(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板搬送機構が設置された搬送室と、基板ホルダの基板搭載面に固定された基板を処理する真空処理室と、前記基板搬送機構によって前記搬送室から前記真空処理室の前記基板ホルダの前記基板搭載面上に前記基板を搬送するとき、前記搬送室と前記真空処理室を連通させる開閉自在な連通部と、前記基板搭載面に前記基板を固定する基板保持機構と、を備える真空処理装置であって、
前記基板保持機構は、
前記基板ホルダを支持する支持軸の周方向に回転させて前記基板ホルダを回転動させると共に、前記支持軸の軸方向に所定範囲で前記基板ホルダを往復移動させる駆動部と、
前記基板ホルダを貫通しないように配置される軸部材と、
前記軸部材の両端部のそれぞれに設けられる第１弾性部材および第２弾性部材と、
前記軸部材の端部に設けられる基板チャック板を有し、前記第１弾性部材の弾性付勢で前記基板チャック板を利用して前記基板ホルダの縁部を挟み込むように付設する基板チャック機構部材とを備え、
少なくとも、前記軸部材、前記第１弾性部材、前記第２弾性部材、前記基板チャック機構部材は、前記基板ホルダと共に前記往復移動および回転動可能に設けられ、
前記基板ホルダの往復移動に応じて前記第１弾性部材と第２弾性部材の伸縮作用で前記基板ホルダ上の前記基板の保持状態を変えるようにしたことを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
前記基板チャック機構部材は、第１弾性部材を圧縮する前記軸部材の軸方向に移動自在な第１キャップ部材と、前記第２弾性部材を圧縮する前記軸部材の軸方向に移動自在な第２キャップ部材とを備え、前記基板チャック板と前記第１キャップ部材の鍔部とで前記基板ホルダの前記縁部を挟み込むようにしたことを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記基板ホルダの移動時に、前記基板チャック機構部材の前記軸部材の移動を許容し、かつ前記第２キャップ部材の移動を規制する穴を前記真空処理室の壁部に形成したこと特徴とする請求項２記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記基板の前記基板チャック板への受け渡しは、直線移動が可能な多段式のスライドガイドを有する前記基板搬送機構で行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空処理装置に関し、特に、基板表面に成膜等の処理を行う真空処理装置であって基板チャック機構部材付き基板ホルダを備えた真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板の表面に薄膜を形成する処理等を行う真空処理装置では、基板に当該処理を施す際に真空処理室の内部の所定位置に当該基板を位置させるための基板保持機構を備えている。基板保持機構は、通常的に、基板を配置させる搭載面を有した基板ホルダと、この基板ホルダを支持する支持軸と、さらには、例えば、基板ホルダおよび支持軸をその軸周りに回転させたりあるいはその軸方向に所定範囲で往復移動させるための駆動装置等を備えている。さらに基板保持機構は、通常、基板ホルダの基板搭載面に基板を固定するための基板チャック装置を備えている。
【０００３】
従来の基板保持機構の一例として特許文献１に開示される基板保持装置を挙げる。この基板保持装置は自公転型の基板保持装置であり、基板保持具（基板ホルダに相当）が公転しながら自転する機構を有し、基板保持具を冷却するための構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８ー２５０５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の真空処理装置では、基板保持機構における基板ホルダを上下動（支持軸の軸方向の往復動）させる駆動装置と、基板ホルダの基板搭載面に基板を固定するための基板チャック装置の駆動装置は、それぞれ、電気系駆動装置として、別々に独立して組み込まれて設けられていた。そのため、基板チャック装置部分の構成が複雑になり、基板チャック専用の駆動装置も必要になり、製作コストも高いものとなった。
