KR100498278B1 - 할로겐 화합물의 막형성 방법, 막형성 장치, 및불화마그네슘 막 - Google Patents

할로겐 화합물의 막형성 방법, 막형성 장치, 및불화마그네슘 막 Download PDF

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Abstract

본 발명은 막형성 재료로부터 할로겐 원소가 해리되어도 할로겐 원소의 결여에 의한 폐해를 억제하면서, 막형성이 가능한 할로겐 원소의 막형성 방법 및 막형성 장치를 제공하기 위한 것으로, 더 구체적으로는 할로겐 화합물로 이루어진 막 재료를 증발원(3)에 의해 증발시킴과 동시에, 고주파 전원 유니트(11)에서 출력되고 기판 홀더(2)를 매개로 하여 공급되는 고주파 전력에 의해 이온화시키고, 이온화시킨 막재료를 기판(5)에 석출시킴으로써 막을 형성한다. 그리고, 할로겐 화합물의 이온으로부터 해리된 할로겐 이온을 바이어스 전원 유니트(12)에서 출력되어 기판 홀더(2)로 인가되는 바이어스 전압에 의하여 기판(5)에서 흡수되도록 한다.

Description

할로겐 화합물의 막형성 방법, 막형성 장치, 및 불화마그네슘 막{Film Deposition Method and Film Deposition System for Depositing a Halogen Compound Film, and Magnesium Fluoride Film}
본 발명은 할로겐 화합물의 막형성 방법 및 막형성 장치에 관한 것이다.
광학 렌즈, 디스플레이, 광통신부재 등의 광학부재의 표면에는, 반사에 의한 광량 손실 등을 억제하기 위해서, 반사 방지막이 형성되어 있다. 반사 방지막이 형성된 기재가 유리인 경우, 이 반사 방지막의 표면층에는 통상 불화마그네슘(MgF2)이 사용된다. 이는 불화마그네슘의 굴절율이 1.38로 낮고, 반사방지 효과가 높으며, 진공증착법으로 용이하게 형성할 수 있고, 300℃ 정도로 가열한 기재의 표면에 형성된 경우에는 충분한 내구성을 가지기 때문이다.
그러나, 기재가 플라스틱인 경우에는, 기재를 그 정도의 고온에서 가열할 수 없기 때문에, 상기 막형성 방법을 이용할 수 없다.
여기서, 스퍼터링(sputtering)법을 이용하여 불화마그네슘 막을 형성하는 방법이, 예컨대 일본특개평 제9-243802호 공보에 개시되어 있다. 스퍼터링법에서는 표적으로부터 튀어나오는 막형성 재료의 에너지가 진공증착의 경우보다 높기 때문에, 기재를 가열하지 않아도 그 표면에 치밀하고 단단한 막을 형성할 수 있다.
뿐만 아니라, 스퍼터링법으로 불화마그네슘을 막을 형성하고자할 경우, 막형성 재료가 표적으로부터 튀어나올 때, 이온의 충돌에 의해 막형성 재료(불화마그네슘)로부터 불소가 해리되어, 기재 표면에 불소가 결여된 막이 형성되므로 막의 광흡수가 증대되어 버린다. 여기서, 상기 막형성 방법에서는, 표적을 소정의 고온에서 가열 제어하여 막형성 재료가 분자 상태를 유지한 채로 표적으로부터 튀어나오도록 하고 있다. 이것에 의하여, 막형성 재료로부터 불소가 해리되는 것을 방지하고, 그 결과 광 흡수의 증대를 억제한다.
그러나, 이 스퍼터링법을 이용한 막형성 방법에서는, 막형성 재료가 분자 상태를 유지한 채로 튀어나오도록 표적을 온도 제어할 필요가 있다.
또한, 이러한 과제는, 불화마그네슘뿐만 아니라, 반사 방지막이나 반투명유리(half mirror) 등의 각종 광학 박막으로서 사용되고 있는 할로겐 화합물의 막형성에 스퍼터링법을 이용한 경우에도 공통으로 발생하는 과제이다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 막형성 재료로부터 할로겐 원소가 해리되어도 할로겐 원소의 결여에 의한 폐해를 억제하면서, 막형성이 가능한 할로겐 원소의 막형성 방법 및 막형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관한 할로겐 화합물의 막형성 방법은, 진공 챔버 내에 배치된 바이어스 공급전극의 앞면에 기재를 배치하는 공정; 할로겐 화합물로 이루어진 막 재료를 증발시키는 공정; 상기 바이어스 공급전극을 한쪽의 전극으로 하여 고주파 전압을 공급함으로써 상기 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 공정; 음의 평균값을 가지고, 한편 최대값이 상기 고주파 전압에 의한 자기 바이어스를 초과하는 파형으로 변화하는 바이어스 전압을 상기 바이어스 공급전극에 인가하는 공정을 포함하여 구성되고, 이것에 의하여, 상기 증발시킨 막 재료를 이온화시키고 상기 기재 상에 석출시켜, 상기 기재 상에 할로겐 화합물로 이루어진 막을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 할로겐 화합물을 이온화시키고 상기 이온화한 막 재료물질을 기재에 석출시켜 막을 형성하는 것이 가능하다. 그리고, 상기 할로겐 화합물의 이온으로부터 할로겐 원소의 이온이 해리되어도, 상기 바이어스 공급전극에 음의 평균값을 가지고, 한편 최대값이 고주파 전압에 의한 자기 바이어스를 초과하는 파형으로 변화하는 바이어스 전압을 인가하는 것에 의해, 상기 할로겐 원소의 이온을 기재로 유도하여, 기재에 형성되는 막에 흡수시킬 수 있다.
이것에 의하여, 할로겐 화합물을 이온화시켜 막을 형성함에 있어서, 음이온으로서 해리되기 쉬운 할로겐 원소를 흡수할 수 있어, 얻어지는 막중에서 할로겐 원소가 결여되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이온 플레이팅(plating)에 의해 막을 형성하므로, 치밀한 막으로 성막할 수 있다.
또한, 상기 바이어스 전압의 최대값을 양전압으로 하는 것이 가능하다. 이것에 의하여, 할로겐 원소의 결여를 보다 억제할 수 있다.
또한, 상기 바이어스 전압이 전원에 의하여 인가되는 것으로 할 수 있다.
또한, 상기 바이어스 전압이 상기 고주파 전압의 전원측과 상기 진공 챔버측과의 임피던스를 정합하는 정합 회로 중에서 발생하는 전압에 기초하여 인가되도록 하는 것이 가능하다. 이것에 의하여, 전용 바이어스 전원을 생략할 수 있다.
또한, 고주파 전력에 의한 막 재료를 이온화시켜 플라즈마를 생성시키는 이온 플레이팅에 의한 막을 형성함에 있어서, 상기 막 재료를 증발시키는 증발원을 설치함과 함께 상기 증발원과 상기 기재와의 사이에 고주파 전력을 공급하는 코일형태의 이온화 전극을 배치하고, 상기 증발원에 의해 증발한 막 재료를 코일형태의 이온화 전극을 통과시켜 이온화시킬 수 있다. 본 발명에 의해 막을 형성하는 경우에 있어서도, 이온 플레이팅에 의하여 막을 형성하는 것이므로, 치밀한 막으로 막을 형성하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 의하여 막을 형성시킬 때, 상기 막 재료를 이온화시키는데 있어서, 클러스터 이온 발생 수단에 의하여 상기 할로겐 화합물로 이루어진 막 재료를 클러스터 형태로 증발시키는 것과 동시에 이온화시키는 것이 가능하다. 이것에 의하여, 클러스터 이온을 기재에 입사시켜 막을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 양전압을 갖는 바이어스 전압을 바이어스 공급전극에 인가하는 것에 의하여, 할로겐 화합물의 클러스터 이온으로부터 해리된 할로겐 원소의 이온을 기재에 흡수하는 것이 가능하다.
또한, 상기 진공 챔버 내에서 상기 기재를 배면측에서 유지하는 기재 홀더를 도전성 재질에 의하여 형성함과 함께 상기 기재 홀더를 상기 바이어스 공급전극과 겸용하는 것도 가능하다. 이것에 의하여, 막이 형성되는 기재를 배면측에서 유지하는 기재 홀더에 상기 바이어스 전압을 인가할수 있으므로, 이온을 기재에 흡수하기 위한 바이어스 전압을 간단하고 유효하게 인가할 수 있다.
또한, 이상의 막형성 방법에 있어서, 상기 증발시키는 할로겐 화합물과 동일한 재료를 유지하는 도가니(crucible)와, 상기 도가니 내의 할로겐 화합물을 전자빔에 의하여 가열하여 증발시키는 전자총과, 상기 도가니로부터 상기 기재의 방향으로 일정의 간격을 두고 떨어져 설치되는 셔터를 구비하는 전자빔식 증발원을 더 설치하고, 상기 도가니 내의 할로겐 화합물을 전자빔으로 가열하여 증발시킴과 동시에 상기 증발시킨 할로겐 화합물이 상기 기재에 직접으로 입사하는 것을 상기 셔터에 의하여 차단함으로써, 상기 증발시킨 할로겐 화합물을 상기 셔터 및 도가니에 대하여 옆방향으로 유도하도록 할 수 있다.
이것에 의하여, 전자빔식 증발원에 의하여 증발된 할로겐 화합물은, 상기 셔터에 의하여 차단되므로, 기재에 직접으로 입사하는 것이 불가능하다. 그리고, 셔터에 의하여 차단되어 상기 셔터 및 도가니에 대하여 옆방향으로 유도된 할로겐 화합물로부터 해리된 할로겐 원소의 이온은 양전압을 가지는 바이어스 전압에 의하여 기재에 도입된다.
이것에 의하여, 증발시킨 할로겐 화합물에 대하여 기재로 공급하는 할로겐 원소의 이온을 상대적으로 증가시켜, 기재에 형성된 막중에서 할로겐의 상대적 저하를 방지할 수 있다.
