JP4036928B2

JP4036928B2 - Deposition system and target replacement method

Info

Publication number: JP4036928B2
Application number: JP25343297A
Authority: JP
Inventors: 貴志末吉; 健太郎新郷; 初彦柴崎
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2017-09-18
Also published as: JPH10147863A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空排気機構を備える成膜装置とそのターゲット交換方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９に従来の成膜装置の構造を示している。図９において２はターゲット、２ａは下面にターゲット２を保持し蓋体を兼ねる電極板、５は被成膜物である基板、６は反応室用真空槽、９はマスフローコントローラ、１０は真空ポンプ、１２は電源である。マスフローコントローラ９より反応ガス、例えばアルゴンを導入しながら真空ポンプ１０で排気し反応室用真空槽６の内部を所定の圧力に調整して（この状態を真空状態と称す）ターゲット２に前記電極板２ａを通じて電源１２より電流を印加し基板５を成膜処理する。ターゲット２をある期間使用すると、ターゲット２の交換が必要になる。ターゲット２の交換を行うためターゲット２を保持した電極板２ａを取り外すと反応室用真空槽６に大気が流入する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に成膜装置においてはターゲット交換後の再生産までの時間の短縮や膜質の向上が要求されている。しかしターゲット交換時に反応室用真空槽内へ大気が流入するため、ターゲット交換後の再生産までの時間の長期化や槽内汚染による膜質の劣化という問題を引き起こしていた。
【０００４】
また、図９に示した構成においては採用されていないが、反応室６内に防着筒を設けてスパッタリングにより飛散する粒子が反応室の内壁に付着しないようにする場合に、この防着筒もスパッタリング粒子の付着量が増えたときには交換する必要がある。
【０００５】
本発明は、反応室用真空槽内に大気が流入することなくターゲットを交換することができ、これによってターゲット交換後の再生産までの時間を短縮し、膜質を向上させることができ、防着筒の交換も容易にした成膜装置とそのターゲット交換方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の成膜装置は、内部に基板を収容する反応室用真空槽と、前記反応室用真空槽との間に形成され、ターゲットを保持した電極板を載置する開口部の上方に、前記ターゲットに前記電極板を介して電流を印加する上下動可能なプレートが配置されるターゲット交換室と、前記ターゲット交換室内に収容されて前記開口部に載置された前記ターゲットを保持した電極板を別のターゲットを保持した電極板と交換するターゲット交換手段と、を備えて構成される成膜装置であって、前記ターゲット交換手段は、回転軸と、前記ターゲットを保持した電極板をその周縁部にて保持する複数の貫通孔を有する回動体とを備え、前記回動体が前記回転軸回りに回転可能で、かつ、前記回転軸方向に上下動可能に構成され、前記回動体の複数の貫通孔のうちの一つの貫通孔に対向する前記ターゲット交換室内の下方位置に、前記一つの貫通孔を挿通した状態で上方に突出し、前記別のターゲットを保持した電極板が載置される環状台が配設されることを特徴とする。
【０００７】
上記構成の成膜装置によれば、ターゲット交換手段の回動体上に反応室用真空槽で使用されたターゲットを保持した電極板とターゲット交換室内に予め配置された交換用の別のターゲットを保持した電極板とを保持し、回動体を回動させることにより使用済みのターゲットと交換用のターゲットとは交換される。反応室用真空槽内に交換用のターゲットが装着された後、交換されたターゲットを用いた成膜の動作を再開することができる。なお、このターゲット交換を反応室用真空槽内とターゲット交換室内とが同圧の真空状態で実施すれば、ターゲットや反応室用真空槽を大気に曝すことなくターゲットの交換を行うことができる。
【０００８】
上記構成の成膜装置において、前記反応室用真空槽と前記ターゲット交換室との間に形成される前記開口部は、前記ターゲット交換室側に突出する環状鍔部を有し、前記環状鍔部が前記複数の貫通孔のうちの別の一つの貫通孔を挿通した状態で上方に突出し、前記ターゲットを保持した電極板が前記環状鍔部の上縁に載置されるように構成することができる。
【０００９】
また、上記構成の成膜装置において、前記ターゲットを保持した電極板がさらに蓋体によりクランプされ、前記蓋体を介して前記開口部に載置されるように構成することができる。
【００１０】
また、上記構成の成膜装置において、ターゲット交換手段は、前記回動体上に予め載置された複数個の交換用のターゲットと使用済みのターゲットとを順送りに回転させることにより、前記使用済みのターゲットを前記交換用のターゲットとに順次交換するように構成することができ、使用済みのターゲットをターゲット交換室から外部に取り出し、交換用のターゲットに入れ換える作業を行う回数を少なくすることができるので、外部開放により流入した大気を排気して大気成分により汚染された状態から成膜できる環境に戻すまでの無駄時間の発生を抑えることができる。
【００１１】
また、本発明のターゲット交換方法は、上記の成膜装置を用いるターゲット交換方法であって、前記プレートを上動させて、使用済みの前記ターゲットを保持する電極板から離間させるとともに、前記回動体を上動させて、前記開口部に載置された前記使用済みターゲットを保持する電極板と、前記環状台に載置された交換用の前記別のターゲットを保持する電極板とを前記回動体の貫通孔の周縁部で保持した後、前記回動体を回転させて、前記使用済みターゲットを保持する電極板を前記環状台の上方に、かつ前記交換用ターゲットを保持する電極板を前記開口部の上方に移動させ、その後、前記回動体を下動させて、前記使用済みターゲットを保持する電極板を前記環状台に載置するとともに、前記交換用ターゲットを保持する電極板を前記開口部に載置することを特徴とする。
【００１２】
