KR101175843B1

KR101175843B1 - 스퍼터링 장치

Info

Publication number: KR101175843B1
Application number: KR1020107001058A
Authority: KR
Inventors: 히로시 다마가끼
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2012-08-24
Also published as: CN101755071B; JP2009024230A; WO2009013935A1; DE112008001930T5; US20100181191A1; CN101755071A; KR20100027222A

Abstract

본 발명은, 회전 가능한 원통 형상 타깃의 축 방향 단부에 있어서의 국소 소모를 억제하여 이 원통 형상 타깃에 있어서의 이로전 영역을 균일화함으로써, 그 사용 수명을 향상시킬 수 있는 스퍼터링 장치의 제공을 목적으로 한다. 이 장치는, 회전 가능한 원통 형상 타깃(13) 및 그 내측에 배치되는 자기장 발생 부재(14)를 각각 갖는 한 쌍의 스퍼터 증발원(2)과, 원통 형상 타깃(13)을 캐소드로 하여 이것에 방전 전력을 공급하는 스퍼터 전원(3)을 구비한다. 양 원통 형상 타깃(13)은, 그 중심축끼리가 서로 평행이 되도록 배치되고, 각 자기장 발생 부재(14)는 원통 형상 타깃(13)의 표면을 통과하여 서로 끌어당기는 방향의 자기력선을 갖는 자기장을 발생시킨다.

Description

스퍼터링 장치 {SPUTTERING APPARATUS}

본 발명은, 회전 가능하게 설치되는 원통 형상 타깃을 구비한 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 상기 원통 형상 타깃의 사용 수명의 향상을 목적으로 한다.

스퍼터링은, 물리적 증착법의 일종이다. 이 방법은, 진공 챔버 내에 도입된 스퍼터링 가스(방전 가스) 중에서 전기적으로 캐소드가 된 타깃에 방전 전력을 공급하는 것과, 상기 스퍼터링 가스를 플라즈마 분위기 중에서 분해하여 이것에 의해 발생한 이온을 상기 타깃의 표면에 충돌시키는 것과, 이 충돌에 의해 타깃으로부터 성막 입자를 방출시켜 기재에 퇴적시켜, 기재 표면에 피막을 형성하는 것을 포함한다.

최근, 성막 입자의 퇴적 속도가 높아, 스퍼터 증발원을 구성하는 타깃을 효율적으로 이용하는 것이 가능한 스퍼터링 장치로서, 도 10에 도시하는 바와 같은, 이른바 로터리 마그네트론 스퍼터 증발원(31)을 구비한 스퍼터링 장치가 제안되어 있다(특허 문헌 1). 이 로터리 마그네트론 스퍼터 증발원(31)은, 원통 형상 부재(32)와, 원통 형상 타깃(33)과, 자기장 발생 부재(34)를 구비한다.

상기 원통 형상 부재(32)는, 그 중심축 주위로 회전 가능하게 설치되고, 이 원통 형상 부재(32)의 외주부에 상기 원통 형상 타깃(33)이 부설된다. 상기 자기장 발생 부재(34)는, 상기 원통 형상 부재(32)의 내측에 설치되고, 서로 극성이 상이한 중앙 자석(36) 및 외주 자석(37)과 이들을 자기적으로 연결하는 자기적 연결 부재(38)를 갖는다. 상기 중앙 자석(36)은, 상기 원통 형상 부재(32)[및 원통 형상 타깃(33)]의 중심축의 방향을 따라 연장되는 직선 형상을 이루고, 상기 외주 자석(37)은 상기 중앙 자석(36)의 주위를 둘러싸도록 배치된다.

이 자기장 발생 부재(34)는, 상기 원통 형상 타깃(33)을 관통하여 상기 중앙 자석(36)과 상기 외주 자석(37)을 연결시키는 자기력선을 형성하고, 상기 원통 형상 타깃(33)의 중심축 방향과 평행한 2개의 직선부와 그 양단부를 잇는 호 형상부로 이루어지는, 이른바 레이스 트랙 형상의 자기장을 발생시킨다.

이 로터리 마그네트론 스퍼터 증발원(31)에 따르면, 방전에 의해 발생한 전자가 상기 레이스 트랙 형상 자기장에 가두어지고, 도 11에 도시하는 바와 같이, 원통 형상 타깃(33)의 길이 방향으로 레이스 트랙 형상의 방전 플라즈마(Pr)가 형성된다. 이에 의해, 상기 원통 형상 타깃(33)의 표면에 레이스 트랙 형상의 이로전 영역이 형성되고, 이 이로전 영역으로부터 성막 입자가 효율적으로 방출된다. 또한, 상기 원통 형상 타깃(33)은, 상기 원통 형상 부재(32)와 함께 상기 레이스 트랙 형상 방전 플라즈마(Pr)에 대해 상대적으로 회전함으로써, 상기 이로전 영역을 당해 원통 형상 타깃(33)의 외주 전체면으로 넓히고, 이에 의해 타깃의 사용 효율을 향상시킨다.

그러나 상기와 같이 레이스 트랙 형상 자기장을 형성하는 로터리 마그네트론 스퍼터 증발원(31)에서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 원통 형상 타깃(33)의 이로전 영역의 단부에 있어서 소모가 심한 국소 소모부(41)가 형성된다고 하는 문제가 있다. 그 이유는, 원통 형상 타깃(33)이 회전할 때에, 레이스 트랙 형상 방전 플라즈마(Pr) 중 180˚돌아 들어가는 호 형상 단부에서의 플라즈마의 투영 길이가 길어지므로, 직선부에 비해 이로전이 촉진되는 것에 있다. 이로 인해, 원통 형상 타깃(33)의 수명은 단부에서의 국소적 소모에 의해 정해져, 원통 형상 타깃(33)의 중앙부에서는 아직 사용 가능한 두께가 있음에도 불구하고 이것을 유효하게 이용할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또한, 원통 형상 타깃을 제작할 때에, 단부의 두께를 증가시킴으로써 사용 수명의 연장을 도모할 수 있지만, 그러한 특수 형상의 원통 형상 타깃은 제작이 곤란하여 실현은 어렵다.