또한, 전자빔식 증발원에 의하면, 전자빔에 의하여 할로겐 화합물을 증발시키므로, 할로겐 화합물을 보다 미세하게 분해하여 증발시키는 것이 가능하므로, 할로겐 원소의 이온을 보다 해리시키기 용이하다. 이것에 의하여, 기재에 할로겐 원소의 이온을 보다 공급하기 용이하다.
또한, 상기 할로겐 화합물로서 불화마그네슘(MgF2)을 선택할 수 있다. 불화마그네슘에 의하면 광학 박막을 성형할 수 있는데, 본 발명에 따르면 불화마그네슘을 성막함에 있어서, 할로겐 원소인 불소가 막중에서 결여되는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의하여, 투명성 등의 광학적 기능을 손실하지 않고, 불화마그네슘으로 이루어진 막을 얻을 수 있다.
또한, 상기 바이어스 전압의 주파수가 100kHz 이상 2.45GHz 이하로 하는 것도 가능하다. 이것에 의하여, 할로겐 원소 막으로의 흡수 및 막으로부터의 할로겐 원소의 탈리 방지를 적절하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 할로겐 화합물의 막형성 장치는, 진공 챔버, 진공 챔버 내에 설치되고, 상기 앞면에 기재가 배치되는 바이어스 공급전극, 상기 기재 상에 형성되는 막 재료를 증발시키기 위한 증발원, 상기 바이어스 공급전극을 한쪽의 전극으로 하여 고주파 전압을 공급함으로써, 상기 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 전원, 음의 평균값과 양의 최대값을 가지는 파형태로 변화시켜 100kHz 이상 2.45GHz 이하의 주파수를 가지는 바이어스 전압을 상기 바이어스 공급전극에 인가하기 위한 바이어스 전원을 구비하여 구성되는 것이다. 이것에 의하여, 할로겐 원소 막으로의 흡수 및 막으로부터의 할로겐 원소의 탈리 방지를 적절하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 불화마그네슘 막은, 진공 챔버 내에 배치된 바이어스 공급 전원의 앞면에 기재를 배치하는 공정; 불화마그네슘을 증발시키는 공정; 상기 바이어스 공급전극을 한쪽의 전극으로 하여 고주파 전압을 공급함으로써 상기 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 공정; 음의 평균값과 양의 최대값을 가지는 파형태로 변화시켜 100kHz 이상 2.45GHz 이하의 주파수를 가지는 바이어스 전압을 상기 바이어스 공급전극에 인가하는 공정에 의하여 상기 기재 상에 형성된 것이다. 이것에 의하여, 가시광역에서의 흡수가 억제되는, 치밀하고 단단한 불화마그네슘막을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 불화마그네슘 막은, 결정 입경이 3㎚ 이상, 10㎚ 이하의 막이다.
본 발명의 목적, 특징 및 이점은 첨부되는 도면과 함께 제공된 본 발명의 상세한 설명을 고찰함으로써 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도 1 내지 도 18을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a는 본 발명을 실시할 수 있는 진공 막형성 장치의 일 실시예로서, 막형성 장치(10)의 구성 개략을 나타내는 모식도이다. 막형성 장치(10)는, 막형성 방식으로서 이온 플레이팅에 기초하여 막을 형성할 수 있도록 구성되어 있다.
막형성 장치(10)는 진공 챔버(1)와 전력 공급 유니트(8)를 구비하고 있으며, 전력 공급 유니트(8)는 고주파 전원 유니트(11)와 바이어스 전원 유니트(12)를 구비하여 구성되고 있다.
진공 챔버(1) 내의 상부에는, 막이 형성되는 기판(기재)(5)을 상기 기판(5)의 막이 형성되는 표면에 대하여 배면측으로부터 유지하는 기판 홀더(2)가 배설되어 있다. 기판 홀더(2)는, 도 1a에 도시된 예에서는, 진공 챔버(1) 내에 전력을 공급할 수 있도록 전도성의 재질에 의하여 형성되어 있다. 그리고, 기판 홀더(2)는 후술하는 바와 같이, 바이어스 공급전극으로서 기능하도록 함과 동시에 고주파 전력도 공급할 수 있도록 되어 있다.
또한, 기판 홀더(2)는, 도시되지 않은 모터에 의하여 회전구동되도록 되어 있으며, 기판 홀더(2)를 회전시킴으로써 기판(5)을 회전시키면서 막을 형성할 수 있도록 되어 있다.
챔버(1) 내의 하부에는 할로겐 화합물로 이루어진 막 재료물질을 유지하면서 챔버(1) 내의 공간에 증산시키기 위한 증발원(3)이 배치되어 있다. 이 증발원(3)에는 막 재료를 가열용 전원에 의하여 저항 가열하여 증산시키거나, 전자총으로 가열하여 증산시키는 이외에도, 스퍼터(sputter)에 의하여 재료 물질을 증산시키는 것, 아크 방전에 의하여 증산시키는 등, 막 재료 물질을 챔버(1) 내의 공간에 증산시킬 수 있는 각종 증발원을 이용할 수 있다.
또한, 진공 챔버(1)는, 특별히 도시되지 않은 진공 펌프 등의 배기 수단 및 가스 공급 수단에 의하여 챔버(1) 내를 필요한 진공 분위기로 할 수 있도록 되어 있다. 즉, 진공 챔버(1) 내를 막형성 조건에 대응하는 필요한 진공 분위기로 자유자재로 조절할 수 있도록 되어 있다.
또한, 진공 챔버(1)는, 전도성 재질에 의하여 형성되어 있으며, 그 챔버 벽은 접지되어 있다.
고주파 전원 유니트(11)는, 챔버(1) 내에 플라즈마를 생성시키고, 증발원(3)으로부터 증산된 막 재료를 이온화(여기)시키기 위하여 전력을 공급한다. 고주파 전원 유니트(11)는, 그 출력단자의 일단이 하이패스(high-pass) 필터(15)를 매개로 하여 기판 홀더(2) 측에 접속되어 있으며, 그 출력단자의 다른 말단은 접지되어 있다. 그리고, 고주파 전원 유니트(11)로부터 출력된 고주파 전력이 기판 홀더(2)에 인가된다.
하이패스 필터(15)는, 고주파 전원 유니트(11)와 기판 홀더(2)의 사이에 설치되어 있으며, 고주파 전원 유니트(11)로부터의 출력을 기판 홀더(2) 측으로 통과시킴과 동시에, 바이어스 전원 유니트(12)로부터의 출력이 고주파 전원 유니트(11) 측으로 입력되는 것을 방지한다.
고주파 전원 유니트(11)의 출력에 관하여, 그 구체적인 전력값 또는 주파수는, 막을 형성하고자하는 막 재질의 종류 또는 막형성 조건에 대응하여 필요한 전력값 또는 주파수가 선택된다.
또한, 고주파 전원 유니트(11)와 하이패스 필터(15)와의 사이에는 특별히 도시되지 않은 정합 박스(matching box)가 설치되어 있다. 이 정합 박스는 콘덴서 또는 코일로 이루어진 주지의 정합 회로에 의하여 구성되어 있으며, 상기 정합 박스를 조정함으로써 고주파 전원 유니트(11)와 진공 챔버(1)측과의 임피던스를 정합시키는 것이 가능하다.
바이어스 전원 유니트(12)는 파형 발생기(13)와 바이어스 전원(14)을 구비하여 구성되어 있다. 파형 발생기(13)는, 바이어스 전원 유니트(12)로부터 출력되는 바이어스 전압의 파형을 생성시키는 것이다.
이 파형 발생기(13)는 정상적으로 일정값을 갖는 직류 성분 또는 각 주파수의 교류 성분, 사각형파 또는 삼각형파 등의 각종 파형을 기본 성분으로 하여 발생시킬 수 있으며, 또한 복수개의 기본 성분에 기초하여 기본 파형으로 합성하는 것도 가능하다. 그리고, 파형 발생기(13)에 의하여 생성된 기본 파형에 기초하여 바이어스 전원(14)에 의하여 소정 크기의 출력 바이어스 전압으로 증폭된다.
바이어스 전원(14)은, 그 출력단자의 일단이 제1 로패스(low-pass) 필터(16)를 매개로 하여 기판 홀더(2)측에 접속되어 있으며, 그 출력 단자의 다른 말단은 접지되어 있다. 그리고, 바이어스 전원(14)으로부터 출력된 바이어스 전압은 기판 홀더(2)에 인가된다.
제1 로패스 필터(16)는 바이어스 전원(14)과 기판 홀더(2)의 사이에 설치되어 있으며, 바이어스 전원(14)으로부터의 출력을 기판 홀더(2)측으로 통과시킴과 동시에, 고주파 전원 유니트(11)로부터의 출력이 바이어스 전원 유니트(12) 측에 입력되는 것을 방지한다.
다음은, 바이어스 전원 유니트(12)로부터 출력되는 바이어스 전압에 관하여 설명한다. 도 1b는 바이어스 전압의 파형의 일례를 나타내고 있다. 도 1b에 있어서, 횡축은 시간(sec.)에 대응되고 있으며, 종축은 전압값(V)의 크기에 대응되고 있다. 또한, 횡축보다 상측은 양전압을 의미하며, 횡축보다 하측은 음전압을 의미한다.
바이어스 전압은, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 일정의 양 전압값(VP1)을 가지는 양바이어스의 부분과 일정의 음 전압값을 (-Vb1)을 가지는 음바이어스의 부분에 의해 형성되어 있다.
그리고, 바이어스 전압으로서, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 하나의 주기(Tw1+T1) 가운데 기간(Tw1)의 기간은, 사각형 펄스형태로 양전압이 출력된다. 또한, 바이어스 전압으로서, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 하나의 주기(Tw1+T1) 가운데 기간 (Tw1) 이외의 다른 기간(T1)의 기간에 음전압이 출력된다.
