JPH0832956B2 - 薄膜処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、複数の薄膜処理室を有する薄膜処理装置に
関するものである。

従来の技術 複数の処理室を有する薄膜処理装置の一例は、例えば
特開昭62−502846号公報で示されている。この従来例
は、１枚づつ基板を処理するいわゆる枚葉式インライン
方式であるが、量産性を向上させるために複数の基板を
１枚のキャリヤに装着して複数の基板をほぼ同時に処理
するいわゆるパレット式インライン方式が用いられてい
る。

上記パレット式インライン方式の薄膜形式装置におい
て例えば第12図に示す光ディスクの情報担体層を形成す
る場合について説明する。

第12図において、光ディスク１は、透光性の基板2,情
報担体層3,接着層4,保護板５から構成された公知の構造
である。情報担体層３は、誘電体層６及び7,記録層8,反
射層９より構成されている。

例えば光ディスク１が相変化型の繰返し記録可能なデ
ィスクの場合は、記録層８は、例えばSnTeSe等のカルコ
ゲン系の元素を主成分として構成されている。誘電体層
６はZnS,Si₃N₄,AlN等より構成されている。反射層９はA
l,Ni等より構成されている。

誘電体層６及び7,反射層９は繰返し記録時に受ける熱
作用に対する耐久性向上や、光の干渉により信号出力を
増大させるために形成されている。

第13図に、基板２に順次誘電体層6,記録層8,誘電体層
7,反射層９を形成する成膜装置10を一例として示す。11
は公知の入側ロードロック室、12は誘電体層６の成膜室
で、誘電体層６が、例えばZnSの場合、成膜室12は例え
ばZnSターゲット13を取付けたスパッタ室となる。14は
記録層８の成膜室で、記録層８が、例えばSnTeSeの場
合、成膜室14は、例えばSnTeSeターゲット15を取付けた
スパッタ室となる。

16は誘電体層７の成膜室で前記と同様にZnSターゲッ
ト17を取付けたスパッタ室である。18は反射層９の成膜
室で、反射層９が例えばAlの場合成膜室18は例えばAlタ
ーゲット19を取付けたスパッタ室となる。20は出側ロー
ドロック室である。21,22,23,24はそれぞれゲートバル
ブ、25,26,27はそれぞれ基板２を例えば９枚装着できる
キャリヤ28が通過するスキマを有するスリットバルブで
ある。29,30はそれぞれロードロック室11,20と成膜室1
2,18間のキャリヤ28の間欠的移送と、キャリヤ28の成膜
室12,14,16,18内での成膜のための連続移送動作の緩衝
のためのバッファスペースである。

第14図は第13図のＡ−Ａ′略断面図である。第14図に
おいて31,32,33,34はそれぞれスパッタ領域規制板、35,
36,37,38はそれぞれ膜厚モニタのための水晶振動子であ
る。

第13図，第14図において、キャリヤ28の移送のための
案内手段及び駆動手段は省略してある。またターゲット
を成膜室の両側に設けて両面成膜をすることは可能であ
るがこの例では片側で示してある。また成膜速度の低い
材料の場合はターゲットを複数個用いることもできるが
１成膜室に１ターゲットで示してある。

第13図，第14図において、キャリヤ28は１枚のみ示し
たが10枚程度は必要である。その理由は１枚目のキャリ
ヤ28が成膜室12,14,16,18を通過して膜が基板２に順次
４層成膜された後、出側ロードロック室20に入った時、
2,3,4,5枚目の各々キャリヤには成膜室18,16,14,12で成
膜が開始されていなければならず、また６枚目のキャリ
ヤは入側ロードロック室11に入るための準備ができてい
なければならないこと、及び膜形成済基板と膜未形成基
板を入れかえるための予備キャリヤを４枚前後必要とす
るからである。

発明が解決しようとする課題 以上の構成において、膜厚は水晶振動子でモニタされ
ているが、水晶振動子を交換した時の振動子間の差，膜
が付着するにつれてのリニアリティの変化、ターゲット
の消耗につれてのスパッタ粒子の飛散方向分布の変化等
によって水晶振動子の検出膜厚と基板２に実際に形成さ
れる膜厚に差を生じる。したがって基板２に形成される
膜厚を正確に管理するためには、定期的に基板に形成さ
れた膜の厚さを光学的あるいは機械的な方法で測定して
水晶振動子の測定値を校正する必要がある。

