WO2003085659A1 - Procede de distribution de substrats dans un dispositif de formation de film pour la formation de substrats en forme de disque, mecanisme de distribution de substrat et masque utilises dans ce procede et procede de production de support d'enregistrement en forme de disque au moyen de ce procede - Google Patents

Procede de distribution de substrats dans un dispositif de formation de film pour la formation de substrats en forme de disque, mecanisme de distribution de substrat et masque utilises dans ce procede et procede de production de support d'enregistrement en forme de disque au moyen de ce procede Download PDF

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mask
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holder
center
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Masato Koshikawa
Hideki Ishizaki
Satoshi Matsui
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Tdk Corporation
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    • G11B7/26Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of record carriers
    • G11B7/266Sputtering or spin-coating layers

Definitions

  • the present invention relates to a method for transferring a substrate to a film forming apparatus for a disk-shaped substrate, a substrate transfer mechanism and a mask used in the method, and a method for manufacturing a disk-shaped recording medium using the method.
  • the present invention relates to a thin film forming apparatus for forming a thin film on a disk-shaped substrate, and more particularly, to forming a thin film using the apparatus, the apparatus includes a disk used in the apparatus.
  • the present invention relates to a method for transferring a substrate in the form of a substrate and a mechanism used in the method.
  • the present invention also relates to a so-called mask used together with the mechanism, and a method for manufacturing a disk-shaped recording medium such as an optical disk using the mechanism.
  • Recording media manufactured by forming various thin films on a disc-shaped substrate include, for example, CD-type discs such as CD, CD-R, and CD-RW, or D-type discs.
  • CD-type discs such as CD, CD-R, and CD-RW
  • D-type discs There are various types of disks, such as optical disks such as VD-based disks such as VD-R ⁇ M and DVD-R, and magneto-optical disks such as MO and MD.
  • These disks are manufactured by laminating thin films on a substrate made of a material such as polycarbonate using various methods such as a sputtering method and a spin coating method.
  • the substrates used as materials for these discs already have through holes formed in the center at the time of supply.
  • handling such as loading and unloading to the film forming apparatus and positioning of the substrate in the film forming apparatus and the like is usually performed using the central hole.
  • the existence of this central hole During film formation, for example, the distribution of the film thickness or quality of the thin film on the substrate may be reduced. For this reason, generally, a cap or the like is placed over the central hole, and film formation is performed in a state where the influence of the presence on the film formation process is minimized.
  • a thin film made of an ultraviolet curable resin is formed as one of the constituent films by using a spin coating method. Specifically, first, a substrate is mounted on a rotatable table so that the center of the table matches the rotation center of the table. For this reason, by using a rotating shaft that penetrates the center hole, or by arranging a cap concentrically fixed to the center of rotation of the table in the center hole of the disk, the positioning of the board with respect to the table can be determined. Fixation is made.
  • the resin is continuously dropped on the rotating disk from the vicinity of the center hole or the end of the cap toward the outer periphery of the disk.
  • the dropped resin is diffused by the centrifugal force accompanying the rotation of the disk, and as a result, a resin thin film is formed on the substrate surface.
  • the resin that has become a thin film has a stable film structure through processes such as irradiation with ultraviolet rays.
  • the resin has to be dropped at a position deviated from the rotation center, so that the distribution of the film thickness is caused by this.
  • the distribution of red laser light currently generally used for reading records has a relatively long wavelength, so that this distribution was within an acceptable range.
  • a metal thin film or the like used for a reflection film or the like is formed by a sputtering method.
  • the disc-shaped substrate is fixed and held in front of the target in a vacuum vessel with the central hole and the outer peripheral portion covered by a jig.
  • a voltage is applied to this target, which Discharge occurs between the get and the substrate, generating plasma.
  • the target constituent elements on the target surface are sputtered by the ions in the plasma, and the sputter particles adhere to the substrate surface to form a film.
  • the applicant of the present invention has proposed a manufacturing process using a substrate having no hole at the center as a means for solving the above problems, that is, as a method for further improving the film thickness distribution in the process using the spin coating method. ing.
  • the substrate is used, the number of jigs used for fixing the substrate during spattering is reduced, so that the distance between the substrate surface and the jig can be easily maintained at a constant level, and abnormal discharge can be easily reduced.
  • the transfer of the substrate to the vicinity of the sputtering apparatus, the transfer to the inside of the apparatus, the holding of the substrate during film formation, and the removal of the substrate from the apparatus after the film formation were performed on the outer periphery of the substrate and on the substrate. This is done using a central hole.
  • the present inventor has devised and proposed a novel substrate chucking method in a sputtering apparatus.
  • the present invention has been devised to solve this problem, and a substrate capable of securely holding and transporting the substrate in the atmosphere and capable of safely exchanging the substrate with a thin film forming apparatus such as an S / F apparatus. It is intended to provide a delivery method and a delivery mechanism that embodies the method.
  • a thin film is formed on the surface by sputtering in a state where the outer peripheral portion is covered by a so-called outer mask. Since a thin film adheres to these external masks similarly to the substrate when the film is formed on the substrate, it is necessary to remove these thin films when they are laminated to an appropriate thickness. Therefore, loading and unloading to and from the sputtering apparatus are performed with the outer mask fixed to the substrate.
  • the method of transferring a substrate according to the present invention pays attention to the outer mask, and aims to reliably maintain the relative relationship between the outer mask and the substrate during the transfer of the substrate. Further, the present invention provides a thin film forming apparatus such as a sputtering apparatus embodying the delivery method, and a method for manufacturing a disk-shaped recording medium using the apparatus.
  • a method for transferring a substrate includes: forming a disk-shaped substrate having a first protrusion at the center of the front surface and a second protrusion at the center of the back surface; A method in which the mask is covered with a mask and transferred to a substrate holder, wherein the surface of the mask is fixed and held in advance by a magnetic force with respect to the substrate holding surface of the transfer arm, and is provided at the center of the substrate holding surface.
