JP2010013707A - Sputtering apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering apparatus which can effectively shield the back surface of a substrate, with a simple structure. <P>SOLUTION: A substrate tray 70 is mounted on a substrate stage 32 in a first film-forming chamber 30. The substrate tray 70 holds a plurality of substrates 80, and the surfaces of the substrates 80 face to a target 41. A shield plate 34 abuts on the back surface of the substrate tray 70. A predetermined load is applied to the shield plate 34 in a direction toward the substrate tray 70 by a spring provided in a portion 37 which connects the shield plate 34 with a shield lid 35. The shield lid 35 has a cylindrical shape, of which the top edge is blocked. The cylindrical part surrounds the substrate tray 70, and the bottom edge abuts on the substrate stage 32. The shield lid 35 and the shield plate 34 connected with the shield lid can be moved up and down by an elevator mechanism 36. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、シールド機構を備えたスパッタリング装置に関する。   The present invention relates to a sputtering apparatus provided with a shield mechanism.

基板の表面に各種材料の成膜を行うスパッタリング装置は、例えば特許文献１に開示されている。   A sputtering apparatus for depositing various materials on the surface of a substrate is disclosed in Patent Document 1, for example.

特許文献１に開示されたスパッタリング装置は、成膜室を大気に開放しないように構成されたいわゆるロードロック式のスパッタリング装置である。スパッタ室と基板の搬入出等を行う仕込取出室との間は、仕切弁で区画されている。仕込取出室には、真空引きをするための排気ポンプが設けられている。特許文献１のスパッタリング装置は、仕込取出室が十分な高真空状態になった後に、仕切弁を開放し、仕込取出室に設けられたロボットハンドを用いて、仕込取出室とスパッタ室との間で基板の移動を行う。
特開平９−２２８０３９号公報 The sputtering apparatus disclosed in Patent Document 1 is a so-called load-lock type sputtering apparatus configured so as not to open the film formation chamber to the atmosphere. A gate valve is partitioned between the sputtering chamber and the loading / unloading chamber for carrying in / out the substrate. An exhaust pump for evacuating is provided in the charging / extracting chamber. In the sputtering apparatus of Patent Document 1, the gate valve is opened after the charging / extracting chamber is in a sufficiently high vacuum state, and a robot hand provided in the charging / extracting chamber is used to connect the charging / extracting chamber to the sputtering chamber. Move the substrate.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-228039

基板上に成膜する場合、基板の成膜される側の反対側の面（以下、裏面という）に成膜されないようにシールドが必要となる場合がある。特許文献１のスパッタリング装置では、基板がスパッタ室に搬入されてターゲットに対向して固定された状態で、基板の裏面は基板保持プレートに当接している。しかしながら、例えば基板を保持するスプリング部等に経時的に粒子が付着した場合等、裏面のシールドが十分でない場合には、裏面にターゲット材料の粒子が付着してしまう可能性があった。   When the film is formed on the substrate, a shield may be necessary so that the film is not formed on the surface of the substrate opposite to the film formation side (hereinafter referred to as the back surface). In the sputtering apparatus of Patent Document 1, the back surface of the substrate is in contact with the substrate holding plate in a state where the substrate is carried into the sputtering chamber and fixed facing the target. However, when the back shield is not sufficient, for example, when particles adhere to the spring portion or the like that holds the substrate over time, the target material particles may adhere to the back surface.

そこで、裏面のシールド効果を向上させるため、基板トレーに基板を装着し、基板トレーの裏面側にカバーを取り付けることにより、基板の裏面を覆うことが行われている。   Therefore, in order to improve the shield effect on the back surface, the substrate is mounted on the substrate tray, and a cover is attached to the back surface side of the substrate tray to cover the back surface of the substrate.

しかしながら、基板の種類によっては両面に成膜が必要な場合もあるため、基板を反転させる際に、基板トレーにカバーを着脱させるための手間がかかってしまうという問題点があった。また、カバーの着脱及び反転の際に基板が基板トレーから脱落し易くなるという問題点もあった。従来は、片面成膜が終了した基板トレーを一旦大気中に搬出し、カバーの脱着及び基板の反転をした後、真空室内に搬入してもう片方の面を成膜していたため、反転動作に多くの時間を要していた。   However, depending on the type of substrate, film formation may be necessary on both sides, and thus there is a problem that it takes time to attach and detach the cover to the substrate tray when the substrate is inverted. Further, there is a problem that the substrate is easily dropped from the substrate tray when the cover is attached and detached and reversed. In the past, the substrate tray on which single-sided film formation was completed was once taken out into the atmosphere, the cover was removed and the substrate was reversed, and then the other side was film-formed and the other side was formed. It took a lot of time.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、基板の裏面に対して高いシールド効果が得られるスパッタリング装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a sputtering apparatus capable of obtaining a high shielding effect with respect to the back surface of a substrate with a simple configuration.

上記目的を達成するため、本発明に係るスパッタリング装置は、
真空槽と、
前記真空槽内で成膜対象物の表面に成膜材料の粒子を蒸着させて成膜する成膜手段と、
前記成膜対象物の成膜対象面が露出するように前記成膜対象物を載置する載置部材と、
前記成膜時に、前記成膜対象物の前記成膜対象面以外の所定の面に当接することにより前記所定の面を前記成膜材料の粒子からシールドするシールド部材と、
前記成膜時に、前記載置部材に当接することにより前記成膜対象物の前記所定の面と前記シールド部材とを覆うカバー部材と、
前記シールド部材と前記カバー部材とを昇降させる昇降手段と、を備える、
ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a sputtering apparatus according to the present invention comprises:
A vacuum chamber;
A film forming means for forming a film by depositing particles of a film forming material on the surface of the film forming object in the vacuum chamber;
A mounting member for mounting the film formation target so that the film formation target surface of the film formation target is exposed;
A shield member that shields the predetermined surface from particles of the film forming material by contacting a predetermined surface other than the film forming target surface of the film forming object during the film formation;
A cover member that covers the predetermined surface of the film formation object and the shield member by contacting the placement member during the film formation;
Elevating means for elevating and lowering the shield member and the cover member,
It is characterized by that.

