KR20100086508A - 성막 장치 및 성막 방법 - Google Patents

성막 장치 및 성막 방법 Download PDF

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가부시키가이샤 아루박
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Abstract

응축 부하가 큰 배기계의 배기 시간을 짧게 하고, 생산성의 향상을 도모할 수 있는 성막 장치 및 성막 방법을 제공한다.
복수의 기재를 동시에 성막하는 성막 장치이고, 회전축의 주위에서 복수의 기재(2)를 회전을 자유롭게 하여 지지하는 지지부(55)를 가지는 지지 유닛(50)과, 지지 유닛(50)을 회전을 자유롭게 하여 수용하는 원통형의 처리실(14)를 가지는 진공조(10)와, 진공조(10)의 내부에 배치된 성막원(57, 60)과 진공조(10)의 상면에 상부 지지 부재(52)와 대향하여 배치된 저온 응축원(21A)를 가지는 저온 배기부(21)과, 보조 펌프(22)를 구비한다.

Description

성막 장치 및 성막 방법{FILM FORMATION DEVICE AND FILM FORMATION METHOD}
본 발명은, 복수의 기재를 동시에 성막하는 배치식의 성막 장치 및 성막 방법에 관한 것이다.
종래, 진공 프로세스를 이용하여 복수의 기재를 동시에 성막하기 위한, 배치식 성막 장치가 이용되고 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).
이런 종류의 성막 장치는, 기재로의 소정 성막 처리가 완료할 때마다, 처리실을 개방하여 성막이 완료된 기재를 외부에 반출하고, 미성막의 기재를 처리실의 내부로 반입한다. 이 기재의 반입/반출 공정에서는, 처리실 내의 분위기 파괴, 특히 처리실 내의 대기로의 개방은 피할 수 없어, 많은 장치에서는, 기재를 교체할 때마다 처리실을 대기로부터 소정 진공도로 배기하는 작업을 동반하고 있다.
일본특허공개 제2003-133284호 공보
근래, 장치의 다운타임/코스트의 저감, 생산성의 향상의 관점으로부터, 처리실의 진공 배기 시간을 아주 짧게 하는 요구가 높아지고 있다. 진공 배기 성능은, 주로 진공 펌프의 배기 성능에 크게 의존한다. 진공 배기계는 단일의 진공 펌프로 구성되는 경우 뿐만 아니라, 복수 개의 진공 펌프를 직렬적 또는 병렬적으로 접속하여 구성되는 경우가 많다. 특히, 비교적 고진공을 필요로 하는 프로세스에서는, 저/중 진공용의 진공 펌프와 고진공용의 진공 펌프를 조합하여 사용되고 있다.
하지만, 대기 분위기로부터 고진공 영역에까지 진공조의 내부를 배기하는 경우와 같이, 응축 부하가 큰 배기계에 대해서는, 배기 능력이 큰 진공 펌프를 갖추고 있어도, 본래의 배기 능력을 충분히 발휘시킬 수 없는 경우가 많다. 이 때문에, 종래의 배치식 성막 장치에서는, 배기 시간을 짧게 하지 못하고, 생산성의 향상을 도모할 수 없다고 하는 문제가 있다.
이상과 같은 사정을 고려하여, 본 발명의 목적은, 응축 부하가 큰 배기계의 배기 시간을 짧게 하여, 생산성의 향상을 도모할 수 있는 성막 장치 및 성막 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일형태와 관련되는 성막 장치는, 복수의 기재를 동시에 성막하는 성막 장치이고, 지지 유닛, 진공조, 성막원, 저온 배기부를 구비한다.
상기 지지 유닛은, 회전축과 그 회전축의 주위에서 상기 복수의 기재를, 회전을 자유롭게 하여 지지하는 지지부를 갖는다. 상기 진공조는, 상기 지지 유닛을 상기 회전축의 주위에서 회전을 자유롭게 하여 수용하는 처리실을 갖는다. 상기 성막원은, 상기 진공조의 내부에 배치된다. 상기 저온 배기부는, 상기 진공조의 상면에 배치된 저온 응축원을 갖는다.
본 발명의 일 형태와 관련되는 성막 방법은, 진공조의 내부에 기재를 수용하는 것을 포함한다. 상기 진공조의 내부에 접하여 배치된 저온 응축원에 의해, 상기 진공조의 내부는, 소정의 진공도까지 진공 배기된다. 상기 저온 응축원과 상기 진공조의 내부와의 연결이 차단된 상태에서, 제1 피복막은, 상기 기재의 표면에 플라스마 CVD법에 의해 형성된다. 상기 저온 응축원이 상기 진공조의 내부와 연결된 상태에서, 제2 피복막은, 상기 기재의 표면에 진공 증착법, 또는 스패터링법에 의해 형성된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치의 진공조의 구성을 설명하는 평면도이고, (A)는 처리실의 개방시를 도시하며, (B)는 처리실의 밀폐시를 도시하고 있다.
