KR20200031536A - 기판 배치 기구, 성막 장치 및 성막 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 성막 장치 내에서 기판을 효율적이고 균일하게 극저온으로 냉각시킬 수 있고, 성막 처리중에는 배치대에 배치한 기판을 회전시킬 수 있는 기판 배치 기구를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 기판 배치 기구는, 기판을 배치하는 기판 배치면을 갖는 배치대와, 배치대와 대향하여 마련되고, 냉동기에 의해 극저온으로 냉각된 냉각 헤드와, 배치대와 냉각 헤드를 접촉 분리시키는 접촉 분리 기구와, 배치대를 회전시키는 회전 기구와, 제어부를 구비한다. 제어부는, 성막시 외에는, 접촉 분리 기구에 의해 배치대와 냉각 헤드를 접촉시킨 상태로 하여, 그 상태로 기판을 배치대에 배치시키고, 성막시에는, 접촉 분리 기구에 의해 배치대와 냉각 헤드를 이격시킨 상태로 회전 기구에 의해 배치대를 회전시킨다.

Description

기판 배치 기구, 성막 장치 및 성막 방법{SUBSTRATE PLACEMENT MECHANISM, FILM FORMING APPARATUS, AND FILM FORMING METHOD}
본 개시는, 기판 배치 기구, 성막 장치 및 성막 방법에 관한 것이다.
반도체 기판 등의 기판의 처리 장치, 예컨대 성막 장치로서, 극저온이 필요한 처리가 존재한다. 예컨대, 높은 자기 저항비를 갖는 자기 저항 소자를 얻기 위해서, 초고진공 및 극저온의 환경 하에서 자성막을 성막하는 기술이 알려져 있다.
극저온에서 기판을 처리하는 기술로서, 특허문헌 1에는, 냉각 처리 장치에 의해 기판을 극저온으로 냉각시킨 후, 별개로 설치된 성막 장치에 의해, 냉각시킨 기판에 대하여 극저온에서 자성막을 성막하는 것이 기재되어 있다.
또한, 기판의 냉각과 성막 처리를 동일한 용기 내에서 행하는 기술로는, 특허문헌 2에 기재된 것이 있다. 특허문헌 2의 성막 장치는, PVD 챔버와, 그 안에 설치된 냉각 스테이지와, 기판을 냉각 스테이지에 근접한 상태로 회전 가능하게 지지하는 회전 스테이지 부재와, 냉각 스테이지와 기판 사이에 극저온 냉각 가스를 공급하는 기구를 갖고 있다. 이러한 성막 장치에서는, 기판을 냉각시키면서 회전시킨 상태로 균일하게 PVD 성막을 행할 수 있다.
또한, 특허문헌 3에는, 진공실 내에, 냉동기에 의해 냉각되는 냉각 헤드를 설치하고, 냉각 헤드에 기판을 지지하는 지지체로서의 냉각 스테이지를 고정하고, 냉각 스테이지 상에서 기판을 극저온으로 냉각시키면서 박막 형성 처리를 행하는 기술이 기재되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2015-226010호 공보 특허문헌 2 : 미국 특허 제8776542호 명세서 특허문헌 3 : 일본 특허 공개 제2006-73608호 공보
본 개시는, 성막 장치 내에서 기판을 효율적이고 균일하게 극저온으로 냉각시킬 수 있고, 성막 처리중에는 배치대에 배치한 기판을 회전시킬 수 있는 기판 배치 기구 및 성막 장치 및 성막 방법을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 따른 기판 배치 기구는, 성막 장치 내에서 성막이 행해지는 기판을 배치하는 기판 배치 기구로서, 기판을 배치하는 기판 배치면을 갖는 배치대와, 상기 배치대의 상기 기판 배치면과 반대측에 대향하여 마련되고, 냉동기에 의해 극저온으로 냉각된 냉각 헤드와, 상기 배치대와 상기 냉각 헤드를 접촉 분리시키는 접촉 분리 기구와, 배치대를 회전시키는 회전 기구와, 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 성막시 외에는, 상기 접촉 분리 기구에 의해 상기 배치대와 상기 냉각 헤드를 접촉시킨 상태로 하여, 그 상태로 상기 기판을 상기 배치대에 배치시키고, 성막시에는, 상기 접촉 분리 기구에 의해 상기 배치대와 상기 냉각 헤드를 이격시킨 상태로 상기 회전 기구에 의해 상기 배치대를 회전시킨다.
본 개시에 의하면, 성막 장치 내에서 기판을 효율적이고 균일하게 극저온으로 냉각시킬 수 있고, 또한 성막 처리중에 배치대에 배치한 기판을 회전시킬 수 있는 기판 배치 기구 및 성막 장치 및 성막 방법이 제공된다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 기판 배치 기구를 구비한 성막 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 기판 배치 기구를 구비한 성막 장치에서의 성막 방법의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 3은 제1 실시형태에 따른 기판 배치 기구에 있어서, 배치대와 냉각 헤드를 접촉시킨 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 제2 실시형태에 따른 기판 배치 기구를 나타내는 단면도이다.
도 5는 제3 실시형태에 따른 기판 배치 기구를 나타내는 단면도이다.
도 6은 제4 실시형태에 따른 기판 배치 기구를 나타내는 단면도이다.
도 7은 제4 실시형태에 따른 기판 배치 기구의 접촉 분리 구조부 및 접촉 분리 기구를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 실시형태에 대해 구체적으로 설명한다.
<제1 실시형태>
우선, 제1 실시형태에 대해 설명한다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 기판 배치 기구를 구비한 성막 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
본 실시형태에 따른 기판 배치 기구가 적용되는 성막 장치는, 초고진공 및 극저온의 환경 하에서, 스퍼터링에 의해 기판 상에 막을 형성하는 성막 장치로서 형성된다. 이러한 극저온 환경 하에서 성막되는 막으로는, 예컨대 터널 자기 저항(Tunneling Magneto Resistance; TMR) 소자에 이용되는 자성막을 들 수 있다. 기판으로는, 예컨대 반도체 웨이퍼를 들 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 성막 장치(1)는, 진공 용기(10)와, 스퍼터 입자 방출부(30)와, 기판 배치 기구(50)와, 제어부(70)를 갖는다.
진공 용기(10)는, 기판(W)이 수용되고, 그 내부를 초고진공(예컨대 10-5 Pa 이하)으로 감압 가능하게 구성되어 있다. 처리 용기의 상부는 측면이 경사면으로 되어 있다. 진공 용기(10)의 꼭대기부에는 가스 도입 포트(11)가 설치되어 있다. 가스 도입 포트(11)에는, 가스 공급관(도시하지 않음)이 접속되어 있고, 가스 공급관으로부터 스퍼터 성막에 필요한 가스(예컨대 아르곤, 크립톤, 네온 등의 희가스나 질소 가스)가 공급된다. 또한, 진공 용기(10)의 바닥부에는, 진공 용기(10) 내를 초고진공으로 감압 가능한 진공 펌프를 갖는 배기 기구(12)가 접속되어 있다. 또한, 진공 용기(10)의 측벽에는, 기판을 반입 반출하기 위한 반입 반출구(13)가 형성되어 있다. 반입 반출구(13)는 게이트 밸브(14)에 의해 개폐된다. 게이트 밸브(14)를 개방하는 것에 의해, 진공 용기(10)에 인접한 반송실(도시하지 않음)과 연통되고, 반송실의 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 기판(W)의 반입 반출이 행해진다.