前記スパッタリング装置は、
前記シールド部材と前記カバー部材とを連結する連結手段をさらに備え、
前記連結手段は、前記シールド部材と前記カバー部材との間に介在し、前記シールド部材と前記カバー部材との相対位置に応じて変形するスプリングを備える、
こととしてもよい。 The sputtering apparatus includes:
Further comprising a connecting means for connecting the shield member and the cover member,
The coupling means includes a spring that is interposed between the shield member and the cover member and deforms according to a relative position between the shield member and the cover member.
It is good as well.

前記スパッタリング装置は、
同時に処理される１又は複数個の前記成膜対象物を一体に把持する把持部材をさらに備え、
前記把持部材は、全体として板状体に形成され、前記板状体の両主面側に前記成膜対象面を露出させる複数の開口を有しており、
前記成膜時に、前記把持部材が前記成膜対象物を把持した状態で前記載置部材上に載置され、前記シールド部材が前記把持部材の一主面に当接することにより前記成膜対象面以外の所定の面を前記成膜材料の粒子からシールドする、
こととしてもよい。 The sputtering apparatus includes:
A gripping member that grips one or a plurality of the film formation objects to be processed at the same time;
The gripping member is formed in a plate-like body as a whole, and has a plurality of openings that expose the film formation target surfaces on both main surface sides of the plate-like body,
During the film formation, the gripping member is placed on the mounting member in a state where the film formation target is gripped, and the shield member comes into contact with one main surface of the gripping member to thereby form the film formation target surface. Shielding a predetermined surface other than the particles of the film forming material,
It is good as well.

前記スパッタリング装置は、
前記把持部材を反転させる反転手段をさらに備える、
こととしてもよい。 The sputtering apparatus includes:
A reversing means for reversing the gripping member;
It is good as well.

本発明によれば、簡易な構成で、基板の裏面に対して高いシールド効果が得られるスパッタリング装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a sputtering apparatus that can obtain a high shielding effect with respect to the back surface of a substrate with a simple configuration.

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図１は、本実施形態のスパッタリング装置１の概略を示す上面図である。スパッタリング装置１は、枚葉式スパッタリング装置であり、搬送室１０と、仕込取出し室２０と、反転室６０と、第１の成膜室３０と、第２の成膜室５０と、制御部１００と、を備えている。仕込取出し室２０、反転室６０、第１の成膜室３０及び第２の成膜室５０は、それぞれ搬送室１０の周りに隣接して設けられている。   FIG. 1 is a top view schematically showing the sputtering apparatus 1 of the present embodiment. The sputtering apparatus 1 is a single-wafer sputtering apparatus, and includes a transfer chamber 10, a charging / unloading chamber 20, an inversion chamber 60, a first film forming chamber 30, a second film forming chamber 50, and a control unit 100. And. The preparation / removal chamber 20, the inversion chamber 60, the first film formation chamber 30, and the second film formation chamber 50 are provided adjacent to each other around the transfer chamber 10.

搬送室１０は、基板搬送用のロボットアーム１１を内部に収容している。なお、図１では、図示の便宜上搬送室１０の内部を透視して表示している。   The transfer chamber 10 accommodates a robot arm 11 for transferring a substrate. In FIG. 1, for convenience of illustration, the inside of the transfer chamber 10 is shown through.

ロボットアーム１１は、水平移動、昇降、及び回転が自在となるように構成されている。図１に示すように、ロボットアーム１１は、その先端部に基板トレー７０（又は基板）を載置することが可能である。また、駆動機構１２は、制御部１００からの指令に基づいて、ロボットアーム１１を動作させる。   The robot arm 11 is configured to be able to move horizontally, move up and down, and rotate. As shown in FIG. 1, the robot arm 11 can place a substrate tray 70 (or a substrate) on the tip thereof. In addition, the drive mechanism 12 operates the robot arm 11 based on a command from the control unit 100.

仕込取出し室２０は、基板カセット２１を内部に収容している。基板カセット２１の内部には多段式の棚が形成されており、基板トレー７０を各段の棚に収納することが可能である。基板カセット２１は、昇降機構（図示せず）を備えている。この昇降機構は、基板トレー７０が収納されている任意の棚をロボットアーム１１による搬出入位置に合わせて昇降させる。   The preparation take-out chamber 20 accommodates a substrate cassette 21 therein. A multistage shelf is formed inside the substrate cassette 21, and the substrate tray 70 can be stored in each shelf. The substrate cassette 21 includes an elevating mechanism (not shown). This elevating mechanism elevates and lowers an arbitrary shelf in which the substrate tray 70 is accommodated in accordance with the loading / unloading position by the robot arm 11.

また、仕込取出し室２０は、他室とは独立の排気手段（図示せず）を備えている。この排気手段は、基板トレー７０もしくは基板カセット２１の搬出入時に、大気開放又は真空引きを行うことが可能である。排気手段が仕込取出し室２０の真空引きを行う間、仕込取出し室２０と搬送室１０との間の扉２３は閉じられている。扉２３は、仕込取出し室２０の真空度が搬送室１０と同程度となった時点で開放される。なお、仕込取出し室２０以外の各室と搬送室１０との間にも適宜扉を設けることができるが、図１では図示を省略している。   Moreover, the preparation take-out chamber 20 is provided with exhaust means (not shown) independent of other chambers. This evacuation means can release the atmosphere or evacuate when the substrate tray 70 or the substrate cassette 21 is carried in and out. While the evacuation means evacuates the charging / unloading chamber 20, the door 23 between the charging / unloading chamber 20 and the transfer chamber 10 is closed. The door 23 is opened when the degree of vacuum in the preparation / extraction chamber 20 becomes approximately the same as that of the transfer chamber 10. In addition, although doors can be provided as appropriate between the chambers other than the charging / unloading chamber 20 and the transfer chamber 10, they are not shown in FIG.

