(57)【要約】【課題】ワーク２５の各処理室３、４、５への移動や遮断弁９、１３、１７の開閉を容易にし、ワーク２５に対する様々な処理を簡便な操作で能率よく行う。【解決手段】複合真空処理装置は、ワーク２５に対してそれぞれ所定の処理を行う処理手段を備えた複数の処理室３、４、５、６を上下に重ねて縦方向に配置している。上下の処理室３、４、５、６を仕切る隔壁７、１１、１５に上下縦方向に連通口８、１２、１６を設け、処理室３、４、５、６の外部からの操作により、前記連通口８、１２、１６を開閉する遮断弁９、１３、１７を設け、少なくとも一部の遮断弁９、１３上にワーク２５を処理する処理手段１０、１４を設けた。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク（２５）に対してそれぞれ所定の処理を行う処理手段を備えた複数の処理室（３）、（４）、（５）、（６）を備える複合真空装置において、各処理室（３）、（４）、（５）、（６）を上下に重ねて縦方向に配置すると共に、上下の処理室（３）、（４）、（５）、（６）を仕切る隔壁（７）、（１１）、（１５）に上下縦方向に連通口（８）、（１２）、（１６）を設け、処理室（３）、（４）、（５）、（６）の外部からの操作により、前記連通口（８）、（１２）、（１６）を開閉する遮断弁（９）、（１３）、（１７）を設け、少なくとも一部の遮断弁（９）、（１３））上にワーク（２５）を処理する処理手段（１０）、（１４）を設けたことを特徴とする複合真空処理装置。
【請求項２】
遮断弁（９）、（１３）、（１７）は、各処理室（４）、（５）、（６）の外部に設けた操作杆（１９）、（２０）、（２１）による操作により、上下の処理室（３）、（４）、（５）、（６）を仕切る隔壁（７）、（１１）、（１５）上をスライドすることを特徴とする請求項１に記載の複合真空処理装置。
【請求項３】
処理手段（１０）の一つは、スパッタリングによるワーク（２５）の表面に金属コーティングを施すためのスパッタリング用のターゲット電極（４１）、（４２）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の複合真空処理装置。
【請求項４】
処理手段（１４）の他の一つは、イオンボンバードによるワーク（２５）の表面のエッチング及びプラズマＣＶＤ法によりワーク（２５）の表面にコーティングを施すためのエッチング用とプラズマＣＶＤ用の電極を兼ねる切替機能を備えた電極（４６）、（４７）、（４８）を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の複合真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空中で金属材料や半導体基板等のワークの表面に複合的に処理を行う複合真空処理装置に関する。例えばワークの表面を清浄化し、さらに腐食、金属被覆、有機膜被覆等、必要に応じて真空中で複数種類の表面処理を可能にすることを目的とした複合真空処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料や半導体基板等のワークの処理として、必要に応じて、加熱、表面エッチング、表面への成膜等の処理が行われる。これらの処理は、ワークの処理の目的により前後して複合的に行われることが多い。例えば、真空中において、加熱炉による加熱、アルゴンイオンによるボンバードエッチング、スパッタコーティング、プラズマＣＶＤ（化学的気相堆積法）等の手段でワークの処理が行われる。
【０００３】
