KR20140016306A

KR20140016306A - 막 형성장치 및 막 형성방법

Info

Publication number: KR20140016306A
Application number: KR1020137025406A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 야마모토
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2014-02-07
Also published as: JPWO2012132196A1; CN103443324B; KR101949266B1; US20140008212A1; CN103443324A; WO2012132196A1; JP5935045B2

Abstract

본 발명의 막 형성장치는 진공 챔버(100)와 진공 챔버(100) 중에서 기판(6)을 지지하는 기판 홀더(5)와 기판(6)의 주 면에 대해서 경사진 주 면을 갖는 막 형성재료를 포함하는 타깃(2)과 타깃(2)의 주 면의 외주와 기판의 주 면의 외주를 연결하는 선분(31, 32)으로 둘러싸인 공간영역(30)의 밖으로서, 기판의 주 면의 상부 공간을 덮도록 설치된 각도보정판(12)을 구비하며, 진공 챔버(100)의 정면에서 보아서, 기판의 주면 상의 임의의 점을 B로 하고 타깃(2)의 주면 상의 적어도 중앙의 점을 C로 한 때, 각각의 점 B와 점 C를 연결하는 각 선에 대해서 각각의 점 B로부터 45도를 이루는 각 선상에 각도보정판(12)의 주 면의 적어도 일부가 있으며, 각도보정판(12)의 주 면의 다른 부분은 타깃(2)과 반대 측으로 연장하고 있다.

Description

막 형성장치 및 막 형성방법{FILM FORMING APPARATUS AND FILM FORMING METHOD}

본 발명은 박막을 형성하는 막 형성방법 및 막 형성장치에 관한 것으로, 특히 기판에 입사하는 재료 입자의 입사각을 제어하는 막 형성방법 및 막 형성장치에 관한 것이다.

박막을 작성하는 기술로 진공증착법, 스퍼터링법, CVD법 등이 있다. 이들 막 형성방법은 박막을 형성함으로써 벌크 재와는 다른 특성을 얻을 수 있으므로, 반도체를 비롯한 최근의 고기능 디바이스를 실현하는 중요한 기술이다. 그 중에서도 기판에 입사하는 재료 입자의 각도를 제어하여 이방성 성장을 시키는 기술이 있다.

이와 같은 비스듬하게 성장한 막은 벌크 재와는 다른 물성을 나타내며, 예를 들어 고밀도 자기기록매체 등에 응용되고 있다. 또, 재료 입자의 입사각도를 바꾸면서 막 형성을 하면 나노미터 오더의 입체적인 구조를 작성할 수 있고, MEMS(Micro ElectroMechanical Systems) 디바이스에의 응용 등이 검토되고 있다.

의도한데로 막을 성장시키기 위해서는 입사 입자의 각도분포를 제어하며, 이상적으로는 단일 각도의 재료 입자를 얻는 것이 바람직하다.

한편, 증착 원으로부터 방출되는 입자는 각도분포를 갖는다. 진공증착에서의 도가니에서도, 스퍼터법에서의 타깃에서도 방출되는 증착 입자의 각도는 전형적으로는 수직방향으로부터의 각도를 θ로 한 때에 θ방향으로 방출되는 증착 입자 플럭스가 Cosθ의 거듭제곱에 비례한다고 하는 Cos칙에 가까운 분포형상으로 근사할 수 있다고 말해지고 있다.

기판에 입사하는 증착 입자의 각도분포를 단일 각도에 근접시키기 위한 하나의 생각으로 기판과 증착 원의 거리를 떼어 놓는 방법이 있다. 기판에서 본 증착 원의 시각(visual angle)이 작아지므로 거리를 떼어 놓으면 떼어 놓을수록 입사각분포의 폭은 좁아진다.

그러나, 증착 원과 기판의 거리가 멀어지면 증착 입자가 그 사이의 공간을 진행 중에 잔류가스와 충돌할 가능성이 커지며, 진행방향이 변화하는 정도가 높아진다. 이 때문에 기판에의 입사각 분포는 확산하여 버린다. 일반적으로는 배기능력을 높여서 잔류가스를 배제함으로써 증착 입자의 직진성을 유지하도록 설계되나, 진공 펌프가 커져서 설비의 가격도 비싸진다.

한편, 증착 원과 기판 사이에 구조물을 설치하여, 증착 입자 중에서 증착 원으로부터 부적절한 각도로 뛰어나온 입자는 도중에 차단한다고 하는 생각도 있다. 이것은 예를 들어 특허문헌 1에 나타나는 콜리미터(Collimeter)를 이용하는 방법이다.

이에 의하면 증착 입자의 입사각도 분포를 좁힐 수 있으나, 증착 원과 기판 사이에 콜리미터를 설치함으로써 기판에 도달하는 증착 입자의 양을 저하시켜 버린다. 또, 콜리미터를 통과한 후에 잔류가스에 의한 산란을 받은 경우에 효과는 감소한다. 따라서 적극적으로 반응성 가스를 도입하여 막 형성을 하는 경우나, 대형 장치 등에서 챔버 벽으로부터의 가스 방출을 피하기 어려운 경우에는 충분한 효과를 얻을 수 없었다.

또, 상기 구성과는 달리, 차폐판을 증착 원과 기판 사이에 침입하지 않도록 설치하여, 챔버의 내벽 등의 불필요한 영역에 증착 입자가 부착하지 않도록 하는 기술도 있다(예를 들어 특허문헌 2).예를 들어 특허문헌 2에는 막 형성에 방해가 되지 않도록 그 위치를 가변으로 하는 것도 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본국 특표 2005-530919호 공보 특허문헌 2: 일본국 특개 2003-13206호 공보

그러나 본원 발명자가 이상과 같은 종래 기술에 의거한 진공증착법(도 3 참조)에 의해 돌기물에 경사 막 형성???을 한바, 특히, 반응성 가스를 도입한 경우에 증착 입자의 입사각도가 충분히 실현되지 않았다. 도 2 (a), 도 2 (b)에 돌기를 갖는 기판(6)과 막 부착상황의 개략도를 나타낸다.

즉, 본원 발명자는 도 2 (a)에 나타내는 것과 같이 돌기 간의 바닥면에 막(18)이 부착하는 것을 방지하기 위해 비스듬하게 증착 입자(17)를 공급하는 방법의 시도를 하였으나, 실제로 형성된 막(18)은 도 2 (b)에 나타내는 것과 같이 바닥면에도 부착하며, 기판의 수직방향으로부터도 많은 증착 입자(17)가 날아오고 있다는 것을 시사하는 결과를 얻었다.

여기서, 도 3에 기판에 대해서 비스듬하게 증착 입자를 공급하는 막 형성장치의 종래 예를 나타낸다.

도 3에 나타내는 것과 같이, 1은 진공 챔버, 2는 타깃, 3은 베이킹 플레이트, 4는 고전압인가 전원이다. 타깃(2)과 마주하는 위치에는 기판 홀더(5)가 있고, 피처리물로서의 기판(6)을 설치한다. 7은 배기장치, 8은 배기구, 9는 밸브, 10은 어스 실드(earth shield), 11은 자기회로이다.

이때, 종래의 막 형성장치에서의 기판(6)과 증착 원(2)의 거리는 590㎜, 막 형성 중의 압력은 0.1Pa였다. 여기에서는 증착 입자가 반응성 가스와 충돌하는 빈도의 기준으로 산소를 예로 들어서 산소가스끼리의 평균 자유행정의 이론을 적용하였다.

