KR20140138665A - 진공 성막 장치 및 진공 성막 방법 - Google Patents

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마모루 카와시타
후미야스 노무라
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도레이 카부시키가이샤
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Abstract

보호 대상 부재를 막론하고, 부착막의 박리를 매우 낮은 레벨로 억제하는 것이 가능한 진공 성막 장치용 방착판을 제공하기 위해서, 보호 대상 부재와의 접촉 면적을 작게 하고, 또한 접촉면 이외는 단열되도록 방착판을 배치한다.

Description

진공 성막 장치 및 진공 성막 방법{VACUUM FILM DEPOSITION DEVICE AND VACUUM FILM DEPOSITION METHOD}
본 발명은 진공 성막 장치 및 진공 성막 방법에 관한 것이다.
기재에 기능막을 부여하는 수단에는 각각 특징이 다른 여러 가지 방법이 있고, 기능막에 요구되는 특성이나 생산성에 따라 적당하게 선택되어 사용되고 있다. 증착법이나 스퍼터링법, CVD법 등의 진공 성막법은 진공 챔버 내에서 기재에 성막 물질의 입자를 부착시켜서 퇴적시킴으로써 기재 상에 박막 형성시키는 기술이지만, 기재 이외의 장소, 예를 들면 진공 챔버의 내벽이나 기재의 반송 장치 등에도 성막 물질의 입자가 부착되어버려 기재 이외의 장소에 부착된 막이 박리되어 기재에 영향을 줌으로써 제품 결점을 발생시키거나, 설비 트러블로 이어지거나 하는 문제가 있다. 이러한 문제를 피하기 위해서, 기재 이외의 성막 물질의 입자가 부착되지 않았으면 하는 장소에는 방착판이 설치되는 것이 일반적이다.
알루미늄박이나 동박 등으로 대상 개소를 덮고, 1배치의 성막 종료후에 박과 함께 폐기하는 방법이 간편하게 방착 효과가 얻어지는 방법으로서 이용되지만, 이 방법에서는 폐기물의 양이 많아지고, 또한 러닝 코스트면에서도 큰 부하가 발생한다.
이 때문에 박의 대체로서 금속판을 방착판으로서 사용하고, 방착판에 부착된 성막 물질의 막을 박리시켜서 방착판을 재이용함으로써 폐기물 양을 삭감하는 방법도 이용되고 있다. 그러나 이 방법에서는 방착판에 부착된 막이 성막중에 박리·탈락됨으로써 더스트가 발생하고, 기재에 부착되거나 성막에 악영향을 미치거나 해서 제품 결점을 유발하는 원인이 된다.
특허문헌 1에는 ITO 스퍼터링 장치에서 사용되는 방착판의 형태가 나타내져 있다. 방착판과 ITO막의 밀착력을 향상시키기 위해서 방착판 표면을 조면화해서 접촉 면적 확대를 꾀하는 기술이다. 방착판은 부착된 ITO막을 에칭이나 블라스트로 제거해서 재이용하는 것이 가능하다.
또한 특허문헌 2에는 박막 제조 장치에 사용되는 방착판의 형태가 나타내져 있다. 방착판 표면에 홈을 부여하고, 또한 표층에 용사막을 부여함으로써 밀착력을 확보하는 기술이다. 방착판에 부착된 막을 용사막과 함께 박리시켜서 다시 용사막을 부여함으로써 방착판을 재이용하는 것이 가능하다.
또한 특허문헌 3에는 메탈 성막 장치에 있어서의 메탈막 박리 방지 구조의 형태가 나타내져 있다. 메탈막이 부착되어 퇴적되는 소정의 부재로부터 부착 메탈막이 박리 탈락되지 않도록 부재 표면에 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 용사막을 형성하고, 또한 그 표면이 적절하게 조면화 되어 있다는 특징을 갖는 것이다. 조면화에 의해 표면적을 벌어서 밀착력을 향상시키면서, 용사막에 부착막의 응력 완화 효과를 갖게 해서 박리를 방지하는 기술이다.
