JP2004137598A - Film-deposition apparatus and method for exchanging film-control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スパッタ法により光学薄膜を成膜する装置に関し、膜制御器の交換を行う成膜装置及び膜制御器の交換方法に関する。 The present invention relates to an apparatus for forming an optical thin film by a sputtering method, and relates to a film forming apparatus for exchanging a film controller and a method for exchanging a film controller.
従来から光学薄膜の成膜は蒸着により行われているが、近年は緻密で特性の安定した光学薄膜を得られるスパッタ法による成膜装置が開発されている。光学薄膜は1種類の単層膜から、高屈折率と低屈折率の2種類の膜を交互に積層する多層膜あるいは3種類以上の膜を積層する多層膜があるが、いずれも膜厚が光学薄膜の光学特性を決定する最重要な因子であり、すなわち膜厚を正確に制御することが光学薄膜の成膜装置では重要な事項である。現在の光学薄膜では膜厚の誤差は数%以下から厳しい仕様では1%以下に抑えることが必要とされている。 光学 Conventionally, optical thin films have been formed by vapor deposition, but in recent years, a film forming apparatus by a sputtering method capable of obtaining an optical thin film having a dense and stable characteristic has been developed. The optical thin film includes a single-layer film, a multilayer film in which two types of films having a high refractive index and a low refractive index are alternately laminated, or a multilayer film in which three or more types of films are laminated. This is the most important factor in determining the optical characteristics of the optical thin film, that is, accurately controlling the film thickness is an important matter in an optical thin film forming apparatus. In the current optical thin film, it is necessary to suppress the thickness error from several percent or less to 1% or less in severe specifications.
一方で薄膜の成膜中の膜厚を測定する装置としては、光学式膜厚計と水晶振動式膜厚計とが在るが、成膜する基板を回転運動させる場合は基板に測定光を当ててその反射光あるいは透過光を受光して測定する光学式膜厚計を用いることは困難であり、水晶振動式膜厚計は測定精度が数%程度しか保証できず、更にスパッタのプラズマ放電の影響を受けて正しい測定値が得られない。 On the other hand, there are an optical film thickness meter and a quartz vibrating film thickness meter as devices for measuring the thickness of a thin film during film formation. It is difficult to use an optical film thickness gauge that measures the reflected light or transmitted light by applying the light to the surface. The correct measurement value cannot be obtained due to the influence of.
よって、スパッタにより光学薄膜を成膜する場合は、予め設定した成膜速度に従って所定の膜厚を成膜するのに必要な時間を算定してスパッタすることになる。ゆえに成膜装置の成膜速度を安定化させることが最も重要な事項となる。 Therefore, when an optical thin film is formed by sputtering, the time required to form a predetermined film thickness is calculated according to a previously set film forming rate, and sputtering is performed. Therefore, stabilizing the film forming speed of the film forming apparatus is the most important matter.
そこでターゲットを設置する成膜室を常に真空に保って光学薄膜を生産する装置の1例を図19に示す。これは、スパッタ成膜を行う装置に基板の交換を行う真空室を付加した構成である。基板の交換を行う第1の真空室101と成膜を行う第2の真空室102とを備え、2種類のターゲット105と108を第2の真空室102内に設置し、回転する基板保持具109に保持された基板にスパッタにより成膜する。本装置ではスパッタにより成膜した基板は直後に基板保持具の回転により酸化ゾーン110に移動して酸素イオンあるいは酸素ラジカルを照射されて酸化膜になり光学薄膜を得ることができる。
FIG. 19 shows an example of an apparatus for producing an optical thin film while always keeping a film forming chamber in which a target is installed in a vacuum. This is a configuration in which a vacuum chamber for replacing a substrate is added to an apparatus for performing sputter film formation. A
次に、通常運転時について説明すると、ゲートバルブ111を閉めて第1の真空室のみに大気導入し扉112を開けて予め第1の真空室101に搬送済みの基板保持具109に、これから成膜する基板を取り付ける。扉112を閉めて第1の真空室101を真空排気してからゲートバルブ111を開け、基板保持具109を第2の真空室102へ搬送機構113によって搬送し、ゲートバルブ111を閉める。第2の真空室102内が所定の真空度に到達するまで更に排気してからスパッタを開始する。2種のターゲット105と108のスパッタと酸化ゾーン110による成膜が終了してから、ゲートバルブ111を開けて基板保持具109を第1の真空室101に搬送し、ゲートバルブ111を閉めてから第1の真空室101に空気を導入して扉112を開放し基板を取り出す。
Next, a description will be given of the normal operation. The gate valve 111 is closed, the atmosphere is introduced only into the first vacuum chamber, the
この一連の工程において、通常の基板取り付け、成膜、基板取り出しの全工程を通してターゲットを設置した第2の真空室を真空に保てるので、ターゲットを空気により酸化することがなく清浄な表面を維持できる。よってスパッタの成膜速度を安定させることができる(例えば、特許文献1参照。)。
ここで基板上の膜厚分布、更には広い面積に基板を多数個配置した基板保持具全面の膜厚分布について考慮すると、課題が生じてくる。 課題 Here, a problem arises when the film thickness distribution on the substrate and the film thickness distribution on the entire surface of the substrate holder in which many substrates are arranged in a large area are taken into consideration.
まず初めに生産する基板の特性は全て均一に揃うべきなので基板保持具全面の膜厚分布を制御しなければならない。しかし実際には、使用するターゲットの材質と構造組織やターゲットの製造誤差などにより膜厚分布にばらつきがある。そして装着する成膜装置の構造や放電を起こす為に導入するガスの導入条件によっても膜厚分布は変わる。 First of all, all the characteristics of the substrate to be produced should be uniform, so the film thickness distribution on the entire surface of the substrate holder must be controlled. However, in practice, the thickness distribution varies depending on the material and structure of the target used, manufacturing errors of the target, and the like. The film thickness distribution also changes depending on the structure of the film forming apparatus to be mounted and the conditions for introducing the gas introduced for causing discharge.
更には、ターゲットが新品で表面が清浄で平面である時と、長時間のスパッタを経て掘れ込んで形状が変わり非エロージョン部に酸化物が付着した時とでは、膜厚分布が変わることもある。そして膜厚分布は全面に均一に揃えることに留まらず、基板毎にあるいは同一の基板内で場所により膜厚を積極的に変える不均一膜を形成する場合もある。 Further, the film thickness distribution may be different between when the target is new and the surface is clean and flat, and when the target is dug after a long time of sputtering and the shape changes, and the oxide adheres to the non-erosion portion. . The film thickness distribution is not limited to being uniform over the entire surface, and a non-uniform film in which the film thickness is positively changed from one substrate to another or within the same substrate may be formed.
このような多様な膜厚分布を実現するためには、膜制御器を用いることが最良である。膜制御器は、ターゲットと基板の間に設置する板状の器具であり、ターゲットからスパッタされて基板方向へ飛散する粒子の一部を遮る物であり、膜制御器の形状を調整することにより膜厚分布を均一に補正することや場所により膜厚を変える所望の不均一膜にすることを可能にする物である。 膜 To achieve such various film thickness distributions, it is best to use a film controller. The film controller is a plate-shaped instrument installed between the target and the substrate, and is an object that blocks some of the particles sputtered from the target and scattered toward the substrate.By adjusting the shape of the film controller, The purpose of the present invention is to make it possible to uniformly correct the film thickness distribution and to obtain a desired non-uniform film whose film thickness varies depending on the location.
膜制御器は従来例の図19の103と104のようにターゲットと基板の間に設置する物であるので、その取り付け交換の時にはターゲット105、108の設置箇所、つまり第2の真空室102に空気を導入して何らかの箇所を、図19の場合はターゲット105、108を固定する扉107および106を、開放して交換作業を行うことになる。
Since the film controller is installed between the target and the substrate as shown in 103 and 104 in FIG. In the case of FIG. 19, the
その場合、ターゲットは完全に空気に晒されて表面が強く酸化されてしまうので、それ以降のスパッタ成膜では成膜速度が変化して所定の膜厚を得ることが難しくなるという課題がある。 In this case, the target is completely exposed to air, and the surface is strongly oxidized. Therefore, in the subsequent sputter deposition, there is a problem that the deposition rate changes and it becomes difficult to obtain a predetermined thickness.
