JP2008095154A - Target base, target device and sputtering apparatus - Google Patents

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JP2008095154A JP2006279308A JP2006279308A JP2008095154A JP 2008095154 A JP2008095154 A JP 2008095154A JP 2006279308 A JP2006279308 A JP 2006279308A JP 2006279308 A JP2006279308 A JP 2006279308A JP 2008095154 A JP2008095154 A JP 2008095154A
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Yoshiyuki Sunakawa
佳之 砂川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a target base which has a small size, extends a replacement cycle for a target and can easily form a stacked film on a substrate; a target device; and a sputtering apparatus. <P>SOLUTION: A target holding part 2 of the target base 1 used in the sputtering apparatus is a polyhedron, and can make both holding faces 2a and 2b hold the target, so that the target base can be miniaturized. The target base 1 has a rotating shaft and can rotate, so that the sputtering apparatus can continually perform a sputtering treatment for the substrate while switching the target facing to the substrate by rotating the target base 1. By making the holding surface 2a and 2b hold the target formed from the same kind of material, the sputtering apparatus can extend the replacement cycle for the target. By making the holding surface 2a and 2b hold targets formed from a different kind of materials, even one sputtering apparatus can easily form a two-layer stacked film on the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、主に半導体基板の薄膜形成に用いられるターゲット基台、ターゲット装置およびスパッタリング装置に関する。   The present invention relates to a target base, a target apparatus, and a sputtering apparatus mainly used for forming a thin film on a semiconductor substrate.

スパッタリング処理は、真空中に不活性ガスを導入しながら基板とターゲットとの間に直流高電圧を印加し、イオン化した不活性ガスをターゲットに衝突させて、はじき飛ばされるターゲット物質を基板に成膜させる方法である。   In the sputtering process, a DC high voltage is applied between the substrate and the target while introducing an inert gas into the vacuum, and the ionized inert gas is collided with the target to form a target material to be repelled on the substrate. Is the method.

スパッタリング処理に用いられるスパッタリング装置は、半導体デバイス、電子部品および液晶パネルなどの製造工程において、基板表面に薄膜を成膜するために用いられる。スパッタリング装置は、薄膜を形成すべき基板を保持することが可能な基板保持部と、ターゲットを保持することが可能なターゲット基台とを含んで構成される。ターゲット基台には、ターゲットを保持することが可能なターゲット保持部が設けられている。スパッタリング処理する際には、基板保持部に基板が、ターゲット保持部にターゲットが保持される。ターゲットに負電位を印加することによって、プラズマが形成され、このプラズマ中のイオンがターゲットに衝突することによって、ターゲットからスパッタ粒子が飛散して、基板の表面に付着および堆積して基板に薄膜が形成される。またプラズマ中のイオンがターゲットに衝突するときに、ターゲットの衝突面は過熱される。   A sputtering apparatus used for a sputtering process is used for forming a thin film on a substrate surface in a manufacturing process of a semiconductor device, an electronic component, a liquid crystal panel, and the like. The sputtering apparatus includes a substrate holding unit that can hold a substrate on which a thin film is to be formed, and a target base that can hold a target. The target base is provided with a target holding unit capable of holding the target. When performing the sputtering process, the substrate is held by the substrate holding portion, and the target is held by the target holding portion. By applying a negative potential to the target, a plasma is formed, and ions in the plasma collide with the target, so that sputtered particles are scattered from the target and adhere to and deposit on the surface of the substrate to form a thin film on the substrate. It is formed. When ions in the plasma collide with the target, the collision surface of the target is overheated.

図12(a)は従来のスパッタリング装置のターゲット基台101および基板104を示す平面図であり、図12(b)は図12(a)の切断面線A1−A1からみた断面図である。ターゲット基台101の一面には、薄膜のターゲット材料からなるターゲット102が保持されている。蒸着法の場合と異なり、かなり激しい衝突を経て原子がターゲット102からたたきだされるので、ターゲット102の原子が衝突する面は過熱され、ターゲット102は冷却水によって冷却する必要がある。ターゲット102に対向する位置に、基板104が設けられ、ターゲット102からたたき出されたターゲット材料が基板上に付着することによって、基板104に薄膜105が形成され、スパッタリング処理が完了する。   FIG. 12A is a plan view showing the target base 101 and the substrate 104 of the conventional sputtering apparatus, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along the cutting plane line A1-A1 of FIG. A target 102 made of a thin film target material is held on one surface of the target base 101. Unlike the case of the vapor deposition method, atoms are knocked out of the target 102 through a fairly severe collision. Therefore, the surface of the target 102 where the atoms collide is overheated, and the target 102 needs to be cooled by cooling water. A substrate 104 is provided at a position facing the target 102, and a target material knocked out of the target 102 adheres onto the substrate, whereby a thin film 105 is formed on the substrate 104 and the sputtering process is completed.

図13は、従来のスパッタリング装置110を示す平面図である。スパッタリング装置110を構成する真空チャンバ111内の略中央部には、基板104が保持された状態で回転する基板保持テーブル112が設けられている。基板保持テーブル112の周りには、保持された基板104が回転してそれぞれのターゲット102と対向することが可能な位置に、複数のターゲット基台101が、さらに基板104が収容されるカセット室113が設けられている。またカセット室113内には、カセットホルダ114が設けられている。ターゲット基台101には、予めターゲット102が保持されている。図示しないアームなどによってカセットホルダ114から取り出された基板104は、基板保持テーブル112に装着および保持され、基板104が保持された状態で基板保持テーブル112が回転する。基板104が所望のターゲット102と対向する位置で回転は停止し、基板104はスパッタリング処理される。ターゲット102として異種のものを用いることによって、基板104上に積層膜を形成することも可能である。   FIG. 13 is a plan view showing a conventional sputtering apparatus 110. A substrate holding table 112 that rotates while holding the substrate 104 is provided at a substantially central portion in the vacuum chamber 111 that constitutes the sputtering apparatus 110. Around the substrate holding table 112, a plurality of target bases 101 and cassette chambers 113 in which the substrates 104 are further accommodated at positions where the held substrates 104 can rotate and face the respective targets 102. Is provided. A cassette holder 114 is provided in the cassette chamber 113. A target 102 is held in advance on the target base 101. The substrate 104 taken out from the cassette holder 114 by an arm or the like (not shown) is mounted and held on the substrate holding table 112, and the substrate holding table 112 rotates while the substrate 104 is held. The rotation stops at the position where the substrate 104 faces the desired target 102, and the substrate 104 is subjected to the sputtering process. By using different types of targets 102, a stacked film can be formed over the substrate 104.

特許文献1は、上記のような複数のターゲット材料によって薄膜を形成するスパッタリング方法を開示する。また特許文献2は、同一チャンバ内で、第1のターゲットと第2のターゲットとを対面させ、それらの間に基板を配置して、第1のターゲットおよび第2のターゲットにレーザを照射して、基板の両面に同時に薄膜を形成するレーザ蒸着方法および装置を開示する。   Patent Document 1 discloses a sputtering method for forming a thin film using a plurality of target materials as described above. Further, in Patent Document 2, the first target and the second target are faced to each other in the same chamber, a substrate is disposed between them, and the first target and the second target are irradiated with laser. Discloses a laser deposition method and apparatus for simultaneously forming thin films on both sides of a substrate.

特開2005−206875号公報JP 2005-206875 A 特開平8−246136号公報JP-A-8-246136

従来のターゲット基台101は、1台のターゲット基台に対して1枚のターゲットしか取り付けることができないので、異なるターゲット材料によって積層膜を形成する場合には、1台のスパッタリング装置に設けるターゲット基台の台数を増やして対応している。スパッタリング装置に設けることができるターゲット基台の台数には限りがあるため、1台のスパッタリング装置で対応できない多層の積層膜を形成する場合には、スパッタリング装置の台数を増やして対応している。   Since the conventional target base 101 can attach only one target to one target base, when forming a laminated film with different target materials, the target base provided in one sputtering apparatus is used. Increasing the number of units to cope. Since the number of target bases that can be provided in the sputtering apparatus is limited, when forming a multilayer film that cannot be handled by one sputtering apparatus, the number of sputtering apparatuses is increased.

