KR20160047538A - 성막 장치 및 성막 방법 - Google Patents

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노조무 핫토리
나오마사 미야타케
야스나리 모리
요시하루 나카시마
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미쯔이 죠센 가부시키가이샤
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Abstract

원료 가스와 반응 가스를 사용하여 원자층 단위로 막을 형성하는 때에, 기판이 배치된 성막 공간에 원료 가스를 공급하여 상기 기판에 흡착시킨다. 또한, 상기 성막 공간에 반응 가스를 공급한다. 상기 성막 공간에서, 상기 성막 공간에 공급된 상기 반응 가스를 사용하여 플라즈마원의 전극판에서 플라즈마를 생성하고, 상기 기판에 흡착한 원료 가스의 성분의 일부와 상기 반응 가스를 반응시킨다. 이때, 상기 플라즈마의 생성 계속 시간이, 0.5m초~100m초의 범위 내이고, 형성하려는 막의 특성의 고저의 정도에 따라 설정된 시간이며, 또한 상기 플라즈마원에 투입하는 전력의 전력 밀도가 0.05W/cm2~10W/cm2의 범위 내이다.

Description

성막 장치 및 성막 방법{FILM FORMING DEVICE AND FILM FORMING METHOD}
본 발명은, 원료 가스와 반응 가스를 사용하여 원자층 단위로 막을 형성하는 성막 장치 및 성막 방법에 관한 것이다.
오늘날, 원자층 단위로 박막을 형성하는 ALD(Atomic Layer Deposition)에 의한 성막 방법이 알려져 있다. 이 ALD에서는, 전구체(前驅體) 가스로서의 원료 가스와 반응 가스를 기판에 교호적(交互的)으로 공급함으로써 원자층 단위의 막의 층이 복수 적층된 구성의 박막이 형성된다. 이와 같은 ALD에 의해 얻어지는 박막은 0.1nm 정도의 매우 얇은 막두께로 제작 가능하므로, ALD에 의한 성막 방법은 양호한 정밀도의 성막 처리로서 각종 장치의 제작에 효과적으로 이용되고 있다.
예를 들면, 원료 가스에 반응하는 반응 가스, 예를 들면 산소 가스를 플라즈마를 사용하여 활성화시켜 산소 래디칼을 만들고, 이 산소 래디칼을 기판에 흡착한 원료 가스의 성분과 반응시키는 플라즈마를 사용한 ALD 성막 방법이 알려져 있다(특허 문헌 1). 또, 원료 가스에 반응하는 가스, 예를 들면 오존을 기판에 흡착한 원료 가스의 성분과 반응시키는 플라즈마를 이용하지 않는 ALD 성막 방법도 알려져 있다(특허 문헌 2).
[선행 기술 문헌]
[특허 문헌]
특허 문헌 1: 일본공개특허 제2011－181681호 공보
특허 문헌 2: 일본공개특허 제2009－209434호 공보
이들 ALD 성막 방법 중, 플라즈마를 사용한 방법에서는 반응 가스를 활성화 시키므로 형성되는 막은 치밀하게 형성된다. 그러나, 플라즈마를 사용하므로 기판의 표면이 플라즈마 중의 이온의 충격을 받아 기판 표면이나 막이 손상을 받는 경우가 있다. 한편, 플라즈마를 사용하지 않고 오존이나 물 등의 활성도가 높은 가스를 사용한 경우, 상기 플라즈마를 사용했을 때의 기판 표면이나 막의 손상은 해소되지만, 플라즈마를 사용한 경우에 비해 치밀(緻密)한 막을 형성하는 것은 어렵다.
그래서, 본 발명은 플라즈마 ALD를 사용하여 기판에 막을 형성할 때, 기판 표면 또는 막의 손상이 적은 막으로서, 치밀한 막으로부터 치밀하지 않은 막까지 자재롭게 막을 형성할 수 있는 성막 장치 및 성막 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 태양은, 원료 가스와 반응 가스를 사용하여 원자층 단위로 막을 형성하는 성막 장치이다.
[형태 1]
상기 성막 장치는,
기판이 배치된 성막 공간을 가지는 성막 용기,
상기 기판에 원료 가스의 성분을 흡착시키기 위해 원료 가스를 상기 성막 공간에 공급하는 원료 가스 공급부,
상기 성막 공간에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부,
상기 기판에 흡착한 원료 가스의 성분의 일부와 상기 반응 가스를 반응시킴으로써, 상기 기판에 막이 형성되도록 상기 성막 공간에 공급된 반응 가스를 사용하여 플라즈마를 생성하는 전극을 구비한 플라즈마원(源), 및
상기 플라즈마의 생성 계속 시간이, 0.5m초~100m초의 범위 내이고, 형성하려는 막의 굴절률, 절연압(絶緣壓) 및 유전율 중 적어도 1개의 특성의 고저의 정도에 따라 설정된 시간이며, 또한 상기 플라즈마원에 투입하는 전력의 전력 밀도가 0.05W/cm2~10W/cm2의 범위 내인 전력을 상기 플라즈마원의 상기 전극에 급전하는 고주파 전원을 포함한다.
[형태 2]
또한, 상기 플라즈마원에 투입된 전력의 반사 전력이, 상기 전력의 투입 후 상기 투입된 전력의 85~95%의 범위로 정해지는 값을 가로지르는 시점을 상기 플라즈마의 생성 기점으로 정하는 제1 제어부를 더 포함하는 형태 1에 기재된 성막 장치.
[형태 3]
상기 플라즈마의 생성 계속 시간은, 상기 원료 가스의 성분의 일부와 상기 반응 가스의 반응 개시로부터 반응 종료까지의 반응 시간과 상기 반응에 의해 형성된 막의 상기 특성을 변화시키는 특성 조정 시간을 포함하는, 형태 1 또는 2에 기재된 성막 장치.
[형태 4]
상기 원료 가스 공급부에 의한 원료 가스의 공급, 상기 원료 가스의 공급 후에 행하는 상기 반응 가스 공급부에 의한 반응 가스의 공급 및 상기 플라즈마원에 의한 상기 반응 가스를 사용한 플라즈마의 생성을 1회의 사이클로 하여, 상기 사이클을 반복하도록 상기 원료 가스 공급부 및 상기 반응 가스 공급부의 동작을 제어하는 제2 제어부를 더 포함하고,
상기 제1 제어부는, 상기 사이클을 반복할 때 적어도 2개의 사이클 사이에서는 상기 플라즈마원에 의한 상기 플라즈마의 생성 계속 시간을 변경하는, 형태 1 내지 3의 어느 하나에 기재된 성막 장치.
