WO2006025336A1 - 成膜装置 - Google Patents

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Hideyuki Odagi
Tetsuya Shimada
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    • H01J37/32733Means for moving the material to be treated
    • H01J37/32752Means for moving the material to be treated for moving the material across the discharge

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus, and more particularly to a film forming apparatus that forms a film on both surfaces of a substrate by a sputtering method.
  • a sputtering apparatus that forms a thin film on a substrate by a sputtering method has been conventionally used.
  • Sputtering equipment generally forms a thin film on one side of the substrate by sputtering, but the target is placed so as to face both sides of the substrate, and the thin film is formed on both sides of the substrate by sputtering.
  • a sputtering apparatus is also proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 JP-A-5-295538 (FIG. 1)
  • the vacuum container (film formation) of the unprocessed substrate and the unprocessed substrate are taken out from the vacuum container (film formation chamber) on both surfaces.
  • the vacuum vessel is opened to atmospheric pressure, so that the untreated substrate is carried into the vacuum vessel and the vacuum vessel is evacuated and adjusted to a predetermined pressure before the double-sided film formation process. It was necessary to carry out double-sided film formation efficiently and continuously.
  • an object of the present invention is to provide a film forming apparatus capable of performing good sputter film formation on both sides of a substrate efficiently and continuously while preventing the substrate from rising above a predetermined temperature.
  • the invention according to claim 1 is a circular or polygonal cylindrical rotating body that is rotatably installed in a film forming chamber capable of adjusting pressure.
  • a substrate holder is provided in the opening to detachably hold the substrate tray so that the front and back surfaces of the substrate are exposed.
  • the substrate substrate held on the substrate holder by the first sputter deposition means Performs a film formation on the surface of the substrate on the I, is characterized by forming a film on the back surface of the substrate on the substrate Torei held on the substrate holder at a second sputter film forming means.
  • the invention described in claim 2 is characterized in that the cylindrical rotating body is installed so that its axial direction is substantially horizontal.
  • the invention described in claim 3 is characterized in that a plurality of the substrate holders are provided along the circumferential direction of the cylindrical rotating body.
  • the invention described in claim 4 is characterized in that a substrate loading / unloading means for mounting and removing the substrate tray with respect to the substrate holder is provided in the film forming chamber.
  • the substrate holder has a magnet
  • the substrate tray has magnetism
  • the substrate mounting / removal means includes an electromagnet having a larger magnetic force than the magnet
  • the substrate tray is used as the substrate holder.
  • the invention according to claim 6 is characterized in that the first sputter film forming means is provided with a predetermined interval.
  • a plurality of second sputter film forming means are installed so as to face the inner surface side of the cylindrical rotating body with a predetermined interval. It is characterized by.
  • the invention according to claim 7 is a gate valve in which a substrate tray is opened in a state in which the pressure is adjusted in the film forming chamber and the transfer chamber in the transfer chamber installed via the film forming chamber and the gate valve.
  • a gate valve in which a substrate tray is opened in a state in which the pressure is adjusted in the film forming chamber and the transfer chamber in the transfer chamber installed via the film forming chamber and the gate valve.
  • a loading / unloading chamber having a shelf for storing a substrate tray is installed via a transfer chamber and a gate valve, and the transfer chamber and the loading / unloading are provided by the substrate tray transfer means.
  • the substrate tray is opened in a state in which the pressure chamber is adjusted, and the transfer chamber force is transferred to the shelf in the loading / unloading chamber through the gate valve, and the substrate tray stored in the shelf is transferred to the transfer chamber. It is characterized by being conveyed.
  • the invention according to claim 9 is a film forming apparatus for forming a film on a substrate in a vacuum vessel, and holds a circular or polygonal cylindrical rotating body that is rotatably installed and a substrate. And a substrate tray that is detachably fixed to the inner surface of the cylindrical rotating body, and a film forming means that is disposed to face the outer peripheral surface of the cylindrical rotating body. An opening is formed in a portion corresponding to the film range, and the film is formed on the substrate while rotating the cylindrical rotating body.
  • the invention of claim 10 is a film forming apparatus for forming a film on a substrate in a vacuum vessel, and holds a circular or polygonal cylindrical rotating body installed rotatably, and the substrate. And a substrate tray that is detachably fixed to the inner surface of the cylindrical rotating body, and a film forming unit that is disposed to face the inner peripheral surface of the cylindrical rotating body, and rotates the cylindrical rotating body while rotating the substrate. It has a configuration for film formation.
  • the invention according to claim 11 is characterized in that the cylindrical rotating body or the substrate tray has a magnet, and the substrate tray is fixed to the inner surface of the cylindrical rotating body by a magnetic force.
  • the invention according to claim 12 has substrate mounting / removing means for transferring the substrate tray to the inside of the cylindrical rotating body.
  • the substrate mounting / removing means includes an electromagnet having a magnetic force larger than that of the magnet, When holding the plate tray on the inner surface of the cylindrical rotating body, the energization to the electromagnet is turned off and the substrate tray is When it is removed from the inner surface of the cylindrical rotating surface and held by the substrate mounting / removing means, the electromagnet is turned on.
  • the invention according to claim 13 is characterized in that the cylindrical rotating body rotates around a substantially horizontal rotation axis.
  • the film is formed on the surface of the substrate on the tray, and the film is formed on the back surface of the substrate on the substrate tray held in the substrate holder by the second sputtering film forming means.
  • the deposition period and the non-deposition period are repeated, and the substrate is cooled during the non-deposition period. Therefore, the substrate is prevented from rising above a predetermined temperature and continuously efficiently only on one side of the substrate. Good sputter film formation can be performed on both surfaces of the substrate.
