KR20130041105A - 스퍼터 성막 장치 및 방착부재 - Google Patents

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KR20130041105A
KR20130041105A KR1020137000922A KR20137000922A KR20130041105A KR 20130041105 A KR20130041105 A KR 20130041105A KR 1020137000922 A KR1020137000922 A KR 1020137000922A KR 20137000922 A KR20137000922 A KR 20137000922A KR 20130041105 A KR20130041105 A KR 20130041105A
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테츠히로 오노
시게미츠 사토
타츠노리 이소베
토모카즈 수다
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울박, 인크
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Abstract

성막 처리중에 부착물의 박막이 박리되지 않는 방착부재와, 그 방착부재를 가지는 스퍼터 성막 장치를 제공한다. 방착부재(251)~(254), (35)의 재질은 Al2O3이며, 성막 입자가 부착되는 부착면의 산술 평균 거칠기는 4㎛이상 10㎛이하로 되고, 부착막이 박리되기 어려워지고 있다. 스퍼터 성막 장치에서는, 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)의 외주를 둘러싸는 위치나, 기판(31)의 성막면의 외주를 둘러싸는 위치에 방착부재(251)~(254), (35)를 배치한다.

Description

스퍼터 성막 장치 및 방착부재{SPUTTERING FILM FORMING DEVICE, AND ADHESION PREVENTING MEMBER}
본 발명은, 스퍼터 성막 장치 및 방착부재에 관한 것이다.
박막 트랜지스터(TFT)의 채널층의 보호막이나, 청판 유리의 배리어막 등에 SiO2의 박막이 이용되고 있다. 근래, 대면적화하는 기판 표면에 SiO2의 박막을 형성하는 방법으로서는, Si의 타겟을 O2가스 분위기중에서 화학 반응시키면서 스퍼터링 하는 반응성 스퍼터가 일반적으로 행해지고 있다.
도 11은 종래의 스퍼터 성막 장치(110)의 내부 구성도를 도시하고 있다.
스퍼터 성막 장치(110)는 진공조(111)와 복수의 스퍼터부(1201)~(1204)를 가지고 있다. 각 스퍼터부(1201~(1204)의 구조는 동일하고, 부호 1201의 스퍼터부로 대표하여 설명하면, 스퍼터부(1201)는 타겟(1211)과, 버킹 플레이트(1221)와, 자석 장치(1261)를 가지고 있다.
타겟(1211)은 여기에서는 Si이며, 버킹 플레이트(1221) 표면의 크기보다 작은 평판 형상으로 형성되고, 타겟(1211)의 외주 전체가 버킹 플레이트(1221) 표면의 외주보다 안쪽에 위치하고, 버킹 플레이트(1221) 표면의 주연부가 타겟(1211)의 외주로부터 노출되도록 버킹 플레이트(1221) 표면에 겹쳐 붙여 합쳐져 있다. 이하에서는 타겟(1211)과, 타겟(1211)이 표면에 붙여 합쳐진 버킹 플레이트(1221)를 통합하여 타겟부라고 칭한다.
자석 장치(1261)는 버킹 플레이트(1221)의 이면 측에 배치되어 있다. 자석 장치(1261)는 버킹 플레이트(1221)와 평행한 자석 고정판(127c1)상에, 직선 형상으로 배치된 중심 자석(127b1)과, 중심 자석(127b1)의 주연부로부터 소정 거리를 두어 환상으로 중심 자석(127b1)을 둘러싸는 외주 자석(127a1)을 가지고 있다. 외주 자석(127a1)과 중심 자석(127b1)은 각각 타겟(1211)의 이면에, 서로 다른 극성의 자극을 대향시켜 배치되고 있다.
자석 장치(1261)의 뒤편에는 이동 장치(129)가 배치되고, 자석 장치(1261)는 이동 장치(129)에 장착되어 있다. 이동 장치(129)는 자석 장치(1261)를 타겟(1211)의 이면에 평행한 방향으로 이동시키도록 구성되어 있다.
스퍼터 성막 장치(110)의 전체의 구조를 설명하면, 각 스퍼터부(1201)~(1204)의 타겟부는 진공조(111)내에, 서로 이간하여 일렬로 나란히 배치되고, 각 타겟부의 타겟(1211)~(1214)의 표면은 동일한 평면상에 위치하도록 가지런하게 되어 있다. 각 버킹 플레이트(1221)~(1224)는 절연물(114)을 개재하여 진공조(111)의 벽면에 장착되고, 진공조(111)와 전기적으로 절연되어 있다.
각 버킹 플레이트(1221)~(1224)의 외주의 외측에는, 각 버킹 플레이트(1221)~(1224)의 외주와 이간하여 금속제의 방착부재(1251)~(1254)가 입설되고, 방착부재(1251)~(1254)는 진공조(111)와 전기적으로 접속되어 있다. 각 방착부재(1251)~(1254)의 선단은, 각 스퍼터부(1201)~(1204)의 버킹 플레이트(1221)~(1224)의 주연부를 덮도록 해당 스퍼터부(1201)~(1204)의 타겟(1211)~(1214)의 외주를 향해 직각으로 굽힐 수 있고, 해당 타겟(1211)~(1214)의 표면을 링형상으로 둘러싸고 있다. 각 타겟(1211)~(1214)의 표면중 방착부재(1251)~(1254)의 링의 내주에 노출되는 부분을 스퍼터면이라고 칭한다.
종래의 스퍼터 성막 장치(110)를 이용하여 기판(131)의 표면에 SiO2의 박막을 형성하는 방법을 설명하면, 진공조(111)의 배기구에 진공 배기 장치(112)를 접속하여, 진공조(111)내를 진공 배기해 둔다. 진공조(111)내에 기판(131)을 기판 유지 지지판(132)상에 재치하여 반입하고, 각 타겟(1211)~(1214)의 스퍼터면과 이간하여 대면하는 위치에 정지시킨다.
진공조(111)의 도입구에 가스 도입계(113)를 접속하여, 진공조(111)내에 스퍼터 가스인 Ar가스와 반응 가스인 O2가스와의 혼합 가스를 도입하면, O2가스는 각 타겟(1211)~(1214)의 표면과 반응하여 산화물 SiO2를 형성한다.
각 버킹 플레이트(1221)~(1224)에 전원 장치(137)를 전기적으로 접속하고, 서로 이웃하는 두개의 타겟에 서로 역극성의 교류 전압을 인가하면, 서로 이웃하는 두개의 타겟중 한쪽이 정전위에 놓여질 때는 다른 한쪽이 부전위에 놓여진 상태가 된다. 서로 이웃하는 타겟간에 방전이 생겨, 각 타겟(1211)~(1214)과 기판(131)과의 사이의 Ar가스가 플라즈마화 된다.
혹은, 각 버킹 플레이트(1221)~(1224)와 기판 유지 지지판(132)에 전원 장치(137)를 전기적으로 접속하여, 각 타겟(1211)~(1214)과 기판(131)에 서로 역극성의 교류 전압을 인가하여, 각 타겟(1211)~(1214)과 기판(131)과의 사이에 방전을 발생시켜, 각 타겟(1211)~(1214)과 기판(131)과의 사이의 Ar가스를 플라즈마화해도 된다. 이 경우는, 단수의 타겟에서도 실시할 수 있다.
플라즈마중의 Ar이온은, 자석 장치(1261)~(1264)가 타겟(1211)~(1214)상에 있어서, 버킹 플레이트(1221)~(1224)와 반대측의 표면에 형성하는 자장에 포착된다. 각 타겟(1211)~(1214)이 부전위에 놓여질 때, Ar이온은 해당 타겟(1211)~(1214)의 스퍼터면에 충돌하고, SiO2의 입자를 날려버린다.
각 타겟(1211)~(1214)상에 발생하는 자장은, 상술한 자석 장치(1261)~(1264)의 구조상 불균일이 되기 때문에, 비교적 자력 밀도가 높은 부분에서는 Ar이온이 집중하고, 주위에 비해 타겟(1211)~(1214)이 빨리 깎여진다. 이와 같이 타겟(1211)~(1214)이 국소적으로 깎여지는 부분(침식(erosion))이 발생하는 것을 막기 위해서, 자석 장치(1261)~(1264)를 타겟(1211)~(1214)의 스퍼터면의 외주보다 안쪽의 범위내에서 이동시키면서 스퍼터 한다.
