基板を
搬送する搬送手段である搬送アームｉが設けられてい
る。そして、基板ｃはロード室ｄに取込まれて上記搬送
アームｉにより各プロセス室ａを順次移送された後、上
記アンロード室ｅから取出されるようになっており、上
記搬送アームｉは基板ｃの搬送に際して半径方向の搬送
と周方向の搬送との二方向の搬送を繰り返す。

【０００５】図１１および図１２に示すスパッタリング
装置のいずれの場合においても、上記各プロセス室ａは
開閉可能な密閉手段としての各ゲート弁ｂによって互い
に独立したチャンバを構成するようになっている。そし
て、上記ゲート弁ｂを閉じて密閉状態にした一のプロセ
ス室ａで基板に成膜処理が行なわれ、その成膜処理後、
上記ゲート弁ｂを開いて上記基板ｃを隣接する他のプロ
セス室ａ内に搬送し、再び上記ゲート弁ｂを閉じてその
プロセス室ａでの成膜処理が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
マルチチャンバ式スパッタリング装置において、一のプ
ロセス室ａから他のプロセス室ａへ搬送する際に、その
都度、ゲート弁ｂの開閉を行なう必要があるため、その
開閉に要する時間の分、一つの成膜処理の所要時間であ
るタクトタイムが増加する。このため、生産能率を向上
させる上での障害となっている。しかも、上記ゲート弁
ｂなどの密閉手段は定期的な保守点検を必要とするもの
が多く、その保守点検に要する時間が生産能率をさらに
低下させる要因となっている。

【０００７】また、上記プロセス室ａの数が増加する
程、ゲート弁ｂの数も増加するため、スパッタリング装
置の構造が複雑化する上に、その開閉作動ために多大な
動力が必要になるという不都合がある。

【０００８】その一方、上記ゲート弁ｂは、各プロセス
室ａ間での汚染を防止する目的で設けられているもので
あるため、単に省略するだけでは他の弊害を招くことに
なる。すなわち、各プロセス室ａで成膜成分が異なる場
合、上記各ゲート弁ｂを単に省略して各プロセス室ａ間
を完全に開放状態にすると、一のプロセス室ａ内の一の
成膜成分が他のプロセス室ａ内の他の成膜成分に無制限
に混入し、そのプロセス室ａで成膜された膜が予定した
性能を発揮しなくなるおそれが生じる。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、成膜成分の混
入を可及的に防止しつつ、上記ゲート弁を省略して生産
能率の向上を図ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、真空チャンバと、この真空
チャンバ内に設けられて基板を搬送する搬送手段と、上
記真空チャンバ内の上記基板の搬送方向に配設されて基
板への成膜処理を行なう複数のプロセス部とを備えるも
のである。そして、上記複数のプロセス部を少なくとも
異なる種類ごとに仕切り壁により仕切り、この各仕切り
壁に上記基板の搬送方向への通過に要する必要かつ最小
限の大きさに絞られた貫通開口部を形成する構成とする
ものである。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、複数のプロセス部を円周方向に等間隔に配
置し、搬送手段を上記プロセス部と同数のアームであっ
て、旋回により基板を上記複数プロセス部に沿って搬送
するアームを備えるものとする。そして、この各アーム
を真空チャンバの中央部に位置付けられた旋回中心から
放射方向に延ばしかつ上記複数のプロセス部の各位置に
対応して等間隔に配置する構成とするものである。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、搬送手段が収容される円筒状の第１真空チ
ャンバと、この第１真空チャンバに同心状に結合されて
複数のプロセス部が形成される円環状の第２真空チャン
バと、上記第１および第２の真空チャンバを互いに連通
する無端の環状スリットとを備えるものである。そし
て、上記搬送手段の各アームの先端部を、上記環状スリ
ットを貫通して上記第２真空チャンバ側に突出させ、上
記環状スリットの開口幅を上記各アームの先端部の移動
に要する必要かつ最小限の幅に設定する構成とするもの
である。

【００１３】また、請求項４記載の発明は、請求項１記
載の発明において、搬送手段が収容される円環状の第１
真空チャンバと、この第１真空チャンバに同心状に結合
されて複数のプロセス部が形成される円環状の第２真空
チャンバと、上記第１および第２の真空チャンバを互い
に連通する無端の環状スリットとを備えるものである。
そして、上記搬送手段を、上記環状スリットを貫通して
上記第２真空チャンバ側に突出した状態で上記環状スリ
ットに沿って基板を上記各プロセス部に搬送する複数の
基板保持具を備えるものとし、この各基板保持具を上記
各プロセス部と同数でかつ各プロセス部と同じ間隔に位
置付ける。また、上記環状スリットの開口幅を上記各基
板保持具の移動に要する必要かつ最小限の幅に設定する
構成とするものである。

【００１４】さらに、請求項５記載の発明は、請求項４
記載の発明において、搬送手段を、基板保持具を磁力に
より移動させる電磁駆動手段を備えるものとする。そし
て、この電磁駆動手段を、上記基板保持具と第１真空チ
ャンバを構成する壁部との間に介装されて上記基板保持
具の搬送方向に配列された複数の電磁石を備える構成と
するものである。

