KR20000076925A - 성막장치에 있어서의 기판유지구의 표면의 퇴적막의제거방법 및 성막장치 그리고 박막작성장치 - Google Patents

성막장치에 있어서의 기판유지구의 표면의 퇴적막의제거방법 및 성막장치 그리고 박막작성장치 Download PDF

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Abstract

(과제) 기판유지구에 퇴적한 박막이 박리하여 파티클로 되어 기판에 부착하는 문제를 효과적으로 해결한다.
(해결수단) 일예로서,유지클로(91)의 표면에 막이 퇴적한 기판유지구(90)는, 성막챔버(51, 52, 53, 54, 50)를 포함하는 복수의 진공챔버를 종으로 설치한 사각형의 반송로(80)에 대하여 진공이 연통하도록 분기시켜서 설치한 막제거챔버(70)에, 기판(9)을 유지하지 않은 상태로 이동한다. 유지구 본체(92)에 가동전극(74)을 통하여 고주파전원(73)이 접속되고, 막제거챔버(70)내에 고주파전계가 설정된다. 가스도입계(72)에 의해 도입된 가스에 고주파방전이 발생하여 프라즈마가 형성되고, 유지클로(91) 표면의 퇴적막이 이온충격에 의하여 스퍼터에칭되어 진공중에서 제거된다.
또다른 일예로서, 성막완료된 기판(9)을 기판유지구(90)로부터 회수하는 언로드록챔버(2)와, 미성막의 기판(9)을 기판유지구(90)에 탑재하는 로드록챔버(1)와의 사이의 리턴반송로상에는, 막제거챔버(70)가 언로드록챔버(2) 및 로드록챔버(1)챔버(1)에 대하여 기밀적으로 접속되어 있다. 막제거챔버(70)내에는, 기판유지구(90)의 표면의 퇴적막을 이온충격에 의하여 스퍼터에칭에 의해 제거하는 막제거기구가 설치되어 있다.

Description

성막장치에 있어서의 기판유지구의 표면의 퇴적막의 제거방법 및 성막장치 그리고 박막작성장치{METHOD OF REMOVING ACCUMULATED FILMS FROM THE SURFACES OF SUBSTRATE HOLDERS IN FILM DEPOSITION APPARATUS, AND FILM DEPOSITION APPARATUS, AND THIN FILM DEPOSITION APPARATUS}
본원의 발명은, 기판의 표면에 소정의 박막을 작성하는 성막장치에 관한 것으로, 특히, 그와 같은 장치에 있어서 기판을 유지하는 기판유지구의 표면에 퇴적된 막의 제거에 관한 것이다.
기판의 표면에 소정의 박막을 작성하는 것은, LSI 등의 반도체 디바이스나 액정디스플레이 등의 표시장치, 하드디스크 등의 정보기록 디스크의 제조에 있어서 널리 행해지고 있다. 이러한 성막장치는, 성막을 행하는 성막챔버내의 소정위치에 기판을 유지하기 위해서, 특정한 구성의 기판유지구를 구비하고 있다. 박막은, 원래는 기판에만 퇴적시켜야 하나, 박막을 퇴적시키는 입자는 기판의 표면뿐만 아니라 기판유지구의 표면에도 부착되어 버린다. 이 때문에, 기판유지구의 표면에도 박막이 퇴적하여 버린다. 이러한 기판유지면에의 막퇴적이 원인으로, 처리의 품질을 손상시키는 등의 문제가 생기고 있다. 이하, 이점에 관해서, 정보기록디스크용 기판의 성막장치를 예로 들어 설명한다.
도 10은, 종래의 정보기록디스크용 기판의 성막장치의 개략구성을 나타낸 평면도이다. 도 10에 나타낸 장치는, 반송로(80)를 따라서 기밀적으로 종으로 설치된 복수의 진공챔버(1, 2, 501)로 이루어지는 구성이다. 또, 기판(9)을 유지하는 기판유지구(90)와, 기판유지구(90)를 반송로(80)를 따라서 이동시키는 도시생략된 이동기구가 설치되어 있다.
도 11은, 도 10에 나타낸 기판유지구(90)의 구성을 나타낸 정면개략도이다. 기판유지구(90)는, 판형상의 유지구본체(92)와, 유지구본체(92)에 부착된 유지클로(91)로 주로 구성되어 있다. 유지클로(91)는 3개가 1조가 되어 1매의 기판(9)을 유지하도록 되어 있다. 각 유지클로(91)는 L자 형상으로 구부러진 금속제의 판스프링이다. 유지구 본체(92)는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 기판(9)보다 조금 큰 원형의 개구를 2개 가지고 있다. 유지구 본체(92)는, 원형의 개구로부터 연장하도록 하여 거의 L자 형상의 개구를 가지고 있고, 이 개구내에 각 유지클로(91)가 위치하고 있다.
유지클로(91)는, 나사멈춤에 의해서 유지구 본체(92)에 고정되어 있고, 그 선단에 기판(9)의 테두리가 걸리게 되어 있다. 유지클로(91)의 선단은, V자 형상으로 되어 있다. 그리고, 기판(9)의 테두리가 이 V자 형상의 선단에 떨어져 들어가도록 되어 있다.
이러한 3개의 유지클로(91)중, 하측에 위치하는 유지클로(91)는 가동유지클로로 되어 있다. 즉, 이 유지클로(91)를 그 탄성에 저항하여 밀어내리는 레버(93)가 설치되어 있다. 기판(9)을 기판유지구(90)에 탑재할 때는, 레버(93)에 의하여 하측의 유지클로(91)를 밀어 내리고, 기판(9)을 유지구 본체(92)의 중앙의 원형의 개구내에 위치시킨다. 그리고, 레버(93)를 되돌려서 하측의 유지클로(91)를 그 탄성에 의하여 원래의 자세로 복귀시킨다. 이 결과, 기판(9)이 3개의 유지클로(91)에 의해서 걸리고, 기판유지구(90)에 의해서 2매의 기판(9)이 유지된 상태가 된다. 기판유지구(90)로부터 기판(9)을 회수하는 경우에는, 이것과 완전히 반대의 동작이 된다.
또한, 도 11에서 알 수 있듯이, 기판(9)은 수직으로 선 자세로 기판유지구(90)에 유지된다. 그리고, 기판유지구(90)에 유지된 기판(9)의 판면은 반송로(80)의 측방으로 향하도록 되어 있다.
한편, 도 10에 나타낸 복수의 진공챔버 중의 하나는, 기판유지구(90)에 기판(9)을 탑재하는 로드록챔버(1)로 되어 있고, 다른 하나는, 기판유지구(90)로부터 기판(9)을 회수하는 언로드록챔버(2)로 되어 있다. 또, 다른 진공챔버(501)의 하나는, 기판(9)의 표면에 소정의 박막을 작성하는 성막챔버로 되어 있다. 또한, 나머지 진공챔버(501)은, 성막에 앞서 기판(9)을 가열하는 가열챔버로서 구성되거나, 다층막을 형성하는 경우에는 제2의 성막챔버로서 구성되기도 한다.
또한, 도 10에 나타낸 장치에서는, 언로드록챔버(2)에서 기판(9)이 회수된 기구를 로드록챔버(l)에 되돌리는 도시안된 리턴기구가 대기측에 설치되어 있다. 따라서, 기판유지구(90)는, 복수의 진공챔버(1, 2, 501)와 리턴기구를 통하여 순환하고, 몇번이나 기판(9)의 유지에 사용되도록 되어 있다.
상술한 종래의 성막장치에 있어서, 기판(9)은 기판유지구(90)에 유지된 상태에서 성막챔버(501)에 이동하여, 기판(9)의 표면이 성막된다. 이 때문에, 박막은, 기판(9)의 표면뿐만 아니라, 기판유지구(90)의 표면에도 퇴적한다. 그러므로, 다음과 같은 문제가 있었다. 이 점을 도 12를 사용하여 설명한다. 도 12는, 종래의 기술의 문제점을 설명한 도면이다.
도 12에는, 도 11에 나타낸 유지클로(91)의 선단과, 그 선단에 걸린 기판(9)의 둘레가장자리가 도시되어 있다. 우선, 도 12(1)에 나타내듯이, 박막(94)은, 기판(9)의 표면뿐만 아니라, 유지클로(91)의 표면에도 퇴적한다. 보다 구체적으로는, 박막(94)은, 유지클로(91)로부터 기판(9)의 둘레가장자리에 걸쳐서 퇴적한다. 따라서, 성막후에 기판(9)이 기판유지구(90)로부터 회수되면, 도 12(2)에 나타내듯이, 유지클로(91)의 선단의 V자 형상의 표면 중, 기판(9)이 위치하고 있던 부분을 제외하고 박막(94)이 남은 상태가 된다. 기판유지구(90)는, 상술한 바와 같이 몇 번이나 기판(9)의 유지에 사용되지만, 다음에 기판(9)이 탑재될 때에는, 전회의 위치와 완전히 같은 위치에 유지되는 일은 거의 없다. 즉, 도 3에 나타내듯이, 기판(9)의 둘레가장자리가, 퇴적하고 있는 박막(94)의 위에 실리게 된다.
이 때, 기판(9)이 실리는 충격으로 박막(94)은 박리하고, 박리한 박막(94)은, 어느 정도 크기의 입자(이하, 파티클)(95)이 되어 비산한다. 이 파티클(95)이 기판(9)의 표면에 부착하면, 국소적인 막두께이상을 발생한다. 국소적인 막두께이상은, 하드디스크와 같은 정보기록디스크의 경우에는, 섹터불량 등의 결함을 일으키기 쉽다.
특히, 최근의 정보기록디스크는, 기록용량의 향상을 위해, 기판(9)의 표면 중, 둘레가장자리부근의 최대한도의 영역까지 사용하도록 되어 있다. 상술한 파티클은, 둘레가장자리로부터 한정된 거리의 귀퉁이 부분에 부착하는 일이 많고, 중앙근처의 부분에 부착하는 일은 적다. 이 때문에, 둘레가장자리부근의 부분을 사용하지않은 이전에서는 그다지 문제가 되지 않았지만, 둘레가장자리부근의 최대한도까지 사용하는 최근에서는, 심각한 문제가 되고 있다.
또한, 최근의 정보기록디스크는, 기록밀도의 향상을 위해, 섹터간 거리가 좁아지고 있다. 이 때문에, 미소한 막두께 이상(예컨대 돌기의 형성)이라도, 기록에러가 되기 쉽다. 예컨대, 20기가 비트/평방인치 정도의 고밀도기록의 하드디스크의 경우, 지름이 불과 0.2㎛ 정도의 작은 파티클이 부착한 것만으로도, 기록에러가 되어 버린다.
이러한 문제를 해결하는 수단으로서는, 기판유지구(90)의 표면에 퇴적한 박막(94)이 박리하기 어렵게 하는 것이 고려된다. 예컨대, 유지클로(91)의 표면을 블러스트처리(모래 등의 미립자를 내뿜는 처리)를 하여 표면에 미세한 요철을 형성하도록 한다. 퇴적하는 박막이 요철에 잠식한 상태가 되므로, 박막이 벗겨지기 어렵게 된다. 다른 방법으로서는, 융해금속등을 용사(熔射)하여 표면에 요철을 형성하는 방법도 있다. .
그러나, 블러스트처리나 용사처리 등을 하면, 유지클로(91)가 손상하기 쉽다. 유지클로(91)는, 성막시에 기판(9)의 표면에 대한 성막재료의 도달을 차단하지않도록, 가능한 한 얇은 것이 채용된다. 따라서, 블러스트처리나 용사처리와 같은 처리를 하면, 유지클로(91)가 변형하거나, 탄성이 없어지기도 하는 문제가 있다.
본원의 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 기판유지구에 퇴적한 박막의 박리에 기인한 문제를 효과적으로 해결하는 기술적 의의를 가진다.
도 1은 본원발명의 실시형태에 관한 성막장치의 개략구성을 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1 및 도 9에 나타낸 장치에 있어서의 기판유지구(90) 및 이동기구의 구성을 설명하는 정면개략도이다.
도 3은 도 1 및 도 9에 나타낸 장치에 있어서의 기판유지구(90) 및 이동기구의 구성을 설명하는 측단면개략도이다.
도 4는 도 1 및 도 9에 나타낸 장치에 설치된 막제거챔버(70)의 구성에 관해서 설명하는 측단면개략도이다.
도 5는 막제거기구의 다른 구성에 관해서 설명하는 측단면개략도이다.
도 6은 막제거기구의 또 다른 예에 관해서 설명하는 평면단면개략도이다.
도 7은 도 1 및 도 9에 나타낸 방향전환챔버(31, 32, 33, 34)에 설치된 방향전환기구의 구성을 설명하는 측면개략도이다.
도 8은 제 1 바탕막작성챔버(51)의 구성을 나타낸 평면단면개략도이다.
도 9는 본원발명의 실시형태에 관한 박막작성장치의 개략구성을 나타낸 평면도이다.
도 10은 종래의 정보기록디스크용 기판의 성막장치의 개략구성을 나타낸 평면도이다.
도 11은 도 10에 나타낸 기판유지구(90)의 구성을 도시한 정면개략도이다.
도 12는 종래기술의 문제점을 설명한 도면이다.
