KR102182582B1 - 스퍼터 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 스퍼터 장치는, 스퍼터링법으로 피처리 기판 상에 성막을 실시하는 장치이며, 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내에 설치된 음극의 표면에 설치된 타겟과, 상기 타겟에 대향하도록 상기 진공 챔버 내에 설치되어 피처리 기판이 설치되는 기판 보관 유지부와, 상기 기판 보관 유지부를 상기 타겟에 대해서 요동 가능하게 하는 요동부를 구비한다. 상기 기판 보관 유지부에서의 상기 피처리 기판의 요동 영역은, 상기 타겟의 이로전 영역보다 작게 설정되어 있다.

Description

스퍼터 장치

본 발명은, 스퍼터 장치에 관한 것으로, 특히, 마그네트론 음극을 갖는 성막에 이용하기에 매우 적합한 기술에 관한 것이다.

본원은, 2017년 6월 28일에 일본에 출원된 특원2017-126261호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

특허문헌 1에 기재되듯이, 마그네트론 음극을 갖는 성막 장치에서는, 타겟의 이용 효율을 향상하기 위함 등을 목적으로 하고, 마그넷을 타겟에 대해서 이동시키는 방식이 알려져 있다.

또, 특허문헌 1에 명시된 기술과 같이, 성막의 균일성 향상 등의 목적을 위해서, 마그넷의 이동에 더하여, 음극 및 타겟을 성막 기판에 대해서 요동시키는 것도 알려져 있다.

특허문헌 1에 개시된 기술과 같이 마그넷 혹은 음극을 요동시키는 장치에서는, 요동 중의 찰동부(擦動部)로부터 발생하는 티끌이 반드시 존재한다.

이 때문에, 특허문헌 1에는 개시되어 있지 않지만, 발생한 파티클이 스퍼터 처리실 내에서의 성막에 악영향을 미치는 것을 방지하는 목적으로, 마그넷 및/또는 음극을 요동시키는 구동부를 수납하여 밀폐하기 위한 내부 챔버를 스퍼터 처리실 내에 설치하는 것을 필요로 하고 있었다(특허문헌 2).

일본 특개2009-41115호 공보 일본 특개2012-158835호 공보 일본 특허 제 5869560호 공보

그렇지만, 처리 챔버 내에서는, 불필요하게 성막된 부착물이 발생하게 되지만, 이 부착물이, 새로운 파티클 발생의 원인이 될 가능성이 있다. 특히, 요동하는 음극 등, 가동하는 부분으로부터 발생하는 파티클이 현저하다고 하는 문제가 있다. 이 때문에, 이 문제를 해결하고자 하는 요구가 있었다.

또한, 마그넷 및/또는 음극의 구성부품의 중량이 크기 때문에, 이 구성부품을 요동시키려면 대출력의 구동계가 필요하다. 또한, 상기 구성부품에는, 냉각수·전력의 공급 등을 위해서 가동 접속 부분이 필요하다. 이러한 장치로 진공 밀폐 상태를 유지 가능하게 하기 위해서는, 진공 밀폐 구조가 복잡하고, 제조 코스트도 상승하며, 장치 전체의 용적도 증대할 가능성이 있다고 하는 문제가 있었다. 특히, 대형의 기판에 대해서 스퍼터 처리를 실시하는 장치의 용적이 증가하는 경우에는, 용적의 증가분은, 처리 장치가 배치된 건물의 배치에까지 영향을 미친다. 이 때문에, 처리 장치의 공간절약화가 요구되고 있고, 이러한 문제를 해결하고자 하는 요구가 있었다.

또, 특허문헌 3에 개시되듯이, 근래에는, 복수 종류의 성막 처리를 연속하여 실시하는 경우 등, 성막량이 증가하는 경향이 있기 때문에, 처리 챔버 내에서의 파티클 발생 원인이 되는 불필요한 성막 면적을 보다 삭감하고자 하는 요구가 높아지고 있었다.

본 발명은, 상기의 사정을 감안한 것으로, 이하의 목적을 달성하고자 하는 것이다.

1. 타겟과 기판을 상대적으로 이동하는 것을 가능하게 하여, 기판에 형성되는 막의 균일성을 유지하는 것.

2. 장치의 공간절약화를 도모하는 것.

3. 성막량의 증가에 관계 없이, 파티클 발생의 저감을 도모하는 것.

4. 파티클 발생의 원인이 되는 음극 측의 구동에 의하지 않고, 성막 특성의 유지와 파티클 발생의 저감을 도모하는 것.

5. 막 특성의 저하를 방지하는 것.

본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치는, 스퍼터링법으로 피처리 기판 상에 성막을 실시하는 장치이며, 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내에 설치된 음극의 표면에 설치된 타겟과, 상기 타겟에 대향하도록 상기 진공 챔버 내에 설치되어 피처리 기판이 설치되는 기판 보관 유지부와, 상기 기판 보관 유지부를 상기 타겟에 대해서 요동 가능하게 하는 요동부를 구비하고, 상기 기판 보관 유지부에서의 상기 피처리 기판의 요동 영역이 상기 타겟의 이로전(erosion) 영역보다 작게 설정되어 있다.

본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치에서는, 상기 기판 보관 유지부는, 상기 기판 보관 유지부의 요동 방향에서의 상기 피처리 기판의 양단 위치에 배치되고, 상기 요동 방향과 교차하는 방향으로 연재하는 종방착판(縱防着板)을 구비하여도 좋다.

본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치에서는, 상기 진공 챔버는, 상기 요동 방향과 교차하는 방향에서의 상기 종방착판의 단부에 배치되어, 상기 피처리 기판의 양단 위치에 배치되고, 상기 기판 보관 유지부의 요동과는 동기하지 않는 횡방착판(橫防着板)을 구비하여도 좋다.

본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치에서는, 상기 종방착판의 길이는, 상기 요동 방향과 교차하는 방향에서의 서로 대향하는 상기 횡방착판 사이의 치수보다 크게 설정되어도 좋다.

본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치에서는, 상기 횡방착판에서의 상기 요동 방향의 치수는, 상기 요동 방향에서의 상기 종방착판의 요동 범위의 외측 경계 치수보다 크게 설정되어도 좋다.

본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치에서는, 상기 요동 방향에서의 상기 횡방착판의 치수가, 상기 요동 방향에서의 상기 타겟의 치수보다 작게 설정되어도 좋다.

본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치에서는, 상기 요동부가, 요동 방향으로 연재하는 요동축을 갖고, 상기 요동축의 축선 방향으로 상기 기판 보관 유지부를 요동시키는 요동 구동부를 가져도 좋다.

본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치에서는, 상기 요동축에는, 상기 요동축을 축선 주위로 회동 가능한 회전 구동부에 접속되고, 상기 요동축의 회동에 의해, 상기 기판 보관 유지부가, 대략 수평 방향 위치로 되는 상기 피처리 기판을 재치·취출하는 수평 재치 위치와, 상기 피처리 기판의 피처리면을 대략 연직 방향을 따라 가동하는 연직 처리 위치 사이로 회전 동작 가능하게 하는 회동 구동부가 설치되어도 좋다.

본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치에서는, 상기 음극의 배면에 배치되어 마그네트론 플라즈마를 발생시키는 마그네트론 자기회로와, 상기 마그네트론 자기회로를 상기 음극의 배면에 대해서 요동시키고, 거기에 대응하여 마그네트론 플라즈마를 발생시켰을 때의 플라즈마가 타겟의 표면을 이동하도록 하는 자기회로 요동부를 가져도 좋다.

본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치는, 스퍼터링법으로 피처리 기판 상에 성막을 실시하는 장치이며, 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내에 설치된 음극의 표면에 설치된 타겟과, 상기 타겟에 대향하도록 상기 진공 챔버 내에 설치되어 피처리 기판이 설치되는 기판 보관 유지부와, 상기 기판 보관 유지부를 상기 타겟에 대해서 요동 가능하게 하는 요동부를 구비하고, 상기 기판 보관 유지부에서의 상기 피처리 기판의 요동 영역이 상기 타겟의 이로전 영역보다 작게 설정되어 있다. 이것에 의해, 타겟을 요동시키지 않고, 피처리 기판과 타겟의 상대 위치를 변화시키면서 성막을 실시하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 타겟을 요동시키는 구성을 설치하지 않고, 성막의 균일성을 유지할 수 있다. 이것에 의해, 타겟을 요동시키는 구성을 설치했을 경우에 비해, 진공 챔버 내에서, 성막에 수반하는 부착물 등에서 발생하는 파티클을 지극히 줄이는 것이 가능함과 동시에, 장치의 공간절약화를 도모할 수 있다.

