JPS6047256A - 真空薄膜処理装置における基体搬送機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 する装置における基体搬送機構に関し，特に基体が垂直
な状態で回転しながら薄膜処理されるのに適した基体搬
送機構に関するものである。

本発明の具体的応用分野の一例は光記録用ディスクの製
造工程における薄膜作製過程である。そこでは例えば直
径７５謔乃至３５０咽厚み約１．　ｔｕｈのガラスある
いはノラスチ，り円板上に厚み約０、　１μｍ程度のア
モルファス膜などを均一な厚みで作製することが必要と
なる。また別の応用例としては上記とほぼ同じ寸法のプ
ラスチック円板上に熱磁気記録用の材質の薄膜作製，あ
るいはビデオ・ディスクとかディジタル・オーディオ・
ディスクのための光反射用の材質の薄膜等の作製がある
。

これらの円形状基体は一般に中心部分に穴が設けられて
おり，それが製品として使用される時には高速で回転さ
れる。基体上に形成される薄膜は物理的緒特性とその厚
みが基体上の全領域にわたって均一であることが必要と
され，殊に中心軸のまわりの回転に対して同心円周上で
は極めて均一であることが望まれる。従ってスパッタ膜
の作製最中には基体を回転することが好ましい。また基
体上の１つの記録単位の占める面積は極めて狭いのでス
・マンタ膜の作製最中には基体上に微小な塵埃が混入し
たＩ）あるいは膜の付着しないピンホール等が生ずるこ
とさえ嫌られれ、そのために仮に塵埃が発生しても基体
表面に堆積しないように基体の搬送とその上への薄膜作
製は基体をほぼ垂直にした状態で行うことが好オしい。

更にディスク状基体全真空室に挿入又は取出す工程にお
いては。

ロードロック室を用いても基体を１枚づつ挿入取出しす
るよシは多数の基体を基体トレーに入れて挿入取出しを
行ない、真空を破る回数をなるべく少なくすることが望
ましいものである。

上記のいくつ６９項目はいずれも個々には従来知られて
いるところであるが、実際には従来装置でこれらを同時
に実現したものは知られていない。これは真空中におい
て垂直に基体を保持する基体トレーから基体を取り出し
、これを垂直の状態のままで水平軸を中心にして回転可
能に保持するまでの運搬機構が、従来知られていた方式
の寄せ集めでは極めて複雑となるからである。

したがって本発明の目的は、真空中において上記の基体
トレーからの基体を垂直のまま回転可能に保持する運搬
機構を簡単な構成で得ようとするものである。

ナなわぢ本発明によれば、真空中において薄膜処理すべ
き板状の基体を複数枚垂直に収容する基体トレーと、前
記基体をその中心部において挟みつけ保持しながら該基
体を薄膜処理すべき場所に移送し且つ該場所において薄
膜処理を受けさせる基体回転アームと、前記基体トレー
に収容されている基体をその外周部において挟みっけ保
持しながら前記基体回転アームに移送し文通に薄膜処理
された基体を該基体回転アームから該基体トレーに移送
する基体移送アームと、前記基体トレーに収容された複
数の基体を１枚づつ薄膜処理のために前記基体移送アー
ムに移送するのに連動して該基体トレーを移動する基体
トレー搬送機構と金備えた。真空薄膜処理装置における
基体搬送機構が得られる。

次に図面を参照して詳細に説明する。

第１図および第２図は本発明の第１の実施例におけるス
パッタ装置の構成およびそのＡ　−Ａ’における断面を
それぞれ示す図である。以下両図を併用して説明すると
、真空容器１０は排気口１２ｆＩ：経て図示されないポ
ンプによシ排気される。ソノ上に薄膜を形成すべき円形
状基体４０を複数収容した基体トレー３０は真空容器内
に配置され、内部で一点鎖線ａに沿って図示されていな
い基体トレー搬送機構により移動して所定の間隔ごとに
固定することができる。基体トレー内の円形状基体４０
は図示されていない基体移送アームに挿着された後、そ
の回転軸ｅのまわシに約９０°回転し。

