JPH059641Y2

JPH059641Y2 -

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Publication number: JPH059641Y2
Application number: JP4333486U
Authority: JP
Priority date: 1986-03-24
Filing date: 1986-03-24
Publication date: 1993-03-10
Anticipated expiration: 2001-03-24
Also published as: JPS62153556U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、基板などのワークに、主にプラズ
マCVDによつて少なくとも２層以上の薄膜を形
成する場合の真空装置における試料のサンプリン
グ装置に関する。

〔従来の技術〕

ガラスまたはステンレススチールからなる基板
（以下、ワークと称する）の表面に、たとえばプ
ラズマCVD法により互いに成分が相違する薄層
を少なくとも２層以上形成することを要する場合
には、真空装置、すなわちプラズマCVD装置を
前記成膜層数に対応する数だけ併設して、それぞ
れのプラズマCVD装置においてワークをバツチ
方式で同時にそれぞれ処理することにより生産性
を高めることが行なわれていた。この種の真空装
置における成膜処理にあつては、各層の成膜工程
終了の都度ワークが外部に一旦取り出されるの
で、サンプル用基板（以下サンプルと称する）を
ワークとともに基板ホルダーに載置し成膜処理を
行なうようにすれば、試料のサンプリング装置が
なくともテストに必要なサンプルを入手できる。
しかし、前記した従来の真空装置を併設する生産
方式は設備費が嵩むとともに、各工程毎にたとえ
ば10−⁴Torr程度の真空状態を造り出してから、
それぞれ所定のプラズマCVD処理を行なうこと
となるので、前記した真空状態の造出に要する時
間が成膜用に要する時間に加算されるので、生産
性を上げるには限界があつた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

従来の真空装置の併設によつた、ワークの表面
における少なくとも２層以上の薄層を形成する手
段は、とくにテスト試料を入手するのに必要な試
料のサンプリング装置を設けなくてもよいという
利点がある反面、生産面において前記した問題点
をかかえている。

このような生産面の問題点を解決するには、真
空装置を、主としてワークの搬送を行なわせる、
搬送手段が組み込まれた回廊状の搬送用真空チヤ
ンバーと、この共通の搬送用真空チヤンバーに
別々の真空仕切弁を介して並列的に接続された、
第１、第２、第３、…の成膜用真空チヤンバーと
によつて構成すればよい。この種の複合的な真空
装置においては、個々の成膜用真空チヤンバーと
前記搬送用真空チヤンバーとの間でワークを受け
渡しするため、前記搬送手段と切換え的に接続可
能な補助搬送手段が各成膜用真空チヤンバーにそ
れぞれ設けられていることはいうまでもない。

このような複合的な真空装置においては、真空
仕切弁を適宜開閉することによつて、個々の成膜
用真空チヤンバーをそれぞれ所定の真空状態に短
時間に復元することができ、バツチ方式ではある
が、その生産性を、連続方式でのそれに近付け得
る。

しかし、このように真空装置を複合的に構成す
るとワークを大気圧下の外部に取り出すのは最終
成膜処理が終了した時点となることから、各成膜
段階でのサンプルを得るには、サンプリングを真
空状態で行なうことができる試料のサンプリング
装置が要望される。

