KR20150010616A - 스퍼터 장치 - Google Patents

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도모타케 나시키
아키라 하마다
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 스퍼터 장치에 있어서는, 1 개의 가스 배관 (21) 에 2 개 이상의 가스 공급관 (22) 을 접속한다. 타깃 (18) 을 둘러싸는 격벽 (20) 의 밖에 가스 공급관 (22), 가스 배관 (21) 을 설치하고, 격벽 (20) 내면에 복수의 가스 공급구 (23) 를 형성한다. 복수의 가스 공급구 (23) 는, 타깃 (18) 표면보다 성막 롤 (15) 에서 먼 측에 형성한다. 격벽 (20) 을 냉각시키는 냉각 배관 (24) 을 형성한다.

Description

스퍼터 장치{SPUTTERING DEVICE}
본 발명은 장척 필름에 박막을 형성하는 스퍼터 장치에 관한 것이다.
진공 중에서 실시하는 박막 형성 방법으로서 스퍼터법이 널리 사용되고 있다. 스퍼터법에서는, 저압 아르곤 가스 등의 스퍼터 가스 중에서 기재를 애노드 전위로 하고, 타깃을 캐소드 전위로 하여, 기재와 타깃 사이에 전압을 인가하여 스퍼터 가스의 플라즈마를 생성시킨다. 플라즈마 중의 스퍼터 가스 이온이 타깃에 충돌하여 타깃의 구성 물질이 방출된다. 방출된 타깃의 구성 물질이 기재 상에 퇴적되어 박막이 된다.
투명 도전막으로서 인듐-주석 산화물 (Indium-Tin-Oxide : ITO) 의 박막이 널리 사용되고 있다. 인듐-주석 산화물 (ITO) 과 같은 산화물 박막을 형성하는 경우에는 반응성 스퍼터법이 사용된다. 반응성 스퍼터법에서는, 아르곤 등의 스퍼터 가스에 더하여, 산소 등의 반응성 가스도 동시에 공급된다. 반응성 스퍼터법에서는, 방출된 타깃의 구성 물질이 반응성 가스와 반응하여, 타깃의 구성 물질의 산화물 등이 기재 상에 퇴적된다.
스퍼터 장치에 있어서는, 통상적으로 타깃과 캐소드가 기계적 및 전기적으로 일체화되어 있다. 기재와 타깃은 소정의 간격을 두고 대향한다. 스퍼터 가스 및 반응성 가스는, 통상적으로 기재와 타깃 사이에 공급된다. 스퍼터 가스와 반응성 가스는 따로따로 공급되는 경우도 있고, 혼합하여 공급되는 경우도 있다.
기재가 직경 100 ㎜ ∼ 300 ㎜ 정도의 실리콘 웨이퍼인 스퍼터 장치에 있어서는, 타깃은 통상적으로 원판이다. 이 경우, 기재와 타깃 사이의 공간은 원주형이 된다. 공간이 원주형인 경우, 스퍼터 가스의 공간 밀도 분포를 고르게 하는 것은 어렵지 않다. 그 때문에, 그러한 스퍼터 장치에 있어서는, 기재 상에 퇴적된 박막의 두께나 특성이 위치에 따라 상이하다는 문제는 적다. 따라서 이와 같은 스퍼터 장치에 있어서는, 스퍼터 가스 혹은 반응성 가스의 공급 구조에 특별한 연구를 필요로 하지 않는다.
그러나 기재가 장척 필름인 경우에는 사정이 다르다. 장척 필름 전체에 한 번에 스퍼터막을 성막하는 것은 불가능하다. 그 때문에, 공급 롤로부터 조출 (繰出) 된 장척 필름을 성막 롤 (캔 롤이라고도 한다) 에 한 바퀴 미만 권부하고, 성막 롤을 회전시켜 장척 필름을 연속적으로 주행시키면서, 장척 필름의 타깃과 대향하는 부분에 성막을 실시한다. 성막이 끝난 장척 필름은 수납 롤에 권취된다.
타깃은 장척 필름의 폭 (예를 들어 1.6 m) 전체를 커버해야 한다. 그 때문에, 성막 롤측에서 본 타깃의 형상은, 예를 들어, 장변이 1.7 m 정도, 단변이 0.1 m 정도의 가늘고 긴 장방형이 된다. 따라서, 성막 롤과 타깃 사이의 공간은 가늘고 긴 직방체가 된다. 이 경우, 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 공간 밀도 분포를 고르게 하는 것은 상당히 어렵다. 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 공간 밀도 분포가 고르지 않은 경우, 예를 들어 인듐-주석 산화물 (ITO) 의 박막이라면, 막두께, 면적 저항률, 투과율 등이 위치에 따라 상이하다는 문제가 생긴다.
