JPH1121668A - Device and method for turning substrate - Google Patents

Device and method for turning substrate

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JPH1121668A
JPH1121668A JP7092098A JP7092098A JPH1121668A JP H1121668 A JPH1121668 A JP H1121668A JP 7092098 A JP7092098 A JP 7092098A JP 7092098 A JP7092098 A JP 7092098A JP H1121668 A JPH1121668 A JP H1121668A
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JP
Japan
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substrate
rotating
rotation
angular velocity
axis
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Withdrawn
Application number
JP7092098A
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Japanese (ja)
Inventor
Steven Hurwitt
ハーヴィット スティーブン
Israel Wagner
ワグナー イズラエル
Ira Reiss
レイス イラ
Marian Zielinski
ズィリンスキ マリアン
Swie-In Tan
タン スウィイン
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Read Rite Corp
Materials Research Corp
Original Assignee
Read Rite Corp
Materials Research Corp
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50—Substrate holders
    • C23C14/505—Substrate holders for rotation of the substrates

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  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the substrate turning device in which no unnecessary fine particles are generated on the substrate, and the sputtering material is uniformly deposited on the substrate. SOLUTION: A first mechanism to turn a substrate 42 around the first axis 46 is provided in a cavity 52, and a second mechanism to turn a planetary gear 90 around the first axis 46 is provided outside a chamber 50. The first mechanism and the second mechanism which are magnetically coupled with each other through a wall surface 58 by a magnet mechanism, are synchronized with each other and turned around the shaft 46. A sun gear 92 to be engaged with the planetary gear 90 outside the chamber 50 is provided, the first turn to turn the first mechanism and the second mechanism is achieved, and the substrate 42 is turned around the axis 18 at the first angular velocity. The first angular velocity is changed when the substrate 42 enters the film-forming region 49 to shorten the time when the whole substrate 42 is in the film-forming region 49. The sputtering material deposited on a center part of the substrate 42 is reduced thereby. A drive device performs the second turn to turn the first mechanism and the second mechanism, and the substrate 42 is turned around the first axis 46 through the engagement of the planetary gear 90 with the sun gear 92.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に薄膜を形成
する基板回転装置及び基板回転方法に関し、特に、スパ
ッタリングプロセスの際に基板の速度を変えて基板に形
成される薄膜の均一性を向上させる装置及び方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate rotating apparatus and a substrate rotating method for forming a thin film on a substrate, and more particularly, to improving the uniformity of the thin film formed on the substrate by changing the speed of the substrate during a sputtering process. The present invention relates to an apparatus and a method for causing the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】集積回路の製造においては、一般にスパ
ッタリングプロセスが用いられる。このプロセスにおい
て、半導体ウェハ等の基板上に金属の薄膜を形成するた
めにスパッタリング装置が用いられる。スパッタリング
装置は、ソースターゲットを有するカソードなどのスパ
ッタリングソースを備えた真空チャンバを備える。スパ
ッタリング処理の際には、薄膜の材料の粒子がソースタ
ーゲットからたたき出され、基板上に堆積して、薄膜が
形成される。2. Description of the Related Art In the manufacture of integrated circuits, a sputtering process is generally used. In this process, a sputtering apparatus is used to form a thin metal film on a substrate such as a semiconductor wafer. The sputtering apparatus includes a vacuum chamber provided with a sputtering source such as a cathode having a source target. During the sputtering process, particles of the material of the thin film are knocked out of the source target and deposited on the substrate to form a thin film.

【０００３】基板上に形成された薄膜は、均一な膜厚を
高い精度で有していることが望ましい。例えば、半導体
ウェハでは、薄膜の最も厚い部分と最も薄い部分が±５
％以内となっていることが好ましい。この膜厚の±５％
以内という精度は、カソードの適切な設計により達成す
ることができる。他の製品、例えば、磁気的にデータを
記録し、又データを再生するための磁気ヘッド等では、
膜厚の均一性が±２％以内、あるいはそれ以上の均一性
が望まれる。この±２％という精度は、カソードの適切
な設計のみでは達成されないことがわかっている。そこ
で、カソードの設計で得られる以上の膜厚の均一性を達
成するためには、他の技術が用いられている。It is desirable that a thin film formed on a substrate has a uniform thickness with high accuracy. For example, in a semiconductor wafer, the thickest and thinnest portions of the thin film are ± 5
% Is preferable. ± 5% of this film thickness
Within-accuracy can be achieved by proper design of the cathode. In other products, such as magnetic heads for recording data magnetically and reproducing data,
It is desired that the uniformity of the film thickness be within ± 2% or more. It has been found that this ± 2% accuracy cannot be achieved with proper cathode design alone. Therefore, other techniques have been used to achieve a more uniform film thickness than can be obtained by cathode design.

【０００４】薄膜の厚さの均一性を向上させる技術の１
つとして、基板をスパッタリングしている最中に、スパ
ッタリングソースに対して基板を移動させるという技術
がある。この技術は、堆積パターンでの薄膜の不均一性
を完全なものにして、広い基板領域での薄膜の均一性を
向上させる。このとき、様々な種類の動作パターンが利
用される。このソースターゲットに対する基板の動作パ
ターンとしては、一般的には、基板をスパッタリングソ
ースに対して直線的に移動させる動作パターンがある。
また、他の動作パターンとしては、基板をスパッタリン
グソースに対して回転させる動作パターンがある。さら
に、他の動作パターンとしては、基板をカソードに対し
て回転させると同時に円弧に沿って移動させるという動
作パターンがある。One of the techniques for improving the uniformity of the thickness of a thin film
One technique is to move the substrate with respect to the sputtering source while sputtering the substrate. This technique completes the non-uniformity of the thin film in the deposition pattern and improves the uniformity of the thin film over a large substrate area. At this time, various types of operation patterns are used. As an operation pattern of the substrate with respect to the source target, there is generally an operation pattern in which the substrate is moved linearly with respect to the sputtering source.
Further, as another operation pattern, there is an operation pattern for rotating the substrate with respect to the sputtering source. Further, as another operation pattern, there is an operation pattern in which the substrate is rotated along the arc while rotating the substrate with respect to the cathode.

【０００５】一般的に、基板をこの複合動作パターンで
移動させるには、遊星歯車駆動機構が用いられる。図６
に、スパッタリング装置２１２内に配設された従来の遊
星歯車駆動機構２１０を示す。遊星歯車駆動機構２１０
は、駆動軸２１４と、この駆動軸２１４を、中心軸２１
８を中心に回転させる駆動モータ２１６とを有してい
る。スパッタリング装置２１２は、チャンバ２２０を有
し、このチャンバ２２０は、キャビティ２２４と排気口
２２２を有する。また、チャンバ２２０は、基板上に薄
膜を形成するための少なくとも１つのカソード２２６を
有している。駆動軸２１４は、チャンバ２２０に取り付
けられた密封型軸受２２８を貫通してキャビティ２２４
内に延在している。スパッタリング処理が行われている
最中、すなわち遊星歯車駆動機構２１０が動作している
ときには、キャビティ２２４内は、真空ポンプや他の真
空装置（図示せず）により、排気口２２２を介してスパ
ッタリングに適した真空レベルまで排気される。密封型
軸受２２８は、駆動軸２１４とチャンバ２２０を密封し
てチャンバ２２０内の真空レベルを維持するように働
く。[0005] Generally, a planetary gear drive mechanism is used to move the substrate in this composite operation pattern. FIG.
1 shows a conventional planetary gear drive mechanism 210 provided in a sputtering apparatus 212. Planetary gear drive mechanism 210
Is a drive shaft 214 and the drive shaft 214 is
And a drive motor 216 that rotates about the center 8. The sputtering apparatus 212 has a chamber 220, which has a cavity 224 and an exhaust port 222. Further, the chamber 220 has at least one cathode 226 for forming a thin film on the substrate. Drive shaft 214 extends through cavity 224 through sealed bearing 228 mounted in chamber 220.
Extending into the interior. While the sputtering process is being performed, that is, when the planetary gear driving mechanism 210 is operating, the inside of the cavity 224 is subjected to sputtering through the exhaust port 222 by a vacuum pump or another vacuum device (not shown). Evacuate to a suitable vacuum level. Sealed bearing 228 serves to seal drive shaft 214 and chamber 220 to maintain a vacuum level within chamber 220.

【０００６】また、遊星歯車駆動機構２１０は、中心口
２３２を有する太陽歯車２３０を備えている。太陽歯車
２３０は、チャンバ２２０のキャビティ２２４内に取り
付けられ固定されている。駆動軸２１４は、中心口２３
２を通り、太陽歯車２３０の上方に延在する。複数のア
ーム部材２３４は、駆動軸２１４の先端部から外方に放
射状に延在し、スポーク型の構造となっている。各アー
ム部材２３４は、その端部に、軸受２３６を有し、この
軸受２３６は支持軸２３８を回転自在に支持している。
各支持軸２３８は中心軸２１８から半径Ｒの位置にあ
り、中心軸２１８の周りに円形構造を形成している。支
持軸２３８は、太陽歯車２３０に歯合する遊星歯車２４
４の上に立設されており、その先端部には基板２４２を
搭載する載置台２４０が取り付けられている。なお、各
遊星歯車２４４及び太陽歯車２３０の歯は、説明を簡単
にするために図示しないものとする。各軸受２３６は、
それぞれに対応する載置台の支持軸２３８、遊星歯車２
４４、載置台２４０、基板２４２を、それぞれに対応す
る中心軸２４６を中心に回転自在としている。[0006] The planetary gear drive mechanism 210 includes a sun gear 230 having a center opening 232. Sun gear 230 is mounted and fixed within cavity 224 of chamber 220. The drive shaft 214 is
2 and above the sun gear 230. The plurality of arm members 234 extend radially outward from the distal end of the drive shaft 214, and have a spoke-type structure. Each arm member 234 has a bearing 236 at an end thereof, and the bearing 236 rotatably supports a support shaft 238.
Each support shaft 238 is located at a radius R from the central axis 218 and forms a circular structure around the central axis 218. The support shaft 238 is connected to the planetary gear 24 meshing with the sun gear 230.
4, and a mounting table 240 on which a substrate 242 is mounted is attached to a tip end of the mounting table 240. The teeth of each planetary gear 244 and sun gear 230 are not shown for simplicity. Each bearing 236 is
The supporting shaft 238 and the planetary gear 2 of the mounting table corresponding to each
44, the mounting table 240, and the substrate 242 are rotatable about their respective central axes 246.

