JPH0610679Y2

JPH0610679Y2 - 連続インライン式成膜装置

Info

Publication number: JPH0610679Y2
Application number: JP16939788U
Authority: JP
Inventors: 博高宮; 正義今村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1994-03-16
Anticipated expiration: 2003-12-29
Also published as: JPH0291340U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、基板上に膜形成を行うための成膜装置に関
し、特に加熱室、反応室及び冷却室が連続して配置され
た連続インライン式成膜装置に関する。

〔従来の技術〕

スパッタリングやプラズマＣＶＤ等の成膜装置におい
て、処理能力を高めるために多室型のインライン方式が
採用されている。この多室型のインライン方式では、入
口加熱室、成膜を行う反応室、出口冷却室等の各室が連
続して設けられている。

そして、基板カートに装着された基板が、外部から加熱
室に挿入されると、加熱室のヒータがオンされ、数百度
まで加熱される。この加熱室で所定温度に加熱された基
板及び基板カートは、反応室内に搬送され、プラズマＣ
ＶＤ法等により成膜が行われる。この成膜が終了する
と、基板は基板カートとともに冷却室に搬送され、ここ
で１００℃程度に冷却されて外部に取り出される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

前記のような従来の連続インライン式成膜装置では、加
熱室及び冷却室において、基板を基板カートに取り付け
たまま加熱、冷却を行っており、加熱及び冷却に長時間
を要する。したがって、処理能力が低く、さらには多数
の真空室を必要とする等の問題がある。すなわち、通常
この種の装置では、基板カートが全体のサイクルを一定
のタクトタイムで移動するように構成される。しかし、
例えばある室から隣接する室に移るタクトタイムが２０
分であるとき、加熱または冷却に４０分かかるとする
と、装置のために加熱室または冷却室を２つ設けなけれ
ばならない。したがって、たとえ成膜速度を高めること
ができたとしても、そのために加熱室及び冷却室を複数
設けて、多段階で加熱及び冷却を行わなければならない
という問題があった。

この考案の目的は、基板の加熱、冷却時における熱及び
時間のロスをなくして、処理能力が高く、生産性の高い
連続インライン式成膜装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案に係る連続インライン式成膜装置は、基板の加
熱を行う加熱室と、基板表面に膜形成を行う反応室と、
基板の冷却を行う冷却室とが連続して配置された成膜装
置である。そしてこの成膜装置は、少なくとも加熱室及
び反応室の各室に設けられ、基板を隣接する室間で搬送
する基板搬送カートと、加熱室、反応室及び冷却室の各
室に設けられ、基板搬送カートに基板を着脱するための
基板着脱機構と、基板搬送制御手段とを備えている。

そして前記基板搬送制御手段は、外部から加熱室へ挿入
された基板を加熱室用基板搬送カートに取り付け、加熱
室で加熱された基板を加熱室用基板搬送カートから反応
室用基板搬送カートに移替え、また、成膜を終了した基
板を、反応室用基板搬送カートにより冷却室に搬送して
基板のみが冷却室に保持されるよう各室の基板搬送カー
トと基板着脱機構とを制御する。

〔作用〕

この考案においては、基板搬送カートが少なくとも加熱
室及び反応室にそれぞれ専用で設けられている。加熱室
用の基板搬送カートは、加熱室のヒータで常に所定の温
度に加熱されている。そして、外部からは基板のみが加
熱室用の基板搬送カートに装着され、ヒータで所定の温
度に加熱される。このとき、基板搬送カートはすでに所
定の温度に加熱されているので、基板のみを所定の温度
に加熱すればよく、熱容量が小さいので加熱時間は短時
間となる。

加熱が終了すれば、加熱室用の基板搬送カートが反応室
内に移動し、基板を反応室用基板搬送カートに移替え
る。加熱室用の基板搬送カートは、その後加熱室内に戻
る。反応室内では、反応室用基板搬送カートによって所
定の位置に基板が搬送される。ここで、反応室用の基板
搬送カートは、反応室内のヒータで適当な温度に加熱さ
れている。したがって、成膜時の温度まで加熱する際
も、基板のみをその温度まで加熱すればよく、加熱を含
めた成膜時間が短時間となる。