그 경우, 300K, 0.1Pa에서의 평균 자유행정은 106㎜이며, 평균적으로 기판까지의 거리에서는 증착 입자는 6회 정도 충돌한다. 이 때문에 입사각도 분포가 확산하여 목적한 그대로의 경사 막 형성을 할 수 없었다고 생각된다.

또, 증착 입자와 산소가스의 충돌은 산소끼리의 충돌과 다르나, 산란 정도를 평가하는 기준으로는 이용할 수 있다.

본 발명은 상술한 종래의 과제를 고려하여, 부적절한 각도로 기판에 입사하는 증착 입자를 억제하여, 목적으로 한 그대로의 입사각의 증착 입자에 의한 막 형성을 실현할 수 있는 막 형성장치 및 막 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제 1 본 발명은, 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 중에서 기재(base)를 지지하는 지지부와, 상기 지지된 상기 기재의 주 면에 대해서 경사진 주 면을 갖는 막 형성재료를 포함하는 증착 원과, 상기 증착 원의 주 면의 외주와 상기 기재의 주 면의 외주를 연결하는 선분으로 둘러싸인 공간영역의 밖으로서, 상기 기재의 주 면의 상부 공간을 덮도록 설치된 각도보정 부재를 구비하며, 상기 기재의 주 면과 상기 증착 원의 주면 및 상기 각도보정 부재의 상기 기재에 대면하는 측의 주 면의 각 면은 상기 진공 챔버의 정면에서 보아서 깊이방향으로 연장하고 있고, 상기 진공 챔버의 정면에서 보아서 상기 기재의 상기 주면 상의 임의의 점을 제 1 점으로 하고, 상기 증착 원의 상기 주면 상의 적어도 중앙의 점을 제 2 점으로 한 때에, 각각의 상기 제 1 점과 상기 제 2 점을 연결하는 각 선에 대해서, 상기 각각의 제 1 점으로부터 45도의 각도를 이루는 각 선상에 상기 각도보정 부재의 상기 주 면의 적어도 일부가 있고, 상기 각도보정 부재의 상기 주 면의 다른 부분은 상기 증착 원과 반대 측으로 연장하고 있는 막 형성장치이다.

이에 의해 효과적으로 증착 입자의 입사방향을 제어할 수 있고, 부적절한 각도로 기판에 입사하는 증착 입자를 감소시켜서, 목적한 그대로의 입사각의 증착 입자에 의한 막 형성을 실현하는 것이 가능하다.

또, 제 2 본 발명은, 상기 각도보정 부재의 상기 주 면의 적어도 일부는 상기 각각의 제 1 점으로부터 물 분자의 평균 자유행정 이하의 위치에 있는 상기 제 1 본 발명의 막 형성장치이다.

이에 의해 더 효과적으로 증착 입자의 입사방향을 제어할 수 있고, 부적절한 각도로 기판에 입사하는 증착 입자를 감소시켜서, 목적한 그대로의 입사각의 증착 입자에 의한 막 형성을 실현하는 것이 가능하다.

또, 제 3 본 발명은, 상기 주 면의 다른 부분은 상기 각각의 상기 제 1 점과 상기 제 2 점을 연결하는 각 선에 대해서 상기 각각의 제 1 점으로부터 상기 45도보다 큰 제 2 각도를 이루는 각 선상으로서, 상기 각각의 제 1 점으로부터 상기 평균 자유행정보다 큰 제 2 거리의 위치에 있고, 또한,｛(45도)/(상기 제 2 각도)｝×(상기 제 2 거리)≤상기 평균 자유행정의 관계식을 만족하는 상기 제 2 본 발명의 막 형성장치이다.

이에 의해 제 2 각도가 45도보다 커지는 기판상의 제 1 점에 관해서는 날아오는 입자의 영향이 작으므로, 상기 제 2 거리를 평균 자유행정의 길이보다 크게 취할 수 있게 되어 각도보정 부재의 형상의 자유도가 높아진다.

또, 제 4 본 발명은, 상기 각도보정 부재는 구멍을 설치한 복수의 부재, 혹은 메시 또는 슬릿을 설치한 복수의 부재에 의해 구성되어 있는 상기 제 1 내지 제 3 중 어느 하나의 본 발명의 막 형성장치이다.

이에 의해 각도보정 부재와 기판 사이에 삽입된 공간에 가스가 체류하는 것을 방지할 수 있어서 고진공으로 유지할 수 있으므로, 부적절한 각도로 기판에 입사하는 증착 입자를 감소시켜서, 목적한 그대로의 입사각의 증착 입자에 의한 막 형성을 실현하는 것이 가능하다.

또, 제 5 본 발명은, 상기 각도보정 부재에 냉각기구를 설치한 상기 제 1 내지 제 4 중 어느 하나의 본 발명의 막 형성장치이다.

이에 의해 각도보정 부재로부터의 탈 가스를 감소하는 동시에 각도보정 부재에 부착한 증착 입자의 이탈을 방지할 수 있으므로, 부적절한 각도로 기판에 입사하는 증착 입자를 감소시켜서, 목적한 그대로의 입사각의 증착 입자에 의한 막 형성을 실현하는 것이 가능하다.

또, 제 6 본 발명은, 상기 각도보정 부재는 막 형성 중에 있어서 상기 기재에 대해서 이동 가능한 상기 제 1 내지 제 5 중 어느 하나의 본 발명의 막 형성장치이다.

이에 의해 부적절한 각도로 기판에 입사하는 증착 입자를 감소시켜서, 목적한 그대로의 입사각의 증착 입자에 의한 막 형성을 실현하는 것이 가능하다.

또, 제 7 본 발명은, 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 중에서 기재를 지지하는 지지부와, 상기 지지된 상기 기재의 주 면에 대해서 경사진 주 면을 갖는 막 형성재료를 포함하는 증착 원과, 상기 증착 원의 주 면의 외주와 상기 기재의 주 면의 외주를 연결하는 선분으로 둘러싸인 공간영역의 밖으로서 상기 기재의 주 면의 상부 공간을 덮도록 설치된 각도보정 부재를 구비한 막 형성장치에서의 막 형성방법으로, 상기 기재의 주 면과 상기 증착 원의 주면 및 상기 각도보정 부재의 상기 기재에 대면하는 측의 주 면의 각 면은 상기 진공 챔버의 정면에서 보아서 깊이방향으로 연장하고 있고, 상기 진공 챔버의 정면에서 보아서 상기 기재의 상기 주면 상의 임의의 점을 제 1 점으로 하고 상기 증착 원의 상기 주면 상의 적어도 중앙의 점을 제 2 점으로 한 때에, 각각의 상기 제 1 점과 상기 제 2 점을 연결하는 각 선에 대해서 상기 각각의 제 1 점으로부터 45도의 각도를 이루는 각 선상에 상기 각도보정 부재의 상기 주 면의 적어도 일부가 있고, 상기 각도보정 부재의 상기 주 면의 다른 부분이 상기 증착 원과 반대 측으로 연장하고 있는 상기 각도보정 부재를 이용하여 상기 기재에 대해서 상기 막 형성재료가 날아오는 방향을 규제하는 막 형성방법이다.