それぞれの処理に当たっては、例えばワークを真空チャンバ内に収納した後、真空チャンバ内を減圧しながら加熱することにより、真空チャンバの内壁やワークの表面に吸着した汚染物体等の分子を放出するためのベーキングを行い、その後必要な処理を行う。従来において、これらの処理を前後して行う場合、それぞれの処理に必要な装備、設備が異なるために、ワークをそれぞれ別の真空チャンバ内に収納して処理する必要があった。従って、ワークは大気中から真空チャンバへ収納し、ベーキングし、目的の処理を行い、大気中へ取り出すという過程を何度か経る必要があった。
【０００４】
しかしながら、このようにして幾つかの真空チャンバを使用してワークを処理する場合、その都度真空チャンバの減圧とベーキング処理を行い、目的の処理を終了した後、大気圧に戻す工程が必要となり、ワークの処理に時間がかかるという問題がある。さらに、各処理工程の間にワークを大気に晒すことから、ワークの酸化や浮遊ガスの付着等に伴う品質の変化をもたらすことになり、処理の目的を達成出来なくなることもある。
【０００５】
そこで、真空チャンバを複数の処理室に区切り、各処理室にわたってワークを順次移動させながら、各処理室の中を必要な処理環境空間に維持し、ワークの処理を行う複合真空処理装置が使用されるようになった。このような処理装置では、隣接する処理空間の間に連通孔を有する遮断弁を設け、この連通孔を開いた状態でトランスファロッド等を使用してワークを順次処理室に移動させながら、ワークの処理を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、前述のような複合真空処理装置において、ワークを各処理室に順次移動させながら処理する場合、各処理室での処理環境が異なることにより、各処理室を隣接する処理室の間の連通孔を遮蔽弁で仕切り、処理を行う必要がある。この場合、ワークの移動は遮蔽弁の開閉の他に、ワークの移動の障害になる各処理装置の移動等を伴う必要があり、ワークの各処理室への移動操作が極めて煩雑且つ複雑であった。
【０００７】
本発明は、前記従来の複合真空処理装置における課題に鑑み、ワークの各処理室への移動や遮断弁の開閉を容易にし、ワークに対する様々な処理を簡便な操作で能率よく行うことが出来る複合真空処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、前記の目的を達成するため、処理室３、４、５、６を上下に重ねて縦方向に配置すると共に、ワーク２５を各処理室３、４、５、６に挿入する連通口８、１２、１６を開閉する遮断弁９、１３、１７とワーク２５を処理する処理手段とを一体とし、連通口８、１２、１６の開閉操作と処理手段の移動、待避操作を同時に行えるようにしたものである。
【０００９】
すなわち、本発明による複合真空処理装置は、ワーク２５に対してそれぞれ所定の処理を行う処理手段を備えた複数の処理室３、４、５、６を上下に重ねて縦方向に配置すると共に、上下の処理室３、４、５、６を仕切る隔壁７、１１、１５に上下縦方向に連通口８、１２、１６を設け、処理室３、４、５、６の外部からの操作により、前記連通口８、１２、１６を開閉する遮断弁９、１３、１７を設け、少なくとも一部の遮断弁９、１３上にワーク２５を処理する処理手段１０、１４を設けたものである。
【００１０】
遮断弁９、１３、１７は、各処理室４、５、６の外部に設けた操作杆１９、２０、２１による操作により、上下の処理室３、４、５、６を仕切る隔壁７、１１、１５上をスライドする。
このうち、遮断弁９と一体になった処理手段の一つは、例えばスパッタリングによるワーク２５の表面にコーティングを施すためのスパッタリング用のターゲット電極４１、４２である。また、他の遮断弁９と一体になった処理手段の他の一つは、イオンボンバードによるワーク２５の表面のエッチング及びプラズマＣＶＤ法によりワーク２５の表面にコーティングを施すためのエッチング用とプラズマＣＶＤ用の電極を兼ねる切替機能を備えた電極４６、４７、４８である。
【００１１】
