KR101068278B1 - 증착장치 및 박막 디바이스의 제조방법 - Google Patents

증착장치 및 박막 디바이스의 제조방법 Download PDF

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Abstract

[과제] 본 발명은 성막조건의 경시적인 변화를 억제할 수 있는 증착장치(1)를 제공하는 것을 과제로 한다.
[해결수단] 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 증착장치는, 접지된 진공용기(10) 내에 지지된 기판홀더(12)와, 기판홀더(12)에 보유·유지(保持)된 기판(14)과, 기판(14)에 이간하여 대향하는 증발원(34, 36)과, 기판(14)에 대해 이온을 조사하는 이온총(38)과, 기판(14)에 대해 전자를 조사하는 뉴트럴라이저(40)를 구비하며, 이온총(38) 및 뉴트럴라이저(40)에는, 각각, 조사이온 가이드부재(50) 및 조사전자 가이드부재(52)가 취부되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

증착장치 및 박막 디바이스의 제조방법{Manufacturing method for vapor deposition device and thin-film device}
본 발명은 박막의 증착장치에 관한 것으로, 특히, 이온총과 뉴트럴라이저를 구비한 증착장치, 및 이 증착장치를 사용한 박막 디바이스의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 명세서 중에 있어서, 전기적으로 플로팅이란, 다른 부재와는 전기적으로 절연되어 있는 상태를 말하는 것으로 한다.
종래부터, 진공용기 내에서 기판 표면을 향해 박막재료를 증발시킬 때, 기판 상에 퇴적된 증착층에 이온을 조사함으로써 치밀화를 행하는 증착장치(이온어시스트 증착장치)가 알려져 있다. 이와 같은 증착장치에서는, 이온총으로 비교적 낮은 에너지의 가스이온을 기판에 조사하는 동시에, 뉴트럴라이저에 의해 기판에 중화전자(전자)를 조사함으로써, 가스이온에 의한 기판 상의 전하의 편중을 중화하면서, 가스이온의 운동에너지에 의해 치밀한 막을 제작할 수 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2).
특허문헌 1, 2에 나타내어진 기술에서는, 도 4와 같이, 복수의 증발원(134, 136)으로부터 고굴절물질과 저굴절물질을 번갈아 증발, 적층시켜서 다층막으로 되는 반사방지막을 얻을 수 있다. 이와 같은 기술에 있어서는, 고굴절물질과 저굴절물질 각각의 성막시에, 이온총(138)으로부터 조사된 아르곤이온이나 산소이온에 의해 기판(114)에 부착된 증발물질을 치밀화하는 동시에, 뉴트럴라이저(140)로부터 조사된 중화전자에 의해 기판 등이 대전되는 것을 방지하고 있다.
특허문헌 1: 일본국 특허공개 H10-123301호 공보
특허문헌 2: 일본국 특허공개 제2007-248828호 공보
그러나, 상기 특허문헌 1 또는 2에 나타내어진 기술에 의하면, 모든 기판에 이온을 조사하고자 하면, 이온총으로부터 조사된 이온의 일부가 진공용기(100)의 벽면에 충돌하는 현상을 피할 수 없었다. 그 때문에, 진공용기(100)의 벽면에 부착되어 있던 물질이 이온의 충돌에 의해 비산하여, 성막 중의 기판에 이물질로서 부착되는 성막 불량이 발생하고 있었다.
또한, 이온총으로부터 조사되는 이온의 조사범위를 제어하는 것이 곤란하기 때문에, 이온총으로부터 조사된 이온의 일부는, 기판에 도달하기 전에 뉴트럴라이저로부터 조사된 전자와 반응하여 중화되는 현상이 발생하고 있었다. 이 때문에, 기판에 도달하기 전에 중화되는 이온이나 전자를 유효하게 활용할 수 없고, 또한 중화되는 이온 양에 대응하여, 여분의 이온 전류를 소비하고 있었다.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 감안하여, 이온총으로부터 조사되는 이온의 조사범위를 제어하여, 청정도가 높고 또한 고정도(高精度)의 광학필터를 제조할 수 있는 증착장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 이온총과 뉴트럴라이저를 고효율로 활용하여, 광학필터의 제조비용의 저감을 도모할 수 있는 증착장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제는, 청구항 1의 증착장치에 의하면, 접지된 진공용기와, 그 진공용기 내에 지지된 기판홀더와, 그 기판홀더에 보유·유지(保持) 가능한 기판과, 그 기판과 소정 거리 이간하여 대향하는 증착수단과, 상기 기판에 대해 이온을 조사하는 이온총과, 상기 기판에 대해 전자를 조사하는 뉴트럴라이저를 구비하는 증착장치에 있어서, 상기 뉴트럴라이저는 전자 조사구를 상기 기판의 방향으로 향하여 배설(配設)되는 동시에, 상기 이온총은 상기 진공용기 내부의 상기 기판홀더가 배설되는 측과 반대방향측에, 이온 조사구가 상기 기판에 대향하는 상태로 배설되어 있고, 상기 이온총의 상기 이온 조사구로부터 상기 기판 홀더로 향하는 위치에는, 이온의 조사범위를 규제하는 조사이온 가이드부재가, 상기 이온 조사구로부터 조사된 상기 이온의 확산범위를 축소하도록 배설되어 있으며, 상기 조사이온 가이드부재는, 상기 진공용기에 대해 전기적으로 플로팅되어 있음으로써 해결된다.
이와 같이, 본 발명의 증착장치에는, 이온총으로부터 조사되는 이온의 조사범위를 규제하는 조사이온 가이드부재가 구비되어 있고, 이 조사이온 가이드부재는, 진공용기에 대해 전기적으로 플로팅되어 있다. 이 때문에, 조사이온 가이드부재의 이온이 통과하는 측은, 이온의 조사에 수반하여 이온과 동일한 전하로 대전되어, 조사이온 가이드부재와 반발하는 방향으로 이온이 유도된다. 따라서, 이온의 조사범위를 규제하는 동시에 조사범위의 변화를 억제하여, 진공용기 내측의 벽면에 충돌하는 이온을 감소시킬 수 있다. 이렇게 하여, 본 발명의 증착장치에 의하면, 기판에 부착되는 이물질을 감소시킬 수 있어, 청정도가 높으며 또한 고정도의 광학필터를 제작할 수 있다.
보다 상세하게는, 청구항 2와 같이, 상기 뉴트럴라이저의 상기 전자 조사구로부터 상기 기판홀더로 향하는 위치에는, 전자의 조사범위를 규제하는 조사전자 가이드부재가, 상기 전자 조사구로부터 조사된 상기 전자의 확산범위를 축소하도록 배설되어 있고, 상기 조사전자 가이드부재는, 상기 진공용기에 대해 전기적으로 플로팅되어 있으면 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 증착장치에는, 뉴트럴라이저로부터 조사되는 전자의 조사범위를 규제하는 조사전자 가이드부재가 추가적으로 구비되어 있고, 이 조사전자 가이드부재는 진공용기에 대해 전기적으로 플로팅되어 있다. 이 때문에, 뉴트럴라이저로부터 조사되는 전자의 조사범위를 유효하게 규제할 수 있다. 그 때문에, 이온총으로부터 조사된 이온 또는 조사이온 가이드부재와, 뉴트럴라이저로부터 조사된 전자가 반응하여 중화하는 것을 억제할 수 있어, 이온총으로부터 조사된 이온이나 뉴트럴라이저로부터 조사된 전자의 손실을 억제할 수 있다. 또한, 이온총으로부터 조사된 이온 또는 조사이온 가이드부재와 전자의 반응이 적기 때문에, 진공용기 내에서의 전위구조의 편중이나 이온의 조사범위의 편중을 방지할 수 있다. 따라서, 이온총과 뉴트럴라이저를 고효율로 활용하여, 광학필터의 제조비용의 저감을 도모할 수 있다.