[형태 5]
최초의 1 사이클에서의 상기 플라즈마의 생성 계속 시간은 최후의 1 사이클에서의 상기 플라즈마의 생성 계속 시간에 비해 짧은, 형태 4에 기재된 성막 장치.
[형태 6]
상기 플라즈마의 생성 계속 시간은 사이클의 횟수가 증가함에 따라 길어지는, 형태 5에 기재된 성막 장치.
[형태 7]
상기 플라즈마의 생성은 적어도 1회의 사이클에서 복수회 행해지고, 복수회의 플라즈마의 생성 계속 시간의 합계가 0.5m초~100m초의 범위 내인, 형태 4 내지 6 중 어느 하나에 기재된 성막 장치.
[형태 8]
상기 특성의 고저의 정도는 적어도 3개 이상의 상이한 특성의 레벨을 포함하는, 형태 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 성막 장치.
본 발명의 다른 태양은, 원료 가스와 반응 가스를 사용하여 원자층 단위로 막을 형성하는 성막 방법이다.
[형태 9]
상기 방법은,
기판이 배치된 성막 공간에 원료 가스를 공급하여 상기 기판에 원료 가스의 성분을 흡착시키는 단계,
상기 성막 공간에 반응 가스를 공급하는 단계,
상기 성막 공간에서, 상기 성막 공간에 공급된 상기 반응 가스를 사용하여 플라즈마원의 급전을 받은 전극에서 플라즈마를 생성하여, 상기 기판에 흡착한 원료 가스의 성분의 일부와 상기 반응 가스를 반응시킴으로써, 상기 기판에 막을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 플라즈마의 생성 계속 시간은, 0.5m초~100m초의 범위 내이고, 형성하려는 막의 굴절률, 절연압 및 유전율 중 적어도 1개의 특성의 고저의 정도에 따라 설정된 시간이며, 또한 상기 플라즈마원에 투입하는 전력의 전력 밀도가 0.05W/cm2~10W/cm2의 범위 내이다.
[형태 10]
상기 플라즈마의 생성을 위해 상기 플라즈마원에 투입된 전력의 반사 전력이, 상기 전력의 투입 후 상기 투입된 전력의 85~95%의 범위에서 정해지는 값을 가로지르는 시점을 상기 플라즈마의 생성 기점으로 하여 상기 플라즈마원에의 투입 전력의 종료점을 정하는, 형태 9에 기재된 성막 방법.
[형태 11]
상기 플라즈마의 생성 계속 시간은, 상기 원료 가스의 성분의 일부와 상기 반응 가스의 반응 개시로부터 반응 종료까지의 반응 시간과 상기 반응에 의해 형성된 막의 상기 특성을 변화시키는 특성 조정 시간을 포함하는, 형태 9에 기재된 성막 방법.
[형태 12]
상기 원료 가스의 공급, 상기 원료 가스의 공급 후에 행하는 상기 반응 가스의 공급 및 상기 플라즈마원에 의한 상기 반응 가스를 사용한 플라즈마의 생성을 1회의 사이클로 하여, 상기 사이클을 반복하고,
상기 사이클을 반복할 때, 적어도 2개의 사이클 사이에서는 상기 플라즈마원에 의한 상기 플라즈마의 생성 계속 시간이 서로 상이한, 형태 9 내지 11 중 어느 하나에 기재된 성막 방법.
[형태 13]
상기 사이클을 반복할 때, 최초의 1 사이클에서의 상기 플라즈마의 생성 계속 시간이 최후의 1 사이클에서의 상기 플라즈마의 생성 계속 시간에 비해 짧은, 형태 12에 기재된 성막 방법.
[형태 14]
상기 사이클을 반복할 때, 사이클의 횟수가 증가함에 따라 상기 플라즈마의 생성 계속 시간이 길어지는, 형태 13에 기재된 성막 방법.
[형태 15]
상기 막은, 상기 기판 측으로부터 최표층 측으로 진행함에 따라 굴절률이 높아지는, 형태 14에 기재된 성막 방법.
[형태 16]
상기 플라즈마의 생성은 적어도 1회의 사이클에서 복수회 행해지고, 복수회의 플라즈마의 생성 계속 시간의 합계가 0.5m초~100m초의 범위 내인, 형태 12 내지 15 중 어느 하나에 기재된 성막 방법.
[형태 17]
상기 특성의 고저의 정도는 적어도 3개 이상의 상이한 특성의 레벨을 포함하는, 형태 9 내지 16 중 어느 하나에 기재된 성막 방법.
[형태 18]
상기 기판은 플렉서블(flexible) 기판인, 형태 9 내지 17 중 어느 하나에 기재된 성막 방법.
[형태 19]
상기 막은 금속 성분을 포함하고, 상기 기판은 상기 금속 성분을 포함하지 않는 조성(組成)의 판인, 형태 9 내지 18 중 어느 하나에 기재된 성막 방법.
전술한 성막 장치 및 성막 방법에 의하면, 기판 표면 또는 막의 손상이 적은 막으로서, 치밀한 막으로부터 치밀하지 않은 막까지 자재롭게 막을 형성할 수 있다.
도 1은 본 실시형태의 성막 장치의 일례인 ALD 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 실시형태의 고주파 전원에서 얻어지는, 플라즈마원(源)의 투입 전력에 대한 반사 전력의 시간 경과를 모식적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 형성되는 막의 특성의 플라즈마의 생성 계속 시간에 대한 막질(膜質) 변화의 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 플라즈마 생성 중에 광검출 센서에 의해 검출되는 수소 래디칼의 발광 강도의 시간 변화의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5은 도 3에 나타낸 예에서 기판에 형성된 막의 계면 준위 밀도 Dit의 플라즈마의 생성 계속 시간에 대한 변화를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 성막 방법 및 성막 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시형태의 성막 장치의 일례인 ALD 장치(10)의 구성을 나타낸 개략도이다. 동 도면에 나타난 ALD 장치(10)는, ALD법을 적용하여 형성하려는 막을 구성하는 원료 가스, 예를 들면 금속을 성분으로서 포함하는 유기 금속의 원료 가스와 반응 가스를 성막 공간 중의 기판 상에 교호적(交互的)으로 공급한다.
