KR101306203B1

KR101306203B1 - 성막장치 및 타깃장치

Info

Publication number: KR101306203B1
Application number: KR1020110102192A
Authority: KR
Inventors: 히로시 이와타
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2011-10-07
Publication date: 2013-09-09
Also published as: KR20130037776A

Abstract

[과제] 기판에 대한 성막의 생산성을 향상시키는 것이 가능한 성막장치 및 타깃장치를 제공한다.
[해결수단] 성막장치(1)는, 성막재료인 타깃(25)과 그 타깃(25)에 접촉하여 냉각하는 판형상의 냉각판(22)을 구비하고 있고, 타깃(25)과 냉각판(22)은 클램프(27)에 의하여 고정되고, 냉각판(22)은, 타깃(25)과 대향하는 면인 제1 면(22a)과는 반대측의 면인 제2 면(22b)이 제1 면(22a)보다 고압인 분위기에 노출됨과 함께, 제1 면(22a)에 있어서의 중앙부(22c)가 타깃(25) 측으로 변위되어 타깃(25)을 가압한다.

Description

성막장치 및 타깃장치{Film forming apparatus and target apparatus}

본 발명은, 성막(成膜)장치 및 타깃장치에 관한 것이다.

고속도의 원자나 이온을 타깃 표면에 충돌시켰을 때에, 타깃을 구성하는 원자가 공간에 방출되는 현상을 이용하여 기판의 표면에 박막을 형성하는 스퍼터링 장치가 널리 개시되어 있다. 스퍼터링 장치는, 막의 원재료로 이루어지는 타깃을 음극, 기판 또는 진공용기 벽을 양극으로 하여, 이들 양 전극간에 전압을 인가하여 방전을 발생시키고, 이로써 발생하는 플라즈마 중의 이온을 그 타깃을 향하여 가속시킨다. 그리고, 이 이온이 타깃에 충돌함으로써 튕겨져 나온 타깃 구성원자 등을 기판 상에 부착·퇴적시킴으로써 박막이 형성된다.

이러한 성막장치에 있어서는, 타깃이, 스퍼터링시에 이온으로부터 충격을 받아 고온이 되기 때문에, 융해되거나 균열될 우려가 있다. 또한, 스퍼터링 장치에서는, 높은 생산성을 얻기 위하여 성막속도를 올리는 것이 불가결하고, 이로 인하여 타깃에 투입하는 전력을 크게 할 필요가 있다. 그러나, 투입전력을 크게 하면 타깃은 고온이 되어 버린다. 이로 인하여, 타깃의 배면에 타깃에 접촉시키도록 냉각판을 배치하여, 타깃을 냉각하는 것이 일반적으로 행하여지고 있다. 예컨대 특허문헌1에는, 냉각판(타깃홀더)의 상면에 타깃이 놓이고, 냉각판과 타깃이 탄성 클립식의 잠금구에 의하여 고정되어 있는 성막장치에 관한 기술이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2004-193083호

그러나, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같은, 냉각판과 타깃을 잠금구에 의하여 고정하는 방법에서는, 잠금구로 고정하는 주연(周緣)부에 있어서는 밀착성을 확보하여 효과적으로 타깃을 냉각할 수 있지만, 중앙부에 있어서는 밀착성을 확보하는 것이 어려워, 효과적으로 타깃을 냉각할 수 없다. 이로 인하여, 타깃에 투입하는 전력이 제한되어, 기판에 성막을 할 때의 생산성을 저하시켜 버릴 우려가 있다.

본 발명은, 기판에 성막을 할 때의 생산성을 향상시키는 것이 가능한 성막장치 및 타깃장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 성막장치는, 성막재료인 타깃과 그 타깃에 접촉하여 냉각되는 판형상의 냉각판을 구비하는 성막장치로서, 타깃과 냉각판은 클램프에 의하여 고정되고, 냉각판은, 타깃과 대향하는 면인 제1 면과는 반대측의 면인 제2 면이 제1 면보다 고압의 분위기에 노출됨과 함께, 제1 면에 있어서의 중앙부가 타깃 측으로 변위되어 타깃을 가압하는 것을 특징으로 하고 있다.