(부호의 설명)
10: 게이트밸브 1: 로드록챔버
2: 언로드록챔버 31: 방향전환챔버
32: 방향전환챔버 33: 방향전환챔버
34: 방향전환챔버 4: 프리히트챔버
51: 제 1 바탕막작성챔버 52: 제 1 자성막작성챔버
53: 제 2 바탕막작성챔버 54: 제 2 자성막작성챔버
50: 보호막작성챔버 70: 막제거챔버
71: 배기계 72: 가스도입계
73: 고주파전원 74: 가동전극
9: 기판 90: 기판유지구
91: 유지클로 92: 유지구본체
상기 과제를 해결하기 위해, 본원의 청구항 1기재의 발명은, 진공압력으로 유지되는 성막챔버내에서 기판유지구에 의해 기판을 유지하면서 기판의 표면에 소정의 박막을 작성하는 성막장치에 있어서,
상기 기판유지구를, 대기측에 꺼내지 않고, 상기 성막챔버에 기밀적으로 접속된 다른 진공챔버내 또는 상기 성막챔버내에 위치시키고, 그 기판유지구 표면의 퇴적막의 제거를 진공중에서 한다는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 2 기재의 발명은, 상기 청구항 1의 구성에 있어서, 상기 기판유지구에 상기 기판을 유지시키지 않은 상태에서 상기 제거를 한다고 하는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 3 기재의 발명은, 상기 청구항 1 또는 2의 구성에 있어서, 상기 기판유지구는, 상기 기판을 유지하면서, 상기 성막챔버와, 상기 성막챔버에 접속된 다른 진공챔버와의 사이에서 상기 기판을 반송하는 것이라는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 4 기재의 발명은, 상기 청구항 1, 2 또는 3의 구성에 있어서, 상기 제거는, 상기 퇴적막에 열, 빛 또는 전기에너지를 부여하는 것에 의해 기판유지구의 표면에서 상기 퇴적막을 박리시킴으로써 행하여지는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 5 기재의 발명은, 상기 청구항 1, 2 또는 3의 구성에 있어서, 상기 제거는, 상기 퇴적막에 이온을 입사시키고, 이온충격에 의해 상기 퇴적막을 스퍼터에칭하여 행하는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 6 기재의 발명은, 상기 청구항 1, 2 또는 3의 구성에 있어서, 상기 제거는, 상기 퇴적막에 반응성가스를 공급하고, 반응성가스와 상기 퇴적막과의 반응을 이용하여 행하는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 7 기재의 발명은, 상기 청구항 1 내지 6중 어느 한 구성에 있어서, 상기 기판은, 정보기록디스크용 기판이라는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 8 기재의 발명은, 상기 청구항 7의 구성에 있어서, 상기 기판유지구는, 상기 기판의 둘레가장자리를 걸음하는 유지클로와, 유지클로를 고정한 유지구본체로 이루어지는 것이며, 상기 제거는 유지클로 표면의 퇴적막의 제거라는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 9 기재의 발명은, 스퍼터링에 의해서 기판의 표면에 소정의 박막을 작성하는 스퍼터챔버와, 이 스퍼터챔버에 대하여 진공이 연통하도록 하여 직접 또는 간접적으로 접속된 다른 진공챔버와, 스퍼터챔버에 있어서의 성막시에 기판을 유지하는 기판유지구를 가지는 성막장치에 있어서,
상기 기판유지구 표면의 퇴적막의 제거를 진공중에서 하는 막제거기구가 상기 다른 진공챔버 또는 상기 스퍼터챔버에 설치되어 있다는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 10 기재의 발명은, 기판의 표면에 소정의 박막을 작성하는 성막챔버와, 이 성막챔버에 대하여 진공이 연통하도록 하여 직접 또는 간접적으로 접속된 다른 진공챔버와, 성막챔버에 있어서 성막중의 기판을 유지함과 동시에, 상기 성막챔버와 상기 다른 진공챔버와의 사이에서 기판을 반송하는 기판유지구를 가지는 성막장치에 있어서,
상기 기판유지구 표면의 퇴적막의 제거를 진공중에서 하는 막제거기구가 상기 다른 진공챔버 또는 상기 성막챔버에 설치되어 있다고 하는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 11 기재의 발명은, 상기 청구항 9 또는 10의 구성에 있어서, 상기 기판유지구에 상기 기판을 탑재하는 오토로더와, 이 오토로더를 제어하는 제어부를 가지고 있고, 이 제어부는, 상기 막제거기구가 상기 제거를 할 때에는 해당 기판유지구가 상기 기판을 유지하지 않도록 제어를 하는 것이라는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 12 기재의 발명은, 상기 청구항 9, 10 또는 11의 구성에 있어서, 상기 막제거기구는, 상기 퇴적막에 열, 빛 또는 전기에너지를 부여하는 것에 의해 상기 기판유지구의 표면으로부터 상기 퇴적막을 박리시킴으로써 상기 제거를 하는 것이라는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 13 기재의 발명은, 상기 청구항 9, 10 또는 11의 구성에 있어서, 상기 막제거기구는, 상기 퇴적막에 이온을 입사시키고, 이온충격에 의해 상기 퇴적막을 스퍼터에칭하여 상기 제거를 하는 것이라는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 14 기재의 발명은, 상기 청구항 9 내지 13중 어느 한 구성에 있어서, 상기 제거를 전담하는 막제거챔버가 설치되어 있고, 이 막제거챔버는, 상기 스퍼터챔버 또는 상기 성막챔버에 대하여 진공이 연통하도록 하여 직접 또는 간접적으로 접속되어 있고, 상기 막제거기구가 이 막제거챔버에 설치되어 있다는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 15 기재의 발명은, 상기 청구항 9 내지 14중 어느 한 구성에 있어서, 상기 스퍼터챔버 또는 상기 성막챔버와 상기 다른 진공챔버와는, 엔드리스형상의 반송로를 따라서 기밀적으로 종으로 설치되어 있고, 이 반송로를 따라서 상기 기판유지구를 이동시키는 이동기구가 설치되어 있고, 또한, 상기 막제거챔버는, 이 반송로로부터 분기하도록 하여 상기 스퍼터챔버 또는 상기 성막챔버, 또는, 상기 다른 진공챔버에 대하여 기밀적으로 접속되어 있다는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 16 기재의 발명은, 상기 청구항 15의 구성에 있어서, 상기 다른 진공챔버 중의 하나는, 기판유지구에 기판을 탑재하는 로드록챔버이고, 상기 막제거챔버는, 로드록챔버로부터 이동한 기판유지구가 최초로 이동하는 처리용의 진공챔버와 로드록챔버와의 사이의 반송로의 부분으로부터 분기하여 설치되어 있다고 하는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 17 기재의 발명은, 상기 청구항 9 내지 16중 어느 한 구성에 있어서, 상기 기판은, 정보기록디스크용 기판이라는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 18 기재의 발명은, 상기 청구항 17의 구성에 있어서, 상기 기판유지구는, 상기 기판의 둘레가장자리를 걸음하는 유지클로와, 유지클로를 고정한 유지구본체로 이루어지는 것이며, 상기 막제거기구는 유지클로 표면의 퇴적막의 제거를 하는 것이라는 구성을 가진다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본원의 청구항 19 기재의 발명은, 진공 중에서 기판의 표면에 소정의 박막을 작성하는 성막챔버에 대하여 대기측으로부터 미성막의 기판이 성막챔버에 반입될 때에 일시적으로 해당 기판이 위치하는 로드록챔버와, 대기측에 성막완료한 기판이 꺼내어질 때에 해당 기판이 일시적으로 위치하는 언로드록챔버가, 진공이 연통하도록 하여 기밀적으로 접속되어 있고, 기판을 유지한 기판유지구를 로드록챔버, 성막챔버, 언로드록챔버의 순으로 이동시키는 이동기구가 설치된 박막작성장치에 있어서,
상기 언로드록챔버에서 성막완료한 기판이 회수된 기판유지구를 상기 로드록챔버에 되돌리는 리턴반송로가 설정되어 있고, 이 리턴반송로상에는, 기판유지구의 표면에 퇴적한 막을 제거하는 막제거기구가 설치되어 있다고 하는 구성을 가진다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 20 기재의 발명은, 상기 청구항 19의 구성에 있어서, 상기 막제거기구를 가진 막제거챔버가 상기 리턴반송로상에 설치되어 있어 기판유지구의 표면에 퇴적한 막의 제거가 진공중에서 행할 수 있도록 되어 있고, 해당 막제거챔버는, 상기 언로드록챔버 및 상기 로드록챔버에 대하여 진공이 연통하도록 하여 기밀적으로 접속되어 있다는 구성을 가진다.
또, 상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 21 기재의 발명은, 상기 청구항 19 또는 20의 구성에 있어서, 상기 막제거기구는, 상기 퇴적막에 이온을 입사시키고, 이온충격에 의해 상기 퇴적막을 스퍼터에칭하여 상기 제거를 하는 것이라는 구성을 가진다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 22 기재의 발명은, 상기 청구항 19, 20 또는 21의 구성에 있어서, 상기 기판은, 정보기록디스크용 기판이라는 구성을 가진다.
또, 상기 과제를 해결하기 위해서 청구항 23 기재의 발명은, 상기 청구항 22의 구성에 있어서, 상기 기판유지구는, 상기 기판의 둘레가장자리를 걸음하는 유지클로와, 유지클로를 고정한 유지구본체로 이루어지는 것이며, 상기 막제거기구는 유지클로의 표면의 퇴적막의 제거를 하는 것이라는 구성을 가진다.
(발명의 실시형태)
이하, 본원발명의 실시형태에 관해서 설명한다. 이하의 설명에서는, 성막장치의 일례로서, 마찬가지로 정보기록디스크용 기판의 성막장치를 예로 들어 설명한다.
도 1은, 본원발명의 실시형태에 관한 성막장치의 개략구성을 나타낸 평면도이다. 본 실시형태의 장치에서는, 복수의 진공챔버가 사각형의 윤곽을 따라서 종으로 설치되어 있고, 이것을 따라서 사각형의 반송로(80)가 설정되어 있다.
각 진공챔버는, 전용 또는 겸용의 배기계에 의해서 배기되는 진공용기이다. 각 진공챔버의 경계부분에는, 게이트밸브(10)가 설치되어 있다. 기판(9)은, 기판유지구(90)에 탑재되어 반송되도록 되어 있다.
복수의 진공챔버 중, 사각형의 한변에 배치된 두개의 진공챔버가, 기판유지구(90)에의 기판(9)의 탑재를 하는 로드록챔버(1) 및 기판유지구(90)로부터의 기판(9)의 회수를 하는 언로드록챔버(2)로 되어 있다. 또, 사각형의 다른 3변에 배치된 진공챔버는, 각종 처리를 하는 진공챔버로 되어 있다. 사각형의 모퉁이 부분의 진공챔버는, 기판(9)의 반송방향을 90도 전환하는 방향전환기구를 구비한 방향전환챔버(31, 32, 33, 34)로 되어 있다.
또, 기판유지구(90)에 유지된 기판(9)이 가장 최초로 반송되는 처리용의 진공챔버는, 성막에 앞서 기판(9)을 소정온도로 예비가열하는 프리히트챔버(4)로 되어 있다. 프리히트챔버(4)에서의 예비가열 후에 기판(9)이 순차 반송되는 진공챔버가, 기판(9)의 표면에 소정의 박막을 작성하는 성막챔버(51, 52, 53, 54, 50)로 되어 있다.
본 실시형태의 장치에서는, 기판(9)을 유지한 기판유지구(90)를 반송로(80)를 따라서 이동시키는 이동기구가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 기판(9)은 시계방향으로 반송되어 순차 처리되도록 되어 있다. 이동기구는, 기판유지구(90)를 직선이동시키는 직선이동기구와, 상술한 방향전환기구에 의해서 주로 구성되어 있다.
기판유지구(90)를 직선이동시키는 직선이동기구 등에 관해서, 도 2 및 도 3을 사용하여 설명한다. 도 2 및 도 3은, 도 1에 나타낸 장치에 있어서의 기판유지구(90) 및 이동기구의 구성을 설명하는 도면이고, 도 2는 그 정면개략도, 도 3은 측단면개략도이다.
기판유지구(90)의 구성은, 도 11에 나타낸 것과 거의 같으며, 유지구 본체(92)와 유지구 본체(92)에 설치된 유지클로(91)로 이루어지는 구성이다. 유지클로(91)는 모두 여섯개 설치되어 있고, 세개가 1조가 되어 한 장의 기판(9)을 유지한다. 따라서, 기판유지구(90)는 동시에 2장의 기판(9)을 유지하게 되어 있다.
본 실시형태에 있어서의 기판유지구(90)는, 도 2에 나타내듯이, 그 하단부에는 작은 자석(이하, 유지구측 자석)(96)을 다수 구비하고 있다. 각 유지구측 자석(96)은, 상하의 면에 자극을 가지고 있다. 그리고 이 유지구측 자석(96)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 배열방향에 번갈아 반대의 자극으로 되어 있다.
또, 기판유지구(90)의 하측에는, 격벽(83)을 끼고 자기결합 로울러(81)가 설치되어 있다. 자기결합 로울러(81)는 둥근막대형상의 부재이고, 도 2에 나타내듯이, 나선형상으로 연장되는 가늘고 긴 자석(이하, 로울러측 자석)(82)을 가지고 있다. 이 로울러측 자석(82)은 서로 다른 자극으로 두 개 설치되어 있고, 이중나선형상으로 되어 있다.
자기결합 로울러(81)는, 로울러측 자석(82)이 격벽(83)을 끼고 유지구측 자석(96)에 마주 보도록 배치되어 있다. 격벽(83)은, 투자율(透磁率)이 높은 재료로 형성되어 있고, 유지구측 자석(96)과 로울러측 자석(82)과는, 격벽(83)을 통해서 자기결합하고 있다. 또한, 격벽(83)의 기판유지구(90)측의 공간은 진공측(각 진공챔버의 내부측)이고, 자기결합 로울러(81)측의 공간은 대기측이다. 이와 같은 자기결합 로울러(81)는, 도 1에 나타낸 사각형의 반송로(80)를 따라 설치되어 있다.
또한, 도 3에 나타내듯이, 기판유지구(90)는, 수평인 회전축의 둘레로 회전하는 메인풀리(84)의 위에 실려있다. 메인풀리(84)는, 기판유지구(90)의 이동방향을 따라 다수 설치되어 있다. 또, 기판유지구(90)의 하단부분에는, 수직인 회전축의 둘레로 회전하는 한 쌍의 서브풀리(85, 85)가 맞닿고 있다. 이 서브풀리(85, 85)는, 기판유지구(90)의 하단부분을 양측에서 끼우도록 눌러 기판유지구(90)의 회전을 방지하고 있다. 이 서브풀리(85, 85)도 기판유지구(90)의 이동방향에 다수 설치되어 있다.
도 3에 나타내듯이, 자기결합 로울러(81)에는 베벨기어를 통하여 구동막대(86)가 연결되어 있다. 그리고, 구동막대(86)에는 이동용 모터(87)가 접속되어 있고, 구동막대(86)를 통하여 자기결합 로울러(81)를 그 중심축의 둘레로 회전시키도록 되어 있다.
자기결합 로울러(81)가 회전하면, 도 2에 나타낸 이중나선형상의 로울러측 자석(82)도 회전한다. 이 때, 로울러측 자석(82)이 회전하는 상태는, 유지구측 자석(96)에서 보면, 교대로 다른 자극인 복수의 작은 자석이 일렬로 늘어서고 그 병렬방향을 따라서 일체로 직선이동하고 있는 것과 등가인 상태가 된다. 따라서, 로울러측 자석(82)에 결합하고있는 유지구측 자석(96)은, 로울러측 자석(82)의 회전과 함께 직선이동하고, 이 결과, 기판유지구(90)가 전체로 직선이동하게 된다. 이 때, 도 3에 나타낸 메인풀리(84) 및 서브풀리(85, 85)는 종동한다.
그리고, 본 실시형태의 성막장치의 큰 특징점은, 기판유지구(90)의 표면의 퇴적막의 제거를 진공중에서 하는 막제거기구가 설치되어 있고, 이 막제거기구를 구비한 막제거챔버(70)가 설치되어 있는 점이다. 도 1에 나타내듯이, 막제거챔버(70)는, 로드록챔버(1)와 프리히트챔버(4)와의 사이에 설치된 최초의 방향전환챔버(이하, 제 1 방향전환챔버)(31)에 대해서 기밀적으로 접속되어 있다. 도 1에서 알 수 있듯이, 막제거챔버(70)은, 사각형의 반송로(80)에 대해서 제 1 방향전환챔버(31)로부터 분기한 상태로 되어 있다. 또한, 제 1 방향전환챔버(31)와 막제거챔버(70)와의 사이에는 게이트밸브(10)가 설치되어 있다.
막제거챔버(70) 및 막제거기구의 구성에 관해서, 도 4를 사용하여 더욱 상세히 설명한다. 도 4는, 도 1에 나타낸 장치에 설치된 막제거챔버(70)의 구성에 관해서 설명하는 측단면 개략도이다.
막제거챔버(70)도, 상술한 처리챔버 등과 같이 기체밀폐적인 진공챔버이다. 막제거챔버(70)는, 배기계(71)를 가지고 있다. 배기계(71)는, 크라이오펌프 또는 터보분자펌프 등의 진공펌프로 구성되어 있고, 막제거챔버(70)내를 10-8Torr 정도까지 배기할 수 있도록 되어 있다.
막제거기구는, 막제거챔버(70)내에 고주파방전을 발생시키고, 스퍼터에칭에 의해 기판유지구(90)의 표면의 퇴적막을 제거하게 되어 있다. 구체적으로는, 막제거기구는, 막제거챔버(70)내에 소정의 가스를 도입하는 가스도입계(72)와, 도입된 가스에 고주파방전을 발생시키는 고주파전원(73) 등으로 구성되어 있다.
가스도입계(72)는, 아르곤과 같이 화학적으로 불활성이고 방전을 발생하기 쉽고 또한 스퍼터율이 높은 가스를 도입하게 되어 있다. 가스도입계(72)는, 도시생략된 유량조정기를 구비하고 있고, 소정 유량으로 가스도입할 수 있도록 되어 있다.
고주파전원(73)으로서는, 주파수 13.56MHz, 출력 100W∼300W 정도의 것을 사용할 수 있다. 한편, 막제거챔버(70)내에는, 가동전극(74)이 설치되어 있고, 정합기(731)를 통하여 고주파전원(73)과 가동전극(74)을 연결하도록 하여 전송선(732)이 설치되어 있다. 전송선(732)으로서는, 예컨대 동축케이블이 사용된다.
가동전극(74)은, 선단이 기판유지구(90)의 유지구 본체(92)에 접촉하는 전극로드(741)와, 전극로드(741)를 유지한 전극홀더(742)와, 절연재를 통하여 전극홀더(742)를 선단에 부착한 전극구동막대(743)와, 전극구동막대(743)에 연결된 전극구동원(744)으로 주로 구성되어 있다. 전극로드(741)는 거의 원주형상이고, 전극홀더(742)는 내부에 전극로드(741)를 수용한 원통형상이다. 전극로드(741)의 선단은 전극홀더(742)의 선단으로부터 조금 돌출하고 있다. 또, 전극홀더(742)내에는 전극로드(741)의 후단과 전극홀더(742)의 내면과의 사이에 끼워지도록 하여 코일스프링(745)이 설치되어 있다.
또, 전극구동막대(743)는, 막제거챔버(70)에 설치된 관통구멍을 관통하고 있다. 전극구동막대(743)는, 막제거챔버(70)의 외측(대기측)에 위치하는 부분에 플랜지부(746)를 가진다. 그리고, 이 플랜지부(746)와 막제거챔버(70)의 외벽면과의 사이에는 벨로즈(748)가 설치되어 있다. 벨로즈(748)는, 전극구동막대(743)의 관통부분 등으로부터의 진공리크를 방지하고 있다.
또, 전극구동막대(743)는 중공으로 되어 있고, 내부에 절연성의 완충재를 통하여 고주파도입막대(747)가 설치되어 있다. 고주파도입막대(747)의 선단은, 전극로드(741)에 고정되어 있다. 그리고, 전극구동막대(743)의 벨로즈(748)내에 위치 하는 부분에는, 개구가 설치되어 있다. 고주파전원(73)에 연결되는 전송선(732)은, 플랜지부(746)를 기밀적으로 관통함과 동시에 이 개구를 통하여 고주파도입막대(747)에 접속되어 있다. 또한, 전극구동원(744)에는, 예를 들면 에어실린더가 사용되고 있고, 전극구동막대(743)를 소정의 스트로크로 전후운동시키도록 되어 있다.
