KR0182772B1 - 스퍼터장치 및 타겟 교환장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타겟의 교환을 위하여 성막실을 대기에 개방하는 일이 없이 진공상태 그대로 타겟을 교환하기 위하여 진공용기내에 배치되고 그 표면에 성막되는 기판과 대향하는 측의 상기 진공용기 벽면에 개구부를 설치함과 동시에 상기 진공용기에 개구부와 연통하는 타겟 교환실을 인접배치하고 성막시에는 상기 개구부를 상기 타겟으로 막아 진공용기내를 진공상태로 유지함과 동시에 상기 타겟 교환실을 대기 개방으로 하여 예비 타겟을 수납하고, 한편 타겟 교환시에는 상기 타겟 교환실을 진공배기하여 진공상태로 유지하여 상기 타겟과 예비 타겟을 교환하도록 한 것이다.

Description

스퍼터장치 및 타겟 교환장치 및 그 방법

제1도는 본 발명의 스퍼터장치의 일실시예를 나타낸 종단면도.

제2도는 타겟 전극 설치상태의 상세도.

제3a도는 타겟 전극 수직방향 설치의 경우의 일실시예를 나타낸 부분단면도.

제3b도는 타겟 전극 교환후의 부분단면도.

제4a도는 인라인 스퍼터 장치의 개략구성을 나타낸 평면도.

제4b도는 그 측면도.

제5a도는 인라인 스퍼터 장치의 일실시예를 나타낸 평면도.

제5b도는 타겟 교환실 부분의 측면도.

제6a도는 인라인 스퍼터 장치의 다른 실시예를 나타낸 측면도.

제6b도는 타겟 교환후의 측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 진공용기 2 : 타겟 전극 교환실

3 : 타겟 전극 4 : 타겟 전극 지지대

5 : 냉각수 도입구 6 : 타겟 전극 이동용레일

7,38 : 히터 8 : 반송용기어

9 : 교환용문 10 : 기판트레이

11 : 통전접속부 12 : 어드시일드

13 : 절연물 14 : 패킹플레이트

15 : 자계 발생수단 16 : 어드 접속부

17 : 어드 플레이트 18 : 타겟

20 : 전극장착지그 22 : 타겟 홀더

31 : 세팅실 32 : 가열실

33 : 스퍼트실 34 : 냉각실

35 : 인출실 36 : 게이트 밸브

37 : 반송기구 39 : 스퍼터 전원

40 : 타겟 교환지그 50 : 기판

본 발명은 스퍼터장치 및 타겟 교환장치 및 그 방법에 관한 것으로 특히 타겟의 교환빈도가 높은 양산용 인라인형 스퍼터장치에 적합한 스퍼터장치 및 타겟 교환장치 및 그 방법에 관한 것이다.

스퍼터장치는 여러 가지 재료의 박막화수단의 하나로서, 각 방면에서 사용이 많아지고 있다.

이 스퍼터장치에 의한 스퍼터링법은 10^-1~10^-4Torr정도의 진공중에서 알곤등의 가스를 방전시켜 이때에 생긴 이온으로 타겟을 스퍼터링하여 비산(飛散)한 스퍼터 입자를 타겟에 대면한 위치에 배치되어 있는 기판면상에 퇴적시켜 박막을 형성하는 방법이며, 이 방법을 사용한 스퍼터장치는 용도에 따라 다양한 타입이 고안되어 실용화 되고 있다.

특히 양산용의 인라인방식의 스퍼터장치에 있어서, 성막해야할 복수의 재료를 각각 소정의 두께로 성막하기 위하여 타겟으로의 투입전력을 그 재료에 따라 변화시켜 조정하는 방법도 있으나, 이 경우, 특정의 타겟의 소모가 격심하여 그 타겟을 빈번하게 교환하기 않으면 안 된다.

이 타겟의 교환을 위하여 교환할 때마다 장치의 진공상태가 파괴되게 되어 장치의 재가동에 시간이 걸리는 것과 동시에, 막질에 영향을 주어 양호한 막이 안정되게 얻어지지 않는다는 문제가 있다.

그러므로 일반적으로 인라인방식의 스퍼터장치에서는 타겟의 소모가 가능한한 동등해지도록 기판을 반송시키면서 동종재료의 복수의 타겟을 사용하여 스퍼터 성막시키는 방법이 취해지고 있다.

예를 들면, 자기기록용의 디스크의 성막을 행하는 경우, 스퍼터 장치는 금속막, 자성막, 보호막용으로 모두 20개에 가까운 타겟 전극을 사용하여 연속성막을 행하게 하고 있다.

그러나, 타겟 수가 증가되면 타겟 교환에 요하는 시간이 무시할 수 있게 되어 가동율을 저하시키는 최대의 요인이 되고 있다.

특히, 타겟 교환기간중 성막실을 대기해 개방하고 있기 때문에 장치의 제가동시간이 길어질 뿐만 아니라, 막질에 영향을 주어, 양호한 막을 안정되게 얻을 수 없게 된다.

그러므로 일본국 특개 평1-165770호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 타겟 전극부를 유닛화 하고, 이들 유닛화된 한벌을 핸들 등으로 원터치로 설치고정하는 방식을 이미 제안하고 있다.

이에 의하여 타겟 전극의 교환 시간을 대폭 단축할 수 있게 되었다.

한편, 스퍼터장치에 있어서, 성막실을 대기에 개방하는 일 없이 성막실내의 방착판(防着板)등을 교환하는 방법에는 다음과 같은 것이 있다.