특허문헌1:일본특허공고평3-68113호공보

본 발명은, 상기 사정에 비추어, 회전 가능한 원통 형상 타깃의 축 방향 단부에 있어서의 국소 소모를 억제하여 이 원통 형상 타깃에 있어서의 이로전 영역을 균일화함으로써, 그 사용 수명을 향상시킬 수 있는 스퍼터링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 목적을 달성하는 수단으로서, 본 발명에 관한 제1 스퍼터링 장치는, 한 쌍의 스퍼터 증발원과, 스퍼터 전원을 구비한다. 각 스퍼터 증발원은, 중심축을 갖고 그 중심축 주위로 회전 가능하게 배치되는 원통 형상 타깃과, 그 원통 형상 타깃의 중심축과 평행한 방향을 따라 배치되는 자기장 발생 부재를 갖는다. 각 스퍼터 증발원의 원통 형상 타깃은, 그 중심축끼리가 서로 평행이 되도록 배치되고, 이들 원통 형상 타깃에 당해 원통 형상 타깃을 캐소드로 하여 상기 스퍼터 전원이 방전 전력을 공급한다. 양 스퍼터 증발원의 자기장 발생 부재는, 각 스퍼터 증발원에 있어서의 원통 형상 타깃의 표면을 통과하여 서로 끌어당기는 방향의 자기력선을 갖는 자기장을 발생시킨다.

이와 같이 하여 캐소드를 구성하는 원통 형상 타깃끼리의 사이에 형성된 자기장은, 성막시에 스퍼터링 가스의 분해에 의해 발생한 전자를 구속하여, 상기 자기장의 영역에 페닝 방전(Penning discharge)을 발생시킨다. 이 페닝 방전은, 상기 자기장의 존재 영역에서 강하게 발생하고, 그 외주부에서는 전계에 수반되는 플라즈마의 드리프트가 발생하기 때문에, 방전의 존재 영역에 있어서 거의 균일한 방전 플라즈마가 발생한다. 따라서, 종래의 스퍼터링 장치에서 발생하는 마그네트론 방전과는 달리, 2개의 선 형상 플라즈마의 단부를 잇는 호 형상의 플라즈마부가 존재하지 않으므로, 원통 형상 타깃의 회전에 의한 성막시, 플라즈마 영역에 대응한 원통 형상 타깃의 외주면으로부터 성막 입자가 빠르게 또한 균일하게 증발하는 것이 가능하다. 이것은, 상기 원통 형상 타깃의 국소 소모를 방지하고, 이에 의해 원통 형상 타깃의 이용률, 나아가서는 사용 수명을 향상시킨다.

또한, 본 발명에 관한 제2 스퍼터링 장치는, 스퍼터 증발원과, 스퍼터 전원과, 보조 전극 구조체를 구비한다. 상기 스퍼터 증발원은, 중심축을 갖고 그 중심축 주위로 회전 가능하게 배치되는 원통 형상 타깃과, 그 원통 형상 타깃의 중심축과 평행한 방향을 따라 배치되는 자기장 발생 부재를 갖고, 상기 원통 형상 타깃에 당해 원통 형상 타깃을 캐소드로 하여 상기 스퍼터 전원이 방전 전력을 공급한다. 상기 보조 전극 구조체는, 상기 스퍼터 증발원의 원통 형상 타깃과 평행 내지 대략 평행하게 대향하여 배치된 보조 전극 부재와, 이 보조 전극 부재에 부설되는 보조 자기장 발생 부재를 갖고, 이 보조 자기장 발생 부재와 상기 스퍼터 증발원에 설치된 자기장 발생 부재가, 상기 원통 형상 타깃의 표면을 통과하여 서로 끌어당기는 방향의 자기력선을 갖는 자기장을 발생시킨다.

이 제2 스퍼터링 장치는, 보조 전극 구조체를 가지므로, 스퍼터 증발원이 단일인 경우에도 제1 스퍼터링 장치와 동일한 효과를 기대할 수 있다. 상기 보조 전극 부재는, 상기 스퍼터 증발원의 원통 형상 타깃과 함께 캐소드로서 스퍼터 전극에 접속되어도 좋고, 혹은 전기적으로 플로팅되어도 좋다.

본 발명에 따르면, 회전 가능한 원통 형상 타깃의 축 방향 단부에 있어서의 국소 소모를 억제하여 이 원통 형상 타깃에 있어서의 이로전 영역을 균일화함으로써, 그 사용 수명을 향상시킬 수 있는 스퍼터링 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치의 부분 종단면도이다.
도 2는 상기 스퍼터링 장치에 있어서의 성막시의 방전 영역을 도시하는 원통 형상 타깃의 정면도이다.
도 3은 상기 스퍼터링 장치에 있어서의 원통 형상 타깃의 소모 상태를 도시하는 원통 형상 타깃의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치의 부분 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치의 부분 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치의 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치의 주요부를 도시하는 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치의 주요부를 도시하는 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치의 주요부를 도시하는 일부 단면 평면도이다.
도 10은 종래의 스퍼터링 장치에 이용되는 로터리 마그네트론 스퍼터 증발원의 횡단면도이다.
도 11은 종래의 스퍼터링 장치에 관한 성막시의 방전 영역을 도시하는 원통 형상 타깃의 정면도이다.
도 12는 종래의 스퍼터링 장치에 관한 원통 형상 타깃의 소모 상태를 도시하는 원통 형상 타깃의 단면도이다.

본 발명의 제1 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 이 스퍼터링 장치는, 도전재에 의해 형성된 진공 챔버(1)와, 상기 진공 챔버(1) 내에 병설된 한 쌍의 스퍼터 증발원(2, 2)과, 이들 스퍼터 증발원(2, 2)에 방전 전력을 공급하는 스퍼터 전원(3)을 구비한다.

본 실시 형태에서는 상기 스퍼터 전원(3)에 직류 전원이 이용되고, 그 부극(負極)이 상기 각 스퍼터 증발원(2, 2)에 포함되는 후술하는 원통 형상 타깃(13)에 접속되고, 정극(正極)이 상기 진공 챔버(1)에 접속된다. 이 진공 챔버(1)에는, 진공 챔버(1) 내를 소정의 가스압으로 유지하기 위한 감압 장치와, 스퍼터링 가스(방전 가스) 공급 장치가 접속된다. 이들 구성은 모두 주지이므로 그 도시가 생략되어 있다.

상기 한 쌍의 스퍼터 증발원(2, 2)은, 각각 원통 형상 부재(12)와, 원통 형상 타깃(13)과, 자기장 발생 부재(14)를 구비한다.

각 원통 형상 부재(12)는 중심축을 갖고, 그 중심축 주위로 회전 가능해지도록 상기 진공 챔버(1) 내에 설치된다. 각 원통 형상 타깃(13)은, 각각 상기 각 원통 형상 부재(12)의 외주부에 이 원통 형상 부재(12)와 동심이 되는 상태에서 부설된다. 그리고 한쪽의 스퍼터 증발원(2)의 원통 형상 부재(12) 및 원통 형상 타깃(13)의 중심축과, 다른 쪽의 스퍼터 증발원(2)의 원통 형상 부재(12) 및 원통 형상 타깃(13)의 중심축이 평행 내지 거의 평행한 자세로 서로 대향하도록, 이들이 배치되어 있다.

