KR920005623B1 - 음극 스퍼터링 장치 - Google Patents

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체주다 자로스라브
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레이볼드 앗크티엔게젤샤프트
베.데.밧렌슈라그 에.투테
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Abstract

내용 없음.

Description

음극 스퍼터링 장치
제1도는 제2도의 화살표 I 방향에서 보는 본 발명을 실시하는 기본 시스템에 대한 종측면도.
제2도는 본 발명 제1도의 시스템에 대한 평면도.
제3도는 본 발명 제1도와 제2도의 시스템에서 사용되는 링형의 수송장치를 도시한 정면도.
제4도는 본 발명 제3도의 IV-IV선 단면도.
제5도는 본 발명 제3도의 V-V선 단면도.
제6도는 본 발명 제7도의 VI-VI선 단면도.
제7도는 본 발명 제3도 내지 제5도의 링형의 수송장치의 구동부의 정면도.
제8도는 본 발명 제1도와 제2도의 시스템에서 사용된 음극부의 단면도.
제9도는 본 발명 제10도의 화살표 IX방향에서 바라보는 부하와 탈부하부에 대한 종측면도.
제10도는 X-X선을 따른 본 발명 제9도의 부하와 탈부하부에 대한 종단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3 : 기판 운반구 7, 8 : 수직벽
9 : 외측환상의 벽 10 : 내측환상의 벽
11 : 링형의 수송장치 12, 13, 14, 15 : 구동장치
16 : 부하 및 탈부하부 19 : 삼각형의 판
20 : 커버 21, 22, 23, 24 : 음극부
28 : 처리실 39 : 축
41 : 마찰 구동륜 53 : 마스크 부재
62, 63 : 연결 슬리이브 64, 65, 66 : 가압기구 부재
67 : 스핀들 68 : 좌측나선부
69 : 우측나선부 86, 87 : 원통형의 박막 밀폐부.
본 발명은 일반적으로 기판을 코우팅 하기 위한 음극 스퍼터링 장치에 관한 것이다.
특히 본 발명은 회전하는 기판 운반구가 장치된 처리실을 지니고 있으며, 기판운반구에는 음극부와 부하및 탈부하부가 부착된 음극 스퍼터링 시스템에 관한 것이다.
기판의 스퍼터 코우팅, 예를들면, 컴팩트 디스크(CDS)는 진공피막 기술에서는 잘 알려져 있으며, 자세히는 박막기술이다. 컴팩트 디스크는 현대적인 기억 매체이다.
각인된 디스크는 스퍼터가 층으로 피착되고, 예를들면, 알루미늄층은 10,000분지 1밀리미터 이하의 두께를 지니고 있다.
스퍼터 코우팅 시스템의 처리실은 일반적으로 환상의 조립체로 구성된다. 로보트는 기판을 청결실내의 이송실을 거쳐서 시스템으로 그리고 시스템으로부터 부하 및 탈부하한다. 그리하여, 기판 캐리어는 환상의 처리실을 통하여 기판을 이송한다. 스퍼터링은 마그네트론으로 구성된 고출력 스퍼터링 음극을 거쳐서 안전하게 한다.
그러한 장치는 레이볼드-헤러리스 GmbH에 의하여 출판된 팜플렛 번호 12710.01에서 설명되었다. 이 공지된 음극 스퍼터링 시스템은 레이저 반사에 의한 알루미늄층으로 기판의 코우팅을 제공한다. 시스템은, 기재의 부하와 탈부하부, 고출력 스퍼터링 음극, 기판 수용부와 같이 수송장치를 지니고 있는 기판운반구, 그리고 처리실과 부하 및 탈부하부 사이에 압력을 분리하기 위한 동적 이송실들을 포함하고 있는 환상이고 수평으로 배향된 처리실로 구성되었다.
본 발명은 개량된 음극 스퍼터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 시스템에서, 이전의 시스템에서 보다 부하 및 탈부하부와 같은 기능을 보유하는 보다 많은 음극부, 측정부 및 다른부들이 처리실에 제공된다. 이 시스템으로서, 유효공간은 처리실용 프레임이 적절한 공급관용 운반구로 소용되기 때문에 더 효과적으로 이용된다.