上記構成のターゲット交換方法によれば、ターゲット交換手段の回動体上に反応室用真空槽で使用されたターゲットを保持した電極板とターゲット交換室内に予め配置された交換用の別のターゲットを保持した電極板とを保持し、回動体を回動させることにより使用済みのターゲットと交換用のターゲットとは交換される。反応室用真空槽内に交換用のターゲットが装着された後、交換されたターゲットを用いた成膜の動作を再開することができる。なお、このターゲット交換を反応室用真空槽内とターゲット交換室内とが同圧の真空状態で実施すれば、ターゲットや反応室用真空槽を大気に曝すことなくターゲットの交換を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。まず、本発明の第１の実施形態を図１、図２を参照して説明する。
【００１５】
反応室用真空槽６は、内部に被成膜物である基板５を収容すると共に、反応ガスを槽内に導入するためのマスフローコントローラ９及び槽内を真空状態に排気するための真空ポンプ１０が接続され、その上部の開口部（ターゲット出入用開閉部）１５は、ターゲット２を下面に保持し蓋体を兼ねる電極板２ａによって開閉可能に閉蓋されている。１３は上下動可能に構成された電流導入用プレートであって、閉蓋時に下動して前記電極板２ａを前記開口部１５に押し付け、反応室用真空槽６を密閉状態とする。また、ターゲット２には電源１２からの電流が前記電流導入用プレート１３及び前記電極板２ａを通じて印加される。
【００１６】
反応室用真空槽６の前記開口部１５は、ターゲット交換室１によって包囲されている。このターゲット交換室１は、内部に前記電流導入用プレート１３を収容すると共に、ターゲット交換手段４を収容している。また、このターゲット交換室１には、室内を真空状態に排気するための真空ポンプ７及びパージ用の窒素ガスを導入するためのバルブ８が接続されている。
【００１７】
前記ターゲット交換手段４は、回転軸１７と一対のターゲット保持孔１８、１８を有するテーブル１９とから構成され、一方のターゲット保持孔１８に成膜に供されるターゲット２を保持した電極板２ａが、他方のターゲット保持孔１８に交換用のターゲット３を保持した電極板３ａが夫々保持されうるようになっている。このターゲット交換手段４は回転可能かつ上下動可能に構成されている。尚、ターゲット交換室１には、使用済みのターゲット２を保持した電極板２ａを取り出し、交換用のターゲット３を保持した電極板３ａを搬入するための開口２０が形成され、この開口２０はターゲット交換用蓋１１によって閉蓋されている。
【００１８】
また、この開口の下方には、交換用のターゲット３を保持した電極板３ａを載置し、使用済みのターゲット２を保持した電極板２ａを一時的に載置するための環状台２１が設けられている。
【００１９】
次に、上記構成の成膜装置におけるターゲット交換方法について説明する。
【００２０】
反応室用真空槽６内のターゲット２の交換が必要になったとき、まず、ターゲット交換室１を前記真空ポンプ７で真空排気する。この時点で反応室用真空槽６及びターゲット交換室１は真空状態となっている。その後、電流導入用プレート１３を上昇させて退避させ、次いでターゲット交換手段４を上昇させる。これにより一方のターゲット保持孔１８に保持されて使用済みのターゲット２を備えた電極板２ａが上昇し、前記開口部１５から離脱し、反応室用真空槽６は開口状態となる。このときターゲット交換室１は真空状態となっているため、反応室用真空槽６に大気が流入することはない。上記ターゲット交換手段４の上昇時には、同時に他方のターゲット保持孔１８に保持されて交換用ターゲット３を備えた電極板３ａが上昇し、環状台２１から離脱する。次いでターゲット交換手段４のテーブル１９が１８０度回転した後、下降する。これにより一方のターゲット保持孔１８に保持された使用済みのターゲット２を備えた電極板２ａは前記環状台２１に載置され、他方のターゲット保持孔１８に保持された交換用ターゲット３を備えた電極板３ａは前記開口部１５に載置され、反応室用真空槽６を閉蓋する。
【００２１】
これに続いて電流導入用プレート１３が下降して、前記電極板３ａを前記開口部１５に押圧し、反応室用真空槽６を密閉状態とする。
【００２２】
上記一連の動作によって、ターゲット交換が行われるのであるが、その後、前記バルブ８が開いてパージ用ガスをターゲット交換室１に導入し、室内の圧力を大気圧と同圧にした後、ターゲット交換用蓋１１を開蓋して、使用済みのターゲット２をこれを保持する電極板２ａと共に取り出し、これに代えて新しいターゲットを保持した電極板を前記環状台２１に載置する。
【００２３】
上記実施形態においては、交換用ターゲットが１個の場合について説明したが、複数個の交換用ターゲットを予備ターゲットとしてターゲット交換室１に配置する構成とすることができる。また、上記実施形態においては、ターゲットを保持する電極板が反応室用真空槽６の蓋体を兼ねるものについて説明したが、図３及び図４に示す本発明の第２の実施形態のように、独立した蓋体３１を有する構成のものとすることができる。
【００２４】
図３及び図４に示す第２の実施形態は、上下動可能に構成された蓋体３１が反応室用真空槽６の開口部１５に直接接触して、これを閉蓋する。この蓋体３１はクランプ機構を下面に備えて、ターゲット２を保持する電極板２ａを保持すると共に、電流導入用プレートとしての機能も営むものである。また、使用済みのターゲット２を保持した電極板２ａと交換用のターゲット３を保持した電極板３ａとを交換するためのターゲット交換手段４ａは、先端部に夫々ターゲット保持リング１８ａを備えた一対のアーム１９ａ、１９ａを一体に備え、その結合部が回転軸１７ａに固着されたものとなっている。このターゲット交換手段４ａは、回転可能かつ上下動可能に構成され、一対のアーム１９ａ、１９ａは９０度の角度で交差するように形成されている。他の構成は第１の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００２５】
次に、上記第２の実施形態の成膜装置におけるターゲット交換方法について説明する。
【００２６】
反応室用真空槽６内のターゲット２の交換が必要になったとき、まず、ターゲット交換室１を真空ポンプ７で真空排気する。この時点で反応室用真空槽６及びターゲット交換室１は真空状態となっている。その後、蓋体３１をターゲット２及び電極板２ａを保持した状態で上昇させて退避させる。これにより反応室用真空槽６は開口状態となる。このときターゲット交換室１は真空状態となっているため、反応室用真空槽６に大気が流入することはない。
【００２７】
