专利名称：真空装置用驱动机构及真空装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如喷溅装置、成膜装置或蚀刻装置那样的真空装置，具体涉及具有使被处理物体及其他物体在真空装置内移动的驱动机构的真空装置。
背景技术：
以往，在作为一种真空装置的、CD或DVD等信息记录用的盘片制造中使用的叶片式磁控管喷溅装置中，采用通过搬运机构将用于通过喷溅将由金属或半金属构成的反射膜镀覆在表面的塑料制光盘基板从真空装置外部放入内部用的负载锁紧机构。另外，在这种喷溅装置中，作为被装入真空装置内部的被处理物体的光盘基板由上述搬运机构搬运到真空装置内的喷溅室下部，并在喷溅室下部由沿上下方向往复运动的盘片推顶机构在喷溅室内向上搬运。
在这种喷溅装置中，上述负载锁紧机构和盘片推顶机构都具有在真空装置内对被处理物体进行搬运并沿上下方向往复运动的升降机构。该升降机构基本上均采用高压气缸或油压缸。采用这种压力缸的理由如下。例如负载锁紧机构是从真空室外通过真空密封而使活塞杆贯通于真空室内，将设于活塞杆前端的承座与用于载放在光盘基板的基座对接，并将基座按压在设有真空室的真空盖的内壁上。在这种状态下，一旦为了将作为被处理物体的光盘基板放入真空室而打开真空盖，由于大气压向着将基座压下的方向作用，压力缸必须能承受这个力。由于作用在这个缸上的、因大气压所产生的力为1270-1470牛顿(N)，故采用高压气缸或油压缸。
另外，由于该升降机构设置为活塞杆等其机构的一部分贯通设置于构成真空室的容器中，故必须真空密封。这种真空密封采用O形圈密封或波纹管密封。波纹管密封是通过将金属制的薄膜叠合并焊接而成的，是通过安装在活塞杆与真空装置的升降机构的固定面之间进行密封的。
然而，在上述的真空装置中，由于采用升降机构占据很大空间的高压气缸或油压缸，故存在装置大型化的缺点。另外，由于设于升降机构的一部分贯通的真空容器中的O形圈密封为金属制的活塞杆在其内侧滑动，故磨耗严重。O形圈密封的磨耗从该部分破坏真空密封而使真空容器的气密性无法维持。为防止这种磨耗并提高密封性，以往虽然使用真空用密封脂，但这种油脂中往往粘附有真空容器内的膜剥离物质或基板的碎片等而成为破坏真空密封的原因。另外，这种油脂的成分在真空装置使用过程中还飞散于真空容器中、从而混入应形成于被处理物体上的涂膜成分中，而对其特性产生不良影响。
另一方面，波纹管密封由于金属制的薄膜随着活塞杆的往复运动而伸缩，长时间使用后会产生金属疲劳，从而使波纹管突然破坏并破坏真空密封。
因此，本发明的目的在于提供一种小型的、不需要特别的真空密封用装置或机构的升降机构以及具有这种机构的真空装置。
附图简单说明图1为表示将本发明用于一种真空装置的、叶片式磁控管喷溅装置实施形态的喷溅装置的截面图。
图2为表示本发明的真空装置用驱动机构的结构的图，其中(A)为截面图，(B)为立体图。
图3为表示本发明的真空装置用驱动机构的结构的图，其中(A)为截面图，(B)为立体图。
图4为表示本发明的真空装置用驱动机构的其他结构的图，其中(A)为截面图，(B)为立体图。
图5为表示本发明的真空装置用驱动机构的其他结构的截面图。
图6为表示本发明的真空装置用驱动机构的驱动循环的图表。
图7为示出表示本发明其他实施形态的多目的喷溅成膜装置的结构的水平截面图。
图8为表示本发明的气囊驱动机构的其他实施形态的截面图。
图9为表示本发明的真空装置的其他实施形态的主要部分截面图。
图10为表示本发明另一实施形态的真空装置的截面图。
图11为表示图10所示真空装置的动作状态的截面图。
图12为表示图10、11所示真空装置的主要部分的截面图。
图13为表示图12所示真空装置的动作状态的截面图。
图14为表示本发明另一实施形态的真空装置的截面图。
本发明详细说明本发明的真空装置用驱动机构的特点是，包括固定设置在气密容器内的一端打开的气囊收纳容器、收纳于该气囊收纳容器内的气囊以及将高压气体供给该气囊内的装置，通过由该高压气体供给装置将高压气体供给该气囊内，上述气囊的一部分从上述气囊收纳容器的打开端部突出，以比在上述真空容器中移动对象物体。
另外，本发明的真空装置用驱动机构的特点是还包括对上述气囊内的气体进行排气的装置，通过采用该装置对上述气囊内的气体进行排气，将从上述气囊收纳容器的打开端部突出的气囊的一部分后退收纳于上述气囊收纳容器内，以此在上述真空容器中移动对象物体。
另外，本发明的真空装置用驱动机构的特点是上述气囊由弹性体材料构成，在通过上述气体排气装置对其内部的气体进行排气时，藉由上述气囊本身的弹性力后退收纳于上述气囊收纳容器内。
另外，本发明的真空装置用驱动机构的特点是上述气囊中设有在通过上述气体排气装置对其内部的气体进行排气时藉由弹性力使上述气囊后退收纳于上述气囊收纳容器内的弹性体装置。
另外，本发明的真空装置用驱动机构的特点是向上述气囊内供给高压气体的装置和对上述气囊内的气体进行排气的装置经由贯通设置于上述气囊收纳容器的共同的贯通孔供气或排气。
另外，本发明的真空装置用驱动机构的特点是，还具有在上述气囊收纳容器的上面配置成将上述打开端关闭状的气囊加强体，以及固定在上述气囊收纳容器的上面的挡块在将该气囊加强体收纳，以在内部并对气囊加强体的上下方向的移动进行引导的同时将其移动范围限制在一定的范围内。
此外，本发明的真空装置由内部形成有气密空间的真空容器和配置在该真空容器内的真空装置用驱动机构组成，其特点是，该真空装置用驱动机构包括固定设置在气密容器内的一端打开的气囊收纳容器、收纳于该气囊收纳容器内的气囊以及将高压气体供给该气囊内的装置，通过由该高压气体供给装置将高压气体供给该气囊内，上述气囊的一部分从上述气囊收纳容器的打开端部突出，以此在上述真空容器中移动对象物体。
