基体処理装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、所定真空下で基体に所定の処理を施す装置、例えば液晶表示装置用基板、ＥＬ表示装置用基板、超電導部材の基体等の基体表面に液晶素子用の膜、ＥＬ素子用の膜、超電導膜等、それぞれの用途に適した機能を有する薄膜を形成するための薄膜製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】所定真空下で基体に所定の処理を施す、例えば薄膜製造装置には種々のタイプのものがあるが、その一つに、成膜室と、基体の交換を行うためのロードロック室とを連設し、新たな基体の設置或いは基体の交換にあたって、前記ロードロック室を基体のホルダを兼ねる弁体で成膜室から気密に隔絶し、成膜時には、基体を支持した該弁体を成膜室に配置するタイプのものが知られている。
【０００３】このタイプの薄膜製造装置の一例を図６を参照して説明すると、成膜室１０の上部にロードロック室２０が連設されている。成膜室１０内にはターゲット４０が配置され、このターゲット４０に向けイオン源３０からイオンビームが照射されるようになっている。ロードロック室２０はその上端開口が扉１００によって開閉される。成膜室１０は高真空ポンプＰＨにより所定の真空度に真空引きすることができ、ロードロック室２０は荒引き真空ポンプＰＬによって所定の真空度に真空引きすることができる。
【０００４】成膜室１０とロードロック室２０の境目の開口は弁体６０によって気密にシールすることができる。弁体６０はその上面に基体５０を支持するようになっており、基体支持部分の周囲にはロードロック室２０下面の弁座２０１に気密に接し得るオーリング７０を備えている。弁体６０は成膜室１０の下方に配置したエアシリンダ９０の駆動により昇降するロッド９０１の上端に支持されており、このロッド９０１が上昇することで弁体上のオーリング７０がロードロック室の弁座２０１に気密に接し、ロードロック室２０が成膜室１０に対し気密に隔絶される。また、ロッド９０１を下降させることで、弁体上の基体５０を成膜室１０内の成膜位置に配置し、ターゲット４０からのスパッタ粒子に曝すことができる。なお、ロッド９０１は成膜室１０の底壁１０１を、この底壁外面とロッド９０１に渡し設けた伸縮ベローズタイプの気密シール装置８０によって気密に、且つ、摺動自在に貫通している。
【０００５】この従来装置によると、当初、ロードロック室２０は弁体６０によって成膜室１０から気密に隔絶され、この状態で成膜室１０内がポンプＰＨにより予め定めた真空度に真空引きされる。一方、ロードロック室２０においては扉１００が開かれ、弁体６０上に基体５０が設置される。基体５０の設置後、扉１００は気密に閉じられ、真空ポンプＰＬによってロードロック室２０内が所定の真空度に荒引きされる。
【０００６】しかるのちエアシリンダ９０によりロッド９０１が下降せしめられ、それによって基体５０が成膜室１０内の成膜位置に配置されるとともに、成膜室１０内がポンプＰＨで成膜真空度とされ、その後、イオン源３０からのイオンビーム照射によりターゲット４０からスパッタ粒子が発せられ、該スパッタ粒子により基体５０表面に所望の薄膜が形成される。
【０００７】薄膜形成後はエアシリンダ９０によるロッド９０１の上昇により基体５０が弁体６０ごと上昇せしめられ、弁体６０上面のオーリング７０がロードロック室２０の弁座２０１に気密に接する。この状態で扉１００が開かれ、基体５０の交換が行われる。基体５０を交換した後は、最初と同様ロードロック室２０内がポンプＰＬにより所定真空度に荒引きされ、しかるのち基体５０が弁体６０ごと成膜位置に配置される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来薄膜製造装置によると、基体５０を弁体６０上に設置したり、基体５０を交換するとき、成膜の準備のため成膜室１０内がポンプＰＨにより予め所定真空度に真空引きされた状態でロードロック室２０の扉１００が開けられるため、弁体６０の上面に大気圧がかかり、それは例えば直径が３０ｃｍの基体を支持する弁体の場合、８００ｋｇにもなる。この大気圧はそのまま弁体駆動系に加わる。さらに、このような大気圧を受ける弁体の反りを防止するため、弁体は厚くされて重くなっており、この弁体重量も駆動系に加わる。さらに、この大気圧を受けるため、弁体６０のオーリング７０は弁座２０１に強く押しつけられるが、そのオーリングの締め付け反力も駆動系に加わる。このように、エアシリンダ９０を含む弁体の駆動系は、これら大気圧、弁体重量及びオーリングの締め付け反力を全て支えなければならず、そのため駆動系を高出力且つ頑丈な構造のものにしなければならず、それだけ装置の大型化及びコスト高を招いているという問題がある。
【０００９】そこで本発明は、所定真空下で基体に所定の処理を施す基体処理室と、基体の設置、交換を行うためのロードロック室とを連設し、基体のホルダを兼ねる弁体でロードロック室を基体処理室から気密に隔絶することができるタイプの基体処理装置において、従来のものより全体を小型、安価に製作できるようにした基体処理装置、例えば薄膜製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的に従い、下端に開口を有する基体処理室と、下端に開口及びその周囲の弁座を有し、該下端開口及びその周囲の弁座が前記基体処理室下端開口の横に隣り合って配置されるように前記基体処理室の隣りに横並べに連設された、基体の設置、交換のための１又は２以上のロードロック室と、隣り合う前記基体処理室及び前記ロードロック室を連通させるように該基体処理室の下端開口