타겟(1211)~(1214)의 스퍼터면으로부터 날아가버린 SiO2의 일부는 기판(131)의 표면에 부착되고, 기판(131)의 표면에 SiO2의 박막이 형성된다.
이때, 타겟(1211)~(1214)으로부터 날아가버린 SiO2의 일부는 방착부재(1251)~(1254)의 표면에 부착된다. 방착부재(1251)~(1254)의 표면에 부착된 부착물의 박막은, 스퍼터중에 방착부재(1251)~(1254)의 표면으로부터 박리하여 진공조(111)내에 비산하고, 이상 방전(아킹)을 유발하거나 기판(131) 표면에 형성되는 박막을 오염한다고 하는 문제가 있었다.
또한, 위에서 설명한 바와 같이 기판(131) 표면에 절연성의 SiO2 박막을 형성하는 경우에 한정되지 않고, 도전성의 금속 박막을 형성하는 경우라도, 방착부재(1251)~(1254)의 표면에 부착한 부착물의 박막이, 성막 과정에서 방착부재(1251)~(1254)로부터 벗겨져 떨어지고, 기판(131) 표면에 형성되는 박막을 오염시킨다고 하는 문제가 있었다.
특허 문헌 1 : 일본국 공개 특허 2008－25031호 공보
본 발명은 상기 종래 기술의 불합리함을 해결하기 위해서 창작된 것이며, 그 목적은, 성막 처리중에 부착물의 박막이 박리하지 않는 방착부재와, 그 방착부재를 가지는 스퍼터 성막 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은, 진공조와, 상기 진공조내를 진공 배기하는 진공 배기 장치와, 상기 진공조내에 가스를 도입하는 가스 도입계와, 상기 진공조내에 노출되는 스퍼터면을 가지는 타겟과, 상기 타겟에 전압을 인가하는 전원 장치와, 상기 타겟의 상기 스퍼터면으로부터 스퍼터 된 스퍼터 입자가 부착되는 위치에 배치된 방착부재를 가지고, 상기 타겟의 상기 스퍼터면과 대면하는 위치에 배치된 기판의 성막면에 박막을 성막하는 스퍼터 성막 장치이며, 상기 방착부재는 Al2O3이며, 상기 방착부재의 표면중 상기 스퍼터 입자가 부착되는 부착면의 산술 평균 거칠기는 4㎛이상 10㎛이하로 이루어진 스퍼터 성막 장치이다.
본 발명은 스퍼터 성막 장치이며, 상기 방착부재는 상기 타겟의 상기 스퍼터면의 주위를 둘러싸도록 상기 타겟에 설치된 타겟측 방착부재를 가지는 스퍼터 성막 장치이다.
본 발명은, 상기 타겟을 복수 가지고, 각 상기 타겟은 상기 진공조내에 서로 이간하여 일렬로 나란히 배치되고, 각 상기 타겟의 상기 스퍼터면은 동일한 평면상에 위치하도록 가지런하게 되어 있고, 상기 전원 장치는 서로 이웃하는 두개의 타겟의 사이에 교류 전압을 인가하도록 구성된 스퍼터 성막 장치이며, 서로 이웃하는 두개의 상기 타겟중 한쪽의 상기 타겟의 상기 스퍼터면의 외주와, 다른 한쪽의 상기 타겟의 상기 스퍼터면의 외주와의 사이의 틈새는, 상기 타겟측 방착부재로 덮인 스퍼터 성막 장치이다.
본 발명은, 상기 타겟을 복수 가지고, 각 상기 타겟은 상기 진공조내에 서로 이간하여 일렬로 나란히 배치되고, 각 상기 타겟의 상기 스퍼터면은 동일한 평면상에 위치하도록 가지런하게 되어 있고, 상기 전원 장치는 각 상기 타겟과, 각 상기 타겟의 상기 스퍼터면과 대면하는 위치에 배치된 기판과의 사이에 직류 전압 또는 교류 전압의 어느 한쪽을 인가하도록 구성된 스퍼터 성막 장치이며, 서로 이웃하는 두개의 상기 타겟중 한쪽의 상기 타겟의 상기 스퍼터면의 외주와, 다른 한쪽의 상기 타겟의 상기 스퍼터면의 외주와의 사이의 틈새는, 상기 타겟측 방착부재로 덮인 스퍼터 성막 장치이다.
본 발명은 스퍼터 성막 장치이며, 상기 방착부재는 상기 기판의 상기 성막면의 주위를 둘러싸도록 상기 기판에 설치된 타겟측 방착부재를 가지는 스퍼터 성막 장치이다.
본 발명은 스퍼터 성막 장치이며, 상기 타겟은 SiO2인 스퍼터 성막 장치이다.
본 발명은 스퍼터 성막 장치이며, 상기 타겟은 Si이며, 상기 가스 도입계는 O2가스를 방출하는 O2가스원을 가지는 스퍼터 성막 장치이다.
본 발명은 진공조와, 상기 진공조내를 진공 배기하는 진공 배기 장치와, 상기 진공조내에 배치된 성막 재료로부터 성막 입자를 방출시키는 방출 수단을 가지는 성막 장치의 상기 성막 입자가 부착되는 위치에 배치된 방착부재이며, 상기 방착부재는 Al2O3이며, 상기 방착부재의 표면중 상기 성막 입자가 부착되는 부착면의 산술 평균 거칠기는 4㎛이상 10㎛이하로 이루어진 방착부재이다.
본 발명은, 진공조와, 상기 진공조내를 진공 배기하는 진공 배기 장치와, 상기 진공조내에 가스를 도입하는 가스 도입계와, 상기 진공조내에 도입된 상기 가스를 화학 반응시켜 성막 입자를 생성하는 반응 수단을 가지는 성막 장치의 상기 성막 입자가 부착되는 위치에 배치된 방착부재이며, 상기 방착부재는 Al2O3이며, 상기 방착부재의 표면중 상기 성막 입자가 부착되는 부착면의 산술 평균 거칠기는 4㎛이상 10㎛이하로 이루어진 방착부재이다.
또한, 산술 평균 거칠기(Ra)는 JIS　B0601：2001에 규정되어 있다.
방착부재로부터 부착물의 박막이 박리하지 않기 때문에, 기판에 형성하는 박막의 부착물의 박막에 의한 오염을 방지할 수 있고, 기판에 형성하는 박막의 품질을 향상시킬 수 있다.
부착물이 절연성이라도, 방착부재도 절연성이기 때문에 부착물의 박막에서 절연 파괴는 일어나지 않고 아킹은 발생하지 않는다. 그 때문에 아킹에 의한 방착부재의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 아킹 유래의 불순물에 의한 기판에 형성되는 박막의 오염을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명인 스퍼터 성막 장치의 내부 구성도이며,
도 2는 본 발명인 스퍼터 성막 장치의 A－A선 절단 단면도이며,
도 3은 본 발명인 스퍼터 성막 장치의 B－B선 절단 단면도이며,
도 4는 진공 증착 장치의 내부 구성도이며,
도 5는 PE－CVD 장치의 내부 구성도이며,
도 6은 Cat－CVD 장치의 내부 구성도이며,
도 7은 제 1의 시험용 방착부재의 시험 공정 후의 부착면을 촬영한 사진이며,
도 8은 제 2의 시험용 방착부재의 시험 공정 후의 부착면을 촬영한 사진이며,
도 9는 제 ３의 시험용 방착부재의 시험 공정 후의 부착면을 촬영한 사진이며,
도 10은 제 ４의 시험용 방착부재의 시험 공정 후의 부착면을 촬영한 사진이며,
도 11은 종래의 스퍼터 성막 장치의 내부 구성도이다.
본 발명의 스퍼터 성막 장치의 제 1 예의 구조를 설명한다.
도 1은 스퍼터 성막 장치(10)의 내부 구성도를 도시하고, 도 2는 동 A－A선 절단 단면도, 도 3은 동 B－B선 절단 단면도를 도시하고 있다.
스퍼터 성막 장치(10)는 진공조(11)와 복수의 스퍼터부(201)~(204)를 가지고 있다. 각 스퍼터부(201)~(204)는 각각, 진공조(11)내에 노출되는 스퍼터면(231)~(234)을 가지는 타겟(211)~(214)과, 표면에 타겟(211)~(214)가 배치된 버킹 플레이트(221)~(224)와, 자석 장치(261)~(264)를 가지고 있다.
