説明

スパッタ装置

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LCD、LD、電子部品等のスパッタ蒸着を行うスパッタ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、LCD、LD、電子部品等のスパッタ装置としては、素地基板をセットしたトレーをスパッタ室内に導入し、搬送ローラー等で搬送、通過させる通過型とターンテーブルを利用した回転型のものが使用されていた。しかしながら、何れも導入あるいは搬送時のトレーの摩擦により発塵し、また素地基板への成膜以外に、搬送用の搬送ローラー、搬送ガイド、ブラケット等の構造物にも成膜され、これらのスパッタ成膜が摩擦衝撃により剥がれて、いわゆるスパッタ塵としてスパッタ室内に舞い上り、製品に悪影響を与え生産性の低下にもつながっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、スパッタ範囲以外の成膜を極少にし、トレー搬送時の摩擦部分も少なく、発塵を抑えて均一な膜厚を得、自動化を容易にすることができる生産性の優れたスパッタ装置を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、トレー受取部、第1準備室、スパッタ室、第2準備室、トレー排出部を直線上に配列してそれぞれゲート弁を介して連接し、前記トレーは裏面中央に軸が固定されており、前記各室の外側に複数台の搬送ロボットを配設し、該搬送ロボットの回動支軸にセカンドアームを設け、該セカンドアームの先端部にファーストアームを回動自在に設け、該ファーストアーム先端部に前記トレー固定軸への着脱部を有し、前記隣接した各搬送ロボットの回動支軸の回動によりファーストアームの先端部がトレーの固定軸受渡し可能な位置に伸長するようにアームを各室内に嵌挿し、さらに前記スパッタ室内を前記トレーの固定軸の移動通路を形成した遮蔽板で区画してスパッタリング室とロボットアーム作動域としたものである。
【0005】
【作用】第1準備室の入口側のゲート弁を開いて(出口側ゲート弁は閉)第1準備室のロボットアームを伸長させ、アーム端部でトレー受取部に運ばれてきた素地基板がセットされたトレーの裏側の軸部を把持し、アームを後退させてトレーを第1準備室内に移動し、入口側のゲート弁を閉じて素地基板の加熱を行う。素地基板の加熱後は、第1準備室の出口側ゲート弁を開き(入口側ゲート弁は閉)、第1準備室のロボットアームをスパッタ室内に伸長させてスパッタ室のロボットアームにトレーを移し変えた後後退させ、第1準備室の出口側ゲート弁を閉じる。
【0006】スパッタ室ではスパッタリングによってトレーにセットされた素地基板表面に成膜を行うが、成膜の際には、遮蔽板と遮蔽板に形成された移動通路を閉鎖するトレーとにより、スパッタ部の圧力変動を防止し、またロボットアーム等はほとんど遮蔽されて成膜されることがなく、また摩擦部分が少ないために発塵も少ない。
【0007】素地基板の成膜後は、スパッタ室の出口側ゲート弁を開き、第2準備室のロボットアームをスパッタ室に伸長させ、スパッタ室のロボットアームとでトレーを移し換え、トレーを第2準備室内に移動し、スパッタ室の出口側ゲート弁を閉じる。次に、第2準備室の出口側ゲート弁を開いてロボットアームでトレーをトレー排出部へ移動してトレー搬送装置に移載した後、ロボットアームを後退させて出口側ゲート弁を閉じる。
【0008】
【実施例】本発明の一実施例を図1を参照して説明すると、素地基板をセットしたトレーTが搬入されるトレー受取部1にゲート弁G1 を介して加熱装置(図示せず)を備えた第1準備室2が連なり、第1準備室2の反対側はゲート弁G2 を介して素地基板表面に成膜されるターゲット物質6を中央に設けたスパッタ室3に連なり、スパッタ室3の反対側はゲート弁G3 を介して第2準備室4に連なり、さらに第2準備室4の反対側はゲート弁G4 を介してトレー排出部5に連なり、これらは直線上に配列されている。これらの第1準備室2、スパッタ室3、第2準備室4の各外側には、適宜台数の搬送ロボット71 〜75 が配設され、各ロボット71 〜75 のアーム81 ,82 はそれぞれの室内に嵌挿され、各アーム端部でトレーTの搬送および受渡しを行う。
【0009】各搬送ロボット71 〜75 におけるトレー受渡し機構につき説明する。各搬送ロボット71 〜75 としては、それぞれ、ファーストアーム81 とセカンドアーム82 とを有し、セカンドアーム82 を支軸のまわりに角度θだけ回転(揺動)させるとファーストアーム81 は、逆向きに2θ回転し、その結果ファーストアーム81 はセカンドアーム82 と対称に折れてV字形を形成し、ファーストアーム81 先端の出力軸は、セカンドアーム82 の回転(揺動)により一つの直線上を往復し、かつファーストアーム81 の先端の出力軸は空間に対する自転は行わないようなロボットが選ばれる。
