KR101200733B1 - 박막 형성 장치 - Google Patents

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고우이치 한자와
미네하루 모리야
히데유키 오다기
데츠야 시마다
마사시 구보
스스무 이케다
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가부시키가이샤 알박
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Abstract

(과제) 드럼형 기판 홀더의 외주면에 대하여 기판의 부착, 분리를 간단한 구성으로 쉽게 실행할 수 있는 박막 형성 장치를 제공하는 것이다.
(해결 수단) 드럼형 기판 홀더 (5) 를 수평 방향의 회전축을 회전중심으로 하여 막형성실 내에 수평 상태에서 회전 가능하게 지지하고, 기판 (12) 을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 를 아암으로 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면 상에 수평으로 반송함으로써 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면의 모서리부 (5a) 에 설치된 고정장치(14) 에서 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 를 고정시킬 수 있다.
박막 형성 장치

Description

박막 형성 장치{THIN FILM FORMING APPARATUS}
본 발명은 기판을 외주면에 유지시킨 통 형상의 드럼형 기판 홀더를 회전시키면서, 드럼형 기판 홀더의 외주에 면하여 대향하면서 설치된 막형성 수단에 의해 기판 상에 다층 박막을 형성하는 박막 형성 장치에 관한 것이다.
복수개의 기판을 외주면에 유지시킨 다각형 또는 원통형의 드럼형 기판 홀더를 회전시키면서, 드럼형 기판 홀더의 외주에 면하며 설치된 복수개의 타겟을 스퍼터링하여 각 기판 상에 다층 박막을 형성하는 이른바 캐르셀형 스퍼터 장치가 종래부터 알려져 왔다 (예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
상기 특허 문헌 1 과 같은 캐르셀형 스퍼터 장치에서는, 막형성 개시 전에 복수개의 기판을 드럼형 기판 홀더의 외주에 부착하고, 막형성 후에 막형성된 복수개의 기판을 드럼형 기판 홀더의 외주로부터 분리시킬 필요가 있다.
이러한 캐르셀형 스퍼터 장치에서는 진공 챔버를 대기압으로 되돌려 수작업으로 분리하는 경우가 있었다.
이 때문에, 배기 시간이 걸리며, 또한 자동화되어 있지 않기 때문에, 생산성을 향상시킬 수 없는 경우가 있었다.
그래서, 예를 들면, 밸브 (구획밸브) 에 의해 구획된 막형성실과 예비실을 구비하고, 드럼형 기판 홀더를 막형성실과 예비실 사이에서 이동 가능하게 설치하고, 예비실에서 복수개의 기판을 드럼형 기판 홀더의 외주에 부착하고 막형성실에 이동시키고, 막형성 후에 드럼형 기판 홀더를 예비실에 이동시켜 기판을 교환하도록 한 캐르셀형 스퍼터 장치가 알려져 있다 (예를 들면, 특허 문헌 2 참조).
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2001-234338호
특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2001-185774호
발명의 개시
발명이 해결하려고 하는 과제
그러나, 상기 특허 문헌 2 와 같은 캐르셀 (carousel) 형 스퍼터 장치에서는 기판 교환시에 드럼형 기판 홀더를 막형성실에서 예비실로 이동시키기 위한 이동 수단이나 예비실을 구비하고 있으므로, 장치 구성이 복잡화되고 대형화되어 개선의 여지가 있다.
또한, 상기 특허 문헌 2 와 같은 캐르셀형 스퍼터 장치에서는 예비실에서 드럼형 기판 홀더 외주면에 막형성된 기판을 분리하거나, 새로운 기판을 드럼형 기판 홀더 외주면에 부착하거나 하는 동작은 일반적으로 대기압 하에서 수작업으로 이루어져 작업성 면에서 개선의 여지가 있다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 드럼형 기판 홀더 외주면에 대하여 기판의 부착 및 분리를 간단한 구성으로 쉽게할 수 있으면서, 진공 상태에서 작업성을 좋게할 수 있는 박막 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 박막 형성 장치 중 청구항 1 에 기재된 발명은 진공 배기 가능한 용기 내에서, 회전축에 대하여 회전 가능한 기판 홀더의 외주면 상에 복수개의 기판을 유지시키고, 기판 홀더를 회전시키면서 막형성 수단으로 각 기판 상에 박막을 형성하는 박막 형성 장치로서, 기판 홀더의 외주면에 탈착 가능하게 고정되는, 단수의 기판 및 복수개의 기판 중 어느 하나를 고정 유지시킨 기판 고정 지그 및 기판 자체 중 어느 하나를, 진공 배기 가능한 용기 내의 상기 기판 홀더에 대하여 반입 및 반출 모두를 실행하는 반입·반출 수단과, 기판 홀더의 외주면에 반입·반출 수단에 의해 반입되는 기판 고정 지그 및 기판 자체 중 어느 하나를 고정 해제 가능하게 고정시키는 고정 수단을 구비하는 구성을 가지고 있다.
또한, 청구항 2 에 기재된 발명은 상기 구성에 추가하여 기판 홀더가 수평인 회전축을 회전 중심으로 하여 설치되고, 반입·반출 수단이 수평 방향으로 기판 고정 지그 및 기판 자체 중 어느 하나를 반송하는 구성을 가지고 있다.
또한, 청구항 3 에 기재된 발명은 반입·반출 수단이 회전축의 축 방향으로 기판 고정 지그 및 기판 자체 중 어느 하나를 반송하는 구성을 가지고 있다.
청구항 4 에 기재된 발명은 반입·반출 수단이 기판 홀더의 외주면에 평행하게 기판 고정 지그 및 기판 자체 중 어느 하나를 반송하는 구성을 가지고 있다.
청구항 5 에 기재된 발명은 반입·반출 수단에 의한 반입·반출 동작 및 고정 수단에 의한 고정 동작이 모두 감압 환경하에서 실행되는 구성을 가지고 있다.
청구항 6 에 기재된 발명은 고정 수단의 고정 해제가 전기신호에 의한 제어에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 7 에 기재된 발명은 고정 수단이 기판 고정 지그 및 기판 자체 중 어느 하나를 탄성 지지 수단에 의해 눌러 유지되는 기구와, 진공 배기 가능한 용기의 외측에 설치된 구동 장치 및 기판 홀더 내부에 설치된 구동 장치 중 어느 하나에 의해 탄성 지지 수단을 줄여 기판 고정 지그 및 기판 자체 중 어느 하나의 유지를 해제시키는 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 8 에 기재된 발명은 고정 수단이 기판 고정 지그를 자력으로 고정시키는 구성을 가지고 있다.
청구항 9 에 기재된 발명은 반입·반출 수단이 진공 배기 가능한 용기와 밸브를 개재하여 설치된 반송실에 설치되어 있고, 반송실이 진공 배기 가능한 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 10 에 기재된 발명은 반송실에 밸브를 개재하여 접속된 투입취출실을 가지고, 투입취출실이 진공 배기 가능한 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 11 에 기재된 발명은 막형성 수단이 스퍼터 수단, 증착 수단 및 CVD 수단 중 어느 하나 또는 이들을 조합한 구성을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 12 에 기재된 발명은 막형성 수단으로 형성된 박막에, 반응 가스를 접촉시키는 반응 가스 공급 수단, 플라즈마를 조사하는 플라즈마 조사 수단, 이온을 조사하는 이온 조사 수단 및 박막의 일부를 에칭하는 에칭 수단 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 적용 가능하게 한 것을 특징으로 하는 것이다.
