JP3427304B2 - Sputtering equipment - Google Patents

Sputtering equipment

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JP3427304B2
JP3427304B2 JP02463593A JP2463593A JP3427304B2 JP 3427304 B2 JP3427304 B2 JP 3427304B2 JP 02463593 A JP02463593 A JP 02463593A JP 2463593 A JP2463593 A JP 2463593A JP 3427304 B2 JP3427304 B2 JP 3427304B2
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俊彦 宮嶋
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、金属や半導体等の
薄膜形成に適用されるスパッタリング装置の改良に関
し、殊に、基板をスパッタ室に自動的に供給し、基板の
冷却効果を高められて能率のよいスパッタリング処理を
行えるスパッタリング装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】一般に、金属や半導体等の薄膜形成に際
しては被処理基板をトレーの板面上に載置させて冷却処
理しながら、高電圧をトレーの板面と対向するターゲッ
トに印加することにより、スパッタリングを真空チャン
バーの内部で行う低温処理によるスパッタリング方法が
適用されている。 【0003】従来、その基板に対するスパッタリング方
法においては、微少な凹凸が存在する基板とトレーとの
接触面積を増大させて基板の冷却効果を高めるべく、イ
ンジウムガリウムを介して基板をトレーの板面上に載置
することが行なわれている。 【0004】そのインジウムガリウムは常温で液状のも
のであり、人手に頼ってトレーの板面上に注入されてい
る。また、トレーの板面上に注入されたインジウムガリ
ウムが飛散するのを防止するべく、基板も人手でトレー
の板面上に載置されている。 【0005】然し、その人手に頼るインジウムガリウム
の注入並びに基板の載置では段取り時間が長く掛って非
能率的であるばかりでなく、真空チャンバーを長時間開
放させたままで段取りを行なわなければならないから、
塵俟が真空チャンバーの内部に入り込んでしまう。ま
た、インジウムガリウムが液状であるため、これが基板
に付着するのも避けられない。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、基板をスパ
ッタ室に自動的に供給すると共に、基板の冷却効果を高
めることにより能率のよいスパッタリング処理を行える
スパッタリング装置を提供することを目的とする。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明に係るスパッタリ
ング装置においては、内部を仕込み室とスパッタ室とに
区画し、スパッタ室を開閉するゲートバルブを両室の間
に備えた真空チャンバーを基体とし、複数枚の基板をス
トックする載置テーブルと、基板を仕込み室とスパッタ
室との間で自動的に出し入れするキャリア手段とを仕込
み室の室内に配設し、スパッタリング用のターゲット
と、冷却水の循環による基板の冷却処理用トレーとをス
パッタ室の室内に配設するもので、上記キャリア手段と
しては、基板を挟持するチャックを先端側に備えたキャ
リアアームを備え、冷却処理用トレーの板面には、基板
を収容可能な凹状の窪み部を設けると共に、チャックの
片側を窪み部の内部に収容する基板の下側に挿入可能な
凹溝をトレーの縁から窪み部の縁まで連続させて設け、
更に、窪み部の内部には、基板の接触面積を確保するイ
ンジウム箔を備え付けることにより構成されている。 【0008】 【作用】本発明に係るスパッタリング装置では、複数枚
の基板をストックする載置テーブルと、キャリア手段と
して基板を挟持するチャックを先端側に備えたキャリア
アームとを仕込み室の室内に備え付けるため、基板を仕
込み室の載置テーブルからスパッタ室にキャリアアーム
で連続的に自動供給できるばかりでなく、基板を収容可
能な凹状の窪み部をトレーの板面に設けて基板の接触面
積を確保するインジウム箔を窪み部の内部に備えること
から、窪み部の内部に収容する基板を効果的に冷却処理
でき、また、基板を窪み部の内部に出し入れする必要か
ら、チャックの片側を窪み部の凹部に収容する被処理基
板の下側に挿入させる凹溝をトレーの板面に設けること
により、基板をキャリアアームで窪み部の内部に確実に
出し入れさせられる。 【0009】 【発明の実施の形態】図1は、スパッタリング装置の一
例として金属や半導体等の薄膜形成に適用される直流2
極型のものを示す。そのスパッタリング装置は、内部が
10〜10―2Torr程度の低圧下に保たれる真空
チャンバー1を基体に構成されている。この真空チャン
バー1は、内部をスパッタ室1aと仕込み室1bとに区
画し、スパッタ室1aを開閉するゲートバルブ1cを両
室の間に装備することにより構成されている。 【0010】そのスパッタ室1aの内部には、図2で示
すように冷却水の循環系2を備えることにより冷却処理
用のトレー3が配設されている。このトレー3は基板B
を収容載置する凹状の窪み部3a,3b…を複数個板面
に有するもので、各窪み部3a,3b…の内部には基板
Bとの接触面積を確保する手段として常温で固体のイン
ジウム箔Iが備え付けられている。そのインジウム箔I
は、直流二極型のスパッタリング装置として導電性接着
剤で点接着することから窪み部3a,3b…の内部に位
置決め固定できる。 【0011】スパッタ室1aの内部には、ターゲットT
がトレー3と対向させて装備されている。そのターゲッ
トTも、冷却水の循環系4を備えて冷却処理するとよ
い。ターゲットTとトレー3とは、電源5から数100
V以上の直流高電圧を印加するよう回路接続されてい
る。この他、スパッタ室1aにはスパッタガスを導入す
るガス導入系6やガス圧を一定に保つ真空排気系7が接
続されている。 【0012】仕込み室1bの内部には、基板Bをトレー
3の凹部3a,3bに自動的に送り込み乃至は取り出す
基板のキャリア手段8が装備されている。そのキャリア
手段8はスパッタ処理前後の基板を複数枚ストック可能
な載置テーブル8aを有し、ゲートバルブ1cの開放時
に基板を先端側のチャック(図示せず)で挟持すること
によりトレー3との間を伸縮或いは屈伸動するキャリア
アーム8bを備える自動ロボットとして構成されてい
る。 【0013】そのキャリアアーム8bは、基板Bをチャ
ックで挟持することによりトレー3の窪み部3a,3b
…に出し入れするべく、トレー3の板面には周縁から窪
み部3a,3b…の縁部まで連続する凹溝9を設けてチ
ャックの片側を基板Bの下側で窪み部3a,3b…の内
部に挿入できるよう備え付けられている。 【0014】そのスパッタリング装置においては、基板
との面接触を確保する固体のインジウム箔Iをトレー3
の板面に備え付けているから、如何なる条件による基板
の供給によっても、インジウム箔Iが飛散し或いは基板
に付着するのを防げる。従って、基板の供給には基板B
をトレー3の窪み部3a,3b…に自動載置しまたは取
り出すキャリア手段8を適用できるから、能率のよいス
パッタリング処理が行える。 【0015】また、基板のキャリア手段8は真空チャン
バー1の仕込み室1bに装備されて基板Bをスパッタ室
1aのトレー3に自動的に送り込みまたは取り出すこと
によりチャンバー1の内部で動作するものであるから、
複数枚の基板を仕込み室1bの内部にストックすれば、
全てをチャンバー1の真空内で連続的に処理でき、ま
た、真空チャンバー1を開放する回数,時間を削減でき
て塵俟が真空チャンバー1の内部に入り込むのを抑えら
れる。 【0016】なお、上述した実施例は直流2極型スパッ
