JP2004169061A

JP2004169061A - Vacuum film deposition system and vacuum film deposition method

Info

Publication number: JP2004169061A
Application number: JP2002333133A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Tsutsumi; 務堤; Junichi Ide; 順一井出; 寛史 ▲高崎▼; Hiroshi Takasaki
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2004-06-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vacuum film deposition system which shorten the time required for vacuum film deposition while evading the thermal deformation of a base material. <P>SOLUTION: The vacuum film deposition system is provided with an inner circumferential mask 2 having a projecting part 12 for holding a disk D and a mask board 11 shielding the inner circumferential part in the surface Da of the disk D, a holder 5 holding the disk D by holding the projecting part 12 for holding, a transporting mechanism transporting the disk D together with the inner circumferential mask 2 between the outside of the system and the holder 5, and a bush 6 and a spring 7 assisting the detachment of the disk D from the holder 5 when the inner circumferential mask 2 is held by the transporting mechanism and detached from the holder 5, by pressing the inner circumferential part in the rear Db of the disk D against the mask board 11. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホルダに保持させた基材の表面に各種の薄膜を成膜可能に構成された真空成膜装置および真空成膜方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の真空成膜装置として、出願人は、特開２００２−８８４７３号公報にスパッタリング装置４０（以下、後述する本願発明の構成要素と区別するために、「スパッタリング装置Ｘ４０」という）を開示している。このスパッタリング装置Ｘ４０は、真空チャンバ装置（４１）および搬送機構（２０）を備え、スパッタリング対象のディスク（基体）Ｄの表面Ｄａ（図１２参照）に各種の薄膜（層）を成膜可能に構成されている。
【０００３】
真空チャンバ装置は、スパッタリング対象のディスクＤの装置内部への搬入および装置外部への搬出を行うためのロードロックチャンバ（３０）と、ディスクＤの表面Ｄａに各種の薄膜を成膜するためのプロセスチャンバ（３１〜３５）とを備えている。これらの各チャンバ（３０〜３５）は、その中央部に配設されたメインチャンバ（３６）によって連結されて、スパッタリング時には内部空間が真空状態に維持される。また、メインチャンバには、ロードロックチャンバから搬入されたディスクＤを保持して各プロセスチャンバ内に順次移動させる複数の基体ホルダ３８（以下、「ホルダＸ３８」という）が配設されている。この場合、ディスクＤは内周マスク２（図１２参照）によって保持された状態でホルダＸ３８によって保持される。この内周マスク２は、例えば、図１２に示すように、スパッタリング時にディスクＤの表面Ｄａにおける内周部を遮蔽するマスク板１１と、ディスクＤの中心孔Ｄｈに挿通させられてディスクＤを保持する円柱状の保持用突部１２とを備えて構成され、保持用突部１２には、ディスクＤの内周マスク２からの離脱を規制するためのボールプランジャ１３，１３が配設されている。
【０００４】
また、ホルダＸ３８には、その表面にディスクＤの直径とほぼ同径で底面が平坦な凹部５ｂが形成されると共に、その裏面に伝熱板９を装着するための凹部５ｃが形成されている。さらに、ホルダＸ３８の中央部には、内周マスク２の保持用突部１２を挿入可能な中央孔５５ａが形成されると共に、保持用突部１２の外径とほぼ等しい内径の嵌合孔６ａが形成された円筒状のブッシュ５６と、中央孔５５ａを閉塞するプレート８とが取り付けられている。この場合、プレート８には、保持用突部１２に取り付けられたマグネット１４と相互に吸着し合うことによって内周マスク２を保持するマグネット２４が取り付けられている。また、ホルダＸ３８には、外周マスク３に取り付けられている複数のマグネット１５，１５・・と相互に吸着し合うことによって外周マスク３を保持する複数のマグネット２５，２５・・が取り付けられている。さらに、ホルダＸ３８には、凹部５ｂ，５ｃの両底面間を連通する複数の通気孔５５ｂ，５５ｂ・・が形成されている。
【０００５】
一方、搬送機構は、ロードロックチャンバ内へのディスクＤの搬入およびロードロックチャンバからのディスクＤ（成膜後基体Ｄ’）の搬出を実行するものであって、内周マスク２によって保持されたディスクＤを搬送するローダ２１〜２３（以下、総称して「ローダＸ２０」という）を備えている。この場合、ローダＸ２０は、図１２に示すように、内周マスク２および外周マスク３を磁力によって吸着して保持するマグネット２２，２３，２３・・と、マグネット２２，２３，２３・・を矢印Ａ，Ｂの向きにスライドさせるアクチュエータ２１ａ，２１ｂ，２１ｂ・・とを備えて構成されている。
【０００６】
このスパッタリング装置Ｘ４０によってディスクＤに対してスパッタリングを行う際には、図１３に示すように、まず、ディスクＤの中心孔Ｄｈに保持用突部１２を挿通させ、その状態の内周マスク２および外周マスク３をローダＸ２０に保持させる。次に、ローダＸ２０を矢印Ａの向きに移動させることにより、図１４に示すように、ホルダＸ３８におけるブッシュ５６の嵌合孔６ａに内周マスク２の保持用突部１２を挿入する。この際には、マグネット１４，２４相互の吸着によって内周マスク２がホルダＸ３８に保持されると共に、マグネット１５，１５・・２５，２５・・によって外周マスク３がホルダＸ３８に保持されることにより、ディスクＤがホルダＸ３８に保持される。同時に、ローダＸ２０およびホルダＸ３８の間にロードロックチャンバが形成される。次いで、アクチュエータ２１ａ，２１ｂ，２１ｂ・・を駆動してマグネット２２，２３，２３・・を矢印Ｂの向きに移動させることにより、ローダＸ２０による内周マスク２および外周マスク３の保持を解除する。続いて、ホルダＸ３８を矢印Ａの向きに移動させることにより、図１５に示すように、ホルダＸ３８と共にディスクＤをメインチャンバ内に引き込む。
【０００７】
