JPH0551742A - 薄膜製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成膜室と、基体の交換を行うためのロードロ
ック室とを連設し、基体のホルダを兼ねる弁体でロード
ロック室を成膜室から気密に隔絶するように閉じること
ができるタイプの薄膜製造装置において、基体の設置或
いは交換にあたり、弁体の駆動系に大きな負担がかから
ないようにし、それだけ全体を小型、安価に製作できる
ようにした薄膜製造装置を提供する。 【構成】 下端開口１０を有する成膜室１と、下端開口
２０及びその周囲の弁座面２２を有するロードロック室
２と、これらを連通させる弁移動路３０と、この弁移動
路に、成膜室開口１０又はロードロック室開口２０に選
択的に臨むことができるように横移動可能に設けた基体
ホルダを兼ねる弁体６と、弁体の駆動エアシリンダ９と
を備え、ロードロック室の弁座面２２及び弁体の弁座当
接部６４を、該弁体が成膜室開口１０に臨む位置からロ
ードロック室開口２０に臨む位置へ移動するに伴って該
移動方向に対し角度θ傾斜した斜面において互いに気密
に接するように形成してある薄膜製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置用基板、
ＥＬ表示装置用基板、超電導部材の基体等の基体表面に
液晶素子用の膜、ＥＬ素子用の膜、超電導膜等、それぞ
れの用途に適した機能を有する薄膜を形成するための薄
膜製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような薄膜製造装置には種々のタイ
プのものがあるが、その一つに、成膜室と、基体の交換
を行うためのロードロック室とを連設し、新たな基体の
設置或いは基体の交換にあたって、前記ロードロック室
を基体のホルダを兼ねる弁体で成膜室から気密に隔絶
し、成膜時には、基体を支持した該弁体を成膜室に配置
するタイプのものが知られている。

【０００３】このタイプの薄膜製造装置の一例を図６を
参照して説明すると、成膜室１０の上部にロードロック
室２０が連設されている。成膜室１０内にはターゲット
４０が配置され、このターゲット４０に向けイオン源３
０からイオンビームが照射されるようになっている。ロ
ードロック室２０はその上端開口が扉１００によって開
閉される。成膜室１０は高真空ポンプＰＨにより所定の
真空度に真空引きすることができ、ロードロック室２０
は荒引き真空ポンプＰＬによって所定の真空度に真空引
きすることができる。

【０００４】成膜室１０とロードロック室２０の境目の
開口は弁体６０によって気密にシールすることができ
る。弁体６０はその上面に基体５０を支持するようにな
っており、基体支持部分の周囲にはロードロック室２０
下面の弁座２０１に気密に接し得るオーリング７０を備
えている。弁体６０は成膜室１０の下方に配置したエア
シリンダ９０の駆動により昇降するロッド９０１の上端
に支持されており、このロッド９０１が上昇することで
弁体上のオーリング７０がロードロック室の弁座２０１
に気密に接し、ロードロック室２０が成膜室１０に対し
気密に隔絶される。また、ロッド９０１を下降させるこ
とで、弁体上の基体５０を成膜室１０内の成膜位置に配
置し、ターゲット４０からのスパッタ粒子に曝すことが
できる。なお、ロッド９０１は成膜室１０の底壁１０１
を、この底壁外面とロッド９０１に渡し設けた伸縮ベロ
ーズタイプの気密シール装置８０によって気密に、且
つ、摺動自在に貫通している。

【０００５】この従来装置によると、当初、ロードロッ
ク室２０は弁体６０によって成膜室１０から気密に隔絶
され、この状態で成膜室１０内がポンプＰＨにより予め
定めた真空度に真空引きされる。一方、ロードロック室
２０においては扉１００が開かれ、弁体６０上に基体５
０が設置される。基体５０の設置後、扉１００は気密に
閉じられ、真空ポンプＰＬによってロードロック室２０
内が所定の真空度に荒引きされる。

