KR20150120404A

KR20150120404A - 성막 방법 및 성막 장치

Info

Publication number: KR20150120404A
Application number: KR1020157024213A
Authority: KR
Inventors: 에이지 후루야; 료스케 고야마
Original assignee: 쥬가이로 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2015-10-27
Also published as: WO2014129039A1; JP5787917B2; CN104995330A; JP2014162931A; EP2960357A1; TW201433647A; CN104995330B; EP2960357A4; TWI555863B

Abstract

타겟 재료로서 균일한 증착을 할 수 있는 승화형의 SiO를 사용하고, 또한, 착색이 되지 않은 투명한 성막을 할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.
증착면(13a)이 성막실(12)의 내측에 향하도록 기재(13)를 반입하고, 기재(13)의 배면에 자석(29)을 배치하여, 성막실(12)에 배치한 도가니(21)에 SiO를 수용하고, 플라스마 발생 장치(11)에 의해 플라스마를 타겟 재료(22)인 SiO에 조사하여 SiO를 증발시키고, 기재(13)의 증착면(13a)측에 자석(29)의 자계에 따른 플라스마 가둠 공간(35)을 형성하여, 플라스마 가둠 공간(35)에서 상기 증발한 SiO와 플라스마를 반응시켜 SiO를 활성화하게 하고 SiO₂를 형성함으로써, 반응 가스로서 산소를 사용하는 일 없이, 기재(13)의 증착면(13a)에 SiO₂의 막을 형성한다.

Description

성막 방법 및 성막 장치{FILM FORMATION METHOD AND FILM FORMATION DEVICE}

본 발명은 이온 플레이팅법(ion plating method)에 의해 기재에 박막을 형성하는 성막 방법 및 성막 장치에 관한다.

이온 플레이팅법에 따른 성막 방법에서는, 반응실 내에 배치한 도가니 내의 타겟 재료에 플라스마 건에 의해 플라스마를 조사하여 타겟 재료를 증발시키는 한편, 반응실 내에 반응 가스를 도입하여 타겟 재료와 반응시키고, 반응한 타겟 재료를 기재에 증착시킨다. 타겟 재료와 반응 가스와의 반응이 불충분하면, 품질이 나쁜 막이 형성된다. 막질을 개선하려면, 반응 가스의 유량을 증가하고, 성막 속도를 저하하며, 혹은 기재를 가열하는 등의 방법이 있다.

그러나, 반응 가스의 유량을 증가하는 방법은, 도입 가능한 가스량에 제한이 있고, 성막 압력이 상승하며, 성막 속도가 저하하므로, 오히려 결함이 증가한다. 성막 속도를 저하하는 방법은 생산성이 나빠진다. 기재를 가열하는 방법은, 수지 필름 등에는 적용할 수 없으며, 물리적으로 가열의 한계가 있다.

SiO₂의 투명 절연막을 형성하는 경우의 타겟 재료로는, 일반적으로 SiO가 사용된다. SiO₂를 타겟재로 사용하면, SiO₂는 승화(昇華)하지 않고 용해하여, 액체의 상태가 존재하므로, 균일하고 안정된 증착을 할 수 없고, 성막 속도를 유지하는 것이 곤란하기 때문이다. 이에 반해, SiO는 승화하기 때문에, 균일하고 안정된 증착을 할 수 있는데, 원료가 흑색이기 때문에, 산소를 더해 SiO₂로 하지 않으면 투명한 성막이 불가능하다. 그래서, SiO를 타겟 재료로 하는 경우에는, 반응 가스로서는 산소가 사용된다. 그러나, 산소와 SiO의 반응이 불충분하면, 막이 SiO₂가 되지 않고, 착색된 막이 형성된다.

