KR20190112067A

KR20190112067A - 성막 장치 및 성막물의 제조 방법

Info

Publication number: KR20190112067A
Application number: KR1020197025078A
Authority: KR
Inventors: 히로후미 후지이
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2019-10-02
Also published as: WO2018147122A1; EP3564405A4; US11225711B2; EP3564405B1; CN110268093B; US20200017956A1; BR112019016335A2; CN110268093A; JP6784608B2; JP2018127679A; MX2019008979A; PT3564405T; EP3564405A1

Abstract

워크의 둘레 방향의 막 두께 분포를 제어하는 것이 가능한 성막 장치가 제공된다. 성막 장치는, 복수의 워크(100)룰 보유 지지하여 자공전시키는 워크 회전 장치(5)와, 워크(100)의 외주면을 성막하기 위한 재료가 되는 입자가 튀어나오는 출사면(3a)을 갖는 타깃(3)과, 타깃(3)으로부터 입자가 튀어나오기 위한 아크 전류를 타깃(3)에 부여하는 전원(4)과, 자전하는 워크(100)의 특정 부분(102)이 출사면(3a)을 향하는 기간의 적어도 일부인 특정 기간에 있어서 아크 전류를 기준 출력보다도 높은 출력으로 하도록 전원(4)을 제어하는 제어부(23)를 구비한다.

Description

성막 장치 및 성막물의 제조 방법

본 발명은 성막 장치 및 성막물의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 엔진의 피스톤 링 등의 워크의 내마모성을 향상시키기 위하여, 당해 워크의 외주면에 질화크롬 등의 경질 피막을 PVD 등의 성막 방법에 의해 형성하는 일이 행하여진다.

피스톤 링은, 원환의 일부가 도중에 끊어진 형상을 갖는 금속제의 부재이며, 그 도중에 끊어진 부분인 공간을 사이에 두고 서로 대향하는 1쌍의 대향 단부를 갖고 있다. 피스톤 링은, 그 외경을 작게 하는 방향 즉 상기 대향 단부끼리 접근하는 방향으로 변형하면서 엔진의 실린더에 삽입되어 사용된다. 이 사용 상태에서는, 상기 대향 단부에는, 외측으로 벌어지려는 힘이 가장 크게 걸린다. 즉, 당해 대향 단부는, 실린더 내벽에 가장 강하게 압박되므로, 엔진의 사용 시에 가장 마모되기 쉽다.

그래서, 상기 대향 단부의 마모를 방지하기 위해서, 당해 단부에 형성되는 상기 경질 피막을 부분적으로 두껍게 하는 것이 생각된다.

종래, 피스톤 링에 있어서의 상기 대향 단부에서의 경질 피막의 막 두께를 다른 부위의 막 두께보다도 두껍게 하는 성막 방법으로서, 특허문헌 1의 기재된 성막 방법이 알려져 있다.

이 성막 방법은, 피스톤 링을 회전 테이블에 적재하는 것과, 당해 회전 테이블을 모터에 의해 구동하여 상기 피스톤 링을 자전 및 공전시키는 것과, 상기 모터에 대해 속도 명령을 부여함으로써, 피스톤 링의 합구부가 증발원에 거의 정면으로 대향할 때에 피스톤 링의 자전 속도가 느려지도록 모터를 제어하는 것을 포함한다. 이 제어는, 피스톤 링의 대향 단부가 증발원에 정면으로 대향할 때의 피스톤 링의 자전 속도를 당해 단부 이외의 부위가 증발원에 정면으로 대향할 때의 자전 속도보다도 느리게 하여 상기 단부에 있어서의 경질 피막의 두께를 다른 부위에 있어서의 경질 피막의 두께보다도 두껍게 하는 것을 가능하게 하고 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 모터를 제어하여 피스톤 링의 자전 속도를 바꾸는 성막 방법에서는, 모터에 대해 속도 명령을 부여하고 나서 회전 테이블 위의 피스톤 링이 소정의 자전 속도에 도달할 때까지는 타임 래그가 있다. 이 타임 래그는, 피스톤 링 등의 워크의 중량 또는 회전 테이블의 상태나 온도 등에 의해 성막 처리중에 변화되므로, 피스톤 링의 자전 속도의 제어의 재현성이 낮다. 즉, 피스톤 링의 대향 단부가 증발원을 향하고 있을 때에 피스톤 링의 자전 속도를 느리게 하는 속도 제어를 확실하게 행하기가 어렵다. 그 결과, 당해 단부에 있어서의 막 두께를 고정밀도로 제어하기는 매우 곤란하다. 이 과제는, 피스톤 링에 한정되지 않고, 워크의 표면에 형성되는 막의 두께를 그 둘레 방향에 대해 상이하게 하는 성막에 대해 생길 수 있다.

일본 특허 제4680380호 공보

본 발명은 워크의 둘레 방향의 막 두께 분포를 고정밀도로 제어하는 것이 가능한 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제공되는 것은, 성막 장치이며, 챔버와, 상기 챔버의 내부에 수납된 워크 회전 장치이며, 성막되는 외주면을 갖는 적어도 하나의 워크를 보유 지지하여 소정의 자전축을 중심으로 자전시키는 적어도 하나의 보유 지지부를 갖는 워크 회전 장치와, 상기 챔버의 내부에 장착되어, 상기 워크의 외주면을 성막하기 위한 재료가 되는 입자가 튀어 나오는 출사면을 갖는 증발원과, 상기 출사면으로부터 상기 입자가 튀어 나오기 위한 전기적인 운전 출력을 상기 증발원에 부여하는 전원과, 상기 워크 회전 장치가 상기 워크를 자전시키고 있는 동안, 상기 워크의 외주면 중, 다른 부분보다도 두꺼운 피막이 형성되어야 할 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간 중 적어도 일부인 특정 기간에 있어서 상기 전원이 상기 증발원에 부여하는 상기 운전 출력을 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력으로 하도록 해당 전원을 제어하는 제어부를 구비한다.

또한, 제공되는 것은, 성막물을 제조하는 방법이며, 성막되는 외주면을 갖는 적어도 하나의 워크를 보유 지지해 소정의 자전축을 중심으로 자전시키는 적어도 하나의 보유 지지부를 갖는 워크 회전 장치, 상기 워크의 외주면을 성막하기 위한 재료가 되는 입자가 튀어 나오는 출사면을 갖는 증발원, 및 상기 출사면으로부터 상기 입자가 튀어 나오기 위한 전기적인 운전 출력을 상기 증발원에 부여하는 전원을 준비하는 준비 공정과, 상기 워크를 상기 보유 지지부에 장착하는 워크 장착 공정과, 상기 워크 회전 장치에 따라 상기 워크를 자전시킴과 함께, 상기 워크의 외주면 중 다른 부분보다도 두꺼운 피막이 형성되어야 할 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 특정 기간에서는 상기 운전 출력을 기준 출력보다도 높은 출력이면서 해당 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력으로 하도록 상기 전원을 제어해 상기 워크의 외주면의 성막을 실시함으로써 해당 워크를 상기 성막물로 하는 성막 공정을 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 성막 장치의 전체 구성을 나타내는 단면 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시되는 상기 성막 장치의 챔버 내부에 있어서의 복수의 워크의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시되는 상기 성막 장치의 아크 전원으로부터 타깃에 공급되는 아크 전류 AR의 주기적인 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 1에 도시되는 성막 장치를 사용한 피스톤 링의 성막 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 도 1의 성막 장치를 사용한 상기 성막 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 도 1의 성막 장치를 사용한 상기 성막 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 도 1의 성막 장치를 사용한 상기 성막 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 본 발명의 제1 변형예에 관한 성막 장치이며 증발원이 피스톤 링의 공전 궤도의 내측에 배치되는 것을 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 변형예에 관한 성막 장치이며 피스톤 링을 자전시키면서 직진시키는 성막 장치의 챔버 내부에 있어서의 복수의 워크의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 10은 도 9의 성막 장치를 사용한 피스톤 링의 성막 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 11은 도 9의 성막 장치를 사용한 상기 성막 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 12는 도 9의 성막 장치를 사용한 상기 성막 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 13은 도 9의 성막 장치를 사용한 상기 성막 방법을 설명하기 위한 평면도이다.

도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 관한 성막 장치 및 그것을 사용한 성막물의 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은, 상기 실시 형태에 관한 성막 장치(1)를 나타낸다. 이 성막 장치(1)는, 성막되는 워크인 복수의 피스톤 링(100)을 자공전시키면서 피스톤 링(100)의 외주면에 PVD, 구체적으로는 아크 이온 플레이팅(AIP)이나 스퍼터링에 의해 성막 처리를 행하는 장치이다. 당해 성막 장치(1)는, 챔버(2)와, 복수의 타깃(3)을 구비한 증발원과, 복수의 타깃(3)에 각각 아크 전류를 공급하는 복수의 아크 전원(4)과, 복수의 피스톤 링(100)을 자공전시키는 워크 회전 장치(5)와, 아크 전원(4)의 전류 제어를 행하는 제어 장치(6)를 구비하고 있다.

챔버(2)는, 복수의 측벽(2a)과, 당해 복수의 측벽(2a)의 각각의 상측 및 하측의 에지에 연결된 천장벽 및 저벽을 갖는 중공의 하우징을 포함한다. 이들 복수의 측벽(2a), 천장벽, 및 저벽에 의해, 밀폐된 공간(2b)이 둘러싸인다. 상기 챔버(2)는, 상기 공간(2b) 내에 피스톤 링(100) 및 워크 회전 장치(5)를 수납한다.