この考案は、ワークの表面に多層膜を成膜する
ための複数の成膜用真空チヤンバーと、これらの
各成膜用真空チヤンバーが真空仕切弁を介して一
側部に並列的に接続される搬送用真空チヤンバー
とからなる複合的な真空装置において、各成膜段
階でのサンプルを、ワークの多層成膜工程間に真
空を保持しながら採取することができる、真空装
置における試料のサンプリング装置を提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は、前記した課題を解決するための技
術的手段として、真空装置における試料のサンプ
リング装置をつぎのように構成した。すなわち、
板状のワークに多層膜を形成するための複数個列
設された成膜用真空チヤンバーと、これら各成膜
用真空チヤンバーとそれぞれ真空仕切弁を介して
接続する搬送用真空チヤンバーと、板状のワーク
およびサンプルを皿状のホルダーを介して装着す
る穴部が穿設されたカートと、このカートを、前
記搬送用真空チヤンバーと前記各成膜用真空チヤ
ンバーとの間で、方向変換しながら受け渡しする
ため、前記搬送用真空チヤンバー内の前記真空仕
切弁との対応位置に配設された回転テーブル装
置、および長手方向に設けられた搬送手段、なら
びに前記成膜用真空チヤンバーごとにその長手方
向に配設された補助搬送手段と、前記搬送用真空
チヤンバーの開口に近接して位置する前記回転テ
ーブル装置上に載置された前記カートからサンプ
ルをホルダーとともに取り出して持ち上げる昇降
用テーブルを備えたサンプル持上げ装置と、この
サンプル持上げ装置の近傍上方の天板に固定した
堅型軸受に、少なくとも２本の保持軸を回動自在
に支持させるとともに、これら各保持軸の下端部
に、前記サンプル昇降用テーブルを通り抜けさせ
る空間域を内側に有する保持枠体を前記カートの
搬送面より上方において、かつ互いの高さを相違
させて水平にそれぞれ固設し、さらにこれら保持
枠体を前記昇降用テーブルの中心に相当するサン
プル受け渡し位置と待機位置との間でそれぞれ往
復動自在とし、サンプル受け渡し位置において前
記昇降用テーブルから前記保持枠体へサンプルを
移載するとともにその移載されたサンプルを待機
位置において保持するサンプルホールド装置とに
よつて構成されている。

〔作用〕この考案にかかる真空装置における試料のサン
プリング装置は上記の通り構成されているので、
つぎのように作用する。すなわち、ワーク、サン
プルがホルダーを介して装着されたカートを、回
転テーブル装置、補助搬送手段によつて搬送用真
空チヤンバーの開口に近い成膜用真空チヤンバー
内に装填する。一方カートに装着されたのとは別
なサンプルをホルダーに収め、下段の保持枠体に
載置しておく。搬送用真空チヤンバーは、成膜用
真空チヤンバーと同程度の排気済であるので、前
記成膜用チヤンバーにおける第１層の成膜が終了
すると、真空仕切弁が全開され、補助搬送手段に
よりカートが搬送用真空チヤンバーの開口近傍の
回転テーブル上に押し出される。この回転テーブ
ル上に押し出されたカートを回転テーブルにより
方向変換すると、カート上のサンプルがサンプル
持上げ装置のサンプル昇降テーブルの直上に位置
する。

一方、保持枠体はいずれも待機位置に移動させ
ておく、サンプル昇降テーブルを上昇させるとサ
ンプルがホルダーとともに取り出され、保持枠体
より高い上昇位置に保持される。

つぎに空の保持枠体を待機位置からサンプル受
け渡し位置に回動させてから、サンプル昇降テー
ブルを降下させると、サンプルが保持枠体に預け
られるので、これを待機位置でホールドしてお
く。一方、サンプルが取り出されたカートの空所
には、もう一方の保持枠体に予め載置されていた
サンプルが前記とは逆順の動作によりカートに装
着されることとなる。具体的には、保持枠体の
サンプル受け渡し位置への回転昇降テーブル上
昇（サンプルとホルダーが昇降テーブルに預けら
れる）保持枠体が待機位置への逆回転昇降テ
ーブル下降（サンプルとホルダーがカートに装着
される）〔実施例〕以下、この考案の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

第１図はこの考案にかかる実施例装置が組み込
まれた、真空装置全体の外形平面図であり、第２
図はその外形側面図である。

この複合的な真空装置は、ワークの表面に多層
（この実施例では３層）膜を形成するための成膜
用真空チヤンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、これら各
成膜用真空チヤンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃが真空仕
切弁２を介してそれぞれ並列的に接続された共通
の搬送用真空チヤンバー３とから構成されてい
る。

成膜用真空チヤンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、そ
れぞれが排気用真空弁（図示せず）を介して、い
ずれも図示されていないコールドトラツプ＋油拡
散ポンプ、またはターボ分子ポンプと油回転真空
ポンプなどからなる高真空排気系と接続されてい
て、真空仕切弁２を閉じて室内を排気すれば各チ
ヤンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、10−⁵Torr程度の
真空状態に保つことができるようにされている。