이상에서 설명한 막형성 장치(10)를 이용하여, 이하에서와 같이 막을 형성하는 것이 가능하다. 증발원(3)에 할로겐 화합물로 이루어진 막 재료를 장전함과 동시에 기판 홀더(2)에 기판(5)을 세팅한다. 기판(5)을 기판 홀더(2)에 세팅함에 있어서, 막을 형성하고자하는 기판(5)의 표면이 증발원(3)에 마주 보도록 세팅한다.
그리고, 증발원(3)에 의해 할로겐 화합물을 증발시키면서, 전력 공급 유니트(8)를 동작시켜, 고주파 전력을 기판 홀더(2)를 매개로 하여 챔버(1) 내에 공급시킴과 동시에, 바이어스 전압을 기판 홀더(2)에 인가한다.
이것에 의하여, 진공 챔버(1) 내에 플라즈마를 생성시킴과 동시에, 증발원(3)으로부터 증발한 할로겐 화합물을 그 플라즈마에 의하여 이온화(여기)시켜 할로겐 화합물의 이온을 기판(5)에 입사시켜 부착시키고 막을 형성할 수 있다.
막형성 장치(10)에 의해 기판(5)에 막을 형성하는 공정에 있어서, 챔버(1) 내에 플라즈마가 존재하고 있는 상태에서 고주파 전력이 공급되면, 기판(5)의 표면 근방은 소위 자기 바이어스에 수반하는 음전위가 형성된다.
그리고, 관련된 자기 바이어스에 따른 음전위 및 바이어스 전압의 음바이어스에 의하여, 양전하를 띤 할로겐 화합물의 이온을 기판(5)으로 향하게 하여 가속시킬 수 있다. 이처럼 바이어스 전압의 음바이어스에 의하여 할로겐 화합물의 이온을 한층 가속시킬 수 있으므로 기판(5)에 형성되는 막을 보다 치밀한 구조로 만들 수 있다.
또한, 막형성 장치(10)에 의하여 막을 형성하는 공정을 실행함에 있어서, 이온화한 할로겐 화합물로부터 결합이 약한 할로겐 원소가 해리되기 쉽지만, 일단 해리된 할로겐 원소를 기판(5)으로 흡수하는 것이 가능하다. 즉, 바이어스 전압에 있어서, 양바이어스에 의하여 음전하를 띤 할로겐 원소의 이온을 기판(5)에 흡수시킬 수 있다.
이것에 의하여, 기판(5)에 형성된 막중에서 할로겐 원소가 결여되는 것을 방지할 수 있고, 할로겐 원소의 결여에 따라 발생하는 막 기능의 저하를 방지할 수 있다.
여기서, 자기 바이어스에 관하여 간단히 설명한다. 하이패스 필터(15)는 고주파 전원 유니트(11)에 직렬로 접속된 블러킹 콘덴서(도시되지 않음)를 가지고 있다. 이 블로킹 콘덴서는 전류의 고주파 성분은 투과시키지만, 직류 성분은 차단한다. 따라서, 고주파 전력이 진공 챔버(1) 내에 공급되면, 그 고주파 전력에 의하여 발생한 플라즈마로부터 기판 홀더(2)로 유입된 전하는 블로킹 콘덴서에 축적된다. 플라즈마 중에 존재하는 전자와 이온을 비교하면 전자쪽이 빠른 속도로 기판 홀더(2) 측으로 이동하므로, 블로킹 콘덴서의 양단에서는 블로킹 콘덴서의 용량과 전하량에 의하여 결정되는 오프 세트(off set) 전압이 발생하고, 이 오프 세트 전압이 기판 홀더(2)에 인가된다. 이와 같은 구조로 플라즈마에 접하는 전극(여기서는 기판 홀더(2))에서 발생하는 전압을 자기 바이어스라고 부른다. 이 자기 바이어스는 대개 일정(대개 직류)하고, 기판 홀더(2)가 음전위가 되도록 발생한다.
다음은, 이 자기 바이어스와 바이어스 전원 유니트(12)로부터 출력되는 바이어스 전압과의 관계에 대하여 설명한다. 블로킹 콘덴서와 바이어스 전원 유니트(12)는 기판 홀더(2)에 대하여 서로 병렬로 접속되어 있다. 이와 같은 경우에는, 자기 바이어스와 바이어스 전원 유니트(12)에 의한 바이어스 전압과의 사이에, 우세한 쪽의 전압이 지배적으로 기판 홀더(2)에 인가된다. 본 발명의 실시의 형태에서는, 바이어스 전원 유니트(12)에 의한 바이어스 전압이 우세하고, 이 바이어스 전압이 지배적으로 기판 홀더(2)에 인가된다. 따라서, 도 17에 나타낸 바와 같이, 기판 홀더(2)의 전위(VH)는, 바이어스 전원 유니트(2)에 의한 바이어스 전압(도 1b 참조)에 거의 따른 것으로 되어, 그것과 마찬가지로 변화한다.
이 바이어스 전원 유니트(12)에 의한 바이어스 전압의 최대값(VP1)은, 바이어스 전원 유니트(12)가 존재하지 않는 경우에서의 자기 바이어스의 전압값(음)보다 높은 전압으로 설정된다. 이것에 의하여, 음전하를 띤 할로겐 원소의 이온에 대한 자기 바이어스에 의한 전기적 반발력을 억제하고, 할로겐 원소의 이온을 기판(5)에 흡수하기 용이하게 할 수 있다. 이 바이어스 전압의 최대값(VP1)은 바이어스 전원 유니트(12)가 존재하지 않는 경우에서의 자기 바이어스의 절대값을 Vdc로 하면, +0.5Vdc로부터 -0.5Vdc로 하는 것이 바람직하다. 이 자기 바이어스의 절대값(Vdc )은, 통상의 막형성 조건하에서는 200V~300V 정도이다. 여기서, 주의할 점은 자기 바이어스 전압의 최대값(VP1)은, 반드시 도 1b에 나타낸 바와 같이 양의 값을 취해야 할 필요는 없고, 음의 값이어도 관계없다는 것이다. 물론, 이 바이어스 전압의 최대값(VP1)은, 상기 범위내에서 가능한 한 높게 하는 것이 바람직하다. 그러는 편이 할로겐 원소의 이온을 기판(5)에 의하여 흡수하기 쉽게 할 수 있기 때문이다. 다만, 상기 범위의 상한을 초과하면, 진공 챔버(1)내의 방전이 불안정하게 되기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 상기 바이어스 전압의 양방향 펄스의 폭 △t는, 10μs 이하로 하는 것이 바람직하다. 10μs 이상이 되면, 진공 챔버(1) 내의 방전이 불안정하게 되기 때문이다. 또한, 상기 바이어스 전압의 양방향 펄스의 주파수는, 도 1a에 나타낸 막형성 장치(10)에서는 100kHz ~ 4×13.56MHz로 하는 것이 바람직하다. 후술하는 것처럼, 100kHz 이상에서는 양방향의 펄스 중첩 효과가 현저하게 되고, 4×13.56MHz 이상이 되면, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 고주파 전원 유니트(12)를 이용하는 막형성 장치(10)에서 진공 챔버(1)내의 방전이 불안정하게 되기 때문이다.
다음은 바이어스 전압의 다른 예에 대하여 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는 바이어스 전압의 다른 파형의 예를 나타내고 있다. 도 2에 도시된 바이어스 전압은, 전체로서 순조로운 곡선형태의 파형을 가지고, 음의 전압값(-VB2)을 취하는 정현(sine)파 형태의 음바이어스 부분과 양의 전압값(VP2)을 가지는 정현파 형태의 양바이어스의 부분에 의해 형성되어 있다.
그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 바이어스 전압으로서, 하나의 주기(Tw2+T2)의 가운데 기간(Tw2)의 기간에는 양전압이 출력되고, 다른 기간(T2)의 기간에는 음전압이 출력된다. 도 2에 나타내어진 파형의 바이어스 전압은, 음의 일정 전압값을 취하는 직류전압을 교류전압에 더하는 것에 의하여 얻을 수 있다.
도 2에 나타내어진 파형태의 바이어스 전압에 대하여 양바이어스 부분의 전압값은 적어도 평균값이 기판(5) 상의 상기 자기 바이어스에 의한 음전위의 절대값 이상의 크기로 된다. 이것에 의하여, 상기 자기 바이어스에 의하여 음전하를 띤 할로겐 원소의 이온에 대한 전기적 반발력을 억제하여 할로겐 원소의 이온을 기판(5)에 흡수하기 용이하게 할 수 있다.
또한, 양바이어스 전압의 크기에 대하여, 평균값이 상기 자기 바이어스에 의한 음전위의 절대값 보다 크게 되도록 하는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 기판(5) 상의 전위를 양전위로 할 수 있으므로, 할로겐 원소의 이온을 보다 기판(5)에 흡수시키기 용이하게 할 수 있다.
다음은 상기 막형성 장치(10)에 이용될 수 있는 전력 공급 유니트의 다른 예에 대하여, 도 3a 내지 도3c를 근거로 하여 설명한다. 도 3a에 나타낸 바이어스 전원 유니트(22)에 있어서, 음바이어스를 형성하기 위하여 일정의 음 직류전압을 출력할 수 있는 직류 전원(24)과 양바이어스를 형성하기 위하여 일정의 양전압의 펄스 전압을 출력할 수 있는 펄스 전원(23)을 구비하여 구성되어 있다.
그리고, 직류 전원(24)으로부터의 출력과 펄스 전원(23)으로부터의 출력에 의하여 바이어스 전압이 형성된다. 이 바이어스 전압은 제1 로패스 필터(21)를 매개로 하여 기판 홀더(2)측으로 출력된다.
제1 로패스 필터(21)는, 직류 전원(24) 및 펄스 전원(23)에서 출력된 바이어스 전압을 기판 홀더(2) 측으로 통과시킴과 동시에, 고주파 전원 유니트(11)로부터의 출력이 바이어스 전원 유니트(22) 측에 입력되는 것을 방지한다.
도 3a에서와 같이, 바이어스 전원 유니트를 구성하면, 음바이어스를 형성하기 위한 직류 전원(24)과 양바이어스를 형성하기 위한 펄스 전원(23)이 독립적으로 설치되므로, 음바이어스 및 양바이어스를 개별적으로 조정하기 용이하다.