상기 복수의 타깃(3)은, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 측벽(2a)에 포함되어 서로 대향하는 특정한 1쌍의 측벽(2a)에 각각 장착되어 있다. 각 타깃(3)은, 피스톤 링(100)의 외주면에 성막하기 위한 재료(예를 들어, 질화크롬이나 질화티타늄의 경질 피막을 형성하기 위한 티타늄이나 크롬 등의 재료)를 포함한다. 각 타깃(3)은 출사면(3a)을 갖고, 당해 출사면(3a)으로부터 상기 재료를 구성하는 입자가 튀어나온다. 타깃(3)은, 도 2에 도시되는 공전 궤도 OB의 외측에 배치되어 있다. 당해 공전 궤도 OB는, 상기 피스톤 링(100)이 소정의 공전 축 S1을 중심으로 공전하는 궤도이다.

각 아크 전원(4)은, 타깃(3)으로부터 입자를 튀어나오게 하기 위한 전기적인 운전 출력으로서 아크 전류를 당해 타깃(3)에 부여한다. 아크 전원(4)은, 음극 및 양극을 갖는다. 음극은, 상기 타깃(3)에 접속되고, 양극은, 상기 챔버(2)에 접속된다.

워크인 상기 피스톤 링(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 원환의 일부가 도중에 끊어진 형상을 갖는, 즉 360°에 가까운 중심각을 갖는 원호형을 이루는, 부재이다. 즉, 피스톤 링(100)은, 원환의 일부가 도중에 끊어진 부분인 공간(101)을 사이에 두고 서로 대향하는 1쌍의 대향 단부(102, 102)를 갖는다. 피스톤 링(100)의 외주면에는, 마모 방지를 위하여 상기 성막 장치(1)에 의해 경질 피막이 형성된다. 피스톤 링(100)의 외주면은, 다른 부분보다도 두꺼운 피막이 형성되어야 할 특정 부분을 포함한다. 당해 특정 부분은, 상기 피스톤 링(100)이 엔진에 사용될 때에 당해 엔진의 실린더 내부에서 가장 격렬하게 마모되는 부분, 즉, 상기 대향 단부(102, 102)의 외주면이다.

워크 회전 장치(5)는, 성막 프로세스 중에, 상기 복수의 피스톤 링(100)을 각각의 자전 축 S2를 중심으로 자전시키면서 소정의 공전 방향 S로 당해 복수의 피스톤 링(100)을 동시에 이동시키도록 구성된다.

상기 워크 회전 장치(5)는, 도 1 내지 도 2에 도시되는 바와 같이, 주요한 구성 요소로서, 복수의 보유 지지부(13)와, 보유 지지부 구동부(19)를 갖는다. 상기 복수의 보유 지지부(13)의 각각은, 서로 적층된 복수의 피스톤 링(100)을 보유 지지하여 자전 축 S2를 중심으로 자전하는 것이 가능하다. 상기 보유 지지부 구동부(19)는, 상기 복수의 보유 지지부(13)의 각각을 자전시킴과 함께, 상기 공전 방향 S로 공전시킨다. 당해 공전 방향 S는, 상기 자전 축 S2의 각각과 평행하게 연장되는 공전 축 S1을 중심으로 상기 복수의 보유 지지부(13)가 공전하는 방향이며, 상기 자전 축 S2가 연장되는 방향과는 다른 방향이다.

각각의 보유 지지부(13)는, 상기 복수의 피스톤 링(100)을 보유 지지하면서 자전 축 S2를 중심으로 자전 가능하다. 당해 보유 지지부(13)는, 적층된 상기 복수의 피스톤 링(100)이 적재되는 다이 시트부(13a)와, 상기 자전 축 S2를 따라 연장되는 지주부(13b)를 갖는다. 지주부(13b)는, 예를 들어 원기둥형을 이루고, 당해 지주부(13b)의 주위에 있어서 적층된 상기 복수의 피스톤 링(100)을 그 내측에서 보유 지지한다. 상기 지주부(13b)의 외주면에는 리브(13c)가 형성되어 있다. 당해 리브(13c)는, 각 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102)를 위치 결정하는 부분, 즉 위치 결정부이다. 당해 리브(13c)는, 상기 자전 축 S2와 평행인 방향으로 연장되고, 각 피스톤 링(100)의 상기 대향 단부(102, 102) 사이에 있는 상기 공간(101)에 삽입 가능한 폭을 갖는다. 상기 리브(13c)는, 상기 피스톤 링(100)의 상기 지주부(13b)로의 끼워 맞춤에 따라 상기 공간(101)에 삽입되고, 이에 의해, 적층된 피스톤 링(100)의 각각의 대향 단부(102, 102)가 자전 축 S2를 기준으로 한 공통의 소정 방향을 향하도록 당해 피스톤 링(100)을 위치 결정한다.

상기 보유 지지부 구동부(19)는, 상기 복수의 보유 지지부(13)와 함께 상기 공전 축 S1을 중심으로 회전 가능한 공전 테이블(11)과, 당해 공전 테이블(11)을 회전시키는 테이블 구동부(12)와, 상기 복수의 보유 지지부(13)의 각각과 함께 자전하는 복수의 자전 기어(14)와, 챔버(2)에 고정되어, 상기 복수의 자전 기어(14)의 각각과 맞물리는 공전 기어(15)와, 상기 복수의 보유 지지부(13)와 상기 복수의 자전 기어(14)를 각각 연결하는 복수의 연결 축(17)을 갖는다.

상기 테이블 구동부(12)는, 모터와, 당해 모터의 출력축의 회전을 감속하여 상기 공전 테이블(11)에 전달하는 감속기를 갖고 있다.

상기 공전 기어(15)는, 그 중심이 상기 공전 축 S1에 일치하는 위치에서 지지대(18)를 통하여 챔버(2)에 고정되어 있다.

상기 공전 테이블(11)은, 상기 복수의 보유 지지부(13)의 각각을 자전 가능하게 보유 지지하기 위한 복수의 관통 구멍(11a)을 갖는다. 복수의 관통 구멍(11a)은, 공전 축 S1 둘레로 등간격으로 배치되어 있다. 공전 테이블(11)은, 원반형 테이블 본체와, 당해 테이블 본체의 하면으로부터 상기 공전 축 S1을 따라 하방으로 연장되는 축부(16)를 갖는다. 축부(16)는, 공전 기어(15) 및 지지대(18)의 중앙부에 각각 형성된 관통 구멍을 통하여 상기 테이블 본체로부터 하방으로 연장되고, 상기 테이블 구동부(12)가 도시되지 않는 상기 감속기의 출력축에 연결되어 있다. 상기 테이블 구동부(12)가 출력하는 회전 구동력은, 상기 공전 테이블(11)의 상기 축부(16)에 전달되고, 이에 따라 당해 공전 테이블(11)을 상기 공전 축 S1 둘레에 도 2 기타에 나타내는 공전 방향 D1로 회전시킨다. 그와 함께, 상기 공전 테이블(11)에 보유 지지된 상기 복수의 보유 지지부(13)는 상기 공전 축 S1 둘레로 공전한다.

상기 복수의 연결 축(17)은, 상기 공전 테이블(11)의 상기 복수의 관통 구멍(11a)에 각각 회전 가능하게 상하 방향으로 삽입되어 있다. 연결 축(17)은, 상기 보유 지지부(13)에 연결되는 상단부와, 상기 자전 기어(14)에 연결되는 하단부를 갖는다. 이 때문에, 복수의 보유 지지부(13) 및 복수의 자전 기어(14)는 상기 공전 테이블(11)의 상측 및 하측에 각각 위치하면서, 공전 테이블(11) 중 상기 관통 구멍(11a)을 둘러싸는 부분에 의해 상기 연결 축(17)과 함께 회전 가능하게 지지된다. 따라서, 상기 복수의 보유 지지부(13) 및 상기 복수의 자전 기어(14)는, 상기 공전 테이블(11)의 회전에 수반하여, 상기 공전 축 S1을 중심으로 하여 상기 공전 방향 D1로 공전하는 것이 가능하다. 상기 복수의 자전 기어(14)의 각각은, 상기 공전 기어(15)와 맞물리면서 공전함으로써, 당해 자전 기어(14)에 연결되는 상기 보유 지지부(13)와 함께 상기 자전 축 S2를 중심으로 하여 도 2 기타에 나타내는 자전 방향 D2로 자전하는 것이 가능하다.

상기 복수의 보유 지지부(13)의 각각에 보유 지지된 상기 피스톤 링(100)의 각각은, 도 2에 도시된 바와 같이, 당해 피스톤 링(100)의 상기 대향 단부(102, 102)가 자전 축 S2를 기준으로 하여 동일한 소정의 방향을 향하도록 위치 결정되어 있다. 따라서, 상기 복수의 보유 지지부(13)가 자전할 때에는, 각각의 보유 지지부(13)에 보유 지지되어 있는 피스톤 링(100)은 서로 동일한 방향을 향하면서 자전하는 것이 가능하다.

상기 제어 장치(6)는, 각 보유 지지부(13)에 보유 지지되는 상기 피스톤 링(100)의 자전 주기를 측정하는 주기 측정부(24)와, 그 측정된 주기에 기초하여 상기 아크 전원(4)이 출력하는 전류의 제어를 행하는 제어부(23)를 갖는다.

상기 주기 측정부(24)는, 펄스 카운터(21)와, 산출기(22)를 갖는다. 상기 펄스 카운터(21)는, 상기 워크 회전 장치(5)의 상기 테이블 구동부(12)의 모터 회전수에 따라 당해 테이블 구동부(12)로부터 발신되는 펄스의 수를 카운트한다. 상기 산출기(22)는, 카운트된 당해 펄스의 수로부터 각 피스톤 링(100)의 자전 주기를 산출한다.