스퍼터 중은 스퍼터 가스 및 반응성 가스가 소비된다. 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 분압을 측정하면서, 진공 펌프의 배기 능력과 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 공급량을 제어하여, 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 분압을 일정하게 유지한다.
반응성 스퍼터 장치의 진공 챔버 내에서는, 가스 공급구로부터 진공 펌프에 이르는 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 흐름이 형성된다. 장척 필름의 반응성 스퍼터 장치의 경우, 성막 롤과 타깃 사이의 공간이 가늘고 긴 직방체 형상이기 때문에, 가스의 흐름이 복잡하다. 그 때문에, 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 공간 밀도 분포를 고르게 하는 것이 어렵다. 이 점은 종래부터 문제가 되고 있었다.
예를 들어 특허문헌 1 (일본 공개특허공보 2002-121664) 에서는, 스퍼터 가스를 타깃 근방에 도입하고, 반응성 가스를 장척 필름 근방에 도입한다. 이로써, 타깃 근방에서는 스퍼터 가스가 상대적으로 많고, 장척 필름 근방에서는 반응성 가스가 상대적으로 많아진다. 그에 의해 스퍼터 효율을 높일 수 있고, 스퍼터 입자와 반응성 가스의 반응 효율도 높일 수 있다.
특허문헌 1 에서는, 타깃의 주위에 성막 롤에 대향하는 측을 개구한 격벽이 형성되고, 격벽에 의해 타깃의 주변이 둘러싸인다. 스퍼터 가스는 격벽 내부의 타깃 근방에 도입되고, 반응성 가스는 장척 필름의 근방에 도입된다. 특허문헌 1 에서는, 격벽의 내부에 스퍼터 가스 도입관이 배치 형성된다. 스퍼터 가스 도입관에는, 타깃의 폭 방향을 따라 다수의 가스 공급구가 형성되고, 각 가스 공급구는 캐소드와 격벽 사이에 스퍼터 가스를 토출한다. 또, 성막 롤에 권부된 장척 필름의 근방에 반응성 가스 도입관이 배치 형성된다. 반응성 가스 도입관에는, 성막 롤의 폭 방향을 따라 다수의 가스 공급구가 형성되고, 각 가스 공급구는 장척 필름을 향해 반응성 가스를 토출한다.
특허문헌 1 에서는, 스퍼터 가스는 캐소드와 격벽 사이에 토출된다. 그 때문에, 스퍼터 가스는 격벽이나 캐소드와 충돌하여 캐소드과 격벽 사이에 확산되어, 타깃의 근방에 효율적으로 공급된다. 또, 장척 필름 근방에 반응성 가스가 토출되기 때문에, 장척 필름 근방에 반응성 가스가 효율적으로 공급된다.
특허문헌 1 에 의해, 장척 필름의 반응성 스퍼터 장치에 있어서, 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 공간 밀도 분포의 균일성이 개선되었다. 그러나 본원 발명자의 연구에 의해, 특허문헌 1 의 반응성 스퍼터 장치에는 다음의 문제가 있는 것이 판명되었다.
(1) 특허문헌 1 에는 가스 배관에 가스를 공급하는 가스 공급관에 대해서는 언급이 없다.
(2) 특허문헌 1 에서는 격벽의 내부에 스퍼터 가스 도입관이 배치 형성되어 있다. 스퍼터 가스 도입관에 의해 가스의 흐름이 흐트러질 우려가 있다.
(3) 특허문헌 1 에 기재된 격벽은 가스의 흐름을 제어하는 데에 있어서 유용하다. 그러나 격벽은, 성막 롤이나 타깃으로부터의 열방사나 플라즈마에 의한 가열 등에 의해 열변형되는 경우가 있다. 격벽이 열변형되면 가스의 흐름법이 바뀔 우려가 있다.
일본 공개특허공보 2002-121664호
본 발명의 목적은 다음과 같다.
(1) 장척 필름의 폭 방향의 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 가스 농도의 편차를 작게 한다.
(2) 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 흐름이 가스 공급관, 가스 배관에 의해 흐트러지지 않게 한다.
(3) 격벽의 열변형에 의한 가스의 흐름의 변화나, 변형된 격벽에 의한 타깃의 차폐 등의 문제를 없앤다.
(1) 본 발명의 스퍼터 장치는, 성막 롤의 표면을 따라 반송되는 장척 필름에 박막을 형성하는 스퍼터 장치이다. 본 발명의 스퍼터 장치는, 진공 챔버와, 진공 챔버를 배기하는 진공 펌프를 구비한다. 진공 챔버 내에는, 성막 롤과, 성막 롤에 대향하는 타깃이 형성된다. 타깃은 격벽에 의해 둘러싸인다. 직방체의 타깃의 6 면 중, 성막 롤에 대향하는 1 면을 제외하고, 5 면까지는 격벽에 의해 둘러싸여도 된다. 타깃 방향으로 가스를 공급하는 복수의 가스 공급구가 격벽 내면에 개구한다. 복수의 가스 공급구에 접속하는 복수의 가스 공급관은 격벽의 밖에 형성된다.