反転室６０は、基板支持台６１及び反転機構６２を備えている。基板支持台６１は、基板トレー７０の反転動作の際に基板トレー７０が固定される台である。反転機構６２は、制御部１００の指令により駆動するモータ等を備えており、基板支持台６１を反転させる。また、反転室６０は、図示した以外に基板支持台６１の昇降機構も備えている。なお、反転室６０における基板トレー７０の反転動作については後述する。   The reversing chamber 60 includes a substrate support 61 and a reversing mechanism 62. The substrate support 61 is a table on which the substrate tray 70 is fixed when the substrate tray 70 is reversed. The reversing mechanism 62 includes a motor or the like that is driven by a command from the control unit 100 and reverses the substrate support 61. Further, the reversing chamber 60 includes a lifting mechanism for the substrate support 61 in addition to the illustrated one. The reversing operation of the substrate tray 70 in the reversing chamber 60 will be described later.

第１の成膜室３０は、基本的に真空槽から構成されており、図示しない排気手段を備えている。第１の成膜室３０は、後述するようにスパッタカソード等を真空槽内部に収容しており、このスパッタカソードに取り付けられるターゲット材料の粒子を基板表面に成膜する。   The first film forming chamber 30 is basically composed of a vacuum chamber and is provided with an exhaust means (not shown). As will be described later, the first film formation chamber 30 accommodates a sputtering cathode or the like inside the vacuum chamber, and forms particles of the target material attached to the sputtering cathode on the substrate surface.

第２の成膜室５０の構成は、第１の成膜室３０の構成と同様である。本実施形態の例では、スパッタカソードに取り付けられるターゲット材料が第１の成膜室３０と第２の成膜室５０とでは異なる。具体的には、本実施形態では、第１の成膜室３０にはターゲットとして高屈折率の材料が配置され、第２の成膜室５０にはターゲットとして低屈折率材料が配置されている。   The configuration of the second film formation chamber 50 is the same as the configuration of the first film formation chamber 30. In the example of this embodiment, the target material attached to the sputter cathode is different between the first film formation chamber 30 and the second film formation chamber 50. Specifically, in the present embodiment, a high refractive index material is disposed as a target in the first film formation chamber 30, and a low refractive index material is disposed as a target in the second film formation chamber 50. .

制御部１００は、マイクロプロセッサまたはシーケンサー等から構成され、例えばロボットアーム１１等、各部の動作を制御する。   The control unit 100 includes a microprocessor, a sequencer, and the like, and controls the operation of each unit such as the robot arm 11.

図２に、第１の成膜室３０の構成を示す。第１の成膜室３０は、図示しない排気手段を備えた真空槽から構成されており、真空槽の内部に、スパッタカソード３１、基板ステージ３２、及び、裏面シールド機構３３を備えている。なお、図２は、第１の成膜室３０に基板トレー７０を搬入（又は搬出）する途中の状態を示している。また、第１の成膜室３０の構成物でない基板トレー７０は、基板を２枚の板状のトレーで挟み込んで把持する構成を有しているが、その詳細な構成については後述することとし、図２においては単純な断面図として表示している（図６及び図９も同様）。   FIG. 2 shows the configuration of the first film formation chamber 30. The first film forming chamber 30 is constituted by a vacuum chamber provided with an evacuation unit (not shown), and includes a sputtering cathode 31, a substrate stage 32, and a back shield mechanism 33 inside the vacuum chamber. FIG. 2 shows a state in the middle of carrying (or carrying out) the substrate tray 70 into the first film forming chamber 30. The substrate tray 70 which is not a component of the first film forming chamber 30 has a configuration in which a substrate is sandwiched and held between two plate-shaped trays. The detailed configuration will be described later. 2 is shown as a simple sectional view (the same applies to FIGS. 6 and 9).

第１の成膜室３０の内部には、スパッタカソード３１が配置されている。スパッタカソード３１は、基板に成膜するための材料であるターゲット４１が取付けられるようになっている。また、スパッタカソード３１には、電圧を印加するための電源４０が接続されている。   A sputter cathode 31 is disposed inside the first film formation chamber 30. A target 41 that is a material for forming a film on a substrate is attached to the sputter cathode 31. The sputter cathode 31 is connected to a power supply 40 for applying a voltage.

基板ステージ３２は開口を有しており、その周囲には基板載置部３２ａが設けられている。基板への成膜の際、この基板載置部３２ａ上に基板トレー７０が載置される。基板ステージ３２に基板トレー７０が載置された際に、基板の成膜対象面がターゲット４１と対向して露出するようになっている。また、基板ステージ３２は、成膜時の基板の昇温を抑制するための冷却機構３９を備えている。   The substrate stage 32 has an opening, and a substrate mounting portion 32a is provided around the opening. When the film is formed on the substrate, the substrate tray 70 is placed on the substrate platform 32a. When the substrate tray 70 is placed on the substrate stage 32, the film formation target surface of the substrate is exposed to face the target 41. The substrate stage 32 includes a cooling mechanism 39 for suppressing the temperature rise of the substrate during film formation.

基板ステージ３２の背面側には、裏面シールド機構３３が配設されている。裏面シールド機構３３は、シールド板３４、カバー部材となるシールド蓋３５、及び、昇降機構３６から構成されている。なお、以下の説明において、背面又は裏面とは、基板トレー７０が基板ステージ３２に載置され固定された状態で、基板の成膜される側の反対側の面をさす。   A back shield mechanism 33 is disposed on the back side of the substrate stage 32. The back shield mechanism 33 includes a shield plate 34, a shield lid 35 serving as a cover member, and an elevating mechanism 36. In the following description, the back surface or the back surface refers to the surface opposite to the side on which the substrate is formed in a state where the substrate tray 70 is placed and fixed on the substrate stage 32.