원료 가스가 성막 공간에 공급되면, 원료 가스가 기판에 흡착되고, 원료 가스가 있는 성분의 층이 원자층 단위로 일정하게 형성된다. 반응 가스를 성막 공간에 공급하는 때, ALD 장치(10)는 반응 활성을 높이기 위해 반응 가스를 사용하여 플라즈마원(源)의 전극에서 플라즈마를 생성하여 반응 가스의 성분의 래디칼을 만든다. 이 래디칼을 기판 상의 원료 가스의 성분과 반응시켜 원자층 단위로 막을 형성한다. ALD 장치(10)는 상기 처리를 1회의 사이클로 하여, 상기 사이클을 반복함으로써 미리 정해진 두께의 막을 형성한다. 이때, 각 사이클에서의 플라즈마의 생성 계속 시간은 0.5m초~100m초의 범위 내의 시간이다. 또한, 플라즈마원에 투입하는 전력의 전력 밀도는 0.05W/cm2~10W/cm2의 범위 내이다. 여기서, 플라즈마원에 투입하는 전력의 전력 밀도란, 투입되는 전력을 플라즈마의 형성 영역의 면적으로 나눈 값이다. 플라즈마의 형성 영역의 면적이란, 플라즈마의 형성 영역을 기판에 평행한 면으로 절단했을 때의 단면적이다. 플라즈마원이 평행평판 전극(14)인 경우, 전력 밀도는 투입 전력을 상부 전극(14a)의 면적으로 나눈 값과 대략 같다. 이로써, 기판 표면 또는 막의 손상이 적은 막으로서, 치밀한 막으로부터 치밀하지 않은 막까지 자재(自在)롭게 막을 형성할 수 있다. 특히 치밀한 막을 형성하려는 경우 플라즈마의 생성 계속 시간을 상기 범위 내에서 길게 설정하고, 치밀하지 않은 막을 형성하려는 경우 플라즈마의 생성 계속 시간을 상기 범위 내에서 짧게 설정한다. 그리고, 치밀한 막과 치밀하지 않은 막은 특성이 상이하므로, 플라즈마의 생성 계속 시간은, 형성하려는 막의 특성(굴절률, 절연압 및 유전율 중 적어도 1개의 특성)에 관하여 미리 설정한 정보, 예를 들면 막의 굴절률의 고저의 정도에 따라 설정된 시간이다. 이 특성의 고저의 정도는, 예를 들면, 적어도 3개 이상의 상이한 특성의 레벨을 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 플라즈마의 생성 계속 시간은, 원료 가스의 성분의 일부와 반응 가스와의 반응 개시로부터 반응 종료까지의 반응 시간과 이 반응에 의해 형성된 막의 상기 특성의 값을 변화시키는 특성 조정 시간을 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 특성 조정 시간을 변화시킴으로써 막의 특성을 변화시킬 수 있다.
이하의 설명에서는, 원료 가스로서 유기 금속을 포함하는 TMA(Trimethyl Aluminium)를 사용하고, 반응 가스로서 산소 가스를 사용하여 기판에 산화 알루미늄의 막을 형성하는 경우를 예로 들어 설명한다.
또, 본 실시형태의 ALD 장치(10)는 평행평판 전극을 플라즈마원으로 사용하는 용량 결합형 플라즈마 생성 장치이나, 이 외에, 복수의 안테나 전극을 사용한 전자 결합형 플라즈마 생성 장치, 전자 이온가속기 공명을 이용한 ECR형 플라즈마 생성 장치, 또는 유도 결합형 플라즈마 생성 장치를 사용하는 것도 가능하며, 플라즈마원의 구성은 특별히 제한되지 않는다.
(ALD 장치)
ALD 장치(10)는 성막 용기(12), 평행평판 전극(14), 가스 공급 유닛(16), 컨트롤러(제1 제어부, 제2 제어부)(18), 고주파 전원(20), 매칭 박스(22) 및 배기 유닛(24)을 가진다.
성막 용기(12)는 배기 유닛(24)이 행하는 배기에 의해 성막 용기(12) 내의 성막 공간에 형성되는 감압 분위기를 일정하게 유지한다.
성막 공간에는 평행평판 전극(14)이 설치되어 있다. 평행평판 전극(14)은 전극판인 상부 전극(14a) 및 하부 전극(14b)을 가지고, 성막 공간 내에 설치되어 플라즈마를 생성한다. 평행평판 전극(14)의 상부 전극(14a)은 성막 공간 내에 설치되는 서셉터(30)의 기판 탑재면에 대해 대향하도록 설치되어 있다. 기판 탑재면에는 기판이 설치된다. 즉, 기판은 성막 공간 내에 설치된다. 상부 전극(14a)은 성막 용기(12)의 위쪽으로부터 연장되는 급전선에 의해 매칭 박스(22)를 통하여 고주파 전원(20)과 접속되어 있다. 매칭 박스(22)는 평행평판 전극(14)의 플라즈마 생성시의 임피던스에 정합(整合)하도록, 매칭 박스(22) 내의 인덕터의 인덕턴스 및 커패시터의 커패시턴스를 조정한다. 상부 전극(14a)은 고주파 전원(20)으로부터 100m초 이하의 단시간 동안 13.56~27.12MHz의 고주파 전력이 펄스형으로 급전된다.
하부 전극(14b)의 표면은 기판 탑재면으로 되어 있고, 접지되어 있다. 서셉터(30)는 그 내부에 히터(32)를 가지고, 히터(32)에 의해, 성막 중인 기판은 예를 들면 50℃ 이상 400℃ 이하로 가열 유지된다.
서셉터(30)는 서셉터(30)의 하부에 설치된 승강축(30a)이 승강 기구(30b)를 통해 도면 중의 상하 방향으로 승강 가능하게 이동하도록 구성되어 있다. 서셉터(30)의 기판 탑재면은, 성막 처리 시 성막 용기(12)에 설치된 돌출벽(12a)의 상면과 면일(面一)이 되도록 위쪽 위치로 이동한다. 성막 처리 전 또는 성막 처리 후 서셉터(30)는 아래쪽 위치로 이동하고, 성막 용기(12)에 설치된 도시하지 않은 셔터가 개방되어 기판이 성막 용기(12)의 외부로부터 반입되거나 또는 성막 용기(12)의 외부로 반출된다.
가스 공급 유닛(16)은 유기 금속을 포함하는 원료 가스, 이 원료 가스에 화학 반응하지 않는 제1 가스 및 유기 금속의 금속 성분을 산화시키는 제2 가스 각각을 성막 공간에 도입한다.
