KR100670620B1 - 기판기립장치 및 진공처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공분위기 내에서 기판을 처리하는 진공처리장치의 기술분야에 관한 것으로, 특히 수직인 상태의 기판을 처리하는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

기판기립장치 (31) 에서 기판을 수직으로 기립시키고, 기판표면을 제 1, 제 2 기립자세로 캐소드 (8₁ , 8₂ ) 에 각각 평행하게 대향 배치할 수 있도록 되어 있기 때문에, 기판홀더 (32) 를 제 1 기립자세로 하여 한쪽의 캐소드 (8₁ ) 에 설치된 Al 타깃을 기판표면에 스퍼터링하여 Al 막을 형성한 후, 기판홀더 (32) 를 제 2 기립자세로 하여 다른 쪽의 캐소드 (8₂ ) 를 기판표면에 스퍼터링하여 기판표면에 Ti 막을 형성할 수 있고, 단일 진공조 (11) 내에서 Ti 와 Al 의 이층막을 기판표면에 형성할 수 있다. 따라서, 막형성실이 차지하는 스페이스를 그 만큼 축소할 수 있고, 처리량을 향상시킬 수 있다.

Description

기판기립장치 및 진공처리장치 {SUBSTRATE RISING DEVICE AND VACUUM PROCESSING DEVICE}

도 1 의 (a) 는 본 발명의 일 실시형태의 진공처리장치를 설명하는 단면도, (b) 는 본 발명의 일 실시형태의 기판기립장치를 설명하는 사시도, (c) 는 본 발명의 일 실시형태의 기판기립장치를 설명하는 평면도, (d) 는 기판기립장치의 제 1 기립자세를 설명하는 도면, (e) 는 기판기립장치의 제 2 기립자세를 설명하는 도면.

도 2 의 (a) 는 본 발명의 다른 실시형태의 진공처리장치를 설명하는 단면도, (b) 는 본 발명의 다른 실시형태의 기판기립장치의 기립상태를 설명하는 측면도, (c) 는 본 발명의 다른 실시형태의 수평인 상태의 기판기립장치를 설명하는 측면도, (d) 는 본 발명의 다른 실시형태의 수평인 상태의 기판기립장치를 설명하는 사시도.

도 3 의 (a) 는 본 발명의 다른 실시형태의 기판탑재부의 기판통과 가능한 상태를 설명하는 평면도, (b) 는 본 발명의 다른 실시형태의 기판탑재부의 기판통과 가능한 상태를 설명하는 단면도, (c) 는 본 발명의 다른 실시형태의 기판탑재부의 기판탑재 가능한 상태를 설명하는 평면도, (d) 는 본 발명의 다른 실시형태의 기판탑재부의 기판탑재 가능한 상태를 설명하는 단면도.

도 4 의 (a) 는 본 발명의 다른 실시형태의 기판탑재부의 기판 옮기는 작업을 나타내는 제 1 단면도, (b) 는 본 발명의 다른 실시형태의 기판탑재부의 기판 옮기는 작업을 나타내는 평면도, (c) 는 본 발명의 다른 실시형태의 기판탑재부의 기판 옮기는 작업을 나타내는 제 2 단면도, (d) 는 본 발명의 다른 실시형태의 기판탑재부의 기판 옮기는 작업을 나타내는 제 3 단면도.

도 5 의 (a) 는 본 발명의 다른 실시형태의 기판탑재부의 기판 옮기는 작업을 나타내는 제 4 단면도, (b) 는 본 발명의 다른 실시형태의 기판탑재부의 기판 옮기는 작업을 나타내는 제 5 단면도.

도 6 의 (a) 는 본 발명의 다른 실시형태의 진공처리장치를 설명하는 제 1 단면도, (b) 는 본 발명의 다른 실시형태의 진공처리장치를 설명하는 제 2 단면도.

도 7 의 (a) 는 본 발명의 다른 실시형태에서 캐소드를 3 개 갖는 진공처리장치의 작동을 설명하는 제 1 사시도, (b) 는 본 발명의 다른 실시형태에서 캐소드를 3 개 갖는 진공처리장치의 작동을 설명하는 제 2 사시도, (c) 는 본 발명의 다른 실시형태에서 캐소드를 3 개 갖는 진공처리장치의 작동을 설명하는 제 3 사시도.

도 8 의 (d) 는 본 발명의 다른 실시형태에서 캐소드를 3 개 갖는 진공처리장치의 작동을 설명하는 제 4 사시도, (e) 는 본 발명의 다른 실시형태에서 캐소드를 3 개 갖는 진공처리장치의 작동을 설명하는 제 5 사시도, (f) 는 본 발명의 다른 실시형태에서 캐소드를 3 개 갖는 진공처리장치의 작동을 설명하는 제 6 사시도.

도 9 의 (g) 는 본 발명의 다른 실시형태에서 캐소드를 3 개 갖는 진공처리장치의 작동을 설명하는 제 7 사시도, (h) 는 본 발명의 다른 실시형태에서 캐소드를 3 개 갖는 진공처리장치의 작동을 설명하는 제 8 사시도, (i) 는 본 발명의 다른 실시형태에서 캐소드를 3 개 갖는 진공처리장치의 작동을 설명하는 제 9 사시도.

도 10 의 (a) 는 본 발명의 또 다른 실시형태의 진공처리장치를 설명하는 단면도, (b) 는 본 발명의 또 다른 실시형태의 기판기립장치의 기립상태를 설명하는 측면도, (c) 는 본 발명의 또 다른 실시형태의 수평인 상태의 기판기립장치를 설명하는 측면도, (d) 는 본 발명의 또 다른 실시형태의 기립상태의 기판기립장치를 설명하는 사시도.

도 11 의 (a) 는 본 발명의 또 다른 실시형태의 진공처리장치의 작동을 설명하는 제 1 의 도면, (b) 는 본 발명의 또 다른 실시형태의 진공처리장치의 작동을 설명하는 제 2 의 도면, (c) 는 본 발명의 또 다른 실시형태의 진공처리장치의 작동을 설명하는 제 3 의 도면, (d) 는 본 발명의 또 다른 실시형태의 진공처리장치의 작동을 설명하는 제 4 의 도면, (e) 는 본 발명의 또 다른 실시형태의 진공처리장치의 작동을 설명하는 제 5 의 도면.

도 12 는 대기 개방후의 타깃의 적산전력과 아크방전의 발생횟수의 관계를 설명하는 그래프.

도 13 은 본 발명의 또 다른 실시형태의 진공처리장치를 설명하는 요부 단면도.

도 14 는 종래의 진공처리장치의 일례를 나타내는 도면.

도 15 는 종래기술의 막형성실의 일례를 나타내는 도면.

"도면의 주요부분에 대한 부호의 설명"

31, 41, 71, 81 : 기판기립장치

32, 42₁ , 42₂ , 42₃ , 80 : 기판탑재부

30, 41, 61, 75, 93 : 진공조 34 : 회전부재

35 : 구동축 47, 57, 67 : 훅

49 : 기판통과구멍 72 : 회전대

75a, 75b, 75c : 창 76₁ , 76₂ , 76₃ : 틀

99 : O자형 링 (시일부재)

본 발명은 진공분위기 내에서 기판을 처리하는 진공처리장치의 기술분야에 관한 것으로, 특히 기판을 세운 상태에서 처리함과 동시에 다층막을 형성하기 위한 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

종래, 다층막을 형성하기 위한 스퍼터링 장치로서, 도 14 의 도면부호 100 으로 나타내는 장치가 사용되고 있다.

이 스퍼터링 장치 (100) 는 장착취출실 (101) 과 반송로봇 (112) 과 막형성 실 (103, 113) 을 갖고 있다.

장착취출실 (101) 에 반입된 기판은 반송로봇 (112) 으로 장착취출실 (101) 로부터 막형성실 (103) 로 반송되도록 구성되어 있다.

상기 막형성실 (103) 의 상세한 구성을 도 15 에 나타낸다. 이 막형성실 (103) 은 진공조 (111) 를 갖고 있다. 진공조 (111) 내에는 핫 플레이트 겸용 기판탑재부 (104) 가 배치되어 있다. 또, 진공조 (111) 는 반송실 (110) 에 연결되어 있고, 반송실 (110) 내에는 반송로봇 (112) 이 배치되어 있다.

반송로봇 (112) 은 수평방향으로 신축이 자유로운 아암 (116) 을 갖고 있고, 이 아암 (116) 선단부분의 핸드 (117) 상에 기판 (106) 을 수평으로 탑재하면 기판 (106) 을 수평방향으로 반송할 수 있으며, 기판탑재부 (104) 상의 소정 위치까지 이동시키도록 구성되어 있다.

기판탑재부 (104) 에는 복수의 구멍이 형성되어 있고, 각 구멍내에는 기판승강기구 (120) 가 갖는 복수의 핀 (105) 이 수납되어 있다.

기판탑재부 (104) 의 상측에 기판 (106) 을 위치시킨 상태에서 기판승강기구 (120) 를 작동시키고, 핀 (105) 을 상측으로 이동시키면, 기판 (106) 은 핀 (105) 선단에 놓인다. 그 상태에서 아암 (116) 을 수축시키고, 핸드 (117) 를 기판 (106) 과 기판탑재부 (104) 사이로부터 빼내어 반송실 (110) 내로 되돌린 후, 핀 (105) 을 하측으로 이동시키고, 각 핀 (105) 을 기판탑재부 (104) 의 구멍내에 수납하면, 기판 (106) 은 기판탑재부 (104) 로 옮겨지게 된다.

그 후, 기판탑재부 (104) 에 설치된 기판유지기구를 작동시키고, 기판 (106) 을 기판탑재부 (104) 표면에 밀착 유지한다. 이 기판탑재부 (104) 에는 회전축 (124) 이 장착되고, 회전축 (124) 에는 도시되지 않은 모터가 직결되어 있으며, 모터를 구동하여 회전축 (124) 을 회전시켜 기판탑재부 (104) 를 기립시키면, 기판 (106) 은 기판탑재부 (104) 와 함께 기립한다.

진공조 (111) 의 벽면에는 캐소드 (108) 가 설치되어 있고, 기판 (106) 이 기판탑재부 (104) 에 밀착한 상태로 기립하면, 그 기판 (106) 은 캐소드 (108) 에 설치된 타깃과 평행하게 대향 배치된다.

그 상태에서 캐소드 (108) 에 전압을 인가하면, 타깃이 스퍼터링되고, 기립한 기판 (106) 표면에 1 층째의 박막이 형성된다.

이렇게 하여 기판 (106) 의 표면에 박막이 형성된 후, 이 기판은 반송로봇 (112) 으로 막형성실 (103) 로부터 반출되어 막형성실 (113) 에 반입되며, 막형성실 (113) 에서 2 층째의 막형성처리가 이루어진다.

그 후 기판은 막형성실 (113) 로부터 장착취출실 (101) 에 반송되어 장치 밖으로 취출된다.

이상 설명한 막형성실 (103, 113) 에서는 기판 (106) 이 이동하거나 기립할 때 슬라이딩하지 않으므로, 진공조 (111) 내에서의 더스트의 발생은 없고, 또 세운 상태에서 기판 (106) 표면에 박막이 형성되므로, 타깃이나 그 근방으로부터 더스트가 발생한 경우에도 기판 (106) 표면에 부착하지 않으므로, 결함이 없는 고품질의 박막이 얻어지게 되어 있다.