【0010】図2は一部断面平面図、図3はそのA−A線断面図であり、搬送ロボット71から搬送ロボット72 へトレーTを受渡すところを示したものである。トレーT(他のトレーも同じ構造)は裏面中央に正方形断面の軸9が固定され、軸端部91 と、この軸端部91 から軸方向に隔たった位置にある軸中部92 とを、隣り合う搬送ロボットのチャックがかわるがわる把持してトレーTの受渡しを行う。各搬送ロボットは交互に異なるチャックを備えている。即ち、搬送ロボット71 のファーストアーム81 の出力軸31には図4に示す如く1組の上下開閉挟持片35,36により軸9の軸端部91 を垂直方向に挟むようにした垂直開閉チャック37が設けられ、隣接する搬送ロボット72 のファーストアーム81 の出力軸31には図5に示す如く1組の揺動開閉レバー32,33により軸9の軸中部92 を水平方向に挟むようにした揺動開閉チャック34が設けられている。38は出力軸31に固定されたブラケット、39は揺動開閉レバー32,33の揺動開閉機構、40は出力軸31に固定された、上下開閉挟持片35,36の上下開閉機構である。
【0011】図2,3の状態で、搬送ロボット71 の垂直開閉チャック37に軸端部91 を把持されているトレーTは、隣接の搬送ロボット72 の揺動開閉チャック34に軸端部92 を把持され、搬送ロボット72 に移し換えられる。なお、揺動開閉チャック34は図5の如く、揺動開閉レバー32,33を軸9の下面より下の鎖線に示す位置まで開くようになっており、軸9が干渉することなくトレーTは自由に水平に移動ができる。トレーTが円形であり、作業中などに回転する必要がある場合には、出力軸31と上下開閉機構40との間にそれぞれ、電気或いは流体圧などにより駆動され、外部より操作が可能な回転装置を介在せしめればよい。なお、搬送ロボット間のトレーの受渡しの際に、ファーストアーム81 とセカンドアーム82 とは必ずしもV字形に折れる必要はなく、両アームが延びたときに受渡しを行うように、各アームの長さを、搬送ロボット間の距離の1/4に選ぶようにしてもよい。
【0012】さらに、第1準備室2および第2準備室4の搬送ロボット7、7のファーストアーム8はそれぞれトレー受取部1とスパッタ室3およびトレー排出部5とスパッタ室3にまで伸長可能としてある。スパッタ室3の外側に配設される搬送ロボットは、スパッタ室3の長さによって1台あるいは複数台とし、図示例では3台のロボット7、7、7が配設されており、各ロボット7、7、7は、ファーストおよびセカンドアーム8、8が互いに重合した位置、すなわち、3個のトレーTが互いに隣接状態でスパッタ室3のスパッタ位置に対向して並列する間隔で配備されている。ロボット7とロボット7とのトレーTの受渡しはスパッタ室3内で、またロボット7とロボット7とのトレーTの受渡しはスパッタ室3で夫々行われる。また、スパッタ室3内には、トレーTの軸9が移動する移動通路10を形成した遮蔽板11が設けられてスパッタリング室とロボットアーム作動域とに区画されている(図2R>2、3参照)。
【0013】本実施例において、トレー受取部1に搬送コンベアにより垂直状態で運ばれて来た素地基板をセットしたトレーTの裏面側突出軸9は、ゲート弁G1 を開いて第1準備室2内のロボット71 のセカンドアーム82 の回動に伴って伸長されたファーストアーム81 の端部の垂直開閉チャック37で把持され、その後退によってトレーTが第1準備室2内に移動してゲート弁G1 を閉じる。第1準備室2において素地基板が十分に加熱され、加熱後はゲート弁G2 を開き、ファーストアーム81 をスパッタ室3内に伸長させてトレーTを移動し、一方、スパッタ室3内のロボット72 のファーストアーム81 を伸長させてトレーを移し変え、第1準備室2内のロボット71 のファーストアーム81 を後退させてゲート弁G2を閉じる。スパッタ室3内に移動したトレーTは、加熱された素地基板の温度を確認後、トレーTを把持したロボット72 のファーストアーム81 の反対側への伸長により、ロボット73 のファーストアーム81 にトレーTを移し変え、ここで成膜する物質の特徴に成膜スピードを合わせるようにロボット73 のスピードを制御しつつスパッタリングを行い、素地基板表面にターゲット物質6の成膜を行い、基板成膜後は、ロボット74 のファーストアーム81 を伸長させて、ロボット73 のファーストアーム81 からトレーTを移し変える。
【0014】なお、スパッタリング中は、スパッタ室3内の遮蔽板11によってファーストアーム81 、セカンドアーム82 等のロボットアーム作動域は遮蔽されており、また遮蔽板11の移動通路10はトレーTによって遮蔽されているため、スパッタ範囲以外の成膜が極少化されるが、スパッタリング中のトレーTの両側の移動通路10の隙間によって、微妙にスパッタ部の圧力変動が生じ、膜物性に影響を及ぼす。そのため、図1のように、スパッタリング中のトレーTの両側にトレーTを隣接保持することができるように搬送ロボット72 ,73 ,74 を配設し、移動通路10を3つのトレーTで遮蔽できるようにすることが望ましい。