상기 제어부(23)는, 상기 자전 주기에 대응하여 상기 아크 전류의 출력 레벨을 명령하기 위한 제어 신호를 생성하여 상기 아크 전원(4)에 입력함으로써, 당해 아크 전원(4)으로부터 출력되는 전류의 제어를 행한다. 이 전류 제어의 구체적인 설명은, 이하의 피스톤 링(100)의 성막 방법의 설명 중에서 행하여진다.

다음으로, 상기 성막 장치(1)를 사용한 성막물의 제조 방법이며, AIP에 의해 상기 피스톤 링(100)의 성막을 행하는 방법에 대해 설명한다. 이 방법은, 준비 공정, 워크 장착 공정 및 성막 공정을 포함한다.

상기 준비 공정에서는, 상기 바와 같이 복수의 보유 지지부(13)를 갖는 워크 회전 장치(5), 타깃(3)을 갖는 증발원, 및 아크 전원(4)을 갖는 성막 장치(1)가 준비된다.

상기 워크 장착 공정에서는, 상기 복수의 피스톤 링(100)이 상기 복수의 보유 지지부(13)에 각각 장착된다. 상기 복수의 보유 지지부(13)의 각각에 보유 지지된 상기 피스톤 링(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 리브(13c)에 의해, 당해 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102)가 자전 축 S2를 기준으로 하여 동일한 소정의 방향을 향하도록 위치 결정된다.

상기 성막 공정에서는, 상기 복수의 피스톤 링(100)을 자공전시키면서 당해 피스톤 링(100)의 외주면의 성막이 행하여진다. 구체적으로는, 챔버(2)의 내부가 거의 진공 상태까지 감압된 환경 하에서, 워크 회전 장치(5)는, 복수의 보유 지지부(13)에 보유 지지된 복수의 피스톤 링(100)을 각각의 자전 축 S2를 중심으로 하여 일정한 자전 속도로 자전시키면서 당해 복수의 피스톤 링(100)을 공전 축 S1을 중심으로 하여 일정한 공전 속도로 공전시킨다.

각각의 피스톤 링(100)에는, 워크 회전 장치(5)를 통하여 도시되지 않는 바이어스 전위 인가부로부터 바이어스 전위가 인가되는 한편, 아크 전원(4)은 크롬 등의 재료를 포함하는 타깃(3)으로 아크 전류를 공급한다. 이 때문에, 타깃(3)과 챔버(2)의 내면 사이에서 아크 방전이 발생하고, 타깃(3)의 출사면(3a)에 있어서 당해 타깃(3)의 재료가 증발되어 당해 출사면(3a)으로부터 고에너지의 입자가 튀어 나온다. 당해 입자는, 상기 피스톤 링(100)의 외주면에 충돌하여 그 외주면 위에 질화크롬 등의 경질 피막을 형성한다. 각각의 피스톤 링(100)은, 자공전하면서 타깃(3)의 출사면(3a)의 전방을 통과한다. 그 때문에, 각각의 피스톤 링(100)의 외주면의 전체 둘레에 걸쳐 상기 경질 피막이 형성되는 것이 가능하다. 이와 같이 하여 성막물이 제조된다.

이 성막 공정에서는, 아크 전류가 피스톤 링(100)의 자전 주기에 맞춰서 주기적으로 변하도록 당해 아크 전류를 제어부(23)가 제어한다. 이 제어는, 특정 기간에 있어서만, 타깃(3)에 부여되는 운전 출력인 아크 전류 AR이 기준 출력인 기준 전류값 I1(예를 들어 100A))보다도 높은 전류값 I2(예를 들어 150A))를 가지도록, 행하여진다. 상기 특정 기간은, 상기 복수의 피스톤 링(100) 중 적어도 하나의 당해 피스톤 링(100) 중의 대향 단부(102, 102)가 타깃(3)의 출사면(3a)을 향하는 기간, 즉, 도 5에 도시되는 바와 같이 당해 특정 부분이 상기 공전 궤도 OB의 외측을 향하고 있는 기간 중 적어도 일부이다. 즉, 당해 특정 기간은, 상기 대향 단부(102, 102)가 외측을 향하고 있는 기간의 전부여도 되고, 그 일부의 기간이어도 된다.

상기 「기준 출력」은, 예를 들어 상기 기준 전류값 I1과 같이, 성막 장치(1)가 피스톤 링(100) 등의 워크를 자전시키면서 당해 워크의 외주면에 성막을 행할 때에, 워크의 외주면 전체에 있어서 미리 설정된 목표 막 두께의 피막을 확보하기 위해서 필요한 아크 전류 등의 운전 출력을 말한다.

구체적으로는, 도 3의 피스톤 링(100)의 자전 주기 T0에 있어서의 시각 t2에 있어서 아크 전류 AR이 도 3의 선 L1에 도시된 바와 같이 소정의 기준 전류값 I1보다도 높은 전류값 I2가 되도록 아크 전원(4)을 제어한다. 상기 시각 t2는, 도 5에 도시되는 바와 같이 복수의 피스톤 링(100)의 각각의 대향 단부(102, 102)가 공전 궤도 OB의 외측을 향하는 시각이다. 이 제어는, 도 5에 도시되는 바와 같이 타깃(3)의 출사면(3a)으로부터 당해 높은 전류값 I2에 대응하는 다량의 입자 P2가 피스톤 링(100)의 주변부(102, 102)의 외주면에 출사하여 상기 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102)에 부분적으로 두꺼운 피막을 형성하는 것을 가능하게 한다.

도 3의 선 L1에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(23)는, 상기 시각 t2를 포함하는 일정한 기간인 특정 기간 T1만 높은 전류값 I2를 유지하고, 당해 특정 기간 T1 이외의 기간은 기준 전류값 I1을 유지하도록, 아크 전원(4)을 제어한다. 따라서, 제어부(23)는, 상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 기간 T1로부터 어긋난 시각 t1이며 도 4에 도시된 바와 같이 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102)가 공전 궤도 OB의 외측을 향하기 전의 시각에서는 아크 전류 AR이 기준 전류값 I1이 되도록, 아크 전원(4)을 제어한다. 이 시각 t1에 있어서 타깃(3)의 출사면(3a)으로부터 출사되는, 기준 전류값 I1에 대응한 양(도 5의 입자 P2보다 적은 양)의 입자 P1은 피스톤 링(100) 중 상기 대향 단부(102, 102) 이외의 부분에 이르러 당해 부분의 외주면에 기준 막 두께의 피막을 형성한다. 마찬가지로, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 기간 T1로부터 어긋난 시각 t3 및 t4에서도, 제어부(23)는, 아크 전류 AR이 기준 전류값 I1이 되도록 아크 전원(4)을 제어하고, 기준 전류값 I1에 대응하는 입자 P1을 타깃(3)의 출사면(3a)으로부터 출사시킴으로써, 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102) 이외의 부분의 외주면에 기준 막 두께의 피막이 형성되는 것을 가능하게 한다. 상기 시각 t3 및 t4는, 도 6 및 도 7에 각각 나타낸 바와 같이, 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102) 사이에 있는 공간(101)이 공전 궤도의 외측을 향한 후에 내측으로 이행되는 시각이다.

상기 제어부(23)는, 또는 도 3의 선 L2에 도시된 바와 같이, 상기 아크 전류 AR이 시간 주기 T0 중 시각 t2에 있어서 가장 높은 전류값 I2를 갖고, 다른 기간에서는 기준 전류값 I1을 중간값으로 하여 사인 곡선과 같이 전류값이 완만하게 연속적이고 또한 주기적으로 변화되도록, 아크 전원(4)을 제어해도 된다. 이 제어도, 상기 선 L1에 나타나는 제어와 마찬가지로, 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102)의 외주면에 부분적으로 두꺼운 피막을 형성하고, 그 다른 부분의 외주면에는 기준 막 두께에 가까운 막 두께의 피막을 형성하는 것을, 가능하게 한다.

상기 실시 형태의 성막 장치(1) 및 그것을 사용한 피스톤 링(100)의 성막 방법(즉 성막물의 제조 방법)에서는, 피스톤 링의 자전 속도의 변경이 아니라 아크 전류의 변경에 의해 막 두께 제어가 행하여진다. 구체적으로, 당해 실시 형태에 관한 제어부(23)는, 피스톤 링(100)의 자전 속도 및 공전 속도가 일정한 상태에 있어서, 피스톤 링(100) 중 대향 단부(102, 102)가 타깃(3)의 출사면(3a)을 향하고 있는 기간 중 적어도 일부의 기간(예를 들어 상기 대향 단부(102, 102)가 출사면(3a)을 향하고 있는 기간의 전부여도 되고 그 일부의 기간이어도 됨)에서는 다른 기간에 비하여 상기 아크 전원(4)이 상기 타깃(3)에 부여하는 아크 전류가 높은 출력이 되도록, 구체적으로는, 피스톤 링(100)의 자전 주기에 맞춰서 주기적으로 바뀌도록, 당해 아크 전원(4)을 제어한다. 따라서, 워크 회전 장치(5)는 일정 속도로 피스톤 링(100)을 자공전시키면 되고, 자전 속도를 변화시키는 제어는 불필요하다. 즉, 당해 자전 속도의 조작 대신 아크 전원(4)으로부터 타깃(3)에 부여하는 아크 전류를 바꾼다는 응답성 높은 전기적 조작에 의해 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102)에 있어서의 피막을 부분적으로 두껍게 하기 위한 막 두께 제어를 재현성 좋게 고정밀도로 행하는 것이 가능하다. 따라서, 피스톤 링(100)의 둘레 방향의 막 두께 분포를 고정밀도로 제어하는 것이 가능하다. 또한, 성막 프로세스 중에서의 피스톤 링(100)의 자전 속도 및 공전 속도의 변화가 불필요하게 되는 것은, 피스톤 링(100)을 자공전시키는 워크 회전 장치(5)에 부여되는 기계적인 부하를 감소시키는 것을 가능하게 한다.

