KR20070053213A - 박막형성장치 - Google Patents

박막형성장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20070053213A
KR20070053213A KR1020077002762A KR20077002762A KR20070053213A KR 20070053213 A KR20070053213 A KR 20070053213A KR 1020077002762 A KR1020077002762 A KR 1020077002762A KR 20077002762 A KR20077002762 A KR 20077002762A KR 20070053213 A KR20070053213 A KR 20070053213A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vacuum chamber
plasma
thin film
generating means
plasma generating
Prior art date
Application number
KR1020077002762A
Other languages
English (en)
Inventor
이조 송
테쯔지 아라이
코키 치바
타케시 사쿠라이
요우송 지앙
Original Assignee
신크론 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신크론 컴퍼니 리미티드 filed Critical 신크론 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20070053213A publication Critical patent/KR20070053213A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

플라즈마(plasma) 중, 어느 정도 비율의 이온을 박막에 접촉시켜, 성막(成膜)을 형성하는 것이 가능한 박막형성장치를 제공한다.
박막형성장치(1)는 진공조(11)의 상기 개구(11a)에 대응하는 위치에 설치된 진공조(11) 내에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단(80)과, 진공조(11) 내에서 기체를 유지하는 기체유지수단(13)과, 플라즈마 발생수단(80)과 기체유지수단(13) 사이에 설치된 이온소멸수단(90)을 구비한다. 플라즈마 발생수단(80)에서 기판홀더(13)를 향했을 때, 이온소멸수단(90)이 플라즈마 발생수단(80)에 대하여 기체유지수단(13)을 차단하는 면적은, 플라즈마 발생수단(80)에서 상기 기판홀더(13)를 향한 잔여면적보다 좁게 구성된다.
플라즈마 발생수단, 진공조, 기판홀더, 기체유지수단, 이온소멸수단

Description

박막형성장치{THIN-FILM FORMING APPARATUS}
본 발명은 광학박막이나 광학장치, 광전자 공학(optoelectronics)용 장치, 반도체장치 등에 이용하는 박막을 제조하기 위한 박막형성장치에 관한 것으로, 특히, 플라즈마(plasma) 발생수단을 구비한 박막형성장치에 관한 것이다.
종래에는 진공조 내에서 플라즈마화한 반응성 가스를 이용하여, 기판상으로의 박막형성, 형성한 박막의 표면개질(表面改質), 에칭(etching) 등의 플라즈마 처리가 이루어진다. 예를 들면, 스퍼터(sputter) 기술을 이용하여 기판상에 금속의 불완전 반응물로 이루어진 박막을 형성하고, 그 불완전 반응물로 이루어진 박막에 플라즈마화한 반응성 가스를 접촉시켜, 금속 화합물로 이루어진 박막을 형성하는 기술이 알려져 있다. (예를 들면, 특허문헌 1)
그 기술에서는, 박막형성장치의 진공조 내에서 반응성 가스를 플라즈마화 하기 위해서 플라즈마 발생수단이 이용된다. 플라즈마 발생수단으로 플라즈마화한 가스에는, 이온, 전자, 라디칼(radical) 등의 활성종이 포함된다.
플라즈마화한 가스에 포함되는 전자나 이온은, 때로는 박막에 악영향을 미치는 경우가 있다. 특히, 고에너지(30eV정도 이상) 상태에서 전자나 이온이 기판으로 날라오면, 기판에 형성된 박막에 손상을 주는 경우가 있다. 한편, 전기적으로 중성 인 반응성 가스 라디칼은 박막의 형성(반응)에 기여하는 경우가 많다. 그렇기 때문에, 이 종래의 기술은 전자, 이온이 기판상의 박막으로 향하는 것을 저지하고, 라디칼을 선택적으로 박막에 접촉시키기 위해서 그리드(grid)가 이용된다.
도 9는, 종래 그리드의 구성을 도시하는 도면이다. 도 9(A)에 나타낸 그리드(101)는, 금속 혹은 절연물로 이루어진 평판에, 직경 0.1 ~ 3.0㎜정도의 다수의 홀(103)이 설치된 구성을 구비한다. 도 9(B)에 나타낸 그리드(111)는 금속 혹은 절연물로 이루어진 평판에, 폭 0.1 ~ 1.0㎜정도의 복수의 슬릿(slit, 113)이 설치된 구성을 구비한다.
이와 같이, 그리드(101, 111)를 이용하는 것으로 반응성 가스의 플라즈마 중, 전기적으로 중성인 라디칼, 원자, 분자 등이 선택적 내지 우선적으로 반응프로세스존(60)으로 유도되어, 하전입자(荷電粒子)인 전자, 이온의 대부분은 그리드(101, 111)의 통과가 저지된다. 즉, 그리드(101, 111)의 표면에서 플라즈마 중, 이온과 전자 사이에 전하교환이 이루어져, 전자나 이온이 전기적으로 중화되고, 소멸한다. 이처럼, 전자나 이온의 대부분을 그리드(101, 111)에서 소멸시키는 것으로, 종래에는, 플라즈마 중에 있는 라디칼의 상대적인 밀도를 향상시키고, 플라즈마 처리의 효율화를 도모했다.
특허문헌 1 : 특개2001-234338호 공보(6~9 페이지, 도 1, 도 2, 도 6, 도 7)
그런데, 플라즈마화 한 가스에 포함된 이온이, 박막의 형성(반응)에 기여하는 경우도 적지 않다. 특히, 30eV정도 미만의 저에너지 이온은, 박막에 손상을 주는 경우도 적지 않기 때문에, 박막의 형성(반응)에 기여하는 경우도 적지 않다.
그러나, 종래의 그리드(101, 111)는, 평판형 부재(홀(103)이나 슬릿(113)의 면적도 포함한다)의 면적에 대한 홀(103)이나, 슬릿(113)이 차지하는 비율(개구율(開口率))이 작기 때문에(예를 들면, 개구율＜0.3), 이온의 대부분이 그리드(101, 111)에서 소멸해 버리고, 반응성 가스의 이온을 박막의 반응에 기여하는 것이 거의 불가능 했다.
이상의 문제점에 감안하여, 본 발명의 목적은, 반응성 가스 플라즈마 중, 라디칼의 상대적인 밀도를 높이면서 플라즈마 중, 어느 정도 비율의 이온을 박막에 접촉시켜 성막(成膜)을 형성하는 것이 가능한 박막형성장치를 제공하는 것이다.
발명의 개시
상기 과제를 해결하기 위한 청구항 1 기재의 박막형성장치는, 개구(開口)를 갖는 진공조와 그 진공조의 상기 개구에 대응하는 위치에 설치된 상기 진공조 내에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단과, 상기 진공조 내에서 기체(基體)를 유지하는 기체유지수단과, 상기 플라즈마 발생수단과 상기 기체유지수단 사이에 설치된 상기 플라즈마 발생수단에서 발생시킨 이온을 소멸시키는 이온소멸수단을 구비하고, 상기 플라즈마 발생수단에서 상기 기판홀더를 향했을 때, 상기 이온소멸수단이 상기 플라즈마 발생수단에 대하여 상기 기체유지수단을 차단하는 면적은, 상기 플라즈마 발생수단에서 상기 기판홀더를 향한 잔여면적보다 좁게 구성되는 것을 특징으로 한다.
이처럼, 이온소멸수단이 플라즈마 발생수단에 대하여 기체유지수단을 차단하는 면적이, 플라즈마 발생수단에서 기판홀더를 향한 잔여면적보다 좁게 구성되기 때문에, 이온소멸수단에서 소멸시킨 이온의 양을 억제하는 것이 가능하다. 따라서, 이온소멸수단에서 소멸되지 않은 이온이 플라즈마 발생수단에서 기체유지수단 쪽으로 이동하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 기체에 형성된 박막에 이온을 접촉시켜 이온을 막의 형성에 기여시키는 것이 가능하다.
이때, 상기 이온소멸수단은 도전체(導電體)로 구성되고, 어스(earth)된 상태로 상기 진공조 내에 설치되면 적합다.
이와 같은 구성으로, 플라즈마 발생수단에서 발생시킨 이온의 일부나, 전자의 일부를 어스된 이온소멸수단에서 전기적으로 중화하는 것으로 소멸시키는 것이 가능하다.
또한, 상기 이온소멸수단은 중공(中空)부재에 형성되면 적합하다.
이와 같은 구성으로, 중공부재에 형성된 이온소멸수단의 내부에 냉각매(冷却媒)가 통과하는 것이 가능하고, 이온소멸수단의 온도 상승을 억제하는 것이 가능하다.
또한, 상기 이온소멸수단은 절연체로 구성되면 적합하다.
이와 같은 구성으로, 플라즈마 발생수단에서 발생시킨 이온의 일부를 이온소멸수단에 충돌시키는 것으로 소멸시키는 것이 가능하다.
또한, 상기 기체유지수단은 상기 진공조와 절연되고, 전위적으로 플로팅(floating)된 상태로 상기 진공조 내에 설치되면 적합하다.
이처럼, 기체유지수단이 전위적으로 플로팅된 구성으로 하면, 기체유지수단의 전위상태에 의해, 플라즈마 발생수단에서 발생시킨 이온이 기체유지수단을 향하여 가속되는 일이 없다. 따라서, 플라즈마 발생수단에서 발생시킨 이온이, 고에너지 상태로 기체유지수단으로 날아가는 것을 억제하는 것이 가능하다.
또한, 상기 플라즈마 발생수단은 고주파전원에 접속되고, 동일 평면상에 원추형을 이루는 안테나를 갖고 구성되고, 상기 안테나에 대하여 상기 고주파전원에 의해 2㎾이상 4㎾이하의 전력이 공급되면 적합하다.
