JPH0676661B2 - 縦トイレ搬送式スパッタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、真空中で薄膜を作製するためのスパッタ装置
に関するものである。特に大面積の平板状基板を大量に
処理するための大型のスパッタ装置の構成と構造に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来この種の装置としては、基板を収容したトレイを搬
送しながら薄膜を作製するトレイ式インライン装置が知
られている。トレイの搬送中の姿勢により、水平トレイ
搬送式と縦（垂直）トレイ搬送式に分類できるが、基板
面積の拡大と生産性に対する要求が高まるに従って、縦
トレイ搬送方式の大型装置が、装置全体の床面積の上か
らもまたゴミ発生による損害防止の上からも有利と考え
られるようになってきた。

縦トレイ式インラインスパッタ装置の真空チャンバーの
内部にはトレイの搬送系、ヒーター、カソード、防着
板、ゲートバルブ等が組み込まれており、それらは定期
的にクリーニング、交換等のメンテナンスを行なう必要
がある。この場合従来は、各ユニット真空チャンバーの
側壁面を扉状に開き、内部機構に作業者が接近してその
メンテナンスの作業を行なうような構造が一般的であっ
た。

第５図は従来の装置構成の一例であって、縦トレイ式イ
ンラインスパッタ装置の一部を構成するスパッタユニッ
ト真空チャンバー60と、基板71を収容しほぼ垂直姿勢を
とりながら搬送されるトレイ組立70、真空容器の側壁を
構成する側壁板65、さらにはそれらを全体としてその上
に固定し載せているフレーム68を示す。

真空容器側面の上部および下部に設けられたブラケット
α、側壁板65の上部および下部に設けられたブラケット
β、と両者のブラケットに支えられて回転するシャフト
γの組合わせにより、側壁板65を矢印Ｂで示す方向に扉
状に開閉することができる。

このような側壁板とその開閉機構は、外側の広い領域か
ら内部に接近してメンテナンス作業をするのに適してい
る。しかし、扉である側壁板に組み込まれた、例えばカ
ソード６などを、交換したりクリーニングしたりするメ
ンテナンス作業の場合には、装置が大型であればあるほ
ど、ほぼ垂直状態の側壁板に組み込まれたそれら機構を
取り付けたり外したりする作業は重労働となりやすい。

また扉の回転シャフトに近い部分は、チャンバー60と扉
の位置が近いために空間が十分とれず、作業性が悪い場
合もある。

［発明の目的］ 本発明の目的は上述の問題を解決し、大型の縦トレイ搬
送式スパッタ装置において、メンテナンス作業を簡単で
容易に行なうことができるような、新規な側壁板の移動
機構を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、基板表面にスパッター膜を堆積させるための
スパッターチャンバーを含む複数の真空チャンバーをゲ
ートバルブを介在させて従属接続させたスパッタ装置で
あって、トレイ組立によって基板がほぼ垂直姿勢をとり
ながら各真空チャンバーに搬送される縦トレイ搬送式ス
パッタ装置において、該真空チャンバーのうちの少なく
とも一つは、その真空チャンバーを構成する他の部材か
ら分離可能な状態で且つその真空チャンバーの内部を真
空封止した状態で配置された側面フランジを有し、この
側面フランジには、その側面フランジを前記真空チャン
バーの外方へ水平に移動させる水平移動機構と、その移
動の後に側面フランジを水平軸の回りに回転させてフラ
ンジ面をメンテナンスし易い角度にする回転機構とが付
設されている。

［実施例］ 次に図を用いて本発明の実施例の説明をする。

第１図は本発明の適用されるべき縦トレイ搬送式スパッ
タ装置の構成を示す。図において装置全体は６個のゲー
トバルブ11,12,13,14,15,16と、８個の真空チャンバー
即ちロードロックチャンバー21、サブロードロックチャ
ンバー31、バッファーチャンバー（１）41、ベーキング
チャンバー50、スパッタチャンバー60、バッファーチャ
ンバー（２）42、サブアンロードロックチャンバー32、
およびアンロードロックチャンバー22から構成され、各
々の真空チャンバーの間にはゲートバルブ11,12,13,14
がそれぞれ介在されて従属接続されている。