예를 들면 일본국 특개 소61-133378호나 특개 소61-210178호 공보에 개시되어 있는 것은 성막실내의 방착판을 적당한 반송 수단에 의하여 성막실과는 게이트 밸브에 의하여 간막이된 세트. 취출실에 반송하여 이 세트, 취출실에서 방착판의 교환을 행하고, 새로운 방착판을 다시 성막실에 되돌려 보내어 성막실을 대기에 개방하는 일없이 방착판의 교환을 가능하게 하는 것이다.

또 일본국 특개 소62-20873호 공보나 특개 소62-127471호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 창유리의 교환에 있어서도 게이트 밸브를 설치하여 성막실과 창유리 교환을 위한 공간을 간막이하므로서 성막실을 대기에 개방하는 일없이 창유리의 교환을 가능하게 하는 방법이 있다.

또, 인라인 스퍼터장치는 아니나 다층막 성형용 스퍼터링 장치에 있어서는 일본국 특개 소61-575호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 메인 챔버에 타겟의 수만큼 각각 서브챔버를 설치하고, 각 서브챔버와 메인챔버를 게이트 밸브로 간막이 하여, 각각의 타겟이 다른 타겟의 스퍼터중에 오염되는 일이 없도록 연구되고 있다.

상기 일본국 특개 평1-165770호공보에 기재되어 있는 방식에서는 결국, 타겟전극을 교환할 때는 성막실을 대기에 개방하는 것은 변함이 없어 생산성의 저하 및 신뢰성의 저하의 최대의 요인이 되고 있다.

한편, 일본국 특개 소61-133378호 공보, 특개 소61-210178호 공보, 특개소62-20873호 공보 및 특개 소62-1274171호 공보에 기재되어 있는 것은 모두 방착판이나 창유리판에 한정되어 있고, 타겟 전극의 교환방법에 까지는 이르지 못하고 있다.

또, 진공중에서의 교환을 가능하게 하기 위하여 새로이 게이트 밸브나 교환실을 설치하는 방식에서는 게이트밸브가 스퍼터에 의하여 오염되어버려, 게이트밸브의 세정을 위하여 결국 성막실을 대기에 개방하지 않으면 않되게 된다.

또, 일본국 특개 소61-576호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 각각의 타겟을 다른 타겟으로 오염시키지 않고 다층막을 형성하기 위하여 성막실과 타겟 전극과의 사이를 게이트 밸브로 간막이 하는 방법에서는 성막실을 대기에 개방하는 일없이 타겟의 교환은 가능하게 되나, 이것도 상기한 기타의 공지예와 마찬가지로 게이트 밸브의 교환. 세정이 필요하게 되기 때문에 성막실을 개방할 수 밖에 없게 된다.

또 성막실의 구조가 복잡해질 뿐만 아니라, 타겟과 기판간의 거리가 커지기 때문에 양호한 특성의 막을 얻을 수 없게 되는 등의 문제가 있다.

즉, 상기 종래기술에서는 양산용 인라인 스퍼터장치에 있어서, 타겟의 교환을 위하여 성막실을 대기에 개방하게 되므로서 재가동 시간의 필요성 즉 장치가동율의 저하 및 막질에의 영향에 대해서는 충분히 고려되고 있지 않았다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로서 그 목적으로 하는 바는 타겟의 교환을 위하여 성막실을 대기에 개방하는 일이 없이 진공인 채로 타겟전극을 교환할 수가 있는 스퍼터장치 및 타겟교환장치 및 그 방법 나아가서는 장치의 재가동시간을 필요로하지 않고 가동율이 크게 향상되는 인라인 스퍼터장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 진공용기내에 배치되고, 그 표면에 성막되는 기판과 대향하는 측의 상기 진공용기 벽면에 개구부를 설치함과 동시에 상기 진공용기에 개구부와 연통하는 타겟 교환실을 인접배치하고, 성막시에는 상기 개구부를 상기 타겟으로 막아 진공용기내를 진공상태로 유지함과 동시에 타겟 교환시에는 상기 타겟 교환실을 진공배기하여 진공상태로 유지하고, 상기 타겟과 예비타겟을 교환하는 스퍼터장치, 기판과 대향하는 측의 진공용기벽면에 개구부을 설치하고 성막시에는 그 개구부를 타겟으로 막고, 한편 성막시에는 대기에 개방되고 타겟 교환시에는 진공 배기되어 진공상태로 유지되고, 내부에 예비타겟이 수납되어 있는 타겟 교환실을 상기 진공용기의 개구부에 일부가 위치하도록 인접배치한 스퍼터장치, 진공용기와, 그 진공용기내에 배치되고 그 표면에 성막되는 기판과 그 기판과 대향배치되는 성막해야 할 모재가 되는 타겟으로 이루어진 성막실에 인접배치된 타겟교환실을 가지고, 그 타겟 교환실은 타겟 이동용레일이 설치되어 있음과 동시에 성막시에는 상기 성막실과 타겟으로 차단되어 대기 개방상태에 있고, 타겟 교환시에는 진공배기되어 상기 성막실과 연통하여 진공상태에 있는 타겟 교환장치, 성막시에 진공 용기의 일부를 형성하고 있는 타겟을 교환할 때에 상기 진공용기에 인접 배치되어 있는 타겟 교환실을 진공배기하여 진공상태로 하고, 이 상태에서 미리 타겟 교환실내에 수납되어 있는 교환용 타겟과 상기 진공용기의 일부를 형성하고 있는 타겟을 교환하는 타겟 교환방법, 내부가 대기개방 상태에서 기판을 세트하고, 그후 내부가 진공배기되는 세트실과, 그 세트실을 진공배기후, 그 세트실내의 상기 기판을 반송기구에 의하여 반송하고, 이 기판을 내부에 설치되어 있는 가열장치로 가열하여 가스방출을 가열실과 그 가열실로부터 반송되어온 상기기판의 표면을 스퍼터링하여 클리닝하는 클리닝실과, 그 클리닝실로부터 반송되어온 상기 기판표면에 타겟을 스퍼터링하므로서 비산된 스퍼터입자를 퇴적시켜 성막하는 성막실과, 그 성막실에서 성막된 기판이 반송되고 그 기판을 냉각하는 냉각실과, 그 냉각실에서 냉각된 기판을 외부로 꺼내는 인출실을 구비하고, 상기 성막실의 일부에 개구부를 설치하고 성막시에는 그 개구부를 상기 타겟으로 막고, 한편 성막시에는 대기 개방되고 타겟 교환시에는 진공배기되어 진공상태로 유지되고, 내부에 예비타겟이 수납되어 있는 타겟 교환실을 상기 성막실의 개구부에 일부가 위치하도록 인접배치한 인라인 스퍼터장치로 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 성막시에 타겟 전극이 진공용기의 일부를 형성하고 있기 때문에 진공용기내에서 타겟이 스퍼터링되어 기판표면에 형성된다.