어느 방법이나 박리 방지에 대하여 어느 정도의 효과는 있지만, 본원 발명자들의 지견에 의하면, 장시간 연속 성막하는 공정이나 성막 속도가 매우 고속인 프로세스에 있어서는 방착판에 퇴적되는 막 두께가 두꺼워짐으로써 막응력이 증대하고, 막응력이 밀착력을 넘어서면 부착막이 박리되어버리는 경우가 많다. 또한 냉각 부재를 보호하기 위한 방착판에 있어서는 방착판 자체가 전열에 의해 냉각의 영향을 받고 있고, 거기에 날아온 성막 물질의 입자가 급랭되면서 막을 형성해 간다. 이 때문에 막응력은 매우 커지고, 곧 방착판으로부터 박리되어버린다. 이렇게 막응력이 커지는 것 같은 프로세스에서 이용하기에는 효과가 충분하다고는 말할 수 없었다.
특허문헌 4에는 이들 결점의 해소를 목적으로 한 방착판의 형태가 나타내져 있다. 방착판 자체를 직접 온도 조절하는 기술이다. 이것에 의해 성막 입자와 방착판의 온도차를 최적화해서 될 수 있는 한 작은 막응력으로 성막함으로써 막응력에 의한 박리를 방지하는 것이다. 본 발명자들의 지견에 의하면, 이 방법은 매우 효과적으로 부착막의 박리 방지가 가능하지만, 이하에 나타낸 바와 같은 과제를 갖는다.
우선 방착판에 온도 조절을 위한 히터 또는 쿨러, 또는 그 쌍방을 설치할 필요가 있다. 그 때문에 방착판 자체의 사이즈가 대형화되는 것이다. 그 결과 성막 입자를 차폐하는 영역이 많아져 성막 레이트가 떨어지는 등 성막 장치에 있어서 매우 중대한 악영향을 받게 된다.
또한 진공 성막 장치의 내부는 기본적으로 구조물이 적은 편이 좋다. 이것은 부재로부터의 아웃 가스의 영향을 받기 때문이다. 그런데 방착판 자체를 온도 조절하기 위해서는 방착판에 히터나 쿨러를 부착할 필요가 있어, 여분의 히터나 쿨러를 진공조 내에 설치해야만 한다. 히터나 쿨러의 재질이나 구조에 따라서는 아웃 가스의 영향에 의해 배기 시간이 더 걸리거나 온도 조절 중에 진공도가 변화하거나 할 우려가 있고, 또한 히터나 쿨러의 온매나 동력원 등을 대기측에서 진공조 내로 유입해야만 하기 때문에 도입부에 있어서 진공 누설의 우려가 있는 등, 진공 장치에 있어서는 바람직하지 못한 리스크가 발생하게 된다.
일본 특허공개 평 8-333678호 공보 일본 특허공개 2006-57172호 공보 일본 특허공개 2008-291299호 공보 일본 특허공개 평 6-322528호 공보
본 발명의 목적은 이러한 과제를 해결하여 재이용 가능하며, 또한 보호 대상 부재로의 착막 방지 기능과 방착판에 부착된 막의 박리 방지 기능을 양립시킬 수 있는 방착판을 제공함으로써, 고품위이며 안정적인 진공 성막 장치 및 진공 성막 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 기재 상에 성막 물질의 막을 성막하는 진공 성막 장치로서, 보호 대상 부재의 적어도 일부를 덮도록 설치되고, 상기 보호 대상 부재로의 상기 성막 물질의 입자의 부착을 방지하는 방착판이 상기 보호 대상 부재를 포함하는 다른 구조물과 상기 방착판의 접촉면의 면적을 상기 방착판의 성막 물질의 입자를 부착시키는 착막면의 면적보다 작게 하고, 또한 상기 접촉면을 제외한 면과 상기 보호 대상 부재를 포함하는 다른 구조물 사이에 제 1 단열 부재를 설치해서 배치된 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 보호 대상 부재는 냉각 수단에 의해 냉각된 부재인 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 형태에 의하면, 상기 보호 대상 부재를 포함하는 다른 구조물과 상기 방착판의 상기 접촉면은 상기 성막 물질의 성막원으로부터 먼 측에만 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 형태에 의하면, 상기 보호 대상 부재를 포함하는 다른 구조물과 상기 방착판의 접촉을 상기 방착판의 단부에서 행하게 하는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 형태에 의하면, 상기 방착판의 상기 착막면(着膜面)에 용사법에 의해 성막된 용사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 형태에 의하면, 상기 방착판을 부착하는 부재와 상기 방착판이 접촉하는 접촉면에 제 2 단열 부재를 끼워넣어 부착되는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 바람직한 형태에 의하면, 상기 어느 하나의 진공 성막 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 진공 성막 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서 「보호 대상 부재」란, 성막원으로부터 직접 노출되는 위치에 있고, 성막 물질의 입자의 부착으로부터 보호하는 것이 필요한 부재를 말한다. 예를 들면 성막원의 구성 부재, 진공조 내벽, 격벽 등이다.
