KR20150065883A

KR20150065883A - 성막 장치

Info

Publication number: KR20150065883A
Application number: KR1020157012229A
Authority: KR
Inventors: 히로후미 후지이
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2015-06-15
Also published as: JP6016753B2; BR112015011074A2; JP2014114507A; CN104769151A; EP2921572A4; US20150247233A1; EP2921572A1; PT2921572T; CN104769151B; EP2921572B1; WO2014076947A1

Abstract

기재(W)의 표면에 대해 PVD 처리를 행하여 피막을 형성하고, 또한 그 두께의 균일성을 높이는 것이 가능한 성막 장치(1)가 제공된다. 이 장치는, 기재(W)를 수용하는 진공 챔버(2)와, 그 내벽면에 설치되는 복수의 증발원과, 복수의 기재(W)를 지지하면서 상기 기재(W)를 진공 챔버(2) 내에서 이동시키는 기재 지지 부재(3)를 구비한다. 복수의 증발원은, 테이블 회전 중심축을 따르는 방향으로 배열되도록 배치되고, 기재(W)의 양단부측에 대향하는 증발원(4a, 4d) 중 적어도 한쪽인 제1 증발원과 그 내측에 인접하는 제2 증발원(4b, 4c)을 포함한다. 제1 증발원은, 제2 증발원보다도 기재(W)측으로 돌출되도록 배치된다.

Description

성막 장치 {FILM DEPOSITION DEVICE}

본 발명은, PVD 처리를 행하는 성막 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 절삭 공구의 내마모성의 향상이나, 기계 부품의 미끄럼 이동면의 미끄럼 이동 특성의 향상을 목적으로 하여, 절삭 공구 및 기계 부품으로 되는 기재(성막 대상물)의 표면에 대해, 물리적 증착(PVD)법에 의한 경질 피막(TiN, TiAlN, CrN 등)의 성막이 행해지고 있다. 이러한 경질 피막의 성막에 사용되는 장치로서는, 아크 이온 플레이팅(AIP) 장치나 스퍼터링 장치 등의 성막 장치를 들 수 있다.

이러한 PVD 처리를 행하는 성막 장치로서, 기재를 수용하는 진공 챔버와, 당해 진공 챔버 내에 설치된 복수의 증발원과, 기재를 탑재하고 또한 이 기재를 증발원의 주위에서 선회시키는 워크 테이블을 구비하고, 상기 워크 테이블에 탑재된 기재의 표면에 대해 PVD 처리를 행하는 것이 알려져 있다. 상기 워크 테이블은, 상하 방향의 회전 중심축 주위를 회전하고, 이 회전에 수반하여, 당해 워크 테이블에 적재된 기재 자신을 그 중심인 상하 축심 주위로 회전, 즉 자전시킨다. 상기 각 증발원은, 상기 워크 테이블의 회전 축심과 평행한 자세로 배열되어 있다.

상술한 PVD 처리를 행하는 성막 장치로서, 특허문헌 1에는, 진공 챔버와, 이 진공 챔버 내에 배치되는 복수의 성막용 증발원을 구비한 성막 장치가 개시되어 있다. 상기 복수의 성막용 증발원은, 상기 워크 테이블에 설치된 기재에 대향하도록 배치되고, 진공 챔버의 높이 방향으로 겹치는 일 없이 거의 일정 간격으로 배열되어 있다. 이 성막 장치에서는, 상기 성막용 증발원에 진공 아크 방전을 발생시킴으로써, 당해 증발원에 장착된 증발 재료로부터 금속 이온이 증발하고, 이 금속 이온이 상기 기재의 표면에 조사됨으로써, 성막 처리가 행해진다.

상기 특허문헌 1에 개시되어 있는 종래형의 성막 장치를 사용하여 기재의 표면에 경질 피막을 성막하는 경우, 성막 대상인 기재의 표면 전체에 걸쳐 대략 균일한 경질 피막을 성막할 수 없는 것이 우려된다. 통상, 질소나 탄화수소계의 가스(메탄이나 아세틸렌 등)의 반응 가스하에서, 진공 챔버 내에 배치된 복수의 증발원에 진공 아크 방전을 발생시켜, 증발원에 설치한 증발 재료를 증발시키고, 발생한 금속 이온을 기재의 표면에 조사하여 질화막이나 탄화막 등의 경질 피막을 형성하는 것이 행해진다. 이와 같이 하여 기재의 표면에 경질 피막을 형성하면, 기재의 길이 방향(워크 테이블의 회전 축심을 따른 방향, 즉 상하 축심 방향)에 있어서, 피막의 두께에 편차가 발생해 버린다.

특히, 기재 표면의 피막 두께는, 기재의 길이 방향 중도부에서 최대로 되고, 기재의 양단부 중 적어도 한쪽의 단부에서 최소로 되어, 그 차는 현저하다. 따라서, 종래의 성막 장치를 사용하여 기재의 표면에 경질 피막을 성막해도, 이 기재의 피막은 작업자가 원하고 있는 대략 균일한 두께로는 되지 않는다.

일본 특허 제4693002호 공보

본 발명은 복수의 기재의 표면에 대해 PVD 처리를 행함으로써 피막을 형성하는 성막 장치이며, 당해 피막의 두께의 균일성을 높이는 것이 가능한 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 제공하는 성막 장치는, 상기 복수의 기재를 수용하는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내에 설치되고, 상기 기재를 지지하면서 상기 기재를 진공 챔버 내에서 이동시키는 기재 지지 부재와, 상기 진공 챔버의 내벽면에 설치되고, 상기 기재 지지 부재가 상기 기재를 이동시키는 방향과 교차하는 방향으로 열을 이루어 배열되도록 배치된 복수의 증발원을 구비한다. 상기 복수의 증발원은, 당해 복수의 증발원 중 당해 복수의 증발원이 배열되는 방향의 양단부에 각각 위치하는 2개의 증발원 중 적어도 한쪽인 제1 증발원과, 당해 제1 증발원에 인접하는 제2 증발원을 포함하고, 상기 제1 증발원은 상기 제2 증발원보다도 상기 기재측으로 돌출되도록 배치되어 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 상기 제1 실시 형태에 관한 성막 장치를 확대한 도면이다.
도 3은 증발원과 기재의 간격을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시되는 장치를 사용하여 조건 1로 성막을 행함으로써 얻어진 막 두께 분포를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시되는 장치를 사용하여 조건 2로 성막을 행함으로써 얻어진 막 두께 분포를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시되는 장치를 사용하여 조건 3으로 성막을 행함으로써 얻어진 막 두께 분포를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1에 도시되는 장치를 사용하여 조건 4로 성막을 행함으로써 얻어진 막 두께 분포를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 장치를 도시하는 도면이다.
도 9는 도 8에 도시되는 장치를 사용하여 조건 5로 성막을 행함으로써 얻어진 막 두께 분포의 상황을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 8에 도시되는 장치를 사용하여 조건 6으로 성막을 행함으로써 얻어진 막 두께 분포의 상황을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 8에 도시되는 장치를 사용하여 조건 7로 성막을 행함으로써 얻어진 막 두께 분포의 상황을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 8에 도시되는 장치를 사용하여 조건 8로 성막을 행함으로써 얻어진 막 두께 분포의 상황을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 장치의 평면 모식도이다.
도 14는 도 13의 XIV-XIV선을 따른 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면에 기초하여 설명한다.

