KR20170131816A - 성막 장치 및 성막 워크 제조 방법 - Google Patents

Abstract

간소한 구성으로, 입체물 등의 복수의 면을 갖는 워크에 대하여, 균일한 두께로 성막할 수 있는 성막 장치 및 성막 워크 제조 방법을 제공한다. 평면(SU3)을 포함하는 성막 재료의 타겟(21)과, 타겟(21)에 전력을 인가하는 전원부(3)와, 성막 대상인 워크(W)를 자전축(AX1)을 중심으로 하여 자전시키는 자전부(4)와, 자전부(4)를, 자전축(4)과는 별도의 공전축(AX2)을 중심으로 공전시킴으로써, 타겟(21)에 대한 워크(W)의 접근과 이격을 반복시키는 공전부(5)를 가지고, 자전 중 및 공전 중에 있어서의 자전축(4)은, 이것에 직교하는 자전 궤도면(SU1)이 공전축(AX2)에 직교하는 공전 궤도면(SU2)에 대하여 제1 경사 각도(θ1)를 갖는 각도로 고정되며, 타겟(21)은, 평면(SU3)이 공전 궤도면(SU2)에 대하여 제2 경사 각도(SU2)를 갖는 각도로 고정되어 있다.

Description

성막 장치 및 성막 워크 제조 방법{FILM FORMING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING A WORK FILM IS FORMED}

본 발명은 성막 장치 및 성막 워크 제조 방법에 관한 것이다.

기판 등의 워크의 표면에 성막을 행하는 장치로서, 스퍼터링에 의한 성막 장치가 널리 이용되고 있다. 스퍼터링은, 챔버 내에 도입한 가스를 플라즈마화시킴으로써 발생한 이온을 성막 재료인 타겟에 충돌시키고, 이 충돌에 의해 내쳐진 성막 재료의 입자를 워크에 부착시키는 기술이다.

이러한 스퍼터링에 있어서는, 워크에 대한 두께가 균일해지도록 성막되는 것이 바람직하다. 예컨대, 성막 대상이, 반도체 웨이퍼 등의 평판형의 워크로서, 그 성막 대상면이 하나의 평면만인 경우, 일반적으로는, 타겟은 워크에 대하여 평행하게 대향하여 배치한다. 그리고, 복수의 타겟을 설치하여 각 타겟에의 인가 전력을 조정하거나, 혹은, 타겟과 성막 대상물 사이의 거리를 조정하는 등의 방법에 의해, 막 두께의 면내 균일화를 도모하는 것이 행해지고 있었다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2011-94163호 공보

그러나, 성막 대상면이 하나의 평면만이 아닌 워크를 이용하는 경우가 있다. 예컨대, 정육면체, 직육면체 등의 복수의 평면으로 이루어지는 다면체, 반구형, 돔형, 공기형 등의 단수 또는 복수의 곡면을 포함하는 곡면체, 각통형, 원통형, 원추형 등의 곡면과 평면을 포함하는 복합체 등의 입체물에 있어서의 복수의 평면이나 곡면을, 성막 대상면으로 하는 경우가 있다. 이하, 이러한 성막 대상면을 복수 갖는 워크를 입체물이라고 부르며, 성막 대상면이 하나의 평면만인 워크와 구별한다. 이러한 입체물의 경우, 타겟과 성막 대상면의 거리나 각도가 같지 않아, 타겟에의 인가 전압의 조정이나, 타겟과 워크의 거리의 조정에 의해, 막 두께의 균일화를 도모하는 것은 곤란하다.

이에 대처하기 위해, 특허문헌 1과 같이, 성막 중에, 수평 배치된 타겟에 대하여, 입체물을 회전시키고, 또한 각도를 변경함으로써, 성막의 균일성을 향상시키는 기술이 제안되어 있다. 이 종래 기술에 있어서, 성막 중에 워크를 회전시키는 이유는, 이하와 같다. 스퍼터링은, 타겟으로부터 내쳐진 입자의 부착에 의해 성막시키는 기술이다. 그 때문에, 타겟측을 향하고 있는 면에 대해서는 입자를 양호하게 부착시킬 수 있다. 반도체 웨이퍼와 같이 워크가 평판형인 경우는, 성막 대상면은 전체가 평탄한 하나의 면만이기 때문에, 이 면만이 타겟에 평행하게 마주 보도록 하고 있으면, 비교적 균일한 성막이 가능해진다. 또한 여기서, 타겟측을 향하고 있는 면이란, 타겟의 표면인 스퍼터면에 대한 경사각이 90°미만인 성막 대상면을 말한다.

한편, 워크가 입체물 등의 복수의 면을 갖는 물체인 경우는, 각도가 상이한 복수의 성막 대상면 중, 타겟측을 향하고 있는 면과 향하고 있지 않은 면이 있는 경우, 타겟측을 향하고 있지 않은 면에는, 거의 성막할 수 없다. 이 경우, 복수의 성막 대상면의 전체에 균일하게 성막할 수 없게 된다. 그래서, 워크의 각도를 기울여, 각 성막 대상면이 타겟측을 향하도록 하는 것이 생각된다. 그러나, 그 경우라도, 2개의 성막 대상면이 표리의 관계에 있는 것 같은 경우에는, 양방의 성막 대상면을 동시에 타겟측을 향하게 할 수 없다. 이 때문에, 기울인 워크를 자전 및 공전시킴으로써, 모든 성막 대상면이 타겟을 향하는 시간이 생기도록 하고 있다.

그러나, 이와 같이 워크를 기울여 자전 및 공전시켜도, 자전축의 각도가 일정하면, 항상 타겟측을 향하고 있는 성막 대상면과, 타겟측을 향하는 상태와 타겟측을 향하지 않는 상태를 반복하는 성막 대상면이 생기고, 이들 성막 대상면과의 사이에서 성막량에 차가 생긴다. 이에 대처하기 위해, 이 종래 기술에서는, 성막 중에 막 두께를 검출하고, 검출한 막 두께가 원하는 막 두께가 되도록, 성막 중에 타겟에 대한 워크의 자전축의 각도를 변경하고 있다. 그러나, 성막 중에, 막의 두께를 검출하며, 균일한 막 두께를 얻기 위한 타겟에 대한 최적의 각도를 판단하여, 조정하기 위한 기계적 구성, 제어 구성은 매우 복잡해진다.

본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 그 목적은, 간소한 구성으로, 입체물 등의 복수의 면을 갖는 워크에 대하여, 균일한 두께로 성막할 수 있는 성막 장치 및 성막 워크 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 실시형태의 성막 장치는, 평면을 포함하는 성막 재료의 타겟과, 타겟에 전력을 인가하는 전원부와, 성막 대상인 워크를 상기 자전축을 중심으로 하여 자전시키는 자전부와, 상기 자전부를, 상기 자전축과는 별도의 공전축을 중심으로 공전시킴으로써, 상기 타겟에 대한 상기 워크의 접근과 이격을 반복시키는 공전부를 가지고, 자전 중 및 공전 중에 있어서의 상기 자전축은, 이것에 직교하는 자전 궤도면이 상기 공전축에 직교하는 상기 공전 궤도면에 대하여 제1 경사 각도가 되는 각도로 고정되며, 상기 타겟은, 상기 평면이 상기 공전 궤도면에 대하여 제2 경사 각도가 되는 각도로 고정되어 있다.

