KR20070067147A

KR20070067147A - 박막 형성 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20070067147A
Application number: KR20077008800A
Authority: KR
Inventors: 타카유키 후지와라; 카즈요시 나가이
Original assignee: 가부시키가이샤 쇼와 신쿠
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2007-06-27
Also published as: WO2006043343A1; CN101044260B; CN101044260A; JP4665155B2; JP2006118008A; KR100959009B1

Abstract

박막 형성 장치에 있어서, 타겟 재료의 이용률 향상, 택트 타임의 향상, 메인터넌스성의 향상, 및 성막 정밀도의 향상을 도모한다. 진공실, 타겟 재료를 지지하는 스퍼터 캐소드, 스퍼터된 타겟 재료를 퇴적하는 기판을 탑재하는 탑재 수단, 및 탑재 수단의 반송 기구를 구비한 박막 형성 장치에 있어서, 반송 기구에서 기판이 타겟 재료의 앞면을 통과하도록 반송 경로가 마련되고, 탑재 수단이, 복수의 기판을 연접시켜서 지지할 수 있는 기판 트레이로 이루어지는 구성으로 하였다.

박막 형성 장치

Description

박막 형성 장치 및 그 방법{THIN FILM FORMING APPARATUS AND METHOD THEREOF}

본 발명은 박막 형성 장치 및 박막 형성 방법에 관한 것으로, 특히 압전 소자의 전극막 형성에 관한 것이다.

대표적인 압전 소자인 수정 진동자의 공진 주파수는, 소판(素板)이 되는 수정편(水晶片)의 두께와 그 표면에 형성된 금속 전극의 막두께에 의해 결정된다. 소망하는 주파수의 수정 진동자를 얻기 위해서는, 우선 수정편을 규정된 두께로 잘라낸 후, 표면을 연마하고, 그 표면에 스퍼터 증착 등에 의해 금속 전극막을 형성한다. 생산성을 향상시키기 위해서는 복수의 수정편을 연속적으로 처리할 필요가 있기 때문에, 기판 트레이 또는 캐리어라고 불리는 이동체에 복수의 수정편을 탑재하고, 이;것을 소정 분위기로 설정한 성막 영역 내로 순차로 공급하고, 전매막을 형성하는 방법이 일반적으로 이용되고 있다. 이와 같은 연속 처리용의 전극막 형성 장치는, 예를 들면 특허 문헌 1에 개시된다. 특허 문헌 1은, 수정 기판의 반송 경로의 양측에 전극 재료를 구비한 스퍼터 캐소드를 복수기(基) 마련하고, 수정 기판의 양측에 단번에 다층의 전극막을 형성하는 것이다.

연속 처리용의 성막 장치는, 성막실 내로 기판을 순차로 반입하여 성막 처리 를 시행하고, 처리가 끝난 기판을 순차로 성막실로부터 반출하는 구성을 취한다. 성막실로의 기판의 반출입은, 1실(一室)로 구성하여도 반입과 반출을 독립으로 별실(別室)로 구성하여도 어느쪽도 좋다. 예를 들면 반출입을 1실에서 겸용하는 경우라면, 특허 문헌 2의 실시예에 개시되는 구성을 이용하면 좋다. 특허 문헌 2는, 스퍼터링 장치에서의 광학용 다층막의 형성에 관한 것이지만, 실시예에서는, 기판의 반출입을 행하는 사입실(仕入室), 및 스퍼터실에 의해 구성되는 로드 로크식 스퍼터링 장책이 개시되고, 스퍼터실에 복수의 스퍼터 캐소드를 마련하고, 스퍼터 캐소드의 부근을 복수회 통과시켜서 다층막을 성막하는 구성이 나타내여 있다. 특허 문헌 2에 나타나는 장치 구성을 채용함에 의해, 복수종의 타겟 재료를 이용하는 경우라도, 타겟 재료를 근접 배치할 수 있기 때문에, 기판 트레이의 반송 거리를 단축하고, 장치의 소형화에 공헌할 수 있다.