タリング装置において説明したが、基板のキャリア手段
8については高周波スパッタリング装置においても適用
できる。 【0017】 【発明の効果】以上の如く、本発明に係るスパッタリン
グ装置に依れば、基板を収容する窪み部を板面に設け、
基板との接触面積を確保する手段としてインジウム箔を
窪み部の内部に備えるトレーを備え付けるため、基板の
冷却効果を高められ、また、基板をトレーの窪み部に自
動的に送り込み乃至は取り出すキャリア手段を真空チャ
ンバーの仕込み室に装備することから、塵俟が真空チャ
ンバーの内部に入り込むのも抑えられて能率のよいスパ
ッタリング処理が行える。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an improvement in a sputtering apparatus used for forming a thin film of a metal, a semiconductor, or the like, and more particularly, to automatically supplying a substrate to a sputtering chamber. Further, the present invention relates to a sputtering apparatus capable of performing an efficient sputtering process by enhancing a cooling effect of a substrate. 2. Description of the Related Art Generally, when forming a thin film of metal, semiconductor, or the like, a substrate to be processed is placed on a plate surface of a tray and cooled, while a high voltage is applied to a target facing the plate surface of the tray. A sputtering method using a low-temperature treatment in which sputtering is performed inside a vacuum chamber by applying a voltage is applied. Conventionally, in the sputtering method for the substrate, the substrate is placed on the plate surface of the tray through indium gallium in order to increase the contact area between the substrate having minute irregularities and the tray and enhance the cooling effect of the substrate. To be placed on the floor. [0004] The indium gallium is in a liquid state at room temperature, and is manually poured onto the plate surface of the tray. Also, the substrate is manually placed on the plate surface of the tray to prevent the indium gallium injected on the plate surface of the tray from scattering. However, injecting indium gallium and placing the substrate relying on the manual operation requires a long setup time, which is not only inefficient, but also requires the setup to be performed while the vacuum chamber is open for a long time. ,
Dust enters the inside of the vacuum chamber. Further, since indium gallium is in a liquid state, it is inevitable that the indium gallium adheres to the substrate. An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus capable of automatically supplying a substrate to a sputtering chamber and performing an efficient sputtering process by increasing a cooling effect of the substrate. Aim. In a sputtering apparatus according to the present invention, a vacuum chamber is divided into a charging chamber and a sputtering chamber, and a gate valve for opening and closing the sputtering chamber is provided between the two chambers. With the base as a base, a mounting table for stocking a plurality of substrates, and a carrier means for automatically taking the substrate in and out of the charging chamber and the sputtering chamber are disposed in the chamber of the charging chamber, and a sputtering target is provided. And a tray for cooling the substrate by circulating the cooling water and a tray for cooling the substrate in the chamber of the sputtering chamber. On the plate surface of the tray, a concave recess capable of accommodating the substrate is provided, and a concave groove capable of inserting one side of the chuck under the substrate accommodating the inside of the recess is provided. Provided continuously from the edge of the tray to the edge of the depression,
