JP2018021235A - Film deposition unit for sputtering device, and film deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スパッタリング装置用成膜ユニット及び当該スパッタリング装置用成膜ユニットを少なくとも1個備える成膜装置に関し、より詳しくは、マグネットユニットに対してターゲットを往復動するようにしたマグネトロンスパッタリング装置用のものに関する。 The present invention relates to a film forming unit for a sputtering apparatus and a film forming apparatus having at least one film forming unit for the sputtering apparatus, and more specifically, for a magnetron sputtering apparatus in which a target is reciprocated with respect to a magnet unit. About things.
この種のスパッタリング装置用成膜ユニットは例えば特許文献1で知られている。このものは、成膜処理が行われる真空チャンバの内壁面に装着される箱状の筐体(変位部)を備え、真空チャンバ内方を向く筐体の側面には変位プレートが設けられている。変位プレートには、支持体を介して、片面にカソードとしてのターゲットが接合されたバッキングプレートが固定されている。また、変位プレートに設けた開口の内側に位置させて支持体内にはターゲット表面に漏洩磁場を作用させるマグネットユニットが固定配置されている。
A film forming unit for this type of sputtering apparatus is known from
筐体内は隔壁で2室に区画され、一方の室が筐体に開設した透孔を通してターゲット側の空間、即ち、真空排気されて成膜処理が行われる真空チャンバ内に連通している。他方の室は駆動モータが設けられ、駆動モータの駆動軸が隔壁を貫通して一方の室内に突出し、この突出した駆動軸の先端部に連結竿が設けられ、連結竿が変位プレートに連結されている。そして、駆動モータを駆動させると、支持板を介して変位プレートに固定のバッキングプレート、ひいては、ターゲットがマグネットユニットに対して相対移動する。これにより、真空チャンバ内に放電用希ガスや反応性スパッタリング時の反応ガスを導入し、ターゲットに例えば負の電位を持った所定電力を投入してターゲットをスパッタリングする間、ターゲットを移動させてもマグネットユニットや、ターゲットの側方に位置させて真空チャンバ内に突設した防着板(アノード)の相対位置が変化せず、ターゲットの表面におけるプラズマの位置や密度等のプラズマ状態の変化が抑えられる。 The inside of the casing is divided into two chambers by partition walls, and one chamber communicates with the space on the target side through the through-hole formed in the casing, that is, the vacuum chamber in which film formation is performed by evacuation. The other chamber is provided with a drive motor, the drive shaft of the drive motor passes through the partition wall and protrudes into one chamber, a connecting rod is provided at the tip of the protruding drive shaft, and the connecting rod is connected to the displacement plate. ing. When the drive motor is driven, the backing plate fixed to the displacement plate via the support plate, and thus the target moves relative to the magnet unit. As a result, a rare gas for discharge or reactive gas during reactive sputtering is introduced into the vacuum chamber, and the target is moved while the target is sputtered by applying a predetermined power having a negative potential, for example. The relative position of the magnet unit and the deposition plate (anode) that is located on the side of the target and protrudes into the vacuum chamber does not change, and changes in the plasma state such as plasma position and density on the surface of the target are suppressed. It is done.
ここで、真空チャンバの所定位置には真空ポンプに通じる排気管が接続され、真空チャンバ内に放電用希ガスや反応性スパッタリング時の反応ガスを導入してターゲットをスパッタリングする間、真空チャンバ内が常時真空排気される。然し、上記従来例のように真空雰囲気下でマグネットに対してターゲットを往復動させると、マグネットに対してターゲットが往復動方向一側にある場合と往復動方向他側にある場合とでは、排気管に通じる真空チャンバ内の排気コンダクタンスが変化して排気バランスが崩れるという問題がある。このような場合、特に、反応性スパッタリングにより成膜する際に真空チャンバ内に導入される反応ガスの分布が変化することで、成膜される薄膜の膜質が不均一になり易い。 Here, an exhaust pipe leading to a vacuum pump is connected to a predetermined position of the vacuum chamber, and while the target is sputtered by introducing a rare gas for discharge or a reactive gas at the time of reactive sputtering into the vacuum chamber, the inside of the vacuum chamber is Always evacuated. However, when the target is reciprocated with respect to the magnet in a vacuum atmosphere as in the above conventional example, the exhaust is caused depending on whether the target is on one side of the reciprocating direction or the other side of the reciprocating direction with respect to the magnet. There is a problem in that the exhaust conductance in the vacuum chamber leading to the tube changes and the exhaust balance is lost. In such a case, in particular, when the film is formed by reactive sputtering, the distribution of the reaction gas introduced into the vacuum chamber changes, so that the film quality of the formed thin film tends to be nonuniform.
本発明は、以上の点に鑑み、ターゲットをマグネットユニットに対して往復動するときでも排気バランスが崩れ難い構造を持つスパッタリング装置用成膜ユニット及び当該スパッタリング装置用成膜ユニットの複数を備える成膜装置を提供することをその課題とするものである。 In view of the above, the present invention provides a film forming unit for a sputtering apparatus having a structure in which the exhaust balance is not easily lost even when the target is reciprocated with respect to the magnet unit, and a film forming apparatus including a plurality of film forming units for the sputtering apparatus. It is an object of the present invention to provide an apparatus.
