JPH06322542A - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ コンパクトでしかも多層薄膜成形を効率的に
行なうことができる装置を提供することを目的とする。 ［構成］ 小型の真空薄膜形成装置において、複数の独
立プロセスチャンバ２１〜２４を備え、ロードロックチ
ャンバ１１内で基板３８が装着された基板ホルダ３７を
搬送機３２によってこれらのプロセスチャンバ２１〜２
４に順次移動させることによって、多層薄膜を連続して
成膜できるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の薄膜形成装置は単一のプロセスチ
ャンバを具備し、しかもプロセスチャンバは大型のベル
ジャータイプ（釣鐘型）のものが一般に使用されてお
り、このようなプロセスチャンバの中に複数のカソード
を装備し、シャッタを用いて必要なターゲットを選択す
るようにしていた。

【０００３】特公平３−７７２７４号公報には、円周方
向に沿って複数のプロセスチャンバを具備し、円板状の
搬送手段によって基板を上記複数のプロセスチャンバに
順次搬送するようにしたマルチチャンバタイプの真空薄
膜形成装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のシングルチャン
バ型の薄膜形成装置は、チャンバが１つしかないために
クロスコンタミネーションが発生する問題がある。また
マルチチャンバ型の真空薄膜形成装置においては、各チ
ャンバ間をゲートバルブで仕切らなければならず、装置
が高価になる問題がある。

【０００５】特公平３−７７２７４号公報に開示されて
いるマルチチャンバ型の薄膜形成装置は、回転中心に対
して円周方向に沿って複数のプロセスチャンバをそれぞ
れそれらの軸線が回転軸と平行になるように配してお
り、基板が横置き型になっているために、装置の占有面
積が大きい欠点がある。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、複数の独立したプロセスチャンバによ
って多層膜を同時に複数成膜することができるととも
に、そのための占有面積が比較的小さく、装置をコンパ
クトに構成できる薄膜形成装置を提供することを目的と
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、装置のほ
ぼ中央部において基板を保持する基板ホルダが垂直な回
転軸線の周囲を回転できるようになっているトランスフ
ァチャンバと、前記垂直な回転軸線に沿って前記基板ホ
ルダを回転させるとともに、前記回転軸に対して垂直に
放射状方向に前記基板ホルダを移動させる搬送機と、前
記トランスファチャンバの外周側において軸線が放射状
方向に延びるように配されており、前記基板ホルダによ
って保持されている基板上にそれぞれ薄膜を形成するよ
うになっている複数のプロセスチャンバと、をそれぞれ
具備することを特徴とする薄膜形成装置に関するもので
ある。

【０００８】第２の発明は、上記第１の発明において、
前記トランスファチャンバの上部または下部にロードロ
ックチャンバが設けられるとともに、前記搬送機が前記
基板ホルダを上下方向に移動するようになし、前記ロー
ドロックチャンバにおいて前記基板ホルダに基板を取付
け、トランスファチャンバを通って前記プロセスチャン
バに基板を装着するようにしたものである。

【０００９】第３の発明は、上記第１の発明において、
前記基板ホルダを前記搬送機によって前記プロセスチャ
ンバに押付けることによって前記プロセスチャンバを密
封するようにしたものである。

【００１０】第４の発明は、上記第１の発明において、
前記搬送機の垂直に配された回転軸を上方と下方とでそ
れぞれ支持するようにしたものである。

【００１１】

【作用】第１の発明によれば、基板ホルダによって保持
されている基板を搬送機によって回転させながらトラン
スファチャンバの外周側において軸線が放射状に延びる
ように配されているプロセスチャンバに順次装着すると
ともに、各プロセスチャンバにおいて順次薄膜形成を行
なうことによって、多層の薄膜の成膜が行なわれる。

【００１２】第２の発明によれば、ロードロックチャン
バにおいて基板ホルダに基板が取付けられる。そしてこ
の後に搬送機が基板ホルダを上下方向に移動させ、ロー
ドロックチャンバからトランスファチャンバに基板ホル
ダが送られる。そしてこの基板ホルダに保持されている
基板が回転軸に対して垂直に放射状方向に移動されてプ
ロセスチャンバに基板が装着されるようになる。

【００１３】第３の発明によれば、基板ホルダを搬送機
によってプロセスチャンバに押付けると、プロセスチャ
ンバが密封されることになる。従ってこの状態でプロセ
スチャンバ内の排気を行なうことによって、プロセスチ
ャンバの中が真空になり、薄膜を成形する雰囲気が形成
されることになる。

【００１４】第４の発明によれば、上方と下方とでそれ
ぞれ支持されている回転軸を備える搬送機によって基板
ホルダが回転されるとともに、回転軸に対して垂直に放
射状方向に基板ホルダが移動されることになる。