Further, the inside of the recess is provided with an indium foil for securing a contact area of the substrate. In the sputtering apparatus according to the present invention, a loading table for stocking a plurality of substrates and a carrier arm having a chuck for holding the substrates at the tip end as carrier means are provided in the chamber of the charging chamber. Therefore, not only can the substrate be automatically and continuously supplied to the sputter chamber from the mounting table in the preparation chamber by the carrier arm, but also a concave recess capable of accommodating the substrate is provided on the plate surface of the tray to secure the contact area of the substrate. Since the indium foil to be provided is provided inside the recess, the substrate accommodated in the recess can be effectively cooled.In addition, since the substrate needs to be taken in and out of the recess, one side of the chuck is placed in the recess. By providing a concave groove on the tray surface to be inserted below the substrate to be processed accommodated in the concave part, the substrate can be reliably taken out of the concave part by the carrier arm. Let me put in. FIG. 1 shows a direct current (DC) 2 applied to the formation of a thin film of a metal or a semiconductor as an example of a sputtering apparatus.
The polar type is shown. Its sputtering apparatus has a vacuum chamber 1 which inside is kept at a low pressure of about 10 0 to 10 -2 Torr is configured on the substrate. The vacuum chamber 1 is configured by partitioning the inside into a sputtering chamber 1a and a preparation chamber 1b, and equipping a gate valve 1c for opening and closing the sputtering chamber 1a between the two chambers. As shown in FIG. 2, a cooling water tray 3 is provided inside the sputtering chamber 1a by providing a cooling water circulation system 2. This tray 3 is a substrate B
Have a plurality of concave recesses 3a, 3b... For accommodating and mounting therein. In each of the recesses 3a, 3b. A foil I is provided. The indium foil I
Can be positioned and fixed inside the recesses 3a, 3b,... By being point-bonded with a conductive adhesive as a DC bipolar sputtering device. A target T is provided inside the sputtering chamber 1a.
Is provided facing the tray 3. The target T is also preferably provided with a cooling water circulation system 4 for cooling. The target T and the tray 3 are several hundreds
The circuit is connected to apply a DC high voltage of V or more. In addition, a gas introduction system 6 for introducing a sputtering gas and a vacuum exhaust system 7 for maintaining a constant gas pressure are connected to the sputtering chamber 1a. Inside the preparation chamber 1b, there is provided a substrate carrier means 8 for automatically feeding or unloading the substrate B into or from the recesses 3a and 3b of the tray 3. The carrier means 8 has a mounting table 8a capable of stocking a plurality of substrates before and after the sputtering process. When the gate valve 1c is opened, the carrier means 8 holds the substrate with a chuck (not shown) on the distal end side so as to be in contact with the tray 3. The robot is configured as an automatic robot including a carrier arm 8b that expands and contracts or bends and extends between them. The carrier arm 8b holds the substrate B with a chuck so that the depressions 3a, 3b
Are provided in the plate surface of the tray 3 so as to extend from the peripheral edge to the edges of the recesses 3a, 3b. It is equipped so that it can be inserted inside. In the sputtering apparatus, a solid indium foil I for ensuring surface contact with a substrate is placed on a tray 3.