另外，本发明的真空装置包括内部形成气密空间的被处理物体的搬运室，经由在构成该搬运室的隔壁中形成的处理室开口部连设的气密空间构成的处理室，在构成上述搬运室的隔壁中形成的搬运室开口部，设于上述搬运室内、将用于搬运被处理物体的基座在上述搬运室开口部与上述处理室开口部之间进行搬运的搬运机构，以及设置在该搬运机构中并对上述处理室开口部或上述搬运室开口部气密地开闭状驱动上述基座的真空装置用驱动机构，其特点是，该真空装置用驱动机构包括一端打开的气囊收纳容器、收纳于该气囊收纳容器内的气囊以及将高压气体供给该气囊内的装置，并构成为通过由该高压气体供给装置将高压气体供给到该气囊内，使上述气囊的一部分从上述气囊收纳容器的打开端部突出，以此按压上述基座并将上述处理室开口部或上述搬运室开口部气密地关闭。
另外，本发明的真空装置的特点是，在上述搬运室的外部设置有外部搬运机构，该搬运机构中包括围绕垂直旋转轴旋转的水平臂、将设于该水平臂的端部的上述搬运室开口部气密地开闭的真空盖。
另外，本发明的真空装置的特点是，上述处理室为与上述搬运室连设的一个或多个喷溅室，上述被处理物体为盘片基板。
另外，本发明的真空装置具有内部形成气密的放电空间的喷溅室，配置在上述喷溅室上方、以将磁场施加于所述喷溅室的磁场发生装置，配置在上述喷溅室内上部、以由所述磁场发生装置施加磁场的中间电极，在通过构成上述喷溅室的底部的隔壁中形成的开口部连设的同时又形成从上述喷溅室的底部沿横向延长的气密空间的搬运室，设于从该搬运室的上述喷溅室的底部沿横向延长的气密空间的顶板部分的搬运室开口部，将用于形成喷溅膜的盘片基板用的基座放着在上述搬运室开口部与上述喷溅室开口部之间进行交互搬运的内部盘片搬运机构，在与上述搬运室开口部嵌合并将该开口部气密关闭的同时在下面对上述盘片基板装卸自如地进行保持的多个真空盖，将这些真空盖配置在与上述搬运室开口部和上述搬运室分开位置上的盘片基板放置台之间进行搬运的外部盘片搬运机构，以及设于上述基座底部的真空装置用驱动机构，其特点是，该真空装置用驱动机构，包括固定设置于上述基座底部且下端打开的气囊收纳容器、收纳于该气囊收纳容器内的气囊以及将高压气体供给该气囊内的装置，通过由该高压气体供给装置将高压气体供给该气囊内，上述气囊的一部分从上述气囊收纳容器的打开端部突出并与上述搬运室开口部接触抵压，以此使上述基座在其上面与上述搬运室开口部接触并将该开口部气密关闭。
另外，本发明的真空装置的特点是，在上述基座上部设有使上述盘片基板从上述基座上面上升的第2真空装置用驱动机构，在将上升基座按压到上述搬运室开口部或上升喷溅室开口部时，将上述盘片基板插入设于上述外部盘片搬运机构的真空盖的盘片装夹机构中，或者使上述盘片基板按压到上述喷溅室内的中心掩模(center mask)上。
另外，本发明的真空装置的特点是，具有内面形成多边形空间并在与多边形的多个边对应的内壁上形成开口的盘片搬运室，在该盘片搬运室的内部中心部沿垂直方向延长配置的中空旋转轴，配置在该旋转轴周围并在上述旋转轴旋转的同时转动的框体，固定设置在该框体的外周面的多个气囊驱动机构，用于将高压气体供给这些气囊驱动机构或由此排气而通过上述中空的旋转轴内部与上述多个气囊驱动机构分别连接的多个管道，设置成对上述多个气囊驱动机构分别加以驱动并将形成于上述盘片搬运室内壁中的开口关闭的多个基座，在上述盘片搬运室的外侧设置成通过上述开口连通状的多个喷溅室，以及同样设置在上述盘片搬运室的外侧并通过上述开口将盘片搬入上述盘片搬运室或搬出上述盘片搬运室外的负载锁紧机构。
以下根据
本发明的实施形态。
图1表示将本发明用于一种真空装置的、叶片式磁控管喷溅装置的实施形态的喷溅装置的截面图。该喷溅装置包括大致为圆筒形的气密容器的喷溅室11，以及在该喷溅室11的下侧与该喷溅室11连通设置的同样是气密容器的盘片搬运室12。在喷溅室11的上壁外面设有可由旋转电动机14转动的磁铁装置13。
喷溅室11的上壁内面，在水冷衬板16上固定有由成膜物质构成的盘片状中间电极15。中心掩模17在喷溅室11内从中间电极15的中心部垂直下悬。在将喷溅室11与盘片搬运室12隔开的隔壁18中设有用于将盘片基板19的上表面向喷溅室11露出的喷溅室开口部20。
盘片搬运室12由位于喷溅室11的下侧的第1气密空间12-1和由此沿横(水平)方向延长的第2气密空间12-2构成，该第1和第2气密空间作为整体为大致圆筒或半圆筒形状。第2气密空间12-2的顶板部分设有搬运室开口部21。在盘片搬运室12内设有用于分别放置多个盘片基板19-1、19-2的多个基座22-1、22-2的内部盘片搬运机构23。该内部盘片搬运机构23在喷溅室开口部20与搬运室开口部21之间交互转动搬运盘片基板19-1、19-2。该内部盘片搬运机构23还具有在盘片搬运室12的中央部沿垂直方向设置的旋转轴25，并由设置在盘片搬运室12的外部下侧的电动机24加以旋转驱动。在该旋转轴25的顶部固定有多个环状的水平臂26-1、26-2，并分别放置有基座22-1、22-2。
在设于第2气密空间12-2的顶板部分的搬运室开口部21上设有多个真空壁30-1、30-2，它们在与该开口部嵌合并气密关闭的同时，还可将盘片基板19-1、19-2装卸自如地保持在下面。该多个真空盖30-1、30-2由设于盘片搬运室12外部的外部盘片搬运机构31加以搬运。即，外部盘片搬运机构31具有通过电动机32旋转驱动的垂直旋转轴33，并在该垂直回转轴33的顶部固定有沿半径方向延长的水平臂34-1、34-2。在这些水平臂34-1、34-2的前端部固定有嵌合在搬运室开口部21上的真空盖30-1、30-2。构成为在真空盖30-1、30-2的下面插入盘片基板19的中心孔并设有装卸盘片的机械夹头35-1、35-2，且可通过这些机械夹头35-1、35-2来搬运盘片基板19。另外，在盘片搬运室12的外部设有通过电动机36在水平面内旋转的盘片搬运台37。
