JP2012132055A - Vacuum rotation drive device and vacuum treatment apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering apparatus which can stabilize the ground of a shutter plate when target cleaning is performed.SOLUTION: A movable shutter device 2 has a forward/backward moving device 45 for moving a grounding member 43 toward a rotation axis 27 of a motor for introducing torque into a vacuum vessel. The grounding member 43 is brought into contact with the rotation axis 27 to ground a shutter plate 21 connected to the rotation axis 27. When target cleaning is performed by using the shutter plate 21 as a dummy substrate, the grounding member 43 can be brought into contact with the rotation axis 27 to strengthen the grounding action of the shutter plate 21.

Description

本発明は、真空回転駆動装置及び真空処理装置に係るものであり、特に、半導体や磁気記憶媒体、フラットパネルディスプレイなどの成膜に用いられる真空処理装置に設けられ、安定したアースを得られる真空回転駆動装置及び該真空回転駆動装置を備える真空処理装置に関するものである。   The present invention relates to a vacuum rotation driving device and a vacuum processing device, and in particular, a vacuum that is provided in a vacuum processing device used for film formation of a semiconductor, a magnetic storage medium, a flat panel display, etc., and can obtain a stable ground. The present invention relates to a rotation driving device and a vacuum processing apparatus including the vacuum rotation driving device.

半導体製造や磁気記憶媒体における、成膜プロセス処理装置であるスパッタリング装置において、消耗品であるターゲットは、定期的に新品に交換される。新品ターゲットは、大気中で保管されるため、その表面は、酸化されたり、不純物が付着したりしてしまう。また、スパッタリング中にターゲット表面に再付着膜が堆積してしまい、実質的にスパッタリング膜の性能が悪化するおそれがある。これらの不都合を解消するために、定期的にターゲット表面の清浄化を図るターゲットクリーニングが行われている。   In a sputtering apparatus that is a film forming process processing apparatus in semiconductor manufacturing or magnetic storage media, a target that is a consumable is periodically replaced with a new one. Since the new target is stored in the atmosphere, the surface thereof is oxidized or impurities are attached. Further, a reattached film is deposited on the surface of the target during sputtering, which may substantially deteriorate the performance of the sputtering film. In order to eliminate these inconveniences, target cleaning for periodically cleaning the target surface is performed.

ターゲットクリーニングの具体的方法としては、ダミー基板に通常プロセス処理よりも大きな電力によりダミースパッタリングを行うことでターゲット表面の異物を除去する方法が知られている。さらに、ダミー基板のコストダウンを図るため、プロセスチャンバに回転可能に配備したシャッタ板をダミー基板として用いる方法が知られている。   As a specific method of target cleaning, there is known a method of removing foreign matter on the surface of a target by performing dummy sputtering on a dummy substrate with electric power larger than that of a normal process. Furthermore, in order to reduce the cost of the dummy substrate, a method is known in which a shutter plate rotatably disposed in the process chamber is used as the dummy substrate.

通常のスパッタリング処理は、プロセスチャンバ内の基板ホルダーに基板が配置された状態でチャンバ内にプロセスガスを導入する工程、ターゲットに電力を供給してスパッタリングを行う工程、成膜量に応じた時間電力を供給した後に電力とプロセスガスの供給を停止して真空排気する工程、基板を搬送チャンバに搬出する工程、などの一連の工程から構成されている。   In general sputtering processing, a process gas is introduced into a chamber with a substrate placed in a substrate holder in the process chamber, a process of supplying power to a target to perform sputtering, and time power corresponding to the amount of film formation. After supplying the substrate, a series of steps such as a step of stopping the supply of electric power and process gas and evacuating the substrate, and a step of unloading the substrate to the transfer chamber are included.

スパッタリング処理を繰り返すことでターゲットは消失していき、所定の薄さになると、新品ターゲットと交換することになる。また、スパッタリング中、ターゲットから飛び出した粒子が、基板へは付着せず、再度ターゲット表面に再付着してしまうことも発生する。再付着膜や異物が発生した状態で、基板に成膜してしまうと、欲すべき成膜性能が達成できないため、定期的なターゲットクリーニングが必要となる。   By repeating the sputtering process, the target disappears, and when it becomes a predetermined thickness, it is replaced with a new target. In addition, during sputtering, the particles that have jumped out of the target may not adhere to the substrate and re-adhere to the target surface. If a film is formed on the substrate in a state where a reattached film or foreign matter is generated, the desired film forming performance cannot be achieved, and thus periodic target cleaning is required.

シャッタ板を使ったターゲットクリーニングは、シャッタ板をターゲットと対向させた状態でプロセスガスを導入し、ダミースパッタリングを行うことでターゲット表面の異物を除去している。シャッタ板は可動シャッタ機構によって移動可能に取り付けられており、成膜プロセス処理時はターゲットから離れた位置に配置され、ターゲットクリーニング時にはモータによってターゲットと対向した位置に配置することができる。   In target cleaning using a shutter plate, a process gas is introduced in a state where the shutter plate is opposed to the target, and foreign matter on the target surface is removed by performing dummy sputtering. The shutter plate is movably attached by a movable shutter mechanism, and is disposed at a position away from the target during the film forming process, and can be disposed at a position facing the target by a motor during target cleaning.

