KR20210078412A

KR20210078412A - 성막 장치

Info

Publication number: KR20210078412A
Application number: KR1020200172939A
Authority: KR
Inventors: 타츠야 이와사키; 토시하루 우치다
Original assignee: 캐논 톡키 가부시키가이샤
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2021-06-28
Also published as: JP2021095609A; CN113005422A

Abstract

[과제] 성막원의 이동을 저해함 없이, 안정적이고 재현성 좋게 성막을 행할 수 있는 기술을 제공한다. 또한, 성막 장치의 내구성 향상을 도모한다.
[해결 수단] 성막실과, 상기 성막실 내를 이동 가능한 성막원과, 상기 성막실의 벽부와 상기 성막원을 연결하고, 내부에 상기 성막원에 전력을 공급하는 배선이 삽입 통과되는 연결 수단을 갖는 성막 장치이며, 상기 연결 수단은, 적어도 하나의 이동체와, 상기 이동체를 상기 성막실의 벽부 또는 상기 성막원과 접속하는 접속부를 갖고, 상기 접속부의 내부에, 상기 배선과 접속되는 비접촉 송수전 코일이 설치되어 있다.

Description

성막 장치{FILM FORMING APPARATUS}

본 발명은, 성막 장치, 성막 방법, 및 전자 디바이스의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는, 외부로부터 진공 챔버 내로 전력을 공급하기 위한 구조에 관한 것이다.

종래의 성막 장치로서는, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 것과 같은 것이 알려져 있다. 진공 챔버 내에, 증착원이 탑재되는 이동 가능한 접속 박스(대기 박스)가 설치됨과 함께, 진공 챔버 외부로부터 대기 박스 내로 도입되는 전기 배선 등을 수용하는 이송 장치가 설치되어 있다.

이 이송 장치는, 내부가 대기압으로 유지된 중공 구조로, 3개의 연결부(접속부)와 회동 가능하게 연접되는 2개의 중공의 아암(이동체)을 구비하고, 전기 배선은, 진공 챔버의 외부로부터, 각 연결부의 내부 및 각 아암의 내부를 통해 대기 박스에 도입되어 있다. 대기 박스가 이동하면, 이송 장치는, 각 연결부에서 아암의 각도가 변화하여, 대기 박스의 이동에 추종하면서 이동한다.

특허문헌 1: 일본특허공개 2009-299176호 공보

종래의 구조에서는, 접속부 및 그 근방에 있어서, 전기 배선이 만곡하고 있어, 이 부분에서 국소적으로 전기 배선에 굴곡이나 비틀림이 발생한다. 대기 박스가 이동하고, 아암이 회동함에 따라, 접속부 내를 통하는 배선 부분에 있어서, 비틀림이나 굴곡의 정도가 변동한다. 회동 각도가 커지면, 비틀림이나 굴곡이 커지고, 배선의 만곡부에 힘이 집중된다. 배선의 변형은, 아암의 회동 때마다 반복하여 작용하므로, 배선 손상의 원인이 되는 경우가 있다.

또한, 성막원이나 성막원을 구동하는 구동 기구 등이 고성능화, 대형화되면, 내부에 배치되는 배선의 수가 늘어나거나, 배선이 굵게 되는 경향이 있다. 그렇게 되면, 배선이나 배선 다발의 변형(굴곡, 비틀림)이 곤란하게 되고, 아암의 회동에 따라 접속부의 회동 저항이 커지게 되어, 성막원의 이동을 저해하는 우려가 있다.

본 발명은, 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 성막원의 이동을 저해하지 않고, 안정적이고 재현성 좋게 성막을 행할 수 있는 성막 장치, 성막 방법 및 전자 디바이스의 제조방법을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 성막 장치의 내구성 향상을 도모하는 것에 있다.

본 발명은, 성막실과, 상기 성막실 내를 이동 가능한 성막원과, 상기 성막실의 벽부와 상기 성막원을 연결하고, 내부에 상기 성막원에 전력을 공급하는 배선이 삽입 통과되는 연결 수단을 갖는 성막 장치이며, 상기 연결 수단은, 적어도 하나의 이동체와, 상기 이동체를 상기 성막실의 벽부 또는 상기 성막원과 접속하는 접속부를 갖고, 상기 접속부의 내부에 상기 배선과 접속되는 비접촉 송수전 코일이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치를 제공한다.