盘片搬运台37上放置有多个盘片基板19-3、19-4。盘片搬运台37旋转，而盘片基板19-3在沿通过外部盘片搬运机构31搬运的真空盖30-2的正下方移动时被夹紧在真空盖30-2上。被夹紧的盘片基板19-3通过外部盘片搬运机构31的旋转被搬运到盘片搬运室12的搬运室开口部21的位置。而且，盘片基板19-3在真空盖30-2与搬运室开口部21嵌合时与真空盖30-2的下面脱离并被放置在盘片搬运室12内的基座22-2上。这种状态的盘片基板如图中19-2所示。
基座22-1、22-2的底部固定设置有真空装置用驱动机构40-1、40-2。这些真空装置用驱动机构40-1、40-2将通过图5至图6在后面详述，其包括下端打开的气囊收纳容器41-1、41-2，被收纳在这些气囊收纳容器内的气囊42-1、42-2，以及贯通上述气囊收纳容器41-1、41-2并将高压气体供给这些气囊内的管道43-1、43-2。这些高压气体供给管道43-1、43-2的端部经内部盘片搬运机构23的旋转轴25内形成的中空部(未图示)被导出至盘片搬运室12的外部。而且，在管道43-1、43-2的端部分别连接有3通阀44-1、44-2。这些3通阀44-1、44-2将高压气体供给管道43-1、43-2的端部选择性地连接到高压气体供给源45和排气泵46。一旦将该3通阀44-1、44-2切换到高压气体供给源45侧并将高压气体供给到气囊42-1、42-2内，气囊42-1、42-2的一部分即从上述气囊收纳容器41-1、41-2的打开下端部突出并与盘片搬运室12的底面接触。在这种状态下，一旦从高压气体供给源45将高压气体供给气囊42-1、42-2内，气囊42-1、42-2的下部突出部即按压盘片搬运室12的底面，基座22-1、22-2因该反作用上升，其上面与喷溅室开口部20或搬运室开口部21接触并将这些开口部气密关闭。
图2至图5为表示真空装置用驱动机构的结构的图，其中图2至图4的(A)为截面图，(B)为立体图。图2所示的真空装置用驱动机构40具有一圆筒形的气囊收纳容器41。该气囊收纳容器41的上面形成开口51，底面形成有贯通口52。该气囊收纳容器41内收纳有底部形成与气囊收纳容器41的贯通口52连通的气体导入口53的气囊42。气囊42的底部固定于气囊收纳容器41的底部。在上部从气囊42的本体中央部形成有直径比本体下部小的波纹部54，开构成为该波纹部54在其伸长时通过气囊收纳容器41的开口51并可能突出到收纳容器41的外面。气囊42由例如聚氨酯橡胶或丁钠橡胶那样的弹性有机材料制成，在将其内部排气成大致真空的状态下，虽然气囊42的顶部位于收纳容器41的外部，但波纹部54的大部分则被收纳在收纳容器41内。另外，收纳容器41系由强度高于气囊42的难以变形的材料、例如金属材料制成。
图1所示的高压气体供给管道43-1、43-2被连接到气囊收纳容器41的贯通口52，并从贯通口52将高压气体供至气囊42内。其结果是高压气体充满气囊42内，气囊42的波纹部54通过开口51并伸长突出到收纳容器41的外部。由于此时气囊42的下部直径大于波纹部54而不能通过气囊收纳容器41的开口51，故残留在收纳容器41内。通过气囊收纳容器41的开口51并伸长突出到收纳容器41的外部的波纹部54通过其顶部按压与其接触的其他物体。图1中，真空装置用驱动机构40-1、40-2对于图2所示状态将上下翻转设置于基座22-1、22-2的底面。因此，伸长突出到收纳容器41的外部的气囊42的顶部按压盘片搬运室12的底面，基座22-1、22-2因该反作用而上升。
在气囊42内充满高压气体的状态下，一旦将图1所示的3通阀44-1、44-2切换到排气泵46侧并将气囊42内的气体排气时，气囊42的波纹部54因其弹性力收缩，如图2所示，虽然其顶部位于收纳容器41的外部，但其大部分则回到收纳容器41内。
图3所示的真空装置用驱动机构60，其气囊收纳容器61作为整体为一长方体的框体，除了作为收纳在该气囊收纳容器61内的气囊62的伸缩机构的波纹部63的结构不同外，其结构与图2的真空装置用驱动机构40大致相同。因此对相同结构部分采用相同标号，并省略详细说明。该真空装置用驱动机构60中的气囊62的波纹部63其垂直截面为S字状弯曲。即，该气囊62的本体下部其水平截面与气囊收纳容器61的底面具有大致相同的形状和面积，本体上部则构成为其水平截面面积小于形成于气囊收纳容器61的上面的矩形开口64的开口面的矩形。如上所述，气囊62的本体上部和本体下部通过垂直截面呈S字形弯曲的波纹部63相结合。该波纹部63在向气囊62内供给高压气体时伸长，其结果是位于气囊收纳容器61的外部的顶部经由开口64上升。而且，气囊62内的气体一旦排气，波纹部63即因其弹性力收缩，其结果是位于气囊收纳容器61的外部的顶部经由开口64下降。
图4所示的真空装置用驱动机构65，除了气囊66的伸缩机构不同外，其结构与图3的真空装置用驱动机构60大致相同。因此对相同结构部分采用相同标号，并省略详细说明。该真空装置用驱动机构65的气囊66并未如图2或图3的气囊42、62那样设有波纹部54、63，而构成为通过气囊66整体的弹性力进行伸缩。