各真空チヤンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃには、プラ
ズマCVD処理によつてそれぞれ異なつた成分か
らなる薄層をワークの表面に形成させるのに必要
な別々の反応ガスの導入部ならびに反応ガスの導
出部（いずれも図示せず）が各チヤンバーの内壁
面の所定の位置に設けられており、前記導出部
は、図示されていない反応ガス排気系に接続さ
れ、成膜反応時に生じる余分な反応ガスおよびそ
れからのガス状もしくは微粉状生成物が各チヤン
バー１Ａ，１Ｂ，１Ｃからそれぞれ排出され、各
真空チヤンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ内における前記
各反応ガスの分圧ならびに流速が規制されるよう
になつている。ただし、これら反応ガス排気系の
作動は前記高真空排気系の作動停止間に、前記排
気用真空弁をいずれも閉塞した状態で行なわれ
る。

搬送用真空チヤンバー３は、前記した成膜用真
空チヤンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃに対してワークを
真空状態を保ちながらそれぞれ出し入れするため
に設けられた回廊状の搬送室であり、製作の都合
上、気密を保つて互いにフランジ結合された３個
のやや扁平な筐体からなる。そして片側（図では
左側）の開口部には、手動開閉扉４が設けられ、
右端近傍の底面には、前記とは別の低真空排気系
（図示せず）に接続される排気管（図示せず）が
取り付けられている。

ところで、ワークならびにサンプルは、第３図
に平面図を示したカート６に装着されて、第１図
および第２図に矢印で示したカート６の中心点の
移動軌跡に対応する搬送ラインに沿つて搬送用真
空チヤンバー３と成膜用真空チヤンバー１Ａ，１
Ｂ，１Ｃとの間を順次間欠的に往復動させられ、
成膜用真空チヤンバー１Ｃで、第３層目の成膜が
終了すると、搬送用真空チヤンバー３内を成膜用
真空チヤンバー１Ａとの対向位置まで矢印に沿つ
て一気に戻すようにされている。そのために用い
られるカート６の構成について説明する。なお、
搬送用真空チヤンバー３に設けられた搬送手段と
各成膜用真空チヤンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃにそれ
ぞれ設けられた補助搬送手段の構成については本
考案と直接関係がないので割愛する。

カート６は、第３図に見られる通りホルダー形
状に対応した角穴が穿設され、この角穴の縁部
が、−断面を矢印方向に見た第４図に示すよ
うに凹部が形成された台板７に、その長手の外縁
に沿つて四対の移動用ローラ８が取り付けられて
いるものである。移動用ローラ８は第５図、第６
図に示す通りローラ９が支軸１０に回転自在に取
り付けられ、この支軸１０が螺合により片持ち式
に固定された取付けブロツク１１を介して台板７
の縁部裏面に固定されている。

そしてサンプルS₁は、これを収容するパレツト
状の凹部が形成されたホルダー１３を介して台板
７の前記凹部付き角穴に収められてカート６に装
着される。このようにされているのは、ワークＷ
の材質がガラスである場合に対処するための外
に、ホルダーに形成された凹部を模様替えするだ
けで同じカート６に種々のサイズ、形状のサンプ
ルS₁、を装着し得るからである。第３図のサンプ
ル収納部S₁以外には、サンプル以外のワークが置
かれる構造になつているが、詳細は割愛する。カ
ート６は矢印側を前方にして、搬送用真空チヤン
バー３の手動開閉扉４を備えた開口から室内に送
り込まれるのであるが、その際に搬送手段のフツ
ク部を係止するための把手１５が隅部に設けられ
ている。

つぎに、この考案にかかる、たとえばCVD処
理により成膜された試料のサンプリング装置の構
成について説明する。このサンプリング装置は、
カート６からサンプルS₁を持ち上げるサンプル持
上げ装置４０と、このサンプル持上げ装置４０に
よつて、カート６から取り出されたサンプルS₁を
受け取り、待機位置に保持しておくためのサンプ
ルホールド装置５０とから構成されている。