그러나, 막형성실 (103, 113) 은 도 15 에 나타낸 바와 같이, 캐소드 (108) 를 각각 하나밖에 갖고 있지 않기 때문에, 각각의 막형성실 (103, 113) 내에서는 단층막밖에 형성할 수 없다.

따라서, 다층막을 형성하는 경우에는 많은 막형성실이 필요하게 되며, 예컨대 액정표시장치용 유리기판과 같이, 400 ㎜ ×500 ㎜ 로부터 더욱 큰 것으로 대면적화가 요구되는 장치에서는 막형성실이 차지하는 스페이스가 커진다. 또한, 복수의 막형성실 사이를 기판이 이동해야 하기 때문에, 기판의 이동시간이 길어져 처리량이 저하된다는 문제가 발생되었다.

본 발명은 상기 종래기술의 요구에 따르기 위해 창작된 것으로, 그 목적은 기판을 세운 상태에서 처리할 수 있으며, 또한 다층막을 동일 진공조 내에서 형성할 수 있는 진공처리장치를 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 2 에 기재된 발명은 수평인 자세에서 상하로 겹쳐지는 적어도 2 개의 기판탑재부를 가지며, 상기 각 기판탑재부에는 구동축이 각각 설치되고, 이 구동축을 회전시킴으로써 상기 각 기판탑재부를 각각 기립시키도록 구성된 기판기립장치에 있어서, 상기 기판탑재부 중, 상측에 배치된 기판탑재부에는 수평인 상태의 기판을 상하방향으로 통과시키는 기판통과구멍이 형성되고, 이 기판통과구멍의 주변부에는 훅이 설치되며, 이 훅을 상기 기판통과구멍내에 돌출시켰을 때, 그 훅상에 상기 기판을 탑재시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

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청구항 3 에 기재된 발명은 청구항 2 에 기재된 기판기립장치로서, 상기 각 기판탑재부를 상하로 겹쳤을 때, 상기 각 기판탑재부의 하측에 배치된 기판승강핀의 선단이 상기 각 기판탑재부보다도 상측위치까지 상승할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

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청구항 6 에 기재된 발명은 진공 배기 가능한 진공조와, 이 진공조내에 배치된 기판기립장치를 갖는 진공처리장치에 있어서, 상기 기판기립장치는 수평인 자세로 상하로 겹쳐지는 적어도 2 개의 기판탑재부를 가지며, 상기 각 기판탑재부에는 구동축이 각각 설치되고, 이 구동축을 회전시킴으로써 상기 각 기판탑재부를 각각 기립시키도록 구성된 기판기립장치로서, 상기 기판탑재부 중, 상측에 배치된 기판탑재부에는 수평인 상태의 기판을 상하방향으로 통과시키는 기판통과구멍이 형성되고, 이 기판통과구멍의 주변부에는 훅이 설치되며, 이 훅을 상기 기판통과구멍내에 돌출시켰을 때, 그 훅상에 상기 기판을 탑재시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

청구항 7 에 기재된 발명은 청구항 6 에 기재된 진공처리장치로서, 회전대를 추가로 가지며, 상기 회전대는 상기 진공조의 저부에 배치되고, 수평면 내에서 회전할 수 있도록 구성되어 있고, 상기 기판기립장치는 상기 회전대에 장착되며, 상기 회전대가 회전했을 때, 상기 회전대와 함께 회전할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

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청구항 11 에 기재된 발명은 진공처리장치로서, 진공조와, 상기 진공조의 측벽에 배치된 복수의 처리수단과, 상기 진공조 내에 배치된 복수의 기판기립장치와, 연직 방향의 회전축선을 중심으로 회전하는 회전대를 갖고, 상기 각 기판기립장치는 기판탑재부를 각각 가지며, 상기 각 기판기립장치는 상기 기판탑재부를 수평 자세로도 기립 자세로도 할 수 있도록 구성되고, 처리 대상물인 기판은 상기 수평 자세의 상기 기판탑재부에 배치되고, 상기 기판탑재부가 기립 자세가 되면, 상기 기판은 상기 기판탑재부와 함께 기립 자세가 되도록 구성되고, 상기 수평 자세에서는 상기 각 기판탑재부는 상하로 겹쳐지고, 상기 각 기판기립장치는 상기 회전대의 회전에 의해 회전하고, 기립 자세가 된 상기 기판을 상기 처리수단에 대향시키도록 구성된 것을 구성된 것을 특징으로 한다.

청구항 12 에 기재된 발명은 청구항 11 에 기재된 진공처리장치로서, 상기 처리수단은 스퍼터링용 캐소드인 것을 특징으로 한다.
청구항 18 에 기재된 발명은 청구항 11 에 기재된 진공처리장치로서, 상기 진공조의 벽면에는 창이 형성되고, 상기 처리수단은 상기 창의 외측에 위치하고, 상기 창을 통해 상기 기판과 면하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
청구항 19 에 기재된 발명은 청구항 18 에 기재된 진공처리장치로서, 복수의 상기 기판탑재부 중, 적어도 하나의 상기 기판탑재부는 차폐부를 가지며, 상기 기판탑재부가 상기 차폐부와 함께 기립 자세가 되고, 상기 처리수단에 대향했을 때, 상기 차폐부와 상기 처리수단 사이의 상기 창부는 상기 차폐부에 의해 덮이도록 구성된 것을 특징으로 한다.
청구항 20 에 기재된 발명은 청구항 19 에 기재된 진공처리장치로서, 상기 차폐부는 판상으로 형성된 것을 특징으로 한다.
청구항 21 에 기재된 발명은 청구항 18 에 기재된 진공처리장치로서, 상기 진공조 내벽 또는 상기 기판탑재부의 어느 한쪽 또는 양쪽에는 시일부재가 설치되고, 상기 시일부재는 상기 기판이 기립 상태로 상기 처리수단과 대향했을 때, 상기 창 주변의 상기 진공조의 내벽과, 상기 기판탑재부의 사이에 배치되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
청구항 22 에 기재된 발명은 청구항 21 에 기재된 진공처리장치로서, 상기 기판이 기립 상태로 상기 처리수단과 대향했을 때, 상기 시일부재에 의해 소정의 기판의 처리분위기를 다른 기판의 처리분위기와 격리할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
청구항 23 에 기재된 발명은 청구항 21 에 기재된 진공처리장치로서, 상기 진공조와 상기 처리수단의 사이에 배치되고, 상기 창의 주위에 장착된 틀을 가지며, 상기 기판탑재부에 상기 기판을 유지시켜 기립 자세로 했을 때, 상기 기판탑재부, 상기 틀, 상기 처리수단으로 구분되는 공간 내가 기밀하게 되며, 상기 진공조 중의 분위기와 격리되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
청구항 24 에 기재된 발명은 청구항 23 에 기재된 진공처리장치로서, 상기 틀에는 배기구와 가스 도입구가 형성되어 있고, 상기 처리수단이 스퍼터링용 캐소드이고, 상기 배기구로부터 상기 공간 내를 진공 배기하고, 상기 가스 도입구로부터 스퍼터 가스와 반응성 가스를 도입할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
청구항 25 에 기재된 발명은 청구항 11 에 기재된 진공처리장치로서, 상기 기판기립장치는 복수의 구동축을 가지며, 상기 각 기판탑재부는 구동축에 장착되고, 상기 구동축이 중심축선을 중심으로 회전하면 기립 자세가 되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

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상술한 본 발명의 기판기립장치에 의하면, 기판탑재부와, 회전부재와, 아암부와 구동축을 가지며, 기판탑재부와 아암부를 수평으로 한 수평자세로부터 구동축의 회전력을 아암부에 전달시키고, 기판탑재부와 아암부를 기립시킨 제 1 기립자세와, 기판탑재부와 아암부를 수평으로 한 수평자세로부터 구동축의 회전력을 회전부재를 통해 기판탑재부에 전달시키고, 아암부를 수평으로 한 채, 기판탑재부를 기립시킨 제 2 기립자세를 얻도록 구성되어 있다.

구동축의 회전력을 아암부에 전달시켜 회전시키고, 기판탑재부를 수평자세로부터 연직으로 기립시킨 경우에는 기판탑재부는 아암부와 일체화되어 구동축을 중심으로 하여 상승하고, 기판탑재부의 표면이 기판기립장치의 외측을 향하는 자세 (제 1 기립자세) 를 취한다.

한편, 구동축의 회전력을 회전부재에 전달시키고, 아암부를 수평으로 한 채, 기판탑재부를 기립시킨 경우에는 기판탑재부는 회전부재를 중심으로 하여 상승하고, 기판탑재부의 표면이 기판기립장치의 외측을 향하는 자세 (제 2 기립자세) 를 취한다.

이와 같이, 제 1 기립자세와 제 2 기립자세에서는 모두 기판탑재부가 연직으로 기립하여 기판탑재부의 표면이 기판기립장치의 외측을 향하도록 되어 있는데, 제 1 기립자세에서는 구동축을 중심으로 하여 기판탑재부와 아암부가 상승하고, 제 2 기립자세에서는 회전부재를 중심으로 하여 기판탑재부만이 상승하기 때문에, 제 1, 제 2 기립자세에서는 기판탑재부가 상승하는 방향이 서로 반대방향이 되며, 기 판탑재부의 표면에 기판을 탑재하면, 제 1, 제 2 기립자세에서 기판표면은 서로 반대방향을 향한다.

이와 같은 기판기립장치를 진공조내에 배치하고, 그 진공조내에 2 개의 캐소드를 대향 배치시키고, 각 캐소드에 타깃을 설치한 경우에는 기판을 유지한 상태에서 기판탑재부를 제 1 기립자세로 하면, 기판표면이 한쪽의 캐소드에 대향 배치되도록 할 수 있고, 한편, 기판탑재부를 제 2 기립자세로 하면, 기판표면이 다른 쪽의 캐소드에 대향 배치되도록 할 수 있다.

이 때문에, 기판표면을 한쪽의 캐소드에 대향 배치시켜 한쪽의 타깃재를 기판표면에 스퍼터하여 1 층째의 막형성처리를 한 후, 기판표면을 다른 쪽의 캐소드에 대향 배치시켜 다른 쪽의 타깃재를 기판표면에 스퍼터하여 2 층째의 막형성처리를 할 수 있기 때문에, 단일 진공조 내에서 2 층의 적층막을 형성할 수 있다.

따라서, 이층막을 형성하는 경우 종래와 같이 2 개의 막형성실을 필요로 하지 않으므로, 막형성실이 차지하는 스페이스를 그 만큼 축소할 수 있다. 또한, 기판을 2 개의 막형성실 사이에서 이동시키기 위한 시간이 필요없기 때문에, 처리량을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명의 다른 구성의 기판기립장치에서는 수평인 자세에서 상하로 겹쳐지는 적어도 2 장의 기판탑재부를 가지며, 각 기판탑재부에는 구동축이 각각 설치되고, 이 구동축을 회전시킴으로써 각 기판탑재부를 각각 기립시키도록 되어 있다.

기판탑재부는 수평인 자세에서 훅을 기판통과구멍으로 돌출시켰을 때에는 기 판을 유지할 수 있도록 되어 있고, 훅을 수납했을 때에는 기판을 통과할 수 있도록 되어 있기 때문에, 기판을 유지하고 있는 기판탑재부와, 다른 기판탑재부의 훅을 수납함으로써 유지되어 있던 기판은 기판통과구멍을 통해 다른 기판탑재부에 이동 가능한 상태가 되며, 그 기판을 상하방향으로 이동하여 다른 기판탑재부의 기판통과구멍내에 위치시키고, 다른 기판탑재부의 훅을 기판통과구멍에 돌출시킴으로써 다른 기판탑재부에서 기판을 유지할 수 있고, 기판탑재부 사이에서 기판의 이동을 할 수 있다.

