KR20090012369A

KR20090012369A - 성막 장치

Info

Publication number: KR20090012369A
Application number: KR1020097000528A
Authority: KR
Inventors: 미노루 도기; 히데유키 오다기; 데츠야 시마다; 마사히로 마츠모토
Original assignee: 가부시키가이샤 알박
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2009-02-03
Also published as: US20080164147A1; CN101027423A; RU2357000C2; DE112005002056B4; US7967961B2; TW200615392A; JP4691498B2; KR20070040823A; WO2006025336A1; RU2007111729A; TWI372788B; DE112005002056T5; KR100927561B1; JPWO2006025336A1; CN101027423B

Abstract

기판이 소정 온도 이상으로 상승하는 것을 억제하여 효율적으로 연속하여 기판 양면에 스퍼터 성막을 실시할 수 있는 성막 장치를 제공한다.

압력 조정된 성막실 (2) 내에서, 구동 모터 (8) 의 구동에 의해 회전 드럼 (7) 을 회전시키면서, 직류 전압 또는 교류 전압 또는 고주파 전압이 인가된 외면용 캐소드 (17a, 17b) 로 기판 홀더 (10) 에 유지된 기판 트레이 (13) 상의 기판 (12) 의 표면에 성막을 실시함과 함께, 직류 전압 또는 교류 전압 또는 고주파 전압이 인가된 내면용 캐소드 (14a, 14b) 로 기판 홀더 (10) 에 유지된 기판 트레이 (13) 상의 기판 (12) 의 이면에 성막을 실시함으로써, 기판이 소정 온도 이상으로 상승하는 것을 억제하여 효율적으로 연속하여 기판 (12) 의 양면에 양호한 스퍼터 성막을 실시할 수 있다.

성막, 기판 트레이, 기판 홀더, 전자기, 스퍼터, 회전 드럼

Description

성막 장치{FILM FORMING EQUIPMENT}

본 발명은 성막 장치에 관한 것으로, 상세하게는 스퍼터링법에 의해 기판의 양면에 성막을 실시하는 성막 장치에 관한 것이다.

기판 상에 박막을 형성하는 경우에, 스퍼터링법에 의해 기판 상에 박막을 형성하는 스퍼터링 장치가 종래부터 이용되고 있다. 스퍼터링 장치는, 기판의 편면측에 스퍼터링법에 의해 박막을 형성하는 것이 일반적인데, 기판의 양면과 대향하도록 하여 타깃을 배치하고, 기판의 양면에 스퍼터링법에 의해 박막을 형성하도록 한 스퍼터링 장치도 제안되어 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 평5-295538호 (도 1)

그런데, 상기 특허 문헌 1 에 있어서의 종래의 스퍼터링 장치 (성막 장치) 에서는, 양면 성막된 기판의 진공 용기 (성막실) 로부터의 반출시 및 미처리 기판의 진공 용기 (성막실) 로의 반입시에는, 이 진공 용기는 대기압에 개방됨으로써, 미처리 기판을 진공 용기에 반입하여 양면 성막 공정 전에 이 진공 용기 내를 배기하여 소정의 압력으로 조정할 필요가 있어, 효율적으로 연속하여 양면 성막을 실시할 수 없었다.

또, 상기 특허 문헌 1 과 같은 양면 성막 가능한 스퍼터링 장치 (성막 장치) 에 있어서, 고품질의 박막을 얻기 위해서는, 성막시에 발생하는 플라즈마나 캐소드로부터의 복사열 등에 의해 기판이 소정 온도 이상으로 상승하는 것을 방지할 필요가 있는데, 기판 양면이 성막됨으로써 기판에 냉각 수단을 설치하는 것이 곤란했다.

