JPH07150350A - 真空成膜装置の基板用受け皿に扁平な円環ディスク状の基板をロックする装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板用受け皿上で基板を確実に保持しかつ基
板の中央穴のエッジに対し無理な負荷を極力与えないよ
うにし、基板厚さの微小な差が該基板の固定的な座着に
如何なる影響も及ぼさないようにする。 【構成】 センタリングピン３５が、基板９の中央穴３
８を通ることのできる横断面を有し、かつ該センタリン
グピンには、基板支承面４２の平面から離反した方の基
板上面にほぼ対応した部位で延びる環状溝４０が設けら
れ、該環状溝内には、トーラス構造に成形されたエンド
レスのコイルばね３９が挿嵌され、該コイルばねのワイ
ンディングによって決定される螺旋面が、ワインディン
グと前記センタリングピン３５の環状溝４０の内壁との
接点と回転軸線とによって決定される平面に対して４５
〜６０°の角度を形成し、回転軸線に関して半径方向力
が前記コイルばねに対して作用した際に前記角度を増大
させて、コイルばねを包絡するトーラス面を扁平化させ
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中央穴を有する扁平な
円環ディスク状の基板を真空成膜装置の一方の処理ステ
ーションから他方の処理ステーションへ搬送するため、
かつ又、処理室又は搬送室に対して前記基板をエアロッ
クゲート式に出し入れするために、基板支承面を超えて
突出するセンタリングピンを有する基板用受け皿に前記
円環ディスク状の基板をロックする装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】真空処理技術、特に薄膜技術において基
板、例えばコンパクトディスク（ＣＤ）の成膜法が公知
になっている。前記コンパクトディスクは、ディジタル
情報のための今日的な記憶担体である。スパッタ処理法
では、エンボス加工を施したプラスチックディスクには
例えば１／１０，０００ｍｍ以下のアルミニウム層でコ
ーティングが施される。このために使用されるスパッタ
成膜装置は大抵の場合、基板を給送するために回転皿を
有している。

【０００３】成膜装置に対するローディング・アンロー
ディング操作は浄化室内でエアロックゲートを介してロ
ボットによって行なわれる。前記エアロックゲートから
前記回転皿が真空室を通して基板支持体を、載設した基
板と一緒に搬送する。スパッタ処理は、マグネトロンと
して構成された高出力スパッタ陰極によって行なわれ
る。

【０００４】実質的に扁平な被加工材を、該被加工材の
表面に処理を施すために、排気可能な成膜処理室に対し
てエアロック（気閘）ゲート式に出し入れし、かつ成膜
処理源領域に対して前記被加工材を給送かつ戻し搬出す
るための装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３７
１６４９８号明細書に基づいてすでに公知になってい
る。

【０００５】前掲ドイツ連邦共和国特許出願公開明細書
に記載されている装置の特徴とするところは、成膜処理
室の領域内に、単数又は複数の蓋状の被加工材支持体を
備えた成膜装置が配置されており、前記被加工材支持体
によって被加工材が前記成膜処理室の開口に近接した位
置へもたらされ、この状態で前記開口は一方の側では被
加工材支持体によって、また他方の側では昇降皿によっ
て閉鎖可能であり、該昇降皿は、成膜処理室の内部で回
転可能に支承された回転皿上に保持されてガイドされて
おり、その場合、被加工材支持体が、成膜装置に支持さ
れる昇降シリンダによって成膜処理室の蓋内の開口に圧
着可能であり、また前記昇降皿が、ボトムプレートに固
定されたリフターによって圧着可能であることである。

【０００６】中央穴を有する円環ディスク状の基板は、
前掲ドイツ連邦共和国特許出願公開明細書に記載の装置
では、成膜処理動作のあいだ昇降皿上に位置しており、
かつその際、昇降皿の構成部分であるピンによって基板
は横方向ずれ、つまり昇降皿の平面内でのシフトに起因
した基板の不当な締付けが防止されている。昇降皿の基
板用支承面はなお付加的に、昇降皿の上面に対して僅か
な寸法分だけ掘り下げて配置されているので、円環ディ
スク状の基板はその外周縁でもって昇降皿の、掘り下げ
によって起立した内周エッジにも接触することになる。

