JP2000129441A - Substrate holding method in sputtering device and substrate holder of device forming thin film on substrate surface in plasma atmosphere - Google Patents

Substrate holding method in sputtering device and substrate holder of device forming thin film on substrate surface in plasma atmosphere

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JP2000129441A
JP2000129441A JP10305130A JP30513098A JP2000129441A JP 2000129441 A JP2000129441 A JP 2000129441A JP 10305130 A JP10305130 A JP 10305130A JP 30513098 A JP30513098 A JP 30513098A JP 2000129441 A JP2000129441 A JP 2000129441A
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JP
Japan
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substrate
holder
guide
thin film
electrode
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10305130A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masamichi Moriyama
正道 森山
Hiroaki Minami
宏明 南
Hiroshi Oshita
博史 大下
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Read Rite SMI Corp
Original Assignee
Read Rite SMI Corp
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the generation of concentration of electric loads on a substrate holder, into the space between the edge side of a substrate set in a guide and the guide, by inserting a wedge-shaped substrate holder in such a manner that the upper face is made the same as the surface of the substrate and holding the substrate to a substrate electrode. SOLUTION: A rectangular frame-shaped substrate guide 7 is fixed to the surface of the circumferential edge part of a substrate receiving block 15 in a substrate holder 4. The substrate guide 7 is composed so as to be made slightly larget than the a substrate 3, and, when the substrate 3 is held to the inside of the frame, a slight gap is formed between the guide board 7 and the side edge of the substrate 3. A substrate holder 20 composed into a wedge shape is inserted into the gap, and the substrate 3 is fitted and fixed to a holder plate 6. The holder 20 is composed of steel, aluminum or the like, the plane is made approximately rectangular, and the, tip side is formed into a pointed shape. The holder 20 is piled till the upper face of the holder 20 is made approximately the same as the surface of the substrate 3, by which the substrate 3 can be fixed to the guide 7.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング装
置における基板保持方法、並びに、スパッタリング装置
などのプラズマ雰囲気中で基板表面に薄膜を形成する装
置の基板ホルダーに関する。
The present invention relates to a method for holding a substrate in a sputtering apparatus and a substrate holder for an apparatus for forming a thin film on a substrate surface in a plasma atmosphere such as a sputtering apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、薄膜磁気ヘッド装置の製造にお
いて、酸化絶縁膜であるAl2 3 膜(アルミナ薄膜)
やSiO2 膜などを成膜するために、高周波スパッタリ
ング装置(RFスパッタ装置)によるバイアススパッタ
法が用いられている。かかるRFスパッタ装置は、真空
チャンバー内に、基板を設置する基板電極と、基板表面
に形成される薄膜の材料となるターゲットとが対向配置
され、基板電極とターゲットの両方に高周波電圧を印加
し、両電極間で放電によるプラズマを生成して、このプ
ラズマ雰囲気中で基板表面に薄膜を形成するように構成
されている。
2. Description of the Related Art For example, in the manufacture of a thin film magnetic head device, an Al 2 O 3 film (alumina thin film) as an oxide insulating film is used.
For the deposition of the like or SiO 2 film, a bias sputtering method is used by the high frequency sputtering apparatus (RF sputtering device). In such an RF sputtering apparatus, in a vacuum chamber, a substrate electrode on which a substrate is placed, and a target that is a material of a thin film formed on the substrate surface are arranged to face each other, and a high-frequency voltage is applied to both the substrate electrode and the target, The plasma is generated between the two electrodes by discharge, and a thin film is formed on the substrate surface in the plasma atmosphere.

【0003】かかるプラズマ雰囲気下における薄膜形成
を行う際には、処理中、基板を冷却する必要がある。従
来より、基板電極に水冷機構を具備させ、該基板電極
に、ボンディング材となるインジウムガリウム(In−
Ga)を介して基板を接触させることにより、基板の冷
却を行っている。
When forming a thin film in such a plasma atmosphere, it is necessary to cool the substrate during processing. Conventionally, a water cooling mechanism is provided on a substrate electrode, and the substrate electrode is provided with indium gallium (In-gallium) as a bonding material.
The substrate is cooled by contacting the substrate via Ga).

【0004】かかる水冷式の基板冷却を行う際に用いら
れているインジウムガリウムは、工業汚染の問題を有す
るとともに、採取が比較的困難であるとの事情により、
水冷式に代わり、基板の裏面側に冷却ガスを流通させる
ことにより基板の冷却を行うガス冷却方式が一般的にな
りつつある(例えば、特開平9−228039号公報参
照)。
[0004] Indium gallium used when performing such water-cooled substrate cooling has a problem of industrial pollution and is difficult to collect because of its circumstances.
Instead of the water-cooling method, a gas cooling method of cooling the substrate by flowing a cooling gas on the back surface side of the substrate is becoming popular (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-228039).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のガス冷
却法を採用した場合、他のスパッタリング条件を従前の
水冷の場合と同様に設定しても、基板表面に形成された
薄膜中に、コンタミネーションが発生する確率が大きく
なることが各地で報告されている。
However, when the above-mentioned gas cooling method is adopted, even if other sputtering conditions are set in the same manner as in the case of the conventional water cooling, contamination in the thin film formed on the surface of the substrate is caused. It has been reported in various places that the probability of occurrence of nations increases.