더구나, 시스템은 모든 측면에서 접근이 가능하고, 간단한 형태로 완성되어서 보존과 교체 그리고 수리작업을 할 수 있다. 시스템은 제조과정에 직접 연결될 수 있다. 더구나, 본 발명은 기판 운반구 수송장치의 스퍼터 코우팅에 대한 보호용으로 제공한다.
개량된 이송실은 부하 및 탈부하부와 처리실과의 사이에 제공된다. 게다가 또, 본 발명은 작은 구동력을 필요로 하는 경량으로 설계한 기판운반구 수송장치를 제공하는 것이다.
본 발명을 실시하는데 있어서, 이들 단부에는 수직으로 장치된 처리실과 수직으로 장치된 기판운반구로 구성되어 있다. 음극부와 부하 및 탈부하부는 처리실의 수직벽에 설치되어 있다. 장치로서 구동기구는 기판운반구를 구동하기 위하여 제공되었다. 이 장치는 기판 운반구의 바깥 원주면에 맞물리도록 위치가 정하여져 있다. 바람직하기는, 구동기구는 구동기구의 외주면은 돌출면으로 형성된 마찰구동기구로 구성되는 것이다.
구동기구 외주면의 돌출면은 기판운반구의 외부면 주위에 형성된 상응하는 홈을 맞물림한다. 기판운반구는 링형의 수송장치로 구성되는 것이 바람직하다. 링형의 수송장치를 따라 그내부에 기판이 수용되는 한개이상의 수용부들이 구성되어 있다.
기판의 양면 스퍼터 코우팅을 위해, 처리실에는 예정된 각의 거리로 떨어져서 일정한 간격이 유지되도록 설치된 두개의 음극이 제공되는 것이 바람직하다. 선택적으로, 처리실은 양쪽 벽들과 공동 수평축상에 제공될 수 있다. 그리하여, 음극들은 공동축상에서 서로가 마주보고 있다.
마스크 부재는 음극과 기판 사이에 자리잡게 된다. 마스크 부재는 기판에만 스퍼터 코우팅 되도록 한다.
마스크 부재는 음극의 축선을 따라 움직일 수 있는 것이 바람직하다. 더구나, 마스크 부재는 원추형 또는 기판쪽으로 내측이 테이퍼형으로 되어 있는 것이 바람직하다. 마스크 부재는 기재에서 약간 떨어져서 일정한 간격을 두고 있다. 이 간격은 약 0.3밀러미터이다. 음극부가 서로 마주보도록 설치된 2개의 음극을 포함하는 것이 사용될때, 2개의 마주보도록 배열된 마스크 부재가 제공된다.
부하 및 탈부하부와 처리실간에 완전한 밀폐를 달성하기 위하여, 부하 및 탈부하부는 처리실의 양면에 배치된 두개의 연결 슬리이브로 구성되는 것이 바람직하다.
연결 슬리이브는 처리실에 대해 가압되고 처리실 내의 수용부와 정합하도록 설계되었다. 그래서, 연결 슬리이브는 기판을 처리실로 그리고 처리실로부터 이송하기 위한 이송실을 형성한다. 이 연결 슬리이브들은 가압기구 부재들을 맞물림 작용을 하는 좌우측 나선단부가 형성되어 있는 스핀들의 회동에 의하여 차례로 구동되는 가압기구 부재에 연결되는 것이 바람직하다.
스핀들의 회동은 가압기구가 처리실쪽으로 움직이거나 처리실에서 떨어져서 움직이도록 유도하고 연결 슬리이브가 처리실쪽으로 움직이거나 처리실에서 멀어져서 차례로 움직이도록 유도한다.
더구나, 선택된 실시례에서, 회전아암은 연결 슬리이브에 의하여 제공된 이송실을 폐쇄하기 위한 커버를 지탱하는 것을 포함하게 된다. 커버는 회전아암의 수단에 의하여 폐쇄된 상태에서 내외측으로 이동된다. 따라서, 본 발명의 특징은 음극 스퍼터링 시스템을 개량하는 것이다. 또 다른 특징은 모든면에 쉽게 접근할 수 있는 음극 스퍼터링 시스템을 지닐 수 있는 것이다.