이 때, 타겟교환실을 대기 개방하여 예비의 교환용 타겟전극을 준비한다.

타겟 교환실을 대기 개방하여도 진공용기와는 상기 타겟 전극으로 간막이 되어 있기 때문에 진공용기는 진공이 파괴되는 일은 없다.

한편 타겟 전극교환시에는 타겟 교환실을 밀봉하고 진공배기한다.

이 상태에서 진공용기의 일부를 형성하고 있는 타겟 전극과 타겟 교환실내에 있는 예비의 교환용 타겟 전극과를 소정의 수단으로 이동시켜 교환한다.

타겟 전극의 교환이 완료되었으면 타겟교환실을 대기 개방하고, 낡은 타겟 전극을 타겟 교환실로부터 반출함과 동시에 새로운 교환용타겟 전극을 타겟 교환실에 반입하고 다음의 타겟 전극의 교환에 대비한다.

따라서 성막실인 진공용기를 대기에 개방하는 일없이 타겟 전극의 교환이 행해져 막질이 양호한 막을 안정되게 성막할 수가 있으므로 신뢰성이 향상된다.

또, 성막실을 대기에 개방하는 일이 없기 때문에 재가동시간이 거의없어 장치의 가동율이 크게 향상된다.

이하. 도시한 실시예에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도에 본 발명의 스퍼터장치 및 타겟 교환장치의 일실시예를 나타낸다.

도면에 나타낸 바와 같이 1은 성막실을 형성하는 진공용기이고, 이 진공용기(1)내에 진공용기(1)의 일부를 형성하는 타겟 전극(3) 및 기판트레이(tray)(10)가 배치되고, 진공용기(1)의 벽면과 타겟 전극(3) 표면이 동일 평면으로 형성되어 있다.

타겟 전극(3)은 타겟 전극 지지대(4)에 지지되고, 이 타겟 전극 지지대(4)를 통하여 냉각수가 공급되는 냉각수도입구(5)를 가지고 있다.

한편, 진공용기(1)의 아래쪽에는 이것에 인접하여 타겟 전극교환실(2)이 접속되고 이 타겟 전극 교환실(2)내에는 타겟 전극 이동용레일(6)이 상하 2단으로 설치되어 있고, 반송용 기어(8)에 의하여 타겟 전극 이동용레일을 이동시킴으로써 타겟 전극(3)을 이동시킬 수가 있다.

다음에 제2도를 사용하여 타겟 전극(3)의 설치상태의 상세를 설명한다.

제2도에 나타낸 바와 같이 타겟 전극(3)은 타겟(18), 패킹플레이트(14), 마그네트론 자장 발생용의 자계발생수단(15), 어드플레이트(17), 절연물(13) 및 어드시일드(12)로 구성되어 있다.

이것들을 모두 볼트에 의하여 일체화 되어 있다.

그리고 절연물(13)에 의하여 타겟 전위와 어드전위가 절연되어 있다.

성막실을 형성하는 진공용기(1)와 어드플레이트(17)와의 진공시일부에 의하여 진공용기(1)내는 진공으로 유지된다.

타겟 전극(3)은 설치된 상태에서 자동적으로 통전접속부(11), 및 어드접속부(16)에 접속된다.

타겟(18)에는 전류도입단자(12)를 통하여 전력이 공급된다.

어드접속부(16)는 어드플레이트(17)가 진공용기(1)와는 O링을 개재하고 있기 때문에 터치메탈(metaltouch)이 되지 않으므로 강제적으로 어드전위에 접속되어 있다.

타겟 전극(3)에는 타겟 전극 지지대(4)를 통하여 냉각수가 공급되고, 타겟 전극(3)과 타겟 전극지지대(4)와는 하측의 절연물(13)의 부분에서 따로 떨어진다.

통상은 타겟 교환실(2)내는 대기에 개방되어 있고, 타겟 전극(3)은 대기압에 의한 압력 및 타겟 전극지지대(4)의 압력에 의하여 진공용기(1)에 개구부를 막도록 고정되어 있다.