次に、ホルダＸ３８を各プロセスチャンバ内に順に移動させて、その都度、真空状態においてディスクＤの表面Ｄａに対してスパッタリングを実行する。この際に、スパッタリングによってディスクＤに生じた熱は、ホルダＸ３８を介して伝熱板９に伝熱されて冷却手段１０によって吸熱される。これにより、ディスクＤが冷却されて、スパッタリング時に生じた熱に起因するディスクＤの熱変形が回避される。次いで、スパッタリングを完了したディスクＤを搬出する際には、まず、図１５に示す矢印Ｂの向きでホルダＸ３８を移動させて内周マスク２および外周マスク３をローダＸ２０に当接させる。次に、ローダＸ２０およびホルダＸ３８の間に形成されたロードロックチャンバ内の真空状態を解除する。この際に、ホルダＸ３８の裏面側から各通気孔５５ｂ，５５ｂ・・を介してディスクＤの裏面Ｄｂと凹部５ｂの底面との間に空気が流入する。この結果、ホルダＸ３８に対するディスクＤの貼り付きが解除される。次いで、図１４に示すように、アクチュエータ２１ａ，２１ｂ，２１ｂ・・を駆動してマグネット２２，２３，２３・・を矢印Ａの向きに移動させることにより、マグネット２２と内周マスク２とを相互に吸着させると共にマグネット２３，２３・・と外周マスク３とを相互に吸着させて内周マスク２および外周マスク３を保持する。次に、ローダＸ２０を矢印Ｂの向きに移動させることにより、図１３に示すように、内周マスク２および外周マスク３と共にディスクＤを装置外部に搬出する。これにより、ディスクＤに対するスパッタリングが完了する。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−８８４７３号公報（第３−５頁）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、出願人が開示しているスパッタリング装置Ｘ４０には、以下の改善すべき課題がある。すなわち、このスパッタリング装置Ｘ４０では、スパッタリング時にチャンバ内が真空状態に維持されることで凹部５ｂの底面に貼り付いたディスクＤをホルダＸ３８から容易に離脱させるために、複数の通気孔５５ｂ，５５ｂ・・がホルダＸ３８に形成されている。したがって、前述したように、真空状態を解除することで、ホルダＸ３８に対するディスクＤの貼り付きを解除して容易に離脱させることができる。一方、このスパッタリング装置Ｘ４０では、スパッタリング時にディスクＤに生じる熱に起因するディスクＤの熱変形を回避するために、ディスクＤに生じた熱をホルダＸ３８および伝熱板９を介して冷却手段１０に伝熱している。しかし、通気孔５５ｂ，５５ｂ・・の形成部位については、ディスクＤに生じた熱がホルダＸ３８に伝熱し難いため、大きなパワーでスパッタリングを行ったときには、通気孔５５ｂに対向するディスクＤの部位が熱変形するおそれがある。したがって、出願人が開示したスパッタリング装置Ｘ４０では、ディスクＤが熱変形しない程度のパワーでスパッタリングを行う必要があるため、スパッタリングに要する時間を短縮するのが困難であるという課題が存在する。
【００１０】
この場合、通気孔５５ｂ，５５ｂ・・が存在しないホルダを使用してディスクＤをホルダに面的に接触させると共に、ボールプランジャ１３，１３に内蔵のスプリングを高弾性率タイプのものに変更して内周マスク２によるディスクＤの保持力を強化することにより、ローダＸ２０が内周マスク２を移動させる力によって凹部５ｂの底面からディスクＤを引き剥がす構成も考えられる。しかし、このような構成を採用した場合には、内周マスク２に対するディスクＤの着脱に際して、中心孔Ｄｈの口縁部がボールプランジャ１３，１３によって傷付けられるという問題が発生する。
【００１１】
本発明は、かかる改善すべき点に鑑みてなされたものであり、基材の傷付きおよび熱変形を回避しつつ、真空成膜に要する時間を短縮し得る真空成膜装置および真空成膜方法を提供することを主目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係る真空成膜装置は、真空成膜対象の基材に形成された中心孔に挿通させられて当該基材を保持する基材保持部および当該基材保持部の後端に形成されて当該基材の表面における内周部を遮蔽する遮蔽部を有する内周マスクと、前記基材の裏面が面的に接触可能に構成されると共にその表面中央部に前記基材保持部を挿入可能な凹部が形成され、かつ当該基材保持部を保持することによって前記基材を保持するホルダと、前記内周マスクを保持するマスク保持手段を有して当該内周マスクと共に前記基材を装置外部および前記ホルダの間で搬送する搬送機構と、前記搬送機構によって前記内周マスクが保持されて前記ホルダから離脱させられる際に当該ホルダによって保持されている前記基材の裏面における内周部を前記遮蔽部に向けて押圧することによって当該ホルダからの当該基材の離脱を補助する離脱補助手段とを備えている。
【００１３】
この場合、前記離脱補助手段は、前記基材の裏面における内周部を前記遮蔽部に向けて押圧可能に前記凹部内に配設されたスプリングを備えているのが好ましい。
【００１４】
また、前記離脱補助手段は、前記基材保持部を嵌合可能な嵌合孔が形成されると共に前記凹部内にその深さ方向に沿ってスライド可能に配設されたブッシュを備え、前記スプリングは、前記凹部の底部と前記ブッシュとの間に配設されて当該ブッシュを当該底部から離間する方向に付勢し、前記ブッシュは、前記内周マスクが前記搬送機構によって前記ホルダから離脱させられる際に前記スプリングによって前記遮蔽部に向けてスライドさせられることにより、前記基材の裏面における内周部を当該遮蔽部に向けて押圧するのが好ましい。
【００１５】
また、前記離脱補助手段は、前記基材保持部を嵌合可能な嵌合孔が形成されて前記凹部内にその深さ方向に沿ってスライド可能に配設された磁性材料製のブッシュと、当該ブッシュを前記遮蔽部に向けて引き寄せるマグネットとを備えて構成され、前記ブッシュは、前記内周マスクが前記搬送機構によって前記ホルダから離脱させられる際に前記マグネットによって前記遮蔽部に向けてスライドさせられることにより、前記基材の裏面における内周部を当該遮蔽部に向けて押圧するのが好ましい。
【００１６】
この場合、前記マグネットは、前記内周マスクに取り付けられているのが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る真空成膜方法は、真空成膜対象の基材の表面における内周部を遮蔽部で遮蔽させつつ当該基材に形成された中心孔に基材保持部を挿通させることで内周マスクに当該基材を保持させ、その状態の前記内周マスクをマスク保持手段によって保持させつつ搬送機構に装置外部から搬入させ、前記基材保持部を保持させることで前記基材の裏面を面的に接触させつつ当該基材をホルダに保持させ、その状態の前記基材に対して真空中において薄膜を成膜し、その後に前記搬送機構に対して前記内周マスクを保持させ、離脱補助手段によって前記基材の裏面における内周部を前記遮蔽部に向けて押圧させつつ前記ホルダから当該基材を離脱させ、その後に当該基材を前記内周マスクと共に装置外部に搬出する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る真空成膜装置および真空成膜方法の好適な実施の形態について説明する。
【００１９】
最初に、スパッタリング装置１の構成について、図１を参照して説明する。
【００２０】
スパッタリング装置１は、本発明に係る真空成膜装置に相当し、出願人が開示しているスパッタリング装置Ｘ４０と同様に真空チャンバ装置および搬送機構（図示せず）を備えて、本発明に係る真空成膜方法に従ってディスク（基材）Ｄの表面Ｄａ（図１参照）に各種の薄膜（層）を成膜可能に構成されている。また、スパッタリング装置１は、図１に示すように、ディスクＤを保持すると共にディスクＤの表面Ｄａにおける内周部を遮蔽する内周マスク２と、ディスクＤの表面Ｄａにおける外周部を遮蔽する外周マスク３と、搬送機構の一部を構成するローダ４と、真空チャンバ装置内に配設された複数のホルダ５，５・・と、ホルダ５を介してディスクＤを冷却するための冷却手段１０とを備えている。
【００２１】
内周マスク２は、図２に示すように、ディスクＤの内周部を遮蔽する円板状のマスク板１１（本発明における遮蔽部）と、ディスクＤの中心孔Ｄｈ（図１参照）に挿入されてディスクＤを保持する円柱状の保持用突部１２（本発明における基材保持部）とを備えて構成されている。また、保持用突部１２の基端部側周面には、内周マスク２からのディスクＤの離脱を規制するボールプランジャ１３，１３が配設され、保持用突部１２の先端部には、ホルダ５に取り付けられたマグネット２４（図１参照）と相俟って内周マスク２をホルダ５に固定するためのマグネット１４が取り付けられている。外周マスク３は、図１に示すように、ディスクＤの外周部を遮蔽可能に全体としてリング状に形成されている。この外周マスク３には、ホルダ５に取り付けられたマグネット２５，２５・・と相俟って外周マスク３をホルダ５に固定するためのマグネット１５，１５・・が取り付けられている。この場合、内周マスク２および外周マスク３は、それぞれ磁性材料（一例として磁性金属材料）で形成されている。
【００２２】
ローダ４は、図示しないアームを介して搬送機構の本体部に連結されて、内周マスク２、外周マスク３およびディスクＤのロードロックチャンバ内への搬入およびロードロックチャンバ外への搬出を実行する。このローダ４には、図１に示すように、内周マスク２を保持するためのマグネット２２を矢印Ａ，Ｂの向きに移動させるアクチュエータ２１ａと、外周マスク３を保持するためのマグネット２３，２３・・を矢印Ａ，Ｂの向きに移動させるアクチュエータ２１ｂ，２１ｂ・・とが取り付けられている。この場合、アクチュエータ２１ａ，２１ｂ，２１ｂ・・およびマグネット２２，２３，２３・・によって本発明におけるマスク保持手段が構成されている。