(2) 본 발명의 스퍼터 장치에 있어서, 복수의 가스 공급구는, 가스 배관을 개재하여 복수의 가스 공급관과 접속한다.
(3) 본 발명의 스퍼터 장치는, 격벽을 냉각시키는 냉각 장치를 구비한다.
(4) 본 발명의 스퍼터 장치에 있어서는, 각 가스 배관에 복수의 가스 공급관이 접속된다.
(5) 본 발명의 스퍼터 장치에 있어서, 복수의 가스 공급구의 적어도 일부는 타깃의 표면보다 성막 롤에서 먼 측에 형성된다.
(6) 본 발명의 스퍼터 장치에 있어서, 복수의 가스 공급구는, 스퍼터 가스를 공급하는 복수의 가스 공급구와, 반응성 가스를 공급하는 복수의 가스 공급구로 이루어진다. 반응성 가스를 공급하는 복수의 가스 공급구는, 스퍼터 가스를 공급하는 복수의 가스 공급구보다 성막 롤측에 형성된다. 적어도 스퍼터 가스를 공급하는 복수의 가스 공급구는, 타깃의 표면보다 성막 롤의 반대측에 형성된다.
(7) 본 발명의 스퍼터 장치에 있어서, 스퍼터 가스는 아르곤 가스이고, 반응성 가스는 산소 가스이다.
(8) 본 발명의 스퍼터 장치에 있어서, 격벽의 전위와 타깃의 전위는 상이하다.
(9) 본 발명의 스퍼터 장치에 있어서, 격벽을 냉각시키는 냉각 장치는 격벽에 밀착된 냉각수 배관이다. 냉각수 배관 내에 냉각수를 통과시킴으로써, 격벽을 냉각시켜, 격벽의 과열을 방지한다.
(1) 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 각 가스 배관에 복수의 가스 공급관을 접속시킴으로써, 장척 필름의 폭 방향의 가스 농도의 편차가 작아진다. (예를 들어, 1 개의 가스 배관에 2 개의 가스 공급관을 접속시킨다)
(2) 가스 공급관, 가스 배관을 격벽의 밖에 설치하고, 격벽 내면에 형성된 가스 공급구로부터 스퍼터 가스 및 반응성 가스를 공급함으로써, 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 흐름이 흐트러지지 않게 된다.
(3) 격벽에 밀착된 냉각 장치에 의해 격벽을 강제 냉각시킴으로써, 격벽의 열변형을 방지할 수 있다. 이로써 격벽의 열변형에 의한 가스의 흐름의 변화나, 변형된 격벽에 의한 타깃의 차폐 등의 문제가 발생하지 않게 된다.
도 1 은 본 발명의 스퍼터 장치의 전체의 사시도
도 2 는 본 발명의 스퍼터 장치의 타깃 주변의 사시도
도 3 은 본 발명의 스퍼터 장치의 타깃 및 성막 롤 주변의 단면도
도 4(a) 는 1 개의 가스 배관에 1 개의 가스 공급관을 접속시켰을 때의 가스 농도의 모식적인 분포 그래프, (b) 는 1 개의 가스 배관에 2 개의 가스 공급관을 접속시켰을 때의 가스 농도의 모식적인 분포 그래프
도 1 은 본 발명의 스퍼터 장치 (10) 의 일례의 전체의 사시도이다. 본 발명의 스퍼터 장치 (10) 는, 진공 챔버 (11) 와, 진공 챔버 (11) 를 배기하는 진공 펌프 (12) 를 구비한다. 진공 챔버 (11) 내에는, 공급 롤 (13), 가이드 롤 (14), 성막 롤 (15), 수납 롤 (16) 이 구비된다. 장척 필름 (17) 은, 공급 롤 (13) 로부터 조출되고, 가이드 롤 (14) 에 의해 안내되어 성막 롤 (15) 에 한 바퀴 미만 권부되고, 다시 가이드 롤 (14) 에 의해 안내되어 수납 롤 (16) 에 수납된다. 타깃 (18) 은 성막 롤 (15) 과 소정의 거리를 두고 대향한다. 성막 롤 (15) 상을 연속적으로 주행하는 장척 필름 (17) 에는, 타깃 (18) 과 대향하는 위치에서 박막이 부착된다. 도 1 에는 타깃 (18) 이 2 개 나타나 있지만, 타깃 (18) 의 개수는 한정되지 않는다. 타깃 (18) 에 의해 스퍼터 가스나 반응성 가스의 종류, 압력이 상이하기 때문에, 진공 챔버 (11) 를 칸막이벽 (35) 으로 나누어, 스퍼터 가스나 반응성 가스가 인접하는 타깃 (18) 의 영역, 및 공급 롤 (13), 수납 롤 (16) 의 영역에 침입하지 않게 한다.