それに従って基体の中心は円弧αなる軌道上を矢印４１
の方向にすすみその中心軸が一点鎖線すで示される位置
に移送され、ここで図示されていない基体回転アームに
移シ保持される。次に基体回転アームをその軸Ｃのまわ
シに約１８０°回転し。

これに従って基体４０の中心は円弧βなる軌道上を矢印
４２の方向に進みス・ぐツタ−ゾーン１１へ移送され、
その中心軸が二点鎖線ｄで示されるような位置に保持さ
れた状態で回転しなからターケ゛ソト５１から出発する
ス・ぐツタ原子をその表面に堆積して薄膜を形成する。

所定の時間ス・やツタ原子を受けて薄膜が形成された基
体は、再び基体回転アームをその軸Ｃのまわシに約１８
０°回転することにより中心軸が円弧βに沿って矢印４
２′の方向に進み一点鎖線すの位置になるように移送さ
れ。

更に基体回転アームから脱離され、待機していた基体移
送アームに挿着され基体回転アームからは脱離される。

その後基体回転アームはその回転中心ｅのまわシに約９
０°回転しこれに従い基体の中心は円弧αに沿って矢印
４ｆの方向にすすみ点ａで静止する。そして基体は基体
移送アームから脱離されて基体トレー３０内の最初の位
置に収納される。次ぎに基体トレーは図示されていない
基体トレー搬送機構により本図紙面に垂直な方向に所定
の間隔だけ平行移動され新らたな基体４０が基体搬送ア
ームの挿着のために待機される。以上のような過程の繰
返しによｐ基体トレーに収容された複数の基体上にスパ
ッタ膜が生成される。

真空容器のスパッターゾーン１１をはさむ２つの壁面に
は開口部（１１１及び１１丁がその周辺部）が設けられ
そこには絶縁体５３　、５３’を介してスパッタ電極５
０　、５０’が組込まれている。スパッタ電極の真空容
器内にはターグツ）５１．５１’がスパッターゾーン内
で基体４０の両面上に薄膜は０リング５４及び５５を介
してこれら３者を図示されていないボルトによシ相互に
密着させることによシ達成されている。ス・Ｏツタ電源
１００゜１００′の出力の一方は電力供給線ｘｏｘ、ｔ
ｏｆを経てそれぞれス・ぐツタ電極５０　、５０’と結
ばれ。

出力の他方は電力帰還線１０２　、１０２’によシアー
スミ位とされておシ、一方真空容器壁はアース線１０３
によりアース電位とされる。なおスフ４ツタ電極に電力
を供給して放電を行いターゲット５１．５ｆにおいてス
パッタリングを発生せしめる際にはスパッタ電極には一
般に多大の熱エネルギーが入射するので、スパッタ電極
を流水などによシ冷却することが必要であることは小分
野でよく知られておシ２図示を省略している。上述の装
置で薄膜処理を行うに際して、先ず基体４０を収容した
トレー３０が扉２１を開けて真空容器】０の内部に挿入
され２次いで扉２１を扉軸２６のまわシに回転して閉じ
Ｏリング２５を介して気密保持状態にせしめ１次いで真
空容器内を排気する。

更に必要に応じて真空容器内に設けられた加熱ランプ１
３　、１３’及び熱反射板１４　、１４’から成るに維
持する。そしてガス導入管１３を経て図示されていない
ガス供給系から真空容器内に所定の組成のガスを導入し
、他方で排気口１２から排出しながら動的な平衡状態を
とシつつ真空容器内をスパッタリングを行うのに適した
所定の圧力、り維持する。その圧力は１０−３〜１０−
２Ｔｏｒｒの範囲になることか多い。そして前述のスパ
ッタ電源１００゜１００′よりスパッタ電極５０　、５
０’に電力を供給してス／ｅ　７タリングを行いながら
、基体トレー搬送機構と基体移送アーム機構の連動によ
シ基体トレーに収容された複数の円形状基体の両面にス
パッタ膜が形成される。基体への薄膜形成処理後にスパ
ッタ電極への電力供給及びガス導入が停止され真空が破
壊され真空容器内が大気圧にされた後に基体４０を取出
すことができる。

