KR100978160B1 - Ｐｖｄ법에 의한 성막 방법 및 ｐｖｄ법에 이용하는 성막용타깃 - Google Patents

Ｐｖｄ법에 의한 성막 방법 및 ｐｖｄ법에 이용하는 성막용타깃 Download PDF

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Abstract

성막(成膜) 처리가 실시되는 감압(減壓) 공간을 그 내부에 형성하는 처리 용기(容器)와, 상기 성막 처리가 시행되는 기재(基材)를 유지하는 기재 유지부와, 타깃(target)을 지지하는 타깃 지지부와, 상기 타깃 지지부에 전력을 인가해서 상기 감압 공간에 플라즈마를 발생시키는 전원 장치를 구비하는 성막 장치에 있어서, 분체(粉體) 재료에 의해 구성되는 분체 타깃이 그 내주면(內周面)에 배치된 오목부를 그 표면에 갖는 상기 타깃을 이용해서 성막 처리를 실행함으로써, 성막 속도의 면(面) 내 균일성을 향상시켜, 안정된 성막을 실현한다.

Description

ＰＶＤ법에 의한 성막 방법 및 ＰＶＤ법에 이용하는 성막용 타깃{DEPOSITION METHOD BY PHYSICAL VAPOR DEPOSITION METHOD AND TARGET FOR DEPOSITION PROCESSING BY PHYSICAL VAPOR DEPOSITION METHOD}
도 1은 본 발명에 있어서의 제1실시형태의 성막 장치의 구성을 나타내는 모식 설명도.
도 2는 도 1의 성막 장치에 장비되는 타깃의 구성을 나타내는 모식 단면도.
도 3은 상기 제1실시형태의 타깃과 비교 예의 타깃과의 사이에 있어서, ITO 성막 속도와 그것의 면 내 균일성에 대한 비교 결과를 나타내는 그래프.
도 4는 상기 제1실시형태의 타깃과 비교 예의 타깃과의 사이에 있어서, ITO 저항률과 그것의 면 내 균일성에 대한 비교 결과를 나타내는 그래프.
도 5A 내지 도 5D의 각각은, 상기 제1실시형태의 타깃을 이용하여 스퍼터링이 실행되는 메커니즘을 설명하기 위한 오목부 부근의 모식 설명도로서, 도 5A는 오목부의 에지부가 적열(赤熱)된 상태를 나타내는 도면이고, 도 5B는 오목부의 경사면에 적열이 확대된 상태를 나타내는 도면이며, 도 5C는 오목부에 있어서 적열이 더욱 확대된 상태를 나타내는 도면이고, 도 5D는 오목부 전체에 적열부가 형성된 상태를 나타내는 도면.
도 6은 상기 제1실시형태의 타깃 오목부의 형상을 설명하는 모식 설명도.
도 7은 상기 제1실시형태의 타깃을 이용한 성막 처리에 있어서, 스퍼터 수와 푸리에 수와의 관계를 나타내는 무차원 수에 의한 분체 스퍼터 일드(yield) 도표.
도 8A는 상기 제1실시형태의 변형 예에 관한 타깃의 모식 평면도.
도 8B는 다른 변형 예에 관한 타깃의 모식 평면도.
도 8C는 더욱 다른 변형 예에 관한 타깃의 모식 평면도.
도 9는 본 발명의 제2실시형태에 관한 타깃의 구성을 나타내는 모식 단면도.
도 10은 문헌 1에 개시한 종래의 스퍼터 장치를 나타내는 모식도.
도 11은 문헌 2에 개시한 종래의 광학 박막(薄膜)의 제조 장치를 나타내는 모식도.
도 12는 문헌 3에 개시한 종래의 반응성 스퍼터 장치에 이용되는 타깃을 나타내는 모식도.
도 13A는 문헌 4에 개시한 종래의 복합 타깃을 나타내는 도면.