シールド板３４は、成膜時に基板トレー７０の裏面（ターゲット４１に対向する面の反対側の面）に当接する板である。   The shield plate 34 is a plate that comes into contact with the back surface of the substrate tray 70 (the surface opposite to the surface facing the target 41) during film formation.

シールド蓋３５は、上端が閉塞され、軸方向の長さが直径よりも短い円筒形状を有するカバー部材である。成膜時に、シールド蓋３５の円筒部が基板トレー７０を囲繞する。シールド板３４とシールド蓋３５とは、連結部３７によって連結されている。シールド板３４は、連結部３７の軸方向（図の上下方向）の可動範囲内でシールド蓋３５に対して変位可能である。   The shield lid 35 is a cover member having a cylindrical shape whose upper end is closed and whose axial length is shorter than the diameter. The cylindrical portion of the shield lid 35 surrounds the substrate tray 70 during film formation. The shield plate 34 and the shield lid 35 are connected by a connecting portion 37. The shield plate 34 can be displaced with respect to the shield lid 35 within a movable range in the axial direction (vertical direction in the drawing) of the connecting portion 37.

連結部３７は、一組の連結部が軸３７ａと、ガイド３７ｂと、スプリング３７ｃと、から構成されており、装置の上から見たときに円周状に複数組配置されている。   One set of connecting portions 37 is composed of a shaft 37a, a guide 37b, and a spring 37c, and a plurality of sets are arranged circumferentially when viewed from above the device.

軸３７ａの一端はシールド板３４に固定され、他端にフランジ等のストッパを有している。ガイド３７ｂはシールド蓋３５に固定されている。軸３７ａは、ガイド３７ｂに対して軸方向に移動可能である。また、スプリング３７ｃは、軸３７ａのシールド板３４側の固定部とガイド３７ｂとの間に介在しており、軸３７ａのガイド３７ｂに対する運動に合わせて、即ちシールド板３４とシールド蓋３５との相対位置に応じて伸縮する。   One end of the shaft 37a is fixed to the shield plate 34, and the other end has a stopper such as a flange. The guide 37b is fixed to the shield lid 35. The shaft 37a is movable in the axial direction with respect to the guide 37b. The spring 37c is interposed between the fixed portion of the shaft 37a on the shield plate 34 side and the guide 37b, and is adapted to the movement of the shaft 37a relative to the guide 37b, that is, relative to the shield plate 34 and the shield lid 35. It expands and contracts depending on the position.

昇降機構３６は、モータ等を備えており、基板ステージ３２への基板トレー７０の搬出入時にシールド蓋３５を上昇させ、成膜時にシールド蓋３５を下降させる機構である。   The elevating mechanism 36 includes a motor and the like, and is a mechanism that raises the shield lid 35 when the substrate tray 70 is carried in and out of the substrate stage 32 and lowers the shield lid 35 during film formation.

第１の成膜室３０の構成物のうち、基板ステージ３２、シールド板３４、シールド蓋３５及び昇降機構３６を図３（ａ）の斜視図及び図３（ｂ）の側面図に示す。昇降機構３６は、例えば図示されているような板状部材４２で第１の成膜室３０の外壁面に取り付けられるようになっている。シールド蓋３５は、柱状部材４３によって昇降機構３６に接続されている。柱状部材４３と昇降機構３６とは、又は、柱状部材４３とシールド蓋３５とは、適宜分解可能である。   Of the components of the first film forming chamber 30, the substrate stage 32, the shield plate 34, the shield lid 35, and the lifting mechanism 36 are shown in the perspective view of FIG. 3A and the side view of FIG. The elevating mechanism 36 is attached to the outer wall surface of the first film forming chamber 30 with a plate-like member 42 as shown, for example. The shield lid 35 is connected to the lifting mechanism 36 by a columnar member 43. The columnar member 43 and the lifting mechanism 36 or the columnar member 43 and the shield lid 35 can be disassembled as appropriate.

また、図３（ａ）に示すように、基板ステージ３２は切欠き３２ｂを有している。この切欠き３２ｂは、図２に示すようにロボットアーム１１で基板トレー７０を基板ステージ３２に載置する際に、ロボットアーム１１の移動のために設けられている。   Further, as shown in FIG. 3A, the substrate stage 32 has a notch 32b. The notches 32b are provided for moving the robot arm 11 when the robot arm 11 places the substrate tray 70 on the substrate stage 32 as shown in FIG.

次に、基板トレー７０の構成について、図４（ａ）〜（ｃ）及び図５を参照して説明する。   Next, the configuration of the substrate tray 70 will be described with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (c) and FIG.

図４（ａ）及び図４（ｃ）に示すように、基板トレー７０は２枚の板状のトレー７０ａ，７０ｂから構成されている。各々のトレーには、複数の開口７１ａ，７１ｂが設けられている。また、各々のトレーには、両者をネジ７３で締結するための孔７２ａ及びネジ孔７２ｂが設けられている。   As shown in FIGS. 4A and 4C, the substrate tray 70 includes two plate-like trays 70a and 70b. Each tray is provided with a plurality of openings 71a and 71b. Each tray is provided with a hole 72a and a screw hole 72b for fastening both of them with a screw 73.

本実施形態で用いられる基板８０は、図４（ｂ）に示すように円形の板状体である。開口７１ａ，７１ｂの内径は、基板８０の外径よりもやや小さくなっている。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）の順に重ね合わせると、図５に示すような構成となる。   The substrate 80 used in the present embodiment is a circular plate-like body as shown in FIG. The inner diameters of the openings 71 a and 71 b are slightly smaller than the outer diameter of the substrate 80. When superposed in the order of FIGS. 4A, 4B, and 4C, the configuration shown in FIG. 5 is obtained.