  • the first protrusion is held by the substrate holding means in the arm, the substrate holder is opposed to the substrate holding surface of the transfer arm holding the mask and the substrate, and the second protrusion is inserted into the recess provided in the center of the substrate holder.
  • the substrate is fixed to the holder by the substrate holding means in the holder provided in the recess, and the magnetic force exerted on the mask from the transfer arm is reduced, and the holding of the first projection by the substrate holding means in the arm is performed.
  • Performed and removal is characterized in that the mask backside fixed and held to the holder by a magnetic force emitted from the substrate holder.
  • the substrate is fixed to the mask by the in-mask substrate fixing means provided on the mask, and the substrate is transferred between the substrate and the mask. It is preferably performed as a body. Further, in the above method, it is preferable that the substrate holding means in the arm comprises a collect chuck.
  • a mask according to the present invention is a mask which covers an outer peripheral portion of a substrate surface when forming a film on a surface of a substantially disk-shaped substrate, wherein the mask is formed from the outer periphery of the substrate.
  • a ring-shaped mask body having a large inner diameter, and a shape in which one end surface of the mask extends toward the inner peripheral side, and the end surface is inclined toward the other end surface side as approaching the inner peripheral end.
  • a mask flange connected to the mask body, provided on the mask body, for urging the end of the substrate substantially in the direction of the center of the substrate, and holding the end of the substrate with the mask flange to provide a relative position between the substrate and the mask; And an in-mask substrate fixing means for fixing the position.
  • the substrate fixing means in the mask includes a pole plunger.
  • a substrate transfer mechanism holds a substantially disk-shaped substrate having a protrusion at the center of the substrate, and transfers the substrate to another substrate holding mechanism.
  • the holding of the substrate by the substrate holding means and the holding of the mask by the magnet are released at substantially the same timing. Further, in the above-described delivery mechanism, it is preferable that the substrate holding means be a collet chuck.
  • a method for manufacturing a disc-shaped recording medium comprises a substantially disc-shaped recording medium having a first projection at a center portion on a front surface and a second projection portion at a center portion on a back surface.
  • the surface of the mask covering the outer peripheral edge of the substrate is fixed and held by the magnetic force to the substrate holding surface of the substrate transfer arm, and the substrate is held.
  • the first protrusion is held by the substrate holding means in the arm provided at the center of the holding surface,
  • the substrate holder is opposed to the substrate holding surface of the transfer arm holding the mask and the substrate, the second protrusion is inserted into a concave portion provided in the center of the substrate holder, and the substrate is held by the substrate holding means in the holder provided in the concave portion.
  • the holder is fixed to the holder, the magnetic force exerted on the mask from the transfer arm is reduced, and the holding of the first protrusion by the substrate holding means in the arm is released.
  • the mask back surface is fixed to the holder by the magnetic force generated from the substrate holder.
  • the method is characterized in that the thin film is formed on the substrate by transferring the substrate holder holding the substrate and the mask to the thin film forming position in the thin film forming apparatus.
  • the substrate and a mask covering the outer peripheral end of the film-forming surface of the substrate are integrated by the in-mask substrate fixing means provided on the mask, and a thin film is formed from the transfer arm.
  • a transfer to the device takes place.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a cross section of a substrate holder that holds a substrate and a mask in a substrate transfer mechanism according to the present invention.
  • FIG. 2A is a view showing a schematic configuration of a cross section of an atmospheric transfer arm, which is a substrate transfer mechanism according to the present invention.
  • FIG. 2B is a diagram showing a state where the chuck shaft is viewed from the front.
  • FIG. 3 is a diagram showing a method of transferring a substrate according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a method for transferring a substrate according to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a method for transferring a substrate according to the present invention. ⁇
  • FIG. 6 is a diagram showing a method of transferring a substrate according to the present invention.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The substrate transfer mechanism and the like according to the present invention will be described in detail below.
  • FIG. 1 shows a substrate holder that can be held together with the substrate by the transfer mechanism and that actually holds the substrate during film formation in a sputtering apparatus or the like, and a schematic cross-sectional view of the substrate held by the holder.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an atmosphere-side transfer arm having a substrate transfer mechanism for transferring a substrate between the substrate holder and a substrate holder that holds the substrate.
  • the substrate 10 used in the present invention has a substantially disc shape, a first protrusion 9 at the center of the film formation surface, and a second protrusion 11 at the center of the back surface of the film formation surface. Is formed.
  • the projection has a substantially cylindrical shape in which the center of the substrate coincides with the axis of the substrate.
  • the substrate holder 21 held by a vacuum-side transfer arm or the like (not shown) in the sputtering apparatus is composed of a substrate receiving portion 22 corresponding to the back surface of the substrate and a mask receiving portion 26 disposed on the outer periphery thereof. .
  • the substrate receiving portion 22 has a substantially circular flat surface and a concave portion 23 provided at the center thereof and having a cylindrical inner surface.
  • a port plunger 24 provided so as to be driven in a direction perpendicular to the axis of the cylinder is arranged around the axis. .
  • the pole plunger 24 which is a holder fixing means in the holder. Supported.
  • the pole plunger 24 is supported by the action of the biasing force of the spring 25 so that the axis of the second projection 11 and the axis of the recess 23 are aligned.
  • the mask 15 includes a ring-shaped mask main body 17 having an inner diameter larger than the outer diameter of the substrate, and a mask flange 16 for covering an outer peripheral end of the substrate 10 projecting inward from one end face. Have. Further, in the mask body 17, the substrate 10 is sandwiched between the mask flange 16 to hold and fix the substrate to the mask 15. As a substrate holding means, a pole plunger 27 in a mask is arranged toward the inner peripheral surface of the ring.
  • the mask flange 16 needs to have a width that allows a sufficient space between the mask main body 17 and the substrate 10 supporting the mask flange 16 so that abnormal discharge does not occur during film formation by sputtering. .
  • a tapered portion is provided so as to be inclined toward the other end face of the mask body as approaching the inner peripheral end.