다음에, 청구항 1부터 청구항 8 방법의 실시형태의 설명도 겸하여, 상기 구성에 관한 막제거챔버(70) 및 막제거기구의 동작에 관하여 설명한다.
기판(9)을 유지하면서 성막챔버(51, 52, 53, 54, 50)내에 이동하고, 성막에 이용된 기판유지구(90)는, 상술한 바와 같이 유지클로(91)의 표면에 박막이 퇴적하고 있다. 이 기판유지구(90)는 기판(9)을 유지하지 않는 상태에서, 이동기구에 의해 막제거챔버(70)내로 이동한다. 기판유지구(90)가 막제거챔버(70)에 이동한 후, 게이트밸브(10)는 닫혀진다.
막제거챔버(70)내는, 배기계(71)에 의해서 미리 소정의 진공압력까지 배기되어, 그 압력이 유지된다. 그리고, 전극구동원(744)이 구동되고, 전극구동막대(743)가 소정의 스트로크만큼 전진한다. 이 결과, 전극홀더(742)를 통하여 전극로드(741)도 전진하여, 도 4에 나타내듯이 유지구 본체(92)의 측면에 접촉한다. 이 때, 코일스프링(745)는, 전극로드(741)가 유지구 본체(92)에 접촉하는 것에 의한 충격을 흡수한다. 이 때문에, 전극로드(741)의 마모 등이 억제된다. 또한, 코일스프링(745)에 의한 탄성으로, 유지구 본체(92)에의 전극로드(741)의 접촉이 확실히 유지된다. 이 상태에서, 고주파전원(73)이 동작하고, 전극로드(741), 고주파도입막대(747) 및 전송선(732)을 통하여 고주파전압이 유지구 본체(92)에 인가된다. 또한, 유지구 본체(92)와 같이 유지클로(91)도 금속제이고, 유지구 본체(92)를 통하여 유지클로(91)에도 고주파전압이 인가된다.
유지구 본체(92)나 유지클로(91)에 고주파전압이 인가되면, 접지전위에 유지되어 있는 막제거챔버(70)의 기벽 등과의 사이에 전계가 설정되고, 도입되어 있는 가스에 고주파방전이 발생하고, 고주파방전 프라즈마가 형성된다. 이 때, 플라즈마와 고주파전원(73)과의 사이에는, 정합기(731)에 포함되는 콘덴서 또는 별도 설치되는 도시생략의 콘덴서 등에 의한 커패시턴스가 존재한다. 플라즈마가 형성되어 있는 공간에 커패시턴스를 통하여 고주파전계를 설정하면, 커패시턴스의 충방전에 플라즈마 중의 전자와 이온이 작용한다. 이 결과, 전자와 이온과의 이동정도의 차이로부터 유지클로(91)의 표면에 자기바이어스전압이라고 불리는 음의 직류분의 전압이 중첩된다. 또한, 메인풀리(84)나 서브풀리(85)의 표면은 절연물로 되어 있고, 따라서, 기판유지구(90)는 접지전위로부터 절연되어 절연전위로 되어 있다.
플라즈마중의 이온은, 이 자기바이어스전압에 의해서 가속되어 유지클로(91)의 표면의 퇴적막에 입사하여 퇴적막을 충격시킨다. 이것에 의해, 퇴적막이 스퍼터에칭되고, 유지클로(91)로부터 제거된다. 스퍼터에칭에 의해 튀어나간 퇴적막의 재료는, 배기계(71)에 의해서 막제거챔버(70)로부터 배출된다. 스퍼터에칭을 소정시간 행한 후, 고주파전원(73)의 동작을 정지한다. 그 후, 전극구동원(744)을 구동하여 전극로드(741)를 유지구 본체(92)로부터 떼어 놓는다. 그리고, 막제거챔버(70)내를 재차 배기한 후, 기판유지구(90)를 막제거챔버(70)로부터 반출한다.
보다 구체적인 조건에 관해서 설명한다. 정보기록디스크용 기판의 성막에서는, 기판(9)의 표면에 자성막이나 보호막을 작성한다. 따라서, 유지클로(91)의 표면에는 이들의 박막이 퇴적하고 있어, 이들의 박막을 제거하는 것을 상정하여 설명한다. 또한, 유지클로(91)의 재료는 인코넬 등이다.
가스도입계(72)로부터는 아르곤가스가 도입되고, 그 유량은 50∼100cc/분으로 설정된다. 배기계(71)의 배기속도조정기를 제어하고, 막제거챔버(70)내의 압력은 0.05∼0.11Torr 정도로 유지된다. 고주파전원(73)은, 주파수 13.56MHz 출력 200W 정도로 설정된다. 이러한 조건으로 고주파방전 프라즈마를 형성하여, 스퍼터에칭을 한다. 이 조건에서 퇴적막의 제거를 하면, 4nm/분 정도의 에칭속도로 제거가 가능하고, 하루에 1회 정도의 빈도로 이 작업을 함으로써, 문제가 되는 기판(9)의 표면에 대한 파티클의 부착을 충분히 억제할 수가 있다.
다음에, 청구항 1에서 청구항 8 방법의 다른 실시형태의 설명도 겸하여, 막제거기구의 다른 구성에 관하여 설명한다. 도5는, 막제거기구의 다른 구성에 관하여 설명하는 측단면개략도이다.
이 예의 막제거기구는, 유지클로(91)의 표면의 퇴적막에 광조사하여 퇴적막을 제거하도록 되어 있다. 구체적으로 설명하면, 막제거챔버(70)의 기벽에는 광도입창(751)이 기밀적으로 설치되어 있다. 막제거기구는, 소정 파장의 빛을 발하는 광원(752)과, 광원(752)으로부터의 빛을 막제거챔버(70) 내의 각 유지클로(91)에 소정의 패턴으로 조사하도록 유도하는 광학계(753)로 구성되어 있다. 광학계(753)는, 레이저 등의 광원(752)으로부터의 빛을 분할하여, 각 유지클로(91)의 선단부분보다도 조금 큰 패턴이 되도록 빛을 렌즈로 집광하는 구성으로 되어 있다.
이 예에서는, 광조사를 열에너지를 부여하는 수단으로서 이용하고 있다. 유지클로(91)의 표면의 퇴적막은, 큰 내부응력을 가지고 퇴적하는 경우가 많다. 이것은, 유지클로(91)가 상술한 바와 같이 복잡한 형상이라고 하는 이유에도 의거한다고 고려된다. 이와 같이 내부응력이 높은 박막은, 급격한 가열에 의해서 열변형을 발생하여 박리한다. 따라서, 광원(752)에 적외선레이저나 적외선램프를 채용하고, 광학계에 의해서 집광하여 유지클로(91)에 조사하도록 하면, 급격한 가열에 의해 표면의 퇴적막이 박리한다.
또한, 광에너지 그 자체를 이용하는 예도 고려된다. 예컨대, 광 어싱 등과 같이, 자외선의 조사에 의해 퇴적막을 분해함으로써 유지클로(91)로부터 퇴적막을 박리하도록 하는 경우도 있을 수 있다. 여하튼, 박리한 퇴적막은, 마찬가지로 배기계(71)에 의해 막제거챔버(70)로부터 배출된다.
막제거기구의 또 다른 예에 관하여, 도 6을 사용하여 설명한다. 도 6은, 막제거기구의 또 다른 예에 관해서 설명하는 평면단면개략도이다. 이 예에서는, 유지클로(91)의 표면의 퇴적막은, 반응성가스의 작용에 의해서 제거되도록 되어 있다. 즉, 막제거기구는, 반응성가스를 도입하는 가스도입계(761)에 의하여 구성되어 있다.
반응성가스로서는, 예컨대 산소가스가 사용된다. 자성박막 등의 금속계의 박막은, 산소가스, 불소가스 또는 염소가스 등의 활성이 높은 반응성가스에 접촉하면 급격히 반응하여(부식하여), 유지클로(91)로부터 조각조각 박리한다. 또한, 유지클로(91)이나 유지구 본체(92)에는, 그와 같은 반응성가스에 의해서 화학적으로 손상을 받지 않도록, 보호막으로 덮여져 있다.
또한, 반응성가스의 도입만으로 박막을 제거하는 경우도 있는데, 제거를 단시간에 행하기 위해, 박막에 에너지를 부여하는 구성이 채용되고 있다. 구체적으로는, 막제거챔버(70)내에 방전을 형성하고, 방전에 의한 충격을 이용하여 막을 제거하는 구성으로 되어 있다. 막제거챔버(70)내에는, 고주파전극(762)이 설치되어 있다. 고주파전극(762)은, 막제거챔버(70)에 기밀적으로 끼워넣어진 절연블록(763)에 부착되어 있다. 고주파전극(762)은 내부가 중공이고, 앞면에 가스분출구멍을 가진다. 가스도입계(761)는, 이 고주파전극(762)의 내부공간을 경유하여 막제거챔버(70)내에 반응성가스를 도입한다.
그리고, 고주파전극(762)에 고주파전압을 인가하여 고주파방전을 발생시키는 고주파전원(764)이 설치되어 있다. 반응성가스와 반응한 박막은, 고주파방전의 충격에 의해서 용이하게 박리한다. 또한, 도 6에 나타낸 구성은, 도 1에 나타낸 보호막작성챔버(50)의 구성으로서도 응용이 가능하다. 가스도입계(761)가 CH4등의 유기 화합물 가스와 수소가스와의 혼합가스를 도입하도록 구성하면, 유기 화합물 가스의 분해에 의해 기판(9)의 표면에 카본보호막이 작성된다.
막제거기구의 구성으로서는, 전기에너지를 이용하는 것도 고려된다. 예를 들면, 유지클로(91)의 표면의 박막이 도전성인 경우, 순간적으로 큰 전류를 박막에 흘리고, 통전에 의한 충격에 의해 박막을 박리시키는 구성이 고려된다. 박막은 상술한 바와 같이 내부응력이 높기 때문에, 순간적인 대전류의 통전에 의해 쉽게 박리된다. 이 구성에서는, 막제거챔버(70)내에 자동적으로 이동하는 한쌍의 프로우브를 설치한다. 한 쌍의 프로우브의 선단을 유지클로(91)에 접촉시키고, 양자에 전압을 인가하여 유지클로(91)를 통전하도록 구성한다.
이 밖에, 초음파에 의해서 박막을 제거하는 구성도 고려된다. 예컨대, 유지클로(91)의 양측을 한 쌍의 초음파진동자로 끼우고, 초음파를 인가하여 박막을 진동시켜서 박리시키도록 한다.
상기 어느 구성에 의해서도, 유지클로(91)의 표면의 퇴적막을 막제거챔버(70)내라는 진공 중에서 제거할 수가 있다. 이와 같이 퇴적막을 진공중에서 제거하는 것은, 다음과 같은 기술적 의의를 가진다.
즉, 기판유지구(90)의 표면의 퇴적막을 제거하기위해서는, 기판유지구(90)를 대기측에 꺼내고, 수작업으로 퇴적막을 깎아내는 방법이 고려된다. 그러나, 기판유지구(90)를 대기측에 꺼내면, 대기 중의 산소, 수분, 먼지 등이 기판유지구(90)에 부착하여, 그대로 기판유지구(90)를 장치내에 반입하면, 기판유지구(90)를 통하여 이들의 물질이 장치내에 들어가버린다. 이 결과, 기판(9)의 표면이 산화 등에 의해서 오염되거나, 작성되는 박막이 산화되어 버리거나, 박막이 수분이나 먼지 등 이물을 포함한 것으로 되어버리기도 하는 문제가 생긴다.
이러한 문제를 방지하기 위해서, 대기측에 기판유지구(90)를 꺼내어 퇴적막을 삭제한 후, 표면의 크리닝 등의 처리를 한 후에 장치에 반입하지 않으면 안된다. 이 때문에, 수고가 많이 들어, 생산성이 현저히 저하하여 버린다. 게다가, 기판유지구(90)를 반입한 후, 진공챔버를 재차 배기하고, 진공챔버가 소정의 압력에 유지되어 있는 것을 확인한 후에 처리를 재개할 필요가 있고, 처리의 재개까지 대단히 긴 시간을 요하게 된다. 이 점도, 생산성을 현저히 저하시키는 원인이 된다.
한편, 본 실시형태의 방법과 같이, 퇴적막을 진공중에서 제거하도록 하면, 제거 후의 기판유지구(90)의 크리닝이나 대기압으로부터의 재차 배기 등의 절차가 불필요하게 된다. 이 때문에, 생산성을 현저히 저하시키는 일이 없다.
다음에, 성막장치의 실시형태의 각 부의 구성에 관해서, 다시 도 1을 사용하여 설명한다.
우선, 로드록챔버(1)내에는, 탑재용 로보트(11)가 설치되어 되어 있다. 탑재용 로보트는, 그 아암에 의해서 탑재용 보조챔버(12)로부터 기판(9)을 한 장씩 유지하여 기판유지구(90)에 탑재하도록 구성되어 있다. 또, 언로드록챔버(2)에는, 탑재용 로보트(11)와 같은 구성의 회수용 로보트(21)가 설치되어 있다. 회수용 로보트(21)는, 그 아암에 의해서 기판유지구(90)로부터 기판(9)을 한 장씩 유지하여 회수용 보조챔버(22)내에 반입하도록 구성되어 있다.
사각형의 모퉁이 부분의 네개의 방향전환챔버(31, 32, 33, 34)는, 기판(9)의 반송방향을 90도 전환하는 도시안된 방향전환기구를 구비하고 있다. 도 7을 사용하여, 이 방향전환기구에 관해서 설명한다. 도 7은, 도 1에 나타낸 방향전환챔버(31, 32, 33, 34)에 설치된 방향전환기구의 구성을 설명하는 측면개략도이다. 도 7에 나타낸 방향전환기구는, 상술한 구성과 같은 자기결합 로울러(도 7중 도시생략) 등을 포함하는 직선이동기구를 전체에 유지한 유지체(61)와, 이 유지체(61)를 회전시켜서 유지체(61)전체를 회전시키는 회전용 모터(62)로 주로 구성되어 있다.
우선, 도 7중 도시안된 자기결합 로울러의 축에는, 구동막대(86)가 베벨기어 등의 운동전환기구를 통하여 연결되어 있다. 이 구동막대(86)의 후단에는, 도 7에 나타낸 바와 같이 다른 베벨기어(861)가 설치되어 있다. 이 다른 베벨기어(861)에는, 연직인 자세의 동력전달막대(88)가 연결되어 있다. 즉, 동력전달막대(88)의 선단에는 베벨기어(881)가 설치되어 구동막대(86)의 후단의 베벨기어(861)에 나사맞춤하고 있다. 동력전달막대(88)의 후단은, 이동용 모터(87)의 출력축이 연결되어 있다.
한편, 방향전환기구를 구성하는 유지체(61)는, 원주형상 또는 원통형상의 부재로, 그 축방향을 연직으로 하여 배치되어 있다. 유지체(61)는, 도 7에 나타내듯이, 연직방향으로 긴 관통구멍을 가지며, 이 관통구멍에 끼워통과된 상태로 상기 동력전달막대(88)가 배치되어 있다. 관통구멍의 내면과 동력전달막대(88)와의 사이의 간격부분에는, 베어링(882)이 배치되어, 동력전달막대(88)의 회전을 허용하면서 관통구멍의 부분에 동력전달막대(88)를 유지하고 있다.
상기 유지체(61)는, 보다 큰 직경의 거의 원통형상의 유지구 커버(62)의 내측에 배치되어 있다. 이 유지구 커버(62)는, 내측에 유지체(61)를 수납하여 유지함과 동시에 방향전환기구가 배치된 방향전환챔버(31, 32, 33, 34)의 바닥판부분(300)에 부착되어 있다. 즉, 방향전환챔버(31, 32, 33, 34)의 바닥판부분(300)에는, 유지구 커버(62)의 외경에 적합한 크기의 원형의 개구를 가지며, 이 개구에 유지구 커버(62)를 끼워 고정하고 있다. 유지구 커버(62)와 바닥판부분(300)과의 접촉면에는 O링 등의 시일재가 설치되어 있다.
또한, 유지구 커버(62)와 그 내측의 유지체(61)와의 사이의 간격에는, 상하로 나란히 설치한 네개의 베어링(63)과, 상측의 두개의 베어링(63)의 사이에 끼워넣도록 하여 설치한 메커니컬 시일(64)이 설치되어 있다. 메커니컬 시일(64)은, 유지체(61)의 회전을 허용하면서 유지체(61)와 유지구 커버(62)와의 사이의 간격을 진공시일하기 위한 것이며, 자성유체를 사용한 시일기구 등을 적절히 사용할 수 있다.