이와 같이 기판탑재부 사이에서 기판의 이동을 할 수 있으므로, 복수의 기판탑재부의 표면이 서로 다른 방향으로 기립하도록 하고, 다른 방향으로 기판표면이 향하도록 하고, 기판표면이 향하는 방향의 각각에 1 개씩 캐소드를 배치해 두면, 기판을 어느 기판탑재부에 탑재시키고, 기판표면을 소정 캐소드에 대향 배치시켜 그 캐소드에 설치된 타깃을 기판표면에 스퍼터하여 1 층째의 막형성처리를 한 후, 기판을 탑재하고 있던 기판탑재부로부터 다른 기판탑재부로 기판을 이동시키고, 기판표면을 다른 캐소드에 대향 배치시켜 다른 타깃을 기판표면에 스퍼터하여 2 층째의 막형성처리를 할 수 있다.

또한, 본 발명의 그 외의 기판기립장치에서는 복수의 기판기립장치와 회전대와 처리수단을 갖고 있고, 회전대가 연직방향의 회전축을 중심으로 하여 수평면 내에서 회전했을 때, 복수의 기판기립장치를 회전시킬 수 있고, 각 기판기립장치가 기판을 유지한 상태에서 기판을 처리수단에 대향시킬 수 있도록 되어 있다.

일례로서, 진공조내에 처리수단과, 기판기립장치가 3 개씩 설치되고, 회전대 상에 위로부터 순서대로 제 1, 제 2, 제 3 기판기립장치가 수평인 상태로 배치되어 있는 경우에는 먼저 수평인 상태로 최상위에 배치된 제 1 기판기립장치에 1 장째의 기판을 유지시키고, 다음으로 제 1 기판기립장치가 기립하여 제 1 처리수단에 대향함과 동시에, 수평인 상태로 배치된 제 2 기판기립장치에 2 장째의 기판을 유지시킨다.

이어서, 제 1 처리수단으로 1 장째의 기판을 처리하고, 그 후 회전대를 소정 각도 회전시켜 제 1 ∼ 제 3 기판기립장치를 소정 각도 회전시키고, 1 장째의 기판을 제 2 처리수단에 대향시킴과 동시에, 제 2 기판기립장치를 기립시키고, 2 장째의 기판을 제 1 처리수단과 대향시킨다.

이 상태에서, 제 2 처리수단으로 1 장째의 기판을 처리함과 동시에, 제 1 처리수단으로 2 장째의 기판을 처리함으로써 2 장의 기판을 동시에 처리할 수 있다. 따라서, 특히 복수의 기판을 연속적으로 처리할 때, 처리에 요하는 시간을 종래에 비해 단축할 수 있다.

또, 상술한 본 발명의 진공처리장치에 의하면, 진공조내에 배치한 기판기립장치에 의해 진공조 측벽에 설치된 복수의 처리수단, 예컨대 스퍼터링용 캐소드에 기판의 표면을 순차적으로 대향시킬 수 있고, 기판표면에 순차적으로 스퍼터링에 의한 막형성처리를 할 수 있다.

이와 같이, 기판표면을 복수의 캐소드를 향하게 하여 각각의 타깃을 기판표면에 스퍼터할 수 있고, 하나의 진공조 내에서 다층막을 형성할 수 있다.

따라서, 다층막을 형성하는 경우, 복수의 막형성실을 필요로 하지 않기 때문 에, 막형성실이 차지하는 스페이스를 축소할 수 있다. 또한, 기판을 막형성실 사이에서 이동시키기 위한 시간이 필요없게 되므로, 처리량을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명의 다른 구성에서는 진공조와, 기판기립장치를 갖는 진공처리장치가 수평면 내에서 회전 가능한 회전대를 갖고 있고, 기판기립장치는 회전대에 장착되며, 회전대와 함께 회전할 수 있도록 되어 있다.

이 때문에, 기판을 유지한 기판기립장치가 수평인 상태에 있을 때, 회전대를 회전하여 기판기립장치를 회전시키고, 캐소드의 위치에 왔을 때 기판을 기립상태로 함으로써 진공조내의 임의의 캐소드 방향으로 기판의 표면을 향하게 할 수 있다.

또, 본 발명의 그 외의 진공처리장치에 의하면, 복수의 기판기립장치는 기판탑재부를 가지며, 기판탑재부 중, 적어도 하나의 기판탑재부는 판상의 기판탑재부를 가지며, 수평인 상태로도 기립상태로도 할 수 있게 되고, 기립상태에서 처리수단에 대향할 수 있도록 구성되어 있다.

진공처리장치가 스퍼터링 장치로서, 처리수단이 스퍼터링용 타깃이었던 경우에는 새로운 타깃을 진공조에 배치했을 때, 그 타깃을 미리 일정량 스퍼터링시켜 타깃의 표면상태를 양호하게 해 두고나서 (이하에서 프리스퍼터라고 칭함) 막형성 대상의 기판에 막형성시킬 필요가 있다. 종래 프리스퍼터를 행하기 위해서는 더미기판을 타깃에 대향하여 배치시키고, 소정 막두께의 박막을 더미기판상에 형성시키고 있었다.

이 때, 더미기판으로서 유리기판을 사용하고 있었는데, 유리기판은 강도가 약하여 두꺼운 막을 형성할 수는 없기 때문에, 복수장의 유리기판을 빈번하게 교환 하면서 막형성시키지 않으면, 충분한 프리스퍼터를 할 수는 없었으므로, 유리기판의 교환시간에 의해 프리스퍼터에 장시간을 요하고 있었다.

또, 더미기판으로서 강도가 강한 금속판을 사용하는 것도 생각할 수 있는데, 원래 유리기판용으로 설계된 반송로봇으로는 진공조내에 금속판을 반입할 수는 없기 때문에, 금속판을 더미기판으로서 사용하는 것은 실제로는 불가능했다.

그러나, 본 발명에서는 기판탑재부의 하나 이상이, 예컨대 판상의 차폐부를 갖고 있고, 기판탑재부를 기립상태로 하여 타깃에 대향시켰을 때 창을 덮을 수 있기 때문에, 차폐부가 창을 덮은 상태에서 타깃을 스퍼터하면, 차폐부에 박막을 형성시킬 수 있고, 더미기판을 사용하지 않고 프리스퍼터를 할 수 있다.

따라서, 종래와 같이 기판의 교환에 요하는 시간이 필요없기 때문에, 종래에 비해 단시간으로 프리스퍼터를 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 그 외의 진공처리장치에 의하면, 기판이 기립상태에서 처리수단과 대향했을 때, 예컨대 시일부재를 기판탑재부 또는 진공조의 내벽에 설치함으로써 틀, 처리수단 및 기판으로 구성되는 공간을 기밀한 상태로 할 수 있도록 되어 있다.

이 때문에, 복수의 기판을 복수의 처리수단으로 동시에 처리하는 경우에는 하나의 처리수단으로 소정 기판을 처리할 때, 소정 기판의 처리분위기를 다른 기판의 처리분위기와 격리할 수 있으므로, 소정 기판과 다른 기판에서 개별로 다른 처리를 할 수 있다. 일례로서, 스퍼터링으로 기판표면에 박막을 형성할 때에는 소정 기판에는 반응성 스퍼터처리를 하고, 다른 기판에서는 통상의 스퍼터처리를 할 수 있다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.

도 1 의 (a) 의 도면부호 3 은 본 발명 진공처리장치의 일 실시형태를 상측으로부터 본 단면도이고, 진공조 (11) 와, 반송실 (10) 을 갖고 있다.

진공조 (11) 내에는 기판기립장치 (31) 와, 도시하지 않은 기판승강기구가 설치되어 있고, 진공펌프 (도시되지 않음) 에 의해 내부를 진공 배기할 수 있도록 구성되어 있다.

진공조 (11) 의 상대하는 2개의 벽면에는 도시하지 않은 창이 1 개씩 설치되어 있고, 각 창에는 각각 1 개씩의 캐소드 (8₁ , 8₂ ) 가 장착되어 있다. 각 캐소드 (8₁ , 8₂ ) 는 창으로부터 진공조 (11) 내에 면하도록 구성되어 있다.

기판기립장치 (31) 는 도 1 의 (b), (c) 에 나타낸 바와 같이, 판상의 기판탑재부 (32) 와, 아암부 (33) 와, 회전부재 (34) 와, 구동축 (35) 을 갖고 있다.

기판탑재부 (32) 는 그 일면이 탑재면 (37) 으로 되어 있고, 기판을 그 위에 탑재하여 도시하지 않은 유지기구로 유지할 수 있도록 되어 있다.

이 기판탑재부 (32) 는 통상은 수평으로 되어 있고 (이 상태를 이하에서 수평자세라고 칭함), 그 상태에서 탑재면 (37) 은 상측을 향하도록 되어 있다. 회전부재 (34) 의 일단은 기판탑재부 (32) 의 측면에 장착되어 있고, 중심축선 (21) 을 중심으로 소정 각도 회전할 수 있도록 되어 있다.

회전부재 (34) 의 타단에는 아암부 (33) 의 일단이 장착되고, 아암부 (33) 의 타단에는 구동축 (35) 의 일단이 장착되어 있으며, 구동축 (35) 은 그 중심축선 (22) 을 중심으로 소정 각도 회전 가능하게 되어 있다. 구동축 (35) 의 타단은 모터 (36) 에 장착되어 있으며, 모터 (36) 가 회전 (이하에서 「회전」이란, 회전각이 360 ° 미만의 회전도 포함하는 것으로 함) 하면, 구동축 (35) 이 회전할 수 있도록 되어 있다.

아암부 (33) 의 내부에는 벨트 등의 동력전달기구 (도시되지 않음) 와, 동력전환기구 (도시되지 않음) 가 설치되어 있으며, 동력전환기구에 의해 구동축 (35) 의 회전력은 아암부 (33) 에도 회전부재 (34) 에도 전달할 수 있도록 되어 있다.

구동축 (35) 의 회전력이 아암부 (33) 에 전달될 때에는 동력전환기구에 의해 회전부재 (34) 와 기판탑재부 (32) 가 고정된 상태가 되고, 아암부 (33) 가 회전하면 기판탑재부 (32) 가 아암부 (33) 와 일체화되어 기립하도록 되어 있고, 한편, 구동축 (35) 의 회전력이 회전부재 (34) 에 전달될 때에는 동력전환기구에 의해 회전부재 (34) 와 기판탑재부 (32) 의 고정상태가 해제되고, 구동축 (35) 의 회전력이 동력전달기구로 회전부재 (34) 에 전달되며, 구동축 (35) 이 회전하면, 아암부 (33) 는 수평인 채로 기판탑재부 (32) 만이 기립하도록 되어 있다.

이와 같은 기판기립장치 (31) 에서 기판탑재부 (32) 와 아암부 (33) 가 수평으로 된 수평자세로부터 모터 (36) 를 구동하면, 구동축 (35) 이 중심축선 (22) 을 중심으로 하여 회전한다. 동력전환기구가 작동하고, 구동축 (35) 의 회전력이 아암부 (33) 에 전달되는 경우에는 기판탑재부 (32) 는 아암부 (33) 와 일체화되어 기립한다. 모터 (36) 는 소정 각도 회전한 후 구동축 (35) 을 정지시키도록 되어 있고, 구동축 (35) 이 정지했을 때 도 1 의 (d) 에 나타낸 바와 같이, 기판탑재부 (32) 가 70 °∼ 90 ° 범위에서 기립한 상태 (제 1 기립자세) 에서 그대로 있을 수 있다.