【００１５】

【作用】上記の構成により、請求項１記載の発明では、
各プロセス部間を仕切るために、従来のスパッタリング
装置におけるゲート弁の代わりに、所定の大きさに絞っ
た貫通開口部を有する仕切り壁を用いている。このた
め、基板の各プロセス部間の搬送に際して、従来のスパ
ッタリング装置におけるゲート弁の開閉操作を行なう必
要がなく、上記ゲート弁の開閉操作に要する時間分、タ
クトタイムが短縮化されて、生産能率の向上が図られ
る。しかも、従来のスパッタリング装置に付設されてい
た多数のゲート弁が省略されるため、装置の構造の簡略
化および省力化が図られる。さらに、それらの保守点検
に要していた時間が不要になるため生産能率の向上が図
られる。そして、各プロセス部の間は仕切り壁により仕
切られている上に、その仕切り壁に形成された貫通開口
部は、上記各プロセス部の断面積より極めて小さい大き
さに絞られているため、この貫通開口部を通ろうとする
各プロセス部間のガスの流動が抑制される。従って、各
プロセス部内で異なる種類の成膜処理を行なう場合で
も、各成膜成分を含んだ２種類のガスの互いの混入防止
が可及的に図られる。

【００１６】請求項２記載の発明では、上記請求項１記
載の発明による作用に加えて、各アームに基板を保持さ
せて旋回させることにより、すべてのプロセス部で同時
に成膜処理が行なわれて流れ生産が可能になり、各プロ
セス部を円周上に配置する場合での生産能率の向上が図
られる。

【００１７】請求項３記載の発明によれば、上記請求項
２記載の発明による作用に加えて、各アームを周方向に
移動させるだけで各基板が１つの円軌跡に沿って搬送さ
れ、これにより、すべてのプロセス部への搬送が行われ
る。このため、従来のスパッタリング装置の如くアーム
を半径方向および周方向の２方向に移動させる必要がな
く、アームの半径方向移動に要していた時間が省略可能
になる。しかも、環状スリットにより第２真空チャンバ
側の各プロセス部から第１真空チャンバ側へのガスの流
動が制限される。

【００１８】また、請求項４記載の発明では、上記請求
項１記載の発明による作用に加えて、第１および第２の
両真空チャンバの双方が円環状であるため、内周側に空
間が形成される。このため、この空間を利用して各プロ
セス部の保守点検作業もしくは成膜用ターゲットの交換
作業などを行うことが可能になり、それらの作業が容易
になる。従って、これらの作業に要する時間の短縮化が
図られ、生産能率の向上に寄与する。また、第１真空チ
ャンバを円環状にすることにより、同じ外径の円筒状に
する場合と比べて、第１真空チャンバの容積が著しく小
さくなり、真空ポンプの作動における省力化、または、
装置の起動に要する時間の短縮化が図られる。

【００１９】さらに、請求項５記載の発明によれば、上
記請求項４記載の発明による作用に加えて、電磁駆動手
段を用いることにより搬送手段の小型化が図られ、第１
真空チャンバの円環状への変換が容易に達成される。

【００２０】される。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２２】図１および図２は、本発明の第１実施例に
係るマルチチャンバスパッタリング装置を示す。同図に
おいて、１は円筒状の第１真空チャンバであり、この第
１真空チャンバ１の内部には中心軸Ｘ回りに旋回する搬
送手段２が収容されている。３は円環状の第２真空チャ
ンバであり、この第２真空チャンバ３は、上記第１真空
チャンバ１の中心軸Ｘと同軸位置でかつ第１真空チャン
バ１の外周部上面位置に固定されており、上記中心軸Ｘ
を中心とする無端の環状スリット４を介して上記第１真
空チャンバ１と連通されている。そして、上記第２真空
チャンバ３の周囲には１２個のプロセス部５〜１６が等
間隔に配設されている。

【００２３】上記第１真空チャンバ１は図示しないフレ
ームにより水平に支持されており、下面に複数（図例で
は４つ）の真空ポンプ１７，１７，…が接続されてい
る。各真空ポンプ１７は上記中心軸Ｘを中心とする周方
向に等間隔でかつ第２真空チャンバ３寄りの各位置に配
置されており、上記第１および第２真空チャンバ１，３
の双方を所定の真空状態に保持するようになっている。

【００２４】上記搬送手段２は、上記第１真空チャンバ
１の中心軸Ｘに沿って配置されかつ旋回可能に支持され
た旋回軸体１８と、この旋回軸体１８を旋回駆動する駆
動モータ１９と、上記旋回軸体１８の周囲から上記第１
真空チャンバ１の空間に放射方向に延ばされた１２本の
アーム２０，２０，…と、この各アーム２０の先端部か
ら上方に突出して上記環状スリット４を通して第２真空
チャンバ３内に配置された１２個の基板保持具２１，２
１，…とからなる。

【００２５】上記旋回軸体１８の下端は上記第１真空チ
ャンバ１を貫通して外部に突出されており、上記第１真
空チャンバ１の外部に配設された上記駆動モータ１９に
接続されている。また、上記旋回軸体１８の貫通部周囲
は磁気シール２２によって真空状態にシールされてい
る。そして、上記駆動モータ１９は上記旋回軸体１８を
所定の１タクトタイム経過ごとに中心軸Ｘに対して時計
方向に３０度ずつ回転駆動するようになっている。

【００２６】上記各アーム２０は、上記中心軸Ｘを中心
として周方向に３０度の内角を隔てて等間隔に配置され
ており、タクトタイム経過ごとに上記駆動モータ１９に
よって各基板保持具２１が上記プロセス部５〜１６の各
位置で停止した状態から隣接する他のプロセス部６〜１
６，５まで旋回移動するようになっている。なお、図１
中２３は互いに隣接する２本のアーム２０，２０の間を
連結する補強部材である。