도 3b는 바이어스 전원 유니트의 또 다른 예를 나타낸다. 도 3b에 도시된 바이어스 전원 유니트(26)에 있어서는, 음바이어스를 형성하기 위한 일정의 음 직류 전압을 출력할 수 있는 직류 전원(27)과 양바이어스를 형성하기 위한 임펄스열(impulse train) 전원(28)을 구비하고 있다. 그리고, 직류 전원(27)으로부터의 출력이 제2 로패스 필터(29)를 매개로 하여 기판 홀더(2) 측으로 출력되고, 임펄스열 전원(28)으로부터의 출력이 밴드 패스 필터(30)를 매개로 하여 기판 홀더(2) 측으로 출력되며, 이러한 출력에 의하여 형성된 바이어스 전압이 기판 홀더(2)로 인가된다.
제2 로패스 필터(29)는 직류 전원(27)과 기판 홀더(2)와의 사이에 설치되고, 직류 전원(27)의 출력을 기판 홀더(2) 측으로 통과시킴과 동시에 고주파 전원 유니트(11)로부터의 출력 및 임펄스열 전원(28)으로부터의 출력이 직류 전원(27) 측으로 입력되는 것을 방지한다.
밴드 패스 필터(30)는, 임펄스열 전원(28)과 기판 홀더(2)와의 사이에 설치되고, 임펄스열 전원(28)으로부터의 펄스 출력을 기판 홀더(2) 측으로 통과시킴과 동시에 고주파 전원 유니트(11) 또는 직류 전원(27)으로부터의 출력이 임펄스열 전원(28) 측으로 입력되는 것을 방지한다.
도 3b에 나타낸 바이어스 전원 유니트(26)에 의하면, 음바이어스를 형성하기 위한 직류 전원(27)과 양바이어스를 형성하기 위한 임펄스열 전원(28)이 독립하고, 이러한 전원의 기판 홀더(2) 측으로의 출력에 관계되는 필터(29, 30)도 독립하므로, 바이어스 전압의 조정이 보다 용이하게 된다.
도 3c는, 전력 공급 유니트의 또 다른 예를 도시하고 있다. 도 3c에 나타낸 예에서는, 전력공급 유니트를 선형 앰프(31)와 기능 발생기(function generator)(32)에 의하여 구성하고 있다. 그리고, 기능 발생기(32)에 의한 고주파 전력에 관련된 고주파의 파형, 상기 바이어스 전압의 음바이어스 부분에 관련된 파형, 및 바이어스 전압의 양바이어스 부분에 관련된 파형을 합성한 파형을 생성하고, 이 합성된 파형을 선형 앰프(31)로 증폭시켜 필요한 출력으로서 기판 홀더(2)측으로 출력시킨다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 전력공급 유니트를 구성하면, 필터를 설치할 필요가 없게 되므로, 필터의 조정을 필요로 하지 않게 할 수 있다. 그리고, 고주파의 출력이나 바이어스 전압에 있어서 음바이어스 및 양바이어스의 출력 관리를 일원화할 수 있고, 출력 밸런스 조정이 용이하게 된다.
또한, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바이어스 전원 유니트(22, 26)에서와 같이, 음바이어스의 부분과 양바이어스 부분을 각각 독립적으로 출력시키는 경우에는, 이러한 출력을 합성하여 형성된 바이어스 전압이 소정 전압값의 음바이어스 및 소정 전압값의 양바이어스로 되도록, 직류 전원(24, 27) 또는 펄스 전원(23), 임펄스열 전원(28)의 출력이 서로 조정된다.
이상에서 설명한 바이어스 전압의 예에서는, 양바이어스 및 음 바이어스의 쌍방을 출력시키는 예를 들었으나, 반드시 음바이어스를 출력시킬 필요는 없으며, 음바이어스를 출력시키지 않아도 할로겐 화합물의 이온에 대하여 전기적인 인력을 끼쳐 기판(5)으로 향하여 가속시키는 것이 가능하다. 즉, 플라즈마 중에 고주파 전력을 공급하는 것으로 발생하는 상기 자기 바이어스가 음전위를 가지므로, 자기 바이어스에 의해 할로겐 화합물의 이온에 대한 전기적 인력을 미치는 것이 가능하다.
또한, 이상에서 설명한 막형성 장치(10)를 이용하여 본 발명을 실시함에 있어서, 막형성 장치(10)가 도시되지 않은 조절기(controller)에 의해 제어되는 구성도 가능하다.
그리고, 이 조절기에 의한 제어로 상기 고주파 전원 유니트(11)를 소정의 전력 또는 주파수로 이루어진 고주파 전력을 출력하도록 동작시키고, 또한 상기 바이어스 전원 유니트(12, 22, 26)를 소정의 음바이어스 또는 양바이어스를 출력하도록 동작시키며, 상기 기능 발생기(32) 또는 선형 앰프(31)에 필요한 동작을 수행하는 것이 가능하다.
또한, 상기 조절기에 의하여 진공 펌프 등의 배기수단 및 가스 공급 수단을 동작시켜, 챔버(1) 내를 필요한 진공 분위기로 하는 것이 가능하다.
<실시예>
본 발명에 의해 막형성 가능한 막 재료 물질로서 각종 할로겐 화합물이 대상으로 되지만, 본 발명의 가장 바람직한 적용예로서, 본 실시예에서는 본 발명을 불화마그네슘에 적용하는 예를 보인다.
먼저, 이온 플레이팅에 있어서 불소 이온의 거동을 설명한다.
도 7은 불화마그네슘 박막의 흡수계수에 영향을 주는 고주파 전력의 영향을 나타내는 그래프이다. 도 7에 있어서, 횡축 및 종축은 각각 파장 및 흡수계수를 나타낸다. 또한, 변수로서 고주파 전력을 50W, 300W, 및 500W의 3단계로 변화시켰다. 도 7로부터 명확히 알 수 있듯이, 진공 챔버에 공급되는 고주파 전력이 크게 되는 만큼, 기판 상에 형성되는 불화마그네슘 박막의 가시광역에 있어서 흡수계수가 증대한다.
또한, 도 8은 불화마그네슘 박막의 흡수계수에 영향을 주는 기판 온도의 영향을 나타내는 그래프이다. 도 8에 있어서, 횡축 및 종축은 각각 파장 및 흡수계수를 나타낸다. 또한, 변수로서 기판 온도를 무가열, 50℃, 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 및 300℃의 7단계로 변화시켰다. 고주파 전력은 300W로 하였다. 도 8로부터 명확히 알 수 있듯이, 기판 온도가 높게 되는 만큼, 기판 상에 형성되는 불화마그네슘 박막의 가시광역에 있어서 흡수계수가 증대한다.
도 9a 및 도 9b는 불화마그네슘의 기판 표면으로의 입사 저해 및 기판 표면으로부터의 탈리를 나타내는 모식도로서, 도 9a는 입사 저해를 나타내는 도면이고, 도 9b는 탈리를 나타내는 도면이다.
고주파 전력의 증대에 따라 불화마그네슘 박막의 흡수계수가 증대되는 이유는, 다음과 같이 생각해 볼 수 있다. 도 9a에 나타낸 것처럼, 고주파 전압에 의한 자기 바이어스에 의해 기판(5)의 표면은 음으로 대전한다. 반면, 증발원으로부터 증발하여 플라즈마(100) 중을 통과한 불화마그네슘(101)은 양으로 대전하는데, 그 경우에 일부의 불화마그네슘(101)으로부터 불소 이온(103)이 해리된다. 이 불소 이온(103)은 음으로 대전되어 있기 때문에, 기판(5)에 입사하는 것이 저해된다. 그 결과, 기판(5) 상에 형성되는 불화마그네슘 박막이 불소 결여 상태로 되어, 가시광역에서의 흡수계수가 증대한다. 그리고, 불화마그네슘(101)으로부터 해리하는 불소 이온(103)의 양은 고주파 전력에 비례한다. 여기서, 고주파 전력의 증대에 따라 불화마그네슘 박막의 흡수계수가 증대한다.
또한, 기판 온도의 상승에 따라 불화마그네슘 박막의 흡수계수가 증대되는 이유는, 도 9b에서 보는 바와 같이, 기판 표면은 고주파 전압에 의한 자기 바이어스에 의해 음으로 대전되어 있기 때문에, 일단 기판(5)의 표면에 부착한 불화마그네슘(101)의 불소가 전기적 반발력을 받는다. 그러면, 불화마그네슘(101)에 있어서 불소의 결합력은 약하기 때문에, 일부 불화마그네슘으로부터 불소 이온(103)이 탈리한다. 그리고, 이 탈리하는 불소 이온(103)의 수는 기판(5)의 온도에 비례한다. 여기서, 기판 온도의 상승에 따라 불화마그네슘 박막의 흡수계수가 증대한다.
다음은, 본 발명의 작용 효과를 상세히 설명한다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 작용을 나타내는 도면으로서, 도 10a는 해리한 불소 이온의 흡수를 나타내는 도면이고, 도 10b는 불소의 탈리 방지를 나타내는 도면이다.
본 발명에서는 바이어스 전압 중에 양바이어스로 되는 기간이 존재하므로, 도 10a에 나타낸 것처럼, 플라즈마에 의하여 불화마그네슘(101)으로부터 해리된 불소 이온(103)이 양바이어스에 의하여 기판(5)의 표면에 흡수된다. 또한, 바이어스 전압 중에 주기적으로 양바이어스로 되는 기간이 존재하므로, 도 10b에 나타낸 것처럼, 기판 표면에 부착한 불화마그네슘(101)으로부터 불소 이온(103)이 탈리하는 것이 방지된다. 그 결과, 기판(5) 상에 형성되는 불화마그네슘 박막의 가시광역에서의 흡수계수 증대가 방지된다.
다음은 본 발명의 효과를 설명한다.