【００１５】

【実施例】実施例１ 図１〜図７によって第１の実施例を説明する。この実施
例は図１に示すように架台８を備えるとともに、架台８
上にはベース９が支持されている。そしてベース９上に
はトランスファチャンバ１０が支持されるとともに、ト
ランスファチャンバ１０の上部にロードロックチャンバ
１１が配置されるようになっている。しかもトランスフ
ァチャンバ１０とロードロックチャンバ１１との間には
ゲートバルブ１２が配されており、アクチュエータ１３
によってその開閉が行なわれるようになっている。

【００１６】ロードロックチャンバ１１の上部には角柱
状の搬送機ケース１６が突出されるとともに、このケー
ス１６の上端には垂直に搬送機回転用モータ１７が取付
けられている。また上記搬送機ケース１６の側部であっ
てロードロックチャンバ１１の上部には搬送機昇降用モ
ータ１８が取付けられている。またロードロックチャン
バ１１の前面側には基板の装着および取出しを行なうた
めのデイスクローディングポート１９が設けられてい
る。

【００１７】これに対して直方体状をなすトランスファ
チャンバ１０の４辺にはそれぞれプロセスチャンバ２
１、２２、２３、２４が設けられている。これらのプロ
セスチャンバ２１〜２４の先端部にはそれぞれカソード
２０が取付けられている。

【００１８】またプロセスチャンバ２１〜２４の下部に
は図１および図２に示すように排気管２５が接続されて
いる。そして排気管２５の下端側にはゲートバルブ２６
が取付けられている。ゲートバルブ２６の下端側にはト
ラップ２７が接続されるとともに、このトラップ２７の
先端側の部分にターボ分子ポンプ２８が取付けられてお
り、このターボ分子ポンプ２８によってそれぞれのプロ
セスチャンバ２１を互いに独立に真空にできるようにな
っている。

【００１９】次に上記トランスファチャンバ１０および
ロードロックチャンバ１１内において昇降可能になって
いる搬送機３２について図２および図３によって説明す
る。搬送機３２は中軸３３と外軸３４とから構成されて
いる。そして外軸３４の下端側の部分には９０°間隔で
４本のフロッグレッグ３５が回転自在に取付けられてい
る。また中軸３３の下端側には９０°間隔で４本のフロ
ッグレッグ３６が取付けられている。

【００２０】そして一対のフロッグレッグ３５、３６に
よって基板ホルダ３７が支持されるようになっている。
すなわち搬送機３２は４対のフロッグレッグ３５、３６
を備えており、これによって４個の基板ホルダ３７を支
持するようになっている。そして基板ホルダ３７によっ
て基板３８が支持されるようになっている。

【００２１】このように本実施例に係る薄膜形成装置
は、複数のプロセスチャンバ２１〜２４を具備し、トラ
ンスファチャンバ１０の外周側に放射状に配置されてい
る。トランスファチャンバ１０の形状を多角形もしくは
円筒型にし、その形状を変更することによって、プロセ
スチャンバ２１〜２４の数を自由に増やすことができ
る。

【００２２】ロードロックチャンバ１１はトランスファ
チャンバ１０の上側に位置しており、ゲートバルブ１２
を介してトランスファチャンバ１０と遮断されるように
なっている。トランスファチャンバ１０内には図３に示
す搬送機３２が収納されており、その昇降機能によって
ロードロックチャンバ１１とトランスファチャンバ１０
との間を昇降自在に移動するようになっている。

【００２３】搬送機３２は図３に示すような形状になっ
ており、ロードロックチャンバ１１側上方から懸架され
たシャフト３３、３４の先端部にフロッグレッグ３５、
３６を介して基板３８を保持する基板ホルダ３７が放射
状にプロセスチャンバ２１〜２４の方向にプロセスチャ
ンバ２１〜２４の数と同数取付けられている。基板ホル
ダ３７は円盤状をなしており、フロッグレッグ３５、３
６の開閉運動に応じてプロセスチャンバ２１〜２４の開
口の周縁部に設けられているＯリングによってシールさ
れ、バルブレス方式の密閉および開放機構を実現してい
る。

【００２４】基板ホルダ３７上には成膜面を上（外側）
にして基板３８が装着されるようになっており、フロッ
グレッグ３５、３６が回動して基板ホルダ３８を放射状
に外周側に移動させると、プロセスチャンバ２１〜２４
に押付けられることになり、基板ホルダ３７それ自体が
プロセスチャンバ２１〜２４の中心側の壁の部分を構成
することになる。

【００２５】プロセスチャンバ２１〜２４は互いに完全
に独立しており、それぞれのチャンバ２１〜２４がカソ
ード２０、排気装置、３系統のガス導入機構およびその
制御装置を備えている。そしてそれぞれのプロセスチャ
ンバ２１〜２４のターゲット、カソード２０、および導
入ガスを変更することによって、異種薄膜の同時成膜が
可能になっている。