第３図は第１図における基体トレー３０．基体４０及び
第１図に示されていない基体トレー搬送機構６０の相対
的位置関係を示す。基体トレー３０は一対の端板３０１
及び３０２を３本の基体支持棒３０３をはさんで６個の
ナツト３０４　、３０４′。

３０４／／、３０５，３０５’、３０５”によシ固定組
立てられておシ、基体トレー搬送機構６０の一部を構成
する搬送台６０１の上に固定されている。

第４図は第３図における基体支持棒３０３の俯敞図であ
って２両端にネジ部３０３１を持ち太い角周部３０３２
と細い円周部３０３３とが等間隔で設けられておシ、太
い角周部と細め円周部の間には一定角度の傾斜面３０３
４が設けられている。この傾斜面と細い円周部３０３３
の形成する溝状領域の形状と寸法を基体の厚みに対して
適切に選らぶならば、第３図に示すような基体トレー３
０の構造において鉛直に配置した円形状基体はそれ自身
の重力によシ倒れることなく基体トレー内に自立する。

なお本実施例において基体支持棒３０３にはそれぞれ８
個の溝状領域が設けられておシ、従って８対の溝状領域
をもつ基体トレー３０には全部で一度に８枚まで基体を
収容することができる。搬送台６０１の側面部にはラッ
ク６０２が取付けられ。

ピニオン６０３を矢印６０３１又は６０３２の方向に回
転することによシ搬送台６０１はそれぞれ矢印３０１１
又は３０１２の方向に各基体の中心軸を一点鎖線ａの上
に維持したまま基体トレー３０を搬送することができる
。一方真空容器の外部には光電スイッチ７０が設けられ
、真空容器壁面に設けられた窓を通して光を矢印７１に
沿って導入することができる。基体トレー内の基体が適
切な位置に配置されていれば光はその端面で反射して矢
印７２に従って光電スイッチ７０に戻夛、従ってそれに
よシ基体の正しい位置を設定することができる。

第５図は第３図の紙面に垂直な方向から示す基体４０．
基体トレー３０及び基体トレー搬送機構６０の相対的位
置関係図である。基体搬送台６０１は１対の支持台６０
５に支えられ、それぞれの支持台には少くとも２個の溝
状のガイドを備えた回転子６０６と少くとも２個のガイ
ドのない回転子６０７がベアリングを介して取付けられ
ておシ。

更にそれぞれの回転子は真空容器の底面１０３に水平か
つ平行に設置された２本のレー）Ｌ／６０８及び６０８
′の上に載せられている。このようにして支持台６０５
は少くとも４個の回転子がレールに接するようにして支
えながらレールに沿って移動することができる。

第６図は第１図及び第２図において用いられるべき基体
移送アーム（第１，２図では図示してない）の構成をあ
られす図である。第６図において。

基体移送アーム駆動ボックス７０は６個の四角な面７１
，７２，７３，７４，７５，７６で囲、Ｘ’！れ、ここ
に円形状基体を挿着する２本のアーム７７．７８を収容
している。図の状態に於て破線で示す基体４０は第５図
に示すように基体トレー３０に収容されている。２本の
ア一１・の先端には２個のプリー７７１，７７２及び７
８１．７８２がそれぞれ設けられ２合計４個のシリ−の
溝部分で基体４０をはさみつけ固定することができる。

また後述するような機構によりアームをすべり軸受け７
７３，７７４に沿って移動することによシ基体４０をは
さみつけていたシリ−から脱離させることができる。更
に基体４０を挿着した状態で駆動ボックス７０を回転軸
ｅのまわりに回転させることにより、基体４０をその中
心が円弧αに沿うようにして点ａから点ｂ’ｌで移送し
その間の任意の場所に停止することができる。

第７図は第６図の基体移送アームの上面図であって、そ
の動作を理解しやすくするために基体移送アーム駆動ボ
ックス７０の上面板、７１の大部を切シ欠いて示してい
る。図において基体搬送アームボックスの対向する２つ
の面７３及び７４に設けられたすベシ軸受け７７３　、
７７４に支持されたアーム７７と、すベシ軸受け７８３
．７８４に支持されたアーム７８が、それぞれの先端に
設けられたプリー７７１とゾＩＪ　−７８１によシ円形
状の基体をその外周から押すようにして挿着して込る。