상기 진공 챔버(1) 내에는 성막 대상이 되는 기재(W)가 배치된다. 이 기재(W)는, 상기 원통 형상 타깃(13, 13)끼리의 사이의 공간부로부터 양 원통 형상 타깃(13)의 배열 방향과 직교하는 방향으로 이격된 위치에서 당해 공간부에 대향하도록 배치된다. 구체적으로는, 상기 진공 챔버(1) 내에 도시 생략한 기재 홀더가 설치되고, 이 기재 홀더에 상기 기재(W)가 착탈 가능하게 보유 지지된다.

상기 자기장 발생 부재(14)는, 본 실시 형태에서는 횡단면이 사각형인 막대 형상의 자석으로 이루어지고, 상기 스퍼터 증발원(2)의 원통 형상 부재(12)의 내측에 당해 원통 형상 부재(12) 및 상기 원통 형상 타깃(13)의 중심축을 따르는 자세로 설치되어 있다. 이 자기장 발생 부재(14)의 길이는, 그 길이 방향[원통 형상 타깃(13)의 축 방향과 평행한 방향]의 양단부가 상기 원통 형상 타깃(13)의 양단부보다도 약간 내측에 위치하도록, 당해 타깃(13)의 길이보다도 약간 짧게 설정되는 것이 바람직하다.

상기 자기장 발생 부재(14)는, 그 자극이 상기 원통 형상 부재(12)의 직경 방향의 양단부에 위치하고, 상기 원통 형상 부재(12)의 외주면의 근방, 즉 원통 형상 타깃(13)의 내주면의 근방에 상기 자극 중 한쪽의 자극(이하,「내면측 자극」이라 함)이 위치하도록 배치되어 있다. 한쪽의 스퍼터 증발원(2)의 자기장 발생 부재(14)의 내면측 자극과, 다른 쪽의 스퍼터 증발원(2)의 자기장 발생 부재(14)의 내면측 자극은, 서로 반대의 극성을 갖는다. 따라서, 이들 자기장 발생 부재(14, 14)끼리의 사이의 공간에는, 원통 형상 타깃(13, 13)을 통과시켜 자기력선이 서로 끌어당기도록 자기장이 형성된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상기 원통 형상 부재(12)[원통 형상 타깃(13)]의 횡단면에 있어서, 상기 자기장 발생 부재(14)의 자극을 연결하는 직선을 자극 중심선이라 하고, 원통 형상 타깃(13, 13)끼리의 중심축을 연결하는 직선을 기준선이라 할 때, 자기장 발생 부재(14, 14)의 자극 중심선과 기준선이 합치하도록 당해 자기장 발생 부재(14)가 배치되어 있다. 이와 같이 배치된 자기장 발생 부재(14)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 상기 기준선을 중심으로 하여 대칭이 되도록 자기력선의 배열을 갖는 자기장을 형성한다.

상기 자기장 발생 부재(14)를 구성하는 자석으로서는, 사마륨 코발트나 네오디뮴 마그넷 등의 잔류 자속 밀도가 큰 마그넷이 바람직하지만, 페라이트 마그넷이나 초전도 마그넷 등의 다른 종류의 마그넷이나 전자석을 사용할 수도 있다. 또한, 영구 마그넷과 전자석을 조합하는 등, 복수의 자기 발생원을 조합한 것이라도 좋다.

다음에, 상기 스퍼터링 장치에 의한 성막 방법에 대해 설명한다.

우선, 진공 챔버(1) 내가 배기되고, Ar 등의 스퍼터링 가스가 원통 형상 타깃(13)끼리의 사이의 공간에 0.1 내지 10㎩ 정도의 압력으로 도입된다. 그리고 서로 배열되는 2개의 원통 형상 타깃(13, 13)에 이들을 캐소드로 하여 스퍼터 전원(3)으로부터 부(負)의 전압이 가해진다.

상기 전압은, 원통 형상 타깃(13, 13) 사이에 방전을 발생시키고, 이 방전이 상기 스퍼터링 가스를 전리(電離)하여 전자를 발생시킨다. 이들 전자는, 원통 형상 타깃(13, 13)의 사이의 공간부에 형성된 자기장에 의한 구속과, 부의 전극으로서 기능하는 상기 원통 형상 타깃(13, 13)의 존재에 의해, 당해 전극 사이, 즉 타깃(13, 13) 사이에 가두어져, 이른바 페닝 방전을 발생시킨다.

이 페닝 방전은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 자기장의 존재 영역에서 강하게 발생하는 동시에 그 외주부에서는 전계에 수반되는 플라즈마의 드리프트가 발생하기 때문에, 자기장의 존재 영역에 있어서 대략 균일한 방전이 생성된다. 이로 인해, 도 2에 도시하는 바와 같이, 페닝 방전이 발생되어 있는 영역에서는 타원 형상의 방전 플라즈마(P)가 형성되고, 이것에 대향하는 원통 형상 타깃(13)의 표면이 스퍼터된다. 이 스퍼터에 의해 타깃 표면으로부터 방출된 성막 입자는, 원통 형상 타깃(13, 13)의 사이의 공간부에 대향하여 배치된 기재(W)에 퇴적되어, 피막을 형성한다.

이 성막에서는, 상기 원통 형상 타깃(13)의 외주 표면 중 상기 페닝 방전의 방전 영역에 가두어진 방전 플라즈마(P)에 대향하는 부위가 소모된다. 그러나 상기 자기장 발생 부재(14, 14)의 위치 관계가 유지된 채, 즉 원통 형상 타깃(13, 13)의 사이에 형성된 자기장의 상태가 유지된 채로, 원통 형상 타깃(13, 13)이 원통 형상 부재(12)와 함께 회전하면서 성막이 행해지면, 도 3에 도시하는 바와 같이, 원통 형상 타깃(13)의 외주면이 방전 영역의 전체 길이에 걸쳐 대략 균일하게 소모된다.

또한, 이 스퍼터링 장치에서는, 상기 도 10 내지 도 12에 도시한 종래의 스퍼터링 장치와 같이 마그네트론 방전에 의한 레이스 트랙 형상 플라즈마가 형성되지 않는다. 즉, 원통 형상 타깃(13)의 중심축 방향으로 형성된 2개의 직선 형상 플라즈마의 단부를 잇는 호 형상 플라즈마부가 없기 때문에, 당해 원통 형상 타깃(13)의 회전시에 국소적으로 플라즈마 조사의 긴 부위가 존재하지 않는다. 이것은, 원통 형상 타깃(13)의 단부가 국소적으로 소모되는 것을 방지한다.