  • the first sputter film forming means and the second sputter film forming means may be provided.
  • the substrate and the substrate tray are held inside the cylindrical rotating body, so that it is possible to prevent the substrate from falling off due to centrifugal force during the rotation film formation. .
  • the cylindrical rotating body can be rotated while the cylindrical rotating body is rotated stepwise. A plurality of substrate trays attached to the body can be sequentially replaced.
  • the structure for fixing the substrate tray can be simplified.
  • the present invention can be detached with an electromagnet, so that it can be detached with a substrate mounting / removing means.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a film forming apparatus for performing double-sided film formation according to an embodiment of the present invention as viewed from the top side
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. FIG.
  • the film forming apparatus 1 includes a film forming chamber 2, a transfer chamber 3, and a feed / intake chamber 4. Between the film formation chamber 2 and the transfer chamber 3, and between the transfer chamber 3 and the charge / takeout chamber 4. There are gate valves 5 and 6, respectively.
  • a rotating drum 7 having a substantially cylindrical outer peripheral surface is rotatably installed with its axial direction being horizontal.
  • One side of the rotating drum 7 (conveying chamber 3 side) is open, and the other side of the rotating drum 7 (on the opposite side to the conveying chamber 3) 7a has a drive shaft 8a connected to a drive motor 8 at the center. Is connected.
  • substrate holders 10 are respectively installed in a plurality (13 in this embodiment) of rectangular openings 9 formed along the circumferential direction (FIG. 3).
  • permanent magnets l la, l ib and 11c are respectively installed on both edge portions and the central portion of the upper surface side of each substrate holder 10.
  • Each substrate holder 10 is formed according to the size of a rectangular substrate tray 13 holding two substrates 12, and the size of the substrate 12 is between each permanent magnet l la, l lb, 11c. It is also open.
  • cylindrical members 15 each mounted with a horizontally-shaped inner surface force sword 14a, 14b in a horizontal direction so as to face each other across the center of rotation, and the inner surface force sword 14a
  • the inner targets 16a and 16b are respectively attached to the outer surfaces of 14b.
  • One side surface (carrying chamber 3 side) of the cylindrical member 15 is tightly fixed to the inner wall surface of the film forming chamber 2, and the other side surface (opposite side of the conveying chamber 3) of the cylindrical member 15 is sealed.
  • rectangular outer force swords 17a and 17b are installed on both side surfaces of the film formation chamber 2 so as to face the inner force swords 14a and 14b with the rotary drum 7 interposed therebetween.
  • the outer surface targets 18a and 18b are attached to the inner surfaces of the outer surface force swords 17a and 17b, respectively.
  • Sputtering power supplies (not shown) are connected to the inner surface force swords 14a and 14b and the outer surface force swords 17a and 17b, respectively.
  • a tray lifting member 19 that lifts and lowers the substrate tray 13 in accordance with the position of the substrate holder 10 of the rotary drum 7 is freely raised and lowered.
  • the tray elevating member 19 is moved up and down as the elevating shaft 21 expands and contracts by driving of the elevating drive unit 20 provided in the cylindrical member 15.
  • Tray lifting The electromagnets 22 &, 22b, and 22c are respectively installed on the upper surface of the member 19 according to the positions of the permanent magnets l la, l lb, and 11c of the rotary drum 7! C
  • Each electromagnet 22 &, 22b, and 22c Protruding members 23a, 23b, and 23c, which are insulating member forces, are provided on both end sides so that the tip force slightly protrudes.
  • a gas such as a raw material gas is introduced into the film forming chamber 2 in a space where the rotating drum 7 is located (a space formed between the inner wall surface of the film forming chamber 2 and the outer peripheral surface of the cylindrical member 15).
  • a gas introduction system (not shown) that connects to an exhaust system (not shown) that exhausts the space and adjusts the pressure is connected.
  • an exhaust system (not shown) for exhausting the chamber and adjusting the pressure and a gas introduction system (not shown) for venting are connected to the charging / extracting chamber 4.
  • An exhaust system (not shown) for exhausting the chamber and adjusting the pressure is connected.
  • an opening 2a is formed on the side surface of the film forming chamber 2 where the upper surface of the rotating drum 7 is located, as shown in FIG. 2, and a gate valve 5 is provided outside the opening 2a.
  • Transfer chamber 3 is installed.
  • a charging / discharging chamber 4 is installed via a cutting valve 6 provided in the opening 4 a.
  • a shelf 24 containing a plurality of substrate trays 13 holding two substrates 12 is installed, and the shelf 24 is moved up and down by driving a cassette lifting device 25 connected thereto. To do.
  • the substrate tray 13 holds the end portions of the two substrates 12 so that both surfaces on which the substrates 12 are formed are exposed.
  • the substrate tray 13 is formed of a magnetic material (for example, SUS430).
  • an extendable and retractable arm 26 having a substrate groove 26 a at the tip is provided so as to be rotatable, and the arm 26 is connected to a drive unit 27.
  • the substrate node section 26a holds the substrate tray 13 in the loading / unloading chamber 4 and transfers it to the tray lifting / lowering member 19 in the deposition chamber 2 by the pivoting movement of the arm 26.
  • the substrate tray 13 placed on the member 19 is held and carried out to the shelf 24 in the preparation take-out chamber 4.
  • each exhaust system (not shown) is operated to form the film forming chamber 2, the transfer chamber 3, and the charging / unloading.
  • Each chamber 4 is evacuated and adjusted (depressurized) to a predetermined pressure.
  • the drive unit 27 is driven to rotate and extend the arm 26, and is stored in the cassette 24 in the preparation take-out chamber 4.