도 11은 바이어스 전압의 펄스 주파수에 대한 불화마그네슘 박막의 흡수율 의존성을 나타내는 그래프이다. 도 11에 있어서, 횡축 및 종축은 각각 파장 및 광 흡수율을 나타낸다. 또한 도 1b에 나타낸 파형의 바이어스 전압을 이용하고, 그 펄스 주파수를 변수로 하여, 65kHz 및 100kHz의 2단계로 변화시켰다. 그 결과, 도 11에 나타낸 바와 같이, 펄스 주파수가 100kHz의 경우는 65kHz의 경우에 비하여 흡수율이 현저하게 저하하고, 양호한 흡수율이 얻어진다. 또한, 본 실시예에서는 표시되어있지 않지만, 펄스 주파수가 65kHz의 경우는 양바이어스를 인가하지 않은 경우와 거의 같았다. 또한, 펄스 주파수가 350kHz이고, 석영 기판을 이용한 경우를 후술하는 도 12에 나타낸다. 펄스 주파수가 350kHz 이상의 경우에 대하여 나타내지 않았으나, 이론상, 가능한 한 짧은 기간으로 단기간에 걸쳐 양바이어스 기간이 존재하는 것이 바람직하다. 따라서, 펄스 주파수는 높을수록 바람직하다. 다만, 나머지 펄스 주파수가 높게 되면, 진공 챔버 중의 플라즈마 방전이 불안정하게 되므로, 실용적으로는 2.45GHz 이하로 하는 것이 바람직하다. 단 이 펄스 주파수를 2.45GHz로 하는 경우에는 ECR(electron cyclotron resonance) 장치를 이용하는 것이 바람직하다. 이 ECR 장치를 이용한 막형성 장치에 대하여는 후술한다.
도 12는 석영 기판 상에 불화마그네슘 박막을 형성한 경우의 가시광역에서의 광 흡수율을 나타내는 그래프이다. 이 경우, 바이어스 전압의 펄스 주파수를 350kHz로 한 것과 석영 기판을 이용한 것이 서로 어울려, 도 11에 나타내는 유리 기판 상에 불화마그네슘 박막을 형성한 경우에 비하여 낮은 흡수율이 얻어진다. 또한, 참고적으로, 석영의 흡수율을 나타낸다.
도 13a 및 도 13b는 내마모성 시험을 설명하기 위한 도면으로서, 도 13a는 내마모성 시험 장치의 개요를 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 13b는 내마모성 평가 기준을 나타내는 도면이다.
도 13a에 나타낸 바와 같이, 이 시험에 이용된 내마모성 시험장치(201)는 왕복으로 움직이는 가동대(202) 상에 시료(박막이 형성된 기판)(203)를 올려놓고, 하면에 스틸-울(steel-wool)(204)이 배치된 압압자(押壓子)(205)를 시료(203)에 소정의 하중(여기서는 700g)으로 압압하도록 구성되어 있다. 부호(206)는 압압자(205)를 유지하는 암(arm)을 나타낸다. 또한, 스틸 울(204)은 여기서는 #0000의 것을 이용하였다. 내마모성은, 도 13b에 나타낸 바와 같이, A~D의 4 등급으로 등급을 매기는 것에 의하여 행하여졌다. 여기서, 등급 A는 「흠이 생기지 않음」, 등급 B는 「흠이 조금 생김」, 등급 C는 「흠이 생기고, 막의 탈리도 있음」, 그리고 등급 D는 「막이 거의 박리(剝離)함」을 뜻하는 등급이다.
이러한 내마모성 시험장치(201) 및 내마모성 평가 기준으로 평가한 결과, 양바이어스를 인가한 경우, 양바이어스를 인가하지 않은 경우에 비하여 내마모성이 1 등급 정도 향상하였다. 또한, 성막의 진공도를 최적화한 경우, 통상의 경우에 비하여 내마모성이 1~2 등급 정도 향상되었다.
도 14는 불화마그네슘 박막의 결정 입경을 나타내는 표이다. 도 14에 있어서, 300℃로 증착한 불화마그네슘 박막의 결정 입경은 12~20㎚이다. 또한, 상온(기판 무가열)에서 증착시킨 불화마그네슘 박막은 결정화하여 있지 않아, 결정 입경을 계산하는 것이 불가능하다. 이에 대하여 본 실시예의 막형성 장치에 의하여 형성한 불화마그네슘 박막의 결정 입경은 3~10㎚이다. 따라서, 본 실시예에 의한 불화마그네슘 박막은, 종래에 없는 결정 입경을 가지고 있는 것으로 판단된다. 이것은 주로 본 실시예에 의한 불화마그네슘 박막이 이온 플레이팅에 의하여 비교적 저온(대개 100℃ 이하)에서 형성되기 때문으로 생각할 수 있다.
다음은 바람직한 가스의 종류에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는 진공 챔버(1) 내에 아르곤 가스를 도입하고 있다. 또한, CF4, SF6 등의 불소를 함유한 가스를 사용하면, 기판 상에 형성되는 박막에 불소를 보충할 수 있으므로 더 적절하다.
다음은 다층막으로의 적용예를 설명한다.
도 15a 및 도 15b는 본 실시예의 다층막으로의 적용예를 설명하기 위한 도면으로서, 도 15a는 다층막의 구성을 나타내는 도면이고, 도 15b는 기판 상에 형성된 다층막의 가시광역에서의 반사율을 나타내는 도면이다. 도 15a에서 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서의 다층막은, 기판 상에 Al2O3(굴절율 n=1.63), ZrO2(굴절율 n=2.00), 및 MgF2(굴절율 n=1.38)의 각 막이 이 순서로 형성되어 구성된다. 이 다층막의 반사율은 도 15b에 나타낸 것처럼 양호하였다.
다음은, 본 발명의 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시 형태를 수행할 수 있는 막형성 장치(35)의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도이다. 막형성 장치(35)는, 막을 형성하는 방식으로서 이온 플레이팅에 기초하여 막을 형성할 수 있도록 구성되어 있다.
막형성 장치(35)는 진공 챔버(36), 고주파 전원(RF)(37), 및 바이어스 전원 유니트(38)를 구비하고 있다.
진공 챔버(36) 내의 상부에는 막이 형성되는 기판(5)을 상기 기판(5)의 막이 형성되는 표면에 대한 배면측으로부터 유지하는 기판 홀더(39)가 배설되어 있다. 기판 홀더(39)는, 도 4에 나타낸 예에서는, 진공 챔버(36)내에 바이어스 전압을 공급하기 위한 바이어스 공급전극으로서도 기능할 수 있도록 구성되어 있다. 기판 홀더(39)는, 도전성의 재질에 의하여 형성되어 있고, 바이어스 전원 유니트(38)로부터의 바이어스 전압이 인가되도록 되어 있다.
바이어스 전원 유니트(38)는, 바이어스 전압으로서 일정 양전압값의 직류전압(DC)을 출력할 수 있다. 이 바이어스 전원 유니트(38)에서 출력된 바이어스 전압이 기판 홀더(39)에 인가되는 것에 의하여 후술하는 것처럼 음전하를 띤 할로겐 원소의 이온을 기판(5)에 흡수하는 것이 가능하다.
챔버(36) 내의 하부에는 할로겐 화합물로 이루어진 막 재료 물질을 유지하면서 챔버(36) 내의 공간에 증산시키기 위한 증발원(3)이 배치되어 있다. 이 증발원(3)은 상기 막형성 장치(10)에 있어서 증발원(3)과 같은 모양으로 구성된다.
또한, 챔버(36) 내에 있어서 증발원(3)과 기판(5)과의 사이에는 코일형태 이온화 전극(40)이 배치되어 있다. 코일형태 이온화 전극(40)은 고주파 전원(37)에 접속되어 있고, 이온화 전극(40)을 매개로 하여 챔버(36) 내에 고주파 전력을 공급할 수 있다.
고주파 전원(37)은, 증발원(3)에서 증발하여 이온화 전극(40)의 내측을 통과하는 막 재료를 이온화시켜 플라즈마를 생성시키는 고주파 전력을 공급한다. 고주파 전원(37)은 그 출력단자의 일단이 정합 박스(41)를 매개로 하여 이온화 전극(40)에 접속되어 있고, 그 출력단자의 다른 말단은 접지되어 있다.
정합 박스(41)는 콘덴서 또는 코일로 이루어진 주지의 정합 회로에 의하여 구성되어 있으며, 상기 정합 박스(41)를 조정하는 것에 의하여 고주파 전원(37)과 진공 챔버(36)측과의 임피던스를 정합시킬 수 있다.
또한, 진공 챔버(36)는, 특별히 도시되지 않은 진공 펌프 등의 배기수단 및 가스 공급수단에 의하여 챔버(36) 내를 필요한 진공 분위기로 할 수 있도록 하였으며, 진공 챔버(36) 내를 막형성 조건에 대응한 필요한 진공 분위기로 자유자재로 조정할 수 있도록 되어 있다.
이상에서 설명한 막형성 장치(35)를 이용하여 하기에서와 같이 막을 형성할 수 있다. 증발원(3)에 할로겐 화합물로 이루어진 막 재료를 장전함과 동시에, 기판 홀더(39)에 기판(5)을 세팅한다.
그리고, 증발원(3)에 의하여 할로겐 화합물을 증발시키면서 고주파 전원(37)을 동작시켜 고주파 전력을 이온화 전극(40)을 매개로 하여 공급함과 동시에, 바이어스 전원 유니트(38)를 동작시켜 양전압의 직류 전압을 기판 홀더(39)에 인가한다.
이것에 의하여, 이온화 전극(40)을 통과하는 증발 할로겐 화합물을 이온화시켜 플라즈마를 생성함과 동시에, 할로겐 화합물의 이온을 기판(5)에 입사시켜 부착시킴으로써 막을 형성할 수 있다.