예를 들면, 타겟이 요동하는 요동식 타겟을 구비하는 스퍼터 장치가 알려져 있다. 요동식 타겟이 채용되고 있는 장치에서는, 타겟 뿐만이 아니라, 타겟에 접속되는 배선이나 자기회로를 둘러싸는 케이스(내부 챔버)가 성막실 내에 설치되고 있다. 케이스는, 타겟의 표면을 전측 공간에 노출시킨다. 이 케이스는, 요동 부분이며, 타겟을 요동시킬 때에, 케이스도 성막실 내에서 요동 한다.

이러한 요동식 타겟을 구비하는 구성의 경우, 성막에 수반하는 부착물이, 도 12의 사선으로 나타낸 영역의 표면에 퇴적될 뿐만 아니라, 유리 기판에 대향하지 않는 케이스의 측면이나 이면에도 부착물이 퇴적되어 버린다. 환언하면, 요동식 타겟을 구비하는 구조에서는, 부착물이 퇴적하는 표면적이 증가한다.

이에 대해, 본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치에 의하면, 도 12의 사선으로 나타낸 영역의 표면에만, 성막에 수반하는 부착물이 퇴적한다. 환언하면, 요동식 타겟과는 달리, 케이스를 구비하지 않기 때문에, 케이스의 측면이나 이면에 부착물이 퇴적하지 않는다. 즉, 부착물이 퇴적하는 표면적을 삭감할 수 있다.

일례로서, 본 실시 형태는, 요동식 타겟의 경우와 비교해서, 요동 부분에 부착물이 부착하는 면적을 2/3~1/2 정도로 삭감하는 것이 가능해진다.

이 예에서는, 요동식 타겟을 구성하는 요동 부분의 면적에 대해서, 부착물이 부착하는 면적을 1.5~2배 정도, 삭감 가능하다.

이것에 의해, 파티클 발생을 저감하여, 파티클의 영향에 의한 성막 결함의 발생을 저감하는 것이 가능해진다. 또, 성막량이 증가했을 경우에도 수율의 향상과, 장치 메인테넌스 시간의 삭감에 의한 작업성의 향상과, 장치 가동률의 향상을 도모하여, 제조 코스트가 삭감 가능해진다고 하는 효과를 상주할 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치에서, 상기 기판 보관 유지부는, 상기 기판 보관 유지부의 요동 방향에서의 상기 피처리 기판의 양단 위치에 배치되고, 상기 요동 방향과 교차하는 방향으로 연재하는 종방착판을 구비한다. 이것에 의해, 피처리 기판을 요동시킬 때에, 타겟에서 성막 입자에 도달하는 피처리 기판 이외의 영역을 종방착판에 의해서 덮음으로써, 기판 보관 유지부에 직접 성막 재료가 부착하는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치에서, 상기 진공 챔버는, 상기 요동 방향과 교차하는 방향에서의 상기 종방착판의 단부에 배치되어, 상기 피처리 기판의 양단 위치에 배치되고, 상기 기판 보관 유지부의 요동과는 동기 하지 않는 횡방착판을 구비한다. 이것에 의해, 직사각형(矩形) 윤곽을 갖는 피처리 기판에서 서로 반대의 위치에 있는 세로 방향의 2변의 주변 연부가 종방착판에 의해서 덮인다. 이 횡방착판에 의해서, 횡 방향으로 연재하는 피처리 기판의 연부(緣部)를 덮은 상태로, 피처리 기판으로의 성막을 실시할 수 있다. 더구나, 횡방착판은, 요동 방향과 직교하는 방향에서의 타겟의 단부에 대응하는 위치에 배치된다. 또한, 횡방착판은, 서로 반대의 위치에 있는 피처리 기판의 연부가 되는 영역의 모두를 덮는다. 이 때문에, 종방착판 및 횡방착판에 의해서, 직사각형 윤곽을 갖는 피처리 기판의 4변을 덮어서 피처리 기판의 전면(全面)에서 균일한 성막을 실시하는 것이 가능해진다.

본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치는, 상기 종방착판의 길이는, 상기 요동 방향과 교차하는 방향에서 서로 대향하는 상기 횡방착판 사이의 치수보다 크게 설정된다. 이것에 의해, 서로 대향하는 종방착판 사이에 배치된 피처리 기판의 표면에, 타겟으로부터 튀어나온 성막 입자가 도달한다. 이 피처리 기판에서, 성막 입자가 도달하는 표면은, 성막 영역이 된다. 성막 영역에서는, 균일한 성막이 가능해진다. 피처리 기판의 비성막 영역이 되는 피처리 기판의 4변에 위치하는 외측 영역을, 종방착판과 횡방착판으로 덮을 수 있다.

또, 상기 횡방착판에서의 상기 요동 방향의 치수는, 상기 요동 방향에서의 상기 종방착판의 요동 범위의 외측 경계 치수보다 크게 설정된다. 이것에 의해, 횡방착판에 의해서, 종방착판의 요동 범위를 모두 덮는 것이 가능해지기 때문에, 성막 처리 중에 피처리 기판을 요동시켜도, 요동 방향과 직교하는 방향에서의 피처리 기판 및 종방착판의 단부를 덮은 상태를 유지할 수 있다.

또, 상기 요동 방향에서의 상기 횡방착판의 치수가, 상기 요동 방향에서의 상기 타겟의 치수보다 작게 설정된다. 이것에 의해, 요동 방향에서 횡방착판이 연재하는 모든 영역에서, 균일 성막이 가능해진다. 이것에 의해, 요동하는 피처리 기판의 전면에서, 균일 성막이 가능해진다.

여기서, 요동 방향에서의 상기 타겟의 치수는, 스퍼터 장치가 복수의 타겟을 구비하는 경우에는, 성막 입자를 발생 가능한 영역의 최대 치수를 의미하고 있다.

또, 횡방착판의 치수는, 적어도, 서로 대향하는 횡방착판의 내측 단부 사이의 거리가, 요동 방향으로 직교하는 방향에서의 타겟의 치수보다 작게 설정되어 있으면 좋고, 서로 대향하는 횡방착판의 외측 단부 사이의 거리는, 성막 입자를 발생 가능한 타겟의 요동 방향에서의 영역보다 초과하고 있을 수도 있다.

본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치는, 상기 요동부가, 요동 방향으로 연재하는 요동축을 갖고, 상기 요동축의 축선 방향으로 상기 기판 보관 유지부를 요동시키는 요동 구동부를 갖는다. 이것에 의해, 진공 챔버의 외부에 요동 구동부를 배치하고, 이 요동 구동부에 의해서 요동축을 왕복 동작시킴으로써, 진공 챔버 내의 기판 보관 유지부를 요동시키는 것이 가능해진다.

본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치는, 상기 요동축에는, 상기 요동축을 축선 주위로 회동 가능한 회전 구동부에 접속되어 상기 요동축의 회동에 의해, 상기 기판 보관 유지부가, 대략 수평 방향 위치로 되는 상기 피처리 기판을 재치·취출하는 수평 재치 위치와, 상기 피처리 기판의 피처리면을 대략 연직 방향을 따라 가동하는 연직 처리 위치 사이로 회전 동작 가능하게 하는 회동 구동부가 설치된다. 이것에 의해, 진공 챔버의 외부에 회전 구동부를 배치하고, 이 회전 구동부에 의해서 요동축을 회전 동작시킨다. 따라서, 진공 챔버 내의 기판 보관 유지부를 회전시키고, 수평 재치 위치에서 기판 보관 유지부에 피처리 기판을 재치·취출함과 동시에, 연직 처리 위치에서 기판 보관 유지부에 보관 유지된 피처리 기판의 피처리면을 대략 연직 방향을 따라 가동하여 타겟과 대향하는 상태로 함과 동시에 요동시켜서 성막하는 것이 가능해진다.

본 발명의 일 태양에 따른 스퍼터 장치는, 상기 음극의 배면에 배치되어 마그네트론 플라즈마를 발생시키는 마그네트론 자기회로와, 상기 마그네트론 자기회로를 상기 음극의 배면에 대해서 요동시키고, 거기에 대응하여 마그네트론 플라즈마를 발생시켰을 때의 플라즈마가 타겟의 표면을 이동하도록 하는 자기회로 요동부를 갖는다. 이것에 의해, 마그네트론 스퍼터에서 피처리 기판을 요동시키고, 성막의 균일성을 달성하는 것이 가능해진다. 이 때, 마그네트론 자기회로의 요동과, 피처리 기판의 요동을, 소정의 속도·요동 범위로서, 성막을 매우 적합하게 실시할 수 있다.