특허 문헌 1에는, 성막 드럼의 내벽을 따라 마그넷을 배치하고, 기재 표면에 플라스마 가둠부(plasma confinement portion)를 형성하여, 성막 재료를 활성화함으로써, 기재에 치밀하고 양질의 막을 형성하는 것이 제안되고 있다. 그러나, 이 인용 문헌 1의 방법은, 타겟 재료로서 SiO₂를 사용하는 것이다. 인용 문헌 1의 방법의 자석에 의한 플라스마 가둠 공간은, 타겟 재료로서 SiO를 사용하고, 반응 가스로서 산소를 사용하는 경우의, 산소와 SiO의 반응을 충분히 하기 위한 것은 아니다.

마찬가지로, 자석을 이용하는 것으로써, 특허 문헌 2에는, 필름 기재가 성막 드럼으로부터 박리하는 근방의 성막 드럼 내에 영구 자석을 설치하고, 필름 기재가 성막 드럼으로부터 박리할 때의 정전기력을 감소하여, 필름 기재가 손상되는 것을 방지하는 것이 제안되고 있다. 그러나, 이 특허 문헌 2의 방법은, 성막 시점의 막의 품질과는 직접 관계가 없다.

성막 업계에서는, 상기 배경을 감안하여, 타겟 재료로서 균일한 증착을 할 수 있는 SiO를 사용하고, 제어가 어려운 반응 가스(산소)를 이용하는 일 없이, 투명한 성막을 할 수 있는 방법이 요청되고 있다.

일본국 특개2006-124738호 공보 (특허 제4613046호) 일본국 특개2008-075164호 공보 (특허 제4826907호)

본 발명은, 타겟 재료로서 균일한 증착을 할 수 있는 승화형의 SiO를 사용하고, 또한, 착색되지 않은 투명한 성막을 할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은, 타겟 재료로서 SiO를 사용한 경우, 반응 가스로서 산소를 사용하는 일 없이 투명한 성막을 할 수 있는 방법을 예의 연구한 결과, 기재의 배면에 자석을 배치하고, 그 플라스마 가둠 공간에서 SiO를 플라스마에 의해 활성화하게 하고, SiO₂를 형성함으로써, 투명한 성막을 할 수 있는 것을 찾아냈다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 성막 방법은, 증착면이 성막실의 내측에 향하도록 기재를 반입하고, 상기 기재의 배면에 자석을 배치하여, 상기 성막실에 배치한 도가니에 SiO를 수용하고, 플라스마 발생 장치에 의해 플라스마를 상기 SiO에 조사하여 SiO를 증발시켜, 상기 기재의 증착면측에 상기 자석의 자계에 따른 플라스마 가둠 공간을 형성하고, 상기 플라스마 가둠 공간에서 상기 증발한 SiO와 플라스마를 반응시켜 SiO를 활성화하게 하고 SiO₂를 형성함으로써, 반응 가스로서 산소를 사용하는 일 없이, 상기 기재의 증착면에 SiO₂의 막을 형성하도록 했다.

이 방법에 의하면, 플라스마 가둠 공간에서, 증발시킨 SiO와 플라스마를 반응시켜서 SiO를 활성화하게 하므로, 반응 가스로서 산소를 사용하는 일 없이, 기재의 증착면에 SiO₂의 막을 형성할 수 있다. 즉, 타겟 재료로서 균일한 증착을 할 수 있는 승화형의 SiO를 사용하고, 또한, 착색되지 않은 투명한 성막을 할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 성막 장치는, 성막실 내의 도가니에 수용한 타겟 재료에 플라스마 발생 장치에 의해 플라스마를 조사하고 타겟 재료를 증발시켜, 증발한 타겟 재료를 증착면이 성막실의 내측에 향하도록 반입된 기재에 증착시킨 성막 장치에 있어서, 상기 기재의 배면에 자석을 배치하고, 상기 기재의 증착면측에 상기 자석의 자계에 따른 플라스마 가둠 공간을 형성하여, 상기 도가니에 타겟 재료로서 SiO를 수용하고, 플라스마 발생 장치에 의해 플라스마를 상기 SiO에 조사하여 SiO를 증발시켜, 상기 플라스마 가둠 공간에서 상기 증발한 SiO와 플라스마를 반응시켜 SiO를 활성화하게 하고 SiO₂를 형성함으로써, 반응 가스로서 산소를 사용하는 일 없이, 상기 기재의 증착면에 SiO₂의 막을 형성하도록 했다.