[제1 실시 형태]

도 1에는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성막 장치(1)(PVD 처리 장치)가 도시되어 있다. 이 성막 장치(1)는, 복수의 기재(W)(워크)를 수용하는 진공 챔버(2)를 구비하고, 물리적 증착법(PVD법)을 이용하여, 상기 진공 챔버(2) 내에 배치된 상기 각 기재(W)(워크)의 표면에 경질 피막을 성막하는 장치이다. 이 성막 장치(1)에는, 아크 이온 플레이팅법을 사용하여 성막을 행하는 AIP 장치나, 스퍼터법을 사용하여 성막을 행하는 스퍼터 장치 등이 있다.

이러한 성막 장치(1)에서 성막되는 기재(W)로서는 다양한 것이 생각되지만, 예를 들어 절삭 공구나 프레스 가공시에 사용되는 금형 등이 있다. 이들 절삭 공구나 금형에는, 절삭 가공시나 프레스 가공시에 큰 부하가 가해지므로, 내마모성이나 미끄럼 이동 특성 등의 향상이 요구되고 있다. 이러한 특성을 실현하기 위해, PVD법을 사용하여, 기재(W)의 표면에 경질 피막(TiN, TiAlN, 등)의 성막이 행해진다.

이후의 설명에 있어서, 도 1 상에서의 상하 방향을, 성막 장치(1) 및 진공 챔버(2)의 상하 방향으로 하고, 도 1 상에서의 좌우 방향을, 성막 장치(1) 및 진공 챔버(2)의 좌우 방향으로 한다. 또한, 도 1의 깊이 방향을, 성막 장치(1) 및 진공 챔버(2)의 전후 방향으로 한다.

이하, 제1 실시 형태의 성막 장치(1)의 상세를 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 실시 형태의 성막 장치(1)의 진공 챔버(2)는, 각각이 복수의 기재(W)를 포함하는 복수의 기재 세트(S)를 수용한다. 당해 성막 장치(1)는, 상기 진공 챔버(2)에 더하여, 이 진공 챔버(2)의 내벽면에 설치된 복수의 증발원(4a, 4b, 4c, 4d)과, 기재 지지 부재인 워크 테이블(3)과, 상기 진공 챔버(2)에 배치된 복수의 증발원(4a∼4d)에 진공 아크 방전을 발생시키는 도시 생략된 방전 전원을 갖고 있다. 또한, 배치된 기재(W)에 부의 전압을 인가시키는 도시 생략된 바이어스 전원이 워크 테이블(3)에 접속되어 있다.

상기 워크 테이블(3)은, 상기 진공 챔버(2) 내에 수용된 기재 세트(S)를 지지하면서 이들 기재 세트(S)를 당해 기재 세트(S)에 대해 부여된 기재 회전 중심축 주위로 회전시킨다. 그러나, 본 발명에서는 기재 지지 부재가 기재를 이동시키는 방향은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 기재 지지 부재는 후술하는 제3 실시 형태에서 나타내어지는 바와 같이 기재를 직선 이동시키는 것이어도 된다. 본 발명에 있어서, 기재가 직선 이동 이외의 이동을 하는 경우, 「기재 지지 부재가 기재를 이동시키는 방향」은 그 이동 궤적의 접선 방향을 의미한다.

제1 실시 형태에 관한 워크 테이블(3)은, 각 기재 세트(S)를 당해 기재 세트(S)가 상하 방향으로 연장되는 자세로 지지한다. 워크 테이블(3)은, 각 기재 세트(S)를 상기 기재 회전 중심축, 상세하게는 당해 기재 세트(S)의 중심축, 즉 상하 방향으로 연장되는 축, 주위로 회전시킴으로써, 기재 세트(S)에 배치된 기재(W)에 대해 경질 피막을 형성하는 것을 가능하게 한다. 그러나, 본 발명에서는, 진공 챔버(2) 내에 기재(W)가 좌우 방향으로 연장되는 축 주위로 회전하도록 배치되어도, 그 기재(W)에 대해 경질 피막을 형성하는 것이 가능하다.

상기 진공 챔버(2)는, 예를 들어 입방체나 직육면체 등의 육면체 형상을 갖는 공동의 하우징이다. 진공 챔버(2)는, 그 내부를 진공 상태까지 감압하는 것이 가능하며 그 진공 상태의 내부를 기밀하게 유지할 수 있는 용기이다. 진공 챔버(2)의 측벽에는, 성막 전의 기재(W)를 진공 챔버(2) 내로 반입하거나, 성막 후의 기재(W)를 진공 챔버(2)로부터 외부로 반출하기 위한 도시 생략된 도어가 개폐 가능하게 설치되어 있다. 진공 챔버(2)에는, 진공 챔버(2) 내부로 질소 등의 반응 가스를 도입하는 도시 생략된 가스 도입구와, 진공 챔버(2) 내부로부터 반응 가스를 배출하는 도시 생략된 가스 배기구가 설치되어 있다.

상기 워크 테이블(3)은, 상기 진공 챔버(2) 내의 저부에 배치되어 있다. 워크 테이블(3)은, 상기 복수의 기재 세트(S)를 보유 지지한다. 각 기재 세트(S)는, 복수의 상기 기재(W)를 포함한다. 워크 테이블(3)은, 테이블 본체와, 도시되어 있지 않은 기재 보유 지지 장치를 구비한다.

상기 테이블 본체는, 원판 형상의 받침대이며, 수평한 상면을 갖는다. 이 상면에 배열되는 복수의 위치에 각각 상기 복수의 기재 세트(S)가 기립 자세, 즉 기재 세트(S)의 길이 방향이 상하 방향으로 되는 자세로 배치되는 것이 가능하다. 이 워크 테이블(3)의 테이블 본체는, 진공 챔버(2)의 저부의 대략 중심에 설치된 회전 지지체(5)에 의해 지지되어 있다. 회전 지지체(5)는, 상하 방향의 축인 테이블 회전 중심축 주위로 회전 가능하다. 성막 장치(1)는, 상기 회전 지지체(5) 및 상기 워크 테이블(3)을 회전 구동하는 모터 등을 구비한다. 상기 회전 지지체(5)는, 그 자신의 중심축이 워크 테이블(3)의 중심을 지나는 상하 방향의 축과 거의 일치하여 동심 형상으로 되도록 워크 테이블(3)을 지지하고 있다. 따라서, 상기 회전 지지체(5)가 그 중심축 주위로 회전함으로써, 워크 테이블(3)도 회전 지지체(5)의 중심축, 즉 테이블 회전 중심축 주위로 회전한다.

상기 기재 보유 지지 장치는, 상기 각 기재 세트(S)를 보유 지지하면서 이들 기재 세트(S)를 기재 회전축 주위로 회전시킨다. 기재 보유 지지 장치는, 복수의 원판과, 이들 원판에 각각 연결되는 복수의 회전축과, 연동 기구를 포함한다. 상기 각 원판은, 상기 테이블 본체의 상면을 따라 배열되고, 또한 테이블 본체의 축심과 동심의 원 상에 주위 방향으로 등간격으로 배열되는 복수의 위치에 각각 배치되어 있다. 상기 각 회전축은, 상기 각 원판의 하면의 중심에 당해 중심과 당해 회전축의 중심축이 상하 방향으로 배열되도록 고정되어 있다. 각 회전축은, 그 상하 방향의 중심축, 즉 상기 기재 회전 중심축 주위로 회전 가능해지도록 상기 테이블 본체에 지지되어 있다. 각 회전축은, 그 자신이 상기 기재 회전 중심축을 중심으로 회전함으로써, 상기 원판 상에 적재된 기재 세트(S)를 당해 기재 세트(S)의 중심축의 주위에서 회전시킨다.

