KR20200075763A - 성막 장치 - Google Patents

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시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤
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Abstract

워크의 냉각 효율이 우수한 성막 장치를 제공한다.
워크(W)를 챔버(2)의 내부에 출납하는 반입반출부(100)와, 챔버(2)의 내부에 배치되며, 워크(W)를 탑재한 서셉터(S)를 회전에 의해 반송하는 회전체(3)와, 회전체(3)의 회전축을 중심으로 하는 원주를 따라 배치되며, 챔버(2) 내에 연통된 개구(OP)를 가지고, 개구(OP)로부터 도입된 워크(W)를 처리하는 복수의 처리부(PR)와, 워크(W)가 회전체(3)로부터 이탈하여, 개구(OP)로부터 처리부(PR) 내에 도입되는 방향으로 서셉터(S)를 밀어붙이는 푸셔(500)를 가지고, 복수의 처리부(PR)는, 워크(W)를 가열하는 가열부(200)와, 워크(W)에 대하여 성막하는 성막부(300)와, 워크(W)를 냉각하는 냉각부(400)를 포함하고, 회전체(3)에는, 회전체(3)가 반송하고 있는 서셉터(S)를 유지하며, 푸셔(500)에 의해 밀어붙여짐으로써 서셉터(S)를 개방하는 유지부(33)가 마련되고, 푸셔(500)에는, 처리부(PR)에 워크(W)를 도입하고 개구(OP)를 밀봉하는 밀봉부(520)가 마련되어 있다.

Description

성막 장치{FILM FORMATION APPARATUS}
본 발명은 성막 장치에 관한 것이다.
기판 등의 워크의 표면에 성막을 행하는 장치로서, 스퍼터링에 의한 성막 장치가 널리 이용되고 있다. 스퍼터링은, 챔버 내에 도입한 가스를 플라즈마화시킴으로써 발생하는 이온이, 성막 재료인 타겟의 평면에 충돌함으로써, 성막 재료가 튀어 워크에 부착되는 것을 이용한 기술이다.
워크의 표면에 성막을 행하기 전에는, 미리 워크에 포함되는 수분이나 대기를 배제해 두는 탈가스 처리를 행하는 경우가 있다. 이것은, 예컨대 워크로서 대기나 수분을 포함하기 쉬운 세라믹 기판을 이용하는 경우, 또한 구리, 티탄, 텅스텐 등의 금속막과 같이 산화되기 쉬운 재료를 이용하는 경우에, 산화 방지를 위해서 유효하다.
탈가스 처리는 워크의 온도를 300도 정도까지 승온시킴으로써 이루어진다. 단, 탈가스 처리 후, 예컨대 복수의 성막 재료에 의해서 복수의 층으로 이루어지는 다층막을 성막하는 사이에 온도 조건이 변화되어 버리면, 다층막의 내부 응력의 변동을 야기해 버린다. 그래서, 각 층의 성막은 가능한 한 동일한 온도 조건으로 행하고, 탈가스 처리 후에는 온도 조건을 변화시키지 않게 할 필요가 있다.
워크는, 간헐 회전하는 회전 테이블 위에 배치된 서셉터에, 받침판을 통해 배치되어 반송된다. 즉, 간헐 회전하는 회전 테이블의 정지 포지션에, 탈가스 처리를 행하는 가열실, 각 성막 재료에 의한 성막을 행하는 성막실이 배치되어 있다. 그리고, 워크는, 회전 테이블의 간헐 회전에 의해서, 가열실로 와서 탈가스 처리가 이루어진 후, 성막실에서 순차 성막 처리가 이루어진다.
이들 가열실, 성막실 등의 처리실은 진공 챔버 내에 마련되어 있고, 처리실 사이는 진공 속에서 반송된다. 이 때문에, 탈가스 처리 시에 300℃ 정도까지 승온된 워크와 서셉터는 냉각되지 않고, 300℃ 정도를 유지하고 있다. 그러면, 성막 처리가 종료된 후, 그대로 대기 공간으로 반출하면, 고온의 워크에 성막한 막이 산화되어 버린다. 그 때문에, 대기에 반송하기 전에 워크의 냉각을 행할 필요가 있다. 예컨대 300℃ 정도까지 승온한 워크를, 대기 공간으로 반출하기 위해서 필요한 온도인 60℃ 정도까지 강온시킨다.
워크를 냉각하는 냉각 기구로서는, 냉각실 내에 워크를 수용하여 밀봉하고, 냉각실 내에 냉각 매체를 유통시킴으로써 냉각하는 기구가 있다(특허문헌 1 참조). 이러한 기구에서는, 서셉터가 회전 테이블에 배치되어 반송되고, 처리실에 대응하는 정지 포지션에 있어서, 푸셔를 갖는 밀어올리기 기구에 의해서 서셉터가 밀어올려지고, 서셉터에 의해서 처리실이 밀봉된다.
냉각 기구를 구비한 냉각실에서도, 상측 덮개에 냉각 매체가 순환하는 냉각 플레이트가 마련되고, 푸셔로 서셉터와 함께 밀어올려진 워크를 냉각 플레이트에 대향시키고, 서셉터에 의해서 밀봉된 냉각실 내에 냉각 매체를 도입함으로써, 기판의 냉각을 행하고 있다.
일본 특허 제4653418호 공보
여기서, 300℃ 정도까지 승온한 기판을 대기에 반출하기 위해서 필요한 60℃ 정도까지 강온시키기 위해서는, 약 240℃라고 하는 대폭적인 강온을 행하는 냉각이 필요하게 된다. 그러나, 예컨대 1 택트 당 240초 정도로 일련의 처리를 실시하도록 연속 반송을 행하는 경우, 이보다도 냉각 시간이 길어지면, 냉각 처리가 율속(律速)되는 처리가 되어, 스루풋이 좌우된다.
그러나, 냉각은 진공 속에서 이루어지기 때문에, 상기한 냉각 플레이트만의 냉각으로 충분하지 않아, 냉각 효율을 높이기 위해서, 냉각실 내에 냉각 가스를 공급할 필요가 있다. 냉각 가스를 도입하면 냉각실 내의 압력이 높아진다.
한편, 회전 테이블이 마련되어 있는 챔버는 진공을 유지하고 있다. 그러면, 냉각실과 챔버의 공간을 구획하는 서셉터는, 챔버와 냉각실의 압력차에 견딜 정도의 강도로 할 필요가 있다. 예컨대 서셉터는 구리 등의 금속에 의한 두꺼운 플레이트로 형성된다. 이 때문에 서셉터의 열용량이 커진다. 이러한 서셉터는, 워크에 추종하여 계속해서 가열되기 때문에, 냉각실에서 워크를 냉각할 때에도 열용량이 큰 서셉터도 냉각할 필요가 있어, 냉각 효율이 좋지 않았다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로, 그 목적은 워크의 냉각 효율이 우수한 성막 장치를 제공하는 데에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 실시형태의 성막 장치는, 배기에 의해 내부를 진공으로 할 수 있는 챔버와, 상기 챔버의 내부에 배치되며, 상기 워크를 탑재한 서셉터를, 회전에 의해 반송하는 회전체와, 상기 회전체의 회전축을 중심으로 하는 원주를 따라 배치되며, 상기 챔버 내에 연통된 개구를 가지고, 상기 개구로부터 도입된 상기 워크를 처리하는 복수의 처리부와, 상기 워크가 상기 회전체로부터 이탈하여, 상기 개구로부터 상기 처리부 내에 도입되는 방향으로 상기 서셉터를 밀어붙이는 푸셔를 가지고, 상기 복수의 처리부는, 상기 워크를 가열하는 가열부와, 상기 워크에 대하여 성막하는 성막부와, 상기 워크를 냉각하는 냉각부를 포함하고, 상기 회전체에는, 상기 회전체가 반송하고 있는 상기 서셉터를 유지하며, 상기 푸셔에 의해 밀어붙여짐으로써 상기 서셉터를 해방하는 유지부가 마련되고, 상기 푸셔에는, 상기 처리부에 상기 워크를 도입하고 상기 개구를 밀봉하는 밀봉부가 마련되어 있다.
본 발명에 의하면, 워크의 냉각 효율이 우수한 성막 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 실시형태를 도시하는 간략화된 투시 평면도이다.
도 1의 밀봉부에 의한 개구의 밀봉 시(a), 개방 시(b)를 도시하는 A-A선 단면도이다.