【０００７】ここで、遊星歯車駆動機構２１０の動作に
ついて説明する。駆動モータ２１６は駆動軸２１４を回
転させる。駆動軸２１４が回転すると、これに対応して
各アーム部材２３４、支持軸の軸受２３６、載置台の支
持軸２３８、載置台２４０、基板２４２が、中心軸２１
８を中心として回転、すなわち公転する。太陽歯車２３
０と各遊星歯車２４４が歯合しているので、この公転に
より、各遊星歯車２４４、載置台の支持軸２３８、載置
台２４０及び基板２４２が、それぞれに対応する中心軸
２４６を中心として回転、すなわち自転する。Here, the operation of the planetary gear drive mechanism 210 will be described. The drive motor 216 rotates the drive shaft 214. When the drive shaft 214 rotates, the arm members 234, the bearings 236 of the support shaft, the support shaft 238 of the mounting table, the mounting table 240, and the substrate 242 correspond to the central shaft 21.
It rotates around 8, ie, revolves. Sun gear 23
0 and each planetary gear 244 mesh with each other, the revolving causes each planetary gear 244, the support shaft 238 of the mounting table, the mounting table 240, and the substrate 242 to rotate about the corresponding central axis 246, respectively. That is, it rotates.

【０００８】スパッタリング処理の際には、各基板２４
２上に薄膜を形成するための成膜領域２４９が、キャビ
ティ２２４内のカソード２２６に隣接して生じる。カソ
ード２２６は、中心軸２１８から半径Ｒとほぼ等しい距
離Ｄの位置にある。よって、カソード２２６はチャンバ
２２０内に配置され、各基板２４２が中心軸２１８を中
心に公転することにより、各基板２４２は成膜領域２４
９を半径Ｒの公転の円弧に沿って通過する。各基板２４
２が、成膜領域２４９内を円弧に沿って通過するととも
に、それぞれに対応する軸２４６を中心として同時に自
転することにより、基板２４２の上述した複合動作パタ
ーンが生じる。このような複合動作パターンは、薄膜の
膜厚の均一性に非常に効果的である。During the sputtering process, each substrate 24
A film formation region 249 for forming a thin film on 2 is formed adjacent to the cathode 226 in the cavity 224. Cathode 226 is located at a distance D approximately equal to radius R from central axis 218. Therefore, the cathode 226 is disposed in the chamber 220, and each substrate 242 revolves around the central axis 218 so that each substrate 242 is
9 along a revolving arc of radius R. Each substrate 24
As the two pass through the film formation region 249 along an arc and rotate at the same time about their corresponding axes 246, the above-described composite operation pattern of the substrate 242 is generated. Such a composite operation pattern is very effective for uniformity of the thickness of the thin film.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな遊星歯車駆動機構には問題がある。１つは、潤滑剤
を用いても、太陽歯車２３０と各遊星歯車２４４が接触
することにより、歯車が磨耗してしまうことである。こ
のような歯車の磨耗により、キャビティ２２４内に、例
えば０．２ミクロン程度の大きさの金属微粒子が多量に
発生する。これら金属微粒子の多くは、スパッタリング
処理の際に、基板上に形成された薄膜に付着する。これ
により、この薄膜を含む半導体素子に不良が生じる。例
えば、薄膜の粒子密度は、基板表面で０．１／ｃｍ2未
満であることが望ましいが、歯車を用いた駆動機構で
は、基板表面で１００／ｃｍ2以上の粒子密度となって
しまい、望ましい粒子密度を大きく超えていることがわ
かった。However, such a planetary gear driving mechanism has a problem. One is that even if a lubricant is used, the sun gear 230 and each planetary gear 244 come into contact with each other, causing the gears to wear. Due to such wear of the gear, a large amount of metal fine particles having a size of, for example, about 0.2 μm are generated in the cavity 224. Many of these metal fine particles adhere to the thin film formed on the substrate during the sputtering process. As a result, a defect occurs in the semiconductor element including the thin film. For example, the particle density of the thin film is desirably less than 0.1 / cm 2 on the substrate surface, but a driving mechanism using gears results in a particle density of 100 / cm 2 or more on the substrate surface, which is desirable. It was found that the particle density was greatly exceeded.

【００１０】さらに、各遊星歯車２４４と太陽歯車２３
０は、所定のギア比を得るような大きさとされている。
したがって、太陽歯車２３０が５００個の歯を有し、各
遊星歯車２４４が５０の歯を有する場合、各基板２４２
は、中心軸２１８を中心とする１回転の公転毎に、対応
する軸２４６を中心として１０回転自転する。すなわ
ち、各基板２４２の軸２４６を中心とする自転の速度
と、中心軸２１８を中心とする公転の速度との比は固定
されている。ところで、膜厚の均一性に対する要求は薄
膜によっては異なり、各薄膜に対する膜厚の均一性を補
償できるように、回転速度の比は変えることができるこ
とが好ましい。しかしながら、このような遊星歯車駆動
機構においては、各遊星歯車２４４や太陽歯車２３０を
交換するのは面倒であり、時間がかかる。また、これに
よりコストが上昇し、さらに問題が増えることになる。Further, each planetary gear 244 and sun gear 23
0 is sized to obtain a predetermined gear ratio.
Thus, if sun gear 230 has 500 teeth and each planet gear 244 has 50 teeth, then each substrate 242
Rotates by 10 rotations about the corresponding shaft 246 every one revolution around the central axis 218. That is, the ratio between the rotation speed of each substrate 242 around the axis 246 and the revolution speed around the central axis 218 is fixed. By the way, the demand for the uniformity of the film thickness differs depending on the thin film, and it is preferable that the ratio of the rotation speeds can be changed so as to compensate the uniformity of the film thickness for each thin film. However, in such a planetary gear drive mechanism, it is troublesome and time-consuming to replace each planetary gear 244 and sun gear 230. This also increases costs and adds to the problem.

【００１１】図６及び図７を参照して、成膜領域２４９
に対する基板２４２の動作パターンを説明する。駆動軸
２１４の回転により、基板２４２は成膜領域２４９の中
を半径Ｒの円弧の軌道（矢印２５８で示す）に沿って動
く。これによって、基板２４２の内側端部２５０と外側
端部２５４は、それぞれ成膜領域２４９の中の内側軌道
２５２と外側軌道２５６に沿って動く。さらに、基板２
４２の中心部２６２は、内側軌道２５２と外側軌道２５
６の間の中心軌道２６４に沿って動く。中心軸２１８か
ら外側端部２５４までの距離は、中心軸２１８から内側
端部２５０までの距離より長いため、外側端部２５４は
内側端部２５０より速く動く。その結果、外側端部２５
４は内側端部２５０に比べて成膜領域２４９の中にある
ときの時間が短くなり、外側端部２５４は内側端部２５
０に比べて薄膜の堆積時間が短くなる。Referring to FIG. 6 and FIG.
The operation pattern of the substrate 242 will be described. By the rotation of the drive shaft 214, the substrate 242 moves in the film formation region 249 along an arc trajectory having a radius R (indicated by an arrow 258). Accordingly, the inner end 250 and the outer end 254 of the substrate 242 move along the inner orbit 252 and the outer orbit 256 in the film formation region 249, respectively. Further, the substrate 2
The center part 262 of the inner track 252 and the outer track 25
6 along a central trajectory 264. The outer end 254 moves faster than the inner end 250 because the distance from the central axis 218 to the outer end 254 is longer than the distance from the central axis 218 to the inner end 250. As a result, the outer end 25
4 is shorter in the film formation region 249 than the inner end 250, and the outer end 254 is the inner end 25.
The deposition time of the thin film is shorter than zero.

【００１２】前述したように、駆動軸２１４が回転する
と、同時に基板２４２がそれぞれに対応する中心軸２４
６を中心として回転（矢印２６０の方向に回転）、すな
わち自転する。これにより、内側軌道２５２と外側軌道
２５６にそれぞれ対応する内側端部２５０と外側端部２
５４の位置が変化して、内側端部２５０と外側端部２５
４が成膜領域２４９の中にある時間が均一化される。そ
の結果、内側端部２５０と外側端部２５４にスパッタリ
ング材料が均一に堆積する。ところで、成膜領域２４９
の堆積特性は均等でないことがある。この結果、中心部
２６２に堆積するスパッタリング材料の量は、内側端部
２５０と外側端部２５４に堆積するスパッタリング材料
の量とは異なることがある。As described above, when the drive shaft 214 rotates, the substrates 242 simultaneously move the corresponding central shafts 24.
6 (rotation in the direction of arrow 260), that is, self-rotation. Thereby, the inner end 250 and the outer end 2 corresponding to the inner track 252 and the outer track 256, respectively.
The position of 54 changes so that inner end 250 and outer end 25
The time during which 4 is in the film formation region 249 is equalized. As a result, the sputtering material is uniformly deposited on the inner end 250 and the outer end 254. By the way, the film formation region 249
May not be uniform. As a result, the amount of sputtering material deposited on the center 262 may be different from the amount of sputtering material deposited on the inner end 250 and the outer end 254.

【００１３】図８Ａに、中心軸２１８の周りの様々な角
度位置での中心部２６２の角速度を表す第１の速度曲線
２６６を示す。従来のシステムでは、基板２４２は成膜
領域２４９の中を図８Ａの水平線で示されるような一定
の角速度で動く。角度位置が−９０°のところでは、基
板２４２はまだ成膜領域２４９の中に入っていない。角
度位置が０°のところでは、基板２４２は成膜領域２４
９の中心部にある。角度位置が９０°のところでは、基
板２４２は完全に成膜領域２４９の外に出ている。FIG. 8A shows a first velocity curve 266 representing the angular velocity of the center 262 at various angular positions about the central axis 218. In a conventional system, the substrate 242 moves in the deposition area 249 at a constant angular velocity as shown by the horizontal line in FIG. 8A. At the angular position of −90 °, the substrate 242 has not yet entered the film formation region 249. When the angular position is 0 °, the substrate 242 is
9 in the center. When the angular position is 90 °, the substrate 242 is completely out of the film formation region 249.