【０００６】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、基板搬送機構の搬送動作との組合せにより、基板ホルダを往復動させるだけで、併せて基板を基板ホルダの基板搭載面に固定する基板チャック動作も可能になり、真空処理室の構成が簡素化され、製作コストを低減することができる真空処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る真空処理装置は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
【０００８】
第１の真空処理装置（請求項１に対応）は、
基板搬送機構が設置された搬送室と、基板ホルダの基板搭載面に固定された基板を処理する真空処理室と、基板搬送機構によって搬送室から真空処理室の基板ホルダの基板搭載面上に基板を搬送するとき、搬送室と真空処理室を連通させる開閉自在な連通部と、基板搭載面に基板を固定する基板保持機構と、を備える真空処理装置であって、
基板ホルダを支持する支持軸の周方向に回転させて基板ホルダを回転動させると共に、支持軸の軸方向に所定範囲で基板ホルダを往復移動させる駆動部と、
基板ホルダを貫通しないように配置される軸部材と、
軸部材の両端部のそれぞれに設けられる第１弾性部材（コイルスプリング等）および第２弾性部材（コイルスプリング等）と、
軸部材の端部に設けられる基板チャック板を有し、第１弾性部材の弾性付勢で基板チャック板を利用して基板ホルダの縁部を挟み込むように付設する基板チャック機構部材とを備え、
少なくとも、軸部材、第１弾性部材、第２弾性部材、基板チャック機構部材は、基板ホルダと共に往復移動および回転動可能に設けられ、
基板ホルダの往復移動に応じて第１弾性部材と第２弾性部材の伸縮作用で基板ホルダ上の基板の保持状態を変えるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
第２の真空処理装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、基板チャック機構部材は、第１弾性部材を圧縮する軸部材の軸方向に移動自在な第１キャップ部材と、第２弾性部材を圧縮する軸部材の軸方向に移動自在な第２キャップ部材とを備え、基板チャック板と第１キャップ部材の鍔部とで基板ホルダの縁部を挟み込むようにしたことを特徴とする。
【００１０】
第３の真空処理装置（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、基板ホルダの移動時に、基板チャック機構部材の軸部材の移動を許容し、かつ第２キャップ部材の移動を規制する穴を真空処理室の壁部に形成したこと特徴としている。
【００１１】
第４の真空処理装置（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは、基板の基板チャック板への受け渡しは、直線移動が可能な多段式のスライドガイドを有する基板搬送機構で行われることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、真空処理装置の真空処理室内に設けた基板ホルダにコイルスプリング等の伸縮弾性を利用した挟み込み作用で基板チャック機構部材を取り付け、基板ホルダの上下動作と基板搬送機構の搬送動作とを組合せることにより、真空処理室側では基板ホルダを往復動させるだけで、併せて基板を基板ホルダの基板搭載面に固定する基板チャック動作も可能になり、真空処理室における駆動装置等に関する構成が簡素化され、製作コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る真空処理装置の内部構造とシステム構成を示す縦断面である。
【図２】基板チャック機構部材の構造を拡大して示す縦断面図である。
【図３】基板チャック機構部材を備えた基板ホルダの基板搭載面を下側から見た図である。
