KR101841980B1 - 성막 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 알박
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Abstract

기판의 온도가 높아지는 것을 억제할 수 있는 성막 장치가 제공된다. 성막 장치는 막의 형성 재료를 포함하는 입자를 기판(S)을 향해 방출하는 성막부(20), 냉각 부재(33)를 냉각하는 냉각부, 그리고 냉각 부재(33)에서 이격되어 냉각 부재(33)와 대향하는 위치에 기판(S)을 배치하는 배치부(10)를 구비한다.

Description

성막 장치{FILM FORMING APPARATUS}
본 발명에 개시된 기술은 막의 형성 재료를 포함하는 입자를 기판을 향해 방출하여, 상기 기판에 막을 형성하는 성막 장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이의 하나인 유기 EL 디스플레이에 있어서, 유기 발광 소자와 박막 트랜지스터를 구비하는 다수의 화소들이 형성되고, 각 화소는 구동 회로에서 연장되는 배선에 연결되어 있다. 각 화소를 구성하는 각종 막과 배선은 성막 장치인 증착 장치나 스퍼터 장치에 의해 형성된다(예를 들면, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 참조).
선행 기술 문헌
[특허 문헌]
특허 문헌 1：일본 특허 공개 공보 제2008-274366호
특허 문헌 2：일본 특허 공개 공보 제2012-174609호
이들 중에서 스퍼터 장치에 의해 막이 형성될 경우에는, 높은 에너지를 가진 스퍼터 입자가 기판에 도달함으로써 기판 위에 막이 퇴적된다. 이 때문에, 충돌한 스퍼터 입자의 에너지가 기판에 전해짐으로써 기판의 온도가 상승한다. 또한, 증착 장치에 의해 막이 형성될 경우에는, 가열에 의해 증발한 재료가 기판에 도달함으로써 기판 위에 막이 퇴적된다. 이로 인하여, 스퍼터 장치와 같이 증발한 재료의 에너지가 기판에 전해지는 것에 의해, 나아가 증착원 그 자체의 에너지가 기판에 전해지는 것에 의해, 기판의 온도가 상승한다. 이러한 기판 온도의 상승은 기판의 내열성을 높이는 것이나 성막 조건의 변경 등이 강요되기 때문에, 전술한 성막 장치에서는 기판을 냉각시키는 기술이 요구되고 있다.
본 발명이 개시하는 기술은 기판의 온도가 높아지는 것을 억제할 수 있는 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 일 태양은 막의 형성 재료를 포함하는 입자를 기판을 향해 방출하는 성막부, 냉각 부재를 냉각하는 냉각부, 그리고 상기 냉각 부재에서 이격되어 상기 냉각 부재와 대향하는 위치에 상기 기판을 배치하는 배치부를 구비한다.
본 발명이 개시된 기술의 성막 장치의 일 태양에 있어서, 냉각부에 의해 냉각되는 냉각 부재와 기판이 서로 대향하기 때문에, 상기 기판의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다. 이 때, 상기 기판과 상기 냉각 부재가 서로 접촉하지 않기 때문에, 상기 기판이 냉각될 때에 상기 기판과 상기 냉각 부재와의 접촉에 의해 균열이나 결함이 상기 기판에 생기는 것도 억제할 수 있다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양은 상기 냉각 부재가 수납되는 진공조를 더 구비한다. 그리고 상기 냉각부는 상기 진공조 내에 포함되는 기체의 상기 냉각 부재의 온도에서의 증기압이 상기 진공조 내의 압력보다도 높아지는 온도로 상기 냉각 부재를 냉각시킨다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 냉각 부재의 온도는 상기 냉각 부재의 온도 하에서의 기체의 증기압을 상기 진공조 내의 압력보다도 높게 하는 값으로 설정된다. 이로 인하여, 상기 진공조 내의 기체가 냉각 부재에 부착되기 어려워진다. 결과적으로, 상기 진공조 내의 기체가 냉각 부재에 부착되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 상기 진공조 내에 있어서의 기체의 상태, 나아가 상기 냉각 부재에 의한 냉각의 정도가 변화되기 어려워진다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 냉각부는 상기 냉각 부재의 온도를 약 100K 이상 약 273K 미만으로 설정한다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 냉각 부재의 온도가 약 273K 이상으로 설정되는 구성에 비하여 성막의 대상이 냉각되기 쉬워진다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 기체는 아르곤 가스를 포함하고, 상기 냉각부는 상기 냉각 부재의 온도를 약 100K 이상 약 250K 이하로 설정한다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 냉각 부재의 온도가 약 100K 이상 약 250K 이하로 설정되기 때문에, 상기 냉각 부재에 아르곤 가스가 흡착되는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 냉각부는 기체의 단열 팽창을 이용하여 상기 냉각 부재를 냉각한다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 예를 들면, 냉각수 등의 액상의 냉매에 의해 냉각 부재가 냉각되는 구성에 비하여, 이와 같은 냉매가 성막 장치 내로 새어나가는 것에 의해 상기 성막 장치가 오염되는 것을 피할 수 있다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양은 상기 냉각 부재 중 상기 기판과 대향하는 표면이 흑색 부분을 포함한다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 냉각 부재의 표면이 흑색이기 때문에, 냉각 부재의 표면이 흑색보다도 복사율이 낮은 색, 예를 들면, 백색 등의 구성에 비하여, 상기 냉각 부재로부터 상기 기판을 향한 열의 반사를 억제할 수 있다. 그러므로 상기 기판의 온도가 상승하는 것이 보다 억제된다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 냉각 부재는 상기 냉각부에 의해 냉각되는 복수의 냉각 부재들 중에서 하나이며, 상기 복수의 냉각 부재들은 상기 배치부에 배치되는 상기 기판의 다른 부분에 대향하도록 배치된다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 의하면, 복수의 냉각 부재들이 상기 기판에 있어서의 서로 다른 부분에 대향하기 때문에, 하나의 냉각 부재가 기판에 있어서의 한 부분과 대향하는 구성에 비하여, 상기 기판의 면내에 있어서 상기 기판이 냉각되는 정도에 편차가 생기는 것을 억제할 수 있다. 결과적으로, 상기 기판의 면내에서의 온도의 편차를 억제할 수 있다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양은 상기 기판에 대한 상기 냉각 부재의 위치를 바꾸는 변위부를 더 구비한다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 기판에 대하여 냉각 부재가 고정되는 구성에 비하여, 냉각되는 범위를 기판에 있어서 넓히는 것이 가능해진다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 변위부는 상기 기판과 상기 냉각 부재 사이의 거리를 변경시킨다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 의하면, 상기 냉각 부재와 상기 기판 사이의 거리를 변경시킴으로써, 상기 기판이 상기 냉각 부재에 의해 냉각되는 정도를 조절할 수 있다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 변위부는 상기 냉각 부재를 다른 복수의 위치들로 이동시키는 것이 가능하며, 상기 냉각 부재의 위치가 변경되기 전과 후에 상기 기판과 상기 냉각 부재 사이의 거리가 동일하다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 의하면, 상기 기판에 대한 상기 냉각 부재의 위치가 변경되어도 상기 기판과 상기 냉각 부재 사이의 거리가 변경되지 않기 때문에, 상기 냉각 부재에 의한 상기 기판의 냉각의 정도에도 변함이 없다. 그러므로 기판과 냉각 부재 사이의 거리가 변경되는 구성에 비하여, 상기 기판에 있어서 상기 냉각 부재에 의한 냉각의 정도에 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 성막부가 플라즈마를 이용하여 상기 막의 형성 재료를 상기 기판으로 방출하여, 상기 기판이 상기 플라즈마에 노출된다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 기판이 플라즈마에 노출된 경우라도, 상기 기판의 온도가 높아지는 것을 억제할 수 있다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 성막부가 상기 막의 형성 재료를 증발시키는 것으로 상기 형성 재료를 상기 기판으로 방출한다.
본 발명에 개시된 기술에 있어서의 성막 장치의 다른 태양으로 의하면, 가열에 의해 증발된 형성 재료가 상기 기판을 향해 방출되더라도, 상기 기판의 온도가 높아지는 것을 억제할 수 있다.
본 발명에 개시된 기술에 있어서의 성막 장치의 다른 태양은 상기 냉각 부재에 대하여 상기 기판이 배치되는 측에 기체를 공급하는 가스 공급부를 더 구비한다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 냉각부에 의한 냉각에 더하여 기체와 기판 사이에서의 열 교환도 실시되기 때문에, 상기 냉각부의 구동 상태가 동일하다고 하는 전제하에서는, 기체에 의한 열 교환만큼 상기 기판의 온도가 더욱 상승하기 어려워진다.
본 발명에 개시된 기술에 있어서의 성막 장치의 다른 태양은, 상기 성막부와 상기 냉각 부재가 수납되는 진공조를 더 구비하고, 상기 성막부와 상기 냉각 부재가 서로 마주 보는 위치에 배치되며, 상기 배치부는 상기 성막부와 상기 냉각 부재 사이에 상기 기판을 배치한다.
본 발명에 개시된 기술에 있어서의 성막 장치의 다른 태양에 의하면, 상기 성막부가 상기 기판에 막을 형성할 때에 상기 기판의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명에 개시된 기술에 있어서의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 배치부는 상기 기판을 배치하는 2개의 배치부들 중 하나이며, 상기 성막 장치는 변위 방향에 따라 상기 냉각 부재의 위치를 바꾸는 냉각 부재 변위부를 더 구비한다. 상기 성막부와 상기 2개의 배치부가 상기 변위 방향으로 나란하며, 상기 2개의 배치부들 중에서 상기 성막부에 가까운 배치부가 제1 배치부이며, 상기 성막부에서 거리가 먼 배치부가 제2 배치부이다. 상기 냉각 부재 변위부는 상기 변위 방향에 있어서의 상기 제1 배치부와 상기 제2 배치부 사이의 위치인 제1 위치와 상기 변위 방향에 있어서 상기 제2 배치부보다도 상기 성막부에서 거리가 먼 제2 위치 사이에서 상기 냉각 부재의 위치를 변경하고, 상기 제1 배치부가 상기 기판을 배치하고 있는 상태에서 상기 냉각 부재를 상기 제1 위치에 위치시키며, 상기 제2 배치부가 상기 기판을 배치하고 있는 상태에서 상기 냉각 부재를 상기 제2 위치에 위치시킨다.
본 발명에 개시된 기술에 있어서의 성막 장치의 다른 태양에 의하면, 상기 냉각 부재가 상기 제1 배치부에 배치되는 기판과 상기 제2 배치부에 배치되는 기판 양쪽을 냉각할 수 있다.
본 발명에 개시된 기술에 있어서의 성막 장치의 다른 태양은 상기 성막부가 수납되는 제1 진공조와 상기 냉각 부재가 수납되는 제2 진공조를 구비한다.
본 발명에 개시된 기술의 성막 장치의 다른 태양에 있어서, 상기 성막부가 상기 기판에 막을 형성하기 전이나, 상기 성막부가 상기 기판에 막을 형성한 후에 상기 기판의 온도를 낮추는 것이 가능해진다.
본 발명에 따르면, 기체의 단열 팽창을 이용하여 냉각되는 냉각 부재와 기판이 서로 대향하기 때문에 상기 기판의 온도가 높아지는 것이 억제된다. 이 때, 상기 기판과 상기 냉각 부재가 서로 접촉하지 않기 때문에, 상기 기판이 냉각될 때에 상기 기판과 상기 냉각 부재와의 접촉에 의해 균열이나 결함이 상기 기판에 생기는 것도 억제된다. 상기 냉각 부재의 온도는 상기 냉각 부재의 온도 하에서의 기체의 증기압을 진공조 내의 압력보다도 높게 하는 값으로 설정된다. 이 때문에, 상기 진공조 내의 기체가 상기 냉각 부재에 흡착되기 어려워진다. 결과적으로, 상기 진공조 내의 기체가 상기 냉각 부재로 흡착되는 것을 억제할 수 있기 때문에 상기 진공조 내에 있어서의 기체의 상태, 나아가 상기 냉각 부재에 의한 냉각의 정도가 잘 변하지 않게 된다. 상기 냉각 부재의 온도가 약 100K 이상 약 250K 이하로 설정되기 때문에, 상기 냉각 부재로의 아르곤 가스의 흡착이 보다 확실하게 억제된다. 상기 냉각 부재의 표면이 흑색이기 때문에, 냉각 부재의 표면이 흑색보다도 복사율이 낮은 색, 예를 들면, 백색 등인 구성에 비해, 상기 냉각 부재로부터 기판을 향한 열의 반사가 억제된다. 그러므로 상기 기판의 온도가 상승하는 것이 더욱 억제된다. 기판에 대하여 냉각 부재가 고정되는 구성에 비하여, 상기 기판에 있어서의 냉각되는 범위를 넓히는 것이 가능해진다. 상기 냉각 부재와 상기 기판 사이의 거리를 변경하는 것으로써, 상기 기판이 상기 냉각 부재에 의해 냉각되는 정도를 조절할 수 있다. 상기 기판이 플라즈마에 노출되더라도 기판의 온도가 높아지는 것을 억제할 수 있다. 상기 성막부와 상기 냉각 부재가 수납되는 상기 진공조를 더 구비하고, 상기 성막부와 상기 냉각 부재가 서로 마주 보는 위치에 배치되며, 배치부는 상기 성막부와 상기 냉각 부재 사이에 상기 기판을 배치한다. 이 때문에, 상기 성막부가 상기 기판에 막을 형성할 때에 상기 기판의 온도가 높아지는 것을 억제할 수 있다. 전 처리실에도 상기 냉각 부재가 수납되어 있기 때문에, 상기 성막부가 상기 기판에 막을 형성하기 전이나, 상기 성막부가 막을 형성한 후에 상기 기판의 온도를 낮추는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 개시된 기술의 일 실시 형태에서의 성막 장치의 장치 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 일 실시 형태에 있어서의 성막 장치가 구비하는 냉각 부재와 연결 부재와의 단면 구조의 일부를 확대해서 나타낸 확대 부분 단면도이다.