스퍼터 입자 방출부(30)는, 복수(도면에서는 2개)의 타겟 홀더(31)와, 각 타겟 홀더(31)에 유지되는 복수의 타겟(32)과, 각 타겟 홀더(31)에 전압을 인가하는 복수의 전원(33)을 갖는다.
타겟 홀더(31)는, 도전성을 갖는 재료로 이루어지며, 절연성의 부재를 통해 진공 용기(10)의 상부 경사면에 부착되어 있다. 타겟 홀더(31)는, 후술하는 기판 배치 기구(50)에 유지된 기판(W)에 대하여 비스듬하게 위쪽에 타겟(32)이 위치하도록 상기 타겟(32)을 유지한다.
타겟(32)은, 성막하고자 하는 막의 구성 원소를 포함하는 재료로 이루어진다. 예컨대, 자성막(Ni, Fe, Co 등의 강자성체를 포함하는 막)을 성막하는 경우, 타겟(32)의 재료로는, 예컨대 CoFe, FeNi, NiFeCo를 이용할 수 있다.
복수의 전원(33)은, 복수의 타겟 홀더(31)의 각각에 전기적으로 접속되어 있다. 전원(33)으로부터, 타겟 홀더(31)에 전압(예컨대 직류 전압)이 인가되는 것에 의해, 타겟(32)의 주위에서 스퍼터 가스가 해리된다. 그리고, 해리된 스퍼터 가스 중의 이온이 타겟(32)에 충돌하고, 타겟(32)으로부터 그 구성 재료의 입자인 스퍼터 입자가 방출된다.
또, 타겟 홀더(31) 및 타겟(32)은 1개씩이어도 좋다.
기판 배치 기구(50)는, 기판(W)을 배치하는 배치대(51)와, 배치대(51)의 아래쪽에 설치되고, 냉동기(58)에 의해 냉각되는 냉각 헤드(52)와, 배치대(51)와 냉각 헤드(52)를 접촉 분리시키는 접촉 분리 기구(53)와, 배치대(51)를 회전시키는 회전 기구(54)를 갖는다. 배치대(51)는 상면에 기판 배치면을 가지며, 기판 배치면과 반대측의 면이 냉각 헤드(52)의 상면에 대향하고 있다.
배치대(51)는, 기판(W)보다 조금 큰 직경을 갖는 판형을 이루며, 열전도성이 높은 재료로 구성된다. 열전도성이 높은 재료로는 구리(순동)가 적합하지만, 알루미늄 등의 다른 고열전도성 재료이어도 좋다. 배치대(51)는, 기판(W)에 비해 충분히 큰 열용량을 갖도록 그 두께 등이 규정된다. 배치대(51)의 두께는, 20 ㎜ 이상이 바람직하고, 30 ㎜ 이상이 더욱 바람직하다. 배치대(51)는, 기판(W)을 흡착하기 위한 정전척(56)을 갖고 있다. 정전척(56)은, 기판 배치면을 가지며, 유전체 내에 전극(56a)이 매설되어 있고, 전극(56a)에 직류 전압이 인가되는 것에 의해, 배치면에 배치된 기판(W)을 정전력에 의해 흡착한다. 배치대(51)는, 그 하면 중앙으로부터 아래쪽으로 연장되는 원통형의 지지체(57)에 의해 지지되어 있다.
지지체(57)는, 배치대(51)로부터의 열손실을 억제하는 관점에서, 스테인레스강 등의, 배치대(51)를 구성하는 구리나 알루미늄 등의 고열전도성 재료와 비교하여 열전도성이 낮은 재료로 이루어지며, 매우 얇게 형성되어 있다.
냉각 헤드(52)는, 원환형의 플레이트로서 구성되며, 배치대(51)를 통해 기판(W)을 냉각시키기 위한 것으로, 전열부(59)를 통해 냉동기(58)에 유지되어 있다. 냉각 헤드(52)는, 냉동기(58)로부터의 냉열이 전열되는 것에 의해, 그 상면이 극저온(예컨대 -30℃ 이하)으로 냉각된다. 냉각 헤드(52)는, 배치대(51)를 효율적으로 냉각시키는 관점에서, 열전도성이 높은 재료로 구성된다. 열전도성이 높은 재료로는 구리(순동)가 적합하지만, 알루미늄 등의 다른 고열전도성 재료이어도 좋다. 냉동기(58)는 진공 용기(10)의 바닥벽(10a)에 고정되어 있고, 그에 따라 냉각 헤드(52)의 위치도 고정되어 있다. 냉동기(58)는, 냉각 능력의 관점에서, GM(Gifford-McMahon) 사이클을 이용한 타입인 것이 바람직하다. TMR 소자에 이용되는 자성막을 성막할 때에는, 냉동기(58)에 의한 냉각 헤드(52)의 냉각 온도는, -123~-223℃(150~50 K)의 범위가 바람직하다.
접촉 분리 기구(53)는, 지지체(57)의 하단부가 베어링(60)을 통해 회전 가능하게 끼워진, 승강 가능한 승강판(61)과, 승강판(61) 및 지지체(57)를 통해 배치대(51)를 승강시키는 액추에이터(62)를 갖고 있다. 지지체(57)와 승강판(61)의 사이는 자성 유체에 의해 시일되어 있다. 승강판(61)은, 진공 용기(10)의 바닥벽(10a)보다 아래쪽에 설치되어 있다. 바닥벽(10a)의 중앙에는, 승강판(61)과 대응하도록 개구부(10b)가 형성되어 있고, 바닥벽(10a)과 승강판(61)의 사이는 벨로우즈(63)에 의해 밀폐되어 있다. 접촉 분리 기구(53)는, 액추에이터(62)에 의해 승강판(61)을 하강 위치인 접촉 위치와 상승 위치인 처리 위치의 사이에서 승강시키는 것에 의해, 냉각 헤드(52)와 배치대(51)를 접촉 분리시킨다. 구체적으로는, 승강판(61)을 통해 배치대(51)를 접촉 위치에 위치시키는 것에 의해, 배치대(51)가 냉각 헤드(52)에 접촉하고, 배치대(51)를 통해 기판(W)을 극저온으로 냉각 가능하다. 또한, 승강판(61)을 통해 배치대(51)를 처리 위치에 위치시키는 것에 의해, 배치대(51)가 냉각 헤드(52)로부터 이격되어, 기판(W)을 회전시키면서 성막 처리하는 것이 가능해진다. 배치대(51)의 처리 위치는, 스퍼터 입자가 기판(W)에 적절하게 입사되도록 적절하게 조정된다. 또, 도 1은, 성막 처리를 행하고 있을 때의 상태를 나타내고 있다.
