JP4108896B2

JP4108896B2 - Deposition equipment

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Publication number: JP4108896B2
Application number: JP2000033207A
Authority: JP
Inventors: 喜之中野; 健太郎新郷; 貴志末吉; 勇治足達
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2020-02-10
Also published as: JP2001226769A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として電子部品や薄膜磁気ヘッドなどの薄膜デバイスの製造過程における成膜対象基板などの成膜用ワークの表面に薄膜を生成する工程に用いられる成膜装置に関し、特に、成膜用ワークの両面に薄膜を生成するための成膜装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の用途に用いられている従来の一般的なスパッタリング方式の成膜装置は、その概略縦断面図をそれぞれ示す図５または図６に示すような構成になっている。図５において、外体容器の真空チャンバ１は、その側壁に開口した真空排気口（図示せず）を介して真空排気ポンプ（図示せず）に接続されており、真空排気ポンプの駆動によって内部空間の成膜室２が高真空状態に引かれる。この高真空状態となった成膜室２には、図示しないガス導入管を通じてアルゴンガスなどのプロセスガスが導入されて所定の圧力に調整される。
【０００３】
成膜室２の中央部には、ターンテーブル３が回転軸４回りに回転自在に支持されており、ターンテーブル３における同一の回転円上には、支持段部８を有するトレー取付孔７が、例えば等間隔で複数個設けられている。成膜対象のガラス基板などからなる成膜用ワーク９は、これの成膜しない周縁部を両側から挟み込むことによってマスキングされた状態でトレー１０に取り付けられており、トレー１０がトレー取付孔７に挿入して支持段部８上に載置されることにより、トレー１０を介してターンテーブル３に保持されている。この成膜用ワーク９は、ターンテーブル３の回転駆動によって成膜室２内を搬送される。
【０００４】
各成膜用ワーク９に薄膜を形成するための成膜材料（スパッタリング材料）となるターゲット１１は、スパッタ電極１２およびバッキングプレート１３からなるカソードに固着されて、ターンテーブル３の回転駆動による成膜用ワーク９の移動軌跡に真上で対向する位置に配置されている。バッキングプレート１３は、絶縁物１４を介して真空チャンバ１の開口上端面に電気絶縁状態で支持され、且つ成膜室２は、絶縁物１４の上下両面の凹溝に嵌め込まれたＯリング１７によって真空シールされている。また、回転軸４はハウジング１８によって成膜室２を真空シールした状態で回転自在に支持されている。
【０００５】
一方、図６に示す成膜装置は、図５の成膜装置における成膜室２の上部に設けられているスパッタ電極１２およびバッキングプレート１３からなるカソードとバッキングプレート１３に固着されたターゲット１１とを有する構成と同一構成のものが、成膜室２の下部にも設置されており、それ以外は図５の成膜装置と同一構成になっている。なお、上下のターゲット１１は互いに相対向するよう配置されている。
【０００６】
上記の各成膜装置では、成膜室２内がプロセスガス雰囲気中において、ターゲット１１に対し電源部（図示せず）からスパッタ電極１２およびバッキングプレート１３を介して直流電力または高周波電力が印加されることにより、例えばアルゴンプラズマを生成し、高いエネルギを有するイオンをターゲット１１に入射させることによって、このターゲット１１からスパッタ粒子を弾き出し、そのスパッタ粒子を、ターゲット１１の真下位置に搬送された成膜用ワーク９に堆積させることにより、成膜用ワーク９の表面に薄膜を形成するようになっている。なお、図５の成膜装置では、成膜用ワーク９の上面に薄膜を形成したのちに、この成膜用ワーク９を上下反転させてターンテーブル３に再度設置して、成膜用ワーク９の反対面に対する薄膜の形成が行われる。一方、図６の成膜装置では、成膜用ワーク９の上下両面に対し上下のターゲット１１から同時に薄膜の形成が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６の成膜装置では、成膜用ワーク９の両面に対して薄膜を同時に形成して高い生産性を得ることができるが、スパッタ電極１２およびバッキングプレート１３からなるカソードとバッキングプレート１３に固着されたターゲット１１とからなる構成を上下に２組必要とすることから、電源も２台必要となり、設備コストが高くつく問題がある。
【０００８】
一方、図５の成膜装置では、単一の成膜用ワーク９に対し２回の薄膜形成工程を要するだけでなく、成膜用ワーク９の一面に薄膜を形成したのちに、成膜用ワーク９を上下反転させる必要があり、薄膜形成の生産性が悪い。ここで、成膜用ワーク９の反転に際して、一面への薄膜形成が終了した成膜用ワーク９を成膜室２の外部に出して反転させたのちに成膜室２内に再び挿入する工程を採用した場合には、成膜室２の大気開放と真空引きとに時間がかかり、薄膜形成の生産性がさらに悪くなる。これとは別に、一面への薄膜形成が終了した成膜用ワーク９をターンテーブル３の上方において上下反転させるための複雑な反転機構をターンテーブル３自体に組み込んだ成膜装置が存在する。この成膜装置では、ターンテーブル３に保持されている成膜用ワーク９の近傍箇所に複雑な反転機構が存在するので、薄膜の形成時に、反転機構の駆動によって発生するミクロな塵や不純なガスの影響を受けて成膜用ワーク９の歩留りが悪くなるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、成膜用ワークの両面に薄膜を形成するものにおいて、安価な設備コストで高い生産性と歩留りの向上とを得ることのできる構成を備えた成膜装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、成膜材料のターゲットから放出される粒子によって前記ターゲットに対向配置された成膜用ワークの両面に薄膜を生成する成膜装置において、真空チャンバ内部の成膜室に設けられた前記ターゲットと、前記成膜用ワークの周縁部を保持したトレーが着脱自在に取り付けられて前記成膜用ワークを前記ターゲットに対向する成膜位置まで搬送するワーク搬送手段と、前記成膜位置において前記成膜用ワークの一面への薄膜形成が終了したのちに前記ワーク搬送手段によって反転位置まで搬送された前記トレーを前記ワーク搬送手段から取り外して前記成膜室内における前記ワーク搬送手段の上方位置または前記成膜室に連通した反転室内まで持ち上げる突き上げ機構と、前記突き上げ機構によって持ち上げられ前記トレーを保持して上下面反転させるトレー反転機構とを備え、前記トレー反転機構によって反転された前記トレーを前記突き上げ機構により支持したのち、この突き上げ機構の下降によって前記トレーを前記ワーク搬送手段に再び取り付けるように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
この成膜装置では、一面への薄膜形成の終了した成膜用ワークを保持しているトレーを、成膜室内におけるワーク搬送手段の上方位置またはこの成膜室に連通した反転室内に突き上げ機構によって持ち上げてトレー反転機構で上下面反転させたのちに、突き上げ機構によって再びワーク搬送手段に設置するようになっているので、成膜用ワークを成膜室の外部に出して反転させる従来装置と比較して、成膜室の大気開放と真空引きとを行う必要がないことから、生産性の向上を図ることができる。また、トレー反転機構は、突き上げ機構との組み合わせによって反転位置におけるワーク搬送手段の上方位置に設けることを可能としているので、ワーク搬送手段に保持されている成膜用ワークは、ワーク搬送手段自体に複雑な構成のトレー反転機構を設けた従来装置のようなミクロな塵や不純なガスの影響を受けることがなくなり、成膜用ワークに形成された薄膜の歩留りの低下を招かない。さらに、１台の電源で成膜用ワークの両面に薄膜を形成できるので、設備コストを低減できる。
【００１２】
