JPH1150252A - 真空処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型で高スループットの真空処理装置を提供す
る。 【解決手段】この真空処理装置３の真空槽１１内に、水
平姿勢と起立姿勢になれる基板ホルダ４₁、４₂を複数台
設け、いずれか一台の基板ホルダ４₁を水平姿勢にし、
他の基板ホルダ４₂を起立姿勢にすると、水平姿勢の基
板ホルダ４₁と基板昇降機構との間で基板６の受け渡し
ができるように構成する。水平姿勢で基板を載置した
後、その基板ホルダ４₁を起立姿勢にすると、基板６は
垂直になるので、複数の基板を垂直な状態にしてスパッ
タリングを行うことができる。ダストが付着せず、欠陥
が無い薄膜を効率よく形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は真空雰囲気内で基板
を処理する真空処理装置の技術分野にかかり、特に、垂
直状態の基板を処理する真空処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、真空雰囲気中で基板を移動さ
せる場合には、基板搬送ロボットを用い、水平状態でハ
ンド上に載置した基板を水平方向に搬送しているが、ス
パッタリング法等によって基板表面に薄膜を形成する場
合には、ダストが付着しないように、真空処理装置内で
基板を垂直状態にしてターゲットと対向配置させる方が
望ましい。

【０００３】図４の符号１０３に示すものは、基板を垂
直状態にして表面に薄膜を形成する従来技術の真空処理
装置であり、搬送室１１０と真空槽１１１とを有してい
る。搬送室１１０内には基板搬送ロボット１１２が配置
されており、真空槽１１１内には、ホットプレート兼用
の基板ホルダ１０４が配置されている。

【０００４】搬送ロボット１１２は、水平方向に伸縮自
在なアーム１１６を有しており、該アーム１１６先端部
分のハンド１１７上に、水平状態の基板１０６を載置す
ると、基板１０６を水平方向に搬送することができ、水
平姿勢にある基板ホルダ１０４上の所定位置まで移動さ
せられるように構成されている。

【０００５】基板ホルダ１０４には複数の孔が設けられ
ており、基板ホルダ１０４が水平姿勢にある場合には、
各孔内には、基板昇降機構１２０が有する複数のピン１
０５が収納されている。

【０００６】基板ホルダ１０４上に基板１０６を位置さ
せた状態で、基板昇降機構１２０を動作させ、ピン１０
５を上方に移動させると、基板１０６はピン１０５先端
に乗せられる。その状態でアーム１１６を縮ませ、ハン
ド１１７を基板１０６と基板ホルダ１０４の間から抜き
取り、搬送室１１０内に戻した後、ピン１０５を下方に
移動させ、各ピン１０５を基板ホルダ１０４の孔内に収
納すると、基板１０６はハンド１１７から基板ホルダ１
０４に移し替えられる。

【０００７】その後、基板ホルダ１０４に設けられた基
板保持機構を動作させ、基板１０６を基板ホルダ１０４
表面に密着保持させ、回転軸１２４を回転させて基板ホ
ルダ１０４を起立させると、基板１０６は基板ホルダ１
０４と一緒に起立し、垂直状態になる。

【０００８】真空槽１１１の壁面にはカソード１０８が
設けられており、基板１０６が基板ホルダ１０４に密着
した状態で垂直状態になると、その基板１０６は、カソ
ード１０８内に配置されたターゲットと平行に対向配置
される。

【０００９】その状態でカソード１０８に電圧を印加す
ると、ターゲットがスパッタリングされ、垂直状態の基
板１０６表面に薄膜が形成される。

【００１０】以上説明した真空処理装置１０３では、基
板１０６が移動や起立する際に摺動しないため、真空槽
１１１内でのダストの発生はなく、また、垂直状態で基
板１０６表面に薄膜が形成されるので、ターゲットやそ
の近傍からダストが発生した場合でも基板１０６表面に
付着しないので、欠陥のない高品質の薄膜が得られるよ
うになっている。

