JPH0748667Y2

JPH0748667Y2 - 成膜装置の基板回転機構

Info

Publication number: JPH0748667Y2
Application number: JP1989063497U
Authority: JP
Inventors: 富佐雄中村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1995-11-08
Anticipated expiration: 2004-05-31
Also published as: JPH031961U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は、成膜室内において、成膜すべき基板を回転
させつつ成膜を行うための基板回転機構に関する。

〔従来の技術〕

以下、成膜装置としてスパッタリング装置を例にとり説
明する。一般にスパッタリング装置は、真空容器内に基
板とターゲットとが対向して配置されている。そして、
真空容器内に所定のガスを封入し、基板や真空容器とタ
ーゲットとの間に、高周波電圧を印加してグロー放電を
起こさせる。このグロー放電によって生じたガスイオン
を、ターゲットに衝突させ、これにより生じたスパッタ
リング粒子を基板表面に付着させて膜形成を行う。

このようなスパッタリング装置を用いて複数の基板に成
膜処理を行う場合、基板ホルダに多数の基板を装着する
とともに、この基板ホルダをターゲットに対して回転さ
せることにより、前記各基板上にターゲットからのスパ
ッタリング粒子を付着させて膜形成を行うようにしてい
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

前記従来の装置では、特にターゲットと基板とがずれた
位置にある場合、単に基板ホルダを回転させるだけで
は、形成される薄膜はターゲットとの対向面に多く堆積
することになる。したがって、従来装置では基板上に十
分に均一な薄膜を形成することができないという問題が
生じる。

この考案の目的は、基板上の膜厚分布を均一にするため
に基板ホルダへの回転伝導を良好に行ない、かつ基板の
係脱を良好にして基板の搬送動作への移行を円滑に行な
うことを可能とする成膜装置の基板回転機構を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

この考案に係る成膜装置の基板回転機構は、成膜装置内
において、成膜すべき基板を回転させつつ成膜を行うた
めのものであり、基板ホルダと、基板公転機構と、基板
自転機構と、オルダム継手機構とを備えている。基板ホ
ルダは、中心軸の回りに回転可能であるとともに、基板
を保持し、中心軸と偏心した位置で回転可能な複数の基
板サブホルダを有している。基板公転機構は、基板ホル
ダの中心軸に係合して基板ホルダを回転駆動する。基板
自転機構は、各基板サブホルダの回転中心に対応する位
置で、基板公転機構と同期して回転する回転軸を有して
いる。オルダム継手機構は、基板公転機構が基板ホルダ
の中心軸に係合する時、基板自転機構の回転軸と基板サ
ブホルダの回転中心とを連結する。

〔作用〕

本考案に係る成膜装置の基板回転機構では、基板公転機
構が基板ホルダの中心軸に係合して基板ホルダを中心軸
の回りに回転させる。このとき、基板サブホルダに保持
されている基板も、基板ホルダの中心軸の回りに公転す
ることとなる。基板自転機構の回転軸と基板サブホルダ
の回転中心とは、基板公転機構が基板ホルダの中心軸に
係合する時に、オルダム継手機構により連結される。従
って、基板自転機構の回転軸は、基板公転機構に同期し
て回転することとなる。これより、基板サブホルダに保
持されている基板は、基板ホルダの中心軸の回りに公転
するとともに、基板自転機構により自転することとな
る。このことから、成膜装置内において、膜材料が基板
上に均一に付着されることとなる。

また、基板サブホルダの回転中心と基板自転機構の回転
軸とは、オルダム継手機構によって係脱自在となってい
る。このため、基板公転機構が基板ホルダの中心軸に係
合する際に、基板自転機構の回転軸と基板サブホルダの
回転中心との間に多少のずれがあってもこれを吸収して
確実に係合し、回転を確実に伝達することができる。ま
た、このオルダム継手機構により、基板サブホルダの回
転中心と基板自転機構の回転軸との係脱が円滑であるた
め、基板の搬送動作への移行も円滑に行なうことが可能
となる。