더욱 구체적으로는, 청구항 3과 같이, 상기 뉴트럴라이저의 전자 조사구로부터 상기 기판홀더로 향하는 위치에는, 전자의 조사범위를 규제하는 조사전자 가이드부재가, 상기 전자 조사구로부터 조사된 상기 전자의 확산범위를 축소하도록 배설되는 동시에, 상기 조사전자 가이드부재는, 상기 진공용기에 대해 전기적으로 플로팅되어 있고, 상기 조사이온 가이드부재 및 상기 조사전자 가이드부재의 적어도 한쪽은 통형상으로 형성되며, 상기 이온총으로부터 조사되는 이온 또는 상기 뉴트럴라이저로부터 조사되는 전자가, 통형상부분의 내측을 삽통(揷通) 가능하게 배설되면 더욱 바람직하다.
이와 같이, 조사이온 가이드부재 및 조사전자 가이드부재의 적어도 한쪽은 통형상으로 형성되고, 조사되는 이온 또는 전자가, 통형상부분의 내측을 삽통 가능하게 배설됨으로써, 이온 또는 전자가, 조사이온 가이드부재 및 조사전자 가이드부재의 일단의 개구부로부터 조사방향을 향해 정확히 방출되는 동시에, 조사되는 이온 또는 전자의 밀도를 높게 할 수 있기 때문에, 기판에 부착되는 이물질을 저감시킬 수 있다. 또한, 아울러, 이온의 조사범위의 변화를 보다 효과적으로 억제할 수 있고, 또한, 보다 치밀한 광학필터를 제작할 수 있다.
또한, 청구항 4와 같이, 상기 조사이온 가이드부재는, 판형상으로 형성되고, 상기 이온총으로부터 조사되는 이온의 일부를 차폐하는 위치에 배설되면 바람직하다.
이와 같이, 조사이온 가이드부재를 판형상으로 형성하고, 상기 이온총으로부터 조사되는 이온의 일부를 차폐하는 위치에 배설됨으로써, 간단한 구조이면서, 조사되는 이온의 밀도를 높게 할 수 있어, 보다 치밀한 광학필터를 제작할 수 있다.
또한, 청구항 5와 같이, 상기 뉴트럴라이저의 상기 전자 조사구로부터 상기 기판홀더로 향하는 위치에는, 전자의 조사범위를 규제하는 조사전자 가이드부재가, 상기 전자 조사구로부터 조사된 상기 전자의 확산범위를 축소하도록 배설되는 동시에, 상기 조사전자 가이드부재는, 상기 진공용기에 대해 전기적으로 플로팅되어 있고, 상기 조사이온 가이드부재 및 상기 조사전자 가이드부재의 적어도 한쪽은, 내측부재와 외측부재로 되는 이중구조를 가지며, 상기 내측부재와 상기 외측부재는 극간을 가지고 병설되는 동시에, 각각에 대해 전기적으로 플로팅되면 바람직하다.
이와 같이, 조사이온 가이드부재 및 조사전자 가이드부재의 적어도 한쪽은, 내측부재와 외측부재로 되는 이중구조를 가지고 있고, 내측부재와 외측부재는 간극을 가지고 병설되는 동시에 각각에 대해 전기적으로 플로팅되어 있다. 따라서, 이온총 또는 뉴트럴라이저로부터 조사되는 이온 또는 전자에 가까운 내측부재가 대전되고, 외측부재는 내측부재와는 반대측으로 대전된다. 즉, 내측부재와 외측부재가 반대의 전하로 대전됨으로써, 조사이온 가이드부재 또는 조사전자 가이드부재는 보다 큰 전하를 축적할 수 있다. 이 때문에, 전위구조가 변화되기 어려워져, 이온 또는 전자의 조사범위를 보다 안정시킬 수 있다. 따라서, 이온총과 뉴트럴라이저의 고효율 활용 및 광학필터의 제조비용의 저감을 도모할 수 있다.
구체적으로는, 청구항 6과 같이, 상기 진공용기는 상기 진공용기로부터 전기적으로 플로팅된 내벽을 구비하면 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 진공용기는 진공용기로부터 전기적으로 플로팅된 내벽을 구비하고 있기 때문에, 성막시에 성막물질이 진공용기의 내벽으로의 부착에 의해 경시적으로 내벽의 상태가 변화되었다고 해도, 전위구조의 변화를 억제할 수 있다. 이 때문에, 전위구조의 경시적 변화, 즉, 성막조건의 경시적인 변화를 방지할 수 있다.
또한, 청구항 7과 같이 상기 뉴트럴라이저는 상기 이온총과 이간된 위치에 배설되면 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 뉴트럴라이저는 이온총과 이간된 위치에 배설되어 있다. 따라서, 이온총으로부터 조사된 이온과, 뉴트럴라이저로부터 조사된 전자가, 기판에 도달하기 전에 반응하여 중화되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 이온총으로부터 조사된 이온이나 뉴트럴라이저로부터 조사된 전자의 손실을 억제할 수 있어, 진공용기 내에서의 전위구조의 편중이나 이온의 조사범위의 편중이 발생하지 않는다. 따라서, 성막조건의 경시적인 변화를 억제할 수 있어, 예비적인 성막처리를 행할 필요가 없는 생산성이 높은 증착장치를 제공할 수 있다.
상기 과제는, 청구항 8의 박막 디바이스의 제조방법에 의하면, 접지된 진공용기와, 그 진공용기 내에 지지된 기판홀더와, 그 기판홀더에 보유·유지 가능한 기판과, 그 기판과 소정 거리 이간하여 대향하는 증착수단과, 상기 진공용기 내부의 상기 기판홀더가 배설되는 측과 반대방향측에, 이온 조사구가 상기 기판에 대향하는 상태로 배설되는, 상기 기판에 대해 이온을 조사하기 위한 이온총과, 상기 진공용기의 측면측에 배설되어, 상기 기판에 대해 전자를 조사하기 위한 뉴트럴라이저와, 상기 증착수단의 증착물질 조사구 및 상기 이온총의 이온 조사구의 바로 근처에 각각 배설되는 셔터와, 상기 이온총의 상기 이온 조사구로부터 상기 기판홀더로 향하는 위치에, 상기 이온 조사구로부터 조사된 상기 이온의 확산범위를 축소하도록 배설된 조사이온 가이드부재와, 상기 뉴트럴라이저의 상기 전자 조사구로부터 상기 기판홀더로 향하는 위치에, 상기 전자 조사구로부터 조사된 상기 전자의 확산범위를 축소하도록 배설된 조사전자 가이드부재를 구비한 증착장치를 사용하여, 상기 기판홀더에 상기 기판을 배설하는 배설공정과, 상기 기판홀더를 소정 회전수로 회전시키고, 상기 진공용기 내의 압력을 소정 값으로 설정하여, 상기 기판온도를 소정 값으로 가온하는 설정공정과, 상기 이온총 및 상기 증착수단을 아이들(idle) 운전상태로 하는 준비공정과, 상기 셔터를 개방함으로써 상기 증착물질을 상기 기판으로 조사하는 증착공정을 행하고, 그 증착공정에 있어서는, 상기 이온총으로부터 상기 기판을 향해, 상기 조사이온 가이드부재를 통과한 이온이 조사되는 동시에, 상기 기판홀더에 근접하여 배설되는 동시에, 상기 이온총과 소정 거리 이간하여 배설되는 상기 뉴트럴라이저로부터 상기 기판을 향해 상기 조사전자 가이드부재를 통과한 전자가 조사됨으로써 해결된다.