그러나, 본 발명은 피스톤 링의 자전 속도 및 공전 속도가 일정한 양태에 한정되지 않고, 당해 자전 속도 및 공전 속도의 적어도 한쪽을 변화시키는 것도 포함된다.

상기 실시 형태에서는, 각 보유 지지부(13)의 리브(13c)가, 피스톤 링(100)의 위치 결정을 하는 위치 결정부로서 기능함으로써, 피스톤 링(100)의 외주면 중 두꺼운 피막이 형성되어야 할 부위인 대향 단부(102, 102)를 소정의 방향으로 향하게 하는 것, 즉, 당해 대향 단부(102, 102)의 회전 위상을 특정하는 것을 가능하게 한다. 이 때문에, 피스톤 링(100)을 자전시키면서 피스톤 링(100)의 외주면의 성막을 행할 때에, 상기와 같은 아크 전원(4)의 제어, 즉, 피스톤 링(100)의 자전 주기에 있어서 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102)를 포함하는 부위가 타깃(3)의 출사면(3a)을 향하고 있는 기간 또는 그 일부의 기간인 특정 기간에 있어서만 타깃(3)의 아크 전류의 값을 기준 전류값 I1보다도 높은 전류값 I2로 하는 제어가 가능하다. 당해 제어는, 당해 대향 단부(102, 102)에 부분적으로 두꺼운 피막을 형성하는 것을 가능하게 한다.

또한, 상기 실시 형태의 성막 장치(1) 및 피스톤 링(100)의 성막 방법에서는, 아크 전류가 피스톤 링(100)의 자전 주기에 맞춰서 주기적으로 변하도록 아크 전원(4)을 제어함으로써, 피스톤 링(100)의 둘레 방향의 막 두께 분포를 보다 높은 정밀도로 제어하는 것이 가능하다.

상기 실시 형태에서는, 아크 전류가 피스톤 링(100)의 자전 주기에 맞춰서 주기적으로 변하도록 아크 전원(4)이 제어되지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102)가 타깃(3)의 출사면(3a)을 향하고 있을 때에 아크 전류가 증가된다는 조건을 만족시키는 범위에서, 아크 전류가 자전 주기와 다른 타이밍으로 변화해도 된다.

상기 실시 형태의 성막 장치(1) 및 피스톤 링(100)의 성막 방법에서는, 자전 축 S2가 연장되는 방향과는 다른 소정의 이동 방향으로 피스톤 링(100)이 이동(예를 들어 공전)하는 양태에 한정되지 않는다. 복수의 보유 지지부(13)에 각각 보유 지지된 복수의 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102)의 회전 위상이 합치된 상태에서 당해 복수의 피스톤 링(100)이 자전 축 S2를 중심으로 자전하는 것을 전제로, 복수의 피스톤 링(100) 중 적어도 하나의 대향 단부(102, 102)를 포함하는 부위가 타깃(3)의 출사면(3c)을 향하고 있는 기간 또는 그 일부의 기간인 특정 기간에서는 상기 타깃(3)의 아크 전류 등의 운전 출력을 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력으로 하는 제어가 행해지면 된다. 이 제어는, 복수의 피스톤 링(100)의 각각의 대향 단부(102, 102)에 부분적으로 두꺼운 피막을 형성하는 것을 가능하게 한다.

또한, 상기 실시 형태의 성막 장치(1) 및 피스톤 링(100)의 성막 방법에서는, 워크 회전 장치(5)의 복수의 보유 지지부(13)의 각각의 위치 결정부인 리브(13c)가, 복수의 피스톤 링(100)의 각각의 외주면 중 두꺼운 피막이 형성되어야 할 대향 단부(102)가 자전 축 S2를 기준으로 하여 소정의 방향을 향하도록(예를 들어, 모든 피스톤 링(100)의 대향 단부(102)가 공전 축(100)을 향하도록 또는 공전 궤도의 외측을 향하도록), 복수의 피스톤 링(100)의 위치 결정을 행한다. 이 때문에, 복수의 피스톤 링(100)의 사이의 자전 시의 대향 단부(102)의 회전 위상을 정확하게 합치시키는 것이 가능하다. 따라서, 복수의 피스톤 링(100)의 각각의 대향 단부(102, 102)가 동시에 타깃(3)의 출사면(3a)을 향하고 있는 기간 또는 그 일부의 기간인 특정 기간에서는 타깃(3)의 아크 전류가 기준 전류값 I1보다도 높은 전류값 I2가 되므로, 복수의 피스톤 링(100)의 각각의 대향 단부(102)에 부분적으로 두꺼운 피막을 형성하는 것이 가능해진다. 따라서, 일정한 회전 속도로 자공전하는 종래의 회전 테이블을 사용하여 상기 성막이 가능해진다.

상기 실시 형태의 성막 장치(1)에서는, 보유 지지부(13)가 공전 축 S1을 중심으로 하여 공전하는 공전 궤도보다도 외측에 타깃(3)이 배치되고, 제어부(23)는, 복수의 피스톤 링(100) 중 대향 단부(102, 102)가 공전 궤도의 외측을 향하고 있는 기간 또는 그 일부의 기간인 특정 기간에서는 타깃(3)의 아크 전류가 기준 전류값 I1보다도 높은 전류값 I2가 되도록 아크 전원(4)을 제어한다. 이것은, 보유 지지부(13)의 공전 궤도 OB의 외측이 임의의 위치에 배치된 타깃(3)을 사용하여 피스톤 링(100)의 대향 단부(102)에 두꺼운 피막을 형성하는 것을 가능하게 한다.

본 실시 형태와 같이 피스톤 링(100)을 자공전시키면서 성막하는 성막 장치(1)에서는, 자전 기어(14)와 당해 공전 기어(15)의 기어비는, 정수 이외의 값인 것이 바람직하다. 이 때문에, 복수의 피스톤 링(100)이 공전 축 S1 둘레를 자공전할 때에, 당해 복수의 피스톤 링(100)이 1공전할 때마다 당해 복수의 피스톤 링(100)의 대향 단부(102)가 공전 궤도의 외측을 향하는 위치가 공전 축 S1의 둘레 방향에 있어서 어긋나고, 예를 들어 기어비가 작은 경우는 조금씩 어긋난다. 이것은, 복수의 피스톤 링(100) 중 특정한 피스톤 링(100)의 대향 단부(102)밖에 공전 궤도 OB의 외측의 타깃(3)에 대향하지 않게 되는 것을 방지하고, 타깃(3)이 공전 궤도 OB의 외측에 배치되어 있어도 복수의 피스톤 링(100)에 동일한 막 두께 분포를 부여하는 것을 가능하게 한다.

본 발명은 이상 설명한 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명은 예를 들어 다음과 같은 변형예를 포함한다.

(A) 상기 실시 형태에 관한 성막 장치(1)에서는, 증발원에 전기적인 운전 출력을 부여하는 전원이, AIP용 증발원인 타깃(3)에 아크 전류를 부여하는 아크 전원(4)이지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 관한 전기적인 운전 출력은, 예를 들어 스퍼터링용 증발원에 공급되는 스퍼터 전력이어도 된다.

(B) 본 발명에 관한 워크 회전 장치는 적어도 하나의 보유 지지부를 갖고 있으면 되고, 당해 보유 지지부의 수는 한정되지 않는다. 예를 들어, 워크 회전 장치는, 자전 가능한 단일의 보유 지지부만을 갖는 것이어도 된다. 이 경우에도, 제어부는, 워크 회전 장치가 일정한 속도로 워크를 자전시키고 있는 동안, 상기 워크의 특정 부위가 타깃의 출사면을 향하고 있는 기간 또는 그 일부의 기간인 특정 기간에서는 당해 타깃의 아크 전류 등의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력을 워크의 자전 주기에 맞춰서 주기적으로 바꾸는 제어를 함으로써, 당해 워크의 당해 특정 부위에 부분적으로 두꺼운 피막을 형성하는 것이 가능하다.

(C) 상기 실시 형태에 관한 타깃(3)은 보유 지지부(13)의 공전 궤도 OB의 외측에 배치되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 제1 변형예로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 보유 지지부(13)의 공전 궤도 OB의 내측에 타깃(3)이 배치되어도 된다.

도 8에 도시되는 타깃(3)의 출사면(3a)은, 공전 궤도의 내측에서 외향으로 당해 공전 궤도 OB를 향하도록 배치되어 있다. 구체적으로, 증발원인 상기 타깃(3)은 공전 축 S1 위에 배치되고, 당해 타깃(3)의 출사면(3a)은 전체 둘레에 걸쳐 직경 방향 외측을 향하는 원통형의 외주면에 의해 구성된다.