【図４】基板チャック機構部材付き基板ホルダに備えた基板保持機構等の第１の動作状態を示す装置全体の動作状態図（Ａ）と基板チャック機構部材を拡大動作状態図（Ｂ）である。
【図５】基板チャック機構部材付き基板ホルダに備えた基板保持機構等の第２の動作状態を示す装置全体の動作状態図（Ａ）と基板チャック機構部材を拡大動作状態図（Ｂ）である。
【図６】基板チャック機構部材付き基板ホルダに備えた基板保持機構等の第３の動作状態を示す装置全体の動作状態図（Ａ）と基板チャック機構部材を拡大動作状態図（Ｂ）である。
【図７】基板チャック機構部材付き基板ホルダに備えた基板保持機構等の第４の動作状態を示す装置全体の動作状態図（Ａ）と基板チャック機構部材を拡大動作状態図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施形態に係る真空処理装置の構成を示し、図２は基板チャック機構部材の構成を拡大して示し、図３は基板チャック機構部材を備えた基板ホルダの基板搭載面を下側から見て示している。
【００１６】
図１に示した真空処理装置１０において、１１は少なくとも排気可能でありかつ基板搬送機構１３が配置された搬送室であり、１２は真空処理室である。搬送室１１は、図示しない排気装置によって必要なタイミングで所要の減圧レベルまで排気される。搬送室１１はロードロック室としての機能を持たせることもできる。搬送室１１では、基板搬送機構１３の搬送動作によって、真空処理装置１０の外部から供給される未処理の基板を真空処理装置１０の内部に搬入し、また処理が完了した基板を外部に搬出する。さらに真空処理室１２との関係において、基板搬送機構１３の搬送動作によって、適時なタイミングで、未処理の基板を真空処理室１２に搬入し、処理完了の基板を真空処理室１２から搬出する。図１において、搬送室１１における外部との間のゲートの図示は省略されている。また搬送室１１と真空処理室１２との間には連通部（ゲート）を形成するゲートバルブ１４が設けられている。図示された状態ではゲートバルブ１４は閉じた状態にある。基板搬送機構１３によって未処理または処理完了の基板を搬送室１１と真空処理室１２との間で搬送するとき、ゲートバルブ１３は開けられ、２つの室１１，１２の間に連通部が形成される。ゲートバルブ１３の開閉動作は、マイクロコンピュータで構成された制御装置１５から与えられる開閉制御信号ＳＩＧ１によって実行される。
【００１７】
搬送室１１の内部に設けられた基板搬送機構１３は、位置が固定された下側アーム１３Ａと、この下側アーム１３Ａに対して図中右方向に直線的にスライド移動可能な上側アーム１３Ｂとから構成されている。下側アーム１３Ａと上側アーム１３Ｂとの間には動力を伝達するラック・ピニオン機構１６が設けられている。上側アーム１３Ｂの先端部には基板受け部１３Ｃが設けられている。基板受け部１３Ｃの上には搬送対象の基板１７が配置されている。図１において１８は基板搬送機構１３を動作させるための駆動装置である。駆動装置１８は制御装置１５から駆動制御信号ＳＩＧ２を受けて動作し、ラック・ピニオン機構１６に動力を与える。なお基板搬送機構１３の構成としては、上記の構成は２段式であるが、一般的に、直線移動ガイドとして多段式のスライドガイドの機構を用いることもできる。
【００１８】
真空処理室１２は、基板処理時には内部は所要の減圧レベルまで排気される。図１中排気装置の図示は省略されている。真空処理室１２で基板を処理するときには成膜等に必要な反応を生じさせるためのガスの導入が行われ、プラズマ等が作られる。図１ではガス導入装置やプラズマ生成装置の図示は省略されている。
【００１９】
真空処理室１２において２０は基板保持機構である。基板保持機構２０は、基板を配置する基板搭載面２１ａを有する基板ホルダ２１と、この基板ホルダ２１を支持する支持軸２２と、支持軸２２を例えば矢印Ｌ１に示すように回転させる回転駆動装置２３と、支持軸２２を矢印Ｌ２に示すように軸方向の所定範囲で往復動（図示例では上下動）させる上下動駆動装置２４とから構成されている。基板ホルダ２１において、基板搭載面２１ａは下面になっている。基板ホルダ２１は、円盤状の形態を有し、所要の厚みを有している。基板ホルダ２１の上面の中心部に支持軸２２の下端部が固定されている。支持軸２２は、真空処理室１２の天井板１２Ａを挿通させて配置されている。天井板１２Ａは所要の厚みを有しており、支持軸２２が挿通される箇所には支持軸２２の回転動作と往復動作を許容しかつ真空封止を可能にするシール部材２５が設けられている。なお天井板１２Ａは所要の厚みを有している。