도 3은 성막 장치의 일예인 스퍼터 장치의 전체 구성을 성막 장치에 수납되는 기판과 함께 나타내는 블록도이다.
도 4는 스퍼터 장치가 구비되는 제1 스퍼터실의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 스퍼터 장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 냉각 부재가 이동하는 상태를 나타내는 작용도이다.
도 7은 냉각 부재가 이동하는 상태를 나타내는 작용도이다.
도 8은 성막 장치의 일예인 클러스터형의 스퍼터 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 스퍼터 장치가 구비하는 제1 스퍼터실의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 스퍼터 장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 냉각 부재와 기판 스테이지가 이동하는 상태를 나타내는 작용도이다.
도 12는 실시예 및 비교예에 있어서의 기판 온도의 추이를 나타내는 그래프이다.
도 13은 변형예에 있어서의 성막 장치의 냉각부를 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 14는 변형예에 있어서의 스퍼터 장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
성막 장치의 구성
도 1 및 도 2를 참조하여 일 실시 형태의 성막 장치의 구성을 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 성막 장치는 판 형상을 이루는 기판(S)을 상기 성막 장치 내에 배치하는 배치부(10)와 기판(S)의 표면(Sf)에 막의 형성 재료(FM)를 방출하는 성막부(20)를 구비하고 있다. 기판(S)은, 예를 들면, 지면(紙面)의 앞쪽을 향해 연장되는 직사각형 형상의 유리 기판이며, 이와 같은 기판(S)의 폭은 지면의 상하 방향을 따라 약 2,200㎜이며, 지면의 앞쪽을 향해 약 2,500㎜이다. 기판(S)은 유리 기판에 한정되지 않으며, 세라믹 기판이나 금속 기판이라도 좋다. 또한, 기판(S)의 형상은 직사각형 형상에 한정되지 않으며, 원판 형상이라도 좋고, 시트 형상이라도 좋으며, 기판(S)의 크기도 전술한 크기보다도 커도 좋고, 작아도 좋다. 기판(S)에 있어서, 기판(S)을 구성하는 복수의 면들 중에서 막의 형성 재료를 받는 면이 기판(S)의 표면(Sf)으로 설정되며, 기판(S)에서 표면(Sf)과 반대측의 면이 이면(Sb)으로 설정된다.
배치부(10)는 기판(S)과 한 군데 혹은 여러 군데에서 접함으로써, 성막부(20)에서 이격된 위치에서 성막부(20)와 마주보도록 기판(S)을 배치한다. 성막부(20)는 기판(S)의 표면(Sf)에 대하여 거의 평행한 방향에서 형성 재료를 공급해도 좋으며, 표면(Sf)의 수직 방향에서 형성 재료를 공급해도 좋다. 성막부(20)는, 예를 들면, 타겟의 스퍼터에 의해 기판(S)에 막의 형성 재료(FM)를 퇴적시키는 구성이라도 좋으며, 형성 재료(FM)를 가열하여 증발시키는 것으로 기판(S)에 막의 형성 재료(FM)를 증착시키는 구성이라도 좋다.
상기 성막 장치에 있어서, 기판(S)을 냉각하는 냉각 기구(30)가 기판(S)의 이면(Sb)에서 이격된 위치에서 기판(S)의 이면(Sb)과 마주 보고 있다. 냉각 기구(30)는 냉각부로서의 크라이오 펌프(Cryopump)(31), 지면의 앞쪽으로 연장되는 직사각형의 판 형상을 이루며 기판(S)의 이면(Sb)에서 이격된 위치에 배치되는 냉각 부재(33), 그리고 이들 크라이오 펌프(31)와 냉각 부재(33)를 연결하는 연결 부재(32)를 구비하고 있다. 연결 부재(32)의 일단은 크라이오 펌프(31)의 냉각면에 연결되며, 연결 부재(32)의 타단은 냉각 부재(33)의 이면에 연결되어 있다. 연결 부재(32)의 형성 재료는 냉각 부재(33)의 열을 크라이오 펌프(31)의 냉각면으로 전달하는 것에 적합한 높은 열전도성을 가지며, 예를 들면, 구리 등의 금속에 의해 구성되어 있다.
냉각 기구(30)는 기체의 단열 팽창을 이용하는 크라이오 펌프(31)에 의해 연결 부재(32)를 통해 냉각 부재(33)를 냉각한다. 다시 말하면, 냉각 부재(33)의 냉각원인 크라이오 펌프(31)의 냉각면이 기체의 단열 팽창에 의해 냉각되는 것으로써, 고체의 구조물인 연결 부재(32)를 통해 냉각 부재(33)가 냉각된다. 이 때문에, 예를 들면, 냉각수 등의 액상의 냉매를 냉각 부재(33)에 통과시켜서 냉각 부재(33)를 냉각시키는 구성에 비하여, 이와 같은 냉매가 성막 장치 내로 새어나가는 것에 의해 성막 장치가 오염되는 것을 피할 수 있다. 또한, 냉각 부재(33)가 기판(S)의 이면(Sb)으로부터 이격되어 배치되기 때문에, 냉각 부재(33)와 기판(S)의 이면(Sb)이 접촉되어 있는 구성에 비하여, 기판(S)이 냉각 부재(33)와 접촉하여 손상됨으로써 균열이나 결함이 기판에 발생하는 것을 억제할 수 있다.
다만, 냉각 기구(30)는 액상의 냉매를 냉각 부재(33)에 통과시켜 냉각 부재(33)를 냉각하는 구성이라도 좋다. 냉각 기구(30)는 냉매를 냉각하는 냉매 냉각부와 냉매를 냉각 기구(30) 내에서 순환시키는 순환부를 포함한다. 냉매로서는, 예를 들면, 불소계 용액, 다시 말하면, HFC계 용액, 에틸렌글리콜 용액 및 냉각수 등을 이용할 수 있다.
불소계 용액을 사용할 경우에는, 냉각 부재(33)의 온도가, 예를 들면, 약 253K 이상 약 313K 이하, 바람직하게는, 약 253K 이상 약 273K 미만으로 설정된다. 불소계 용액에는, 예를 들면, 플루오리너트(Fluorinert: 등록상표) FC-3283(3M사 제품) 및 갈덴(Galden: 등록상표) HT135(솔베이솔렉시스(Solvaysolexis)사 제품) 등을 이용할 수 있다. 에틸렌글리콜 용액을 이용할 경우에는, 냉각 부재(33)의 온도가, 예를 들면, 약 253K 이상 약 363K 이하, 바람직하게는, 약 253K 이상 약 273K 미만으로 설정된다. 냉각 부재(33)의 온도가 273K 미만으로 설정되기 때문에, 냉매로서는, 예를 들면, 물을 이용하는 것에 의해 냉각 부재(33)의 온도가 약 273K 이상으로 설정되는 구성에 비하여 기판(S)이 냉각되기 쉬워진다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 냉각 부재(33)는 냉각층(41), 버퍼층(42), 그리고 흑색층(43)이 순서대로 적층된 다층 구조를 이루며, 냉각층(41)이 냉각 부재(33)의 이면(33b)을 구성하고, 흑색층(43)이 냉각 부재(33)의 표면(33f)을 구성하고 있다.
냉각층(41)의 형성 재료는 연결 부재(32)의 온도가 전달되기 쉬운 재료인 것이 바람직하며, 예를 들면, 구리 등의 금속이 바람직하다. 버퍼층(42)은 흑색층(43)이 냉각층(41)에서 박리되는 것을 억제하는 층으로서, 버퍼층(42)의 형성 재료의 열팽창 계수가 냉각층(41)의 열팽창 계수와 흑색층(43)의 열팽창 계수 사이인 것이 바람직하다. 버퍼층(42)의 형성 재료는, 예를 들면, 니켈인 것이 바람직하다. 흑색층(43)은 냉각 부재(33)의 다른 층과 비교하여 복사율이 높은 재료에 의해 형성되며, 흑색층(43)의 형성 재료의 복사율은 약 0.8 이상 약 1 이하인 것이 바람직하다. 또한, 흑색층(43) 전체가 복사율이 높은 재료로 형성되지 않아도 좋으며, 적어도 냉각 부재(33)의 표면(33f)이 복사율이 높은 재료에 의해 형성되어 있으면 된다. 흑색층(43)의 형성 재료는, 예를 들면, 표면에 양극 산화 피막을 갖는 알루미늄이나 카본이 바람직하다.
기판(S)의 이면(Sb)과 마주 보는 냉각 부재(33)의 표면(33f)이 흑색층(43)이기 때문에, 냉각 부재(33)의 표면이 복사율이 보다 낮은 색의 구성에 비해, 냉각 부재(33)의 표면(33f)에서 기판(S)의 이면(Sb)을 향해 반사되는 열을 작게 할 수 있다. 그러므로 기판(S)의 온도가 높아지는 것을 보다 억제할 수 있다.
스퍼터 장치의 구성
도 3 내지 도 7을 참조하여 성막 장치의 일예인 스퍼터 장치의 구성을 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 스퍼터 장치(50)에 있어서, 반출입실(51), 전 처리실(52), 제1 스퍼터실(53) 및 제2 스퍼터실(54)이 일렬로 연결되며, 진공조인 각 처리실 사이에는 게이트 밸브(55)가 설치되어 있다.
반출입실(51)은 성막 전의 기판(S)을 스퍼터 장치(50)의 외부로부터 반입하고, 성막 후의 기판(S)을 스퍼터 장치(50)의 외부로 반출한다. 전 처리실(52)은 전 처리실(52) 내를 배기시키는 배기부(56)와 냉각 기구(30)를 구비하며, 성막 전의 기판(S)에 소정의 사전 처리, 예를 들면, 가열 처리나 세정 처리를 수행한다. 전 처리실(52)이 냉각 기구(30)를 구비하고 있기 때문에, 기판(S)에 대한 성막 처리가 실시되지 않을 때에도 기판(S)을 냉각할 수 있다. 전 처리실(52)은 냉각 기구(30)를 구비하지 않아도 좋다.
제1 스퍼터실(53)의 일측면에는 2개의 배기부(56)들이 처리실의 연결 방향으로 나란하게 설치되며, 연결 방향에 있어서의 2개의 배기부(56)들 사이에 냉각 기구(30)가 탑재되어 있다. 일측면과는 반대측인 타측면에는 타겟을 구비하는 성막부(20)가 탑재되어 있다. 제1 스퍼터실(53)은 기판(S)의 표면(Sf)에 소정의 막, 예를 들면, 구리막을 형성한다. 제2 스퍼터실(54)은 제1 스퍼터실(53)과 같은 구성이며, 성막부(20)가 구비하는 타겟의 형성 재료가 제1 스퍼터실(53)과 다르다. 제2 스퍼터실(54)은 구리막이 형성된 기판(S)의 표면(Sf)에 소정의 막, 예를 들면, 금속막이나 금속 화합물막 등을 형성한다. 제1 스퍼터실(53)에서는 구리막 이외의 막이 형성되어도 좋고, 제2 스퍼터실(54)에서는 제1 스퍼터실(53)과 같이 구리막이 형성되어도 좋다.
스퍼터 장치(50)에 있어서, 연결 방향으로 연장되는 성막 레인(50a)과 회수 레인(50b)이 4개의 처리실들에 걸쳐서 형성된다. 그리고 성막 레인(50a)은 도 1에 도시하는 배치부(10)의 일예이다. 또한 성막 레인(50a)은 제1 배치부의 일 예이며, 회수 레인(50b)은 제2 배치부의 일 예이다. 성막 레인(50a)은 스퍼터 장치(50)의 바닥벽에 있어서의 성막부(20) 측에 형성되며, 회수 레인(50b)은 스퍼터 장치(50)의 바닥벽에 있어서의 성막 레인(50a)보다도 배기부(56) 측에 형성되어 있다. 성막 레인(50a)과 회수 레인(50b) 각각은, 예를 들면, 연결 방향으로 연장되는 레일, 레일에 대하여 소정의 간격을 두고 설치된 복수의 롤러들, 그리고 상기 롤러들을 자전시키는 모터로 구성되어 있다. 성막 레인(50a)은 성막 전 혹은 성막 중의 기판(S)을 지지하면서 반송하고, 회수 레인(50b)은 성막 후의 기판(S)을 지지하면서 반송한다. 한편, 제2 스퍼터실(54)에는 성막 레인(50a)에 배치된 기판(S)을 회수 레인(50b)으로 이동시키는 레인 변경부가 탑재되어 있다.