한편, 기판탑재부 (32) 를 수평자세로 한 후, 동력전환기구의 작동을 전환하고, 모터 (36) 를 구동하여 구동축 (35) 을 회전시키면, 구동축 (35) 의 회전력이 동력전달기구를 통해 회전부재 (34) 에 전달되고, 회전부재 (34) 가 중심축선 (21) 을 중심으로 회전하고, 아암부 (33) 는 수평인 채로 기판탑재부 (32) 만이 기립한다.

모터 (36) 는 소정 각도 회전한 후에 구동축 (35) 을 정지시키게 되며, 구동축 (35) 이 정지했을 때, 도 1 의 (e) 에 나타낸 바와 같이 기판탑재부 (32) 가 70 °∼ 90 ° 범위에서 기립한 상태 (제 2 기립자세) 에서 그대로 있을 수 있다.

상술한 기판기립장치 (31) 에서는, 제 1 기립자세 (도 1 의 (d)) 와 제 2 기립자세 (도 1 의 (e)) 에서는 모두 기판탑재부 (32) 는 70 °∼ 90 ° 범위에서 기립한 상태가 되어 있지만, 제 1 기립자세에서는 기판탑재부 (32) 가 구동축 (35) 을 중심으로 하여 기립하고, 제 2 기립자세에서는 회전부재 (34) 를 중심으로 하여 기립하기 때문에, 제 1, 제 2 기립자세에서는 기판탑재부 (32) 는 서로 반대방향으로 기립하며, 탑재면 (37) 도 또한 서로 반대방향을 향한다.

이와 같은 기판기립장치 (31) 를 갖는 본 실시형태의 진공처리장치 (3) 에서 는 기판탑재부 (32) 는 제 1 기립자세에서 탑재면 (37) 이 한쪽의 캐소드 (8₁ ) 에 평행하게 대향하고 (도 1 의 (d)), 제 2 기립자세에서는 탑재면 (37) 이 다른 쪽의 캐소드 (8₂ ) 에 평행하게 대향하도록 (도 1 의 (e)) 진공조 (11) 내에 배치되어 있다.

이러한 진공처리장치 (3) 에서, 스퍼터링법으로 기판에 박막을 형성하기 위해서는 처음에 도시하지 않은 반송계로 반송실 (10) 로부터 수평인 상태의 기판을 진공조 (11) 내에 반입시키고, 수평자세에 있는 기판탑재부 (32) 의 탑재면 (37) 에 탑재시키고, 도시하지 않은 유지기구로 탑재면 (37) 의 표면에 밀착 유지시킨다.

이어서, 구동축 (35) 을 회전시켜 기판탑재부 (32) 를 상승시키고, 제 1 기립자세 (도 1 의 (d)) 로 한다. 상술한 바와 같이 제 1 기립자세에서는 탑재면 (37) 은 한쪽의 캐소드 (8₁ ) 에 평행하게 대향 배치되므로, 기판표면은 캐소드 (8₁ ) 에 평행하게 대향 배치된다.

그 상태에서 한쪽의 캐소드 (8₁ ) 에 소정 전압을 인가한다. 한쪽의 캐소드 (8₁ ) 에는 Al (알루미늄) 타깃 (도시되지 않음) 이 설치되어 있고, 이 Al 타깃이 기판표면에 스퍼터링되며, 기판표면에 1 층째의 박막 (Al) 이 형성된다.

소정 막두께의 Al 박막이 기판표면에 형성되면, 한쪽의 캐소드 (8₁ ) 로의 전압인가를 정지하고, 스퍼터링을 중지한다.

그 후, 모터 (36) 를 구동하여 구동축 (35) 을 소정 각도만큼 회전시키고, 기판탑재부 (32) 를 쓰러뜨려 수평자세로 복귀시킨다. 수평자세로 복귀하면 모터 (36) 를 구동하여 회전부재 (34) 를 소정 각도 회전시키고, 기판탑재부 (32) 를 제 2 기립자세 (도 1 의 (e)) 로 한다. 상술한 바와 같이 제 2 기립자세에서는 탑재면 (37) 은 다른 쪽의 캐소드 (8₂ ) 에 평행하게 대향 배치되므로, 기판표면은 캐소드 (8₂ ) 에 평행하게 대향 배치된다.

그 상태에서 다른 쪽의 캐소드 (8₂ ) 에 전압을 인가하면, 다른 쪽의 캐소드 (8₂ ) 에는 Ti (티탄) 타깃 (도시되지 않음) 이 설치되어 있고, Ti 타깃이 스퍼터링되므로, 기립한 상태의 기판표면에 2 층째의 박막 (Ti) 이 형성된다.

이어서, 모터 (36) 를 구동하여 회전부재 (34) 를 소정 각도만큼 회전시켜 기판탑재부 (32) 를 수평자세로 복귀시키고나서, 도시하지 않은 반송계로 기판을 진공조 (11) 로부터 반송실 (10) 로 반출하고, 장치외로 취출한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 진공처리장치 (3) 에서는 기판기립장치 (31) 를 갖고 있고, 기판표면을 제 1, 제 2 기립자세에서 캐소드 (8₁ , 8₂ ) 에 각각 평행하게 대향 배치할 수 있도록 되어 있기 때문에, 기판탑재부 (32) 를 제 1 기립자세로 하여 한쪽의 캐소드 (8₁ ) 에 설치된 Al 타깃을 기판표면에 스퍼터링하여 Al 막을 형성한 후, 동일 진공조 (11) 내에서 기판탑재부 (32) 를 제 2 기립자세로 하여 다른 쪽의 캐소드 (8₂ ) 를 기판표면에 스퍼터링하여 기판표면에 Ti 막을 형성할 수 있고, 단일 진공조 (11) 내에서 Ti 와 Al 의 이층막을 기판표면에 형성할 수 있다.

따라서, 이층막을 형성하는 경우, 종래와 같이 2 개의 막형성실을 필요로 하지 않으므로, 막형성실이 차지하는 스페이스를 그 만큼 축소할 수 있다.

또한, 기판을 막형성실 사이에서 이동시키기 위한 시간이 필요 없기 때문에, 처리량을 향상시킬 수 있다.

그리고, 상술한 기판기립장치 (31) 에서는 아암부 (33) 내부에 벨트 등의 동력전달기구와 동력전환기구가 설치되어 있는 것으로 하고 있는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 구동축 (35) 의 회전력을 아암부 (33) 와 회전부재 (34) 중 어느 한쪽에 전달할 수 있고, 제 1 기립자세와 제 2 기립자세를 취할 수 있는 기구를 갖고 있으면 된다.

또, 판상의 기판탑재부 (32) 를 사용하고 있는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예컨대 틀상의 기판탑재부를 사용해도 된다.

이하에서, 본 발명의 다른 실시형태에 대하여 설명한다.

도 2 의 (a) 의 도면부호 33 에 본 발명 다른 실시형태의 진공처리장치를 나타낸다. 이 진공처리장치 (33) 는 진공조 (30) 와, 반송실 (40) 을 갖고 있다.

진공조 (30) 의 하나의 벽면은 반송실 (40) 에 면하고, 반송실 (40) 에 면하고 있지 않은 진공조 (30) 의 3개의 벽면에는 도시하지 않은 창이 1 개씩 설치되어 있으며, 각 창에는 각각 제 1 ∼ 제 3 캐소드 (38₁ ∼ 38₃ ) 가 장착되어 있다. 각 캐소드 (38₁ ∼ 38₃ ) 내의 표면은 창으로부터 진공조 (30) 내에 면하도록 구성되어 있다.

진공조 (30) 내에는 기판기립장치 (41) 가 설치되어 있으며, 진공펌프 (도시되지 않음) 에 의해 진공조 (30) 내를 진공 배기할 수 있도록 구성되어 있다.

기판기립장치 (41) 는 도 1 의 (b), (c) 에 나타낸 바와 같이, 제 1 ∼ 제 3 기판탑재부 (42₁ ∼ 42₃ ) 와, 회전축 (45₁ ∼ 45₃ ) 을 갖고 있다.

제 1 ∼ 제 3 기판탑재부 (42₁ ∼ 42₃ ) 는 도 2 의 (c) 에 나타낸 바와 같이, 모두 수평인 상태가 되고, 위로부터 제 1, 제 2, 제 3 기판탑재부 (42₁ , 42₂ ,42₃ ) 순서로 겹치도록 배치되어 있다.

제 1 ∼ 제 3 기판탑재부 (42₁ ∼ 42₃ ) 의 측면에는 각각 제 1 ∼ 제 3 구동축 (45₁ ∼ 45₃ ) 이 장착되어 있고, 제 1 ∼ 제 3 구동축 (45₁ ∼ 45₃ ) 이 소정 각도만큼 회전하면, 각각의 중심축선 (53₁ ∼ 53₃ ) 을 중심으로 하여 제 1 ∼ 제 3 기판탑재부 (42₁ ∼ 42₃ ) 를 기립시켜 70 °∼ 90 ° 범위에서 기립한 상태가 되도록 되어 있다.

제 1 ∼ 제 3 기판탑재부 (42₁ ∼ 42₃ ) 는 서로 다른 방향으로 기립하고, 각 기판탑재부 (42₁ ∼ 42₃ ) 는 서로 다른 방향으로 면하도록 되어 있다. 여기에서 는 각 기판탑재부 (42₁ ∼ 42₃ ) 가 기립상태가 되었을 때, 각각 제 1, 제 2, 제 3 캐소드 (38₁ , 38₂ , 38₃ ) 에 평행하게 대향 배치되도록 되어 있다.

각 기판탑재부 (42) 는 도 3 의 (a), (b) 에 나타낸 바와 같이, 기판보다 큰 기판통과구멍 (49) 을 중앙에 갖는 틀체 (48) 로 이루어지며, 기판통과구멍 (49) 의 상하방향으로 기판을 통과할 수 있도록 되어 있다.

이 틀체 (48) 의 이면에는 기판통과구멍 (49) 으로 돌출하는 4 개의 훅 (47₁ ∼ 47₄ ) 이 설치되어 있고, 각 훅 (47₁ ∼ 47₄ ) 은 축 (46₁ ∼ 46₄ ) 으로 틀체 (48) 에 장착되어 있다. 이 훅 (47₁ ∼ 47₄ ) 은 축 (46₁ ∼ 46₄ ) 을 중심으로 하여 소정 각도 회전하여 기판통과구멍 (49) 내로 돌출하게 되고, 돌출했을 때에는 기판을 훅 (47₁ ∼ 47₄ ) 상에 탑재할 수 있도록 되어 있다.

상술한 기판기립장치 (41) 를 갖는 본 실시형태의 진공처리장치 (33) 를 사용하여 박막을 형성하는 경우에는 미리 반송실 (40) 로부터 도시하지 않은 반송로봇의 핸드에 의해 수평인 상태가 된 기판이 진공조 (30) 내에 반입되고, 기판기립장치 (41) 의 상측에서 그대로 있다. 이 때 기판기립장치 (41) 의 제 1 ∼ 제 3 기판탑재부 (42₁ ∼ 42₃ ) 는 미리 수평인 상태가 되어 있고, 기판은 수평인 상태로 제 1 기판탑재부 (42₁ ) 상측에 배치된다.