도 8에 도시되는 성막 장치에 있어서도, 피스톤 링(100)이 일정한 자전 속도 및 공전 속도로 자공전하는 동안, 도 1에 도시되는 제어부(23)와 마찬가지의 제어부가, 상기 복수의 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102)의 적어도 일부(당해 대향 단부(102)의 전부여도 되고 일부이어도 됨)가 공전 궤도 OB의 내측을 향하고 있는 기간 또는 그 일부의 기간인 특정 기간에서는 타깃(3)의 운전 출력(예를 들어, 아크 전류)이 기준 출력보다도 높은 출력이면서 당해 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력을 피스톤 링(100)의 자전 주기에 맞춰서 주기적으로 변화시키는 제어를 행한다. 이 변형예에서는, 보유 지지부(13)의 공전 궤도 OB의 내측에 위치하는 단일의 타깃(3)을 사용하여, 복수의 피스톤 링(100)의 각각의 단부(102)에 다량의 입자 P2를 부분적으로 닿게 하여 두꺼운 피막을 형성하는 것이 가능하다.

게다가, 도 7 내지 도 8에 도시되는 성막 장치의 타깃(3)의 출사면(3a)은, 공전 축 S1 둘레를 전체 둘레에 걸쳐 둘러쌈과 함께 공전 축 S1로부터 직경 방향으로 이격되도록 외측을 향하는 면이기 때문에, 복수의 피스톤 링(100)의 대향 단부(102)를 포함하는 부위가 공전 궤도 OB의 내측을 향하고 있을 때에 타깃(3)의 운전 출력을 높임으로써, 당해 출사면(3a)으로부터 다량의 입자 P2를 당해 복수의 피스톤 링(100)의 각각의 대향 단부(102)에 동시에 닿게 하는 것이 가능하다. 이와 같이 하여, 단일 타깃(3)을 사용하여 복수의 피스톤 링(100)의 각각의 대향 단부(102)에 두꺼운 피막을 효율적으로 형성하는 것이 가능하다.

도 7 내지 도 8에 도시되는 성막 장치가, 도 1 내지 도 2에 도시되는 보유 지지부(13), 당해 보유 지지부(13)와 함께 자공전하는 자전 기어(14) 및 챔버에 고정된 공전 기어(15)와 마찬가지의 보유 지지부, 자전 기어 및 공전 기어를 갖는 경우, 당해 자전 기어와 당해 공전 기어의 기어비는 정수 이외의 값인 것이, 바람직하다. 이 때문에, 복수의 피스톤 링(100)이 공전 축의 주위를 1공전할 때마다 당해 복수의 피스톤 링(100)의 대향 단부(102)가 공전 궤도의 내측을 향하는 위치가 공전 축 S1의 둘레 방향으로 조금씩 어긋난다. 이것은, 복수의 피스톤 링(100) 중 특정한 피스톤 링(100)의 대향 단부(102)에서 밖에는 공전 궤도의 내측에 배치된 타깃(3)에 대향할 수 없게 되는 것을 방지하고, 타깃(3)이 공전 궤도의 내측에 배치되어 있는 경우(특히 타깃(3)이 도 3과 같이 평면적인 출사면(3a)을 갖고 있는 경우)에도 복수의 피스톤 링(100)에 동일한 막 두께 분포를 부여하는 것이 가능해진다.

(D) 상기 실시 형태의 성막 장치(1) 및 피스톤 링의 성막 방법에서는, 복수의 피스톤 링(100)을 워크 회전 장치(5)에 의해 자공전시키면서 각각의 피스톤 링(100)의 외주면의 성막이 행하여지지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 제2 변형예로서, 도 9에 도시되는 성막 장치와 같이, 복수의 피스톤 링(100)을 자전시키면서 직진시켜 각각의 피스톤 링(100)의 외주면을 성막하게 해도 된다.

도 9에 도시되는 성막 장치는, 워크 회전 장치(34)를 구비한다. 당해 워크 회전 장치(34)는, 자전 가능한 복수의 보유 지지부(13)와, 당해 복수의 보유 지지부(13)의 각각을 자전 축 S2를 중심으로 일정한 자전 속도로 자전시키면서 당해 자전 축 S2가 연장되는 방향과 직교하는 직진 방향 D3으로 당해 복수의 보유 지지부(13)를 직진시키는 보유 지지부 구동부를 갖는다.

구체적으로, 상기 보유 지지부 구동부는, 상기 복수의 보유 지지부(13)와 함께 자전 가능한 복수의 자전 기어(14)와, 당해 복수의 보유 지지부(13) 및 복수의 자전 기어(14)를 자전 가능하게 지지하면서 상기 직진 방향 D3으로 직진하는 것이 가능한 슬라이드 부재(31)와, 당해 슬라이드 부재(31)를 상기 직진 방향 D3으로 직진시키는 직진 구동부(32)와, 상기 복수의 자전 기어(14)에 맞물리는 복수의 톱니(33a)를 갖는 랙(33)을 구비하고 있다.

각각의 보유 지지부(13)는, 도 1 내지 도 2에 도시되는 상기 보유 지지부(13)와 마찬가지로, 다이 시트부(13a)와, 지주부(13b)와, 피스톤 링(100)의 대향 단부(102)의 위치 결정을 위한 위치 결정부로서의 리브(13c)를 갖는다.

상기 슬라이드 부재(31)는, 상기 복수의 보유 지지부(13) 및 복수의 자전 기어(14)를 각각 자전 가능하게 지지한다. 예를 들어, 슬라이드 부재(31)는, 도 1에 도시되는 상기 공전 테이블(11)과 동일하게, 복수의 보유 지지부(13) 및 복수의 자전 기어(14)를 자전 가능하게 지지하기 위한 도시되지 않는 복수의 관통 구멍을 갖는다. 상기 복수의 관통 구멍은, 보유 지지부(13)의 이동 방향인 상기 직진 방향 D3으로 서로 이격하여 배치된다. 각각의 관통 구멍에는, 상기 공전 테이블(11)과 마찬가지로, 복수의 보유 지지부(13) 및 복수의 자전 기어(14)를 각각 연결하는 도시되지 않는 연결 축이 회전 가능하게 삽입되고, 이 때문에 각 보유 지지부(13) 및 이것에 연결되는 자전 기어(14)의 자전 방향 D2로의 자전을 허용한다.

상기 복수의 보유 지지부(13)의 각각의 리브(13c)는, 피스톤 링의 주변부(102, 102)가 이 자전 축 S2를 기준으로 하여 동일한 소정의 방향을 향하도록 당해 피스톤 링(100)을 위치 결정한다.

상기 직진 구동부(32)는, 상기 슬라이드 부재(31)를 직진 구동하는 수단, 예를 들어 랙과 피니언 기어를 조합한 직동 기구, 에어실린더 또는 리니어 모터 등을 구비한다.

상기 랙(33)의 복수의 톱니(33a)는, 상기 직진 방향 D3을 따라 배열하듯이 배치되어 있다. 상기 복수의 자전 기어(14)의 각각은, 상기 랙(33)의 톱니(33a)에 맞물려 있다. 따라서, 각 자전 기어(14)는, 상기 직진 방향 D3로의 직진에 따라 랙(33)의 톱니(33a)로부터 회전 구동력을 받아서 자전한다. 따라서, 자전 기어(14) 및 당해 자전 기어(14)에 연결된 보유 지지부(13)의 자전 및 직진을 동시에 행하는 것이 가능하다.

상기 타깃(3)은, 상기 복수의 보유 지지부(13)가 상기 직진 방향 D3으로 직진하는 경로로부터 어긋난 위치에 배치되어 있다. 상기 타깃(3)의 출사면(3a)은, 당해 경로를 지나는 보유 지지부(13)에 대향하는 방향으로 향해 있다.

도 9에 도시되는 성막 장치의 그 밖의 구성은, 도 1 내지 도 2에 도시되는 성막 장치(1)의 구성과 같다. 그 때문에, 당해 그 밖의 구성에 관한 설명은 생략된다.

상기 도 9에 도시되는 성막 장치를 사용하여 복수의 피스톤 링(100)의 성막을 행하는 방법은, 당해 성막 공정을 준비하는 공정과, 워크 장착 공정과, 성막 공정을 갖는다.

상기 워크 장착 공정에서는, 도 1 내지 도 2에 도시되는 성막 장치(1)와 마찬가지로, 상기 복수의 보유 지지부(13)의 각각에 복수의 피스톤 링(100)이 장착된다. 당해 복수의 피스톤 링(100)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 각각의 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102)가 자전 축 S2를 기준으로 하여 동일한 소정의 방향(예를 들어, 피스톤 링(100)의 직진 방향 C에 직교하는 방향)을 향하도록 당해 피스톤 링(100)이 위치 결정된다.

상기 성막 공정에서는, 워크 회전 장치(34)가 복수의 피스톤 링(100)을 자전 축 S2를 중심으로 일정한 자전 속도로 자전시키면서 당해 자전 축 S2와 직교하는 방향 D3으로 일정한 속도로 직진시킨다. 이와 같이 직진하는 복수의 피스톤 링(100) 중 적어도 하나의 당해 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102)를 포함하는 범위가 타깃(3)의 출사면(3a)을 향하고 있는 기간 또는 그 일부의 기간인 특정 기간에 있어서, 상기 성막 장치에 포함되는 제어부이며 도 1에 도시되는 제어부(23)와 동등한 제어부는, 타깃(3)의 운전 출력(예를 들어 아크 전류)이 기준 출력보다도 높은 출력이며 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력을 피스톤 링(100)의 자전 주기에 맞춰서 주기적으로 바꾸도록 제어하고, 피스톤 링(100)의 외주면의 성막을 행한다.

즉, 상기 성막 공정에서는, 예를 들어 도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 피스톤 링(100)의 자전 및 직진 방향 D3으로의 직진을 수반하면서 피스톤 링(100)의 외주면의 성막이 행하여진다.