图5为示出本发明其他实施形态的真空装置用驱动机构的截面。图中，与图3的真空装置用驱动机构60相同结构部分采用相同标号，并省略详细说明。在图5所示的真空装置用驱动机构67中，形成于气囊收纳容器61的上面的矩形开口64的上部设置有关闭该开口64的气囊加强体68。该气囊加强体68具有使底部68-1关闭气囊收纳容器61的开口64的面积。另外，本体部68-2的水平截面具有比底部68-1小的面积。气囊加强体68构成为其垂直截面为大致凸字形。该气囊加强体68与由弹性有机材料制成的气囊62相对并由金属等强度更高的难以变形的材料制成。气囊收纳容器61的开口64周围通过螺栓70固定有挡块69。该挡块69在将气囊加强体68收纳在内部并在引导气囊加强体68上下方向移动的同时、将其移动范围限制在一定的范围内。即，挡块69由顶部形成能通过气囊加强体68的本体部68-2的开口部69-1的框体构成，气囊加强体68在其内部上下导向并移动。气囊加强体68的移动行程是在以其底部68-1与气囊收纳容器61上接触的位置为下限、以其底部68-1到达挡块69的开口部69-1位置为上限的范围。在移动行程的上限，由于气囊加强体68其底部68-1的面积大于开口部69-1的面积，因不能通过开口部69-1而在此位置处停止其移动。
虽然在图2至图4所示的真空装置用驱动机构中，气囊系被罩覆在金属制的气囊收纳容器中，但通过供给高压气体，气囊的突出部分系弹性有机材料制成的气囊本身突出至真空室内。因此，阻止气囊突出部分的对象物并不确实存在，气囊一直膨胀到破裂为止。图5所示的真空装置用驱动机构为去除这种担心，并使动作安全可靠，故在气囊突出部设置金属等制的加强体68，构成为使气囊62不会伸展到安全行程以上的收纳容器61的外部。
图6为表示这种结构的真空装置用驱动机构的驱动循环的图表。图中横坐标为时间，每小格为100毫秒。纵坐标为真空装置用驱动机构的驱动距离，每小格为0.05毫米。该图表为在设置于真空中的真空装置用驱动机构中以大致1秒的间隔交互反复进行5.9×10-3Pa的高压气体的供给和排气，并对气囊顶部的移动距离进行测定。由该图表可见，该真空装置用驱动机构的上升时间需要0.02秒，下降时间需要0.09秒。
下面说明这样构成的、图1的叶片式磁控管喷溅装置的动作。首先，通过高压气体供给源45驱动设置于配置在构成盘片搬运室12的第2气密空间12-2内的基座22-2下面的真空装置用驱动机构40-2。真空装置用驱动机构40-2使基座22-2由水平臂26-2的上面上升，并通过基座22-2的上面对搬运室开口部21气密地关闭。
另一方面，将放置在盘片搬运台37上的进行喷溅处理前的盘片基板19-3、19-4夹紧在通过外部盘片搬运机构31搬运的真空盖30-2的下面。真空盖30-2由外部盘片搬运机构31旋转搬运到盘片搬运室12的搬运室开口部21处。这种状态用图1中的真空盖30-1表示。真空盖30-1在与该搬运室开口部21嵌合并将其气密关闭的同时、与夹紧在下面的盘片基板19-3脱离，并将其放置在盘片搬运室12内的基座22-2上。图中的盘片基板19-2表示这种状态。接着，通过排气泵46驱动真空装置用驱动机构40-2，并使基座22-2下降至水平臂26-2的上面的位置。在这种状态下通过电动机24使内部盘片搬运机构23旋转驱动，并将基座22-2搬运到第1气密空间12-1内。这种状态在图1中作为基座22-1、盘片基板19-1、真空装置用驱动机构40-1示出。
配置在构成盘片搬运室12的第1气密空间12-1内的基座22-1驱动设置在其下面的真空装置用驱动机构40-1。因此，基座22-1由水平臂26-1的上面上升，并通过基座22-1的上面对将喷溅室11和盘片搬运室12隔开的隔壁18中形成的喷溅室开口部20气密地关闭。由此将喷溅室11关闭，中心掩模17在盘片基板19-1的中心孔中嵌合。
在这种状态下由导入口(未图示)将氩气导入喷溅室11，并在喷溅室11上壁与侧壁之间施加放电用高电压。并且将磁铁装置13产生的旋转磁场施加在喷溅室11内而在喷溅室11内产生放电引起的等离子体。由于这种放电，将中间电极材料物质从中间电极15的下面放出，并堆积在置于基座22-1上的盘片基板19-1的表面上而形成喷溅膜。
向盘片基板表面的喷溅膜形成工序一旦结束，即再次驱动真空装置用驱动机构40-1，并使基座22-1下降到水平臂26-1的上面位置。接着，通过电动机24使内部盘片搬运机构23旋转驱动，并将基座22-1搬运到第2气密空间12-2内。这种状态在图1中作为基座22-2、盘片基板19-2、真空装置用驱动机构40-2示出。
接着，再次驱动设置在基座22-2下面的真空装置用驱动机构40-2，使基座22-2由水平臂26-2的上面上升，并通过基座22-2的上面从盘片搬运室12的内部将搬运室开口部21气密地关闭。在这种状态下将盘片基板19-2夹紧在真空盖30-1的下面，并通过外部盘片搬运机构31旋转搬运到盘片搬运台37上。并且，盘片基板19-2在这种状态下与真空盖30-1的下面脱离并放置在盘片搬运台42上。这种状态在图1中用盘片基板19-3表示。盘片基板19-3系通过盘片搬运台37加以搬运，并作为表面形成有喷溅膜的盘片基板19-4取出。
如以上所说明的本发明的实施形态所示，本发明的真空装置用驱动机构40-1、40-2由于将其整个驱动机构设置在构成真空装置的盘片搬运室12内而具有不需要真空密封的优点。故不会产生因使用真空密封用O形圈的磨耗或由此引起不纯物混入喷溅膜等的问题。
另外，本发明的真空装置用驱动机构40-1、40-2由于能作为整体小型化，故能将整个真空装置小型化。
另外，由于本发明的真空装置用驱动机构40-1、40-2可通过其形状可变形的气囊42的顶部按压盘片搬运室12的底面等对象物体，故真空装置用驱动机构40-1、40-2与按压对象物体的相对位置关系不必准确一致。因此，真空装置用驱动机构40-1、40-2在真空装置内的设置位置具有自由度，能够有效地利用空间。
