KR101196650B1 - 스퍼터링 장치 - Google Patents

Abstract

기판 전면에 걸쳐 반응 가스를 대략 균등하게 공급하여, 막 두께 분포나 비저항값 등의 막질을 기판 전면에서 대략 균일하게 할 수 있는 간단한 구성의 스퍼터링 장치를 제공한다. 스퍼터 실(11a)내에 소정의 간격을 두어 병설한 복수매의 타겟(41)과, 각 타겟에의 전력 투입을 가능하게 하는 스퍼터 전원(E)과, 스퍼터실로의 스퍼터 가스 및 반응 가스의 도입을 가능하게 하는 가스 도입 수단(8)을 갖추고, 반응 가스를 스퍼터실에 도입하는 가스 도입 수단은, 적어도 1개의 가스 공급관(84)을 가지며, 이 가스 공급관은, 병설한 각 타겟의 배면 측에서 각 타겟으로부터 떨어져 배치됨과 아울러, 반응 가스를 분사하는 분사구(84a)가 형성되어 있다. 타겟 상호 간의 각 간극을 통해 흐르는 상기 반응 가스 유량의 조정을 가능하게 하는 조절 수단(9)이 설치되어 있다.

Description

스퍼터링 장치{SPUTTERING APPARATUS}

본 발명은 반응성 스퍼터링 법에 의해 처리해야 할 기판 표면에 소정의 박막을 형성하기 위한 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

글래스나 실리콘 웨이퍼 등의 기판 표면에 소정의 박막을 형성하는 방법의 하나로서 스퍼터링(이하, 「스퍼터」라고 한다) 법이 있다. 이 스퍼터법은, 플라즈마 분위기 중의 이온을, 기판 표면에 형성하고자 하는 박막의 조성에 따라 제작한 타겟을 향하여 가속 충격시켜 스퍼터 입자(타겟 원자)를 비산시키고, 기판 표면에 부착, 퇴적시켜 소정의 박막을 형성하는 것이다. 그때, 산소나 질소 등의 반응 가스를 동시에 도입해, 반응성 스퍼터에 의해 해당 박막을 얻는 것이 있다.

이러한 스퍼터법에 의한 박막 형성 방법은, 최근, TFT(박막 트랜지스터)를 이용한 액정 디스플레이(FPD)의 제조 공정에 있어서, 대면적의 글래스 기판 표면에 ITO 등의 투명 전도막이나 게이트 전극으로서 전기 전도 특성이 좋은 Cu 등의 금속막 및 해당 금속막과의 밀착성을 높이는 산화물막을 형성하는 것에도 이용되고 있다.

종래, 대면적의 기판에 대해서 효율적으로 박막을 형성하는 스퍼터링 장치로서 진공 챔버 내에서 처리 기판에 대향시켜 복수매의 타겟을 병설하고, 병설한 타겟 중 쌍을 이루는 타겟마다 소정의 주파수로 교대로 극성을 바꾸어 전압을 인가하는 교류 전원을 마련해 각 타겟을 양극 전극, 음극 전극으로 교대로 변환, 양극 전극 및 음극 전극 간에 글로우 방전을 일으키게 해 플라즈마 분위기를 형성하고, 각 타겟을 스퍼터링 하는 것이 특허 문헌 1에 알려져 있다.

여기서, 상기 구성의 스퍼터링 장치를 이용해 반응성 스퍼터에 의해 박막 형성을 실시하는 경우, 기판 전면에 걸쳐 균일한 막 두께로 성막할 수 있는 것만이 아니라, 반응 가스가 치우쳐 스퍼터실에 도입되어 기판 면내에서의 반응성에 편차가 생겨 기판 면내에서 비저항값 등의 막질이 불균일해지는 것을 방지할 필요가 있다. 이것으로부터, 병설한 각 타겟 상호 간의 각 간극에, 타겟의 직사각형 측면을 따라 스퍼터 가스나 반응 가스를 도입하는 가스관을 마련해 가스관에 의해 각 타겟 상호 간의 각 간극으로부터 기판을 향해 가스를 분출하는 것이 특허 문헌 2에 알려져 있다.