また、膜制御器の交換機会としては、膜厚分布を所望の分布に調整する実験検討時、ターゲット105、108の掘れ込みに伴う分布変動の修正時、光学薄膜製品の品種切り替え時、スパッタ条件を変えて分布も変わる時などのように、様々な機会に多い頻度で行うことが要求されている。そして、その度に第2の真空室102に空気導入してターゲット105、108が酸化してしまうために、その後のレートが変化し、酸化膜を除去するためのプレスパッタを行う場合は、時間とターゲットの無駄使いになるという課題があった。
Opportunities for replacing the film controller include, when examining an experiment for adjusting the film thickness distribution to a desired distribution, when correcting distribution fluctuations due to excavation of the
本発明は上記の従来の成膜装置の課題を考慮し、膜制御器の交換をターゲットを劣化させずに行う交換方法と成膜装置を提供するものである。 The present invention provides an exchange method and an apparatus for exchanging a film controller without deteriorating a target in consideration of the problems of the conventional film forming apparatus described above.
上記の目的を達成するために、第1の本発明は、基板の交換を行う第1の真空室と、前記第1の真空室に連結された独立して真空化することが可能な、スパッタ成膜を行う第2の真空室と、前記基板を保持する基板保持具と、前記基板保持具を前記第1の真空室から前記第2の真空室へ搬送する搬送機構と、前記第2の真空室内に配置され、前記基板上へのスパッタ成膜の形成を制御する複数個の膜制御器と、それら膜制御器の1つを、前記第2の真空室内に設置されるターゲット及び前記第2の真空室内に搬送されてきた前記基板の間の所定位置に、選択的に位置させ得る交換機構とを備えた成膜装置である。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is to provide a first vacuum chamber for exchanging substrates, and a sputtering chamber connected to the first vacuum chamber, which can be evacuated independently. A second vacuum chamber for forming a film, a substrate holder for holding the substrate, a transfer mechanism for transferring the substrate holder from the first vacuum chamber to the second vacuum chamber, A plurality of film controllers arranged in a vacuum chamber for controlling the formation of a sputter film on the substrate, one of the film controllers being provided in a target installed in the second vacuum chamber, and And a replacement mechanism that can be selectively positioned at a predetermined position between the substrates conveyed into the second vacuum chamber.
また、第2の本発明は、上記第1の発明の成膜装置における交換機構は、前記複数個の膜制御器を前記所定位置と該所定位置から退避された保持位置の間を伸縮により移動させる伸縮把持具を備え、前記伸縮把持具により前記複数個の膜制御器のうちの選択された1つを前記保持位置から前記所定位置へ移動させるように構成したことを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the film forming apparatus of the first aspect, the exchange mechanism moves the plurality of film controllers by expansion and contraction between the predetermined position and a holding position retracted from the predetermined position. A telescopic gripper for moving a selected one of the plurality of membrane controllers from the holding position to the predetermined position by the telescopic gripper. .
また、第3の本発明は、上記第1の発明の成膜装置における交換機構は、前記複数個の膜制御器を前記所定位置と該所定位置から退避された保持位置の間を移動させるためのガイドを備え、前記ガイドに沿って前記複数個の膜制御器のうちの選択された1つを前記保持位置から前記所定位置へ移動させるように構成したことを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the film forming apparatus according to the first aspect, the exchange mechanism moves the plurality of film controllers between the predetermined position and a holding position retracted from the predetermined position. And a mechanism configured to move a selected one of the plurality of membrane controllers from the holding position to the predetermined position along the guide.
また、第4の本発明は、上記第1の発明の成膜装置における交換機構は、前記複数個の膜制御器を前記所定位置と該所定位置から退避された保持位置の間を回転により移動させる回転把持具を備え、前記回転把持具により前記複数個の膜制御器のうちの選択された1つを前記保持位置から前記所定位置へ移動させるように構成したことを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the film forming apparatus according to the first aspect, the exchange mechanism moves the plurality of film controllers by rotation between the predetermined position and a holding position retracted from the predetermined position. A rotary gripper for moving the selected one of the plurality of membrane controllers from the holding position to the predetermined position by the rotary gripper. .
また、第5の本発明は、上記第1から第4の発明のいずれかの成膜装置における複数個の膜制御器はその形状が異なることを特徴とするものである。 In a fifth aspect of the present invention, the plurality of film controllers in the film forming apparatus according to any one of the first to fourth aspects have different shapes.
また、第6の本発明は、基板の交換を行う第1の真空室と、前記第1の真空室に連結された独立して真空化することが可能なスパッタ成膜を行う第2の真空室と、前記第2の真空室に連結された独立して真空化することが可能な第3の真空室と、前記基板を保持する基板保持具と、前記基板保持具を前記第1の真空室から前記第2の真空室へ搬送する第1の搬送機構と、前記第2の真空室に設置されるターゲット及び前記第2の真空室内に搬送された前記基板との間の所定位置に膜制御器を位置させ得る交換機構と、前記交換機構に備えられた前記膜制御器を把持する把持具と、前記交換機構を前記第3の真空室と前記第2の真空室との間を搬送することにより、前記交換機構に把持された前記膜制御器を前記所定位置と前記所定位置から退避された前記第3の真空室の間を移動させる第2の搬送機構とを備えた成膜装置である。 In a sixth aspect of the present invention, there is provided a first vacuum chamber for exchanging substrates, and a second vacuum for sputter deposition capable of being independently evacuated and connected to the first vacuum chamber. A third vacuum chamber connected to the second vacuum chamber and capable of being independently evacuated, a substrate holder for holding the substrate, and the first vacuum A first transfer mechanism for transferring from the chamber to the second vacuum chamber, and a film disposed at a predetermined position between a target installed in the second vacuum chamber and the substrate transferred into the second vacuum chamber. An exchange mechanism capable of positioning a controller, a gripper for gripping the membrane controller provided in the exchange mechanism, and transporting the exchange mechanism between the third vacuum chamber and the second vacuum chamber By doing, the membrane controller gripped by the exchange mechanism from the predetermined position and the predetermined position A film forming apparatus and a second transfer mechanism for moving between avoided by said third vacuum chamber.
また、第7の本発明は、上記第6の発明において、第3の真空室が第1の真空室と兼ねられている成膜装置である。 7A seventh aspect of the present invention is the film forming apparatus according to the sixth aspect, wherein the third vacuum chamber also serves as the first vacuum chamber.
また、第8の本発明は、上記第6の発明において、基板保持具を搬送する前記第1の搬送機構が、前記交換機構を搬送する第2の搬送機構と兼ねられている成膜装置である。 An eighth aspect of the present invention is the film forming apparatus according to the sixth aspect, wherein the first transport mechanism for transporting the substrate holder is also used as a second transport mechanism for transporting the exchange mechanism. is there.
また、第9の本発明は、上記第6の発明において、前記第2の真空室内に回転機構を更に設置し、前記交換機構は、前記回転機構により回転されることにより、前記膜制御器を前記所定位置へ位置させ得る交換機構である成膜装置である。 According to a ninth aspect of the present invention, in the sixth aspect, a rotation mechanism is further provided in the second vacuum chamber, and the exchange mechanism is rotated by the rotation mechanism, so that the membrane controller is rotated. The film forming apparatus is an exchange mechanism that can be positioned at the predetermined position.
また、第10の本発明は、上記第9の発明において、前記回転機構は、前記膜制御器を前記所定位置に位置させる時と、前記所定位置からはずす時で、回転方向が逆になる回転機構である成膜装置である。 In a tenth aspect based on the ninth aspect, the rotation mechanism is configured to rotate the membrane controller in a direction opposite to the direction of rotation when the membrane controller is positioned at the predetermined position and when the membrane controller is removed from the predetermined position. This is a film forming apparatus as a mechanism.