도 13B는 도 13A의 종래의 타깃에 있어서의 A-A선 단면도.
도 14는 상기 제2실시형태의 타깃과 비교 예의 타깃과의 사이에 있어서, CaO 성막 속도와 그것의 면 내 균일성에 대한 비교 결과를 나타내는 그래프.
본 발명은, 물리 기상(氣相) 성장법에 의한 성막 처리를 포함한 여러 가지 디바이스(device) 제조에 이용되는 성막에 관한 것으로, 특히 분체(粉體) 재료에 의해 구성되는 타깃(target)을 이용한 PVD법에 의한 성막(물리 기상 성장법에 의한 성막 처리: physical vapor deposition processing) 방법 및 PVD법에 이용하는 성막용 타깃에 관한 것이다.
최근에, 반도체 등의 전자 디바이스는, 급속히 세밀화(細密化)가 진행되고 있어, 고정밀도의 가공 처리가 요구되고 있다. 이러한 미세(微細) 가공 기술 중, 특히 박막(薄膜) 형성 공정에서는, 스퍼터링법(sputtering method)을 이용한 성막 방법이 일반적인 것으로 되어 있다. 스퍼터링법이라는 것은, 진공 분위기(雰圍氣)에서 기체 방전을 일으킴으로써 플라즈마를 발생시키고, 이 플라즈마의 양이온을 스퍼터링 전극이라고 불리는 부극(負極)에 설치된 타깃(혹은 스퍼터링 타깃)에 충돌시켜, 그 충돌에 의해 스퍼터된 입자를 피처리 기판에 부착해서 박막을 형성시키는 방법이다.
이러한 스퍼터링법은, 조성의 제어나 장치의 조작성이 비교적 용이하기 때문에 성막 공정으로 널리 이용되고 있다. 성막 공정에 있어서의 타깃은, 판 형상의 것을 이용하는 일이 많지만, 타깃의 표면이 균일하게 소모해 가는 일이 적어, 타깃 재료의 이용 효율이 저하해버린다고 하는 과제가 있다. 그 과제를 해결하기 위해서, 최근에는, 도 10, 도 11에 나타내는 것과 같은 분말 상태 또는 과립(顆粒) 상태의 타깃을 이용하는 기술이 개발되고 있다(예를 들면, 일본국 특개평09-176845호 공보(문헌 1), 및 일본국 특개평10-036962호 공보(문헌 2) 참조).
도 10에 나타내는 스퍼터링 장치(500)에서는, 처리 용기(508) 내에 배치된 타깃 탑재용 접시(501) 내에 과립 상태의 타깃 재료(502)를 탑재시키고, 매칭 박스(matching box)(511)를 통해서 고주파 전원(510)으로부터 전력을 인가함으로써, 처리 용기(508) 내에 플라즈마를 발생시켜, 스퍼터링에 의한 성막 처리를 실행한다.
또한, 도 11에 나타내는 스퍼터링 장치(600)에서는, 진동 발생 장치(609)에 의해 타깃 탑재 접시(601)에 진동을 부여함으로써, 스퍼터 처리 후에 불균일하게 소모한 과립 상태인 타깃(602)의 평탄화(平坦化)를 도모한다.
또한, 도 12에 나타낸 바와 같이, 가스 도입용의 작은 구멍이 설치된 타깃 탑재대(701)에, 복수의 작은 구멍(702a)을 설치한 판 형상 타깃(702)을 탑재해서 스퍼터링을 실행하는 반응성 스퍼터링 장치가 있으며(예를 들면, 일본국 특개평05-065642호 공보(문헌 3) 참조), 도 13A 및 도 13B에 나타낸 바와 같이, 타깃 판(802)에 설치된 복수의 구멍부에 조성이 상이한 성분으로 이루어지는 매입물(埋入物)(803)을 채워 넣은 복합 타깃이 이용되는 것도 있다(예를 들면, 일본국 특개평02-085360호 공보(문헌 4) 참조).