그런데 특허 문헌 1에 기재된 것과 같이 기판에 대향시켜 복수매의 타겟을 병설했을 경우, 박막 형성 시에는, 각 타겟 상호 간의 각 간극에는 스퍼터 입자가 방출되지 않는다. 이 때문에, 기판 전면에 걸친 균일한 막 두께 분포를 얻으려면, 스퍼터 입자가 방출되지 않는 이 공간을 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하지만, 특허 문헌 2와 같이 가스관을 마련한 것은, 이 공간을 작게 하는 것에 한계가 있다. 또, 이 작은 공간에, 소정의 외경을 가지는 가스관을 배치하는 것은 곤란하고, 장치 구성이 복잡해져 그 조립 작업이 곤란해진다.

거기서, 각 타겟의 병설 방향으로 연장하는 적어도 1개의 가스 공급관을, 각 타겟의 이면으로부터 서로 떨어지게 설치하여 이 가스 공급관에 형성한 분사구로부터 반응 가스를 분사하는 것에 의해, 반응 가스를 병설된 각 타겟의 스퍼터면과 배향하는 측(배면 측)의 공간에서 일단 확산시키고, 그리고 타겟 상호 간의 각 간극을 통해 기판을 향해 공급되는 구성을 채용하는 것이 본 출원인(일본특허출원2007-120708호)에 의해 제안되고 있다.

특허문헌1:일본특허공개2005-290550호공보 특허문헌2:일본특허공개2004-091927호공보

여기서, 이 종류의 스퍼터 장치에 있어서는, 타겟의 배면 측 공간에, 각 타겟의 전방으로 터널 모양의 자속을 형성하는 자석 조립체 및 해당 각 자석 조립체를 일체로 왕복 움직이게 하는 구동 수단이나 타겟에 접합된 백킹 플레이트에 냉매를 공급하는 냉매 공급로 등 복수의 부품이 통상 수납되어 있고, 거기에 더해, 스퍼터실을 진공 배기하기 위한 진공 배기 수단으로 통하는 배기구가 타겟 배면 측에서 진공 챔버의 벽면에 형성되어 있다.

이 때문에, 상기와 같이, 가스 공급관에 형성한 분사구로부터 반응 가스를 분사하는 것에 의해 반응 가스를 타겟의 배면 측 공간에서 일단 확산시켜도, 장치 구성에 따라서는, 가스 고임이 국소적으로 발생해, 각 타겟 상호 간의 간극 중 어느 하나의 간극을 통해 반응 가스가 치우쳐 도입되어 기판에 공급될 우려가 있다.

거기서, 본 발명의 과제는, 상기 점에 비추어 보아, 기판 전면에 걸쳐 반응 가스를 거의 균등하게 공급하고, 막 두께 분포나 비저항값 등의 막질을 기판 전면에서 거의 균일하게 할 수 있는 간단한 구성의 스퍼터링 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1 기재의 스퍼터링 장치는, 스퍼터 실내에 소정의 간격을 두고 병설한 복수매의 타겟과 각 타겟에의 전력 투입을 가능하게 하는 스퍼터 전원과 스퍼터실로의 스퍼터 가스 및 반응 가스의 도입을 가능하게 하는 가스 도입 수단을 갖추고, 상기 반응 가스를 스퍼터실에 도입하는 가스 도입 수단은, 적어도 1개의 가스 공급관을 가지며, 이 가스 공급관은, 병설한 각 타겟의 배면 측에서 각 타겟으로부터 떨어져 배치됨과 동시에, 반응 가스를 분사하는 분사구가 형성되어 있는 스퍼터링 장치이며, 상기 타겟 상호 간의 각 간극을 통해 흐르는 상기 반응 가스 유량의 조정을 가능하게 하는 조정 수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 각 타겟 배면 측에 마련한 적어도 1개의 가스 공급관에 형성한 분사구로부터 반응 가스를 분사하면, 이 반응 가스가, 병설된 각 타겟의 배면 측의 공간에서 일단 확산된다. 그리고, 타겟 상호 간의 각 간극을 통해 처리 기판을 향해 공급된다. 여기서, 타겟의 배면 측에 배치된 부품이나 배기구의 위치 등의 장치 구성에 따라서는, 타겟 배면 측의 공간에서 가스 고임이 국소적으로 발생해, 각 타겟 상호 간의 간극 중 어느 하나의 간극을 통해 반응 가스가 치우쳐 도입되어 기판에 공급되는 경우가 있다. 하지만, 본 발명에 있어서는 조정 수단을 마련했기 때문에, 이 조정 수단에 의해 어느 하나의 간극으로부터의 반응 가스의 흐름을 차단하는 등, 해당 간극을 통해 흐르는 반응 가스의 가스 유량을 적절히 조정할 수 있다. 이것에 의해, 처리해야 할 기판에 대해서 반응 가스가 치우쳐 도입되는 것을 확실히 방지할 수 있고, 기판 면내에서 반응성에 편차가 생겨 기판 면내에서 비저항값 등의 막질이 불균일해지는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 상기 조정 수단은, 타겟의 배면 측에 배치된 볼록 산뿔 형상의 선단부를 가지는 컨덕턴스 조정 부재와 해당 컨덕턴스 조정 부재를 상기 간극에 대해 진퇴 자유롭게 구동하는 구동 수단을 갖추는 구성을 채용하면, 간단한 구성으로 컨덕턴스 조정 부재의 상기 간극의 침입량에 따라, 해당 간극을 통해 흐르는 가스의 컨덕턴스를 조절할 수 있다.