또한, 막형성 장치(35)에 의하여 막형성 공정을 실행함에 있어서, 이온화한 할로겐 화합물로부터 결합이 약한 할로겐 원소가 해리되기 쉽지만, 일단 해리된 할로겐 원소를 기판(5)으로 흡수할 수 있다. 즉, 바이어스 전원 유니트(38)에서 출력된 직류전압이 기판 홀더(39)에 인가되는 것으로 음전하를 띤 할로겐 원소의 이온을 기판(5)에 흡수시킬 수 있다.
다음은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시 형태를 수행할 수 있는 막형성 장치(45)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 막형성 장치(45)는 클러스터 이온빔을 이용하여 막을 형성할 수 있도록 구성되어 있다.
막형성 장치(45)는, 진공 챔버(46)와 바이어스 전원 유니트(DC)(48)를 구비하고 있다. 진공 챔버(46) 내의 상부에는 막이 형성되는 기판(5)을 상기 기판(5)의 막이 형성되는 표면에 대한 배면측으로부터 유지하는 기판 홀더(49)가 배설되어 있다. 기판 홀더(49)는, 도 5에 나타낸 예에서는, 진공 챔버(46)내에 바이어스 전압을 공급하기 위한 전력 공급용 전극으로서도 기능할 수 있도록 구성되어 있다. 기판 홀더(49)는, 도전성의 재질에 의하여 형성되어 있고, 바이어스 전원 유니트(48)로부터의 바이어스 전압이 인가되도록 되어 있다.
바이어스 전원 유니트(48)는, 바이어스 전압으로서 일정 양전압값의 직류전압(DC)을 출력할 수 있다. 이 바이어스 전원 유니트(48)에서 출력된 바이어스 전압이 기판 홀더(49)에 인가되는 것에 의하여, 후술하는 것처럼 음전하를 띤 할로겐 원소의 이온을 기판(5)에서 흡수하는 것이 가능하다.
챔버(46) 내에는 기판(5)에 마주 보도록 클러스터 이온 발생 수단이 설치되어 있다. 이 클러스터 이온 발생수단은, 이하에서 설명하는 것처럼, 원자 또는 분자의 괴상 집단을 이루는 클러스터를 발생시키는 주지의 수단과 클라스터를 이온화시키는 주지의 수단에 의하여 구성되어 있다.
클러스터 이온 발생 수단은 챔버(46) 내의 하부 클러스터 증발원(50)과 코일형태 이온화 전극(53)을 가지고 있다. 클러스터 증발원(50)은, 할로겐 화합물로 이루어진 막 재료 물질을 내부에 유지하는 도가니를 가지며, 도가니 내의 막 재료를 가열하기 위한 코일형태의 충격(bombardment) 필라멘트가 도가니의 외주를 둘러싸도록 설치되어 있다.
그리고, 충격 필라멘트에 의하여 도가니를 가열하면, 도가니의 상단의 노즐보다 윗방향으로 분출되는 막 재료 물질이 클러스터화되고, 클러스터가 기판(5)으로 향하여 분출된다. 이 클러스터는 막 재료물질이 도가니의 노즐에서 진공 분위기 중으로 분출되는 과정에서 단열팽창에 의하여 냉각되어 형성되는 것이고, 막 재료 물질의 수백으로부터 수천의 원자 또는 분자가 분자간 힘등으로 약하게 결합한 집단이다.
그리고, 클러스터의 증발원(50)으로부터 분출된 클러스터는 이온화 전극(53)의 내측을 통과할 때 상기 이온화 전극(53)을 매개로 하여 공급되는 고주파 전력에 의하여 이온화되고, 클러스터 이온이 생성된다.
또한, 진공 챔버(46)는, 특별히 도시되지 않은 진공 펌프 등의 배기수단 및 가스 공급 수단에 의하여 챔버(46) 내를 필요한 진공 분위기로 할 수 있도록 되어 있고, 진공 챔버(46) 내를 막형성 조건에 대응하는 필요한 진공 분위기로 자유자재로 조정할 수 있도록 되어 있다.
이상에서 설명한 막형성 장치(45)를 이용하여 하기에서와 같이 막을 형성할 수 있다. 클러스터 증발원(50)에 할로겐 화합물로 이루어진 막 재료를 장전함과 동시에, 기판 홀더(49)에 기판(5)을 세팅한다.
그리고, 클러스터 증발원(50)에 의하여 클러스터를 윗방향으로 분출시키면서 이온화 전극(53)의 내측을 통과시키는 것으로 클러스터 이온을 생성시킴과 동시에, 클러스터 이온을 기판(5)에 입사시키고 부착시킴으로써 막을 형성할 수 있다.
또한, 막형성 장치(45)에 의하여 막형성 공정을 실행함에 있어서, 클러스터 이온화한 할로겐 화합물로부터 결합이 약한 할로겐 원소가 해리되기 쉽지만, 일단 해리된 할로겐 원소를 기판(5)에서 흡수할 수 있다. 즉, 바이어스 전원 유니트(48)에서 출력된 직류전압이 기판 홀더(49)에 인가되는 것으로, 음전하를 띤 할로겐 원소의 이온을 기판(5)에서 흡수시킬 수 있다.
또한, 이상에서 설명한 막형성 장치(35)의 바이어스 전원 유니트(38) 또는 막형성 장치(45)의 바이어스 전원 유니트(48)에 의하여 출력시키는 바이어스 전압에 대하여, 양전압을 가지는 양바이어스와 음전압을 가지는 음바이어스에 의해 형성할 수도 있다.
즉, 막형성 장치(35) 또는 막형성 장치(45)에서 이용하는 바이어스 전압으로서, 막형성 장치(10)에서 이용하는 바이어스 전압의 예로 설명한 펄스형태로 양전압값을 가지는 양바이어스와 일정의 음전압을 가지는 음바이어스로 이루어지는 바이어스 전압을 이용하는 것도 가능하다.
이것에 의하여, 막형성 장치(35) 또는 막형성 장치(45)에 대하여서도, 기판 홀더(39) 또는 기판 홀더(49)에 인가되는 바이어스 전압에 음전압의 부분이 포함되는 것에 의해 양전하를 띤 할로겐 화합물의 이온을 기판(5)으로 향하여 가속시킬 수 있으므로, 보다 치밀한 구조의 막을 기판(5)에 형성하는 것이 가능하다.
다음은, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시 형태를 수행할 수 있는 막형성 장치(60)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 막형성 장치(60)는 이온 플레이팅에 기초하여 막을 형성할 수 있도록 구성되어 있다.
도 6에 도시되는 막형성 장치(60)에 대하여, 전자빔식 증발원(55)이 진공 챔버(1) 내에 설치되어 있는 것을 제외하고, 다른 부재에 대해서는 도 1a에 나타낸 막형성 장치(10)에 설치된 부재와 마찬가지이다. 즉, 막형성 장치(60)에 있어서, (1)은 진공 챔버, (5)는 기판, (3)은 증발원, (2)는 바이어스 전압 공급용 전극과 겸용되는 기판 홀더이다.
또한, (8)은 전력 공급 유니트이고, 고주파 전원 유니트(11)와 바이어스 전원 유니트(12)를 구비하여 구성되고 있다. 바이어스 전원 유니트(12)는 파형 발생기(13)와 바이어스 전원(14)을 구비하여 구성되고 있다. 또한, (15)는 하이패스 필터이고, (16)은 제 1 로패스 필터이다.
막형성 장치(60)에 설치되는 이러한 각 부재는, 막형성 장치(10)에 설치된 것과 같은 모양으로 구성되고, 같은 방법으로 동작하도록 되어 있다.
전자빔식 증발원(55)은, 막 재료를 전자빔으로 가열하여 증발시키는 것이 가능한 주지의 전자빔 방식의 증발원이다. 전자빔식 증발원(55)은 막 재료인 할로겐 화합물을 유지하는 도가니(56)를 구비하고 있으며, 도가니(56)에는 증발원(3)에 비축될 수 있는 할로겐 화합물과 동일한 재료 물질이 장전되어 있다.
그리고, 도가니 (56) 내의 할로겐 화합물은 도시되지 않은 전자총에서 방사된 전자빔(59)에 의하여 가열되고, 도가니(56)의 상단 개구로부터 윗방향의 공간으로 증산된다.
또한, 전자빔식 증발원(55)에는, 셔터(57)가 도가니(56)의 상단에서 일정 간격을 두고 떨어진 윗방향에 도가니(56)를 덮을 수 있도록 부설되어 있다. 셔터(57)는, 지축(55a)의 주위로 도가니(56)에 대하여 공전하도록 이동함으로써, 도가니(56)의 윗방향을 덮는 폐위치, 도가니(56)의 윗방향에서 퇴피한 개위치를 전환시킬수 있도록 되어 있다.
그리고, 셔터(57)가 폐위치로 되면, 도가니(56)로부터 증산된 할로겐 화합물은, 셔터(57)에 의하여 차단되어, 기판(5)으로 향하여 직접으로 입사시킬 수 없다.
이 막형성 장치(60)에 의하여 기판(5)에 막을 형성함에 있어서, 전자빔식 증발원(55)의 셔터(57)를 상기 폐위치로 한 상태에서 도가니(56) 내의 할로겐 화합물을 가열한다.
이것에 의하여, 도가니(56) 내에 비축되어 있는 할로겐 화합물을 도가니(56)로부터 증발시킬 수 있다. 그리고, 증발한 할로겐 화합물은, 셔터(57)에 의해 차단되므로 기판(5)의 방향으로 향하여 직접 윗방향으로 증발하여 가는 것이 불가능하고, 도가니(56)와 셔터(57)와의 사이 공간(58)에 대한 옆방향으로 돌아 들어가도록 하여, 챔버(1) 내의 기판(5)을 직면할 수 있는 개공간(1a)으로 유도된다.
그리고, 증발한 할로겐 화합물에서 할로겐 원소의 이온이 용이하게 해리되므로, 해리된 할로겐 원소의 이온을 바이어스 전원 유니트(12)에서 출력된 바이어스 전압에 포함되는 양전압의 부분에 의하여 기판(5)으로 유도하는 것이 가능하다.
