JPH0456766A - 真空搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は、真空搬送装置に関し、特に連続的に移送さ
れる基板上に連続的にスパッタリングを行い薄膜を形成
するときに、基板を効果的に回転させつつ搬送する真空
搬送装置に関するものである。

〔従来技術〕

磁気ディスクや光ディスク或は光磁気記録媒体はレーザ
ー光による書き込み、読み出しが可能な光磁気ディスク
として大容量のデータファイル等に広く利用され、これ
らのディスクの製造過程にはディスク表面に薄膜を形成
する工程がある。特に、前記光磁気ディスクは、ガラス
やプラスチック等の透明基体上に形成された誘電体層、
記録層及び保護層等から成る多層構造で構成され、例え
ば、光磁気効果を示す前記記録層は、希土類金属（以下
ＲＥと称す）と遷移金属（以下ＴＭと称す）の混合膜或
いは積層膜とから成っており、このような薄膜を形成す
る薄膜形成法としてスパッタ法が用いられている。

前記スパッタ法とは、低圧雰囲気中（真空室中）におい
てＡｒガス等の不活性ガスを導入してグロー放電を発生
せしめ、プラズマ中のイオンを陰極ターゲットに衝突さ
せてターゲット材料表面から構造原子、分子を叩き出す
ことにより、前記ターゲットに対向するように配置され
た陽極基体ホルダー上の基体表面に薄膜を付着形成する
薄膜形成方法であり、前記薄膜形成方法のなかでも、前
記ターゲット上に該ターゲットと概ね平行な磁場成分を
形成し、電界と磁界とをほぼ直交させるマグネトロンス
パッタ法は、成膜速度が速く、被スパツタリング基体の
温度上昇が抑えられる等の効果があり、非常に有効な薄
膜形成方法として半導体や磁気記録媒体の製造工程など
で広（利用されている。

次に、スパッタ法の基本的なものとして例えば光磁気記
録媒体の記録層の製造装置について説明する。

従来の製造装置にはその一つに回転成膜方式と呼ばれて
いるマグネトロン型スパッタリング装置があり、この基
本的構造はスパッタ室（真空室）内において、室内上方
に回転するホルダーが設置され、このホルダーに成膜用
基板を装着するように構成され、更に、スパッタ室内の
低部に、例えば２つのマグネトロンスパッタカソードが
それぞれ成膜材料であるＲＥ金金属ＴＭ金金属から成る
円形のターゲットを有し、マグネトロン放電を可能にす
るために各ターゲット裏面側には永久磁石を備えた構成
にて所定の間隔をあけて配置されている。

前記回転成膜方式の装置には、前記マグネトロンスパッ
タカソードに対向するように設けられた前記ホルダーに
は、単に公転する構造のものと、自公転（遊星ギア等を
有した構成）する構造のものとがある。公転型の場合は
膜圧分布を均一にするために膜厚分布修正板が配置され
ており、自公転型のもは前記膜厚分布修正板が無くとも
膜厚分布の均一化が良好にできる。

このような回転成膜方式の成膜装置によれば、前記ＲＥ
金属層とＴＭ金属層の積層構造を自由に変えることがで
きるので、記録層の磁化量、保磁力、光磁気効果（カー
効果）等の優れた特性を有する高品質な光磁気記録媒体
が得られる。更に、記録層の積層構造変化は前記基板ホ
ルダーの公転成いは自転の回転数と前記両ターゲットに
印加するスパッタパワー比とでコントロールできるため
に、比較的制御性が良い。