【００２０】
回転駆動装置２３の動作は制御装置１５からの駆動制御信号ＳＩＧ３によって制御される。また上下動駆動装置２４の動作は制御装置１５からの駆動制御信号ＳＩＧ４によって制御される。
【００２１】
基板１７は基板保持機構２０の基板ホルダ２１の基板搭載面２１ａに固定される。基板ホルダ２１の基板搭載面２１ａに基板１７を固定させる手段は、基板チャック機構部材３０である。基板チャック機構部材３０は、全体形状がロッド形状であり、それ自体で単独な機構部材であり、基板ホルダ２１に対して、内蔵された例えばコイルスプリング等の２つの弾性部材の弾性付勢作用（伸長作用）を利用した挟込み機能を有する部分を利用して基板ホルダ２１の厚み部分を挟み込むようにして、付加的に取り付けられている。基板チャック機構部材３０は、基板保持機構２０に関連して、基板ホルダ２１が矢印Ｌ１のごとく回転するとき一緒に回転し、基板ホルダ２１が矢印Ｌ２のごとく所定範囲で上下動するとき一緒に上下動する。
【００２２】
次に、さらに図２および図３を参照して基板チャック機構部材３０について説明する。
基板チャック機構部材３０は、図２等に示されるように、ロッド状の軸部材３１を有する。軸部材３１の下端部には、基板ホルダ２１の厚みの長さとほぼ等しい軸方向長さを有する小径部３１ａが形成され、かつ軸部材３１の上端部にも同様な長さの小径部３１ｂが形成されている。軸部材３１の中間には大径部３１ｃが形成されている。軸部材３１において、大径部３１ｃと２つの小径部３１ａ，３１ｂとの間にはそれぞれ段差部３１ａ−１，３１ｂ−１が形成されている。また大径部３１ｃのほぼ軸方向中間部にも段差部３１ｃ−１が形成されている。
【００２３】
軸部材３１の下端部の小径部３１ａの周囲には、小径部３１ａの軸方向の長さよりも長いコイルスプリング３２が配置され、さらに、小径部３１ａが貫通可能な孔３３ａを有した底部３３ｂとリング状の入口鍔部３３ｃを有した開口部３３ｄとが形成された第１キャップ部材３３が設けられている。開口部３３ｄには軸部材３１の大径部３１ｃが挿入可能である。図示された状態において、段差部３１ａ−１で規制されたコイルスプリング３２は、第１キャップ部材３３の底部３３ｂによって軸方向上方に押圧されており、所要レベルに圧縮された状態にある。また小径部３１ａの下側先端部には基板チャック板３４が設けられている。基板チャック板３４の平面形状は図３に示される通り例えば馬蹄形（Ｕ字形）であり、軸部材３１の軸方向に直交する方向に延設されている。基板チャック機構部材３０の下端部の上記構造に基づいて、コイルスプリング３２は軸部材３１の軸方向に伸長しようとする縮んだ状態にあるので、上記の基板チャック板３４と第１キャップ部材３３の入口鍔部３３ｃとが基板ホルダ２１の一部の縁部箇所を厚み方向に挟み込む作用が生じている。基板チャック機構部材３０の下端部構造に基づき、基板チャック板３４と入口鍔部３３ｃとが基板ホルダ２１を挟み込み、基板ホルダ２１に取り付けられる。なお馬蹄形の基板チャック板３４は、図３に示されるように、搬送室１１側の箇所の一部３４Ａが開放されるように配置されている。なお図３では、基板チャック板３４によって固定された基板１７が説明の便宜上示されている。
【００２４】
軸部材３１の上端部側の小径部３１ｂの周囲には、小径部３１ｂの軸方向の長さよりも長いコイルスプリング３５が配置され、さらに、小径部３１ｂが貫通可能な孔３６ａを有した先端部３６ｂと他方の端部に大径部３１ｃが貫通可能な孔３６ｃを有した筒状の第２キャップ部材３６が設けられている。図示された状態において、段差部３１ｂ−１で規制されたコイルスプリング３５は、第２キャップ部材３６の先端部３６ｂによって軸方向上方に押圧されており、所要レベルに圧縮された状態にある。第２キャップ部材３６は、規制リング３７で規制され、抜けないように設けられている。