【００１１】しかしながら上述のような真空処理装置１
０３では、真空槽１１１に１台のカソード１０８しか設
けることができないため、同時に複数枚の基板を処理す
ることができない。近年では、高品質であるばかりでな
く、高スループットの真空処理装置が求められている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の要求に応じるために創作されたものであり、その目的
は、垂直状態の複数枚の基板を処理できる真空処理装置
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、真空槽を有し、前記真空槽
内には基板昇降機構と複数の基板ホルダとが配置された
真空処理装置であって、前記各基板ホルダは水平姿勢と
起立姿勢になれるように構成され、前記基板昇降機構が
上下動すると、前記各基板ホルダのうち、水平姿勢にあ
る基板ホルダとの間で水平状態の基板を受け渡しをでき
るように構成され、前記水平姿勢にある基板ホルダは、
前記基板を保持した状態で起立姿勢になれるように構成
されたことを特徴とする。

【００１４】この場合、請求項２記載の発明のように、
前記基板昇降機構に上下動可能な複数のピンを設け、前
記基板ホルダが水平姿勢になったときに、前記複数のピ
ンは、前記基板ホルダに設けられた孔内に収納できるよ
うに構成するとよい。

【００１５】また、請求項３記載の発明のように、複数
枚の基板を水平状態にして上下に配置できるように構成
された分離型チャンバーと、上下動と水平動が可能に構
成されたアームを有する基板搬送ロボットとを設け、前
記基板搬送ロボットを動作させ、前記アーム先端に基板
を乗せると、前記分離型チャンバーと前記基板昇降機構
との間で、前記基板の搬送をできるように構成すること
もできる。

【００１６】このような、請求項１乃至請求項３のいず
れか１項記載の真空処理装置については、請求項４記載
の発明のように、前記真空槽にターゲットを有するカソ
ードを複数設け、前記基板ホルダに基板を保持させて起
立姿勢にすると、前記基板と前記ターゲットとが、前記
真空槽に設けられた窓を介して、平行に対向配置される
ように構成することもできる。

【００１７】上述した本発明の構成によれば、真空処理
装置の真空槽内に基板昇降機構と複数の基板ホルダが配
置されており、各基板昇降機構は水平姿勢と起立姿勢に
なれるように構成されている。

【００１８】そして、基板昇降機構が上下動すると、各
基板ホルダのうち、水平姿勢にあるものと基板昇降機構
との間で基板の受け渡しをできるように構成されてお
り、更に、その基板ホルダは水平姿勢で基板を保持し、
起立姿勢になれるように構成されている。

【００１９】従って、一台の基板ホルダを水平姿勢に
し、基板昇降機構によって基板を受け渡し、起立姿勢に
すると、今度は別の基板ホルダを水平姿勢にして基板を
受け渡すことが可能であり、このように、一台の基板昇
降機構により、複数枚の基板を起立させて垂直状態にで
きるので、小型、低コストでスループットの高い真空処
理を得ることができる。

【００２０】この場合、各基板ホルダに孔を設けてお
き、基板昇降機構に設けたピンを水平姿勢にある基板ホ
ルダの孔内で上下させ、その基板ホルダと基板昇降機構
の間で基板の受け渡しを行わせると、基板昇降機構の構
造が簡単になる。

【００２１】また、複数枚の基板を水平状態にして上下
に配置できる分離チャンバーを設ける場合、上下動と水
平動が可能なアームを有する基板搬送ロボットを設けて
おくと、アーム先端を分離チャンバーの所望位置に挿入
することで、基板搬送ロボットと、分離チャンバーとの
間で基板の受け渡しができるようになる。その基板搬送
ロボットと基板昇降機構との間では基板の受け渡しがで
きるので、結局、分離チャンバーと基板昇降機構との間
の基板搬送が可能になる。

【００２２】以上説明した真空処理装置について、ター
ゲットを有するカソードを真空槽に複数設け、基板ホル
ダに基板を保持させた状態で起立姿勢にさせた場合に
は、その基板ホルダと一緒に起立して垂直状態になった
基板とカソード内のターゲットとが、真空槽に設けられ
た窓を介して、平行に対向配置させられるので、複数枚
の基板を垂直状態にして同時にスパッタリングすること
が可能となり、小型、低コストで高スループットのスパ
ッタリング装置が得られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１を参照し、符号３は本発明の
真空処理装置の一実施形態であり、真空槽１１と分離型
チャンバー１０とを有している。真空槽１１内には、基
板搬送ロボット１２と、二台の基板ホルダ４₁、４₂が設
けられており、図示しない真空ポンプによって、内部を
真空排気できるように構成されている。

