JP2006144115A

JP2006144115A - 蒸着装置｛ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｐｐａｒａｔｕｓ｝

Info

Publication number: JP2006144115A
Application number: JP2005288547A
Authority: JP
Inventors: Heung-Bum Kim; 興範金
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2006-06-08
Also published as: US20060102466A1; KR20060055681A

Abstract

【課題】本発明は、ターゲットの消耗量を減らすことができ、被蒸着物と蒸着膜との密着力を向上させることができる蒸着装置を提供する。
【解決手段】本発明による蒸着装置は、前記被蒸着物を収容する第１真空チャンバーと；前記第１真空チャンバー内に設けられ前記被蒸着物に蒸着粒子を放出するターゲットと；前記ターゲットを支持し前記ターゲットから前記蒸着粒子を放出させるスパッタソースと；前記第１真空チャンバーと連通するように設けられる第２真空チャンバーと；前記第２真空チャンバーに結合され前記被蒸着物にイオンビームを放出するイオンビームソースと；を含むことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、蒸着装置に係わり、より詳しくは、イオンビーム補助蒸着装置及びスパッタリング蒸着装置の長所を結合するように構造を改善した蒸着装置に関する。

一般に、蒸着装置は、半導体基板のような被蒸着物に蒸着膜を形成する装置であって、その蒸着方法によって物理気相蒸着（ｐｈｙｓｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）と化学気相蒸着（ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）に区分される。物理気相蒸着は、蒸着物質から蒸着粒子を放出させるように蒸着物質に高エネルギーを有する粒子を衝突させて被蒸着物に蒸着させる方法であって、スパッタリング方式及び真空蒸着方式に分類される。そして、真空蒸着方式には、発生した蒸着粒子にエネルギーを伝達するようにイオンビームを発生させるイオンビームソースが設けられたイオンビーム補助蒸着方式が使用されている。

このような従来のイオンビーム補助蒸着方式を利用した蒸着装置の一例が下記特許文献１に開示されている。図１に示されているように、従来のイオンビーム補助蒸着装置１００は、真空チャンバー１１０と、被蒸着物１０５を支持する被蒸着物支持台１１１と、被蒸着物１０５の下側に設けられ電子ビームソース（ｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｓｏｕｒｃｅ）１１７で発生した電子ビームによって蒸着粒子を放出する蒸着物質１１５と、蒸着物質１１５から放出された蒸着粒子にエネルギーを伝達するようにイオンビームを放出するイオンビームソース（ｉｏｎｂｅａｍｓｏｕｒｃｅ）１２７とを含む。

真空チャンバー１１０は、真空ポンプ１１３によって０．０００１ｔｏｒｒ程度の真空度を有するように真空される。イオンビームソース１２７は、主にアルゴン（Ａｒ）ガスが供給されて、高エネルギーを有するイオンビームを発生する。

これによって、従来のイオンビーム補助蒸着装置１００は、電子ビームによって蒸着物質１１５から放出された蒸着粒子を被蒸着物１０５に蒸着させることができる。この時、イオンビームソース１２７から高エネルギーを有するイオンビームを放出して蒸着粒子に伝達することによって、被蒸着物１０５と蒸着膜との間に混合層（ｍｉｘｉｎｇｌａｙｅｒ）を形成して被蒸着物１０５に蒸着された蒸着膜の密着力を向上させることができる。

しかし、従来のイオンビーム補助蒸着装置は、電子ビームソースで発生した電子ビームによって蒸着物質から蒸着粒子を放出するように設けられた蒸着物質の消耗量が非常に大きく、このような蒸着物質が高価な金属である場合には費用が増加する問題がある。

そして、従来のスパッタリング方式を利用した蒸着装置の一例が下記特許文献２に開示されている。図２に示されているように、従来のスパッタリング蒸着装置２００は、スパッタチャンバー２１０と、被蒸着物２０５を支持する被蒸着物支持台２１１と、蒸着粒子を放出する蒸着物質であるターゲット（ｔａｒｇｅｔ）２１５と、ターゲット２１５を支持しターゲット２１５の周囲にプラズマを形成してターゲット２１５から蒸着粒子を放出させるスパッタソース２１７とを含む。