【０００７】ところで実地において判明したことは、単
独にピンだけによっても、前記の起立した内周エッジと
ピンとの組合せによっても、基板の前記ずれを申し分な
く防止するはできないので、実際において稼働トラブル
がどうしても避けられないことである。このような稼働
トラブルの結果、不当に締付けられた基板を成膜処理室
から除去するために成膜装置は通気され、次いで部分的
に解体されねばならなくなる。基板が著しく脆弱なた
め、該基板は前記のような稼働トラブル発生時には破損
されることにもなるので、従って基板の破片が、種々の
経路を辿って成膜装置の、異物の影響を受け易い領域に
侵入することがある。ところで、基板用受け皿上に載っ
ている基板を付加的にロックし、つまり定位置に保持す
るために、ピンの回転軸線に対して半径方向に張出して
いて、しかも該回転軸線の方に向かって半径方向内向き
に可動の、例えばばね弾性質の瘤状部又は突起を設ける
ことがすでに提案されている。しかしながら、この形式
のスナップ係合機構は、基板をピンに挿嵌したり、該ピ
ンから再び引抜く場合に基板の中央穴が損傷を受けると
いう欠点を有している。突起又は瘤状部は単に３つ又は
４つの部位で中央穴の摩耗し易いエッジを飛び越えるに
すぎず、該エッジに比較的大きな点圧を加えることにな
るので、その際に中央穴のエッジは損傷を受け易く、殊
に欠損するので、極微粒子がプロセス室内へ侵入するこ
とがあり、それによって成膜プロセスが敏感に障害を受
ける。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、冒頭で述べた形式の装置を改良して、基板用受け皿
上での基板の確実な保持を保証する一方、基板の中央穴
のエッジに対する無理な負荷を可能な限り与えないよう
にすると共に、高い運転確実性を可能にするために構造
を特に単純化し、かつ円環ディスク状の基板厚さの微小
な差が該基板の固定的な座着に対して、或いは外し力又
は取付け力に対して如何なる影響も及ぼさないようにす
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の構成手段は、センタリングピンが、基板の中
央穴を通ることのできる横断面を有し、かつ前記センタ
リングピンには、基板支承面の平面から離反した方の基
板上面にほぼ対応した部位で延びる環状溝が設けられて
おり、該環状溝内には、円環ドーナツ状のトーラス構造
に成形されたエンドレスのコイルばねが挿嵌されてお
り、しかも該コイルばねのワインディングによって決定
される螺旋面が、該ワインディングと前記センタリング
ピンの環状溝の内壁との接触点と回転軸線とによって決
定される平面に対して４５°よりも大きな角度、殊に有
利には５０〜６０°の角度を形成し、しかも前記回転軸
線に関して半径方向の力が前記コイルばねに対して作用
した際に前記角度を増大させて、前記コイルばねを包絡
するトーラス面が扁平化し、ひいては、前記コイルばね
に被せ嵌められた基板を中央穴の上縁区域でスナップ係
合式にロックするようにした点にある。

【００１０】

【実施例】次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説す
る。

【００１１】図１によれば横ビーム１は駆動ユニット２
によって昇降可能かつ回動可能である。前記横ビーム
は、ダブル旋回アームを装備した搬送装置に属してい
る。第１の旋回アームは図示例では横ビーム１に相当
し、該横ビームに対向配置された第２の旋回アームとし
ての横ビーム３は部分的に図示されているにすぎない。

【００１２】ダブル旋回アームは軸線４を中心として回
動可能である。１８０°回動によって第１の横ビーム１
が第２の横ビーム３の図示位置へ転移されるのに対し
て、第２の横ビーム３は第１の横ビーム１の図示位置へ
移される。

【００１３】横ビーム１の右端部５には蓋６が配置され
ている。該蓋６内には、基板を吸着して把持するための
３つのサッカーが内蔵されている。但し図１では、その
うちの２つのサッカー７，８だけが図示されているにす
ぎない。本実施例では前記基板は円環状のディスク９か
ら成っており、図１では該ディスクの左側部分が図示さ
れているにすぎない。横ビームが駆動ユニット２によっ
て上向運動されると、該横ビームは蓋６を矢印１０の方
向にリフトする。該蓋６が真空室蓋１２の上縁１１より
も上位に達した後に、今度は横ビーム１は１８０°回動
することができる。