しかし、このような装置は膜厚の均一性を図るために前
記膜厚分布修正板や自公転機構等の機械的動作構造に多
く依存しているので、前記スパッタ室内の清浄性の点か
ら望ましくなく、例えば前記膜厚分布修正板に付着した
スパッタ粒子に起因したダストが薄膜を形成する基板上
に付着して薄膜のピンホールを発生し易い。また、前記
自公転式の成膜装置においては、前記基板を自公転機構
に取り付ける作業は複雑で自動化しにくく生産性が低い
。また、駆動機構が複雑で設備コストが高いだけでなく
、メンテナンス性においても問題がある。更に、上記回
転成膜方式の成膜装置においては、前記基板上への誘電
体層、保護層、記録層等の各層の成膜がそれぞれ独立し
たスパッタ室で行われるため、スパッタ室の開放は一回
のスパッタリング毎に必要になることは当然のことなが
ら、前記基板ホルダーは前記各スパッタ室間の移送や前
記各スパッタ室内の回転軸への取付けの際にチャッキン
グ等の作業が必要になる。このため、前記基板ホルダー
のセツティング時間が大きくなり、生産性が上がらない
と言う極めて大きな問題があった。

そこで、前記生産性の向上のために、第５図及び第６図
に示す様な通過成膜方式の連続スパッタ装置が採用され
ている。

前記通過成膜方式の連続スパッタ装置は、それぞれ独立
した排気系を持つ複数のスパッタ室を有しており、例え
ばそのうち連続して設けられたスパッタ室１４０．１５
０．１６０では連続してスパッタが行われる。前記スパ
ッタ室１４０．１５０．１６０はゲートバルブ１８０に
より連通可能に区分けされている。搬送ロール１１０は
スパッタ室外部からスパッタ室内部へフィードスルーを
介して駆動軸が導入されておりスパッタ室外部の駆動装
置により回転されている。そして、搬送経路を形成した
前記搬送ロール１１０に案内された複数の基板ホルダー
７０は、前記スパッタ室１４０．１５０．１６０内に連
続して一定速度で移送されるように構成されている。ま
た、前記基板ホルダー７０のターンテーブル６０は、そ
の移送方向に対して直交方向に水平に並んだ例えば直径
１３０ｍｍ程度の円形の複数のプラスチック基板１２５
を保持している。前記ターンテーブル６０は夫々がその
回転軸８０を有しており該軸上力にはそれぞれ噛み合っ
たギヤが取りつけられており、このうち一方の側壁寄り
の回転軸８０に設けられたピニオン９０が前記スパッタ
室の側壁に固定されたラック１００に係合していること
により、前記基板ホルダー７０の移動に伴って適宜回転
される構成となっている。

そして、前記基板ホルダー７０の移動速度は例えば４ｗ
ｍ／ｓｅｃ程度であり、基板回転数（ターンテーブルの
回転数）は１回転／１００ｏ＋ｍ程度に設定されている
。また、例えば前記スパッタ室１５０内には、底部にマ
グネトロンスパッタカソード１０３が成膜材料である例
えばＳｉ３Ｎ４等からなる基板搬送方向とは水平直角方
向に延びた長形角型のターゲ・ント１０１を有し、マグ
ネトロン放電を可能にするためにターゲット裏面側には
、永久磁石１０２が配置されている。

更に、前記ターゲラ）　１０１の上方には該ターゲット
１０１から蒸発するスパッタ粒子の基板に対する粒子入
射角を規制するためのスリットを構成する規制部材１２
０．１３０が設けられている。前記規制部材１２０．１
３０はそれぞれれターゲット長手方向に延びた板部材で
あり、スリット輻Ｗは２００　ｍｍ程度でありこの幅が
成膜領域として形成されている。

このような装置においては、一般には基板の回転数が高
いほど膜厚分布の均一化が出来て高性能の薄膜が形成で
きることは周知の事実であるが、前記装置の構成から容
易に理解できるように、前記基板Ａ、Ｂ、Ｃが成膜領域
を通過する時間は約５０秒であり、この間の各基板の回
転数は２回転程度である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記通過成膜方式の連続スパッタ装置で
は、膜厚均一化を向上させるべく基板の回転数を高くす
ることは下記理由により困難であった。即ち、ターンテ
ブルの回転機構はラックギヤ・アンド・ピニオンギヤに
よるものであるために、基板ホルダーの回転数を上げる
ようにピニオン径を小さくしてギヤ比を高くすると該ビ
ニオンとラックギヤとの保合負荷が大きくなることに加
えて、前記ピニオンギヤは各スパッタ室に入る毎に該ス
パッタ室に配置されたラックに改めて係合しなおすこと
から、この歯合の際の歯の位置によっては噛み合いがう
まく行かずに、前記ピニオンギヤと前記ラックギヤとの
山どうしが当たってギヤロックを起こしてしまったり、
また、噛み合いが上手く行かないと基板ホルダーの移動
に支障を来すだけでなく、酷い場合には前記各ギヤが損
傷することもある。