기판기립장치 (41) 의 하측에는 기판승강기구 (44) 가 배치되어 있으며, 이 기판승강기구 (44) 는 상하 이동 가능한 복수의 기판승강핀 (51₁ , 51₂ ) 을 갖고 있다. 이 승강핀 (51₁ , 51₂ ) 은 상측으로 이동했을 때, 각 기판탑재부 (42₁ ∼ 42₃ ) 의 기판통과구멍 (49) 을 통해 그 선단이 제 1 기판탑재부 (42₁ ) 보다도 상측에 위치할 수 있도록 되어 있다.

제 1 기판탑재부 (42₁ ) 상에 기판 (50) 을 위치시킨 상태에서 승강핀 (51₁ , 51₂ ) 을 상측으로 이동시키면, 기판은 승강핀 (51₁ , 51₂ ) 의 선단에 놓인다.

제 1 기판탑재부 (42₁ ) 의 훅 (47) 을 돌출시킨 상태에서 핸드를 기판 (50) 과 제 1 기판탑재부 (42₁ ) 사이로부터 빼내어 반송실 (10) 내로 되돌린 후, 승강핀 (51₁ , 51₂ ) 을 하측으로 이동시키면, 기판은 훅 (47) 상에 놓이고, 핸드로부터 제 1 기판탑재부 (42₁ ) 에 옮겨진다 (도 4 의 (a), 도 4 의 (b)).

이 상태에서, 도시하지 않은 유지기구로 기판을 제 1 기판탑재부 (42₁ ) 에 밀착 유지시키고, 제 1 구동축 (45₁ ) 을 소정 각도 회전시켜 제 1 기판탑재부 (42₁ ) 를 기립상태로 하면, 기판 (50) 의 표면은 제 1 캐소드 (38₁ ) 에 평행하게 대향 배치된다.

제 1 캐소드 (38₁ ) 에는 Mo (몰리브덴) 타깃 (도시되지 않음) 이 설치되어 있고, 기판표면과 제 1 캐소드 (38₁ ) 가 평행하게 대향 배치된 상태에서 제 1 캐소 드 (38₁ ) 에 전압을 인가하면, Mo 타깃이 스퍼터링되고, 세운 상태에서 기판표면에 1 층째의 박막 (Mo) 이 형성된다.

다음으로, 제 1 구동축 (45₁ ) 을 회전시켜 제 1 기판탑재부 (42₁ ) 를 수평인 상태로 복귀시킨다 (도 4 의 (a), 도 4 의 (b)).

이어서, 승강핀 (51₁ , 51₂ ) 을 상측으로 이동시키고, 선단을 기판 (50) 의 이면에 맞닿게 한다 (도 4 의 (c)). 이 상태에서, 그때까지 기판 (50) 을 탑재하고 있던 제 1 기판탑재부 (42₁ ) 의 훅 (47₁ , 47₂ ) 을 수납하면, 기판 (50) 은 기판통과구멍 (49) 을 통해 상하방향으로 자유롭게 이동할 수 있다.

이 때, 하측의 제 2 기판탑재부 (42₂ ) 의 훅 (57₁ , 57₂ ) 을 돌출시켜 두고, 승강핀 (51₁ , 51₂ ) 을 하강시킨다 (도 4 의 (d)). 그러면, 기판 (50) 은 제 2 기판탑재부 (42₂ ) 의 훅 (57₁ , 57₂ ) 상에 탑재된다 (도 5 의 (a)).

이와 같이 기판 (50) 이 제 1 기판탑재부 (42₁ ) 로부터 제 2 기판탑재부 (42₂ ) 에 옮겨 놓여짐과 동시에, 승강핀 (51₁ , 51₂ ) 을 하강시켜 기판유지기구 (44) 내에 수납한 후, 제 1 기판탑재부 (42₁ ) 를 다시 기립상태로 하면 (도 5 의 (b)), 제 2 구동축 (45₂ ) 을 소정 각도 회전시킴으로써 제 2 기판탑재부 (42₂ ) 를 기립시킬 수 있고, 유지된 기판 (50) 의 표면을 제 2 캐소드 (38₂ ) 에 평행하게 대향 배치 할 수 있다.

제 2 캐소드 (38₂ ) 에는 Al (알루미늄) 타깃 (도시되지 않음) 이 설치되어 있고, 기판 (50) 의 표면이 제 2 캐소드 (38₂ ) 에 대향 배치된 상태에서 제 2 캐소드 (38₂ ) 에 소정 전압을 인가하면, Al 타깃이 기판 (50) 의 표면에 스퍼터되어 2 층째의 박막 (Al) 이 기판 (50) 의 표면에 형성된다.

이어서, 제 2 구동축 (45₂ ) 을 소정 각도 회전시켜 제 2 기판탑재부 (42₂ ) 를 수평인 상태로 복귀시키고, 이상과 동일하게 하여 승강핀 (51₁ , 51₂ ) 을 상승시키고, 그 선단을 기판 (50) 의 이면에 맞닿게 하고, 제 2 기판탑재부 (42₂ ) 의 훅 (57₁ , 57₂ ) 을 수납하고, 기판 (50) 이 기판통과구멍 (49) 을 통해 상하 이동 가능한 상태로 하고, 승강핀 (51₁ , 51₂ ) 을 하강시켜 제 3 기판탑재부 (42₃ ) 의 훅 (67₁ , 67₂ ) 상에 기판 (50) 을 탑재시킨다.

그 후, 제 2 기판탑재부 (42₂ ) 를 다시 기립시켜 기립상태로 하고, 제 3 기판탑재부 (42₃ ) 를 기립 가능한 상태로 한다.

이 상태로부터 제 3 구동축 (45₃ ) 을 소정 각도 회전시키면, 제 3 기판탑재부 (42₃ ) 가 기립하고, 유지된 기판 (50) 을 기립상태로 하여 기판표면을 제 3 캐소드 (38₂ ) 에 평행하게 대향 배치시킬 수 있다.

제 3 캐소드 (38₃ ) 에는 Ti (티탄) 타깃이 설치되어 있고, 제 3 캐소드 (38₃ ) 에 소정 전압을 인가하면, Ti 타깃이 기판 (50) 의 표면에 스퍼터되어 3 층째의 박막 (Ti) 이 기판 (50) 의 표면에 형성된다.

이렇게 하여 기판 (50) 의 표면에 3 층의 박막이 형성되면, 다시 제 3 구동축 (45₃ ) 을 소정 각도 회전시키고, 제 3 기판탑재부 (42₃ ) 를 수평인 상태로 복귀시키고, 승강핀 (51₁ , 51₂ ) 을 상측으로 이동시킨다. 그러면, 기판 (50) 은 승강핀 (51₁ , 51₂ ) 의 선단에 놓여 상승한다.

기판 (50) 이 소정 높이까지 상승하면, 다시 핸드를 진공조 (31) 내에 넣고, 기판 (50) 의 하측에 위치시킨다. 이 상태에서, 승강핀 (51₁ , 51₂ ) 을 하측으로 이동시키면, 기판 (50) 은 수평인 상태에서 핸드상에 탑재된다. 핸드상에 기판 (50) 이 탑재되면, 핸드를 진공조 (31) 로부터 반송실 (40) 로 이동시켜 기판을 반송실 (40) 로 반출하고, 장치외로 취출한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시형태의 진공처리장치 (33) 에서는 기판기립장치 (41) 를 갖고 있고, 기판 (50) 을 기립상태로 하여 기판 (50) 의 표면을 다른 3 방향으로 향하게 할 수 있도록 되어 있기 때문에, 3 방향에 배치된 캐소드 (38₁ ∼ 38₃ ) 에 각각 설치된 합계 3 종의 타깃을 하나의 진공조 (30) 내에서 기판 (50) 의 표면에 순차적으로 스퍼터시켜 삼층막을 형성할 수 있다.

이와 같이 하여, 하나의 진공조 (30) 내에서 기판 (50) 표면에 삼층막을 적 층할 수 있기 때문에, 삼층막을 형성하는 경우, 종래와 같이 3 개의 진공조를 필요로 하지 않으므로, 진공조가 차지하는 스페이스를 그 만큼 축소할 수 있다. 또한, 기판을 진공조 사이에서 이동시키기 위한 시간이 필요없기 때문에, 처리량을 향상시킬 수 있다.

그리고, 상술한 기판기립장치 (41) 에서는 기판을 유지하는 훅 (47) 이 축 (46) 을 중심으로 하여 소정 각도 회전함으로써 기판통과구멍 (49) 으로 돌출하거나, 틀체 (48) 측에 수납할 수 있도록 되어 있는데, 본 발명의 훅은 이것에 한정되지 않고, 돌출 가능하면 되고, 예컨대 훅 (47) 이 평행 이동함으로써 돌출하거나, 수납되는 구성으로 해도 된다.

이하에서, 본 발명의 다른 실시형태에 대하여 설명한다.

도 6 의 도면부호 63 에 본 발명의 다른 실시형태의 진공처리장치를 나타낸다. 이 진공처리장치 (63) 는 진공조 (61) 와, 반송실 (70) 을 갖고 있다.

진공조 (61) 는 도 6 에 나타낸 바와 같이 상측으로부터 보아 오각형으로 되어 있고, 벽면을 5 개 갖고 있다. 그 중의 하나의 벽면은 반송실 (70) 에 면하고 있고, 나머지 4개의 벽면에는 도시하지 않은 창이 1 개씩 설치되어 있으며, 각 창에는 각각 1 개씩 캐소드 (68₁ , 68₂ , 68₃ , 68₄ ) 가 시계반대방향의 순서로 장착되어 있다. 각 캐소드 (68₁ , 68₂ , 68₃ , 68₄ ) 의 표면은 창으로부터 진공조 (61) 내에 면하도록 구성되어 있다.

진공조 (61) 내에는 기판기립장치 (71) 와, 회전대 (72) 가 설치되어 있고, 회전대 (72) 는 진공조 (61) 의 저부에 배치되어 있다. 회전대 (72) 의 상측에는 기판기립장치 (71) 가 장착되어 있다.

이 기판기립장치 (71) 는 기판탑재부 (80) 를 갖고 있다. 이 기판탑재부 (80) 는 종래 장치의 기판탑재부 (104) 와 동일한 구성으로서, 기판을 밀착 유지하고, 수평자세와 70 °∼ 90 ° 범위의 기립자세 중 어느 한쪽을 취할 수 있도록 되어 있다.

회전대 (72) 는 연직방향의 회전축 (73) 을 중심으로 하여 수평면 내에서 회전할 수 있도록 되어 있고, 기판기립장치 (71) 는 회전대 (72) 가 회전하면, 회전대 (72) 와 함께 회전하고, 기판탑재부 (80) 가 수평면내의 모든 방향으로 면하도록 할 수 있다.

상기 진공처리장치 (63) 에서, 기판에 다층막을 형성하기 위해서는 먼저 반송실 (70) 로부터 도시하지 않은 반송기구로 수평인 상태의 기판 (도시되지 않음) 을 진공조 (61) 내에 반입하여 기판탑재부 (80) 에 밀착 유지시킨다.

미리 진공조 (61) 내는 진공 배기되어 있고, 기판이 유지된 상태에서 기판탑재부 (80) 를 캐소드 (68₁ ) 방향으로 기립시켜 기판을 세운 상태로 하면, 기판표면이 캐소드 (68₁ ) 와 평행하게 대향 배치된다.