발명의 효과
본 발명에 따르면, 드럼형 기판 홀더에 대한 기판의 분리를 자동화시킴으로써 부착·분리가 쉬워진다.
이로써, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 감압 중에서 기판의 교환이 가능하기 때문에, 기판의 오염을 방지할 수 있음과 동시에 배기 시간을 단축시킴으로써 택트 타임 (Tact Time) 의 단축이 가능하다.
또, 본 발명의 일 형태에서는 드럼형 기판 홀더를 수평으로 설치함으로써, 기판 혹은 기판 고정 지그의 교환시에 수평 방향으로 이송이 가능해진다.
이로 인해, 수평의 반송 로봇을 사용할 수 있어 로봇의 기판 등의 유지 기능이 불필요하기 때문에 구조가 간단해진다.
또한, 기판을 세로로 유지시켜 반송하는 경우에 비해 반송실이 작아져 장치 전체가 컴팩트해진다.
또, 본 발명의 다른 형태에서는 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그마다, 기판 홀더의 외주면 상에 대한 부착 및 분리를 실행하기 때문에 구성이 간단해진다.
또한, 복수개의 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그를 기판 홀더의 외주면 상에 대한 부착 및 분리를 하기 때문에 작업성이 좋고, 기판의 교환 작업을 단시간에 실행하는 것이 가능해진다.
도 1 은 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 박막 형성 장치를 나타내는 일부 파단도이다.
도 2 는 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 박막 형성 장치의 막형성실을 나타내는 개략 구성도이다.
도 3 은 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 박막 형성 장치의 드럼형 기판 홀더를 인출한 상태를 나타내는 일부 파단도이다.
도 4 는 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 박막 형성 장치의 기판 고정 지그를 나타내는 정면도이다.
도 5 는 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 박막 형성 장치의 고정 장치를 나타내는 개략 사시도이다.
도 6 은 가이드 기구를 나타내는 일부 개략 단면도이다.
도 7 은 다른 가이드 기구의 형태를 나타내는 개략도이다.
도 8 은 장척의 가이드 레일을 나타내는 개략도이다.
도 9 는 단척의 가이드부를 나타내는 개략도이다.
도 10 은 본 발명의 실시형태 1 의 변형예에서의 드럼형 기판 홀더의 각 면에 복수개의 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그를 나타내는 개략 사시도이다.
도 11 은 본 발명의 실시형태 2 에 관련된 박막 형성 장치의 고정 장치를 나타내는 개략 단면이다.
도 12 는 본 발명의 실시형태 3 에 관련된 박막 형성 장치의 고정 장치를 나 타내는 개략 단면이다.
도 13 은 본 발명의 실시형태 4 에 관련된 박막 형성 장치의 고정 장치를 나타내는 개략 단면이다.
도 14 는 본 발명의 실시형태 5 에 관련된 박막 형성 장치의 고정 장치를 나타내는 개략 단면이다.
도 15 는 본 발명의 실시형태 6 에 관련된 박막 형성 장치를 나타내는 개략 평면도이다.
도 16 은 본 발명의 실시형태 7 에 관련된 박막 형성 장치를 나타내는 개략 단면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 박막 형성 장치 2 : 막형성실(진공 용기)
3 : 반송실 4 : 투입취출실
5 : 드럼형 기판 홀더 (기판 홀더) 6 : 회전축
12 : 기판 13 : 기판 고정 지그
14 : 고정 장치 (고정 수단) 16, 32, 36 : 상측 고정 부재
17, 30, 35, 37, 61 : 하측 고정 부재 19, 33 : 실린더 구동 장치
21 : 누름축 24 : 아암 (반입·반출 수단)
70 : 가이드 기구 71, 75 : 가이드 레일
72, 73 : 볼록부 77 : 가이드부
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명을 도시된 실시형태에 기초하여 설명한다.
(실시형태 1)
도 1 은 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 박막 형성 장치를 나타내는 일부 파단도이며, 본 실시형태의 박막 형성 장치는 다각형의 드럼형 기판 홀더의 각 외주면에 유지시킨 기판에 반복적으로 막을 형성하는 캐르셀형 스퍼터 장치이다.
본 박막 형성 장치 (1) 는 막형성실 (2), 반송실 (3) 및 투입취출실 (4) 을 구비하고 있고, 막형성실 (2) 과 반송실 (3) 은 게이트 밸브 (도시 생략) 를 설치한 개구부 (3a) 를 개재하여 연결되어 있다. 또한, 반송실 (3) 과 투입취출실 (4) 도 게이트 밸브 (도시 생략) 를 설치한 개구부 (3b) 를 개재하여 연결되어 있다. 막형성실 (2), 반송실 (3) 및 투입취출실 (4) 은 각각 배기 수단 (도시 생략) 을 갖는다.
막형성실 (2) 내에는 정다각형 (본 실시형태에서는 정팔각형) 통 형상의 캐르셀형 기판 홀더 (이하, 드럼형 기판 홀더라고 함) (5) 가 그 중심축이 수평 상태로 배치되어 있고, 드럼형 기판 홀더 (5) 는 도 1, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 수평 방향으로 설치된 회전축 (6) 을 회전 중심으로 하여 회전 가능하게 지지되며 하면으로부터 떨어져 있다. 회전축 (6) 의 타단측에는 드럼형 기판 홀더 (5) 를 회전 구동시키기 위한 구동 모터 (7) 가 연결되어 있다.
또, 회전축 (6) 의 막형성실 (2) 의 측면 (2a) 과 구동 모터 (7) 사이에는 진공 시일 기구 (8) 와 바이어스 전극 (9) 으로부터 바이어스 전압을 드럼형 기판 홀더 (5) 에 인가하기 위한 바이어스 도입 기구 (금속제 브러시나 콘덴서 커플링 등) (10) 이 부착되어 있다. 진공 시일 기구 (8), 바이어스 도입 기구 (10), 구동 모터 (7) 는 막형성실 (2) 의 측면 (2a) 에 접속된 수납 용기 (11) 내에 설치되어 있다.
막형성실 (2) 내의 드럼형 기판 홀더 (5) 는 도 3 에 나타낸 바와 같이, 막형성실 (2) 의 측면 (2a) 에 접속되어 있는 진공 시일 기구 (8), 바이어스 도입 기구 (10), 구동 모터 (7) 가 설치되어 있는 수납 용기 (11) 와 일체로 수평 방향으로 취출 가능하고, 정기적으로 실행하는 막형성실 (2) 내 및 드럼형 기판 홀더 (5) 의 메인터넌스 (maintenance) 등을 쉽게 실행할 수 있다.
수납 용기 (11) 는 가이드 레일 (도시 생략) 에 의해 수평으로 이동할 수 있도록 구성되면, 쉽게 이동이 가능해진다.