본 발명은, 성막실과, 상기 성막실 내를 이동 가능한 성막원과, 상기 성막실의 벽부와 상기 성막원을 연결하여, 내부에 상기 성막원에 전력을 공급하는 배선이 삽입 통과되는 연결 수단을 갖는 성막 장치이며, 상기 연결 수단은, 서로 접속되는 복수의 이동체를 갖고, 상기 복수의 이동체가 접속되는 부분의 내부에, 상기 배선과 접속되는 비접촉 송수전 코일이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 성막원의 이동을 저해함 없이, 안정적이고 재현성 좋게 성막을 행할 수 있다. 나아가, 장치의 내구성 향상을 도모할 수 있다.

도 1은, 본 실시형태에 따른 성막 장치의 개략 단면도이다.
도 2는, 도 1의 평면도이다.
도 3은, 회전 타겟 유닛의 일례를 제시하는 개략 단면도이다.
도 4는, 제1 접속부의 구성예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5는, 전원과 타겟 유닛의 전기적 접속을 모식적으로 나타내는 회로도이다.
도 6은, 본 실시형태에 따른 성막 장치로 제조되는 전자 디바이스의 일례를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 단, 이하의 실시 형태는 본 발명의 바람직한 구성을 예시적으로 나타내는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위는 이들 구성에 한정되지 않는다. 또한, 이하의 설명에 있어서의, 장치의 하드웨어 구성 및 소프트웨어 구성, 처리 플로우, 제조 조건, 치수, 재질, 형상 등은, 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 이들만으로 한정하려는 취지인 것은 아니다.

<성막 장치의 구성>

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시형태에 따른 성막 장치(1)의 기본적인 구성에 대해 설명한다. 본 실시형태에 따른 성막 장치(1)는, 반도체 디바이스, 자기 디바이스, 전자 부품 등의 각종 전자 디바이스나, 광학 부품 등의 제조에 있어서 성막 대상물(2)(기판 상에 적층체가 형성되어 있는 것도 포함함) 상에 박막을 퇴적 형성하기 위해 사용된다. 보다 구체적으로는, 성막 장치(1)는, 발광 소자나 광전 변환 소자, 터치 패널 등의 전자 디바이스의 제조에 있어서 바람직하게 사용된다, 그 중에서도, 본 실시형태에 따른 성막 장치(1)는, 유기 EL(Electro Luminescence) 소자 등의 유기 발광 소자나, 유기 박막 태양 전지 등의 유기 광전 변환 소자의 제조에 있어서 특히 바람직하게 적용 가능하다. 한편, 본 실시형태에 있어서의 전자 디바이스는, 발광 소자를 구비한 표시장치(예를 들면, 유기 EL 표시장치)나 조명장치(예를 들면, 유기 EL 조명장치), 광전 변환 소자를 구비한 센서(예를 들면, 유기 CMOS 이미지 센서)도 포함하는 것이다.

도 6은, 유기 EL 소자의 일반적인 층 구성을 모식적으로 나타내고 있다. 기판에, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 음극의 순서대로 성막되는 구성이다. 본 실시형태에 따른 성막 장치(1)는, 유기막 상에, 스퍼터링에 의해, 전자 주입층이나 전극(음극이나 양극)에 사용되는 금속이나 금속 산화물 등의 적층 피막을 성막할 때 바람직하게 사용된다. 또한, 유기막 상으로의 성막에 한정되지 않고, 금속 재료나 산화물 재료 등의 스퍼터로 성막 가능한 재료의 조합이라면, 다양한 면에 적층 성막이 가능하다.

성막 장치(1)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 진공 챔버(성막실)(10)를 갖고, 진공 챔버(10)의 내부에는, 성막 대상물(2)과, 마스크(7)와, 성막 재료인 스퍼터 입자를 비상시켜 성막 대상물(2)에 성막하는, 성막원으로서의 회전 타겟 유닛(3) (이하, 간단히 「타겟 유닛(3)」이라고도 칭함)이 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 성막 대상물(2)은 고정되어 있지만, 적절히 이동시켜도 된다.

진공 챔버(10)에는, 도시하지 않은 가스 도입 수단 및 배기 수단이 접속되어, 내부를 소정의 압력으로 유지할 수 있는 구성으로 되어 있다. 즉, 진공 챔버(10)의 내부에는, 스퍼터 가스(아르곤 등의 불활성 가스나 산소나 질소 등의 반응성 가스)가 가스 도입 수단에 의해 도입되고, 또한, 진공 챔버(10)의 내부로부터는, 진공 펌프 등의 배기 수단에 의해 배기가 행하여져, 진공 챔버(10)의 내부 압력은 소정의 압력으로 압력 조절된다.