  • the cassette lifting device 25 is driven to lower the cassette 24 slightly, and the substrate tray 13 is placed on the substrate hand portion 26a. Is placed.
  • the arm 26 is contracted and taken into the transfer chamber 3, as shown in FIG. 4, the arm 26 is rotated and extended, and the tray lifting / lowering member 19 positioned on the upper side of the film forming chamber 2 is placed. Carry up.
  • the substrate tray 13 on the substrate node portion 26a is placed on the protruding members 23a, 23b, and 23c of the tray elevating member 19, and the tray elevating member 19
  • the substrate holder 10 of the rotating drum 7 is located above. At this time, the energization of the electromagnets 22a, 22b, and 22c is turned off.
  • the elevating shaft 21 is extended by driving the elevating drive unit 20 to raise the tray elevating member 19, and the substrate tray 13 is moved to the rotating drum 7.
  • the substrate holder 10 As a result, as shown in FIG. 5, the substrate tray 13 made of a magnetic material is attracted and held on the substrate holder 10 by the magnetic force of the permanent magnets lla, ib and 11c. Thereafter, the tray lifting member 19 is lowered to the original position.
  • the rotating drum 7 is slightly rotated to move the next adjacent substrate holder 10 above the tray lifting member 19, and the substrate tray 13 carried in by the substrate node portion 26a as described above is moved up and down the tray.
  • the substrate 19 is placed on the protruding members 23a, 23b, and 23c of the member 19, and the tray elevating member 19 is raised, and the substrate tray 13 is attracted and held on the substrate holder 10 by the magnetic force of the permanent magnets lla, llb, and 11c.
  • the substrate tray 13 holding the unprocessed substrate 12 is attracted and held by the magnetic force on each substrate holder 10 of the rotary drum 7.
  • the film formation chamber 2 is evacuated by an exhaust system (not shown) and adjusted to the pressure at the time of film formation, and then the gas introduction system (not shown) is turned off.
  • An active gas generally Ar gas
  • an exhaust system (not shown) is driven to maintain a constant pressure.
  • the drive motor 8 is driven to rotate the rotary drum 7 at a predetermined rotational speed.
  • a DC voltage, an AC voltage or a high frequency voltage is applied to the inner surface force swords 14a and 14b and the outer surface force swords 17a and 17b from a sputter power source (not shown) to generate plasma by discharge.
  • sputter atoms for example, Si and Ti
  • the substrate 12 on the substrate tray 13 attracted and held by the substrate holders 10 of the rotary drum 7 is formed by sputtering between the inner surface targets 16a and 16b and the outer surface targets 18a and 18b.
  • a force that increases the temperature of the film when heated by plasma, etc. (for example, the substrate temperature is about 150 ° C.)
  • the heating source plasma, etc.
  • the temperature of the substrate 12 on each substrate tray 13 during the film formation is suppressed from being raised to a predetermined temperature or more without using a substrate cooling means.
  • Membrane can be performed efficiently and continuously.
  • the state force of FIG. 5 is also driven by the elevating drive unit 20 to extend the elevating shaft 21 to raise the tray elevating member 19, and the protruding members 23a, 23b, 23c are sucked and held by the substrate holder 10 of the rotating drum 7. Touch the substrate tray 13.
  • the electromagnets 22a, 22b, and 22c are energized to generate magnetic force.
  • the magnetic force of the electromagnets 22a, 22b, and 22c is, for example, about twice as strong as the magnetic force of the permanent magnets lla, 1 lb, and 1 lc.
  • the arm 26 is swung and extended to insert the substrate node portion 26a between the tray elevating member 19 and the substrate tray 13 positioned on the upper side of the film forming chamber 2 (FIG. 4). reference).
  • the power supply to the electromagnets 22a, 22b, and 22c is turned off.
  • the arm 26 is contracted and taken into the transfer chamber 3, and the arm 26 is further rotated.
  • the substrate tray 13 holding the two substrates 12 sputter-deposited on both sides is stored in the cassette 24 in the loading / unloading chamber 4 which is stretched together.
  • each substrate tray 13 holding the two substrates 12 sputter-deposited on both sides is moved from each substrate holder 10 of the rotating drum 7 onto the tray lifting member 19, Then, place them on the board part 26a and store them sequentially in the shelf 24 in the loading / unloading chamber 4.
  • the door 28 of the loading / unloading chamber 4 is opened, and the two substrates 12 on which both sides are sputter-deposited are held from the loading / unloading chamber 4 brought to atmospheric pressure.
  • Each board tray 13 is removed, and then unprocessed substrates are stored in the cassette 24.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a film forming apparatus for performing double-sided film formation according to an embodiment of the present invention as viewed from the upper surface side.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a substrate tray on which two substrates are placed is placed on a tray lifting member in a film forming chamber.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a substrate tray, which is formed by placing two substrates on the substrate holder of the rotating drum, is magnetically attracted and held.

