KR20140140480A

KR20140140480A - 플라즈마 증발장치

Info

Publication number: KR20140140480A
Application number: KR1020140046564A
Authority: KR
Inventors: 마사루 미야시타
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2014-04-18
Publication date: 2014-12-09
Also published as: KR101613562B1; CN104213081A; TWI500790B; CN104213081B; JP5989601B2; JP2014231629A; TW201444996A

Abstract

증발재료에 플라즈마빔을 정밀도 좋게 유도할 수 있는 플라즈마 증발장치를 제공한다.
플라즈마 증발장치를 포함하는 성막장치(1)는, 성막재료(Ma)를 증발시키기 위한 복수의 플라즈마건(7)을 구비하고 있다. 복수의 플라즈마건(7)은, 플라즈마빔(P)의 출사방향으로 자력선(G)의 방향을 가지는 제1 플라즈마건(7R)과, 플라즈마빔(P)의 출사방향과는 반대방향으로 자력선(G)의 방향을 가지는 제2 플라즈마건(7L)을 포함하고 있다. 복수의 플라즈마건(7)은, 성막재료(Ma)와 대향하는 방향으로부터 보아, 진공챔버(10)에 병설되어 있음과 함께, 제1 플라즈마건(7R)에 대하여 출사방향을 전방으로 한 경우의 우측에 제2 플라즈마건(7L)이 나열되지 않도록 배치되어 있다.

Description

플라즈마 증발장치{Plasma Evaporation Apparatus}

본 출원은, 2013년 5월 29일에 출원된 일본 특허출원 제2013-112949호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 플라즈마 증발장치에 관한 것으로, 특히, 복수의 플라즈마건을 이용하여 증발재료를 증발시키는 플라즈마 증발장치에 관한 것이다.

종래의 플라즈마 증발장치에 관한 기술로서, 예를 들면 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 자석 수단을 가지는 복수의 플라즈마건과 그들에 대응하는 스티어링코일 및 하스(Hearth)를 진공용기에 설치한 이온플레이팅장치가 알려져 있다. 이 이온플레이팅장치에서는, 하스의 주위에 환형상 영구자석을 설치하고, 인접하는 플라즈마건에 있어서의 자석 수단, 스티어링코일, 및 환형상 영구자석의 자극의 방향을 서로 역방향으로 함으로써, 각각의 자력선의 간섭을 줄여, 플라즈마빔의 뒤틀림을 줄이는 것이 도모되고 있다.

선행기술문헌

(특허문헌)

특허문헌 1: 일본 특허공개공보 평9-256147

그런데, 최근의 플라즈마 증발장치에 있어서는, 병설되는 복수의 플라즈마건으로서, 플라즈마빔의 출사방향으로 자력선의 방향을 가지는 제1 플라즈마건과, 플라즈마빔의 출사방향과는 반대방향으로 자력선의 방향을 가지는 제2 플라즈마건을 구비한 것이 개발되고 있다.

이 경우, 플라즈마빔 자신의 흐름에 의하여 자체 유발 자기장이 여기되어, 당해 플라즈마빔의 흐름이 뒤틀릴 뿐만 아니라, 당해 뒤틀렸던 흐름이 복수의 플라즈마건 사이에서 상호 보강되어 자체 유발 자기장이 강하게 여기되어, 플라즈마빔의 흐름이 더욱 뒤틀릴 우려가 있다. 그 결과, 증발재료에 플라즈마빔을 정밀도 좋게 유도하는 것이 곤란해진다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 증발재료에 플라즈마빔을 정밀도 좋게 유도할 수 있는 플라즈마 증발장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 관한 플라즈마 증발장치는, 챔버 내에 있어서 증발재료를 증발시키는 플라즈마 증발장치로서, 증발재료를 증발시키기 위한 복수의 플라즈마건을 구비하고, 복수의 플라즈마건은, 플라즈마빔의 출사방향으로 자력선의 방향을 가지는 제1 플라즈마건과, 플라즈마빔의 출사방향과는 반대방향으로 자력선의 방향을 가지는 제2 플라즈마건을 포함하고, 증발재료와 대향하는 방향으로부터 보아, 챔버에 병설되어 있음과 함께, 제1 플라즈마건에 대하여 출사방향을 전방으로 한 경우의 우측에 제2 플라즈마건이 나열되지 않도록 배치되어 있다.