상기 제1 경사 각도는, 상기 자전부가 상기 타겟에 가장 접근한 위치에 있어서, 상기 자전축이 상기 타겟의 평면과 비평행이 되는 각도여도 좋다. 상기 제1 경사 각도는, 자전부가 상기 타겟으로부터 가장 이격한 위치에 있어서, 상기 자전 궤도면이 상기 타겟의 평면과 평행이 되는 각도여도 좋다. 상기 제1 경사 각도와 상기 제2 경사 각도는 동일하여도 좋다.

상기 자전부에 의한 상기 워크의 자전의 회전 속도가, 상기 공전부에 의한 상기 워크의 교전의 회전 속도보다 빨라도 좋다. 상기 타겟은, 복수 설치되어 있어도 좋다. 상기 자전부는, 복수 설치되어 있어도 좋다. 상기 자전부는, 상기 공전축에 직교하는 방향의 위치가 가변으로 마련되어 있어도 좋다. 상기 제1 경사 각도가 가변으로 마련되어 있어도 좋다.

또한, 상기 각 양태는, 성막 워크 제조 방법의 발명으로서도 받아들일 수 있다. 즉, 본 발명의 성막 워크의 제조 방법은, 자전부의 자전축에 지지된 성막 대상인 워크를, 상기 자전축을 중심으로 자전시키면서, 상기 자전부를 지지하는 공전부가, 상기 자전축과는 별도의 공전축을 중심으로 공전시키는 단계와, 전원부가, 성막 재료의 타겟에 전력을 인가함으로써, 상기 타겟의 평면의 주위에 도입된 스퍼터 가스를 플라즈마화시켜, 상기 성막 재료를 상기 워크의 성막 대상면에 퇴적시키는 단계를 포함하고, 상기 자전축에 직교하는 자전 궤도면은, 상기 공전축에 직교하는 상기 공전 궤도면에 대하여, 성막 중에 고정되어 있는 제1 경사 각도를 가지며, 상기 타겟은, 상기 평면이 상기 공전 궤도면에 대하여 제2 경사 각도가 되는 각도로 고정되어 있다.

본 발명에 따르면, 간소한 구성으로, 입체물 등의 복수의 면을 갖는 워크에 대하여, 균일한 두께로 성막할 수 있는 성막 장치 및 성막 워크 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 실시형태의 성막 장치의 간략 단면도이다.
도 2는 실시형태의 타겟과 워크의 위치 관계를 나타내는 간략 단면도이다.
도 3은 실시형태의 타겟과 워크의 위치 관계를 나타내는 간략 단면도이다.
도 4는 실시형태의 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 5는 수평인 타겟에 대한 워크의 자전 및 공전 양태를 나타내는 간략 측면도이다.
도 6은 수평인 타겟에 대한 워크의 자전 및 공전 양태를 나타내는 간략 측면도이다.
도 7은 실시형태에 있어서의 워크의 자전 및 공전 양태를 나타내는 간략 평면도이다.
도 8은 실시형태에 있어서의 워크의 자전 및 공전 양태를 나타내는 간략 측면도이다.
도 9는 타겟과 워크의 각도와 성막 상황의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 10은 타겟을 복수 마련한 양태를 나타내는 간략 단면도이다.
도 11은 자전부를 복수 마련한 양태를 나타내는 간략 단면도이다.
도 12는 타겟 및 자전부를 복수 마련한 양태를 나타내는 간략 단면도이다.
도 13은 입체물의 워크의 일례를 나타내는 설명도이다.

본 발명의 실시형태(이하, 본 실시형태라고 부름)에 대해서, 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

[워크]

먼저, 본 실시형태의 성막 대상이 되는 워크는, 성막 대상이 되는 면이 복수 존재하는 입체물이다. 각종 외장 부품, 용기, 케이스, 커버 등에 이용되는 다면체, 곡면체, 복합체는, 워크에 포함된다. 곡면에 대해서는, 각도가 상이한 무수한 선의 집합이라고 생각할 수 있기 때문에, 하나의 곡면도, 복수의 면이 존재한다고 간주할 수 있다.

이하의 설명에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 바닥면과 측면이 직교하는 바닥을 갖는 원통 형상의 입체물을, 성막 대상의 워크(W)로서 이용한 예를 설명한다. 이 경우, 워크(W)의 바깥 바닥면이 평면인 성막 대상면(Wa), 외측면이 곡면인 성막 대상면(Wb)으로 한다. 또한, 성막된 워크를 성막 워크라고 부르고, 본 실시형태는, 성막 워크 제조 방법으로서도 받아들일 수 있다.

[성막 장치]

본 실시형태의 성막 장치(100)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 챔버(1), 스퍼터원(2), 전원부(3), 자전부(4), 공전부(5), 제어 장치(6)를 갖는다.

(챔버)

챔버(1)는, 내부에 스퍼터 가스가 도입되는 용기이다. 스퍼터 가스는, 스퍼터링을 실시하기 위한 가스이다. 스퍼터링은, 성막 재료에의 전력의 인가로 생기는 플라즈마에 의해, 스퍼터 가스로부터 발생하는 이온 등을 성막 재료에 충돌시키고, 이에 의해 내쳐진 성막 재료의 입자를, 성막 대상면에 퇴적시키는 기술이다. 예컨대, 아르곤 가스는, 스퍼터 가스로서 이용할 수 있다.

챔버(1)의 내부의 공간은 진공실(11)을 형성하고 있다. 이 진공실(11)은, 기밀성이 있으며, 감압에 의해 진공으로 할 수 있는 공간이다. 챔버(1)는, 도시는 하지 않지만, 배기구, 도입구를 갖는다. 배기구는, 진공실(11)과 외부 사이에서 기체의 유통을 확보하여, 배기를 행하기 위한 개구이다. 배기구에는, 도시는 하지 않지만, 배관 및 펌프, 밸브 등을 갖는 배기부가 접속되어 있다. 이 배기부에 의한 배기 처리에 의해, 진공실(11) 내는 감압된다.

도입구는, 진공실(11) 내에 스퍼터 가스를 도입하기 위한 개구이다. 이 도입구에는, 도시하지 않지만, 배관, 스퍼터 가스의 가스 공급원, 펌프, 밸브 등을 갖는 가스 공급부가 접속되어 있다. 이 가스 공급부에 의해, 도입구로부터 진공실(11) 내에 스퍼터 가스가 도입된다.

또한, 챔버(1)는, 도시하지 않는 로드록부를 갖는다. 로드록부는, 진공실(11)의 진공을 유지한 상태로, 반송 수단에 의해 외부로부터 미처리의 워크(W)를 진공실(11)에 반입하고, 처리가 끝난 워크(W)를 진공실(11)의 외부에 반출하는 장치이다. 이 로드록부는, 주지의 구조의 것을 적용할 수 있기 때문에, 설명을 생략한다.