도 3은 실시형태에 이용되는 서셉터를 도시하는 평면도(a), 측면도(b), 저면도(c)이다.
도 4는 실시형태의 회전체를 도시하는 평면도이다.
도 5는 유지부의 서셉터 유지 상태를 도시하는 평면도(a), 정면도(b), 서셉터 해방 상태를 도시하는 평면도(c), 정면도(d)이다.
도 6은 실시형태의 밀봉부를 도시하는 사시도이다.
도 7은 실시형태의 냉각부에 있어서의 개구 개방 시를 도시하는 일부 단면도이다.
도 8은 실시형태의 냉각부에 있어서의 밀봉부의 동작 도중을 도시하는 일부 단면도이다.
도 9는 실시형태의 냉각부에 있어서의 개구 밀봉 시를 도시하는 일부 단면도이다.
도 10은 도 1의 밀봉부에 의한 개구의 밀봉 시(a), 개방 시(b)를 도시하는 B-B선 단면도이다.
도 11은 도 1의 밀봉부에 의한 개구의 밀봉 시(a), 개방 시(b)를 도시하는 C-C선 단면도이다.
도 12는 실시형태의 제어 장치를 도시하는 블록도이다.
본 발명의 실시형태(이하, 본 실시형태라고 부른다)에 관해서 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
[개요]
도 1의 평면도 및 도 2(도 1의 A-A선 단면도)에 도시하는 것과 같이, 본 실시형태의 성막 장치(1)는, 개개의 워크(W)에 플라즈마를 이용하여 성막을 행하는 장치이다. 성막 장치(1)는 챔버(2)를 가지고, 이 챔버(2)의 내부에 배치되며, 서셉터(S)에 탑재된 워크(W)를 반송하는 회전체(3)를 갖는다. 챔버(2)에는, 회전체(3)의 회전축을 중심으로 하는 원주를 따라 배치되며, 챔버(2) 내에 연통된 개구(OP)를 가지고, 개구(OP)로부터 도입된 워크(W)를 처리하는 복수의 처리부(PR)가 마련되어 있다. 복수의 처리부(PR)는, 워크(W)를 가열하는 가열부(200)와, 워크(W)에 대하여 성막하는 성막부(300A, 300B, 300C), 워크(W)를 냉각하는 냉각부(400)를 포함한다.
또한 챔버(2)에는, 워크(W)가 개구(OP)를 통해 처리부(PR)에 도입되는 방향으로 서셉터(S)를 밀어붙이는 푸셔(500)가 마련되어 있다. 회전체(3)에는, 회전체(3)가 반송하고 있는 서셉터(S)를 유지하며, 푸셔(500)에 의해 밀어붙여짐으로써 서셉터(S)를 개방하는 유지부(33)가 마련되어 있다. 푸셔(500)에는, 각 처리부(PR)에 워크(W)를 수용하고 개구(OP)를 밀봉하는 밀봉부(520)가 마련되어 있다. 즉, 서셉터(S)에 의해서 각 처리부(PR)를 밀봉하는 것이 아니라, 푸셔(500)와 함께 이동하는 밀봉부(520)에 의해서 각 처리부(PR)가 기밀하게 밀봉된다.
[워크]
본 실시형태에서는, 성막 대상인 워크(W)의 예로서 평판형의 세라믹 기판을 이용한다. 성막 장치(1)는, 세라믹 기판 상에, 반도체, 배선을 포함하는 회로를 성막에 의해 형성한다. 단, 워크(W)의 종류, 형상 및 재료는 특정한 것에 한정되지 않는다. 예컨대 워크(W)로서, 중심에 오목부 혹은 볼록부를 갖는 만곡된 기판을 이용하여도 좋다. 또한, 금속, 카본 등의 도전성 재료를 포함하는 것, 유리나 고무 등의 절연물을 포함하는 것, 실리콘 등의 반도체를 포함하는 것을 워크(W)로서 이용하여도 좋다.
[서셉터]
서셉터(S)는, 워크(W)를 탑재하며, 회전체(3)에 의해 반송되는 부재이다. 본 실시형태의 서셉터(S)는, 도 3(a)의 평면도, 도 3(b)의 측면도, 도 3(c)의 저면도에 도시하는 것과 같이, 원형의 박판이다. 서셉터(S)의 표면에는 수용부(Sa)가 형성되고, 수용부(Sa)에 복수의 워크(W)가 나란히 탑재된다. 수용부(Sa)는, 복수의 워크(W)를 겹치지 않게 위치 결정할 수 있는 오목부이다. 서셉터(S)에 탑재되는 워크(W)의 수가 각 성막부(300)에 있어서 동시에 성막할 수 있는 수이다. 본 실시형태에서는, 수용부(Sa)가 워크(W)를 3행 3열로 배치할 수 있기 때문에, 합계 9장의 워크(W)를 동시에 성막할 수 있다. 단, 이 수는 특정 수에 한정되지는 않는다. 서셉터(S)의 이면에는 링형으로 돌출된 다리부(Sb)가 형성되어 있다. 여기서, 서셉터(S)는, 밀봉된 처리부(PR) 내부와 챔버(2) 내부의 기압차에 견딜 수 있는 강도를 갖고 있지 않다.
[챔버]
챔버(2)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 것과 같이, 내부를 진공으로 할 수 있는 용기이다. 본 실시형태의 챔버(2)는 직방체 형상이며, 설치면 측이 상자형의 수용체(21), 반대쪽이 수용체(21)의 개구를 밀봉하는 평판형의 덮개체(22)로 되어 있다. 챔버(2)에는 챔버 배기부(23)가 마련되어 있다. 본 실시형태의 챔버 배기부(23)는, 수용체(21)에 형성된 개구에 접속된 배관을 갖는다. 챔버 배기부(23)는, 도시하지 않는 공기압 회로를 포함하여 구성되어, 배기 처리에 의한 챔버(2) 내의 감압을 가능하게 하고 있다.
[회전체]
회전체(3)는, 도 4에 도시하는 것과 같이, 워크(W)를 탑재한 서셉터(S)를 유지하여, 소정의 각도씩 간헐 회전하는 회전 테이블이다. 본 실시형태의 회전체(3)는 원형의 판형체이다. 회전체(3)는, 도시하지 않는 구동원에 의해서 샤프트(31)를 중심으로 간헐 회전한다(도 2 참조). 회전체(3)에는, 밀봉부(520)가 회전 평면에 교차하는 방향으로 통과하는 공극부(32)가 형성되어 있다. 공극부(32)는, 회전체(3)의 가장자리부를, 원주 등배(等配) 위치에서 부분 원형으로 절결한 부분이다. 공극부(32)는, 도 1에 도시하는 것과 같이, 복수의 처리부(PR), 즉 반입반출부(100), 가열부(200), 성막부(300A), 성막부(300B), 성막부(300C), 냉각부(400)에 대응하여, 60° 간격으로 6개 마련되어 있다. 공극부(32)는, 그 내연의 크기가 밀봉부(520)가 통과할 수 있게 형성되어 있다. 예컨대 회전 평면에 평행한 부분 원의 직경이 밀봉부(520)의 직경보다도 크다.
[유지부]
유지부(33)는, 도 5에 도시하는 것과 같이, 밀봉부(520)가 공극부(32)를 통과하는 과정에서, 서셉터(S)를 유지하는 유지 상태와 서셉터(S)를 해방하는 해방 상태에서 전환된다. 한 쌍의 유지부(33)가, 공극부(32)에 있어서의 반송 방향에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 유지부(33)는 베이스(331), 변환부(332), 아암(333), 압박 부재(334)를 갖는다.
베이스(331)는 공극부(32)의 내연에 부착된 판형의 부재이다. 변환부(332)는 베이스(331)에 회동 가능하게 부착된 한 쌍의 부재이며, 밀봉부(520)의 동작을, 회전체(3)의 회전 평면에 평행한 방향의 회전으로 변환한다. 한 쌍의 변환부(332)는, 회전체(3)의 회전 방향에 직교하는 방향으로 병설되어 있다. 변환부(332)에는, 밀봉부(520)에 형성된 후술하는 돌출부(523)에 의해서, 서셉터(S)의 가장자리부에서 멀어지는 방향으로 밀어붙여지는 롤러(332a)가 마련되어 있다. 한 쌍의 변환부(332)의 롤러(332a)는, 돌출부(523)에 밀어붙여짐으로써, 축(332b)을 회동축으로 하여 각각의 변환부(332)를 상반되는 방향으로 회동시킨다.