이 플라즈마 증발장치에서는, 병설된 복수의 플라즈마건에 대하여, 증발재료와 대향하는 방향으로부터 보아 제1 플라즈마건에 대하여 출사방향을 전방으로 한 경우의 우측에 제2 플라즈마건이 나열되지 않도록 배치되어 있다. 이로써, 인접하는 플라즈마건으로부터 출사되는 플라즈마빔의 흐름이 서로 근접하도록 뒤틀리는 것을 억지할 수 있다. 그 결과, 복수의 플라즈마건 사이에서 자체 유발 자기장이 강하게 여기되는 것을 억제하여, 플라즈마빔의 흐름이 더욱 뒤틀리는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 따라서, 증발재료에 플라즈마빔을 정밀도 좋게 유도하는 것이 가능해진다.

또, 복수의 플라즈마건은, 그 플라즈마빔의 출사방향을 제어하는 스티어링코일에 관한 하기 식 (1)의 관계식을 충족하도록 병설되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 하기 식 (1)의 관계식에 근거하여 복수의 플라즈마건을 병설함으로써, 복수의 플라즈마건 사이에 있어서 자체 유발 자기장이 상호 보강되는 것을 적절하게 억제하는 것이 가능해진다.

φs×1.1<D<φs×2.0…(1)

단,

φs: 스티어링코일의 직경

D: 복수의 플라즈마건 사이의 거리

또, 플라즈마건 및 증발재료 중 적어도 일방은, 플라즈마빔의 출사축 상으로부터 증발재료의 중심위치가 어긋나도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또, 플라즈마건 및 증발재료 중 적어도 일방은, 플라즈마빔의 출사축에 대하여 증발재료의 중심위치가 어긋나도록 상대이동 가능하게 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 예를 들면 플라즈마빔의 출사축에 대한 증발재료의 어긋남을 고려할 수 있다.

본 발명에 의하면, 증발재료에 플라즈마빔을 정밀도 좋게 유도할 수 있는 플라즈마 증발장치를 제공하는 것이 가능해진다.

도 1은 일 실시형태에 관한 플라즈마 증발장치를 포함하는 성막장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 성막장치에 있어서의 플라즈마건의 배치를 설명하는 개략 평면도이다.
도 4는 도 1의 성막장치에 있어서의 플라즈마건 사이의 거리를 설명하는 도이다.
도 5는 참고 실시형태에 관한 플라즈마 증발장치를 포함하는 성막장치에 있어서의 플라즈마건의 배치를 설명하는 개략 평면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 적합한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 다만, 이하의 설명에 있어서 동일 또는 상당 요소에는 동일 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.

도 1은 일 실시형태에 관한 플라즈마 증발장치를 포함하는 성막장치를 나타내는 개략 구성도이며, 도 2는 도 1의 II-II선을 따른 단면도이다. 도면 중에는, 설명의 편의상, XYZ 좌표계를 나타내고 있다. Y축 방향은, 후술하는 성막대상물이 반송되는 방향이다. X축 방향은, 성막대상물과 후술하는 하스부(20)가 대향하는 방향이다. Z축 방향은, X축 방향과 Y축 방향에 직교하는 방향이다.

본 실시형태의 성막장치는, RPD[Reactive Plasma Deposition]법에 의한 성막대상물의 성막을 행하는 것으로서, 여기에서는, 이른바 이온플레이팅법에 이용되는 이온플레이팅장치다. 이 성막장치는, 복수의 플라즈마건을 이용하여 챔버 내에서 성막재료(증발재료)를 증발시키는 플라즈마 증발장치를 구성한다.

또, 본 실시형태의 성막장치는, 성막대상물의 판두께방향이 수평방향이 되도록, 성막대상물을 직립 또는 직립시킨 상태로부터 경사진 상태로, 성막대상물이 챔버 내에 배치되어 반송되는, 이른바 세로형의 성막장치이다. 이 경우에는, X축 방향은 수평방향 또한 성막대상물의 판두께방향이고, Y축 방향은 수평방향이며, Z축 방향은 연직방향이 된다.

한편, 본 실시형태의 성막장치는, 성막대상물의 판두께방향이 대략 연직방향이 되도록 성막대상물이 챔버 내에 배치되어 반송되는 이른바 가로형의 성막장치여도 된다. 이 경우에는, Z축 및 Y축 방향은 수평방향이며, X축 방향은 연직방향 또한 판두께방향이 된다. 이하, 본 실시형태에 있어서는, 세로형의 경우를 예로 하여 설명한다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 성막장치(1)는, 퇴적부(2), 반송기구(3) 및 진공챔버(챔버)(10)를 구비하고 있다. 또, 퇴적부(2)는, 복수의 플라즈마건(7), 및 복수의 하스부(20)를 구비하고 있다.