駆動ボックスの他の２つの面７５と７６に設けられたす
ベシ軸受け７５１と７５２は、その軸芯ｅをもつアーム
駆動軸７９を支持する。アーム駆動軸７９と２本の平行
に配置されたアーム７７と７８にはいずれもラックが設
けられておシ、２個の平歯車７９１及び７９２によって
それぞれの動きが結合されている。アーム駆動軸７９は
図示されていない駆動機構によシ真空容器の外部から軸
芯ｅに沿って矢印７９１１の方向あるいはその逆の方向
に移動することができる。平歯車７９１と７９２の回転
軸は駆動がソクスの上面７１と底面７２に設けられた軸
受けで支えられている。アーム駆動軸７９を矢印７９１
１の方向に移動することによシ平歯車７９２は矢印７９
１２の方向に回転し。

従ってアーム７７は矢印７９１３の方向に移動し同時に
アーム７８は矢印７９１４の方向に移動するので、４個
のグリ−の溝の間に基体がはさまれ固定される。これと
は逆にアーム駆動軸７９′ｆｆ：矢印゛７９１１と逆方
向に移ルする場合には、アーム７７は矢印７９１３の逆
方向に移動し同時にアーム７８は矢印７９１４の逆方向
に移動するので、４個のプリーは基体４０から離れ従っ
て基体搬送アームかされていない駆動機構により真空容
器の外部から回転するときに駆動ボックス７０は軸芯ｅ
のまわシに全体として回転して軸芯ｅを動かす必要がな
傘 い。第７図においてｉ歯車８２を矢印８１１の方向に回
転するときに第６図における駆動ボックス７０は軸芯ｅ
のまわシに矢印８１３の方向に回転し、従ってもしアー
ム７７と７８が基体４０を挿矢印８１２の方向に回転す
るときには第６図において基体はその中心が円弧αに沿
って点すから点ａの方向に移送される。このようにアー
ム駆動軸重 ７９とｌ歯車８０の軸芯を一致させることによシ。

本発明における基体搬送アームでは、基体４０の円弧α
に沿う搬送と基体４０のアームによる挿着及び脱離を完
全に独立して行うことができる。

第８図は第１図及び第２図の説明の際に説明されたが図
示しなかった基体回転アーム９０の構成を示す図である
。図において基体移送アームと基体回転アームとの間で
基体４０の受け渡しが行われる際の基体の中心点す、基
体回転アームの回転中心Ｃ，スパッタゾーンにおける基
体の回転中心ｄ、及び基体回転アームによって移送され
る基体の中心の軌跡βはいずれも第２図の記号と一致し
ている。基体４０の回転は図示されている４個の歯車９
６１．９６２．９６３．９６５と本図においては歯車９
６３のかげになって図示されていない歯車の合計５個の
相互に歯がかみあった歯車の回転を通して達成される。