이러한 성막장치에서는, 냉각판에 있어서의 제1 면 및 제2 면의 각각의 면에 작용하는 압력에 차를 줌으로써, 냉각판을 저압 측인 제1 면 측으로 변위시킨다. 또한, 제1 면에 있어서의 중앙부를 타깃 측으로 변위시킴으로써, 냉각판이 타깃의 중앙부를 가압한다. 이로써, 타깃과 냉각판을 클램프에 의하여 고정하는 경우에, 타깃과 냉각판의 밀착성을 확보하는 것이 어려운 타깃의 중앙부에 있어서도, 그 밀착성이 확보되게 되므로, 타깃에 발생하는 열을 효율적으로 냉각판에 전열(傳熱)할 수 있다. 이 결과, 타깃에 투입하는 전력을 높이는 것이 가능하여져서, 기판에 성막을 할 때의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 냉각판은, 제1 면 및 제2 면 중 적어도 일방에 홈부를 가지고 있어도 된다. 이로써, 타깃에 대한 가압력을 향상시킬 수 있음과 함께 타깃에 대한 가압력을 균일화시킬 수 있다.

또한, 냉각판은, 제1 면에 있어서의 중앙부 및 제2 면에 있어서의 중앙부 중 적어도 일방을 둘러싸는 링 형상의 홈부를 가지고 있어도 된다. 이로써, 보다 효과적으로 타깃에 대한 가압력을 향상시킬 수가 있음과 함께 타깃에 대한 가압력을 균일화시킬 수 있다.

또한, 냉각판은, 제2 면이 대기압분위기에 노출되고, 제1 면이 진공분위기에 노출되어도 된다. 이로써, 냉각판은, 진공분위기와 대기압분위기의 기압차에 의하여 기압이 낮은 제1 면 측으로 변위하게 된다. 기판에 박막을 형성할 때, 타깃의 일방의 면은, 일반적으로 진공분위기 하에 배치되므로, 타깃과 대향하는 면인 제1 면과는 반대측의 면인 제2 면을 대기압에 노출시킴으로써 제1 면과 제2 면 사이에 압력차를 발생시킬 수 있다. 이 결과, 용이한 구성으로 냉각판을 타깃 측으로 변위시키는 것이 가능하여진다.

또한, 타깃과 냉각판 사이에는, 타깃과 냉각판의 서로의 대향면에 접촉하는 열전도성 박막부재가 배치되어 있어도 좋다. 이 타깃장치에서는, 타깃 및 냉각판이 서로 대향하는 대향면에 요철이 있는 경우에도, 열전도성 박막부재가, 그 요철에 의하여 형성되는 공극을 메우므로, 타깃과 냉각판의 접촉면적이 충분히 확보된다. 이 결과, 타깃과 냉각판 사이의 양호한 열전도성을 얻는 것이 가능하여진다.

본 발명의 타깃장치는, 성막재료인 타깃과 그 타깃에 접촉하여 냉각되는 판형상의 냉각판을 구비하는 타깃장치로서, 타깃과 냉각판은 클램프에 의하여 고정되고, 냉각판은, 타깃과 대향하는 면인 제1 면 및 제1 면과는 반대측의 면인 제2 면 중 적어도 일방에 홈부를 가지는 것을 특징으로 하고 있다.

이러한 타깃장치에서는, 냉각판에 있어서의 제1 면 및 제2 면의 각각의 면에 작용하는 압력에 차를 줌으로써, 냉각판을 저압 측인 제1 면 측으로 변위시킨다. 또한, 제1 면에 있어서의 중앙부를 타깃 측으로 변위시킴으로써, 냉각판이 타깃의 중앙부를 가압한다. 이로써, 타깃과 냉각판을 클램프에 의하여 고정하는 경우에, 타깃과 냉각판의 밀착성을 확보하는 것이 어려운 타깃의 중앙부에 있어서도, 그 밀착성이 확보되게 되므로, 타깃에 발생하는 열을 효율적으로 냉각판에 전열할 수 있다. 이 결과, 타깃에 투입하는 전력을 높이는 것이 가능하여져서, 기판에 성막을 할 때의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 타깃장치에서는, 제1 면 및 제2 면 중 적어도 일방에 홈부를 가지고 있으므로, 타깃에 대한 가압력을 향상시킬 수 있음과 함께 타깃에 대한 가압력을 균일화시킬 수 있다.

