KR20060043832A - 스퍼터링 장치 - Google Patents

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KR20060043832A
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Abstract

이상 방전이나 비부식부를 저감시켜 막두께 분포가 균일한 막을 형성할 수 있는 막형성장치를 제공한다.
본 발명의 막형성장치 (1) 는 복수의 타겟 (31a∼31f) 을 구비하고 있고, 상이한 타겟 (31a∼31f) 에 동일한 교류전원으로부터 상이한 극성의 교류전압이 인가된다. 일방의 타겟 (31a∼31f) 이 부전위에 놓일 때에는 타방의 타겟 (31a∼31f) 이 정전위에 놓이고 애노드 전극으로서 작용하기 때문에, 인접하는 타겟 (31a∼31f) 사이에 애노드 전극을 배치할 필요가 없다. 인접하는 타겟 (31a∼31f) 사이에는 아무것도 배치되어 있지 않기 때문에 타겟 (31a∼31f) 사이의 거리 (s) 를 짧게 할 수 있고, 타겟 (31a∼31f) 이 배치된 영역 중 스퍼터 입자가 방출되지 않는 면적의 비율이 적어지기 때문에 스퍼터 입자가 기판 (5) 에 균일하게 도달하여 막두께 분포가 균일해진다.
스퍼터링 장치

Description

스퍼터링 장치{SPUTTERING APPARATUS}
도 1 은 본 발명의 일 예의 막형성장치를 설명하는 단면도.
도 2 는 스퍼터원의 일 예를 설명하는 사시도.
도 3 은 자계 형성수단과 보조 자계 형성수단을 설명하는 단면도.
도 4 는 타겟과 교류전원의 접속 관계의 다른 예를 설명하는 도면.
도 5 는 막두께 분포를 설명하는 도면.
도 6 은 자계 형성수단과 보조 자계 형성수단을 배치한 경우의 자속밀도와 위치관계를 설명하는 도면.
도 7 은 자계 형성수단을 배치한 경우의 자속밀도와 위치관계를 설명하는 도면.
도 8 은 종래 기술의 막형성장치를 설명하는 도면.
도 9 는 본 발명의 제 2 예의 막형성장치를 설명하는 단면도.
도 10 은 (a) 본 발명의 제 2 예의 막형성장치의 초기 상태와, (b) 이동 후 상태를 설명하는 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 막형성장치 2 : 진공조
3 : 스퍼터원 4 : 기판 홀더
5 : 기판 15a, 15b : 보조 자계 형성수단
17a∼17c : 교류전원 30a∼30f : 스퍼터부
31a∼31f : 타겟 40a∼40f : 자계 형성수단
42a∼42f : 제 1 자석 43a∼43f : 제 2 자석
본 발명은 스퍼터링장치에 관한 것이다.
도 8 의 부호 101 은 종래 기술의 막형성장치를 나타내고 있다.
막형성장치 (101) 는 진공조 (102) 와, 진공조 (102) 내부에 배치된 복수의 타겟 (131a∼131e) 을 구비하고 있다.
각 타겟 (131a∼131e) 은 가늘고 긴 판형이며, 진공조 (102) 내부에 배치된 기판 (105) 에 스퍼터면을 향한 상태로 일정 이상의 간격을 두고 서로 평행하게 배치되어 있다.
진공배기계 (112) 에 의해 진공조 (102) 내부를 진공배기하면서 가스공급계 (113) 로부터 진공조 (102) 내부로 스퍼터 가스를 도입하여 진공조 (102) 내부에 막형성 분위기를 형성한 상태로, 전극 (135a∼135e) 이 접속된 전원 (117a∼117e) 을 기동하여 진공조 (102) 와 기판 (104) 을 접지전위에 놓인 상태로 각 타겟 (131a∼131e) 에 교류전압을 인가하면, 타겟 (131a∼131e) 의 표면이 스퍼터된다.
복수의 타겟 (131a∼131e) 을 동시에 스퍼터하는 경우, 접지전위에 놓인 시 일드 (111) 가 타겟 (131a∼131e) 의 주변부에만 배치되어 있으면 시일드 (111) 가 배치된 방향으로 플라즈마가 치우쳐 버리지만, 이 막형성장치 (101) 에서는 타겟 (131a∼131e) 사이에도 접지전위에 놓인 시일드 (111) 가 배치되어 있기 때문에 플라즈마가 치우치지 않아 각 타겟 (131a∼131e) 이 균일하게 스퍼터된다.
타겟 (131a∼131e) 의 스퍼터면과는 반대가 되는 측에는 가늘고 긴 자계 형성수단 (140a∼140e) 이 타겟 (131a∼131e) 의 길이방향을 따라 배치되어 있다. 자계 형성수단 (140a∼140e) 의 폭은 타겟 (131a∼131e) 의 폭보다도 짧으며, 도시하지 않는 이동수단에 의해 타겟 (131a∼131e) 의 폭방향의 일단으로부터 타단까지 왕복 이동하게 되어 있다.
따라서, 자계 형성수단 (140a∼140e) 에 의해 형성되는 자계도 타겟 (131a∼131e) 표면을 이동하기 때문에, 플라즈마 밀도가 높은 부분이 타겟 (131a∼131e) 표면을 이동하여 타겟 (131a∼131e) 의 넓은 영역이 스퍼터되게 된다.
복수의 타겟을 사용한 막형성장치에서는, 타겟의 수가 많을수록 넓은 영역에 스퍼터 입자가 방출되기 때문에, 면적이 큰 기판 (105) 에 막형성하는 것이 가능하다.
그러나, 종래의 막형성장치에는 이하에 서술하는 문제점이 있었다. 먼저, 첫째로 시일드 (111) 가 위치하는 부분으로부터는 스퍼터 입자가 방출되지 않기 때문에, 기판 (105) 표면의 시일드 (111) 상에 위치하는 부분과 타겟 (131a∼131e) 상에 위치하는 부분에서 막두께 분포 및 막질 분포에 불균일이 생긴다.
또한, 상기 서술한 바와 같이 자계 형성수단 (140a∼140e) 를 이동시키면서 타겟 (131a∼131e) 에 교류전압을 인가하는 경우에는, 자계 형성수단 (140a∼140e) 의 이동과 함께 플라즈마 밀도가 높은 부분도 이동하게 된다.
따라서, 스퍼터 가스와 함께 산소 가스와 같은 반응성 가스를 도입하여 스퍼터링하는 경우에는, 플라즈마 밀도가 높은 부분이 이동하게 되면 스퍼터링면의 플라즈마 밀도가 얇아진 부분에서 타겟 재료와 반응성 가스가 반응하여 반응물의 막 (예를 들어 산화막) 이 형성되어, 이상 방전의 원인이 된다.