【0006】本願発明者らも、図10に示すように、ガ
ス冷却機構を有する基板電極51(基板ホルダー)に基
板52を取り付け・保持して、サイドスパッタ装置によ
るスパッタリングを行い、基板52表面に形成される薄
膜を検査したところ、水冷方式で基板を冷却しつつ同じ
条件下でサイドスパッタを行った場合に比して、基板表
面に成膜される薄膜中に比較的多くのゴミが混入した。
As shown in FIG. 10, the inventors of the present application also attach and hold a substrate 52 to a substrate electrode 51 (substrate holder) having a gas cooling mechanism, perform sputtering by a side sputtering apparatus, and When the formed thin film was inspected, a relatively large amount of dust was mixed in the thin film formed on the substrate surface as compared with the case where side sputtering was performed under the same conditions while cooling the substrate by a water cooling method. .

【0007】なお、上記ガス冷却機構を有する基板電極
51は、その基板設置面(上面)に、基板52の裏面側
に冷却ガスを流通させるための冷却ガス流通路53を形
成するとともに、該流通路53を取り囲む環状のシール
材54を基板電極51上面に設けた環状溝55内に嵌着
して、該シール材54が基板52の裏面に圧接させて冷
却ガスの漏れを防止している。
The substrate electrode 51 having the gas cooling mechanism has a cooling gas flow passage 53 for flowing a cooling gas to the back surface of the substrate 52 on the substrate mounting surface (upper surface), and the cooling gas passage 53 is formed on the substrate mounting surface (upper surface). An annular sealing material 54 surrounding the passage 53 is fitted into an annular groove 55 provided on the upper surface of the substrate electrode 51, and the sealing material 54 is pressed against the back surface of the substrate 52 to prevent leakage of the cooling gas.

【0008】したがって、スパッタ装置の真空チャンバ
ー内でプラズマに晒される基板52は、流通路53内を
流通する冷却ガスによって直接的に冷却され、ガスを介
して基板電極51に熱が逃がされる。
Therefore, the substrate 52 exposed to plasma in the vacuum chamber of the sputtering apparatus is directly cooled by the cooling gas flowing through the flow passage 53, and heat is released to the substrate electrode 51 via the gas.

【0009】また、基板電極51には、基板52を案内
保持するガイド57が取り付けられており、該ガイド内
57に嵌め込まれた基板52を、ガイド57にねじ58
により取り付けたワッシャ59により上方から押え付け
ることによりガイド57から外れないように保持してい
る。
A guide 57 for guiding and holding the substrate 52 is attached to the substrate electrode 51. The substrate 52 fitted in the guide 57 is screwed to the guide 57 by screws 58.
By holding down from above by means of a washer 59 attached to the guide 57, it is held so as not to come off the guide 57.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本願発明者らは、鋭意研
究によって、基板冷却機構としてガス冷却法を用いた場
合にコンタミネーションが生ずる原因を解明した。すな
わち、ガス冷却の場合は、基板52を冷却ガスにより直
接冷却するものであるため、基板電極51は水冷式の場
合に比してさほど冷却する必要がなく、その結果、基板
電極51や基板ガイド57は水冷式の場合に比してガス
冷却式の方が比較的高温となる。すると、基板ガイド5
7に取り付けられるワッシャ59は、プラズマに晒され
てかなり高温となる。すなわち、ガス冷却式によれば、
基板52は適度な温度に冷却されるが、その周囲がプラ
ズマに晒されて加熱され、基板電極51は比較的高温と
なる。
Means for Solving the Problems The present inventors have intensively studied and clarified the cause of contamination when a gas cooling method is used as a substrate cooling mechanism. That is, in the case of gas cooling, since the substrate 52 is directly cooled by the cooling gas, the substrate electrode 51 does not need to be cooled much as compared with the case of the water cooling type. The gas-cooled type 57 has a relatively higher temperature than the water-cooled type. Then, the board guide 5
The washer 59 attached to 7 is exposed to the plasma and becomes considerably high in temperature. That is, according to the gas cooling system,
The substrate 52 is cooled to an appropriate temperature, but its surroundings are exposed to plasma and heated, so that the substrate electrode 51 has a relatively high temperature.

【0011】本願発明者らが上記装置において計測した
ところによると、基板52は60℃程度であるが、基板
電極(ホルダー)は140〜150℃程度まで温度上昇
していた。このように基板電極が高温になると、ガイド
上に取り付けられてプラズマに晒されるワッシャ59は
かなり高熱となり、ワッシャ59表面に形成された薄膜
に、高熱に起因する膜剥離が生じて、剥離した膜片が何
らかの要因によりはじけ飛んで基板表面に混入する。
According to measurements made by the inventors of the present invention in the above apparatus, the temperature of the substrate 52 is about 60 ° C., but the temperature of the substrate electrode (holder) has risen to about 140 to 150 ° C. When the substrate electrode is heated to a high temperature, the washer 59 mounted on the guide and exposed to the plasma becomes considerably hot, and the thin film formed on the surface of the washer 59 undergoes film peeling due to the high heat. The fragments fly off for some reason and mix with the substrate surface.