上記課題を解決するために、真空チャンバの開口に着脱自在な支持板を備え、支持板の一方の面側を上として、この支持板上に、下面にバッキングプレートが接合されたターゲットと、バッキングプレートと支持板との間に配置されてターゲット上に漏洩磁場を作用させるマグネットユニットとを有する本発明のスパッタリング装置用成膜ユニットは、スパッタ電源よりターゲットに電力投入してターゲットをスパッタリングする間、マグネットユニットに対してターゲットを支持板に沿って往復動する駆動手段を更に備え、支持板上に固定配置されて、ターゲット上に空間を存してターゲット及びバッキングプレートを覆うカバー体を更に有し、カバー体の上璧部にターゲットが臨む開口が形成されることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, a support plate that is detachably attached to the opening of the vacuum chamber is provided, and a target having a backing plate bonded to the lower surface on one side of the support plate, and a backing plate A film forming unit for a sputtering apparatus of the present invention having a magnet unit that is disposed between a plate and a support plate and causes a leakage magnetic field to act on the target. Drive means for reciprocating the target along the support plate with respect to the magnet unit is further provided, and further includes a cover body that is fixedly arranged on the support plate and covers the target and the backing plate with a space on the target. An opening for the target to face is formed in the upper wall portion of the cover body.
本発明によれば、成膜ユニットを真空チャンバに取り付けて真空ポンプにより真空排気すると、主としてカバー体の上璧部に形成した開口を介して支持板とカバー体とで囲繞された(つまり、往復動するターゲットが存し、プラズマが形成される)空間が真空排気される。このため、ターゲットを往復動させても、上記空間からの排気コンダクタンスは殆ど変化しない。結果として、反応性スパッタリングにより膜質の均一性よく所定の薄膜を成膜することができる。ここで、カバー体は支持板に設けられ、支持板は通常アース接地の真空チャンバに取り付けられる。このため、カバー体自体はアース電位となり、ターゲットに電力投入してスパッタリングする際には、開口の周縁に位置するカバー体の上璧部がアノードとしての役割を果たし、安定して放電させることができる。 According to the present invention, when the film forming unit is attached to the vacuum chamber and evacuated by the vacuum pump, the support plate and the cover body are surrounded mainly through the opening formed in the upper wall portion of the cover body (that is, reciprocating). The space in which there is a moving target and plasma is formed) is evacuated. For this reason, even if the target is reciprocated, the exhaust conductance from the space hardly changes. As a result, a predetermined thin film can be formed with good film quality uniformity by reactive sputtering. Here, the cover body is provided on a support plate, and the support plate is usually attached to a vacuum chamber that is grounded. For this reason, the cover body itself is at a ground potential, and when sputtering is performed by applying power to the target, the upper wall portion of the cover body located at the periphery of the opening serves as an anode and can be stably discharged. it can.
本発明において、同一平面内に並設されると共に駆動手段により連動して往復動する、矩形の輪郭を持つ2枚のターゲットを備える場合には、カバー体は、各ターゲットに対応させて開口が形成され、各ターゲット上の空間を互いに隔絶する隔絶板が設けられる構成を採用すればよい。この場合、前記各ターゲットが往復動方向に対して直交する方向に長手であり、ターゲットの長辺に沿うカバー体の側壁部にガスノズルが設けられ、この側壁部に向けてガスノズルから噴射されるガスが当該側壁面に穿設したガス孔を通してカバー体内のターゲット上の空間に導入されるようにしておけば、ターゲットを往復動させてもターゲット上の空間における反応ガスの分布が殆ど変化せず、有利である。 In the present invention, in the case of including two targets having a rectangular outline that are arranged side by side in the same plane and reciprocate in conjunction with the driving means, the cover body has an opening corresponding to each target. What is necessary is just to employ | adopt the structure provided with the isolation plate which is formed and isolates the space on each target mutually. In this case, each of the targets is long in a direction perpendicular to the reciprocating direction, and a gas nozzle is provided on the side wall of the cover body along the long side of the target, and the gas injected from the gas nozzle toward the side wall Is introduced into the space above the target in the cover body through the gas holes drilled in the side wall surface, the reaction gas distribution in the space on the target hardly changes even when the target is reciprocated. It is advantageous.
