KR101773890B1 - 성막장치 - Google Patents

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토시유키 사케미
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

증발원인 성막재료에 대해서 플라즈마빔이 유도되는 위치를 용이하게 조정할 수 있는 성막장치를 제공한다.
성막장치는, 진공챔버(10) 내에서 플라즈마빔(P)에 의하여 성막재료(Ma)를 가열하여 증발시켜, 성막재료의 증발입자(Mb)를 성막대상물(11)에 부착시키는 장치에 있어서, 챔버 내에서 플라즈마빔을 생성하는 플라즈마원과, 증발원이 되는 성막재료가 충전됨과 함께, 플라즈마빔을 성막재료로 유도하거나, 또는 플라즈마빔이 유도되는 주 양극인 메인 하스와, 메인 하스의 주위에 배치됨과 함께 플라즈마빔을 유도하는 보조 양극인 링하스와, 증발원을 사이에 두고 양측에 배치된 1쌍의 보조 코일과, 1쌍의 보조 코일의 극성이 서로 상이하도록 직류전류를 공급하는 보조 코일 전원부를 구비하는 구성으로 한다.

Description

성막장치{Film Forming Apparatus}
본 출원은, 2013년 6월 13일에 출원된 일본 특허출원 제2013-124687호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.
본 발명은, 진공챔버 내에서 플라즈마빔에 의하여 성막재료를 가열하여 증발시켜, 성막재료의 입자를 성막대상물에 부착시키는 성막장치에 관한 것이다.
성막대상물의 표면에 막을 형성하는 성막장치로서, 예를 들면 이온플레이팅법을 이용한 것이 있다. 이온플레이팅법에서는, 증발시킨 성막재료의 입자를 진공챔버 내에서 확산시켜 성막대상물의 표면에 부착시킨다. 이러한 성막장치는, 진공용기의 측벽에 마련됨과 함께 플라즈마빔을 생성하기 위한 플라즈마원과, 플라즈마원에서 생성한 플라즈마빔을 진공용기 내로 유도하는 스티어링코일과, 성막재료를 지지하는 주 양극인 메인 하스와, 이 메인 하스를 둘러싸는 보조 양극인 링하스를 구비하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 또, 특허문헌 1에 기재된 성막장치에서는, 플라즈마원, 스티어링코일, 메인 하스 및 링하스를 예를 들면 2세트 구비하고, 이로써 2개소의 증발원으로부터 성막재료를 증발시켜, 성막되는 범위를 넓히고 있다.
선행기술문헌
(특허문헌)
특허문헌 1: 일본 특허공개공보 평9-256147호
상술한 성막장치에서는, 메인 하스의 근방에 있어서 링하스가 생성하는 자장에, 스티어링코일이 생성하는 자장과, 플라즈마빔 내의 전류가 생성하는 자기유도자장이 더해지기 때문에, 메인 하스의 근방에 있어서의 자장의 대칭성이 무너져 버린다. 이로 인하여, 링하스의 중심축에 맞춰 메인 하스 내에 성막재료를 배치해도, 플라즈마빔은 성막재료의 중심으로 입사되지 않고, 성막재료의 중심으로부터 어느 정도의 거리 어긋난 위치에 입사된다. 플라즈마빔이 성막재료의 중심으로 입사되지 않는 경우, 성막재료가 국소적으로 승화 또는 증발된다. 그러면, 연속적으로 성막재료를 공급(메인 하스로부터 압출)하면서, 성막재료의 승화 또는 증발을 안정적으로 장시간 행하는 것이 곤란해진다.
플라즈마빔이 입사되는 위치에 어긋남이 발생하는 것에 대처하기 위하여, 이 어긋남에 대응시켜 메인 하스의 위치를 링하스의 중심축에 대해 어긋나게 하여 배치하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 플라즈마빔이 입사되는 위치의 어긋남량은, 성막장치의 운전 조건에 따라 변화되기 때문에, 운전 조건이 일정하지 않은 경우, 적절한 위치에 메인 하스를 배치하는 것은 용이하지 않았다. 또, 수동으로 메인 하스의 장착 위치를 변경하는 것은 번거롭고, 정확한 위치에 장착하는 것도 용이하지 않았다.