次に成膜が終了すると、反応室用の基板搬送カートによ
って前記基板は冷却室内に搬送される。冷却室内では反
応室用の基板搬送カートから基板着脱機構によって基板
のみを取り外す。反応室用の基板搬送カートは、この後
反応室内に戻る。そして、基板のみが冷却室において１
００℃程度まで冷却され、冷却後外部に取り出される。

これにより加熱時及び冷却時において、基板のみを所定
の温度まで加熱または冷却すればよく、加熱時間及び冷
却時間が短縮され、スループットが向上する。

〔実施例〕

第１図は本考案の一実施例による連続インライン式成膜
装置の概略構成を示している。本成膜装置は、主に基板
１の加熱を行う加熱室２と、基板１表面にプラズマＣＶ
Ｄによって膜形成を行う反応室３と基板１の冷却を行う
冷却室４とが連続して配置されている。加熱室２の入口
部（図示左側）には、入口弁５が設けられている。ま
た、冷却室４の出口部（図示右側）には、出口弁６が設
けられている。さらに、各室の間には、の仕切り弁７，
８が設けられている。加熱室２、反応室３及び冷却室４
には、各室を大気状態とするためのＮ₂パージライン
９，１０，１１が接続されている。また、各室２，３，
４には、各室を所定の真空圧するための真空排気系１
２，１３，１４が接続されている。

加熱室２内部には、基板加熱用ヒータ１５が設けられて
いる。また、この加熱室２と反応室３との間で基板１を
搬送するための加熱室基板カート１６が設けられてい
る。この基板カート１６は、図示しないローラ等で構成
される搬送機構によって搬送可能となっている。さら
に、加熱室２内の図示左側下方には、外部から搬入され
た基板１を基板カート１６に着脱するための基板着脱装
置１７が設けられている。この基板着脱装置１７は、後
述するように、加熱室２の底部に昇降自在で、かつ回転
自在に支持されている。

反応室３内にも前記加熱室２と同様に、ヒータ１８、反
応室基板カート１９、及び基板着脱装置２０が設けられ
ている。基板カート１９及び基板着脱装置２０は、加熱
室２内のものとほぼ同様であり、反応室用基板カート１
９は、反応室３内と冷却室４との間で基板１の搬送を行
うものである。また、この反応室３内には、ヒータ１８
と対向して放電を行わせるための対向電極２１が設けら
れている。対向電極２１には、高周波電源２２が接続さ
れている。さらにこの反応室３には、反応ガスを導入す
るための反応ガスライン２３が接続されている。

冷却室４には、基板１を冷却するための冷却機構２４
と、基板着脱装置２５とが対向して設けられている。冷
却機構２４は、冷却室４上部に昇降可能に設けられてい
る。また、基板着脱装置２５は、反応室用基板カート１
９かつ基板１を取り外すとともに、この基板１を載置し
て冷却機構２４に対向させるために設けられたものであ
る。基板着脱装置２５は、加熱室２及び反応室３に設け
られた基板着脱装置１７及び２０と同様のものである。

次に基板着脱装置及び搬送機構の詳細を説明する。これ
らの構成は、加熱室２、反応室３及び冷却室４とも同様
の構成であるので、以下、加熱室２を例にとって、第２
図〜第５図により説明する。ここで、第２図は加熱室２
の一部断面正面図、第３図はその断面側面図である。

基板着脱装置１７は、加熱室２の底壁から垂直上方に室
内に突出して設けられた支持用外筒部材３０を有してい
る。この支持用外筒部材３０の内部には、第３図で示す
ように、ロッド３１が回転自在に、かつ昇降自在に支持
されている。ロッド３１は、支持用外筒部材３０の内部
を、加熱室２の内部から外部にわたって挿通している。
加熱室２内部で、ロッド３１の上端部には、円板部材３
２が固定されている。さらに円板部材３２の上面には、
その上部で基板１を支持する基板支持ロッド３３が４本
（第４図参照）設けられている。