従来の可動シャッタ装置の一例を図6を用いて説明する(例えば、特許文献1,2参照)。可動シャッタ装置101は真空内への回転動力を伝達するための機構であり、大気と真空を隔離する真空シール部102を挟んでモータ103とシャッタ板105を連結する軸継ぎ手104と、モータ103の回転軸のガイドとしてのベアリング107とを有している。エンコーダの読み取り値に基づいてモータ103に電力を供給することにより、ターゲットTGと対向した位置と、ターゲットTGから完全に離れた位置とでシャッタ板105を回転動作可能に構成されている。この可動シャッタ装置101は、シャッタ板105がベアリング107を介してアースされる構造になっている。   An example of a conventional movable shutter device will be described with reference to FIG. 6 (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The movable shutter device 101 is a mechanism for transmitting rotational power into the vacuum. The shaft joint 104 that connects the motor 103 and the shutter plate 105 with the vacuum seal portion 102 that separates the atmosphere and the vacuum interposed therebetween, and the motor 103 And a bearing 107 as a guide for the rotating shaft. By supplying electric power to the motor 103 based on the read value of the encoder, the shutter plate 105 can be rotated at a position facing the target TG and a position completely separated from the target TG. This movable shutter device 101 has a structure in which a shutter plate 105 is grounded via a bearing 107.

特開平8−92764JP-A-8-92764 特開平9−63959JP-A-9-63959

RF電源を用いたスパッタリングでは、電気流路としてのアースが重要な役割を担っている。例えば、アースが不安定な場合、周辺センサや電気部品へのノイズを発生させたり、アークや想定外の場所での放電の発生などを誘発し、成膜性能が悪化することで膜質が低下したりする可能性がある。   In sputtering using an RF power source, the earth as an electric flow path plays an important role. For example, when the ground is unstable, the film quality deteriorates due to deterioration of film formation performance, which may cause noise to peripheral sensors and electrical components, or induce arcing or discharge at unexpected locations. There is a possibility.

しかしながら、従来の可動式シャッタ装置101では、ベアリング107を通してシャッタ板105がアースされる構造であるため、ベアリング107の球と内輪、球と外輪のそれぞれで点接触になり、必然的に電気抵抗が高くなってしまっていた。そのため、印加するRF電力を増大するにはシャッタ板105のアースを強化することが望ましい。   However, in the conventional movable shutter device 101, since the shutter plate 105 is grounded through the bearing 107, point contact is made between the ball of the bearing 107 and the inner ring, and between the ball and the outer ring. It was getting expensive. Therefore, it is desirable to strengthen the ground of the shutter plate 105 in order to increase the applied RF power.

本発明の目的は、上記の従来技術の問題に鑑み、ターゲットクリーニングを行う際のシャッタ板のアースを安定させることができる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 sputtering apparatus that can stabilize the ground of a shutter plate when performing target cleaning in view of the above-described problems of the prior art.

本発明に係る真空回転駆動装置は、真空容器に取り付けられるケーシングと、ケーシングに回転可能に支持され、真空容器内に一部が配置される導電性の回転軸と、回転軸に設けられた永久磁石と、永久磁石に対向してケーシングに設けられたステータと、常時アースされているアース部材を回転軸に向けて進退動させる進退動装置と、を有し、進退動装置は、アース部材を回転軸に当接させ、又は、アース部材を回転軸から離間させるように移動させることを特徴としている。   A vacuum rotation driving device according to the present invention includes a casing attached to a vacuum vessel, a conductive rotation shaft that is rotatably supported by the casing and partially disposed in the vacuum vessel, and a permanent shaft provided on the rotation shaft. A magnet, a stator provided on the casing facing the permanent magnet, and a forward / backward movement device for moving the grounding member, which is always grounded, forward and backward toward the rotation shaft. The rotating shaft is brought into contact or the ground member is moved away from the rotating shaft.

本発明により、ターゲットクリーニングを行う際のシャッタ板のアースを確実にし、スパッタリング装置のターゲットクリーニングを安定的に行うことが可能になり、アーク、ノイズ等の発生リスクが低減し、装置の信頼性が向上する。またそのことにより、真空処理装置の稼働率を向上することができる。   According to the present invention, the grounding of the shutter plate during target cleaning can be ensured, the target cleaning of the sputtering apparatus can be stably performed, the risk of occurrence of arc, noise, etc. is reduced, and the reliability of the apparatus is improved. improves. Moreover, the operation rate of a vacuum processing apparatus can be improved by that.

また、アースが安定化することにより、膜質を安定させることができるとともに、スパッタリング空間に効率的に電力を供給することで電源のパワーロスを削減でき、消費電力を抑えることが可能になる。   In addition, the stabilization of the ground can stabilize the film quality, and the power loss of the power source can be reduced by efficiently supplying power to the sputtering space, thereby reducing the power consumption.

