KR102597416B1 - 진공 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
진공 챔버 내에 설치되는 방착판을 냉각할 수 있는 기능을 손상시키지 않으면서 방착판의 베이킹 처리를 실시할 수 있는 진공 처리 장치를 제공한다. 진공 챔버(1)를 구비하고 이 진공 챔버에 놓인 피처리 기판(Sw) 대해 소정의 진공 처리를 실시하는 본 발명의 진공 처리 장치(SM)는, 진공 챔버 내에 방착판(82)이 설치되며, 진공 챔버의 하부 벽 내면(13)에 세워진 방착판의 부분에 간극을 두고 대치하는 금속 블록체(9)와, 블록체를 냉각하는 냉각 수단(11)과, 방착판의 부분과 블록체 사이에 배치되어 방착판을 열복사에 의해 가열할 수 있는 가열 수단(10)을 추가로 구비하고, 서로 대치하는 블록체와 방착판의 표면 부분은, 이들 블록체와 방착판의 모재 금속에 각각 표면 처리를 실시하여 방사율을 증가시킨 고 방사율층(93, 84)으로 각각 구성된다.
Description
본 발명은 진공 챔버를 구비하고 이 진공 챔버 내에 세팅된 피처리 기판에 대해 소정의 진공 처리를 실시하는 진공 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에는 실리콘 웨이퍼 등의 피처리 기판에 대해, 예를 들면, 성막 처리나 에칭 처리와 같은 진공 처리를 실시하는 공정이 있다. 이러한 진공 처리에 사용되는 진공 처리 장치로서, 예를 들면, 스퍼터링 법으로 성막하는 스퍼터링 장치가 특허문헌 1과 같이 알려져 있다. 여기서는 진공 분위기를 형성할 수 있는 진공 챔버를 구비하고, 진공 챔버의 상부에는 스퍼터링용 타겟이 배치되고 진공 챔버 내의 하부에는 타겟에 대향시켜 피처리 기판이 놓이는 스테이지가 설치되어 있다.
상기 스퍼터링 장치를 이용하여 소정의 박막을 성막할 때에는, 스테이지에 한 장의 피처리 기판을 세팅한 상태에서 진공 분위기의 진공 챔버 내로 희가스(및 반응 가스)를 도입하고, 타겟에 예를 들면, 음의 전위를 갖는 직류 전력이나 소정 주파수의 교류 전력을 투입한다. 따라서 진공 챔버 내에 플라즈마 분위기가 형성되고, 플라즈마 중에서 이온화된 희가스의 이온이 타겟에 충돌하여 타겟이 스퍼터링되며, 타겟으로부터 비산된 스퍼터 입자가 피처리 기판의 표면에 부착 및 퇴적되어, 타겟 종류에 따라 소정의 박막이 성막된다. 타겟을 스퍼터링하면, 스퍼터링 입자의 일부는 피처리 기판 이외를 향해서도 비산한다. 진공 챔버에는 일반적으로 그 내벽면에 스퍼터 입자가 부착되는 것을 방지하기 위해 금속 방착판이 진공 챔버의 내벽면으로부터 간격을 두고 설치된다.
스퍼터링에 의해 성막할 때 방착판은 플라즈마의 복사열 등으로 가열되며, 성막되는 피처리 기판의 매수가 증가함에 따라 점차 뜨거워진다. 방착판이 뜨거워지면, 특히 스퍼터 입자가 부착 및 퇴적되지 않는 방착판의 뒷면으로부터 진공 배기되지 않고 그 표면에 잔류하는 각종 가스(산소나 수증기 등)가 방출된다. 이러한 방출 가스가 성막 시 박막 안으로 들어가면, 예를 들어 막질의 저하를 초래하므로 이를 가급적 억제할 필요가 있다. 따라서 기존에는 방착판을 냉각시키는 것이 일반적이었다.