【００２６】各プロセスチャンバ２１〜２４はそれぞれ
取外し可能になっており、これらのプロセスチャンバ２
１〜２４およびそれらのカソード２０、ターゲットを変
えるだけで他の薄膜の成膜装置に容易に変更できる。ま
たプロセスチャンバ２１〜２４を膜厚モニタ用チャンバ
に変更すれば、ＩＮＳＩＴＵでの膜厚測定が可能にな
る。

【００２７】搬送機構３２は次の３つの独立の働きをす
ることによって、ロードロックチャンバ１１からプロセ
スチャンバ１０に基板３８を送込むことができるように
なっている。

【００２８】 図５に示すように搬送機３２全体の上
下動によって搬送機３２毎に基板３８をロードロックチ
ャンバ１１からトランスファチャンバ１０に移動する。

【００２９】 図４に示すように搬送機３２のフロッ
グレッグ３５、３６が伸長することによって、基板ホル
ダ３７毎に基板３８をプロセスチャンバ２１〜２４に押
付けることができる。

【００３０】 図６に示すように搬送機３２を回転す
ることによって、基板ホルダ３７を介して基板３８を各
プロセスチャンバ２１〜２４間を移動することができる
ようになっている。

【００３１】本実施例に係るシステムは、プロセスチャ
ンバ２１を階層構造にして縦方向に延ばし、あるいはま
たロードロックチャンバ１１間を連結して横方向に延長
することで、容易にシステムインテグレーションが可能
になる。

【００３２】次に図１、図２および図７を参照しながら
多層膜同時成膜プロセスを説明する。

【００３３】ステップ１ 基板の装着 ロードロックチャンバ１１中に搬送器３２が上昇し、し
かもトランスファチャンバ１０との間にあるゲートバル
ブ１２を閉じた状態でロードロックチャンバ１１を大気
圧に戻す。そしてロードロックチャンバ１１のディスク
ローディングポート１９を開放し、搬送器３２の先端部
に取付けられている４枚の基板ホルダ３７に、搬送機３
２を順次回転しながら基板３８を装着する。

【００３４】ステップ２ 基板の搬送機室への移動 ロードロックチャンバ１１のディスクローディングポー
ト１９を閉じ、ロードロックチャンバ１１を荒引きし、
その中の気圧がトランスファチャンバ１０内の圧力と同
圧になったら、アクチュエータ１３によってゲートバル
ブ１２を開放する。そして基板３８が装着された基板ホ
ルダ３７を取付けている搬送機３２全体を下降させ、ト
ランスファチャンバ１０内に移動させる。

【００３５】ステップ３ 第１の基板への第１膜の成膜 搬送機３２のフロッグレッグ３５、３６を回動させて伸
長し、基板ホルダ３７を各プロセスチャンバ２１〜２４
へ押付ける。このときに第１の基板はプロセスチャンバ
２１へ、第２の基板はプロセスチャンバ２２へ、第３の
基板はプロセスチャンバ２３へ、第４の基板はプロセス
チャンバ２４へそれぞれ圧着するように移動させる。

【００３６】そして各プロセスチャンバ２１〜２４を基
板ホルダ３７によって密閉するとともに、各プロセスチ
ャンバ２１〜２４に接続されているターボ分子ポンプ３
８によってこれらのプロセスチャンバ２１〜２４を高真
空にする。そして高真空に到達したならば、プロセスチ
ャンバ２１のみにスパッタガス、または反応ガスを導入
し、成膜処理を行ない、第１の基板に第１層を形成す
る。

【００３７】ステップ４ 第１の基板への第２層成膜、
第２の基板への第１層成膜 ステップ３の成膜処理後、プロセスチャンバ２１〜２４
とトランスファチャンバ１０とを同圧にする。そして搬
送機３２のフロッグレッグ３５、３６を短縮し、成膜さ
れた第１の基板および成膜されていない第２〜第４の基
板をトランスファチャンバ１０側へ移動させる。そして
この後に搬送機３２を９０°回転させる。これによって
第１の基板はプロセスチャンバ２２と対向し、第２の基
板はプロセスチャンバ２１と対向し、第３の基板はプロ
セスチャンバ２４と対向し、第４の基板はプロセスチャ
ンバ２３に対向する。

【００３８】搬送機３２が回転を終了したならば、ステ
ップ３と同様にして各基板３８を搬送機３２のフロッグ
レッグ３５、３６の回動によってプロセスチャンバ２１
〜２４に装着する。またステップ３と同様にしてプロセ
スチャンバ２１〜２４をターボ分子ポンプ２８によって
高真空にして成膜処理を行なう。このときにプロセスチ
ャンバ２２内において第１の基板上に第１層の上に第２
層を成膜する。またプロセスチャンバ２１内において第
２の基板上に第１層の成膜を行なう。