도 5은 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치의 지지 유닛의 구성을 설명하는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치의 배기 유닛의 단면도이다.
본 발명의 일실시 형태와 관련되는 성막 장치는, 복수의 기재를 동시에 성막하는 성막 장치이고, 지지 유닛, 진공조, 성막원, 저온 배기부를 구비한다.
상기 지지 유닛은, 회전축과 그 회전축의 주위에서 상기 복수의 기재를, 회전을 자유롭게 하여 지지하는 지지부를 갖는다. 상기 진공조는, 상기 지지 유닛을 상기 회전축의 주위에서 회전을 자유롭게 하여 수용하는 처리실을 갖는다. 상기 성막원은, 상기 진공조의 내부에 배치된다. 상기 저온 배기부는, 상기 진공조의 상면에 배치된 저온 응축원을 갖는다.
상기 성막 장치에서, 진공조의 내부는 주로 저온 배기부에 의해 소정의 진공도까지 배기된다. 저온 응축원에는, 프레온계 냉매 또는 액체 질소나 액체 헬륨 등의 냉각 매체가 순환하는 코일 플레이트(크라이오 패널, cryo panel)나 크라이오 코일을 이용할 수 있다. 본 발명에서는, 저온 응축원을 진공조의 내부에 접하여 배치하기 때문에, 실효 배기 속도를 높여 배기 시간의 단축을 도모하도록 하고 있다. 또한, 저온 배기부는, 챔버 내의 가스를 응축시켜 배기하는 구성을 가지고 있기 때문에, 로터리 펌프나 기름 확산 펌프, 터보 분자 펌프와 같은 기체 이송형의 배기 기구에 비해, 응축 부하가 큰 배기계의 배기 효율을 높일 수 있다.
이상과 같이, 상기 성막 장치에 의하면, 진공조 내부의 배기 시간을 짧게 할 수 있다. 이에 따라, 장치의 사이클 타임을 단축할 수 있고, 또한 생산성을 향상시키는 것이 가능해진다.
저온 응축원을 진공조의 상면에 배치 함으로써, 진공조의 내주측 벽면에 성막원을 배치하는 것이 가능해진다. 성막원으로는, 스패터링 타겟이나 플라스마 CVD용 캐소드 등이 해당한다. 또한, 성막원은, 상기의 예에 대신하여, 또는 상기의 예에 더해, 지지 유닛의 축심부에 배치된 증착원이라도 무방하다. 즉, 진공 증착법, 스패터링법, 플라스마 CVD법 등의 다양한 진공 성막 방법이 적용 가능하다.
지지 유닛은, 회전축과 그 회전축의 주위에서 복수의 기재를, 회전을 자유롭게 하여 지지하는 지지부를 갖는다. 기재는, 진공조의 내부에서 자전/공전 하면서 성막 되기 때문에, 기재의 표면에 대해서 균일성이 높은 성막이 가능해진다. 기재로는, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 판상 부재 외, 복잡한 3차원 형상을 갖는 플라스틱 재료의 성형체를 이용할 수 있다.
상기 성막 장치에서, 상기 저온 배기부는, 상기 처리실과 상기 저온 응축원의 사이를 연결시키는 개구부를 갖고, 상기 성막 장치는, 상기 개구부를 개폐하는 밸브 기구를 더 구비한다. 이에 따라, 예컨대 처리실의 대기 개방시 등에서, 저온 배기부의 내부가 대기에 노출되지 않고, 저온 응축원의 오염을 방지하는 것이 가능해진다.
아울러, 상기 성막 장치는, 처리실을 배기하는 보조 펌프를 갖추고 있기 때문에, 주펌프로서의 저온 배기부에 의한 처리실 내의 배기 동작을 보조하고, 배기 효율을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다. 저온 응축원에서 물분자로 대표되는 방출 가스 등 응축성의 부하를 선택적으로 배기하고, 기체 이송형의 보조 펌프에서 Ar, N2, O2로 대표되는 비응축성의 프로세스 가스를 배기 함으로써, 진공의 질 높은 프로세스 분위기를 실현할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 형태와 관련되는 성막 방법은, 진공조의 내부에 기재를 수용하는 것을 포함한다. 상기 진공조의 내부에 접하여 배치된 저온 응축원에 의해, 상기 진공조의 내부는, 소정의 진공도까지 진공 배기된다. 상기 저온 응축원과 상기 진공조의 내부와의 연결이 차단된 상태에서, 제1 피복막은, 상기 기재의 표면에 플라스마 CVD법에 의해 형성된다. 상기 저온 응축원이 상기 진공조의 내부와 연결된 상태에서, 제2 피복막은, 상기 기재의 표면에 진공 증착법 또는 스패터링법에 의해 형성된다.