【００２７】上記各基板保持具２１は、上記各アーム２
０の先端部を構成するものであり、図３および図４に詳
細を示すように、上記各アーム２０の先端部から上方に
突出して固定された板状の本体２４と、この本体２４の
上縁部に固定された複数（図例では３つ）の保持爪２
５，２５，…とから構成されている。上記本体２４は、
上記環状スリット４の幅方向中央位置の円周線に対して
接線方向に向けて配置され、上記環状スリット４の相対
向面と非接触状態で上記環状スリット４に沿って移動可
能になっている。また、上記本体２４の上縁部は基板２
６と対応する円弧状に形成され、この円弧状の上縁部に
沿って３つの保持爪２５，２５，…が配置されている。
上記各保持爪２５は薄板片により形成されており、上方
に開口して上記基板２６の周端縁を挟み込む略Ｕ字状の
溝が形成されている。そして、この各保持爪２５により
上記基板２６が上記接線方向に向いて鉛直姿勢で保持さ
れて上記第２真空チャンバ３内を時計方向に搬送される
ようになっている。また、上記の薄板片からなる各保持
爪２５で保持することにより高温に加熱された上記基板
２６から熱を逃がさないように断熱が図られている。

【００２８】上記環状スリット４の開口幅は、上記各基
板保持具２１がこの環状スリット４を構成する相対向端
面に接触しないで上記第２真空チャンバ３内を旋回移動
することができる必要かつ最小限の寸法に設定されてい
る。すなわち、上記板状の本体２４の板厚に対応する極
めて狭い幅に設定されている。

【００２９】上記プロセス部５〜１６は、基板２６を第
２真空チャンバ３内の基板保持具２１に移載するロード
部５と、その基板２６を加熱する加熱部６と、その基板
２６に下地膜を成膜する第１および第２の下地膜生成部
７，８と、その基板２６に例えば磁気記録媒体となる機
能膜を成膜する機能膜生成部９と、その基板２６を冷却
する冷却部１０と、その基板２６に保護膜を成膜する第
１〜第４の保護膜生成部１１〜１４と、予備部１５と、
アンロード部１６とからなる。上記プロセス部５〜１６
の内、上記２つの下地膜生成部７，８、機能膜生成部９
および４つの保護膜生成部１１〜１４によって基板２６
に実際に成膜処理を行なうプロセス部が構成され、他の
ロード部５、加熱部６、冷却部１０およびアンロード部
１６によって上記成膜処理に付随する処理を行なうプロ
セス部が構成される。また、上記予備部１５は、成膜処
理に伴う各プロセスが変更された場合の予備として用い
る他、保護膜生成後の冷却部として用いてもよい。

【００３０】上記第２真空チャンバ３は、上記基板２６
の搬送方向に配設された４対の仕切り壁２７ａ〜２７ｈ
によって８つのゾーン３ａ〜３ｈに区画されている。す
なわち、上記基板２６の搬送方向に対して上記アンロー
ド部１６の後側位置の仕切り壁２７ａと上記ロード部５
の前側位置の仕切り壁２７ｂとによって移載ゾーン３ａ
が、上記仕切り壁２７ｂと上記第１下地膜生成部７の後
側位置の仕切り壁２７ｃとによって加熱ゾーン３ｂが、
上記仕切り壁２７ｃと上記第２下地膜生成部８の前側位
置の仕切り壁２７ｄとによって下地膜生成ゾーン３ｃ
が、また、上記仕切り壁２７ｄと上記機能膜生成部９の
後側位置の仕切り壁２７ｅとによって遷移ゾーン３ｄが
それぞれ区画形成されている。そして、上記仕切り壁２
７ｅと上記機能膜生成部９の前側位置の仕切り壁２７ｆ
とによって機能膜生成ゾーン３ｅが、上記仕切り壁２７
ｆと第１保護膜生成部１１の後側位置の仕切り壁２７ｇ
とによって冷却ゾーン３ｆが、上記仕切り壁２７ｇと上
記第４保護膜生成部１４の前側位置の仕切り壁２７ｈと
によって保護膜生成ゾーン３ｇが、また、上記仕切り壁
２７ｈと上記仕切り壁２７ａとによって予備ゾーン３ｈ
がそれぞれ区画形成されている。これらの各ゾーン３ａ
〜３ｈによって成膜処理のためのマルチチャンバが構成
されている。

【００３１】そして、上記各仕切り壁２７ａ〜２７ｈに
は、図４に詳細を示すように、上記各ゾーン３ａ〜３ｈ
間を連通する貫通開口部であるスリット２８が上記環状
スリット４に連続してそれぞれ形成されている。この各
スリット２８の開口幅および開口高さは、基板２６を保
持した状態の上記各基板保持具２１が上記各ゾーン３ａ
〜３ｈ間を旋回移動するに際して、その各基板２６およ
び各基板保持具２１の上部が各スリット２８を構成する
仕切り壁２７ａ〜２７ｈの相対向端面に接触しないで通
過することができる必要かつ最小限の寸法にそれぞれ設
定されている。すなわち、基板２６の板厚および板状の
基板保持具１の厚みに対応する極めて狭い幅に設定され
ている。

【００３２】次に、上記各プロセス部５〜１６について
詳細に説明する。

【００３３】上記ロード部５は、第２真空チャンバ３の
外周側位置に取付けられたロードカセット室２９と、こ
のロードカセット室２９に相対向して上記第２真空チャ
ンバ３の内周側位置に取付けられたロードロボット室３
０とから構成されている。両室２９，３０は、共に、上
記第２真空チャンバ３の側が開口されて第２真空チャン
バ３と互いに連通されている。上記ロードカセット室２
９は外部から成膜処理前の複数の基板２６，２６，…を
載置した図示しないカセットが搬入可能になっており、
また、上記ロードロボット室３０にはロードロボット３
０ａが内部に収容されている。このロードロボット３０
ａは１タクトタイム経過ごとに上記カセットから基板２
６を１枚ずつ取り出して上記第２真空チャンバ３内に位
置設定された基板保持具２１に移載するようになってい
る。