상기 연동 기구는, 예를 들어 주지의 기어 기구에 의해 구성된다. 상기 연동 기구는, 상기 테이블 회전 중심축 주위의 상기 테이블 본체의 회전과 연동하도록, 상기 각 회전축, 각 원판 및 그 위에 적재된 각 기재 세트(S)를 그 기재 회전 중심축 주위로 회전시킨다. 이와 같이 하여, 각 기재 세트(S)는, 상기 테이블 회전 중심축의 주위를 공전하면서, 워크 테이블(3) 상에 보유 지지된 위치에서, 상기 공전과 연동하여 도시 생략된 연동 기구에 의해 회전된다. 즉, 자전한다.

상기 복수의 증발원(4a∼4d)은, 상기 진공 챔버(2)의 내벽면 중, 상기한 바와 같이 기재 세트(S)가 배치되는 워크 테이블(3)에 대해 좌우 방향으로 배열하는 부위에, 배치되어 있다. 각 증발원(4a∼4d)은, 증발 재료 보유 지지체와, 당해 증발 재료 보유 지지체에 장착된 증발 재료를 포함한다. 상기 증발 재료의 증발에 의해 금속 이온이 발생하여, 상기 기재(W)의 표면에 조사된다.

도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 실시 형태에 관한 상기 각 증발원(4a∼4d)은, 진공 챔버(2)의 일측 내벽면[도 1에서는, 진공 챔버(2)의 우측 내벽면]에 배치되어 있다. 각 증발원(4a∼4d)은, 상기 워크 테이블(3)의 직경 방향으로 기재 세트(S)와 대향하는 영역 내에서, 상기 테이블 회전 중심축을 따르는 방향, 즉, 워크 테이블(3)이 기재(W)를 이동시키는 방향과 직교하는 상하 방향으로 배열되는 4개의 위치에 각각 배치되어 있다.

또한, 본 발명에 관한 복수의 증발원이 배열되는 방향은, 기재 지지 부재가 기재를 이동시키는 방향에 대해 교차하는 방향이면 되고, 반드시 직교하고 있지는 않아도 된다.

도 1 및 도 2에 도시하는 상기 증발원(4a∼4d) 중, 증발원(4a, 4d)은 제1 증발원에 상당하고, 워크 테이블(3)에 지지되어 있는 기재 세트(S)의 양단부측에 대향하도록 설치된다. 증발원(4a)은, 당해 증발원(4a)의 상면의 높이가 상기 기재 세트(S)의 상단부의 높이와 일치하거나, 혹은 당해 증발원(4a)이 당해 기재 세트(S)의 상단부보다 상측 방향으로 약간 돌출되도록 배치되어 있다. 마찬가지로, 증발원(4d)은 당해 증발원(4d)의 하면의 높이가 상기 기재 세트(S)의 하면의 높이와 일치하거나, 혹은 당해 증발원(4d)가 당해 기재 세트(S)의 하면보다 하측 방향으로 약간 돌출되도록 배치되어 있다.

상기 증발원(4b, 4c)은, 한 쌍의 제2 증발원에 상당하고, 상기 각 증발원(4a, 4d)의 내측에 각각 인접한다. 이상 서술한 4개의 증발원(4a∼4d)은, 서로 대략 동일한 크기(상하 방향의 치수)를 갖고 있다. 예를 들어, 각 증발원(4a∼4d)의 증발 재료 부분이 테이블 회전 중심축으로부터 보아 원형이며 φ100㎜ 정도의 직경을 갖고 있다.

상기 증발원(4a)은, 상기 기재 세트(S)의 상단부보다 상방으로 약간 돌출되는 높이 위치 #A에 배치되어 있고, 증발원(4d)은 기재 세트(S)의 하단부보다 하방으로 약간 돌출되는 높이 위치 #D에 배치되어 있다. 증발원(4b) 및 증발원(4c)은, 증발원(4a)과 증발원(4d)의 사이에 있고, 테이블 회전 중심축의 방향을 따라 등간격(등피치)으로 배열되는 높이 위치 #B, #C에 각각 배치되어 있다. 상기한 바와 같이, 증발원(4a), 증발원(4d)은, 기재 세트(S)의 양단부측에 대향하는 위치에 배치된 제1 증발원에 상당하고, 증발원(4b), 증발원(4c)은, 각 제1 증발원에 인접하도록 배치된 제2 증발원에 상당한다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 증발원(4a)은 증발원(4b)에 대해 기재 세트(S)측으로 돌출되도록 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 증발원(4a)은 그 내측에 인접하는 증발원(4b)보다도 기재 세트(S)에 가까운 위치에 배치되어 있다. 즉, 기재 세트(S)와 증발원(4a)의 거리(X)는, 기재 세트(S)와 증발원(4b)의 거리(X₁)보다도 작다(X＜X₁). 또한, 증발원(4d)은 증발원(4a)과 마찬가지로, 당해 증발원(4d)의 내측에 인접하는 증발원(4c)보다도 기재 세트(S)측으로 돌출되도록 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 증발원(4d)은 증발원(4c)보다도 기재 세트(S)에 가까운 위치에 배치되어 있다. 즉, 이 실시 형태에 관한 4개의 증발원(4a∼4d)은, 정면에서 볼 때 상기 테이블 회전 중심축의 방향을 따라, C자 형상을 반전시킨 형상으로 배열되어 있다.

이 증발원(4a∼4d)을 테이블 회전 중심축으로부터 보았을 때의 배열의 형상은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 이들 증발원(4a∼4d)은 테이블 회전 중심축으로부터 보아 당해 테이블 회전 중심축을 따르는 직선 형상으로 배치되어 있어도 되고, 비직선 형상, 예를 들어 지그재그 형상이나 나선 형상으로 배치되어 있어도 된다.

도 3의 (a)∼(c)는, 임의의 기재 세트(S)와, 그 기재 세트(S)의 상단부측에 대향하는 위치에 배치된 제1 증발원인 증발원(4a)(제1 증발원) 및 그 내측에 인접하는 제2 증발원인 증발원(4b)의 테이블 회전 중심축의 방향을 따른 위치 관계의 예를 나타내고 있다. 도 3의 (a)는, 기재 세트(S)의 상단부측에 대향하는 위치에 배치된 제1 증발원인 증발원(4a)이 당해 기재 세트(S)에 대해 직경 방향에 가까운 위치에 있을 때의 당해 증발원(4a)의 상하 방향의 위치, 즉 테이블 회전 중심축과 평행한 방향의 위치(높이 위치)를 나타내고 있다. 마찬가지로, 도 3의 (b)는, 상기 증발원(4a)이 도 3의 (a)에 나타내는 위치보다도 기재 세트(S)로부터 직경 방향으로 약간 떨어진 위치에 있을 때의 당해 증발원(4a)의 상하 방향의 위치를 나타내고, 도 3의 (c)는 상기 증발원(4a)이 상기 기재 세트(S)로부터 직경 방향으로 멀리 떨어진 위치에 있을 때의 당해 증발원(4a)의 상하 방향의 위치를 나타내고 있다.