このような本発明による複合真空処理装置では、複数の処理室３、４、５、６を上下に重ねて縦方向に配置すると共に、上下の処理室３、４、５、６を仕切る隔壁７、１１、１５に上下縦方向に連通口８、１２、１６を設けているため、ワーク２５を連通口８、１２、１６を通して上下に移動させながら、各処理室３、４、５、６に送ることが出来る。
【００１２】
さらに処理室４、５を遮断するため、それらの外部からの操作により、前記連通口８、１２を開閉する遮断弁９、１３上にワーク２５を処理する処理手段１０、１４を設けているため、遮断弁９、１３を開閉する操作と同時に、処理手段１０、１４を連通口８、１２の上から移動して待避させたり、待避位置から連通口８、１２の上に移動させて配置することが出来る。これにより、連通口８、１２の開閉と処理手段１０、１４の待避や処理時の位置への配置が同時に行えることにより、複数の処理室４、５にワーク２５を送って配置する操作が容易に行える。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１は、本発明による複合真空処理装置の一実施形態を示すものである。図示の複合真空処理装置では、フレーム１に真空チャンバ２が取り付けられており、この真空チャンバ２の内部は、上下に４室に仕切られている。下の３つの室はワーク２５を処理する処理室３、４、５であり、最も上の室がワーク準備室６となっている。図示の実施形態では、処理室３、４、５とワーク準備室６が合計４室あるが、４つに限らず、処理の目的、必要性等に応じて処理室が２つ以上であればよい。
【００１４】
処理室３、４、５とワーク準備室６とは、何れも円筒形の周壁と上下の隔壁により囲まれている。３つの処理室３、４、５とワーク準備室６をそれぞれ上下に仕切る隔壁７、１１、１５には、何れも円形の連通孔８、１２、１６が設けられており、これらの連通孔８、１２、１５は互いに上下同軸上に位置する。
ワーク準備室６の上には、ワーク移動杆２３を気密に且つスライド自在に挿入するための移動杆挿入筒２９が設けられている。この移動杆挿入筒２９は、ワーク準備室６の下の隔壁１５に設けられた連通孔１６の中心の真上にある。
【００１５】
このワーク移動杆２３は長尺な多重管構造をなしており、下端にホルダ保持具２８を有する。このホルダ保持具２８は、ワーク移動杆２３の最上端のグリップ２３ａで操作することが出来、このホルダ保持具２８でワークホルダ２４を着脱自在に把持することが出来る。
【００１６】
ワークホルダ２４は、細長板状のワーク２５を吊り下げて保持するものであり、その中央部に後述するワーク保持ポストの上端に載せてワーク２５を処理室３、４、５の所定の位置に配置するためのセンター部分を有する。移動杆挿入筒２９をワーク準備室６の上の隔壁から取り外し、この移動杆挿入筒２９にワーク移動杆２３を通す。さらに、このワーク移動杆２３の下端にホルダ保持具２８を取り付け、このホルダ保持具２８でワーク２５を取り付けたワークホルダ２４を把持する。この状態で、前記の移動杆挿入筒２９をワーク準備室６の上の隔壁に取り付けることにより、ホルダ保持具２８の把持されたワーク２５付きのワークホルダ２４がワーク準備室６内に収納される。
【００１７】
図２は、最も下の第一の処理室３を拡大した図である。この処理室３はその上の隔壁７に設けた連通孔８の真下に処理手段としての加熱炉２６を設けている。この加熱炉２６は、内側と外側の二重の直立した円筒形のヒータ３３、３４を有し、外側のヒータ３４はその外側の輻射熱遮断用のリフレクタ３５により囲まれている。
【００１８】
前記ヒータ３３、３４の中心軸上に上端が円錐状に尖ったワーク保持ポスト３１が立設している。
さらに、ヒータ３３、３４の上面には、輻射熱遮断用のリフレクタ３２が設けられ、これが処理室３の外部に突き出した操作杆１８のアームに連結されている。この操作杆１８は、その図２において右端のグリップ１８ａでの操作により、処理室３の外部からリフレクタ３２を図２において左右に移動出来るようになっている。
