KR101008914B1

KR101008914B1 - 센서 부착구조 및 진공 성막장치

Info

Publication number: KR101008914B1
Application number: KR1020087021610A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 고이즈미; 코우이치 노세
Original assignee: 신메이와 인더스트리즈,리미티드
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2011-01-17
Also published as: CN101558185B; CN101558185A; JPWO2008120445A1; TW200902745A; KR20080104291A; WO2008120445A1

Abstract

본 발명의 센서 부착구조(50)는, 기재(21a)를 그 내부를 흐르는 냉각유체에 의해 냉각시키면서 지지하는 기재 홀더(6a)와, 기재(21a) 상의 성막에 관련한 물리량(이하, 성막관련 물리량)을 검출하는 센서(55)와, 성막관련 물리량을 전달 가능하도록 센서(55)와 일체화되고 또한 성막관련 물리량을 전송신호로 변환하는 변환기(54)와, 센서(55)가 그 외부로 노출하도록 하면서 변환기(54)를 그 내부에 수용하는 용기(52)를 구비하고, 용기(52)가 냉각유체에 의해 냉각될 수 있도록 기재 홀더(6a)에 부착되어 있다.

센서 부착구조, 기재 홀더, 기재, 센서, 변환기, 용기, 냉각유체

Description

센서 부착구조 및 진공 성막장치{ATTACHING STRUCTURE OF SENSOR AND VACUUM FILM FORMING APPARATUS}

본 발명은, 진공 챔버(chamber) 내에서 기재(基材) 상에 성막을 행할 때 기재 상의 성막에 관련한 물리량을 센서(sensor)에 의해 검출하기 위한 센서 부착구조 및 이 센서 부착구조를 구비한 진공 성막장치에 관한 것이다.

종래에 기재에 막을 형성하기 위하여 진공 성막장치가 사용되고 있다. 여기서, 진공 성막장치의 내부 정보, 특히 진공 챔버(chamber) 내의 기재 주변의 정보를 취득하기 위해서는, 센서를 진공 챔버의 내부에 부착하고, 이 센서에 의해 취득된 물리량을 변환기에 의해 전송신호로 변환하여 진공 챔버의 외부로 송신할 필요가 있다. 그러나 이 경우에 있어서 기재가 진공 성막장치 내에서 이동하는 경우, 센서에 대하여 진공 성막장치의 외부로부터 전기 케이블(cable) 등의 끌고다님이 필요해지고 동시에 진공 실(seal)이 필요하므로 장치구조가 복잡해진다는 문제가 있었다.

그래서 진공 챔버 내의 정보를 계측하기 위한 센서를 배치하고, 이 센서에 의해 계측한 정보를 센서정보처리장치(변환기)에 의해 무선정보로 변환하여 진공 챔버 밖으로 송신하고, 진공 챔버 밖에 설치한 수신기에서 수신함으로써 진공 챔버 내의 정보를 진공 챔버 밖으로 전달하는 정보계측방법이 알려져 있다.(특허문헌1 참조). 또 피처리 기판 표면의 상태, 또는 피처리 기판 주위의 환경을 나타내는 정보의 계측수단에 있어서, 피처리 기판 정보계측수단의 센서부와, 정보계측처리회로(변환기)의 일부 혹은 전부를 상기 피처리 기판 상에 배치하는, 정보계측수단을 구비한 피처리 기판이 알려져 있다(특허문헌2 참조). 이와 같은 정보계측방법 및 피처리 기판에 의하면, 피처리 기판이 진공성막장치 내에서 이동하는 경우에도, 진공 성막장치의 내부 정보, 예를 들면, 피처리 기판의 온도 등의 정보를 취득하는 것이 가능해진다.

또한, 진공실(眞空室) 내에서 이온주입 등의 처리가 실시되는 기판을, 냉각수 순환 등에 의해 냉각된 냉각판의 앞면에 패드(pad)를 통하여 접촉시켜, 해당 처리에 따라 온도 상승하는 기판을 냉각하도록 한 것에 있어서 해당 패드를 알루미늄(Al) 등의 금속박막의 적층체로 구성하여 이루어지는 기판냉각용 패드가 알려져 있다(특허문헌3 참조). 또한, 기재를 부착하는 기재 홀더(holder)에 부동액을 순환시켜 기재를 냉각하는 기술이 알려져 있다(특허문헌4 참조).

특허문헌1: 일본 특개평6-76193호 공보

특허문헌2: 일본 특개평6-163340호 공보

특허문헌3: 일본 실공평4-18197호 공보

특허문헌4: 일본 특개2005-82837호 공보

[발명이 해결하고자 하는 과제]

그러나, 특허문헌1 및 특허문헌2의 구성에서는, 변환기는 회로 등을 구비하고 있기 때문에 내열성이 낮고, 센서와 일체화된 변환기를 진공 챔버 내에 설치하는 경우에는, 온도상승으로 인하여 변환기가 파손될 우려가 있었다. 그래서 변환기를 냉각하기 위해서는, 진공 성막장치의 외부로부터 변환기에 냉각용 배관 등을 접속할 필요가 있어 장치구조가 복잡해진다는 문제를 갖고 있었다.

또한, 특허문헌3 및 특허문헌4의 구성에서는, 기판이나 기재를 냉각하는 것을 목적으로 한 것이고, 변환기의 냉각에 관해서는 언급되어 있지 않다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 센서와 일체화된 변환기를 진공 챔버 내에 설치하는 경우에도 장치구조를 복잡하게 하지 않고, 내열성이 낮은 변환기의 파손을 방지할 수 있는 센서 부착구조 및 이를 구비한 진공 성막장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 센서 부착구조는, 기재를 그 내부를 흐르는 냉각유체에 의해 냉각시키면서 지지하는 기재 홀더(holder)와, 상기 기재 상의 성막에 관련한 물리량(이하, 성막관련 물리량)을 검출하는 센서와, 상기 성막관련 물리량을 전달 가능하도록 상기 센서와 일체화되고 또한 상기 성막관련 물리량을 전송신호로 변환하는 변환기와, 상기 센서가 그 외부로 노출되도록 하면서 상기 변환기를 그 내부에 수용하는 용기를 구비하고, 상기 용기가 상기 냉각유체에 의해 냉각될 수 있도록 상기 기재 홀더에 부착되어 있다.

여기서, 「성막관련 물리량」이란, 기재의 온도, 기재 주변의 온도, 기재 주변의 플라즈마(plasma) 밀도, 기재 홀더 등과 플라즈마 사이의 전위차, 기재에 형성된 막의 막두께, 기재에 형성된 막을 투과하는 광 또는 기재에 형성된 막에 의해 반사된 광 등이다.

또한, 「용기」는 열전도성 재료로 구성된다. 본 발명에서 말하는「용기」는 열전도성 재료인 금속 등으로 변환기를 수용하도록 구성된 용기뿐만 아니라, 열전도성의 유연한 재료(예를 들면, 수지재료 등)로 변환기를 덮도록(수용하도록) 구성된 용기도 포함하는 개념이다.

이와 같은 구성으로 하면, 기재 홀더의 내부를 흐르는 냉각유체의 열이 용기로 전도되고, 이 열이 변환기로 전도되기 때문에, 변환기가 냉각된다. 이에 의해, 변환기의 파손이 방지된다.

상기 용기가 상기 변환기와 냉매를, 해당 변환기가 해당 냉매에 잠기도록 하여 수용하고 있어도 좋다.

이와 같은 구성으로 하면, 변환기는 냉매에 잠겨 있으므로 변환기의 냉매효율이 향상된다. 이에 의해, 변환기의 파손이 더욱 방지된다.

상기 용기는, 해당 용기와 상기 기재 홀더 사이에 열전도성 시트(sheet)가 놓이도록 하여 해당 기재 홀더에 부착되어 있고, 또한 해당 용기의 적어도 상기 열전도성 시트에 접촉하는 벽이 열전도성 재료로 구성되어 있어도 좋다.

이와 같은 구성으로 하면, 열전도 시트가 냉각유체의 열을 용기로 전도되기 쉽게 하기 때문에, 용기 나아가서는 그 내부에 수용된 변환기의 냉각효율이 향상된다. 이에 의해, 변환기의 파손이 더욱 방지된다.

상기 변환기가 그 변환한 전송신호를 방사하는 전자파방사기에 접속되어 있어도 좋다.