次いで、ターゲット交換手段４ａを上昇させ、一方のターゲット保持リング１８ａに交換用ターゲット３が取り付けられた電極板３ａを保持して、これを上昇させる。このターゲット交換手段４ａを図４に示す矢印方向に９０度回転させ、他方のターゲット保持リング１８ａを蓋体３１に保持されているターゲット２の真下に位置させる。次に、ターゲット交換手段４ａを更に一段上昇させてターゲット保持リング１８ａにターゲット２が取り付けられた電極板２ａを保持させると同時に、蓋体３１による電極板２ａのクランプを解除する。
【００２８】
この操作によりターゲット交換手段４ａの各ターゲット保持リング１８ａ、１８ａに交換用ターゲット３及び使用済みターゲット２が保持されるので、ターゲット交換手段４ａを一段下降させ、更に矢印方向に９０度回転させることにより、交換用ターゲット３が取り付けられた電極板３ａが蓋体３１の真下に位置するようになる。再びターゲット交換手段４ａを一段上昇させ、交換用ターゲット３が取り付けられた電極板３ａを蓋体３１に接触させ、蓋体３１が備えるクランプ機構によって電極板３ａを蓋体３１に保持させる。この後、ターゲット交換手段４ａを一段下降させた後、矢印方向に９０度回転させることにより、使用済みターゲット２は環状台２１の真上に位置するようになるので、ターゲット交換手段４ａを下降させ、使用済みターゲット２が取り付けられた電極板２ａを環状台２１上に載置する。この動作と相前後して蓋体３１を下降させ、反応室６の開口部１５を閉蓋することにより、交換用ターゲット３及びその電極板３ａは反応室６の開口部位置に収容される。
【００２９】
上記一連の動作によってターゲット交換が実施されるので、バルブ８を開いてターゲット交換室１内にパージ用ガスを導入して室内圧力を大気圧と同圧にした後、ターゲット交換用蓋１１を開蓋して使用済みターゲット２が取り付けられた電極板２ａを取り出し、これに代えて新しいターゲットが取り付けられた電極板を環状台２１上に載置する。
【００３０】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図５は、第３の実施形態に係る成膜装置の構成を示している。
【００３１】
図５において、反応室６内には、スパッタリング粒子が反応室６の壁面に付着することを防止する防着筒２４が配設されている。この防着筒２４にはスパッタリングによる飛散粒子が付着堆積していくので、その堆積量が増えたときには交換の必要があり、本装置においては先に説明したターゲット交換に併せて防着筒２４を交換するための構成が設けられている。図５に示すように、反応室６の開口部１５の直上に位置するターゲット交換室１の上部には、防着筒交換用開口部２２と、これを開閉可能に閉蓋する蓋体２３とが設けられている。前記防着筒交換用開口部２２の開口径は、防着筒２４が通過できると同時に、防着筒２４より大きな直径の放電電力導入プレート１３も出入りできるように形成されている。
【００３２】
また、ターゲット交換手段４ｂには、図７に平面図として示すように、テーブル（回動体）１９ｂに使用済みターゲット２が取り付けられた電極板２ａ及び交換用ターゲット３が取り付けられた電極板３ａの保持穴１８、１８と、防着筒２４の交換時に防着筒２４を通すための防着筒通過穴（防着筒通過用空間）２６と、交換した防着筒２４を加熱するためのヒータ２５とが設けられている。
【００３３】
上記構成において、開口部１５を開蓋した状態で反応室用真空槽６が真空ポンプ１０により排気されることにより、ターゲット交換室１内も真空排気されるので、真空排気後に開口部１５をターゲット２を保持した電極板２ａにより閉蓋することにより、反応室用真空槽６は密閉され、マスフローコントローラ９からの反応ガスの導入と、ターゲット２への電圧印加によりスパッタリングによる成膜を行うことができる。このスパッタリングによりターゲットが消耗したときには、真空ポンプ１０により反応室用真空槽６内を真空排気し、電流導入プレート１３を上昇させ、ターゲット交換手段４ｂがテーブル１９ｂを上昇させることにより、開口部１５が開蓋されるので、テーブル１９ｂの回動により使用済みのターゲット２を保持した電極板２ａと、交換用のターゲット３を保持した電極板３ａとを交換することができる。
【００３４】
このターゲットの交換方法は第１の実施形態の構成と同様であるので、その詳しい説明は省略し、次に防着筒２４の交換方法について以下に説明する。
【００３５】
まず、反応室用真空槽６内にマスフローコントローラ９により窒素ガスを導入すると共に、電流導入プレート１３を上昇させ、更にターゲット交換手段４ｂの上昇により、テーブル１９上に保持されたターゲット２を保持する電極板２ａを上昇させて開口部１５を開蓋して、ターゲット交換室１にも窒素ガスを流入させて反応室用真空槽６と同圧とする。次に、蓋体２３を開蓋して防着筒交換用開口部２２を開放状態にし、電流導入プレート１３を上昇させて防着筒交換用開口部２２からターゲット交換室１の外に退避させ、続いてターゲット交換手段４ｂを回動させてテーブル１９ｂに設けられた防着筒通過穴２６が開口部１５の直上に位置するようにする。この動作によって開口部１５の上方に開放空間が形成されるので、反応室用真空槽６内から防着筒２４を開口部１５、防着筒通過穴２６、防着筒交換用開口部２２を通して取り出し、新たな防着筒２４を搬入して反応室用真空槽６内に取り付ける。次に、電流導入プレート１３をターゲット交換室１内に戻し、防着筒交換用開口部２２を閉蓋した後、ターゲット交換手段４ｂを回動させてテーブル１９ｂ上のヒータ２５を開口部１５の位置に移動させ、回動テーブル４ｂを下降させて開口部１５に当接させる。このヒータ２５により交換した防着筒２４を加熱すると同時に、真空ポンプ１０により反応室６内を排気して、交換した防着筒２４の表面から大気成分の水分の蒸散を促し、防着筒２４に付着した大気成分を離脱させる。
【００３６】
防着筒２４からの大気成分の離脱が完了する所定時間の後、ターゲット交換手段４ｂを上昇させて開口部１５から離し、次に回動させて使用するターゲット２が取り付けられた電極板２ａを開口部１５上に移動させ、ターゲット交換手段４ｂを下降させてターゲット２が取り付けられた電極板２ａを開口部１５上に載置した後、電流導入プレート１３を下降させて電極板２ａを開口部１５に押圧して反応室用真空槽６内を密閉する。この後、反応室用真空槽６内への反応ガスの導入によりスパッタリングによる成膜を開始することができる。
【００３７】