도 3의 (a)∼(c)에 도시되는 바와 같이, 기재 세트(S)의 상단부측에 대향하는 위치에 배치된 증발원(4a)은, 기재 세트(S)와의 직경 방향의 거리[도 3의 (a)∼(c)에 나타나는 거리 X₂, X₃, X₄]가 커짐에 따라, 테이블 회전 중심축의 방향을 따라 기재 세트(S)의 단부[도 3의 (a)∼(c)에서는 상단부]로부터 보다 크게 상측 방향으로 돌출되도록, 즉, 당해 기재 세트(S)의 상단부로부터의 증발원(4a)의 상측 방향의 돌출량[도 3의 (a)∼(c)에 나타내어지는 돌출량 Y₂, Y₃, Y₄]이 커지도록 배치되어 있다(X₂＜X₃＜X₄, Y₂＜Y₃＜Y₄). 또한, 증발원(4a)에 인접하는 제2 증발원인 증발원(4b)은, 증발원(4a)의 배치와 마찬가지로, 기재 세트(S)와의 거리가 커짐에 따라, 테이블 회전 중심축과 평행한 방향을 따라 기재 세트(S)의 단부에 근접하는 방향으로 배치된다.

이 관계는, 기재 세트(S)의 하단부측에 대향하도록 배치된 제1 증발원인 증발원(4d)에 대해서도 마찬가지이다. 이와 같이 증발원(4a, 4d)을 배치함으로써, 진공 챔버(2)의 구조 상에 있어서의 제약이나 기재(W)의 제약(재질·크기 등)으로 인해 기재 세트(S)와 증발원(4a, 4d)의 거리를 크게 이격시킬 필요가 있는 경우라도, 기재 세트(S)에 대한 처리가 가능해진다.

[실험예]

이하, 도 1에 도시하는 성막 장치(1)를 사용하여 기재(W)의 표면에 경질 피막을 형성한 실험예에 대해, 도면을 참조하여 서술한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 먼저 진공 챔버(2) 내의 회전식 워크 테이블(3)(예를 들어, Φ700㎜)에, 성막 대상으로 되는 복수의 기재(W)를 포함하는 복수의 기재 세트(S)(예를 들어, 높이 600㎜)가 탑재된다. 이 탑재 후, 진공 챔버(2) 내부가 배기되어 거의 진공 상태, 예를 들어 질소 압력이 3Pa 정도인 상태가 형성된다.

한편, 방전 전원으로부터 증발원(4a∼4d)에 100A의 아크 전류가 공급되고, 바이어스 전원으로부터 워크 테이블(3) 상의 기재(W)에 부의 전압을 인가시키기 위한 30V의 바이어스 전압이 부여된다. 이와 같이 하여 기재(W)의 표면에 경질 피막을 성막하는 조작이 2시간 계속된다. 기재(W)를 성막 처리하는 범위(처리 공간)는, 기재 세트(S)의 회전축 방향의 전체 길이로 된다. 또한, 기재 세트(S)의 처리 중심의 위치, 즉 기재 세트(S)의 처리 영역의 높이 방향의 중심 위치는 기재 세트(S)의 하단부로부터 300㎜ 상방의 위치이다. 즉, 처리 영역의 높이 방향의 중심 위치는, 기재 세트(S)의 기재 회전 중심축 방향(상하 방향)에 대해 당해 기재 세트(S)의 중간의 위치로 설정된다.

이하, 다음의 표 1 및 도 4∼도 7에 따라서, 기재(W)의 표면에 경질 피막을 형성한 실험예의 결과를 설명한다. 표 1은, 도 1에 도시하는 성막 장치(1)를 사용하여 조건 1∼4 하에서 기재(W)의 표면에 경질 피막을 형성한 각 실험예의 결과를 통합한 것이고, 도 4∼도 7은 이들 실험예의 결과를 그래프로 나타낸 것이다.

도 4는 조건 1에서의 성막 처리의 결과를 나타내고 있다. 당해 조건 1에서의 성막은 제1 비교예에 상당한다. 이 조건 1에서는, 복수의 증발원 중 하나[예를 들어, 증발원(4b)]를 사용하여 기재(W)의 표면에 경질 피막이 형성되었다. 당해 증발원(4b)은, 당해 증발원(4b)의 중심이 기재 세트(S)의 처리 중심(처리 영역의 높이 방향의 중심 위치)으로부터 100㎜ 상방의 위치에 있도록 배치되고, 증발원(4b)과 기재 세트(S)의 거리(TS 거리: X₁)는 160㎜이다. 이 조건 1에서의 성막의 결과, 기재(W)의 막 두께의 최대값은, 3.0㎛로 되었다. 그리고, 도 4에 도시하는 바와 같이, 막 두께 분포를 나타내는 곡선은, 증발원(4b)에 대응하는 위치에서 막 두께의 피크(경질 피막이 가장 두꺼운 것을 나타냄)를 갖고, 기재(W)의 상하를 향해 서서히 경질 피막이 얇아지는 산형의 곡선으로 되어 있다.

도 5는 조건 2에서의 성막 처리의 결과를 나타내고 있다. 당해 조건 2에서의 성막은 제2 비교예에 상당한다. 이 조건 2에서도, 복수의 증발원 중 하나인 증발원(4b)을 사용하여, 기재(W)의 표면에 경질 피막이 형성되었다. 당해 증발원(4b)은, 그 중심이 기재 세트(S)의 처리 중심으로부터 100㎜ 상방의 위치에 있도록 배치되어 있고, 증발원(4b)과 기재 세트(S)의 거리(TS 거리: X)는 조건 1의 그것보다도 작은 140㎜이다(X＜X₁). 그 결과, 기재(W)의 막 두께의 최대값은, 3.3㎛로 되었다. 그리고, 도 5에 나타내는 바와 같이, 막 두께 분포를 나타내는 곡선은, 막 두께가 증발원(4b)에 대응하는 위치를 막 두께의 피크(경질 피막이 가장 두꺼운 것을 나타내는)로 하고, 기재(W)의 상하를 향해 경질 피막이 얇아지는 산형의 곡선으로 되고, 또한 도 4에 나타내어지는 조건 1에 대응하는 곡선보다도 뾰족하게 돌출된 곡선으로 되어 있다. 이것으로부터, 증발원을 기재 세트(S)측에 근접시키면, 기재(W)에 형성되는 경질 피막의 막 두께는, 증발원의 중심축 높이 부근에서 두꺼워지고, 그곳으로부터 상하 방향으로 약 100㎜ 이상 이격된 위치에서는 얇아지는 것을 확인할 수 있다.

도 6은, 조건 3에서의 성막 처리의 결과를 나타내고 있다. 당해 조건 3에서의 성막은 제3 비교예에 상당한다. 이 조건 3에서는, 4개의 증발원(4a∼4d)을 모두 사용하여, 기재(W)의 표면에 경질 피막이 형성되지만, 각 증발원(4a∼4d)과 기재 세트(S)의 거리(TS 거리: X₁)는 모두 160㎜이다. 또한, 증발원(4a∼4d)은 테이블 회전 중심축 방향을 따라 180㎜ 간격의 등피치로 배치되어 있다. 그 결과, 기재(W)의 막 두께는, 최대값이 3.44㎛로 되고, 최소값은 2.88㎛로 되었다. 또한, 기재(W)의 막 두께의 중심값(평균값)은 3.16㎛로 되고, 기재(W)에 있어서의 막 두께 분포의 편차는 ±8.9％로 되었다. 도 6은, 단일의 증발원에서만 얻어지는 막 두께 분포에 상당하는 곡선을 파선으로, 상기 4개의 증발원(4a∼4d)에 의해 얻어진 막 두께 분포에 상당하는 곡선을 실선으로 나타내고 있지만, 후자의 곡선에서는 처리 공간의 상단부 및 하단부에서의 감소가 커지고 있다(막 두께: 2.88㎛). 이것으로부터, 기재(W)의 상하 방향의 양단부측에 형성되는 경질 피막의 두께가 얇아져 있는 것을 확인할 수 있다.