진공챔버(10)는, 성막재료(Ma)의 막이 형성되는 성막대상물(11)을 반송하기 위한 반송실(10a)과, 성막재료(Ma)를 증발시켜 확산되도록 이동시키는 성막실(10b)과, 플라즈마건(7)으로부터 출사되는 플라즈마빔(P)을 진공챔버(10)에 받아들이는 플라즈마입구(10c)를 가지고 있다.

반송실(10a), 성막실(10b), 및 플라즈마입구(10c)는 서로 연통하고 있다. 반송실(10a)은, 소정의 반송방향(도면 중의 화살표(A))(Y축)을 따라 설정되어 있다. 또, 진공챔버(10)는, 도전성의 재료로 이루어지고 접지 전위에 접속되어 있다. 진공챔버(10)에는, 당해 진공챔버(10) 내의 압력을 조정하는 압력조정장치(도시하지 않음)가 접속되어 있다. 압력조정장치는, 예를 들면, 터보분자펌프나 크라이오펌프 등의 감압부와, 진공챔버(10) 내의 압력을 측정하는 압력측정부를 가지고 있다.

성막실(10b)은, 반송방향(A)을 따른 한 쌍의 측벽(10j 및 10k)(도 2 참조)과, 반송방향(A)과 교차하는 방향(X축 방향)을 따른 한 쌍의 측벽(10h 및 10i)(도 1 참조)과, 반송실(10a)과 대향하는 측벽(10m)을 가진다. 측벽(10h)은, 성막실(10b)에 있어서의 반송방향(A)의 상류측(즉 Y축 부방향측)에 배치되어 있다. 측벽(10i)은, 성막실(10b)에 있어서의 반송방향(A)의 하류측(즉 Y축 정방향측)에 배치되어 있다.

반송기구(3)는, 성막재료(Ma)와 대향한 상태로 성막대상물(11)을 지지하는 성막대상물 지지부재(16)를 반송방향(A)으로 반송한다. 반송기구(3)는, 반송실(10a) 내에 설치된 복수의 반송롤러(15)에 의하여 구성되어 있다. 반송롤러(15)는, 반송방향(A)을 따라 등간격으로 배치되고, 성막대상물 지지부재(16)를 지지하면서 반송방향(A)으로 반송한다. 다만, 성막대상물(11)은, 예를 들면 유리기판이나 플라스틱기판 등의 판형상부재가 이용된다. 또, 성막대상물 지지부재(16)는, 예를 들면 성막대상물(11)의 피성막면을 노출시킨 상태로 성막대상물(11)을 지지하는 반송 트레이 등이 이용된다.

플라즈마건(7)은, 압력구배형이며, 그 본체부분이 측벽(10h)의 플라즈마입구(10c)를 통하여 성막실(10b)에 접속되어 있다. 플라즈마건(7)은, 진공챔버(10) 내에서 플라즈마빔(P)을 생성한다. 플라즈마건(7)에 있어서 생성된 플라즈마빔(P)은, 플라즈마입구(10c)로부터 성막실(10b) 내로 Y축 방향을 따라 출사된다. 플라즈마건(7)이 장착된 플라즈마입구(10c)의 주위에는, 플라즈마빔(P)을 성막실(10b)로 유도하기 위한 스티어링코일(48)이 설치된다. 스티어링코일(48)은, 스티어링코일용의 전원에 의하여 여자되고, 이로써, 플라즈마빔(P)의 출사방향(이하, 간단히 “출사방향”이라고도 함)이 제어된다.

본 실시형태에서는, 1개의 성막실(10b)에 대하여 복수(본 실시형태에서는 3개)의 플라즈마건(7)이 설치되어 있다. 복수의 플라즈마건(7)은, 성막대상물(11)의 긴 길이방향(Z축 방향)으로 나열되어 배치되어 있다. 복수의 플라즈마건(7)은 동일한 측벽(10h)에 배치되어 있다. 다만, 복수의 플라즈마건(7)은, 대향하는 한 쌍의 측벽(10h, 10i)에 있어서 교대로 배치되어 있어도 되고, Z축 방향으로 나열되고 또한 X축 방향으로 나열되어 있는 구성이어도 된다. 복수의 플라즈마건(7)의 상세한 설명에 대해서는, 후술한다.

성막장치(1)에는, 복수의 플라즈마건(7)에 대응하는 복수(본 실시형태에서는 3개)의 하스부(20)가 설치되어 있다. 하나의 하스부(20)는, 하나의 메인 하스(17), 및 하나의 링 하스(6)에 의하여 구성되어 있다.