장척 필름 (17) 으로서 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 단독 중합체나 공중합체로 이루어지는 필름이 사용된다. 장척 필름 (17) 은, 단독 필름이어도 되고 적층 필름이어도 된다. 장척 필름 (17) 의 두께는 한정되지 않지만, 통상적으로 6 ㎛ ∼ 250 ㎛ 이다.
본 발명의 스퍼터 장치 (10) 에서는, 저압 아르곤 가스 등의 스퍼터 가스 중에서, 성막 롤 (15) 을 애노드 전위로 하고, 타깃 (18) 을 캐소드 전위로 하여, 성막 롤 (15) 과 타깃 (18) 사이에 전압을 인가하여 스퍼터 가스의 플라즈마를 생성시킨다. 플라즈마 중의 스퍼터 가스 이온이 타깃 (18) 에 충돌하여, 타깃 (18) 의 구성 물질이 방출된다. 방출된 타깃 (18) 의 구성 물질이 장척 필름 (17) 상에 퇴적되어 박막이 된다.
투명 도전막으로서 인듐-주석 산화물 (Indium-Tin-Oxide : ITO) 의 박막이 널리 사용된다. 인듐-주석 산화물 (ITO) 과 같은 산화물 박막을 형성하는 경우에는, 반응성 스퍼터법이 사용된다. 반응성 스퍼터법에서는, 아르곤 등의 스퍼터 가스에 더하여, 산소 등의 반응성 가스도 공급된다. 반응성 스퍼터법에서는, 방출된 타깃 (18) 의 구성 물질이 반응성 가스와 반응하여, 타깃 (18) 의 구성 물질의 산화물 등이 장척 필름 (17) 상에 퇴적된다.
도 2 는 본 발명의 스퍼터 장치 (10) 의 타깃 (18) 주변의 사시도이다. 타깃 (18) 은 성막 롤 (15) 측에서 봐서 가늘고 긴 장방형이다. 타깃 (18) 의 배면은 캐소드 (19) 에 나사 고정되고, 캐소드 (19) 와 기계적, 전기적으로 일체화되어 있다. 타깃 (18) 과 캐소드 (19) 의 전위는 동등하다.
적어도 타깃 (18) 의 장변에 따른 2 개의 면은 격벽 (20) 에 둘러싸여 있다. 도 2 에서는, 타깃 (18) 의 2 개의 장변에 따른 면과 타깃 (18) 의 저면이 격벽 (20) 에 둘러싸여 있다. 직방체의 타깃 (18) 의 6 개의 면 중, 성막 롤 (15) 에 대향하는 1 개의 면을 제외하고, 5 개의 면은 격벽 (20) 에 둘러싸여 있어도 된다. 격벽 (20) 에는 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 흐름의 흐트러짐을 방지하는 기능이 있다.
격벽 (20) 의 전위가 타깃 (18) 의 전위와 동등하면, 격벽 (20) 에도 플라즈마 중의 스퍼터 가스 이온이 충돌하여, 격벽 (20) 의 구성 물질이 방출될 우려가 있다. 그 때문에, 격벽 (20) 의 전위는 타깃 (18) 의 전위와 상이하도록 설정된다. 통상적으로 격벽 (20) 의 전위는 타깃 (18) 의 전위보다 높게 설정된다. 플라즈마 중의 스퍼터 가스 이온은 양이온이기 때문에, 격벽 (20) 의 전위가 타깃 (18) 의 전위보다 높은 경우, 스퍼터 가스 이온은 격벽 (20) 보다 타깃 (18) 으로 끌어당겨진다.
격벽 (20) 의 재질은 한정되지 않지만, 알루미늄, 스테인리스강 등이 적합하다. 알루미늄은 열전도율이 높기 때문에, 격벽 (20) 의 냉각이 용이하다. 스테인리스강은 강도가 높고, 부식에 강하다.
격벽 (20) 의 두께는 2 ㎜ ∼ 10 ㎜ 가 바람직하다. 격벽 (20) 의 두께가 2 ㎜ 미만이면 강도가 부족할 우려가 있다. 격벽 (20) 의 두께가 10 ㎜ 를 초과하면 냉각이 부족할 우려가 있다.