【０００６】しかるのちエアシリンダ９０によりロッド
９０１が下降せしめられ、それによって基体５０が成膜
室１０内の成膜位置に配置されるとともに、成膜室１０
内がポンプＰＨで成膜真空度とされ、その後、イオン源
３０からのイオンビーム照射によりターゲット４０から
スパッタ粒子が発せられ、該スパッタ粒子により基体５
０表面に所望の薄膜が形成される。

【０００７】薄膜形成後はエアシリンダ９０によるロッ
ド９０１の上昇により基体５０が弁体６０ごと上昇せし
められ、弁体６０上面のオーリング７０がロードロック
室２０の弁座２０１に気密に接する。この状態で扉１０
０が開かれ、基体５０の交換が行われる。基体５０を交
換した後は、最初と同様ロードロック室２０内がポンプ
ＰＬにより所定真空度に荒引きされ、しかるのち基体５
０が弁体６０ごと成膜位置に配置される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来薄膜製造装置によると、基体５０を弁体６０上に設置
したり、基体５０を交換するとき、成膜の準備のため成
膜室１０内がポンプＰＨにより予め所定真空度に真空引
きされた状態でロードロック室２０の扉１００が開けら
れるため、弁体６０の上面に大気圧がかかり、それは例
えば直径が３０ｃｍの基体を支持する弁体の場合、８０
０ｋｇにもなる。この大気圧はそのまま弁体駆動系に加
わる。さらに、このような大気圧を受ける弁体の反りを
防止するため、弁体は厚くされて重くなっており、この
弁体重量も駆動系に加わる。さらに、この大気圧を受け
るため、弁体６０のオーリング７０は弁座２０１に強く
押しつけられるが、そのオーリングの締め付け反力も駆
動系に加わる。このように、エアシリンダ９０を含む弁
体の駆動系は、これら大気圧、弁体重量及びオーリング
の締め付け反力を全て支えなければならず、そのため駆
動系を高出力且つ頑丈な構造のものにしなければなら
ず、それだけ装置の大型化及びコスト高を招いていると
いう問題がある。

【０００９】そこで本発明は、成膜室と、基体の交換を
行うためのロードロック室とを連設し、基体のホルダを
兼ねる弁体でロードロック室を成膜室から気密に隔絶す
ることができるタイプの薄膜製造装置において、基体の
設置或いは交換にあたり、弁体の駆動系に大きな負担が
かからないようにし、それだけ全体を小型、安価に製作
できるようにした薄膜製造装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的に従
い、下端に開口を有する成膜室と、下端に開口及びその
周囲の弁座を有する、基体交換のための、前記成膜室の
隣りに横並べに連設した１又は２以上のロードロック室
と、隣り合う前記成膜室及びロードロック室を連通させ
る横方向に延びる弁移動路と、前記弁移動路に、前記成
膜室開口又はロードロック室開口に選択的に臨むことが
できるように横移動可能に設けられた基体ホルダを兼ね
る弁体と、前記弁体の駆動手段とを備え、前記ロードロ
ック室の弁座及び前記弁体の弁座当接部を、該弁体が前
記成膜室開口に臨む位置から該ロードロック室開口に臨
む位置へ横移動するに伴って、該移動方向に対し若干傾
斜した斜面において互いに気密に接するように形成して
あることを特徴とする薄膜製造装置を提供するものであ
る。

【００１１】

【作用】本発明薄膜製造装置によると、弁体はその駆動
手段により横移動され、成膜室に臨む位置又はロードロ
ック室に臨む位置に選択的に配置される。ロードロック
室に臨む位置に配置される弁体は、成膜室からの移動に
伴い、その弁座当接部が、弁体移動方向に対し若干傾斜
した斜面を境にしてロードロック室開口周囲の弁座に楔
打ち込み様に気密に接し、ロードロック室を成膜室から
気密に隔絶する。

【００１２】この状態で成膜室内は所定真空度に真空引
きされている一方、このロードロック室において弁体上
に基体が設置され、或いは弁体上の基体が交換され、し
かるのち、該ロードロック室内が所定真空度に真空引き
され、そのあと基体が弁体ごと成膜室に臨む位置に移動
配置され、そこで所定の薄膜が基体上に形成される。薄
膜形成後、基体は弁体ごと再びロードロック室側に移動
され、ここで新たな基体と交換される。