복수의 하스부(20)는, 복수의 플라즈마건(7)에 대응하여 측벽(10m)에 배치되어 있고, 여기에서는, 성막대상물(11)의 긴 길이방향(Z축 방향)으로 병설되어 있다. 다만, 복수의 하스부(20)는, 성막대상물(11)의 짧은 길이방향(Y축 방향, 반송방향)으로 나열되어 배치되어 있어도 되고, Z축 방향 및 Y축 방향의 쌍방으로 나열되어 배치되어 있어도 된다.

하스부(20)는, 증발원인 성막재료(Ma)를 지지하기 위한 기구를 가지고 있다. 하스부(20)는, 진공챔버(10)의 성막실(10b) 내에 설치되고, 반송기구(3)로부터 보아 X축 방향의 부방향으로 배치되어 있다. 하스부(20)는, 플라즈마건(7)으로부터 출사된 플라즈마빔(P)을 성막재료(Ma)에 유도하는 주 양극 또는 플라즈마건(7)으로부터 출사된 플라즈마빔(P)이 유도되는 주 양극인 메인 하스(17)를 가지고 있다.

메인 하스(17)는, 성막재료(Ma)가 충전된 X축 방향의 정방향으로 뻗은 통형상의 충전부(17a)와, 충전부(17a)로부터 돌출된 플랜지부(17b)를 가지고 있다. 메인 하스(17)는, 진공챔버(10)가 가지는 접지 전위에 대하여 정전위로 유지되고 있으며, 플라즈마빔(P)을 흡인한다. 이 플라즈마빔(P)이 입사되는 메인 하스(17)의 충전부(17a)에는, 성막재료(Ma)를 충전하기 위한 관통공(17c)이 형성되어 있다. 그리고, 성막재료(Ma)의 선단부분이, 이 관통공(17c)의 일단에 있어서 성막실(10b)에 노출되어 있다.

링 하스(6)는, 플라즈마빔(P)을 유도하기 위한 전자석을 가지는 보조 양극이다. 링 하스(6)는, 성막재료(Ma)를 지지하는 메인 하스(17)의 충전부(17a)의 주위에 배치되어 있다. 링 하스(6)는, 환형상의 코일(9)과 환형상의 영구자석(13)과 환형상의 용기(12)를 가지고, 코일(9) 및 영구자석(13)은 용기(12)에 수용되어 있다. 링 하스(6)는, 코일(9)에 흐르는 전류의 크기에 따라, 성막재료(Ma)에 입사되는 플라즈마빔(P)의 폭·굵기, 또는, 메인 하스(17)에 입사되는 플라즈마빔(P)의 폭·굵기를 제어한다.

성막재료(Ma)로서는, ITO나 ZnO 등의 투명 도전재료나, SiON 등의 절연밀봉재료가 예시된다. 성막재료(Ma)가 절연성 물질로 이루어지는 경우, 메인 하스(17)에 플라즈마빔(P)이 조사되면, 플라즈마빔(P)으로부터의 전류에 의하여 메인 하스(17)가 가열되고, 성막재료(Ma)의 선단부분이 증발되어, 플라즈마빔(P)에 의하여 이온화된 성막재료 입자(Mb)가 성막실(10b) 내에서 확산되면서 반송실(10a)측으로 이동한다. 또, 성막재료(Ma)가 도전성 물질로 이루어지는 경우, 메인 하스(17)에 플라즈마빔(P)이 조사되면, 플라즈마빔(P)이 성막재료(Ma)에 직접 입사되고, 성막재료(Ma)의 선단부분이 가열되어 증발되어, 플라즈마빔(P)에 의하여 이온화된 성막재료 입자(Mb)가 성막실(10b) 내에서 확산되면서 반송실(10a)측으로 이동한다.

성막실(10b) 내에서 확산된 성막재료 입자(Mb)는, 성막실(10b)의 X축 정방향으로 이동하고, 반송실(10a) 내에 있어서 성막대상물(11)의 표면에 부착된다. 다만, 성막재료(Ma)는, 소정 길이의 원주형상으로 성형된 고체물이며, 하스부(20)의 메인 하스(17)에 충전된다. 그리고, 최선단측의 성막재료(Ma)의 선단부분이 메인 하스(17)의 상단과의 소정의 위치관계를 유지하도록, 성막재료(Ma)의 소비에 따라, 성막재료(Ma)가 하스부(20)의 메인 하스(17)의 X축 부방향측으로부터 순차 압출된다.