타겟 유닛(3)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 이동 방향으로 소정 간격을 두고 평행하게 배치된 한 쌍의 타겟 유닛(3A, 3B)을 구비하고 있다. 제1 타겟 유닛(3A) 및 제2 타겟 유닛(3B)은 모두, 양단이 대기 박스(230) 상에 고정된 서포트 블록(210)과 엔드 블록(220)에 의해 지지되어 있다. 제1 타겟 유닛(3A)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 원통 형상의 제1 타겟(4)과 그 내주에 배치되는 전극인 캐소드(5)와, 더 내부에 배치되는 자석 유닛(6)을 갖는다. 마찬가지로, 제2 타겟 유닛(3B)은, 원통 형상의 제2 타겟(4)과 그 내주에 배치되는 전극인 캐소드(5)와, 더 내부에 배치되는 자석 유닛(6)을 갖는다. 제1 타겟(4)과 제2 타겟(4)은 다른 재료이어도 되고, 같은 재료이어도 된다. 서포트 블록(210)과 엔드 블록(220)에 의해 타겟(4)은 자유롭게 회전 가능하게 지지되어 있고, 자석 유닛(6)은 고정 상태로 지지되어 있다. 여기서는 타겟과 캐소드를 별도 부품으로서 기술하였으나, 타겟 재료가 도전성 재료인 경우에는 일체화된 단일 부품으로서 구성할 수도 있다.

여기서는, 제1 타겟 유닛(3A)의 자석 유닛(6)과 제2 타겟 유닛(3B)의 자석 유닛(6)을 서로 역방향으로 경사시키고 있다. 이에 의해 타겟 입자가 제1 타겟 유닛(3A)과 제2 타겟 유닛(3B)에서 서로 다른 방향으로 비산하기 때문에, 성막 대상물(2)의 성막면 상에서, 제1 타겟 유닛(3A)로부터의 타겟 입자의 비산 영역과 제2 타겟 유닛(3B)로부터의 타겟 입자의 비산 영역이 겹치지 않도록 할 수 있다. 이 구성은, 예를 들면, 제1 타겟 유닛(3A)과 제2 타겟 유닛(3B)에서 다른 타겟 재료를 사용할 경우에 유리하다. 단, 자석 유닛(6, 6)을 반대 방향으로 경사시키는 구성은 필수는 아니다. 일방의 자석 유닛(6)만을 경사시켜도 되고, 자석 유닛(6)을 경사시키지 않는 구성이어도 된다. 한편, 여기서는 자석 유닛(6)은 회전하지 않는 것으로 하였으나, 이에 한정되지 않으며, 자석 유닛(6)도 회전 또는 요동해도 된다. 본 실시형태에서는, 원통 형상의 타겟 유닛을 사용하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 판 형상의 타겟 유닛을 사용해도 된다.

대기 박스(230)는, 리니어 베어링 등의 반송 가이드를 통해 한 쌍의 안내 레일(250)을 따라 성막 대상물(2)의 성막면과 평행한 방향(여기서는 수평방향)으로 이동 가능하도록 지지되어 있다. 도면 중, 안내 레일(250)과 평행한 방향을 X축, 수직한 방향을 Z축, 수평면에서 안내 레일(250)과 직교하는 방향을 Y축으로 한다. 타겟 유닛(3)은, 그 회전축을 Y축 방향으로 설정한 상태로, 회전축을 중심으로 회전하면서, 성막 대상물(2)에 대해 평행하게, 즉 XY평면 상을 X축 방향으로 진공 챔버(10) 내를 이동한다. 본 실시형태에서는, 타겟 유닛(3)이 수평 방향으로 이동하는 예이지만, 타겟 유닛(3)이 수직 방향으로 이동하는 구조이어도 된다. 이 경우는, 성막 대상물(2)은 직립한 상태로 지지되며, 성막 대상물(2)의 성막면과 평행한 방향으로 타겟 유닛(3)은 이동한다. 또한, 대기 박스(230)의 내부는 대기압 환경으로 되어 있어, 전술한 대기 박스(230) 자신의 구동 기구나, 타겟의 회전 구동 기구, 배선, 냉각수의 배관, 가스 배관, 전자회로, 센서 등을, 대기 박스(230)의 내부에 설치할 수 있다.

타겟(4)은, 구동 기구(12)에 의해 회전 구동된다. 구동 기구(12)는, 예를 들면, 모터 등의 구동원을 갖고, 동력 전달 기구를 통해 타겟(4)에 동력이 전달되는 일반적인 구동 기구가 적용되며, 본 실시형태에서는, 대기 박스(230)에 배치된다. 한편, 대기 박스(230)는, 반송 가이드에 접속된 구동 기구에 의해, X축 방향으로 직선 구동된다. 반송 가이드 및 반송 가이드에 접속된 구동 기구에 대해서도, 특히 도시하고 있지 않으나, 회전 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 볼나사 등을 사용한 나사 이송 기구, 리니어 모터 등, 공지의 다양한 직선 운동 기구를 이용할 수 있다.