  • the inner peripheral end of the mask flange 16 is separated from the surface of the substrate 10 by a minute interval equal to or less than a predetermined value in order to prevent occurrence of abnormal discharge during film formation by sputtering, It is necessary to avoid these contacts. Therefore, when supporting the mask 15 in the mask receiving portion 26, the thickness of the mask body 17 and the thickness of the mask flange portion 16 or the method of supporting the mask 15 must be satisfied so as to satisfy these requirements. It is necessary to determine the law and the like according to the discharge conditions.
  • the pole plunger 27 in the mask which is a means for fixing the substrate in the mask, urges the substrate 10 by the spring 28 in the mask so that the center of the substrate 10 is aligned with the center of the mask 15. At the same time, the pole plunger 27 in the mask sandwiches the end of the substrate 10 with the mask flange 16 so that the relative positional relationship between the mask 15 and the substrate 10 is always constant.
  • the mask 15 is fixed and held in close contact with the mask receiving portion 26 by the magnetic force generated by a magnet (not shown) located in the mask receiving portion 26.
  • the back surface of the substrate 10 is held in close contact with the substantially circular flat surface formed as the holder substrate receiving portion 22 by the mask 15 being in close contact with the substrate holder 21 by the magnet.
  • the substrate 10 is heated by radiant heat or the like received from plasma during film formation, and is deformed in a direction in which the center of the substrate is separated from the substrate receiving portion 22 due to thermal expansion.
  • the second protrusion 11 is recessed via the pole plunger 24 by the pressing force received from the spring 25. The deformation is suppressed by fixing and gripping in the part 23.
  • the atmosphere-side transfer arm 30 serving as a substrate transfer mechanism includes a chuck shaft 31 serving as a base holding means in the arm for holding the first protrusion 9 of the substrate 10, and a magnet 3. And a mask holding portion 33 for holding the mask 15 on its surface by the action of 5.
  • the mask holder 33 is fixed to the atmosphere-side transfer arm 30.
  • the magnet 35 that exerts a magnetic force on the mask 15 and attracts it to the mask holder, and the chuck shaft 31 are air for magnet.
  • the cylinder 38 and the chuck air cylinder 37 can be driven relative to the atmosphere-side transfer arm 30, respectively.
  • the chuck shaft 31 has a conical shape in which the diameter increases as approaching the end, and a slit is provided around a hole provided in the axial direction as shown in a front view of FIG. It is provided evenly.
  • the transfer arm 30 is provided with a through hole 41 through which the chuck shaft passes.
  • a tapered portion corresponding to the shape of the end of the chuck shaft 31 is provided at the opening of the through hole 41 on the mask holding portion 33 side.
  • the operation of transferring the substrate 10 held by the atmosphere-side transfer arm 30 to the vacuum-side transfer arm 20 will be described below.
  • the positional relationship between the substrate 10 and the mask 15 is determined by the action of the ball plunger 27 in the mask, and the transfer is always performed integrally.
  • the first projection 9 is gripped by the substrate holder 21 that does not hold the substrate 10 and the mask 15, and the chuck shaft 31, and by the action of the magnet 35.
  • the atmosphere holding arm 30 holding the mask 15 in the mask holding section 33 faces directly.
  • the atmosphere-side transfer arm 30 is held by the vacuum-side transfer arm (not shown). Approaching the substrate holder 21 and stop at a predetermined interval. This state is shown in FIG. At that time, the second substrate projection 11 was inserted into the concave portion 23 of the substrate receiving portion 22 of the vacuum-side transfer arm 20, and its tip was located deeper than the ball plunger 24. State.
  • the chuck shaft 31 is driven in the direction of the mask holding portion 33 by the chuck shaft air cylinder 37, and the grip of the first protrusion 9 by the chuck shaft 31 is released.
  • the magnet 35 is retracted by the magnet air cylinder 38 so that the mask 15 can be detached from the mask holder 33.
  • the mask 15 can be moved into the mask receiving portion 26 without changing its posture. Adsorbed and retained.
  • the atmosphere-side transfer arm 30 is retracted, and the substrate holder 21 holding the substrate 10 and the mask 15 is moved to the sputtering device by a vacuum-side transfer arm (not shown). And the film forming process is executed. After the film formation process is completed, the substrate holder 21 holding the film-formed substrate 10 returns to the position directly facing the atmosphere-side transfer arm 30, and reverses the above-described procedure for transferring the substrate 10. Therefore, the transfer of the substrate 10 from the vacuum-side transfer arm to the atmosphere-side transfer arm 30 is performed.
  • the mounting of the substrate 10 on the substrate holder 21 and the mounting of the mask 15 on these can be performed easily and reliably.
  • the distance between the inner peripheral edge of the mask and the surface of the substrate can be easily set to a predetermined value, and abnormal discharge and the like can be reduced.
  • the first protrusion 9 provided on the substrate 10 protrudes with respect to an electric field.
  • the first protrusion 9 is basically made of an insulating material, its influence is smaller than that of a conductor, and its size is reduced. By making it appropriate, it is possible to sufficiently reduce its influence during film formation.
  • the operating direction of the pole plunger 24 is a direction perpendicular to the axis of the concave portion 23, but the present invention is not limited to this, and the pole plunger 24 operates in a direction different from the direction of the axis. It should be fine.
  • three pole plungers 24 are arranged for one recess 23, the number is limited to three as long as the protrusion 11 can be fixed and supported at the center of the recess. I can't.
  • the pole plunger is used for fixing and holding the projection 11, the configuration is not limited to the ball plunger as long as it has the same function.
  • the ball plungers 27 in the mask provided on the mask main body 17 are provided evenly so that the action direction of the ball plungers 27 becomes the center of the ring shape.
  • the number is not particularly limited, and it is sufficient that the substrate 10 is fixed and supported at substantially the center of the ring shape.
  • only one pole plunger and a positioning protrusion are provided on the inner periphery of the ring. But it is good.