자계 형성수단 (140a∼140e) 을 이동시키지 않고 고정하여 스퍼터링하면, 플라즈마 밀도가 높은 부분의 이동은 일어나지 않지만 타겟 (131a∼131e) 내 (특히 타겟 (131a∼131e) 폭방향의 중앙부분) 에 비부식부가 생기고, 이 비부식부가 이상 방전의 원인이 되거나 또한, 비부식부가 박리되어 파티클이 발생하는 원인이 되기도 한다.
[특허문헌 1] 일본 특허공표공보 2002-508447호
[특허문헌 2] 일본 공개특허공보 평11-241159호
[특허문헌 3] 일본 공개특허공보 평9-13160호
본 발명은 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로, 그 목적은, 부식 영역이 넓고 이상 방전이 없으며, 막두께 분포가 균일한 박막을 형성할 수 있는 막형성장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 청구항 제 1 항에 기재된 발명은, 진공조와, 복수의 길이방향을 갖는 판형의 타겟과, 상기 타겟에 교류전압을 인가하는 교류전원을 구비하고, 상기 복수의 타겟 중 상이한 타겟에 동일한 교류전원으로부터 극성이 상이한 교류전압이 인가되고, 상기 복수의 타겟은 스퍼터면이 동일한 방향을 향한 상태로, 인접하는 상기 타겟의 길이방향의 측면이 상기 진공조 중의 분위기만을 사이에 두고 서로 직접 대향하도록 배치된 막형성장치이다.
청구항 제 2 항에 기재된 발명은, 청구항 제 1 항에 기재된 막형성장치로서, 서로 대향하는 상기 측면간 거리는 1㎜ 이상 10㎜ 이하로 된 막형성장치이다.
청구항 제 3 항에 기재된 발명은, 청구항 제 1 또는 청구항 제 2 항에 기재된 막형성장치로서, 상기 교류전원부의 주파수는 1㎑ 이상 100㎑ 이하인 것을 특징으로 하는 막형성장치이다.
청구항 제 4 항에 기재된 발명은, 진공조와, 상기 진공조의 내부에 배치된 복수의 가늘고 긴 판형 타겟을 구비하고, 상기 각 타겟은 길이방향의 측면끼리가 대향하도록 서로 평행하게 배치되고, 상기 각 타겟의 바로 뒤 위치에는 가늘고 긴 자계 형성수단이 상기 타겟의 길이방향을 따라 각각 배치되고, 상기 자계 형성수단이 배치된 영역의 외측이며, 상기 타겟의 바로 뒤 위치보다도 외측에는, 가늘고 긴 보조 자계 형성수단이 상기 타겟의 길이방향을 따라 배치된 막형성장치이다.
청구항 제 5 항에 기재된 발명은, 청구항 제 4 항에 기재된 막형성장치로서, 상기 각 자계 형성수단은 복수의 자석을 구비하고, 상기 복수의 자석 중 상기 보조 자계 형성수단에 인접하여 배치된 자석의 상기 타겟측을 향한 면의 자극은, 상기 보조 자계 형성수단의 상기 타겟측을 향한 면의 자극과 동일한 극성으로 된 막형성 장치이다.
청구항 제 6 항에 기재된 발명은, 청구항 제 4 항 또는 청구항 제 5 항에 기재된 막형성장치로서, 상기 자계 형성수단과 상기 보조 자계 형성수단을 상기 타겟에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동수단을 갖는 막형성장치이다.
본 발명은 상기한 바와 같이 구성되어 있으며, 인접하는 타겟 사이에 어스 전극도 절연물도 배치되어 있지 않고, 따라서 진공조 내부를 진공배기하였을 때 인접하는 타겟의 길이방향의 측면이 대향하는 영역에도 진공분위기가 형성되고, 그 진공분위기의 폭은 측면간 거리와 동일해진다.
아무 것도 배치되어 있지 않은 만큼 측면간 거리를 1㎜ 이상 10㎜ 이하로 작게 하는 것이 가능하기 때문에 스퍼터 입자가 방출되지 않는 영역이 좁아지고, 따라서 기판에 도달하는 스퍼터 입자량의 분포가 균일해진다.
자계 형성수단의 폭을 타겟의 폭과 대략 동일하게 하면, 자계 형성수단을 이동시키지 않고 스퍼터를 하더라도 타겟의 표면 전역의 플라즈마 밀도를 높게 할 수 있지만, 상기 서술한 바와 같이 타겟간 간격이 짧은 경우에는 자계 형성수단간의 간격도 짧아진다. 자계 형성수단을 복수 대 근접시켜 배치한 경우, 서로 인접하는 자계 형성수단간의 자장 간섭으로 자장 균형이 깨져 버린다. 특히, 교류전원을 사용하여 스퍼터하는 경우는 쌍이 되는 캐소드 (타겟) 끼리의 방전 임피던스가 상이하기 때문에 막두께, 막질 분포의 열화, 게다가 쌍이 되는 캐소드간의 타겟 사용 효율의 열화가 문제가 된다.
본 발명의 막형성장치에서는, 타겟이 배치된 영역보다도 외측이며 가장 외측 에 배치된 자계 형성수단의 근방 위치에 보조 자계 형성수단을 갖고 있고, 이 보조 자계 형성수단에 의해 자계 형성수단을 근접시킨 경우의 자장 간섭이 완화되기 때문에 자장 강도의 균형이 깨지지 않아, 각 타겟의 표면에서 자속밀도의 분포가 균일해진다.
자계 형성수단을 타겟에 대하여 상대적으로 이동시키면서 스퍼터링하는 경우에는, 자력선이 멀어지고, 플라즈마 밀도가 적어진 부분은 스퍼터되지 않으며 타겟 표면에 반응성 가스와의 반응물 (예를 들어 산화물) 이 형성되어, 그 반응물이 이상 방전이나 파티클의 원인이 되지만, 상기 서술한 바와 같이 본 발명에서는 자계 형성수단을 이동시킬 필요가 없어 타겟에 대하여 고정한 상태로 스퍼터링할 수 있기 때문에, 이상 방전이 일어나지 않는다.
(발명의 효과)
본 발명의 막형성장치를 사용하면, 대형기판에 막형성한 경우에도 막두께 분포 및 막질 분포가 좋은 막을 얻을 수 있다. 또한, 어스 시일드 부품이 불필요해졌기 때문에 어스 시일드 부품 부분으로부터의 파티클이 저감된다. 그리고, 종래 장치와 비교하여 어스 시일드 부품, 자기회로의 요동기구, 전원의 이상 방전 방지기구가 불필요해졌기 때문에 부품 점수를 삭감할 수 있고, 비용을 삭감할 수 있고, 장치 메인터넌스성을 개선할 수 있었다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
도 1 의 부호 1 은 본 발명의 막형성장치의 일 예를 나타내고 있고, 이 막형성장치 (1) 는 진공조 (2) 와, 진공조 (2) 내부에 배치된 기판 홀더 (4) 와, 진공 조 (2) 내부의 기판 홀더 (4) 와 대향하는 위치에 배치된 스퍼터원 (3) 을 갖고 있다. 스퍼터원 (3) 은 복수의 스퍼터부 (30a∼30f) 를 갖고 있다. 각 스퍼터부 (30a∼30f) 는 판형의 타겟 (31a∼31f) 을 각각 갖고 있고, 각 타겟 (31a∼31f) 이 스퍼터되는 면을 스퍼터면이라 하면, 각 스퍼터부 (30a∼30f) 는 각 스퍼터면이 동일한 평면 상에 위치하도록 배치되어 있다.