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Abstract

 基板が所定温度以上に上昇するのを抑えて効率よく連続して基板両面にスパッタ成膜を行なうことができる成膜装置を提供する。  圧力調整された成膜室2内で、駆動モータ8の駆動により回転ドラム7を回転させながら、直流電圧又は交流電圧又は高周波電圧が印加された外面用カソード17a、17bで基板ホルダー10に保持された基板トレイ13上の基板12の表面に成膜を行なうとともに、直流電圧又は交流電圧又は高周波電圧が印加された内面用カソード14a、14bで基板ホルダー10に保持された基板トレイ13上の基板12の裏面に成膜を行なうことにより、基板が所定温度以上に上昇するのを抑えて効率よく連続して基板12の両面に良好なスパッタ成膜を行なうことができる。

Description

明 細 書
成膜装置
技術分野
[0001] 本発明は、成膜装置に関し、詳しくはスパッタリング法により基板の両面に成膜を行 なう成膜装置に関する。
背景技術
[0002] 基板上に薄膜を形成する場合において、スパッタリング法により基板上に薄膜を形 成するスパッタリング装置が従来より用いられている。スパッタリング装置は、基板の 片面側にスパッタリング法により薄膜を形成するものが一般的であるが、基板の両面 と対向するようにしてターゲットを配置し、基板の両面にスパッタリング法によって薄膜 を形成するようにしたスパッタリング装置も提案されている (例えば、特許文献 1参照。
) o
特許文献 1 :特開平 5— 295538号公報(図 1)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] ところで、上記特許文献 1における従来のスパッタリング装置 (成膜装置)では、両 面成膜された基板の真空容器 (成膜室)からの搬出時及び未処理基板の真空容器 ( 成膜室)への搬入時には、この真空容器は大気圧に開放されることによって、未処理 基板を真空容器に搬入して両面成膜工程の前にこの真空容器内を排気して所定の 圧力に調整する必要があり、効率よく連続して両面成膜を行なうことができな力つた。
[0004] また、上記特許文献 1のような両面成膜可能なスパッタリング装置 (成膜装置)にお いて、高品位な薄膜を得るには、成膜時に発生するプラズマや力ソードからの輻射熱 などにより基板が所定温度以上に上昇するのを防止する必要があるが、基板両面が 成膜されることによって基板に冷却手段を設置することが難し力つた。
そこで本発明は、基板が所定温度以上に上昇するのを抑えて効率よく連続して基 板両面に良好なスパッタ成膜を行なうことができる成膜装置を提供することを目的と する。 課題を解決するための手段
[0005] 上記目的を達成するために本発明の成膜装置のうち請求項 1記載の発明は、圧力 調整自在な成膜室内に、回転自在に設置された円形又は多角形の筒状回転体と、 筒状回転体を回転駆動する回転体駆動手段と、筒状回転体の外表面側と対向して 設置した第 1のスパッタ成膜手段と、筒状回転体の内表面側と対向して設置した第 2 のスパッタ成膜手段と、基板の縁部を保持して基板の表面と裏面とが露出するように して載置した基板トレイと、筒状回転体の周面に形成した開口に設けた、基板の表面 と裏面とが露出するようにして基板トレィを着脱自在に保持する基板ホルダーとを備 え、圧力調整された成膜室内で、回転体駆動手段の駆動により筒状回転体を回転さ せながら、第 1のスパッタ成膜手段で基板ホルダーに保持された基板トレィ上の基板 の表面に成膜を行なうとともに、第 2のスパッタ成膜手段で基板ホルダーに保持され た基板トレィ上の基板の裏面に成膜を行なうことを特徴としている。
[0006] また、請求項 2記載の発明は、上記構成に加え、筒状回転体が、その軸線方向が 略水平となるようにして設置されることを特徴として 、る。
さらに、請求項 3記載の発明は、筒状回転体の円周方向に沿って複数の前記基板 ホルダーを設けたことを特徴として 、る。 また、請求項 4記載の発明は、成膜室内に、基板ホルダーに対して基板トレイの装 着及び取外しを行なう基板装着 ·取外し手段を設けたことを特徴として!、る。
また、請求項 5記載の発明は、基板ホルダーに磁石を有するとともに、基板トレイが 磁性を有し、更に、基板装着'取外し手段に磁石よりも磁力が大きい電磁石を備え、 基板トレィを基板ホルダーに装着するときは、電磁石への通電を OFFし、基板装着' 取外し手段上に保持した基板トレィを基板ホルダー側に移動させて、磁性を有する 前記基板トレィを磁石に近接させることで磁石による磁力で基板トレィを基板ホルダ 一に保持させ、基板ホルダーから基板トレィを取外すときは、基板装着'取外し手段 を基板ホルダー近傍に移動させて、電磁石への通電を ONし、磁石による磁力に抗 して電磁石による磁力で基板トレィを基板ホルダーから引き離して、電磁石による磁 力で基板トレィを基板装着 ·取外し手段上に保持することを特徴として!ヽる。
[0007] また、請求項 6記載の発明は、第 1のスパッタ成膜手段を、所定の間隔を設けて筒 状回転体の外表面側と対向するようにして複数設置し、第 2のスパッタ成膜手段を、 所定の間隔を設けて筒状回転体の内表面側と対向するようにして複数設置したこと を特徴としている。
[0008] さらに、請求項 7記載の発明は、成膜室と仕切弁を介して設置した搬送室に、成膜 室と搬送室が圧力調整された状態で基板トレィを、開 ヽた仕切弁を通して搬送室か ら成膜室内の基板装着,取外し手段に搬送するとともに、成膜室内の前記基板装着 · 取外し手段から開いた仕切弁を通して搬送室に搬送する基板トレィ搬送手段を設け たことを特徴としている。