　또, 제 8 본 발명은, 상기 각도보정 부재의 상기 주 면의 적어도 일부는 상기 각각의 제 1 점으로부터 상기 진공 챔버 내로 도입하는 가스 또는 상기 진공 챔버 내에 존재하는 물 분자의 평균 자유행정 이하의 위치에 있는 상기 제 7 본 발명의 막 형성방법이다.

또, 제 9 본 발명은, 상기 주 면의 다른 부분은 상기 각각의 상기 제 1 점과 상기 제 2 점을 연결하는 각 선에 대해서 상기 각각의 제 1 점으로부터 상기 45도보다 큰 제 2 각도를 이루는 각 선상으로서, 상기 각각의 제 1 점으로부터 상기 평균 자유행정보다 큰 제 2 거리의 위치에 있고, 또한,｛(45도)/(상기 제 2 각도)｝×(상기 제 2 거리)≤상기 평균 자유행정의 관계식을 만족하는 상기 제 8 본 발명의 막 형성방법이다.

이에 의해 제 2 각도가 45도보다 커지는 것과 같은 기판상의 제 1 점에 관해서는 날아오는 입자의 영향이 작으므로, 상기 제 2 거리를 평균 자유행정의 길이보다 크게 취할 수 있어서 각도보정 부재의 형상의 자유도가 높아진다.

또, 제 10 본 발명은, 상기 각도보정 부재는 구멍을 설치한 복수의 부재, 혹은 메시 또는 슬릿을 설치한 복수의 부재에 의해 구성되어 있는 상기 제 7 내지 제 9 중 어느 하나의 본 발명의 막 형성방법이다.

또, 제 11 본 발명은, 상기 각도보정 부재에 냉각기구를 설치하여, 상기 각도보정 부재의 온도를 냉각하면서 막을 형성하는 상기 제 7 내지 제 10 중 어느 하나의 본 발명의 막 형성방법이다.

이에 의해 각도보정 부재로부터의 탈 가스를 감소시키는 동시에, 각도보정 부재에 부착한 증착 입자의 이탈을 방지할 수 있으므로, 부적절한 각도로 기판에 입사하는 증착 입자를 감소시켜서, 목적한 그대로의 입사각의 증착 입자에 의한 막 형성을 실현하는 것이 가능하다.

또, 제 12 본 발명은, 상기 각도보정 부재는 막 형성 중에 있어서 상기 기재에 대해서 이동 가능하고, 상기 각도보정 부재의 위치를 다른 위치로 이동시켜서 각각의 위치에서 막 형성을 함으로써 상기 기재에 증착되는 증착 입자의 입사각도 분포를 변화시키면서 막을 형성하는 상기 제 7 내지 제 11 중 어느 하나의 본 발명의 막 형성방법이다.

이상과 같이, 본 발명의 각도보정 부재를 이용한 막 형성장치 및 막 형성방법에 의하면 부적절한 각도로 기판에 입사하는 증착 입자를 억제하여, 목적한 그대로의 입사각의 증착 입자에 의한 막 형성을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에서의 막 형성장치의 개략 정면도,
도 2의 (a), (b)는 종래의 진공증착법을 이용한, 돌기를 갖는 기판에의 경사 막 형성에서의 막 부착상황의 예를 나타내는 개략도,
도 3은 종래의 막 형성장치의 예를 나타내는 개략 정면도,
도 4는 증착 입자의 입사각도 분포가 챔버 내 압력에 의해 변화하는 모습에 대해, 종래의 예상을 설명하는 도면,
도 5는 본 실시형태 1에서의 증착 입자의 입사각도 분포를 구하기 위해 실시한 시뮬레이션에 이용한 모델의 개략 정면도,
도 6은 본 실시형태 1에서의 진공 챔버 내의 압력의 차이에 의한 증착 입자의 입사각도 분포의 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면,
도 7은 본 실시형태 1에서의 각도보정판의 변형 예를 나타내는 개략 정면도,
도 8은 본 발명의 실시형태 1의 변형 예로서의 막 형성장치의 개략 정면도,
도 9는 본 발명의 실시형태 2에서의 복수의 보정 부재로 이루어지는 각도보정판의 구성 예를 나타내는 모식도,
도 10은 본 발명의 실시형태 3에서의 냉각기구를 구비한 막 형성장치의 구성 예를 나타내는 개략 정면도,
도 11의 (a)~(d)는 본 발명의 실시형태 4에 관한 막 형성방법의 예를 나타내는 개략도이다.

이하 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

(실시형태 1)

도 1은 본 발명의 실시형태 1에서의 막 형성장치를 정면에서 본 개략도이다. 본 발명의 실시형태에 있어서 100은 진공 챔버, 2는 타깃, 3은 베이킹 플레이트, 4는 고전압인가 전원이다. 전원은 직류전원 외에 고주파전원이나, 펄스전원, 이들의 중첩이라도 좋다. 타깃(2)과 마주하는 위치에는 기판 홀더(5)가 있고, 피 처리물로의 기판(6)을 설치한다. 7은 배기장치, 8은 배기구, 9는 밸브, 10은 어스 실드, 11은 자기회로이다. 또, 기판(6)의 전면에는 각도보정판(12)이 설치되며, 이동기구(13)에 의해 이동 가능하게 지지되어 있다.

각도보정판(12)은 도 1에 나타내는 것과 같이 기판(6)의 주 면(6a)의 외주의 상단부의 임의의 점과 타깃(2)의 주 면(2a)의 외주의 우단부의 임의의 점을 연결하는 제 1 선분(31)과 기판(6)의 주 면(6a)의 외주의 하단부의 임의의 점과 타깃(2)의 주 면(2a)의 외주의 좌단부의 임의의 점을 연결하는 제 2 선분(32) 및 기판(6)의 주 면(6a)의 외주의 도 1 중의 앞쪽의 단부의 임의의 점과 타깃(2)의 주 면(2a)의 외주의 도 1 중의 앞쪽의 단부의 임의의 점을 연결하는 제 3 선분(도시 생략)과 기판(6)의 주 면(6a)의 외주의 도 1 중의 안쪽의 단부의 임의의 점과 타깃(2)의 주 면(2a)의 외주의 안쪽 단부의 임의의 점을 연결하는 제 4 선분(도시 생략)에 의해 둘러싸이는 공간영역(30) 외에 설치되어 있다.

여기서, 기판(6)의 주 면(6a)과 타깃(2)의 주 면(2a) 및 각도보정판(12)의 기판(6)에 대면하는 측의 주 면(12a)의 각 면은 도 1에 나타내는 진공 챔버(100)의 정면에 있어 도면 중 안쪽 측으로 연장하고 있다.

또, 본 발명의 지지부의 일례가 본 실시형태의 기판 홀더(5)에 해당하고, 본 발명의 기재의 일례가 본 실시형태의 기판(6)에 해당하며, 본 발명의 증착 원의 일례가 본 실시형태의 타깃(2)에 해당한다. 또, 본 발명의 공간영역의 일례가 본 실시형태의 공간영역(30)에 해당한다.

그러나 일반적으로 진공 챔버 내에서 증착을 하는 경우, 증착 원으로부터 기판 사이에서 잔류가스에 의해 산란을 받은 증착 입자는 진행방향을 바꾸므로 증착 입자가 기판에 입사하는 실제의 입사각도는 변화한다.