(스퍼터원)

스퍼터원(2)은, 워크(W)에 퇴적되어 막이 되는 성막 재료의 공급원이다. 스퍼터원(2)은, 타겟(21), 백킹 플레이트(22), 도전 부재(23)를 갖는다. 타겟(21)은, 평면을 포함하는 성막 재료로 이루어진다. 도 1에서는, 이 평면 및 그 각도(방향)를 SU3으로 나타낸다.

타겟(21)은, 평면(SU3)이, 진공실(11) 내의 워크(W)를 향하는 각도로 마련되어 있다. 타겟(21)의 부착 위치는, 예컨대, 진공실(11)의 천장이다. 성막 재료로서는, 예컨대, 티탄, 실리콘 등을 사용할 수 있다. 단, 스퍼터링에 의해 성막되는 재료이면, 주지의 모든 재료를 적용 가능하다. 타겟(21)의 형상은, 예컨대, 원기둥 형상이다. 단, 타원 기둥 형상, 각기둥 형상 등 다른 형상이어도 좋다. 평면(SU3)은, 스퍼터링 시에, 플라즈마에 의해 발생한 이온이 충돌하는 면, 소위, 스퍼터면이다.

백킹 플레이트(22)는, 타겟(21)에 있어서의 평면(SU3)과는 반대측의 면을 유지하는 부재이다. 도전 부재(23)는, 챔버(1)의 외부로부터 백킹 플레이트(22)를 통해 타겟(21)에 전력을 인가하는 부재이다. 또한, 스퍼터원(2)에는, 필요에 따라 마그넷, 냉각 기구 등이 마련되어 있다.

(전원부)

전원부(3)는, 타겟(21)에 전력을 인가하는 구성부이다. 즉, 전원부(3)는, 타겟(21)에 전력을 인가함으로써, 타겟(21)의 평면(SU3)의 주위에 도입된 스퍼터 가스를 플라즈마화시켜, 성막 재료를 워크(W)에 퇴적시킨다. 본 실시형태에 있어서의 전원부(3)는, 예컨대, 고전압을 인가하는 DC 전원이다. 또한, 고주파 스퍼터를 행하는 장치의 경우에는, RF 전원으로 할 수도 있다.

(자전부)

자전부(4)는, 워크(W)를, 자전축(AX1)을 중심으로 하여 자전시키는 구성부이다. 자전이란, 워크(W)와 교차하는 축선을 중심으로 회전하는 것이다. 이 회전의 축을 자전축(AX1)이라고 부른다. 또한, 자전축(AX1)에 직교하는 평면을, 자전 궤도면이라고 부른다. 도 2, 도 3에서는, 자전 궤도면 및 그 각도(방향)을 SU1로 나타낸다.

자전부(4)는, 구동부(41), 지지체(42)를 갖는다. 구동부(41)는, 회전축을 회전 구동시키는 장치이다. 이 회전축은 자전축(AX1)과 동축이다. 구동부(41)로서는, 예컨대, 모터를 이용할 수 있다.

지지체(42)는, 구동부(41)를, 그 회전축이 후술하는 공전 궤도면(도 2, 도 3의 SU2 참조)에 대하여 경사지는 각도로 고정하는 장치이다. 예컨대, 구동부(41)는, 지지체(42)가 갖는 경사면에 부착되어 있다. 또한, 워크(W)의 회전축에의 부착은, 예컨대, 고정용의 지그를 이용하여 회전축에 부착하는 것이 생각된다.

(공전부)

공전부(5)는, 자전부(4)를, 자전축(AX1)과는 별도의 공전축(AX2)을 중심으로 공전시킴으로써, 타겟(21)에 대한 워크(W)의 접근과 이격을 반복시키는 구성부이다. 공전이란, 워크(W)와 교차하지 않는 축선을 중심으로, 자전부(4)가 회전하는 것이다. 이 회전의 축을 공전축(AX2)이라고 부른다. 또한, 공전축(AX2)에 직교하는 평면을 공전 궤도면이라고 부른다. 이하의 설명에서는, 공전 궤도면 및 그 각도(방향)를 SU2로 나타낸다.

공전부(5)는, 구동부(51), 회전 부재(52)를 갖는다. 구동부(51)는, 회전축을 회전 구동시키는 장치이다. 회전축은 공전축(X2)과 동축이다. 구동부(51)로서는, 예컨대, 모터를 이용할 수 있다. 회전 부재(52)는, 구동부(51)의 회전축 및 자전부(4)가 부착되어, 회전축의 회전에 따라, 자전부(4)를 공전시키는 부재이다.

회전 부재(52)로서는, 원판 형상의 턴테이블을 이용할 수 있다. 이 경우, 예컨대, 턴테이블의 중심에, 구동부(51)의 회전축이 접속되고, 턴테이블의 상면의 편심한 위치에, 자전부(4)가 고정된다.

(각도 설정)

상기와 같은 각 부에서의 각도의 설정을, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 먼저, 자전부(4)의 자전 궤도면(SU1)은, 공전 궤도면(SU2)에 대하여, 제1 경사 각도(θ1)를 가지고 있다. 또한, 타겟(21)의 평면(SU3)은, 공전 궤도면(SU2)에 대하여 제2 경사 각도(θ2)를 가지고 있다. 제1 경사 각도(θ1), 제2 경사 각도(θ2)는, 0°보다 크며, 90°미만으로 한다. 바람직하게는, 후술하는 바와 같이, 0°보다 크며, 45°이하로 한다.

(제어 장치)

제어 장치(6)는, 성막 장치(100)의 각 부를 제어하는 장치이다. 이 제어 장치(6)는, 예컨대, 전용의 전자 회로 혹은 미리 정해진 프로그램으로 동작하는 컴퓨터 등에 의해 구성할 수 있다. 즉, 진공실(11)에의 스퍼터 가스의 도입 및 배기에 관한 제어, 전원부(3)의 제어, 구동부(41, 51)의 제어 등에 관해서는, 그 제어 내용이 프로그램되어 있고, PLC나 CPU 등의 처리 장치에 의해 실행된다. 이 때문에, 다종 다양한 성막 사양에 대응 가능하다.

구체적으로 제어되는 내용으로서는, 초기 배기 압력, 타겟(21)에의 인가 전력, 스퍼터 가스의 유량, 종류, 도입 시간 및 배기 시간, 성막 시간, 공전의 회전 속도, 자전의 회전 속도 등을 들 수 있다.

이러한 제어 장치(6)의 구성을, 가상적인 기능 블록도인 도 4를 참조하여 설명한다. 즉, 제어 장치(6)는, 기구 제어부(60), 기억부(61), 설정부(62), 입출력 제어부(63)를 갖는다.