図７に示したターゲット交換手段４ｂと同様の機能は、図８に示すようなターゲット交換手段４ｃとして構成することもできる。ターゲット交換手段４ｃは、中心で回転軸１７に支持され、中心から３方に延長形成された各アーム２８、２８、２８の先端側に、それぞれターゲット保持孔１８、１８と、ヒータ２５とを設け、アーム１８が形成されていない側は、防着筒通過用空間となる。防着筒２４の交換時には、この防着筒通過用空間の部分を開口部１５上に回動させ、交換後にヒータ２５を開口部１５上に回動させる。また、ターゲット交換時には、２つのターゲット保持孔１８、１８にそれぞれ使用済みのターゲット２と交換用のターゲット３とを保持して回動させることにより、各実施形態と同様にターゲット交換を行うことができる。
【００３８】
また、ターゲット交換手段４、４ａ、４ｂ、４ｃの直径を大きくしたときには、複数の交換用ターゲットを保持して、使用済みのターゲットと順次交換し、複数の交換用ターゲットが使用済みとなったときに、ターゲット交換室１の開口２０を開蓋して新たな交換用ターゲットに入れ換えることができる。これによりターゲット交換室１を大気開放する回数が削減されるので、大気開放した後に真空状態に戻し、大気汚染された室内の復旧に費やす無駄時間が抑えられ、再生産への稼働を速やかに行うことができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、成膜装置の反応室用真空槽内を大気に曝すことなくターゲットを交換できるので、反応室用真空槽内が大気で汚染されることがなく、ターゲット交換後の再生産までの時間が短縮され、成膜される膜質も向上する。
【００４０】
また、反応室用真空槽内に配設された防着筒をターゲット交換用の開口部を通して交換することができ、この防着筒の交換とターゲットの交換とは、ターゲット交換手段の回動により切り換えることができる。更に、ターゲット交換手段のテーブルにヒータを設けて交換された防着筒を加熱して大気成分の離脱を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る成膜装置の構成を示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係るターゲット交換手段の構成を示す斜視図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る成膜装置の構成を示す断面図。
【図４】第２の実施形態に係るターゲット交換手段の構成を示す平面図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る成膜装置の構成を示す断面図。
【図６】第３の実施形態に係るターゲット交換手段の構成を示す斜視図。
【図７】第３の実施形態に係るテーブルの構成を示す平面図。
【図８】ターゲット交換手段の変形例を示す平面図。
【図９】従来構成に係る成膜装置の断面図。
【符号の説明】
１ターゲット交換室
２、３ターゲット
２ａ、３ａ電極板
４、４ａ、４ｂ、４ｃターゲット交換手段
６反応室用真空槽
１０真空ポンプ
９マスフローコントローラ
１５開口部（ターゲット出入用開閉部）
２４防着筒
２５ヒータ
２６防着筒通過穴（防着筒通過空間）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a film forming apparatus including a vacuum exhaust mechanism and a target replacement method thereof.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 shows the structure of a conventional film forming apparatus. In FIG. 9, 2 is a target, 2a is an electrode plate that holds the target 2 on the lower surface and also serves as a lid, 5 is a substrate that is a film to be deposited, 6 is a reaction chamber vacuum chamber, 9 is a mass flow controller, and 10 is a vacuum pump. , 12 are power supplies. A reaction gas such as argon is introduced from a mass flow controller 9 and evacuated by a vacuum pump 10 to adjust the inside of the reaction chamber vacuum chamber 6 to a predetermined pressure (this state is referred to as a vacuum state). A current is applied from the power source 12 through 2a to form a film on the substrate 5. When the target 2 is used for a certain period, the target 2 needs to be replaced. When the electrode plate 2 a holding the target 2 is removed to replace the target 2, the atmosphere flows into the reaction chamber vacuum chamber 6.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Generally, in a film forming apparatus, it is required to shorten the time until reproduction after target replacement and to improve the film quality. However, since air flows into the reaction chamber vacuum chamber when replacing the target, problems such as prolonged time until re-production after target replacement and degradation of the film quality due to contamination in the chamber were caused.