이와 같이, 막형성 장치(60)에 의하면, 전자빔식 증발원(55)에 의하여 할로겐 화합물을 증발시킴과 동시에, 증발원(55)에 의해 증발시킨 할로겐 화합물이 기판(5)으로 향하여 직접으로 입사하는 것을 셔터(57)에 의하여 방지함으로써 증발시킨 할로겐 화합물로부터 해리된 할로겐 원소의 이온을 우선하여 기판(5)으로 공급할 수 있도록 되어 있다.
이것에 의하여, 챔버(1) 내에 증발시킨 할로겐 화합물에 대하여 기판(5)으로 공급하는 할로겐 원소의 이온을 상대적으로 증가시키고, 기판(5)에 형성되는 막중에서 할로겐의 상대적 저하를 방지할 수 있다.
그리고, 증발원(55)에 의하면, 전자빔에 의해 할로겐 화합물을 증발시키기 때문에, 할로겐 화합물을 보다 미세하게 분해하여 증발시킬 수 있고, 할로겐 원소의 이온을 보다 해리시키기 용이하다. 이것에 의하여, 기판(5)에 할로겐 원소의 이온을 보다 공급하기 용이하다.
또한, 전자빔식 증발원(55)을 이용하여 할로겐 원소의 이온을 기판(5)에 공급하는 방법에 대하여, 이상의 설명에서는, 도 1a에 기초하여 설명한 막형성 장치(10)에 전자빔식 증발원(55)을 부가하여 구성한 막형성 장치(60)에 의하여 행해지는 예를 들었으나, 진공 성막의 방식에 대하여서는 막 재료물질을 이온화시켜 막을 형성할 수 있는 다른 방식을 적용하는 것도 가능하다.
즉, 도 4에 근거하여 설명한 막형성 장치(35) 또는 도 5에 기초하여 설명한 막형성 장치(45)에 상기 전자빔식 증발원(55)을 설치할 수 있으며, 이러한 경우에도 증발원(55)에 의하여 증발시킨 할로겐 화합물보다 할로겐 원소의 이온을 우선하여 기판(5)에 공급할 수 있다.
다음은, 본 발명의 한층 다른 실시 형태를 설명한다.
도 16은, 바이어스 전압의 펄스 주파수의 고주파화에 적절한 진공 막형성 장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 16에 나타낸 것처럼, 본 구성예의 진공 막형성 장치는 도 1a의 고주파 전원 유니트 및 하이패스 필터에 대신하여, ECR 장치(613)를 구비하고 있다. ECR 장치(613)는 진공 챔버(1)의 벽부에 개구하도록 설치된 ECT 공동(空洞)(607)과 ECR 전원(608)을 가지며, ECT 전원(608)에서 발생시킨 2.45GHz의 마이크로파를 ECR 공동(607) 내에 도입시키고, 도시되지 않은 자석에 의한 자계하에서 전자 싸이클론 공명을 일으켜 고밀도의 플라즈마를 발생시킨다. 이 플라즈마(611)가 진공 챔버(1) 내에 공급된다. 다른 점은 도 1a의 막형성 장치와 마찬가지로 구성되어 있다. 또한, 이 진공 막형성 장치에서는, 증발원(603)으로서 저항 가열 방식의 것이 채용되고, 보트(603a) 상에 놓인 박막 재료(불화마그네슘)(606)가 저항 가열에 의하여 증발된다. 또한, 기판 홀더(2)의 배후에는, 기판(5)을 배후로부터 가열하기 위한 히터(605)가 배설되어 있다. 부호(604)는 막두께(후) 센서를 나타낸다. 부호(609)는 가스의 유출구를 나타낸다. 또한, 부호(610)는 증발한 막 재료물질을 나타낸다.
이렇게 구성된 진공 막형성 장치에서는, 플라즈마(611)가 ECR 장치(613)에 의하여 진공 챔버(1) 내에 공급되기 때문에, 바이어스 전압의 펄스 주파수를 비교적 높게 하여도 방전이 불안정하게 되지 않는다. 최대, ECR 전원(608)으로부터 공급되는 마이크로파와 마찬가지로, 2.45GHz까지 높게 하는 것이 가능하다.
다음은 본 발명의 한층 다른 실시 형태를 설명한다. 본 구성예는 도 1a의 진공 막형성 장치에 있어서, 바이어스 전원 유니트(12) 및 로패스 필터(16)가 제외되고, 도시되지 않은 정합 박스 중의 저항 및 콘덴서의 값이 소정의 값으로 된다. 이 정합 박스는 고정 콘덴서, 고정 저항 및 가변 콘덴서 등으로 구성되지만, 이 가운데 고정 콘덴서 및 고정 저항이 소정값인 경우에, 하기에서와 같은 현상이 발생하는 것을 본 발명자는 발견하였다.
도 18은, 도 1a의 기판 홀더(2)의 전위 변화를 나타내는 그래프이다. 본 구성예에 의한 진공 막형성 장치에 있어서, 고주파 전원 유니트를 동작시켜 고주파 전력을 진공 챔버(1) 내에 공급하면, 도 18에 도시된 바와 같이, 기판 홀더(2)의 전위는, 대략 일정의 음전압(Vdc)을 중심으로 진폭(Va)으로 진동하는 진동파형태로 변화한다. 이 진동파의 주파수는 고주파 전원 유니트로부터 출력되는 고주파 전력의 주파수(통상은 13.56MHz)와 동일하거나 그 정수배이다. 음전압(Vdc)은 통상의 경우에 있어서, 자기 바이어스에 상당하는 전압이라고 생각된다. 그러나, 이러한 현상이 발행하는 메카니즘은 현시점에서는 해명되지 않는다. 그리고, 본 구성예에서 는 이 진동파의 진폭(Va)이 상기 음전압(Vdc)보다 약간 크기 때문에, 기판 홀더(2)의 전위는 고주파 전력의 주파수로 △t의 기간에 걸쳐 주기적으로 양전위로 된다. 따라서, 도 1a의 경우와 마찬가지로, 할로겐 원소의 결여가 억제된 할로겐 화합물의 박막을 형성할 수 있다. 또한, 도 18에서는 상기 진동파의 파형을 양음 교대로 펄스열 형태로 표현하고 있으나, 실제는 정현파이다. 또한, 양전위 기간 △t는, 10μs 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 주파수는 13.56MHz ~ 4×13.56MHz 로 하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 막 재료인 할로겐 화합물을 이온화시켜 막을 형성함에 있어서, 할로겐 화합물의 이온에서 해리된 할로겐 원소의 이온을 막중에 흡수할 수 있어, 할로겐 원소가 막으로부터 결여되는 것을 방지할 수 있다.
이것에 의하여, 본발명에 의하면, 할로겐 화합물을 이온화시켜 막을 형성함과 동시에, 막중에서 할로겐 원소가 결여되는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의하여, 할로겐 화합물에 대하여, 치밀하고 강고한 막으로 막을 형성함과 동시에 소기의 기능을 손실함없이 막으로 성막할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 반응 가스의 형태로 진공 챔버 내에 공급하여 보충하기 용이하지 않은 할로겐 원소의 결여를 방지할 수 있다. 예를 들어 산화 막을 형성하는 경우라면, 진공 챔버 내에 산소 가스를 공급하면서 막을 형성하는 것으로 막중의 산소 결여를 보충할 수 있지만, 본 발명에 의하면, 반응 가스의 형태로 할로겐을 보충할 필요가 없다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 할로겐 화합물의 막에 대하여, 할로겐 원소가 결여하는 것을 방지하고, 소기의 기능을 손실함없이 막의 형성이 가능한 효과를 나타낸다.
명세서에서 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 여러 가지 형태의 실시예를 들었으나, 이는 본 발명을 설명하기 위함이며, 제한하기 위한 것이 아니다. 왜냐하면, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명이 아닌 청구범위에 의하여 정의되며, 청구범위의 범주에 속하는 모든 변화와 대안은 본 발명의 청구범위에 포함된다.
도 1a는 본 발명을 실시할 수 있는 진공 막형성 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 1b는 본 발명과 관련된 바이어스 전압의 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명과 관련된 바이어스 전압의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 3a 내지 도3c는 본 발명에 관련된 바이어스 전원 유니트의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명을 실시할 수 있는 진공 막형성 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명을 실시할 수 있는 진공 막형성 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명을 실시할 수 있는 진공 막형성 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 불화마그네슘 박막의 흡수계수에 영향을 미치는 고주파 전력의 영향을 나타내는 그래프이다.
도 8은 불화마그네슘 박막의 흡수계수에 영향을 미치는 기판 온도의 영향을 나타내는 그래프이다.
도 9a는 불소 이온의 기판 표면으로의 입사 저해를 나타내는 모식도이다.
도 9b는 불소 이온의 기판 표면으로부터의 탈리를 나타내는 모식도이다.
도 10a는 본 발명의 작용을 나타내는 도면으로서, 해리한 불소 이온의 흡수를 나타내는 도면이다.
도 10b는 본 발명의 작용을 나타내는 도면으로서, 불소의 탈리 방지를 나타내는 도면이다.
도 11은 바이어스 전압의 펄스 주파수에 대한 불화마그네슘 박막의 흡수율 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 12는 석영 기판 상에 불화마그네슘 박막을 형성한 경우 가시광역에서의 광 흡수율을 나타내는 그래프이다.
도 13a는 내마모성 시험을 설명하기 위한 도면으로서, 내마모성 시험 장치의 개요를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 13b는 내마모성 시험을 설명하기 위한 도면으로서, 내마모성 평가 기준을 나타내는 도면이다.
도 14는 불화마그네슘 박막의 결정 입경을 나타내는 표이다.
도 15a는 본 발명의 실시 형태에 있어서 실시예를 다층막으로 적용하는 예를 설명하기 위한 도면으로서, 다층막의 구성을 나타내는 도면이다.
도 15b는 본 발명의 실시 형태에 있어서 실시예를 다층막으로 적용하는 예를 설명하기 위한 도면으로서, 기판 상에 형성된 다층막의 가시광역에서의 반사율을 나타내는 도면이다.