【0012】特に、バイアススパッタの場合、基板52
を保持するためのワッシャ59が基板52表面よりも突
出しているので、該ワッシャ59に電荷集中が生じ、ワ
ッシャー上に形成された膜が電荷過重となってはじけ飛
ぶことを、本願発明者らは見出した。
Particularly, in the case of bias sputtering, the substrate 52
The inventors of the present application have found that since the washer 59 for holding the liquid crystal is protruded from the surface of the substrate 52, charge concentration occurs in the washer 59, and the film formed on the washer flies off due to excessive charge. I found it.

【0013】かかる知見に基づいてなされた本発明は、
真空チャンバー内に、基板を設置する基板電極と、基板
表面に形成される薄膜の材料となるターゲットとが対向
配置され、基板電極とターゲットの両方に高周波電圧を
印加し、両電極間で放電によるプラズマを生成して基板
表面に薄膜を形成するバイアススパッタ式のスパッタリ
ング装置において、基板電極に設けたガイド内に設置し
た基板側縁とガイドとの隙間に、くさび状の基板保持具
を、その上面が基板表面とほぼ面一となるように嵌入す
ることにより基板を基板電極に保持させることを特徴と
するスパッタリング装置における基板保持方法である。
The present invention has been made based on such findings.
In a vacuum chamber, a substrate electrode on which a substrate is placed and a target, which is a material of a thin film formed on the substrate surface, are arranged to face each other, a high-frequency voltage is applied to both the substrate electrode and the target, and discharge is caused between both electrodes. In a bias sputtering type sputtering apparatus that forms a thin film on a substrate surface by generating plasma, a wedge-shaped substrate holder is placed in a gap between a guide and a side edge of a substrate provided in a guide provided on a substrate electrode. The substrate holding method in the sputtering apparatus, wherein the substrate is held on the substrate electrode by fitting the substrate so as to be substantially flush with the surface of the substrate.

【0014】かかる保持方法によれば、基板を基板電極
に押し付け保持するための保持具が、基板表面から大き
く突出しないので、バイアススパッタ法を採用しつつも
保持具に電荷集中が生ずることが防止される。したがっ
て、基板保持具の上面に形成された薄膜が電荷過重によ
りはじけ飛ぶことも殆どなく、基板表面に成膜される薄
膜へのゴミの混入が低減されることとなる。さらに、本
発明の保持具は、プラズマに晒される上面の面積が比較
的狭く、かつ、側面が基板やガイドに強く圧接されるの
で、該保持具のための冷却手段を設けずとも、保持具が
過加熱されることが防止され、高熱による膜剥離の発生
が低減される。また、基板電極への基板保持作業も、く
さび状の保持具を基板とガイドの隙間に打ち込むことに
より行うものであるから、作業の簡素化、迅速化が図ら
れ、基板の取り外しも容易かつ迅速に行える。
According to this holding method, since the holder for pressing and holding the substrate against the substrate electrode does not protrude greatly from the substrate surface, it is possible to prevent the concentration of electric charges on the holder while employing the bias sputtering method. Is done. Therefore, the thin film formed on the upper surface of the substrate holder is hardly repelled due to the charge overload, and contamination of dust into the thin film formed on the substrate surface is reduced. Furthermore, since the holder of the present invention has a relatively small area of the upper surface exposed to the plasma and the side surface is strongly pressed against the substrate or the guide, the holder can be provided without cooling means for the holder. Is prevented from being overheated, and the occurrence of film peeling due to high heat is reduced. In addition, since the work of holding the substrate on the substrate electrode is also performed by driving a wedge-shaped holder into the gap between the substrate and the guide, the operation is simplified and speeded up, and the substrate is easily and quickly removed. Can be done.

【0015】また、上記方法において、基板電極の基板
設置面に、基板の裏面側に冷却ガスを流通させるための
冷却ガス流通路を形成するとともに、該流通路を取り囲
む環状のシール材を基板裏面に当接するように取付けた
ガス冷却式の基板冷却機構を有する場合には、基板保持
具を基板電極に接触するように取付けることにより、保
持具が基板電極により冷却され、膜剥離の発生が一層低
減される。
Further, in the above method, a cooling gas flow passage for flowing a cooling gas to the back surface side of the substrate is formed on the substrate installation surface of the substrate electrode, and an annular sealing material surrounding the flow passage is provided on the back surface of the substrate. When a gas-cooled substrate cooling mechanism is installed so as to be in contact with the substrate electrode, the holder is cooled by the substrate electrode by mounting the substrate holder so as to be in contact with the substrate electrode. Reduced.

【0016】さらに、くさび状の保持具によって基板を
斜めから押え付けるように保持しているので、基板の保
持状態が安定化し、かつ確実に基板裏面にシール材が圧
接されるようになって気密性が向上されるとともに、基
板電極に基板を確実に押し付けて、基板に確実にバイア
スを印加し得るという効果もある。
Further, since the substrate is held by the wedge-shaped holder so as to be pressed obliquely, the holding state of the substrate is stabilized, and the sealing material is securely pressed against the back surface of the substrate, thereby providing airtightness. In addition to improving the performance, there is also an effect that the substrate can be reliably pressed against the substrate electrode and a bias can be reliably applied to the substrate.