及び該ロードロック室の下端開口に臨んでそれら開口の下方で横方向に延びる弁移動路と、上方に向けられた弁座当接部を有する基体ホルダを兼ねる弁体と、前記弁体が載置され、該弁体を前記基体処理室開口又はロードロック室開口に選択的に臨ませるように前記弁移動路に横移動可能に設けられた弁体支持台と、前記弁体が載置された前記弁体支持台を前記弁移動路に沿って横移動させる駆動手段と、前記弁体支持台が前記駆動手段により横移動されることで前記ロードロック室開口に臨む位置に配置される弁体を該弁体の弁座当接部が該ロードロック室の弁座に対し接触又は離反するように昇降させる弁昇降手段とを備えており、前記ロードロック室下端開口周囲の弁座は、前記弁体の前記弁移動路に沿う横移動方向において前記基体処理室下端開口から遠ざかるにつれ下方へ下り傾斜する傾斜面に位置するとともに、前記弁体の弁座当接部は該傾斜面と平行な傾斜面に位置しており、前記ロードロック室開口に臨む位置に配置される弁体を前記弁昇降手段で前記弁体支持台から上昇させることで該弁体の弁座当接部が該ロードロック室の弁座に前記傾斜面において互いに気密に接することを特徴とする基体処理装置を提供するものである。
【００１１】
【作用】本発明基体処理装置によると、弁体は、これを載置した弁体支持台がその駆動手段により横移動されることで、基体処理室に臨む位置又はロードロック室に臨む位置に選択的に配置される。ロードロック室に臨む位置に配置された弁体は、弁昇降手段により持ち上げられる。ロードロック室下端開口周囲の弁座は、弁体の弁移動路に沿う横移動方向において基体処理室下端開口から遠ざかるにつれ下方へ下り傾斜する傾斜面に位置するとともに、弁体の弁座当接部は該傾斜面と平行な傾斜面に位置している。従って、持ち上げられた弁体の弁座当接部が、弁体の横移動方向に対し傾斜した傾斜面を境にしてロードロック室の弁座に楔打ち込み様に気密に接し、ロードロック室を基体処理室から気密に隔絶する。
【００１２】この状態で基体処理室内は所定真空度に維持される一方、このロードロック室において弁体上に基体が設置され、或いは弁体上の基体が交換され、しかるのち、該ロードロック室内が所定真空度に真空引きされ、そのあと基体は弁体ごと弁昇降手段にて下降せしめられ、次いで弁体支持台がその駆動手段にて横移動されることで基体処理室に臨む位置に配置され、そこで所定の処理が基体上に施される。処理後、基体は弁体ごと再びロードロック室側に移動され、ここで新たな基体と交換される。
【００１３】前記弁体によるロードロック室開口の気密閉塞は、弁体の横移動方向に対し傾斜した傾斜面を境にして行われるので、弁体上面に加わる大気圧は、その横方向分力が弁体支持台駆動手段に加わることになる。また、弁体に加わる他の力もその横方向分力が弁体支持台駆動手段に加わる。一方、弁体に加わる大気圧等の力及び弁体等の重力の縦方向分力は、主として弁昇降手段が分担する。
【００１４】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１から図３は本発明の一実施例を示している。図１R>１は一方の弁体をロードロック室開口に臨ませた、開口閉成前の状態の概略断面図であり、図２はその弁体を上昇させてロードロック室開口を閉じた状態の概略断面図である。図３は弁体、その支持台及び支持台のリニアガイドを図１のＸ−Ｘ線に沿う断面で示す図である。
【００１５】この装置は、成膜室１の左右に対称的に二つのロードロック室２を横並べに連設したものである。成膜室１は下端に開口１０を備え、各ロードロック室２も下端に開口２０を備えている。室１、２、２の下端開口１０、２０、２０は水平方向に延びる弁移動路３０によって互いに連通している。成膜室１中にはターゲット４が設置され、このターゲットに向けイオン源３からイオンビームが照射されるようになっている。また、ターゲット４の下方には、丁度開口１０の位置で、中央部を開口したマスク板１１が設置してある。この成膜室１は高真空ポンプＰＨによって所定真空度に真空引き可能である。
【００１６】各ロードロック２はその上端開口が扉１０Ａによって開閉されるようになっており、扉１０Ａが閉じる部分には気密シール用のオーリング２１を設けてある。各ロードロック室２は開閉弁Ｖ１を介して荒引き真空ポンプＰＬにより所定の真空度に真空引き可能である。また、各ロードロック室２は弁Ｖ２を介して図示しないＮ2 ガス源よりＮ2 ガスを導入してベント処理できる。
【００１７】弁移動路３０には弁体６、６が配置されている。これら弁体は左右対称に一体的に連設されており、図中右側の弁体の右端部６０及び左側の弁体の左端部６０がそれぞれ弁体支持台６１に載置されている。各支持台６１は弁移動路３０に水平に延びるリニアガイド６２に載置されている。図１中、右側の弁体６の右側端部６０には、図３に示すように、その下面両端部に垂直なピン６０ａを突設してあり、このピン６０ａは支持台６１に設けたリニアガイド６０ｂに昇降可能に嵌まっている。図１中、左側の弁体６の左側端部についても、同様なピンが設けられ、これが弁支持台のリニアガイドに嵌まっている。かくして、弁体６、６は弁支持台６１、６１に対し、昇降可能に、しかし、水平面内での移動不能に載置され、且つ、支持台６１、６１は互いに所定の配置関係を保っている。
【００１８】また、図３から分かるように、弁体支持台６１、６１を支えるリニアガイド６２は平板レール状のものであるが、リニアガイド６２はこれに限定されるものではなく、スライドシャフト形状のもの等を採用してもよい。以上の構成により、各弁体６は支持台６１、６１とともにリニアガイド６２、６２上を水平方向に移動して、成膜室１の開口１０に臨む位置又はロードロック室２の開口２０に臨む位置に位置することができる。