스퍼터 장치(50)는 기판(S)을 반입하면 반출입실(51)에 있어서의 성막 레인(50a)에 기판(S)을 배치하고, 성막 레인(50a)을 따라 반출입실(51)에서 제2 스퍼터실(54)을 향해 기판(S)을 반송한다. 그리고 스퍼터 장치(50)는 제2 스퍼터실(54)에서 레인 변경부에 의해 기판(S)을 성막 레인(50a)에서 회수 레인(50b)으로 운반한다. 스퍼터 장치(50)는 회수 레인(50b)을 따라 제2 스퍼터실(54)에서 반출입실(51)을 향해 기판(S)을 반송한다.
스퍼터 장치(50)는 전 처리실(52)을 구비하지 않아도 좋고, 2개 이상의 사전 처리실들을 구비하고 있어도 좋다. 또한, 스퍼터 장치(50)는 스퍼터실을 1개만 구비하고 있어도 좋고, 3개 이상의 스퍼터실들을 구비하고 있어도 좋다.
제1 스퍼터실의 구성
도 4를 참조하여 제1 스퍼터실(53)의 구성을 보다 자세하게 설명한다. 또한, 제2 스퍼터실(54)은 상술한 바와 같이 성막부(20)가 구비하는 타겟의 형성 재료가 제1 스퍼터실(53)과는 다르지만 그 외의 구성은 같다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 스퍼터실(53)에 있어서 기판(S)은 거의 수직하게 선 상태에서 성막된다. 제1 스퍼터실(53)에 있어서의 진공조(53a)의 측벽 중에서 성막부(20)가 탑재되는 성막측 측벽(53b)에는 연결 방향(도 4에 있어서 좌우 방향)과 직교하는 입설(立設) 방향(도 4에 있어서 지면 수직 방향)으로 연장되는 복수의 타겟(21)이 연결 방향에서 나란하게 배치되어 있다. 각 타겟(21)은, 예를 들면, 구리를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있다. 각 타겟(21)에는 입설 방향으로 연장되어 성막측 측벽(53b)에 설치된 백 플레이트(22)가 고정되어 있다. 각 백 플레이트(22)에는 타겟(21)에 전력을 공급하는 타겟 전원(23)이 연결되어 있다. 각 백 플레이트(22)에는 타겟 전원(23)이 1개씩 연결되어 있어도 좋으며, 모든 백 플레이트(22)에 1개의 타겟 전원(23)이 공통적으로 연결되어 있어도 좋다. 진공조(53a)에는 성막 가스로서의 스퍼터 가스를 공급하는 스퍼터 가스 공급부(24)가 연결되어 있다. 스퍼터 가스는, 예를 들면, 아르곤 가스이다. 성막부(20)는 타겟(21), 백 플레이트(22), 타겟 전원(23) 및 스퍼터 가스 공급부(24)에 의해 구성된다.
성막측 측벽(53b)과는 마주 보는 배기측 측벽(53c)에는 2개의 배기부(56)들이 연결 방향으로 나란하게 배치되어 있다. 각 배기부(56)는, 예를 들면, 터보 분자 펌프를 구비하고 있다. 성막측 측벽(53b)에는 연결 방향에 있어서의 2개의 배기부(56)들 사이에 냉각 기구(30)가 배치되어 있다. 냉각 기구(30)의 크라이오 펌프(31)는 진공조(53a)의 외부에 배치되어 있다. 연결 부재(32)는 배기측 측벽(53c)을 관통하는 냉각홀(53h)을 통해 진공조(53a) 내에 배치된 냉각 부재(33)에 연결되어 있다.
배기측 측벽(53c)의 외측면에는 냉각홀(53h)의 가장자리를 둘러싸는 고리형상을 이루는 벨로스(bellows)(61)가 설치되며, 벨로스(61)에 있어서의 배기측 측벽(53c)과는 반대측의 단부가 크라이오 펌프(31)에 부착되어 있다. 배기측 측벽(53c)의 냉각홀(53h)은 크라이오 펌프(31)와 벨로스(61)에 의해 덮여있다. 배기측 측벽(53c)의 외측면에는 연결 방향과 입설(立設) 방향 양쪽으로 직교하는 변위 방향(도 4에 있어서 상하 방향)으로 연장되는 변위 레일(62)이 설치되어 있다.
크라이오 펌프(31)에는 크라이오 펌프(31)로부터 변위 레일(62)을 향해 연결 방향으로 연장되는 봉 형상을 갖는 변위 샤프트(63)가 설치되어 있다. 변위 샤프트(63)의 선단부는 변위 레일(62)에 변위 방향으로 형성된 홈에 삽입되며, 선단부에는 변위 샤프트(63)의 위치를 변위 레일(62)을 따라 바꾸는 변위 모터가 연결되어 있다. 예를 들면, 변위 모터가 정회전하는 것에 의해 변위 샤프트(63)와 함께 크라이오 펌프(31)가 배기측 측벽(53c)에 가까워지고, 변위 모터가 역회전하는 것에 의해 변위 샤프트(63)가 배기측 측벽(53c)으로부터 멀어진다. 벨로스(61), 변위 레일(62), 변위 샤프트(63) 및 변위 모터에 의해 변위부가 구성되어 있다. 변위부는 냉각 부재 변위부의 일예이다.
진공조(53a)에는 연결 방향으로 연장되는 성막 레인(50a)과 회수 레인(50b)이 성막측 측벽(53b)측에서 순서대로 변위 방향으로 나란하게 배치되어 있다. 즉, 회수 레인(50b)은 변위 방향에 있어서 성막 레인(50a)보다도 성막부(20)에서 거리가 먼 위치에 형성되어 있다. 성막 레인(50a)에는 사각 테두리 형상의 트레이(T)에 설치된 사각판 형상의 기판(S)이 표면(Sf)과 성막부(20)가 마주 보면서, 또한 이면(Sb)과 냉각 부재(33)의 표면(33f)이 마주 보는 상태로 배치된다. 기판(S)은, 예를 들면, 유리 기판이다. 트레이(T)에는 기판(S)의 이면(Sb)을 지지하는 지지판이 설치되어 있어도 좋으며, 지지판은 직사각형의 판 형상을 이루고 있어도 좋고, 격자 형상을 이루고 있어도 좋다. 또한, 냉각 기구(30)에 의한 기판(S)의 냉각 효과를 향상시키기 위해서는 트레이(T)에는 지지판이 구비되어 있지 않는 것이 바람직하다.
스퍼터 장치의 전기적 구성
도 5를 참조해서 스퍼터 장치(50)의 전기적 구성을 설명한다. 또한, 이하에서는, 스퍼터 장치(50)의 전기적 구성 중에서 제1 스퍼터실(53)의 구동에 관한 구성에 대해서만 설명한다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 스퍼터 장치(50)에는 스퍼터 장치(50)의 구동을 제어하는 제어 장치(50C)가 탑재되어 있다. 제어 장치(50C)에는 복수의 타겟 전원(23)들, 스퍼터 가스 공급부(24), 크라이오 펌프(31), 2개의 배기부(56)들 및 변위 모터(60M)가 연결되어 있다.
제어 장치(50C)는 각 타겟 전원(23)으로부터의 전력의 공급을 개시시키기 위한 공급 개시 신호 및 각 타겟 전원(23)으로부터의 전력의 공급을 정지시키기 위한 공급 정지 신호를 각 타겟 전원(23)으로 출력한다. 각 타겟 전원(23)은 제어 장치(50C)로부터의 제어 신호에 따라 전력의 공급 및 정지를 수행한다.
제어 장치(50C)는 스퍼터 가스 공급부(24)로부터의 스퍼터 가스의 공급을 개시시키기 위한 공급 개시 신호 및 스퍼터 가스 공급부(24)로부터의 스퍼터 가스의 공급을 정지시키기 위한 공급 정지 신호를 가스 공급부 구동 회로(24D)로 출력한다. 가스 공급부 구동 회로(24D)는 제어 장치(50C)로부터의 제어 신호에 따라 스퍼터 가스 공급부(24)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하며, 생성된 구동 신호를 스퍼터 가스 공급부(24)로 출력한다.
제어 장치(50C)는 크라이오 펌프(31)의 구동을 개시시키기 위한 구동 개시 신호 및 크라이오 펌프(31)의 구동을 정지시키기 위한 구동 정지 신호를 펌프 구동 회로(31D)로 출력한다. 펌프 구동 회로(31D)는 제어 장치(50C)로부터의 제어 신호에 따라 크라이오 펌프(31)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하며, 생성된 구동 신호를 크라이오 펌프(31)로 출력한다.
제어 장치(50C)는 각 배기부(56)의 구동을 개시시키기 위한 구동 개시 신호 및 각 배기부(56)의 구동을 정지시키기 위한 구동 정지 신호를 배기부 구동 회로(56D)로 출력한다. 배기부 구동 회로(56D)는 제어 장치(50C)로부터의 제어 신호에 따라 각 배기부(56)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하며, 생성된 구동 신호를 배기부(56)로 출력한다.
제어 장치(50C)는 변위 모터(60M)의 정회전을 개시시키기 위한 정회전 개시 신호, 변위 모터(60M)의 역회전을 개시시키기 위한 역회전 개시 신호 그리고 변위 모터(60M)의 회전을 정지시키기 위한 회전 정지 신호를 모터 구동 회로(60D)로 출력한다. 모터 구동 회로(60D)는 제어 장치(50C)로부터의 제어 신호에 따라서 변위 모터(60M)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하며, 생성된 구동 신호를 변위 모터(60M)로 출력한다.
스퍼터 장치의 작용
도 6 및 도 7을 참조하여 스퍼터 장치(50)의 작용을 설명한다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 기판(S)의 표면에 구리막이 형성될 때에는, 우선 제어 장치(50C)가 각 배기부(56)에 대한 구동 개시 신호를 출력하며, 각 배기부(56)가 진공조(53a) 내를 배기시킨다. 그리고 제어 장치(50C)가 크라이오 펌프(31)에 대한 구동 개시 신호를 출력하고, 냉각 부재(33)의 온도가 냉각 부재(33)의 온도에서의 아르곤 가스의 증기압이 진공조(53a) 내의 아르곤 가스의 압력보다도 높은 온도, 바람직하게는, 약 100K 이상 약 250K 이하의 온도로 된다.
또한, 냉각 기구(30)에서는 크라이오 펌프(31)의 온도가 소정의 온도로 설정되는 것에 의해 크라이오 펌프(31)에 연결된 연결 부재(32)가 냉각되면서, 동시에 연결 부재(32)에 연결된 냉각 부재(33)가 냉각된다. 이에 의해, 냉각 부재(33)의 온도가, 예를 들면, 약 100K 이상 약 250K 이하의 온도로 된다. 여기서, 냉각 기구(30)에서는 크라이오 펌프(31)에 의해 냉각 부재(33)의 냉각이 실시되고 있을 때, 크라이오 펌프(31)의 설정 온도와 연결 부재(32)의 온도가 거의 같으면서, 동시에 연결 부재(32)의 온도와 냉각 부재(33)의 온도가 거의 같다. 그 때문에, 예를 들면, 연결 부재(32)의 온도가 측정되는 구성에서는 측정된 연결 부재(32)의 온도를 냉각 부재(33)의 온도로 간주하는 것이 가능하다.
그리고 성막 전의 기판(S)이 성막 레인(50a)에 의해 전 처리실(52)로부터 제1 스퍼터실(53) 내로 반입되어, 기판(S)이 기판(S)의 표면(Sf) 전체와 성막부(20)가 마주 보는 배치 위치에서 정지된다. 이어서, 제어 장치(50C)가 변위 모터(60M)에 대한 정회전 개시 신호를 출력하고, 변위 모터(60M)가 정회전을 개시한다. 이에 의해, 변위 샤프트(63)가 배기측 측벽(53c)을 향해 변위되면서, 동시에 벨로스(61)가 줄어든다. 그리고 냉각 부재(33)의 표면과 기판(S)의 이면(Sb) 사이의 거리가, 예를 들면, 약 250㎜ 혹은 약 50㎜ 정도가 되면, 제어 장치(50C)는 변위 모터(60M)에 대한 회전 정지 신호를 출력하며, 변위 모터(60M)가 회전을 정지한다. 그 때문에, 변위 방향에 있어서의 냉각 부재(33)의 위치는 냉각 부재(33)의 표면과 기판(S)의 이면(Sb) 사이의 거리가 약 250㎜이나 약 50㎜ 정도인 제1 위치에 유지된다. 상기 제1 위치는 변위 방향에 있어서의 성막 레인(50a)과 회수 레인(50b) 사이의 위치이다.
또한, 냉각 부재(33)의 표면과 기판(S)의 이면(Sb) 사이의 거리는 약 250㎜나 약 50㎜ 이외의 길이라도 좋으며, 기판(S)에 대한 성막 처리가 실시되는 사이에 변경되어도 좋다. 냉각 부재(33)의 표면과 기판(S)의 이면(Sb) 사이의 거리가 작을수록 기판(S)은 냉각 기구(30)에 의해 냉각되기 쉽고, 냉각 부재(33)의 표면과 기판(S)의 이면(Sb) 사이의 거리가 클수록 기판(S)은 냉각 기구(30)에 의해 냉각되기 어렵다. 그 때문에, 변위부에 의하면 크라이오 펌프(31)의 온도를 바꾸지 않더라고 냉각 부재(33)의 표면과 기판(S)의 이면(Sb) 사이의 거리를 바꿈으로써, 기판(S)이 냉각 기구(30)에 의해 냉각되는 정도를 조절할 수 있다.