本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置の概略図である。It is the schematic of the sputtering device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る可動シャッタ装置の概略図である。It is the schematic of the movable shutter apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る可動アースユニットの進退動装置の拡大図である。It is an enlarged view of the advance / retreat apparatus of the movable earth unit which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るソケットの拡大図である。It is an enlarged view of the socket which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置の制御システムの構成例である。It is a structural example of the control system of the sputtering device which concerns on one Embodiment of this invention. 従来の可動式シャッタ装置の概略図である。It is the schematic of the conventional movable shutter apparatus.

以下に、本発明の各実施形態に係る真空回転駆動装置及び真空処理装置について以下に説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は発明を具体化した一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変できることは勿論である。また、本発明に係る真空回転駆動装置の適用は、スパッタリング装置に限定されるものではなく、真空容器内で安定なアースを確保する必要がある回転導入装置として適用可能である。   Below, the vacuum rotation drive device and vacuum processing apparatus which concern on each embodiment of this invention are demonstrated below. The members, arrangements, and the like described below are examples embodying the invention and do not limit the present invention, and it is needless to say that various modifications can be made in accordance with the spirit of the present invention. The application of the vacuum rotation driving device according to the present invention is not limited to the sputtering device, but can be applied as a rotation introducing device that needs to ensure a stable ground in the vacuum vessel.

図1〜5は本発明に係るスパッタリング装置及び真空回転駆動装置の好適な一実施形態を示すものであり、図1はスパッタリング装置の概略図、図2は可動シャッタ装置の概略図、図3は可動アースユニットの進退動装置の拡大図、図4はソケットの拡大図、図5はスパッタリング装置の制御システムの構成例を示している。   1 to 5 show a preferred embodiment of a sputtering apparatus and a vacuum rotation driving apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a schematic view of a sputtering apparatus, FIG. 2 is a schematic view of a movable shutter apparatus, and FIG. FIG. 4 is an enlarged view of a socket, and FIG. 5 shows a configuration example of a control system of a sputtering apparatus.

まず、図1を用いて本実施形態に係るスパッタリング装置1を概説する。
スパッタリング装置1(真空処理装置)は、真空容器11(以下チャンバ11)、チャンバ11内で基板Wを保持する基板ホルダー15、ターゲットTGを保持するターゲット電極17、シャッタ板21、及び、シャッタ駆動装置25を有している。後述するようにシャッタ駆動装置25にシャッタ板21を取り付けて可動シャッタ装置2(真空回転駆動装置)を構成している。
First, the sputtering apparatus 1 according to the present embodiment will be outlined with reference to FIG.
The sputtering apparatus 1 (vacuum processing apparatus) includes a vacuum vessel 11 (hereinafter referred to as a chamber 11), a substrate holder 15 that holds a substrate W in the chamber 11, a target electrode 17 that holds a target TG, a shutter plate 21, and a shutter driving device. 25. As will be described later, the movable shutter device 2 (vacuum rotation driving device) is configured by attaching the shutter plate 21 to the shutter driving device 25.

また、チャンバ11には、チャンバ内の圧力をモニターする真空計PG、プロセスガスをチャンバ内部に導入するガス導入系13、チャンバ内部空間を真空排気する真空排気系(不図示)、減圧されたチャンバ内部を大気圧に戻すベント配管系(不図示)が設けられており、ターゲット電極17には、ターゲット電極17へ電力を供給する不図示の電源が接続されている。また、チャンバ11は隣接する搬送チャンバとゲートバルブGVを介して接続されており、搬送チャンバには基板を搬送する搬送系が設けられている。通常、チャンバ11および基板ホルダー15はアースされている。   The chamber 11 includes a vacuum gauge PG for monitoring the pressure in the chamber, a gas introduction system 13 for introducing process gas into the chamber, a vacuum exhaust system (not shown) for evacuating the chamber internal space, and a decompressed chamber. A vent piping system (not shown) for returning the inside to atmospheric pressure is provided, and a power source (not shown) that supplies power to the target electrode 17 is connected to the target electrode 17. The chamber 11 is connected to an adjacent transfer chamber via a gate valve GV, and a transfer system for transferring the substrate is provided in the transfer chamber. Usually, the chamber 11 and the substrate holder 15 are grounded.

真空回転駆動装置としての可動シャッタ装置2は、シャッタ駆動装置25によってシャッタ板21を水平方向(基板の成膜面に平行な方向)に移動させる装置であり、ターゲットTGと対向した位置と、ターゲットTGから完全に離れた位置との間でシャッタ板21を移動させることができる。すなわち、可動シャッタ装置2により、スパッタリング成膜時はターゲットから離れた位置にシャッタ板21を配置し、ターゲットクリーニング時にはターゲットTGと対向した位置にシャッタ板21を配置することができる。なお、ターゲットクリーニングとは、ターゲット表面への再付着した膜を除去する処理工程である。   The movable shutter device 2 as a vacuum rotation driving device is a device that moves the shutter plate 21 in the horizontal direction (direction parallel to the film-forming surface of the substrate) by the shutter driving device 25, and the position facing the target TG, the target The shutter plate 21 can be moved between a position completely away from the TG. That is, the movable shutter device 2 can arrange the shutter plate 21 at a position away from the target during sputtering film formation, and can arrange the shutter plate 21 at a position facing the target TG during target cleaning. Note that target cleaning is a processing step for removing a film that has reattached to the target surface.