また、上記課題を解決するために、本発明の成膜装置は、上記スパッタリング装置用成膜ユニットを少なくとも1個と真空チャンバとを備え、真空チャンバの壁面に前記支持板を介してスパッタリング装置用成膜ユニットが装着され、カバー体の周囲に位置する支持体または真空チャンバの壁面部分に真空ポンプに通じる排気口がカバー体の中心に対して対称に設けられることを特徴とする。これによれば、カバー体の上璧部に形成した開口を介して支持板とカバー体とで囲繞された空間を等方排気することができ、有利である。なお、上述のスパッタリング装置用成膜ユニットの複数を有する場合、真空チャンバ内に配置されるドラムと、ドラムを介してシート状の基材を搬送する搬送手段とを更に備えて、スパッタリング装置用成膜ユニットの複数がドラムの周囲に位置するように真空チャンバに前記支持板を介して装着され、各成膜ユニットが設けられる真空チャンバ内の部分を夫々雰囲気分離する複数枚の仕切り板が設けられるようにして成膜装置を構成することができる。 In order to solve the above-described problem, a film forming apparatus of the present invention includes at least one film forming unit for the sputtering apparatus and a vacuum chamber, and is provided for the sputtering apparatus on the wall surface of the vacuum chamber via the support plate. The film forming unit is mounted, and an exhaust port that communicates with the vacuum pump is provided symmetrically with respect to the center of the cover body in the support or the wall surface portion of the vacuum chamber located around the cover body. According to this, the space surrounded by the support plate and the cover body can be isotropically exhausted through the opening formed in the upper wall portion of the cover body, which is advantageous. In the case where a plurality of film forming units for the sputtering apparatus described above are provided, the apparatus further includes a drum disposed in the vacuum chamber and a conveying means for conveying the sheet-like substrate through the drum. A plurality of partition plates are provided that are attached to the vacuum chamber via the support plate so that a plurality of membrane units are positioned around the drum, and each part in the vacuum chamber in which each film formation unit is provided is separated into the atmosphere. In this way, a film forming apparatus can be configured.
以下、図面を参照して、本発明のマグネトロンスパッタリング装置用成膜ユニット及び成膜装置の実施形態を説明する。以下において、図1に示す成膜ユニットFUの姿勢で図外の真空チャンバの開口に対して着脱されるものとし、「上」、「下」といった方向を示す用語はこの姿勢を基準にすると共に、ターゲットがマグネットユニットに対して一定のストロークで往復動する方向をX軸方向、X軸方向に対して直交するターゲットの長手方向をY軸方向として説明する。 Hereinafter, embodiments of a film forming unit for a magnetron sputtering apparatus and a film forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, it is assumed that the film forming unit FU shown in FIG. 1 is attached to and detached from the opening of the vacuum chamber (not shown), and terms indicating directions such as “up” and “down” are based on this posture. The direction in which the target reciprocates with a fixed stroke with respect to the magnet unit will be described as the X-axis direction, and the longitudinal direction of the target perpendicular to the X-axis direction will be described as the Y-axis direction.
図1〜図4を参照して、FUは、本発明の実施形態のマグネトロンスパッタリング装置用成膜ユニットであり、図外の真空チャンバの下面開口の周縁部に真空シール11を介して密着可能なX軸方向に長手で矩形の支持板1を備える。支持板1上には、Y軸方向に長手で矩形の輪郭を持つ同一形態の2枚のターゲット2a,2bがX軸方向に間隔を存して並設されている。ターゲット2a,2bは、真空チャンバ内に配置される図外の基板に対して成膜しようとする薄膜の組成に応じて適宜選択される。各ターゲット2a,2bの下面には、図2に示すように、ターゲット2a,2bより大きい矩形の輪郭を持つ同一形態のバッキングプレート3a,3bが夫々接合されている。バッキングプレート3a,3bの内部には冷媒通路31が形成され、冷媒通路31に冷却水などの冷媒を供給することで、スパッタリング中、ターゲット2a,2bを冷却できる。そして、各ターゲット2a,2bが、バッキングプレート3a,3bに接合された状態でターゲットケース4に格納される。