본 발명의 다른 특징은 제조과정에서 쉽게 단일체로 만들수 있는 음극 스퍼터링 시스템이다. 더욱이 본 발명의 특징은 시스템을 구성하고 있는 스퍼터 코우팅이 최소로 되는 음극 스퍼터링 시스템이다. 본 발명의 이러한 특징들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면과 관련하여 더 명백하여 질 것이다.
제1도는 프레임(1)안에 배치되어 있는 음극 스퍼터링 시스템(2)을 도시한다. 제1도와 제2도에서 도시된 바와같이, 상기 음극 스퍼터링 시스템(2)은 환상의 진공상태에 있는 편평한 처리실(28)로 이루어져 있다. 환상의 처리실(28)은 제1도에서 부분적으로 절단 도시되어 있으므로, 처리실(28)내에서 회전하는 수용부(29-36)에서 기판을 들어올릴 수 있는 기판 운반구(3)를 들수 있다. 환상의 처리실(28)은 사각형의 횡단면을 보유한다. 제2도에서 두개의 수직벽(7)(8)은 외측 환상의 벽(9)과 내측환상의 벽(10)을 거쳐 서로 연결되어 있다. 상기 두 벽(9)(10)은 제1도에서 처리실(28)의 절단면으로 도시되어 있다. 외측 환상의 벽(9)은 제2도에서도 도시되어 있다. 환상의 기판운반구(3)는 제3도에서 상세히 도시되어 있는 수용부(29-36)가 있는 링형의 수송장치(11)를 포함한다. 제1도에서 도시된 바와같이, 링형의 수송장치(11)는 다수의 구동기구(12-15)에 의해 회전할 수 있도록 되어 있다. 인용부호 "16"은 부하 및 탈부하부를 나타낸다. 제1도에서는, 제9도에서 상세히 도시되어 있는 삼각형의 판(19)이 도시되어 있다. 처리실 커버(20)는 삼각형의 판(19)의 개구부애서 열리고 닫히는 회전작용을 한다. 이것은 제9도에서 보다 상세하게 도시되어 있다.
제2도에는 서로 쌍을 이루어 서로 마주보도록 배향되어 있는 4개의 음극(22)(24),(21)(23)이 도시되어 있다. 이들 음극은 제8도에서 보다 상세히 도시되어 있다. 제2도에는 서로 마주보도록 배치되어 있는 벨로우 타입 밀폐부(25)(26)가 도시되어 있다. 제2도에서는 제9도에서 도시된 바와같이 커버(20)가 도시되어 있다. 제1도와 제2도에서 상기 커버(20)는 측이 생략된 상태로 도시되어 있다. 제2도에서는 서로 마주보도록 배치된 삼각형의 판(19)이 도시되어 있다. 제2도에서 상기 음극 스퍼터링 시스템(2)은 단지 작은 공간만을 점유하며, 상기 시스템(2)의 모든 부분들은 다양한 측면에서 용이하게 접근할 수 있다. 제1도에서 도시된 바와같이, 처리실(28)과 프레임(1)에 대한 연결요소 사이의 공급라인의 길이는 알맞게 매우 짧다는 것을 알 수 있다. 제3도에서는, 링형의 수송장치(11)가 8개의 기판 수용부(29-36)를 포함한다. 이들수용부에는 기판을 들어올려 배치시키는 인양장치는 배치되어 있지 않다. 기판은 부하 및 탈부하부에서 음극부로, 거기서 다시 부하 및 탈부하부로 링형의 수송장치(11)를 통해 이송된다. 링형의 수송장치(11)는 외주면(37)에서 구동한다.
제5도에서 도시된 바와같이, 외주면(37)은 홈(38)을 포함한다. 기판 수용부(33)가 제4도에서 도시되어있다. 링형의 수송장치(11)의 회전축이 제3도와 제4도에서 "39"로 표시되어 있다. 상기 축(39)은 제3도에서는 하나의 점으로서 설명되어 있다.