이 구성에 의하면, 플라스마 가둠 공간에서, 증발시킨 SiO와 플라스마를 반응시켜 SiO를 활성화하게 하므로, 반응 가스로서 산소를 사용하는 일 없이, 기재의 증착면에 SiO₂의 막을 형성할 수 있다. 즉, 타겟 재료로서 균일한 증착을 할 수 있는 승화형의 SiO를 사용하고, 또한, 착색되지 않은 투명한 성막을 할 수 있다.

상기 자석은, 길이가 긴 형상을 가진 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 폭이 넓은 기재에 대해서도 성막 할 수 있다.

상기 자석과 상기 기재를 넣고 대향하는 위치에, 차폐판을 배치하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 플라스마 가둠 공간이 형성되지 않은 기재상의 영역에 SiO로 이루어진 착색된 막이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

상기 자석은, 그 길이 방향이 상기 기재의 가장자리 근방에서, 해당 가장자리를 따라 배치하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 기재의 증착면 전체를 플라스마 가둠 공간의 내부에 배치할 수 있다. 그리고, 타겟 재료로서 균일한 증착을 할 수 있는 승화형의 SiO를 사용하고, 기재의 증착면 전체에 착색되지 않은 투명한 성막을 할 수 있다.

상기 자석은, 상기 기재의 반송 방향으로 복수 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기재는, 성막 중에, 증착면에 수직인 중심선의 주위에 회전시키는 구성이며, 상기 자석은 상기 중심선으로부터 떨어진 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 반응 정도가 높은 SiO₂막과 낮은 SiO₂막의 적층이 가능하다.

본 발명에 의하면, 플라스마 가둠 공간에서, 증발시킨 SiO와 플라스마를 반응시켜 SiO를 활성화하게 하므로, 반응 가스로서 산소를 사용하는 일 없이, 기재의 증착면에 SiO₂의 막을 형성할 수 있다. 즉, 타겟 재료로서 균일한 증착을 할 수 있는 승화형의 SiO를 사용하고, 또한, 착색되지 않은 투명한 성막을 할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 성막 장치를 나타내는 개략 도면.
도 2는, 기재의 배면에 배치된 자석에 의해 형성된 플라스마 가둠 공간을 나타내는 도면.
도 3은, 본 발명의 제2 실시 형태의 성막 장치의 주요부를 나타내는 도면.
도 4는, 본 발명의 제3 실시 형태의 성막 장치의 주요부를 나타내는 도면.
도 5는, 본 발명의 제4 실시 형태의 성막 장치의 주요부를 나타내는 도면.
도 6은, 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 성막 장치를 나타내는 개략도면.
도 7은, 회전 가능하게 지지된 기재와 자석의 위치 관계를 나타내는 도면.
도 8은, 본 발명의 성막 장치의 변형예를 나타내는 도면.
도 9(a)는 본 발명의 성막 장치의 변형예를 나타내는 도면, 도 9(b)는 그 주요부의 측면도.
도 10은, 기재의 투과율의 측정 위치를 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면에 따라서 설명한다.

(제1 실시 형태)

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태의 성막 장치를 나타낸다. 성막 장치(10)는, 이온 플레이팅 장치이며, 플라스마 건(plasma gun)(플라스마 발생 장치)(11)에 의해 성막실(12) 내에 플라스마를 발생시켜 기재(13)상에 증착에 의해 박막을 형성하는 것이다.