또한, 냉각판은, 제1 면에 있어서의 중앙부 및 제2 면에 있어서의 중앙부 중 적어도 일방을 둘러싸는 링 형상의 홈부를 가지고 있어도 된다. 이로써, 보다 효과적으로 타깃에 대한 가압력을 향상시킬 수 있음과 함께 타깃에 대한 가압력을 균일화시킬 수 있다.

본 발명의 성막장치 및 타깃장치에 의하면, 기판에 성막을 할 때의 생산성을 향상시키는 것이 가능하여진다.

도 1은, 본 실시형태에 관한 성막장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 타깃장치를 나타내는 측면 단면도이다.
도 3은, 도 2에 나타내는 냉각판을 나타내는 평면도이다.
도 4는, 도 2에 나타내는 냉각판을 나타내는 측면 단면도이다.
도 5는, 도 1에 나타내는 진공용기 속을 감압하였을 때의 냉각판의 형상을 나타내는 측면 단면도이다.
도 6은, 시험편 1 및 시험편 2를 나타내는 측면 단면도이다.
도 7은, 시험편 1에 가압을 하였을 때의 X축방향 및 Y축방향에 있어서의 Z축방향의 휨량을 나타내는 도면이다.
도 8은, 시험편 2에 가압을 하였을 때의 X축방향 및 Y축방향에 있어서의 Z축방향의 휨량을 나타내는 도면이다.
도 9는, 다른 실시형태에 관한 냉각판을 나타내는 평면도이다.
도 10은, 다른 실시형태에 관한 냉각판을 나타내는 측면 단면도이다.

본 발명에 관한 타깃장치 및 성막장치의 적합한 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 다만, 설명에 있어서, 동일요소 또는 동일기능을 가지는 요소에는 동일부호를 이용하는 것으로 하고, 중복되는 설명은 생략한다.

도 1은, 본 실시형태에 관한 성막장치의 구성을 나타내는 측면 단면도이다. 도 2는, 도 1에 나타내는 타깃장치를 나타내는 측면 단면도이다. 도 1 내지 도 5 중에는, XYZ 직교좌표계가 나타나며, Z축방향이 상하방향에 대응한다.

본 실시형태에 관한 타깃장치(2)는, 이른바 스퍼터링법에 의한 성막을 행하는 장치에 적용할 수 있다. 이러한 성막장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 진공용기(10), 전원(11), 배기기구(12), 가스도입기구(13), 기판홀더(3) 및 타깃장치(2)를 주로 구비하고 있다.

진공용기(10)는, 도전성의 재료로 형성되어 있고, 후술하는 전원(11)에 의하여 플러스 전압이 인가된다. 전원(11)은, 진공용기(10)에 플러스 전압을 인가하고, 타깃(25)에 마이너스 전압을 인가한다. 배기기구(12)는, 도시하지 않은 진공펌프와 밸브를 포함하고 있고, 진공용기(10)의 외측에 배치되어 있다. 배기기구(12)는, 진공용기(10) 속을 성막에 필요한 상태로까지 감압한다. 가스도입기구(13)는, 진공용기(10)의 외측에 배치되어 있다. 가스도입기구(13)는, 스퍼터링에 사용되는 가스(예컨대 Ar)를 진공용기(10) 내부에 도입한다. 기판홀더(3)는, 진공용기(10)의 내벽에 장착되어 있고, 상하방향(도 1에 나타내는 Z축)에 있어서 후술하는 타깃장치(2)와 대향하는 위치에 배치되어 있다. 기판홀더(3)는, 기판(31)을 고정하는 부재로서, 기판홀더(3)의 상면에 기판(31)을 장착한다. 또한, 기판(31)은, 진공용기(10) 및 기판홀더(3)를 통하여 전원(11)에 의하여 마이너스 전압이 인가된다.