타겟 전극(3)흘 교환할때에는 타겟 교환실(2)내를 배기펌프(도시생략)에 의하여 배기한다.

진공용기(1)내와 타겟교환실(2)내의 압력을 대략 동일하게 한후에 타겟 전극 지지대(4)를 내리면 타겟 전극(3)도 진공용기(1)로부터 떨어져 도시하지않은 이동용레일부분에 지지되게 된다.

다음에 타겟 전극(3)의 교환방법에 대하여 제1도를 사용하여 설명한다.

먼저 타겟 전극(3)이 진공용기(1)에 고정되어 있는 상태에서 타겟 교환실(2)내가 대기압인 것을 확인하고 교환용문(9)을 연다.

그리고 교환할 새로운 타겟 전극(3')을 이동용레일(6)의 하측에 세트한다.

교환용문(9)을 닫고 타겟 교환실(2)내를 배기한다.

배기후 히터(7)에 의하여 교환용인 새로운 타겟전극(3')의 타겟 면상을 가열하여 가스방출을 행한다.

그후, 이동용레일(6)의 상측을 진공용기(1)의 바로 밑으로 이동시킨다.

이 상태에서 타겟 전극지지대(4)를 내리면 타겟 전극(3)도 함께 하강되어 온다.

타겟 전극(3)은 이동용레일(6)의 상측에서 지지된다.

타겟 전극지지대(4)는 그대로 이동용레일(6)의 밑까지 하강시킨다.

떼어낸 타겟 전극(3)을 우측으로 이동시킨다.

타겟 전극(3)은 떼어내기전에 내부의 물빼기를 행할 필요가 있으며, 이 것은 냉각수를 중지하고 대신 드라이에어를 보내므로서 내부의 수분을 완전히 제거해버릴 수가 있다.

그후, 전극내부를 배기하여 타겟 전극(3)과 타겟 전극지지대(4)가 분리됐을 때에 대기가 타겟 교환실(2)내에 들어가지 않도록 한다.

떼어낸 타겟 전극(3)을 이동시킨 후 교환하는 새로운 타겟 전극(3')을 진공용기(1)의 바로밑에 이동시킨다.

그후, 타겟 전극 지지대(4)를 상승시켜 타겟 전극(3')내의 냉각을 재개하고, 타겟 교환실(2)내를 대기로 복귀시켜 타겟 전극(3)을 꺼내므로서 타겟 전극의 교환이 종료된다.

또한 제2도에 나타낸 구성에서는 타겟 전극(3)에 어드시일드(12)를 일체화하고 이것을 제1도를 사용하여 설명한 바와 같이 타겟 전극의 교환과 동시에 어드시일드(12)의 교환도 행할 수 있는 예를 나타냈으나 마찬가지로 스퍼터막이 부착하는 것을 방지하기 위하여 설치되는 방착판도 타겟 전극(3)에 일체화 시키므로서 방착판의 교환도 성막실인 진공용기(1)를 대기에 개방하지 않고 가능하게 한다.

또 제1도에 있어서는 타겟 교환실(2)내에 히터(7)를 설치하여 교환용의 타겟(3`)의 가스방출을 행하는 예를 나타냈으나, 타겟 교환실(2)내에 프리스퍼터 기구를 설치함으로써 타겟 교환실(2)내에서 타겟 표면을 클리닝하여 그대로 진공용기에 설치하는 것도 가능하게 된다.

또 제1도, 제2도에 있어서는 기판트레이를 수편반송하는 스퍼터업의 예를 나타냈으나 동일한 구조에 의하여 기판트레이를 수직반송하는 경우의 사이드 스퍼터 방식에 대해서도 성막실을 대기에 개방하는 일없이 타겟의 교환이 가능하게 된다.

이 예를 제3도에 나타낸다.

이 도에 나타낸 바와 같이 이동용레일에 의하여 이동되어온 타겟 전극(3)을 타겟 전극설치지그(20)로 진공용기(1)에 설치한다.

설치지그(20)의 선단은 나사가 끊어져 있고 이것을 타겟 전극(3)의 이면에 비틀어넣어 고정함으로써 수직방향의 설치도 정밀도 좋게 위치결정할 수가 있다.

제3도(b)는 타겟 전극(3)이 진공용기(1)에 설치된 상태를 나타내고 있다.

본 예에서는 제1도의 경우와 다르게 냉각수나 통전부의 접속은 수동으로 행한다.

이에 의하여 타겟 교환실(2)의 구조를 단순화할 수가 있다.

이와 같이 본 발명의 각 실시예에 의하면 성막실인 진공용기를 대기에 개방하는 일이 없기 때문에 양호한 막질의 막을 안정되게 성막할 수가 있어 신뢰성이 향상됨과 동시에 제품의 수율이 향상된다.

또 성막실을 대기에 개방함으로 인한 장치의 재가동시간이 거의 없기 때문에 장치가동율이 대폭으로 향상한다.

또한 타겟의 수는 1종류의 막별로 1개이면 되기 때문에 장치를 대형화 할 필요가 없어 전원등의 수를 대폭으로 감소할 수가 있어, 장치의 콤팩트화를 도모할 수가 있다.

제4도(a),(b)는 통상의 인라인 스퍼터 장치의 대표적인 진공실 구성을 나타낸다.

도면과 같이 인라인스퍼터장치는 세팅실(31), 가열실(32), 스퍼터클리닝실(33), 성막실(1), 냉각실(34), 인출실(35)로 구성되어 있다.