회전 기구(54)는, 지지체(57)의 아래쪽에 설치되어 있고, 회전 모터에 의해 구성되어 있다. 회전 기구(54)는, 지지체(57)를 통해 배치대(51)를 회전시켜, 배치대(51)에 배치된 기판(W)을 회전시키도록 되어 있다. 회전 기구(54)에 의해 기판(W)을 회전시킨 상태로, 스퍼터 입자 방출부(30)의 타겟으로부터 비스듬히 방출된 스퍼터 입자를 기판(W) 상에 균일하게 퇴적시킨다.
진공 용기(10)의 아래쪽으로부터 지지체(57)의 내부에서 위쪽으로 연장되어, 정전척(56)의 상면에 이르도록 가스 배관(64)이 설치되어 있다. 정전 척(56)과 기판(W)과의 사이에 전열용 가스가 공급된다. 또한, 진공 용기(10)의 아래쪽으로부터 위쪽으로 연장되어, 냉각 헤드(52)의 상면에 이르도록 가스 배관(65)이 설치되어 있다. 가스 배관(65)으로부터는, 배치대(51)와 냉각 헤드(52)가 접해 있을 때에, 배치대(51)와 냉각 헤드(52) 사이에 전열용 가스가 공급된다. 전열용 가스로는, 높은 열전도성을 갖는 헬륨 가스를 이용하는 것이 바람직하다. 헬륨 가스 대신에 아르곤 가스를 이용해도 좋다.
제어부(70)는 컴퓨터로 이루어지며, 성막 장치(1)의 각 구성부, 예컨대 스퍼터 입자 방출부(30)의 전원(33), 배기 기구(12), 회전 기구(54), 액추에이터(62) 등을 제어하는 것이며, 기판 배치 기구(50)의 제어부로서도 기능한다. 제어부(70)는, 실제로 이들을 제어하는 CPU로 이루어진 주제어부와, 입력 장치, 출력 장치, 표시 장치, 기억 장치를 갖고 있다. 기억 장치에는, 성막 장치(1)에서 실행되는 각종 처리의 파라미터가 기억되어 있고, 또한 성막 장치(1)에서 실행되는 처리를 제어하기 위한 프로그램, 즉 처리 레시피가 저장된 기억 매체가 세팅되도록 되어 있다. 제어부(70)의 주제어부는, 기억 매체에 기억되어 있는 소정의 처리 레시피를 호출하고, 그 처리 레시피에 기초하여 성막 장치(1)에 소정의 처리를 실행시킨다.
다음으로, 이상과 같이 구성되는 성막 장치(1)에서의 성막 방법에 관해 설명한다. 도 2는 성막 장치(1)에서의 성막 방법의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
우선, 도 3에 나타낸 바와 같이, 접촉 분리 기구(53)에 의해 배치대(51)를 하강 위치인 접촉 위치에 위치시켜, 배치대(51)를 회전시키지 않고 배치대(51)와 냉각 헤드(52)를 접촉시킨 상태로 한다(단계 1). 이 상태에서는, 냉동기(58)에 의해 극저온으로 유지된 냉각 헤드(52)의 냉각력이, 열전도에 의해 배치대(51)에 직접 공급되어 열교환되어, 비교적 단시간에 배치대(51)가 원하는 극저온으로 냉각된다. 이 때의 냉각 온도는, 바람직하게는 -123~-223℃(150~50 K), 예컨대 -173℃(100 K)이다. 이 때, 가스 배관(65)을 통해 배치대(51)와 냉각 헤드(52) 사이에 전열용 가스가 공급된다. 배치대(51) 및 냉각 헤드(52)의 표면에는 미시적으로 보면 미세한 요철이 형성되어 있고, 접촉 면적이 작기 때문에, 이들 사이에 전열용 가스를 공급하여 전열을 보조한다.
다음으로, 게이트 밸브(14)를 개방하고, 반송실의 반송 장치(모두 도시하지 않음)에 의해 기판(W)을 배치대(51)에 배치하고, 기판(W)을 냉각시킨다(단계 2). 구체적으로는, 리프트핀을 상승시킨 상태로 기판(W)이 리프트핀 상에 전달되고, 리프트핀이 하강되는 것에 의해 기판(W)이 배치대(51)의 정전척(56) 상에 배치된다. 그리고, 정전척(56)의 전극에 직류 전압을 인가하는 것에 의해, 기판(W)이 정전 흡착된다.
이 때, 배치대(51) 위에서 기판(W)이 소정 시간 유지됨으로써, 냉각 헤드(52)와의 열교환에 의해 배치대(51)를 통해 기판(W)이 냉각된다. 기판(W)으로부터 배치대(51)로의 열전달을 증가시키도록, 기판(W)의 이면에는, 가스 배관(64)을 통해 전열용 가스가 공급된다.
기판(W)을 냉각시킨 후, 배치대(51)를 접촉 분리 기구(53)에 의해 상승시켜, 배치대(51)와 냉각 헤드(52)를 이격시킨다(단계 3). 이 때, 배치대(51)의 높이 위치는 처리 위치가 되도록 조정된다.
그리고, 진공 용기(10) 내에 가스 도입 포트(11)로부터 스퍼터 가스를 도입하며, 배기 기구(12)에 의해 진공 용기(10) 내를 소정의 압력으로 제어하고, 회전 기구(54)에 의해 배치대(51)를 회전시키면서 스퍼터 성막을 행한다(단계 4).
스퍼터 성막은, 전원(33)으로부터 타겟 홀더(31)에 전압을 인가하고, 타겟(32)의 주위에서 해리된 스퍼터 가스 중의 이온을 타겟(32)에 충돌시키는 것에 의해 행해진다. 즉, 타겟(32)에 이온이 충돌하는 것에 의해, 스퍼터 입자가 방출되고, 스퍼터 입자가 기판(W)의 표면에 대하여 비스듬히 입사되어 기판(W) 상에 퇴적된다. 이와 같이, 기판(W)을 배치대(51)와 함께 회전시키면서, 스퍼터 입자를 기판(W)에 대하여 비스듬히 입사시켜 성막하는 것에 의해, 균일한 성막을 행할 수 있다.
성막 처리가 종료된 후, 배치대(51)의 회전을 정지하고, 배치대(51)를 접촉 분리 기구(53)에 의해 하강시켜 접촉 위치에 위치시키는 것에 의해, 배치대(51)와 냉각 헤드(52)를 접촉시킨다(단계 5). 이 상태에서는, 배치대(51)가 냉각 헤드(52)에 의해 냉각된다.