  • the pole plunger is used for fixing and holding the substrate 10, the configuration is not limited to the pole plunger as long as it has the same function.
  • a so-called collet chuck is used as the means for holding the base in the arm.
  • this embodiment is not limited to this, and a screw groove is formed in the protrusion, and the substrate is fixed by this screw. It is also possible to take various forms such as performing the suction or vacuum suction.
  • an air cylinder is used for driving the chuck shaft or magnet, various driving mechanisms can be used instead.
  • a sputter ring apparatus has been described as a thin film forming apparatus to be used when the present invention is used, the application of the present invention is not limited to this. It is possible to adapt.
  • the present invention is not only used as a method for manufacturing an optical disk or the like, but also applicable to a process in which a step of removing a central portion is performed later, for example, a manufacturing process for all disk-shaped members such as a hard disk. It is possible. By implementing the present invention, it is possible to stably hold and hold a disc-shaped substrate having no center hole in contact with a holder.
  • the present invention it is possible to securely hold and transfer the substrate in the atmosphere, and to safely transfer and receive the substrate to and from the sputtering device, thereby facilitating automation of a series of film forming processes. Become.
  • the relative positional relationship between the substrate and the outer mask is fixed, these are carried in and out of the sputtering equipment, so that abnormal discharge is generated by the mask or the distribution of film thickness etc. It is possible to easily suppress the occurrence of the influence of the mask and the like.

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Description

明 細 書 円板状基板用成膜装置に対する基板の受け渡し方法、 当該方法に用いられる基 板受け渡し機構およびマスク、 および当該方法を用いたディスク状記録媒体の 製造方法 技術分野
本発明は、 円板状の基板に対して薄膜を形成する薄膜形成装置に関し、 より 詳細には、 当該装置を用いて薄膜形成を行う際に、 当該装置に対し、 当該装置 において用いられる円板状基板の受け渡しを行う方法、 当該方法に用いられる 機構に関する。 また、 本発明は、 当該機構と共に用いられるいわゆるマスク、 および当該機構を用いていわゆる光ディスク等のディスク状の記録媒体を製 造するディスク状記録媒体の製造方法にも関する。 背景技術
円板状の基板に対して各種薄膜を形成して製造される記録媒体、 特にディス ク状の形状を有するものとして、 例えば、 C D、 C D - R, C D— RW等の C D系ディスク、 あるいは D VD— R〇M、 D VD - R, 等の D VD系ディスク 等の光ディスク、 あるいは MO、 MD等の光磁気ディスク等、 種々のディスク が存在する。 これらディスクは、 例えばポリカーボネート等の素材からなる基 板に対して、 スパッタリング法、 スピンコート法等の種々の方法を用いて薄膜 を積層することによって製造されている。
一般に、 これらディスクの素材となる基板は、 その供給時において、 すでに 中央部に貫通穴が形成されている。 以降の薄膜形成工程では、 通常この中央穴 を用いて、 成膜装置等への搬入および搬出、 および成膜装置等における基板の 位置決め等のハンドリングが行われる。 しかしながら、 この中央穴の存在は、 成膜時において、 例えば基板上における薄膜の膜厚あるいは膜質の分布を低下 させる恐れがある。 このために、 一般的には、 中央穴に対してキャップ等をか ぶせ、 その存在が成膜工程に与える影響を極力小さくした状態での成膜が行わ れる。