진공 챔버(10) 내에는, 상기 타겟 유닛(3)이 탑재되는 이동 가능한 대기 박스(230)와, 진공 챔버(10)의 바닥벽(벽부)(10a)와 대기 박스(230)를 연결하는 연결 수단으로서의 대기 아암(30)이 설치된다. 대기 아암(30)은, 진공 챔버(10)의 외부로부터 대기 박스(230) 내로 전력을 공급하기 위한 배선(L)을 수용하는 배선 수용부이며, 배선(L)이 대기 아암(30)의 내부에 삽입 통과된다. 배선(L)은, 타겟 유닛(3)에 전력을 공급하는 전력 배선이나 타겟을 구동하는 구동 장치의 모터에 전력을 공급하는 전력 배선 등을 포함해도 된다. 나아가, 배선(L)은, 통신, 제어 신호용의 제어 배선 등을 포함해도 된다.

이 대기 아암(30)은, 중공 구조의 제1 아암(제1 이동체)(31) 및 제2 아암(제2 이동체)(32)과, 진공 챔버(10)의 바닥벽(10a)과 제1 아암(31)을 회동 가능하게 접속하는 제1 접속부(21)와, 제1 아암(31)과 제2 아암(32)을 회동 가능하게 접속하는 제2 접속부(22)와, 제2 아암(32)과 대기 박스(제3 이동체)(230)를 회동 가능하게 접속하는 제3 접속부(23)를 갖는다. 즉, 제1 아암(31)의 일단이, 진공 챔버(10)의 바닥벽(10a)에, 제1 접속부(21)를 통해 회동 가능하게 연결되어 있고, 타단이 제2 접속부(22)를 통해 제2 아암(32)의 일단에 회동 가능하게 연결되어 있다. 또한, 제2 아암(32)의 타단이, 제3 접속부(23)를 통해 대기 박스(230)에 회동 가능하게 연결되어 있다. 한편, 대기 아암(30)을 구성하는 아암의 수는 2개로 한정되지 않으며, 1개이어도 되고, 3개 이상이어도 된다.

제1 접속부(21), 제2 접속부(22) 및 제3 접속부(23)는, 진공 챔버(10)의 바닥벽(10a)에 대해 직교하는 Z축 방향으로 평행하게 연장하고, 제1 아암(31)은, 제1 접속부(21)를 통해 바닥벽(10a)과 소정 거리 이격된 위치에서, 제1 접속부(21)에 대해 직교 방향으로 연장하고, 바닥벽(10a)과 평행한 면에서 회동한다. 제2 아암(32)은, 제2 접속부(22)에 대해 직교 방향으로 연장하고, 제1 아암(31)에 대해, 소정 높이 더 떨어진 평행한 면에서 회동한다. 또한, 제2 아암(32)은 제3 접속부(23)를 통해, 대기 박스(230)에 대해 소정 거리 이격되어 있다.

제1 접속부(21), 제1 아암(31), 제2 접속부(22), 제2 아암(32) 및 제3 접속부(23)는, 중공의 부재로, 내부가 서로 연통되어 있고, 제1 접속부(21)가 진공 챔버(10)의 외부 공간(예를 들면, 대기압 환경)에 개방되고, 제3 접속부(23)는 대기 박스(230)에 연통되고, 연통된 내부 공간이 외부 공간과 거의 동일한 압력 환경으로 유지되고 있다. 본 실시형태에 있어서, 대기 아암(30)이나 대기 박스(230)의 내부는 공기로 하였으나, 질소를 비롯한 불활성 가스 분위기나 건조 공기의 환경이어도 된다. 압력은, 제어가 필요없는 대기압 환경이 바람직하지만, 진공 챔버(10) 내부보다 압력이 높으면 되며, 임의의 부압(負壓)이나 양압(陽壓)의 환경이어도 된다.

제1 접속부(21), 제2 접속부(22) 및 제3 접속부(23)는, 회전 조인트를 구성하는 부분으로, 예를 들면, 원통 형상의 제1 조인트부와, 제1 조인트부의 내측에 감합하는 원통 형상의 제2 조인트부가, 베어링을 통해 서로 회전 가능하게 조립되고, 시일 부재에 의해 시일되어 있다. 시일 부재로서는, 진공용의 시일, 예를 들면, 자성 유체 시일이 이용된다. 도 4는, 제1 아암(31)과 진공 챔버(10)의 바닥벽(10a)의 사이의 제1 접속부(21)의 구성예를 모식적으로 나타내고 있다(배선(L)은 도시하지 않음). 도 4의 예에서는, 원통 형상의 제1 조인트부(21a)가 진공 챔버(10)의 바닥벽(10a)의 개구에 대해 Z방향으로 이동 가능하게 끼워져 있고, 제1 조인트부(21a)와 개구의 사이의 간극이 제1 시일 부재(S1)(예를 들면 O링)에 의해 시일되어 있다. 또한, 제1 아암(31)에 형성된 원통 형상의 제2 조인트부(2lb)가, 제1 조인트부(21a)의 내측에 회전 가능하게 끼워져 있고, 제1 조인트부(21a)와 제2 조인트부(2lb)의 사이의 간극이, 제2 시일 부재(S2)(예를 들면, 자성 유체 시일)에 의해 시일되어 있다.