【００２３】
ホルダ５は、全体として円板状に形成されると共に、その表面にディスクＤの直径とほぼ同径でディスクＤの裏面Ｄｂ面的に接触可能に平坦な底面を有する凹部５ｂが形成されると共に、その裏面にホルダ５の熱を冷却手段１０に伝熱する伝熱板９を装着するための凹部５ｃが形成されている。また、ホルダ５の中央部には、内周マスク２の保持用突部１２を挿入可能な中央孔５ａ（本発明における凹部）が形成されている。この中央孔５ａには、保持用突部１２の外径とほぼ等しい内径の嵌合孔６ａが形成された円筒状のブッシュ６と、中央孔５ａを閉塞するプレート８とが取り付けられると共に、ブッシュ６およびプレート８の間に複数のスプリング７，７・・が配設されている。この場合、ブッシュ６は、図３に示すように、嵌合孔６ａの先端側（保持用突部１２が挿入される側）がテーパ状に形成されている。また、図４に示すように、ブッシュ６の後端側には、スプリング７，７・・の一端部が嵌入可能な複数の凹部６ｂ，６ｂ・・が形成されている。
【００２４】
スプリング７，７・・は、図１に示すように、ブッシュ６の先端部を凹部５ｂの底面から突出させるようにブッシュ６を矢印Ｂの向きで付勢する。この場合、図３に示すように、ブッシュ６の外周部には、その後端部側が先端部側よりも僅かに大径に形成されてストッパが形成されている。また、ホルダ５における中央孔５ａの内壁部には、ブッシュ６のストッパが当接可能な当接部が形成されている。したがって、図１に示すように、ブッシュ６は、スプリング７，７・・によって矢印Ｂの向きで付勢されることにより、ストッパが中央孔５ａの当接部に当接させられた状態で停止させられている。一方、プレート８には、保持用突部１２に取り付けられたマグネット１４と相互に吸着し合うことによって内周マスク２を保持するマグネット２４が取り付けられている。この場合、マグネット１４，２４が相互に吸着し合う力は、上記の各スプリング７，７・・の付勢力の総和よりも大きく規定されている。
【００２５】
冷却手段１０は、導入口１０ａから導入した冷却水を伝熱板９の裏面側で移動させた後に排出口１０ｂから排出させることによって伝熱板９を冷却する。これにより、伝熱板９によってホルダ５が冷却されてディスクＤが冷却される。
【００２６】
次に、スパッタリング装置１によって、本発明に係る真空成膜方法に従ってディスクＤに薄膜を成膜する方法について、図面を参照して説明する。
【００２７】
まず、図５に示すように、ディスクＤの中心孔Ｄｈに保持用突部１２を挿通させた内周マスク２と、外周マスク３とをローダ４に保持させる。次に、ローダ４を矢印Ａの向きに移動させることにより、図６に示すように、ブッシュ６の嵌合孔６ａに内周マスク２の保持用突部１２を挿入する。この際に、ローダ４の移動に伴ってブッシュ６の先端部がディスクＤの裏面Ｄｂに当接することにより、ローダ４の押圧力でスプリング７，７・・が押し縮められてブッシュ６が矢印Ａの向きに移動させられる。また、保持用突部１２が中央孔５ａの奥側まで挿入された際には、マグネット１４，２４が相互に吸着し合う力によって内周マスク２がホルダ５に保持されると共に、マグネット１５，１５・・とマグネット２５，２５・・とが相互に吸着し合って外周マスク３もホルダ５に保持される。これにより、ディスクＤがホルダ５に取り付けられる。同時に、ローダ４およびホルダ５の間にロードロックチャンバが形成される。次いで、アクチュエータ２１ａ，２１ｂ，２１ｂ・・を駆動してマグネット２２，２３，２３・・を矢印Ｂの向きに移動させることにより、ローダ４による内周マスク２および外周マスク３の保持を解除する。続いて、ホルダ５を矢印Ａの向きに移動させることにより、図７に示すように、ホルダ５と共にディスクＤをメインチャンバ内に引き込む。この場合、各スプリング７，７・・の付勢力の総和（すなわち、ブッシュ６を矢印Ｂの向きに移動させようとする力）よりも、マグネット１４，２４の吸着力（すなわち、内周マスク２を矢印Ａの向きに移動させようとする力）が強いため、ローダ４を待避させた状態においても、ディスクＤは、その裏面Ｄｂが凹部５ｂの底面に面的接触した状態でホルダ５によって保持される。
【００２８】
次に、ホルダ５を各プロセスチャンバ内に順に移動させて、その都度、真空状態に維持しつつディスクＤの表面Ｄａに対してスパッタリングを実行する。この際に、スパッタリングによってディスクＤに生じた熱がホルダ５を介して伝熱板９に伝熱され、この熱が冷却手段１０によって吸熱される。これにより、ディスクＤが冷却されて、スパッタリング時に生じた熱に起因するディスクＤの熱変形が回避される。この際に、このスパッタリング装置１では、ホルダ５に通気孔が存在しないため、ディスクＤに生じた熱は、ディスクＤ全体に亘って効率よくホルダ５に伝熱される。次いで、スパッタリングを完了したディスクＤの搬出に際しては、まず、図７に示す矢印Ｂの向きでホルダ５を移動させて、図６に示すように、内周マスク２および外周マスク３をローダ４に当接させる。次に、ローダ４およびホルダ５の間に形成されたロードロックチャンバ内の真空状態を解除する。次いで、アクチュエータ２１ａ，２１ｂ，２１ｂ・・を駆動してマグネット２２，２３，２３・・を矢印Ａの向きに移動させる。この際には、マグネット２２と内周マスク２とが相互に吸着し合うと共にマグネット２３，２３・・と外周マスク３とが相互に吸着し合うことにより、内周マスク２および外周マスク３が保持される。
【００２９】
次に、ローダ４を矢印Ｂの向きに移動させる。この際に、図８に示すように、ローダ４が矢印Ｂの向きに移動するのに伴って内周マスク２が矢印Ｂの向きに移動させられる結果、ボールプランジャ１３，１３によって係止されているディスクＤの中央部（中心孔Ｄｈの口縁部）に矢印Ｂの向きで移動させようとする力が作用する。同時に、スプリング７，７・・が、その付勢力によってブッシュ６がディスクＤの裏面Ｄｂにおける内周部（内周マスク２のマスク板１１に対向する部位）を矢印Ｂの向きに押圧することにより、ディスクＤの矢印Ｂ方向への移動（ホルダ５からの離脱）を補助する。この際に、ディスクＤにおける中心孔Ｄｈの近傍が凹部５ｂの底面から僅かに引き剥がされた瞬間にディスクＤおよびホルダ５の間に空気が流入し、その結果、ディスクＤのホルダ５に対する貼り付きが解除される。これにより、内周マスク２、外周マスク３およびディスクＤは、ローダ４によって保持された状態で矢印Ｂの向きに移動させられてロードロックチャンバの外に搬出される。これにより、ディスクＤに対するスパッタリングが完了する。
【００３０】
このように、このスパッタリング装置１およびその真空成膜方法によれば、ホルダ５からのディスクＤの離脱を補助するブッシュ６およびスプリング７，７・・を備え、ブッシュ６およびスプリング７，７・・によってディスクＤの裏面Ｄｂにおける内周部をマスク板１１に向けて押圧させつつホルダ５からディスクＤを離脱させることにより、ホルダ５に通気孔５５ｂ，５５ｂ・・を形成することなく、凹部５ｂの底面へのディスクＤの貼り付きを容易に解除することができる。したがって、ディスクＤの裏面Ｄｂをむら無く面的に接触させることができる結果、ディスクＤ全体に亘って均一に冷却することができる。このため、従来のスパッタリング装置Ｘ４０よりも大きなパワーでスパッタリングすることができる結果、スパッタリングに要する時間を大幅に短縮することができる。また、内周マスク２によるディスクＤの保持力を強化する（ボールプランジャ１３，１３に内蔵のスプリングを高弾性率タイプのものに変更する）することなく、ホルダ５からディスクＤを確実かつ容易に離脱させることができるため、着脱に際してディスクＤにおける中心孔Ｄｈの口縁部が傷付くのを回避することができる。
【００３１】
また、このスパッタリング装置１によれば、プレート８とブッシュ６との間に配設されたスプリング７，７・・を備えて本発明における離脱補助手段を構成したことにより、比較的簡易な構成でありながらディスクＤの貼り付きを確実に解除することができる。さらに、このスパッタリング装置１によれば、スプリング７，７・・によってブッシュ６を付勢することでディスクＤの裏面Ｄｂにおける内周部を押圧する構成を採用したことにより、スプリング７，７・・によってディスクＤの裏面Ｄｂを直接付勢する構成とは異なり、ディスクＤの傷付きを確実に回避することができる。
【００３２】
次に、本発明の他の実施の形態に係るスパッタリング装置１Ａについて、図面を参照して説明する。なお、スパッタリング装置１と同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００３３】