또 한편, 유지체(61)의 하면에는 풀리부착구(651)가 설치되어 있고, 이 풀리부착구(651)의 하단에 유지구측 풀리(65)가 고정되어 있다. 유지구측 풀리(65)는, 유지체(61)의 중심축과 동심형상으로 배치된 것이다. 또한, 유지구측 풀리(65)와 같은 높이의 위치에는, 모터측 풀리(66)가 배치되어 있다. 이 모터측 풀리(66)에는, 상방으로 돌출시킨 회전용 모터(62)의 출력축이 연결되어 있다. 또, 모터측 풀리(66)와 유지구측 풀리(65)를 연결하도록 하여, 벨트(67)가 팽팽하게 걸려 있다. 구체적으로는, 유지구측 풀리(65) 및 모터측 풀리(66)는 파이밍풀리로 구성되고, 벨트는 타이밍벨트로 구성되어 있다.
또, 유지체(61)의 상면에는, 도 7에 나타낸 바와 같은 유지틀(68)이 고정되어 있다. 유지틀(68)은, 도 2에 나타낸 기판유지구(90)나 자기결합 로울러(81) 등을 전체에 유지하기 위한 것이다. 유지틀(68)의 하측부분의 선단에는, 도 7에 나타내듯이 지지기둥(681)이 여러개 배치되어 있고, 이 지지기둥(681)에 의해서 상술한 메인풀리(84)나 한 쌍의 서브풀리(85, 85)가 유지되어 있다. 그리고, 유지틀(68)과 유지체(61)와의 사이는 진공시일되어 있고, 유지틀(68)의 내부로부터의 방향전환챔버(31, 32, 33, 34)내의 리크를 방지하고 있다.
이러한 방향전환챔버의 방향전환기구의 동작에 관해서 설명한다.
우선, 이동용 모터(87)가 구동되면, 동력전달막대(88) 및 구동막대(86)를 통하여 도 7중 도시안된 자기결합 로울러에 회전구동이 전달되고, 자기결합 로울러가 회전한다. 이에 의해서, 상방의 기판유지구(90)가 직선이동한다.
기판유지구(90)가 이동하여 방향전환챔버(31, 32, 33, 34)내의 소정위치에 도달하면, 회전용 모터(62)가 구동된다. 회전용 모터(62)의 동력은, 모터측 풀리(66)로부터 벨트(67)에 의해서 유지구측 풀리(65)에 전달되고, 유지구측 풀리(65)를 회전시킨다. 이것에 의해서, 상방의 유지체(61)가 회전하고, 유지체(61)상에 유지되어 있던 직선이동기구가 전체적으로 회전한다. 이 결과, 기판유지구(90)도 회전한다. 회전각도가 90도에 도달하면 회전용 모터(62)는 구동을 정지하고, 기판유지구(90)의 회전도 정지한다. 이것에 의해서, 기판유지구(90)의 반송방향이 90도 구부러진다.
다음에, 소정의 제어신호를 받은 후 다시 직선이동기구가 구동되고, 90도 구부러진 반송로(80)를 따라서 기판유지구(90)를 이동시키고, 다음 진공실챔버까지 기판유지구(90)를 반송시킨다. 따라서, 구부러진 후의 반송로(80)에 있어서도, 기판(9)의 판면은 반송방향의 측방을 향하도록 되어있다.
상기 구성에 관한 방향전환기구의 구성에 있어서, 90도 등 소정각도의 회전제어는, 회전용 모터(62)의 제어에 의해서 행하여도 좋고, 유지체(61)가 소정각도 회전한 것을 검출하는 도시안된 센서기구 등에 의하여 행하여도 좋다.
또한, 본 실시형태의 장치는, 장치전체를 제어하는 도시안된 제어부를 구비하고 있다. 제어부는, 상술한 이동기구, 탑재용 로보트(11), 회수용 로보트(21) 등을 제어하도록 되어 있다.
다음에, 프리히트챔버(4)의 구성에 관하여 설명한다. 프리히트챔버(4)에 있어서의 프리히트는, 탈가스 즉 기판(9)의 흡장가스를 방출시킬 목적으로 행해진다. 탈가스를 하지 않고 성막을 하면, 성막시의 열에 의한 흡장가스의 방출에 의하여 막 중에 기포가 형성되거나, 발포에 의해서 막의 표면이 거칠어지거나 하는 문제가 있다. 이 때문에, 프리히트챔버(4)에서, 기판(9)을 100∼300℃ 정도까지 미리 가열하도록 되어 있다.
프리히트챔버(4)는, 내부에 질소 등의 불활성가스를 도입하는 도시안된 가스도입계와, 반입된 기판(9)을 가열하는 가열수단이 설치되어 있다. 가열수단으로서는, 통상, 적외선램프 등의 복사가열수단이 채용된다.
각 성막챔버(51, 52, 53, 54, 50)는, 스퍼터링 또는 CVD(화학증착)에 의해 소정의 박막을 작성하도록 되어 있다. 일례로서, 최초에 기판(9)이 반송되는 성막챔버인 제 1 바탕막작성챔버(51)를 예로 들어 설명한다. 도 8은, 제 1 바탕막작성챔버(51)의 구성을 나타낸 평면단면개략도이다.
제 1 바탕막작성챔버(51)는, 스퍼터링에 의해 바탕막을 작성하도록 되어 있다. 제 1 바탕막작성챔버(51)는, 내부를 배기하는 배기계(55)와, 내부에 프로세스가스를 도입하는 가스도입계(56)와, 내부의 공간에 피스퍼터면을 노출시켜서 설치한 타겟트(57)와, 타겟트(57)에 스퍼터방전용의 전압을 인가하는 스퍼터전원(58)과, 타겟트(57)의 배후에 설치된 자석기구(59)로 주로 구성되어 있다.
배기계(55)는, 크라이오펌프 등의 진공펌프를 구비하여 제 1 바탕막작성챔버내를 10-8Torr 정도까지 배기가능하게 구성된다. 가스도입계(56)는, 프로세스가스로서 아르곤 등의 가스를 소정 유량으로 도입할 수 있도록 구성된다.
스퍼터전원(58)은, 타겟트(57)에 -300V∼-500V 정도의 음의 고전압을 인가할 수 있도록 구성된다. 자석기구(59)는, 마그네트론방전을 달성하기 위한 것이며, 중심자석(591)과, 이 중심자석(591)을 둘러싸는 링형상의 주변자석(592)과, 중심자석(591)과 주변자석(592)을 연결하는 판형상의 요크(593)로 구성된다. 또한, 타겟(57)이나 자석기구(59)는, 절연블록(571)을 통하여 바탕막작성챔버(51)에 고정되어 있다. 제 1 바탕막작성챔버(51)는, 전기적으로는 접지되어 있다.
가스도입계(56)에 의해서 프로세스가스를 도입하면서 배기계(55)에 의해서 제 1 바탕막작성챔버(51)내를 소정의 압력에 유지하고, 이 상태에서 스퍼터전원(58)을 동작시킨다. 이 결과, 스퍼터방전이 발생하여 타겟트(57)가 스퍼터되고, 스퍼터된 타겟트(57)의 재료가 기판(9)에 도달하여 기판(9)의 표면에 소정의 바탕막이 작성된다. 또한, 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 타겟트(57), 자석기구(59) 및 스퍼터전원(58)의 조는, 제 1 바탕막작성챔버(51)내의 기판(9)의 배치위치를 끼고 양측에 설치되어 있고, 기판(9)의 양면에 동시에 바탕막이 작성되도록 되어 있다.
또, 도 8에 나타내듯이, 각 타겟트(57)의 크기는, 한 장의 기판(9)보다도 조금 큰 정도로 되어있다. 2장의 기판(9)을 유지한 기판유지구(90)는, 제 1 바탕막작성챔버(51)내에서 이동하여, 2장의 기판(9)이 순차 타겟트(57)의 정면에 위치하도록 되어 있다. 즉, 최초는 반송방향전방의 기판(9)이 타겟트(57)의 정면에 위치하는 상태가 되어 이 기판(9)에 성막이 행하여진다. 그리고, 그 후, 소정거리전진하여 반송방향후방의 기판(9)이 타겟트(57)의 정면에 위치하는 상태가 되어, 이 기판(9)에 대한 성막이 행하여진다.
각 성막챔버(51, 52, 53, 54, 50)의 보다 구체적인 구성예에 관하여, 기판(9)의 반송순으로 설명한다. 상술한 제 1 바탕막작성챔버(51)는, 바탕막으로서 Cr막이 작성되도록 되어 있다. 또한, 제 1 바탕막작성챔버(51)의 다음에 기판(9)이 반송되는 성막챔버는, 스퍼터링에 의하여 자성막을 작성하는 제 1 자성막작성챔버(52)로 되어 있다. 자성막으로서는, 본 실시형태에서는, CoCrTa 막이 작성되도록 되어 있다.
본 실시형태의 장치에서는, 바탕막과 자성막을 2층에 걸쳐서 형성할 수 있도록 되어 있다. 즉, 제 1 자성막작성챔버(52)의 다음에 기판(9)이 반송되는 성막챔버는 제 2 바탕막작성챔버(53)로 되어 있고, 그 다음에 기판(9)이 반송되는 성막챔버는 제 2 자성막작성챔버(54)로 되어 있다. 제 2 바탕막작성챔버(53)는, 제 1 바탕막작성챔버(51)와 같이 Cr막을 바탕막으로서 작성하는 챔버이고, 제 2 자성막작성챔버(54)는, 마찬가지로 CoCrTa막을 자성막으로서 작성하는 챔버이다.
그리고, 제 2 자성막작성챔버(54)의 다음에 기판(9)이 반송되는 성막챔버는, CVD에 의해 카본보호막을 작성하는 보호막작성챔버(50)이다. 보호막작성챔버(50)는 두 개 설치되어 있다. 최초에 기판(9)이 반송되는 보호막작성챔버(50)에서 필요한 두께의 반정도되는 두께로 된 보호막이 작성되고, 다음의 보호막작성챔버(50)에서 나머지 반 두께의 보호막이 작성되도록 되어 있다.
보호막작성챔버(50)는, CH4등의 유기화합물가스를 내부에 도입하는 도시안된 프로세스 가스도입계와, 프로세스가스에 고주파에너지를 부여하여 프라즈마를 형성하는 도시안된 프라즈마형성수단 등을 구비하고 있다. 유기 화합물가스가 프라즈마 중에서 분해하여, 기판(9)의 표면에 카본의 박막이 퇴적하도록 되어 있다.
또, 보호막작성챔버(50)의 다음에 기판(9)이 반송되는 진공챔버는, 예비챔버(500)로 되어 있다. 이 예비챔버(500)는, 필요에 따라서 기판(9)을 냉각하기도 하는 챔버로서 구성된다. 이 예비챔버(500)를 거친 후, 최후의 방향전환챔버(34)를 지나서 기판(9)이 언로드록챔버(2)에 도달하도록 되어 있다.
다음에, 상기 구성에 관한 본 실시형태의 장치의 전체의 동작에 관해서 설명한다.
본 실시형태의 장치는, 통상의 운전상태에서는, 막제거챔버(70)를 제외하고, 모든 진공챔버에 기판유지구(90)가 항상 위치하고 있다. 그리고, 가장 시간이 걸리는 작업을 하는 진공챔버(정격속도챔버)에서의 작업시간으로 결정되는 택트타임마다, 각 진공챔버내의 기판유지구(90)는 다음 진공챔버로 동시에 이동한다.
특정한 기판(9)의 동작에 주목하면, 하나의 기판(9)은, 로드록챔버(1)에서 기판유지구(90)에 탑재된 후, 프리히트챔버(4)에서 예비가열된다. 그 후, 제 1 바탕막작성챔버(51), 제 1 자성막작성챔버(52), 제 2 바탕막작성챔버(53), 제 2 자성막작성챔버(54)를 지나서, 바탕막과 자성막과의 적층막이 2층에 걸쳐서 작성된다. 그 후, 기판(9)은 보호막작성챔버(50)에서 보호막이 작성되고, 보조챔버(590)를 거쳐서 언로드록챔버(2)에 도달한다. 그리고, 언로드록챔버(2)에서 기판유지구(90)로부터 회수된다.
기판유지구(90)는, 도 1에 나타낸 사각형의 반송로(80)를 주회하여, 상술한 바와 같은 기판(9)의 성막처리에 몇 번이나 사용된다. 그리고, 소정 회수의 성막처리에 이용된 후, 기판유지구(90)는, 기판(9)을 탑재하는 일 없이 막제거챔버(70)에 이동한다. 즉, 도시안된 제어부는, 특정한 기판유지구(90)에 관해서 퇴적막의 제거가 필요하다고 판단하면, 탑재용 로보트(11)에 제어신호를 보내어, 기판(9)을 탑재하지않도록 제어한다. 그리고, 이 기판유지구(90)는, 제 1 방향전환챔버(31)에서 방향전환되지 않고, 게이트밸브(10)를 통해서 이 기판유지구(90)를 막제거챔버(70)에 이동시킨다. 그리고, 막제거챔버(70)에서는, 상술한 바와 같이 유지클로(91) 표면의 퇴적막이 제거된다.
막제거챔버(70)에서의 퇴적막의 제거에 요하는 시간은, 상술한 택트타임보다 긴 경우가 많다. 결국, 기판유지구(90)는, 수 택트타임분의 시간, 막제거챔버(70)내에 위치하여 퇴적막의 제거가 이루어진다. 이러는 동안, 다른 기판유지구(90)는, 택트타임마다 상술한 바와 같이 다음에 진공챔버로 이동하여 작업이 행하여진다. 따라서, 막제거챔버(70)내에 있는 기판유지구(90)가 위치하고있던 장소는, 소위「이빠짐」상태가 된다. 이 이빠짐상태에서 각 기판유지구(90)는, 택트타임마다 다음 진공챔버로 동시에 이동한다.
그리고, 막제거챔버(70)내에서의 퇴적막의 제거가 종료하면, 제어부는, 그 기판유지구(90)를 사각형의 반송로(80)로 복귀하도록 제어한다. 예컨대, 각 기판유지구(90)가 사각형의 반송로(80)를 거의 일주하여 이빠짐의 위치가 정확히 로드록챔버(1)의 위치에 왔을 때, 제어부는, 탑재용 로보트(11)를 제어하여 기판(9)의 탑재동작을 하지 않도록 한다. 그리고, 다음 택트를 위한 이동에 있어서, 제어부는, 막제거챔버(70)에 있던 기판유지구(90)를 제 1 방향전환챔버(31)를 지나서 프리히트챔버(4)에 반송하도록 이동기구를 제어한다. 이 결과, 막제거챔버(70)를 제외한 각 진공챔버 전체에 기판유지구(90)가 위치한 상태가 되며, 마찬가지로 작업이 되풀이된다.
또, 이빠짐부분이 일주하기 전에 막제거챔버(70)로부터 기판유지구(90)를 되돌리는 경우에는, 이빠짐부분을 동작시키는 제어를 제어부는 한다. 즉, 제어부는, 그 시점에서 프리히트챔버(4)로부터 이빠짐이 되어있는 진공챔버의 하나앞의 진공챔버까지의 각 진공챔버내에 위치하는 기판유지구(90)를, 동시에 하나 앞쪽의 진공챔버로 이동시킨다. 이 결과, 프리히트챔버(4)가 이빠짐 상태가 된다. 그리고, 제어부는, 막제거챔버(70)에 있던 기판유지구(90)를, 프리히트챔버(4)로 이동시킨다. 그 후, 기판유지구(90)가 이동하여 온 각 진공챔버와 프리히트챔버(4)에서는, 상술한 작업이 행하여진다. 이 택트 중, 다른 진공챔버에서는 작업이 행하여지지 않고, 대기상태를 취한다. 그리고, 다음 택트시, 전기판유지구(90)가 동시에 이동하여, 같은 작업을 되풀이한다.
상술한 바와 같이 사각형의 반송로(80)에 대하여 막제거챔버(70)를 분기시키는 구성은, 다른 진공챔버의 택트타임과는 무관하게 막제거 시간을 결정할 수 있다는 의의가 있다. 즉, 만약, 막제거챔버(70)를 사각형의 반송로(80)를 따른 진공챔버의 하나로 하면, 막제거챔버(70)에 있어서의 처리시간은, 택트타임에 의해서 제한된다. 막제거에 요하는 시간이 가장 길어지면, 그것이 택트타임이 된다. 이 결과, 택트타임이 길어져서 생산성이 저하하는 데다, 다른 진공챔버에서는 막제거챔버(70)내에서의 막제거가 종료할 때까지 대기상태가 되어, 시간낭비가 발생한다.