본 발명에 있어서 「단열 부재」란, 열이 전해지기 어려운 구조의 물체나 열 전도율이 작은 물질을 말한다. 예를 들면 전자는 글라스 울이나 발포 폴리우레탄 등이 해당되고, 후자는 실리콘 고무나 공기 등이 해당된다. 또한 진공도 본 발명에 있어서 단열 부재로서 취급하는 것으로 한다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 이하에 설명하는 바와 같이 부착막의 박리·탈락이 매우 발생하기 어려운 심플한 구조의 방착판을 구비한 진공 성막 장치가 얻어진다. 이 때문에 본 발명에 의한 진공 성막 장치를 이용하여 성막하면, 더스트의 말려듬에 의한 결점의 발생이나, 더스트를 기점으로 한 이상 방전에 의한 막 품질의 악화 등의 영향을 받지 않아 고품질 막의 성막이 가능해진다.
도 1은 마그네트론 스퍼터 전극의 타깃 압박 부재를 보호 대상 부재로 하여 본 발명에 의한 진공 성막 장치를 구성했을 경우의 일례의 개략 단면도이다.
도 2는 진공조 벽면에 방착판을 설치한 본 발명에 의한 진공 성막 장치의 일례의 개략 단면도이다.
이하, 본 발명의 최선의 실시형태의 예를, 마그네트론 스퍼터 전극의 타깃 압박 부재를 보호 대상 부재로 해서 본 발명에 의한 롤 투 롤 방식의 진공 성막 장치를 구성했을 경우를 예로 들어 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 발명은 진공 성막 장치의 방착판의 구성에 관한 것이므로, 방착판의 구성에 직접 관계되지 않는 마그네트론 스퍼터 전극의 구조나 보호 대상 부재의 구성, 또한 성막 수단에 관한 것 등은 이하에 나타내는 내용에 한정되는 것은 아니고, 본 발명에 의한 방착판의 구성을 알기 쉽게 해설하기 위해서 본 발명에 의한 방착판 주변의 구조물, 예를 들면 스퍼터 전극의 구조에 대해서 상세히 구체적으로 설명하고 있을 뿐이다.
도 2는 진공 성막 장치의 개략 단면도이다. 진공조(201)의 내부에 언와인더(203), 메인 롤러(204), 와인더(205)와 부품 번호를 붙이지 않은 각종 가이드 롤러군으로 이루어진 기재 반송계와, 성막원(이 도면에 있어서는 일례로서 스퍼터 전극을 사용했다)을 수용하고, 진공조(201) 내를 진공으로 한 후에 기재(206)를 상기 기재 반송계에 의해 반송하면서 스퍼터링법에 의해 기재(206)에 성막을 실시하는 장치이다. 진공조(201) 내부는 성막을 실시하는 성막실과 기재 반송계가 수용된 권취실로 나누어지고, 각각 다른 관점에서 각각의 압력 관리를 하기 위해서 격벽(202)이 설치되는 것이 일반적이다. 기재(206)에는 플라스틱 필름을 비롯한 각종 웹이 사용된다. 롤 투 롤 방식이 아닌 진공 성막 장치, 예를 들면 매엽 처리 방식의 진공 성막 장치의 경우, 기재에는 실리콘 웨이퍼나 유리판 등이 사용되는 케이스도 있다.