【００３４】上記加熱部６は、図５に詳細を示すよう
に、第２真空チャンバ３を構成する内外周壁の相対向す
る各位置に形成された一対の開口部３１，３１を覆う一
対のガラス板３２，３２と、この各ガラス板３２を覆う
ように内外周壁に取付けられた一対の箱体３３，３３
と、この各箱体３３の内部に配設された複数のヒータ３
４，３４，…とから構成されている。上記各箱体３３と
各ガラス板３２とに仕切られて加熱チャンバが形成され
ている。上記各ヒータ３４の背後には反射板３５が付設
され、この各反射板３５により上記各ヒータ３４から背
後に発せられた熱線を反射させて上記各ガラス板３２を
介して基板２６の側に向けるようになっている。なお、
同図中、３６，３６は第２真空チャンバ３を構成するハ
ウジングと第１真空チャンバ１を構成するハウジングと
の間をシールする一対のＯリングであり、また、３７，
３７は上記各ガラス板３２と上記第２真空チャンバ３の
ハウジングとの間をシールする一対のＯリングである。

【００３５】上記２つの下地膜生成部７，８、機能膜生
成部９もしくは保護膜生成部１１〜１４は、図６に詳細
を示すように、上記第２真空チャンバ３の内外周壁の相
対向する各開口部３１を覆うようにそれぞれ絶縁シール
３９を介して半径方向両側から相対向して取付けられた
カソード（陰極）となる一対の箱体３８，３８と、基板
２６を挟んで両側の上記各開口部３１の内周囲に取付け
られた一対のアノード（陽極）部材４０，４０と、上記
各箱体３８側でそれぞれバッキングプレート４１により
保持された一対のターゲット４２，４２と、上記各箱体
３８内にそれぞれ収容された一対の電磁石群４３，４３
とから構成されている。上記各電磁石群４３はヨーク４
４、複数のコイル４５，４５，…および図示しないコイ
ル電源からなり、また、上記各箱体３８には図示しない
スパッタ電源が接続されている。さらに上記各生成ゾー
ン３ｃ，３ｅ，３ｇには不活性ガスを導入するガス導入
系４６が接続されている。なお、上記下地膜生成部７，
８、機能膜生成部９もしくは保護膜生成部１１〜１４で
は、各成膜成分に応じて異なるターゲット４２が取付け
られている。

【００３６】そして、上記各生成部７〜９，１１〜１４
は、上記各電磁石群４３の励磁により上記各ターゲット
４２の上に円弧状の磁力線を発生させるとともに、スパ
ッタ電源の印加によりプラズマを発生させ、そのプラズ
マ中の不活性ガスイオンを上記各ターゲット４２に衝突
させることにより、上記各ターゲット４２の金属成分を
スパッタリングさせて上記基板２６の表面に成膜するよ
うになっている。

【００３７】なお、この実施例では、下地膜、機能膜お
よび保護膜をそれぞれ所定の膜厚に成膜するための各処
理時間がほぼ２：１：４の関係にあることから、最も短
い機能膜の成膜処理時間を１タクトタイムとし、このタ
クトタイムを基準に各膜を所定の膜厚に成膜するため
に、上記下地膜部７，８を２つに、機能膜部９を１つ
に、および保護膜部１１〜１４を４つにそれぞれ定めて
いる。

【００３８】また、上記アンロード部１６は、上記ロー
ド部５と同様に、第２真空チャンバ３を挟んで外周側位
置に取付けられたアンロードカセット室４７と、内周側
位置に取付けられたアンロードロボット室４８とから構
成されている。上記アンロードカセット室４７は成膜処
理後の複数の基板２６，２６，…を載置した図示しない
カセットが搬出可能になっており、また、上記アンロー
ドロボット室４８にはアンロードロボット４８ａが内部
に収容されている。このアンロードロボット４８ａは１
タクトタイム経過ごとに上記基板保持具２１から基板２
６を上記カセットに移載するようになっている。

【００３９】次に、上記構成のスパッタリング装置によ
る成膜処理および効果について説明する。

【００４０】まず、準備段階で、成膜処理前の複数の基
板２６，２６…がカセットに載置された状態でロードカ
セット室２９に供給されており、１番目のタクトタイム
の間にロードロボット３０ａにより上記ロードカセット
室２９のカセットから１枚の基板２６が第２真空チャン
バ３内の基板保持具２１に移載される。

【００４１】上記タクトタイム経過後、２番目のタクト
タイムに入り、駆動モータ１９が駆動されて各アーム２
０が中心軸Ｘに対して図１の時計方向に３０度旋回移動
することにより、上記ロード部５で取込まれた基板２６
が仕切り壁２７ｂのスリット２８を通って加熱ゾーン３
ｂ内の加熱部６に搬送される。そして、その基板２６
は、上記加熱部６で成膜処理に適した所定温度まで昇温
される。これと同時に、上記ロード部５の基板保持具２
１に上記ロードロボット３０ａにより新たな基板２６が
取込まれる。

【００４２】上記タクトタイムの経過後、３番目のタク
トタイムに入り、再び上記駆動モータ１９が駆動されて
各アーム２０は上記時計方向に３０度旋回移動される。
これにより、加熱された基板２６は仕切り壁２７ｃのス
リット２８を通って下地膜生成ゾーン３ｃ内の第１下地
膜生成部７に、ロード部５で取込まれた基板２６は仕切
り壁２７ｂのスリット２８を通って加熱ゾーン３ｂ内の
加熱部６にそれぞれ搬送される。そして、上記下地膜生
成部７の基板２６に１回目の下地膜の成膜処理が行なわ
れ、上記加熱部６の基板２６が加熱処理され、および、
ロード部５で新たな基板２６が基板保持具２１に取込ま
れる。