【００１９】
図２は、リフレクタ３２を図２において右側に移動させ、ヒータ３３、３４の上面を開いた状態を示す。この状態で、後述するように、上の隔壁７、１１、１５に設けた連通孔８、１２、１６を開き、ワーク準備室６からワークホルダ２４に保持されたワーク２５をワーク挿入杆２３により降ろし、ワークホルダ２４の中央部分を前記のワーク保持ポスト３１の上端に載せ、ワーク２５を加熱炉２６の中に設置する。その後、ワーク保持具２８によるワークホルダ２４の保持を解除し、移動杆挿入筒２９を上方に引き上げてワーク保持具２８を上方に待避させる。
【００２０】
この状態では、ワーク保持具２４に吊り下げられたワーク２５は、内側のヒート３３とその側のヒータ３４との間に配置される。
この状態で、上の隔壁７の連通孔７を遮断弁９で閉じ、さらにリフレクタ３２を図２の位置から同図において左方向に移動させてヒータ３３、３４の上面を閉じる。次に処理室３を図示してない真空ポンプにより真空状態とし、さらにヒータ３３、３４を発熱させてワーク２５をその両面から加熱する。この加熱は、ワーク２５に吸着した有機物等の吸着分子を放出させる目的のベーキングやその他の熱処理を目的として行われる。
【００２１】
図３は、下から２番目の第二の処理室４と下から三番目の第三の処理室５を示す拡大図である。
第二の処理室４は、その下の隔壁７の連通孔８を開閉するための遮断弁９を備えている。この遮断弁９は、前述のリフレクタ３２と同様に、処理室４の外部に突き出した操作杆１９のアームに連結されている。この操作杆１９の図３において右端のグリップ１９ａで操作することにより、処理室４の外部から遮断弁９を隔壁７の上でスライドさせて、連通孔８を開閉出来る。
【００２２】
この隔壁７上をスライドする遮断弁９の上には、処理手段１０が固定して設置されている。図３に示した処理手段１０の中央には、上端が円錐状に尖ったワーク保持ポスト４３が立設している。さらに、このワーク保持ポスト４３の外周に円筒形の内側の電極４２が設けられている。さらに、この内側の電極４２と対向するように、ワーク保持ポスト４３の周囲にに円筒形の外側の電極４１が設けられている。これらの内側と外側の電極４１、４２は、例えばワーク２５の表面にコーティングを施すスパッタリング用のターゲット電極である。従って、電極４２、４１の表面はワーク２５の表面にコーティングする金属で構成されている。
【００２３】
図３は、その下の隔壁７の遮断弁７を図２の位置から図３において左側に移動させ、その遮断弁７を連通孔８の上に載せて、同連通孔８を気密に閉じた状態を示す。遮断弁７がこの位置にあるとき、ワーク保持ポスト４３は連通孔８の中心上にあり、内側と外側の電極４１、４２はワーク保持ポスト４３を中心としてその周囲にある。他方、図３では処理室４の上の隔壁１１の遮断弁１３は図３において右側にあり、連通孔１２が開いている。
【００２４】
この状態で、ワーク準備室６からワークホルダ２４に保持されたワーク２５をワーク挿入杆２３により降ろし、ワークホルダ２４の中央部分を前記のワーク保持ポスト４３の上端に載せ、ワーク２５を電極４１、４２の中に設置する。その後、ワーク保持具２８によるワークホルダ２４の保持を解除し、ワーク保持具２８を上方に待避させる。
【００２５】
この状態で、処理室４の上の隔壁１１の連通孔１２を遮断弁１３で閉じ、処理室４を図示してない真空ポンプにより真空状態とすると共に、処理室４にアルゴンや窒素等の不活性ガスを導入し、５Ｐａないし１０Ｐａ程度の不活性ガスの希薄ガス雰囲気とする。そして、内側の電極４２と外側の電極４１との間に交流高電圧を印加し、放電を行うと両電極４１、４２の表面からターゲット金属がスパッタされワーク２５の全面に金属が被着される。
【００２６】