また、従来の前記通過成膜方式の連続スパッタ装置、即
ち、基板ホルダー７０を搬送ロール１１０により移送す
るような構造では、生産性を高めるべくターンテーブル
の数を増やしたり、品質を高めるべく回転数を多くする
ことは搬送抵抗を増大が顕著になるために極めて困難で
あった。

従って、本発明の目的は上記課題を解消することにあり
、例えばスパッタリング装置等に用いて、膜厚分布の均
一化を図るべくターンテーブルの回転数を高めることも
可能で、且つ従来以上のターンテーブルを設けても確実
な回転が保証できて生産性を高めることができる真空搬
送装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の係る目的は、仕切り弁を隔てて隣接する真空室
を複数具備し、前記各真空室に連続的に移送される基板
ホルダーに取りつけられた基板の表面に薄膜を形成する
ときに該基板を回転させる真空搬送装置において、前記
基板ホルダーは搬送用ラックギヤを具備し、前記搬送用
ラックギヤが前記真空室に一定間隔で配置された搬送ピ
ニオンギヤに係合することにより移動され、前記基板を
保持する回転可能なターンテーブルに回転力を伝達する
テーブル回転用ピニオンギヤが設けられており、前記各
真空室には少なくとも成膜領域にて一定区間連続して前
記テーブル回転用ピニオンギヤに係合して該ピニオンギ
ヤを回転させる回転用ラックギヤが設けられており、前
記回転用ラックギヤの少なくとも前方端が前記テーブル
回転用ピニオンギヤとの反係合側に弾性的に移動可能で
あることを特徴とする真空搬送装置により達成される。

以下、本発明の実施態様について詳細に説明する。

〔実施態様］ 第１図は、本発明の装置を備えたスパッタリング装置の
要部概略側面図を示し、第２図は基板ホルダーを搬送す
る駆動構造を示すための概略平面図であり、第３図は第
２図の要部拡大した一部破断図、第４図は他の実施態様
の要部の一部を破断した概略図である。

第１図及び第２図に示すように、本実施態様のスパッタ
リング装置は、それぞれ独立した排気系２２を持つ複数
のスパッタ室（真空室）を有しており、そのうち連続し
て設けられたスパッタ室２１ａ、２１ｂ　、２１ｃでは
連続してスパッタが行われる。

前記スパッタ室２１ａ　、　２１ｂ　、２１ｃはゲート
バルブ２０（仕切り弁）により適宜連通可能に分けられ
ている。基板ホルダー３０はスパッタ室の一方の側壁に
対面するラックギヤ１５を備えたパレット９から他方の
側壁に向かって水平に張り出した水平支持プレート７に
３本のテーブル軸８が支持され、該テーブル軸８に夫々
ターンテーブル６が回転自在に取りつけられている。又
、前記各テーブル軸８に固定されたギヤ２７及び図示し
ない中間ギヤを介して前記各ターンテーブル６は連動す
るように構成されている。そして、前記各スパッタ室２
１ａ、２１ｂ　、２１Ｃには搬送経路を形成した搬送ピ
ニオンギヤ１４が一定間隔で設けられており、この搬送
ピニオンギヤ１４はスパッタ室底面から挿入された各駆
動軸１６が例えばタイミングベルト１２を介してモータ
１０により駆動される。前記搬送ピニオンギヤ１４に前
記ラックギヤ１５が係合することにより、前記基板ホル
ダー３０は前記スパッタ室２１ａ　、２１ｂ、２１ｃ内
を順次一定速度で移送（矢印り方向に移送）される、な
お、前記基板ホルダー３０は図示しないガイド手段によ
り所定の位置を移動可能に支持されている。