이 경우, 장치 구성에 따라 간극을 통해 흐르는 반응 가스의 컨덕턴스를 적절히 조정하기 위해서는, 상기 컨덕턴스 조정 부재는 상기 간극의 전체 길이에 걸쳐 설치하는 것이 바람직하다.

또, 장치 구성에 따라 세밀한 막질 분포의 조절이 가능하도록, 상기 컨덕턴스 조정 부재는 그 긴 방향을 따르는 소정의 길이로 복수개로 분할되어 해당 분할된 부분에 각각 구동 수단이 연결되어 있는 구성을 채용할 수 있다.

게다가 본 발명에 있어서는, 상기 스퍼터 전원은, 병설된 복수매의 타겟 중 한 쌍의 타겟마다 소정의 주파수로 교대로 극성을 바꾸어 전압을 인가하는 교류 전원이며, 각 타겟을 양극 전극, 음극 전극으로 교대로 변환, 양극 전극 및 음극 전극 간에 글로우 방전을 일으키게 하여 플라즈마 분위기를 형성하고, 각 타겟을 스퍼터링 하는 것으로 하면, 각 타겟 상호 간의 공간에 양극이나 쉴드(shield) 등의 구성 부품을 조금도 마련할 필요가 없기 때문에, 스퍼터 입자가 방출되지 않는 이 공간을 가능한 한 작게 할 수 있어서 좋다.

각 타겟 이용 효율을 높이기 위해서, 상기 병설한 타겟과 가스관의 사이에, 각 타겟의 전방으로 터널 모양의 자속을 형성하는 자석 조립체를 마련함과 아울러, 해당 각 자석 조립체를 일체로 타겟 이면을 따라 평행하게 왕복 이동하는 다른 구동 수단을 갖추는 구성을 채용해도 좋다.

도 1은 본 발명의 스퍼터 장치의 모식적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 컨덕턴스 조정 수단의 배치를 설명하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 컨덕턴스 조정 수단의 배치를 확대하여 설명하는 단면도이다.
도 4 (a)는, 변형예와 관련되는 조정 수단의 배치를 설명하는 부분 단면도이고, (b)는 B-B선에 따른 부분 단면도이다.
도 5는 실시예 1에서 제작한 시료 #1의 비저항값의 막질 분포를 설명하는 그래프이다.
도 6은 실시예 1에서 제작한 시료 #2의 비저항값의 막질 분포를 설명하는 그래프이다.
도 7은 실시예 1에서 제작한 시료 #3의 비저항값의 막질 분포를 설명하는 그래프이다.

도 1을 참조해 설명하면, 1은, 본 발명의 마그네트론 방식의 스퍼터링 장치(이하, 「스퍼터 장치」라고 한다)이다. 스퍼터 장치(1)는, 인라인 식이며, 로터리 펌프, 터보 분자 펌프 등의 진공 배기 수단(도시하지 않음)을 통해 소정의 진공도로 보호 유지할 수 있는 진공 챔버(11)를 갖는다. 진공 챔버(11)의 상부에는 기판 반송 수단(2)이 설치되어 있다. 이 기판 반송 수단(2)은, 공지의 구조를 가져, 글래스 기판 등의 처리해야 할 기판(S)이 장착된 캐리어(21)를 가지고, 도시되지 않은 구동 수단을 간헐적으로 구동시켜, 후술할 타겟에 대향한 위치에 기판(S)을 순차 반송할 수 있다.