여기서, 「전자파방사기」란, 변환기에 의해 변환된 전송신호를 전자파로 변환하여 이것을 방사하는 것을 말한다. 여기서, 전자파로는 전파(고주파 등), 적외선, 가시광선(광) 등을 들 수 있다.

이와 같은 구성으로 하면, 무선에 의해 성막관련 물리량에 관한 정보를 취득할 수 있다. 이에 의해, 전송신호를 진공 성막장치의 외부로 인출하기 위한 케이블 등이 불필요해지고, 나아가서는 이 케이블 등의 내열성 대책도 불필요해진다.

상기 전자파방사기는 LED, 고주파발진기, 및 적외선방사기 중 어느 하나이어도 좋다.

상기 센서는 온도센서, 광센서, 및 전압센서 중 어느 하나이어도 좋다.

상기 기재 홀더는 회전기구에 의해 회전 가능하게 되어 있어도 좋다.

이와 같은 구성으로 하면, 회전하는 기재 홀더에 센서와 일체화된 변환기를 부착할 수 있고, 또한 변환기를 냉각하기 위한 냉각유체를 공급하는 냉각용 배관 등을 별도로 설치할 필요가 없어지기 때문에 장치구성이 간단해진다.

상기 기재 홀더가 이동기구에 의해 이동 가능하게 되어 있어도 좋다.

이와 같은 구성으로 하면, 예를 들면, 기재 홀더를 인라인(in-line)식 진공 성막장치에 사용할 때에, 이동하는 기재 홀더에 센서와 일체화된 변환기를 부착할 수 있고, 또한 변환기를 냉각하기 위한 냉각유체를 공급하는 냉각용 배관 등을 별도로 설치할 필요가 없어지기 때문에, 장치구성이 간단해진다.

본 발명의 진공 성막장치는, 상기한 어느 하나에 기재된 센서 부착구조와, 상기 센서 부착구조를 그 내부에 가지는 감압 가능한 챔버와, 상기 챔버의 내부에 배치되어 성막재료를 증발시키는 증발원과, 상기 기재 홀더를 회전시키는 회전기구를 구비하며, 상기 회전기구에 의해 상기 기재 홀더를 회전시키면서 상기 기재에 증발원에 의해 증발된 성막재료에 의한 막을 형성한다.

이와 같은 구성으로 하면, 기재 홀더를 회전시키면서 기재에 막을 형성하는 경우에, 장치구조를 복잡하게 하지 않고, 센서와 일체화된 변환기를 기재 홀더에 부착할 수 있다. 또한, 기재 홀더에 부착된 변환기의 파손이 방지된다. 이에 의해, 성막 중에서의 성막관련 물리량을 장기간에 걸쳐 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 진공 성막장치는, 상기한 어느 하나에 기재된 센서 부착구조와, 상기 센서 부착구조를 그 내부에 가지는 감압 가능한 챔버와, 상기 챔버의 내부에 배치되어 성막재료를 증발시키는 증발원과, 상기 기재 홀더를 이동시키는 이동기구를 구비하며, 상기 이동기구에 의해 상기 기재 홀더를 이동시키면서 상기 기재에 증발원에 의해 증발된 성막재료에 의한 막을 형성한다.

이와 같은 구성으로 하면, 예를 들면, 인라인(in-line)식 진공 성막장치와 같이, 기재 홀더를 이동시키면서 기재에 막을 형성하는 경우에도, 장치구조를 복잡하게 하지 않고, 센서와 일체화된 변환기를 기재 홀더에 부착할 수 있다. 또 기재 홀더에 부착된 변환기의 파손이 방지된다. 이에 의해, 성막 중에서의 성막관련 물리량을 장기간에 걸쳐 검출할 수 있다.

본 발명의 상기 목적, 다른 목적, 특징 및 이점은, 첨부도면 참조 하에, 이하의 바람직한 실시태양의 상세한 설명으로부터 명확하게 된다.

[발명의 효과]

본 발명의 센서 부착구조 및 진공 성막장치는, 센서와 일체화된 변환기를 진공 챔버 내에 설치하는 경우에도, 장치구조를 복잡하게 하지 않고, 내열성이 낮은 변화기의 파손을 방지할 수 있다는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 진공 성막장치의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 2는 도 1의 진공 성막장치에서 기재 홀더를 확대하여 나타내는 부분 단면도이다.

도 3은 도 2의 기재 홀더에 센서 및 변환기를 부착한 제1 실시형태의 센서 부착구조를 나타내는 부분 단면도이다.

도 4는 도 3의 센서 부착구조에서 센서 및 변환기를 기재 홀더에 부착하기 위한 용기를 나타내는 사시도이다.

도 5는 도 3의 센서 부착구조에서 변환기가 행하는 처리를 나타내는 블록도이다.

도 6은 도 2의 기재 홀더에 센서 및 변환기를 부착한 제2실시형태의 센서 부착구조를 나타내는 부분 단면도이다.

도 7은 도 6의 센서 부착구조에서 변환기가 행하는 처리를 나타내는 블록도이다.

도 8은 도 2의 기재 홀더에 센서 및 변환기를 부착한 제3실시형태의 센서 부착구조를 나타내는 부분 단면도이다.

도 9는 도 2의 기재 홀더에 센서 및 변환기를 부착한 제4실시형태의 센서 부착구조를 나타내는 부분 단면도이다.

도 10은 도 9의 센서 부착구조에서 센서 및 변환기를 기재 홀더에 부착하기 위한 용기를 나타내는 사시도이다.

도 11은 도 2의 기재 홀더에 센서 및 변환기를 부착한 제5실시형태의 센서 부착구조를 나타내는 부분 단면도이다.

도 12는 도 2의 기재 홀더에 센서 및 변환기를 부착한 제6실시형태의 센서 부착구조를 나타내는 부분 단면도이다.

도 13은 도 2의 기재 홀더에 센서 및 변환기를 부착한 제7실시형태의 센서 부착구조를 나타내는 부분 단면도이다.

도 14는 도 13의 센서 부착구조에서 변환기의 처리를 나타내는 블록도이다.

**** 부호의 설명 ****

1: 진공 챔버

1a: 챔버벽

2a, 2b: 증발원

3a, 3b: 셔터(shutter)

4a, 4b: 회전축

5a, 5b: 하스부

6a: 기재 홀더(holder)

6b: 관통공(貫通孔)

7a: 회전축체

7b, 7c: 홈부

7d, 7e: 파이프 링(pipe ring)

7f, 7g: 파이프(pipe)

7h, 7i: 파이프 링

7j: 냉각파이프

8: 회전구동장치

8a: 평기어(spur gear)

9: 크로스 롤러 베어링(cross roller bearing)

10: 하우징(housing)

11: 카본 브러시(carbon brush)

12: 케이블(cable)

13: 매칭(matching)회로

14: 고주파전원

15: 직류전원

16: 기어

17: 고정구

18: 절연부재

19: 오일 실(oil seal)

20a, 20b, 20c: 오링(O-ring)

21a: 기재(基材)

22: 배출파이프

23: 냉각파이프

24, 25: 접속배관

26, 28: 3방향 밸브

27: 액송(液送)펌프

29a: 온 브라인탱크(hot brine tank)

29b: 냉 브라인탱크(cold brine tank)

36: 고정구

50: 센서 부착구조

52: 용기

52a: 좌대부

52b; 돌출부

53, 53a, 53b: 관통공

54: 변환기

55: 센서

56: 온도검출부

58: 전자파방사기(안테나)

60:물리량 전달매체

62: 전송신호 전달매체

64: 냉매

65: 열전도성 시트(sheet)

66(55): 광 파이버(fiber)(센서)

68(55): 포토다이오드(photo diode)(센서)

100: 진공 성막장치

C: 회전중심

Co: 직류 블로킹 콘덴서(blocking condenser)

Lo: 고주파 블로킹용 쵸크코일(choke coil)

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

(제1실시형태)