구체적으로, 가스 공급 유닛(16)은 TMA원(源)(16a), N2원(16b), O2원(16c), 밸브(17a, 17b, 17c), TMA원(16a)과 성막 용기(12) 내의 성막 공간을 밸브(17a)를 통해 접속하는 관(18a), N2원(16b)과 성막 용기(12) 내의 성막 공간을 밸브(17b)를 통해 접속하는 관(18b), O2원(16c)과 성막 용기(12) 내의 성막 공간을 밸브(17c)를 통해 접속하는 관(18c)을 가진다. TMA원(16a), 밸브(17a) 및 관(18a)에 의해 원료 가스 공급부가 구성된다. 또, O2원(16c), 밸브(17c) 및 관(18c)에 의해 반응 가스 공급부가 구성된다.
밸브(17a, 17b, 17c)는 각각, 컨트롤러(18)에 의한 제어에 의해 작동하고, 소정 타이밍에서 TMA의 원료 가스, N2 가스 및 O2 가스를 성막 공간에 도입한다.
배기 유닛(24)은 성막 용기(12)의 좌벽(左壁)으로부터 성막 공간 내에 도입된 원료 가스, 질소 가스 및 산소 가스를, 배기관(28)을 통해 성막 공간으로부터 수평 방향으로 배기한다. 배기관(28)의 도중에는 컨덕턴스 가변 밸브(26)가 설치되고, 컨트롤러(18)의 지시에 의해 컨덕턴스 가변 밸브(26)의 조정이 실행된다.
컨트롤러(18)는 원료 가스, 질소 가스 및 산소 가스의 각각의 공급의 타이밍과 평행평판 전극(14)에 급전(給電)하는 전력의 급전 타이밍을 제어한다. 또한, 컨트롤러(18)는 밸브(26)의 개폐를 제어한다.
구체적으로는, 컨트롤러(18)는 산소 가스의 성막 공간으로의 공급에 맞추어 평행평판 전극(14)이 산소 가스를 사용한 플라즈마를 생성하도록 평행평판 전극(14)의 상부 전극(14a)에의 급전의 개시를 트리거 신호를 고주파 전원(20)에 보냄으로써 제어한다.
기판에 막을 형성할 때, 먼저 컨트롤러(18)는 기판이 기판 탑재면에 탑재되어 있는 성막 공간에 TMA의 가스를 도입하도록 밸브(17a)의 유량의 제어를 행한다. 이 유량의 제어에 의해, TMA의 가스는 예를 들면 0.1초간 성막 공간에 공급된다. TMA의 가스의 성막 공간으로의 공급 시, 배기 유닛(24)은 성막 공간 내의 기체를 상시 배기한다. 즉, TMA의 가스는 성막 공간에 공급되면서 TMA의 가스의 일부가 성막 공간 내의 기판에 흡착되고, 그 이외의 불필요한 TMA의 가스는 성막 공간으로부터 배기된다.
다음에, 컨트롤러(18)가 밸브(17a)를 사용한 TMA의 성막 공간으로의 공급을 정지하면, 그후, 컨트롤러(18)는 밸브(17c)를 사용한 산소 가스의 공급의 제어를 행하고, 산소 가스의 성막 공간으로의 공급을 개시한다. 산소 가스의 성막 공간으로의 공급은 예를 들면 1초 행해진다. 이 사이의 일정 기간, 고주파 전원(20)이 매칭 박스(22)를 통해 전력을 상부 전극(14a)에 공급하도록 컨트롤러(18)가 트리거 신호를 고주파 전원(20)에 보내고, 고주파 전원(20)에 의한 급전의 개시를 지시한다. 고주파 전원(20)은 트리거 신호에 따라 급전의 개시를 제어하는 전원 제어부(20a)를 포함한다. 전원 제어부(20a)는 플라즈마가 생성하는 계속 시간이 예를 들면 0.01초가 되도록 급전 시간을 조정한다. 즉, 고주파 전원(20)에는 형성하려는 막의 특성(굴절률, 절연압 및 유전율 중 적어도 1개의 특성)에 관한 정보, 예를 들면 굴절률의 고저의 정도가 미리 오퍼레이터 등으로부터 입력 설정되어 있고, 이 설정 정보에 따라 설정된 0.5m초~100m초 범위 내의 시간을 플라즈마의 생성 계속 시간으로 한다. 이 특성에 관한 정보, 예를 들면 굴절률의 고저의 정도는 예를 들면 적어도 3개 이상의 상이한 굴절률의 레벨을 포함하는 것이 바람직하다. 이 설정된 플라즈마 생성 계속 시간에, 실제로 플라즈마를 계속 생성하는 시간이 대략 일치하도록, 컨트롤러(18)는 (제1 제어부로서) 플라즈마의 생성 개시 시점을 판정한다. 고주파 전원(20)은 컨트롤러(18)에 의해 판정된 플라즈마의 생성 개시 시점으로부터 설정된 플라즈마의 생성 계속 시간을 더한 시점을 플라즈마의 생성 종료 시점으로 하고, 이 종료 시점에서 고주파 전원(20)이 전력의 투입을 정지하도록 고주파 전원(20)은 시간을 카운트한다. 그리고, 본 실시형태에서는 컨트롤러(18)가 (제1 제어부로서) 플라즈마의 생성 개시 시점을 판정하지만, 전원 제어부(20a)가 (제1 제어부로서) 플라즈마의 생성 개시 시점을 판정해도 된다. 고주파 전원(20)에 의한 상기 카운트 및 투입 전력의 정지는 전원 제어부(20a)에서 행해진다.
상부 전극(14a)에의 전력 투입에 의해, 평행평판 전극(14)은 성막 공간에서 산소 가스를 사용한 플라즈마를 발생시킨다. 산소 가스의 성막 공간으로의 공급 시, 배기 유닛(24)은 성막 공간 내의 기체를 상시 배기한다. 즉, 산소 가스는 성막 공간에 공급되면서 산소 가스의 일부가 플라즈마에 의해 활성화하고, 이 활성에 의해 생성된 산소 래디칼이 성막 공간 내의 기판에 흡착된 TMA의 성분의 일부분과 반응하고, 그 이외의 불필요한 산소 가스 및 플라즈마로부터 생성된 산소 래디칼 및 산소 이온이 성막 공간으로부터 배기된다.