도 3은 도 1의 성막장치에 있어서의 플라즈마건의 배치를 설명하는 개략 평면도이며, 도 4는 도 1의 성막장치에 있어서의 플라즈마건 사이의 거리를 설명하는 도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 복수의 플라즈마건(7)은, 제1 플라즈마건(7R) 및 제2 플라즈마건(7L)을 포함하고 있다. 제1 플라즈마건(7R)은, 그 플라즈마빔(P)의 출사방향으로 자력선(G)의 방향을 가지는 플라즈마원으로서, 이른바 R건이라고 한다. 제2 플라즈마건(7L)은, 그 플라즈마빔(P)의 출사방향과는 반대방향으로 자력선(G)의 방향을 가지는 플라즈마원으로서, 이른바 L건이라고 한다.

여기에서, 복수의 플라즈마건(7)은, 플라즈마빔(P)을 Y축 정방향을 향하여 출사하도록 하여, 진공챔버(10)의 측벽(10h)에서 Z축 방향을 따라 병설되어 있다(도 1 및 도 2 참조). 그리고, 복수의 플라즈마건(7)에 있어서는, X축 정방향으로부터 X축 부방향을 향하는 방향으로부터 보아, 제2 플라즈마건(7L), 제2 플라즈마건(7L) 및 제1 플라즈마건(7R)이 이 순서로 Z축 부방향을 향하여 병렬되도록 배치되어 있다.

즉, 도시하는 바와 같이, 복수의 플라즈마건(7)은, 성막재료(Ma)에 대향하는 방향(성막재료 입자(Mb)의 증발방향에 대향하는 방향)으로부터 보아, 소정 간격으로 Z축 방향을 따라 직렬적으로 병설되어 있음과 함께, 병설방향의 교차 방향인 직교방향(Y축 방향)으로 플라즈마빔(P)을 출사하는 방향으로 각각 배치되어 있다. 그리고, 이들 복수의 플라즈마건(7)은, 성막재료(Ma)에 대향하는 방향으로부터 보아, 출사방향을 전방으로 한 경우에 있어서 제1 플라즈마건(7R)의 우측에 제2 플라즈마건(7L)이 나열되지 않도록 배치되어 있다. 즉, 복수의 플라즈마건(7)은, 출사방향으로 보아(Y축 부방향으로부터 Y축 정방향으로 보아), 성막재료(Ma)측을 하측(X축부측)으로 한 경우의 제1 플라즈마건(7R)의 우측에 제2 플라즈마건(7L)이 나열되지 않도록 배치되어 있다.

환언하면, 복수의 플라즈마건(7)은, 성막대상물(11)의 두께방향을 따라 반송기구(3)측으로부터 보아(도 1 및 도 2 참조), 출사방향을 전방으로 하였을 때의 좌측으로부터 순서대로 제2 플라즈마건(7L), 제2 플라즈마건(7L) 및 제1 플라즈마건(7R)이 나열되어 있는, 이른바 LLR 배치구조를 가지고 있다.

또, 도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 플라즈마건(7)은, 그 인접하는 한 쌍의 플라즈마건(7, 7)에 대하여 플라즈마빔(P)이 서로 악영향을 미치지 않도록, 소정 간격으로 병설되어 있다. 구체적으로는, 복수의 플라즈마건(7)은, 스티어링코일(48)에 관한 하기 식(1)의 관계식을 충족하도록 병설되어 있다. 다만, 플라즈마건(7) 사이의 거리(D)는, 그 플라즈마빔(P)의 출사축(PL)의 사이의 거리를 의미하고 있다.

φs×1.1<D<φs×2.0…(1)

단,

Φs: 스티어링코일(48)의 직경

D: 복수의 플라즈마건(7) 사이의 거리

또한, 이와 같이 구성된 성막장치(1)에 있어서, 플라즈마건(7) 및 성막재료(Ma)중 적어도 일방은, 플라즈마빔(P)의 출사축(PL)에 대하여 성막재료(Ma)의 중심위치가 어긋나도록, 플라즈마건(7)의 병설방향을 따라 상대이동 가능하게 설치되어 있다. 예를 들면, 각 하스부(20)가 Z축 방향을 긴 길이방향으로 하는 장공(長孔) 등을 통하여 진공챔버(10)에 기밀하게 고정되어 있고, 각 하스부(20)가 Z축 방향을 따라 상대이동 가능하게 되어 있다. 이로써, X축 방향으로부터 보아, 플라즈마빔(P)의 출사축(PL)에 대하여 성막재료(Ma)의 중심위치가, Z축 방향으로 소정 거리(dZ) 어긋나도록 되어 있다. 다만, 이와 같이 각 하스부(20)를 상대이동 가능하게 설치하는 대신에 혹은 더해, 각 플라즈마건(7)을 상대이동 가능하게 설치하여도 된다.