각 스퍼터부(201)~(204)의 구조는 동일하고, 부호(201)의 스퍼터부로 대표하여 스퍼터부의 구조를 설명한다.
타겟(211)은 표면의 크기가 버킹 플레이트(221) 표면보다 작은 평판 형상으로 형성되고, 타겟(211)의 외주 전체가 버킹 플레이트(221)의 외주보다 안쪽에 위치하고, 버킹 플레이트(221)의 주연부의 사방이 타겟(211)의 외주로부터 노출되도록 버킹 플레이트(221) 표면에 겹쳐 붙여 합쳐져 있다. 이하에서는 타겟(211)과, 타겟(211)이 표면에 붙여 합쳐진 버킹 플레이트(221)를 통칭하여 타겟부라고 칭한다.
자석 장치(261)는 외주 자석(27a1)과, 중심 자석(27b1)과, 자석 고정판(27c1)을 가지고 있다. 중심 자석(27b1)은 자석 고정판(27c1)의 표면상에 여기에서는 직선 형상으로 배치되고, 외주 자석(27a1)은 자석 고정판(27c1)의 표면상에서 중심 자석(27b1)의 주연부로부터 소정 거리를 두고 환상으로 중심 자석(27b1)을 둘러싸고 있다.
즉, 외주 자석(27a1)은 링 형상으로 이루어지고, 중심 자석(27b1)은 외주 자석(27a1)의 링의 안쪽에 배치되어 있다. 여기서 말하는 「링 형상」이란, 중심 자석(27b1)의 주위를 둘러싸는 형상을 나타내는 것이며, 반드시 하나의 연결고리가 없는 원환인 것을 의미하지 않는다. 즉, 중심 자석(27b1)의 주위를 둘러싸는 형상이면 되고, 복수의 부품으로 이루어져도 되고, 어느 부분에 직선적인 형상을 가지고 있어도 된다. 또한, 닫은 원환 또는 원환을 닫은 채로 변형시킨 형상이라도 좋다.
자석 장치(261)는 버킹 플레이트(221)의 이면 측에 배치되어 있다. 자석 장치(261)의 자석 고정판(27c1)은 중심 자석(27b1)과 외주 자석(27a1)이 배치된 표면을 버킹 플레이트(221)의 이면과 대면하도록 향하여져 있다. 외주 자석(27a1)의 버킹 플레이트(221)의 이면과 대향하는 부분과, 중심 자석(27b1)의 버킹 플레이트(221)의 이면과 대향하는 부분에는, 서로 다른 극성의 자극이 각각 배치되어 있다.
즉, 자석 장치(261)는 스퍼터면(231)에 자장을 발생시키는 방향으로 설치된 중심 자석(27b1)과, 중심 자석(27b1)의 주위에 연속적인 형상이 되도록 설치된 외주 자석(27a1)을 가지고 있다. 중심 자석(27b1)과 외주 자석(27a1)은 스퍼터면(231)에 대해서 서로 다른 극성의 자극을 향하도록 배치되어 있다. 즉, 외주 자석(27a1)이 타겟(211)의 이면에 대향하고 있는 부분의 자극의 극성과, 중심 자석(27b1)이 타겟(211)의 이면에 대향하고 있는 부분의 자극의 극성은 서로 차이가 난다.
자석 고정판(27c1)의 이면 측에는 XY스테이지인 이동 장치(29)가 배치되고, 자석 장치(261)는 이동 장치(29)에 장착되어 있다. 이동 장치(29)에는 제어장치(36)가 접속되고, 제어장치(36)로부터 제어 신호를 받으면, 이동 장치(29)는 자석 장치(261)를 타겟(211)의 이면에 평행한 방향으로 이동시키도록 구성되어 있다.
이동 장치(29)에 의해 자석 장치(261)를 이동시키면, 자석 장치(261)가 타겟(211)의 표면상에 형성하는 자장은, 자석 장치(261)의 이동에 따라 타겟(211)의 표면상을 이동하게 되어 있다.
스퍼터 성막 장치(10)의 전체의 구조를 설명하면, 진공조(11)의 벽면에는 배기구와 도입구가 마련되고, 배기구에는 진공 배기 장치(12)가 접속되고, 도입구에는 가스 도입계(13)가 접속되어 있다. 진공 배기 장치(12)는 배기구로부터 진공조(11)내를 진공 배기하도록 구성되어 있다. 가스 도입계(13)는 스퍼터 가스를 방출하는 스퍼터 가스원(13a)과, 각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟(211)~(214)과 반응하는 반응 가스를 방출하는 반응 가스원(13b)을 가지고, 스퍼터 가스와 반응 가스와의 혼합 가스를 도입구로부터 진공조(11)내에 도입할 수 있도록 구성되어 있다.
각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟부는 진공조(11)내에, 서로 이간하여 일렬로 나란히 배치되고, 각 타겟부의 타겟(211)~(214)의 표면은 동일한 평면상에 위치하도록 가지런하게 되어 있다.
각 스퍼터부(201)~(204)의 버킹 플레이트(221)~(224)는 기둥 형상의 절연물(14)을 개재하여 진공조(11)의 벽면에 장착되고, 각 스퍼터부(201)~(204)의 버킹 플레이트(221)~(224)와 진공조(11)와는 전기적으로 절연되어 있다.
각 스퍼터부(201)~(204)의 버킹 플레이트(221)~(224)에는 전원 장치(37)가 전기적으로 접속되어 있다. 전원 장치(37)는 각 스퍼터부(201)~(204)의 버킹 플레이트(221)~(224)에 여기에서는 교류 전압을, 서로 이웃하는 두개의 타겟간에서는 반주기(半週期) 어긋나게 인가하도록 구성되어 있다. 서로 이웃하는 두개의 타겟에 서로 역극성의 교류 전압이 인가되면, 서로 이웃하는 두개의 타겟중 한쪽이 정전위에 놓여질 때는 다른 한쪽이 부전위에 놓여진 상태가 되고, 서로 이웃하는 타겟간에 방전이 발생하게 되어 있다. 교류 전압의 주파수는 20kHz~70kHz(20kHz 이상 70kHz 이하)의 경우에는 서로 이웃하는 타겟간에서의 방전을 안정시켜 유지할 수 있으므로 바람직하고, 한층 더 바람직하게는 55kHz이다.
본 발명의 전원 장치(37)는 각 스퍼터부(201)~(204)의 버킹 플레이트(221)~(224)에 교류 전압을 인가하는 구성에 한정되지 않고, 펄스 형상의 부전압을 여러 차례 인가하도록 구성하여도 된다. 이 경우에는, 서로 이웃하는 두개의 타겟중 한쪽의 타겟에 부전압의 인가를 끝마친 후에, 또한 다음에 부전압의 인가를 시작하기 전에, 다른 한쪽의 타겟에 부전압을 인가하도록 구성한다.
스퍼터 성막 장치(10)는 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)으로부터 스퍼터 되어 방출된 스퍼터 입자가 부착되는 위치에 배치된 방착부재를 가지고 있다.
방착부재는 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)의 주위를 둘러싸도록 타겟(211)~(214)에 설치된 타겟측 방착부재(251)~(254)를 가지고 있다.
즉, 각 타겟(211)~(214)의 외주보다 외측에는, 링 형상으로 이루어진 타겟측 방착부재(251)~(254)가 배치되어 있다. 여기서 말하는 「링 형상」이란, 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)의 주위를 둘러싸는 형상을 나타내는 것이며, 반드시 하나의 연결고리가 없는 원환인 것을 의미하지 않는다. 즉, 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)의 주위를 둘러싸는 형상이면 되고, 복수의 부품으로 이루어져도 되고, 어느 부분에 직선적인 형상을 가지고 있어도 된다.
타겟측 방착부재(251)~(254)는 Al2O3이며, 타겟측 방착부재(251)~(254)의 표면중 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)의 외주보다 외측으로 노출되는 면(이하 부착면이라고 칭한다)의 산술 평균 거칠기는 4㎛이상 10㎛이하로 되어 있다. 후술 하는 실시예에 나타내는 바와 같이, 타겟측 방착부재(251)~(254)의 부착면의 산술 평균 거칠기는 6㎛이상 10㎛이하로 되어 있는 것이 특히 바람직하다.