진공 챔버(11) 내에는, 타겟에 대향한 위치에 반송되어 온 기판(S)에 대해 스퍼터에 의해 소정의 박막을 형성할 때에, 캐리어(21) 표면이나 진공 챔버(11) 측벽 등에 스퍼터 입자가 부착하는 것을 방지하기 위해, 기판 반송 수단(2)과 타겟의 사이에 위치시켜 기판(S)이 면하는 개구(31a)가 형성된 제1의 쉴드(31)가 설치되고, 제1의 쉴드(31)의 하단은 후술하는 제2의 쉴드의 근방까지 연장하고 있다. 그리고 진공 챔버(11)의 아래쪽에는, 음극 전극(C)이 배치되어 있다.

음극 전극(C)은, 대면적의 기판(S)에 대해 효율적으로 박막 형성이 가능하도록, 기판(S)에 대향시켜 등간격으로 배치한 복수매(본 실시의 형태에서는 8매)의 타겟(41a 내지 41h)을 가진다. 각 타겟(41a 내지 41h)은, Cu, Al, Ti, Mo 또는 이들의 합금이나 인듐 및 주석의 산화물(ITO) 등, 기판(S) 표면에 형성하고자 하는 박막의 조성에 따라 공지의 방법으로 제작되고, 예를 들면 거의 직방체(위에서 보면 직사각형) 등 같은 형상으로 형성되어 있다. 각 타겟(41a 내지 41h)은, 스퍼터 중, 타겟(41a 내지 41h)을 냉각하는 백킹 플레이트(42)에, 인듐이나 주석 등의 본딩재를 통해 접합되어 있다.

각 타겟(41a 내지 41h)은, 사용하지 않았을 때의 스퍼터면(411)이 기판(S)에 평행한 동일 평면상에 위치하도록, 절연부재를 통해 음극 전극(C)의 프레임(도시하지 않음)에 설치되어 있다. 또, 병설한 타겟(41a 내지 41h)의 주위에는, 제2의 쉴드(32)가 배치되어 진공 챔버(11) 내에서 제1 및 제2의 쉴드(31, 32)로 둘러싸인 공간이 스퍼터실(11a)을 구성한다.

또, 음극 전극(C)은, 타겟(41a 내지 41h)의 후방(스퍼터면(411)과 배향하는 측)에 각각 위치시켜 자석 조립체(5)를 가진다. 동일 구조의 각 자석 조립체(5)는, 각 타겟(41a 내지 41h)에 평행하게 설치된 지지판(요크, 51)을 가진다. 타겟(41a 내지 41h)이 정면에서 보아 직사각형일 때, 지지판(51)은 각 타겟(41a 내지 41h)의 횡폭보다 작고, 타겟(41a 내지 41h)의 긴 방향을 따라 그 양측으로 연장하도록 형성한 직사각형의 평판으로 구성되어 자석의 흡착력을 증폭하는 자성 재료제이다. 지지판(51) 상에는, 그 중앙부에서 긴 방향을 따라 선 형상으로 배치한 중앙 자석(52)과 중앙 자석(52)의 주위를 둘러싸도록 지지판(51)의 외주를 따라 배치한 주변 자석(53)이 스퍼터면(411) 측의 극성을 바꾸어 설치되고 있다.

중앙 자석(52)의 동자화로 환산했을 때의 체적은, 예를 들면 주변 자석(53)의 동자화로 환산했을 때의 체적의 비율(주변 자석:중심 자석:주변 자석=1:2:1)에 동일해지도록 설계되어 각 타겟(41a 내지 41h)의 스퍼터면(411)의 전방에, 균형 잡힌 폐루프의 터널 형상의 자속이 각각 형성된다. 이것에 의해, 각 타겟(41a 내지 41h)의 전방(스퍼터면(411)) 측에서 전리한 전자 및 스퍼터링에 의해 생긴 2차 전자를 포착하는 것에 의해, 각 타겟(41a 내지 41h) 전방에서의 전자 밀도를 높게 하여 플라즈마 밀도가 높아져 스퍼터율을 높일 수 있다.

각 자석 조립체(5)는, 모터나 에어 실린더 등으로 구성되는 구동 수단(D)에 연결된 구동판(D1)에 각각 설치되어 타겟(41a 내지 41h)의 병설방향에 따른 2개소의 위치 사이에서 평행 그리고 등속으로 일체로 왕복 이동할 수 있다. 이것에 의해, 스퍼터율이 높아지는 영역을 바꾸어 각 타겟(41a 내지 41h)의 전면에 걸쳐 균등하게 침식 영역을 얻을 수 있다.