[0009] また、請求項 8記載の発明は、搬送室と仕切弁を介して、基板トレィを収納する棚を 備えた仕込取出し室が設置されており、基板トレィ搬送手段により搬送室と仕込取出 し室が圧力調整された状態で前記基板トレィを、開!、た前記仕切弁を通して前記搬 送室力 前記仕込取出し室内の棚に搬送するとともに、棚に収納されている基板トレ ィを搬送室に搬送することを特徴としている。
[0010] 請求項 9記載の発明は、真空容器内で基板に膜を成膜する成膜装置であって、回 転自在に設置された円形又は多角形の筒状回転体と、基板を保持し、筒状回転体 の内面に脱着可能に固定された基板トレイと、筒状回転体の外周面に対向して設置 される成膜手段を有し、筒状回転体は、少なくとも基板の成膜範囲に対応する部分 に開口し、筒状回転体を回転させながら基板に成膜を行う構成を有している。
[0011] 請求項 10記載の発明は、真空容器内で基板に膜を成膜する成膜装置であって、 回転自在に設置された円形又は多角形の筒状回転体と、基板を保持し、筒状回転 体の内面に脱着可能に固定される基板トレイと、筒状回転体の内周面に対向して設 置される成膜手段を有し、筒状回転体を回転させながら基板に成膜を行う構成を有 している。
[0012] 請求項 11記載の発明は、筒状回転体若しくは基板トレィは磁石を有し、筒状回転 体内面への基板トレイの固定は磁力により行われることを特徴とする。
[0013] 請求項 12記載の発明は、基板トレィを筒状回転体の内側に移送する基板装着'取 外し手段を有し、基板装着 ·取外し手段は、磁石より磁力が大きい電磁石を備え、基 板トレイを筒状回転体内面に保持させるとき電磁石への通電を OFFし、基板トレィを 筒状回転内面から外し、基板装着'取外し手段で保持するときは電磁石への通電を ONすることを特徴とする。
[0014] 請求項 13記載の発明は、筒状回転体は、略水平の回転軸を中心に回転すること を特徴とする。
発明の効果
[0015] 本発明によれば、圧力調整された成膜室内で、回転体駆動手段の駆動により筒状 回転体を回転させながら、第 1のスパッタ成膜手段で基板ホルダーに保持された基 板トレイ上の基板の表面に成膜を行なうとともに、第 2のスパッタ成膜手段で基板ホル ダ一に保持された基板トレィ上の基板の裏面に成膜を行なう。
これにより、成膜期間と成膜されない期間が繰り返され、成膜されない期間で基板 が冷却されるため、基板が所定温度以上に上昇するのを抑えて効率よく連続して基 板片面だけでなぐ基板両面に良好なスパッタ成膜を行なうことができる。
さらに、複数の基板を筒状回転体に設置して連続的に成膜できるため、通過成膜 の場合よりも効率よく成膜することができる。
[0016] また本発明では、第 1のスパッタ成膜手段及び第 2のスパッタ成膜手段のいずれか を有する構成としてもよい。第 2のスパッタ成膜手段だけを有する場合、基板及び基 板トレイを筒状回転体の内側に保持するため、回転成膜するときに、遠心力により基 板が脱落することを防ぐことができる。
さらに本発明では基板トレィを磁力により固定することで回転して 、な 、ときにも基 板トレイが外れるのを防ぐことができるため、筒状回転体を段階的に回転させながら、 筒状回転体に取り付けられた複数の基板トレィを順次交換することができる。
また本発明では基板トレィを固定する構造を簡易にすることができる。
さらに本発明は電磁石で取り外しすることで、基板装着'取外し手段での脱着が可 能となる。
また、筒状回転体を、略水平の回転軸を中心に回転するように設置することは、基 板トレイの搬送が水平になり、構造を簡易にすることができる。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。 図 1は、本発明の実施形態に係る両面成膜を行なう成膜装置を上面側から見た概 略断面図、図 2は、図 1の A— A線断面図、図 3は、図 1の B— B線断面図である。 本成膜装置 1は、成膜室 2と搬送室 3と仕込取出し室 4を備えており、成膜室 2と搬 送室 3との間、及び搬送室 3と仕込取出し室 4との間には仕切弁 5、 6がそれぞれ設け られている。成膜室 2内には、外周面が略円筒状の回転ドラム 7がその軸線方向を水 平にして回転自在に設置されている。回転ドラム 7の一方の側面 (搬送室 3側)は開 口しており、回転ドラム 7の他方の側面 (搬送室 3と反対側) 7aの中心には駆動モータ 8が連結された駆動軸 8aが接続されて 、る。
[0018] 回転ドラム 7の周面には、円周方向に沿って形成された複数 (本実施形態では 13 箇所)の長方形状の開口部 9に基板ホルダー 10がそれぞれ設置されており(図 3参 照)、各基板ホルダー 10の上面側の両縁部と中央部には永久磁石 l la、 l ib, 11c がそれぞれ設置されている(図 4参照)。各基板ホルダー 10は、 2枚の基板 12を保持 した長方形状の基板トレィ 13の大きさに合わせて形成されており、各永久磁石 l la、 l lb、 11cの間は基板 12の大きさに合わせて開口している。
回転ドラム 7の内側には、その回転中心を挟んで対向するようにして水平方向に長 方形状の内面用力ソード 14a、 14bをそれぞれ取付けた円筒部材 15が設置されてお り、内面用力ソード 14a、 14bの外側の面には内面用ターゲット 16a、 16bがそれぞれ 取付けられている。円筒部材 15の一方の側面 (搬送室 3側)は成膜室 2の内壁面に 密着固定され、円筒部材 15の他方の側面 (搬送室 3と反対側)は密閉されている。