【００１４】成膜処理室として構成された真空室１４に
対比して小さく構成された搬送室としての基板出し入れ
用エアロックゲート室１３は、追って詳説するような方
式で前記真空室１４から隔離可能である。該真空室１４
の下部部分は符号１５で示されている。

【００１５】図１では、エアロックゲートステーション
と機能的に協働する真空室部分だけが図示されているに
すぎない。本実施例では真空室１４は扁平に構成されて
いる。該真空室には回転皿１６が内設されている。該回
転皿を示す符号１６は、回転皿の形状を明確にするため
に３個所に書き込まれている。図１では、エアロックゲ
ートステーションと協働する回転皿部分だけが図示され
ている。

【００１６】回転皿１６の下縁を示す符号１７は、この
下縁位置を明示するために２個所に記入されている。符
号１８は回転皿１６の上縁である。回転皿１６は真空室
１４の内部で軸線１９を中心として回転することができ
る。

【００１７】回転皿１６は、図面では１つしか図示され
ていないが、例えば４つの受容開口２０を有することが
できる。該受容開口２０は、扁平な回転皿１６内に設け
られた円筒形の穿設部から成っている。

【００１８】選択した図示形式が断面図であるため、前
記受容開口２０はラインで表されている。受容開口２０
の該ラインは円筒形穿設部の制限縁線又は切断された周
面である。

【００１９】回転皿１６内の受容開口２０の制限縁線又
は周面の区域に円環状の段部２１が設けられており、該
段部上に受け皿状の基板ホルダー２２を設置することが
できる。

【００２０】図１の右手に円環状の段部２１の上に載せ
た位置で図示されている受け皿状の基板ホルダーは符号
２３で、また図１の左手にリフト位置で示されている受
け皿状の基板ホルダーは符号２２で夫々図示されてい
る。

【００２１】符号２４で示した基板又は円環状のディス
クは基板ホルダー２３内に位置している。

【００２２】符号２５，２６で支持プレートの２つの位
置が表されており、しかも符号２５は上位位置に在る支
持プレートを、また符号２６は下位位置に在る支持プレ
ートを示している。支持プレート２５，２６はリフター
２７によって軸方向に上下運動可能である。

【００２３】符号３６はシール兼ガイド部分である。要
するに真空室１４は基板のローディング・アンローディ
ング操作中にも真空下におかれる。

【００２４】基板、ここでは円環状のディスク、をエア
ロックゲート式に出し入れするための操作態様を次に説
明する。

【００２５】横ビーム１が図示の位置では１８０°旋回
された位置において、サッカー７，８によって１枚のデ
ィスクが受取られ、つまり吸着される。この吸着に続い
て横ビーム１、ひいては蓋６及びディスク９が駆動ユニ
ット２を介してリフトされ、かつ軸線４を中心として１
８０°旋回される。その場合、横ビーム１、蓋６及びデ
ィスク９は、図１に示した位置よりも上位の位置を占め
た状態にある。

【００２６】次いで前記横ビーム１は蓋６及びディスク
９と共に降下されて、図示のような位置に達する。蓋６
の縁部２８はパッキン２９上に密着する。該パッキン２
９はこの場合殊に有利にはＯリングである。

【００２７】サッカー７，８用のサクション導管３０又
は真空導管が遮断されると、これによってサクション効
果又は保持効果が解消されて、ディスク９は基板受け皿
又は基板ホルダー２２内に位置することになる。この場
合、ディスク９の中央穴３８はセンタリングピン３５に
挿嵌され、同時にまた半径方向にフレキシブルな、ドー
ナツ状のトーラス構造に成形されたエンドレスの芋虫形
コイルばね３９の下位に前記ディスクを位置させるま
で、該芋虫形コイルばね３９に挿嵌される。

【００２８】前述の支持プレートは予めリフター２７に
よって上位位置２５へリフトされた状態にある。基板ホ
ルダー２２は支持プレートによって真空室１４の下壁３
１及びパッキン（Ｏリング）３２に圧着される。こうし
てエアロックゲート室１３は周辺外気及び真空室に対し
て気密に密閉された状態になる。