도 4에, 종래의 전극막 형성 장치의 한 예를 도시한다. 동 도면은, 복수의 기판(3)을 수용하는 스토커(40)를 구비한 로드 로크식의 장치이고, 스토커(40) 내의 모든 기판(3)이 처리될 때까지가 1공정이 되도록 자동 제어하고 있다. 성막실(41)에의 기판(3)의 반출입은, 특허 문헌 2에 개시된 구성과 마찬가지이고 사입취출실(仕入取出室)(1)이 1실로 겸용한다. 도 4a는 각 실 내부를 상방에서 본 개략도를, 도 4b는 각 실 내부를 측방에서 본 개략도를 도시한다. 도 5는 기판(3)의 개략 사시도이고, 기판(3)에 복수의 수정편(50)이 탑재되는 양상을 도시한다. 스토커(40) 내의 기판(3)은 사입취출실(1)로 이동시킨 기판 트레이(42)에 탑재된 후, 순차로 성막실(41)로 반송되고, 성막 종료 후에 사입취출실(1)을 경유하여 재차 스 토커(40) 내에 수용된다. 진공실 내부에는, 복수의 스퍼터 캐소드(7), 스퍼터 캐소드(7)에 배설되는 타겟 재료(6), 기판 트레이(42)의 반송 기구(43), 반송 기구(43)를 구동하는 치차(45), 및 기판 트레이(42)의 대기 스페이스(44)가 구비되고, 진공실 외부에는, 치차(45)의 구동 모터(14), 스퍼터 캐소드(7)의 캐소드 전원(8)이 배치된다. 또한, 각 실에는 예비흡인(粗引) 밸브(9) 및 메인 밸브(10)가 각각 접속된다.

도 6은, 도 4에 도시하는 장치의 개략 외관도이다. 스퍼터 캐소드(7)는 성막실(41)의 외측로부터 복수의 볼트(60)에 의해 고정된다, 볼트(60)를 벋김에 의해 타겟 재료의 교환 등의 메인터넌스 작업이 가능해진다.

도 7a는 도 4에 도시하는 기판 트레이(42) 및 반송 기구(43)의 개략도를, 도 7b는 도 7a의 실선(YY')에서의 개략 단면도를 도시한다. 기판 트레이(42)는 1장의 기판(3)이 탑재 가능하게 설계되고, 반송 기구(43)는, 반송 롤러(70), 반송 경로를 형성하는 가이드(72), 및 기판(3)을 양 측방에서 지지하는 베어링(71)에 의해 구성된다. 기판 트레이(42)의 반송 경로에는 복수의 반송 롤러(70)가 배치되고, 구동 모터(14)에 의해 치차(45)를 통하여 반송 롤러(70)를 회전시킴으로써 기판 트레이(42)를 이송한다. 구동 모터(14)은, 사입취출실(1) 및 성막실(41)에 각각 독립하여 설치되고, 각각 동기를 취하면서 구동 제어한다.

성막시는, 스퍼터 캐소드(7)에 전압을 인가하고, 형성한 스퍼터 영역 내에 일정 속도의 기판(3)을 공급함으로써, 기판(3)에 탑재된 모든 수정편(50)에 균일한 전극막을 퇴적시킨다. 전극막의 막두께는 스퍼터 영역 내를 기판(3)이 통과하는 시 간에 의존하기 때문에, 막두께 제어는 시간에 의해 제어하는 것이 일반적이다. 스퍼터 분위기가 일정한 경우, 전극막의 두께는 기판 트레이(42)의 통과 속도에 의존하기 때문에, 성막 제어는 반송 롤러(70)의 회전수 제어에 의해 행하고 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 제3261504호

특허 문헌 2 : 일본 특원2004-266450호

발명이 해결하고자 하는 과제

상기한 바와 같은 연속 처리용 성막 장치는, 캐소드 전원의 ON/OFF를 반복하고, 순차로 기판에 성막 처리를 시행하여 간다. 그 동작은, 캐소드 전원을 ON으로 하고, 스퍼터 방전이 안정된 시점에서 성막 영역 내로 기판을 반입하고, 캐소드 앞면을 통과시켜서 전극막을 퇴적시키고, 성막 영역 내로부터 기판이 완전하게 반출된 시점에서 캐소드의 전원을 OFF로 하는 것이다. 이 때문에, 캐소드에의 통전 시간을 최소한으로 고정해도, 방전이 안정되기까지의 시간, 및 기판의 맨 앞렬과 맨 뒷렬이 성막 영역 내를 통과하는 시간은, 기판이 존재하지 않는 공간에도 타겟 재료를 필요없이 방출하고 있다. 타겟 재료의 이용률만을 고려하면, 캐소드 전원을 항상 ON으로 하고, 계속 유지하는 성막 영역 내로 도중 절단되지 않게 기판을 공급하는 것이 이상적이지만, 이를 위해서는 다수의 기판을 동시에 대기시키는 장소가 필요하게 되는 등, 진공조를 거대화할 필요가 있어서 현실적이 아니다. 또한, 진공조가 통상의 크기인 경우, 한정된 진공 스페이스 내에 대기(大氣)중으로부터 순차로 기판을 반입하고, 처리가 끝난 기판을 재차 대기중으로 반출하는 공정을 포함할 필요가 있는 이상, 타겟 재료가 성막실 내로 필요없이 방출되어 버리는 것을 피할 수가 없다. 타겟 재료가 필요없이 방출되어 버리면, 타겟 재료의 이용률이 저하하고, 장치의 메인터넌스 사이클을 단축시켜 버릴뿐만 아니라, 양호한 도전 재료로서 수정 진동자의 전극막에 사용되는 일도 많은 Au나 Ag 등의 고가의 금속 재료를 낭비하고, 비용면에서도 막대한 영향을 미치어 버린다.