그래서, 본 발명은 기판이 소정 온도 이상으로 상승하는 것을 억제하여 효율적으로 연속하여 기판 양면에 양호한 스퍼터 성막을 실시할 수 있는 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 성막 장치 중 청구항 1 에 기재된 발명은, 압력 조정이 자유로운 성막실 내에, 회전이 자유롭게 설치된 원형 또는 다각형의 통 형상 회전체와, 통 형상 회전체를 회전 구동하는 회전체 구동 수단과, 통 형상 회전체의 외표면측과 대향하여 설치한 제 1 스퍼터 성막 수단과, 통 형상 회전체의 내표면측과 대향하여 설치한 제 2 스퍼터 성막 수단과, 기판의 가장자리부를 유지하여 기판의 표면과 이면이 노출되도록 하여 탑재한 기판 트레이와, 통 형상 회전체의 둘레면에 형성한 개구 (開口) 에 설치한, 기판의 표면과 이면이 노출되도록 하여 기판 트레이를 착탈이 자유롭게 유지하는 기판 홀더를 구비하고, 압력 조정된 성막실 내에서, 회전체 구동 수단의 구동에 의해 통 형상 회전체를 회전시키면서, 제 1 스퍼터 성막 수단으로 기판 홀더에 유지된 기판 트레이 상의 기판의 표면에 성막을 실시함과 함께, 제 2 스퍼터 성막 수단으로 기판 홀더에 유지된 기판 트레이 상의 기판의 이면에 성막을 실시하는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 2 에 기재된 발명은, 상기 구성에 추가하여, 통 형상 회전체가, 그 축선 방향이 대략 수평이 되도록 하여 설치되는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 청구항 3 에 기재된 발명은, 통 형상 회전체의 원주 방향을 따라 복수의 상기 기판 홀더를 설치한 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 4 에 기재된 발명은, 성막실 내에, 기판 홀더에 대해서 기판 트레이의 장착 및 분리를 실시하는 기판 장착·분리 수단을 형성한 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 5 에 기재된 발명은, 기판 홀더에 자석을 가짐과 함께, 기판 트레이가 자성을 가지며, 또한, 기판 장착·분리 수단에 자석보다 자력이 큰 전자석을 구비하고, 기판 트레이를 기판 홀더에 장착할 때에는, 전자석으로의 통전 (通電) 을 OFF 하고, 기판 장착·분리 수단 상에 유지한 기판 트레이를 기판 홀더측으 로 이동시켜, 자성을 갖는 상기 기판 트레이를 자석에 근접시킴으로써 자석에 의한 자력으로 기판 트레이를 기판 홀더에 유지시키고, 기판 홀더로부터 기판 트레이를 분리할 때에는, 기판 장착·분리 수단을 기판 홀더 근방으로 이동시켜, 전자석으로의 통전을 ON 하고, 자석에 의한 자력에 대항하여 전자석에 의한 자력으로 기판 트레이를 기판 홀더로부터 떼어 내어, 전자석에 의한 자력으로 기판 트레이를 기판 장착·분리 수단 상에 유지하는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 6 에 기재된 발명은, 제 1 스퍼터 성막 수단을, 소정의 간격을 두고 통 형상 회전체의 외표면측과 대향하도록 하여 복수 설치하고, 제 2 스퍼터 성막 수단을, 소정의 간격을 두고 통 형상 회전체의 내표면측과 대향하도록 하여 복수 설치한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 청구항 7 에 기재된 발명은, 성막실과 게이트 밸브를 사이에 두고 설치한 반송실 (搬送室) 에, 성막실과 반송실이 압력 조정된 상태에서 기판 트레이를, 열린 게이트 밸브를 통해 반송실로부터 성막실 내의 기판 장착·분리 수단에 반송함과 함께, 성막실 내의 상기 기판 장착·분리 수단으로부터 열린 게이트 밸브를 통해 반송실에 반송하는 기판 트레이 반송 수단을 형성한 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 8 에 기재된 발명은, 반송실과 게이트 밸브를 사이에 두고, 기판 트레이를 수납하는 선반을 구비한 출입실이 설치되어 있고, 기판 트레이 반송 수단에 의해 반송실과 출입실이 압력 조정된 상태에서 상기 기판 트레이를, 열린 상기 게이트 밸브를 통해 상기 반송실로부터 상기 출입실내의 선반으로 반송함과 함께, 선반에 수납되어 있는 기판 트레이를 반송실에 반송하는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 9 에 기재된 발명은, 진공 용기 내에서 기판에 막을 성막하는 성막 장치로서, 회전이 자유롭게 설치된 원형 또는 다각형의 통 형상 회전체와, 기판을 유지하고, 통 형상 회전체의 내면에 탈착 가능하게 고정된 기판 트레이와, 통 형상 회전체의 외주면에 대향하여 설치되는 성막 수단을 가지며, 통 형상 회전체는, 적어도 기판의 성막 범위에 대응하는 부분에 개구되고, 통 형상 회전체를 회전시키면서 기판에 성막을 실시하는 구성을 갖고 있다.

청구항 10 에 기재된 발명은, 진공 용기 내에서 기판에 막을 성막하는 성막 장치로서, 회전이 자유롭게 설치된 원형 또는 다각형의 통 형상 회전체와, 기판을 유지하고, 통 형상 회전체의 내면에 탈착 가능하게 고정되는 기판 트레이와, 통 형상 회전체의 내주면에 대향하여 설치되는 성막 수단을 가지며, 통 형상 회전체를 회전시키면서 기판에 성막을 실시하는 구성을 갖고 있다.

청구항 11 에 기재된 발명은, 통 형상 회전체 또는 기판 트레이는 자석을 가지며, 통 형상 회전체 내면으로의 기판 트레이의 고정은 자력에 의해 실시되는 것을 특징으로 한다.

청구항 12 에 기재된 발명은, 기판 트레이를 통 형상 회전체의 내측에 이송하는 기판 장착·분리 수단을 가지며, 기판 장착·분리 수단은, 자석보다 자력이 큰 전자석을 구비하고, 기판 트레이를 통 형상 회전체 내면에 유지시킬 때 전자석으로의 통전을 OFF 하고, 기판 트레이를 통 형상 회전체 내면으로부터 분리하고, 기판 장착·분리 수단으로 유지할 때에는 전자석으로의 통전을 ON 하는 것을 특징 으로 한다.