소정 거리(dZ)는, 플라즈마빔(P)이 성막재료(Ma)에 조사되도록, 플라즈마빔(P)에 있어서의 전자의 선회반경(라머반경)(R)과, 성막재료(Ma)의 선회반경(r)에 근거하여 설정되어 있다. 여기에서의 소정 거리(dZ)는, 이들 선회반경(R, r)의 사이의 값으로 되어 있고, 바람직하게는 하기 식(2)에 의하여 설정되어 있다. 또, 이 소정 거리(dZ)는, 예를 들면 시뮬레이션에 의하여 도출한 시뮬레이션 값으로 하여도 되고, 실측치 또는 경험치로 하여도 된다.

dZ=(R×r)0.5×α (α: 계수)…(2)

그런데, 플라즈마건(7)은, 그 플라즈마빔(P) 자신의 흐름에 의한 자체 유발 자기장에 의하여 뒤틀려 양극으로 유입되는 성질을 가진다. 플라즈마빔(P)의 뒤틀림의 방향은, 그 자력선(G)의 방향에 따라 차이가 나타나고, 제1 및 제2 플라즈마건(7R, 7L)에서 상이한 것이 된다. 그리고, 성막재료(Ma)와 대향하는 방향으로부터 보아, 제1 플라즈마건(7R)에 대하여 출사방향을 전방으로 한 경우의 우측에 제2 플라즈마건(7L)이 나열되는 배치(이른바, RL배치)로 하면, 인접하는 플라즈마건(7)으로부터 출사되는 플라즈마빔(P)의 흐름이 서로 근접하도록 뒤틀려 버리는 것이 발견된다(도 5 참조).

이 점에서, 본 실시형태에서는, 병설된 복수의 플라즈마건(7)에 대하여, 성막재료(Ma)와 대향하는 방향으로부터 보아, 제1 플라즈마건(7R)에 대하여 출사방향을 전방으로 한 경우의 우측에 제2 플라즈마건(7L)이 나열되지 않도록 배치되어 있고, 이른바 RL배치를 포함하지 않는 구조로 되어 있다. 이로써, 플라즈마빔(P)의 흐름이 서로 근접하도록 뒤틀리는 RL 배치에서 현저한 현상을 억지할 수 있다.

즉, 본 실시형태에 의하면, 복수의 플라즈마건(7) 사이에서 자체 유발 자기장이 강하게 여기되는 것을 억제하고, 플라즈마빔(P)의 흐름이 더욱 뒤틀리는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 그 결과, 성막재료(Ma)에 플라즈마빔(P)을 정밀도 좋게 유도할 수 있어, 성막재료(Ma)를 적합하게 증발시켜 성막대상물(11)에 적정하게(양호한 막두께 분포로) 성막하는 것이 가능해진다.

또, 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 복수의 플라즈마건(7)이 상기 식(1)의 관계식을 충족하도록 병설되어 있다. 이와 같이, 복수의 플라즈마건(7)이 상기 식(1)의 배치 관계를 가짐으로써, 이들 사이에 있어서 자체 유발 자기장이 상호 보강되는 것을 적합하게 억제하는 것이 가능해진다.

다만, 예를 들면 D≤φs×1.1인 경우, 플라즈마건(7) 사이의 거리(D)가 작아져, 플라즈마건(7) 사이에서 자체 유발 자기장이 강하게 여기되어 플라즈마빔(P)의 흐름의 뒤틀림이 커지는 점에서, 성막재료(Ma)에 플라즈마빔(P)을 유도하는 것이 곤란해진다. 한편, 예를 들면 φs×2.0≤D인 경우, 플라즈마건(7) 사이의 거리(D)가 커지고, 나아가서는, 성막재료(Ma)(하스부(20)) 사이의 거리도 커지는 점에서, 성막대상물(11)에 균일한 막두께 분포로 성막하는 것이 곤란해진다.

또, 통상, 플라즈마빔(P)의 상태를 보면서 스티어링코일(48)을 조정하고, 이로써, 성막재료(Ma)에 플라즈마빔(P)을 쏘는 것이 도모되고 있다. 그러나, 당해 조정은 숙련 기술 등이 요구되고, 또, 조정 완료까지 시간이 걸리는 경우가 있으며, 또한, 플라즈마건(7)이 복수가 되면, 조정이 곤란해진다. 이에 반해, 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 플라즈마건(7) 및 성막재료(Ma) 중 적어도 일방이 상대이동 가능하게 설치되어 있고, 플라즈마빔(P)이 성막재료(Ma)에 조사되도록 플라즈마빔(P)의 출사축(PL)에 대하여 성막재료(Ma)의 중심위치가 상대이동 가능하게 형성되어 있다. 따라서, 플라즈마빔(P)이 성막재료(Ma)에 확실하게 조사되도록, 간단하게 또한 적합하게 구성하는 것이 가능해진다.