그러나, 막제거챔버(70)를 반송로(80)로부터 분기시킨 상태로 설치하면, 택트타임과는 무관하게 막제거 시간을 결정할 수 있고, 생산성의 저하나 시간낭비의 발생이 억제된다. 또한, 막제거챔버(70)에서의 막제거에 요하는 시간이 현상의 택트타임 이하의 짧은 경우에는, 막제거챔버(70)를 사각형의 반송로(80) 위에 끼어들도록 하여도 좋다. 예를 들면, 언로드록챔버(2)와 로드록챔버(1)와의 사이의 위치 등이 고려된다. 또한, 막제거챔버(70)는, 스퍼터링에 의하여 성막을 하는 성막챔버(51, 52, 53, 54)에 대하여 직접 접속하도록 하여도 좋다.
또한, 제 1 방향전환챔버(31)로부터 분기하여 막제거챔버(70)를 설치하는 구성은, 성막의 재현성을 확보하는데에 있어서 적합한 구성으로 되어 있다. 상기 설명으로부터 알 수 있듯이, 막제거가 종료한 기판유지구(90)는, 빈채로(기판(9)을 유지하지 않은 채)사각형의 반송로(80)를 거의 일주한다. 그리고, 로드록챔버(1)에서 기판(9)을 유지한 상태가 되어, 다음 일주에 있어서 성막처리가 이루어진다.
만일, 막제거챔버(70)가 보조챔버(36)와 언로드록챔버(2)와의 사이의 방향전환챔버(이하, 제 4 방향전환챔버)(34)로부터 분기되어 있고, 막제거챔버(70)에서 막제거된 기판유지구(90)가, 언로드록챔버(2)를 경유하여 바로 기판(9)을 유지하도록 구성되었다고 하면, 기판유지구(90)는, 다른 기판유지구(90)와는 상당히 다른 상태로 기판(9)을 유지하는 결과가 된다.
이 경우, 가장 문제인 것은 온도이다. 프리히트챔버(4) 등을 경유하고 있지 않으므로, 이 기판유지구(90)는 다른 기판유지구(90)에 비하여 낮은 온도 상태로 기판(9)을 유지한다. 이 기판유지구(90)에 유지된 기판(9)은, 프리히트챔버(4)에서 예비가열되어 온도상승하지만, 기판유지구(90)의 온도가 낮기 때문에, 기판유지구(90)에 열을 빼앗겨, 소정의 조건으로 가열하여도 기판(9)은 예정된 온도에는 도달하지 않는다. 이러한 기판(9)이 각 성막챔버(31, 32, 33, 34)에 보내져서 성막되면, 많은 경우, 성막프로세스는 온도에 의존하기 때문에, 재현성이 저하하고, 성막속도의 저하나 막질의 열화와 같은 문제를 발생시킬 우려가 있다.
이 문제를 해결하기 위해서는, 프리히트챔버(4)에 있어서의 가열조건을 그 기판(9)에 관해서만 변경하여 행하면 좋다. 그러나, 같은 택트타임내에서 다른 기판(9)과 같은 정도까지 급격히 가열하는 것은 실제로는 곤란하다.
또, 다른 방법으로서, 기판(9)을 유지하지 않은 상태에서 제 4 방향전환챔버(34)로부터 그 기판유지구(90)를 일주이동시키고, 그 위에서 언로드록챔버(2)를 지나서 로드록챔버(1)에서 기판(9)을 유지시키는 방법도 있다. 그러나, 이 방법에서는, 상술한 방법에 비하여, 언로드록챔버(2)와 로드록챔버(1)와의 부분만, 빈 채의 이동거리가 길어지고, 생산성의 점에서 뒤떨어진다. 이러한 점에서, 막제거챔버(70)는, 제 1 방향전환챔버(31)의 부분에서 분기시키는 것이 바람직하다. 이것은, 보다 일반적으로 표현하면, 로드록챔버(1)로부터 이동한 기판유지구(90)가 최초로 이동하는 처리용의 진공챔버와 로드록챔버(1)와의 사이에서 분기시킨다고 하는 것이 된다.
또한, 본 실시형태의 장치는, 상술한 바와 같이 진공중에서 기판유지구(90)를 순환시켜서 성막을 하기때문에, 대기중의 산소, 수분, 먼지 등이 기판유지구(90)를 통하여 장치내에 끼어들어가는 일이 없다. 이 때문에, 기판(9)의 표면의 오손이 저감되고 있다. 또, 표면에 박막이 퇴적한 기판유지구(90)가 대기측에 꺼내어지면, 박막의 표면이 산화하거나 이물이 부착하기도 한다. 그리고, 다음 기판(9)이 유지되어 표면에 박막이 작성되면, 그와 같은 표면이 산화하거나 이물이 부착하기도 한 박막의 위에 더욱 박막이 퇴적하게 된다. 이러한 성질이 다른 박막이 적층되면, 응력이 높아, 박리하기 쉽다. 따라서, 상기 파티클의 발생의 우려가 높아진다. 그러나, 본 실시형태의 성막장치는, 기판유지구(90)가 대기측에는 꺼내어지지 않으므로, 이러한 문제는 없다.
상술한 각 실시형태에서는, 유지클로(91)의 표면의 퇴적막의 제거에 관해서 주로 설명하였는데, 유지구 본체(92)의 표면의 퇴적막도 마찬가지로 제거되고 있어, 유지구 본체(92)의 표면에서 방출되는 파티클도 저감되고 있다.
또, 상기 각 실시형태에서는, 막제거기구를 구비한 전용의 막제거챔버(70)가 설치되었는데, 다른 진공챔버가 막제거기구를 구비하는 구성으로 하고, 전용의 막제거챔버(70)를 설치하지 않은 구성으로 하여도 좋다. 예컨대, 제 1 방향전환챔버(31)에 막제거기구를 설치하도록 하여도 좋다.
또한, 성막챔버(51, 52, 53, 54, 50)에 막제거기구를 설치하도록 하여도 좋다. 예컨대, 보호막작성챔버(50)는, CVD용의 고주파전원을 구비하고 있기 때문에, 보호막작성챔버(50)의 가스도입계에 아르곤가스를 도입하는 기능을 가지도록 하면, 막제거를 보호막작성챔버(50)내에서 할 수 있는 경우도 있다. 또한, 스퍼터링을 하는 성막챔버(51, 53, 53, 54)에서도, 가동전극(74)을 설치하여 기판유지구(90)에 고주파전압을 인가할 수 있도록 하면, 막제거가 가능하다. 이 때, 타게트(57)가 스퍼터에칭되지 않도록, 타게트(57)를 접지전위에 유지함과 동시에, 마찬가지로 접지전위인 셔터로 타게트(57)를 씌우도록 한다.
이상의 설명에서는, 기판유지구(90)는, 유지클로(91)에 의해서 기판(9)의 둘레가장자리를 걸음하는 것이었는데, 정보기록디스크용 기판과 같이 중앙에 원형의 개구가 있는 기판에 관해서는, 그 중앙의 개구의 테두리를 걸도록 하여도 좋다. 단, 유지클로가 중앙 개구의 테두리를 걸음하는 구성에서는, 유지클로를 설치하는 구조상, 기판의 양면을 동시에 성막할 수는 없다. 또한, 최근에서는, 노트북 컴퓨터용 하드디스크와 같이 매우 소형의 정보기록디스크도 많아지고있는데, 소형의 기판에 관해서는, 중앙 개구의 테두리로 걸음하는 것은 곤란하다. 따라서, 기판(9)의 둘레가장자리로 걸음하는 구성은, 기판(9)의 양면 동시성막을 가능하게 하여, 소형의 기판에도 대응할 수 있다는 장점이 있다.
이하, 본원발명의 또다른 실시형태에 관해서 설명한다. 이하의 설명에서는, 박막작성장치의 일례로서, 마찬가지로 정보기록디스크 제조용의 박막작성장치를 예를 들어 설명한다.
도 9는, 본원발명의 실시형태에 관한 박막작성장치의 개략구성을 나타낸 평면도이다. 본 실시형태의 장치에서는, 복수의 진공챔버가 사각형의 윤곽을 따라서 세로로 설치되어 있다. 각 진공챔버는, 전용 또는 겸용의 배기계에 의해서 배기되는 진공용기이다. 각 진공챔버의 경계부분에는, 게이트밸브(10)가 설치되어 있다. 기판(9)은, 기판유지구(90)에 유지되어 반송되도록 되어 있다. 복수의 세로로 설치된 진공챔버를 따라서 방형의 반송로(80)가 설정되어 있고, 이 반송로(80)을 따라서 기판유지구(90)를 이동시키는 이동기구가 설치되어 있다. 기판유지구(90)는, 이동기구에 의한 이동의 도중에서 기판(9)을 유지하여 반송하도록 되어 있다.
복수의 진공챔버 중, 사각형의 한변에 배치된 두개의 진공챔버가, 기판유지구(90)에의 기판(9)의 탑재를 하는 로드록챔버(1) 및 기판유지구(90)로부터의 기판(9)의 회수를 하는 언로드록챔버(2)로 되어 있다. 또한, 사각형의 반송로(80)중, 로드록챔버(1)와 언로드록챔버(2)와의 사이의 부분은, 언로드록챔버(2)로부터 로드록챔버(1)에 기판유지구(90)를 되돌리는 리턴반송로로 되어 있다.
또한, 사각형의 다른 3변에 배치된 진공챔버는, 각종 처리를 하는 진공챔버로 되어 있다. 사각형의 각 부분의 진공챔버는, 기판(9)의 반송방향을 90도 전환하는 방향전환기구를 구비한 방향전환챔버(31, 32, 33, 34)로 되어 있다.
기판유지구(90)에 유지된 기판(9)이 가장 최초에 반송되는 처리용의 진공챔버는, 성막에 앞서 기판(9)을 소정온도로 예비가열하는 프리히트챔버(4)로 되어 있다. 프리히트챔버(4)에서의 예비가열 후에 기판(9)이 순차 반송되는 진공챔버가, 기판(9)의 표면에 소정의 박막을 작성하는 성막챔버(51, 52, 53, 54, 50)로 되어 있다.
본 실시형태의 장치에서는, 이동기구는, 기판(9)을 유지한 기판유지구(90)를 반송로(80)를 따라서 시계방향으로 이동시켜서 기판(9)이 순차 처리되도록 하고 있다.
이동기구는, 기판유지구(90)를 직선이동시키는 직선이동기구와, 상술한 방향전환기구에 의해서 주로 구성되어 있다.
기판유지구(90)를 직선이동시키는 직선이동기구 등에 관해서, 도 2 및 도 3을 사용하여 설명한다. 도 2 및 도 3은, 도 9에 나타낸 장치에 있어서의 기판유지구(90) 및 이동기구의 구성을 설명하는 도면이고, 도 2는 그 정면개략도, 도 3은 측단면개략도이다.
기판유지구(90)의 구성은, 도 11에 나타낸 것과 거의 같으며, 유지구 본체(92)와 유지구 본체(92)에 설치된 유지클로(91)로 이루어지는 구성이다. 유지클로(91)는 모두 여섯개 설치되어 있고, 세개가 1조가 되어 한 장의 기판(9)을 유지한다. 따라서, 기판유지구(90)는 동시에 2장의 기판(9)을 유지하게 되어 있다.
본 실시형태에 있어서의 기판유지구(90)는, 도 2에 나타내듯이, 그 하단부에는 작은 자석(이하, 유지구측 자석)(96)을 다수 구비하고 있다. 각 유지구측 자석(96)은, 상하의 면에 자극을 가지고 있다. 그리고 이 유지구측 자석(96)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 배열방향에 번갈아 반대의 자극으로 되어 있다.
또, 기판유지구(90)의 하측에는, 격벽(83)을 끼고 자기결합 로울러(81)가 설치되어 있다. 자기결합 로울러(81)는 둥근막대형상의 부재이고, 도 2에 나타내듯이, 나선형상으로 연장되는 좁다란 자석(이하, 로울러측 자석)(82)을 가지고 있다. 이 로울러측 자석(82)은 서로 다른 자극으로 두 개 설치되어 있고, 이중나선형상으로 되어 있다.
자기결합 로울러(81)는, 로울러측 자석(82)이 격벽(83)을 끼고 유지구측 자석(96)에 마주 보도록 배치되어 있다. 격벽(83)은, 투자율(透磁率)이 높은 재료로 형성되어 있고, 유지구측 자석(96)과 로울러측 자석(82)과는, 격벽(83)을 통해서 자기결합하고 있다. 또한, 격벽(83)의 기판유지구(90)측의 공간은 진공측(각 진공챔버의 내부측)이고, 자기결합 로울러(81)측의 공간은 대기측이다. 이와 같은 자기결합 로울러(81)는, 도 9에 나타낸 사각형의 반송로(80)를 따라 설치되어 있다.
또한, 도 3에 나타내듯이, 기판유지구(90)는, 수평인 회전축의 둘레로 회전하는 메인풀리(84)의 위에 실려 있다. 메인풀리(84)는, 기판유지구(90)의 이동방향을 따라 다수 설치되어 있다. 또, 기판유지구(90)의 하단부분에는, 수직인 회전축의 둘레로 회전하는 한 쌍의 서브풀리(85,85)가 맞닿고 있다. 이 서브풀리(85,85)는, 기판유지구(90)의 하단부분을 양측에서 끼우도록 눌러 기판유지구(90)의 전도를 방지하고 있다. 이 서브풀리(85, 85)도 기판유지구(90)의 이동방향에 다수 설치되어 있다.
도 3에 나타내듯이, 자기결합 로울러(81)에는 베벨기어를 통하여 구동막대(86)가 연결되어 있다. 그리고, 구동막대(86)에는 이동용 모터(87)가 접속되어 있고, 구동막대(86)를 통하여 자기결합 로울러(81)를 그 중심축의 둘레로 회전시키도록 되어 있다.
자기결합 로울러(81)가 회전하면, 도 2에 나타낸 이중나선형상의 로울러측 자석(82)도 회전한다. 이 때, 로울러측 자석(82)이 회전하는 상태는, 유지구측 자석(96)에서 보면, 교대로 다른 자극인 복수의 작은 자석이 일렬로 늘어서고 그 병렬방향을 따라서 일체로 직선이동하고 있는 것과 등가인 상태가 된다. 따라서, 로울러측 자석(82)에 결합하고있는 유지구측 자석(96)은, 로울러측 자석(82)의 회전과 함께 직선이동하고, 이 결과, 기판유지구(90)가 전체로 직선이동하게 된다. 이 때, 도 3에 나타낸 메인풀리(84) 및 서브풀리(85, 85)는 종동한다.
그리고, 본 실시형태의 박막작성장치의 큰 특징점은, 기판유지구(90)의 표면의 퇴적막의 제거를 진공중에서 하는 막제거기구가 설치되어 있고, 이 막제거기구를 구비한 막제거챔버(70)가 설치되어 있는 점이다. 도 9에 나타내듯이, 막제거챔버(70)는, 로드록챔버(1)와 언로드록챔버(2)와의 사이에 설치되어 있다.
막제거챔버(70)는, 배기계(도 9중 도시생략)를 구비한 진공챔버이다. 이 막제거챔버(70)는, 로드록챔버(1) 및 언로드록챔버(2)에 대하여 진공이 연통하도록 하여 기밀적으로 접속되어 있다. 로드록챔버(1)와 막제거챔버의 사이, 및, 막제거챔버와 언로드록챔버(2)의 사이에는, 각각 게이트밸브(10)가 설치되어 있다.
막제거챔버(70) 및 막제거기구의 구성에 관해서, 도 4를 사용하여 더욱 상세히 설명한다. 도 4는, 도 9에 나타낸 장치에 설치된 막제거챔버(70)의 구성에 관해서 설명하는 측단면 개략도이다.
막제거챔버(70)도, 상술한 처리챔버 등과 같이 기체밀폐적인 진공챔버이다. 막제거챔버(70)는, 배기계(71)를 가지고 있다. 배기계(71)는, 크라이오펌프 또는 터보분자펌프 등의 진공펌프로 구성되어 있고, 막제거챔버(70)내를 10-6Pa 정도까지 배기할 수 있도록 되어 있다.
막제거기구는, 막제거챔버(70)내에 고주파방전을 발생시키고, 스퍼터에칭에 의해 기판유지구(90)의 표면의 퇴적막을 제거하게 되어있다. 구체적으로는, 막제거기구는, 막제거챔버(70)내에 소정의 가스를 도입하는 가스도입계(72)와, 도입된 가스에 고주파방전을 발생시키는 고주파전원(73) 등으로 구성되어 있다.
가스도입계(72)는, 아르곤과 같이 화학적으로 불활성이고 방전을 발생하기 쉽고 또한 스퍼터율이 높은 가스를 도입하게 되어있다. 가스도입계(72)는, 도시생략된 유량조정기를 구비하고 있고, 소정 유량으로 가스도입할 수 있도록 되어 있다.