아암(333)은 한 쌍의 가늘고 긴 플레이트이며, 일단이 변환부(332)에 고정되어 있다. 아암(333)의 타단은 서셉터(S)의 가장자리부로 연장되어 있다. 아암(333)의 타단에는, 서셉터(S)의 가장자리부에 접함으로써 서셉터(S)를 파지하고, 서셉터(S)의 가장자리부로부터 멀어짐으로써 서셉터(S)를 개방하는 파지부(333a)가 마련되어 있다. 파지부(333a)는, 서셉터(S)를 파지했을 때 서셉터(S)의 단부면이 맞닿는 접촉면(333b)과, 서셉터(S)의 이면에 접촉하여 서셉터(S)를 아암(333)에 배치하기 위한 유지면(333c)을 갖고 있다. 한 쌍의 아암(333)은, 파지부(333a)가 서셉터(S)의 가장자리부를 파지하는 유지 위치와, 파지부(333a)가 서셉터(S)를 개방하는 후퇴 위치의 사이를, 변환부(332)와 함께 회동할 수 있게 마련된다. 파지부(333a)가 유지 위치에 있는 상태가 유지 상태이고, 파지부(333a)가 후퇴 위치에 있는 상태가 해방 상태이다.
압박 부재(334)는, 파지부(333a)가 서셉터(S)의 가장자리부에 접하는 방향으로 변환부(332)를 밀어붙이는 부재이다. 압박 부재(334)는 베이스(331)와 변환부(332)의 사이에 마련된 스프링으로 할 수 있다. 예컨대 본 실시형태에서는, 압박 부재(334)로서 인장 코일 스프링을 이용한다. 압박 부재(334)는, 베이스(331)에 고정된 판재(334a)와, 베이스(331)로부터 부동(浮動)하여 변환부(332)에 고정된 파재(334b)의 사이에 걸쳐진다.
한 쌍의 아암(333)은, 압박 부재(334)의 밀어붙이는 힘에 의해서, 파지부(333a)가 서셉터(S)의 가장자리부를 파지하는 유지 위치에 유지된다. 처리부(PR)에 대응하는 각 정지 포지션에 있어서, 돌출부(523)에 의해서 롤러(332a)가 밀어붙여져, 변환부(332)와 함께 아암(333)이 회동함으로써, 파지부(333a)가 서셉터(S)를 개방하는 후퇴 위치로 이동한다. 돌출부(523)에 의한 롤러(332a)의 밀어붙이는 힘이 해제되면, 압박 부재(334)의 밀어붙이는 힘에 의해서, 아암(333)은 파지부(333a)가 서셉터(S)의 가장자리부를 파지하는 유지 위치로 복귀한다. 아암(333)이 후퇴 위치에 있을 때는 밀봉부(520)가 통과할 수 있게 된다. 즉, 후퇴 위치에 있는 아암(333)의 파지부(333a)는, 돌출부(523)를 포함하는 밀봉부(520)의 최대 직경보다도 직경이 큰 가상의 원에 접하는 위치가 된다.
[푸셔]
도 2, 도 9 및 도 10(도 1의 B-B선 단면도)에 도시하는 것과 같이, 반입반출부(100), 가열부(200), 성막부(300A), 성막부(300B), 성막부(300C), 냉각부(400)에 대응하여, 각각 푸셔(500A∼500F)가 마련되어 있다. 이하, 푸셔(500A∼500F)를 구별하지 않는 경우에는, 푸셔(500)로 하여 설명한다.
푸셔(500)는 샤프트(510), 밀봉부(520)를 갖는다. 샤프트(510)는, 도 2에 도시하는 것과 같이 원주 형상의 부재이며, 도시하지 않는 구동원에 의해서 축을 따라 이동한다. 구동원으로서는 예컨대 에어 실린더나 모터 등을 이용할 수 있다.
밀봉부(520)는 샤프트(510)의 선단에 마련되며, 개구(OP)에 접촉/분리하는 부재이다. 밀봉부(520)는, 도 6에 도시하는 것과 같이, 샤프트(510)와 동축의 원주 형상의 부재이다. 밀봉부(520)는 배치대(521), 밀봉체(522) 및 돌출부(523)를 갖는다. 배치대(521)는 회전체(3)로 향하는 측에 마련되며, 서셉터(S)를 개구(OP) 측에 밀어붙이는 원주 형상의 부분이다. 배치대(521)의 서셉터(S)로 향하는 면은, 서셉터(S)의 다리부(Sb)의 내측에 끼워지도록 다리부(Sb)의 내경과 동등하거나 약간 작은 직경을 갖는 배치면(521a)이다. 밀봉체(522)는 샤프트(510)에 동축으로 지지되며, 배치대(521)보다도 직경이 넓어진 원주 형상 부분이다. 밀봉체(522)의 회전체(3)로 향하는 면은, 배치대(521)의 주위에 환상으로 형성된 밀봉면(522a)으로 되어있다. 밀봉면(522a)에는 O 링 등의 밀봉재(522b)가 마련되어 있다.
도 9에 도시하는 것과 같이, 밀봉체(522)의 밀봉면(522a)이 개구(OP)의 단부에 접함으로써, 각 처리부(PR)를 밀봉한다. 배치대(521)는, 서셉터(S)를 배치하여 처리부(PR) 내에 수용되기 때문에, 개구(OP)보다도 작은 직경을 갖고 있다. 밀봉체(522)의 밀봉면(522a)은, 공극부(32)를 통과하기 위해서 공극부(32)보다도 작은 직경이지만, 개구(OP)를 밀봉하기 위해서 개구(OP)보다도 큰 직경을 갖고 있다.
본 실시형태에서는, 돌출부(523)는, 밀봉체(522)의 외주로부터 팽출(膨出)되어, 샤프트(510)의 축 방향으로 연장된 직방체 형상인 부분이다. 돌출부(523)의 밀봉면(522a) 측의 단부면은 경사면(523a)으로 되어 있다. 경사면(523a)은, 밀봉체(522)의 외주에서 바깥쪽으로 향함에 따라서, 돌출부(523)의 축 방향의 길이가 짧아지도록 기울어진 평탄면이다. 돌출부(523)의 외주면(523b)은 경사면(523a)에 연속되며, 축 방향으로 연장된 평탄면이다. 이 경사면(523a) 및 외주면(523b)은, 도 5에 도시하는 것과 같이, 밀봉부(520)의 이동에 따라서 유지부(33)의 롤러(332a)에 접촉/분리하여 아암(333)을 회동시킨다. 이 때문에, 경사면(523a) 및 외주면(523b)을 주동(主動) 캠, 롤러(332a)를 종동(從動) 캠으로 하는 캠 기구가 구성된다.
도 7 및 도 8에 도시하는 것과 같이, 밀봉부(520)가 개구(OP)로 향하여 이동하여, 경사면(523a)이 롤러(332a)를 밀어붙이면, 상기한 것과 같이 아암(333)이 후퇴 위치로 회동하기 때문에, 서셉터(S)가 개방된다. 또한, 서셉터(S)의 다리부(Sb)의 내측에 배치대(521)의 배치면(521a)이 들어간다. 밀봉부(520)가 공극부(32)를 통과하면, 도 9에 도시하는 것과 같이, 밀봉면(522a)이 밀봉재(522b)를 통해 개구(OP)의 단부에 접하여 밀봉한다. 즉, 푸셔(500)의 이동에 따라서, 처리부(PR)의 개구(OP)를 밀봉부(520)가 개폐한다. 또한, 도 7∼도 11의 유지부(33)는, 압박 부재 등, 일부의 부재를 생략하여 도시하고 있지만, 도 5와 같은 구성을 갖고 있다.
푸셔(500A∼500F)의 밀봉부(520)는, 각각 반입반출부(100), 가열부(200), 성막부(300A∼300C) 및 냉각부(400)의 각 실의 개구(OP)를 밀봉한다. 여기서, 후술하는 반입반출부(100)에 구성되는 로드록실(121)은, 진공인 챔버(2) 내부와 외부의 대기압과의 압력차가 커진다. 또한, 냉각부(400)를 구성하는 냉각실(410)은, 냉각 가스 도입 시에 대기압에 거의 가까운, 1000 Pa∼대기압 미만의 압력이 되어, 진공인 챔버(2) 내부와의 압력차가 커진다. 이 때문에, 밀봉부(520)는 이러한 압력차에 견딜 수 있는 강도로 되어 있다.