次に、図2を用いて可動シャッタ装置を説明する。
上述のように、可動シャッタ装置2はシャッタ駆動装置25によってシャッタ板21の配設位置を処理工程に応じて変更するための回転シャッタ装置であり、シャッタ駆動装置25とシャッタ板21及び、可動アースユニット40を主要構成要素して有している。シャッタ駆動装置25は、チャンバ11の開口部11aからチャンバ内部に一部を突き出すように配設された回転軸27と、回転軸27の径方向の周りに配置されたステータ29と、回転軸27を軸支するとともにステータ29を保持するケーシング31と、を有している。シャッタ板21は、チャンバ内部で回転軸27に軸継ぎ手28を介して接続されている。シャッタ板21、軸継ぎ手28、回転軸27はいずれも導電性を有して構成されている。
Next, the movable shutter device will be described with reference to FIG.
As described above, the movable shutter device 2 is a rotary shutter device for changing the arrangement position of the shutter plate 21 according to the processing step by the shutter drive device 25, and includes the shutter drive device 25, the shutter plate 21, and the movable ground. A unit 40 is included as a main component. The shutter driving device 25 includes a rotating shaft 27 disposed so as to partially protrude from the opening 11 a of the chamber 11 into the chamber, a stator 29 disposed around the radial direction of the rotating shaft 27, and the rotating shaft 27. And a casing 31 for holding the stator 29. The shutter plate 21 is connected to a rotary shaft 27 via a shaft joint 28 inside the chamber. The shutter plate 21, the shaft joint 28, and the rotary shaft 27 are all configured to be conductive.

ケーシング31は、上端部がチャンバ11に気密に取り付けられるとともに、ステータ29及び、回転軸27を支持する一組のベアリング37が内周側に取り付けられている。ベアリング37は回転軸27を支持するための部材であり、パーティクルが発生し難い真空用のベアリングが用いられることが望ましい。ステータ29は電力を印加することで磁力を生じるコイル群から構成されている。ステータ29と回転軸27の間には真空隔壁39が設けられており、回転軸27を真空側に、ステータ29(コイル)を大気側に分けている。回転軸27は真空隔壁39とのギャップができる限り小さくなるように支持されている。なお、本明細書では便宜上、回転軸27のチャンバ11側を上方(上側)、回転軸27に垂直な面を水平方向として記載する。   The upper end of the casing 31 is airtightly attached to the chamber 11, and a pair of bearings 37 that support the stator 29 and the rotating shaft 27 are attached to the inner peripheral side. The bearing 37 is a member for supporting the rotating shaft 27, and it is desirable to use a vacuum bearing that hardly generates particles. The stator 29 is composed of a coil group that generates a magnetic force when electric power is applied. A vacuum partition 39 is provided between the stator 29 and the rotating shaft 27, and the rotating shaft 27 is divided on the vacuum side and the stator 29 (coil) is divided on the atmosphere side. The rotating shaft 27 is supported so that the gap with the vacuum partition wall 39 is as small as possible. In this specification, for convenience, the chamber 11 side of the rotating shaft 27 is described as the upper side (upper side), and the surface perpendicular to the rotating shaft 27 is described as the horizontal direction.

回転軸27の外周部にはステータ29に対向する位置に永久磁石が設けられ、ステータ29との間でブラシレスDCモータが構成されている。シャッタ板21は回転軸27の回転に伴って回動し、クリーニング位置と、プロセス位置との間を移動する。シャッタ板21のクリーニング位置とは、シャッタ板21がターゲットTG(ターゲット電極17)と対向して位置し、シャッタ板21がターゲットTG(ターゲット電極17)の上方を覆っている状態をいうものとする。一方、シャッタ板21のプロセス位置とは、シャッタ板21がターゲットTGの上方から離れて位置し、ターゲットTGと対向する領域がない状態をいうものとする。   A permanent magnet is provided on the outer peripheral portion of the rotating shaft 27 at a position facing the stator 29, and a brushless DC motor is configured with the stator 29. The shutter plate 21 rotates as the rotary shaft 27 rotates, and moves between the cleaning position and the process position. The cleaning position of the shutter plate 21 refers to a state in which the shutter plate 21 is positioned facing the target TG (target electrode 17) and the shutter plate 21 covers the target TG (target electrode 17). . On the other hand, the process position of the shutter plate 21 refers to a state in which the shutter plate 21 is positioned away from above the target TG and there is no region facing the target TG.