제6도와 7도에서는 링형의 수송장치(11)의 구동기구(12-15)를 도시한다. 돌출면(42)를 나타내는 마찰구동륜은 "41"로 표시되어 있다. 마찰구동륜(41)은 처리실(28)내에 설치되어 링형의 수송장치(11) 외주면과 접동된다. 마찰 구동륜(41)의 구동축(43)은 대기에 면해있는 진공 밀폐부에 의해 밀폐된다. 상기 구동축(43)의 베어링은 "45,46"으로 표시되어 있다.
제7도는 제6도에 대한 구동기구의 측면도이다. 마찰 구동륜(41)은 하우징(47)안에 배열되어 있다. 하우징(47)은 처리실(28)의 환상의 벽(9)에 설치되어 있다. 마찰 구동륜(41)은 환상의 외벽(9)안에 배열되어 있는 개구부(48)를 통해 처리실(28)안으로 돌출하여 있다. 처리실(28)내에는 상기된 유형의 마찰 구동륜 구동기구(12-15)가 배열되어 있다.
제8도에는 스퍼터링 음극중 하나가 도시되어 있다. 상기 음극은 자장에 의해 제공된 고출력 스퍼터링 음극이다. 이러한 음극은 마그네트론이라고도 한다. 제8도에서 타겟 음극은 "49"로 표시되어 있다. 타겟 음극(49)은 음극의 내부에 배열되어 있어서 제4도에서는 볼수 없다. 타겟음극(49)이 작동하게 되면, 타겟음극(49)의 상부 영역(50)(51)에서 플라즈마가 형성된다. 플라즈마는 영역(50)(51)에서 자장에 의해 유지되고 속박된다. 플라즈마의 양전하 이온은 타겟음극(49)에 충돌하여 타겟음극(49)으로부터 나온 입자를 기판(52)에 스퍼터링한다. 인양장치(54)(55)를 통해서 축방향으로 이동할 수 있는 마스크 부재는 "53"으로 표시되어있다. 기판의 스퍼터링전에 상기 마스크 부재(53)는 화살표(56)의 방향으로 기판(52)위로 배치된다. 스퍼터링 과정이 완료되면, 마스크 부재(53)는 인양장치(54)(55)에 의해 화살표(58)의 방향으로 이동되어서, 링형의 수송장치(11)가 한 구역 만큼 회전될 수 있다. 기판은 가장 가까운 스퍼터링부 또는 부하 및 탈부하부로 이동된다. 마스크 부재(53)의 원추형 유도표면(57)에 의해, 링형의 수송장치(11) 자체가 스퍼터링 되는 것을 방지한다. 제8도에서 도시된 음극은 처리실(28)에 다수가 배치될 수 있고 다수의 음극들과 함께 다수의 스퍼터링부가 기판(52)위에 배치될 수도 있다. 처리실(28)에는 수직벽(7)에 음극부(24)를 장치하고 마주보도록 되어 있는 수직벽(8)에 음극부(21)를 장치한다. 또한, 벽면(7,8)의 음극부(21,24)는 대향하여 특정한 각도로 배치되게 장치한다. 그외에도 서로 마주보고 있는 두개의 음극부가 구비될 수 있는데, 제2도에서(21)(23),(22)(24)로 나타내었다. 이러한 음극부에서 기판은 양면이 스퍼터링될 수 있다.
제9도와 제10도에서는, 부하 및 탈부하부가 보다 상세히 도시되어 있다.
도시된 바와같이, 부하 및 탈부하부는 가압부재로서 작용하는 삼각형의 판(19)(19a)을 포함한다. 상기 삼각형의 판(19)(19a)에는 각기 연결 슬리이브(62)(63)가 연결되어 있다. 판형태의 가압 부재는 제9도에서 도시된 바와같이 삼각형으로 되어 있다. 제9도는 제10도의 화살표 IX방향에서의 종방향 측면도이며, 제1도와 상응한다.