第７図は、サンプル持上げ装置の側断面図であ
る。このサンプル持上げ装置４０が装着されるの
は、搬送用真空チヤンバー３の開口近傍に底板４
１で、第１図にはその装着位置を角形テーブル４
２により示してある。この角形テーブル４２は、
支持ロツド４３の上端部に同心に固定され、この
支持ロツド４３が、前記底板４１に取り付けられ
た真空封止軸受部４４に摺動自在に支持されてい
る。そして、真空封止軸受部４４には、支持パイ
プ４５が同心に溶接で結合されて吊り下げられて
おり、この下端部には、リニヤヘツド４６が連結
されている。そして、このリニヤヘツド４６の作
動ロツド４７に、角形テーブル４２の支持ロツド
４３が、上下部を水平に切り欠いた、菱形状ブロ
ツクの軸継手４８を介して接続されている。

この継手４８の傾斜面は、支持パイプ４５に、
上下２箇所で取り付けられたリミツトスイツチ４
９，４９′のローラを押し上げる作動体として作
用する。

第８図はサンプルホールド装置の平面図、第９
図はその−断面を矢印方向に見た側断面図で
ある。このサンプルホールド装置５０が装着され
るのは、搬送用真空チヤンバー３の開口近傍の天
板（または蓋板）５１で、第１図にはその装着位
置が示されている。

搬送用真空チヤンバー３の天板５１に真空封止
軸受ブロツク５２が取り付けられ、この軸受ブロ
ツク５２に、その中心の対称位置にて制動用鍔部
を上部に備えた保持軸５３，５４が回動自在に支
持されている。これら保持軸５３，５４には、そ
れぞれ下端部にリブで補強した水平腕部が片持ち
式に固定され、さらに、これら水平腕部に、保持
枠体５５，５６がそれぞれ水平に固定されてい
る。そして、保持枠体５５，５６が回動時に互い
に干渉しないように、保持軸５４を保持軸５３よ
り長くし、上下２段に設けられている。

保持枠体５５，５６はサイズが同じで、いずれ
も角形テーブル４２を上下方向に通り抜けさせる
空間域を内側に有するとともに、サンプルS₁のホ
ルダー１３を収めることができるよう角形に成形
されたフランジからなる。そしてこれらのフラン
ジが一部を切り欠いてあるのは、作動時に角形テ
ーブル４２の支持ロツド４３との干渉を避けるた
めである。

保持軸５３，５４は、それぞれ上端部に固定さ
れた水平リンク５７，５８を介して複動形エアシ
リンダ５９，５９′のそれぞれ作動ロツドにピン
連接されている。

保持軸５３，５４は、前記した制動用鍔部が、
これを挾んで上下に配設された制動板と接触する
ことにより制動トルクが生じ、保持軸５３，５４
の回動角速度を抑えるようにされている。前記制
動板の押圧力を、圧縮コイルばねの締付け程度で
調節して前記制動トルクをコントロールできるよ
うにされているが、複動形エアシリンダ５９，５
９′にスピードコントローラ付きのものを用いる
ことにすれば、前記した制動用部材は不要とな
る。しかし、保持軸５３，５４の軸方向の位置を
一定に規制するため、スラストカラーを制動用鍔
部の代りに設けておくことが望ましい。

つぎにこの考案にかかる試料のサンプリング装
置の動作を前記した実施例について説明する。

サンプル以外のワークおよびサンプルS₁がホル
ダー１３を介してそれぞれ装着されたカート６
を、前記した回転テーブル装置、補助搬送手段に
よつて成膜用真空チヤンバー１Ａ内に装填する。
この装填に先立つて、成膜用真空チヤンバー１
Ａ，１Ｂ，１Ｃはいずれも真空仕切弁２を全閉し
た上で排気を開始する。一方、手動開閉弁４が開
かれ、大気圧状態におかれている搬送用真空チヤ
ンバー３においては、前記したカート６が回転テ
ーブル装置のテーブル上に載せられると同時に、
カート６に装着されたのとは別なサンプルS₁をホ
ルダー１３に収めて、下段の保持枠体５６に載置
し、手動開閉扉４を密閉し、搬送用真空チヤンバ
ー３の真空排気を成膜用真空チヤンバー１Ａと同
程度に行なう。