また、第11の本発明は、上記第6の発明において、前記把持具は、前記所定位置に伸縮するアームであり、前記交換機構は前記所定位置へアームを伸ばし前記膜制御器を前記所定位置へ位置させ得る交換機構である成膜装置である。 In an eleventh aspect based on the sixth aspect, the gripper is an arm that expands and contracts to the predetermined position, and the exchange mechanism extends the arm to the predetermined position and moves the membrane controller to the predetermined position. This is a film forming apparatus that is an exchange mechanism that can be positioned at
また、第12の本発明は、第1の本発明の成膜装置を用いて、膜制御器の交換を行う方法であって、前記第2の真空室を真空に保った状態で、前記交換機構を用いて前記第2の真空室内に配置されている複数個の膜制御器のうちの1つを、前記所定位置に位置させる工程と、前記第2の真空室内に搬送された基板にスパッタ成膜を行う工程と、前記交換機構を用いて前記膜制御器を前記所定位置から退避された保持位置に移動させる工程と、前記交換機構を用いて前記膜制御器のうちの他の1つを、前記所定位置に位置させ得る工程とを備えた膜制御器の交換方法である。 Further, a twelfth aspect of the present invention is a method for exchanging a film controller using the film forming apparatus of the first aspect of the present invention. Positioning one of the plurality of film controllers disposed in the second vacuum chamber at the predetermined position using a mechanism; and sputtering the substrate conveyed into the second vacuum chamber on the substrate. Performing the film formation, moving the film controller from the predetermined position to the holding position retracted by using the exchange mechanism, and using the exchange mechanism to perform another one of the film controllers. And a step of positioning the membrane controller at the predetermined position.
また、第13の本発明は、上記第6の本発明の成膜装置を用いて、前記膜制御器の交換を行う方法であって、前記第2の真空室を真空に保った状態で、前記交換機構に膜制御器を把持させる工程と、前記第3の真空室を真空にする工程と、前記交換機構に保持された膜制御器を前記第2の搬送機構を用いて第3の真空室から第2の真空室へ搬送する工程と、前記第2の真空室に搬送された交換機構によって、前記膜制御器を前記所定位置に位置させる工程と、前記第1の真空室から前記第2の真空室内に前記第1の搬送機構により搬送された基板にスパッタ成膜を形成する工程と、前記膜制御器を把持した交換機構を前記第2の真空室から前記第3の真空室へ、前記第2の搬送機構を用いて搬送する工程と、前記第3の真空室を大気開放し前記膜制御器を前記交換機構から取り外し、新たな膜制御器を前記交換機構に把持させる工程とを備えた膜制御器の交換方法である。 A thirteenth aspect of the present invention is a method for exchanging the film controller using the film forming apparatus according to the sixth aspect of the present invention, wherein the second vacuum chamber is maintained at a vacuum. A step of causing the exchange mechanism to grip the membrane controller, a step of evacuating the third vacuum chamber, and a step of causing the membrane controller held by the exchange mechanism to perform a third vacuum using the second transport mechanism. Transferring the film controller from the first vacuum chamber to the second vacuum chamber, positioning the film controller at the predetermined position by an exchange mechanism transferred to the second vacuum chamber, Forming a sputter film on the substrate transferred by the first transfer mechanism in the second vacuum chamber, and transferring the exchange mechanism holding the film controller from the second vacuum chamber to the third vacuum chamber. Transporting using the second transport mechanism, and opening the third vacuum chamber to the atmosphere. Remove the Kimaku controller from the switch fabric, a membrane controller method of replacement that includes a step of grasping a new film controls the exchange mechanism.
本発明により、ターゲットを設置した真空室を真空に保った状態で、基板に形成されるスパッタ成膜の膜厚などを制御する膜制御器の交換が可能な成膜装置及び膜制御器の交換方法を提供することが出来る。 According to the present invention, a film controller and a film controller capable of changing a film controller for controlling a film thickness of a sputter film formed on a substrate can be exchanged while a vacuum chamber in which a target is installed is kept in a vacuum. A method can be provided.
以下、図を参照して発明の実施の形態について説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態1にかかる成膜装置の要部平面図で、図2は、要部断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view of a main part of the film forming apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part.
本実施の形態1の成膜装置は、基板を交換するための真空室1を有している。
成膜 The film forming apparatus of the first embodiment has a
また、真空室1に、スパッタ成膜を行う真空室2が連結されている。真空室1には、基板の搬入、搬出を行うための扉8が備えられている。真空室1と真空室2の間には、各々の真空室を独立して真空化するためにゲートバルブ7が備えられている。また、本実施の形態1の成膜装置は、ドラム状の基板保持具5を有しており、基板保持具5は、搬送機構19によって、真空室1から真空室2へ搬送される。また、基板保持具5は、真空室2内に設置されている図示されていない回転機構によって、回転することが出来る。
{Circle around (2)} The
また、真空室2の側面には、2つのターゲット3、4が対向して備えられている。ゲートバルブ7と対向する、真空室2の側面と基板保持具5の間は、覆い等によって開放部分が区切られた酸化ゾーン6となっている。ターゲット3と基板保持具5の間には、膜制御器11が、設置されており、ターゲット4と基板保持具5の間には、膜制御器15が設置されている。膜制御器11、15は、伸縮自在の交換機構12、16で把持されている。
{Circle around (2)} On the side surface of the
ここで、図2は、真空室2の中心から基板保持具5を省いてターゲット3方向を見た縦断面図である。図に示すように、膜制御器11は、長円に似た形状の板状の膜制御部11aとその上下に伸びる支柱11bとからなる。また、交換機構12は、真空室2の中心方向から見て、ターゲット3の左方に固定された台座部分12aと、台座部分12aから伸びている伸縮自在のアーム12bとから構成されている。膜制御器11はターゲット3と基板保持具5の間に、膜制御器11の上下に伸びる支柱11bをアーム12bによって固定されている。また、ターゲット3の右方には、伸縮自在の交換機構14によって把持された前記膜制御器11とは形状の異なる図示のような膜制御器13が、交換機構14のアームが縮んだ位置、すなわちターゲット3と非対向位置に備えられている。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the
なお、膜厚制御は、スパッタされた粒子の一部を膜制御器11の形状により遮ることによって、基板に付着させなくすることによって行われる。本実施の形態1の膜制御器11は、基板上の膜厚分布を均一化するものであり、ターゲットの寿命期間における初期は、図のようにターゲット3の前方に設置された膜制御器11の形状により膜厚分布を均一化できる。しかし、ターゲット3が掘れ込んで終期になると膜厚分布が、変化するために、ターゲット3の横方向に待避している膜制御器13と交換することによりその膜制御器13の形状により膜厚分布を均一化できる。
The film thickness is controlled by blocking a part of the sputtered particles by the shape of the
また、ターゲット4側も、ターゲット3側と同様の構成をしており、真空室2の中心からターゲット4方向を見て、ターゲット4の右方より、伸びている伸縮自在の交換機構16によって把持されている膜制御器15が、ターゲット4と基板保持具5の間に設置されている。また、ターゲット4の左方には、伸縮自在の交換機構18によって把持されている膜制御器17が、交換機構18のアームが縮んだ位置に備えられている。
The
なお、スパッタ装置が当然具備する排気ポンプ、スパッタ電源、各種制御機器、計測器、などは省略して図示していない。 排 気 The exhaust pump, sputter power supply, various control devices, measuring instruments, and the like that are naturally included in the sputtering apparatus are not shown in the drawings.
以上のような構成の成膜装置を用いた膜制御器の交換を行う成膜方法を以下に説明する。 成膜 A film forming method for exchanging a film controller using the film forming apparatus having the above configuration will be described below.
図3、4、5、は、膜制御器交換の方法を示す、成膜装置の要部平面図である。 FIGS. 3, 4, and 5 are plan views of a main part of the film forming apparatus, showing a method of replacing the film controller.
はじめに、図3に示すように、基板保持具5は真空室1に在り、真空室1が真空か空気開放かに関わらず、真空室2はゲートバルブ7を閉じておくことにより、真空に保たれている。また、膜制御器11と15がターゲット3、4の前方に設置されている。
First, as shown in FIG. 3, the
次に、膜制御器11、15は、伸縮自在の交換機構12、16が縮んで、図4に示すように、ターゲット3,4の横方向に待避する。そして、伸縮自在の交換機構14、18を伸ばすことにより、膜制御器13、17が、ターゲット3、4の前方に膜制御器11、15に代わり設置される。
(4) Next, in the
続いて、通常の成膜工程について説明する。 Next, a normal film forming process will be described.