[반입반출부]
반입반출부(100)는, 도 2에 도시하는 것과 같이, 반송부(110), 로드록실(121)을 통해 챔버(2) 내부의 진공을 유지한 상태에서 외부로부터 미처리의 워크(W)를 챔버(2)의 내부에 반입하고, 처리 완료된 워크(W)를 챔버(2)의 외부로 반출한다.
반송부(110)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 것과 같이, 앞의 공정에서 뒤의 공정으로, 워크(W)를 탑재한 서셉터(S)를 반송하는 컨베이어 등의 반송 기구(TR)로부터 미처리의 워크(W)를 픽업하여, 후술하는 로드록실(121)에 건넨다. 또한, 반송부(110)는, 처리 완료된 워크(W)를 로드록실(121)로부터 수취하여, 반송 기구(TR)에 건넨다.
반송부(110)는 아암(111), 유지체(112)를 갖는다. 아암(111)은, 반송 기구(TR)와 챔버(2)의 사이에, 회전체(3)의 평면과 평행한 방향으로 마련된 장척의 부재이다. 아암(111)은, 도시하지 않는 구동 기구에 의해서, 회전체(3)의 회전축과 평행한 축을 중심으로 180°씩 간헐적으로 회동할 수 있게 또한 이 축을 따라 이동할 수 있게 마련되어 있다.
유지체(112)는 아암(111)의 양단에 마련되며, 워크(W)를 유지하는 부재이다. 유지체(112)는, 진공 척, 정전 척, 메카니컬 척 등의 유지 기구에 의해서 워크(W)를 유지한다. 유지체(112)는 로드록실(121)을 개폐하는 덮개체로서도 기능한다. 즉, 유지체(112)에는, 로드록실(121)을 밀봉하기 위한 О 링 등의 밀봉재가 마련되어 있다. 또한 반송 기구(TR)에는, 도시하지 않는 구동 기구에 의해서 이동함으로써, 워크(W)를 탑재한 서셉터(S)를, 반송 기구(TR)와 유지체(112)의 사이에서 이동시키는 푸셔가 마련되어 있다.
로드록실(121)은, 챔버(2) 내의 진공을 유지한 상태에서, 서셉터(S)의 반입반출을 가능하게 한다. 로드록실(121)은, 챔버(2)의 덮개체(22)에 형성된 관통 구멍의 내측면에 둘러싸이고, 유지체(112)가 유지한 워크(W)를 수용하여 밀폐할 수 있는 공간이다. 로드록실(121)에 있어서, 챔버(2)의 외부 측의 단부는 개구(121a)를 가지며, 유지체(112)에 의해서 밀봉된다. 또한, 로드록실(121)에 있어서, 챔버(2)의 내부 측의 단부는 개구(121b)이다. 이 개구(121b)는 밀봉부(520)에 의해서 밀봉되는 개구(OP)에 상당한다.
또한, 로드록실(121)에는, 도시하지는 않지만, 공기압 회로에 접속되어, 밀봉된 로드록실(121)을 감압하기 위한 경로인 배기 라인, 밸브 등에 접속되어, 로드록실(121)의 진공 파괴를 행하기 위한 벤트 라인이 마련되어 있다.
[가열부]
가열부(200)는, 도 10(도 1의 B-B선 단면도)에 도시하는 것과 같이, 가열에 의해 워크(W)에 포함되는 수분이나 대기를 배출시키는 탈가스 처리를 행한다. 가열부(200)는 가열실(210), 히터(220)를 갖는다. 가열실(210)은, 챔버(2) 내부로 향하는 개구(210a)를 갖는 용기의 내부 공간이다. 상기한 것과 같이, 밀봉체(522)의 밀봉면(522a)에 의해서 개구(210a)의 단부가 밀봉되고, 서셉터(S)에 배치된 워크(W)가 가열실(210)에 수용된다(도 10(b)의 상태). 이 개구(210a)는 밀봉부(520)에 의해서 밀봉되는 개구(OP)에 상당한다.
히터(220)는, 가열실(210)의 내부에 회전체(3)의 회전 평면과 평행한 방향으로 배치된 원판 형상의 부재에, 통전에 의해 발열하는 발열체를 내장한 장치이다. 히터(220)의 직경은, 워크(W)를 균일하게 가열하기 위해서, 워크(W)와 동등하거나 약간 큰 것이 바람직하다. 히터(220)는 가열실(210)에 수용된 워크(W)와 비접촉으로 대향한다. 또한, 도시하지는 않지만, 히터(220)의 발열체에는, 전력을 인가함으로써 발열시키는 전원이 접속되어 있다. 워크(W)가 세라믹 기판인 것을 고려하면, 탈가스 처리를 효과적으로 행하기 위해서는, 히터(220)에 의한 가열 온도는 300℃ 정도로 하는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지는 않는다.
[성막부]
성막부(300A, 300B, 300C)는 스퍼터링에 의해 워크(W)에 대하여 성막을 행한다. 이하의 설명에서는, 성막부(300A, 300B, 300C)를 구별하지 않는 경우에는 성막부(300)로 하여 설명한다. 성막부(300)는, 도 2, 도 10 및 도 11(도 1의 C-C선 단면도)에 도시하는 것과 같이, 성막실(310), 타겟(320)을 갖는다. 성막실(310)은, 챔버(2) 내부로 향하는 개구(310a)를 갖는 용기의 내부 공간이며, 상기한 것과 같이, 밀봉체(522)의 밀봉면(522a)에 의해서 개구(310a)의 단부가 밀봉되고, 서셉터(S)에 배치된 워크(W)가 성막실(310) 내에 수용된다(도 10(b)의 상태).
타겟(320)은, 스퍼터링에 의해 워크(W)에 퇴적되어, 막으로 되는 성막 재료에 의해서 형성된 부재이다. 타겟(320)은, 도시하지 않는 백킹 플레이트에 유지되며, 전극을 통해 전원에 접속되어 있다. 성막 재료로서는, 예컨대 실리콘, 니오븀, 탄탈, 티탄, 알루미늄 등을 사용한다. 단, 스퍼터링에 의해 성막되는 재료라면 다양한 재료를 적용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 성막부(300A, 300B, 300C)에 있어서 다른 성막 재료의 타겟(320)을 이용하지만, 공통의 성막 재료의 타겟(320)을 이용하여도 좋다.
또한, 도시하지는 않지만, 성막부(300)에는, 성막실(310) 내에 스퍼터 가스를 도입하는 스퍼터 가스 도입부, 스퍼터 가스를 배출하는 배기부가 마련되어 있다. 스퍼터 가스로서는, 예컨대 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 이용할 수 있다. 스퍼터 가스 도입부는, 가스 공급 회로를 포함하여 구성되며, 공급원으로부터의 스퍼터 가스를 성막실(310) 내에 도입하는 것을 가능하게 한다. 배기부는 공기압 회로를 포함하여 구성되며, 배기 처리에 의한 성막실(310) 내의 감압을 가능하게 하고 있다. 성막부(300)에서는, 전원에 의해서 타겟(320)에 전력을 인가함으로써, 성막실(310)에 도입된 스퍼터 가스를 플라즈마화시켜, 성막 재료를 워크(W)에 퇴적시킬 수 있다.
[냉각부]
냉각부(400)는, 대기 중에 배출되기 전의 워크(W)를, 대기 중에서 막이 산화되는 것을 방지할 수 있는 온도까지 냉각한다. 도 7, 도 11에 도시하는 것과 같이, 냉각부(400)는 냉각실(410), 제1 냉각 기구(420)를 갖는다. 냉각실(410)은 챔버(2) 내부로 향하는 개구(410a)를 갖는 용기의 내부 공간이다. 상기한 것과 같이, 밀봉체(522)의 밀봉면(522a)에 의해서 개구(410a)의 단부가 밀봉되고, 서셉터(S)에 배치된 워크(W)가 냉각실(410)에 수용된다. 이 개구(410a)는 밀봉부(520)에 의해서 밀봉되는 개구(OP)에 상당한다.