[0019] また、成膜室 2の両側面には、回転ドラム 7を挟んで内面用力ソード 14a、 14bと対 向するようにして水平方向に長方形状の外面用力ソード 17a、 17bがそれぞれ設置さ れており、外面用力ソード 17a、 17bの内側の面には外面用ターゲット 18a、 18bがそ れぞれ取付けられている。内面用力ソード 14a、 14bと外面用力ソード 17a、 17bには 、スパッタ電源 (不図示)がそれぞれ接続されて 、る。
円筒部材 15の鉛直方向の上面には、図 2、図 4に示すように回転ドラム 7の基板ホ ルダー 10の位置に合わせて、基板トレィ 13を昇降させるトレイ昇降部材 19が伸縮自 在な昇降軸 21を介して設置されており、円筒部材 15内に設けた昇降駆動部 20の駆 動により昇降軸 21が伸縮することによってトレイ昇降部材 19が昇降する。トレイ昇降 部材 19の上面には、回転ドラム 7の上記永久磁石 l la、 l lb、 11cの位置に合わせ て電磁石 22 &、 22b, 22c力それぞれ設置されて!ヽる c各電磁石 22 &、 22b, 22cの 両端側には、その先端力 少し突出するようにして絶縁部材力 なる突起部材 23a、 23b、 23cがそれぞれ設けられている。
[0020] 成膜室 2には、回転ドラム 7が位置する空間(成膜室 2の内壁面と円筒部材 15の外 周面との間に形成される空間)に原料ガス等のガスを導入するガス導入系(不図示) と、この空間内を排気して圧力を調整する排気系(不図示)が接続されている。また、 仕込取出し室 4には、この室内を排気して圧力を調整する排気系(不図示)とベント するためのガス導入系(不図示)が接続されており、更に、搬送室 3にも、この室内を 排気して圧力を調整する排気系 (不図示)が接続されている。
回転ドラム 7の上面が位置する成膜室 2の搬送室 3側の側面には、図 2に示すように 開口部 2aが形成されており、この開口部 2aの外側に仕切弁 5を介して搬送室 3が設 置されている。また、搬送室 3の成膜室 2と反対側の側面には、開口部 4aに設けた仕 切弁 6を介して仕込取出し室 4が設置されている。仕込取出し室 4内には、 2枚の基 板 12を保持した複数の基板トレィ 13を収納した棚 24が設置されており、棚 24は連 結されているカセット昇降装置 25の駆動によって上下動する。基板トレィ 13は、 2枚 の基板 12の端部側を保持し、各基板 12の成膜される両面が露出するようにしている 。また、基板トレィ 13は、磁性材料 (例えば SUS430)で形成されている。
搬送室 3内には、先端に基板ノ、ンド部 26aを有する伸縮自在なアーム 26が旋回可 能に設けられており、アーム 26は駆動部 27に連結されている。基板ノヽンド部 26aは アーム 26の旋回動作により、成膜時に仕込取出し室 4内の基板トレィ 13を保持して 成膜室 2内のトレィ昇降部材 19上に搬送するとともに、成膜後にトレィ昇降部材 19上 に載置された基板トレィ 13を保持して仕込取出し室 4内の棚 24に搬出する。
[0021] 次に、上記した本実施形態の成膜装置 1による成膜方法について説明する。
先ず、成膜室 2の仕切弁 5と仕込取出し室 4の仕切弁 6をそれぞれ開けた状態で、 各排気系(不図示)を作動させて成膜室 2内、搬送室 3内及び仕込取出し室 4内をそ れぞれ排気して所定の圧力に調整 (減圧)する。そして、駆動部 27を駆動してアーム 26を旋回させるとともに伸ばして、仕込取出し室 4内のカセット 24に収納されている、 未処理の基板 12を保持している基板トレィ 13の下に基板ノヽンド部 26aを挿入した後 、カセット昇降装置 25の駆動によりカセット 24を少し下降させて、基板ハンド部 26a 上に基板トレィ 13を載置する。
[0022] そして、アーム 26を縮めて搬送室 3内に取り込んだ後に、図 4に示すように、アーム 26を旋回させるとともに伸ばして成膜室 2の上部側に位置しているトレィ昇降部材 19 上に搬送する。この際、図 4に示すように、基板ノヽンド部 26a上の基板トレィ 13は、ト レイ昇降部材 19の突起部材 23a、 23b、 23c上に載置された状態であり、トレイ昇降 部材 19の上方に回転ドラム 7の基板ホルダー 10が位置している。また、このときには 電磁石 22a、 22b、 22cへの通電は OFFされている。
そして、基板ノヽンド部 26aとアーム 26を搬送室 3に移動させた後に、昇降駆動部 20 の駆動により昇降軸 21を伸ばしてトレイ昇降部材 19を上昇させ、基板トレィ 13を回 転ドラム 7の基板ホルダー 10に接触させる。これにより、図 5に示すように、磁性材料 で形成されている基板トレィ 13が、永久磁石 l la、 l ib, 11cの磁力によって基板ホ ルダー 10に吸着保持される。その後、トレイ昇降部材 19を元の位置まで下降させる
[0023] そして、回転ドラム 7を少し回転させて隣接する次の基板ホルダー 10をトレイ昇降 部材 19の上方に移動させ、上記したように基板ノヽンド部 26aにより搬入した基板トレ ィ 13をトレイ昇降部材 19の突起部材 23a、 23b、 23c上に載置し、トレイ昇降部材 19 を上昇させて、基板トレィ 13を永久磁石 l la、 l lb、 11cの磁力によって基板ホルダ 一 10に吸着保持させる。そして、上記の動作を繰り返して、回転ドラム 7の各基板ホ ルダー 10に未処理の基板 12を保持している基板トレィ 13を磁力によって吸着保持 する。