각 스퍼터부(201)~(204)의 구성은 동일하고, 부호(201)의 스퍼터부로 대표하여 설명하면, 도 2에 도시하는 바와 같이, 타겟측 방착부재(251)의 링의 외주는 버킹 플레이트(221)의 외주보다 크고, 타겟측 방착부재(251)의 링의 내주는 여기에서는 타겟(211)의 외주와 같거나 그것보다 크게 되어 있다.
타겟측 방착부재(251)는 타겟측 방착부재(251)의 링의 중심이 타겟(211)의 중심과 겹치는 것 같은 상대 위치에서, 타겟(211)이 고정된 버킹 플레이트(221)의 표면상에 배치되고, 버킹 플레이트(221)의 타겟(211)의 외주로부터 노출된 주연부를 덮고, 타겟측 방착부재(251)의 링의 내주에서 타겟(211)의 외주를 둘러싸고 있다.
타겟측 방착부재(251)의 링의 내주와 타겟(211)의 외주와의 틈새에 후술하는 플라즈마가 침수되지 않도록, 링의 내주는 가능한 한 작은 것이 바람직하다.
타겟측 방착부재(251)의 링의 안쪽에는 타겟(211)의 표면 전체가 노출되어, 타겟(211)의 표면 전체가 스퍼터 되는 스퍼터면을 이루고 있다. 부호(231)는 스퍼터면을 나타내고 있다.
후술하는 바와 같이 타겟(211)의 스퍼터면(231)이 스퍼터되면, 스퍼터면(231)으로부터 방출된 입자의 일부는, 타겟측 방착부재(251)의 부착면에 부착되고, 버킹 플레이트(221)의 표면에는 부착되지 않게 되어 있다.
본 발명의 타겟측 방착부재(251)는 타겟측 방착부재(251)의 링의 내주가 타겟(211)의 외주와 동일하거나 그것보다 큰 경우에 한정되지 않고, 타겟측 방착부재(251)의 링의 내주가 타겟(211)의 외주보다 작은 경우도 포함된다. 이 경우에는, 타겟측 방착부재(251)를 위에서 설명한 바와 같이 타겟(211)의 표면상에 배치하면, 타겟측 방착부재(251)는 타겟(211)의 주연부를 덮기 때문에, 타겟(211)의 표면중 타겟측 방착부재(251)의 링의 안쪽에 노출된 부분이 스퍼터 되는 스퍼터면(231)이 된다.
즉, 타겟측 방착부재(251)는 타겟(211)의 표면중 스퍼터면(231)을 포함한 면이 불연속이 되는 타겟(211) 단부에, 스퍼터면(231)의 주위를 둘러싸도록 설치되어 있다.
각 스퍼터부(201)~(204)중의 하나의 스퍼터부(예를 들면, 부호(201))와, 그것에 인접하는 다른 스퍼터부(202)와의 관계로 말하면, 서로 이웃하는 두개의 타겟(211), (212)중 하나의 타겟(211)의 스퍼터면(231)의 외주와, 다른 타겟(212)의 스퍼터면(232)의 외주와의 사이의 틈새는, 타겟측 방착부재(251), (252)로 덮여 있다.
따라서, 하나의 타겟(211)의 스퍼터면(231)의 외주와, 다른 타겟(212)의 스퍼터면(232)의 외주와의 사이의 틈새에 각 스퍼터면(231), (232)으로부터 방출된 스퍼터 입자가 침수되지 않게 되어 있다.
버킹 플레이트(221)~(224)의 외주의 외측에는 기둥 형상의 지지부(24)가 입설되고, 타겟측 방착부재(251)~(254)는 지지부(24)의 선단에 장착되어 있다.
지지부(24)가 도전성인 경우에는, 지지부(24)는 버킹 플레이트(221)의 외주로부터 이간되어 있다. 도전성의 지지부(24)는 진공조(11)에 전기적으로 접속되게 되지만, 타겟측 방착부재(251)는 절연성이기 때문에, 비록 타겟측 방착부재(251)가 버킹 플레이트(221)에 접촉하고 있다고 하여도, 버킹 플레이트(221)와 진공조(11)는 전기적으로 절연되어 있다.
또한, 지지부(24)가 도전성인 경우도 절연성의 경우도, 타겟측 방착부재(251)~(254)는 전기적으로 부상되어 있다.
스퍼터 성막 장치(10)는 기판(31)을 유지 지지하는 기판 유지 지지판(32)을 가지고 있다.
기판(31)은 기판 유지 지지판(32)에 유지 지지되고, 각 타겟(211)~(214)의 표면(스퍼터면(231)~(234))과 대면하는 위치에 배치되게 되어 있다.
기판 유지 지지판(32)의 표면의 크기는 기판(31)의 표면의 크기보다 크게 되고, 기판(31)은 기판(31)의 외주 전체가 기판 유지 지지판(32)의 외주보다 안쪽에 위치하고, 기판 유지 지지판(32)의 주연부의 사방이 기판(31)의 외주로부터 노출되는 것 같은 상대 위치에서 기판 유지 지지판(32)의 표면에 유지 지지된다.
기판(31)의 성막해야 할 성막면은 진공조(11)내에 노출되어 있다.
방착부재는 여기에서는 기판(31)의 성막면의 주위를 둘러싸도록 기판(31)에 설치된 기판측 방착부재(35)를 가지고 있다.
즉, 기판(31)의 외주보다 외측에는, 링 형상으로 이루어진 기판측 방착부재(35)가 배치되어 있다. 여기서 말하는 「링 형상」이란, 기판(31)의 성막면의 주위를 둘러싸는 형상을 나타내는 것이며, 반드시 하나의 연결고리가 없는 원환인 것을 의미하지 않는다. 즉, 기판(31)의 성막면의 주위를 둘러싸는 형상이면 되고, 복수의 부품으로 되어도 되고, 어느 부분에 직선적인 형상을 가지고 있어도 된다.
기판측 방착부재(35)는 Al2O3이며, 기판측 방착부재(35)의 표면중 기판(31)의 성막면의 외주보다 외측에 노출되는 면(이하, 부착면이라고 칭한다)의 산술 평균 거칠기는 4㎛이상 10㎛이하로 되어 있다. 후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이, 기판측 방착부재(35)의 부착면의 산술 평균 거칠기는 6㎛이상 10㎛이하로 되어 있는 것이 특히 바람직하다.
기판측 방착부재(35)의 링의 외주는 기판 유지 지지판(32)의 외주보다 크고, 기판측 방착부재(35)의 링의 내주는, 기판(31) 표면중 박막을 형성해야 할 성막면의 외주와 동일하거나 그것보다 크게 되어 있다.
기판측 방착부재(35)는 기판측 방착부재(35)의 링의 중심이 기판(31)의 성막면의 중심과 겹치는 것 같은 상대 위치에서, 기판(31)을 유지 지지하는 기판 유지 지지판(32)의 표면상에 배치되고, 기판 유지 지지판(32)의 기판(31)의 외주로부터 노출된 주연부를 덮고, 기판측 방착부재(35)의 링의 내주에서 기판(31)의 성막면의 외주를 둘러싸고 있다.
후술하는 바와 같이 각 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)이 스퍼터 되면, 각 스퍼터면(231)~(234)으로부터 방출된 입자의 일부는, 기판(31)의 표면과 기판측 방착부재(35)의 부착면에 각각 부착되고, 기판 유지 지지판(32)의 표면에는 부착되지 않게 되어 있다.
이후, 기판(31)과, 기판(31)을 유지 지지하는 기판 유지 지지판(32)과, 기판(31)의 성막면의 외주를 둘러싸는 기판측 방착부재(35)를 통칭하여 성막 대상물(30)이라고 칭한다.
이 스퍼터 성막 장치(10)를 사용하여 기판(31)의 성막면에 SiO2의 박막을 형성하는 스퍼터 성막 방법을 설명한다.
먼저, 각 스퍼터부(201)~(204)의 자석 장치(261)~(264)의 외주 자석의 외주의 일부를 해당 스퍼터부(201)~(204)의 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)의 외주로부터 삐져나오게 하는 거리의 최소값인 삐져 나옴 최소값과, 최대값인 삐져 나옴 최대값을 구하는 측정 공정을 설명한다.