例えば、 D VD系のディスク製造時においては、 スピンコート法を用いて紫 外線硬化樹脂からなる薄膜が、 その構成膜の一つとして形成される。 具体的に は、 まず、 回転可能なテーブル上に、 その中心とテ一ブルの回転中心とを一致 させるように基板が搭載される。 このため、 中央穴を貫通するような回転軸を 用いる、 あるいはテーブルの回転中心に対して同心状に固定されるキャップを ディスクの中心穴に配置する等の操作によって、 基板のテーブルに対する位置 決めと固定が為される。
次に、 回転中のディスクに対して、 中心穴近傍あるいはキャップ端部からデ イスク外周に向けて、 連続的に樹脂の滴下が為される。 滴下された樹脂は、 デ イスクの回転に伴う遠心力により拡散され、 その結果基板表面上に樹脂薄膜の 形成が行われる。 なお、 薄膜となった樹脂は、 その後紫外線の照射等の工程を 経て安定な膜構造とされる。
この場合、 回転中心より外れた位置に樹脂の滴下を行わざるを得ないため、 このことに起因した膜厚の分布が生じていた。 しかし、 現在、 一般的に記録の 読み取り等に用いられている赤色レーザー光は比較的波長が長いために、 この 分布は許容し得る範囲のものであった。 なお、 今後、 光ディスクの記録密度を より高めるために、 波長の短い例えば青色レーザー光を用いた場合には、 より 均一性の高い薄膜を得ることが必要となる。
また、 反射膜等に用いられる金属薄膜等は、 スパッタリング法を用いて形成 される。 当該方法においては、 円板状基板は、 中央穴部分とその外周部分が治 具によつて覆われた形で、 真空容器中でターゲット正面に固定、 保持される。 一般的には、 このターゲットに対してある電圧が与えられ、 これによつてター ゲットと基板との間に放電が発生し、 プラズマが生じる。 当該プラズマ中のィ オンによってターゲッ卜表面のターゲット構成元素がスパッ夕され、 このスパ ッ夕粒子が基板表面に付着することによって膜形成が行われる。
その際、 基板表面に対して基板固定用の治具が接触した場合、 膜形成時に薄 膜と治具との間で異常放電を発生する場合がある。 これは、 放電によって薄膜 中あるいは治具表面に蓄えられた電荷が、 治具と膜面との接触点から放出され ることによる。 また、 治具が放電空間に張り出すと、 その存在によって電界を ゆがめ、 その結果膜厚分布に対しても影響を与える場合が生じる。 このため、 基板表面と治具とは常に一定の微少間隔を空けて保持されることが好ましく、 可能であれば治具自体を用いないことが好ましい。 発明の開示
本出願人は、 以上の課題を解決する手段として、 すなわち当該スピンコート 法を用いる工程において膜厚分布をより改善する方法として、 中央部に穴を設 けない基板を用いた製造工程を提案している。 当該基板を用いた場合、 スパッ 夕時に基板固定に用いる治具が減少することから、 基板表面と治具との間隔の 一定保持が容易となり、 異常放電の低減も容易となると考えられる。
しかしながら、 スパッタリング装置近傍までの基板の移送、 当該装置内部へ の搬送、 成膜時における基板の保持、 成膜後における当該装置からの基板の搬 出等は、 基板の外周および基板に設けられた中央穴を用いて行われている。 こ のため、 本発明者は、 スパッタリング装置内における新規な基板のチヤツキン グ方法を案出し提案している。
しかし、 一連の成膜工程を自動化する際には、 上述の基板の移送等を確実に 行える基板搬送機構等についても用意する必要がある。 本発明はこの課題に対 して案出されたものであり、 大気中において基板を確実に保持し、 移送し、 ス f装置等の薄膜形成装置との基板の授受等を安全に行い得る基板 の受け渡し方法および当該方法を具現化した受け渡し機構等の提供を目的と するものである。
また、 上述のディスクは、 いわゆる外マスクによってその外周部を被った状 態で、 スパッタリングによりその表面への薄膜の形成が行われる。 これら外マ スクに対しては、 基板に対する成膜時に基板と同様に薄膜が付着するため、 こ れら薄膜が適当な厚さまで積層された場合にその除去を行う必要がある。 この ため、 基板に対して外マスクが固定された状態で、 スッパタリング装置に対し ての搬入、 搬出等が行われる。
本発明に係る基板の受け渡し方法は、 当該外マスクに関しても着目し、 基板 の搬送時に当該外マスクと基板との相対的関係についても確実な維持を可能 とすることを目的としている。 さらに、 本発明は、 当該受け渡し方法を具現化 したスパッタリング装置等の薄膜形成装置、 および当該装置を用いたディスク 状記録媒体の製造方法を提供するものである。
上記課題を解決するために、 本発明に係る基板の受け渡し方法は、 表面中央 に第 1の突起部を有し且つ裏面中央に第 2の突起部を有する円板状の基板を、 基板の外周部を被うマスクと共に、 基板ホルダに受け渡す方法であって、 予め 搬送アームにおける基板保持面に対して、 磁力によりマスクの表面を固定、 保 持すると共に、 基板保持面中央部に設けられたアーム内基板保持手段によって 第 1の突起部を保持し、 マスクおよび基板を保持した搬送アームにおける基板 保持面に基板ホルダを対向させ、 第 2の突起部を基板ホルダ中央に設けられた 凹部に挿入し、 凹部に設けられたホルダ内基板保持手段によって基板をホルダ に固定し、 搬送アームからマスクにおよぼす磁力の低減とアーム内基板保持手 段による第 1の突起部の保持の解除とを行い、 基板ホルダより発せられる磁力 によりホルダに対してマスク裏面を固定、 保持することを特徴としている。 上記方法においては、 基板は、 マスクに設けられたマスク内基板固定手段に よってマスクに対して固定されており、 基板の受け渡しは基板とマスクとがー 体として行われることが好ましい。 また、 上記方法においては、 アーム内基板 保持手段は、 コレツトチャックからなることが好ましい。
また、 上記課題を解決するために、 本発明に係るマスクは、 略円板形状の基 板の表面に膜形成を行う際に基板表面外周部を被うマスクであって、 基板の外 周より大きな内径を有するリング状のマスク本体と、 マスクにおける一方の端 面を内周側に延在し、 且つ内周端部に近づくに従って端面が他方の端面側に傾 斜されてなる形状を有する、 マスク本体と連なるマスク鍔部と、 マスク本体に 設けられ、 基板の端部を基板の略中心方向に付勢すると共に、 基板の端部をマ スク鍔部と挟持して基板とマスクとの相対位置を固定するマスク内基板固定 手段とを有することを特徴としている。 なお、 当該マスクにおいては、 マスク 内基板固定手段は、 ポールブランジャを含むことが好ましい。