이상의 점에서, 본 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치에서는, 타깃 재료의 이용 효율 및 사용 수명을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 스퍼터링 장치는, 성막면에서 이하의 이점을 갖는다. 즉, 기재(W)는 원통 형상 타깃(13, 13)끼리의 사이의 방전 영역으로부터 벗어난 부분에 설치되어 있고, 성막 중의 피막에 플라즈마의 강한 조사가 가해지는 일이 없으므로, 이온 충격 등을 피하는 용도에 적합하다. 또한, 기재(W)는 스퍼터가 발생하는 원통 형상 타깃(13)의 표면에 대해 직접 대향하지 않으므로, 타깃 표면에서 반사되는 이온이나 타깃 표면에서 생성되는 부 이온이 상기 기재(W)를 강하게 조사하는 것이 억제된다. 이에 의해, 예를 들어 타깃에서 발생하는 고에너지 이온의 악영향이 문제가 되는 ITO 등의 투명 도전막 등의 성막에 있어서 피막 특성의 개선을 기대할 수 있다.

또한, 종래의 로터리 마그네트론 스퍼터 증발원에서는, 타깃의 소모에 수반되는 타깃 표면의 자기장 강도의 변화가 큰 것에 대해, 상기한 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치에서는, 타깃 소모시의 자기장 강도의 변화가 마그네트론 자기장의 경우보다 현저하지 않으므로, 두께가 보다 두꺼운 타깃, 즉 긴 수명의 타깃을 이용하는 것도 가능하다.

상기 스퍼터링 가스에는, 앞서 예시한 Ar 가스 외에 통상의 스퍼터링 기술과 마찬가지로, Ne, Kr, Xe 등의 적절한 불활성 가스를 이용할 수 있다. 또한, 타깃 재료와 도입하는 가스의 반응에 의한 반응성 스퍼터링을 행하는 경우, 상기한 스퍼터링 가스와 함께 O₂, N₂, CH₄, H₂O, NH₃ 등의 반응 가스를 도입하여, 당해 반응 가스와 상기 타깃재의 화합물로 이루어지는 피막을 형성할 수 있다. 또한, 타깃 재료로서는, 원통 형상 타깃으로서 제작 가능하며 종래의 마그네트론 스퍼터 방전이 가능한 재료이면, 어떠한 재료라도 적용할 수 있다. 이상의 스퍼터링 가스, 반응성 스퍼터링, 타깃 재료에 대해서는, 후술하는 다른 실시 형태의 스퍼터링 장치에 있어서도 동일하다.

또한, 본 발명은 상기한 실시 형태와 같이 스퍼터 전원(3)이 직류 전원이며 양 원통 형상 타깃(13, 13)에 부의 전압을 인가하는 것에 한정되지 않고, 공지의 스퍼터용의 각종 전원이 적용될 수 있다. 예를 들어, 이 스퍼터 전원은, 캐소드를 구성하는 타깃에 부전압을 간헐적으로 가하는 펄스 직류 전원, 부전압을 간헐적으로 가하는 동시에 그 동안에 절대값이 작은 정(正)의 전압을 인가하는, 이른바 바이폴라 펄스 직류 전원, 혹은 파형으로서 정현파나 펄스 파형을 포함하는 고주파 또는 중간 주파의 교류 전원이라도 좋다. 이들 전원 모두, 한 쌍의 원통 형상 타깃이 동시에 부전위가 되었을 때에 페닝 방전을 발생시킬 수 있다.

상기한 실시 형태에서는, 스퍼터 전원(3)의 부극에 접속되는 한 쌍의 원통 형상 타깃(13)이 캐소드 전극 부재를 구성하고, 스퍼터 전원(3)의 정극에 접속되는 진공 챔버(1)가 애노드 전극 부재를 구성하지만, 진공 챔버(1)와는 별도의 전용의 애노드 전극 부재에 상기 스퍼터 전원(3)의 정극이 접속되어도 좋다. 이 스퍼터 전원과 그 접속에 대해서는, 사용해야 할 전원이 특기되지 않는 한, 후술하는 다른 실시 형태의 스퍼터링 장치에 있어서도 동일하다.

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치를 도 4를 참조하여 설명한다. 본 제2 실시 형태는, 원통 형상 타깃끼리의 사이에 자기력선이 기재측으로 팽창된 자기장이 형성되는 점이 상기 제1 실시 형태와 상이하다. 따라서, 이하, 이 점을 중심으로 설명하고, 제1 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치와 공통되는 부재에는 공통의 참조 부호를 붙여 그 설명을 간략 내지 생략한다.

본 제2 실시 형태에 관한 각 스퍼터 증발원(2)도, 각각 원통 형상 부재(12), 원통 형상 타깃(13) 및 자기장 발생 부재(14)를 갖지만, 각 원통 형상 타깃(13)의 내측에 배치되는 자기장 발생 부재(14)는, 그 원통 형상 타깃(13)의 중심축에 대해 수직인 평면 상에 있어서, 양 원통 형상 타깃(13, 13)의 중심축을 연결하는 기준선 및 자기장 발생 부재(14)의 자극 중심선에 대해 기재(W)의 세트 위치측으로 각도(θ)만큼 경사져 있다.

이 경사 각도(θ)는, 바람직하게는 0°＜θ＜60°, 보다 바람직하게는 10°≤θ≤45°의 범위로 설정된다. 도 4에서는, 한쪽의 자기장 발생 부재(14)의 경사 각도(θ)와 다른 쪽의 자기장 발생 부재(14)의 경사 각도(θ)가 동등하지만, 이들 경사 각도는 서로 달라도 좋고, 적어도 한쪽의 자기장 발생 부재(14)의 경사 각도(θ)가 상기 범위 내에 있으면 좋다. 예를 들어, 다른 쪽의 자기장 발생 부재(14)의 경사 각도(θ)는 0°라도 좋다. 상기 제1 실시 형태는, 양쪽의 자기장 발생 부재(14, 14)의 경사 각도(θ)가 0°인 경우에 상당하는 것이다.

상기 경사 각도(θ)를 갖는 자기장 발생 부재(14, 14)는, 그 한쪽의 자기장 발생 부재(14)의 내면측 자극과 다른 쪽의 자기장 발생 부재(14)의 내면측 자극을 연결하는 자기력선이 기재(W)측으로 팽창된 자기장을 형성할 수 있다. 이와 같이 하여 원통 형상 타깃(13, 13)의 사이에 기재(W)측으로 치우친 자기장 영역에 상기 페닝 방전에 의한 플라즈마(P)가 형성됨으로써, 원통 형상 타깃(13)의 소모 위치도 기재(W)측으로 치우쳐, 그 위치로부터 법선 방향으로의 성막 증기의 비산이 우세해지므로, 성막 입자가 기재(W)측으로 치우쳐 방출된다. 이에 의해, 기재(W)에 대한 성막 속도가 높여진다.

또한, 상기 자기장 발생 부재(14)는 반드시 도 4에 도시되는 위치에 고정되어 있지 않아도 좋고, 상기 경사 각도(θ)가 변화되도록 상기 원통 형상 타깃(13)의 중심축 주위로 이동 가능(즉, 회전 가능)하게 설치되고, 또한 그 임의의 위치에서 고정되도록 설치되어도 좋다. 이것은 자기장, 나아가서는 플라즈마의 형태의 제어에 의한 성막 속도의 조정을 가능하게 한다.