또한, 종래의 반송 기구는, 기계 공차 내에서의 롤러 높이의 편차에 기인하여, 반송 도중에서 롤러가 공전(空轉)하여 버릴 우려가 있다. 기판은 그 측방 양면이 베어링에 접촉하면서 직진하지만, 베어링의 위치 어긋남 등이 발생하면, 기판이 베어링에 충돌하고 그 충격에 의해 롤러가 공전하여 버리는 경우도 있다. 성막은, 기판 트레이의 반송 속도 및 반송 위치에 의해 제어하는데, 롤러의 공전이 발생하면, 반송 속도 및 반송 위치를 제어할 수가 없어서 소망하는 막두께를 얻을 수가 없고 수율이 저하되어 버린다.

또한, 반송 롤러의 구동 모터가 각 실마다 마련되어고, 동기를 취하면서 복수의 모터를 구동하는 기구였기 때문에, 구성하는 부품이 복잡화하고 조정이 곤란하게 되어 있다.

더하여, 종래의 캐소드는 볼트 채움에 의해 고정하고 있기 때문에, 볼트의 수가 많아지고 취급에 수고가 들고 메인터넌스에 시간을 필요로 하고 있다.

본 발명의 제 1의 측면은, 진공실, 타겟 재료를 지지하는 스퍼터 캐소드, 스퍼터된 타겟 재료를 퇴적하는 기판을 탑재하는 탑재 수단, 및 탑재 수단의 반송 기구를 구비한 박막 형성 장치로서, 반송 기구에서 기판이 타겟 재료의 앞면을 통과하도록 반송 경로가 마련되고, 탑재 수단이, 복수의 기판을 연접(連接)시켜서 지지할 수 있는 기판 트레이로 이루어지는 박막 형성 장치이다. 여기서, 기판 트레이가 스퍼터 캐소드 앞면을 복수회 통과하도록 반송 기구를 구성하였다.

또한, 기판 트레이가 스퍼터 캐소드 앞면을 왕복 동작에 의해 복수회 통과하도록 반송 기구가 구성되고, 진공실 내에 기판 트레이의 대기 스페이스를 마련하고, 대기 스페이스에서의 반송 경로에 수직한 단면(斷面)의 형상이, 기판 및 기판 트레이로 획정(劃定)되는 형상에 개략 상사(相似)하고, 단면의 면적이 진공실의 대기 스페이스가 아닌 부분에 있어서의 반송 경로에 수직한 단면의 면적보다 작아지도록 구성하였다.

또한, 기판 트레이에 판치차가 형성되고, 반송 기구가 판치차에 계합하는 평치차, 및, 평치차를 구동하는 구동 수단을 구비하는 구성으로 하였다. 기판 트레이의 반송 경로에 평치차를 복수 마련하고,, 평치차에 접속된 풀리, 풀리 사이에 걸처진 적어도 하나 이상의 타이밍 벨트, 및 풀리의 적어도 하나를 구동하는 구동 모터를 구비하는 구성으로 하였다. 또한, 반송 기구는, 기판 트레이의 반송 경로를 형성하는 가이드, 기판 트레이에 배설한 판치차, 기판 트레이에 배설되고 기판 트레이의 하중을 받으면서 가이드상을 이동하는 롤러, 및 이동하는 기판을 지지하는 베어링에 의해 구성하였다.

또한, 스퍼터 캐소드를, 기판 트레이의 반송 경로를 끼우고 대향하는 위치에 마련하였다. 또한, 스퍼터 캐소드를 진공실의 외측에서 고정하는 클램프를 구비하는 구성으로 하였다.