また、上記発明の成膜装置におけるトレー反転機構は、同一直線上に所定間隔で対向配置されて互いに接離する方向に直線移動自在で、且つ回転自在となった一対の反転軸と、この両反転軸の相対向する端部に固着された一対のチャック部とを備えるとともに、前記両反転軸の互いに近接する方向への直線移動により、前記両チャック部でトレーを両側から挟み付ける状態でチャッキングしたのち、前記反転軸の180 °の角度の回転によって前記トレーを上下面反転させ、前記両反転軸の互いに離間する方向への直線移動により、前記両チャック部による前記トレーのチャッキングを解除する構成とすることができる。
【００１３】
これにより、成膜室内におけるワーク搬送手段の上方位置またはこの成膜室に連通した反転室内に設けるトレー反転機構は、突き上げ機構と組み合わせて相互に連動させる構造とすることにより、比較的簡素化した構成で具現化することができる。
【００１４】
上記発明において、トレーが、外周の複数箇所から係止部が突設された非円形の形状を有し、トレー反転機構は、前記トレーを挿入できる形状の挿入孔および前記挿入孔の孔周面から外方に凹設されて前記係止部を挿入させることのできる幅を有する保持溝とを有する保持体と、この保持体を対向両側で支持しながら180 °の角度で回転される一対の反転軸とを備えて構成され、突き上げ機構は、前記トレーを持ち上げて前記挿入孔内に位置決めしたのちに前記係止部を前記保持溝内に挿入させる角度だけ左右両方に回転される構成とすることが好ましい。
【００１５】
これにより、トレーのトレー反転機構への着脱を、突き上げ機構の昇降シャフトの回転動作によって行うことができるので、トレー反転機構には、トレーをチャッキングするためのチャック部などが不要となって、保持体と一対の反転軸とを有するのみの簡略化された構成とすることができ、成膜室内に容易に設置することができる。
【００１６】
また、上記発明における突き上げ機構は、トレーに形成された位置決め孔に抜脱自在に挿入する位置決め小ピン部を上端に備えてトレーを支持する複数本の位置決め支持ピンと、前記トレーを支持する複数本の支持ピンとを備えていることが好ましい。
【００１７】
これにより、突き上げ機構は、トレーをワーク搬送手段から取り外してトレー反転機構に保持させる位置まで持ち上げたのち、トレー反転機構で上下面反転されたトレーを受け取って再びワーク搬送手段に取り付ける際に、トレーとの相対位置を常に所定の位置決め状態として取り扱うことができるので、トレーのワーク搬送手段に対する着脱を確実に行うことができる。また、突き上げ機構は、トレーを位置決め状態で保持できることにより、自体の回転によってトレーを一体的に回転させることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る成膜装置の概略構成を示す縦断面図である。同図において、図５または図６と同一若しくは同等のものには同一の符号を付して、その説明を省略する。この成膜装置では、スパッタ電極１２およびバッキングプレート１３からなるカソードとバッキングプレート１３に固着されたターゲット１１とからなる構成を、図５の成膜装置と同様に、成膜室２の上部に１組備えているだけである。
【００１９】
真空チャンバ１の底板部におけるターゲット１１の配設位置の真下を除く箇所であって、ターンテーブル３のトレー取付孔７の回動軌跡に真下で対向する箇所には、挿通孔１９が設けられ、真空チャンバ１の底板部外面には、挿通孔１９を真空シールした状態でケーシング２０が取り付けられている。このケーシング２０の内部空間には、成膜用ワーク９の突き上げ機構２１が配設されている。突き上げ機構２１は、ケーシング２０に対し真空シールされた状態で貫通して上下動される昇降シャフト２２と、この昇降シャフト２２の上端に直交した配置で固着された突き上げプレート２３と、この突き上げプレート２３の上面の同一円上において交互に等間隔（９０°間隔）で立設された２本の位置決め支持ピン２４と２本の支持ピン２７とにより構成されている。位置決め支持ピン２４は、支持ピン２７と同一形状のピン体の上端面からこれよりも径の小さな位置決め小ピン部２４ａが突設されている。
【００２０】
ここで、成膜用ワーク９を保持するトレー２８について、図２を参照しながら説明する。図２（ａ）はトレー２８と突き上げ機構２１とを示す拡大平面図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図を示す。トレー２８は、（ｂ）に明示するように、一組のトレー部材２８ａ，２８ｂによって構成されており、この一組のトレー部材２８ａ，２８ｂは、成膜用ワーク９の周縁部に対し位置決め状態で両側から挟み込んだ状態でねじ（図示せず）により互いに固定されて、成膜用ワーク９の両面の周縁部を精度良くマスキングしている。
【００２１】
この両トレー部材２８ａ，２８ｂにおける中心に対する径方向の対称位置には、位置決め小ピン部２４ａが挿入できる径を有する一対の位置決め孔２９が相対向して形成されている。したがって、突き上げ機構２１が上昇したときには、一対の位置決め小ピン部２４ａがそれぞれトレー２８の位置決め孔２９に挿入することにより、先ずトレー２８に対する位置決めを行い、続いて各一対ずつの位置決め支持ピン２４と支持ピン２７との計４本の上端面がトレー２８の下面に当接して支持し、そのまま上昇してトレー２８をターンテーブル３のトレー取付孔７から取り外してその上方へ持ち上げる。
【００２２】
一方、図１の真空チャンバ１の天板部における挿通孔１９の真上位置には、トレー２８よりも十分に大きな径を有した挿入孔３０が形成され、この挿入孔３０の孔径と同一の内径を有する円筒状のケーシング３１が、内周面を挿入孔３０に合致させた配置で真空チャンバ１の上面に固着され、且つ、ケーシング３１の上端開口部が蓋体３２で施蓋されている。このケーシング３１と蓋体３２とで囲まれた内部空間は、突き上げ機構２１の上昇によってターンテーブル３から持ち上げられて挿入されたトレー２８つまり成膜用ワーク９を上下反転させるための反転室３３になっている。ケーシング３１における径方向の両側面部には、先端にチャック部３４を備えた反転軸３７が、軸受部材３８によって回転自在、且つスライド自在に支持されて配設されている。この一対のチャック部３４と一対の反転軸３７と一対の軸受部材３８とは、トレー２８を上下反転させるトレー反転機構３９を構成している。このトレー反転機構３９の動作については後述する。
【００２３】
つぎに、上記成膜装置の作用について説明する。先ず、成膜用ワーク９を保持したトレー２８は、ロボットアームなどの搬送手段（図せず）によって成膜室２内に搬入されて、ターンテーブル３の各トレー取付孔７に順次取り付けられる。つぎに、成膜室２内は、真空ポンプの駆動によって高真空状態に引かれ、続いて、高真空状態となった成膜室２内にはガス導入管を通じてアルゴンなどのプロセスガス（放電ガス）が導入される。このプロセスガスの雰囲気中において、電源部からスパッタ電極１２およびバッキングプレート１３を介してターゲット１１に直流電力または高周波電力が印加されることにより、例えばアルゴンプラズマを生成し、高いエネルギを有するイオンをスパッタリング材料のターゲット１１に入射させることにより、このターゲット１１のスパッタ粒子を弾き出し、そのスパッタ粒子をガラス基板などからなる成膜用ワーク９に堆積させることにより、成膜用ワーク９の一面（この場合は上面）に所要の薄膜を形成する。
【００２４】
上述の成膜用ワーク９の一面への薄膜の形成に際しては、ターンテーブル３の一定速度の回転によってターゲット１１の真下位置を移動中の成膜用ワーク９に対し行う方法と、ターンテーブル３の間欠移動によって成膜用ワーク９をターゲット１１の真下に位置決め状態に静止させて行う方法との何れかが用いられる。この何れかの方法により一面に薄膜が形成された成膜用ワーク９は、ターンテーブル３の回転にともなって突き上げ機構２１の上方の反転位置まで搬送されたときに、ターンテーブル３の回転制御によって突き上げ機構２１に対し正確に対向する位置決め状態に静止される。この状態において、突き上げ機構２１の昇降シャフト２２の上動により突き上げプレート２３が上昇して、一対の位置決め小ピン部２４ａがトレー２８の対向する位置決め孔２９に挿入したのち、各一対ずつの位置決め支持ピン２４および支持ピン２７が、トレー２８の下面に当接したのち、このトレー２８を持ち上げてそのまま反転室３３内に挿入させる。
【００２５】
突き上げ機構２１は、トレー２８が図１に２点鎖線で示すように両側のチャック部３４に対し正確に対向した時点で上昇を停止する。このトレー２８が両側のチャック部３４に対し位置決め状態で静止されると、トレー反転機構３９では、両側の反転軸３７がそれぞれ互いに近接する方向に直線移動されることにより、一対のチャック部３４が図１の実線の図示位置から２点鎖線の図示位置まで進出して、４本の支持ピン２４，２７で支持されているトレー２８を、これの径方向の両縁部をそれぞれ掴持しながら両側から挟み付けてチャッキングする。
【００２６】