상기 성막 방법에서는, 대기로부터 고진공 영역까지 진공조의 내부를 배기하는 경우나 스패터링법과 같은 고진공 분위기 하에서의 성막 처리시에는, 저온 응축원에 의한 진공 배기를 주체로 한다. 또한, 플라스마 CVD법과 같이 원료 가스나 플라스마 생성물이 저온 응축원에 부착할 우려가 있는 성막 처리시에는, 저온 응축원과 진공조의 내부와의 연결 상태를 차단하여, 저온 응축원의 오염을 회피한다. 이 경우, 저온 응축원으로는 별도로 준비한 보조 펌프에 의해 진공조 내부를 배기하도록 하여도 무방하다.
이하, 본 발명의 각 실시 형태를 도면에 근거하여 설명한다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조해 설명한다. 본 실시 형태에서는, 헤드라이트의 리플렉터를 구성하는 수지 성형체를 기재로서 이용하고, 이 기재의 표면에 합성 수지로 구성되는 하지막과, 알루미늄의 증착막 또는 스팩터막으로 구성되는 반사막과, 합성 수지로 구성되는 보호막을 순차 성막하는 배치식 성막 장치를 예를 들어 설명한다.
도 1∼도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치(1)의 개략 구성을 도시하고 있고, 도 1은 사시도, 도 2는 평면도, 도 3은 측면도이다.
성막 장치(1)는, 진공조(10)와 진공조(10)의 내부를 진공 배기하는 배기 유닛(20)와 진공조(10) 및 배기 유닛(20)의 각종 동작을 제어하기 위한 제어 유닛(30), 이들 진공조(10), 배기 유닛(20) 및 제어 유닛(30)를 공통으로 지지하는 코먼 베이스(40)를 갖추고 있다.
진공조(10)는, 제1 진공조본체(11)와 제2 진공조본체(12)를 가지고 있다. 제1 진공조본체(11)는 코먼 베이스(40) 상에 설치되어 있고, 제2 진공조본체(12)는 제1 진공조본체(11)에 대해서 착탈이 자유롭게 장착되고 있다. 도 4는, 진공조(10)의 구성을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
본 실시 형태에서는, 진공조(10)는, 내부에 원주상 또는 다각주상의 밀폐 구조의 처리실(14)(도 4 참조)이 형성된다. 제1 진공조본체(11) 및 제2 진공조본체(12)는 각각, 진공조의 축방향에 연한 단면에서 2 분할되어, 평면에서 볼 경우 반원 형상으로 형성되고 있다. 그리고, 제1 진공조본체(11)와 제2 진공조본체(12)는, 서로 일측의 테두리부가 힌지를 통해 장착되어 있고, 제1 진공조본체(11)를 개폐하도록 제2 진공조본체(12)가 제1 진공조본체(11)에 대해서 회동이 자유롭게 구성되어 있다. 또한 도시되어 있지 않지만, 제1 진공조본체(11)와 제2 진공조본체(12)의 결합부에는 적당한 실링 부재가 장착되고 있다.
제2 진공조본체(12)의 내부에는, 복수의 기재(2)를 지지하는 지지 유닛(50)가 설치되어 있다. 도 5는 지지 유닛(50)의 개략적인 구성을 도시하는 측면도이다.
지지 유닛(50)은, 회전축(51)과 그 회전축(51)의 주위에서 복수의 기재(2)를 회전을 자유롭게 하여 지지하는 지지부(55)를 가지고 있다. 회전축(51)은, 지지부(55)의 중심부에 형성되어 있고, 제2 진공조본체(12)가 제1 진공조본체(11)와 조합할 때에, 제1 진공조본체(11)의 저벽에 설치된 구동부(63)에 연결되고 있다. 지지 유닛(50)은, 제2 진공조본체(12)의 내부에서 적당한 지지도구(도시하지 않음)를 통해 회전을 자유롭게 하여 지지를 받고 있다.