도 1은, 진공 성막 장치용의 성막원으로서 일반적으로 사용되는 마그네트론 스퍼터 전극의 타깃 압박 부재를 보호 대상 부재로 해서 본 발명에 의한 진공 성막 장치를 구성했을 경우의 개략 단면도이다. 스퍼터링 전극(105)에 스퍼터링 타깃(104)이 탑재되고, 보호 대상 부재(102)인 타깃 압박에 의해 고정되어 있다. 보호 대상 부재(102)의 근방에는 자계 형성을 위한 자석이 설치되어 있고, 가열된 보호 대상 부재(102)로부터의 전열에 의해 감자하지 않도록 보호 대상 부재(102)의 내부에는 냉매 경로(103)가 설치되고, 거기에 냉매로서 물이나 기름 등을 흘리는 것 등, 어떠한 냉각 수단을 이용하여 냉각하고 있다.
이 전극을 진공조 내에 설치해서 스퍼터링 전극(105)과 스퍼터링 전극(105)에 대하여 전기적으로 절연된 애노드 사이에 전압을 인가함으로써 방전 공간(106)에 플라즈마 방전을 발생시키고, 스퍼터링 타깃(104)을 스퍼터시켜 타깃 재료를 성막 물질의 입자로서 방출하고, 기재에 부착·퇴적시켜서 성막하는 것이다. 또한 애노드는 스퍼터링 전극(105)과 전기적으로 절연되어 스퍼터링 전극(105)(캐소드)의 전기적인 대극으로서 기능하면 무엇이든 좋고, 예를 들면 메인 롤러(204)나 진공조 벽면(207), 진공조 저면(208), 진공조 상부면(209) 등은 스퍼터링 전극(105)과 절연되어 있으면 애노드가 될 수 있다. 또한 성막 물질은 기재에 박막 형성시킴으로써 원하는 기능을 발휘하기 위한 물질을 말하고, 예를 들면 회로 기재용의 제품이면 구리를 성막 물질로 하거나, 포장 재료용의 제품이면 알루미늄을 성막 물질로 하거나, 기능이나 비용 등을 종합적으로 감안해서 적당하게 선택하는 것이다.
여기서 스퍼터링 타깃(104)은 성막원이며, 성막원으로부터 방출된 성막 물질의 입자는 사방 팔방으로 비산되기 때문에 보호 대상 부재(102)에 부착되는 성분도 존재한다. 성막 물질의 입자가 보호 대상 부재(102)에 부착·퇴적되어 막이 되면, 그 물성에 따라서는 보호 대상 부재(102)의 전기적, 열적, 자기적, 물리적인 특성을 변화시켜 방전 조건을 불안정하게 하는 요인이 될지도 모른다. 또한 부착막이 박리됨으로써 그것 자체가 더스트가 되거나, 또는 아크 방전을 유발해서 더스트를 발생시키거나 해서 기재의 성막에 대하여 품질 상의 악영향을 주는 리스크가 커진다.
그래서, 보호 대상 부재(102)의 성막 물질의 입자가 부착되는 면을 덮도록 방착판(101)을 설치하고, 방착판(101)과 보호 대상 부재(102)를 접촉면에서만 접촉시키고, 접촉면 이외의 방착판(101)의 보호 대상 부재측은 방착판(101)과 보호 대상 부재(102) 사이에 제 1 단열 부재를 설치해서 배치한다. 이러한 구성으로 함으로써, 방착판(101)의 온도 저하를 억제하고, 열의 수수를 행하는 접촉면 이외의 부분으로부터 열이 빠져나가지 않도록 할 수 있다.