기구 제어부(60)는, 배기부, 가스 공급부, 로드록부, 전원부(3), 자전부(4), 공전부(5) 등의 구동부(41, 51), 밸브, 스위치, 전원 등을 제어하는 처리부이다. 본 실시형태에 있어서는, 기구 제어부(60)는, 자전의 회전 속도(단위 시간당의 회전수, 이하 동일)가, 공전의 회전 속도보다 고속이 되도록, 자전부(4)의 구동부(41), 공전부(5)의 구동부(51)를 제어한다. 즉, 공전이 1회전 행해지는 동안에, 자전이 1회전보다 많이 행해지도록 제어된다.

기억부(61)는, 예컨대, 자전의 회전 속도, 공전의 회전 속도 등, 본 실시형태의 제어에 필요한 정보를 기억하는 구성부이다. 설정부(62)는, 외부로부터 입력된 정보를, 기억부(61)에 설정하는 처리부이다. 입출력 제어부(63)는, 제어 대상이 되는 각 부와의 사이에서의 신호의 변환이나 입출력을 제어하는 인터페이스이다.

또한, 제어 장치(6)에는, 입력 장치(64), 출력 장치(65)가 접속되어 있다. 입력 장치(64)는, 오퍼레이터가, 제어 장치(6)를 통해 성막 장치(100)를 조작하기 위한 스위치, 터치 패널, 키보드, 마우스 등의 입력 수단이다. 상기 자전의 회전 속도, 공전의 회전 속도는, 입력 장치(64)로부터 원하는 값을 입력할 수 있다.

출력 장치(65)는, 장치의 상태를 확인하기 위한 정보를, 오퍼레이터가 시인 가능한 상태로 하는 디스플레이, 램프, 미터 등의 출력 수단이다. 상기 자전의 회전 속도, 공전의 회전 속도는, 출력 장치(65)에 표시할 수 있다.

[작용]

(성막 처리)

이상과 같은 본 실시형태에 따른 성막 처리를, 이하에 설명한다. 먼저, 로드록부의 반송 수단에 의해, 성막 처리하여야 하는 워크(W)를, 챔버(1)의 진공실(11) 내에 반입하고, 공전부(5)의 회전 부재(52)가, 자전부(4)를 로드록부로부터의 반입 부분으로 이동시킨다. 반송 수단은 반입된 워크(W)를, 자전부(4)의 구동부(41)의 회전축에 부착한다.

배기부는, 진공실(11)을 배기하여 감압함으로써 진공으로 한다. 가스 공급부는, 스퍼터 가스를 진공실(11)에 공급하고, 이에 의해, 타겟(21)의 평면(SU3)의 주위를 스퍼터 가스의 분위기로 한다. 그리고, 자전부(4)에 의해 워크(W)가 자전을 개시하여, 공전부(5)에 의해 자전부(4)가 공전을 개시한다. 즉, 구동부(41)가 작동함으로써 워크(W)가 자전하고, 이와 함께 구동부(51)가 작동하여 회전 부재(52)가 회전함으로써, 워크(W)가 공전한다. 제어 장치(6)의 기구 제어부(60)는, 자전의 회전 속도를, 공전의 회전 속도보다 고속으로 한다. 이와 같이, 워크(W)가 자전하면서 공전함으로써, 타겟(21)에 접근하는 위치와 이격하는 위치를 반복한다.

전원부(3)가, 타겟(21)에 전력을 인가하면, 진공실(11) 내의 스퍼터 가스가 플라즈마화된다. 스퍼터원(2)에 있어서, 플라즈마에 의해 발생한 이온은, 타겟(21)에 충돌하여 입자를 비산한다. 이에 의해, 워크(W)의 성막 대상면(Wa), 성막 대상면(Wb)에, 성막 재료의 입자가 퇴적되어 막이 생성된다. 예컨대, 티탄 또는 실리콘의 막이 형성된다.

(성막 균일화의 원리)

먼저, 타겟을 워크의 공전 궤도면의 상방에서 공전 궤도면에 대하여 평행하게 배치하여, 성막 중에 워크(W)를 경사시켜 자전 및 공전시킨 경우, 성막 대상면(Wa, Wb)에 균일한 두께로 성막되지 않는 이유를, 워크(W)의 자전 및 공전 양태를 나타내는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 도 5 및 도 6은, 수평 배치된 타겟(T)에 의해, 상기와 같은 워크(W)의 성막 대상면(Wa), 성막 대상면(Wb)에 대하여 성막하는 경우를 나타낸다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 수평 방향의 타겟(T)에 대하여, 성막 대상면(Wa)이 내측 상방을 향하도록, 워크(W)에 경사시켜 자전시키면서 공전시키는 경우, 워크(W)의 타겟(T)에 대한 거리는 일정하며, 성막 대상면(Wa)은, 항상 타겟(T)측을 향하고 있다. 더구나, 성막 대상면(Wa)은, 파선 화살표로 나타내는 바와 같이, 항상, 타겟으로부터 내쳐진 성막 재료(M)의 조사 영역 내에 있다. 그 때문에, 단위 시간당의 성막량이 매우 많아진다.

또한, 성막 대상면(Wb)은, 자전 및 공전 중, 성막 대상면(Wa)보다 타겟(T)으로부터 멀어지며, 타겟(T)으로부터의 성막 재료(M)의 조사 영역에 대하여 이면에 숨어 버리는 부분이 생긴다. 워크(W)의 자전에 의해, 성막 대상면(Wb)의 타겟(T)에 대향하는 면은 순차 변화하기 때문에, 성막량은 전체 둘레에 걸쳐 분산되어 평균화되지만, 성막 대상면(Wa)과의 성막량의 차는 확대된다.

한편, 도 6에 나타내는 바와 같이, 도 5와는 반대로, 워크(W)의 각도를 바꾸어, 성막 대상면(Wa)이 외측 상방을 향하도록, 워크(W)에 경사시켜 자전시키면서 공전시킨다. 이 경우, 워크(W)의 타겟(T)에 대한 거리는 일정하며, 성막 대상면(Wb)의 일부가 항상 타겟(T)에 거의 정면으로부터 마주보는 상태, 즉, 대향한 상태로 되어 있다. 이 때문에, 성막 대상면(Wb)에의 단위 시간당의 성막량이, 성막 대상면(Wa)보다 많아진다. 왜냐하면, 워크(W)의 자전에 의해, 성막 대상면(Wb)의 타겟(T)에 대향하는 면은 순차 변화하기 때문에, 성막량이 많은 부분은 전체 둘레에 걸쳐 분산되어 평균화된다. 그러나, 성막 대상면(Wa)은, 항상 타겟(T)에 대한 경사가 커서, 항상 성막량이 적은 상태이다. 이 때문에, 성막 대상면(Wa, Wb)의 성막량의 차는 확대된다.