【００１９】図１中、左側の弁体支持台６１には水平方向に延びるロッド９１が連設され、このロッドは、左側のロードロック室２の側壁２００を貫通し、エアシリンダ９に連結されている。側壁２００の外面には伸縮自在のベローズタイプの気密シール装置８が設けられ、この装置はロッド９１を囲繞してこれに連結されており、ロッド９１が側壁２００を貫通する部分を気密にシールしている。
【００２０】各ロードロック室２の開口２０の周囲には弁座面２２が形成されており、この弁座面２２は成膜室１から遠ざかる方向に下り傾斜するように水平方向に対し角度θ（約３°〜１０°）だけ傾斜している。一方、各弁体６はその上面に基体５を設置する部分６３を備えており、その周囲に弁座当接部６４を備えている。弁座当接部６４はロードロック室の弁座面２２に対応するように水平方向に対し角度θだけ傾斜している。また、この弁座当接部６４は弁座面２２に気密に接するためのオーリング７を含む。
【００２１】前記弁移動路３０におけるリニアガイド６２は、成膜室１の開口１０に対応する部分が分断されており、ここにジャッキＪが設けてある。ジャッキＪは気体の供給にて伸び、脱気にて収縮するベローズＢの上端に剛性のある円板Ｆを設けてなっており、ベローズＢには弁Ｖ３を介してポンプＰＬが接続されているとともに弁Ｖ４を介して図示しないＮ2 ガス源に接続されている。なお、円板Ｆの直径ｂは、弁体６上のオーリング７の径ａより大きくしてある。
【００２２】従って、いずれかの弁体６（図の例では右側の弁体６）をロードロック室２に臨む位置に配置するとともに、もう一つの弁体６（図の例では左側の弁体６）を成膜室１に臨む位置に配置し、ジャッキＪにおいて、弁Ｖ４を徐々に開き、ベローズＢ内へＮ2 ガスを導入すると、ジャッキＪが伸びて弁体６、６を上昇させ、ロードロック室２に臨む弁体上のオーリング７をロードロック室２の弁座面２２に気密に接触させることができる。Ｎ2 ガスの供給を停止した状態で弁Ｖ３を開き、真空ポンプＰＬを運転して脱気すると、弁体６、６が下降し、オーリングは弁座面２２から離れる。この状態で、必要に応じ、弁体６、６を横移動させることができる。
【００２３】以上説明した薄膜製造装置によると、例えば右側の弁体６が、当初、図に示すように、エアシリンダ９にて右側ロードロック室２の開口２０に臨む位置に配置され、ジャッキＪで持ち上げられて、この開口２０を気密に閉じる。この状態で成膜室１内が真空ポンプＰＨにより所定真空度まで真空引きされる一方、閉じられたロードロック室２においてその扉１０Ａが開かれ、弁体６の基体設置部分６３に成膜すべき基体５が設置される。しかるのち扉１０Ａが閉じられ、このロードロック室２内が荒引き真空ポンプＰＬの運転により所定真空度に真空引きされる。その後、ジャッキＪからの脱気にて弁体６、６が支持台６１、６１上に下降せしめられ、次いでエアシリンダ９により今までロードロック室を閉じていた右側弁体６が成膜室１の開口１０に臨む位置まで動かされ、弁体上の基体５がマスク１１の中央開口を介してターゲット４に臨む。一方、今まで成膜室１に臨んでいた左側弁体６は、左側のロードロック室２に臨む位置に配置される。この状態でジャッキＪにて再び弁体６、６が持ち上げられることで、左側のロードロック室２が気密に閉じられる。
【００２４】かくして成膜室１内が真空ポンプＰＨの運転にて所定の成膜真空度まで真空引きされ、イオン源３からターゲット４にイオンビームが照射されることでターゲット４から発せられるスパッタ粒子が基体５表面に付着し、そこに所定の薄膜が形成される。このとき、ターゲット４から発せられるスパッタ粒子の一部はマスク板１１に遮られ、弁体６の弁座当接部６４やそこのオーリング７に付着堆積することが避けられる。この間、左側のロードロック室２では、これに接続した弁Ｖ２の開成にてベント処理後、扉１０Ａが開けられ、弁体６上に基体５が設置される。
【００２５】所定の薄膜形成が終了すると、ジャッキＪから脱気され、弁体６、６が支持台６１、６１上に下降せしめられ、次いでエアシリンダ９にて弁体６、６が右方へ動かされ、次いでジャッキＪにて持ち上げられ、右側ロードロック室２が閉じられる。かくして成膜室１内で左側弁体上の基体に成膜しつつ、右側ロードロック室２において、これに接続されたベント用弁Ｖ２を開いてベント処理したのち、扉１０Ａを開き、弁体６上の成膜後基体５の交換を行うことができる。交換後は再び扉１０Ａが閉じられ、室２内が荒引き真空ポンプＰＬによって所定の真空度に真空引きされて、次の成膜に備えられる。このようにして順次繰り返し基体５上に薄膜が形成されていく。
【００２６】以上説明した工程中、一方の弁体６がこれに対応するロードロック室２を成膜室１から気密に隔絶するように閉じている状態のとき、該室の扉１０Ａを開けると、弁体６上面に大気圧Ｐ１が加わるが（図２参照）、この大気圧はその全てがエアシリンダ９側に加わるのではなく、弁座面の傾斜角度θに対応する水平分力Ｐ３＝Ｐ１ｓｉｎθのみがエアシリンダ９側に加わるだけである。垂直分力Ｐ２はジャッキＪに加わる。また、オーリング７の締め付け反力もその水平分力のみがエアシリンダ９側に加わるだけである。さらに、弁体６の重量はこれがエアシリンダ９に加わることはなく、ジャッキＪが担う。
【００２７】従って弁体６をロードロック室２を閉じる位置に維持するためのエアシリンダ９の出力は比較的低出力で足り、それだけ該シリンダを小型、安価なもので済ますことができ、また、大気圧Ｐ１の垂直分力Ｐ２、オーリング７の締め付け反力の垂直分力、弁体６、６の重力は、ジャッキＪが分担し、且つ、このジャッキはその昇降ストロークが短くて済むので、小型、安価なもので足り、延いては薄膜製造装置全体の小型化及び低価格化を実現できる。