도 7은, 조건 4에서의 성막 처리의 결과를 나타내고 있고, 당해 조건 4에서의 성막은 본 발명의 실시예에 상당한다. 이 조건 4에서는, 4개의 증발원(4a∼4d)을 모두 사용하여, 기재(W)의 표면에 경질 피막이 형성되고, 또한 증발원(4a)과 기재 세트(S)의 거리(TS 거리: X) 및 증발원(4d)과 기재 세트(S)의 거리(X)가 140㎜인 것에 반해, 증발원(4b)과 기재 세트(S)의 거리(X₁) 및 증발원(4c)과 기재 세트(S)의 거리(X₁)는 160㎜이다. 즉, 기재 세트(S)의 양단부측에 대향하는 위치에 배치된 제1 증발원인 증발원(4a) 및 증발원(4d)(즉, 제1 증발원)이 당해 증발원(4a) 및 증발원(4d)의 내측에 인접하는 제2 증발원인 증발원(4b) 및 증발원(4c)보다도 기재 세트(S)측으로 돌출되도록 배치되어 있다. 또한, 증발원(4a∼4d)은 회전축 방향을 따라 180㎜ 간격의 등피치로 배치되어 있다.

그 결과, 기재(W)의 막 두께는, 최대값이 3.57㎛로 되고, 최소값은 3.13㎛로 되었다. 또한, 기재(W)의 막 두께의 중심값(평균값)은 3.35㎛로 되고, 기재(W)에 있어서의 막 두께 분포의 편차는 ±6.6％로 되어, 이 결과는 조건 3보다 양호하다. 도 7은 단일의 증발원에서만 얻어지는 막 두께 분포에 상당하는 곡선을 파선으로, 상기 4개의 증발원(4a∼4d)에 의해 얻어진 막 두께 분포에 상당하는 곡선을 실선으로 나타내고 있다. 후자의 막 두께 분포를 나타내는 곡선에서는 처리 공간의 상단부 및 하단부에서의 감소가 작아지고 있다(막 두께: 3.13㎛). 또한, 상기 곡선 중 증발원(4b) 및 증발원(4c)에 대응하는 부분은 비교적 완만한 것에 반해, 증발원(4a) 및 증발원(4d)에 대응하는 부분은 비교적 급준한 것도 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 대응하는, 예를 들어 조건 4와 같이 복수의 증발원(4a∼4d)을 배치함으로써, 각 증발원(4a∼4d)으로부터 조사된 증발 입자가 기재(W)에 도달하는 비율을 많게 할 수 있음과 함께, 기재(W)의 표면에 의해 균일한 경질 피막을 얻을 수 있다. 또한, 기재(W)의 막 두께의 중심값(평균값)도 증대시킬 수 있다.

[제2 실시 형태]

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해, 도 8∼도 12를 참조하면서 설명한다. 이 제2 실시 형태에 관한 성막 장치(1)도, 제1 실시 형태에 관한 성막 장치(1)와 마찬가지로, 각각이 복수의 기재(W)를 포함하는 복수의 기재 세트(S)를 지지하는 워크 테이블(3)을 구비한다. 이 워크 테이블(3)이 상기 각 기재 세트(S)를 당해 기재 세트(S)가 상하 방향으로 연장되는 기립 설치 자세로 지지하면서, 각 기재 세트(S)에 포함되는 기재(W)에 대해 경질 피막의 형성이 행해진다. 이 제2 실시 형태에서도, 각 기재 세트(S)의 자세는 한정되지 않는다. 예를 들어, 진공 챔버(2) 내에 각 기재 세트(S)가 좌우 방향으로 연장되는 자세로 배치되어도, 각 기재 세트(S)에 포함되는 기재(W)에 대해 경질 피막을 형성하는 것이 가능하다.

도 8에 나타내는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성막 장치(1)의 구성은, 도 1에 도시하는, 제1 실시 형태에 관한 장치(도 1 참조)와, 이하의 점에서 대략 동일하다. 즉, 제2 실시 형태의 성막 장치(1)는, 기재(W)를 수용하는 진공 챔버(2)와, 이 진공 챔버(2)의 내벽면에 설치되는 복수의 증발원과, 상기한 워크 테이블(3)을 구비하고, 이 워크 테이블(3)은 상기 기재 세트(S)를 지지하면서 각 기재 세트(S)에 부여된 상하 방향의 기재 회전 중심축 주위에 당해 기재 세트(S)를 회전시킨다. 덧붙여, 이 성막 장치(1)는 진공 챔버(2)에 배치된 상기 복수의 증발원에 진공 아크 방전을 발생시키는 도시 생략된 방전 전원과, 상기 워크 테이블(3) 상에 적재된 각 기재(W)에 부의 전압을 인가시키는 도시 생략된 바이어스 전원을 갖는다.

그러나, 제2 실시 형태에서는, 상기 복수의 증발원이 5개의 증발원(4a, 4b, 4c, 4d, 4e)을 포함하는 점에서, 제1 실시 형태와 다르다. 이들 증발원(4a∼4e)은, 진공 챔버(2)의 내벽면[도 8에서는, 진공 챔버(2)의 우측 내벽면] 상에 설치되고, 또한 상기 워크 테이블(3)에 배치된 각 기재 세트(S)에 각각 대향하는 것이 가능한 높이 위치 #A∼#E에 각각 배치되어 있다. 이들 증발원(4a∼4e)은, 서로 대략 동일한 크기(상하 높이)를 갖고 있다. 예를 들어, 각 증발원(4a∼4d)의 증발 재료 부분이 테이블 회전 중심축으로부터 보아 원형이며 φ100㎜ 정도의 직경을 갖고 있다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 상기 증발원(4a)은 당해 증발원(4a)의 상하 방향의 중앙 부위보다 상측의 부분이 기재 세트(S)의 상단부보다 상측 방향으로 돌출되는 높이 위치 #A에 배치되어 있다. 상기 증발원(4d)은, 당해 증발원(4d)의 상하 방향의 중앙 부위보다 하측의 부분이 기재 세트(S)의 하단부보다 하향으로 돌출되는 높이 위치 #D에 배치되어 있다. 증발원(4b), 증발원(4c) 및 증발원(4e)은, 상기 증발원(4a)과 상기 증발원(4d) 사이에 배치되어 있다. 이 실시 형태에 관한 상기 증발원(4b, 4c 및 4e)은, 상하 방향을 따라 등간격(등피치)으로 배열되는 높이 위치 #B, #C 및 #E에 각각 배치되어 있다. 또한, 후술하는 실험의 조건에 의해, 증발원의 배치의 간격이 부등 간격(부등 피치)으로 되는 경우도 있다.