トレイ組立70は、矢印Ａの示す方向に大気側よりゲート
バルブの開いている状態でロードロックチャンバー21に
押し入れられて、順次各真空チャンバーを通過し、基板
加熱および膜付処理をされた後にアンロードロックチャ
ンバー22から大気側へ送り出される。各真空チャンバー
にはバルブ２を介してメカニカルブースターポンプ３、
油回転ポンプ４、あるいはクライオポンプ５などが接続
され排気を行なうことができる。

トレイ組立70の、２枚のトレイが一対になって懸垂され
ている状態については、本発明の要旨と離れるので説明
を省略するが、本願とほぼ同時に出願される特許出願に
その詳細構造が述べられている。

またトレイ組立70がバッファーチャンバー（１）41、ベ
ーキングチャンバー50、スパッタチャンバー60の中にあ
るときに、ヒーター８および９はトレイ組立70に収納さ
れた一対の基板71の裏面および表面から加熱を行なう。
殊に２枚一組のトレイの間にはさまれたヒーター８が基
板を加熱する機構とその効用については、特願昭61−28
9610に述べられている。

スパッタチャンバー60では片側に２個のカソード６が設
けられており、トレイ組立70に収容された基板71のそれ
ぞれの表面にスパッタ膜が付着される。

１組のトレイからなるトレイ組立70が、装置から処理さ
れて出てくる時間間隔（タクトタイム）が約３分程度の
短い場合には、本図の如くロードロックチャンバー21で
トレイ組立70を入れて、バルブ11,12（15,16）を閉めて
から低真空まで排気し、次いでサブロードロックチャン
バー31にトレイ組立70を移送して高真空ないし超高真空
に排気し、さらにバッファーチャンバー（１）41へ移送
する。しかし、タクトタイムが十分長く排気時間に余裕
がある場合には、ロードロックチャンバー21とサブロー
ドロックチャンバー31を本図の如く別々に設ける必要は
なく、これらを共通にして１個のチャンバーですませる
ことができる。同様に、タクトタイムが十分長く排気時
間に余裕がある場合にはアンロードロックチャンバー22
とサブアンロードロックチャンバー32も別々に設ける必
要はなく、これらを共通にして１個のチャンバーですま
せることができる。

基板加熱を行なわないとすれば、サブロードロックチャ
ンバー31、スパッタチャンバー60のヒーター８が不要で
あり、またベーキングチャンバー50も不要である。なお
このスパッタ装置を運転するに際してガス、冷却水、電
気の供給が必要であるがそれらは図示されていない。

バッファーチャンバー（１）41は、トレイ組立70をサブ
ロードロックチャンバー31から移送して、ベーキングチ
ャンバー50とスパッタチャンバー60の中で隣り合うトレ
イ組立70が殆んど隙間なく連続して移動するよう近ずけ
るための、早送りをする空間として必要である。同様に
バッファーチャンバー（２）42は、スパッタ膜付処理が
終了したトレイ組立70をサブアンロードロックチャンバ
ー32へ早送りするために必要である。

第２図はスパッタチャンバー60の外観図、第３図は垂直
断面図、第４図は第３図における矢視Ｉ−Ｉの垂直断面
図を示す。以下では第２図、第３図、第４図により本発
明の特徴とする、真空チャンバーの壁面ユニットの構造
と作用を説明する。

スパッタチャンバー60は、一対の基板71をその薄膜を作
製すべき表面が背面を向かい合うように配置して、トレ
イキャリア74に懸垂された状態で基板面をほぼ垂直にし
て搬送される。

スパッタチャンバー60の上部壁面61にはトレイキャリア
74を搬送する駆動源75が設けられ、トレイキャリア74を
支持するサポート機構77と組み合わせてトレイの搬送を
行なうことができる。