基板トレー７０は反転しても基板が脱落することのないよう、基板を両面から把持する基板保持機構を有している。具体的には、図５に示すように、基板成膜面を露出する開口を有する同形状の２枚の板（７０ａ，７０ｂ）により基板８０を挟んで把持する。トレー７０ａ，７０ｂはネジ７３（図５の例では皿ネジ）で締結されている。基板８０は、図５のように基板トレー７０に固定された状態で、開口７１ａ又は開口７１ｂを介して表面に成膜される。   The substrate tray 70 has a substrate holding mechanism that holds the substrate from both sides so that the substrate does not fall off even if it is inverted. Specifically, as shown in FIG. 5, the substrate 80 is sandwiched and held by two plates (70a, 70b) having the same shape and having an opening for exposing the substrate film formation surface. The trays 70a and 70b are fastened by screws 73 (in the example of FIG. 5, flat screws). The substrate 80 is formed on the surface through the opening 71a or the opening 71b in a state of being fixed to the substrate tray 70 as shown in FIG.

なお、基板トレー７０が導電材料で形成されている場合は、接地電位（本実施形態ではアノード電位）である真空槽に対して基板トレー７０を電気的に絶縁しフローティングにする。本実施形態では、シールド蓋３５とシールド板３４とを連結する連結部３７（例えば図示のガイド３７ｂ）、及び基板ステージ３２における基板載置部３２ａに絶縁材料を用いて構成している。   When the substrate tray 70 is formed of a conductive material, the substrate tray 70 is electrically insulated from the vacuum chamber having the ground potential (in this embodiment, the anode potential) and is floated. In the present embodiment, the connecting portion 37 (for example, the guide 37b shown in the figure) that connects the shield lid 35 and the shield plate 34 and the substrate mounting portion 32a in the substrate stage 32 are configured using an insulating material.

基板トレー７０を絶縁しない場合、アノード電位である基板トレー７０に電子が入射して基板温度が上昇してしまうおそれがある。基板トレー７０を真空槽に対してフローティングとすることで、基板８０の昇温を抑え、耐熱温度が低い樹脂基板であっても良好な成膜ができる。従って、基板トレー７０が樹脂等の絶縁材料で形成されている場合には、裏面シールド機構３３及び基板ステージ３２は全て導電材料で形成されていてもよい。   If the substrate tray 70 is not insulated, electrons may enter the substrate tray 70 at the anode potential and the substrate temperature may rise. By making the substrate tray 70 floating with respect to the vacuum chamber, the temperature rise of the substrate 80 can be suppressed, and even a resin substrate having a low heat-resistant temperature can be formed satisfactorily. Therefore, when the substrate tray 70 is formed of an insulating material such as a resin, the back shield mechanism 33 and the substrate stage 32 may all be formed of a conductive material.

次に、本実施形態のスパッタリング装置１の動作について、図６及び図７を参照して説明する。図６は基板トレー７０が基板ステージ３２上に載置された成膜時の状態を示す構成を模式的に示す断面図である。なお、説明において適宜既に説明した図面も参照する。また、以下の記載において、特に断りが無い限り、スパッタリング装置１の各部の動作は制御部１００の指令に基づいて行われる。   Next, operation | movement of the sputtering device 1 of this embodiment is demonstrated with reference to FIG.6 and FIG.7. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a configuration showing a state at the time of film formation in which the substrate tray 70 is placed on the substrate stage 32. In the description, the drawings already described are also referred to as appropriate. In the following description, unless otherwise specified, the operation of each part of the sputtering apparatus 1 is performed based on a command from the control unit 100.

図２に示したように、第１の成膜室３０内にロボットアーム１１により基板トレー７０が搬入される。基板トレー７０が基板ステージ３２上に載置されると、図６に示すように、昇降機構３６はシールド蓋３５及びシールド板３４を基板ステージ３２に向けて下降させる。シールド蓋３５が下降すると、シールド蓋３５の円筒部の下端が基板ステージ３２に当接し、シールド板３４が基板トレー７０の裏面を押圧する。図７（ａ），（ｂ）に、シールド蓋３５及びシールド板３４が下降した状態における基板ステージ３２、シールド板３４、シールド蓋３５、昇降機構３６及び基板トレー７０を示す斜視図及び側面図を示す。   As shown in FIG. 2, the substrate tray 70 is carried into the first film forming chamber 30 by the robot arm 11. When the substrate tray 70 is placed on the substrate stage 32, the elevating mechanism 36 lowers the shield lid 35 and the shield plate 34 toward the substrate stage 32 as shown in FIG. 6. When the shield cover 35 is lowered, the lower end of the cylindrical portion of the shield cover 35 comes into contact with the substrate stage 32, and the shield plate 34 presses the back surface of the substrate tray 70. 7A and 7B are a perspective view and a side view showing the substrate stage 32, the shield plate 34, the shield lid 35, the lifting mechanism 36, and the substrate tray 70 in a state where the shield lid 35 and the shield plate 34 are lowered. Show.

基板トレー７０の裏面にはシールド板３４が当接している。シールド板３４には、スプリング３７ｃによって所定の荷重が加わっており、シールド板３４と基板トレー７０との間の隙間が生じるのを防いでいる。また、シールド蓋３５の円筒部の端面と基板ステージ３２が当接している。これにより、シールド板３４とともに基板裏面のシール効果を高めることができる。   A shield plate 34 is in contact with the back surface of the substrate tray 70. A predetermined load is applied to the shield plate 34 by a spring 37c to prevent a gap between the shield plate 34 and the substrate tray 70 from being generated. Further, the end surface of the cylindrical portion of the shield lid 35 is in contact with the substrate stage 32. Thereby, the sealing effect of the back surface of the substrate together with the shield plate 34 can be enhanced.

基板トレー７０が図６の状態にセットされた後、真空槽内に図示しないスパッタリングガス供給手段からスパッタカソード３１に対してアルゴン（Ａｒ）等のスパッタリングガスを噴出させる。そして、スパッタカソード３１に電源４０によって電圧が印加されると、スパッタカソード３１の上側領域にプラズマが生成される。このプラズマによってターゲット粒子がスパッタリングされ、基板８０上に堆積する。これにより、基板８０の表面にターゲット材料の膜が形成される。   After the substrate tray 70 is set in the state shown in FIG. 6, a sputtering gas such as argon (Ar) is spouted from the sputtering gas supply means (not shown) into the sputtering cathode 31 in the vacuum chamber. When a voltage is applied to the sputter cathode 31 by the power source 40, plasma is generated in the upper region of the sputter cathode 31. The target particles are sputtered by this plasma and deposited on the substrate 80. As a result, a film of the target material is formed on the surface of the substrate 80.