スパッタリング装置１Ａは、図９に示すように、スパッタリング装置１におけるブッシュ６に代えて磁性材料製のブッシュ３６がホルダ５の中央孔５ａに装着されると共に、スパッタリング装置１における内周マスク２および外周マスク３に代えて内周マスク３２および外周マスク３３を備えて構成されている。この場合、ブッシュ３６は、スパッタリング装置１におけるブッシュ６とは異なり、中央孔５ａ内を矢印Ａ，Ｂの向きで自由動可能にホルダ５に取り付けられている。また、内周マスク３２のマスク板４１には、本発明におけるマグネットに相当し、その内径および外径がブッシュ３６の内径および外径とほぼ同径のリング状のマグネット４２が埋設されている。この場合、本発明におけるマグネットの形状は、マグネット４２のようなリング状に限定されない。例えば、直径５ｍｍ程度の円柱状のマグネットを使用して、このマグネットをマスク板４１における保持用突部１２の周囲に複数（例えば、８つ程度）配設することで内周マスクを構成することもできる。
【００３４】
このスパッタリング装置１Ａでは、ディスクＤを保持した状態の内周マスク３２および外周マスク３３がローダ４によって矢印Ａの向きに移動させられた際に、ブッシュ３６の先端部がディスクＤの裏面Ｄｂに当接して内周マスク２およびディスクＤと共に矢印Ａの向きにスライドさせられて、図１０に示すように、ブッシュ３６の後端部がプレート８に当接させられる。この際に、ブッシュ３６が自由動可能に配設されているため、内周マスク３２に埋設されたマグネット４２に引き寄せられてディスクＤの裏面Ｄｂにおける内周部を矢印Ｂの向きで付勢する。一方、スパッタリングが完了したディスクＤを搬出する際には、図１１に示すように、内周マスク３２を保持した状態のローダ４が矢印Ｂの向きに移動させる。この際には、内周マスク３２に埋設されたマグネット４２によってブッシュ３６が矢印Ｂの向きにスライドさせられて、ブッシュ３６がディスクＤの裏面Ｄｂにおける内周部（内周マスク３２のマスク板４１に対向する部位）を矢印Ｂの向きに押圧することにより、ディスクＤの矢印Ｂ方向への移動（ホルダ５からの離脱）を補助する。この際に、ディスクＤにおける中心孔Ｄｈの近傍が凹部５ｂの底面から僅かに引き剥がされた瞬間にディスクＤおよびホルダ５の間に空気が流入し、その結果、ディスクＤのホルダ５に対する貼り付きが解除される。これにより、内周マスク３２、外周マスク３３およびディスクＤは、ローダ４によって保持された状態で矢印Ｂの向きに移動させられてロードロックチャンバの外に搬出される。これにより、ディスクＤに対するスパッタリングが完了する。
【００３５】
このように、このスパッタリング装置１Ａによれば、ブッシュ３６がマグネット４２によってマスク板４１に向けてスライドさせられてディスクＤの裏面Ｄｂにおける内周部をマスク板４１に向けて押圧することにより、上記したスパッタリング装置１と同様の効果を奏することができる。この場合、マグネット４２を内周マスク３２に取り付けたことにより、ブッシュ３６を極く近距離から引き寄せることができるため、ブッシュ３６を確実にスライドさせることができる。
【００３６】
なお、本発明は、上記した発明の実施の形態に限らず、適宜変更が可能である。例えば、本発明の実施の形態では、マグネット２２，２３，２３・・によって内周マスク２（３２）および外周マスク３（３３）を吸着して搬送する構成を例に挙げて説明したが、本発明におけるマスク保持手段の構成はこれに限定されず、エア吸着機構や把持機構によって内周マスク２（３２）および外周マスク３（３３）を保持する構成を採用することができる。また、本発明の実施の形態では、内周マスク３２に配設したマグネット４２によって磁性材料製のブッシュ３６を引き寄せる構成を採用したスパッタリング装置１Ａを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えばローダ４のマグネット２２として磁力が十分に強いものを採用することにより、このマグネット２２によってブッシュ３６を引き寄せてホルダ５からのディスクＤの離脱を補助させる構成を採用することもできる。さらに、本発明の実施の形態では、スパッタ法によってディスクＤの表面Ｄａに薄膜を成膜するスパッタリング装置１，１Ａを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、スパッタ法に代えて、真空蒸着法、イオンプレーティング法およびＣＶＤ法などの真空成膜方法によって基材上に薄膜を形成する各種の真空成膜装置に適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る真空成膜装置および真空成膜方法によれば、ホルダからの基材の離脱を補助する離脱補助手段を備え、離脱補助手段に対して基材の裏面における内周部を内周マスクの遮蔽部に向けて押圧させつつ、ホルダから基材を離脱させることにより、ホルダに通気孔を形成することなく、ホルダへの基材の貼り付きを容易に解除することができる。したがって、基材の裏面をむら無く面的に接触させることができる結果、基材全体に亘って均一に冷却することができる。このため、従来の真空成膜装置よりも大きなパワーで成膜することができる結果、真空成膜に要する時間を大幅に短縮することができる。また、内周マスクによる基材の保持力を強化する（例えば、ボールプランジャに内蔵のスプリングを高弾性率タイプのものに変更する）ことなく、ホルダから基材を確実かつ容易に離脱させることができるため、着脱に際して基材における中心孔の口縁部が傷付くのを回避することができる。
【００３８】
また、本発明に係る真空成膜装置によれば、凹部内に配設されたスプリングを備えて本発明における離脱補助手段を構成したことにより、比較的簡易な構成でありながら基材の貼り付きを確実に解除することができる。
【００３９】
さらに、本発明に係る真空成膜装置によれば、スプリングによってブッシュを付勢することで基材の裏面における内周部を押圧する構成を採用したことにより、スプリングによって基材の裏面を直接付勢する構成とは異なり、基材の傷付きを確実に回避することができる。
【００４０】
また、本発明に係る真空成膜装置によれば、ブッシュがマグネットによって遮蔽部に向けてスライドさせられて基材の裏面における内周部を遮蔽部に向けて押圧することにより、上記した真空成膜装置と同様の効果を奏することができる。
【００４１】
さらに、本発明に係る真空成膜装置によれば、マグネットを内周マスクに取り付けたことにより、ブッシュを極く近距離から引き寄せることができるため、ブッシュを確実にスライドさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るスパッタリング装置１の構成を示す断面図である。
【図２】内周マスク２の外観斜視図である。
【図３】スパッタリング装置１におけるホルダ５に配設されたブッシュ６の外観斜視図である。
【図４】ブッシュ６を裏面側から見た外観斜視図である。
【図５】スパッタリング対象のディスクＤを保持させた内周マスク２と外周マスク３とをローダ４で保持した状態の断面図である。
【図６】内周マスク２の保持用突部１２をホルダ５の中央孔５ａに挿入した状態の断面図である。
【図７】ローダ４を待避させた状態の断面図である。
【図８】ディスクＤの搬出に際してディスクＤがホルダ５から離脱した直後の状態を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態に係るスパッタリング装置１Ａの構成を示す断面図である。
【図１０】内周マスク３２の保持用突部１２をホルダ５の中央孔５ａに挿入した状態の断面図である。
【図１１】ディスクＤの搬出に際してディスクＤがホルダ５から離脱した直後の状態を示す断面図である。
【図１２】出願人が開示しているスパッタリング装置Ｘ４０の構成を示す断面図である。
【図１３】スパッタリング対象のディスクＤを保持させた内周マスク２と外周マスク３とをローダＸ２０で保持した状態の断面図である。
【図１４】内周マスク２の保持用突部１２をホルダＸ３８の中央孔５５ａに挿入した状態の断面図である。
【図１５】ローダＸ２０を待避させた状態の断面図である。
【符号の説明】
１，１Ａスパッタリング装置
２，３２内周マスク
３，３３外周マスク
４ローダ
５ホルダ
５ａ中央孔
５ｂ，５ｃ凹部
６，３６ブッシュ
６ａ嵌合孔
７スプリング
８プレート
９伝熱板
１０冷却手段
１１マスク板
１２保持用突部
１３ボールプランジャ
１４，１５マグネット
２１ａ，２１ｂアクチュエータ
２２，２３マグネット
２４，２５マグネット
４１マスク板
４２マグネット
Ｄディスク
Ｄａ表面
Ｄｂ裏面
Ｄｈ中心孔[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum film forming apparatus and a vacuum film forming method configured to form various thin films on a surface of a base material held by a holder.