구체적으로는, 마그네트론 자기회로의 요동 범위에 대해서, 피처리 기판의 요동 범위가 작아지도록 설정하는 것이 가능하다. 혹은, 마그네트론 자기회로의 요동 주기에 대해서, 피처리 기판의 요동 주기가 커지도록 설정하는 것이 가능하다.

본 발명의 태양에 의하면, 피처리 기판과 타겟을 요동시킨 상태로 성막의 균일성을 향상시키면서, 진공 챔버 내에서의 파티클의 발생을 저감하고, 증대하는 성막량에 대응 가능하게 해도 수율의 향상을 도모함과 동시에, 장치의 용적을 삭감하여 공간절약화를 도모할 수 있다고 하는 효과를 상주하는 것이 가능해진다.

[도 1] 본 발명의 실시 형태에 따른 스퍼터 장치를 나타내는 모식 평면도이다.
[도 2] 본 발명의 실시 형태에 따른 스퍼터 장치에서의 성막실의 일부를 나타내는 사시도이다.
[도 3] 본 발명의 실시 형태에 따른 스퍼터 장치에서의 방착판의 요동을 나타내는 정면도이다.
[도 4] 본 발명의 실시 형태에 따른 스퍼터 장치에서의 성막실에서 실시되는 공정을 나타내는 모식 측면도이다.
[도 5] 본 발명의 실시 형태에 따른 스퍼터 장치에서의 성막실에서 실시되는 공정을 나타내는 모식 측면도이다.
[도 6] 본 발명의 실시 형태에 따른 스퍼터 장치에서의 성막실에서 실시되는 공정을 나타내는 모식 측면도이다.
[도 7] 본 발명의 실시 형태에 따른 스퍼터 장치에서의 성막실에서 실시되는 공정을 나타내는 모식 측면도이다.
[도 8] 본 발명의 실시 형태에 따른 스퍼터 장치에서의 성막실에서 실시되는 공정을 나타내는 모식 측면도이다.
[도 9] 본 발명의 실시 형태에 따른 스퍼터 장치에서의 성막실에서 실시되는 공정을 나타내는 모식 측면도이다.
[도 10] 본 발명의 실시 형태에 따른 스퍼터 장치에서의 방착판의 요동을 나타내는 모식 상면도이다.
[도 11] 본 발명의 실시 형태에 따른 스퍼터 장치에서의 방착판의 요동을 나타내는 모식 상면도이다.
[도 12] 본 발명의 실시 형태에 따른 스퍼터 장치에서의 타겟과, 타겟에 대해서 기판이 요동하는 요동 영역의 관계를 나타내는 모식 정면도이다.
[도 13] 본 발명의 실시 형태에 따른 스퍼터 장치에서의 기판과 방착판의 관계를 나타내는 모식 정면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 스퍼터 장치를, 도면에 근거하여 설명한다. 또, 본 실시 형태는, 발명의 취지를 보다 좋게 이해시키기 위해서 구체적으로 설명하는 것으로, 특히 지정되지 않는 한, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

도 1은, 본 실시 형태에 따른 스퍼터 장치를 나타내는 모식 평면도이며, 도 1에서, 부호 1은, 스퍼터 장치이다.

본 실시 형태에 따른 스퍼터 장치(1)는, 예를 들면, 액정 디스플레이의 제조 공정에서 유리 등으로 이루어지는 기판 상에 TFT(Thin Film Transistor)를 형성하는 경우 등, 유리나 수지로 이루어지는 피처리 기판에 대해서, 진공 환경 하에서 가열 처리, 성막 처리, 에칭 처리 등을 실시하는 인터백식의 진공 처리 장치이다.

스퍼터 장치(1)는, 도 1에 나타내듯이, 대략 직사각형(矩形)의 유리 기판(11)(피처리 기판)을 반입/반출하는 로드·언로드실(2)과, 유리 기판(11) 상에, 예를 들면, ZnO계나 In2O3계의 투명 도전막 등의 피막을 스퍼터링법에 의해 형성하는 내압의 성막실(4)(진공 챔버)과, 성막실(4)과 로드·언로드실(2)(진공 챔버) 사이에 위치하는 반송실(3)을 구비하고 있다. 본 실시 형태에 따른 스퍼터 장치(1)는, 도 1에서, 사이드 스퍼터식으로서 나타내고 있지만, 스퍼터 다운식, 혹은, 스퍼터 업식으로 할 수도 있다.

또한, 스퍼터 장치(1)에는, 성막실(4A)(진공 챔버)에 로드·언로드실(2A)(진공 챔버)이 설치되고 있다. 이들 복수의 챔버(2, 2A, 4, 4A)는, 반송실(3)의 주위를 둘러싸도록 형성되고 있다. 이러한 챔버는, 예를 들면, 서로 인접하여 형성된 2개의 로드·언로드실(진공 챔버)과, 복수의 처리실(진공 챔버)을 갖도록 구성되게 된다. 예를 들면, 일방의 로드·언로드실(2)은, 외부에서 스퍼터 장치(1)(진공 처리 장치)의 내부를 향해서 유리 기판(11)을 반입하는 로드실이며, 타방의 로드·언로드실(2A)은, 스퍼터 장치(1)의 내부에서 외부로 유리 기판(11)을 반출하는 언로드실이다. 또, 성막실(4)과 성막실(4A)이 다른 성막 공정을 실시하는 구성이 채용되어도 좋다.

이러한 각각의 챔버(2, 2A, 4, 4A)와 반송실(3) 사이에는, 게이트 밸브가 형성되고 있으면 좋다.

로드·언로드실(2)에는, 스퍼터 장치(1)의 외부에서 반입된 유리 기판(11)의 재치 위치를 설정하여 얼라이먼트 가능한 위치 결정 부재가 배치되어 있어도 좋다.

로드·언로드실(2)에는, 또, 이 실내를 조진공(粗眞空) 흡입하는 로터리 펌프 등의 조인(粗引) 배기 장치(조인 배기 수단, 저진공 배기 장치)가 설치된다.

반송실(3)의 내부에는, 도 1에 나타내듯이, 반송 장치(3a)(반송 로봇)가 배치되어 있다.

반송 장치(3a)는, 회전축과, 이 회전축에 취부된 로봇 암과, 로봇 암의 일단에 형성된 로봇 핸드와, 로봇 핸드를 상하동 시키는 상하동 장치를 가지고 있다. 로봇 암은, 서로 굴곡 가능한 제1, 제2 능동 암과, 제1, 제2 종동암으로 구성되어 있다. 반송 장치(3a)는, 피반송물인 유리 기판(11)을, 챔버(2, 2A, 4, 4A)의 각각과 반송실(3) 사이로 이동시킬 수 있다.

도 2는, 본 실시 형태에서의 성막실의 일부를 나타내는 사시도이며, 도 3은, 본 실시 형태에서의 성막실의 성막구(成膜口) 부분을 나타내는 정면도이다.

성막실(4)의 내부에는, 도 1, 도 2에 나타내듯이, 성막 재료를 공급하는 공급 장치(공급 수단)로서 기능하고, 입설된 타겟(7)을 보관 유지하는 배킹 플레이트(6)(음극, 음극 전극)와, 배킹 플레이트(6)에 부전위(負電位)의 스퍼터 전압을 인가하는 전원과, 이 실내에 가스를 도입하는 가스 도입 장치(가스 도입 수단)와, 성막실(4)의 내부를 고진공 흡입하는 터보 분자 펌프 등의 고진공 배기 장치(고진공 배기 수단)가 설치되고 있다. 성막실(4)의 내부에서, 배킹 플레이트(6)는, 반송실(3)의 반송구(4a)로부터 가장 먼 위치에 입설된다(도 4 참조).

유리 기판(11)과 대략 평행하게 대면하는 배킹 플레이트(6)의 전면 측에는 타겟(7)이 고정된다. 배킹 플레이트(6)는, 타겟(7)에 대해서 부전위의 스퍼터링 전압을 인가하는 전극의 역할을 완수한다. 배킹 플레이트(6)는, 부전위의 스퍼터링 전압을 인가하는 전원에 접속되고 있다.