따라서, 본 발명은, 증발원인 성막재료에 대해서 플라즈마빔이 유도되는 위치를 용이하게 조정할 수 있는 성막장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 성막장치는, 진공챔버 내에서 플라즈마빔에 의하여 성막재료를 가열하여 증발시켜, 성막재료의 증발입자를 성막대상물에 부착시키는 성막장치로서, 진공챔버 내에서 플라즈마빔을 생성하는 플라즈마원과, 증발원이 되는 성막재료가 충전됨과 함께, 플라즈마빔을 성막재료로 유도하거나, 또는 플라즈마빔이 유도되는 주 양극인 메인 하스와, 메인 하스의 주위에 배치됨과 함께, 플라즈마빔을 유도하는 보조 양극인 링하스와, 링하스의 축선방향으로부터 보아 증발원을 사이에 두고 양측에 배치된 1쌍의 보조 코일과, 성막대상물이 배치되는 쪽을 정면으로 한 경우, 1쌍의 보조 코일의 정면측의 극성이 서로 상이하도록 1쌍의 보조 코일에 직류전류를 공급하는 보조 코일 전원부를 구비한다.
이 성막장치는, 링하스의 축선방향으로부터 보아 증발원을 사이에 두고 양측에 배치된 1쌍의 보조 코일을 구비하고 있다. 이 1쌍의 보조 코일에는, 정면측의 극성이 서로 상이하도록 직류전류가 공급된다. 이로써, 1쌍의 보조 코일에 의하여, 증발원의 정면측에서 링하스의 축선방향과 교차하는 방향으로 자장을 발생시킬 수 있다.
이로써, 증발원에 대해서 플라즈마빔이 유도되는 위치를 용이하게 조정할 수 있다. 또, 성막재료의 중심에 플라즈마빔이 유도되도록 조정함으로써, 성막재료가 국소적으로 승화 또는 증발하는 것이 억제되어, 성막재료를 균일하게 승화 또는 증발시킬 수 있다. 그 결과, 성막재료의 승화 또는 증발을 안정시켜 연속 운전의 시간을 연장시킬 수 있다.
여기에서, 성막장치는, 적어도 2쌍의 보조 코일을 가지고, 1쌍의 보조 코일끼리는, 상이한 방향으로 메인 하스를 사이에 두고 배치되어 있는 구성이어도 된다. 이 구성의 성막장치에 의하면, 2쌍의 보조 코일이, 서로 상이한 방향으로 메인 하스를 사이에 두고 배치되어 있으므로, 1쌍의 보조 코일에 의한 자장을 복수의 상이한 방향으로 발생시킬 수 있다. 이로 인하여, 2쌍의 보조 코일에 의하여 생성된 자장에 의하여 복수의 상이한 방향으로, 자장의 방향을 조정할 수 있다. 그 결과, 플라즈마빔이 유도되는 위치의 조정 범위를 넓힐 수 있으므로, 플라즈마빔이 유도되는 위치의 조정을 성막재료의 중심에 맞추기 쉬워진다.
또, 1쌍의 보조 코일은, 링하스의 정면측에 배치되어 있는 구성이어도 된다.
이와 같이 1쌍의 보조 코일이 링하스의 정면측에 배치되어 있으면, 1쌍의 보조 코일에 의한 자장을 링하스의 정면측에 발생시켜, 플라즈마빔이 유도되는 위치를 용이하게 조정할 수 있다.
또, 성막장치는, 보조 코일에 공급되는 직류전류를 조정하여, 보조 코일에 의하여 생성되는 자장을 조정하는 자장조정부를 더욱 구비하는 구성이어도 된다. 이 구성의 성막장치에 의하면, 보조 코일에 공급되는 직류전류를 조정하여 1쌍의 보조 코일에 의하여 생성된 자장의 강도를 조정할 수 있으므로, 전류를 조정하는 것만으로, 증발원에 대해서 플라즈마빔이 유도되는 위치를 용이하게 조정할 수 있다. 이로써, 플라즈마빔을 용이하게 성막재료의 중심으로 유도할 수 있으므로, 성막재료가 국소적으로 증발 또는 승화되는 것이 억제된다.
또, 성막장치는, 진공챔버 내에, 메인 하스 및 링하스를 복수 세트 구비하고, 메인 하스 및 링하스에 대응하여, 플라즈마원 및 1쌍의 보조 코일이 각각 마련되어 있는 구성이어도 된다.
예를 들면, 성막장치가 복수의 메인 하스 및 링하스를 구비하는 경우, 각각의 메인 하스 및 링하스의 상대 위치를 조정하는 데에는 번거로움이 있다. 본 발명의 성막장치는, 플라즈마가 유도되는 위치를 용이하게 조정할 수 있으므로, 복수의 메인 하스 및 링하스를 구비하는 경우에 특히 유효하다.