そののち、突き上げ機構２１は、下降してトレー２８の支持を解除したのち、トレー２８の反転動作に邪魔にならない下方位置まで退避する。続いて、トレー反転機構３９の両側の反転軸３７が180 °回転されることにより、成膜用ワーク９は一対のチャック部３４でチャッキングされたトレー２８を介して上下面を反転される。図１に２点鎖線で示す円は、トレー２８が180 °回転される過程における90°回転された状態を示している。トレー２８の反転が終了すると、突き上げ機構２１が再び上昇して、一対の位置決め小ピン部２４ａが上下反転されたトレー２８の下側の位置決め孔２９に挿入し、且つ計４本のピン２４，２７がトレー２８に対しこれの下面に当接して支持する。
【００２７】
トレー２８が計４本のピン２４，２７で支持された状態において、反転機構３９では反転軸３７が互いに離間する方向に直線移動して、一対のチャック部３４によるトレー２８のチャッキングが解除される。続いて、突き上げ機構２１は、下降して図１に図示の通常位置に復帰するが、この突き上げ機構２１によって下降されるトレー２８は、ターンテーブル３のトレー取付孔７に挿入して支持段部８上に所定の位置決め状態で載置され、そののち、一対の位置決め小ピン部２４ａはトレー２８の位置決め孔２９から抜脱する。このように上下面反転して再びターンテーブル３に取り付けられた成膜用ワーク９は、ターンテーブル３の回転によってターゲット１１の真下位置まで搬送されたときに、上面側に転換された他面に対し薄膜が形成される。
【００２８】
上述のように、上記成膜装置では、一面への薄膜形成が終了した成膜用ワーク９を、成膜室２に連通して構成された反転室３３内に突き上げ機構２１によって持ち上げたのち、トレー反転機構３９で上下面反転させ、さらに、突き上げ機構２１によって再びターンテーブル３のトレー取付孔７に設置するようにしている。したがって、この成膜装置は、成膜用ワーク９を成膜室２の外部に出して反転させる従来装置に比較して、成膜室２の大気開放と真空引きとを行う必要がないことから、生産性の向上を図ることができる。また、トレー反転機構３９は、ターンテーブル３の特定の１ポジションの上方位置の反転室３３内に設けられているから、ターンテーブル３自体に複雑な構成の反転機構を設けた従来装置のようなミクロな塵や不純なガスの影響を受けることがないので、成膜用ワーク９に形成した薄膜の歩留りが低下することがない。さらに、１台の電源で成膜用ワーク９の両面に薄膜を形成できるので、設備コストを低減できる。
【００２９】
なお、上記実施の形態では、真空チャンバ１の上方に突出する形態で成膜室２に連通する反転室３３を設けた場合を例示しているが、成膜室２内でトレー２８を反転させる構成としてもよい。要は、トレー２８を反転させるためのスペースが成膜室２と連通していればよい。但し、成膜室２内に設けるトレー反転機構は、設置スペースの関係上から、構成を簡略化する必要があり、つぎに、成膜室２内に設けるのに適したトレー反転機構について説明する。
【００３０】
図３（ａ）は上述のように成膜室２内に設けるのに適したトレー反転機構４０とトレー４１との関係を示した平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。トレー４１は、平面視ほぼ正方形の外形を有しており、所定の２箇所に、突き上げ機構２１における一対の位置決め支持ピン２４の各々の位置決め小ピン部２４ａを挿入させるための位置決め孔４２が形成されている。ほぼ正方形の外形を有するトレー４１の４箇所の角部は、トレー反転機構４０に保持させるための係止部４１ａになっている。
【００３１】
一方、トレー反転機構４０は、円形となった外形の内部にトレー４１を挿入することのできる正方形の挿入孔４４を有する保持体４３と、この保持体４３を対向両側で支持する２本の反転軸４７とを備えて構成されている。また、保持体４３の内周面には、正方形の挿入孔４４の４辺に対向する４箇所に、正方形の挿入孔４４の外接円に沿って外方に向け凹設された形状であって、トレー４１の係止部４１ａを挿入させることのできる幅を有する保持溝４８がそれぞれ形成されている。
【００３２】
つぎに、上記トレー反転機構４０によるトレー４１の反転動作について説明する。上記トレー反転機構４０は、保持体４３と一対の反転軸４７とを有する簡略化された構成であって、図１の成膜室２内におけるターンテーブル３の上方であって突き上げ機構２１の真上位置に設置される。そして、トレー４１に保持された成膜用ワーク（図示せず）の一面への薄膜形成が終了して、このトレー４１が突き上げ機構２１およびトレー反転機構４０に対向する反転位置まで搬送されて静止されると、突き上げ機構２１が上昇して、一対の位置決め小ピン部２４ａが位置決め孔４２に挿入してトレー４１に対する位置決めがなされたのちに、トレー４１が、一対の位置決め支持ピン２４および一対の支持ピン２７で支持されながらターンテーブル３のトレー取付孔７の上方へ持ち上げられ、（ｂ）に示すようにトレー反転機構４０の挿入孔４４内に位置決め状態に挿入される。
【００３３】
トレー４１が挿入孔４４内に位置決め状態に挿入された状態において、図１に示す突き上げ機構２１の昇降シャフト２２が、例えば右方向に約45°の角度だけ回転する。これにより、一対の位置決め小ピン部２４ａの位置決め孔４２への挿入によって位置決め状態で突き上げ機構２１に支持されているトレー４１は、突き上げ機構２１と一体的に（ａ）に２点鎖線で示す状態まで回動して、これの４つの係止部４１ａがそれぞれ（ｂ）に示すようにトレー反転機構４０の保持溝４８内に入り込むことにより、トレー反転機構４０に保持される。続いて、突き上げ機構２１は、４本の支持ピン２４，２７が保持体４３の反転動作に対し邪魔にならない下方位置まで下降して、そのままの位置を保持する。これにより、トレー４１の保持はトレー反転機構４０の保持体４３に移行される。この状態において、反転軸４７が180 °回転してトレー４１が上下面を反転される。
【００３４】
トレー４１が上下面反転されて静止状態となると、突き上げ機構２１が再び上昇して、一対の位置決め小ピン部２４ａがトレー４１の位置決め孔４２内に挿入し、且つ４本の支持ピン２４，２７がトレー４１の下面に当接してこれを支持する。この突き上げ機構２１でトレー４１を位置決め状態に支持した状態において、突き上げ機構２１の昇降シャフト２２が、例えば左方向に約45°の角度だけ回転される。これにより、トレー４１と挿入孔４４との相対的な位置関係は図３に図示の元の状態に戻る。すなわち、トレー４１は、これの４つの係止部４１ａが保持溝４８から抜け出して、挿入孔４４に対し抜脱可能な相対位置となる。
【００３５】
続いて、突き上げ機構２１が下降して図１に図示の通常位置に復帰するがこのとき、この突き上げ機構２１によって下降されるトレー４１は、ターンテーブル３のトレー取付孔７に挿入して支持段部８上に所定の位置決め状態で載置される。そののち、一対の位置決め小ピン部２４ａはトレー４１の位置決め孔４２から抜脱する。この上下面反転して再びターンテーブル３に取り付けられたトレー４１に保持されている成膜用ワークは、ターンテーブル３の回転によってターゲット１１の真下位置まで搬送されたときに、上面側の他面に対し薄膜が形成される。
【００３６】
このトレー反転機構４０は、保持体４３と一対の反転軸４７とを有するのみの簡略化された構成であるとともに、トレー４１のトレー反転機構４０への着脱を突き上げ機構２１の昇降シャフト２２の回転によって行う構成となっていることから、図１のトレー反転機構３９におけるチャック部３４を備えた反転軸３７のような横方向へ移動する部材が存在しなく、成膜室２内に容易に設置することができる。
【００３７】
図４（ａ）は成膜室２内に設けるのに適した他のトレー反転機構４９とトレー５０との関係を示した平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。トレー５０は、全体として円形であって、その円形における90°間隔の４か所から係止部５０ａが径方向外方に突設された非円形の形状になっている。また、トレー５０には、径方向の両側に、突き上げ機構２１における一対の位置決め支持ピン２４の各々の位置決め小ピン部２４ａを挿入させるための位置決め孔５１が形成されている。
【００３８】
一方、トレー反転機構４９は、円形となった外形の内部にトレー５０の挿入孔５２を有する保持体５３と、この保持体５３をこれの径方向の両側で対向する２箇所の周端面にそれぞれ固着されて支持する一対の反転軸５４とを備えて構成されている。挿入孔５２は、トレー５０を挿入できる形状であって、円形における90°間隔の４箇所に係止部５０ａが挿入できる凹所５７が形成されている。また、保持体５３には、その内周面における４つの凹所５７の各々の間に、各凹所５７の外接円に沿って外方に向け凹設された形状であって、トレー５０の係止部５０ａを挿入させることのできる幅を有する保持溝５８がそれぞれ形成されている。