배킹 플레이트(6)의 이측(음극의 배면)에는, 타겟(7) 상에 소정의 자장을 형성하고, 마그네트론 플라즈마를 발생시키기 위한 마그네트론 자기회로가 설치되어 있다. 또, 마그네트론 자기회로는, 요동 기구에 장착되어, 자기회로 요동용 구동 장치에 의해 요동할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 타겟(7)은, 후술하는 도 12에 나타내듯이, 트랙 형상을 갖는 복수의 장척(長尺) 타겟이 나란하게 구성되어 있다. 도 12는, 8개의 장척 타겟을 나타내고 있지만, 장척 타겟의 개수는, 8개로 한정되지 않는다.

또한, 본 실시 형태에 따른 스퍼터 장치(1)는, 자기회로 요동부를 구비하여도 좋다. 이 자기회로 요동부는, 마그네트론 자기회로를 배킹 플레이트(6)의 이측에 대해서 요동시키고, 거기에 대응하여 마그네트론 플라즈마를 발생시켰을 때의 플라즈마가 타겟(7)의 표면을 따라서 이동한다.

성막실(4)의 내부는, 도 1에 나타내듯이, 성막 시에 유리 기판(11)의 표면이 노출되는 전측 공간(41)과, 유리 기판(11)의 이면 측에 위치하는 이측 공간(42)으로 구성되어 있다. 전측 공간(41)에는, 타겟(7)이 고정된 배킹 플레이트(6)가 배치된다.

성막실(4)의 이측 공간(42)에는, 도 1, 도 2에 나타내듯이, 전측 공간(41)으로 개구되는 성막구(4b)가 설치되고 있다.

이측 공간(42) 내부에는, 도 1, 도 2에 나타내듯이, 성막 중에 타겟(7)과 피처리면(11a)이 대향하도록, 유리 기판(11)을 횡 방향(부호 AX로 나타낸 방향)으로 요동 가능하게 보관 유지하는 기판 보관 유지부(10)(기판 보관 유지 수단)가 설치되고 있다.

기판 보관 유지부(10)는, 도 2, 도 3에 나타내듯이, 이측 공간(42)의 하측 위치에서 반송구(4a) 및/또는 성막구(4b)와 대략 병행으로 연재하는 요동축(12)과, 요동축(12)에 취부되어 유리 기판(11)의 이면을 보관 유지하는 보관 유지부(13)와, 보관 유지부(13)에 대향하여 유리 기판(11)의 종연부(11Y) 및 기판 보관 유지부(10)에서의 성막 재료가 부착하는 영역(10R)을 덮는 종방착판(15)(제1 방착판)을 구비한다. 요동축(12) 등의 기판 보관 유지부(10) 및 횡방착판(21)(제2 방착판)은, 요동부(요동 수단)를 구성한다.

특히, 종방착판(15)은, 부호 AX로 나타내는 요동 방향에서의 유리 기판(11)의 양단 위치에 배치되어고, 요동 방향과 교차하는 방향으로 연재한다.

또, 성막실(4)에는, 성막구(4b)의 상위치 및 하위치의 각각에 횡방착판(21)이 설치된다. 횡방착판(21)은, 부호 AX로 나타내는 요동 방향과 교차하는 방향에서의 종방착판(15)의 단부에 배치되어, 유리 기판(11)의 양단 위치에 배치되고, 기판 보관 유지부(10)의 요동과는 동기하지 않는다.

종방착판(15)의 길이는, 부호 AX로 나타내는 요동 방향과 교차하는 방향에서 서로 대향하는 횡방착판(21) 사이의 치수보다 크다.

요동축(12)에는, 도 2에 나타내듯이, 요동 구동부(20)(회동 구동부)가 접속되어 있고, 축선 방향 AX로 요동 가능하게 되어 있다. 또, 요동 구동부(20)는, 요동축(12)의 요동과 동시에, 요동축(12)을 축선 주위(부호 R로 나타내는 회전 방향)로 회동시키는 회전 구동부도 겸비하고 있다. 요동 구동부(20)(회전 구동부)는, 성막실(진공 챔버)의 외측에 배치되어 있다.

요동축(12)에는, 취부 부재(12a)를 개입시키고, 대략 직사각형 평판상의 보관 유지부(13)가 취부되고 있다. 보관 유지부(13)의 평면의 위치는, 요동축(12)의 축선의 위치와 일치하고 있지 않다. 요동축(12)의 축선 주위의 회동(회전 방향 R) 및 축선 방향 AX로의 요동에 추종하고, 보관 유지부(13)는, 보관 유지하는 유리 기판(11)을 이동 가능하게 되어 있다.

보관 유지부(13)는, 도 2에 나타내듯이, 회전 구동부(20)에 의한 요동축(12)의 축선 주위의 회동에 의해, 회전 동작이 가능하다. 요동축(12)보다 상측에서, 보관 유지부(13)가 대략 수평 방향을 따라 배치되는 수평 재치 위치와, 보관 유지부(13)가 대략 연직 방향을 따라 가동하도록 배치된 연직 처리 위치 사이로, 보관 유지부(13)의 회전 동작을 한다.

수평 재치 위치에 배치된 보관 유지부(13)의 표면의 연장선에는, 반송구(4a)가 위치하고 있다. 수평 재치 위치에서, 보관 유지부(13)는, 반송실(3)에서 반송된 유리 기판(11)을 재치 가능해진다.

연직 처리 위치에 배치된 보관 유지부(13)의 표면은, 거의 성막구(4b)를 막도록 위치한다. 이 경우, 유리 기판(11)의 표면이 배킹 플레이트(6)에 대향하여, 유리 기판(11)의 표면에 대한 성막이 가능해진다. 보관 유지부(13)는, 연직 처리 위치에 배치되었을 때, 요동 구동부(20)에 의한 요동축(12)의 축선 방향으로의 요동에 의해서, 성막구(4b)의 횡 방향(부호 AX로 나타낸 방향)으로 요동 가능해지고 있다.

기판 보관 유지부(10)에는, 도 2에 나타내듯이, 보관 유지부(13)에 설치되고 있다. 또, 기판 보관 유지부(10)에는, 리프트 핀(미도시)과, 이 리프트 핀을 상하동시키는 리프트 핀 이동부(미도시)가 배치되어 있다. 리프트 핀은, 리프트 핀 이동부의 구동에 의해서, 유리 기판(11)의 반입 또는 반출 시에, 수평 재치 위치에 배치된 보관 유지부(13)의 상면보다 상방으로 돌출되고, 보관 유지부(13)보다 상측에서 유리 기판(11)을 지지한다.

리프트 핀 이동부는, 성막실(4)(진공 챔버)의 외측에 배치된 구동 모터 등의 구동 장치에 의해, 리프트 핀을 상하 방향으로 진퇴시키는 구성으로 될 수 있다. 리프트 핀 이동부는, 챔버(4)의 밀폐를 유지한 상태로, 리프트 핀을 구동하는 것이 가능하다. 이 구성에 의해, 성막실(4)에 대한 유리 기판(11)의 반입 또는 반출 시에, 보관 유지부(13)와 반송 장치(3a)의 로봇 핸드 사이에서, 유리 기판(11)의 수수가 자재로 가능해진다.

종방착판(15)은, 도 2, 도 3에 나타내듯이, 수평 재치 위치에 배치된 보관 유지부(13)에 대해서 병행으로 설치된다. 서로 대향하는 2매의 종방착판(15)은, 유리 기판(11)의 횡 방향에서의 양단 위치에 배치되어, 종연부(11Y)를 덮도록 세로 방향으로 연재해서 설치된다.

종방착판(15)은, 종방착판(15)과 보관 유지부(13)를 서로 이간 및 근접하도록 이동 가능하다. 즉, 종방착판(15)과 보관 유지부(13)가 이간하는 거리가 가변이 되도록, 종방착판(15)이 설치되어 있다. 이 때, 종방착판(15)과 보관 유지부(13)는 서로 병행 상태를 유지하면서, 연직 방향에서, 종방착판(15)과 보관 유지부(13)가 이간하는 거리가 변화한다.

기판 보관 유지부(10)는, 종방착판(15)과 보관 유지부(13)가 이간하는 거리를 변화하도록 구동 가능하고, 종방착판(15)과 보관 유지부(13)로 유리 기판(11)을 협지하고, 유리 기판(11)을 보관 유지·해방할 수 있다.