而且，本发明的真空装置用驱动机构40-1、40-2与以往的O形圈密封或波纹管的更换维修保养相比，气囊42等的更换维修保养不需要技术熟练，且能在短时间内进行更换。
图7为表示本发明的其他实施形态的多目的喷溅成膜装置的结构的水平截面图。在截面为大致正方形的气密的盘片搬运室71的内部中心部设有沿垂直方向延长的中空旋转轴72。在该旋转轴72的周围设有截面为大致正方形并随着旋转轴72的旋转而在水平面内旋转的框体73。在该框体73的4个壁面的外周面设有如图2至图4所示那样的4个气囊驱动机构74-1-74-4。从外部导入的管道75-1-75-4经由各旋转轴72与这些气囊驱动机构74-1-74-4连接，并经由这些管道75-1-75-4将高压气体供给到气囊驱动机构74-1-74-4或将其排气。4个气囊驱动机构74-1-74-4由于各气囊的一部的突出作用而将基座76-1-76-4按压为关闭形成于盘片搬运室71的周围4壁面的开口77-1-77-4。被固定成为3个喷溅室78-1-78-3经由开口77-1-77-3分别与盘片搬运室71的3个壁面的外表面连通。这3个喷溅室78-1-78-3系以用于进行多目的的喷溅的不同条件而动作，例如构成具有未图示的分别不同材料的中间电极、并能形成不同种类的膜。在盘片搬运室71的外部设置有负载锁紧机构79。负载锁紧机构79在具有与沿垂直方向延长配置的第2中空旋转轴81一起旋转的第2框体82，在与该框体82相对的2个壁面外周面上设有如图2至图4所示那样的2个气囊驱动机构83-1、83-2。经由未图示的第2中空旋转轴81并通过由外部导入的高压气体供给管道分别将高压气体供给这些气囊驱动机构83-1、83-2。2个气囊驱动机构83-1、83-2通过各气囊的一部分的突出作用将气囊搬运台80-1、80-2按压成将形成于盘片搬运室71的壁面中的开口77-4关闭。虽然气囊搬运台80-1、80-2上未图示，其表面上放置固定有用于形成喷溅膜的盘片基板，负载锁紧机构79通过开口77-4将盘片基板从外部供给至盘片搬运室71内或从盘片搬运室71内取出。
本实施形态的多目的喷溅成膜装置由于能将驱动基座76-1-76-4的气囊驱动机构74-1-74-4整个设置在作为气密容器的盘片搬运室71内，故不需要采用以往气缸机构场合那样的往复运动活塞的气密密封装置，从而使整个装置简化并小型化。另外，设置在盘片搬运室71外部的负载锁紧机构79同样能简化并小型化。
图8为表示用于本发明的气囊驱动机构的其他实施形态的剖面图。由于图中与图2的气囊驱动机构基本构成相同，故对应部分采用相同标号，详细说明从略。
该实施形态中包括在气囊42内部引导波纹部54的伸缩方向的引导机构91和高压气体排气时用于使波纹部54后退的弹簧机构92。在气囊42的顶部厚度内埋设有金属盘片93，在该金属盘片93的中心连接有在气囊42内垂直延长的活塞轴94。活塞轴94由设于引导机构91中的轴承95支承，活塞轴94在该轴承95内沿垂直方向往复运动。通过该轴承95内采用油性的润滑材料而确保平滑的往复运动。弹簧机构92由将金属盘片93的周边部与气囊收纳容器41的底面间加以结合的多个弹簧构成。
这种结构的气囊驱动机构为当从设于气囊收纳容器41的底面的贯通口52将高压气体送入时，气囊42的波纹部54即伸长，而气囊42的顶部则上升。此时，气囊42的顶部厚度内的金属盘片93由于其活塞轴94在轴承95内加以引导，气囊42的顶部也沿垂直方向、具有高的方向精度地移动。此时，弹簧机构92在气囊42的顶部上升的同时伸长。接着，当高压气体从贯通口52排出时，由于气囊42内部的气压降低，顶部厚度内的金属盘片93因弹簧机构92的收缩向下方拉，而波纹部54也由此而收缩。此时，由于与金属盘片93连接的活塞轴94在轴承95内加以引导，气囊42的顶部也沿垂直方向、具有高的方向精度地移动。
因此，该实施形态的气囊驱动机构能提高由柔软的弹性体制成的气囊的伸缩进行驱动的位置精度。另外，在该实施形态中，由于引导机构被设置在密闭的气囊内，即使在真空机构内采用气囊驱动机构的场合，也能采用油性的润滑材料。
图9为表示本发明的其他实施形态的主要部分剖面图。另外，由于图中结构相当于图1所示的真空装置中支承内部盘片搬运机构23的基座22-1的部分，故对应部分采用相同标号，详细说明从略。在该实施形态中，2个气囊驱动机构101、102在基座22-1内沿垂直方向配置为2层叠置。而且，在第1层的气囊驱动机构101中气囊的突出部上设置连通口103，并将其与第1层的气囊驱动机构102的高压气体导入口(未图示)连接，并构成多层结构的气囊驱动机构。另外，2个气囊驱动机构101、102的连接部系经由多个气密密封104并由螺栓105加以紧固。采用这种结构，能将各层气囊突出部的移动行程相加而得到更大行程的驱动机构。
图10为表示本发明的又一实施形态的真空装置的主要部分剖面图。另外，由于图中结构与图1所示的真空装置中各构成部分对应部分均采用相同标号，详细说明从略。在该实施形态中，除了设于低部的真空装置用驱动机构40-1、40-2(以下将其称为第1真空装置用驱动机构)外还在基座22-1、22-2内上部分别设置有第2真空装置用驱动机构110-1、110-2。这些第2真空装置用驱动机构110-1、110-2分别使放置在基座22-1、22-2上面的盘片基板19-1、19-2沿上下方向往复移动。这些第2真空装置用驱动机构110-1、110-2通过分别与称为高压气体供给管道43-1、43-2(以下将其称为第1高压气体供给管道)独立的第2高压气体供给管道112-1、112-2供给驱动用高压气体。在图中的真空装置中示出了图1中省略的喷溅室11和盘片搬运室12用的排气机构。即，在喷溅室11的侧壁中形成的排气口11-1上设有与盘片搬运室12邻接并延长配置到真空装置底部的排气通道11-2。在该排气通道11-2的下端连接有排气用的主泵114-1和辅助泵114-2。另外，在形成于第2气密空间12-2的底部的排气口12-3上连接有排气用的主泵116-1和辅助泵116-2。另外，在盘片搬运台37上设有用于在外部盘片搬运机构31的机械夹头35-1、35-2上装卸盘片基板19-3、19-4的盘片推顶器118。