[0002]
[Prior art]
As a vacuum film forming apparatus of this type, the applicant disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-88473 a sputtering apparatus 40 (hereinafter, referred to as a “sputtering apparatus X40” to be distinguished from constituent elements of the present invention described later). ing. The sputtering apparatus X40 includes a vacuum chamber apparatus (41) and a transport mechanism (20), and is configured to be capable of forming various thin films (layers) on a surface Da (see FIG. 12) of a disk (substrate) D to be sputtered. Have been.
[0003]
The vacuum chamber device includes a load lock chamber (30) for carrying the sputtering target disk D into and out of the device, and a process for forming various thin films on the surface Da of the disk D. Chamber (31-35). These chambers (30 to 35) are connected by a main chamber (36) disposed at the center thereof, and the internal space is maintained in a vacuum state during sputtering. In the main chamber, a plurality of substrate holders 38 (hereinafter, referred to as "holders X38") for holding the disks D loaded from the load lock chamber and sequentially moving the disks D into the respective process chambers are provided. In this case, the disk D is held by the holder X38 while being held by the inner peripheral mask 2 (see FIG. 12). For example, as shown in FIG. 12, the inner peripheral mask 2 is inserted through a center hole Dh of the disk D and a mask plate 11 for shielding an inner peripheral portion of the surface Da of the disk D during sputtering. And a ball plunger 13 for restricting detachment of the disk D from the inner peripheral mask 2 is disposed on the holding projection 12. .
[0004]
In the holder X38, a concave portion 5b having a flat surface and a diameter substantially equal to the diameter of the disk D is formed on the surface thereof, and a concave portion 5c for mounting the heat transfer plate 9 is formed on the back surface thereof. . Further, a central hole 55a into which the holding projection 12 of the inner peripheral mask 2 can be inserted is formed in the center of the holder X38, and a fitting hole 6a having an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the holding projection 12 is formed. A cylindrical bush 56 in which is formed and a plate 8 for closing the central hole 55a are attached. In this case, the plate 8 is provided with a magnet 24 that holds the inner circumferential mask 2 by mutually attracting the magnet 14 attached to the holding projection 12. Further, the holder X38 is provided with a plurality of magnets 25, 25,... That hold the outer peripheral mask 3 by mutually attracting the plurality of magnets 15, 15,. . Further, the holder X38 is formed with a plurality of ventilation holes 55b, 55b,... Which communicate between the bottom surfaces of the concave portions 5b, 5c.
[0005]
On the other hand, the transport mechanism executes loading of the disk D into the load lock chamber and unloading of the disk D (substrate D ′ after film formation) from the load lock chamber, and is held by the inner peripheral mask 2. Loaders 21 to 23 (hereinafter, collectively referred to as “loader X20”) for transporting the disk D are provided. In this case, as shown in FIG. 12, the loader X20 moves the magnets 22, 23, 23,... For holding the inner mask 2 and the outer mask 3 by magnetic attraction and holding the magnets 22, 23, 23,. The actuators 21a, 21b, 21b,... Are slid in the directions of A and B.
[0006]
When sputtering is performed on the disk D by the sputtering apparatus X40, first, the holding projection 12 is inserted into the center hole Dh of the disk D as shown in FIG. The outer peripheral mask 3 is held by the loader X20. Next, by moving the loader X20 in the direction of arrow A, the holding projection 12 of the inner peripheral mask 2 is inserted into the fitting hole 6a of the bush 56 in the holder X38, as shown in FIG. At this time, the inner mask 2 is held by the holder X38 by the mutual attraction of the magnets 14 and 24, and the outer mask 3 is held by the holder X38 by the magnets 15, 15,..., 25,. , Disk D is held by holder X38. At the same time, a load lock chamber is formed between the loader X20 and the holder X38. Next, by driving the actuators 21a, 21b, 21b,... To move the magnets 22, 23, 23,... In the direction of the arrow B, the holding of the inner mask 2 and the outer mask 3 by the loader X20 is released. Subsequently, by moving the holder X38 in the direction of arrow A, the disk D is drawn into the main chamber together with the holder X38, as shown in FIG.
[0007]
Next, the holder X38 is sequentially moved into each process chamber, and the sputtering is performed on the surface Da of the disk D in a vacuum state each time. At this time, the heat generated in the disk D by the sputtering is transferred to the heat transfer plate 9 via the holder X38 and absorbed by the cooling means 10. Thereby, the disk D is cooled, and thermal deformation of the disk D due to heat generated during sputtering is avoided. Next, when unloading the disk D after the sputtering, first, the holder X38 is moved in the direction of arrow B shown in FIG. 15 to bring the inner peripheral mask 2 and the outer peripheral mask 3 into contact with the loader X20. Next, the vacuum state in the load lock chamber formed between the loader X20 and the holder X38 is released. At this time, air flows into the space between the back surface Db of the disk D and the bottom surface of the concave portion 5b from the back surface side of the holder X38 through the ventilation holes 55b. As a result, the sticking of the disk D to the holder X38 is released. Next, as shown in FIG. 14, the actuators 21a, 21b, 21b,... Are driven to move the magnets 22, 23, 23,. , And the outer mask 3 are attracted to each other to hold the inner mask 2 and the outer mask 3. Next, by moving the loader X20 in the direction of arrow B, the disk D is carried out of the apparatus together with the inner peripheral mask 2 and the outer peripheral mask 3 as shown in FIG. Thus, the sputtering for the disk D is completed.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-88473 (pages 3 to 5)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the sputtering apparatus X40 disclosed by the applicant has the following problems to be improved. That is, in the sputtering apparatus X40, the plurality of ventilation holes 55b, 55b,... Are provided so that the disk D attached to the bottom surface of the concave portion 5b is easily detached from the holder X38 by maintaining the inside of the chamber in a vacuum state during sputtering. Are formed on the holder X38. Therefore, as described above, by releasing the vacuum state, the sticking of the disk D to the holder X38 can be released and the disk D can be easily detached. On the other hand, in the sputtering apparatus X40, in order to avoid thermal deformation of the disk D caused by heat generated in the disk D during sputtering, heat generated in the disk D is transmitted to the cooling means 10 via the holder X38 and the heat transfer plate 9. Heat is being transferred. However, since the heat generated in the disc D is difficult to transfer to the holder X38 at the formation portions of the ventilation holes 55b, when sputtering is performed with a large power, the portion of the disc D opposed to the ventilation holes 55b is formed. There is a risk of thermal deformation. Therefore, in the sputtering apparatus X40 disclosed by the applicant, since it is necessary to perform the sputtering with such a power that the disk D is not thermally deformed, there is a problem that it is difficult to shorten the time required for the sputtering.
[0010]
In this case, the disc D is brought into surface contact with the holder by using a holder having no vent holes 55b, 55b,..., And the spring incorporated in the ball plungers 13, 13 is changed to a high elasticity type. A configuration is also conceivable in which the holding force of the disk D by the inner peripheral mask 2 is strengthened so that the loader X20 pulls the disk D from the bottom surface of the concave portion 5b by the force of moving the inner peripheral mask 2. However, when such a configuration is employed, there is a problem that the edge of the center hole Dh is damaged by the ball plungers 13 when the disc D is attached to and detached from the inner peripheral mask 2.