청구항 13 에 기재된 발명은, 통 형상 회전체는, 대략 수평의 회전축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 압력 조정된 성막실 내에서, 회전체 구동 수단의 구동에 의해 통 형상 회전체를 회전시키면서, 제 1 스퍼터 성막 수단으로 기판 홀더에 유지된 기판 트레이 상의 기판의 표면에 성막을 실시함과 함께, 제 2 스퍼터 성막 수단으로 기판 홀더에 유지된 기판 트레이 상의 기판의 이면에 성막을 실시한다.

이에 의해, 성막 기간과 성막되지 않는 기간이 반복되며, 성막되지 않는 기간에 기판이 냉각되므로, 기판이 소정 온도 이상으로 상승하는 것을 억제하여 효율적으로 연속하여 기판 편면뿐만 아니라, 기판 양면에 양호한 스퍼터 성막을 실시할 수 있다.

또한, 복수의 기판을 통 형상 회전체에 설치하여 연속적으로 성막할 수 있기 때문에, 통과 성막의 경우보다 효율적으로 성막할 수 있다.

또 본 발명에서는, 제 1 스퍼터 성막 수단 및 제 2 스퍼터 성막 수단 중 어느 하나를 갖는 구성으로 해도 된다. 제 2 스퍼터 성막 수단만을 갖는 경우, 기판 및 기판 트레이를 통 형상 회전체의 내측에 유지하므로, 회전 성막할 때, 원심력에 의해 기판이 탈락하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 기판 트레이를 자력에 의해 고정시킴으로써 회전하고 있지 않을 때에도 기판 트레이가 벗어나는 것을 방지할 수 있기 때문에, 통 형상 회전체를 단계적으로 회전시키면서, 통 형상 회전체에 장착된 복수의 기판 트레이를 순차로 교환할 수 있다.

또 본 발명에서는 기판 트레이를 고정시키는 구조를 간단하게 할 수 있다.

또한, 본 발명은 전자석으로 분리시킴으로써, 기판 장착·분리 수단으로의 탈착이 가능해진다.

또, 통 형상 회전체를, 대략 수평의 회전축을 중심으로 회전하도록 설치하는 것은, 기판 트레이의 반송이 수평이 되어 구조를 간단하게 할 수 있다.

이하, 본 발명을 도시하는 실시 형태에 기초하여 설명한다.

도 1 은, 본 발명의 실시 형태에 관련되는 양면 성막을 실시하는 성막 장치를 상면측에서 본 개략 단면도, 도 2 는, 도 1 의 A-A 선 단면도, 도 3 은, 도 1 의 B-B 선 단면도이다.

본 성막 장치 (1) 는, 성막실 (2) 과 반송실 (3) 과 출입실 (4) 을 구비하고 있고, 성막실 (2) 과 반송실 (3) 의 사이, 및 반송실 (3) 과 출입실 (4) 의 사이에는 게이트 밸브 (5, 6) 가 각각 설치되어 있다. 성막실 (2) 내에는, 외주면이 대략 원통 형상인 회전 드럼 (7) 이 그 축선 방향을 수평으로 하여 회전이 자유롭게 설치되어 있다. 회전 드럼 (7) 의 일방의 측면 (반송실 (3) 측) 은 개구되어 있고, 회전 드럼 (7) 의 타방의 측면 (반송실 (3) 과 반대측) (7a) 의 중심에는 구동 모터 (8) 가 연결된 구동축 (8a) 이 접속되어 있다.

회전 드럼 (7) 의 둘레면에는, 원주 방향을 따라 형성된 복수 (본 실시 형태 에서는 13 지점) 의 직사각형상의 개구부 (9) 에 기판 홀더 (10) 가 각각 설치되어 있고 (도 3 참조), 각 기판 홀더 (10) 상면측의 양 가장자리부와 중앙부에는 영구 자석 (11a, 11b, 11c) 이 각각 설치되어 있다 (도 4 참조). 각 기판 홀더 (10) 는, 2 장의 기판 (12) 을 유지한 직사각형상의 기판 트레이 (13) 의 크기에 맞춰 형성되어 있고, 각 영구 자석 (11a, 11b, 11c) 의 사이는 기판 (12) 의 크기에 맞춰 개구되어 있다.

회전 드럼 (7) 의 내측에는, 그 회전 중심을 사이에 두고 대향하도록 하여 수평 방향으로 직사각형상의 내면용 캐소드 (14a, 14b) 를 각각 장착한 원통 부재 (15) 가 설치되어 있고, 내면용 캐소드 (14a, 14b) 의 외측면에는 내면용 타깃 (16a, 16b) 이 각각 장착되어 있다. 원통 부재 (15) 의 일방의 측면 (반송실 (3) 측) 은 성막실 (2) 의 내벽면에 밀착 고정되고, 원통 부재 (15) 의 타방의 측면 (반송실 (3) 과 반대측) 은 밀폐되어 있다.