また複数のターゲット基台各々に冷却水を供給する必要があるため大量の冷却水を装置稼動のために使用することになり、工場側の供給能力を圧迫している。   In addition, since it is necessary to supply cooling water to each of the plurality of target bases, a large amount of cooling water is used to operate the apparatus, and the supply capacity on the factory side is under pressure.

さらに複数のターゲット基台を設けることができない場合は、ターゲットの材料がなくなる度にターゲットを交換しなければならず、その度に真空状態を解除し、再び真空引きしなければならないという手間がかかる。   Furthermore, when it is not possible to provide a plurality of target bases, it is necessary to change the target each time the target material runs out, and it is necessary to release the vacuum state and evacuate again each time. .

本発明の目的は、上記の課題を解決して、小型で、ターゲット交換周期が長く、かつ容易に基板上に積層膜を形成することができるターゲット基台、ターゲット装置およびスパッタリング装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a target base, a target device, and a sputtering device that solve the above-mentioned problems, are small in size, have a long target replacement period, and can easily form a laminated film on a substrate. It is in.

本発明は、基板に薄膜を形成するスパッタリング装置に用いられる、ターゲットを保持するためのターゲット基台において、
前記ターゲットを保持可能に構成されているターゲット保持部と、
前記ターゲット保持部を回転させるための回転軸とを含んで構成され、
前記ターゲット保持部は、
形状が多面体であり、
前記多面体の1面に対して1つのターゲットを保持可能に構成され、
回転可能に構成されていることを特徴とするターゲット基台である。
The present invention is a target base for holding a target used in a sputtering apparatus for forming a thin film on a substrate.
A target holding unit configured to hold the target;
A rotation shaft for rotating the target holding unit,
The target holding unit is
The shape is a polyhedron,
Configured to hold one target for one surface of the polyhedron,
A target base configured to be rotatable.

また本発明によれば、前記ターゲット保持部は、
形状が直角柱であり、
前記直角柱の側面に前記ターゲットを保持可能に構成されていることを特徴とする。
According to the invention, the target holding portion is
The shape is a right prism,
The target is held on a side surface of the right prism.

また本発明によれば、ターゲットを冷却するための冷却手段を有し、
前記冷却手段で用いられる冷却水を、複数の前記ターゲットで共用可能に構成されていることを特徴とする。
Moreover, according to the present invention, it has a cooling means for cooling the target,
The cooling water used in the cooling means is configured to be shared by a plurality of the targets.

また本発明によれば、前記冷却水を給排水するための管の一部が、前記回転軸であることを特徴とする。   According to the invention, a part of the pipe for supplying and discharging the cooling water is the rotating shaft.

また本発明によれば、前記ターゲット基台にターゲットが保持されているターゲット装置において、
前記ターゲットの材料は同種であることを特徴とするターゲット装置である。
According to the invention, in the target device in which the target is held on the target base,
The target device is characterized in that the materials of the target are the same.

また本発明によれば、前記ターゲット基台にターゲットが保持されているターゲット装置において、
前記ターゲットの材料は異種のものを含むことを特徴とするターゲット装置である。
According to the invention, in the target device in which the target is held on the target base,
The target device includes a target material including different materials.

また本発明によれば、前記ターゲット基台と、
薄膜が形成される基板を保持可能な基板保持部とを含んで構成されることを特徴とするスパッタリング装置である。
According to the present invention, the target base,
A sputtering apparatus comprising a substrate holding portion capable of holding a substrate on which a thin film is formed.

また本発明によれば、前記ターゲット装置と、
薄膜が形成される基板を保持可能な基板保持部とを含んで構成されることを特徴とするスパッタリング装置である。
According to the present invention, the target device;
A sputtering apparatus comprising a substrate holding portion capable of holding a substrate on which a thin film is formed.

また本発明によれば、ターゲット保持部を含んで構成されるスパッタリング装置において、
前記ターゲット保持部は、
形状が多面体であり、
前記多面体の1面に対して1つのターゲットを保持可能に構成され、
前記多面体の少なくとも2面以上に前記ターゲットが保持され、
前記ターゲットに対向する位置に、薄膜が形成される基板を保持可能に構成されていることを特徴とするスパッタリング装置である。
Moreover, according to the present invention, in the sputtering apparatus configured to include the target holding unit,
The target holding unit is
The shape is a polyhedron,
Configured to hold one target for one surface of the polyhedron,
The target is held on at least two surfaces of the polyhedron,
The sputtering apparatus is configured to be capable of holding a substrate on which a thin film is formed at a position facing the target.

本発明によれば、基板に薄膜を形成するスパッタリング装置に用いられる、ターゲットを保持するためのターゲット基台において、ターゲット基台は、ターゲットを保持するためのターゲット保持部と、ターゲット保持部を回転させるための回転軸とからなる。ターゲット保持部は形状が多面体であり、ターゲット保持部の多面体の各面にそれぞれターゲットを保持させることが可能になっており、さらにターゲット保持部は、回転軸を中心に回転することが可能である。これによって複数のターゲットを1台のターゲット基台で保持して、さらにターゲット保持部を回転させることによってターゲットの種類を切替えることが可能になるので、複数のターゲットでスパッタリング処理して基板上に積層膜を形成する際、ターゲット基台を複数設ける必要はなく、ターゲット基台が設けられているスパッタリング装置を小型化することが可能になる。またターゲットの切替えを、ターゲット保持部を回転させることよって実行することができるので、ターゲットを切替るたびに、スパッタリング装置の真空を解除する手間を省くことができ、スパッタリング処理の効率が向上する。   According to the present invention, in a target base for holding a target used in a sputtering apparatus for forming a thin film on a substrate, the target base rotates a target holding part for holding the target and a target holding part. And a rotating shaft for causing The target holding part has a polyhedron shape, and can hold the target on each surface of the polyhedron of the target holding part, and the target holding part can rotate around the rotation axis. . As a result, it is possible to hold a plurality of targets on one target base and further switch the target type by rotating the target holding portion, so that sputtering processing is performed on a plurality of targets and stacked on the substrate. When the film is formed, it is not necessary to provide a plurality of target bases, and it becomes possible to reduce the size of the sputtering apparatus provided with the target bases. In addition, since the target can be switched by rotating the target holding unit, it is possible to save time and effort for releasing the vacuum of the sputtering apparatus each time the target is switched, and the efficiency of the sputtering process is improved.

また本発明によれば、ターゲット保持部は形状が直角柱であり、直角柱の側面に、ターゲットを保持することが可能になっている。これによって回転中心の設定が容易になり、またターゲット保持部の側面に平行な回転軸を選択することによって、基板と対向する位置への位置合わせが容易になる。   Further, according to the present invention, the target holding portion is a right prism, and the target can be held on the side surface of the right prism. This makes it easy to set the rotation center, and by selecting a rotation axis parallel to the side surface of the target holding portion, alignment to a position facing the substrate is facilitated.

また本発明によれば、ターゲット基台は冷却手段を有し、冷却手段は冷却水を用いてターゲットを冷却する。冷却手段は冷却水を貯蔵する貯蔵部からなり、貯蔵部に冷却水を給水して使用される。冷却手段は、ターゲット基台が保持する複数のターゲット間で共用される。これによって複数のターゲットごとに冷却水を備える必要がなくなり、ターゲット基台の省スペース化が可能になる。   Moreover, according to this invention, a target base has a cooling means, and a cooling means cools a target using cooling water. The cooling means includes a storage unit that stores cooling water, and is used by supplying cooling water to the storage unit. The cooling means is shared among a plurality of targets held by the target base. Accordingly, it is not necessary to provide cooling water for each of the plurality of targets, and the space for the target base can be saved.