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치를 도 5를 참조하여 설명한다. 상기 제1 및 제2 실시 형태에서는, 캐소드를 구성하는 2개의 전극 부재가 모두 상기 스퍼터 증발원(2)의 원통 형상 타깃(13)에 의해 구성되지만, 제3 실시 형태에서는 그 중 한쪽의 스퍼터 증발원(2)이 생략되고, 이 대신에 보조 전극 구조체(21)가 진공 챔버(1)에 설치되어 다른 하나의 캐소드를 구성한다. 따라서, 이하, 이 점을 중심으로 설명을 행하고, 상기 제1 및 제2 실시 형태의 스퍼터링 장치와 공통인 부재에는 공통인 참조 부호를 붙여 그 설명을 간략 내지 생략한다.

상기 보조 전극 구조체(21)는, 보조 전극 부재(23) 및 보조 자기장 발생 부재(24)를 구비한다. 보조 자기장 발생 부재(24)는, 스퍼터 증발원(2)의 자기장 발생 부재(14)와 동일한 형태를 이루고 있다. 즉, 이 보조 자기장 발생 부재(24)는, 횡단면이 사각형인 막대 형상의 자석으로 이루어지고, 상대편의 스퍼터 증발원(2)의 원통 형상 부재(12) 및 원통 형상 타깃(13)의 중심축과 평행한 자세로 설치되어 있다. 그리고 상기 원통 형상 타깃(13)의 횡단면에 있어서, 당해 원통 형상 타깃(13)의 중심축을 통과하고 또한 기재(W)에 평행한 기준선에 대해, 스퍼터 증발원(2)의 자기장 발생 부재(14)의 자극 중심선 및 보조 자기장 발생 부재(24)의 자극 중심선이 모두 경사 각도(θ)를 갖도록, 당해 보조 자기장 발생 부재(24)가 배치되어 있다.

상기 자기장 발생 부재(14) 및 보조 자기장 발생 부재(24)의 경사 각도(θ)에 대해서는, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 그 적어도 한쪽이 0°＜θ＜60°, 나아가서는 10°≤θ≤45°로 설정되는 것이 바람직하지만, 제1 실시 형태와 마찬가지로 θ＝0°라도 좋다.

상기 보조 자기장 발생 부재(24)는, 그 상대편의 스퍼터 증발원(2)의 자기장 발생 부재(14)의 내면측 자극[즉, 이미 서술한 바와 같이 당해 스퍼터 증발원(2)의 원통 형상 부재(12)의 외주면의 근방, 즉 원통 형상 타깃(13)의 내주면의 근방의 자극]에 대향하는 자극(이하,「대향 자극」이라 함)을 갖고, 이 대향 자극은 상기 내면측 자극의 극성과 반대의 극성을 갖는다.

상기 보조 전극 부재(23)는, 사각형 띠 판 형상의 횡단면을 갖고, 상기 원통 형상 타깃(13)에 대향하여 배치되고, 상기 보조 자기장 발생 부재(24)의 대향 자극의 전방측에 부설되어 있다.

본 제3 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치에서는, 상기 제2 실시 형태와 마찬가지로, 상기 원통 형상 타깃(13)의 내측에 설치된 자기장 발생 부재(14)와 상기 보조 전극 부재(23)의 이면측에 설치된 보조 자기장 발생 부재(24)가, 상기 보조 전극 부재(23)와 상기 원통 형상 타깃(13)의 사이의 공간부에, 자기력선이 기재(W)측으로 팽창된 자기장을 형성한다. 따라서, 상기 진공 챔버(1) 내에 Ar 등의 스퍼터링 가스가 공급되고, 또한 원통 형상 타깃(13) 및 보조 전극 부재(23)에 부극성의 직류 전압이 인가됨으로써, 상기 자기장의 영역에 페닝 방전이 발생한다. 그리고 그 방전 영역에 발생한 플라즈마(P)에 의해 원통 형상 타깃(13)의 표면이 소모되고, 또한 그 소모 영역이 당해 원통 형상 타깃(13)의 회전에 의해 균일화된다.

상기 보조 전극 부재(23)에 인가되는 전압은, 상기 원통 형상 타깃(13)에 인가되는 전압과 같은 레벨이라도 좋지만, 이 경우는 당해 타깃(13)과 같은 정도로 보조 전극 부재(23)도 스퍼터되어 버린다. 이에 대해, 보조 전극 부재(23)에 대한 인가 전압의 절대값이 원통 형상 타깃(13)에 대한 인가 전압의 절대값보다도 낮게 설정되면, 보조 전극 부재(23)의 스퍼터량의 억제가 가능해진다. 또한, 보조 전극 부재(23)는 전기적으로 플로팅되어도 좋다.

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치를 도 6을 참조하여 설명한다.

본 제4 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치는, 제1 증발원 유닛(5A) 및 제2 증발원 유닛(5B)을 구비하고, 각 증발원 유닛[5A(5B)]은, 각각 상기 제2 실시 형태에 관한 한 쌍의 스퍼터 증발원(2, 2)에 의해 구성된다. 양 증발원 유닛(5A, 5B)에 포함되는 모든 원통 형상 타깃(13)은, 동일 직선 형상으로 배열되도록 배치되고, 이들 원통 형상 타깃(13)에 대해 그 배열 방향 및 축 방향의 양쪽에 직교하는 방향으로 대향하도록, 성막 면적이 큰 기재(W)가 세트된다.

상기 스퍼터 전원(3)에는, 제1 전극 및 제2 전극을 갖는 교류 전원이 이용된다. 그리고 그 제1 전극이 상기 제1 증발원 유닛(5A)에 포함되는 양 원통 형상 타깃(13, 13)에 접속되고, 제2 전극이 상기 제2 증발원 유닛(5B)에 포함되는 양 원통 형상 타깃(13, 13)에 접속되어 있다.

각 증발원 유닛(5A, 5B)을 구성하는 한 쌍의 스퍼터 증발원(2)은, 상기 제2 실시 형태에 관한 스퍼터 증발원(2)에 한정되지 않고, 예를 들어 상기 제1 실시 형태에 관한 스퍼터 증발원(2, 2)이라도 좋다. 혹은, 제3 실시 형태에 관한 스퍼터 증발원(2)과 보조 전극 구조체(21)의 조합에 의해 각 증발원 유닛(5A, 5B)이 구성되어도 좋다.