도 1은, 본 발명의 제1실시형태에 따른 진공 성막장치의 구성을 나타내는 단 면도이다. 도 2는 도 1의 진공 성막장치에서 기재 홀더를 확대하여 나타내는 부분 단면도이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하면서 본 실시형태에 따른 진공 성막장치에 관하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 진공 성막장치(100)는, 이온 플레이팅(ion plating) 장치로 구성되어 있다. 이 진공 성막장치(100)에는, 도전성 재료로 이루어지는 진공 챔버(1)의 내부에 성막재료를 증발시키기 위한 증발원(2a, 2b)이 설치되고, 이 증발원(2a, 2b)에 대향하여 도전성 재료로 이루어지는 원판(圓板) 형상의 기재 홀더(6a)가 설치되어 있다. 기재 홀더(6a)에는, 기재(21a)가 소정의 고정구(36)에 의해 기재 홀더(6a)의 기재 부착면에 고정되어 있다. 기재(21a)로서, 여기서는 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)가 사용된다. 또한, 증발원(2a, 2b)은 여기서는 성막재료가 설치된 하스부(5a, 5b)와, 하스부(5a, 5b) 근처에 설치된 전자총(미도시)으로 구성된다. 또 이 증발원(2a, 2b)의 위쪽에는, 이동 가능한 셔터(shutter)(3a, 3b)가 각각 회전축(4a),(4b)에 의해 회전 가능하게 설치되어 있다. 한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기재 홀더(6a)의 후면에는, 도전성 재료로 이루어지는 원기둥 형상의 회전축체(7a)가 연장 형성되어 있다. 이 회전축체(7a)는 진공 챔버(1)의 상부 챔버벽(1a)을 관통하여 외부로 연장되도록 설치되어 있다. 이 회전축체(7a)의 챔버벽(1a) 외측으로 돌출하고 있는 부분(이하, 돌출부라고 한다)은, 회전구동장치(8)에 의해 회전 구동되도록, 크로스 롤러 베어링(cross roller bearing)(9) 및 오일 실(oil seal)(19)을 통하여, 후술하는 하우징(housing)(10)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 여기서, 회전구동장 치(8)(모터(M)), 후술하는 평기어(8a), 크로스 롤러 베어링(9) 및 하우징(10)이 기재 홀더(6a)의 회전기구를 구성한다. 또, 오일 실(19)이 회전축체(7a)와 하우징(10) 사이에 설치됨으로써, 진공 챔버(1)의 내부는 소정의 진공상태로 유지된다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 회전축체(7a)의 돌출부의 선단 외주부 위에 설치된 급전(給電) 링(ring)(7t)에, 후술하는 고주파전력 및 직류전력을 인가하기 위해, 상기 급전 링(7t)에 직접 접촉하도록 하여 전력전달구조인 카본 브러시(carbon brush)(11)가 설치되어 있다. 이 카본 브러시(11)는 하우징(10) 상의 소정 위치에 소정 고정수단에 의해 고정되어 있다. 즉, 이에 의해 카본 브러시(11)와 회전축체(7a)가 전기적으로 도통하는 상태로 유지되어 있다. 그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 카본 브러시(11)는 케이블(cable)(12)을 통하여 직류 블로킹 콘덴서(Co) 및 고주파 블로킹용 쵸크코일(Lo)에 접속되어 있다. 그리고, 직류 블로킹 콘덴서(Co)는 매칭(matching)회로(13)를 통하여 고주파전원(14)에 접속되어 있다. 또한, 고주파 블로킹 쵸크코일(Lo)은 직류전원(15)에 접속되어 있다. 또한, 고주파전원(14)의 일측단자, 직류전원(15)의 양극단자 및 진공 챔버(1)는 각각 접지되어 있다.

또 회전축체(7a)의 돌출부의 선단외주부 위에는, 예를 들면, 모터(M)로 이루어지는 회전구동장치(8)가 가지는 평기어(8a)와 맞물리는 원통 형상의 기어(16)가 부착되어 있다. 이와 같이, 평기어(8a)와 기어(16)가 맞물려 있음으로써 회전구동장치(8)가 동작하여 평기어(8a)가 회전하면 그 평기어(8a)의 회전에 따라 회전축체(7a)가 회전한다. 즉, 회전구동장치(8)가 동작하면 기재 홀더(6a)가 회전함으로 써, 기재(21a)가 회전중심(C)을 회전중심으로 하여 회전하게 된다. 또한 회전구동장치(8)는 하우징(10)의 소정 위치에, 소정의 고정방법으로 고정되어 있다.

그리고 카본 브러시(11)의 일부와, 회전축체(7a)의 돌출부와, 회전구동장치(8)를 덮도록 하여, 도전성 재료로 이루어지는 하우징(10)이 설치되어 있다. 이 하우징(10)은 상단이 폐쇄되고 하단이 개방된 대략 원통 형상을 가지고 있다. 그리고, 진공 챔버(1)의 상부 챔버벽(1a)에, 절연부재(18)를 통하여 고정구(17)에 의해 고정되어 있다. 이에 의해, 하우징(10)과 진공 챔버(1)는 전기적으로 절연되어 있다. 따라서, 카본 브러시(11)에 고주파전력 및 직류전력이 인가되고, 또한 회전축체(7a) 및 크로스 롤러 베어링(9)을 통하여 하우징(10)에 고주파전력 및 직류전력이 인가되어도, 진공 챔버(1)는 항상 전기적으로 접지된 상태가 된다.

다음으로, 도 2를 참조하면서 본 실시형태의 진공 성막장치(100)에서의 기재 홀더의 냉각경로에 관하여 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 회전축체(7a)에서 돌출부의 외주(外周) 상의 소정 위치에는, 홈부(7b, 7c)가 형성되어 있다. 이들 홈부(7b, 7c)는 회전축체(7a)의 전체 둘레에 걸쳐 링(ring) 형상으로 형성되어 있다. 이들 홈부(7b, 7c)의 상부 및 하부에는, 오링(O-ring)(20a, 20b, 20c)이 설치되어 있다. 이들 오링(20a, 20b, 20c)은 회전축체(7a)와 하우징(10) 사이에 설치되어 있다. 즉, 상기 홈부(7b, 7c)는 상기 오링(20a, 20b, 20c)과 하우징(10)에 의해 폐쇄되어 있다. 그리고, 홈부(7b, 7c) 각각의 바닥부에는 개구부가 형성되어 있고, 이 개구부는 회전중심(C)과 동축상으로 형성된 파이프 링(pipe ring)(7d, 7e)에 연통되어 있다. 아울러, 파 이프 링(7d, 7e)으로부터는 회전축체(7a)의 반경방향으로 파이프(7f, 7g)가 연장되어 있고, 소정 위치로부터 이들 파이프(7f, 7g)는 회전축체(7a)의 회전축방향으로 연장되어 있다. 파이프(7f, 7g)는 기재 홀더(6a)에 도달하면, 기재 홀더(6a)의 대략 중앙부에서 회전중심(C)과 동축상으로 형성되어 있는 파이프 링(7h, 7i)에 접속되어 있다. 그리고, 기재 홀더(6a)의 내부에는, 해당 기재 홀더(6a)의 반경방향으로 유(U)자 형상으로 이어지도록 복수개의 냉각파이프(7j)가 설치되어 있다. 이 냉각파이프(7j)는 파이프 링(7h, 7i)들을 연결하도록 기재 홀더(6a)의 내부에 설치되어 있다. 즉, 냉각파이프(7j)는 파이프 링(7h)의 외주부로부터 기재 홀더(6a)의 단부를 향하여 복수개, 방사(放射) 형상으로 연장되어 있고, 기재 홀더(6a)의 단부에서 각각 유턴(U-turn)한 후에, 파이프 링(7i)을 향하여 연장되어, 해당 파이프 링(7i)의 외주부에 접속되어 있다. 또한, 회전축체(7a)의 외주 상에 회전중심(C)과 동축상으로 형성된 홈부(7b, 7c)에, 기재 홀더(6a)의 온도를 제어하기 위하여 사용하는 소정의 부동액을 공급하기 위하여, 하우징(10)에는 홈부(7b, 7c)와 연통되는 배출파이프(22) 및 공급파이프(23)가 설치되어 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 배출파이프(22)에는, 여기서는 실선으로 표시되어 있는 접속배관(24)의 일단부가 접속되어 있다. 또한, 공급파이프(23)에는, 여기서는 실선으로 표시되어 있는 접속배관(25)의 일단부가 접속되어 있다. 그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 접속배관(24)의 타단부는 3방향 밸브(26)에 접속되어 있고, 이 3방향 밸브(26)로부터 연장되는 2개의 접속배관은, 각각 온(溫) 브라인탱크(hot brine tank)(29a) 및 냉(冷) 브라인탱크(cold brine tank)(29b)에 접속 되어 있다. 또 공급파이프(23)로부터 연장되는 접속배관(25)의 도중에는, 액송펌프(27)가 설치되어 있다. 접속배관(25)의 타단부에는, 3방향 밸브(28)가 접속되어 있고, 이 3방향 밸브(28)로부터 연장되는 2개의 접속배관은, 각각 온 브라인탱크(29a) 및 냉 브라인탱크(29b)에 접속되어 있다. 여기서, 온 브라인탱크(29a) 및 냉 브라인탱크(29b)에는, 각각 부동액이 저장되어 있다. 그리고 온 브라인탱크(29a)에서는, 부동액의 액온이 약 25℃가 되도록 소정의 온도제어장치(미도시)에 의해 온도 제어되고 있다. 또 냉 브라인탱크(29b)에서는, 부동액의 액온이 약 -5℃가 되도록 소정의 온도제어장치(미도시)에 의해 온도 제어되고 있다. 본 실시형태 및 후술하는 다른 실시형태에서는, 액온이 -5℃에서부터 25℃까지의 온도범위 중 임의의 온도로 온도 제어(예를 들면 -5℃의 부동액과 25℃의 부동액을 적절히 혼합하여 온도 제어)된 부동액을 후술하는 설명에서, 「냉각유체」라고 부르는 경우가 있다. 또한, 부동액의 온도는 상기 온도범위에 한정되지 아니 하고, 후술하는 변환기(54)의 내열성에 따라 적절히 변경하는 것이 가능하다.