삼각형의 판(19)의 코오너에는 가압기구 부재(64)(65)(66)가 구비되어 있다.가압기구 부재(64)는 제10도에서 보다 상세히 단면도로 도시되어 있다. 제10도에서 각 가압기구 부재는 스핀들(67)을 포함한다. 상기 스핀들(67)은 좌우측 나선부(68)(69)를 보유한다. 상기 좌우측 나선부(68)(69)는 삼각형의 판(19)(19a)위에 설치되어 있다. 스핀들(67)의 회전방향에 따라서, 삼각형의 판(19)(19a)과 그것에 부착된 연결 슬리이브는 화살표(72),(73),(74),(75)의 방향으로 이동된다. 밀폐를 위한 두개의 O-링은 "77,78"로 표시되어 있다. 만일 연결 슬리이브(62)(63)가 서로를 향해 이동하면, 즉 링형의 수송장치(11)가 압착되면, 연결 슬리이브에 의해 둘러싸인 실린더 형태의 공간이 형성되며, 상기 공간은 처리실(28)로부터 분리되어 있으며, 기판(52) 이송을 위한 이송실(79)이 구성된다. 연결 슬리이브(62)(63)가 압착된 상황에서 이송실(79)은 진공하에 처리실(28)의 내부의 맞은편에 위치한다. 상기 이송실(79)은 기판(52)을 이송하기 위해 대기압하에 놓이게 된다. 뒤이어서 코우팅된 기판(52)은 이송실(79)에서 제거되고 새로운 기판이 수용부(81)에 삽입된다. 기판이 링형의 수송장치(11)안에 배치된 후에는 이송실(79)이 커버(20)에 의해 밀폐되어 진공상태로 된다. 밀폐를 위한 o-링은 "83"으로 표시되어 있다. 진공펌프는 "84"로 밸브는 "85"로서 표시되어 있다. 이송실(79)은 밸브(85)가 있는 진공펌프(84)에 의해 배기된다. 이송실(79)이 진공으로 된후, 연결 슬리이브(62)(63)가 화살표 "74,75"의 방향으로 이동된다.
연결 슬리이브(62)(63)는 원통형의 박막 밀폐부(86)(87)에 의해 밀폐된다. 연결 슬리이브(62)(63)가 제자리로 되돌아간 후에는, 이제 링형의 수송장치(11)가 이동함으로써 기판은(52) 가장가까운부, 예를들어 기판이 피막되는 음극부에 이르게 된다. 제9도에는 삼각형의 판(19)이 도시되어 있다. 스핀들(67)의 축은 점으로 표시되어 있다(88,89,90). 삼각형의 판(19)에는 하나의 회전아암(91)이 결합되어 있다. 회전아암(91)은 반원형의 단부를 보유하고 있다.
상기 반원형 단부는 커버(20)의 절반을 에워싸고 있다. 커버(20)는 축(92)을 따라 회전아암(91)안에서 회전할 수 있도록 배치되어 있다. 제9도에는 회전된 상태의 커버(20)(20a)가 도시되어 있다. "91"은 회전아암 그리고 "20a"는 닫힌 상태의 커버를 도시하여, 이에 대해서는 제10도를 참조하라.
제10도에서는, 연결 슬리이브(62)(63)가 상당한 힘으로 링형의 수소장치(11)대해 압착된다. 이러한 것은 링형의 수소장치(11)와 관련하여 마주놓여 있는 연결 슬리이브(62,63)의 배치, 양면으로부터 링형의 수송장치(11)에 가해진 동일한 크기의 힘, 그리고 이 힘이 동시의 가해지는 것에 의해 이루어진다. 동일한 크기의 힘과 동시에 순간은 상기 가압 기구 부재(64-66)에 의해 이루어진다.

Claims (16)

  1. 처리실(28)과 기판운반구(3)가 수직으로 구성되고 수직으로 구성된 처리실의 수직벽(7)(8)에는 음극부(21,22,23,24)와 부하 및 탈부하부(16)가 구성되며, 수직벽(7)(8)내에 기판 캐리어(3)가 설치된 처리실(28), 하나이상의 음극부(21,22,23,24), 하나이상의 부하 및 탈부하부(16)로 구성된 음극 스퍼터링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 기판 운반구(3)를 구동하기 위해 기판 운반구(3)의 원주 부근에 다수개의 구동기구(12-15)가 배치되어 있음을 특징으로 하는 음극 스퍼터링 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기판운반구(3)를 구동시키기 위해 기판 운반구의 홈(38)에 맞물려 있는 주변돌출면(42)을 형성하는 마찰구동륜(41)을 포함함을 특징으로 하는 음극 스퍼터링 장치.