좀 더 상세하게 메커니즘을 설명한다. 방착판(101)은 성막 중에는 이온이나 원자의 충돌 에너지 등에 의해 가열되어 있다. 본 발명의 기술 사상에 따라 접촉면을 작게 한정하고, 그 이외의 부분을 단열 구조로 함으로써 접촉면으로부터의 방열량과 방착판(101)이 받는 열량이 균형을 이루는 온도까지 방착판(101) 자체의 온도를 상승시키는 것이 외부로부터의 온도 조절 없이 가능해지는 것이다. 또한 방착판(101)을 가열하는 열원은 성막 에너지 유래의 것이므로, 성막 성분이 막응력을 낮게 유지한 상태에서 성막 되는데에 적합한 온도에 가까운 방착판 온도가 되도록 고성막 레이트시에는 고온으로, 저성막 레이트시에는 저온으로 각각 특별한 조정을 하지 않더라도 저절로 온도 조정된다. 이 경향은 성막원에 가까울수록 현저하게 나타나는 경향이 있고, 성막원에 인접하고 있는 보호 대상 부재(102)를 커버하기 위한 방착판으로서는 본 발명은 특히 적합하게 이용할 수 있다. 반대로 본 발명의 기술 사상에 의하지 않을 경우, 방착판(101)이 받은 열량은 즉시 넓은 접촉면으로부터 방열되기 때문에, 방착판(101)의 온도가 상승하지 않아 본 발명의 목적을 달성할 수 없는 것이다. 또한 성막원과 인접한 장소에 큰 구조물을 설치하면 성막원으로부터 기재로 향하는 성막 입자의 비상을 방해하게 될 경우가 많아 성막 레이트의 저하로 직결되기 때문에 바람직하지 못하지만, 본 발명의 방착판은 구조가 심플해서 소형화할 수 있기 때문에 성막 레이트 저하를 최소한으로 억제하거나, 또는 성막 레이트 저하를 발생시키지 않는 것이 가능한 것이다. 또한, 도 1에 있어서 보호 대상 부재(102)는 성막원인 스퍼터링 타깃(104)에 대하여 글자 그대로 인접하고 있는 상태로 배치되어 있지만, 성막원과 보호 대상 부재 사이에 어떠한 물체를 끼워 넣었다고 해도 성막원에 근접하고 성막 입자의 비상에 대하여 노출되는 상태로 배치되어 있어 실질적으로 인접하고 있다고 간주할 수 있는 상태라면, 성막원에 인접하고 있다고 생각해도 좋다. 도 1에 나타내어지는 형상뿐만 아니라, 스퍼터링 타깃(104)의 상면 상에 실린 구조물이나, 동 면과 동일면을 형성하도록 옆에 배치된 구조물이어도 좋다.
방착판(101)은 판 형상의 재료로 성형해서 만드는 것이 바람직하다. 제 1 단열 부재로서는 지르코니아계 세라믹스 등의 열전도율이 작은 재료가 적합하게 사용되지만, 간극을 비워 두는 것만으로도 성막 중엔 진공 환경 하에 놓이기 때문에 진공 단열 상태가 되어 적절하다. 이때의 진공의 압력은 통상의 진공 성막 프로세스에서 사용되는 압력이면 되고, 대체로 103㎩ 이하면 충분하다. 또한, 방착판(101)의 스퍼터링 타깃(104)으로부터 먼 측에 접촉면을 형성하고, 가까운 측의 단부의 제 1 단열 부재로서 지르코니아계 세라믹스 등의 열전도율이 작은 재료를 설치하며, 그 외에 부분의 제 1 단열 부재를 진공으로 하는 구조도 적합하게 사용된다. 여기서 「먼 측」이란, 스퍼터링 타깃(104)의 중심점으로부터의 거리가 방착판(101)의 중심점과의 거리보다 긴 장소를 말하고, 「가까운 측」은 반대로 방착판(101)의 중심점과의 거리보다 짧은 장소를 말한다.