또한, 제1 스퍼터실(53)에서는, 구리막의 형성은 정지되어 있는 기판(S)에 대하여 실시되는 것은 아니며, 성막 레인(50a)을 반송되고 있는 기판(S)에 대하여 실시될 수 있다. 이 경우에는, 냉각 기구(30)에 의한 기판(S)의 냉각은 반송되고 있는 기판(S)에 대하여 실시될 수 있다.
이어서, 제어 장치(50C)는 스퍼터 가스 공급부(24)에 대한 공급 개시 신호와 타겟 전원(23)에 대한 공급 개시 신호를 출력한다. 이에 의해, 스퍼터 가스 공급부(24)가 진공조(53a) 내로의 아르곤 가스의 공급을 개시하고, 타겟 전원(23)이 백 플레이트(22)로의 전력의 공급을 개시한다. 이에 의해, 진공조(53a) 내에는 아르곤 가스에서 플라즈마가 생성되며, 플라즈마 중의 양이온이 타겟(21)에 충돌함으로써 튕겨져 나온 스퍼터 입자가 기판(S)의 표면(Sf)에 퇴적된다. 결과적으로, 기판(S)의 표면에는 구리막이 형성된다.
이 때, 기판(S)의 이면(Sb)은 크라이오 펌프(31)에 의해 냉각된 냉각 부재(33)와 마주 보고 있기 때문에, 냉각 부재(33)를 구비하지 않은 구성에 비하여 기판(S)의 온도가 높아지기 어려워진다.
예를 들면, 유기 EL 디스플레이나 액정 모니터를 구성하는 배선의 저항을 낮게 하기 위하여 배선의 형성 재료를 구리로 하면서 동시에, 배선의 두께를 약 1㎛ 이상으로 할 경우도 있다. 이 경우에는 기판(S)이 가열되는 것이나, 기판(S)의 열팽창 계수와 구리막과의 열팽창 계수가 다르다는 점 등의 열에 의해 발생하는 응력에 더하여 구리막의 막의 응력도 커진다. 그 때문에, 기판(S)이 변형되기 쉬워져 기판(S)가 깨져버리는 경우도 있다. 또는, 기판(S)의 변형에 의한 기판(S)의 휘어짐에 의해, 그 후의 공정 처리에서 디바이스의 형성에 있어 지장을 초래하는 경우도 있다. 기판(S)의 온도가 높아지는 것은 구리막의 형성을 간헐적으로 실시하는 것으로 억제할 수는 있다. 그렇지만, 이러한 성막으로는 기판(S)에 대하여 같은 두께의 구리막을 형성한다는 전제하에서는 구리막의 형성을 연속적으로 실시하는 경우에 비하여 구리막의 형성에 걸리는 시간이 길어져 버린다.
이러한 점에서 제1 스퍼터실(53)에는 기판(S)을 냉각하는 냉각 기구(30)가 구비되어 있기 때문에, 구리막의 형성에 걸리는 시간이 길어지는 것을 억제하면서 기판(S)의 온도가 높아져서 기판(S)이 변형되는 것을 억제할 수 있다.
구리막의 형성 시에는 기판(S)의 표면(Sf)이 타겟(21)과 기판(S)의 표면(Sf) 사이에서 생성된 플라즈마에 노출되기 때문에, 기판(S)의 표면(Sf)이 플라즈마에 노출되지 않는 구성에 비하여 기판(S)의 온도가 높아지기 쉽다. 그러므로 냉각 기구(30)에 의한 기판(S)의 냉각 효과가 보다 현저해진다.
또한, 예를 들면, 유기 EL 디스플레이를 구성하는 유기 발광층 위에는 고 굴절률층인 산화 니오븀(niobium)층이 스퍼터에 의해 형성된다. 산화 니오븀층의 하층이 되는 유기 발광층은 이러한 유기 발광층의 막질의 변화를 억제하기 위하여 소정의 온도 이하, 예를 들면, 약 100℃ 이하로 유지되는 것이 바람직하다. 이러한 점에 있어서, 냉각 기구(30)로 기판(S)을 냉각시키면서 산화 니오븀층을 형성하는 것에 의해 기판(S)과 기판(S)에 형성된 유기 발광층의 온도가 높아지는 것을 억제할 수 있으며, 결과적으로 상기 유기 발광층의 막질이 변화되는 것을 억제할 수 있다.
제1 스퍼터실(53)에서 막이 형성될 때에는 통상적으로 진공조(53a) 내의 압력은 약 1×10-1Pa 이하로 유지된다. 진공조(53a) 내로 공급되는 스퍼터 가스가 아르곤 가스뿐이라면, 막 형성 시의 아르곤 가스의 압력은 진공조(53a) 내의 압력과 거의 동일하다. 냉각 부재(33)의 온도가 약 100K 이상 약 250K 이하로 설정될 경우에는 냉각 부재(33)의 온도에서의 아르곤 가스의 증기압이 약 1×104Pa를 초과하는 압력이 되기 때문에, 냉각 부재(33)의 온도에서의 아르곤 가스의 증기압은 진공조(53a) 내의 아르곤 가스의 압력에 대하여 충분히 커진다. 그러므로 진공조(53a) 내로 공급된 아르곤 가스는 냉각 부재(33)에 따라서는 대부분 흡착되지 않는다.
한편, 냉각 부재(33)에는 진공조(53a) 내의 가스가 적지 않게 흡착되기 때문에, 크라이오 펌프(31)의 구동 시간이 경과함에 따라 냉각 부재(33)에 의한 냉각의 효율이 변하기 쉽다. 냉각 부재(33)에서 냉각의 효율이 변하는 것은 진공조(53a) 내에서 실시되는 스퍼터의 조건을 바꾸기 때문에, 냉각 부재(33)의 온도는 냉각 부재(33)의 냉각 효율이 변하기 어려운 온도로 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 점에서, 냉각 부재(33)의 온도가 약 100K 이상 약 250K 이하로 설정되면 진공조(53a) 내의 아르곤 가스의 압력보다도 냉각 부재(33)에서의 아르곤 가스의 증기압이 높아진다. 이 때문에, 냉각 부재(33)의 냉각 효율이 변하기 어렵게 하는 것으로써, 스퍼터의 조건이 바뀌는 것을 억제할 수 있다. 또한, 냉각 부재(33)로의 아르곤 가스의 흡착이 억제되는 만큼 냉각 부재(33)에 흡착된 기체를 배출하기 위한 처리의 실시하는 횟수를 적게 할 수 있다.
또한, 약 100K 이상 약 250K 이하에서는, 물의 증기압은 약 1×10-11Pa 이상 약 1×10-1Pa 이하의 압력 범위를 포함하는 압력이기 때문에, 냉각 부재(33)의 온도에서의 물의 증기압이 진공조(53a) 내의 물의 압력보다도 작아지는 일이 많다. 이와 같이, 냉각 부재(33)의 온도가 약 100K 이상 약 250K 이하에서는 진공조(53a) 내의 물을 흡착하면서 아르곤 가스가 배기되는 것을 억제할 수 있다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 성막 후의 기판(S)이 회수 레인(50b)을 통과하는 것으로 반출입실(51)을 향해 반송될 때에도 제어 장치(50C)가 각 배기부(56)에 대한 구동 개시 신호를 출력하여, 각 배기부(56)가 진공조(53a) 내를 배기시키고 있다. 또한, 제어 장치(50C)는 크라이오 펌프(31)에 대한 구동 개시 신호도 출력하여, 냉각 부재(33)의 온도가 상술한 온도로 된다. 더욱이, 냉각 부재(33)의 온도가 실온에서 소정의 온도까지 저하되기 위해서는 소정의 시간이 걸리기 때문에, 스퍼터 장치(50)에서 복수의 기판(S)에 대하여 연속적으로 성막 처리가 실시될 경우에는, 복수의 기판(S) 모두에 대한 성막 처리가 끝날 때까지 크라이오 펌프(31)의 구동은 유지된다.
그리고 제어 장치(50C)는 변위 모터(60M)에 대한 역회전 개시 신호를 출력하며, 변위 모터(60M)가 역회전을 개시한다. 이에 의해, 변위 샤프트(63)가 배기측 측벽(53c)으로부터 멀어지는 방향으로 변위하면서, 동시에 벨로스(61)가 늘어남으로써, 냉각 부재(33)가 회수 레인(50b)보다도 배기측 측벽(53c)에 가까워지면, 제어 장치(50C)는 변위 모터(60M)에 대한 회전 정지 신호를 출력하며, 변위 모터(60M)가 회전을 정지한다. 이에 의해, 냉각 부재(33)가 회수 레인(50b)보다도 배기측 측벽(53c) 가까이에 배치된다. 다시 말하면, 냉각 부재(33)가 변위 방향에 있어서 회수 레인(50b)보다도 성막부(20)에서 거리가 먼 상기 제2 위치에 배치된다.
그 후, 성막 후의 기판(S)은 회수 레인(50b)에 의해 제2 스퍼터실(54)에서 제1 스퍼터실(53) 내로 반입된다. 성막 후의 기판(S)이 회수 레인(50b)에 의해 반송될 때에는, 냉각 부재(33)는 회수 레인(50b)보다도 배기측 측벽(53c) 가까이에 위치하고 있기 때문에, 기판(S)의 반송이 냉각 부재(33)에 의해 방해 받지 않는다.
또한, 스퍼터 장치(50)에 있어서, 전 처리실(52)이 냉각 기구(30)를 구비하고 있기 때문에, 제1 스퍼터실(53)에서 전 처리실(52)로 반입된 기판(S)이 전 처리실(52)에서 정지됨으로써, 성막 후의 기판(S)을 전 처리실(52)에서 냉각할 수 있다. 그 때문에, 예를 들면, 성막 후의 기판(S)을 소정의 온도까지 냉각시킨 후, 스퍼터 장치(50)의 외부로 반출하는 구성에서는, 전 처리실(52)에 냉각 기구(30)가 구비되어 있는 만큼 기판(S)의 냉각에 걸리는 시간을 짧게 할 수 있다. 그러므로 스퍼터 장치(50)에 있어서의 기판(S)당 처리 시간을 짧게 할 수 있다.
클러스터형 스퍼터 장치
도 8 내지 도 11을 참조하여 성막 장치의 일예인 클러스터형 스퍼터 장치의 구성을 설명한다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 스퍼터 장치(70)는 반송 로봇(71R)이 탑재된 반송실(71)을 구비하며, 반송실(71)에는 반출입실(72), 전 처리실(73), 제1 스퍼터실(74), 제2 스퍼터실(75) 및 제3 스퍼터실(76)이 각기 반송실(71)과 연통 가능하도록 연결되어 있다.
반출입실(72)은 성막 전의 기판(S)을 스퍼터 장치(70)의 외부로부터 반송실(71)로 반입하고, 성막 후의 기판(S)을 반송실(71)에서 스퍼터 장치(70)의 외부로 반출한다. 전 처리실(73)은 냉각 기구(30)를 구비하며, 반송실(71)로부터 반입되는 성막 전의 기판(S)에 소정의 전 처리, 예를 들면, 가열 처리나 세정 처리를 수행한다.
제1 스퍼터실(74)에는, 타겟을 구비하는 성막부(20)와 기판(S)을 냉각시키는 냉각 기구(30)가 탑재되어 있다. 제1 스퍼터실(74)은 기판(S)의 표면(Sf)에 소정의 막, 예를 들면, 구리막을 형성한다. 제2 스퍼터실(75)은 제1 스퍼터실(74)과 같은 구성이며, 성막부(20)가 구비하는 타겟의 형성 재료만이 제1 스퍼터실(74)과 다르다. 제2 스퍼터실(75)은 구리막이 형성된 기판(S)의 표면(Sf)에 소정의 막, 예를 들면, 금속막이나 금속 화합물막 등을 형성한다. 제3 스퍼터실(76)은 제1 스퍼터실(74)과 같은 구성이며, 성막부(20)가 구비하는 타겟의 형성 재료만이 제1 스퍼터실(74)과 다르다. 제3 스퍼터실(76)은 기판(S)의 표면(Sf)에 소정의 막, 예를 들면, 금속막이나 금속 화합물막 등을 형성한다. 제1 스퍼터실(74), 제2 스퍼터실(75) 및 제3 스퍼터실(76) 각각에서는 서로 다른 재료로 이루어지는 막이 형성되어도 좋으며, 제2 스퍼터실(75) 및 제3 스퍼터실(76)에서는 제1 스퍼터실(74)과 같이 구리막이 형성되어도 좋다.
스퍼터 장치(70)는 전 처리실(73)을 구비하지 않아도 좋고, 2개 이상의 전 처리실들을 구비하고 있어도 좋다. 또한, 스퍼터 장치(70)는 스퍼터실을 1개 혹은 2개만 구비하고 있어도 좋고, 4개 이상의 스퍼터실들을 구비하고 있어도 좋다.