이후, 상부 전극(14a)에의 급전이 정지하고, 밸브(17c)에 의한 산소 가스의 성막 공간으로의 공급이 정지하면, 재차 컨트롤러(18)는 TMA의 가스를 성막 공간에 공급하도록 밸브(17a)의 유량 제어를 행한다. 이와 같이 하여, TMA의 가스의 성막 공간으로의 공급, 산소 가스의 성막 공간으로의 공급, 산소 가스를 사용한 플라즈마의 생성을 1회의 사이클로 하여, 이 사이클을 반복함으로써 기판에 소정의 두께를 가지는 산화 알루미늄 막을 형성할 수 있다.
그리고, 질소 가스원(16b)으로부터 공급되는 질소 가스는, TMA의 가스의 공급, 산소 가스의 공급 및 플라즈마의 발생의 각각의 기간 중 상시 성막 공간에 공급되어도 되고, 부분적으로 공급을 정지해도 된다. 질소 가스는 캐리어(carrier) 가스, 또한 퍼지(purge) 가스로서 기능한다. 질소 가스 대신에 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 사용할 수 있다.
원료 가스와 반응하지 않는 한, 질소 가스 대신 산소 가스를 사용할 수도 있다.
도 2는 본 실시형태의 고주파 전원(20)이 취득하는, 플라즈마원에의 투입 전력에 대한 반사 전력의 시간 경과를 모식적으로 설명하는 도면이다. 고주파 전원(20)은, 전원 제어부(20a)에 있어서 상부 전극(14a)에서의 반사 전력의 데이터를 취득 가능하도록 구성되어 있다. 반사 전력은, 고주파 전원(20)에 의한 플라즈마의 생성 개시 시점의 판정에 사용된다. 컨트롤러(18)에 의해 플라즈마의 생성 개시 시점을 판정하는 경우, 고주파 전원에서 취득한 반사 전력의 데이터는 컨트롤러(18)에 의한 판정을 위해 컨트롤러(18)에 보내진다. 전원 제어부(20a)가 개시 시점을 판정하는 경우, 고주파 전원에서 취득한 반사 전력의 데이터는 컨트롤러(18)에 보내지지 않아도 된다. 전원 제어부(20a)가 개시 시점을 판정하는 것에 의해, 신호 처리 시간이나 전송 시간 등에 의한 플라즈마의 생성 개시 시점의 판정의 시간 지연을 해소할 수 있다.
매칭 박스(22)는, 성막 공간에서 플라즈마가 발생하는 때에 임피던스 매칭이 확립하도록 조정되어 있다. 임피던스 매칭이 조정되어 있어도, 전력을 플라즈마원인 상부 전극(14a)에 공급한 시점에서 순간적으로 플라즈마가 발생하는 것은 아니다. 전력의 투입 개시 시점으로부터 플라즈마가 발생하는 시점까지의 시간은 불규칙하다. 이것은, 상부 전극(14a)과 하부 전극(14b) 사이에 전압이 걸려 플라즈마가 발생하기 쉬운 조건이 생겼다고 해도, 플라즈마를 발생하는 방전의 핵이 생기지 않으면 안되기 때문이다. 이 핵의 발생 요인은 여러 가지가 있지만, 핵이 발생하는 시점은 수백m초 불규칙하다. 본 실시형태에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이 플라즈마의 생성 계속 시간 T1을 단시간으로 하므로, 플라즈마의 발생시점은 정확하게 판정되지 않으면 안된다. 그러므로, 플라즈마원인 상부 전극(14a)에 투입된 전력의 반사 전력 Wr은 이 전력의 투입 후 플라즈마의 생성에 의해 저하되지만, 이 저하되는 반사 전력 Wr이 투입된 전력에 대해서 미리 정한 비율 α(α는 0보다 큰 1 미만의 소수)를 곱한 값을 가로지르는 시점을 플라즈마의 생성의 기점으로 한다. 상기 비율 α는 0.85~0.95의 범위에서 정해지는 값인 것이 바람직하다. 그리고, 반사 전력이 α×투입 전력을 가로지르는 시점을 플라즈마의 생성의 기점으로 한다. 이 기점을 사용하여, 전원 제어부(20a)는 정해진 플라즈마 생성 계속 시간 T1에 기초하여 투입 전력의 종료점을 정하는 것이 바람직하다. 투입 전력의 종료와 동시에 플라즈마는 사라진다. 상기 비율 α를 0.85~0.95의 범위로 설정하는 것에 의해, 플라즈마의 생성 개시를 틀리지 않고 확실하게 판정할 수 있고, 또한 플라즈마가 실제로 계속 생성하는 시간을 설정된 플라즈마의 생성 계속 시간 T1에 대략 일치시킬 수 있다. 비율α가 0.85 미만인 경우, 플라즈마의 생성을 틀리지 않고 판정할 수 있지만, 플라즈마가 실제로 계속 생성하는 시간은 설정된 플라즈마의 생성 계속 시간 T1과 크게 상이하다. 예를 들면, 비율을 0.85로 한 경우와 비율 α를 0.4로 한 경우에는, 상기 기점의 어긋남이 1m초 정도 있다. 이 기점의 어긋남은, 설정된 플라즈마의 생성 계속 시간 T1에 있어 무시할 수 없는 정도로 크다. 따라서, 상기 비율 α를 0.85~0.95의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
플라즈마의 생성 계속 시간 T1은, 원료 가스의 성분의 일부와 반응 가스와의 반응 개시로부터 반응 종료까지의 반응 시간과 이 반응에 의해 형성된 막의 특성(굴절률, 절연압 및 유전율 중 적어도 1개의 특성)의 값을 변화시키는 특성 조정 시간을 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 반응 종료 후에 계속되는 특성 조정 시간을 변화함으로써 막의 특성을 변화시킬 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태에서 형성되는 플라즈마는, 1회의 플라즈마의 형성에 의해 원료 가스의 성분의 일부와 반응 가스와의 반응과 막의 특성을 조정하는 처리를 행할 수 있다. 원료 가스의 성분의 일부와 반응 가스와의 반응에 의한 막의 형성은, 1 원자층 또는 고작 2 원자층 정도의 막형성이므로, 형성된 원자층의 막에만 플라즈마를 작용할 수 있으면 된다. 그러므로, 플라즈마의 생성 계속 시간은 100m초 이하로 할 수 있다.