〔実施例〕

本考案の一実施例による成膜装置としてのスパッタリン
グ装置を第1A図に示す。ここでは、２つの成膜室1,2が
連続して配置されているものを例にとる。

図において、成膜室１の入口部（図示左側）には、入口
弁３が設けられ、成膜室２の出口部（図示右側）には、
出口弁４が設けられている。また各室の間には、仕切り
弁５が設けられている。成膜室1,2には、各室を所定の
真空圧にするための真空排気系6,7が接続されており、
また、アルゴンガス等の所定のガスを導入するためのガ
ス導入系8,9が接続されている。成膜室1,2内の下方に
は、ターゲット10,11が配置されている。ターゲット10,
11には、それぞれ高周波電源12,13が接続されている。

また、成膜室1,2内には、図示しないローラ等で構成さ
れる搬送機構が設けられている。成膜室1,2内の上方に
は、搬入された基板を保持するための回転可能な基板保
持機構30が設けられている。ここで、この基板保持機構
30が、基板を基板ホルダの中心軸回りに公転させる基板
公転機構として機能している。基板保持機構30の中心部
には、基板ホルダ21を基板保持機構30に対してセンタリ
ングするためのボス45が設けられている。また、基板保
持機構30には、ボス45を挟んで相対向する位置に、基板
ホルダ21の回転角度位置を位置決めするための軸44が設
けられている。なお、軸44の先端は、位置決めが容易な
ように円錐状に形成されている。各成膜室1,2の下方に
は、基板保持機構30に対向して、基板搬送機構と基板保
持機構30との間で基板の着脱を行う基板着脱機構60が設
けられている。この基板着脱機構60は昇降可能となって
いる。

一方、第1A図及び第1A図の一部平面図である第1B図に示
すように、基板ホルダ21には、回転自在に複数（この実
施例では４枚）の基板サブホルダ26が装着されている。
基板ホルダ21には、基板保持機構30と基板ホルダ21との
位置決めのためのボス23が設けられている。このボス23
は、対向する位置に２か所設けられている。また基板ホ
ルダ21の中心部分には、先端が円錐状に形成された軸24
が設けられている。基板ホルダ21は、基板カート22に装
着された状態で成膜室１内に搬入されるようになってい
る。

基板自転機構の詳細を第2A図を用いて説明する。図で
は、基板保持機構30に基板ホルダ21が保持されている状
態を示している。

基板保持機構30は、その中心部に外部から回転駆動され
る回転フランジ31を有しており、この回転フランジ31の
下端には、円形プレート32が固定されている。円形プレ
ート32の中心部下面には、カップリング33が装着されて
おり、このカップリング33は基板ホルダ21の軸24と係合
するようになっている。円形プレート32の半径方向中央
部には、基板ホルダ21に装着された基板サブホルダ26の
位置及び個数に対応して、孔が４か所形成されている。
そしてこの孔に、それぞれ筒状のフランジ34が固定され
ている。フランジ34の内部には、軸受を介して回転自在
に筒体35が装着されている。筒体35はキャップ状に形成
され、その上端面には、ギヤ36が固定されている。この
ギヤ36は、上部蓋板70の下端面に固定された固定ギヤ71
に噛み合っている。固定ギヤ71には孔71aが形成され、
この孔71aに前記回転フランジ31が挿通している。筒体3
5内部には、軸37が下方に向けて固定されている。軸37
には、スライドキー38を介して、軸方向に移動自在に回
転体39が装着されている。回転体39は、筒体35内に装着
されたばね40により、常時下方に付勢されている。回転
体39の外周面には、水平方向に突出するピン41,42が概
ね180°間隔で固定されている。