각 진공실사이는 게이트벨브(36)로 간막이 되어 있고, 가열실(32), 스퍼터클리닝실(33), 성막실(1), 냉각실(34)은 항상 진공으로 유지되어 있다.

통상의 성막은 세팅(31)을 대기로 하여 기판(50)을 탑재한 기판 트레이(10)를 세팅한 후 세팅실(31)내를 배기한다.

세팅실(31)내를 배기한 후 게이트 밸브(36)를 열어 반송기구(37)에 의하여 기판 트레이(10)를 가열실(32)에 이동시킨다.

가열실(32)에서는 램프히터, 시이드히터등의 히터(38)에 의하여 기판을 가열하여 기판의 가스방출을 행한다.

그후 마찬가지로 스퍼터클리닝실(33)로 이동한다.

스퍼터 클리닝실(33)에서는 스퍼터전원(39)에 의하여 기판 트레이(10)에 고주파전력 또는 직류전력을 인가하여 프로세스가스의 스퍼터링에 의하여 기판표면을 클리닝 한다.

그후 다시 반송기구(37)에 의하여 기판트레이(10)를 성막실(1)에 이동시켜 성막을 행한다.

성막후 냉각실(34), 다시 인출실(35)로 이동한다.

인출실(35)에 이동한 후 일출실(35)를 대기로 복귀시켜 기판트레이(10)를 꺼낸다.

인라인스퍼터장치에서는 일정간격으로 기판트레이(10)를 세팅하여 연속적으로 처리를 행한다.

이 진공실 구성에 있어서 본 발명에 의한 타겟 교환방법에 대하여 제5도에 따라 설명한다.

먼저 제5도(a)에서 본 실시예의 구성을 설명한다.

본 실시예에서는 스퍼터클리닝실(35)과 성막실(1)의 배면에 타겟 교환실(2)을 설치한다.

타겟교환실(2)은 스퍼터클리닝실(33)과는 게이트밸브(36)에 의하여 성막실(1)과는 타겟(3)으로 간막이 되어있다.

타겟 교환실(2)에는 타겟 홀더(22) 및 교환후의 타겟(3)을 꺼낼 수 있는 문(38)이 설치되어 있고, 문(38)을 닫은 상태에서 도시하지 않은 배기장치에 의하여 내부를 진공배기할 수 있다.

먼저 기판트레이(10) 대신에 전용의 타겟 홀더(31)에 탑재한 타겟(3)을 세팅실(31)에 세팅한다.

세팅실(31)을 배기한후, 반송기구(37)에 의하여 타겟홀더(22)를 가열실(32)에 이동시킨다.

가열실(32)에서는 가스방출과 마찬가지로 타겟 표면을 가열하여 타겟의 가스방출을 행한다.

그후 스퍼터클리닝실(33)에 이동시켜 역시 기판의 클리닝과 동일하게 타겟 표면의 클리닝을 행한다.

클리닝 종료후 이번에는 타겟 교환실(2)내를 배기하고, 타겟 교환실(2)을 스퍼터 클리닝실(33)과의 간막이밸브(36)를 열어 홀더 이동기구(39)에 의하여 타겟 교환실(2)내의 위치(22-a)로 이동한다.

이동후 간막이 밸브(36)를 닫는다.

여기서 제5도(b)에 나타낸 바와 같이 타겟(3) 지지구(41)에 의하여 타겟(3)만을 타겟 홀더(22)로부터 타겟 설치레벨 높이의 반송기구(37')위치까지 내린다.

다음에 반송기구(37')에 의하여 타겟(3)을 성막실(1)의 뒤쪽위치(3-a)로 이동시킨다.

이후는 실시예 제1도에 나타낸 것과 동일한 수순에 따라 타겟의 교환을 행한다.

타겟 교환후 타겟 교환실(2)을 대기로 복귀시켜 타겟(3) 및 타겟 홀더(22)를 꺼낸다.

이상과 같이하여 성막실(1)을 대기에 개방하는 일없이 타겟의 교환을 행할 수가 있다.

본 실시예에 의하면 제 1도의 실시예와 같이 타겟의 가스방출 및 프리스퍼터를 다른 방법으로 행할 수는 없으므로 그 사이 장치를 정지시키지 않으면 안되기 때문에 그 만큼 장치의 가동율을 저하시키게 되나 타겟 교환실(2)내에 가스방출을 위한 히터나, 프리스퍼터기구 및 프리스퍼터 전원을 설치할 필요가 없게 되어 장치의 저렴화 콤팩트화를 도모할 수가 있다.

또 본 발명의 진공중에서 타겟을 교환하는 방법의 다른 실시예를 제6도에 따라 설명한다.

제6도(a)는 제4도에 나타낸 인라인장치의 성막실(1)에 타겟(3)이 고정지그(41)에 의하여 고정되어 있는 상태를 나타낸다.

그 타겟(3)의 교한시에는 타겟 교환지그(40)를 타겟 배면에 고정한다.

이때 타겟 교환지그(40)는 진공용기 벽의 일부를 구성한다.

고정후, 타겟 교환지그(40)와 타겟(3)의 공간(51)은 도시하지 않은 배기장치에 의하여 배기한다.

배기후 고정지그(41)를 느슨하게 풀어 타겟 교환지그(40)에 의하여 타겟(3)을 지지하고, 진공용기로부터 부상시켜 제5도에 나타낸 바와 같이 반송기구(37)에 의하여 세팅실(31), 가열실(32), 스퍼터 클리닝실(33)을 순차 성막실(1)까지 반송하고 또 타겟 홀더(52)에 제6도(b)에 나타낸 바와 같이 교환지그(40)에 의하여 타겟(3)을 탑재시킨다.