이와 같은 구성으로, 플라즈마 발생수단에 의해 발생하는 고에너지의 반응성 가스의 이온이나 전자의 양을 억제하고, 감쇠계수(Damping Coefficient)가 작은 박막을 형성하는 것이 가능하다.
도 1은, 본 발명의 박막형성장치에 대해 도시하는 일부 단면을 도시한 상면도이다.
도 2는, 본 발명의 박막형성장치에 대해 도시하는 일부 단면을 도시한 측면도이다.
도 3은, 본 발명의 플라즈마 발생수단 및 이온소멸수단을 도시하는 요부도이다.
도 4는, 본 발명의 플라즈마 발생수단을 도시하는 요부도이다.
도 5는, 이온소멸수단을 도시하는 요부도이다.
도 6은, 안테나에 공급하는 전력과 TiO2 박막의 광학정수(光學定數)의 관계 를 나타낸다.
도 7은, 플라즈마 발생수단의 다른 실시형태를 도시하는 요부도이다.
도 8은, 플라즈마 발생수단의 다른 실시형태를 도시하는 요부도이다.
도 9는, 종래의 그리드(이온소멸수단)의 구성을 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 한 실시형태를 도면에 근거하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 부재, 배치 등은 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 취지의 범위 내에서 여러 가지로 변경하는 것이 가능하다.
도 1 내지 도 5는, 스퍼터 장치(1)에 대하여 도시한 것이다. 도 1은 이해의 편의를 위해서 스퍼터 장치(1)의 일부 단면을 도시한 상면도, 도 2는, 도 1의 선 A-B-C를 따라 일부 단면을 도시한 측면도이다. 도 3은, 본 발명의 플라즈마 발생수단 및 이온소멸수단을 도시하는 요부도이다. 도 4는, 도 3의 D-D의 단면도이다. 스퍼터 장치(1)는 본 발명의 박막형성장치의 일례이다. 도 5는, 이온소멸수단을 도시하는 요부도이다.
본 실시형태에서는, 스퍼터의 일례인 마그네트론 스퍼터(magnetron sputter)를 행하는 스퍼터 장치(1)를 이용하는데, 이것에 한정되는 것이 아니고, 마그네트론 방전을 이용하지 않는 2극 스퍼터 등, 다른 공지의 스퍼터를 행하는 스퍼터 장치를 이용하는 것도 가능하다.
본 실시형태의 스퍼터 장치(1)에 의하면, 목적하는 막 두께보다 상당히 얇은 박막을 스퍼터로 기판상에 형성하고, 형성한 박막에 대한 플라즈마 처리를 반복하 는 것으로 목적하는 막 두께의 박막을 기판상에 형성하는 것이 가능하다. 본 실시형태에서는 스퍼터와 플라즈마 처리에 의해 평균 0.01 ~ 1.5㎚ 막 두께의 박막을 형성하는 공정을 반복하는 것으로, 목적하는 수㎚ ~ 수백㎚ 정도의 막 두께의 박막을 형성한다.
본 실시형태의 스퍼터 장치(1)는, 진공조(11)와 박막을 형성시키는 기판을 진공조(11) 내에 유지하기 위한 기판홀더(13)와, 기판홀더(13)를 구동하기 위한 모터(17)와 마그네트론 스퍼터 전극(21a, 21b)과, 플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 발생수단(80)을 구비한다. 또한, 기판은 본 발명의 기체에 상당한다. 본 실시형태에서는, 기체로서 판 형상의 기판을 이용하는데, 렌즈 등을 기체로 이용하여도 좋다.
진공조(11)는 공지의 스퍼터 장치로 통상 이용되는 스텐레스 스틸제로, 어스된다. 진공조(11)는 거의 직방체 형상를 구비하는 중공체(中空體)이다. 진공조(11)의 형상은 중공의 원주(圓柱) 형상이어도 좋다.
기판홀더(13)는 진공조(11) 내의 거의 중앙에 배치된다. 기판홀더(13)의 형상은 원통형이고, 그 외주면에 복수의 기판(도시하지 않음)을 유지한다. 또한, 기판홀더(13)는 본 발명의 기체유지수단에 상당한다. 기체유지수단으로는, 본 실시형태와 같이 원통형이 아니라, 중공의 다각주 형상이나, 원추형이어도 좋다. 기판홀더(13)는, 진공조(13)에 축으로 지지된 회전구동축(17a)으로 하방으로부터 지지됨과 동시에, 진공조(13)에 축으로 지지된 회전지지축(17b)으로 상방으로부터 회전가능하게 지지된다. 모터(17)로부터 회전구동력이, 회전구동축(17a)을 통해서 기판홀 더(13)로 전달되고, 기판홀더(13)는 진공조(11) 내의 진공상태를 유지한 상태로, 중심축선(Z)을 중심으로 회전구동된다. 기판홀더(13)는, 원통의 통방향의 중심축선(Z, 도 2참조)이 진공조(11)의 상하방향이 되도록 진공조(11) 내에 설치된다.
회전구동축(17a)과 기판홀더(13), 회전지지축(17b)과 기판홀더(13)의 접속부에는 불소수지(테프론, teflon) 등의 절연체로 이루어진 절연부재(18a, 18b)가 피복된다. 이것에 의해, 기판홀더(13)는 진공조(11)에서 전기적으로 절연되어, 전위적으로 플로팅된 상태이다. 이처럼, 기판홀더(13)가 플로팅된 상태로 구성되는 것으로 기판에 있는 이상방전(異常放電)을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 고에너지(30eV정도 이상)의 전자나 이온이 기판을 향해 날라오고, 기판에 형성된 박막에 악영향을 주거나, 기판홀더(13)가 가열되는 것을 억제하는 것이 가능하다.
기판홀더(13)의 외주면에는, 다수의 기판(도시하지 않음)이 기판홀더(13)의 중심축선(Z)에 따른 방향(상하방향)으로 소정간격을 유지하면서 정렬된 상태로 유지된다. 본 실시형태에서는, 기판의 박막을 형성시키는 면(이하,「막형성면」이라고 한다)이 기판홀더(13)의 중심축선(Z)과 수직인 방향을 향하도록, 기판이 기판홀더(13)에 유지된다.
구분벽(12, 16)은 진공조(11)의 측벽면에서 기판홀더(13)를 향해 설립하는 부재이고, 용접 또는 볼트로 진공조(11)에 고정된다. 본 실시형태에 있는 구분벽(12, 16)은 진공조(11)와 같은 스텐레스제의 부재이다. 구분벽(12, 16)은 진공조(11)의 측벽면에서 기판홀더(13)를 향하여, 사방을 둘러싼 상태로 설치된다.
진공조(11)의 내벽면, 구분벽(12), 기판홀더(13)의 외주면으로 둘러싸여서, 스퍼터를 행하기 위한 성막(成膜)프로세스존(20)이 형성된다. 또한, 진공조(11)의 내벽면, 나중에 설명하는 플라즈마 발생수단(80), 구분벽(16), 기판홀더(13)의 외주면에 둘러싸여서, 플라즈마를 발생시켜 기판상 박막에 플라즈마 처리를 하기 위한 반응프로세스존(60)이 형성된다.
본 실시형태에서는, 진공조(11)의 구분벽(12)이 고정된 위치로부터, 기판홀더(13)의 중심축선(Z)을 중심으로 해서 약 90도 회전시킨 위치에 구분벽(16)이 고정된다. 그래서, 성막프로세스존(20)과 반응프로세스존(60)이 기판홀더(13)의 중심축선(Z)에 대해서 약 90도 떨어진 위치에 형성된다. 따라서, 모터(17)에 의해 기판홀더(13)가 회전구동되면, 기판홀더(13)의 외주면에 유지된 기판이, 성막프로세스존(20)에 면하는 위치와 반응프로세스존(60)에 면하는 위치 사이에서 반송되는 것이다. 진공조(11)의 성막프로세스존(20)과 반응프로세스존(60) 사이의 위치에는 배기용 배관(15a)이 접속되고, 이 배관에는 진공조(11) 안을 배기하기 위한 진공펌프(15)가 접속된다.
구분벽(16)의 반응프로세스존(60)에 면하는 벽면에는, 절연체로 이루어진 보호층(P)이 피복된다. 더욱이, 진공조(11) 내벽면의 반응프로세스존(60)에 면하는 부분에도 절연체로 이루어진 보호층(P)이 피복된다. 보호층(P)을 구성하는 절연체로는, 예를 들면 열분해질화붕소(PBN : Pyrolytic Boron Nitride), 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2) 질화붕소(BN)를 이용하는 것이 가능하다. 보호층(P)은, 화학적 기상성장법(Chemical Vapor Deposition)이나, 증착법(蒸着法), 용사법(溶射 法) 등에 의해, 구분벽(16)이나 진공조(11)의 내벽면으로 피복된다. 열분해질화붕소의 경우에는, 화학적 기상성장법을 이용한 열분해법에 의해 구분벽(16)이나 진공조(11)의 내벽면으로 피복하여도 좋다.
성막프로세스존(20)에는, 질량유량제어기(mass flow controller, 25, 26)가 배관을 통해서 연결된다. 질량유량제어기(25)는 불활성 가스를 저장하는 스퍼터 가스실린더(gas cylinder, 27)에 접속된다. 질량유량제어기(26)는, 반응성 가스를 저장하는 반응성 가스실린더(28)에 접속된다. 불활성 가스와 반응성 가스는, 질량유량제어기(25, 26)로 제어된 성막프로세스존(20)으로 도입된다. 성막프로세스존(20)으로 도입하는 불활성 가스로는 예를 들면, 아르곤가스, 헬륨가스, 네온가스, 크립톤(krypton)가스나, 크세논(xenon)가스를 이용하는 것이 가능하다. 또한, 성막프로세스존(20)으로 도입하는 반응성 가스로는 예를 들면, 산소가스, 질소가스, 불소가스, 오존가스 등을 이용하는 것이 가능하다.