なお、前述の例では、電極４１、４２を同心円状に配置された円筒形の電極としたが、それは比較的小さなワーク２５を処理するためである。或る程度の大きい面積を有する平板状のワークの場合は、平行平板電極とすると良い。
図４は、下から３番目の第三の処理室５と最も上のワーク準備室６を示す拡大図である。
【００２７】
第三の処理室５は、その下の隔壁１１の連通孔１２を開閉するための遮断弁１３を備えている。この遮断弁１３は、前述した第二の処理室４の下の遮断弁９と同様に、第三の処理室５の外部に突き出した操作杆２０のアームに連結されている。この操作杆２０の図１において右端のグリップ２０ａで操作することにより、第三の処理室５の外部から遮断弁１３を隔壁１１の上でスライドさせて、連通孔１２を開閉出来る。
【００２８】
この隔壁１１上をスライドする遮断弁１３の上には、処理手段１４が固定して設置されている。図４に示した処理手段の中央には、上端が円錐状に尖ったワーク保持ポスト４８が立設している。さらに、このワーク保持ポスト４８を囲むようにリング状の電極４６が設けられている。例えば、この電極４６は陽極と陰極を含む。
第三の処理室５の図４において左側には、ワーク２５上に成膜するための成膜用素材ガスを第三の処理室５に供給するガスサーバ４９が設けられている。
【００２９】
図４は、その下の隔壁１１の遮断弁１３を図３の位置から図４において左側に移動させ、その遮断弁１３を連通孔１２の上に載せて、同連通孔１２を気密に閉じた状態を示す。遮断弁１３がこの位置にあるとき、ワーク保持ポスト４８は連通孔１２の中心上にあり、電極４６はワーク保持ポスト４８を中心としてその周りを囲んでいる。他方、図４では第三の処理室５の上の隔壁１５の遮断弁１７は図４において右側にあり、連通孔１６が開いている。
【００３０】
この状態で、ワーク準備室６からワークホルダ２４に保持されたワーク２５をワーク挿入杆２３により降ろし、ワークホルダ２４の中央部分を前記のワーク保持ポスト４８の上端に載せ、ワーク２５を電極４６の中に設置する。その後、ワーク保持具２８によるワークホルダ２４の保持を解除し、ワーク保持具２８を上方のワーク準備室６に待避させる。
【００３１】
この状態で、上の隔壁１５の連通孔１６を遮断弁１７で閉じ、第三の処理室４を図示してない真空ポンプにより、予め１Ｐａ以下の圧力に排気する。その後、ガスサーバ２６から例えばメチレンとエチレンの混合ガス、アルゴンとナフタレンの混合ガス、アルゴン、或いは窒素と四酸化オスミウムの混合ガス等の成膜用素材ガスを注入し、第三の処理室５内部をプラズマ放電に適した数Ｐａないし数１０Ｐａ圧力の希薄ガス雰囲気に保つ。この状態で電極４６の陽極と陰極に成膜に必要な電圧を印加し、プラズマを発生させると試料表面に所要の膜が堆積、形成される。
【００３２】
他方、この第三の処理室５では、ワーク２５の表面をイオンボンバードし、エッチングすることも出来る。例えば、前記のプラズマ処理するための電極接続の状態から電源切替スイッチにより電源の接続を切り替えることにより、適宜の導通手段によりワーク２５を電源の負側に接続し、電極４６を電源の正側に接続する。この状態で、第三の処理室５にアルゴンまたはアルゴンと酸素の混合ガスを導入し、数Ｐａないし数１０Ｐａ圧力の希薄ガス雰囲気に保った状態でプラズマ放電を行うことにより、ワーク２５の表面の不純物がイオン衝撃により取り除かれる。この処理は通常、前述のプラズマＣＶＤ成膜処理の前処理として行われる。
【００３３】
ワーク準備室６は、前述した通りその上の隔壁に移動杆挿入筒２９が設けられている以外は、基本的に第二の処理室４と第三の処理室５と同じである。但し、遮断弁１７の上に処理手段は設けられていない。すなわち、ワーク準備室５は、その下の隔壁１５の連通孔１６を開閉するための遮断弁１７のみを備えている。この遮断弁１７は、前述した第三の処理室５の下の遮断弁１３と同様に、ワーク準備室６の外部に突き出した操作杆２１のアームに連結されている。この操作杆２１の図１において右端のグリップ２１ａで操作することにより、ワーク準備室６の外部から遮断弁１７を隔壁１５の上でスライドさせて、連通孔１６を開閉出来る。