그 후, 전열용 가스를 제거하고, 배치대(51)의 리프트핀에 의해 성막 처리후의 기판(W)을 상승시키며, 반송실의 반송 장치에 의해 기판(W)을 반출한다(단계 6).
이것에 의해 1장의 기판(W)의 처리가 완료된다. 또, 기판(W)을 확실하게 극저온으로 냉각시키는 관점에서, 스퍼터 성막과 기판(W)의 냉각을 반복해도 좋다.
배치대(51)와 냉각 헤드(52)가 접촉한 상태를 유지한 채로, 전술한 바와 같이 배치대(51) 상에 배치되고, 성막 처리에 제공된다.
본 실시형태에 의하면, 냉동기(58)에 의해 극저온으로 유지된 냉각 헤드(52)에 배치대(51)를 접촉시키고, 그 상태로 배치대(51) 상에 기판(W)을 배치한다. 배치대(51)는 냉각 헤드(52)에 접촉한 상태이기 때문에, 배치대(51)는 단시간에 균일하게 극저온으로 냉각된다. 따라서, 배치대(51)의 위에 상온의 기판(W)을 배치하는 열부하가 높은 상태에서도, 기판(W)과 배치대(51) 사이에서 효율적으로 열교환시킬 수 있어, 기판(W)을 효율적이고 균일하게 극저온으로 냉각시킬 수 있다.
또한, 기판(W)에 대하여 성막 처리를 행할 때에는, 접촉 분리 기구(53)에 의해 배치대(51)와 냉각 헤드(52)를 이격시킨 상태로 하기 때문에, 회전 기구(54)에 의해 배치대(51)를 회전시킬 수 있다. 이 때문에, 기판(W)을 회전시키면서, 스퍼터 성막을 행할 수 있어, 균일한 성막을 행할 수 있다. 성막시에는, 배치대(51)는 냉각 헤드(52)로부터 이격되어 있기 때문에 배치대(51)는 냉각되지 않지만, 배치대(51)의 열용량이 기판(W)에 비교하여 충분히 크기 때문에, 스퍼터 성막 중인 기판(W)의 온도 상승을 억제하면서 성막 처리를 행할 수 있다.
또한, 성막 처리시 외에는, 배치대(51)와 냉각 헤드(52)가 접촉하여 배치대(51)가 냉각되어 있기 때문에, 배치대(51)의 냉각 시간을 최대화할 수 있고, 배치대(51)의 온도 변동을 적게 할 수 있다. 이 때문에, 배치대(51)가 안정적으로 극저온으로 유지되고, 그 위에 배치된 기판(W)을 원하는 극저온으로 빠르게 안정적으로 유지할 수 있다.
상기 특허문헌 1의 기술에서는, 냉각 장치와 성막 장치를 별개로 설치하고 있기 때문에, 성막시의 온도를 충분히 저하시키는 것은 어렵고, 또한 장치(챔버)의 대수가 많아져 버린다.
또한, 상기 특허문헌 2의 기술에서는, 성막 장치 내에서 기판을 극저온으로 냉각시킬 수 있고, 게다가 기판을 회전시키면서 균일한 성막을 행할 수 있다. 그러나, 기판을 지지하는 회전 스테이지 부재와, 극저온으로 냉각되는 냉각 스테이지의 사이는 이격되어 있고, 그 사이의 공간에 냉각 가스를 공급하여, 가스를 통해 기판을 냉각시키기 때문에, 효율이 좋은 냉각이 어렵다. 또한, 스퍼터 성막시에 기판의 온도가 상승하기 쉽다. 냉각 효율을 상승시키기 위해서는, 회전 스테이지 부재와 냉각 스테이지 사이를 최대한 근접시키거나, 또는 냉동기로서 대형인 것을 이용하는 등이 고려되지만, 장치 비용의 상승이나 장치의 대형화가 초래된다는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 2의 기술에서는, 기판이 유지되어 있는 부분과 유지되어 있지 않은 부분의 열용량의 차이에 의해, 기판을 균일하게 냉각시키는 것은 어렵다.
또한, 상기 특허문헌 3의 기술에서는, 냉동기에 의해 냉각되는 냉각 헤드에 기판을 지지하는 지지체로서의 냉각 스테이지를 고정하기 때문에, 냉각 스테이지 위에서 기판을 극저온으로 냉각시킬 수 있다. 그러나, 기판을 회전시킬 수 없다.
이에 비해, 본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 성막 처리할 때에는 배치대(51)와 냉각 헤드(52)를 이격시켜 배치대(51)를 회전시키도록 하고, 그 이외일 때에는, 배치대(51)와 냉각 헤드(52)를 접촉하도록 하고 있다. 이 때문에, 상온의 기판이 배치대(51)에 배치되더라도, 기판(W)을 효율적이고 균일하게 극저온으로 냉각시킬 수 있고, 성막 처리시에는 배치대(51)와 함께 기판(W)을 회전시킬 수 있고, 그 때의 기판 온도의 상승도 근소하다. 이 때문에, 극저온에서 균일한 성막 처리를 행할 수 있다.
<제2 실시형태>
다음으로, 제2 실시형태에 대해 설명한다.
도 4는 제2 실시형태에 따른 기판 배치 기구를 나타내는 단면도이다.
본 실시형태에 따른 기판 배치 기구(501)도 제1 실시형태의 기판 배치 기구(50)와 마찬가지로 스퍼터링 성막 장치에 적용되는 것이다. 본 실시형태에 따른 기판 배치 기구(501)의 기본 구성은 제1 실시형태의 기판 배치 기구(50)와 동일하므로, 도 1과 동일한 것에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
본 실시형태에서는, 배치대(51)와 냉각 헤드(52) 사이에 마련되고, 이들의 접촉 분리에 이용되는 접촉 분리 구조부(510)를 갖고 있다. 접촉 분리 구조부(510)는, 배치대(51)측의 제1 부재로서의 원환형을 이루는 내측 테이퍼 부재(511)와, 냉각 헤드(52)측의 제2 부재로서의 원환형을 이루는 외측 테이퍼 부재(514)를 갖는다. 내측 테이퍼 부재(511)는, 배치대(51)의 하면에 접속되어 있고, 아래쪽을 향해 직경이 확대된 내측 테이퍼면(512)을 갖는다. 외측 테이퍼 부재(514)는, 냉각 헤드(52)의 상면에 벨로우즈(513)를 통해 접속되고, 하면을 향해 직경이 확대된 외측 테이퍼면(515)을 갖는다. 또한, 냉각 헤드(52)에는, 온도 조정용의 히터(516)가 설치되어 있다. 내측 테이퍼 부재(511), 벨로우즈(513) 및 외측 테이퍼 부재(514)는 모두, 구리나 알루미늄 등의 열전도성이 높은 금속으로 구성되어 있다.