다음에, 본 실시형태에 따른 성막이, 성막 대상면(Wa, Wb)에 균일하게 이루어지는 원리를, 도 2 및 도 3에 더하여, 성막 중의 워크(W)의 자전 및 공전 양태를 나타내는 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 성막 대상면(Wa)이 타겟(21)의 평면(SU3)에 대하여, 평행 또는 평행에 가까운 상태로 마주보는 것은, 타겟(21)으로부터 가장 이격한 위치이다. 그 때문에, 성막 대상면(Wa)이 타겟(21)에 대향하고 있어도, 단위 시간당의 성막량은 비교적 적다. 또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 성막 대상면(Wa)이 타겟(21)에 가장 접근한 위치에 오는 경우, 타겟(21)의 평면(SU3)에 대하여, 큰 경사 각도로 마주본다. 그 때문에, 타겟(21)과의 거리가 접근하고 있어도, 단위 시간당의 성막량은 비교적 적다. 단, 도 7에 나타내는 바와 같이, 워크(W)의 성막 대상면(Wa)은, 자전 및 공전 중, 항상 타겟(21)으로부터의 성막 재료(M)의 조사 영역에 들어가 있으며, 또한, 타겟(21)측을 향하고 있다. 이 때문에, 성막 대상면(Wa)에 성막되는 시간은 길다. 따라서, 전체로서의 성막량은 확보할 수 있다. 또한, 타겟(21)은 자전하고 있기 때문에, 성막량은 성막 대상면(Wa)의 전체면에 걸쳐 분산되어 평균화되기 때문에, 막 두께가 균일해진다.

한편, 도 3에 나타내는 바와 같이, 성막 대상면(Wb)이 타겟(21)의 평면(SU3)에 대하여, 평행 또는 평행에 가까운 상태로 마주보는 것은, 타겟(21)에 가장 접근한 위치이며, 이때의 단위 시간당의 성막량은 매우 많다. 또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 성막 대상면(Wb)이 타겟(21)으로부터 가장 이격한 위치에 오는 경우, 타겟(21)의 평면(SU3)에 대하여, 큰 경사 각도로 마주보기 때문에, 단위 시간당의 성막량은 매우 적다. 이와 같이, 성막 대상면(Wb)에 대한 성막량은 공전 궤도의 장소에 따라 크게 상이하지만, 워크(W)가 자전하기 때문에 공전 중에 타겟(21)측을 향하는 성막 대상면(Wb)은 항상 교체된다. 이 때문에, 거리의 차이에 의한 성막량의 차는 상쇄된다. 또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 워크(W)의 성막 대상면(Wb)은, 자전 및 공전 중, 타겟(21)의 평면(SU3)으로부터의 성막 재료(M)의 조사 영역에 대하여, 이면에 숨어 버리는 부분이 생긴다. 그러나 전술한 바와 같이, 워크(W)는 자전하고 있기 때문에, 타겟(21)에 대향하는 면은 순차 변화하여, 성막량은 전체 둘레에 걸쳐 분산되어 평균화되기 때문에, 막 두께가 균일해진다.

이와 같이, 성막 대상면(Wa)은, 성막 시간이 긴 만큼, 상기한 바와 같이 단위 시간당의 성막량을 적게 하였다. 한편, 성막 대상면(Wb)은, 성막 대상면(Wb)이 타겟(21)측을 향하지 않는 시간이 생긴 만큼, 단위 시간당의 성막량이 매우 많아지는 타이밍을 마련하여, 성막 시간의 짧음을 보충할 수 있도록 하였다. 이 때문에, 성막 대상면(Wa)과 성막 대상면(Wb)은, 최종적으로는 근사한 막 두께로 수속해 감으로써, 워크(W)의 성막 대상면(Wa, Wb)에는, 전체로서, 균일한 막 두께가 실현된다.

(각도 설정예)

이하, 본 실시형태에 있어서의 각 부의, 보다 바람직한 각도 설정의 일례를 설명한다. 먼저, 제1 경사 각도(θ1)가, 자전부(4)가 타겟(21)에 가장 접근한 위치에 있어서, 자전축(AX1)이 타겟(21)의 평면(SU3)과 비평행이 되는 각도이다. 또한, 제1 경사 각도(θ1)는, 자전부(4)가 타겟(21)으로부터 가장 이격한 위치에 있어서, 자전 궤도면(SU1)이 타겟(21)의 평면(SU3)과 평행이 되는 각도이다. 또한, 이 예에서는, 자전축(AX1)은, 공전축(AX2)을 통과하여 공전 궤도면(SU2)에 직교하는 평면을 따라 마련되어 있다. 이 때문에, 상기와 같은 가장 이격한 위치에 있어서의 자전 궤도면(SU1)과 평면(SU3)의 평행을 실현시키기 위해서는, 제1 경사 각도(θ1)와 제2 경사 각도(θ2)가 동일하면 좋다.

그리고, 자전축(AX1)에 대하여, 워크(W)를, 하나의 성막 대상면(Wa)이 직교하는 각도로 지지한다. 즉, 성막 대상면(Wa)이, 자전축(AX1)에 직교하는 각도가 되도록, 구동부(41)의 회전축에 워크(W)가 부착된다. 이에 의해, 자전축(AX1)에 지지된 워크(W)는, 자전 궤도면(SU1)에 평행인 각도의 면이 성막 대상면(Wa)이 되고, 자전 궤도면(SU1)에 직교하는 각도의 면이 성막 대상면(Wb)이 된다. 또한, 워크(W)의 회전의 중심이, 성막 대상면(Wa)의 무게 중심이 되도록 하여, 회전의 편심을 억제하는 것이 바람직하다.

그렇게 하면, 성막 대상면(Wa)은, 자전 궤도면(SU1)과 일치 또는 평행이 된다. 이에 의해, 도 2에 나타내는 바와 같이, 워크(W)가 타겟(21)에 가장 이격한 위치에 오는 경우에는, 성막 대상면(Wa)은, 타겟(21)의 평면(SU3)에 평행이 된다. 또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 워크(W)가 타겟(21)에 가장 접근한 위치에 오는 경우에는, 자전축(AX1)과 평행한 성막 대상면(Wb)이, 타겟(21)의 평면(SU3)에 경사한 각도로 마주보는 것뿐만 아니라, 이것에 직교하는 성막 대상면(Wa)도, 타겟(21)의 평면(SU3)에 경사한 각도로 마주본다.

이상과 같은 각도 설정으로 한 경우, 도 2에 나타내는 바와 같이, 워크(W)가, 타겟(21)의 평면(SU3)으로부터 가장 이격한 위치에 오는 경우, 타겟(21)의 평면(SU3)에 대하여, 성막 대상면(Wa)은 평행이 되고, 성막 대상면(Wb)은 직교하는 각도가 된다. 또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 워크(W)가, 타겟(21)의 평면(SU3)에 가장 접근하는 위치에 오는 경우, 타겟(21)의 평면(SU3)에 대하여, 성막 대상면(Wb)은 평행에 가까운 각도가 되고, 성막 대상면(Wa)은 성막 대상면(Wb)보다 큰 경사각으로 마주본다.

이와 같이, 성막 대상면(Wa) 및 성막 대상면(Wb)에 대해서 타겟(21)의 평면(SU3)에 대한 각도 및 거리를 변화시키면서 스퍼터링을 행하면, 상기한 바와 같이, 성막 대상면(Wa)과 성막 대상면(Wb)의 성막량의 차가 상쇄되어, 전체로서 균일한 두께의 성막이 이루어진다.