또한, 박막 형성 장치를 사입취출실 및 성막실에 의해 구성하고, 사입취출실에 기판 트레이의 승강 기구를 마련하였다. 사입취출실에 예비흡인용 펌프를, 성막실에 메인 펌프를 접속하고, 배기계를 1계통으로 하였다. 또한, 기판은 복수의 압전 소자를 탑재하고, 적어도 하나의 타겟 재료를 Au 또는 Ag로 하였다.

본 발명의 제 2의 측량은, 타겟 재료가 지지되는 적어도 하나의 스퍼터 캐소드, 타겟을 스퍼터 방전시키기 위한 스퍼터 캐소드의 전원, 스퍼터 방전에 의해 방전된 타겟 재료가 퇴적되는 기판을 복수장 탑재하는 탑재 수단, 기판이 스퍼터 캐소드의 앞면을 통과하도록 탑재 수단의 반송 경로를 형성하는 가이드, 탑재 수단에 배설 한 차축, 차축의 양단에 부착한 롤러, 기판을 지지하는 베어링, 탑재 수단에 배설된 판치차, 탑재 수단의 반송 경로에 복수 배치되고 판치차에 계합하는 평치차,, 평치차를 구동하는 풀리, 풀리에 접속된 타이밍 벨트, 및 복수의 풀리중의 적어도 하나를 구동하는 구동 모터로 이루어지는 박막 형성 장치로서, 탑재 수단이, 복수의 기판을 연접시켜서 지지할 수 있는 기판 트레이로 이루어지는 박막 형성 장치이다.

본 발명의 제 3의 측면은, 진공실에 배치한 타겟 재료의 성막 영역에 기판을 통과시키는 반송 기구를 구비한 박막 형성 장치에 잇어서 기판에 성막을 행하는 박막 형성 방법으로서, 복수장의 기판을 반송 방향으로 연접하여 기판 트레이에 탑재하고, 반송 기구에 의해 타겟 재료의 성막 영역에 기판 트레이를 반입하고, 타겟 재료의 앞면에서는 기판 트레이를 일정 속도로 이동시키는 박막 형성 방법이다. 또한, 기판 트레이에 구비된 판치차와 반송 기구에 구비된 평치차를 계합시키고, 평치차를 회전시킴에 의해 기판 트레이를 반송하도록 하였다. 또한, 타겟 재료를 스퍼터 캐소드에 배설하고, 스퍼터 캐소드에 전압을 인가하여 스퍼터 방전시키고, 방전이 안정된 시점에서 타겟 재료의 앞면에 기판 트레이를 반입하고, 기판에 타겟 재료를 퇴적시키고, 연접한 기판의 최후미(最後尾)가 타겟 재료의 스퍼터 방전 영역에서 빠진 시점에서 스퍼터 캐소드에의 통전을 정지하도록 하였다.

발명의 효과

본 발명으로 성막 영역에 기판을 연속하여 공급하고, 기판의 반송 수단을 개선함에 의해, 타겟 재료의 이용률 향상, 택트 타임의 향상, 메인터넌스성의 향상, 및 성막 정밀도의 향상에 효과를 이룬다.

도 1은 본 발명의 박막 형성 장치 개략도.

도 2는 본 발명의 기판 트레이 및 반송 기구 개략도.

도 3은 본 발명의 스퍼터 캐소드 외관도.

도 4는 종래의 박막 형성 장치 개략도.

도 5는 기판 개략 사시도.

도 6은 종래의 스퍼터 캐소드 개략도.

도 7은 종래의 기판 트레이 및 반송 기구 개략도.

<부호의 설명>

1 : 사입취출실

2 : 성막실

3 : 기판

4 : 기판 트레이

5 : 반송 기구

6 : 타겟 재료

7 : 스퍼터 캐소드

8 : 캐소드 전원

9 : 예비흡인 밸브

10 : 메인 밸브

11 : 게이트 밸브

12 : 풀리

13 : 타이밍 벨트

14 : 구동 모터

15 : 승강 기구

16 : 기판 가열 기구

17 : 대기 스페이스

20 : 판치차

21 : 평치차

22 : 차축

23 : 롤러

24 : 베어링

25 : 가이드

30 : 클램프.