また本発明によれば、冷却手段に冷却水を給水および排水するための管の一部を、回転軸の位置に配置して、回転軸とすることによって、回転軸を別途設ける必要がなくなり、ターゲット基台の構造を簡素化することが可能になる。   Further, according to the present invention, a part of the pipe for supplying and draining the cooling water to the cooling means is disposed at the position of the rotating shaft, so that it is not necessary to separately provide the rotating shaft, It becomes possible to simplify the structure of the target base.

また本発明によれば、ターゲット装置は、ターゲット基台に同種の材料からなるターゲットが複数保持されてなる。ターゲット装置が設けられるスパッタリング装置を用いてスパッタリング処理する際、1つのターゲットのターゲット材料がなくなっても、ターゲット保持部を回転させてターゲットを切替えることによって、ターゲットの交換周期を長くすることが可能になる。   Further, according to the present invention, the target device has a plurality of targets made of the same material held on the target base. When performing sputtering using a sputtering apparatus provided with a target device, even if the target material of one target is exhausted, it is possible to lengthen the target replacement cycle by switching the target by rotating the target holder. Become.

また本発明によれば、ターゲット装置は、ターゲット基台に異種の材料からなるターゲットを複数保持されてなる。ターゲット装置が設けられるスパッタリング装置を用いてスパッタリング処理する際、ターゲット保持部を回転させてターゲットを切替えることによって、基板に対向するターゲットの種類を変え、1台のターゲット基台で異種の材料からなる積層膜を基板上に形成することが可能になる。   According to the present invention, the target device has a plurality of targets made of different materials held on the target base. When performing sputtering using a sputtering apparatus provided with a target device, the target holding unit is rotated to change the target, thereby changing the type of the target facing the substrate, and a single target base made of different materials. A laminated film can be formed on the substrate.

また本発明によれば、スパッタリング装置は、上記の効果を備えるいずれかのターゲット基台と、薄膜が形成される基板を保持可能な基板保持部とを含んで構成される。1台のターゲット基台は複数のターゲットを保持しているので、ターゲットの数だけターゲット基台が設けられるスパッタリング装置に比べて小型である。またターゲット保持部は回転するので、スパッタリング処理する際、基板に対向する位置に設けられてスパッタリング処理されるターゲットの切替えが容易である。   According to the invention, the sputtering apparatus includes any one of the target bases having the above effects and a substrate holding unit capable of holding the substrate on which the thin film is formed. Since one target base holds a plurality of targets, it is smaller than a sputtering apparatus in which target bases are provided by the number of targets. Further, since the target holding portion rotates, it is easy to switch the target that is provided at a position facing the substrate and is subjected to the sputtering process when performing the sputtering process.

また本発明によれば、スパッタリング装置は、上記の効果を備えるいずれかのターゲット装置と、薄膜が形成される基板を保持可能な基板保持部とを含んで構成される。ターゲットの交換回数が少なくなるので、スパッタリング装置の高寿命化が達成される。また1台のターゲット装置は複数のターゲットを保持するので、スパッタリング装置の小型化が達成される。   According to the invention, the sputtering apparatus includes any one of the target apparatuses having the above-described effects and a substrate holding unit capable of holding the substrate on which the thin film is formed. Since the number of target replacements is reduced, the lifetime of the sputtering apparatus is increased. Further, since one target device holds a plurality of targets, the sputtering apparatus can be reduced in size.

また本発明によれば、スパッタリング装置のターゲット保持部の少なくとも2面以上がターゲットを保持しており、それぞれのターゲットに対向する位置に基板を保持可能に構成されているので、スパッタリング装置の占有面積を低減することが可能になる。   Further, according to the present invention, at least two or more surfaces of the target holding portion of the sputtering apparatus hold the target, and the substrate can be held at a position facing each target. Can be reduced.

本発明に係るスパッタリング装置を用いて行われるスパッタリング処理とは、真空中にたとえばArガスなどの不活性ガスを導入しながら基板とターゲットとの間に直流高電圧を印加し、イオン化したArをターゲットに衝突させて、はじき飛ばされたターゲット物質を基板に成膜させる方法である。たとえば成膜させる物質としては、CrまたはTiなどがある。   The sputtering process performed using the sputtering apparatus according to the present invention is a method in which an ionized Ar is applied by applying a DC high voltage between a substrate and a target while introducing an inert gas such as Ar gas in a vacuum. This is a method of depositing a target material that has been repelled and collided with the substrate onto a substrate. For example, the material to be deposited includes Cr or Ti.

また、Arガスと共に微量のOまたはNガスを導入して、反応性スパッタリング処理によって、たとえばTiN等を成膜することができる。 Further, a small amount of O 2 or N 2 gas is introduced together with Ar gas, and for example, TiN or the like can be formed by reactive sputtering.

スパッタリング処理は乾式メッキ法に分類され、コーティングする対象物を液体や高温気体にさらす事なくメッキ処理することができる。それによって様々な基板材料、たとえば樹脂、ガラス、セラミックなどの板物または成型品に、たとえばシールド処理またはマスキング処理する際に使用されている。   Sputtering processing is classified as dry plating, and plating can be performed without exposing the object to be coated to a liquid or high-temperature gas. As a result, it is used in various substrate materials, for example, a plate or a molded article such as resin, glass, ceramic, etc., for example, when shielding or masking.

図1(a)は、本発明に係るスパッタリング装置のターゲットを保持可能に構成されているターゲット基台1を示す平面図である。ターゲット基台1には、ターゲットを保持することが可能なターゲット保持部2と、中心には回転軸4とが設けられている。ターゲット保持部2の保持面2aは円形になっているが、保持するターゲットの形状に対応して様々な形状をとることが可能である。   Fig.1 (a) is a top view which shows the target base 1 comprised so that the target of the sputtering device which concerns on this invention can be hold | maintained. The target base 1 is provided with a target holding portion 2 capable of holding a target and a rotating shaft 4 at the center. The holding surface 2a of the target holding unit 2 is circular, but can take various shapes corresponding to the shape of the target to be held.

図1(b)は、図1(a)の切断面線A2−A2からみた断面図である。ターゲット保持部2の形状は直角柱のひとつである直方体であり、ターゲット保持部2の保持面2aおよび2bが、直方体の対向する2面に設けられている。このようにターゲット基台1は、1台で2枚のターゲットを保持することが可能で、さらに回転軸4を中心に回転可能に構成されている。たとえば保持面2aおよび2bにターゲットを保持させ、保持面2aに保持されているターゲットと対向する位置に基板を配置してスパッタリング処理し、その後ターゲット保持部2を180°回転させて、保持面2bに保持されているターゲットを基板に対向させて、スパッタリング処理する。保持面2aおよび2bに同種の材料からなるターゲットを保持させる場合、どちらか一方の面のターゲット材料がなくなっても、ターゲット保持部2を180°回転させることによってスパッタリング処理を続行することが可能になるので、ターゲット交換周期が長くなる。また保持面2aおよび2bに異種の材料からなるターゲットを保持させる場合、どちらか一方の面のターゲットによってスパッタリング処理した後、ターゲット保持部2を180°回転させてもう一方の面のターゲットによってスパッタリング処理することによって、1台のスパッタリング装置で2層からなる積層膜を基板上に容易に形成することが可能になる。   FIG.1 (b) is sectional drawing seen from cut surface line A2-A2 of Fig.1 (a). The shape of the target holding portion 2 is a rectangular parallelepiped that is one of right-angled columns, and the holding surfaces 2a and 2b of the target holding portion 2 are provided on two opposing surfaces of the rectangular parallelepiped. As described above, the target base 1 can hold two targets by one unit, and is configured to be rotatable around the rotation shaft 4. For example, the target is held on the holding surfaces 2a and 2b, the substrate is placed at a position facing the target held on the holding surface 2a and sputtering is performed, and then the target holding unit 2 is rotated by 180 ° to hold the target 2b. Sputtering is performed with the target held on the substrate facing the substrate. When holding the target made of the same kind of material on the holding surfaces 2a and 2b, the sputtering process can be continued by rotating the target holding unit 2 180 ° even if the target material on either one of the surfaces is lost. As a result, the target exchange cycle becomes longer. Further, when holding targets made of different materials on the holding surfaces 2a and 2b, after performing sputtering treatment with the target on one surface, the target holding portion 2 is rotated 180 ° and sputtering treatment is performed with the target on the other surface. By doing so, it becomes possible to easily form a laminated film consisting of two layers on a substrate with one sputtering apparatus.