본 발명의 성막장치는, 1쌍의 보조 코일에 의하여 생성된 자장을 조정함으로써, 증발원인 성막재료에 대해서 플라즈마가 유도되는 위치를 용이하게 조정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 성막장치의 일 실시형태의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 메인 하스 근방의 자장을 나타내는 모식도이다.
도 3에 있어서, (a)는 링하스의 환형상 자석 및 보조 코일을 나타내는 평면도, (b)는 링하스의 환형상 자석 및 보조 코일을 나타내는 단면도이다.
도 4는 보조 코일이 만드는 중심축 상의 자장강도를 나타내는 도이다.
도 5는 메인 하스 및 링하스부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은 복수의 플라즈마원이 마련된 진공챔버를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 성막장치의 일 실시형태를 상세하게 설명한다. 다만, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 1에 나타나는 성막장치(1)는, 이른바 이온플레이팅법에 이용되는 이온플레이팅장치이다. 다만, 설명의 편의상, 도 1에는, XYZ 좌표계를 나타낸다. Y축 방향은, 후술하는 성막대상물이 반송되는 방향이다. X축 방향은, 성막대상물과 후술하는 하스 기구가 대향하는 방향이다. Z축 방향은, X축 방향과 Y축 방향에 직교하는 방향이다.
성막장치(1)는, 성막대상물(11)의 판두께방향이 수평방향(도 1에서는 X축 방향)이 되도록, 성막대상물(11)을 직립 또는 직립시킨 상태로부터 경사진 상태로, 성막대상물(11)이 진공챔버(10) 내에 배치되어 반송되는, 이른바 세로형의 성막장치이다. 이 경우에는, X축 방향은 수평방향 또한 성막대상물(11)의 판두께방향이고, Y축 방향은 수평방향이며, Z축 방향은 연직방향이 된다. 한편, 본 발명에 의한 성막장치의 일 실시형태에서는, 성막대상물의 판두께방향이 대략 연직방향이 되도록 성막대상물이 진공챔버 내에 배치되어 반송되는 이른바 가로형의 성막장치여도 된다. 이 경우에는, Z축 및 Y축 방향은 수평방향이며, X축 방향은 연직방향 또한 판두께방향이 된다. 다만, 이하의 실시형태에서는, 세로형의 경우를 예로 들어, 본 발명의 성막장치의 일 실시형태를 설명한다.
성막장치(1)는, 하스기구(2), 반송기구(3), 링하스부(4), 스티어링코일(5), 플라즈마원(7), 압력조정장치(8) 및 진공챔버(10)를 구비하고 있다.
진공챔버(10)는, 성막재료의 막이 형성되는 성막대상물(11)을 반송하기 위한 반송실(10a)과, 성막재료(Ma)를 확산시키는 성막실(10b)과, 플라즈마원(7)으로부터 조사되는 플라즈마빔(P)을 진공챔버(10)에 받아들이는 플라즈마입구(10c)를 가지고 있다. 반송실(10a), 성막실(10b), 및 플라즈마입구(10c)는 서로 연통하고 있다. 반송실(10a)은, 소정의 반송방향(도면 중의 화살표(A))을(Y축을) 따라 설정되어 있다. 또, 진공챔버(10)는, 도전성의 재료로 이루어져 접지전위에 접속되어 있다.
반송기구(3)는, 성막재료(Ma)와 대향한 상태로 성막대상물(11)을 지지하는 성막대상물 지지부재(16)를 반송방향(A)으로 반송한다. 예를 들면 지지부재(16)는, 성막대상물의 외주 가장자리를 지지하는 프레임체이다. 반송기구(3)는, 반송실(10a) 내에 설치된 복수의 반송롤러(15)에 의하여 구성되어 있다. 반송롤러(15)는, 반송방향(A)을 따라 등간격으로 배치되어, 성막대상물 지지부재(16)를 지지하면서 반송방향(A)으로 반송한다. 다만, 성막대상물(11)은, 예를 들면 유리기판이나 플라스틱기판 등의 판형상 부재가 이용된다.