이와 같이, 본 발명의 증착장치에 의해 본 제조방법에 의해 제작된 박막 디바이스는, 제조비용이 비교적 저렴하면서 우수한 특성을 가지고 있다.
청구항 1의 증착장치에 의하면, 조사방향을 향해 정확히 이온을 조사할 수 있기 때문에, 기판에 부착되는 이물질을 저감할 수 있는 동시에, 이온의 조사범위의 변화 등을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 청구항 2의 증착장치에 의하면, 이온총과 뉴트럴라이저를 고효율로 활용하여, 광학필터의 제조비용의 저감을 도모할 수 있다.
청구항 3의 증착장치에 의하면, 기판에 부착되는 이물질을 저감할 수 있는 동시에, 이온의 조사범위의 변화를 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 이 때문에, 보다 치밀한 광학필터를 제작할 수 있다.
청구항 4의 증착장치에 의하면, 보다 치밀한 광학필터를 제작할 수 있다.
청구항 5의 증착장치에 의하면, 이온 또는 전자의 조사범위를 보다 안정시킬 수 있어, 이온총과 뉴트럴라이저를 고효율로 활용하여, 광학필터의 제조비용의 저감을 도모할 수 있다.
청구항 6의 증착장치에 의하면, 이온총으로부터 조사된 이온이나 뉴트럴라이저로부터 조사된 전자의 손실을 적게 할 수 있어, 성막조건의 경시적인 변화를 억제하는 동시에 제조비용을 저감할 수 있다.
청구항 7의 증착장치에 의하면, 이온총으로부터 조사된 이온이나 뉴트럴라이저로부터 조사된 전자를 손실하는 것을 방지하여, 저비용화를 도모할 수 있다.
청구항 8의 박막 디바이스의 제조방법에 의하면, 우수한 특성을 갖는 박막 디바이스가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 증착장치의 개념도이다.
도 2는 실시예 1과 비교예 1의 광학필터의 투과율을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태의 증착장치의 개념도이다.
도 4는 종래의 증착장치의 개념도이다.
부호의 설명
1, 2 증착장치
10, 100 진공용기
12 기판홀더
14, 114 기판
18 수정(水晶)모니터
19 막두께 검출부
30 내벽
34, 36, 134, 136 증발원
34a, 36a, 38a 셔터
38, 138 이온총
40, 140 뉴트럴라이저
50 조사이온 가이드부재
52 조사전자 가이드부재
T 투과율
λ 파장
이하에, 본 발명의 일 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 부재, 배치 등은 발명을 구체화한 일례로서 본 발명을 한정하지 않으며, 본 발명의 취지에 따라 각종 개변할 수 있는 것은 물론이다.
(제1 실시형태)
도 1에 의해 본 발명의 제1 실시형태의 증착장치(1)의 구성을 설명한다.
도 1은 제1 실시형태의 증착장치(1)의 개념도이다.
본 실시형태의 증착장치(1)는, 진공용기(10), 기판홀더(12), 증발원(34, 36), 이온총(38), 뉴트럴라이저(40), 조사이온 가이드부재(50), 조사전자 가이드부재(52)를 주요 구성으로 하여 형성된다.
본 실시형태의 진공용기(10)는, 공지의 성막장치에서 통상 사용되는 세로로 두는 원통형상의 스테인리스제 용기로, 접지되어 접지전위로 되어 있다.
또한, 이 진공용기(10)의 내측은, 도시하지 않는 배기수단에 의해 소정의 압력(예를 들면 3×10-2~10-4 Pa 정도)으로 배기되도록 구성되어 있다.
본 실시형태의 기판홀더(12)는 돔형상(대략 반구면형상)으로 형성된 스테인리스제 부재로, 진공용기(10) 내의 상측에 수직축 회전으로 회전 가능하게 보유·유지된다.
이 기판홀더(12)는 도시하지 않는 모터의 출력축에 대해 동축형상으로 접속되어 있다.
또한, 기판홀더(12)의 하면에는 다수의 기판(14)이 성막면을 아래쪽으로 향하게 하여 고정되어 있다.
또한, 기판홀더(12)는, 도시하지 않는 모터(진공용기(10)의 외측에 고정되어 있음)의 출력축에, 애자(碍子) 등의 도시하지 않는 절연물질을 매개로 하여 지지되어 있고, 진공용기(10)에 대해 전기적으로 플로팅되어 있다.
또한, 기판홀더(12)의 중심에 설치된 구멍부에는 막두께 검출장치가 배설되어 있다. 본 실시형태에서는, 막두께 검출장치로서 공지의 수정모니터(18)가 설치되어 있다. 수정모니터(18)는, 그 표면에 박막이 부착되는 것에 의한 공진주파수의 변화로부터 물리막두께를 막두께 검출부(19)에서 검출한다. 물론, 막두께 검출장치로서 수정모니터(18)와 공지의 광학모니터를 병설하여 막두께를 측정하는 구성으로 해도 된다.
이 기판홀더(12)에 장착되는 기판(14)은, 광투과성을 갖는 재료로 형성되어 있고, 그 표면에 유전체막이나 흡수막이 성막에 의해 부착된다. 본 실시형태에서는 기판(14)으로서 원판형상의 것을 사용하고 있으나, 형상으로서는 이것에 한정되지 않고, 표면에 박막을 형성할 수 있는 것이라면, 예를 들면 렌즈형상, 원통형상, 원환형상 등의 다른 형상이어도 된다.
본 실시형태의 증발원(34, 36)은 전자빔 가열방식에 의해, 고굴절률 물질이나 저굴절률 물질을 가열해서 증발시키기 위한 장치로, 진공용기(10) 내의 하측에 배설된다.
본 실시형태에 있어서는, 증발원(34)은 고굴절률 물질의 증발수단으로서 구성되는 동시에, 증발원(36)은 저굴절률 물질의 증발수단으로서 구성된다.
또한, 증발원(34, 36) 및 후술하는 이온총(38)의 위쪽에는, 개폐조작 가능한 셔터(34a, 36a, 38a)가 취부(取付)되어 있다. 이들 셔터(34a, 36a, 38a)는 도시하지 않는 컨트롤러에 의해 적절히 개폐 제어된다.
또한, 본 실시형태에 있어서 성막되는 광학필터는, 고굴절률 물질과 저굴절률 물질을 번갈아 적층시킴으로써 성막을 행하고 있으나, 한 종류 또는 복수 종류의 증발물질로 되는 광학필터의 성막에 대해서도 본 발명은 적용 가능하고, 그 경우는, 증발원의 수나 배치를 적절히 변경 가능하다.