(실험 결과)

이러한 성막 처리의 실험 결과를, 도 9를 참조하여 설명한다. 이 실험에 있어서는, 워크(W)의 성막 대상면(Wa)을 상면, 성막 대상면(Wb)을 측면으로 한다. 먼저, 비교예는, 제1 경사 각도(θ1)가 0°, 제2 경사 각도(θ2)가 0°, 자전 궤도면(SU1)과 타겟(21)의 평면(SU3)의 각도가 180°인 경우이다. 이 경우, 타겟(21)의 평면(SU3)에 대하여, 워크(W)의 상면은 항상 평행이다. 그렇게 되면, 워크(W)의 상면에 매우 두껍게 성막되어 버리게 된다. 이것을, 도 9에서는, 성막이 균일해지지 않는 것을 나타내는 「×」로 나타낸다.

한편, 실시예 1은, 제1 경사 각도(θ1)가 40°, 제2 경사 각도(θ2)가 40°, 워크(W)가 타겟(21)에 가장 접근하였을 때에, 자전 궤도면(SU1)과 타겟(21)의 평면(SU3)의 각도(도 3에 α로 나타냄)가 100°인 경우이다. 이 경우, 자전부(4)가 타겟(21)에 가장 접근하였을 때에, 워크(W)의 상면도 측면도, 타겟(21)의 평면(SU3)에 경사 각도를 가지고 대향한다. 그리고, 측면은 평면(SU3)에 대하여 평행에 가깝고, 상면은 평면(SU3)에 대하여 경사가 크다. 이 때문에, 상기 실시형태에서 설명한 대로, 워크(W)의 상면 및 측면에 균일하게 성막된다. 이것을, 도 9에서는, 성막의 균일성이 매우 양호한 것을 나타내는 「◎」로 나타낸다.

실시예 2는, 제1 경사 각도(θ1)가 45°, 제2 경사 각도(θ2)가 45°, 워크(W)가 타겟(21)에 가장 접근하였을 때에, 자전 궤도면(SU1)과 타겟(21)의 평면(SU3)의 각도(α)가 90°인 경우이다. 이 경우, 워크(W)가 타겟(21)에 가장 접근하였을 때에, 타겟(21)의 평면(SU3)에 대하여, 워크(W)의 측면이 평행이 되지만, 상면은 직교하는 각도가 된다. 이 경우, 워크(W)의 측면의 막 두께가 상면의 막 두께에 비해서 약간 두꺼워지지만, 거의 균일하다고 할 수 있는 상태가 얻어진다. 이것을, 도 9에서는, 성막의 균일성이 양호한 것을 나타내는 「○」로 나타낸다.

이상의 결과로부터, 제1 경사 각도(θ1) 및 제2 경사 각도(θ2)를 40°로 하면, 상면 및 측면에 가장 균일한 성막이 가능해진다. 단, 제품에 따라 요구되는 균일의 정도는 상이하다. 이 때문에, 제1 경사 각도(θ1)와 제2 경사 각도(θ2)를, 0°보다 크고, 45°이하의 각도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 경사 각도(θ1)와 제2 경사 각도(θ2)의 설정을, 범위 내에서 바꿈으로써, 상면과 측면의 막 두께비율을 조정할 수 있다.

[효과]

이상과 같은 본 실시형태에서는, 평면(SU3)을 포함하는 성막 재료의 타겟(21)과, 타겟(21)에 전력을 인가하는 전원부(3)와, 워크(W)를 자전축(AX1)을 중심으로 하여 자전시키는 자전부(4)와, 자전부(4)를 자전축(AX1)과는 별도의 공전축(AX2)을 중심으로 공전시킴으로써 타겟(21)에 대한 워크(W)의 접근과 이격을 반복시키는 공전부(5)를 가지고, 자전 중 및 공전 중에 있어서의 자전축(AX1)은, 이것에 직교하는 자전 궤도면(SU1)이 공전축(AX2)에 직교하는 공전 궤도면(SU2)에 대하여 제1 경사 각도(θ1)를 갖는 각도로 고정되며, 타겟(21)은, 평면(SU3)이 공전 궤도면(SU2)에 대하여 제2 경사 각도(θ2)를 갖는 각도로 고정되어 있다.

이상과 같은 본 실시형태에서는, 워크(W)를 자전시키는 자전부(4)의 자전축(AX1)과, 타겟(21)의 평면(SU3)을, 공전 궤도면(SU2)에 대하여 경사시킴으로써, 자전하는 워크(W)가, 타겟(W)의 평면(SU3)에 대하여, 각도를 변화시키면서, 또한, 접근과 이격을 반복함으로써 거리를 바꾸면서 성막을 행한다. 이 때문에, 성막량이 성막 대상면(Wa, Wb)의 전체에 분산되어, 균일한 성막이 실현된다.

또한, 타겟(W)의 평면(SU3)에 대하여 워크(W)의 각도를 변화시키면서 성막을 행하는 구성이면서, 자전 중 및 공전 중에 있어서의 제1 경사 각도는 고정되어 있기 때문에, 성막 중의 각도 조정을 필요로 하는 것에 따른 구조의 복잡화를 방지하여, 간소한 구성으로 균일한 성막이 실현된다.

특히, 본 실시형태에서는, 제1 경사 각도(θ1)를, 자전부(4)가 타겟(21)에 가장 접근한 위치에 있어서, 자전축(AX1)이 타겟(21)의 평면(SU3)과 비평행이 되는 각도로 설정되어 있다. 이 때문에, 성막량이 매우 많아지는, 워크(W)가 타겟(21)에 가장 접근하는 위치에 있어서도, 성막 대상면(Wa, Wb)의 양자가, 타겟(21)의 평면(SU3)과 직교하는 각도가 되지 않고 경사진 상태로 타겟(21)을 마주보기 때문에, 성막 대상면(Wa, Wb)의 한쪽에 성막이 이루어지지 않는 상태가 회피되어, 성막량이 전체로서 보다 균일해진다.

또한, 본 실시형태에서는, 제1 경사 각도(θ1)는, 자전부(4)가 타겟(21)으로부터 가장 이격한 위치에 있어서, 자전 궤도면(SU1)이 타겟(21)의 평면(SU3)과 평행이 되는 각도이다. 이와 같이, 워크(W)가 타겟(21)으로부터 이격하고 있는 경우에는, 전체의 성막량이 적어지기 때문에, 성막 대상면(Wa, Wb)과 타겟(21)의 평면(SU3)이 이루는 각도가 상이하여도, 성막 대상면(Wa, Wb)에의 성막량의 차는 적어, 전체로서 균일하게 성막된다.

또한, 본 실시형태에서는, 제1 경사 각도(θ1)와 제2 경사 각도(θ2)가 동일하다. 이 때문에, 타겟(21)의 각도에, 자전부(4)의 자전 궤도면(SU1)의 각도를 맞추면 좋으며, 성막 장치(100)의 설계 및 조정이 용이해진다.