본 발명의 스퍼터 장치 (10) 에 있어서는, 스퍼터 가스의 가스 배관 (21a) 과, 반응성 가스의 가스 배관 (21b) 은 따로따로 형성된다. 본 발명의 스퍼터 장치 (10) 에 있어서는, 1 개의 스퍼터 가스의 가스 배관 (21a) 에 2 개 이상의 가스 공급관 (22) 이 접속된다. 또, 1 개의 반응성 가스의 가스 배관 (21b) 에 2 개 이상의 가스 공급관 (22) 이 접속된다. 스퍼터 가스 및 반응성 가스는, 각각의 가스 공급관 (22) 으로부터 각각의 가스 배관 (21a, 21b) 에 공급된다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 스퍼터 가스 및 반응성 가스를 공급하는 가스 배관 (21a, 21b) 은, 격벽 (20) 의 외측에 장착된다. 격벽 (20) 이 타깃 (18) 의 하측 (저측 (底側)) 에도 있는 경우, 하측 (저측) 의 격벽 (20) 의 외측에 가스 배관 (21a, 21b) 이 장착되는 경우도 있다 (도시 생략).
스퍼터 가스 및 반응성 가스의 가스 공급구 (23) 는, 가스 배관 (21a, 21b) 의 관벽과 격벽 (20) 을 관통하여, 격벽 (20) 내면에 개구한다. 스퍼터 가스 및 반응성 가스는, 격벽 (20) 내면에 개구한 가스 공급구 (23) 로부터 타깃 (18) 방향으로 분출된다.
스퍼터 중은, 진공 챔버 (11) 를 진공 펌프 (12) 로 배기하면서, 스퍼터 가스 및 반응성 가스를 공급한다. 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 분압을 측정하면서, 진공 펌프 (12) 의 배기 능력과, 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 공급량을 제어하여, 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 분압을 일정하게 유지한다. 통상적으로 스퍼터 가스로서 아르곤 가스가, 반응성 가스로서 산소 가스가 사용된다.
격벽 (20) 에는 냉각 배관 (24) 이 밀착되어 형성된다. 냉각 배관 (24) 을 격벽 (20) 에 밀착시키는 이유는, 격벽 (20) 의 열을 냉각 배관 (24) 에 효율적으로 전도하기 위해서이다. 격벽 (20) 은, 타깃 (18) 및 플라즈마에 가까운 부분 (도 2 에서는 상방부) 이 과열되기 쉽다. 그 때문에 냉각 배관 (24) 은, 도 2 와 같이, 격벽 (20) 의 상방부 (성막 롤 (15) 에 가까운 부분) 에 형성되는 것이 바람직하다.
스퍼터 중은 냉각 배관 (24) 에 냉각수를 흘려 격벽 (20) 을 냉각시켜, 격벽 (20) 의 열변형을 방지한다. 냉각 배관 (24) 에 흘리는 냉매는 냉각수에 한정되지 않고, 다른 냉매도 사용 가능하다. 또 냉각 배관 (24) 대신에, 예를 들어 페르체 소자와 같은 냉각 장치를 사용하여 전기적으로 격벽 (20) 을 냉각시켜도 된다.
도 3 은 본 발명의 스퍼터 장치 (10) 의 타깃 (18) 및 성막 롤 (15) 주변의 단면도이다. 가스 배관 (21a) 은 스퍼터 가스 (25) 의 배관이고, 가스 배관 (21b) 은 반응성 가스 (26) 의 배관이다. 가스 공급구 (23a) 로부터 스퍼터 가스 (25) 가 분출되고, 가스 공급구 (23b) 로부터 반응성 가스 (26) 가 분출된다. 스퍼터 가스 (25) 는 반응성 가스 (26) 보다 공급량이 많기 때문에, 도 3 과 같이, 스퍼터 가스 (25) 의 가스 공급구 (23a) 가 아래에 있고, 반응성 가스 (26) 의 가스 공급구 (23b) 가 위에 있는 구성이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 다량의 스퍼터 가스 (25) 의 흐름에 소량의 반응성 가스 (26) 가 혼합되기 때문에, 반응성 가스 (26) 가 순조롭게 흐른다.
스퍼터 가스 (25) 의 가스 공급구 (23a) 의 위치와, 반응성 가스 (26) 의 가스 공급구 (23b) 의 위치가 도 3 과 반대인 것은 바람직하지 않다. 그러한 구성의 경우, 반응성 가스 (26) 는 스퍼터 가스 (25) 보다 공급량이 적기 때문에, 반응성 가스 (26) 의 흐름이 스퍼터 가스 (25) 의 흐름에 저해되어 순조롭게 흐르지 않을 우려가 있다.