또한, 본 실시형태에 있어서 제작하는 광학필터의 구체예로서, 단파장 투과 필터(SWPF)를 들고 있으나, 이것 이외에도, 장파장 투과 필터, 밴드패스 필터, ND 필터 등의 박막 디바이스에 대해서도 적용 가능하다.
본 실시형태의 이온총(38)은, 이온(ion)을 기판(14)을 향해 방출하는 장치로, 반응가스(예를 들면 O2)나 비활성기체(희가스)(예를 들면 Ar)의 플라즈마로부터 대전된 이온(O2 +, Ar+)을 꺼내어, 가속전압에 의해 가속하여 사출(射出)한다.
또한, 본 실시형태의 뉴트럴라이저(40)는 전자(e-)를 기판(14)을 향해 방출하는 것으로, Ar 등 비활성기체의 플라즈마로부터 전자를 꺼내어, 가속전압으로 가속해서 전자를 방출한다. 여기에서 사출되는 전자는, 기판(14) 표면에 부착된 이온을 중화한다.
본 실시형태의 증착장치(1)에서는, 뉴트럴라이저(40)는 진공용기(10)의 측면측에 배설되어 있고, 이온총(38)과 소정 거리 이간하여 위치하고 있다.
또한, 종래의 이 종류의 장치에 비해, 본 실시형태의 뉴트럴라이저(40)는, 이온총(38)과 소정 거리 이간하는 동시에 기판홀더(12)에 근접하는 위치에 배치된다.
본 실시형태의 조사이온 가이드부재(50)는, 이온총(38)의 이온 조사구의 근방에 배설되는 대략 통형상, 보다 구체적으로는 나팔형상으로 형성된 스테인리스제의 부재로, 이온총(38)과 이간되는 쪽 단부의 개구폭이 크게 형성되어 있다. 조사이온 가이드부재(50)는, 취부 지그와 애자를 매개로 하여 진공용기(10)의 하면측에 취부되고, 진공용기(10)에 대해 전기적으로 플로팅되어 있다. 그리고, 이온총(38)으로부터 조사되는 이온이, 조사이온 가이드부재(50)의 통형상부분을 삽통하도록 배설되어 있다.
본 실시형태의 조사전자 가이드부재(52)는, 뉴트럴라이저(40)의 전자 조사구의 근방에 배설되는 대략 통형상 스테인리스제의 부재로, 전술한 조사이온 가이드부재(50)와 근사(近似)한 형상을 가지고 있다. 그리고, 뉴트럴라이저(40)로부터 조사되는 전자가, 조사전자 가이드부재(52)의 통형상부분을 삽통하도록 배설된다. 진공용기(10)에 취부 지그와 애자를 매개로 하여 취부되고, 진공용기(10)에 대해 전기적으로 플로팅되어 있다.
여기서, 조사이온 가이드부재(50)의 효과에 대해 설명한다.
이온총(38)으로부터 이온이 조사되고, 조사이온 가이드부재(50)의 내측을 이온이 통과하면, 그 내면측이 이온의 전하에 따라 대전된다. 본 실시형태에 있어서는, 이온으로서 O2 +를 사용하고 있기 때문에, 조사이온 가이드부재(50)의 내측은 플러스로 대전된다.
이 때문에, 이온총(38)으로부터 조사된 O2 +는, 플러스측으로 대전된 조사이온 가이드부재(50)의 내측면과 반발하여, 조사이온 가이드부재(50)의 개구방향으로 유도된다.
이와 같이, 목표 방향으로 방출되는 이온이 증가하는 한편, 목표를 벗어나 진공용기(10)의 내벽면 등의 벽면에 충돌하는 이온이 감소한다. 이 때문에, 벽면에 부착되어 있던 부착물이 이온의 충돌에 의해 비산하여, 기판(14)에 이물질로서 부착되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 조사이온 가이드부재(50)에는, 이온총(38)으로부터 조사되는 이온의 밀도를 올리는 효과가 있다.
이것은, 플로팅처리에 의해 대전된 부재에 이온이 반사되어, 조사이온 가이드부재(50)의 개구부로 유도되는 것에 의한다. 즉, 종래의 조사이온 가이드부재(50)를 구비하지 않는 증착장치에서는, 주변방향으로 조사되어 산일(散逸)되어 있던 이온을 목표 방향으로 방출할 수 있기 때문에, 그만큼, 조사되는 이온의 밀도를 올릴 수 있다.
이와 같이, 조사이온 가이드부재(50)를 통과하여 조사되는 이온의 밀도가 높아지는 것으로부터, 기판(14)에 부착된 증착물질의 치밀화를 효율적으로 행할 수 있게 된다.
이 때문에, 조사이온 가이드부재(50)를 구비한 증착장치(1)에 의해 제작한 광학필터는 치밀해져 광학 특성이 향상된다. 구체적으로는, 광학필터에 입사한 가시광선의 흡수율이 저하되어, 투과율을 향상시킨 고정도의 광학필터를 제작할 수 있다.
물론, 처리시간의 단축을 도모하는 것도 가능하여, 이 경우, 생산성 및 저비용화를 도모할 수 있다.
다음으로, 조사전자 가이드부재(52)의 효과에 대해 설명한다.
뉴트럴라이저(40)로부터 조사된 전자가, 통형상의 조사전자 가이드부재(52)의 내측을 통과하면, 그 내면측이 마이너스로 대전된다. 이 때문에, 뉴트럴라이저(40)로부터 조사된 전자는, 전자와 동일한 마이너스측으로 대전된 조사전자 가이드부재(52)의 내측면과 반발하여, 조사전자 가이드부재(52)의 개구방향으로 유도된다.
이렇게 하여, 목표 방향으로 방출되는 전자가 증가하는 한편, 조사방향에서 벗어나 산일하는 전자가 감소하기 때문에, 이온총(38)으로부터 조사되어 기판(14)으로 향하는 이온의 중화에 전자가 소비되는 것이나, 조사이온 가이드부재(50)에 대전된 전하의 중화에 전자가 소비되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 조사전자 가이드부재(52)를 구비함으로써, 이온총(38)이나 조사이온 가이드부재(50)를 보다 효율적으로 사용할 수 있다.
전술한 증착장치(1)는, 조사이온 가이드부재(50)와 조사전자 가이드부재(52)를 구비함으로써, 기판(14)에 부착된 증착물질을 치밀화하여 투과율이 높은 광학필터를 제작할 수 있는 동시에, 이온의 조사에 의한 챔버 벽면으로부터의 이물질의 비산을 방지하여, 성막 불량을 저감할 수 있다. 또한, 조사전자 가이드부재(52)를 구비함으로써, 이온총(38)으로부터 조사되어 기판(14)으로 향하는 이온이나, 조사이온 가이드부재(50)에 대전된 전하 등의 불필요한 중화를 방지할 수 있기 때문에, 이온총(38)이나 조사이온 가이드부재(50)를 보다 효율적으로 사용할 수 있다.
이하에, 본 실시형태의 증발장치(1)의 동작에 대해 설명한다.
먼저, 진공용기(10) 내의 기판홀더(12)에 기판(14)을 세팅하고, 진공용기(10) 내를 소정 압력까지 배기한다.
그리고, 기판홀더(12)를 소정 회전수로 회전시키는 동시에, 도시하지 않는 전기 히터에 의해 기판(14)의 온도를 소정 온도로 가온한다.