지지부(55)의 주위에는, 회전축(51)의 축방향과 평행으로 복수 라인(본 실시 형태에서는 8개)의 지지축(54)이 동일 원주상에 배치되고 있다. 이들 지지축(54)의 상단은 상부 지지 부재(52)에 공통으로 지지되어 있다. 각각의 지지축(54)에는 각각 판부재(56)가 장착되고 있고, 이 판부재(56)에 복수의 기재(2)가 지지축(54)의 축방향에 연해 지지를 받고 있다. 지지축(54)은, 구동부(63)의 구동에 의해 축방향의 주위에 회전(자전) 가능하게 구성되어 있다. 지지축(54)의 회전은, 회전축(51)의 회전과 동기하여 회전시키는 구성이라도 무방하고, 회전축(51)의 회전과는 관계없이 회전할 수 있는 구성이라도 무방하다. 또한, 진공조(10)의 내부에서의 지지 유닛(50)의 회전에 동기하여 지지축(54)이 회전하는 기구를 채용해도 무방하다. 아울러 도 2 및 도 4에서 지지 유닛(50)을 구성하는 8개의 환상으로 이어진 각각의 원(C)은, 각각 판부재(56)의 회전 궤적을 나타내고 있다.
지지 유닛(50)에는, 기재(2)를 증착하는 증착원(성막원 또는 제1 성막원)(57)이 장착되고 있다. 증착원(57)은, 지지 유닛(50)의 축심 위치에서, 지지부(55)와 상부 지지 부재(52) 사이에 걸쳐져 있는 저항 가열선으로 구성되어 있다. 증착원(57)은, 증착 재료를 수용하는 필라멘트가 축방향으로 일정한 간격을 두어 형성되고 있다. 증착 재료에는 알루미늄 또는 그 합금이 이용되고 있지만, 물론 이에 한정되지 않는다.
제1 진공조(11) 상벽 외면에는, 전원 공급 유닛(15)이 설치되어 있다. 전원 공급 유닛(15)은, 제2 진공조본체(12)에 설치된 수전부(53)의 위치와 대응하는 위치에 설치되어 있고, 도 4(B)에 도시한 것과 같이 진공조(10)의 폐색시에 이들 전원 공급 유닛(15)과 수전부(53)가 각각 연결하도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 전원 공급 유닛(15) 측은 급전 단자, 수전부(53) 측은 수전 단자로서 각각 구성되고, 진공조(10)의 폐색시에 증착원(57)에 필요한 전력이 수전부(53)로 공급된다.
더욱이, 본 실시 형태의 성막 장치(1)는, 제2 진공조본체(12)와 같은 구성의 제3 진공조본체(13)을 구비하고 있다. 제3 진공조본체(13)는, 제1 진공조본체(11)에 대해서 착탈이 자유롭게, 제2 진공조본체(12) 측과는 반대측의 제1 진공조본체(11)의 측 테두리부에 회동이 자유롭게 장착되고 있다. 이에 따라, 제2 진공조본체(12) 및 제3 진공조본체(13) 중 어느 하나의 진공조본체가 제1 진공조본체(11)와 진공조(10)를 구성하여 소정의 성막 처리를 실시하고 있는 동안, 다른 한편의 진공조본체로부터의 처리가 완료된 기재(2)의 반출 작업과 해당 다른 한편의 진공조본체로의 미처리의 기재(2)의 반입 작업을 한다. 아울러 도면에서 제2, 제3 진공조본체(12, 13)에서 각각 대응하는 구성 부위에는 동일한 부호를 할당하고 있다.
다음으로, 제1 진공조본체(11)의 내부 구성에 대해 설명한다.
제1 진공조본체(11)의 측벽면에는, 복수(본 실시 형태에서는 4개)의 캐소드 플레이트(60)가 일정한 간격을 두고 착탈이 자유롭게 장착되고 있다. 이러한 캐소드 플레이트(60)는, 스패터링 타겟이나 플라스마 CVD용 캐소드(성막원 또는 제2 성막원)으로 구성되어 있다. 스패터링 타겟이나 플라스마 CVD용 캐소드의 선택, 조합 방법, 사용하는 수, 배치 등은, 성막해야 할 재료의 종류나 성막 형태 등에 따라 적당히 설정된다.
또한, 도시하지 않았지만, 제1 진공조본체(11)에는, 스패터링이나 플라스마 CVD에 필요한 소정의 프로세스 가스(희가스, 반응 가스)를 처리실(14)로 도입하기 위한 가스 도입관이 설치되어 있다.
제1 진공조(11)의 상부에는, 배기 유닛(20)이 설치되어 있다. 배기 유닛(20)은, 주펌프로서 저온 응축형의 저온 배기부(21)와, 기체 이송형의 보조 펌프(22)를 구비하고 있다. 보조 펌프(22)로는 기름 확산 펌프가 이용되고 있지만, 이외에도, 예컨대 터보 분자 펌프나 로터리 펌프 등을 이용할 수 있다. 보조 펌프(22)의 수는 특별히 한정되지 않지만, 본 실시 형태에서는, 보조 펌프(22)는 한 쌍 설치되어 있다.