도 3 과 같이, 가스 공급구 (23a) 및 가스 공급구 (23b) 가 타깃 (18) 의 표면보다 성막 롤 (15) 에서 먼 측 (도 3 에서는 하측) 에 있는 것이 바람직하다. 도 3 과 같은 구성이면, 격벽 (20) 과, 캐소드 (19) 및 타깃 (18) 의 간극에서 스퍼터 가스 (25) 및 반응성 가스 (26) 의 흐름이 조절되어, 타깃 (18) 의 표면과 성막 롤 (15) 사이에 스퍼터 가스 (25) 및 반응성 가스 (26) 의 층류가 형성된다. 또, 타깃 (18) 으로부터 튀어나온 원자 혹은 분자가 가스 공급구 (23a, 23b) 의 주변에 퇴적되어, 가스 공급구 (23a, 23b) 가 막히는 문제를 방지할 수 있다.
만약 가스 공급구 (23a) 및 가스 공급구 (23b) 가 타깃 (18) 의 표면보다 성막 롤 (15) 에 가까운 측 (도 3 에서는 상측) 에 있다면, 분출된 스퍼터 가스 (25) 및 반응성 가스 (26) 는, 타깃 (18) 의 표면과 성막 롤 (15) 사이에 난류 상태로 흘러든다. 그 경우, 타깃 (18) 의 표면과 성막 롤 (15) 사이에 형성되는 플라즈마 (27) 의 형상이 불안정해진다.
적어도 공급량이 많은 스퍼터 가스 (25) 의 가스 공급구 (23a) 는, 타깃 (18) 의 표면보다 성막 롤 (15) 에서 먼 측에 있는 것이 바람직하다. 그러한 구성으로 하면, 적어도 스퍼터 가스 (25) 는, 격벽 (20) 과, 캐소드 (19) 및 타깃 (18) 의 간극에서 흐름이 조절된다. 그에 의해, 타깃 (18) 의 표면과 성막 롤 (15) 사이에 형성되는 플라즈마 (27) 의 형상이 안정적으로 된다.
도 3 과 같이, 스퍼터 가스 (25) 및 반응성 가스 (26) 는, 각각의 가스 공급구 (23a, 23b) 로부터 격벽 (20) 내부에 분출된 후, 격벽 (20) 과, 캐소드 (19) 및 타깃 (18) 의 간극을 상승하고, 격벽 (20) 의 상부 개구로부터 성막 롤 (15) 방향으로 상승하며, 성막 롤 (15) 에 충돌하여 좌우로 흘러, 최종적으로는 진공 펌프 (12) 로 배출된다. 본 발명의 스퍼터 장치 (10) 에서는, 격벽 (20) 과, 캐소드 (19) 및 타깃 (18) 의 간극에 가스 공급관 및 가스 배관이 없기 때문에, 스퍼터 가스 (25) 및 반응성 가스 (26) 의 흐름의 흐트러짐이 잘 발생하지 않는다.
스퍼터 가스 (25) 가 격벽 (20) 의 상부 개구로부터 유출되어 타깃 (18) 의 상방에 오면, 타깃 (18) 과 성막 롤 (15) 사이에 전압이 인가되어 있으므로, 플라즈마 (27) 가 형성된다. 본 발명의 스퍼터 장치 (10) 에서는 스퍼터 가스 (25) 의 흐름의 흐트러짐이 적기 때문에, 형성되는 플라즈마 (27) 의 형상이 안정적이다. 그 때문에 스퍼터 속도 (스퍼터 레이트) 의 변화가 적고, 스퍼터막의 막두께의 변동이 적다.
다음으로 장척 필름의 폭 방향의 가스 농도 분포의 개선에 대해 설명한다. 도 4(a) 는 1 개의 가스 배관 (30) 에 1 개의 가스 공급관 (31) 을 접속했을 때의 스퍼터 가스 (32) 및 반응성 가스 (33) 의 가스 농도의 모식적인 분포 그래프이다. 도 4(b) 는 1 개의 가스 배관 (21) 에 2 개의 가스 공급관 (22) 을 접속했을 때의 스퍼터 가스 (25) 및 반응성 가스 (26) 의 가스 농도의 모식적인 분포 그래프이다. 그래프의 횡축은 장척 필름 (17) 의 폭에 상당한다.
도 4(a) 및 도 4(b) 에 있어서는, 장척 필름 (17) 의 폭 방향으로 2 개의 가스 배관 (30, 21) 이 직렬로 설치되어 있다. 그래프의 종축은 스퍼터 가스 (32, 25) 및 반응성 가스 (33, 22) 의 가스 농도를 나타낸다. 그래프의 종축은 임의의 척도이지만, 도 4(a) 와 도 4(b) 의 종축의 척도는 동등하다.