종방착판(15)은, 예를 들면, 리프트 핀 이동부(미도시) 등에 의해, 보관 유지부(13)에 대해서 병행 상태를 유지한 채로, 상하동이 가능하다.

종방착판(15)은, 도 2, 도 3에 나타내듯이, 기판 보관 유지부(10)에서의 성막 재료가 부착되기를 바라지 않는 영역(10R)과, 보관 유지부(13)에 지지를 받은 유리 기판(11)의 주연(周緣) 중 종연부(11Y)가 되는 비성막 영역을 덮도록, 유리 기판(11)의 좌우 방향의 양단이 되는 종연부(11Y)에 따른 형상으로 형성된다.

종방착판(15)은, 유리 기판(11)을 협지한 상태로, 요동축(12)의 회동 동작에 의한 보관 유지부(13)와 동기하여 회동 동작이 가능으로 되어 있다.

종방착판(15)은, 보관 유지부(13)가 연직 처리 위치에 배치되었을 때에, 거의 성막구(4b)를 막도록 위치함과 동시에, 보관 유지부(13)의 횡 방향의 요동 동작에 동기하여 요동하는 구성으로 된다. 보관 유지부(13)가 연직 처리 위치에서 요동 되었을 때에 종방착판(15)이 성막구(4b)의 좌우단에 접촉하지 않게, 종방착판(15)의 횡 방향 형상이 설정된다.

또한, 보관 유지부(13)의 회동 동작 중 및 보관 유지부(13)가 연직 처리 위치에 배치되었을 때에, 종방착판(15)은, 보관 유지부(13)로부터 이간하지 않게 구성되어 있다.

또한, 기판 보관 유지부(10)에는, 유리 기판(11)의 세로 방향에서의 단부의 위치를 규제하면서 유리 기판(11)을 지지하는 지지부로서, 종방착판(15)과 일체로 되는 지지틀, 혹은, 보관 유지부(13)와 일체로 되는 기판 가이드 등을 설치할 수도 있다. 특히, 기판 가이드로서는, 유리 기판(11)의 외주 단면부에 당접하여 유리 기판(11)을 지지 가능한 구조가 채용되는 것이 바람직하다.

도 2, 도 3에 나타내듯이, 성막구(4b)의 상단 위치 및 하단 위치에 배치되고, 서로 대향하는 2매의 횡방착판(21)이 횡 방향으로 연재해서 설치되고 있다. 성막구(4b)의 중심의 근처에 위치하는 횡방착판(21)의 단부는, 종방착판(15)의 상단(15U)(단부) 및 하단(15L)(단부) 및, 유리 기판(11)의 상단 및 하단이 되는 연부(11U, 11L)를 덮도록 배치된다.

횡방착판(21)은, 기판 보관 유지부(10)의 외주에서의 상단 부분으로부터 유리 기판(11)의 외주 부분의 상단 부분까지의 영역과, 기판 보관 유지부(10)의 외주에서의 하단 부분으로부터 유리 기판(11)의 외주 부분의 하단 부분까지의 영역을 덮도록 설치되고 있다. 횡방착판(21)은, 유리 기판(11) 이외의 부분에서, 배킹 플레이트(6)의 타겟(7)으로부터 튀어나온 입자가 부착하는 영역을 덮도록 설치되고 있다.

횡방착판(21)의 횡 방향의 치수는, 성막구(4b)의 횡 방향의 치수와 동일하게 설정되어 있고, 횡방착판(21)은, 성막구(4b)의 횡 방향에서의 전체 길이에 걸쳐 연재하고 있다.

종방착판(15)과 횡방착판(21)이란, 도 2, 도 3에 나타내듯이, 보관 유지부(13)가 연직 처리 위치에 배치되었을 때에, 조합되는 틀 모양이 된다. 이 상태에서, 종방착판(15)과 횡방착판(21)으로 둘러싸인 중앙부에는, 성막 재료가 유리 기판(11)의 피처리면(11a)(표면)에 도달하도록, 종방착판(15)의 두께 방향으로 관통하는 개구부(15a, 21a)가 형성된다. 이 개구부(15a, 21a)의 연부를 형성하는 종방착판(15)과 횡방착판(21) 중, 배킹 플레이트(6)에 대향하는 종방착판(15)의 표면측의 부분과 횡방착판(21)의 표면측의 부분에는, 경사부(15b, 21b)가 형성되고 있다. 경사부(15b, 21b)는, 유리 기판(11)의 외측으로부터 중심으로 향하는 방향에서, 경사부(15b, 21b)의 두께가 감소하는 경사면을 갖는다. 즉, 개구부(15a, 21a)는, 종방착판(15) 및 횡방착판(21)의 표면 측으로부터 이면 측을 향하는 방향에서 개구부(15a, 21a)의 개구면적이 축소하도록 형성되어 있고, 이것에 의해, 개구부(15a, 21a)의 내주면에는 경사부(15b, 21b)가 형성된다.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 스퍼터 장치(1)에서, 기판 보관 유지부(10)에 의해서 유리 기판(11)이 보관 유지된 상태에서의 유리 기판(11)에 대한 성막에 대해 설명한다.

우선, 스퍼터 장치(1)의 외부에서 내부로 반입된 유리 기판(11)은, 우선, 로드·언로드실(2) 내의 위치 결정 부재에 재치되고, 유리 기판(11)이, 위치 결정 부재 상에서 소정 위치에 배치되도록 얼라이먼트 된다.

다음으로, 로드·언로드실(2)의 위치 결정 부재에 재치된 유리 기판(11)이 반송 장치(3a)(반송 로봇)의 로봇 핸드에서 지지를 받고, 로드·언로드실(2)로부터 취출된다. 그리고, 유리 기판(11)은, 반송실(3)을 경유하여 성막실(4)에 반송된다.

도 4~도 9는, 본 실시 형태에서의 성막실에서 실시되는 공정을 나타내는 모식 측면도이다. 또, 도 4~도 9에서, 경사부(15b, 21b) 등의 부위에 대해서는, 설명을 생략하고 있다.

이 때, 성막실(4)에서는, 도 4에 나타내듯이, 기판 보관 유지부(10)에서, 회전 구동부(20)에 의해서 요동축(12)이 회전되고, 보관 유지부(13) 및 종방착판(15)이 수평 재치 위치에 배치된다. 또한, 도시하지 않은 리프트 핀 이동부에 의해서, 종방착판(15)은, 보관 유지부(13)로부터 이간된 준비 위치에 배치되어 있다.

이 상태로, 성막실(4)에 도달한 유리 기판(11)이, 반송 장치(3a)(반송 로봇)에 의해서 기판 보관 유지부(10)의 보관 유지부(13) 상에 재치된다.

구체적으로 설명하면, 우선, 반송 장치(3a)(반송 로봇)에 의해서 종방착판(15) 및 보관 유지부(13)에 대해서 대략 병행 상태로 지지를 받는 유리 기판(11)은, 도 5에 화살표 A로 나타내듯이, 서로 이간한 보관 유지부(13)와 종방착판(15) 사이에, 보관 유지부(13)의 면에 평행한 방향에서의 외측으로부터 내측을 향해서 삽입된다. 이 때, 리프트 핀 이동부는, 리프트 핀을 보관 유지부(13)의 표면보다 상방으로 이동시키고, 리프트 핀은, 유리 기판(11)을 받기 위해서, 보관 유지부(13)의 표면보다 상방으로 돌출된 상태가 되고 있다.

다음으로, 도 6에 나타내듯이, 반송 장치(3a)(반송 로봇)의 로봇 핸드가 보관 유지부(13)에 근접함으로써, 보관 유지부(13)의 소정의 면 내의 위치에 유리 기판(11)이 얼라이먼트 된 상태로서, 보관 유지부(13) 상에 유리 기판(11)이 재치된다. 여기서, 유리 기판(11)의 수수를 한 후, 반송 로봇(3a)의 암이, 반송실(3)로 후퇴한다. 그리고, 기판 보관 유지부(10)에 설치된 리프트 핀 이동부의 리프트 핀이 하강하고, 보관 유지부(13)의 하측에 유리 기판(11)이 격납되는 것에 의해서, 유리 기판(11)은 보관 유지부(13)에 지지를 받는다.

다음으로, 도시하지 않은 리프트 핀 이동부에 의해, 도 7에 화살표 B로 나타내듯이, 종방착판(15)이 보관 유지부(13)를 향해서 하강하여 근접한다.