【００３９】ステップ５ 第１の基板に第３層、第２の
基板に第２層、第３の基板に第１層の成膜 ステップ４の成膜を終了したならば、搬送機３２のフロ
ッグレッグ３５、３６を短縮させて基板ホルダ３７に支
持されている基板３８をトランスファチャンバ１０に戻
し、次いで搬送機３２を９０°回転させる。そして隣接
するプロセスチャンバ２１〜２４に基板を送込む。そし
てこの後に各プロセスチャンバ２１〜２４をターボ分子
ポンプ２８によって高真空にし、成膜処理を行なう。す
なわち第１の基板に第３層を形成し、第２の基板に第２
層を形成し、第３の基板に第１層を形成する。

【００４０】ステップ６ 第１の基板に第４層、第２の
基板に第３層、第３の基板に第２層、第４の基板に第１
層の成膜 ステップ５の成膜を終ったならば、上記ステップ５と同
様にして基板３８をトランスファチャンバ１０に戻し、
搬送機３２を回転させて次の隣接するプロセスチャンバ
に基板３８を装着する。そして各プロセスチャンバ２１
〜２４を高真空にして第１の基板に第４層を、第２の基
板に第３層を、第３の基板に第２層を、第４の基板に第
１層をそれぞれ成膜する。

【００４１】ステップ７ 第２の基板に第４層、第３の
基板に第３層、第４の基板に第２層の成膜 ４枚の基板３８をトランスファチャンバ１０内に戻し、
搬送機３２をさらに９０°回転させる。そして各プロセ
スチャンバを高真空にし、プロセスチャンバ２４によっ
て第２の基板上に第４層を、プロセスチャンバ２３によ
って第３の基板上に第３層を、プロセスチャンバ２２に
よって第４の基板に第２層を成膜する。

【００４２】ステップ８ 第３の基板に第４層、第２の
基板に第３層の成膜 ４枚の基板３８をトランスファチャンバ１０内に戻し、
搬送機３２をさらに９０°回転させて次のプロセスチャ
ンバに各基板を装着する。そして各プロセスチャンバを
高真空にし、プロセスチャンバ２４によって第３の基板
上に第４層を、プロセスチャンバ２３によって第４の基
板上に第３層を成膜する。

【００４３】ステップ９ 第４の基板に第４層の成膜 ４枚の基板をトランスファチャンバ１０内に戻し、搬送
機３２をさらに９０°回転させて次のプロセスチャンバ
に各基板を装着する。そして各プロセスチャンバを高真
空にし、プロセスチャンバ２４によって第４の基板に第
層を成膜する。

【００４４】ステップ１０ 成膜された基板の取出し 総ての成膜処理終了後、搬送機３２のフロッグレッグ３
５、３６を短縮させ、基板３８をプロセスチャンバ２１
〜２４からトランスファチャンバ１０に移動させる。そ
して４層の成膜が行なわれた４枚の基板３８を保持して
いる搬送機３２を上昇させ、トランスファチャンバ１０
からロードロックチャンバ１１へ移動させる。そしてゲ
ートバルブ１２をアクチュエータ１３によって閉じると
ともに、ロードロックチャンバ１１を大気圧に戻す。そ
してディスクローディングポート１９を開き、搬送機３
２の基板ホルダ３７から基板３８を回収する。

【００４５】このように本実施例に係る薄膜成形装置
は、プロセスチャンバ２１〜２４の内容量が２０００ｃ
ｃ以下の小型の真空薄膜形成装置であって、しかも複数
の独立したプロセスチャンバ２１〜２４を有し、多層膜
を同時に複数成膜できる真空薄膜形成装置に関するもの
である。

【００４６】そしてプロセスチャンバ２１〜２４はトラ
ンスファチャンバ１０を中心としてその外周部に放射状
に配置され、トランスファチャンバ１０の上部に位置す
るロードロックチャンバ１１から搬送機３２によって基
板３８を任意のプロセスチャンバ２１〜２４へ自由に搬
送できるという特徴を有している。

【００４７】しかもそれぞれのプロセスチャンバ２１〜
２４が真空排気装置、カソード２０、ガス導入機構、ス
パッタ電源およびそれらの制御装置を備え、完全に独立
している。そしてチャンバ２１〜２４の交換によって自
由に装置構成を変更できるようになっている。搬送機３
２の基板ホルダ３７の外周部をプロセスチャンバ２１〜
２４に押圧することによって、プロセスチャンバ２１〜
２４を密封して真空状態にすることが可能になってお
り、各プロセスチャンバ２１〜２４をゲートバルブで仕
切ることなくしかも高真空を発生するようにしている。