상기 증발원(4a) 및 증발원(4d)은, 기재 세트(S)의 양단부측에 대향하는 위치에 배치된 한 쌍의 제1 증발원이고, 상기 증발원(4b) 및 증발원(4c)은, 상기 각 제1 증발원인 증발원(4a, 4d)의 내측에 각각 인접하도록 배치된 제2 증발원이다. 증발원(4a)은, 증발원(4b)에 대해 기재(W)측으로 돌출되도록 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 증발원(4a)은 증발원(4b)보다도 기재 세트(S)측에 가까워지도록 배치되어 있다. 즉, 기재 세트(S)와 증발원(4a)의 거리(X₅)는, 기재 세트(S)와 증발원(4b)의 거리(X₆)보다도 작다(X₅＜X₆). 또한, 증발원(4d)은 증발원(4a)과 마찬가지로, 증발원(4c)에 대해 기재 세트(S)측으로 돌출되도록 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 증발원(4d)은 증발원(4c)보다도 기재 세트(S)측에 가까워지도록 배치되어 있다.

상기 증발원(4e)은, 상기 증발원(4c, 4d)의 내측에 인접하는 제3 증발원에 상당하는 것이다. 이 실시 형태에 관한 증발원(4e)의 높이 위치는, 기재 세트(S)의 처리 높이 중심과 동일한 높이 위치, 즉, 기재 세트(S)의 상하 방향 중앙 부위의 높이 위치와 동등한 높이 위치 #E이다. 이 실시 형태에서는, 제3 증발원에 상당하는 증발원(4e)과 기재 세트(S)의 거리가, 제2 증발원에 상당하는 상기 증발원(4b, 4c)과 기재 세트(S)의 거리와 동등하다.

즉, 이 실시 형태에 관한 5개의 증발원(4a∼4e)은, 정면에서 볼 때 테이블 회전 중심축의 방향을 따라, C자 형상을 반전시킨 형태로 배치되어 있다. 이들 5개의 증발원(4a∼4e)을 상기 테이블 회전 중심축으로부터 보았을 때의 배열 형상은, 당해 테이블 회전 중심축의 방향(즉, 상하 축 방향)을 따르는 직선 형상이어도 되고, 비직선 형상이어도 된다. 예를 들어, 지그재그 배열로 배치되어 있어도 되고, 나선 형상으로 배치되어 있어도 된다.

[실험예]

이하, 도 8에 나타내는 성막 장치(1)를 사용하여, 기재(W)의 표면에 경질 피막을 형성한 실험예에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 먼저 진공 챔버(2) 내의 회전식 워크 테이블(3)(예를 들어, φ700㎜)에, 성막 대상으로 되는 복수의 기재(W)를 각각이 포함하는 복수의 기재 세트(S)(예를 들어, 높이 600㎜)가 탑재된다. 이 탑재 후, 진공 챔버(2) 내부가 배기되어 거의 진공 상태, 예를 들어 질소 압력이 3Pa 정도인 상태가 형성된다.

한편, 방전 전원으로부터 증발원(4a∼4e)에 100A의 아크 전류가 공급되고, 바이어스 전원으로부터 워크 테이블(3) 상의 기재(W)에 부의 전압을 인가시키기 위한 30V의 바이어스 전압이 부여된다. 이와 같이 하여 기재(W)의 표면에 경질 피막을 성막하는 조작이 2시간 계속된다. 기재(W)를 성막 처리하는 범위(처리 공간)는, 기재 세트(S)의 기재 회전 중심축 방향에 대해 당해 기재 세트(S)의 전체 길이로 된다. 또한, 기재 세트(S)의 처리 중심의 위치(처리 영역의 높이 방향의 중심 위치)는, 기재 세트(S)의 하단부로부터 300㎜ 상방의 위치이다. 즉, 처리 영역의 높이 방향의 중심 위치는, 기재 세트(S)의 기재 회전 중심축 방향(상하 방향)의 중간 위치로 설정된다.

이하, 다음의 표 2 및 도 9∼도 12에 따라서, 기재(W)의 표면에 경질 피막을 형성한 실험예의 결과를 설명한다. 표 2는, 도 8에 나타내는 성막 장치(1)를 사용하여 조건 5∼8 하에서 기재(W)의 표면에 경질 피막을 형성한 각 실험예의 결과를 통합한 것이고, 도 9∼도 12는 이들 실험예의 결과를 그래프화한 것이다.

도 9는, 조건 5에서의 성막 처리의 결과를 나타내고 있다. 당해 조건 5에서의 성막은 제4 비교예에 상당한다. 이 조건 5에서는, 증발원(4a∼4e) 각각과 기재 세트(S)의 거리(TS 거리: X₆)가 모두 160㎜이다. 증발원(4a∼4e)은, 상하 방향을 따라 등피치로 배치되어 있다. 서로 인접하는 증발원끼리의 피치(P₁∼P₄)는, 모두 150㎜이다. 이 조건 5는, 도 8을 사용한 장치의 실험예에서의 각 조건의 기준으로 된다. 이 조건 5에서의 성막의 결과, 기재(W)의 막 두께는, 최대값이 3.92㎛로 되고, 최소값은 3.46㎛로 되었다. 또한, 기재(W)의 막 두께의 중심값(평균값)은 3.69㎛로 되고, 기재(W)에 있어서의 막 두께 분포의 편차는 ±6.3％로 되었다. 그리고, 도 9에 나타내는 바와 같이, 막 두께 분포를 나타내는 곡선은, 처리 공간의 상단부 및 하단부에 있어서 크게 감소하고 있다(막 두께: 3.46㎛). 이것으로부터 기재(W)의 길이 방향의 양단부측에 형성되는 피막의 두께가 얇아져 있는 것을 확인할 수 있다.

도 10은, 조건 6에서의 성막 처리의 결과를 나타내고 있다. 당해 조건 6에서의 성막은 제5 비교예에 상당한다. 이 조건 6은, 조건 5로부터 5개의 증발원(4a∼4e)의 피치(P₁∼P₄)를 변경한 것이다. 구체적으로, 조건 6에서의 증발원(4a)과 증발원(4b)의 피치(P₁) 및 증발원(4c)과 증발원(4d)의 피치(P₄)는 145㎜, 증발원(4b)과 증발원(4e)의 피치(P₂) 및 증발원(4e)과 증발원(4c)의 피치(P₃)는 모두 155㎜이다. 또한, 증발원(4a∼4e)과 기재 세트(S)의 거리(TS 거리: X₆)는 모두 160㎜이다.

이 조건 6에서의 성막의 결과, 기재(W)의 막 두께는, 최대값이 3.95㎛로 되고, 최소값은 3.52㎛로 되었다. 또한, 기재(W)의 막 두께의 중심값(평균값)은 3.74㎛로 되고, 기재(W)에 있어서의 막 두께 분포의 편차는 ±5.8％로 되었다. 그리고, 도 10에 나타내는 바와 같이, 막 두께 분포를 나타내는 곡선은, 처리 공간의 상단부 및 하단부에 대응하는 부위에서 감소하고 있다(막 두께: 3.52㎛). 이것으로부터, 기재(W)의 길이 방향의 양단부측에 형성되는 피막의 두께가 얇아져 있는 것을 확인할 수 있다.