The indium foil I can be prevented from scattering or adhering to the substrate by supplying the substrate under any conditions. Therefore, the substrate B is supplied for the substrate supply.
Can be applied to the recesses 3a, 3b,... Of the tray 3 automatically, and efficient sputtering can be performed. Further, the substrate carrier means 8 is provided in the charging chamber 1b of the vacuum chamber 1 and operates inside the chamber 1 by automatically sending or removing the substrate B to or from the tray 3 of the sputtering chamber 1a. From
If a plurality of substrates are stocked in the charging chamber 1b,
All can be continuously processed in the vacuum of the chamber 1, and the number of times and the time for opening the vacuum chamber 1 can be reduced, so that dust is prevented from entering the inside of the vacuum chamber 1. Although the above-described embodiment has been described with reference to a direct current bipolar sputtering apparatus, the carrier means 8 for a substrate can also be applied to a high frequency sputtering apparatus. As described above, according to the sputtering apparatus of the present invention, the recess for accommodating the substrate is provided on the plate surface.
As a means for securing a contact area with the substrate, a tray provided with an indium foil inside the recessed portion is provided, so that the cooling effect of the substrate can be enhanced, and a carrier means for automatically feeding or removing the substrate into or out of the recessed portion of the tray. Is provided in the preparation chamber of the vacuum chamber, dust is prevented from entering the inside of the vacuum chamber, and efficient sputtering can be performed.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のトレーに対する基板の供給装置を装備
したスパッタリング装置の全体を概略的に示す説明図で
ある。 【図2】同装置のトレーを部分側断面で示す説明図であ
る。 【符号の説明】 B 基板 I インジウム箔 1 真空チャンバー 1a スパッタ室 1b 仕込み室 1c ゲートバルブ 3 トレー 3a,3b… トレーの窪み部 8 キャリア手段 8a 基板の載置テーブル 8b 基板のキャリアアーム 9 トレーの凹溝
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing an entire sputtering apparatus equipped with a substrate supply apparatus for a tray according to the present invention. FIG. 2 is an explanatory view showing a tray of the apparatus in a partial side cross section. [Description of Signs] B Substrate I Indium foil 1 Vacuum chamber 1a Sputter chamber 1b Loading chamber 1c Gate valve 3 Tray 3a, 3b Tray recess 8 Carrier means 8a Substrate mounting table 8b Substrate carrier arm 9 Tray concave groove

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 14/00-14/58

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 内部を仕込み室とスパッタ室とに区画
し、スパッタ室を開閉するゲートバルブを両室の間に備
えた真空チャンバーを基体とし、複数枚の基板をストッ
クする載置テーブルと、基板を仕込み室とスパッタ室と
の間で自動的に出し入れするキャリア手段とを仕込み室
の室内に配設し、スパッタリング用のターゲットと、冷
却水の循環による基板の冷却処理用トレーとをスパッタ
室の室内に配設するスパッタリング装置において、 上記キャリア手段としては、基板を挟持するチャックを
先端側に備えたキャリアアームを備え、冷却処理用トレ
ーの板面には、基板を収容可能な凹状の窪み部を設ける
と共に、チャックの片側を窪み部の内部に収容する基板
の下側に挿入可能な凹溝をトレーの縁から窪み部の縁ま
で連続させて設け、更に、窪み部の内部には、基板の接
触面積を確保するインジウム箔を備え付けたことを特徴
とするスパッタリング装置。
(57) [Claims 1] The inside is divided into a preparation chamber and a sputter chamber, and a vacuum chamber provided with a gate valve for opening and closing the sputter chamber between both chambers is used as a base, and a plurality of sheets are provided. A mounting table for stocking the substrate and a carrier means for automatically taking the substrate in and out of the chamber between the charging chamber and the sputtering chamber are disposed in the chamber of the charging chamber. In the sputtering apparatus in which the cooling tray is disposed in the chamber of the sputtering chamber, the carrier means includes a carrier arm having a chuck for holding the substrate at the tip end side, and the plate surface of the cooling tray is A concave groove capable of accommodating the substrate is provided, and a concave groove which can be inserted under the substrate accommodating one side of the chuck inside the concave portion is formed from the edge of the tray to the edge of the concave portion. A sputtering apparatus provided continuously, and further provided with an indium foil for securing a contact area of the substrate inside the recess.
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