【００２９】エアロックゲート室１３は次いで管路３３
を介して排気される。ロックゲート弁３４は相応に切換
えられている。エアロックゲート室１３を排気した後に
支持プレートは下位位置２６へ移動される。こうしてエ
アロックゲート室１３は真空室１４と接続される。基板
ホルダーはディスクと共に回転皿１６の受容開口２０内
の段部２１上に載っている。この位置では、すでに述べ
たように図１の右手の基板ホルダーは符号２３で、また
該基板ホルダー２３内に位置している基板つまりディス
クは符号２４で示されている。

【００３０】いまや回転皿１６は、支持プレートの降下
後に、図示のようにサッカー７，８の作用下で回転皿の
円環状の段部２１上に載った基板ホルダー２３と共に、
かつ該基板ホルダー内に位置している基板つまりディス
ク２４と共に真空室１４内で回転することができる。基
板は該真空室の内部で別の処理ステーション例えばスパ
ッタ陰極の形の成膜源へ移送される。

【００３１】真空室の内部には例えば４つのステーショ
ンを配置しておくことが可能である。その場合回転皿１
６は各送りピッチ当り９０°ずつ回動することができ
る。４送りピッチの後に１回の作業サイクルが終了し、
かつ、成膜処理の施された基板は、図１に符号２４で示
した位置へ到達することになる。この位置への回動に引
続いてエアロックゲート式の基板出し動作が行なわれ
る。

【００３２】エアロックゲート式基板出し動作の開始時
に支持プレートは下位位置２６から上位位置２５へリフ
トされる。これによって基板つまりディスク及び基板ホ
ルダーは、符号２４及び２３で示した位置から符号９及
び２２で示した位置へ達する。基板ホルダー２２は、上
位位置２５に在る支持プレートによってパッキン３２に
圧着される。

【００３３】これによってエアロックゲート室１３は真
空室１４から隔離される。次いでエアロックゲート室１
３は、ロックゲート弁３４の相応の切換えによって管路
３３を介して給気される。エアロックゲート室１３に給
気した後にサクション導管３０を開くことによってサッ
カー７，８が作動されるので、該サッカーはディスク９
を吸着して把持することができ、その場合ディスク９は
芋虫形コイルばね３９を介して跳ね上げられる。

【００３４】次いで蓋６は、横ビームによってリフトさ
れた後、１８０°旋回される。成膜処理済みディスク
は、図示を省いた左手の位置でサッカーから解放され
る。

【００３５】図３に示したように、ドーナツ状にエンド
レスに成形された芋虫形コイルばね３９（斜向ワインデ
ィングを有するコイルばね）は環状溝４０内に挿嵌され
ており、該環状溝は、芋虫形コイルばね３９が、コイル
ばね横断面の直径Ｄの約１／２に相当する寸法ａだけセ
ンタリングピン３５の外周面４１を超えて張出すように
設計されている。ディスクの中央穴３８は、その直径が
芋虫形コイルばね３９の直径Ａよりも僅かに小さくなる
ように設計されている。

【００３６】図２に著しく拡大して示した芋虫形コイル
ばね３９は、互いに比較的緊密に配列された多数のワイ
ンディングを有しており、この場合ばねの弛緩した状態
では個々のワインディングの方向は夫々、回転軸線Ｒ内
に位置する平面Ｅに対して、４５°より大きな角度、殊
に有利には約５０〜６０°の角度αだけ偏向されてお
り、しかも個々のワインディングの半径方向内寄り部分
ｐ，ｐ′，ｐ″，…は夫々互いに接しており、また、各
ワインディングの半径方向外寄り部分ｍ，ｍ′，ｍ″，
…は夫々比較的大きな相互間隔ｘ，ｘ′，…を有してい
る。芋虫形コイルばね３９のワインディングによって形
成される立体カーブ又は螺旋面ωは円環面状のトーラス
（ドーナツ状体）の外周面上に位置し、この場合その都
度隣接した２つのワインディングＰ，Ｐ′；Ｐ′，
Ｐ″；…が半径方向外寄りの頂点で互いに形成している
相互間隔ｘ，ｘ′，…がばね線材の直径よりも大である
のに対して、その都度隣接した２つのワインディング
は、半径方向内寄りの頂点区域では極めて近く近接して
位置し、しかもワインディングの幾何学的中心点を通っ
て延びる軸線Ｚが前記の半径方向内寄りの頂点の近くに
ずらされている。なお図２中の符号ＤＰはコイルばねに
対して作用するディスクの作用力を、また図３中の符号
４２は基板支承面を表している。