<배선의 구성>

다음으로, 도 1 및 도 5를 참조하여, 본 실시형태의 성막 장치(1)의 특징 중 하나인 배선(L)의 구성에 대해 설명한다.

배선(L)은, 진공 챔버(10)의 바닥벽(10a)의 개구로부터 외부로 인출되어 있는 제1 배선(L1), 제1 아암(31)의 내부에 배치되어 있는 제2 배선(L2), 제2 아암(32)의 내부에 배치되어 있는 제3 배선(L3), 및, 대기 박스(230)의 내부에 배치되어 있는 제4 배선(L4)으로 구성되어 있다. 제1 배선(L1), 제2 배선(L2), 제3 배선(L3), 제4 배선(L4)은, 물리적으로 접속되어 있지 않은 독립된 배선이다. 배선은, 유연성을 갖는 케이블이어도 되고, 강성을 갖는 로드 형상 금속 재이어도 된다.

제1 배선(L1)은, 제1 접속부(21)의 내부 또는 그 근방에 고정되는 제1 송신측 코일(TC1)을 갖고, 제1 송신측 코일(TC1)의 양단으로부터 연장하는 2개의 라인이 전원(8)에 접속되어 있다. 이 구성에 한정되지 않고, 2개의 제1 배선(L1)의 각각이, 전원(8)과 제1 송신측 코일(TC1)을 접속해도 된다. 제2 배선(L2)은, 제1 접속부(21)의 내부 또는 그 근방에 고정되는 제2 수신측 코일(RC2)과, 제2 접속부(22)의 내부 또는 그 근방에 고정되는 제2 송신측 코일(TC2)과, 제2 수신측 코일(RC2)과 제2 송신측 코일(TC2)을 접속하는 2개의 라인으로 구성되어 있다. 이 구성에 한정되지 않고, 2개의 제2 배선(L2)의 각각이, 제2 수신측 코일(RC2)과 제2 송신측 코일(TC2)을 접속해도 된다. 제3 배선(L3)은, 제2 접속부(22)의 내부 또는 그 근방에 고정되는 제3 수신측 코일(RC3)과, 제3 접속부(23)의 내부 또는 그 근방에 고정되는 제3 송신측 코일(TC3)과, 제3 수신측 코일(RC3)과 제3 송신측 코일(TC3)을 접속하는 2개의 라인으로 구성되어 있다. 이 구성에 한정되지 않고, 2개의 제3 배선(L3)의 각각이, 제3 수신측 코일(RC3)과 제3 송신측 코일(TC3)을 접속해도 된다. 제4 배선(L4)은, 제3 접속부(23)의 내부 또는 그 근방에 고정되는 제4 수신측 코일(RC4)을 갖고, 제4 수신측 코일(RC4)의 양단으로부터 연장하는 2개의 라인은 타겟 유닛(3)의 캐소드(5)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 구성에 한정되지 않고, 2개의 제4 배선(L4)의 각각이, 제4 수신측 코일(RC4)과 타겟 유닛(3)의 캐소드(5)를 접속해도 된다.

제1 배선(L1)의 제1 송신측 코일(TC1)과, 제2 배선(L2)의 제2 수신측 코일(RC2)은, 제1 접속부(21)의 내부에서, 비접촉인 상태로 근접하여 대향 배치되어 있다. 제1 송신측 코일(TC1)과 제2 수신측 코일(RC2)으로 이루어지는 한 쌍의 코일은, 비접촉 송수전(送受電) 코일의 일례이다. 전원(8)으로부터 제1 배선(L1)으로 전압이 인가되어, 제1 송신측 코일(TC1)에 전류가 흐르면, 전자 유도나 자계 공명에 의해 제2 수신측 코일(RC2)에 전류가 흐른다. 이러한 와이어리스(wireless) 급전의 방식에 의해, 진공 챔버(10) 외부의 제1 배선(L1)으로부터 제1 아암(31) 내의 제2 배선(L2)으로의 전력의 전송이 실현된다. 본 실시형태에 있어서, 와이어리스 급전이란, 전자 유도 또는 자계 공명의 방법을 사용하여, 물리적으로 비접촉인 물체(배선) 간에서 전력을 전송하는 것이다.