[0004]
Although not adopted in the configuration shown in FIG. 9, this anti-adhesion cylinder is provided when an anti-adhesion cylinder is provided in the reaction chamber 6 to prevent particles scattered by sputtering from adhering to the inner wall of the reaction chamber. However, when the adhesion amount of the sputtered particles increases, it needs to be replaced.
[0005]
The present invention allows the target to be exchanged without air flowing into the reaction chamber vacuum chamber, thereby shortening the time until re-production after the target exchange, improving the film quality, and preventing adhesion. An object of the present invention is to provide a film forming apparatus and a target exchanging method thereof in which the cylinder can be easily exchanged.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the film forming apparatus of the present invention includes a vacuum chamber for the reaction chamber for accommodating the substrate therein, is formed between the vacuum tank for the reaction chamber, placing an electrode plate holding the target above the opening location, the target exchange compartment vertically movable plate for applying a current through the electrode plate to the target is located, is placed in the opening is accommodated in the target exchange chamber wherein a target is composed of film-forming apparatus provided with a target exchange means for exchanging with the held electrode plate another target electrode plates holding the was, the target exchanging means includes a rotating shaft, the target And a rotating body having a plurality of through holes that hold the electrode plate at the peripheral edge thereof, and the rotating body can rotate about the rotation axis and can move up and down in the direction of the rotation axis. Is An electrode plate that protrudes upward in a state where the one through-hole is inserted in a lower position in the target exchange chamber facing one through-hole of the plurality of through-holes of the rotating body, and holds the other target An annular base on which the is placed is disposed .
[0007]
According to the film forming apparatus having the above-described configuration, the electrode plate holding the target used in the reaction chamber vacuum chamber is held on the rotating body of the target exchange means, and another replacement target arranged in advance in the target exchange chamber is held. The used target and the replacement target are exchanged by holding the electrode plate and rotating the rotating body. After the replacement target is mounted in the reaction chamber vacuum chamber, the film forming operation using the replaced target can be resumed. In addition, if this target exchange is implemented in the vacuum state of the reaction chamber vacuum chamber and the target exchange chamber under the same pressure, the target can be replaced without exposing the target or the reaction chamber vacuum chamber to the atmosphere.
[0008]
In the film forming apparatus having the above configuration, the opening formed between the reaction chamber vacuum chamber and the target exchange chamber has an annular flange protruding toward the target exchange chamber, and the annular flange Projecting upward in a state of being inserted through another through hole of the plurality of through holes, and configured such that the electrode plate holding the target is placed on the upper edge of the annular flange portion. it can.
[0009]
In the film forming apparatus having the above-described configuration, the electrode plate holding the target may be further clamped by a lid and placed on the opening through the lid.
[0010]
Further, in the film forming apparatus having the above-described configuration, the target replacement unit is configured to rotate the used target by sequentially rotating a plurality of replacement targets and a used target placed in advance on the rotating body. Since the target can be configured to be sequentially replaced with the replacement target, it is possible to reduce the number of times that the used target is taken out from the target replacement chamber and replaced with the replacement target. In addition, it is possible to suppress the occurrence of dead time until the atmosphere that has flowed in due to the external opening is exhausted and the state in which the film is contaminated by atmospheric components is returned to the environment in which the film can be formed.
[0011]
Further, the target replacement method of the present invention is a target replacement method using the film forming apparatus, wherein the plate is moved upward to be separated from the electrode plate holding the used target, and the rotating body. To move the electrode plate that holds the used target placed in the opening and the electrode plate that holds the other target for replacement placed on the annular platform. After rotating the rotating body, the electrode plate for holding the used target is placed above the annular platform, and the electrode plate for holding the replacement target is opened in the opening. Then, the rotating body is moved down to place the electrode plate holding the used target on the annular stage, and the electrode plate holding the replacement target Characterized in that it placed on the serial opening.
[0012]
According to the target replacement method of the above configuration, the electrode plate that holds the target used in the vacuum chamber for the reaction chamber is held on the rotating body of the target replacement means, and another replacement target that is arranged in advance in the target replacement chamber is held. The used target and the replacement target are exchanged by holding the electrode plate and rotating the rotating body. After the replacement target is mounted in the reaction chamber vacuum chamber, the film forming operation using the replaced target can be resumed. In addition, if this target exchange is implemented in the vacuum state of the reaction chamber vacuum chamber and the target exchange chamber under the same pressure, the target can be replaced without exposing the target or the reaction chamber vacuum chamber to the atmosphere.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described for the understanding of the present invention. First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0015]
The reaction chamber vacuum tank 6 accommodates a substrate 5 as a film-forming object inside, a mass flow controller 9 for introducing a reaction gas into the tank, and a vacuum pump 10 for exhausting the inside of the tank to a vacuum state. The upper opening (target opening / closing part) 15 is closed so as to be openable and closable by an electrode plate 2a that holds the target 2 on the lower surface and also serves as a lid. Reference numeral 13 denotes a current introduction plate configured to be movable up and down. When the lid is closed, the plate 13 is moved downward to press the electrode plate 2a against the opening 15 so that the reaction chamber vacuum chamber 6 is sealed. A current from the power source 12 is applied to the target 2 through the current introduction plate 13 and the electrode plate 2a.