[0011]
The present invention has been made in view of the above points to be improved, and a vacuum film forming apparatus and a vacuum film forming method capable of shortening the time required for vacuum film forming while avoiding damage and thermal deformation of a substrate. The main purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a vacuum film forming apparatus according to the present invention includes a base material holding unit that is inserted into a center hole formed in a base material to be vacuum formed and holds the base material, and the base material holding unit An inner peripheral mask having a shielding portion formed at the rear end and shielding an inner peripheral portion on the surface of the base material, and the back surface of the base material is configured to be capable of surface contact and the central portion of the front surface is A concave portion into which the base material holding portion can be inserted is formed, and a holder for holding the base material by holding the base material holding portion, and a mask holding means for holding the inner circumferential mask, and A transport mechanism for transporting the substrate together with a mask between the outside of the apparatus and the holder, and the substrate held by the holder when the inner peripheral mask is retained by the transport mechanism and detached from the holder On the back of And a detachment auxiliary means for assisting the separation of the substrate from the holder by pressing toward the shield portion parts.
[0013]
In this case, it is preferable that the detachment assisting means includes a spring disposed in the recess so as to press an inner peripheral portion of the back surface of the base material toward the shielding portion.
[0014]
The detachment assisting means includes a bush formed with a fitting hole in which the base material holding portion can be fitted and slidably disposed in the recess along a depth direction thereof. Is disposed between the bottom of the concave portion and the bush and urges the bush in a direction away from the bottom, and the bush is disengaged from the holder by the transfer mechanism with the inner peripheral mask. At this time, it is preferable that the inner peripheral portion on the back surface of the substrate is pressed toward the shielding portion by being slid toward the shielding portion by the spring.
[0015]
The detachment assisting means includes a bush made of a magnetic material, in which a fitting hole capable of fitting the base material holding portion is formed, and is slidably disposed in the recess along the depth direction thereof. A magnet that draws the bush toward the shielding portion, and the bush is slid toward the shielding portion by the magnet when the inner peripheral mask is detached from the holder by the transport mechanism. It is preferable that the inner peripheral portion on the back surface of the base material be pressed toward the shielding portion.
[0016]
In this case, it is preferable that the magnet is attached to the inner peripheral mask.
[0017]
Further, in the vacuum film forming method according to the present invention, the base material holding portion is inserted into a center hole formed in the base material while the inner peripheral portion on the surface of the base material to be vacuum formed is shielded by the shielding portion. In the inner peripheral mask to hold the base material, while the inner peripheral mask in that state is held by the mask holding means, loaded into the transport mechanism from the outside of the apparatus, and by holding the base material holding portion, the base material The substrate is held by the holder while the back surface is in surface contact, a thin film is formed in vacuum on the substrate in that state, and then the inner peripheral mask is held by the transport mechanism. Releasing the substrate from the holder while pressing the inner peripheral portion on the back surface of the substrate toward the shielding portion by the detachment assisting means, and then carrying the substrate out of the apparatus together with the inner peripheral mask. .
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a vacuum film forming apparatus and a vacuum film forming method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0019]
First, the configuration of the sputtering apparatus 1 will be described with reference to FIG.
[0020]
The sputtering apparatus 1 corresponds to the vacuum film forming apparatus according to the present invention, and includes a vacuum chamber apparatus and a transfer mechanism (not shown), like the sputtering apparatus X40 disclosed by the present applicant, and provides a vacuum according to the present invention. Various thin films (layers) can be formed on the surface Da (see FIG. 1) of the disk (substrate) D according to the film forming method. Further, as shown in FIG. 1, the sputtering apparatus 1 holds the disk D and shields an inner peripheral portion of the front surface Da of the disk D, and an outer peripheral mask of the outer peripheral portion of the front surface Da of the disk D. A mask 3, a loader 4 forming a part of a transfer mechanism, a plurality of holders 5, 5,... Disposed in a vacuum chamber apparatus, and a cooling means 10 for cooling the disk D via the holder 5. And
[0021]
As shown in FIG. 2, the inner peripheral mask 2 has a disk-shaped mask plate 11 (shielding portion in the present invention) for shielding the inner peripheral portion of the disk D and a center hole Dh (see FIG. 1) of the disk D. It has a columnar holding projection 12 (a base material holding portion in the present invention) that is inserted and holds the disk D. In addition, ball plungers 13, 13 for restricting detachment of the disc D from the inner peripheral mask 2 are disposed on the base end side peripheral surface of the holding projection 12, and the tip of the holding projection 12 is provided at the tip of the holding projection 12. A magnet 14 for fixing the inner peripheral mask 2 to the holder 5 is mounted together with a magnet 24 (see FIG. 1) mounted on the holder 5. As shown in FIG. 1, the outer peripheral mask 3 is formed in a ring shape as a whole so as to shield the outer peripheral portion of the disk D. The magnets 15, 15,... For fixing the peripheral mask 3 to the holder 5 are attached to the outer peripheral mask 3 in combination with the magnets 25, 25,. In this case, the inner peripheral mask 2 and the outer peripheral mask 3 are each formed of a magnetic material (for example, a magnetic metal material).
[0022]
The loader 4 is connected to the main body of the transport mechanism via an arm (not shown), and carries the inner mask 2, the outer mask 3, and the disk D into and out of the load lock chamber. . As shown in FIG. 1, the loader 4 has an actuator 21a for moving a magnet 22 for holding the inner mask 2 in the directions of arrows A and B, and magnets 23 for holding the outer mask 3. . Are moved in the directions of arrows A and B. In this case, the actuators 21a, 21b, 21b,... And the magnets 22, 23, 23,.
[0023]
The holder 5 is formed in a disk shape as a whole, and a concave portion 5b having a flat bottom surface which is substantially the same diameter as the disk D and has a flat bottom surface capable of contacting the back surface Db of the disk D is formed on the surface thereof. A concave portion 5c for mounting a heat transfer plate 9 for transferring the heat of the holder 5 to the cooling means 10 is formed on the back surface thereof. In the center of the holder 5, a central hole 5a (recess in the present invention) into which the holding projection 12 of the inner peripheral mask 2 can be inserted is formed. A cylindrical bush 6 having a fitting hole 6a having an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the holding projection 12 and a plate 8 for closing the central hole 5a are attached to the center hole 5a. A plurality of springs 7, 7... In this case, as shown in FIG. 3, the bush 6 has a tapered shape at the tip end side (the side where the holding projection 12 is inserted) of the fitting hole 6a. Further, as shown in FIG. 4, a plurality of recesses 6b, 6b,... Into which one ends of the springs 7, 7,.
[0024]
As shown in FIG. 1, the springs 7, 7,... Urge the bush 6 in the direction of arrow B so that the tip of the bush 6 projects from the bottom surface of the recess 5b. In this case, as shown in FIG. 3, a stopper is formed on the outer peripheral portion of the bush 6 so that the rear end portion is formed to have a slightly larger diameter than the front end portion. A contact portion with which a stopper of the bush 6 can contact is formed on the inner wall portion of the center hole 5a of the holder 5. Therefore, as shown in FIG. 1, the bush 6 is urged in the direction of the arrow B by the springs 7, 7,..., So that the stopper is brought into contact with the contact portion of the central hole 5a. Have been allowed. On the other hand, the plate 8 is provided with a magnet 24 for holding the inner peripheral mask 2 by mutually attracting the magnet 14 attached to the holding projection 12. In this case, the force with which the magnets 14 and 24 attract each other is specified to be larger than the sum of the urging forces of the springs 7.
[0025]
The cooling means 10 cools the heat transfer plate 9 by moving the cooling water introduced from the inlet 10a on the back side of the heat transfer plate 9 and then discharging the cooling water from the outlet 10b. Thereby, the holder 5 is cooled by the heat transfer plate 9 and the disk D is cooled.