【００２４】真空槽１１の相対する二壁面には、窓
９₁、９₂が一個ずつ設けられており、各窓９₁、９₂には
２台のカソード８₁、８₂が装着されている。各カソード
８₁、８₂内には、ターゲットが設けられており(図示せ
ず)、各ターゲット表面は、窓９₁、９₂から真空槽１１
内に面するように構成されている。

【００２５】基板搬送ロボット１２は、上下動可能に構
成された昇降軸１５と、該昇降軸１５の上部に取り付け
られたアーム１６と、該アーム１６の先端部分であるハ
ンド１７とを有しており、図示しないモータを動作させ
ると、アーム１６は回転動と伸縮動が可能なように構成
されている。その回転動と伸縮動によって先端部分が水
平方向に移動し、ハンド１７を所望の場所に位置させら
れるようになっている。

【００２６】真空槽１１内には、基板昇降機構が配置さ
れており(図示せず)、該基板昇降機構には、複数のピン
５が上下動可能に設けられている。また、真空槽１１内
には、２本の回転軸２４₁、２４₂が、相対する二壁面に
沿って平行に横設されており、前述の基板ホルダ４₁、
４₂は、各回転軸２４₁、２４₂にそれぞれ取り付けられ
ている。

【００２７】回転軸２４₁、２４₂は図示しないモータに
よって個別に回転できるように構成されており、ピン５
を全部下方に移動させた状態で、回転軸２４₁、２４₂を
回転させると、基板ホルダ４₁、４₂は水平姿勢にも起立
姿勢にもなれるように構成されている。

【００２８】但し、水平姿勢になる場合には、二台の基
板ホルダ４₁、４₂は真空槽１１内の同じ場所、同じ高さ
で静止するように構成されている。従って、各基板ホル
ダ４₁、４₂は同時に起立姿勢になれるが、図１に示すよ
うに、一方の基板ホルダ４₁が水平姿勢で静止している
場合には、他方の基板ホルダ４₂は起立姿勢にしかなれ
ない。

【００２９】各基板ホルダ４₁、４₂には複数の孔７が設
けられており、いずれか一方の基板ホルダ４₁、４₂を水
平姿勢にし、ピン５を上方に移動させると、各ピン５は
孔７内に挿通され、先端は、基板ホルダ４₁、４₂の上方
に位置するように構成されている。

【００３０】上述の分離型チャンバー１０には、下段の
下部チャンバー１０₁と上段の上部チャンバー１０₂が設
けられており、二台の基板ホルダ４₁、４₂に基板を載置
する場合には、先ず、下部チャンバー１０₁と上部チャ
ンバー１０₂内に基板を１枚ずつ配置し、基板搬送ロボ
ット１２の昇降軸１５を下げた状態にしてアーム１６を
伸縮させ、先端部分のハンド１７を下部チャンバー１０
₁内に挿入し、内部に配置された基板６をハンド１７上
に乗せた後、ハンド１７を抜き出す。

【００３１】図１はこの状態を示しており、次いで、ア
ーム１６を水平回転させ、ハンド１７上の基板６を基板
ホルダ４₁、４₂側に向ける。このとき、予め一方の基板
ホルダ４₁を水平姿勢に、他方の基板ホルダ４₂を起立姿
勢にしておく。

【００３２】水平姿勢にある基板ホルダ４₁の孔７内に
は、下方に移動されたピン５が収納されており、その状
態でアーム１６を伸ばし、ハンド１７上の基板６を、基
板ホルダ４₁上の所定位置まで移動させる。次いで、ピ
ン５を上方に移動させると、各ピン５先端に設けられた
フックが基板６の裏面に当接され、基板６がハンド１７
上から持ち上げられる。

【００３３】その状態でアーム１６を縮め、基板ホルダ
４₁と基板６の間から逃がした後、ピン５を下方に移動
させると、基板６は基板ホルダ４₁上に載置され、かく
て基板昇降機構から基板ホルダ４₁への基板６の受け渡
しが行われる。

【００３４】各基板ホルダ４₁、４₂には、図示しない基
板保持機構が設けられており、その基板保持機構を動作
させると、載置された基板６は、基板ホルダ４₁表面に
密着保持された状態になる。その状態で回転軸２４₁を
回転させ、基板ホルダ４₁を起立姿勢にすると、基板６
は垂直状態になる。