图11示出通过第1真空装置用驱动机构40-1、40-2使基座22-1、22-2向上方上升的同时通过第2真空装置用驱动机构110-1、110-2使盘片基板19-1、19-2向上方上升的状态。在此状态下在将盘片基板19-1向喷溅室11内的中心掩膜17的下面按压的同时，盘片基板19-2还接触配置到真空盖30-1下面。
图12、图13分别为对设置于图10、图11所示的真空装置的基座上的真空装置用驱动机构的结构和动作作更详细地表示的主要部分剖面图。另外，图中与图1至5以及图10至11所示的结构相同的构成部分均采用相同标号，详细说明从略。
图12示出将支承在内部盘片搬运机构23的环状的水平臂23-2上的基座22-2配置在搬运室开口部21的正下方的状态。基座22-2的下面设置有第1真空装置用驱动机构40-2，上面设置有第2真空装置用驱动机构110-2。第1真空装置用驱动机构40-2在基座22-2的下面被向下设置，其气囊42构成为朝向盘片搬运室12的底部134突出。与此相对，第2真空装置用驱动机构110-2在基座22-2的上面被向上设置成气囊66朝向盘片搬运室12的顶面部分突出。第2真空装置用驱动机构110-2具有图5所示的气囊加强体68，并由挡块69将向气囊66的上方的突出限制在一定的范围内。气囊加强体68的上面固定有与盘片基板19的中心孔嵌合的中心引导件120。该中心引导件120由与构成机械夹头35-1的3个上爪对应的3个下爪构成。该中心引导件120构成为在盘片基板19-2上升以前是将盘片基板19-2固定在基座22-2的上面、但在盘片基板19-2上升时构成为机械夹头35-1的上爪将盘片基板19-2的中心孔贯通打开并对盘片基板19-2机械地保持住。
另外，在支承于内部盘片搬运机构23的环状水平臂26-2上的基座22-2上，还设有多个基座回程机构124。这些基座回程机构124包括形成于基座22-2的周围的水平臂26-2中的多个透孔126、贯通这些透孔126且上端固定在基座22-2的凸缘部128上的导向轴130、以及缓插在该导向轴130上并与导向轴130的下端和水平臂26-2的下面相对而施加将其相互分开方向的弹性力的螺旋弹簧132。另外，在图12和图13中，标号134表示盘片搬运室12用的排气口，另外，标号136表示真空密封用O形圈。
以下用图12和图13说明第1真空装置用驱动机构40-2和第2真空装置用驱动机构110-2的基座22-2和盘片基板19的驱动动作。图12为无论第1真空装置用驱动机构40-2和第2真空装置用驱动机构110-2均不供给驱动用高压气体、从而分别将气囊42、66收纳于收纳容器61内的原来状态。接着，一旦将驱动用高压气体分别经第1高压气体供给管道43-2和第2高压气体供给管道112-2供给第1真空装置用驱动机构40-2和第2真空装置用驱动机构110-2后，各气囊42、66即膨胀并从收纳容器61内向下方和上方突出。由此，第1真空装置用驱动机构40-2的气囊42通过气囊加强体68按压盘片搬运室12的底部134，并通过其反作用使基座22-2上升。因此，基座22-2在通过其上面关闭搬运室开口部21的同时、使基座回程机构124的螺旋弹簧132进一步压缩。
另一方面，第2真空装置用驱动机构110-2的气囊66通过气囊加强体68沿外部盘片搬运机构31的真空盖30-1方向将盘片基板19向上顶。且通过将构成机械夹头35-1的上爪插入盘片基板19的中心孔将3个爪打开，并由此对盘片基板19-2加以保持。从第1真空装置用驱动机构40-2和第2真空装置用驱动机构110-2来的驱动用高压气体一旦排气，基座回程机构124的螺旋弹簧132即通过其弹簧力伸长，并将基座22-2返回图12所示的原来位置。
另外，虽然在图12、13中对配置在盘片搬运室12的搬运室开口部21正下方的基座22-2作了说明，但毋庸置言，图10、11所示的配置在喷溅室11的开口部20正下方配置的基座22-1也具有同样的结构并进行同样的动作。但是，配置在喷溅室11的开口部20正下方配置的基座22-1在关闭喷溅室11的开口部20的同时、将喷溅室11内的盘片基板19-1向上顶并与中心掩模17下面接触。
这样，由于通过第2真空装置用驱动机构110-1、110-2来移动盘片基板19-1、19-2，故能解决下述以往装置中的问题。即，放置在基座22-1、22-2上面的盘片基板19-1、19-2在喷溅室11中将基座22-1向其开口部20按压，并将盘片基板19-1按压到中心掩模17上。但是，将基座22-1和盘片基板19-1这样两个构件同时按压到作为不同对象物的喷溅室开口部20和中心掩模17上在机械尺寸并不合理。基座22-1、22-2上设有用于在按压到盘片搬运室12的开口部21上时将盘片搬运室12与大气密封的O形圈136。由于该O形圈136在喷溅室11的开口部20侧并不密封大气，故不以充分的力按压。因此，由于基座22-1和喷溅室开口部20系经由O形圈136而并不贴合，该间隙尺寸不确定，难以将盘片基板19-1按压在中心掩模17或外周掩模(未图示)上。即，要将盘片基板19-1按压在中心掩模17上，就会出现在基座22-1的O形圈136不与喷溅室开口部20接触的情况，或与此相反，在使基座22-1的O形圈136与喷溅室开口部20接触的情况，即盘片基板19-1与中心掩模17不接触的情况。为此要通过以别的真空装置用驱动机构将基座22-1、22-2和盘片基板19-1、19-2上升来解决上述问题。