저온 배기부(21)는, 크라이오 패널이나 크라이오 코일 등의 저온 응축원(21A)과, 상기 저온 응축원(21A)을 순환하는 냉각 매체를 냉각하는 냉각기(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 냉각 매체에는 프레온계 냉매, 액체 질소 또는 액체 헬륨이 이용된다. 저온 응축원(21A)은, 진공조(10)의 내부(처리실(14))에 접하여 배치되고 있다. 특히 본 실시 형태에서는, 저온 응축원(21A)은, 진공조(10)의 상면에 지지 유닛(50)의 상부 지지 부재(52)와 대향하도록 배치되고 있다.
도 6은, 도 3에서의 주요부의 확대도이다. 저온 배기부(21)는, 처리실(14)과 저온 응축원(21A) 사이를 연결시키는 개구부(23)를 갖고 있다. 그리고, 이 개구부(23)를 개폐하는 밸브 기구(70)가 처리실(14) 측으로 배치되고 있다. 밸브 기구(70)는, 게이트 밸브로서 기능하고, 실(seal)면에 O 링 등의 실링 부재(도시하지 않음)가 장착된 밸브체(71)와 밸브체(71)에 장착된 구동축(72)과 구동축(72)의 축방향으로의 이동 및 이와 직교하는 도면 내 상하 방향으로의 약간 량의 이동을 가능하게 하는 구동부(73)를 포함한다. 밸브체(71)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 개구부(23)를 차폐하여 처리실(14)과 저온 응축원(21A) 사이의 연결을 차단하는 제1 위치와, 개구부(23)을 개방하여 처리실(14)과 저온 응축원(21A) 사이를 연결시키는 제2 위치를 선택적으로 취한다.
밸브체(71)는 처리실(14)과 저온 배기부(21) 사이에 형성된 밸브실(74)의 내부에 배치되고 있다. 밸브실(74)은, 제1 진공조본체(11)의 상부로부터 후방측(도 6에서 우측측)으로 연장되는 배기 통로(24)의 내부에 형성되고 있다. 보조 펌프(22)는, 제1 진공조본체(11)와 구동부(73) 사이에서의 배기 통로(24)의 하면측에 설치되어 있다. 보조 펌프(22)는, 배기 통로(24)를 통해 처리실(14)을 진공 배기한다.
제어 유닛(30)은, 제어 컴퓨터나 전력 공급원, 조작 패널 등, 성막 장치(1)의 동작에 필요한 각종 기기를 포함하고 있다. 이 제어 유닛(30)은 코먼 베이스(40) 상에 진공조(10)와 함께 설치되기 때문에, 장치의 단일 유닛화를 도모할 수 있다.
다음으로, 이상과 같이 구성되는 성막 장치(1)의 동작 일례에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 진공조본체(11)에 대해서 제2 및 제3 진공조본체(12, 13)가 개방되고, 밸브 기구(70)에 관해서는 밸브체(71)가 제2 위치를 취하기 때문에 저온 배기부(21)와 처리실(14) 사이가 연결되고 있다. 제2 진공조본체(12)의 지지 유닛(50)으로 미처리의 기재(2)를 반입한 후, 제2 진공조본체(12)를 회동시켜 제1 진공조본체(11)와 결합시킨다. 이에 따라, 진공조(10)의 처리실(14)가 밀폐된다.
처리실(14)이 밀폐된 후, 우선 보조 펌프(22)가 구동되어 배기 통로(24)를 통해 처리실(14) 및 저온 배기부(21)가 진공 배기된다. 그 후, 저온 배기부(21)의 저온 응축원(21A)에 냉각 매체가 순환하고, 저온 배기부(21)의 내부 및 처리실(14)이 소정의 진공영역(예컨대 10-2 Pa)까지 진공 배기된다.
일반적으로, 대기 분위기나 방출 가스가 많은 환경하에서의 진공 배기는 응축 부하가 지배적이고, 기체 이송형의 배기 방식보다 기체의 저온 응축을 이용한 배기 방식이 배기 효율이 높다. 또한, 기체 이송형의 진공 펌프의 배기 속도는, 진공 배기지름의 설계에 크게 변화한다. 예컨대, 1만 리터/초의 공칭 배기 속도를 가지는 진공 펌프를 이용하여도, 배기관의 길이나 단면적의 크기에 따라서는, 실제의 배기 속도(실효 배기 속도)는 5천 리터/초까지 저하하는 경우가 있다.