타깃장치(2)는, 진공용기(10)의 내부에 배치되어 있고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 인슐레이터(21), 플랜지(23), 냉각판(22), 그라파이트 시트(열전도성 박막부재)(24), 타깃(25) 및 클램프(27)를 구비하고 있다. 이하, 도 3 내지 도 5를 이용하여 타깃장치(2)에 대하여 상세히 서술한다. 도 3은, 도 2에 나타내는 냉각판의 평면도, 도 4는, 도 2에 나타내는 냉각판을 나타내는 단면도이다. 도 5는, 진공용기 속을 감압하였을 때의 냉각판의 형상을 나타내는 도면이다.

인슐레이터(21)는, 진공용기(10)와 후술하는 플랜지(23) 사이에 배치되어 있고, 진공용기(10)와 타깃(25)을 고정하기 위한 플랜지(23)를 절연하고 있다. 이로써, 진공용기(10)와 타깃(25)의 전위차가 확보된다.

플랜지(23)는, 후술하는 냉각판(22)을 지지하기 위한 부재로서, 진공용기(10)에 인슐레이터(21)를 개재하여 장착되어 있다.

냉각판(22)은, 판형상으로 형성된 부재로서, 플랜지(23)에 의하여 진공용기(10)에 고정되어 있다. 냉각판(22)에 있어서의 플랜지(23)와 접촉하는 측인 제2 면(22b)은, 진공용기(10)의 외부에 면하고 있어서 대기압에 노출되어 있다. 또한, 냉각판(22)에 있어서의 제2 면(22b)과 반대측의 면이며, 후술하는 타깃(25)과 대향하는 측인 제1 면(22a)은, 진공용기(10)의 내부에 면하고 있다. 또한, 진공용기(10) 속이 배기기구(12)에 의하여 배기되어, 성막에 필요한 상태로까지 감압된 경우에는, 제1 면(22a)은, 진공분위기에 노출된다. 이로 인하여, 대기압에 노출되는 제2 면(22b) 및 성막에 필요한 상태로까지 감압된 분위기에 노출되는 제1 면(22a)에 작용하는 각각의 압력에 차가 발생하게 된다.

냉각판(22)은, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 제2 면(22b) 측의 주연부(22e) 근방에 링 형상의 홈부(22f)가 형성되어 있다. 이 홈부(22f)는, 냉각판(22)에 박육(薄肉)부를 형성하기 위한 수단으로서, 상기 서술한 스퍼터링시에 있어서의 제1 면(22a)과 제2 면(22b)에 작용하는 압력차에 의하여, 제1 면(22a)이 타깃(25) 측으로 변형(도 5 참조)하게 되는 치수로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 제1 면(22a)의 중앙부(22c)를 포함하는 일부의 면(22d), 즉, 홈부(22f)의 내측의 면(22d)(이하, 가압면(22d)으로 나타낸다)을 타깃(25) 측으로 균일하게 변위시켜서, 타깃(25)에 있어서의 중앙부와 그 주변영역을 가압시키는 것이 가능하여진다.

다만, 여기서 말하는 변위란, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제1 면(22a)과 제2 면(22b)에 작용하는 압력에 차가 없어서 제1 면(22a)이 직선형상으로 유지된 상태로부터, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1 면(22a)과 제2 면(22b)에 작용하는 압력차에 의하여 제1 면(22a)이 변형되었을 때의 Z축방향의 변위를 말한다. 또한, 균일한 변위란, 가압면(22d)에 있어서의 임의의 위치에 있어서의 도 5에 나타내는 Z축방향의 변위량(d1~dn)이, 플러스 마이너스 20%의 범위에 들어 있는 정도의 변위를 말한다.