접촉 분리 구조부(510)에서는, 접촉 분리 기구(53)에 의해 배치대(51)를 승강시키는 것에 의해, 배치대(51)측의 제1 부재인 내측 테이퍼 부재(511)와 냉각 헤드(52)측의 제2 부재인 외측 테이퍼 부재(514)가 접촉한 상태, 또는 이들이 이격된 상태를 형성한다. 이것에 의해 배치대(51)와 냉각 헤드(52)가 접촉 분리된다. 구체적으로는, 배치대(51)를 하강 위치인 접촉 위치에 위치시키는 것에 의해, 내측 테이퍼 부재(511)의 내측 테이퍼면(512)과, 외측 테이퍼 부재(514)의 외측 테이퍼면(515)이 접촉하고, 배치대(51)와 냉각 헤드(52)가 접촉 분리 구조부(510)를 통해 접촉한다. 또한, 배치대(51)를 상승 위치인 처리 위치에 위치시키는 것에 의해, 내측 테이퍼 부재(511)와 외측 테이퍼 부재(514)가 이격되고, 배치대(51)와 냉각 헤드(52)가 이격된 상태가 된다. 이것에 의해, 배치대(51)를 회전시키는 것이 가능해진다.
본 실시형태에서는, 내측 테이퍼 부재(511)와 외측 테이퍼 부재(514)의 접촉면이 테이퍼면이기 때문에, 접촉 면적이 비교적 크고, 또한 접촉 압력이 크다. 이 때문에, 내측 테이퍼 부재(511)와 외측 테이퍼 부재(514)의 접촉성이 양호하며, 접촉 분리 구조부(510)를 통한 냉각 헤드(52)와 배치대(51) 사이의 열전도를 높여, 이들 사이의 열교환을 촉진할 수 있다. 또한, 냉각 헤드(52)와 외측 테이퍼 부재(514) 사이에 벨로우즈(513)가 설치되어 있는 것에 의해, 내측 테이퍼면(512)과 외측 테이퍼면(515)을, 경사에 의한 간극의 발생없이 확실하게 접촉시킬 수 있다.
벨로우즈(513)는, 냉각 헤드(52)와 외측 테이퍼 부재(514)에 대한 접촉 면적이 작지만, 이들은 구리나 알루미늄과 같은 고열전도성의 재료로 구성되어 있기 때문에, 충분한 열전도성을 확보할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 배치대(51) 및 냉각 헤드(52)의 접촉부를 덮도록 실드 부재(80)가 설치되어 있다. 이것에 의해, 배치대(51)와 냉각 헤드(52)[내측 테이퍼 부재(511)와 외측 테이퍼 부재(514)]의 접촉 등에 의해 발생하는 먼지가 성막 영역에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 냉각 헤드(52)의 주위에는 복사 실드(81)가 설치되어 있다. 복사 실드(81)는, 복사율이 낮은 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태에 따른 기판 배치 기구(501)는, 기본 구성이 제1 실시형태에 따른 기판 배치 기구(50)와 동일하므로, 기판 배치 기구(50)와 동일한 기본 효과를 발휘할 수 있다.
<제3 실시형태>
다음으로, 제3 실시형태에 대해 설명한다.
도 5는 제3 실시형태에 따른 기판 배치 기구를 나타내는 단면도이다.
본 실시형태에 따른 기판 배치 기구(502)도 제1 실시형태의 기판 배치 기구(50)와 마찬가지로 스퍼터링 성막 장치에 적용되는 것이다. 본 실시형태에 따른 기판 배치 기구(502)의 기본 구성은 제1 실시형태의 기판 배치 기구(50) 및 제2 실시형태의 기판 배치 기구(501)와 동일하므로, 도 1 및 도 4와 동일한 것에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
본 실시형태에서는, 배치대(51)와 냉각 헤드(52) 사이에 마련되고, 이것들의 접촉 분리에 이용되는 접촉 분리 구조부(510a)를 갖고 있다. 접촉 분리 구조부(510a)는, 배치대(51)측의 제1 부재로서의 배치대(51)의 하면에 마련된 맞댐 부재(521)와, 냉각 헤드측의 제2 부재로서의 냉각 헤드(52)에 가요성 부재(523)를 통해 접속된 접촉 부재(522)를 구비한다. 접촉 부재(522)는, 수평 방향으로 이동하여, 맞댐 부재(521)의 내측의 맞댐면에 접촉 분리된다. 또한, 냉각 헤드(52)에는, 온도 조정용의 히터(525)가 설치되어 있다. 맞댐 부재(521), 접촉 부재(522) 및 가요성 부재(523)는 모두, 구리나 알루미늄 등의 열전도성이 높은 금속으로 구성되어 있다.
본 실시형태의 기판 배치 기구(502)는, 제1 및 제2 실시형태의 접촉 분리 기구(53) 대신에, 가스의 압력에 의해 접촉 부재(522)를 맞댐 부재(521)에 대하여 접촉 분리시키는 접촉 분리 기구(53a)를 갖고 있다.
접촉 분리 기구(53a)는, 접촉 부재(527)의 배면에 설치되고 가스의 압력에 의해 신축하는 신축부(91)와, 가스 공급로(93)를 통해 신축부(91) 내에 가스를 공급하는 가스 공급부(94)를 갖는다. 신축부(91)는, 접속 부재(92)를 통해 냉각 헤드(52)에 접속되어 있다. 신축부(91)는, 내부에 공간이 형성되고, 상면 및 하면이 벨로우즈(91a)로 되어 있다. 여기서 이용하는 압력 가스는, 극저온에서 가스 상태일 필요가 있기 때문에, 전열용 가스와 마찬가지로 헬륨 가스나 아르곤 가스를 이용하는 것이 바람직하다.
또, 종전의 실시형태에서는 승강판(61) 및 액추에이터(62)가 접촉 분리 기구를 구성했지만, 본 실시형태에서는 이들은 접촉 분리 기구를 구성하지 않고, 성막 처리시의 배치대(51)의 위치 조정에만 이용된다.
접촉 분리 구조부(510a)에서는, 접촉 분리 기구(53a)에 의해, 맞댐 부재(521)와 접촉 부재(522)가 접촉한 상태, 또는 이들이 이격된 상태를 형성한다. 이것에 의해 배치대(51)와 냉각 헤드(52)가 접촉 분리된다.
구체적으로는, 신축부(91)의 공간 내에 가스가 공급되는 것에 의해, 가스압에 의해 신축부(91)의 벨로우즈(91a)가 신장하여 접촉 부재(522)가 맞댐 부재(521)에 맞닿는다. 이것에 의해, 배치대(51)와 냉각 헤드(52)가 접촉 분리 구조부(510a)를 통해 접촉한다. 이 때, 신축부(91)에는 균등하게 가스압이 작용하기 때문에 자동적으로 센터링된다. 한편, 신축부(91)의 공간 내의 가스를 방출시키는 것에 의해 신축부(91)가 축퇴하고, 접촉 부재(522)가 맞댐 부재(521)로부터 이격된다. 이것에 의해, 배치대(51)와 냉각 헤드(52)가 이격 상태가 되고, 배치대(51)를 회전시키는 것이 가능해진다.