각 타겟(41a 내지 41h)은, 서로 이웃하는 2매로 한 쌍의 타겟(41a와 41b, 41c와 41d, 41e와 41f, 41g와 41h)을 구성하고, 한 쌍의 타겟마다 할당하여 교류 전원(E1 내지 E4)이 설치되어 있다. 그리고 교류 전원(E1 내지 E4)으로부터의 출력 케이블(K1, K2)이 한 쌍의 타겟(41a, 41b, 41c 및 41d, 41e 및 41f, 41g 및 41h)에 접속되어 교류 전원(E1 내지 E4)에 의해, 각 한 쌍의 타겟(41a 내지 41h)에 대해 교대로 극성을 바꾸어 임의의 파형(예를 들면, 거의 정현파)으로 교류 전압이 인가된다.

교류 전원(E1 내지 E4)에는, 전력의 공급을 가능하게 하는 전력 공급부와 소정의 주파수로 교대로 극성을 바꾸어 교류 전압을 한 쌍의 타겟(41a, 41b, 41c 및 41d, 41e 및 41f, 41g 및 41h)로 출력하는 발진부로 구성된 공지의 구조를 가지는 동일한 것이 이용된다. 덧붙여, 각 교류 전원(E1 내지 E4)은 서로 통신 자유롭게 접속되어 어느 하나의 교류 전원(E1)으로부터의 출력 신호로, 각 교류 전원(E1 내지 E4)이 동기하여 운전할 수 있게 되어 있다.

또, 진공 챔버(11)에는, Ar 등의 희가스로 이루어진 스퍼터 가스와 기판(S)표면에 형성하려고 하는 박막의 조성에 따라 적절히 선택되는 산소나 질소 등의 반응 가스를 스퍼터 실내에 도입하는 가스 도입 수단(8)이 설치되어 있다(도 1 참조). 스퍼터 가스의 공급에 이용되는 가스 도입 수단(8)은, 진공 챔버(11)의 측벽에 설치된 가스관(81a)을 가지고, 가스관(81a)은 매스 플로우 컨트롤러(82a)를 통해 스퍼터 가스의 가스원(83a)에 연통하고 있다.

또, 반응 가스의 공급에 이용되는 가스 도입 수단(8)은, 가스관(81b)을 가지고, 가스관(81b)의 한쪽 끝은, 매스 플로우 컨트롤러(82b)를 통해 반응 가스의 가스원(83b)에 연통하고 있다. 한편으로, 다른 쪽 끝은, 타겟(41a 내지 41h)의 병설방향으로 각 타겟의 중심을 통해 연장하는 1개의 가스 공급관(84)에 접속되어 있다. 가스 공급관(84)은, 예를 들면 φ3~10 mm의 지름을 가지는 스테인레스 제이며, 병설한 타겟(41a 내지 41h)의 전체 폭의 약 1/3보다 길어지도록 정치수 되고, 그 타겟(41a 내지 41h)측의 면에는, 예를 들어, 각 타겟(41a 내지 41h) 상호 간의 간극의 하부에 위치시켜 복수개의 분사구(84a)가 형성되어 있다.

그리고 매스 플로우 컨트롤러(82a, 82b)를 작동시키면, 스퍼터 가스는, 제 1 및 제2의 각 쉴드(31, 32) 사이 및 제1의 쉴드(31) 및 기판 반송 수단(2) 사이의 간극을 통해 스퍼터실(11a)에 도입된다. 반응 가스는, 각 타겟(41a 내지 41h)의 배면측(타겟의 스퍼터면(411)과 배향하는 측)의 공간에서 일단 확산되어 각 타겟(41a 내지 41h) 상호 간의 각 간극(412)을 통해 기판(S)을 향해 공급되게 된다.