[0026]
Next, a method for forming a thin film on the disk D by the sputtering apparatus 1 according to the vacuum film forming method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
First, as shown in FIG. 5, the loader 4 holds the inner peripheral mask 2 and the outer peripheral mask 3 in which the holding projection 12 is inserted through the center hole Dh of the disk D. Next, by moving the loader 4 in the direction of arrow A, the holding projection 12 of the inner peripheral mask 2 is inserted into the fitting hole 6a of the bush 6, as shown in FIG. At this time, the front end of the bush 6 comes into contact with the back surface Db of the disk D as the loader 4 moves, so that the springs 7, 7,... It is moved in the direction of. When the holding projection 12 is inserted to the far side of the center hole 5a, the inner mask 2 is held by the holder 5 by the force of the magnets 14 and 24 attracting each other, and the magnets 15 and 24 are held together. .. And the magnets 25, 25... Attract each other, and the outer peripheral mask 3 is also held by the holder 5. Thereby, the disk D is attached to the holder 5. At the same time, a load lock chamber is formed between the loader 4 and the holder 5. Next, the actuators 21a, 21b, 21b,... Are driven to move the magnets 22, 23, 23,. Subsequently, by moving the holder 5 in the direction of arrow A, the disk D is pulled into the main chamber together with the holder 5 as shown in FIG. In this case, the attracting force of the magnets 14 and 24 (that is, the inner circumferential mask 2) is smaller than the sum of the urging forces of the springs 7 (that is, the force that moves the bush 6 in the direction of the arrow B). Of the disc D is held by the holder 5 even when the loader 4 is retracted, with the back surface Db thereof being in surface contact with the bottom surface of the recess 5b. Is done.
[0028]
Next, the holder 5 is sequentially moved into each process chamber, and the sputtering is performed on the surface Da of the disk D while maintaining the vacuum state each time. At this time, heat generated on the disk D by sputtering is transferred to the heat transfer plate 9 via the holder 5, and the heat is absorbed by the cooling means 10. Thereby, the disk D is cooled, and thermal deformation of the disk D due to heat generated during sputtering is avoided. At this time, in the sputtering apparatus 1, since no air holes exist in the holder 5, heat generated in the disk D is efficiently transferred to the holder 5 over the entire disk D. Next, when unloading the disk D after the sputtering, the holder 5 is first moved in the direction of the arrow B shown in FIG. 7 to transfer the inner mask 2 and the outer mask 3 to the loader 4 as shown in FIG. Abut. Next, the vacuum state in the load lock chamber formed between the loader 4 and the holder 5 is released. Next, the actuators 21a, 21b, 21b... Are driven to move the magnets 22, 23, 23. At this time, the inner mask 2 and the outer mask 3 are held by the magnet 22 and the inner mask 2 adsorbing each other and the magnets 23, 23... And the outer mask 3 adsorbing each other. Is done.
[0029]
Next, the loader 4 is moved in the direction of arrow B. At this time, as shown in FIG. 8, as the loader 4 moves in the direction of arrow B, the inner peripheral mask 2 is moved in the direction of arrow B, so that the inner peripheral mask 2 is locked by the ball plungers 13, 13. A force to move the disc D in the direction of the arrow B is applied to the center of the disc D (the edge of the center hole Dh). Simultaneously, the springs 7, 7,... Press the inner peripheral portion (the portion of the inner peripheral mask 2 facing the mask plate 11) on the back surface Db of the disk D in the direction of the arrow B by the urging force. , The movement of the disk D in the direction of arrow B (separation from the holder 5). At this time, the air flows into the space between the disk D and the holder 5 at the moment when the vicinity of the center hole Dh of the disk D is slightly peeled off from the bottom surface of the concave portion 5b, and as a result, the disk D sticks to the holder 5 Is released. Thus, the inner peripheral mask 2, the outer peripheral mask 3, and the disk D are moved in the direction of arrow B while being held by the loader 4, and are carried out of the load lock chamber. Thus, the sputtering for the disk D is completed.
[0030]
Thus, according to the sputtering apparatus 1 and the vacuum film forming method thereof, the bush 6 and the springs 7, 7,... For assisting the detachment of the disk D from the holder 5 are provided, and the bush 6, the springs 7, 7,. By pressing the inner peripheral portion of the back surface Db of the disk D toward the mask plate 11 and detaching the disk D from the holder 5, the holes 5b, 55b,... Sticking of the disk D to the bottom surface can be easily released. Therefore, the back surface Db of the disk D can be brought into uniform contact with the surface, and as a result, the entire surface of the disk D can be cooled uniformly. For this reason, sputtering can be performed with a larger power than the conventional sputtering apparatus X40, and the time required for sputtering can be significantly reduced. Further, the disk D can be reliably and easily removed from the holder 5 without increasing the holding force of the disk D by the inner peripheral mask 2 (changing the springs built in the ball plungers 13 and 13 to those having a high elastic modulus). Since the disk D can be detached, it is possible to prevent the edge of the center hole Dh of the disk D from being damaged during attachment and detachment.
[0031]
Further, according to the sputtering apparatus 1, since the separation assisting means in the present invention is provided with the springs 7, 7,... Disposed between the plate 8 and the bush 6, the structure is relatively simple. In addition, the sticking of the disk D can be surely released. Further, according to the sputtering apparatus 1, a configuration is employed in which the bush 6 is urged by the springs 7, 7,... To press the inner peripheral portion on the back surface Db of the disk D, thereby providing the springs 7, 7,. Thus, unlike the configuration in which the back surface Db of the disk D is directly urged, the disk D can be reliably prevented from being damaged.
[0032]
Next, a sputtering apparatus 1A according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same components as those of the sputtering apparatus 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0033]
As shown in FIG. 9, the sputtering device 1A has a bush 36 made of a magnetic material mounted in the center hole 5a of the holder 5 instead of the bush 6 in the sputtering device 1, and the inner peripheral mask 2 and the outer periphery in the sputtering device 1. An inner peripheral mask 32 and an outer peripheral mask 33 are provided instead of the mask 3. In this case, unlike the bush 6 in the sputtering apparatus 1, the bush 36 is attached to the holder 5 so as to be freely movable in the directions of arrows A and B in the center hole 5a. A ring-shaped magnet 42 having an inner diameter and an outer diameter substantially equal to the inner diameter and the outer diameter of the bush 36 is buried in the mask plate 41 of the inner peripheral mask 32, which corresponds to the magnet in the present invention. In this case, the shape of the magnet in the present invention is not limited to a ring shape like the magnet 42. For example, a cylindrical magnet having a diameter of about 5 mm is used, and a plurality of (for example, about eight) magnets are arranged around the holding projection 12 on the mask plate 41 to form an inner peripheral mask. You can also.
[0034]
In the sputtering apparatus 1A, when the inner peripheral mask 32 and the outer peripheral mask 33 holding the disk D are moved in the direction of arrow A by the loader 4, the tip of the bush 36 contacts the back surface Db of the disk D. In contact with the inner peripheral mask 2 and the disk D, the slider is slid in the direction of arrow A, and the rear end of the bush 36 is brought into contact with the plate 8 as shown in FIG. At this time, since the bush 36 is disposed so as to be freely movable, the bush 36 is attracted by the magnet 42 embedded in the inner peripheral mask 32 to urge the inner peripheral portion of the back surface Db of the disk D in the direction of arrow B. . On the other hand, when unloading the disk D on which sputtering has been completed, the loader 4 holding the inner peripheral mask 32 is moved in the direction of arrow B as shown in FIG. At this time, the bush 36 is slid in the direction of arrow B by the magnet 42 embedded in the inner peripheral mask 32, and the bush 36 is moved to the inner peripheral portion (the mask plate 41 of the inner peripheral mask 32) on the back surface Db of the disk D. Is pressed in the direction of arrow B to assist the movement of the disk D in the direction of arrow B (separation from the holder 5). At this time, the air flows into the space between the disk D and the holder 5 at the moment when the vicinity of the center hole Dh of the disk D is slightly peeled off from the bottom surface of the concave portion 5b, and as a result, the disk D sticks to the holder 5 Is released. Thus, the inner peripheral mask 32, the outer peripheral mask 33, and the disk D are moved in the direction of arrow B while being held by the loader 4, and are carried out of the load lock chamber. Thus, the sputtering for the disk D is completed.