또, 성막실 (2) 의 양측면에는, 회전 드럼 (7) 을 사이에 두고 내면용 캐소드 (14a, 14b) 와 대향하도록 하여 수평 방향으로 직사각형상의 외면용 캐소드 (17a, 17b) 가 각각 설치되어 있고, 외면용 캐소드 (17a, 17b) 의 내측면에는 외면용 타깃 (18a, 18b) 이 각각 장착되어 있다. 내면용 캐소드 (14a, 14b) 와 외면용 캐소드 (17a, 17b) 에는, 스퍼터 전원 (도시 생략) 이 각각 접속되어 있다.

원통 부재 (15) 의 연직 방향의 상면에는, 도 2, 도 4 에 나타내는 바와 같이 회전 드럼 (7) 의 기판 홀더 (10) 의 위치에 맞춰, 기판 트레이 (13) 를 승강시키는 트레이 승강 부재 (19) 가, 신축이 자유로운 승강축 (21) 을 통하여 설치되어 있고, 원통 부재 (15) 내에 형성한 승강 구동부 (20) 의 구동에 의해 승강축 (21) 이 신축됨으로써 트레이 승강 부재 (19) 가 승강한다. 트레이 승강 부재 (19) 의 상면에는, 회전 드럼 (7) 의 상기 영구 자석 (11a, 11b, 11c) 의 위치에 맞춰 전자석 (22a, 22b, 22c) 이 각각 설치되어 있다. 각 전자석 (22a, 22b, 22c) 의 양단측에는, 그 선단으로부터 약간 돌출하도록 하여 절연 부재로 이루어지는 돌기 부재 (23a, 23b, 23c) 가 각각 설치되어 있다.

성막실 (2) 에는, 회전 드럼 (7) 이 위치하는 공간 (성막실 (2) 의 내벽면과 원통 부재 (15) 의 외주면 사이에 형성되는 공간) 에 원료 가스 등의 가스를 도입하는 가스 도입계 (도시 생략) 와, 이 공간내를 배기하여 압력을 조정하는 배기계 (도시 생략) 가 접속되어 있다. 또, 출입실 (4) 에는, 이 실내를 배기하여 압력을 조정하는 배기계 (도시 생략) 와, 벤트 (vent) 하기 위한 가스 도입계 (도시 생략) 가 접속되어 있고, 또한, 반송실 (3) 에도 이 실내를 배기하여 압력을 조정하는 배기계 (도시 생략) 가 접속되어 있다.

회전 드럼 (7) 의 상면이 위치하는 성막실 (2) 의 반송실 (3) 측의 측면에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이 개구부 (2a) 가 형성되어 있고, 이 개구부 (2a) 의 외측에 게이트 밸브 (5) 를 통하여 반송실 (3) 이 설치되어 있다. 또, 반송실 (3) 의 성막실 (2) 과 반대측의 측면에는, 개구부 (4a) 에 설치한 게이트 밸브 (6) 를 통하여 출입실 (4) 이 설치되어 있다. 출입실 (4) 내에는, 2 장의 기판 (12) 을 유지한 복수의 기판 트레이 (13) 를 수납한 선반 (24) 이 설치되어 있고, 선반 (24) 은 연결되어 있는 카세트 승강 장치 (25) 의 구동에 의해 상하 이동한 다. 기판 트레이 (13) 는, 2 장의 기판 (12) 의 단부측을 유지하고, 각 기판 (12) 의 성막되는 양면이 노출되도록 되어 있다. 또, 기판 트레이 (13) 는, 자성 재료 (예를 들어 SUS430) 로 형성되어 있다.

반송실 (3) 내에는, 선단에 기판 핸드부 (26a) 를 갖는 신축이 자유로운 아암 (26) 이 선회 가능하게 설치되어 있고, 아암 (26) 은 구동부 (27) 에 연결되어 있다. 기판 핸드부 (26a) 는 아암 (26) 의 선회 동작에 의해, 성막시에 출입실 (4) 내의 기판 트레이 (13) 를 유지하여 성막실 (2) 내의 트레이 승강 부재 (19) 상에 반송함과 함께, 성막 후에 트레이 승강 부재 (19) 상에 탑재된 기판 트레이 (13) 를 유지하여 출입실 (4) 내의 선반 (24) 에 반출한다.

다음으로, 상기한 본 실시 형태의 성막 장치 (1) 에 의한 성막 방법에 대해 설명한다.