방착판(101)과 보호 대상 부재(102) 사이의 거리, 즉 제 1 단열 부재의 두께의 범위는 방착판의 가공 정밀도와 다른 부재의 클리어런스나 방착판이 스퍼터 효율을 저하시키는 비율을 적정화하는 관점에서 적당하게 결정되지만, 0.3㎜~10㎜정도의 범위로 하는 것이 바람직하다. 제 1 단열 부재가 진공의 경우에서 대략 0.3㎜~5㎜, 고체 단열 부재의 경우에는 1㎜~10㎜정도가 적합하게 사용된다. 방착판(101)의 온도가 낮은 상태에서 성막 물질의 입자가 부착·퇴적됐을 경우, 급랭됨으로써 큰 막응력이 남은 상태에서 막성장하게 되기 때문에, 부착막은 매우 박리되기 쉬운 상태로 되므로 좋지 않다. 방착판(101)은 스퍼터 열이나 플라즈마 열을 받으므로, 그 열을 되도록이면 빠져나가지 않도록 해서 방착판(101)의 온도를 고온으로 유지함으로써 부착막의 막응력을 낮게 억제하는 것이다. 그러기 위해서는, 방착판(101)과 보호 대상 부재(102)를 포함하는 다른 구조물의 접촉 면적을 작게 하는 것이 효과적이고, 방착판(101)의 단부에서 다른 부재와 접촉시키도록 설치하는 것이 바람직하다. 방착판(101)과 보호 대상 부재(102)를 포함하는 다른 구조물의 접촉면의 면적은 방착판(101)의 성막 물질의 입자를 부착시키는 착막면의 면적보다 작게 하는 것이 바람직하며, 1/2 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 접촉 면적의 하한에 대해서는 0이 되는 것은 구조상 물리적으로 있을 수 없지만, 작으면 작을수록 방착판 자체의 보온 효과가 높아지므로 바람직하다.
또한 방착판(101)과 보호 대상 부재(102)가 접촉하는 접촉면에 제 2 단열 부재를 끼워 넣어서 부착하면 더욱 단열 효과가 높아지므로 보다 바람직하다. 예를 들면 방착판(101)의 접촉면과 보호 대상 부재(102) 사이에 지르코니아계 세라믹스 등의 단열 부재를 끼워 볼트 체결하는 방법이 적합하게 사용되고, 이 경우에는 주요한 전열 경로는 볼트를 경유한 경로가 되어 대폭으로 전열 효율을 저하시킬 수 있다.
또한 접촉면을 방착판(101)의 성막원(104)으로부터 먼 측에만 설치하는 것도, 열의 이동을 하기 어렵게 한다는 관점에서 방착판(101)의 온도 저하 억제에 효과가 있다. 방착판의 판 두께는 방착판의 가공 정밀도나 열변형 내성, 기계적 강도, 추정 착막량 등의 파라미터를 감안해서 적당하게 결정되지만, 1㎜~3㎜의 범위 내로 하는 것이 경제적이어서 바람직하다. 또한, 방착판 자체에 의해 성막 입자를 차폐하는 영역이 많아지는 일이 없어 성막 레이트에 영향을 주지 않는다는 관점에서도 상기 범위가 바람직하다.
방착판의 재질은 성막 재료의 재질과 동일한 것이 박리 방지의 관점에서는 적합하게 사용되지만, 재이용시의 세정 특성이나 열 특성, 기계 특성 등으로부터 적당하게 선택해도 관계없다. 예를 들면 부착막을 화학적 세정으로 제거해서 재이용하는 것 같은 경우에는 내식성이 높은 스테인레스계 재료가 적합하게 사용된다.
또한 방착판(101)의 표면에 중심선 평균 거칠기로 12.5㎛ 이상의 조면화를 실시함으로써 접촉 면적이 증가해서 부착막의 밀착성이 높아진다. 상술의 막응력 완화 효과와의 상승 효과로 더욱 박리 방지 기능이 강화되므로 보다 바람직하다.
또한 방착판(101)의 표면에 용사법에 의해 설치되는 용사막을 형성함으로써, 용사막이 완충막으로서 기능하기 때문에 더욱 박리 방지 효과가 높아져 보다 바람직하다. 이때의 용사 재료는 텅스텐 등의 금속재료여도 관계없고, 세라믹 등의 비금속 재료여도 관계없다.