基板に形成された膜の厚さを測定するためには基板に
膜を１枚だけ形成することが必要となる。またプロセス
によっては、例えば反応性スパッタの場合等は反応度合
のチェック等のためにその膜を１枚だけ形成することが
必要となる。

例えば第13図において、ターゲット13の膜のみを形成
する場合、キャリヤ28がターゲット13を通過する時のみ
ターゲット13にスパッタパワを印加するかあるいは図示
しないがシャッタを開にし、ターゲット15,17,19を通過
する時は、それらのターゲットにスパッタパワを印加し
ないかあるいはシャッタを閉にすることによって可能に
なる。同様にしてターゲット15,17,19各々の膜を単独に
基板に形成することが可能となる。

しかしながら上記方法では４枚のターゲットの膜をサ
ンプリングすると１キャリヤ９枚の４回分、すなわち36
枚生産量が減少するという問題があった。

そこで本発明はサンプリングによる生産量の減少が極
めて小さい成膜装置を提供しようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記点に鑑み、板状の治具本体に複数のサン
プル基板を、そのサンプル基板の面をその治具本体の板
面に沿って配設し、開口を有するシャッタ部材をこの治
具本体に相対運動可能に設けてサンプル治具と成し、こ
のサンプル治具を脱着自在にｎ枚の未処理基板を取付け
たキャリヤを設け、キャリヤを複数の薄膜処理室に順次
移送しつつ、治具本体あるいはシャッタ部材の少なくと
もいずれか一方と係合して両者を相対運動せしめて所要
のサンプル基板を開口から露出せしめるようサンプリン
グ駆動を行なう構成となっている。

作用 本発明は上記構成により、複数の薄膜処理室を通過す
る順に選択的に前記サンプル基板へ薄膜処理を行なうこ
とができる。

この結果サンプリングによる生産量の減少は唯の１枚
となり、生産量の減少を極めて小さくすることが可能と
なる。

また、本発明はサンプル治具を薄く構成できるので薄
型のキャリアに適し、またキャリアに脱着自在であるの
でサンプル治具、すなわちサンプル基板の脱着を短時間
に行い得るという特長を有している。

実 施 例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
尚、従来例と同一構成要素は同一番号を付している。

第５図に示すキャリヤ40には基板２を保持するための
複数の穴41と、溝42が設けられている。

ここでキャリヤ40の右下の穴に41Sなる番号をつけ
る。

穴41Sには第１図に示すサンプル治具43が着脱自在に
第２図に示すように取付られる。

第１図，第２図において、板状の治具本体44には、後
述するボス50の軸心に対して同心円周上に４枚のサンプ
ル基板45が、その面をその治具本体44の板面に沿っては
まり込んで保持される保特穴46が形成されている。

保持穴46は、第３図にその詳細を示すように開口47
と、サンプル基板45がその開口47から抜け出さないよう
にするための段部48から形成されている。

49はサンプル基板45が保持穴46から脱落しないように
するための押え板で、治具本体44に形成されたボス50に
そのセンタ穴51が挿入されて止め輪52で固定される。押
え板49にはサンプル基板45よりも少し大きい穴53が形成
されると共に、第４図にその詳細を示すように穴53の一
辺には切り起し部54が形成されている。また押え板49
は、そのセンタ穴51が第１図において右側に凸となる皿
バネ状に形成されているので止め輪52で組立られた時、
押え板49の外周は治具本体44を押圧して適度な回転抵抗
を発生させる。

55はカシメ等により治具本体44に固定された位置決め
ピンで、56はキャリヤ40の穴41Sに嵌合する嵌合円筒部
で、その円周のうち角度Ｃで示す部分は治具本体44から
切り離されて弾力部57として形成される。

58はシャッタ部材で、開口59と、外周には歯60が形成
されており、センタ穴61が治具本体44のボス62に挿入さ
れて止め輪63で固定される。

シャッタ部材58も押え板49と同様に、そのセンタ穴61
が第１図において左側に凸となる皿バネ状に形成されて
いるので、シャッタ部材58の外周部は治具本体44を押圧
して適度な回転抵抗を発生させる。