성막프로세스존(20)에는, 기판홀더(13)의 외주면에 마주하도록 진공조(11)의 벽면에 마그네트론 스퍼터 전극(21a, 21b)이 배치된다. 이 마그네트론 스퍼터 전극(21a, 21b)은, 도시하지 않은 절연부재를 통해서 접지전위(接地電位)에 있는 진공조(11)에 고정된다. 마그네트론 스퍼터 전극(21a, 21b)은 트랜스(24)를 통해서, 중주파 교류전원(23)에 접속되고, 교번전계(交番電界)가 인가가능하게 구성된다. 본 실시형태의 중주파 교류전원(23)은, 1k ~ 100㎑의 교번전계를 인가하는 것이다. 마그네트론 스퍼터 전극(21a, 21b)에는 타겟(29a, 29b)이 유지된다. 타겟(29a, 29b)의 형상은 평판형이고, 타겟(29a, 29b)의 기판홀더(13) 외주면과 마주하는 면 이, 기판홀더(13)의 중심축선(Z)과 수직인 방향을 향하도록 유지된다.
진공조(11)의 반응프로세스존(60)에 대응하는 벽면에는, 플라즈마 발생수단(80)을 설치하기 위한 개구(開口, 11a)가 형성된다. 또한, 반응프로세스존(60)에는 질량유량제어기(75)를 통해서 불활성 가스실린더(77) 내의 불활성 가스를 도입하기 위한 배관이나, 질량유량제어기(76)를 통해서 반응성 가스실린더(78) 내의 반응성 가스를 도입하기 위한 배관이 접속된다. 반응프로세스존(60)에 도입하는 불활성 가스로는 예를 들면, 아르곤가스, 헬륨가스, 네온가스, 크립톤가스, 크세논가스를 이용하는 것이 가능하다. 또한, 반응프로세스존(60)에 도입하는 반응성 가스로는 예를 들면, 산소가스, 질소가스, 불소가스, 오존가스 등을 이용하는 것이 가능하다.
도 1 내지 도 4를 이용하여, 본 실시형태의 플라즈마 발생수단(80)을 설명한다.
플라즈마 발생수단(80)은 반응프로세스존(60)에 면해서, 상기 개구(11a)에 대응하는 위치에 설치된다. 본 실시형태에 플라즈마 발생수단(80)은 덮개체로서 케이스체(81)와, 유전체(誘電體)벽으로 유전체판(83), 고정틀(84), 안테나(85a, 85b), 고정구(88)와, 감압수단으로 배관(15a), 진공펌프(15)를 갖는 구성이다.
케이스체(81)는 진공조(11)의 벽면에 형성된 개구(11a)를 가로막는 형상을 구비하고, 볼트(도시하지 않음)로 진공조(11)의 개구(11a)를 가로막도록 고정된다. 케이스체(81)가 진공조(11)의 벽면에 고정되는 것으로, 플라즈마 발생수단(80)은 진공조(11)에 접속된다. 본 실시형태에 있어서, 케이스체(81)는 스텐레스로 형성된 다. 유전체판(83)은 판형상의 유전체로 형성된다. 본 실시형태에 있어서, 유전체판(83)은 석영으로 형성된다. 또한, 유전체판(83)은 석영이 아니라, Al2O3 등의 세라믹 재료로 형성된 것이어도 좋다.
고정틀(84)은 케이스체(81)에 유전체판(83)을 고정하기 위해 이용되는 것으로, 'ㅁ'자형을 구비한 틀이다. 고정틀(84)과 케이스체(81)가 볼트(도시하지 않음)로 연결되는 것으로, 고정틀(84)과 케이스체(81) 사이에 유전체판(83)이 끼워지고, 이것에 의해 유전체판(83)이 케이스체(81)에 고정된다. 유전체판(83)이 케이스체(81)에 고정되는 것으로 케이스체(81)와 유전체판(83)에 의해 안테나 수용실(80A)이 형성된다. 즉, 본 실시형태에서는 케이스체(81)와 유전체판(83)으로 둘러싸여 안테나 수용실(80A)이 형성된다.
케이스체(81)에 고정된 유전체판(83)은 개구(11a)를 통해서 진공조(11)의 내부(반응프로세스존, 60)를 향해서 설치된다. 이때, 안테나 수용실(80A)은, 진공조(11) 내부와 분리된다. 즉, 안테나 수용실(80A)과 진공조(11) 내부는 유전체판(83)으로 구분된 상태로 독립된 공간을 형성한다. 또한, 안테나 수용실(80A)과 진공조(11) 외부는, 케이스체(81)로 구분된 상태로 독립된 공간을 형성한다. 본 실시형태에서는, 이와 같이 독립공간으로 형성된 안테나 수용실(80A) 안에, 안테나(85a, 85b)가 설치된다. 또한, 안테나 수용실(80A)과 진공조(11) 내부의 반응프로세스존(60), 안테나 수용실(80A)과 진공조(11) 외부 사이는, 'O'링으로 기밀(氣密)이 유지된다.
본 실시형태에서는, 안테나 수용실(80A) 내부를 배기해서 진공상태로 하기위해, 안테나 수용실(80A)에 배기용 배관(15a)이 접속된다. 배관(15a)에는, 진공펌프(15)가 접속된다. 본 실시형태에 있어서, 배관(15a)은 진공조(11) 내부로도 연통한다. 배관(15a)에는 진공펌프(15)에서 진공조(11) 내부로 연통하는 위치에 밸브(V1, V2)가 설치된다. 또한, 배관(15a)에는 진공펌프(15)에서 안테나 수용실(80A) 내부로 연통하는 위치에 밸브(V1, V3)가 설치된다. 밸브(V2, V3)중 어떤 것을 닫는 것으로 안테나 수용실(80A) 내부와 진공조(11) 내부 사이에서 기체의 이동은 저지된다. 진공조(11) 내부의 압력이나, 안테나 수용실(80A) 내부의 압력은 진공계(도시하지 않음)로 측정된다.
본 실시형태에서는, 스퍼터 장치(1)에 제어장치(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 이 제어장치에는 진공계의 출력이 입력된다. 제어장치는 입력된 진공계의 측정치에 근거하여, 진공펌프(15)에 의해 배기를 제어하고, 진공조(11)의 내부나 안테나 수용실(80A) 내부의 진공도를 조정하는 기능을 구비한다. 본 실시형태에서는, 제어장치가 밸브(V1, V2, V3)의 개폐를 제어하는 것으로, 진공조(11) 내부와 안테나 수용실(80A) 내부를 동시에, 또는 독립해서 배기하는 것이 가능하다.
안테나(85a, 85b)는, 고주파전원(89)으로부터 전력공급을 받고, 진공조(11) 내부(반응프로세스존, 60)로 유도전계를 생성시켜, 플라즈마를 발생시키기 위한 것이다. 본 실시형태의 안테나(85a, 85b)는 동으로 형성된 원형관 형상의 본체부와 본체부의 표면을 피복하는 은으로 형성된 피복층을 구비한다. 안테나(85a)의 임피던스(impedance)를 저하하기 위해서는, 전기저항이 낮은 재료로 안테나(85a, 85b) 를 형성하는 것이 바람직하다. 그래서, 고주파전류가 안테나의 표면에 집중한다는 특성을 이용해서, 안테나(85a, 85b)의 본체부를 저렴하고 가공이 용이한, 또한 전기저항도 낮은 동으로 원형관 형상으로 형성하고, 안테나(85a, 85b) 표면을 동보다 전기저항이 낮은 은으로 피복한다. 이와 같이 구성하는 것으로, 고주파에 대한 안테나(85a, 85b)의 임피던스를 저감하고, 안테나(85a)에 전류를 효율적으로 흐르게 해서 플라즈마를 발생시키는 효율을 높인다.
안테나(85a, 85b)는 평면상에 원추형을 이루는 형상을 구비한다. 안테나(85a, 85b)는 케이스체(81)와 유전체판(83) 사이에 형성된 안테나 수용실(80A) 안에 원추형을 이루는 면이 반응프로세스존(60)을 향한 상태로 유전체판(83)에 인접해서 설치된다. 다시 말하면, 안테나(85a, 85b)는 안테나(85a, 85b)의 원추형을 이루는 면이 판형상의 유전체판(83) 벽면에 마주한 상태로, 안테나(85a, 85b)의 원추형의 중심축선과 수직인 방향으로 상하(중심축선(Z)과 평행한 방향)로 서로 이웃하여 설치된다.
즉, 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 안테나(65a, 65b)의 원추형을 이루는 면(유전체벽, 63)에 대한 수선에 수직인 방향으로 소정의 간격(D)을 유지하고, 안테나(65a, 65b)가 고정된다. 따라서 모터(17)를 작동시켜 기판홀더(13)를 중심축선(Z) 주위로 회전시키면, 기판홀더의 외주에 유지된 기판은 기판의 막형성면이, 안테나(85a, 85b)의 원추형을 이루는 면과 마주하도록, 상하로 늘어선 안테나(85a, 85b)에 대해서 가로방향으로 반송된다.
안테나(85a, 85b)는 고주파전원(89)에 대해서 병렬로 접속된다. 안테나(85a, 85b)는 매칭(matching) 회로를 수용하는 매칭 박스(87)를 통해서 고주파전원(89)에 접속된다. 매칭 박스(87) 내에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 가변콘덴서(87a, 87b)가 설치된다. 본 실시형태에서는, 안테나(85a)에 대하여 안테나(85b)가 병렬로 접속되기 때문에, 종래의 매칭 회로에서 매칭 코일이 하는 역할의 전부 또는 일부를 안테나(85b)가 한다. 따라서, 매칭 박스 내에서의 전력손실을 경감하고, 고주파전원(89)에서 공급된 전력을 안테나(85a, 85b)에서 플라즈마 발생에 유효하게 활용하는 것이 가능하다. 또한, 임피던스 매칭도 용이하다.