[0016]
The opening 15 of the reaction chamber vacuum chamber 6 is surrounded by the target exchange chamber 1. The target exchange chamber 1 contains the current introduction plate 13 and the target exchange means 4 therein. The target exchange chamber 1 is connected to a vacuum pump 7 for exhausting the chamber to a vacuum state and a valve 8 for introducing nitrogen gas for purging.
[0017]
The target exchanging means 4 includes a rotary shaft 17 and a table 19 having a pair of target holding holes 18, 18, and an electrode plate 2 a holding a target 2 to be used for film formation in one target holding hole 18. The electrode plates 3a holding the replacement target 3 can be held in the other target holding holes 18, respectively. This target exchanging means 4 is configured to be rotatable and vertically movable. The target exchange chamber 1 is formed with an opening 20 for taking out the electrode plate 2 a holding the used target 2 and carrying in the electrode plate 3 a holding the replacement target 3. It is closed by a replacement lid 11.
[0018]
Also, below this opening, an annular plate 21 is provided for placing the electrode plate 3a holding the replacement target 3 and temporarily placing the electrode plate 2a holding the used target 2. It has been.
[0019]
Next, a target replacement method in the film forming apparatus having the above configuration will be described.
[0020]
When it is necessary to replace the target 2 in the reaction chamber vacuum chamber 6, first, the target exchange chamber 1 is evacuated by the vacuum pump 7. At this time, the reaction chamber vacuum chamber 6 and the target exchange chamber 1 are in a vacuum state. Thereafter, the current introduction plate 13 is raised and retracted, and then the target exchange means 4 is raised. As a result, the electrode plate 2a provided with the used target 2 held in one target holding hole 18 is lifted and separated from the opening 15, and the reaction chamber vacuum chamber 6 is opened. At this time, since the target exchange chamber 1 is in a vacuum state, air does not flow into the reaction chamber vacuum chamber 6. When the target exchanging means 4 is raised, the electrode plate 3 a provided with the exchange target 3 while being held in the other target holding hole 18 is raised and detached from the annular platform 21. Next, the table 19 of the target exchanging means 4 is lowered by 180 degrees and then lowered. As a result, the electrode plate 2 a having the used target 2 held in one target holding hole 18 is placed on the annular stage 21, and the replacement target 3 held in the other target holding hole 18 is provided. The electrode plate 3 a is placed in the opening 15 and closes the reaction chamber vacuum chamber 6.
[0021]
Following this, the current introduction plate 13 descends and presses the electrode plate 3a against the opening 15 to bring the reaction chamber vacuum chamber 6 into a sealed state.
[0022]
The target exchange is performed by the above-described series of operations. Thereafter, the valve 8 is opened, the purge gas is introduced into the target exchange chamber 1, and the pressure inside the chamber is made equal to the atmospheric pressure. The lid 11 is opened, the used target 2 is taken out together with the electrode plate 2a holding it, and an electrode plate holding a new target is placed on the annular table 21 instead.
[0023]
In the above embodiment, the case where there is one replacement target has been described. However, a plurality of replacement targets may be arranged in the target replacement chamber 1 as spare targets. Moreover, in the said embodiment, although the electrode plate which hold | maintains a target demonstrated the thing which also serves as the cover body of the vacuum chamber 6 for reaction chambers, like 2nd Embodiment of this invention shown in FIG.3 and FIG.4 In addition, a configuration having an independent lid 31 can be adopted.
[0024]
In the second embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the lid 31 configured to be movable up and down directly contacts the opening 15 of the reaction chamber vacuum chamber 6 and closes the lid. The lid 31 has a clamp mechanism on the lower surface, holds the electrode plate 2a for holding the target 2, and also functions as a current introduction plate. The target exchange means 4a for exchanging the electrode plate 2a holding the used target 2 and the electrode plate 3a holding the replacement target 3 includes a pair of target holding rings 18a at the tip portions. Arms 19a and 19a are integrally provided, and the connecting portion is fixed to the rotating shaft 17a. The target exchanging means 4a is configured to be rotatable and vertically movable, and the pair of arms 19a and 19a are formed to intersect at an angle of 90 degrees. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0025]
Next, a target replacement method in the film forming apparatus of the second embodiment will be described.
[0026]
When it is necessary to replace the target 2 in the reaction chamber vacuum chamber 6, first, the target exchange chamber 1 is evacuated by the vacuum pump 7. At this time, the reaction chamber vacuum chamber 6 and the target exchange chamber 1 are in a vacuum state. Thereafter, the lid 31 is raised and retracted while holding the target 2 and the electrode plate 2a. Thereby, the vacuum chamber 6 for reaction chambers will be in an open state. At this time, since the target exchange chamber 1 is in a vacuum state, air does not flow into the reaction chamber vacuum chamber 6.
[0027]
Subsequently, the target exchange means 4a is raised, the electrode plate 3a to which the exchange target 3 is attached is held on one target holding ring 18a, and this is raised. The target exchanging means 4a is rotated 90 degrees in the direction of the arrow shown in FIG. 4, and the other target holding ring 18a is positioned directly below the target 2 held by the lid 31. Next, the target exchanging means 4a is further raised to hold the electrode plate 2a to which the target 2 is attached to the target holding ring 18a, and at the same time, the clamp of the electrode plate 2a by the lid 31 is released.