도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 피스톤 링(100)의 각각의 대향 단부(102, 102) 사이의 공간(101)이 타깃(3)의 출사면(3a)을 향하기 전의 기간(도 10에서는 좌측을 향하고 있는 기간)에서는, 도 1의 성막 장치(1)와 마찬가지로, 상기 제어부는, 아크 전류 AR이 기준 전류값 I1이 되도록 아크 전원(4)을 제어한다. 이 때, 타깃(3)의 출사면(3a)으로부터 상기 기준 전류값 I1에 대응하는 입자 P1이 출사되어 각 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102) 이외의 부분에 도달하고, 당해 대향 단부(102, 102) 이외의 부분의 외주면에 기준 막 두께의 피막이 형성된다.

한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102)가 타깃(3)의 출사면(3a)을 향하고 있는(도 11에서는 상측을 향하고 있음) 기간 또는 그 일부의 기간인 특정 기간에서는, 상기 제어부는, 아크 전류 AR이 소정의 기준 전류값 I1보다도 높은 전류값 I2가 되도록 아크 전원(4)을 제어한다. 이 때문에, 타깃(3)의 출사면(3a)으로부터 당해 높은 전류값 I2에 대응하는 다량의 입자 P2가 출사되어 피스톤 링(100)의 대향 단부(102)의 외주면에 도달하여 당해 외주면에 부분적으로 두꺼운 피막을 형성한다.

또한, 도 12 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102)가 출사면(3a)을 향한 후의 기간(도 12 및 도 13에서는 우측 및 하측을 각각 향하고 있는 기간이며 상기 특정 기간 후의 기간)에서는, 도 10에 도시되는 기간과 마찬가지로, 상기 제어부는, 아크 전류 AR이 기준 전류값 I1이 되도록 아크 전원(4)을 제어한다. 이 때문에, 기준 전류값 I1에 대응하는 입자 P1이 타깃(3)의 출사면(3a)으로부터 출사되어 피스톤 링(100)의 대향 단부(102, 102) 이외의 부분의 외주면에 기준 막 두께의 피막을 형성한다.

도 9 내지 도 13에 도시되는 성막 장치에서는, 복수의 피스톤 링(100)을 공전 테이블(11)에 의해 일정한 자전 속도로 자전시키면서 또한 그 자전 축 S2가 연장되는 방향과 직교하는 직진 방향 D3으로 직진시키면서, 타깃(3)의 출사면(3a)의 전방을 통과하는 각각의 피스톤 링(100)의 외주면의 성막을 행함으로써, 복수의 피스톤 링(100)의 각각의 대향 단부(102, 102)에 부분적으로 두꺼운 피막을 형성하는 것이 가능해진다. 따라서, 일정한 자전 속도로 자전하면서 일정한 속도로 직진하는 종래의 워크 이동 테이블을 사용하여 상기 성막이 가능해진다.

또한, 도 9 내지 도 13에 도시되는 성막 장치의 워크 회전 장치(34)는, 복수의 피스톤 링(100)을 자전시키면서 직진 방향 D3으로 직진시키지만, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 복수의 피스톤 링(100)을 상기 직진 방향 D3으로만 직진시키는 것이 아니라, 당해 직진 방향 D3 및 그의 역방향의 양방향으로 왕복 직선 운동시켜도 된다.

(E) 본 발명에 관한 워크는 피스톤 링에 한정되지 않는다. 피막되어야 할 외주면을 가지며 또한 그 외주면에 두꺼운 피막을 형성해야 할 특정 부분이 설정되는 워크에 대해 넓고, 본 발명의 성막 장치 및 성막물의 제조 방법이 적용된다. 예를 들어, 워크가 절삭 가공에 사용되는 바이트이며, 당해 바이트의 외주면 중, 고속 회전하는 절삭 대상에 접촉하는 부분(즉, 레이크면)이, 두꺼운 피막이 형성되어야 할 특정 부분으로 설정되어도 된다.

이상과 같이, 워크의 둘레 방향의 막 두께 분포를 고정밀도로 제어하는 것이 가능한 성막 장치가 제공된다.

제공되는 것은, 성막 장치이며, 챔버와 상기 챔버의 내부에 수납된 워크 회전 장치이며, 성막되는 외주면을 갖는 적어도 하나의 워크를 보유 지지해 소정의 자전축을 중심으로 자전시키는 적어도 하나의 보유 지지부를 갖는 워크 회전 장치와, 상기 챔버의 내부에 장착되어, 상기 워크의 외주면을 성막하기 위한 재료가 되는 입자가 튀어 나오는 출사면을 갖는 증발원과, 상기 출사면으로부터 상기 입자가 튀어 나오기 위한 전기적인 운전 출력을 상기 증발원에 부여하는 전원과, 상기 워크 회전 장치가 상기 워크를 자전시키고 있는 동안, 상기 워크의 외주면 중, 다른 부분보다 두꺼운 피막이 형성되어야 할 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 특정 기간에 있어서 상기 전원이 상기 증발원에 부여하는 상기 운전 출력을 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력으로 하도록 해당 전원을 제어하는 제어부를 구비한다.

상기 성막 장치에서는, 종래의 성막 장치와 같이 워크의 자전 속도를 변경하는 대신, 전원이 증발원에 부여하는 전기적인 운전 출력(예를 들어, 아크 증발원의 경우는 아크 전류, 스퍼터 증발원의 경우는 스퍼터 전력 등)이 제어된다. 구체적으로는, 워크의 외주면 중 두꺼운 피막이 형성되어야 할 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 동안에는 상기 운전 출력이 높은 출력이 되도록, 제어부가 당해 전원을 제어한다. 따라서, 워크 회전 장치는 일정 속도로 워크를 자전시키면 되고, 자전 속도를 변화시키는 제어는 불필요하며, 그 대신에 전원으로부터 증발원에 부여하는 전기적인 운전 출력을 바꾼다는 응답성 높은 전기적 조작에 의해 워크의 특정 부분을 부분적으로 두껍게 하는 고정밀도의 막 두께 제어를 재현성 좋게 행하는 것이 가능하다. 따라서, 워크의 둘레 방향의 막 두께 분포를 고정밀도로 제어하는 것이 가능하다. 또한, 성막 프로세스 중에서의 워크의 자전 속도의 변경이 불필요하다는 것은, 워크를 자전시키는 워크 회전 장치에 부여되는 기계적인 부하의 감소를 가능하게 한다.

상기 「기준 출력」은, 성막 장치가 워크를 자전시키면서 당해 워크의 외주면에 성막을 행할 때에, 워크의 외주면 전체에 있어서 미리 설정된 목표 막 두께의 피막을 확보하기 위해서 필요한 운전 출력을 말한다.

상기 성막 장치는, 상기 보유 지지부에 보유 지지되는 상기 워크의 자전 주기를 측정하는 주기 측정부를 추가로 구비하고, 상기 제어부는, 상기 운전 출력이 상기 워크의 자전 주기에 맞춰서 주기적으로 변하도록 상기 전원을 제어하는 것이 바람직하다.

상기 제어부는, 운전 출력이 상기 워크의 자전 주기에 맞춰서 주기적으로 변하도록 상기 전원을 제어함으로써, 워크의 둘레 방향의 막 두께 분포를 보다 높은 정밀도로 제어하는 것을 가능하게 한다.

상기 적어도 하나의 워크는 복수의 워크를 포함하고, 상기 적어도 하나의 보유 지지부는, 상기 복수의 워크를 각각 보유 지지하는 복수의 보유 지지부를 포함하고, 상기 워크 회전 장치는, 상기 복수의 보유 지지부의 각각을 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 당해 자전 축이 연장되는 방향과는 다른 소정의 이동 방향으로 이동시키는 보유 지지부 구동부를 추가로 갖고, 상기 제어부는, 상기 워크 회전 장치의 상기 보유 지지부 구동부가 상기 복수의 보유 지지부를 이동시키고 있는 동안, 상기 복수의 워크 중 적어도 하나의 상기 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 상기 증발원의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력을 제어하는 것이 바람직하다.

이 성막 장치에서는, 보유 지지부 구동부에 의해 복수의 워크를 일정한 자전 속도로 자전시키면서 소정의 이동 방향으로 일정한 이동 속도로 이동시키는 것과, 상기 복수의 워크 중 적어도 하나의 특정 부분을 포함하는 부위가 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간 중 적어도 일부인 상기 특정 기간에서는 증발원의 운전 출력을 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력으로 하는 제어의 조합에 의해, 복수의 워크의 각각 특정 부분에 부분적으로 두꺼운 피막을 형성하는 것이 가능해진다.

상기 적어도 하나의 워크는 복수의 워크를 포함하고, 상기 적어도 하나의 보유 지지부가 상기 복수의 워크를 각각 보유 지지하는 복수의 보유 지지부를 포함하는 경우, 상기 워크 회전 장치가 상기 복수의 보유 지지부에 각각 보유 지지된 상기 워크의 상기 특정 부분의 회전 위상을 서로 합치시키면서 상기 자전 축을 중심으로 자전시키는 동안, 상기 복수의 워크 중 적어도 하나의 상기 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 상기 증발원의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력이 제어되는 것이 바람직하다.

이와 같이 복수의 보유 지지부에 각각 보유 지지된 워크의 특정 부분의 회전 위상을 서로 합치시키면서 각 워크를 일정한 자전 속도로 자전시키는 경우에, 상기 복수의 워크 중 적어도 하나의 특정 부분을 포함하는 부위가 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 증발원의 운전 출력을 기준 출력보다도 높게 하는 것이, 복수의 워크의 각각의 특정 부분에 부분적으로 두꺼운 피막을 형성하는 것을 가능하게 한다.