그런데, 사용하지 않는 방착판을 진공 챔버 내에 세팅한 경우, 피처리 기판에 대한 성막에 앞서, 진공 분위기에서 방착판을 소정 온도로 가열하는 이른바 베이킹 처리를 하여 방착판으로부터 탈가스를 실시하는 것이 일반적이다. 베이킹 처리를 할 수 있는 스퍼터링 장치는 예를 들면, 특허문헌 2와 같이 알려져 있다. 여기서는 열복사에 의해 방착판을 가열하는 램프 히터(가열 수단)와, 램프 히터의 뒷면에 설치되는 반사판을 구비하고, 램프 히터에서 방출되는 열선을 반사판에서 반사하여 방착판에 조사하도록 구성되었다. 이들 램프 히터와 반사판을, 방착판을 냉각하는 냉각 수단과 방착판 사이에 배치하여 방착판의 베이킹 처리를 가능하도록 하는 것을 생각해 볼 수 있으나, 반사판이 사이에 있어 방착판이 냉각되기 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 진공 챔버 내에 설치되는 방착판을 냉각할 수 있는 기능을 손상시키지 않으면서도 방착판의 베이킹 처리를 실시할 수 있는 진공 처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 진공 챔버를 구비하고 이 진공 챔버 내에 세팅된 피처리 기판에 대해 소정의 진공 처리를 실시하는 본 발명에 따른 진공 처리 장치는, 진공 챔버 내에 방착판이 설치되며, 진공 챔버의 내벽면에 세워진 방착판의 부분에 간극을 두고 대치하는 금속 블록체(metal block)와, 블록체를 냉각하는 냉각 수단과, 방착판의 부분과 블록체 사이에 배치되어 방착판을 열복사에 의해 가열할 수 있는 가열 수단을 추가로 구비하고, 서로 대치하는 블록체와 방착판의 표면 부분은, 이들 블록체와 방착판의 모재 금속에 각각 표면 처리를 실시하여 방사율을 증가시킨 고 방사율층으로 각각 구성되는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 블록체와 대치하는 방착판의 표면 부분을 고 방사율층으로 구성했기 때문에, 방착판의 베이킹 처리 시 가열 수단으로부터의 열선이 방착판의 고 방사율층으로 흡수되어 방착판에 효율적으로 전해지므로, 방착판의 부분과 블록체 사이에 반사판을 마련하지 않아도 된다. 게다가 방착판과 대치하는 블록체의 표면 부분도 고 방사율층으로 구성했기 때문에, 상기 반사판이 개재되지 않는 점과 더불어 블록체에서의 방사 냉각에 의해 진공 처리 중에 방착판을 냉각할 수 있다는 기능이 손상되지 않는다. 덧붙여 서로 대치하는 블록체와 방착판의 표면 부분에는, 블록체와 방착판의 표면 부분과 서로 평행하게 대치하는 경우뿐만 아니라, 예를 들면, 방착판의 표면 부분에 대해 블록체와 대치하는 면이 경사지는 등 양쪽이 소정의 각도를 가지고 대치하는 경우도 포함되는 것으로 한다.
본 발명에서 상기 가열 수단과 대치하는 상기 블록체의 표면 부분은, 블록체의 모재 금속에 표면 처리를 실시하여 방사율을 감소시킨 저 방사율층으로 구성되는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 베이킹 처리 시 가열 수단으로부터의 열선을 저 방사율층으로 반사하여 방착판에 조사할 수 있어 유리하다.
본 발명에서는 상기 방착판과 대치하는 상기 블록체의 표면에 제 1 오목부를 형성하고, 제 1 오목부의 내측 공간에 상기 가열 수단을 격납(格納)하는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 블록체와 방착판 사이의 거리를 짧게할 수 있으므로 방착판을 효율적으로 냉각할 수 있어 유리하다. 이 경우 제 1 오목부의 내면은 블록체의 모재 금속에 표면 처리를 실시하여 방사율을 감소시킨 저 방사율층으로 구성하면 베이킹 처리 시 가열 수단으로부터의 열선을 저 방사율층으로 반사하여 방착판에 조사할 수 있어 유리하다.
또한 본 발명에서는 상기 블록체와 대치하는 상기 방착판의 표면 부분에 제 2 오목부를 형성하고, 제 2 오목부의 내측 공간에 상기 가열 수단을 격납하는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 블록체와 방착판 사이의 거리를 짧게할 수 있으므로 방착판을 효율적으로 냉각할 수 있어 유리하다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 스퍼터링 장치를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 변형예를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 변형예를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 변형예를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 일부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 변형예를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 변형예를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 변형예를 확대하여 나타낸 단면도이다.