제1 냉각 기구(420)는 냉각기(421), 냉각 가스 도입부(422)를 갖는다. 냉각기(421)는, 냉각실(410)의 내부에, 회전체(3)의 회전 평면과 평행한 방향으로 배치된 원주 형상의 부재에, 냉각액 순환로(423)를 내장한 장치이다. 냉각액 순환로(423)는, 냉각기(421)의 내부에, 냉각기(421)와 동축의 나사형 부분을 포함하여 형성되며, 냉각액이 순환할 수 있는 통로이다. 냉각액 순환로(423)는, 도시하지 않는 냉각액 공급원에 접속되어, 냉각액을 냉각액 유로 내에 순환 공급하는 배관에 접속되어 있다.
냉각 가스 도입부(422)는 냉각 가스(G)를 도입하는 배관을 갖는다. 예컨대 질소 등의 불활성 가스를 냉각 가스(G)로서 이용할 수 있다. 특히 수분을 포함하지 않는 고순도의 질소로 하면, 성막된 막의 산화를 방지할 수 있다. 냉각 가스 도입부(422)는, 도시하지 않는 가스 공급 회로를 포함하여 구성되며, 공급원으로부터의 냉각 가스(G)를 냉각실(410) 내에 도입하는 것을 가능하게 한다.
또한, 냉각부(400)에 대응하는 푸셔(500F)에 마련된 밀봉부(520)는 제2 냉각 기구(430)로서 기능한다. 제2 냉각 기구(430)는 냉각액 순환로(431), 냉각액 공급부(432)를 갖는다. 냉각액 순환로(431)는, 밀봉부(520)의 내부에, 밀봉부(520)와 동축의 나사형 부분을 포함하여 형성되며, 냉각액이 순환할 수 있는 통로이다. 냉각액 공급부(432)는 냉각액을 도입하는 배관을 갖는다. 냉각액 공급부(432)는, 도시하지 않는 냉각액 공급원에 접속되어, 냉각액을 냉각액 순환로(431) 내에 순환 공급한다.
상기한 것과 같이, 대기 공간에 반출되었을 때에, 성막한 막이 산화되는 것을 방지하는 온도로 하기 위해서는, 냉각기(421) 및 냉각 가스(G)에 의한 냉각 온도는 60℃ 정도가 되도록 설정하는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지는 않는다.
더욱이, 냉각부(400)는, 냉각실(410)의 내압을 조정하는 냉각실 배기부(424)를 갖는다. 본 실시형태의 냉각실 배기부(424)는, 냉각실(410)에 형성된 개구에 접속된 배관을 갖는다. 냉각실 배기부(424)는, 도시하지 않는 공기압 회로를 포함하여 구성되며, 배기 처리에 의한 냉각실(410) 내의 감압을 가능하게 하고 있다. 또한 냉각부(400)에는, 냉각실(410)의 내압을 검출하는 도시하지 않는 압력 센서와, 냉각실(410) 내부의 온도를 검출하는 도시하지 않는 온도 센서가 마련되어 있다. 압력 센서는, 후술하는 제어 장치(70), 출력 장치(79)와 함께, 냉각실(410)의 내압을 감시하는 압력 모니터를 구성한다. 온도 센서는, 제어 장치(70), 출력 장치(79)와 함께, 냉각실(410) 내부의 온도를 감시하는 온도 모니터를 구성한다.
[제어 장치]
제어 장치(70)는, 도 12에 도시하는 것과 같이, 성막 장치(1)의 각 부를 제어하는 장치이다. 이 제어 장치(70)는, 예컨대 전용의 전자 회로 혹은 소정의 프로그램으로 동작하는 컴퓨터 등에 의해서 구성할 수 있다. 반입반출부(100), 가열부(200), 성막부(300A∼300C), 냉각부(400)의 제어 내용이 프로그램되어 있으며, PLC나 CPU 등의 처리 장치에 의해 실행된다.
제어 장치(70)는, 상기와 같은 프로그램에 의해, 도 12의 블록도에 도시하는 것과 같이 기능한다. 즉, 제어 장치(70)는, 기구 제어부(71), 가열 제어부(72), 성막 제어부(73), 냉각 제어부(74), 기억부(75), 설정부(76), 입출력 제어부(77)를 갖는다.
기구 제어부(71)는 각 부의 구동원, 밸브, 전원 등을 제어한다. 가열 제어부(72)는 히터(220)의 전원을 제어함으로써 가열 온도를 제어한다. 성막 제어부(73)는, 타겟(320)에의 인가 전력, 스퍼터 가스의 도입량을 제어함으로써 성막량을 제어한다. 냉각 제어부(74)는, 제1 냉각 기구(420), 제2 냉각 기구(430)의 냉각액의 온도, 냉각 가스(G)의 공급량을 제어함으로써 냉각 온도를 제어한다. 기억부(75)는 본 실시형태의 제어에 필요한 정보를 기억한다. 설정부(76)는 외부로부터 입력된 정보를 기억부(75)에 설정한다. 예컨대 설정부(76)는, 가열을 위한 목표 온도에 대응하는 가열부(200)의 가열 온도, 냉각을 위한 목표 온도에 대응하는 냉각부(400)의 냉각 온도, 냉각실(410)의 배기를 제어하기 위한 소정의 온도, 소정의 압력, 소정의 시간 등을 설정한다.
입출력 제어부(77)는, 제어 대상이 되는 각 부와의 사이에서의 신호의 변환이나 입출력을 제어하는 인터페이스이다. 또한, 제어 장치(70)에는 입력 장치(78), 출력 장치(79)가 접속되어 있다. 입력 장치(78)는, 오퍼레이터가 제어 장치(70)를 통해 성막 장치(1)를 조작하기 위한 스위치, 터치 패널, 키보드, 마우스 등의 입력 수단이다.
출력 장치(79)는, 장치의 상태를 확인하기 위한 정보를, 오퍼레이터가 시인할 수 있는 상태로 하는 디스플레이, 램프, 미터 등의 출력 수단이다. 예컨대 출력 장치(79)는 입력 장치(78)로부터의 정보의 입력 화면을 표시할 수 있다. 예컨대 냉각실(410) 내부의 압력, 온도를 표시하게 하여, 오퍼레이터가 감시할 수 있다.
[동작]
이상과 같은 본 실시형태에 의한 성막 장치(1)에 의해서 워크(W)에 성막하는 처리를, 상기한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 성막 장치(1)에 있어서의 각 처리부(PR)는, 복수의 서셉터(S)를 동시에 반송하면서, 각 워크(W)에 대한 처리를 병행하여 행할 수 있지만, 이하의 설명에서는, 하나의 서셉터(S)에 배치된 워크(W)에 주목하여 설명한다.
(워크의 반입)
우선, 반입반출부(100)에 의해서 성막 처리해야 할 워크(W)를 챔버(2) 내에 반입하는 동작을 설명한다. 도 2(a)에 도시하는 것과 같이, 회전체(3)의 공극부(32)는, 반입반출부(100)의 개구(121b)에 대향하는 위치에 위치 결정되어 있고, 푸셔(500A)에 의해 밀어붙여진 밀봉부(520)의 밀봉체(522)에 의해서 개구(121b)가 밀봉되어 있다. 또한, 챔버(2) 내부는 공기압 회로의 배기 처리에 의해 진공으로 되어 있다.
이 상태에서, 도 1에 도시하는 것과 같이, 반송 기구(TR)에 의해 반송되고 있는 미처리의 워크(W)를 탑재한 서셉터(S)가, 도시하지 않는 푸셔에 의해서 밀어붙여져, 반송부(110)의 유지체(112)에 유지된다. 아암(111)이 회동함으로써, 미처리의 워크(W)를 탑재한 서셉터(S)가 개구(121a)에 대향하는 위치로 온다. 아암(111)이 개구(121a)에 접근하는 방향으로 이동하여, 유지체(112)가 개구(121b)를 밀봉함으로써, 로드록실(121)을 밀폐한다.
공기압 회로에 의해서 배기 라인으로부터 배기함으로써, 로드록실(121)을 챔버(2) 내부와 동등하게 될 때까지 감압한다. 유지체(112)가 워크(W)의 유지를 해제함으로써, 로드록실(121)을 밀봉하고 있는 밀봉부(520)의 배치면(521a)에 워크(W)가 배치된다. 이때, 도 5의 (c), (d)에 도시하는 것과 같이, 돌출부(523)에 의해서 롤러(332a)가 밀어붙여져 파지부(333a)가 후퇴 위치에 있다. 그리고, 도 2(b), 도 5의 (a), (b)에 도시하는 것과 같이, 푸셔(500A)가 회전체(3)의 공극부(32)를 통과함으로써, 롤러(332a)가 돌출부(523)로부터 떨어진다. 그러면, 아암(333)이 회동하여, 파지부(333a)가 워크(W)가 탑재된 서셉터(S)를 파지한다.