각 타겟 (31a∼31f) 은 길이방향을 갖는 가늘고 긴 모양으로 성형되어 있고, 각 스퍼터면도 길이방향을 갖는 가늘고 긴 모양으로 되어 있다. 각 타겟 (31a∼31f) 은 각각 동일 형상이고, 스퍼터면 길이방향의 가장자리부분 (측면) 이 서로 소정 간격을 두고 평행하게 배치되어 있다.
인접하는 타겟 (31a∼31f) 의 측면끼리는 일정 거리만큼 이간하도록 형성되어 있고, 따라서 인접하는 타겟 (31a∼31f) 의 측면은 평행해진다. 본 발명에서는 타겟 (31a∼31f) 사이에는 전극도 시일드도 배치되어 있지 않으며, 타겟 (31a∼31f) 의 측면끼리는 직접 닿게 되어 있다.
각 타겟 (31a∼31f) 의 이면에는 타겟 (31a∼31f) 과 동일한 폭, 동일한 길이의 전극 (35a∼35f) 이 타겟 (31a∼31f) 의 외주로부터 밀려나오지 않게 밀착하여 부착되어 있다.
진공조 (2) 의 외부에는 교류전원 (17a∼17c) 이 배치되어 있고, 각 교류전원 (17a∼17c) 의 2개의 단자 중, 일방의 단자는 인접하는 2개의 전극 (35a∼35f) 중 일방의 전극 (35a, 35c, 35e) 에 접속되고, 타방의 단자는 타방의 전극 (35b, 35d, 35f) 에 접속되어 있다.
각 교류전원 (17a∼17c) 의 2개의 단자는 정부가 상이한 극성의 전압을 출력하게 되어 있어, 타겟 (31a∼31f) 은 전극 (35a∼35f) 에 밀착하여 부착되어 있기 때문에, 인접하는 2개의 타겟 (31a∼31f) 에는 서로 상이한 극성의 교류전압이 교류전원 (17a∼17c) 으로부터 인가된다. 따라서, 서로 인접하는 타겟 (31a∼31f) 중 일방이 정전위에 놓여질 때에는 타방이 부전위에 놓인 상태가 된다.
전극 (35a∼35f) 의 타겟 (31a∼31f) 과는 반대측 면에는 절연판 (33a∼33f) 이 부착되어 있고, 타겟 (31a∼31f) 및 전극 (35a∼35f) 은 후술하는 자계 형성수단 (40a∼40f) 이나 다른 부재로부터 절연되게 되어 있다.
전극 (35a∼35f) 의 타겟 (31a∼31f) 과는 반대측 면에는 자계 형성수단 (40a∼40f) 이 배치되어 있다. 도 2 를 참조하여, 각 자계 형성수단 (40a∼40f) 은 외주가 타겟 (31a∼31f) 의 외주와 대략 동일한 크기의 가늘고 긴 링형 자석 (42a∼42f) 과, 링형 자석 (42a∼42f) 의 길이보다도 짧은 막대 자석 (43a∼43f) 을 각각 갖고 있다.
각 링형 자석 (42a∼42f) 은 대응하는 1개의 타겟 (31a∼31f) 의 바로 뒤 위치에서 타겟 (31a∼31f) 의 길이방향에 대하여 평행하게 배치되어 있다. 상기 서술한 바와 같이, 타겟 (31a∼31f) 은 소정 간격을 두고 평행 배치되어 있기 때문에, 링형 자석 (42a∼42f) 은 타겟 (31a∼31f) 과 동일한 간격을 두고 배치된 상태로 되어 있다.
막대 자석 (43a∼43f) 은 링형 자석 (42a∼42f) 의 링 내부에 타겟 (31a∼31f) 의 길이방향을 따라 배치되어 있다. 따라서, 막대 자석 (43a∼43f) 의 길 이방향 측면의 양측에는 링형 자석 (42a∼42f) 이 배치된 상태로 되어 있다.
자계 형성수단 (40a∼40f) 의 자석 중 양측에 배치된 자석 (링형 자석) 을 제 1 자석 (42a∼42f) 으로 하고, 제 1 자석 (42a∼42f) 사이에 배치된 자석 (막대 자석) 을 제 2 자석 (43a∼43f) 으로 하면 제 1, 제 2 자석 (42a∼42f, 43a∼43f) 의 자극은 두께 방향의 양단, 즉 표면측과 이면측에 위치하고 있고, 타겟 (31a∼31f) 측을 향한 면을 표면으로 하면 제 1, 제 2 자석 (42a∼42f, 43a∼43f) 의 이면측에는 판형의 요크 (41a∼41f) 가 밀착되어 있다.
따라서, 제 1, 제 2 자석 (42a∼42f, 43a∼43f) 의 이면측 자극 사이에 발생하는 자력선은 요크 (41a∼41f) 의 내부를 지나게 되어 있다. 요크 (41a∼41f) 의 평면 형상은 제 1 자석 (42a∼42f) 의 링의 외주와 동일하며, 제 1 자석 (42a∼42f) 은 요크 (41a∼41f) 의 가장자리로부터 밀려나오지 않게 배치되어 있다. 상기 서술한 바와 같이 제 1 자석 (42a∼42f) 의 형상은 타겟 (31a∼31f) 과 대략 동일하기 때문에, 자계 형성수단 (40a∼40f) 의 평면형상도 타겟 (31a∼31f) 과 대략 동일해진다.
여기에서는, 각 자계 형성수단 (40a∼40f) 은 대응하는 1개의 타겟 (31a∼31f) 의 바로 뒤 위치에 배치되어 있기 때문에, 각 자계 형성수단 (40a∼40f) 은 타겟 (31a∼31f) 의 외주로부터 밀려 나오지 않고, 각 자계 형성수단 (40a∼41f) 이 2개의 타겟 (31a∼31f) 에 걸쳐 배치되지 않는다.
제 1 자석 (42a∼42f) 은 표면측 자극의 자성이 N 극인 경우는 제 2 자석 (43a∼43f) 의 표면측 자극의 자성은 S 극, 제 1 자석 (42a∼42f) 의 표면측 자극 의 자성이 S 극인 경우는 제 2 자석 (43a∼43f) 의 표면측 자극의 자성은 N 극으로 되어 있고, 따라서 제 1 자석 (42a∼42f) 의 표면과 제 2 자석 (43a∼43f) 의 표면 사이에는 전극 (35a∼35f) 을 지나는 자력선이 형성된다.