도 2에 진공조 벽면에 방착판을 설치한 본 발명에 의한 진공 성막 장치의 개략 단면도를 나타낸다. 진공조(201)의 내부에 언와인더(203), 메인 롤러(204), 와인더(205)와 부품 번호를 붙이지 않는 각종 가이드 롤러군으로 이루어진 기재 반송계와, 도 1에서 해설한 마그네트론 스퍼터 전극을 수용하고, 진공조(201) 내를 진공으로 한 후에 기재(206)를 상기 기재 반송계에 의해 반송하면서 마그네트론 스퍼터 전극을 이용하여 스퍼터링법에 의해 기재에 성막을 실시하는 장치이다. 진공조(201) 내부는 성막을 실시하는 성막실과 기재 반송계가 수용된 권취실로 나누어지고, 각각 다른 관점에서 각각의 압력 관리를 하기 위해서 격벽(202)이 설치되는 것이 일반적이다.
이 계에 있어서는 성막원으로부터의 성막 물질의 입자가 진공조 벽면(207)이나 격벽(202)의 일부에는 직접적으로, 또한 진공조 저면(208)이나 진공조 상부면(209)에는 간접적으로 각각 부착되는 것이 생각되어, 이들 벽면을 보호 대상 부재로서 보호하는 요망이 있는 경우가 있다. 이러한 경우에도 적절하게 방착판(101)을 사용할 수 있다. 성막원으로부터 직접 노출되어 있는 진공조 벽면(207)이나 격벽(202)의 일부에 대해서, 그곳을 냉각할 필요가 있을 경우에는 특히 적절하다.
실시예
[실시예 1]
이상에서 설명한 방착판을 스퍼터링 전극의 타깃 압박 부재로 사용해서 성막 실험을 행한 결과를 설명한다.
스퍼터링 전극 자체는 도 1에 나타낸 구조이며, 보호 대상 부재(102)는 스퍼터링 타깃(104)을 스퍼터링 전극(105)에 압박하기 위한 부재이다. 보호 대상 부재(102)는 플라즈마나 이온 어택에 의해 온도가 올라가는 경향이 있지만, 온도가 올라가면 열 신장 등의 여러 가지 폐해가 있기 때문에, 부재 내부에 냉각수 경로(103)를 설치하고, 거기에 냉각수를 통과시킴으로써 냉각하는 구조로 했다. 이 경우의 보호 대상 부재(102)는 스퍼터링 타깃의 바로 근방에 있어, 보호 대상 부재(102)에 착막한 스퍼터 찌꺼기가 박리해서 더스트가 되면 이상 방전의 원인이 되기 때문에 방착판(101)을 설치했다. 방착판(101)의 착막면의 폭은 도시의 긴 쪽이 20㎜와 짧은 쪽이 16㎜인 합계 36㎜로 해서, 방착판(101)의 단부 10㎜를 보호 대상 부재(102)에 접촉하도록 부착하는 설계로 했다. 또한 접촉면 이외의 부분은 방착판(101)과 보호 대상 부재(102) 간극이 1.2㎜가 되도록 설계했다. 즉, 제 1 단열 부재로서 진공 단열을 사용한 형태이다. 성막종은 니켈이기 때문에 스퍼터링 타깃(104)의 재질은 순 니켈을 사용했다. 방착판(101)에 부착되는 니켈막을 화학 세정으로 제거해서 재이용하는 것을 고려하여, 방착판(101)의 소재는 오스테나이트계 스테인레스(SUS 304)를 사용했다.
이상에서 설명한 스퍼터링 전극을 이용하여 아르곤 가스를 500sccm 도입하고, 진공조 내 압력을 0.5㎩로 조정해서 스퍼터링을 행하고, 도시하지 않은 워크에 합계 1㎜정도의 막 두께로 성막 가능한 만큼의 출력 및 시간으로 성막 실험을 실시했다. 그 결과, 방착판(101)에는 최대 1㎜ 미만의 두께로 스퍼터 막이 형성되어 있었지만, 박리는 전혀 발생하지 않았다. 또한 이때 방착판의 최고 도달 온도는 300℃였다.
[실시예 2]
실시예 1과 거의 마찬가지의 구조이지만, 보호 대상 부재(102)에 냉각수 경로(103)를 설치하지 않은 것을 사용하여 실시예 1과 마찬가지의 테스트를 실시했다. 또한, 방착판의 구조는 실시예 1과 완전히 같은 것을 사용했다.