다만, 제2 플라즈마건(7L, 7L) 사이에서는, 플라즈마빔(P)이 얇아지는 것이 우려된다. 그러나, 실제로는, 이들 제2 플라즈마건(7L, 7L)의 플라즈마빔(P, P) 사이에 있어서의 전위의 골 사이에 이온을 흡입시킬 수 있으며, 따라서, 플라즈마 밀도의 저하를 억제할 수 있다.

덧붙여서, 본 실시형태에서는, 플라즈마건(7) 및 성막재료(Ma) 중 적어도 일방을, 플라즈마빔(P)의 출사축(PL) 상으로부터 성막재료(Ma)의 중심위치가 어긋나도록 상대이동 가능하게 구성하고 있지만, 이 대신에 혹은 더해, 플라즈마빔(P)의 출사축(PL) 상으로부터 성막재료(Ma)의 중심위치가 어긋나도록 미리 배치하여도 된다.

[참고 실시예]

다음으로, 참고 실시예에 관한 플라즈마 증발장치에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다. 다만, 이하에 있어서는, 상기 성막장치(1)와 상이한 점에 대하여 주로 설명한다.

도 5는, 참고 실시형태에 관한 플라즈마 증발장치를 포함하는 성막장치에 있어서의 플라즈마건의 배치를 설명하는 개략 평면도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 참고 실시예에 관한 성막장치(100)는, 복수의 플라즈마건(7)의 배치가 상기 성막장치(1)(도 3 참조)와 상이한 점에서 상이하다.

구체적으로는, 복수의 플라즈마건(7)은, X축 정방향으로부터 X축 부방향을 향하는 방향(성막재료(Ma)에 대향하는 방향)으로부터 보아, 소정 간격으로 직렬적으로 Z축 방향을 따라 병설되어 있음과 함께, 제1 플라즈마건(7R)에 대하여 출사방향을 전방으로 한 경우의 우측에 제2 플라즈마건(7L)이 나열되도록 배치되어 있다. 환언하면, 복수의 플라즈마건(7)은, 출사방향을 전방으로 하였을 때의 좌측으로부터 순서대로 제1 플라즈마건(7R) 및 제2 플라즈마건(7L)이 나열된, 이른바 RL 배치구조를 가지고 있다.

이와 같이 구성된 성막장치(100)에 있어서, 인접하는 한 쌍의 성막재료(Ma)는, 서로 가까워지도록 배치되어 있다. 구체적으로는, X축 정방향으로부터 X축 부방향을 향하는 방향으로부터 보아, 제1 플라즈마건(7R)에 대응하는 성막재료(Ma)(하스부(20))의 중심위치가, 플라즈마빔(P)의 출사축(PL)에 대하여 Z축 방향을 따라 제2 플라즈마건(7L)측으로 소정 거리(dZ) 어긋나도록 배치되어 있음과 함께, 제2 플라즈마건(7L)에 대응하는 성막재료(Ma)(하스부(20))의 중심위치가, 플라즈마빔(P)의 출사축(PL)에 대하여 Z축 방향을 따라 제1 플라즈마건(7R)측으로 소정 거리(dZ) 어긋나도록 배치되어 있다.

소정 거리(dZ)는, 상기 성막장치(1)와 마찬가지로, 플라즈마빔(P)이 성막재료(Ma)에 조사되도록 선회반경(R, r)에 근거하여 설정할 수 있고, 상기 (2)에 의하여 설정할 수 있다. 다만, 성막재료(Ma)(하스부(20))가 어긋나도록 배치되는 대신에 혹은 더해, 제1 및 제2 플라즈마건(7R, 7L)이 어긋나도록 배치되어 있어도 된다. 다만, 플라즈마건(7) 및 성막재료(Ma) 중 적어도 일방은, 상기 성막장치(1)와 마찬가지로, 플라즈마빔(P)의 출사축(PL) 상으로부터 성막재료(Ma)의 중심위치가 어긋나도록 상대이동 가능하게 구성되어도 된다.