【００１３】前記弁体によるロードロック室開口の気密
閉塞は、弁体の横移動方向に対し若干傾斜した斜面を境
にして行われるので、弁体上面に加わる大気圧は、その
横方向分力のみが直接弁駆動手段に加わることになる。
また、弁体に加わる他の力もその横方向分力のみが弁体
駆動手段に加わるだけである。従って、弁体駆動手段は
比較的低出力でロードロック室開口を気密に閉じること
ができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１から図３は本発明の一実施例を示している。図
１は弁体でロードロック室を閉じた状態の概略断面を、
図２は弁体上の基体を成膜室に臨ませた状態の概略断面
を示している。図３は図１の矢印Ａ方向から見た弁体移
動機構を示している。

【００１５】この装置は、成膜室１とロードロック室２
を横並べに連設したものである。成膜室１は下端に開口
１０を備え、ロードロック室２も下端に開口２０を備え
ている。両室の下端開口１０、２０は水平方向に延びる
弁移動路３０によって互いに連通している。成膜室１中
にはターゲット４が設置され、このターゲットに向けイ
オン源３からイオンビームが照射されるようになってい
る。また、ターゲット４の下方には、丁度開口１０の位
置で、中央部を開口したマスク板１１が設置してある。
この成膜室１は高真空ポンプＰＨによって所定真空度に
真空引き可能である。

【００１６】ロードロック２はその上端開口が扉１０Ａ
によって開閉されるようになっており、扉１０Ａが閉じ
る部分には気密シール用のオーリング２１を設けてあ
る。このロードロック室２は荒引き真空ポンプＰＬによ
り所定の真空度に真空引き可能である。弁移動路３０に
は弁体６が設置されている。図３に示すように、この弁
体６は弁体支持台６１上に固定支持され、該支持台６１
は弁体移動路３０の長手方向に沿って水平に延びるリニ
アガイド６２に上方から外嵌しており、このガイドに沿
って水平方向に移動し、成膜室１の開口１０に臨む位置
又はロードロック室２の開口２０に臨む位置に選択的に
位置することができる。本例ではこのガイド６２は平板
レール形状のものであるが、スライドシャフト形状のも
の等を採用してもよい。

【００１７】弁体６には水平方向に延びるロッド９１が
連設され、このロッドは、成膜室１から弁移動路３０に
わたって延びる側壁１２を貫通し、エアシリンダ９に連
結されている。側壁１２の外面には伸縮自在のベローズ
タイプの気密シール装置８が設けられ、この装置はロッ
ド９１を囲繞してこれに連結されており、ロッド９１が
側壁１２を貫通する部分を気密にシールしている。

【００１８】ロードロック室２の開口２０の周囲には弁
座面２２が形成されており、この弁座面２２は成膜室１
から遠ざかる方向に下り傾斜するように水平方向に対し
角度θ（約３°〜１０°）だけ傾斜している。一方、弁
体６はその上面に基体５を設置する部分６３を備えてお
り、その周囲に弁座当接部６４を備えている。弁座当接
部６４はロードロック室の弁座面２２に対応するように
水平方向に対し角度θだけ傾斜している。また、この弁
座当接部６４は弁座面２２に気密に接するためのオーリ
ング７を含む。

【００１９】従って、弁体６が成膜室１に臨む位置から
ロードロック室２に臨む位置に動かされると、該弁体は
弁座面２２と、弁体を支持するリニアガイド６２との間
に楔状に打ち込まれる如き状態で進入し、弁体上のオー
リング７が弁座面２２に気密に接触し、且つ、基体設置
部分６３がロードロック室２に臨む。以上説明した薄膜
製造装置によると、弁体６は、当初、図１に示すよう
に、エアシリンダ９にてロードロック室２の開口２０を
気密に閉じる位置に配置され、この状態で成膜室１内が
真空ポンプＰＨにより所定真空度まで真空引きされる一
方、ロードロック室２においてその扉１０Ａが開かれ、
弁体６の基体設置部分６３に成膜すべき基体５が設置さ
れる。しかるのち扉１０Ａが閉じられ、荒引き真空ポン
プＰＬの運転によりロードロック室２内が所定真空度に
真空引きされる。その後、エアシリンダ９により弁体６
が成膜室１の開口１０に臨む位置まで動かされ、弁体上
の基体５がマスク１１の中央開口を介してターゲット４
に臨む。図２はこの状態を示している。