상기 복수의 보유 지지부의 각각은, 상기 특정 부분이 상기 자전 축을 기준으로 하여 소정의 방향을 향하도록 상기 워크의 위치 결정을 하는 위치 결정부를 갖는 것이 바람직하다.

상기 위치 결정부는, 상기 복수의 워크의 각각의 외주면 중 두꺼운 피막이 형성되어야 할 상기 특정 부분이 자전 축을 기준으로 하여 동일한 소정의 방향을 향하도록 상기 복수의 워크의 위치 결정을 함으로써, 복수의 워크간의 자전 시의 상기 특정 부분의 회전 위상을 정확하게 동기시키는 것이 가능하다.

상기 보유 지지부 구동부는, 상기 복수의 보유 지지부의 각각을 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 당해 자전 축이 연장되는 방향과 평행하게 연장되는 공전 축을 중심으로 하여 공전시키도록 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 보유 지지부 구동부가 복수의 워크를 자전시키면서 공전 축을 중심으로 하여 공전시키고 있는 동안에 증발원의 출사면의 전방을 통과하는 각각의 워크의 외주면의 성막을 행함으로써, 복수의 워크의 각각의 특정 부분에 부분적으로 두꺼운 피막을 형성하는 것이 가능해진다. 따라서, 일정한 회전 속도로 자공전하는 종래의 회전 테이블을 사용하여 상기 성막이 가능해진다.

상기 증발원은, 상기 보유 지지부가 상기 공전 축을 중심으로 하여 공전하는 공전 궤도의 외측에 배치되는 경우, 상기 제어부는, 상기 워크 회전 장치의 상기 보유 지지부 이동부가 상기 워크를 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 상기 공전 축을 중심으로 하여 공전시키고 있는 동안, 상기 복수의 워크의 상기 특정 부분을 포함하는 부위가 상기 공전 궤도의 외측을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 상기 증발원의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이며 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력을 제어하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 복수의 워크의 특정 부분을 포함하는 부위가 상기 공전 궤도의 외측을 향하고 있는 기간의 적어도 일부를 특정 기간으로 하여 당해 특정 기간에서는 증발원의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이 되도록 전원을 제어하는 것이, 보유 지지부의 공전 궤도의 외측 임의의 위치에 배치된 증발원을 사용하면서 워크의 특정 부분에 두꺼운 피막을 형성하는 것을 가능하게 한다.

상기 증발원은, 상기 보유 지지부가 상기 공전 축을 중심으로 하여 공전하는 공전 궤도보다도 내측에 배치되고, 상기 출사면은, 상기 공전 궤도의 내측에서 당해 공전 궤도를 향하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 제어부는, 상기 워크 회전 장치의 상기 보유 지지부 구동부가 상기 워크를 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 상기 공전 축을 중심으로 하여 공전시키고 있는 동안, 상기 복수의 워크의 상기 특정 부분을 포함하는 부위가 상기 공전 궤도의 내측을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 상기 증발원의 운전 출력이 상기 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력을 제어하는 것이 좋다.

이와 같이, 상기 복수의 워크의 특정 부분을 포함하는 부위가 상기 공전 궤도의 내측을 향하고 있는 기간의 적어도 일부를 상기 특정 기간으로 하여 당해 특정 기간에서는 증발원의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이며 당해 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되게 전원을 제어하는 것이, 보유 지지부의 공전 궤도의 내측 위치에 배치된 증발원을 사용하면서 복수의 워크의 특정 부분에 두꺼운 피막을 형성하는 것을 가능하게 한다.

상기 워크 회전 장치는, 상기 복수의 보유 지지부의 각각에 연결되어, 당해 보유 지지부와 함께 상기 자전 축을 중심으로 자전 가능한 복수의 자전 기어와, 상기 자전 기어의 각각과 맞물리는 공전 기어이며, 상기 공전 축이 당해 공전 기어의 중심을 지나도록 상기 챔버의 내부에 고정된 공전 기어를 추가로 가지고 있고, 상기 자전 기어와 당해 공전 기어의 기어비가 정수 이외의 값인 것이 바람직하다.

이와 같이, 보유 지지부와 함께 자공전하는 자전 기어와 챔버에 고정된 공전 기어의 기어비가 정수 이외의 값인 것은, 상기 복수의 워크가 공전 축의 주위를 1공전할 때마다 당해 복수의 워크의 특정 부분이 공전 궤도의 외측 또는 내측을 향하는 위치의 공전 축의 둘레 방향으로의 어긋남을 생기게 한다. 이것은, 복수의 워크 중 특정한 워크의 특정 부분밖에 공전 궤도의 외측 또는 내측에 배치된 증발원에 대향하지 않게 없는 것을 방지하고, 증발원이 공전 궤도의 외측 또는 내측에 배치되어 있는 경우에도 복수의 워크에 있어서 동일한 막 두께 분포를 확실하게 얻는 것을 가능하게 한다.

상기 보유 지지부 구동부는, 상기 복수의 보유 지지부의 각각을 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 당해 자전 축이 연장되는 방향과 직교하는 방향으로 직진시키도록 구성되어도 된다.

이 경우도, 증발원의 출사면의 전방을 통과하는 각각의 워크의 외주면의 성막을 행함으로써, 복수의 워크의 각각 특정 부분에 부분적으로 두꺼운 피막을 형성하는 것이 가능해진다. 따라서, 일정한 자전 속도로 자전하면서 일정한 속도로 직진하는 종래의 워크 이동 테이블을 사용하여 상기 성막이 가능해진다.

또한, 제공되는 것은, 성막물을 제조하는 방법이며, 성막되는 외주면을 갖는 적어도 하나의 워크를 보유 지지해 소정의 자전축을 중심으로 자전시키는 적어도 하나의 보유 지지부를 갖는 워크 회전 장치, 상기 워크의 외주면을 성막하기 위한 재료가 되는 입자가 튀어 나오는 출사면을 갖는 증발원 및 상기 출사면으로부터 상기 입자가 튀어 나오기 위한 전기적인 운전 출력을 상기 증발원에 부여하는 전원을 준비하는 준비 공정과, 상기 워크를 상기 보유 지지부에 장착하는 워크 장착 공정과 상기 워크 회전 장치에 의하여 상기 워크를 자전시킴과 함께, 상기 워크의 외주면 중, 다른 부분보다 두꺼운 피막이 형성되어야 할 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 특정 기간에는 상기 운전 출력을 기준 출력보다도 높은 출력이면서 해당 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력으로 하도록 상기 전원을 제어해 상기 워크의 외주면의 성막을 실시함으로써 해당 워크를 상기 성막물로 하는 성막 공정을 포함한다.

이와 같은 성막물의 제조 방법에 의하면, 종래와 같이 워크의 자전 속도를 변경하는 대신, 성막 공정에서는, 워크의 외주면 중 두꺼운 피막이 형성되어야 할 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 특정 기간에서는 운전 출력이 높아지도록 당해 운전 출력이 제어된다. 이것은, 워크의 자전 속도를 바꾸지 않고 워크의 둘레 방향의 막 두께 분포를 고정밀도로 제어하는 것을 가능하게 한다. 그래서, 상기 워크는 일정 속도로 자전하면 되며, 자전 속도를 변경하는 제어는 불필요하고, 그 대신에 전원으로부터 증발원에 부여하는 전기적인 운전 출력을 바꾼다는 응답성 높은 전기적 조작에 의해 워크의 특정 부분을 부분적으로 두껍게 하는 고정밀도의 막 두께 제어를 재현성 좋게 행하는 것이 가능하다. 그래서, 워크의 둘레 방향의 막 두께 분포를 고정밀도로 제어하는 것이 가능하다. 또한, 성막 프로세스 중에서 워크의 자전 속도의 변경이 불필요하다는 것은, 워크를 자전시키는 워크 회전 장치에 부여되는 기계적인 부하의 감소를 가능하게 한다.

상기 성막 공정에서는, 상기 운전 출력을 상기 워크의 자전 주기에 맞춰서 주기적으로 바꾸도록 제어하는 것이 바람직하다.

이와 같이 운전 출력을 워크의 자전 주기에 맞춰서 주기적으로 바꾸도록 제어함으로써, 워크의 둘레 방향의 막 두께 분포를 보다 높은 정밀도로 제어하는 것이 가능하다.

상기 성막 공정에서는, 상기 워크 회전 장치에 의해 상기 복수의 워크의 각각을 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 당해 자전 축이 연장되는 방향과는 다른 소정의 이동 방향으로 이동시키면서, 상기 복수의 워크 중 적어도 하나의 상기 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에서는 상기 증발원의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력을 제어하는 것이 바람직하다.

이와 같은 제조 방법에 의하면, 복수의 워크의 각각의 특정 부분에 부분적으로 두꺼운 피막을 형성하는 것이 가능해진다.

상기 성막 공정에서는, 상기 워크 회전 장치가 상기 복수의 워크의 각각의 상기 특정 부분의 회전 위상을 합치시키면서 상기 자전 축을 중심으로 자전시키고 있는 동안, 상기 복수의 워크 중 적어도 하나의 상기 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 상기 증발원의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력을 제어하는 것이 바람직하다.

상기 워크 장착 공정에서는, 상기 복수의 워크의 각각을, 상기 특정 부분이 상기 자전 축을 기준으로 하여 소정의 방향을 향하도록, 상기 복수의 보유 지지부의 각각에 개별로 장착하는 것이 바람직하다.

이와 같은 제조 방법에 의하면, 복수의 워크간의 자전 시의 특정 부분의 회전 위상을 서로 합치시키는 것이 가능하다.