아래에서는 도 1을 참조하여, 진공 처리 장치를 마그네트론 방식의 스퍼터링 장치로, 피처리 기판을 실리콘 웨이퍼(이하, ‘기판(Sw)’)로 하여, 기판(Sw) 표면에 소정의 박막을 성막하는 경우를 예로 들어 본 발명에 따른 진공 처리 장치의 실시형태를 설명한다. 아래에서는 ‘위’, ‘아래’와 같이 방향을 나타내는 용어는, 도 1에 나타낸 진공 처리 장치로서의 스퍼터링 장치의 설치 자세를 기준으로 한다.
도 1을 참조하여, SM은 본 실시형태의 스퍼터링 장치이다. 스퍼터링 장치(SM)는 진공 챔버(1)를 포함한다. 진공 챔버(1)의 측벽 및 하부 벽에는, 도면 밖의 온매 또는 냉매용의 순환 유닛에 배관을 통해 연결되는 자켓(11)이 형성되며, 적절히 용매나 냉매를 순환시켜 진공 챔버(1)의 측벽 및 하부 벽을 가열 또는 냉각할 수 있도록 구성되었다. 진공 챔버(1)의 윗면 개구부에는 캐소드 유닛(2)이 착탈 가능하도록 설치된다.
캐소드 유닛(2)은, 타겟(21)과, 이 타겟(21)의 위쪽에 배치되는 자석 유닛(22)으로 구성된다. 타겟(21)으로는, 기판(Sw) 표면에 성막하고자 하는 박막에 따라, 알루미늄, 구리, 티타늄이나 알루미나와 같은 알려진 것이 이용된다. 그리고 타겟(21)은, 백킹 플레이트(21a)에 장착된 상태에서, 스퍼터면(21b)을 아래쪽으로 한 자세로 진공 챔버(1) 상부 벽에 설치된 진공 씰을 겸용하는 절연체(31)를 통해 진공 챔버(1)의 상부에 설치된다. 타겟(21)에는, 타겟의 종류에 따라 직류 전원이나 교류 전원 등으로 구성된 스퍼터 전원(21c)으로부터의 출력(21d)이 연결되어, 타겟의 종류에 따라 예를 들면, 음의 전위를 갖는 소정 전력이나 소정 주파수의 고주파 전력이 투입될 수 있도록 구성되었다. 자석 유닛(22)은 타겟(21)의 스퍼터면(21b)의 아래쪽 공간에 자기장을 발생시켜, 스퍼터링 시 스퍼터면(21b)의 아래쪽에서 이온화된 전자 등을 포착하여 타겟(21)으로부터 비산된 스퍼터 입자를 효율적으로 이온화하는 알려진 폐쇄 자기장 혹은 커스프 자기장 구조를 가지는 것으로 본 출원에서는 상세한 설명을 생략한다.
진공 챔버(1)의 하부에는, 타겟(21)과 대향되도록 스테이지(4)가 배치된다. 스테이지(4)는, 진공 챔버(1)의 하부에 설치된 절연체(32)를 통해 설치되는 원통형의 윤곽을 갖는 금속(예를 들면, SUS제) 기대(base)(41)와, 이 기대(41)의 윗면에 설치된 척 플레이트(42)를 갖는다. 기대(41)에는 도면 밖의 냉각기로부터 공급되는 냉매를 순환시키는 냉매 순환로(41a)가 형성되어, 선택적으로 냉각할 수 있도록 되어있다. 척 플레이트(42)는, 기대(41)의 윗면보다 한층 작은 외경을 가지며, 정전 척용의 전극이 매설되어있다. 이 전극에 도면 밖의 척 전원으로부터 전압을 인가하면, 척 플레이트(42) 윗면에 기판(Sw)이 정전 흡착된다. 또한, 기대(41)와 척 플레이트(42) 사이에는, 예를 들면, 질화 알루미늄으로 된 핫 플레이트(43)가 설치된다. 핫 플레이트(43)에는, 예를 들면, 히터 등의 가열 수단(도시 생략)이 내장되어, 이 가열 수단에 도면 밖의 전원으로부터 통전함으로써 소정의 온도(예를 들어, 300 ℃ ~ 500 ℃)로 가열할 수 있다. 이 경우, 척 플레이트(42)에 히터를 내장하여 척 플레이트(42)와 핫 플레이트(43)를 일체로 형성할 수도 있다. 그리고 핫 플레이트(43)에 의한 가열과, 냉매 순환로(41a)로의 냉매의 순환에 의한 기대(41)의 냉각을 통해 기판(Sw)을 실온 이상의 소정 온도(예를 들어, 350 ℃)로 제어할 수 있다.