(워크의 가열)
이어서, 챔버(2) 내에 반입된 워크(W)를 가열하는 처리를 설명한다. 가열부(200)에서는, 미리 히터(220)가 설정 온도로 가열되어 있는 것으로 한다. 도 10(a)에 도시하는 것과 같이, 회전체(3)가 간헐 회전함으로써, 가열부(200)의 가열실(210)의 개구(210a)의 바로 아래로 서셉터(S)가 이동한다. 그리고, 푸셔(500b)를 개구(210a)에 접근하는 방향으로 이동시킨다. 그러면, 푸셔(500b)가 회전체(3)의 공극부(32)를 통과함으로써, 롤러(332a)가 돌출부(523)에 의해 밀어붙여지고, 아암(333)이 회동하여 파지부(333a)가 서셉터(S)로부터 후퇴하고, 서셉터(S)가 배치면(521a)에 배치된다. 또한, 푸셔(500b)가 개구(210a)에 접근하는 방향으로 이동하면, 밀봉체(522)의 밀봉면(522a)이 개구(210a)의 단부면을 기밀하게 밀봉한다. 이에 따라, 도 10(b)에 도시하는 것과 같이, 서셉터(S)와 함께 워크(W)가 가열실(210) 내에 수용된다.
워크(W)는 히터(220)에 근접한 위치에서 대향하기 때문에, 가열된 히터(220)에 의해서 워크(W)가 설정 온도까지 가열된다. 워크(W)가 가열된 후, 푸셔(500b)를 개구(210a)로부터 떨어지는 방향으로 이동시킴으로써, 개구(210a)가 개방되고, 배치면(521a)의 서셉터(S)에 탑재된 워크(W)가 가열실(210)로부터 배출된다. 푸셔(500b)가 회전체(3)의 공극부(32)를 통과하는 과정에서, 상기한 것과 같이, 유지부(33)의 아암(333)이 회동하여, 파지부(333a)가 서셉터(S)를 파지하고 서셉터(S)로부터 배치면(521a)이 떨어진다.
(성막 처리)
이상과 같이, 가열 처리가 이루어진 워크(W)에 대하여, 성막부(300A), 성막부(300B), 성막부(300C)에서 성막하는 처리를 설명한다. 또한, 성막부(300A), 성막부(300B), 성막부(300C)에서의 처리는 공통이기 때문에, 주로 성막부(300A)에서의 처리를 설명한다.
도 11(a)에 도시하는 것과 같이, 회전체(3)를 간헐 회전시킴으로써, 성막부(300A)의 개구(310a)에 대향하는 위치로 워크(W)를 이동시킨다. 그리고, 상기와 마찬가지로, 푸셔(500c)를 개구(310a)에 접근하는 방향으로 이동시킴으로써, 서셉터(S)와 함께 워크(W)가 성막실(310) 내로 이동한다. 그러면, 도 11(b)에 도시하는 것과 같이, 밀봉체(522)의 밀봉면(522a)이 개구(310a)의 단부를 기밀하게 밀봉한다. 이에 따라 성막실(310)이 밀폐된다.
이 상태에서, 스퍼터 가스를 성막실(310) 내에 도입하고, 전원에 의해 타겟(320)에 전력을 인가한다. 그러면, 스퍼터 가스가 플라즈마화하여 발생하는 이온이 타겟(320)에 충돌한다. 타겟(320)을 구성하는 성막 재료는, 이온에 의해 두들겨져 나와 워크(W)에 퇴적된다.
워크(W)에 성막 재료가 퇴적된 후, 스퍼터 가스를 성막실(310)로부터 배출하여, 성막실(310)의 압력을 챔버(2)와 동등하게 한다. 그리고, 푸셔(500)를 개구(310a)로부터 떨어지는 방향으로 이동시키면, 상기한 것과 같이, 성막실(310)의 개구(310a)가 개방되어, 서셉터(S)와 함께 워크(W)가 성막실(310)로부터 배출된다. 또한, 푸셔(500)가 이동하면, 서셉터(S)가 유지부(33)에 유지되고 서셉터(S)로부터 배치면(521a)이 떨어진다.
회전체(3)를 간헐 회전시킴으로써, 도 2(b)에 도시하는 것과 같이, 서셉터(S)와 함께 성막부(300B)의 개구(310a)의 바로 아래로 워크(W)를 이동시킨다. 그리고, 상기와 같은 성막 처리를 성막부(300B)에서도 행한다. 성막부(300B)에서의 성막 후에 회전체(3)를 간헐 회전시킴으로써, 도 10에 도시하는 것과 같이, 서셉터(S)와 함께 성막부(300C)의 개구(310a)의 바로 아래로 워크(W)를 이동시킨다. 그리고, 상기와 같은 성막 처리를 성막부(300C)에서도 행한다.
(워크의 냉각)
이상과 같이 성막 처리가 이루어진 워크(W)를 냉각하는 처리를 설명한다. 또한, 미리 제1 냉각 기구(420)의 냉각기(421)에는 냉각액이 순환하고 있으며, 설정 온도로 냉각되어 있다. 또한, 제2 냉각 기구(430)의 냉각액 순환로(431)에도 냉각액이 순환하고 있으며, 설정 온도로 냉각되어 있다.
도 7 및 도 11(a)에 도시하는 것과 같이, 서셉터(S)와 함께 냉각부(400)의 냉각실410의 개구(410a)의 바로 아래로 성막 완료된 워크(W)를 이동시킨다. 상기 와 마찬가지로, 도 8에 도시하는 것과 같이, 푸셔(500F)를 개구(410a)에 접근하는 방향으로 이동시키고, 도 9 및 도 11(B)에 도시하는 것과 같이, 서셉터(S)와 함께 워크(W)를 냉각실(410) 내에 수용하여, 밀봉체(522)의 밀봉면(522a)에 의해서 개구(410a)의 단부를 기밀하게 밀봉한다. 이에 따라 냉각실(410)이 밀폐된다.
이 상태에서, 냉각 가스 도입부(422)에 의해서 냉각 가스(G)를 성막실(310) 내에 도입한다. 이때, 냉각실(410)의 내압은 대기압에 거의 가까운, 1000 Pa∼대기압 미만의 압력까지 도달한다. 그러면, 제1 냉각 기구(420)의 냉각기(421) 및 냉각 가스(G), 제2 냉각 기구(430)에 의해서, 서셉터(S)에 배치된 워크(W)가 고속으로 냉각된다. 온도 센서에 의해서 검출되는 냉각실(410)의 온도가 소정의 온도에 도달하면, 냉각실 배기부(424)에 의해서 냉각실(410) 내의 분위기를 배기한다. 압력 센서에 의해서 검출되는 냉각실(410)의 내압이 챔버(2)와 같은 정도의 압력으로 되면, 냉각실 배기부(424)에 의한 배기를 정지한다. 이러한 배기 동작에 의해, 밀폐한 냉각실(410)에 냉각 가스(G)를 도입함으로써 올라간 냉각실(410)의 내압이 챔버(2)와 같은 정도의 압력까지 되돌아간다.
그 후, 푸셔(500F)를 개구(410a)로부터 멀어지는 방향으로 이동시키면, 상기한 것과 같이, 냉각실(410)의 개구(410a)가 개방되어, 워크(W)가 냉각실(410)로부터 배출되고, 서셉터(S)가 유지부(33)에 유지됨으로써 서셉터(S)로부터 배치면(521a)이 떨어진다.
(워크의 반출)
또한, 반입반출부(100)에 의해서 성막 후에 냉각된 워크(W)를 챔버(2) 밖으로 반출하는 동작을 설명한다. 회전체(3)를 간헐 회전시킴으로써, 도 2(b)에 도시하는 것과 같이, 서셉터(S)와 함께 로드록실(121)의 개구(121b)의 바로 아래로 워크(W)를 이동시킨다.