【００３９】
つぎに、上記トレー反転機構４９によるトレー５０の反転動作について説明する。このトレー反転機構４９は、図３のトレー反転機構４０と同様に、保持体５３と一対の反転軸５４とを有するのみの簡略化された構成であって、図１の成膜室２内におけるターンテーブル３の上方であって突き上げ機構２１の真上位置に設置される。そして、トレー５０に保持された成膜用ワーク（図示せず）の一面への薄膜形成が終了して、このトレー５０が反転位置まで搬送されたときに、突き上げ機構２１が上昇して、トレー５０が、一対の位置決め支持ピン２４および一対の支持ピン２７によってターンテーブル３のトレー取付孔７の上方へ持ち上げられて、（ｂ）に示すようにトレー反転機構４９の挿入孔５２内に位置決め状態に挿入される。このとき、トレー５０は、これの４つの係止部５０ａがそれぞれ対応する凹所５７内に入り込むことによって、挿入孔５２への挿入を許容される。
【００４０】
トレー５０が挿入孔５２内に位置決め状態に挿入された状態において、図１に示す突き上げ機構２１の昇降シャフト２２が、例えば右方向に約１００程度の僅かな所定角度だけ回転する。これにより、一対の位置決め小ピン部２４ａに位置決め状態で突き上げ機構２１に支持されているトレー５０は、突き上げ機構２１と一体的に回動して、これの４つの係止部５０ａがそれぞれトレー反転機構４９の保持溝５８内に入り込む。続いて、突き上げ機構２１は、４本の支持ピン２４，２７が保持体５３の反転動作に対し邪魔にならない下方位置まで下降して、そのままの位置を保持する。これにより、トレー５０の保持はトレー反転機構４９の保持体５３に移行される。この状態において、反転軸５４が180 °回転してトレー５０が上下面を反転される。
【００４１】
トレー５０が上下面反転されて静止状態となると、突き上げ機構２１が再び上昇して、一対の位置決め小ピン部２４ａがトレー５０の位置決め孔５１内に挿入し、且つ４本の支持ピン２４，２７がトレー５０に当接してこれを支持する。この状態において、突き上げ機構２１の昇降シャフト２２が、例えば左方向に約１００程度の所定角度だけ回転すると、トレー５０と挿入孔５２との相対的な位置関係が元の状態に戻る。すなわち、トレー５０は、これの４つの係止部５０ａが保持溝５８から抜け出して凹所５７内に位置し、挿入孔５２に対し抜脱可能な相対位置となる。
【００４２】
続いて、突き上げ機構２１は、下降して図１に図示の通常位置に復帰するが、このとき、突き上げ機構２１によって下降されるトレー５０は、ターンテーブル３のトレー取付孔７に挿入して支持段部８上に所定の位置決め状態で載置される。そののち、一対の位置決め小ピン部２４ａはトレー５０の位置決め孔５１から抜脱する。この上下面反転して再びターンテーブル３に取り付けられたトレー５０に保持されている成膜用ワークは、ターンテーブル３の回転によってターゲット１１の真下位置まで搬送されたときに、上面側の他面に対し薄膜が形成される。
【００４３】
このトレー反転機構４９は、図３のトレー反転機構４０と同様に、保持体５３と一対の反転軸５４とを有するのみの簡略化された構成であるとともに、トレー５０のトレー反転機構４９への着脱を突き上げ機構２１の昇降シャフト２２の回転によって行う構成としていることから、図１のトレー反転機構３９におけるチャック部３４を備えた反転軸３７のような横方向へ移動する部材が存在しなく、成膜室２内に容易に設置することができる効果を得られるのに加えて、トレー５０をトレー反転機構４９に対し着脱させるための昇降シャフト２２の回転角度を、図３のトレー反転機構４０に比較して格段に小さくできる利点がある。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の成膜装置によれば、一面への薄膜形成が終了した成膜用ワークを、成膜室内におけるワーク搬送手段の上方位置またはこの成膜室に連通した反転室内に突き上げ機構によって持ち上げて、反転機構で上下面反転させたのちに、突き上げ機構によって再びワーク搬送手段に設置する構成としたので、成膜用ワークを成膜室の外部に出して反転させる従来装置に比較して、成膜室の大気開放と真空引きとを行う必要がないことから、生産性の向上を図ることができる。また、トレー反転機構は、突き上げ機構との組み合わせによって反転位置におけるワーク搬送手段の上方位置に設けることを可能としているので、ワーク搬送手段自体に複雑な構成のトレー反転機構を設けた従来装置のようなミクロな塵や不純なガスの影響を受けることがなくなり、成膜用ワークの薄膜の歩留りの低下を招かない。さらに、１台の電源で成膜用ワークの両面に薄膜を形成できるので、設備コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る成膜装置の概略構成を示す縦断面図。
【図２】（ａ）は同上の成膜装置における成膜用ワークを保持するトレーと突き上げ機構とを示す拡大平面図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図。
【図３】（ａ）は同上成膜装置に用いることのできる他のトレー反転機構とトレーとの関係を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図４】（ａ）は同上成膜装置に用いることのできるさらに他のトレー反転機構とトレーとの関係を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図５】従来の成膜装置を示す概略縦断面図。
【図６】従来の他の成膜装置を示す縦断面図。
【符号の説明】
１真空チャンバ
２成膜室
３ターンテーブル（ワーク搬送手段）
９成膜用ワーク
１１ターゲット
２１突き上げ機構
２４位置決め支持ピン
２４ａ位置決め小ピン部
２７支持ピン
２８，４１，５０トレー
２９，４２，５１位置決め孔
３３反転室
３４チャック部
３９，４０，４９トレー反転機構
４１ａ，５０ａ係止部
４３，５３保持体
４４，５２挿入孔
４７，５４反転軸
４８，５８保持溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a film forming apparatus used in a process of generating a thin film on a surface of a film forming work such as a film forming target substrate in a manufacturing process of a thin film device such as an electronic component or a thin film magnetic head, and particularly for film forming. The present invention relates to a film forming apparatus for generating a thin film on both surfaces of a workpiece.
[0002]
[Prior art]
A conventional general sputtering film forming apparatus used for this type of application has a configuration as shown in FIG. 5 or FIG. In FIG. 5, the vacuum chamber 1 of the outer container is connected to an evacuation pump (not shown) via an evacuation port (not shown) opened in the side wall thereof, and is driven by the evacuation pump. The film forming chamber 2 in the space is pulled to a high vacuum state. A process gas such as argon gas is introduced into the film forming chamber 2 in a high vacuum state through a gas introduction pipe (not shown) and adjusted to a predetermined pressure.