【0017】さらに、基板保持具としては、その上面の
全面に多数の微小凹凸を有するものを用いることが好ま
しい。このような基板保持具は、例えば、基板保持具の
上面を平坦面に形成するとともに、該上面にブラスト処
理を施すことにより形成し得る。このように、プラズマ
に晒されて薄膜が形成される上面を荒らしておくことに
よって、膜の付着力を向上して、膜剥離の発生が一層防
止される。
Further, it is preferable to use a substrate holder having a large number of fine irregularities on the entire upper surface thereof. Such a substrate holder can be formed, for example, by forming the upper surface of the substrate holder as a flat surface and performing blast processing on the upper surface. By roughening the upper surface on which the thin film is formed by being exposed to the plasma, the adhesion of the film is improved, and the occurrence of film peeling is further prevented.

【0018】本発明は、バイアススパッタ装置に限ら
ず、その他のプラズマ雰囲気中で基板表面に薄膜を形成
する装置の基板ホルダーに適用できる。すなわち、本発
明は、基板が着脱自在に設置されるホルダープレート
と、基板の設置位置を案内するガイドとを備え、ホルダ
ープレートの基板設置面には、冷却ガス流通路が形成さ
れているとともに、該流通路を取り囲む環状のシール材
が基板裏面に当接するように取付けられている基板ホル
ダーにおいて、基板をシール材に押し付けるとともに側
方から基板を挟持するように、基板設置面に設置される
基板と前記ガイドとの隙間に嵌着される複数のくさび形
保持具を備え、該保持具は、その嵌着状態において上面
が基板表面とほぼ面一となるように寸法設計されている
ことを特徴とするプラズマ雰囲気中で基板表面に薄膜を
形成する装置の基板ホルダーである。
The present invention can be applied not only to the bias sputtering apparatus but also to a substrate holder of an apparatus for forming a thin film on a substrate surface in another plasma atmosphere. That is, the present invention includes a holder plate on which the substrate is detachably mounted, and a guide for guiding the installation position of the substrate, and a cooling gas flow passage is formed on the substrate installation surface of the holder plate, In a substrate holder in which an annular sealing material surrounding the flow passage is mounted so as to abut against the back surface of the substrate, a substrate installed on the substrate mounting surface so as to press the substrate against the sealing material and to sandwich the substrate from the side. A plurality of wedge-shaped holders fitted in the gap between the guide and the guide, and the holder is dimensioned such that the upper surface thereof is substantially flush with the substrate surface in the fitted state. 1 is a substrate holder of an apparatus for forming a thin film on a substrate surface in a plasma atmosphere.

【0019】なお、かかる基板ホルダーにおいても、保
持具の先端はホルダープレートに当接するようにするこ
とが好ましい。また、該薄膜形成装置がバイアススパッ
タ装置である場合は、ホルダープレートは基板電極とな
るものである。
It is preferable that the tip of the holder is also in contact with the holder plate in such a substrate holder. When the thin film forming apparatus is a bias sputtering apparatus, the holder plate serves as a substrate electrode.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図9は、本発明の一実施形態に係
るRFスパッタリング装置1の模式図であって、該装置
1は、真空チャンバー2を備えているとともに、該チャ
ンバー2内には、基板3を設置保持する基板ホルダー4
と、基板3表面に形成される薄膜の材料となるターゲッ
ト5とが、対向配置されるように構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 9 is a schematic diagram of an RF sputtering apparatus 1 according to one embodiment of the present invention. The apparatus 1 includes a vacuum chamber 2 and a substrate 3 is installed and held in the chamber 2. Substrate holder 4
And a target 5 which is a material of a thin film formed on the surface of the substrate 3 is arranged to be opposed to each other.

【0021】基板ホルダー4は、基板電極となるホルダ
ープレート6と、該ホルダープレート6に設けた基板ガ
イド7とを有している。この基板ガイド7は、基板3の
周縁形状に沿う枠状に構成されており、該ガイド7内に
基板3が案内保持される。
The substrate holder 4 has a holder plate 6 serving as a substrate electrode and a substrate guide 7 provided on the holder plate 6. The board guide 7 is formed in a frame shape along the peripheral shape of the board 3, and the board 3 is guided and held in the guide 7.

【0022】ターゲット5は、例えばインジウム系の公
知のボンディング材によってターゲット電極8の表面に
接合されている。基板電極6及びターゲット電極8は、
それぞれマッチングボックス9,10を介して高周波電
源11,12に接続されている。なお、ターゲット電極
8は、内部に冷却水が流れるようにした冷却構造を有し
ている。
The target 5 is bonded to the surface of the target electrode 8 by, for example, a known indium-based bonding material. The substrate electrode 6 and the target electrode 8
They are connected to high frequency power supplies 11 and 12 via matching boxes 9 and 10, respectively. The target electrode 8 has a cooling structure in which cooling water flows.