각 전극 (35a∼35f) 내부의 제 1, 제 2 자석 (42a∼42f) 상의 위치에는 투자성 재료 (여기에서는 순도 99.8% 인 순철) 로 이루어지는 자성체 (36a∼36f) 가 각각 배치되어 있고, 전극 (35a∼35f) 을 지나는 자력선은 이 자성체 (36a∼36f) 에 의해 타겟 (31a∼31f) 측으로 당겨져 타겟 (31a∼31f) 의 표면을 지나게 되어 있다.
각 스퍼터부 (30a∼30f) 의 제 1 자석 (42a∼42f) 의 동일한 극성의 자극은 동일한 면측에 위치하고 있고, 따라서 제 1 자석 (42a∼42f) 의 타겟 (31a∼31f) 측 극성은 모두가 N 극, 또는 S 극 중 어느 하나로 되어 있다.
상기 서술한 바와 같이, 제 2 자석 (43a∼43f) 은 제 1 자석 (42a∼42f) 과 동일한 면측인 자극의 극성은 제 1 자석 (42a∼42f) 과는 반대로 되어 있기 때문에, 제 1 자석 (42a∼42f) 의 타겟 (31a∼31f) 측 극성이 모두 N 극인 경우는 제 2 자석 (43a∼43f) 의 타겟 (31a∼31f) 측 극성은 모두가 S 극으로 되어 있고, 제 1 자석 (42a∼42f) 의 타겟 (31a∼31f) 측 극성이 모두 S 극인 경우는 제 2 자석 (43a∼43f) 의 타겟 (31a∼31f) 측 극성은 모두 N 극으로 되어 있다.
따라서, 동일한 스퍼터부 (30a∼30f) 의 제 1, 제 2 자석 (42a∼42f, 43a∼43f) 사이에는 자력선이 형성되지만, 상이한 스퍼터부 (30a∼30f) 의 인접하는 제 1 자석 (42a∼42f) 사이에는 자력선이 형성되지 않게 되어 있다.
스퍼터원 (3) 은 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 을 갖고 있다. 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 은 제 1 자석 (42a∼42f) 의 길이와 대략 동일한 길이의 가늘고 긴 막대 자석으로 구성되어 있고, 제 1 자석 (42a∼42f) 이 배열된 영역의 외측에 제 1 자석 (42a∼42f) 의 길이방향을 따라 배치되어 있다.
보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 은 제 1, 제 2 자석 (42a∼42f, 43a∼43f) 과 동일한 높이에 위치하고 있다. 도 1 의 부호 42a 와 부호 42f 는 제 1 자석 (42a∼42f) 중 열의 처음과 끝에 위치하는 제 1 자석을 나타내고 있다. 열의 처음과 끝에 위치하는 제 1 자석 (42a, 42f) 의 2개의 길이방향 측면 중 열의 중심방향을 향하는 측면이 아니라 바깥 방향에 면하는 측면을 단부면으로 하면, 그 단부면은 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 의 길이방향의 측면과 밀착 또는 이간되어 있다.
도 3 은 제 1, 제 2 자석 (42a∼42f, 43a∼43f) 과 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 의 자극의 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 의 자극은 두께 방향의 양단, 즉 표면측과 이면측에 위치하며, 제 1, 제 2 자석 (42a∼42f, 43a∼43f) 의 표면과 동일한 측을 향한 면을 표면이라 하면, 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 의 이면은 요크 (16a, 16) 에 밀착되어 있고, 따라서 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 의 이면측 자극에서 발생하는 자력선은 요크 (16a, 16b) 의 내부를 지나게 되어 있다.
보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 의 표면측 자극의 자성은 제 1 자석 (42a∼42f) 의 표면측 자극의 자성과 동일하게 되어 있다. 따라서, 제 1 자석 (42a∼ 42f) 의 표면측 자극의 자성이 N 극인 경우에는 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 의 표면측 자극의 자성은 N 극이고, 제 1 자석 (42a∼42f) 의 표면측 자극의 자성이 S 극인 경우에는 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 의 표면측 자극의 자성은 S 극이 된다.
상기 서술한 바와 같이, 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 은 가장 외측에 위치하는 제 1 자석 (42a, 42f) 을 따라 배치되어 있기 때문에, 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 과, 가장 외측에 위치하는 제 1 자석 (42a, 42f) 이 1개의 자석으로서 기능하며, 그 자석의 표면과, 인접하는 제 2 자석 (43a, 43f) 의 표면 사이에서 가장 외측에 위치하는 타겟 (31a, 31f) 을 지나는 자력선이 발생한다.
여기에서는, 열의 처음과 끝에 위치하는 타겟 (31a, 31f) 의 2개의 길이방향 측면 중 열의 중심방향을 향하는 측면이 아니라 바깥 방향에 면하는 측면의 바로 아래에는 제 1 자석 (42a, 42f) 의 단부면이 위치하고 있다.
따라서, 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 은 가장 외측에 위치하는 타겟 (31a, 31f) 의 바로 뒤 위치보다도 외측에 배치되어 있고, 가장 외측에 위치하는 타겟 (31a, 31f) 의 표면을 지나는 자력선의 자속강도는 그 타겟 (31a, 31f) 의 단부 위치에서도 약해지지 않는다.
도 6 은 스퍼터부 (30a∼30e) 를 5개 나란히 배치하여 가장 외측에 위치하는 제 1 자석 (15a, 15e) 에 근접하여 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 을 배치한 경우 타겟 (31a∼31e) 표면의 자속밀도를 측정한 결과를 자계 형성수단 (40a∼40e) 및 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 의 위치와 함께 나타낸 도면이다. 그리고, 도 6 과 후술하는 도 7 의 부호 Bv 는 타겟 (31a∼31e) 의 표면에 대하여 수직방향의 자속밀도를, 부호 Bh 는 타겟 (31a∼31e) 의 표면에 대하여 평행방향의 자속밀도를, 가로축은 5개의 타겟 (31a∼31e) 의 열의 중앙 위치를 제로로 한 경우 중앙으로부터의 거리를, 세로축은 자속밀도 (G：Gauss) 를 각각 나타내고 있다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 자속밀도는 평행방향의 분포는 사다리꼴이고, 또한, 수직방향의 분포는 0 을 교차하는 점이 2점 이상 (여기에서는 3점) 존재하는 형상을 나타내고 있다. 이러한 자장형상의 자력선이 형성됨으로써 자석을 요동하지 않더라도 후술하는 스퍼터링 공정에서 각 타겟 (31a∼1e) 의 거의 전체면이 스퍼터되어 비부식 부분이 거의 없는 상태가 실현된다고 추측된다.