【００４３】４番目のタクトタイムでは、各基板２６が
駆動モータ１９の駆動により、順次搬送方向前側の各プ
ロセス部８，７，６に仕切り壁２７ｂ，２７ｃの各スリ
ット２８を通って搬送される。そして、先頭の基板２６
は、第２下地膜生成部８において、第１下地膜生成部７
で成膜された下地膜の上にさらに２回目の下地膜の成膜
が行われて、これら２回の下地膜の生成により所定膜厚
にされる。また、２番目の基板２６は上記第１下地膜生
成部７で１回目の下地膜の成膜処理が行なわれ、３番目
の基板２６が加熱部６で加熱処理されるとともに、ロー
ド部５で新たな基板２６が基板保持具２１に取込まれ
る。

【００４４】５番目のタクトタイムでは、上記各基板２
６がさらに搬送方向前側の各プロセス部９，８，７，６
に搬送されて、各プロセス部９，８，７，６での処理が
行われるとともに、ロッド部５で新たな基板２６の取り
込みが行われる。この際、先頭の基板２６は仕切り壁２
７ｄのスリット２８を通って遷移ゾーン３ｄに入り、さ
らに仕切り壁２７ｅのスリット２８を通って機能膜生成
ゾーン３ｅに入り、機能膜生成部９に至る。そして、上
記先頭の基板２６は、機能膜生成部９で機能膜の成膜処
理が行われた後、６番目のタクトタイムで仕切り壁２７
ｆのスリット２８を通って冷却ゾーン３ｆに入り、冷却
部１０で冷却処理が行われる。

【００４５】以後、同様に、上記先頭の基板２６はタク
トタイムごとに搬送方向前側の各プロセス部１１〜１５
に搬送されて、第１〜第４保護膜生成部１１〜１４で４
回の保護膜生成が行われて所定膜厚まで成膜される。そ
して、１２番目のタクトタイムで、上記先頭の基板２６
はアンロード部１６に至り、ここでアンロードロボット
４８ａによりアンロードカセット室４７のカセットに移
載される。この１２番目のタクトタイムの経過後、上記
アンロード部１６の空の基板保持具２１がロード部５ま
で搬送されて、ここで、その空の基板保持具２１に新た
な基板２６の取り込みが行われる。そして、以後、同様
に繰り返されて、上記アンロードカセット室４７に成膜
処理後の基板２６が連続的に取り出される。

【００４６】この第１実施例のスパッタリング装置の場
合、前記の構成の如く、第２真空チャンバ３内におい
て、各プロセス部５〜１６を独立した密閉構造とするの
ではなく、プロセスの種類ごとに仕切り壁２７ａ〜２７
ｈにより仕切って各ゾーン３ａ〜３ｈを区画形成して各
ゾーン３ａ〜３ｈ内に各プロセス部５〜１６を配設して
おり、しかも、各仕切り壁２７ａ〜２７ｈに基板２６の
通過に必要かつ最小限の大きさのスリット２８をそれぞ
れ形成する構成としている。

【００４７】このため、上記基板２６の各プロセス部５
〜１６間の搬送に際して、図１１および図１２に示す従
来のスパッタリング装置におけるゲート弁ｂなどの密閉
手段の開閉操作を行なう必要がなく、上記ゲート弁ｂの
開閉操作に要する時間分、タクトタイムを短縮すること
ができ、生産能率の向上を図ることができる。しかも、
従来のスパッタリング装置に付設されていた多数のゲー
ト弁ｂ，ｂ，…を省略することができ、装置の構造の簡
略化および省力化を図ることができる上に、それらの保
守点検に要していた時間が不要になるため生産能率の向
上をさらに促進させることができる。

【００４８】また、搬送手段２を収容する第１真空チャ
ンバ１と上記第２真空チャンバ３との間に基板保持具２
１が移動するに必要かつ最小限の環状スリット４を形成
する構成としているため、複数のプロセス部５〜１６を
円周上に配置しても、基板保持具２１を周方向の１方向
のみに移動することにより基板２６を上記各プロセス部
５〜１６に連続的に搬送することができる。このため、
図１２に示す従来のスパッタリング装置における搬送ア
ームｉを半径方向および周方向の２方向に移動可能に構
成する必要がないため、搬送手段２の構造の簡略化およ
び省力化を図ることができる。しかも、タクトタイムの
内の搬送時間を上記半径方向の搬送を省略できる分短縮
することができ、生産能率のより一層の向上を図ること
ができる。

【００４９】さらに、下地膜生成ゾーン３ｃと機能膜生
成ゾーン３ｅとの間は、２つの仕切り壁２７ｄ，２７ｅ
により仕切られている上に、極めて狭い幅のスリット２
８により連通されているだけであるため、各ゾーン３
ｃ，３ｅ内の各成膜成分を含んだ２種類のガスの互いの
混入を可及的に防止することができる。すなわち、下地
膜生成ゾーン３ｃ内のガスは上記仕切り壁２７ｄのスリ
ット２８によりその下地膜生成ゾーン３ｃ内の流路が絞
られて機能膜生成ゾーン３ｅ側への流動が制限され、ま
た、機能膜生成ゾーン３ｅ内のガスは上記仕切り壁２７
ｅのスリット２８によりその機能膜生成ゾーン３ｅ内の
流路が絞られて下地膜生成ゾーン３ｃ側への流動が制限
されるからである。また、環状スリット４についても同
様のことがいえるため、上記環状スリット４および第１
真空チャンバ１を介しての各ゾーン３ｃ，３ｅ間のガス
の混入も可及的に防止することができる。しかも、この
場合、上記各ゾーン３ｃ，３ｅの間には遷移ゾーン３ｄ
が介在されて平衡室としての作用を果たす上に、真空ポ
ンプ１７によりこれらの各ゾーン３ｃ，３ｄ，３ｅ内が
環状スリット４を通して真空引きされているため、上記
各ガスの混入をより効果的に防止することができる。