또한, 본 실시형태에서는, 자전부(4)에 의한 워크(W)의 자전의 회전 속도가, 공전부(5)에 의한 워크(W)의 공전의 회전 속도보다 빠르다. 즉, 워크(W)가 1회 공전하는 동안에, 워크(W)가 1회보다 많이 자전한다. 이 때문에, 워크(W)의 성막 대상면(Wa, Wb)에 있어서의 타겟(21)에 대향하는 시간의 불균일이 해소되어, 전체로서 균일한 성막을 실현할 수 있다. 또한, 워크(W)의 자전의 회전 속도는, 워크(W)의 공전의 회전 속도보다 빠른 속도이지만, 공전의 회전 속도의 정수배가 아닌 회전 속도, 예컨대, 2.1배나 2.3배 등의 회전 속도로 하면 좋다. 이러한 회전 속도로 설정하면, 예컨대, 공전에 의해 워크(W)가 타겟(21)에 가장 접근하는 위치에 올 때마다, 워크(W)의 성막 대상면(Wb) 중에서 타겟(W)의 평면(SU3)에 대향하는 부분을 상이하게 할 수 있다. 이에 의해, 성막 대상면(Wa, Wb) 상에 있어서의 성막의 치우침을, 한층 더 저감시킬 수 있다.

[다른 실시형태]

본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 이하와 같은 양태도 포함한다.

(1) 타겟은, 복수 설치되어 있어도 좋다. 이에 의해, 자전 및 공전하는 워크가, 각 타겟에 대하여 상기와 같은 각도 및 거리의 변화를 반복하기 때문에, 타겟마다의 약간의 위치나 각도, 특성의 차이 등이 상쇄되어, 전체로서의 균일화를 달성하기 쉬워진다. 더구나, 하나의 워크에 대한 성막 처리를 고속화할 수 있다. 이 경우에도, 타겟마다, 제1 경사 각도, 제2 경사 각도의 관계가 성립하도록, 각 타겟, 자전부 및 공전부가 구성되어 있는 것으로 한다. 예컨대, 도 10에 나타내는 바와 같이, 한쌍의 스퍼터원(2) 및 전원(3)을, 공전축(AX2)에 대하여 대칭이 되는 위치 관계에 마련할 수 있다. 또한, 타겟의 수는, 2개에는 한정되지 않고, 3개 이상이어도 좋다. 또한, 복수의 타겟은, 공전축(AX2)을 중심으로 하는 원주 상에 등간격으로 배치하여도 좋고, 부등 간격으로 배치하여도 좋다.

또한, 자전부는, 복수 설치되어 있어도 좋다. 이에 의해, 성막되는 워크의 생산 효율을 높일 수 있다. 이 경우에도, 자전부마다, 제1 경사 각도, 제2 경사 각도의 관계가 성립하도록, 타겟, 각 자전부 및 공전부가 구성되어 있는 것으로 한다. 예컨대, 도 11에 나타내는 바와 같이, 한쌍의 자전부(4)를 공전축(AX2)에 대하여 대칭이 되는 위치 관계에 마련할 수 있다. 또한, 자전부의 수는, 2개에는 한정되지 않고, 3개 이상이어도 좋다.

또한, 타겟 및 자전부를 복수 마련하여도 좋다. 이 경우에도, 각 타겟 및 각 자전부에, 제1 경사 각도, 제2 경사 각도의 관계가 성립하도록, 각 타겟, 각 자전부 및 공전부가 구성되어 있는 것으로 한다. 예컨대, 도 12에 나타내는 바와 같이, 한쌍의 타겟(21) 및 한쌍의 자전부(4)를, 공전축(AX2)에 대하여 대칭이 되는 위치 관계에 마련할 수 있다. 또한, 타겟 및 자전부의 수는, 2개에는 한정되지 않고, 3개 이상이어도 좋다.

또한, 상기한 바와 같이, 타겟, 자전부의 쌍방 또는 한쪽을 복수 마련하는 경우라도, 각 타겟, 각 자전부에 있어서의 제1 경사 각도, 제2 경사 각도의 관계는 동일하게 하면 좋기 때문에, 설계는 용이하다. 제1 경사 각도, 제2 경사 각도를 동일하게 한 경우에는, 설계가 보다 간단해진다. 또한, 성막 중에 제1 경사 각도를 바꾸는 경우에 비해서, 제어 구성을 간략화할 수 있기 때문에, 다수의 타겟 또는 자전부를 마련하여도, 제어 구성의 복잡화를 방지할 수 있다.

(2) 제1 경사 각도가 가변으로 마련되어 있어도 좋다. 자전축을 공전부에 대하여 각도 변경 가능하게 마련하고, 성막 처리 전에, 자전축의 제1 경사 각도를 바꾸는 것도 가능하다. 즉, 제1 경사 각도는, 워크가 접근하였을 때에, 다른 성막 대상면이 각각 타겟의 평면에 경사하여 마주보는 각도이면 좋고, 제1 경사 각도가 제2 경사 각도와 동일할 필요는 없다. 예컨대, 자전부의 지지체를, 공전부의 회전 부재에 축을 중심으로 회동 가능하게 마련하는, 가요성을 갖는 부재로 하는 등에 의해, 각도 변경 가능하게 구성하는 것이 생각된다. 단, 이 경우에도, 공전 중 및 자전 중은 제1 경사 각도는 고정이다.

(3) 공전부의 구성 및 자전부의 공전부에 대한 지지 구성은, 상기 양태에는 한정되지 않는다. 공전부의 회전 부재를, 회전 반경 방향으로 신장한 봉형의 아암으로 할 수도 있다. 또한, 자전부의 지지체를, 공전부에 연속하여 또는 접속되어 세워서 설치된 봉형의 아암에 의해, 구동부를 지지하는 구성으로 할 수도 있다.

또한, 자전부(4)는, 공전축에 직교하는 방향의 위치를 가변으로 마련하여도 좋다. 즉, 제1 경사 각도 및 제2 경사 각도의 관계를 유지한 채로, 자전부의 공전의 반경 방향의 위치를 바꿈으로써, 성막 조건을 바꿀 수 있다. 예컨대, 자전부를, 공전부의 회전 부재의 반경 방향으로 슬라이드 이동 가능하게, 또한 원하는 위치에 고정 가능하게 마련하는 것이 생각된다. 이에 의해, 예컨대, 자전부의 위치를 공전축에 가깝게 함으로써, 워크가 타겟에 접근하였을 때와 이격하였을 때의 막 두께차를 작게 할 수 있다. 이 때문에, 상기 실시예 2에서 나타내 45°의 양태라도, 측면이 약간 두꺼워지는 경향을 억제하여, 균일하게 할 수 있다.