제1 스퍼터실의 구성
도 9를 참조하여 제1 스퍼터실(74)의 구성을 보다 자세하게 설명한다. 또한, 제2 스퍼터실(75) 및 제3 스퍼터실(76) 각각은 상술한 바와 같이 성막부(20)가 구비하는 타겟의 형성 재료가 제1 스퍼터실(74)과 다르지만, 기타의 구성은 같다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 제1 스퍼터실(74)에 있어서의 진공조(74a)의 일측면인 반송측 측벽(74b)에는 게이트 밸브(74g)가 설치되어 있다. 게이트 밸브(74g)는 반송실(71)로부터 제1 스퍼터실(74)로 성막 전의 기판(S)이 반입될 때 및 제1 스퍼터실(74)로부터 반송실(71)로 성막 후의 기판(S)이 반출될 때에 열리는 것으로서 제1 스퍼터실(74)과 반송실(71)이 연통된다.
진공조(74a)에 있어서의 게이트 밸브(74g)와 마주 보는 성막측 측벽(74c)에는 지면과 직교하는 방향으로 연장되는 사각판 형상을 이루는 타겟(21)이 동일하게 지면과 직교하는 방향으로 연장되는 사각판 형상을 이루는 백 플레이트(22)에 의해 고정되어 있다. 타겟(21)은, 예를 들면, 구리를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있다. 백 플레이트(22)에는 타겟 전원(23)이 연결되어 있다. 진공조(74a)에는 진공조(74a) 내로 성막 가스인 스퍼터 가스를 공급하는 스퍼터 가스 공급부(24)가 연결되며, 스퍼터 가스 공급부(24)는, 예를 들면, 아르곤 가스를 공급한다.
진공조(74a) 내에는 지면과 직교하는 방향으로 연장되는 원기둥 형상을 이루는 기판 회전축(11)이 배치되며, 기판 회전축(11)의 양단부는 회전이 가능한 상태에서 진공조(74a)의 벽부에 지지되어 있다. 이하, 기판 회전축(11)의 중심축이 연장되는 방향이 회전축 방향으로 설정된다. 기판 회전축(11)에는, 예를 들면, 기판 회전축용 모터인 기판 모터가 연결되며, 기판 회전축(11)은 모터의 정회전 및 역회전에 의해 두 방향으로 자전한다.
기판 회전축(11)에는 회전축 방향으로 연장되는 사각판 형상을 이루는 기판 스테이지(12)가 설치되며, 기판 스테이지(12)에는 복수의 핀 홀들(12a)이 기판 스테이지(12)을 구성하는 각 변을 따라 형성되어 있다. 기판 스테이지(12)는 기판 회전축(11)의 회전에 의해, 타겟(21)과 거의 평행한 위치와, 타겟(21)과 거의 직교하는 위치 사이에서 변위한다. 기판 스테이지(12)가 타겟(21)과 거의 평행한 위치에 배치되는 상태에서 기판 스테이지(12) 위의 기판(S)의 표면(Sf)이 타겟(21)과 마주 본다.
진공조(74a) 내에 있어서의 기판 회전축(11)보다도 하방에는 회전축 방향으로 연장되는 사각판 형상을 이루는 승강판(81)이 배치되며, 승강판(81)에 있어서의 기판 스테이지(12)와 마주 보는 면에는 복수의 승강핀들(82)이 설치되어 있다. 복수의 승강핀들(82)은 승강판(81)을 구성하는 각 변을 따라 설치되어 있다.
또한, 기판(S)이 반송실(71)로부터 제1 스퍼터실(74) 내로 반입될 때에는, 승강판(81)이 기판 스테이지(12)를 향해 상승함으로써, 승강핀들(82) 각각이 다른 핀 홀(12a)을 통과한다. 이에 의해, 각 승강핀들(82)의 단부가 핀 홀(12a)로부터 돌출된다. 그리고 기판(S)이 반송 로봇(71R)에 의해 승강핀들(82) 위에 재치되며, 이러한 상태에서 승강판(81)이 기판 스테이지(12)를 향해 하강함으로써, 기판(S)이 기판 스테이지(12) 위에 배치된다.
진공조(74a)에 있어서의 승강판(81)과 마주 보는 벽부인 상벽(74d)의 외측 표면에는 크라이오 펌프(31)가 설치되며, 크라이오 펌프(31)의 냉각면은 진공조(74a) 내로 노출되어 있다. 크라이오 펌프(31)의 냉각면에는 상기 스퍼터 장치(50)의 크라이오 펌프(31)와 동일하게, 연결 부재(32)가 연결되며, 연결 부재(32)에 있어서의 크라이오 펌프(31)에는 연결되지 않은 측의 단부에는 회전축 방향으로 연장되는 사각판 형상을 이루는 냉각 부재(33)가 설치되어 있다. 냉각 부재(33)에 있어서의 타겟(21)이 마주보는 측면에는 회전축 방향으로 연장되는 원기둥 형상을 이루는 냉각 회전축(34)이 설치되어 있다. 냉각 회전축(34)은 중심축이 연장되는 방향이 기판 회전축(11)이 연장되는 방향과 평행하며, 냉각 회전축(34)의 양단부 각각은 회전이 가능한 상태에서 진공조(74a)의 벽부에 지지되어 있다. 냉각 회전축(34)에는 기판 회전축(11)과 동일하게, 예를 들면, 냉각 회전축용 모터인 냉각 모터가 연결되며, 냉각 회전축(34)은 모터의 정회전 및 역회전에 의해 두 방향으로 자전한다. 냉각 부재(33)는 냉각 회전축(34)의 회전에 의해, 타겟(21)과 거의 평행한 상태 및 타겟(21)과 거의 직교하는 방향으로 배치된다.
연결 부재(32)의 형성 재료는 스퍼터 장치(50)의 연결 부재와 동일하게 냉각 부재(33)의 열을 크라이오 펌프(31)로 전달하는 것에 적합한 재료, 예를 들면, 구리 등의 금속에 의해 구성되어 있다. 또한, 연결 부재(32)는 상벽(74d)과 냉각 부재(33) 사이에서 회전축 방향과는 직교하는 방향으로 여러 번 접혀진 벨로스 형상을 이루고 있다. 연결 부재(32)는 냉각 부재(33)가 타겟(21)과 거의 직교하는 상태, 다시 말하면, 상벽(74d)과 냉각 부재(33) 사이의 거리가 가장 작은 상태일 때가 가장 줄어든 상태이다. 이에 대하여, 연결 부재(32)는 냉각 부재(33)가 타겟(21)과 거의 평행한 상태, 다시 말하면, 상벽(74d)과 냉각 부재(33) 사이의 거리가 가장 큰 상태일 때가 가장 늘어난 상태이다. 또한, 제1 스퍼터실(74)에는 진공조(74a) 내를 배기시키는 배기부가 설치되며, 배기부는, 예를 들면, 터보 분자 펌프를 구비하고 있다.
스퍼터 장치의 전기적 구성
도 10을 참조하여 스퍼터 장치(70)의 전기적 구성을 설명한다. 또한, 이하에서는, 스퍼터 장치(70)의 전기적 구성 중에서 제1 스퍼터실(74)의 구동에 관한 구성에 대해서만 설명한다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 스퍼터 장치(70)에는 스퍼터 장치(70)의 구동을 제어하는 제어 장치(70C)가 탑재되어 있다. 제어 장치(70C)에는 타겟 전원(23), 스퍼터 가스 공급부(24), 크라이오 펌프(31), 기판 모터(11M) 및 냉각 모터(34M)가 연결되어 있다.
제어 장치(70C)는 상기 제어 장치(50C)와 같이 타겟 전원(23)으로부터의 전력 공급을 개시시키기 위한 공급 개시 신호 및 타겟 전원(23)으로부터의 전력 공급을 정지시키기 위한 공급 정지 신호를 각 타겟 전원(23)으로 출력한다. 타겟 전원(23)은 제어 장치(70C)로부터의 제어 신호에 따라 전력의 공급 및 정지를 실시한다.
제어 장치(70C)는 상기 제어 장치(50C)와 동일하게 스퍼터 가스 공급부(24)로부터의 스퍼터 가스의 공급을 개시시키기 위한 공급 개시 신호 및 스퍼터 가스 공급부(24)로부터의 스퍼터 가스의 공급을 정지시키기 위한 공급 정지 신호를 가스 공급부 구동 회로(24D)로 출력한다. 가스 공급부 구동 회로(24D)는 제어 장치(70C)로부터의 제어 신호에 따라 스퍼터 가스 공급부(24)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하며, 생성된 구동 신호를 스퍼터 가스 공급부(24)로 출력한다.
제어 장치(70C)는 상기 제어 장치(50C)와 같이 크라이오 펌프(31)의 구동을 개시시키기 위한 구동 개시 신호 및 크라이오 펌프(31)의 구동을 정지시키기 위한 구동 정지 신호를 펌프 구동 회로(31D)로 출력한다. 펌프 구동 회로(31D)는 제어 장치(70C)로부터의 제어 신호에 따라 크라이오 펌프(31)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하며, 생성된 구동 신호를 크라이오 펌프(31)로 출력한다.
제어 장치(70C)는 기판 모터(11M)의 정회전을 개시시키기 위한 정회전 개시 신호, 기판 모터(11M)의 역회전을 개시시키기 위한 역회전 개시 신호, 그리고 기판 모터(11M)의 회전을 정지시키기 위한 회전 정지 신호를 기판 모터 구동 회로(11D)로 출력한다. 기판 모터 구동 회로(11D)는 제어 장치(70C)로부터의 제어 신호에 따라 기판 모터(11M)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하며, 생성된 구동 신호를 기판 모터(11M)로 출력한다.
제어 장치(70C)는 냉각 모터(34M)의 정회전을 개시시키기 위한 정회전 개시 신호, 냉각 모터(34M)의 역회전을 개시시키기 위한 역회전 개시 신호, 그리고 냉각 모터(34M)의 회전을 정지시키기 위한 회전 정지 신호를 냉각 모터 구동 회로(34D)로 출력한다. 냉각 모터 구동 회로(34D)는 제어 장치(70C)로부터의 제어 신호에 따라 냉각 모터(34M)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하며, 생성된 구동 신호를 냉각 모터(34M)로 출력한다.
스퍼터 장치의 작용
도 11을 참조하여 스퍼터 장치(70)의 작용을 설명한다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 기판(S)의 표면에 구리막이 형성될 때에는, 제어 장치(70C)가 기판 모터(11M)에 대한 정회전 개시 신호를 출력하고, 기판 모터(11M)가 정회전을 개시한다. 이에 의해, 기판 회전축(11)이 지면에 있어서, 예를 들면, 우회전으로 자전함으로써, 기판 스테이지(12)가, 기판(S)의 표면(Sf)과 타겟(21)이 거의 평행이 되는 위치에 배치된다. 그 다음, 제어 장치(70C)가 기판 모터(11M)에 대한 회전 정지 신호를 출력하며, 기판 모터(11M)가 회전을 정지한다. 이에 의해, 기판 스테이지(12)는 타겟(21)과 거의 평행으로 유지된다. 그리고 스퍼터 장치(50)와 같이 배기부가 진공조(74a) 내를 배기시키고, 크라이오 펌프(31)가 구동됨으로써, 냉각 부재(33)의 온도가 소정의 온도, 바람직하게는 약 100K 이상 약 250K 이하의 온도로 된다.
이어서, 제어 장치(70C)가 냉각 모터(34M)에 대한 정회전 개시 신호를 출력하며, 냉각 모터(34M)가 정회전을 개시한다. 이에 의해, 냉각 회전축(34)이 지면에 있어서, 예를 들면, 좌회전으로 자전함으로써, 냉각 부재(33)가 기판(S)과 거의 평행이 되어 기판(S)의 이면(Sb)과 마주 보는 위치에 배치된다. 이 때, 냉각 부재(33)가 이동함에 따라, 연결 부재(32)가 크라이오 펌프(31)에 대한 타겟(21) 측을 향해 연장된다. 그리고 제어 장치(70C)는 냉각 모터(34M)에 대한 회전 정지 신호를 출력하고, 냉각 모터(34M)가 회전을 정지시킨다. 이에 의해, 냉각 부재(33)는 기판(S)과 거의 평행으로 유지된다.
이어서, 스퍼터 장치(50)와 같이 스퍼터 가스 공급부(24)가 진공조(74a) 내로의 아르곤 가스의 공급을 개시하며, 타겟 전원(23)이 백 플레이트(22)로의 전력 공급을 개시한다. 이에 의해, 진공조(74a) 내에는 아르곤 가스에서 플라즈마가 생성되어 플라즈마 중의 양이온이 타겟(21)에 충돌함으로써, 튕겨나간 스퍼터 입자가 기판(S)의 표면(Sf)에 퇴적된다. 결과적으로, 기판(S)의 표면에는 구리막이 형성된다.