【００２５】
また図１に示されるように、真空処理室１２の天井板１２Ａの内面（図中下面）において、基板チャック機構部材３０が基板ホルダ２１と共に上方に移動したとき、基板チャック機構部材３０の軸部材３１の小径部３１ｂの先端部（上端部）が進入することができ、かつ第２キャップ部材３６は入り込むことができない所要の深さを有する穴１２Ａ−１が形成されている。
【００２６】
上記の基板チャック機構部材３０に組み込まれた２つのコイルスプリング３２，３５ではスプリング性能（圧縮力）を異ならせている。この実施形態では、コイルスプリング３２の圧縮力はコイルスプリング３５の圧縮力よりも弱くなるように設定されている。従って同じ圧縮力が加わったとき、先に下側のコイルスプリング３２の圧縮が優先され、コイルスプリング３５の圧縮が完了した後に上側のコイルスプリング３５の圧縮が生じるように設定されている。
【００２７】
さらに上記の説明では基板チャック機構部材３０は、基板ホルダ２１に１つ設けた例を説明したが、２つ以上設けることもできる。
【００２８】
次に、図４〜図７を参照して、上記の構成を有する基板チャック機構部材３０が付加された基板ホルダ２１を備えた基板保持機構２０における基板１７を固定する動作について説明する。図４〜図７に示した動作状態のいずれも、装置全体の状態図（Ａ）と基板チャック機構部材３０の部分を拡大した状態図（Ｂ）を示している。状態図（Ａ）は上記の図１に対応しており、状態図（Ｂ）は上記の図２に対応している。
【００２９】
図４は、基板搬送機構１３の基板受け部１３Ｃに配置された基板１７を真空処理室１２内に搬入しようとする前の段階の動作状態を示す。
搬送室１１内は所要の減圧レベルに排気された状態にあり、ゲートバルブ１４が開くことを前提として、搬送室１１内の基板搬送機構１３の上側アーム１３Ｂが矢印Ｌ１１の方向（右方）に動作しようとしている。他方、真空処理室１２では基板ホルダ２１および基板チャック機構部材３０が矢印Ｌ１２の方向（上方）に移動しようとし、基板チャック板３４が図４（Ｂ）に示した基準線Ｋの位置になるまで上動する。基準線Ｋは、基板受け部１３Ｃが水平方向にスライド移動する高さ位置の水平線に対応している。
図４の（Ａ）と（Ｂ）に示した状態は、図１および図２で説明した構造および状態と同じである。基板チャック機構部材３０に組み込まれた２つのコイルスプリング３２，３５のいずれもは最も伸長した状態にある。
【００３０】
図５は、ゲートバルブ１４が開き、基板搬送機構１３の上側アーム１３Ｂが最大限右方に移動し、真空処理室１２内に入った状態を示し、かつ基板ホルダ２１の上動中でコイルスプリング３２の圧縮が完了した状態を示す。
真空処理室１２内において、基板チャック板３４がほぼ基準線Ｋの高さ位置になるまで基板ホルダ１２が上動し、基板チャック機構部材３０の第２キャップ部材３６の端面が真空処理室１２の天井板１２Ａの穴１２Ａ−１の開口周辺部に当たった状態を示している。この状態でさらに上動が継続すると、下側のコイルスプリング３２が、開口鍔部３３ｃによって基板ホルダ２１に係止した関係にある第１キャップ部材３３の底部３３ｂの上動作用により押圧されて先に圧縮を開始し、そしてコイルスプリング３２の圧縮が完了した状態を示している。このとき第１キャップ部材３３の開口鍔部３３ｃの開口部側縁が、大径部３１ｃに形成された段差部３１ｃ−１に当たり、その移動が規制される。他方、他方のコイルスプリング３５はまだ伸長した状態にあり、圧縮が始まっていない状態を示している。このときには、図５の（Ｂ）に示されるように、基板ホルダ２１の基板搭載面２１ａと基板チャック板３４との接触状態が解除され、両部材が離れた状態にある。さらに真空処理室１２内に進入した基板搬送機構１３の上側アーム１３Ｂの先端部の基板受け部１３Ｃは、基板チャック板３４の開口部３４Ａを通して馬蹄形の基板チャック板３４の内側スペースに入り込む。この状態では基板受け部１３Ｃ上に配置された基板１７は、基板ホルダ２１と基板チャック板３４との間の空間（隙間）に位置し、基板ホルダ２１の基板載置面２１ａに対向することになる。
【００３１】