도 3은 형성되는 막의 특성이 플라즈마의 생성 계속 시간 T1에 따라 어떻게 변화하는지를 나타낸 도면이다. 막의 특성의 예로서 막의 굴절률을 대표로 나타내고 있다. 막의 특성은, 굴절률 외에 절연 내압(耐壓), 유전율을 포함한다. 막은 치밀하게 형성될수록 굴절률이 높다. 도 3에 나타낸 예는, 플라즈마를 사용한 ALD에 의한 성막 방법에서, 200℃의 실리콘 기판 상에 산화 알루미늄을 형성한 때의 굴절률의 데이터이다. 산화 알루미늄은, TMA의 가스와 산소 가스를 사용하였다. 실리콘 기판의 면적은 대략 300cm2로 하고, 투입 전력을 500W로 하였다. TMA의 가스의 공급, 산소 가스의 공급 및 플라즈마의 생성을 반복하여 두께 0.1㎛의 막을 형성하였다.
이때, 플라즈마의 생성 계속 시간 T1을 5m초~500m초의 범위에서 변화시키고, 그때 형성되는 막의 굴절률을 분광 엘립소미터로 계측하였다. ALD에 의해 성막된 산화 알루미늄의 굴절률은, 충분히 치밀한 상태에서는 1.63~1.65이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 플라즈마의 생성 계속 시간이 1m초 이상이고 100m초 이하의 영역에서는, 이 생성 계속 시간 T1이 길어지는 만큼 굴절율이 높은 막을 형성할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 4는 플라즈마 생성 중에 성막 용기(12)에 설치된 광검출 센서에 의해 검출되는 원료 가스의 성분의 일부와 반응 가스와의 반응에 의해 형성되는 수소 래디칼의 발광 강도의 시간 변화의 일례를 나타낸 도면이다. 이 경우의 반응 개시로부터 반응 종료까지의 반응 시간은, 광검출 센서에 의해 발광 강도를 검출하고 나서 발광 강도가 최대값 Pmax가 되고, 그 후 감쇠(減衰)하여 최대값 Pmax의 α배(0보다 크고 1 미만인 수)에 도달하기까지의 시간이다. 상기 α는, 예를 들면 1/e(e는 자연대수의 밑)인 것이 바람직하다. 이와 같은 플라즈마에 의한 원료 가스의 성분의 일부와 반응 가스와의 반응 개시로부터 반응 종료까지의 반응 시간은 개략 0.5m초~2m초 이하이다.
이와 같은 반응 시간을 포함하는 생성 계속 시간 T1가 1m초 이상이고 20m초 이하의 영역, 더욱이 2m초 이상이고 20m초 이하의 영역에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이 플라즈마의 생성 계속 시간 T1에 의해 굴절률은 크게 변화한다. 이로부터, 플라즈마의 생성 계속 시간 T1를 1m초 이상 20m초 이하, 더욱이 2m초 이상 20m초 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 플라즈마의 생성 계속 시간 T1가 100m초 보다 긴 영역에서는, 막의 굴절률은 일정하게 되어 플라즈마의 생성 계속 시간 T1에 의해 변화하지 않는다. 이로써, 플라즈마의 생성 계속 시간 T1가 0.5m초 이상 100m초 이하의 영역, 더욱이 2m초 이상 20m초 이하의 영역에서는, 플라즈마의 생성 계속 시간 T1을 변경함으로써 막질(膜質)을 변화시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 이 플라즈마의 생성 계속 시간 T1의 변경은, 예를 들면 컨트롤러(18) 또는 전원 제어부(20a)에서 행해지는 것이 바람직하다.
그리고, 투입하는 전력은 15~3000W의 범위이고, 전극(상부 전극(14a))의 면적 300cm2으로 나눈 단위 면적당의 투입 전력은 0.05W/cm2~10W/cm2의 범위 내가 되도록 상부 전극(14a)는 급전된다.
도 5는, 도 3에 나타낸 예에서 실리콘 기판에 형성된 산화 알루미늄 막의 계면준위 밀도 Dit의 플라즈마의 생성 계속 시간 T1에 대한 변화를 나타낸 도면이다. 막이 형성된 기판은 계면준위 밀도 Dit의 측정 전에 질소 가스 분위기하(대기압하) 400℃의 열처리가 0.5시간 행해진 것이다. 계면준위 밀도 Dit는 주지의 특성이며, 기판이 플라즈마 중의 이온의 충격을 받으면 커지는 것으로부터, 계면준위 밀도 Dit는 막의 이온의 충격을 받은 정도를 나타내는 지표가 될 수 있다. 계면준위 밀도 Dit의 값이 커질수록 막은 이온의 손상을 받고 있는 것을 의미한다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 플라즈마의 생성 계속 시간 T1가 짧을수록 계면준위 밀도 Dit는 작고, 기판이 플라즈마로부터 손상을 받지 않은 것을 알 수 있다. 따라서, 도 3 및 도 5에 나타낸 데이터에 의하면, 막이 플라즈마에 의한 손상을 받지 않고 막질을 효율적으로 제어하기 위해서는, 20m초 이하의 영역에서 플라즈마의 생성 계속 시간 T1을 정하는 것이 바람직하다. 막이 플라즈마에 의한 큰 손상을 받지 않도록 하기 위해서는, 플라즈마의 생성 계속 시간 T1은 2m초 이상 15m초 이하의 영역에서 정하는 것, 더욱이 2m초 이상 10m초 이하의 영역에서 정하는 것이 보다 바람직하다.
예를 들면, 플라즈마의 생성 계속 시간 T1을 10m초로 설정함으로써, 굴절률이 1.60 정도인 비교적 치밀하지 않은 막을 형성할 수 있다. 한편, 플라즈마의 생성 계속 시간을 20m초로 함으로써, 굴절률이 1.62 정도인 비교적 치밀한 막을 형성할 수 있다. 종래, 치밀한 산화 알루미늄의 막(굴절율이 높은 막)은 산소 가스를 사용하여 플라즈마를 생성하는(산소 플라즈마를 생성함) 것에 의해 산소 래디칼을 만들고, TMA의 성분과 반응시킴으로써 형성된다. 치밀하지 않은 산화 알루미늄의 막(굴절률이 낮은 막)은, 오존 가스를 TMA의 가스의 성분과 반응시킴으로써 형성된다. 따라서, 1개의 기판에 하층에 치밀하지 않은 막을, 상층에 치밀한 막을 형성하는 경우, 하층의 막의 형성과 상층의 막의 형성 과정에서 사용하는 반응 가스가 상이하므로 성막 장치를 바꾸지 않으면 안되었다. 산소 플라즈마를 생성하는 기구와 오존 가스를 제공하는 기구를 1개의 성막 장치에 내장하는 것은 가능하지만, 성막 장치의 비용이 증가한다. 이 점, 본 실시형태의 성막 장치는 플라즈마의 생성 계속 시간 T1을 조정하는 것만으로 치밀한 막 및 치밀하지 않은 막을 자재롭게 전환하여 형성할 수 있다.