31 : 경첩

32 : 누름판,

33 : 구멍

34 : 나사

35 : 핸들

40 : 스토커

41 : 성막실

42 : 기판 트레이

43 : 반송 기구

44 : 대기 스페이스

45 : 치차

50 : 수정편

60 : 볼트

70 : 반송 롤러

71 : 베어링

72 : 가이드

도 1은 본 발명에 의한 전극막 형성 장치의 한 예를 도시하고, 종래와 같은 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 장치는 사입취출실(1)과 성막실(2)에 의해 구성되고, 도 1의 a는 각 실 내부를 상방에서 본 개략도를, 도 1의 b는 각 실 내부를 측방에서 본 개략도를 도시한다. 실시예는, 생산성의 향상 및 장치 점유 면적의 삭감을 목적으로 스토커를 생략하고 있지만, 필요에 응하여 스토커를 구비하여도 좋다.

사입취출실(1)과 성막실(2)은 게이트 밸브(11)에 의해 구획하고, 성막실(2)에는 메인 밸브(10)를, 사입취출실(1)에는 예비흡인 밸브(9)를 접속한다. 메인 밸브(10)는 도시하지 않는 메인 펌프에, 예비흡인 밸브(9)는 도시하지 않은 예비흡인용 펌프에 접속함으로써 장치의 배기계를 1계통으로 하고, 장치 구성의 간략화에 공헌하지만, 필요에 응하여 각 실에 예비흡인 밸브와 메인 밸브의 양쪽을 부착하여도 좋다.

도 2의 a는 도 1에 도시하는 기판 트레이(4) 및 반송 기구(5)의 개략도를, 도 2의 b는 도 2의 a의 실선(XX')에서의 개략 단면도를 도시한다.

기판 트레이(4)은 복수장의 기판(3)을 연속하여 탑재 가능하게 설계하고, 도면에서는 5장의 기판(3)을 탑재하는 것으로 한다. 기판(3)은, 반송 방향으로 갭레스로 인접시키는 것으로 한다. 1회의 성막 처리에서 낭비되는 타겟 재료(6)의 양(量)은, 탑재한 기판(3)의 매수에 의하지 않고 일정하기 때문에, 기판 트레이(4)에 탑재하는 기판(3)의 수를 증가함으로써 낭비되는 타겟 재료(6)의 양을 저감하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, 기판 트레이(4)에 5장의 기판(3)을 탑재하는 경우, 1장의 기판(3)을 탑재하는 경우에 비하여, 낭비되는 타겟 재료(6)를 20%까지 억제 할 수 있다. 탑재하는 기판(3)의 수는, 생산량 또는 장치의 설치 스페이스 등의 조건에 맞추어서 적절히 선택하면 좋고, 성막 영역 내에 기판(3)을 연속하여 공급함으로써 타겟 재료(6)의 이용률을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 복수장을 동시에 처리함으로써 생산성을 향상시키고 택트 타임의 단축에도 공헌한다.

반송 기구(5)는, 기판 트레이(4)에 배설한 판치차(20) 및 차축(22), 차축(22)의 양단에 부착한 롤러(23), 판치차(20)에 계합하도록 배치한 평치차(21), 및 기판(3)의 양 측방에 배치한 베어링(24), 반송 경로를 형성하는 가이드(25)에 의해 구성된다. 베어링(24)은, 기판 트레이(4)에 마련하는 것으로 하지만, 가이드(25)에 배설하여도 좋다. 평치차(21)은 복수 개소에 배치하고, 풀리(12) 및 타이밍 벨트(13)를 이용하여 하나의 구동 모터(14)에 의해 회전시키고 판치차(20)에 계합시켜서 기판 트레이(4)를 직진시킨다. 실시예는 풀리(12) 및 타이밍 벨트(13)에 의해 동력을 전달함으로써, 복수의 구동원의 동기화를 생략하고, 구동계의 점유 면적의 삭감 및 장치 구성의 간략화에 공헌한다.

차축(22) 및 롤러(23)는, 기판 트레이(4)의 하중을 지탱하면서 원활히 기판 트레이(4)를 이송하고, 평치차(21)에의 부하를 저감하여, 기판 트레이(4)를 안정하게 반송한다. 베어링(24)은, 반송 기구(5)에의 부하를 주지 않고 기판(3)을 지지하고 있다. 도면에서는 판치차(20)와, 평치차(21)를 기판 트레이(4)의 하면에 배치하지만, 이것으로 한하지 않고 예를 들면, 평치차를 기판 트레이의 측방에 배치하고, 기판 트레이의 측면에 마련한 판치차와 맞물려서 구동시켜도 좋다. 실시예의 반송 기구(5)는 래크 앤드 피니언 기구를 채용하고 있기 때문에, 종래의 반송 롤러에서 보여지는 바와 같은 공전이 없고, 기판 트레이(4)를 확실하게 반송하는 것이 가능해진다. 이로써, 기판 위치 및 기판 속도를 정확하게 제어할 수 있고, 기판 트레이(4)가 스퍼터 영역 내를 통과하는 시간을 정확하게 제어하는 것이 가능해진다. 따라서 막두께 제어 정밀도의 향상에도 공헌한다.