그리고, 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 이 배치됨으로써 가장 외측에 위치하는 타겟 (31a, 31f) 의 폭방향 단부에서도 중앙부분과 동일한 정도의 자장강도가 유지된다.
이에 반하여, 도 7 은 보조 자계 형성수단 (15a, 15f) 을 배치하지 않은 경우에 각 타겟 (31a∼31e) 표면의 자속밀도를 측정한 결과와, 자계 형성수단 (40a∼40e) 의 위치관계를 함께 나타낸 도면이다. 이 경우의 자속밀도는 평행방향의 분포는 사다리꼴이고, 또한, 수직방향의 분포는 0 을 교차하는 점이 2점 이상 존재하는 형상을 나타내었지만, 자계 형성수단 (40a∼40f) 간이 인접하기 때문에 자계 형성수단 (40a∼40e) 간의 자장 간섭에 의해 타겟 (31a∼31e) 의 열의 양단부에서는 자장강도의 균형이 깨져, 스퍼터원 (3) 의 중앙부분에 비하여 자속밀도가 약해졌다.
다음에, 이 막형성장치 (1) 를 사용하여 기판 표면에 박막을 형성하는 공정에 대하여 설명한다. 막형성장치 (1) 는 각각 진공조 (2) 에 접속된 진공배기계 (12) 와 가스 공급계 (13) 를 갖고 있고, 진공배기계 (12) 에 의해 진공조 (2) 내부를 진공배기하면 타겟 (31a∼31f) 의 서로 대향하는 측면 사이도 진공배기되어 그 영역에 진공분위기가 형성된다.
도 1 의 부호 s 는 타겟 (31a∼31f) 의 서로 대향하는 측면간 거리를 나타내고 있고, 본 발명의 막형성장치 (1) 에서는 인접하는 타겟 (31a∼31f) 사이에는 전극이나 시일드 등의 고체도 냉각수와 같은 액체도 배치되어 있지 않으며, 타겟 (31a∼31f) 의 길이방향의 측면이 진공조 (2) 내부의 분위기만을 사이에 두고 직접 대향하게 되어 있다. 따라서 타겟 (31a∼31f) 의 서로 대향하는 측면 사이에 형성되는 진공분위기의, 측면간 거리 (s) 방향의 길이는 측면간 거리 (s) 의 길이와 같아진다.
다음에, 진공배기를 계속하면서 가스 공급계 (13) 로부터 스퍼터 가스와 반응성 가스를 함께 공급하여 진공조 (2) 내부에 소정 압력의 막형성 분위기를 형성한다. 미리 기판 홀더 (4) 에는 기판 (5) 이 유지되어 있고, 기판 (5) 과 진공조 (2) 를 접지전위에 놓인 상태로 막형성 분위기를 유지하면서 교류전원 (17a∼17c) 을 기동한다.
상기 서술한 바와 같이, 교류전원 (17a∼17c) 에서 1㎑ 이상 100㎑ 이하 교류전압을 인가하면, 인접하는 2개의 타겟 (31a∼31f) 중 일방이 접지전위에 대하여 정전위에 놓이고, 타방이 접지전위에 대하여 부전위에 놓이기 때문에, 정전위에 놓 인 타겟 (31a∼31f) 이 애노드 전극으로서 기능하고, 부전위에 놓인 타겟 (31a∼31f) 의 스퍼터면이 스퍼터되어 스퍼터 입자가 방출된다.
타겟 (31a∼31f) 의 전위는 교류전압의 주파수에 따라 정전위로부터 부전위, 또는 부전위로부터 정전위로 바뀌기 때문에 타겟 (31a∼31f) 은 교대로 스퍼터되고, 결국 모든 타겟 (31a∼31f) 이 스퍼터된다.
기판 (5) 의 막이 형성되는 면을 막형성면으로 하면, 기판 (5) 은 막형성면이 각 타겟 (31a∼31f) 의 스퍼터면과 대향하도록 배치되어 있기 때문에 스퍼터면에서 방출된 스퍼터 입자는 기판 (5) 의 표면에 도달하여 기판 (5) 의 표면에서 반응성 가스와 반응하고, 기판 (5) 의 표면에 타겟 재료와 반응성 가스의 반응물로 이루어지는 막이 성장한다.
상기 서술한 바와 같이, 인접하는 타겟 (31a∼31f) 사이에는 아무것도 배치되어 있지 않고, 타겟 (31a∼31f) 의 서로 대향하는 측면간의 거리 (s) 는 1㎜ 이상 10㎜ 로 작게 되어 있기 때문에, 그 거리 (s) 가 작은 만큼 스퍼터 입자가 방출되지 않는 면적의 비율이 작아진다. 따라서, 기판 (5) 표면에는 균일하게 스퍼터 입자가 도달하게 되어 결과적으로 기판 (5) 표면에 형성되는 막의 막두께 분포는 균일해진다.
그리고, 이 막형성장치 (1) 는 방착판인 시일드 (11) 를 갖고 있고, 시일드 (11) 는 스퍼터부 (30a∼30f) 가 배열된 영역 주위와 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 을 둘러싸도록 배치되어 있으며, 스퍼터면 이외의 부분은 시일드 (11) 로부터 노출되지 않게 되어 있다. 따라서, 전극 (35a∼35f) 이나 자계 형성수단 (40a ∼40f) 은 이 시일드 (11) 에 의해 스퍼터 입자로부터 차폐되기 때문에, 스퍼터 입자가 부착되지 않는다.
(실시예)
＜실시예＞
상기 서술한 막형성장치 (1) 를 사용하고, 폭 1100㎜, 길이 1250㎜, 두께 0.7㎜ 의 유리기판 (5) 을 가열하지 않고 30초간 스퍼터링하여 기판 (5) 표면에 막두께 1000Å (100㎚) 의 ITO (인듐주석 산화물) 막을 형성하였다.
여기에서는, In2O3-10wt% Sn02 (ITO) 로 이루어지고 폭 200㎜, 길이 1700㎜, 두께 10㎜ 인 타겟 (31a∼31f) 을 6장 사용하여, 각 타겟 (31a∼31f) 을 기판 (5) 의 폭방향에 평행하게 거리 (s) 가 2㎜ 가 되도록 배치하였다. 자계 형성수단 (40a∼40f) 의 폭은 타겟 (31a∼31f) 과 동일한 200㎜ 이었다. 가스 공급계 (13) 로부터 스퍼터 가스인 Ar 가스를 200sccm 공급하는 동시에 반응성 가스 (H2O, O2) 도 공급하여 최적유량을 컨트롤하기 위해, 각 반응성 가스의 유량을 0sccm 이상 5sccm 이하 사이에서 변화시켜 0.7Pa 의 막형성 분위기를 형성하였다. 교류전압의 인가는 출력을 0kw 에서 서서히 올려 최종적으로 20kw 까지 투입하였다. 교류전압의 주파수는 50㎑ 이었다.