이 상태에서 캐소드 (68₁ ) 에 소정 전압을 인가한다. 캐소드 (68₁ ) 에는 도시하지 않은 Mo (몰리브덴) 타깃이 설치되어 있고, 전압이 인가되면 Mo 타깃이 스퍼터링되어 기립상태의 기판표면에 1 층째의 박막 (Mo) 이 형성된다. 소정 막두께의 Mo 박막이 기판표면에 형성되면, 캐소드 (68₁ ) 로의 전압인가를 정지하여 스퍼터링을 중지시킨다.

이어서, 회전대 (72) 를 도면 시계반대방향으로 회전시키고, 기립상태의 기판탑재부 (80) 를 회전시킨다. 그러면, 기판탑재부 (80) 에 유지된 기판표면도 또한 수평면 내에서 모든 방향으로 면하도록 할 수 있기 때문에, 도면 시계반대방향으로 회전한 기판탑재부 (80) 는 일정시간후에 캐소드 (68₂ ) 에 평행하게 대향 배치된다. 대향 배치되면, 회전대 (72) 의 회전을 정지하여 기판탑재부 (80) 를 그대로 유지시킨다.

이 상태에서, 캐소드 (68₂ ) 에 소정 전압을 인가하면, 캐소드 (68₂ ) 내의 Ti 타깃이 스퍼터링되어 기립상태의 기판표면에 2 층째의 박막 (Al) 이 형성된다. 소정 막두께의 Al 박막이 기판표면에 형성되면, 캐소드 (68₂ ) 로의 전압인가를 정지하여 스퍼터링을 중지시킨다.

그 후, 다시 회전대 (72) 를 회전시켜 기판탑재부 (80) 를 회전시키고, 캐소드 (68₃ ) 에 기판표면을 평행하게 대향 배치시키고, 캐소드 (68₃ ) 에 전압을 인가하여 캐소드 (68₃ ) 의 타깃을 기판표면에 스퍼터링시켜 3 층째의 박막 (Ti) 을 형성하고, 소정 막두께의 Ti 박막이 형성되면, 캐소드 (68₃ ) 의 전압인가를 정지하여 스퍼터링을 중지시킨다.

이어서, 다시 회전대 (72) 를 회전시켜 기판탑재부 (80) 를 회전시키고, 캐 소드 (68₄ ) 에 기판표면을 평행하게 대향 배치시키고, 캐소드 (68₄ ) 에 전압을 인가하여 캐소드 (68₄ ) 의 타깃을 기판표면에 스퍼터링시켜 4 층째의 박막 (ITO) 을 형성하고, 소정 막두께의 ITO (인듐, 주석 산화물) 박막이 형성되면, 캐소드 (68₄ ) 의 전압인가를 정지하여 스퍼터링을 중지시킨다.

이렇게 하여 4 층의 박막이 기판표면에 형성되면, 기판기립장치 (71) 는 기판탑재부 (80) 를 수평인 상태로 한다. 수평인 상태가 된 기판은 도시하지 않은 반송계로 진공조 (61) 로부터 취출되어 반송실 (70) 에 반송되고, 장치외로 취출된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시형태의 진공처리장치 (63) 는 회전대 (72) 를 갖고 있고, 회전대 (72) 를 회전시키면, 수직인 상태의 기판탑재부 (80) 를 수평면 내에서 모든 방향으로 향하게 할 수 있다.

이 때문에, 회전대의 주위에 복수의 캐소드를 배치함으로써 기판표면을 복수의 캐소드를 향하게 하여 캐소드와 기판표면을 평행하게 대향 배치시킬 수 있기 때문에, 하나의 진공조 (61) 내에서 1 장의 기판에 복수의 타깃을 스퍼터링시켜 다층막을 형성시킬 수 있고, 소형, 저비용으로 높은 처리량의 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

그리고, 상술한 진공처리장치 (63) 에서는 오각형의 진공조 (61) 를 사용하고 있고, 그 내벽면의 4 면에 계 4 개의 캐소드 (68₁ ∼ 68₄ ) 를 배치하였는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예컨대 상측으로부터 보아 사각형의 진공조 3개의 벽면에 1 개씩 캐소드 (68₁ , 68₂ , 68₃ ) 를 장착해도 된다. 도 7 ∼ 도 9 는 그 상태를 설명하는 사시도이다.

이 경우에는 미리 반송아암 (87) 으로 도시하지 않은 진공조내에 기판 (80a) 을 반입하고, 진공조내에 배치된 기판탑재장치 (82) 로 옮겨지고, 기판탑재장치 (82) 에서 기판탑재부 (80) 에 기판 (80a) 을 탑재시키고, 기판탑재부 (80) 에 기판 (80a) 을 밀착 유지시켜 둔다. 이 상태에서 기판탑재부 (80) 를 연직방향으로 기립시키면, 기판 (80a) 은 캐소드 (68₁ ) 에 평행하게 대향 배치된다 (도 7 의 (a)).

이어서, 기판탑재부 (80) 를 소정 각도 (10 °∼ 20 °) 만큼 기울이고 (도 7 의 (b)), 기판탑재부 (80) 를 수평면내에 90 ° 회전시키고 (도 7 의 (c)), 다시 기판탑재부 (80) 를 연직방향으로 기립시킨다 (도 8 의 (d)). 그러면, 기판 (80a) 은 캐소드 (68₂ ) 에 평행하게 대향 배치된다.

다음으로, 기판탑재부 (80) 를 소정 각도만큼 기울이고 (도 8 의 (e)), 기판탑재부 (80) 를 수평면내에 90 ° 회전시키고 (도 8 의 (f)), 다시 기판탑재부 (80) 를 연직방향으로 기립시킨다 (도 9 의 (g)). 그러면, 기판 (80a) 은 캐소드 (68₃ ) 에 평행하게 대향 배치된다.

그 후, 기판탑재부 (80) 를 소정 각도만큼 기울이고 (도 9 의 (h)), 기판탑재부 (80) 를 수평면내에 90 ° 회전시켜 기판탑재부 (80) 를 수평상태로 하면, 기판 (80a) 이 수평상태가 된다 (도 9 의 (i)). 그 후 기판탑재장치 (82) 에서 기판 (80a) 을 상승시키고, 반송아암 (87) 으로 옮겨져 진공조외로 반출한다.

상술한 도 7 ∼ 도 9 에 나타내는 진공처리장치에 의하면, 기판 (80a) 이 각 캐소드 (68₁ ∼ 68₃ ) 에 평행하게 대향 배치된 상태에서 각 캐소드 (68₁ ∼ 68₃ ) 에 소정 전압을 인가하여 각 캐소드 (68₁ ∼ 68₃ ) 내의 타깃을 각각 스퍼터링함으로써 하나의 진공조 내에서 삼층막을 형성할 수 있다.

또한, 다각형의 진공조를 사용하여 그 내벽면에 캐소드가 배치되는 구성이면 되고, 예컨대 육각형의 진공조를 사용하여 그 내벽면의 5개의 면에 각각 캐소드가 배치되도록 해도 된다. 이 경우에는 하나의 진공조에서 기판에 5 층의 적층막을 형성할 수 있다.

이하에서, 본 발명의 그 외의 실시형태에 대하여 설명한다.

도 10 의 (a) 의 도면부호 74 에 본 발명의 다른 실시형태의 진공처리장치를 나타낸다. 이 진공처리장치 (74) 는 진공조 (75) 와, 반송실 (79) 을 갖고 있다.

진공조 (75) 의 하나의 벽면은 반송실 (79) 에 면하고, 반송실 (79) 에 면하고 있지 않은 진공조 (75) 의 3개의 벽면에는 창 (75a, 75b, 75c) 이 1 개씩 설치되어 있다. 각 창 (75a, 75b, 75c) 의 주위에는 각각 제 1 ∼ 제 3 틀 (76₁ ∼ 76₃ ) 이 배치되고, 각 틀 (76₁ ∼ 76₃ ) 에는 각각 제 1 ∼ 제 3 캐소드 (78₁ ∼ 78₃ ) 가 장착되어 있으며, 각 캐소드 (78₁ ∼ 78₃ ) 내의 표면은 각각 창 (75a, 75b, 75c) 을 통해 진공조 (75) 내에 면하도록 구성되어 있다.

진공조 (75) 에는 도시하지 않은 가스도입구와 배기구가 설치되어 있고, 가스도입구로부터 스퍼터 가스를 도입할 수 있으며, 진공펌프 (도시되지 않음) 에 의해 진공조 (75) 내를 진공 배기할 수 있도록 되어 있다.

또한, 진공조 (75) 의 내부 저면에는 기판기립장치 (81) 가 설치되어 있다.

기판기립장치 (81) 는 도 10 의 (b), (c) 에 나타낸 바와 같이, 회전대 (84) 와, 제 1 ∼ 제 4 기판탑재부 (82₁ ∼ 82₄ ) 를 갖고 있다.

회전대 (84) 는 진공조 (75) 의 내부 저면에 배치되며, 연직방향의 회전축 (77) 을 중심으로 하여 수평면 내에서 회전할 수 있도록 되어 있다.

제 1 ∼ 제 4 기판탑재부 (82₁ ∼ 82₄ ) 는 도 10 의 (c) 에 나타낸 바와 같이, 모두 수평인 상태가 되고, 위로부터 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 기판탑재부 (82₁ , 82₂ , 82₃ , 82₄ ) 의 순서로 겹쳐지도록 회전대 (84) 위에 배치되어 있다. 제 1 ∼ 제 4 기판탑재부 (82₁ ∼ 82₄ ) 중, 가장 아래에 배치된 제 4 기판탑재부 (82₄ ) 는 판상으로 성형되어 있고, 다른 3 장의 기판탑재부 (82₁ ∼ 82₃ ) 는 틀상으로 성형되어 있다.

제 1 ∼ 제 4 기판탑재부 (82₁ ∼ 82₄ ) 의 측단에는 각각 제 1 ∼ 제 4 구동축 (85₁ ∼ 85₄ ) 이 장착되어 있고, 제 1 ∼ 제 4 구동축 (85₁ ∼ 85₄ ) 이 소정 각도 만큼 회전하면, 각각의 중심축선 (76₁ ∼ 76₄ ) 을 중심으로 하여 제 1 ∼ 제 4 기판탑재부 (82₁ ∼ 82₄ ) 를 기립시켜 70 °∼ 90 ° 범위에서 기립한 상태가 되도록 되어 있다.

제 1 ∼ 제 4 기판탑재부 (82₁ ∼ 82₄ ) 는 서로 다른 방향으로 기립하고, 각 기판탑재부 (82₁ ∼ 82₄ ) 는 서로 다른 방향에 면하도록 되어 있다. 처음의 상태에서는 제 1 ∼ 제 3 기판탑재부 (82₁ ∼ 82₃ ) 가 기립하면, 각각 제 1 ∼ 제 3 캐소드 (78₁ ∼ 78₃ ) 에 면하게 되고, 제 4 기판탑재부 (82₄ ) 가 기립하면, 반송실 (79) 에 면하도록 되어 있다.

그리고, 제 1 ∼ 제 4 기판탑재부 (82₁ ∼ 82₄ ) 는 회전대 (84) 가 회전하면, 회전대 (84) 와 함께 회전하고, 수평면내의 모든 방향에 면할 수 있도록 되어 있다.