사입취출실(1)에는, 반송 기구(5), 기판 트레이(4)의 승강 기구(15), 및 필요에 응하여 기판 가열 기구(16)가 마련된다. 성막실(2)은 고온에 폭로되기 때문에, 기판(3) 및 기판 트레이(4)는 고온인 채로 성막실(2)로부터 사입취출실(1)로 반출된다. 실시예는 사입취출실(1)에 기판 트레이(4)의 승강 기구(15)를 마련함에 의해, 고온 상태의 기판(3)이라도 안전하게 사입취출실(1)로부터 취출할 수 있다. 실시예는 취출한 기판(3)을 스토커에는 수용하지 않고, 다음 공정으로 순차로 송출할 수 있기 때문에, 생산성의 향상에도 이어지고 있다. 사입취출실(1)로부터의 기판(3)의 추출은, 자동으로 행하여도 수동으로 행하여도 좋다. 스토커를 마련하고, 성막이 끝난 기판(3)을 일괄하여 취출하여도 좋다, 또한, 사입취출실(1)로부터 기판(3)을 취출하는 기구는 승강 기구로 한정되는 것이 아니다.

성막실(2)에 기판 트레이(4)의 대기 스페이스를 마련하는 것은 종래와 마찬가지이지만, 실시예에서는 대기 스페이스(17)의 진공조의 형상을, 기판(3) 및 기판 트레이(4)를 포함하는 일군(一群)의 이동체의 형상에 한없이 접근하는 것을 특징으로 한다. 대기 스페이스(17)는, 왕복 동작하는 기판 트레이의 되돌리는 위치에 마련하는 것이 바람직하고, 성막실(2) 내의 사입취출실(1)과 접하는 위치에 마련하여도 좋다. 이로써, 성막실(2) 내의 용적을 줄일 수가 있어서, 진공흡인 또는 대기압 으로의 개방 시간을 삭감하는 것이 가능하게 된다. 또한 장치의 점유 면적의 삭감에도 공헌한다.

도 3의 a는 도 1에 도시하는 박막 형성 장치의 외관도이고, 설명을 위해 스퍼터 캐소드(7)의 배치부만을 개략적으로 도시하고 있다. 스퍼터 캐소드(7)는, 성막실(2) 외부에 배치된 클램프(30) 및 경첩(31)에 의해, 성막실(2)에 대해 개폐 자유롭게 배치된다. 도 3의 b는 클램프(30)의 개략 사시도이고, 누름판(32)에 마련한 개략 타원형 형상의 구멍(33)에 나사(34)가 삽통되는 양상을 도시한다. 도 3의 a 및 도 3의 b는 클램프(30)에 의해 스퍼터 캐소드(7)가 성막실 내부를 기밀 실(seal)한 상태로 고정되는 양상을 도시하지만, 스퍼터 캐소드의 개방시는, 나사(34)의 핸들(35)을 풀음에 의해 누름판(32)을 구멍(33)에 따르고 이동시키면 좋다. 스퍼터 캐소드(7)를 문짝(扉) 구조로 함에 의해, 타겟 재료의 교환 등의 메인터넌스성을 대폭적으로 향상시키는 것이 가능해진다.