진공 챔버(1)의 측벽에는, 스퍼터 가스를 도입하는 가스관(5)이 연결되며, 가스관(5)은 질량 유량 제어기(51)를 통해 도시 생략한 가스원에 연통된다. 스퍼터 가스에는 진공 챔버(1) 내에 플라즈마를 형성할 때 도입되는 아르곤 가스와 같은 희가스 뿐만 아니라, 산소 가스나 질소 가스와 같은 반응 가스가 포함된다. 진공 챔버(1)의 하부 벽에는, 터보 분자 펌프나 로터리 펌프 등으로 구성된 진공 펌프(61)에 통하는 배기관(62)이 연결되어 진공 챔버(1) 내를 진공 배기하며, 스퍼터링 시에는 스퍼터 가스를 도입한 상태로 진공 챔버(1)를 소정 압력으로 유지할 수 있다.
진공 챔버(1) 내에서 스테이지(4)의 주위에는, 핫 플레이트(43) 윗면의 외주 부분(43c)을 덮음으로써, 타겟(21)의 스퍼터링에 의해 발생하는 스퍼터 입자가 해당 부분(43c)에 부착되는 것을 방지하는 방착판으로서 기능하는 플래튼 링(7)이 간격을 두고 설치된다. 플래튼 링(7)은, 알루미나, 스테인레스와 같은 알려진 재료로 제작되어, 기대(41) 윗면의 외주 부분에 절연체(33)를 통해 설치된다. 또한 진공 챔버(1) 내에는 스퍼터 입자가 진공 챔버(1)의 내벽면에 부착되는 것을 방지하는 방착판(8)이 설치된다.
방착판(8)은 각각 알루미나, 스테인레스와 같은 알려진 재료로 만들어진 위쪽 방착판(81)과 아래쪽 방착판(82)으로 구성된다. 위쪽 방착판(81)은, 원통형의 윤곽을 가지며 진공 챔버(1)의 상부에 설치된 걸림부(12)를 통해 매달려 설치된다. 아래쪽 방착판(82)도 또한 원통형의 윤곽을 가지며 그 반경 방향 외측의 자유단에는, 윗쪽을 향해 기립한 기립벽부(起立壁部)(82a)가 형성된다. 아래 방착판(82)에는 진공 챔버(1)의 하부 벽을 관통하여 뻗어 있는, 모터나 에어 실린더 등의 구동 수단(83)으로부터의 구동축(83a)이 연결된다. 구동축(83a)의 상단에는 가이드 링(83b)이 설치되며, 가이드 링(83b) 상에 아래쪽 방착판(82)이 설치된다. 구동 수단(83)에 의해 아래쪽 방착판(82)은, 스퍼터링에 의해 성막되는 성막 위치와, 성막 위치보다 높고, 도면 밖의 진공 로봇에 의해 스테이지(4)로 기판(Sw)이 전달되는 반송 위치와의 사이에서 위 아래로 이동된다. 아래쪽 방착판(82)의 성막 위치에서는, 위쪽 방착판(81)의 하단부와 기립벽부(82a)의 상단부가 서로 상하 방향으로 오버랩되도록 설계되었다.
상하 방향과 직교하여 뻗어 있는 아래쪽 방착판(82)의 평탄부(82b)는, 그 방사 방향의 안쪽부가 플래튼 링(7)과 대향하도록 크기가 정해진다. 평탄부(82b) 밑면의 소정 위치에는 한 개의 고리 모양의 돌기(82c)가 형성된다. 돌기(82c)와 대응되도록 플래튼 링(7)의 윗면에는 고리 모양의 홈부(71)가 형성된다. 그리고 성막 위치에서는 평탄부(82b)의 돌기(82c)와 플래튼 링(7)의 홈부(71)에 의해 이른바 라비린스 씰(Labyrinth seal)이 형성되어, 기판(Sw)의 주위에서 아래쪽 방착판(82)의 하부에 위치하는 진공 챔버(1) 내의 공간으로 스퍼터 입자가 들어오는 것을 방지할 수 있다. 또한 스퍼터링 장치(SM)는 마이크로 컴퓨터, 기억 소자나 시퀀서 등을 구비한 알려진 구조의 제어 수단(도시 생략)을 구비하고, 이 제어 수단이 스퍼터 전원(21c), 기타 전원, 질량 유량 제어기(51)나 진공 펌프(61) 등의 스퍼터링 시, 각 부품의 제어 등을 통괄한다. 아래에서, 타겟(21)을 알루미늄으로 하여, 상기 스퍼터링 장치(SM)에 의해 기판(Sw) 표면에 알루미늄 막을 성막하는 경우를 예로 들어 성막 방법을 설명한다.