여기서, 본 실시 형태의 스퍼터 장치(1)에 있어서는, 각 타겟(41a 내지 41h)의 배면 측의 공간에는, 자석 조립체(5) 및 구동판(D1)이나 백킹 플레이트에 냉매를 순환시키는 냉매 순환로 등의 부품이 설치되어 있고, 또 진공 배기 수단으로 통하는 배기구(11b)도, 진공 챔버(11)의 중심으로부터 오프셋 되어 해당 진공 챔버(11)의 저면에 형성되어 있다(도 1 참조). 이 때문에, 상기와 같이 반응 가스를 각 타겟(41a 내지 41h)의 배면 측의 공간에서 일단 확산시켰을 때, 가스 고임이 국소적으로 발생하여, 각 타겟 상호 간의 간극 중 어느 하나의 간극을 통해 기판에 반응 가스가 치우쳐 도입될 우려가 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 타겟(41a 내지 41h) 상호 간의 각 간극(412)을 통해 흐르는 반응 가스의 유량을 각각 조정할 수 있도록 조정 수단(9)을 설치했다. 조정 수단(9)은, 타겟(41a 내지 41h)의 배면 측이며, 각 간극(412)의 바로 밑에 위치시켜 옆에 배치된 볼록 산뿔 형상(단면은 거의 삼각형)의 선단부를 가지는 컨덕턴스 조정 부재(91)와 컨덕턴스 조정 부재(91)에 조작축(92)을 통해 연결된 모터나 에어 실린더 등의 구동 수단(93)으로 구성되어 있다. 컨덕턴스 조정 부재(91)는, 예를 들면 불소 수지제이며, 구동 수단(93)을 작동시켜 컨덕턴스 조정 부재(91)가 각 간극(412)에 대해 진퇴 자유롭게 되어 있다(도 2 및 도 3 참조).

도 3에 나타내듯이, 구동 수단(93)에 의해 컨덕턴스 조정 부재(91)를 하강시켜, 그 선단이 서로 인접하는 백킹 플레이트(42)의 아래쪽 면보다 하부에 위치하면(하강 위치), 가스의 흐름이 방해받지 않고, 가스 유량이 최대가 된다. 그리고 구동 수단(93)의 작동을 제어해 컨덕턴스 조정 부재(91)를 상승시켰을 때, 컨덕턴스 조정 부재(91)의 선단부의 간극(412)의 침입량에 따라, 해당 간극을 통해 흐르는 가스의 컨덕턴스가 적절히 조정된다. 한편으로, 구동 수단(93)에 의해 컨덕턴스 조정 부재(91)를 상승시켜, 해당 컨덕턴스 조정 부재(91)의 선단부의 경사면이, 서로 인접하는 백킹 플레이트(42) 각각 당접하면(상승 위치), 가스의 흐름이 차단되어 가스 유량이 제로가 된다. 덧붙여 컨덕턴스 조정 부재(91)는, 간극(412)의 전체 길이에 걸쳐 설치되어 있음과 아울러, 세밀한 반응 가스 유량의 조절을 할 수 있도록, 균등한 길이로 3 분할되고 해당 분할된 부분에 각각 구동 수단(93)이 연결되어 있다.

이것에 의해, 각 간극(412)에 대해 진퇴 자유로운 컨덕턴스 조정 부재(91)의 각 부분의 위치를 적절히 조정하는 것에 의해, 각 간극(412)을 통해 기판(S)으로 흐르는 반응 가스 유량을 조절함으로써, 기판(S)에 대해서 반응 가스가 치우쳐 공급되는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 기판(S)의 타겟(41a 내지 41h) 측의 공간에서 반응 가스가 거의 균등하게 존재하고, 이 반응 가스가 기판(S)을 향해 타겟(41a 내지 41h)에서 비산하여, 플라즈마에 의해 활성화된 스퍼터 입자와 반응하여 기판 표면에 부착/퇴적한다. 그 결과, 기판면(S) 내에서 반응성에 편차가 생겨 기판(S) 면내에서 비저항값 등의 막질이 불균일해 지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시의 형태에서는, 컨덕턴스 조정 부재(91)로서 볼록 산뿔 형상의 선단부를 가지고, 각 컨덕턴스 조정 부재(91)를 3 분할하고 있는 것을 예로 들어 설명했지만, 각 간극(412)을 통해 기판(S)으로 흐르는 반응 가스 유량이, 장치 구성에 따라 조절할 수 있는 것이라면, 그 형태나 분할 수는 이것으로 한정되는 것은 아니다. 또, 컨덕턴스 조정 부재(91)로 이루어진 조정 수단(9)에 대해 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 서로 인접하는 백킹 플레이트(42) 사이를 걸쳐 건너도록, 소정 두께의 수지 필름 또는 판 형상의 부재를 설치해 각 간극(412)을 통한 반응 가스의 흐름을 차단해도 좋고, 그때, 해당 필름이나 판 형상 부재에 개구를 마련해 가스 유량을 조절하도록 하여 조정 수단을 구성해도 괜찮다.