また、 上記課題を解決するために、 本発明に係る基板の受け渡し機構は、 基 板中央部に突起部を有する略円板形状の基板を保持し、 他の基板保持機構に基 板を移載する基板受け渡し機構であって、 基板を保持する基板保持面に設けら れた、 突起部を固定、 保持する基板保持手段と、 基板の略外周端部に配置され て基板との相対位置関係が一定とされたマスクを、 磁力によつて基板保持面に おける基板保持手段の周囲に固定、 保持するマグネットとを有することを特徴 としている。
なお、 上述の受け渡し機構においては、 基板保持手段による基板の保持と、 マグネットによるマスクの保持とがほぼ同じタイミングで解除されることが 好ましい。 さらに、 上述の受け渡し機構においては、 基板保持手段は、 コレツ トチャックからなることが好ましい。
また、 上記課題を解決するために、 本発明に係るディスク状記録媒体の製造 方法は、 表面中央部に第 1の突起部を有し裏面中央部に第 2の突起部を有する 略ディスク状の基板を用い、 基板搬送用のアームにおける基板保持面に対して、 磁力により基板外周端部を被うマスクの表面を固定、 保持すると共に、 基板保 持面中央部に設けられたアーム内基板保持手段によって第 1の突起部を保持 し、
マスクおよび基板を保持した搬送アームにおける基板保持面に基板ホルダを 対向させ、 第 2の突起部を基板ホルダ中央に設けられた凹部に挿入し、 凹部に 設けられたホルダ内基板保持手段によって基板をホルダに固定し、 搬送アーム からマスクにおよぼす磁力の低減とアーム内基板保持手段による第 1の突起 部の保持の解除とを行い、 基板ホルダより発せられる磁力によりホルダに対し てマスク裏面を固定、 保持し、 基板およびマスクを保持した基板ホルダを薄膜 形成装置における薄膜形成位置に搬送し、 基板上に薄膜を形成することを特徴 としている。
なお、 上述の製造方法においては、 基板と、 基板における成膜面の外周端部 を被うマスクとを、 マスクに設けられたマスク内基板固定手段によつて一体化 し、 搬送アームから薄膜形成装置までの移送が為されることが好ましい。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る基板の受け渡し機構に関し、 基板およびマスクを保持 した基板ホルダの断面における概略構成を示す図である。
図 2 Aは、 本発明に係る基板の受け渡し機構である、 大気中搬送アームの断 面における概略構成を示す図である。
図 2 Bは、 チャック軸を正面から見た状態を示す図である。
図 3は、 本発明に係る基板の受け渡しの方法を示す図である。
図 4は、 本発明に係る基板の受け渡しの方法を示す図である。
図 5は、 本発明に係る基板の受け渡しの方法を示す図である。 ·
図 6は、 本発明に係る基板の受け渡しの方法を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 本発明に係る基板の受け渡し機構等について以下に詳述する。 当該受け渡し 機構によって、 基板と共に保持可能であり且つスパッタリング装置等において 成膜中に実際に基板を保持する基板ホルダ、 および当該ホルダによって保持さ れた基板の略断面図を図 1に示す。 また、 基板を保持した基板ホルダと略正対 して、 当該基板ホルダとの間で基板の受け渡しを行う基板受け渡し機構を有す る大気側搬送アームの略断面図を図 2に示す。 さらに、 これら構成によって基 板の受け渡しが行われる状態の各略断面図を図 3乃至 6にそれぞれ示す。 本発明において用いられる基板 1 0は、 略円板上の形状から成り、 成膜面の 中央部に第 1の突起部 9が、 また成膜面の裏面中央部に第 2の突起部 1 1が形 成されている。 当該突起部は基板中心とその軸心が一致した、 略円柱形状を有 している。 スパッタリング装置における不図示の真空側搬送アーム等によって 保持される基板ホルダ 2 1は、 基板裏面に対応する基板受け部 2 2と、 その外 周に配置されたマスク受け部 2 6とから構成される。 基板受け部 2 2は、 略円 形の平坦面とその中央に設けられた内面が円筒形状となる凹部 2 3とを有し ている。
図 1に示すように、 凹部 2 3には、 その円筒の軸心とは垂直となる方向に駆 動する様に設けられたポ一ルブランジャ 2 4が、 該軸心を中心として配置され ている。 基板ホルダ 2 1が基板 1 0を保持する際には、 基板裏面の第 2の突起 部 1 1はこの凹部 2 3に挿入され、 ホルダ内基盤固定手段であるポ一ルブラン ジャ 2 4によって固定、 支持される。 その際、 ポールプランジャ 2 4は、 スプ リング 2 5による付勢力の作用により、 第 2の突起部 1 1の軸心と凹部 2 3の 軸心とがー致するように支持される。
マスク 1 5は、 基板外径より大きな内径を有するリング状のマスク本体 1 7 と、 その一方の端面より内周側に張り出した基板 1 0の外周端部を覆うための マスク鍔部 1 6を有している。 また、 マスク本体 1 7内部には、 基板 1 0をマ スク鍔部 1 6とにより挟持し、 マスク 1 5に対して基板を保持、 固定するため の基板保持手段として、 マスク内ポールプランジャ 2 7がリング内周面に向け て配置されている。
当該マスク鍔部 1 6は、 これを支持するマスク本体 1 7と基板 1 0とが、 ス パッ夕リングによる成膜時に異常放電を起こさないような充分な間隔をあけ られる幅であることを要する。 また、 成膜時に電界に及ぼす影響を極力小さく するために、 その内周端部に近づくに従ってマスク本体の他方の端面側に傾斜 するようにテーパー部が設けられている。
また、 マスク鍔部 1 6の内周端部は、 基板 1 0の表面との間で、 スパッタリ ングによる成膜時における異常放電の発生を防止するために所定値以下の微 少間隔を空け、 且つこれらの接触を避ける必要がある。 このため、 マスク受け 部 2 6においてマスク 1 5を支持する際に、 これら要件を満たすように、 マス ク本体 1 7の厚さおよびマスク鍔部 1 6の厚さ、 あるいはマスク 1 5の支持方 法等を放電条件に応じて定めることを要する。
また、 マスク内基板固定手段であるマスク内ポールプランジャ 2 7は、 マス ク内スプリング 2 8によって、 基板 1 0をマスク 1 5に対してその中心を一致 させるように付勢する。 マスク内ポールプランジャ 2 7は、 同時にマスク鍔部 1 6とによって基板 1 0の端部を挟持し、 これによりマスク 1 5と基板 1 0と の相対的な位置関係を常に一定のものとしている。