진공 펌프(61)를 작동시켜 진공 챔버(1) 내를 진공 배기한 후, 아래 방착판 (82)의 이송 위치에서, 도면 밖의 진공 반송 로봇에 의해 스테이지(4) 위로 기판(Sw)을 반송하여 스테이지(4)의 척 플레이트(42) 윗면에 기판(Sw)을 놓는다. 진공 반송 로봇이 퇴피하면, 아래쪽 방착판(82)을 성막 위치로 이동함과 동시에, 척 플레이트(42)의 전극에 도면 밖의 전원으로부터 소정의 전압을 인가하고, 척 플레이트(42)의 윗면에 기판(Sw)을 정전 흡착한다. 또한, 핫 플레이트(43)의 가열과, 냉매 순환로(41a)로의 냉매의 순환에 의한 기대(41)의 냉각에 따라, 기판(Sw)이 실온 이상의 소정 온도(예를 들면, 350 ℃)로 제어된다. 기판(Sw)이 소정 온도에 도달하면, 스퍼터 가스로서의 아르곤 가스를 소정의 유량(예를 들면, 아르곤 분압 0.5 Pa)으로 도입하고, 이와 함께 타겟(21)에 스퍼터 전원(21c)으로부터 음의 전위를 갖는 소정 전력(예를 들면, 3 kW ~ 50 kW)을 투입한다. 이를 통해 진공 챔버(1) 내에 플라즈마가 형성되어, 플라즈마 중의 아르곤 가스의 이온으로 타겟(21)의 스퍼터면(21b)이 스퍼터링되며, 타겟(21)으로부터 스퍼터 입자가 기판(Sw)에 부착 및 퇴적되어 알루미늄 막이 성막된다.
스퍼터링에 의한 성막 시 위쪽 방착판(81)이나 아래쪽 방착판(82)은 플라즈마의 복사열 등으로 가열되며, 성막되는 기판(Sw)의 매수가 증가함에 따라 점차 뜨거워진다. 본 실시형태와 같은 구성에서는, 핫 플레이트(43)로부터의 방사로 가열되는 플래튼 링(7)에 아래쪽 방착판(82)의 평탄부(82b)가 대향하고 있기 때문에, 아래쪽 방착판(82)이 더욱 가열되기 쉽다. 그리고 소정 온도를 초과하여 위쪽 방착판(81)과 아래쪽 방착판(82)(특히, 기판(Sw) 근방에 위치한 아래쪽 방착판(82))의 온도가 올라가면, 스퍼터 입자가 부착 및 퇴적되지 않는 위쪽 방착판(81)과 아래쪽 방착판(82)의 뒷면에서 진공 배기되지 않은 채 그 표면에 잔류하는 각종 가스(산소나 수증기 등)가 방출된다. 이러한 방출 가스가 성막 시 박막 내로 들어오면, 예를 들면, 막질의 저하를 초래하기 때문에 이를 가급적 억제할 필요가 있다.
따라서, 본 실시형태에서는 도 2에 나타낸 것처럼, 진공 챔버(1)의 하부 벽 내면(13)에, 아래쪽 방착판(82)의 평탄부(82b)에 대향하도록 원통형으로 형성된 블록체(9)를 세워서 설치했다. 블록체(9)는 알루미늄이나 구리와 같이 전열 특성이 좋은 금속으로 구성되며, 블록체(9)의 상부면(頂面)(91)까지의 높이는 아래쪽 방착판(82)의 처리 위치에서 블록체(9)와 아래쪽 방착판(82) 사이에, 후술하는 가열 수단(10)이 배치되도록 정해진다. 또한 진공 챔버(1)의 하부 벽 내면(13)과 블록체(9) 사이에는, 실리콘 시트나 인듐 시트와 같은 열전달을 향상시키는 열전도 시트(92)가 개재되어 있으나, 열전도 시트(92)는 생략할 수도 있다. 그리고 성막 중에 자켓(11)에 소정 온도의 냉매를 유통시켜, 진공 챔버(1)의 벽면으로부터의 열 전달을 통해 블록체(9)가 소정 온도로 냉각된다. 본 실시형태에서는, 자켓(11)이 블록체(9)를 냉각하는 냉각 수단을 구성한다. 블록체(9)의 체적, 상부면(91)의 면적(방착판과 대향하는 면의 면적)이나 아래쪽 방착판(82)에 대한 블록체(9)의 상대 위치 등은, 냉각하고자 하는 아래쪽 방착판(82)의 온도 등을 고려하여 적절하게 설정된다.