또한, 냉각판(22)의 내부에는, 배관(22g)이, 도 2에 나타내는 XY평면에 대하여 2차원 형상으로 배치되어 있다. 배관(22g)은, 도 2에 나타내는 Z축방향에 있어서, 제2 면(22b) 및 제1 면(22a)의 각각으로부터의 거리가 거의 같아지는 위치에 배치되어 있다. 이로써, 배관(22g)으로부터 냉각판(22)의 외부로 냉각액이 누출될 우려가 저감되어 있다. 배관(22g)의 내부에 냉각액이 흐름으로써, 냉각판(22) 자체를 냉각한다. 다만, 냉각판(22)은, 예컨대, 구리나 알루미늄과 같은 열전도성이 뛰어난 금속재료이면, 냉각효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 냉각판(22)이 알루미늄으로 이루어지는 경우에는, 그 표면에 알루마이트 처리가 이루어져 있으면 보다 적합하다. 또한, 냉각판(22)에 이용되는 냉각액으로서는, 물보다 응고점이 낮은 액체(예컨대, 플루오리너트(Fluorinert)나 갈덴(GALDEN) 등)이면, 냉각효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 배관(22g)은, 예컨대, 구리나 알루미늄과 같은 열전도성이 뛰어난 금속재료이면, 냉각효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

타깃(25)은, 박막의 일종의 재료인 ITO(Indium Tin Oxide)에 의하여 형성되어 있다. 다만, 타깃(25)은, ITO 타깃 이외에, 금속산화물 재료로 형성되어 있는 타깃을 이용할 수도 있고, 아(亞)산화물 재료를 포함하여 형성되어 있는 타깃을 이용할 수도 있다. 타깃(25)은, 성막장치(1)에 있어서 음극으로 설정된다. 그리고, 성막장치(1)에 있어서 양극으로서 설정된 진공용기(10)와 타깃(25) 사이에 전압이 인가되면, 발생되는 플라즈마 속의 이온이 타깃(25)을 향하여 가속되고, 이 이온이 타깃(25)에 충돌하게 된다. 그리고, 이 충돌에 의하여 튕겨져 나간 ITO 구성원자 등을 기판(31) 상에 부착·퇴적시킴으로써 박막이 형성된다.

그라파이트 시트(24)는, 열전도성 박막부재의 일종이며, 그라파이트 시트(24)는, 냉각판(22)과 타깃(25) 사이에 배치되어 있다. 그라파이트 시트(24)는, 타깃(25)과 냉각판(22)의 대향면으로 직접 끼워져 있다. 여기서, 냉각판(22) 및 타깃(25)의 대향면에는 요철이 있는 경우가 있고, 이 대향면끼리가 서로 접하는 부분에는, 그 요철에 의하여 공극이 형성되는 경우가 있다. 그라파이트 시트(24)는, 서로의 대향면에 접촉함으로써 이러한 공극을 메우고 있다. 이로써, 타깃(25)과 냉각판(22)의 접촉면적이 충분히 확보되게 되어, 타깃(25)으로부터 냉각판(22)으로의 전열효율이 높아진다.

클램프(27)는, 볼트 등(도시하지 않음)에 의하여 냉각판(22)에 고정되어 있다. 클램프(27)는, 타깃(25)을 냉각판(22)에 눌러서, 타깃(25)을 냉각판(22)에 고정하고 있다. 또한, 클램프(27)는, 타깃(25)의 주연부(22e)와 맞닿아서, 타깃(25)을 냉각판(22)에 누르고 있다.

다음으로, 본 실시형태의 성막장치(1)에 의한 성막방법에 대하여 설명한다. 먼저, 배기기구(12)는, 진공용기(10) 속을 감압한다. 이어서, 가스도입기구(13)는, 진공용기(10) 내에 불활성가스(주로 Ar)를 도입한다. 다음으로, 전원(11)을 작동시켜서, 진공용기(10)에 플러스 전압, 타깃(25)에 마이너스 전압을 인가하여 글로우 방전을 발생시킨다. 이로써, 불활성가스가 플라즈마화되고, 이온원자가 마이너스 전위인 타깃(25)의 표면에 고속으로 충돌하게 된다.