【００２０】かくして成膜室１内が真空ポンプＰＨの運
転にて所定の成膜真空度まで真空引きされ、イオン源３
からターゲット４にイオンビームが照射されることでタ
ーゲット４から発せられるスパッタ粒子が基体５表面に
付着し、そこに所定の薄膜が形成される。このとき、タ
ーゲット４から発せられるスパッタ粒子の一部はマスク
板１１に遮られ、弁体６の弁座当接部６４やそこのオー
リング７に付着堆積することが避けられる。

【００２１】所定の薄膜形成が終了すると、弁体６は再
びエアシリンダ９によりロードロック室２に臨む位置に
配置され、ここで弁体上のオーリング７がロードロック
室２の弁座面２２に気密に接する。かくして成膜室１内
が真空を維持されたままロードロック室２に接続された
弁Ｖが開かれてベント処理されたのち、扉１０Ａが開か
れる。こうして弁体６上の基体５の交換が行われ、交換
後は再び扉１０Ａが閉じられ、室２内が荒引き真空ポン
プＰＬによって所定の真空度に真空引きされたのち、新
たな基体５が弁体６ごと成膜室１の方へ動かされ、そこ
で薄膜を形成される。このようにして順次繰り返し基体
５上に薄膜が形成されていく。

【００２２】以上説明した工程中、弁体６がロードロッ
ク室２を成膜室１から気密に隔絶するように閉じている
状態のとき（図１参照）、該室の扉１０Ａを開けると、
弁体６上面に大気圧Ｐ１が加わるが、この大気圧はその
全てがエアシリンダ９側に加わるのではなく、弁座面の
傾斜角度θに対応する水平分力Ｐ３＝Ｐ１ｓｉｎθのみ
がエアシリンダ９側に加わるだけである。垂直分力Ｐ２
はリニアガイド６２に加わる。また、オーリング７の締
め付け反力もその水平分力のみがエアシリンダ９側に加
わるだけである。さらに、弁体６、その支持台６１等の
重量はこれがエアシリンダ９に直接加わることはない。

【００２３】従って弁体６をロードロック室２を閉じる
位置に維持するためのエアシリンダ９の出力は比較的低
出力で足り、それだけ該シリンダを小型、安価なもので
済ますことができ、延いては薄膜製造装置全体の小型化
及び低価格化を実現できる。また、弁体６は平坦な弁体
支持台６１によって支持されるので、大気圧によって反
る恐れがなく、比較的軽量に製作することができる。ま
た弁体６やその支持台６１の重量は弁移動路３０に設け
たリニアガイド６２に支持されている。従って、支持台
６１とガイド６２の摩擦係数μを小さく選択することで
弁体移動のためのエアシリンダ９の負荷を少なくでき、
この点でもエアシリンダ９は従来の弁体駆動シリンダに
比べ低出力で足り、駆動系の省力化、小型化に寄与す
る。

【００２４】次に図４及び図５に基づいて本発明の他の
実施例について説明する。本実施例は成膜室１に横並び
に連設されるロードロック室２が前記実施例におけるよ
うに一つではなく、成膜室１の左右に対称的に二つ連設
されている点及び二つのロードロック室を設けたことに
対応して弁体６が二つ設けられている点を除けば前述の
実施例と実質上同構造のものである。図中、図１から図
３に示す実施例におけると実質上同一構造、作用の部品
については図１〜図３において使用した符号と同じ参照
符号を付してある。