도 4에 종래의 통상의 예상에 의거한 진공 챔버 내의 진공도의 차이에 따른 증착 입자의 입사각의 분포의 변화의 개념도를 나타낸다. 종래의 예상에서는 진공도가 높은 상태(도 4의 제 1 분포곡선(41) 참조)로부터 낮은 상태(도 4의 제 2 분포곡선(42) 참조)로 변화한 경우, 증착 입자의 입사각의 분포의 중심위치는 변화하지 않으며, 각각의 분포곡선의 분포 폭이 넓어지는 현상이 발생하고 있는 것으로 예상되고 있었다.

구체적으로는, 도 4의 제 1 분포곡선(41)은 진공도가 높은 경우(예를 들어, 0.01Pa) 증착 입자의 산란이 적으므로 분포의 중심각도 θ₀을 중심으로 한 입사각도의 격차의 폭이 좁아지는 것을 나타내고, 또, 제 2 분포곡선(42)은 진공도가 낮은 경우(예를 들어, 0.1Pa) 증착 입자의 산란이 많아지므로 분포의 중심각도 θ₀을 중심으로 한 입사각도의 격차의 폭이 넓어지는 것을 나타내고 있다.

또, 도 4의 횡축 상에서의 입사각도는 후술하는 도 5인 경우와 마찬가지로 기판의 법선을 기준으로 한 증착 입자의 입사방향이 이루는 각도이다.

그러나 본원 발명자의 실험에 의하면, 증착 원으로부터 600㎜ 정도 떨어져서 설치한 기판을 약 70°기울여서 지지하고, 잔류가스는 Ar이며, 진공 챔버 내의 압력을 약 0.1Pa로 설정하여 막 형성을 한 때에 기판 표면에 형성한 약 10㎛ 피치에서 어스펙트 1.0 정도의 구멍의 바닥에 부착하는 막을 관찰한 결과, 기판 표면의 법선 방향으로부터 입사하는 것과 같은 증착 입자도 많이 존재한다고 하는 지견(知見)을 얻고 있었다.

여기서, 기판의 경사각도(약 70°)란 기판 표면의 중심에서의 법선(후술하는 도 5의 법선(50) 참조)을 기준으로 하여 그 기판 표면의 중심과 증착 원의 중심을 연결는 가상 선(후술하는 도 5의 선분(51) 참조)이 이루는 각도이다.

이 때문에, 본원 발명자는 기판에 입사하는 증착 입자의 입사각도 분포를 상세하게 조사하는 것이 필요하다고 생각하여, 희박 유체의 흐름을 해석하기 위해 Direct Simulation Monte Carlo(DSMC) 법에 근거하는 시뮬레이션을 하였다.

이하, 이 시뮬레이션에 대해서 도 5, 도 6을 이용하여 설명한다.

도 5에 이 시뮬레이션에 이용한 진공 챔버의 모델의 개략 정면도를 나타낸다. 이 모델은 단순한 형상으로 하고, 진공증착을 상정하여 증착 원(21)과 기판(6)의 거리를 590㎜로 하며, 마주하는 기판(6)의 평면상의 중심점 B에서의 증착 입자의 입사각도를 구하였다.

증착 재료는 Si, 잔류가스는 He이며, 진공 챔버 내의 압력은 0.01, 0.03, 0.1Pa로 하였다. 기하학적인 입사각 ∠abc는 65°로 하였다.

이 기하학적인 입사각 ∠abc는 도 5에서 기판(6)의 중심점 B에서의 법선(50)을 기준으로 하여, 그 중심점 B과 증착 원(21)의 표면의 중심점(c)을 연결하는 선분(51)과 이루는 각도로 정의한다.

또, 이 시뮬레이션에 있어서 증착 원(21)으로부터 기판(6) 사이에 잔류가스에 의해 산란을 받아서 날아오는 증착 입자의 입사각은 상기 법선(50)을 기준으로 규정한다. 예를 들어, 도 5와 같이 ab방향(법선 방향)으로부터 증착 입자가 입사하는 경우의 입사각은 0°로 나타낼 수 있다.

또, 여기서 점 a는 기판(6)의 법선(50) 상의 점이다.

도 6에 도 5의 시뮬레이션의 결과를 나타낸다. 즉, 도 6은 진공 챔버 내의 압력(진공도)의 차이에 의한 증착 입자의 입사각도 분포의 변화를 나타낸다.

도 6에 의하면, 도 4에 나타낸 종래 예상되던 현상과 달리, 진공 챔버 내의 압력이 높은(진공도가 낮은) 쪽이 압력이 낮은(진공도가 높은) 쪽에 비해 입사각도 분포의 피크 위치가 수직 입사(도 6의 횡축 상에서 각도가 0°가 되는 위치)에 가까운 방향으로 시프트하고 있다는 것을 알 수 있다. 여기서, 도 6의 횡축은 도 5에 나타낸 법선(50)을 기준으로 한 경우의 증착 입자의 입사방향이 이루는 각도를 나타내고 있다.

즉, 도 6에서는 진공 챔버 내의 압력이 0.01Pa인 경우의 입사각도 분포의 피크는 65°부근에 있으나, 압력이 0.1Pa인 경우의 입사각도 분포의 피크는 30°부근으로 시프트하고 있다.

즉, 상기 시뮬레이션의 결과에 의하면, 증착 입자의 산란이 어느 정도 이상의 확률로 발생하는 상황(진공도가 낮은 상황)에서는 기판(6)에서 보아서 증착 원(21)으로 역의 방향으로부터 입사해 오는 것처럼 보이는 증착 입자(예를 들어, 도 6의 횡축의 값이 0 부근의 영역 및 마이너스 값을 나타내는 영역에 플롯 된 증착 입자)의 비율이 증가하게 된다.

이와 같은 결과는 종래의 통상의 예상과 다르므로, 일견 이해하기 어려운 것처럼 생각되나, 기판(6)의 위쪽의 공간에서 산란을 받아서 그 진행방향을 바꾸어서 입사하는 증착 입자의 비율이 증가하기 때문이며, 진공 챔버 내의 압력을 계속 높이면(진공도를 낮게 해 가면) 기판(6)에 수직으로 입사하는 증착 입자(도 6의 횡축의 값이 0으로 플롯 된 증착 입자)의 비율이 증가하여 이미 기판(6)에서 본 증착 원(21)의 위치와 증착 입자의 입사각은 관계없게 되어 버리는 것을 의미한다.

또, 잔류가스를 He에서 산소로 바꿔서 상기와 같은 시뮬레이션을 한바 동일한 경향을 얻었다. 잔류가스를 산소로 한 경우에는, 산소는 He에 비해 분자량이 크므로, 진공 챔버 내의 압력은 He인 경우의 1/2의 압력으로 거의 동등의 산란상태가 되었다. 즉, 잔류가스가 He이고 진공 챔버 내의 압력이 0.1Pa 때의 산란상태와 잔류가스가 산소이고 압력이 그 1/2, 즉, 0.05Pa일 때의 산란상태가 동등하였다.

본원 발명자는 이상의 결과에 의거하여 기판(6)에 대한 증착 입자의 입사각을 소망한 범위 내로 유지하기 위해서는 상기와 같은 기판(6)의 위쪽에서, 기판(6)에서 보아서 증착 원(21)과 역의 방향으로 증착 입자가 산란을 받는 공간을 마련하지 않은 것이 중요하다는 사실을 발견하였다.