【0023】上記RFスパッタ装置1は、サイドスパッ
タ方式とされており、基板電極6とターゲット電極8の
両方に高周波電圧を印加し、両電極間で放電によるプラ
ズマを生成して、このプラズマ雰囲気中で基板3表面に
薄膜を形成する。
The RF sputtering apparatus 1 is of a side sputtering type, in which a high-frequency voltage is applied to both the substrate electrode 6 and the target electrode 8, and a plasma is generated between both electrodes by a discharge. To form a thin film on the surface of the substrate 3.

【0024】図7及び図8は、上記装置1の基板ホルダ
ー4の一実施例を示している。この基板ホルダー4は、
9枚の基板3を保持し得るように構成されている。該ホ
ルダー4のホルダープレート6は、鋼板材からなるプレ
ート基板13と、該基板13上に取り付けられた銅ブロ
ック14と、該銅ブロック14間に配設された基板受け
ブロック15と、銅ブロック14表面を覆うホルダカバ
ー16と、ホルダカバー16の外周に設けられたシール
ドリング17とを備えている。このシールドリング17
の外周側には、スパッタ処理時に電場の向きを制御する
ためのアースシールドリング18が配設されている。
FIG. 7 and FIG. 8 show an embodiment of the substrate holder 4 of the apparatus 1. This substrate holder 4
It is configured to be able to hold nine substrates 3. The holder plate 6 of the holder 4 includes a plate substrate 13 made of a steel plate material, a copper block 14 mounted on the substrate 13, a substrate receiving block 15 disposed between the copper blocks 14, and a copper block 14. A holder cover 16 that covers the surface and a shield ring 17 provided on the outer periphery of the holder cover 16 are provided. This shield ring 17
An earth shield ring 18 for controlling the direction of the electric field during the sputtering process is provided on the outer peripheral side of the.

【0025】ホルダカバー16は、複数の基板3の周囲
において4分割式とされており、プレート6の基板設置
面を残して隙間なく取り付けられている。
The holder cover 16 is divided into four parts around the plurality of substrates 3, and is attached without any gap except for the substrate installation surface of the plate 6.

【0026】図1〜図6は、基板ホルダー4の基板受け
ブロック15並びに該ブロック15への取り付け構造の
一実施例を詳細に示している。本実施例では、上記基板
受けブロック15の周縁部上に、全体として方形枠状の
基板ガイド7が取り付け固定されている。なお、該ガイ
ド7を複数の金具により分割構成してもよい。この基板
ガイド7の上面は、ホルダカバー16の上面とほぼ面一
とされているとともに、該ガイド7内に嵌め込まれた基
板3の上面(表面)ともほぼ面一となるように構成され
ている。
FIGS. 1 to 6 show in detail an embodiment of the substrate receiving block 15 of the substrate holder 4 and a structure for attaching the substrate holder 4 to the block 15. In this embodiment, a rectangular frame-shaped substrate guide 7 is attached and fixed on the peripheral edge of the substrate receiving block 15 as a whole. The guide 7 may be divided by a plurality of metal fittings. The upper surface of the substrate guide 7 is substantially flush with the upper surface of the holder cover 16 and is also substantially flush with the upper surface (front surface) of the substrate 3 fitted in the guide 7. .

【0027】この基板ガイド7は、基板3よりもわずか
に大きく構成され、枠内に基板3を保持したときに、ガ
イド7と基板3の側縁との間に若干の隙間が形成される
ようにしている。そして、かかる隙間に、図2に示すよ
うにくさび状に構成された基板保持具20を嵌入するこ
とによって基板3をホルダプレート6に取り付け固定し
ている。
The board guide 7 is slightly larger than the board 3 so that when the board 3 is held in the frame, a slight gap is formed between the guide 7 and the side edge of the board 3. I have to. Then, the substrate 3 is attached and fixed to the holder plate 6 by fitting a wedge-shaped substrate holder 20 as shown in FIG.

【0028】該保持具20は、鋼材若しくはアルミ等に
よって構成され、平面視略長方形状であって、先端側
(嵌入奥側)が先細り状に形成されており、先端部の厚
さは基板3とガイド7との隙間よりも小さく、上端部の
厚さが基板3とガイド7との隙間よりも若干大きく形成
されている。したがって、保持具20の上面が基板3表
面とほぼ面一となるまで保持具20を打ち込むことによ
って基板3をガイド7に対して固定し得るようにしてい
る。好ましくは、先端部の厚さは1mm程度、上端部の
厚さは2mm〜3mm程度、高さは3〜5mm程度、長
さは10mm程度が良い。
The holder 20 is made of steel, aluminum, or the like, has a substantially rectangular shape in plan view, and is formed with a tapered tip end (inset side). The thickness of the upper end is slightly larger than the gap between the substrate 3 and the guide 7. Therefore, the substrate 3 can be fixed to the guide 7 by driving the holder 20 until the upper surface of the holder 20 is substantially flush with the surface of the substrate 3. Preferably, the thickness of the tip is about 1 mm, the thickness of the upper end is about 2 mm to 3 mm, the height is about 3 to 5 mm, and the length is about 10 mm.