상기 성막 공정에서는, 상기 워크 회전 장치가 상기 워크를 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 당해 자전 축이 연장되는 방향과 평행하게 연장되는 공전 축을 중심으로 공전시키고 있는 동안, 상기 복수의 워크 중 적어도 하나의 상기 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 상기 증발원의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이면서 당해 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력을 제어하여 상기 워크의 외주면의 성막을 행하는 것이 바람직하다.

이와 같은 제조 방법에 의하면, 일정한 회전 속도로 자공전하는 종래의 회전 테이블을 사용하여 상기 성막이 가능해진다.

상기 성막 공정에서는, 상기 워크 회전 장치가 상기 워크를 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 당해 자전 축과 직교하는 방향으로 직진시키고 있는 동안, 상기 복수의 워크 중 적어도 하나의 상기 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 상기 증발원의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력을 제어하여 상기 워크의 외주면의 성막을 행하게 해도 된다.

이와 같은 제조 방법에 의하면, 일정한 자전 속도로 자전하면서 일정한 속도로 직진하는 종래의 워크 이동 테이블을 사용하여 상기 성막이 가능해진다.

Claims

성막 장치이며,
챔버와,
상기 챔버의 내부에 수납된 워크 회전 장치이며, 성막되는 외주면을 갖는 적어도 하나의 워크를 보유 지지하여 소정의 자전 축을 중심으로 자전시키는 적어도 하나의 보유 지지부를 갖는 워크 회전 장치와,
상기 챔버의 내부에 설치되고, 상기 워크의 외주면을 성막하기 위한 재료가 되는 입자가 튀어나오는 출사면을 갖는 증발원과,
상기 증발원으로부터 상기 입자가 튀어나오기 위한 전기적인 운전 출력을 당해 증발원에 부여하는 전원과,
상기 워크 회전 장치가 상기 워크를 자전시키고 있는 동안에, 상기 워크의 외주면 중 다른 부분에 비교하여 두꺼운 피막이 형성되어야 할 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 특정 기간에 있어서 상기 전원이 상기 증발원에 부여하는 상기 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 전원을 제어하는 제어부를 구비하는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보유 지지부에 보유 지지되는 상기 워크의 자전 주기를 측정하는 주기 측정부를 추가로 구비하고, 상기 제어부는, 상기 운전 출력을 상기 워크의 자전 주기에 맞춰서 주기적으로 바꾸도록 상기 전원을 제어하는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 워크는 복수의 워크를 포함하고, 상기 적어도 하나의 보유 지지부는, 상기 복수의 워크를 각각 보유 지지하는 복수의 보유 지지부를 포함하고, 상기 워크 회전 장치는, 상기 복수의 보유 지지부의 각각을 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 당해 자전 축이 연장되는 방향과는 다른 소정의 이동 방향으로 이동시키는 보유 지지부 구동부를 더 갖고, 상기 제어부는, 상기 워크 회전 장치의 상기 보유 지지부 구동부가 상기 복수의 워크 이동시키고 있는 동안, 상기 복수의 워크 중 적어도 하나의 상기 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 상기 증발원의 운전 출력이 상기 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력을 제어하는, 성막 장치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 워크는 복수의 워크를 포함하고, 상기 적어도 하나의 보유 지지부는, 상기 복수의 워크를 각각 보유 지지하는 복수의 보유 지지부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 워크 회전 장치가 상기 복수의 보유 지지부에 각각 보유 지지된 상기 워크의 상기 특정 부분의 회전 위상을 서로 합치시키면서 상기 자전 축을 중심으로 자전시키고 있는 동안, 상기 복수의 워크 중 적어도 하나의 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 상기 증발원의 운전 출력이 상기 기준 출력보다도 높은 출력이며 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력을 제어하는, 성막 장치.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 복수의 보유 지지부의 각각은, 상기 특정 부분이 상기 자전 축을 기준으로 하여 소정의 방향을 향하도록 상기 복수의 워크의 위치 결정을 하는 위치 결정부를 갖는, 성막 장치.
제3항에 있어서, 상기 보유 지지부 이동부는, 상기 복수의 보유 지지부의 각각을 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 당해 자전 축이 연장되는 방향과 평행하게 연장되는 공전 축을 중심으로 하여 공전시키는 것이 가능한 구성을 갖는, 성막 장치.
제6항에 있어서, 상기 증발원은, 상기 보유 지지부가 상기 공전 축을 중심으로 하여 공전하는 공전 궤도의 외측에 배치되고, 상기 제어부는, 상기 워크 회전 장치의 상기 보유 지지부 구동부가 상기 워크를 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 상기 공전 축을 회전 중심으로 하여 공전시키고 있는 동안, 상기 복수의 워크의 상기 특정 부분을 포함하는 범위가 상기 공전 궤도의 외측을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 상기 증발원의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력을 제어하는, 성막 장치.
제6항에 있어서, 상기 증발원은, 상기 보유 지지부가 상기 공전 축을 중심으로 하여 공전하는 공전 궤도의 내측에 배치되고, 상기 출사면은, 상기 공전 궤도의 내측에서 당해 공전 궤도를 향하고 있고, 상기 제어부는, 상기 워크 회전 장치의 상기 보유 지지부 구동부가 상기 워크를 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 상기 공전 축을 중심으로 하여 공전시키고 있는 동안, 상기 복수의 워크의 상기 특정 부분이 상기 공전 궤도의 내측을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 상기 증발원의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력을 제어하는, 성막 장치.
제6항에 있어서, 상기 워크 회전 장치는, 상기 복수의 보유 지지부의 각각에 연결되어, 당해 보유 지지부와 함께 상기 자전 축을 회전 중심으로 하여 자전 가능한 복수의 자전 기어와, 상기 복수의 자전 기어 각각과 맞물리는 공전 기어이며, 상기 공전 축이 당해 공전 기어의 중심을 통과하도록 상기 챔버의 내부에 고정된 공전 기어를 추가로 가지고 있고, 상기 자전 기어와 당해 공전 기어의 기어비는, 정수 이외의 값인, 성막 장치.
제3항에 있어서, 상기 보유 지지부 구동부는, 상기 복수의 보유 지지부의 각각을 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 당해 자전 축이 연장되는 방향과 직교하는 방향으로 직진시키도록 구성되어 있는, 성막 장치.
성막물을 제조하는 방법이며,
성막되는 외주면을 갖는 적어도 하나의 워크를 보유 지지하여 소정의 자전 축을 중심으로 자전시키는 적어도 하나의 보유 지지부를 갖는 워크 회전 장치, 상기 워크의 외주면을 성막하기 위한 재료가 되는 입자가 튀어나오는 출사면을 갖는 증발원 및 당해 증발원에 당해 입자가 튀어나오기 위한 전기적인 운전 출력을 부여하는 전원을 준비하는 준비 공정과,
상기 적어도 하나의 워크를 상기 보유 지지부에 장착하는 워크 장착 공정과,
상기 워크 회전 장치가 상기 적어도 하나의 워크를 자전시키고 있는 동안, 상기 전원이 상기 증발원에 부여하는 상기 운전 출력을, 상기 적어도 하나의 워크 외주면 중 피막을 두껍게 형성해야 할 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 특정 기간에 있어서 기준 출력보다도 높은 출력이며 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록 제어하여 상기 워크의 외주면의 성막을 행함으로써 상기 워크를 상기 성막물로 하는 성막 공정을 포함하는, 성막물의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 성막 공정에서는, 상기 운전 출력이 상기 워크의 자전 주기에 맞춰서 주기적으로 바뀌도록 제어되는, 성막물의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 성막 공정에서는, 상기 워크 회전 장치가 상기 복수의 워크의 각각을 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 당해 자전 축이 연장되는 방향과는 다른 소정의 이동 방향으로 이동시키고 있는 동안, 상기 복수의 워크 중 적어도 하나의 상기 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 상기 증발원의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록, 당해 운전 출력이 제어되는, 성막물의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 성막 공정에서는, 상기 워크 회전 장치가 상기 복수의 워크의 각각의 상기 특정 부분의 회전 위상을 서로 합치시키면서 상기 자전 축을 중심으로 자전시키고 있는 동안, 상기 복수의 워크 중 적어도 하나의 상기 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 상기 증발원의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록 당해 운전 출력이 제어되는, 성막물의 제조 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 워크 장착 공정에서는, 상기 복수의 워크의 각각의 상기 특정 부분이 상기 자전 축을 기준으로 하여 소정의 방향을 향하도록, 상기 복수의 보유 지지부의 각각에 상기 복수의 워크가 개별로 장착되는, 성막물의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 성막 공정에서는, 상기 워크 회전 장치가 상기 워크를 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 당해 자전 축이 연장되는 방향과 평행하게 연장되는 공전 축을 중심으로 하여 공전시키고 있는 동안, 상기 복수의 워크 중 적어도 하나의 상기 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하고 있는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 상기 증발원의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록 당해 운전 출력이 제어되어 상기 워크의 외주면의 성막이 행해지는, 성막물의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 성막 공정에서는, 상기 워크 회전 장치가 상기 워크를 상기 자전 축을 중심으로 자전시키면서 당해 자전 축과 직교하는 방향으로 직진시키고 있는 동안, 상기 복수의 워크 중 적어도 하나의 상기 특정 부분이 상기 증발원의 출사면을 향하는 기간의 적어도 일부인 상기 특정 기간에 있어서 상기 증발원의 운전 출력이 기준 출력보다도 높은 출력이면서 상기 특정 기간 이외의 기간에 있어서의 운전 출력보다도 높은 출력이 되도록 당해 운전 출력이 제어되어 상기 워크의 외주면의 성막이 행해지는, 성막물의 제조 방법.