成膜用真空チヤンバー１Ａ内に装填されたワー
ク、サンプルS₁のCVD処理による成膜用作用に
ついては説明を省略する。成膜用真空チヤンバー
１Ａにおける第１層の成膜が終了すると、真空仕
切弁２が全開され、前記した補助搬送手段によつ
てカート６が搬送用真空チヤンバー３の回転テー
ブル装置の前記テーブル上に押し出される。この
回転テーブル上に押し出されたカート６は、回転
テーブルを上方から見て時計方向に丁度90°回転
させ、第３図に示した状態で保持される。この状
態にカート６が置かれると、このカート６上のサ
ンプルS₁の中心位置と、搬送用真空チヤンバー３
の底面から突き出しているサンプル持上げ装置４
０の角形テーブル４２の中心位置とが同一鉛直線
にあるようにされている。

一方、サンプルホールド装置５０の保持枠体５
５は、複動形エアシリンダ５９を、作動ロツドが
押し出されるように作動させ、リンク５７を介し
て保持軸５３を回動軸とし、上方から見て反時計
方向に90°回動させることによつて、第８図に二
点鎖線で示した待機位置に移動させておく。

さて、リニヤヘツド４６を作動させると、角形
テーブル４２が上昇し、第９図に二点鎖線で示し
たＹ−Ｙ面（カート６の上面に相当する）に到達
すると、サンプルS₁がホルダー１３とともにカー
ト６から取り出される。この場合、角形テーブル
４２は回転テーブル装置とは干渉しないような構
造になつている。角形テーブル４２が引き続いて
上昇し、保持枠体５５の占める高さを若干越える
と、リミツトスイツチ４９が作動するので、第９
図に二点鎖線で示した上方側の位置にホルダー１
３に収められたサンプルS₁載せて保持される。

ついで、複動形エアシリンダ５９を、作動ロツ
ドを引き込ませるように作動させると、前記した
と反対の動作が行なわれ、保持枠体５５が、切欠
けがあるので角形テーブル４２の保持軸４３と干
渉せずに、第８図に実線で示した位置、すなわ
ち、角形テーブル４２の直下に位置する。したが
つて、再びリニヤヘツド４６を、角形テーブル４
２が降下するように作動させると、前記保持枠体
５５に、ホルダー１３に収められたサンプルS₁が
預けられる。このサンプルS₁が預けられた保持枠
体５５は、複動形エアシリンダを再び作動ロツド
を押し出すように作動させて、前記した待機位置
に移動させておく。

このようにして成膜用真空チヤンバー１Ａで第
１層の成膜がなされたサンプルS₁が取り出され、
搬送用真空チヤンバー３内に真空状態で保持され
る。

サンプルS₁がホルダー１３とともに取り出され
たカート６の空所には、つぎの各動作がシーケン
ス的に行なわれることにより、保持枠体５６に予
め載置されていた、別のサンプルS₁がホルダー１
３とともに装着される。すなわち、複動エアシリ
ンダ５９′の作動による、保持枠体５６の上方か
ら見て時計方向の90°回動、リニヤヘツド４６の
作動による、角形テーブル４２の上昇ならびにこ
の上昇過程でのサンプルS₁、ホルダー１３の受け
渡し、複動シリンダ５９′の作動による保持枠体
５６の上方から見て反時計方向の90°回動および
リニヤヘツド４６の作動による、角形テーブル４
２の下降ならびにこの下降過程でのサンプルS₁、
ホルダー１３のカート６への装着である。

これらの動作はシーケンス動作として集中制御
装置により容易に自動的に行なわせることができ
る。

ついで、サンプルS₁が補充されたカート６が成
膜用真空チヤンバー１Ｂにおいて、第２層の成
膜、成膜用真空チヤンバー１Ｃにおいて第３層の
成膜がなされる。

したがつて、サンプルS₁で第１層の成膜試料を
得、補充したサンプルS₁で（第２層＋第３層）の
成膜試料を得ることができる。

また、サンプルS₁の補充を第２層の成膜後に行
なうことにすれば、最初のサンプルS₁で（第１層
＋第２層）の成膜試料、補充したサンプルS₁では
第３層の成膜試料を得ることもできる。いずれの
場合にも、サンプル以外のワーク（基板）には
（第１層＋第２層＋第３層）の成膜試料が得られ
る。そしてこれらのサンプルはすべてワークの多
層成膜完了時に外部に取り出される。