원추형의 안테나(85a, 85b)는 도선부(導線部, 86a, 86b)를 통해서 매칭 박스(87)에 접속된다. 도선부(86a, 86b)는 안테나(85a, 85b)와 같은 소재로 이루어진다. 케이스체(81)에는 도선부(86a, 86b)를 관통하기 위한 관통홀(81a)이 형성된다. 안테나 수용실(80A) 내측의 안테나(85a, 85b)와 안테나 수용실(80A) 외측의 매칭 박스(87), 고주파전원(89)은, 관통홀(81a)에 관통되는 도선부(86a)를 통해서 접속된다. 도선부(86a, 86b)와 관통홀(81a) 사이에는 밀봉 부재(81b)가 설치되고, 안테나 수용실(80A) 내외에서 기밀이 유지된다.
본 실시형태에서는, 도선부(86a, 86b)의 길이에 여유를 갖게 하여, 안테나(85a, 85b)의 간격(D)을 조정가능하게 한다. 본 실시형태의 스퍼터 장치(1)에서는 안테나(85a, 85b)를 고정구(88)에 의해 고정할 때, 안테나(85a, 85b)의 상하방향의 간격(D)을 조정하는 것이 가능하다.
고정구(88)는 안테나(85a, 85b)를 안테나 수용실(80A)에 설치하기 위한 것이다. 본 실시형태의 고정구(88)는 고정판(88a, 88b)과 고정볼트(88c, 88d)로 구성된 다. 고정판(88a, 88b)에는 안테나(85a, 85b)가 끼워 맞춰진다. 안테나(85a, 85b)가 끼워 맞춰진 고정판(88a, 88b)은, 고정볼트(88c, 88d)로 케이스체(81)에 부착된다. 케이스체(81)에는 상하방향으로 복수의 볼트홀이 형성되고, 고정판(88a, 88b)은 볼트홀중 어떤 것을 이용해서 케이스체(81)에 부착된다. 즉, 사용된 볼트홀의 위치에 의해, 안테나(85a, 85b)의 상하방향의 간격(D)이 조정된다. 또한 안테나(85a, 85b)와 고정판(88a, 88b)을 절연하기 위해서, 적어도 안테나(85a, 85b)와 고정판(88a, 88b)의 접촉면이 절연재로 형성된다.
이상의 구성을 구비한 플라즈마 발생수단(80)이 진공조(11)에 조합하여 고정되는 순서를 설명한다.
우선, 고정구(88)를 이용해서 안테나(85a, 85b)를 케이스체(81)에 고정한다. 이때, 안테나(85a, 85b) 상하방향의 간격(D)이나, 안테나(85a, 85b)의 지름(Ra, Rb)에 맞춘 고정구(88)를 이용한다. 이어서, 고정틀(84)을 이용하여 케이스체(81)에 유전체판(83)을 고정한다. 이것에 의해 안테나(85a, 85b)는, 유전체판(83)과 고정판(88a, 88b) 사이에 끼워진 상태가 된다. 또한 케이스체(81), 유전체판(83), 안테나(85a, 85b), 고정구(88)가 일체로 된다. 그리고, 진공조(11)의 개구(11a)를 가로막도록, 케이스체(81)를 진공조(11)에 대해서 볼트(도시하지 않음)로 고정한다.이상과 같은 순서에 의해, 플라즈마 발생수단(80)이 진공조(11)에 조합하여 고정되고, 안테나 수용실(80A)과 반응프로세스존(60, 진공조(11)의 내부)과 진공조(11) 외측이 각각 독립 공간으로 형성되고, 안테나(85a, 85b)가 안테나 수용실(80A)에 설치된다.
본 실시형태에서는, 케이스체(81), 유전체판(83), 안테나(85a, 85b), 고정구(88)를 일체로 한 상태이고, 케이스체(81)와 진공조(11)를 볼트로 고정하는 것으로 플라즈마 발생수단(80)을 진공조(11)와 접속가능하기 때문에, 플라즈마 발생수단(80)을 진공조(11)에 탈착하는 것이 용이하다.
더욱이, 본 실시형태에서는, 플라즈마 발생수단(80)과 기판홀더(13) 사이의 도 1 내지 도 3, 도 5에 나타낸 그리드(grid, 90)가 설치된다. 그리드(90)는 본 발명의 이온소멸수단에 상당하는 것으로, 플라즈마 발생수단(80)에서 발생시킨 이온의 일부나, 전자의 일부를 소멸시키기 위한 것이다.
도 5는, 플라즈마 발생수단(80)에서 기판홀더(13)를 향했을 때, 개구(11a)를 통해서 본 그리드(90)의 정면도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 그리드(90)는 도전체로 이루어진 중공부재이고, 어스된다. 중공부재로 이루어진 그리드(90)의 내부에 냉각매(예를 들면, 냉각수)을 흐르게 하기 위해서, 그리드의 단부에는 냉각매를 공급하기 위한 호스(도시하지 않음)가 접속된다.
본 실시형태의 그리드(90)는 세로 그리드(90a)와 가로 그리드(90b)로 구성된다. 세로 그리드(90a)는 중심축선(Z)과 평행한 방향(세로방향)에 선이 복수 개가 늘어서도록, 중공부재를 배치한 것이다. 가로 그리드(90b)는 기판홀더(13)의 회전방향에 평행한 방향(가로방향)에 선이 복수 개가 늘어서도록 중공부재를 배치한 것이다. 그리드(90)를 구성하는 도전체로는 동, 동합금, 알루미늄, 스텐레스 스틸 등이 이용된다.
본 실시형태에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 동관이 그물 형상으로 굴곡해서, 세로 그리드(90a), 가로 그리드(90b)가 구성된다. 세로 그리드(90a), 가로 그리드(90b)는 진공조(11)에 고정된다. 본 실시형태에서는, 진공조(11)에 볼트로 고정된 고정판(91)과 진공조(11) 사이에 가로 그리드(90b)를 끼우는 것으로, 가로 그리드(90b)를 진공조(11)에 고정한다. 세로 그리드(90a)는, 가로 그리드(90b)와 용접 또는 접착제에 의해 고정하는 것으로 고정된다. 세로 그리드(90a)를 고정판(91)에 고정하여도 좋다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 그리드(90)에는 플라즈마 발생수단(80)에서 기판홀더(13)를 향했을 때, 그리드(90)가 플라즈마 발생수단(80)에 대하여 기판홀더(13)를 차단하는 면적을, 플라즈마 발생수단(80)에서 기판홀더(13)를 향한 잔여면적보다 좁게 하여, 세로 그리드(90a), 가로 그리드(90b)를 배치한다. 즉, 본 실시형태에서는, 플라즈마 발생수단(80)에서 기판홀더(13)를 향했을 때, 그리드(90)에 의해 개구(11a)가 가로막히는 면적을 개구(11a)의 잔여면적보다 좁게 하여, 세로 그리드(90a), 가로 그리드(90b)를 배치한다.
다음으로, 본 실시형태의 스퍼터 장치(1)를 이용하여, 반응프로세스존(60)에 플라즈마를 발생시키는 순서를 설명한다.
우선, 진공펌프(15)를 작동시켜서, 진공조(11) 내부와 안테나 수용실(80A)을 감압한다. 이때, 제어장치는 배관(15a)에 설치된 밸브(V1, V2, V3)를 모두 개방하고, 진공조(11) 내부와, 안테나 수용실(80A) 내부를 동시에 배기해서, 진공조(11) 내부 및 안테나 수용실(80A) 내부를 진공상태로 한다. 제어장치는 진공계의 측정치 를 감시하고, 진공조(11) 내부와 안테나 수용실(80A) 내부의 압력차가 커지지 않도록(예를 들면, 104Pa이상의 압력차가 생기지 않도록), 밸브(V1, V2, V3)의 개폐를 적절히 제어한다. 그 후, 제어장치는 진공조(11) 내부가 10-2Pa ~ 10Pa가 되었을때, 일단 밸브(V2)를 닫는다. 안테나 수용실(80A)은, 다시 10-3Pa이하까지 감압된다. 계속해서, 안테나 수용실(80A) 내부가 10-3Pa이하가 되었을 때 밸브(V3)를 닫는다. 이어서, 진공조(11) 내부가 10-2Pa ~ 10Pa를 유지한 상태에서, 반응성 가스실린더(78) 내의 반응성 가스를, 질량유량제어기(76)를 통해 반응프로세스존(60)으로 도입한다.
진공조(11) 내부와 안테나 수용실(80A) 내부를 상기 소정의 압력으로 유지한 상태로, 고주파전원(89)에서 안테나(85a, 85b)에 13.56㎒의 전압을 인가하고, 반응프로세스존(60)에 반응성 가스의 플라즈마를 발생시킨다. 이때, 안테나(85a, 85b)의 상하방향의 간격(D)이나, 안테나(85a, 85b)의 지름(Ra, Rb) 등에 대응한 분포의 플라즈마가 발생한다.
이와 같이 발생한 반응성 가스의 플라즈마 중, 이온, 전자, 라디칼 등의 활성종에 의해 기판홀더(13)에 배치된 기판에 형성된 박막의 플라즈마 처리가 이루어진다. 본 실시형태에서는, 플라즈마 중, 이온, 전자, 라디칼 등의 활성종 중, 이온의 일부나 전자의 일부 전하는, 플라즈마 발생수단(80)과 기판홀더(13) 사이에 설치된 그리드(90)에 의해 중화된다. 본 실시형태에서는, 플라즈마 발생수단(80)에서 기판홀더(13)를 향했을 때, 그리드(90)가 플라즈마 발생수단(80)에 대하여 기판홀더(13)를 차단하는 면적을, 플라즈마 발생수단(80)에서 기판홀더(13)를 향한 잔여면적보다 좁게 해서, 세로 그리드(90a), 가로 그리드(90b)를 배치한다. 이와 같이 세로 그리드(90a), 가로 그리드(90b)를 배치하는 것으로, 플라즈마 발생수단(80)에서 발생시킨 반응성 가스의 이온이 그리드(90)에서 전기적으로 중화되어 소멸하는 양을 억제한다.