도 16은 바이어스 전압의 펄스 주파수의 고주파화에 적합한 진공 막형성 장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 17은 도 1의 기판 홀더의 전위 변화를 나타내는 그래프이다.
도 18은 도 1의 기판 홀더의 전위 변화를 나타내는 그래프이다.

Claims (13)

  1. 진공 챔버 내에 배치되고 기재 홀더로서 겸용되는 바이어스 공급전극, 상기 바이어스 공급전극에 바이어스 전압을 인가하는 전원, 상기 바이어스 공급전극에 대하여 상기 전원에 병렬로 연결된 콘덴서를 구비하는 막형성 장치를 이용한 할로겐 화합물의 막형성 방법에 있어서,
    상기 바이어스 공급전극의 앞면에 기재를 배치하는 공정;
    할로겐 화합물로 이루어진 막 재료를 증발시키는 공정;
    상기 바이어스 공급전극을 한쪽의 전극으로 하여 고주파 전압을 공급함으로써 상기 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 공정;
    음의 평균값을 가지고, 한편 최대값이 상기 고주파 전압에 의한 자기 바이어스를 초과하는 파형으로 변화하는 상기 바이어스 전압을 상기 바이어스 공급전극에 인가하는 공정을 포함하여 구성되고,
    이것에 의하여, 상기 증발시킨 막 재료를 이온화시키고 상기 기재 상에 석출시켜, 상기 기재 상에 할로겐 화합물로 이루어진 막을 형성시키는 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 막형성 방법.
  2. 진공 챔버 내에 배치되고 기재 홀더로서 겸용되는 바이어스 공급전극, 상기 바이어스 공급전극에 바이어스 전압을 인가하는 전원, 상기 바이어스 공급전극에 대하여 상기 전원에 병렬로 연결된 콘덴서를 구비하는 막형성 장치를 이용한 할로겐 화합물의 막형성 방법에 있어서,
    상기 바이어스 공급전극의 앞면에 기재를 배치하는 공정;
    할로겐 화합물로 이루어진 막 재료를 증발시키는 공정;
    상기 바이어스 공급전극을 한쪽의 전극으로 하여 고주파 전압을 공급함으로써 상기 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 공정;
    음의 평균값을 가지고, 한편 최대값이 상기 고주파 전압에 의한 자기 바이어스를 초과하는 파형으로 변화하는 상기 바이어스 전압을 상기 바이어스 공급전극에 인가하는 공정을 포함하여 구성되고,
    이것에 의하여, 상기 증발시킨 막 재료를 이온화시키고 상기 기재 상에 석출시켜, 상기 기재 상에 할로겐 화합물로 이루어진 막을 형성시키며,
    상기 바이어스 전압의 최대값은 양전압인 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 막형성 방법.
  3. 삭제
  4. 진공 챔버 내에 배치되고 기재 홀더로서 겸용되는 바이어스 공급전극, 상기 바이어스 공급전극에 바이어스 전압을 인가하는 전원, 상기 바이어스 공급전극에 대하여 상기 전원에 병렬로 연결된 콘덴서를 구비하는 막형성 장치를 이용한 할로겐 화합물의 막형성 방법에 있어서,
    상기 바이어스 공급전극의 앞면에 기재를 배치하는 공정;
    할로겐 화합물로 이루어진 막 재료를 증발시키는 공정;
    상기 바이어스 공급전극을 한쪽의 전극으로 하여 고주파 전압을 공급함으로써 상기 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 공정;
    음의 평균값을 가지고, 한편 최대값이 상기 고주파 전압에 의한 자기 바이어스를 초과하는 파형으로 변화하는 상기 바이어스 전압을 상기 바이어스 공급전극에 인가하는 공정을 포함하여 구성되고,
    이것에 의하여, 상기 증발시킨 막 재료를 이온화시키고 상기 기재 상에 석출시켜, 상기 기재 상에 할로겐 화합물로 이루어진 막을 형성시키며,
    상기 바이어스 전압은, 상기 고주파 전압의 전원 측과 상기 진공 챔버 측과의 임피던스를 정합하는 정합 회로 중에서 발생하는 전압에 기초하여 인가되는 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 막형성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 막 재료를 증발시키는 증발원을 설치함과 함께 상기 증발원과 상기 기재와의 사이에 고주파 전력을 공급하는 코일형태 이온화 전극을 배치하고,
    상기 증발원에서 증발한 막 재료 물질을 코일형태 이온화 전극을 통과시켜 이온화시키는 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 막형성 방법.
  6. 진공 챔버 내에 배치되고 기재 홀더로서 겸용되는 바이어스 공급전극, 상기 바이어스 공급전극에 바이어스 전압을 인가하는 전원, 상기 바이어스 공급전극에 대하여 상기 전원에 병렬로 연결된 콘덴서를 구비하는 막형성 장치를 이용한 할로겐 화합물의 막형성 방법에 있어서,
    상기 바이어스 공급전극의 앞면에 기재를 배치하는 공정;
    할로겐 화합물로 이루어진 막 재료를 증발시키는 공정;
    상기 바이어스 공급전극을 한쪽의 전극으로 하여 고주파 전압을 공급함으로써 상기 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 공정;
    음의 평균값을 가지고, 한편 최대값이 상기 고주파 전압에 의한 자기 바이어스를 초과하는 파형으로 변화하는 상기 바이어스 전압을 상기 바이어스 공급전극에 인가하는 공정을 포함하여 구성되고,
    이것에 의하여, 상기 증발시킨 막 재료를 이온화시키고 상기 기재 상에 석출시켜, 상기 기재 상에 할로겐 화합물로 이루어진 막을 형성시키며,
    클러스터 이온 발생 수단에 의하여 상기 할로겐 화합물을 포함하는 막 재료를 클러스터 형태로 증발시킴과 동시에 이온화시키는 것에 의하여, 상기 막 재료를 이온화시키는 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 막형성 방법.
  7. 진공 챔버 내에 배치되고 기재 홀더로서 겸용되는 바이어스 공급전극, 상기 바이어스 공급전극에 바이어스 전압을 인가하는 전원, 상기 바이어스 공급전극에 대하여 상기 전원에 병렬로 연결된 콘덴서를 구비하는 막형성 장치를 이용한 할로겐 화합물의 막형성 방법에 있어서,
    상기 바이어스 공급전극의 앞면에 기재를 배치하는 공정;
    할로겐 화합물로 이루어진 막 재료를 증발시키는 공정;
    상기 바이어스 공급전극을 한쪽의 전극으로 하여 고주파 전압을 공급함으로써 상기 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 공정;
    음의 평균값을 가지고, 한편 최대값이 상기 고주파 전압에 의한 자기 바이어스를 초과하는 파형으로 변화하는 상기 바이어스 전압을 상기 바이어스 공급전극에 인가하는 공정을 포함하여 구성되고,
    이것에 의하여, 상기 증발시킨 막 재료를 이온화시키고 상기 기재 상에 석출시켜, 상기 기재 상에 할로겐 화합물로 이루어진 막을 형성시키며,
    상기 진공 챔버 내에 상기 기재를 배면측으로부터 유지하는 기재 홀더가 전도전성 재질에 의하여 형성되는 것과 함께, 상기 기재 홀더가 상기 바이어스 공급전극과 겸용되는 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 막형성 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 증발시키는 할로겐 화합물과 동일한 재료를 유지하는 도가니, 도가니 내의 할로겐 화합물을 전자빔에 의하여 가열하여 증발시키는 전자총, 상기 도가니로부터 상기 기재의 방향으로 일정 간격을 두고 떨어져 설치되는 셔터를 구비하는 전자빔식 증발원을 더 설치하고,
    상기 도가니 내의 할로겐 화합물을 전자빔으로 가열하여 증발시킴과 동시에, 증발시킨 할로겐 화합물이 상기 기재에 직접으로 입사하는 것을 셔터에 의해 차단함으로써, 막형성시에 상기 증발한 할로겐 화합물을 셔터 및 도가니에 대하여 옆방향으로 유도하는 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 막형성 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 할로겐 화합물은 불화마그네슘(MgF2)인 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 막형성 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 바이어스 전압의 주파수는 100kHz 이상 2.45GHz 이하인 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 막형성 방법.
  11. 진공 챔버,
    상기 진공 챔버 내에 설치되고, 기재 홀더로서 겸용되며, 그 앞면에 기재가 배치되는 바이어스 공급전극,
    상기 바이어스 공급전극에 바이어스 전압을 인가하는 전원,
    상기 바이어스 공급전극에 대하여 상기 전원에 병렬로 연결된 콘덴서,
    상기 기재 상에 형성되는 막 재료를 증발시키기 위한 증발원,
    상기 바이어스 공급전극을 한쪽의 전극으로 하여 고주파 전압을 공급함으로써, 상기 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 전원,
    음의 평균값과 양의 최대값을 가지는 파형태로 변화시켜 100kHz 이상 2.45GHz 이하의 주파수를 가지는 상기 바이어스 전압을 상기 바이어스 공급전극에 인가하기 위한 바이어스 전원을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 할로겐 화합물의 막형성 장치.
  12. 진공 챔버 내에 배치되고 기재 홀더로서 겸용되는 바이어스 공급전극, 상기 바이어스 공급전극에 바이어스 전압을 인가하는 전원, 상기 바이어스 공급전극에 대하여 상기 전원에 병렬로 연결된 콘덴서를 구비하는 막형성 장치를 이용하고,
    상기 바이어스 공급 전원의 앞면에 기재를 배치하는 공정;
    불화마그네슘을 증발시키는 공정;
    상기 바이어스 공급전극을 한쪽의 전극으로 하여 고주파 전압을 공급함으로써 상기 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 공정;
    음의 평균값과 양의 최대값을 가지는 파형태로 변화시켜 100kHz 이상 2.45GHz 이하의 주파수를 가지는 상기 바이어스 전압을 상기 바이어스 공급전극에 인가하는 공정에 의하여 상기 기재 상에 형성된 것을 특징으로 하는 불화마그네슘 막.
  13. 삭제
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