상술한 기판기립장치 (81) 를 갖는 본 실시형태의 진공처리장치 (74) 를 사용하여 복수의 기판에 삼층막을 형성하는 경우에 대하여 이하에서 설명한다. 이 경우에는 미리 진공조 (75) 내를 진공 배기해 두고, 가스도입구로부터 스퍼터 가스를 도입해 둔다. 이 상태에서, 반송실 (79) 로부터 도시하지 않은 반송기구에 의해 수평상태가 된 1 장째의 기판 (90₁ ) 을 진공조 (75) 내에 반입하고, 제 1 기판탑재부 (82₁ ) 상에 탑재시키고, 제 1 기판탑재부 (82₁ ) 가 1 장째의 기판 (90₁ ) 을 밀착 유지한다 (도 11 의 (a)).

이 상태에서 제 1 기판탑재부 (82₁ ) 를 기립시키면, 1 장째의 기판 (90₁ ) 의 표면은 창 (75a) 을 통해 제 1 캐소드 (78₁ ) 와 평행하게 대향 배치된다 (도 11 의 (b)).

다음으로, 제 1 캐소드 (78₁ ) 에 소정 전압을 인가한다. 제 1 캐소드 (78₁ ) 에는 도시하지 않은 Mo (몰리브덴) 타깃이 설치되어 있고, 전압이 인가되면 Mo 타깃이 스퍼터링되어 1 장째의 기판 (90₁ ) 표면에 1 층째의 박막 (Mo) 이 형성된다. 소정 막두께의 Mo 박막이 기판표면에 형성되면, 제 1 캐소드 (78₁ ) 로의 전압인가를 정지하여 스퍼터링을 중지시킨다.

이어서, 반송실 (79) 로부터 도시하지 않은 반송기구에 의해 수평상태가 된 2 장째의 기판 (90₂ ) 을 진공조 (75) 내에 반입하여 수평상태가 된 제 2 기판탑재부 (82₂ ) 상에 탑재한다. 제 2 기판탑재부 (82₂ ) 는 탑재된 2 장째의 기판 (90₂ ) 을 밀착 유지한다.

다음으로, 회전축 (77) 을 중심으로 하여 회전대 (72) 를 90 ° 회전시키고, 제 1 ∼ 제 4 기판탑재부 (82₁ ∼ 82₄ ) 를 90 ° 만큼 회전시킨다. 그러면, 제 1 기판탑재부 (82₁ ) 에 유지된 1 장째의 기판 (90₁ ) 의 표면은 창 (75b) 을 통해 제 2 캐소드 (78₂ ) 에 평행하게 대향 배치된다. 이 상태에서, 제 2 기판탑재부 (82₂ ) 를 기립시키면, 2 장째의 기판 (90₂ ) 은 창 (75a) 을 통해 제 1 캐소드 (78₁ ) 에 평행하게 대향 배치된다 (도 11 의 (c)).

이 상태에서, 제 2 캐소드 (78₂ ) 에 소정 전압을 인가한다. 제 2 캐소드 (78₂ ) 에는 도시하지 않은 Al (알루미늄) 타깃이 설치되어 있고, 제 2 캐소드 (78₂ ) 에 소정 전압을 인가하면, Al 타깃이 스퍼터링되어 1 장째의 기판 (90₁ ) 의 표면에 2 층째의 박막 (Al) 이 형성된다.

제 2 캐소드 (78₂ ) 에 소정 전압을 인가함과 동시에, 제 1 캐소드 (78₁ ) 에 소정 전압을 인가하면, 제 1 캐소드 (78₁ ) 내의 Mo 타깃이 스퍼터링되고, 제 1 캐소드 (78₁ ) 에 대향 배치된 2 장째의 기판 (90₂ ) 의 표면에 1 층째의 박막 (Mo) 이 형성된다. 이와 같이, 제 1, 제 2 캐소드 (78₁ , 78₂ ) 의 각각에 동시에 소정 전압을 인가함으로써 1 장째의 기판 (90₁ ), 2 장째의 기판 (90₂ ) 양측에 동시에 막형성할 수 있다.

2 층째의 박막 (Al), 1 층째의 박막 (Mo) 이 각각 소정 막두께만큼 1 장째의 기판 (90₁ ), 2 장째의 기판 (90₂ ) 에 형성되면, 제 1, 제 2 캐소드 (78₁ , 78₂ ) 로의 전압인가를 정지하여 스퍼터링을 중지시킨다.

이어서, 반송실 (79) 로부터 도시하지 않은 반송기구에 의해 수평상태가 된 3 장째의 기판 (90₃ ) 을 진공조 (75) 내에 반입하여 수평상태가 된 제 3 기판탑재부 (82₃ ) 에 탑재시킨다. 제 3 기판탑재부 (82₃ ) 는 탑재된 3 장째의 기판 (90₃ ) 을 밀착 유지한다.

다음으로, 회전대 (72) 를 90 ° 회전시키고, 제 1 ∼ 제 4 기판탑재부 (82₁ ∼ 82₄ ) 를 90 ° 만큼 회전시킨다. 그러면, 제 1 기판탑재부 (82₁ ) 에 유지된 1 장째의 기판 (90₁ ) 의 표면은 창 (75c) 을 통해 제 3 캐소드 (78₃ ) 에 평행하게 대향 배치되고, 제 2 기판탑재부 (82₂ ) 에 유지된 2 장째의 기판 (90₂ ) 의 표면은 제 2 캐소드 (78₂ ) 에 평행하게 대향 배치된다. 이 상태에서, 제 3 기판탑재부 (82₃ ) 를 기립시키면, 3 장째의 기판 (90₃ ) 은 제 1 캐소드 (78₁ ) 에 평행하게 대향 배치된다 (도 11 의 (d)).

이 상태에서, 제 3 캐소드 (78₃ ) 에 소정 전압을 인가하면, 반응성 스퍼터에 의해 1 장째의 기판 (90₁ ) 의 표면에 3 층째의 박막 (TiN) 이 형성된다. 반응성 스퍼터에 의해 TiN 막이 형성되는 상세에 대해서는 후술한다.

이렇게 하여 제 3 캐소드 (78₃ ) 에 소정 전압을 인가함과 동시에, 제 1, 제 2 캐소드 (78₁ , 78₂ ) 에 각각 소정 전압을 인가하면, 제 1, 제 2 캐소드 (78₁ , 78₂ ) 내의 Mo 타깃, Al 타깃이 각각 스퍼터링되고, 제 1 캐소드 (78₁ ) 에 대향 배치된 3 장째의 기판 (90₃ ) 의 표면에 1 층째의 박막 (Mo) 이 형성되고, 제 2 캐소드 (78₂ ) 에 대향 배치된 2 장째의 기판 (90₂ ) 의 표면에 2 층째의 박막 (Al) 이 형성된다. 이와 같이, 제 1 ∼ 제 3 캐소드 (78₁ ∼ 78₃ ) 에 동시에 소정 전압을 인가함으로써 1 장째 ∼ 3 장째의 기판 (90₁ ∼ 90₃ ) 모든 표면에 동시에 막형성시킬 수 있다.

3 층째의 박막 (TiN), 2 층째의 박막 (Al), 1 층째의 박막 (Mo) 이 각각 소정 막두께만큼 1 장째, 2 장째, 3 장째의 기판 (90₁ , 90₂ , 90₃ ) 에 형성되면, 제 1 ∼ 제 3 캐소드 (78₁ ∼ 78₃ ) 로의 전압인가를 정지하여 스퍼터링을 중지시킨다.

이어서, 제 1 기판탑재부 (82₁ ) 를 수평상태로 하고, 삼층막이 형성된 1 장째의 기판 (90₁ ) 을 수평상태로 하고, 도시하지 않은 반송기구에 의해 1 장째의 기판 (90₁ ) 을 진공조 (75) 로부터 반송실 (79) 에 반출하고, 반송실 (79) 로부터 도시하지 않은 반송기구에 의해 수평상태가 된 4 장째의 기판 (90₄ ) 을 진공조 (75) 내에 반입하여 수평상태가 된 제 1 기판탑재부 (82₁ ) 에 밀착 유지시킨다 (도 11 의 (e)).

이상 설명한 바와 같이, 도 10 의 (a) 에 나타내는 진공처리장치 (74) 에서는 복수장의 기판표면에 막형성처리를 할 때, 1 장째의 기판 (90₁ ) 에 1 층째의 박막 (Mo) 을 형성하면, 2 장째의 기판 (90₂ ) 을 진공조내에 반입하여 1 장째의 기판 (90₁ ) 에 2 층째의 박막 (Al) 을 형성함과 동시에 2 장째의 기판 (90₂ ) 에 1 층째의 박막 (Mo) 을 형성시킬 수 있고, 박막을 1 층씩 형성할 때마다 다음의 기판을 진공조내에 반입하여 순차적으로 박막을 형성할 수 있기 때문에, 막형성에 요하는 시간을 단축할 수 있다.

그런데, 스퍼터링 장치에서, 새로운 타깃을 캐소드에 설치한 경우에는 아무런 처리를 하지 않고 그대로 스퍼터링을 하면, 표면상태가 나쁜 것에 의해 방전이 안정되지 않고, 표면에 아크방전이 생기며, 스퍼터링의 결과 형성되는 막질이 열화되거나, 막이 벗겨지는 등의 문제가 있다.

도 12 에, 타깃을 구비한 진공조 내부를 대기분위기로 한 후, 다시 진공조내를 진공상태로 한 시점으로부터, 타깃에 공급되는 적산전력과 아크방전의 발생횟수의 관계를 나타낸다. 도 12 에 의하면, 적산전력이 1 kWh 이하이면, 아크방전의 발생횟수는 1 분간 100 회 이상이 되어 빈번하게 아크방전이 발생하고 있는데, 적산전력이 20 kWh 이상이 되면, 1 분간 2 회 이하까지 저감되어 있고, 적산전력이 작으면 아크방전의 발생횟수가 많아지고, 적산전력이 커지면, 아크방전의 발생횟수가 적어지는 것을 알 수 있다.

타깃의 적산전력을 크게 하여 아크방전의 발생횟수를 저감시키는 방법으로서 미리 타깃을 일정량 스퍼터링 (이하에서 프리스퍼터라고 칭함) 이 널리 사용되고 있다.

종래에는 프리스퍼터에 더미용 유리기판을 사용하고, 그 표면에 박막을 형성시키고 있었다. 유리기판은 강도가 약하여 막두께가 1 ㎛ 정도의 얇은 막밖에 형성할 수 없고, 충분한 프리스퍼터를 행하기 위해서는 50 ㎛ 정도의 두꺼운 막을 형성할 필요가 있기 때문에, 종래에는 복수장의 유리기판을 빈번하게 교환하면서 막형성할 필요가 있었다. 그 때문에 종래에는 더미용 유리기판의 교환시간에 의해 프리스퍼터에 장시간을 요하고 있었다.

그러나, 도 10 의 (a) 에 나타내는 진공처리장치 (74) 에서는 상술한 바와 같이 제 4 기판탑재부 (82₄ ) 가 판상으로 성형되어 있기 때문에, 프리스퍼터시에 판상으로 형성된 제 4 기판탑재부 (82₄ ) 를 기립시켜 타깃에 대향시키고, 타깃을 스퍼터링시켜 제 4 기판탑재부 (82₄ ) 의 표면에 막형성시킬 수 있다.

또한 제 4 기판탑재부 (82₄ ) 의 표면에는 Al 용사가 이루어지고, 막 벗겨짐 대책이 실시되고 있다. 이 때문에 프리스퍼터에 의해 제 4 기판탑재부 (82₄ ) 의 표면에 박막이 형성되어도 박막이 벗겨져 장치내를 오염시키지 않는다. 이와 같이, 제 4 기판탑재부 (82₄ ) 에 의해 더미용 유리기판을 사용하지 않고 프리스퍼터를 할 수 있다.