도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, 1 개의 가스 배관 (30) 에 1 개의 가스 공급관 (31) 을 접속했을 경우, 스퍼터 가스 (32) 및 반응성 가스 (33) 의 가스 농도의 폭 방향의 편차가 크다. 특히 스퍼터 가스 (32) 의 가스 농도의 폭 방향의 편차가 크다. 스퍼터 가스 (32) 의 가스 농도의 폭 방향의 편차가 큰 이유는, 스퍼터 가스 (32) 는 압력이 높아 분출량이 많기 때문에, 가스 공급관 (31) 에 가까운 중앙의 가스 공급구 (34) 와, 가스 공급관 (31) 에서 먼 단부의 가스 공급구 (34) 의 가스 압력의 차가 크기 때문이다.
도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 1 개의 가스 배관 (21) 에 2 개의 가스 공급관 (22) 을 접속했을 경우, 스퍼터 가스 (25) 및 반응성 가스 (26) 의 가스 농도의 폭 방향의 편차가 작아진다. 특히 스퍼터 가스 (25) 의 가스 농도의 폭 방향의 편차가 현저하게 작아진다. 스퍼터 가스 (25) 및 반응성 가스 (26) 의 가스 농도의 폭 방향의 편차가 도 4(a) 에 비해 작아지는 이유는, 가스 공급관 (22) 을 2 개로 늘림으로써, 가스 공급관 (22) 에 가까운 가스 공급구 (23) 와, 가스 공급관 (22) 에서 먼 가스 공급구 (23) 의 가스 압력의 차가 감소하기 때문이다.
1 개의 가스 배관 (21) 에 접속하는 가스 공급관 (22) 의 개수는 2 개에 한정되지 않고 3 개 이상이어도 된다. 가스 공급관 (22) 을 늘릴수록 스퍼터 가스 (25) 및 반응성 가스 (26) 의 가스 농도의 폭 방향의 편차는 작아진다.
본 발명의 스퍼터 장치에서는, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 스퍼터 가스 (25) 및 반응성 가스 (26) 의 가스 농도의 폭 방향의 편차가 작기 때문에, 플라즈마 (27) 밀도의 폭 방향의 편차가 작다. 그 결과, 예를 들어 인듐-주석 산화물 (ITO) 의 박막을 형성했을 경우, 막두께, 면적 저항률, 투과율 등의 폭 방향의 편차가 적다.
본 발명의 스퍼터 장치는, 장척 필름의 표면에 박막, 특히 인듐-주석 산화물 (Indium-Tin-Oxide : ITO) 등의 투명 도전막을 형성하는 데에 유용하다.

Claims (9)

  1. 진공 챔버와,
    상기 진공 챔버를 배기하는 진공 펌프와,
    상기 진공 챔버 내에 형성된 성막 롤과,
    상기 성막 롤에 대향하는 타깃과,
    상기 타깃을 둘러싸는 격벽과,
    상기 격벽 내면에 개구하고, 상기 타깃 방향으로 가스를 공급하는 복수의 가스 공급구와,
    상기 격벽의 밖에 형성된 상기 복수의 가스 공급구에 접속하는 복수의 가스 공급관을 구비하고,
    상기 성막 롤의 표면을 따라 반송되는 장척 필름에 박막을 형성하는, 스퍼터 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 가스 공급구가 가스 배관을 개재하여 상기 복수의 가스 공급관과 접속하는, 스퍼터 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽을 냉각시키는 냉각 장치를 구비한, 스퍼터 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 각 가스 배관에 상기 복수의 가스 공급관이 접속하는, 스퍼터 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 가스 공급구의 적어도 일부가 상기 타깃의 표면보다 상기 성막 롤에서 먼 측에 형성된, 스퍼터 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 가스 공급구가, 스퍼터 가스를 공급하는 복수의 가스 공급구와, 반응성 가스를 공급하는 복수의 가스 공급구로 이루어지고,
    상기 반응성 가스를 공급하는 복수의 가스 공급구는, 상기 스퍼터 가스를 공급하는 복수의 가스 공급구보다 상기 성막 롤측에 형성되고,
    적어도 상기 스퍼터 가스를 공급하는 복수의 가스 공급구는, 상기 타깃의 표면보다 상기 성막 롤에서 먼 측에 형성된, 스퍼터 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스퍼터 가스가 아르곤 가스이고, 상기 반응성 가스가 산소 가스인, 스퍼터 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽의 전위와 상기 타깃의 전위가 상이한, 스퍼터 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 격벽을 냉각시키는 냉각 장치는, 상기 격벽에 밀착된 냉각수 배관인, 스퍼터 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190015593A (ko) * 2016-06-29 2019-02-13 가부시키가이샤 알박 스퍼터링 장치용 성막 유닛

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015021173A (ja) * 2013-07-19 2015-02-02 日東電工株式会社 成膜装置
TWI613314B (zh) * 2015-03-31 2018-02-01 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) 成膜裝置及成膜裝置的分隔壁構造體
CN105239052A (zh) * 2015-11-17 2016-01-13 广东腾胜真空技术工程有限公司 双放双收卷绕镀膜装置及方法
US10411946B2 (en) * 2016-06-14 2019-09-10 TUPL, Inc. Fixed line resource management
JP6940473B2 (ja) * 2018-12-05 2021-09-29 株式会社フジクラ 成膜装置
WO2023274558A1 (de) * 2021-07-02 2023-01-05 Schott Ag Kühlvorrichtung und kühlverfahren für sputtertargets