1 to 4, FU is a film forming unit for a magnetron sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, and can be closely attached to a peripheral portion of a lower surface opening of a vacuum chamber (not shown) through a
ターゲットケース4は、Y軸方向にのびる仕切り璧41で2室に仕切られた、上面を開放した箱体42と、箱体42上に取り付けられる蓋板43とで構成されている。箱体42の底面内側には、絶縁材料製のスペーサ44が設けられ、スペーサ44上にバッキングプレート3a,3bが固定配置されている。蓋板43には、箱体42内にバッキングプレート3a,3bに接合した状態で各ターゲット2a,2bを格納したとき、ターゲット2a,2bの外周を隙間を存して囲う2個の第1開口43a,43bが開設されている。
The
箱体42の底面には、X軸方向に長手の2個の第2開口42a,42bが開設されている。この場合、第2開口42a,42bのX軸方向の長さは、ターゲット2a,2bの往復動のストロークに応じて定寸される。Y軸方向両端部に位置する箱体42の下面には、図3に示すように、スライダ45が夫々設けられ、各スライダ45が、支持板1上に設置されたX軸方向に長手の一対のレール部材12にスライド自在に係合されている。これにより、ターゲットケース4が支持板1上に保持され、後述の駆動手段により一対のレール部材12に沿ってターゲットケース4、ひいては、ターゲット2a,2bが連動してX軸方向に一定のストロークで往復動する。
Two
支持板1上には、各ターゲット2a,2bの下方に夫々位置させて、第2開口42a,42bを通って箱体42内に夫々突出するように同一形態のマグネットユニット5a,5bがスペーサ51を介して夫々固定配置されている。各マグネットユニット5a,5bは、Y軸方向に長手で矩形の輪郭を持つヨーク52を備え、ヨーク52の上面には中央磁石53と当該中央磁石53の周囲を囲うように配置される周辺磁石54とが設けられている。中央磁石53及び周辺磁石54としては、同磁化のネオジウム磁石が用いられ、例えば一体に成形した断面略四角形の棒状のものが利用できる。これにより、ターゲット2a,2b上に釣り合った閉ループの漏洩磁場を夫々作用させることができる。
On the
更に、各バッキングプレート3a,3bのY軸方向両端部には、冷媒通路31に通じる冷媒の供給管32a,33aと排出管32b,33bとが下方に向けて夫々突設されている。図4に示すように、供給管32a,33aと排出管32b,33bとは夫々金属製で同一形態を有し、冷媒通路31から下方に向かってのびる第1部分321と、第1部分321の下端からX軸方向にのびる第2部分322とで夫々構成される。この場合、一のバッキングプレート3aの供給管32aの第2部分322と他のバッキングプレート3bの供給管33aの第2部分322と、及び、一のバッキングプレート3aの排出管32bの第2部分322と他のバッキングプレート3bの排出管33bの第2部分322とが、X軸方向の同一線上で第1部分321から夫々逆方向にのびるように設けられている。また、第2部分322の端部には取付フランジ323が夫々形成され、取付フランジ323の外表面に継手6が突設され、図外の設備側からの配管が接続できるようになっている。継手6にはまた、ターゲット2a,2bの種類に応じてDC電源や高周波電源等の中から適宜選択されるスパッタ電源Psからの出力ケーブルKが接続され(図2参照)、供給管32a,33aまたは排出管32b,33bからバッキングプレート3a,3bを介してターゲット2a,2bに負の電位を持った直流電力や高周波電力を印加できるようにしている。本実施形態では、継手6は供給管32a,33a及び排出管32b,33bの構成部品である。
Further,
また、支持板1には、各供給管32a,33aと各排出管32b,33bとが夫々挿通するX軸方向に長手の2個のスリット孔13が開設され、支持板1上にターゲットケース4を設置した状態では、バッキングプレート3a,3bからのびる各供給管32a,33aと各排出管32b、33bとの第1部分321がスリット孔13を挿通して下方に突出ようにしている。スリット孔13のX軸方向の長さは、ターゲット2a,2bの往復動のストロークに応じて定寸される。そして、支持板1の下面には、スリット孔13を含む、スリット孔13を挿通して下方に突出する供給管32a,33aと排出管32b、33bとの第1部分321を囲ってその内部を気密保持する2個のキャップ体71が設けられている。各キャップ体71は、一のバッキングプレート3aの供給管32aと他のバッキングプレート3bの供給管33aと、及び、一のバッキングプレート3aの排出管32bと他のバッキングプレート3bの排出管33bとを夫々囲うようにしている。また、各キャップ体71には、第2部分322が夫々貫通する透孔71aが開設され、キャップ体71と各取付フランジ323との間には、キャップ体71から突出した第2部分322を覆って気密保持する同一形態を持つベローズ管72が夫々外挿されている。この場合、キャップ体71の透孔71aはベローズ管72の一方のフランジ72aに設けたシール手段(図示せず)で夫々気密保持され、ベローズ管72の他方のフランジ72bが、取付フランジ323の内面にシール手段72cを介して接合されている。
Further, the
支持板1の下面には駆動手段8が設けられている。駆動手段8は、図4に示すように、支持板1の下面中央に取り付けられたモータ81と、モータ81に接続されて駆動部としての送りねじ82と、送りねじ82に螺合された駆動部としての操作竿83とを備え、操作竿83の両端部が他のバッキングプレート3bの供給管33aと排出管33bとの取付フランジ323に夫々連結されている。これにより、ターゲット2a,2bがX軸方向一側(即ち、図2に示す、マグネットユニット5a,5bに対して右側に寄った位置)を往復動の起点とし、この起点から、モータ81により送りねじ82を一方向に回転させると、操作竿83により他のバッキングプレート3bの供給管33aと排出管33bとが連動してX軸方向他側(図2中、左側)に向かって移動され、これに伴って、マグネットケース4が移動し、ターゲット2a,2bがX軸方向他側の折り返し点(即ち、図5に示す、マグネットユニット5a,5bに対して左側に寄った位置)に到達する。このとき、伸縮するベローズ管72により大気から隔絶された状態、即ち、支持板1を真空チャンバに取り付けて真空中でスパッタリングにより成膜するときは、真空チャンバ内の真空雰囲気を保持したままマグネットケース4が移動する。ターゲット2a,2bがX軸方向他側の折り返し点に到達すると、モータ81により送りねじ82が逆転され、操作竿83により他のバッキングプレート3bの供給管33aと排出管33bとが連動してX軸方向一側に向かって移動され、これに伴って、マグネットケース4が移動し、ターゲット2a,2bが起点に戻る。この動作を繰り返してターゲット2a,2bが往復動される。なお、駆動手段8は、上記構成のものに限定されるものではなく、ターゲット2a,2bを同期して移動できるものであれば、その形態は問わない。