이 때문에, 도 1에 나타내는 것과 같이, 기판(6)의 위쪽에서, 기판(6)에서 보아서 증착 원(2)과 역의 방향으로 증착 입자가 산란을 받는 공간이 존재하지 않게 하기 위한 각도보정판(12)을 설치하였다.

이하, 다시 도 1로 돌아가서 본 실시형태의 각도보정판(12)에 대해 설명한다.

타깃(2) 상의 임의의 증발점(C)과 기판(6) 상의 임의의 점 B을 연결하는 직선상에는 각도보정판(12)이 존재하지 않도록 각도보정판(12)의 위치를 조정한다. 이 점에 있어서 본 발명은 타깃과 기판 사이에 보정판을 설치하는 개념의 발명(예를 들어 특허문헌 1 등)과는 다르다. 또, 본 발명의 각도보정 부재의 일례가 본 실시형태의 각도보정판(12)에 해당한다. 또, 본 발명의 제 1 점의 일례가 본 실시형태의 점 B에 해당하고, 본 발명의 제 2 점의 일례가 본 실시형태의 점(C)에 해당한다.

또, 각도보정판(12) 상의 점을 A로 한 때에 임의의 B점에 대해 각도 ∠ABC가 45°가 되는 점 A가 존재하도록, 각도보정판(12)의 주 면(12a) 중 선단 측(타깃(2)에 가까운 쪽의 부분)의 돌출의 정도 등을 포함하는 크기를 결정한다.

여기서, ∠ABC=45°는 임의의 증발점(C)과 기판(6) 상의 임의의 점 B을 연결하는 각각의 선을 기준으로 하여(이하, 이 선을 BC선이라고 부른다) 임의의 각 점 B와 점 A를 연결하는 선과 BC선이 이루는 각도이다. 또, ∠ABC=45°는 도 6에서 설명한, 진공 챔버 내에 잔류가스가 존재하여 진공도가 낮은 경우의 시뮬레이션 결과(진공 챔버의 압력이 0.1Pa일 때에 법선(50)을 기준으로 30°부근에서 입사각도 분포의 피크가 있다)를 고려하면서 실험에 의해 결정한 각도이다. 이에 대해서는 다시 후술한다.

즉, 임의의 B점과 C점에서 ∠ABC=45°로 설정하면 증착 입자의 입사각도의 불균일이 있어도 경사방향으로부터 한정된 범위의 각도로 입사하는 증착 입자를 기판(6)에 부착시킬 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

또, 도 5의 기하학적인 입사각 ∠abc는 법선(50)을 기준으로 하여 선분(51)과 이루는 각도로 정의하였으나, 도 1에 나타내는 각도 ∠ABC는 이하의 설명의 이해를 용이하게 하기 위해 선분 BC를 기준으로 하여 선분 AB와 이루는 각도로 정의하였다.

그러나 각도보정판(12)의 주 면(12a)의 선단 측의 크기를 결정하는 각도 ∠ABC는 작을수록 증착 입자가 날아오는 각도를 소정의 범위로 규제하기 위해서는 유리하다. 그러나 이 각도 ∠ABC를 작게 너무 작게 하면, 즉, 각도보정판(12)의 주 면(12a)의 선단부(도 1에 나타낸 점 A의 위치를 참조)를 타깃(2)의 방향으로 너무 길게 늘이면 타깃(2)으로부터 공급되는 증착 입자 중 대부분이 기판(6)에 도달하지 못하며, 막 형성효율이 감소한다.

한편, 선분 BC를 기준으로 정의한 각도 ∠ABC는 목적한 입사각에 대해 어긋난 각도(여기서, 선분 BC를 기준으로 한 경우의 목적한 입사각은 0°이다)라고 볼 수 있다. 즉, A에서 B로 향하는 방향으로 입사하는 증착 입자를 각도보정판(12)로 막고 있게 된다. 이와 같은, A에서 B로 향하는 방향으로 입사하는 증착 입자는 진행 도중에 있어서 잔류가스와의 충돌에 의해 그 진행방향이 변화한 결과 발생한 입자이며, 선분 BC를 기준으로 한 어긋난 각도(각도 ∠ABC)가 커짐에 따라서 그 존재 확률은 저하한다고 생각된다.

본원 발명자가 상기 관점에서 예의 검토를 한 결과, 각도보정판(12)이 상기 각도 ∠ABC에 관한 조건을 만족하는 위치에 설치되어 있고, 또한 AB 간의 거리가 도입 가스의 평균 자유행정(L) 이하이면, 더 양호한 각도분포 제어가 가능하다는 사실을 알았다.

이하에, 이 각도 ∠ABC에 관한 조건과 AB 간의 거리에 관한 조건을 중심으로 설명한다.

도 6에 도시한 것과 같이, 법선(50)(도 5 참조)을 기준으로 한 목적한 입사각 ∠abc로 설정한 65°에 대해서 진공 챔버의 압력이 0.1Pa인 경우는 30°(목적 각의 입사각 65°에서 35°의 어긋남) 정도까지 피크 시프트 한다.

이상으로부터, 목적한 각도에 대해서 차이가 큰 입사각도 성분일수록 영향이 크므로, 30°이하의 입사각도 성분에 특히 유의할 필요가 있다.

그러나, 상술한 이유에 의해 각도 ∠ABC는 작게 너무 작게 하면 막 형성효율이 감소하여 바람직하지 않다.

이상의 조건을 고려하여 실험한바, 상술한 각도 ∠ABC에 관한 조건으로 실제는 각도 ∠ABC를 45°로 설정함으로써 도 6에 나타내는 횡축 상에 있어서 법선 기준의 30°부근에서 0°(기판(6)의 위쪽에서 수직으로 입사하는 증착 입자의 입사방향에 대응하고 있다)의 방향에 걸쳐서 분포하는 증착 입자가 기판 표면에 입사하는 비율을 문제가 없는 레벨에 감소시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

또, AB 간의 거리에 관해서는, 전형적인 원자량 60 정도의 금속의 증착 입자에 대해서 산소가스를 도입하는 경우를 생각하여 강체 구끼리의 충돌이라고 가정한 경우에, 1회의 충돌로 발생하는 각도변화는 충돌 파라미터를 고려한 간단한 강체 구의 충돌의 계산으로부터 평균적으로는 20°에서 30°정도가 되는 것을 알 수 있다.

복수 회 충돌을 일으키는 증착 입자는 동일한 방향으로 각도변화를 계속하는 경우은 매우 드물며, 단순히 평균적인 각도변화와 평균 충돌횟수의 곱으로 각도 어긋남 양을 평가할 수는 없다. 그러나 AB 간의 거리가 평균 자유행정(L) 이상이 되면 증착 입자가 복수 회 충돌함으로써 각도변화가 축적되므로, 각도보정판(12)에 의해 각도 ∠ABC를 45°로 설정하여 각도 변화가 큰 성분을 커트한 효과가 감소해 버린다는 것은 추정 가능하다.

이 때문에 AB 간의 거리는 평균 자유행정(L) 이하로 유지하는 것이 바람직하다.

한편, 양호한 각도분포를 위해서는 기판(6)과 각도보정판(12)의 거리는 작은 쪽이 바람직하나, 너무 좁으면 증착 입자가 기판(6)에 도달하는 도달 확률이 감소하므로 불필요하게 좁게 설정해도 바람직하지 않다.