이상, 참고 실시형태에 관한 성막장치(100)에서는, 이른바 RL 배치구조를 가지는 경우에도, 플라즈마빔(P)이 성막재료(Ma)에 조사되도록 플라즈마빔(P)의 출사축(PL) 상으로부터 성막재료(Ma)의 중심위치가 어긋나게 배치되어 있는 점에서, 플라즈마빔(P)을 성막재료(Ma)에 확실하게 조사시킬(쏠) 수 있어, 성막재료(Ma)를 적합하게 증발시켜 성막대상물(11)에 확실하고 적정하게 성막 가능해진다.

이상, 본 발명의 적합한 실시형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 각 청구항에 기재한 요지를 변경하지 않는 범위에서 변형하거나, 또는 다른 것에 적용한 것이어도 된다.

예를 들면, 상기 실시형태의 성막장치(1)에서는, 플라즈마건(7)을 3개 구비하고 있지만, 2개 가지고 있어도 되고, 4개 이상 구비하고 있어도 된다. 또, 상기 실시형태의 성막장치(1)에서는, 복수의 플라즈마건(7)이 이른바 LLR 배치구조를 가지고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 복수의 플라즈마건(7)은, 성막재료(Ma)와 대향하는 방향으로부터 보아, 이하의 배치구조를 가지고 있어도 된다.

즉, 예를 들면 플라즈마건(7)을 3개 구비하는 경우에는, 출사방향을 전방으로 하였을 때의 좌측으로부터 순서대로, 제2 플라즈마건(7L), 제1 플라즈마건(7R) 및 제1 플라즈마건(7R)이 병설된 배치구조(이른바 LRR 배치구조)를 가지고 있어도 된다. 예를 들면 플라즈마건(7)을 2개 구비하는 경우에는, 제2 플라즈마건(7L) 및 제1 플라즈마건(7R)이 병설된 배치구조(이른바 LR배치구조)를 가지고 있어도 된다. 또, 예를 들면 플라즈마건(7)을 4개 구비하는 경우에는, LLLR 배치구조, LLRR 배치구조, LRRR 배치구조를 가지고 있어도 된다. 요컨대, 제1 플라즈마건(7R)에 대하여 출사방향을 전방으로 한 경우의 우측에 제2 플라즈마건(7L)이 나열되지 않도록 배치되어 있으면 된다.

또, 상기 실시형태에서는, 플라즈마 증발장치를 성막장치(1)에 적용하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 발명은, 산화 마그네슘이나 산화 알류미늄 등의 산화물로서의 증발재료를 분리시키기 위하여 당해 증발재료를 챔버 내에서 플라즈마빔에 의하여 증발시키는 환원장치에도 적용할 수 있다.

1: 성막장치(플라즈마 증발장치)
7: 플라즈마건
7L: 제2 플라즈마건
7R: 제1 플라즈마건
10: 진공챔버(챔버)
48: 스티어링코일
Ma: 성막재료(증발재료)
G: 자력선
P: 플라즈마빔
PL: 플라즈마빔의 출사축

Claims

챔버 내에 있어서 증발재료를 증발시키는 플라즈마 증발장치로서,
상기 증발재료를 증발시키기 위한 복수의 플라즈마건을 구비하고,
상기 복수의 플라즈마건은,
플라즈마빔의 출사방향으로 자력선의 방향을 가지는 제1 플라즈마건과,
플라즈마빔의 출사방향과는 반대방향으로 자력선의 방향을 가지는 제2 플라즈마건을 포함하고,
상기 증발재료와 대향하는 방향으로부터 보아, 상기 챔버에 병설되어 있음과 함께, 상기 제1 플라즈마건에 대하여 상기 출사방향을 전방으로 한 경우의 우측에 상기 제2 플라즈마건이 나열되지 않도록 배치되어 있는 플라즈마 증발장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 플라즈마건은, 그 플라즈마빔의 출사방향을 제어하는 스티어링코일에 관한 하기 식 (1)의 관계식을 충족하도록 병설되어 있는 플라즈마 증발장치.
φs×1. 1<D<φs×2.0…(1)
단,
Φs: 상기 스티어링코일의 직경
D: 상기 복수의 플라즈마건 사이의 거리
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 플라즈마건 및 상기 증발재료 중 적어도 일방은, 플라즈마빔의 출사축 상으로부터 상기 증발재료의 중심위치가 어긋나도록 배치되어 있는 플라즈마 증발장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 플라즈마건 및 상기 증발재료 중 적어도 일방은, 플라즈마빔의 출사축에 대하여 상기 증발재료의 중심위치가 어긋나도록 상대이동 가능하게 설치되어 있는 플라즈마 증발장치.