円形プレート32の周縁部３ヵ所には、基板把持部50が設
けられている。基板把持部50は、円形プレート32に固定
されたベースブロック51と、ベースブロック51に固定さ
れた筒体52と、筒体52内に摺動自在に設けられたピスト
ンロッド53と、ベースブロック51の下面に固定された固
定板54と、一端が固定板54に回動自在に装着された爪55
とを有している。筒体52内には、ばね58が装着されてお
り、このばね58によりピストンロッド53は常時上方に付
勢されている。爪55には、第2B図に示すように、長孔55
aが形成されており、この長孔55aにピストンロッド53の
先端が挿通している。ピストンロッド53先端部には、爪
55を挟んでピン56,57が設けられている。このピン56,57
は、爪55の長孔55aに係止して、爪55を回動させるため
のものである。

一方、基板ホルダ21上には孔21aが４か所に形成されて
いる。この孔21aに、基板サブホルダ26が、ボール27を
介して回転自在に装着されている。基板サブホルダ26の
裏面には、基板20がねじ25により固定されている。基板
サブホルダ26の中心部には、概ね180°間隔でピン28,29
が上方に突出して固定されている。このピン28,29が、
前記基板保持機構30側の回転体39に設けられたピン41,4
2に係止可能となっている。

このようにして、ギヤ71,ギヤ36,回転体39,ピン41,42,
ピン28,29等により各基板20をそれぞれの中心軸回りに
自転させるための基板自転機構が構成されている。

次に動作について説明する。

入口弁３を開き、搬送機構により、成膜室１内部に基板
ホルダ21が装着された基板カート22が搬入され、所定の
位置に位置決めされる。そして、基板着脱機構60を上昇
させ、基板着脱機構60上に基板ホルダ21を載置する。な
お、基板把持部50において、ピストンロッド53は突出し
ており、ピン56により爪55は下方に回動して開いた状態
となっている。この状態でさらに基板着脱機構60を上昇
させ、基板ホルダ21上の軸24を基板保持機構30のボス45
に係合させるとともに、基板ホルダ21上の位置決め用ボ
ス23を基板保持機構30の軸44に係合させる。このように
して、基板保持機構30に対する基板ホルダ21のセンタリ
ングと回転角度位置の設定を行う。このとき、基板保持
機構30は、予め所定の回転角度位置に設定されている。

この位置決めと同時に、基板保持機構30側の回転体39と
基板ホルダ21側の基板サブホルダ26との連結が行われ
る。すなわち、基板着脱機構60の上昇とともに、基板サ
ブホルダ26に固定されたピン28,29が、回転体39のピン4
1,42間に位置することとなる。このとき、回転体39と筒
体35との間には、ばね40が装着されているので、ピン2
8,29がピン41,42に衝突した場合でも、この衝撃を吸収
して各ピンを噛み合わせることができる。

次に、ピストンロッド53を上方に作動させる。すると、
ピン57により爪55は上方に回動し、これにより爪55の先
端部が基板ホルダ21の外周下面を把持して、基板ホルダ
21の基板保持機構30への装着が行われる。

この後、基板着脱機構60を下降させるとともに、基板カ
ート22を成膜の妨げにならない位置に移動させる。

次に、外部モータを駆動して、回転フランジ31を回転さ
せる。なお、このとき、成膜室１内は、真空排気系６に
より真空排気されるとともに、ガス導入系８よりアルゴ
ンガスが導入されて、所定のガス圧になっている。回転
フランジ31の回転につれて、その先端に固定された円形
プレート32が回転する。円形プレート32の回転により、
この円形プレート32に固定されたフランジ34及び基板把
持部50も回転する。また、基板保持機構30と基板ホルダ
21とは、軸44及びボス23により連結されているため、基
板保持機構30、すなわち円形プレート32が回転すること
により基板ホルダ21も回転する。これにより、各基板20
は、基板ホルダ21の中心軸回りに公転することとなる。