도 11은, 조건 7에서의 성막 처리의 결과를 나타내고 있고, 당해 조건 7에서의 성막은 본 발명의 실시예에 상당한다. 이 조건 7에서는, 상기 조건 5와 비교하여, 기재 세트(S)의 양단부측에 대향하는 한 쌍의 제1 증발원인 증발원(4a, 4d)과 기재 세트(S)의 거리(TS 거리: X₅)가 모두 140㎜로 변경되어 있다. 또한, 증발원(4b)과 기재 세트(S)의 거리(X₆), 증발원(4e)과 기재 세트(S)의 거리(X₆) 및 증발원(4c)과 기재 세트(S)의 거리(X₆)는 모두 160㎜로 변경되어 있다. 즉, 기재 세트(S)의 양단부측에 대향하는 위치에 배치된 한 쌍의 제1 증발원인 증발원(4a) 및 증발원(4d)이, 이들 증발원(4a)과 증발원(4d) 사이에 배치되어 있는 복수의 증발원, 즉, 제2 증발원인 증발원(4b, 4c) 및 제3 증발원인 증발원(4e) 중 어느 것보다도 기재 세트(S)측으로 돌출되도록 배치되어 있다. 또한, 증발원(4a∼4e) 중 서로 인접하는 증발원끼리의 피치(P₁∼P₄)는 모두 150㎜이다.

이 조건 7에서의 성막의 결과, 기재(W)의 막 두께는, 최대값이 3.92㎛로 되고, 최소값은 3.70㎛로 되었다. 또한, 기재(W)의 막 두께의 중심값(평균값)은 3.81㎛로 되고, 기재(W)에 있어서의 막 두께 분포의 편차는 ±3.0％로 되어, 조건 5 및 조건 6보다 양호한 결과로 되었다. 그리고, 도 11에 나타내는 바와 같이, 막 두께 분포를 나타내는 곡선 중 처리 공간의 상단부 및 하단부에 대응하는 부위의 감소(막 두께: 3.70㎛)가 거의 없어져 있는 것을 확인할 수 있다.

도 12는, 조건 8에서의 성막 처리의 결과를 나타내고 있고, 당해 조건 8에서의 성막도 본 발명의 실시예에 상당한다. 이 조건 8에서는, 조건 5와 비교하여, 기재 세트(S)의 양단부측에 대향하는 한 쌍의 제1 증발원인 증발원(4a, 4d)과 기재 세트(S)의 거리(TS 거리: X₅)가 145㎜로 변경되어 있다. 증발원(4b)과 기재 세트(S)의 거리(X₆), 증발원(4c)과 기재 세트(S)의 거리(X₆) 및 증발원(4e)과 기재 세트(S)의 거리(X₆)는 모두 160㎜이다. 증발원(4a∼4e) 중 서로 인접하는 증발원끼리의 피치(P₁∼P₄)는 모두 145㎜로 변경되어 있다. 따라서, 기재 세트(S)의 양단부측에 대향하는 위치에 배치된 한 쌍의 제1 증발원인 증발원(4a, 4d)은, 이들 증발원(4a, 4d)과의 사이에 배치되어 있는 복수의 증발원, 즉, 제2 증발원인 증발원(4b, 4c) 및 제3 증발원인 증발원(4e) 중 어느 것보다도 기재 세트(S)측으로 돌출되도록 배치되어 있다. 또한, 증발원(4a)과 증발원(4b)의 피치(P₁) 및 증발원(4c)과 증발원(4d)의 피치(P₄)는 148㎜로 변경되고, 증발원(4b)과 증발원(4e)의 피치(P₂) 및 증발원(4c)과 증발원(4e)의 피치(P₃)는 모두 152㎜로 변경되어 있다. 즉, 한 쌍의 제1 증발원에 상당하는 증발원(4a, 4d)과, 이들의 내측에 각각 인접하는 한 쌍의 제2 증발원에 상당하는 증발원(4b, 4c)의 상하 방향의 간격 P₁, P₄는, 모두 당해 증발원(4b, 4c)과 그 내측에 인접하는 제3 증발원에 상당하는 증발원(4e)의 간격 P₂, P₃보다도 작다.

그 결과, 기재(W)의 막 두께는, 최대값이 3.88㎛로 되고, 최소값은 3.69㎛로 되었다. 또한, 기재(W)의 막 두께의 중심값(평균값)은 3.78㎛로 되고, 기재(W)에 있어서의 막 두께 분포의 편차는 ±2.5％로 되어, 조건 7보다 더욱 양호한 결과로 되었다. 그리고, 도 12에 나타내는 바와 같이, 막 두께 분포를 나타내는 곡선에 있어서 처리 공간의 상단부 및 하단부에 상당하는 부위의 감소(막 두께: 3.69㎛)가 개선되어 있는 것을 확인할 수 있다.

이와 같이, 기재 세트(S)의 양단부측에 대향하는 위치에 배치된 증발원(4a, 4d)을 기재 세트(S)측에 근접시켜 배치함으로써, 기재(W)의 표면의 피막을 대략 균일한 막 두께로 할 수 있다. 또한, 기재(W)의 막 두께의 중심값(평균값)도 증대시킬 수 있다. 또한, 증발원(4a∼4e)의 상하 방향의 피치를 적당히 변경하는 것, 구체적으로는, 제1 증발원에 상당하는 증발원(4a, 4d)과 제2 증발원에 상당하는 증발원(4b, 4c)의 간격 P₁, P₄를 당해 증발원(4b, 4c)과 그 내측의 제3 증발원에 상당하는 증발원(4e)의 간격 P₂, P₃보다도 작게 하는 것이, 기재(W)의 표면에 형성된 피막의 막 두께의 편차를 적게 하는 것을 가능하게 한다.

증발원(4b, 4c, 4e)의 배치는, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경이 가능하다. 도 8에 도시하는 배치에서는, 증발원(4b)과 기재 세트(S)의 거리, 증발원(4e)과 기재 세트(S)의 거리, 및 증발원(4c)과 기재 세트(S)의 거리는 모두 동일하지만, 예를 들어 증발원(4b)과 기재 세트(S)의 거리가, 증발원(4e)과 기재 세트(S)의 거리보다 작고, 또한 증발원(4a)과 기재 세트(S)의 거리보다 커도 된다. 마찬가지로, 증발원(4c)과 기재 세트(S)의 거리가, 증발원(4e)과 기재 세트(S)의 거리보다 작고, 또한 증발원(4d)과 기재 세트(S)의 거리보다 커도 된다. 즉, 증발원(4b), 증발원(4e) 및 증발원(4c)의 배치는, 도 8에 도시하는 바와 같이 상하 방향으로 직선 형상으로 배열되는 것에 한정되지 않는다.

또한, 제2 실시 형태의 성막 장치(1)에 있어서도, 도 3에 도시하는 바와 같이, 기재(W)와 제1 증발원인 증발원(4a, 4d)의 거리가 커짐에 따라, 이 증발원(4a, 4d)이 테이블 회전 중심축의 방향을 따라 기재 세트(S)의 단부로부터 돌출되도록 배치되어도 된다.

도 13은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성막 장치의 평면 모식도이다. 이 성막 장치는, 진공 챔버(12)를 획정하는 한 쌍의 구획판(16a, 16b)을 구비한다. 그 진공 챔버(12) 내에 기재 지지부(13)가 설치되고, 이 기재 지지부(13)에 기재 세트(S')가 적재된다. 이 성막 장치는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 복수의 증발원(14a∼14d)을 구비하고, 이들 증발원(14a∼14d)은 상기 양 구획판(16a, 16b)끼리의 사이에 개재되는 한 쌍의 측벽 중 한쪽의 내벽면을 따라 상하 방향, 즉 지면에 수직한 방향으로 배치되어 있다. 기재 세트(S')는, 진공 챔버(12) 내에서 수평 방향, 즉 지면의 좌우 방향으로 직선적으로 왕복 이동되면서 성막 처리된다.