スパッタチャンバー底部61′には、トレイ組立70の搬送
中その姿勢を矯正するためのガイド組立78が設けられて
いる。スパッタチャンバー60は、基本的には、上部壁面
61、下部壁面61′と、トレイ組立70の進行方向に垂直な
側壁面62、62′、およびトレイ組立70の進行方向に平行
な向かい合う二つの側壁面（第３図に一方を63として示
す。他方は第３図中不図示）、からなる六面体である。

トレイ組立70の進行方向に垂直な側壁面62,62′には、
トレイ組立70が、隣接するベーキングチャンバー50、バ
ッファーチャンバー（２）42の間を往来するのに支障な
きよう、切り欠き621（側壁面62′に設けられたものは
符号省略）、が設けられている。他方、トレイ組立70の
進行方向に平行な側壁面63には、大きな切欠き窓63′が
設けられ、この部には外部より切欠き窓63′の大きさよ
りもひとまわり大きな側面フランジ65が、Ｏリング64を
介して真空封止した状態で取り付けられる。

側面フランジ65には、その内側にトレイ組立70に収容さ
れた基板71の表面に対向するようにターゲットを備えた
カソード６が組み込まれる。カソード６の大気側は電極
カバー66で覆われている。側面フランジ65は、カソード
６を組み込んだ状態でスパッタチャンバー60の内部が真
空に排気されるときには側壁面63に真空封止した状態で
固定された他の部材とともにスパッタチャンバー60を構
成する。また、側面フランジ65には、以下に示すような
水平移動機構と回転機構とが付設されており、スパッタ
チャンバー60を大気に開放するときには、これらの機構
により側面フランジ65をスパッタチャンバー60から離し
て所望の姿勢にすることができるようになっている。即
ち側面フランジ65には一対のブラケット651が溶接固定
されており、一方側壁移動架台67の台座674に固定され
た別のブラケット671と回転軸652を介して結合してい
る。他方、側面フランジ65のブラケット651の上方から
出た支持板は、搖動受金具653を介してエアシリンダー6
72のシャフト673と結合している。エアシリンダー672
は、やはり側壁移動架台67の台座674と別の搖動受金具6
70を介して別の端部で結ばれている。

スパッタチャンバー60は、全体としてフレーム68の上に
載せられ固定されているが、側壁移動架台67は第４図に
その断面を示す如く、台座674と直線運動軸受機構675と
676により、そのフレーム68の上に載せられかつその上
を移動することができる。即ち、本実施例では直線運動
軸受機構675と676が水平移動機構を構成している。

第３図において、実線で示す側面フランジ65と側壁移動
架台67はフレーム68上のほぼ右端部に位置するが、これ
をスパッタチャンバー60の外方即ち矢印Ｂの方向に移動
して、ほぼ左端部に、スパッタチャンバー60からかなり
大きな距離を隔てて、２点鎖線で示すように位置させる
ことができる。この２点鎖線の位置においてエアシリン
ダー672を動作せしめて、そのシャフト673を引っ張る
と、矢印Ｃに示す方向の力が働いて、側面フランジ65を
水平軸の回りに約90°回転して、第２図に示す如く、フ
ランジ面がほぼ水平姿勢をとるようにすることができ
る。この状態でカソード６を構成する防着板を外した
り、ターゲットの変換作業を行なったりする。即ち、本
実施例では、エアシリンダー672やシャフト673等が回転
機構を構成している。尚、「メンテナンスし易い角度」
とは本実施例の如く90°であるが、厳密な意味で90°と
いう訳ではなく、メンテナンスし易い範囲内で90°に近
い他の角度に設定される場合もある。

従来の第５図の装置の、側面扉をほぼ垂直にした状態で
の作業に比べると、操作が簡単で重量物を受け取る必要
が少なくなり、また上側からターゲットをバッキングプ
レートと一緒に取り外すことになるので、作業によって
チャンバー内とか壁面とかを水洩れにより汚染する等の
危険性を極めて少なくすることができる。

ターゲットの交換作業が終了して側面フランジ65にカソ
ード６が組み込まれると、エアシリンダー672を動作さ
せてそのシャフト673を矢印Ｃ′の方向に伸ばすと、フ
ンラジ面（側面フランジ65の真空雰囲気を臨む側の面を
指す）は再びほぼ垂直になり第３図の２点鎖線で示すよ
うな状態となる。そして直線運動軸受機構675,676の上
を滑らせながら矢印Ｂ′の方向に移動してスパッタチャ
ンバー60の側壁面63に密着させることができる。