回転軸4は、直方体の形状をしているターゲット保持部2の中心を通り、保持面2aおよび2bを有する平面に対して平行であるので、スパッタリング処理する際に、処理する基板と任意のターゲットとを向かい合わせ、次に回転させて別のターゲットと向かい合わせる場合、位置合わせが容易である。   Since the rotating shaft 4 passes through the center of the target holding unit 2 having a rectangular parallelepiped shape and is parallel to the plane having the holding surfaces 2a and 2b, the substrate to be processed and an arbitrary target are used during the sputtering process. , And then rotated to face another target, alignment is easy.

またターゲット保持部2の内部には、ターゲットを冷却するための冷却水を貯蔵する冷却水貯蔵部3が設けられている。スパッタリング処理において、イオンがターゲットに衝突する際に、ターゲットの衝突面は過熱されるので、ターゲットを冷却しなければならないからである。冷却水貯蔵部3を、2つの保持面2aおよび2bで共用するので、スパッタリング装置の小型化が達成される。またターゲット基台1は2枚のターゲットを保持することができるのに対して、従来のターゲット基台101は1つのターゲットしか保持することができないので、ターゲット1つが占める冷却水貯蔵部3の容積は、従来に比べて半分ですむことになる。   A cooling water storage unit 3 that stores cooling water for cooling the target is provided inside the target holding unit 2. This is because in the sputtering process, when the ions collide with the target, the collision surface of the target is overheated, and the target must be cooled. Since the cooling water storage unit 3 is shared by the two holding surfaces 2a and 2b, the sputtering apparatus can be downsized. Moreover, since the target base 1 can hold two targets, the conventional target base 101 can hold only one target, and thus the volume of the cooling water storage unit 3 occupied by one target. Is half as much as before.

図2は、本発明に係るスパッタリング装置のターゲットを保持するターゲット基台5を示す斜視図である。ターゲット保持部6の形状は直角柱のひとつである立方体であり、側面4面にそれぞれターゲットを保持することが可能な保持面6a〜6dが設けられている。このようにターゲット基台5は、1台で4つのターゲットを保持することが可能であり、さらにターゲット基台5は、回転軸4を中心に回転可能に構成されている。たとえば保持面6a〜6dにターゲットを保持させ、ターゲットと対向する位置に基板を配置してスパッタリング処理する際、ターゲット保持部6を90°、180°または270°回転させることによって、基板に対向するターゲットを変えることができる。保持面6a〜6dに同種の材料からなるターゲットを保持させる場合、いずれか一面のターゲット材料がなくなっても、ターゲット保持部6を回転させることによってスパッタリング処理を続行することが可能になるので、ターゲット交換周期が長くなる。また保持面6a〜6dに異種の材料からなるターゲットを保持させる場合、いずれか一面のターゲットによってスパッタリング処理した後、ターゲット保持部6を回転させていずれか別の面のターゲットによってスパッタリング処理することによって、1台のスパッタリング装置で最大4層からなる積層膜を基板上に容易に形成することが可能になる。保持面6a〜6dに保持させるターゲットは、すべて同種または異種である必要はなく、様々な組み合わせが可能である。たとえばターゲット6aおよび6bのみを同種にしてもよい。   FIG. 2 is a perspective view showing the target base 5 for holding the target of the sputtering apparatus according to the present invention. The shape of the target holding portion 6 is a cube which is one of right-angled columns, and holding surfaces 6a to 6d capable of holding the target are provided on the four side surfaces. Thus, one target base 5 can hold four targets, and the target base 5 is configured to be rotatable about the rotation shaft 4. For example, when holding the target on the holding surfaces 6a to 6d and arranging the substrate at a position facing the target and performing the sputtering treatment, the target holding portion 6 is rotated 90 °, 180 ° or 270 ° to face the substrate. You can change the target. When holding the target made of the same kind of material on the holding surfaces 6a to 6d, the sputtering process can be continued by rotating the target holding portion 6 even if any one of the target materials is lost. The exchange cycle becomes longer. In addition, when holding targets made of different materials on the holding surfaces 6a to 6d, after sputtering with any one of the targets, the target holding unit 6 is rotated to perform sputtering with any other target. A laminated film consisting of a maximum of four layers can be easily formed on a substrate with one sputtering apparatus. The targets held on the holding surfaces 6a to 6d do not have to be the same type or different types, and various combinations are possible. For example, only the targets 6a and 6b may be the same type.

回転軸4は、立方体の形状をしているターゲット保持部6の中心を通り、保持面6a〜6dを有する平面に対して平行であるので、スパッタリング処理する際に、処理する基板と任意のターゲットとを対向させて、次に回転させて別のターゲットと対向させる場合、位置合わせが容易である。   Since the rotating shaft 4 passes through the center of the target holding part 6 having a cubic shape and is parallel to the plane having the holding surfaces 6a to 6d, the substrate to be processed and an arbitrary target are used during the sputtering process. Are aligned, and then rotated to face another target.

またターゲット保持部6の内部には、ターゲットを冷却するための冷却水を貯蔵する冷却水貯蔵部3が設けられている。スパッタリング処理において、イオンがターゲットに衝突する際に、ターゲットの衝突面は過熱されるので、ターゲットを冷却しなければならないからである。冷却水貯蔵部3を、4つの保持面6a〜6dで共用するので、スパッタリング装置の小型化が達成される。またターゲット基台5は4つのターゲットを保持することができるのに対して、従来のターゲット基台101は1つのターゲットしか保持することができないので、ターゲット1つが占める冷却水貯蔵部3の容積は、従来に比べて4分の1ですむことになる。   In addition, a cooling water storage unit 3 that stores cooling water for cooling the target is provided inside the target holding unit 6. This is because in the sputtering process, when the ions collide with the target, the collision surface of the target is overheated, and the target must be cooled. Since the cooling water storage unit 3 is shared by the four holding surfaces 6a to 6d, the sputtering apparatus can be downsized. The target base 5 can hold four targets, whereas the conventional target base 101 can hold only one target, so the volume of the cooling water storage unit 3 occupied by one target is That ’s less than a quarter of the conventional one.

ターゲット保持部の形状として、直方体および立方体のものをあげたが、ターゲット保持部の形状はこれらのものに限定されるものではない。多面体であれば、2枚以上のターゲットを保持することができるからである。特に直角柱であれば、側面と平行な回転軸を設けることによって、基板との位置合わせが容易になる。   As the shape of the target holding part, a rectangular parallelepiped and a cube are given, but the shape of the target holding part is not limited to these. This is because a polyhedron can hold two or more targets. In particular, in the case of a right prism, alignment with the substrate is facilitated by providing a rotation axis parallel to the side surface.