따라서, 이 수납 용기 (11) 와 일체적으로 설치되어 있는 드럼형 기판 홀더 (5) 는 수납 용기 (11) 를 이동시킴으로써 쉽게 취출할 수 있고 보수도 쉽게 할 수 있게 된다.
또한, 수납 용기 (11) 에는 개폐문이 설치되어 있어 진공 시일 기구 (8), 바이어스 도입 기구 (10) 및 구동 모터 (7) 의 보수를 쉽게 할 수 있게 되어 있다.
드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주 상의 각 면에는 기판 (12) 을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) (도 4 참조) 가 도 5 에 나타낸 바와 같이, 각 면의 모서리부 (5a) 에 각각 설치된 고정 장치 (14) 에 의해 고정 해제 가능하게 고정된다 (상세한 내용은 후술한다). 기판 고정 지그 (13) 는 도 4 에 나타낸 바와 같이, 기 판 (12) 이 고정 유지되는 중간부의 기판 고정부 (13a) 가 그 양측의 가장자리부 (13b) 보다 볼록해지도록 절곡되어 있다.
이로써, 드럼형 기판 홀더 (5) 에 설치되었을 때에, 드럼형 기판 홀더 (5) 와 기판 고정 지그 (13) 사이에 간극이 발생한다. 이 간극에 아암 (24) 의 기판 핸드부 (24a) 를 삽입할 수 있다.
또한, 도 5 에서는 드럼형 기판 홀더 (5) 의 각 외주면 사이의 모서리부 (5a) 에 설치된 고정 장치 (14) 가 상방으로 향하고 있지만, 고정 장치 (14) 를 해제시켜 기판 고정 지그 (13) 를 반입 반출할 때에는, 도 1 에 나타낸 바와 같이 드럼형 기판 홀더 (5) 의 각 외주면의 일면이 항상 막형성실 (2) 의 상면측을 향하도록 수평 상태로 하고, 모서리부에 설치된 고정 장치 (14) 는 경사진 상방을 향하고 있다.
고정 장치 (14) 는 드럼형 기판 홀더 (5) 의 각 면의 모서리부 (5a) 에 그 길이 방향을 따라 소정 간격으로 설치한 상하 이동 가능한 복수개의 축 (15), 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 를 협지하며 고정시키는 한쌍의 상측 고정 부재 (16), 하측 고정 부재 (17), 각 축 (15) 을 상방으로 향하여 항상 탄성 지지하는 스프링 (18), 상측 고정 부재 (16) 와 하측 고정 부재 (17) 에 의한 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 의 고정 해제를 실행하는 막형성실 (2) 의 상면측에 설치된 실린더 구동 장치 (19) 및, 각 축 (15) 의 상단에 드럼형 기판 홀더 (5) 의 길이 방향을 따라 고착된 누름판 (20) 을 구비하고 있다.
또한, 스프링 (18) 은 탄성 지지 수단으로, 스프링에 한정되지 않고 여러 가 지 탄성체일 수도 있다.
상측 고정 부재 (16) 는 그 길이 방향의 양단측이 드럼형 기판 홀더 (5) 의 양단면에 고정되고 있고, 드럼형 기판 홀더 (5) 의 각 면의 모서리부 (5a) 의 상방에 소정 간격을 두고 드럼형 기판 홀더 (5) 의 길이 방향을 따라 설치되어 있다. 상측 고정 부재 (16) 에 형성된 관통구멍에 축 (15) 이 상하 방향으로 이동 가능하게 삽입되어 있다.
하측 고정 부재 (17) 는 그 관통하는 축 (15) 에 고착되고, 상측 고정 부재 (16) 와 대향 배치되고 있으며, 하측 고정 부재 (17) 는 상측 고정 부재 (16) 에 대하여 축 (15) 과 일체로 상하 이동한다.
또한, 누름판 (20) 이 각 축 (15) 의 상단에 설치되어 있기 때문에, 누름판 (20), 하측 고정 부재 (17) 및 축 (15) 도 상하 이동한다.
실린더 구동 장치 (19) 는 소정의 기판 고정 지그 (13) 가 반입 반출 위치에 왔을 때에, 그 기판 고정 지그 (13) 의 양측 고정 장치 (14) 를 해제시킬 수 있도록 누름판 (20) 의 상방 위치에 길이 방향을 따라 소정 간격으로 막형성실 (2) 의 상면에 설치되어 있다.
실린더 구동 장치 (19) 는 신축 가능한 누름축 (21) 을 구비하고 있고, 전기신호에 의해 제어되는 실린더 구동 장치 (19) 의 구동에 의해 누름축 (21) 은 신축 가능하다.
누름축 (21) 이 늘어났을 때에는 그 선단이 누름판 (20) 에 압접되어 축 (15) 을 하방으로 눌러 내릴 수 있다.
또, 드럼형 기판 홀더 (5) 의 각 면의 모서리부 (5a) 내측에는 축 (15) 및 하측 고정 부재 (17) 를 밀어 올리는 스프링 (18) 이 설치되어 있다.
누름축 (21) 을 늘려 누름판 (20) 을 눌러 내림으로써 하측 고정 부재 (17) 가 눌러 내려가고, 상측 고정 부재 (16) 와 하측 고정 부재 (17) 의 간격이 넓어짐으로써 고정이 해제된다.
누름축 (21) 을 줄여 스프링 (18) 에 의해 하측 고정 부재 (17) 가 밀어 올려짐으로써, 상측 고정 부재 (16) 와의 간격이 좁아지고 기판 고정 지그 (13) 의 단 부를 사이에 둠으로써, 기판 고정 지그 (13) 가 고정된다.
도 5 에 나타낸 실시형태에서는 드럼형 기판 홀더 (5) 의 각 외주면 사이의 모서리부 (5a) 에 고정 장치 (14) 가 설치되어 있으나, 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면의 양단에 설치해도 된다.
이 경우, 도 4 에 나타낸 바와 같은 기판 고정 지그는 가장자리부가 없는 평탄한 기판 고정 지그이면 되고, 이 기판 고정 지그의 양단을 고정 장치에 의해 협지하게 된다.
또, 이러한 기판 고정 지그의 경우, 기판 자체를 고정 장치 (14) 에 의해 직접 고정시키도록 해도 된다.
기판 고정 지그를 드럼형 기판 홀더에 반입하는 경우, 드럼형 기판 홀더의 외주면에 기판 고정 지그를 안내하는 가이드 기구를 설치해도 된다.
도 6 은 드럼형 기판 홀더에 가이드 기구를 설치한 일부 개략 단면도이다.
도 6 을 참조하여 가이드 기구 (70) 는 드럼형 기판 홀더 (5) 의 각 외주면에 설치된 가이드 레일 (71) 및 기판 고정 지그 (13) 의 이면에 형성된 볼록부 (73) 를 구비하고, 볼록부 (73) 가 가이드 레일 (71) 에 끼어넣어져 원활하게 이동 가능하게 되어 있는 것이다.
도 6 에 나타낸 예에서는 볼록부 (73) 는 직사각형 형상이며, 이 형태에 대응하여 가이드 레일 (71) 에 홈이 형성되어 있다.