[0028]
By this operation, the replacement target 3 and the used target 2 are held on the target holding rings 18a, 18a of the target exchange means 4a, so that the target exchange means 4a is lowered by one step and further rotated by 90 degrees in the direction of the arrow. The electrode plate 3a to which the replacement target 3 is attached is positioned directly below the lid 31. The target exchanging means 4a is raised once again, the electrode plate 3a to which the replacement target 3 is attached is brought into contact with the lid 31, and the electrode plate 3a is held on the lid 31 by a clamp mechanism provided in the lid 31. Thereafter, the target replacement means 4a is lowered by one step, and then rotated 90 degrees in the direction of the arrow, so that the used target 2 is positioned directly above the annular platform 21, so that the target replacement means 4a is lowered. The electrode plate 2 a to which the used target 2 is attached is placed on the annular table 21. Before and after this operation, the lid 31 is lowered to close the opening 15 of the reaction chamber 6, whereby the replacement target 3 and its electrode plate 3 a are accommodated in the opening of the reaction chamber 6.
[0029]
Since the target exchange is performed by the above-described series of operations, the valve 8 is opened, the purge gas is introduced into the target exchange chamber 1 to make the room pressure the same as the atmospheric pressure, and then the target exchange lid 11 is opened. The electrode plate 2a with the used target 2 attached thereto is taken out, and the electrode plate with the new target attached is placed on the annular table 21 instead.
[0030]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 shows a configuration of a film forming apparatus according to the third embodiment.
[0031]
In FIG. 5, a deposition preventing cylinder 24 that prevents the sputtered particles from adhering to the wall surface of the reaction chamber 6 is disposed in the reaction chamber 6. Since scattering particles deposited by sputtering adhere to and deposit on the deposition preventing cylinder 24, it is necessary to replace the deposited particles when the deposition amount increases. In this apparatus, the deposition preventing cylinder 24 is installed together with the target replacement described above. A configuration for replacement is provided. As shown in FIG. 5, an upper part of the target exchange chamber 1 positioned immediately above the opening 15 of the reaction chamber 6 is provided with an opening 22 for replacing a protection cylinder, and a lid 23 that closes the cover so as to be opened and closed. Is provided. The opening diameter of the protection cylinder replacement opening 22 is formed such that the discharge cylinder 24 can pass through and the discharge power introduction plate 13 having a diameter larger than that of the protection cylinder 24 can enter and exit.
[0032]
Further, as shown in a plan view in FIG. 7, the target exchange means 4b includes an electrode plate 2a having a used target 2 attached to a table (rotating body) 19b and an electrode plate 3a having a replacement target 3 attached thereto. Holding holes 18, a protection cylinder passage hole (a space for passage of protection cylinder) 26 through which the protection cylinder 24 passes when the protection cylinder 24 is replaced, and a heater for heating the replaced protection cylinder 24 25.
[0033]
In the above configuration, the reaction chamber vacuum chamber 6 is evacuated by the vacuum pump 10 with the opening 15 opened, so that the target exchange chamber 1 is also evacuated. The reaction chamber vacuum chamber 6 is hermetically closed by closing the electrode plate 2 a holding 2, and film formation by sputtering is performed by introducing a reaction gas from the mass flow controller 9 and applying a voltage to the target 2. it can. When the target is consumed by this sputtering, the inside of the reaction chamber vacuum chamber 6 is evacuated by the vacuum pump 10, the current introduction plate 13 is raised, and the target exchange means 4 b raises the table 19 b, thereby opening the opening 15. Since the lid is opened, the electrode plate 2a holding the used target 2 and the electrode plate 3a holding the replacement target 3 can be exchanged by rotating the table 19b.
[0034]
Since the method for replacing the target is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted, and the method for replacing the protection cylinder 24 will be described below.
[0035]
First, nitrogen gas is introduced into the reaction chamber vacuum chamber 6 by the mass flow controller 9, the current introduction plate 13 is raised, and the target 2 held on the table 19 is held by raising the target exchange means 4b. The electrode plate 2 a is raised to open the opening 15, and nitrogen gas is allowed to flow into the target exchange chamber 1 so as to have the same pressure as the reaction chamber vacuum chamber 6. Next, the lid 23 is opened to open the protection cylinder replacement opening 22, and the current introduction plate 13 is raised and retracted from the protection cylinder replacement opening 22 to the outside of the target replacement chamber 1. Subsequently, the target exchanging means 4b is rotated so that the anti-adhesion tube passage hole 26 provided in the table 19b is positioned immediately above the opening 15. As a result of this operation, an open space is formed above the opening 15, so that the protection cylinder 24 is passed from the reaction chamber vacuum chamber 6 through the opening 15, the protection cylinder passage hole 26, and the protection cylinder replacement opening 22. The new protective cylinder 24 is taken out and installed in the reaction chamber vacuum chamber 6. Next, after the current introduction plate 13 is returned into the target exchange chamber 1 and the anti-adhesion tube exchange opening 22 is closed, the target exchange means 4b is rotated to connect the heater 25 on the table 19b to the opening 15 Then, the rotary table 4b is lowered and brought into contact with the opening 15. At the same time as heating the exchanged protection cylinder 24 by the heater 25, the inside of the reaction chamber 6 is exhausted by the vacuum pump 10 to promote the evaporation of moisture from the atmospheric components from the surface of the exchanged protection cylinder 24. The atmospheric component adhering to is released.