【００５０】また、保護膜ゾーン３ｇと機能膜ゾーン３
ｅとの間においても、上記下地膜生成ゾーン３ｃと機能
膜ゾーン３ｅとの間と同様に、互いのガスの混入を可及
的に防止することができる。すなわち、両ゾーン３ｇ，
３ｅ内の各ガスは二つの仕切り壁２７ｇ，２７ｆの各ス
リット２８により互いの側への流動が制限され、しか
も、両ゾーン３ｇ，３ｅ間には冷却ゾーン３ｆが介在さ
れているからである。

【００５１】図７および図８は本発明の第２実施例に係
るスパッタリング装置を示し、５１は第１真空チャン
バ、５２はこの第１真空チャンバ５１内に収容された搬
送手段、５３ａ〜５３ｆは上記第１真空チャンバ５１の
下面の所定位置に接続された６つの真空ポンプである。

【００５２】上記第１真空チャンバ５１は、第２真空チ
ャンバ３と同様に、円環状に形成されており、上記第２
真空チャンバ３の下側に同心状に重ねられて取付けられ
ている。そして、上記両真空チャンバ５１，３は基板保
持具２１ａが第２真空チャンバ３に沿って移動可能な極
めて狭い幅の環状スリット４を通して連通されている。

【００５３】上記搬送手段５２は、上記第１真空チャン
バ５１を構成するハウジングの底壁５１ａの内面に取付
けられた無端の環状ガイドレール５４と、このガイドレ
ール５４に案内されて周方向に移動する１２個の基板保
持具２１ａ，２１ａ，…と、この各基板保持具２１ａを
上記周方向に移動させる電磁駆動手段５５とから構成さ
れている。

【００５４】上記ガイドレール５４は、上記底壁５１ａ
の内外周側の各位置から上方に突出する一対の環状規制
部材５６，５６と、この両規制部材５６，５６により上
記第１真空チャンバ５１の半径方向軸の回りに回転可能
に支持された多数のローラ５７，５７，…とからなり、
上記各基板保持具２１ａは上記両規制部材５６，５６に
より半径方向の移動を規制された状態で上記各ローラ５
７の上を所定の円軌跡に沿って移動、案内されるように
なっている。すなわち、各基板保持具２１ａを、その板
状本体２４が環状スリット４を構成する相対向端面と非
接触状態で移動、案内するようになっている。

【００５５】上記各基板保持具２１ａは、上記第２真空
チャンバ３の周方向に等間隔に配設された１２個のプロ
セス部５〜１６と対応する各位置に等間隔に配置されて
おり、上記電磁駆動手段５５により互いの間隔を一定に
保った状態で移動されるようになっている。

【００５６】上記電磁駆動手段５５は、上記各基板保持
具２１ａの下面に取付けられた複数の永久磁石５８，５
８，…と、上記第１真空チャンバ５１を構成する底壁５
１ａの外面に第１真空チャンバ５１の全周にわたって所
定間隔で取付けられた多数の電磁石５９，５９，…と、
上記第１真空チャンバ５１を構成する両側壁５１ｂ，５
１ｂの外面に第１真空チャンバ５１の全周にわたって所
定間隔で取付けられた多数の電磁石６０，６０，…と、
上記各電磁石５９，６０に電流を流す図示しない制御系
とからなる。

【００５７】上記各永久磁石５８は、各基板保持具２１
ａの搬送方向に対して互いに所定間隔を隔てて、かつ、
磁極を同一方向に向けて配列されている。また、上記各
電磁石５９，６０はタクトタイムごとに上記制御系から
の電流によりＮ極とＳ極とが順次切換えられて上記各永
久磁石５８を吸引、反発することにより、上記各基板保
持具２１ａを環状スリット４に沿って隣接する他のプロ
セス部６〜１６，５まで搬送し、かつ、その位置で上記
基板保持具２１ａを位置固定するようになっている。

【００５８】また、上記真空ポンプ５３ａ〜５３ｆは第
１真空チャンバ５１および環状スリット４を介した第２
真空チャンバ３のそれぞれを所定の真空状態に保持する
ようになっている。そして、上記真空ポンプ５３ａが第
２真空チャンバ３の移載ゾーン３ａの中央位置と対応す
る位置に、真空ポンプ５３ｂが仕切り壁２７ｃの加熱ゾ
ーン３ｂ側位置と対応する位置に、真空ポンプ５３ｃが
仕切り壁２７ｄの遷移ゾーン３ｄ側位置と対応する位置
に、真空ポンプ５３ｄが仕切り壁２７ｇの冷却ゾーン３
ｆ側位置と対応する位置に、真空ポンプ５３ｅが保護膜
生成ゾーン３ｇの中央位置と対応する位置に、真空ポン
プ５３ｆが仕切り壁２７ｈの予備ゾーン３ｈ側位置と対
応する位置にそれぞれ配置されている。

【００５９】なお、上記スパッタリング装置のその他の
構成は第１実施例のものと同様であるために、同一部材
には同一符号を付して、その説明は省略する。

【００６０】そして、上記第２実施例の場合、搬送手段
５２の駆動を電磁駆動手段５５により行ない第１実施例
における駆動モータ１９や各アーム２０を省略している
ため、第１真空チャンバ５１を円環状にすることがで
き、両真空チャンバ５１，３の内周側に空間を形成する
ことができる。このため、この空間を利用して上記各プ
ロセス部５〜１６の内周側に設置された部分の保守点検
作業を容易かつ迅速に行うことができる。すなわち、成
膜を行なう各プロセス部７〜９，１１〜１４の内周側の
部分における各ターゲット４２の交換、カソードである
各箱体３８の修理交換もしくは加熱部６の保守点検作業
を、外周側からのみならず、内周側からも行うことがで
き、これらの作業を容易に行うことができるものであ
る。従って、これらの保守点検作業に要する時間の短縮
化を図ることができ、生産全体の能率の向上を図ること
ができる。