スパッタチャンバー２１０は、真空ポンプ２１３によって０．００１ｔｏｒｒ乃至０．０１ｔｏｒｒ程度の真空度を有するように真空され、プラズマを発生させるように主にアルゴン（Ａｒ）ガスで充填される。

スパッタソース２１７は、ターゲット２１５の付近にプラズマが形成されるように磁石などを備え、ターゲット２１５に陰（−）電圧を印加する。

これによって、従来のスパッタリング蒸着装置２００は、ターゲット２１５に陰（−）電圧が印加されると、ターゲット２１５の付近にプラズマが形成され、プラズマ内の陽（＋）電荷を帯びたイオンがターゲット２１５の表面に衝突し、数十乃至数百ｅＶ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｖｏｌｔ）のエネルギーを有する蒸着粒子がスパッタリングされて被蒸着物に蒸着される。

しかし、従来のスパッタリング蒸着装置は、スパッタリングされた蒸着粒子のエネルギーが数十乃至数百ｅＶ程度であるので、被蒸着物と蒸着膜との間に混合層（ｍｉｘｉｎｇｌａｙｅｒ）を形成し難くて被蒸着物と蒸着膜との間の密着力を向上させることが容易でない問題点がある。
特開平８−０１１９６４２号公報韓国特許出願１０−２００１−７７７２８号

従って、従来の陰イオン補助蒸着装置及びスパッタリング蒸着装置の長所を有する蒸着装置の必要性が要求される。しかし、このような従来の陰イオン補助蒸着装置及びスパッタリング蒸着装置に設けられたチャンバーは、それぞれ異なる真空度を有するようになるので、これらの結合のためには、このような技術的な困難性を克服しなければならないという問題がある。

したがって、蒸着物質の消耗量を減らすことができ、混合層（ｍｉｘｉｎｇｌａｙｅｒ）を形成して被蒸着物と蒸着膜との密着力を向上させることができる蒸着装置の開発が要求される。

したがって、本発明の目的は、ターゲットの消耗量を減らすことができ、被蒸着物と蒸着膜との密着力を向上させることができる蒸着装置を提供することにある。

前記目的は、本発明によって、被蒸着物を蒸着させるための蒸着装置において、前記被蒸着物を収容する第１真空チャンバーと；前記第１真空チャンバー内に設けられ前記被蒸着物に蒸着粒子を放出するターゲットと；前記ターゲットを支持し前記ターゲットから前記蒸着粒子を放出させるスパッタソースと；前記第１真空チャンバーと連通するように設けられた第２真空チャンバーと；前記第２真空チャンバーに結合され前記被蒸着物にイオンビームを放出するイオンビームソースとを含むことを特徴とする蒸着装置によって達成される。

ここで、前記第１真空チャンバー及び前記第２真空チャンバーには、それぞれの真空度を調節するように第１真空ポンプ及び第２真空ポンプが装着され得る。

前記第１真空チャンバーに結合され、前記被蒸着物を支持する被蒸着物支持台が設けられることができる。

前記第１真空チャンバー及び前記第２真空チャンバーの間には、前記イオンビームソースから放出されたイオンビームが通過するように連通したチャンバー連結部が設けられることができる。

前記被蒸着物はガラスレンズ成形用コアを含むことができる。

前記第１真空チャンバーは０．００１ｔｏｒｒ乃至０．０１ｔｏｒｒの真空度を有し、前記第２真空チャンバーは０．００００１ｔｏｒｒ乃至０．０００１ｔｏｒｒの真空度を有することができる。

前記イオンビームソースから放出されるイオンビームは、１ｋｅＶ（ｋｉｌｏｅｌｅｃｔｒｏｎｖｏｌｔ）乃至１０ｋｅＶのエネルギーを有することができる。

本発明による蒸着装置は、陰イオン補助蒸着方式及びスパッタリング方式の長所を有するように陰イオン補助蒸着方式及びスパッタリング方式を結合した陰イオン補助スパッタリング蒸着装置に関する。