図3は、冷却水を給排水する管7を示す図である。管7は、給水管7aと排水管7bとが一体化されてなる。本発明では、管7を回転軸4として使用する。管7のうち、回転軸4として使用する部分は硬質の管からなり、回転軸4として使用する部分を除く管末端部は、ホース状の軟質の管からなるので、回転に対する尤度を有している。また管7が一回転以上すると管7が末端部でねじれてしまうので、図示しない回転センサによって管7が一回転以上しないよう制御される。管7が回転軸4として用いられることによって、回転軸4と管7とを別体で設ける必要がなくなり装置構造を簡素化することができる。図示しない回転センサを含む回転機構については、後述する。   FIG. 3 is a view showing a pipe 7 for supplying and discharging cooling water. The pipe 7 is formed by integrating a water supply pipe 7a and a drain pipe 7b. In the present invention, the tube 7 is used as the rotating shaft 4. Of the tube 7, the portion used as the rotating shaft 4 is made of a hard tube, and the end portion of the tube excluding the portion used as the rotating shaft 4 is made of a hose-like soft tube. ing. Further, if the tube 7 is rotated more than once, the tube 7 is twisted at the end portion, so that the tube 7 is controlled not to rotate more than once by a rotation sensor (not shown). By using the tube 7 as the rotating shaft 4, it is not necessary to separately provide the rotating shaft 4 and the tube 7, and the device structure can be simplified. A rotation mechanism including a rotation sensor (not shown) will be described later.

図4は、本発明に係るターゲット基台11a〜11cが設けられるスパッタリング装置10を示す平面図である。スパッタリング装置10は、カセット室20、3つのスパッタ室21および搬送室22からなる。搬送室22を中心として、その周りにカセット室20および3つのスパッタ室21が配置されている。カセット室20には、基板17を保管するカセットホルダ15が設けられており、カセットホルダ15には、処理前または処理後の基板17を収納することが可能である。3つのスパッタ室21には、ターゲット基台11a〜11cが設けられており、ターゲット基台11a〜11cは、図1に示すターゲット基台1と同じ構成のものである。搬送室21には、基板17を保持することが可能で、さらに回転可能な円形の基板保持テーブル16が設けられている。基板保持テーブル16は、円柱状であり、円柱の側面に処理される基板17を保持することができる。   FIG. 4 is a plan view showing the sputtering apparatus 10 provided with the target bases 11a to 11c according to the present invention. The sputtering apparatus 10 includes a cassette chamber 20, three sputtering chambers 21 and a transfer chamber 22. A cassette chamber 20 and three sputtering chambers 21 are arranged around the transfer chamber 22. The cassette chamber 20 is provided with a cassette holder 15 for storing the substrate 17. The cassette holder 15 can store the substrate 17 before or after processing. The three sputter chambers 21 are provided with target bases 11a to 11c, and the target bases 11a to 11c have the same configuration as the target base 1 shown in FIG. The transfer chamber 21 is provided with a circular substrate holding table 16 that can hold the substrate 17 and is rotatable. The substrate holding table 16 has a cylindrical shape and can hold the substrate 17 to be processed on the side surface of the column.

スパッタリング装置10を用いてスパッタリング処理する工程を説明する。カセット室20内のカセットホルダ15に、これからスパッタリング処理される基板17が収納され、またスパッタ室21内のターゲット基台11a〜11cの保持面12a〜12fには、予めターゲット18a〜18fが保持される。カセットホルダ15から、基板17は図示しない搬送ロボットなどによって、搬送室22内に送られ、搬送室22内の基板保持テーブル16保持される。   The process of performing a sputtering process using the sputtering apparatus 10 is demonstrated. The substrate 17 to be sputtered is stored in the cassette holder 15 in the cassette chamber 20, and the targets 18 a to 18 f are previously held on the holding surfaces 12 a to 12 f of the target bases 11 a to 11 c in the sputtering chamber 21. The The substrate 17 is sent from the cassette holder 15 into the transfer chamber 22 by a transfer robot (not shown) and held by the substrate holding table 16 in the transfer chamber 22.

たとえばターゲット18a、18cおよび18eの順番にスパッタリング処理される場合には、基板保持テーブル16が回転して、まずターゲット基台11aに保持されているターゲット18aと、基板17とが対向する位置で回転は停止し、基板17はターゲット18aによってスパッタリング処理される。次にさらに回転して、基板17はターゲット基台11bおよびターゲット基台11cが保持するターゲット18cおよびターゲット18eによっても、それぞれ対向する位置で回転は停止し、順にスパッタリング処理される。その結果ターゲット18a、18cおよび18eの材料からなる積層膜が基板17上に形成される。基板17は、カセットホルダ15から次々に基板保持テーブル16に送られ、スパッタリング処理される。なおスパッタ処理中は、カセット室20、スパッタ室21および搬送室22内はすべて真空状態に保たれる。   For example, when the sputtering process is performed in the order of the targets 18a, 18c, and 18e, the substrate holding table 16 is rotated, and the target 18a held on the target base 11a and the substrate 17 are first rotated at a position facing each other. Stops and the substrate 17 is sputtered by the target 18a. Next, the substrate 17 further rotates, and the substrate 17 is also rotated by the target base 11b and the target 18c and the target 18e held by the target base 11c at the positions facing each other and sequentially subjected to the sputtering process. As a result, a laminated film made of the materials of the targets 18 a, 18 c and 18 e is formed on the substrate 17. The substrates 17 are successively sent from the cassette holder 15 to the substrate holding table 16 and subjected to a sputtering process. During the sputtering process, the cassette chamber 20, the sputtering chamber 21 and the transfer chamber 22 are all kept in a vacuum state.

たとえばターゲット18a、18b、18c、18d、18eおよび18fの順番にスパッタリング処理される場合には、基板保持テーブル16が回転して、まずターゲット基台11aに保持されているターゲット18aと、基板17とが対向する位置で回転は停止し、基板17はターゲット18aによってスパッタリング処理される。次にターゲット基台11aが180°回転して、ターゲット18bと基板17とが対向する位置で、基板17はターゲット18bによってスパッタリング処理される。その後基板保持テーブル16が回転して、基板17はターゲット基台11bおよびターゲット基台11cが保持するターゲット18c〜18fによっても、順にスパッタリング処理される。その結果ターゲット18a、18b、18c、18d、18eおよび18fの材料からなる積層膜が基板17上に形成される。   For example, when sputtering processing is performed in the order of the targets 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, and 18f, the substrate holding table 16 is rotated, and the target 18a that is first held on the target base 11a, , The rotation stops at the position facing each other, and the substrate 17 is sputtered by the target 18a. Next, the substrate 17 is sputtered by the target 18b at a position where the target base 11a rotates 180 ° and the target 18b and the substrate 17 face each other. Thereafter, the substrate holding table 16 is rotated, and the substrate 17 is sequentially sputtered also by the target base 11b and the targets 18c to 18f held by the target base 11c. As a result, a laminated film made of the materials of the targets 18a, 18b, 18c, 18d, 18e and 18f is formed on the substrate 17.

図5は、図4の切断面線A3−A3からみた断面図である。2つのスパッタ室21の間に搬送室22が、つまりターゲット基台11aとターゲット基台11cとの間に基板保持テーブル16が設けられている。ターゲット18aとターゲット18bとのターゲット材料が同種である場合、ターゲット18aのターゲット材料がなくなると、ターゲット基台11aは、回転軸14aまわりに180°回転して、ターゲット18bが搬送室22と対向する位置に配置される。   FIG. 5 is a cross-sectional view taken along section line A3-A3 in FIG. A transfer chamber 22 is provided between the two sputtering chambers 21, that is, a substrate holding table 16 is provided between the target base 11a and the target base 11c. When the target material of the target 18a and the target 18b is the same type, when the target material of the target 18a runs out, the target base 11a rotates 180 ° around the rotation axis 14a, and the target 18b faces the transfer chamber 22. Placed in position.