【００１４】図８Ｂに、基板２４２の第１の位置２７
４、第２の位置２７６及び第３の位置２７８での膜厚を
表す第１の膜厚曲線２７２を示す。この第１の位置２７
４、第２の位置２７６及び第３の位置２７８は、それぞ
れ基板２４２の内側端部２５０、中心部２６２及び外側
端部２５４に対応する。上述したように、基板２４２の
内側端部２５０と外側端部２５４にはほぼ同じ量のスパ
ッタリングの材料が堆積するので、第１の位置２７４及
び第３の位置２７８では第１の膜厚２６８を形成する。
さらに、成膜領域２４９の堆積特性は均等でないことが
あるため、中心部２６２にはより多くのスパッタリング
材料が堆積することがあり、このとき第２の位置２７６
は第１の膜厚２６８より膜厚の大きな第２の膜厚２７０
を形成する。FIG. 8B shows a first position 27 of the substrate 242.
4, a first film thickness curve 272 representing the film thickness at the second position 276 and the third position 278. This first position 27
4, the second position 276 and the third position 278 correspond to the inner end 250, the center 262 and the outer end 254 of the substrate 242, respectively. As described above, since substantially the same amount of the sputtering material is deposited on the inner end 250 and the outer end 254 of the substrate 242, the first film thickness 268 is reduced at the first position 274 and the third position 278. Form.
Further, since the deposition characteristics of the film formation region 249 may not be uniform, more sputtering material may be deposited at the center portion 262, and at this time, the second position 276
Is a second film thickness 270 larger than the first film thickness 268
To form

【００１５】ところで、ウェハ製造における仕様が厳し
くなり、基板２４２の内側端部２５０、中心部２６２及
び外側端部２５４の膜厚の差が低減され膜厚の均一性が
向上されることが好ましい。By the way, it is preferable that the specification in the wafer manufacturing becomes strict, the difference in the film thickness between the inner end 250, the center 262, and the outer end 254 of the substrate 242 is reduced and the uniformity of the film thickness is improved.

【００１６】したがって、本発明は、スパッタリングの
際に基板上に最小限の微粒子しか生じないような磁気的
結合により基板を回転させる基板回転装置を提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a substrate rotating apparatus for rotating a substrate by magnetic coupling such that minimal particles are generated on the substrate during sputtering.

【００１７】また、本発明は、公転軸を中心とする回転
速度に対して、各基板の対応する自転軸を中心とする回
転速度を容易に変化することができ、薄膜を安価に形成
することができる基板回転装置を提供することを目的と
する。Further, according to the present invention, it is possible to easily change the rotation speed of each substrate about the corresponding rotation axis with respect to the rotation speed of the rotation axis, and to form a thin film at low cost. It is an object of the present invention to provide a substrate rotating device capable of performing the above.

【００１８】さらに、本発明は、各基板が複合動作パタ
ーンで移動されるとき、各基板にバイアス電圧を印加す
る、磁気的結合により基板を回転させる基板回転装置を
提供することを目的とする。Still another object of the present invention is to provide a substrate rotating apparatus for applying a bias voltage to each substrate and rotating the substrate by magnetic coupling when each substrate is moved in a composite operation pattern.

【００１９】また本発明は、成膜領域の堆積特性が均等
でなくても、基板の中心部に堆積するスパッタリング材
料の量が基板の内側端部と外側端部に堆積するスパッタ
リング材料の量と同じになるようなスパッタリング材料
を堆積させる基板回転装置を提供することを目的とす
る。Further, according to the present invention, even when the deposition characteristics of the film formation region are not uniform, the amount of the sputtering material deposited on the center of the substrate is smaller than the amount of the sputtering material deposited on the inner edge and the outer edge of the substrate. It is an object of the present invention to provide a substrate rotating apparatus for depositing the same sputtering material.

【００２０】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は、キャビティを
決定する壁面からなるチャンバの中で基板を回転させ、
成膜領域の中を動く基板に薄膜を形成する基板回転装置
を提供する。特に、基板を第１の軸を中心に回転させる
第１の機構を有し、この第１の機構はキャビティの中に
ある。また、遊星歯車を第１の軸を中心に回転させる第
２の機構を有し、この第２の機構はチャンバの外側にあ
る。さらに、第１の機構と第２の機構を壁面を通じて磁
気的に結合するために磁石機構が設けられ、第１の機構
と第２の機構を同調させて第１の軸を中心に回転させ
る。さらに、チャンバの外で遊星歯車と歯合する太陽歯
車を有する。第１の機構と第２の機構を回転させる第１
の回転を行い、基板を中心軸を中心に第１の角速度で回
転させる。この第１の角速度は、基板が成膜領域の中に
入ると変化し、基板全体が成膜領域にあるときの時間を
短くする。このとにより基板の中心部に堆積するスパッ
タリング材料を減少させ薄膜の均一性を向上させる。さ
らに、駆動装置は、第１の機構と第２の機構を回転させ
る第２の回転を行い、遊星歯車と太陽歯車の歯合により
基板を第１の軸を中心に回転させる。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises rotating a substrate in a chamber comprising walls defining a cavity,
Provided is a substrate rotating device for forming a thin film on a substrate moving in a film formation region. In particular, it has a first mechanism for rotating the substrate about a first axis, wherein the first mechanism is in the cavity. There is also a second mechanism for rotating the planetary gear about the first axis, the second mechanism being outside the chamber. Further, a magnet mechanism is provided to magnetically couple the first mechanism and the second mechanism through the wall surface, and the first mechanism and the second mechanism are synchronized to rotate about the first axis. It also has a sun gear that meshes with the planet gears outside the chamber. A first mechanism for rotating the first mechanism and the second mechanism;
Is performed, and the substrate is rotated at a first angular velocity about the central axis. The first angular velocity changes when the substrate enters the film formation region, and shortens the time when the entire substrate is in the film formation region. This reduces the amount of sputtering material deposited at the center of the substrate and improves the uniformity of the thin film. Further, the driving device performs a second rotation for rotating the first mechanism and the second mechanism, and rotates the substrate about the first axis by meshing between the planetary gear and the sun gear.

【００２１】[0021]

【発明の実施の形態】本発明での様々な形態の実施例が
可能であるが、図面を使用して特定の実施例を詳細に説
明しする。本発明に開示されている内容は本発明の原理
に基づく１実施例を示すものであり、本発明をこの特定
の実施例のみに限定しないものとする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS While various embodiments of the present invention are possible, specific embodiments are described in detail with reference to the drawings. The description of the present invention illustrates one embodiment based on the principles of the present invention, and it is not intended that the invention be limited to this specific embodiment.

【００２２】以下、本発明に係る基板回転装置及び基板
回転方法の実施例を図１乃至５を参照して詳細に説明す
る。なお、これらの図における同じ構成要素については
同じ符号を付して示す。Hereinafter, an embodiment of a substrate rotating apparatus and a substrate rotating method according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The same components in these drawings are denoted by the same reference numerals.

【００２３】図１は、本発明を適用した基板回転装置の
断面を示す図である。図１に示すように、この本発明を
適用した基板回転装置４８は、チャンバ５０を有し、こ
のチャンバ５０は、キャビティ５２を形成する内壁面５
６と外壁面５８を有する。内壁面５６から外壁面５８ま
でのチャンバ５０の壁厚はｄ1である。チャンバ５０
は、その壁を貫通する開口部５４を有している。また、
チャンバ５０は、真空ポンプあるいは他の真空装置（図
示せず）に連結されており、キャビティ５２内は、スパ
ッタリング処理に適した真空レベルまで排気される。キ
ャビティ５２内には、複数の基板４２を支持する上部回
転体６２が配置されている。また、下方に延在するネッ
ク部６６を有する下部回転体６４が、チャンバ５０の外
部に配設されている。駆動軸１４は、上部回転体６２に
取り付けられ、開口部５４及びネック部６６を介して延
在し、ネック部６６に回転自在に取り付けられている。
さらに、基板回転装置４８は、第１の歯車群６８と第１
のモータ７０を有している。第１の歯車群６８と第１の
モータ７０は、駆動軸１４、上部回転体６２及び下部回
転体６４を、中心軸１８を中心に回転させる。密封型軸
受２８を備えたシール部材７２が、開口部５４を覆って
外壁面５８に取り付けられている。シール部材７２と密
封型軸受２８は、駆動軸１４とチャンバ５０を密封し、
チャンバ５０内の真空レベルがスパッタリングに適した
真空レベルを維持するように機能する。FIG. 1 is a diagram showing a cross section of a substrate rotating apparatus to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the substrate rotating device 48 to which the present invention is applied has a chamber 50, and the chamber 50 is provided with an inner wall surface 5 forming a cavity 52.
6 and an outer wall surface 58. The wall thickness of the chamber 50 from the inner wall surface 56 to the outer wall surface 58 is d 1. Chamber 50
Has an opening 54 passing through its wall. Also,
The chamber 50 is connected to a vacuum pump or other vacuum device (not shown), and the inside of the cavity 52 is evacuated to a vacuum level suitable for a sputtering process. An upper rotating body 62 that supports the plurality of substrates 42 is arranged in the cavity 52. A lower rotating body 64 having a neck portion 66 extending downward is provided outside the chamber 50. The drive shaft 14 is attached to the upper rotating body 62, extends through the opening 54 and the neck 66, and is rotatably attached to the neck 66.
Further, the substrate rotating device 48 includes a first gear group 68 and a first gear group 68.
Motor 70. The first gear group 68 and the first motor 70 rotate the drive shaft 14, the upper rotating body 62 and the lower rotating body 64 about the central axis 18. A seal member 72 having a sealed bearing 28 is attached to the outer wall surface 58 so as to cover the opening 54. The seal member 72 and the sealed bearing 28 seal the drive shaft 14 and the chamber 50,
The vacuum level in the chamber 50 functions to maintain a vacuum level suitable for sputtering.

【００２４】各載置台４０は、キャビティ５２内に配置
され、後述する駆動部９８と磁気的に結合された被回転
部（以下、磁気結合被回転部という。）７４に連結され
ている。図１においては、２つの磁気結合被回転部のみ
を示す。各磁気結合被回転部７４は、内壁面５６に隣接
して配置される被駆動側のＮ極７６及び被駆動側のＳ極
７８を有している。各載置台４０と、それぞれに対応す
る磁気結合被回転部７４との間には、載置台４０の支持
軸８０が取り付けられている。各載置台４０の支持軸８
０は、上部回転体６２を貫通し、この上部回転体６２内
に回転自在に取り付けられている。これにより、各載置
台４０、磁気結合被回転部７４及び基板４２が、それぞ
れに対応する軸４６を中心として回転することができ
る。Each mounting table 40 is disposed in the cavity 52, and is connected to a rotated part (hereinafter, referred to as a magnetically-coupled rotated part) 74 that is magnetically coupled to a driving part 98 described later. In FIG. 1, only two magnetically coupled rotating parts are shown. Each magnetically coupled rotated section 74 has a driven-side N pole 76 and a driven-side S pole 78 that are arranged adjacent to the inner wall surface 56. A support shaft 80 of the mounting table 40 is mounted between each mounting table 40 and the corresponding magnetically-coupled rotated section 74. Support shaft 8 of each mounting table 40
Numeral 0 penetrates the upper rotating body 62 and is rotatably mounted in the upper rotating body 62. Thereby, each mounting table 40, the magnetically-coupled rotated portion 74, and the substrate 42 can rotate around the corresponding shaft 46.