本発明によれば、スパッタソースによってターゲットから蒸着粒子を放出させることによりターゲットの消費量を減らすことができ、イオンビームソースを利用して被蒸着物と蒸着膜の間に混合層を形成することにより被蒸着物に蒸着された蒸着膜の密着力を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図３に示されているように、本発明による蒸着装置１は、被蒸着物５を収容する第１真空チャンバー１０と、第１真空チャンバー１０内に設けられ被蒸着物５に蒸着粒子を放出するターゲット１５と、ターゲット１５を支持しターゲット１５から蒸着粒子を放出させるスパッタソース１７と、第１真空チャンバー１０と連通するように設けられた第２真空チャンバー２０と、第２真空チャンバー２０に設けられ被蒸着物５にイオンビームを放出するイオンビームソース２５とを含む。本発明による蒸着装置１は、第１真空チャンバー１０及び第２真空チャンバー２０の間に設けられ、イオンビームソース２５から放出されたイオンビームが通過するように貫通されたチャンバー連結部３０をさらに含む。

被蒸着物５は、本発明の一例として、蒸着物質であるターゲット１５から放出された蒸着粒子によって蒸着膜が形成されるようにガラスレンズ成形用コアで設けられる。しかし、被蒸着物５はガラスレンズ成形用コアに限定されず、半導体基板のような他の形態の物質で設けられることができる。被蒸着物５は、第１真空チャンバー１０に結合された被蒸着物支持台１１によって支持される。

被蒸着物支持台１１は、本発明の一例として、被蒸着物５を支持するように第１真空チャンバー１０の下部に設けられるが、被蒸着物５を支持可能に第１真空チャンバー１０の上部或いは側部などに設けられることができる。

ターゲット１５は、被蒸着物５に蒸着される物質で設けられ、スパッタソース１７によって支持される。ターゲット１５は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）或いはレニウム（Ｒｅ）のような高価な金属で設けられることができる。ターゲット１５は、スパッタソース１７によって発生したプラズマによって蒸着粒子を放出するようになる。

スパッタソース１７は、第１真空チャンバー１０に結合されてターゲット１５を支持する。スパッタソース１７は、ターゲット１５に陰（−）電圧を印加し、ターゲット１５付近にプラズマが形成されるように磁石などを備える。これによって、スパッタソース１７は、第１真空チャンバー１０に充填されたガスと共にターゲット１５の周囲にプラズマを発生させてターゲット１５から蒸着粒子を放出させ、放出された蒸着粒子が被蒸着物５に蒸着される。

第１真空チャンバー１０には、所定の真空度に真空されるように第１真空ポンプ１３が設けられる。第１真空チャンバー１０の所定の真空度は、０．００１ｔｏｒｒ乃至０．０１ｔｏｒｒ程度であるのが好ましい。しかし、第１真空チャンバー１０の真空度は、被蒸着物５やターゲット１５の種類などによって０．００１ｔｏｒｒ以下、或いは０．０１ｔｏｒｒ以上になることもできる。第１真空チャンバー１０には、スパッタソース１７によってターゲット１５の付近でプラズマが形成されるようにアルゴン（Ａｒ）ガスで充填される。つまり、第１真空チャンバー１０に充填されたアルゴン（Ａｒ）ガスは、スパッタソース１７によってターゲット１５の付近でプラズマを形成し、このようなプラズマ内の陽（＋）電荷を帯びたイオンがターゲット１５の表面に衝突して数十乃至数百ｅＶ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｖｏｌｔ）のエネルギーを有する蒸着粒子をスパッタリングする。しかし、第１真空チャンバー１０には、スパッタソース１７によってターゲット１５の付近でプラズマを形成するように他のガスで充填されることもできる。

イオンビームソース２５は、第２真空チャンバー２０に結合されて被蒸着物５に向かってイオンビームを放出する。イオンビームソース２５は、ターゲット１５から放出された蒸着粒子に伝達するために所定のエネルギーを有するイオンビームを放出する。イオンビームソース２５から放出されるイオンビームの所定のエネルギーは、おおよそ１ｋｅＶ乃至１０ｋｅＶであるのが好ましい。しかし、イオンビームのエネルギーは、イオンビームソース２５の種類などによって１ｋｅＶ以下、或いは１０ｋｅＶ以上になることもできる。イオンビームソース２５は、アルゴン（Ａｒ）ガスなどが供給されてイオンビームを放出することもできるなど多様な方式でイオンビームを放出させることができる。