플라스마 건(11)은, 압력 구배형 플라스마 건이다. 플라스마 건(11)은, 방전 전원(14)의 마이너스측에 접속된 음극(15)과 플러스측에 접속된 중간 전극(16, 17)을 구비하고 있다. 음극(15) 및 중간 전극(16, 17)은, 플라스마 건(11)에 공급되는 방전 가스를 음극(15)의 중심부의 구멍으로부터 성막실(12) 내부로 분사 가능하게 원환상(圓環狀)으로 배치되어 있다.

성막실(12)은, 대략 직육면체 형상으로 형성된 상자체이다. 성막실(12)의 측면에는, 내부와 외부를 연통하도록 대략 수평 방향 외측으로 돌출한 대략 원통 형상의 플라스마 건 장착부(19)가 설치되어 있다. 플라스마 건 장착부(19)의 내부 공간에는, 중간 전극(16, 17)의 개구의 지름 방향 외측에 대응하는 영역에 원환상의 전자 귀환 전극(electron return electrode)(20)이 설치되어 있다. 성막실(12) 내부의 아랫쪽에는, 방전 전원(14)의 플러스측에 접속된 도가니(21)가 설치되어 있다. 도가니(21)에는, 기재(13)의 증착면(13a)에 절연성 물질로 이루어진 박막을 성막하기 위한 타겟 재료(22)가 수용되어 있다. 타겟 재료(22)는 SiO이다. 도가니(21)에는, 플라스마 빔(23)을 끌어당기는 도가니 자석(24)이 배치되어 있다. 성막실(12)에는, 플라스마 건(11)에 의해 대략 수평 방향으로 조사된 플라스마 빔(23)이 도가니(21)의 도가니 자석(24)의 방향으로 구부러져 타겟 재료(22)에 조사되도록 되어 있다. 도가니(21)에 대향하는 성막실(12) 내부의 윗쪽에는, 기재(13)의 증착면(13a)이 성막실(12)의 내측에 향하도록 기재(13)가 배치된 처리부(26)가 설치되어 있다. 성막실(12)에는, 개폐문(27)이 설치되어 기재(13)의 교환이나 타겟 재료(22)의 보충을 할 수 있도록 되어 있다. 성막실(12)에는, 개폐문(27)을 닫음으로써 내부의 기밀성이 확보되게 되어 있다. 처리부(26)에는, 기재(13)의 도가니(21)와 반대측인 배면에 길이가 긴 플라스마 가둠용 자석(29)이 설치되어 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 플라스마 가둠용 자석(29)은, N극이 기재(13)측에 위치하도록, 그 길이 방향이 기재(13)의 중심선을 따라 배치되어 있다. 플라스마 건 장착부(19)의 단면은, 플라스마 빔을 대략 수평 방향으로 조사하도록 플라스마 건(11)이 장착된 상태로 폐색된다. 플라스마 건 장착부(19)의 외주에는, 집속 코일(32)이 설치되어 있다. 기재 배치부(37)는, 플라스마 가둠용 자석(29)이 중심에 위치하도록 배치되어 있다. 성막실(12)에는, 내부의 가스를 배기하는 진공 펌프(33)가 접속되어 있다.

성막 장치(10)의 개폐문(27)을 열고, 기재(13)를, 증착면(13a)이 성막실(12)의 내측, 즉 도가니(21)측에 향하도록 부착한다. 그리고, 개폐문(27)을 닫고, 진공 펌프(33)로 감압한 후, 방전 전원(14)을 기동한다. 플라스마 건(11)에 의해 방전 가스의 플라스마가 생성되는 동시에, 이 플라스마의 일부를 타겟 재료(22)인 SiO에 조사하여 타겟 재료(22)인 SiO를 증발시킨다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 성막실(12) 내부에서 생성된 플라스마의 일부는, 처리부(26)의 플라스마 가둠용 자석(29)의 자력선(34)의 근방에 비교적 많이 존재하도록 이동한다. 즉, 기재(13)의 증착면(13a) 근방에는, 플라스마 가둠용 자석(29)의 자계에 따른 플라스마 가둠 공간(35)이 형성되어 있다. 그 때문에, 플라스마 가둠 공간(35)에 있어서, 도가니(21)의 타겟 재료(22)가 증발한 SiO와 플라스마가 반응하여 SiO가 활성화된다. 이것에 의해, 기재(13)의 증착면(13a)에 SiO₂가 형성된다. 즉, 반응 가스로서 산소를 사용하는 일 없이, 기재(13)의 증착면(13a)에 SiO₂의 막이 형성된다.