이 때, 기판(S)의 이면(Sb)은 크라이오 펌프(31)에 의해 냉각된 냉각 부재(33)와 마주 보고 있기 때문에, 스퍼터 장치(50)와 같이 냉각 부재(33)를 구비하지 않은 구성에 비하여 기판(S)의 온도가 높아지기 어려워져서, 결과적으로 기판(S)의 변형을 억제할 수 있다. 또한, 냉각 부재(33)의 온도가 약 100K 이상 약 250K 이하로 설정되기 때문에, 크라이오 펌프(31)의 배기 효율이 잘 변하지 않게 되며, 결과적으로 진공조(74a) 내에서의 스퍼터의 조건이 변하는 것을 억제할 수 있다.
성막 후의 기판(S)이 제1 스퍼터실(74)로부터 반출될 때에는, 스퍼터 장치(50)와 동일하게 배기부의 구동과 크라이오 펌프(31)의 구동이 유지되고 있다. 그리고 제어 장치(70C)가 냉각 모터(34M)에 대한 역회전 개시 신호를 출력하며, 냉각 모터(34M)가 역회전을 개시한다. 이에 의해, 냉각 회전축(34)이 지면에 있어서, 예를 들면 우회전함으로써, 냉각 부재(33)가, 기판(S)과 거의 직교한다. 이 때, 냉각 부재(33)가 이동함에 따라, 연결 부재(32)가 냉각 부재(33)에 대한 크라이오 펌프(31) 측으로 줄어든다. 그리고 제어 장치(70C)는 냉각 모터(34M)에 대한 회전 정지 신호를 출력하며, 냉각 모터(34M)가 회전을 정지한다. 이에 의해, 냉각 부재(33)가 기판 스테이지(12)와 거의 직교하는 위치에 배치된다.
그 후, 제어 장치(70C)가 기판 모터(11M)에 대한 역회전 개시 신호를 출력하여 기판 모터(11M)가 역회전을 개시한다. 이에 의해, 기판 회전축(11)이 지면에 있어서, 예를 들면, 좌회전으로 자전함으로써, 기판 스테이지(12)가, 타겟(21)과 거의 직교한다. 그리고 제어 장치(70C)는, 기판 모터(11M)에 대한 회전 정지 신호를 출력하며, 기판 모터(11M)가 회전을 정지한다. 이에 의해, 기판 스테이지(12)가 타겟(21)과 거의 직교하는 위치로 유지된다. 이와 같이, 기판 스테이지(12)가 변위할 때에는, 냉각 부재(33)가 기판(S)과는 거의 직교하는 위치에 배치되어 있기 때문에, 기판 스테이지(12)의 변위는, 냉각 부재(33)에 의해 방해 받지 않는다.
실시예
도 12를 참조하여 실시예 및 비교예를 설명한다. 또한, 도 12에 있어서, 실시예를 실선으로 나타내며, 비교예를 2점 쇄선으로 나타내고 있다.
도 3에서 나타내는 스퍼터 장치(50)를 이용하여 유리 기판에 대하여 성막하고, 타겟 전원(23)에서 타겟(21)으로의 전력을 공급한 시점부터 500초까지의 유리 기판의 온도를 측정하였다. 타겟이 스퍼터되고 있는 동안에는, 냉각 부재(33)의 표면과 유리 기판의 이면 사이의 거리를 50㎜로 하였다. 실시예에서는 냉각 부재(33)에 의한 유리 기판의 냉각을 실시하는 한편, 비교예에서는 냉각 부재(33)에 의한 유리 기판의 냉각을 실시하지 않았다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 실시예에 있어서의 기판 온도의 최소값이 16.5℃이며, 최대값이 79℃인 점 및 비교예에 있어서의 기판 온도의 최소값이 22.5℃이며, 최대값이 97.5℃인 것이 확인되었다. 그리고 동일한 시각에 있어서의 실시예의 기판 온도와 비교예의 기판 온도와의 온도차(ΔT)의 최대값이 19.5℃인 것이 확인되었다. 이와 같이, 스퍼터 장치(50)에 탑재된 냉각 기구(30)에 의하면, 유리 기판의 온도 상승이 억제되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도 8에 도시하는 클러스터형 스퍼터 장치(70)에 의해서도, 스퍼터 장치(50)와 동일하게 유리 기판의 온도 상승이 억제되는 것을 확인할 수 있었다.
이상, 설명한 바와 같이, 성막 장치에 있어서의 상술한 실시 형태에 의하면 이하에 열거하는 효과를 얻을 수 있다.
(1) 기체의 단열 팽창을 이용하여 냉각되는 냉각 부재(33)과 기판(S)이 서로 대향하기 때문에, 기판(S)의 온도가 높아지는 것이 억제된다. 이 때, 기판(S)과 냉각 부재(33)가 서로 접촉하지 않기 때문에, 기판(S)이 냉각될 때에 기판(S)과 냉각 부재(33)와의 접촉에 의해 균열이나 결함이 기판(S)에 생기는 것도 억제된다.
(2) 냉각 부재(33)의 온도는 그 냉각 부재(33)의 온도 하에서의 기체의 증기압을 진공조(53a, 74a) 내의 압력보다도 높게 하는 값으로 설정된다. 이 때문에, 진공조(53a, 74a) 내의 기체가 냉각 부재(33)에 흡착되기 어려워진다. 결과적으로, 진공조(53a, 74a) 내의 기체가 냉각 부재(33)로 흡착되는 것을 억제할 수 있기 때문에 진공조(53a, 74a) 내에 있어서의 기체의 상태, 나아가 냉각 부재(33)에 의한 냉각의 정도가 잘 변하지 않게 된다.
(3) 냉각 부재(33)의 온도가 약 100K 이상 약 250K 이하로 설정되기 때문에, 냉각 부재(33)로의 아르곤 가스의 흡착이 보다 확실하게 억제된다.
(4) 냉각 부재(33)의 표면이 흑색이기 때문에, 냉각 부재(33)의 표면이 흑색보다도 복사율이 낮은 색, 예를 들면, 백색 등인 구성에 비해, 냉각 부재(33)로부터 기판(S)을 향한 열의 반사가 억제된다. 그러므로 기판(S)의 온도가 상승하는 것이 더욱 억제된다.
(5) 기판(S)에 대하여 냉각 부재(33)가 고정되는 구성에 비하여 기판(S)에 있어서의 냉각되는 범위를 넓히는 것이 가능해진다.
(6) 냉각 부재(33)와 기판(S) 사이의 거리를 변경하는 것으로써, 기판(S)이 냉각 부재(33)에 의해 냉각되는 정도를 조절할 수 있다.
(7) 기판(S)이 플라즈마에 노출되더라도 기판(S)의 온도가 높아지는 것을 억제할 수 있다.
(8) 성막부(20)와 냉각 부재(33)가 수납되는 진공조(53a, 74a)를 더 구비하고, 성막부(20)와 냉각 부재(33)가 서로 마주 보는 위치에 배치되며, 배치부는 성막부(20)와 냉각 부재(33) 사이에 기판(S)을 배치한다. 이 때문에, 성막부(20)가 기판(S)에 막을 형성할 때에 기판(S)의 온도가 높아지는 것을 억제할 수 있다.
(9) 전 처리실(52, 73)에도 냉각 부재(33)가 수납되어 있기 때문에, 성막부(20)가 기판(S)에 막을 형성하기 전이나, 성막부가 막을 형성한 후에 기판(S)의 온도를 낮추는 것이 가능해진다.
또한, 상술한 실시 형태는 아래와 같이 적절하게 변경해서 실시할 수도 있다.
ㆍ냉각 기구(30)는 기판(S)에 대한 성막 처리가 실시되고 있는 동안에 걸쳐서가 아니라 성막 처리가 실시되고 있는 사이의 적어도 일부에서 기판(S)의 냉각을 실시하는 구성이라도 좋다. 이와 같은 구성이라도, 기판(S)의 냉각이 실시되는 이상 기판(S)의 온도가 높아지는 것을 억제하는 것은 가능하다.
ㆍ냉각 부재(33)의 온도는 냉각 부재(33)의 온도에서의 증기압이 진공조(53a, 74a) 내에서의 아르곤 가스의 압력 이하의 온도로 설정되어도 좋다. 이와 같은 구성이라도, 냉각 기구(30)에 의한 기판(S)의 냉각이 실시되는 이상 기판(S)의 온도가 높아지는 것을 억제하는 것은 가능하다.
ㆍ냉각 부재(33)의 온도는 100K 보다도 낮은 온도로 설정되어도 좋고, 250K보다도 높은 온도라도 좋다. 또한, 냉각 부재(33)의 온도는 스퍼터 장치(50, 70)가 설치되는 환경의 온도, 다시 말하면, 실온보다도 낮은 온도로 설정되는 것이 바람직하지만, 통상적으로 성막 처리에 의해 높아지는 기판(S)의 온도가 실온보다도 높다. 그 때문에, 냉각 부재(33)의 온도는 적어도 성막 처리에 의해 승온(昇溫)되었을 때의 기판(S)의 온도보다도 낮은 온도로 설정되면 기판(S)은 냉각 기구(30)에 의해 냉각되게 된다.
ㆍ스퍼터 가스는 아르곤 가스에 한정되지 않으며, 비활성 가스인 헬륨 가스, 네온 가스, 크립톤 가스 또는 크세논 가스라도 좋다.
ㆍ성막 처리 시에는, 스퍼터 가스에 더하여 산소 가스나 질소 가스 등의 반응 가스를 사용하는 것에 의해 금속 화합물막이 형성되어도 좋다.
ㆍ각 스퍼터실(53, 54, 74, 75)에서의 기판(S)에 있어서의 1개의 면에 대한 막의 형성이 실시될 때에, 막의 형성 재료(FM)의 방출이 소정의 휴지(休止) 기간을 두고 수차례 실시되어도 좋다. 이와 같은 구성에 있어서, 냉각 기구(30)는 각 스퍼터실(53, 54, 74, 75)에서의 막의 형성이 개시되고 나서 종료될 때까지 그 동안에 걸쳐 기판(S)의 냉각을 실시해도 좋고, 형성 재료(FM)의 방출이 실시되고 있을 때에 기판(S)을 냉각하며, 휴지 기간에는 기판(S)의 냉각을 실시하지 않는 구성이라도 좋다.
ㆍ냉각 부재(33)의 표면은 흑색이 아니라도 좋다. 즉, 냉각 부재(33)의 표면은 복사율이 약 0.8 보다도 작아도 좋다.
ㆍ냉각 부재(33)는 기판(S)과 대향하는 표면의 적어도 일부가 흑색이면 좋다. 이와 같은 구성에 의하면, 표면의 일부가 흑색인 이상 표면 모두가 흑색인 구성보다도 복사율이 작은 색인 구성에 비하여 기판(S)이 냉각되기 쉬워지기는 한다.
ㆍ냉각 부재(33)는 냉각층(41), 버퍼층(42) 및 흑색층(43)을 구비하는 구성으로 하였으나, 버퍼층(42)이 생략되어도 좋고, 버퍼층(42)과 흑색층(43) 양쪽이 생략되어도 좋다. 또한, 냉각 부재(33)는 흑색층(43)만을 구비하는 구성이라도 좋다.
ㆍ제1 스퍼터실(53, 74)은 벨로스(61), 변위 레일(62), 변위 샤프트(63) 및 변위 모터(60M)를 구비하는 변위부를 구비하지 않아도 좋다. 다시 말하면, 기판(S)의 이면(Sb)에 대한 냉각 부재(33) 표면의 위치는 고정되어 있어도 좋다.
ㆍ냉각 부재(33)의 표면과 기판(S)의 이면(Sb) 사이의 거리는 기판(S)에 대한 성막 처리 도중에 변경시켜도 좋다. 이 경우에는, 제어 장치(50C)가 구비하는 기억부에 성막 처리에 관한 레시피가 기억되며, 레시피에 냉각 부재(33)의 표면과 기판(S)의 이면(Sb) 사이의 거리를 변경하는 방법이 미리 정해져 있으면 좋다. 예를 들면, 냉각 부재(33)는 기판(S)에 대한 성막 처리가 개시되고 나서 소정 시간마다 소정의 거리만큼 기판(S)에 가까워져도 좋다. 기판(S)의 온도는 성막 처리의 개시로부터의 경과 시간이 길수록 높아지기 때문에, 냉각 부재(33)의 표면과 기판(S)의 이면(Sb) 사이의 거리가 점점 작아지는 것에 의해 기판(S)의 온도를 일정하게 유지하기 쉬워진다.
또는, 냉각 부재(33)의 표면과 기판(S)의 이면(Sb) 사이의 거리가 성막 처리의 개시부터 소정의 시간이 경과할 때마다 커져도 좋다. 또한, 냉각 부재(33)의 표면과 기판(S)의 이면(Sb) 사이의 거리를 작게 하는 것과 크게 하는 것이 교대로 실시되어도 좋다. 성막 처리에 있어서의 냉각 부재(33)의 표면과 기판(S)의 이면(Sb) 사이의 거리는 기판(S)에 형성되는 막의 재료나 막의 두께에 의해 변경될 수 있다.
ㆍ변위부는 벨로스(61), 변위 레일(62), 변위 샤프트(63) 및 변위 모터(60M)를 구비하는 구성으로 한정되지 않으며, 진공조(53a, 74a) 내의 진공 분위기가 유지되면서, 동시에 기판(S)의 이면(Sb)과 냉각 기구(30), 특히 냉각 부재(33)의 표면 사이의 거리를 변경할 수 있는 구성이면 좋다.