고주파전원(73)으로서는, 주파수 13.56MHz, 출력 100W∼300W 정도의 것을 사용할 수 있다. 한편, 막제거챔버(70)내에는, 가동전극(74)이 설치되어 있고, 정합기(731)를 통하여 고주파전원(73)과 가동전극(74)을 연결하도록 하여 전송선(732)이 설치되어 있다. 전송선(732)으로서는, 예컨대 동축케이블이 사용된다.
가동전극(74)은, 선단이 기판유지구(90)의 유지구 본체(92)에 접촉하는 전극로드(741)와, 전극로드(741)를 유지한 전극홀더(742)와, 절연재를 통하여 전극홀더(742)를 선단에 부착한 전극구동막대(743)와, 전극구동막대(743)에 연결된 전극구동원(744)으로 주로 구성되어 있다. 전극로드(741)는 거의 원주형상이고, 전극홀더(742)는 내부에 전극로드(741)를 수용한 원통형상이다. 전극로드(741)의 선단은 전극홀더(742)의 선단으로부터 조금 돌출하고 있다. 또, 전극홀더(742)내에는 전극로드(741)의 후단과 전극홀더(742)의 내면과의 사이에 끼워지도록 하여 코일스프링(745)이 설치되어 있다.
또, 전극구동막대(743)는, 막제거챔버(70)에 설치된 관통구멍을 관통하고 있다. 전극구동막대(743)는, 막제거챔버(70)의 외측(대기측)에 위치하는 부분에 플랜지부(746)를 가진다. 그리고, 이 플랜지부(746)와 막제거챔버(70)의 외벽면과의 사이에는 벨로즈(748)가 설치되어 있다. 벨로즈(748)는, 전극구동막대(743)의 관통부분 등으로부터의 진공리크를 방지하고 있다.
또, 전극구동막대(743)는 중공으로 되어 있고, 내부에 절연성의 완충재를 통하여 고주파도입막대(747)가 설치되어 있다. 고주파도입막대(747)의 선단은, 전극로드(741)에 고정되어 있다. 그리고, 전극구동막대(743)의 벨로즈(748)내에 위치 하는 부분에는, 개구가 설치되어 있다. 고주파전원(73)에 연결되는 전송선(732)은, 플랜지부(746)를 기밀적으로 관통함과 동시에 이 개구를 통하여 고주파도입막대(747)에 접속되어 있다. 또한, 전극구동원(744)에는, 예를 들면 에어실린더가 사용되고 있고, 전극구동막대(743)를 소정의 스트로크로 전후운동시키도록 되어 있다.
다음에, 상기 구성에 관한 막제거챔버(70) 및 막제거기구의 동작에 관해서 설명한다.
기판(9)을 유지하면서 성막챔버(51, 52, 53, 54, 50)내에 이동하고, 성막에 이용된 기판유지구(90)는, 상술한 바와 같이 유지클로(91)의 표면에 박막이 퇴적하고있다. 이 기판유지구(90)로부터, 언로드록챔버(2)에서 성막완료한 기판(9)이 회수되고, 이 기판유지구(90)는 기판(9)을 유지하지않는 상태에서, 이동기구에 의해 막제거챔버(70)내로 이동한다. 기판유지구(90)가 막제거챔버(70)에 이동한 후, 게이트밸브(10)는 닫혀진다.
막제거챔버(70)내는, 배기계(71)에 의해서 미리 소정의 진공압력까지 배기되어, 그 압력이 유지된다. 그리고, 전극구동원(744)이 구동되고, 전극구동막대(743)가 소정의 스트로크만큼 전진한다. 이 결과, 전극홀더(742)를 통하여 전극로드(741)도 전진하여, 도 4에 나타내듯이 유지구 본체(92)의 측면에 접촉한다. 이 때, 코일스프링(745)는, 전극로드(741)가 유지구 본체(92)에 접촉하는 것에 의한 충격을 흡수한다. 이 때문에, 전극로드(741)의 마모 등이 억제된다. 또한, 코일스프링(745)에 의한 탄성으로, 유지구 본체(92)에의 전극로드(741)의 접촉이 확실히 유지된다. 이 상태에서, 고주파전원(73)이 동작하고, 전극로드(741), 고주파도입막대(747) 및 전송선(732)을 통하여 고주파전압이 유지구 본체(92)에 인가된다. 또한, 유지구 본체(92)와 같이 유지클로(91)도 금속제이고, 유지구 본체(92)를 통하여 유지클로(91)에도 고주파전압이 인가된다.
유지구 본체(92)나 유지클로(91)에 고주파전압이 인가되면, 접지전위에 유지되어 있는 막제거챔버(70)의 기벽 등과의 사이에 전계가 설정되고, 도입되어 있는 가스에 고주파방전이 발생하고, 고주파방전 플라즈마가 형성된다. 이 때, 플라즈마와 고주파전원(73)과의 사이에는, 정합기(731)에 포함되는 콘덴서 또는 별도 설치되는 도시생략의 콘덴서 등에 의한 커패시턴스가 존재한다. 플라즈마가 형성되어 있는 공간에 커패시턴스를 통하여 고주파전계를 설정하면, 커패시턴스의 충방전에 플라즈마 중의 전자와 이온이 작용한다. 이 결과, 전자와 이온과의 이동정도의 차이로부터 유지클로(91)의 표면에 자기바이어스전압이라고 불리는 음의 직류분의 전압이 중첩된다. 또한, 메인풀리(84)나 서브풀리(85, 85)의 표면은 절연물로 되어 있고, 따라서, 기판유지구(90)는 접지전위로부터 절연되어 절연전위로 되어 있다.
플라즈마중의 이온은, 이 자기바이어스전압에 의해서 가속되어 유지클로(91)의 표면의 퇴적막에 입사하여 퇴적막을 충격시킨다. 이것에 의해, 퇴적막이 스퍼터에칭되고, 유지클로(91)로부터 제거된다. 스퍼터에칭을 소정시간 행한 후, 고주파전원(73)의 동작을 정지한다. 그 후, 전극구동원(744)을 구동하여 전극로드(741)를 유지구 본체(92)로부터 떼어 놓는다. 그리고, 막제거챔버(70)내를 재차 배기한 후, 기판유지구(90)를 막제거챔버(70)로부터 반출한다.
또한, 막제거챔버(70)내에는, 에칭에 의해 튀어나간 퇴적막의 입자를 부착시켜서 모은 도시안된 집착판이 설치되어 있다. 집착판에 모인 양이 어느정도의 양에 도달하면, 막제거챔버(70)를 대기압으로 되돌려 개방하고, 집착판을 교환한다.
보다 구체적인 조건에 관해서 설명한다. 정보기록디스크용 기판의 성막에서는, 기판(9)의 표면에 자성막이나 보호막을 작성한다. 따라서, 유지클로(91)의 표면에는 이들의 박막이 퇴적하고 있어, 이들의 박막을 제거하는 것을 상정하여 설명한다. 또한, 유지클로(91)의 재료는 인코넬 등이다.
가스도입계(72)로부터는 아르곤가스가 도입되고, 그 유량은 50∼100㎤/분으로 설정된다. 배기계(71)의 배기속도조정기를 제어하고, 막제거챔버(70)내의 압력은 5∼10Pa 정도로 유지된다. 고주파전원(73)은, 주파수 13.56MHz 출력 200W 정도로 설정된다. 이러한 조건으로 고주파방전 플라즈마를 형성하여, 스퍼터에칭을 한다. 이 조건에서 퇴적막의 제거를 하면, 4nm/분 정도의 에칭속도로 제거가 가능하고, 하루에 1회 정도의 빈도로 이 작업을 함으로써, 문제가 되는 기판(9)의 표면에 대한 파티클의 부착을 충분히 억제할 수가 있다.
다음에, 막제거기구의 별도의 구성에 관하여 설명한다. 도 5는, 막제거기구의 다른 구성에 관해서 설명하는 측단면개략도이다.
이 예의 막제거기구는, 유지클로(91)의 표면의 퇴적막에 광조사하여 퇴적막을 제거하도록 되어 있다. 구체적으로 설명하면, 막제거챔버(70)의 기벽에는 광도입창(751)이 기밀적으로 설치되어 있다. 막제거기구는, 소정 파장의 빛을 발하는 광원(752)과, 광원(752)으로부터의 빛을 막제거챔버(70) 내의 각 유지클로(91)에 소정의 패턴으로 조사하도록 유도하는 광학계(753)로 구성되어 있다. 광학계(753)는, 레이저 등의 광원(752)으로부터의 빛을 분할하여, 각 유지클로(91)의 선단부분보다도 조금 큰 패턴이 되도록 빛을 렌즈로 집광하는 구성으로 되어 있다.
이 예에서는, 광조사를 열에너지를 부여하는 수단으로서 이용하고 있다, 유지클로(91)의 표면의 퇴적막은, 큰 내부응력을 가지고 퇴적하는 경우가 많다. 이것은, 유지클로(91)가 상술한 바와 같이 복잡한 형상이라고 하는 이유에도 의거한다고 고려된다. 이와 같이 내부응력이 높은 박막은, 급격한 가열에 의해서 열변형을 발생하여 박리한다. 따라서, 광원(752)에 적외선레이저나 적외선램프를 채용하고, 광학계에 의해서 집광하여 유지클로(91)에 조사하도록 하면, 급격한 가열에 의해 표면의 퇴적막이 박리한다.
또한, 광에너지 그 자체를 이용하는 예도 고려된다. 예컨대, 광 어싱 등과 같이, 자외선의 조사에 의해 퇴적막을 분해함으로써 유지클로(91)로부터 퇴적막을 박리하도록 하는 경우도 있을 수 있다. 여하튼, 박리한 퇴적막은, 마찬가지로 도시안된 집착판을 통하여 막제거챔버(70)로부터 배출된다. 또는, 배기계(71)에 의해 배출된다.
막제거기구의 또 다른 예에 관하여, 도 6을 사용하여 설명한다. 도 6은, 막제거기구의 또 다른 예에 관해서 설명하는 평면단면개략도이다. 이 예에서는, 유지클로(91)의 표면의 퇴적막은, 반응성가스의 작용에 의해서 제거되도록 되어 있다. 즉, 막제거기구는, 반응성가스를 도입하는 가스도입계(761)에 의하여 구성되어 있다.
반응성가스로서는, 예컨대 산소가스가 사용된다. 자성박막 등의 금속계의 박막은, 산소가스, 불소가스 또는 염소가스 등의 활성이 높은 반응성가스에 접촉하면 급격히 반응하여(부식하여), 유지클로(91)로부터 조각조각 박리한다. 또한, 유지클로(91)이나 유지구 본체(92)에는, 그와 같은 반응성가스에 의해서 화학적으로 손상을 받지 않도록, 보호막으로 덮여져 있다.
또한, 반응성가스의 도입만으로 박막을 제거하는 경우도 있는데, 제거를 단시간에 행하기 위해, 박막에 에너지를 부여하는 구성이 채용되고 있다. 구체적으로는, 막제거챔버(70)내에 방전을 형성하고, 방전에 의한 충격을 이용하여 막을 제거하는 구성으로 되어있다. 막제거챔버(70)내에는, 고주파전극(762)이 설치되어 있다. 고주파전극(762)은, 막제거챔버(70)에 기밀적으로 끼워넣어진 절연블록(763)에 부착되어 있다. 고주파전극(762)은 내부가 중공이고, 앞면에 가스분출구멍을 가진다. 가스도입계(761)는, 이 고주파전극(762)의 내부공간을 경유하여 막제거챔버(70)내에 반응성가스를 도입한다.
그리고, 고주파전극(762)에 고주파전압을 인가하여 고주파방전을 발생시키는 고주파전원(764)이 설치되어 있다. 반응성가스와 반응한 박막은, 고주파방전의 충격에 의해서 용이하게 박리한다. 또한, 도 6에 나타낸 구성은, 도 9에 나타낸 보호막작성챔버(50)의 구성으로서도 응용이 가능하다. 가스도입계(761)가 CH4등의 유기 화합물 가스와 수소가스와의 혼합가스를 도입하도록 구성하면, 유기 화합물 가스의 분해에 의해 기판(9)의 표면에 카본보호막이 작성된다.
막제거기구의 구성으로서는, 전기에너지를 이용하는 것도 고려된다. 예를 들면, 유지클로(91)의 표면의 박막이 도전성인 경우, 순간적으로 큰 전류를 박막에 흘리고, 통전에 의한 충격에 의해 박막을 박리시키는 구성이 고려된다. 박막은 상술한 바와 같이 내부응력이 높기때문에, 순간적인 대전류의 통전에 의해 쉽게 박리된다. 이 구성에서는, 막제거챔버(70)내에 자동적으로 이동하는 한쌍의 프로우브를 설치한다. 한 쌍의 프로우브의 선단을 유지클로(91)에 접촉시키고, 양자에 전압을 인가하여 유지클로(91)를 통전하도록 구성한다.
이 밖에, 초음파에 의해서 박막을 제거하는 구성도 고려된다. 예컨대, 유지클로(91)의 양측을 한 쌍의 초음파진동자로 끼우고, 초음파를 인가하여 박막을 진동시켜서 박리시키도록 한다.
상기 어느 구성에 의해서도, 유지클로(91)의 표면의 퇴적막을 막제거챔버(70)내라는 진공 중에서 제거할 수가 있다. 이와 같이 퇴적막을 진공중에서 제거하는 것은, 다음과 같은 기술적 의의를 가진다.
즉, 기판유지구(90)의 표면의 퇴적막을 제거하기위해서는, 기판유지구(90)를 대기측에 꺼내고, 수작업으로 퇴적막을 깎아내는 방법이 고려된다. 그러나, 기판유지구(90)를 대기측에 꺼내면, 대기 중의 산소, 수분, 먼지 등이 기판유지구(90)에 부착하여, 그대로 기판유지구(90)를 장치내에 반입하면, 기판유지구(90)를 통하여 이들의 물질이 장치내에 들어가 버린다. 이 결과, 기판(9)의 표면이 산화 등에 의해서 오염되거나, 작성되는 박막이 산화되어 버리거나, 박막이 수분이나 먼지 등 이물을 포함한 것으로 되어 버리기도 하는 문제가 생긴다.
이러한 문제를 방지하기 위해서, 대기측에 기판유지구(90)를 꺼내어 퇴적막을 삭제한 후, 표면의 크리닝 등의 처리를 한 후에 장치에 반입하지 않으면 안된다. 이 때문에, 수고가 많이 들어, 생산성이 현저히 저하하여 버린다. 게다가, 기판유지구(90)를 반입한 후, 진공챔버를 재차 배기하고, 진공챔버가 소정의 압력에 유지되어 있는 것을 확인한 후에 처리를 재개할 필요가 있고, 처리의 재개까지 대단히 긴 시간을 요하게 된다. 이 점도, 생산성을 현저히 저하시키는 원인이 된다.
한편, 본 실시형태의 방법과 같이, 퇴적막을 진공중에서 제거하도록 하면, 제거 후의 기판유지구(90)의 크리닝이나 대기압으로부터의 재차 배기 등의 절차가 불필요하게 된다. 이 때문에, 생산성을 현저히 저하시키는 일이 없다.
다음에, 박막작성장치의 실시형태의 각 부의 구성에 관해서, 다시 도 9를 사용하여 설명한다.
우선, 로드록챔버(1)내에는, 탑재용 로보트(11)가 설치되어 되어 있다. 탑재용 로보트는, 그 아암에 의해서 탑재용 보조챔버(12)로부터 기판(9)을 한 장씩 유지하여 기판유지구(90)에 탑재하도록 구성되어 있다. 또, 언로드록챔버(2)에는, 탑재용 로보트(11)과 같은 구성의 회수용 로보트(21)가 설치되어 있다. 회수용 로보트(21)는, 그 아암에 의해서 기판유지구(90)로부터 기판(9)을 한 장씩 유지하여 회수용 보조챔버(22)내에 반입하도록 구성되어 있다.
사각형의 모퉁이 부분의 네개의 방향전환챔버(31, 32, 33, 34)는, 기판(9)의 반송방향을 90도 전환하는 도시안된 방향전환기구를 구비하고 있다. 도 7을 사용하여, 이 방향전환기구에 관해서 설명한다. 도 7은, 도 9에 나타낸 방향전환챔버(31, 32, 33, 34)에 설치된 방향전환기구의 구성을 설명하는 측면개략도이다. 도 7에 나타낸 방향전환기구는, 상술한 구성과 같은 자기결합 로울러(도 7중 도시생략) 등을 포함하는 직선이동기구를 전체에 유지한 유지체(61)와, 이 유지체(61)를 회전시켜서 유지체(61) 전체를 회전시키는 회전용 모터(62)로 주로 구성되어 있다.