마찬가지로, 제2 배선(L2)의 제2 송신측 코일(TC2)과, 제3 배선(L3)의 제3 수신측 코일(RC3)은, 제2 접속부(22)의 내부에서, 비접촉인 상태로 근접하여 대향 배치되어 있다. 제2 송신측 코일(TC2)과 제3 수신측 코일(RC3)으로 이루어지는 한 쌍의 코일은, 비접촉 송수전 코일의 일례이다. 제2 수신측 코일(RC2)에 발생한 유도 기전력에 의해 제2 송신측 코일(TC2)에 전류가 흐르면, 전자 유도에 의해 제3 수신측 코일(RC3)에 전류가 흐른다. 이러한 와이어리스 급전에 의해, 제1 아암(31) 내의 제2 배선(L2)으로부터 제2 아암(32) 내의 제3 배선(L3)으로의 전력의 전송이 실현된다.

마찬가지로, 제3 배선(L3)의 제3 송신측 코일(TC3)과, 제4 배선(L4)의 제4 수신측 코일(RC4)은, 제3 접속부(23)의 내부에서, 약간의 간극을 두고 대향 배치되어 있다. 제3 송신측 코일(TC3)과 제4 수신측 코일(RC4)으로 이루어지는 한 쌍의 코일은, 비접촉 송수전 코일의 일례이다. 제3 수신측 코일(RC3)에 발생한 유도 기전력에 의해 제3 송신측 코일(TC3)에 전류가 흐르면, 전자 유도에 의해 제4 수신측 코일(RC4)에 전류가 흐른다. 이러한 와이어리스 급전에 의해, 제2 아암(32) 내의 제3 배선(L3)으로부터 대기 박스(230) 내의 제4 배선(L4)으로의 전력의 전송이 실현된다.

즉, 전원(8)의 출력은, 와이어리스 급전을 이용하여, 제1 배선(L1), 제2 배선(L2), 제3 배선(L3), 제4 배선(L4)에 순서대로 전송되며, 타겟 유닛(3)의 캐소드(5)에 공급된다. 코일은, 솔레노이드 코일, 스파이럴 코일, 적층 코일, 단층 코일, 말굽 형상의 코일 등을 사용할 수 있다. 코일은 공심(空芯) 코일이어도 되고, 자심(磁芯) 구비 코일이어도 된다. 코일의 중심축은, 접속부에 있어서의 조인트의 중심축과 일치하여 배치하는 것이 바람직하다. 이러한 배치로 함으로써, 아암의 회동에 따라 2개의 코일 간의 위치 어긋남이 생기기 어렵게 되기 때문에, 대기 박스를 이동시키고 있을 때에도 안정된 전력 전송이 가능해진다.