【００３４】
このワーク準備室６は、真空チャンバ２へのワーク２５の導入、ワーク２５の各処理室３、４、５への移動のための待機、ワーク２５を各処理室３、４、５に設置した後のワーク保持具２８の待機等に使用される。例えば、前述したように、第二の処理室４でワーク２５を処理した後、第三の処理室５にワークを移動させるときは、まず、遮断弁１３、１７をそれぞれ隔壁１１、１５の上を図４において右方向にスライドさせ、連通孔１２、１６を開いた状態で、ワーク移動杆２３を下降させて、その下端のワーク保持具２８でワークホルダ２４を掴み、その後ワーク移動杆２３を上昇させて、ワークホルダ２４をワーク準備室６に待避させる。その後、遮断弁１３を隔壁１１の上を図４において左方向にスライドさせ、連通孔１２を閉じ、この状態でワーク移動杆２３を下降させて、ワークホルダ２４の中央部分を前記のワーク保持ポスト４８の上端に載せ、ワーク２５を電極４６、４７の中に設置する。その後、ワーク保持具２８によるワークホルダ２４の保持を解除し、ワーク保持具２８を上方のワーク準備室６に待避させる。この状態で、上の隔壁１５の連通孔１６を遮断弁１７で閉じ、以下、前述したようにしてワーク２５の処理を行う。
【００３５】
全てのワーク２５の処理を行った後は、隔壁１５の連通孔１６を開いて、前述と同様にして再びワーク２５をワーク準備室６に待避させる。その後、隔壁１５の連通孔１６を遮断弁１７で閉じた状態で、移動杆挿入筒２９をワーク準備室６の上の隔壁から取り外し、ホルダ保持具２８に把持されたワークホルダ２４ごとワーク２５を取り出す。
なお、前述した実施形態において示した各処理室３、４、５の処理手段１０、１４、２６は何れも一例であり、ワークの処理の目的に応じて任意のものを使用することが出来る。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれる複合真空処理装置では、連通口８、１２、１６を開閉する遮断弁９、１３上にワーク２５を処理する処理手段を設けているため、遮断弁９、１３を開閉する操作と同時に、処理手段１０、１４を連通口８、１２の上から待避させたり、連通口８、１２の上に配置することが出来る。これにより、連通口８、１２の開閉と処理手段の待避や所定の位置への配置が同時に行えることにより、複数の処理室４、５にワーク２５を送って配置する操作が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合真空処理装置の一実施形態を示す縦断側面図である。
【図２】最も下の第一の処理室の拡大縦断側面図である。
【図３】下から２番目の第二の処理室と下から三番目の第三の処理室を示す拡大縦断側面図である。
【図４】下から３番目の第三の処理室と最も上のワーク準備室を示す拡大縦断側面図である。
【符号の説明】
３　　処理室
４　　処理室
５　　処理室
６　　処理室
７　　隔壁
８　　隔壁の連通口
９　　遮断弁
１１　隔壁
１２　隔壁の連通孔
１３　遮断弁
１５　隔壁
１６　隔壁の連通孔
１７　遮断弁
１９　遮断弁の操作杆
２０　遮断弁の操作杆
２１　遮断弁の操作杆
２５　ワーク
４１　ターゲット電極
４２　ターゲット電極
４６　電極
【図１】
2004091905.tif 000003
【図２】
2004091905.tif 000004
【図３】
2004091905.tif 000005
【図４】
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