그후 타겟 교환지그(40)를 타겟(3)으로부터 뗀다.

타겟(3)을 탑재한 타겟 홀더(52)는 냉각실(34), 인출실(35)까지 반송하여 밖으로 꺼낸다.

다음에 새로운 타겟(3)을 탑재한 타겟 홀더(52)를 세팅실(3)에 세팅한다.

그후는 제5도의 실시에에서도 실명한 바와 같이 타겟의 가스방출, 스퍼터 클리닝을 행한후에 성막실(1)에 반송하고 이번에는 제거할때의 반대수순에 의하여 새로운 타겟(3)을 성막실(1)에 고정한다.

고정후 타겟 교환지그(40)를 떼고 스퍼터 가능한 상태로 복구한다.

본 실시예에 의하면 타겟 교환실(2)은 필요하지 않게 되고 또 장치의 콤팩트화 저렴화가 실현된다.

이상 설명한 본 발명에 의하면 타겟의 교환을 위하여 성막실을 대기에 개방하는 일없이 진공인채로 타겟전극을 교환할 수 있어 장치의 재가동 시간이 필요하지 않으므로 가동율이 대폭으로 향상된다는 효과가 있다.

Claims (19)

1. 진공용기와 그 진공용기내에 배치되고 그 표면에 성막되는 기판과, 그 기판과 대향배치되어 성막해야 할 모재가 되는 타겟을 구비하고, 상기 기판과 대향하는 측의 상기 진공용기 벽면에 개구부를 설치함과 동시에 상기 진공용기에 상기 개구부와 연통하는 타겟 교환실을 인접배치하고 또 상기 타겟을 스퍼터링하여 비산한 스퍼터 입자를 상기 기판면상에 퇴적시켜 성막하는 성막시에는 사기 개구부를 상기 타겟으로 막아 진공용기내를 진공상태로 유지함과 동시에 타겟 교환시에는 상기 타겟 교환실을 진공배기하여 진공상태로 유지하여 상기 타겟과 예비 타겟을 교환하는 것을 특징으로 하는 스퍼터장치.
2. 진공용기와 그 진공용기내에 배치되고 그 표면에 성막되는 기판과 그 기판과 대향배치되어 성막해야할 모재가 되는 타겟을 구비하고 상기 기판과 대향하는 측의 상기 전공용기 벽면에 개구부를 설치하고 상기 타겟을 스퍼터링하여 비산한 스퍼터 입자를 상기 기판면상에 퇴적시켜 성막하는 성막시에는 그 개구부를 상기 타겟으로 막고 한편 상기 성막시에는 대기 개방되고 타겟 교환시에는 진공배기되어 진공상태로 유지되고, 내부에 예비타겟이 수납되어 있는 타겟 교환실을 상기 진공용기의 개구부에 일부가 위치하도록 인접배치한 것을 특징으로 하는 스퍼터장치.
3. 진공용기와 그 진공용기내에 배치되고 그 표면에 성막되는 기판과, 그 기판과 대향배치되어 성막해야할 모재가 타겟으로 이루어진 성막실에 인접배치된 타겟 교환실을 가지고 그 타겟 교환실은 성막시에는 상기 성막실과 타겟으로 차단되고, 타겟 교환시에는 상기 타겟으로 성막실과의 차단이 개방되어 진공상태로 되어 있는 것을 포함하고, 상기 성막실의 위치에 있는 타겟을 지지하고 타겟 교한시에는 상기 타겟을 상기 교환실내에 설치되어 있는 상측의 타겟 이동용레일위까지 하강시킴과 동시에 하측의 타겟 이동용레일로 반송되어온 교환용 타겟을 지지하고 상기 성막실의 소정위치까지 상승시키는 상하이동가능한 타겟홀더를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 타겟 교환장치.
4. 제 3항에 있어서,상기 타겟 교환실내에 교환용 타겟 면상을 가열하여 가스 방출을 행하는 히터를 구비하고 있다는 것을 특징으로 하는 타겟 교환장치,
5. 제 3항에 있어서, 상기 타겟 교환실내에 교환용 타겟 표면을 클리닝하는 프리 스퍼터기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 타겟 교환장치.
6. 진공용기내에 기판상에 스퍼터링되어 비산한 입자를 퇴적시켜 성막하는 모재가 되며 성막시에 상기 진공용기의 일부를 형성하고 있는 상기 타겟을 교환할때에 상기 진공용기에 인접배치되어 있는 타겟 교환실을 진공배기하여 진공상태로 하고, 이 상태에서 미리 타겟 교환실내에 수납되어 있는 교환용 타겟과 상기진공용기의 일부를 형성하고 있는 타겟을 교환하는 것을 특징으로 하는 타겟 교환방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 타겟 교환실에 미리 수납되어 있는 교환용 타겟을 히터로 가열하여 가스방출을 행한후 진공용기의 일부를 형성하고 있는 타겟을 교환하는 것을 특징으로 하는 타겟 교환방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 타겟 교환실에 미리 수납되어 있는 교환용 타겟을 프리 스퍼터기구로 클리닝 한후, 상기 진공용기의 일부를 형성하고 있는 타겟을 교환하는 것을 특징으로 하는 타겟 교환방법.