Driving means 8 is provided on the lower surface of the
更に、支持板1上には、ターゲット2a,2bをその上方に空間を存して囲うカバー体9が設けられている。カバー体9は、下面を開口した箱状のものであり、その下端をその全周に亘って支持板1に当接させた状態で固定配置される。カバー体9内には隔絶板91が設けられ、一のターゲット2aが存する空間94aと他のターゲット2bが存する空間94bとを互いに隔絶するようになっている。カバー体9の上璧部92には、各ターゲット2a,2bに夫々臨む2個の開口93a,93bが形成されている。これにより、成膜ユニットFUを真空チャンバに取り付け、真空チャンバに接続された真空ポンプを作動させて真空排気したとき、主として開口93a,93bを介して支持板1とカバー体9とで囲繞された(つまり、往復動するターゲットが存し、プラズマが形成される)空間94a,94bが真空排気される。
Furthermore, a
カバー体9のX軸方向に位置する側壁部95a,95bの外面には、2本のガスノズルGn1、Gn2が夫々設けられている。各ガスノズルGn1、Gn2はターゲット2a,2bのY軸方向に沿う長さを有し、カバー体9の側壁部95a,95bに向けてガスを噴射する噴射口GnhがX軸方向に所定間隔で列設されている。この場合、上側に位置するガスノズルGn1が放電用希ガスを導入するためのものであり、下側に位置するガスノズルGn2が反応ガスを導入するためのものである。カバー体9の側壁部95a,95bには、各ガスノズルGn1、Gn2の各噴射口Gnhに夫々対向させてガス孔96a,96bが穿設されている。各ガス孔96a,96bの径は、噴射口Gnhの径と同等以上に設定され、また、ガス孔96a,96bは、ターゲット2a,2b上面と同等の高さ位置または当該ターゲット2a,2b上面より上方に位置するようにカバー体9の側壁部95a,95bに設けられ、これに応じて、各ガスノズルGn1、Gn2の取付位置が決定されている。これにより、各ガスノズルGn1、Gn2の噴射口Gnhから放電用希ガスや反応ガスを噴射すると、この噴射された放電用希ガスや反応ガスが、主として各ガス孔96a,96bを通してカバー体9内でターゲット2a,2b上方に位置する各空間94a,94b部分に夫々導入され、カバー体9の上璧部92の各開口93a,93bから夫々排気される。なお、カバー体9の側壁部に対する各ガスノズルGn1、Gn2の噴射口Gnhの径や数は、真空チャンバの容積や真空ポンプの排気能力等を考慮して適宜選択され、また、各噴射口Gnhに夫々対向させてカバー体9の側壁部95a,95bにガス孔96a,96bを穿設するものを例に説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、複数個の各噴射口Gnhに対向するスリット状の長孔でガス孔を構成することもできる。
Two gas nozzles Gn1 and Gn2 are provided on the outer surfaces of the
以上の実施形態によれば、放電用希ガスや反応ガスが、各ガス孔96a,96bを通してカバー体9内でターゲット2a,2b上方に位置する各空間94a,94b部分に導入され、各開口93a,93bから夫々排気されるため、ターゲット2a,2bを往復動させても、ガス孔96a,96bを通して導入された放電用希ガスや反応ガスが各開口93a,93bから排気されるときの排気コンダクンタスが殆ど変化しない。しかも、空間94a,94b内の反応ガスの分布も殆ど変化しないため、反応性スパッタリングにより膜質の均一性よく薄膜を成膜することができる。本実施形態において、ターゲット2a,2b上面と同等の高さ位置といった場合、上記排気コンダクンタスが殆ど変化しない範囲でターゲット2a,2b上面より下方に各ガス孔96a,96bが位置するような場合も含む。ここで、カバー体9が支持板1に接触し、支持板1は通常アース接地の真空チャンバに取り付けられている。このため、カバー体9自体はアース電位となり、ターゲット2a,2bに電力投入してスパッタリングする際には、各開口93a,93bの周縁に位置するカバー体9の上璧部92がアノードとしての役割を果たし、安定して放電させることができる。
According to the above embodiment, the rare gas for discharge and the reactive gas are introduced into the
また、上記実施形態では、真空チャンバの開口に着脱自在な支持板1を介して成膜ユニットFUを真空チャンバに取り付けた状態で、供給管32a,33aと排出管32b,33bとの各継手6に設備側からの配管(図示せず)を接続すれば、バッキングプレート3a,3bに冷媒を循環させることができるため、成膜ユニットFUを簡単な構成でメンテナンス性の良いものにできる。また、真空チャンバ内を真空排気する際には、キャップ体71で囲われた部分のみ真空排気すればよいため、真空チャンバを真空排気する真空ポンプとして大型のものを用いる必要はない。しかも、ターゲット2a,2bを駆動するための駆動手段8が真空チャンバ外の大気中に設置されるため、駆動手段8として真空用の高価なものを用いる必要もない。
Moreover, in the said embodiment, in the state which attached the film-forming unit FU to the vacuum chamber via the