【００４８】このような顕著な特徴を有する薄膜形成装
置は、次のような優れた作用効果を奏する。

【００４９】 枚葉式の独立のマルチチャンバ型のス
パッタ装置から成る薄膜形成装置であるために、多層膜
成膜の生産性がよい。

【００５０】 各プロセスチャンバ２１〜２４がそれ
ぞれユニット式になっているので、システムインテグレ
ーションが容易である。また各チャンバ２１〜２４とカ
ソード２０とを交換するだけでＣＶＤやＲＦスパッタを
行なうことができる。またプロセスチャンバ２１〜２４
を膜厚測定用チャンバに交換すれば、ＩＮＳＩＴＵの膜
厚モニタも実現可能になる。

【００５１】 複数のプロセスチャンバを持つにもか
かわらず、装置全体をコンパクトにし、占有床面積を小
さくすることが可能になる。

【００５２】 特殊な搬送機３２によって基板３８を
ロードロックチャンバ１１から各プロセスチャンバ２１
〜２４へ自由に搬送することができる。

【００５３】 プロセスチャンバ２１〜２４がそれぞ
れ独立しているために、各プロセスチャンバ２１〜２４
間のクロスコンタミネーションが起らない。

【００５４】 各プロセスチャンバ２１〜２４が独立
のユニットになっているために、メインテナンスが容易
である。

【００５５】 各プロセスチャンバ２１〜２４および
トランスファチャンバ１０間を基板ホルダ３７の搬送機
３２のフロッグレッグ３５、３６による押付け機構によ
って密閉および開放できるために、各プロセスチャンバ
２１〜２４がゲートバルブを必要とせず、構造を簡略化
して安価に組立てることが可能になる。

【００５６】 膜の形成は基板３８を垂直に立ててサ
イド方向から行なうようにしているために、パーティク
ルによる基板の汚染が少なくなる。

【００５７】実施例２ 次に図８および図９によって第２の実施例を説明する。
この実施例は、トランスファチャンバ１０およびロード
ロックチャンバ１１をともに６角形にして上下に重合わ
せるようにしている。そしてとくにトランスファチャン
バ１０の外周側の６面にそれぞれ６個のプロセスチャン
バ４１、４２、４３、４４、４５、４６を取付けるよう
にしている。すなわちトランスファチャンバ１０を４角
形から６角形に変更してプロセスチャンバ４１〜４６の
数を多くしたものである。

【００５８】このようにプロセスチャンバ４１〜４６の
数が増加するために、最大６層までの多層の薄膜の形成
が可能になる。なお図９は内部における搬送機３２に支
持される基板ホルダ３７の配置を示しており、ここでは
各プロセスチャンバ４１〜４６に対応して６個の基板ホ
ルダ３７が搬送機３２に取付けられている。

【００５９】実施例３ 第３の実施例を図１０および図１１によって説明する。
ここではトランスファチャンバ１０を２段に形成し、２
階建てにして上下２段にプロセスチャンバ４１〜４８を
配するようにしている。すなわち上段のトランスファチ
ャンバ１０の外周側の４面にプロセスチャンバ４１〜４
４を取付けるとともに、下段のトランスファチャンバ１
０の外周側の４面にプロセスチャンバ４５〜４８を取付
けるようにしている。そして搬送機３２は図１１に示す
ように、ロードロックチャンバ１１と上段のトランスフ
ァチャンバ１０との間のみならず、下段のトランスファ
チャンバ１０へも基板ホルダ３７の搬送を可能にしてい
る。

【００６０】従ってこのような構成によれば、最大８層
の多層薄膜の形成が可能になる。しかも上下２段にトラ
ンスファチャンバ１０を２階建てにして配しているため
に、占有床面積を増加することなくプロセスチャンバ４
１〜４８の数を増やすことが可能になる。

【００６１】実施例４ 次に第４の実施例を図１２および図１３によって説明す
る。この実施例はトランスファチャンバ１０の上下にそ
れぞれロードロックチャンバ１１を設けるようにし、し
かも搬送機３２に図１３に示すように上下２段に基板ホ
ルダ３７を取付けるようにしたものである。

【００６２】このような構造とすることによって、下側
の基板ホルダ３７に取付けられている基板をプロセスチ
ャンバ２１〜２４に装着してこれらのチャンバ２１〜２
４内で成膜を行なう際に、上側の基板ホルダ３７が上側
のロードロックチャンバ１１にあって基板ホルダ３７上
の基板３８の交換を行なうことが可能になる。

【００６３】また搬送機３２全体を下方に移動すること
によって、上側の基板ホルダ３７を中間のトランスファ
チャンバ１０の外周側に設けられているプロセスチャン
バ２１〜２４に装着して成膜を行なうとともに、このと
きに下側の基板ホルダ３７を下側のロードロックチャン
バ１１内において成膜済みの基板３８の交換を行なうこ
とができる。このようにしてシステム構成を変更するこ
とによって、基板交換時間の無駄をなくして連続して成
膜プロセスを行なうことが可能になる。