64はセンタキャップでネジ65でボス62に固定され、止
め輪63の近傍へ膜が付着することを防止する。

第５図，第７図，第８図において、66は治具本体44を
穴41Sに固定するためのカムで、両側に軸部67,68,中央
部に小径部69と大径部70から成るカム部71から形成され
る。72は工具（図示せず）を係合せしめてカム66を回転
させるためのスリワリである。73は軸部68を支持するた
めの板で、ネジ74でキャリヤ40に固定されている。

第１図において、75は歯60と噛合ってシャッタ部材58
を回動せしめる歯車で、第９図に示す成膜装置78の前記
キャリヤ40の移動空間と干渉しないJ,K,Lの位置に配さ
れ、図示しないが公知の手段で第１図に示す矢印D,E方
向に動作させられると共に、例えば矢印Ｆ方向に回転駆
動させられる。歯60,歯車75共に噛合がスムーズになる
よう歯先は尖らせてある。

第５図における切欠76は歯車75のＤ方向への変位をさ
またげないように設けられている。また穴77は治具本体
44に設けられた位置決めピン55の嵌合穴である。

次に動作を説明する。

第１図において各部品をサンプル治具43として組立て
た後、治具本体44の保持穴46に押え板49の穴53を一致さ
せる。穴53の方が大きいので穴53を通してサンプル基板
45を保持穴46にはめ込むことができる。その後押え板49
の切り起こし部54に指をかけて押え板49を45゜回転させ
ればサンプル基板45は保持穴46から脱落することはな
い。

次にシャッタ部材58の開口59を保持穴46の例えばＦ位
置に一致させる。

その状態で例えばセンタキャップ64を図示しないが例
えば真空吸着治具等で保持して、嵌合円筒部56をキャリ
ヤの穴41Sに、ピン55を穴に合わせてはめ込み、次にカ
ム66を、スリワリ72に図示しない工具を差し込んでカム
66の大径部70が弾力部57を押すように回転させ、サンプ
ル治具43をキャリヤ40に固定する。

以上において、カムの大径部70は弾力部57を押すので
双方に加工誤差等があっても弾力部57がそれを吸収して
確実にサンプル治具43を保持することができる。

またシャッタ部材58,押え板49共に、前記したように
治具本体44に対して適度な回転抵抗を持たせているので
キャリヤ40が移送される時の振動等によって回転して相
互の位置関係がずれることはない。

次に通常の基板２を他の穴41にセットする。このキャ
リヤ40をＭとする。

第９図はキャリヤＭが成膜装置78にとり込まれてター
ゲット13による成膜が終了した状態を示す。この状態で
は基板２及び、サンプル治具43の保持穴Ｆ位置にあるサ
ンプル基板45にターゲット13の膜が形成されている。

この状態でＪ位置にある歯車75を図示しない手段によ
りＤ方向に変位せしめて、シャッタ部材58の開口59がＧ
位置の保持穴に一致するようＦ方向に回転駆動した後、
Ｅ方向にキャリヤＭの移動空間外へ変位せしめてキャリ
ヤＭの移動をさまたげないようにする。

この時には後続の基板２のみを穴41Sにもセットした
キャリヤＮがターゲット13の直前で待機していることに
なる。

次にキャリヤM,Nはそれぞれターゲット15,13を通過し
て成膜されると共に、さらに後続の基板２のみをセット
したキャリヤＰが入側ロードロック室11にとり込まれ
る。以上の動作でキャリヤＭの基板２にはすでに形成さ
れたターゲット13の膜の上にターゲット15の膜が形成さ
れ、サンプル治具43の保持穴Ｇ位置にあるサンプル基板
45にターゲット15の膜が形成されることになる。