なお、この実施例装置においては、サンプルホ
ールド装置５０の保持枠体５５，５６が２段とさ
れている場合であるが、サンプリングを４個以上
要するのであれば、保持枠体を３段以上に設ける
ようにすればよい。

〔効果〕

この考案にかかる真空装置における試料のサン
プリング装置においては、複数の成膜用真空チヤ
ンバーと、これら各成膜用真空チヤンバーが真空
仕切弁を介してそれぞれ並列的に接続された共通
の搬送用真空チヤンバーとからなる複合的な真空
装置を使用し、ワークに対する多層成膜をバツチ
方式ながらその生産性をできるだけ高めるのに何
ら支障を与えることなく、各成膜段階でのサンプ
ルを真空を保持したまま、採取することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案にかかる１実施例である真
空装置における試料のサンプリング装置が組み込
まれた真空装置全体の概念外形平面図、第２図は
その概念外形側面図、第３図はカートの平面図、
第４図はその−断面を矢印方向に見た部分断
面図、第５図は移動用ローラの一部断面で示した
平面図、第６図はその外形側面図、第７図はサン
プル持上げ装置の側断面図、第８図はサンプルホ
ールド装置の平面図、第９図はその−断面を
矢印方向に見た側断面図である。１Ａ，１Ｂ，１Ｃ……成膜用真空チヤンバー、
２……真空仕切弁、３……搬送用真空チヤンバ
ー、６……カート、７……台板、１３……ホルダ
ー、１５……把手、４０……サンプル持上げ装
置、４１……搬送用真空チヤンバーの底板、４２
……サンプル昇降用テーブル（角形テーブル）、
４４……真空封止軸受部、４６……リニヤヘツ
ド、５０……サンプルホールド装置、５１……搬
送用真空チヤンバーの天板、５２……真空封止軸
受ブロツク、５３，５４……保持軸、５５，５６
……保持枠体、S₁……サンプル（サンプル基板）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

板状のワークに多層膜を形成するための複数個
列設された成膜用真空チヤンバーと、これら各成
膜用真空チヤンバーとそれぞれ真空仕切弁を介し
て接続する搬送用真空チヤンバーと、板状のワー
クおよびサンプルを皿状のホルダーを介して装着
する穴部が穿設されたカートと、このカートを、
前記搬送用真空チヤンバーと前記各成膜用真空チ
ヤンバーとの間で、方向変換しながら受け渡しす
るため、前記搬送用真空チヤンバー内の前記真空
仕切弁との対応位置に配設された回転テーブル装
置、および長手方向に設けられた搬送手段、なら
びに前記成膜用真空チヤンバーごとにその長手方
向に配設された補助搬送手段と、前記搬送用真空
チヤンバーの開口に近接して位置する前記回転テ
ーブル装置上に載置された前記カートからサンプ
ルをホルダーとともに取り出して持ち上げる昇降
用テーブルを備えたサンプル持上げ装置と、この
サンプル持上げ装置の近傍上方の天板に固定した
堅型軸受に、少なくとも２本の保持軸を回動自在
に支持させるとともに、これら各保持軸の下端部
に、前記サンプル昇降用テーブルを通り抜けさせ
る空間域を内側に有する保持枠体を前記カートの
搬送面より上方において、かつ互いの高さを相違
させて水平にそれぞれ固設し、さらにこれら保持
枠体を前記昇降用テーブルの中心に相当するサン
プル受け渡し位置と待機位置との間でそれぞれ往
復動自在とし、サンプル受け渡し位置において前
記昇降用テーブルから前記保持枠体へサンプルを
移載するとともにその移載されたサンプルを待機
位置において保持するサンプルホールド装置とを
備えてなる真空装置における試料のサンプリング
装置。