즉, 그리드(90)에 의해 개구(11a)가 가로막힌 면적을 너무 크게 하면, 플라즈마 발생수단(80)에서 발생시킨 반응성 가스의 이온의 대부분이 그리드(90)에서 중화되고, 기판에 형성된 박막으로 접촉하는 이온의 양이 극히 적어진다. 이에 대하여, 본 실시형태와 같이, 그리드(90)가 개구(11a)를 가로막는 면적을 개구(11a)의 잔여면적보다 좁게 하는 것으로, 그리드(90)에서 전기적으로 중화된 반응성 가스의 이온 양을 억제하고, 박막으로 접촉하는 이온 양이 극단적으로 너무 적어지지 않도록 하고 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는 박막을 형성 또는 처리하는 공간을 형성하는 진공조(11) 내부를 플라즈마가 발생하는 압력으로 유지하여, 진공조(11) 내부와 독립한 공간을 형성하는 안테나 수용실(80A) 내부를 진공조(11) 내부보다 낮은 플라즈마가 발생하기 어려운 압력으로 유지하여, 진공조(11) 내에 플라즈마를 발생시킨다. 그래서, 안테나 수용실(80A)에 플라즈마가 발생하는 것을 억제하고, 진공조(11) 내부에 효율적으로 플라즈마를 발생시키는 것이 가능하다.
더욱이, 본 실시형태에서는, 안테나 수용실(80A)과 진공조(11) 내부는 유전 체판(83)으로 구분된 상태로 독립한 공간이 되고, 안테나 수용실(80A) 내부에 안테나(85a, 85b)를 설치하고, 안테나 수용실(80A)을 감압한 상태로 진공조(11) 내부에 플라즈마를 발생시키는 구성이 된다. 그래서 대기중에 안테나(85a, 85b)를 설치한 상태에서 플라즈마를 발생시키는 종래의 경우와 비교하여, 안테나(85a, 85b)의 산화를 억제하는 것이 가능하다. 따라서, 안테나(85a, 85b) 수명을 늘리는 것을 도모하는 것이 가능하다. 또한, 안테나(85a, 85b)가 산화하는 것에 의해, 플라즈마가 불안정화하는 것을 억제하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에서는, 진공조(11) 내부 및 안테나 수용실(80A) 내부의 압력을 감시하고, 진공조(11) 내부와 안테나 수용실(80A) 내부에서 큰 압력차가 생기지 않도록 감압을 행하여, 진공조(11) 내부를 10-2Pa ~ 10Pa정도의 진공으로 유지하고, 안테나 수용실(80A)을 10-3Pa이하로 유지하여, 진공조(11) 내부에 플라즈마를 발생시키는 구성이다. 그리고, 안테나 수용실(80A)과 진공조(11) 내부가 유전체판(83)으로 구분되고, 안테나 수용실(80A)과 진공조(11) 외부가 케이스체(81)로 구분된다. 그래서, 대기중에 안테나(185)를 설치하고, 진공조(11) 내부와 진공조 외부를 유전체판(183)으로 구분한 경우와 비교하여, 본 실시형태에서는, 안테나 수용실(80A)과 진공조(11) 내부의 압력차를 작게 유지하는 것이 가능하기 때문에, 유전체판(83)의 두께를 얇게 설계하는 것이 가능하고, 효율적으로 플라즈마를 발생시키는 것이 가능함과 동시에, 저렴한 유전체판(83)을 사용하여 비용을 줄이는 것을 도모하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 안테나(85a, 85b)의 상하방향의 간격(D)을 조정하는 것으로, 기판홀더(13)에 배치된 기판에 대한 플라즈마의 분포를 조정하는 것이 가능하다. 또한, 안테나(85a, 85b)의 지름(Ra, Rb), 또는 안테나(85a, 85b)의 굵기 등을 독립으로 변경하는 것이 가능하기 때문에, 안테나(85a, 85b)의 지름(Ra, Rb), 또는 안테나(85a, 85b)의 굵기 등을 조정하는 것으로도, 플라즈마의 분포를 조정하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시형태에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 안테나(85a, 85b)가 크고 작은 반원으로 구성된 전체형상을 구비하는데, 안테나(85a, 85b)의 전체형상을, 직사각형 등의 형상으로 변경하여, 플라즈마의 분포를 조정하는 것도 가능하다.
특히, 가로방향으로 반송되는 기판의 반송방향과 교차하는 상하방향으로 안테나(85a, 85b)를 나란히 세워서 안테나(85a, 85b)의 간격도 조정하는 것이 가능하기 때문에, 기판의 반송방향에 교차하는 방향으로 광범위하게 플라즈마 처리를 할 필요가 있는 경우에, 플라즈마의 밀도분포를 용이하게 조정하는 것이 가능하다. 예를 들면, 본 실시형태와 같은 카셀(carousel)형 스퍼터 장치(1)를 이용하여 플라즈마 처리를 하는 경우에는, 기판홀더(13)에서의 기판 배치, 스퍼터 조건 등에 의해 기판홀더의 상방에 위치하는 박막과, 중간에 위치하는 박막의 막 두께에 차이가 생기는 경우가 있다. 이와 같은 경우에도, 본 실시형태의 플라즈마 발생수단(80)을 이용하면, 막 두께의 차이에 대응하여 플라즈마의 밀도분포를 적절하게 조정하는 것이 가능하다는 이점이 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 위에서 설명한 바와 같이 구분벽(16)의 반응프로 세스존(60)에 면하는 벽면이나, 진공조(11) 내벽면의 반응프로세스존(60)에 면하는 부분에 절연체를 피복하는 것으로, 반응프로세스존(60)의 라디칼의 상대적인 밀도를 높게 유지하여, 보다많은 라디칼을 기판상의 박막과 접촉시켜 플라즈마 처리의 효율화를 도모한다. 즉, 구분벽(16)이나 진공조(11) 내벽면에 화학적으로 안정한 열분해질화붕소를 피복하는 것으로 플라즈마 발생수단(80)에 의해 반응프로세스존(60)에 발생한 라디칼 또는 여기상태의 라디칼이 구분벽(16)이나 진공조(11) 내벽면과 반응하여 소멸하는 것을 억제한다. 또한, 구분벽(16)으로 반응프로세스존(60)에 발생하는 라디칼이 기판홀더 방향으로 향하도록 컨트롤하는 것이 가능하다.
더욱이, 위에서 설명한 바와 같이 플라즈마 분포의 조정과, 라디칼의 상대밀도의 향상을 이루면서, 그리드(90)가 개구(11a)를 가로막는 면적을 개구(11a)의 잔여면적보다 좁게 하는 것으로, 그리드(90)에서 전기적으로 중화된 반응성 가스의 이온 양을 억제하고, 박막으로 접촉하는 이온의 양을 조정하는 것이 가능하다.
이하, 위에서 설명한 스퍼터 장치(1)를 이용한 플라즈마 처리 방법으로, 기판상에 스퍼터로 형성한 불완전 산화티탄(TiOx1(x1＜2))의 박막에 대하여 플라즈마 처리를 행하고, 그 불완전 산화티탄보다 더 산화가 진행된 산화티탄(TiOx2(x1＜x2≤ 2))의 박막을 형성하는 방법에 대해서 예시한다. 또한, 불완전 티탄이라는 것은 산화티탄(TiO2)의 구성원소인 산소가 결핍된 불완전 산화티탄(TiOx(x＜2)이다.
우선, 기판 및 타겟(29a, 29b)을 스퍼터 장치(1)에 배치한다. 기판은 기판홀 더(13)에 유지시킨다. 타겟(29a, 29b)은 각각 마그네트론 스퍼터 전극(21a, 21b)에 유지시킨다. 타겟(29a, 29b)의 재료로 티탄(Ti)을 이용한다.
다음으로, 진공조(11) 내부, 안테나 수용실(80A) 내부를 위에서 설명한 소정의 압력으로 감압하고, 모터(17)를 동작시켜, 기판홀더(13)를 회전시킨다. 그 후, 진공조(11) 내부, 안테나 수용실(80A) 내부 압력이 안정한 후에, 성막프로세스존(20) 압력을 0.1Pa ~ 1.3Pa로 조정한다.
다음으로, 성막프로세스존(20) 내에, 스퍼터용 불활성 가스인 아르곤가스와 반응성 가스인 산소가스를, 스퍼터 가스실린더(27), 반응성 가스실린더(28)에서 질량유량제어기(25, 26)로 유량을 조정하면서 유도하고, 성막프로세스존(20)의 스퍼터를 행하기 위한 분위기를 조성한다.
다음으로, 중주파 교류전원(23)에서 트랜스(24)를 통해, 마그네트론 스퍼터 전극(21a, 21b)에 주파수 1 ~ 100㎑의 교류전압을 인가하고, 타겟(29a, 29b)에 교번전계가 형성되도록 한다. 이것에 의해, 어느 시점에서는 타겟(29a)이 캐소드(음극)가 되고, 그 때 타겟(29b)은 애노드(양극)가 된다. 다음 시점에 교류의 방향이 변화하면, 이번에는 타겟(29b)이 캐소드(음극)가 되고, 그 때 타겟(29a)은 애노드(양극)가 된다. 이처럼, 한 쌍의 타겟(29a, 29b)이 상호 애노드와 캐소드가 되는 것에 의해, 플라즈마가 형성되고, 캐소드 상의 타겟에 대하여 스퍼터를 행한다.