여기서, 전원(8)으로서는, AC 전원이나 바이폴라 전원이나 펄스 DC 전원을 사용할 수 있다. 특히, 펄스 전압 파형의 형상이나 듀티비나 승압 레이트 등을 임의로 제어 가능한 바이폴라 전원을 사용하는 것이 바람직하다. 이 때, 펄스의 반복 주파수로서는, 1kHz 이상 100kHz 이하의 주파수를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 주파수를 사용함으로써, 이상 방전이 적고, 안정된 스퍼터링 방전이 가능해짐과 함께, 와이어리스 전송부에 있어서 비교적 높은 전송 효율을 실현할 수 있다. 이에 따라, 비교적 양질인 박막을 저소비 전력으로 성막하는 것이 가능해진다. 이와 같이 본 실시형태의 와이어리스 급전을 사용한 전력 공급에 있어서는, 적절한 주파수대를 선정함으로써, 플라스마 안정과 높은 송전 효율의 양립을 실현할 수 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 제4 수신측 코일(RC4)의 양단으로부터 연장하는 2개의 라인 중 일방을 제1 타겟 유닛(3A)에 전기적으로 접속하고, 타방의 라인을 제2 타겟 유닛(3B)에 전기적으로 접속하는 배선 구조를 채용하는 것은 바람직한 구성이다. 도 5에 있어서, 플라스마(51)는 저항 성분과 용량 성분으로 표현되어 있다. 이러한 전기 접속을 사용함으로써, 안정된 전력을 공급하고, 방전을 유지하는 것이 가능하다. 이러한 구성에 의하면, 제어 수단(도시하지 않음)에 의해 바이폴라 전원(8)으로부터 출력되는 전압 파형을 제어함으로써, 성막에 이용하는 타겟 유닛(캐소드)을 고속으로 전환하여 사용할 수 있다(마이너스 전압이 인가된 측의 타겟 유닛이 스퍼터에 사용됨). 한편, 이 때, 일방의 타겟 유닛을 캐소드로서 기능시킬 때에, 타방의 타겟 유닛을 애노드로서 기능시킬 수 있다. 이러한 장치 구성에 있어서는, 캐소드의 근방에 넓은 면적의 애노드를 배치할 수 있기 때문에, 안정된 플라스마를 형성할 수 있고, 장시간에 걸쳐 안정된 성막을 행하는 것이 가능해진다. 나아가, 캐소드로서 기능하였을때 생긴 타겟 표면에의 영향(재료 부착이나 요철 형성 등)이, 애노드로서 기능하였을 때 제거(완화)되기 때문에, 안정된 타겟 표면을 유지하는 것이 가능하게 된다고 생각된다. 또한, 상기와 같은 배선 구조에 의하면, 2개의 타겟 유닛(3A, 3B)에 대한 배선을, 코일의 양단에 접속된 2개의 라인만으로 구성할 수 있기 때문에, 배선의 수를 가급적 적게 하고, 배선의 배치 스페이스를 콤팩트하게 할 수 있다는 이점도 있다. 스퍼터 성막의 안정성과 높은 전력 전송 효율의 관점, 나아가 전기 접속의 간편성의 관점에서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 2개의 캐소드를 갖는 스퍼터 장치에 적용하는 것은, 바람직한 구성이다. 도 5의 전기 접속에는, 적절히, 저항 성분이나 용량 성분을 직렬 또는 병렬로 추가해도 된다. 배선(L1 내지 L4)에, 저항 성분이나 용량 성분을 추가함으로써, 와이어리스 전송부에 있어서의 전송 효율을 개선할 수 있는 경우가 있다. 저항이나 용량을 가변 저항이나 가변 용량으로 하여, 전송 효율이 높아지도록 조정하여 사용해도 된다.

<성막 방법>

진공 챔버 내를 소정의 가스 분위기 상태로 하고, 제어 수단(도시하지 않음)에 의해, 대기 박스(230)를 소정의 속도로 이동시키면서, 타겟 유닛(3)의 캐소드(5)에 전압 파형을 인가하면, 플라스마의 생성과 함께 스퍼터링에 의해 타겟 재료가 비산한다. 그 재료가 마스크(7)를 통과하여 성막 대상물(2)에 도달함으로써, 성막 대상물(2)의 표면에 타겟 재료를 함유한 막이 형성된다. 캐소드(5)가 X방향으로 이동(주사)됨으로써, X방향의 넓은 영역에 걸쳐 성막이 가능하다. 필요하면, 캐소드(5)는 복수회 주사하거나, 왕복 주사하거나 할 수 있다.

대기 박스(230)가 이동하면, 대기 박스(230)의 이동에 추종하여, 제1 아암(31) 및 제2 아암(32)이, 제1 접속부(21), 제2 접속부(22) 및 제3 접속부(23)에서 회동한다. 본 실시형태의 성막 장치(1)에서는, 제1 접속부(21), 제2 접속부(22) 및 제3 접속부(23)에 있어서, 배선이 물리적으로 접속되어 있지 않기 때문에, 종래와 같은 배선의 비틀림이나 변형이 발생하지 않는다. 따라서, 배선에 의해 대기 박스(230)나 대기 아암(30)의 이동이 저해되지 않고, 성막원인 타겟 유닛(3)을 원하는 속도로 원활하게 이동시킬 수 있기 때문에, 안정적이고 재현성 좋게 성막을 행할 수 있다. 또한, 배선의 손상이 거의 발생하지 않기 때문에, 장치의 내구성 향상을 도모할 수 있다.

<변형예>

상술한 실시 형태는 본 발명의 구성의 일례를 제시한 것에 지나지 않는다. 본 발명은, 상기 실시 형태의 구성에 한정되지 않으며, 그 기술 사상의 범위 내에 있어서 다양한 구성을 채용할 수 있다.