[0036]
After a predetermined time when the release of the atmospheric component from the deposition preventing cylinder 24 is completed, the target exchange means 4b is lifted away from the opening 15 and then rotated to rotate the electrode plate 2a to which the target 2 to be used is attached. After moving onto the opening 15 and lowering the target exchange means 4b to place the electrode plate 2a on which the target 2 is mounted on the opening 15, the current introduction plate 13 is lowered to open the electrode plate 2a to the opening. 15 to seal the inside of the reaction chamber vacuum chamber 6. Thereafter, the film formation by sputtering can be started by introducing the reaction gas into the reaction chamber vacuum chamber 6.
[0037]
Functions similar to those of the target exchanging means 4b shown in FIG. 7 can be configured as the target exchanging means 4c as shown in FIG. The target exchanging means 4c is supported by the rotary shaft 17 at the center, and is provided with target holding holes 18 and 18 and a heater 25 on the distal end side of each arm 28, 28 and 28 extending in three directions from the center. The side where the arm 18 is not formed serves as a space for passage of a protection cylinder. When the protection cylinder 24 is replaced, the portion of the protection cylinder passage space is rotated on the opening 15, and the heater 25 is rotated on the opening 15 after the replacement. Further, at the time of target replacement, the target replacement can be performed in the same manner as in each embodiment by holding and rotating the used target 2 and the replacement target 3 in the two target holding holes 18 and 18 respectively. it can.
[0038]
When the diameter of the target exchange means 4, 4a, 4b, 4c is increased, a plurality of replacement targets are held and sequentially replaced with used targets, and a plurality of replacement targets are used. In addition, the opening 20 of the target exchange chamber 1 can be opened and replaced with a new replacement target. As a result, the number of times the target exchange chamber 1 is opened to the atmosphere is reduced, so that the vacuum state is restored after the atmosphere is opened, the dead time spent for restoring the air-contaminated room is reduced, and the operation for the reproduction is performed quickly. be able to.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the target can be replaced without exposing the inside of the reaction chamber vacuum chamber of the film forming apparatus to the atmosphere. The time until re-production after replacement is shortened, and the film quality to be formed is improved.
[0040]
Further, it is possible to replace the deposition cylinder disposed in the vacuum chamber for reaction chamber through the target replacement opening, and the replacement of the deposition cylinder and the replacement of the target are performed by rotating the target replacement means. Can be switched. Furthermore, a heater can be provided on the table of the target exchange means to heat the exchanged anti-adhesion cylinder, thereby prompting the separation of atmospheric components.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of target replacement means according to the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing a configuration of a target exchange unit according to a second embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a film forming apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a target exchange unit according to a third embodiment.
FIG. 7 is a plan view showing a configuration of a table according to a third embodiment.
FIG. 8 is a plan view showing a modification of the target exchange means.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a film forming apparatus according to a conventional configuration.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Target exchange chamber 2, 3 Target 2a, 3a Electrode plate 4, 4a, 4b, 4c Target exchange means 6 Vacuum chamber for reaction chamber 10 Vacuum pump 9 Mass flow controller 15 Opening part (target opening / closing part)
24 Prevention cylinder 25 Heater 26 Prevention cylinder passage hole (Anti-adhesion cylinder passage space)

Claims

A vacuum tank for the reaction chamber for accommodating the substrate therein, is formed between the vacuum tank for the reaction chamber, over the opening for placing the electrode plate holding the target, through the electrode plate to the target and target exchange compartment vertically movable plate is arranged to apply a current Te, the electrode where the electrode plate holding the target placed in the opening is accommodated in the target exchange chamber holds a different target A target exchanging means for exchanging the plate, and a film forming apparatus comprising:
The target exchanging means includes a rotating shaft and a rotating body having a plurality of through holes for holding the electrode plate holding the target at a peripheral portion thereof, and the rotating body is rotatable around the rotating shaft, And configured to be movable up and down in the direction of the rotation axis,
An electrode plate that protrudes upward in a state where the one through-hole is inserted in a lower position in the target exchange chamber facing one through-hole of the plurality of through-holes of the rotating body, and holds the other target A film forming apparatus characterized in that an annular table on which is placed is disposed .

The opening formed between the reaction chamber vacuum chamber and the target exchange chamber has an annular flange protruding toward the target exchange chamber, and the annular flange is the plurality of through holes. 2. The film forming apparatus according to claim 1, wherein an electrode plate that protrudes upward in a state of being inserted through another through-hole of the first electrode and that holds the target is placed on an upper edge of the annular flange portion. .

The film forming apparatus according to claim 2 , wherein the electrode plate holding the target is further clamped by a lid and placed on the opening through the lid .

The target exchanging means turns the used target into the exchanging target by rotating a plurality of exchanging targets placed in advance on the rotating body and the used target in order. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the film forming apparatus is configured to be sequentially replaced .

It is a target exchange method using the film-forming apparatus as described in any one of Claims 1-4,
An electrode plate for holding the used target placed in the opening by moving the plate up and moving away from the electrode plate holding the used target and moving the rotating body upward; After holding the electrode plate for holding the other target for replacement mounted on the annular table at the peripheral edge of the through hole of the rotating body,
Rotating the rotating body to move the electrode plate holding the used target above the annular stage and moving the electrode plate holding the replacement target above the opening,
Thereafter, the rotating body is moved down to place the electrode plate holding the used target on the annular stage, and the electrode plate holding the replacement target is placed on the opening. How to replace the target.