ㆍ스퍼터 장치(50)에 있어서, 변위부가 기판(S)의 이면(Sb)과 냉각 부재(33)의 표면 사이의 거리만을 변경할 수 있는 구성으로 하였다. 이에 한정되지 않고, 변위부가 정지되어 있는 기판(S)의 이면(Sb) 내에 있어서 냉각 부재(33)의 표면과 마주 보는 부위를 변경할 수 있는 구성이라도 좋다. 이 때, 냉각 부재(33)가 이동하기 전과 후에, 기판(S)의 이면(Sb)과 냉각 부재(33) 표면 사이의 거리가 동일한 것이 바람직하다. 다시 말하면, 변위부가, 기판(S)의 이면(Sb)과 냉각 부재(33)의 표면 사이의 거리를 유지하면서, 냉각 부재(33)의 표면에 기판(S)의 이면(Sb)을 주사시키는 구성이라도 좋다. 이 때, 예를 들면, 냉각 부재(33)는 연결 방향이나 입설(立設) 방향 혹은 이 방향 중에서 임의의 것과 교차하는 방향을 따라 주사된다. 즉, 변위부는 기판(S)의 이면(Sb)을 따라 냉각 부재(33)를 평행하게 이동시킨다. 또는, 변위부가 기판(S)의 이면(Sb)을 따라 냉각 부재(33)를 평행하게 이동시키면서, 기판(S)의 이면(Sb)과 냉각 부재(33)의 표면 사이의 거리를 변경하도록 구성되어도 좋다. 이와 같은 구성에 의하면, 기판(S)의 이면(Sb) 내에 있어서 냉각 부재(33)의 표면과 마주 보는 부위가 변하지 않는 구성에 비하여 기판(S) 전체가 냉각되기 쉬워진다.
또한, 기판(S)에 더해지는 열량이 기판(S)의 면내에 있어서 거의 동일할 때에는, 변위부가 기판(S)에 대한 냉각 부재(33)의 위치를 변경하더라도 기판(S)의 이면(Sb)과 냉각 부재(33)의 표면 사이의 거리가 동일하면, 기판(S)의 면내에서 냉각의 정도가 불균일해지는 것이 억제된다. 결과적으로, 기판(S)의 면내에서 기판(S)의 온도가 불균일해지는 것이 억제된다.
한편, 기판(S)에 더해지는 열량이 기판(S)의 면내에 있어서 균일하지 않을 때에는, 변위부는 높은 열량이 더해지는 기판(S)의 부분에서 기판(S)의 이면(Sb)과 냉각 부재(33) 사이의 거리를 작게 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면, 냉각이 보다 더 필요한 기판(S)의 부분에서 냉각 부재(33)에 의한 냉각의 정도가 커진다. 이 때문에, 기판(S)의 이면(Sb)과 냉각 부재(33)의 표면 사이의 거리가 일정하게 유지되는 구성에 비하여 기판(S)의 면내에 있어서의 온도의 편차가 억제된다.
또한, 스퍼터 장치(70)에 있어서도, 변위부가 기판(S)의 표면(Sb)과 냉각 부재(33)의 표면 사이의 거리를 변경할 수 있는 구성으로 해도 좋으며, 상기 변위부가 냉각 부재(33)의 표면에 기판(S)의 표면(Sb)을 주사시키는 구성으로 해도 좋다.
ㆍ또한, 냉각 기구(30)가 반송되고 있는 기판(S)을 냉각하는 구성이라도, 변위부가 상술한 입설 방향에 있어서의 냉각 부재(33)의 위치나 연결 방향에 있어서의 냉각 부재(33)의 위치를 변경시키는 것에 의해 기판(S) 전체가 냉각되기 쉬워진다. 또한, 변위부는 기판(S)이 반송되고 있을 때에, 기판(S)의 반송 방향과 같은 방향으로 냉각 부재(33)의 위치를 변경하는 구성이라도 좋고, 기판(S)의 반송 방향과는 반대 방향으로 냉각 부재(33)의 위치를 변경하는 구성이라도 좋다. 이와 같은 구성에 있어서도, 변위부는 기판(S)의 이면(Sb)과 냉각 부재(33)의 표면 사이의 거리를 유지한 상태에서 반송 방향에 있어서의 냉각 부재(33)의 위치를 변경해도 좋으며, 기판(S)의 이면(Sb)과 냉각 부재(33)의 표면 사이의 거리를 변경하면서 반송 방향에 있어서의 냉각 부재(33)의 위치를 변경해도 좋다.
ㆍ스퍼터 장치(50)에서는, 기판(S)이 제1 스퍼터실(53)로 반입된 후에 변위부에 의해 냉각 기구(30)의 위치를 변경하는 것이 아니라, 변위부에 의해 냉각 기구(30)의 위치를 변경한 후에 기판(S)이 제1 스퍼터실(53)로 반입되어도 좋다.
ㆍ스퍼터 장치(50)는 반출입실(51)로부터 제2 스퍼터실(54)을 향해 성막 레인(50a)을 따라 기판(S)을 반송하고, 제2 스퍼터실(54)로부터 반출입실(51)을 향해서 회수 레인(50b)을 따라 기판(S)을 반송한다. 이 때, 스퍼터 장치(50), 성막 레인(50a)에 배치된 기판(S)을 향해 막의 형성 재료(FM)를 방출한다.
이에 한정되지 않고, 스퍼터 장치(50)는 이하와 같이 기판(S)의 반송과 기판(S)을 향한 형성 재료(FM)의 방출을 실시해도 좋다. 다시 말하면, 스퍼터 장치(50)는 기판(S)을 반입하면 반출입실(51)에 있어서의 회수 레인(50b)에 기판(S)을 배치하여, 회수 레인(50b)을 따라 반출입실(51)로부터 제2 스퍼터실(54)을 향해 기판(S)을 반송한다. 이 때, 스퍼터 장치(50)는 전 처리실(52), 제1 스퍼터실(53) 및 제2 스퍼터실(54)을 통과하는 기판(S)을 제2 위치에 배치된 냉각 부재(33)로 냉각해도 좋으며, 냉각하지 않아도 좋다.
그리고 스퍼터 장치(50)는 제2 스퍼터실(54)에서 레인 변경부에 의해 회수 레인(50b)에서 성막 레인(50a)으로 운반된다. 스퍼터 장치(50)는 성막 레인(50a)을 따라 제2 스퍼터실(54)에서 반출입실(51)을 향해 기판(S)을 반송한다. 이 때, 스퍼터 장치(50)는 제1 스퍼터실(53) 및 제2 스퍼터실(54)에서 성막 레인(50a)에 배치된 기판(S)을 향해 막의 형성 재료(FM)를 방출한다. 또한, 냉각 기구(30)가 막의 형성 재료(FM)가 방출되어 있는 기판(S)을 제1 위치에 배치된 냉각 부재(33)로 냉각한다.
또한, 스퍼터 장치(50)에 있어서, 회수 레인(50b)에 배치된 기판(S)이 냉각될 때, 제2 위치에 위치하는 냉각 부재(33)와 기판(S) 사이의 거리는 성막 레인(50a)에 기판(S)이 배치될 때와 같이 예를 들면, 약 250㎜ 혹은 약 50㎜ 정도가 바람직하다.
이러한 구성에 의해서도 냉각 기구(30)가 막의 형성 재료(FM)가 방출되어 있는 기판(S)을 냉각하기 때문에, 상술한 사항 (1)에 준하는 효과를 얻을 수는 있다.
ㆍ스퍼터 장치(50)는 성막 레인(50a)에 배치된 기판(S)을 향해 막의 형성 재료(FM)를 방출한다. 이에 한정되지 않고, 스퍼터 장치(50)가 회수 레인(50b)에 배치된 기판(S)을 향해 막의 형성 재료(FM)를 방출해도 좋다.
ㆍ성막 장치는, 스퍼터 장치(50, 70)와 같이, 기판(S)에 형성 재료가 공급될 때에 기판(S)의 표면이 플라즈마에 노출되는 장치가 아니라 플라즈마가 생성되지 않는 장치, 예를 들면, 증착 장치로서 구체화되어도 좋다.
예를 들면, 유기 EL 디스플레이에서는 화소를 구성하는 유기 발광층이 증착 장치에 의해 형성된다. 이 경우에는, 증착 장치가 구비하는 증착원에 의해 유기 발광 재료가 가열에 의해 증발되고, 증발한 유기 발광 재료가 기판(S)의 표면에 퇴적됨으로써, 유기 발광층이 기판(S)의 표면에 형성된다. 기판(S)에는 가열된 유기 발광 재료가 퇴적되기 때문에, 기판(S)의 온도가 유기 발광 재료가 증발하는 온도까지 상승해 버리는 경우도 있다. 결과적으로, 일단 기판(S) 위에 형성된 유기 발광 재료가 다시 증발되어 버리거나 유기 발광 재료의 특성이 열화되어 버린다.
이러한 점에서, 상술한 냉각 기구(30)에 의해 기판(S)을 냉각하면서 유기 발광층의 형성을 실시하는 것으로써, 유기 발광층이 재증발 혹은 열화되는 것을 억제할 수 있다.
ㆍ성막 장치에서는, 각종 막이 마스크가 부착된 기판(S)에 대하여 형성되는 경우도 있다. 이 경우, 성막 장치는 기판(S)에 마스크를 부착하기 위한 전 처리실을 구비한다. 마스크의 형성 재료에는, 금속, 예를 들면, 인바(invar) 등의 열팽창률이 낮은 합금, 수지 재료 및 세라믹 중에서 임의의 것이 이용된다. 마스크는, 예를 들면, 기판(S)에 형성되는 배선의 패턴에 대응하는 복수의 개구들을 가지고 있다.
각종 막의 형성 재료가 방출될 때에 기판(S)이 냉각되면 마스크도 냉각되기 때문에, 마스크의 온도가 실온, 예를 들면, 약 300K에서 실온보다도 낮은 온도가 된다. 이 때, 마스크의 온도가 크게 저하되면 마스크의 열 변형 때문에 기판(S)에 대한 마스크의 위치가 변경되어 버리는 경우도 있다. 그 때문에, 마스크의 열 변형을 억제하면서 기판(S)의 온도를 기판(S)의 형상이 변하지 않는 약 100℃ 이하로 하기 위해서는, 형성 재료(FM)가 방출될 때의 냉각 부재(33)의 온도가 약 273K 이상 약 300K 이하의 온도로 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 기판(S)이 냉각될 때에는, 기판(S)을 지지하는 트레이(T)나 기판(S)을 트레이(T)에 설치하기 위한 부재 등의 기판(S)에 접하는 부재도 냉각된다. 이에 의해, 기판(S)에 접하는 부재도 상술한 마스크와 같이 열 변형되는 경우도 있다. 이러한 경우에는, 기판(S)에 접하는 부재의 열 변형에 의해 기판(S)에는 기판(S)을 변형시키는 힘이 가해진다. 그 때문에, 기판(S)의 변형을 억제하면서 기판(S)의 온도를 기판(S)의 형상이 변하지 않는 100℃ 이하로 하기 위해서는, 냉각 부재(33)의 온도가 약 273K 이상 약 300K 이하의 온도로 설정되는 것이 바람직하다.
나아가, 막의 형성 재료가 방출되지 않은 상태에서, 성막 후의 기판(S)이 냉각 부재(33)에 의해 냉각될 때에는, 막이 기판(S)으로부터 박리되어 버릴 정도로 막의 응력이 커지는 경우도 있다. 이 때문에, 막이 기판(S)으로부터 박리되는 것을 억제하기 위해서는, 냉각 부재(33)의 온도가 약 273K 이상 약 300K 이하의 온도로 설정되는 것이 바람직하다.
ㆍ성막 장치의 냉각 기구(30)에는 기판(S)의 이면(Sb)에 기체의 냉각 가스를 공급하는 냉각 가스 공급부가 구비되어 있어도 좋다. 도 13 및 도 14를 참조하여 냉각 가스 공급부를 구비하는 냉각 기구(30)에 대해서 설명한다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 냉각 기구(30), 크라이오 펌프(31), 연결 부재(32) 및 냉각 부재(33)에 추가적으로 냉각 가스 공급부(35)를 더 구비하고 있다. 냉각 가스 공급부(35)에는 냉각 가스 배관(35a)이 연결되며, 냉각 가스 배관(35a)은 연결 부재(32)의 내부를 통과하여 냉각 부재(33)의 표면에 형성된 냉각 가스 공급홀(33h)로 연결되어 있다. 냉각 가스 공급홀(33h)은 냉각 가스 공급부(35)로부터의 냉각 가스(G)를 냉각 부재(33)의 표면과 기판(S)의 이면(Sb) 사이로 방출한다. 기판(S)의 이면(Sb)에 냉각 가스(G)가 공급되는 것에 의해 기판(S)과 냉각 가스(G) 사이에서 열 교환이 실시되기 때문에, 냉각 가스(G)가 공급되지 않는 구성에 비하여 기판(S)의 온도가 쉽게 상승하지 않는다.