도 2(a)에 도시하는 것과 같이, 푸셔(500A)를 개구(121b)에 접근하는 방향으로 이동시킴으로써, 서셉터(S)와 함께 워크(W)가 로드록실(121) 내로 이동한다. 그러면, 밀봉체(522)의 밀봉면(522a)이 개구(121b)의 단부를 기밀하게 밀봉한다. 이에 따라 로드록실(121)이 밀폐된다. 로드록실(121)의 개구(121a)를 밀봉하고 있는 유지체(112)에 의해서, 처리 완료된 워크(W)를 배치한 서셉터(S)를 유지한다. 그리고, 벤트 라인을 통해 벤트 가스를 공급함으로써 로드록실(121) 내의 진공을 파괴한다. 아암(111)을 개구(121a)로부터 멀어지는 방향으로 이동시킴으로써 유지체(112)를 이동시켜, 로드록실(121)을 개방한다.
도 1에 도시하는 것과 같이, 아암(111)이 회동함으로써, 서셉터(S)를 유지한 유지체(112)가 반송 기구(TR)에 대향하는 위치로 오고, 유지체(112)에 접근하는 방향으로 이동한 푸셔가 서셉터(S)를 지지하고, 유지체(112)가 서셉터(S)의 유지를 해제한다. 그리고, 푸셔가 서셉터(S)를 반송 기구(TR)에 배치하여 후퇴한 후, 반송 기구(TR)가 처리 완료된 워크(W)를 후속 공정으로 반송한다.
[효과]
본 실시형태의 성막 장치(1)는, 배기에 의해 내부를 진공할 수 있는 챔버(2)와, 챔버(2) 내의 진공을 유지한 상태에서, 워크(W)를 챔버(2)의 내부에 출납하는 반입반출부(100)와, 챔버(2)의 내부에 배치되며, 워크(W)를 탑재한 서셉터(S)를 회전에 의해 반송하는 회전체(3)와, 회전체(3)의 회전축을 중심으로 하는 원주를 따라 배치되며, 챔버(2) 내에 연통된 개구(OP)를 가지고, 개구(OP)로부터 도입된 워크(W)를 처리하는 복수의 처리부(PR)와, 워크(W)가 회전체(3)로부터 이탈하여, 개구(OP)로부터 처리부(PR) 내에 도입되는 방향으로 서셉터(S)를 밀어붙이는 푸셔(500)를 갖는다. 그리고, 복수의 처리부(PR)는, 워크(W)를 가열하는 가열부(200)와, 워크(W)에 대하여 성막하는 성막부(300)와, 워크(W)를 냉각하는 냉각부(400)를 포함하고, 회전체(3)에는, 회전체(3)가 반송하고 있는 서셉터(S)를 유지하며, 푸셔(500)에 의해 밀어붙여짐으로써 서셉터(S)를 개방하는 유지부(33)가 마련되고, 푸셔(500)에는, 처리부(PR)에 워크(W)를 도입하고 개구(OP)를 밀봉하는 밀봉부(520)가 마련되어 있다.
본 실시형태에서는, 개구(OP)를 밀봉하는 밀봉부(520)가, 워크(W)와 함께 이동하고, 가열실(210)이나 성막실(310)에서 계속해서 가열되는 서셉터(S)와는 별개로 되어 있기 때문에, 밀봉부(520)가 계속해서 가열되어 고온으로 되는 일이 없다. 또한, 서셉터(S)는, 냉각부(400)의 내부와의 압력차에 견딜 수 있는 강도는 요구되지 않고, 두께와 재료를 선택할 수 있기 때문에 열용량을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 냉각부(400)에 있어서의 워크(W)의 냉각을 단시간에 효율적으로 행할 수 있다. 따라서, 냉각 처리에 율속되는 일 없이 스루풋이 향상된다.
밀봉부(520)는 워크(W)를 냉각하는 제2 냉각 기구(430)를 갖는다. 이 때문에, 냉각부(400)에서 냉각하고, 밀봉부(520)의 제2 냉각 기구(430)에 의해 워크(W)를 표면과 이면의 양면에서 냉각할 수 있기 때문에, 고속으로 냉각할 수 있다. 밀봉부(520)는, 회전체(3)에 의해서 워크(W)와 함께 반송되는 것은 아니기 때문에, 회전체(3)에 의한 서셉터(S)의 반송 기구와는 분리된 간이한 구조로 제2 냉각 기구(430)를 설치할 수 있다.
회전체(3)는 원형의 판형체이며, 회전체(3)에는, 회전체(3)의 회전 평면에 교차하는 방향으로 밀봉부(520)가 통과하는 공극부(32)가 형성되고, 공극부(32)를 통과하는 과정에서, 서셉터(S)를 유지하는 유지 상태와 서셉터(S)를 해방하는 해방 상태에서 전환되는 유지부(33)를 갖는다. 이 때문에, 푸셔(500)에 고정된 밀봉부(520)를, 회전체(3)의 개구(OP) 측과 그 반대쪽의 사이에서 이동시켜, 개구(OP)의 밀봉과 개방, 유지부(33)에 의한 서셉터(S)의 유지와 해방을 전환할 수 있다. 즉, 밀봉부(520)의 밀봉·개방 동작과 기계적으로 동기시켜 간편하게 서셉터(S)의 유지·해방 동작을 행할 수 있다.
워크(W)는 세라믹 기판이며, 가열부(200)에서는, 가열에 의해 세라믹 기판에 대하여 탈가스 처리가 이루어지고, 성막부(300)는 복수 마련되며, 복수의 성막부(300)에 의해, 스퍼터링에 의해 다른 재료에 의한 다층막을 형성한다. 이 때문에, 가열부(200)에 의한 가열 후에, 복수의 성막부(300)에 의해서 계속해서 가열되는 경우라도, 냉각부(400)에 의해서 서셉터(S) 및 워크(W)를 고속으로 냉각할 수 있다.
[변형예]
본 실시형태는 상기한 양태에는 한정되지 않으며, 이하와 같은 변형예도 포함한다.
(1) 서셉터(S)에는, 워크(W)와의 사이에 개재하는 면에, 서셉터(S)의 열용량 이하의 열용량의 전도 부재가 배치되어 있어도 좋다. 이에 따라, 냉각부(400)에 있어서, 워크(W)의 열을 서셉터(S)를 통해 밀어내기 쉽게 할 수 있다. 예컨대 서셉터(S) 및 전도 부재로서는, 구리 등의 금속으로 하는 것이 적합하지만, 이것에 한정되지는 않는다.
(2) 처리부(PR)로서는, 성막부(300)와 함께 개질부를 포함하여도 좋다. 개질부는, 프로세스 가스를 플라즈마화시킴으로써 발생하는 전자, 이온, 라디칼 등의 활성종을 워크(W)에 충돌시킴으로써, 워크(W)의 표면을 개질하여, 막의 밀착성을 향상시키는 처리부(PR)이다.
(3) 로드록실(121)에는, 로드록실(121)을 통해 챔버(2) 내에서 반출되는 서셉터(S) 및 워크(W)를 냉각하는 냉각 장치를 마련하여도 좋다. 예컨대 로드록실(121)에 대응하는 밀봉부(520)에, 냉각부(400)와 같은 냉각 기구를 설치한다. 이에 따라, 서셉터(S) 및 워크(W)의 배출 전의 냉각을 촉진할 수 있다. 이 경우, 냉각실(410)에 있어서의 냉각은, 대기 중에서 막이 산화되는 것을 방지할 수 있는 온도인 목표 온도에 도달하기 전에 정지하고, 나머지 냉각을 로드록실(121)에서 행하여도 좋다. 이에 따라, 워크(W)를 목표 온도로 하기 위한 냉각 시간을, 냉각실(410)에 있어서의 냉각 시간과, 로드록실(121)에 있어서의 냉각 시간으로 분산할 수 있다. 그 때문에, 냉각실(410)에 장시간 워크(W)를 멈추게 해 놓는 일 없이 처리 율속을 적게 할 수 있어, 스루풋이 향상된다. 예컨대 도 1와 같이, 회전체(3)에, 워크(W)가 탑재된 복수의 서셉터(S)를 순차 투입하고, 간헐 회전시켜 각 처리부(PR)에 반송하여 처리를 행하는 경우, 하나의 처리부(PR)에서 장시간 워크(W)를 멈추게 해 놓으면, 그 반송 하류에 위치하는 다른 서셉터(S)에 탑재된 워크(W)가 다음 처리부(PR)로 이동할 수 없어, 처리 대기 시간이 발생한다. 냉각 시간을 분산시켜, 냉각실(410)에 있어서의 냉각 시간을 적게 함으로써, 다른 서셉터(S)에 탑재된 워크(W)의 처리 대기 시간을 적게 할 수 있어, 스루풋이 향상된다.