また、前記ターンテーブル６の下側に、それぞれ円形の
プラスチック基板Ａ、Ｂ、Ｃが取りつけられている。前
記各ターンテーブル６は、前記パレット９とは反対側に
位置された基板回転用ピニオンギヤ２８が基板回転用ラ
ックギヤ１９に係合することにより適当な回転数にて回
転する。

前記基板回転用ラックギヤ１９はブラケット３１及び螺
子等の固定手段により前記各スパッタ室２０ａ、２０ｂ
、２０ｃの側壁にそれぞれ固定されている。そして、前
記基板回転用ラックギヤ１９は前記基板回転用ピニオン
ギヤ２８が係合し始める前方端及び後方端が支軸３９を
支点にして該ピニオンギヤ２８の接線方向に対して略垂
直方向に適宜回動できる可動部３７に構成されている。

前記可動部３７は該可動部３７のばね受容部３８と前記
ブラケット３１のばね受容部３５との間に収まるように
配置した圧縮ばね３６により、前記可動部３７と前記ブ
ラケット３１とが反発するうように付勢されている。こ
の反発力による前記回動部３７の回動を止める構造とし
ては、例えば前記可動部３７の側面に係止片４１を固定
側に張り出し、この係止片４１の動きを規制すべく固定
側に突起等のストッパ４０を形成した構成を採用するこ
とができる。また、前記ブラケット３１において、前記
可動部３７に対面した部分は前記可動部３７の回動を可
能にする傾斜面３３が形成されている。

なお、例えば前記スパッタ室２１ｂ内には、底部にカソ
ード本体３が光磁気ディスク用の成膜材料である５ｉｓ
Ｎｎから成る長形角型のターゲット１を有し、ターゲッ
ト両サイドには規制部材５が設けられ、又、マグネトロ
ン放電を可能にするために前記ターゲット１の裏面側に
マグネット２が配置されている。また、前記各駆動軸１
６はフィードスルー１３等の部材により密封性が保たれ
ている。

上記のように構成されたスパッタリング装置のスパッタ
室２１ｂにアルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスを導入
し、且つ前記ターゲット１にスパッタ用電源４にて適宜
スパッタパワーを付加させた状態にしておき、前記基板
ホルダー３０に前記プラスチック基板Ａ、Ｂ、Ｃを装着
する。

前記基板ホルダー３０は連続して前記スパッタ室２１ｂ
に移送されてくる。そしてスパッタ室内において、成膜
領域（はぼスリットに対面した領域）の直前にて前記基
板回転用ピニオンギヤ２８が前記基板回転用ラックギヤ
１９に歯合して回転し始める。

この歯合の開始のとき、当然前記ターンテーブル６は静
止状態にあり、この慣性によって前記基板回転用ピニオ
ンギヤ２８と前記基板回転用ラックギヤ１９との保合は
比較的大きな当接力（負荷）が生じるが、このとき前記
可動部３７は前記支軸３９を中心にして前記基板回転用
ピニオンギヤ２８がら退くように一時的に後退（矢印Ｅ
方向）して前記当接力を緩衝できるので、前記基板回転
用ピニオンギヤ２８と前記基板回転用ラックギヤ１９と
の係合が円滑に行われ、両ギヤ間の噛み合い不良による
ギヤロックやギヤの損傷等のトラブルを効果的に回避す
ることがきる。また、前記基板回転用ピニオンギヤ２８
と前記基板回転用ラックギヤ１９との位置関係は、当然
、ギヤ同士が良好に噛み合うべくギヤ同士が適宜押圧す
るように設定されているので、前記基板回転用ピニオン
ギヤ２８と前記基板回転用ラックギヤ１９との保合が外
れるときにも不測の負荷が生じ易いが、この負荷に対し
ても後方の前記可動部３７に対処することができる。