본 발명에 의하면, 플라스마 가둠 공간(35)에 플라스마 가둠 공간(35)의 주위보다 많은 플라스마가 존재하도록 갇혀 있으므로, 도가니(21)의 타겟 재료(22)로부터 증발한 SiO와 플라스마와의 반응을 촉진시킬 수 있다. 즉, 증발시킨 SiO와 플라스마를 반응시켜 SiO를 활성화하게 할 수 있다. 따라서, 반응 가스로서 산소를 사용하는 일 없이, 기재(13)의 증착면(13a)에 SiO₂의 막을 형성할 수 있다. 즉, 타겟 재료(22)로서 균일한 증착을 할 수 있는 승화형의 SiO를 사용하고, 또한, 착색되지 않은 투명한 성막을 할 수 있다. 또한, 안정된 상태에서, 보다 효율적이면서도 고품질로 기재(13)상에 성막 할 수 있다.

플라스마 가둠용 자석(29)이 길이가 긴 형상을 가지고 있으므로, 폭이 넓은 기재(13)에 대해서도 성막 할 수 있다.

플라스마 가둠용 자석(29)을, 그 길이 방향이 기재(13)의 중심선을 따라 배치하고 있으므로, 기재(13)에 대해 가장 광범위하게 성막 할 수 있다.

(제2 실시 형태)

도 3은, 본 발명의 제2 실시 형태의 성막 장치(10)의 주요부를 나타낸다. 성막실(12)에는, 플라스마 가둠용 자석(29)과 기재(13)를 넣고 대향하는 위치에, 차폐판(39)이 배치되어 있다.

이 구성에 의하면, 플라스마 가둠용 자석(29)과 기재(13)을 넣고 대향하는 위치, 즉 플라스마 가둠 공간(35)이 형성되지 않은 기재(13)의 영역에 대향하는 위치에 차폐판(39)을 배치하고 있으므로, 증발한 SiO가 플라스마 가둠 공간(35) 내에서 활성화 되지 않고 기재(13)의 증착면(13a)에 도달하는 것을 방지할 수 있어 투명한 SiO₂의 박막(36)만이 성막된다. 따라서, 플라스마 가둠 공간(35)이 형성되지 않은 기재(13)상의 영역에 SiO로 이루어진 착색된 막이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

(제3 실시 형태)

도 4는, 본 발명의 제3 실시 형태의 성막 장치(10)의 주요부를 나타낸다. 플라스마 가둠용 자석(29)은, 그 길이 방향이 기재(13)의 가장자리 근방에서, 해당 가장자리를 따라 배치되어 있다. 이 구성에 의하면, 기재(13)의 증착면(13a) 전체를 자력선(34)의 내측, 즉 플라스마 가둠 공간(35)의 내부에 배치할 수 있다. 따라서, 타겟 재료(22)로서 균일한 증착을 할 수 있는 승화형의 SiO를 사용하고, 기재(13)의 증착면(13a) 전체에 착색되지 않은 투명한 성막을 할 수 있다. 마찬가지로, 플라스마 가둠 공간(35)이 형성되지 않은 영역에는, 차폐판(39)이 배치된다.

(제4 실시 형태)

도 5는, 본 발명의 제4 실시 형태의 성막 장치(10)의 주요부를 나타낸다. 플라스마 가둠용 자석(29)은, 기재(13)의 반송 방향으로 복수 배치되어 있다. 이 구성에 의하면, 반송 방향에서, 반응 정도가 높은 SiO₂막과 낮은 SiO₂막을 교대로 기재(13)의 증착면(13a)에 성막 할 수 있다.