다음으로, 이상과 같이 구성된 진공 성막장치(100)의 일반적인 동작에 관하여 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다.

진공 성막장치(100)를 사용하여 기재(21a) 상에 성막을 하는 경우, 작업자는, 그 성막을 행하기 전에, 기재(21a)를 기재 홀더(6a)의 기재 부착면 상에 소정의 고정구(36)를 사용하여 부착한다. 이때 기재(21a)의 뒷면과 기재 부착면이 접촉하도록 기재(21a)를 기재 홀더(6a)에 부착한다.

또한, 기재(21a)를 기재 홀더(6a)에 부착할 때에는, 기재 홀더(6a)가 대기 중의 수분으로 인하여 결로(結露)되는 것을 방지하기 위하여, 3방향 밸브(28) 및 3방향 밸브(26)를 적절히 조작하고, 또한 액송펌프(27)를 동작시켜 온 브라인탱크(29a)에 저장되어 있는 약 25℃로 온도 제어된 부동액(예를 들면 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 등)을 접속배관(25)으로 유동시킨다. 접속배관(25)을 유동하는 부동액은, 공급파이프(23)에 공급된다. 공급파이프(23)에 공급된 부동액은 홈부(7c)에 충전된다. 다음으로, 그 부동액은 파이프링(7e)의 내부에 충전된다. 그리고, 부동액은 파이프(7g)의 내부를 흘러, 기재 홀더(6a)의 중앙부로부터 단부를 향하여 복수의 냉각파이프(7j)의 내부를 흐른다. 그 후, 기재 홀더(6a)에서 해당 기재 홀더(6a)의 단부로부터 중앙부를 향하여 냉각파이프(7j)의 내부를 유동한 부동액은, 파이프(7f)의 내부를 흘러 파이프링(7d)의 내부에 충전된다. 파이프링(7d)에 충전된 부동액은, 홈부(7b)의 내부에 충전되고, 배출파이프(22)를 흘러 접속배관(24)으로 유동한다. 접속배관(24)을 유동한 부동액은, 3방향 밸브(26)에 의해 온 브라인탱크(29a)로 되돌려진다. 이와 같이, 기재 홀더(6a)는, 약 25℃의 부동액에 의해 승온되므로 대기 중의 수분으로 인하여 결로되는 것이 방지된다. 그리고, 이와 같이 하여 기재(21a)를 기재 홀더(6a)에 부착한 후 진공 챔버(1)의 내부를 소정의 배기수단(미도시)을 동작시켜 소정의 진공분위기까지 배기한다. 이때, 진공흡입 시에서의 기재(21a)의 가스 배출을 용이하게 행하기 위하여, 온 브라인탱크(29a)로부터 기재 홀더(6a)에 대하여 상기 약 25℃로 온도 제어된 부동액을 계속 공급한다. 이에 따라, 기재(21a)에 흡착 등 되어 있는 가스가 효과적으로 제거된다. 또한 이 부동액을 기재 홀더(6a)에 공급하는 것은 진공흡입이 완료할 때까지 계속하여 행해진다. 그 후, 진공 챔버(1)의 내부가 실질적인 진공상태가 된 것을 확인한 후, 회전구동장치(8)를 동작시켜 평기어(8a)를 소정의 회전수로 회전시킨다. 그러면, 이 평기어(8a)의 회전에 따라, 회전축체(7a)가 회전중심(C)을 회전중심으로 하여 회전한다. 즉, 이에 따라 회전축체(7a)의 하단부에 부착된 기재 홀더(6a)가 회전하고, 기재(21a)가 회전중심(C)을 회전중심으로 하여 회전한다.

한편, 고주파전원(14) 및 직류전원(15)을 동작시킨다. 그러면, 고주파전원(14)이 출력하는 고주파전력은, 매칭회로(13) 및 직류 블로킹 콘덴서(Co)를 통과하여 케이블(12)에 공급된다. 또한, 직류전원(15)이 출력하는 직류전력은, 고주파 블로킹 쵸크코일(Lo)을 통과하여 케이블(12)에 공급된다. 그리고, 고주파전력 및 직류전력은 케이블(12)을 통하여 카본 브러시(11)에 공급된다. 이에 의해, 카본 브러시(11)에 고주파전력 및 직류전력이 공급되고, 아울러 카본 브러시(11)에 접촉되어 있는 급전 링(7t)에 고주파전력 및 직류전력이 전달된다. 이 급전 링(7t)에 전달된 고주파전력 및 직류전력은, 도전성 회전축체(7a)를 통하여 기재 홀더(6a)에 전달된다. 이에 의해, 기재 홀더(6a)와 진공 챔버(1) 사이에 고주파전력 및 직류전력이 공급된다.

이어서, 증발원(2a, 2b)에서 도시하지 않은 각각의 전자총을 동작시켜 전자 빔(beam)을 하스부(5a, 5b) 내의 각 박막형성재료를 향하여 소정의 강도로 조사(照射)한다. 그러면, 각 박막형성재료는, 조사되는 전자 빔의 에너지에 의해 소정의 온도까지 예비 가열된다. 그리고, 각 박막형성재료를 진공 챔버(1)의 내부에 교대로 확산시킬 때에는, 증발원(2a, 2b)에서 각 전자총으로부터 조사되는 전자 빔의 조사 강도를 교대로 강하게 하고, 이에 따라 하스부(5a, 5b) 내의 각 박막형성재료를 교대로 용해시킨다. 또 이때 용해된 박막형성재료의 위쪽만이 개방되도록, 회전축(4a, 4b)을 교대로 회전시킴으로써, 셔터(3a, 3b)를 증발원(2a, 2b)의 위쪽으로 교대로 이동시킨다. 이에 의해, 이미 진공 챔버(1)의 내부는 실질적으로 진공상태가 되어 있으므로, 증발원(2a, 2b)으로부터는 각 박막형성재료가 교대로 진공 챔버(1)의 내부로 확산하게 된다. 그러면, 확산한 박막형성재료가 고주파전력에 의해 발생한 플라즈마에 의해 여기되고, 이 여기된 박막형성재료가 직류전력에 의해 생기는, 기재 홀더(6a)와 진공 챔버(1) 사이의 전계에 의해 가속되어 기재(21a)의 표면에 충돌하여 부착된다. 이에 의해, 기재(21a)의 표면에는 치밀한 박막이 교대로 형성된다. 즉, 기재(21a)의 증착면 상에는, 치밀한 박막으로 이루어지는 다층막이 형성된다.

여기서, 다층막의 성막 시에는, 증발원(2a),(2b)으로부터의 복사열에 의한 기재(21)의 과도한 온도상승을 방지하기 위하여, 3방향 밸브(28) 및 3방향 밸브(26)를 적절히 조작하고, 또한 액송펌프(27)를 동작시켜 냉 브라인탱크(29b)에 저장되어 있는 약 -5℃로 온도 제어된 부동액을, 접속배관(25)으로 흐르게 한다. 이에 의해, 약 -5℃로 온도 제어된 부동액이 회전축체(7a) 및 기재 홀더(6a)의 내부에 형성된 파이프(7f, 7g) 및 냉각파이프(7j)의 내부를 흐르게 된다. 즉, 기재(21a)는 약 -5℃로 온도 제어된 부동액에 의해 기재 홀더(6a)를 통하여 간접적으로 냉각된다. 따라서, 기재(21a)의 온도상승이 효과적으로 방지된다.