우선, 도 7중 도시안된 자기결합 로울러의 축에는, 구동막대(86)가 베벨기어 등의 운동전환기구를 통하여 연결되어 있다. 이 구동막대(86)의 후단에는, 도 7에 나타낸 바와 같이 다른 베벨기어(861)가 설치되어 있다. 이 다른 베벨기어(861)에는, 연직인 자세의 동력전달막대(88)가 연결되어 있다. 즉, 동력전달막대(88)의 선단에는 베벨기어(881)가 설치되어 구동막대(86)의 후단의 베벨기어(861)에 나사맞춤하고있다. 동력전달막대(88)의 후단은, 이동용 모터(87)의 출력축이 연결되어 있다.
한편, 방향전환기구를 구성하는 유지체(61)는, 원주형상 또는 원통형상의 부재로, 그 축방향을 연직으로 하여 배치되어 있다. 유지체(61)는, 도 7에 나타내듯이, 연직방향으로 긴 관통구멍을 가지며, 이 관통구멍에 끼워통과된 상태로 상기 동력전달막대(88)가 배치되어 있다. 관통구멍의 내면과 동력전달막대(88)와의 사이의 간격부분에는, 베어링(882)이 배치되어, 동력전달막대(88)의 회전을 허용하면서 관통구멍의 부분에 동력전달막대(88)를 유지하고 있다.
상기 유지체(61)는, 보다 큰 직경의 거의 원통형상의 유지구 커버(62)의 내측에 배치되어 있다. 이 유지구 커버(62)는, 내측에 유지체(61)를 수납하여 유지함과 동시에 방향전환기구가 배치된 방향전환챔버(31, 32, 33, 34)의 바닥판부분(300)에 부착되어있다. 즉, 방향전환챔버(31, 32, 33, 34)의 바닥판부분(300)에는, 유지구 커버(62)의 외경에 적합한 크기의 원형의 개구를 가지며, 이 개구에 유지구 커버(62)를 끼워 고정하고 있다. 유지구 커버(62)와 바닥판부분(300)과의 접촉면에는 O링 등의 시일재가 설치되어 있다.
또한, 유지구 커버(62)와 그 내측의 유지체(61)와의 사이의 간격에는, 상하로 나란히 설치한 네개의 베어링(63)과, 상측의 두개의 베어링(63)의 사이에 끼워넣도록 하여 설치한 메커니컬 시일(64)이 설치되어 있다. 메커니컬 시일(64)은 유지체(61)의 회전을 허용하면서 유지체(61)와 유지구 커버(62)와의 사이의 간격을 진공시일하기 위한 것이며, 자성유체를 사용한 시일기구 등을 적절히 사용할 수 있다.
또 한편, 유지체(61)의 하면에는 풀리부착구(651)가 설치되어 있고, 이 풀리부착구(651)의 하단에 유지구측 풀리(65)가 고정되어 있다. 유지구측 풀리(65)는, 유지체(61)의 중심축과 동심형상으로 배치된 것이다. 또한, 유지구측 풀리(65)와 같은 높이의 위치에는, 모터측 풀리(66)가 배치되어 있다. 이 모터측 풀리(66)에는, 상방으로 돌출시킨 회전용 모터(62)의 출력축이 연결되어 있다. 또, 모터측 풀리(66)와 유지구측 풀리(65)를 연결하도록 하여, 벨트(67)가 팽팽하게 걸려 있다. 구체적으로는, 유지구측 풀리(65) 및 모터측 풀리(66)는 타이밍풀리로 구성되고, 벨트는 타이밍벨트로 구성되어 있다.
또, 유지체(61)의 상면에는, 도 7에 나타낸 바와 같은 유지틀(68)이 고정되어 있다. 유지틀(68)은, 도 2에 나타낸 기판유지구(90)나 자기결합 로울러(81) 등을 전체에 유지하기 위한 것이다. 유지틀(68)의 하측부분의 선단에는, 도 7에 나타내듯이 지지기둥(681)이 여러개 배치되어 있고, 이 지지기둥(681)에 의해서 상술한 메인풀리(84)나 한 쌍의 서브풀리(85, 85)가 유지되어 있다. 그리고, 유지틀(68)과 유지체(61)와의 사이는 진공시일되어 있고, 유지틀(68)의 내부로부터의 방향전환챔버(31, 32, 33, 34)내의 리크를 방지하고 있다.
이러한 방향전환챔버의 방향전환기구의 동작에 관해서 설명한다.
우선, 이동용 모터(87)가 구동되면, 동력전달막대(88) 및 구동막대(86)를 통하여 도 7중 도시안된 자기결합 로울러에 회전구동이 전달되고, 자기결합 로울러가 회전한다. 이에 의해서, 상방의 기판유지구(90)가 직선이동한다.
기판유지구(90)가 이동하여 방향전환챔버(31, 32, 33, 34)내의 소정위치에 도달하면, 회전용 모터(62)가 구동된다. 회전용 모터(62)의 동력은, 모터측 풀리(66)로부터 벨트(67)에 의해서 유지구측 풀리(65)에 전달되고, 유지구측 풀리(65)를 회전시킨다. 이것에 의해서, 상방의 유지체(61)가 회전하고, 유지체(61)상에 유지되어 있던 직선이동기구가 전체적으로 회전한다. 이 결과, 기판유지구(90)도 회전한다. 회전각도가 90도에 도달하면 회전용 모터(62)는 구동을 정지하고, 기판유지구(90)의 회전도 정지한다. 이것에 의해서, 기판유지구(90)의 반송방향이 90도 구부러진다.
다음에, 소정의 제어신호를 받은 후 다시 직선이동기구가 구동되고, 90도 구부러진 반송로(80)를 따라서 기판유지구(90)를 이동시키고, 다음 진공실챔버까지 기판유지구(90)를 반송시킨다. 따라서, 구부러진 후의 반송로(80)에 있어서도, 기판(9)의 판면은 반송방향의 측방을 향하도록 되어 있다.
상기 구성에 관한 방향전환기구의 구성에 있어서, 90도 등 소정각도의 회전제어는, 회전용 모터(62)의 제어에 의해서 행하여도 좋고, 유지체(61)가 소정각도 회전한 것을 검출하는 도시안된 센서기구 등에 의하여 행하여도 좋다.
또한, 본 실시형태의 장치는, 장치전체를 제어하는 도시안된 제어부를 구비하고 있다. 제어부는, 상술한 이동기구, 탑재용 로보트(11), 회수용 로보트(21) 등을 제어하도록 되어 있다.
다음에, 프리히트챔버(4)의 구성에 관하여 설명한다. 프리히트챔버(4)에 있어서의 프리히트는, 탈가스 즉 기판(9)의 흡장가스를 방출시킬 목적으로 행해진다. 탈가스를 하지 않고 성막을 하면, 성막시의 열에 의한 흡장가스의 방출에 의하여 막 중에 기포가 형성되거나, 발포에 의해서 막의 표면이 거칠어지거나 하는 문제가 있다. 이 때문에, 프리히트챔버(4)에서, 기판(9)을 100∼300℃ 정도까지 미리 가열하도록 되어 있다.
프리히트챔버(4)는, 내부에 질소 등의 불활성가스를 도입하는 도시안된 가스도입계와, 반입된 기판(9)을 가열하는 가열수단이 설치되어 있다. 가열수단으로서는, 통상, 적외선램프 등의 복사가열수단이 채용된다.
각 성막챔버(51, 52, 53, 54, 50)는, 스퍼터링 또는 CVD(화학증착)에 의해 소정의 박막을 작성하도록 되어 있다. 일례로서, 최초에 기판(9)이 반송되는 성막챔버인 제 1 바탕막작성챔버(51)를 예로 들어 설명한다. 도 8은, 제1바탕막작성챔버(51)의 구성을 나타낸 평면단면개략도이다.
제 1 바탕막작성챔버(51)는, 스퍼터링에 의해 바탕막을 작성하도록 되어 있다. 제 1 바탕막작성챔버(51)는, 내부를 배기하는 배기계(55)와, 내부에 프로세스가스를 도입하는 가스도입계(56)와, 내부의 공간에 피스퍼터면을 노출시켜서 설치한 타겟트(57)와, 타겟트(57)에 스퍼터방전용의 전압을 인가하는 스퍼터전원(58)과, 타겟트(57)의 배후에 설치된 자석기구(59)로 주로 구성되어 있다.
배기계(55)는, 크라이오펌프 등의 진공펌프를 구비하여 제 1 바탕막작성챔버내를 10-6Pa 정도까지 배기가능하게 구성된다. 가스도입계(56)는, 프로세스가스로서 아르곤 등의 가스를 소정 유량으로 도입할 수 있도록 구성된다.
스퍼터전원(58)은, 타겟트(57)에 -300V∼-500V 정도의 음의 고전압을 인가할 수 있도록 구성된다. 자석기구(59)는, 마그네트론방전을 달성하기 위한 것이며, 중심자석(591)과, 이 중심자석(591)을 둘러싸는 링형상의 주변자석(592)과, 중심자석(591)과 주변자석(592)을 연결하는 판형상의 요크(593)로 구성된다. 또한, 타겟(57)이나 자석기구(59)는, 절연블록(571)을 통하여 제 1 바탕막작성챔버(51)에 고정되어 있다. 제 1 바탕막작성챔버(51)는, 전기적으로는 접지되어 있다.
가스도입계(56)에 의해서 프로세스가스를 도입하면서 배기계(55)에 의해서 제 1 바탕막작성챔버(51)내를 소정의 압력에 유지하고, 이 상태에서 스퍼터전원(58)을 동작시킨다. 이 결과, 스퍼터방전이 발생하여 타겟트(57)가 스퍼터되고, 스퍼터된 타겟트(57)의 재료가 기판(9)에 도달하여 기판(9)의 표면에 소정의 바탕막이 작성된다. 또한, 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 타겟트(57), 자석기구(59) 및 스퍼터전원(58)의 조는, 제 1 바탕막작성챔버(51)내의 기판(9)의 배치위치를 끼고 양측에 설치되어 있고, 기판(9)의 양면에 동시에 바탕막이 작성되도록 되어 있다.
또, 도 8에 나타내듯이, 각 타겟트(57)의 크기는, 한 장의 기판(9)보다도 조금 큰 정도로 되어 있다. 2장의 기판(9)을 유지한 기판유지구(90)는, 제 1 바탕막작성챔버(51)내에서 이동하여, 2장의 기판(9)이 순차 타겟트(57)의 정면에 위치하도록 되어 있다. 즉, 최초는 반송방향전방의 기판(9)이 타겟트(57)의 정면에 위치하는 상태가 되어 이 기판(9)에 성막이 행하여진다. 그리고, 그 후, 소정거리전진하여 반송방향후방의 기판(9)이 타겟트(57)의 정면에 위치하는 상태가 되어, 이 기판(9)에 대한 성막이 행하여진다.
각 성막챔버(51, 52, 53, 54, 50)의 보다 구체적인 구성예에 관하여, 기판(9)의 반송순으로 설명한다. 상술한 제 1 바탕막작성챔버(51)는, 바탕막으로서 Cr막이 작성되도록 되어 있다. 또한, 제 1 바탕막작성챔버(51)의 다음에 기판(9)이 반송되는 성막챔버는, 스퍼터링에 의하여 자성막을 작성하는 제 1 자성막작성챔버(52)로 되어 있다. 자성막으로서는, 본 실시형태에서는, CoCrTa막이 작성되도록 되어 있다.
본 실시형태의 장치에서는, 바탕막과 자성막을 2층에 걸쳐서 형성할 수 있도록 되어 있다. 즉, 제 1 자성막작성챔버(52)의 다음에 기판(9)이 반송되는 성막챔버는 제 2 바탕막작성챔버(53)로 되어 있고, 그 다음에 기판(9)이 반송되는 성막챔버는 제 2 자성막작성챔버(54)로 되어 있다. 제 2 바탕막작성챔버(53)는, 제 1 바탕막작성챔버(51)와 같이 Cr막을 바탕막으로서 작성하는 챔버이고, 제 2 자성막작성챔버(54)는, 마찬가지로 CoCrTa막을 자성막으로서 작성하는 챔버이다.
그리고, 제 2 자성막작성챔버(54)의 다음에 기판(9)이 반송되는 성막챔버는, CVD에 의해 카본보호막을 작성하는 보호막작성챔버(50)이다. 보호막작성챔버(50)는 두 개 설치되어 있다. 최초에 기판(9)이 반송되는 보호막작성챔버(50)에서 필요한 두께의 반정도되는 두께로 된 보호막이 작성되고, 다음의 보호막작성챔버(50)에서 나머지 반 두께의 보호막이 작성되도록 되어 있다.
보호막작성챔버(50)는, CH4등의 유기화합물가스를 내부에 도입하는 도시안된 프로세스 가스도입계와, 프로세스가스에 고주파에너지를 부여하여 플라즈마를 형성하는 도시안된 플라즈마형성수단 등을 구비하고 있다. 유기 화합물가스가 플라즈마 중에서 분해하여, 기판(9)의 표면에 카본의 박막이 퇴적하도록 되어 있다.
또, 보호막작성챔버(50)의 다음에 기판(9)이 반송되는 진공챔버는, 예비챔버(500)로 되어 있다. 이 예비챔버(500)는, 필요에 따라서 기판(9)을 냉각하기도 하는 챔버로서 구성된다. 이 예비챔버(500)를 거친 후, 최후의 방향전환챔버(34)을 지나서 기판(9)이 언로드록챔버(2)에 도달하도록 되어 있다.
다음에, 상기 구성에 관한 본 실시형태의 장치의 전체의 동작에 관해서 설명한다.
본 실시형태의 장치에서는, 모든 진공챔버에 기판유지구(90)가 항상 위치하고있다. 그리고, 가장 시간이 걸리는 작업을 하는 진공챔버(정격속도챔버)에서의 작업시간으로 결정되는 택트타임마다, 각 진공챔버내의 기판유지구(90)는 다음 진공챔버로 동시에 이동한다.
특정한 기판(9)의 동작에 주목하면, 하나의 기판(9)은, 로드록챔버(1)에서 기판유지구(90)에 탑재된 후, 프리히트챔버(4)에서 예비가열된다. 그 후, 제 1 바탕막작성챔버(51), 제 1 자성막작성챔버(52), 제 2 바탕막작성챔버(53), 제 2 자성막작성챔버(54)를 지나서, 바탕막과 자성막과의 적층막이 2층에 걸쳐서 작성된다. 그 후, 기판(9)은 보호막작성챔버(50)에서 보호막이 작성되고, 보조챔버(590)를 거쳐서 언로드록챔버(2)에 도달한다. 그리고, 언로드록챔버(2)에서 기판유지구(90)로부터 회수된다.
기판유지구(90)는, 언로드록챔버(2)에서 비게(기판(9)을 유지하지 않는 상태)된 후, 리턴반송로를 통하여 로드록챔버(1)에 복귀한다. 보다 구체적으로는, 빈 기판유지구(90)는, 다음 택트타임에서 막제거챔버(70)로 이동한다. 그리고, 그 다음 택트타임에서, 로드록챔버(1)로 이동하고, 미성막의 기판(9)의 탑재동작이 행하여진다. 이와 같이 하여, 기판유지구(90)는, 도 9에 나타낸 사각형의 반송로(80)를 주회하여, 성막처리에 몇 번이나 사용된다.
이와 같이 하여 반송로(80)를 소정회수 주회하여 소정회수의 성막처리에 이용된 기판유지구(90)가 막제거챔버(70)에 이동하면, 상술한 바와 같이 막제거기구가 동작하고, 유지클로(91) 표면의 퇴적막의 제거가 행하여진다. 어느 정도의 주회를 반복한 후에 막제거가 행하여져야 하는지는, 기판(9)에 작성하는 박막의 두께 등에 의거하므로 일률적으로 결정할 수 없지만, 예컨대 2∼4회 정도 주회한 후에 막제거가 행하여지도록 한다. 물론, 매회의 주회마다 막제거를 하도록 하여도 좋다.
상술한 구성 및 동작에 관한 본 실시형태의 장치에서는, 언로드록챔버(2)로부터 로드록챔버(1)에 복귀하는 리턴반송로상에 막제거기구가 설치되어 있으므로, 장치의 구성이 간략화되는 장점이 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 막제거의 동작을 할 때, 기판(9)의 손상 등을 방지하는 관점에서, 기판유지구(90)가 기판(9)을 유지하지않은 상태(빈 상태)로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 막제거기구가 리턴반송로상에 배치되어 있지 않은 경우, 예컨대 로드록챔버(1)와 프리히트챔버(4)와의 사이의 반송로상에 있는 경우, 막제거를 하는 기판유지구(90)에 관해서는, 로드록챔버(1)에서 기판(9)의 탑재동작을 하지 않도록 구성하는 것이 된다. 이 경우, 로드록챔버(1) 내의 탑재용 로보트(11)의 구동프로그램을 수정하는 것이 필요하게 된다.