도 2, 도 3을 참조하여, 각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟부를 진공조(11)내에 반입하고, 절연물(14)상에 배치한다. 여기에서는 각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟부의 타겟(211)~(214)에는 Si를 사용한다.
타겟측 방착부재(251)~(254)를 지지부(24)에 고정하여, 각 타겟측 방착부재(251)~(254)의 링의 안쪽에 각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)을 노출시킨다.
진공 배기 장치(12)에 의해 진공조(11)내를 진공 배기한다. 이후, 진공 배기를 계속하여 진공조(11)내의 진공 분위기를 유지한다.
성막 대상물(30)을 진공조(11)내에 반입하지 않고, 가스 도입계(13)로부터 진공조(11)내에 스퍼터 가스와 반응 가스와의 혼합 가스를 도입한다. 여기에서는 스퍼터 가스에 Ar가스를 사용하고, 반응 가스에 O2가스를 사용하여, 반응 가스원(O2가스원,(13b))으로부터 진공조(11)내에 도입된 O2가스가 각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟(211)~(214) 표면과 반응하고, 각 타겟(211)~(214)의 표면에 절연성의 산화물 SiO2를 형성하는, 이른바 산화 모드(Oxide　Mode)를 이루는 것 같은 유량으로 진공조(11)내에 혼합 가스를 도입한다. 여기에서는 Ar가스를 50sccm, O2가스를 150 sccm의 유량으로 도입한다.
진공조(11)를 접지 전위로 해 둔다. 전원 장치(37)로부터 각 스퍼터부(201)~(204)의 버킹 플레이트(221)~(224)에 20kHz~70kHz의 교류 전압을 인가하면, 서로 이웃하는 타겟(211)~(214)의 사이에 방전이 생겨, 각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟(211)~(214)상의 Ar가스가 전리되어, 플라즈마화한다.
플라즈마중의 Ar이온은 각 스퍼터부(201)~(204)의 자석 장치(261)~(264)가 형성되는 자장에 포착된다. 전원 장치(37)로부터 각 스퍼터부(201)~(204)의 버킹 플레이트(221)~(224)에 부전압이 인가되어 있을 때, Ar이온은 부전압을 인가된 버킹 플레이트(221)~(224)상의 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)에 충돌하여, 해당 스퍼터면(231)~(234)에 형성된 SiO2의 입자를 날려버린다.
스퍼터중의 각 스퍼터부(201)~(204) 상태는 동일하고, 부호(201)의 스퍼터부로 대표하여 설명한다.
이동 장치(29)에 의해 자석 장치(261)를 이동시키면, 자석 장치(261)가 타겟(211)의 표면상에 형성되는 자장은, 자장에 포착된 플라즈마와 함께, 타겟(211)의 표면상을 이동하고, 플라즈마가 이동하는 궤적에 따라 타겟(211) 표면이 연속적으로 스퍼터 된다.
외주 자석(27a1)의 외주 전체가 스퍼터면(231)의 외주의 안쪽에 위치하는 이동 범위내에서 자석 장치(261)를 이동시키면, 스퍼터면(231)의 중앙부는 스퍼터 되어 오목 형상으로 깎여진다. 스퍼터면(231)중 스퍼터 되어 깎여진 영역을 침식 영역이라고 칭한다. 침식 영역의 외주 위치를 시인할 수 있게 될 때까지 스퍼터면(231)을 깎는다.
그 다음에, 진공조(11)내의 진공 배기중의 가스 조성이나 압력을 모니터 하면서, 자석 장치(261)의 이동 범위를 서서히 넓혀, 외주 자석(27a1)의 외주의 일부가 스퍼터면(231)의 외주의 외측에 삐져 나오는 양을 서서히 크게 한다.
외주 자석(27a1)의 외주의 일부가 스퍼터면(231)의 외주의 외측에 삐져 나오는 양이 커짐에 따라, 타겟측 방착부재(251)상의 자장의 수평 성분이 커져, 타겟측 방착부재(251)가 스퍼터 되어 깎여지면, 진공조(11)내의 진공 배기중의 가스 조성이 변화한다. 진공조(11)내의 진공 배기중의 가스 조성의 변화로부터 타겟측 방착부재(251)의 스퍼터가 확인되었을 때에, 외주 자석(27a1)의 외주의 스퍼터면(231)의 외주로부터의 삐져 나옴량을 측정한다.
후술하는 생산 공정에서, 만일 타겟측 방착부재(251)가 스퍼터 하여 깎여지면, 타겟측 방착부재(251)의 입자가 기판(31)의 표면에 부착되어, 기판(31)의 표면에 형성하는 박막이 불순물로 오염되게 되므로, 여기서 측정한 삐져 나옴량을 삐져 나옴 최대값으로서 제어장치(36)에 기억시킨다.
타겟측 방착부재(251)의 경도가 여기에서는 스퍼터 되지 않을 정도로 큰 경우에는, 외주 자석(27a1)의 외주의 일부가 인접하는 타겟(212)의 스퍼터면(232)의 안쪽에 삐져 나오고, 인접하는 타겟(212)의 스퍼터면(232)이 깎여지면, 진공조(11)내의 압력이 변화한다. 진공조(11)내의 압력의 변화로부터 인접하는 타겟(212)의 스퍼터면(232)의 스퍼터가 확인되었을 때에, 외주 자석(27a1)의 외주의 해당 스퍼터면(231)의 외주로부터의 삐져 나옴량을 측정한다.
후술하는 생산 공정에서, 만일 하나의 스퍼터부(202)의 타겟(212)의 스퍼터면(232)이, 인접하는 스퍼터부(201)의 자석 장치(261)의 자장에 포착된 플라즈마에 의해 깎여지면, 기판(31)의 표면에 형성되는 박막의 평면성이 저하하므로, 여기서 측정한 삐져 나옴량을 삐져 나옴 최대값으로서 제어장치(36)에 기억시킨다.
그 다음에 도 3을 참조하여, 각 스퍼터부(201)~(204)의 버킹 플레이트(221)~(224)에의 전압 인가를 정지하고, 가스 도입계(13)로부터의 혼합 가스의 도입을 정지하여 스퍼터를 종료한다.
각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟측 방착부재(251)~(254)를 지지부(24)로부터 떼어내고, 각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟부를 진공조(11)의 외측에 반출한다.
진공조(11)의 외측에 반출한 타겟부의 타겟(211)으로부터, 침식 영역의 외주와 스퍼터면(231)의 외주와의 사이의 간격을 계측한다. 외주 자석(27a1)의 외주로부터 이 간격보다 안쪽은 스퍼터 되어 깎여지는 것을 알았으므로, 여기서 계측된 간격을 삐져 나옴 최소값으로서 제어장치(36)에 기억시킨다.
그 다음에 생산 공정으로서 도 3을 참조하여, 각 스퍼터부(201)~(204)의 미사용의 타겟부를 진공조(11)내에 반입하고, 절연물(14)상에 배치한다.
타겟측 방착부재(251)~(254)를 지지부(24)에 고정하여, 각 타겟측 방착부재(251)~(254)의 링의 안쪽에 각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)을 노출시킨다.
진공 배기 장치(12)에 의해 진공조(11)내를 진공 배기한다. 이후, 진공 배기를 계속하여 진공조(11)내의 진공 분위기를 유지한다.
진공조(11)내에 성막 대상물(30)을 반입하고, 성막 대상물(30)의 기판(31)의 성막면이 각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)과 대면하는 위치에 정지시킨다.
가스 도입계(13)로부터 진공조(11)내에 스퍼터 가스와 반응 가스와의 혼합 가스를, 상술한 측정 공정과 같은 유량으로 도입한다. 각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟(211)~(214)의 표면은 진공조(11)내에 도입된 반응 가스인 O2가스와 반응하여 SiO2가 형성된다.
측정 공정과 마찬가지로, 전원 장치(37)로부터 각 스퍼터부(201)~(204)의 버킹 플레이트(221)~(224)에 교류 전압을 인가하여, 각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟(211)~(214)과 기판(31)과의 사이의 Ar가스를 플라즈마화하여, 각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)을 스퍼터 한다.
각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)으로부터 스퍼터 된 SiO2의 입자의 일부는, 기판(31)의 성막면에 부착되고, 기판(31)의 성막면에 SiO2의 박막이 형성된다.