特に、上記実施形態では、一のバッキングプレート3aの供給管32aの第2部分322と他のバッキングプレート3bの供給管33aの第2部分322と、及び、一のバッキングプレート3aの排出管32bの第2部分322と他のバッキングプレート3bの排出管33bの第2部分322とを同一線上で位置させ、各第2部分322に同一形態のベローズ管72を外挿する構成を採用したことで、駆動手段8によりターゲット2a,2bを往復動するときに大気圧と真空圧との差圧力をキャンセルでき、駆動手段8がその差圧を受け持つ必要がないため、例えば、駆動手段8のモータ81は定格トルクの小さいもので済み、また、真空圧に抗する力も必要がないため、操作竿83に強い強度を持たせる必要がなく、送りねじ82も細いもので済む。結果として、一層低コスト化を図ることができる。その上、仮に、駆動手段8、例えばモータ81が何らかの理由で故障した場合、同一線上に位置する各ベローズ管72のばね力が拮抗する位置に戻るだけであるため、送りねじや操作竿83などの駆動部の破損を防止する構造的または電気的な破損防止手段を必要とせずに、高い安全性が得られる。
In particular, in the above embodiment, the
ところで、大気中に配置されるモータにより真空中の部品(上記実施形態では、ターゲット2a,2b)を往復動させる駆動系の場合、モータには、部品に真空圧が作用する受圧方向への回生運転と、真空圧に抗する反受圧方向への力行運転とが存在する。これは、エネルギーの視点からすると、力行運転がエネルギー投入であり、回生運転がエネルギーの回収に相当すると言える。ここで、従来のこの種の駆動系では、回生運転時、例えばモータの駆動回路に設けた抵抗で熱として系外に放出するように設計することが一般であり、これでは、真空圧に相当する電力が全て熱に変わることになり、電力量負担が大きい。それに対して、上記実施形態のものでは、回生運転時、摩擦力に抗する電力を消費するだけであり、電力量負担は小さくて済む。しかも、低廉な汎用の駆動系が利用できるため、設備費用も抑制することができ、有利である。
By the way, in the case of a drive system that reciprocates the parts in vacuum (
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のもの限定されるものではない。上記実施形態では、2枚のターゲット2a,2bを用いるものを例に説明したが、本発明は、単一のターゲットを用いる場合にも適用でき、また、3枚のターゲット2a,2bを用いる場合でも本発明を利用して成膜ユニットFUを簡単な構成でメンテナンス性の良いものにできる。更に、上記実施形態では、ターゲット2a,2bをマグネットケース4に格納する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、支持板に、この支持板と電気的に絶縁された状態で、且つ、マグネットユニットに対して往復動自在にできるのであればその形態は問わない。なお、大気中に配置されるモータ81により真空中の部品としてのターゲット2a,2bを往復動させる上記実施形態の駆動系は、真空中に設置されるゲートバルブなどの部品の駆動系として転用することもできる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited above. In the above-described embodiment, the case where two
ところで、上記実施形態のように、ヨーク52上面に設けた央磁石53と当該中央磁石53の周囲を囲う周辺磁石54とでマグネットユニット5a,5bを構成した場合、放電用希ガス等を導入し、ターゲット2a,2bに電力投入すると、レーストラックに沿ってプラズマが発生するが、レーストラックのコーナ−部ではプラズマ中の電子密度が局所的に高くなり易い。このような場合、支持板1上に、各ターゲット2a,2bの下方に夫々位置させてマグネットユニット5a,5bを固定配置していると、マグネットユニット5a,5bに対するターゲット2a,2bのX軸方向への相対移動によりX軸方向にはターゲット2a,2bが略均等に侵食されていくが、レーストラックのコーナ−部に対応するターゲット2a,2bのY軸方向の端部において、ターゲット2a,2bが局所的に侵食される。その結果、ターゲット2a,2bが早期にライフエンドを迎え、ターゲット2a,2bの利用効率が悪い。
By the way, when the
そこで、ヨーク52の裏面に、支持板1に形成されたY軸方向の長手のスリット穴を貫通する駆動軸を連結し、大気中に設けられた駆動源により駆動軸を介してマグネットユニット5a,5bをターゲット2a,2bに対してY軸方向に相対移動自在となるように構成することが好ましい。この場合、駆動源は、マグネットユニット5a,5bとターゲット2a,2bとが同心になる位置を起点位置とし、この起点位置から、Y軸方向に夫々所定のストロークで移動させた位置を折返位置とし、起点位置と両折返位置との間でマグネットユニット5a,5bを相対移動させる。これにより、ターゲット2a,2bの局所的な侵食を回避して、ライフエンドまでターゲット2a,2bをその全面に亘って略均等に侵食していくことができる。その結果、ターゲット2a,2bの使用効率を向上させることができる。
Therefore, a drive shaft that penetrates the Y-axis direction long slit hole formed in the
駆動源としては、大気中に配置されるモータ81により真空中の部品としてのターゲット2a,2bを往復動させる上記実施形態の駆動系を利用することができる。マグネットユニット5a,5bに対するターゲット2a,2bの相対移動は、成膜条件が過度に変化しないように、ターゲット2a,2bのスパッタリング中は行わず、例えばターゲット2a,2bに対する積算投入電力に応じて、起点位置と両折返位置との間でマグネットユニット5a,5bを適宜移動させることが好ましい。この場合、ターゲット2a,2bに対するマグネットユニット5a,5bの相対移動のストロークや起点位置または折返位置での滞在時間は、例えば、起点位置にてターゲット2a,2bをスパッタリングしたときの侵食領域や侵食速度を測定し、これを基に適宜設定することができる。なお、マグネットユニット5a,5bの移動位置は上記3点の場合に限定されるものではなく、ターゲット2a,2bの侵食状態に応じて適宜増加させることができる。なお、例えば成膜条件が過度に変化しないような場合には、ターゲット2a,2bのスパッタリング中、両折返位置との間でマグネットユニット5a,5bを所定の速度で適宜往復動させることもできる。
As the drive source, the drive system of the above-described embodiment in which the
次に、図6を参照して、上記スパッタリング装置用成膜ユニットFUの2個を備える成膜装置SM1について説明する。なお、上記実施形態と同一の部材、要素については同一の符号を用いるものとする。成膜装置SM1は、真空雰囲気の形成が可能な真空チャンバ100を備える。真空チャンバ100の底璧部分には、ターゲット2a,2bの往復動方向であるX軸方向に所定間隔を置いて2個の開口が開設され、各開口の周縁部に支持板1の真空シール11が密着されるようにして上記スパッタリング装置用成膜ユニットFUが装着されている。