여기서 본 실시 형태에서는, 보조 펌프(22)로 처리실(14)을 대략 비우고, 처리실(14)이 일정한 진공도(예컨대 1000Pa)에 이른 후에는, 처리실(14)의 배기 주체를 저온 응축원(21A)에서 담당하도록 하기 때문에, 배기 효율의 개선을 도모하고 있다. 이와 같이 저온 응축원(21A)를 주펌프로 이용하기 때문에, 기체 이송형의 진공 펌프에 비해, 처리실(14)의 배기 효율을 높여 배기 시간의 단축을 도모하고 있다. 이에 따라, 장치의 다운타임/코스트를 저감하고, 생산성을 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 진공 배기계의 설계가 용이해지기 때문에, 장치 구성의 자유도 향상과 설계 코스트의 저감을 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 저온 응축원(21A)이 처리실(14)에 면하는 위치에 배치되고 있기 때문에, 처리실(14)의 높은 배기 효율을 확보할 수 있다. 더욱이, 저온 응축원(21A)이 처리실(14)의 상면에 배치되고 있기 때문에, 스패터링 타겟이나 플라스마 CVD용 캐소드 등의 성막 수단을 처리실(14)의 측벽면에 설치하는 것이 가능해진다.
처리실(14)이 소정의 진공도에 이른 후, 처리실(14)의 내부에서 지지 유닛(50)에 의한 기재(2)의 자공전이 개시된다. 본 실시 형태에서는, 기재(2)에 대한 성막 처리를 개시하기 전에, 처리실(14) 내에 아르곤, 공기, 또는 질소 가스의 플라스마를 발생시키고, 기재(2)의 표면을 클리닝 한다(밤바드(bombard) 처리). 플라스마의 발생에는, 예컨대 플라스마 CVD용 캐소드로서 구성된 적당한 캐소드 플레이트(60)를 이용할 수 있다. 이 때, 밸브 기구(70)의 밸브체(71)는, 저온 응축원(21A)을 처리실(14)에 연결시키는 제2 위치를 취하고 있다.
다음으로, 기재(2)의 표면에 하지막(제1 피복막)이 형성된다. 이 공정에서는, 플라스마 CVD(중합)법에 따라 기재(2)의 표면에 수지막이 형성된다. 원료 가스에는, 예컨대 헥사메틸다이실록산(HMDSO)의 모노머 가스를 이용할 수 있기 때문에, 이 경우, HMDSO로 구성되는 수지막이 기재(2)의 표면에 형성된다. 기재(2)는, 처리실(14)에서 자공전 운동을 하기 때문에, 기재(2)의 표면에 균일하게 하지막이 형성된다.
이 하지막 형성 공정에서는, 원료 가스 또는 처리실(14)에 발생한 플라스마 생성물이 저온 응축원(21A)에 부착하는 것을 방지할 목적으로, 밸브 기구(70)의 밸브체(71)는 도 6에 도시한 제1 위치를 취하고, 처리실(14)과 저온 응축원(21A) 사이의 연결을 차단한다. 보조 펌프(22)는 상시 운전하고 있기 때문에, 처리실(14)은 배기 통로(24)를 통해 보조 펌프(22)에 의해 배기된다.
기재(2)로의 하지막 형성 후, 이 하지막 상에 반사막(제2 피복막)이 형성된다. 반사막의 형성에는, 진공 증착법 또는 스패터링법이 이용된다. 반사막을 진공 증착법으로 형성하는 경우, 지지 유닛(50)에 설치된 증착원(57)이 이용된다. 한편, 반사막을 스패터링법으로 형성하는 경우, 처리실(14)의 측벽면에 배치된 스패터링용 캐소드로서의 캐소드 플레이트(60)가 이용된다. 증착 재료 및 스패터링 타겟으로는 알루미늄 또는 그 합금이 이용된다. 기재(2)는, 처리실(14)에서 자공전 운동을 하기 때문에, 기재(2)의 표면에 균일하게 반사막이 형성된다.
이 반사막형성 공정에서는, 처리실(14)을 비교적 고진공으로 유지할 목적으로, 밸브 기구(70)의 밸브체(71)는 제2 위치를 취하고, 처리실(14)과 저온 응축원(21A) 사이를 연결시킨다.
반사막의 형성 후, 이 반사막 상에 보호막(제3 피복막)이 형성된다. 이 공정에서는, 플라스마 CVD(중합)법에 따라 기재(2)의 표면에 수지막이 형성된다. 원료 가스에는, 예컨대 HMDSO의 모노머 가스를 이용할 수 있고, 이 경우, HMDSO로 구성되는 수지막이 기재(2)의 표면에 형성된다. 기재(2)는, 처리실(14)에서 자공전 운동을 하기 때문에, 기재(2)의 표면에 균일하게 보호막이 형성된다.
이 보호막형성 공정에서는, 원료 가스 또는 처리실(14)에 발생한 플라스마 생성물이 저온 응축원(21A)에 부착하는 것을 방지할 목적으로, 밸브 기구(70)의 밸브체(71)는 도 6에 도시한 제1 위치를 취하고, 처리실(14)과 저온 응축원(21A) 사이의 연결을 차단한다. 보조 펌프(22)는 상시 운전하고 있기 때문에, 처리실(14)은 배기 통로(24)를 통해, 보조 펌프(22)에 의해 배기된다.