本実施例においては、 マスク受け部 2 6に位置された不図示のマグネッ卜の 発する磁力によって、 マスク受け部 2 6に密着してマスク 1 5は固定、 保持さ れる。 基板 1 0裏面は、 当該マグネッ卜によってマスク 1 5が基板ホルダ 2 1 に密着することにより、 ホルダ基板受け部 2 2として形成された略円形の平坦 面に密着し、 保持される。 また、 基板 1 0は、 成膜時にプラズマから受ける輻 射熱等によって加熱され、 熱膨張により基板中央が基板受け部 2 2から離れる 方向に変形を生じる。 本基板ホルダ 2 1においては、 スプリング 2 5から受け る押しつけ力によってポールプランジャ 2 4を介して、 第 2の突起部 1 1を凹 部 2 3内に固定、 把持することにより、 この変形の抑制を図っている。
図 2 Aに示すように、 基板の受け渡し機構である大気側搬送アーム 3 0は、 基板 1 0における第 1の突起部 9を把持するアーム内基盤保持手段としての チャック軸 3 1と、 マグネット 3 5の作用によってマスク 1 5をその表面にお いて保持するマスク保持部 3 3とを有している。 マスク保持部 3 3は大気側搬 送アーム 3 0に固定されており、 マスク 1 5に対して磁力を及ぼしこれをマス ク保持部に吸着させるマグネット 3 5およびチャック軸 3 1は、 マグネット用 エアシリンダー 3 8およびチャック用エアシリンダ 3 7により、 それぞれ大気 側搬送アーム 3 0に対して駆動可能となっている。
チャック軸 3 1は、 端部に近づくに従ってその径が大きくなる円錐形状を有 し、 且つ図 2 Bにその正面図を示すように軸方向に設けられた穴とその穴の周 囲にスリツトが等配に設けられている。 搬送アーム 3 0にはこのチャック軸が 貫通する貫通穴 4 1が設けられている。 この貫通穴 4 1のマスク保持部 3 3側 の開口部には、 チャック軸 3 1の端部の形状と対応するテーパー部が設けられ ている。 これら構成は、 チャック軸 3 1が軸方向に駆動するとその先端部のス リットが閉じて、 穴に挿入された対象物を把持するコレツトチャックを形成し ている。
大気側搬送アーム 3 0に保持された基板 1 0を、 真空側搬送アーム 2 0に受 け渡す際の動作について以下に述べる。 なお、 本発明における基板の移送に際 して、 基板 1 0とマスク 1 5とはマスク内ボールプランジャ 2 7の作用によつ て位置的関係が定められ、 常に一体としてその移送が行われる。 まず図 3に示 すように、 基板 1 0およびマスク 1 5を保持しない基板ホルダ 2 1と、 チヤッ ク軸 3 1によって第 1の突起部 9が把持され、 且つマグネット 3 5の作用によ つてマスク保持部 3 3においてマスク 1 5を保持した大気側搬送アーム 3 0 とが正対する。
この状態で、 大気側搬送アーム 3 0が不図示の真空側搬送アームに保持され た基板ホルダ 2 1に近づき、 所定間隔となった状態で停止する。 この状態を図 4に示す。 その際、 第 2の基板突起部 1 1は、 真空側搬送アーム 2 0における 基板受け部 2 2の凹部 2 3に揷入され、 その先端がボ一ルブランジャ 2 4より も凹部の奥に位置した状態となる。
続いて、 図 5に示すように、 チャック軸エアシリンダ 3 7により、 チャック 軸 3 1がマスク保持部 3 3方向に駆動され、 チャック軸 3 1による第 1の突起 部 9の把持が解除される。 同時に、 マグネット用エアシリンダ 3 8によって、 ママグネット 3 5が退避し、 マスク 1 5がマスク保持部 3 3から脱離可能とな る。 この状態で、 すでに、 マスク 1 5に対してマスク受け部 2 6における不図 示のマグネットからの磁力が働いているために、 マスク 1 5はその姿勢を変え ることなくマスク受け部 2 6に吸着、 保持される。
その後、 図 6に示すように、 大気側搬送アーム 3 0は退避し、 基板 1 0およ びマスク 1 5を保持した基板ホルダ 2 1は、 不図示の真空側搬送アームによつ てスパッタリング装置に対して搬送され、 成膜プロセスが実行される。 成膜プ ロセス終了後、 成膜済みの基板 1 0を保持した基板ホルダ 2 1.は、 大気側搬送 アーム 3 0と正対する位置に戻り、 上述の基板 1 0の受け渡しとは逆の手順に よって、 真空側搬送アームから大気側搬送ァ一ム 3 0への基板 1 0の受け渡し が行われる。
以上の構成の採用により、 中央穴を有さない基板を用いても、 基板ホルダ 2 1に対する基板 1 0の搭載、 およびこれらに対するマスク 1 5の取付を容易且 つ確実に行うことが可能となる。 さらに、 マスク内周端部と基板表面との間隔 を所定値とすることが容易となり異常放電等を減少させることも可能となる。 なお、 基板 1 0に設けられた第 1の突起部 9は、 電場に対して突出するが、 基 本的には絶縁材質であるためその影響は導電体に比べて小さく、 且つその大き さを適当なものとすることによって、 成膜時におけるその影響を充分に小さく することが可能である。 なお、 本実施例においては、 ポールプランジャ 2 4の作用方向は凹部 2 3の 軸心と垂直の方向としているが、 本発明はこれに限定されず、 軸心の方向と異 なる方向に作用することとすればよい。 また、 一つの凹部 2 3に対して三個の ポールプランジャ 2 4を配置しているが、 突起部 1 1を凹部中心に固定、 支持 することが可能であれば、 その個数は三個に限られない。 また、 突起部 1 1の 固定、 保持にポールプランジャを用いているが、 同様の作用を有するものであ れば、 当該構成はボールプランジャに限定されない。
また、 本実施例においては、 マスク本体 1 7に設けられたマスク内ボールプ ランジャ 2 7の作用方向がそのリング形状の中心部となるように等配に設け られている。 しかしながら、 その個数は特に規定されず、 リング形状の略中央 に基板 1 0を固定し且つこれを支持するものであれば良く、 例えば一個のポー ルブランジャと位置決め用の突起をリング内周に設けるだけでも良い。 また、 基板 1 0の固定、 保持にポールプランジャを用いているが、 同様の作用を有す るものであれば、 当該構成はポールブランジャに限定されない。