이어서, 이온총(38)의 이온원을 즉시 이온이 조사 가능한 아이들 운전상태로 한다. 동시에, 증발원(34, 36)을 즉시 증발입자를 방출할 수 있는 상태로 해 둔다(즉, 셔터(34a, 36a)의 열림동작을 행함으로써 즉시 증발입자를 방출할 수 있는 상태로 해 둔다).
이와 같은 조작을 행하여, 기판홀더(12)의 회전수와 기판(14)의 온도가 소정 조건에 도달한 것을 확인한 후, 증착공정을 실행한다.
증착공정에 있어서는, 고굴절률 물질(예를 들면, Ta2O5나 TiO2)을 방출하는 증발원(34)과, 저굴절률 물질(예를 들면, SiO2)을 방출하는 증발원(36)의 셔터 개폐를 제어하여, 고굴절률 물질과 저굴절률 물질을 번갈아 기판(14)을 향해 방출한다. 이들의 증착물질을 방출하는 동안, 이온총(38)의 셔터(38a)를 열림동작하여 방출한 이온(예를 들면, O2 +)을 기판(14)에 충돌시킴으로써, 기판(14)에 부착된 증착물질을 치밀화한다. 이 조작을 소정 횟수 반복함으로써 다층막을 형성한다.
통상, 이온의 조사에 의해, 기판홀더(12)에 전하의 편중이 발생한다. 그러나, 본 증착장치(1)에서는, 이 기판홀더(12)의 전하의 편중을, 뉴트럴라이저(40)로부터 기판홀더(12)를 향해 전자를 조사함으로써 중화하고 있다.
이때, 조사이온 가이드부재(50) 및 조사전자 가이드부재(52)의 효과에 의해, 이온총(38)으로부터 방출되는 이온 및 뉴트럴라이저(40)로부터 방출되는 전자를 기판홀더(12)를 향해 정확히 조사할 수 있다.
이 때문에, 종래, 진공용기(10)의 벽면에 충돌하여 손실되고 있던 이온 및 전자를, 기판(14)에 확실히 조사하여 유효하게 이용할 수 있다. 이 결과, 이온의 조사에 의한 챔버 벽면으로부터의 이물질의 비산을 방지하여, 성막 불량을 저감할 수 있다. 또한, 종래의 장치에서의 성막조건과 동일한 파워를 이온총(38)에 인가(印加)하여 성막을 행하면, 기판(14) 상에서는, 보다 높은 이온 전류 밀도를 달성하는 것이 가능해져, 종래보다도 단시간에 성막을 행할 수 있다.
또한, 종래의 성막조건보다도 낮은 파워이더라도, 종래와 동등한 이온 전류 밀도를 기판(14) 상에서 달성하는 것이 가능해져, 종래보다도 저응력의 막을 제작할 수 있다.
또한, 뉴트럴라이저(40)를 기판홀더(12)에 가까운 위치에 배설함으로써, 기판홀더(12)의 이온총(38)으로부터 조사된 이온이 부착되는 영역을 향해 정확히 전자를 조사할 수 있다.
또한, 뉴트럴라이저(40)는 이온총(38)과 떨어진 위치에 배설되어 있기 때문에, 이온총(38)으로부터 기판(14)을 향해 이동 중인 이온과 뉴트럴라이저(40)로부터 방출된 전자가 직접 반응하는 경우가 적어, 효율적으로 기판홀더(12)의 전하를 중화할 수 있다.
전술한 제1 실시형태에 있어서, 조사이온 가이드부재(50)는, 대략 통형상으로 형성되어 있으나, 다른 형상이어도 되고, 중공(中空)의 각주형상, 또는 링형상이어도 된다. 또한, 이온총(38)의 상부를 부분적으로 차폐하는 판형상(셔터형상)의 부재(차폐부재)로서 구성해도 된다.
예를 들면, 전기적으로 플로팅된 판형상의 차폐부재에 의해, 이온총(38)의 조사구를 소정 비율 차폐하면, 플로팅처리에 의해 대전된 차폐부재에 이온은 충돌할 수 없어, 차폐되어 있지 않은 개구부로부터 방출되게 된다. 그 때문에, 제2 실시형태의 조사이온 가이드부재(50)와 마찬가지로, 이온총(38)으로부터 조사되는 이온의 밀도를 향상시킬 수 있다. 즉, 플로팅된 차폐부재에 의해 부분적으로 차폐된 이온총(38) 조사구로부터 방출된 이온을 기판(14)에 충돌시킴으로써, 기판(14)에 부착된 증착물질의 치밀화를 효율적으로 행할 수 있다. 또한, 이온총(38)의 조사구를 차폐하는 비율은 10~70%로 할 수 있고, 특히 30% 정도로 하면 바람직하다.
또한, 전술한 증착장치(1)에 있어서, 조사이온 가이드부재(50) 및 조사전자 가이드부재(52)를, 스테인리스제의 이중 구조로 하여 구성하면 보다 효과적이다.
예를 들면, 조사이온 가이드부재(50)를, 내측에 취부되는 내측부재와, 이 내측부재를 덮듯이 외측에 취부되는 외측부재로 구성하고, 이들 내측부재와 외측부재를 약간 극간을 가지고 병설시키는 동시에, 각각에 대해 전기적으로 플로팅해 둔다. 이때, 내측부재와 외측부재란, 애자 등의 절연부재를 매개로 하여 취부함으로써 플로팅하면 된다.
이와 같이 조사이온 가이드부재(50)를 구성하면, 내측부재와 외측부재에서 콘덴서로서의 특성을 가지게 된다. 즉, 이온총(38)으로부터 조사되는 이온에 가까운 내측부재가 이온의 전하측으로 대전되고, 외측부재는 내측부재와는 반대측으로 대전된다. 이렇게 하여, 내측부재와 외측부재가 전기적으로 대극(對極)의 전하로 대전됨으로써, 조사이온 가이드부재(50)는 큰 전하를 축적할 수 있기 때문에, 전자가 조사되어도 전위구조가 변화되기 어려워져, 이온의 조사범위를 보다 안정시킬 수 있다.
물론, 조사전자 가이드부재(52)에 있어서도 동일한 구조로 함으로써, 조사전자 가이드부재(52)의 전위구조를 보다 안정시킬 수 있다.
도 1에 나타낸 증착장치(1)를 사용해서 성막을 행한 실시예 1에 대해, 종래의 증착장치(도 4 참조)에 의해 성막을 행한 비교예 1 및 비교예 2와 비교해서 설명한다.
여기서, 종래 장치는, 본 실시형태의 증착장치(1)의 조사이온 가이드부재(50) 및 조사전자 가이드부재(52)를 구비하지 않고, 뉴트럴라이저(140)가 이온총(138)의 근방에 배설된 장치이다(도 4 참조).
실시예 1 및 비교예 1, 비교예 2에 있어서 제작한 다층막은, 고굴절률 물질로서 Ta2O5, 저굴절률 물질로서 SiO2를 사용하고 있다. 또한, 실시예 1 및 비교예 1, 비교예 2 중 어느 것에 있어서도, 37층으로 되는, 단파장 투과 필터(Short Wave Pass Filter: SWPF)의 다층막(총 막두께: 3300 ㎚)을, 챔버 메인터넌스 후의 1 배치째에 성막한 것이다.