回転軸27の下側(シャッタ板21が取り付けられた端部とは逆側)には、リニアスケールとエンコーダ51を有する回転センサが設けられている。エンコーダ51はケーシング31側に固定されたホール素子などの磁気センサからなる公知のセンサであり、回転軸27側に固定されたリニアスケールの磁性の変化を検出することができる。なお、投光器と受光器などから構成されたエンコーダを用いた場合にはリニアスケールに替えて所定間隔ごとに投光率や彩色を変化させた円盤が用いられる。   A rotation sensor having a linear scale and an encoder 51 is provided on the lower side of the rotation shaft 27 (on the side opposite to the end portion to which the shutter plate 21 is attached). The encoder 51 is a known sensor composed of a magnetic sensor such as a Hall element fixed on the casing 31 side, and can detect a change in magnetism of a linear scale fixed on the rotating shaft 27 side. When an encoder composed of a projector and a light receiver is used, a disk whose light projection rate and coloring are changed at predetermined intervals is used instead of the linear scale.

エンコーダ51から得られる情報を基にステータ29へ供給する電力を制御することにより、ターゲット電極17と対向した位置(クリーニング位置)と、ターゲット電極17の対向位置から完全に離れた位置(プロセス位置)とでシャッタ板21を制御している。また、ケーシング31の底部には、ステータ29に接続されたパワーケーブルや信号ケーブル、エンコーダケーブル等(いずれも不図示)をケーシングの外側に引き回すフィードスルー53がある。   By controlling the power supplied to the stator 29 based on information obtained from the encoder 51, a position facing the target electrode 17 (cleaning position) and a position completely separated from the position facing the target electrode 17 (process position). The shutter plate 21 is controlled. Further, at the bottom of the casing 31, there is a feed-through 53 for routing a power cable, a signal cable, an encoder cable, etc. (all not shown) connected to the stator 29 to the outside of the casing.

ここで、可動アースユニット40について説明する。
可動アースユニット40は、所定のタイミングで回転軸27と電気的に接続されて、軸継ぎ手28と回転軸27を介してシャッタ板21をアースする装置である。可動アースユニット40は、回転軸に当接できるアース部材43と、回転軸27に対してアース部材43を進退動作させる進退動装置45と、アース部材43の周囲を真空側に保つベローズ管47とを有している。本実施形態においては、可動アースユニット40は回転軸27の下側に設けられている。ベローズ管47と真空隔壁39の内側の領域は真空排気される領域であり、この真空領域(真空側)に回転軸27とアース部材43が配置されている。
Here, the movable earth unit 40 will be described.
The movable earth unit 40 is a device that is electrically connected to the rotating shaft 27 at a predetermined timing and grounds the shutter plate 21 via the shaft joint 28 and the rotating shaft 27. The movable earth unit 40 includes an earth member 43 that can come into contact with the rotating shaft, an advance / retreat device 45 that moves the earth member 43 forward and backward with respect to the rotating shaft 27, and a bellows tube 47 that maintains the periphery of the earth member 43 on the vacuum side. have. In the present embodiment, the movable earth unit 40 is provided below the rotating shaft 27. A region inside the bellows tube 47 and the vacuum partition 39 is a region to be evacuated, and the rotating shaft 27 and the ground member 43 are arranged in this vacuum region (vacuum side).

アース部材43は、進退動装置45によって上下動するように構成されており、上側に移動したときに、回転軸27の最下端部側に当接し、電気的に接続されるように取り付けられている。アース部材43は常時アースされているため、回転軸27とアース部材43が当接した状態で、回転軸27、軸継ぎ手28、シャッタ板21がいずれもアースされる。本実施形態においては進退動装置45にエアシリンダが用いられているが、モータ、送りねじ機構等の物体を移動させる他の構成を適用できることはいうまでもない。   The earth member 43 is configured to move up and down by an advance / retreat device 45, and is attached so as to abut against and be electrically connected to the lowermost end portion of the rotary shaft 27 when moved upward. Yes. Since the ground member 43 is always grounded, the rotary shaft 27, the shaft joint 28, and the shutter plate 21 are all grounded with the rotary shaft 27 and the ground member 43 in contact with each other. In this embodiment, an air cylinder is used for the advance / retreat apparatus 45, but it goes without saying that other configurations for moving an object such as a motor and a feed screw mechanism can be applied.

なお、基板ホルダー15の周囲に配置されたシールドとラビリンス構造を組めるようにシャッタ板21を構成して、ターゲットクリーニング中に生じる基板ホルダー15表面への異物の付着を防ぐ構造としてもよい。具体的には、可動シャッタ装置2に、シャッタ板21を上下動できるシャッタ上下装置をさらに取り付けて、シャッタ板21が上昇したときに基板ホルダー15周囲のシールドとラビリンス構造を形成できるようにするとよい。   Note that the shutter plate 21 may be configured so that a shield arranged around the substrate holder 15 and a labyrinth structure can be assembled to prevent foreign matter from adhering to the surface of the substrate holder 15 during target cleaning. Specifically, a shutter lifting / lowering device that can move the shutter plate 21 up and down is further attached to the movable shutter device 2 so that a shield and a labyrinth structure around the substrate holder 15 can be formed when the shutter plate 21 is raised. .