가이드 기구는 도 7 에 나타낸 바와 같이 기판 고정 지그에 형성된 볼록부 (72) 가 삼각형 형상이며, 가이드 레일은 그 형상에 대응한 것이다.
또 가이드 레일은 도 8 에 나타낸 바와 같이 길이가 장척의 가이드 레일 (75) 뿐만 아니라, 도 9 에 나타낸 바와 같은 단척의 가이드부 (77) 를 복수개 설치해도 된다.
또한, 가이드 기구는 하측 고정 부재 (17) 에 설치해도 된다 (도 5 를 참조). 이 가이드 기구는 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 가 맞닿는 하측 고정 부재 (17) 의 해당 부분에 단부 (段部) 를 형성하는 것으로, 이 단부를 따라 기판 고정 지그가 원활하게 삽입되도록 해도 된다.
이러한 가이드 기구를 설치함으로써, 드럼형 기판 홀더에 반송되는 기판 고정 지그의 위치가 확실히 정해져, 드럼형 기판 홀더에 수평으로 삽입할 방향으로부터 벗어난 횡 방향으로의 움직임을 방지할 수 있다.
막형성실 (2) 에는 드럼형 기판 홀더 (5) 의 둘레면을 따라 산화원 (22), 복수개의 캐소드 (타겟 : 23) 등이 배치되어 있다. 각 캐소드 (23) 에는 스퍼터 전원 (도시 생략) 이 각각 접속되어 있다. 또한, 본 실시형태의 캐소드 (23) 는 2 개가 1 세트인 캐소드 (더블 캐소드) 이다.
반송실 (3) 내에는 선단에 기판 핸드부 (24a) 를 가지는 신축 가능한 아암 (24) 이 선회 가능하게 설치되어 있고, 게이트 밸브 (도시 생략) 를 설치한 개구부 (3a) 를 통해 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면에 대하여 기판 (12) 을 유지 고정시킨 기판 고정 지그 (13) 의 반입, 반출을 실행한다.
또한, 아암 (24) 의 기판 핸드부 (24a) 에 의한 기판 (12) 을 유지 고정시킨 기판 고정 지그 (13) 의 반입 반송면 (수평면) 은 막형성실 (2) 의 상면측에 위치한 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면 상에 대략 위치하고 있다. 반송실 (3) 의 막형성실 (2) 과 반대측인 측면에는, 투입취출실 (4) 이 게이트 밸브 (도시 생략) 를 설치한 개구부 (3b) 를 개재하여 연결되어 있다.
투입취출실 (4) 내에는 막형성 전 및 막형성 후의 기판 (12) 을 각각 유지 고정시킨 복수개의 기판 고정 지그 (13) 가 연직 방향으로 이동 가능하게 수납된다.
다음으로, 상기 본 실시형태의 박막 형성 장치 (1) 에 의한 막형성 공정에 대하여 설명한다.
먼저, 반송실 (3) 의 개구부 (3b) 의 게이트 밸브 (도시 생략) 를 개방하고, 아암 (24) 을 선회시킴과 함께 늘려, 투입취출실 (4) 내에 수납되고 막형성 전의 기판 (12) 을 고정 유지시키고 있는 기판 고정 지그 (13) 의 기판 고정부 (13a) 아래에 기판 핸드부 (24a) 를 삽입한 후, 이 기판 고정 지그 (13) 를 조금 하강시켜, 기판 핸드부 (24a) 상에 기판 고정부 (13a) 의 하면을 탑재한다.
그리고, 아암 (24) 을 줄여 반송실 (3) 내에 들어오게 한 후에, 개구부 (3b) 의 게이트 밸브 (도시 생략) 를 폐쇄하며 타방측의 개구부 (3a) 의 게이트 밸브 (도시 생략) 를 개방하고, 아암 (24) 을 선회시킴과 함께 늘려 막형성실 (2) 의 상면측에 위치하고 있는 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면 상에 반송한다.
또한, 막형성실 (2), 반송실 (3) 및 투입취출실 (4) 은 배기되어 소정 압력으로 조정되어 있다.
이 때, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 드럼형 기판 홀더 (5) 의 반입·반출 위치에 있는 면의 양측의 모서리부 (5a) 에 설치되어 있는 고정 장치 (14) 의 각 축 (15) 은 누름축 (21) 이 누름판 (20) 을 가압함으로써 하방으로 눌러 내려가 상측 고정 부재 (16) 와 하측 고정 부재 (17) 사이가 벌어진다.
이 상태에서 상측 고정 부재 (16) 와 하측 고정 부재 (17) 사이에 기판 고정 지그 (13) 의 양측 가장자리부 (13b) 를 회전축의 축 방향으로 삽입한다.
그리고, 고정 장치 (14) 는 실린더 구동 장치 (19) 의 구동에 의해 누름축 (21) 을 줄임으로써, 스프링 (18) 의 탄성력에 의해 축 (15) 과 일체로 하측 고정 부재 (17) 가 상방으로 이동하고, 상측 고정 부재 (16) 와 하측 고정 부재 (17) 사이에 기판 고정 지그 (13) 의 양측 가장자리부 (13b) 를 협지하며, 기판 (12) 이 고정 유지된 기판 고정 지그 (13) 를 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면 상에 유지한다.
그 다음, 아암 (24) 의 기판 핸드부 (24a) 를 반송실 (3) 내에 복귀시킨다.
그리고, 구동 모터 (7) 를 구동시켜 드럼형 기판 홀더 (5) 를 소정 각도만큼 회전시켜 인접하는 외주면이 막형성실 (2) 의 상면측을 향하도록 한다.
그리고, 상기와 동일하게 하여 투입취출실 (4) 내에 수납되어 있는 기판 (12) 이 고정 유지된 기판 고정 지그 (13) 를 아암 (24) 에 의해 막형성실 (2) 내의 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면에 반송시키고, 그 양측 모서리부에 설치되어 있는 각 고정 장치 (14) 의 상측 고정 부재 (16) 와 하측 고정 부재 (17) 사이에 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 를 각각 협지하며, 기판 (12) 이 고정 유지된 기판 고정 지그 (13) 를 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면 상에 유지한다.
이하 동일하게 하여 드럼형 기판 홀더 (5) 의 각 외주면 (본 실시형태에서는 8면) 상에 기판 (12) 이 고정 유지된 기판 고정 지그 (13) 를 유지한다.
그리고, 개구부 (3a) 의 게이트 밸브를 폐쇄하여 막형성실 (2) 내를 소정 압력으로 조정하고, 산화원 (22) 으로부터 02 가스를 막형성실 (2) 내에 도입함과 동시에, 각 캐소드 (타겟 : 23) 근방에 설치된 각 가스 공급구 (도시 생략) 로부터 아르곤 가스를 막형성실 (2) 내에 도입하고, 각 캐소드 (타겟 : 23) 에 고주파 전압을 인가하여 방전에 의한 플라즈마를 발생시킨다.
드럼형 기판 홀더 (5) 의 주위에 배치된 각 캐소드 (타겟 : 23) 로서는 예를 들면 Si 캐소드나 Ti 캐소드 등을 사용할 수 있다.