一方、加熱室２外部で、ロッド３１の下部には、歯車３
４がスプライン結合されている。歯車３４は、加熱室２
の底壁下方に固定された支持ブラケット３５に回転自在
に支持されている。また、支持ブラケット３５には、駆
動モータ３６が固定されており、駆動モータ３６のモー
タ軸先端にはピニオン３７が固定されている。そしてこ
のピニオン３７が前記歯車３４と噛み合っている。ロッ
ド３１の下端には、ロッド３１を昇降させるためのシリ
ンダ３８及び上昇時のストッパーとして作用するアジャ
ストボルト３９が設けられている。

第２図で示すように、基板着脱装置１７を挟んで、１対
の基板カート位置決め機構４０が設けられている。基板
カート位置決め機構４０は、加熱室２の底壁に垂直上方
に向けて設けられた支持用外筒部材４１を有している。
支持用外筒部材４１の内部には、加熱室２の内部から外
部にわたって昇降ロッド４２が挿通しており、支持用外
筒部材４１に昇降自在に支持されている。昇降ロッド４
２の上方先端には、位置決め部材４３が固定されてい
る。位置決め部材４３は、上方先端が円錐台状に形成さ
れており、この先端部が基板カート１６に形成された孔
１６ｃ内に挿入され、基板カートが位置決めされるよう
になっている。昇降ロッド４２の下端には、昇降用のシ
リンダ４４が固定されている。第２図左右の基板カート
位置決め機構４０はまったく同様の構成となっている。

第３図の断面側面図で示すように、加熱室２内の図示左
右両側には、支持部材５０が設けられている。支持部材
５０は、加熱室２のほぼ全幅にわたって（第３図では紙
面垂直方向）配設されている。そして、この支持部材５
０上部に搬送機構が設けられている。搬送機構は、ロー
ラ５１，５２を有しており、このローラ５１．５２は、
加熱室２外部の駆動モータ（図示せず）により歯車機構
等を介して駆動されるようになっている。各ローラ５
１，５２の上部に、基板カート１６のレール部１６ａが
載置され、搬送される。

基板カート側の基板保持機構を、第４図及び第５図を用
いて説明する。基板１は、第５図で示すように、基板カ
ート１６のカート本体１６ｂの下面に装着されるように
なっている。カート本体１６ｂの下面には、第４図で示
すように、基板１の外径より大きい径のリング部材５５
がピン５６により装着されている。なお、第４図は、第
５図において、カート本体１６ｂを除去して、これを上
方から見た図である。リング部材５５には、長孔５５ａ
が形成されており、支持ピン５６は、この長孔５５ａを
挿通している。したがって、リング部材５５は、この長
孔５５ａの形成された範囲でもって回動可能となってい
る。前記支持ピン５６、長孔５５ａは１２０°等間隔で
設けられている。

また、カート本体１６ｂの下面には、基板１保持用の爪
５７が１２０°等間隔でピン５９により回転自在に装着
されている。前記リング部材５５には、１２０°等間隔
で、所定の幅の溝５５ｂが形成されており、この溝５５
ｂに保持爪５７の後端が挿入されている。リング部材５
５の溝５５ｂには、下方に突出するピン５８が埋め込ま
れている。一方、保持爪５７の後端には、長孔５７ａが
形成されており、前記リング部材５５のピン５８がこの
長孔５７ａに係止している。このようにして、保持爪５
７は所定の角度範囲で回動可能となっている。

さらに、基板着脱装置１７の円板部材３２上面には、保
持爪５７を回動するための係止ロッド６０が固定されて
いる。係止ロッド６０の上方先端部は、その下方より径
が小さく形成された段付小径部６０ａとなっており、こ
の小径部６０ａがリング部材５５の孔６１に挿入される
ようになっている。