종방착판(15)의 정지에 의해, 도시하지 않은 지지부 등에 의해 유리 기판(11)의 표면 및 이면이 종방착판(15)과 보관 유지부(13)에 의해 협지된다. 이 상태로, 유리 기판(11)이 성막 처리 위치에서 얼라이먼트 된 상태로 기판 보관 유지부(10)에 보관 유지된다. 이 때, 유리 기판(11)은, 종방착판(15) 또는 보관 유지부(13)에 설치된 기판 가이드 등에 의해서 지지를 받는 것도 가능하다.

다음으로, 회전 구동부(20)에 의해 요동축(12)이 회동됨으로써, 도 8에 화살표 C로 나타내듯이, 취부 부재(12a)를 통해 요동축(12)에 취부된 보관 유지부(13)와 종방착판(15)에 의해서 유리 기판(11)이 보관 유지된 상태로, 보관 유지부(13) 및 종방착판(15)은, 요동축(12)의 축선 주위로 회동하여, 연직 처리 위치에 도달하도록 세워진다.

이것에 의해, 종방착판(15)과 보관 유지부(13)에 의해서 성막구(4b)가 거의 폐색된 상태가 됨과 동시에, 종방착판(15)이 횡방착판(21)에 근접한다.

서로 근접한 종방착판(15) 및 횡방착판(21)은, 도 3에 나타내듯이, 조합된 틀 모양이 되고, 틀 모양의 종방착판(15)과 횡방착판(21)에 의해서, 유리 기판(11)의 피처리면(11a)의 주연부의 사방(종연부(11Y), 연부(11U), 연부(11L))이, 성막 재료가 도달하지 않도록 덮인 상태가 된다. 또, 틀 모양의 종방착판(15)과 횡방착판(21)에 의해서 형성된 개구부(15a, 21a)에 노출된 유리 기판(11)이 배킹 플레이트(6)의 타겟(7)에 대해서 대향한 상태가 된다.

이 연직 처리 위치에 배치되고, 기판 보관 유지부(10)에 보관 유지된 유리 기판(11)은, 유리 기판(11)의 표면(11a)(피처리면)과 배킹 플레이트(6)의 표면이 대략 평행한 상태로 보관 유지되고, 이 상태로 성막실(4) 내에서 성막 공정을 한다.

성막 공정에서는, 가스 도입 장치는 성막실(4)에 스퍼터 가스와 반응 가스를 공급하고, 외부의 전원은 배킹 플레이트(6)에 스퍼터 전압을 인가한다. 또, 마그네트론 자기회로에 의해 타겟(7) 상에 소정의 자장을 형성한다. 성막실(4)의 전측 공간(41) 내에서 플라즈마에 의해 여기된 스퍼터 가스의 이온이, 배킹 플레이트(6)의 타겟(7)에 충돌하여 성막 재료의 입자를 튀어나오게 한다. 그리고, 튀어나온 입자와 반응 가스가 결합한 후, 입자가 유리 기판(11)에 부착함으로써, 유리 기판(11)의 표면에 소정의 막이 형성된다.

이 때, 본 실시 형태에 따른 인터백식 반응성 스퍼터 장치(스퍼터 장치(1))에서는, 성막 공정에서, 요동 구동부(20)에 의해 요동축(12)이 축 방향으로 요동됨으로써, 도 9에 화살표 D로 나타내듯이, 보관 유지부(13)가 좌우 방향으로 요동한다. 보관 유지부(13)를 구동함으로써, 보관 유지된 유리 기판(11)이 배킹 플레이트(6)에 대해서 횡 방향으로 상대 이동한다.

성막 공정에서의 기판 요동에 대해 설명한다.

도 10, 도 11은, 본 실시 형태에서의 방착판(종방착판(15), 횡방착판(21))의 요동을 나타내는 모식 상면도이다.

도 10, 도 11에 나타낸 성막 공정에서는, 보관 유지부(13)는, 부호 D1, D2로 나타내듯이 왕복 동작을 실시한다. 구체적으로, 도 10의 배킹 플레이트(6)에서 보았을 때, 보관 유지부(13)는, 성막구(4b)의 좌측 단부의 위치(PL)로부터 우측 단부의 위치(PR)를 향하는 방향, 즉, 방향 D1을 따라서 이동한다.

또한, 도 11의 배킹 플레이트(6)에서 보았을 때, 보관 유지부(13)는, 성막구(4b)의 우측 단부의 위치(PR)로부터 좌측 단부의 위치(PL)를 향하는 방향, 즉, 방향 D2를 따라서 이동한다.

즉, 위치(PR) 및 위치(PL)의 사이의 영역에서, 방향 D1, D2를 따라서, 보관 유지부(13)는 왕복 동작한다. 이것에 의해, 보관 유지부(13)에 의해서 보관 유지된 유리 기판(11)과 배킹 플레이트(6)가 상대적으로 이동하고, 유리 기판(11) 상에 형성되는 스퍼터막에서의 막 특성의 면내 균일성을 유지한다.

이 때, 도 9에 나타내듯이 성막구(4b)의 상변측(US) 및 하변측(LS)은, 횡방착판(21)에 의해서 폐색되고 있기 때문에, 성막 입자는, 횡방착판(21)에 차단되어서 이측 공간(42)에 도달하지 않는다. 또, 성막 입자는, 보관 유지부(13)에 부착하지 않는다.

또, 도 3에 나타내듯이 성막구(4b)의 우변측(R)과 좌변측(L)은, 종방착판(15)에 의해서 덮여 있기 때문에, 성막 입자는, 종방착판(15)에 차단되어서 이측 공간(42)에 도달하지 않는다. 또, 성막 입자는, 보관 유지부(13)에 부착하지 않는다.

이것에 의해, 이측 공간(42)에 대한 성막 입자의 침입이 방지되어, 보관 유지부(13)에서의 성막 입자의 부착이 방지된다. 따라서, 성막 입자의 부착물에 기인하는 파티클의 발생을 저감할 수 있다.

도 12는, 본 실시 형태에서의 타겟(7)과, 타겟(7)에 대해서 기판이 요동하는 영역(요동 영역)의 관계를 나타내는 모식 정면도이다. 도 13은, 본 실시 형태에서의 유리 기판(11)과 방착판(종방착판(15), 횡방착판(21))의 위치 관계를 나타내는 모식 정면도이다.

도 12에서는, 보관 유지부(13)의 왕복 이동에 수반하여 이동하는 유리 기판(11)의 위치와, 타겟(7)의 위치가 중합되고 있다.

도 13에서는, 종방착판(15)로 횡방착판(21)이 겹쳐지는 부분이 생략되어 있고, 종방착판(15) 및 횡방착판(21)이 일체적으로 조합된 일체의 방착판이 나타나고 있다.

도 12에 나타내듯이, 타겟(7)은, 트랙 형상을 갖는 8개의 장척 타겟이 배열된 구성을 갖는다. 장척 타겟의 각각에서, 장척 타겟의 외형보다 내측에서 파선으로 나타낸 부분은, 스퍼터링에 의해서 타겟(7)의 노출면에 형성된 이로전을 나타내고 있다. 이로전의 형상도, 트랙 형상을 가진다.

타겟(7)을 구성하는 8개의 장척 타겟 중, 성막구(4b)의 위치(PR)(도 10, 도 11 참조)의 근처에 위치하는 장척 타겟은 우단 타겟(7R)이며, 성막구(4b)의 위치(PL)(도 10, 도 11 참조)의 근처에 위치하는 장척 타겟은 좌단 타겟(7L)이다.

타겟(7)의 우연부(右緣部)로부터 좌연부(左緣部)까지의 영역, 및, 타겟(7) 상연부로부터 하연부까지의 영역은, 이로전 영역(7E)이다. 이로전 영역(7E) 중, 타겟(7)의 우연부로부터 좌연부까지의 영역은 이로전 영역(7E)의 횡치수(7EX)이며, 타겟(7) 상연부로부터 하연부까지의 영역은 이로전 영역(7E)의 종치수(7EZ)이다.

이로전 영역(7E)의 횡치수(7EX)는, 우단 타겟(7R)의 우연부에 생긴 이로전(7RE)과, 좌단 타겟(7L)의 좌연부에 생긴 이로전(7LE) 사이의 거리에 상당한다.

도 13에 나타내듯이, 유리 기판(11)은, 종방착판(15) 및 횡방착판(21)에 의해서 둘러싸여 있고, 도 8에 나타내듯이 개구부(15a, 21a)를 통해서 전측 공간(41)에서 노출되어, 타겟(7)에 대향하고 있다.