이 때, 구동 모터 (7) 을 구동시켜 드럼형 기판 홀더 (5) 를 소정 회전수로 회전시킴으로써, 각 기판 고정 지그 (13) 에 유지되어 있는 기판 (12) 에, 예를 들면 Si02 막, Ti02 막 등을 각각 소정의 막두께로 다층 형성한다.
또한, 드럼형 기판 홀더 (5) 에는 바이어스 전극 (9) 으로부터 바이어스 도입 기구 (10) 를 통해 소정의 바이어스 전압이 인가되고 있다.
그리고, 각 기판 (12) 에 대한 박막 형성이 종료되면 개구부 (3a) 의 게이트 밸브 (도시 생략) 를 개방하여, 아암 (24) 의 기판 핸드부 (24a) 를 막형성실 (2) 내에 반송하고, 막형성실 (2) 의 상면측에 위치하고 있는 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면 상에 유지되어 있는 기판 고정 지그 (13) 아래에 삽입한다.
그리고, 실린더 구동 장치 (19) 의 구동에 의해 누름축 (21) 을 하방으로 늘려 누름판 (20) 을 가압한다. 이 가압으로 축 (15) 과 일체로 하측 고정 부재 (17) 를 하강시켜, 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 의 협지 상태를 해제시키고 기판 핸드부 (24a) 상에 탑재한다.
그리고, 막형성 후의 기판 (12) 이 고정 유지된 기판 고정 지그 (13) 를 탑재한 기판 핸드부 (24a) 를 반송실 (3) 내로 복귀시킨 후에 개구부 (3a) 의 게이트 밸브 (도시 생략) 를 폐쇄하며 타방측의 개구부 (3b) 의 게이트 밸브 (도시 생략) 를 개방하고, 아암 (24) 을 선회시킴과 함께 늘려 막형성 후의 기판 (12) 이 고정 유지된 기판 고정 지그 (13) 를 투입취출실 (4) 내에 수납한다.
그리고, 구동 모터 (7) 을 구동시켜 드럼형 기판 홀더 (5) 를 소정 각도만 큼 회전시켜, 인접하는 외주면을 막형성실 (2) 의 상면측을 향하도록 하고, 그 외주면 상에 유지되어 있는 막형성 후의 기판 (12) 이 고정 유지된 기판 고정 지그 (13) 에 대해서도 상기와 동일하게 하여 아암 (24) 에 의해 투입취출실 (4) 내에 수납한다.
이하 동일하게 하여 드럼형 기판 홀더 (5) 의 각 외주면 상의 막형성 후의 기판 (12) 이 고정 유지된 기판 고정 지그 (13) 를 아암 (24) 에 의해 투입취출실 (4) 내에 수납한다.
그리고, 투입취출실 (4) 의 취출구 (도시 생략) 를 개방하여, 대기압 하에서 내부에 수납되어 있는 막형성 후의 각 기판 (12) 을 기판 고정 지그 (13) 와 함께 취출한다.
이와 같이 본 실시형태에서는 정다각형 (본 실시형태에서는 정팔각형) 통 형상의 드럼형 기판 홀더 (5) 를 수평 방향의 회전축 (6) 을 회전 중심으로 하여 막형성실 (2) 내에 수평 상태에서 회전 가능하게 지지함으로써, 기판 (12) 을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 를 아암 (24) 에 의해 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면 상에 수평으로 반송할 수 있다.
따라서, 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면의 모서리부 (5a) 에 설치된 고정 장치 (14) 에 의해 기판 고정 지그 (13) 의 단부 (13b) 를 고정시킴으로써, 기판 (12) 을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 를 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면 상에 유지할 수 있다.
또한, 막형성 후에는 고정 장치 (14) 에 의한 유지를 해제함으로써, 아암 (24) 의 수평 이동에서 막형성실 (2) 내로부터 취출할 수 있으므로, 기판 (12) 을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 의 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면 상에 대한 부착, 분리 구성이 간단해지고, 또한 기판 (12) 을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 의 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면 상에 대한 부착, 분리를 작업성 좋게 단 시간에 실행할 수 있다.
또, 기판 (12) 을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 의 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면 상에 대한 부착, 분리를 대기압 하에서 실행하지 않고 기계적으로 진공 내에서 실행할 수 있으므로, 막형성 공정 시간의 단축을 도모할 수 있다.
또한, 기판에 대한 오염을 방지할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는 기판 고정 지그 (13) 상에 직경이 큰 기판 (12) 을 1 개 고정 유지시킨 구성이었으나, 기판 고정 지그 (13) 상에 복수개의 직경이 작은 기판을 고정 유지시킨 구성이어도 된다.
예를 들면, 도 10 에 나타내는 바와 같이 각 기판 고정 지그 (13) 의 표면에 소정 각도로 3 개의 면을 그 길이 방향에 따라 형성하고, 각 면에 직경이 작은 기판 (12) 을 복수개 (도 10 에서는 1 개의 기판 고정 지그 (13) 의 각 면에 3 개씩 직경이 작은 기판 (12) 을 고정시키고, 1 개의 기판 고정 지그 (13) 의 표면 전체가 9 개) 고정시키도록 해도 된다.
또, 이 경우의 드럼형 기판 홀더 (5) 는 정육각형 통 형상으로 형성되어 있다.
또, 상기 실시형태에서는 드럼형 기판 홀더 (5) 는 정팔각형 통 형상 (도 10 에서는 정육각형 통 형상) 이었으나, 이것에 한정되지 않고 그 이외의 다각형 통 형상이나 원통형 통 형상의 드럼형 기판 홀더인 경우에도 본 발명을 적용시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태와 같이 드럼형 기판 홀더 (5) 에 스프링 (18) 을 설치하고, 고정 장치 (14) 를 막형성실 (2) 의 상방으로부터 고정 해제시킬 수 있는 기구는 드럼형 기판 홀더 (5) 에 전기 장치를 설치하고 있지 않으므로, 드럼형 기판 홀더 (5) 에 바이어스를 가하는 경우에 바람직하다.
그리고, 상기 실시형태에서는 드럼형 기판 홀더 (5) 를 수평으로 회전시킴으로써, 기판 고정 지그 (13) 를 수평 방향으로 반송할 수 있다. 그럼으로써, 반송시에 기판 고정 지그 (13) 를 유지할 필요가 없으며 아암 (24) 등의 반송 장치의 구조가 간단해진다.
또한, 상기 실시형태에서는 드럼형 기판 홀더 (5) 의 회전축에 평행하게 기판 고정 지그 (13) 를 출입함으로써, 막형성 수단 등을 설치하는 드럼형 기판 홀더 (5) 에 대향하는 외주부의 이용 범위를 저해시키지 않는다.
또, 외주부에 개구부 (3a) 를 설치 가능하면, 드럼 기판 홀더 (5) 의 상면에 평행하게 그리고 회전축의 수직 방향에 대하여 기판 고정 지그 (13) 를 수평 방향으로 반송할 수 있다.