다음으로, 기재(2)에 보호막을 형성한 후에, 처리실(14) 내에 아르곤, 공기, 또는 질소 가스의 플라스마를 발생시키고, 기재(2)의 표면을 처리한다(친수화 처리). 플라스마의 발생에는, 예컨대, 플라스마 CVD용 캐소드로서 구성된 적당한 캐소드 플레이트(60)를 이용할 수 있다. 이 때, 밸브 기구(70)의 밸브체(71)는, 저온 응축원(21A)을 처리실(14)에 연결시키는 제2 위치를 취하고 있다. 이 표면 처리에 의해, 보호막의 표면이 친수화 되고, 물방울 등이 형성되기 어려워진다.
기재(2)로의 소정 성막 처리의 종료 후, 처리실(14)이 대기에 개방된다. 그 후, 제1 진공조본체(11)와 제2 진공조본체(12)가 분리하여 처리실(14)를 개방한다. 그리고, 제2 진공조본체(12)로부터 처리실의 기재(2)가 반출된다. 이 때, 밸브 기구(70)의 밸브체(71)는, 도 6에 도시하는 제1 위치를 취하고, 처리실(14)과 저온 응축원(21A) 사이의 연결이 차단된 상태를 유지한다. 이에 따라, 저온 배기부(21)의 내부 진공 상태를 유지할 수 있다.
다음으로, 미처리의 기재(2)가 반입되고 있는 제3 진공조본체(13)를 제1 진공조본체(11)와 결합하여 처리실(14)를 밀폐한다. 그리고, 처리실(14)을 소정의 진공도로까지 진공 배기한다. 이 때, 저온 배기부(21)는 밸브 기구(70)에 의해 소정의 진공 상태가 유지되고 있기 때문에, 보조 펌프(22)에 의한 대략 비우는 기간의 단축과 저온 응축원(21A)에 의한 응축 부하의 저감이 가능하게 되고, 처리실(14)의 배기 시간을 단축시키는 것이 가능해진다.
처리실(14)에서, 기재(2)는, 상술과 동일한 순서로 성막 된다. 그 사이, 제2 진공조본체(12)에 미처리의 기재(2)가 반입된다. 성막 후, 제3 진공조본체(13)가 제1 진공조본체(11)으로부터 분리된 후, 제2 진공조본체(12)가 제1 진공조본체(11)와 결합되어 처리실(14)를 형성하고, 기재(2)를 성막 한다. 이후, 동일한 작업이 반복해진다.
본 실시 형태에 의하면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
처리실(14)를 진공 배기하는 배기 유닛(20)이 저온 배기부(21)를 메인 펌프로서 구성하고 있기 때문에, 처리실(14)의 대기 분위기로부터 소정의 진공도까지의 배기 시간을 종래보다 단축할 수 있고, 생산성을 향상시키는 것이 가능해진다. 이러한 효과는, 본 실시 형태와 같은 배치식의 성막 장치에 특히 유리하게 된다.
저온 응축원(21A)에서 수분으로 대표되는 방출 가스 등 응축성의 부하를 선택적으로 배기하고, 기체 이송형의 보조 펌프(22)에서 Ar, N2, O2로 대표되는 비응축성의 프로세스 가스를 배기 함에 따라, 진공의 질 높은 프로세스 분위기를 실현할 수 있다.
저온 배기부(21)를 주체로 하는 진공 배기계를 구성 함으로써, 진공 배기계의 설계가 용이하게 되고, 장치의 설계 자유도의 향상과 제조 코스트의 저감을 실현할 수 있다. 게다가 진공 배기계의 구성을 컴팩트화 할 수 있고, 장치의 소형화, 유닛화에 크게 공헌하는 것이 가능해진다.
저온 응축원(21A)를 처리실(14)로부터 차단 가능한 밸브 기구(70)를 구비하고 있기 때문에, 처리실(14)의 대기 개방시에서의 저온 응축원(21A)의 오염을 방지할 수 있다. 더욱이, 처리실(14)에서의 프로세스에 따라 저온 응축원(21A)을 처리실(14)로부터 용이하게 격리하는 것이 가능해진다.
저온 응축원(21A)이 진공조(10)의 상부에 배치되기 때문에, 처리실(14)의 설계 자유도가 향상하고, 증착원이나 스패터링 타겟, 플라스마 CVD용 캐소드라 하는 이종의 성막원을 처리실(14)에 격납하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 다양한 프로세스에도 유연하게 대응할 수 있는 성막 장치를 구축할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상술의 실시 형태에게만 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다.