부호 11WX는, 우측의 종방착판(15ER)의 좌단(15aR)(개구부(15a))과 좌측의 종방착판(15EL)의 우단(15aL)(개구부(15a)) 사이의 거리이며, 즉, 전측 공간(41)에 노출되는 유리 기판(11)의 횡폭(횡 방향의 치수)이다.

부호 11WZ는, 상측의 횡방착판(21EU)의 하단(21aL)(내측 단부, 개구부(21a))와 하측의 횡방착판(21EL)의 상단(21aU)(내측 단부, 개구부(21a)) 사이의 거리이며, 즉, 전측 공간(41)에 노출되는 유리 기판(11)의 종폭(종 방향의 치수)이다.

또한, 도 12에서도, 하단(21aL), 상단(21aU), 및 유리 기판(11)의 세로폭(WZ)이 파선으로 나타나고 있다.

도 12에서, 부호 11MR는, 도 10에 나타내듯이 보관 유지부(13)가 방향 D1을 따라서 이동하고, 보관 유지부(13)가 성막구(4b)의 우측 단부의 위치(PR)에 가장 가까워졌을 때의 유리 기판(11)의 위치를 나타내고 있다.

또, 부호 11ML는, 도 11에 나타내듯이 보관 유지부(13)가 방향 D2를 따라서 이동하고, 보관 유지부(13)가 성막구(4b)의 좌측 단부의 위치(PL)에 가장 가까워졌을 때의 유리 기판(11)의 위치를 나타내고 있다.

유리 기판(11)의 위치(11MR, 11ML)의 각각에서, 가로폭(11WX)을 갖는 유리 기판(11)은 타겟(7)에 대향하고 있다. 즉, 보관 유지부(13)의 왕복 동작에 수반하여 유리 기판(11)이 요동함과 동시에 위치(11MR, 11ML)에 반복하여 도달하면서, 스퍼터링에 의해서 타겟(7)에서 튀어나온 성막 입자가 유리 기판(11) 상에 퇴적한다.

도 12에서, 유리 기판(11)이 위치(11MR)에 도달했을 때의 유리 기판(11)의 우단(11ER)과, 유리 기판(11)이 위치(11ML)에 도달했을 때의 유리 기판(11)의 좌단(11EL) 사이의 영역은, 요동 영역(50)이다. 요동 영역(50)은, 요동 구동부(20)에 의해서 축선 방향(AX)을 따라서 보관 유지부(13)가 왕복 이동하고 있는 동안에 유리 기판(11)이 전측 공간(41)에 노출되는 영역을 의미한다.

요동 영역(50)은, 도 12에 파선으로 나타내듯이, 타겟(7)에서의 이로전 영역(7E)의 횡치수(7EX)보다 작게 설정되어 있다. 여기서, 타겟(7)의 이로전 영역(7E)이란, 타겟(7)으로부터 성막 입자가 튀어 나와 거의 균일하게 스퍼터 성막이 생기는 영역을 의미하고, 실제의 타겟(7)의 윤곽에는 구애받지 않는다.

다음으로, 요동 영역(50)에서의 유리 기판(11)의 요동에 수반하여 종방착판(15)이 전측 공간(41)으로 노출되는 영역에 대해 설명한다.

도 10 및 도 12에 나타내듯이, 방향 D1을 따라서 유리 기판(11)이 이동하면, 전측 공간(41)에 노출되는 좌측의 종방착판(15EL)의 영역이 서서히 커진다. 또, 유리 기판(11)이 위치(11MR)에 도달했을 때, 전측 공간(41)에 노출되는 좌측의 종방착판(15EL)의 영역이 가장 커진다. 이 때, 도 13에 나타내는 좌측의 종방착판(15EL)의 좌단(15bL)은, 전측 공간(41)에 노출되지 않기 때문에, 타겟(7)으로부터 튀어나온 입자가 좌단(15bL)의 측면을 통해서, 전측 공간(41)에 도달하지 않는다.

이와 같이, 도 11 및 도 12에 나타내듯이, 방향 D2을 따라서 유리 기판(11)이 이동하면, 전측 공간(41)에 노출되는 우측의 종방착판(15ER)의 영역이 서서히 커진다. 또, 유리 기판(11)이 위치(11ML)에 도달했을 때, 전측 공간(41)에 노출되는 우측의 종방착판(15ER)의 영역이 가장 커진다. 이 때, 도 13에 나타내는 우측의 종방착판(15ER)의 우단(15bR)은, 전측 공간(41)에 노출되지 않기 때문에, 타겟(7)으로부터 튀어나온 입자가 우단(15bR)의 측면을 통해서, 전측 공간(41)에 도달하지 않는다.

또, 상술한 좌단(15bL)과 우단(15bR) 사이의 영역은, 요동 범위(15SR)이며, 요동 범위의 외측 경계 치수(15D)는, 좌단(15bL)과 우단(15bR) 사이의 거리에 상당한다. 횡방착판(21)에서의 요동 방향의 치수(21SR)(외측 단부의 사이의 거리)는, 외측 경계 치수(15D)보다 크다.

이 때문에, 횡방착판(21)에 의해서, 종방착판(15)의 요동 범위(15SR)를 모두 덮는 것이 가능하기 때문에, 성막 처리 중에 유리 기판(11)을 요동시켜도, 요동 방향과 직교하는 방향에서의 유리 기판(11) 및 종방착판(15)의 단부를 덮은 상태를 유지할 수 있다.

또, 요동 방향에서의 횡방착판(21)의 치수(21SR)는, 요동 방향에서의 타겟(7)의 치수보다 작게 설정되어 있다. 이것에 의해, 요동 방향에서 횡방착판(21)의 연재하는 모든 영역에서 균일 성막이 가능해진다. 이것에 의해, 요동하는 유리 기판(11)의 전면에 대해서 균일하게 성막하는 것이 가능해진다.

또, 상측의 횡방착판(21EU)의 하단(21aL)과 하측의 횡방착판(21EL)의 상단(21aU) 사이의 거리, 즉, 전측 공간(41)에 노출되는 유리 기판(11)의 세로폭(WZ)은, 도 12에 파선으로 나타내듯이, 타겟(7)에서의 이로전 영역(7E)의 세로 치수(7EZ)보다 작게 설정되어 있다.

이것에 의해, 유리 기판(11)의 요동 영역(50)이 타겟(7)의 이로전 영역(7E)보다 작게 설정되어 있기 때문에, 성막의 균일성을 얻을 수 있다.

성막 처리가 종료된 유리 기판(11)은, 회전 구동부(20)에 의해 요동축(12)이 회동됨으로써, 보관 유지부(13)와 종방착판(15)에 의해서 보관 유지된 상태로, 요동축(12)의 축선 주위에서, 도 8에 나타내는 화살표 C와는 역 방향으로 회동한다. 도 7에 나타내듯이, 유리 기판(11)이 수평 재치 위치에 도달할 때까지, 회동 동작을 한다.

다음으로, 리프트 핀 이동부에 의해서, 종방착판(15)은, 도 7에 나타내는 화살표 B와는 역 방향으로 상승하여, 도 6에 나타내는 상태가 된다. 그 후, 종방착판(15)과 보관 유지부(13) 사이에서, 유리 기판(11)은, 반송 장치(3a)(반송 로봇)에 의해서, 도 5의 화살표 A와 역 방향으로 취출된다. 또한, 유리 기판(11)은, 반송실(3)을 개입시켜 최종적으로 로드·언로드실(2)로부터 외부로 반출된다. 또, 다른 챔버에서, 그 외의 처리를 실시하는 것도 가능하다.

본 실시 형태에 따른 스퍼터 장치(1)에 의하면, 기판 보관 유지부(10)를 요동 가능하게 하여 성막의 균일성을 향상할 수 있다. 또한, 보관 유지부(13)와 동기하여 요동하는 종방착판(15)과, 성막실(4)의 성막구(4b)에 취부된 횡방착판(21)에 의해, 성막 중에서의 이측 공간(42)에서의 부착물의 발생을 삭감하고, 파티클 발생을 저감하는 것이 가능해진다.