막형성된 ITO 막의 막두께를 35점에서 측정하였다. 그 측정결과를 도 5 에 나타낸다.
도 5 에 나타내는 바와 같이 기판 (5) 면내의 막두께 치우침은 작으며, 막두 께 분포는 35점 측정에서 ±8% 로 양호한 값이 얻어졌다. 이것으로 스퍼터 중에는 플라즈마의 치우침이 작은 것을 알 수 있다. 또한, 스퍼터링할 때에는 이상 방전이 보이지 않으며 방전도 안정적이어서, 막형성된 막에 혼입하는 파티클도 거의 보이지 않았다.
또한, 반응성 가스로서 O2 가스를 사용하지 않고 H2O 가스만을 사용하여 H2O 가스의 유량을 0sccm 에서 5sccm 까지 변화시킨 것 이외에는 상기 실시예와 동일한 조건으로 막형성하고 ITO 막을 형성하여, 막형성 직후의 ITO 막의 시트저항 (Ω/□) 과, 막형성 후에 가열 처리 (어닐화 처리) 한 것의 시트저항 (Ω/□) 을 각각 측정하였더니, 막형성 직후에는 가스유량을 변경한 경우에도 시트저항은 변함없이 높은 값을 나타내었다. 어닐화한 경우에는 막형성 직후의 경우에 비하여 시트저항의 값이 낮고, 특히 H2O 가스의 유량이 2sccm 일 때가 가장 시트저항이 낮았다.
그리고, 반응성 가스로서 H2O 가스와 O2 가스 양쪽을 사용하여 H2O 가스의 유량을 2sccm 로 고정하고, O2 가스의 유량을 0 에서 2.0sccm 사이에서 변화시켜 ITO 막을 형성하여, 막형성 직후와 어닐화처리 후에 시트저항 (Ω/□) 을 측정하였더니, 막형성 직후보다도 어닐화처리 후에 시트저항이 낮아지고, 특히 O2 가스의 유량이 1.0sccm 일 때가 가장 시트저항이 낮아졌다. 따라서, 반응성 가스의 최적유량은 H2O 가스가 2sccm, O2 가스가 1sccm 인 것을 알 수 있다.
그리고, 반응성 가스의 유량이 최적유량이던 경우의 ITO 막의 시트저항 분포 를 구하였더니, 시트저항의 최대치는 26.8Ω/□이고, 최소치는 23.4Ω/□이고, 평균치는 25.1Ω/□이고, 시트저항분포는 ±6.7% 이었다. 이것으로, 본 발명의 막형성장치 (1) 를 사용하면 시트저항 분포가 양호한 ITO 막을 얻을 수 있으며, 그 시트저항 분포는 타겟의 형상이나 배치를 반영한 분포는 되지 않는 것을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 막형성장치 (1) 로 장시간 막형성한 경우라도, 방전은 안정적이어서 이상 방전은 보이지 않았다. 방전 후에 IT0 타겟 (31a∼31f) 표면을 확인하였더니, 타겟 (31a∼31f) 표면에 비부식 영역은 확인되지 않았다.
＜비교예＞
막형성장치로서 상기 서술한 막형성장치 (1) 의 자계 형성수단 (40a∼40f) 으로 바꾸고, 타겟 (31a∼31f) 보다도 폭이 좁은 (130㎜ 폭) 막대 자석을 배치하고 타겟의 폭방향으로 80㎜ 요동시켜, 타겟표면 자장이 시간적으로 변화하도록 외부에서 제어하였다. 막대 자석의 요동속도는 10㎜/sec 의 등속 반전제어를 하였다.
타겟 (31a∼31f) 은 상기 실시예와 동일한 것을 사용하고 동일한 간격을 두어 배치하였다. 막형성 분위기는 가스공급계 (13) 로부터 Ar 가스를 200sccm 공급하고 0.7Pa 의 압력으로 하였다. 주파수 50㎑ 에서 인접하는 타겟 (31a∼31f) 의 전위를 정부로 전환하여 전력을 0kw 에서 서서히 올렸더니, 10kw 의 전력을 투입하였을 때 타겟 상에서 심한 이상 방전이 육안으로 확인되어 그 이상의 전력을 투입할 수 없게 되었다. 방전 테스트 후 진공조 내를 확인하였더니, 시일드 (11) 에서 이상 방전 흔적이 확인되었다. 이상으로부터, 본 발명의 막형성 장치 (1) 를 사용하면 스퍼터할 때 이상 방전이 일어나지 않고, 또한, 타겟에 비부식 영역도 형성되지 않은 것을 알 수 있다.
이상, 인접하는 타겟 (31a∼31b) 에 동일한 교류전원 (17a∼17c) 으로부터 교류전압을 인가하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 인접하지 않는 상이한 2개의 타겟 (31a∼31f) 에 동일한 교류전원 (17a∼17c) 으로부터 교류전압을 인가할 수도 있다. 이 경우도 인접하는 타겟 (31a∼31f) 에 상이한 극성의 전위로 교대로 놓이도록 전압을 인가하는 것이 바람직하다.
이상, ITO 로 이루어지는 투명도전막에 대하여 설명하였지만 본 발명의 막형성장치의 막형성 목적은 특별히 한정되지 않으며, 금속박막, 투명도전막, 유전체막 등 여러 가지 막을 막형성하여 액정, PDP (Plasma display panel) 또는 FED (Field Emission Display) 또는 EL (Electro Luminescence) 등의 플랫 패널 디스플레이의 제조에 사용할 수 있다.
본 발명에 사용하는 기판 (5) 은 특별히 한정되는 것은 아니며, 유리기판, 수지막포함 기판 또는 수지기판 등 여러 가지를 사용할 수 있다. 본 발명에 따르면, 복수의 타겟 (31a∼31f) 을 사용함으로써 막형성 면적이 넓어지므로 평면형상의 면적이 1㎡ 이상인 대형기판의 표면에 박막을 형성할 수 있다.
자계 형성수단 (40a∼40f) 을 타겟 (31a∼31f) 과 동일한 진공조 (2) 내부에 배치하는 경우에는, 자석 (42a∼42f, 43a∼43f) 및 요크 (41a∼41f) 의 표면에 스퍼터 막형성된 막질에 영향을 미치지 않는 재질이나, 표면처리 및 요크재와의 접착 방법을 실시하는 것이 바람직하다. 그리고, 방전공간과 동등한 분위기 속이기 때문에, 자계 형성수단 (40a∼40f) 의 S 극, N 극 사이의 공간에서 플라즈마가 생성되지 않도록 비자성체이고 스퍼터 막형성된 막질에 영향을 미치지 않는 표면처리를 실시한 재료로 S 극, N 극 사이의 공간을 채우는 것이 바람직하다.
이상, 자성체 (36a∼36f) 가 전극 (35a∼35f) 의 내부에 배치된 경우에 대하여 설명하였지만 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 상기 서술한 도 6 에 나타낸 바와 같은 자장형상의 자력선이 형성되는 것이라면, 예를 들어 자성체 (36a∼36f) 를 배치하지 않아도 되고, 또한, 자성체 (36a∼36f) 를 배치하는 경우에도 그 위치는 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 자성체 (36a∼36f) 를 제 1, 제 2 자석 (42ab∼42f, 43a∼43f) 과 동일한 요크 (41a∼41f) 위에 배치해도 된다.
또한, 상기 서술한 도 6 에 나타낸 바와 같은 자장형상의 자력선이 형성되는 것이라면 제 1, 제 2 자석 (42a∼42f, 43a∼43f) 의 형상이나 배치나 수도 특별히 한정되는 것은 아니다.
각 타겟 (31a∼31f) 의 길이는 막형성하는 기판의 길이 이상이고, 그 일례는 1500㎜ 이상 2000㎜ 이하이다. 또한, 각 타겟 (31a∼31f) 의 폭의 일례는 100㎜ 이상 400㎜ 이하이다.
타겟 대수의 일례는 타겟 대수 ×타겟 폭＋타겟 대수 ×타겟간 거리로 나타내는 캐소드 외형 (W) 이 기판의 폭 이상이 되는 대수이고, 그 일례는 1200㎜ ≤W ≤1900㎜ 가 되는 대수이다.
인접하는 타겟 (31a∼31f) 의 서로 대향하는 측면의 거리 (s) 의 일례는 1㎜ 이상 10㎜ 이하이다. 타겟 (31a∼31f) 의 스퍼터면에서 기판 (5) 의 막형성면까지의 거리의 일례는 60㎜ 이상 300㎜ 이하이다.
타겟 (31a∼31f) 의 스퍼터면은 동일한 평면 상에 배치되는 것이 바람직하다. 타겟 (31a∼31f) 의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 그 일례는 5㎜ 이상 30㎜ 이하이다.
전극 (35a∼35f) 에 냉각수단을 부착하면, 타겟 (31a∼31f) 을 냉각하면서 스퍼터링할 수 있다. 타겟 (31a∼31f) 을 부착하는 전극 (35a∼35f) 의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 그 일례는 5㎜ 이상 30㎜ 이하이다.
타겟 (31a∼31f) 및 전극 (35a∼35f) 을 자계 형성수단 (40a∼40f) 으로부터 전기적으로 절연하는 절연판 (33a∼33f) 의 두께의 일례는 2㎜ 이상 10㎜ 이하이다.
또한, 진공조 (2) 내부에 타겟 (31a∼31f) 의 길이방향을 따라 가스관을 배치하고, 그 가스관에 의해 인접하는 타겟 (31a∼31f) 사이에서 스퍼터 가스나 반응가스를 흘려보내면 방전공간에 직접 가스가 공급되기 때문에, 가스의 공급 율속에 잘 빠지지 않게 된다. 이 경우, 기판 측면의 주위에 배기구를 형성하면 방전공간에 공급된 가스가 빠르게 배기된다.
타겟 (31a∼31f) 에 대한 전력공급의 일례는 1개의 교류전원 (17a∼17c) 에 접속된 2개의 타겟 (31a∼31f) 에 대하여 그 출력밀도 (P) 가 1W/㎠ 이상 10W/㎠ 이하이다. 또한, 금속타겟 (31a∼31f) 을 사용하는 경우에는 출력밀도 (P) 의 일례는 5W/㎠ 이상 40W/㎠ 이다.
또한, 타겟 (31a∼31f) 에 대한 전력공급의 일례는 기판 상의 막두께 분포를 조정하기 위해 복수 배열된 타겟 (31a∼31f) 중 가장 외측에 위치하는 타겟 (31a, 31f) 에 대한 공급이, 중앙 위치에 있는 타겟 (31c, 31d) 에 대한 공급량의 100% 이상 130% 이하가 되도록 공급한다.
또한, 스퍼터링할 때에는 타겟 (31a∼31f) 에 인가하는 전압의 일례는 접지전위에 대하여 -3000V 이상의 교류전압이다.
이상, 1개의 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 을 1개의 가늘고 긴 자석으로 구성하는 경우에 대하여 설명하였지만 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 1개의 보조 자계 형성수단을 복수 개의 자석으로 구성하고 각 자석을 타겟의 길이방향을 따라 자계 형성수단이 배치된 영역의 외측에 배치해도 된다. 또한, 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 과, 인접하는 제 1 자석 (42a, 42f) 이 밀착되어 있는 경우에는, 이들 자석을 일체로 성형해도 된다.
상기 서술한 막형성장치 (1) 에서는, 자계 형성수단 (40a∼40b) 과 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 을 이동시키지 않고 스퍼터링을 계속해도 타겟 (31a∼31f) 의 거의 전체면이 스퍼터되지만, 타겟 (31a∼31f) 표면 상의 자속밀도가 균일하지 않으면 자속밀도가 높은 부분과 낮은 부분에서 스퍼터링에 의한 막두께 감소량에 차이가 생기게 된다.
이 문제를 해결하기 위한 본 발명 제 2 예의 막형성장치를 도 9 에 나타낸다. 이 막형성장치 (7) 는 자성체 (36a∼36f) 이외의 상기 막형성장치 (1) 의 구성을 모두 갖고 있다. 막형성장치 (7) 는 또한, 이동수단 (14) 을 갖고 있 고, 각 자계 형성수단 (40a∼40f) 과 각 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 은 이동수단 (14) 에 접속되어, 이동수단 (14) 과 함께 이동하게 되어 있다.
이동수단 (14) 은 도시하지 않는 모터에 의해, 타겟 (31a∼31f) 의 표면에 대하여 평행한 면내에서 타겟 (31a∼31f) 에 대하여 상대적으로 이동하게 구성되어 있기 때문에, 각 자계 형성수단 (40a∼40f) 과 각 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 도 타겟 (31a∼31f) 의 표면에 대하여 평행한 면내에서 이동한다.
따라서, 타겟 (31a∼31f) 의 평면과 자계 형성수단 (40a∼40f) 의 평면 간 거리는 변하지 않는다. 또한, 각 자계 형성수단 (40a∼40f) 과 각 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 은 동일한 이동수단 (14) 에 고정되어 있고, 이동수단 (14) 에 대하여 정지하고 있기 때문에, 각 자계 형성수단 (40a∼40f) 과 각 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 의 상대적인 위치관계는 변함이 없다. 따라서, 타겟 (31a∼31f) 표면 상의 자속밀도의 형상에는 변화는 없지만, 자속밀도의 형상과 타겟 (31a∼31f) 표면의 상대적인 위치관계가 변화한다.