図4に示すように、基板保持具5は真空室1に在り、ゲートバルブ7は閉めて真空室2は真空に保った状態である。この状態から、扉8を開けて、成膜する基板を取り付ける。基板を設置した後、扉8を閉めて、真空室1を排気して真空にする。
(4) As shown in FIG. 4, the
続いて、ゲートバルブ7を開け、搬送機構19により、基板保持具5を真空室2に搬送し、ゲートバルブ7を閉める。この状態が、図5である。
Next, the
次に、真空室2を更に排気し、所定の圧力に到達させる。基板保持具5を図示していない回転機構によって、成膜する基板をターゲット3、又はターゲット4に対向する位置に回転させる。なお、ターゲット3の材質はTi、ターゲット4の材質はSiを用いるが、他にもNb、Ta、Zrやその酸化物、窒化物、炭化物など様々な材質をターゲットに用いることが出来る。
Next, the
ここで、ターゲット3、4の周辺に、ターゲット3,4周辺の雰囲気を制御するために覆い(図示していない)が設けられており、その中のターゲット近辺にプラズマ放電のためのガスを導入する。例えば、アルゴンガスやアルゴンに酸素を混ぜたガスを用いる。
Here, a cover (not shown) is provided around the
続いて、ターゲット3,4に電圧を印加して、アルゴンのプラズマを発生させて、スパッタを開始する。プラズマ中のアルゴンイオンが磁力によりターゲット3,4に引き寄せられ衝突して、ターゲット材をスパッタし、飛散する粒子が基板に付着してメタル薄膜を形成する。
(4) Subsequently, a voltage is applied to the
次に、基板保持具5を回転させ、酸化ゾーン6へ移動させる。酸素イオンや、酸素ラジカルに晒すことにより、基板上のメタルが酸化物になり、光学薄膜として機能する酸化物膜を得ることが出来る。また、酸化ゾーンを設けずに、ターゲットに酸化チタンや、酸化珪素等の酸化物を用いるか、アルゴンに充分な量の酸素を混入した混合ガスを用いて、酸化物を付着させることによっても光学薄膜として機能する酸化物膜を得ることが出来る。
Next, the
なお、本発明の所定位置の1例として、本実施の形態1では、交換機構12、14、16、18に備えられたアームが伸びた位置に相当し、また、本発明の保持位置の1例としては、アームが縮んだ位置に相当し、図1では、膜制御器13、17の位置に相当する。
Note that, as an example of the predetermined position of the present invention, in the first embodiment, the arm provided in the
なお、第2の本発明の交換機構は、本実施の形態1では、固定部と、第2の本発明の伸縮把持具に相当するアームとから構成されている交換機構12、14、16、18に相当するが、ターゲット3,4の片側に各1機の交換機構を備える構成でもよく、伸縮把持具を備えた交換機構でありさえすればよいが、各1機の交換機構を備える場合には、膜制御器の保持位置に複数個の膜制御器を備蓄できる保持機構を設けて、一個の交換機構で複数種の膜制御器を交換する装置にすることが有効である。
In the first embodiment, the exchange mechanism according to the second aspect of the present invention includes an
(実施の形態2)
本実施の形態2は、実施の形態1と基本的な構成は同じであるが、膜制御器の交換機構及び交換方法が異なるので、本相違点を中心に説明をする。なお、実施の形態1と同一の構成要素には、同一番号を付している。
(Embodiment 2)
The second embodiment has the same basic configuration as the first embodiment, but the exchange mechanism and the exchange method of the membrane controller are different. Therefore, the description will focus on this difference. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
図6は、真空室2の中心から、基板保持具5を除いて、ターゲット3側を見た要部断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part when the
本実施の形態2の成膜装置は、ターゲット3と平行に、形の異なる2種類の膜制御器21、22を有している。なお、膜制御器21は、ターゲット3に対向する位置に設置されている。また、膜制御器21、22の上下には、ガイド23が設置されており、膜制御器21、22の上下の支柱が、ガイド23に嵌められている。ここで、膜制御器21、22は、上下に備えられたガイド23によって左右にスライドすることが出来る。また、膜制御器21、22の上の支柱は、ガイド23と平行に張られているワイヤ24に連結されている。ワイヤ24は、ガイド23の両端付近に設置された巻き取り器25、26に繋げられている。ここで、巻き取り器25,26は、図示していないモータにより回転制御できる構成になっている。
The film forming apparatus of the second embodiment has two types of
以上のような構成の成膜装置を用いた膜制御器の交換方法を以下に説明する。 交換 A method for replacing a film controller using the film forming apparatus having the above-described configuration will be described below.
実施の形態1と同様に、基板保持具5が真空室1に存在し、ゲートバルブ7が閉まっており、真空室2が真空に保たれている状態で、巻き取り器25、26を回転させることにより、ワイヤ24が左右に移動する。ワイヤ24に繋がっている膜制御器21、22は、ガイド23に沿って、ターゲット3の前方を移動する。ここで、所望の膜制御器をターゲット3に対向する位置に移動させ、実施の形態1と同様に、基板を保持した基板保持具5を真空室2に搬送し、スパッタ成膜を行う。
As in the first embodiment, the
巻き取り器25、26を回転させることにより、真空室2内を真空に保った状態で、任意の膜制御器をターゲット3に対向する位置に移動させることが出来る。
回 転 By rotating the
なお、本発明の所定位置の1例として、本実施の形態2では、ターゲット3と対向する位置に相当し、また、本発明の保持位置の1例としては、ターゲット3と対向する位置に膜制御器がない位置に相当し、保持位置の一例として図6では、膜制御器22の位置に相当する。
In the second embodiment, an example of the predetermined position of the present invention corresponds to a position facing the
また、第3の本発明の交換機構は、本実施の形態2では、ガイド23とワイヤ24と巻き取り器25、26とから構成されているが、図4に示したガイドの位置、本数及びワイヤを用いた巻き取り機構に限らずに、ガイドを用いた膜制御器の交換機構でありさえすればよい。
Further, in the second embodiment, the exchange mechanism of the present invention includes the
また、本発明の膜制御器は、本実施の形態2では、2つの膜制御器21、22に相当するが、2つ以上の膜制御器をガイド23に設けていてもよい。
In the second embodiment, the membrane controller of the present invention corresponds to the two
(実施の形態3)
本実施の形態3は、実施の形態1と基本的な構成は同じであるが、膜制御器の交換機構及び交換方法が異なるので、本相違点を中心に説明をする。なお、実施の形態1と同一の構成要素には、同一番号を付している。
(Embodiment 3)
The third embodiment has the same basic configuration as the first embodiment, but the exchange mechanism and the exchange method of the membrane controller are different. Therefore, the explanation will be focused on this difference. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
図7は、本実施の形態3にかかる成膜装置の要部平面図である。 FIG. 7 is a plan view of a main part of the film forming apparatus according to the third embodiment.
図に示すように、真空室2内のターゲット37と基板保持具5の間に膜制御器31が位置している。また、膜制御器31は、把持具33によって把持されている。把持具33は、真空室2内の側面に、上方から見てターゲット37の左側に設置されている回転機構35に固定されている。更に、膜制御器32が、ターゲット37と基板保持具5の間から、待避された位置に在り、膜制御器31と同様に、把持具34によって、把持されている。把持具34は、真空室2内の側面に、上方から見てターゲット37の右側に設置されている回転機構36に固定されている。
膜 As shown in the figure, the
なお、本実施の形態3では、ターゲット37は、二つの電極に分かれたものであり、この2電極間で交流電圧を印加して放電する構成である。
In the third embodiment, the
以上のような構成の成膜装置を用いた膜制御器の交換方法を以下に説明する。 交換 A method for replacing a film controller using the film forming apparatus having the above-described configuration will be described below.