【0029】また、保持具20の上面は、アルミナビー
ズによるショットブラストを施すことによって、多数の
微小凹凸を形成して、その全面にわたって梨地状を呈す
るようにしている。
The upper surface of the holder 20 is subjected to shot blasting with alumina beads to form a large number of fine irregularities so that the entire surface has a satin finish.

【0030】また、図示例では、方形状の基板3を保持
するために、該基板3の各辺ごとに2つの保持具20を
間隔をあけて打ち込んでおり、一つの基板3の保持に合
計8つの保持具20を用いている。勿論、それ以上の保
持具20を用いてもよい。また、各辺ごとに少なくとも
1つの保持具20を打ち込むことが好ましい。なお、円
形基板を保持する場合にも本発明の保持具20を用いる
ことができる。この場合は、基板の周縁形状に沿って湾
曲した保持具20を用いることが好ましい。
Further, in the illustrated example, in order to hold the rectangular substrate 3, two holders 20 are driven into each side of the substrate 3 at an interval, so that one substrate 3 can be held in total. Eight holders 20 are used. Of course, more holders 20 may be used. Further, it is preferable to drive at least one holder 20 for each side. Note that the holder 20 of the present invention can also be used to hold a circular substrate. In this case, it is preferable to use the holder 20 curved along the peripheral shape of the substrate.

【0031】上記基板受けブロック15の上面は基板設
置面とされ、該設置面に基板3が設置される。該ブロッ
ク15には上記電源11によるバイアス電圧が印加され
るので、このブロック15に基板3を接触させること
で、該基板3にもバイアスを付与し得るようになってい
る。
The upper surface of the substrate receiving block 15 is a substrate installation surface, and the substrate 3 is installed on the installation surface. Since a bias voltage from the power supply 11 is applied to the block 15, by bringing the substrate 3 into contact with the block 15, a bias can also be applied to the substrate 3.

【0032】このブロック15の上面には、冷却ガスを
流通させるための冷却ガス流通路21が形成されてい
る。該流通路21は、図示例では平面視円形の溝状とさ
れているが、かかる形態に限定されず、種々の形態のも
のとすることができる。この流通路21には、アルゴン
やヘリウム等の冷却ガスを供給するためのガス供給管2
2と、加熱されたガスを排出するためのガス排出管23
とが接続されている。なお、ガス漏れが生じても大きな
弊害が生じないように、冷却ガスとしては、プラズマ生
成のために真空チャンバー2内に供給されるガスと同じ
ものを採用するのが好ましい。
On the upper surface of the block 15, a cooling gas flow passage 21 for flowing a cooling gas is formed. In the illustrated example, the flow passage 21 has a circular groove shape in plan view, but is not limited to such a shape, and may have various shapes. A gas supply pipe 2 for supplying a cooling gas such as argon or helium is provided in the flow passage 21.
2 and a gas discharge pipe 23 for discharging the heated gas
And are connected. It is preferable to use the same cooling gas as the gas supplied into the vacuum chamber 2 for plasma generation so that a large adverse effect does not occur even if a gas leak occurs.

【0033】また、ブロック15の上面には、上記流通
路21の外周側を取り囲む環状溝24が形成され、該環
状溝24にOリングからなるシール材25が取り付け保
持されている。このシール材25は、溝24から若干上
方に膨出されており、基板3をブロック15上に設置し
て上記保持具20によって下方に押し付け保持すること
により弾力的に変形され、気密性を保つようにしてい
る。
On the upper surface of the block 15, there is formed an annular groove 24 which surrounds the outer peripheral side of the flow passage 21, and a sealing member 25 made of an O-ring is attached and held in the annular groove 24. The sealing material 25 is slightly swelled upward from the groove 24, and is elastically deformed by placing the substrate 3 on the block 15 and pressing and holding the substrate 3 downward by the holder 20, thereby maintaining airtightness. Like that.

【0034】なお、上記保持具20は、冷却ガスが流通
するホルダプレート6の基板受けブロック15に接触さ
せることにより、該保持具20の熱をブロック15に逃
がすことができ、保持具20の過加熱を防止得る。
When the holder 20 is brought into contact with the substrate receiving block 15 of the holder plate 6 through which the cooling gas flows, the heat of the holder 20 can be released to the block 15. Heating can be prevented.

【0035】また、ホルダープレート6には水路26が
設けられ、該水路26を流れる冷却水によってホルダー
プレート6はある程度冷却される。本実施例では、水路
26は、銅ブロック14及び基板受けブロック15にわ
たって形成されている。また、適宜の個所に、水路26
に冷却水を供給する給水管27と、加熱された冷却水を
排出する配水管28が設けられている。
The holder plate 6 is provided with a water passage 26, and the cooling water flowing through the water passage 26 cools the holder plate 6 to some extent. In this embodiment, the water channel 26 is formed over the copper block 14 and the substrate receiving block 15. In addition, waterway 26
There is provided a water supply pipe 27 for supplying cooling water and a water distribution pipe 28 for discharging heated cooling water.