또한, 개구부 (3a) 와 반대인 수납 용기 (11) 에 개구부를 형성하고, 추가로 그 개구부의 외측에 다른 반송실 및 아암을 설치하여 기판 고정 지그 (13) 의 반입과 반출을 다른 아암에서 실행할 수도 있다.
또, 상기 실시형태에서는 막형성 수단으로서 타겟 (23) 을 포함한 스퍼터 막형성 수단이 설명되었으나, 스퍼터 막형성 수단 외에 증착 막형성 수단 CVD 막형성 수단을 설치할 수도 있다.
또한, 산소를 포함한 산소 원자 함유 가스를 공급하여 막을 산화시키는 산화원 (22) 외에 다른 반응 가스를 공급하여 화합물막으로 하는 반응 가스 공급 수단, 플라즈마, 라디칼이나 이온을 조사하여 막의 반응성을 향상시키는 반응성 향상 수단, 플라즈마나 이온 조사하여 막의 일부를 에칭하는 에칭 수단을 설치할 수도 있다.
이들의 막형성 수단, 반응 가스 공급 수단, 반응성 향상 수단, 에칭 수단을 복수개 조합하여 설치하는 장치도 본 발명에 포함된다.
또, 상기 실시형태에서는 기판을 기판 고정 지그 (13) 에 고정시키고, 반송·고정시키는 경우가 설명되었으나, 아암 (24) 의 기판 핸드부 (24a) 에서 들어올림이 가능한 형상 혹은 유지 가능한 형상이면 기판을 직접 반송·고정시켜도 된다.
구체적으로는 기판과 드럼형 기판 홀더 (5) 사이에 아암 (24) 의 기판 핸드부 (24a) 를 삽입할 수 있도록 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외표면에 오목부를 형성해도 된다.
또한, 다른 예에서는 드럼형 기판 홀더 (5) 의 표면에, 고정 수단에 의해 협지되어 있지 않을 때 (눌러 내려가 있지 않을 때) 에 기판을 밀어 올리는 탄성체를 가지는 밀어올림핀을 설치해도 된다.
또, 상기 실시형태는 기판 상에 수 내지 수백층의 다층막을 형성하는 경우, 필름 등을 통과시켜 1 층의 막을 붙이는 경우와 달리, 기판을 드럼형 기판 홀더 (5) 에 유지시키면서 여러 차례 회전시키고, 막형성 후에 기판을 교환할 필요가 있으므로, 상기 실시형태와 같이 자동으로 그리고 감압 분위기 하에서 기판 교환을 할 수 있는 것은 생산성을 향상시키기 위해서 특히 바람직하다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서의 고정 장치는 도 11 에 나타낸 바와 같이, 드럼형 기판 홀더 (도시 생략) 의 각 외주면의 모서리부의 상방에 고정된 하측 고정 부재 (30) 의 상면에, 탄성 지지 수단을 가지고 있는 회전축 (31) 을 회전 중심으로 하여 개폐 가능한 상측 고정 부재 (32) 를 부착하고, 드럼형 기판 홀더의 각 외주면의 모서리부 내에 설치된 실린더 구동 장치 (33) 의 신축 가능한 실린더 (34) 의 선단을 상측 고정 부재 (32) 에 요동 가능하게 연결되어 구성되어 있다.
또한, 도면에서는 우측의 상측 고정 부재 (32) 만을 나타내고 있지만, 하측 고정 부재 (30) 의 상면의 좌측에도 동일하게 실린더에 연결된 개폐 가능한 상측 고정 부재가 장착되어 있다. 다른 구성은 실시형태 1 과 동일하다.
본 실시형태에서는 실린더 (34) 를 늘림으로써 벌어져 있는 상측 고정 부재 (32) 와 하측 고정 부재 (30) 사이에 실시형태 1 과 동일하게 기판 (도시 생략) 을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 를 아암 (도시 생략) 에 의해 반입한다.
그리고, 실린더 구동 장치 (33) 를 구동시켜 실린더 (34) 를 줄임으로써 상측 고정 부재 (32) 를 폐쇄하도록 이동시키고, 상측 고정 부재 (32) 와 하측 고정 부재 (30) 에서 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 를 협지하며, 드럼형 기판 홀더의 외주면 상에 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 를 고정 유지한다.
그리고, 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 의 고정 유지를 해제시키는 경우에는 실린더 구동 장치 (33) 를 구동시켜 실린더 (34) 를 늘림으로써, 상측 고정 부재 (32) 를 개방하도록 이동시킨다.
본 실시형태에서도 실시형태 1 과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 실시형태에서의 고정 장치에서는 외주부로부터의 고정·해제 수단이 없기 때문에, 외주의 진공 용기측에 고정·해제 수단을 설치할 수 없을 때에 유효하다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서의 고정 장치는 도 12 에 나타내는 바와 같이, 드럼형 기판 홀더 (도시 생략) 의 각 외주면의 모서리부의 상방에 고정된 하측 고정 부재 (35) 의 상방에 상측 고정 부재 (36) 를 설치하고, 드럼형 기판 홀더의 각 외주면의 모서리부 내에 설치된 실린더 구동 장치 (33) 에 설치된 신축 가능한 실린더 (34) 의 선단을 상측 고정 부재 (36) 에 연결하여 구성되어 있다.
실린더 (34) 는 하측 고정 부재 (35) 에 형성된 개구 구멍을 통해 상측 고정 부재 (36) 에 연결되어 있다. 다른 구성은 실시형태 1 과 동일하다.
본 실시형태에서는 실린더 (34) 를 늘림으로써, 벌어져 있는 상측 고정 부재 (36) 와 하측 고정 부재 (35) 사이에, 실시형태 1 과 동일하게 기판 (도시 생략) 을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 를 아암 (도시 생략) 에 의해 반입한 후, 실린더 구동 장치 (33) 를 구동시켜 실린더 (34) 를 줄임으로써, 상측 고정 부재 (36) 를 하방으로 이동시키고, 상측 고정 부재 (36) 와 하측 고정 부재 (35) 에 의해 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 를 협지하며, 드럼형 기판 홀더의 외주면 상에 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 를 고 정 유지한다.
그리고, 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 의 고정 유지를 해제시키는 경우에는, 실린더 구동 장치 (33) 를 구동시켜 실린더 (34) 를 늘림으로써 상측 고정 부재 (36) 를 상방으로 이동시킨다. 본 실시형태에서도 실시형태 1 과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서의 고정 장치는 도 13 에 나타낸 바와 같이 드럼형 기판 홀더 (도시 생략) 의 각 외주면의 모서리부의 상방에 고정된 상측 고정 부재 (36) 의 하면에 하측 고정 부재 (37) 를 부착하고, 막형성실 (2) 의 상면측에 신축 가능한 실린더 (34) 를 구비한 실린더 구동 장치 (33) 를 설치하고 있다.
하측 고정 부재 (37) 는 상측 고정 부재 (36) 와 드럼형 기판 홀더 (도시 생략) 사이에 고착된 제 1 지지 부재 (37a) 에 회전축 (38) 를 통해 회전 가능하게 접속된 제 2 지지 부재 (37b) 및 제 2 지지 부재 (37b) 에 긴 구멍 (39) 에 삽입 통과된 핀 (40) 을 통하여 요동 가능하게 접속되어 있는 제 3 지지 부재 (37c)로 구성되어 있고, 제 3 지지 부재 (37c) 에는 실린더 구동 장치 (33) 의 실린더 (34) 의 하방에 위치하도록 하여 선단에 누름판 (41) 을 고착한 축 (42) 이 부착되어 있다.