実施の形態1と同様に、基板保持具5が真空室1に存在し、ゲートバルブ7が閉まっており、真空室2が真空に保たれている状態で、膜制御器31、32の交換を行う。膜制御器31をターゲット37と基板保持具5の間から待避させる際には、回転機構35を支点として、左回転させることにより、点線で描かれているターゲット37と基板保持具5の間以外の位置へ移動する。
As in the first embodiment, when the
また、ターゲット37と基板保持具5の間以外の位置にある膜制御器32は、矢印方向である左回転を回転機構36を用いて行うことにより、ターゲット37と基板保持具5の間に位置させることが出来る。なお、図7の矢印は、回転機構35、36による回転方向を示している。続いて、実施の形態1と同様に、基板を保持した基板保持具5を真空室2に搬送し、スパッタ成膜を行う。
In addition, the
このように、回転機構35、36を回転させることにより、真空室2内を真空に保った状態で、所望の膜制御器をターゲット37と基板保持具5の間の位置に移動させることが出来る。
As described above, by rotating the
なお、本発明の所定位置の1例として、本実施の形態3では、ターゲット37と基板保持具5の間の位置に相当し、また、本発明の保持位置の1例としては、ターゲット37と基板保持具5の間以外の位置に相当し、図7では、膜制御器32の位置に相当する。
In the third embodiment, an example of the predetermined position of the present invention corresponds to a position between the
なお、第4の本発明の交換機構は、実施の形態3では、回転機構35、36と把持具33、34とから構成されている交換機構に相当するが、前記構成に限らなくてもよく、要するに、回転移動することにより、膜制御器の1つを所定位置へ位置させ得る交換機構でありさえすればよい。
In the third embodiment, the exchange mechanism according to the fourth aspect of the present invention corresponds to an exchange mechanism configured by rotating
また、実施の形態1,2,3では、さらに複数種の膜制御器を真空室2内に備えることにより、膜厚の均一化をスパッタ条件に応じて、より精密に精度良くすることが可能になり、また光学薄膜の複数の品種に対しても真空室2を空気開放することなく連続的に生産することが可能になり生産性が向上する。
Further, in the first, second, and third embodiments, by providing a plurality of types of film controllers in the
(実施の形態4)
本実施の形態4は、実施の形態1と基本的な構成は同じであるが、膜制御器の交換機構及び交換方法が異なるので、本相違点を中心に説明をする。なお、実施の形態1と同一の構成要素には、同一番号を付している。
(Embodiment 4)
The fourth embodiment has the same basic configuration as the first embodiment, but the exchange mechanism and the exchange method of the membrane controller are different. Therefore, the description will be focused on this difference. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
図8は、本実施の形態4にかかる成膜装置の要部平面図である。 FIG. 8 is a plan view of a main part of the film forming apparatus according to the fourth embodiment.
図に示すように、実施の形態4にかかる成膜装置は、交換機構43を有している。なお、図に示している交換機構43は、膜制御器41、46を取り付ける際の交換機構を示している。交換機構43は、図示していない基板保持具5の回転機構に載置されている。また、交換機構43は円柱形状をしており、円柱の側面には、アーム42、47が円柱の側面から垂直に備えられている。なお、アーム42とアーム47は、円の直径方向に、対向して設置されている。また、点線は、基板保持具5を真空室2内に搬送した際の位置を示しており、ターゲット3,4と基板保持具5の間には、膜制御器41、46を固定するための固定具45、48が備えられている。なお、アーム42,47は、固定具45、48に、膜制御器41、46を位置させ得る長さを、有している。
As shown in the figure, the film forming apparatus according to the fourth embodiment has an
また、図10に膜制御器46を保持した状態のアーム47の先端と、固定具48の拡大図を示す。図に示すように、アーム47の先端には、直方体の把持具49が備えられている。把持具49は、交換機構43から見て左側面部から、アーム47に対して垂直方向に切れ込み部49bが入っている。また、把持具49の上面には切れ込み49bに沿って板バネ49aが設置されている。なお、図11(a)、(b)、(c)は、真空室2の中心から固定具48方向を見た膜制御器46を固定具45に取り付ける過程の図であるが、図に示すように、板バネ49aは、ピン形状をしており、把持具49の切れ込み49bの開口方向に板バネが広がっている。
FIG. 10 is an enlarged view of the distal end of the
また、膜制御器46を取り外す際の交換機構は、基本的構成は、膜制御器46を取り付ける際の交換機構と同じであるが、板バネ49aの開口方向が切れ込み49bと平行方向に対して逆になっている。図12(a)、(b)、(c)は、真空室2の中心から固定具48方向を見た膜制御器46を固定具45から取り外す過程の図であるが、図に示すように、膜制御器46を取り外す際の板バネ49cは、切れ込み49bの開口方向と逆の方向に、板バネが広がっている。
The exchange mechanism for removing the
また、固定具48も直方体をしており、真空室2の中心方向から見て、左側面部から、真空室2のターゲット4が備えられている側面に対して平行に、切れ込み部48aを有している。
Further, the
また、膜制御器46は、膜制御部46aを有しており、膜制御部46aの上部に支柱46bが伸びている。また、支柱46bの膜制御部46aの上部に、ピン46cが支柱46bに対して垂直に対向して2本備えられている。さらに、ピン46cの上部には、膜制御固定部46dが、支柱46bの先端に備えられている。なお、膜制御固定部46dは、切れ込み部48aの幅よりも大きくなっている。また、支柱46bの幅は、把持具49の切れ込み部49bと、固定具48の切れ込み部48aの幅よりも小さくなっている。
The
以上のような構成の成膜装置を用いた膜制御器を取り付ける方法を以下に説明する。
図9(a)、(b)、(c)は、膜制御器を取り付ける工程を示す成膜装置の要部平面図である。
A method of attaching a film controller using the film forming apparatus having the above configuration will be described below.
FIGS. 9A, 9B, and 9C are plan views of main parts of a film forming apparatus showing a process of attaching a film controller.
はじめに、図9(a)は真空室2に膜制御器が未設置の状態を示しており、ゲートバルブ7を閉め真空室2を真空に保った状態で、扉8を開放する。
First, FIG. 9A shows a state in which a film controller is not installed in the
次に、成膜時に使用する基板保持具5を搬送機構19より取り外し、空になった搬送機構19に膜制御器46を取り付ける際の交換機構43を載せる。そして、交換機構43のアーム42,47の先端の把持具49の切れ込み49bに、ピン46cと膜制御部46aの間の支柱46bを挿入し、膜制御器46を把持させる。ここで、板バネ49aは、膜制御器46が、後述する搬送の際に把持具49より落下するのを防ぐ。本状態を示すのが、図9(a)である。
Next, the
次に、扉8を閉め、真空室1を真空に排気し、ゲートバルブ7を開けて、搬送機構19に載置された交換機構を真空室2に搬送して、真空室2にある図示していない回転機構上に交換機構43を載置して、ゲートバルブ7を閉める。本状態を示すのが、図9(b)である。
Next, the
続いて、真空室2の回転機構を、上面から見て右回りに回転させると交換機構43も回転する。なお、図9(b)に示されている矢印は、交換機構43の回転方向を示している。
Subsequently, when the rotation mechanism of the
ここで、図11(a)、(b)、(c)は、膜制御器46が固定具48に嵌められる過程を示す、真空室2の中心方向から見た要部縦断面図である。図の矢印は、交換機構の回転方向を示している。図11(a)は、アーム47の回転によって、膜制御器46が固定具48に近づく状態を示している。
Here, FIGS. 11A, 11B, and 11C are longitudinal cross-sectional views of a main part of the
次に、膜制御器46の膜制御固定部46dとピン46cの間の支柱46bが、固定具48の切れ込み部48aに嵌められる。この状態が、図11(b)に示されている。なお、この時、板バネ49aは、ピン46cに押さえられている。
Next, the