또, 본 실시 형태에서는, 타겟(41a 내지 41h)의 중심을 통해 늘어나는 1개의 가스 공급관(84)을 설치한 것을 예로서 설명했지만, 장치의 구성상(자석 조립체의 구동 수단 등이 있기 때문에), 상기와 같이 가스 공급관(84)을 배치할 수 없는 경우가 있다. 이러한 경우, 타겟(41a 내지 41h)의 병설방향과 직교하는 방향으로 오프셋하여 배치해도 괜찮다. 한편으로, 타겟(41a 내지 41h)의 병설방향과 직교하는 방향으로 소정의 간격을 두어 복수의 가스 공급관(84)을 배치하고, 병설한 각 타겟(41a 내지 41h) 상호 간의 각 간극(412)을 통해 기판(S)으로 향해 공급되는 반응 가스량을 조절하도록 해도 괜찮다.

게다가 본 실시의 형태에서는, 복수의 타겟(41a 내지 41h)을 병설하고, 각 타겟(41a 내지 41h)에 교류 전원(E1 내지 E4)을 통해 전력 투입하는 것에 대해 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 병설한 각 타겟에 대해, 직류 전원에 의해 전력 투입하도록 해도 괜찮다. 직류 전원에 의해 전력 투입하는 경우, 각 타겟(41a, 41b) 상호 간에 접지 쉴드(100)가 배치되게 된다. 이러한 경우에는, 접지 쉴드(100)의 단면 형상을 역 T자 형상으로 하고, 그 수평부와 백킹 플레이트(42) 뒷면에 각각 밀착시켜 소정 두께의 수지판(101)을 설치해 접지 쉴드(100)와 타겟(41a 또는 42b)의 사이를 통해 흐르는 반응 가스의 흐름을 차단하는 조정 수단을 구성해도 좋다. 이때, 수지판(101)의 백킹 플레이트(42)와의 사이의 밀착면에, 소정의 간격을 두어 오목한 형상의 홈(101a)을 형성하는 것에 의해, 접지 쉴드(100)와 타겟(41a 또는 41b) 사이를 통해 기판(S)으로 향해 공급되는 반응 가스의 양을 조절할 수 있다. 또, 상기의 구성의 수지판을 그 긴 방향으로 복수개로 분할해, 소정의 간격을 가지고 수평부와 백킹 플레이트(42) 뒷면 사이의 간극 전체 길이에 걸쳐 설치할 수도 있다.

(실시예 1)

본 실시예 1에서는, 도 1에 나타낸 스퍼터 장치(1)를 이용해 반응 가스로서 산소 가스를 이용하여 반응성 스퍼터링에 의해 글래스 기판(S)에 CuMgO막을 형성했다. 이 경우, 타겟으로서 조성이 0.7wt%의 CuMg를 이용해 공지의 방법으로 성형하여 백킹 플레이트에 접합했다. 또, 2400×2000mm의 글래스 기판에 대해 CuMgO막을 형성하기 위해서, 14매의 타겟을 병설하는 것으로 하였다. 게다가 타겟의 병설 방향과 직교하는 방향으로 소정의 간격을 가지고 2개의 가스 공급관(84)을 배치하고, 해당 가스 공급관(84)의 양단으로부터만 타겟을 향해 반응 가스를 분사하도록 했다.

반응성 스퍼터의 조건으로서 매스 플로우 컨트롤러를 제어해 Ar 가스의 가스 유량을 890sccm, 산소 가스의 유량을 240sccm으로 설정하여, 진공 챔버 내에 도입했다. 그리고 고전력 시의 투입 전력을 5kW, 300Å 막 두께를 얻을 수 있도록 스퍼터 시간(약 30초)을 설정했다.

여기서, 시료 #1에서는, 병설한 타겟 중 중앙에 위치하는 타겟 상호 간의 간극(412g)과, 그 양측의 간극(412f, 412h) 및 그 양측의 간극(412e, 412i)과, 기판(S)의 외주연부 하측에 각각 위치하는 간극(412b, 412l) 및 그 양 외측에 위치하는 간극(412a, 412m)의 전체 길이에 걸쳐, 컨덕턴스 조정 부재(91) 선단부의 경사면이, 서로 인접하는 백킹 플레이트(42)에 각각 당접할 때까지 상승시켜 가스의 흐름을 차단한 상태에서, CuMgO막을 형성했다.