예컨대 이상의 실시 형태에서는, 기재(2)로서 자동차용 헤드라이트의 리플렉터 부품을 예로 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 이차원적인 성막면을 가지는 물품은 물론, 엠블럼이나 각종 프레임 부재 등과 같은 삼차원 형상을 가지는 물품의 성막에도, 본 발명은 적용 가능하다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 기재(2)의 표면에 하지막, 반사막, 및 보호막을 순서대로 적층하는 예를 설명하였지만, 성막 형태는 상기의 예로 한정되지 않고, 예컨대 이종 스팩터막의 적층 구조를 채용하는 것도 가능하다.
1 : 성막 장치 2 : 기재
10 : 진공조 11 : 제1 진공조본체
12 : 제2 진공조본체 13 : 제3 진공조본체
14 : 처리실 15 : 전원 공급 유닛
20 : 배기 유닛 21 : 저온 배기부
21A : 저온 응축원 22 : 보조 펌프
23 : 개구부 24 : 배기 통로
30 : 제어 유닛 40 : 코먼 베이스
50 : 지지 유닛 51 : 회전축
52 : 상부 지지 부재 53 : 수전부
54 : 지지축 55 : 지지부
56 : 판부재 57 : 증착원
60 : 캐소드 플레이트 63 : 구동부
70 : 밸브 기구 71 : 밸브체
72 : 구동축 73 : 구동부

Claims (12)

  1. 복수의 기재를 동시에 성막하는 성막 장치에 있어서,
    회전축과 그 회전축의 주위에서 상기 복수의 기재를, 회전을 자유롭게 하여 지지하는 지지부를 가지는 지지 유닛과,
    상기 지지 유닛을 상기 회전축의 주위에서 회전을 자유롭게 하여 수용하는 처리실을 가지는 진공조와,
    상기 진공조의 내부에 배치된 성막원과,
    상기 진공조의 상면에 배치된 저온 응축원을 가지는 저온 배기부
    를 구비하는 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성막원은,
    상기 처리실의 측벽면에 배치된 스패터링 타겟 및 플라스마 CVD용 캐소드 중 적어도 하나인, 성막 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 성막원은,
    상기 지지 유닛의 축심부에 배치된 증착원인, 성막 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 성막원은,
    상기 지지 유닛의 축심부에 배치된 증착원으로 구성되는 제1 성막원과,
    상기 처리실의 측벽면에 배치된 스패터링 타겟 및 플라스마 CVD용 캐소드 중 적어도 하나로 구성되는 제2 성막원을 갖는, 성막 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 저온 배기부는,
    상기 처리실과 상기 저온 응축원 사이를 연결시키는 개구부를 가지고,
    상기 성막 장치는,
    상기 개구부를 개폐하는 밸브 기구를 더 구비하는, 성막 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 처리실을 진공 배기하는 보조 펌프를 더 구비하는, 성막 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 진공조는,
    상기 저온 배기부가 배치된 제1 진공조본체와,
    상기 제1 진공조본체에 착탈이 자유롭게 장착되고, 상기 지지 유닛을 보관 유지하는 제2 진공조본체를 가지는, 성막 장치.
  8. 진공조의 내부에 기재를 수용하고,
    상기 진공조의 내부에 접하여 배치된 저온 응축원에 따라 상기 진공조의 내부를 소정의 진공도에까지 진공 배기하고,
    상기 저온 응축원과 상기 진공조 내부와의 연결이 차단된 상태에서, 상기 기재의 표면에 제1 피복막을 플라스마 CVD법에 의해 형성하고,
    상기 저온 응축원이 상기 진공조의 내부와 연결된 상태에서, 상기 기재의 표면에 제2 피복막을 진공 증착법 또는 스패터링법에 의해 형성하는, 성막 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 피복막을 형성하는 공정 이전에, 상기 저온 응축원이 상기 진공조의 내부와 연결된 상태에서, 상기 기재의 표면을 플라스마 클리닝하는, 성막 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기재의 표면에 제2 피복막을 형성하는 공정 후, 상기 저온 응축원과 상기 진공조의 내부와의 연결이 차단된 상태에서, 상기 기재의 표면에 제3 피복막을 플라스마 CVD법에 의해 형성하는, 성막 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 피복막을 형성하는 공정 후에, 상기 저온 응축원이 상기 진공조의 내부와 연결된 상태에서, 상기 기재의 표면을 플라스마 처리하는, 성막 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 진공조의 내부에 상기 기재를 수용하는 공정은,
    상기 저온 응축원과 상기 진공조의 내부와의 연결이 차단된 상태를 유지하는, 성막 방법.
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