続いて、アーム47は図の右方向へ回転するために、把持具49は、把持具49の切れ込み49bに沿って、膜制御器46を固定具48に残したまま、膜制御器46から外れる。この状態が、図11(c)に示されている。これらの動作によって膜制御器46が固定具48に取り付けられる。また、同様の動作が、アーム42側においても行われることによって、膜制御器41が、固定具45に固定される。
Subsequently, since the
次に、再びゲートバルブ7を開けて、搬送機構19により交換機構43を真空室1に搬送する。
Next, the
最後に、ゲートバルブ7を閉めた後に、真空室1に空気を導入し、扉8を開けて、交換機構43と基板保持具5とを載せ替え、実施の形態1と同様にスパッタ成膜を行う。
Finally, after closing the
以下に、真空室2のターゲット前方に設置されている膜制御器41、46を取り外す方法について説明する。
(4) A method for removing the
はじめに、取り付けの場合と同様に、真空室1を開放して、基板保持具5を取り外す際の交換機構43に載せ替える。次に、真空室1を真空に排気してゲートバルブ7を開放して、交換機構43を真空室2に搬送し、回転機構に載置される。
(4) First, as in the case of attachment, the
続いて、膜制御器41、46を取り付ける時と逆の方向である、上面から見て左回転に回転機構を回転させる。この状態が、図9(c)に示されている。
Subsequently, the rotation mechanism is rotated counterclockwise when viewed from the top, which is the opposite direction when the
図12(a)、(b)、(c)は、真空室2の中心から固定具48方向を見た膜制御器46を固定具45から取り外す過程の図である。なお、図12(a)の矢印は、アーム47が回転する方向を示している。図12(a)は、回転によって、アーム47が固定具48に固定されている膜制御器46に近づく状態を示している。
FIGS. 12A, 12B, and 12C are views of the process of removing the
次に、膜制御器46の膜制御固定部46dとピン46cの間の支柱46bが、把持具49の切れ込み部49bに沿って嵌められる。この状態が、図12(b)に示されている。なお、この時、板バネ49cは、ピン46cに押さえられている。
Next, the
把持具49の切れ込み49bに膜制御器46の支柱46bが嵌っており、アーム47の回転に従って、固定具48の切れ込み部48aの沿って、膜制御器46は取り外される。この状態を示すのが、図12(c)である。
支 The
また、固定具48と同様の過程を経て、膜制御器41も取り外される。
膜 In addition, the
最後に、膜制御器41、46を把持した状態で、交換機構43を真空室1に搬送し、ゲートバルブ7を閉めてから、真空室1を空気開放し、膜制御器を取り外すことが可能となる。
Finally, while holding the
なお、ここで、取り外した膜制御器41、46を、次に使用する膜制御器に交換して取り付けを行うことも出来るし、膜制御器の無い状態で成膜を行いたいのであれば、交換機構43を基板保持具5に載せ替えてスパッタ成膜の工程に移ることも出来る。
Here, the removed
以上に説明したように、真空室2を真空に保った状態で、膜制御器を交換することが可能となる。よって、本実施の形態1と同様の効果が得られる。
As described above, the membrane controller can be replaced while the
更に、本実施の形態4では、真空室2内での膜制御器の所定位置への取り付け及び取り外しにとどまらず、真空室1を介して膜制御器を成膜装置の外に取り出し、新たな膜制御器を取り付けることが可能となる。これにより、予め決まった複数の膜制御器を真空室2内に蓄えておく、実施の形態1、2、3と異なり、使用する膜制御器の個数に制限を受けることなく、適宜の膜制御器を用いて所望の膜厚分布を実現し、所望の光学薄膜製品を生産することが可能になる。
Further, in the fourth embodiment, the film controller is taken out of the film forming apparatus via the
また、新たに作成したり調整したりした、所望の膜制御器をすぐにターゲット前方に設置することが可能となる。よって、予め設置した膜制御器での膜厚分布を評価し、更に精度を上げるべく膜制御器を細密に調整したものを直ちに使用することが可能となる。 Also, a newly created or adjusted desired film controller can be immediately installed in front of the target. Therefore, it is possible to evaluate the film thickness distribution of the previously installed film controller and to immediately use a film controller finely adjusted to further improve the accuracy.
なお、交換機構43を搬送する際の落下防止のために、板バネ49a、49cを設けたが、搬送による振動が少ない場合は、設けなくても良い。この場合は、膜制御器46を取り付ける際の交換機構と取り外す際の交換機構が、同一のものでよくなる。
In addition, although the
なお、第8の本発明の回転機構により回転される交換機構は、本実施の形態4では、把持具49と板バネ49cと切れ込み49bとアーム47と、同様の構成のアーム42を備えた交換機構43に相当し、固定具48の切れ込み部48aに挿入することによって、本発明の所定位置に膜制御器46を固定するが、前記交換機構43と固定具48の構成でなくても良く、要するに、回転機構により回転されることにより、前記膜制御器を所定位置へ位置させ得る交換機構であればよい。
In the fourth embodiment, the exchange mechanism rotated by the rotation mechanism according to the eighth aspect of the present invention is an exchange mechanism including a
(実施の形態5)
本実施の形態5は、実施の形態1と基本的な構成は同じであるが、膜制御器の交換機構及び交換方法が異なるので、本相違点を中心に説明をする。なお、実施の形態1と同一の構成要素には、同一番号を付している。
(Embodiment 5)
The fifth embodiment has the same basic configuration as that of the first embodiment, but the exchange mechanism and the exchange method of the membrane controller are different. Therefore, the description will focus on this difference. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
図13(a)、(b)は、本実施の形態5にかかる成膜装置の要部平面図である。 FIGS. 13A and 13B are plan views of a main part of a film forming apparatus according to the fifth embodiment.
図に示すように、本実施の形態5にかかる成膜装置は、搬送機構19に、載せ替え可能な交換機構55を有している。交換機構55には、搬送方向に対して垂直に伸縮可能なアーム53、54が対向する側面に取り付けられている。また、ターゲット3、4の真空室2内の上方前方部には、膜制御器51、52を固定するための固定具56、57が設置されている。
成膜 As shown in the drawing, the film forming apparatus according to the fifth embodiment has an
ここで、図14は、膜制御器51を把持したアーム53と固定具56の拡大図である。図に示すように、アーム53の先端には、アームの進捗方向に2本の把持具53aが平行に備えられている。また、固定具56は、ターゲット3の上方の真空室2の側面より突き出ている直方体の形状をしている。固定具56の先端上面部には、ターゲット3と平行に固定溝56aが掘られている。さらに、挿入部56bが、ターゲット3と垂直に固定具56の先端から固定溝56aと交わる部分まで、また固定部56の上面から下面に渡って固定具56に掘られている。
Here, FIG. 14 is an enlarged view of the
また、膜制御器51は、膜制御部51aを有しており、膜制御部51aの上部には、支柱51bが固定されている。また、支柱51bの先端部は、支柱51bの幅が広い固定部51cとなっている。なお、支柱51bの幅は、挿入部56bより小さく、固定部51cの広くなっている幅と直行する幅は、固定溝56aの幅より小さくなっている。
The
また、図13(a)、(b)に示すように、真空室1には、接続口59が設けられており、交換機構55から接続口59まで、アーム53、54の伸縮の制御信号と電力を供給するために電線58が接続されている。
As shown in FIGS. 13A and 13B, a
以上のような構成の成膜装置を用いた膜制御器を取り付ける方法を以下に説明する。
図13(a)、(b)は、膜制御器を取り付ける工程を示す成膜装置の要部平面図である。また、図15(a)、(b)、(c)、(d)は、膜制御器51を固定具56に取り付ける工程を示す、ゲートバルブ7方向からの要部縦断面図である。
A method of attaching a film controller using the film forming apparatus having the above configuration will be described below.