【００３５】その状態では二台の基板ホルダ４₁、４
₂は、両方とも起立姿勢になっており、基板ホルダ４₁に
保持された基板６は、窓９₁を介してカソード８₁内のタ
ーゲットと平行に対向配置される。

【００３６】各基板ホルダ４₁、４₂はホットプレートを
兼用するように構成されており、起立姿勢の基板ホルダ
４₁は、基板６を垂直状態で保持したまま、所定温度ま
で加熱する。

【００３７】基板搬送ロボット１２側では、水平姿勢に
あった基板ホルダ４₁上からハンド１７を逃がした後、
昇降軸１５を上方に動かしており、それに伴って上方に
移動したアーム１６'を回転動と伸縮動させ、上部チャ
ンバ１０₂内に挿入し、内部に配置されていた未処理の
基板６'をハンド１７'上に乗せる。

【００３８】その状態から昇降軸１５を下方に動かし、
元の高さに戻ったアーム１６を回転動と伸縮動させ、ハ
ンド１７と、該ハンド１７上の未処理の基板６とを基板
ホルダ４₁、４₂側に向ける。

【００３９】起立姿勢にあった基板ホルダ４₂を図２に
示すように水平姿勢にし、ハンド１７を、その基板ホル
ダ４₂上の所定位置まで移動させ、上述したのと同様の
手順により、基板６を基板ホルダ４₂上に載置し、密着
保持させる。そして、その基板ホルダ４₂を起立姿勢に
し、窓９₂を介してカソード８₂内のターゲットに対向配
置させる。

【００４０】図３はそのときの状態を示しており、二台
の基板ホルダ４₁、４₂は両方とも起立姿勢にある。各基
板ホルダ４₁、４₂に垂直状態で保持された基板６は、カ
ソード８₁、８₂内のターゲットと平行に対向配置されて
おり、各基板６と各ターゲットの間にスパッタリングガ
スを導入し、カソード８₁、８₂に電力を投入するとスパ
ッタリングが開始され、ターゲットから飛び出した粒子
が垂直状態の基板６表面に入射し、ダストが付着しない
状態で薄膜が形成される。

【００４１】先に起立姿勢にした基板ホルダ４₁側で
は、基板６が先に所定温度まで加熱されるため、後で起
立姿勢にした基板ホルダ４₂よりも先にスパッタリング
を開始させており、所定膜厚の薄膜が形成されると、そ
の基板ホルダ４₁側のスパッタリングを終了させ、ピン
５を下方に移動させた状態で基板ホルダ４₁を水平姿勢
にする。

【００４２】このとき、ハンド１７上には未処理の基板
が乗せられており、基板ホルダ４₁の基板保持機構を解
除した後、孔７内に収納されたピン５のうち、一部のピ
ン５を上方に移動させ、薄膜が形成された基板６を持ち
上げる。

【００４３】各ピン５の先端は、内側に向けてフックが
形成されており、基板６はフックに引っかけられた状態
で持ち上げられるため、上方に移動したピン５の間にも
他の基板を挿入できるようになっており、アーム１６を
伸ばし、持ち上げられた基板６と基板ホルダ４₁の間に
ハンド１７を挿入すると、ハンド１７上の未処理の基板
がピン５間に挿入される。

【００４４】その状態で孔７内に残るピン５を上方に移
動させると、ハンド１７上から未処理の基板が持ち上げ
られる。次いで、持ち上げられた基板と基板ホルダ４₁
の間からハンド１７を逃がし、各ピン５を下方に移動さ
せると、未処理の基板が基板ホルダ４₁上に載置され
る。

【００４５】その状態では、薄膜が形成された基板６
は、一部のピン５上に乗せられており、その基板６と基
板ホルダ４₁上に載置された基板との間にハンド１７を
挿入し、ピン５を下方に移動させると、薄膜が形成され
た基板６はハンド１７上に移し替えられる。アーム１７
の回転動と伸縮動により、薄膜が形成された基板６を下
部チャンバ１０₁内に搬送すると、その基板６は分離チ
ャンバ１０内に収納される。

【００４６】次いで、基板ホルダ４₁の表面に未処理の
基板を密着保持させ、起立姿勢にすると、未処理の基板
は垂直状態でカソード８₁内のターゲットと対向配置さ
れ、スパッタリングができる状態になる。