플라즈마원(7)은, 압력 구배형이며, 그 본체 부분이 성막실(10b)의 측벽에 마련된 플라즈마입구(10c)를 통하여 성막실(10b)에 접속되어 있다. 플라즈마원(7)은, 진공챔버(10) 내에서 플라즈마빔(P)을 생성한다. 플라즈마원(7)에 있어서 생성된 플라즈마빔(P)은, 플라즈마입구(10c)로부터 성막실(10b) 내로 출사된다. 플라즈마빔(P)은, 플라즈마입구(10c)를 둘러싸도록 마련된 스티어링코일(5)에 의하여 출사방향이 제어된다. 스티어링코일(5)은, Y축 방향의 자장을 생성하여, 플라즈마원(7)에서 생성한 플라즈마빔을 진공용기 내의 중앙으로 유도하는 것이다.
압력조정장치(8)는, 진공챔버(10)에 접속되어, 진공챔버(10) 내의 압력을 조정한다. 압력조정장치(8)는, 예를 들면, 터보분자펌프나 크라이오펌프 등의 감압부와, 진공챔버(10) 내의 압력을 측정하는 압력측정부를 가지고 있다.
하스기구(2)는, 성막재료(Ma)를 지지하기 위한 기구이다. 하스기구(2)는, 진공챔버(10)의 성막실(10b) 내에 마련되어, 반송기구(3)로부터 보아 X축 방향의 부방향으로 배치되어 있다. 하스기구(2)는, 플라즈마원(7)으로부터 출사된 플라즈마빔(P)을 성막재료(Ma)로 유도하는 주 양극 또는 플라즈마원(7)으로부터 출사된 플라즈마빔(P)이 유도되는 주 양극인 메인 하스(17)를 가지고 있다.
메인 하스(17)는, 성막재료(Ma)가 충전된 X축 방향의 정방향으로 뻗은 통형상의 충전부(17a)와, 충전부(17a)로부터 돌출된 플랜지부(17b)를 가지고 있다. 메인 하스(17)는, 진공챔버(10)가 가지는 접지전위에 대해서 정전위로 유지되고 있기 때문에, 플라즈마빔(P)을 흡인한다. 이 플라즈마빔(P)이 입사되는 메인 하스(17)의 충전부(17a)에는, 성막재료(Ma)를 충전하기 위한 관통공(17c)이 형성되어 있다. 그리고, 성막재료(Ma)의 선단 부분이, 이 관통공(17c)의 일단에 있어서 성막실(10b)에 노출되어 있다.
링하스부(4)는, 플라즈마빔(P)을 유도하기 위한 전자석을 가지는 보조 양극인 링하스(6)를 가진다. 링하스(6)는, 성막재료(Ma)를 지지하는 메인 하스(17)의 충전부(17a)의 주위에 배치되어 있다. 링하스(6)의 중심축(CL6) 상에 성막재료(Ma)가 배치되어 있다. 다만, 성막재료(Ma)는 링하스(6)의 중심으로부터 어긋난 위치에 배치되어 있어도 된다. 링하스(6)는, 환형상의 코일(9)과 환형상의 영구자석(20)과 환형상의 용기(12)를 가지며, 코일(9) 및 영구자석(20)은 용기(12)에 수용되어 있다.
성막재료(Ma)에는, ITO나 ZnO 등의 투명 도전재료나, SiON 등의 절연 밀봉 재료가 예시된다. 성막재료(Ma)가 절연성 물질로 이루어지는 경우, 메인 하스(17)에 플라즈마빔(P)이 조사되면, 플라즈마빔(P)으로부터의 전류에 의하여 메인 하스(17)가 가열되어, 성막재료(Ma)의 선단 부분이 증발 또는 승화되며, 플라즈마빔(P)에 의하여 이온화된 성막재료입자(증발입자)(Mb)가 성막실(10b) 내로 확산된다. 또, 성막재료(Ma)가 도전성 물질로 이루어지는 경우, 메인 하스(17)에 플라즈마빔(P)이 조사되면, 플라즈마빔(P)이 성막재료(Ma)에 직접 입사하여, 성막재료(Ma)의 선단 부분이 가열되어 증발 또는 승화되며, 플라즈마빔(P)에 의하여 이온화된 성막재료입자(Mb)가 성막실(10b) 내로 확산된다. 성막실(10b) 내로 확산된 성막재료입자(Mb)는, 성막실(10b)의 X축 정방향으로 이동하여, 반송실(10a) 내에 있어서 성막대상물(11)의 표면에 부착된다. 다만, 성막재료(Ma)는, 소정 길이의 원기둥 형상으로 성형된 고체물이며, 한 번에 복수의 성막재료(Ma)가 하스기구(2)에 충전된다. 그리고, 최선단측의 성막재료(Ma)의 선단 부분이 메인 하스(17)의 상단과의 소정의 위치관계를 유지하도록, 성막재료(Ma)의 소비에 따라, 성막재료(Ma)가 하스기구(2)의 X축 부방향측으로부터 순차 압출된다.