본 제4 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치에서는, 이른바 듀얼 마그네트론 스퍼터 장치와 마찬가지로, 2세트의 전극이 교대로 정극, 부극이 되므로, 타깃의 산화에 의한 포이즈닝 등의 영향을 억제할 수 있다. 예를 들어, Si 타깃으로 SiO₂와 같은 절연성이 높은 피막을 형성하는 경우에, 이른바 양극(陽極) 소실이 발생하지 않아, 장시간 안정 방전이 가능하다. 또한, 성막 면적이 큰 대형 기재(W)에 대해서도 효율적으로 성막할 수 있다.

상기 제1 내지 제4 실시 형태에 있어서는, 하나의 평판 형상의 기재(W)가 한 쌍의 스퍼터 증발원(2, 2)의 사이의 공간부, 혹은 하나의 스퍼터 증발원(2)과 보조 전극 구조체(21)의 사이의 공간부에 대향하도록 세트되지만, 제1 실시 형태에 있어서는 도 1의 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 상기 공간부의 양측에 각각 기재(W)가 세트되어도 좋다. 또한, 기재(W)는 상기 공간부에 대향하는 위치에 고정되지 않아도 좋고, 당해 공간부의 전후로 이동 가능해지도록 세트되어도 좋다. 그 이동은, 피막의 균일성의 향상이나, 장척(長尺) 기재에 대한 성막을 가능하게 한다. 이 기재(W)의 이동은, 예를 들어 당해 기재(W)를 보유 지지하는 기재 홀더가 이동 가능해지도록 상기 진공 챔버(1)에 설치됨으로써, 실현될 수 있다.

본 발명의 제5 실시 형태를 도 7에 도시한다. 본 실시 형태에 관한 장치에서는, 상기 제1 실시 형태에 관한 한 쌍의 스퍼터 증발원(2)을 이용하여 필름이나 시트로 이루어지는 필름 형상 기재(WF)로의 성막이 행해진다.

이 장치에서는, 한 쌍의 스퍼터 증발원(2)을 사이에 두고 그 양측에, 상기 필름 형상 기재(WF)를 반송하기 위한 한 쌍의 기재 반송 기구(20, 20)가 설치된다. 각 기재 반송 기구(20)는, 각각 상기 필름 형상 기재(WF)를 권출하기 위한 권출 롤(27)과, 상기 필름 형상 기재(WF)의 중간 부분을 성막 위치에 지지하기 위한 성막 롤(26)과, 상기 필름 형상 기재(WF)를 권취하기 위한 권취 롤(28)을 구비한다.

상기 양 성막 롤(26, 26)은, 한 쌍의 스퍼터 증발원(2, 2)의 원통 형상 타깃(13, 13)끼리의 사이의 공간부에 대해 당해 원통 형상 타깃(13, 13)의 중심 축과 직교하는 방향으로 대향하도록 당해 공간부의 양측에 설치된다. 그리고 이들 성막 롤(26)의 외주면 중 상기 공간부측에 면하는 면에 상기 필름 형상 기재(WF)의 중간부가 감긴다. 상기 각 권출 롤(27)은, 상기 각 성막 롤(26)의 회전에 따라서 필름 형상 기재(WF)의 새로운 부분을 권출하고, 상기 각 권취 롤(28)은 상기 각 성막 롤(26)의 회전에 따라서 성막 후의 필름 형상 기재(WF)를 권취한다.

이 장치에서는, 상기 성막 롤(26)이 회전하여 당해 성막 롤(26) 상의 기재(WF)를 순차 하류측으로 보내면서, 그 기재(WF) 중 상기 성막 롤(26) 상에 위치하는 부분(즉, 상기 공간부에 대향하는 부분)에의 스퍼터 성막이 행해진다. 이 장치에 있어서, 상기 기재 반송 기구(20, 20) 중 한쪽은 생략되어도 좋다.

본 발명의 제6 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치를 도 8에 도시한다. 이 장치는, 제1 증발원 유닛(5A) 및 제2 증발원 유닛(5B)과, 이들 유닛(5A, 5B)의 사이에서 필름 형상 기재(WF)를 반송하는 기재 반송 기구(20)를 구비한다. 기재 반송 기구(20)는, 상기 제5 실시 형태에 관한 기재 반송 기구(20)와 마찬가지로, 성막 롤(26)과, 권출 롤(27) 및 권취 롤(28)을 구비하고, 당해 성막 롤(26)의 외주면 상에 필름 형상 기재(WF)가 감긴다.

상기 제1 증발원 유닛(5A)은, 상기 성막 롤(26)의 외주면 중 그 회전 방향 상류측의 부위에 감긴 필름 형상 기재(WF)에 대해 성막을 행하는 위치에 설치되고, 마찬가지로 상기 제2 증발원 유닛(5B)은 상기 성막 롤(26)의 외주면 중 그 회전 방향 하류측의 부위에 감긴 필름 형상 기재(WF)에 대해 성막을 행하는 위치에 설치된다. 각 증발원 유닛(5A, 5B)은, 상기 도 4에 도시되는 제2 실시 형태에 관한 한 쌍의 스퍼터 증발원(2, 2)을 구비하고, 이들 스퍼터 증발원(2)의 사이에 형성되는 자기장의 자기력선이 상기 성막 롤(26)에 감긴 필름 형상 기재(WF)에 근접하는 측으로 팽창되도록, 각 증발원 유닛(5A, 5B)이 배치된다.

본 제6 실시 형태에 있어서도, 상기 성막 롤(26)이 회전하여 필름 형상 기재(WF)를 반송하면서, 양 증발원 유닛(5A, 5B)이 당해 필름 형상 기재(WF) 상에 성막을 할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서, 각 증발원 유닛(5A, 5B)의 원통 형상 타깃(13)의 재질은 서로 동일해도 좋고 달라도 좋다. 또한, 증발원 유닛(5A, 5B) 중 한쪽은 생략되어도 좋다. 도시하는 바와 같이 제1 증발원 유닛(5A) 및 제2 증발원 유닛(5B)을 구비하는 장치는, 상기 제4 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치의 변형예가 될 수 있다. 예를 들어, 스퍼터 전원으로서 제1 전극 및 제2 전극을 갖는 교류 전원이 이용되고, 제1 전극에 제1 증발원 유닛(5A)의 원통 형상 타깃(13, 13)이 접속되고, 제2 전극에 제2 증발원 유닛(5B)의 원통 형상 타깃(13, 13)이 접속되어도 좋다.

본 발명의 제7 실시 형태에 관한 스퍼터링 장치를 도 9에 도시한다. 이 장치는, 통 형상 기재(WP)의 성막에 적합한 것으로, 상기 제1 실시 형태에 관한 한 쌍의 스퍼터 증발원(2, 2)과, 회전 테이블(29)을 구비한다. 이 회전 테이블(29)은, 원형의 평면 형상을 갖고, 그 회전 중심 위치의 상방에 상기 양 스퍼터 증발원(2, 2)이 배치되고, 외주부 상에 있어서 그 주위 방향으로 배열되는 복수의 위치에 각각 통 형상 기재(WP)를 직립 상태로 보유 지지한다. 이 회전 테이블(29)은, 각 통 형상 기재(WP)를 그 중심축 주위로 자전시키면서, 상기 스퍼터 증발원(2, 2)의 주위에서 당해 스퍼터 증발원(2, 2)에 대해 상대 변위하도록 공전시킨다.