FIGS. 13A and 13B are plan views of main parts of a film forming apparatus showing a process of attaching a film controller. 15 (a), (b), (c), and (d) are longitudinal cross-sectional views of a main part from the direction of the
図13(a)は、膜制御器51、52が、ターゲット3、4の前方の固定具56、57に設置されてない状態を示している。
FIG. 13A shows a state in which the
はじめに、膜制御器51、52を交換機構55のアーム53、54に把持させる。ここで、図14に示すように、アーム53の先端の把持具53aの2本の棒の間に膜制御器51の支柱51b部を挟むことによって、固定する。同様に膜制御器52も固定し、扉8を閉める。次に、真空室1を真空に排気し、ゲートバルブ7を開けて交換機構55を搬送機構19により真空室2へ搬送する。
First, the
ここで、電線58を真空室1の接続口59から真空室2に伸ばしているために、ゲートバルブ7は、開放したままで、膜制御器51、52の取り付け及び取り外しを行う。
(4) Here, since the
次に、図13(b)に示す様に真空室2へ搬送された交換機構55のアーム53、54を伸ばして膜制御器51、52をそれぞれ固定具56、57に挿入する。
Next, as shown in FIG. 13B, the
ここで、図の矢印方向である右方向にアーム53が伸び固定具56に近づいている状態が、図15(a)である。
FIG. 15A shows a state in which the
続いて、アーム53が伸びることによって、固定具56の挿入部56bに沿って膜制御器51の支柱51bが嵌まる。この状態を示すのが、図15(b)である。
Subsequently, when the
次に、アーム53を下げることによって、膜制御器51の固定部51cが、固定具56の固定溝56aに嵌りこむ。この状態を示すのが、図15(c)である。
Next, by lowering the
続いて、把持具53aによる膜制御器51の把持を解いて、アーム53を縮める。この状態を示すのが、図15(d)である。なお、図の矢印は、アーム53を縮める方向を示している。
Next, the grip of the
また、膜制御器52も上記工程と同様に、固定具57に取り付ける。
膜 The
続いて、交換機構55を真空室1に搬送し、ゲートバルブ7を閉めて、真空室1に空気を導入して扉8を開放する。
Next, the
最後に、電線58を取り外し、交換機構55を基板保持具5に載せ替え、実施の形態1と同様に、基板へのスパッタ成膜を行う工程を行う。
(4) Finally, the
以下に、真空室2のターゲット前方に設置されている膜制御器51、52を取り外す方法について説明する。
(4) A method for removing the
はじめに、膜制御器51、52を把持していない交換機構55を用いて、真空室1の扉8を閉め、真空にした後に、ゲートバルブ7を開いて、真空室2へ交換機構55を搬送する。
First, the
続いて、アーム53、54を伸ばす。ここで、アーム53が伸び固定具56に近づいている状態が、図16(a)である。なお、図の矢印は、アーム53を伸ばす方向を示している。
Subsequently, the
次に、アーム53を引き続き伸ばし、アーム53の先端の2本の把持具53aの間に膜制御器51の支柱51bを挿入し、挟み込むことによって把持する。本状態を示すのが、図16(b)である。
Next, the
次に、アーム53を上方向に移動することによって、膜制御器51を持ち上げ、固定溝56aから固定部51cを外す。本状態を示すのが、図16(c)である。
Next, the
続いて、膜制御器51を把持した状態で、アーム53を縮める。本状態を示すのが、図16(d)である。なお、図の矢印方向は、アーム53を縮める方向を示している。
Next, the
また、膜制御器52も、膜制御器51と同様に、アーム54によって把持され、取り外される。
{Circle around (5)} Similarly to the
次に、交換機構55を真空室1に戻し、ゲートバルブ7を閉め真空室1を空気開放して膜制御器51、52を取り出す。
Next, the
以上に説明したように、本実施の形態5では、真空室2を真空に保った状態で、膜制御器を交換することが可能となる。
As described above, in the fifth embodiment, it is possible to replace the membrane controller while keeping the
更に、本実施の形態4と同様に、真空室2内での膜制御器の所定位置への取り付け及び取り外しにとどまらず、真空室1を介して膜制御器を成膜装置の外に取り出し、新たな膜制御器を取り付けることが可能となる。
Further, similarly to the fourth embodiment, the film controller is not limited to the attachment and detachment of the film controller at a predetermined position in the
また、実施の形態4、5の交換機構には、動力源として電池を搭載してアームを駆動することも有効である。 In the replacement mechanisms of the fourth and fifth embodiments, it is also effective to mount a battery as a power source and drive the arm.
なお、本発明の第3の真空室が、第1の真空室と兼ねられている真空室は、本実施の形態4、5では、真空室1に相当する。また、本発明の第1の搬送機構が第2の搬送機構と兼ねられている搬送機構は、搬送機構19に相当する。
The vacuum chamber in which the third vacuum chamber of the present invention is also used as the first vacuum chamber corresponds to the
(実施の形態6)
本実施の形態6は、実施の形態1と基本的な構成は同じであるが、膜制御器の交換機構及び交換方法が異なるので、本相違点を中心に説明をする。なお、実施の形態1と同一の構成要素には、同一番号を付している。
(Embodiment 6)
The sixth embodiment has the same basic configuration as the first embodiment, but the exchange mechanism and the exchange method of the membrane controller are different. Therefore, the explanation will be focused on this difference. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
図17(a)、(b)、(c)は、本実施の形態6にかかる成膜装置の要部断面構成図であり、図18は、要部拡大断面構成図である。 FIGS. 17 (a), (b), and (c) are main part cross-sectional configuration diagrams of the film forming apparatus according to the sixth embodiment, and FIG. 18 is a main part enlarged cross-sectional configuration diagram.
図に示すように、本実施の形態6にかかる成膜装置は、ターゲット3の上方に真空室2と連結した、真空室61を有している。また、真空室61は、ゲートバルブ65を介して真空室2と連結しており、独立して真空化することが可能である。
As shown in the figure, the film forming apparatus according to the sixth embodiment has a
また、真空室61内には、搬送機構63が設置されており、また、搬送機構63には、交換機構66が設置されている。更に、真空室2内のターゲット3と基板保持具5の間に、膜制御器62を固定するための固定具64を備えている。ここで、図18に、真空室61部分の拡大図を示す。なお、図18は、膜制御器62を把持した状態の図である。図に示すように、搬送機構63は、真空室61の側面の上下に設置されたレール状の搬送機構であり、搬送機構63に沿って上下に移動できる交換機構66が設置されている。また、交換機構66は、搬送機構63に対して垂直方向に伸びた把持具66aを有している。なお、把持具66aは、交換機構66上を真空室61の底面と平行を保ったまま、図示していないモーターによって移動することが出来る。
搬 送 A
また、膜制御器62は、膜制御部62aを有しており、膜制御部62aの上部には、支柱62dが固定されている。膜制御部62a上部の支柱62dには、支柱62dと垂直に固定部62cを有しており、62cの上部の支柱62dの先端には、把持部62bが、支柱62dと垂直に備えられている。
The
以上のような構成の成膜装置を用いた膜制御器を取り付ける方法を以下に説明する。 方法 A method of attaching a film controller using the film forming apparatus having the above configuration will be described below.
はじめに、ゲートバルブ65を閉めた状態で、真空室61を空気開放する。次に、膜制御器62の把持部62bを、交換機構66の把持具66a上に載せることにより、膜制御器62を交換機構66にセットする。本状態を示すのが、図17(a)である。
(1) First, the
次に、真空室61を真空に排気し、ゲートバルブ65を開けて搬送機構63を用いて膜制御器62を把持した交換機構66を、真空室61から真空室2へ搬送する。
Next, the
搬送された膜制御器62はターゲット3の上前方にある固定具64上に、膜制御器62の固定部62cが載置され、固定される。この状態が、図17(b)である。
は The transported
次に、交換機構66の把持具66aを真空室61の底面に対して平行移動させることによって、交換機構66上に載置されている膜制御器62の把持を解く。続いて、固定具64に膜制御器62を載置した状態で、交換機構66を上方に移動し、真空室61に収め、ゲートバルブ65を閉める。この状態が、図17(c)である。
(5) Next, the
以上の説明により、真空室2を真空に保ったままで、膜制御器62の所定位置への取り付けが出来る。
According to the above description, the
以下に、真空室2のターゲット前方に設置されている膜制御器62を取り外す方法について説明する。
(4) A method of removing the
真空室61を真空排気してから、ゲートバルブ65を開けて交換機構66を真空室2に降ろす。次に、把持具66aを平行移動させることによって、把持具66a上に膜制御器62の把持部62bを載置させる。続いて、膜制御器62を上方に搬送する。膜制御器62と交換機構66を真空室61内に収めた後に、ゲートバルブ65を閉めて、真空室61を空気開放することにより、膜制御器62の取り出しが実現できる。
(4) After evacuating the
なお、ターゲット4側も、ターゲット3側と同様の構成とすることで、ターゲット4前方に、膜制御器を位置させ、又取り外すことが出来る。
The
また、本実施の形態6の効果は、実施の形態4,5と同様であり、更に加えて、基板保持具と膜制御交換機構との真空室1内での載せ替えが不要となり、交換機構も比較的小型で簡易な構成となるので、合理的で装置のコストも安く出来るという長所がある。
The effect of the sixth embodiment is the same as that of the fourth and fifth embodiments. In addition, it is not necessary to replace the substrate holder and the film control and exchange mechanism in the
なお、本発明の第3の真空室は、本実施の形態6では、ゲートバルブ65を備えた真空室61に相当するが、このような構成ではなく、真空室2の上下方向に膜制御器62とその交換機構66を収容できる場所を設ける構成によっても、真空室2を真空に保ったままで、膜制御器62の交換が可能となる。
Note that the third vacuum chamber of the present invention corresponds to the
なお、本発明の第3の真空室は、本実施の形態6では、真空室61に相当する。また、本発明の第1の搬送機構は、搬送機構19に相当し、第2の搬送機構は、搬送機構63に相当する。さらに本発明の所定位置は、膜制御器62を固定具64に固定した位置に相当する。
The third vacuum chamber of the present invention corresponds to the
なお、本発明の第1の真空室は、真空室1に、本発明の第2の真空室は、真空室2に相当する。
The first vacuum chamber of the present invention corresponds to the
また、膜制御器の使用・交換目的は、ターゲットが掘り込まれターゲット自体の変化により膜厚分布が変化してきた時、膜制御器を交換して最適な形状の制御器に交換することにより膜厚分布の変化を修正して所望の分布が得られるようにすること、基板上に所望の不均一膜厚を形成すること、異なる光学薄膜品種を作るために異なる膜厚分布を形成すること、などがある。また、ターゲットの膜厚分布が良く膜制御器を用いなくても必要な精度を満たす場合は、全ての膜制御器を待避させて成膜しても良く、膜厚を均一化する膜厚補正板をターゲット前方の別の場所に固定しておいた上に、更に細かな膜厚制御を行うために、本発明の膜制御器を用いることも有効である。 The purpose of using / exchanging the film controller is to replace the film controller with a controller with the optimal shape when the target is dug and the film thickness distribution changes due to changes in the target itself. Correcting the change in thickness distribution to obtain a desired distribution, forming a desired non-uniform film thickness on a substrate, forming different film thickness distributions to make different optical thin film types, and so on. If the target film thickness distribution is good and the required accuracy is satisfied without using a film controller, all the film controllers may be evacuated to form a film. It is also effective to use the film controller of the present invention to further finely control the film thickness while fixing the plate at another place in front of the target.