제작한 SWPF 다층막의 광학 특성의 측정결과를 도 2에 나타내었다. 또한, 성막 중에 기판(14) 상에 부착된 이물질의 밀도를 비교하였다.
(실시예 1)
먼저, 실시예 1에 대해 설명한다.
실시예 1의 성막조건은 이하와 같다.
기판: BK7(굴절률 n=1.52)
기판온도: 150℃
막재료: Ta2O5(고굴절률막), SiO2(저굴절률막)
Ta2O5의 성막속도: 0.7 ㎚/sec
SiO2의 성막속도: 1.0 ㎚/sec
Ta2O5 증발시의 이온총 조건
도입가스: 산소 60 sccm
이온 가속전압: 1000 V
이온 전류: 1000 mA
SiO2 증발시의 이온총 조건
도입가스: 산소 60 sccm
이온 가속전압: 1000 V
이온 전류: 1000 mA
뉴트럴라이저의 조건
가속전압: 30 V
뉴트럴라이저 전류: 2000 mA
방전가스: 아르곤 10 sccm
전술한 실시예 1에서 제작된 SWPF 다층막에 부착된 이물질에 대해, 검경(檢鏡) 관찰을 행하였다.
검경 관찰은, 기판홀더(12)의 외주측에 취부된 기판(14)에 대해 행하였다. 조사된 이온에 의해 비산하는 이물질은, 벽면으로부터 기판홀더(12)의 외주측에 부착되기 쉽기 때문이다. 검경 관찰의 결과, 실시예 1에서 제작된 SWPF 다층막에는, 2개/㎠의 밀도로 이물질이 부착되어 있었다.
(비교예 1)
비교예 1의 성막조건은 이하와 같다. 실시예 1과 비교하여, 이온 전류값이 상이하다.
또한, 비교예 1에서 제작된 SWPF 다층막에는, 15개/㎠의 밀도로 이물질이 부착되어 있었다.
기판: BK7(굴절률 n=1.52)
기판온도: 150℃
막재료: Ta2O5(고굴절률막), SiO2(저굴절률막)
Ta2O5의 성막속도: 0.7 ㎚/sec
SiO2의 성막속도: 1.0 ㎚/sec
Ta2O5 증발시의 이온총 조건
도입가스: 산소 60 sccm
이온 가속전압: 1000 V
이온 전류: 1200 mA
SiO2 증발시의 이온총 조건
도입가스: 산소 60 sccm
이온 가속전압: 1000 V
이온 전류: 1200 mA
뉴트럴라이저의 조건
가속전압: 30 V
뉴트럴라이저 전류: 2000 mA
방전가스: 아르곤 10 sccm
(비교예 2)
비교예 2의 성막조건은 이하와 같다. 종래 장치를 사용하여, 실시예 1과 같은 조건에서의 성막을 행하였다. 또한, 비교예 1과 비교하여 이온 전류값이 상이하다.
또한, 비교예 2에서 제작된 SWPF 다층막에는, 13개/㎠의 밀도로 이물질이 부착되어 있었다.
기판: BK7(굴절률 n=1.52)
기판온도: 150℃
막재료: Ta2O5(고굴절률막), SiO2(저굴절률막)
Ta2O5의 성막속도: 0.7 ㎚/sec
SiO2의 성막속도: 1.0 ㎚/sec
Ta2O5 증발시의 이온총 조건
도입가스: 산소 60 sccm
이온 가속전압: 1000 V
이온 전류: 1000 mA
SiO2 증발시의 이온총 조건
도입가스: 산소 60 sccm
이온 가속전압: 1000 V
이온 전류: 1000 mA
뉴트럴라이저의 조건
가속전압: 30 V
뉴트럴라이저 전류: 2000 mA
방전가스: 아르곤 10 sccm
전술한 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 있어서 제작한 SWPF 다층막의 이온 조사조건과, 기판 상의 이물질 밀도에 대해 표 1에 나타낸다. 또한, 표 1에서는, 이온 조사조건 중 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 조건이 상위한 이온 전류만을 나타내었다.
Figure 112010083826787-pct00001
먼저, 광학 특성을 도 2를 토대로 하여 비교한다.
도 2는 제작한 SWPF 다층막에, 400~800 ㎚의 가시광영역의 파장(λ)을 조사하고, 그 투과율(T)을, 파장(λ)에 대해 플롯한 것이다.
도 2에 의하면, 실시예 1에 있어서 제작된 다층막 및 비교예 1에서의 다층막은, 투과율(T)이 측정된 파장(λ)의 전체 범위(400~800 ㎚)에 걸쳐, 모두 설계값과 거의 동등한 투과율(T)을 나타내고 있다.
한편, 비교예 2에 있어서 제작된 SWPF 다층막은, 파장(λ)이 400~500 ㎚의 범위에서, 실시예 1에서의 다층막에 비해 투과율(T)이 낮은 값을 나타내고 있다.
구체적으로는, 파장(λ)=400 ㎚에서의 투과율(T)로 비교하면, 설계값 95.1%에 대해, 실시예 1에서의 SWPF 다층막의 투과율(T)은 93.5%, 비교예 1에서의 SWPF 다층막의 투과율(T)은 93.6%, 비교예 2에서의 SWPF 다층막의 투과율(T)은 86.6%였다.
파장(λ)=500 ㎚에서의 투과율(T)로 비교하면, 설계값 94.8%에 대해, 실시예 1에서의 SWPF 다층막의 투과율(T)은 93.9%, 비교예 1에서의 SWPF 다층막의 투과율(T)은 94.0%, 비교예 2에서의 SWPF 다층막의 투과율(T)은 89.6%였다.
또한, 파장(λ)이 520~780 ㎚의 범위 내에 있어서는, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서의 SWPF 다층막은 모두 거의 투과율 제로였다.
실시예 1의 SWPF 다층막은, 비교예 1의 SWPF 다층막과 비교하여 이온 전류값을 낮게 설정했음에도 불구하고, 투과율(T)에 관해 양호한 광학 특성을 가지고 있었다. 이것은, 조사이온 가이드부재(50)의 효과에 의해, 조사되는 이온의 밀도 저하가 억제되었기 때문이라고 생각된다. 또한, 실시예 1과 비교예 1의 SWPF 다층막의 투과율(T)은, 거의 동등한 광학 특성을 가지고 있었다. 즉, 비교예 1에서의 이온 전류값은 1200 mA였던 것에 대해, 실시예 1에서의 이온 전류값은 1000 mA인 것으로부터, 조사이온 가이드부재(50)와 조사전자 가이드부재(52)를 구비함으로써, 이온 전류값을 15~20% 낮게 할 수 있을 것으로 생각된다.
한편, 비교예 1과 비교하여 이온 전류값을 낮게 설정한 비교예 2에서는, 투과율(T)의 저하가 확인되었다. 이것은, 이온 전류값을 낮게 설정했기 때문에, 조사되는 이온의 밀도가 낮아져, 기판(14)에 적층된 증착물질을 치밀화하는 효과가 감소했기 때문이라고 생각된다.
다음으로, 성막한 SWPF 다층막(기판(14)) 상에 부착된 이물질의 밀도를 비교하면, 실시예 1은 2개/㎠였던 것에 대해, 비교예 1은 15개/㎠, 비교예 2는 13개/㎠였다.
비교예 1에서는 기판(14) 상에 많은 이물질이 확인되었다. 이것은, 진공용기(10)의 벽면에 이온총(38)으로부터 조사된 이온이 조사되어 있기 때문이다.