ターゲット18a〜18fは、同種のものであっても異種のものであっても構わない。すべて同種にすれば、たとえばターゲット18aの材料が減り交換しなければならなくなっても、ターゲット18bが保持されている面に180°回転させて切替えることによって、真空状態を保ったまま、新しいターゲット18bに切替えることができる。通常のターゲット交換では1つのターゲットの材料が減り交換しなければならなくなると、真空状態を解除して新しいターゲットを取り付けた後、再度高真空状態にする必要がある。このためには約1日かけて真空引きしなければならない。この作業の回数を減らし、スパッタリング装置の作業効率を向上させることが可能になる。すべて異種にすれば、スパッタリング装置10によって、最多で6種類のターゲットの材料からなる積層膜を基板上に形成することが可能である。   The targets 18a to 18f may be the same type or different types. If all of them are of the same type, for example, even if the material of the target 18a has to be reduced and replaced, the new target 18b can be maintained while maintaining the vacuum state by switching to the surface on which the target 18b is held by rotating 180 °. Can be switched to. In normal target exchange, if the material of one target is reduced and it has to be exchanged, it is necessary to release the vacuum state, attach a new target, and then make a high vacuum state again. For this purpose, it is necessary to draw a vacuum for about one day. It is possible to reduce the number of operations and improve the working efficiency of the sputtering apparatus. If they are all different types, it is possible to form a laminated film composed of a maximum of six types of target materials on the substrate by the sputtering apparatus 10.

スパッタ室21および搬送室22には、回転軸4が貫通している。スパッタ処理中、カセット室20、スパッタ室21および搬送室22内をすべて真空状態に保つために、貫通孔と回転軸4との間の隙間を真空シール34でふさいでいる。   The rotating shaft 4 passes through the sputtering chamber 21 and the transfer chamber 22. During the sputtering process, a vacuum seal 34 seals the gap between the through hole and the rotary shaft 4 in order to keep the cassette chamber 20, the sputtering chamber 21 and the transfer chamber 22 in a vacuum state.

基板に均一な薄膜を形成するためには、ターゲットと基板とが平行に対向することが望ましい。もし平行にずれが生じると、薄膜の厚みが均一にならない。そこでターゲットと基板とを精確に平行に配置するために、以下のようにターゲット基台および基板保持テーブルの回転を制御している。   In order to form a uniform thin film on the substrate, it is desirable that the target and the substrate face each other in parallel. If a shift occurs in parallel, the thickness of the thin film will not be uniform. Therefore, in order to accurately arrange the target and the substrate in parallel, the rotation of the target base and the substrate holding table is controlled as follows.

図5に示すように、スパッタ室21および搬送室22の外部の回転軸4の軸周りには、歯車30が固定されている。回転モータ31を用いて歯車30を回転させることによって、回転軸4に平行な軸線まわりにターゲット11aを回転させる。さらに回転軸4の軸周りには、回転板32が固定され、回転板32を検出する受発光センサ33が別体で設けられている。   As shown in FIG. 5, a gear 30 is fixed around the axis of the rotating shaft 4 outside the sputtering chamber 21 and the transfer chamber 22. By rotating the gear 30 using the rotation motor 31, the target 11 a is rotated around an axis parallel to the rotation shaft 4. Further, around the axis of the rotary shaft 4, a rotary plate 32 is fixed, and a light emitting / receiving sensor 33 for detecting the rotary plate 32 is provided separately.

図6は図5の回転板32および受発光センサ33を示す図であり、図7(a)は図6の回転板32を示す平面図であり、図7(b)は回転板32のその他の形状を示す平面図である。受発光センサ33は、図示しない発光素子と受光素子とが一つのパッケージに組み込まれ、間隔をおいて対向するように配置されている構造である。通常、LED(Light Emitting Diode)などの発光素子およびフォトトランジスタなどの受光素子が用いられ、被検出物体が両素子間に挿入されると、光が被検出物体によって遮断され、フォトトランジスタの出力信号は変化する。   6 is a view showing the rotating plate 32 and the light emitting / receiving sensor 33 of FIG. 5, FIG. 7A is a plan view showing the rotating plate 32 of FIG. 6, and FIG. It is a top view which shows the shape of. The light emitting / receiving sensor 33 has a structure in which a light emitting element and a light receiving element (not shown) are incorporated in one package and are arranged to face each other with a gap therebetween. Usually, a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) and a light receiving element such as a phototransistor are used. When a detected object is inserted between both elements, light is blocked by the detected object, and an output signal of the phototransistor Will change.

図7(a)に示すように、回転板32は円板であり、2箇所に切り欠き部32aが設けられている。2つの切り欠き部32aは、回転板32の中心を中心として互いに180°をなす位置に設けられている。回転板32は、2つの切り欠き部32aを結ぶ線と、保持面が設けられている面とが垂直になるように、回転軸4と垂直に回転軸4に固定されており、回転軸4は、回転板32の中心を貫通している。受発光センサ33の光33aが回転板32に遮断されている間は、回転軸4を回転させ、切り欠き部32aの位置に光33aが照射されるときは、光32aは受光センサに達し、回転軸4の回転を停止させるように自動制御される。   As shown in FIG. 7A, the rotating plate 32 is a circular plate, and is provided with notches 32a at two locations. The two notches 32 a are provided at positions that are 180 ° from each other about the center of the rotating plate 32. The rotating plate 32 is fixed to the rotating shaft 4 perpendicular to the rotating shaft 4 so that the line connecting the two notches 32a and the surface on which the holding surface is provided are perpendicular to the rotating shaft 4. Passes through the center of the rotating plate 32. While the light 33a of the light receiving / emitting sensor 33 is blocked by the rotating plate 32, the rotating shaft 4 is rotated, and when the light 33a is irradiated to the position of the notch 32a, the light 32a reaches the light receiving sensor, Automatic control is performed to stop the rotation of the rotary shaft 4.

図2に示すターゲット基台5のように、ターゲット保持部6の4つの保持面6a〜6dにターゲットを保持することができる場合は、図7(b)に示すように、回転板32は円板であり、4箇所に切り欠き部32aが設けられている。4つの切り欠き部32aは、回転板32の中心を中心として互いに90°をなす位置に設けられている。回転板32は、回転板32の中心を中心として互いに180°対向する2つの切り欠き部32aを結ぶ2本の線と、保持面が設けられている面とがそれぞれ垂直になるように、回転軸4と垂直に回転軸4に固定されており、回転軸4は、回転板32の中心を貫通している。受発光センサ33の光33aが回転板32に遮断されている間は、回転軸4を回転させ、切り欠き部32aの位置に光33aが照射されるときは、光32aは受光センサに達し、回転軸4の回転を停止させるように自動制御される。   When the target can be held on the four holding surfaces 6a to 6d of the target holding portion 6 as in the target base 5 shown in FIG. 2, the rotating plate 32 is circular as shown in FIG. 7B. It is a board and the notch part 32a is provided in four places. The four notches 32 a are provided at positions that are 90 ° with respect to the center of the rotating plate 32. The rotating plate 32 is rotated so that the two lines connecting the two notches 32a facing each other by 180 ° centered on the center of the rotating plate 32 and the surface provided with the holding surface are perpendicular to each other. The rotating shaft 4 is fixed perpendicularly to the shaft 4, and the rotating shaft 4 passes through the center of the rotating plate 32. While the light 33a of the light receiving / emitting sensor 33 is blocked by the rotating plate 32, the rotating shaft 4 is rotated, and when the light 33a is irradiated to the position of the notch 32a, the light 32a reaches the light receiving sensor, Automatic control is performed to stop the rotation of the rotary shaft 4.