基体の回転の駆動トル傘 りはｉ歯車９６１１から伝えられるが、その詳細にりを
与えてその中心軸Ｃのまわシに回転することができる。

回転アーム９１の回転により基体を回転させるための最
終段の歯車の中心軸は円弧βの上を移動し、これと同時
に歯車９６３の中心軸も円弧γの上へ移動する。捷だ基
体回転アーム９０は支持体９３に支えられ真空容器の底
面に固定されている〇 第９図は第８図の基体回転アームの構成を上面から見た
図である。図において平行に設置された２本のアーム９
１及び９２は中心Ｃをもつ一本の回転軸９５によって固
定され１回転軸９５は回転軸受けを介して２個の支持体
９３及び９４によって支えられている。従って回転軸９
５の先端に設置 けられたｉ歯車９５０１から駆動トルクを与えることに
よシ中心軸Ｃのまわシに２本のアームは平行状態を保持
して回転することができる。一方回転軸９５と同じ中心
軸をもちその内側が中空になった回転軸９６２０が回転
軸受けを介して支持体９３とアーム９１に支えられその
外周部に設けられた歯車９６２と連結して中心Ｃのまわ
シに回転することができる。アーム９１には回転軸受け
を介して２個の回転軸９６４０及び９６５０が取付けら
れてお９．前者は歯車９６３及び歯車９６４と連結して
中心ｆのまわｐに回転し、また後者は歯車９６５と連結
して中心すのまわりに回転することができる。アーム９
１の端側に設けられた回転軸９６５０は中空になってお
シその内側に回転弁え軸９６５１が設けられ、その両端
には押え具９６５２及び引き具９６５３が固定されてい
る。一方アーム９２の一端にも回転軸受けを介して中空
の回転軸９６５０’及びその内側の回転弁え軸９６５丁
が設けられ、押え具９６５２’及び引き具９６５３’が
付属している。２本の回転弁え軸９６５１　、９６ｓｒ
とその外側の回転軸９６５０　、９６５０’はそれぞれ
軸方向に相対的な位置を変えることは自由にできるが、
それぞれ単独には回転できず一対として回転する。通常
は押え具９６５２．９６５２’と軸９６５０．９６５０
’の間に挿入されたコイルバネ９６５４及び９６５４’
の力にょＩ）２本の回転弁え軸９６５１，９６５１′に
はそれぞれが対向して押しあうような力が働いている。

従って図示された状態において基体４０はその内側円周
に沿って両側から押え具９６５２と９６５２’と押され
て回転アームに保持されている。一方図示されていない
駆動機構によ９２個の引き具９６５３．９６５３’をそ
れぞれ同時にバネの力に反４発するように引張ってやる
ならば、この場所において回転アームから基体を脱離す
ることができる。

第９図において基体を回転することは次のようにして行
われる。図示されていない駆動機構にょ傘 ）ｊ歯車９６１１にトルクが与えられると、軸９６が中
心軸ｇのまわシに回転し、歯車９６１，９６２゜９６３
．９６４．及び９６５０合計５個の歯車が連動する。従
って前述の如く引き具９６５３　、９６５３’に引張り
の力が働らいていなければ押し具９６５２゜９６５２’
にはさまれ保持された状態で基体４０は回転される。更
に基体の回転はアーム９１及び９２０回転とは全く独立
に行うことができる。即ち回章 示されていない駆動機構によりｌ歯車９５０１にトルク
が与えられるときに回転軸９５が中心Ｃのまわｐに回転
するが、それに従って５個の歯車のうち２個の歯車９６
１及び９６２のそれぞれの回転中心軸ｇ、Ｃは固定した
ｉ！、まで３個の歯車９６３゜９６４．９６５の回転中
心軸は第８図においてＣのまわｐの中心円弧γ及びβに
沿って滑らかに移に駆動トルクを与えることによシ基体
を回転することができる。

第１０図は第９図の基体回転アームを図で左の側面から
みた構成を示す図である。第９図における・回転軸す、
ｆ、ｇはこの図においてすべて回転軸Ｃに重なっている
ことが分る。

上述の第１図乃至第１０図迄の本発明による具体的実施
例におけるスパッタ装置を構成する主要素は９円形状の
基体、該基体を複数垂直に自立した状態で収容すること
のできる基体トレー、基体トレーを移動するだめの基体
トレー搬送機構、基体をその中心部ではさみ保持しなが
ら移送と回転を独立して同時に行うことのできる基体回
転アーム、及び基体トレーに収容している基体を挿着し
て基体回転アームに移送しかつ基体回転アームから基体
トレーに再び移送することのできる基体移送アームであ
る。これら本発明の構成要因の組み合わせは今迄の説明
してきたところのほかにいくつかの変形が可能である。

以下には前述迄の基本的構成におけるスパッタ装置の生
産性を更にあげるための具体的変形を示す。

第１１図は基体回転アームの別の実施例を示す図である
。第９図と比較するならばアーム９１とアーム９２が完
全に対称になっておシ、アームの回転中心軸Ｃに対して
対称な位置でそれぞれ基体を同時に挿着しかつ回転する
ことができる。一方５個の歯車９６１．９６２．９６３
．９６４．．９６５を連動回転することによシ回転する
ことができる。ま９７１１に駆動トルクを与え、５個の
歯車９７１゜９５０１に駆動トルクを力えるならばアー
ム９１゜９２は２個の基体４．０１　、４．０２をはさ
みつけた捷ま中心軸Ｃのまわシに回転することができる
。