一方、円形プレート32のフランジ34内には、筒体35,ギ
ヤ36,回転体39及び軸37が一体的に装着されているた
め、これらもフランジ34とともに回転する。このとき、
ギヤ36は、固定ギヤ71に噛み合っているので、ギヤ36が
固定ギヤ71の回りを回転すると、ギヤ36自体が回転す
る。ギヤ36の回転につれて、筒体35,軸37,及び回転体39
も回転する。回転体39のピン41,42は、基板ホルダ21の
ピン28,29に係合しているので、回転体39の回転力は、
ピン28,29が固定された基板サブホルダ26に伝達され、
基板サブホルダ26も回転する。これにより、各基板20
は、それぞれの中心軸回りに自転することとなる。この
状態で、基板20とターゲット10との間に高周波電圧を印
加して成膜処理を行う。

成膜終了後は、前記と全く逆の動作で基板ホルダ21を基
板保持機構30から取り外し、搬送機構により成膜室２内
に搬入する。この成膜室２内の動作は、前記成膜室１内
における動作と全く同様である。

このような本実施例では、基板20が基板ホルダ21の中心
軸回りに公転するとともに、基板20自身が自転するの
で、基板20に形成される膜圧の分布を均一にすることが
できる。

また、基板20を自転するための構成は、基板保持機構30
側と基板サブホルダ26側とをピン41,42とピン28,29とよ
り構成されるいわゆるオルダム継手機構により連結して
いるため、両者に若干の（0.5〜1.0mm程度）位置ずれが
あっても、これを吸収してスムーズに回転を伝達するこ
とができる。

〔他の実施例〕

（ａ）前記実施例では、本考案をスパッタリング装置に
適用した場合について説明したが、他の成膜装置にも適
用することができる。

（ｂ）前記実施例では、基板自転機構が、基板公転機構
と連動しているものを示したが、これらはそれぞれ独立
した駆動系により駆動されるようにしてもよい。

（ｃ）前記実施例では、基板ホルダ21に複数の基板が装
着された場合を示したが、基板が１枚の場合でも、基板
が基板ホルダに偏芯して取り付けられている場合には、
本考案を同様に適用することができる。

〔考案の効果〕

本考案に係る成膜装置の基板回転機構では、基板自転機
構の回転軸と基板サブホルダの回転中心とを係脱自在に
連結するオルダム継手機構を設けているため、基板自転
機構の回転軸は、基板公転機構に同期して回転し、基板
サブホルダに保持されている基板は、基板ホルダの中心
軸の回りに公転するとともに、基板自転機構により自転
することとなる。このことから、成膜装置内において、
膜材料が基板上に均一に付着されることとなる。

また、基板自転機構の回転軸と基板サブホルダの回転中
心との間に多少のずれがあっても、オルダム継手機構で
連結することによりこれを吸収して確実に係合し、回転
を確実に伝達することができる。また、このオルダム継
手機構により、基板サブホルダの回転中心と基板自転機
構の回転軸との係脱が円滑であるため、基板の搬送動作
への移行も円滑に行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第1A図は本考案の一実施例によるスパッタリング装置の
概略構成図、第1B図はその一部平面図、第2A図は第1A図
の一部拡大断面図、第2B図はその一部底面図である。 1,2……成膜室、20……基板、21……基板ホルダ、23…
…位置決め用ボス、26……基板サブホルダ、27……ボー
ル、28,29,41,42……ピン、30……基板保持機構、36…
…ギヤ、37……軸、39……回転体、44……軸、71……ギ
ヤ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】成膜装置内において、成膜すべき基板を回
転させつつ成膜を行なうための基板回転機構であって、中心軸の回りに回転可能であるとともに、基板を保持
し、前記中心軸と偏心した位置で回転可能な複数の基板
サブホルダを有する基板ホルダと、前記基板ホルダの中心軸に係合して前記基板ホルダを回
転駆動する基板公転機構と、前記各基板サブホルダの回転中心に対応する位置で、前
記基板公転機構と同期して回転する回転軸を有する基板
自転機構と、前記基板公転機構が前記基板ホルダの中心軸に係合する
時、前記基板自転機構の回転軸と前記基板サブホルダの
回転中心とを連結するオルダム継手機構と、を備える成膜装置の基板回転機構。