本実施形態では、基板トレー７０を、ロボットアーム１１で第１の成膜室３０と第２の成膜室５０との間で移動させる。そして、基板８０の表面に、高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に成膜して積層することにより、基板８０の表面にＡＲ（Anti Reflection）コートを形成する。基板８０の両面にＡＲコートを生成する場合には、基板トレー７０をロボットアーム１１で反転室６０に移動させ、以下に示すような動作で基板トレー７０を反転させる。従来のように基板トレーにカバーを装着することなく成膜時の裏面シールドができるため、真空開放せずに基板を反転させることができ、生産性が向上する。   In the present embodiment, the substrate tray 70 is moved between the first film formation chamber 30 and the second film formation chamber 50 by the robot arm 11. Then, an AR (Anti Reflection) coat is formed on the surface of the substrate 80 by alternately forming and stacking a high refractive index material and a low refractive index material on the surface of the substrate 80. When generating the AR coat on both surfaces of the substrate 80, the substrate tray 70 is moved to the reversing chamber 60 by the robot arm 11, and the substrate tray 70 is reversed by the following operation. Since the back shield at the time of film formation can be performed without attaching a cover to the substrate tray as in the prior art, the substrate can be inverted without releasing the vacuum, and the productivity is improved.

以下、図８（ａ）〜（ｉ）を参照して、反転室６０における基板トレー７０の反転動作について説明する。なお、図示の簡単化のため、図８（ａ）〜（ｉ）において、反転室６０のうち基板支持台６１以外の構成物については図示を省略する。また、図８（ａ）〜（ｉ）に示された矢印は、各動作におけるロボットアーム１１の移動方向を示す。   Hereinafter, the reversing operation of the substrate tray 70 in the reversing chamber 60 will be described with reference to FIGS. For simplification of illustration, in FIG. 8A to FIG. 8I, the illustration of components other than the substrate support 61 in the reversing chamber 60 is omitted. Moreover, the arrows shown in FIGS. 8A to 8I indicate the moving direction of the robot arm 11 in each operation.

図８（ａ）に示すように、基板支持台６１は、支持部材６１ａ，６１ｂから構成されている。支持部材６１ａは、昇降機構によって基板トレー７０の把持位置よりも高い位置に保持されている。この状態で、反転室６０の外からロボットアーム１１が基板トレー７０を搬入する。   As shown in FIG. 8A, the substrate support base 61 includes support members 61a and 61b. The support member 61a is held at a position higher than the holding position of the substrate tray 70 by the lifting mechanism. In this state, the robot arm 11 carries the substrate tray 70 out of the reversing chamber 60.

次に、図８（ｂ），（ｃ）に示すように、ロボットアーム１１が基板トレー７０を支持部材６１ａと支持部材６１ｂとの間に移動させた後、下方へ移動して基板トレー７０を支持部材６１ｂ上に載置させる。支持部材６１ｂには、ロボットアーム１１の降下時に干渉しないように適宜切欠き等が設けられている。ロボットアーム１１が図８（ｃ）の矢印の方向に戻った後、図８（ｄ）に示すように、反転室６０の昇降機構が支持部材６１ａを降下させる。これにより、支持部材６１ａと支持部材６１ｂとが基板トレー７０を把持する。   Next, as shown in FIGS. 8B and 8C, the robot arm 11 moves the substrate tray 70 between the support member 61a and the support member 61b, and then moves downward to move the substrate tray 70. It mounts on the support member 61b. The support member 61b is appropriately provided with a notch or the like so as not to interfere when the robot arm 11 is lowered. After the robot arm 11 returns in the direction of the arrow in FIG. 8C, the lifting mechanism of the reversing chamber 60 lowers the support member 61a as shown in FIG. 8D. As a result, the support member 61a and the support member 61b grip the substrate tray 70.

続いて、図８（ｅ），（ｆ）に示すように、反転機構６２が基板支持台６１を反転させると、支持部材６１ｂが支持部材６１ａよりも上に位置した状態で基板支持台６１は基板トレー７０を把持する。   Subsequently, as shown in FIGS. 8E and 8F, when the reversing mechanism 62 reverses the substrate support base 61, the substrate support base 61 is moved with the support member 61b positioned above the support member 61a. The substrate tray 70 is gripped.

その後、図８（ｆ）〜（ｉ）に示すように、図８（ａ）〜（ｄ）の逆の動作により、ロボットアーム１１は支持部材６１ａに載置されていた基板トレー７０を持ち上げて反転室６０の外に搬出する。なお、支持部材６１ａも、ロボットアーム１１の上昇時に干渉しないよう、適宜切欠き等が設けられている。成膜室３０，５０においてもロボットアーム１１は図８と同様に動作して基板トレー７０を搬出入するため、切欠き３２ｂが設けられている。   Thereafter, as shown in FIGS. 8F to 8I, the robot arm 11 lifts the substrate tray 70 placed on the support member 61a by the reverse operation of FIGS. 8A to 8D. It is carried out of the reversing chamber 60. The support member 61a is also appropriately provided with a notch or the like so as not to interfere when the robot arm 11 is raised. Also in the film forming chambers 30 and 50, the robot arm 11 operates in the same manner as in FIG. 8 to carry the substrate tray 70 in and out, so that a notch 32b is provided.