각 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)으로부터 스퍼터 된 SiO2의 입자의 일부는 타겟측 방착부재(251)~(254)의 부착면이나 기판측 방착부재(35)의 부착면에 부착된다. 타겟측 방착부재(251)~(254)와 기판측 방착부재(35)는 모두 Al2O3이며, 타겟측 방착부재(251)~(254)의 부착면의 산술 평균 거칠기와 기판측 방착부재(35)의 부착면의 산술 평균 거칠기는 모두 4㎛이상 10㎛이하로 되어 있고, 후술하는 실시예로 나타내는 바와 같이, 스퍼터중에 각 방착부재(251)~(254), (35)의 부착면에 부착된 부착물의 박막은 해당 부착면으로부터 박리되지 않는다. 따라서, 각 방착부재(251)~(254), (35)의 부착면으로부터 박리된 부착물의 박막이 진공조(11)내에 비산하여, 아킹을 유발하거나 기판(31) 표면에 부착되어 기판(31)의 성막면에 형성되는 박막을 오염시킨다고 하는 문제는 발생하지 않는다.
게다가 타겟측 방착부재(251)~(254)는 절연성이기 때문에, 타겟측 방착부재(251)~(254)의 부착면에 퇴적된 SiO2의 부착막에서는 절연 파괴는 일어나지 않고, 타겟측 방착부재(251)~(254)상에서 아킹은 발생하지 않는다. 타겟측 방착부재(251)~(254)상에서 아킹이 발생하지 않기 때문에, 아킹에 의한 타겟측 방착부재(251)~(254)의 손상을 방지할 수 있다. 또한 아킹에 유래하는 불순물에 의한 기판(31)의 성막면에 형성되는 박막의 오염을 방지할 수 있다.
스퍼터중의 각 스퍼터부(201)~(204)의 상태는 동일하고, 부호(201)의 스퍼터부로 대표하여 설명한다.
제어장치(36)는 여기에서는, 자석 장치(261)를 외주 자석(27a1)의 외주 전체가 타겟(211)의 스퍼터면(231)의 외주보다 안쪽에 들어가는 위치와, 외주 자석(27a1)의 외주의 일부가 스퍼터면(231)의 외주로부터 삐져나오는 위치와의 사이를 이동시키도록 구성되어 있다.
즉, 자석 장치(261)는 외주 자석(27a1)의 외주 전체가 스퍼터면(231)의 주위를 둘러싸는 방착부재(251)의 내주보다 안쪽에 들어가는 위치와, 외주 자석(27a1)의 외주의 일부가 스퍼터면(231)의 주위를 둘러싸는 방착부재(251)의 내주보다 외주 측에 삐져나오는 위치와의 사이에서 이동하도록 구성되어 있다.
스퍼터중에, 외주 자석(27a1)의 외주의 일부가 스퍼터면(231)의 외주로부터 삐져나오면, 자석 장치(261)의 자장에 포착된 플라즈마가 타겟측 방착부재(251)에 접촉하지만, 타겟측 방착부재(25a1)는 절연성의 재질로 형성되어 있기 때문에, 플라즈마가 타겟측 방착부재(251)에 접촉하여도 아킹은 발생하지 않는다. 따라서, 타겟(211)의 스퍼터면(231)중 종래보다 넓은 면적을 스퍼터 할 수 있다.
본 발명의 제어장치(36)는 상기 구성에 한정되지 않고, 자석 장치(261)를 외주 자석(27a1)의 외주 전체가 타겟(211)의 스퍼터면(231)의 외주보다 안쪽에 포함되는 범위내에서 이동시키도록 구성되어 있는 경우도 포함된다. 그렇지만, 외주 자석(27a1)의 외주의 일부를 스퍼터면(231)의 외주의 외측에 삐져나오게 하는 편이, 스퍼터면(231)중 보다 넓은 면적을 스퍼터 할 수 있으므로 바람직하다.
여기에서는 제어장치(36)는 외주 자석(27a1)의 외주의 일부를 스퍼터면(231)의 외주로부터 측정 공정에서 구한 삐져 나옴 최소값보다 긴 거리를 삐져나오게 하여, 자석 장치(261)를 이동시키는 동안에, 외주 자석(27a1)의 표면을 타겟(211)의 스퍼터면(231) 전체의 각 점의 바로 안쪽의 점과 적어도 한 번씩 대면시키고, 또한 외주 자석(27a1)의 외주를 스퍼터면(231)의 외주 사방의 각 부분과 적어도 한 번씩 교차시키도록 구성되어 있다.
그 때문에, 스퍼터면(231)의 외주보다 안쪽 전체가 스퍼터 하여 깎여지고, 스퍼터면(231)에 재부착되는 SiO2는 스퍼터면(231)에 퇴적되지 않는다. 종래는 도전성의 타겟 표면에 절연성의 SiO2가 퇴적하기 때문에, 퇴적한 SiO2에서의 절연 파괴에 의해 타겟상에서 아킹이 발생하고 있었지만, 본 발명에서는 타겟(211)상에 SiO2가 퇴적하지 않기 때문에, 타겟(211)상에서 아킹은 발생하지 않는다.
타겟(211)상에서 아킹이 발생하지 않기 때문에, 아킹에 의한 타겟(211)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 기판(31)에 형성하는 박막의 불순물에 의한 오염을 방지할 수 있다.
더욱이 제어장치(36)는 외주 자석(27a1)의 외주를 스퍼터면(231)의 외주로부터, 측정 공정에서 구한 삐져 나옴 최대값보다 짧은 거리 삐져 나오도록 구성되어 있다. 따라서, 타겟측 방착부재(251)가 스퍼터 되어 깎여지는 것을 방지할 수 있고, 또한 기판(31)에 형성하는 박막의 불순물에 의한 오염을 방지할 수 있다.
또한, 각 스퍼터부(201)~(204) 중의 하나의 스퍼터부(예를 들면, 부호(201))와, 거기에 인접하는 다른 스퍼터부(202)와의 관계로 말하면, 제어장치(36)는 하나의 스퍼터부(201)의 자석 장치(261)를, 해당 자석 장치(261)의 외주 자석(27a1)의 외주 전체가 해당 스퍼터부(201)의 타겟(211)의 스퍼터면(231)의 외주보다 안쪽에 들어가는 위치와, 해당 외주 자석(27a1)의 외주의 일부가 해당 스퍼터면(231)의 외주와, 해당 타겟(211)에 인접하는 다른 스퍼터부(202)의 타겟(212)의 스퍼터면(232)의 외주와의 사이에 삐져 나오는 위치와의 사이에서도 이동시키도록 구성되어 있다.
즉, 하나의 스퍼터부(201)의 타겟(211)의 스퍼터면(231)의 외주와, 해당 스퍼터부(201)에 인접하는 다른 스퍼터부(202)의 타겟(212)의 스퍼터면(232)의 외주와의 사이를 외측 영역이라고 부르면, 제어장치(36)는 해당 스퍼터부(201)의 자석 장치(261)를 해당 자석 장치(261)의 외주 자석(27a1)의 외주 전체가 해당 스퍼터부(201)의 타겟(211)의 스퍼터면(231)의 외주보다 안쪽에 들어가는 위치와, 외측 영역에 삐져 나오는 위치와의 사이에서도 이동시키도록 구성되어 있다.
바꾸어 말하면, 적어도 하나의 타겟(211)의 스퍼터면(231)의 뒤편에 설치된 자석 장치(261)는 외주 자석(27a1)의 외주 전체가 해당 타겟(211)의 스퍼터면(231)의 주위를 둘러싸는 방착부재(251)의 내주보다 안쪽에 들어가는 위치와, 외주 자석(27a1)의 외주의 일부가 타겟(211)의 방착부재(251)의 내주보다 외측과, 해당 타겟(211)에 인접하는 다른 타겟(212)의 스퍼터면(232)의 주위를 둘러싸는 방착부재(252)의 내주와의 사이에 삐져 나오는 위치와의 사이에서 이동하도록 구성되어 있다.