【図面の簡単な説明】

【図１】図示を省いた陰極ステーションを装備した成膜
装置の真空室に対してエアロックゲート式にディスクを
出し入れする装置の断面図である。

【図２】エンドレスの芋虫形コイルばねの拡大平面図で
ある。

【図３】一部側面図で示したセンタリングピンの断面図
である。

【符号の説明】

１ 第１の旋回アームとしての横ビーム、 ２ 駆
動ユニット、 ３第２の旋回アームとしての横ビーム、
４ 軸線、 ５ 右端部、 ６蓋、 ７，８
サッカー、 ９ ディスク、 １０ 蓋のリフト方
向を示す矢印、 １１ 上縁、 １２ 真空室蓋、
１３ エアロックゲート室、 １４ 真空室、
１５ 真空室の下部部分、 １６ 回転皿、 １７
回転皿の下縁、 １８ 回転皿の上縁、 １９ 軸
線、 ２０ 受容開口、 ２１ 段部、 ２２，２
３ 基板ホルダー、 ２４ 基板又はディスク、
２５，２６ 支持プレートの２つの位置、 ２７
リフター、２８ 蓋の縁部、 ２９ パッキン（Ｏ
リング）、 ３０ サクション導管、 ３１ 真空
室の下壁、 ３２ パッキン（Ｏリング）、 ３３
管路、 ３４ ロックゲート弁、 ３５ センタ
リングピン、 ３６ シール兼ガイド部分、 ３８
中央穴、 ３９ ドーナツ状の芋虫形コイルばね、
４０ 環状溝、 ４１ センタリングピンの外周
面、 ４２ 基板支承面、 Ａ コイルばね直径、
ａ 張出し寸法、 Ｄ コイルばね横断面の直
径、 ＤＰ コイルばねに対して作用するディスクの
作用力、 Ｒ回転軸線、 Ｅ 回転軸線内に位置する
平面、 α 偏向角度、 ω 螺旋面、 ｐ，
ｐ′，ｐ″，… ワインディングの半径方向内寄り部
分、 ｍ，ｍ′，ｍ″，… ワインディングの半径方
向外寄り部分、 ｘ，ｘ′，…相互間隔、 Ｐ，Ｐ′；
Ｐ′，Ｐ″；… その都度隣接した２つのワインディ
ング、 Ｚ ワインディングの幾何学的中心点を通っ
て延びる軸線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央穴（３８）を有する扁平な円環ディ
   スク状の基板（９）を真空成膜装置の一方の処理ステー
   ションから他方の処理ステーションへ搬送するため、か
   つ又、処理室（１４）又は搬送室（１３）に対して前記
   基板をエアロックゲート式に出し入れするために、基板
   支承面（４２）を超えて突出するセンタリングピン（３
   ５）を有する基板用受け皿（２２）に前記円環ディスク
   状の基板（９）をロックする装置において、センタリン
   グピン（３５）が、基板（９）の中央穴（３８）を通る
   ことのできる横断面を有し、かつ前記センタリングピン
   （３５）には、基板支承面（４２）の平面から離反した
   方の基板上面にほぼ対応した部位で延びる環状溝（４
   ０）が設けられており、該環状溝（４０）内には、円環
   ドーナツ状のトーラス構造に成形されたエンドレスのコ
   イルばね（３９）が挿嵌されており、しかも該コイルば
   ねのワインディングによって決定される螺旋面（ω）
   が、該ワインディングと前記センタリングピン（３５）
   の環状溝（４０）の内壁との接触点と回転軸線（Ｒ）と
   によって決定される平面（Ｅ）に対して４５〜６０°の
   角度（α）を形成し、しかも前記回転軸線（Ｒ）に関し
   て半径方向の力（ＤＰ）が前記コイルばね（３９）に対
   して作用した際に前記角度（α）を増大させて、前記コ
   イルばね（３９）を包絡するトーラス面が扁平化し、ひ
   いては、前記コイルばね（３９）に被せ嵌められた基板
   （９）を中央穴（３８）の上縁区域でスナップ係合式に
   ロックするようにしたことを特徴とする、真空成膜装置
   の基板用受け皿に扁平な円環ディスク状の基板をロック
   する装置。