【００２８】また、ジャッキＪが大気圧の垂直分力Ｐ２等を支えるので、弁体支持台６１、６１やリニアガイド６２の負担が少なく、それだけこれらを簡単に構成することができる。また弁体６６を横移動させるとき、弁体６、６及び支持台６１、６１の重量は弁移動路３０に設けたリニアガイド６２に支持されているので、支持台６１とガイド６２の摩擦係数μを小さく選択することで弁体移動のためのエアシリンダ９の負担を少なくでき、この点でもエアシリンダ９は従来の弁体駆動シリンダに比べ低出力で足り、駆動系の省力化、小型化に寄与する。
【００２９】さらに、各弁体６のオーリングは、ロードロック室の弁座面２２に垂直な方向に近い方向で接触、離反するので、オーリング７が弁座面２２との摩擦接触にて損傷する恐れは小さく、長期にわたり、そのシール機能を発揮できる。以上説明した実施例は、成膜中にいずれかのロードロック室で基体交換を行えるので、高スループットが得られ、量産に適する。
【００３０】前記実施例では、成膜手段として、イオン源３とターゲット４を用いているが、必要に応じ、他の成膜手段を採用してもよい。なお、以上薄膜製造装置について説明したが、本発明思想は所定真空下で基体に所定の処理を施す各種装置に適用できることは、言うまでもなく明らかである。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、所定真空下で基体に所定の処理を施す基体処理室と、基体の設置、交換を行うためのロードロック室とを連設し、基体のホルダを兼ねる弁体でロードロック室を基体処理室から気密に隔絶するように閉じることができるタイプの基体処理装置において、従来のものより全体を小型、安価に製作できる基体処理装置、例えば薄膜製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概略断面図であり、一方の弁体が成膜室に臨み、他方の弁体がこれに対応するロードロック室を弁体で閉じる直前の状態を示すものである。
【図２】図１に示す装置の同じく概略断面図であり、図１R>１の他方の弁体がロードロック室を閉じた状態を示すものである。
【図３】図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図４】従来例の概略断面図である。
【符号の説明】
１ 成膜室
１０ 開口
２ ロードロック室
２０ 開口
２２ 弁座面
３ イオン源
４ ターゲット
５ 基体
３０ 弁移動路
６ 弁体
６１ 弁体支持台
６２ リニアガイド
６３ 基体設置部分
６４ 弁座当接部
７ オーリング
８ 気密シール用ベローズ
９ エアシリンダ
９１ ロッド
ＰＨ 高真空ポンプ
ＰＬ 荒引き真空ポンプ
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４ 弁
Ｊ ジャッキ
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、所定真空下で基体に所定の処理を施す装置、例えば液晶表示装置用基板、ＥＬ表示装置用基板、超電導部材の基体等の基体表面に液晶素子用の膜、ＥＬ素子用の膜、超電導膜等、それぞれの用途に適した機能を有する薄膜を形成するための薄膜製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】所定真空下で基体に所定の処理を施す、例えば薄膜製造装置には種々のタイプのものがあるが、その一つに、成膜室と、基体の交換を行うためのロードロック室とを連設し、新たな基体の設置或いは基体の交換にあたって、前記ロードロック室を基体のホルダを兼ねる弁体で成膜室から気密に隔絶し、成膜時には、基体を支持した該弁体を成膜室に配置するタイプのものが知られている。
【０００３】このタイプの薄膜製造装置の一例を図６を参照して説明すると、成膜室１０の上部にロードロック室２０が連設されている。成膜室１０内にはターゲット４０が配置され、このターゲット４０に向けイオン源３０からイオンビームが照射されるようになっている。ロードロック室２０はその上端開口が扉１００によって開閉される。成膜室１０は高真空ポンプＰＨにより所定の真空度に真空引きすることができ、ロードロック室２０は荒引き真空ポンプＰＬによって所定の真空度に真空引きすることができる。
【０００４】成膜室１０とロードロック室２０の境目の開口は弁体６０によって気密にシールすることができる。弁体６０はその上面に基体５０を支持するようになっており、基体支持部分の周囲にはロードロック室２０下面の弁座２０１に気密に接し得るオーリング７０を備えている。弁体６０は成膜室１０の下方に配置したエアシリンダ９０の駆動により昇降するロッド９０１の上端に支持されており、このロッド９０１が上昇することで弁体上のオーリング７０がロードロック室の弁座２０１に気密に接し、ロードロック室２０が成膜室１０に対し気密に隔絶される。また、ロッド９０１を下降させることで、弁体上の基体５０を成膜室１０内の成膜位置に配置し、ターゲット４０からのスパッタ粒子に曝すことができる。なお、ロッド９０１は成膜室１０の底壁１０１を、この底壁外面とロッド９０１に渡し設けた伸縮ベローズタイプの気密シール装置８０によって気密に、且つ、摺動自在に貫通している。
【０００５】この従来装置によると、当初、ロードロック室２０は弁体６０によって成膜室１０から気密に隔絶され、この状態で成膜室１０内がポンプＰＨにより予め定めた真空度に真空引きされる。一方、ロードロック室２０においては扉１００が開かれ、弁体６０上に基体５０が設置される。基体５０の設置後、扉１００は気密に閉じられ、真空ポンプＰＬによってロードロック室２０内が所定の真空度に荒引きされる。