타깃(25)이, 이온원자로부터 충돌을 받으면, 타깃(25)의 표면으로부터 타깃재료의 입자(원자·분자)가 튀어 나오게 된다. 그리고, 타깃(25)과 대향하는 위치에 배치된 기판(31)의 피(被)성막면에, 타깃(25)으로부터 튀어나온 성막재료의 입자가 막 형상으로 부착된다. 기판(31)은, 이러한 성막재료의 입자에 소정시간 노출됨으로써, 기판(31)의 표면에 소정두께의 막이 형성된다.

다음으로, 도 4, 도 5를 참조하면서, 진공용기(10) 속을 감압하였을 때의 냉각판(22)의 동작에 대하여 설명한다.

냉각판(22)은, 진공용기(10) 속을 감압하기 전, 즉, 제2 면(22b) 및 제1 면(22a)의 양방이 대기압에 접촉하고 있는 상태일 때, 도 4에 나타내는 바와 같이 X축방향으로 직선형상으로 유지되어 있다.

진공용기(10) 속이 배기기구(12)에 의하여 감압되어 진공상태로 유지되면, 냉각판(22)은, 제2 면(22b)이 대기압분위기에 노출되고, 제1 면(22a)이 진공분위기에 노출되게 된다. 이로써, 제1 면(22a)보다 제2 면(22b) 쪽이 고압분위기에 노출되게 되므로, 제2 면(22b)에 작용하는 압력과 제1 면(22a)에 작용하는 압력에 차가 발생한다. 냉각판(22)에 있어서의 홈부(22f)는, 상기 서술한 제2 면(22b)과 제1 면(22a)의 압력차에 의하여, 타깃(25) 측으로 변형되게 되는 치수(두께, 폭)로 형성되어 있다. 이로 인하여, 냉각판(22)은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 홈부(22f)보다 내측의 면(22d)이 타깃(25) 측으로 균일하게 변위된다. 이 결과, 홈부(22f)의 내측의 면(22d)은, 타깃(25)을 가압하게 되어, 냉각판(22)과 타깃(25)의 밀착성이 높아진다.

〔실시예〕

여기에서는, 대기압분위기 하에 있어서, 도 6(a)에 나타내는 바와 같은 형상을 가지는 냉각판(시험편 1) 및 도 6(b)에 나타내는 바와 같은 형상을 가지는 냉각판(시험편 2)에 대하여, 일방의 면을 진공분위기(1Pa), 타방의 면을 대기압분위기(10⁵Pa)에 노출시킨 경우의 형상의 변화에 대하여 시뮬레이션을 행하였다. 도 6(a), (b)는, 시험편 1 및 시험편 2를 나타내는 측면 단면도이다. 도 6에는, XYZ 직교좌표계가 나타나 있고, Z축방향이 상하방향에 대응한다.

시험편 1 및 시험편 2의 조건은, 이하와 같다.

(시험편 1)

외형 치수：300mm×1600mm×15mm(두께)

재질：무산소 구리

외주홈 치수：외주홈은 형성되어 있지 않음

(시험편 2)

외형 치수：300mm×1600mm×15mm(두께)

재질：무산소 구리

외주홈 치수：20mm(폭)×12mm(깊이)

외주홈 위치：외주단으로부터 홈 중심까지의 거리가 30mm임

이 시뮬레이션을 행한 결과, 시험편 1 및 시험편 2의 Z축방향으로의 휨량에 대하여, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같은 결과를 얻었다. 도 7(a)는, 시험편 1에 상기 가압을 하였을 때의 Y축방향에 있어서의 Z축방향의 휨량, 도 7(b)는, 시험편 1에 상기 가압을 하였을 때의 X축방향에 있어서의 Z축방향의 휨량을 나타내는 도면이다. 도 8(a)은, 시험편 2에 상기 가압을 하였을 때의 Y축방향에 있어서의 Z축방향의 휨량, 도 8(b)은, 시험편 2에 상기 가압을 하였을 때의 X축방향에 있어서의 Z축방향의 휨량을 나타내는 도면이다.

이에 의하면, 시험편 1의 중앙부에 있어서의 휨량은, 도 7(a) 및 도 7(b)에 나타내는 바와 같이 0. 2mm이고, X축방향 및 Y축방향에 있어서의 각각의 Z축방향의 휨량의 변화는, 모두 외주단에서부터 75mm의 위치까지 거의 직선형상으로 휨량이 커져가는 것을 알 수 있었다.