그 때문에 본 발명에서는, 각 스퍼터부(201)~(204)의 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)의 크기를 종래와 동일하게 하고, 또한 하나의 스퍼터부(여기에서는 부호(201)의 타겟(211)의 스퍼터면(231)중 스퍼터 되는 침식 영역의 외주와, 인접하는 다른 스퍼터부(202)의 타겟(212)의 스퍼터면(232)의 침식 영역의 외주와의 사이의 폭을 종래와 동일하게 하는 경우에는, 서로 이웃하는 타겟(211)~(214)의 외주간의 틈새를 종래보다 넓게 할 수 있으므로, 사용하는 타겟재의 양을 종래보다 줄일 수 있어, 코스트 다운이 된다.
도 2, 3을 참조하여, 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)의 스퍼터를 소정 시간 계속하여 기판(31)의 성막면에 소정의 두께의 SiO2의 박막을 형성한 후, 각 스퍼터부(201)~(204)의 버킹 플레이트(221)~(224)에의 전압 인가를 정지하고, 가스 도입계(13)로부터의 혼합 가스의 도입을 정지하여 스퍼터를 종료한다.
처리가 완료된 성막 대상물(30)을 진공조(11)의 외측으로 반출하여 후속 공정에 흘린다. 그 다음에, 미처리의 성막 대상물(30)을 진공조(11)내에 반입하고, 상술한 생산 공정에 의한 스퍼터 성막을 반복한다.
상기 설명에서는, 스퍼터 성막 장치(10)가 스퍼터부를 복수개 가지는 경우를 설명하였지만, 본 발명은 스퍼터부를 하나만 가지는 경우도 포함된다. 이 경우에는, 버킹 플레이트와 기판 유지 지지판에 전원 장치를 전기적으로 접속하고, 타겟과 기판에 서로 역극성의 교류 전위를 인가하여, 타겟과 기판과의 사이에서 방전을 발생시켜, 타겟과 기판과의 사이의 스퍼터 가스를 플라즈마화하면 된다.
상기 설명에서는, 각 스퍼터부의 타겟과 기판을 각각 세운 상태로 대면시켰지만, 본 발명은 각 스퍼터부의 타겟의 스퍼터면과 기판의 성막면이 서로 대면한다면 상기의 배치에 한정되지 않고, 각 스퍼터부의 타겟의 윗쪽에 기판을 배치하여 서로 대면시켜도 되고, 각 스퍼터부의 타겟의 하부에 기판을 배치하여 서로 대면시켜도 된다. 각 스퍼터부의 타겟의 하부에 기판을 배치하면, 기판에 파티클이 낙하하여 박막의 품질이 저하하기 때문에, 각 스퍼터부의 타겟의 윗쪽에 기판을 배치하거나, 혹은 상술한 설명과 같이 각 스퍼터부의 타겟과 기판을 각각 세운 상태로 대면시키는 편이 바람직하다.
또한, 도 1에서는 자석 장치(261)~(264)의 평면 형상은 세장(細長) 형상으로 나타내고 있지만, 본 발명의 자석 장치(261)~(264)의 평면 형상은 세장 형상에 한정되지 않는다.
상기 설명에서는, 우선 O2가스를 Si의 타겟(211)~(214) 표면과 반응시켜, 타겟(211)~(214)의 표면에 SiO2를 형성한 후, 타겟(211)~(214) 표면을 스퍼터 하여 SiO2의 박막을 형성하였지만, O2가스를 타겟(211)~(214) 표면과 반응시키지 않고 , Si의 타겟(211)~(214)의 표면을 스퍼터 하여, 타겟(211)~(214)의 표면으로부터 방출된 Si의 입자를 O2가스와 반응시켜 SiO2의 박막을 형성하는 경우도 본 발명에 포함된다.
상기 설명에서는, 진공조(11)내에 O2가스를 도입하면서, Si의 타겟을 스퍼터 하여 SiO2의 박막을 형성하는 경우를 설명하였지만, SiO2의 타겟을 스퍼터 하여, SiO2의 박막을 형성하는 경우도 본 발명에 포함된다.
더욱이 본 발명은, Al 등의 금속재료의 타겟을 스퍼터 하여, 금속의 박막을 형성하는 경우에도 이용할 수 있다.
성막에 O2가스를 이용하지 않는 경우에는, 스퍼터 성막 장치(10)의 가스 도입계(13)로부터 O2가스원(13b)을 생략하여도 된다.
본 발명의 방착부재는 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)으로부터 스퍼터 되어 방출된 스퍼터 입자가 부착되는 위치이면, 위에서 설명한 바와 같이 타겟(211)~(214)의 스퍼터면(231)~(234)의 외주를 둘러싸는 위치에 배치된 타겟측 방착부재(251)~(254)나, 기판(31)의 성막면의 외주를 둘러싸는 위치에 배치된 기판측 방착부재(35)에 한정되지 않고, 예를 들면 진공조(11)의 내벽면에 배치된 방착부재를 가지고 있어도 된다. 부호 39는 진공조(11)의 내벽면에 배치된 방착부재를 나타내고 있다.
진공조(11)의 내벽면의 재질이 Al2O3의 경우에는, 진공조(11)의 내벽면상에 방착부재(39)를 부착하지 않고, 진공조(11)의 내벽면 자체를 4㎛이상 10㎛이하의 산술 평균 거칠기로 처리하여 사용하여도 된다. 그렇지만, 내벽면상에 방착부재(39)를 부착하는 편이, 진공조(11)의 클리닝이 용이하고 바람직하다.
본 발명의 방착부재는 Al2O3이며, 방착부재의 표면중 성막 입자가 부착되는 부착면의 산술 평균 거칠기가 4㎛이상 10㎛이하로 되어 있으면, 상기 설명과 같이 스퍼터 장치로 사용되는 방착부재에 한정되지 않고, 도 2, 4를 참조하여, 진공조(11)와, 진공조(11)내를 진공 배기하는 진공 배기 장치(12)와, 진공조(11)내에 배치된 성막 재료(211), (21)로부터 성막 입자를 방출시키는 방출 수단을 가지고, 기판(31) 표면에 성막 재료를 퇴적시키는 성막 장치(10), (10a)의 성막 입자가 부착되는 위치에 배치된 방착부재(251), (35), (39)도 본 발명에 포함된다.
여기서 방출 수단이란 구체적으로는, 도 2를 참조하여, 성막 장치(10)가 스퍼터 장치인 경우에는, 진공조(11)내에 가스를 도입하는 가스 도입계(13)와, 도입된 가스를 가속하여 타겟에 충돌시키는 전원 장치(37)이며, 도 4를 참조하여, 성막 장치(10a)가 증착 장치인 경우에는, 성막 재료(21)를 가열하는 가열 장치(51)이다.
또한, 본 발명의 방착부재는 Al2O3이며, 방착부재의 표면중 성막 입자가 부착되는 부착면의 산술 평균 거칠기가 4㎛이상 10㎛이하로 되어 있으면, 도 5, 6을 참조하여, 진공조(11)와, 진공조(11)내를 진공 배기하는 진공 배기 장치(12)와, 진공조(11)내에 가스를 도입하는 가스 도입계(52)와, 진공조(11)내에 도입된 가스를 화학 반응시켜 성막 입자를 생성하는 반응 수단을 가지고, 기판(31) 표면에 성막 재료를 퇴적시키는 성막 장치(10b), (10c)의 성막 입자가 부착되는 위치에 배치된 방착부재(35), (39)도 본 발명에 포함된다.
여기서 반응 수단이란 구체적으로는, 도 5를 참조하여, 성막 장치(10b)가 PE－CVD 장치인 경우에는, 진공조(11)내에 도입된 가스를 방전시키는 전극(53)이며, 도 6을 참조하여, 성막 장치(10c)가 Cat－CVD 장치인 경우에는, 진공조(11)내에 도입된 가스와 접촉하여 가스를 분해시키는 필라멘트(55)이다. 또한, 도 5의 부호 54는 전극(53)에 전압을 인가하는 전원 장치이다.
또한, 본 발명의 방착부재는, 금속 모재의 표면에 Al2O3를 피막한 것보다도, Al2O3의 무구재(無垢材)가 바람직하다. 왜냐하면, 금속 모재의 표면에 Al2O3의 박막을 피막한 것에서는, 플라즈마의 열로 가열되면, 금속이 Al2O3보다도 열팽창율이 크기 때문에, 열팽창한 금속 모재로부터 Al2O3 피막이 박리할 우려가 있기 때문이다.