図8は、本発明に係るスパッタリング装置40を示す図である。ターゲット保持部41をはさんで、2台のスパッタリング装置40aおよび40bが設けられている構成となっており、それぞれスパッタ室21aおよび21b、搬送室22aおよび22bが設けられている。スパッタ室21aおよび21bの間に、ターゲット保持部41が設けられている。1台のターゲット保持部41を2台のスパッタリング装置40aおよび40bで共用しているので、省スペース化が達成される。ターゲット保持部41は、図1に示すターゲット保持部2とほぼ同じ構成であり、ターゲット保持部41の対向する2面に保持面42aおよび42bが設けられ、保持面42aはスパッタリング装置40aに、保持面42bはスパッタリング装置40bにおいて用いられる。保持面42aおよび42bと対向する位置に、基板保持部43aおよび43bが設けられている。搬送室22aおよび22b内には、基板を搬送して基板保持部に装着する搬送ロボット44aおよび44bが設けられている。   FIG. 8 is a view showing a sputtering apparatus 40 according to the present invention. Two sputtering devices 40a and 40b are provided with the target holding part 41 interposed therebetween, and sputtering chambers 21a and 21b and transfer chambers 22a and 22b are provided, respectively. A target holding unit 41 is provided between the sputtering chambers 21a and 21b. Since one target holding unit 41 is shared by the two sputtering apparatuses 40a and 40b, space saving is achieved. The target holding unit 41 has substantially the same configuration as the target holding unit 2 shown in FIG. 1, and holding surfaces 42a and 42b are provided on two opposing surfaces of the target holding unit 41, and the holding surface 42a is held by the sputtering apparatus 40a. The surface 42b is used in the sputtering apparatus 40b. Substrate holding portions 43a and 43b are provided at positions facing the holding surfaces 42a and 42b. In the transfer chambers 22a and 22b, transfer robots 44a and 44b for transferring a substrate and mounting the substrate on a substrate holding unit are provided.

スパッタリング装置40を構成するスパッタリング装置40aにおいて、搬送ロボット44aによって基板17は搬送室22aからスパッタ室21aへ挿入され、基板保持部43aに装着される。基板17は、予め保持面42aに保持されているターゲット18によってスパッタリング処理された後、搬送ロボット44aによって、基板保持部43aから取り外され、スパッタ室21aから搬送室22aへ戻る。   In the sputtering apparatus 40a constituting the sputtering apparatus 40, the substrate 17 is inserted into the sputtering chamber 21a from the transfer chamber 22a by the transfer robot 44a and mounted on the substrate holder 43a. The substrate 17 is sputtered by the target 18 held in advance on the holding surface 42a, then removed from the substrate holding portion 43a by the transfer robot 44a, and returned from the sputtering chamber 21a to the transfer chamber 22a.

図9は、図8の切断面線A4−A4からみた断面図である。スパッタリング装置40のうち、スパッタリング装置40aを示す。スパッタリング装置40aは、カセット室20a、4つのスパッタ室21aおよび搬送室22aからなり、4つのスパッタ室21aは直線状に一列に並んでいる。4つのスパッタ室21aには、それぞれ保持面42a、42c、42dおよび42eが設けられている。また搬送室22aは、4つのスパッタ室21aが並んでいる方向に平行に設けられ、搬送室22aには搬送ロボット44aが設けられている。搬送ロボット44aは、基板を搬送するためのロボットアーム45を備えている。搬送室22aと隣接して、カセット室20aが設けられている。搬送ロボット44aのロボットアーム45によって、カセット室20から基板17が搬出され、ロボットアーム45は90°回転して、ロボットアーム45の長手方向がスパッタ室21aの方向を向く。搬送ロボット44aは、4つのスパッタ室21aが並んでいる方向と平行方向に基板17を移動させ、スパッタリング処理されるスパッタ室の前で停止し、基板17をスパッタ室に挿入される。その後スパッタ室21aにおいて、基板17はスパッタリング処理される。   FIG. 9 is a cross-sectional view taken along section line A4-A4 of FIG. Of the sputtering apparatus 40, the sputtering apparatus 40a is shown. The sputtering apparatus 40a includes a cassette chamber 20a, four sputtering chambers 21a, and a transfer chamber 22a. The four sputtering chambers 21a are arranged in a straight line. The four sputtering chambers 21a are provided with holding surfaces 42a, 42c, 42d and 42e, respectively. The transfer chamber 22a is provided in parallel with the direction in which the four sputter chambers 21a are arranged, and a transfer robot 44a is provided in the transfer chamber 22a. The transfer robot 44a includes a robot arm 45 for transferring a substrate. A cassette chamber 20a is provided adjacent to the transfer chamber 22a. The substrate 17 is unloaded from the cassette chamber 20 by the robot arm 45 of the transfer robot 44a, and the robot arm 45 rotates 90 ° so that the longitudinal direction of the robot arm 45 faces the direction of the sputtering chamber 21a. The transfer robot 44a moves the substrate 17 in a direction parallel to the direction in which the four sputtering chambers 21a are arranged, stops in front of the sputtering chamber to be sputtered, and inserts the substrate 17 into the sputtering chamber. Thereafter, the substrate 17 is subjected to a sputtering process in the sputtering chamber 21a.

それぞれの保持面に保持させるターゲットの種類は、同種のものであっても異種のものであってもよい。4つのターゲット保持部の保持面にすべて異種のターゲットを保持させれば、4層からなる積層膜を基板上に容易に形成することが可能になる。また同種のターゲットを保持させれば、1つのターゲットの材料がなくなっても、別のターゲットによってスパッタリング処理することができるので、ターゲットの交換周期を長くすることができる。   The type of target to be held on each holding surface may be the same or different. If different types of targets are held on the holding surfaces of the four target holding portions, a laminated film consisting of four layers can be easily formed on the substrate. Further, if the same kind of target is held, even if there is no material for one target, sputtering can be performed with another target, so that the target replacement cycle can be lengthened.

図10は搬送ロボット44bのロボットアーム45および基板保持部43を示す平面図、図11は図10の切断面線A5−A5からみた断面図である。基板17が搬送ロボット44によって搬送され、基板保持部43上にくると、基板保持部43から基板17に向かって垂直にピン46が突出してきて、基板17を受け取る。ピン46の位置は、基板保持部43に3箇所設けられているが、これに限定されるものではない。ただし基板17が載置されるときに、基板17の重量が均等にかかるような位置で、かつロボットアーム45と接触しない位置でなければならない。図10に示すように、3箇所が正三角形の頂点の位置となるようにピン46を設ける場合、上記の条件を満たし、かつピン46の数は最少となるので、装置の構造が簡素化される。またピン46の突出時の高さは、ロボットアーム45よりも高くなるように構成されている。基板17をピン46に載置した後で、ロボットアーム45を抜き出すことができるようにするためである。基板17がピン46上に載せられると、ロボットアーム45は搬送室22に戻る。ピン46は降下し、基板17が基板保持部43上に載せられる。ピン46が出てくることによって、基板17と基板保持部43との間に隙間ができるので、基板17を基板保持部43に載置した後に、ロボットアーム45を抜き出すことが容易になる。また、ピンが下がることによって、衝撃を受けずに基板17は基板保持部43に載置されるので、基板17の破損を防止することができる。   10 is a plan view showing the robot arm 45 and the substrate holding unit 43 of the transfer robot 44b, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the cutting plane line A5-A5 of FIG. When the substrate 17 is transported by the transport robot 44 and comes on the substrate holding part 43, the pins 46 project vertically from the substrate holding part 43 toward the substrate 17 to receive the substrate 17. The positions of the pins 46 are provided at three positions on the substrate holding portion 43, but are not limited thereto. However, when the board | substrate 17 is mounted, it must be a position which the weight of the board | substrate 17 applies equally, and does not contact the robot arm 45. FIG. As shown in FIG. 10, when the pins 46 are provided so that the positions of the apexes of the equilateral triangle are three places, the above condition is satisfied and the number of the pins 46 is minimized, so that the structure of the apparatus is simplified. The Further, the height when the pin 46 protrudes is configured to be higher than that of the robot arm 45. This is because the robot arm 45 can be extracted after the substrate 17 is placed on the pins 46. When the substrate 17 is placed on the pins 46, the robot arm 45 returns to the transfer chamber 22. The pins 46 are lowered and the substrate 17 is placed on the substrate holder 43. Since the pins 46 come out, a gap is formed between the substrate 17 and the substrate holding portion 43, so that the robot arm 45 can be easily extracted after the substrate 17 is placed on the substrate holding portion 43. Further, since the pins are lowered, the substrate 17 is placed on the substrate holding portion 43 without receiving an impact, so that the substrate 17 can be prevented from being damaged.