既に述べたようにこの実施例においてもアームの中心軸
Ｃのまわシの回転と基体４０１の中心軸のまわシの回転
はそれぞれ完全に独立してしかも同時に行うことができ
る。従って本実施例においては一方の基体をその中心が
ｂになるような位置において前述の第６図に示す基体移
送アームから脱離して回転アームに挿着せしめ、或いは
逆に回転アームから脱離して基体移送アームに挿着せし
める作業を行いながら、同時に他方の基体をその中心が
ｄになるような位置において回転しながらその上にスパ
ッタ膜を形成することができる。

第１１図の説明で述べたように、基板回転アームの異る
２ケ所で基体の挿着・脱離及び基体の回転を同時に行う
ことは時間を節約し生産性をあげる上で極めて有効であ
る。しかし本発明は一度に挿着できる基体の数を１個あ
るいは２個に制約するものではない。更に同時に挿着で
きる基体の数を３個、４個あるいはそれ以上にすること
が可能なことは今迄の説明から明らかである。

第１図の本発明の実施例においては、基体トレー３０を
出し入れするたびに真空破壊と排気を繰り返すことが必
要である。更に生産性を向上させる場合には基体の出し
入れのたびにス／ｅ　ツタ室を大気に晒らさないような
真空室の構造をとることができるが、それらの具体的方
法は当分野においてよく知られておシ本発明の応用にそ
れらの技術が制約となるところはない。

また以上の具体的実施例において処理室においては円形
状基体の表面にスパッタリングによシ薄膜を形成する工
程説明を行ってきた。しかし本発明はスパッタリングに
よる薄膜作製のみならず。

例えばプラズマＣＶＤによる薄膜作製に応用できる。

その場合には第１図に示すス・母ツタ電極を放電電極と
してこれとアーム電位の真空容器との間に高周波電圧を
印加し、また膜の母材となるべき適切なガスを真空容器
内に流入すればよい。更にまた本発明では第１図に示す
スパッタ電極の位置にイオン源を設けるならば円板状基
体にイオン衝撃を与えエツチング加工を行うことができ
る。

以上の説明から分るように２本発明によれば。

真空中において基体トレーから垂直に保持された基体を
取シ出し、これを垂直のまま回転可能に保持するための
運搬機構が簡単な構成で得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例による基体の搬送機構を
備えたスパッタ装置の構成を示す図、第２図は第１図の
スパッタ装置の矢印Ａ−Ａにおける断面図、第３図は第
１図における基体トレーと基体搬送機構を示す図、第４
図は第３図における基体支持棒の俯敞図、第５図は基体
トレーと基体搬送機構の相対的位置関係を示す図、第６
図は第１図において用いらるべき基体移送アームの構成
をあられす図、第７図は第６図の粋卆ホ＝暗基体移送ア
ームの上面図、第８図は第１図において用いられるべき
基体回転アームの構成をあられす図。 第９図は第８図の基体回転アームの上面図、第１０図は
第９図の基体回転アームの側面図、第１１図は第１図に
おいて用いらるべき基体回転アームの別の実施例を示す
図である。 記号の説明：１０は真空処理室、３０は基体トレー、４
０は円形状基体、５０はスパッタ電極。 アーム、１００はスパッタ電源をそれぞれあられしてい
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ］、　真空中において薄膜処理すべき板状の基体を複数
   枚垂直に収容する基体トレーと、前記基体をその中心部
   において挟みつけ保持しながら該基体を薄膜処理すべき
   場所に移送し且つ該場所において薄膜処理を受けさせる
   基体回転アームと、前記基体トレーに収容されている基
   体全その外周部において挟みつけ保持しながら前記基体
   回転アームに移送し文通に薄膜処理された基体を該基体
   回転アームから該基体トレーに移送する基体移送アーム
   と、前記基体トレーに収容された複数の基体を１枚づつ
   薄膜処理のために前記基体移送アームに移送するのに連
   動して該基体トレーを移送する基体トレー搬送機構とを
   備えた。真空薄膜処理装置における基体搬送機構。