축 (42) 은 상측 고정 부재 (36) 에 형성된 개구 구멍에 이동 가능하게 삽입 통과되어 있다.
또한, 제 3 지지 부재 (37c) 에는 항상 상방으로 탄성 지지하고 있는 탄성 지지 수단 (도시 생략) 이 접속되어 있다.
구체적으로는 판스프링으로 예시된 탄성체에 의해 제 3 지지 부재 (37c) 가 상측 고정 부재 (36) 에 눌린다. 다른 구성은 실시형태 1 과 동일하다.
본 실시형태에서는 실린더 구동 장치 (33) 를 구동시켜 실린더 (34) 를 늘려 누름판 (41) 을 가압함으로써, 축 (42) 이 내려감에 따라 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 제 3 지지 부재 (37c) 를 하방으로 이동시켜, 벌어져 있는 상측 고정 부재 (36) 와 하측 고정 부재 (37) 의 제 3 지지 부재 (37c) 사이에, 실시형태 1 과 동일하게 기판 (도시 생략) 을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 를 아암 (도시 생략) 에 의해 반입한다.
그리고, 실린더 구동 장치 (33) 를 구동시켜 실린더 (34) 를 줄여 탄성 지지 수단 (도시 생략) 에 의한 탄성지지력으로 제 3 지지 부재 (37c) 를 상방으로 이동시키고, 상측 고정 부재 (36) 와 하측 고정 부재 (37) 의 제 3 지지 부재 (37c) 에서 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 를 협지하며, 드럼형 기판 홀더 (5) 의 외주면 상에 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 를 고정 유지한다.
그리고, 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 의 고정 유지를 해제시키는 경우에는 실린더 구동 장치 (33) 를 구동시켜 실린더 (34) 를 늘리고, 누름판 (41) 을 가압하여 축 (42) 을 내려, 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 제 3 지지 부재 (37c) 를 하방으로 이동시킨다. 본 실시형태에서도 실시형태 1 과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태서의 고정 장치는 도 14 에 나타내는 바와 같이 드럼형 기판 홀더 (도시 생략) 의 각 외주면의 모서리부의 상방에 고정된 하측 고정 부재 (61) 내에 전자석 (62) 을 매립하고, 하측 고정 부재 (61) 상에 탑재된 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 의 하면에 자성판 (63) 을 고착시켜 구성되어 있다. 전자석 (62) 은 외부로부터의 전기신호의 ON/OFF 에 의해 발생되는 자력의 유효/무효가 전환된다.
본 실시형태에서는, 아암 (도시 생략) 에 의해 드럼형 기판 홀더 (도시 생략) 의 외주면 상에, 기판 (도시 생략) 을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (13) 를 반입하고, 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 를 하측 고정 부재 (61) 상에 탑재한 후에, 아암 (도시 생략) 을 빼낸다.
그리고, 전자석 (62) 에 통전되어 자력을 유효하게 하고, 이 자력에 의해 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 를 하측 고정 부재 (61) 상에 고정시키고, 드럼형 기판 홀더 (도시 생략) 의 외주면 상에 기판 고정 지그 (13) 를 고정 유지한다.
그리고, 기판 고정 지그 (13) 의 고정 유지를 해제시키는 경우에는, 아암 (도시 생략) 을 기판 고정 지그 (13) 의 하면에 넣은 후에, 전자석 (62) 에 대한 통전을 OFF 로 하여 자력을 무효하게 하여 자력에 의한 기판 고정 지그 (13) 의 가장자리부 (13b) 의 고정을 해제시킴으로써 실행하고, 기판 고정 지그 (13) 의 하면에 넣은 아암 (도시 생략) 을 인출하여 기판 고정 지그 (13) 를 반출한다.
본 실시형태에서도 실시형태 1 과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태는 본 발명에 관한 박막 형성 장치를 멀티챔버 (다실) 형 매엽식 스퍼터 막형성 장치에 적용한 경우로서, 도 15 에 나타낸 바와 같이 중앙부에 설치된 반송실 (3) 의 주위에 투입취출실 (4), 예비가열실 (43), 막형성실 (2), 기판냉각실 (44) 이 각각 게이트 밸브 (45a, 45b, 45c, 45d) 를 개재하여 설치되어 있다. 예비가열실 (43) 은 막형성 전의 기판의 예비 가열을 실시하고, 기판냉각실 (44) 은 스퍼터 막형성 후의 기판을 냉각시킨다. 반송실 (3), 투입취출실 (4), 막형성실 (2) 의 구성은 도 1 ~ 도 5 에 나타낸 실시형태 1 과 동일하고, 본 실시형태에서는 이들 설명을 생략한다. 또, 막형성실 (2) 을 복수개 설치할 수도 있다.
본 실시형태와 같은 멀티챔버형 매엽식 스퍼터 막형성 장치에 있어서도 본 발명을 적용함으로써 실시형태 1 과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(실시형태 7)
도 16 은 본 실시형태에 관련된 박막 형성 장치를 나타내는 개략 단면도로서, 반송실 (3) 의 양측에 각각 게이트 밸브 (46a, 46b) 를 개재하여 투입취출실 (4) 과 막형성실 (2) 이 연결되어 있다.
막형성실 (2) 내에는 정다각형 통 형상의 드럼형 기판 홀더 (47) 가 그 길이 방향이 연직 방향으로 배치되어 있고, 드럼형 기판 홀더 (47) 는 연직 방향의 회전축 (48) 을 회전 중심으로 하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 회전축 (48) 의 타단측에는 드럼형 기판 홀더 (47) 를 회전 구동시키기 위한 구동 모터 (49) 가 연결되어 있다. 드럼형 기판 홀더 (47) 의 각 외주면에는 기판 (도시 생략) 을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (50) 를 고정 유지시킨 고정 부재 (51) 가 설치되어 있다. 막형성실 (2) 에는 드럼형 기판 홀더 (47) 의 둘레면을 따라 도시되지 않은 산화원, 캐소드 등이 배치되어 있다.
투입취출실 (4) 에는 기판을 고정 유지시킨 복수개의 기판 고정 지그 (50) 가 유지 장치 (52) 에서 분리 가능하게 유지되어 있다. 반송실 (3) 에는 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (50) 를 착탈 가능하게 유지시킨 유지 부재 (53) 를 선단에 고착한 2개의 실린더 (54a, 54b) 가 회전축 (55) 에 부착되어 있다. 회전축 (55) 은 연직 방향으로 회전 가능하게 지지받고 있고, 회전축 (55) 의 타단측에는 구동 모터 (56) 가 연결되어 있다. 실린더 (54a, 54b) 는 수평 상태로 일직선상에 배치되어 있다.