以上の説明では、スパッタチャンバー60の一方の側壁面
63に配置された側面フランジ65やそれを移動させる側壁
移動架台67等について述べたが、側壁面63に向かい合う
他方の側壁面も、全く同様な構造と作用を果たす側面フ
ランジと架台等を組み合わせた構成にすることができ
る。

またスパッタチャンバー60のみならず、第１図に示すユ
ニット真空チャンバーのすべてについて、同様に、トレ
イ組立70の進行方向に平行な側壁面に側面フランジと側
壁移動架台等を配設することができる。その場合に、側
面フランジにバルブ２とクライオポンプ５を組み込んだ
り、ヒーター９を組み込んだりすることによって、側面
フランジに組み込まれたそれぞれの部材のメンテナンス
操作を容易にすることができる。

また、トレイ組立の進行方向に平行なすべての側壁面を
側面フランジと側壁移動架台の組合わせにするのではな
く、メンテナンス操作で比較的問題の少ない部分は、第
５図に示すような従来の扉構造にすることもでき、その
方が経済的に有利な場合がある。

［発明の効果］ 本発明により縦トレイ搬送方式の大型基板処理用の信頼
性が高くメンテナンス操作の容易なスパッタ装置が与え
られた。

本発明による縦トレイ搬送方式の装置構成はスパッタ装
置に限定されず真空中で薄膜の形成および加工処理をす
る他の方式の装置としても有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用さるべき縦トレイ搬送式スパッタ
装置の構成例を示す図。 第２図は、第１図のスパッタチャンバー60の外観図。 第３図はスパッタチャンバー60の垂直断面構成図。 第４図は、第３図の矢視Ｉ−Ｉから見た垂直断面図。 第５図は従来の縦トレイ搬送式スパッタ装置のスパッタ
チャンバーの一例を示す外観図である。 ２……バルブ、３……メカニカルブースターポンプ、 ４……油回転ポンプ、５……クライオポンプ ６……カソード、8,9……ヒーター、 11,12,13,14,15,16……ゲートバルブ、 21……ロードロックチャンバー、 22……アンロードロックチャンバー、 31……サブロードロックチャンバー、 32……サブアンロードロックチャンバー、 41,42……バッファーチャンバー、 50……ベーキングチャンバー、 60……スパッタチャンバー、 61……スパッタチャンバーの上部壁面、 61′……スパッタチャンバーの下部壁面、 62,62′……トレイ組立の進行方向に垂直なスパッタチ
ャンバーの側壁面、 63……トレイ組立の進行方向に平行なスパッタチャンバ
ーの側壁面、 65……側面フランジ、67……側壁移動架台、 68……フレーム。70……トレイ組立、 71……基板、74……トレイキャリア、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畦原 吉史 東京都府中市四谷５―８―１ 日電アネル バ株式会社内 (56)参考文献 実開 昭61−147565（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭46−27925（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板表面にスパッター膜を堆積させるため
   のスパッターチャンバーを含む複数の真空チャンバーを
   ゲートバルブを介在させて従属接続させたスパッタ装置
   であって、トレイ組立によって基板がほぼ垂直姿勢をと
   りながら各真空チャンバーに搬送される縦トレイ搬送式
   スパッタ装置において、該真空チャンバーのうちの少な
   くとも一つは、その真空チャンバーを構成する他の部材
   から分離可能な状態で且つその真空チャンバーの内部を
   真空封止した状態で配置された側面フランジを有し、こ
   の側面フランジには、その側面フランジを前記真空チャ
   ンバーの外方へ水平に移動させる水平移動機構と、その
   移動の後に側面フランジを水平軸の回りに回転させてフ
   ランジ面をメンテナンスし易い角度にする回転機構とが
   付設されていることを特徴とする縦トレイ搬送式スパッ
   タ装置。