기재(21a)의 증착면 위에 소정의 다층막이 형성된 후, 진공 챔버(1)의 내부 를, 대기를 도입함으로써 상압(常壓)상태로 되돌린다. 이때, 기재(21a)가 대기 중의 수분으로 인하여 결로되는 것을 방지하기 위하여, 3방향 밸브(28) 및 3방향 밸브(26)를 적절히 조작하고, 또한 액송펌프(27)를 동작시켜 온 브라인탱크(29a)에 저류되어 있는 약 25℃로 온도 제어된 부동액을 접속배관(25)으로 흐르게 한다. 이에 따라 약 25℃로 온도 제어된 부동액은, 회전축체(7a) 및 기재 홀더(6a)의 내부에 형성된 파이프(7f),(7g) 및 냉각파이프(7j)의 내부를 흐른다. 즉, 기재(21a)는 약 25℃로 온도 제어된 부동액에 의해 기재 홀더(6a)를 통하여 간접적으로 승온된다. 따라서, 기재(21a)의 결로가 효과적으로 방지된다.

다음으로, 상기와 같이 구성된 기재 홀더의 센서 부착구조에 관하여 설명한다. 도 3은 도 2의 기재 홀더에 센서 및 변환기를 부착한 제1 실시형태의 센서 부착구조를 나타내는 부분 단면도이다. 도 4는 도 3의 센서 부착구조에서 센서 및 변환기를 기재 홀더에 부착하기 위한 용기를 나타내는 사시도이다. 도 5는 도 3의 센서 부착구조에서 변환기가 행하는 처리를 나타내는 블록도이다. 이하, 도 3 내지 도 5를 참조하면서 본 실시형태의 센서 부착구조에 관하여 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서는, 센서(55)와 일체화된 변환기(54)가 용기(52)의 내부에 수용되고, 또한 센서(후술하는 물리량전달매체(60) 및 온도검출부(56))(55)가 용기의 외부로 노출된 상태에서, 이 용기(52)가 기재 홀더(6a)에 부착되어 있다. 변환기(54)는 그 일부가 용기(52)의 바닥에 접촉하도록 수용되어 있다.

변환기(54)는 센서(55)가 검출한 검출신호를 전송신호로 변환하는 회로를 구 비하고 있다. 변환기(54)는 회로 전원으로서의 전지를 구비하고 있다. 이 전지로서는 일차전지 또는 이차전지를 사용할 수 있다. 변환기(54)는 성막관련 물리량을 검출하는 센서(55)와 일체화되어 있다. 본 실시형태에서는, 센서(55)는 온도센서로서의 열전대(thermocouple)이고, 성막관련 물리량은 기재(21a)의 뒷면의 온도이다. 본 실시형태에서는, 센서(55)가 온도검출부(56)와 물리량전달매체(60)로 구성되어 있다. 온도검출부(56)는 2편(片)의 금속으로 이루어지는 검출편(미도시)이 접합되어 구성되어 있다. 이 접합부분(온도검출부(56))이 물리량전달매체(60)의 선단부에 설치되고, 물리량전달매체(60)의 후단부는 변환기(54)에 부착되어 있다. 물리량전달매체(60)는 상기 검출편과, 이 검출편에 접속된 전선(미도시)으로 구성된다. 온도검출부(56) 및 물리량전달매체(60)는 기재 홀더(6a)에 형성된 관통공(6b)에 삽입되어 있다. 온도검출부(56)는 관통공(6b)에 삽입됨으로써 기재(21a)의 뒷면에 접촉하도록 설치되어 있다. 관통공(6b)은 기재 홀더(6a)에 형성된 냉각파이프(7j)를 피하여 형성되어 있다. 또한, 관통공(6b)이 기재 홀더(6a)에 형성된 냉각파이프(7j)와 접촉하는 경우에는, 실(seal) 부재(미도시)를 설치함으로써 냉각유체의 누설을 방지한다.

또한, 변환기(54)에는 전자파방사기(58)가 부착되어 있다. 전자파방사기(58)는, 본 실시형태에서는 LED로 구성되어 있다. 여기서 방사되는 전자파는 광(가시광선)이다. 전자파방사기(58)는 전송신호전달매체(62)를 통하여 변환기(54)에 부착되어 있다. 구체적으로, 전자파방사기(58)는 전송신호전달매체(62)의 선단부에 부착되어 있고, 전송신호전달매체(62)의 후단부는 변환기(54)에 부착되어 있다. 전송신 호전달매체(62)는, 예를 들면, 전기 코드(cord)로 구성된다. 전자파방사기(58)는 용기(52)의 외부로 노출되도록 부착되어 있다. 전자파방사기(58)는 후술하는 돌출부(52b)의 상면에 부착되어 있다.

용기(52)는 열전도성 재료, 예를 들면 구리(銅)로 구성된다. 또한, 용기(52)는 알루미늄 등의 금속재료 등을 사용하여 구성하여도 좋다. 용기(52)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 단원통(短圓筒) 형상의 좌대부(52a)와, 이 좌대부(52a)의 상면으로부터 동심(同心) 형상으로 위쪽으로 연장되는 원통 형상의 돌출부(52b)로 이루어진다. 또한, 좌대부(52a)의 내부와 돌출부(52b)의 내부는 연통되어 있다. 이 연통된 용기(52)의 내부(좌대부(52a)와 돌출부(52b)의 내부)에는 냉매(64)가 충전되어 있다. 냉매(64)로서는, 예를 들면, 플루오리너트(fluorinert)(미국 3M사: 상표명)가 사용된다. 이에 의해, 용기(52)는 그 내부에 충전된 냉매(64)에 변환기(54)가 잠기도록 변환기(54)를 수용하고 있다. 좌대부(52a) 하면의 거의 중심에는 관통공(53a)이 형성되어 있다. 관통공(53a)에는 물리량전달매체(60)가 삽입되어 있다. 여기서, 물리량전달매체(60)와, 이 물리량전달매체(60)의 선단부에 설치된 온도검출부(56)가, 용기(52)의 좌대부(52a)의 하면으로부터 용기(52)의 외부로 노출되어 있다. 이에 의해, 상술한 바와 같이, 온도검출부(56)가 기재(21a)의 후면에 접촉한다. 한편 돌출부(52b)의 상면의 거의 중심에는, 관통공(53b)이 형성되어 있다. 관통공(53b)에는 전송신호전달매체(62)가 삽입되어 있다. 여기서, 전송신호전달매체(62)의 선단부에 부착된 전자파방사기(58)는, 용기(52)의 돌출부(52b)의 상면으로부터 용기(52)의 외부로 노출되어 있다. 또한, 관통공(53a)과 물리량전달매 체(60) 사이, 그리고 관통공(53b)과 전송신호전달매체(62) 사이는, 냉매(64)가 누설되지 않도록 수밀(水密)적으로 밀봉되어 있다. 이와 같이 하여, 변환기(54)가 용기(52)의 내부에 수용되어 있다. 그리고, 용기(52)의 좌대부(52a)의 바닥면이 기재 홀더(6a)에 접촉하도록 하여 용기(52)가 기재 홀더(6a)에 부착되어 있다.

다음으로, 본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서의, 변환기(54)의 냉각 구조에 관하여 설명한다.

상술한 바와 같이, 기재 홀더(6a)의 내부에는 냉각유체가 유동하고 있다. 이 냉각유체의 열이 먼저 용기(52)에 전도된다. 다음으로, 이와 같이 전도된 열이 냉매(64)에 전도된다. 이와 같이 하여, 용기(52) 및 냉매(64)에 전도된 냉각유체의 열이 변환기(54)에 전도된다. 이에 의해, 변환기(54)가 냉각된다.

또한, 상술한 바와 같이, 냉각유체의 온도는 변환기(54)의 내열성에 따라 적절히 변경하는 것이 가능하다.