본 실시형태와 관한 박막 형성 장치는 막형성실 (2), 반송실 (3) 및 투입취출실 (4) 은 배기되어 소정 압력으로 조정된 상태에서 게이트 밸브 (46a) 를 개방하고, 실린더 (54a) 를 수평으로 늘려 투입취출실 (4) 의 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (50) 를 유지 부재 (53) 에서 유지시킨 후, 실린더 (54a) 를 줄여 반송실 (3) 로 복귀시킨다.
그리고, 구동 모터 (56) 를 구동시켜 회전축 (55) 을 180도 회전시켜, 실린더 (54a) 를 막형성실 (2) 측에 위치시킨다. 그리고, 게이트 밸브 (46b) 를 개방하고 실린더 (54a) 를 수평 방향으로 늘려, 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (50) 을 막형성실 (2) 에 반입하고, 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (50) 를 드럼형 기판 홀더 (47) 의 외주면에 설치된 고정 부재 (51) 에 고정시킨다. 이하 동일하게 하여 드럼형 기판 홀더 (47) 의 각 외주면에 설치된 고정 부재 (51) 에 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (50) 를 고정시킨다.
그리고, 게이트 밸브 (46b) 를 폐쇄한 후에 구동 모터 (49) 를 구동시켜 드럼형 기판 홀더 (47) 을 회전시켜, 실시형태 1 에서 서술한 바와 같이 각 기판 상에 다층 막을 형성한다.
막형성이 종료된 후, 게이트 밸브 (46b) 를 개방하여 실린더 (54a) 를 늘려 막형성실 (2) 에 반입하고, 막형성 후의 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (50) 를 유지 부재 (53) 에 유지한다.
그리고, 실린더 (54a) 를 줄여 반송실 (3) 로 복귀시킨 후, 회전축 (55) 을 180도 회전시켜, 실린더 (54a) 를 투입취출실 (4) 측에 위치시킨다. 그리고, 게이트 밸브 (46a) 를 개방하고, 실린더 (54a) 를 수평 방향으로 늘려 막형성 후의 기판 (도시 생략) 을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (50) 를 투입취출실 (4) 에 반입하고, 막형성 후의 기판을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (50) 를 유지 장치 (52) 에 고정시켜 수납한다.
그리고, 투입취출실 (4) 의 취출구 (도시 생략) 를 개방하여, 대기압 하에서 내부에 수납되어 있는 막형성 후의 각 기판을 기판 고정 지그 (50) 와 함께 취출한다.
또한, 유지 부재 (53), 고정 부재 (51) 에 의한 기판 고정 지그 (50) 의 유지·고정은 기계적으로 협지하는 수단, 기판 고정 지그 (50) 를 강자성체로 구성하며 전자석의 접촉/탈리에 의해 유지·해제시키는 수단이 예시된다.
또한, 기판 고정 지그 (50) 는 유지 장치 (52) 에 의해 반송 방향으로 평행하게 그리고 드럼형 기판 홀더 (47) 의 접선 방향으로 삽입할 수도 있다. 그럼으로써, 게이트 밸브 (46b) 의 개구를 작게 할 수 있다.
또한, 기판 고정 지그 (50) 를 드럼형 기판 홀더 (47) 의 외면에 따라 삽입함으로써, 기판 고정 지그 (50) 의 상하 개재하여 드럼형 기판 홀더 (47) 에 고정시킬 수도 있다.
이와 같이 본 실시형태와 관한 박막 형성 장치에서도 실시형태 1 과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기판 (12) 을 고정 유지시킨 기판 고정 지그 (50) 를 드럼형 기판 홀더 (47) 의 외주면 상에 대한 부착, 분리를 대기압 하에서 실행하지 않고 기계적으로 진공 내에서 실행할 수 있으므로 막형성 공정 시간의 단축을 도모할 수 있다.
또한, 기판에 대한 오염을 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명과 관한 박막 형성 장치는 기판의 부착 및 분리를 진공 환경하에서 실행할 수 있는 장치로서 매우 유용하다.

Claims (12)

  1. 진공 배기 가능한 용기 내에서, 회전축에 대하여 회전 가능한 통상의 기판 홀더의 외주면 상에 복수개의 기판을 유지시키며, 상기 기판 홀더를 회전시키면서 막형성 수단에 의해 상기 각 기판 상에 박막을 형성하는 박막 형성 장치로서,
    상기 기판 홀더의 외주면에 탈착 가능하게 고정되는 단수의 기판 및 복수개의 기판 중 어느 하나를 고정 유지시킨 기판 고정 지그 및 기판 자체 중 어느 하나를, 상기 용기 내의 상기 기판 홀더에 대하여 반입 및 반출 모두를 실행하는 반입·반출 수단과,
    상기 기판 홀더의 외주면에 상기 반입·반출 수단에 의해 반입되는 상기 기판 고정 지그 및 기판 자체 중 어느 하나의 단부를 상측 고정 부재와 하측 고정 부재로 협지하여 고정 해제 가능하게 고정시키는 고정 수단을 구비하고,
    상기 기판 홀더가, 수평인 회전축을 회전 중심으로 하여 설치되고,
    상기 반입·반출 수단이 상기 용기의 밖에 설치되고, 상기 기판 고정 지그 및 상기 기판 자체 중 어느 하나를 상기 회전축과 평행한 방향으로 상기 기판 홀더의 외주면을 따라, 또한 상기 기판의 단부가 상기 상측 고정 부재와 상기 하측 고정 부재 사이에 삽입되도록 반입하고,
    상기 고정 수단은, 상기 반입·반출 수단에 의해 반입된 상기 기판 고정 지그 및 상기 기판 자체 중 어느 하나를 직접 고정시키는 박막 형성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반입·반출 수단에 의한 반입·반출 동작 및 상기 고정 수단에 의한 고정 동작이 모두 감압 환경하에서 실행되는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 수단의 고정 해제는 전기신호에 의한 제어에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 수단은 상기 기판 고정 지그 및 기판 자체 중 어느 하나를 탄성 지지 수단에 의해 눌러 유지되는 기구와, 상기 진공 배기 가능한 용기의 외측에 설치된 구동 장치 및 상기 기판 홀더 내부에 설치된 구동 장치 중 어느 하나에 의해 상기 탄성 지지 수단을 줄여 상기 기판 고정 지그 및 기판 자체 중 어느 하나의 유지를 해제시키는 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 수단은 상기 기판 고정 지그를 자력으로 고정시키는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반입·반출 수단은 상기 진공 배기 가능한 용기와 밸브를 개재하여 설치된 반송실에 설치되어 있으며 상기 반송실이 진공 배기 가능한 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 반송실에 밸브를 통해 접속된 투입취출실을 가지고, 상기 투입취출실이 진공 배기 가능한 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 막형성 수단은 스퍼터 수단, 증착 수단 및 CVD 수단 중 어느 하나 또는 이들을 조합한 구성을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 막형성 수단으로 형성된 박막에, 반응 가스를 접촉시키는 반응 가스 공급 수단, 플라즈마를 조사하는 플라즈마 조사 수단, 이온을 조사하는 이온 조사 수단 및 박막의 일부를 에칭하는 에칭 수단 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 적용 가능하게 한 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
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