또한 본 실시형태에서는, 블록체(9)와 아래쪽 방착판(82) 사이에 아래쪽 방착판(82)을 열복사를 통해 가열할 수 있는 가열 수단(10)이 설치된다. 가열 수단(10)으로는, 예를 들면, 알려진 고리 모양의 차폐 히터(sheathed heater)나 램프 히터 등을 사용할 수 있으나, 차폐 히터를 이용하는 것이 바람직하다. 이들 차폐 히터나 램프 히터의 구조는 알려진 것이므로 그 설치 방법을 포함하여 본 출원에서는 상세한 설명을 생략한다. 그리고 서로 대치하는 블록체(9)의 상부면(91)과 아래쪽 방착판(82)의 밑면은, 이러한 블록체(9)와 아래쪽 방착판(82)의 모재 금속의 표면에 대해, 예를 들면, 입경이 90 ~ 710㎛의 범위의 고체 금속, 광물성 또는 식물성 연마재(입자)를 이용한 블러스트 처리(표면 처리)를 하여 방사율을 0.5 이상으로 증가시킨 고 방사율층(93, 84)으로 각각 구성된다. 여기서 방사율이란, 파장 2 ~ 6㎛의 범위의 평균 방사율을 가리킨다. 덧붙여, 고 방사율층(93, 84)의 형성 방법으로는 예를 들면, 에칭 가공이나 엠보싱 가공을 이용할 수 있으며, 또한 블록체(9)와 아래쪽 방착판(82)의 모재 금속의 표면에 대해 용사나 성막 등의 표면 처리를 함으로써, AlTiN, Al2O3 등의 비금속 막이나 Ti 용사막으로 구성된 고 방사율층(93, 84)을 형성할 수도 있다. 덧붙여, 도시 생략했으나, 고 방사율층(93)을 블록체(9)의 상부면(91)뿐만 아니라 측면에도 마련함으로써, 진공 챔버(1) 내에서 난반사되는 열선을 흡수할 수 있으므로 바람직하다. 또한 고 방사율층(84)을 아래쪽 방착판(82)의 밑면의 일부뿐만 아니라 밑면 전체에 걸쳐 설치할 수도 있고, 나아가 진공 챔버(1)의 내벽면과 대향하는 아래쪽 방착판(82)의 측면에 설치할 수도 있다. 또한 블록체(9)의 상부면(91)과 아래쪽 방착판(82)의 밑면이 서로 평행하게 대치하고 있으나, 예를 들면, 아래쪽 방착판(82)의 밑면에 대해 블록체(9)의 대치하는 면이 경사지는 등 양쪽이 소정의 각도를 가지고 대치할 수도 있다.
그리고 기판(Sw)의 성막에 앞서, 상기 가열 수단(10)에 의해 아래쪽 방착판(82)을 소정 온도(예를 들어, 380 ℃)로 가열하는 베이킹 처리에 의해 아래쪽 방착판(82)으로부터의 탈가스가 실시된다. 여기서, 블록체(9)와 대치하는 아래쪽 방착판(82)의 밑면을 고 방사율층(84)으로 구성했기 때문에, 가열 수단(10)으로부터의 열선이 고 방사율층(84)에 흡수되어 아래쪽 방착판(82)에 효율적 전해지므로, 아래쪽 방착판(82)과 블록체(9) 사이(가열 수단(10)의 하부)에 기존 예와 같이 반사판을 마련할 필요가 없다. 게다가 아래쪽 방착판(82)과 대치하는 블록체(9)의 상면도 고 방사율층(93)으로 구성했기 때문에, 상기 반사판이 개재하지 않는 점과 더불어, 블록체(9)에서의 방사 냉각에 의해 진공 처리 중에 방착판을 냉각할 수 있다는 기능이 손상되지 않는다.