다음으로, 변환기(54)가 센서(55)에서 검출된 물리량을 변환하는 처리에 관하여 도 5를 참조하면서 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 센서(55)(온도검출부(56))가 기판(21a)의 온도(열)(물리량)를 검출한다. 이와 같이 검출된 온도는, 물리량전달매체(60)로 전달되는 과정에서 검출신호(전기신호)가 되어 변환기(54)에 입력된다. 변환기(54)는, 여기서는 구동회로이다. 변환기(구동회로)(54)는 입력된 검출신호(전기신호)를 전송신호(구동전류)로 변환하여 전자파방사기(LED)(58)에 입력한다. 전자파방사기(58)는 구동전류에 따른 광신호를 방사한다. 방사된 광신호는 진공 챔버(1)의 외부에 설치된 도시하지 않은 수신기에 의해 수신된다. 이에 따라 기재(21a)의 온도정보가 진공 챔버(1)의 외부로 추출된다.

본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서는, 상기와 같은 구성으로 하였기 때문에, 기재 홀더(6a)의 내부를 흐르는 냉각유체의 열이 용기(52) 및 냉매(64)에 전도되고, 이 열이 변환기(54)에 전도됨으로써 변환기(54)가 냉각된다. 이에 의해, 변환기(54)의 파손이 방지된다.

또 본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서는, 변환기(54)가 전자파방사기(58)와 접속되어 있으므로, 무선에 의해 성막관련 물리량에 관한 정보를 취득할 수 있다. 이에 의해, 전송신호를 진공 성막장치(100)의 외부로 인출하기 위한 케이블 등이 필요하지 않으며, 이 케이블 등의 내열대책도 필요하지 않다.

아울러, 본 실시형태의 진공 성막장치(100)에서는, 변환기(54)를 냉각하기 위한 냉각유체를 공급하는 냉각용 배관 등을 별도로 설치할 필요가 없으므로, 장치구성을 복잡하게 하지 않고, 회전식 기재 홀더(6a)에 내열성이 낮은 변환기(54)를 부착할 수 있다. 이에 따라 변환기(54)의 파손이 방지되고, 성막 중에서의 성막관련 물리량을 장기간에 걸쳐 검출할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서는, 전자파방사기(58)로서 LED를 사용하였지만, 적외선방사기를 사용하여도 무방하다. 적외선방사기로서는, 적외선 LED, 적외선 레이저(laser) 등을 들 수 있다. 이 경우에는 방사되는 전자파는 적외선이다.

(제2실시형태)

도 6은 도 2의 기재 홀더에 센서 및 변환기를 부착한 제2실시형태의 센서 부착구조를 나타내는 부분 단면도이다. 도 7은 도 6의 센서 부착구조에서 변환기가 행하는 처리를 나타내는 블록도이다. 이하, 도 6 및 도 7을 참조하면서 본 실시형태의 센서 부착구조에 관하여 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서는, 변환기(54)에 의해 변환된 전송신호를 송신하는 전자파방사기(58)가 고주파발진기(안테나)로 구성되어 있다. 고주파발진기는 전송신호에 따른 전파신호를 방사한다. 전자파방사기(58)는 용기(52)에 형성된 관통공(53b)에 삽입 관통되어 있다. 전자파방사기(58)의 선단부는 용기(52)의 돌출부(52b)의 상면으로부터 용기(52)의 외부로 노출되어 있다. 한편, 전자파방사기(58)의 타단부는 변환기(54)에 접속되어 있다. 그 이외의 구성에 대해서는, 제1실시형태의 센서 부착구조와 같다.

다음으로, 본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서의 변환기(54)의 처리에 관하여 도 7을 참조하면서 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 센서(55)(온도검출부(56))가 기재(21a)의 온도(물리량)를 검출한다. 이와 같이 검출된 온도는, 물리량전달매체(60)로 전달되는 과정에서 검출신호(전기신호)가 되어 변환기(54)에 입력된다. 변환기(54)는, 여기서는 무선송신기이다. 변환기(무선송신기)(54)는 입력된 검출신호(전기신호)를 전송신호로 변환하여 전자파방사기(안테나)(58)에 입력한다. 여기서, 전송신호는 고주파전류에 검출신호가 중첩된 것이다. 전자파방사기(안테나)(58)에 입력된 전송신호는 전파신호가 되어 방사된다. 이 방사된 전파신호가 진공 챔버(1)의 외부에 설치된 도시하지 않은 수신기에 의해 수신된다. 이에 의해, 기재(21a)의 온도정보가 진공 챔버(1)의 외부로 추출된다.

본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서도, 제1실시형태의 센서 부착구조와 같은 효과가 발휘된다. 즉 회전하는 기재 홀더(5a)에, 내열성이 낮은 변환기(54)를 부착할 수 있고, 또한 이 변환기(54)의 파손이 방지된다는 효과가 발휘된다.

또한, 센서(55)에 의해 검출된 온도정보(검출신호)를 고주파전류에 중첩하여 안테나(전자파방사기(58))에 의해 전파신호로서 방사하므로, 온도정보의 취득효율이 향상된다.

(제3실시형태)

도 8은 도 2의 기재 홀더에 센서 및 변환기를 부착한 제3실시형태의 센서 부착구조를 나타내는 부분 단면도이다. 이하, 도 8을 참조하면서 본 실시형태의 센서 부착구조에 관하여 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서는, 제2실시형태의 센서 부착구조의 구성을 변경하고 있다. 구체적으로, 제2실시형태의 센서 부착구조와 비교하여 전자파방사기가 개별적으로 설치되어 있지 않다. 본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서는, 변환기(54)로부터의 전송신호의 출력단자(미도시)가 용기(52)에 접속되어 있다. 또한, 용기(52)는, 상술한 바와 같이, 도전성 재료인 구리로 구성되어 있다. 아울러, 기재 홀더(6a)는, 상술한 바와 같이, 도전성 재료로 구성되어 있다. 그리고, 용기(52)와 기재 홀더(6a)는, 용기(52)의 좌대부(52b)의 바닥면이 기재 홀더(6a)에 접촉하도록 부착되어 있다. 그 이외의 구성에 관해서 는, 상술한 제2실시형태의 센서 부착구조와 같다.

본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서도, 제1실시형태의 센서 부착구조와 같은 효과가 발휘된다. 즉 회전하는 기재 홀더(6a)에, 내열성이 낮은 변환기(54)를 부착할 수 있고, 또한 이 변환기(54)의 파손이 방지된다는 효과가 발휘된다.

또, 이와 같은 구성으로 하면, 센서(55)에 의해 검출된 검출신호가 변환기(54)에 의해 고주파전류에 중첩되고, 이 고주파전류가 용기(52) 및 기재 홀더(6a)로 흘러 기재 홀더(6a)로부터 전파신호로서 방사된다. 즉, 이 경우에는, 기재 홀더(6a)가 전자파방사기(안테나)(58)로서 이용되어, 이 기재 홀더(6a)로부터 전파신호가 방사된다.

또한, 용기(52)에 도시하지 않은 관통공을 형성하고, 이 관통공을 통하여 직접 변환기(54)로부터의 전송신호의 출력단자(미도시)를 기재 홀더(6a)에 접속하여도 좋다. 이와 같은 구성으로 하여도 상기와 같은 효과가 발휘된다.

(제4실시형태)

도 9는 도 2의 기재 홀더에 센서 및 변환기를 부착한 제4실시형태의 센서 부착구조를 나타내는 부분 단면도이다. 도 10은 도 9의 센서 부착구조에서 센서 및 변환기를 기재 홀더에 부착하기 위한 용기를 나타내는 사시도이다. 이하, 도 9 및 도 10을 참조하면서 본 실시형태의 센서 부착구조에 관하여 설명한다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서는, 변환기(54)가 수용된 직방체 형상의 용기(52)가 기재 홀더(6a)의 둘레부에 부착되어 있다. 용기(52)는 열전도성 재료로 구성되어 있고, 본 실시형태에서는 구리 로 구성되어 있다. 또한, 용기(52)는 알루미늄 등의 금속재료 등으로 구성되어도 좋다. 용기(52)는 그 바닥면이 기재 홀더(6a)에 접촉하도록 부착되어 있다. 용기(52)의 내부에는 냉매(64)가 충전되어 있다. 냉매(64)로서는 제1실시형태에서 사용된 것과 같은 것을 사용할 수 있다. 용기(52)는 그 내부에 충전된 냉매(64)에 변환기(54)가 잠기도록 변환기(54)를 수용하고 있다. 변환기(54)는 그 일부가 용기(52)의 바닥에 접촉하도록 수용되어 있다. 변환기(54)로부터의 전송신호의 출력단자(미도시)는 용기(52)에 접속되어 있다. 또한, 변환기(54)로부터의 전송신호의 출력단자는, 용기(52)에 형성된 도시하지 않은 관통공을 통하여 기재 홀더(6a)에 직접 접속되어 있어도 좋다. 이에 의해, 기재 홀더(6a)가 전자파방사기(안테나)(58)로서 이용된다.