또, 성막장치(1)는, 성막실(10b) 내에 하스기구(2), 링하스부(4) 및 플라즈마원(7)의 조합을 복수 세트 구비하는 것이며, 복수의 증발원을 가진다. 복수의 하스기구(2)는, Z축 방향으로 등간격으로 배치되며, 하스기구(2)에 대응하여 링하스부(4), 플라즈마원(7) 및 스티어링코일(5)이 각각 배치되어 있다. 성막장치(1)는, Z축 방향의 복수 개소로부터 성막재료(Ma)를 증발시켜 성막재료입자(Mb)를 확산시킬 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하여 메인 하스(17) 근방의 자장 분포에 대해 설명한다. 도 2에서는, 플라즈마원(7)으로부터 출사된 플라즈마빔이 링하스(6)에 의하여 메인 하스(17)로 유도되고 있는 상태의 자장 분포를 나타내고 있다. 도면 중의 화살표는 자력선의 방향을 나타내고 있다. 메인 하스(17) 근방의 자장은, 링하스(6)에 의한 자장, 스티어링코일(5)에 의한 자장, 및 플라즈마빔(P)의 자기유도에 의한 자장의 영향을 받아, 도 2에 나타나는 바와 같이, 링하스(6)의 중심축(CL6)에 대해서 비대칭으로 분포하고 있다. 이로 인하여, 플라즈마빔(P)의 입사위치는, 링하스(6)의 중심축(CL6)으로부터 어긋난 위치가 되어, 중심축(CL6) 상에 배치된 성막재료(Ma)(의 중심)로부터 어긋난 위치가 된다.
여기에서, 성막장치(1)는, 링하스(6)의 중심축(CL6)방향으로부터 보아, 메인 하스(17)의 충전부(17a)의 주위에 배치된 보조 코일군(23)과, 보조 코일군(23)에 직류전류를 공급하는 보조 코일 전원부(24)와, 보조 코일군(23)에 공급되는 직류전류를 조정하는 전류조정부(자장조정부)(25)를 구비하고 있다.
도 3에 나타나는 바와 같이, 보조 코일군(23)은, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27) 및 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)을 가진다. 다만, 도 3(a)에서는, 링하스부(4)의 케이스(12)의 도시를 생략하고 있다. 보조 코일군(23)은, 케이스(12) 내에 수용되어 있다.
보조 코일군(23)은, 반송기구(3)(성막대상물)가 배치되어 있는 쪽을 정면으로 한 경우, 영구자석(20)의 정면(코일(9)과는 반대측의 면) 상에 배치되어 있다. 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27)은, X축 방향으로부터 보아, 증발원을 사이에 두고 Y축 방향의 양측에 배치되어 있다. 도 3에서는, 좌측에 제1 보조 코일(26)이 배치되고, 우측에 제1 보조 코일(27)이 배치되어 있다. 제1 보조 코일(26, 27)은, 환형상의 영구자석(20)의 둘레방향을 따라 대략 부채형으로 감긴 평면코일이다. 제1 보조 코일(26, 27)의 축선방향은, X축 방향을 따라 배치되어 있다.
1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)은, X축 방향으로부터 보아, 증발원을 사이에 두고 Z축 방향의 양측에 배치되어 있다. 도 3(a)에서는, 상측에 제2 보조 코일(28)이 배치되고, 하측에 제2 보조 코일(29)이 배치되어 있다. 제2 보조 코일(28, 29)은, 환형상의 영구자석(20)의 둘레방향을 따라 대략 부채형으로 감긴 평면코일이다. 제2 보조 코일(28, 29)의 축선방향은, X축 방향을 따라 배치되어 있다.
보조 코일 전원부(24)는, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27) 및 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)의 각각에 직류전류를 공급하는 것이다. 보조 코일 전원부(24)는, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27)의 정면측의 극성이 서로 상이하도록 직류전류를 공급한다. 예를 들면, 제1 보조 코일(26)의 정면측의 극성이 S극, 제1 보조 코일(27)의 정면측의 극성이 N극이 되도록, 직류전류가 공급된다. 이 때, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27)에 의하여, 제1 보조 코일(27)로부터 제1 보조 코일(26)로 Y축 방향을 따른 자장이 형성된다. 제1 보조 코일(26, 27)의 전류치는, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27)에 의하여 형성되는 자장의 크기에 따라 적절히 설정된다.