상술한 바와 같이 도 10 의 (a) 에 나타내는 진공처리장치 (74) 에서는 더미용 유리기판을 사용할 필요가 없기 때문에, 더미용 기판의 교환시간이 불필요하게 되어 프리스퍼터에 요하는 시간을 단축할 수 있다.

그리고, 도 10 의 (a) 에 나타내는 진공처리장치 (74) 에서는 제 4 기판탑재부 (82₄ ) 를 판상으로 성형하고 있는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 틀상의 기판탑재부에 금속판이 착탈 가능하게 장착되는 구성으로 되어 있어도 된다. 이 경우에는 장치의 메인티넌스시에 금속판을 교환할 수 있다.

그리고 또한, 도 10 의 (a) 에 나타내는 진공처리장치 (74) 의 진공조 (75) 내에는 상술한 반응성 스퍼터를 행하기 위해 O자형 링이 설치되어 있다. 도 13 에, O자형 링 (99) 이 설치된 진공처리장치 (74) 의 요부 단면도를 나타낸다.

도 13 에는 기판탑재부 (82) 와, 제 3 캐소드 (78₃ ) 만을 나타내고, 기판탑재부 (82) 가 구동기구 (84a) 에 의해 기립하여 제 3 캐소드 (78₃ ) 와 평행하게 대향 배치된 상태를 나타내고 있다. O자형 링 (99) 은 제 3 캐소드 (78₃ ) 에 면하는 창의 주위를 둘러싸도록 진공조 (75) 의 내벽에 설치되어 있고, 제 1, 제 2 캐소드 (78₁ , 78₂ ) 에 면하는 창의 주위에는 설치되어 있지 않다.

O자형 링 (99) 이 설치되어 있음으로써, 기판 (90) 을 유지한 상태에서 기판탑재부 (82) 가 기립하여 제 3 캐소드 (78₃ ) 와 대향 배치되면, 기판탑재부 (82), 틀 (76), 제 3 캐소드 (78₃ ) 로 구분되는 공간 (94) 내가 기밀하게 되며, 공간 (94) 중의 분위기가 진공조 (75) 중의 분위기와 격리되도록 되어 있다.

틀 (76) 에는 도시하지 않은 배기구와 가스도입구가 설치되어 있고, 가스도입구에는 진공조 (75) 외부에 설치된 가스도입계 (98) 가 접속되어 있고, 가스도입계 (98) 를 기동하면, 가스도입구로부터 공간 (94) 내에 스퍼터 가스와 N₂ 등의 반응성 가스를 각각 도입하고, 배기구로부터 진공 배기할 수 있다.

이 상태에서, 제 3 캐소드 (78₃ ) 에 소정 전압을 인가한다. 제 3 캐소드 (78₃ ) 에는 도시하지 않은 Ti (티탄) 타깃이 설치되어 있고, 제 3 캐소드 (78₃ ) 에 소정 전압을 인가하면, Ti 타깃이 스퍼터링되고, 스퍼터링된 Ti 가 N₂ 가스와 반응하는 것으로 상술한 반응성 스퍼터링이 이루어짐으로써 기판 (90) 의 표면에 TiN 막이 형성된다.

기판탑재부 (82), 틀 (76), 제 3 캐소드 (78₃ ) 로 구분되는 공간 (94) 내는 기밀하게 되어 있고, 이 공간 (94) 내에 도입되는 스퍼터 가스나 반응성 가스는 진공조 (75) 내에는 들어가지 않으므로, 제 3 캐소드 (78₃ ) 에 소정 전압을 인가하여 반응성 스퍼터를 함과 동시에, 제 1, 제 2 캐소드 (78₁ , 78₂ ) 에 소정 전압을 인가하고, 각각의 캐소드 (78₁ , 78₂ ) 에 대향된 기판표면에 Mo 막, Al 막을 각각 형성할 수 있다.

그리고, 도 10 의 (a) 에 나타내는 진공처리장치 (74) 는 처리수단으로서 캐소드를 갖고 있고, 스퍼터링 장치를 구성하고 있는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 다른 막형성 장치, 예컨대 CVD 장치 등에 적용해도 된다.

또, 제 3 캐소드 (78₃ ) 가 설치된 창 (75c) 의 주위에 O자형 링 (99) 을 설치하고, 제 3 캐소드 (78₃ ) 만을 기밀한 상태로 하여 제 1, 제 2 캐소드와 다른 처리를 하고 있는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 어느 창에 O자형 링을 설치해도 되며, 필요가 있다면 창 (75a, 75b, 75c) 전부에 O자형 링을 설치하는 구성으로 해도 된다.

또한, 사각형의 진공조 (75) 를 사용하여 그 내벽면의 3 면에 제 1 ∼ 제 3 캐소드 (78₁ ∼ 78₃ ) 가 면하도록 구성하고 있는데, 진공조를 다각형으로 하여 벽면에 각각 설치하는 구성이면 된다. 예컨대 육각형의 진공조를 사용하여 그 내벽면의 5 면에 각각 캐소드가 배치되도록 해도 된다.

또, 도 13 에서는 O자형 링 (99) 을 진공조 (75) 의 내벽에 설치하고 있는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 기판탑재부 (82) 측에 O자형 링을 설치해도 된다.

또한, 시일부재로서 O자형 링을 사용하고 있는데, 기판탑재부 (82), 틀 (76), 제 3 캐소드 (78₃ ) 로 구분되는 공간 (94) 내를 기밀하게 할 수 있는 것이면 이것에 한정되는 것은 아니다.

소형, 높은 처리량의 진공처리장치가 얻어진다. 특히, 스퍼터링 장치에 적용한 경우에는 단일 진공조에서 다층막을 형성할 수 있다.

또, 더미의 유리기판을 사용하지 않고 프리스퍼터를 할 수 있고, 또한 단일 진공조에서 처리분위기가 다른 처리를 행할 수 있다.

Claims (25)

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2. 수평인 자세에서 상하로 겹쳐지는 2 장 이상의 기판탑재부를 가지며,

   상기 각 기판탑재부에는 구동축이 각각 설치되고,

   이 구동축을 회전시킴으로써 상기 각 기판탑재부를 각각 기립시키도록 구성된 기판기립장치에 있어서,

   상기 기판탑재부 중, 상측에 배치된 기판탑재부에는 수평인 상태의 기판을 상하방향으로 통과시키는 기판통과구멍이 형성되고, 이 기판통과구멍의 주변부에는 훅이 설치되며, 이 훅을 상기 기판통과구멍내에 돌출시켰을 때, 그 훅상에 상기 기판을 탑재시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판기립장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 각 기판탑재부를 상하로 겹쳤을 때, 상기 각 기판탑재부의 하측에 배치된 기판승강핀의 선단이 상기 각 기판탑재부보다도 상측위치까지 상승할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판기립장치.
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6. 진공 배기 가능한 진공조와, 이 진공조내에 배치된 기판기립장치를 갖는 진공처리장치에 있어서,

   상기 기판기립장치는 수평인 자세에서 상하로 겹쳐지는 2 장 이상의 기판탑재부를 가지며,

   상기 각 기판탑재부에는 구동축이 각각 설치되고,

   이 구동축을 회전시킴으로써 상기 각 기판탑재부를 각각 기립시키도록 구성된 기판기립장치로서,

   상기 기판탑재부 중, 상측에 배치된 기판탑재부에는 수평인 상태의 기판을 상하방향으로 통과시키는 기판통과구멍이 형성되고, 이 기판통과구멍의 주변부에는 훅이 설치되며, 이 훅을 상기 기판통과구멍내에 돌출시켰을 때, 그 훅상에 상기 기판을 탑재시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   회전대를 추가로 가지며,

   상기 회전대는 상기 진공조의 저부에 배치되고, 수평면 내에서 회전할 수 있도록 구성되어 있고,

   상기 기판기립장치는 상기 회전대에 장착되며, 상기 회전대가 회전했을 때, 상기 회전대와 함께 회전할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
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9. 삭제
10. 삭제
11. 진공조와,

    상기 진공조의 측벽에 배치된 복수의 처리수단과,

    상기 진공조 내에 배치된 복수의 기판기립장치와,

    연직 방향의 회전축선을 중심으로 회전하는 회전대를 갖고,

    상기 각 기판기립장치는 기판탑재부를 각각 가지며,

    상기 각 기판기립장치는 상기 기판탑재부를 수평 자세로도 기립 자세로도 할 수 있도록 구성되고,

    처리 대상물인 기판은 상기 수평 자세의 상기 기판탑재부에 배치되고, 상기 기판탑재부가 기립 자세가 되면, 상기 기판은 상기 기판탑재부와 함께 기립 자세가 되도록 구성되고,

    상기 수평 자세에서는 상기 각 기판탑재부는 상하로 겹쳐지고,

    상기 각 기판기립장치는 상기 회전대의 회전에 의해 회전하고, 기립 자세가 된 상기 기판을 상기 처리수단에 대향시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 처리수단은 스퍼터링용 캐소드인 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
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15. 삭제
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18. 제 11 항에 있어서,

    상기 진공조의 벽면에는 창이 형성되고, 상기 처리수단은 상기 창의 외측에 위치하고, 상기 창을 통해 상기 기판과 면하도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
19. 제 18 항에 있어서,

    복수의 상기 기판탑재부 중, 적어도 하나의 상기 기판탑재부는 차폐부를 가지며, 상기 기판탑재부가 상기 차폐부와 함께 기립 자세가 되고, 상기 처리수단에 대향했을 때, 상기 차폐부와 상기 처리수단 사이의 상기 창부는 상기 차폐부에 의해 덮이도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 차폐부는 판상으로 형성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
21. 제 18 항에 있어서,

    상기 진공조 내벽 또는 상기 기판탑재부의 어느 한쪽 또는 양쪽에는 시일부재가 설치되고, 상기 시일부재는 상기 기판이 기립 상태로 상기 처리수단과 대향했을 때, 상기 창 주변의 상기 진공조의 내벽과, 상기 기판탑재부의 사이에 배치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
22. 제 21 항에 있어서,

    상기 기판이 기립 상태로 상기 처리수단과 대향했을 때, 상기 시일부재에 의해 소정의 기판의 처리분위기를 다른 기판의 처리분위기와 격리할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
23. 제 21 항에 있어서,

    상기 진공조와 상기 처리수단의 사이에 배치되고, 상기 창의 주위에 장착된 틀을 가지며,

    상기 기판탑재부에 상기 기판을 유지시켜 기립 자세로 했을 때, 상기 기판탑재부, 상기 틀, 상기 처리수단으로 구분되는 공간 내가 기밀하게 되며, 상기 진공조 중의 분위기와 격리되도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
24. 제 23 항에 있어서,

    상기 틀에는 배기구와 가스 도입구가 형성되어 있고, 상기 처리수단이 스퍼터링용 캐소드이고, 상기 배기구로부터 상기 공간 내를 진공 배기하고, 상기 가스 도입구로부터 스퍼터 가스와 반응성 가스를 도입할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
25. 제 11 항에 있어서,

    상기 기판기립장치는 복수의 구동축을 가지며, 상기 각 기판탑재부는 구동축에 장착되고, 상기 구동축이 중심축선을 중심으로 회전하면 기립 자세가 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 진공처리장치.

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