또, 기판(9)을 유지하지 않는 기판유지구(90)가 성막챔버(51, 52, 53, 54, 50)내에 위치할 때에 성막이 행하여지면, 유지클로(91)의 표면영역 중 기판(9)이 그늘져서 원래는 퇴적하지 않는 영역에까지 막이 퇴적하여버린다. 이 때문에, 기판(9)을 유지하지 않은 기판유지구(90)가 성막챔버(51, 52, 53, 54, 50)에 도달한 경우에는, 성막동작이 행하여지지 않도록 성막챔버(51, 52, 53, 54, 50)내의 각 부의 동작을 제어하는 것이 바람직하다. 그러나, 이것에 관해서도 제어프로그램의 수정이 필요하고, 또 장치전체의 동작이 복잡해지는 결점이 있다. 또한, 리턴반송로가외의 반송로상에 막제거기구를 배치하는 구성에서는, 막제거가 행하여진 후에 기판유지구(90)가 빈 상태로 로드록챔버(1)까지 이동하고 나서 기판(9)의 탑재동작이 행하여진다. 이 부분의 이동은, 헛된 동작이다.
한편, 본 실시형태와 같이, 언로드록챔버(2)로부터 로드록챔버(1)로의 리턴반송로상에 막제거기구가 있으면, 성막완료의 기판(9)을 회수한 후에 즉시 막제거를 하는 것이 가능하고, 막제거 후 즉시 미성막의 기판(9)의 탑재를 하는 것이 가능하다. 이 때문에, 기판유지구(90)의 이동에 낭비가 없고, 제어를 위한 프로그램의 수정도 매우 적다. 또한, 기판유지구(90)가 빈 상태로 처리챔버를 이동하는 일이 없으므로, 처리용의 진공챔버(4, 50∼54)의 제어프로그램의 수정도 불필요하다. 이러한 것으로부터, 본 실시형태에서는, 장치의 구성이 간략하게 되어 있어, 기존의 장치에의 적용이 용이하다. 또한, 「리턴반송로」란, 성막완료의 기판이 회수된 기판유지구가, 다음 미성막의 기판의 유지를 위해 이동할 때의 경로의 의미로서, 그 이동을 위한 특별한 기구의 유무를 불문한다.
또, 막제거기구가 막제거챔버(70)에 설치되어 있어 막제거챔버(70)가 로드록챔버(1) 및 언로드록챔버(2)에 대하여 진공이 연통하도록 하여 기밀적으로 접속되어 있는 점은, 기판유지구(90)의 대기에 의한 오손을 방지한다는 기술적 의의를 가진다. 즉, 기판유지구(90)가 대기에 노출되면, 상술한 바와 같이, 기판유지구(90)의 표면에 대기중의 진애나 산소, 수분 등이 부착하는 수가 있다. 이러한 오손물질이 기판유지구(90)를 통하여 장치내에 들어가면, 기판(9)을 오손하거나, 작성되는 박막의 품질을 손상시킬 우려가 있다. 그러나, 본 실시형태에서는, 막제거가 진공중에서 행하여지는 데다, 언로드록챔버(2)로부터 로드록챔버(1)에 되돌아가기까지의 과정에서 기판유지구(90)가 대기에 노출되는 일이 없기 때문에, 이러한 오손의 우려는 없다.
또한, 이러한 대기중의 오손물질이 기판유지구(90)의 표면에 부착한 경우에서도, 막제거기구에 의한 막제거시, 오손물질도 함께 제거할 수 있는 경우가 있다. 따라서, 언로드록챔버(2)로부터 막제거챔버(70)까지의 사이에서는 기판유지구(90)가 대기에 노출되어도 좋은 경우가 있다.
또, 본 실시형태의 장치는, 리턴반송로의 부분이외의 반송로의 부분에서도, 기판유지구(90)는 대기에 노출되지 않고, 항상 진공중에서 이동하여 성막이 행하여지므로, 대기중의 오손물질이 기판유지구(90)를 통하여 장치내에 들어가는 일이 없다. 이 점에서도, 기판(9)의 오손이나 박막의 품질저하가 저감되고 있다.
또한, 표면에 박막이 퇴적한 기판유지구(90)가 대기측에 꺼내어지면, 박막의 표면이 산화하거나 이물이 부착하기도 한다. 그리고, 다음 기판(9)이 유지되어 표면에 박막이 작성되면, 그와 같은 표면이 산화하거나 이물이 부착하기도 한 박막 위에 더욱 박막이 퇴적하게 된다. 이러한 성질이 다른 박막이 적층되면, 응력이 높아, 박리하기 쉽다. 따라서, 상기 파티클 발생의 우려가 높아진다. 그러나, 본 실시형태의 박막작성장치는, 기판유지구(90)가 대기측에는 꺼내지지 않기 때문에, 이러한 문제는 없다.
상술한 각 실시형태에서는, 유지클로(91) 표면의 퇴적막의 제거에 관해서 주로 설명하였는데, 유지구 본체(92)의 표면의 퇴적막도 마찬가지로 제거되고 있고, 유지구 본체(92)의 표면으로부터 방출되는 파티클도 저감되고 있다.
또, 상기 각 실시형태에서는, 막제거기구를 구비한 전용의 막제거챔버(70)가 설치되었는데, 이것은 필수조건이 아니다. 예컨대, 언로드록챔버(2) 또는 로드록챔버(1)내에 막제거기구를 설치하도록 하여도 좋다. 플라즈마를 형성하여 제거하는 구성의 경우, 탑재용 로보트(11) 또는 회수용 로보트(21)가 플라즈마에 노출될 우려가 있기 때문에 어렵지만, 광 또는 초음파 등에 의해 제거하는 구성의 경우, 충분히 실현성이 있다. 단, 전용의 막제거챔버(70)를 준비하면, 플라즈마를 형성하거나, 반응성가스를 사용하기도 하는 구성을 자유롭게 선택할 수 있는 장점이 있다.
또한, 막제거챔버(70)는, 로드록챔버(1) 및 언로드록챔버(2)에 직접 인접하여 설치되어 있을 필요는 없고, 사이에 다른 진공챔버가 개재하여 있어도 좋다. 요컨대, 진공이 연통하도록 되어 있으면 좋다.
이상의 설명에서는, 기판유지구(90)는, 유지클로(91)에 의해서 기판(9)의 둘레가장자리를 걸음하는 것이었는데, 정보기록디스크용 기판과 같이 중앙에 원형의 개구가 있는 기판에 관해서는, 그 중앙의 개구의 테두리를 걸도록 하여도 좋다. 단, 유지클로가 중앙개구의 테두리를 걸음하는 구성에서는, 유지클로를 설치하는 구조상, 기판의 양면을 동시에 성막할 수는 없다. 또, 최근에서는, 노트북 컴퓨터용 하드디스크와 같이 매우 소형의 정보기록디스크도 많아지고있는데, 소형의 기판에 관해서는, 중앙 개구의 테두리로 걸음하는 것은 곤란하다. 따라서, 기판(9)의 둘레가장자리로 걸음하는 구성은, 기판(9)의 양면 동시성막을 가능하게 하여, 소형의 기판에도 대응할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 막제거챔버(70)에 있어서, 복수의 기판유지구(90)가 체류하는 구성을 채용하는 것도 가능하다. 즉, 막제거를 할 필요가 있는 기판유지구(90)를 복수 수용한 후, 막제거기구를 동작시키고, 복수의 기판유지구(90)에 대해서 일괄하여 막제거를 하도록 하여도 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본원의 각 청구항의 발명에 의하면, 기판유지구의 표면의 퇴적막이 제거되므로, 퇴적막의 박리에 기인한 파티클의 발생 등의 문제가 억제된다. 그리고, 기판유지구를 대기측에 꺼내지 않고 그 표면의 퇴적막이 제거되기 때문에, 제거 후의 기판유지구의 크리닝이나 대기압으로부터의 재차 배기 등의 순서가 불필요하게 되어, 생산성의 현저한 저하가 방지된다. 또한, 막제거기구가 언로드록챔버로부터 로드록챔버로의 리턴반송로상에 설치되어 있으므로, 기판유지구의 이동에 낭비가 없고, 장치의 구성이 간략화된다.
또, 청구항 2의 방법 또는 11의 장치에 의하면, 상기 효과에 더하여, 기판이 유지되지 않은 상태에서 기판유지구 표면의 퇴적막이 제거되기 때문에, 퇴적막의 제거동작에 의해서 기판이 손상받을 우려가 없다는 효과를 얻을 수 있다.
또, 청구항 15의 장치에 의하면, 상기 효과에 더하여, 택트타임과는 무관하게 막제거시간을 정할 수 있고, 막제거시간에 의해서 택트타임이 결정되는 것에 의한 생산성의 저하나 시간낭비의 발생 등이 억제된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
또, 청구항 16의 장치에 의하면, 상기 효과에 더하여, 퇴적막이 제거된 기판유지구를 다른 기판유지구와 같은 상태로 할 수 있기 때문에 재현성이 높은 성막을 할 수 있고, 또 그 때의 생산성의 저하도 억제된다고 하는 효과가 얻어진다.
또한, 청구항 20의 발명에 의하면, 상기 효과에 더하여, 기판유지구를 대기측에 꺼내는 일이 없이 그 표면의 퇴적막이 제거되므로, 기판유지구를 통하여 대기중의 오손물질이 장치내에 들어가는 일이 없다. 이 때문에, 기판의 오손이나 작성되는 박막의 오손이 억제된다.

Claims (23)

  1. 진공압력으로 유지되는 성막챔버내에서 기판유지구에 의해 기판을 유지하면서 기판의 표면에 소정의 박막을 작성하는 성막장치에 있어서,
    상기 기판유지구를, 대기측에 꺼내는 일이 없이, 상기 성막챔버에 기밀적으로 접속된 다른 진공챔버내 또는 상기 성막챔버내에 위치시키고, 그 기판유지구의 표면의 퇴적막의 제거를 진공중에서 하는 것을 특징으로 하는 기판유지구의 표면의 퇴적막의 제거방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판유지구에 상기 기판을 유지시키지 않은 상태에서 상기 제거를 하는 것을 특징으로 하는 기판유지구의 표면의 퇴적막의 제거방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 기판유지구는, 상기 기판을 유지하면서, 상기 성막챔버와, 상기 성막챔버에 접속된 다른 진공챔버와의 사이에서 상기 기판을 반송하는 것을 특징으로 하는 기판유지구의 표면의 퇴적막의 제거방법.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제거는, 상기 퇴적막에 열, 빛 또는 전기에너지를 부여하는 것에 의해 기판유지구의 표면으로부터 상기 퇴적막을 박리시킴으로써 행하여지는 것을 특징으로 하는 기판유지구의 표면의 퇴적막의 제거방법.
  5. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제거는, 상기 퇴적막에 이온을 입사시키고, 이온충격에 의해 상기 퇴적막을 스퍼터에칭하여 행하는 것을 특징으로 하는 기판유지구의 표면의 퇴적막의 제거방법.
  6. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제거는, 상기 퇴적막에 반응성가스를 공급하고, 반응성가스와 상기 퇴적막과의 반응을 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 기판유지구의 표면의 퇴적막의 제거방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은, 정보기록디스크용 기판인 것을 특징으로 하는 기판유지구의 표면의 퇴적막의 제거방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 기판유지구는, 상기 기판의 둘레가장자리를 걸음하는 유지클로와, 유지클로를 고정한 유지구본체로 이루어지는 것이며, 상기 제거는 유지클로의 표면의 퇴적막의 제거인 것을 특징으로 하는 기판유지구의 표면의 퇴적막의 제거방법.
  9. 스퍼터링에 의해서 기판의 표면에 소정의 박막을 작성하는 스퍼터챔버와, 이 스퍼터챔버에 대하여 진공이 연통하도록 하여 직접 또는 간접적으로 접속된 다른 진공챔버와, 스퍼터챔버에 있어서의 성막시에 기판을 유지하는 기판유지구를 가지는 성막장치에 있어서,
    상기 기판유지구의 표면의 퇴적막의 제거를 진공중에서 행하는 막제거기구가 상기 다른 진공챔버 또는 상기 스퍼터챔버에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  10. 기판의 표면에 소정의 박막을 작성하는 성막챔버와, 이 성막챔버에 대하여 진공이 연통하도록 하여 직접 또는 간접적으로 접속된 다른 진공챔버와, 성막챔버에 있어서 성막중의 기판을 유지함과 동시에, 상기 성막챔버와 상기 다른 진공챔버와의 사이에서 기판을 반송하는 기판유지구를 가지는 성막장치에 있어서,
    상기 기판유지구의 표면의 퇴적막의 제거를 진공중에서 하는 막제거기구가 상기 다른 진공챔버 또는 상기 성막챔버에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 기판유지구에 상기 기판을 탑재하는 오토로더와, 이 오토로더를 제어하는 제어부를 가지고 있고, 이 제어부는, 상기 막제거기구가 상기 제거를 할 때에는 해당 기판유지구가 상기 기판을 유지하지 않도록 제어를 행하는 것인 것을 특징으로 하는 성막장치.
  12. 제 9 항, 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 막제거기구는, 상기 퇴적막에 열, 빛 또는 전기에너지를 부여하는 것에 의해 상기 기판유지구의 표면에서 상기 퇴적막을 박리시킴으로써 상기 제거를 행하는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  13. 제 9 항, 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 막제거기구는, 상기 퇴적막에 이온을 입사시키고, 이온충격에 의해 상기 퇴적막을 스퍼터에칭하여 상기 제거를 하는 것인 것을 특징으로 하는 성막장치.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제거를 전담하는 막제거챔버가 설치되어 있고, 이 막제거챔버는, 상기 스퍼터챔버 또는 상기 성막챔버에 대하여 진공이 연통하도록 하여 직접 또는 간접적으로 접속되어 있고, 상기 막제거기구가 이 막제거챔버에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  15. 제 9 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 스퍼터챔버 또는 상기 성막챔버와 상기 다른 진공챔버와는, 엔드리스형상의 반송로를 따라서 기밀적으로 종으로 설치되어 있고, 이 반송로를 따라서 상기 기판유지구를 이동시키는 이동기구가 설치되어 있고, 또한, 상기 막제거챔버는, 이 반송로로부터 분기하도록 하여 상기 스퍼터챔버 또는 상기 성막챔버, 또는, 상기 다른 진공챔버에 대하여 기밀적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 다른 진공챔버 중의 하나는, 기판유지구에 기판을 탑재하는 로드록챔버이고, 상기 막제거챔버는, 로드록챔버로부터 이동한 기판유지구가 최초로 이동하는 처리용의 진공챔버와 로드록챔버와의 사이의 반송로의 부분으로부터 분기하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  17. 제 9 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은, 정보기록 디스크용 기판인 것을 특징으로 하는 성막장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 기판유지구는, 상기 기판의 둘레가장자리를 걸음하는 유지클로와, 유지클로를 고정한 유지구본체로 이루어지는 것이며, 상기 막제거기구는 유지클로의 표면의 퇴적막의 제거를 하는 것인 것을 특징으로 하는 성막장치.
  19. 진공중에서 기판의 표면에 소정의 박막을 작성하는 성막챔버에 대하여 대기측으로부터 미성막의 기판이 성막챔버에 반입될 때에 일시적으로 해당 기판이 위치하는 로드록챔버와, 대기측에 성막완료된 기판이 꺼내질 때에 해당 기판이 일시적으로 위치하는 언로드록챔버가, 진공이 연통하도록 하여 기밀적으로 접속되어 있고, 기판을 유지한 기판유지구를 로드록챔버, 성막챔버, 언로드록챔버의 순으로 이동시키는 이동기구가 설치된 박막작성장치에 있어서,
    상기 언로드록 챔버에서 성막완료된 기판이 회수된 기판유지구를 상기 로드록챔버로 복귀시키는 리턴반송로가 설정되어 있고, 이 리턴반송로상에는, 기판유지구의 표면에 퇴적한 막을 제거하는 막제거기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 박막작성장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 막제거기구를 가진 막제거챔버가 상기 리턴반송로상에 설치되어 있어 기판유지구의 표면에 퇴적한 막의 제거가 진공중에서 행해질 수 있도록 되어 있고, 해당 막제거챔버는, 상기 언로드록챔버 및 상기 로드록챔버에 대하여 진공이 연통하도록 하여 기밀적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 박막작성장치.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서, 상기 막제거기구는, 상기 퇴적막에 이온을 입사시키고, 이온충격에 의해 상기 퇴적막을 스퍼터에칭하여 상기 제거를 하는 것인 것을 특징으로 하는 박막작성장치.
  22. 제 19 항, 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 기판은, 정보기록디스크용 기판인 것을 특징으로 하는 박막작성장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 기판유지구는, 상기 기판의 둘레가장자리를 걸음하는 유지클로와, 유지클로를 고정한 유지구본체로 이루어지는 것이며, 상기 막제거기구는 유지클로의 표면의 퇴적막의 제거를 하는 것을 특징으로 하는 박막작성장치.
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