이 장치에서는, 상기 스퍼터 증발원(2, 2)에 각각 포함되는 원통 형상 타깃(13, 13)끼리의 사이의 공간부의 양측으로부터 방출된 성막 입자가, 회전 테이블(29) 상에서 공전하면서 자전하는 통 형상 기재(WP)의 외주면에 퇴적되어, 피막을 형성한다. 따라서, 복수의 통 형상 기재(WP)의 외주면에 대한 성막이 동시에 효율적으로 행해진다.

이 장치는, 통 형상 기재(WP) 이외의 기재에의 성막에도 적용이 가능하다. 예를 들어, 회전 테이블(29) 상에 상기 통 형상 기재(WP) 대신에 통 형상의 기재 홀더가 설치되고, 이 기재 홀더에 다양한 형상의 기재가 보유 지지되어도 좋다. 또한, 회전 테이블(29)의 회전 중심 위치에 설치되는 증발원 유닛은, 제2 실시 형태나 제3 실시 형태에 관한 것이라도 좋다.

이상과 같이, 본 발명은 회전 가능한 원통 형상 타깃의 축 방향 단부에 있어서의 국소 소모를 억제하여 이 원통 형상 타깃에 있어서의 이로전 영역을 균일화함으로써 그 사용 수명을 향상시키는 것이 가능한 스퍼터링 장치를 제공한다.

구체적으로, 본 발명에 관한 제1 스퍼터링 장치는, 한 쌍의 스퍼터 증발원과, 이 스퍼터 증발원에 방전 전력을 공급하기 위한 스퍼터 전원을 구비한다. 각 스퍼터 증발원은, 중심축을 갖고 그 중심축 주위로 회전 가능하게 배치되는 원통 형상 타깃과, 그 원통 형상 타깃의 중심축과 평행한 방향을 따라 배치되는 자기장 발생 부재를 갖고, 이들 스퍼터 증발원의 원통 형상 타깃의 중심축끼리가 서로 평행이 되도록 배치되고, 상기 스퍼터 전원은 상기 각 원통 형상 타깃에 당해 원통 형상 타깃을 캐소드로 하여 방전 전력을 공급한다. 양 스퍼터 증발원의 자기장 발생 부재는, 각 스퍼터 증발원에 있어서의 원통 형상 타깃의 표면을 통과하여 서로 끌어당기는 방향의 자기력선을 갖는 자기장을 발생시킨다.

이와 같이 하여 캐소드를 구성하는 원통 형상 타깃끼리의 사이에 형성된 자기장은, 성막시에 스퍼터링 가스의 분해에 의해 발생한 전자를 구속하고, 상기 자기장의 영역에 페닝 방전을 발생시킨다. 이 페닝 방전은, 상기 자기장의 존재 영역에서 강하게 발생하고, 그 외주부에서는 전계에 수반되는 플라즈마의 드리프트가 발생하기 때문에, 방전의 존재 영역에 있어서 거의 균일한 방전 플라즈마가 발생한다. 따라서, 종래의 스퍼터링 장치에서 발생하는 마그네트론 방전과는 달리, 2개의 선 형상 플라즈마의 단부를 잇는 호 형상의 플라즈마부가 존재하지 않으므로, 원통 형상 타깃의 회전에 의한 성막시, 플라즈마 영역에 대응한 원통 형상 타깃의 외주면으로부터 성막 입자가 빠르게 또한 균일하게 증발하는 것이 가능하다. 이것은, 상기 원통 형상 타깃의 국소 소모를 방지하여, 원통 형상 타깃의 이용률, 나아가서는 사용 수명을 향상시킨다.

또한, 이 스퍼터링 장치는 성막면에 있어서 이하의 이점을 갖는다. 기재는 방전 영역으로부터 벗어난 위치에 설치되므로, 성막 중의 피막에 플라즈마의 강한 조사가 가해지는 일이 없어, 이온 충격 등을 회피할 수 있다. 또한, 타깃 표면에서 반사되는 이온이나 타깃 표면에서 생성되는 부 이온이 기재를 강하게 조사하는 것도 억제된다. 또한, 종래의 로터리 마그네트론 스퍼터 증발원에서는 타깃의 소모에 수반되는 타깃 표면의 자기장 강도의 변화가 큰 것에 대해, 본 발명에 관한 스퍼터링 장치에서는 타깃 소모시의 자기장 강도의 변화가 현저하지 않으므로, 예를 들어 후육의 원통 형상 타깃을 이용하는 것도 가능하다. 이것은, 하나의 타깃에 의한 성막 가능 시간을 길게 하여, 생산성을 향상시킨다.

상기 스퍼터링 장치에 있어서, 적어도 한쪽의 스퍼터 증발원의 자기장 발생 부재는, 예를 들어 기재측으로 팽창되는 자기력선을 형성하도록 설치되어도 좋다. 또한, 당해 스퍼터 증발원의 자기장 발생 부재는, 상기 자기력선의 팽창을 변화시키는 이동이 가능해지도록 설치될 수도 있다.

상기와 같이 자기력선이 기재측으로 팽창되는 자기장은, 플라즈마의 발생 영역을 원통 형상 타깃의 사이로부터 기재측으로 어긋나게 하는 것을 가능하게 한다. 이 영역에 발생하는 플라즈마는, 원통 형상 타깃의 표면으로부터 증발한 스퍼터 증기를 일방향으로 치우치게 하여 방출시킬 수 있고, 그 방출 방향으로 배치한 기재에 대한 성막 속도를 높이는 것이 가능하다. 또한, 상기 자기력선의 팽창이 가변이 되도록 상기 자기장 발생 부재가 이동 가능하게 설치되면, 플라즈마의 발생 영역의 조정에 의해 기재로의 성막 속도를 조정하는 것이 가능해진다.

상기 스퍼터링 장치의 스퍼터 전원에는, 직류 전원, 전압이 제로 또는 역극성인 기간을 반복하여 포함하는 간헐적 직류 전원, 혹은 교류 전원을 이용하는 것이 가능하다. 어떠한 타입의 전원도, 한 쌍의 원통 형상 타깃이 모두 부전위가 되었을 때에 페닝 방전을 발생시킬 수 있다.