9. 진공용기와, 그 진공용기내에 배치되고 그 표면에 성막되는 기판과, 그 기판과 대향배치되어 성막해야할 모재가 되는 타겟판과, 그 타겟과 표면에 마그네트론 자장을 형성하기 위하여 타겟판 이면에 설치한 자계발생수단과, 타겟판을 냉각하기 위한 냉각수 도입부로 이루어진 타겟전극을 구비하고 상기 기판과 대향하는 측의 상기 진공용기 벽면에 개구부를 설치함과 동시에 상기 진공용기내에 개구부와 연통하는 타겟전극 교환실을 인접배치하고 또 상기 타겟을 스퍼터링하여 비산한 스퍼터입자를 상기 기판면상에 퇴적시켜 상막하는 성막시에는 상기 개구부를 상기 타겟 전극으로 막아 진공실내를 진공상태로 유지함과 동시에 타겟 전극 교환시에는 상기 타겟 전극 교환실을 진공배기하여 진공 상태로 유지하여 상기 타겟 전극과 예비 타겟전극을 교환하는 것을 특징으로 하는 스퍼터장치.
10. 진공용기와 그 진공용기내에 배치되고 그 표면에 성막되는 기판과 그 기판과 대향배치되어 성막해야할 모재가 되는 타겟판과, 그 타겟판 표면에 마그네트론 자장을 형성하기 위하여 타겟판 이면에 설치한 자계발생수단과, 타겟판을 냉각하기 위한 냉각수 도입부로 이루어진 타겟 전극을 구비하고, 상기 기판과 대향하는 측의 상기 진공용기 벽면에 개구부를 설치하고 그 개구부를 상기 타겟 전극으로 막고, 상기 타겟을 스퍼터링하여 비산한 스퍼터입자를 상기 기판면상에 퇴적시켜 성막하는 성막시에는 대기 개방되고, 타겟 전극 교환시에는 진공배기되어 진공상태로 유지되고 내부에 타겟판, 자계발생수단, 냉각수 도입수단으로 이루어진 예비타겟 전극이 수납되어 있는 타겟 전극교환실을 상기 진공용기의 개구부에 일부가 위치하도록 인접배치한 것을 특징으로 하는 스퍼터장치.
11. 진공용기와 그 진공용기내에 배치되고 그 표면에 성막되는 기판과, 그 기판과 대향배치되어 성막해야할 모재가 되는 타겟판과 그 타겟판 표면에 마그네트론 자장을 형성하기 위하여 타겟판 이면에 설치한 자계발생수단, 타겟판을 냉각하기 위한 냉각수 도입부로 이루어진 타겟 전극을 구비한 성막실에 인접배치된 타겟 전극교환실을 가지고 그 타겟 전극 교환실은 성막시에 상기 성막실과 타겟 전극으로 차단되고 타겟 전극 교환시에는 상기 타겟 전극으로의 성막실과의 차단이 개방되어 진공상태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 타겟 교환장치.
12. 진공용기내의 기판면상에 스퍼터링되어 비산한 입자를 퇴적시켜 성막하는 모재가 되는 타겟판과, 그 타겟판 표면에 마그네트론 자장을 형성하기 위하여 타겟판 이면에 설치한 자계발생수단과, 타겟판을 냉각하기 위한 냉각수 도입부로 이루어지고 성막시에 상기 진공용기의 일부를 형성하고 있는 상기 타겟 전극 교환할때에 상기 진공용기에 인접배치되어 있는 타겟 전극교환실을 진공배기하여 진공상태로 하고, 이 상태에서 미리 타겟 전극교환실내에 수납되어 있는 타겟판, 자게발생수단, 냉각수 도입부로 이루어진 교환용 타겟전극과 상기 진공용기의 일부를 형성하고 있는 타겟 전극을 교환하는 것을 특징으로 하는 타겟 전극 교환방법.
13. 제 1실의 내부에 수납되어 있는 기판표면에 이것과 대향배치되는 타겟을 스퍼터링하여 비산한 입자를 퇴적시켜 성막을 행하고, 또 제1실은 항상 진공상태에 있고, 또 그 제1실과 상기 타겟으로 구획되어 있는 제2실의 내부에 교환용의 예비 타겟이 수납되고 상기 제2실은 적어도 상기 타겟과 예비 타겟을 교환할때에는 진공상태로 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 타겟 전극 교환방법.
14. 내부가 대기 개방상태에서 기판을 세팅하고 그후 내부가 진공배기되는 세팅실과 그 세팅실을 진공배기후 그 세팅실내의 상기 기판을 반송기구에 의하여 반송하고 이 기판을 내부에 설치되어 있는 가열장치로 가열하여 가스방출을 행하는 가열실과, 그 가열실로부터 반송되어온 상기 기판의 표면을 스퍼터링하여 클리닝하는 클리닝실과, 그 클리닝실로부터 반송되어온 상기 기판표면에 타겟을 스퍼터링함으로써 비산한 입자를 퇴적시켜 성막하는 성막실과, 그 성막실에서 성막된 기판이 반송되고 그 기판을 냉각하는 냉각실과, 그 냉각실에서 냉각된 기판을 외부로 꺼내는 인출실을 구비하고 상기 성막실의 일부에 개구부를 설치함과 동시에 그 개구부와 연통하는 타겟 교환실을 상기 성막실과 인접배치하고 성막시에는 상기 개구부를 상기 타겟으로 막고 내부를 진공상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 인라인 스퍼터장치.