또, 보조 코일 전원부(24)는, 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)의 정면측의 극성이 서로 상이하도록 직류전류를 공급한다. 예를 들면, 제2 보조 코일(28)의 정면측의 극성이 S극, 제2 보조 코일(29)의 정면측의 극성이 N극이 되도록, 직류전류가 공급된다. 이 때, 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)에 의하여, 제2 보조 코일(29)로부터 제2 보조 코일(28)로 Z축 방향을 따른 자장이 형성된다. 제2 보조 코일(28, 29)의 전류치는, 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)에 의하여 형성되는 자장의 크기에 따라 적절히 설정된다.
전류조정부(25)는, 제1 보조 코일(26, 27) 및 제2 보조 코일(28, 29)에 공급되는 직류전류를 조정하는 것이다. 전류조정부(25)는, 예를 들면 저항치를 바꿈으로써, 제1 보조 코일(26, 27) 및 제2 보조 코일(28, 29)에 공급되는 전류치를 조정한다. 전류조정부(25)는, 제1 보조 코일(26, 27) 및 제2 보조 코일(28, 29)에 공급되는 전류치를 조정함으로써, 제1 보조 코일(26, 27)에 의하여 생성되는 자장의 강도 및 제2 보조 코일(28, 29)에 의하여 생성되는 자장의 강도를 조정할 수 있다.
또, 전류조정부(25)는, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27)에 공급되는 직류전류의 방향을 역전시켜, 제1 보조 코일(26, 27)의 극성을 반전시켜 제1 보조 코일(26, 27)에 의하여 생성되는 자장의 방향을 바꾸어도 된다. 전류조정부(25)는, 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)에 공급되는 직류전류의 방향을 역전시켜, 제2 보조 코일(28, 29)의 극성을 반전시켜 제2 보조 코일(28, 29)에 의하여 생성되는 자장의 방향을 바꾸어도 된다.
도 4에서는, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27)에 의하여 링하스(6)의 중심축(CL6) 상에 형성되는 자장의 강도(H1)를 나타내고 있다. 도 4에 나타내는 세로축은, 중심축 방향에 있어서의 제1 보조 코일(26, 27)로부터의 거리를 나타내고, 가로축은, Y축 방향을 따른 자장의 강도를 나타내고 있다. 도 4의 상태에서는, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27)에 의한 자장은 좌방향이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 링하스(6)의 코일(9) 및 영구자석(20)이 생성하는 자장은, 링하스(6)로부터 정면측으로 소정 거리 진행된 위치에서 약해진다. 이 자장이 약해지는 위치에 있어서, 자장강도(H1)의 피크(H1P)가 나타나도록 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27)에 의하여 자장을 생성한다. 이로써, 스티어링코일(5)이 생성하는 자장이나 플라즈마빔이 생성하는 자기유도자장의 영향을 효율적으로 없애, 성막재료(Ma)의 중심(링하스(6)의 중심축(CL6))에 플라즈마빔(P)을 입사시킬 수 있다. 예를 들면, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27)에 의한 자장강도(H1)의 피크(H1P)는, 중심축(CL6)방향에 있어서 제1 보조 코일(26, 27)로부터 정면측으로 6cm 떨어진 위치이다.
다음으로, 본 실시형태에 관한 성막장치(1)의 작용에 대해 설명한다.
먼저, 성막장치(1)의 사용 전에 있어서, 플라즈마빔(P)의 조사위치의 확인을 행한다. 성막재료(Ma)는 메인 하스(17)의 충전부(17a)에 충전되어 있다. 성막장치(1)는, 플라즈마원(7)으로부터 플라즈마빔(P)을 조사한다. 이 때, 플라즈마빔(P)이 유도되는 위치를 확인한다. 플라즈마빔(P)이 성막재료(Ma)에 대해서 올바른 위치(중심)에 도입되고 있는 경우에는, 성막재료(Ma)는, 중심이 가장 감소량이 많고, 중심축을 대칭으로 동일하게 감소하고 있다. 다만, 도 5에서는, 성막재료(Ma)의 감소 부분을 파선으로 나타내고 있다. 플라즈마빔(P)이 성막재료(Ma)의 중심에 도입되고 있지 않은 경우에는, 성막재료(Ma)의 감소량은, 중심축에 대해 대칭이 되지는 않고, 편측의 감소가 많아진다. 다만, 플라즈마빔(P)의 조사위치(입사되는 위치)를 확인하는 데에는, 상술과 같이, 성막재료(Ma)의 감소 방식을 확인해도 되고, 플라즈마의 측정기를 이용하여 플라즈마빔(P)의 조사위치 자체를 측정해도 된다.