본 실시형태에서 형성되는 막은 알루미늄 등의 금속 성분을 포함한다. 이에 대하여, 막을 형성하는 기판은 형성하는 막이 함유하는 알루미늄 등의 금속 성분을 포함하지 않는 조성(組成)의 판이어도 되고, 예를 들면 수지 등으로 구성된 기판이어도 된다. 또, 유리 기판이나 세라믹스 기판이어도 된다.
그리고, 치밀한 막이 기판과 직접 접촉하도록 치밀한 막을 형성하면, 막이 가지는 인장 응력에 의해 막이 기판으로부터 박리하기 쉽다. 또, 치밀한 막은 딱딱하기 때문에, 기판이 휘면 기판으로부터 치밀한 막은 박리하기 쉽다. 그러므로, 막의 기판에의 밀착성을 확보하기 위해서는, 기판에 접촉하는 막의 부분은 부드럽고 치밀하지 않은 것이 바람직하다. 따라서, 기판에 막을 형성할 때, 하층에 치밀하지 않은 막을 그 상층에 치밀한 막을 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 치밀의 정도를 하층으로부터 상층으로 진행함에 따라 서서히 높여도 된다. 예를 들면, 기판 측으로부터 최표층 측으로 진행함에 따라, 굴절률이 높아지는 막을 형성할 수 있다. 굴절률은 분광 엘립소미터로 계측하는 것이 가능하다. 이 경우, 기판이 크게 변형되는 플렉서블 기판이어도 형성한 막은 쉽게 박리되지 않는다. 이 경우, 막을 형성하는 기판은 형성하는 막이 함유하는 금속 성분을 포함하지 않는 조성의 판(필름을 포함함)이어도 되고, 예를 들면 수지 등으로 구성된 판(필름을 포함함)이어도 된다. 또, 기판은 유리 기판이나 세라믹스 기판이어도 된다. 막이 형성되는 기판은 막이 함유하는 금속 성분을 포함하지 않는 조성의 판(필름을 포함함)은 일반적으로 막과 다른 열팽창율 등을 가지지만, 기판 측으로부터 최표층 측으로 진행함에 따라 굴절률이 높아지는 막을 형성함으로써, 이같이 기판에 막을 형성해도 형성한 막의 열팽창의 차이에 의한 박리는 쉽게 생기지 않는다.
이와 같은 막을 형성하기 위해서는, 본 실시형태와 같이, 막질을 플라즈마의 생성 계속 시간 T1으로 제어할 수 있는 성막 장치(10)를 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, TMA의 가스 등의 원료 가스의 공급, 이 원료 가스의 공급 후에 행하는 산소 가스 등의 반응 가스의 공급 및 상부 전극(14a) 등의 플라즈마원에 의한 반응 가스를 사용한 플라즈마의 생성을 1회의 사이클로 하여 이 사이클을 반복한다. 이때, 적어도 2개의 사이클 사이에서는, 플라즈마의 생성 계속 시간 T1가 서로 상이하도록 제어하는 것이 바람직하다. 이로써, 형성되는 막에 막질이 상이한 부분을 형성할 수 있다.
특히, 상기 사이클을 반복할 때, 고주파 전원(20)은 최초의 1 사이클에서의 플라즈마의 생성 계속 시간 T1이 최후의 1 사이클에서의 플라즈마의 생성 계속 시간 T1에 비해 짧아지도록 상부 전극(14a) 등의 플라즈마원을 제어하는 것이 바람직하다. 이로써, 기판 측의 하층에는 치밀하지 않은 막질의 층을, 상층에는 치밀한 막질의 층을 가지는 막을 형성할 수 있다.
또한, 고주파 전원(20)은, 상기 사이클을 반복할 때 사이클의 횟수가 증가함에 따라 플라즈마의 생성 계속 시간 T1이 길어지도록 상부 전극(14a)에 공급하는 전력을 제어하는 것이 바람직하다. 이로써, 기판 측의 하층으로부터 상층을 향해 치밀의 정도가 서서히 높아져 가는 막을 형성할 수 있다.
그리고, 본 실시형태에서는 1회의 사이클 중 산소 가스를 사용하여 플라즈마를 생성하는 횟수는 1회이지만, 플라즈마의 생성 계속 시간 T1보다 짧은 펄스형 플라즈마를 생성하고, 그 플라즈마를 복수회 생성해도 된다. 이 경우, 누적의 플라즈마 생성의 시간의 합계가 플라즈마의 생성 계속 시간 T1이 되도록 하면 된다. 즉, 플라즈마의 생성은 적어도 1회의 사이클에서 복수회 행해지고, 복수회의 플라즈마의 생성 계속 시간의 합계가 0.5m초~100m초의 범위 내에 있어도 된다.
그리고, 본 실시형태에서는 원료 가스로서 TMA의 가스를 예로 들었지만, TMA의 가스에 제한되지 않는다. 예를 들면 TEA(트리에틸알루미늄), DMAOPr(디메틸알루미늄이소프로폭시드) 등의 가스를 사용할 수도 있다. 또, 형성하는 막도 산화 알루미늄에 제한되지 않고, Si, Mg, Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Y, Zr, In, Sn, Hf, Ta 등의 산화물 등이라도 된다. 또, 반응 가스도 산소 가스에 제한되지 않고, 질소 가스, N2O, NH3, H2, H2O 등이어도 된다.
이상, 본 발명의 성막 장치 및 성막 방법에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 벗어나지 않는 범위에서 각종의 개량이나 변경을 해도 되는 것은 물론이다.