  4. 제1항 또는 제 2 항에 있어서, 기판 운반구(3)는 기판을 수용하기 위해 하나이상의 수용부(29-36)를 보유하는 링형의 이송장치(11)를 포함함을 특징으로 하는 음극스퍼터링 장치.
  5. 제1항에 있어서, 처리실(28)의 수직벽(7)에 음극부(24)를 장치하고, 마주 놓여 있는 수직벽(8)에 특정한 각도만큼 음극부(24)에서 떨어져서 음극부(21)이 장치되어 있음을 특징으로 하는 음극 스퍼터링 장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 처리실(28)에는 수평축위에 서로 마주보도록 배치된 두개의 음극(49)을 포함하는 음극부가 구비되어 있음을 특징으로 하는 음극 스퍼터링 장치.
  7. 제6항에 있어서, 음극(49)과 기판(52)사이에 마스크 부재(53)가 배치되어 있음을 특징으로 하는 음극 스퍼티링 장치.
  8. 제7항에 있어서, 마스크 부재(53)는 이동가능하며, 링형의 이송장치(11)위로 배치될 수 있음을 특징으로 하는 음극 스퍼터링 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 마스크 부재(53)는 원추형 유도표면(57)을 포함함을 특징으로 하는 음극 스퍼터링 장치.
  10. 제1항에 있어서, 처리실(28)의 제1벽에 설치되고 마스크 부재를 보유하는 제1음극과 제1벽에 마주 놓여있는 제2벽에는 특정한 각도 만큼 제1음극에서 떨어져서 마스크 부재와 함께 설치된 제2음극을 포함함을 특징으로 하는 음극 스퍼터링 장치.
  11. 제1항에 있어서, 부하 및 탈부하부(16)는 서로 마주놓여 있는 두개의 연결 슬리이브(62)(63)를 포함하며, 상기 연결 슬리이브(62)(63)는 링형의 수송장치(11)에 대해 압착될 수 있으며, 적어도 하나의 내외측 이송실(79)을 포함함을 특징으로 하는 음극 스퍼터링 장치.
  12. 제1항 또는 제11항에 있어서, 연결 슬리이브(62,63)가 가압 기구 부재(64-66)를 통해 상대적으로 이동할 수 있도록 삼각형의 판(19)(19a)에 연결되어 있음을 특징으로 하는 음극 스퍼터링 장치.
  13. 제12항에 있어서, 가압기구 부재(64-66)는 좌우측 나선부(68)(69)를 보유하는 스핀들(67)을 포함하며, 연결 슬리이브(62)(63)를 포함하는 삼각형의 판(19)(19a)을 링형의 수송장치(11)를 향해서 그리고 그로부터 멀리 이동시키기 위해 상기 좌우축 나선부는 상응하는 삼각형의 판에서 나사 결합되어 회전함을 특징으로 하는 음극 스퍼터링 장치.
  14. 제12항에 있어서, 삼각형의 판(19)(19a)은 그의 세 코오너에 가압 기구 부재(64-66)가 배치되어 있음을 특징으로 하는 음극 스퍼터링 장치.
  15. 제1항 또는 제14항에 있어서, 내외측 기판(52) 이송을 위한 커버(20)(20a)가 부착되어 있는 회전아암(91)이 구비되어 있으며, 상기 회전아암은 커버를 처리실(28)의 전방에 있는 폐쇄 위치로 또는 상기 처리실이(28)열린 후에 회전위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 음극 스퍼터링 장치.
  16. 제15항에 있어서, 연결 슬리이브(62,63)의 밀폐를 위해 처리실(28)의 맞은편에 원통형의 박막 밀폐부(86,87)가 구비되어 있음을 특징으로 하는 음극 스퍼터링 장치.
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