Next, referring to FIG. 6, it will be described deposition apparatus SM 1 which comprises two of the sputtering apparatus for film formation unit FU. In addition, the same code | symbol shall be used about the same member and element as the said embodiment. Deposition device SM 1 is provided with a
各スパッタリング装置用成膜ユニットFUの支持体1には、カバー体9のX軸方向両外側でY軸方向の中点に位置させて、即ち、カバー体9の中心に対して対称に2個の排気口Po,Poが開設され、排気管Epを介して図示省略の真空ポンプに接続されている。これにより、カバー体9の内部空間が各開口93a,93bを介して等方排気されるようになり、この場合、各開口93a,93bから排気されるときの排気コンダクンタスが殆ど変化しない。そして、両ターゲット2a,2bに対向する真空チャンバ100内の所定位置に、ガラス基板等の基板Sを対向配置し、各スパッタリング装置用成膜ユニットFUによりターゲット2a,2bをスパッタリングすることで、基板Sの片面に所定の薄膜が成膜される。なお、成膜しようとする基板Sの面積によっては、上記スパッタリング装置用成膜ユニットFUを1個備える構成とすることもできる。なお、排気口Poがカバー体9の内部空間を臨むように設けられていると、排気コンダクタンスが変化する場合があるため、排気口Poは、カバー体9の外側に位置する支持板1や真空チャンバ100の壁面部分に設けられていれば、排気口の位置や個数は上記のものに限定されるものではないが、例えば、基板Sの有無により各開口93a,93bから排気されるときの排気コンダクンタスが変化しないように適宜設定される。
The
次に、図7を参照して、上記スパッタリング装置用成膜ユニットFUの複数を備える他の成膜装置SM2について説明する。なお、上記実施形態と同一の部材、要素については、原則として同一の符号を用いるものとする。成膜装置SM2は、真空雰囲気の形成が可能な真空チャンバ100を備える。真空チャンバ100内には、周囲にシート状の基材Swが巻き掛けられるドラム200と、シート状の基材Swを所定の速度で搬送する搬送手段300とが設けられている。ドラム200は、特に図示して説明しないが、真空チャンバ100の壁部に軸支され、成膜中、その内部に冷媒を循環させて成膜時にシート状の基材Swを冷却できるようにしている。
Next, with reference to FIG. 7, illustrating another film-forming apparatus SM 2 comprising a plurality of deposition units FU for the sputtering apparatus. In principle, the same reference numerals are used for the same members and elements as those in the above embodiment. Deposition apparatus SM 2 is provided with a
搬送手段300は、図示省略の駆動モータを備えてシート状の基材Swを繰り出す繰出部301と、図示省略の駆動モータを備えて成膜済みのシート状の基材Swを巻き取る巻取部302とを備え、繰出部301から繰り出されたシート状の基材Swは、ガイドローラ303を介してドラム200の周囲に案内され、ガイドローラ304を介して巻取部302へと搬送されて巻き取られるようになっている。真空チャンバ100内は、搬送手段300が設けられる上方の搬送室100aと、冷却ドラム200と成膜ユニットFUとが設けられる下方の成膜室100bとに仕切り板401で仕切られている。この場合、仕切り板401は防着板としての役割も果たすようになっている。そして、成膜室100bを区画する真空チャンバ100の壁面部分に、ドラム200の周囲に夫々位置させて上記スパッタリング装置用成膜ユニットFUが装着されている。
The conveying
上記スパッタリング装置用成膜ユニットFUは、真空チャンバ100の所定位置に設けた開口の周縁部に支持板1の真空シール11が密着されるように取り付けられる。また、真空チャンバ100内には、各スパッタリング装置用成膜ユニットFUが設けられる真空チャンバ100内の部分を夫々雰囲気分離するために、他の仕切り板402が設けられている。この場合、搬送室100aを区画する真空チャンバ100の壁面と、成膜室100bを区画する真空チャンバ100の壁面とには、排気口Po1,Po2,Po3が開設され、排気管Epを介して図示省略の真空ポンプに接続されている。これに加えて、本実施形態では、各スパッタリング装置用成膜ユニットFUの支持体1にも、カバー体9のX軸方向両外側でY軸方向の中点に位置させて排気口Po4,Po5が開設され、排気管Epを介して図示省略の真空ポンプに接続されている。これにより、各スパッタリング装置用成膜ユニットFUが設けられる真空チャンバ100内の部分が確実に雰囲気分離され、また、各開口93a,93bから等方排気されるようになる。そして、シート状の基材Swを一定の速度で搬送しながら、各スパッタリング装置用成膜ユニットFUによりターゲット2a,2bをスパッタリングすることで、シート状の基材Swの片面に所定の積層膜が成膜される。
The sputtering apparatus film forming unit FU is attached so that the
FU…スパッタリング装置用成膜ユニット、1…支持板、13…スリット孔、2a,2b…ターゲット、3a,3b…バッキングプレート、31…冷媒通路、32a,33a…供給管、33a,33b…排出管、5a,5b…マグネットユニット、71…キャップ体、72…ベローズ管、8…駆動手段、82…送りねじ(駆動部)、83…操作竿(駆動部)、9…カバー体、91…隔絶板、92…上璧部、93a,93b…開口、95a,95b…カバー体の側壁部、96a,96b…ガス孔、Gn1…ガスノズル(放電用希ガス)、Gn2…ガスノズル(反応ガス)、Gnh…噴射口、Ps…スパッタ電源、K…出力ケーブル、SM…成膜装置、200…ドラム、300…シート状の基材の搬送装置、401,402…仕切り板。