【００６４】実施例５ 次に第５の実施例を図１４および図１５によって説明す
る。この実施例は基板ホルダ３７のプロセスチャンバ２
１への押付け機構をロードロックチャンバ１１に応用
し、これによってトランスファチャンバ１０とロードロ
ックチャンバ１１との間のゲートバルブ１２を省略する
ようにしたものである。

【００６５】直方体状をなすケーシングの上段側の基板
挿入口５１の外周側にロードロックチャンバ１１を形成
するとともに、下段側の基板挿入口５２の外周側に臨む
ようにプロセスチャンバ２１〜２４を設けるようにして
いる。上側の基板挿入口５１の内側の縁部にはＯリング
５４が装着されており、このＯリング５４と基板ホルダ
３７とによってロードロックチャンバ１１の密封を可能
にしている。またロードロックチャンバ１１の外側部に
はハッチ５５が装着されるようになっており、Ｏリング
５６を配してシールを行なうようにしている。そしてロ
ードロックチャンバ１１とトランスファチャンバ１０と
の間の荒引きを行なうために荒引き用バルブ５７が設け
られている。

【００６６】これに対して下側の基板挿入口５２の内側
の縁部にはＯリング６０が装着されている。またプロセ
スチャンバ２１〜２４の先端側の部分であってカソード
２０の装着位置にはＯリング６１が取付けられている。
またカソード２０の基板挿入口５２に臨む部分はシース
６２内に収納されたターゲットが配されている。またプ
ロセスチャンバ２１〜２４とトランスファチャンバ１０
との間にはリークバルブ６４が設けられている。

【００６７】従って搬送機３２によってまず基板ホルダ
３７を基板挿入口５１に嵌合するように装着し、Ｏリン
グ５４でロードロックチャンバ１１とトランスファチャ
ンバ１０との間をシールする。そしてハッチ５５を開い
て基板ホルダ３７上に基板３８を装着する。そしてハッ
チ５５を閉じるとともに、ロードロックチャンバ１１の
荒引きを行なった後に基板ホルダ３７を搬送機３２によ
って中心側へ移動させ、次いで搬送機３２によって基板
ホルダ３７を下降させる。

【００６８】そして今度は基板挿入口５２に臨むように
搬送機３２のフロッグレッグ３５、３６によって基板ホ
ルダ３７を外周側へ移動させる。そしてＯリング６０に
よってプロセスチャンバ２１を密封する。そしてゲーバ
ルブ２６を開き、ターボ分子ポンプ２８によってプロセ
スチャンバ２１内の排気を行ない、真空にした後に基板
ホルダ３７上の基板３８上への薄膜の形成を行なう。そ
してこの後に再び基板ホルダ３７を上方へ移動し、ロー
ドロックチャンバ１１に臨むように基板ホルダ３７を移
動させて基板３８を取出すことになる。

【００６９】このような構造によれば、トランスファチ
ャンバ１０内にゲートバルブ１２が存在せず、これによ
って搬送機３２と干渉する機構がほとんど存在しなくな
る。またロードロックチャンバ１１をトランスファチャ
ンバ１０の外周側であってその上部にコンパクトにまと
めることができるために、装置全体のコンパクト化が可
能になる。

【００７０】実施例６ 次に第６の実施例を図１６によって説明する。この実施
例はトランスファチャンバ１０を６角形にしてその外周
側の４面にプロセスチャンバ２１〜２４を設けるととも
に、２辺にロードロックチャンバ１１を設けるようにし
ている。なお一方のロードロックチャンバ１１が基板挿
入用であって、残りのロードロックチャンバ１１が基板
搬出用に用いられる。

【００７１】このような構成によれば、２次元平面内で
総ての搬送が可能になり、搬送機３２は回転運動のみで
連続的に成膜を行なうことが可能になり、枚葉式の生産
スパッタ装置にすることができる。なおこの実施例にお
いて、プロセスチャンバ２１〜２４およびロードロック
チャンバ１１の密封の構造は、上記第５の実施例と同様
の構造を採用している。この実施例において、６角形の
トランスファチャンバ１０の外周側の５面にそれぞれプ
ロセスチャンバを設け、残りの１面にロードロックチャ
ンバを設けるとともに、１箇所のロードロックチャンバ
によって基板の挿入と搬出を行なうようにすれば、５層
膜の成膜が可能になる。

【００７２】実施例７ 次に第７の実施例を図１７〜図２０によって説明する。
独立マルチチャンバ式の真空薄膜形成装置において、上
記第１の実施例は、ロードロックチャンバ１１からプロ
セスチャンバ２１〜２４へ基板３８を搬送する搬送機３
２は装置上方からの片持ち懸架方式を採用していた。