변환기(54)는 성막관련 물리량을 검출하는 센서(55)와 물리량전달매체(60)를 통하여 일체화되어 있다. 본 실시형태에서, 센서(55)는 온도센서로서의 열전대이고, 성막관련 물리량은 기재(21a) 주변의 온도이다. 본 실시형태에서, 센서(55)는 온도검출부(56)와 물리량전달매체(60)로 구성되어 있다. 제1실시형태와 같이, 온도검출부(56)가 물리량전달매체(60)의 선단부에 설치되고, 물리량전달매체(60)의 타단부가 변환기(54)에 접속되어 있다. 물리량전달매체(60)는 용기(52)의 바닥면에 형성된 관통공(53)에 삽입되어 있다. 관통공(6b)은 기재 홀더(6a)에 부착된 기재(21a)의 둘레 근처에 형성되어 있다. 이에 의해, 물리량전달매체(60)와 그의 선단부에 설치된 온도검출부(56)가 용기(52)의 바닥면으로부터 용기(52)의 외부로 노출되어 있다. 또한, 관통공(53)과 물리량전달매체(60) 사이는, 냉매(64)가 누설되 지 않도록 수밀적으로 밀봉되어 있다. 그리고, 용기(52) 외부로 누출된 물리량전달매체(60) 및 온도검출부(56)가 기재 홀더(6a)에 형성된 관통공(6b)에 삽입되고, 또한 온도검출부(56)가 성막공간으로 노출되도록 용기(52)가 기재 홀더(6a)에 부착되어 있다.

이상의 구성에 의해, 센서(55)(온도검출부(56))가 기재(21a) 주변의 온도(물리량)를 검출한다. 이와 같이 검출된 온도는, 물리량전달매체(60)로 전달되는 과정에서 검출신호(전기신호)가 되어 변환기(54)에 입력된다. 변환기(54)는, 여기서는 무선송신기이다. 변환기(무선송신기)(54)는 입력된 검출신호(전기신호)를 전송신호로 변환하고, 기재 홀더(6a)(전자파방사기(안테나)(58))에 입력한다. 여기서, 전송신호는 고주파전류에 검출신호가 중첩된 것이다. 전자파방사기(안테나)(58)에 입력된 전송신호는 전파신호가 되어 방사된다. 이 방사된 전파신호가 진공 챔버(1)의 외부에 설치된 도시하지 않은 수신기에 의해 수신된다. 이에 의해, 기재(21a) 주변의 온도정보가 진공 챔버(1)의 외부로 추출된다.

아울러, 이와 같이 추출된 기재(21a) 주변의 온도정보에 의거하여 기재(21a) 주변의 플라즈마 밀도의 상태를 알 수 있다.

또한 본 실시형태에 있어서는, 센서(55)를 전압센서로 하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 센서(55)는 상기 온도검출부(56)를 전압검출기로 치환한 것이다. 이와 같은 구성으로 하면, 전압센서에 의해 기재 홀더(6a)(또는 용기(52) 또는 변환기(54))와, 성막공간에 있어서의 플라즈마 사이의 전위차(물리량)가 검출된다. 이 전위차의 정보가, 상기와 같이 하여 진공 챔버(1)의 외부로 추출된다. 이와 같이 추출된 전위차의 정보에 의거하여, 기재(21a) 주변의 플라즈마 밀도의 상태를 알 수 있다.

본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서도, 제1실시형태의 센서 부착구조와 같은 효과가 발휘된다. 즉, 회전하는 기재 홀더(6a)에, 내열성이 낮은 변환기(54)를 부착할 수 있고, 또한 이 변환기(54)의 파손이 방지된다는 효과가 발휘된다.

(제5실시형태)

도 11은 도 2의 기재 홀더에 센서 및 변환기를 부착한 제5실시형태의 센서 부착구조를 나타내는 부분 단면도이다. 이하, 도 11을 참조하면서 본 실시형태의 센서 부착구조에 관하여 설명한다.

본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서는, 제4실시형태의 센서 부착구조의 구성을 변경하고 있다. 즉, 변환기(54)를 수용한 용기(52)와, 기재 홀더(6a)가 열전도성 시트(65)를 통하여 부착되어 있다. 열전도성 시트(65)로서는, 카본계 열전도 시트, 실리콘계 열전도 시트 등을 사용할 수 있다.

또한, 변환기(54)로부터의 전송신호의 출력단자(미도시)는, 용기(52) 및 열전도성 시트(65)에 형성된 도시하지 않은 관통공을 통하여 기재 홀더(6a)에 접속되어 있다. 이에 의해, 기재 홀더(6a)가 전자파방사기(안테나)(58)로서 이용된다. 그 이외의 구성에 대해서는, 제4실시형태의 센서 부착구조와 같다.

또한, 용기(52)가 열전도성 시트(65)를 통하여 기재 홀더(6a)에 부착되어 있으므로, 기재 홀더(6a)를 흐르는 냉각유체에 의한 용기(52)의 냉각이 촉진된다. 이에 따라 용기(52)에 수용된 변환기(54)의 냉각도 촉진되기 때문에, 변환기(54)의 파손이 더욱 방지된다.

(제6실시형태)

도 12는 도 2의 기재 홀더에 센서 및 변환기를 부착한 제6실시형태의 센서 부착구조를 나타내는 부분 단면도이다. 이하, 도 12를 참조하면서 본 실시형태의 센서 부착구조에 관하여 설명한다.

본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서는, 변환기(54)를 수용하는 용기(52)가 열전도성 시트로 구성되어 있다. 구체적으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 변환기(54)의 주위를 열전도성 시트로 둘러싸고, 이 열전도성 시트가 용기(52)를 구성하고 있다. 또한, 본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서는, 용기(52)인 열전도성 시트와 변환기(54) 사이에 냉매가 채워져 있지 않다. 아울러, 본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서는, 도 12에 도시된 바와 같이, 용기(52)와 변환기(54) 사이에 간극이 형성되어 있지만, 이 간극이 형성되어 있지 않은 형태로 하는 것도 물론 가능하다. 열전도성 시트로서는, 상술한 제5실시형태에서 사용한 것과 같은 것이 사용된다. 또한, 변환기(54)로부터의 전송신호의 출력단자는, 열전도성 시트로 이루어지는 용기의 도시하지 않은 관통공을 통하여 기재 홀더(6a)에 접속되어 있다. 이에 의해, 기재 홀더(6a)가 전자파방사기(안테나)(58)로서 이용된다. 그 이외의 구성에 관해서는, 도 8(제3실시형태)의 센서 부착구조와 같다.

이와 같은 구성으로 하면, 기재 홀더(6a)를 흐르는 냉각유체의 열이 열전도성 시트로 이루어지는 용기(52)에 전도되고, 이 열이 변환기(54)에 전도되어 변환기(54)가 냉각된다. 이에 의해, 변환기(54)의 파손이 방지된다.

또한, 용기(52)가 열전도성 시트로 구성되어 있기 때문에, 변환기(54)를 용기(52)에 수용하는 것이 용이해진다. 즉, 본 실시형태에서는, 유연한 재료인 열전도성 시트에 의해 변환기(54)를 덮도록 하여 용기(52)를 구성한다. 이에 의해, 용기(52)의 구성이 간단해짐과 함께, 변환기(54)를 용기(52)에 수용하는 것이 용이해진다. 아울러, 열전도성 시트에 의해 열전도성이 향상되므로, 변환기(54)의 파손이 더욱 방지된다.

(제7실시형태)

도 13은 도 2의 기재 홀더에 센서 및 변환기를 부착한 제7실시형태의 센서 부착구조를 나타내는 부분 단면도이다. 도 14는 도 13의 센서 부착구조에서 변환기의 처리를 나타내는 블록도이다. 이하, 도 13 및 도 14를 참조하면서 본 실시형태의 센서 부착구조에 관하여 설명한다.