[0035]
As described above, according to the sputtering apparatus 1A, the bush 36 is slid toward the mask plate 41 by the magnet 42 and presses the inner peripheral portion of the back surface Db of the disk D toward the mask plate 41. The same effect as that of the sputtering apparatus 1 can be achieved. In this case, since the bush 36 can be pulled from a very short distance by attaching the magnet 42 to the inner peripheral mask 32, the bush 36 can be slid reliably.
[0036]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment of the invention, but can be appropriately modified. For example, in the embodiment of the present invention, the configuration in which the inner mask 2 (32) and the outer mask 3 (33) are attracted and conveyed by the magnets 22, 23, 23,. The configuration of the mask holding means in the present invention is not limited to this, and a configuration in which the inner peripheral mask 2 (32) and the outer peripheral mask 3 (33) are held by an air suction mechanism or a gripping mechanism can be adopted. In the embodiment of the present invention, the sputtering apparatus 1A adopting a configuration in which the bush 36 made of a magnetic material is attracted by the magnet 42 arranged on the inner peripheral mask 32 has been described as an example, but the present invention is not limited to this. The present invention is not limited to this. For example, by adopting a magnet having sufficiently strong magnetic force as the magnet 22 of the loader 4, it is possible to adopt a configuration in which the bush 36 is attracted by the magnet 22 to assist in detaching the disk D from the holder 5. . Furthermore, in the embodiment of the present invention, the sputtering apparatus 1 and 1A for forming a thin film on the surface Da of the disk D by a sputtering method has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. Instead, the present invention can be applied to various vacuum film forming apparatuses that form a thin film on a substrate by a vacuum film forming method such as a vacuum deposition method, an ion plating method, and a CVD method.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the vacuum film forming apparatus and the vacuum film forming method of the present invention, it is provided with the detachment assisting means for assisting the detachment of the base material from the holder. By detaching the base material from the holder while pressing the peripheral part toward the shielding part of the inner peripheral mask, the sticking of the base material to the holder can be easily released without forming a ventilation hole in the holder. Can be. Therefore, the back surface of the base material can be brought into uniform contact with the back surface, resulting in uniform cooling over the entire base material. For this reason, a film can be formed with a larger power than the conventional vacuum film forming apparatus, and as a result, the time required for vacuum film formation can be significantly reduced. Also, the substrate can be reliably and easily detached from the holder without increasing the holding force of the substrate by the inner peripheral mask (for example, changing the spring built in the ball plunger to a high elasticity type). Therefore, it is possible to prevent the edge portion of the center hole in the base material from being damaged during attachment and detachment.
[0038]
Further, according to the vacuum film forming apparatus of the present invention, the detachment assisting means of the present invention is provided with the spring disposed in the concave portion, so that the base material is stuck with a relatively simple configuration. Can be surely released.
[0039]
Furthermore, according to the vacuum film forming apparatus of the present invention, the structure in which the inner peripheral portion on the back surface of the base material is pressed by urging the bush by the spring allows the back surface of the base material to be directly applied by the spring. Unlike the structure in which the substrate is energized, the substrate can be reliably prevented from being damaged.
[0040]
Further, according to the vacuum film forming apparatus of the present invention, the bush is slid toward the shielding portion by the magnet and presses the inner peripheral portion on the back surface of the base material toward the shielding portion, so that the above-described vacuum deposition is performed. The same effect as the membrane device can be obtained.
[0041]
Furthermore, according to the vacuum film forming apparatus of the present invention, since the bush can be drawn from a very short distance by attaching the magnet to the inner peripheral mask, the bush can be reliably slid.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a sputtering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an external perspective view of the inner peripheral mask 2. FIG.
FIG. 3 is an external perspective view of a bush 6 provided on a holder 5 in the sputtering apparatus 1.
FIG. 4 is an external perspective view of the bush 6 as viewed from the back side.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where an inner peripheral mask 2 and an outer peripheral mask 3 holding a disk D to be sputtered are held by a loader 4;
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the holding projection 12 of the inner peripheral mask 2 is inserted into the center hole 5a of the holder 5.
FIG. 7 is a sectional view showing a state where the loader 4 is retracted.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state immediately after the disk D is detached from the holder 5 when the disk D is carried out.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a sputtering apparatus 1A according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in which the holding projection 12 of the inner peripheral mask 32 is inserted into the center hole 5a of the holder 5.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state immediately after the disk D is detached from the holder 5 when the disk D is carried out.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of a sputtering apparatus X40 disclosed by the applicant.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a state where the inner peripheral mask 2 and the outer peripheral mask 3 holding the disk D to be sputtered are held by the loader X20.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state in which the holding projection 12 of the inner peripheral mask 2 is inserted into the center hole 55a of the holder X38.
FIG. 15 is a sectional view showing a state where the loader X20 is retracted.
[Explanation of symbols]
1,1A sputtering equipment
2,32 inner circumference mask
3,33 Perimeter mask
4 Loader
5 Holder
5a Central hole
5b, 5c recess
6,36 bush
6a Fitting hole
7 Spring
8 plates
9 Heat transfer plate
10 Cooling means
11 Mask plate
12 Retaining projection
13 Ball plunger
14,15 magnet
21a, 21b Actuator
22,23 magnet
24, 25 magnet
41 Mask plate
42 magnet
D disk
Da surface
Db back side
Dh center hole

Claims

A base material holding portion that is inserted into a center hole formed in the base material to be vacuum-formed and holds the base material, and an inner peripheral portion formed on a rear end of the base material holding portion and formed on a surface of the base material. An inner peripheral mask having a shielding portion for shielding the substrate, a back surface of the base material is configured to be able to come into surface contact, and a concave portion in which the base material holding portion can be inserted is formed at the center of the front surface; A holder for holding the base material by holding a material holding portion; and a mask holding means for holding the inner peripheral mask, and transporting the base material together with the inner peripheral mask between the outside of the apparatus and the holder. When the inner peripheral mask is held by the transport mechanism and is separated from the holder, the inner peripheral portion of the back surface of the base material held by the holder is pressed toward the shielding portion. By the said Vacuum deposition apparatus and a detachment auxiliary means for assisting the separation of the substrate from the holder.

2. The vacuum film forming apparatus according to claim 1, wherein the detachment assisting unit includes a spring disposed in the recess so as to press an inner peripheral portion on a back surface of the base material toward the shielding portion. 3.

The detachment assisting means includes a bush in which a fitting hole capable of fitting the base material holding portion is formed and slidably disposed along the depth direction in the recess.
The spring is disposed between the bottom of the recess and the bush, and urges the bush in a direction away from the bottom,
The bush is slid toward the shielding portion by the spring when the inner peripheral mask is detached from the holder by the transport mechanism, so that the inner peripheral portion on the back surface of the base material is moved to the shielding portion. 3. The vacuum film forming apparatus according to claim 2, wherein the vacuum film forming apparatus is pressed toward the apparatus.

The detachment assisting means includes a bush made of a magnetic material formed with a fitting hole in which the base material holding portion can be fitted and slidably disposed in the recess along the depth direction. And a magnet that draws toward the shielding portion,
The bush is slid toward the shielding portion by the magnet when the inner peripheral mask is detached from the holder by the transport mechanism, so that the inner peripheral portion on the back surface of the base material is moved to the shielding portion. The vacuum film forming apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is pressed toward the vacuum film forming apparatus.

The vacuum film forming apparatus according to claim 4, wherein the magnet is attached to the inner peripheral mask.

While the inner peripheral portion on the surface of the substrate of the vacuum film formation target is shielded by the shielding portion, the substrate is held in the inner peripheral mask by inserting the substrate holding portion into the center hole formed in the substrate, While the inner peripheral mask in that state is held by the mask holding means, the transfer mechanism is carried in from the outside of the apparatus, and the base material is brought into surface contact with the back surface of the base material by holding the base material holding unit. The holder is held, a thin film is formed on the base material in a vacuum in that state, and then the inner peripheral mask is held by the transfer mechanism. A vacuum film forming method in which the substrate is detached from the holder while pressing a peripheral portion toward the shielding portion, and then the substrate is carried out of the apparatus together with the inner peripheral mask.