【００７３】この方式は装置の上部に搬送機３２の支持
機構を設けることができるものの、基板ホルダ３７の位
置決め精度や再現性に不安が残る可能性がある。そこで
この実施例においては、搬送機３２の回転軸３３および
駆動機構を収納した搬送機ケース１６を装置の下方に配
するようにしたものである。

【００７４】このような構造によれば、ゲートバルブ１
２の変更を行なうことなく位置決め精度を上げることが
でき、しかも装置の上部に搬送機３２の駆動機構を設け
る必要がなくなるために、装置の上部構造を低く抑える
ことができる。なおこの場合にプロセスチャンバ２１〜
２４がロードロックチャンバ１１の上部に設けられてい
るトランスファチャンバ１０の外周側に位置するため
に、プロセスチャンバ２１〜２４の排気管２５をロード
ロックチャンバ１１の外周に沿って縦方向に配し、ター
ボ分子ポンプ２８によって真空吸引を行なうことにな
る。

【００７５】このように本実施例は、ロードロックチャ
ンバ１１から吊下げられていた搬送機３２を、トランス
ファチャンバ１０の底部から真空軸受けを介して支持す
ることによって、回転軸３３のふらつきを押え、搬送機
３２の基板ホルダ３７の位置決め精度を上げ、プロセス
チャンバ２１〜２４の真空到達度を上げるとともに、装
置本体上部より上方に突出していた搬送機ケース１６と
駆動用モータ１７とを本体下方に取付けることによっ
て、装置の高さ方向の寸法を低く抑えることが可能にな
っている。

【００７６】実施例８ 次に第８の実施例を図２１〜図２４によって説明する。
この実施例においては、装置の下方と上方とからそれぞ
れ搬送機３２を支持するようにしたものであって、片持
ち式よりも高い位置決め精度を実現している。搬送機の
回転軸３３がトランスファチャンバ１０を貫いているた
めに、ロードロックチャンバ１１とトランスファチャン
バ１０とを仕切るための第１の実施例のようなゲートバ
ルブ１２を設けることができない。そこで第５の実施例
のような押付け機構を利用した小型のロードロックチャ
ンバ１１をトランスファチャンバ１０の外側部の一部に
設けるようにし、このロードロックチャンバ１１によっ
て基板３８の装着と取出しを行なうようにしている。

【００７７】このような実施例によれば、回転軸３３の
上方支持機構または下方支持機構によっては得られない
基板ホルダ３７の位置決め精度を実現することができ
る。またこのような構造を多角形のトランスファチャン
バに応用した場合やあるいは搬送機３２の搬送速度を上
げた場合における真空到達度が改善されることになる。

【００７８】応用例 以上本発明を複数の実施例によって説明したが、本発明
は上記実施例によって限定されることなく、本発明の技
術的思想に基いて各種の変更が可能である。

【００７９】例えば搬送機３２の形状を、フレキシブル
な基板ホルダ３７を複数個備えた円筒型とし、基板ホル
ダ３７の押付け機構をトランスファチャンバ１０に固定
する形式にし、基板３８の加熱、冷却、およびＲＦのバ
イアス負荷を可能にしてもよい。

【００８０】あるいはまた基板３８を複数枚１組として
マガジンあるいはカセットに入れてマガジンごとロード
ロックチャンバ１１に挿入し、マガジンから１枚ずつ基
板を直接ロードロックチャンバ１１に送込むことによっ
て、基板３８の保護と基板３８の装着を手軽に行なうよ
うにしてもよい。

【００８１】また搬送機３２を上方または下方の片側保
持にして、トランスファチャンバ１０内の支持機構とは
反対側の部分に回転軸３３の位置決め用治具を取付ける
ようにし、搬送機３２がその位置にきたときに上記の治
具によって搬送機３２の先端を保持し、これによって上
下の両側保持と同様の位置決め精度を出すようにしても
よい。

【００８２】

【発明の効果】第１の発明は、装置のほぼ中央部におい
て基板を保持する基板ホルダが垂直な回転軸線の周囲を
回転できるようになっているトランスファチャンバと、
垂直な回転軸線に沿って基板ホルダを回転させるととも
に、回転軸に対して垂直に放射状方向に基板ホルダを移
動させる搬送機と、トランスファチャンバの外周側にお
いて軸線が放射状方向に延びるように配されており、基
板ホルダによって保持されている基板上にそれぞれ薄膜
を形成するようになっている複数のプロセスチャンバと
をそれぞれ具備するようにしたものである。

【００８３】従って搬送機によって複数のプロセスチャ
ンバに順次基板を搬送して装着することにより、多層薄
膜を連続して成膜することが可能になる。

【００８４】第２の発明は、トランスファチャンバの上
部または下部に配されているロードロックチャンバにお
いて基板ホルダに基板を取付け、トランスファチャンバ
を通ってプロセスチャンバに基板を装着するようにした
ものである。