한편, 시험편 2의 중앙부에 있어서의 휨량은, 도 8(a) 및 도 8(b)에 나타내는 바와 같이 0. 4mm이고, X축방향 및 Y축방향에 있어서의 각각의 Z축방향의 휨량의 변화는, 외주단에서부터 외주홈의 중심위치(외주단으로부터 30mm)까지 급격히 커지고, 외주홈의 중심위치에서부터 중앙부에 걸쳐서 거의 직선적으로 휨량이 커져 가는 것을 알 수 있었다.

또한, 외주홈에 의하여 둘러싸인 중앙부를 포함하는 가압면의 Z축방향으로의 휨량(중앙부를 포함하는 가압면의 타깃 측으로의 변위(d))의 평균은 0.34mm, 최소변위는 0.28mm, 최대변위는 0.40mm이고, 그 편차는, 플러스 마이너스 18%였다. 이로 인하여, 시험편 2에 있어서의 가압면의 Z축방향으로의 변위는, 상기 서술한 균일한 변위의 범위의 기준인 플러스 마이너스 20%의 범위에 들고 있어서, 가압면의 변위는 균일한 변위라고 할 수 있음을 알 수 있었다.

이상의 시뮬레이션의 결과에 의하여, 외주홈이 없는 냉각판(시험편 1)보다, 외주홈이 구비된 냉각판(시험편 2) 쪽이, 냉각판의 중앙부에 있어서의 변위를 크게 할 수 있으므로, 타깃에 대한 가압력을 높일 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 외주홈이 없는 냉각판(시험편 1)보다, 외주홈이 구비된 냉각판(시험편 2) 쪽이, 외주단에 가까운 부분에서의 휨량, 즉 타깃 측으로의 변위를 크게 할 수 있으므로, 외주단에 가까운 부분에 있어서도 타깃에 대한 가압력을 높일 수 있음을 알 수 있었다. 이 결과, 냉각판에 홈부를 구비함으로써, 타깃에 대한 가압력을 향상시킬 수 있음과 함께 타깃에 대한 가압력을 균일화시킬 수 있음이 증명되었다.

이상에 설명한 상기 실시형태의 성막장치(1)에서는, 제1 면(22a)을 진공분위기에 노출하고, 제2 면(22b)을 대기압분위기에 노출함으로써, 냉각판(22)을 저압 측인 제1 면(22a) 측으로 변위시키고 있다. 또한, 제1 면(22a)의 중앙부(22c)를 포함하는 가압면(22d)을 타깃(25) 측으로 균일하게 변위시킴으로써, 냉각판(22)에 타깃(25)의 중앙부를 포함하는 영역을 가압시키고 있다. 이로써, 타깃(25)과 냉각판(22)을 클램프(27)에 의하여 고정하는 경우에, 타깃(25)과 냉각판(22)의 밀착성을 확보하는 것이 어려운 타깃(25)의 중앙부에 있어서도, 그 밀착성이 확보되게 되므로, 타깃(25)에 발생하는 열을 효율적으로 냉각판(22)에 전열할 수 있다. 이 결과, 타깃(25)에 투입하는 전력을 높이는 것이 가능하여져서, 기판(31)에 대한 성막의 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 상기 실시형태에 근거하여 상세히 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 이하와 같은 다양한 변형이 가능하다.

상기 실시형태의 성막장치(1)에 있어서는, 도 5에 나타내는 바와 같은, 냉각판(22)의 중앙부(22c)를 둘러싸는 홈부(22f)를 구비하고, 홈부(22f)에 둘러싸인 가압면(22d)을 타깃(25) 측으로 균일하게 변위시키는 예를 들어서 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 9에 나타내는 바와 같이, 제2 면(22b)에 길이방향을 따라서 2개의 홈부(41)를 형성하여도 된다. 또한, 홈부(41)는, 제1 면(22a) 및 제2 면(22b) 중 적어도 일방에 형성되어 있어도 된다. 이 경우에도, 제1 면(22a)에 있어서의 중앙부(22c)를 타깃(25) 측으로 변위시켜서 타깃(25)을 가압시킬 수 있다.