(요동식 타겟과 상술한 실시 형태에 따른 타겟의 비교)

상술한 실시 형태와는 다른 구조로서, 예를 들면, 타겟이 요동하는 요동식 타겟을 구비하는 스퍼터 장치가 알려져 있다. 요동식 타겟이 채용되고 있는 장치에서는, 타겟 뿐만이 아니라, 타겟에 접속되는 배선이나 자기회로를 둘러싸는 케이스(내부 챔버)가 성막실 내에 설치되고 있다. 케이스는, 도 12에 나타내듯이 타겟의 표면을 전측 공간(41)에 노출시킨다. 이 케이스는, 요동 부분이며, 타겟을 요동할 때에, 케이스도 성막실 내에서 요동한다.

이러한 요동식 타겟을 구비하는 구성의 경우, 성막에 수반하는 부착물이, 도 12의 사선으로 나타낸 영역의 표면에 퇴적될 뿐만 아니라, 유리 기판에 대향하지 않는 케이스의 측면이나 이면에도 부착물이 퇴적되어 버린다. 환언하면, 요동식 타겟을 구비하는 구조에서는, 부착물이 퇴적하는 표면적이 증가한다.

이에 대해, 본 실시 형태에 따른 스퍼터 장치(1)에 의하면, 도 12의 사선으로 나타낸 영역의 표면에만, 성막에 수반하는 부착물이 퇴적한다. 환언하면, 요동식 타겟과는 달리, 케이스를 구비하지 않기 때문에, 케이스의 측면이나 이면에 부착물이 퇴적하지 않는다. 즉, 부착물이 퇴적하는 표면적을 삭감할 수 있다.

일례로서, 본 실시 형태는, 요동식 타겟의 경우와 비교해서, 요동 부분에 부착물이 부착하는 면적을 2/3~1/2 정도로 삭감하는 것이 가능해진다.

이 예에서는, 요동식 타겟을 구성하는 요동 부분의 면적에 대해서, 부착물이 부착하는 면적을 1.5~2배 정도, 삭감 가능하다.

동시에, 본 실시 형태에 의하면, 요동식 타겟의 경우에 비해, 성막실(4)의 용적을 삭감하여, 공간절약화를 도모할 수 있다. 또, 요동 구동부(20)(회전 구동부)가, 성막실(진공 챔버)의 외측에 배치되어 있으므로, 파티클 발생량을 삭감하는 것이 가능해진다.

본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명하고, 상기에서 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 예시적인 것이며, 한정하는 것으로 고려되어서는 아니되는 것을 이해해야 한다. 추가, 생략, 치환, 및 그 외의 변경은, 본 발명의 범위에서 일탈하지 않고 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 전술의 설명에 의해서 한정되고 있다고 간주해서는 아니되고, 청구범위에 의해서 제한되고 있다.

1: 스퍼터 장치(성막 장치), 2, 2A: 로드·언로드실(진공 챔버), 3: 반송실(진공 챔버), 3a: 반송 장치(반송로봇), 3a: 반송 장치, 3a: 반송로봇, 4, 4A: 성막실(진공 챔버), 4a: 반송구, 4b: 성막구, 6: 배킹 플레이트(음극, 음극 전극), 7: 타겟, 7E: 이로전 영역, 7L: 좌단 타겟, 7LE, 7RE: 이로전(erosion), 7R: 우단 타겟, 10: 기판 보관 유지부(보관 유지 수단), 10R: 영역, 11a: 피처리면(표면), 11EL, 15aR, 15bL: 좌단(左端), 11ER, 15aL, 15bR: 우단(右端), 11L, 11U: 연부(緣部), 11ML, 11MR, PL, PR: 위치, 11WX: 횡폭(橫幅), 11Y: 종연부(縱緣部), 11: 유리 기판(피처리 기판), 12: 요동축(요동부, 요동 수단), 12a: 취부 부재, 13: 보관 유지부, 15, 15EL, 15ER: 종방착판(縱防着板), 15a, 21a: 개구부, 15b, 21b: 경사부, 15L, 21aL: 하단, 15SR: 요동 범위, 15U, 21aU: 상단, 20: 요동 구동부(회전 구동부), 21, 21EL, 21EU: 횡방착판(橫防着板), 41: 전측 공간, 42: 이측 공간, 50: 요동 영역, AX: 축선 방향, LS: 하변측, R: 회전 방향, R: 우변측.

Claims (9)

1. 스퍼터링법으로 피처리 기판 상에 성막을 실시하는 장치이며,
   전측 공간과, 이측 공간과, 상기 전측 공간에 개구함과 동시에 상기 이측 공간에 설치된 성막구를 구비하는 진공 챔버와,
   상기 진공 챔버의 상기 전측 공간 내에 설치된 음극의 표면에 설치된 타겟과,
   상기 진공 챔버의 상기 이측 공간 내에 설치되어, 상기 타겟과 피처리 기판의 피처리면이 대향하도록 상기 피처리 기판을 요동 가능하게 보관 유지하는 기판 보관 유지부와,
   상기 기판 보관 유지부를 상기 타겟에 대해서 요동 가능하게 하는 요동부를 구비하고,
   상기 기판 보관 유지부에서의 상기 피처리 기판의 요동 영역이 상기 타겟의 이로전 영역보다 작게 설정되어 있고,
   상기 요동부는, 요동 방향으로 연재하는 요동축을 갖고, 상기 요동축의 축선 방향으로 상기 기판 보관 유지부를 요동시키는 요동 구동부를 갖고,
   상기 요동 구동부는, 상기 요동축을 축선 주위로 회동시키는 회전 구동부를 구비하고,
   상기 요동축의 회동에 의해, 상기 기판 보관 유지부가, 수평 방향 위치가 되는 상기 피처리 기판을 재치·취출하는 수평 재치 위치와, 상기 피처리 기판의 피처리면을 연직 방향을 따라서 가동하는 연직 처리 위치 사이에서 회전 동작 가능하고,
   상기 기판 보관 유지부는,
   상기 기판 보관 유지부의 요동 방향에서의 상기 피처리 기판의 양단 위치에 배치되고, 상기 요동 방향과 교차하는 방향으로 연재하고, 상기 기판 보관 유지부의 요동 방향의 요동 동작에 동기하여 요동하도록 구성되는 종방착판을 구비하고,
   상기 종방착판은, 상기 피처리 기판을 협지한 상태로 상기 요동축의 회동 동작에 의해 상기 기판 보관 유지부와 동기하여 회전 동작이 가능하고, 또한, 상기 기판 보관 유지부가 상기 연직 처리 위치에 배치된 때에 상기 성막구의 우변측과 좌변측을 덮고,
   상기 진공 챔버는, 상기 성막구의 상위치 및 하위치의 각각에 설치되고, 상기 기판 보관 유지부의 요동과는 동기하지 않는 횡방착판을 구비하고,
   상기 종방착판의 길이는, 상기 요동 방향과 교차하는 방향에서 서로 대향하는 상기 횡방착판 사이의 치수보다 크게 설정되고,
   상기 횡방착판에서의 상기 요동 방향의 치수는, 상기 요동 방향에서 상기 종방착판의 요동 범위의 외측 경계 치수보다 크게 설정되고,
   상기 요동 구동부는, 상기 진공 챔버의 외부에 배치되어 있고,
   상기 기판 보관 유지부가 상기 연직 처리 위치에 배치된 때에, 상기 종방착판과 상기 횡방착판이 조합되어 틀 모양이 되고, 틀 모양의 상기 종방착판과 상기 횡방착판으로 둘러싸인 중앙부에는 상기 종방착판의 두께 방향으로 관통하는 개구부가 형성되고, 상기 개구부에 노출된 상기 피처리면이 상기 타겟에 대하여 대향한 상태가 되고, 상기 피처리 기판 상에 성막이 행해지는,
   스퍼터 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 기판 보관 유지부가 상기 연직 처리 위치에 배치된 때에, 상기 횡방착판은, 상기 요동 방향과 교차하는 방향에서의 상기 종방착판의 단부에 배치되어, 상기 피처리 기판의 양단 위치에 배치되는,
   스퍼터 장치.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 요동 방향에서 상기 횡방착판의 치수가, 상기 요동 방향에서의 상기 타겟의 치수보다 작게 설정되는,
   스퍼터 장치.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 음극의 배면에 배치되어 마그네트론 플라즈마를 발생시키는 마그네트론 자기회로와,
   상기 마그네트론 자기회로를 상기 음극의 배면에 대해서 요동시키고, 거기에 대응하여 마그네트론 플라즈마를 발생시켰을 때의 플라즈마가 타겟의 표면을 이동하도록 하는 자기회로 요동부,
   를 갖는,
   스퍼터 장치.

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