자전부의 구동부, 공전부의 구동부는, 모터에 의한 회전축의 다이렉트 드라이브 구성으로 하여도, 모터를 구동원으로 하는 회전축의 기어 드라이브 기구, 벨트 드라이브 기구 등이어도 좋다. 자전부의 자전축에 대한 워크의 부착 방법에 대해서도, 공지의 모든 기술을 적용 가능하다. 이 자전축에 대한 워크의 부착 각도에 따라서도, 막 두께가 변화한다. 단, 각 워크에 변동이 없는 일정한 성막 결과를 얻는 경우에는, 자전축에 대하여, 하나의 성막 대상면이 직교하는 각도로 부착되는 것이 바람직하다. 또한, 자전의 회전 속도, 공전의 회전 속도를 조정함으로써도, 성막 조건을 바꿀 수 있다.

(4) 성막 대상이 되는 워크의 형상도, 상기 실시형태에서 나타낸 것에는 한정되지 않는다. 상기 실시형태에서는, 평면인 성막 대상면(Wa)과 곡면인 성막 대상면(Wb)의 이면을 스퍼터링에 의해 성막하는 사례를 나타내었다. 이와 같이, 워크는, 복수의 투영면에 대응하는 성막 대상면을 갖는 입체물로서 파악할 수 있다.

예컨대, 도 13에 나타내는 바와 같이, 워크(W)가, 단순한 형상이 아닌 입체물인 경우, 직교하는 2방향으로부터 투영함으로써, 직교하는 2개의 투영면(Pa, Pb)을 형성한다. 투영면(Pa)이 타겟에 대향하였을 때에, 투영면(Pa)에 대응하는 워크(W)의 표면이 거의 성막 대상면이 된다. 투영면(Pb)이 타겟에 대향하였을 때에, 투영면(Pb)에 대응하는 워크(W)의 표면이 거의 성막 대상면이 된다. 워크(W)는 자전함으로써, 워크(W)를 향하는 투영면은, Pa로부터 Pb 사이를 무단계로 변화한다.

단, 타겟의 평면의 각도, 워크(W)의 회전축에의 부착 각도 등의 여러 가지 조건에 따라, 투영면의 형상은 상이하다. 또한, 인가 전력, 스퍼터 가스의 양이나 종류, 타겟의 크기나 재료 등의 여러 가지 조건에 따라, 성막 재료의 조사 영역도 상이하다. 이 때문에, 여러 가지 조건에 따라, 투영면, 성막 대상면은 변화한다.

상기한 바와 같이, 입체물인 워크는, 다면체, 곡면체, 복합체를 포함하고, 요철이 있는 형상이어도 좋다. 워크의 성막 대상면이 복수 있는 경우의 경계는, 각을 형성하고 있어도, 라운딩을 띠고 있어도 좋다. 성막 대상면에 경계라고 부를 수 있는 것이 없이 연속하고 있지만, 각 부의 각도가 상이한 면이어도 좋다. 또한, 워크 전체의 형상 또는 성막 대상면의 형상은, 특정 축을 기준으로 하는 대상 형상이 아니어도 좋다. 또한, 예컨대, 곡면을 성막 대상면으로 하여, 자전축에 직교하는 각도로 부착하는 경우에는, 자전축에 직교하는 성막 대상면의 각도는, 곡면의 접선 방향 또는 투영면 방향으로 한다.

1 챔버 2 스퍼터원
3 전원부 4 자전부
5 공전부 6 제어 장치
11 진공실 21 타겟
22 백킹 플레이트 23 전극
41 구동부 42 지지체
51 구동부 52 회전 부재
60 기구 제어부 61 기억부
62 설정부 63 입출력 제어부
64 입력 장치 65 출력 장치
100 성막 장치 AX1 자전축
AX2 공전축 M 성막 재료
SU1 자전 궤도면 SU2 공전 궤도면
SU3 평면 Wa, Wb 성막 대상면
θ1 제1 경사 각도 θ2 제2 경사 각도

Claims (14)

1. 평면을 포함하는 성막 재료의 타겟과,
   타겟에 전력을 인가하는 전원부와,
   성막 대상인 워크를 자전축을 중심으로 하여 자전시키는 자전부와,
   상기 자전부를, 상기 자전축과는 별도의 공전축을 중심으로 공전시킴으로써, 상기 타겟에 대한 상기 워크의 접근과 이격을 반복시키는 공전부
   를 가지며,
   자전 중 및 공전 중에 있어서의 상기 자전축은, 이것에 직교하는 상기 자전 궤도면이 상기 공전축에 직교하는 공전 궤도면에 대하여 제1 경사 각도가 되는 각도로 고정되며,
   상기 타겟은, 상기 평면이 상기 공전 궤도면에 대하여 제2 경사 각도가 되는 각도로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 경사 각도는, 상기 자전부가 상기 타겟에 가장 접근한 위치에 있어서, 상기 자전축이 상기 타겟의 평면과 비평행이 되는 각도인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 경사 각도는, 상기 자전부가 상기 타겟으로부터 가장 이격한 위치에 있어서, 상기 자전 궤도면이 상기 타겟의 평면과 평행이 되는 각도인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 경사 각도와 상기 제2 경사 각도는 동일한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자전부에 의한 상기 워크의 자전의 회전 속도가, 상기 공전부에 의한 상기 워크의 공전의 회전 속도보다 빠른 것을 특징으로 하는 성막 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 타겟은, 복수 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자전부는, 복수 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자전부는, 상기 공전축에 직교하는 방향의 위치가 가변적으로 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 경사 각도는 가변적으로 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
10. 자전부의 자전축에 지지된 성막 대상인 워크를, 상기 자전축을 중심으로 자전시키면서, 상기 자전부를 지지하는 공전부가, 상기 자전축과는 별도의 공전축을 중심으로 공전시키는 단계와,
    전원부가, 성막 재료의 타겟에 전력을 인가함으로써, 상기 타겟의 평면의 주위에 도입된 스퍼터 가스를 플라즈마화시켜, 상기 성막 재료를 상기 워크의 성막 대상면에 퇴적시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 자전축에 직교하는 상기 자전 궤도면은, 상기 공전축에 직교하는 공전 궤도면에 대하여, 성막 중에 고정되어 있는 제1 경사 각도를 가지며,
    상기 타겟은, 상기 평면이 상기 공전 궤도면에 대하여 제2 경사 각도가 되는 각도로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 성막 워크의 제조 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 공전부는, 상기 자전부를 공전시킴으로써, 상기 타겟에 대한 상기 워크의 접근과 이격을 반복시키는 것을 특징으로 하는 성막 워크의 제조 방법.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 제1 경사 각도는, 상기 자전부가 상기 타겟에 가장 접근한 위치에 있어서, 상기 자전축이 상기 타겟의 평면과 비평행이 되는 각도인 것을 특징으로 하는 성막 워크의 제조 방법.
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 경사 각도는, 상기 자전부가 상기 타겟으로부터 가장 이격한 위치에 있어서, 상기 자전 궤도면이 상기 타겟의 평면과 평행이 되는 각도인 것을 특징으로 하는 성막 워크의 제조 방법.
14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자전축에 지지된 상기 워크는, 상기 자전 궤도면에 평행한 각도의 면과, 상기 자전 궤도면에 직교하는 각도의 면을, 성막 대상으로 하는 것을 특징으로 하는 성막 워크의 제조 방법.

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