상기 실시형태에 있어서는, 냉각판(22)에 형성된 홈부(22f)가 직사각형으로 형성되어 있는 예를 들어서 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 10에 나타내는 바와 같이, 홈부(42)는 원호형상으로 형성되어 있어도 된다.

상기 실시형태에 있어서는, 제1 면(22a)을 진공분위기에 노출하고, 제2 면(22b)을 대기압분위기에 노출함으로써, 냉각판(22)을 저압 측인 제1 면(22a) 측으로 변위시키는 예를 들어서 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 제1 면(22a) 및 제2 면(22b) 각각이 노출되는 분위기를 제어할 수 있는 구성으로 하고, 제2 면(22b)이 제1 면(22a)보다 고압인 분위기에 노출되도록 하여도 된다.

상기 실시형태에 있어서는, 냉각판(22)은, 도 3에 나타내는 바와 같은 직사각형으로 형성된 예를 들어서 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 원형이나 타원형이나 다각형 등으로 형성되어 있어도 된다.

상기 실시형태에 있어서는, 글로우 방전에 의하여 발생시킨 플라즈마를 이용하는 성막장치(1)에 타깃장치(2)를 적용한 예를 들어서 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 고주파에 의하여 발생시킨 플라즈마를 이용하는 성막장치나, 타깃의 이면에 마그넷을 배치하는 마그네트론 스퍼터링 성막장치 등, 각종 성막장치에 적용될 수 있다.

1…성막장치, 2…타깃장치, 3…기판홀더, 10…진공용기, 11…전원, 12…배기기구, 13…가스도입기구, 21…인슐레이터, 22…냉각판, 22b…제2 면, 22a…제1 면, 22c…중앙부, 22d…가압면, 22e…주연부, 22f, 41, 42…홈부, 22g…배관, 23…플랜지, 24…그라파이트 시트, 25…타깃, 27…클램프, 31…기판, d…변위량.

Claims

성막재료인 타깃과 상기 타깃에 접촉하여 냉각하는 판형상의 냉각판을 구비하는 성막장치로서,
상기 타깃과 상기 냉각판은 클램프에 의하여 고정되고,
상기 냉각판은, 상기 타깃과 대향하는 면인 제1 면과는 반대측의 면인 제2 면이 상기 제1 면보다 고압의 분위기에 노출됨과 함께, 상기 제1 면에 있어서의 중앙부가 상기 타깃 측으로 변위되어 상기 타깃을 가압하는 것을 특징으로 하는 성막장치.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각판은, 상기 제1 면 및 제2 면 중 적어도 일방에 홈부를 가지는 것을 특징으로 하는 성막장치.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각판은, 상기 제1 면에 있어서의 중앙부 및 상기 제2 면에 있어서의 중앙부 중 적어도 일방을 둘러싸는 링 형상의 홈부를 가지는 것을 특징으로 하는 성막장치.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각판은, 상기 제2 면이 대기압분위기에 노출되고, 상기 제1 면이 진공분위기에 노출되는 것을 특징으로 하는 성막장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 타깃과 상기 냉각판 사이에는, 상기 타깃과 상기 냉각판의 서로의 대향면에 접촉하는 열전도성 박막부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막장치.
성막재료인 타깃과 상기 타깃에 접촉하여 냉각하는 판형상의 냉각판을 구비하는 타깃장치로서,
상기 타깃과 상기 냉각판은 클램프에 의하여 고정되고,
상기 냉각판은, 상기 타깃과 대향하는 면인 제1 면 및 상기 제1 면과는 반대측의 면인 제2 면 중 적어도 일방에 홈부를 가지는 것을 특징으로 하는 타깃장치.
청구항 6에 있어서,
상기 냉각판은, 상기 제1 면에 있어서의 중앙부 및 상기 제2 면에 있어서의 중앙부 중 적어도 일방을 둘러싸는 링 형상의 홈부를 가지는 것을 특징으로 하는 타깃장치.