このように前記基板回転用ピニオンギヤ２８と前記基板
回転用ラックギヤ１９との保合時等の衝撃を緩衝できる
構成であると、ギヤ同士の噛み合い不良を回避して前記
プラスチック基板Ａ、Ｂ、Ｃの回転数を高めるべくギヤ
比を高くすることができので、上方に向かって飛散する
スパッタ粒子の飛散量（蒸発量）にばらつきがあったと
しても、前記プラスチック基板Ａ、Ｂ、Ｃ上に形成され
た薄膜の膜厚は均一にすることができ、動特性の良好な
光磁気ディスクを提供することができる。

前記実施態様においては、前記基板回転用ラックギヤ１
９の両端に前記可動部３７を設けたが、前記可動部３７
はギヤ同士が係合しはじめる前方側のみに設ける構成で
あってもよい。

また、前記実施態様においては前記基板回転用ラックギ
ヤ１９の一部分が移動する構造したが、本発明はこのよ
うな構成に限るものでなく、例えば、第４図に示すよう
に基板回転用ラックギヤ１９全体がその厚み方向に移動
できる構成でもよい。この場合においては、前記基板回
転用ラックギヤ１９はその両端側にばね受容部５８を有
した単一部材にて構成されており、前記ばね受容部５８
に対向する位置に同じくばね受容部５５を有するブラケ
ット５１によって支持されている。すなわち、前記基板
回転用ラックギヤ１９は前記各ばね受容部５５．５８間
に配置された圧縮ばね５６により前記ブラケッ１−５１
から離れる方向に付勢されたいる一方、前記ブラケット
５１に形成されたスライド孔５９を貫通した先端太すの
スライドピン５２により、前記圧縮ばね５６の付勢方向
に沿ってスライド可能に支持されている。従って、前記
基板回転用ラックギヤ１９と前記ブラケット５１との間
隙６ｏは、該ラックギヤ１９に前記基板回転用ピニオン
ギヤ２８が係合したときに小さくなることにより、例え
ば歯合開始時の衝撃の緩衝ができ、また、前記圧縮ばね
５６の付勢力によりギヤ同士の良好な歯合を保証できる
。

また、前記実施態様では、前記基板ホルダー３０のそれ
ぞれの前記ターンテーブル６に一枚の前記プラスチック
基板を対応させて計３枚装着して自転させながら移送す
る例を示したが、本発明はこれに限るものではなく、前
記ターンテール６を多くして更に生産性を上げるように
してもよく、さらには、前記ターンテーブル６が水平支
持プレート７を挟んで両側に設けられた構成、即ち、ス
パッタ室の両サイドにて同時に成膜できる基板ホルダー
を用い、且つスパッタリングカソードをチャンバーの両
サイドに有した両面成膜装置の場合にも採用できる。ま
た、基板ホルダーに複数の基板を装着して該基板を公転
成いは自公転させながら移送して成膜を行っても充分な
効果が期待できることは言うまでもない。

尚、前記実施態様においては前記ターゲツト材に限るも
のではなく、他のターゲット材料を用いても良いのは勿
論であり、また、本発明は前記実施態様の如き光磁気デ
ィスクを製造するスパッタリング装置に限らず、勿論、
光ディスクや磁気ディスクの製造用の装置、その他蒸着
装置等の用途にも広く適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の装置は、仕切り弁を隔てて
隣接する真空室を複数具備し、前記各真空室に連続的に
移送される基板ホルダーに取りつけられた基板に薄膜を
形成するときに該基板を回転させる真空搬送装置で、前
記基板ホルダーは搬送用ラックギヤを具備し、該搬送用
う・ンクギャが前記真空室に一定間隔で配置された搬送
ピニオンギヤに係合することにより移動されので、前記
基板ホルダーは搬送駆動力が確実に伝達され正確に搬送
される。また、前記基板を保持する回転可能なターンテ
ーブルに回転力を伝達する回転歯合部材が設けられてて
いる一方、前記真空室には少なくとも成膜領域にて一定
区間連続して前記回転歯合部材に係合して該回転歯合部
材を回転させる回転用ラックギヤが設けられ、前記回転
用ラックギヤの少なくとも前方端が前記回転歯合部材と
の接線方向に対して略垂直方向に弾性的に移動可能に構
成されていることにより、例えば、前記回転歯合部材が
前記基板回転用ラックギヤに歯合して回転し始めるとき
、前記回転歯合部材と前記基板回転用ラックギヤとの保
合は比較的大きな当接力が生じるが、このときの当接力
による衝撃は前記回転歯合部材の弾性的移動により緩衝
できるので、前記回転歯合部材と前記基板回転用ラック
ギヤとの保合は円滑に行われ、両ギヤ間の噛み合い不良
によるギヤロックやギヤの損傷等のトラブルを効果的に
回避することがきる。