한창 스퍼터를 행하는 중에는, 애노드 상에는 비도전성 혹은 도전성이 낮은 산화티탄(TiOx(x≤2))이 부착하는 경우도 있지만, 그 애노드가 교번전계에 의해 캐 소드로 변환된 때에, 이들 산화티탄(TiOx(x≤2))이 스퍼터되고, 타겟 표면은 원래의 청정한 상태가 된다. 그리고, 한 쌍의 타겟(29a, 29b)이 상호 애노드와 캐소드가 되는 것을 반복하는 것에 의해, 통상 안정한 애노드 전위상태를 얻을 수 있고, 플라즈마 전위(통상 애노드 전위와 거의 같다)의 변화가 방지되고, 기판의 막형성면에 안정한 티탄 혹은 불완전 산화티탄(TiOx1(x1＜2))으로 이루어진 박막이 형성된다.
또한, 성막프로세스존(20)에서 형성하는 박막의 조성은, 성막프로세스존(20)에 도입하는 산소가스의 유량을 조정하는 것이나, 기판홀더(13)의 회전속도를 제어하는 것으로, 티탄(Ti)으로 하거나, 산화티탄(TiO2)으로 하거나, 혹은 불완전 산화티탄(Tiox1(x1＜2))으로 하는 것이 가능하다.
성막프로세스존(20)에서 기판의 막형성면에 티탄 혹은 불완전 산화티탄(TiOx1(x1＜2))으로 이루어진 박막을 형성시킨 후에는 기판홀더(13)의 회전구동에 의해 기판을, 성막프로세스존(20)에 면하는 위치에서 반응프로세스존(60)에 면하는 위치로 반송한다. 반응프로세스존(60)에는 반응성 가스실린더(78)에서 반응성 가스로 산소가스를 도입함과 동시에, 불활성 가스실린더(77)에서 불활성 가스(예를 들면, 아르곤가스)를 도입한다. 이와 같이, 반응프로세스존(60)에 반응성 가스로서 산소가스뿐만 아니라, 불활성 가스를 도입하는 것으로 플라즈마 중에 있는 반응성 가스의 라디칼의 밀도를 향상시키는 것이 가능하다.
다음으로, 안테나(85a, 85b)에 13.56㎒의 고주파전압을 인가하여, 플라즈마 발생수단(80)에 의해 반응프로세스존(60)에 플라즈마를 발생시킨다. 반응프로세스존(60)의 압력은, 0.7Pa ~ 1Pa로 유지한다. 또한, 적어도 반응프로세스존(60)에 한창 플라즈마를 발생시키는 중에는, 안테나 수용실(80A) 내부의 압력은 10-3Pa이하로 유지한다.
다음으로, 기판홀더(13)가 회전하여, 티탄 혹은 불완전 산화티탄(TiOx1(x1＜2))으로 이루어진 박막이 형성된 기판이 반응프로세스존(60)에 면하는 위치로 반송되어 오면, 반응프로세스존(60)에서는, 티탄 혹은 불완전 산화티탄(TiOx1(x1＜2))으로 이루어진 박막을 플라즈마 처리에 의해 산화반응시키는 공정을 행한다. 즉, 플라즈마 발생수단(80)에 의해서 반응프로세스존(60)에 발생시킨 산소가스의 플라즈마로 티탄 혹은 불완전 산화티탄(TiOx1(x1＜2))을 산화반응시켜서 원하는 조성의 불완전 산화티탄(TiOx2(x1＜x2＜2)) 혹은 산화티탄(TiO2)으로 변환시킨다.
이상의 공정에 의해 본 실시형태에서는, 원하는 조성의 산화티탄(TiOx(x≤2)) 박막을 작성하는 것이 가능하다. 더욱이, 이상의 공정을 반복하는 것으로 박막을 적층시켜 원하는 막 두께의 박막을 작성하는 것이 가능하다.
그런데, 반응프로세스존(60)에서는 반응성 가스의 플라즈마에 의해 두 가지 효과가 나타난다. 첫 번째 효과는, 반응성 가스의 플라즈마에 의해 박막에 대한 산화반응이 일어나고, 스퍼터에 의해 형성된 금속 또는 불완전 산화물로 이루어진 박 막이, 완전 산화물 혹은 그것에 가까운 불완전 산화물로 변환된다는 효과이다. 두 번째 효과는, 스퍼터에 의해 형성된 금속 또는 불완전 산화물로 이루어진 박막에, 반응성 가스의 플라즈마 중, 고에너지 이온 또는 전자가 충돌하고, 이것에 의해 박막에서의 탈산소가 이루어지고, 박막 조성에 악영향을 미친다는 효과이다. 반응프로세스존(60)을 통과하여 플라즈마 처리가 이루어진 박막의 조성은 이와 같이 두 개의 효과의 경합에 의해 결정된다.
도 6은, TiO2박막을 형성한 경우 안테나(85a, 85b)에 공급하는 전력과, TiO2박막의 광학정수(굴절률(n) 및 감쇠계수(k))의 관계를 나타낸다. 도 6의 가로축은 안테나(85a, 85b)에 공급하는 전력을 나타내고, 도 6의 세로축(좌측)은 형성한 박막의 굴절률(n)을 나타내고, 도 6의 세로축(우측)은 형성한 박막의 감쇠계수(k)를 나타낸다.
도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 4㎾보다 큰 전력을 공급한 경우에는, 감쇠계수(k)가 커지는(예를 들면, 5㎾의 전력을 공급한 경우에는, 감쇠계수(k)가 1.0 ×10-3을 넘는다) 것에 대하여 2㎾이상 4㎾이하로 전력을 공급한 경우에는, 굴절율(n)이 2.47 ~ 2.49이고, 감쇠계수(k)가 1.0 ×10- 3이하인 TiO2박막을 형성하는 것이 가능하다.
안테나(85a, 85b)에 대하여 4㎾보다 큰 전력을 공급한 경우에, 감쇠계수(k)가 커지는 원인으로는, 안테나(85a, 85b)에 대하여 큰 전력을 공급하는 것으로, 고 에너지의 반응성 가스의 이온이나 전자가 많이 발생하고, 상기 두 가지의 효과가 현저해 지기 때문이다.
따라서, 고에너지의 반응성 가스의 이온이나 전자의 양을 억제하여 감쇠계수(k)를 작게 하기 위해서는 안테나(85a, 85b)에 대한 고주파전원(89)에서의 전력공급을 2㎾이상 4㎾이하로 하면 좋다. 더욱이, 감쇠계수(k)를 1.0 × 10- 4정도로 작게 하기 위해서는 안테나(85a, 85b)에 대한 고주파 전원(89)에서의 전력공급을 2㎾이상 3.5㎾이하로 하면 좋다.
이상 설명한 실시의 형태는 예를 들면, 다음의 (a) ~ (1)과 같이 변경하는 것도 가능하다. 또한, (a) ~ (l)을 적절히 조합해서 변경하는 것도 가능하다. 그리고, 이하 설명에서 상기 실시형태와 동일한 부재는 동일한 부호를 이용하여 설명한다.
(a) 상기 실시형태에서는, 그리드(90)를 도전체로 이루어진 중공부재로 구성한 예를 설명했는데, 그리드(90)를 절연체로 이루어진 막대형상의 부재로 구성하는 것도 가능하다. 이 경우도, 상기 실시형태와 같은 식으로 그리드(90)를 세로 그리드(90a)와 가로 그리드(90b)로 구성하면 좋다. 본 실시형태의 세로 그리드(90a)는 중심축선(Z)과 평행한 방향(세로방향)에 선이 복수 개가 늘어서도록 막대형상의 부재를 배치한 것이다. 또한, 가로 그리드(90b)는 기판홀더(13)의 회전방향에 평행한 방향(가로방향)에 선이 복수개가 늘어서도록 막대형상의 부재를 배치한 것이다.
그리고, 본 실시형태에 있어서도, 상기 실시형태와 같은 식으로, 플라즈마 발생수단(80)에서 기판홀더(13)를 향했을 때, 그리드(90)가 플라즈마 발생수단(80)에 대하여 기판홀더(13)를 차단하는 면적을, 플라즈마 발생수단(80)에서 기판홀더(13)를 향한 잔여면적보다 좁게 하고, 세로 그리드(90a), 가로 그리드(90b)를 배치한다. 즉, 플라즈마 발생수단(80)에서 기판홀더(13)를 향했을 때의 그리드(90)에 의해 개구(11a)가 가로막힌 면적을 개구(11a)의 잔여면적보다 좁아지도록, 세로 그리드(90a), 가로 그리드(90b)를 배치한다.
이와 같이, 절연체로 이루어진 그리드(90)를 설치하는 것으로, 플라즈마 발생수단(80)에서 발생시킨 플라즈마 중, 이온의 일부를 그리드(90)에 충돌시켜 소멸시키는 것이 가능하다. 그리고 상기 실시형태와 같은 식으로, 플라즈마 발생수단(80)에서 기판홀더(13)를 향했을 때, 그리드(90)에 의해 개구(11a)가 가로막힌 면적을 개구(11a)의 잔여 면적보다 좁아지도록 하는 것으로, 그리드(90)에서 소멸하는 반응성 가스의 이온 양을 억제하고, 박막으로 접촉하는 이온 양이 극단적으로 너무 적어지지 않도록 한다.
또한, 그리드(90)를 구성하는 절연체로는, 열분해질화붕소(PBN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AIN) 등을 이용하는 것이 가능하다. 또한, 그리드(90)를 구성하는 절연체로 이루어진 막대형상의 부재는 반드시 전체가 절연체로 구성될 필요는 없다. 중공의 도전체(예를 들면, 스텐레스 스틸, 동, 동합금, 알루미늄 등의 표면을 열분해질화붕소(PBN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AIN) 등)의 절연체로 피복한 것으로 그리드(90)를 구성하는 것도 가능하다. 절연체에 의한 도전체의 피복은, 상기 보호층(P)의 피복방법과 같은 식으로, 화학적 기상성장법이나, 증착법, 용사법 등에 의해 행하여도 좋다.