[0003]
A turntable 3 is supported at the center of the film forming chamber 2 so as to be rotatable about a rotation axis 4. On the same rotation circle of the turntable 3, a tray mounting hole 7 having a support step 8 is provided. For example, a plurality are provided at equal intervals. A film forming work 9 made of a glass substrate to be formed is attached to the tray 10 in a masked state by sandwiching a peripheral portion of the film not formed from both sides, and the tray 10 is attached to the tray attaching hole 7. By being inserted and placed on the support step portion 8, the turntable 3 is held via the tray 10. The film forming work 9 is transported in the film forming chamber 2 by the rotational drive of the turntable 3.
[0004]
A target 11 serving as a film forming material (sputtering material) for forming a thin film on each film forming work 9 is fixed to a cathode including a sputtering electrode 12 and a backing plate 13, and film formation is performed by rotational driving of the turntable 3. It is arranged at a position directly opposite the movement locus of the work 9 for work. The backing plate 13 is supported in an electrically insulated state on the upper end surface of the vacuum chamber 1 through an insulator 14, and the film forming chamber 2 is supported by O-rings 17 fitted in the upper and lower concave grooves of the insulator 14. It is vacuum sealed. The rotating shaft 4 is rotatably supported by the housing 18 in a state where the film forming chamber 2 is vacuum-sealed.
[0005]
On the other hand, the film forming apparatus shown in FIG. 6 includes a cathode made of a sputtering electrode 12 and a backing plate 13 provided in the upper part of the film forming chamber 2 in the film forming apparatus shown in FIG. 5 and a target 11 fixed to the backing plate 13. A configuration having the same configuration as that described above is also installed in the lower portion of the film formation chamber 2, and the other configuration is the same as that of the film formation apparatus of FIG. The upper and lower targets 11 are arranged so as to face each other.
[0006]
In each of the film forming apparatuses described above, DC power or high frequency power is applied to the target 11 from the power supply unit (not shown) through the sputtering electrode 12 and the backing plate 13 in the film forming chamber 2 in the process gas atmosphere. Thus, for example, argon plasma is generated, and ions having high energy are made incident on the target 11, so that sputtered particles are ejected from the target 11, and the sputtered particles are transported to a position directly below the target 11. By depositing on the work 9, a thin film is formed on the surface of the film-forming work 9. In the film forming apparatus of FIG. 5, after forming a thin film on the upper surface of the film forming work 9, the film forming work 9 is turned upside down and installed again on the turntable 3. A thin film is formed on the opposite surface. On the other hand, in the film forming apparatus of FIG. 6, a thin film is simultaneously formed on the upper and lower surfaces of the film forming work 9 from the upper and lower targets 11.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the film forming apparatus of FIG. 6, high productivity can be obtained by simultaneously forming a thin film on both surfaces of the film forming work 9. However, the cathode and the backing plate 13 comprising the sputter electrode 12 and the backing plate 13 can be obtained. Since two sets of the structure consisting of the target 11 fixed to the top and bottom are required, two power supplies are required, resulting in a problem of high equipment costs.
[0008]
On the other hand, in the film forming apparatus of FIG. 5, not only the thin film forming process is required twice for a single film forming work 9, but also after forming a thin film on one surface of the film forming work 9, The work 9 needs to be turned upside down, and the productivity of thin film formation is poor. Here, when the film forming work 9 is reversed, the film forming work 9 in which the thin film formation on one surface is completed is taken out of the film forming chamber 2 and inverted, and then inserted into the film forming chamber 2 again. Is used, it takes time for the film forming chamber 2 to be opened to the atmosphere and evacuated, and the productivity of thin film formation is further deteriorated. In addition to this, there is a film forming apparatus in which a complicated reversing mechanism for vertically reversing the film forming work 9 on which a thin film has been formed on one surface is turned up and down above the turn table 3. In this film forming apparatus, there is a complicated reversing mechanism in the vicinity of the film forming work 9 held on the turntable 3, so that micro dust generated by driving the reversing mechanism or impure impurities when forming a thin film. There is a problem that the yield of the film forming work 9 is deteriorated due to the influence of gas.
[0009]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and in the case where a thin film is formed on both surfaces of a film forming work, high productivity and improvement in yield can be obtained at low equipment cost. An object of the present invention is to provide a film forming apparatus having a configuration.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a film forming apparatus for generating a thin film on both surfaces of a film forming work disposed opposite to a target by particles emitted from the target of the film forming material. Work transfer means for detachably attaching the target provided in the film forming chamber and a tray holding the peripheral edge of the film forming work to transfer the film forming work to a film forming position facing the target. And after the completion of thin film formation on one surface of the film-forming workpiece at the film-forming position, the tray transported to the reversal position by the work-conveying means is removed from the work-conveying means, and the inside of the film-forming chamber is A push-up mechanism that lifts up to a position above the workpiece transfer means or the reversing chamber that communicates with the film-forming chamber, and the push-up mechanism A tray reversing mechanism for holding the tray and reversing the upper and lower surfaces, and supporting the tray reversed by the tray reversing mechanism by the push-up mechanism, and then transporting the tray by lowering the push-up mechanism Characterized in that it is adapted to be reattached to the means.
[0011]
In this film forming apparatus, a tray holding a film forming work after the formation of a thin film on one surface is pushed up to a position above the work conveying means in the film forming chamber or a reversing chamber communicating with the film forming chamber. After lifting and reversing the top and bottom surfaces with the tray reversing mechanism, it is installed again on the work transfer means by the push-up mechanism. Thus, it is not necessary to open the film formation chamber to the atmosphere and to vacuum, so that productivity can be improved. Further, since the tray reversing mechanism can be provided at a position above the work conveying means in the reversing position by combination with the push-up mechanism, the film forming work held by the work conveying means is placed on the work conveying means itself. It is not affected by micro dust or impure gas as in the conventional apparatus provided with a tray reversing mechanism having a complicated structure, and the yield of the thin film formed on the film forming work is not reduced. Furthermore, since a thin film can be formed on both surfaces of the film forming work with a single power source, the equipment cost can be reduced.
[0012]
Further, the tray reversing mechanism in the film forming apparatus according to the present invention includes a pair of reversing shafts that are arranged opposite to each other at a predetermined interval on the same straight line, are linearly movable in directions toward and away from each other, and are rotatable. And a pair of chuck portions fixed to opposite ends of the reversing shaft, and the chucks are held in a state where the trays are sandwiched from both sides by the linear movement of the reversing shafts in directions close to each other. After king, the tray is turned upside down by rotating the reversing shaft at an angle of 180 °, and the chucking of the tray by the chucks is released by linear movement of the reversing shafts in a direction away from each other. It can be set as the structure to do.
[0013]
As a result, the tray reversing mechanism provided above the workpiece conveying means in the film forming chamber or in the reversing chamber communicating with the film forming chamber is relatively simplified by combining with the push-up mechanism and interlocking with each other. It can be embodied with a configuration.
[0014]
In the above invention, the tray has a non-circular shape with locking portions protruding from a plurality of locations on the outer periphery, and the tray reversing mechanism has an insertion hole in which the tray can be inserted and a hole peripheral surface of the insertion hole. A holding body having a holding groove that is recessed outward and has a width into which the locking portion can be inserted, and a pair of members that are rotated at an angle of 180 ° while supporting the holding body on opposite sides. The push-up mechanism is configured to be rotated left and right by an angle that allows the locking portion to be inserted into the holding groove after the tray is lifted and positioned in the insertion hole. It is preferable.
[0015]
As a result, the tray can be attached to and detached from the tray reversing mechanism by rotating the lifting shaft of the push-up mechanism, so the tray reversing mechanism does not require a chuck portion for chucking the tray, A simplified structure having only the holding body and the pair of inversion shafts can be obtained, and the structure can be easily installed in the deposition chamber.
[0016]
Further, the push-up mechanism in the above invention includes a plurality of positioning support pins for supporting the tray with a positioning small pin portion that is removably inserted into a positioning hole formed in the tray, and a plurality of supporting pins for supporting the tray. It is preferable to provide a support pin.