【００６１】また、第１真空チャンバ５１の容積を第１
実施例の場合と比べて著しく小さくすることができるた
め、その分、用いる真空ポンプ５３ａ〜５３ｆの能力を
小さくすることができ、省力化を図ることができる。ま
た、例えばスパッタリング装置の起動時、あるいはター
ゲット４２の交換後スパッタリング装置の運転を再開さ
せるなどの場合、所定の真空状態までに立ち上げるまで
の時間を短縮することができ、この点からも生産全体の
能率のより一層の向上を図ることができる。

【００６２】なお、本第２実施例においても、従来のス
パッタリング装置におけるゲート弁ｂ，ｂ，…を省略す
ることによる生産能率の向上、異種プロセス部間でのガ
スの混入防止などという効果を、第１実施例と同様に得
ることができる。この場合、本第２実施例は、上記各真
空ポンプ５３ａ〜５３ｆが成膜処理を行なう各ゾーン３
ｃ，３ｅ，３ｇの前後などに配置されているため、上記
混入防止をより効果的に図ることができるものである。

【００６３】なお、本発明は上記第１および第２実施例
に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含
するものである。すなわち、上記第１および第２実施例
では、円環状の第２真空チャンバ３を用いて各プロセス
部５〜１６を円周上に配置しているが、これに限らず、
例えば各プロセス部を一直線状に配置してもよい。この
場合においても、ゲート弁の省略による生産能率の向上
を図ることができる。

【００６４】上記第１および第２実施例では、基板２６
を鉛直姿勢で各プロセス部５〜１６に搬送させて、各プ
ロセス部５〜１６を第２真空チャンバ３の内外周の各位
置に配設しているが、これに限らず、例えば上記基板２
６を水平姿勢で搬送させてもよい。この場合、第１およ
び第２真空チャンバを内外周位置に配置するとともに、
各プロセス部を上下位置に配置すればよい。

【００６５】上記第１および第２実施例では、仕切り壁
２７ａ〜２７ｈにより各ゾーン３ａ〜３ｈに区画形成し
ているが、これに限らず、例えば各プロセス部５〜１６
ごとに仕切り壁を設けてもよい。

【００６６】上記第１実施例では、１２のプロセス部５
〜１６を配設して１２本のアーム２０，２０…を設けて
いるが、これに限らず、プロセス部の数を増減した場
合、そのプロセス部と同数となるようにアームの数を増
減すればよい。

【００６７】上記第１実施例では、搬送手段２としてプ
ロセス部と同数のアーム２０，２０，…を備えるように
構成しているが、これに限らず、例えば１本以上のアー
ムを備えるように構成してもよい。

【００６８】また、上記第２実施例では、基板保持具２
１ａを各ローラ５７に接触した状態で移動させるように
構成しているが、これに限らず、例えば上記各ローラ５
７を省略して上記基板保持具２１ａを浮上させた状態で
移動させるように構成してもよい。この場合、各電磁石
５９の磁極を各永久磁石５８の磁極と同期させて変化さ
せればよい。

【００６９】さらに、第２実施例では、第１および第２
真空チャンバ５１，３に分けて構成しているが、これに
限らず、１つの円環状の真空チャンバにより構成しても
よい。この場合、搬送手段５２の搬送方向の投影面積を
十分に小さいものにして、スリット２８の拡大を十分に
抑制すればよい。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明におけるマルチチャンバ式スパッタリング装置によれ
ば、各プロセス部間を、従来のスパッタリング装置にお
けるゲート弁の代わりに、所定の大きさに絞った貫通開
口部を有する仕切り壁を用いて仕切っているため、基板
の各プロセス部間の搬送に際して、従来のスパッタリン
グ装置におけるゲート弁の開閉操作を省略することがで
きる。これにより、上記ゲート弁の開閉操作に要する時
間分、タクトタイムを短縮することができ、生産能率の
向上を図ることができる。しかも、従来のスパッタリン
グ装置に付設されていた多数のゲート弁を省略すること
ができ、装置の構造の簡略化および省力化を図ることが
できる上に、それらの保守点検に要していた時間が不要
になるため生産能率の向上を図ることができる。

【００７１】しかも、各プロセス部の間を連通する貫通
開口部は、極めて小さい大きさに絞られているため、各
プロセス部間のガスの流動を抑制することができ、各プ
ロセス部内で異なる種類の成膜処理を行なう場合でも、
各成膜成分を含んだ２種類のガスの互いの混入を可及的
に防止することができる。

【００７２】請求項２記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明による効果に加えて、各アームに基板を保
持させて旋回させることにより、すべてのプロセス部で
同時に成膜処理を行うことができるため流れ生産方式で
基板の連続生産を行うことができ、生産能率をより向上
させることができる。

【００７３】請求項３記載の発明によれば、上記請求項
２記載の発明による効果に加えて、各基板を１つの円軌
跡に沿って搬送するだけで各プロセス部間への移動を行
うことができるため、従来のスパッタリング装置の如く
アームを半径方向および周方向の２方向に移動させる必
要がなく、搬送手段の構成の簡略化および省力化を図る
ことができる上に、アームの半径方向移動を省略できる
分、タクトタイムを短縮することができ、生産能率の向
上を図ることができる。しかも、環状スリットにより第
２真空チャンバ側の各プロセス部から第１真空チャンバ
側へのガスの流動を抑制することができ、そのガスの混
入防止を可及的に図ることができる。