(4) 성막부(300)의 수는 3개에 한정되지는 않으며, 2개 이하 또는 4개 이상이라도 좋다. 성막부(300)의 수를 늘림으로써 성막 레이트를 향상시킬 수 있다. 또한, 성막부(300)는 타겟(320)을 이용하는 스퍼터링 장치라도 좋다. 단, 성막부(300), 개질부에 있어서 플라즈마를 발생시키는 구성은 특정 종류에 한정되지는 않는다.
(5) 회전체(3)의 공극부(32)는 원형의 판형체로 형성된 관통 구멍이라도 좋다. 또한, 회전체(3)는 회전 테이블에 한정되지는 않는다. 회전 중심으로부터 방사상으로 연장된 아암에 지지부나 워크(W)를 유지하여 회전하는 회전체(3)라도 좋다. 회전체(3)에 의해서 반송되어 동시에 처리되는 워크(W)의 수, 이것을 유지하는 유지부(33)의 수도, 상기한 양태에서 나타낸 수에 한정되지는 않는다. 유지부(33)도, 밀봉부(520)가 공극부(32)를 통과하는 과정에서, 서셉터(S)를 유지하는 유지 상태와 서셉터(S)를 해방하는 해방 상태에서 전환되는 구성이면 되며, 상기한 양태에 한정되지는 않는다.
(6) 처리부(PR)는, 챔버(2)의 설치면 측에 있더라도, 이것과 반대쪽에 있더라도, 측면 측에 있더라도 좋다. 워크(W)를 처리부(PR)에 출납하는 방향도, 처리부(PR)의 설치면 측으로부터라도 좋고, 이것과 반대쪽으로부터라도 좋고, 측면으로부터라도 좋다. 중력에 따르는 측을 아래, 대항하는 측을 위로 한 경우에, 상기한 양태에서는, 회전체(3) 위에 각 처리부(PR)가 배치되어 있었지만, 회전체(3) 아래에 각 처리부(PR)가 배치되어 있어도 좋다. 또한, 회전체(3)는 수평에 한하지 않고, 수직의 배치라도 경사진 배치라도 좋다. 더구나, 성막 장치(1)의 설치면은, 바닥면이라도, 천장이라도, 측벽면이라도 좋다. 서셉터(S)에 대한 워크(W)의 탑재는, 기계적인 유지, 접착, 흡착 등에 의해 이루어지더라도 좋다. 즉, 서셉터(S)에 워크(W)가 탑재되어 있다는 것은, 수평의 서셉터(S) 위에 워크(W)가 실려 있는 경우에 한정되지는 않으며, 서셉터(S)가 어떠한 각도인지에 관계 없이, 워크(W)와 함께 이동 가능한 상태로 되어 있음을 말한다.
(7) 냉각실(410)에 설치하는 압력 센서나 온도 센서는 적절하게 생략할 수도 있다. 온도 센서를 생략하는 경우, 냉각실(410)에 있어서의 냉각 후의 배기의 시작은, 냉각 시작에서부터 미리 구해진 소정의 냉각 시간이 경과한 시점에 이루어지게 된다. 또한, 압력 센서를 생략하는 경우, 배기의 정지는 배기 시작에서부터 미리 구해진 소정의 시간이 경과했을 때에 이루어지게 된다.
(8) 냉각 가스 도입부(422)는, 도 7, 도 11에 도시한 예에서는, 냉각실(410)에 있어서의 냉각되는 워크(W)와 대향하는 면으로부터 냉각 가스(G)를 도입하고 있지만, 냉각 가스(G)의 도입 방향은 이것에 한하는 것은 아니다. 예컨대 냉각실(410)의 측벽에 개구를 형성하여, 냉각 가스 도입부(422)의 워크(W)를 따르는 방향으로 냉각 가스(G)를 도입할 수도 있다.
(9) 이상, 본 발명의 실시형태 및 각 부의 변형예를 설명했지만, 이 실시형태나 각 부의 변형예는 일례로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않는다. 상술한 이들 신규의 실시형태는 그 밖의 여러 가지 형태로 실시될 수 있으며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되고, 청구범위에 기재된 발명에 포함된다.
1: 성막 장치, 2: 챔버, 3: 회전체, 21: 수용체, 22: 덮개체, 23: 챔버 배기부, 31: 샤프트, 32: 공극부, 33: 유지부, 70: 제어 장치, 71: 기구 제어부, 72: 가열 제어부, 73: 성막 제어부, 74: 냉각 제어부, 75: 기억부, 76: 설정부, 77: 입출력 제어부, 78: 입력 장치, 79: 출력 장치, 100: 반입반출부, 110: 반송부, 111: 아암, 112: 유지체, 121: 로드록실, 121a: 개구, 121b: 개구, 200: 가열부, 210: 가열실, 210a: 개구, 220: 히터, 300, 300A∼300C: 성막부, 310: 성막실, 310a: 개구, 320: 타겟, 331: 베이스, 332: 변환부, 332a: 롤러, 332b: 축, 333: 아암, 333a: 파지부, 333b: 접촉면, 333c: 유지면, 334: 압박 부재, 334a, 334b: 판재, 400: 냉각부, 410: 냉각실, 410a: 개구, 420: 제1 냉각 기구, 421: 냉각기, 422: 냉각 가스 도입부, 423: 냉각액 순환로, 424: 냉각실 배기부, 430: 제2 냉각 기구, 431: 냉각액 순환로, 432: 냉각액 공급부, 500, 500A∼500F: 푸셔, 510: 샤프트, 520: 밀봉부, 521: 배치대, 521a: 배치면, 522: 밀봉체, 522a: 밀봉면, 522b: 밀봉재, 523: 돌출부, 523a: 경사면, 523b: 외주면, G: 냉각 가스, OP: 개구, PR: 처리부, S: 서셉터, TR: 반송 기구, Sa: 수용부, Sb: 다리부, W: 워크

Claims (6)

  1. 성막 장치에 있어서,
    배기에 의해 내부를 진공할 수 있는 챔버와,
    상기 챔버의 내부에 배치되며, 워크를 탑재한 서셉터를 회전에 의해 반송하는 회전체와,
    상기 회전체의 회전축을 중심으로 하는 원주를 따라 배치되며, 상기 챔버 내에 연통된 개구를 가지고, 상기 개구로부터 도입된 상기 워크를 처리하는 복수의 처리부와,
    상기 워크가 상기 회전체로부터 이탈하여, 상기 개구로부터 상기 처리부 내에 도입되는 방향으로 상기 서셉터를 밀어붙이는 푸셔를 포함하고,
    상기 복수의 처리부는, 상기 워크를 가열하는 가열부와, 상기 워크에 대하여 성막하는 성막부와, 상기 워크를 냉각하는 냉각부를 포함하고,
    상기 회전체에는, 상기 회전체가 반송하고 있는 상기 서셉터를 유지하며, 상기 푸셔에 의해 밀어붙여짐으로써 상기 서셉터를 해방하는 유지부가 마련되고,
    상기 푸셔에는, 상기 처리부에 상기 워크를 도입하고 상기 개구를 밀봉하는 밀봉부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밀봉부는 상기 워크를 냉각하는 냉각 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전체는 원형의 판형체이고,
    상기 회전체에는, 상기 회전체의 회전 평면에 교차하는 방향으로 상기 밀봉부가 통과하는 공극부가 형성되고,
    상기 유지부는, 상기 밀봉부가 상기 공극부를 통과하는 과정에서, 상기 서셉터를 유지하는 유지 상태와 상기 서셉터를 해방하는 해방 상태에서 전환되는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 서셉터에 있어서, 상기 워크와의 사이에 개재하는 면에, 상기 서셉터의 열용량 이하의 열용량의 전도 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 챔버 내의 진공을 유지한 상태에서, 상기 서셉터 및 상기 워크의 반입반출을 가능하게 하는 로드록실을 가지고,
    상기 로드록실에는, 상기 로드록실을 통해 상기 챔버 내에서 반출되는 상기 서셉터 및 상기 워크를 냉각하는 냉각 장치가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 워크는 세라믹 기판이고,
    상기 가열부에서는, 가열에 의해 상기 세라믹 기판에 대하여 탈가스 처리가 이루어지고,
    상기 성막부는 복수로 마련되고,
    복수의 상기 성막부에 의해, 스퍼터링에 의해 다른 재료에 의한 다층막을 형성하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
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