【００４７】基板ホルダ４₁を起立状態にした後、スパ
ッタリング作業が終了した基板ホルダ４₂を水平姿勢に
し、上述したのと同様の手順により、薄膜が形成された
基板と未処理の基板とを交換する。

【００４８】以上説明したように、本発明の真空処理装
置３では、複数枚の基板を同時に垂直状態にしてスパッ
タリングを行い、薄膜が形成された基板を未処理の基板
と次々交換できるので、薄膜形成を連続的に行うことが
可能になっている。

【００４９】また、本発明の真空処理装置３によれば、
同じピン５を用い、一台の基板搬送ロボット１２と二台
の基板ホルダ４₁、４₂との間で基板の受け渡しを行わせ
られるので、真空槽１１の体積が小さくて済み、また、
基板昇降機構も一台で済むので、小型、低コストであ
る。スパッタリング装置に対して本発明の真空処理装置
を適用すれば、小型、高スループットで欠陥のない薄膜
を形成できるようになる。

【００５０】但し、本発明の真空処理装置はスパッタリ
ング装置等の薄膜形成装置に限定されるものではなく、
真空雰囲気内で基板を水平状態から垂直状態にして処理
を行う装置に広く用いることができる。

【００５１】なお、上述の真空処理装置３は、長方形の
基板６(６')に対応するため、矩形の真空槽１１内の相
対する壁面に二台の基板ホルダ４₁、４₂を設けたが、正
方形の基板であれば、三壁面にそれぞれ三台設けること
ができる。更に、ピン５及びそのピン５を上下動させる
基板昇降機構を水平回転できるように構成しておくと、
多角形形状の真空槽の壁面に四台以上の基板ホルダを設
けることが可能になる。

【００５２】また、上記基板ホルダ４₁、４₂は水平姿勢
になったときに、同じ場所、同じ高さに位置していた
が、異なる高さで静止するようにしてもよい。

【００５３】

【発明の効果】小型、高スループットの真空処理装置が
得られる。特に、スパッタリング装置に適用した場合に
は、無欠陥の薄膜を効率よく形成できるようになる。基
板昇降機構が一台で済むので、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の真空処理装置を説明する
ための図

【図２】その真空処理装置の動作を説明するための図

【図３】その真空処理装置の二台の基板ホルダが起立姿
勢になった状態を示す図

【図４】従来技術の真空処理装置の一例を示す図

【符号の説明】

３……真空処理装置 ４₁、４₂……基板ホルダ ５
……ピン ６、６'……基板 ８₁、８₂……カソー
ド １０……分離型チャンバ １１……真空槽

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空槽を有し、前記真空槽内には基板昇降
   機構と複数の基板ホルダとが配置された真空処理装置で
   あって、 前記各基板ホルダは水平姿勢と起立姿勢になれるように
   構成され、 前記基板昇降機構が上下動すると、前記各基板ホルダの
   うち、水平姿勢にある基板ホルダとの間で水平状態の基
   板を受け渡しをできるように構成され、 前記水平姿勢にある基板ホルダは、前記基板を保持した
   状態で起立姿勢になれるように構成されたことを特徴と
   する真空処理装置。
2. 【請求項２】前記基板昇降機構は上下動可能な複数のピ
   ンを有し、前記基板ホルダが水平姿勢になったときに、
   前記複数のピンは、前記基板ホルダに設けられた孔内に
   収納できるように構成されたことを特徴とする請求項１
   記載の真空処理装置。
3. 【請求項３】複数枚の基板を水平状態にして上下に配置
   できるように構成された分離型チャンバーと、 上下動と水平動が可能に構成されたアームを有する基板
   搬送ロボットとが設けられ、 前記基板搬送ロボットを動作させ、前記アーム先端に基
   板を乗せると、前記分離型チャンバーと前記基板昇降機
   構との間で、前記基板の搬送ができるように構成された
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項
   記載の真空処理装置。
4. 【請求項４】前記真空槽にはターゲットを有するカソー
   ドが複数設けられ、 前記基板ホルダに基板を保持させて起立姿勢にすると、
   前記基板と前記ターゲットとが、前記真空槽に設けられ
   た窓を介して、平行に対向配置されるように構成された
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項
   記載の真空処理装置。