以上説明したように、本実施形態においては、基板トレー７０を基板ステージ３２上に載置した後、シールド板３４によって基板トレー７０の裏面をシールドするとともに、基板トレー７０をシールド蓋３５で覆う。これにより、仮にスパッタリング装置の各部に経時的にスパッタリング粒子が付着していたとしても、シールド効果を高い状態で保つことができ、成膜品質を向上させ、また安定化を図ることができる。   As described above, in the present embodiment, after the substrate tray 70 is placed on the substrate stage 32, the back surface of the substrate tray 70 is shielded by the shield plate 34, and the substrate tray 70 is covered with the shield lid 35. Thereby, even if sputtered particles adhere to each part of the sputtering apparatus over time, the shielding effect can be maintained in a high state, and the film forming quality can be improved and stabilized.

このとき、シールド蓋３５とシールド板３４との間に介在するスプリング３７ｃによって、基板トレー７０は所定の力で押圧される。そのため、昇降機構３６が下降しすぎて基板トレー７０を強い力で押圧することによる基板トレー７０の変形、及び、昇降機構３６の下降が足りずに基板トレー７０の裏面に隙間ができることによるシールド効果の減少を効果的に抑制することができる。   At this time, the substrate tray 70 is pressed with a predetermined force by the spring 37c interposed between the shield lid 35 and the shield plate 34. Therefore, the shielding effect by the deformation | transformation of the board | substrate tray 70 by the raising / lowering mechanism 36 descend | falling too much and pressing the board | substrate tray 70 with strong force, and the clearance gap being formed in the back surface of the board | substrate tray 70 is insufficient. Can be effectively suppressed.

なお、図７に示すように基板ステージ３２に切欠き３２ｂが設けられているが、シールド蓋３５によってシールド板３４及び成膜対象面を除く基板トレー７０の大部分は覆われているためシールド性の向上の点では問題ない。但し、例えばロボットアーム１１、基板ステージ３２、又はシールド蓋３５の形状を工夫することで、より完全にシールド蓋３５によって覆うことが可能となる。例えば、ロボットアーム１１が基板トレー７０を上面から吸着する構成とすれば切欠きが不要となり、シールド性を高めることができる。   As shown in FIG. 7, the substrate stage 32 is provided with a notch 32b. However, since most of the substrate tray 70 excluding the shield plate 34 and the film formation target surface is covered by the shield cover 35, the shielding property is provided. There is no problem in terms of improvement. However, for example, the shape of the robot arm 11, the substrate stage 32, or the shield lid 35 can be devised to cover the shield arm 35 more completely. For example, if the robot arm 11 is configured to adsorb the substrate tray 70 from the upper surface, the notch is not required and the shielding property can be improved.

また、図９（ａ），（ｂ）に示すように、基板トレー７０の厚さに応じて適宜スプリング３７ｃが変形するため、基板トレー７０の厚さが異なる場合にも容易に対応できる。図９（ａ）は基板トレー７０の厚さが大きい場合を示し、図９（ｂ）は基板トレー７０の厚さが小さい場合を示す。   Further, as shown in FIGS. 9A and 9B, the spring 37c is appropriately deformed according to the thickness of the substrate tray 70, so that even when the thickness of the substrate tray 70 is different, it can be easily handled. FIG. 9A shows a case where the thickness of the substrate tray 70 is large, and FIG. 9B shows a case where the thickness of the substrate tray 70 is small.

また、シールド蓋３５と昇降機構３６とを機械的に切り離すことが可能であるため、メンテナンスを容易に行うことができる。切り離す場合は、例えば基板ステージ３２とシールド蓋３５との間にスプリングを介在させ、昇降機構３６がスプリングの弾性力に抗してシールド蓋３５を下降させる構成とすれば、シールド蓋３５と昇降機構３６が機械的に切り離されていても、スプリングの弾性力によりシールド蓋３５を上昇させることができる。   Further, since the shield lid 35 and the lifting mechanism 36 can be mechanically separated, maintenance can be easily performed. In the case of separation, for example, if a spring is interposed between the substrate stage 32 and the shield lid 35 and the lifting mechanism 36 is configured to lower the shield lid 35 against the elastic force of the spring, the shield lid 35 and the lifting mechanism Even if 36 is mechanically separated, the shield lid 35 can be raised by the elastic force of the spring.

なお、この発明は上述した実施形態や具体例に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments and specific examples, and various modifications and applications are possible.

上述の実施形態では、複数枚の基板８０を同時処理するため、基板８０を基板トレー７０に固定し、基板トレー７０をロボットアーム１１により各室に搬出入することとした。その他にも、処理する基板８０が１枚の場合には、基板トレー７０を使用せず、基板カセット２１に収納された基板８０をロボットアーム１１が各室に直接搬出入することとしてもよい。この場合、シールド板３４は基板８０の裏面に直接当接することにより、基板８０の裏面をシールドする。   In the embodiment described above, in order to simultaneously process a plurality of substrates 80, the substrate 80 is fixed to the substrate tray 70, and the substrate tray 70 is carried into and out of each chamber by the robot arm 11. In addition, when the number of substrates 80 to be processed is one, the robot arm 11 may directly carry in / out the substrates 80 stored in the substrate cassette 21 without using the substrate tray 70. In this case, the shield plate 34 directly contacts the back surface of the substrate 80 to shield the back surface of the substrate 80.

また、同時に処理される基板８０の枚数、基板トレー７０の形状及び材料は、適宜選択することができる。   Further, the number of substrates 80 to be processed simultaneously and the shape and material of the substrate tray 70 can be selected as appropriate.

また、例えば図５に示す基板トレー７０の基板保持機構は、図５では一例として単純な形態を示しているが、基板トレー７０を反転したときに基板８０が脱落しないような構成であれば任意の構成とすることができる。   Further, for example, the substrate holding mechanism of the substrate tray 70 shown in FIG. 5 shows a simple form as an example in FIG. 5, but any configuration is possible as long as the substrate 80 does not fall off when the substrate tray 70 is inverted. It can be set as this structure.

また、上述の実施形態では樹脂基板の両面にＡＲコートを形成することとしているが、基板の種類はこれに限られない。また、基板表面に成膜する材料、及びスパッタリングガスの種類等の成膜条件も任意に選択することができる。   In the above-described embodiment, the AR coating is formed on both surfaces of the resin substrate, but the type of the substrate is not limited to this. In addition, film forming conditions such as the material to be formed on the substrate surface and the type of sputtering gas can be arbitrarily selected.