【0036】上記実施の形態に係る基板ホルダー4によ
る基板保持方法では、方形状の基板3をその四辺と、各
辺に近接するガイド7との隙間に嵌着したくさび状の保
持具20によって、前後左右の四側方から基板3を挟持
することにより基板3を保持するので、基板3がぶれる
ことがなく、さらに、かかるくさび状保持具20を隙間
に打ち込むことにより基板3をプレート6の基板受けブ
ロック15の基板設置面に押圧しているので、シール材
25によるシールを確実なものとすることができる。さ
らに、かかる保持方法によって、基板の周辺において基
板表面よりも突出する部分をなくすことができるので、
バイアススパッタを行っても電荷集中が生ずることを防
止でき、また、保持具20のプラズマへの露呈面の比率
を小さくすることができるので、保持具20の加熱によ
る膜剥離を低減できる。さらに、保持具20表面を梨地
状に形成することによっても、膜の付着力が向上され、
膜剥離が低減される。
In the method for holding a substrate by the substrate holder 4 according to the above-described embodiment, the rectangular substrate 3 is inserted into the gap between the four sides of the substrate 3 and the guide 7 near each side by the wedge-shaped holder 20. Since the substrate 3 is held by sandwiching the substrate 3 from the front, rear, left, and right sides, the substrate 3 is not shaken, and the wedge-shaped holder 20 is driven into the gap so that the substrate 3 Since it is pressed against the substrate installation surface of the receiving block 15, the sealing by the sealing material 25 can be ensured. Further, by such a holding method, it is possible to eliminate a portion protruding from the substrate surface around the substrate,
Even if bias sputtering is performed, charge concentration can be prevented from occurring, and the ratio of the surface of the holder 20 exposed to plasma can be reduced, so that film separation due to heating of the holder 20 can be reduced. Furthermore, by forming the surface of the holder 20 in a satin shape, the adhesive force of the film is improved,
Film peeling is reduced.

【0037】本発明は上記実施の形態に限定されるもの
ではなく、適宜設計変更できる。例えば、基板ガイド7
は、円形枠状に構成することができ、また、枠状に限ら
れず、ホルダープレートから突出する突起状のガイドに
より構成しても良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the design can be changed as appropriate. For example, the board guide 7
Can be formed in a circular frame shape, and is not limited to the frame shape, and may be formed by a projecting guide projecting from the holder plate.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、サイドスパッタやアッ
プスパッタを行う際に特に必要となる基板の保持を、基
板表面よりも突出しないくさび状保持具によって行うこ
とができるので、バイアススパッタ法を実施する場合で
も基板保持具に電荷集中が生ずることを防止することが
でき、さらに、該保持具は基板と基板ガイドとの隙間に
嵌入されるものであるから、プラズマ雰囲気下において
も温度上昇を抑えることができ、保持具表面に形成され
た膜が過加熱により膜剥離することも防止することがで
き、これらによって基板表面へのコンタミネーションを
低減することができる。
According to the present invention, the holding of the substrate, which is particularly necessary when performing side sputtering or up sputtering, can be performed by the wedge-shaped holder which does not protrude from the substrate surface. Even in the case of carrying out the method, it is possible to prevent charge concentration from occurring on the substrate holder, and since the holder is inserted into the gap between the substrate and the substrate guide, the temperature rise is increased even in a plasma atmosphere. Thus, the film formed on the surface of the holder can be prevented from being peeled off due to overheating, whereby contamination on the substrate surface can be reduced.

【0039】さらに、保持具上面を荒らすことによっ
て、プラズマに晒される保持具上面に形成される薄膜の
付着力を向上することができ、膜剥離の発生をさらに低
減することができる。
Further, by roughening the upper surface of the holder, the adhesive force of the thin film formed on the upper surface of the holder exposed to plasma can be improved, and the occurrence of film peeling can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る基板保持構造を示す
要部拡大縦断面図である。
FIG. 1 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part showing a substrate holding structure according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施形態に係る基板保持具を示す拡大斜視図
である。
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a substrate holder according to the embodiment.

【図3】同実施形態に係る基板保持構造の要部拡大平面
図である。
FIG. 3 is an enlarged plan view of a main part of the substrate holding structure according to the embodiment.

【図4】同実施形態に係る基板電極のホルダープレート
を構成する基板受けブロックの平面図である。
FIG. 4 is a plan view of a substrate receiving block constituting a holder plate of the substrate electrode according to the same embodiment.

【図5】図4のA−A線断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line AA of FIG. 4;

【図6】図4のB−B線断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along line BB of FIG. 4;

【図7】同実施形態に係る基板電極(基板ホルダー)の
全体平面図である。
FIG. 7 is an overall plan view of a substrate electrode (substrate holder) according to the same embodiment.

【図8】同基板電極の全体縦断面図である。FIG. 8 is an overall vertical sectional view of the substrate electrode.

【図9】RFスパッタリング装置の簡略構成図である。FIG. 9 is a simplified configuration diagram of an RF sputtering apparatus.