이하, 도 1 내지 도 3에 도시하는 장치의 동작을 설명한다. 사입취출실(1)로 이동시킨 기판 트레이(4)에 기판(3)을 연속하여 세트하고 게이트 밸브(11)를 개방한 상태에서 소정의 진공도까지 배기한다. 기판 가열 기구(16)를 이용하여 기판(3)을 가열하여 성막의 예비 준비를 시행한다. 성막을 행할려고 하는 타겟 재료(A)를 배설하는 스퍼터 캐소드(7)에 전력을 투입하고, 방전에 의한 스퍼터 분위기가 안정된 시점에서 기판 트레이(4)를 사입취출실(1)로부터 성막실(2)로 반입한다. 기판 트레이(4)를 일정 속도로 반송하고, 스퍼터 캐소드(7) 앞면을 통과시킴에 의해 기판(3)면에 타겟 재료(A)를 퇴적시킨다. 기판 트레이(4)가 스퍼터 영역의 통과를 마 친 시점에서 캐소드 전원(8)를 정지하고, 다음에 성막을 행할려고 하는 타겟 재료(B)를 배설하는 스퍼터 캐소드(7)에 전력을 투입한다. 이 때 기판 트레이(4)은 대기 스페이스(17)에서 대기시킨다. 방전이 안정된 시점에서 기판 트레이(4)를 역방향으로 일정 속도로 반송하고, 기판(3)면에 2층째의 전극막을 형성한다. 성막 종료 후 기판 트레이(4)를 사입취출실(1)로 반송하고, 게이트 밸브(11)를 폐색(閉塞)하고 사입취출실(1)를 대기 개방한다. 승강 기구(15)를 구동하고, 사입취출실(1)로부터 성막이 끝난 기판(3)을 반출한다. 비여진 기판 트레이(4)에 미완성막의 기판(3)을 탑재하고, 예비흡인 밸브(9)에 의한 사입취출실(1)의 예비흡인 배기 후 게이트 밸브(11)를 개방하고 메인 밸브(10)에 의해 소청의 진공도까지 진공흡인하고, 기판(3)의 성막 준비 후 마찬가지로 성막한다. 동작을 반복하고, 순차로 기판에 성막 처리를 시행하면 좋다.

실시예는 2종의 금속 재료(A, B)의 성막을 각종 1회씩 행하였지만, 성막을 행할려고 하는 금속 재료의 종류와 동수의 스퍼터 캐소드를 배치하고, 기판 트레이의 왕복 동작을 반복함에 의해, 소망하는 막 구성을 얻는 것이 가능하다. 예를 들면 복수종의 기속 재료를 교대로 소망하는 층수 퇴적시켜도 좋다. 각 층의 막두께는, 기판 트레이의 반송 속도에 의해 제어하면 좋다.

또한, 알맞는 예로서, 기판에 복수의 압전 소자를 탑재하고, 상기 타겟 재료(A 및 B)를 Au 및 Ag로 하는 것을 들 수 있다.

실시예는 기판 트레이를 쌍방향으로 반송함에 의해 장치의 소형화에 공헌하지만, 복수종의 금속 재료를 성막 영역이 겹쳐지지 않을 정도의 간격을 두고 성막 실에 배치하고, 사입실과 취출실을 독립으로 마련하여 기판 트레이를 일방향으로 반송하여도 좋다. 기판 트레이를 일방향으로 반송하는 경우에도, 성막실에 반입하는 기판의 수를 증가시킴으로써 타겟 재료의 이용률을 향상시키는 효과는 마찬가지로 얻어진다.

실시예는 반송 경로를 끼우고 스퍼터 캐소드를 대향 배치시켜서 기판의 양면에 박막을 형성하지만, 반송 경로의 편면에만 스퍼터 캐소드를 배치하고 기판의 편면에만 박막을 형성하여도 좋다.

또한, 실시예에서는 진공고의 측벽에 캐소드를 배치하고 진공조에 대해 기판을 직립시킨 상태에서 반송하지만, 진공초의 천판 또는 저판에 캐소드를 배치하고 진공장에 대해 기판을 눕힌 상태에서 반송시켜도 좋다.

또한, 본 발명의 진공조 이외의 부분을 기존의 진공조 내부에 포설(布設)하여도 좋다.

실시예는 수정편에의 전극막 형성에 관하여 설명하였지만, 박막을 형성하는 장치라면 이것으로 한하지 않고 본 발명을 실시 가능하다.

Claims

진공실, 타겟 재료를 지지하는 스퍼터 캐소드, 스퍼터된 해당 타겟 재료를 퇴적하는 기판을 탑재하는 탑재 수단, 및 해당 탑재 수단의 반송 기구를 구비한 박막 형성 장치로서,

해당 반송 기구에서, 해당 기판이 해당 타겟 재료의 앞면을 통과하도록 반송 경로가 마련되고,

해당 탑재 수단이, 복수의 해당 기판을 연접하여 지지하는 기판 트레이로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
제 1항에 있어서,

해당 기판 트레이가 해당 스퍼터 캐소드 앞면을 복수회 통과하도록 해당 반송 기구를 구성한 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
제 2항에 있어서,

해당 기판 트레이가 해당 스퍼터 캐소드 앞면을 왕복 동작에 의해 복수회 통과하도록 해당 반송 기구가 구성되고,

해당 진공실 내에 해당 기판 트레이의 대기 스페이스를 마련하고,

해당 대기 스페이스에서의 해당 반송 경로에 수직한 단면의 형상이, 해당 기판 및 해당 기판 트레이로 획정되는 형상에 개략 상사하고, 해당 단면의 면적이 해 당 진공실의 해당 대기 스페이스가 아닌 부분에서의 해당 반송 경로에 수직한 단면의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,