(a)は本発明に係るターゲット基台1を示す平面図、(b)は図1(a)の切断面線A2−A2からみた断面図である。(A) is a top view which shows the target base 1 which concerns on this invention, (b) is sectional drawing seen from cut surface line A2-A2 of Fig.1 (a). 本発明に係るターゲット基台5を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the target base 5 which concerns on this invention. 冷却水を給排水する管7を示す図である。It is a figure which shows the pipe | tube 7 which supplies and discharges cooling water. 本発明に係るスパッタリング装置10を示す平面図である。1 is a plan view showing a sputtering apparatus 10 according to the present invention. 図4の切断面線A3−A3からみた断面図である。It is sectional drawing seen from cut surface line A3-A3 of FIG. 回転板32および受発光センサ33を示す図である。It is a figure which shows the rotating plate 32 and the light emitting / receiving sensor 33. FIG. 回転板32を示す平面図である。3 is a plan view showing a rotating plate 32. FIG. 本発明に係るスパッタリング装置40を示す図である。It is a figure which shows the sputtering device 40 which concerns on this invention. 図8の切断面線A4−A4からみた断面図である。It is sectional drawing seen from cut surface line A4-A4 of FIG. ロボットアーム45および基板保持部43を示す平面図である。4 is a plan view showing a robot arm 45 and a substrate holding unit 43. FIG. 図10の切断面線A5−A5からみた断面図である。It is sectional drawing seen from cut surface line A5-A5 of FIG. (a)は従来のターゲット基台101を示す平面図、(b)は図12(a)の切断面線A1−A1からみた断面図である。(A) is a top view which shows the conventional target base 101, (b) is sectional drawing seen from cut surface line A1-A1 of Fig.12 (a). 従来のスパッタリング装置110を示す平面図である。It is a top view which shows the conventional sputtering device 110. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,5,11a〜11c ターゲット基台
2,6,41 ターゲット保持部
2a〜2b,6a〜6d,12a〜12f,42a〜42e 保持面
3 冷却水貯蔵部
4 回転軸
7 管
10,40 スパッタリング装置
15 カセットホルダ
16 基板保持テーブル
17 基板
18a〜18f ターゲット
20,20a カセット室
21,21a〜21e スパッタ室
22,22a〜22b 搬送室
30 歯車
31 回転モータ
32 回転板
32a 切り欠き部
33 受発光センサ
33a センサ光
34 真空シール
43a〜43b 基板保持部
44 搬送ロボット
45 ロボットアーム
46 ピン
1, 5, 11a to 11c Target base 2, 6, 41 Target holding part 2a to 2b, 6a to 6d, 12a to 12f, 42a to 42e Holding surface 3 Cooling water storage part 4 Rotating shaft 7 Tube 10, 40 Sputtering device 15 cassette holder 16 substrate holding table 17 substrate 18a-18f target 20, 20a cassette chamber 21, 21a-21e sputter chamber 22, 22a-22b transfer chamber 30 gear 31 rotation motor 32 rotation plate 32a notch 33 light emitting / receiving sensor 33a sensor Light 34 Vacuum seal 43a-43b Substrate holder 44 Transfer robot 45 Robot arm 46 Pin

Claims (9)

基板に薄膜を形成するスパッタリング装置に用いられる、ターゲットを保持するためのターゲット基台において、
前記ターゲットを保持可能に構成されているターゲット保持部と、
前記ターゲット保持部を回転させるための回転軸とを含んで構成され、
前記ターゲット保持部は、
形状が多面体であり、
前記多面体の1面に対して1つのターゲットを保持可能に構成され、
回転可能に構成されていることを特徴とするターゲット基台。
In a target base for holding a target used in a sputtering apparatus for forming a thin film on a substrate,
A target holding unit configured to hold the target;
A rotation shaft for rotating the target holding unit,
The target holding unit is
The shape is a polyhedron,
Configured to hold one target for one surface of the polyhedron,
A target base configured to be rotatable.
前記ターゲット保持部は、
形状が直角柱であり、
前記直角柱の側面に前記ターゲットを保持可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載のターゲット基台。
The target holding unit is
The shape is a right prism,
The target base according to claim 1, wherein the target can be held on a side surface of the right prism.
前記ターゲットを冷却するための冷却手段を有し、
前記冷却手段で用いられる冷却水を、複数の前記ターゲットで共用可能に構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のターゲット基台。
Cooling means for cooling the target;
The target base according to claim 1 or 2, wherein cooling water used in the cooling means is configured to be shared by a plurality of the targets.
前記冷却水を給排水するための管の一部が、前記回転軸であることを特徴とする請求項3に記載のターゲット基台。   The target base according to claim 3, wherein a part of a pipe for supplying and discharging the cooling water is the rotating shaft. 請求項1〜4のいずれか1つに記載のターゲット基台にターゲットが保持されているターゲット装置において、
前記ターゲットの材料は同種であることを特徴とするターゲット装置。
In the target device in which the target is held on the target base according to any one of claims 1 to 4,
The target device is characterized in that the materials of the target are the same.
請求項1〜4のいずれか1つに記載のターゲット基台にターゲットが保持されているターゲット装置において、
前記ターゲットの材料は異種のものを含むことを特徴とするターゲット装置。
In the target device in which the target is held on the target base according to any one of claims 1 to 4,
The target device is characterized in that the target material includes different materials.
請求項1〜4のいずれか1つに記載のターゲット基台と、
薄膜が形成される基板を保持可能な基板保持部とを含んで構成されることを特徴とするスパッタリング装置。
The target base according to any one of claims 1 to 4,
A sputtering apparatus comprising: a substrate holding portion capable of holding a substrate on which a thin film is formed.
請求項5または6に記載のターゲット装置と、
薄膜が形成される基板を保持可能な基板保持部とを含んで構成されることを特徴とするスパッタリング装置。
A target device according to claim 5 or 6,
A sputtering apparatus comprising: a substrate holding portion capable of holding a substrate on which a thin film is formed.
ターゲット保持部を含んで構成されるスパッタリング装置において、
前記ターゲット保持部は、
形状が多面体であり、
前記多面体の1面に対して1つのターゲットを保持可能に構成され、
前記多面体の少なくとも2面以上に前記ターゲットが保持され、
前記ターゲットに対向する位置に、薄膜が形成される基板を保持可能に構成されていることを特徴とするスパッタリング装置。
In a sputtering apparatus configured to include a target holding unit,
The target holding unit is
The shape is a polyhedron,
Configured to hold one target for one surface of the polyhedron,
The target is held on at least two surfaces of the polyhedron,
A sputtering apparatus characterized in that a substrate on which a thin film is formed can be held at a position facing the target.
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