そして次に前記と同様にしてＫ位置にある歯車75によ
りシャッタ部材58を回転せしめて開口59をＨ位置の保持
穴46に一致させる。

以下同様にしてターゲット17,19により成膜されて、
出側ロードロック室20により取出されたキャリヤＭのＦ
位置にあるサンプル基板45にはターゲット13の膜のみ
が、またＧ位置のそれにはターゲット15の膜のみが、以
下Ｈ位置にはターゲット17の、Ｉ位置にはターゲット19
の膜のみが形成されると共に、他のすべての基板２には
ターゲット13,15,17,19のそれぞれの膜がその順に積層
されて形成されていることになる。後続のキャリヤN,P
及び図示しないがその後のキャリヤにおいても基板２に
は各ターゲットの膜が順次積層される。サンプル治具43
を用いてのサンプリングは必要に応じた周期で行なえば
よい。

以上のように本実施例によれば、４枚のターゲットの
膜をサンプリングしても生産量の減少は唯の１枚とな
り、従来に比較して生産量の減少を極めて小さくするこ
とができる。この効果は、膜の積層数が多いほど、また
１キャリヤ当り基板の装着数が多いほど大きくなる。

以上ターゲットの数は４コについて説明したが、この
数に限るものではなく、またサンプリングしたい数のサ
ンプリング基板を装着できるサンプル治具としておけば
よい。また必要に応じて１ターゲット当り複数枚のサン
プリング基板に成膜できる構成としても、またサンプリ
ング基板の大きさ形状をターゲットに応じて変化させて
もよい。

次に本発明の他の実施例について説明する。

前記例では治具本体44をキャリヤ40に固定してシャッ
タ部材58を回転駆動するようにしたが、逆にシャッタ部
材をキャリヤに固定して治具本体を回転駆動するように
してもよい。

以上、ターゲットにキャリアを対向させて通過させな
がら成膜するいわゆる通過成膜方式において説明した
が、例えば第10図に示すように円形のキャリヤ80を破線
で示す丸いターゲット81に対向せしめた状態で、キャリ
ヤ80を軸80−１で支持して回転させながら基板83を軸84
で支持して図示しないが公知の自公転機構で基板83を自
公転させる方式にも適用することができる。この場合例
えばＱ位置の軸84にサンプル治具43に相当する第11図に
概略を示すサンプル治具85を取付ける。

サンプル治具43と異なる点は、詳記しないが、軸84に
治具本体44に相当する治具本体86が着脱自在であること
が治具本体86の外周にもシャッタ部材58と同様に歯87が
設けてあることである。

次に治具本体86とシャッタ部材58に相対回転運動を与
える機構について説明する。

89,90はそれぞれ軸91の両端に固定された歯車、92は
内側で軸91を回転自在に支持する中空軸で一端に歯車93
が固定され、スイングアーム94と一体に形成されてい
る。

95は軸で、一端に前記スイングアーム94が、他端にモ
ータ96を固定したアーム97がそれぞれ１体的に固定され
ている。

98は内側に軸95を回動自在に支持する中空軸で両端に
それぞれ歯車99,100がそれぞれ１体的に固定されてい
る。101は中空軸98を支持する軸受で、この軸受を境界
にして大気側と真空側に分離され、真空シールは磁性流
体等を用いて構成される。102はモータ96の歯車であ
る。

次に動作を説明する。

待機状態においてはアーム97は軸受101を中心に図示
しない手段により反時計方向に回動され、したがって、
歯車93,89はそれぞれ歯87,60から離れた状態にある。

そしてキャリヤ80の回転が、サンプリング治具85が歯
車89,93と噛合可能な位置に来るよう、図示しない公知
の手段で位置決めされて停止する。

次にアーム97が図示しない手段により時計方向に回動
されると、スイングアーム94は歯車93を歯87に、歯車89
を歯60に噛合させるよう回動する。

次にモータ96を回転させると、その回転は歯車102,10
0,99,90,89に伝達されシャッタ部材58が回転駆動され
る。この時治具本体86は回転しないのでシャッタ部材58
が治具本体86に対して相対回転運動することになる。し
たがって本発明の最初の例と同様にシャッタ58の開口59
を次のサンプル基板の位置へ回動させることができる。