【００２５】この装置における二つの弁体６は一体的に
連設されており、これに伴ってこれら弁体６、６を支持
する弁体支持台６１０も大きく形成されており、支持台
６１０が走行するためのリニアガイド６２０も長く形成
されている。また、弁移動路３００も長く形成されてい
る。弁体駆動用エアシリンダ９は一方のロードロック室
外に配置され、これに連設された弁体駆動ロッド９１は
この室の壁を貫通している。なお、成膜室１の下端開口
には基体５がターゲット４に臨むための中央開口を設け
たマスク板１１０が設けてある。

【００２６】この実施例によると、各弁体６には基体５
を載置することができるようになっているが、一方の弁
体が成膜室１に臨む位置に配置されるとき、他方の弁体
はそれに対応するロードロック室２の下端開口２０を気
密に閉じる。図４に示す状態では、左側の弁体６が成膜
室１に臨む位置に配置され、該弁体上の基体５に薄膜形
成が行われる一方、右側の弁体６が右側のロードロック
室２を気密に閉じ、このロードロック室において弁体６
に対し基体５の設置或いは基体５の交換を行える。ま
た、図５に示す状態では、右側の弁体６が成膜室１に臨
み、該弁体上の基体５に薄膜形成が行われる一方、左側
の弁体６がこれに対応する左側のロードロック室２を気
密に閉じ、このロードロック室で左側弁体６に対し基体
５を設置したり、該弁体上の基体５を交換することがで
きる。

【００２７】各ロードロック室に接続した荒引き真空ポ
ンプＰＬ及びベント用弁Ｖ並びに成膜室１に接続した高
真空ポンプＰＨの動作のタイミングは前述の実施例と同
様である。この装置によると、成膜中にいずれかのロー
ドロック室で基体交換を行えるので、高スループットが
得られ、量産に適する。なお、前記実施例では、成膜手
段としてイオン源３とターゲット４を用いているが、必
要に応じ、他の成膜手段を採用してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、成
膜室と、基体の交換を行うためのロードロック室とを連
設し、基体のホルダを兼ねる弁体でロードロック室を成
膜室から気密に隔絶するように閉じることができるタイ
プの薄膜製造装置において、基体の設置或いは交換にあ
たり、弁体の駆動系に大きな負担がかからないように
し、それだけ全体を小型、安価に製作できるようにした
薄膜製造装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略断面図であり、ロード
ロック室を弁体で閉じている状態を示すものである。

【図２】図１に示す装置の同じく概略断面図であり、弁
体が成膜室に臨んでいる状態を示すものである。

【図３】弁体の移動機構を図１中の矢印Ａ方向から見て
示す図である。

【図４】本発明の他の実施例の概略断面を示すもので、
右側の弁体が右側のロードロック室を閉じている状態を
示すものである。

【図５】図４に示す装置の同じく概略断面図であり、左
側の弁体が左側のロードロック室を閉じている状態を示
すものである。

【図６】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１ 成膜室 １０ 開口 ２ ロードロック室 ２０ 開口 ２２ 弁座面 ３ イオン源 ４ ターゲット ５ 基体 ３０、３００ 弁移動路 ６ 弁体 ６１、６１０ 弁体支持台 ６２、６２０ リニアガイド ６３ 基体設置部分 ６４ 弁座当接部 ７ オーリング ８ 気密シール用ベローズ ９ エアシリンダ ９１ ロッド ＰＨ 高真空ポンプ ＰＬ 荒引き真空ポンプ Ｖ ベント用弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下端に開口を有する成膜室と、 下端に開口及びその周囲の弁座を有する、基体交換のた
   めの、前記成膜室の隣りに横並べに連設した１又は２以
   上のロードロック室と、 隣り合う前記成膜室及びロードロック室を連通させる横
   方向に延びる弁移動路と、 前記弁移動路に、前記成膜室開口又はロードロック室開
   口に選択的に臨むことができるように横移動可能に設け
   られた基体ホルダを兼ねる弁体と、 前記弁体の駆動手段とを備え、 前記ロードロック室の弁座及び前記弁体の弁座当接部
   を、該弁体が前記成膜室開口に臨む位置から該ロードロ
   ック室開口に臨む位置へ横移動するに伴って、該移動方
   向に対し若干傾斜した斜面において互いに気密に接する
   ように形成してあることを特徴とする薄膜製造装置。