【００２５】下部回転体６４は、各載置台４０に対応し
たアーム部材８２を有している。各アーム部材８２は、
ベアリング８６と、磁石を支持する下部支持軸８８を有
する下部支持軸８８の軸受８４とを有している。各磁石
を支持する下部支持軸８８は、太陽歯車９２に歯合する
各遊星歯車９０と、磁気結合被回転部７４と磁気的に結
合する駆動部（以下、磁気結合駆動部という。）９８と
の間に取り付けられている。各ベアリング８６は、磁石
を支持する下部支持軸８８の回転を可能にすることによ
り、各遊星歯車９０及び磁気結合駆動部９８の回転を可
能にする。磁気結合駆動部９８は、被駆動側のＳ極７８
及びＮ極７６に対応して外壁面５８に隣接して配置され
た駆動側のＮ極１００及びＳ極１０２を有している。こ
れにより、磁気結合駆動部９８と磁気結合被回転部７４
とが磁気的に結合され、磁気結合駆動部９８からのトル
クが磁気結合被回転部７４に伝達される。したがって、
各遊星歯車９０の回転により、それに連結されている磁
気結合駆動部９８、磁気結合被回転部７４、載置台４０
及び基板４２が、それぞれに対応する軸４６を中心とし
て回転（自転）する。このように、各遊星歯車９０と太
陽歯車９２の歯合に伴う金属の微粒子の発生は、チャン
バ５０の外側で行われることになる。これにより、スパ
ッタリング処理の際にチャンバ５０内で発生する金属の
微粒子による汚染の量は、全体として大幅に低減され
る。また、非常に低い粒子密度の薄膜を形成することも
できる。なお、本発明は上述の実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、磁気結合駆動部と磁気結合被回転部
のいずれか一方のみが、例えば磁気結合駆動部のみが磁
石を有するようにしてもよい。この場合、磁気結合被回
転部は、磁気結合駆動部との間に磁気的な結合を生じさ
せることができる磁気的な吸引力を有する材料からなっ
ている。The lower rotating body 64 has arm members 82 corresponding to the mounting tables 40. Each arm member 82
It has a bearing 86 and a bearing 84 of the lower support shaft 88 having a lower support shaft 88 for supporting the magnet. A lower support shaft 88 that supports each magnet has a planetary gear 90 that meshes with a sun gear 92, and a drive unit (hereinafter, referred to as a magnetic coupling drive unit) 98 that is magnetically coupled to the magnetic coupling rotated unit 74. It is attached between. Each bearing 86 enables rotation of each planetary gear 90 and magnetic coupling drive 98 by enabling rotation of a lower support shaft 88 that supports the magnet. The magnetic coupling driving section 98 is provided with the driven south pole 78.
And a driving-side N pole 100 and a S pole 102 disposed adjacent to the outer wall surface 58 in correspondence with the N pole 76. Thereby, the magnetic coupling driving unit 98 and the magnetic coupling rotating unit 74
Are magnetically coupled, and the torque from the magnetic coupling driving unit 98 is transmitted to the magnetic coupling rotated unit 74. Therefore,
The rotation of each planetary gear 90 causes the magnetic coupling driving unit 98, the magnetic coupling rotating unit 74, and the mounting table 40 connected thereto.
Then, the substrate 42 rotates (rotates) about the axis 46 corresponding to each. As described above, the generation of the metal fine particles accompanying the meshing between each planetary gear 90 and the sun gear 92 is performed outside the chamber 50. Thus, the amount of contamination due to metal fine particles generated in the chamber 50 during the sputtering process is greatly reduced as a whole. Also, a thin film having a very low particle density can be formed. The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, only one of the magnetic coupling driving unit and the magnetic coupling rotating unit may have a magnet, for example, only the magnetic coupling driving unit. Good. In this case, the magnetic coupling rotating part is made of a material having a magnetic attraction force capable of causing magnetic coupling with the magnetic coupling driving part.

【００２６】この実施例において、チャンバ５０は、内
壁面５６からの厚さが厚さｄ1より小さい厚さｄ2の凹部
１０４を有している。駆動側のＮ極１００及びＳ極１０
２を凹部１０４に隣接して配置することにより、駆動側
のＮ極１００及びＳ極１０２と、被駆動側のＳ極７８及
びＮ極７６とをより近接して配置することができ、磁気
的結合の強度や伝達されるトルクを増大することができ
る。また、磁気的結合の強度をさらに上げるために、チ
ャンバ５０は、アルミニウム合金や３０４型ステンレス
スチール等の非磁性材料からなり、厚さｄ1又は凹部の
厚さｄ2の壁を介して放散される磁力線の量を低減する
ようになっている。In this embodiment, the chamber 50 has a recess 104 having a thickness d 2 smaller than the thickness d 1 from the inner wall surface 56. Drive side N pole 100 and S pole 10
2 is arranged adjacent to the concave portion 104, the N pole 100 and the S pole 102 on the driving side and the S pole 78 and the N pole 76 on the driven side can be arranged closer to each other, and magnetic The strength of the connection and the transmitted torque can be increased. Further, in order to further increase the strength of the magnetic coupling, the chamber 50 is made of a nonmagnetic material such as aluminum alloy or Type 304 stainless steel, it is dissipated through the thickness d 1 or recess of thickness d 2 wall This reduces the amount of lines of magnetic force.

【００２７】ここで、本発明を適用した基板回転装置の
動作について説明する。Here, the operation of the substrate rotating apparatus to which the present invention is applied will be described.

【００２８】第１のモータ７０は、駆動軸１４を回転さ
せる。駆動軸１４の回転に伴い、下部回転体６４、遊星
歯車９０、磁石を支持する下部支持軸８８、磁気結合駆
動部９８、磁気結合被回転部７４、載置台４０の支持軸
８０、上部回転体６２、各載置台４０、各基板４２が、
中心軸１８を中心として環状に回転、すなわち公転す
る。この公転とともに、太陽歯車９２と各遊星歯車９０
が歯合しているので、各遊星歯車９０、磁石を支持する
下部支持軸８８、磁気結合駆動部９８、磁気結合被回転
部７４、載置台の支持軸８０、各載置台４０、各基板４
２が、それぞれに対応する軸４６を中心として同時に回
転、すなわち自転する。これにより、各基板４２が、キ
ャビティ５２内のカソード２６に隣接した成膜領域４９
内を公転の円弧に沿って通過するのと同時に、軸４６を
中心として回転するような、各基板４２の複合動作パタ
ーンが生じる。なお、本発明は、スパッタリング処理の
際に、基板を他の適した動きのパターンで動かす他の駆
動機構を備えた装置に対しても、本発明を適用すること
ができることはいうまでもない。The first motor 70 rotates the drive shaft 14. With the rotation of the drive shaft 14, the lower rotating body 64, the planetary gear 90, the lower supporting shaft 88 for supporting the magnet, the magnetic coupling driving section 98, the magnetic coupling rotating section 74, the supporting shaft 80 of the mounting table 40, the upper rotating body 62, each mounting table 40, each substrate 42,
It rotates or revolves around the central axis 18 in an annular shape. With this revolution, the sun gear 92 and each planetary gear 90
Are meshed with each other, so that each planetary gear 90, the lower support shaft 88 that supports the magnet, the magnetic coupling drive unit 98, the magnetic coupling rotating unit 74, the mounting table support shaft 80, each mounting table 40, and each substrate 4
2 rotate about their respective axes 46 at the same time, that is, rotate. As a result, each substrate 42 is formed in a film formation region 49 adjacent to the cathode 26 in the cavity 52.
A composite motion pattern of each substrate 42 occurs such that it rotates about axis 46 at the same time as it passes along the arc of revolution. It is needless to say that the present invention can be applied to an apparatus provided with another driving mechanism for moving the substrate in another suitable movement pattern during the sputtering process.

【００２９】また、基板回転装置４８は、太陽歯車９２
に取り付けられた駆動板１０８を有している。駆動板１
０８には、内壁１１２を有する中心孔１１０が設けられ
ている。中心孔１１０には、下部回転体６４のネック部
６６が配置されている。ネック部６６と内壁１１２との
間には、軸受１１４が取り付けられる。この軸受１１４
により、太陽歯車９２と下部回転体６４は、中心軸１８
を中心として、互いに相対的に回転することができるよ
うになっている。また、基板回転装置４８は、駆動板１
０８及び太陽歯車９２を中心軸１８を中心として回転さ
せる第２の歯車群１１６及び第２のモータ１１８を有し
ている。この実施例では、第２のモータ１１８が回転す
ることにより、太陽歯車９２と各遊星歯車９０との相対
運動が変化する。すなわち、各基板４２が中心軸１８を
中心として公転する速度に対する、各基板４２が軸４６
を中心として自転する速度の比が変化する。The substrate rotating device 48 includes a sun gear 92
And a drive plate 108 attached to the Drive plate 1
08 is provided with a center hole 110 having an inner wall 112. The neck portion 66 of the lower rotating body 64 is disposed in the center hole 110. A bearing 114 is mounted between the neck 66 and the inner wall 112. This bearing 114
As a result, the sun gear 92 and the lower rotating body 64
Can rotate relative to each other. Further, the substrate rotating device 48 includes the driving plate 1.
08 and a second gear group 116 for rotating the sun gear 92 about the central axis 18 and a second motor 118. In this embodiment, the relative motion between the sun gear 92 and each planetary gear 90 changes as the second motor 118 rotates. That is, with respect to the speed at which each substrate 42 revolves around the central axis 18,
The ratio of the rotation speed around the center changes.

【００３０】図２Ａ及び図２Ｂを用いて、この相対運動
の変化について説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、太陽歯
車９２、１つのアーム部材８２、１つの遊星歯車９０を
示す上面模式図である。The change in the relative motion will be described with reference to FIGS. 2A and 2B. 2A and 2B are schematic top views showing the sun gear 92, one arm member 82, and one planetary gear 90. FIG.