(제5 실시 형태)

도 6은, 본 발명의 제5 실시 형태의 성막 장치를 나타낸다. 처리부(26)는, 모터(30)의 회전축에 연결되어 있다. 도 7은, 제5 실시 형태의 성막 장치(10)의 주요부를 나타낸다. 플라스마 가둠용 자석(29)은, 모터(30)의 회전축에 대해 치우친 위치에 배치되어 있다. 모터(30)를 회전하면, 기재(13)도 축선(P)의 돌기로 회전한다. 이것에 의해, 기재(13)는, 플라스마 가둠용 자석(29)을 중심으로 형성된 플라스마 가둠 공간(35)으로부터 가까워지거나 멀어지기를 반복하면서, 성막된다. 이 구성에 의해서도, 마찬가지로, 반응 정도가 높은 SiO₂막과 낮은 SiO₂막을 교대로 기재(13)의 증착면(13a)에 성막 할 수 있다.

또한, 본 발명의 성막 장치(10)는, 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 이하에 예시하는 바와 같이 다양한 변경이 가능하다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 성막실(12)에, 처리부(26)와 도가니(21) 사이에 대략 수평 방향으로 이동 가능한 셔터(31)를 설치해도 좋다. 이 구성에 의하면, 셔터(31)의 개도(開度)를 조절함으로써, 기재(13)의 증착면(13a)의 성막 영역을 확장 수축 할 수 있다.

도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 성막 장치(10)의 처리부(26)를 대략 수평 방향으로 늘어나도록 형성하고, 처리부(26)에 대략 수평 방향으로 반송 가능한 반송부(40)를 설치해도 좋다. 도 9(b)는, 자석(29)의 위치에 있어서의 측단면을 나타낸다. 이 구성에 의하면, 반입실(28)로부터의 기재(13)를 소정 간격으로 반송부(40)에 의해 반송하고, 처리부(26)에서 기재(13)에 성막 할 수 있다. 즉, 기재(13)에의 성막을 연속적으로 처리할 수 있다.

또한, 본 발명은 기재(13)를 롤을 따라 연속적으로 공급하는 롤형의 성막 장치에도 적용할 수 있으므로, 수지 필름 등에도 성막이 가능하게 된다.

(실험예)

기재(13)의 배면에 플라스마 가둠용 자석(29)을 배치하여 성막하는 것에 따른 효과를 확인하기 위해, 이하에 나타내는 조건(표 1)으로 실험했다. 구체적으로는, 플라스마 가둠용 자석(29)을 배치하지 않고 성막한 기재의 투과율(%)에 대해, 플라스마 가둠용 자석(29)을 배치하고 성막한 기재(13)의 투과율(%)이, 어떻게 변화 할지를 조사했다. 기재는 모두 같은 투명 유리를 사용했다. 300(㎜) × 300(㎜) 크기의 기재 중앙에 자석(29)의 N극이 근접하도록 자석(29)을 배치했다. 길이가 긴 차폐판(39)을, 자석과 기재를 넣고 대향하는 위치에서 기재의 중심선을 따라 배치했다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 기재에 있어서의 투과율의 측정 위치는 A ~ D이다. 성막 시간은 동일하게 했다.

	자석	전력(kW)	압력(Pa)	측정위치	막두께(nm)	투과율(%)
비교예	없음	12.2	0.12	A	406.8	71.5
				B	417.0	57.0
				C	387.6	80.6
				D	404.0	59.4
실험 1	있음	12.2	0.12	A	129.0	91.6
				B	161.0	91.4
				C	194.0	91.4
				D	158.0	91.2
실험 2	있음	12.2	0.08	A	216.0	89.8
				B	209.0	90.1
				C	229.0	89.7
				D	216.0	90.8
실험 3	있음	14.2	0.12	A	159.0	91.1
				B	175.0	91.2
				C	224.0	90.3
				D	228.0	90.4
실험 4	있음	16.2	0.12	A	197.0	91.0
				B	213.0	90.9
				C	262.0	89.8
				D	202.0	91.3