另外，外部盘片搬运机构31在盘片搬运室开口部21侧交换盘片基板19-2、19-3时采用机械夹头35-1、35-2或真空夹头。并形成有用于在将基板19-2放置到基座22-1、22-2上面并将其高速搬运到喷溅室11时使与圆锥状下挖的接受部连接的盘片不飞出的垂直下挖的接受部，以使盘片基板19-2不落下。从而将盘片基板19-1、19-2放置在从基座22-1、22-2的上面向下约5毫米深度的位置处。外部盘片搬运机构31的机械夹头35-1、35-2等的夹紧机构为用于将放置在该深度位置处的盘片基板19-1、19-2取出的长的夹紧机构，即必须从将盘片搬运室开口部21密封闭塞的真空盖30-1下面突出至少5毫米的长度。另一方面，放置盘片基板19-1、19-2的基座22-1、22-2还要加上用于搬运并避开夹紧机构的间隙2毫米，故必须有合计7毫米左右的间隙。通过这些真空装置用驱动机构40-1、40-2使基座22-1、22-2上下移动，可确保上述间隙。但当基座22-1、22-2上下移动的行程较长时，由于真空装置用驱动机构40-1、40-2大型化且价格昂贵、同时上下移动所需时间又长，故将该行程缩短1毫米甚至2毫米是很重要的。为此，在使基座22-1、22-2上下移动以外还使盘片基板19-1、19-2分别作上下移动，即能满足上述要求。
图14为表示本发明另一实施形态的真空装置的剖面图。另外，图中与图1、图10或图11所示的真空装置各构成部分对应的部分均采用对应标号，详细说明从略。在该实施形态中，用于使基座22-1、22-2上升或下降的第1真空装置用驱动机构140-1、140-2并不在基座22-1、22-2内，而在盘片搬运室的底部134上，且将其气囊142-1、142-2设置成分别向基座22-1、22-2侧突出。
采用该实施形态对使基座轻量化或薄型化很为有效。即，将驱动机构140-1、140-2设置在搬运室底部134，而仅将气囊142-1、142-2的突出部与基座22-1、22-2的下端面对接并驱动基座。
另外，基座的制作条件及基座下端部的形状条件等，也能采取在基座下端部和搬运室底部兼备气囊的结构。
虽然以上通过各种实施形态对本发明作了说明，但本发明并不限于这些实施形态，毋庸置言，还可在本发明的范围内作各种变形。
例如，在图1、图10、图11及图14中记载的真空装置中，虽然示出的是单一的喷溅室，但如图7所示，本发明即使对具有进行不同种类成膜的多个喷溅室的真空装置无疑也能适用。在这种情况下，也可相对于多个喷溅室设置公用的搬运室，并将盘片基板从外部搬入该搬运室内，通过在水平面内旋转的搬运机构将该盘片基板搬运到各喷溅室中并加以成膜，将成膜后的盘片基板再次经搬运室取出至真空装置外部。
如上所述，本发明的真空装置用驱动机构由于能通过高压气体动作而使整体小型化，故能将整个驱动机构设置在真空装置内部。因此不需要特别的真空密封用装置或机构，也无须担心真空装置内混入润滑油成分等的不纯物。
另外，上述本发明实施例的说明虽然是关于磁控管喷溅装置的，但本发明并不限于喷溅装置，它也能适用于CVD(化学气相淀积)装置或真空镀膜装置之类成膜装置、CDE或RIE(反应离子腐蚀)之类蚀刻装置那样的真空装置。
权利要求
1.一种真空装置用驱动机构，其特征在于，包括固定设置在气密容器内的一端打开的气囊收纳容器、收纳于所述气囊收纳容器内的气囊以及将高压气体供给所述气囊内的装置，通过由所述高压气体供给装置将高压气体供给该气囊内，所述气囊的一部分从所述气囊收纳容器的打开端部突出，以此在所述真空容器中移动对象物体。
2.如权利要求1所述的真空装置用驱动机构，其特征在于，还包括对所述气囊内的气体进行排气的装置，通过采用所述装置对所述气囊内的气体进行排气，将从所述气囊收纳容器的打开端部突出的气囊的一部分后退收纳于所述气囊收纳容器内，以此在所述真空容器中移动对象物体。
3.如权利要求2所述的真空装置用驱动机构，其特征在于，所述气囊由弹性体材料构成，在通过所述气体排气装置对其内部的气体进行排气时，藉由上述气囊本身的弹性力后退收纳于所述气囊收纳容器内。
4.如权利要求2所述的真空装置用驱动机构，其特征在于，所述气囊中设有在通过所述气体排气装置对其内部的气体进行排气时藉由弹性力使所述气囊后退收纳于所述气囊收纳容器内的弹性体装置。
5.如权利要求1至4中任一项所述的真空装置用驱动机构，其特征在于，向所述气囊内供给高压气体的装置经由贯通设置于所述气囊收纳容器贯通孔供气。
6.如权利要求1至4中任一项所述的真空装置用驱动机构，其特征在于，对所述气囊内的气体进行排气的装置经由贯通设置于所述气囊收纳容器的贯通孔排气。
7.如权利要求1至4中任一项所述的真空装置用驱动机构，其特征在于，还具有在所述气囊收纳容器的上面配置成将所述打开端关闭状的气囊加强体，以及固定在所述气囊收纳容器的上面的挡块，以在将所述气囊加强体收纳在内部并对气囊加强体的上下方向的移动进行引导的同时将其移动范围限制在一定的范围内。
8.一种真空装置，由内部形成有气密空间的真空容器和配置在所述真空容器内的真空装置用驱动机构组成，其特征在于，所述真空装置用驱动机构包括固定设置在气密容器内的一端打开的气囊收纳容器、收纳于所述气囊收纳容器内的气囊以及将高压气体供给所述气囊内的装置，通过由所述高压气体供给装置将高压气体供给该气囊内，所述气囊的一部分从所述气囊收纳容器的打开端部突出，以此在所述真空容器中移动对象物体。