여기에서는 이동수단 (14) 의 이동방향은 타겟 (31a∼31f) 이 배열된 방향을 따르고 있으며, 따라서 자계 형성수단 (40a∼40f) 과 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 은 타겟 (31a∼31f) 이 배열된 방향을 따라 이동한다.
도 10(a) 는 자계 형성수단 (40a∼40f) 이 대응하는 타겟 (31a∼31f) 의 바로 뒤 위치에 배치된 초기 상태를 나타내고 있고, 이동수단 (14) 이 이동하면 도 10(b) 에 나타내는 바와 같이 자계 형성수단 (40a∼40b) 이 대응하는 타겟 (31a∼31f) 의 바로 뒤 위치로부터 어긋나 열의 처음 또는 끝의 타겟 (31a, 31f) 의 단부 가 자계 형성수단 (40a∼40f) 의 열에서 밀려나온 상태가 되지만, 이동에 의해 그 단부의 바로 아래 위치에는 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 이 가까워지기 때문에, 결국 각 타겟 (31a∼31f) 의 표면에는 이동방향의 일단에서 타단까지 자력선이 지난다.
다음에, 이 막형성장치 (7) 를 사용하여 막을 형성하는 공정에 대하여 설명한다.
막형성 종료 후의 기판 (5) 과 새로운 기판 (5) 을 교환하는 동안에 자계 형성수단 (40a∼40f) 과 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 을 상기 대응하는 타겟 (31a∼31f) 에 인접하는 타겟 (31a∼31f) 의 바로 뒤 위치에 자계 형성수단 (40a∼40f) 이 들어가지 않는 이동량 (D) 으로 이동시켜 새로운 기판 (5) 의 표면에 막형성을 할 때에는, 자계 형성수단 (40a∼40f) 과 보조 자계 형성수단 (15a, 15) 을 타겟 (31a∼31f) 에 대하여 정지시켜 스퍼터링한다.
자계의 형상과 타겟 (31a∼31f) 표면의 위치관계가 변화하면, 타겟 (31a∼31f) 표면 상의 자속밀도가 높은 부분이 이동하기 때문에, 타겟 (31a∼31f) 의 막두께 감소량이 적었던 부분이 많이 스퍼터되고, 반대로 막두께 감소량이 많았던 부분이 적게 스퍼터된다.
자계 형성수단 (40a∼40f) 과 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 의 이동과 타겟 (31a∼31f) 의 스퍼터링을 반복하면, 타겟 (31a∼31f) 의 표면이 균일하게 막두께 감소하기 때문에 타겟 (31a∼31f) 의 사용효율이 높다.
또한, 도 1 의 막형성장치 (1) 에서는 스퍼터부 (30a∼30f) 에 자성체 (36a ∼36f) 를 배치함으로써 타겟 (31a∼31f) 표면에서의 자속밀도가 균일해지고 타겟 (31a∼31f) 의 막두께 감소가 균일해져 있었지만, 제 2 예의 막형성장치 (7) 에서는 자성체 (36a∼36f) 가 없더라도 자계 형성수단 (40a∼40f) 과 보조 자계 형성수단 (15a, 15f) 을 이동시킴으로써 결과적으로 타겟 (31a∼31f) 의 막두께 감소량이 균일해진다.
이상, 자계 형성수단 (40a∼40f) 과 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 을 함께 이동시키는 경우에 대하여 설명하였지만 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 타겟 (31a∼31f) 이 스퍼터될 때 각 자계 형성수단 (40a∼40f) 과 각 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 이 서로의 상대적인 위치관계를 변경하지 않고 타겟 (31a∼31f) 에 대한 상대적인 위치관계를 변경하고 있는 것이라면 각 자계 형성수단 (40a∼40f) 과 각 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 을 따로따로 이동시켜도 된다.
또한, 자계 형성수단 (40a∼40f) 과 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 을 정지시켜 타겟 (31a∼31f) 을 이동시켜도 되고, 자계 형성수단 (40a∼40f) 과 보조 자계 형성수단 (15a, 15b) 을 서로의 상대적인 위치관계를 변화시키지 않고 이동시키는 동시에 타겟 (31a∼31f) 을 이동시켜도 된다.
본 발명의 막형성장치를 사용하면, 대형기판에 막형성한 경우에도 막두께 분포 및 막질 분포가 좋은 막을 얻을 수 있다. 또한, 어스 시일드 부품이 불필요해졌기 때문에 어스 시일드 부품 부분으로부터의 파티클이 저감된다. 그리고, 종래 장치와 비교하여 어스 시일드 부품, 자기회로의 요동기구, 전원의 이상 방전 방지기구가 불필요해졌기 때문에 부품 점수를 삭감할 수 있고, 비용을 삭감할 수 있고, 장치 메인터넌스성을 개선할 수 있다.

Claims (6)

  1. 진공조, 길이방향을 갖는 판형의 복수의 타겟, 및 상기 타겟에 교류전압을 인가하는 교류전원을 가지며,
    상기 복수의 타겟 중 상이한 타겟에, 동일한 교류전원으로부터 극성이 상이한 교류전압이 인가되고,
    상기 복수의 타겟은 스퍼터면이 동일한 방향을 향한 상태에서, 인접하는 상기 타겟의 길이방향의 측면이 상기 진공조 중의 분위기만을 사이에 두고 서로 직접 대향하도록 배치된, 막형성장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    서로 대향하는 상기 측면간 거리는 1㎜ 이상 10㎜ 이하로 된, 막형성장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 교류전원부의 주파수는 1㎑ 이상 100㎑ 이하인 것을 특징으로 하는 막형성장치.
  4. 진공조, 및 상기 진공조의 내부에 배치된 가늘고 긴 판형의 복수의 타겟을 구비하고,
    상기 각 타겟은 길이방향의 측면끼리가 대향하도록 서로 평행하게 배치되고,
    상기 각 타겟의 바로 뒤 위치에는 가늘고 긴 자계 형성수단이 상기 타겟의 길이방향을 따라 각각 배치되고,
    상기 자계 형성수단이 배치된 영역의 외측으로서 상기 타겟의 바로 뒤 위치보다도 외측에는, 가늘고 긴 보조 자계 형성수단이 상기 타겟의 길이방향을 따라 배치된, 막형성장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 각 자계 형성수단은 복수의 자석을 구비하고,
    상기 복수의 자석 중 상기 보조 자계 형성수단에 인접하여 배치된 자석의 상기 타겟측을 향한 면의 자극은, 상기 보조 자계 형성수단의 상기 타겟측을 향한 면의 자극과 동일한 극성으로 된, 막형성장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 자계 형성수단과 상기 보조 자계 형성수단을 상기 타겟에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동수단을 갖는, 막형성장치.
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