성막장치(1)에서는, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27) 및 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)에 의하여 자장을 발생시켜, 플라즈마빔(P)의 도입위치를 수정한다. 플라즈마빔(P)의 어긋남량에 따라, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27) 및 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)에 공급되는 전류치를 조정하여, 자장의 강도를 조정하여 플라즈마빔(P)의 성막재료(Ma)에 대한 도입위치를 수정한다. 예를 들면, 플라즈마빔(P)의 Y축 방향에 있어서의 어긋남은, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27)에 의하여 생성되는 자장에 의하여 수정한다. 플라즈마빔(P)의 Z축 방향에 있어서의 어긋남은, 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)에 의하여 생성되는 자장에 의하여 수정한다. 이와 같이 플라즈마빔(P)이 도입되는 위치를 수정한 후에, 성막 처리를 실행한다.
이러한 성막장치(1)에 의하면, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27)에, 정면측의 극성이 서로 상이하도록 직류전류가 공급되므로, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27)에 의하여, 증발원의 정면측에서 Y축 방향으로 자장을 발생시킬 수 있다. 또, 성막장치(1)에서는, 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)에, 정면측의 극성이 서로 상이하도록 직류전류가 공급되므로, 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)에 의하여, 증발원의 정면측에서 Z축 방향으로 자장을 발생시킬 수 있다.
또, 성막장치(1)는, 제1 보조 코일(26, 27)에 공급되는 직류전류를 조정하는 전류조정부(25)를 구비하고 있으므로, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27)에 공급되는 직류전류를 조정하여 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27)에 의한 자장의 강도를 조정할 수 있다. 마찬가지로 전류조정부(25)는, 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)에 공급되는 전류를 조정할 수 있으므로, 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)에 의한 자장의 강도를 조정할 수 있다.
성막장치(1)는, 전류조정부(25)에 의하여, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27) 및/또는 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)의 전류를 자동 조정해도 되고, 작업자에 의하여 전류조정부(25)를 조작함으로써, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27) 및/ 또는 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)의 전류를 미세 조정해도 된다.
이와 같이, 성막장치(1)에서는, 제1 보조 코일(26, 27) 및 제2 보조 코일(28, 29)에 의한 전류를 조정하는 것만으로, 플라즈마빔(P)이 유도되는 위치를 성막재료(Ma)의 중심에 용이하게 맞출 수 있다. 이로써, 성막재료(Ma)의 중심으로 플라즈마빔(P)이 유도되므로, 성막재료가 중심축으로부터 어긋난 위치에서 국소적으로 증발 또는 승화되는 것이 방지되어, 성막재료를 안정적으로 증발 또는 승화시킬 수 있다. 그 결과, 성막장치(1)에서는, 연속적으로 성막재료를 공급하면서 성막재료의 증발 또는 승화를 행하여, 안정적으로 연속 운전을 행할 수 있어, 연속 운전의 시간을 연장시킬 수 있다.
또, 성막장치(1)에서는, 종래와 같이 작업원에 의하여 메인 하스의 장착 위치를 변경할 필요가 없어, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27) 및/또는 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)에 의하여 생성된 자장에 의하여 플라즈마빔(P)이 입사되는 위치를 조정할 수 있다. 또, 운전 조건을 변경한 경우에 있어서도, 성막장치(1)에서는, 플라즈마빔(P)이 입사되는 위치를 용이하게 조정할 수 있다.
본 발명은, 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 하기와 같은 각종 변형이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, 메인 하스(17) 및 링하스(6)를 복수 세트 구비하고, 메인 하스(17) 및 링하스(6)에 대응하여, 플라즈마원(7), 스티어링코일(5), 보조 코일군(23) 및 전류조정부(25)가 각각 마련되어 있지만, 1세트만의 메인 하스(17) 및 링하스(6)를 구비하는 성막장치여도 된다. 또, 도 6에 나타나는 바와 같이, Y축 방향(반송방향) 및 Z축 방향으로 복수의 증발원을 구비하는 성막장치여도 된다. 다만, 도 6에서는, 보조 코일군(23)의 도시를 생략하고 있다. 복수의 증발원을 구비하는 성막장치에 있어서, 각각의 증발원에 대응하여 보조 코일군(23)을 구비하고 있으면, 각 증발원에 있어서의 플라즈마빔(P)의 도입위치의 조정을 용이하게 행할 수 있어, 특히 유효하다.