[0024] そして、仕切弁 5、 6を閉じてから、排気系(不図示)によって成膜室 2内を排気して 成膜時における圧力に調整した後に、ガス導入系(不図示)から不活性ガス (一般に Arガス)を成膜室 2内に導入し、排気系(不図示)を駆動して一定圧力に保持する。 この際、駆動モータ 8を駆動して回転ドラム 7を所定回転数で回転させる。そして、内 面用力ソード 14a、 14bと外面用力ソード 17a、 17bにそれぞれスパッタ電源(不図示 )から直流電圧又は交流電圧又は高周波電圧を印加して放電によるプラズマを発生 させる。
[0025] これにより、イオン化した不活性ガスの陽イオンが内面用ターゲット 16a、 16b及び 外面用ターゲット 18a、 18bの各表面に衝突してスパッタ原子(例えば Siや Tiなど)が それぞれ飛び出し、この位置において基板ホルダー 10に保持されている 2枚の基板 12の両面に飛来して付着し、基板 12の両面をスパッタ成膜する。そして、回転ドラム 7の回転につれて各基板トレイ 13に保持されて 、る 2枚の基板 12はそれぞれ多層成 膜され、所定の膜厚に成膜される。
よって、回転ドラム 7の各基板ホルダー 10にそれぞれ吸着保持されている基板トレ ィ 13上の基板 12は、内面用ターゲット 16a、 16b及び外面用ターゲット 18a、 18bと の間に位置しているスパッタ成膜時にはプラズマ等によって加熱されて温度が上昇( 例えば基板温度が 150°C程度)する力 この位置以外のときには、上記のような加熱 源 (プラズマ等)に接していないので、各基板トレィ 13上の基板 12の温度上昇が抑 制されることにより、基板冷却手段を用いることなく成膜時における各基板トレィ 13上 の基板 12の温度を所定温度以上に上昇することが抑えられ、良好な成膜を効率よく 連続して行なうことができる。
[0026] そして、回転ドラム 7の各基板ホルダー 10にそれぞれ吸着保持されている基板トレ ィ 13上の基板 12へのスパッタ成膜が終了すると、トレイ昇降部材 19の上方に最初に 搬入した基板ホルダー 10が位置するようにして回転ドラム 7を停止させた後に、仕切 弁 5、 6を開く。なお、仕切弁 5、 6を開いた状態でも、成膜室 2、搬送室 3、仕込取出 し室 4は所定の圧力(減圧)に保持されている。
そして、図 5の状態力も昇降駆動部 20の駆動により昇降軸 21を伸ばしてトレイ昇降 部材 19を上昇させ、突起部材 23a、 23b、 23cを、回転ドラム 7の基板ホルダー 10に 吸着保持されている基板トレィ 13に接触させる。この際、電磁石 22a、 22b、 22cに 通電して磁力を発生される。電磁石 22a、 22b、 22cの磁力は、上記永久磁石 l la、 1 lb、 1 lcの磁力よりも例えば 2倍程度強 、磁力である。
[0027] そして、昇降駆動部 20の駆動により昇降軸 21を縮めてトレイ昇降部材 19を下降さ せることにより、永久磁石 l la、 l ib, 11cよりも磁力力強!ヽ電磁石 22a、 22b, 22cに よる磁力によって、基板トレィ 13は永久磁石 l la、 l ib, 11cの磁力力も離され、トレ ィ昇降部材 19とともに少し下降する(図 5参照)。
[0028] そして、アーム 26を旋回させるとともに伸ばして基板ノヽンド部 26aを、成膜室 2の上 部側に位置しているトレィ昇降部材 19と基板トレィ 13との間に挿入する(図 4参照)。 このとき、電磁石 22a、 22b、 22cへの通電を OFFする。そして、トレイ昇降部材 19を さらに下降させて基板ノヽンド部 26a上に基板トレィ 13を載置させた後、アーム 26を縮 めて搬送室 3内に取り込んだ後に、更に、アーム 26を旋回させるとともに伸ばして仕 込取出し室 4内のカセット 24に、両面にスパッタ成膜された 2枚の基板 12を保持して いる基板トレィ 13を格納する。以下、同様にして、両面にスパッタ成膜された 2枚の基 板 12を保持して ヽる各基板トレィ 13を、回転ドラム 7の各基板ホルダー 10からトレィ 昇降部材 19上に移動させた後に、基板ノ、ンド部 26a上に載せて仕込取出し室 4内 の棚 24に順次格納する。
そして、仕切弁 5、 6を閉じた後、仕込取出し室 4の扉 28を開けて、大気圧状態にし た仕込取出し室 4から、両面にスパッタ成膜された 2枚の基板 12を保持している各基 板トレイ 13を取り出し、その後、未処理の基板をカセット 24に格納する。
図面の簡単な説明
[0029] [図 1]本発明の実施形態に係る両面成膜を行なう成膜装置を上面側から見た概略断 面図。
[図 2]図 1の A— A線断面図。
[図 3]図 1の B— B線断面図。
[図 4]成膜室内のトレイ昇降部材上に 2枚の基板を載置している基板トレィを載せた 状態を示す概略断面図。
[図 5]回転ドラムの基板ホルダーに 2枚の基板を載置して ヽる基板トレィを磁気吸着し て保持した状態を示す概略断面図。
符号の説明
[0030] 1 成膜装置
2 成膜室
3 搬送室
4 仕込取出し室 、 6 仕切弁基板
回転ドラム
0 基板ホルダー
1aゝ l lb、 11c 永久磁石2 基板
3 基板トレィ
a, 14b 内面用力ソード a、 16b 内面用ターゲット7aゝ 17b 外面用力ソード aゝ 18b 外面用ターゲット トレイ昇降部材 aゝ 22b、 22c 電磁石 アーム