従って、本発明によれば、例えばスパッタリング装置に
おいては、前記回転歯合部材と前記基板回転用ラックギ
ヤのギヤ同士の噛み合い不良を回避して前記ターンテー
ルの回転数を高めるべくギヤ比を高くすることができの
で、前記ターンテーブル上に取りつけた基板に向かって
飛散するスパッタ粒子の飛散量にばらつきがあったとし
ても、前記基板上に形成された薄膜の膜厚は均一にする
ことができ、動特性の良好な光磁気ディスクを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の真空搬送装置の一実施態様の要部概
略側面図を示し、第２図は基板ホルダーを搬送する駆動
構造を示すための概略平面図であり、第３図は第２図の
要部、拡大した一部破断図、第４図は他の実施態様の要
部の一部を破断した概略図、第５図は従来の通過成膜方
式の連続スパッタリング装置の概略側面図、第６図は第
５図のあ概略平面図である。 （図中の符号） １・・・ターゲット、　　２・・・マグネット、３・・
・カソード本体、　　　　４・・・スパッタ用電源、５
・・・規制部材、６・・・ターンテーブル、７・・・水
平支持プレート、８・・・テーブル軸、９・・・パレッ
ト、　　１０・・・ホルダー移動用モータ、１１・・・
プーリ、　　　１２・・・タイミングベルト、１３・・
・フィードスルー １４・・・搬送ピニオンギヤ、 １５・・・ラックギヤ、 １６・・・駆動軸、 １９・・・基板回転用ラックギヤ、 ２０・・・ゲートバルブ、 ２１ａ　、２１ｂ　、２１ｃ　−スパッタ室、２２・・
・排気系、 ２７・・・ギヤ、２８・・・基板回転用ピニオンギヤ、
３０・・・基板ホルダー ３１．５１・・・ブラケット、　３２・・・固定手段、
３３・・・傾斜面、 ３５．３Ｂ、５５．５８・・・ばね受容凹部、６．５６
・・・圧縮ばね、　３７・・・可動部、９・・・支軸、
　　４０・・・ストッパ、１・・・係止片、　　　５２
・・・スライドピン、９・・・スライド孔、　６０・・
・間隙。 第２ 第６ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 仕切り弁を隔てて隣接する真空室を複数具備し、前記各
   真空室に連続的に移送される基板ホルダーに取りつけら
   れた基板の表面に薄膜を形成するときに該基板を回転さ
   せる真空搬送装置において、前記基板ホルダーは搬送用
   ラックギヤを具備し、該搬送用ラックギヤが前記真空室
   に一定間隔で配置された搬送ピニオンギヤに係合するこ
   とにより移動され、前記基板を保持する回転可能なター
   ンテーブルに回転力を伝達するテーブル回転用ピニオン
   ギヤが設けられており、前記各真空室には少なくとも成
   膜領域にて一定区間連続して前記テーブル回転用ピニオ
   ンギヤに係合して該ピニオンギヤを回転させる回転用ラ
   ックギヤが設けられており、前記回転用ラックギヤの少
   なくとも前方端が前記テーブル回転用ピニオンギヤとの
   反係合側に弾性的に移動可能であることを特徴とする真
   空搬送装置。