본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서는, 변환기(54)와 일체화하는 센서(55)로서 광센서가 사용된다. 센서(55)는 검출자인 광파이버(66)와, 이 광파이버(66)에 의해 검출된 광(측정광)을 검출신호(전기신호)로 변환하는 포토다이오드(68)로 이루어진다. 또한, 광파이버(66)와 포토다이오드(68) 사이에, 특정 파장을 추출하는 도시하지 않은 분광기(필터(filter), 프리즘(prism) 등)을 설치하여도 좋다. 이 경우에는, 광파이버(66)와, 도시하지 않은 분광기와, 포토다이오드(68)가 센서(55)를 구성한다. 광파이버(66)는 도시하지 않은 발광부로부터의 광을 받는 수광부를 구성한다. 여기서, 광센서는 투과형 또는 반사형 중 어느 하나의 구성이어도 좋다. 본 실시형태에서는, 기재(21a)로서 투명한 재료인 글라스(glass)로 이루어지는 것을 사용한다. 본 실시형태에서, 성막관련 물리량은 기재(21a)에 형성된 막으로부터 반사한 광, 또는 기재(21a)에 형성된 막을 투과한 광이다. 또한, 변환기(54)는 센서(55)에서 검출된 검출신호를 전송신호로 변환하는 무선통신기이다.

또한, 본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서는, 센서(55)에서의 광파이버(66)가 용기(52)의 외부로 노출됨과 함께, 센서(55)와 일체화된 변환기(54)가 용기(52)의 바닥에 위치하도록 수용되어 있다. 광파이버(66)의 후단부에는 포토다이오드(68)가 접속되고, 이 포토다이오드(68)가 변환기(54)에 접속되어 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 광파이버(66)와 포토다이오드(68) 사이에, 특정 파장을 추출하는 분광기를 설치하여도 좋다. 이 경우에는, 광파이버(66)의 후단부에 분광기를 접속함과 함께, 이 분광기에 포토다이오드(68)를 접속하고, 이 포토다이오드(68)가 변환기(54)에 접속된다. 이와 같이 하여, 센서(55)와 변환기(54)가 일체화되어 있다. 광파이버(66)는, 용기(52)에 형성된 관통공(53a)에 삽입 관통되어 있다. 이에 의해, 광파이버(66)는 용기(52)의 외부로 노출되어 있다. 또한, 광파이버(66)의 선단부와, 기재 홀더(6a)에 부착된 기재(21a)의 후면 사이에는, 소정의 간격이 두어져 있다. 광파이버(66)와 관통공(53a) 사이는, 용기(52)에 충전된 냉매(64)가 누설되지 않도록 수밀적으로 밀봉되어 있다. 그 이외의 구성에 대해서는 도 8(제3실시형태)의 센서 부착구조와 같다.

다음으로, 본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서의 변환기(54)의 처리에 관하여 도 14를 참조하면서 설명한다.

도 14에 도시된 바와 같이, 광파이버(66)에 의해 검출된 측정광은, 그대로 광파이버(66) 속을 통과하여 포토다이오드(68)에 입력된다. 포토다이오드(68)에 입력된 측정광은 검출신호(전기신호)로 변환되어 변환기(무선송신기)(54)에 입력된다. 변환기(54)에 입력된 검출신호는 고주파전류에 중첩되어 전송신호가 되어, 전자파방사기(안테나)(58)로서의 기재 홀더(6a)로부터 전파신호로서 방사된다. 안테나(58)로부터 방사된 전파신호는 진공 챔버(1)의 외부에 설치된 수신기에 의해 수신된다. 이와 같이 하여 수신된 측정광의 정보에 의해, 기재(21a)에 형성된 막의 막두께를 알 수 있다.

본 실시형태의 센서 부착구조(50)에서도, 제1실시형태의 센서 부착구조와 같은 효과가 발휘된다. 즉, 회전하는 기재 홀더(6a)에 내열성이 낮은 변환기(54)를 부착할 수 있고, 또한 이 변환기(54)의 파손이 방지된다는 효과가 발휘된다.

또한, 상기한 각 실시예에서는, 회전식 기재 홀더(6a)에 센서(55)와 일체화된 변환기(54)를 부착하는 경우에 관하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 센서 부착구조(50)는 이동식 기재 홀더, 예를 들면 인라인(in-line)식 진공 성막장치에 사용하는 기재 홀더에 센서(55)와 일체화된 변환기(54)를 부착하는 경우에도 적용할 수 있음은 물론이다. 이와 같은 구성으로 하면, 이동하는 기재 홀더(6a)에 내열성이 낮은 변환기(54)를 부착할 수 있고, 또한 이 변환기(54)의 파손이 방지된다는 효과가 발휘된다.

상기 설명으로부터, 당업자에게 있어서는, 본 발명의 많은 개량이나 다른 실시형태가 명확해진다. 따라서 상기 설명은 예시로서만 해석되어야 하고, 본 발명을 실행하는 가장 좋은 형태를 당업자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 그 구조 및/또는 기능의 상세를 실질적으로 변경할 수 있다.

본 발명의 센서 부착구조 및 진공 성막장치는, 센서와 일체화된 변환기를 진공 챔버 내에 설치하는 경우에 있어서도, 장치구조를 복잡하게 하지 않고, 내열성이 낮은 변환기의 파손을 방지하는 것이 가능한 센서 부착구조 및 진공 성막장치로서 유용하다.

또한, 본 발명의 센서 부착구조 및 진공 성막장치는, 기재 홀더가 진공 성막장치에서 회전 또는 이동하는 경우에서도, 장치구조를 복잡하게 하지 않고, 변환기를 기재 홀더에 부착하는 것이 가능한 센서 부착구조 및 진공 성막장치로서 유용하다.

Claims

기재를 그 내부를 흐르는 냉각유체에 의해 냉각시키면서 지지하는 기재 홀더와,

상기 기재 상의 성막에 관련한 물리량(이하, 성막관련 물리량)을 검출하는 센서와, 상기 성막관련 물리량을 전달 가능하도록 상기 센서와 일체화되고 또한 상기 성막관련 물리량을 전송신호로 변환하는 변환기와, 상기 센서가 그 외부로 노출되도록 하면서 상기 변환기를 그 내부에 수용하는 용기를 구비하며,

상기 용기가 상기 냉각유체에 의해 냉각될 수 있도록 상기 기재 홀더에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 부착구조.
제1항에 있어서, 상기 용기가 상기 변환기와 냉매를, 상기 변환기가 상기 냉매에 잠기도록 하여 수용하는 것을 특징으로 하는 센서 부착구조.
제1항에 있어서, 상기 용기는, 상기 용기와 상기 기재 홀더 사이에 열전도성 시트가 놓이도록 하여 상기 기재 홀더에 부착되어 있고, 또한 상기 용기의 적어도 상기 열전도성 시트에 접촉하는 벽이 열전도성 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 부착구조.
제1항에 있어서, 상기 변환기가 그 변환한 전송신호를 방사하는 전자파방사기에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 부착구조.
제4항에 있어서, 상기 전자파방사기는 LED, 고주파발진기, 및 적외선방사기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 센서 부착구조.
제4항에 있어서, 상기 센서는 온도센서, 광센서, 및 전압센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 센서 부착구조.
제1항에 있어서, 상기 기재 홀더가 회전기구에 의해 회전 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 부착구조.
제1항에 있어서, 상기 기재 홀더가 이동기구에 의해 이동 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 부착구조.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 센서 부착구조와,

상기 센서 부착구조를 그 내부에 가지는 감압 가능한 챔버와,

상기 챔버의 내부에 배치되어 성막재료를 증발시키는 증발원과,

상기 기재 홀더를 회전시키는 회전기구를 구비하며,

상기 회전기구에 의해 상기 기재 홀더를 회전시키면서, 상기 기재에 증발원에 의해 증발된 성막재료에 의한 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 진공 성막장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 센서 부착구조와,

상기 센서 부착구조를 그 내부에 가지는 감압 가능한 챔버와,

상기 챔버의 내부에 배치되어 성막재료를 증발시키는 증발원과,

상기 기재 홀더를 이동시키는 이동기구를 구비하며,

상기 이동기구에 의해 상기 기재 홀더를 이동시키면서, 상기 기재에 증발원에 의해 증발된 성막재료에 의한 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 진공 성막장치.