9.一种真空装置，包括内部形成气密空间的被处理物体的搬运室，经由在构成所述搬运室的隔壁中形成的处理室开口部连设的气密空间构成的处理室，在构成所述搬运室的隔壁中形成的搬运室开口部，设于所述搬运室内、将用于搬运被处理物体的基座在所述搬运室开口部与所述处理室开口部之间进行搬运的搬运机构，以及设置在所述搬运机构中并对所述处理室开口部或所述搬运室开口部气密地开闭状驱动所述基座的真空装置用驱动机构，其特征在于，所述真空装置用驱动机构包括一端打开的气囊收纳容器、收纳于所述气囊收纳容器内的气囊以及将高压气体供给所述气囊内的装置，并构成为通过由所述高压气体供给装置将高压气体供给到所述气囊内，使所述气囊的一部分从所述气囊收纳容器的打开端部突出，以此按压所述基座并将所述处理室开口部或所述搬运室开口部气密地关闭。
10.如权利要求9所述的真空装置，其特征在于，在所述搬运室的外部设置有外部搬运机构，所述搬运机构中包括围绕垂直旋转轴旋转的水平臂、以及将设于所述水平臂的端部的所述搬运室开口部气密地开闭的真空盖。
11.如权利要求9或10所述的真空装置，其特征在于，所述处理室为与所述搬运室连设的一个或多个喷溅室，所述被处理物体为盘片基板。
12.如权利要求8至10中任一项所述的真空装置，其特征在于，所述真空装置用驱动机构还具有对所述气囊内的气体进行排气的装置，通过由所述排气装置对所述气囊内的气体进行排气，使从所述气囊收纳容器的打开端部突出的气囊的一部分后退收纳到所述气囊收纳容器内，并以此在所述真空容器内移动对象物体。
13.如权利要求8至10中任一项所述的真空装置，其特征在于，向所述气囊内供给高压气体的装置经由贯通设置于由所述气囊收纳容器的贯通口供给气体。
14.如权利要求12所述的真空装置，其特征在于，对所述气囊内的气体进行排气的装置经由贯通设置于所述气囊收纳容器的贯通口对气体进行排气。
15.一种真空装置，具有内部形成气密的放电空间的喷溅室，配置在所述喷溅室上方、以将磁场施加于所述喷溅室的磁场发生装置，配置在所述喷溅室内上部、以由磁场施加发生装置施加磁场的中间电极，在通过构成所述喷溅室的底部的隔壁中形成的开口部连设的同时又形成从所述喷溅室的底部沿横向延长的气密空间的搬运室，设于从所述搬运室的所述喷溅室的底部沿横向延长的气密空间的顶板部分的搬运室开口部，将用于形成喷溅膜的盘片基板用的基座放置在所述搬运室开口部与所述喷溅室开口部之间进行交互搬运的内部盘片搬运机构，在与所述搬运室开口部嵌合并将所述开口部气密关闭的同时、在下面对所述盘片基板装卸自如地进行保持的多个真空盖，将这些真空盖配置在与所述搬运室开口部和所述搬运室分开位置上的盘片基板放置台之间进行搬运的外部盘片搬运机构，以及设于所述基座底部的真空装置用驱动机构，其特征在于，所述真空装置用驱动机构包括固定设置于所述基座底部且下端打开的气囊收纳容器、收纳于所述气囊收纳容器内的气囊以及将高压气体供给所述气囊内的装置，通过由所述高压气体供给装置将高压气体供给所述气囊内，所述气囊的一部分从所述气囊收纳容器的打开端部突出并与所述搬运室开口部接触抵压，以此使所述基座在其上面与所述搬运室开口部接触并将所述开口部气密关闭。
16.如权利要求15所述的真空装置，其特征在于，在所述基座上部设有使所述盘片基板从所述基座上面上升的第2真空装置用驱动机构，在将上升基座按压到所述搬运室开口部或上升喷溅室开口部时，将所述盘片基板插入设于所述外部盘片搬运机构的真空盖的盘片装夹机构中，或者使所述盘片基板按压到所述喷溅室内的中心掩模上。
17.如权利要求16所述的真空装置，其特征在于，所述真空装置用驱动机构还具有对所述气囊内的气体进行排气的装置，通过由所述排气装置对所述气囊内的气体进行排气，使从所述气囊收纳容器的打开端部突出的气囊的一部分后退收纳到所述气囊收纳容器内，并以此在所述真空容器内移动对象物体。
18.如权利要求17所述的真空装置，其特征在于，向所述气囊内供给高压气体的装置经由贯通设置于所述气囊收纳容器的贯通口供给气体。
19.如权利要求18所述的真空装置，其特征在于，对所述气囊内的气体进行排气的装置经由贯通设置于所述气囊收纳容器的贯通口对气体进行排气。
20.一种真空装置，具有内面形成多边形空间并在与多边形的多个边对应的内壁上形成开口的盘片搬运室，在所述盘片搬运室的内部中心部沿垂直方向延长配置的中空回转轴，配置在所述旋转轴周围并在所述旋转轴旋转的同时转动的框体，固定设置在所述框体的外周面的多个气囊驱动机构，用于将高压气体供给这些气囊驱动机构或由此排气而通过所述中空的旋转轴内部与所述多个气囊驱动机构分别连接的多个管道，设置成对所述多个气囊驱动机构分别加以驱动并将形成于所述盘片搬运室内壁中的开口关闭的多个基座，在所述盘片搬运室的外侧设置成通过所述开口连通状的多个喷溅室，以及同样设置在所述盘片搬运室的外侧并通过所述开口将盘片搬入所述盘片搬运室或搬出所述盘片搬运室外的负载锁紧机构。
21.如权利要求20所述的真空装置，其特征在于，所述多个喷溅室分别具有不同材料的中间电极，在所述盘片表面上形成不同种类的膜。
全文摘要
提供一种小型的、且具有不需要特别的真空密封用装置或机构的上升机构的真空装置。包括:固定设置在气密容器内的一端打开的气囊收纳容器(41)、收纳于该气囊收纳容器内的气囊(42)、以及将上述气囊收纳容器(41)贯通并将高压气体供给该气囊(42)内的装置。通过由所述高压气体供给装置将高压气体供给该气囊(42)内,上述气囊(42)的一部分从所述气囊收纳容器(41)的打开端部突出,以此在上述真空容器中移动对象物体。
文档编号H01L21/673GK1275174SQ99801376
公开日2000年11月29日 申请日期1999年8月18日 优先权日1998年8月19日
发明者木乃切恭治, 池田治朗, 小田喜文 申请人:芝浦机械电子装置股份有限公司