위와 같이 본 발명에 따른 실시형태를 설명했으나, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되지 않으며 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시형태에서는 진공 처리 장치를 스퍼터링 장치(SM)로 한 경우를 예로 들어 설명했으나, 진공 챔버 내에 방착판을 구비한다면 다른 제한은 없으므로, 예를 들면, 드라이 에칭 장치나 CVD 장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
상기 실시형태에서는 블록체(9)의 상부면(91) 전면을 고 방사율층(93)으로 구성하는 경우에 대해 설명했으나, 도 3과 같이 가열 수단(10)에 대향하는 블록체 상부면(91)의 중앙 부분을, 방사율을 0.3 이하로 저감시킨 저 방사율층(95)으로 구성할 수도 있다. 이 저 방사율층(95)은, 블록체 상부면(91)의 중앙 부분의 고 방사율층(93)을 제거하고 블록체(9)의 모재 금속 표면을 노출시킨 다음, 이 노출시킨 모재 금속 표면에 대해 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.01 ~ 2.00의 범위가 되도록 경면 가공(표면 처리)을 하여 얻을 수 있다. 덧붙여, 블록체(9)의 고 방사율층(93)이 형성된 부분이, 아래쪽 방착판(82)에 대해 소정의 각도로 경사지게 대치할 수도 있다. 또한 고 방사율층(93) 표면의 가열 수단(10)에 대향하는 중앙 부분에 용사나 성막 등의 표면 처리를 함으로써, Al, Cu, Au, Pt로 구성된 저 방사율층(95)을 형성할 수도 있다. 이에 따르면, 가열 수단(10)으로부터의 열선을 저 방사율층(95)에서 반사하여 아래쪽 방착판(82)에 조사할 수 있어 유리하다.
그런데, 아래쪽 방착판(82)을 냉각할 때는, 블록체(9)와 아래쪽 방착판(82) 이의 거리가 짧은 것이 바람직하다. 도 4와 같이, 아래쪽 방착판(82)과 대치하는 블록체(9)의 표면에 제 1 오목부(94)를 형성하고, 제 1 오목부(94)의 내부 공간에 가열 수단(10)을 격납하면, 상기 거리를 줄일 수 있다. 이 경우 제 1 오목부(94)의 내면은, 상기 저 방사율층(95)과 마찬가지로, 블록체(9)의 모재 금속의 표면에 대해 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.01 ~ 2.00의 범위가 되도록 경면 가공(표면 처리)을 실시함으로써, 방사율을 0.3 이하로 저감시킨 저 방사율층(95a)으로 구성하면, 가열 수단(10)으로부터의 열선을 저 방사율층(95a)에서 반사하여 아래쪽 방착판(82)에 조사할 수 있어 유리하다. 또한 방사율을 0.1보다 작게 하려면, 가공 비용이 증가하여 현실적이지 않으므로 저 방사율층(95a)의 방사율의 하한은 0.1 이상으로 설정할 수 있다. 또한 경면 가공 방법으로는, 절삭 가공이나 버프 연마와 같은 물리적 연마 외에도, 전해 연마나 화학 연마와 같은 알려진 방법을 단독으로 또는 조합하여 채용할 수 있다. 덧붙여, 블록체(9)의 모재 금속의 표면에 대해 용사나 성막 등의 표면 처리를 함으로써, Al, Cu, Au, Pt로 구성된 저 방사율층(95a)을 형성할 수도 있다. 또한 가열 수단(10)으로서 차폐 히터를 채용한 경우에는, 차폐 히터(10)의 아래쪽 방착판(82)에 접하는 부분(상반분 측)에, 상기 고 방사율층(93, 84)과 마찬가지로 블러스트 처리, AlTiN막의 성막이나 용사 등의 표면 처리를 실시하여 고 방사율층을 마련함으로써 가열 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 도 4에 나타낸 것처럼, 진공 챔버(1)의 하부 벽에 아래쪽 방착판(82)을 향해 돌출된 고리 모양의 모서리 플랜지(15)를 일체로 형성하고, 이 모서리 플랜지(15)의 내부에도 냉매를 순환시킬 수 있는 자켓(11)을 설치할 수 있다. 이 경우, 모서리 플랜지(15)의 윗면에 블록체(9)를 연결하면, 블록체(9)의 체적을 줄일 수 있어 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. 모서리 플랜지(15)와 블록체(9)의 연결에는, 열전도 등을 고려하여 몰리브덴 볼트를 채용할 수 있다. 또한 모서리 플랜지(15)를 진공 챔버(1)의 하부 벽과는 다른 곳에 설치할 수도 있는데, 이 경우, 모서리 플랜지의 내부에 냉매 순환로를 형성하여, 냉매를 순환시킬 수 있도록 구성하면 된다.