第２真空チャンバー２０には、イオンビームソース２５によってイオンビームが放出され得るように所定の真空度に真空するための第２真空ポンプ２３が設けられる。第２真空チャンバー２０の所定の真空度は、おおよそ０．００００１ｔｏｒｒ乃至０．０００１ｔｏｒｒ程度であるのが好ましい。しかし、第２真空チャンバー２０の真空度は、イオンビームソース２５の種類などによって０．００００１ｔｏｒｒ以下、或いは０．０００１ｔｏｒｒ以上になることもできる。

チャンバー連結部３０は、イオンビームソース２５から放出されたイオンビームが第１真空チャンバー１０にある被蒸着物５に移動することができるように第１真空チャンバー１０と第２真空チャンバー２０との間に設けられる。チャンバー連結部３０は、第１真空チャンバー１０と第２真空チャンバー２０とが連通するように設けられる。しかし、第１真空チャンバー１０及び第２真空チャンバー２０には各々第１真空ポンプ１３及び第２真空ポンプ２３が装着されて個別的に作動することにより、互いに異なる真空度を維持することができる。

このような構成によって、本発明による蒸着装置１の作動過程を見てみると次の通りである。

まず、スパッタソース１７によってターゲット１５に陰（−）電圧が印加されると、第１真空チャンバー１０に充填されたアルゴンガスと共にターゲット１５の付近にプラズマが形成される。このように形成されたプラズマ内の陽（＋）電荷を帯びたイオンがターゲット１５の表面に衝突し、数十乃至数百ｅＶのエネルギーを有する蒸着粒子がスパッタリングされる。そして、イオンビームソース２５から１ｋｅＶ乃至１０ｋｅＶのエネルギーを有するイオンビームが放出されて蒸着粒子に伝達されることによって、被蒸着物５と蒸着膜の間に混合層（ｍｉｘｉｎｇｌａｙｅｒ）を形成して被蒸着物５に蒸着された蒸着膜の密着力を向上させることができる。

これによって、本発明による蒸着装置は、スパッタリング方式でターゲットから蒸着粒子を放出させることによってターゲットの消費量を減らすことができ、イオンビーム補助蒸着方式で蒸着粒子に高エネルギーを伝達するイオンビームソースを利用して被蒸着物と蒸着膜との間に混合層を形成することによって被蒸着物に蒸着された蒸着膜の密着力を向上させることができる。

従来のイオンビーム補助蒸着装置の概略図である。従来のスパッタリング蒸着装置の概略図である。本発明による蒸着装置の概略図である。

符号の説明

１蒸着装置
５被蒸着物
１０第１真空チャンバー
１１被蒸着物支持台
１５ターゲット
１７スパッタソース
２０第２真空チャンバー
２５イオンビームソース
３０チャンバー連結部

Claims

被蒸着物を蒸着させるための蒸着装置において、
前記被蒸着物を収容する第１真空チャンバーと；
前記第１真空チャンバー内に設けられ、前記被蒸着物に蒸着粒子を放出するターゲットと；
前記ターゲットを支持し、前記ターゲットから前記蒸着粒子を放出させるスパッタソースと；
前記第１真空チャンバーと連通するように設けられた第２真空チャンバーと；
前記第２真空チャンバーに結合され、前記被蒸着物にイオンビームを放出するイオンビームソースと；
を含むことを特徴とする蒸着装置。
前記第１真空チャンバー及び前記第２真空チャンバーには、それぞれの真空度を調節するように第１真空ポンプ及び第２真空ポンプが装着されたことを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。
前記第１真空チャンバーに結合され、前記被蒸着物を支持する被蒸着物支持台が設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。
前記第１真空チャンバー及び前記第２真空チャンバーの間には、前記イオンビームソースから放出されたイオンビームが通過するように連通したチャンバー連結部が設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。
前記被蒸着物はガラスレンズ成形用コアを含むことを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。
前記第１真空チャンバーは０．００１ｔｏｒｒ乃至０．０１ｔｏｒｒの真空度を有し、前記第２真空チャンバーは０．００００１ｔｏｒｒ乃至０．０００１ｔｏｒｒの真空度を有することを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。
前記イオンビームソースから放出されるイオンビームは、１ｋｅＶ乃至１０ｋｅＶのエネルギーを有することを特徴とする、請求項１に記載の蒸着装置。