상술한 조건(각도 ∠ABC에 관한 조건과 AB 간의 거리에 관한 조건)을 만족하는 각도보정판(12)을 설치함으로써 기판(6)에서 보아서 타깃(2)과 반대방향으로부터 입사하는 바람직하지 않은 증착 입자의 성분을 감소할 수 있고, 시뮬레이션의 결과, 목적한 각도(도 6에서는 목적한 입사각도는 65°)로부터 35°이상 어긋난 성분을 없앨 수 있었다.

또, 각도보정판(12)이 상기 2개의 조건 중 각도 ∠ABC=45°의 조건만을 만족하는 구성이라도, 예를 들어 진공 챔버 내의 진공도가 높은 경우에는 부적절한 각도로 기판에 입사하는 증착 입자를 억제하여, 목적한 그대로의 입사각의 증착 입자에 의한 막 형성을 실현할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

다음에, AB 간의 거리에 관한 조건에 대해서 더 설명한다.

즉, 더 효과적으로는 AB 간의 거리는 각도 ∠ABC와 상관을 가지고 결정해야 하는 것이다.

왜냐하면, 도 6에 도시한 것과 같이, 목적한 입사각으로부터 어긋남이 큰 성분의 분포는 0°방향을 향해 감소하는 경향에 있기 때문이다.

구체적으로는, 도 7에 나타내는 것과 같이, 선분 B₁C를 기준으로 하는∠A₁B₁C가 45°보다 커지는 것 같은 기판(6) 상의 위치 B₁에 관해서는 위치 A₁로부터 B₁으로 날아오는 증착 입자의 입사각이 기판(6)의 법선을 기준으로 한 경우에 0°부근에 가까워지므로, 도 6에 나타낸 것과 같이 날아오는 증착 입자의 영향이 작아진다.

그 때문에, A₁B₁ 간의 거리를 도입 가스의 평균 자유행정(L)보다 크게 설정함으로써 각도보정판의 형상을 결정해도 좋다. 단, 후술하는 관계식 (1)을 만족할 것이 필요하다.

여기서, 도 7은 도 1에 나타내는 각도보정판(12)의 변형 예로서의 제 2 각도보정판(112)을 설명하기 위한 개략도이다. 도 7은 제 2 각도보정판(112)의 설명을 이해하기 위해서 필요한 구성만을 나타내고 있고, 그 이외의 구성(예를 들어, 기판 홀더(5), 배기장치(7), 이동기구(13) 등)은 도시를 생략했으나, 기본적인 구성은 도 1과 동일하다.

더 구체적으로는, 도 7에 나타내는 것과 같이, 제 2 각도보정판(112)의 주 면(112a) 중 선단 측(증착 원(21)에 가까운 쪽의 부분)의 주 면(112a₁) 상의 점 A, A', A''와 그들에 대한 기판(6)상의 각 점 B, B', B''와 증착 원(21) 상의 중앙의 점 C에 의해 정해지는 각도는∠ABC=∠A'B'C=∠A''B''C=45°를 만족한다. 또, 선분 AB, 선분 A'B', 선분 A''B''의 길이는 모두 L 이하이다. 또, 도 7에서는 제 2 각도보정판(112)의 주 면(112a) 중 다른 부분(증착 원(21)의 반대 측으로 연장하는 부분)의 주 면(112a₂) 상의 점 A₁과 그에 대한 기판(6) 상의 점 B₁와 점 C로 정해지는 각도는 ∠A1B1C＞45°이므로, 아래와 같은 관계식 (1)을 만족하는 것을 조건으로 선분 A₁B₁의 길이를 L 보다 크게 취함으로써 다른 부분의 주 면(112a₂)의 형상을 정한 구성 예를 나타내고 있다.

이상으로부터, 증착 원(21)상의 중앙의 점을 C로 하고 기판(6) 상의 임의의 점을 B로 하며 제 2 각도보정판(112)의 주 면(112a) 중 다른 부분(증착 원(21)의 반대 측으로 연장하는 부분)의 주 면(112a₂) 상의 점을 A로 한 경우 아래와 같은 관계식 (1)

｛(45°)/(각도 ∠ABC)｝×(거리 AB) ≤L ······· (1)

을 만족하도록 제 2 각도보정판(112)의 형상을 결정하면 양호한 효과를 얻는 것이 가능하다고 생각된다.

또, 본 발명의 제 2 각도의 일례가 본 실시형태의 도 7에 나타내는∠A₁B₁C에 해당하고, 본 발명의 제 2 거리의 일례가 도 7에 나타내는 선분 A₁B₁의 길이에 해당한다.

이상과 같이, 특히 반응성 가스를 도입하는 경우 등은 막 형성중의 진공도를 낮게 유지하기가 곤란하다. 이 경우는 기판에서 보아서 타깃과 역의 방향으로부터 입사하는 증착 입자의 존재를 무시할 수 없게 된다. 이와 같은 바람직하지 않은 입사각도 성분의 증착 입자의 영향은 지금까지 충분히 고려되고 있지 않으며, 예를 들어 특허문헌 2와 같은 구성이면 바람직하지 않은 입사각도 성분의 증착 입자를 제거할 수는 없다. 이 점에 있어서 본 발명은 특허문헌 2에 개시된 발명과는 완전히 다른 특징을 갖는다.

또, 혼합가스인 경우는 가장 분압이 높은 가스 종에 대해 총 압력에서의 평균 자유행정을 이용하면 좋다.

또, 적극적으로 가스 도입을 하지 않는 경우에는 잔류가스 중에서 통상 가장 존재비가 많은 H₂O에 대해서 총 압력에서의 평균 자유행정을 이용하면 좋다.

또, 본 실시형태에서 스퍼터링인 경우에 대해 설명하고 있으나, 본 발명은 예를 들어 진공증착법 등의 다른 막 형성방법에 있어서도 동일한 효과를 갖는다.

또, 상기 실시형태에서는 본 발명의 기재로 기판(6)을 이용한 경우를 설명하였다. 그러나, 기판(6) 대신 PET나 PEN의 필름, 금속 박 등의 시트형상 부재(70)를 이용해도 좋다.

이 경우의 막 형성장치의 개략도를 도 8에 나타낸다. 여기서, 도 8은 실시형태 1의 변형 예로서의 막 형성장치의 개략 정면도이며, 도 1의 구성과 동일한 것에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.

도 8에 나타내는 것과 같이, 시트형상 부재(70)는 권취 롤(23)로부터 공급되며, 롤 24를 통과해서 권취 롤(22)에 의해 감긴다. 시트형상 부재(70)의 표면은 마스크(25)의 개구부(25a)를 통과할 때에 막 형성이 되며, 상기 실시형태에서 설명한 정지한 기판(6)의 경우와 마찬가지로 입사각도가 적정하게 제어된 증착 입자에 의해 막을 형성할 수 있다.

(실시형태 2)

이하, 본 발명의 실시형태 2에 대해 설명한다.

여기에서는 상술한 각도보정판(12), 또는 제 2 각도보정판(112)이 구멍을 갖는 복수의 보정 부재, 혹은 메시나 슬릿을 갖는 복수의 보정 부재로 이루어지는 경우에 대해 도 9를 참조하면서 설명한다.

여기서, 도 9는 본 실시형태 2에서의 복수의 보정 부재로 이루어지는 각도보정판의 구성 예를 나타내는 모식도이다.

막 형성장치 자체의 구성은 상기 실시형태 1의 경우와 동일하므로 그 설명을 생략한다.

　상술한 각도보정판(12, 112)은 기판(6) 혹은 시트형상 부재(70)의 위쪽에서 증착 입자가 존재하는 공간을 설치하지 않는 구조이면 특히 그 구성에 제한은 없다. 더 바람직하게는 본 실시형태 2와 같이 각도보정판(12)으로 예를 들어 구멍(90)을 뚫은 복수의 보정 부재(15)를 중첩시킨 구성으로 하면 좋다. 또, 구멍(90)을 뚫은 부재 대신 예를 들어 메시나 슬릿 등에 의해 구성해도 좋다(도시 생략).

보정 부재(15)의 재료는 특히 한정되는 것은 아니며, 스텐레스 등의 금속이라도 좋고, 세라믹 등의 절연물이라도 좋다.

또, 구멍(90)의 지름은 예를 들어 φ10㎜정도로 좋으며, 가스(91)를 통과할 수 있으면 좋다. 마찬가지로 슬릿도 예를 들어 폭 5㎜, 길이 30㎜정도로 좋다. 이들에 의하면 증착 입자(14)(도 9 참조)의 통과는 방해하나, 가스(91)는 구멍(90) 등의 틈새를 통해 자유롭게 왕래하는 것이 가능해진다. 잔류가스에 의한 산란을 방지함으로써 입사각도의 제어를 실현하려고 하고 있으므로 기판 주변의 압력은 극력 낮게 유지하는 쪽이 바람직하다. 이 때문에, 본 실시형태와 같이 기판(6)과 보정 부재(15)를 중첩시켜서 구성된 각도보정판(12) 내의 공간에 가스(91)가 체류하는 것을 방지하면 더 양호한 입사각도 제어가 가능해진다.

(실시형태 3)

이하, 본 발명의 실시형태 3에 대해 설명한다.

여기에서는 각도보정판(12)에 냉각기구를 설치하여 증착 입자의 이탈의 방지 효과를 높인 경우에 대해서 도 10을 이용하여 설명한다. 여기서, 도 10은 본 실시형태 3에서의 냉각기구를 구비한 막 형성장치의 개략 정면도이다.

또, 막 형성장치 자체의 구성은 상기 실시형태 1의 경우와 동일하므로 그 설명을 생략한다.

도 10에 나타내는 것과 같이, 각도보정판(12)에 접하는 부분에 냉각기구(16)를 설치한다. 막 형성 중에는 플라스마로부터의 열의 유입이나 증착 입자의 퇴적 열 등에 의해 진공 챔버(100)의 내부는 온도가 상승한다. 각도보정판(12)도 이와 같이 고온이 되나, 이때 그 표면으로부터는 흡착한 가스가 방출된다. 또, 각도보정판(12)이 매우 고온이 된 경우에는 그 표면에 도달한 증착 입자도 일부 반사하거나 혹은 그 표면에 부착한 증착 입자가 이탈하는 경우가 있다. 이와 같은 반사한 증착 입자나 각도보정판(12)로부터 방출된 가스 등은 다른 증착 입자와 충돌함으로써 입사각도 변화의 요인이 되므로 바람직하지 않다.

이에 대해 각도보정판(12)의 표면 온도의 온도 상승을 방지, 제어하기 위한 냉각기구(16)를 설치함으로써 각도보정판(12)의 표면으로부터의 탈 가스를 방지할 수 있으므로 양호한 입사각도 제어가 가능해진다.

(실시형태 4)

이하, 본 발명의 실시형태 4에 대해 설명한다.

　여기에서는 각도보정판(12)의 위치를 복수 회 혹은 연속적으로 변화시켜서 막 형성을 하는 방법에 대해서 도 11 (a)~도 11 (d)를 이용해서 설명한다. 여기서, 도 11 (a), 도 11 (b)는 각도보정판(12)의 이동 전과 이동 후 상태를 나타내는 개략도이다. 또, 도 11 (b)는 각도보정판(12)의 이동 전 상태에서의 막 형성의 영역을 나타내는 개략도이며, 도 11 (d)는 각도보정판(12)의 이동 후 상태에서의 막 형성의 영역을 나타내는 개략도이다.

또, 막 형성장치의 기본적인 구성은 상기 실시형태 1의 경우와 동일하므로 그 설명을 생략한다.

먼저, 제 1 막 형성조건으로 막 형성을 한다.

제 1 막 형성조건에 있어서는 각도보정판(12)과 기판(6)의 위치관계가 상기의 실시형태 1에서 설명한 상태이다(도 11 (a) 참조). 이 상태이면 증착 입자의 입사각은 목적한 각도에 가까운 성분만으로 막 형성이 가능하므로, 예를 들어 도 11 (b)의 예와 같은 비아(60)에 막을 형성하는 경우 경사로부터 입사한 증착 입자에 의해 측벽(60a)에 막 형성을 할 수 있다.

또, 기판 홀더(5)에 회전기구를 마련하면 반대 측의 측벽(60c)까지의 측벽 전체에 막 형성을 할 수도 있다.

다음에 제 2 막 형성조건으로 막 형성을 한다.

이때, 각도보정판(12)로 기판(6)의 위치 관계는 도 11 (a)에 나타낸 상태와 달리 도 11 (c)에 나타내는 것과 같이, 각도보정판(12)을 증착 원으로부터 떨어진 방향으로 이동하는(도 11 (c)의 상향의 굵은 화살표 X를 참조). 이에 의해 기판(6)에 입사하는 증착 입자의 각도분포는 기판(6)에 대해서 수직 입사하는 성분이 증가하며, 주로 비아(60)의 바닥(60b)에 막을 형성하게 된다(도 11 (d) 참조). 제 1 막 형성조건 및 제 2 막 형성조건으로 상기 각도보정판(12)의 이동거리 외에, 막 형성 시간을 조정함으로써 비아(60)의 측벽(60a)에의 막 두께와 바닥(60b)에의 막 두께를 동일하게 하는 것이 가능해진다.

이와 같이 제 1 막 형성조건과 제 2 막 형성조건은 입체물에 대해서 막 형성 범위와 그 막 두께를 변화시킬 수 있고, 교대로 반복함으로써 비아 내부에 대한 피복성을 높이는 것이 가능하다.

또, 본 발명의 실시형태는 2개의 막 형성조건에 대한 예를 설명하였으나, 막 형성조건은 2개로 한정되는 것은 아니며, 무단계 연속적으로 각도보정판(12)을 이동하는 것도 유효하다. 또 비아 내부에의 막 형성 예에 대해 설명을 하였으나, 요철이 있는 입체물에의 막 형성에서도 동일한 효과를 갖는다.

또, 상기 실시형태에서는 증착 입자의 입사각도가 65°인 경우에 대해 설명하였으나, 이에 한정하지 않으며, 다른 입사각도인 경우에도 본 발명을 적용할 수 있고, 상기와 같은 효과를 발휘한다. 이 경우, 도 6에서 설명한 시뮬레이션을 다른 입사각도에 대해 실시함으로써 피크 시프트의 각도가 구해지며, 그 각도에 의거하여 상기 실시형태에서 이용한 ∠ABC=45°에 대응하는 다른 각도 ∠ABC를 구할 수 있고, 이에 의해 각도보정판의 형상을 결정할 수 있다.

또, 상기 실시형태에서는 입사각도가 65°인 경우에 대해 설명하였으나, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 입사각도 65°에 다소의 차가 있어도 도 6에서 설명한 시뮬레이션에 의거하여 얻은 ∠ABC=45°가 그대로 적용 가능하며, 상기와 동일한 효과를 발휘한다.

또, 상기 실시형태에서는 본 발명의 기재의 일례로 기판이나 필름상 부재를 이용한 경우에 대해 설명하였으나, 이에 한정하지 않으며, 기판이나 필름상 부재 이외의 증착 대상물(예를 들어, 금형이나 공구 등의 복잡한 입체 형상물 등)에 막을 형성하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.

본 발명의 막 형성장치 및 막 형성방법은 부적절한 각도로 기판에 입사하는 증착 입자를 억제하여, 목적한 그대로의 입사각의 증착 입자에 의한 막 형성을 실현할 수 있다고 하는 효과를 가지며, 증착 원으로부터 증착 입자를 방출하여 막을 형성하는 각종 막 형성장치나 막 형성방법에 유용하다.

1, 100 진공 챔버
2 타깃
3 베이킹 플레이트
4 고전압인가 전원
5 기판 홀더
6 기판
7 배기장치
8 배기구
9 밸브
10 어스 실드
11 자기회로
12 각도보정판
13 이동 기구
14 증착 입자
15 보정 부재
16 냉각기구
17 증착 입자 흐름
18 퇴적 막
21 증착 원
22 권취 롤???
23 권취 롤
24 롤
25 마스크
25a 개구부
70 시트형상 부재

Claims

진공 챔버와,
상기 진공 챔버 중에서 기재(base)를 지지하는 지지부와,
상기 지지된 상기 기재의 주 면에 대해서 경사진 주 면을 갖는 막 형성재료를 포함하는 증착 원과,
상기 증착 원의 주 면의 외주와 상기 기재의 주 면의 외주를 연결하는 선분으로 둘러싸인 공간영역의 밖으로서, 상기 기재의 주 면의 상부 공간을 덮도록 설치된 각도보정 부재를 구비하며,
상기 기재의 주 면과 상기 증착 원의 주면 및 상기 각도보정 부재의 상기 기재에 대면하는 측의 주 면의 각 면은 상기 진공 챔버의 정면에서 보아서 깊이방향으로 연장하고 있고,
상기 진공 챔버의 정면에서 보아서 상기 기재의 상기 주면 상의 임의의 점을 제 1 점으로 하고 상기 증착 원의 상기 주면 상의 적어도 중앙의 점을 제 2 점으로 한 때에,
각각의 상기 제 1 점과 상기 제 2 점을 연결하는 각 선에 대해서 상기 각각의 제 1 점으로부터 45도의 각도를 이루는 각 선상에 상기 각도보정 부재의 상기 주 면의 적어도 일부가 있고, 상기 각도보정 부재의 상기 주 면의 다른 부분은 상기 증착 원과 반대 측으로 연장하고 있는 막 형성장치.
청구항 1에 있어서,
상기 각도보정 부재의 상기 주 면의 적어도 일부는 상기 각각의 제 1 점으로부터 물 분자의 평균 자유행정 이하의 위치에 있는 막 형성장치.
청구항 2에 있어서,
상기 주 면의 다른 부분은 상기 각각의 상기 제 1 점과 상기 제 2 점을 연결하는 각 선에 대해서 상기 각각의 제 1 점으로부터 상기 45도보다 큰 제 2 각도를 이루는 각 선상으로서, 상기 각각의 제 1 점으로부터 상기 평균 자유행정보다 큰 제 2 거리의 위치에 있고, 또한,｛(45도)/(상기 제 2 각도)｝×(상기 제 2 거리)≤상기 평균 자유행정의 관계식을 만족하는 막 형성장치.
청구항 1에 있어서,
상기 각도보정 부재는 구멍을 설치한 복수의 부재, 혹은 메시 또는 슬릿을 설치한 복수의 부재에 의해 구성되어 있는 막 형성장치.
청구항 1에 있어서,
상기 각도보정 부재에 냉각기구를 설치한 막 형성장치.
청구항 1에 있어서,
상기 각도보정 부재는 막 형성 중에 있어서 상기 기재에 대해서 이동 가능한 막 형성장치.
진공 챔버와, 상기 진공 챔버 중에서 기재를 지지하는 지지부와, 상기 지지된 상기 기재의 주 면에 대해서 경사진 주 면을 갖는 막 형성재료를 포함하는 증착 원과, 상기 증착 원의 주 면의 외주와 상기 기재의 주 면의 외주를 연결하는 선분으로 둘러싸인 공간영역의 밖으로서, 상기 기재의 주 면의 상부 공간을 덮도록 설치된 각도보정 부재를 구비한 막 형성장치에서의 막 형성방법으로,
상기 기재의 주 면과 상기 증착 원의 주면 및 상기 각도보정 부재의 상기 기재에 대면하는 측의 주 면의 각 면은 상기 진공 챔버의 정면에서 보아서 깊이방향으로 연장하고 있고,
상기 진공 챔버의 정면에서 보아서 상기 기재의 상기 주면 상의 임의의 점을 제 1 점으로 하고 상기 증착 원의 상기 주면 상의 적어도 중앙의 점을 제 2 점으로 한 때에,
각각의 상기 제 1 점과 상기 제 2 점을 연결하는 각 선에 대해서 상기 각각의 제 1 점으로부터 45도의 각도를 이루는 각 선상에 상기 각도보정 부재의 상기 주 면의 적어도 일부가 있고, 상기 각도보정 부재의 상기 주 면의 다른 부분이 상기 증착 원과 반대 측으로 연장하고 있는 상기 각도보정 부재를 이용하여 상기 기재에 대해서 상기 막 형성재료가 날아오는 방향을 규제하는 막 형성방법.
청구항 7에 있어서,
상기 각도보정 부재의 상기 주 면의 적어도 일부는 상기 각각의 제 1 점으로부터 상기 진공 챔버 내로 도입하는 가스 또는 상기 진공 챔버 내에 존재하는 물 분자의 평균 자유행정 이하의 위치에 있는 막 형성방법.
청구항 8에 있어서,
상기 주 면의 다른 부분은 상기 각각의 상기 제 1 점과 상기 제 2 점을 연결하는 각 선에 대해서 상기 각각의 제 1 점으로부터 상기 45도보다 큰 제 2 각도를 이루는 각 선상으로서, 상기 각각의 제 1 점으로부터 상기 평균 자유행정보다 큰 제 2 거리의 위치에 있고, 또한,｛(45도)/(상기 제 2 각도)｝×(상기 제 2 거리)≤상기 평균 자유행정의 관계식을 만족하는 막 형성방법.
청구항 7에 있어서,
상기 각도보정 부재는 구멍을 설치한 복수의 부재, 혹은 메시 또는 슬릿을 설치한 복수의 부재에 의해 구성되어 있는 막 형성방법.
청구항 7에 있어서,
상기 각도보정 부재에 냉각기구를 설치하여, 상기 각도보정 부재의 온도를 냉각하면서 막을 형성하는 막 형성방법.
청구항 7에 있어서,
상기 각도보정 부재는 막 형성 중에 있어서 상기 기재에 대해서 이동 가능하고,
상기 각도보정 부재의 위치를 다른 위치로 이동시켜서 각각의 위치에서 막 형성을 함으로써 상기 기재에 증착되는 증착 입자의 입사각도 분포를 변화시키면서 막을 형성하는 막 형성방법.