(실시예)
블라스트 처리에 의해 부착면의 산술 평균 거칠기가 2㎛보다 작아진 Al2O3인 제 1의 시험용 방착부재와, 블라스트 처리에 의해 부착면의 산술 평균 거칠기가 2㎛이상 3㎛보다 작아진 Al2O3인 제 2의 시험용 방착부재와, 블라스트 처리에 의해 부착면의 산술 평균 거칠기가 4㎛이상 6㎛보다 작아진 Al2O3인 제 ３ 시험용 방착부재와, 블라스트 처리에 의해 부착면의 산술 평균 거칠기가 6㎛이상 10㎛이하로 된 Al2O3인 제 ４ 시험용 방착부재를 작성하였다.
본 발명의 스퍼터 성막 장치(10)에 있어서, 시험 공정으로서 제 1~제 ４ 시험용 방착부재중 어느 한종류를 방착부재(251)~(254), (35)로서 사용하고, 진공조(11)내에 Ar가스와 O2가스와의 혼합 가스를 도입하여 Si의 타겟(211)~(214)을 스퍼터 하여, 방착부재(251)~(254), (35)의 표면에 SiO2의 입자를 부착시켰다. 방착부재(251)~(254), (35)의 부착면에 부착된 부착물의 박막(SiO2막)의 막 두께가 1000㎛가 될 때까지 타겟(211)~(214)의 스퍼터를 계속한 후, 스퍼터를 정지하고, 방착부재(251)~(254), (35)를 진공조(11)의 외측으로 반출하고, 방착부재(251)~(254), (35)의 부착면을 사진에 촬영하였다. 이 시험 공정을, 방착부재(251)~(254), (35)로서 제 1~제 ４ 시험용 방착부재를 한종류씩 사용하여 반복하였다.
또한, 상기 스퍼터 성막 장치(10)에서는, 방착부재(251)~(254), (35)를 교환하지 않고 10000장의 기판(31)을 성막하면, 방착부재(251)~(254), (35)의 부착면에는 1000㎛의 막 두께의 SiO2막이 형성되는 것을 미리 알고 있다.
도 7은 제 1의 시험용 방착부재의 시험 공정 후의 부착면을 촬영한 사진이다. 사진상에서 우측 엣지로부터 광범위하게 SiO2막의 부착면으로부터의 막 벗겨짐을 확인할 수 있다.
도 8은 제 2의 시험용 방착부재의 시험 공정 후의 부착면을 촬영한 사진이다. 부분적으로 SiO2막의 부착면으로부터의 박리를 확인할 수 있다.
도 9는 제 ３ 시험용 방착부재의 시험 공정 후의 부착면을 촬영한 사진이다. SiO2막의 표면에 기복은 확인할 수 있지만, SiO2막의 부착면으로부터의 박리는 확인할 수 없다.
도 10은 제 ４ 시험용 방착부재의 시험 공정 후의 부착면을 촬영한 사진이다. SiO2막의 표면에 기복은 확인하지 못하고, SiO2막의 부착면으로부터의 박리도 확인할 수 없다.
상기 결과로부터, 블라스트 처리에 의해 부착면의 산술 평균 거칠기를 4㎛이상 10㎛이하로 이루어진 Al2O3를 방착부재에 사용하면, 10000장의 기판을 처리하여도, 방착부재의 부착면으로부터 부착물은 박리하지 않는 것을 알 수 있다.
또한, 부착면의 상기 산술 평균 거칠기를 6㎛이상 10㎛이하로 한 경우는, 보다 그 부착물 박리 방지의 효과가 높은 것을 알 수 있다.
10 : 스퍼터 성막 장치(성막장치)
10a, 10b, 10c : 성막 장치
11 : 진공조 12 : 진공 배기 장치
13 : 가스 도입계 13b : 반응 가스원(O2가스원)
21 : 성막 재료 211~214 : 타겟(성막 재료)
251~254 : 타겟측 방착부재 31 : 기판
35 : 기판측 방착부재 37 : 전원 장치
39 : 진공조의 내벽면에 배치된 방착부재
52 : 가스 도입계

Claims (9)

  1. 진공조와,
    상기 진공조내를 진공 배기하는 진공 배기 장치와,
    상기 진공조내에 가스를 도입하는 가스 도입계와,
    상기 진공조내에 노출되는 스퍼터면을 가지는 타겟과,
    상기 타겟에 전압을 인가하는 전원 장치와,
    상기 타겟의 상기 스퍼터면으로부터 스퍼터 된 스퍼터 입자가 부착되는 위치에 배치된 방착부재를 가지고,
    상기 타겟의 상기 스퍼터면과 대면하는 위치에 배치된 기판의 성막면에 박막을 성막하는 스퍼터 성막 장치이며,
    상기 방착부재는 Al2O3이며, 상기 방착부재의 표면중 상기 스퍼터 입자가 부착되는 부착면의 산술 평균 거칠기는 4㎛이상 10㎛이하로 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터 성막 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방착부재는 상기 타겟의 상기 스퍼터면의 주위를 둘러싸도록 상기 타겟에 설치된 타겟측 방착부재를 가지는 것을 특징으로 하는 스퍼터 성막 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 타겟을 복수 가지고,
    각 상기 타겟은 상기 진공조내에 서로 이간하여 일렬로 나란히 배치되고, 각 상기 타겟의 상기 스퍼터면은 동일한 평면상에 위치하도록 가지런하게 되어 있고,
    상기 전원 장치는 서로 이웃하는 두개의 타겟의 사이에 교류 전압을 인가하도록 구성된 스퍼터 성막 장치이며,
    서로 이웃하는 두개의 상기 타겟중 한쪽의 상기 타겟의 상기 스퍼터면의 외주와, 다른 한쪽의 상기 타겟의 상기 스퍼터면의 외주와의 사이의 틈새는, 상기 타겟측 방착부재로 덮인 것을 특징으로 하는 스퍼터 성막 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 타겟을 복수 가지고,
    각 상기 타겟은 상기 진공조내에 서로 이간하여 일렬로 나란히 배치되고, 각 상기 타겟의 상기 스퍼터면은 동일한 평면상에 위치하도록 가지런하게 되어 있고,
    상기 전원 장치는, 각 상기 타겟과, 각 상기 타겟의 상기 스퍼터면과 대면하는 위치에 배치된 기판과의 사이에 직류 전압 또는 교류 전압의 어느 한쪽을 인가하도록 구성된 스퍼터 성막 장치이며,
    서로 이웃하는 두개의 상기 타겟중 한쪽의 상기 타겟의 상기 스퍼터면의 외주와, 다른 한쪽의 상기 타겟의 상기 스퍼터면의 외주와의 사이의 틈새는, 상기 타겟측 방착부재로 덮인 것을 특징으로 하는 스퍼터 성막 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 방착부재는 상기 기판의 상기 성막면의 주위를 둘러싸도록 상기 기판에 설치된 타겟측 방착부재를 가지는 것을 특징으로 하는 스퍼터 성막 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟은 SiO2인 것을 특징으로 하는 스퍼터 성막 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟은 Si이며, 상기 가스 도입계는 O2가스를 방출하는 O2가스원을 가지는 것을 특징으로 하는 스퍼터 성막 장치.
  8. 진공조와,
    상기 진공조내를 진공 배기하는 진공 배기 장치와,
    상기 진공조내에 배치된 성막 재료로부터 성막 입자를 방출시키는 방출 수단과,
    를 가지는 성막 장치의 상기 성막 입자가 부착되는 위치에 배치된 방착부재이며,
    상기 방착부재는 Al2O3이며, 상기 방착부재의 표면중 상기 성막 입자가 부착되는 부착면의 산술 평균 거칠기는 4㎛이상 10㎛이하로 이루어진 것을 특징으로 하는 방착부재.
  9. 진공조와,
    상기 진공조내를 진공 배기하는 진공 배기 장치와,
    상기 진공조내에 가스를 도입하는 가스 도입계와,
    상기 진공조내에 도입된 상기 가스를 화학 반응시켜 성막 입자를 생성하는 반응 수단과,
    를 가지는 성막 장치의 상기 성막 입자가 부착되는 위치에 배치된 방착부재이며,
    상기 방착부재는 Al2O3이며, 상기 방착부재의 표면중 상기 성막 입자가 부착되는 부착면의 산술 평균 거칠기는 4㎛이상 10㎛이하로 이루어진 것을 특징으로 하는 방착부재.
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