(b) 상기 실시형태에서는, 박막형성장치의 일례로서 스퍼터 장치에 대하여 설명했는데, 본 발명의 플라즈마 발생수단은 다른 형태의 박막형성장치에도 적용가능하다. 박막형성장치로는 예를 들면, 플라즈마를 이용한 에칭을 하는 에칭장치, 플라즈마를 이용한 CVD(Chemical Vapor Deposition)를 행하는 CVD장치 등이어도 좋다. 또한, 플라스틱의 표면처리를 플라즈마를 이용하여 하는 표면처리장치에도 적용가능하다.
(c) 상기 실시형태에서는, 소위 카셀형의 스퍼터 장치를 이용했는데, 그것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 기판이 플라즈마를 발생시키는 영역에 면하여 반송되는 다른 스퍼터 장치에도 적용가능하다.
(d) 상기 실시형태에서는, 고정틀(84)을 이용하여, 케이스체(81)에 유전체판(83)을 고정하여, 케이스체(81), 유전체판(83), 안테나(85a, 85b), 고정구(88)를 일체로 한 상태이고, 케이스체(81)와 진공조(11)를 볼트를 이용하여 고정하는 것으로 플라즈마 발생수단을 진공조(11)와 접속한다. 그러나, 유전체판(83)의 고정방법, 플라즈마 발생수단의 접속방법은 이것에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 변경하는 것도 가능하다. 도 7은, 플라즈마 발생수단의 다른 실시형태를 도시하는 요부도이다. 도 7에 나타낸 실시형태에서는, 진공조(11)와 고정틀(184)을 볼트(도시하지 않음)로 연결하는 것으로, 진공조(11)와 고정틀(184) 사이에 본 발명의 유전체벽으로서 유전체판(183)을 끼우고, 유전체판(183)을 진공조(11)에 고정한다. 그리고, 진공조(11)에 고정된 유전체판(183)을 덮도록, 본 발명의 덮개체로서 케이스체(181)가 진공조(11)에 볼트로 고정되고, 플라즈마 발생수단(180)이 진공조(11)에 고정된다.
그리고, 케이스체(181)와 유전체판(183)으로 둘러싸여 안테나 수용실(180A)이 형성된다. 안테나 수용실(180A)의 내부를 감압 가능하도록 안테나 수용실(180A)에 배관(15a)이 접속되고, 배관(15a)의 끝에 진공펌프(15)가 접속된다. 또한, 상기 실시형태에 있어서 안테나(85a, 85b)가 고정구(88)를 이용하여 케이스체(81)에 고정된 것과 같은 식으로 안테나(85a, 85b)는, 고정구(188)를 이용하여 케이스체(181)에 고정된다. 케이스체(181)를 진공조(11)에서 분리하면, 안테나(85a, 85b)의 탈착이나 안테나(85a, 85b)의 형상 변경 등을 용이하게 하는 것이 가능하다.
(e) 상기 실시형태에서는, 플라즈마 발생수단으로 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 판형상의 유전체판(83)에 대하여 동일 평면상에 원추형을 이루는 안테나(85a, 85b)를 고정한 유도결합형(평판형)의 플라즈마 발생수단을 이용했는데, 본 발명은 다른 형태의 플라즈마 발생수단을 구비한 박막형성장치에도 적용된다. 즉, 유전체로 형성된 원통형의 유전체벽 주위에 원추형으로 감아 돌린 안테나에 고주파의 전력을 인가하여, 원통형의 유전체벽으로 둘러싸인 영역에 유도전계를 발생시켜 플라즈마를 발생시키는 유도결합형(원통형)의 플라즈마 발생수단에 대해서도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.
도 8은 유도결합형(원통형)의 플라즈마 발생수단을 도시하는 요부도이다. 도 8에 나타낸 실시형태에서는, 본 발명의 유전체벽으로 유전체판(283)을 구비한다. 유전체판(283)은 원통형을 구비한다. 진공조(11)와 고정틀(284)을 볼트(도시하지 않음)로 연결하는 것으로, 진공조(11)와 고정틀(284) 사이에 본 발명의 유전체벽으로서 유전체판(283)을 끼우고, 유전체판(283)을 진공조(11)에 고정한다. 그리고, 진공조(11)에 고정된 유전체판(283)을 덮도록, 본 발명의 덮개체로서 케이스체(281)가 진공조(11)에 볼트로 고정되고, 플라즈마 발생수단(280)이 진공조(11)에 고정된다.
그리고, 케이스체(281)와 유전체판(283)으로 둘러싸인 안테나 수용실(280A)이 형성된다. 안테나 수용실(280A)의 내부를 감압 가능하도록, 안테나 수용실(280A)에 배관(15a)이 접속되고, 배관(15a) 끝에 진공펌프(15)가 접속된다. 안테나(285)는 원통형의 유전체판 외주에 감긴다. 상기 실시형태에 있어서, 안테나(85a, 85b)가 고정구(88)를 이용하여 케이스체(81)에 고정되는 것과 같은 식으로, 안테나 (285)는 고정구(288)를 이용하여 케이스체(281)에 고정된다. 케이스체(281)를 진공조(11)에서 분리하면, 안테나(285)의 탈착이나, 안테나(285)의 형상 변경 등을 용이하게 하는 것이 가능하다.
또한, 도 8에 나타낸 실시형태에 있어서, 케이스체(281)와 고정틀(84) 사이에 유전체판(283)을 끼우는 것으로, 케이스체(281)에 유전체판(283)을 고정하고, 케이스체(281), 유전체판(283), 안테나(285), 고정구(288)를 일체로 한 구성으로 하는 것도 가능하다. 이와 같이 구성하면, 케이스체(281)와 진공조(11)를 볼트로 고정하는 것으로 플라즈마 발생수단(280)을 진공조(11)와 접속가능하기 때문에 플 라즈마 발생수단(280)을 진공조(11)에 탈착하는 것이 용이하다.
(f) 상기 실시형태에서는, 배관(15a)이 진공조(11) 내부와, 안테나 수용실(80A) 내부의 양방에 접속되고, 배관(15a)에 접속된 진공펌프(15)로 진공조(11) 내부 및 안테나 수용실(80A) 내부의 배기를 행한다. 그러나, 진공조(11) 내부, 안테나 수용실(80A) 내부의 각각에 독립한 배관을 접속하여, 각 배관에 접속한 독립의 진공펌프로, 진공조(11) 내부 및 안테나 수용실(80A) 내부를 배기하도록 하여도 좋다.
(g) 상기 실시형태에서는 고정판(88a, 88b)에 유전체판(83)을 끼워 맞추고, 고정볼트(88c, 88d)로 고정판(88a, 88b)을 케이스체(81)에 고정하는 것으로, 안테나(85a, 85b)를 안테나 수용실(80A)에 설치했는데, 요점은 간격(D)을 조정하여 안테나(85a, 85b)를 고정할 수 있으면, 다른 방법으로 하여도 좋다.
(h) 상기의 실시형태에서는, 구분벽(16)의 반응프로세스존(60)에 면하는 벽면이나 진공조(11)의 내벽면의 반응프로세스존(60)에 면하여 절연체로 이루어진 보호층(P)을 형성했는데, 다른 부분에도 절연체로 이루어진 보호층(P)을 형성하여도 좋다. 예를 들면, 구분벽(16)의 반응프로세스존(60)에 면하는 벽면뿐만 아니라, 구분벽(16)의 다른 부분에도 절연체를 피복하여도 좋다. 이것에 의해, 라디칼이 구분벽(16)과 반응하여, 라디칼이 감소하는 것을 최대한 회피하는 것이 가능하다. 또한, 예를 들면, 진공조(11)의 내벽면의 반응프로세스존(60)에 면하는 부분뿐만 아니라, 진공조(11)의 내벽면에 있는 다른 부분, 예를 들면 내벽면 전체에 절연체를 피복하여도 좋다. 이것에 의해, 라디칼이 진공조(11)의 내벽면과 반응하여 라디칼 이 감소하는 것을 최대한 회피하는 것이 가능하다. 구분벽(12)에 절연체를 피복해도 좋다.
(i) 상기 실시형태에서는, 안테나(85a)의 원형관 형상의 본체부를 동으로, 피복층을 은으로 형성했는데, 본체부를 저렴하고 가공이 용이한, 또한 전기저항도 낮은 재료로 형성하고 전류가 집중하는 피복층을 본체부보다 전기저항이 낮은 재료로 형성하면 좋기 때문에 다른 재료의 조합도 좋다. 예를 들면, 본체부를 알루미늄 또는 알루미늄-동합금으로 형성하거나, 피복층을 동, 금으로 형성하여도 좋다. 안테나(85b)의 본체부, 피복층도 같은 식으로 변경가능하다. 또한, 안테나(85a, 85b)를 다른 재료로 형성하여도 좋다.
(j) 상기 실시형태에서는, 반응프로세스존(60)에 반응성 가스로 산소를 도입하는데, 그밖에 오존, 일산화이질소(N2O) 등의 산화성 가스, 질소 등의 질화성 가스, 메탄 등의 탄화성 가스, 불소, 사불화탄소(CF4) 등의 불화성 가스 등을 도입하는 것으로, 본 발명을 산화처리 이외의 플라즈마 처리에도 적용하는 것이 가능하다.