(비교예)

기재의 배면에 자석을 배치하지 않고, 기재의 투과율을 측정했다. 측정 조건에 대해, 전력은 12.2(kW)이고, 압력은 0.12(Pa)이다. 표 1에 나타내는 바와 같이, A, B, C, D에 있어서의 투과율은 71.5%, 57.0%, 80.6%, 59.4%였다. 막에는, 점 A ~ D의 모두에 있어서, 착색되어 있었다.

(실험 1)

기재의 배면 중앙에 자석을 배치하고, 기재의 투과율을 측정했다. 측정 조건에 대해, 전력은 12.2(kW)이고, 압력은 0.12(Pa)이다. A, B, C, D에 있어서의 투과율은 91.6%, 91.4%, 91.4%, 91.2%였다. 막에는, 점 A ~ D의 모두에 있어서, 착색되지 않았다.

(실험 2)

기재의 배면 중앙에 자석을 배치하고, 기재의 투과율을 측정했다. 측정 조건에 대해, 전력은 12.2(kW)이고, 압력은 0.08(Pa)이다. A, B, C, D에 있어서의 투과율은 89.8%, 90.1%, 89.7%, 90.8%였다. 막에는, 점 A ~ D의 모두에 있어서, 착색되지 않았다.

(실험 3)

기재의 배면 중앙에 자석을 배치하고, 기재의 투과율을 측정했다. 측정 조건에 대해, 전력은 14.2(kW)이고, 압력은 0.12(Pa)이다. A, B, C, D에 있어서의 투과율은, 91.1%, 91.2%, 90.3%, 90.4%였다. 막에는, 점 A ~ D의 모두에 있어서, 착색되지 않았다.

(실험 4)

기재의 배면 중앙에 자석을 배치하고, 기재의 투과율을 측정했다. 측정 조건에 대해, 전력은 16.2(kW)이고, 압력은 0.12(Pa)이다. A, B, C, D에 있어서의 투과율은 91.0%, 90.9%, 89.8%, 91.3%였다. 막에는, 점 A ~ D의 모두에 있어서, 착색되지 않았다.

이상으로부터, 기재의 배면에 자석을 배치한 실험 1 ~ 4의 기재의 투과율은, 전력 및 압력의 크기에 의존하지 않고 대개 90%인데 반해, 기재의 배면에 자석을 배치하지 않은 비교예의 기재의 투과율은, 57.0 ~ 80.6(%)의 범위에서 90(%)을 크게 밑도는 값이 되어 있는 것을 알았다. 이것에 의해, 기재(13)의 배면에 플라스마 가둠용 자석(29)을 배치함으로써, 타겟 재료(22)로서 균일한 증착을 할 수 있는 승화형의 SiO를 사용하고, 또한, 착색이 되지 않은 투명한 성막을 할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 이번 실험 1 ~ 4의 투과율은, 90% 정도이다. 이 값은, 기판으로서 사용한 유리의 투과율과 동일한 정도이기 때문에, 성막된 박막 자체는, 100%에 가까운 투과율을 갖는다고 할 수 있다. 실험 1 ~ 4의 막두께는, 비교예에 비해 약1/2이기 때문에, 투과율의 차이를 단순하게 비교할 수 없다. 그러나, 100%에 가까운 투과율의 박막을 2배의 두께로 한 바로, 투과율의 변화는 매우 작을 것이다. 따라서, 이번 실험에 의해, 박막의 투과율이 향상한 것은 명백하다고 할 수 있다.