通常のプロセス処理時、シャッタ板21はプロセス位置にあり、アース部材43は下降して回転軸27と離間した状態(離間位置)にある。このとき、回転軸27は回転可能であり、シャッタ板21はベアリング37だけを介してアースされている状態である。ターゲットクリーニング時、シャッタ板21はターゲットクリーニング位置に移動させ、アース部材43は上昇して回転軸27に当接した状態(当接位置)にある。このとき、シャッタ板21はベアリング37とアース部材43の両方を介してアースされている状態である。なお、本実施形態においては、アース部材43の上下動の軌跡は回転軸27と同軸に設定されているが、回転軸27と同軸である必要はない。例えば、アース部材43が水平方向に上下動し、回転軸27の外周面に当接するように構成してもよい。   During normal process processing, the shutter plate 21 is in the process position, and the ground member 43 is lowered and separated from the rotating shaft 27 (separated position). At this time, the rotating shaft 27 is rotatable, and the shutter plate 21 is grounded only through the bearing 37. At the time of target cleaning, the shutter plate 21 is moved to the target cleaning position, and the ground member 43 is raised and is in contact with the rotary shaft 27 (contact position). At this time, the shutter plate 21 is in a state of being grounded through both the bearing 37 and the ground member 43. In the present embodiment, the locus of the vertical movement of the ground member 43 is set to be coaxial with the rotary shaft 27, but it is not necessary to be coaxial with the rotary shaft 27. For example, the ground member 43 may be configured to move up and down in the horizontal direction and to contact the outer peripheral surface of the rotating shaft 27.

ここで、図3、4を用いて可動アースユニットについて詳しく説明する。
図3は、可動アースユニットの進退動装置の拡大図である。図3(a)はアース部材43が離間位置にあるときの図である。図3(b)
はアース部材43が当接位置にあるときの図である。アース部材43が当接位置にあるとき、シャッタ板21はアース部材43によって強固に接地されている状態になる。また、本実施形態においては、回転軸27には、アース部材43との接触面積を確保するためのソケット49が取り付けられている。
Here, the movable earth unit will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 3 is an enlarged view of the advance / retreat apparatus for the movable earth unit. FIG. 3A is a view when the ground member 43 is in the separated position. FIG. 3 (b)
These are figures when the earth member 43 exists in a contact position. When the ground member 43 is in the contact position, the shutter plate 21 is firmly grounded by the ground member 43. In the present embodiment, a socket 49 for securing a contact area with the ground member 43 is attached to the rotating shaft 27.

図4にソケットの斜視図を示す。ソケット49は、切り込みの入った円錐状であり、導電性材料で構成されている。ソケット49は、回転軸27の下端(アース部材43と接する位置)に取り付けられている。アース部材43の先端は、ソケット49の内面の形状に合わせて細く形成されており、ソケット49にアース部材43が入り込み、安定的に接触させることができる。   FIG. 4 shows a perspective view of the socket. The socket 49 has a conical shape with cuts and is made of a conductive material. The socket 49 is attached to the lower end of the rotating shaft 27 (a position in contact with the ground member 43). The tip of the ground member 43 is formed thinly in accordance with the shape of the inner surface of the socket 49, and the ground member 43 enters the socket 49 and can be stably contacted.

図4に示したアース部材43と回転軸27との接触構造は一例である。アース部材43と回転軸27との接触構造の他の例として、例えば、回転軸27の最下端を平坦にし、アース部材43の先端も同様に平坦にして、平坦面同士を接触させる構成としてもよい。   The contact structure between the ground member 43 and the rotating shaft 27 shown in FIG. 4 is an example. As another example of the contact structure between the ground member 43 and the rotary shaft 27, for example, the bottom end of the rotary shaft 27 may be flattened and the tip of the ground member 43 may be flattened so that the flat surfaces come into contact with each other. Good.

このとき、より安定的に接触できるように、アース部材43の接触面(あるいは回転軸27の接触面)が回転軸27の接触面(あるいはアース部材43の接触面)に合わせて変形、若しくは傾斜する構造であると望ましい。
また、アース部材43の接触面(あるいは回転軸27の接触面)にエンボス加工を施し、安定して多数箇所で接触するように構成してもよい。
At this time, the contact surface of the earth member 43 (or the contact surface of the rotating shaft 27) is deformed or inclined according to the contact surface of the rotating shaft 27 (or the contact surface of the earth member 43) so that the contact can be made more stably. It is desirable that the structure be
Further, the contact surface of the ground member 43 (or the contact surface of the rotating shaft 27) may be embossed so that the contact can be stably made at a large number of locations.

図5にスパッタリング装置の制御システムの構成例を示す。
スパッタリング装置はPLC(プログラムロジックコントローラ)を用いたコントローラによって制御されるシステムであり、コントローラとして装置PLCとユニットPLC(ユニットプログラムロジックコントローラ)を有している。装置PLCは、それぞれのユニットPLCや搬送系(基板搬送)、ゲートバルブGVの動作等を制御するコントローラである。搬送系、ゲートバルブGVはユニットPLCを経由して制御する場合もある。
ユニットPLCは、装置PLCからの指令により、モータドライバやエアオペ(ガス導入系)、電源(例えば、RF電源)、排気系等を制御するコントローラである。
FIG. 5 shows a configuration example of a control system of the sputtering apparatus.
The sputtering apparatus is a system controlled by a controller using a PLC (program logic controller), and has an apparatus PLC and a unit PLC (unit program logic controller) as controllers. The device PLC is a controller that controls the operation of each unit PLC, the transport system (substrate transport), the gate valve GV, and the like. The transport system and the gate valve GV may be controlled via the unit PLC.
The unit PLC is a controller that controls a motor driver, an air operation (gas introduction system), a power supply (for example, an RF power supply), an exhaust system, and the like according to a command from the device PLC.

モータドライバはユニットPLCからの指令により、シャッタ駆動装置25のモータ(ステータ29)へ電力を供給する。このとき、エンコーダ51からの位置情報によりその電力を制御することにより、シャッタ板21の開閉を行う。エアオペはユニットPLCからの指令により、各バルブの開閉を制御してガス導入系の制御を行う。エアオペで制御される装置としては、例えば、進退動装置45やガス導入系13が挙げられる。可動アースユニット40の進退動装置45(シリンダ)は、エアオペからの指令によってエア供給の切り替えを行うことで回転軸27の上下動を行う。RF電源もユニットPLCからの指令により、マッチングボックスを介しカソード電極17に電力を供給する。排気系も同様にユニットPLCからの指令にて制御され、ポンプの起動やエアオペによるバルブの開閉を行っている。   The motor driver supplies power to the motor (stator 29) of the shutter driving device 25 in accordance with a command from the unit PLC. At this time, the shutter plate 21 is opened and closed by controlling the power based on the position information from the encoder 51. The air operation controls the gas introduction system by controlling the opening and closing of each valve according to a command from the unit PLC. Examples of the device controlled by the air operation include the advance / retreat device 45 and the gas introduction system 13. The advance / retreat device 45 (cylinder) of the movable earth unit 40 moves the rotary shaft 27 up and down by switching the air supply in response to a command from the air operation. The RF power supply also supplies power to the cathode electrode 17 through the matching box in response to a command from the unit PLC. The exhaust system is similarly controlled by a command from the unit PLC, and the pump is started and the valve is opened and closed by an air operation.

本発明はシャッタ板21の開閉装置(可動シャッタ装置2)に限定されるものではなく、真空容器内に回転力を導入する回転導入装置として広く利用することができる。例えば、ロールを用いて搬送する装置(ロール搬送装置)にて、ロールのアース強化などに利用可能である。従来のロール搬送装置では、シャッタ開閉の装置と同様にベアリングを通してアースされる構造であった。そのため、電気抵抗が高くなりアースが不安定になる恐れがあった。本発明の可動アースユニットを用いることにより、必要時(プロセス電流投入時)のみアースを強化することができる。ブラシを常時当接させてアースする方法と比べてメンテナンス間隔を長くすることができる。この場合、ロールは常に回転しているので、アース接続部にブラシなどを用いてロールのアースを強化する。また、必要時(プロセス電流投入時)のみブラシを接触させることにより、メンテナンス間隔(ブラシの寿命)を延ばすことできる。
The present invention is not limited to the opening / closing device (movable shutter device 2) of the shutter plate 21, but can be widely used as a rotation introducing device for introducing a rotational force into the vacuum vessel. For example, it can be used for strengthening the earth of a roll in an apparatus (roll conveyance apparatus) that conveys using a roll. The conventional roll conveying device is structured to be grounded through a bearing in the same manner as the shutter opening / closing device. For this reason, there is a risk that the electrical resistance increases and the ground becomes unstable. By using the movable ground unit of the present invention, the ground can be strengthened only when necessary (when the process current is turned on). The maintenance interval can be increased compared to the method in which the brush is always in contact with the ground. In this case, since the roll is always rotating, the earth of the roll is strengthened by using a brush or the like for the earth connection portion. Also, the maintenance interval (brush life) can be extended by contacting the brush only when necessary (when the process current is input).

本発明により、ターゲットクリーニングを行う際のシャッタ板のアースを確実にし、スパッタリング装置のターゲットクリーニングを安定的に行うことが可能になり、アーク、ノイズ等の発生リスクが低減し、装置の信頼性が向上する。またそのことにより、真空処理装置の稼働率を向上することができる。また、アースが安定化することにより、膜質を安定させることができるとともに、スパッタリング空間に効率的に電力を供給することで電源のパワーロスを削減でき、消費電力を抑えることが可能になる。
According to the present invention, the grounding of the shutter plate during target cleaning can be ensured, the target cleaning of the sputtering apparatus can be stably performed, the risk of occurrence of arc, noise, etc. is reduced, and the reliability of the apparatus is improved. improves. Moreover, the operation rate of a vacuum processing apparatus can be improved by that. In addition, the stabilization of the ground can stabilize the film quality, and the power loss of the power source can be reduced by efficiently supplying power to the sputtering space, thereby reducing the power consumption.