(k) 상기 실시형태에서는, 타겟(29a, 29b)의 재료로 티탄을 이용하고 있는데, 이것에 한정되는 것이 아니고, 이들 산화물을 이용하는 것도 가능하다. 또한, 알루미늄(Al), 규소(Si), 지르코늄(Zr), 주석(Sn), 크롬(Cr), 탄탈(Ta), 텔루르(Te), 철(Fe), 마그네슘(Mg), 하프늄(Hf), 니오브(Nb), 니켈·크롬(Ni-Cr), 인디움-주석(In-Sn) 등의 금속을 이용하는 것도 가능하다. 또한, 이들 금속 화합물 예 를 들면, Al2O3, SiO2, ZrO2, Ta2O5, HfO2 등을 이용하는 것도 가능하다.
이들 타겟을 이용한 경우, 반응프로세스존(60)에서 플라즈마 처리에 의해 Al2O3, SiO2, ZrO2, Ta2O5, SiO2, Nb2O5, HfO2, MgF2 등의 광학막 내지 절연막, ITO 등의 도전막, Fe2O3 등의 자성막, TiN, CrN, TiC 등의 초경막을 작성하는 것이 가능하다. TiO2, ZrO2, SiO2, Nb2O5, Ta2O5 와 같은 절연성 금속화합물은 금속(Ti, Zr, Si)에 비하여 스퍼터 속도가 극단적으로 느려져 생산성이 나빠지기 때문에, 특히 본 발명의 박막형성장치를 이용하여 플라즈마 처리를 하면 효과적이다.
(l) 상기 실시형태에서는, 타겟(29a, 29b)이 동일 재료로 구성되어 있는데, 다른 종류로 구성하여도 좋다. 동일한 금속 타겟을 이용하는 경우에는, 위에 설명한 바와 같이, 스퍼터를 행하는 것에 의해 단일 금속의 불완전 반응물이 기판에 형성되고, 다른 종류의 금속 타겟을 이용한 경우에는 합금의 불완전 반응물이 기판에 형성된다.
본 발명의 박막형성장치에 의하면, 반응성 가스 플라즈마 중, 라디칼의 상대적인 밀도를 어느 정도 높이면서, 어느 정도 비율의 이온을 박막에 접촉시켜 성막을 형성하는 것이 가능하다.

Claims (7)

  1. 개구(開口)를 갖는 진공조와, 그 진공조의 상기 개구에 대응하는 위치에 설치된 상기 진공조에 플라즈마를 발생시키는 발생수단과, 상기 진공조 내에서 기체를 유지하는 기체유지수단과, 상기 플라즈마 발생수단과 기체유지수단 사이에 설치된 상기 플라즈마 발생수단에서 발생시킨 이온을 소멸시키는 이온소멸수단을 구비하고, 상기 플라즈마 발생수단에서 상기 기판홀더를 향했을 때, 상기 이온소멸수단이 상기 플라즈마 발생수단에 대하여 상기 기체유지수단을 차단하는 면적은, 상기 플라즈마 발생수단에서 상기 기판홀더를 향한 잔여면적보다 좁게 구성되는 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
  2. 청구항 제 1항에 있어서, 상기 이온소멸수단은 도전체로 구성되고, 어스된 상태로 상기 진공조 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
  3. 청구항 제 1항에 있어서, 상기 이온소멸수단은 중공부재로 형성된 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
  4. 청구항 제 2항에 있어서, 상기 이온소멸수단은 중공부재로 형성된 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
  5. 청구항 제 1항에 있어서, 상기 이온소멸수단은 절연체로 구성된 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
  6. 청구항 제 1 항에 있어서, 상기 기체유지수단은, 상기 진공조와 절연되고, 전위적으로 플로팅된 상태로 상기 진공조 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
  7. 청구항 제 1항에 있어서, 상기 플라즈마 발생수단은, 고주파전원에 접속되고, 동일 평면상에 원추형을 이루는 안테나를 갖는 구성이고, 상기 안테나에 대하여 상기 고주파전원에 의해 2㎾이상 4㎾이하의 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
KR1020077002762A 2004-08-05 2005-08-05 박막형성장치 KR20070053213A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2004-00229892 2004-08-05
JP2004229892A JP3986513B2 (ja) 2004-08-05 2004-08-05 薄膜形成装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070053213A true KR20070053213A (ko) 2007-05-23

Family

ID=35787246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077002762A KR20070053213A (ko) 2004-08-05 2005-08-05 박막형성장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20070240637A1 (ko)
EP (1) EP1790756A4 (ko)
JP (1) JP3986513B2 (ko)
KR (1) KR20070053213A (ko)
CN (1) CN100543174C (ko)
HK (1) HK1104068A1 (ko)
WO (1) WO2006013968A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4789700B2 (ja) * 2006-05-25 2011-10-12 株式会社シンクロン 親水性薄膜の製造方法
JP4753973B2 (ja) * 2008-06-26 2011-08-24 株式会社シンクロン 成膜方法及び成膜装置
WO2010001717A1 (ja) * 2008-06-30 2010-01-07 株式会社シンクロン 蒸着装置及び薄膜デバイスの製造方法
TW201002841A (en) * 2008-06-30 2010-01-16 Shincron Co Ltd Evaporation device and method of producing thin-film component
DE202008008731U1 (de) 2008-07-02 2009-11-19 Melitta Haushaltsprodukte Gmbh & Co. Kg Anordnung zur Herstellung von Plasma
WO2012032596A1 (ja) * 2010-09-06 2012-03-15 株式会社イー・エム・ディー プラズマ処理装置
JP5462369B2 (ja) * 2010-09-10 2014-04-02 株式会社イー・エム・ディー プラズマ処理装置
KR20130099151A (ko) * 2011-01-12 2013-09-05 니신 일렉트릭 컴패니 리미티드 플라스마 장치
JP6859162B2 (ja) * 2017-03-31 2021-04-14 芝浦メカトロニクス株式会社 プラズマ処理装置
DE102017109820B4 (de) * 2017-04-26 2024-03-28 VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG Vakuumkammeranordnung und deren Verwendung

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4559477A (en) * 1983-11-10 1985-12-17 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Three chamber negative ion source
US4926075A (en) * 1987-12-28 1990-05-15 Makita Electric Works, Ltd. Electric motor brush assembly adaptable to different stators
JPH0471123A (ja) * 1990-07-11 1992-03-05 Mitsubishi Electric Corp 開閉器
IT1252474B (it) * 1991-07-31 1995-06-16 Proel Tecnologie Spa Metodo per la realizzazione di griglie di estrazione per la generazione di ioni e griglie realizzate secondo detto metodo
JP3332839B2 (ja) * 1997-02-19 2002-10-07 キヤノン株式会社 薄膜形成装置及びそれを用いた薄膜形成法
EP0860514B1 (en) * 1997-02-19 2004-11-03 Canon Kabushiki Kaisha Reactive sputtering apparatus and process for forming thin film using same
US6238527B1 (en) * 1997-10-08 2001-05-29 Canon Kabushiki Kaisha Thin film forming apparatus and method of forming thin film of compound by using the same
US6103320A (en) * 1998-03-05 2000-08-15 Shincron Co., Ltd. Method for forming a thin film of a metal compound by vacuum deposition
JP2000068227A (ja) * 1998-08-24 2000-03-03 Nissin Electric Co Ltd 表面処理方法および装置
FR2794586B1 (fr) * 1999-06-02 2001-08-03 Commissariat Energie Atomique Procede de traitement d'une reponse impulsionnelle avec seuil adaptatif et recepteur correspondant
JP3774353B2 (ja) * 2000-02-25 2006-05-10 株式会社シンクロン 金属化合物薄膜の形成方法およびその形成装置
CN100468638C (zh) * 2001-12-18 2009-03-11 松下电器产业株式会社 半导体元件的制造方法
JP3824993B2 (ja) * 2002-12-25 2006-09-20 株式会社シンクロン 薄膜の製造方法およびスパッタリング装置

Also Published As

Publication number Publication date
HK1104068A1 (en) 2008-01-04
JP3986513B2 (ja) 2007-10-03
CN100543174C (zh) 2009-09-23
WO2006013968A1 (ja) 2006-02-09
CN1993492A (zh) 2007-07-04
EP1790756A4 (en) 2011-12-14
JP2006045633A (ja) 2006-02-16
EP1790756A1 (en) 2007-05-30
US20070240637A1 (en) 2007-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20070053213A (ko) 박막형성장치
US20100098882A1 (en) Plasma source for chamber cleaning and process
JP3874787B2 (ja) 薄膜形成装置及び薄膜形成方法
KR101570277B1 (ko) 플라스마 처리장치
JP2000331993A (ja) プラズマ処理装置
JPH1055983A (ja) ファラデー・スパッタ・シールドを有する誘導結合されたプラズマリアクタ
JP2021502688A (ja) 線形化されたエネルギーの無線周波数プラズマイオン供給源
JP2007149639A (ja) プラズマ生成方法及び装置並びにプラズマ処理装置
WO2014073686A1 (ja) オゾン発生装置、及び、オゾン発生方法
JP3706027B2 (ja) プラズマ処理方法
JP2008069402A (ja) スパッタリング装置及びスパッタリング方法
JP4540369B2 (ja) 薄膜形成装置
JPH04279044A (ja) 試料保持装置
JP3735462B2 (ja) 金属酸化物光学薄膜の形成方法および成膜装置
JP5156041B2 (ja) 薄膜形成方法
KR20120029630A (ko) 누설 전류형 변압기를 이용한 플라즈마 처리장치
JP4423087B2 (ja) スパッタ装置及び薄膜形成方法
WO2023149323A1 (ja) プラズマ処理装置
TWI797766B (zh) 低電流高離子能量電漿控制系統
WO2024142377A1 (ja) 除膜装置及び除膜方法
WO2023149322A1 (ja) プラズマ処理装置
JP2008251857A (ja) プラズマ処理装置
JP4871442B2 (ja) 緻密な硬質薄膜の形成装置及び硬質薄膜の形成方法
JPH11106929A (ja) プラズマ処理装置
CN114843166A (zh) 处理容器、等离子体处理装置和处理容器的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid