KR20140074310A - 성막방법 및 성막장치 - Google Patents

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KR20140074310A
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다츠야 하야시
유송 지앙
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미츠히로 미야우치
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Abstract

실용에 견딜 수 있는 것은 물론 내마모성능이 보다 높아진 방오막을 효율적으로 성막할 수 있는 성막장치를 제공한다. 복수의 기판(14)을 유지하기 위한 기체 유지면을 갖는 기판 홀더(12)가 진공용기(10) 내에 회전 가능하게 배설된 성막장치(1)에 있어서, 회전 정지하고 있을 때의 기판 홀더(12)를 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역인 제1 영역(A3)에 대해 그 제1 영역 이외의 다른 영역(나머지 영역)보다도 많은 양의 성막재료를 공급 가능해지는 구성으로 진공용기(10) 내에 설치된 증착원(34)과, 회전 정지하고 있을 때의 기판 홀더(12)를 향하여 작동시킨 경우에, 그 기체 유지면의 일부 영역인 제2 영역(A2)만을 향하여 에너지 입자가 조사 가능해지는 구성, 배치 및/또는 방향으로 진공용기(10) 내에 설치된 이온원(38)을 갖는 구성의 성막장치(1)이다.

Description

성막방법 및 성막장치{Film formation method and film formation apparatus}
본 발명은 특히 광학 박막이나 기능성 박막 등의 각종 성막에 적합한 성막방법 및 성막장치에 관한 것이다.
광학 렌즈나 광학 필터 등의 광학 재료에 사용되는 광학 박막(반사 방지막을 포함한다)의 분야에서는 그 광학 특성의 약간의 저하에 의해 최종 제품으로서의 특성이 현저히 저하되게 된다. 따라서 광학 박막에 대한 광학 특성(예를 들면 광투과율 등)의 향상이 요망되고 있다.
또한 아래에 나타내는 공정을 거침으로써 기능성 박막의 일례로서의 방오막을 성막하는 기술이 알려져 있다(특허문헌 1). 그 방법은 먼저 기판 홀더의 기판 유지면의 전체에 걸쳐 처리 대상인 복수의 기판을 유지시킨 후, 그 기판 홀더를 진공 챔버 내에서 회전시킨다. 다음으로 이 회전을 유지한 상태로 복수의 기판 전부를 향하여 이온을 연속해서 조사(이온의 전면 조사)한 후, 이온 조사에 의해 표면 요철이 형성된 기판 전부를 향하여 방오막의 형성 원료로 이루어지는 성막재료를 증발시켜서 부착시킨다(성막재료의 전면 공급). 이상의 공정에 의해 복수의 기판 전부의 요철 형성면에 방오막을 퇴적시키는 방법이다. 이 수법에 의하면 실용에 견딜 수 있는 내마모성을 구비한 방오막을 성막할 수 있으나(특허문헌 1의 단락 0029), 최근 들어 방오막에 대한 내마모성의 추가적인 향상이 요망되고 있다.
일본국 특허공개 제2010-90454호 공보
본 발명의 일측면에 의하면 각종 박막의 제성능을 보다 높일 수 있는 성막방법 및 성막장치를 제공한다. 본 발명의 다른 측면에 의하면 광학 특성이 보다 높아진 광학 박막을 효율적으로 성막하는 것이 가능한 성막방법 및 성막장치를 제공한다. 본 발명의 또 다른 측면에 의하면 내마모성이 보다 높아진 발수, 발유, 방오 등의 제특성을 갖는 기능성 박막을 효율적으로 성막하는 것이 가능한 성막방법 및 성막장치를 제공한다.
본 발명의 제1 관점에 의하면 기체의 표면에 박막을 퇴적시키는 성막방법에 있어서,
복수의 각 기체를 유지하는 기체 유지면을 갖는 회전 가능한 기체 유지 수단과,
회전 정지하고 있을 때의 상기 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역인 제1 영역(예를 들면 A3)에 대해, 그 제1 영역 이외의 다른 영역(나머지 영역)보다도 많은 양의 상기 박막의 성막재료를 공급 가능해지도록 배치된 성막 수단을 사용하여,
복수의 각 기체를 상기 기체 유지면에 유지시킨 상태로 상기 기체 유지 수단을 회전시키면서 상기 성막 수단을 계속해서 작동시킴으로써, 이동하고 있는 모든 또는 일부의 각 기체에 대한 상기 성막재료의 공급량을 시간과 함께 변화시키면서, 상기 성막재료로 이루어지는 상기 박막을 퇴적시키는 것을 특징으로 한 성막방법이 제공된다.
본 발명에서는 기체 유지 수단의 회전에 수반하여 이동하고 있는 복수의 각 기체의 표면에 박막을 퇴적시키는 데 있어서, 부분 공급되는 성막재료에 대해 에너지 입자를 조사하는 것에 의한 어시스트 효과를 부여해도 된다. 에너지 입자의 조사는 회전 정지하고 있을 때의 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 전부 영역인 제3 영역(예를 들면 A1)을 향한 전면 조사여도 된다. 그러나 본 발명에서는 회전 정지하고 있을 때의 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역인 제2 영역(예를 들면 A2)만을 향한 부분 조사가 바람직하다.
즉 본 발명의 제2 관점에 의하면 기체의 표면에 박막을 퇴적시키는 성막방법에 있어서,
복수의 각 기체를 유지하는 기체 유지면을 갖는 회전 가능한 기체 유지 수단,
회전 정지하고 있을 때의 상기 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역인 제1 영역(예를 들면 A3)에 대해, 그 제1 영역 이외의 다른 영역(나머지 영역)보다도 많은 양의 상기 박막의 성막재료를 공급 가능해지도록 배치된 성막 수단 및
회전 정지하고 있을 때의 상기 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역인 제2 영역(예를 들면 A2)만을 향하여 에너지 입자를 조사하는 조사 수단을 사용하여,
복수의 각 기체를 상기 기체 유지면에 유지시킨 상태로 상기 기체 유지 수단을 회전시키면서 상기 성막 수단과 상기 조사 수단을 계속해서 작동시킴으로써, 이동하고 있는 모든 또는 일부의 각 기체에 대한 상기 성막재료의 공급량을 시간과 함께 변화시키면서, 또한 모든 또는 일부의 각 기체에 대해 일시적으로 상기 에너지 입자가 조사되지 않는 시간을 확보하면서, 상기 성막재료로 이루어지고 어시스트 효과가 부여된 상기 박막을 퇴적시키는 것을 특징으로 한 성막방법이 제공된다.
본 발명의 조사 수단은 하기 (1), (2) 중 적어도 어느 하나 등으로서 사용된다. 바람직하게는 적어도 하기 (1)로서 사용한다.
(1) 박막 퇴적시에 어시스트 효과를 부여하기 위한 성막 수단의 작동과 함께 작동시키는 성막 어시스트 수단,
(2) 성막 대상인 각 기체의 표면을 클리닝하기 위한 성막 수단의 작동 개시 전에 작동시키는 클리닝 수단.
본 발명의 제2 관점에 의한 성막방법에 있어서, 성막재료가 공급되는 제1 영역(A3)은 박막 퇴적시에 어시스트 효과를 부여하는 에너지 입자가 조사되는 제2 영역(A2)과 동일 배치여도 된다. 또한 다른 배치로 하는 것도 가능하다. 또한 한쪽 영역(A2 또는 A3)이 다른 쪽 영역(A3 또는 A2)의 적어도 일부와 중복되는 배치로 하는 것도 가능하다. 「적어도 일부와 중복」이란 한쪽 영역이 다른 쪽 영역의 전부와 중복되는 경우를 포함하는 취지이다.
본 발명에 있어서 가속전압이 50~1500 V인 에너지 입자를 사용할 수 있고 및/또는 조사 전류가 50~1500 mA인 에너지 입자를 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서 적어도 산소를 포함하는 에너지 입자를 사용할 수 있다. 에너지 입자로서 이온원으로부터 조사되는 이온빔 외에 플라즈마원으로부터 조사되는 플라즈마 등도 사용할 수 있다.
본 발명에 의하면 복수의 각 기체를 유지하기 위한 기체 유지면을 갖는 기체 유지 수단이 진공용기 내에 연직축 방향으로 회전 가능하게 배설(配設)된 성막장치에 있어서,
회전 정지하고 있을 때의 상기 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역인 제1 영역(예를 들면 A3)에 대해, 그 제1 영역 이외의 다른 영역(나머지 영역)보다도 많은 양의 성막재료를 공급 가능해지는 구성으로 상기 진공용기 내에 설치된 성막 수단과,
회전 정지하고 있을 때의 상기 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 그 기체 유지면의 일부 영역인 제2 영역(예를 들면 A2)만을 향하여 에너지 입자가 조사 가능해지는 구성, 배치 및/또는 방향으로 상기 진공용기 내에 설치된 조사 수단을 갖는 성막장치가 제공된다.
본 발명에서는 보정판 등의 차폐판의 차폐 효과에 의존하지 않고 성막원만으로 성막 수단을 구성할 수 있다. 이 경우 방출되는 성막재료가 기체 유지 수단의 기체 유지면의 전영역인 제3 영역(예를 들면 A1)의 절반 이하(또는 50% 이상 80% 이하)에 대해 공급 가능해지도록 성막원을 진공용기 내 아래쪽의 대략 중앙 배치로부터 단측에 가깝게 하여 배치하면 된다.
진공용기 내 아래쪽의 단측에 가깝게 하여 성막원을 배치하는 경우, 기체 유지 수단의 회전 중심인 연직축이 뻗는 방향에 따른 기준선에 대해, 성막원의 중심과 기체 유지 수단 바깥 가장자리의 가장 먼 점을 잇는 선이 이루는 각도가 40도 이상이 되는 위치에 성막원을 배치하는 것이 가능하다.
본 발명에 있어서 조사 수단은 기체 유지 수단의 기체 유지면의 전영역인 제3 영역(예를 들면 A1)의 절반 이하(또는 50% 이상 80% 이하)에 대해 에너지 입자가 조사 가능해지는 배치로 진공용기 내에 배설할 수 있다.
본 발명에 있어서 조사 수단은 가속전압이 50~1500 V인 에너지 입자 및/또는 조사 전류가 50~1500 mA인 에너지 입자를 조사 가능한 조사원으로 구성하는 것이 가능하다. 조사원으로서는 이온빔을 조사하는 이온원이나 플라즈마를 조사하는 플라즈마원 등을 들 수 있다.
본 발명의 성막장치에 있어서 성막재료가 공급되는 제1 영역(A3)은 에너지 입자가 조사되는 제2 영역(A2)과 동일 배치여도 된다. 또한 다른 배치로 하는 것도 가능하다. 또한 한쪽 영역(A2 또는 A3)이 다른 쪽 영역(A3 또는 A2)의 적어도 일부와 중복되는 배치로 하는 것도 가능하다. 「적어도 일부와 중복」이란 한쪽 영역이 다른 쪽 영역의 전부와 중복되는 경우를 포함하는 취지이다.
본 발명에 있어서 기체 유지 수단을 회전시키는 회전 수단을 추가로 가지며, 조사 수단은 기체 유지 수단의 회전하는 축선에 대해 그 조사 수단으로부터 에너지 입자가 조사되는 축선이 6도 이상 70도 이하의 각도를 갖도록 진공용기의 내부에 배설할 수 있다. 본 발명에 있어서 조사 수단은 진공용기의 측면측에 배설할 수 있고, 또한 조사 수단은 성막시에 기체 유지면에 유지되는 기체로부터 조사 수단까지의 거리가 평균 자유 행정 이하가 되도록 배설할 수 있다. 본 발명에 있어서 조사 수단은 적어도 장착 각도가 조정 가능한 지지 수단을 매개로 진공용기의 측면에 장착하는 것도 가능하다.
본 발명에 있어서 기체 유지 수단은 평판 형상 또는 돔 형상, 또는 각뿔 형상을 이루고 있어, 그 한쪽 면에서 다른 쪽 면까지 관통하는 관통구멍이 형성되어 있는 경우에는, 성막시에 기체 유지면에 유지되는 기체는 관통구멍을 막듯이 기체 유지 수단에 유지할 수 있다. 본 발명에 있어서 기체 및 기체 유지 수단을 가열하기 위한 가열 수단을 추가로 구비하는 것도 가능하다.
본 발명에 의하면 성막 대상인 기체를 복수 유지하기 위한 기체 유지면을 갖는 회전 가능한 기체 유지 수단의 작동이 정지(회전 정지)해 있을 때의 그 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역인 제1 영역에 대해, 그 제1 영역 이외의 다른 영역보다도 많은 양의 성막재료를 공급 가능해지는 구성으로 진공용기 내에 설치된 성막 수단을 사용한다. 그리고 복수의 각 기체를 기체 유지면에 유지시킨 상태로 기체 유지 수단을 회전시키면서 성막 수단을 계속해서 작동시킨다(성막재료의 부분 공급). 이것에 의해 이동하고 있는 모든 또는 일부의 각 기체에 대한 상기 성막재료의 공급량을 시간과 함께 변화시키면서 각 기체의 표면에 상기 성막재료로 이루어지는 박막을 퇴적시킨다.
본 발명에 의하면 이동하고 있는 모든 또는 일부의 각 기체에 대해 성막재료가 시간적으로 펄스상으로 고밀도로 공급된다. 이 펄스상으로 밀도가 높은 성막재료의 공급에 의해 각 기체 표면의 에너지 상태의 활성화가 촉진된다. 그 후 다입자 간의 상호작용을 통하여 각 기체의 표면은 열평형 상태에 도달할(thermalization) 확률이 높아진다. 이것에 의해 기체 유지면에 유지되어 회전하고 있는 복수의 기체 전부를 향하여 성막재료를 공급(성막재료의 전면 공급)하는 종래 수법과 비교하여 기체와 그 위에 퇴적되는 박막 사이에서의 결합력을 보다 높일 수 있어, 그 결과 각 기체의 표면에 제성능(기능성 박막에 있어서의 내마모성, 광학 박막에 있어서의 광학 특성)이 우수한 박막을 형성하는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 태양에 의하면 특정 상기 성막 수단에 더하여 추가로 상기 기체 유지 수단의 작동이 정지(회전 정지)해 있을 때의 그 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역(제2 영역)만을 향하여 에너지 입자를 조사하는 조사 수단을 사용한다. 그리고 복수의 각 기체를 기체 유지면에 유지시킨 상태로 기체 유지 수단을 회전시키면서 성막 수단과 조사 수단의 양 수단을 계속해서 작동시킨다(성막재료의 부분 공급과 에너지 입자의 부분 조사). 이것에 의해 이동하고 있는 모든 또는 일부의 각 기체에 대한 성막재료의 공급량을 시간과 함께 변화시키면서, 또한 모든 또는 일부의 각 기체에 대해 일시적으로 에너지 입자가 조사되지 않는 시간을 확보하면서 각 기체의 표면에 상기 성막재료로 이루어지고 어시스트 효과가 부여된 상기 박막을 퇴적시킨다.
이 태양에 의하면 상기 성막재료의 부분 공급에 의한 효과에 더하여 이동하고 있는 모든 또는 일부의 각 기체에 대해 에너지 입자가 시간적으로 펄스상으로 고밀도로 조사된다. 성막재료의 부분 공급과 함께 이 펄스상으로 밀도가 높은 에너지 입자를 조사함으로써, 각 기체 표면의 에너지 상태의 활성화 촉진에 더하여 각 기체 표면에 퇴적되는 성막 입자의 에너지 상태의 활성화도 촉진되어, 각 기체의 표면에 퇴적된 성막 입자가 열평형 상태에 도달할 확률이 한층 더 높아진다. 그 결과, 각 기체 표면에 제성능(전술)이 우수한 박막을 형성하는 것이 한층 더 용이해지는 것을 기대할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서, 복수의 각 기체는 기체 유지 수단의 기체 유지면의 전체에 걸쳐 설치되는 경우도 있고 또는 기체 유지면의 일부분에만 설치되는 경우도 있다. 여기서 「기체 유지면의 전체에 걸쳐」란 기체 유지면의 일부(예를 들면 바깥 가장자리 부근 등)에만 기체를 유지하는 경우를 배제하는 취지이다.
또한 본 발명에 있어서 「펄스상」이란 다음의 의미로 사용한다. 즉 성막 수단이 작동하고 있는 동안은 항상 기체 유지 수단을 향하여 성막재료가 공급되고는 있으나, 이동하고 있는 복수의 각 기체의 일부(예를 들면 「기준 기체 X」라 한다)에 착안한 경우, 계속해서 공급되는 성막재료는 그 공급량이 시간과 함께 변화되어 어느 시간은 기준 기체 X에 대해 많이 공급되고, 그 후 어느 시간은 기준 기체 X에 대해 적은 양밖에 공급되지 않는다. 조사 수단이 작동하고 있는 동안은 항상 기체 유지 수단을 향하여 에너지 입자가 조사되고는 있으나, 이동하고 있는 복수의 각 기체의 일부(기준 기체 Y. 이 Y는 상기 X와 동일한지 여부는 불문한다)에 착안한 경우, 계속해서 조사되는 에너지 입자는 어느 시간만큼 기준 기체 Y에 조사되고, 그 후 어느 시간은 기준 기체 Y에 조사되지 않는다. 즉 기준 기체 Y에 대해 에너지 입자가 조사되지 않는 시간대가 존재한다.
성막재료에 관하여 말하자면, 이동하고 있는 모든 또는 일부의 각 기체에 대해 계속해서 공급되는 성막재료의 시간당 공급량이 변화하는 상태를 「펄스상」이라 정의한다. 에너지 입자에 관하여 말하자면, 이동하고 있는 모든 또는 일부의 각 기체에 대해 계속해서 조사되는 에너지 입자가 어느 시간만큼 조사되고, 그 후 어느 시간은 조사되지 않는 상태를 「펄스상」이라 정의한다.
「성막재료의 부분 공급」은 이동하고 있는 모든 기체의 적어도 일부에 대한 성막재료의 시간당 공급량의 최대값과 최소값의 비(최대값/최소값)가 5를 초과하도록 행할 수 있다. 이와 같이 최대값과 최소값의 비(최대값/최소값)가 5를 초과하는 성막재료의 부분 공급은, 예를 들면 기체 유지 수단의 회전 중심인 연직축이 뻗는 방향(연직 방향)에 따른 기준선에 대해 성막 수단의 중심과 기체 유지 수단 바깥 가장자리의 가장 먼 점을 잇는 선이 이루는 각도(θ1)가 40도 이상이 되도록 성막 수단을 배치함으로써 실현하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 성막장치를 정면에서 본 단면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 2의 단면도에 상당하며, 기판 홀더가 중심을 기준으로 회전했을 때 그 기판 홀더의 중심으로부터 반경 방향으로 소정 거리 떨어진 측정점이 이동하는 궤적을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 영역 A2에서의 도 3의 측정점에 있어서의 이온 조사 상태를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 2에 대응하는 다른 형태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1의 II-II선에 따른 단면도이다. 도 6은 실험예 4(실시예)에 있어서 성막재료의 공급영역을 기판 홀더에 대한 위치 관계로 나타낸 개요도이기도 하다.
도 7은 도 6의 단면도에 상당하며, 기판 홀더가 중심을 기준으로 회전했을 때 그 기판 홀더의 중심으로부터 반경 방향으로 소정 거리 떨어진 각 측정점 A~C가 이동하는 궤적을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6의 영역 A1에서의 도 7의 각 측정점 A~C에 있어서의 성막재료의 증발물 공급 상태를 나타내는 그래프이다. 도 8은 실험예 1(실시예)에 있어서 도 6의 영역 A1에서의 도 7의 각 측정점 A~C에 있어서의 성막재료의 증발물 공급 상태를 나타내는 그래프이기도 하다.
도 9는 도 6에 대응하는 다른 형태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 2의 제2 영역(A2)과 도 6의 제1 영역(A3)의 다른 배치예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 10에 대응하는 다른 배치예를 나타내는 단면도이다.
도 12는 도 10에 대응하는 다른 배치예를 나타내는 단면도이다.
도 13은 도 10에 대응하는 다른 배치예를 나타내는 단면도이다.
도 14는 도 10에 대응하는 다른 배치예를 나타내는 단면도이다.
도 15는 도 10에 대응하는 다른 배치예를 나타내는 단면도이다.
도 16은 도 10에 대응하는 다른 배치예를 나타내는 단면도이다.
도 17은 도 10에 대응하는 다른 배치예를 나타내는 단면도이다.
도 18은 도 10에 대응하는 다른 배치예를 나타내는 단면도이다.
도 19는 도 10에 대응하는 다른 배치예를 나타내는 단면도이다.
도 20은 도 10에 대응하는 다른 배치예를 나타내는 단면도이다.
도 21은 도 10에 대응하는 다른 배치예를 나타내는 단면도이다.
도 22는 도 10에 대응하는 다른 배치예를 나타내는 단면도이다.
도 23은 도 10에 대응하는 다른 배치예를 나타내는 단면도이다.
도 24는 실험예 1-1, 7, 7-1(실시예)에 있어서 이온빔의 조사영역을 기판 홀더에 대한 위치 관계로 나타낸 개요도이다.
도 25는 본 발명의 비교예(실험예 6, 8)에서 사용한 종래 구성의 성막장치를 정면에서 본 단면도이다.
도 26은 실험예 6, 8(비교예)에 있어서 성막재료의 공급영역을 기판 홀더에 대한 위치 관계로 나타낸 개요도이다.
도 27은 실험예 7, 7-1(실시예) 및 실험예 8(비교예)의 각 예에서 제작한 광학 필터 박막 샘플에 대해서 파장역 450~550 nm에서의 투과율 T와 반사율 R의 합(R+T)의 값의 평균값을 나타내는 그래프이다.
[부호의 설명]
1, 1a…성막장치, 10…진공용기, 12…기판 홀더(기체 유지 수단), 14…기판(기체), 34…증착원(성막원, 성막 수단), 34a, 38a…셔터, 34b…도가니, 38…이온원(에너지 입자 조사 수단), 38b…조정벽, 44…어태치먼트(지지 수단), 50…수정 모니터, 51…막두께 검출부, 52…컨트롤러, 53…전기 히터, 54…온도 센서.
아래에 상기 발명의 실시형태를 도면을 토대로 설명한다.
<<제1 실시형태>>
도 1에 나타내는 바와 같이 본 예의 성막장치(1)는 세로형 원통상의 진공용기(10)를 포함한다.
진공용기(10)는 공지의 성막장치에서 통상 사용되고 있는 대략 원통의 형상을 갖는 스테인리스제의 용기로서 접지 전위로 되어 있다. 진공용기(10)에는 배기구(도시하지 않음. 본 실시형태에서는 도 1을 향하여 우측)가 설치되어 있고, 이 배기구를 매개로 진공 펌프(도시하지 않음)가 접속되어 있다. 진공 펌프를 작동시킴으로써 진공용기(10)의 내부가 소정 압력(예를 들면 10-4~3×10-2 Pa 정도)으로 배기되도록 되어 있다. 진공용기(10)에는 내부에 가스를 도입하기 위한 가스 도입관(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 진공용기(10)에는 문(도시하지 않음. 본 실시형태에서는 도 1을 향하여 좌측)을 매개로 로드록실(도시하지 않음)이 접속되어 있어도 된다.
진공용기(10) 내부의 위쪽에는 기판 홀더(12)가 유지되어 있다. 기판 홀더(12)(기체 유지 수단)는 수직축 방향으로 회전 가능하게 유지되는 돔 형상으로 형성된 스테인리스제의 부재로서, 모터(도시하지 않음. 회전 수단)의 출력축(도시하지 않음. 회전 수단)에 연결되어 있다.
기판 홀더(12)의 아랫면(기체 유지면)에는 성막시에 복수의 기판(14)이 지지된다. 또한 본 실시형태의 기판 홀더(12) 중심에는 개구가 설치되어 있고, 여기에 수정 모니터(50)가 배설되어 있다. 수정 모니터(50)는 그 표면에 증착물질(성막재료의 증착물)이 부착되는 것에 의한 공진주파수의 변화로부터 기판(14) 표면에 형성되는 물리 막두께를 막두께 검출부(51)로 검출한다. 막두께의 검출 결과는 컨트롤러(52)에 보내어진다.
진공용기(10) 내부의 위쪽에는 기판 홀더(12)를 위쪽으로부터 뒤덮듯이 전기 히터(53)(가열 수단)가 배설되어 있다. 기판 홀더(12)의 온도는 열전대 등의 온도 센서(54)로 검출되고, 그 결과는 컨트롤러(52)에 보내어진다.
컨트롤러(52)는 막두께 검출부(51)로부터의 출력에 기초하여 후술하는 증착원(34)의 셔터(34a) 및 이온원(38)의 셔터(38a)의 개폐상태를 제어하여, 기판(14)에 형성되는 박막의 막두께를 적절히 제어한다. 또한 컨트롤러(52)는 온도 센서(54)로부터의 출력에 기초하여 전기 히터(53)를 제어하여 기판(14)의 온도를 적절히 관리한다. 또한 컨트롤러(52)는 후술하는 이온원(38) 및 증착원(34)의 작동 개시나 작동 정지에 대해서도 관리한다.
진공용기(10) 내부의 측면측에는 에너지 입자를 조사하기 위한 조사 수단이 배설되어 있다. 조사 수단의 일례로서의 이온원(38)은 주로 증착원(34)(후술. 이하 동일)의 작동 개시에 따른 성막재료의 공급과 함께 이온빔(ion beam)을 조사하여, 기판 상에 퇴적되는 박막에 이온 어시스트 효과를 부여할 목적으로 사용되는 성막 어시스트장치로서의 에너지 입자 조사장치이다. 또한 이온원(38)은 증착원(34)의 작동 개시 전에 이온빔을 기판(14)을 향하여 조사하여 기판(14)의 표면을 클리닝할 목적으로 사용하는 것도 가능하다.
이온원(38)은 반응 가스(예를 들면 O2)나 희가스(예를 들면 Ar)의 플라즈마로부터 양으로 대전된 이온(O2 +, Ar+)을 인출하고 가속전압에 의해 가속하여 기판(14)을 향하여 사출한다. 이온원(38)의 위쪽에는 이온원(38)으로부터 기판(14)을 향하는 이온빔을 차폐하는 위치에 개폐 조작 가능하게 설치된 셔터(38a)가 구비되어 있다. 셔터(38a)는 컨트롤러(52)로부터 지령에 따라 적절히 개폐 제어된다.
본 예의 이온원(38)은 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이, 모터로부터의 출력을 받아 수직축 방향으로 회전하는 기판 홀더(12)가 작동을 정지(회전 정지)하고 있을 때의 그 기판 홀더(12)를 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역인 제2 영역(도 2의 굵은 실선으로 둘러싸이는 영역 A2)만을 향하여 이온빔을 부분적으로 조사 가능해지는 구성(예를 들면 전극의 곡률), 배치 및/또는 방향으로 배치되어 있다.
즉 본 예에서는 이온원(38)에 의한 이온빔의 조사영역(A2)이 회전 정지해 있을 때의 기판 홀더(12)의 기체 유지면인 아랫면 전역(도 2의 이점파선으로 둘러싸이는 영역 A1)보다 작아지도록 이온원(38)이 배치된다(A2<A1). 특히 A2≤((1/2)×A1), 즉 기판 홀더(12)의 아랫면 전역의 절반 이하가 되도록 이온원(38)을 배치하는 것이 바람직하다. 또한 특히 ((1/2)×A1)≤A2≤((4/5)×A1), 즉 기판 홀더(12)의 아랫면 전역의 50% 이상 80% 이하가 되도록 이온원(38)을 배치하는 것이 바람직한 경우도 있다.
이온원(38)을 이와 같이 배치하고 계속해서 작동시킴으로써, 기판 홀더(12)의 회전에 수반하여 이동하는 복수의 기판(14)에 대해 일시적으로 이온원(38)으로부터의 이온빔이 조사되지 않는 시간이 확보된다(이온빔의 부분 조사). 또한 본 예의 이온 부분 조사를 소정 시간 계속함으로써, 최종적으로는 회전 도중의 기판 홀더(12)에 유지되는 모든 기판(14)에 대해 이온빔을 조사하는 것이 가능해진다.
기판 홀더(12)의 이온 조사면측의 중심 위치를 (x, y)=(0, 0)로 했을 때, 기판 홀더(12)가 회전함으로써 상기 중심으로부터 상기 이온 조사면측의 반경 방향으로 소정 거리 떨어진 임의 포인트인 측정점(도 3 참조)이 이동하는 궤적과 x축이 x>0 부분에서 교차하는 점을 기준점(측정 위치=0도)으로 한다. 이때 기판 홀더(12)가 회전함으로써 상기 임의 포인트가 상기 궤적 상을 반시계 방향으로 이동하는 위치와 상기 중심을 잇는 직선이 x축(단 x>0에 한함)에 대해 이루는 각도(x1. 도 3에서는 θ로 표시)를 0도~360도의 X축으로 하고, 각 x1에서의 이온 전류 밀도(y1)를 0 μA/㎠~70 μA/㎠의 Y축에 취한 XY 평면에 x1과 y1의 값을 플로팅한 그래프를 도 4에 나타낸다. 이 도 4의 그래프는 도 2에 나타내는 영역 A2에서의 상기 측정점에 있어서의 이온 조사 상태를 나타내고 있다. 또한 도 4에 있어서의 측정에서는 이온이 조사되지 않은 영역에 있어서의 이온 전류 밀도의 측정값으로서 0 μA/㎠를 얻고 있는데, 장치의 내부 구조나 전위 구조에 따라서는 음전위로 인가된 이온 전류의 측정 소자에, 예를 들면 조사 에너지를 소실한 양전하의 이온이 미량으로 유입됨으로써 5 μA/㎠ 정도의 「노이즈 전류」가 관측되는 경우가 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 측정 위치에 따라 측정점에서의 이온 전류 밀도가 변동되고 있는 것을 이해할 수 있다. 이는 기판 홀더(12)가 회전함으로써 궤적 상을 이동하는 측정점에 대해서 측정 위치에 따라 이온이 조사되거나 조사되지 않고 있는 것을 의미하고 있다. 이 예의 측정점은 이온의 조사가 80°의 위치에서 개시되어 180°전후에서 최대 밀도를 기록하며, 230°위치에서 종료되고 있다. 도 4의 결과로부터 회전 주기를 따라 펄스상으로 이온 조사가 실현되고 있는 것을 이해할 수 있다.
또한 이온원(38)이 이온빔을 부분적으로 조사하는 제2 영역은 도 2의 태양 외에, 예를 들면 도 5의 굵은 실선으로 둘러싸이는 영역 A2'여도 된다. 다만 도 5의 태양에서는 기판 홀더(12)의 회전축(도면 중, 「×」를 참조) 근방에 유지되는 특정 기판(14)과 기판 홀더(12)의 외주 근방에 유지되는 별도의 기판(14) 사이에서 이온빔의 상대적인 조사시간이 상이한 경우가 있다. 이 경우 기판 홀더(12)에 유지되는 모든 기판(14)의 특성이 균일화되지 않는 경우도 있다. 따라서 본 예에서는 도 2에 나타내는 바와 같이 기판 홀더(12)의 회전축인 회전 중심을 포함하지 않는 영역에 이온빔을 조사하는 것이 가능하도록 이온원(38)을 배치하는 것이 바람직하다. 기판 홀더(12)의 회전 중심을 포함하지 않는 폐곡선으로 둘러싸이는 영역(예를 들면 타원영역)으로 함으로써 이온빔의 펄스 조사가 실현된다.
도 1로 돌아가서, 본 예에서는 셔터(38a)의 위쪽에는 이온원(38)으로부터 인출되는 이온의 지향성을 조정하기 위한 조정벽(38b, 38b)을 설치해도 된다. 이를 설치함으로써 전술한 이온원(38)의 배치 여하를 불문하고 이온빔을 기판 홀더(12)의 소정 영역(예를 들면 도 2의 영역 A2나 도 5의 영역 A2' 등)에 조사시킬 수 있다.
본 예의 이온원(38)은 진공용기(10)의 측면에 지지장치로서의 어태치먼트(44)를 매개로 장착되어 있다.
이온원(38)을 진공용기(10)의 측면측에 장착함으로써 이것이 증착원(34)과 동일하게 진공용기(10)의 내부 아래쪽에 배치되는 경우와 비교하여 이온원(38)으로부터 조사되는 이온빔이 짧은 비행거리로 기판(14)에 도달한다. 그 결과, 기판(14)에 충돌할 때의 이온의 운동 에너지의 저하를 억제할 수 있다. 또한 높은 운동 에너지를 유지한 상태의 이온빔을 경사 방향으로부터 기판(14) 표면에 충돌시킴으로써 기판(14) 표면에 대한 이온 어시스트 효과나 이온 클리닝 효과를 보다 크게 발현시킬 수 있어 기판(14) 표면의 불순물 원자가 효과적으로 제거되는 결과, 기판(14) 표면의 원자와 증착에 의해 비산되어 온 성막재료 분자와의 결합이 촉진되어, 그 위에 성막되는 박막의 제성능이 향상될 것으로 생각된다.
본 예의 이온원(38)은 증착원(34)의 배치 위치보다도 이온원(38)의 본체 길이분량 이상 기판(14)에 가까운 위치에 배치되어 있다. 또한 이온원(38)의 장착이 용이해지도록 진공용기(10) 측면의 일부가 경사지게 형성되어 있는데, 이온원(38)을 장착하는 위치는 임의이다. 또한 이온원(38)의 장착 위치는 진공용기(10)의 내부 측면에 한정되지 않고, 증착원(34)과 동일하게 진공용기(10)의 내부 아래쪽이어도 된다. 어느 경우에도 기판 홀더(12)에 유지되는 기판(14)의 일부에 이온빔을 조사 가능해지는 위치에 장착된다.
어태치먼트(44)(지지 수단)는 이온원(38)의 지지장치로서 진공용기(10)의 측면에 장착되어 있다. 어태치먼트(44)는 진공용기(10)측에 고정되는 브래킷(도시하지 않음), 이온원(38)측을 브래킷에 대해 경사 가능하게 지지하는 핀(도시하지 않음) 및 이온원(38)의 기울기를 소정 위치에서 고정하는 나사로 이루어지는 제동 부재(도시하지 않음)를 구비한다. 이 때문에 이온원(38)의 장착 각도를 임의로 조절하는 것이 가능하다. 또한 진공용기(10)측에 브래킷을 배설하고, 이것을 위치 조정 가능한 베이스 플레이트(도시하지 않음)에 고정함으로써 장착 각도뿐 아니라 높이 방향, 반경 방향의 위치를 조정 가능하게 구성되어 있다. 또한 높이 방향, 반경 방향의 위치 조정은 베이스 플레이트를 상하 방향 및 반경 방향으로 이동시킴으로써 행한다.
이온원(38)의 장착 높이(h) 및 반경방향의 위치 변경에 의해 이온원(38)과 기판(14)을 적절한 거리로 조정할 수 있고, 장착 각도의 변경에 의해 기판(14)에 충돌하는 이온빔의 입사 각도나 위치를 조정하는 것이 가능하다. 이온원(38)의 높이 방향, 반경 방향의 위치 및 장착 각도의 조정에 의해 이온빔의 손실을 최소한으로 억제하여, 이온원(38)의 조사영역(예를 들면 도 2의 A2, 도 5의 A2')에 대해 이온 전류 밀도가 균일한 분포가 되도록 조정한다.
이온원(38)의 장착 각도(θ)는 이온빔을 조사하는 축선과 기판 홀더(12)의 회전축선이 이루는 각도를 말한다. 이 각도가 지나치게 커도 지나치게 작아도 이온빔 조사에 의한 박막으로의 이온 어시스트 효과나 기판(14) 표면의 클리닝 효과가 감소할 우려가 있어, 박막의 제성능 향상의 효과가 감소 또는 없어질 우려가 있다.
본 예에 있어서, 이온원(38)의 장착 각도(θ)가 6~70도인 각도 범위일 때, 최종적으로 기판(14) 표면에 성막되는 박막의 제성능을 한층 더 향상시킬 수 있는 것이 기대된다.
또한 이온원(38)으로부터의 이온빔이 기판(14)에 도달 가능한 범위라면 기판(14) 표면에 경사 방향으로부터 이온빔을 입사시키는 방법은 기판(14)과 이온원(38)의 거리에 의존하지 않는다.
또한 상기 장착 각도(θ)는 기판 홀더(12)나 진공용기(10)의 크기 또는 성막재료에 따라 적절히 변경 가능한 것은 물론이다.
장착 높이(h)는 이온원(38)과 기판(14)의 거리가 적절해지도록 설정된다. 장착 높이(h)가 지나치게 높으면 장착 각도(θ)가 지나치게 커지는 한편, 장착 높이(h)가 지나치게 낮으면 기판(14)과 이온원(38)의 거리가 길어지는 동시에 장착 각도(θ)가 지나치게 작아진다. 따라서 장착 높이(h)는 적절한 장착 각도(θ)를 얻을 수 있는 위치일 필요가 있다.
이온원(38)과 기판(14)의 거리는 평균 자유 행정 1과 동등 또는 그 이하인 것이 바람직하다. 예를 들면 평균 자유 행정 1=500 ㎜라면, 이온원(38)과 기판(14)의 거리도 500 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이온원(38)과 기판(14)의 거리를 평균 자유 행정 1 이하로 함으로써 이온원(38)으로부터 방출된 이온의 반수 이상을 무충돌 상태로 기판(14)에 충돌시킬 수 있다. 높은 에너지를 가진 채로 이온빔을 기판(14)에 조사하는 것이 가능하기 때문에 그 후에 성막되는 박막의 제성능 향상의 효과가 크다.
여기서 "이온원(38)과 기판(14)의 거리"란 이온원(38)의 중심과 이온원(38)의 중심으로부터 기판 홀더(12)의 성막면측 중심까지의 거리를 말한다. 마찬가지로 "증착원(34)과 기판(14)의 거리"란 증착원(34)의 중심과 증착원(34)의 중심으로부터 기판 홀더(12)의 성막면측 중심까지의 거리를 말한다. 또한 "이온원(38)의 본체 길이"란 이온원(38)(이온총)의 전극으로부터 이온 플라즈마 방전실의 바닥부까지의 거리이다.
이온원(38)의 장착 위치는 진공용기(10)의 측면측 위치에는 한정되지 않고, 어태치먼트(44)에 의해 진공용기(10) 측면의 벽면으로부터 떨어진 위치여도 된다. 어태치먼트(44)는 반경 방향으로도 이온원(38)의 위치를 조정하는 것이 가능하기 때문에 용이하게 이러한 배치로 하는 것이 가능하다. 이 경우, 보다 가까운 위치로부터 기판(14)에 대해 이온빔을 조사하는 것이 가능하기 때문에 보다 낮은 에너지(소비전력)로도 이온 부분 조사의 효과가 얻어진다.
또한 이온원(38)을 바닥부에 설치해도 된다. 이 경우, 바닥부에 대좌(臺座)를 설치하고 대좌 위에 이온원(38)을 장착하면 된다. 또한 이온원(38)을 진공용기(10)의 측면에 장착함으로써, 증착원(34)과 기판 사이에 배치되는 막두께 보정판(도시하지 않음)에 의해 이온빔의 조사가 방해되는 경우가 없어지기 때문에 이온의 손실이 감소되어 바람직하다.
진공용기(10) 내부의 측면측에는 중화기(neutralizer)(40)가 배설되어 있다. 본 예의 중화기(40)는 이온원(38)을 성막 어시스트장치로서 사용하는 경우에 작동시키는 제2 성막 어시스트장치이다. 증착원(34)으로부터 기판(14)을 향하여 이동하는 성막재료는 이온원(38)으로부터 조사되는 양이온(이온빔)의 충돌 에너지에 의해 기판(14)의 표면에 높은 치밀성으로 또한 강고하게 부착된다. 이때 기판(14)은 이온빔에 포함되는 양이온에 의해 양으로 대전된다. 또한 이온원(38)으로부터 사출된 양의 이온(예를 들면 O2 +)이 기판(14)에 축적됨으로써 기판(14) 전체가 양으로 대전되는 현상(차지업)이 일어난다. 차지업이 발생하면 양으로 대전된 기판(14)과 다른 부재 사이에서 이상 방전이 일어나 방전에 의한 충격으로 기판(14) 표면에 형성된 박막(절연막)이 파괴되는 경우가 있다. 또한 기판(14)이 양으로 대전됨으로써 이온원(38)으로부터 사출되는 양의 이온에 의한 충돌 에너지가 저하되기 때문에 박막의 치밀성, 부착 강도 등이 감소되는 경우도 있다. 이러한 문제를 해소하여 기판(14)에 축적된 양의 전하를 전기적으로 중화(뉴트럴라이즈)시키기 위해 본 예와 같이 중화기(40)를 배설할 수 있다.
본 예의 중화기(40)는 이온원(38)에 의한 이온빔의 조사 중에 전자(e-)를 기판(14)을 향하여 방출하는 성막 어시스트장치로, Ar 등의 희가스의 플라즈마로부터 저자를 인출하고 가속전압으로 가속하여 전자를 사출한다. 여기에서 사출되는 전자는 기판(14) 표면에 부착된 이온에 의한 대전을 중화한다.
본 예에 있어서 중화기(40)는 이온원(38)으로부터 소정 거리를 떨어뜨려 배설하였다. 또한 중화기(40)의 위쪽에는 중화기(40)로부터 방출되는 전자의 지향성을 조정하기 위한 조정벽(도시 생략. 예를 들면 조정벽(38b)을 참조)이 설치되어 있어도 된다.
중화기(40)의 배치는 기판(14)에 전자를 조사하여 중화할 수 있는 위치면 되고, 이온원(38)과 동일하게 전자를 기판 홀더(12)에 유지되는 모든 기판(14)에 대해 그 일부에 조사하는 것이 가능한 배치여도 되고, 또는 증착원(34)과 동일하게 전자를 기판(14)의 전부에 조사 가능한 배치여도 된다.
중화기(40)는 기판(14)에 전자를 조사하여 중화할 수 있는 위치에 배치되어 있으면 된다. 본 예에서는 중화기(40)를 기판 홀더(12)에 가까운 위치에 배설하고 있다. 이와 같이 배설함으로써 이온원(38)으로부터 조사된 이온이 부착되는 기판 홀더(12)의 영역을 향하여 정확하게 전자를 조사하는 것이 가능하다.
또한 중화기(40)는 이온원(38)과 소정 거리 떨어진 위치에 배설되면 이온원(38)으로부터 기판(14)을 향하여 이동 중인 이온과 직접 반응하는 경우가 적어 효율적으로 기판 홀더(12)의 전하를 중화하는 것이 가능하다. 이 때문에 종래의 증착장치보다도 중화기(40)에 인가되는 전류값을 낮은 값으로 하더라도 적합하게 기판 홀더(12)를 중화하는 것이 가능하다. 기판(14) 표면에 충분한 전자를 공급하는 것이 가능하기 때문에, 예를 들면 고굴절률막이나 저굴절률막 등의 유전체막을 완전히 산화시킬 수 있다.
본 예에서는 이온원(38) 및 중화기(40)가 각각 1개씩 구성되어 있는데, 이들이 복수개씩 배치되는 구성으로 하는 것도 가능하다. 예를 들면 회전하는 기판 홀더(12)의 회전 방향을 따라 이온원(38)과 중화기(40)가 복수 설치되는 구성으로 해도 된다. 이러한 구성으로 함으로써 커다란 사이즈의 기판 홀더(12)를 구비하는 대형 성막장치에도 보다 효과적으로 적용하는 것이 가능하다.
본 예에 있어서 진공용기(10) 내부의 아래쪽에는 성막 수단으로서의 성막원이 배설되어 있다. 성막원의 일례로서의 증착원(34)은 본 예에서는 저항 가열방식(직접 가열방식이나 간접 가열방식 등)의 증착원이다. 증착원(34)은 성막재료를 올려놓기 위한 우묵한 곳을 상부에 구비한 도가니(보트)(34b)와 도가니(34b)로부터 기판(14) 방향으로 방출되는 성막재료의 증발물 전부를 차단하는 위치에 개폐 가능하게 설치된 셔터(34a)를 구비한다. 셔터(34a)는 컨트롤러(52)로부터의 지령에 의해 적절히 개폐 제어된다.
직접 가열방식은 금속제의 보트에 전극을 장착하여 전류를 흐르게 하고, 직접 금속제의 보트를 가열하여 보트 자체를 저항 가열기로 해서 이 속에 넣은 성막재료를 가열한다. 간접 가열방식은 보트가 직접적인 열원이 아니라 보트와는 별도로 설치된 가열장치, 예를 들면 전이금속 등의 레어 메탈 등으로 이루어지는 증착 필라멘트에 전류를 흐르게 함으로써 가열하는 방식이다.
도가니(34b)에 성막재료를 올려놓은 상태에서 보트 자체 또는 보트와는 별도로 설치된 가열장치에 의해 성막재료를 가열하고, 이 상태에서 셔터(34a)를 열면 도가니(34b)로부터 성막재료의 증발물이 기판(14) 방향으로 진공용기(10) 내부를 이동하여, 최종적으로는 모든 각 기판(14)의 표면에 부착된다.
또한 증착원(34)은 저항 가열방식에 한정되지 않고, 전자빔 가열방식의 증착원이어도 된다. 증착원(34)이 전자빔 가열방식인 경우, 그 증착원(34)은 상기와 동일하게 도가니(34b) 및 셔터(34a) 외에 성막재료에 전자빔(e-)을 조사하고, 이를 증발시키는 전자총 및 전자총 전원(모두 도시하지 않음)을 추가로 구비하도록 하면 된다.
본 예의 증착원(34)은 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이, 모터로부터의 출력을 받아 수직축 방향으로 회전하는 기판 홀더(12)가 작동을 정지(회전 정지)하고 있을 때의 그 기판 홀더(12)를 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역인 제1 영역(도 6의 굵은 실선으로 둘러싸이는 영역 A3)에 대해, 그 제1 영역 이외의 다른 영역(나머지 영역)보다도 많은 양의 성막재료의 증발물을 부분적으로 공급 가능하게 하기 위해 용기(10) 내 아래쪽의 대략 중앙 배치로부터 단측에 가깝게 하여 배치되어 있다.
즉 본 예에서는 증착원(34)에 의한 성막재료의 공급영역(A3)이 회전 정지해 있을 때의 기판 홀더(12)의 기체 유지면인 아랫면 전역(도 6의 이점파선으로 둘러싸이는 영역 A1)보다 작아지도록 증착원(34)이 배치된다(A3<A1). 특히 A3≤((1/2)×A1), 즉 기판 홀더(12)의 아랫면 전역의 절반 이하가 되도록 증착원(34)을 배치하는 것이 바람직하다. 또한 특히 ((1/2)×A1)≤A3≤((4/5)×A1), 즉 기판 홀더(12)의 아랫면 전역의 50% 이상 80% 이하가 되도록 증착원(34)을 배치하는 것이 바람직한 경우도 있다.
증착원(34)을 용기(10) 내의 단측으로 가깝게 하여 배치하고 계속해서 작동시킴으로써, 기판 홀더(12)의 회전에 수반하여 이동하는 복수의 기판(14)에 대해 증착원(34)으로부터의 성막재료의 공급량을 시간과 함께 변화시킨다(성막재료의 부분 공급). 또한 본 예의 성막재료의 부분 공급을 소정 시간 계속함으로써, 최종적으로는 회전 도중의 기판 홀더(12)에 유지되는 모든 기판(14)에 대해 성막재료를 공급하는 것이 가능해진다.
본 예에 있어서 증착원(34)은 기판 홀더(12)의 회전 중심인 연직축이 뻗는 방향(연직 방향)에 따른 기준선에 대해, 증착원(34)의 중심과 기판 홀더(12) 바깥 가장자리의 가장 먼 점(P)을 잇는 선이 이루는 각도(θ1)가 바람직하게는 40도 이상, 보다 바람직하게는 60도 이상이 되는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 기준선에 대한 각도(θ1)가 상기 각도 이상이 되도록 증착원(34)을 배치함으로써, 성막재료의 부분 공급(바람직하게는 이동하고 있는 모든 기판(12)의 적어도 일부에 대한 성막재료의 시간당 공급량의 최대값과 최소값의 비(최대값/최소값)가 5를 초과(특히 6 이상)하도록 행하는 것)이 가능해진다.
본 예에 있어서 기판 홀더(12) 성막면측의 직경을 「돔 직경 D1」, 기판 홀더(12) 성막면측의 중심으로부터 증착원(34)의 중심까지의 거리를 「높이 D2」, 상기 기준선으로부터 증착원(34)의 중심까지의 최단거리를 「오프셋 D3」로 했을 때, 일례로서 D1을 예를 들면 1000 ㎜~2000 ㎜ 정도, D2를 예를 들면 500 ㎜~1500 ㎜ 정도, D3를 예를 들면 100 ㎜~800 ㎜ 정도로 각각 설계하는 것이 가능하다.
또한 기판 홀더(12) 성막면측의 중심 위치를 (x, y)=(0, 0)로 했을 때, 기판 홀더(12)가 회전함으로써 상기 중심으로부터 상기 성막면측의 반경 방향으로 소정 거리 떨어진 임의 포인트인 측정점 A~C(도 7 참조)가 이동하는 각 궤적과 x축이 x>0 부분에서 교차하는 점을 기준점(측정 위치=0도)으로 한다. 이때 기판 홀더(12)가 회전함으로써 측정점 A~C가 각 궤적 상을 반시계 방향으로 이동하는 위치와 상기 중심을 잇는 직선이 x축(단 x>0에 한함)에 대해 이루는 각도(x1. 도 7에서는 θ로 표시)를 0도~360도의 X축으로 하고, 각 x1에서의 성막 레이트(y2)를 0.05 nm/초~0.85 nm/초의 Y축에 취한 XY 평면에 x1과 y2의 값을 플로팅한 그래프를 도 8에 나타낸다. 이 도 8의 그래프는 도 6에 나타내는 영역 A1에서의 각 측정점 A~C에 있어서의 성막재료의 증발물 공급의 각 상태를 나타내고 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 측정 위치에 따라 각 측정점에서의 성막 레이트가 변동되고 있는 것을 이해할 수 있다. 이는 기판 홀더(12)가 회전함으로써 각 궤적 상을 이동하는 각 측정점에 대해서 측정 위치에 따라 증발물이 펄스상으로 부착되거나 부착되어 있지 않은 것을 의미하고 있다. 또한 증발물이 부착되어 있는 영역은 도 6의 영역 A3에 상당한다.
또한 증착원(34)이 성막재료를 부분적으로 공급하는 제1 영역은 도 6의 태양 외에, 예를 들면 도 9의 굵은 실선으로 둘러싸이는 영역 A3'가 있다. 또한 도 6의 태양에서는 기판 홀더(12)의 회전축(도면 중, 「×」를 참조) 근방에 유지되는 특정 기판(14)과 기판 홀더(12)의 외주 근방에 유지되는 별도의 기판(14) 사이에서 성막재료의 상대적인 공급시간이 상이한 경우가 있다. 이 경우, 기판 홀더(12)에 유지되는 모든 기판(14) 상에 퇴적되는 박막의 특성이 균일화되지 않는 경우도 있다. 따라서 본 예에서는 도 9에 나타내는 바와 같이 기판 홀더(12)의 회전축인 회전 중심을 포함하지 않는 영역에 성막재료를 공급하는 것이 가능하도록 증착원(34)의 배치를 조정하는 것이 바람직하다. 기판 홀더(12)의 회전 중심을 포함하지 않는 폐곡선으로 둘러싸이는 영역(예를 들면 타원영역)으로 함으로써 성막재료의 펄스 공급이 실현된다.
도 2 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 이온빔의 조사영역인 제2 영역(A2)과 성막재료의 공급영역인 제1 영역(A3)은 다른 배치여도 되고 또는 동일 배치로 하는 것도 가능하다. 또한 도 2 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 영역(A2)과 제1 영역(A3)은 한쪽이 다른 쪽의 일부 또는 전부와 중복되는 배치로 하는 것도 가능하다.
또한 제2 영역(A2)과 제1 영역(A3)의 배치예를 도 10~도 23에 나타낸다. 이 중에서 보다 바람직한 배치는 도 11, 도 14의 경우이다.
<<제2 실시형태>>
다음으로 성막장치(1)를 사용한 성막방법의 일례(광학 박막의 성막방법)를 설명한다.
본 예에서는 광학 박막의 일례로서 광학 필터 박막을 성막하는 경우를 예시한다. 본 예에 있어서 성막되는 광학 필터 박막은 고굴절률 물질과 저굴절률 물질을 번갈아 적층시켜서 성막하고 있는데, 1종류 또는 복수 종류의 증발물질(성막재료)로 이루어지는 광학 필터의 성막에 대해서도 본 발명은 적용할 수 있어, 그 경우 증착원(34)의 수나 배치를 적절히 변경 가능하다.
또한 본 예에서 제작하는 광학 필터의 구체예로서, 단파장 투과 필터(SWPF)와 적외선 커트 필터를 들고 있는데, 이것 이외에도 장파장 투과 필터, 밴드 패스 필터·ND 필터 등의 박막 디바이스에 대해서도 적용 가능하다.
본 예에서는 증착원(34)으로서 전자빔 가열방식의 증착원을 사용한다(전자총, 전자총 전원은 도시하지 않음. 제1 실시형태의 증착원(34)의 설명을 참조). 본 예에 있어서 증착원(34)의 보트에 충전하는 광학 박막을 형성하기 위한 성막재료로서는, 고굴절률 물질(예를 들면 Ta2O5나 TiO2)이나 저굴절률 물질(예를 들면 SiO2) 등이 사용된다.
(1) 먼저, 기판 홀더(12)의 아랫면(기체 유지면)에 복수의 기판(14)을 그 성막면이 아래쪽을 향하게 되는 상태로 세팅한다. 기판 홀더(12)에 세팅하는 기판(14)(기체)은 형상이 예를 들면 판형상이나 렌즈형상 등으로 가공된 유리나 플라스틱이나 금속으로 구성할 수 있다. 또한 기판(14)은 고정 전 또는 고정 후에 습식 세정해 두는 것이 바람직하다.
(2) 다음으로 기판 홀더(12)를 진공용기(10)의 내부에 세팅한 후, 진공용기(10) 내를 예를 들면 10-4~10-2 Pa 정도로까지 배기한다. 진공도가 10-4 Pa보다 낮으면 진공 배기에 시간이 지나치게 소요되어 생산성을 저하시킬 우려가 있다. 한편 진공도가 10-2 Pa보다 높으면 성막이 불충분해지는 경우가 있어 막의 특성이 열화(劣化)될 우려가 있다.
(3) 다음으로 전기 히터(53)에 통전하여 발열시키고 기판 홀더(12)를 소정 속도(후술)로 회전시킨다. 이 회전에 의해 복수의 기판(14)의 온도와 성막 조건을 균일화시킨다.
컨트롤러(52)는 기판(14)의 온도가, 예를 들면 상온~120℃, 바람직하게는 50~90℃가 된 것을 온도 센서(54)의 출력에 의해 판정하면 성막 공정에 들어간다. 기판 온도가 상온 미만에서는 성막되는 박막의 밀도가 낮아 충분한 막 내구성이 얻어지지 않는 경향이 있다. 기판 온도가 120℃를 초과하면 기판(14)으로서 플라스틱 기판을 사용하고 있는 경우에 그 기판(14)의 열화나 변형이 일어날 가능성이 있다. 또한 무가열 성막이 적합한 재료를 사용하는 경우에는 상온에서 성막하는 경우도 있다. 본 예에서는 성막 공정에 들어가기 전에 이온원(38)을 아이들 운전상태로 해 둔다. 또한 증착원(34)도 셔터(34a)의 열림동작에 의해 바로 성막재료를 확산(방출)할 수 있도록 준비해 둔다.
(4) 다음으로 컨트롤러(52)는 셔터(34a)를 열고 회전 도중의 개개의 기판(14)에 대해 성막재료를 공급한다(성막재료의 부분 공급). 이와 함께 본 예에서는 컨트롤러(52)는 이온원(38)의 조사 전력(파워)을 아이들 상태로부터 소정의 조사 전력으로 증대시켜, 셔터(38a)를 열고 회전 도중의 개개의 기판(14)에 대해 이온빔을 조사한다(이온빔의 부분 조사). 즉 성막재료의 이온빔 어시스트 증착(IAD：Ion-beam　Assisted Deposition　method)을 개시시킨다. 이때 중화기(40)의 작동도 개시시킨다.
즉 본 예에서는 회전 도중의 각 기판(14)의 성막면에 대해 증착원(34)으로부터 성막재료를 비산시키는 공정, 이온원(38)으로부터 인출되는 도입 가스(여기서는 산소)의 이온빔을 조사하는 공정 및 전자를 조사하는 공정이 병행해서 행해진다(성막 처리).
본 예에서는 증착원(34)과 이온원(38) 및 중화기(40)를 동시에 계속해서 작동시킴으로써, 기판 홀더(12)의 회전에 수반하여 이동하는 복수의 기판(14)에 대해 증착원(34)으로부터의 성막재료의 공급량을 시간과 함께 변화시키면서, 또한 이온원(38)으로부터의 이온빔과 중화기(40)로부터의 전자가 조사되지 않는 시간을 확보하면서(성막재료의 부분 공급과 이온빔의 부분 조사), 어시스트 효과가 부여된 광학 필터 박막을 모든 기판(14)의 표면에 퇴적시킨다.
즉 기판 홀더(12)의 회전에 수반하여 이동하는 모든 기판(14)에 대해 증착원(34)으로부터 성막재료의 증발물을 소정 시간(T3. 후술) 동안 펄스상으로 방출하여 성막 처리를 행한다(성막재료의 부분 공급). 또한 본 예에서는 이러한 성막재료의 부분 공급은 경사로부터의 부분 조사에 의한 이온빔의 성막 어시스트를 수반한다. 이상이 본 예의 특징이다.
본 발명의 다른 예에서는 이온원(38)의 셔터(38a)를 열지 않고(닫힘상태), 성막재료의 부분 공급으로만 광학 필터 박막을 모든 기판(14)의 표면에 퇴적시키는 것도 가능하다.
본 예에 있어서 기판 홀더(12)를 향한 증착원(34)에 의한 성막재료의 증발물의 전체 방출시간을 「T3」로 하고, 기판 홀더(12)에 유지되는 1매당 기판(14)에 대한 상기 증발물의 부착시간을 「T4」로 하며, 또한 영역 A3를 영역 A1의 절반으로 설정한 경우 T4는 T3의 절반이 된다. 즉 기판 홀더(12)를 향한 증발물의 방출을, 예를 들면 2000초(T3) 행하였다 하더라도 1매당 기판(14)에 대해 1000초(T4)밖에 증발물의 부착이 행해지지 않게 된다.
본 예에서는 성막재료의 공급이 부분 공급 가능해지도록 증착원(34)이 배치되어 있다(A3<A1). 특히 A3≤((1/2)×A1)이 되는 구성으로 증착원(34)을 배치함으로써 T4≤((1/2)×T3)가 되도록 성막재료를 공급하는 것이 바람직하다. 또한 ((1/2)×A1)≤A3≤((4/5)×A1), 즉 성막재료의 부분 공급이 기판 홀더(12)의 아랫면 전역의 50% 이상 80% 이하가 되도록 증착원(34)을 배치함으로써, ((1/2)×T3)≤T4≤((4/5)×T3)가 되도록 성막재료를 부분 공급하는 것이 바람직한 경우도 있다.
또한 A3≤((1/2)×A1)이 되도록 증착원(34)을 배치하는 동시에 기판 홀더(12)의 회전속도를 변동시킴으로써 T4≤((1/2)×T3)가 되도록 성막재료를 공급하는 것도 가능하다. 또한 ((1/2)×A1)≤A3≤((4/5)×A1)이 되도록 증착원(34)을 배치하는 동시에 기판 홀더(12)의 회전속도를 변동시킴으로써 ((1/2)×T3)≤T4≤((4/5)×T3)가 되도록 성막재료를 공급하는 것도 가능하다.
이온빔의 부분 조사에 의한 성막 어시스트 조건은 아래와 같다.
이온원(38)으로 도입하는 가스종으로서는 적어도 산소를 포함하고 있으면 된다. 경우에 따라서는 추가로 아르곤을 포함한 아르곤과 산소의 혼합 가스로 한다. 상기 가스종의 도입량(혼합 가스인 경우에는 합계 도입량)은 예를 들면 1 sccm 이상, 바람직하게는 5 sccm 이상, 보다 바람직하게는 20 sccm 이상이며, 또한 예를 들면 100 sccm 이하, 바람직하게는 70 sccm 이하, 보다 바람직하게는 50 sccm 이하이다. 「sccm」란 「standard cubic centimeter/minutes」의 약칭으로 0℃, 101.3 kPa(1기압)에 있어서의 1분간당 흐르는 가스의 체적을 나타낸다.
이온의 가속전압(V)은 예를 들면 50 V 이상, 바람직하게는 100 V 이상, 보다 바람직하게는 200 V 이상이며, 예를 들면 1500 V 이하, 바람직하게는 1200 V 이하, 보다 바람직하게는 600 V 이하, 더욱 바람직하게는 400 V 이하이다.
이온의 조사전류(I)는 예를 들면 50 mA 이상, 바람직하게는 100 mA 이상, 보다 바람직하게는 200 mA 이상, 더욱 바람직하게는 300 mA 이상이며, 예를 들면 1000 mA 이하, 바람직하게는 800 mA 이하, 보다 바람직하게는 600 mA 이하이다.
본 예에 있어서 어시스트 효과를 부여하는 경우의 기판 홀더(12)를 향한 이온원(38)에 의한 이온빔의 전체 조사(전체 어시스트)시간을 「T5」로 했을 때, 본 예에서는 그 T5를 증착원(34)에 의한 성막재료의 증발물의 전체 방출시간(T3)과 동일하게 하는 것도 가능하고, 또는 상이하게 하는 것도 가능하다. T5와 함께 1매당 기판(14)에 대한 이온빔의 실제 조사(실제 어시스트)시간을 「T6」로 하며, 또한 영역 A2를 영역 A1의 절반으로 설정한 경우 T6는 T5의 절반이 된다. 즉 기판 홀더(12)를 향한 증발물의 방출과 함께 어시스트 효과를 부여하기 위한 이온빔의 조사를 그 증발물의 방출시간(T3)과 동일한 예를 들면 600초(T5) 행하였다 하더라도, 1매당 기판(14)에 대해 어시스트 효과를 부여하기 위한 이온빔의 실제 조사가 300초(T6)밖에 행해지지 않게 된다.
본 예에서는 이온빔의 조사가 부분 조사 가능해지도록 이온원(38)이 배치되어 있다(A2<A1). 특히 A2≤((1/2)×A1)이 되도록 이온원(38)을 배치함으로써 T6≤((1/2)×T5)가 되도록 이온빔을 조사하여 성막 어시스트하는 것이 바람직하다. 또한 ((1/2)×A1)≤A2≤((4/5)×A1), 즉 이온빔의 부분 조사가 기판 홀더(12)의 아랫면 전역의 50% 이상 80% 이하가 되도록 이온원(38)을 배치함으로써 ((1/2)×T5)≤T6≤((4/5)×T5)가 되도록 이온빔을 부분 조사하여 성막 어시스트하는 것이 바람직한 경우도 있다.
또한 A2≤((1/2)×A1)이 되도록 이온원(38)을 배치하는 동시에 기판 홀더(12)의 회전속도를 변동시킴으로써 T6≤((1/2)×T5)가 되도록 이온빔을 조사하는 것도 가능하다. 또한 ((1/2)×A1)≤A2≤((4/5)×A1)이 되도록 이온원(38)을 배치하는 동시에 기판 홀더(12)의 회전속도를 변동시킴으로써 ((1/2)×T5)≤T6≤((4/5)×T5)가 되도록 이온빔을 조사하는 것도 가능하다.
본 예에서는 기판 홀더(12)의 회전에 수반하여 그 기판 홀더(12)에 유지되는 모든 기판(14) 중 임의의 기판(기준 기판)이 A3영역에 들어가서부터 나올 때까지의 시간을 「t3」로 하고, A3영역을 나와서부터 다음으로 A3영역에 들어가기 직전까지의 시간을 「t4」로 했을 때, t3<t4가 되도록 A3영역의 크기, 배치, 및/또는 기판 홀더(12)의 회전속도를 결정하는 것이 바람직하다. t3<t4, 즉 기준 기판에 대해 성막재료가 공급되고 있는 시간이 성막재료가 공급되고 있지 않은 시간보다도 짧아지도록 A3영역의 크기 등을 설정함으로써 보다 효율적으로 적절한 성막재료의 공급이 가능해진다.
또한 이에 더하여 기판 홀더(12)의 회전에 수반하여 상기 기준 기판이 A2영역에 들어가서부터 나올 때까지의 시간을 「t5」로 하고, A2영역을 나와서부터 다음으로 A2영역에 들어가기 직전까지의 시간을 「t6」로 했을 때, t5<t6가 되도록 A2영역의 크기, 배치, 및/또는 기판 홀더(12)의 회전속도를 결정하는 것이 바람직하다. t5<t6, 즉 기준 기판에 대해 조사되고 있는 시간이 이온 조사되고 있지 않은 시간보다도 짧아지도록 A2영역의 크기 등을 설정함으로써 보다 효율적으로 적절한 이온 조사에 의한 성막 어시스트가 가능해진다.
이와 관련하여 t3와 t4의 합계(t3+t4) 및 t5와 t6의 합계(t5+t6)는 기판 홀더(12)가 1회전하는 시간으로, 본 예에서는 바람직하게는 0.6초~20초 정도로 설정된다. 즉 기판 홀더(12)의 회전속도는 3~100 rpm 정도로 설정된다. 바람직하게는 5~60 rpm, 보다 바람직하게는 10~40 rpm으로 기판 홀더(12)를 회전시키는 것도 가능하다.
중화기(40)의 작동 조건은 아래와 같다.
중화기(40)로 도입하는 가스종으로서는 예를 들면 아르곤이다. 상기 가스종의 도입량은 예를 들면 10~100 sccm, 바람직하게는 30~50 sccm이다. 전자의 가속전압은 예를 들면 20~80 V, 바람직하게는 30~70 V이다. 전자 전류는 이온 전류 이상의 전류가 공급되는 전류면 된다.
증착원(34)이 성막재료의 증발물을 방출하는 동안 이온원(38)의 셔터(38a)를 열림동작하여 방출한 이온을 기판(14)에 충돌시킴으로써, 기판(14)에 부착된 성막재료의 표면을 평활화하는 동시에 치밀화한다. 이 조작을 소정 횟수 반복함으로써 다층막을 형성하는 것이 가능하다. 이온빔의 조사에 의해 기판(14)에 전하의 편중이 발생하는데, 이 전하의 편중은 중화기(40)로부터 기판(14)을 향하여 전자를 조사함으로써 중화하고 있다. 이와 같이 하여 기판(14)의 성막면에 박막이 소정 두께로 형성된다.
(5) 컨트롤러(52)는 기판(14) 위에 형성되는 박막의 막두께를 수정 모니터(50)에 의해 계속해서 감시하여 소정의 막두께가 되면 성막을 정지한다. 이것에 의해 복수의 기판(14) 표면에 광학 필터 박막이 소정 막두께로 성막되어 광학 필터가 얻어진다. 또한 컨트롤러(52)는 성막을 정지할 때 셔터(34a) 및 셔터(38a)를 닫는다.
본 예에 의한 성막장치(1)를 사용한 성막방법에 의하면, 기판(14)을 복수 유지하기 위한 기체 유지면을 갖는 회전 가능한 기판 홀더(12)의 작동이 정지(회전 정지)해 있을 때의 그 기판 홀더(12)를 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역(제1 영역)인 영역 A3에 대해 그 영역 A3 이외의 다른 영역(나머지 영역)보다도 많은 양의 성막재료를 공급 가능해지는 구성으로 진공용기(10) 내에 설치된 증착원(34)을 사용한다. 또한 이에 더하여 동일하게 기판 홀더(12)의 작동이 정지해 있을 때의 그 기판 홀더(12)를 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역(제2 영역)인 영역 A2만을 향하여 이온빔을 조사하는 이온원(38)을 사용한다.
그리고 본 예에서는 복수의 각 기판(14)을 기체 유지면의 전체에 걸쳐 유지시킨 상태로 기판 홀더(12)를 연직축 방향으로 회전시키면서 증착원(34)과 이온원(38) 양쪽을 계속해서 작동시킨다(성막재료의 부분 공급과 이온빔의 부분조사).
또한 성막재료의 공급영역 A3는 기판 홀더(12)의 아랫면 전역 A1보다도 작다(A3<A1). 이온빔의 조사영역 A2는 기판 홀더(12)의 아랫면 전역 A1보다도 작다(A2<A1).
이상의 계속 작동에 의해 이동하고 있는 모든 또는 일부의 각 기판(14)에 대한 성막재료의 공급량을 시간과 함께 변화시킨다. 이와 함께 모든 또는 일부의 각 기판(14)에 대해 일시적으로 이온빔이 조사되지 않는 시간을 확보하면서 각 기판(14)의 표면에 성막재료로 이루어지고 어시스트 효과가 부여된 박막을 퇴적시킨다.
펄스상으로 밀도가 높은 성막재료의 공급에 의해 각 기판(14) 표면의 에너지 상태의 활성화가 촉진된다. 이 후 다입자 간의 상호작용을 통해 각 기판(14)의 표면은 열평형 상태에 도달할 확률이 높아진다. 이것에 의해 기체 유지면의 전체에 걸쳐 유지되어 회전하고 잇는 복수의 기판(14) 전부를 향하여 성막재료를 공급(성막재료의 전면 공급)하는 종래 수법과 비교하여 기판(14)과 그 위에 퇴적되는 박막 사이에서의 결합력을 보다 높일 수 있어, 그 결과, 각 기판(14)의 표면에 제성능(본 예에서는 광학 박막에 있어서의 광학 특성)이 우수한 박막을 형성하는 것이 가능하다.
이에 더하여 펄스상으로 밀도가 높은 이온빔의 동시 조사에 의해 전술한 각 기판(14) 표면의 에너지 상태의 활성화 촉진에 더하여 각 기판(14)의 표면에 퇴적되는 성막 입자의 에너지 상태의 활성화도 촉진된다. 이것에 의해 각 기판(14)의 표면에 퇴적된 성막 입자가 열평형 상태에 도달할 확률이 한층 더 높아진다. 그 결과, 각 기판(14)의 표면에 제성능(전술)이 한층 더 우수한 박막을 형성하는 것이 가능하다.
특히 본 예에서는 성막재료의 부분 공급과 함께 어시스트 효과를 부여하는 이온빔을 부분 조사하기 때문에, 성막재료를 공급하고 있는 동안 각 기판(14)에 대해 이온빔이 조사되고 있지 않은 시간이 확보된다. 기판(14) 표면에 퇴적된 증착층을 구성하는 분자(증착 분자)는 어시스트 효과를 부여하는 이온빔이 조사되고 있는 동안은 그 이온빔에 의해 화학반응(산화)이 촉진되는 한편으로, 이온빔으로부터 받는 운동 에너지에 의해 표면이 마이그레이션(물리 여기)된다는 문제를 발생시킬 수 있다. 본 예에서는 기판(14)에 대해 이온빔에 조사되고 있지 않은 동안에 이온빔의 조사에 의해 표면이 마이그레이션된 증착 분자를 기판(14) 상의 안정한 위치(안정 사이트)에 정지시키는(자리잡게 하는) 것이 가능하다.
안정 사이트에 정지한 증착 분자에 대해 그 후 재차 이온이 조사되어도 정지한 증착 분자가 안정 사이트로부터 움직이는 경우는 없어, 결과적으로 치밀하고 양질의 박막이 얻어지게 될 것으로 생각된다. 즉 박막이 치밀해지며 또한 조성적인 균일성이 향상되는 동시에 박막 조직 변형의 저감을 도모할 수 있다. 이렇게 하여 성막된 조직이 양호한 균일성을 가짐으로써 굴절률의 변동이 적고 빛의 흡수계수가 일정 이하로 안정한 광학 필터를 얻을 수 있다.
또한 어시스트 효과를 부여하는 이온빔을 기판 홀더(12)의 기판 유지면 전역에 즉 모든 기판(14)에 대해 연속해서 조사한 경우(전면 조사), 기판(14) 표면에 퇴적된 증착 분자는 기판(14) 상의 안정 사이트에 정지하기 전에 재차 여기되어 버린다. 연속해서 이온빔이 조사되고 있기 때문이다. 그 결과, 상기 증착 분자를 안정 사이트에 정지시키는 것이 곤란해져 이것에 의해 박막의 치밀이 저해되는 것은 아닌가 생각된다.
즉 본 예에 의한 성막장치(1)를 사용한 성막방법에 의하면 기판 홀더(12)에 유지되어 회전하고 있는 복수의 기판(14)에 대해 그 일부에 성막재료를 공급하면서 어시스트 효과를 부여하는 이온빔을 부분 조사하기 때문에, 어시스트 효과를 부여하는 이온빔의 조사를 전면 조사하는 경우와 비교하여 박막의 치밀화가 한층 촉진되어 결과적으로 높은 이온 어시스트 효과를 얻을 수 있다.
<<제3 실시형태>>
다음으로 성막장치(1)를 사용한 성막방법의 다른 예(기능성 박막의 성막방법)를 설명한다.
본 예에서는 기능성 박막의 일례로서 유기물로 구성되는 방오막을 성막하는 경우를 예시한다. 또한 방오막은 발수성, 발유성을 갖는 막으로 기름때의 부착을 방지하는 기능을 갖는다. 여기서 「기름때의 부착을 방지하는」이란 단순히 기름때가 부착되지 않을 뿐 아니라 설령 부착되더라도 간단히 닦아낼 수 있는 것을 의미한다. 즉 방오막은 발유성을 유지한다.
본 예에 있어서 증착원(34)의 보트에 충전하는 방오막을 형성하기 위한 성막재료의 형태는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 (a) 다공질 세라믹에 소수성 반응성 유기 화합물을 함침시킨 것이나, (b) 금속섬유 또는 세선(細線)의 덩어리에 소수성 반응성 유기 화합물을 함침시킨 것을 사용할 수 있다. 이들은 다량의 소수성 반응성 유기 화합물을 재빠르게 흡수하여 증발시킬 수 있다. 다공질 세라믹은 핸들링성 관점에서 펠릿 형상으로 사용하는 것이 바람직하다.
금속섬유 또는 세선으로서는 예를 들면 철, 백금, 은, 동 등을 들 수 있다. 금속섬유 또는 세선은 충분한 양의 소수성 반응성 유기 화합물을 유지할 수 있도록 서로 얽힌 형상의 것, 예를 들면 직포상이나 부직포상의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 금속섬유 또는 세선 덩어리의 공공률은 소수성 반응성 유기 화합물을 어느 정도 유지하는 지에 따라 결정하는 것이 가능하다.
성막재료로서 금속섬유 또는 세선의 덩어리를 사용하는 경우, 이를 일단이 개방된 용기 내에 유지하는 것이 바람직하다. 용기 내에 유지한 금속섬유 또는 세선의 덩어리도 펠릿과 같이 보는 것이 가능하다. 용기의 형상은 특별히 한정되지 않으나, 크누센형, 끝이 넓은 노즐형, 곧은 원통형, 끝이 넓은 원통형, 보트형, 필라멘트형 등을 들 수 있고, 성막장치(1)의 사양에 따라 적절히 선택하는 것이 가능하다. 용기의 적어도 일단은 개방되어 있어 개방단으로부터 소수성 반응성 유기 화합물이 증발하도록 되어 있다. 용기의 재질로서는 동, 텅스텐, 탄탈, 몰리브덴, 니켈 등의 금속, 알루미나 등의 세라믹, 카본 등이 사용 가능하고, 증착장치나 소수성 반응성 유기 화합물에 따라 적절히 선택한다.
다공질 세라믹 펠릿 및 용기에 유지한 금속섬유 또는 세선의 덩어리로 이루어지는 펠릿 모두 사이즈는 한정되지 않는다.
다공질 세라믹 또는 금속섬유 또는 세선의 덩어리에 소수성 반응성 유기 화합물을 함침시키는 경우, 먼저 소수성 반응성 유기 화합물의 유기 용매 용액을 만들어 침지법, 적하법, 스프레이법 등에 의해 용액을 다공질 세라믹 또는 금속섬유 또는 세선에 함침시킨 후 유기 용매를 휘발시킨다. 소수성 반응성 유기 화합물은 반응성기(가수분해성기)를 갖기 때문에 불활성 유기 용매를 사용하는 것이 바람직하다.
불활성 유기 용매로서는 불소 변성 지방족 탄화수소계 용제(퍼플루오로헵탄, 퍼플루오로옥탄 등), 불소 변성 방향족 탄화수소계 용제(m-크실렌헥사플로라이드, 벤조트리플로라이드 등), 불소 변성 에테르계 용제(메틸퍼플루오로부틸에테르, 퍼플루오로(2-부틸테트라히드로푸란) 등), 불소 변성 알킬아민계 용제(퍼플루오로트리부틸아민, 퍼플루오로트리펜틸아민 등), 탄화수소계 용제(톨루엔, 크실렌 등), 케톤계 용제(아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등) 등을 들 수 있다. 이들 유기 용매는 단독으로도 2종 이상을 혼합해도 된다. 소수성 반응성 유기 화합물 용액의 농도는 한정적이지 않고 소수성 반응성 유기 화합물을 함침하는 담체의 형태에 따라 적절히 설정하는 것이 가능하다.
본 예에서는 제2 실시형태의 (1)~(3)의 각 작업을 행한다. 단 본 예에서는 (3)에 있어서 이온원(38)과 중화기(40)는 작동되지 않고 증착원(34)만을 셔터(34a)의 열림동작에 의해 바로 성막재료를 확산(방출)할 수 있도록 준비한다.
(4) 다음으로 컨트롤러(52)는 셔터(34a)를 열고 방오막을 형성하기 위한 성막재료의 저항 가열방식에 의한 진공증착을 행한다(성막 처리). 또한 본 예에 있어서 성막재료의 가열은 저항 가열방식에 한정되지 않고 할로겐램프, 시즈히터, 전자빔, 플라즈마 전자빔, 유도가열 등을 사용하는 것도 가능하다.
즉 본 예에서는 회전 도중의 각 기판(14)의 성막면에 대해 증착원(34)으로부터 성막재료를 예를 들면 3~20분(T3)간 비산시켜 성막 처리를 행한다(성막재료의 부분 공급). 그 결과, 개개의 기판(14) 표면에는 방오막이 소정 두께(예를 들면 1~50 nm)로 형성된다.
(5) 제2 실시형태와 동일하게 컨트롤러(52)는 기판(14) 상에 형성되는 박막의 막두께를 수정 모니터(50)에 의해 계속해서 감시하여 소정의 막두께가 되면 증착을 정지한다. 이것에 의해 복수의 기판(14) 표면에 방오막이 소정 막두께로 성막되어 방오막 기재가 얻어진다. 또한 컨트롤러(52)는 성막을 정지할 때 셔터(38a)를 닫는다. 셔터(34a)는 줄곧 닫힌 상태이다.
본 예에 의한 성막장치(1)를 사용한 성막방법에 의하면 기판(14)을 복수 유지하기 위한 기체 유지면을 갖는 회전 가능한 기판 홀더(12)의 작동이 정지(회전 정지)해 있을 때의 그 기판 홀더(12)를 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역(제1 영역)인 영역 A3에 대해 그 영역 A3 이외의 다른 영역(나머지 영역)보다도 많은 양의 성막재료를 공급 가능해지는 구성으로 진공용기(10) 내에 설치된 증착원(34)을 사용한다.
그리고 복수의 각 기판(14)을 기체 유지면의 전체에 걸쳐 유지시킨 상태로 기판 홀더(12)를 연직축 방향으로 회전시키면서 증착원(34)을 계속해서 작동시킨다.
이것에 의해 이동하고 있는 모든 또는 일부의 각 기판(14)에 대한 증착원(34)으로부터의 성막재료의 공급량을 시간과 함께 변화시키면서, 각 기판(14)의 표면에 성막재료로 이루어지는 박막을 퇴적시킨다.
펄스상으로 밀도가 높은 성막재료의 공급에 의해 각 기판(14) 표면의 에너지 상태의 활성화가 촉진된다. 그 후 다입자 간의 상호작용을 통해서 각 기판(14)의 표면은 열평형 상태에 도달할 확률이 높아진다. 이것에 의해 성막재료를 전면 공급하는 종래 수법과 비교하여 기판(14)과 그 위에 퇴적되는 박막 사이에서의 결합력을 보다 높일 수 있다. 그 결과, 각 기판(14)의 표면에 제성능(본 예에서는 기능성 박막으로서의 방오막의 내마모성 등)이 우수한 박막을 형성하는 것이 가능하다.
본 예에서 성막되는 방오막은 1 ㎏/㎠의 하중에 의한 스틸울 ＃0000을 1000회(바람직하게는 2000회)를 초과하여 왕복시켜도 유성 펜에 의한 잉크를 닦아낼 수 있도록 그 내마모성이 보다 높아져 있다.
또한 방오막의 성막순서는 상기 순서에 한정되지 않는다. 예를 들면 진공용기(10)의 내부 아래쪽에 증착원(34) 이외의 증착원(예를 들면 전자빔 가열방식 등)을 배설하고, 이 별도로 배설한 증착원(도시 생략)에 의해 기판 홀더(12)에 유지된 모든 기판(14) 표면에 SiO2나 Al2O3 등의 무기막을 수 nm 정도로 성막(바람직하게는 부분 공급)한 후, 증착원(34)을 작동시켜서 그 무기막 상에 방오막을 성막해도 된다. 이 태양으로도 전술한 종래 수법과 비교하여 얻어지는 방오막의 내마모성이 보다 높아진다.
<<기타 실시형태>>
또한 전술한 제2 실시형태나 제3 실시형태에서는 성막재료의 부분 공급에 앞서 컨트롤러(52)를 매개로 이온원(38)의 조사 전력(파워)을 아이들 상태로부터 소정의 조사 전력으로 증대시켜서 셔터(38a)를 열고 회전 도중의 개개의 기판(14)에 대해 이온빔을 조사해도 된다(성막 개시 전의 이온빔의 부분 조사에 의한 기판(14) 표면의 클리닝). 이때 중화기(40)의 작동도 개시시킨다.
성막 개시 전에 행하는 이온빔의 부분 조사에 의한 클리닝 조건은 제2 실시형태의 성막 어시스트 조건(전술)과 동일한 조건으로 행해도 되고 상이한 조건으로 행하는 것도 가능하다.
단 이온의 가속전압(V)은 예를 들면 50 V 이상, 바람직하게는 500 V 이상, 보다 바람직하게는 700 V 이상이며, 예를 들면 1500 V 이하, 바람직하게는 1300 V 이하, 보다 바람직하게는 1200 V 이하로 한다. 이온의 조사전류(I)는 예를 들면 50 mA 이상, 바람직하게는 200 mA 이상, 보다 바람직하게는 400 mA 이상이며, 예를 들면 1500 mA 이하, 바람직하게는 1300 mA 이하, 보다 바람직하게는 1200 mA 이하로 한다.
중화기(40)의 작동 조건은 제2 실시형태의 성막 어시스트(전술)에 있어서의 경우와 동일한 조건으로 행해도 되고 상이한 조건으로 행하는 것도 가능하다.
실시예
다음으로 상기 발명의 실시형태를 보다 구체화한 실시예를 들어 발명을 추가로 상세하게 설명한다.
각 실험예에 있어서 T3, T4는 성막시에 있어서의 시간을 의미하고, 특히 T3는 기판 홀더를 향한 성막재료의 증발물의 전체 방출시간, T4는 1매당 기판에 대한 상기 증발물의 부착시간이다. T5, T6는 상기 성막시의 이온 어시스트의 시간을 의미하고, 특히 T5는 기판 홀더를 향한 이온빔의 전체 조사(전체 어시스트)시간, T6는 1매당 기판에 대한 이온빔의 실제 조사(실제 어시스트)시간이다. T1, T2는 클리닝시에 있어서의 시간을 의미하고, 특히 T1은 기판 홀더를 향한 이온빔의 전체 조사시간, T2는 1매당 기판에 대한 이온빔의 조사시간이다.
《실험예 1~5》
각 예에서는 도 1에 나타내는 성막장치(1)(증착원(34)을 오프셋. 돔 직경 D1, 높이 D2, 오프셋 D3, 각도 θ1의 설계값은 표 1 참조)를 준비하고, 하기 조건으로 성막하여 방오막 샘플을 얻었다. 또한 기판으로서 BK7(굴절률 n=1.52)을 사용하고 기판 홀더의 회전속도(RS)를 30 rpm으로 하였다.
방오막의 성막에 대해서는 성막 개시시의 기판 온도를 100℃로 하고, 성막 조건을 아래와 같이 하였다.
·성막재료：캐논 옵트론사 제조의 발유제(상품명：OF-SR, 성분명：불소 함유 유기 규소 화합물).
·T3：500초(실험예 1~5).
·T4：100초(실험예 1, 실험예 1-1), 80초(실험예 2), 290초(실험예 3), 230초(실험예 4), 360초(실험예 5).
또한 실험예 4의 성막재료의 공급영역(A3)을 기판 홀더(12)에 대한 위치관계로 나타낸 모습을 도 6에 나타낸다. 또한 실험예 1에 있어서 도 6에 나타내는 기판 홀더(12)의 아랫면 전역에 상당하는 영역 A1에서의 각 측정점 A~C에 있어서의 성막재료의 증발물 공급의 각 상태를 도 8의 그래프에 나타낸다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 측정 위치에 따라 각 측정점에서의 성막 레이트가 변동되고 있는 것을 이해할 수 있다. 이는 기판 홀더(12)가 회전함으로써 각 궤적 상을 이동하는 각 측정점에 대해서 측정 위치에 따라 증발물이 부착되거나 부착되지 않고 있는 것을 의미하고 있다. 각 측정점별로 레이트 최대값을 나타내는 위치(예를 들면 측정점 C에서는 90°의 위치)에 도 6의 영역 A3에 상당하는 증착물 부착 영역의 중심 부근이 존재한다.
실험예 1-1에 있어서의 기판 클리닝에 관한 이온 조사(이온빔의 부분 조사)에 대해서는 조사 개시시의 기판 온도를 100℃로 하고, 이온원의 조건을 아래와 같이 하였다.
·도입 가스종 및 도입량：O2를 50 sccm.
·이온 가속전압：1000 V.
·조사 이온 전류：500 mA.
·T1：300초, T2：110초.
·기판 홀더의 중심으로부터 560 ㎜ 오프셋한 위치에 유지되는 기판을 기준 기판으로 했을 때, 그 기준 기판에 대한 기판 클리닝시의 이온 조사의 비율：35%.
실험예 1-1에 있어서의 중화기의 조건은 아래와 같이 하였다.
·도입 가스종 및 도입량：Ar을 10 sccm,
·전자 전류：1 A.
또한 실험예 1-1의 이온빔의 조사영역(A2)을 기판 홀더(12)에 대한 위치관계로 나타낸 모습을 도 24에 나타낸다.
《실험예 6》
본 예에서는 도 25에 나타내는 성막장치(1a)(증착원(34)에 의한 성막재료의 공급영역과 이온원(도시 생략. 중화기도 마찬가지로 생략)에 의한 이온빔의 조사영역이 기판 홀더(12)의 기판 세팅면의 전역인 종래의 성막장치. D1~D3 및 θ1의 각 설계값은 표 1 참조)를 준비하였다. 이 성막장치(1a)를 사용하여 실험예 1~5와 동일 조건으로 성막하여 방오막 샘플을 얻었다. 또한 본 예에서 사용한 성막장치(1a)에 있어서 성막재료의 공급영역(A3)을 기판 홀더(12)에 대한 위치관계로 나타낸 모습을 도 26에 나타낸다.
·T3：500초, T4：500초.
《실험예 7, 실험예 7-1》
각 예에서는 실험예 1과 동일한 성막장치를 준비하고, 하기 조건으로 광학 필터 박막 샘플을 제작하였다. 광학 필터 박막 샘플은 고굴절률막과 저굴절률막의 27층으로 이루어지는 단파장 투과 필터(Short Wave Pass Filter：SWPF)의 다층막이다. 기판으로서 BK7(굴절률 n=1.52)을 사용하고 기판 홀더의 회전속도(RS)를 30 rpm으로 하였다.
광학 필터 박막의 성막에 대해서는 성막 개시시의 기판 온도를 100℃로 하고, 성막 조건을 아래와 같이 하였다.
·성막재료：Ta2O5(고굴절률막)와 SiO2(저굴절률막).
·Ta2O5의 성막속도：0.5 nm/초.
·Ta2O5 증발물의 T3：2260초, T4：1620초.
·SiO2의 성막속도：1.0 nm/초.
·SiO2 증발물의 T3：1500초, T4：1075초.
광학 필터 박막의 성막시에 어시스트 효과를 부여하는 이온 조사에 대해서는 조사 개시시의 기판 온도를 100℃로 하고, 출력 조건을 아래와 같이 하였다.
·도입 가스종 및 도입량：O2를 50 sccm.
·이온 가속전압：300 V.
·조사 이온 전류：500 mA.
·Ta2O5 성막시의 T5：2260초, T6：750초.
·SiO2 성막시의 T5：1500초, T6：500초.
중화기의 조건은 아래와 같이 하였다.
·도입 가스종 및 도입량：Ar을 10 sccm,
·전자 전류：1 A.
실험예 7-1에 있어서의 기판 클리닝에 관한 이온 조사(이온빔의 부분 조사)에 대해서는 이온원에 의한 출력을 아래의 조건으로 하였다.
·도입 가스종 및 도입량：O2를 50 sccm.
·이온 가속전압：300 V.
·조사 이온 전류：500 mA.
·T1：300초, T2：100초.
·기판 홀더의 중심으로부터 560 ㎜ 오프셋한 위치에 유지되는 기판을 기준 기판으로 했을 때, 그 기준 기판에 대한 이온 조사의 비율：35%.
실험예 7-1에 있어서의 기판 클리닝에 관한 중화기의 조건은 아래와 같이 하였다.
·도입 가스종 및 도입량：Ar을 10 sccm,
·전자 전류：1 A.
《실험예 8》
본 예에서는 실험예 6과 동일하게 도 25에 나타내는 성막장치(1a)를 준비하였다. 이 성막장치(1a)를 사용하여 실험예 7과 동일 조건으로 성막하여 광학 필터 박막 샘플을 얻었다.
·Ta2O5 증발물의 T3：2260초, T4：2260초.
·Ta2O5 성막시의 T5：2260초, T6：2260초.
·SiO2 증발물의 T3：1500초, T4：1500초.
·SiO2 성막시의 T5：1500초, T6：1500초.
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《최대 찰상 왕복 횟수의 평가》
실험예 1~6에서 얻어진 방오막 샘플의 최대 찰상 왕복 횟수를 측정함으로써 그 샘플의 내마모성을 평가하였다. 구체적으로는 각 예의 방오막 샘플의 표면에 1㎠의 스틸울 ＃0000을 올려놓고 1 ㎏/㎠의 하중을 가한 상태에서 50 ㎜의 직선 상을 1왕복 1초의 속도로 찰상시험을 행하였다. 이 찰상시험의 왕복 100회마다 시험면(방오막면)에 유성 매직펜(유기 용매형 마커, 상품명：마키 극세, 제브라사 제조)으로 선을 긋고, 이 유기 용매형 잉크에 의한 선을 건조천으로 닦아낼 수 있는 최대 찰상 왕복 횟수를 측정하였다.
그 결과, 실험예 1 샘플의 최대 찰상 왕복 횟수는 3000회였다. 실험예 2~5에 대해서도 마찬가지로 최대 찰상 왕복 횟수는 3000회였다. 이에 대해 성막재료를 전면 공급하여 형성한 실험예 6 샘플의 최대 찰상 왕복 횟수는 1000회로, 실험예 1 및 실험예 2~5의 각 샘플과 비교하여 내마모성의 열화를 확인할 수 있었다. 단 「최대 찰상 왕복 횟수：1000회」라도 충분히 내마모성이 있어 충분히 실용에 견딜 수 있는 것으로 판단된다.
또한 성막재료의 부분 공급에 앞서 이온빔의 부분 조사에 의해 기판 표면을 클리닝하여 형성한 실험예 1-1 샘플의 최대 찰상 왕복 횟수는 3500회로, 실험예 1 및 실험예 2~5와 비교하여 더욱 내마모성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
《수접촉각의 평가》
실험예 1~6에서 얻어진 방오막 샘플의 수접촉각을 측정함으로써 그 샘플의 내마모성을 평가하였다. 구체적으로는 각 예의 방오막 샘플의 표면에 1㎠의 스틸울 #0000을 올려놓고 1 ㎏/㎠의 하중을 가한 상태에서 50 ㎜의 직선 상을 1왕복 1초의 속도로 2000회 찰상을 행한 후, JIS-R3257의 습윤성 시험에 준거한 방법으로 방오막 상의 물에 대한 접촉각을 측정하였다. 보다 구체적으로는 시험대에 방오막 샘플을 올려놓고 찰상 후의 방오막측에 증류수를 적하하여 정치한 상태로 물방울의 접촉각을 시판의 측정기(DM500, 교와 계면과학사 제조)를 사용해서 측정하였다.
그 결과, 실험예 1 샘플의 수접촉각은 101도였다. 실험예 2~5의 각 샘플의 수접촉각은 101도(실험예 2), 99도(실험예 3), 100도(실험예 4), 98도(실험예 5)였다. 이에 대해 실험예 6 샘플의 수접촉각은 51도로, 실험예 1 및 실험예 2~5의 각 샘플과 비교하여 내마모성의 열화를 확인할 수 있었다.
또한 실험예 1-1 샘플의 수접촉각은 103도로, 실험예 1 및 실험예 2~5와 비교하여 더욱 내마모성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
《분광 특성의 평가》
실험예 7, 7-1, 8에서 얻어진 광학 필터 박막 샘플의 투과 분광 특성(투과율 T)과 반사 분광 특성(반사율 R)을 측정하여 그의 합(R+T)을 그래프화하고, 특히 파장역 450~550 nm에서의 (R+T)값의 평균값을 플롯화함으로써 그 샘플의 분광 특성을 평가하였다. 결과를 도 27에 나타낸다.
그 결과, 실험예 7 및 실험예 7-1은 모두 가시광영역 전반에서 흡수가 확인되지 않았다. 특히 450 nm~550 nm의 파장역에서의 (R+T)값에 대해서는 실험예 7에서는 99.5% 이상으로, 박막(다층막)에서의 흡수가 거의 없어 양호한 광학 특성을 갖는 박막인 것을 확인할 수 있었다. 실험예 7-1에서는 실험예 7의 결과 이상의 99.8%의 값이 얻어져 매우 양호한 광학 특성을 갖는 박막을 형성하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
이에 대해 실험예 8에서는 가시광영역 전반에서 일부 흡수가 확인되었다. 특히 450 nm~550 nm의 파장역에서의 (R+T)값이 99.1%로, 박막(다층막)에서의 흡수가 조금 보여 실험예 7 및 실험예 7-1과 비교한 경우에 광학 특성의 열화를 확인할 수 있었다.
또한 각 실험예에서의 처리형식과 평가결과를 표 2에 정리하였다.
Figure pct00002

Claims (16)

  1. 기체의 표면에 박막을 퇴적시키는 성막방법에 있어서,
    복수의 각 기체를 유지하는 기체 유지면을 갖는 회전 가능한 기체 유지 수단,
    회전 정지하고 있을 때의 상기 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역인 제1 영역에 대해, 그 제1 영역 이외의 다른 영역보다도 많은 양의 상기 박막의 성막재료를 공급 가능해지도록 배치된 성막 수단 및
    회전 정지하고 있을 때의 상기 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역인 제2 영역만을 향하여 에너지 입자를 조사하는 조사 수단을 사용하여,
    복수의 각 기체를 상기 기체 유지면에 유지시킨 상태로 상기 기체 유지 수단을 회전시키면서 상기 성막 수단과 상기 조사 수단을 계속해서 작동시킴으로써, 이동하고 있는 모든 또는 일부의 각 기체에 대한 상기 성막재료의 공급량을 시간과 함께 변화시키면서, 또한 모든 또는 일부의 각 기체에 대해 일시적으로 상기 에너지 입자가 조사되지 않는 시간을 확보하면서, 상기 성막재료로 이루어지고 어시스트 효과가 부여된 상기 박막을 퇴적시키는 것을 특징으로 하는 성막방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역이 다른 배치가 되도록 상기 성막재료의 공급 및 상기 에너지 입자의 조사를 행하는 것을 특징으로 하는 성막방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 영역이 상기 제1 영역의 적어도 일부와 중복되는 배치가 되도록 상기 성막재료의 공급 및 상기 에너지 입자의 조사를 행하는 것을 특징으로 하는 성막방법.
  4. 기체의 표면에 박막을 퇴적시키는 성막방법에 있어서,
    복수의 각 기체를 유지하는 기체 유지면을 갖는 회전 가능한 기체 유지 수단과,
    회전 정지하고 있을 때의 상기 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역인 제1 영역에 대해, 그 제1 영역 이외의 다른 영역보다도 많은 양의 상기 박막의 성막재료를 공급 가능해지도록 배치된 성막 수단을 사용하여,
    복수의 각 기체를 상기 기체 유지면에 유지시킨 상태로 상기 기체 유지 수단을 회전시키면서 상기 성막 수단을 계속해서 작동시킴으로써, 이동하고 있는 모든 또는 일부의 각 기체에 대한 상기 성막재료의 공급량을 시간과 함께 변화시키면서, 상기 성막재료로 이루어지는 상기 박막을 퇴적시키는 것을 특징으로 하는 성막방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    이동하고 있는 모든 기체의 적어도 일부에 대한 성막재료의 시간당 공급량의 최대값과 최소값의 비(최대값/최소값)가 5를 초과하도록 성막재료의 공급을 행하는 성막방법.
  6. 제5항에 있어서,
    기체 유지 수단의 회전 중심인 연직축이 뻗는 연직 방향에 따른 기준선에 대해, 성막 수단의 중심과 기체 유지 수단 바깥 가장자리의 가장 먼 점을 잇는 선이 이루는 각도(θ1)가 40도 이상이 되도록 성막 수단을 배치함으로써 상기 성막재료의 공급을 실현하는 성막방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    기체 유지 수단의 회전속도가 3~100 rpm인 것을 특징으로 하는 성막방법.
  8. 복수의 각 기체를 유지하기 위한 기체 유지면을 갖는 기체 유지 수단이 진공용기 내에 연직축 방향으로 회전 가능하게 배설(配設)된 성막장치에 있어서,
    회전 정지하고 있을 때의 상기 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역인 제1 영역에 대해, 그 제1 영역 이외의 다른 영역(나머지 영역)보다도 많은 양의 성막재료를 공급 가능해지는 구성으로 상기 진공용기 내에 설치된 성막 수단과,
    회전 정지하고 있을 때의 상기 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 그 기체 유지면의 일부 영역인 제2 영역만을 향하여 에너지 입자가 조사 가능해지는 구성, 배치 및/또는 방향으로 상기 진공용기 내에 설치된 조사 수단을 갖는 성막장치.
  9. 복수의 각 기체를 유지하기 위한 기체 유지면을 갖는 기체 유지 수단이 진공용기 내에 연직축 방향으로 회전 가능하게 배설된 성막장치에 있어서,
    회전 정지하고 있을 때의 상기 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역인 제1 영역에 대해, 그 제1 영역 이외의 다른 영역(나머지 영역)보다도 많은 양의 성막재료를 공급 가능해지는 구성으로 상기 진공용기 내에 설치된 성막 수단과,
    회전 정지하고 있을 때의 상기 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 그 기체 유지면의 일부 영역으로서 상기 제1 영역과는 다른 배치의 제2 영역만을 향하여 에너지 입자가 조사 가능해지는 구성, 배치 및/또는 방향으로 상기 진공용기 내에 설치된 조사 수단을 갖는 성막장치.
  10. 복수의 각 기체를 유지하기 위한 기체 유지면을 갖는 기체 유지 수단이 진공용기 내에 연직축 방향으로 회전 가능하게 배설된 성막장치에 있어서,
    회전 정지하고 있을 때의 상기 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 상기 기체 유지면의 일부 영역인 제1 영역에 대해, 그 제1 영역 이외의 다른 영역(나머지 영역)보다도 많은 양의 성막재료를 공급 가능해지는 구성으로 상기 진공용기 내에 설치된 성막 수단과,
    회전 정지하고 있을 때의 상기 기체 유지 수단을 향하여 작동시킨 경우에, 그 기체 유지면의 일부 영역으로서 상기 제1 영역의 적어도 일부와 중복되는 제2 영역만을 향하여 에너지 입자가 조사 가능해지는 구성, 배치 및/또는 방향으로 상기 진공용기 내에 설치된 조사 수단을 갖는 성막장치.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성막 수단은 상기 진공용기 내에 설치된 성막원을 가지며, 그 성막원은 방출되는 성막재료가 상기 기체 유지면의 전영역인 제3 영역의 절반 이하에 대해 공급 가능해지도록 상기 진공용기 내 아래쪽의 대략 중앙 배치로부터 단측에 가깝게 하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  12. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성막 수단은 상기 진공용기 내에 설치된 성막원을 가지며, 그 성막원은 방출되는 성막재료가 상기 기체 유지면의 전영역인 제3 영역의 50% 이상 80% 이하에 대해 공급 가능해지도록 상기 진공용기 내 아래쪽의 대략 중앙 배치로부터 단측에 가깝게 하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 기체 유지 수단의 회전 중심인 연직축이 뻗는 방향에 따른 기준선에 대해, 상기 성막원의 중심과 상기 기체 유지 수단 바깥 가장자리의 가장 먼 점을 잇는 선이 이루는 각도가 40도 이상이 되는 위치에 상기 성막원이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조사 수단은 상기 기체 유지면의 전영역인 제3 영역의 절반 이하에 대해 에너지 입자가 조사 가능해지는 배치로 상기 진공용기 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  15. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조사 수단은 상기 기체 유지면의 전영역인 제3 영역의 50% 이상 80% 이하에 대해 에너지 입자가 조사 가능해지는 배치로 상기 진공용기 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막장치.
  16. 제8항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조사 수단은 가속전압이 50~1500 V인 이온빔을 조사 가능한 이온원으로 구성되어 있는 성막장치.
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