가요성 부재(523)는 맞댐 부재(521)와 접촉 부재(522)에 비해 접촉 면적이 작지만, 열전도성이 높은 구리나 알루미늄이라면 충분히 냉열을 전달할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 접촉 분리 기구(53a)는, 접촉 분리 구조부(510a)의 접촉 부재(522)를 맞댐 부재(521)에 대하여 접촉 분리시키는 것에 의해, 배치대(51)와 냉각 헤드(52)를 접촉 분리시킨다. 이 때문에 접촉 분리 기구(53a)를 소형화할 수 있다. 또한, 배치대(51)를 이동시키지 않고, 배치대(51)와 냉각 헤드(52)를 접촉 분리시킬 수 있다.
또, 가요성 부재(523)는 변형 가능하기 때문에, 신축 부재(91)의 신축에 의한 접촉 부재(522)의 이동이 지장없이 행해진다. 또한, 접촉 분리 기구(53a)로는, 신축 부재를 이용한 것에 한정되지 않고, 모터 등의 구동 기구에 의해 접촉 부재(522)를 이동시키는 것을 이용해도 좋다.
본 실시형태에 따른 기판 배치 기구(502)는, 기본 구성이 제1 및 제2 실시형태에 따른 기판 배치 기구(50 및 501)와 동일하므로, 기판 배치 기구(50 및 501)와 동일한 기본 효과를 발휘할 수 있다.
<제4 실시형태>
다음으로, 제4 실시형태에 대해 설명한다.
도 6은 제4 실시형태에 따른 기판 배치 기구를 나타내는 단면도, 도 7은 그 접촉 분리 구조부 및 접촉 분리 기구를 나타내는 단면도이다.
본 실시형태에 따른 기판 배치 기구(503)도 제1~제3 실시형태의 기판 배치 기구(50, 501, 502)와 마찬가지로 스퍼터링 성막 장치에 적용되는 것이다. 본 실시형태에 따른 기판 배치 기구(503)의 기본 구성은 제1~제3 실시형태의 기판 배치 기구(50, 501, 502)와 동일하므로, 도 1, 도 4, 도 5와 동일한 것에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
본 실시형태에서는, 배치대(51)와 냉각 헤드(52) 사이에 마련되고, 이들의 접촉 분리에 이용되는 접촉 분리 구조부(510b)를 갖고 있다. 접촉 분리 구조부(510b)는 배치대(51)와 냉각 헤드(52) 사이의 둘레 방향을 따라서 복수 설치되어 있다.
접촉 분리 구조부(510b)는, 배치대(51)의 하면에 접합된 제1 세라믹스 부재(531)와, 제1 세라믹스 부재(531)의 아래쪽에 그것과 대향하도록 설치되고, 후술하는 접촉 분리 기구(53b)의 신축부(101)를 통해 냉각 헤드(52)에 접속된 제2 세라믹스 부재(532)를 구비한다. 즉, 제1 세라믹스 부재(531)가 배치대(51)측의 제1 부재로서 기능하고, 제2 세라믹스 부재(532)가 냉각 헤드(52)측의 제2 부재로서 기능한다.
또, 접촉 분리 구조부(510b)는, 냉각 헤드(52)의 상면을 따라서 원환형으로 형성되어 있어도 좋다.
또한, 본 실시형태의 기판 배치 기구(503)는, 제1 및 제2 실시형태의 접촉 분리 기구(53), 제3 실시형태의 접촉 분리 기구(53a) 대신에, 접촉 분리 기구(53b)를 갖고 있다.
접촉 분리 기구(53b)는, 각 접촉 분리 구조부(510b)의 제2 세라믹스(532)의 아래쪽에 설치된 복수의 신축부(101)와, 가스 공급로(103)를 통해 복수의 신축부(101)에 가스를 공급하는 공통의 가스 공급부(102)를 갖는다. 신축부(101)는, 제2 세라믹스 부재(532)의 하면에 접합된 상부 플레이트(111)와, 냉각 헤드(52)의 상면에 접합된 하부 플레이트(112)와, 상부 플레이트(111)와 하부 플레이트(112) 사이에 마련된 벨로우즈(113)를 갖는다. 상부 플레이트(111), 하부 플레이트(112) 및 벨로우즈(113)는, 열전도성이 높은 재료, 예컨대 구리나 알루미늄으로 구성되어 있다.
가스 공급로(103)는, 냉각 헤드(52) 하면으로부터 냉각 헤드(52) 및 하부 플레이트(112)를 관통하여, 벨로우즈(113)에 둘러싸인 공간에 도달해 있고, 가스 공급부(102)로부터 공간에 가스를 공급하는 것 또는 공간으로부터 가스를 배출하는 것에 의해 신축부(101)가 신축된다. 여기서 이용하는 압력 가스로는, 제3 실시형태와 마찬가지로 헬륨 가스나 아르곤 가스를 이용하는 것이 바람직하다.
또, 도시하지는 않지만, 본 실시형태에서도 제3 실시형태와 마찬가지로, 승강판(61) 및 액추에이터(62)는, 성막 처리시의 배치대(51a)의 위치 조정에만 이용된다.
접촉 분리 구조부(510b)에서는, 접촉 분리 기구(53b)에 의해, 제1 세라믹스 부재(531)와 제2 세라믹스 부재(532)가 접촉한 상태, 또는 이들이 이격된 상태를 형성한다. 이것에 의해 배치대(51)와 냉각 헤드(52)가 접촉 분리된다.
구체적으로는, 신축부(101)의 공간 내에 가스가 공급되는 것에 의해 가스압에 의해 신축부의 벨로우즈(113)가 신장하여 제2 세라믹스 부재(532)가 제1 세라믹스 부재(531)에 맞닿는다. 이것에 의해, 배치대(51)와 냉각 헤드(52)가, 신축부(101) 및 접촉 분리 구조부(510b)를 통해 접촉한다. 한편, 신축부(101)의 공간 내의 가스를 방출시키는 것에 의해 신축부(101)가 축퇴하고, 제2 세라믹스 부재(532)가 제1 세라믹스 부재(531)로부터 이격된다. 이것에 의해, 배치대(51)와 냉각 헤드(52)가 이격 상태가 되고, 배치대(51)를 회전시키는 것이 가능해진다.
세라믹스는 비교적 열전도성이 높기 때문에, 접촉 분리 구조부(510b)에 있어서, 제1 세라믹스 부재(531) 및 제2 세라믹스 부재(532)가 접촉했을 때에, 이들 사이의 열전도성을 높게 할 수 있다. 또한, 제2 세라믹스 부재(532)와 냉각 헤드(52) 사이에 개재된 신축부(101)의 상부 플레이트(111), 하부 플레이트(112) 및 벨로우즈(113)는 구리나 알루미늄 등의 열전도성이 높은 재료로 구성되어 있다. 이 때문에, 접촉 분리 구조부(510b)를 통한 냉각 헤드(52)와 배치대(51) 사이의 열교환성은 양호하다.