【００３１】図２Ａ及び図１は、第１のモータ７０が回
転し、第２のモータ１１８が回転しないときの状態であ
る第１の動作状態を示す。第１のモータ７０が回転する
と、アーム部材８２及び遊星歯車９０が、中心軸１８を
中心として反時計回りに第１の回転速度Ｒ1で公転す
る。そして、遊星歯車９０が、太陽歯車９２と歯合して
いるので、軸４６を中心として反時計周りに第２の回転
速度ｒ1で自転する。第２のモータ１１８が回転してい
ないので、太陽歯車９２は静止している。このため、第
２のモータ１１８が回転していない第１の動作状態で
は、中心軸１８を中心とする太陽歯車９２の第１の回転
速度Ｒ1に対する、軸４６を中心とする遊星歯車９０の
第２の回転速度ｒ1の比は一定である。したがって、遊
星歯車９０が中心軸１８を中心として１回転公転する間
に、遊星歯車９０が軸４６を中心として自転する回転数
は一定である。FIGS. 2A and 1 show a first operating state in which the first motor 70 rotates and the second motor 118 does not rotate. When the first motor 70 is rotated, the arm member 82 and the planetary gear 90 revolves at the first rotation speed R 1 counterclockwise about the central axis 18. Then, the planetary gears 90, since the meshed with the sun gear 92, rotates at a second rotational speed r 1 counterclockwise about the axis 46. The sun gear 92 is stationary because the second motor 118 is not rotating. For this reason, in the first operating state in which the second motor 118 is not rotating, the planetary gear 90 about the shaft 46 with respect to the first rotation speed R 1 of the sun gear 92 about the center axis 18 is rotated. a second rotational speed ratio r 1 is constant. Therefore, while the planetary gear 90 revolves around the central axis 18 by one rotation, the rotation number at which the planetary gear 90 rotates about the shaft 46 is constant.

【００３２】図２Ｂは、第１のモータ７０及び第２のモ
ータ１１８の両方が回転する第２の動作状態を示す。上
述のように、第１のモータ７０が回転すると、遊星歯車
９０は、中心軸１８を中心として反時計回りに第１の回
転速度Ｒ1で公転するとともに、軸４６を中心として反
時計回りに第２の回転速度ｒ1で自転する。ここでさら
に、第２のモータ１１８が回転し、太陽歯車９２が、中
心軸１８を中心として、例えば反時計回りに第３の回転
速度Ｒ2で回転すると、太陽歯車９２に対する遊星歯車
９０の相対的な公転速度は減少して、第４の速度Ｒ3と
なる。この結果、遊星歯車９０の自転速度は、第２の回
転速度ｒ1から第５の回転速度ｒ2に減少する。すなわ
ち、第２のモータ１１８により太陽歯車９２を回転させ
ると、太陽歯車９２と遊星歯車９０の相対的な公転速度
が変化する。その結果、第２の動作条件における第１の
回転速度Ｒ1と第５の回転速度ｒ2の比は、第１の動作条
件での回転速度の比に対して変化している。これに対応
して、遊星歯車９０が中心軸１８を中心として１回転公
転する間に遊星歯車９０が軸４６を中心として自転する
自転数も変化する。FIG. 2B shows a second operating state in which both the first motor 70 and the second motor 118 rotate. As described above, when the first motor 70 rotates, the planetary gear 90 revolves counterclockwise about the center shaft 18 at the first rotation speed R 1 and counterclockwise about the shaft 46. rotates at a second rotational speed r 1. Here, when the second motor 118 further rotates and the sun gear 92 rotates around the central axis 18 at a third rotation speed R 2 , for example, counterclockwise, the relative position of the planetary gear 90 with respect to the sun gear 92 is increased. specific revolution speed decreases, the fourth speed R 3. As a result, rotation speed of the planetary gear 90 is reduced from the second rotation speed r 1 to the rotation speed r 2 of the fifth. That is, when the sun gear 92 is rotated by the second motor 118, the relative revolution speed of the sun gear 92 and the planetary gear 90 changes. As a result, the ratio of the first rotation speed R 1 to the fifth rotation speed r 2 under the second operation condition changes with respect to the ratio of the rotation speeds under the first operation condition. Correspondingly, the number of revolutions of the planetary gear 90 rotating around the shaft 46 changes while the planetary gear 90 makes one revolution around the central shaft 18.

【００３３】この実施例において、第１のモータ７０及
び第２のモータ１１８は、例えば駆動電流を変化させる
ことによりそれらの回転速度を変化させることができる
ようになっている（なお、他の種のモータを用いてもよ
い。）。すなわち、第１の回転速度Ｒ1又は第３の回転
速度Ｒ3を所望の速度に変化させることができるように
なっている。これにより、遊星歯車９０が中心軸１８を
中心として１回転公転する間に遊星歯車９０が軸４６を
中心として自転する自転数を、所望の値に増減すること
ができる。このような遊星歯車９０の中心軸１８を中心
とする１公転の間の自転数の増減することにより、スパ
ッタリング処理において、均一な薄膜を形成するための
調整を行うことができる。なお、第１の回転速度Ｒ1と
第２の回転速度ｒ2の比を、遊星歯車９０が対応する軸
４６を中心として自転しないように変化させることもで
きる。あるいは、第２のモータ１１８の回転方向を逆に
して、遊星歯車９０を、第１の回転速度Ｒ1の方向とは
逆の方向、すなわち時計回りに回転させることもでき
る。In this embodiment, the first motor 70 and the second motor 118 can change their rotational speeds by, for example, changing the drive current (other types of motors). May be used.). That is, the first rotation speed R 1 or the third rotation speed R 3 can be changed to a desired speed. Thus, the number of rotations of the planetary gear 90 rotating around the shaft 46 while the planetary gear 90 makes one revolution around the central shaft 18 can be increased or decreased to a desired value. By increasing or decreasing the number of revolutions during one revolution around the central axis 18 of the planetary gear 90, adjustment for forming a uniform thin film can be performed in the sputtering process. The ratio between the first rotation speed R 1 and the second rotation speed r 2 can be changed so that the planetary gear 90 does not rotate around the corresponding shaft 46. Alternatively, the direction of rotation of the second motor 118 to reverse, the planetary gears 90, the first direction of the rotational speed R 1 reverse direction, i.e., can be rotated clockwise.

【００３４】スパッタリング処理の際に、通常、チャン
バ５０の電位はアース電位とされている。スパッタリン
グ処理を行う際には、各基板４２及び載置台４０にチャ
ンバ５０のアース電位とは異なるバイアス電圧を印加し
て、電位条件を変更する必要がある。通常、各基板４２
は絶縁材料からなる。周波数１３．５６ＭＨｚの高周波
電圧を印加することにより、基板材料を透過して所望の
バイアス電圧を供給することができる。図３を用いて、
本発明の他の実施例を説明する。During the sputtering process, the potential of the chamber 50 is usually set to the ground potential. When performing the sputtering process, it is necessary to change the potential condition by applying a bias voltage different from the ground potential of the chamber 50 to each of the substrates 42 and the mounting table 40. Usually, each substrate 42
Is made of an insulating material. By applying a high-frequency voltage having a frequency of 13.56 MHz, a desired bias voltage can be supplied through the substrate material. Using FIG.
Another embodiment of the present invention will be described.

【００３５】図３は、図１の左側の拡大図である。この
実施例において、基板回転装置４８は、各基板４２に所
望のバイアス電圧を印加するバイアス電圧供給機構１２
６を備えている。バイアス電圧供給機構１２６は、上部
回転体６２を駆動軸１４に取り付けるための第１の絶縁
部材１２８を有している。第１の絶縁部材１２８は、上
部回転体６２と駆動軸１４を電気的に絶縁する。上部回
転体６２には、接点軸１３０が取り付けられている。こ
のため、上部回転体６２が回転すると、接点軸１３０も
上部回転体６２と同時に回転する。接点軸１３０は、上
部回転体６２からキャビティ５２を通り、第２の絶縁部
材１４２によりチャンバ５０から絶縁離されている第２
の密封型軸受１３２を貫通してチャンバ５０の外部に延
在している。第２の密封型軸受１３２は、接点軸１３０
とチャンバ５０を密封し、チャンバ５０内の真空レベル
をスパッタリングに適した真空レベルに維持する。ま
た、バイアス電圧供給機構１２６は、高周波電源とイン
ピーダンス整合回路（図示せず）を有するバイアス電源
１３４を有している。バイアス電源１３４は、接点部材
１３６により接点軸１３０に電気的接続されている。接
点部材１３６は、接点軸１３０が回転しているときにも
接点軸１３０に電気的に接触している。すなわち、接点
部材１３６は、チャンバ５０の外部にある接点軸１３０
の一部に接触している。これにより、接点部材１３６と
接点軸１３０の接触により生じる金属微粒子は、チャン
バ５０の外部で生じ、各基板４２をそのような金属微粒
子による汚染から保護することができる。FIG. 3 is an enlarged view of the left side of FIG. In this embodiment, the substrate rotating device 48 includes a bias voltage supply mechanism 12 for applying a desired bias voltage to each substrate 42.
6 is provided. The bias voltage supply mechanism 126 has a first insulating member 128 for attaching the upper rotating body 62 to the drive shaft 14. The first insulating member 128 electrically insulates the upper rotating body 62 from the drive shaft 14. A contact shaft 130 is attached to the upper rotating body 62. Therefore, when the upper rotating body 62 rotates, the contact shaft 130 also rotates simultaneously with the upper rotating body 62. The contact shaft 130 passes through the cavity 52 from the upper rotating body 62, and is insulated and separated from the chamber 50 by the second insulating member 142.
And extends outside the chamber 50 through the sealed type bearing 132. The second sealed bearing 132 is provided on the contact shaft 130.
And the chamber 50 are sealed, and the vacuum level in the chamber 50 is maintained at a vacuum level suitable for sputtering. The bias voltage supply mechanism 126 has a bias power supply 134 having a high-frequency power supply and an impedance matching circuit (not shown). The bias power supply 134 is electrically connected to the contact shaft 130 by a contact member 136. The contact member 136 is in electrical contact with the contact shaft 130 even when the contact shaft 130 is rotating. That is, the contact member 136 is connected to the contact shaft 130 outside the chamber 50.
Is in contact with some of the As a result, the metal fine particles generated by the contact between the contact member 136 and the contact shaft 130 are generated outside the chamber 50, and each substrate 42 can be protected from contamination by such metal fine particles.

【００３６】この実施例では、上部回転体６２は、各載
置台４０の下方に比較的近接した、すなわち各載置台４
０とギャップｇだけ離れた外周部１３８を有している。
これにより、外周部１３８が第１の電極となり、各載置
台４０が第２の電極となる電気的なコンデンサが形成さ
れる。この実施例において、この間隙は、例えば０．０
５インチ程度であり、各載置台４０及び各載置台４０に
近接する上部回転体６２の外周部１３８は、それぞれ６
５平方インチの面積を有している。これにより、３００
ピコファラド（ｐＦ）程度の容量のコンデンサが形成さ
れる。各基板４２に所望のバイアス電圧を供給するため
には、この程度の値で十分であることがわかっている。In this embodiment, the upper rotating body 62 is relatively close to the lower side of each mounting table 40, that is, each of the mounting tables 4
It has an outer peripheral portion 138 which is separated from 0 by a gap g.
Thus, an electric capacitor is formed in which the outer peripheral portion 138 serves as a first electrode, and each mounting table 40 serves as a second electrode. In this embodiment, the gap is, for example, 0.0
Each mounting table 40 and the outer peripheral portion 138 of the upper rotating body 62 adjacent to the mounting table 40 are each about 6 inches.
It has an area of 5 square inches. As a result, 300
A capacitor having a capacitance of about picofarad (pF) is formed. It has been found that such a value is sufficient to supply a desired bias voltage to each substrate 42.

【００３７】図８Ａ及び図８Ｂを参照して説明したよう
に、従来のシステムでは基板２４２は成膜領域２４９の
中を一定の角速度で動く。よって、基板２４２の内側端
部２５０と外側端部２５４にはほぼ同じ量のスパッタリ
ング材料が堆積するが、中心部２６２にはより多くのス
パッタリング材料が堆積する。よって、中心部２６２
と、内側端部２５０及び外側端部２５４の膜厚の差が低
減され、膜厚の均一性が向上されることが好ましい。As described with reference to FIGS. 8A and 8B, in the conventional system, the substrate 242 moves in the film formation region 249 at a constant angular velocity. Thus, approximately the same amount of sputtering material is deposited on the inner end 250 and outer end 254 of the substrate 242, but more is deposited on the center 262. Therefore, the center 262
Preferably, the difference in film thickness between the inner end portion 250 and the outer end portion 254 is reduced, and the uniformity of the film thickness is preferably improved.

【００３８】図４Ａに、本発明に係る基板回転装置での
基板４２の中心部の角速度を表す第２の速度曲線１５０
を示す。図４Ａの第２の速度曲線１５０のポイント１５
２、１５４は、それぞれ基板４２が成膜領域４９の中に
入ったときと出たときの位置を示している。基板４２が
角度位置が−９０°のところから成膜領域４９の中に入
るポイント１５２までは、基板４２は第１の角速度１５
６で動き、ポイント１５２を通過して成膜領域４９の中
に入る。基板４２の角速度は、成膜領域４９の中で第２
の角速度１５８になる。そして、基板４２は、角度位置
が０°を越えて成膜領域４９から出るポイント１５４の
手前の位置まで第２の角速度１５８で動く。基板４２が
成膜領域４９の中にある間に、角速度は再び第１の角速
度１５２になり、基板４２が成膜領域４９から出るポイ
ント１５４を通過して角度位置が９０°のところまでそ
の速度で動く。よって、基板４２の中心部は、成膜領域
４９の間を通過しているときはより速く動く。このと
き、基板４２の中心部にスパッタリング材料が多く堆積
する状態、すなわち基板４２全体が成膜領域にあるとき
の時間が短くなる。換言すると、基板４２の中心部が成
膜領域になく基板４２の周辺部のみにスパッタリング材
料が堆積されている時間が相対的に長くなる。このこと
により、基板４２の中心部に堆積するスパッタリング材
料の量は少なくなる。このことは、基板４２に堆積する
スパッタリング材料の実質的な均一化となる。本発明に
よると、他の速度曲線を含め第２の速度曲線１５０は、
第１のモータ７０と第２のモータ１１８の駆動によって
達成される。図４Ｂに、基板４２の第１の位置１７４、
第２の位置１７６及び第３の位置１７８での膜厚量を示
す。第１の位置１７４、第２の位置１７６及び第３の位
置１７８は、それぞれ基板４２の内側端部、中心部及び
外側端部に対応し、図８Ｂの基板２４２の内側端部２５
０、中心部２６２及び外側端部２５４に対応する。図４
Ｂで示されるように、基板４２の中心部に堆積するスパ
ッタリングの量は低減し、第２の位置１７６に堆積する
スパッタリングの量が第１の位置１７４及び第３の位置
１７８に堆積するスパッタリングの量と等しくなる。こ
れにより実質的に水平な第２の膜厚曲線１７０が得ら
れ、これにより膜の均一性が向上される。FIG. 4A shows a second velocity curve 150 representing the angular velocity of the central portion of the substrate 42 in the substrate rotating apparatus according to the present invention.
Is shown. Point 15 of second speed curve 150 in FIG. 4A
Reference numerals 2 and 154 indicate positions when the substrate 42 enters and exits the film formation region 49, respectively. From the point where the substrate 42 is at an angular position of −90 ° to the point 152 where the substrate 42 enters the film formation region 49, the substrate 42 maintains the first angular velocity 15.
6 and passes through the point 152 into the film formation region 49. The angular velocity of the substrate 42 is
Is 158. Then, the substrate 42 moves at the second angular velocity 158 to a position before the point 154 where the angular position exceeds 0 ° and exits from the film formation region 49. While the substrate 42 is in the film formation area 49, the angular velocity again becomes the first angular velocity 152, and the velocity is changed to a point where the angular position reaches 90 ° after passing the point 154 where the substrate 42 exits the film formation area 49. It moves with. Therefore, the center of the substrate 42 moves faster when passing between the film formation regions 49. At this time, a state in which a large amount of the sputtering material is deposited on the central portion of the substrate 42, that is, the time when the entire substrate 42 is in the film formation region is shortened. In other words, the time during which the sputtering material is deposited only on the peripheral portion of the substrate 42 without the central portion of the substrate 42 being in the film formation region becomes relatively long. This reduces the amount of sputtering material deposited on the center of the substrate 42. This results in a substantially uniform sputtered material deposited on the substrate 42. According to the present invention, the second speed curve 150, including the other speed curves,
This is achieved by driving the first motor 70 and the second motor 118. FIG. 4B shows a first position 174 of the substrate 42,
The amount of film thickness at the second position 176 and the third position 178 is shown. The first position 174, the second position 176, and the third position 178 correspond to the inner end, the center, and the outer end of the substrate 42, respectively, and correspond to the inner end 25 of the substrate 242 of FIG. 8B.
0, corresponding to the center 262 and the outer end 254. FIG.
As shown at B, the amount of sputtering deposited at the center of the substrate 42 is reduced, and the amount of sputtering deposited at the second location 176 is reduced at the first location 174 and at the third location 178. Equal to the amount. This results in a substantially horizontal second film thickness curve 170, which improves film uniformity.

【００３９】再び図４Ａを参照して、速度曲線の他の実
施例を示す。図４Ａは、角速度が成膜領域４９の中で第
１の角速度角速度１５６から第３の角速度１６４になる
第３の速度曲線１６２（点線で示された曲線）を示す。
第３の角速度１６４は第２の角速度１５８よりも速く、
基板４２の中心部が第３の角速度１６４で動く時間は、
基板４２の中心部が第２の角速度１５８で動く時間より
も短い。このことにより、基板４２の中心部にスパッタ
リング材料が多く堆積する状態、すなわち基板４２全体
が成膜領域にあるときの時間がさらに短くなる。よっ
て、基板４２の中心部に堆積するスパッタリングの量は
さらに低減する。再び図４Ｂを参照して、第２の位置１
７６に堆積するスパッタリングの量が第１の位置１７４
及び第３の位置１７８に堆積するスパッタリングの量よ
り少ない第３の膜厚曲線１７２（点線で示された曲線）
を示す。Referring again to FIG. 4A, another embodiment of the velocity curve is shown. FIG. 4A shows a third velocity curve 162 (curve indicated by a dotted line) in which the angular velocity changes from the first angular velocity 156 to the third angular velocity 164 in the film formation region 49.
The third angular velocity 164 is faster than the second angular velocity 158,
The time at which the center of the substrate 42 moves at the third angular velocity 164 is
The time at which the center of the substrate 42 moves at the second angular velocity 158 is shorter. As a result, the state in which a large amount of the sputtering material is deposited at the center of the substrate 42, that is, the time when the entire substrate 42 is in the film formation region, is further reduced. Therefore, the amount of sputtering deposited on the central portion of the substrate 42 is further reduced. Referring again to FIG. 4B, the second position 1
The amount of sputtering deposited at 76 is the first location 174
And a third film thickness curve 172 (curve indicated by a dotted line) less than the amount of sputtering deposited at the third position 178.
Is shown.

【００４０】実質的な膜厚の均一性を得るために使われ
る実際の速度曲線は、いくつかの要因に依存する。図５
に、基板４２が第２の角速度１５８で動く期間１９８
と、成膜領域４９の中心線１９２と第２の位置１７６の
間に存在するオフセット１９０を示す。他の要因として
は、第１の角速度１５６から第２の角速度１５８への角
速度の変化率１９４と、第１の角速度１５６と第２の角
速度１５８の差１９６がある。ここで、角速度を減らす
ことは、基板４２の中心部に堆積するスパッタリング材
料が増えてしまい、逆効果になってしまう。さらに、こ
れらの要因はスパッタリングシステムと成膜領域４９の
幾何及び成膜領域４９の中での堆積の発散によっても影
響される。The actual speed curve used to achieve substantial film thickness uniformity depends on several factors. FIG.
The period 198 during which the substrate 42 moves at the second angular velocity 158
And an offset 190 existing between the center line 192 of the film formation region 49 and the second position 176. Other factors include a rate of change 194 of the angular velocity from the first angular velocity 156 to the second angular velocity 158, and a difference 196 between the first angular velocity 156 and the second angular velocity 158. Here, reducing the angular velocity increases the amount of sputtering material deposited on the central portion of the substrate 42, which has an adverse effect. In addition, these factors are also affected by the geometry of the sputtering system and deposition area 49 and the divergence of deposition within deposition area 49.

【００４１】以上の説明でも明らかなように、本発明に
係る基板回転装置及び基板回転方法は、本発明の目的を
達成し、効果を奏するものである。上述では、具体的な
実施例を用いて本発明を説明したが、当業者にとって種
々の変更や置き換えを行うことができることは明らかで
ある。したがって、本発明は、特許請求の範囲内であれ
ば、そのような変更や置き換え等を含むものとする。As is clear from the above description, the substrate rotating apparatus and the substrate rotating method according to the present invention achieve the object of the present invention and exhibit effects. Although the invention has been described with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and substitutions can be made. Therefore, the present invention shall include such modifications and replacements within the scope of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明に係る基板回転装置を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view showing a substrate rotating apparatus according to the present invention.

【図２】本発明に係る具体的な太陽歯車、アーム部材、
遊星歯車の相対移動を示す図である。FIG. 2 shows a specific sun gear and arm member according to the present invention;
It is a figure showing relative movement of a planetary gear.