[0017]
As a result, the push-up mechanism lifts the tray to the position where the tray is removed from the work conveying means and held by the tray reversing mechanism, and then receives the tray that has been turned upside down by the tray reversing mechanism and reattaches the tray to the work conveying means. Can always be handled as a predetermined positioning state, so that the tray can be reliably attached to and detached from the work conveying means. Further, since the push-up mechanism can hold the tray in a positioned state, the tray can be integrally rotated by its own rotation.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. In this figure, the same or equivalent parts as in FIG. 5 or FIG. In this film forming apparatus, a configuration comprising a cathode made of a sputter electrode 12 and a backing plate 13 and a target 11 fixed to the backing plate 13 is arranged in the upper part of the film forming chamber 2 as in the film forming apparatus of FIG. It only has a set.
[0019]
An insertion hole 19 is provided at a location excluding the position immediately below the position where the target 11 is disposed in the bottom plate portion of the vacuum chamber 1 and directly opposite the rotation locus of the tray mounting hole 7 of the turntable 3. A casing 20 is attached to the outer surface of the bottom plate portion of the vacuum chamber 1 with the insertion hole 19 being vacuum-sealed. In the internal space of the casing 20, a push-up mechanism 21 for the film forming work 9 is disposed. The push-up mechanism 21 includes a lift shaft 22 that moves vertically through the casing 20 while being vacuum-sealed, a push-up plate 23 that is fixed in an arrangement perpendicular to the upper end of the lift shaft 22, and the push-up plate 23. It is composed of two positioning support pins 24 and two support pins 27 that are erected alternately at equal intervals (90 ° intervals) on the same circle on the upper surface of the. The positioning support pin 24 is provided with a small positioning pin portion 24 a having a smaller diameter than the upper end surface of the pin body having the same shape as the support pin 27.
[0020]
Here, the tray 28 holding the film-forming workpiece 9 will be described with reference to FIG. 2A is an enlarged plan view showing the tray 28 and the push-up mechanism 21, and FIG. 2B is a longitudinal sectional view of FIG. The tray 28 is constituted by a set of tray members 28 a and 28 b as clearly shown in FIG. 7B, and the set of tray members 28 a and 28 b is positioned with respect to the peripheral portion of the film forming workpiece 9. Are fixed to each other by screws (not shown) in a state of being sandwiched from both sides, and the peripheral portions on both surfaces of the film forming work 9 are masked with high accuracy.
[0021]
A pair of positioning holes 29 having a diameter into which the positioning small pin portions 24a can be inserted are formed opposite to each other at symmetrical positions in the radial direction with respect to the centers of the tray members 28a and 28b. Therefore, when the push-up mechanism 21 is raised, the pair of positioning small pin portions 24a are inserted into the positioning holes 29 of the tray 28, respectively, so that the positioning with respect to the tray 28 is performed first, and then each pair of positioning support pins 24 and A total of four upper end surfaces with the support pins 27 are in contact with and supported by the lower surface of the tray 28, and ascend as it is to remove the tray 28 from the tray mounting hole 7 of the turntable 3 and lift it upward.
[0022]
On the other hand, an insertion hole 30 having a sufficiently larger diameter than the tray 28 is formed at a position directly above the insertion hole 19 in the top plate portion of the vacuum chamber 1 of FIG. 1, and has the same diameter as the insertion hole 30. A cylindrical casing 31 having an inner diameter is fixed to the upper surface of the vacuum chamber 1 with an inner peripheral surface aligned with the insertion hole 30, and the upper end opening of the casing 31 is covered with a lid 32. . The internal space surrounded by the casing 31 and the lid 32 is provided in a reversing chamber 33 for vertically reversing the tray 28, that is, the film-forming work 9 inserted by being lifted from the turntable 3 by the raising mechanism 21. It has become. On both side surfaces of the casing 31 in the radial direction, reversing shafts 37 each having a chuck portion 34 at the tip are rotatably supported and slidably supported by a bearing member 38. The pair of chuck portions 34, the pair of reversing shafts 37, and the pair of bearing members 38 constitute a tray reversing mechanism 39 for reversing the tray 28 up and down. The operation of the tray reversing mechanism 39 will be described later.
[0023]
Next, the operation of the film forming apparatus will be described. First, the tray 28 holding the film-forming workpiece 9 is carried into the film-forming chamber 2 by a transfer means (not shown) such as a robot arm, and is sequentially attached to each tray mounting hole 7 of the turntable 3. Next, the inside of the film forming chamber 2 is pulled into a high vacuum state by driving a vacuum pump, and subsequently, a process gas (discharge gas) such as argon is introduced into the film forming chamber 2 in a high vacuum state through a gas introduction tube. ) Is introduced. In this process gas atmosphere, direct current power or high frequency power is applied from the power supply unit to the target 11 via the sputtering electrode 12 and the backing plate 13 to generate, for example, argon plasma and sputtering ions having high energy. By making the material 11 enter the target 11, the sputtered particles of the target 11 are ejected, and the sputtered particles are deposited on the film-forming work 9 made of a glass substrate or the like, so that one surface of the film-forming work 9 (in this case) A required thin film is formed on the upper surface.
[0024]
When forming a thin film on one surface of the film-forming workpiece 9 described above, a method of performing the position immediately below the target 11 on the moving film-forming workpiece 9 by rotating the turntable 3 at a constant speed, Any of the methods in which the film-forming workpiece 9 is stopped in a positioning state immediately below the target 11 by intermittent movement is used. When the film-forming workpiece 9 having a thin film formed on one surface by any one of these methods is conveyed to the reverse position above the push-up mechanism 21 as the turntable 3 rotates, the rotation of the turntable 3 is controlled. It is stopped in a positioning state that faces the push-up mechanism 21 accurately. In this state, the push-up plate 23 ascends due to the upward movement of the lifting shaft 22 of the push-up mechanism 21 and the pair of positioning small pin portions 24a are inserted into the opposing positioning holes 29 of the tray 28. After the pins 24 and the support pins 27 contact the lower surface of the tray 28, the tray 28 is lifted and inserted into the reversing chamber 33 as it is.
[0025]
The push-up mechanism 21 stops rising when the tray 28 is accurately opposed to the chuck portions 34 on both sides as indicated by a two-dot chain line in FIG. When the tray 28 is stationary with respect to the chuck portions 34 on both sides, in the tray reversing mechanism 39, the reversing shafts 37 on both sides are linearly moved in directions close to each other, whereby the pair of chuck portions 34 are moved. 1 is advanced from the position indicated by the solid line in FIG. 1 to the position indicated by the two-dot chain line while holding the tray 28 supported by the four support pins 24 and 27 while holding the both edges in the radial direction. Chuck from both sides.
[0026]
After that, the push-up mechanism 21 descends to release the support of the tray 28, and then retracts to a lower position that does not interfere with the reverse operation of the tray 28. Subsequently, when the reversing shafts 37 on both sides of the tray reversing mechanism 39 are rotated by 180 °, the film forming workpiece 9 is reversed on the upper and lower surfaces via the tray 28 chucked by the pair of chuck portions 34. A circle indicated by a two-dot chain line in FIG. 1 indicates a state where the tray 28 is rotated by 90 ° in the process of rotating the tray 28 by 180 °. When the inversion of the tray 28 is completed, the push-up mechanism 21 is raised again, and the pair of positioning small pin portions 24a are inserted into the positioning holes 29 on the lower side of the tray 28 that is vertically inverted, and a total of four pins 24, 27 supports the tray 28 in contact with the lower surface thereof.