상기 스퍼터링 장치는, 상기 원통 형상 타깃 및 상기 자기장 발생 부재를 각각 갖는 한 쌍의 스퍼터 증발원으로 이루어지는 제1 증발원 유닛과, 상기 원통 형상 타깃 및 상기 자기장 발생 부재를 각각 갖는 다른 한 쌍의 스퍼터 증발원으로 이루어지는 제2 증발원 유닛을 구비하고, 상기 스퍼터 전원은 제1 출력 단부 및 제2 출력 단부를 갖는 교류 전원이며, 그 제1 출력 단부가 상기 제1 증발원 유닛의 한 쌍의 원통 형상 타깃에 접속되고, 상기 제2 출력 단부가 상기 제2 증발원 유닛의 한 쌍의 원통 형상 타깃에 접속된 것이라도 좋다. 이와 같이 제1 증발원 유닛 및 제2 증발원 유닛을 아울러 갖는 장치는, 이른바 듀얼 마그네트론 스퍼터링 장치와 마찬가지로, 산화물 등의 절연성의 피막을 성막하는 경우의 애노드 소실 현상을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 제2 스퍼터링 장치는, 스퍼터 증발원과, 스퍼터 전원과, 보조 전극 구조체를 구비한다. 상기 스퍼터 증발원은, 중심축을 갖고 그 중심축 주위로 회전 가능해지도록 배치되는 원통 형상 타깃과, 그 원통 형상 타깃의 중심축과 평행한 방향을 따라 배치되는 자기장 발생 부재를 갖고, 상기 원통 형상 타깃에 당해 원통 형상 타깃을 캐소드로 하여 상기 스퍼터 전원이 방전 전력을 공급한다. 상기 보조 전극 구조체는, 상기 스퍼터 증발원의 원통 형상 타깃과 평행 내지 대략 평행하게 대향하여 배치된 보조 전극 부재와, 이 보조 전극 부재에 부설되는 외부 보조 자기장 발생 부재를 갖고, 이 보조 자기장 발생 부재와 상기 스퍼터 증발원에 설치된 자기장 발생 부재가, 상기 원통 형상 타깃의 표면을 통과하여 서로 끌어당기는 방향의 자기력선을 갖는 자기장을 발생시킨다.

이 제2 스퍼터링 장치에 있어서도, 상기 스퍼터 증발원의 자기장 발생 부재 및 상기 보조 자기장 발생 부재 중 적어도 한쪽의 부재가, 상기 자기력선을 기재측으로 팽창시키도록 설치될 수 있다. 또한, 당해 부재는 상기 자기력선의 팽창을 변화시키도록 이동 가능하게 설치될 수도 있다.

Claims

진공 챔버 내에 도입된 스퍼터링 가스 중에서 타깃 표면으로부터 스퍼터 증발한 성막 입자를 기재의 표면에 퇴적시켜 피막을 형성하는 스퍼터링 장치이며,
중심축을 갖고 그 중심축 주위로 회전 가능해지도록 배치되는 원통 형상 타깃과, 이 원통 형상 타깃의 내측에 설치되고, 상기 원통 형상 타깃의 중심축과 평행한 방향을 따라 배치되는 자기장 발생 부재를 각각 갖는 한 쌍의 스퍼터 증발원과,
상기 각 스퍼터 증발원의 원통 형상 타깃을 각각 캐소드로 하여 당해 원통 형상 타깃에 방전 전력을 공급하는 스퍼터 전원을 구비하고,
상기 각 스퍼터 증발원의 원통 형상 타깃이 서로 평행하게 대향하도록 배치되고, 상기 각 자기장 발생 부재는, 상기 한 쌍의 원통 형상 타깃의 표면을 통과하여 서로 끌어당기는 방향의 자기력선을 갖는 자기장을 발생시키고,
상기 스퍼터 전원은 상기 원통 형상 타깃 사이에 페닝 방전을 발생시키는, 스퍼터링 장치.
제1항에 있어서, 상기 각 스퍼터 증발원의 자기장 발생 부재는, 상기 자기력선이 기재측으로 팽창되도록 설치되는, 스퍼터링 장치.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 스퍼터 증발원 중 적어도 한쪽의 스퍼터 증발원의 자기장 발생 부재는, 상기 자기력선의 팽창을 변화시키는 것과 같은 이동이 가능해지도록 설치되는, 스퍼터링 장치.
제1항에 있어서, 상기 스퍼터 전원은, 직류 전원, 전압이 제로 또는 역극성인 기간을 반복하여 포함하는 간헐적 직류 전원, 교류 전원 중 어느 하나인, 스퍼터링 장치.
제1항에 있어서, 상기 원통 형상 타깃 및 상기 자기장 발생 부재를 각각 갖는 한 쌍의 스퍼터 증발원으로 이루어지는 제1 증발원 유닛과, 상기 원통 형상 타깃 및 상기 자기장 발생 부재를 각각 갖는 별도의 한 쌍의 스퍼터 증발원으로 이루어지는 제2 증발원 유닛을 구비하고, 상기 스퍼터 전원은 제1 출력 단부 및 제2 출력 단부를 갖는 교류 전원이며, 그 제1 출력 단부가 상기 제1 증발원 유닛의 한 쌍의 원통 형상 타깃에 접속되고, 상기 제2 출력 단부가 상기 제2 증발원 유닛의 한 쌍의 원통 형상 타깃에 접속되는, 스퍼터링 장치.
진공 챔버에 도입한 스퍼터링 가스 중에서 타깃 표면으로부터 스퍼터 증발한 성막 입자를 기재의 표면에 퇴적시켜 피막을 형성하는 스퍼터링 장치이며,
중심축을 갖고 그 중심축 주위로 회전 가능해지도록 배치된 원통 형상 타깃과, 그 원통 형상 타깃의 내측에 설치되고, 당해 원통 형상 타깃의 중심축과 평행한 방향을 따라 배치되는 자기장 발생 부재를 갖는 스퍼터 증발원과,
상기 스퍼터 증발원의 원통 형상 타깃과 평행하게 대향하여 배치되는 보조 전극 부재와, 당해 보조 전극 부재에 부설되는 보조 자기장 발생 부재를 갖는 보조 전극 구조체와,
적어도 상기 스퍼터 증발원의 원통 형상 타깃을 캐소드로 하여 이것에 방전 전력을 공급하는 스퍼터 전원을 구비하고,
상기 스퍼터 증발원에 설치된 자기장 발생 부재와 상기 보조 자기장 발생 부재는, 상기 원통 형상 타깃의 표면을 통과하여 서로 끌어당기는 방향의 자기력선을 갖는 자기장을 발생시키고,
상기 스퍼터 전원은 상기 원통 형상 타깃 사이에 페닝 방전을 발생시키는, 스퍼터링 장치.
제6항에 있어서, 상기 스퍼터 증발원의 자기장 발생 부재 및 상기 보조 자기장 발생 부재는, 상기 자기력선이 기재측으로 팽창되도록 설치되는, 스퍼터링 장치.