또, 상기의 실시형태에서는, 보조 코일군(23)은, 1쌍의 제1 보조 코일(26, 27) 및 1쌍의 제2 보조 코일(28, 29)을 구비하고 있지만, 1쌍의 제1 또는 제2 보조 코일만을 구비하는 구성이어도 된다. 또, 보조 코일군(23)은, 서로 상이한 방향에 대향하여 배치된 3쌍 이상의 보조 코일을 구비하는 것이어도 된다. 또, 보조 코일의 대향하는 방향은, Y축 방향 또는 Z축 방향에 한정되지 않고, 그 외의 방향에 대향하여 배치되어 있는 것이어도 된다.
또, 1쌍의 보조 코일의 형상은, 부채형에 한정되지 않고, 원형이나 직사각형 등 그 외의 형상이어도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 보조 코일군(23)이 영구자석(20)의 정면측에 배치되어 있지만, 보조 코일군(23)이, 영구자석(20)과 코일(9)과의 사이에 배치되어 있는 것이어도 되고, 그 외의 위치에 배치되어 있는 것이어도 된다.
또, 보조 코일군(23)은, 링하스부(4)의 케이스(12) 내에 수용되어 있지 않은 것이어도 되고, 케이스(12)와는 별체로서 마련된 케이스 내에 수용되어 있는 것이어도 된다.
1: 성막장치
6: 링하스
7: 플라즈마원
10: 진공챔버
11: 성막대상물
17: 메인 하스
20: 영구자석
23: 보조 코일군
26, 27: 1쌍의 제1 보조 코일
28, 29: 1쌍의 제2 보조 코일

Claims (5)

  1. 진공챔버 내에서 플라즈마빔에 의하여 성막재료를 가열하여 증발시켜, 상기 성막재료의 증발입자를 성막대상물에 부착시키는 성막장치로서,
    상기 진공챔버 내에서 상기 플라즈마빔을 생성하는 플라즈마원과,
    증발원이 되는 상기 성막재료가 충전됨과 함께, 상기 플라즈마빔을 상기 성막재료로 유도하거나, 또는 상기 플라즈마빔이 유도되는 주 양극인 메인 하스와,
    상기 메인 하스의 주위에 배치됨과 함께, 상기 플라즈마빔을 유도하는 보조 양극인 링하스와,
    상기 링하스의 축선방향으로부터 보아 상기 증발원을 사이에 두고 양측에 배치된 1쌍의 보조 코일과,
    상기 성막대상물이 배치되는 쪽을 정면으로 한 경우, 상기 1쌍의 보조 코일의 정면측의 극성이 서로 상이하도록 상기 1쌍의 보조 코일에 직류전류를 공급하여, 상기 증발원의 상기 정면측에서 상기 축선방향에 직교하는 방향으로 자장을 발생시키는 보조 코일 전원부를 구비하고,
    상기 링하스는 상기 축선방향으로부터 보아 상기 메인 하스를 둘러싸도록 마련된 환 형상의 코일과, 환 형상의 영구자석과, 상기 코일 및 상기 영구자석을 수용하는 환 형상의 케이스를 가지고,
    상기 1쌍의 보조 코일은 상기 링하스의 상기 케이스 내에 있어서, 상기 코일 및 상기 영구자석보다 상기 정면측에 배치되며,
    상기 보조 코일에 공급되는 전류치를 조정하여 자장의 강도를 조정함으로써, 상기 플라즈마빔의 상기 성막재료에 대한 도입위치를 수정하는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 2쌍의 상기 보조 코일을 가지고,
    상기 1쌍의 보조 코일끼리는, 상이한 방향으로 상기 메인 하스를 사이에 두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 1쌍의 보조 코일은, 상기 링하스의 정면측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보조 코일에 공급되는 직류전류를 조정하여, 상기 보조 코일에 의하여 생성되는 자장을 조정하는 자장조정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 진공챔버 내에, 상기 메인 하스 및 상기 링하스를 복수 세트 구비하고,
    상기 메인 하스 및 상기 링하스에 대응하여, 상기 플라즈마원 및 상기 1쌍의 보조 코일이 각각 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 성막장치.
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