次に動作について説明する。

まず、基板１が加熱室２内に挿入されていない状態で
は、加熱室用基板カート１６は、ヒータ１５の下方に位
置しており、ヒータ１５により所定の温度に維持されて
いる。そして成膜を行う場合は、入口弁５が開かれ、加
熱室２外部の搬送機構により、基板着脱装置１７の基板
支持ロッド３３上部に基板１が載置される（第２図に示
す状態）。この後、加熱室２外部の搬送機構が退避し、
入口弁５が閉じられ、真空排気系１２により真空排気が
行われる。

次に、ヒータ１５の下方に位置していた加熱室用基板カ
ート１６が、基板着脱装置１７上方に搬送される（第２
図の二点鎖線で示す状態）。そして、シリンダ４４が作
動することにより、昇降ロッド４２が第２図に示す位置
から上昇し、その先端の位置決め部材４３が基板カート
１６の孔１６ｃ内に挿入される。このようにして、基板
カート１６の位置決めが行われる。

この状態で、第３図に示す昇降シリンダ３８が作動し、
基板着脱装置１７のロッド３１及び円板部材３２が上昇
する。基板１がカート本体１６ｂの下面に密着した時点
で、昇降シリンダ３８の上昇は停止する。基板１がカー
ト本体１６ｂの下面に密着した状態では、係止ロッド６
０の小径部６０ａが基板カート１６側のリング部材５５
の孔６１に挿入されている。

次に、第３図に示す駆動モータ３６を回転させ、ピニオ
ン３７を回転させることにより、歯車３４を介してロッ
ド３１及び円板部材３２が回転する。このとき、円板部
材３２に固定された係止ロッド６０の小径部６０ａがリ
ング部材５５の孔６１に嵌挿されているので、円板部材
３２の回転により、リング部材５５が所定角度回転す
る。またリング部材５５と保持爪５７とは、ピン５８及
び長孔５７ａにより係止されているので、第４図におい
て、リング部材５５が反時計方向に回動することによ
り、保持爪５７は、ピン５９を中心に反時計方向に回動
する。これにより、保持爪５７は、第４図の二点鎖線で
示すような状態となり、カート本体１６ｂ下面に、基板
１が取り付けられる。

カート本体１６ｂに基板１が取り付けられると、基板着
脱装置１７は、その回動状態のまま下降する。また、位
置決め用の昇降ロッド４２も下降し、加熱室用基板カー
ト１６は自由に移動し得る状態となる。この状態で、搬
送機構のローラ５１，５２が回転し、基板カート１６は
ヒータ１５の下方に搬送される。

加熱の動作は従来と同様である。加熱が終了すると、仕
切り弁７が開き、搬送機構の作動により基板カート１６
は反応室３内に搬送される。反応室３内に搬送されてき
た加熱室用基板カート１６は、第１図の二点鎖線で示す
位置で停止する。

次に、前記とはまったく逆の動作で、反応室３内に設け
られた基板着脱装置２０により、加熱室用基板カート１
６から基板１が取り外される。すなわち、加熱室２内の
構成がそのまま反応室３内に設けられているとして、シ
リンダ３８の作動により、ロッド３１が上昇し、円板部
材３２に設けられた係止ロッド６０の小径部６０ａが、
基板カート１６のリング部材５５の孔６１に挿入され
る。この状態で、駆動モータ３６を回転させ、ピニオン
３７及び歯車３４を介してロッド３１を回転させる。こ
れにより、リング部材５５は、第４図において、時計方
向に回転し、前記同様に、保持爪５７もピン５９を中心
に時計方向に回転する。すると、保持爪５７の先端が基
板１から外れ、基板１は基板支持ロッド３３の上面に載
置されることとなる。