예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 제1 접속부(21), 제2 접속부(22), 제3 접속부(23)의 3개의 접속부의 모두에 있어서 와이어리스 급전 구조를 설치하고 있으나, 와이어리스 급전 구조는 일부의 접속부에만 설치해도 된다. 즉, 한 군데만 와이어리스 급전 구조를 설치해도 되고, 두 군데에 와이어리스 급전 구조를 설치해도 된다. 그 이외의 부분에는, 종래와 마찬가지로 접속부 내로 배선을 통과시키면 된다. 예를 들면, 제2 접속부(22)만을 와이어리스 급전 구조로 하고, 제1과 제3 접속부는 종래대로의 배선 라우팅(routing)으로 하는 구성은, 배선이 균등하게 분할됨으로써 배선의 길이를 균등하게 짧게 할 수 있거나, 배선이 복수의 접속부(22)를 연속해서 경유할 필요가 없게 된다는 관점에서, 유효한 수법이라고 할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 대기 아암(30)이 2개의 아암(31, 32)으로 구성되어 있으나, 아암의 수는 1개이어도 되고, 3개 이상이어도 된다. 이 경우, 아암의 수에 따라 접속부의 수도 변하지만, 전술한 바와 같이, 모든 접속부에 와이어리스 급전 구조를 설치해도 되고, 일부의 접속부에만 와이어리스 급전 구조를 설치해도 된다. 요컨대, 진공 챔버(10) 외부의 전원(8)으로부터 대기 박스(230)까지 전력을 공급하기 위한 배선에 있어서, 적어도 한 곳 이상, 와이어리스 급전 구조가 설치되어 있으면 된다. 한편, 와이어리스 급전 구조는, 굴곡 각도나 굴곡 빈도가 큰 접속부에 대해 우선적으로 설치하는 것이 바람직하다.

상기 실시 형태에서는, 성막 장치의 예로서, 성막원으로서 스퍼터링 타겟을 사용하는 스퍼터 장치를 설명하였으나, 본 발명의 적용 범위는 스퍼터 장치에 한정되지 않는다. 예를 들면, 성막 재료를 증착하는 진공 증착 장치에 있어서의 성막원(증발원)의 배선 구조에 대해서도, 본 발명을 바람직하게 적용할 수 있다. 상기 실시 형태의 와이어리스 급전 구조는, 성막원에의 전력 공급에 더해, 대기 박스의 구동 기구나 캐소드의 회전 구동 기구 등의 구동 기구에의 전력 공급, 대기 박스 내의 전자 회로나 센서 등의 부품에의 전력 공급, 신호 전송 등에 사용해도 된다.

1: 성막 장치
2: 성막 대상물
3: 타겟 유닛
10: 진공 챔버
10a: 진공 챔버의 바닥벽
21, 22, 23: 접속부
30: 대기 아암
31: 제1 아암
32: 제2 아암
230: 대기 박스
L, L1, L2, L3, L4: 배선
TC1, TC2, TC3: 송신측 코일
RC2, RC3, RC4: 수신측 코일

Claims

성막실과,
상기 성막실 내를 이동 가능한 성막원과,
상기 성막실의 벽부와 상기 성막원을 연결하고, 내부에 상기 성막원에 전력을 공급하는 배선이 삽입 통과되는 연결 수단을 갖는 성막 장치로서,
상기 연결 수단은, 적어도 하나의 이동체와, 상기 이동체를 상기 성막실의 벽부 또는 상기 성막원과 접속하는 접속부를 갖고,
상기 접속부의 내부에, 상기 배선과 접속되는 비접촉 송수전 코일이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
성막실과,
상기 성막실 내를 이동 가능한 성막원과,
상기 성막실의 벽부와 상기 성막원을 연결하고, 내부에 상기 성막원에 전력을 공급하는 배선이 삽입 통과되는 연결 수단을 갖는 성막 장치로서,
상기 연결 수단은, 서로 접속되는 복수의 이동체를 갖고,
상기 복수의 이동체가 접속되는 부분의 내부에, 상기 배선과 접속되는 비접촉 송수전 코일이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 성막원은, 스퍼터링 타겟인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제3항에 있어서,
상기 성막원은, 제1 타겟을 갖는 제1 타겟 유닛과, 제2 타겟을 갖는 제2 타겟 유닛을 갖고,
상기 비접촉 송수전 코일은, 수신측 코일과, 송신측 코일을 갖고,
상기 수신측 코일의 일단에 전기적으로 접속되어 있는 상기 배선이 상기 제1 타겟 유닛에 전기적으로 접속되어 있고,
상기 수신측 코일의 타단에 전기적으로 접속되어 있는 상기 배선이 상기 제2 타겟 유닛에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제4항에 있어서,
상기 송신측 코일의 일단에 전기적으로 접속되어 있는 상기 배선과 상기 송신측 코일의 타단에 전기적으로 접속되어 있는 상기 배선에 반대 극성의 전압을 인가가능한 바이폴라 전원을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 타겟 유닛 및 상기 제2 타겟 유닛은, 회전 구동되는 원통 형상의 부재인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 타겟 유닛과 상기 제2 타겟 유닛은, 평행하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 성막원은, 성막 재료를 증착하는 증발원인 성막 장치.