また、回転軸27の最下端でアース部材43と接触する構成であり、かつ、回転軸27と真空隔壁39とのギャップが小さいため、アース部材43との接触により発生したパーティクルのプロセスチャンバ側への流出を低減することができる。また、回転軸27の下部空間は設計上自由度が高いため、アース部材43との接触部近傍にラビリンス構造(不図示)を配備し更なる低減を図ることが可能である。 Further, since the gap between the rotating shaft 27 and the vacuum partition wall 39 is small at the lowermost end of the rotating shaft 27 and the gap between the rotating shaft 27 and the vacuum partition wall 39 is small, particles generated by the contact with the grounding member 43 are moved to the process chamber side. Outflow can be reduced. Further, since the lower space of the rotating shaft 27 has a high degree of freedom in design, a labyrinth structure (not shown) can be provided in the vicinity of the contact portion with the ground member 43 for further reduction.

TG ターゲット
PG 真空計
GV ゲートバルブ
W 基板
1 スパッタリング装置
2 可動シャッタ装置
11 チャンバ
11a 開口部
13 ガス導入系
15 基板ホルダー
17 ターゲット電極
21 シャッタ板
25 シャッタ駆動装置
27 回転軸
28 軸継ぎ手
29 ステータ
31 ケーシング
37 ベアリング
39 真空隔壁
40 可動アースユニット
43 アース部材
45 進退動装置
47 ベローズ管
49 ソケット
51 エンコーダ
53 フィードスルー
101 可動シャッタ装置
102 真空シール部
103 モータ
104 軸継ぎ手
105 シャッタ板
107 ベアリング
TG Target PG Vacuum gauge GV Gate valve W Substrate 1 Sputtering device 2 Movable shutter device 11 Chamber 11a Opening portion 13 Gas introduction system 15 Substrate holder 17 Target electrode 21 Shutter plate 25 Shutter drive device 27 Rotating shaft 28 Shaft joint 29 Stator 31 Casing 37 Bearing 39 Vacuum bulkhead 40 Movable earth unit 43 Ground member 45 Advance / retract device 47 Bellows tube 49 Socket 51 Encoder 53 Feedthrough 101 Movable shutter device 102 Vacuum seal part 103 Motor 104 Shaft joint 105 Shutter plate 107 Bearing

Claims (4)

真空容器に取り付けられるケーシングと、
前記ケーシングに回転可能に支持され、前記真空容器内に一部が配置される導電性の回転軸と、
前記回転軸に設けられた永久磁石と、
前記永久磁石に対向して前記ケーシングに設けられたステータと、
常時アースされているアース部材を前記回転軸に向けて進退動させる進退動装置と、を有し、
前記進退動装置は、前記アース部材を前記回転軸に当接させ、又は、前記アース部材を前記回転軸から離間させるように移動させることを特徴とする真空回転駆動装置。
A casing attached to the vacuum vessel;
A conductive rotating shaft supported rotatably on the casing and partially disposed in the vacuum vessel;
A permanent magnet provided on the rotating shaft;
A stator provided in the casing facing the permanent magnet;
An advancing / retreating device for advancing / retreating a grounding member that is always grounded toward the rotating shaft,
The advancing / retreating device moves the grounding member so as to contact the rotating shaft or move the grounding member away from the rotating shaft.
前記回転軸と前記アース部材はいずれも真空領域に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の真空回転駆動装置。 The vacuum rotation driving device according to claim 1, wherein both the rotating shaft and the ground member are disposed in a vacuum region. 基板を保持可能な基板ホルダーと、
ターゲットを保持可能なターゲット電極と、
導電性のシャッタ板と、
前記シャッタ板を前記ターゲット電極と対向するクリーニング位置、及び前記ターゲット電極と離れたプロセス位置の間で移動させることができる可動シャッタ装置と、を真空容器内に備える真空処理装置であって、
前記可動シャッタ装置は、請求項1又は2に記載されている真空回転駆動装置であることを特徴とする真空処理装置。
A substrate holder capable of holding a substrate;
A target electrode capable of holding a target;
A conductive shutter plate;
A vacuum processing apparatus provided with a movable shutter device capable of moving the shutter plate between a cleaning position facing the target electrode and a process position separated from the target electrode, in a vacuum container,
The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein the movable shutter device is a vacuum rotation driving device according to claim 1.
前記可動シャッタ装置は、前記シャッタ板が前記クリーニング位置にあるときに前記アース部材を前記回転軸に当接させ、前記シャッタ板が前記プロセス位置にあるときに前記アース部材を前記回転軸から離間させることを特徴とする請求項3に記載の真空処理装置。
The movable shutter device causes the ground member to abut on the rotating shaft when the shutter plate is at the cleaning position, and separates the ground member from the rotating shaft when the shutter plate is at the process position. The vacuum processing apparatus according to claim 3.
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