또한, 비교예에서는, 자석을 배치하지 않기 때문에, A ~ D의 각 점에 있어서, 투과율이 다른 값을 취하고 있는 것에 반해, 실험 1 ~ 4에서는, 거의 같은 값을 취하고 있다. 이것은, 자석이 배치되지 않은 경우에, 증발한 SiO가 활성화 시키는 영역이 형성되어 있지 않기 때문에, A ~ D에 있어서 불균일한 성막이 이루어진 결과를 나타낸다고 생각되어지고, 자석이 배치된 경우에, 자석으로부터 방사상으로 퍼진 자력선에 의해 플라스마 가둠 공간(35)을 자석의 돌기로 형성하여 균일한 성막이 이루어진 결과를 나타낸다고 생각할 수 있다. 또한, 성막은 동일 시간 한 것이나, 자석을 기판의 배면에 배치하지 않고 성막한 막의 두께(387.6 ~ 417.0㎜)보다, 자석을 기판의 배면에 배치하고 성막한 막의 두께(129.0 ~ 262.0㎜)의 편이, 얇아지는 것을 확인할 수 있었다.

10 성막 장치
11 플라스마 건 (플라스마 발생 장치)
12 성막실
13 기재
13a 증착면
14 방전 전원
15 음극
16,17 중간 전극
19 플라스마 건 장착부
20 전자 귀환 전극
21 도가니
22 타겟 재료
23 플라스마 빔
24 도가니 자석
26 처리부
27 개폐문
28 반입실
29 플라스마 가둠용 자석
30 모터
31 셔터
32 집속 코일
33 진공 펌프
34 자력선
35 플라스마 가둠 공간
36 박막
37 기재 배치부
39 차폐판
40 반송부

Claims

증착면이 성막실의 내측에 향하도록 기재를 반입하고,
상기 기재의 배면에 자석을 배치하고,
상기 성막실에 배치한 도가니에 SiO를 수용하고,
플라스마 발생 장치에 의해 플라스마를 상기 SiO에 조사하여 SiO를 증발시키고,
상기 기재의 증착면측에 상기 자석의 자계에 따른 플라스마 가둠 공간을 형성하고,
상기 플라스마 가둠부(plasma confinement portion) 공간에서 상기 증발한 SiO와 플라스마를 반응시켜 SiO를 활성화하게 하고 SiO₂를 형성함으로써, 반응 가스로서 산소를 사용하는 일 없이, 상기 기재의 증착면에 SiO₂의 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
성막실 내의 도가니에 수용한 타겟 재료에 플라스마 발생 장치에 의해 플라스마를 조사하여 타겟 재료를 증발시키고, 증발한 타겟 재료를 증착면이 성막실의 내측에 향하도록 반입된 기재에 증착시키는 성막 장치에 있어서,
상기 기재의 배면에 자석을 배치하고, 상기 기재의 증착면측에 상기 자석의 자계에 따른 플라스마 가둠 공간을 형성하여, 상기 도가니에 타겟 재료로서 SiO를 수용하고,
플라스마 발생 장치에 의해 플라스마를 상기 SiO에 조사하여 SiO를 증발시키고, 상기 플라스마 가둠 공간에서 상기 증발한 SiO와 플라스마를 반응시켜 SiO를 활성화하게 하고 SiO₂를 형성함으로써, 반응 가스로서 산소를 사용하는 일 없이, 상기 기재의 증착면에 SiO₂의 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
청구항 2의 기재에 있어서,
상기 자석은, 길이가 긴 형상을 가진 것을 특징으로 하는 성막 장치.
청구항 2의 기재에 있어서,
상기 자석과 상기 기재를 넣고 대향하는 위치에, 차폐판을 배치한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
청구항 3의 기재에 있어서,
상기 자석은, 그 길이 방향이 상기 기재의 가장자리 근방에서, 해당 가장자리를 따라 배치하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
청구항 2의 기재에 있어서,
상기 자석은, 상기 기재의 반송 방향으로 복수 배치하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
청구항 2의 기재에 있어서,
상기 기재는, 성막 중에, 증착면에 수직인 중심선의 주위에 회전시키는 구성이며, 상기 자석은 상기 중심선으로부터 떨어진 위치에 배치하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.