먼저, 성막실 (2) 의 게이트 밸브 (5) 와 출입실 (4) 의 게이트 밸브 (6) 를 각각 개방한 상태에서, 각 배기계 (도시 생략) 를 작동시켜 성막실 (2) 내, 반송실 (3) 내 및 출입실 (4) 내를 각각 배기하여 소정의 압력으로 조정 (감압) 한다. 그리고, 구동부 (27) 를 구동하여 아암 (26) 을 선회시킴과 함께 연장시켜, 출입실 (4) 내의 카세트 (24) 에 수납되어 있는, 미처리 기판 (12) 을 유지하고 있는 기판 트레이 (13) 아래에 기판 핸드부 (26a) 를 삽입한 후, 카세트 승강 장치 (25) 의 구동에 의해 카세트 (24) 를 약간 하강시켜 기판 핸드부 (26a) 상에 기판 트레이 (13) 를 탑재한다.

그리고, 아암 (26) 을 축소시켜 반송실 (3) 내에 넣은 후, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 아암 (26) 을 선회시킴과 함께 연장시켜 성막실 (2) 의 상부측에 위치하고 있는 트레이 승강 부재 (19) 상에 반송한다. 이 때, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 기판 핸드부 (26a) 상의 기판 트레이 (13) 는, 트레이 승강 부재 (19) 의 돌기 부재 (23a, 23b, 23c) 상에 탑재된 상태이며, 트레이 승강 부재 (19) 의 상방에 회전 드럼 (7) 의 기판 홀더 (10) 가 위치하고 있다. 또, 이 때에는 전자석 (22a, 22b, 22c) 으로의 통전은 OFF 되어 있다.

그리고, 기판 핸드부 (26a) 와 아암 (26) 을 반송실 (3) 에 이동시킨 후, 승강 구동부 (20) 의 구동에 의해 승강축 (21) 을 연장시켜 트레이 승강 부재 (19) 를 상승시키고, 기판 트레이 (13) 를 회전 드럼 (7) 의 기판 홀더 (10) 에 접촉시킨다. 이에 의해, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 자성 재료로 형성되어 있는 기판 트레이 (13) 가, 영구 자석 (11a, 11b, 11c) 의 자력에 의해 기판 홀더 (10) 에 흡착 유지된다. 그 후, 트레이 승강 부재 (19) 를 원래의 위치까지 하강시킨다.

그리고, 회전 드럼 (7) 을 약간 회전시켜 인접하는 다음의 기판 홀더 (10) 를 트레이 승강 부재 (19) 의 상방으로 이동시키고, 상기한 바와 같이 기판 핸드부 (26a) 에 의해 반입된 기판 트레이 (13) 를 트레이 승강 부재 (19) 의 돌기 부재 (23a, 23b, 23c) 상에 탑재하고, 트레이 승강 부재 (19) 를 상승시켜 기판 트레이 (13) 를 영구 자석 (11a, 11b, 11c) 의 자력에 의해 기판 홀더 (10) 에 흡착 유지시킨다. 그리고, 상기 동작을 반복하여, 회전 드럼 (7) 의 각 기판 홀더 (10) 에 미처리 기판 (12) 을 유지하고 있는 기판 트레이 (13) 를 자력에 의해 흡착 유 지한다.

그리고, 게이트 밸브 (5, 6) 를 닫고 나서, 배기계 (도시 생략) 에 의해 성막실 (2) 내를 배기하여 성막시에 있어서의 압력으로 조정한 후, 가스 도입계 (도시 생략) 로부터 불활성 가스 (일반적으로 Ar 가스) 를 성막실 (2) 내에 도입하고, 배기계 (도시 생략) 를 구동하여 일정 압력으로 유지한다. 이 때, 구동 모터 (8) 를 구동하여 회전 드럼 (7) 을 소정 회전수로 회전시킨다. 그리고, 내면용 캐소드 (14a, 14b) 와 외면용 캐소드 (17a, 17b) 에 각각 스퍼터 전원 (도시 생략) 으로부터 직류 전압 또는 교류 전압 또는 고주파 전압을 인가하여 방전에 의한 플라즈마를 발생시킨다.

이에 의해, 이온화된 불활성 가스의 양이온이 내면용 타깃 (16a, 16b) 및 외면용 타깃 (18a, 18b) 의 각 표면에 충돌하여 스퍼터 원자 (예를 들어 Si 나 Ti 등) 가 각각 튀어 나가고, 이 위치에 있어서 기판 홀더 (10) 에 유지되어 있는 2 장의 기판 (12) 의 양면에 날아와 부착되고, 기판 (12) 의 양면을 스퍼터 성막한다. 그리고, 회전 드럼 (7) 의 회전에 따라 각 기판 트레이 (13) 에 유지되어 있는 2 장의 기판 (12) 은 각각 다층 성막되어 소정의 막두께로 성막된다.