FU ... Sputtering apparatus film forming unit, 1 ... support plate, 13 ... slit hole, 2a, 2b ... target, 3a, 3b ... backing plate, 31 ... refrigerant path, 32a, 33a ... supply pipe, 33a, 33b ...
Claims (5)
スパッタ電源よりターゲットに電力投入してターゲットをスパッタリングする間、マグネットユニットに対してターゲットを支持板に沿って往復動する駆動手段を更に備えるものにおいて、
支持板上に固定配置されて、ターゲット上に空間を存してターゲット及びバッキングプレートを覆うカバー体を更に有し、カバー体の上璧部にターゲットが臨む開口が形成されることを特徴とするスパッタリング装置用成膜ユニット。 A detachable support plate is provided at the opening of the vacuum chamber, with one side of the support plate facing up, a target having a backing plate bonded on the lower surface, and between the backing plate and the support plate. A film forming unit for a sputtering apparatus having a magnet unit that is arranged and causes a leakage magnetic field to act on the target,
In the apparatus further comprising driving means for reciprocating the target along the support plate with respect to the magnet unit while power is applied to the target from the sputtering power source and the target is sputtered.
The cover is fixedly arranged on the support plate, has a space on the target and covers the target and the backing plate, and has an opening for the target to be formed on the upper wall of the cover. Film forming unit for sputtering equipment.
カバー体は、各ターゲットに対応させて開口が形成され、各ターゲット上の空間を互いに隔絶する隔絶板が設けられることを特徴とする請求項1記載のスパッタリング装置用成膜ユニット。 The film forming unit for a sputtering apparatus according to claim 1, comprising two targets having a rectangular outline that are arranged in parallel in the same plane and reciprocate in conjunction with a driving means.
2. The film forming unit for a sputtering apparatus according to claim 1, wherein the cover body is provided with an opening corresponding to each target, and provided with an isolation plate that isolates a space on each target from each other.
真空チャンバを備え、真空チャンバの壁面に前記支持板を介してスパッタリング装置用成膜ユニットが装着され、カバー体の周囲に位置する支持体または真空チャンバの壁面部分に真空ポンプに通じる排気口がカバー体の中心に対して対称に設けられることを特徴とする成膜装置。 In the film-forming apparatus which has at least one film-forming unit for sputtering devices of any one of Claims 1-3,
A sputtering chamber film forming unit is mounted on the wall surface of the vacuum chamber via the support plate, and a support body located around the cover body or an exhaust port leading to the vacuum pump covers the wall surface portion of the vacuum chamber. A film forming apparatus characterized by being provided symmetrically with respect to the center of the body.
A drum disposed in the vacuum chamber; and a transport unit configured to transport the sheet-like base material through the drum, and the vacuum chamber includes a plurality of film forming units for the sputtering apparatus positioned around the drum. 5. The film forming apparatus according to claim 4, further comprising a plurality of partition plates that are mounted via a support plate and each separates the atmosphere in a vacuum chamber in which each film forming unit is provided.
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