그 결과, 방착판(101)에는 최대 1㎜ 미만의 두께로 스퍼터 막이 형성되어 있었지만, 박리는 전혀 발생하지 않았다.
[실시예 3]
실시예 1과 거의 마찬가지의 구조이지만, 방착판(101)의 단부 20㎜를 보호 대상 부재(102)에 고정되도록 설치하고, 그 외의 구조는 실시예 1과 같은 것을 사용했다. 이 스퍼터링 전극을 이용하여 스퍼터링을 행하고, 도시하지 않은 워크에 합계 0.4㎜정도의 막 두께로 성막 가능한 만큼의 시간, 성막 실험을 실시했다.
그 결과, 방착판(101)에는 최대 0.4㎜ 미만의 두께로 스퍼터 막이 형성되어 있었지만, 박리는 전혀 발생하지 않았다. 그 후 1㎜ 두께까지 성막하면, 성막중에는 박리는 보이지 않았지만, 성막 종료 후 진공조를 대기 개방해서 열어 보면 방착판(101)에 부착된 막이 약간 박리되어 있는 것이 확인되었다.
[비교예 1]
실시예 1과 거의 마찬가지의 구조이지만, 방착판(101)을 설치하지 않은 전극을 사용하여 실시예 1과 마찬가지의 테스트를 실시했다.
그 결과, 보호 대상 부재(102)에 부착된 막이 성막중에 겹겹이 벗겨지게 되어 이상 방전이 다발했다.
[비교예 2]
실시예 1과 거의 마찬가지의 구조이지만, 보호 대상 부재(102)와 방착판(101)에 간극을 발생시키지 않도록 구성한 것을 사용하여 실시예 1과 마찬가지의 테스트를 실시했다.
그 결과, 방착판(101)에 부착된 막이 성막중에 겹겹이 벗겨지게 되어 이상 방전이 다발했다. 또한, 이때의 방착판(101)의 최고 도달 온도는 50℃였다.
<산업상 이용 가능성>
본 발명은 스퍼터링 전극에 한하지 않고, 증착 장치나 CVD 장치 등의 진공 성막 장치의 방착판에도 응용할 수 있지만, 그 응용 범위가 이것들에 한정되는 것은 아니다.
101 : 방착판 102 : 보호 대상 부재
103 : 냉각수 경로 104 : 스퍼터링 타깃
105 : 스퍼터링 전극 106 : 방전 공간
201 : 진공조 202 : 격벽
203 : 언와인더 204 : 메인 롤러
205 : 와인더 206 : 기재
207 : 진공조 벽면 208 : 진공조 저면
209 : 진공조 상부면

Claims (8)

  1. 기재 상에 성막 물질의 막을 성막하는 진공 성막 장치로서, 냉각 수단에 의해 냉각된 보호 대상 부재의 적어도 일부를 덮도록 설치되고 상기 보호 대상 부재로의 상기 성막 물질 입자의 부착을 방지하는 방착판은, 상기 보호 대상 부재를 포함하는 다른 구조물과 상기 방착판의 접촉면의 면적을 상기 방착판의 성막 물질의 입자를 부착시키는 착막면의 면적보다 작게 하고, 또한 상기 방착판의 상기 보호 대상 부재측에서 상기 접촉면을 제외한 면과 상기 보호 대상 부재를 포함하는 다른 구조물 사이에 제 1 단열 부재를 설치해서 배치된 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 대상 부재가 성막원에 인접하고 있는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 단열 부재의 두께가 0.3㎜ 이상 10㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호 대상 부재를 포함하는 다른 구조물과 상기 방착판의 상기 접촉면은 상기 성막 물질의 성막원으로부터 먼 측에만 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호 대상 부재를 포함하는 다른 구조물과 상기 방착판의 접촉을, 상기 방착판의 단부에서 행하도록 하는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방착판의 상기 착막면에 용사법에 의해 성막된 용사막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방착판을 부착하는 부재와 상기 방착판이 접촉하는 접촉면에 제 2 단열 부재를 끼워 넣어서 부착되는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 진공 성막 장치를 이용하여 기재 상에 성막 물질의 막을 성막하는 것을 특징으로 하는 진공 성막 방법.
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