제1 세라믹스 부재(531) 및 제2 세라믹스 부재(532)의 상호 매칭면은 경면 가공되어 있는 것이 바람직하다. 세라믹스는 표면 제어성이 양호하고, 경시 열화가 적기 때문에, 매칭면이 경면 가공되는 것에 의해 양자의 접촉성이 양호해지고, 이들 사이의 열전도성이 보다 양호해진다. 또한, 이들을 구성하는 세라믹스로는, 열전도성이 높을수록 바람직하고, 알루미나, 사파이어(단결정 알루미나), 질화알루미늄이 바람직하다. 이들은 -173℃(100 K) 정도의 극저온에서 매우 높은 열전도성을 가지며, 특히 사파이어는 극저온에서는 오히려 구리보다 높은 열전도성을 나타낸다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 제2 세라믹스 부재(532)의 표면에는 복수의 오목부(533)가 형성되어 있다. 또한, 벨로우즈(113)의 내부의 공간에는, 동심형으로 소벨로우즈(121)가 설치되어 있다. 소벨로우즈(121)의 공간에는, 냉각 헤드(52)의 아래쪽으로부터 냉각 헤드(52) 및 하부 플레이트(112)를 관통해 연장되는 전열용 가스를 공급하는 가스 공급로(122)가 접속되어 있다. 또한, 소벨로우즈(121)의 내부 공간으로부터 연통하도록, 상부 플레이트(111) 및 제2 세라믹스 부재(532)에 가스 유로(123)가 형성되어 있다. 이 때문에, 제1 세라믹스 부재(531) 및 제2 세라믹스 부재(532)를 접촉시켰을 때에, 오목부(533)에 전열용 가스를 공급할 수 있다. 이와 같이 전열용 가스를 공급하는 것에 의해, 제1 세라믹스 부재(531) 및 제2 세라믹스 부재(532)가 접촉하는 것에 의한 양호한 열전도에 더하여, 가스에 의한 전열이 이루어져, 이들 사이의 열교환성을 보다 양호하게 할 수 있다.
또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 제1 세라믹스 부재(531) 내에 전극(534)을 매설하고, 전극에 직류 전압을 인가하여, 제2 세라믹스 부재(532)를 정전 흡착하는 것이 바람직하다. 제1 세라믹스 부재(531) 및 제2 세라믹스 부재(532)의 매칭면을 경면 가공한 뒤에, 이들을 정전 흡착하는 것에 의해, 한층 더 양호한 열교환을 행할 수 있다. 또, 제2 세라믹스 부재(532)에 전극을 설치해도 좋다.
또, 제1 세라믹스 부재(531) 및 제2 세라믹스 부재(532)의 매칭면을 경면 가공한 경우, 또한 경면 가공에 더하여 정전 흡착한 경우는, 이들의 흡착력이 지나치게 강하여 박리가 어려워지는 경우가 있다. 그러나, 그와 같은 경우에도, 열전달용의 가스를 오목부(533)에 공급하고, 가스의 압력을 이용하여 용이하게 박리할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 제1 세라믹스 부재(531) 및 제2 세라믹스 부재(532)의 매칭면을 경면 가공하는 것, 세라믹스의 재료를 선택하는 것, 전열용 가스를 이용하는 것, 정전 흡착을 이용하는 것에 의해, 열교환성을 한층 더 높일 수 있다. 이것에 의해, 접촉 분리 구조부(510b)를 통한 냉각 헤드(52)와 배치대(51)의 열교환성을 한층 더 높일 수 있고, 배치대의 냉각성, 나아가서는 기판(W)의 냉각성을 한층 더 높일 수 있다.
<다른 적용>
이상, 실시형태에 대해 설명했지만, 이번에 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시형태는, 첨부한 특허청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고 여러가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
예컨대, 상기 제1~제4 실시형태의 기판 배치 기구는 예시에 불과하며, 배치대와 냉각 헤드가, 접촉 분리 기구에 의해 접촉 분리되고, 배치대와 냉각 헤드가 이격되어 있을 때에, 배치대를 회전시킬 수 있는 구성으로 되어 있다면, 그 구성은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 성막 장치도 예시에 불과하다.
1 : 성막 장치 10 : 진공 용기
30 : 스퍼터 입자 방출부 32 : 타겟
50 : 기판 배치 기구 51 : 배치대
52 : 냉각 헤드 58 : 냉동기
53, 53a, 53b : 접촉 분리 기구 54 : 회전 기구
70 : 제어부 510, 510a, 510b : 접촉 분리 구조부
W : 기판

Claims (18)

  1. 성막 장치 내에서 성막이 행해지는 기판을 배치하는 기판 배치 기구로서,
    기판을 배치하는 기판 배치면을 갖는 배치대와,
    상기 배치대의 상기 기판 배치면과 반대측에 대향하여 마련되고, 냉동기에 의해 극저온으로 냉각된 냉각 헤드와,
    상기 배치대와 상기 냉각 헤드를 접촉 분리시키는 접촉 분리 기구와,
    배치대를 회전시키는 회전 기구와,
    제어부
    를 구비하고, 상기 제어부는, 성막시 외에는, 상기 접촉 분리 기구에 의해 상기 배치대와 상기 냉각 헤드를 접촉시킨 상태로 하여, 그 상태로 상기 기판을 상기 배치대에 배치시키고, 성막시에는, 상기 접촉 분리 기구에 의해 상기 배치대와 상기 냉각 헤드를 이격시킨 상태로 상기 회전 기구에 의해 상기 배치대를 회전시키는 것인 기판 배치 기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배치대는, 상기 기판을 흡착하는 정전척을 갖는 것인 기판 배치 기구.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접촉 분리 기구는, 상기 배치대를 승강시키는 액추에이터에 의해 상기 배치대와 상기 냉각 헤드를 접촉 분리시키는 것인 기판 배치 기구.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배치대는, 상기 기판보다 충분히 큰 열용량을 갖는 것인 기판 배치 기구.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배치대와 상기 냉각 헤드는 직접 접촉되고, 상기 배치대와 상기 냉각 헤드가 접촉한 상태로, 이들 사이에 전열용 가스를 공급하는 가스 공급 기구를 갖는 것인 기판 배치 기구.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배치대와 상기 냉각 헤드 사이에 마련되고, 상기 배치대측의 제1 부재와 상기 냉각 헤드측의 제2 부재를 가지며, 상기 접촉 분리 기구에 의해 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이가 접촉 분리되는 접촉 분리 구조부를 더 갖는 기판 배치 기구.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 맞댐면이 테이퍼면인 것인 기판 배치 기구.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 부재는, 벨로우즈를 통해 상기 냉각 헤드에 접속되어 있는 것인 기판 배치 기구.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제1 부재는, 상기 배치대의 하면에 마련되고, 그 내측에 맞댐면을 갖는 맞댐 부재이며, 상기 제2 부재는, 수평 방향으로 이동하여 상기 맞댐 부재의 맞댐면에 대하여 접촉 분리되는 접촉 부재인 것인 기판 배치 기구.