도 14는, 도 13의 XIV-XIV선을 따른 단면도이다. 도 14에 도시하는 바와 같이, 상기 증발원(14a∼14d)은 제1 실시 형태와 동일한 배열로 진공 챔버(12) 내에 설치되어 있다. 따라서, 제3 실시 형태가 제1 실시 형태와 다른 것은, 진공 챔버 내에서의 기재 세트(S')의 이동 방법뿐이며, 그 이외의 점은 마찬가지이다. 성막의 프로세스도 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

또한, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 특히, 금회 개시된 실시 형태에 있어서, 명시적으로 개시되어 있지 않은 사항, 예를 들어 동작 조건이나 측정 조건, 각종 파라미터, 구성물의 치수, 중량, 체적 등은, 당업자가 통상 실시하는 범위를 일탈하는 것이 아니며, 통상의 당업자라면 용이하게 상정하는 것이 가능한 값을 채용하고 있다.

예를 들어, 도 1에 도시되는 증발원(4a∼4d)은, 그 중 가장 상측의 증발원(4a)과 가장 하측의 증발원(4d)의 양쪽이 다른 증발원(4b, 4c)에 대해 기재측으로 돌출되도록 배치되어 있지만, 본 발명은, 당해 증발원(4a, 4d) 중 어느 한쪽만이 기재측으로 돌출되는 형태도 포함한다. 예를 들어, 증발원(4a∼4d) 모두 기재측으로 돌출되지 않는 배열로 성막하였을 때에 기재의 상단부의 막 두께는 현저하게 작지만 하단부의 막 두께의 감소가 허용 범위 내인 경우에는, 상측의 증발원(4a)만이 기재측으로 돌출될 뿐이라도 막 두께의 균일화의 향상이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 복수의 기재의 표면에 대해 PVD 처리를 행함으로써 피막을 형성하는 성막 장치이며, 당해 피막의 두께의 균일성을 높이는 것이 가능한 성막 장치가 제공된다. 이 성막 장치는, 상기 복수의 기재를 수용하는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내에 설치되고, 상기 기재를 지지하면서 상기 기재를 진공 챔버 내에서 이동시키는 기재 지지 부재와, 상기 진공 챔버의 내벽면에 설치되고, 상기 기재 지지 부재가 상기 기재를 이동시키는 방향과 교차하는 방향으로 열을 이루어 배열되도록 배치된 복수의 증발원을 구비한다. 상기 복수의 증발원은, 당해 복수의 증발원 중 당해 복수의 증발원이 배열되는 방향의 양단부에 각각 위치하는 2개의 증발원 중 적어도 한쪽인 제1 증발원과, 당해 제1 증발원에 인접하는 제2 증발원을 포함하고, 상기 제1 증발원은 상기 제2 증발원보다도 상기 기재측으로 돌출되도록 배치되어 있다.

이 장치에 의하면, 상기 제1 증발원이 이것에 인접하는 상기 제2 증발원보다도 기재측에 근접하도록 배치함으로써, 기재의 표면의 막 두께의 균일성을 높일 수 있다.

또한, 「상기 기재 지지 부재가 상기 기재를 이동시키는 방향」이라 함은, 당해 기재가 직선 이동 이외의 이동을 하는 경우에는 그 이동 궤적의 접선 방향을 의미한다.

상기 기재 지지 부재로서는, 상기 기재를 지지하면서 당해 기재에 대해 부여된 기재 회전 중심축 주위로 상기 기재를 회전시키면서 상기 기재 회전 중심축과 평행한 테이블 회전 중심축 주위로 회전하는 워크 테이블이, 적합하다.

본 발명에서는, 상기 복수의 증발원 중, 상기 복수의 증발원이 배열되는 방향의 양단부에 각각 위치하는 2개의 증발원이 모두 상기 제1 증발원인 것이, 보다 바람직하다.

또한, 상기 제1 증발원은, 상기 기재의 양단부이며 상기 기재 지지 부재가 당해 기재를 이동시키는 방향에 수직한 방향의 양단부 중 적어도 한쪽의 단부에 대향하는 위치에 배치되는 것이, 바람직하다.

상기 복수의 증발원은, 상기 제2 증발원에 인접하고 또한 제1 증발원측과는 반대측에 위치하는 제3 증발원을 더 포함하고, 상기 각 제1 증발원과 그 내측에 인접하는 제2 증발원의 간격이며 상기 기재 지지 부재가 당해 기재를 이동시키는 방향에 수직한 방향의 간격은, 상기 제2 증발원과 그 내측에 인접하는 상기 제3 증발원과의 간격이며 상기 기재 지지 부재가 당해 기재를 이동시키는 방향에 수직한 방향의 간격보다도 작은 것이, 바람직하다. 이 배치는, 기재의 표면에 형성되는 피막의 막 두께의 편차를 적게 하는 것을 가능하게 한다.

Claims

복수의 기재의 표면에 대해 PVD 처리를 행함으로써 막을 형성하는 성막 장치이며,
상기 복수의 기재를 수용하는 진공 챔버와,
상기 진공 챔버 내에 설치되고, 상기 기재를 지지하면서 상기 기재를 진공 챔버 내에서 이동시키는 기재 지지 부재와,
상기 진공 챔버의 내벽면에 설치되고, 상기 기재 지지 부재가 상기 기재를 이동시키는 방향과 교차하는 방향으로 열을 이루어 배열되도록 배치된 복수의 증발원을 구비하고,
상기 복수의 증발원은, 당해 복수의 증발원 중 당해 복수의 증발원이 배열되는 방향의 양단부에 각각 위치하는 2개의 증발원 중 적어도 한쪽인 제1 증발원과, 당해 제1 증발원에 인접하는 제2 증발원을 포함하고, 상기 제1 증발원은 상기 제2 증발원보다도 상기 기재측으로 돌출되도록 배치되어 있는, 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 기재 지지 부재는, 워크 테이블이고,
상기 워크 테이블은, 상기 기재를 지지하면서 당해 기재에 대해 부여된 기재 회전 중심축 주위로 상기 기재를 회전시키면서 상기 기재 회전 중심축과 평행한 테이블 회전 중심축 주위로 회전하는, 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 증발원 중, 상기 복수의 증발원이 배열되는 방향의 양단부에 각각 위치하는 2개의 증발원이 모두 상기 제1 증발원인, 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 증발원은, 상기 기재의 양단부이며 상기 기재 지지 부재가 당해 기재를 이동시키는 방향에 수직한 방향의 양단부 중 적어도 한쪽의 단부에 대향하는 위치에 배치되는, 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 증발원은, 상기 제2 증발원에 인접하고 또한 제1 증발원측과는 반대측에 위치하는 제3 증발원을 더 포함하고, 상기 각 제1 증발원과 그 내측에 인접하는 제2 증발원과의 간격이며 상기 기재 지지 부재가 당해 기재를 이동시키는 방향에 수직한 방향의 간격은, 상기 제2 증발원과 그 내측에 인접하는 상기 제3 증발원과의 간격이며 상기 기재 지지 부재가 당해 기재를 이동시키는 방향에 수직한 방향의 간격보다도 작은, 성막 장치.