【０００６】しかるのちエアシリンダ９０によりロッド９０１が下降せしめられ、それによって基体５０が成膜室１０内の成膜位置に配置されるとともに、成膜室１０内がポンプＰＨで成膜真空度とされ、その後、イオン源３０からのイオンビーム照射によりターゲット４０からスパッタ粒子が発せられ、該スパッタ粒子により基体５０表面に所望の薄膜が形成される。
【０００７】薄膜形成後はエアシリンダ９０によるロッド９０１の上昇により基体５０が弁体６０ごと上昇せしめられ、弁体６０上面のオーリング７０がロードロック室２０の弁座２０１に気密に接する。この状態で扉１００が開かれ、基体５０の交換が行われる。基体５０を交換した後は、最初と同様ロードロック室２０内がポンプＰＬにより所定真空度に荒引きされ、しかるのち基体５０が弁体６０ごと成膜位置に配置される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来薄膜製造装置によると、基体５０を弁体６０上に設置したり、基体５０を交換するとき、成膜の準備のため成膜室１０内がポンプＰＨにより予め所定真空度に真空引きされた状態でロードロック室２０の扉１００が開けられるため、弁体６０の上面に大気圧がかかり、それは例えば直径が３０ｃｍの基体を支持する弁体の場合、８００ｋｇにもなる。この大気圧はそのまま弁体駆動系に加わる。さらに、このような大気圧を受ける弁体の反りを防止するため、弁体は厚くされて重くなっており、この弁体重量も駆動系に加わる。さらに、この大気圧を受けるため、弁体６０のオーリング７０は弁座２０１に強く押しつけられるが、そのオーリングの締め付け反力も駆動系に加わる。このように、エアシリンダ９０を含む弁体の駆動系は、これら大気圧、弁体重量及びオーリングの締め付け反力を全て支えなければならず、そのため駆動系を高出力且つ頑丈な構造のものにしなければならず、それだけ装置の大型化及びコスト高を招いているという問題がある。
【０００９】そこで本発明は、所定真空下で基体に所定の処理を施す基体処理室と、基体の設置、交換を行うためのロードロック室とを連設し、基体のホルダを兼ねる弁体でロードロック室を基体処理室から気密に隔絶することができるタイプの基体処理装置において、従来のものより全体を小型、安価に製作できるようにした基体処理装置、例えば薄膜製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的に従い、下端に開口を有する基体処理室と、下端に開口及びその周囲の弁座を有し、該下端開口及びその周囲の弁座が前記基体処理室下端開口の横に隣り合って配置されるように前記基体処理室の隣りに横並べに連設された、基体の設置、交換のための１又は２以上のロードロック室と、隣り合う前記基体処理室及び前記ロードロック室を連通させるように該基体処理室の下端開口及び該ロードロック室の下端開口に臨んでそれら開口の下方で横方向に延びる弁移動路と、上方に向けられた弁座当接部を有する基体ホルダを兼ねる弁体と、前記弁体が載置され、該弁体を前記基体処理室開口又はロードロック室開口に選択的に臨ませるように前記弁移動路に横移動可能に設けられた弁体支持台と、前記弁体が載置された前記弁体支持台を前記弁移動路に沿って横移動させる駆動手段と、前記弁体支持台が前記駆動手段により横移動されることで前記ロードロック室開口に臨む位置に配置される弁体を該弁体の弁座当接部が該ロードロック室の弁座に対し接触又は離反するように昇降させる弁昇降手段とを備えており、前記ロードロック室下端開口周囲の弁座は、前記弁体の前記弁移動路に沿う横移動方向において前記基体処理室下端開口から遠ざかるにつれ下方へ下り傾斜する傾斜面に位置するとともに、前記弁体の弁座当接部は該傾斜面と平行な傾斜面に位置しており、前記ロードロック室開口に臨む位置に配置される弁体を前記弁昇降手段で前記弁体支持台から上昇させることで該弁体の弁座当接部が該ロードロック室の弁座に前記傾斜面において互いに気密に接することを特徴とする基体処理装置を提供するものである。
【００１１】
【作用】本発明基体処理装置によると、弁体は、これを載置した弁体支持台がその駆動手段により横移動されることで、基体処理室に臨む位置又はロードロック室に臨む位置に選択的に配置される。ロードロック室に臨む位置に配置された弁体は、弁昇降手段により持ち上げられる。ロードロック室下端開口周囲の弁座は、弁体の弁移動路に沿う横移動方向において基体処理室下端開口から遠ざかるにつれ下方へ下り傾斜する傾斜面に位置するとともに、弁体の弁座当接部は該傾斜面と平行な傾斜面に位置している。従って、持ち上げられた弁体の弁座当接部が、弁体の横移動方向に対し傾斜した傾斜面を境にしてロードロック室の弁座に楔打ち込み様に気密に接し、ロードロック室を基体処理室から気密に隔絶する。
【００１２】この状態で基体処理室内は所定真空度に維持される一方、このロードロック室において弁体上に基体が設置され、或いは弁体上の基体が交換され、しかるのち、該ロードロック室内が所定真空度に真空引きされ、そのあと基体は弁体ごと弁昇降手段にて下降せしめられ、次いで弁体支持台がその駆動手段にて横移動されることで基体処理室に臨む位置に配置され、そこで所定の処理が基体上に施される。処理後、基体は弁体ごと再びロードロック室側に移動され、ここで新たな基体と交換される。
【００１３】前記弁体によるロードロック室開口の気密閉塞は、弁体の横移動方向に対し傾斜した傾斜面を境にして行われるので、弁体上面に加わる大気圧は、その横方向分力が弁体支持台駆動手段に加わることになる。また、弁体に加わる他の力もその横方向分力が弁体支持台駆動手段に加わる。一方、弁体に加わる大気圧等の力及び弁体等の重力の縦方向分力は、主として弁昇降手段が分担する。