【0015】かくして、ロボット74 のファーストアーム81 の反対側への伸長によりトレーTをスパッタ室3内出口側に移動し、次にゲート弁G3 を開いて第2準備室4内のロボット75 のファーストアーム81 をスパッタ室3内に伸長させてトレーTを移し変え、トレーTを第2準備室4内に移動し、ゲート弁G3 を閉じる。その後、ゲート弁G4 を開いてファーストアーム81 をトレー排出部5にまで伸長させ、トレーTを排出後、ファーストアーム81 を後退させてゲート弁G4 を閉じる。基板成膜後は、ロボット74 のファーストアーム81 を伸長させて、ロボット73 のファーストアーム81 からトレーTを移し変え、反対側への伸長によりトレーTをスパッタ室3内出口側に移動する。次にゲート弁G3 を開いて第2準備室4内のロボット75 のファーストアーム81 をスパッタ室3内に伸長させてトレーTを移し変え、トレーTを第2準備室4内に移動し、ゲート弁G3 を閉じる。その後、ゲート弁G4 を開いてロボット75 のファーストアーム81 をトレー排出部5にまで伸長させ、トレーTを搬送コンベア上に排出後、ロボット75 のファーストアーム81 を後退させてゲート弁G4 を閉じる。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、搬送ロボットを使用してトレーの安定搬送を行い、ロボットアームも遮蔽区画内を作動域としたからスパッタ範囲以外の成膜を極少にし、しかも機械的摩擦部分も少なく、発塵を抑えて均一な膜厚をうることができ、さらに全自動化も容易にし、生産性を向上させることができ、また、成膜する物質の特徴に合わせて成膜スピードも合わせることが可能であるため、多品種生産にも適応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の側面を示す説明図。
【図2】本発明の一実施例の一部断面平面図。
【図3】図2のA−A線断面図。
【図4】図3のB−B線断面図。
【図5】図3のC−C線断面図。
【符号の説明】
1 トレー受取部
2 第1準備室
3 スパッタ室
4 第2準備室
5 トレー排出部
6 ターゲット物質
1 搬送ロボット
1 ファーストアーム
2 セカンドアーム
9 軸
1 軸端部
2 軸中部
10 移動通路
11 遮蔽板
1 ゲート弁
2 ゲート弁
3 ゲート弁
4 ゲート弁
31 出力軸
311 出力軸
32 揺動開閉レバー
33 揺動開閉レバー
34 揺動開閉チャック
35 上下開閉挟持片
36 上下開閉挟持片
37 垂直開閉チャック

【特許請求の範囲】
【請求項1】 トレー受取部、第1準備室、スパッタ室、第2準備室、トレー排出部を直線上に配列してそれぞれゲート弁を介して連接し、前記トレーは裏面中央に軸が固定されており、前記各室の外側に複数台の搬送ロボットを配設し、該搬送ロボットの回動支軸にセカンドアームを設け、該セカンドアームの先端部にファーストアームを回動自在に設け、該ファーストアーム先端部に前記トレー固定軸への着脱部を有し、前記隣接した各搬送ロボットの回動支軸の回動によりファーストアームの先端部がトレーの固定軸受渡し可能な位置に伸長するようにアームを各室内に嵌挿し、さらに前記スパッタ室内を前記トレーの固定軸の移動通路を形成した遮蔽板で区画してスパッタリング室とロボットアーム作動域としたことを特徴とするスパッタ装置。

【図1】
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【図4】
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【図5】
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【図2】
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【図3】
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【特許番号】特許第3330631号(P3330631)
【登録日】平成14年7月19日(2002.7.19)
【発行日】平成14年9月30日(2002.9.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願平4−122823
【出願日】平成4年4月17日(1992.4.17)
【公開番号】特開平5−295532
【公開日】平成5年11月9日(1993.11.9)
【審査請求日】平成11年1月14日(1999.1.14)
【出願人】(000003067)ティーディーケイ株式会社 (7,238)
【参考文献】
【文献】実開 平5−56953(JP,U)