また、 本実施例においては、 アーム内基盤保持手段として、 いわゆるコレツ. トチャックを用いることとしているが、 本実施例はこれに限定されず、 突起部 にネジ溝を形成しこのネジによって基板を固定する、 あるいは突起部を真空吸 着による等種々の形態をとることが可能である。 また、 チャック軸あるいはマ グネッ卜の駆動にエアシリンダを用いているが、 これらに変えて種々の駆動機 構を用いることが可能である。
また、 本発明を用いる際に対象となる薄膜形成装置としてスッパ夕リング装 置を挙げたが、本発明の適応はこれに限られず、蒸着装置、 C VD装置等、種々 の薄膜形成装置に対して適応することが可能である。 また、 本発明は、 単に光 ディスク等の製造方法として用いられるだけでなく、 中央部の除去工程が後に 施される製品、 例えばハードディスク等、 円板状の部材全ての製造工程に対し ても適応可能である。 本発明の実施により、 中央穴が存在しない円板状基板をホルダに対して安定 して密着させて、 保持することが可能となる。 これにより、 スピンコート法に よる成膜工程だけでなく、 スパッタリング法による成膜工程において中央穴が 存在しない円板状基板に対して薄膜形成を行うことが可能となり、 膜厚、 膜質 の均一性がより高い薄膜を得ることが可能となる。 また、 スパッ夕法おける基 板の保持部品を減らすことにより、 成膜工程における異常放電の低減を図るこ とが可能となる。
さらに、本発明の実施により、大気中において基板を確実に保持し、移送し、 スパッ夕リング装置との基板の授受等を安全に行うことが可能となり、 一連の 成膜工程の自動化が容易となる。 また、 基板と外マスクとの相対的な位置関係 を固定した上で、 スッパタリング装置に対してのこれらの搬入、 搬出等が行わ れるため、 マスクによる異常放電の発生、 あるいは膜厚等の分布に対するマス クの影響等の発生を容易に押さえることが可能となる。

Claims

請求の範囲
1 . 表面中央に第 1の突起部を有し且つ裏面中央に第 2の突起部 を有する円板状の基板を、 前記基板の外周部を被うマスクと共に、 基板ホルダ に受け渡す方法であって、
予め搬送アームにおける基板保持面に対して、 磁力により前記マスク の表面を固定、 保持すると共に、 前記基板保持面中央部に設けられたアーム内 基板保持手段によって前記第 1の突起部を保持し、
前記マスクおよび基板を保持した前記搬送アームにおける基板保持面 に前記基板ホルダを対向させ、
前記第 2の突起部を前記基板ホルダ中央に設けられた凹部に挿入し、 前記凹部に設けられたホルダ内基板保持手段によって前記基板を前記ホルダ に固定し、
前記搬送アームから前記マスクにおよぼす磁力の低減と前記アーム内 基板保持手段による前記第 1の突起部の保持の解除とを行い、
前記基板ホルダより発せられる磁力により前記ホルダに対して前記マ スク裏面を固定、 保持することを特徴とする基板受け渡し方法。
2 . 前記基板は、 前記マスクに設けられたマスク内基板固定手段に よって前記マスクに対して固定されており、 前記基板の受け渡しは前記基板と 前記マスクとが一体として行われることを特徴とする請求項 1記載の方法。
3 . 前記ァ一ム内基板保持手段は、 コレットチャックからなること を特徴とする請求項 1記載の方法。
4. 略円板形状の基板の表面に膜形成を行う際に基板表面外周部 を被うマスクであって、
前記基板の外周より大きな内径を有するリング状のマスク本体と、 前記マスクにおける一方の端面を内周側に延在し、 且つ内周端部に近 づくに従って前記端面が他方の端面側に傾斜されてなる形状を有する、 前記マ スク本体と連なるマスク鍔部と、
前記マスク本体に設けられ、 前記基板の端部を前記基板の略中心方向 に付勢すると共に、 前記基板の端部を前記マスク鍔部と挟持して前記基板と前 記マスクとの相対位置を固定するマスク内基板固定手段とを有することを特 徴とするマスク。
5 . 前記マスク内基板固定手段は、 ポールプランジャを含むことを 特徴とする請求項 4記載のマスク。
6 . 基板中央部に突起部を有する略円板形状の基板を保持し、 他の 基板保持機構に前記基板を移載する基板受け渡し機構であって、
前記基板を保持する基板保持面に設けられた、 前記突起部を固定、 保 持する基板保持手段と、
前記基板の略外周端部に配置されて前記基板との相対位置関係が一定 とされたマスクを、 磁力によつて前記基板保持面における前記基板保持手段の 周囲に固定、 保持するマグネットとを有することを特徴とする基板受け渡し機 構。
7 . 前記基板保持手段による前記基板の保持と、 前記マグネッ卜に よる前記マスクの保持とがほぼ同じタイミングで解除されることを特徴とす る請求項 6記載の受け渡し機構。
8 . 前記基板保持手段は、 コレットチャックからなることを特徴と する請求項 6記載の受け渡し機構。
9 . ディスク状記録媒体の製造方法であって、 表面中央部に第 1の 突起部を有し裏面中央部に第 2の突起部を有する略ディスク状の基板を用い、 基板搬送用のアームにおける基板保持面に対して、 磁力により前記基 板の外周端部を被うマスクの表面を固定、 保持すると共に、 前記基板保持面中 央部に設けられたアーム内基板保持手段によって前記第 1の突起部を保持し、 前記マスクおよび基板を保持した前記搬送アームにおける基板保持面 に前記基板ホルダを対向させ、
前記第 2の突起部を前記基板ホルダ中央に設けられた凹部に挿入し、 前記凹部に設けられたホルダ内基板保持手段によって前記基板を前記ホルダ に固定し、
前記搬送アームから前記マスクにおよぼす磁力の低減と前記アーム内 基板保持手段による前記第 1の突起部の保持の解除とを行い、
前記基板ホルダより発せられる磁力により前記ホルダに対して前記マ スク裏面を固定、 保持し、
前記基板およびマスクを保持した前記基板ホルダを薄膜形成装置にお ける薄膜形成位置に搬送し、
前記基板上に薄膜を形成することを特徴とするディスク状記録媒体の 製造方法。
1 0 . 前記基板と、前記基板における成膜面の外周端部を被うマスク とを、 前記マスクに設けられたマスク内基板固定手段によって一体化し、 前記 搬送アームから前記薄膜形成装置までの移送が為されることを特徴とする請 求項 9記載の方法。
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