또한, 비교예 2는, 비교예 1에 비해 이온 전류값을 낮게 설정하였기 때문에, 기판(14) 상에 부착된 이물질의 수는 약간 감소하고 있으나, 여전히 많은 이물질이 확인되었다. 이것은, 이온총(38)으로부터 조사된 이온의 조사범위는 비교예 1과 다르지 않기 때문이다.
전술한 비교예 1 및 비교예 2에 비해 실시예 1에서는, 기판(14) 상에 확인된 이물질이 현저히 감소하였다. 이것은, 조사이온 가이드부재(50)의 효과에 의해, 조사되는 이온의 조사범위가 규제된 것으로 인해, 진공용기(10)의 벽면에 조사되는 이온이 감소했기 때문이다.
(제2 실시형태)
도 3은 본 발명의 제2 실시형태의 증착장치(2)의 개념도이다.
또한, 이하의 각 실시형태에 있어서, 제1 실시형태와 동일 부재, 배치 등에는 동일 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
본 실시형태의 증착장치(2)는, 제1 실시형태의 증착장치(1)의 진공용기(10)의 내측에 내벽(30)이 취부된 구성이다. 또한, 증착장치(2)에 있어서는, 뉴트럴라이저(40)는 내벽(30)에 설치된 개구부의 내측에 배치되는 동시에, 진공용기(10)의 측면에 직접 취부되어 있어, 내벽(30)과 직접 접촉하지 않는 구성으로 되어 있다.
이 진공용기(10)의 내측에 구비되는 내벽(30)은, 진공용기(10) 내측의 측면과 상면을 따라 배설된 대략 원통형상의 부재로, 진공용기(10)에 대해 전기적으로 플로팅되어 있다. 또한, 내벽(30)은 후술하는 기판홀더(12)의 상측과 둘레방향의 측면을 둘러싸듯이 배설되어 있다.
또한, 이 내벽(30)은 접지전위에 있는 진공용기(10)의 내측면과는 애자 등의 도시하지 않는 절연부재를 매개로 하여 고정되어 있다. 이와 같이, 진공용기(10)와 절연함으로써 내벽(30)의 플로팅처리가 이루어져 있다.
또한, 내벽(30)은 진공용기(10)와 동일한 스테인리스제의 부재로 형성되어 있고, 내측 면에는 실리카 등의 세라믹으로 코팅된 도시하지 않는 세라믹 시트가 첩부(貼付)되어 있다.
이와 같이, 내벽(30)을 진공용기(10)에 대해 전기적으로 플로팅함으로써, 성막조건이 경시적으로 변화되는 현상이 해결되었다. 특히 진공용기(10) 내의 청소 등의 챔버 메인터넌스를 행한 후의 성막조건의 경시적 변화의 방지에 효과가 있다.
또한, 내벽(30)은 기판홀더(12)의 상측과 측면측을 둘러싸고 배설되어 있기 때문에, 내측의 전면에 걸쳐서 전위구조의 변화를 방지할 수 있다.
또한, 내벽(30)의 내측에 세라믹 시트를 첩부함으로써, 내벽(30)의 절연성을 높여, 절연성을 갖는 증착물질이 부분적으로 부착된 경우의 내벽(30) 및 진공용기(10) 내의 전위상태의 변동을 더욱 작게 하는 효과를 기대할 수 있다.
단, 세라믹 시트를 갖지 않는 구성으로 해도 된다. 이 경우에 있어서도, 내벽(30)이 플로팅처리되어 있기 때문에, 내벽(30)으로의 증착물질의 부착에 의한 전위구조의 변화를 작은 범위로 억제할 수 있다.
여기서, 내벽(30)의 플로팅화에 의한 성막공정으로의 영향에 대해 고찰한다.
종래의 증착장치(도 4 참조)에서는, 성막장치의 메인터넌스(챔버 메인터넌스)에 의해, 진공용기(100)의 내면(챔버 내벽)에 부착된 절연성의 증착물질이 제거되면, 챔버 메인터넌스 후, 챔버 내벽은 챔버 본체와 도통(導通)하여 접지전위로 된다.
이 때문에, 메인터넌스 후의 성막에서는 전자가 챔버 내벽에 흡수되어 버린다.
한편, 고굴절률막이나 저굴절률막 등의 유전체막을 완전히 산화시키기 위해서는, 산소이온(O2 +) 뿐 아니라, 전자(e-)도 충분히 공급되는 것이 필요하다. 챔버 내벽이 챔버 본체와 통전상태에 있을 때는, 기판 상의 유전체막은 충분한 전자를 받을 수 없어, 완전히 산화하는 데 이르지 못한다.
또한, 성막을 행함으로써 챔버 내벽에 절연성의 증발물질이 부착되기 때문에, 진공용기 내의 전위구조가 서서히 변화된다.
본 실시형태의 증착장치(2)(도 2 참조)와 같이, 진공용기(10)의 내측을 이중으로 하고, 그 내벽(30)을 플로팅화함으로써, 챔버 메인터넌스 후에 있어서도, 내벽(30)은 진공용기(10)에 대해 통전상태로는 되지 않는다. 따라서, 진공용기(10) 내의 전위구조가 서서히 변화되지 않아, 챔버 메인터넌스 직후부터 안정한 성막이 가능하다.
이 때문에, 종래, 이온어시스트 증착법에 의한 성막에서 행하고 있던 스테배치(챔버 메인터넌스를 실시한 후에, 챔버 내벽의 전위상태가 안정되기까지 성막을 행하는 것)의 실시가 불필요해졌다.
전술한 증착장치(2)에 의해 제작한 광학필터의 광학 특성을 측정하면, 플로팅된 내벽(30)을 가지고 있지 않은 증착장치로 제작한 광학필터에 비해, 투과율(T)의 향상이 인정되었다.
내벽(30)을 전기적으로 플로팅한 것에 의한 투과율(T)의 향상은, 이하와 같은 이유에 기인하는 것으로 고찰된다.
진공용기(10)에 배설되는 내벽(30)의 플로팅화에 의해, 메인터넌스 후에 내벽(30)으로부터 흡수되는 전자의 양이 적어진다. 그 때문에, 기판(14) 표면에 충분한 전자가 공급되고, 고굴절률막이나 저굴절률막 등의 유전체막을 완전히 산화시킬 수 있게 되어, 성막된 조직의 균일성이 향상된다. 이렇게 하여, 막 조직이 양호한 균일성을 가짐으로써, 굴절률의 변동이 적고, 빛의 흡수계수가 일정 이하로 안정하는 막을 얻을 수 있다.
또한, 종래, 막두께 검출장치로서 수정모니터(18)와 공지의 광학모니터를 병설하여 막두께를 측정하고 있었다. 그러나, 본 실시형태에 의한 증착장치(2)에 의하면, 챔버 메인터넌스 후에도 진공용기(10) 내의 전위구조가 변화되지 않게 되어, 성막조건의 경시적 변화, 특히, 이온총(38)으로부터 조사되는 이온의 조사범위의 변화가 발생하지 않게 되기 때문에, 성막속도도 안정하여 수정모니터(18)만으로의 막두께 측정이더라도 고정도의 막두께 측정이 가능해진다.