따라서, 회전 드럼 (7) 의 각 기판 홀더 (10) 에 각각 흡착 유지되어 있는 기판 트레이 (13) 상의 기판 (12) 은, 내면용 타깃 (16a, 16b) 및 외면용 타깃 (18a, 18b) 사이에 위치하고 있는 스퍼터 성막시에는 플라즈마 등에 의해 가열되어 온도가 상승 (예를 들어 기판 온도가 150℃ 정도) 하는데, 이 위치 이외일 때에는, 상기와 같은 가열원 (플라즈마 등) 에 접하고 있지 않기 때문에, 각 기판 트레이 (13) 상의 기판 (12) 의 온도 상승이 억제됨으로써, 기판 냉각 수단을 이용하지 않고 성막시에 있어서의 각 기판 트레이 (13) 상의 기판 (12) 의 온도를 소정 온도 이상으로 상승하는 것이 억제되어 양호한 성막을 효율적으로 연속하여 실시할 수 있다.

그리고, 회전 드럼 (7) 의 각 기판 홀더 (10) 에 각각 흡착 유지되어 있는 기판 트레이 (13) 상의 기판 (12) 으로의 스퍼터 성막이 종료되면, 트레이 승강 부재 (19) 의 상방에 처음에 반입된 기판 홀더 (10) 가 위치하도록 하여 회전 드럼 (7) 을 정지시킨 후, 게이트 밸브 (5, 6) 를 개방한다. 또한, 게이트 밸브 (5, 6) 를 개방한 상태에서도, 성막실 (2), 반송실 (3), 출입실 (4) 은 소정의 압력 (감압) 으로 유지되어 있다.

그리고, 도 5 의 상태로부터 승강 구동부 (20) 의 구동에 의해 승강축 (21) 을 연장시키고 트레이 승강 부재 (19) 를 상승시켜, 돌기 부재 (23a, 23b, 23c) 를, 회전 드럼 (7) 의 기판 홀더 (10) 에 흡착 유지되어 있는 기판 트레이 (13) 에 접촉시킨다. 이 때, 전자석 (22a, 22b, 22c) 에 통전되어 자력이 발생된다. 전자석 (22a, 22b, 22c) 의 자력은 상기 영구 자석 (11a, 11b, 11c) 의 자력보다 예를 들어 2 배 정도 강한 자력이다.

그리고, 승강 구동부 (20) 의 구동에 의해 승강축 (21) 을 축소시켜 트레이 승강 부재 (19) 를 하강시킴으로써, 영구 자석 (11a, 11b, 11c) 보다 자력이 강한 전자석 (22a, 22b, 22c) 에 의한 자력에 의해, 기판 트레이 (13) 는 영구 자석 (11a, 11b, 11c) 의 자력으로부터 멀어져 트레이 승강 부재 (19) 와 함께 약간 하 강한다 (도 5 참조).

그리고, 아암 (26) 을 선회시킴과 함께 연장시켜 기판 핸드부 (26a) 를, 성막실 (2) 의 상부측에 위치하고 있는 트레이 승강 부재 (19) 와 기판 트레이 (13) 사이에 삽입한다 (도 4 참조). 이 때, 전자석 (22a, 22b, 22c) 으로의 통전을 OFF 한다. 그리고, 트레이 승강 부재 (19) 를 더욱 하강시켜 기판 핸드부 (26a) 상에 기판 트레이 (13) 를 탑재시킨 후, 아암 (26) 을 축소시켜 반송실 (3) 내에 넣은 후, 추가로 아암 (26) 을 선회시킴과 함께 연장시켜 출입실 (4) 내의 카세트 (24) 에, 양면에 스퍼터 성막된 2 장의 기판 (12) 을 유지하고 있는 기판 트레이 (13) 를 보관한다. 이하, 동일하게 하여 양면에 스퍼터 성막된 2 장의 기판 (12) 을 유지하고 있는 각 기판 트레이 (13) 를, 회전 드럼 (7) 의 각 기판 홀더 (10) 로부터 트레이 승강 부재 (19) 상에 이동시킨 후, 기판 핸드부 (26a) 상에 실어 출입실 (4) 내의 선반 (24) 에 순차로 보관한다.

그리고, 게이트 밸브 (5, 6) 를 닫은 후, 출입실 (4) 의 문 (28) 을 개방해 대기압 상태로 한 출입실 (4) 로부터, 양면에 스퍼터 성막된 2 장의 기판 (12) 을 유지하고 있는 각 기판 트레이 (13) 를 꺼내고, 그 후, 미처리 기판을 카세트 (24) 에 보관한다.

도 1 은 본 발명의 실시 형태에 관련되는 양면 성막을 실시하는 성막 장치를 상면측에서 본 개략 단면도.

도 2 는 도 1 의 A-A 선 단면도.

도 3 은 도 1 의 B-B 선 단면도.

도 4 는 성막실 내의 트레이 승강 부재 상에 2 장의 기판을 탑재하고 있는 기판 트레이를 실은 상태를 나타내는 개략 단면도.