【図10】ワッシャ式基板保持構造の一例を示す縦断面
図である。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing an example of a washer-type substrate holding structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スパッタリング装置(プラズマ雰囲気中で基板表面
に薄膜を形成する装置) 2 真空チャンバー 3 基板 4 基板ホルダー 5 ターゲット 6 基板電極(ホルダープレート) 7 ガイド 21 冷却ガス流通路 25 シール材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sputtering apparatus (device which forms a thin film on a substrate surface in a plasma atmosphere) 2 Vacuum chamber 3 Substrate 4 Substrate holder 5 Target 6 Substrate electrode (holder plate) 7 Guide 21 Cooling gas flow path 25 Sealing material

フロントページの続き (72)発明者 大下 博史 大阪府三島郡島本町江川2丁目15番17号 リードライト・エスエムアイ株式会社内 Fターム(参考) 4K029 CA05 DC32 DC35 JA01 JA06Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Oshita 2-15-17 Egawa, Shimamoto-cho, Mishima-gun, Osaka F-term in ReadWrite SMI Co., Ltd. 4K029 CA05 DC32 DC35 JA01 JA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空チャンバー内に、基板を設置する基
板電極と、基板表面に形成される薄膜の材料となるター
ゲットとが対向配置され、基板電極とターゲットの両方
に高周波電圧を印加し、両電極間で放電によるプラズマ
を生成して基板表面に薄膜を形成するバイアススパッタ
式のスパッタリング装置において、 基板電極に設けたガイド内に設置した基板側縁とガイド
との隙間に、くさび状の基板保持具を、その上面が基板
表面とほぼ面一となるように嵌入することにより基板を
基板電極に保持させることを特徴とするスパッタリング
装置における基板保持方法。
In a vacuum chamber, a substrate electrode on which a substrate is placed and a target which is a material of a thin film formed on the surface of the substrate are opposed to each other, and a high-frequency voltage is applied to both the substrate electrode and the target. In a bias sputtering type sputtering apparatus that generates plasma by discharge between electrodes to form a thin film on the substrate surface, a wedge-shaped substrate is held in the gap between the guide and the side edge of the substrate installed in the guide provided on the substrate electrode A method for holding a substrate in a sputtering apparatus, wherein a substrate is held on a substrate electrode by fitting a tool so that an upper surface thereof is substantially flush with a surface of the substrate.
【請求項2】 基板電極の基板設置面に、基板の裏面側
に冷却ガスを流通させるための冷却ガス流通路を形成す
るとともに、該流通路を取り囲む環状のシール材を基板
裏面に当接するように取付け、基板保持具を基板電極に
接触するように取付けることを特徴とする請求項1に記
載のスパッタリング装置における基板保持方法。
2. A cooling gas flow passage for flowing a cooling gas to the back surface side of the substrate is formed on the substrate installation surface of the substrate electrode, and an annular sealing material surrounding the flow passage is brought into contact with the back surface of the substrate. 2. The method for holding a substrate in a sputtering apparatus according to claim 1, wherein the substrate holding tool is mounted so as to be in contact with a substrate electrode.
【請求項3】 基板保持具として、その上面の全面に多
数の微小凹凸を有するものを用いることを特徴とする請
求項1又は2に記載のスパッタリング装置における基板
保持方法。
3. The method for holding a substrate in a sputtering apparatus according to claim 1, wherein the substrate holder has a large number of minute irregularities on the entire upper surface thereof.
【請求項4】 プラズマ雰囲気中で基板表面に薄膜を形
成する装置の基板ホルダーであって、基板が着脱自在に
設置されるホルダープレートと、基板の設置位置を案内
するガイドとを備え、ホルダープレートの基板設置面に
は、冷却ガス流通路が形成されているとともに、該流通
路を取り囲む環状のシール材が基板裏面に当接するよう
に取付けられている基板ホルダーにおいて、基板をシー
ル材に押し付けるとともに側方から基板を挟持するよう
に、基板設置面に設置される基板と前記ガイドとの隙間
に嵌着される複数のくさび形保持具を備え、該保持具
は、その嵌着状態において上面が基板表面とほぼ面一と
なるように寸法設計されていることを特徴とするプラズ
マ雰囲気中で基板表面に薄膜を形成する装置の基板ホル
ダー。
4. A substrate holder for an apparatus for forming a thin film on a substrate surface in a plasma atmosphere, comprising: a holder plate on which a substrate is detachably mounted; and a guide for guiding an installation position of the substrate. In the substrate mounting surface, a cooling gas flow passage is formed, and in a substrate holder in which an annular seal material surrounding the flow passage is mounted so as to abut on the back surface of the substrate, the substrate is pressed against the seal material. A plurality of wedge-shaped holders fitted in a gap between the substrate and the guide provided on the substrate installation surface so as to sandwich the substrate from the side, and the holder has an upper surface in the fitted state. A substrate holder for an apparatus for forming a thin film on a substrate surface in a plasma atmosphere, which is dimensioned so as to be substantially flush with the substrate surface.
【請求項5】 くさび形保持具の上面には、全面にわた
って多数の微小凹凸が形成されていることを特徴とする
請求項4に記載のプラズマ雰囲気中で基板表面に薄膜を
形成する装置の基板ホルダー。
5. A substrate for forming a thin film on a substrate surface in a plasma atmosphere according to claim 4, wherein a large number of fine irregularities are formed on the entire surface of the wedge-shaped holder. holder.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005045718A1 (en) * 2005-09-24 2007-04-05 Applied Materials Gmbh & Co. Kg Carrier for a substrate
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