해당 기판 트레이에 판치차가 형성되고,

해당 반송 기구가 해당 판치차에 계합하는 평치차, 및 해당 평치차를 구동하는 구동 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
제 4항에 있어서,

해당 기판 트레이의 반송 경로에 해당 평치차를 복수 마련하고,

해당 평치차에 접속된 풀리, 해당 풀리 사이에 걸처진 적어도 하나 이상의 타이밍 벨트, 및 해당 풀리의 적어도 하나를 구동하는 구동 모터를 구비한 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
제 5항에 있어서,

해당 반송 기구는, 해당 기판 트레이의 반송 경로를 형성하는 가이드, 해당 기판 트레이에 배설한 판치차, 해당 기판 트레이에 배설되고 해당 기판 트레이의 하중을 받으면서 해당 가이드상을 이동하는 롤러, 및 이동하는 해당 기판을 지지하는 베어링에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,

해당 스퍼터 캐소드를, 해당 기판 트레이의 반송 경로를 끼우고 대향하는 위치에 마련한 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서,

해당 스퍼터 캐소드를 해당 진공실의 외측에서 고정하는 클램프를 구비한 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 있어서,

해당 진공실이 사입취출실 및 성막실로 이루어지고,

해당 사입취출실에 해당 기판 트레이의 승강 기구를 마련한 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
제 1항 내지 제 9항중 어느 한 항에 있어서,

해당 진공실이 사입취출실 및 성막실로 이루어지고,

해당 사입취출실에 예비흡인용 펌프를, 해당 성막실에 메인 펌프를 접속하고,

배기계를 1계통으로 한 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
제 1항 내지 제 10항중 어느 한 항에 있어서,

해당 기판에 복수의 압전 소자가 탑재된 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
제 1항 내지 제 11항중 어느 한 항에 있어서,

적어도 하나의 해당 타겟 재료가, Au 또는 Ag인 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
타겟 재료가 지지되는 적어도 하나의 스퍼터 캐소드, 해당 타겟을 스퍼터 방전시키기 위한 해당 스퍼터 캐소드의 전원, 스퍼터 방전에 의해 방출된 해당 타겟 재료가 퇴적되는 기판을 복수장 탑재하는 탑재 수단, 해당 기판이 해당 스퍼터 캐소드의 앞면을 통과하도록 해당 탑재 수단의 반송 경로를 형성하는 가이드, 해당 탑재 수단에 배설한 차축, 해당 차축의 양단에 부착한 롤러, 해당 기판을 지지하는 베어링, 해당 탑재 수단에 배설된 판치차, 해당 탑재 수단의 반송 경로에 복수 배치되고 해당 판치차에 계합하는 평치차, 해당 평치차를 구동하는 풀리, 해당 풀리에 접속된 타이밍 벨트, 및 복수의 해당 풀리중의 적어도 하나를 구동하는 구동 모터로 이루어지는 박막 형성 장치로서,

해당 탑재 수단이, 복수의 해당 기판을 연접하여 지지하는 기판 트레이로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
진공실에 배치한 타겟 재료의 성막 영역에 기판을 통과시키는 반송 기구를 구비한 박막 형성 장치에서 해당 기판에 성막을 행하는 박막 형성 방법으로서,

복수장의 해당 기판을 반송 방향으로 연접하여 기판 트레이에 탑재하고,

해당 반송 기구에 의해 해당 타겟 재료의 성막 영역에 해당 기판 트레이를 반입하고,

해당 타겟 재료의 앞면에서는 해당 기판 트레이를 일정 속도로 이동시키는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
제 14항에 있어서,

해당 기판 트레이에 구비된 판치차와 해당 반송 기구에 구비된 평치차를 계합시키고, 해당 평치차을 회전시킴에 의해 기판 트레이를 반송하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
제 14항 또는 제 15항에 있어서,

해당 타겟 재료를 스퍼터 캐소드에 배설하고, 해당 스퍼터 캐소드에 전압을 인가하여 스퍼터 방전시키고,

방전이 안정된 시점에서 해당 타겟 재료의 앞면에 그 기판 트레이를 반입하고,

해당 기판에 해당 타겟 재료를 퇴적시키고,

연접한 해당 기판의 최후미가 해당 타겟 재료의 스퍼터 방전 영역에서 빠진 시점에서 그 스퍼터 캐소드에의 통전을 정지하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 만 법.