  10. 제9항에 있어서, 상기 접촉 분리 기구는, 가스의 압력에 의해 신축하는 신축부를 갖고, 상기 신축부에 의한 신축에 의해, 상기 제2 부재를 수평으로 이동시켜 상기 제1 부재에 접촉 분리시키는 것인 기판 배치 기구.
  11. 제6항에 있어서, 상기 제1 부재는, 상기 배치대의 하면에 접속된 제1 세라믹스 부재이고, 상기 제2 부재는, 상기 냉각 헤드의 상면에 접속된 제2 세라믹스 부재이며, 상기 제1 세라믹스 부재의 하면과 상기 제2 세라믹스 부재의 상면이 접촉 분리되는 것인 기판 배치 기구.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 세라믹스 부재 및 상기 제2 세라믹스 부재의 상호 매칭면은 경면 가공되어 있는 것인 기판 배치 기구.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 제2 세라믹스 부재는, 그 상면에 복수의 오목부를 갖고, 상기 제1 세라믹스 부재와 상기 제2 세라믹스 부재가 접촉했을 때에, 상기 오목부에 전열용 가스를 공급하는 가스 공급 기구를 더 갖는 것인 기판 배치 기구.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 세라믹스 부재 및 상기 제2 세라믹스 부재 중의 어느 하나에 전극이 마련되어 있고, 상기 전극에 전압을 인가하는 것에 의해, 상기 제1 세라믹스 부재 및 상기 제2 세라믹스 부재 중의 한쪽에 대하여 다른쪽을 정전 흡착하는 것인 기판 배치 기구.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉 분리 기구는, 상기 제2 세라믹스 부재와 상기 냉각 헤드 사이에 마련된 신축부와, 상기 신축부에 가스를 공급하는 가스 공급부를 갖고, 상기 신축부에 가스를 공급하는 것에 의해, 그 가스압에 의해 상기 제1 세라믹스 부재와 상기 제2 세라믹스 부재를 접촉시키는 것인 기판 배치 기구.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 세라믹스 부재는, 알루미나, 사파이어, 질화알루미늄 중의 임의의 것으로 구성되어 있는 것인 기판 배치 기구.
  17. 진공 용기와,
    상기 진공 용기 내에서 기판을 배치하는 제1항 내지 제16항에 기재된 기판 배치 기구와,
    상기 배치 기구가 배치된 기판에 스퍼터 입자를 방출하여 성막을 행하는 스퍼터 입자 방출부
    를 포함하는 성막 장치.
  18. 성막 장치에 의해 기판 상에 막을 형성하는 성막 방법으로서,
    상기 성막 장치는,
    진공 용기와,
    상기 진공 용기 내에서 기판을 배치하는 기판 배치 기구와,
    상기 배치 기구가 배치된 기판에 스퍼터 입자를 방출하여 성막을 행하는 스퍼터 입자 방출부
    를 포함하고, 상기 기판 배치 기구는,
    기판을 배치하는 기판 배치면을 갖는 배치대와,
    상기 배치대의 상기 기판 배치면과 반대측에 대향하여 마련되고, 냉동기에 의해 극저온으로 냉각된 냉각 헤드를 구비하며,
    상기 배치대와 상기 냉각 헤드를 접촉시킨 상태로 하는 공정과,
    상기 냉각 헤드에 접촉한 상태의 상기 배치대 상에 기판을 배치하고, 기판을 냉각시키는 공정과,
    상기 배치대와 상기 냉각 헤드를 이격시키는 공정과,
    상기 기판이 배치된 상기 배치대를 회전시키면서, 상기 스퍼터 입자를 방출시켜 기판에 대하여 성막을 행하는 공정
    을 포함하는 성막 방법.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210032112A (ko) * 2019-09-16 2021-03-24 삼성전자주식회사 스퍼터링 장치 및 그를 이용한 자기 기억 소자의 제조 방법
JP7359000B2 (ja) * 2020-01-20 2023-10-11 東京エレクトロン株式会社 基板を処理する装置、及び基板を処理する方法
CN114156196A (zh) * 2020-09-07 2022-03-08 江苏鲁汶仪器有限公司 一种离子束刻蚀机及其升降旋转台装置
CN112509901B (zh) * 2020-11-19 2022-03-22 北京北方华创微电子装备有限公司 工艺腔室及半导体工艺设备
JP2023112572A (ja) * 2022-02-01 2023-08-14 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08176827A (ja) * 1994-12-27 1996-07-09 Hitachi Ltd 半導体製造装置
JP2006073608A (ja) 2004-08-31 2006-03-16 Miya Tsushin Kogyo Kk 薄膜形成装置および薄膜形成方法
US8776542B2 (en) 2009-12-25 2014-07-15 Canon Anelva Corporation Cooling system
JP2015226010A (ja) 2014-05-29 2015-12-14 東京エレクトロン株式会社 静電吸着装置、静電チャック、及び冷却処理装置
KR20160028971A (ko) * 2014-09-04 2016-03-14 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 처리 장치
KR101644470B1 (ko) * 2014-08-08 2016-08-01 주식회사 선익시스템 증착 장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0610342B2 (ja) * 1986-07-03 1994-02-09 株式会社日立製作所 真空蒸着装置
JP2002177759A (ja) 2000-12-12 2002-06-25 Sony Corp 真空処理装置
JP4418428B2 (ja) * 2003-04-30 2010-02-17 オリンパス株式会社 基板浮上装置
KR101241570B1 (ko) * 2008-11-21 2013-03-11 시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
CN101903559B (zh) * 2009-03-02 2012-09-05 佳能安内华股份有限公司 基板处理装置及磁性设备的制造装置
JP6146248B2 (ja) 2013-10-04 2017-06-14 三菱電機株式会社 放熱装置
JP6559347B2 (ja) * 2016-06-23 2019-08-14 株式会社アルバック 保持装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08176827A (ja) * 1994-12-27 1996-07-09 Hitachi Ltd 半導体製造装置
JP2006073608A (ja) 2004-08-31 2006-03-16 Miya Tsushin Kogyo Kk 薄膜形成装置および薄膜形成方法
US8776542B2 (en) 2009-12-25 2014-07-15 Canon Anelva Corporation Cooling system
JP2015226010A (ja) 2014-05-29 2015-12-14 東京エレクトロン株式会社 静電吸着装置、静電チャック、及び冷却処理装置
KR101644470B1 (ko) * 2014-08-08 2016-08-01 주식회사 선익시스템 증착 장치
KR20160028971A (ko) * 2014-09-04 2016-03-14 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 처리 장치

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