도 5 는 회전 드럼의 기판 홀더에 2 장의 기판을 탑재하고 있는 기판 트레이를 자기 (磁氣) 흡착하여 유지한 상태를 나타내는 개략 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 성막 장치

2 : 성막실

3 : 반송실

4 : 출입실

5, 6 : 게이트 밸브 기판

7 : 회전 드럼

10 : 기판 홀더

11a, 11b, 11c : 영구 자석

12 : 기판

13 : 기판 트레이

14a, 14b : 내면용 캐소드

16a, 16b : 내면용 타깃

17a, 17b : 외면용 캐소드

18a, 18b : 외면용 타깃

19 : 트레이 승강 부재

22a, 22b, 22c : 전자석

26 : 아암

26a : 기판 핸드부

Claims

압력 조정이 자유로운 성막실 내에, 회전이 자유롭게 설치된 원형 또는 다각형의 통 형상 회전체와, 상기 통 형상 회전체를 회전 구동하는 회전체 구동 수단과, 상기 통 형상 회전체의 외표면측과 대향하여 설치되는 제 1 스퍼터 성막 수단과, 상기 통 형상 회전체의 내표면측과 대향하여 설치되는 제 2 스퍼터 성막 수단과, 기판의 가장자리부를 유지하여 그 기판의 표면과 이면이 노출되도록 하여 탑재한 기판 트레이와, 상기 통 형상 회전체의 둘레면에 형성한 개구에 설치한, 기판의 표면과 이면이 노출되도록 하여 상기 기판 트레이를 착탈이 자유롭게 유지하는 기판 홀더와,

상기 통 형상 회전체의 내표면측과 대향하여 설치되고, 상기 기판 홀더를 상기 내표면에 장착·분리하는 기판 장착·분리수단과,

상기 성막실과 밸브를 통하여 접속되어 압력 조정이 가능한 반송실에 설치되고, 상기 통 형상 회전체의 내표면측과 상기 기판 장착·분리수단 사이에 상기 기판 트레이를 반입·반출하는 기판 트레이 반송 수단을 구비하고,

상기 반송실을 감압한 후, 상기 밸브를 개방하여 상기 성막실을 연통하고,

상기 기판 장착·분리수단은 상기 트레이 반송 수단이 상기 통 형상 회전체의 내표면측과 상기 기판 장착·분리수단 사이에 반입한 상기 기판 트레이를 상기 내표면에 장착하고,

상기 밸브를 닫은 후, 압력 조정된 상기 성막실 내에서, 상기 회전체 구동 수단의 구동에 의해 상기 통 형상 회전체를 회전시키면서, 상기 제 1 스퍼터 성막 수단으로 상기 기판 홀더에 유지된 상기 기판 트레이 상의 기판의 표면에 성막을 실시함과 함께, 상기 제 2 스퍼터 성막 수단으로 상기 기판 홀더에 유지된 상기 기판 트레이 상의 기판의 이면에 성막을 실시하고,

상기 밸브를 개방하여 상기 성막실과 상기 반송실을 연통하고, 상기 기판 장착·분리수단은 상기 내표면에 장착된 상기 기판 트레이를 분리하고, 상기 트레이 반송 수단으로 넘기는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 통 형상 회전체는, 그 축선 방향이 수평이 되도록 하여 설치되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 통 형상 회전체의 원주 방향을 따라 복수의 상기 기판 홀더를 설치한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 성막실 내에, 상기 기판 홀더에 대해서 상기 기판 트레이의 장착 및 분리를 실시하는 기판 장착·분리 수단을 형성한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 기판 홀더에 자석을 가짐과 함께, 상기 기판 트레이가 자성을 가지며, 또한, 상기 기판 장착·분리 수단에 상기 자석보다 자력이 큰 전자석을 구비하고,

상기 기판 트레이를 상기 기판 홀더에 장착할 때에는, 상기 전자석으로의 통전을 OFF 하고, 상기 기판 장착·분리 수단 상에 유지한 상기 기판 트레이를 상기 기판 홀더측으로 이동시켜 상기 자석에 의한 자력으로 상기 기판 트레이를 상기 기판 홀더에 유지시키고,

상기 기판 홀더로부터 상기 기판 트레이를 분리할 때에는, 상기 기판 장착·분리 수단을 상기 기판 홀더 측으로 이동시켜, 상기 전자석으로의 통전을 ON 하고, 상기 자석에 의한 자력에 대항하여 상기 전자석에 의한 자력으로 상기 기판 트레이를 상기 기판 홀더로부터 떼어 내어, 상기 전자석에 의한 자력으로 상기 기판 트레이를 상기 기판 장착·분리 수단 상에 유지하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 1 스퍼터 성막 수단을, 소정의 간격을 두고 상기 통 형상 회전체의 외표면측과 대향하도록 하여 복수 설치하고, 상기 제 2 스퍼터 성막 수단을, 소정의 간격을 두고 상기 통 형상 회전체의 내표면측과 대향하도록 하여 복수 설치한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 성막실과 게이트 밸브를 사이에 두고 설치한 반송실에, 상기 성막실과 상기 반송실이 압력 조정된 상태에서 상기 기판 트레이를, 개방된 상기 게이트 밸브를 통해 상기 반송실로부터 상기 성막실 내의 상기 기판 장착·분리 수단에 반송함과 함께, 상기 성막실 내의 상기 기판 장착·분리 수단으로부터 개방된 상기 게이트 밸브를 통해 상기 반송실에 반송하는 기판 트레이 반송 수단을 형성한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 반송실과 게이트 밸브를 사이에 두고, 상기 기판 트레이를 수납하는 선반을 구비한 출입실이 설치되어 있고, 기판 트레이 반송 수단에 의해 상기 반송실과 상기 출입실이 압력 조정된 상태에서 상기 기판 트레이를, 개방된 상기 게이트 밸브를 통해 상기 반송실로부터 상기 출입실내의 상기 선반으로 반송함과 함께, 상기 선반에 수납되어 있는 상기 기판 트레이를 상기 반송실에 반송하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
진공 용기 내에서 기판에 막을 성막하는 성막 장치로서,