【図３】本発明に係る基板回転装置の他の実施例を示す
図である。FIG. 3 is a view showing another embodiment of the substrate rotating apparatus according to the present invention.

【図４】本発明に係る基板回転装置の第２の速度曲線と
第３の速度曲線（点線で示す曲線）を示す図と、この第
２の速度曲線と第３の速度曲線で基板を動かしたときの
基板の各位置の膜厚を示す２の膜厚曲線と第３の膜厚曲
線（点線で示す曲線）を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a second speed curve and a third speed curve (a curve shown by a dotted line) of the substrate rotating device according to the present invention, and moving the substrate by the second speed curve and the third speed curve. FIG. 9 is a diagram showing a second film thickness curve and a third film thickness curve (curve indicated by a dotted line) indicating the film thickness at each position of the substrate when the substrate is exposed.

【図５】速度曲線を構成する様々な要因を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing various factors constituting a speed curve.

【図６】従来の遊星歯車駆動機構を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a conventional planetary gear drive mechanism.

【図７】成膜領域の中での基板の動作パターンを示す図
である。FIG. 7 is a diagram showing an operation pattern of a substrate in a film formation region.

【図８】成膜領域を動く基板の第１の速度曲線を示す図
と、この第１の速度曲線で基板が動くときの基板の各位
置の膜厚を示す１の膜厚曲線を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a first speed curve of a substrate moving in a film formation region, and a diagram showing a first film thickness curve showing film thickness at each position of the substrate when the substrate moves with the first speed curve. It is.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１４ 駆動軸、１８ 中心軸、２６ カソード、２８
密封型軸受、４０ 載置台、４２ 基板、４６ 軸、４
８ 基板回転装置、４９ 成膜領域、５０ チャンバ、
５２ キャビティ、５４ 開口部、５６ 内壁面、５８
外壁面、６２上部回転体、６４ 下部回転体、６６
ネック部、６８ 第１の歯車群、７０第１のモータ、７
２ シール部材、７４ 被回転部、７６ 被駆動側のＮ
極、７８ 被駆動側のＳ極、８０ 載置台の支持軸、８
２ アーム部材、８４ 下部支持軸の軸受、８６ ベア
リング、８８ 下部支持軸、９０ 遊星歯車、９２ 太
陽歯車、９８ 駆動部、１００ 駆動側のＮ極、１０２
駆動側のＳ極、１０４凹部、１０８ 駆動板、１１０
中心孔、１１２ 内壁、１１４ 軸受、１１６ 第２
の歯車群、１１８ 第２のモータ、１２６ バイアス電
圧供給機構、１２８ 第１の絶縁部材、１３０ 接点
軸、１３２ 第２の密封型軸受、１３４バイアス電源、
１３６ 接点部材、１３８ 外周部、１４２ 第２の絶
縁部材14 drive shaft, 18 center shaft, 26 cathode, 28
Sealed bearing, 40 mounting table, 42 substrates, 46 axes, 4
8 substrate rotating device, 49 film formation area, 50 chambers,
52 cavity, 54 opening, 56 inner wall surface, 58
Outer wall surface, 62 upper rotating body, 64 lower rotating body, 66
Neck, 68 first gear group, 70 first motor, 7
2 seal member, 74 driven part, 76 N on driven side
Pole, 78 S pole on driven side, 80 Support shaft of mounting table, 8
2 arm member, 84 lower support shaft bearing, 86 bearing, 88 lower support shaft, 90 planetary gear, 92 sun gear, 98 drive unit, 100 drive side N pole, 102
S pole on drive side, 104 recess, 108 drive plate, 110
Center hole, 112 inner wall, 114 bearing, 116 second
Gear group, 118 second motor, 126 bias voltage supply mechanism, 128 first insulating member, 130 contact shaft, 132 second sealed type bearing, 134 bias power supply,
136 contact member, 138 outer peripheral portion, 142 second insulating member

フロントページの続き (72)発明者 スティーブン ハーヴィット アメリカ合衆国 ニュージャージー州 07656 パーク リッジ パスカク ロー ド 159 (72)発明者 イズラエル ワグナー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 10952 モンジー メドウブルック レーン ７ (72)発明者 イラ レイス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 10956 ニューシティー オーバーン ドライブ １ (72)発明者 マリアン ズィリンスキ アメリカ合衆国 ニュージャージー州 07675 ワシントン タウンシップ ブリ ッジ ロード 985 (72)発明者 スウィイン タン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95120 サンノセ グレイストーン レー ン 19730Continued on the front page (72) Inventor Stephen Harvit United States of America New Jersey 07656 Park Ridge Pasac Road 159 (72) Inventor Israel Wagner United States of America New York 10952 Mongie Meadowbrook Lane 7 (72) Inventor Ira Reis United States of America New York 10956 New City Auburn Drive 1 (72) Inventor Marian Zilinski, New Jersey, USA 07675 Washington Township Bridge Road 985 (72) Inventor, Swiintan United States of America 95120 San Jose, Greystone Lane 19730