냉각 가스(G)의 증기압은 성막 가스의 증기압 이하인 것이 바람직하며, 성막 가스가 아르곤 가스인 경우에는 냉각 가스는 헬륨가스 및 아르곤 가스인 것이 바람직하다. 이에 의해, 냉각 가스(G)가 크라이오 펌프(31)에 의해 흡착되기 어렵게 된다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 성막 장치가 스퍼터 장치(50)로서 구체화되면서, 동시에 냉각 기구(30)가 냉각 가스 공급부(35)를 구비할 경우에는 제어 장치(50C)에는 냉각 가스 공급부(35)가 연결된다. 제어 장치(50C)는 냉각 가스 공급부(35)에 대한 냉각 가스의 공급을 개시시키는 공급 개시 신호 및 냉각 가스의 공급을 정지시키는 공급 정지 신호를 냉각 가스 공급부 구동 회로(35D)로 출력한다. 냉각 가스 공급부 구동 회로(35D)는 제어 장치(50C)로부터의 제어 신호에 따라 냉각 가스 공급부(35)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하고, 생성된 구동 신호를 냉각 가스 공급부(35)로 출력한다. 또한, 제어 장치(50C)는 냉각 가스 공급부(35)로부터 공급되는 가스의 유량을 조절한다.
여기서, 냉각 가스의 종류와 온도가 동일하다는 전제하에서는, 기판(S)의 이면(Sb)으로 공급되는 냉각 가스의 유량이 큰 만큼 기판(S)이 냉각되기 쉬워지며, 냉각 가스의 유량이 작은 만큼 기판(S)이 냉각되기 어려워진다. 그 때문에, 제어 장치(50C)가 냉각 가스의 유량을 조절함으로써, 기판(S)의 온도를 조절하는 것이 가능하다.
ㆍ냉각 가스 공급부(35)의 냉각 가스 배관(35a)은 진공조에 직접 연결됨으로써, 연결 부재(32) 및 냉각 부재(33)를 통하지 않고 진공조 내에 있어서의 냉각 부재(33)에 대하여 기판(S)이 배치되는 측에 냉각 가스를 공급해도 좋다.
ㆍ냉각 기구(30)는 크라이오 펌프(31), 연결 부재(32) 및 냉각 부재(33) 세트를 2개 이상 구비해도 좋다. 이러한 구성에 의하면, 복수의 냉각 부재(33)들의 표면과 기판(S)의 이면(Sb)이 마주 보기 때문에, 냉각 부재(33)들의 냉각 효율이 동일하다는 전제하에서는, 냉각 부재(33)의 수가 많은 만큼 기판(S) 온도의 상승이 더욱 어려워진다. 또한, 어느 한쪽의 크라이오 펌프(31)에 대하여 보수 점검이 실시되고 있어도, 다른 크라이오 펌프(31)를 이용해서 기판(S)을 냉각하면서 기판(S)의 표면에 막을 형성할 수 있다.
ㆍ냉각 기구(30)에서는, 연결 부재(32)가 복수의 단부들을 가지며, 연결 부재(32)의 각 단부에 1개씩 냉각 부재(33)가 연결되어도 좋다. 다시 말하면, 냉각 기구(30)가 복수의 냉각 부재(33)를 구비해도 좋다. 이러한 구성에서는, 복수의 냉각 부재(33)가 기판(S) 이면(Sb)의 다른 부분과 마주 보도록 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면, 성막부(20)가 막의 형성 재료(FM)를 기판(S)의 표면으로 방출하고 있을 때에 기판(S)의 이면(Sb)이 여러 군데에서 냉각된다. 이 때문에, 기판(S)의 이면(Sb)이 한 군데에서 냉각되는 구성에 비하여, 기판(S)의 면내에 있어서 냉각의 정도가 불균일해지는 것이 억제된다. 결과적으로, 기판(S)의 면내에서의 온도의 불균일이 억제된다.
ㆍ제1 스퍼터실(53, 74)에서는, 크라이오 펌프(31)와 진공조(53a, 74a) 사이를 연통하지 않는 상태와 연통되어 있는 상태로 하는 게이트 밸브를 구비해도 좋다. 이와 같은 구성에 의하면, 진공조(53a, 74a) 내의 진공 분위기를 유지하면서, 흡착된 액체를 배출하기 위한 크라이오 펌프(31)의 보수 점검을 실시할 수 있다.
ㆍ제1 스퍼터실(53)에서는 크라이오 펌프(31)가 배기측 측벽(53c)에서 연결 방향으로 나란한 2개의 배기부(56)들 사이에 탑재되어 있으나, 크라이오 펌프(31)는 배기측 측벽(53c)에서 입설 방향으로 나란한 2개의 배기부들 사이에 탑재되어도 좋다. 또한, 제1 스퍼터실(53)에는 배기부(56)가 하나만 구비되어 있어도 좋으며, 하나의 배기부(56)와 하나의 크라이오 펌프(31)가 배기측 측벽(53c)에서 연결 방향으로 나란하게 탑재되어도 좋고, 하나의 배기부(56)와 하나의 크라이오 펌프(31)가 배기측 측벽(53c)에서 입설 방향으로 나란하게 탑재되어도 좋다. 또한, 배기부(56)가 성막측 측벽(53b)과 배기측 측벽(53c)에 탑재되고, 크라이오 펌프(31)가 배기측 측벽(53c)에 탑재된 구성이라도 좋으며, 배기부(56)가 성막측 측벽(53b)에만 탑재되고, 크라이오 펌프(31)가 배기측 측벽(53c)에 탑재된 구성이라도 좋다.
ㆍ상술한 스퍼터 장치(50) 및 클러스터형의 스퍼터 장치(70)에 탑재되는 냉각 기구(30)는 크라이오 펌프(31)를 구비하는 냉각 기구(30)에 한정되지 않고, 상술한 액상의 냉매에 의해 냉각 부재(33)를 냉각시키는 냉각 기구(30)라도 좋다. 또한, 냉매를 이용한 냉각 기구는 상술한 증착 장치에 탑재되어도 좋다. 이러한 구성이라도, 기판(S)이 냉각되기 때문에 기판(S)의 온도가 높아지는 것이 억제된다. 나아가, 스퍼터 장치(50, 70)와 같이 복수의 처리실들을 구비하는 성막 장치라면 복수의 처리실에 탑재되는 냉각 기구(30)가 서로 달라도 좋다. 예를 들면, 기판(S)에 주어지는 열량이 상대적으로 큰 처리실에는 크라이오 펌프(31)를 구비한 냉각 기구(30)가 탑재되는 한편, 기판에 주어지는 열량이 상대적으로 작은 처리실에는 액상의 냉매를 이용하는 냉각 기구(30)가 탑재되는 구성으로 할 수도 있다.
또한, 이러한 냉각 기구(30)에 있어서도, 냉각 부재(33)의 온도가 냉각 부재(33)의 온도에서의 증기압이 진공조 내에 포함되는 기체의 압력보다도 높은 온도로 설정되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면, 진공조 내에 포함되는 기체에서 발생한 액체가 냉각 부재(33)의 표면에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
ㆍ기판(S)의 반송 방향은 냉각 부재(33)의 변위 방향과 직교하는 방향이 아니라도 좋으며, 변위 방향과 교차하는 방향이면 좋다. 또한, 기판(S)의 반송 방향은 상술한 연결 방향과 일치하지 않아도 좋으며, 연결 방향과 교차하는 방향이라도 좋다.
각 스퍼터실(53, 54, 74, 75, 76)에서 형성되는 막은 금속막이나 금속 화합물막에 한정되지 않고, 예를 들면, 반도체막이나 반도체 화합물막이라도 좋다. 요컨대, 각 스퍼터실(53, 54, 74, 75, 76)에서 형성되는 막은 스퍼터에 의해 형성되는 것이 가능한 막이면 좋다.
10：배치부 11：기판 회전축
12：기판 스테이지 12a：핀 홀
20：성막부 21：타겟
22：백 플레이트 23：타겟 전원
24：스퍼터 가스 공급부 30：냉각 기구
31：크라이오 펌프 32：연결 부재
33：냉각 부재 33b：이면
33f：표면 33h：냉각 가스 공급홀
34：냉각 회전축 35：냉각 가스 공급부
35a：냉각 가스 배관 41：냉각층
42：버퍼층 43：흑색층
50, 70：스퍼터 장치 50a：성막 레인
50b：회수 레인 51, 72：반출입실
52, 73：전 처리실 53, 74：제1 스퍼터실
53a, 74a：진공조 53b, 74c：성막측 측벽
53c, 74d：배기측 측벽 54, 75：제2 스퍼터실
55, 74g：게이트 밸브 56：배기부
61：벨로스(bellows) 62：변위 레일
63：변위 샤프트 71：반송실
74b：반송측 측벽 76：제3 스퍼터실
81：승강판 82：승강 핀
FM：형성 재료 G：냉각 가스
S：기판 Sf：표면
Sb：이면

Claims (16)

  1. 막의 형성 재료를 포함하는 입자를 기판을 향해 방출하는 성막부;
    상기 기판의 냉각에 이용되는 냉각 부재;
    상기 냉각 부재를 냉각하는 냉각부;
    상기 냉각 부재에서 이격되어 상기 냉각 부재와 대향하는 위치에 상기 기판을 배치하는 배치부; 및
    상기 냉각부와 상기 냉각 부재를 접속하는 접속 부재를 구비하며,
    상기 냉각부는 기체의 단열 팽창을 이용하여 상기 냉각 부재의 온도를 100K 이상 273K 미만으로 설정하고,
    상기 냉각 부재는 상기 접속 부재에 접속된 냉각층, 버퍼층 및 상기 기판과 대향하는 상기 냉각 부재의 표면을 구성하는 층이 순서대로 적층된 다층 구조를 이루며,
    상기 버퍼층의 열팽창 계수가 상기 냉각층의 열팽창 계수와 상기 냉각 부재의 표면을 구성하는 상기 층의 열팽창 계수 사이의 값이고,
    상기 냉각 부재의 표면을 구성하는 상기 층의 복사율이 상기 냉각층 및 상기 버퍼층보다도 높은 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 부재가 수납되는 진공조를 더 구비하고,
    상기 냉각부는,
    상기 진공조 내에 포함되는 기체의 상기 냉각 부재의 온도에서의 증기압이 상기 진공조 내의 압력보다도 높아지는 온도로 상기 냉각 부재를 냉각하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 진공조 내에 포함되는 기체가 아르곤 가스를 포함하고,
    상기 냉각부는,
    상기 냉각 부재의 온도를 100K 이상 250K 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 부재의 상기 표면이 흑색 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 부재는 상기 냉각부에 의해 냉각되는 복수의 냉각 부재들 중에서 하나이며,
    상기 복수의 냉각 부재들은 상기 배치부에 배치되는 상기 기판의 다른 부분과 대향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 기판에 대한 상기 냉각 부재의 위치를 변경하는 변위부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 변위부는 상기 기판과 상기 냉각 부재 사이의 거리를 변경하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 변위부는 상기 냉각 부재를 다른 복수의 위치들로 이동시키는 것이 가능하며,
    상기 냉각 부재의 위치가 변경되기 전과 후에, 상기 기판과 상기 냉각 부재 사이의 거리가 같은 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 성막부는,
    플라즈마를 이용해서 상기 막의 형성 재료를 상기 기판으로 방출하며,
    상기 기판이 상기 플라즈마에 노출되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 성막부는,
    상기 막의 형성 재료를 증발시키는 것으로 상기 형성 재료를 상기 기판으로 방출하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 부재에 대하여 상기 기판이 배치되는 측에 기체를 공급하는 가스 공급부를 더 구비하는 성막 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 성막부와 상기 냉각 부재가 수납되는 진공조를 더 구비하고,
    상기 성막부와 상기 냉각 부재가 서로 마주 보는 위치에 배치되며,
    상기 배치부는 상기 성막부와 상기 냉각 부재 사이에 상기 기판을 배치하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 배치부는 상기 기판을 배치하는 2개의 배치부들 중 하나이고,
    상기 성막 장치는 변위 방향에 따라 상기 냉각 부재의 위치를 바꾸는 냉각 부재 변위부를 더 구비하며,
    상기 성막부와 상기 2개의 배치부들이 상기 변위 방향으로 나란하고,
    상기 2개의 배치부들 중에서 상기 성막부에 가까운 배치부가 제1 배치부이며, 상기 성막부에서 거리가 먼 배치부가 제2 배치부이고,
    상기 냉각 부재 변위부는,
    상기 변위 방향에 있어서의 상기 제1 배치부와 상기 제2 배치부 사이의 위치인 제1 위치와 상기 변위 방향에 있어서 상기 제2 배치부보다도 상기 성막부에서 거리가 먼 제2 위치 사이에서 상기 냉각 부재의 위치를 변경하고,
    상기 제1 배치부가 상기 기판을 배치하고 있는 상태에서 상기 냉각 부재를 상기 제1 위치에 위치시키고, 상기 제2 배치부가 상기 기판을 배치하고 있는 상태에서 상기 냉각 부재를 상기 제2 위치에 위치시키는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  16. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 및 제 6 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성막부가 수납되는 제1 진공조; 및
    상기 냉각 부재가 수납되는 제2 진공조를 구비하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
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