회전이 자유롭게 설치된 원형 또는 다각형의 통 형상 회전체와,

상기 기판을 유지하고, 상기 통 형상 회전체의 내면에 탈착 가능하게 고정된 기판 트레이와,

상기 통 형상 회전체의 외표면측에 대향하여 설치되는 성막 수단과,

상기 통 형상 회전체의 내표면측과 대향하여 설치되고, 상기 기판 트레이를 상기 내표면에 장착·분리하는 기판 장착·분리수단과,

상기 성막실과 밸브를 통하여 접속되어 압력 조정이 가능한 반송실에 설치되고, 상기 통 형상 회전체의 내표면측과 상기 기판 장착·분리수단 사이에 상기 기판 트레이를 반입·반출하는 기판 트레이 반송 수단을 가지며,

상기 반송실을 감압한 후, 상기 밸브를 개방하여 상기 성막실을 연통하고,

상기 기판 장착·분리수단은 상기 트레이 반송 수단이 상기 통 형상 회전체의 내표면측과 상기 기판 장착·분리수단 사이에 반입한 상기 기판 트레이를 상기 내표면에 장착하고,

상기 밸브를 닫은 후, 상기 통 형상 회전체는, 적어도 상기 기판의 성막 범위에 대응하는 부분에 개구되고, 상기 통 형상 회전체를 회전시키면서 상기 기판에 성막을 실시하고,

상기 밸브를 개방하여 상기 성막실과 상기 반송실을 연통하고, 상기 기판 장착·분리수단은 상기 내표면에 장착된 상기 기판 트레이를 분리하고, 상기 트레이 반송 수단으로 넘기는 성막 장치.
진공 용기 내에서 기판에 막을 성막하는 성막 장치로서,

회전이 자유롭게 설치된 원형 또는 다각형의 통 형상 회전체와,

상기 기판을 유지하고, 상기 통 형상 회전체의 내면에 탈착 가능하게 고정되는 기판 트레이와,

상기 통 형상 회전체의 내표면측에 대향하여 설치되는 성막 수단과,

상기 통 형상 회전체의 내표면측과 대향하여 설치되고, 상기 기판 트레이를 상기 내표면에 장착·분리하는 기판 장착·분리수단과,

상기 성막실과 밸브를 통하여 접속된 압력 조정이 가능한 반송실에 설치되고, 상기 통 형상 회전체의 내표면측과 상기 기판 장착·분리수단 사이에 상기 기판 트레이를 반입·반출하는 기판 트레이 반송 수단을 가지며,

상기 반송실을 감압한 후, 상기 밸브를 개방하여 상기 성막실을 연통하고,

상기 기판 장착·분리수단은 상기 트레이 반송 수단이 상기 통 형상 회전체의 내표면측과 상기 기판 장착·분리수단 사이에 반입한 상기 기판 트레이를 상기 내표면에 장착하고,

상기 밸브를 닫은 후, 상기 통 형상 회전체를 회전시키면서 상기 기판에 성막을 실시하고,

상기 밸브를 개방하여 상기 성막실과 상기 반송실을 연통하고, 상기 기판 장착·분리수단은 상기 내표면에 장착된 상기 기판 트레이를 분리하고, 상기 트레이 반송 수단으로 넘기는 성막 장치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 통 형상 회전체 또는 상기 기판 트레이는 자석을 가지며, 상기 통 형상 회전체 내면으로의 상기 기판 트레이의 고정은 자력에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 기판 트레이를 상기 통 형상 회전체의 내측에 이송하는 기판 장착·분리 수단을 가지며, 상기 기판 장착·분리 수단은, 상기 자석보다 자력이 큰 전자석을 구비하고,

상기 기판 트레이를 상기 통 형상 회전체 내면에 유지시킬 때 상기 전자석으로의 통전을 OFF 하고, 상기 기판 트레이를 상기 통 형상 회전체 내면으로부터 분리하고, 상기 기판 장착·분리 수단으로 유지할 때에는 상기 전자석으로의 통전을 ON 하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 통 형상 회전체는, 수평의 회전축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.