10 성막 장치
12 성막 용기
12a 돌출 벽
14 평행평판 전극
14a 상부 전극
14b 하부 전극
16 가스 공급 유닛
16a TMA원
16b N2원
16c O2원
17a, 17b, 17c 밸브
18 컨트롤러
18a, 18b, 18c 관
20 고주파 전원
20a 전원 제어부
22 매칭 박스
24 배기 유닛
26 컨덕턴스 가변 밸브
28 배기관
30 서셉터
30a 승강축
30b 승강 기구
32 히터

Claims (19)

  1. 원료 가스와 반응 가스를 사용하여 원자층 단위로 막을 형성하는 성막 장치로서,
    기판이 배치된 성막 공간을 가지는 성막 용기,
    상기 기판에 원료 가스의 성분을 흡착시키기 위해 원료 가스를 상기 성막 공간에 공급하는 원료 가스 공급부,
    상기 성막 공간에 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부,
    상기 기판에 흡착한 원료 가스의 성분의 일부와 상기 반응 가스를 반응시킴으로써, 상기 기판에 막이 형성되도록 상기 성막 공간에 공급된 반응 가스를 사용하여 플라즈마를 생성하는 전극을 구비한 플라즈마원(源), 및
    상기 플라즈마의 생성 계속 시간이, 0.5m초~100m초의 범위 내이고, 형성하려는 막의 굴절률, 절연압(絶緣壓) 및 유전율 중 적어도 1개의 특성의 고저의 정도에 따라 설정된 시간이며, 또한 상기 플라즈마원에 투입하는 전력의 전력 밀도가 0.05W/cm2~10W/cm2의 범위 내인 전력을 상기 플라즈마원의 상기 전극에 급전하는 고주파 전원
    을 포함하는 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마원에 투입된 전력의 반사 전력이, 상기 전력의 투입 후 상기 투입된 전력의 85~95%의 범위로 정해지는 값을 가로지르는 시점을 상기 플라즈마의 생성 기점으로 정하는 제1 제어부
    를 더 포함하는 성막 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플라즈마의 생성 계속 시간은, 상기 원료 가스의 성분의 일부와 상기 반응 가스의 반응 개시로부터 반응 종료까지의 반응 시간과 상기 반응에 의해 형성된 막의 상기 특성을 변화시키는 특성 조정 시간을 포함하는, 성막 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원료 가스 공급부에 의한 원료 가스의 공급, 상기 원료 가스의 공급 후에 행하는 상기 반응 가스 공급부에 의한 반응 가스의 공급 및 상기 플라즈마원에 의한 상기 반응 가스를 사용한 플라즈마의 생성을 1회의 사이클로 하여, 상기 사이클을 반복하도록 상기 원료 가스 공급부 및 상기 반응 가스 공급부의 동작을 제어하는 제2 제어부
    를 더 포함하고,
    상기 제1 제어부는, 상기 사이클을 반복할 때 적어도 2개의 사이클 사이에서는 상기 플라즈마원에 의한 상기 플라즈마의 생성 계속 시간을 변경하는, 성막 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    최초의 1 사이클에서의 상기 플라즈마의 생성 계속 시간은 최후의 1 사이클에서의 상기 플라즈마의 생성 계속 시간에 비해 짧은, 성막 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 플라즈마의 생성 계속 시간은 사이클의 횟수가 증가함에 따라 길어지는, 성막 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마의 생성은 적어도 1회의 사이클에서 복수회 행해지고, 복수회의 플라즈마의 생성 계속 시간의 합계가 0.5m초~100m초의 범위 내인, 성막 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특성의 고저의 정도는 적어도 3개 이상의 상이한 특성의 레벨을 포함하는, 성막 장치.
  9. 원료 가스와 반응 가스를 사용하여 원자층 단위로 막을 형성하는 성막 방법으로서,
    기판이 배치된 성막 공간에 원료 가스를 공급하여 상기 기판에 원료 가스의 성분을 흡착시키는 단계,
    상기 성막 공간에 반응 가스를 공급하는 단계,
    상기 성막 공간에서, 상기 성막 공간에 공급된 상기 반응 가스를 사용하여 플라즈마원의 급전을 받은 전극에서 플라즈마를 생성하여, 상기 기판에 흡착한 원료 가스의 성분의 일부와 상기 반응 가스를 반응시킴으로써, 상기 기판에 막을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 플라즈마의 생성 계속 시간은, 0.5m초~100m초의 범위 내이고, 형성하려는 막의 굴절률, 절연압 및 유전율 중 적어도 1개의 특성의 고저의 정도에 따라 설정된 시간이며, 또한 상기 플라즈마원에 투입하는 전력의 전력 밀도가 0.05W/cm2~10W/cm2의 범위 내인, 성막 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 플라즈마의 생성을 위해 상기 플라즈마원에 투입된 전력의 반사 전력이, 상기 전력의 투입 후 상기 투입된 전력의 85~95%의 범위에서 정해지는 값을 가로지르는 시점을 상기 플라즈마의 생성 기점으로 하여 상기 플라즈마원에의 투입 전력의 종료점을 정하는, 성막 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 플라즈마의 생성 계속 시간은, 상기 원료 가스의 성분의 일부와 상기 반응 가스의 반응 개시로부터 반응 종료까지의 반응 시간과 상기 반응에 의해 형성된 막의 상기 특성을 변화시키는 특성 조정 시간을 포함하는, 성막 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원료 가스의 공급, 상기 원료 가스의 공급 후에 행하는 상기 반응 가스의 공급 및 상기 플라즈마원에 의한 상기 반응 가스를 사용한 플라즈마의 생성을 1회의 사이클로 하여, 상기 사이클을 반복하고,
    상기 사이클을 반복할 때, 적어도 2개의 사이클 사이에서는 상기 플라즈마원에 의한 상기 플라즈마의 생성 계속 시간이 서로 상이한, 성막 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 사이클을 반복할 때, 최초의 1 사이클에서의 상기 플라즈마의 생성 계속 시간이 최후의 1 사이클에서의 상기 플라즈마의 생성 계속 시간에 비해 짧은, 성막 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 사이클을 반복할 때, 사이클의 횟수가 증가함에 따라 상기 플라즈마의 생성 계속 시간이 길어지는, 성막 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 막은, 상기 기판 측으로부터 최표층 측으로 진행함에 따라 굴절률이 높아지는, 성막 방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마의 생성은 적어도 1회의 사이클에서 복수회 행해지고, 복수회의 플라즈마의 생성 계속 시간의 합계가 0.5m초~100m초의 범위 내인, 성막 방법.
  17. 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특성의 고저의 정도는 적어도 3개 이상의 상이한 특성의 레벨을 포함하는, 성막 방법.
  18. 제9항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 플렉서블(flexible) 기판인, 성막 방법.
  19. 제9항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 막은 금속 성분을 포함하고, 상기 기판은 상기 금속 성분을 포함하지 않는 조성(組成)의 판인, 성막 방법.
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