또한 도 5에 나타낸 것처럼, 블록체(9)와 대치하는 아래쪽 방착판(82)의 표면 부분에 제 2 오목부(85)를 형성하고, 제 2 오목부(85)의 내측 공간에 가열 수단(10)을 격납하도록 구성하여도 상기 거리를 줄일 수 있다. 이 경우 제 2 오목부(85)의 내면은 상기 고 방사율층(84)과 마찬가지로, 아래쪽 방착판(82)의 모재 금속에 대해 표면 처리를 실시하여 방사율을 0.5 이상으로 높인 고 방사율층(86)으로 구성하면, 가열 수단(10)으로부터의 열선을 고 방사율층(86)에서 효율적으로 흡수하여 아래쪽 방착판(82)에 전달할 수 있어 유리하다. 또한 가이드 링(83b)과 아래쪽 방착판(82)의 접촉면이나 가이드 링(83b)의 블록체(9)와 대치하는 면을 고 방사율층으로 구성하여 효율적으로 열을 전달할 수 있다.
상기 실시형태에서는 아래쪽 방착판(82)을 냉각하는 경우를 예로 들어 설명했으나, 위쪽 방착판(81)을 냉각하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.
SM ... 스퍼터링 장치(진공 처리 장치)
Sw ... 기판(피처리 기판)
1 ... 진공 챔버
13 ... 진공 챔버(1)의 하부 벽 내면(내벽면)
8 ... 방착판
82 ... 아래쪽 방착판(방착판)
84 ... 고 방사율층,
85 ... 제 2 오목부
9 ... 블록체
93 ... 고 방사율층
94 ... 제 1 오목부
95,95a ... 저 방사율층
10 ... 가열 수단
11 ... 자켓(jacket)(냉각수단)
Sw ... 기판(피처리 기판)
1 ... 진공 챔버
13 ... 진공 챔버(1)의 하부 벽 내면(내벽면)
8 ... 방착판
82 ... 아래쪽 방착판(방착판)
84 ... 고 방사율층,
85 ... 제 2 오목부
9 ... 블록체
93 ... 고 방사율층
94 ... 제 1 오목부
95,95a ... 저 방사율층
10 ... 가열 수단
11 ... 자켓(jacket)(냉각수단)
Claims (5)
- 진공 챔버를 구비하고 이 진공 챔버 내에 세팅된 피처리 기판에 대해 진공 처리를 실시하는 진공 처리 장치에 있어서, 진공 챔버 내에 방착판이 설치되는 것에 있어서,
진공 챔버의 내벽면에 세워진 방착판의 부분에 간극을 두고 대치하는 금속 블록체(metal block)와, 블록체를 냉각하는 냉각 수단과, 방착판의 부분과 블록체 사이에 배치되어 방착판을 열복사에 의해 가열할 수 있는 가열 수단을 추가로 구비하고,
서로 대치하는 블록체와 방착판의 표면 부분은, 이들 블록체와 방착판의 모재 금속에 각각 표면 처리를 실시하여, 상기 모재 금속의 표면보다 방사율을 증가시켜 고 방사율층으로 각각 구성되는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치. - 청구항 1항에 있어서,
상기 가열 수단과 대치하는 상기 블록체의 표면 부분은 상기 고 방사율층 대신에, 블록체의 모재 금속에 표면 처리를 실시하여, 상기 모재 금속의 표면보다 방사율을 감소시킨 저 방사율층으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치. - 청구항 1항에 있어서,
상기 방착판과 대치하는 상기 블록체의 표면에 제 1 오목부를 형성하고, 제 1 오목부의 내측 공간에 상기 가열 수단을 격납(格納)하는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치. - 청구항 3항에 있어서,
상기 제 1 오목부의 내면은, 상기 고 방사율층 대신에, 블록체의 모재 금속에 표면 처리를 실시하여, 상기 모재 금속의 표면보다 방사율을 감소시킨 저 방사율층으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치. - 청구항 1항에 있어서,
상기 블록체와 대치하는 상기 방착판의 표면 부분에 제 2 오목부를 형성하고, 제 2 오목부의 내측 공간에 상기 가열 수단을 격납하는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 장치.
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