本発明の実施形態に係るスパッタリング装置を示す上面図である。It is a top view which shows the sputtering device which concerns on embodiment of this invention. 第１の成膜室に基板トレーが搬入出される途中の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state in the middle of carrying in / out a board | substrate tray in the 1st film-forming chamber. （ａ）は基板裏面のシールド前における裏面シールド機構等の状態を示す斜視図であり、（ｂ）はその側面図である。(A) is a perspective view which shows the state of a back surface shield mechanism etc. before the shield of a substrate back surface, (b) is the side view. （ａ）〜（ｃ）は、基板トレー及び基板の構成を示す分解斜視図である。(A)-(c) is a disassembled perspective view which shows the structure of a substrate tray and a board | substrate. 図４（ａ）〜（ｃ）に示す基板トレー及び基板を組み合わせた状態を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the state which combined the board | substrate tray and board | substrate shown to Fig.4 (a)-(c). 第１の成膜室において基板裏面がシールドされた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state by which the substrate back surface was shielded in the 1st film-forming chamber. （ａ）は基板裏面のシールド時における裏面シールド機構等の状態を示す斜視図であり、（ｂ）はその側面図である。(A) is a perspective view which shows the state of a back surface shield mechanism etc. at the time of the shield of a board | substrate back surface, (b) is the side view. 基板トレー７０の反転動作を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a reversing operation of the substrate tray 70. （ａ），（ｂ）は、互いに異なる厚さの基板トレーを用いたときの裏面シールド状態を示す部分断面図である。(A), (b) is a fragmentary sectional view which shows a back surface shield state when the board | substrate tray of a mutually different thickness is used.

符号の説明Explanation of symbols

１ スパッタリング装置
１０ 搬送室
１１ ロボットアーム
１２ 駆動機構
２０ 仕込取出し室
２１ 基板カセット
２３ 扉
３０ 第１の成膜室
３１ スパッタカソード
３２ 基板ステージ
３３ 裏面シールド機構
３４ シールド板
３５ シールド蓋
３６ 昇降機構
３７ 連結部
３９ 冷却機構
４０ 電源
４１ ターゲット
５０ 第２の成膜室
６０ 反転室
６１ 基板支持台
６２ 反転機構
７０ 基板トレー
７１ 開口
８０ 基板
１００ 制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sputtering apparatus 10 Transfer chamber 11 Robot arm 12 Drive mechanism 20 Loading / unloading chamber 21 Substrate cassette 23 Door 30 First film forming chamber 31 Sputter cathode 32 Substrate stage 33 Back shield mechanism 34 Shield plate 35 Shield lid 36 Elevating mechanism 37 Connecting portion 39 Cooling mechanism 40 Power supply 41 Target 50 Second film forming chamber 60 Reversing chamber 61 Substrate support 62 Reversing mechanism 70 Substrate tray 71 Opening 80 Substrate 100 Control unit

Claims (4)

真空槽と、
前記真空槽内で成膜対象物の表面に成膜材料の粒子を蒸着させて成膜する成膜手段と、
前記成膜対象物の成膜対象面が露出するように前記成膜対象物を載置する載置部材と、
前記成膜時に、前記成膜対象物の前記成膜対象面以外の所定の面に当接することにより前記所定の面を前記成膜材料の粒子からシールドするシールド部材と、
前記成膜時に、前記載置部材に当接することにより前記成膜対象物の前記所定の面と前記シールド部材とを覆うカバー部材と、
前記シールド部材と前記カバー部材とを昇降させる昇降手段と、を備える、
ことを特徴とするスパッタリング装置。 A vacuum chamber;
A film forming means for forming a film by depositing particles of a film forming material on the surface of the film forming object in the vacuum chamber;
A mounting member for mounting the film formation target so that the film formation target surface of the film formation target is exposed;
A shield member that shields the predetermined surface from particles of the film forming material by contacting a predetermined surface other than the film forming target surface of the film forming object during the film formation;
A cover member that covers the predetermined surface of the film formation object and the shield member by contacting the placement member during the film formation;
Elevating means for elevating and lowering the shield member and the cover member,
A sputtering apparatus characterized by that. 前記シールド部材と前記カバー部材とを連結する連結手段をさらに備え、
前記連結手段は、前記シールド部材と前記カバー部材との間に介在し、前記シールド部材と前記カバー部材との相対位置に応じて変形するスプリングを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。 Further comprising a connecting means for connecting the shield member and the cover member,
The coupling means includes a spring that is interposed between the shield member and the cover member and deforms according to a relative position between the shield member and the cover member.
The sputtering apparatus according to claim 1. 同時に処理される１又は複数個の前記成膜対象物を一体に把持する把持部材をさらに備え、
前記把持部材は、全体として板状体に形成され、前記板状体の両主面側に前記成膜対象面を露出させる複数の開口を有しており、
前記成膜時に、前記把持部材が前記成膜対象物を把持した状態で前記載置部材上に載置され、前記シールド部材が前記把持部材の一主面に当接することにより前記成膜対象面以外の所定の面を前記成膜材料の粒子からシールドする、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタリング装置。 A gripping member that grips one or a plurality of the film formation objects to be processed at the same time;
The gripping member is formed in a plate-like body as a whole, and has a plurality of openings that expose the film formation target surfaces on both main surface sides of the plate-like body,
During the film formation, the gripping member is placed on the mounting member in a state where the film formation target is gripped, and the shield member comes into contact with one main surface of the gripping member to thereby form the film formation target surface. Shielding a predetermined surface other than the particles of the film forming material,
The sputtering apparatus according to claim 1 or 2. 前記把持部材を反転させる反転手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項３に記載のスパッタリング装置。 A reversing means for reversing the gripping member;
The sputtering apparatus according to claim 3.
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