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 キャビティを形成する壁部からなるチャ
ンバ内で基板を回転させ、上記基板が成膜領域を通過す
ることにより上記基板に薄膜を形成する基板回転装置で
あって、 上記キャビティ内に配置され、上記基板を第１の軸を中
心に回転させる第１の回転手段と、 上記チャンバの外部に配置され、遊星歯車を上記第１の
軸を中心に回転させる第２の回転手段と、 上記第１の回転手段と第２の回転手段を上記壁部を介し
て磁気的に結合し、上記第１回転手段及び第２の回転手
段を上記第１の軸を中心に同調させて回転させる磁気結
合手段と、 上記チャンバの外部で上記遊星歯車に歯合する太陽歯車
と、 上記第１の回転手段、第２の回転手段及び上記基板を中
心軸を中心として第１の回転を行い、上記基板が成膜領
域を通過するときに上記第１の回転の角速度を変化さ
せ、上記基板の中心部に堆積するスパッタリング材料を
低減させるとともに、上記遊星歯車と上記太陽歯車の歯
合により上記第１の回転手段、第２の回転手段及び上記
基板を上記第１の軸を中心として第２の回転を同時に行
う第１の駆動手段と、 を備えることを特徴とする基板回転装置。1. A substrate rotating apparatus for rotating a substrate in a chamber comprising a wall forming a cavity to form a thin film on the substrate by passing the substrate through a film formation region, wherein First rotating means arranged to rotate the substrate about a first axis; second rotating means arranged outside the chamber and rotating a planetary gear about the first axis; The first rotating means and the second rotating means are magnetically coupled via the wall, and the first rotating means and the second rotating means are tuned and rotated about the first axis. A magnetic coupling unit, a sun gear meshing with the planetary gear outside the chamber, and performing a first rotation about a central axis of the first rotation unit, the second rotation unit, and the substrate, Above when the substrate passes through the deposition area The first rotating means, the second rotating means and the substrate are rotated by changing the angular velocity of rotation of the first rotating means, reducing the amount of sputtering material deposited on the central portion of the substrate, and engaging the planetary gear and the sun gear. And a first driving means for simultaneously performing a second rotation about the first axis. 【請求項２】 上記第１の回転手段及び第２の回転手段
は、上記磁気的に結合を行うためにそれぞれ２組の磁石
を有する、 ことを特徴とする請求項１記載の基板回転装置。2. The substrate rotating apparatus according to claim 1, wherein the first rotating means and the second rotating means each have two sets of magnets for performing the magnetic coupling. 【請求項３】 上記チャンバは、スパッタリング処理に
適した真空レベルを維持するための上記チャンバを密封
するシール手段を有する、 ことを特徴とする請求項１記載の基板回転装置。3. The substrate rotating apparatus according to claim 1, wherein the chamber has sealing means for sealing the chamber to maintain a vacuum level suitable for a sputtering process. 【請求項４】 上記第１の駆動手段は、回転速度を変え
ることができるモータを有する、 ことを特徴とする請求項１記載の基板回転装置。4. The substrate rotating device according to claim 1, wherein said first driving means has a motor capable of changing a rotation speed. 【請求項５】 上記チャンバは、スパッタリング処理の
ためのカソードを有し、上記カソードは、上記基板上に
薄膜を形成するための隣接した成膜領域を形成するソー
スターゲットを有し、 上記基板は、スパッタリング処理が行われる上記成膜領
域にある場合、上記第１の回転及び第２の回転で同時に
回転される、 ことを特徴とする請求項１記載の基板回転装置。5. The chamber has a cathode for a sputtering process, the cathode has a source target that forms an adjacent deposition area for forming a thin film on the substrate, and the substrate is 2. The substrate rotating device according to claim 1, wherein when the film is in the film forming region where the sputtering process is performed, the substrate is rotated simultaneously with the first rotation and the second rotation. 【請求項６】 外壁面とキャビティを形成する内壁面か
らなるチャンバ内で基板を回転させ、上記基板が成膜領
域を通過することにより上記基板に薄膜を形成する基板
回転装置であって、 上記基板を支持する載置台と上記内壁面に隣接して配置
された第１の磁石の間に取り付けられた第１の回転機構
を有し、上記第１の回転機構を第１の軸を中心として回
転させる上記キャビティ内に配置された第１の支持手段
と、 太陽歯車に歯合する遊星歯車と上記外壁面に隣接し上記
第１の磁石から離間して配置された第２の磁石の間に取
り付けられ、上記第１の磁石と第２の磁石の磁気的結合
を行う第２の回転機構を有し、上記第２の回転機構を上
記第１の軸を中心として回転することにより、上記第１
の回転機構及び第２の回転機構を上記第１の軸を中心に
同調して回転させる上記チャンバの外部に配置された第
２の支持手段と、 上記第１支持手段及び第２の支持手段に取り付けられ、
上記基板の中心軸を中心とした第１の回転を行い、上記
基板が成膜領域を通過しているときに第１の角速度を第
２の角速度に増加し、上記基板の中心部に堆積するスパ
ッタリング材料を低減して薄膜の均一性を向上させると
ともに、上記太陽歯車と上記遊星歯車の上記歯合により
上記基板の上記第１の軸を中心とした第２の回転を同時
に行う駆動手段と、 を備えることを特徴とする基板回転装置。6. A substrate rotating device for rotating a substrate in a chamber including an outer wall surface and an inner wall surface forming a cavity, and forming a thin film on the substrate by passing the substrate through a film formation region. A first rotating mechanism attached between a mounting table that supports the substrate and a first magnet disposed adjacent to the inner wall surface, wherein the first rotating mechanism is arranged around a first axis; First supporting means arranged in the cavity to be rotated, between a planetary gear meshing with a sun gear and a second magnet adjacent to the outer wall surface and spaced from the first magnet; A second rotation mechanism attached to the first and second magnets for magnetically coupling the first magnet and the second magnet; and rotating the second rotation mechanism about the first axis to form the second rotation mechanism. 1
A second supporting means disposed outside the chamber for rotating the rotating mechanism and the second rotating mechanism synchronously about the first axis; and a first supporting means and a second supporting means. Attached,
A first rotation about the central axis of the substrate is performed, and the first angular velocity is increased to a second angular velocity while the substrate is passing through the film formation region, and is deposited at a central portion of the substrate. A driving means for simultaneously reducing the sputtering material and improving the uniformity of the thin film, and simultaneously performing a second rotation of the substrate about the first axis by the meshing of the sun gear and the planetary gear; A substrate rotating device comprising: 【請求項７】 上記第１回転機構及び第２の回転機構
は、それぞれ上記磁気的結合を行う第３の磁石と第４の
磁石をさらに有する、 ことを特徴とする請求項６記載の基板回転装置。7. The substrate rotating device according to claim 6, wherein the first rotating mechanism and the second rotating mechanism further include a third magnet and a fourth magnet for performing the magnetic coupling, respectively. apparatus. 【請求項８】 上記チャンバは、スパッタリング処理に
適した真空レベルを維持するための上記駆動手段と上記
チャンバを密封するシール部材を有する、 ことを特徴とする請求項６記載の基板回転装置。8. The substrate rotating apparatus according to claim 6, wherein the chamber has the driving means for maintaining a vacuum level suitable for a sputtering process and a sealing member for sealing the chamber. 【請求項９】 上記駆動手段を回転させるモータを有す
る、 ことを特徴とする請求項６記載の基板回転装置。9. The substrate rotating apparatus according to claim 6, further comprising a motor for rotating said driving means. 【請求項１０】 上記チャンバは、スパッタリング処理
のためのカソードを有し、上記カソードは、上記基板上
に薄膜を形成するための隣接した成膜領域を形成するソ
ースターゲットを有し、 上記基板は、上記スパッタリング処理が行われる上記成
膜領域にある場合、上記第１回転及び第２の回転で同時
に回転される、 ことを特徴とする請求項６記載の基板回転装置。10. The chamber has a cathode for a sputtering process, the cathode has a source target for forming an adjacent film formation region for forming a thin film on the substrate, and the substrate is 7. The substrate rotating apparatus according to claim 6, wherein when the film is in the film forming region where the sputtering process is performed, the substrate is rotated simultaneously with the first rotation and the second rotation. 【請求項１１】 成膜領域を通過して薄膜を形成する基
板を動かす基板回転方法であって、 上記基板を、上記基板の中心から延びる第１の軸を中心
に回転させ、 上記基板を、上記第１の軸から所定の位置にある中心軸
を中心に回転させ、上記基板は上記中心軸の周りを第１
の角速度で回転し、 上記基板が成膜領域を通過しているときに第１の角速度
を第２の角速度に増加し、上記基板の中心部に堆積する
スパッタリング材料を低減して薄膜の均一性を向上させ
ることを特徴とする基板回転方法。11. A substrate rotating method for moving a substrate on which a thin film is formed by passing through a film forming region, wherein the substrate is rotated about a first axis extending from the center of the substrate, The substrate is rotated about a central axis located at a predetermined position from the first axis, and the substrate is moved around the central axis by a first axis.
The first angular velocity is increased to a second angular velocity when the substrate is passing through the film forming region, and the sputtering material deposited on the center of the substrate is reduced, thereby reducing the uniformity of the thin film. A substrate rotation method characterized by improving the substrate rotation. 【請求項１２】上記第２の角速度は、上記第１の角速度
よりも大きいことを特徴とする請求項１１記載の基板回
転方法。12. The method according to claim 11, wherein the second angular velocity is larger than the first angular velocity. 【請求項１３】上記第２の角速度は、上記第１の角速度
よりも小さいことを特徴とする請求項１１記載の基板回
転方法。13. A substrate rotating method according to claim 11, wherein said second angular velocity is smaller than said first angular velocity. 【請求項１４】上記基板は、上記基板の中心部に堆積す
るスパッタリング材料を低減するようにあらかじめ決め
られた時間の間、第２の角速度で回転することを特徴と
する請求項１１記載の基板回転方法。14. The substrate of claim 11, wherein said substrate is rotated at a second angular velocity for a predetermined time to reduce sputtered material deposited at a center of said substrate. Rotation method. 【請求項１５】上記基板が上記成膜領域の外に出たと
き、上記第２の角速度が第１の角速度に再び戻ることを
特徴とする請求項１１記載の基板回転方法。15. The method according to claim 11, wherein the second angular velocity returns to the first angular velocity when the substrate goes out of the film formation region. 【請求項１６】 スパッタリング処理の際に基板を回転
させる基板回転装置であって、 磁性物質以外の物質からできており、キャビティを形成
する内壁面と凹部を有する外壁面とを有し、さらにスパ
ッタリング処理のためのカソードを有し、上記カソード
は上記基板上に薄膜を形成するための隣接した成膜領域
を形成するソースターゲットを有し、上記キャビティは
スパッタリング処理に適した真空レベルに維持されるチ
ャンバと、 上記基板を支持する載置台と上記内壁面に隣接して配置
された第１のペアの磁石の間に取り付けられた第１の回
転機構を有し、上記第１の回転機構を第１の軸を中心と
して回転させる上記キャビティ内に配置された第１の支
持手段と、 太陽歯車に歯合する遊星歯車と上記凹部の中にあり上記
第１のペアの磁石から離間して配置された第２のペアの
磁石の間に取り付けられて上記第１及び第２の磁石の磁
気的に結合を行う第２の回転機構を有し、上記第２の回
転機構が上記第１の軸を中心として回転することによ
り、上記第１及び第２の回転機構を上記第１の軸を中心
に同調して回転させる上記チャンバの外部に配置された
第２の支持手段と、 上記第１の支持手段及び第２の支持手段に取り付けられ
た駆動機構と、 上記駆動機構を回転させ、上記駆動機構の回転により、
上記基板の中心軸を中心とした第１の回転速度での第１
の回転を行うとともに、上記基板が成膜領域を通過して
いるときに第１の角速度を第３の角速度に増加し、上記
基板の中心部に堆積するスパッタリング材料を低減して
薄膜の均一性を向上させるとともに、上記太陽歯車と上
記遊星歯車の歯合により上記基板の上記第１の軸を中心
とした第２の回転速度での第２の回転を同時に行い、第
１の回転と第２の回転をスパッタリング処理の間に成膜
領域で行う第１の可変モータ機構と、 上記太陽歯車を第３の回転速度で回転させ、上記太陽歯
車と上記遊星歯車の相対的な回転速度を変化させて、上
記太陽歯車のそれぞれの回転に対する上記遊星歯車の回
転数の比を変化させる第２の可変モータ機構と、 上記駆動機構を上記第１の支持手段から絶縁する第１の
絶縁部材と、 上記第１の支持手段に取り付けられ、上記キャビティを
通り上記チャンバの外部に延在する接点軸と、 高周波電圧を発生するバイアス電源と、 上記接点軸を上記バイアス電源に電気的に接続し、上記
載置台と上記第１の支持手段の第１セクションは離間し
てコンデンサを形成し、上記基板に所望のバイアス電圧
を印加させるバイアス電圧供給機構を構成する接点部材
と、 を有することを特徴とする基板回転装置。16. A substrate rotating device for rotating a substrate during a sputtering process, the device comprising a material other than a magnetic material, having an inner wall surface forming a cavity and an outer wall surface having a recess, and further comprising a sputtering device. A cathode for processing, the cathode having a source target forming an adjacent deposition area for forming a thin film on the substrate, and the cavity being maintained at a vacuum level suitable for a sputtering process A first rotation mechanism attached between a chamber and a mounting table supporting the substrate and a first pair of magnets arranged adjacent to the inner wall surface, wherein the first rotation mechanism is a first rotation mechanism; First support means disposed in the cavity for rotation about one axis; a planetary gear meshing with a sun gear; and the first pair of magnets in the recess. A second rotating mechanism attached between a second pair of magnets spaced apart from each other to magnetically couple the first and second magnets, wherein the second rotating mechanism is Second support means disposed outside the chamber for rotating the first and second rotation mechanisms in synchronization with the first axis by rotating about the first axis; A drive mechanism attached to the first support means and the second support means, and the drive mechanism is rotated, and by the rotation of the drive mechanism,
A first rotation at a first rotation speed about a central axis of the substrate;
Rotating the substrate and increasing the first angular velocity to a third angular velocity while the substrate is passing through the film formation region, thereby reducing the sputtering material deposited on the center of the substrate and reducing the uniformity of the thin film. And the second rotation of the substrate at a second rotation speed about the first axis is performed simultaneously by the meshing of the sun gear and the planetary gear, and the first rotation and the second rotation are performed. Rotating the sun gear at a third rotation speed to change the relative rotation speeds of the sun gear and the planetary gears. A second variable motor mechanism for changing a ratio of the number of rotations of the planetary gear to each rotation of the sun gear; a first insulating member for insulating the driving mechanism from the first support means; Take the first support means A contact axis extending through the cavity to the outside of the chamber; a bias power supply for generating a high-frequency voltage; electrically connecting the contact axis to the bias power supply; And a contact member forming a bias voltage supply mechanism for applying a desired bias voltage to the substrate by forming a capacitor with the first section of the support means being spaced apart from the substrate. 【請求項１７】上記第３の角速度は、上記第１の角速度
よりも大きいことを特徴とする請求項１６記載の基板回
転装置。17. The substrate rotating apparatus according to claim 16, wherein said third angular velocity is higher than said first angular velocity. 【請求項１８】上記第３の角速度は、上記第１の角速度
よりも小さいことを特徴とする請求項１６記載の基板回
転装置。18. The substrate rotating device according to claim 16, wherein said third angular velocity is smaller than said first angular velocity. 【請求項１９】上記基板は、上記基板の中心部に堆積す
るスパッタリング材料を低減するようにあらかじめ決め
られた時間の間、第２の角速度で回転することを特徴と
する請求項１６記載の基板回転装置。19. The substrate of claim 16, wherein said substrate is rotated at a second angular velocity for a predetermined time to reduce sputtered material deposited at a center of said substrate. Rotating device. 【請求項２０】上記基板が上記成膜領域の外に出たと
き、上記第２の角速度が第１の角速度に再び戻ることを
特徴とする請求項１６記載の基板回転装置。20. The substrate rotating apparatus according to claim 16, wherein the second angular velocity returns to the first angular velocity again when the substrate goes out of the film formation region.
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