또, 시료 #2는, 병설한 타겟 중 중앙에 위치하는 타겟 상호 간의 간극(412g), 그 양측의 간극(412f, 412h) 및 그 양측의 간극(412e, 412i) 중 그 중앙부를 제외한 개소와, 기판(S)의 외주연부 하측에 각각 위치하는 간극(412a, 412m) 전체 길이에 걸친 개소에, 컨덕턴스 조정 부재(91) 선단부의 경사면이, 서로 인접하는 백킹 플레이트(42) 각각 당접할 때까지 상승시켜 가스의 흐름을 차단한 상태에서 CuMgO막을 형성했다.

게다가, 시료 #3에서는, 컨덕턴스 조정 부재(91)의 전부를 하강시켜, 그 선단이 서로 인접하는 백킹 플레이트(42)의 아래쪽 면보다 하부에 위치시킨 상태에서 CuMgO막을 형성했다.

도 5 내지 도 7은, 상기에 의해 제작한 시료 #1 내지 #3의 CuMgO막의 비저항값의 분포를 나타낸 그래프이다. 이에 의하면, 시료 #3에서는, 기판의 중앙부이고, 타겟의 길이 방향 양단부에 대향한 개소 및 타겟의 병설 방향에 따른 기판의 양측의 개소에 있어서, 비저항값이 국소적으로 높아지고 있고, 그 비저항값의 면내 분포는, ±99.7%이었다. 이로부터, 반응 가스인 산소 가스가 치우쳐 공급되고 있다고 판단된다.

그에 대해, 시료 #1 및 시료 #2에서는, 조정 수단(9)에 의해 각 간극(412)을 통해 흐르는 반응 가스를 적절히 차단하는 것에 의해, 비저항값의 면내 분포가, ±86.1%(시료 #1) 및 80.6(시료 #2)이 되어, 산소 가스가 치우쳐 공급되는 것을 개선할 수 있었던 것으로 판단된다.

1 스퍼터링 장치, 11a 스퍼터실, 31, 32 쉴드(shield)
41a 내지 41h 타겟, 8 가스 도입 수단, 84 가스 공급관
9 조정 수단, 91 컨덕턴스 조정 부재, 93 구동 수단
E1 내지 E4 교류 전원, S 기판

Claims (6)

1. 스퍼터 실내에 소정의 간격을 두어 병설한 복수매의 타겟과, 각 타겟에의 전력 투입을 가능하게 하는 스퍼터 전원과, 스퍼터실로의 스퍼터 가스 및 반응 가스의 도입을 가능하게 하는 가스 도입 수단을 갖추고,
   상기 반응 가스를 스퍼터실에 도입하는 가스 도입 수단은, 적어도 1개의 가스 공급관을 가지며, 이 가스 공급관은, 병설한 각 타겟의 배면 측에서 각 타겟으로부터 떨어져 배치됨과 아울러, 반응 가스를 분사하는 분사구가 형성되어 있는 스퍼터링 장치이며,
   상기 타겟 상호 간의 각 간극을 통해 흐르는 상기 반응 가스 유량의 조정을 가능하게 하는 조정 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 조정 수단은, 타겟의 배면 측에 배치된 볼록 산뿔 형상의 선단부를 가지는 컨덕턴스 조정 부재와 해당 컨덕턴스 조정 부재를 상기 간극에 대해 진퇴 자유롭게 구동하는 구동 수단을 갖추는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 컨덕턴스 조정 부재는, 상기 간극의 전체 길이에 걸쳐 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 컨덕턴스 조정 부재는 그 길이 방향을 따른 소정의 길이로 복수개로 분할되어 해당 분할된 부분에 각각 구동 수단이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 스퍼터 전원은 병설된 복수매의 타겟 중 한 쌍의 타겟마다 소정의 주파수로 교대로 극성을 바꾸어 전압을 인가하는 교류 전원이며, 각 타겟을 양극 전극, 음극 전극으로 교대로 변환, 양극 전극 및 음극 전극 간에 글로우 방전을 일으키게 해 플라즈마 분위기를 형성하여 각 타겟을 스퍼터링 하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 병설한 타겟과 가스관 사이에, 각 타겟의 전방으로 터널 모양의 자속을 형성하는 자석 조립체를 설치함과 아울러, 해당 각 자석 조립체를 일체로, 타겟 이면을 따라 평행하게 왕복 이동하게 하는 다른 구동 수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.

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