【００１４】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１から図３は本発明の一実施例を示している。図１R>１は一方の弁体をロードロック室開口に臨ませた、開口閉成前の状態の概略断面図であり、図２はその弁体を上昇させてロードロック室開口を閉じた状態の概略断面図である。図３は弁体、その支持台及び支持台のリニアガイドを図１のＸ−Ｘ線に沿う断面で示す図である。
【００１５】この装置は、成膜室１の左右に対称的に二つのロードロック室２を横並べに連設したものである。成膜室１は下端に開口１０を備え、各ロードロック室２も下端に開口２０を備えている。室１、２、２の下端開口１０、２０、２０は水平方向に延びる弁移動路３０によって互いに連通している。成膜室１中にはターゲット４が設置され、このターゲットに向けイオン源３からイオンビームが照射されるようになっている。また、ターゲット４の下方には、丁度開口１０の位置で、中央部を開口したマスク板１１が設置してある。この成膜室１は高真空ポンプＰＨによって所定真空度に真空引き可能である。
【００１６】各ロードロック２はその上端開口が扉１０Ａによって開閉されるようになっており、扉１０Ａが閉じる部分には気密シール用のオーリング２１を設けてある。各ロードロック室２は開閉弁Ｖ１を介して荒引き真空ポンプＰＬにより所定の真空度に真空引き可能である。また、各ロードロック室２は弁Ｖ２を介して図示しないＮ2 ガス源よりＮ2 ガスを導入してベント処理できる。
【００１７】弁移動路３０には弁体６、６が配置されている。これら弁体は左右対称に一体的に連設されており、図中右側の弁体の右端部６０及び左側の弁体の左端部６０がそれぞれ弁体支持台６１に載置されている。各支持台６１は弁移動路３０に水平に延びるリニアガイド６２に載置されている。図１中、右側の弁体６の右側端部６０には、図３に示すように、その下面両端部に垂直なピン６０ａを突設してあり、このピン６０ａは支持台６１に設けたリニアガイド６０ｂに昇降可能に嵌まっている。図１中、左側の弁体６の左側端部についても、同様なピンが設けられ、これが弁支持台のリニアガイドに嵌まっている。かくして、弁体６、６は弁支持台６１、６１に対し、昇降可能に、しかし、水平面内での移動不能に載置され、且つ、支持台６１、６１は互いに所定の配置関係を保っている。
【００１８】また、図３から分かるように、弁体支持台６１、６１を支えるリニアガイド６２は平板レール状のものであるが、リニアガイド６２はこれに限定されるものではなく、スライドシャフト形状のもの等を採用してもよい。以上の構成により、各弁体６は支持台６１、６１とともにリニアガイド６２、６２上を水平方向に移動して、成膜室１の開口１０に臨む位置又はロードロック室２の開口２０に臨む位置に位置することができる。
【００１９】図１中、左側の弁体支持台６１には水平方向に延びるロッド９１が連設され、このロッドは、左側のロードロック室２の側壁２００を貫通し、エアシリンダ９に連結されている。側壁２００の外面には伸縮自在のベローズタイプの気密シール装置８が設けられ、この装置はロッド９１を囲繞してこれに連結されており、ロッド９１が側壁２００を貫通する部分を気密にシールしている。
【００２０】各ロードロック室２の開口２０の周囲には弁座面２２が形成されており、この弁座面２２は成膜室１から遠ざかる方向に下り傾斜するように水平方向に対し角度θ（約３°〜１０°）だけ傾斜している。一方、各弁体６はその上面に基体５を設置する部分６３を備えており、その周囲に弁座当接部６４を備えている。弁座当接部６４はロードロック室の弁座面２２に対応するように水平方向に対し角度θだけ傾斜している。また、この弁座当接部６４は弁座面２２に気密に接するためのオーリング７を含む。
【００２１】前記弁移動路３０におけるリニアガイド６２は、成膜室１の開口１０に対応する部分が分断されており、ここにジャッキＪが設けてある。ジャッキＪは気体の供給にて伸び、脱気にて収縮するベローズＢの上端に剛性のある円板Ｆを設けてなっており、ベローズＢには弁Ｖ３を介してポンプＰＬが接続されているとともに弁Ｖ４を介して図示しないＮ2 ガス源に接続されている。なお、円板Ｆの直径ｂは、弁体６上のオーリング７の径ａより大きくしてある。
【００２２】従って、いずれかの弁体６（図の例では右側の弁体６）をロードロック室２に臨む位置に配置するとともに、もう一つの弁体６（図の例では左側の弁体６）を成膜室１に臨む位置に配置し、ジャッキＪにおいて、弁Ｖ４を徐々に開き、ベローズＢ内へＮ2 ガスを導入すると、ジャッキＪが伸びて弁体６、６を上昇させ、ロードロック室２に臨む弁体上のオーリング７をロードロック室２の弁座面２２に気密に接触させることができる。Ｎ2 ガスの供給を停止した状態で弁Ｖ３を開き、真空ポンプＰＬを運転して脱気すると、弁体６、６が下降し、オーリングは弁座面２２から離れる。この状態で、必要に応じ、弁体６、６を横移動させることができる。
【００２３】以上説明した薄膜製造装置によると、例えば右側の弁体６が、当初、図に示すように、エアシリンダ９にて右側ロードロック室２の開口２０に臨む位置に配置され、ジャッキＪで持ち上げられて、この開口２０を気密に閉じる。この状態で成膜室１内が真空ポンプＰＨにより所定真空度まで真空引きされる一方、閉じられたロードロック室２においてその扉１０Ａが開かれ、弁体６の基体設置部分６３に成膜すべき基体５が設置される。しかるのち扉１０Ａが閉じられ、このロードロック室２内が荒引き真空ポンプＰＬの運転により所定真空度に真空引きされる。その後、ジャッキＪからの脱気にて弁体６、６が支持台６１、６１上に下降せしめられ、次いでエアシリンダ９により今までロードロック室を閉じていた右側弁体６が成膜室１の開口１０に臨む位置まで動かされ、弁体上の基体５がマスク１１の中央開口を介してターゲット４に臨む。一方、今まで成膜室１に臨んでいた左側弁体６は、左側のロードロック室２に臨む位置に配置される。この状態でジャッキＪにて再び弁体６、６が持ち上げられることで、左側のロードロック室２が気密に閉じられる。