この構成の特徴は、任意の停止状態にあるサンプル治
具85に対してシャッタ部材58と治具本体86を所望角度相
対運動させられることにある。したがって１枚のサンプ
ル基板に順次１枚の膜を形成できるだけでなく、目的に
応じて１枚のサンプル基板に所要の複数の膜をその都度
選択的に形成できるので構造を変更する事なく自在にサ
ンプリングできることになる。また、サンプル治具43の
場合も同等の効果を有する。

以上、すべてスパッタ成膜への適用について述べてき
たが、それに限るものではなく、蒸着，イオンプレーテ
ィング等のPVD及びCVD,さらにはエッチング，イオン注
入等にも適用可能である。

また成膜プロセスも真空，気相，液相を問わず適用可
能である。

発明の効果 本発明は、複数のサンプル基板を保持すると共に、こ
のサンプル基板を選択的に露出させることが可能なサン
プル治具をキャリヤに設けて、このキャリヤを複数の薄
膜処理室に順次移送しつつサンプル治具を駆動して選択
的に露出させた、サンプル基板に所要の薄膜処理を行な
うことができる。

この結果サンプリングによる生産量の減少は唯の１枚
となり、生産量の減少を極めて小さくすることが可能と
なる。また、本発明はサンプル治具を薄く構成できるの
で薄型のキャリアに適し、またキャリアに着脱自在であ
るのでサンプル治具、すなわちサンプル基板の脱着を短
時間に行い得る。しかも、サンプリング駆動する手段
が、所要の薄膜処理室あるいはキャリアの通路近傍のキ
ャリアの通過空間と干渉しない位置に設けられ、キャリ
アが所定の位置に達した時、干渉しない位置から治具本
体あるいはシャッタ部材の少なくともいずれか一方と係
合する位置まで変位し、かつ治具本体とシャッタ部材と
を相対運動せしめ所要のサンプル基板を露出せしめるべ
くサンプリング動作を行なうので、１枚のサンプル基板
に順次１枚の膜を形成できるだけでなく、目的に応じて
１枚のサンプル基板に所要の複数の膜をその都度選択的
に形成できるので構造を変更する事なく自在にサンプリ
ングできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における薄膜処理装置の要部
の分解斜視図、第２図は本発明の一実施例の要部縦断面
図、第３図，第４図はそれぞれ第１図の部分拡大斜視
図、第５図は本発明の一実施例の要部の部分正面図、第
６図は第５図のＡ−Ａ′断面図、第７図は第１図のＢ−
Ｂ′断面図、第８図は要部拡大斜視図、第９図は本発明
の一実施例の成膜装置の模式図、第10図は本発明の他の
実施例の一部を示す模式図、第11図は本発明の他の実施
例の模式図、第12図は本発明を説明するために示す光デ
ィスクの断面図、第13図は従来の成膜装置の一例を示す
模式図、第14図は第13図のＡ−Ａ′略断面図である。 43……サンプル治具、44……治具本体、45……サンプル
基板、49……押え板、58……シャッタ部材、59……開
口、60……歯、75……歯車、40……キャリヤ、66……カ
ム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のサンプル基板を保持する治具本体
   と、この治具本体に相対回転運動可能に係合する部材で
   あって、前記複数のサンプル基板を覆うと共に、前記相
   対運動により前記複数のサンプル基板の表面を選択的に
   露出させる開口を設けたシャッタ部材と、前記治具本体
   とシャッタ部材より成るサンプル治具を着脱自在に取付
   け可能であると共に未処理基板を取付可能なキャリア
   と、このキャリアを複数の薄膜処理室に順次移送する手
   段と、前記所要の薄膜処理室あるいは前記キャリアの通
   路近傍のキャリアの通過空間と干渉しない位置に設けら
   れ、前記キャリアが所定の位置に達した時、前記干渉し
   ない位置から前記治具本体あるいはシャッタ部材の少な
   くともいずれか一方と係合する位置まで変位し、かつ、
   前記治具本体と前記シャッタ部材とを相対運動せしめて
   所要のサンプル基板を露出せしめるべくサンプリング動
   作を行なうサンプリング駆動手段とを備え、順次複数の
   薄膜処理室を通過する過程で前記通過順に未処理基板に
   薄膜処理すると共に、選択的に前記サンプル基板へ薄膜
   処理して成る薄膜処理装置。