15. 내부가 대기 개방상태에서 기판을 세팅하고 그후 내부가 진공배기되는 세팅실과, 그 세팅실을 진공배기후, 그 세팅실의 상기 기판을 반송기구에 의하여 반송하고 그 기판을 내부에 설치되어 있는 가열장치에서 가열하여 가스방출을 행하는 가열실과, 그 가열실로부터 반송되어온 상기 기판의 표면을 스퍼터링하여 클리닝하는 클리닝실과, 그 클리닝실로부터 반송되어온 상기 기판표면에 타겟을 스퍼터링함으로써 비산한 스퍼터입자를 퇴적시켜 성막하는 성막실과, 그 성막실에서 성막된 기판이 반송되고 그 기판을 냉각하는 냉각실과, 그 냉각실에서 냉각된 기판을 외부로 꺼내는 인출실을 구비하고 상기 성막실의 일부에 개구부를 설치하고, 성막시에는 그 개구부를 상기 타겟으로 막고, 한편 성막시에는 대기 개방되고 타겟 교한시에는 진공배기되어 진공상태로 유지되고, 내부에 예비타겟이 수납되어 있는 타겟 교환실을 상기 성막실의 개구부에 일부가 위치하도록 인접배치한 것을 특징으로 하는 인라인 스퍼터장치.
16. 내부가 대기 개방상태에서 기판을 세팅하고 그후 내부가 진공배기되는 세팅실과, 그 세팅실을 진공배기후, 그 세팅실내의 상기 기판을 반송기구에 의하여 반송하고 이 기판을 내부에 설치되어 있는 가열장치에서 가열하여 가스방출을 행하는 가열실과, 그 가열실로부터 반송되어온 상기 기판의 표면을 스퍼터링하여 클리닝하는 클리닝실과, 그 클리닝실로부터 반송되어온 상기 기판표면에 타겟을 스퍼터링함으로써 비산된 스퍼터 입자를 퇴적시켜 성막하는 성막실과, 그 성막실에서 성막된 기판이 반송되고 그 기판을 냉각하는 냉각실과, 그 냉각실에서 냉각된 기판을 외부로 꺼내는 인출실을 구비하고, 상기 클리닝실과 성막실의 배면에 타겟 교환실을 설치하고, 그 타겟 교환실은 상기 클리닝실과는 게이트 밸브로 성막실과는 타겟으로 간막이 되어 있는 것을 특징으로 하는 인라인 스퍼터장치.
17. 제 16항에 있어서, 상기 타겟 교환실에는 타겟 홀더 및 교환후의 상기 타겟을 인출할 수 있는 문이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 인라인 스퍼터 장치.
18. 타겟 홀더에 탑재한 타겟을 세팅실에 세팅하는 공정과, 그 세팅실을 진공배기후 반송기구에 의하여 타겟 홀더를 가열실에 이동시키고, 그 가열실에서는 기판의 가스방출과 동일하게 타겟 표면을 가열하여 타겟의 가스방출을 행하는 공정과, 그후 스퍼터 클리닝실에 이동시켜 역시 기판의 클리닝과 마찬가지로 타겟 표면의 클리닝을 행하는 공정과, 클리닝 종료후 이번에는 타겟 교환실내를 배기하고 타겟 교환실과 스퍼터 클리닝실과의 간막이 밸브를 열어, 타겟 교환실내로 이동시키는 공정과, 이동후 간막이 밸브를 닫고, 여기서 타겟 지지구에 의하여 타겟만을 타겟 홀더로부터 떼어 타겟 설치레벨 높이까지 내리는 공정과 타겟을 성막실의 후측으로 이동시켜 타겟을 교환하는 공정과, 타겟 교환후 타겟 교환실을 대기로 복귀시켜 떼어낸 타겟 및 홀더를 인출하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인라인 스퍼터 장치에 있어서의 타겟 교환방법.
19. 타겟 홀더를 세팅실에 세팅하는 공정과, 그 세팅실을 진공배기후 반송기구에 의하여 타겟 홀더를 가열실, 클리닝실, 성막실로 계속 이동시키는 공정과, 그 성막실에서 타겟 교환시, 그 성막실의 진공을 유지함과 동시에 타겟을 타겟 홀더를 고정하는 기능을 갖은 타겟 교환지그를 성막실에 설치하는 공정과, 상기 타겟 지그에 의하여 타겟을 타겟 홀더에 고정하는 공정과, 그 타겟을 탑재한 상기 타겟 홀더를 반송기구에 의하여 냉각실, 인출실까지 반송하여 그 타겟을 인출하는 공정과, 타겟 홀더에 탑재한 타겟을 세팅실에 세팅하는 공정과 그 세팅실을 진공배기후 반송기구에 의하여 타겟홀더를 가열실에 이동하고 그 가열실에서는 기판의 가스방출과 마찬가지로 타겟 표면을 가열하여 타겟의 가스방출을 행하는 공정과 그후 스퍼터 클리닝실에 이동하여 역시 기판의 클리닝과 마찬가지로 타겟 표면의 클리닝을 행하는 공정과 클리닝 종료후 타겟 교환실내에 이동하는 공정과, 이동후 여기서 타겟 교환지그에 의하여 타겟만을 타겟 홀더로부터 떼어내어 타겟을 성막실에 고정하는 공정과, 상기 타겟 홀더만을 냉각실, 인출실에 이동하고 타겟 홀더를 인출하는 공정과, 상기 타겟 교환지그를 인출하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인라인 스퍼터 장치에 있어서의 타겟 교환방법.