【００８５】従ってこのような構成によれば、複数のプ
ロセスチャンバを持つ薄膜形成装置をコンパクトに構成
することが可能になり、占有床面積を小さくできるよう
になる。

【００８６】第３の発明は、基板ホルダを搬送機によっ
てプロセスチャンバに押付けることによってプロセスチ
ャンバを密封するようにしたものである。従ってそれぞ
れのプロセスチャンバにゲートバルブを設けることなく
密封を行なうことが可能になり、構造が簡略化されて装
置を安価にできる。

【００８７】第４の発明は、搬送機の垂直に配された回
転軸を上方と下方とでそれぞれ支持するようにしたもの
である。従ってこのような構成によれば、基板ホルダの
位置決め精度を改善することが可能になり、真空到達度
が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の薄膜形成装置の外観斜視図であ
る。

【図２】この薄膜形成装置の内部構造を示す斜視図であ
る。

【図３】搬送機の外観斜視図である。

【図４】搬送機による基板ホルダの半径方向の移動を示
す斜視図である。

【図５】搬送機による基板ホルダの上下方向の移動を示
す斜視図である。

【図６】搬送機による基板ホルダの回転方向の移動を示
す斜視図である。

【図７】薄膜の多層成形の動作を示す搬送機の斜視図で
ある。

【図８】第２の実施例の薄膜形成装置の斜視図である。

【図９】この薄膜形成装置の内部構造を示す斜視図であ
る。

【図１０】第３の実施例の薄膜形成装置の斜視図であ
る。

【図１１】薄膜形成装置の内部構造を示す斜視図であ
る。

【図１２】第４の実施例の薄膜形成装置を示す斜視図で
ある。

【図１３】薄膜形成装置の内部構造を示す斜視図であ
る。

【図１４】第５の実施例の薄膜形成装置を示す要部斜視
図である。

【図１５】同要部縦断面図である。

【図１６】第６の実施例の薄膜形成装置の外観図であ
る。

【図１７】第７の実施例の薄膜形成装置を示す外観斜視
図である。

【図１８】同内部構造を示す要部斜視図である。

【図１９】基板ホルダが下降したときの縦断面図であ
る。

【図２０】基板ホルダが上昇したときの縦断面図であ
る。

【図２１】第８の実施例の薄膜形成装置の外観斜視図で
ある。

【図２２】内部構造を示す要部斜視図である。

【図２３】基板ホルダが上昇した状態の縦断面図であ
る。

【図２４】基板ホルダが下降した状態の要部縦断面図で
ある。

【符号の説明】

８ 架台 ９ ベース １０ トランスファチャンバ １１ ロードロックチャンバ １２ ゲートバルブ １３ アクチュエータ １６ 搬送機ケース １７ 搬送機回転用モータ １８ 搬送機昇降用モータ １９ ディスクローディングポート ２０ カソード ２１〜２４ プロセスチャンバ ２５ 排気管 ２６ ゲートバルブ ２７ トラップ ２８ ターボ分子ポンプ ３２ 搬送機 ３３ 中軸 ３４ 外軸 ３５、３６ フロッグレッグ ３７ 基板ホルダ ３８ 基板 ４１〜４８ プロセスチャンバ ５１、５２ 基板挿入口 ５４ Ｏリング ５５ ハッチ ５６ Ｏリング ５７ 荒引き用バルブ ６０、６１ Ｏリング ６２ シース ６３ ターゲット ６４ リークバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮井 清一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置のほぼ中央部において基板を保持す
   る基板ホルダが垂直な回転軸線の周囲を回転できるよう
   になっているトランスファチャンバと、 前記垂直な回転軸線に沿って前記基板ホルダを回転させ
   るとともに、前記回転軸に対して垂直に放射状方向に前
   記基板ホルダを移動させる搬送機と、 前記トランスファチャンバの外周側において軸線が放射
   状方向に延びるように配されており、前記基板ホルダに
   よって保持されている基板上にそれぞれ薄膜を形成する
   ようになっている複数のプロセスチャンバと、 をそれぞれ具備することを特徴とする薄膜形成装置。
2. 【請求項２】 前記トランスファチャンバの上部または
   下部にロードロックチャンバが設けられるとともに、前
   記搬送機が前記基板ホルダを上下方向に移動するように
   なし、前記ロードロックチャンバにおいて前記基板ホル
   ダに基板を取付け、トランスファチャンバを通って前記
   プロセスチャンバに基板を装着するようにしたことを特
   徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
3. 【請求項３】 前記基板ホルダを前記搬送機によって前
   記プロセスチャンバに押付けることによって前記プロセ
   スチャンバを密封するようにしたことを特徴とする請求
   項１に記載の薄膜形成装置。
4. 【請求項４】 前記搬送機の垂直に配された回転軸を上
   方と下方とでそれぞれ支持するようにしたことを特徴と
   する請求項１に記載の薄膜形成装置。