[0027]
In a state where the tray 28 is supported by a total of four pins 24 and 27, the reversing mechanism 39 linearly moves the reversing shaft 37 away from each other, and the chucking of the tray 28 by the pair of chuck portions 34 is released. The Subsequently, the push-up mechanism 21 descends and returns to the normal position shown in FIG. 1. The tray 28 lowered by the push-up mechanism 21 is inserted into the tray mounting hole 7 of the turntable 3 and is supported by the support step portion. 8 is placed in a predetermined positioning state, and thereafter, the pair of positioning small pin portions 24 a are removed from the positioning holes 29 of the tray 28. The film-forming workpiece 9 that has been turned upside down and attached to the turntable 3 in this way is transferred to the other surface that has been converted to the upper surface when it is transported to a position just below the target 11 by the rotation of the turntable 3. On the other hand, a thin film is formed.
[0028]
As described above, in the film forming apparatus, the film forming work 9 after the thin film formation on one surface is finished is lifted by the push-up mechanism 21 into the reversing chamber 33 configured to communicate with the film forming chamber 2. The upper and lower surfaces are reversed by the tray reversing mechanism 39, and the push-up mechanism 21 is installed again in the tray mounting hole 7 of the turntable 3. Therefore, this film forming apparatus does not need to open the film forming chamber 2 to the atmosphere and evacuate it as compared with the conventional apparatus in which the film forming work 9 is brought out of the film forming chamber 2 and reversed. , Productivity can be improved. Further, since the tray reversing mechanism 39 is provided in the reversing chamber 33 at a position above one specific position of the turntable 3, like the conventional apparatus in which the reversing mechanism having a complicated configuration is provided on the turntable 3 itself. Since it is not affected by micro dust or impure gas, the yield of the thin film formed on the film forming work 9 is not lowered. Furthermore, since a thin film can be formed on both surfaces of the film-forming workpiece 9 with a single power source, the equipment cost can be reduced.
[0029]
In the above embodiment, the case where the reversing chamber 33 communicating with the film forming chamber 2 in a form protruding above the vacuum chamber 1 is illustrated, but the tray 28 is reversed in the film forming chamber 2. It is good also as a structure. In short, it is sufficient that a space for reversing the tray 28 communicates with the film forming chamber 2. However, the tray inversion mechanism provided in the film forming chamber 2 needs to be simplified in view of the installation space. Next, a tray inversion mechanism suitable for being provided in the film forming chamber 2 will be described. .
[0030]
3A is a plan view showing the relationship between the tray reversing mechanism 40 and the tray 41 suitable for being provided in the film forming chamber 2 as described above, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. The tray 41 has a substantially square outer shape in plan view, and positioning holes 42 for inserting the positioning small pin portions 24a of the pair of positioning support pins 24 in the push-up mechanism 21 are formed at two predetermined positions. Has been. The four corners of the tray 41 having a substantially square outer shape are locking portions 41 a that are held by the tray reversing mechanism 40.
[0031]
On the other hand, the tray reversing mechanism 40 has a holding body 43 having a square insertion hole 44 into which the tray 41 can be inserted inside a circular outer shape, and two reversals that support the holding body 43 on opposite sides. A shaft 47 is provided. Further, the inner circumferential surface of the holding body 43 has a shape that is recessed outwardly along the circumscribed circle of the square insertion hole 44 at four locations facing the four sides of the square insertion hole 44. A holding groove 48 having a width into which the engaging portion 41a of the tray 41 can be inserted is formed.
[0032]
Next, the reversing operation of the tray 41 by the tray reversing mechanism 40 will be described. The tray reversing mechanism 40 has a simplified structure having a holding body 43 and a pair of reversing shafts 47, and is above the turntable 3 in the film forming chamber 2 of FIG. Installed in the upper position. Then, the thin film formation on one surface of the film forming work (not shown) held by the tray 41 is completed, and the tray 41 is transported to the reversing position facing the push-up mechanism 21 and the tray reversing mechanism 40 and stopped. Then, the push-up mechanism 21 is raised, and after the pair of positioning small pin portions 24a are inserted into the positioning holes 42 and positioned with respect to the tray 41, the tray 41 is moved to the pair of positioning support pins 24 and the pair of positioning support pins 24a. While being supported by the support pins 27, it is lifted above the tray mounting hole 7 of the turntable 3, and is inserted into the insertion hole 44 of the tray reversing mechanism 40 in a positioned state as shown in FIG.
[0033]
In a state where the tray 41 is inserted into the insertion hole 44 in a positioning state, the elevating shaft 22 of the push-up mechanism 21 shown in FIG. 1 rotates, for example, by an angle of about 45 ° in the right direction. Thereby, the tray 41 supported by the push-up mechanism 21 in the positioning state by inserting the pair of positioning small pin portions 24a into the positioning holes 42 is a state indicated by a two-dot chain line integrally with the push-up mechanism 21 (a). And the four locking portions 41a are respectively held in the holding grooves 48 of the tray reversing mechanism 40 as shown in FIG. Subsequently, the push-up mechanism 21 descends to a lower position where the four support pins 24 and 27 do not interfere with the reversing operation of the holding body 43, and holds the position as it is. Thereby, the holding of the tray 41 is transferred to the holding body 43 of the tray reversing mechanism 40. In this state, the reversing shaft 47 rotates 180 °, and the tray 41 is reversed on the upper and lower surfaces.
[0034]
When the tray 41 is turned upside down and brought into a stationary state, the push-up mechanism 21 is raised again, the pair of positioning small pin portions 24a are inserted into the positioning holes 42 of the tray 41, and the four support pins 24, 27 are inserted. Comes into contact with and supports the lower surface of the tray 41. In the state where the tray 41 is supported in the positioning state by the push-up mechanism 21, the lifting shaft 22 of the push-up mechanism 21 is rotated, for example, by an angle of about 45 ° in the left direction. As a result, the relative positional relationship between the tray 41 and the insertion hole 44 returns to the original state shown in FIG. That is, the tray 41 is in a relative position in which the four locking portions 41 a come out of the holding groove 48 and can be removed from the insertion hole 44.
[0035]
Subsequently, the push-up mechanism 21 descends and returns to the normal position shown in FIG. 1. At this time, the tray 41 lowered by the push-up mechanism 21 is inserted into the tray mounting hole 7 of the turntable 3 and supported by the support stage. It is mounted on the part 8 in a predetermined positioning state. After that, the pair of positioning small pin portions 24 a are removed from the positioning holes 42 of the tray 41. The film-forming workpiece held on the tray 41 that is turned upside down and attached to the turntable 3 again is transferred to the position just below the target 11 by the rotation of the turntable 3. In contrast, a thin film is formed.
[0036]
The tray reversing mechanism 40 has a simplified configuration having only a holding body 43 and a pair of reversing shafts 47, and the tray 41 is attached to and detached from the tray reversing mechanism 40. Therefore, there is no laterally moving member such as the reversing shaft 37 provided with the chuck portion 34 in the tray reversing mechanism 39 of FIG. 1, and it can be easily installed in the film forming chamber 2. can do.
[0037]
4A is a plan view showing the relationship between the tray 50 and another tray reversing mechanism 49 suitable for being provided in the film forming chamber 2, and FIG. 4B is a sectional view taken along the line BB in FIG. is there. The tray 50 has a circular shape as a whole, and has a non-circular shape in which locking portions 50a are projected radially outward from four positions at 90 ° intervals in the circular shape. The tray 50 is formed with positioning holes 51 for inserting the positioning small pin portions 24a of the pair of positioning support pins 24 in the push-up mechanism 21 on both sides in the radial direction.
[0038]
On the other hand, the tray reversing mechanism 49 includes a holding body 53 having an insertion hole 52 for the tray 50 inside a circular outer shape, and the holding body 53 on two peripheral end faces facing each other on both sides in the radial direction thereof. A pair of reversing shafts 54 fixed and supported is provided. The insertion hole 52 has a shape into which the tray 50 can be inserted, and is formed with recesses 57 into which the locking portions 50a can be inserted at four positions 90 ° apart in a circle. Further, the holding body 53 has a shape recessed outwardly along the circumscribed circle of each recess 57 between each of the four recesses 57 on the inner peripheral surface thereof. Each holding groove 58 has a width into which the locking portion 50a can be inserted.