【００２４】かくして成膜室１内が真空ポンプＰＨの運転にて所定の成膜真空度まで真空引きされ、イオン源３からターゲット４にイオンビームが照射されることでターゲット４から発せられるスパッタ粒子が基体５表面に付着し、そこに所定の薄膜が形成される。このとき、ターゲット４から発せられるスパッタ粒子の一部はマスク板１１に遮られ、弁体６の弁座当接部６４やそこのオーリング７に付着堆積することが避けられる。この間、左側のロードロック室２では、これに接続した弁Ｖ２の開成にてベント処理後、扉１０Ａが開けられ、弁体６上に基体５が設置される。
【００２５】所定の薄膜形成が終了すると、ジャッキＪから脱気され、弁体６、６が支持台６１、６１上に下降せしめられ、次いでエアシリンダ９にて弁体６、６が右方へ動かされ、次いでジャッキＪにて持ち上げられ、右側ロードロック室２が閉じられる。かくして成膜室１内で左側弁体上の基体に成膜しつつ、右側ロードロック室２において、これに接続されたベント用弁Ｖ２を開いてベント処理したのち、扉１０Ａを開き、弁体６上の成膜後基体５の交換を行うことができる。交換後は再び扉１０Ａが閉じられ、室２内が荒引き真空ポンプＰＬによって所定の真空度に真空引きされて、次の成膜に備えられる。このようにして順次繰り返し基体５上に薄膜が形成されていく。
【００２６】以上説明した工程中、一方の弁体６がこれに対応するロードロック室２を成膜室１から気密に隔絶するように閉じている状態のとき、該室の扉１０Ａを開けると、弁体６上面に大気圧Ｐ１が加わるが（図２参照）、この大気圧はその全てがエアシリンダ９側に加わるのではなく、弁座面の傾斜角度θに対応する水平分力Ｐ３＝Ｐ１ｓｉｎθのみがエアシリンダ９側に加わるだけである。垂直分力Ｐ２はジャッキＪに加わる。また、オーリング７の締め付け反力もその水平分力のみがエアシリンダ９側に加わるだけである。さらに、弁体６の重量はこれがエアシリンダ９に加わることはなく、ジャッキＪが担う。
【００２７】従って弁体６をロードロック室２を閉じる位置に維持するためのエアシリンダ９の出力は比較的低出力で足り、それだけ該シリンダを小型、安価なもので済ますことができ、また、大気圧Ｐ１の垂直分力Ｐ２、オーリング７の締め付け反力の垂直分力、弁体６、６の重力は、ジャッキＪが分担し、且つ、このジャッキはその昇降ストロークが短くて済むので、小型、安価なもので足り、延いては薄膜製造装置全体の小型化及び低価格化を実現できる。
【００２８】また、ジャッキＪが大気圧の垂直分力Ｐ２等を支えるので、弁体支持台６１、６１やリニアガイド６２の負担が少なく、それだけこれらを簡単に構成することができる。また弁体６６を横移動させるとき、弁体６、６及び支持台６１、６１の重量は弁移動路３０に設けたリニアガイド６２に支持されているので、支持台６１とガイド６２の摩擦係数μを小さく選択することで弁体移動のためのエアシリンダ９の負担を少なくでき、この点でもエアシリンダ９は従来の弁体駆動シリンダに比べ低出力で足り、駆動系の省力化、小型化に寄与する。
【００２９】さらに、各弁体６のオーリングは、ロードロック室の弁座面２２に垂直な方向に近い方向で接触、離反するので、オーリング７が弁座面２２との摩擦接触にて損傷する恐れは小さく、長期にわたり、そのシール機能を発揮できる。以上説明した実施例は、成膜中にいずれかのロードロック室で基体交換を行えるので、高スループットが得られ、量産に適する。
【００３０】前記実施例では、成膜手段として、イオン源３とターゲット４を用いているが、必要に応じ、他の成膜手段を採用してもよい。なお、以上薄膜製造装置について説明したが、本発明思想は所定真空下で基体に所定の処理を施す各種装置に適用できることは、言うまでもなく明らかである。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、所定真空下で基体に所定の処理を施す基体処理室と、基体の設置、交換を行うためのロードロック室とを連設し、基体のホルダを兼ねる弁体でロードロック室を基体処理室から気密に隔絶するように閉じることができるタイプの基体処理装置において、従来のものより全体を小型、安価に製作できる基体処理装置、例えば薄膜製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概略断面図であり、一方の弁体が成膜室に臨み、他方の弁体がこれに対応するロードロック室を弁体で閉じる直前の状態を示すものである。
【図２】図１に示す装置の同じく概略断面図であり、図１R>１の他方の弁体がロードロック室を閉じた状態を示すものである。
【図３】図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図４】従来例の概略断面図である。
【符号の説明】
１ 成膜室
１０ 開口
２ ロードロック室
２０ 開口
２２ 弁座面
３ イオン源
４ ターゲット
５ 基体
３０ 弁移動路
６ 弁体
６１ 弁体支持台
６２ リニアガイド
６３ 基体設置部分
６４ 弁座当接部
７ オーリング
８ 気密シール用ベローズ
９ エアシリンダ
９１ ロッド
ＰＨ 高真空ポンプ
ＰＬ 荒引き真空ポンプ