【００７４】また、請求項４記載の発明によれば、上記
請求項１記載の発明による効果に加えて、第１および第
２の両真空チャンバの内周側に空間を形成することがで
きるため、この空間を利用して各プロセス部の保守点検
作業もしくは成膜用ターゲットの交換作業などを容易に
行うことができる。従って、これらの保守点検作業など
に要する時間の短縮化を図ることができ、生産全体の能
率の向上に寄与することができる。

【００７５】また、第１真空チャンバを円環状にするこ
とにより、同じ外径の円筒状に構成する場合と比べて、
第１真空チャンバの容積を著しく小さくすることができ
るため、真空ポンプの作動における省力化、または、装
置の起動に要する時間の短縮化を図ることができる。従
って、運転開始時、または成膜用ターゲットの交換後の
運転再開などに要する時間の短縮化を図ることができ、
生産全体の能率のより一層の向上を図ることができる。

【００７６】さらに、請求項５記載の発明によれば、電
磁駆動手段を用いることにより、上記請求項４記載の発
明による効果を容易かつ確実に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す平面構成図である。

【図２】図１のほぼ中央に沿った縦断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線における一部省略拡大断面図で
ある。

【図４】図１の部分拡大図である。

【図５】図１のＢ−Ｂ線における拡大断面図である。

【図６】図１のＣ−Ｃ線における拡大断面図である。

【図７】第２実施例の図１相当図である。

【図８】第２実施例の図２相当図である。

【図９】図８の一部省略拡大図

【図１０】図８のＤ−Ｄ線における拡大断面図である。

【図１１】従来のスパッタリング装置を示す平面構成図
である

【図１２】従来の他のスパッタリング装置を示す平面構
成図である。

【符号の説明】

１，５１ 第１真空チャンバ ２，５２ 搬送手段 ３ 第２真空チャンバ ４ 環状スリット ５ ロード部（プロセス部） ６ 加熱部（プロセス部） ７ 第１下地膜生成部（プロセス部） ８ 第２下地膜生成部（プロセス部） ９ 機能膜生成部（プロセス部） １０ 冷却部（プロセス部） １１ 第１保護膜生成部（プロセス部） １２ 第２保護膜生成部（プロセス部） １３ 第３保護膜生成部（プロセス部） １４ 第４保護膜生成部（プロセス部） １５ 予備部（プロセス部） １６ アンロード部（プロセス部） ２０ アーム ２１ 基板保持具（アームの先端部） ２１ａ 基板保持具 ２７ａ〜２７ｈ 仕切り壁 ２８ スリット（貫通開口部） ５１ａ 底壁（第１真空チャンバを構成する壁部） ５１ｂ 側壁（第１真空チャンバを構成する壁部） ５５ 電磁駆動手段 ５９，６０ 電磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢瀬 文彦 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 松田 紀元 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発技術本部内 (72)発明者 砂川 道夫 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発技術本部内 (72)発明者 滝川 志朗 兵庫県宝塚市新明和町１番１号 新明和工 業株式会社産業機械事業部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空チャンバと、 この真空チャンバ内に設けられて基板を搬送する搬送手
   段と、 上記真空チャンバ内の上記基板の搬送方向に配設されて
   基板への成膜処理を行なう複数のプロセス部とを備えて
   おり、 上記複数のプロセス部は少なくとも異なる種類ごとに仕
   切り壁により仕切られており、この各仕切り壁には上記
   基板の搬送方向への通過に要する必要かつ最小限の大き
   さに絞られた貫通開口部が形成されていることを特徴と
   するマルチチャンバ式スパッタリング装置。
2. 【請求項２】 複数のプロセス部が円周方向に等間隔に
   配置されており、 搬送手段が上記プロセス部と同数のアームであって、旋
   回により基板を上記複数プロセス部に沿って搬送するア
   ームを備えており、 この各アームは真空チャンバの中央部に位置付けられた
   旋回中心から放射方向に延ばされかつ上記複数のプロセ
   ス部の各位置に対応して等間隔に配置されている請求項
   １記載のマルチチャンバ式スパッタリング装置。
3. 【請求項３】 搬送手段が収容される円筒状の第１真空
   チャンバと、この第１真空チャンバに同心状に結合され
   て複数のプロセス部が形成される円環状の第２真空チャ
   ンバと、上記第１および第２の真空チャンバを互いに連
   通する無端の環状スリットとを備えており、 上記搬送手段の各アームの先端部が上記環状スリットを
   貫通して上記第２真空チャンバ側に突出されており、上
   記環状スリットの開口幅が上記各アームの先端部の移動
   に要する必要かつ最小限の幅に設定されている請求項２
   記載のマルチチャンバ式スパッタリング装置。
4. 【請求項４】 搬送手段が収容される円環状の第１真空
   チャンバと、この第１真空チャンバに同心状に結合され
   て複数のプロセス部が形成される円環状の第２真空チャ
   ンバと、上記第１および第２の真空チャンバを互いに連
   通する無端の環状スリットとを備えており、 上記搬送手段は、上記環状スリットを貫通して上記第２
   真空チャンバ側に突出した状態で上記環状スリットに沿
   って基板を上記各プロセス部に搬送する複数の基板保持
   具を備え、この各基板保持具が上記各プロセス部と同数
   でかつ各プロセス部と同じ間隔に位置付けられており、
   上記環状スリットの開口幅が上記各基板保持具の移動に
   要する必要かつ最小限の幅に設定されている請求項１記
   載のマルチチャンバ式スパッタリング装置。
5. 【請求項５】 搬送手段が、基板保持具を磁力により移
   動させる電磁駆動手段を備えており、この電磁駆動手段
   は上記基板保持具と第１真空チャンバを構成する壁部と
   の間に介装されて上記基板保持具の搬送方向に配列され
   た複数の電磁石を備えている請求項４記載のマルチチャ
   ンバ式スパッタリング装置。