[0039]
Next, the reversing operation of the tray 50 by the tray reversing mechanism 49 will be described. Similar to the tray reversing mechanism 40 of FIG. 3, the tray reversing mechanism 49 has a simplified configuration having only a holding body 53 and a pair of reversing shafts 54. The tray reversing mechanism 49 in the film forming chamber 2 of FIG. It is installed above the turntable 3 and directly above the push-up mechanism 21. When the thin film formation on one surface of the film forming work (not shown) held on the tray 50 is completed and the tray 50 is transported to the reverse position, the push-up mechanism 21 is raised, 50 is lifted above the tray mounting hole 7 of the turntable 3 by the pair of positioning support pins 24 and the pair of support pins 27, and is positioned in the insertion hole 52 of the tray reversing mechanism 49 as shown in FIG. Inserted into. At this time, the tray 50 is allowed to be inserted into the insertion hole 52 when the four locking portions 50a thereof enter the corresponding recesses 57, respectively.
[0040]
In a state where the tray 50 is inserted into the insertion hole 52 in a positioning state, the lifting shaft 22 of the push-up mechanism 21 shown in FIG. 1 rotates, for example, by a slight predetermined angle of about 100 in the right direction. As a result, the tray 50 supported by the push-up mechanism 21 in a state of being positioned by the pair of positioning small pin portions 24a rotates integrally with the push-up mechanism 21, and each of the four locking portions 50a is turned over by the tray. It enters into the holding groove 58 of the mechanism 49. Subsequently, the push-up mechanism 21 descends to a lower position where the four support pins 24 and 27 do not interfere with the reversing operation of the holding body 53, and holds the position as it is. As a result, the holding of the tray 50 is transferred to the holding body 53 of the tray reversing mechanism 49. In this state, the reversing shaft 54 rotates 180 ° and the tray 50 is reversed on the upper and lower surfaces.
[0041]
When the tray 50 is turned upside down and brought into a stationary state, the push-up mechanism 21 rises again, the pair of positioning small pin portions 24a are inserted into the positioning holes 51 of the tray 50, and the four support pins 24, 27 are inserted. Contacts the tray 50 and supports it. In this state, when the lifting shaft 22 of the push-up mechanism 21 is rotated by a predetermined angle, for example, about 100 in the left direction, the relative positional relationship between the tray 50 and the insertion hole 52 returns to the original state. That is, the tray 50 is positioned relative to the insertion hole 52 so that the four locking portions 50 a of the tray 50 come out of the holding groove 58 and are positioned in the recess 57.
[0042]
Subsequently, the push-up mechanism 21 descends and returns to the normal position shown in FIG. 1. At this time, the tray 50 lowered by the push-up mechanism 21 is inserted into the tray mounting hole 7 of the turntable 3 and supported. It is mounted on the stepped portion 8 in a predetermined positioning state. After that, the pair of positioning small pin portions 24 a are removed from the positioning holes 51 of the tray 50. The film forming work held on the tray 50 which is turned upside down and attached to the turntable 3 again is transferred to the position just below the target 11 by the rotation of the turntable 3. In contrast, a thin film is formed.
[0043]
Similar to the tray reversing mechanism 40 of FIG. 3, the tray reversing mechanism 49 has a simplified configuration only having a holding body 53 and a pair of reversing shafts 54, and the tray 50 is connected to the tray reversing mechanism 49. Since the attachment / detachment is performed by the rotation of the lifting shaft 22 of the push-up mechanism 21, there is no member that moves in the lateral direction like the reversing shaft 37 provided with the chuck portion 34 in the tray reversing mechanism 39 of FIG. In addition to obtaining the effect of being easily installed in the film forming chamber 2, the rotation angle of the elevating shaft 22 for attaching and detaching the tray 50 to and from the tray reversing mechanism 49 is set to the tray reversing mechanism 40 of FIG. There is an advantage that it can be remarkably reduced compared to.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the film forming apparatus of the present invention, the film forming work after the formation of the thin film on one surface is placed above the work transfer means in the film forming chamber or in the reversing chamber communicating with the film forming chamber. Since it is lifted by the push-up mechanism and turned upside down by the reversing mechanism, it is installed on the work transfer means again by the push-up mechanism. In comparison, since it is not necessary to open the film formation chamber to the atmosphere and vacuum, productivity can be improved. Further, since the tray reversing mechanism can be provided at a position above the work conveying means in the reversing position by combination with the push-up mechanism, the work conveying means itself is like a conventional apparatus having a tray reversing mechanism having a complicated configuration. It is no longer affected by microscopic dust and impure gas, and the yield of the thin film of the film forming work is not reduced. Furthermore, since a thin film can be formed on both surfaces of the film forming work with a single power source, the equipment cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
2A is an enlarged plan view showing a tray for holding a film-forming workpiece and a push-up mechanism in the film forming apparatus same as above, and FIG. 2B is a longitudinal sectional view of FIG.
FIG. 3A is a plan view showing the relationship between a tray and another tray reversing mechanism that can be used in the film forming apparatus, and FIG. 3B is a sectional view taken along line AA in FIG.
4A is a plan view showing the relationship between another tray reversing mechanism that can be used in the film forming apparatus and the tray, and FIG. 4B is a sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view showing a conventional film forming apparatus.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing another conventional film forming apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Vacuum chamber
2 Deposition chamber
3 Turntable (work transfer means)
9 Deposition workpiece
11 Target
21 Pushing mechanism
24 Positioning support pins
24a Positioning small pin
27 Support pin
28, 41, 50 trays
29, 42, 51 Positioning hole
33 Inversion room
34 Chuck part
39, 40, 49 Tray reversing mechanism
41a, 50a Locking part
43,53 Holder
44, 52 Insertion hole
47, 54 Reverse axis
48, 58 Holding groove

Claims

In a film forming apparatus for generating a thin film on both surfaces of a film forming work disposed opposite to the target by particles emitted from the target of the film forming material,
The target provided in the film forming chamber inside the vacuum chamber;
A work transfer means for detachably attaching a tray holding a peripheral edge of the film forming work, and transferring the film forming work to a film forming position facing the target;
After the formation of the thin film on one surface of the film-forming workpiece at the film-forming position, the tray transported to the reversal position by the work-conveying means is removed from the work-conveying means and the work is transported in the film-forming chamber. A push-up mechanism that lifts up to a position above the means or a reversing chamber communicating with the film forming chamber;
A tray reversing mechanism that is lifted by the push-up mechanism and holds the tray and reverses the upper and lower surfaces;
A film forming apparatus, wherein the tray reversed by the tray reversing mechanism is supported by the push-up mechanism, and then the tray is reattached to the work conveying means by lowering the push-up mechanism.

The tray inversion mechanism
A pair of reversing shafts arranged opposite to each other at a predetermined interval on the same straight line so as to be linearly movable and rotatable, and a pair of fixed shafts fixed to opposite ends of both reversing shafts. And chucking with both the chucking portions sandwiching the tray from both sides by linear movement of the both reversing shafts in directions close to each other, and then rotating the reversing shaft at an angle of 180 ° 2. The film formation according to claim 1, wherein the tray is turned upside down by the step and the chucking of the tray by the two chuck portions is released by linear movement of the two reversing shafts in a direction away from each other. apparatus.

The tray has a non-circular shape with locking portions protruding from a plurality of locations on the outer peripheral end,
The tray inversion mechanism
A holding body having an insertion hole having a shape into which the tray can be inserted, a holding groove that is recessed outwardly from a hole circumferential surface of the insertion hole and has a width into which the locking portion can be inserted, and the holding body And a pair of reversing shafts that rotate at an angle of 180 ° while supporting them on opposite sides,
2. The configuration according to claim 1, wherein the push-up mechanism is configured to be rotated left and right by an angle that allows the locking portion to be inserted into the holding groove after the tray is lifted and positioned in the insertion hole. Membrane device.

The push-up mechanism includes a plurality of positioning support pins that support the tray with a positioning small pin portion that is removably inserted into a positioning hole formed in the tray, and a plurality of support pins that support the tray. The film forming apparatus according to claim 1.