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４ 弁
Ｊ ジャッキ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 下端に開口を有する基体処理室と、下端に開口及びその周囲の弁座を有し、該下端開口及びその周囲の弁座が前記基体処理室下端開口の横に隣り合って配置されるように前記基体処理室の隣りに横並べに連設された、基体の設置、交換のための１又は２以上のロードロック室と、隣り合う前記基体処理室及び前記ロードロック室を連通させるように該基体処理室の下端開口及び該ロードロック室の下端開口に臨んでそれら開口の下方で横方向に延びる弁移動路と、上方に向けられた弁座当接部を有する基体ホルダを兼ねる弁体と、前記弁体が載置され、該弁体を前記基体処理室開口又はロードロック室開口に選択的に臨ませるように前記弁移動路に横移動可能に設けられた弁体支持台と、前記弁体が載置された前記弁体支持台を前記弁移動路に沿って横移動させる駆動手段と、前記弁体支持台が前記駆動手段により横移動されることで前記ロードロック室開口に臨む位置に配置される弁体を該弁体の弁座当接部が該ロードロック室の弁座に対し接触又は離反するように昇降させる弁昇降手段とを備えており、前記ロードロック室下端開口周囲の弁座は、前記弁体の前記弁移動路に沿う横移動方向において前記基体処理室下端開口から遠ざかるにつれ下方へ下り傾斜する傾斜面に位置するとともに、前記弁体の弁座当接部は該傾斜面と平行な傾斜面に位置しており、前記ロードロック室開口に臨む位置に配置される弁体を前記弁昇降手段で前記弁体支持台から上昇させることで該弁体の弁座当接部が該ロードロック室の弁座に前記傾斜面において互いに気密に接することを特徴とする基体処理装置。
【請求項１】 下端に開口を有する基体処理室と、下端に開口及びその周囲の弁座を有し、該下端開口及びその周囲の弁座が前記基体処理室下端開口の横に隣り合って配置されるように前記基体処理室の隣りに横並べに連設された、基体の設置、交換のための１又は２以上のロードロック室と、隣り合う前記基体処理室及び前記ロードロック室を連通させるように該基体処理室の下端開口及び該ロードロック室の下端開口に臨んでそれら開口の下方で横方向に延びる弁移動路と、上方に向けられた弁座当接部を有する基体ホルダを兼ねる弁体と、前記弁体が載置され、該弁体を前記基体処理室開口又はロードロック室開口に選択的に臨ませるように前記弁移動路に横移動可能に設けられた弁体支持台と、前記弁体が載置された前記弁体支持台を前記弁移動路に沿って横移動させる駆動手段と、前記弁体支持台が前記駆動手段により横移動されることで前記ロードロック室開口に臨む位置に配置される弁体を該弁体の弁座当接部が該ロードロック室の弁座に対し接触又は離反するように昇降させる弁昇降手段とを備えており、前記ロードロック室下端開口周囲の弁座は、前記弁体の前記弁移動路に沿う横移動方向において前記基体処理室下端開口から遠ざかるにつれ下方へ下り傾斜する傾斜面に位置するとともに、前記弁体の弁座当接部は該傾斜面と平行な傾斜面に位置しており、前記ロードロック室開口に臨む位置に配置される弁体を前記弁昇降手段で前記弁体支持台から上昇させることで該弁体の弁座当接部が該ロードロック室の弁座に前記傾斜面において互いに気密に接することを特徴とする基体処理装置。
【図３】
【図１】
【図２】
【図４】
【図１】
【図２】
【図４】
【特許番号】特許第３０４２０５７号（Ｐ３０４２０５７）
【登録日】平成１２年３月１０日（２０００．３．１０）
【発行日】平成１２年５月１５日（２０００．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−２１０５６０
【出願日】平成３年８月２２日（１９９１．８．２２）
【公開番号】特開平５−５１７４３
【公開日】平成５年３月２日（１９９３．３．２）
【審査請求日】平成９年１２月２４日（１９９７．１２．２４）
【出願人】（０００００３９４２）日新電機株式会社 (328)
【参考文献】
【文献】特開 平２−３０５９６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６３−２４３２７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平３−８１３５９（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特公 昭６３−２３６５３（ＪＰ，Ｂ１）
【登録日】平成１２年３月１０日（２０００．３．１０）
【発行日】平成１２年５月１５日（２０００．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成３年８月２２日（１９９１．８．２２）
【公開番号】特開平５−５１７４３
【公開日】平成５年３月２日（１９９３．３．２）
【審査請求日】平成９年１２月２４日（１９９７．１２．２４）
【出願人】（０００００３９４２）日新電機株式会社 (328)
【参考文献】
【文献】特開 平２−３０５９６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６３−２４３２７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平３−８１３５９（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特公 昭６３−２３６５３（ＪＰ，Ｂ１）
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