図６は、基板ホルダ２１の上動がさらに継続し、次いで上側のコイルスプリング３５の圧縮が開始され当該圧縮が完了した状態を示す。
真空処理室１２内において、基板チャック板３４が基準線Ｋよりも高くなるように基板ホルダ１２が継続してさらに上動し、基板チャック機構部材３０の第２キャップ部材３６の端面が真空処理室１２の天井板１２Ａの穴１２Ａ−１の開口周辺部に当たった状態において、コイルスプリング３５が圧縮しさらに軸部材３１の小径部３１ｂが穴１２Ａ−１の内部に進入する。最終的には、第１キャップ部材３３の開口鍔部３３ｃと第２キャップ部材３５の下端面とが当接し、コイルスプリング３５の圧縮動作が完了する。図６ではその動作状態を示している。このときには基板１７は、上側アーム１３Ｂの基板受け部１３Ｃから離れ、基板チャック機構部材３０の基板チャック板３４の上に配置されることになる。こうして基板搬送機構１３から基板チャック機構部材３０に基板１７が移動する。この状態で、基板１７は基板ホルダ２１の基板載置面２１ａに対向している。
【００３２】
図７は、真空処理室１２内で基板１７の処理が開始される前の段階の状態である。
この状態では、基板搬送機構１３の上側アーム１３Ｂが矢印Ｌ１３の方向（左方）へ移動し、さらに基板チャック板３４が基準線Ｋよりも低くなるように基板ホルダ２１が矢印Ｌ１４の方向（下方）に移動し、その後にゲートバルブ１４が閉じている。その結果、搬送室１１と真空処理室１２とは分離される。また基板チャック機構部材３０に組み込まれた２つのコイルスプリング３２，３５のいずれも圧縮状態から伸長状態に変化し、最初の状態、すなわち図４で説明した状態になる。但し、この状態の場合には基板チャック板３４の上に基板１７が配置されているので、図７に示す通り、処理対象の基板１７が基板ホルダ２１の基板載置面２１ａに固定されることになる。この後、基板１７の表面に対して必要な処理が実行される。
【００３３】
真空処理室１２で基板１７の処理が完了すると、処理完了の基板１７は、ゲートバルブ１４開けて基板搬送機構１３を基板１７の下まで延ばして、下側のコイルスプリング３２を圧縮状態に変更して前述した図５に示した状態にすることで、真空処理室１２から基板１７を搬出する。
【００３４】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る真空処理装置は、基板保持機構の基板ホルダに別部材で基板チャック機構部材を設けるだけで基板チャック装置を実現することができ、簡素な構成の基板チャック装置を備えた真空処理装置として利用される。
【符号の説明】
【００３６】
１０          真空処理装置
１１          搬送室
１２          真空処理室
１２Ａ        天井板
１２Ａ−１    穴
１３          基板搬送機構
１３Ａ        下側アーム
１３Ｂ        上側アーム
１３Ｃ        基板受け部
１４          ゲートバルブ
１５          制御装置
１６          ラック・ピニオン機構
１７          基板
１８          駆動装置
２０          基板保持機構
２１          基板ホルダ
２１ａ        基板搭載面
２２          支持軸
２３          回転駆動装置
２４          上下動駆動装置
３０          基板チャック機構部材
３１          軸部材
３２          コイルスプリング
３３          第１キャップ部材
３４          基板チャック板
３５          コイルスプリング
３６          第２キャップ部材
【図１】
0005530175.tif 000002
【図２】
0005530175.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005530175.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005530175.tif 000007
【図７】
0005530175.tif 000008