なお、本発明のスパッタ成膜装置は、本実施の形態1、2,3,4,5,6では、ターゲット2種類と、酸化ゾーンと、膜制御器の交換機構とを有したスパッタ成膜装置であるが、ターゲットを1種類だけ有した酸化ゾーンを有しない装置に対しても、本発明の膜制御器の交換方法は有効であり、スパッタ成膜を行う装置に対して有効である。 In the first, second, third, fourth, fifth and sixth embodiments, the sputter deposition apparatus of the present invention has two types of targets, an oxidation zone, and a mechanism for exchanging a film controller. The method of exchanging the film controller of the present invention is also effective for an apparatus which does not have an oxidation zone having only one type of target, and is effective for an apparatus for performing sputter film formation.
本発明にかかる成膜装置及び膜制御器の交換方法は、ターゲットを設置した第2の真空室を真空に保った状態で、基板に形成されるスパッタ成膜の膜厚などを制御する膜制御器の交換が可能な効果を有し、スパッタ法により光学薄膜を成膜する装置等に有用である。 A method for exchanging a film forming apparatus and a film controller according to the present invention is a method for controlling a film thickness of a sputter film formed on a substrate while maintaining a second vacuum chamber in which a target is installed in a vacuum. It has an effect that the container can be replaced, and is useful for an apparatus for forming an optical thin film by a sputtering method.
1真空室
2真空室
3ターゲット
4ターゲット
5基板保持具
6酸化ゾーン
7ゲートバルブ
8扉
11膜制御器
11a膜制御部
11b支柱
12交換機構
12a台座部分
12bアーム
13膜制御器
14交換機構
15膜制御器
16交換機構
17膜制御器
18交換機構
19搬送機構
1
Claims (13)
前記第1の真空室に連結された独立して真空化することが可能な、スパッタ成膜を行う第2の真空室と、
前記基板を保持する基板保持具と、
前記基板保持具を前記第1の真空室から前記第2の真空室へ搬送する搬送機構と、
前記第2の真空室内に配置され、前記基板上へのスパッタ成膜の形成を制御する複数個の膜制御器と、
それら膜制御器の1つを、前記第2の真空室内に設置されるターゲット及び前記第2の真空室内に搬送されてきた前記基板の間の所定位置に、選択的に位置させ得る交換機構とを備えた成膜装置。 A first vacuum chamber for exchanging substrates,
A second vacuum chamber connected to the first vacuum chamber and capable of being independently evacuated and performing sputter film formation;
A substrate holder for holding the substrate,
A transfer mechanism for transferring the substrate holder from the first vacuum chamber to the second vacuum chamber;
A plurality of film controllers arranged in the second vacuum chamber and controlling formation of a sputter film on the substrate;
An exchange mechanism that can selectively position one of the film controllers at a predetermined position between a target installed in the second vacuum chamber and the substrate transferred into the second vacuum chamber; A film forming apparatus comprising:
前記第1の真空室に連結された独立して真空化することが可能なスパッタ成膜を行う第2の真空室と、
前記第2の真空室に連結された独立して真空化することが可能な第3の真空室と、
前記基板を保持する基板保持具と、
前記基板保持具を前記第1の真空室から前記第2の真空室へ搬送する第1の搬送機構と、
前記第2の真空室に設置されるターゲット及び前記第2の真空室内に搬送された前記基板との間の所定位置に膜制御器を位置させ得る交換機構と、
前記交換機構に備えられた前記膜制御器を把持する把持具と、
前記交換機構を前記第3の真空室と前記第2の真空室との間を搬送することにより、前記交換機構に把持された前記膜制御器を前記所定位置と前記所定位置から退避された前記第3の真空室の間を移動させる第2の搬送機構とを備えた成膜装置。 A first vacuum chamber for exchanging substrates,
A second vacuum chamber connected to the first vacuum chamber for performing sputter film formation that can be independently evacuated;
A third vacuum chamber connected to the second vacuum chamber and capable of being evacuated independently;
A substrate holder for holding the substrate,
A first transfer mechanism for transferring the substrate holder from the first vacuum chamber to the second vacuum chamber;
An exchange mechanism that can position a film controller at a predetermined position between a target installed in the second vacuum chamber and the substrate transferred into the second vacuum chamber;
A gripper for gripping the membrane controller provided in the exchange mechanism,
By transporting the exchange mechanism between the third vacuum chamber and the second vacuum chamber, the film controller held by the exchange mechanism is retracted from the predetermined position and the predetermined position. A film forming apparatus comprising: a second transfer mechanism that moves between third vacuum chambers.
前記第2の真空室を真空に保った状態で、前記交換機構を用いて前記第2の真空室内に配置されている複数個の膜制御器のうちの1つを、前記所定位置に位置させる工程と、
前記第2の真空室内に搬送された基板にスパッタ成膜を行う工程と、
前記交換機構を用いて前記膜制御器を前記所定位置から退避された保持位置に移動させる工程と、
前記交換機構を用いて前記膜制御器のうちの他の1つを、前記所定位置に位置させ得る工程とを備えた膜制御器の交換方法。 A method for exchanging a film controller using the film forming apparatus according to claim 1,
With the second vacuum chamber kept in a vacuum, one of a plurality of film controllers arranged in the second vacuum chamber is positioned at the predetermined position using the exchange mechanism. Process and
Performing a sputter deposition on the substrate transported into the second vacuum chamber;
Using the exchange mechanism to move the membrane controller from the predetermined position to a retracted holding position,
Using the exchange mechanism to position another one of the membrane controllers at the predetermined position.
前記第2の真空室を真空に保った状態で、前記交換機構に膜制御器を把持させる工程と、
前記第3の真空室を真空にする工程と、
前記交換機構に把持された膜制御器を前記第2の搬送機構を用いて第3の真空室から第2の真空室へ搬送する工程と、
前記第2の真空室に搬送された交換機構によって、前記膜制御器を前記所定位置に位置させる工程と、
前記第1の真空室から前記第2の真空室内に前記第1の搬送機構により搬送された基板にスパッタ成膜を形成する工程と、
前記膜制御器を把持した交換機構を前記第2の真空室から前記第3の真空室へ、前記第2の搬送機構を用いて搬送する工程と、
前記第3の真空室を大気開放し前記膜制御器を前記交換機構から取り外し、新たな膜制御器を前記交換機構に把持させる工程とを備えた膜制御器の交換方法。
A method for replacing the film controller using the film forming apparatus according to claim 6,
A step of causing the exchange mechanism to grip a membrane controller while the second vacuum chamber is maintained at a vacuum;
Evacuating the third vacuum chamber;
Transporting the film controller gripped by the exchange mechanism from a third vacuum chamber to a second vacuum chamber using the second transport mechanism;
A step of positioning the membrane controller at the predetermined position by an exchange mechanism transported to the second vacuum chamber;
Forming a sputter film on a substrate transferred by the first transfer mechanism from the first vacuum chamber into the second vacuum chamber;
Transporting the exchange mechanism gripping the membrane controller from the second vacuum chamber to the third vacuum chamber using the second transport mechanism;
Opening the third vacuum chamber to the atmosphere, removing the membrane controller from the exchange mechanism, and causing the exchange mechanism to grip a new membrane controller.
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