この状態で、ロッド３１を下降させ、基板１を取り外
す。基板１の取り外された加熱室用基板カート１６は加
熱室２側に戻る。

次に、反応室用基板カート１９が、基板着脱装置２０の
上方に搬送されてくる。この状態で、基板着脱装置２０
が上昇し、前記加熱室２における動作と同様の動作で、
基板１を反応室用基板カート１９に取り付ける。反応室
用基板カート１９は、基板１が取り付けられると第１図
に示すような状態、すなわちヒータ１８と対向電極２１
との間に搬送される。この後、仕切り弁７を閉じ、従来
同様のプラズマＣＶＤ法により成膜動作が行われる。

成膜動作が終了すると、仕切り弁８が開けられ、基板１
の装着された反応室用基板カート１９が冷却室４内に搬
送される。そして、前記同様の動作で基板着脱装置２５
が、反応室用基板カート１９から基板１を取り外す。基
板１の取り外された反応室用基板カート１９は、反応室
３内に戻る。基板着脱装置２５の上面に載置された基板
１は、冷却機構２４により冷却される。

冷却が終了すると、冷却室４のＮ₂パージライン１１に
より、冷却室４内にＮ₂を導入して大気状態とし、出口
弁６を開けて、外部の搬送機構により冷却された基板１
を取り出す。

このような本実施例では、加熱室２で基板１を加熱する
際、基板カート１６はすでに所定の温度に加熱されてい
るので、基板１を所望の温度にする際にも短時間です
み、加熱時間が著しく短縮される。また反応終了後に基
板１を冷却する際は、基板１のみを冷却するので、冷却
時間は従来に比較して著しく短縮される。

また本実施例では、基板カート１９自体をアノード電極
とすることができ、また基板カート１９は１枚のプレー
トであるため、高周波放電に対して基板１のアースが充
分に取れる。したがって、放電が安定し、膜圧、膜質が
良好となる。また基板１に対する背板が設けられていな
いため、温度分布が良く、膜質が良好となる。

〔他の実施例〕

(a)前記実施例では、反応室３が１つの場合を説明した
が、多層構造のデバイスを作成する場合は、膜の種類、
膜圧により反応室３を複数個設け、多室型とすればよ
い。このような多室型の装置においても、前記実施例と
同様の効果を奏する。

(b)本考案における基板着脱装置、及び搬送機構等は前
記実施例の構成に限定されるものでなく、種々の変形が
可能である。

〔考案の効果〕

このような本考案では、少なくとも加熱室及び反応室の
各室に基板搬送カートを設け、これらの搬送カートが常
に所定の温度になるようにしたので、加熱及び冷却時に
は、基板のみを所定の温度にすればよく、加熱及び冷却
時間が著しく短縮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例による連続インライン式成膜
装置の概略構成図、第２図は基板着脱装置の詳細を示す
図、第３図は基板着脱装置及び基板カートの搬送機構を
詳細に示す断面側面図、第４図は基板カートにおける基
板保持機構の詳細を示す一部平面図、第５図は基板カー
ト及び基板着脱装置上部を示す拡大図である。１…基板、２…加熱室、３…反応室、４…冷却室、１６
…加熱室基板カート、１７，２０，２５…基板着脱装
置、１９…反応室用基板カート、２４…冷却機構。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】基板の加熱を行う加熱室と、基板表面に膜
形成を行う反応室と、基板の冷却を行う冷却室とが連続
して配置された連続インライン式成膜装置において、少
なくとも加熱室及び反応室の各室に設けられ基板を隣接
する室間で搬送する基板搬送カートと、前記加熱室、反
応室及び冷却室の各室に設けられ前記基板搬送カートに
基板を着脱するための基板着脱機構と、外部から加熱室
へ挿入された基板を加熱室用基板搬送カートに取り付
け、前記加熱室で所定の温度に加熱された基板を加熱室
用基板搬送カートから反応室用搬送カートに移替え、成
膜の終了した基板を反応室用基板搬送カートにより冷却
室に搬送して基板のみが冷却室に保持されるよう前記基
板搬送カート及び基板着脱機構を制御する基板搬送制御
手段とを備えた連続インライン式成膜装置。