또한, 기판홀더(12)를 전기적으로 플로팅하지 않는 상태에서 배설해도, 챔버 메인터넌스 후의 1 배치째에 성막한 SWPF 다층막의 광학 특성은, 기판홀더(12)를 전기적으로 플로팅한 장치로 제작한 SWPF 다층막과 거의 동일한 결과가 되었다.
기판홀더(12)의 플로팅화에 비해 내벽(30)의 플로팅화가 성막조건에 부여하는 영향이 크기 때문이라고 생각된다.
물론, 증착장치(2)는 증착장치(1)와 마찬가지로, 조사이온 가이드부재(50) 및 조사전자 가이드부재(52)가 설치되어 있기 때문에, 제1 실시형태의 증착장치(1)가 갖는 효과를 함께 가지고 있다.
또한, 전술한 실시형태에 있어서, 내벽(30)은 기판홀더(12)의 주위를 둘러싸는 대략 원통형상으로 형성되어 있으나, 이온총(38)으로부터 조사되는 이온이 충돌하는 범위를 커버하는 형상이면 다른 형상으로 해도 된다. 예를 들면, 기판홀더(12)의 주변에 배치되는 복수의 판형상 부재로서 구성하는 것도 가능하다.
내벽(30) 및 조사이온 가이드부재(50) 또는 조사전자 가이드부재(52)는, 스테인리스제이나, 다른 재료로 구성해도 된다. 예를 들면, 알루미늄 합금제, 세라믹제 등으로 할 수 있다.
전술한 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 있어서, 조사이온 가이드부재(50)는 대략 통형상으로 형성되어 있으나, 다른 형상이어도 되고, 중공의 각주형상, 또는 링형상이어도 된다.

Claims (8)

  1. 접지된 진공용기와,
    그 진공용기 내에 지지된 기판홀더와,
    그 기판홀더에 보유·유지(保持) 가능한 기판과,
    그 기판과 소정 거리 이간하여 대향하는 증착수단과,
    상기 기판에 대해 이온을 조사하는 이온총과,
    상기 기판에 대해 전자를 조사하는 뉴트럴라이저를 구비하는 증착장치에 있어서,
    상기 뉴트럴라이저는 전자 조사구를 상기 기판의 방향으로 향하여 배설(配設)되는 동시에, 상기 이온총은 상기 진공용기 내부의 상기 기판홀더가 배설되는 측과 반대방향측에, 이온 조사구가 상기 기판에 대향하는 상태로 배설되어 있고,
    상기 이온총의 상기 이온 조사구로부터 상기 기판홀더로 향하는 위치에는, 이온의 조사범위를 규제하는 조사이온 가이드부재가, 상기 이온 조사구로부터 조사된 상기 이온의 확산범위를 축소하도록 배설되어 있으며,
    상기 조사이온 가이드부재는, 상기 진공용기에 대해 전기적으로 플로팅되어 있는 동시에, 상기 조사이온 가이드부재는 통형상으로 형성되며, 상기 이온총으로부터 조사되는 이온이, 통형상부분의 내측을 삽통(揷通) 가능하게 배설되는 것을 특징으로 하는 증착장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 뉴트럴라이저의 상기 전자 조사구로부터 상기 기판홀더로 향하는 위치에는, 전자의 조사범위를 규제하는 조사전자 가이드부재가, 상기 전자 조사구로부터 조사된 상기 전자의 확산범위를 축소하도록 배설되어 있고,
    상기 조사전자 가이드부재는, 상기 진공용기에 대해 전기적으로 플로팅되어 있는 동시에, 상기 조사전자 가이드부재는 통형상으로 형성되며, 상기 뉴트럴라이저로부터 조사되는 전자가, 통형상부분의 내측을 삽통 가능하게 배설되는 것을 특징으로 하는 증착장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 뉴트럴라이저의 상기 전자 조사구로부터 상기 기판홀더로 향하는 위치에는, 전자의 조사범위를 규제하는 조사전자 가이드부재가, 상기 전자 조사구로부터 조사된 상기 전자의 확산범위를 축소하도록 배설되고,
    상기 조사전자 가이드부재는, 상기 진공용기에 대해 전기적으로 플로팅되어 있는 동시에, 상기 조사전자 가이드부재는 통형상으로 형성되며, 상기 뉴트럴라이저로부터 조사되는 전자가, 통형상부분의 내측을 삽통 가능하게 배설되며,
    상기 조사이온 가이드부재 및 상기 조사전자 가이드부재의 적어도 한쪽은, 내측부재와 외측부재로 되는 이중구조를 가지고,
    상기 내측부재와 상기 외측부재는 극간을 가지고 병설되는 동시에, 각각에 대해 전기적으로 플로팅되는 것을 특징으로 하는 증착장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진공용기는 상기 진공용기로부터 전기적으로 플로팅된 내벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 증착장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 뉴트럴라이저는 상기 이온총과 이간된 위치에 배설되는 것을 특징으로 하는 증착장치.
  6. 접지된 진공용기와,
    그 진공용기 내에 지지된 기판홀더와,
    그 기판홀더에 보유·유지 가능한 기판과,
    그 기판과 소정 거리 이간하여 대향하는 증착수단과,
    상기 진공용기 내부의 상기 기판홀더가 배설되는 측과 반대방향측에, 이온 조사구가 상기 기판에 대향하는 상태로 배설되는, 상기 기판에 대해 이온을 조사하기 위한 이온총과,
    상기 진공용기의 측면측에 배설되어, 상기 기판에 대해 전자를 조사하기 위한 뉴트럴라이저와,
    상기 증착수단의 증착물질 조사구 및 상기 이온총의 이온 조사구의 바로 근처에 각각 배설되는 셔터와,
    상기 진공용기에 대해 전기적으로 플로팅되어 있는 동시에, 상기 이온총의 상기 이온 조사구로부터 상기 기판홀더로 향하는 위치에, 상기 이온 조사구로부터 조사된 상기 이온의 확산범위를 축소하도록 배설된 통형상의 조사이온 가이드부재와,
    상기 진공용기에 대해 전기적으로 플로팅되어 있는 동시에, 상기 뉴트럴라이저의 상기 전자 조사구로부터 상기 기판홀더로 향하는 위치에, 상기 전자 조사구로부터 조사된 상기 전자의 확산범위를 축소하도록 배설된 통형상의 조사전자 가이드부재를 구비한 증착장치를 사용하고,
    상기 기판홀더에 상기 기판을 배설하는 배설공정과,
    상기 기판홀더를 소정 회전수로 회전시켜서, 상기 진공용기 내의 압력을 소정 값으로 설정하고, 상기 기판의 온도를 소정 값으로 가온하는 설정공정과,
    상기 이온총 및 상기 증착수단을 아이들 운전상태로 하는 준비공정과,
    상기 셔터를 개방함으로써 상기 증착물질을 상기 기판으로 조사하는 증착공정을 행하며,
    그 증착공정에 있어서는,
    상기 이온총으로부터 상기 기판을 향해, 통형상의 상기 조사이온 가이드부재의 내측을 통과한 이온이 조사되는 동시에,
    상기 기판홀더에 근접하여 배설되는 동시에, 상기 이온총과 소정 거리 이간하여 배설되는 상기 뉴트럴라이저로부터, 상기 기판을 향해, 통형상의 상기 조사전자 가이드부재의 내측을 통과한 전자가 조사되는 것을 특징으로 하는 박막 디바이스의 제조방법.
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