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4849087A (en) * 1988-02-11 1989-07-18 Southwall Technologies Apparatus for obtaining transverse uniformity during thin film deposition on extended substrate
JP2002121664A (ja) 2000-10-17 2002-04-26 Nitto Denko Corp 透明導電性薄膜の製膜方法および製膜装置
KR20040034441A (ko) * 2002-10-16 2004-04-28 가부시키가이샤 아루박 박막 형성 장치 및 박막 형성 방법
KR100822275B1 (ko) * 2007-04-05 2008-04-16 주식회사 에폰 선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한대면적 투명전도필름 제조방법 및 시스템
US20080166551A1 (en) * 2007-01-10 2008-07-10 Nitto Denko Corporation Transparent conductive film and method for producing the same
JP2008266794A (ja) * 1997-09-10 2008-11-06 Sony Corp 真空槽のガス噴出量調整装置
WO2012132588A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 東レ株式会社 プラズマｃｖｄ装置、プラズマｃｖｄ方法、反応性スパッタリング装置および反応性スパッタリング方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19513691A1 (de) * 1995-04-11 1996-10-17 Leybold Ag Vorrichtung zum Aufbringen dünner Schichten auf ein Substrat
US5736019A (en) * 1996-03-07 1998-04-07 Bernick; Mark A. Sputtering cathode
CN2339589Y (zh) * 1998-07-15 1999-09-22 长沙国防科技大学八达薄膜电子技术研究所 柔性卷绕镀膜机
JP2002129317A (ja) * 2000-10-24 2002-05-09 Nitto Denko Corp 反応性スパッタにおける反応性ガス導入装置
US20040052975A1 (en) * 2002-04-18 2004-03-18 Minoru Komada Barrier film and laminated material, container for wrapping and image display medium using the same, and manufacturing method for barrier film
EP1556902A4 (en) * 2002-09-30 2009-07-29 Miasole MANUFACTURING DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING THIN FILM SOLAR CELLS IN A LARGE SCALE
US7166199B2 (en) * 2002-12-18 2007-01-23 Cardinal Cg Company Magnetron sputtering systems including anodic gas distribution systems
JP4917906B2 (ja) * 2007-02-05 2012-04-18 日東電工株式会社 透明導電フィルムおよびその製造方法
JP2012057247A (ja) * 2010-09-13 2012-03-22 Ic Inova Japan Inc スパッタ装置のターゲットモジュール、およびスパッタ装置
JP5708148B2 (ja) * 2011-03-31 2015-04-30 東レ株式会社 反応性スパッタリング装置および反応性スパッタリング方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4849087A (en) * 1988-02-11 1989-07-18 Southwall Technologies Apparatus for obtaining transverse uniformity during thin film deposition on extended substrate
JP2008266794A (ja) * 1997-09-10 2008-11-06 Sony Corp 真空槽のガス噴出量調整装置
JP2002121664A (ja) 2000-10-17 2002-04-26 Nitto Denko Corp 透明導電性薄膜の製膜方法および製膜装置
KR20040034441A (ko) * 2002-10-16 2004-04-28 가부시키가이샤 아루박 박막 형성 장치 및 박막 형성 방법
US20080166551A1 (en) * 2007-01-10 2008-07-10 Nitto Denko Corporation Transparent conductive film and method for producing the same
KR100822275B1 (ko) * 2007-04-05 2008-04-16 주식회사 에폰 선형 마이크로파를 갖는 타원궤도 전자회전공명에 의한대면적 투명전도필름 제조방법 및 시스템
WO2012132588A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 東レ株式会社 プラズマｃｖｄ装置、プラズマｃｖｄ方法、反応性スパッタリング装置および反応性スパッタリング方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
미국 특허공보 US4849087(1989.07.18.) 1부. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190015593A (ko) * 2016-06-29 2019-02-13 가부시키가이샤 알박 스퍼터링 장치용 성막 유닛

Also Published As

Publication number Publication date
TW201512443A (zh) 2015-04-01
US20150021173A1 (en) 2015-01-22
JP6189122B2 (ja) 2017-08-30
CN104294225A (zh) 2015-01-21
KR101982361B1 (ko) 2019-05-27
TWI555868B (zh) 2016-11-01
JP2015021168A (ja) 2015-02-02

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