a 基板ハンド部

Claims

請求の範囲
[1] 圧力調整自在な成膜室内に、回転自在に設置された円形又は多角形の筒状回転 体と、前記筒状回転体を回転駆動する回転体駆動手段と、前記筒状回転体の外表 面側と対向して設置した第 1のスパッタ成膜手段と、前記筒状回転体の内表面側と 対向して設置した第 2のスパッタ成膜手段と、基板の縁部を保持して該基板の表面と 裏面とが露出するようにして載置した基板トレイと、前記筒状回転体の周面に形成し た開口に設けた、基板の表面と裏面とが露出するようにして前記基板トレィを着脱自 在に保持する基板ホルダーと、を備え、
圧力調整された前記成膜室内で、前記回転体駆動手段の駆動により前記筒状回 転体を回転させながら、前記第 1のスパッタ成膜手段で前記基板ホルダーに保持さ れた前記基板トレィ上の基板の表面に成膜を行なうとともに、前記第 2のスパッタ成 膜手段で前記基板ホルダーに保持された前記基板トレィ上の基板の裏面に成膜を 行なう、
ことを特徴とする成膜装置。
[2] 前記筒状回転体は、その軸線方向が略水平となるようにして設置される、
ことを特徴とする請求項 1に記載の成膜装置。
[3] 前記筒状回転体の円周方向に沿って複数の前記基板ホルダーを設けた、
ことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の成膜装置。
[4] 前記成膜室内に、前記基板ホルダーに対して前記基板トレイの装着及び取外しを 行なう基板装着 ·取外し手段を設けた、
ことを特徴とする請求項 1乃至 3のいずれ力 1項に記載の成膜装置。
[5] 前記基板ホルダーに磁石を有するとともに、前記基板トレイが磁性を有し、更に、前 記基板装着 '取外し手段に前記磁石よりも磁力が大きい電磁石を備え、
前記基板トレィを前記基板ホルダーに装着するときは、前記電磁石への通電を OF Fし、前記基板装着 ·取外し手段上に保持した前記基板トレィを前記基板ホルダー側 に移動させて磁性を有する前記基板トレィを前記磁石に近接させることで前記磁石 による磁力で前記基板トレィを前記基板ホルダーに保持させ、
前記基板ホルダーから前記基板トレィを取外すときは、前記基板装着,取外し手段 を前記基板ホルダー近傍に移動させて、前記電磁石への通電を ONし、前記磁石に よる磁力に抗して前記電磁石による磁力で前記基板トレィを前記基板ホルダーから 弓 Iき離して、前記電磁石による磁力で前記基板トレィを前記基板装着 ·取外し手段上 に保持する、
ことを特徴とする請求項 4に記載の成膜装置。
[6] 前記第 1のスパッタ成膜手段を、所定の間隔を設けて前記筒状回転体の外表面側 と対向するようにして複数設置し、前記第 2のスパッタ成膜手段を、所定の間隔を設 けて前記筒状回転体の内表面側と対向するようにして複数設置した、
ことを特徴とする請求項 1乃至 5のいずれ力 1項に記載の成膜装置。
[7] 前記成膜室と仕切弁を介して設置した搬送室に、前記成膜室と前記搬送室が圧力 調整された状態で前記基板トレィを、開!ヽた前記仕切弁を通して前記搬送室から前 記成膜室内の前記基板装着'取外し手段に搬送するとともに、前記成膜室内の前記 基板装着 ·取外し手段から開 、た前記仕切弁を通して前記搬送室に搬送する基板ト レイ搬送手段を設けた、
ことを特徴とする請求項 4又は 5に記載の成膜装置。
[8] 前記搬送室と仕切弁を介して、前記基板トレィを収納する棚を備えた仕込取出し室 が設置されており、基板トレィ搬送手段により前記搬送室と前記仕込取出し室が圧力 調整された状態で前記基板トレィを、開!ヽた前記仕切弁を通して前記搬送室から前 記仕込取出し室内の前記棚に搬送するとともに、前記棚に収納されている前記基板 トレィを前記搬送室に搬送する、
ことを特徴とする請求項 7に記載の成膜装置。
[9] 真空容器内で基板に膜を成膜する成膜装置であって、
回転自在に設置された円形又は多角形の筒状回転体と、
前記基板を保持し、前記筒状回転体の内面に脱着可能に固定された基板トレイと 前記筒状回転体の外周面に対向して設置される成膜手段を有し、
前記筒状回転体は、少なくとも前記基板の成膜範囲に対応する部分に開口し、前 記筒状回転体を回転させながら前記基板に成膜を行う成膜装置。
[10] 真空容器内で基板に膜を成膜する成膜装置であって、
回転自在に設置された円形又は多角形の筒状回転体と、
前記基板を保持し、前記筒状回転体の内面に脱着可能に固定される基板トレイと、 前記筒状回転体の内周面に対向して設置される成膜手段を有し、
前記筒状回転体を回転させながら前記基板に成膜を行う成膜装置。
[11] 前記筒状回転体若しくは前記基板トレィは磁石を有し、前記筒状回転体内面への 前記基板トレイの固定は磁力により行われることを特徴とする請求項 9又は請求項 10 に記載の成膜装置。
[12] 前記基板トレィを前記筒状回転体の内側に移送する基板装着 ·取外し手段を有し 、前記基板装着 ·取外し手段は、前記磁石より磁力が大きい電磁石を備え、
前記基板トレィを前記筒状回転体内面に保持させるとき前記電磁石への通電を O FFし、前記基板トレィを前記筒状回転内面から外し、前記基板装着 '取外し手段で 保持するときは前記電磁石への通電を ONすることを特徴とする請求項 11に記載の 成膜装置。
[13] 前記筒状回転体は、略水平の回転軸を中心に回転することを特徴とする請求項 9 〜12に記載の成膜装置。
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