그러나, 문헌 1 또는 문헌 2에 기재된 분말 상태 또는 과립 상태의 타깃을 대략 평면으로 하는 방법을 이용해도, 타깃 재료가 분말 상태 또는 과립 상태이기 때문에, 완전히 평탄화시켜서 요철(凹凸)의 발생 상황을 제어하는 것은 곤란하다. 성막 처리 시(時)에 있어서, 타깃에 발생하는 적열부(赤熱部)는, 타깃 표면의 요철의 발생 상황에 의존한다. 그 때문에, 요철의 발생 상황을 제어할 수 없으면, 적열부의 발생 개소도 제어할 수 없고, 불균일한 개소에서 발생한다. 이러한 적열부는, 타깃 표면에 있어서 에너지가 높은 개소이고, 또한, 스퍼터링에 의한 성막 처리에 크게 영향을 주는 개소이기도 하기 때문에, 타깃에 있어서, 적열부의 발생 개소가 불균일하면, 성막 속도를 제어할 수 없고, 성막 속도가 불안정하게 된다.
또한, 문헌 3 또는 문헌 4에 기재된 타깃에서도, 적열부의 발생 개소는 제어할 수 없고, 불균일한 개소에서 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 상기 문제를 해결하는 것으로, 분말 상태 타깃을 포함해서 구성되는 타깃에 있어서, 성막 처리 시의 스퍼터 영역을 확실하게 제어함으로써, 성막 속도의 면(面) 내 균일성을 향상시켜, 안정된 성막이 가능하게 되는 PVD법에 의한 성막 방법, 및 PVD법에 이용하는 성막용 타깃을 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 아래와 같이 구성하고 있다.
본 발명의 제1특징에 의하면, 처리 용기 내에 있어서, 표면이 분체 재료이고 또한 깊이 1mm 이상의 오목부가 형성된 타깃에 전력을 인가해서, 상기 처리 용기 내에 플라즈마를 발생시켜,
상기 플라즈마에 의해 상기 타깃으로부터 스퍼터 입자를 발생시키는 동시에, 상기 스퍼터 입자에 의해 상기 기재를 성막 처리하는 PVD법에 의한 성막 방법을 제공한다.
본 발명의 제2특징에 의하면, 상기 타깃에 있어서의 상기 오목부의 내측 면과 상기 타깃의 표면이 이루는 각도가 90도 이상 180도 미만으로 형성되어 있는 제1특징에 기재한 PVD법에 의한 성막 방법을 제공한다.
본 발명의 제3특징에 의하면, 상기 분체 재료는, 열전도율을 λ, 안정 시간을 t, 비열을 Cp, 부피 밀도를 ρ, 상기 오목부의 깊이를 L이라고 하면,
푸리에 수((λ·t)/(Cp·ρ·L2))가 이하의 수식을 만족하는 제1특징에 기재한 PVD법에 의한 성막 방법을 제공한다.
3.5×e+03≤λ·t/Cp·ρ·L2≤2.0×e+04
본 발명의 제4특징에 의하면, 상기 분체 재료는, 입자 직경을 D, 부피 밀도를 ρ, 비표면적을 S라고 하면, 이하의 수식을 만족하는 제1특징에 기재한 PVD법에 의한 성막 방법을 제공한다.
0.1≤D·ρ·S≤10
본 발명의 제5특징에 의하면, 상기 타깃에 있어서의 상기 오목부의 폭이 20mm 이하인 제1특징에 기재한 PVD법에 의한 성막 방법을 제공한다.
본 발명의 제6특징에 의하면, 상기 타깃의 중심에 대하여, 하나 또는 복수의 상기 오목부가 점대칭으로 배치되어 있는 제1특징에 기재한 PVD법에 의한 성막 방법을 제공한다.
본 발명의 제7특징에 의하면, 상기 분체 재료의 입자 직경이 1㎛ 이하인 제1특징에 기재한 PVD법에 의한 성막 방법을 제공한다.
본 발명의 제8특징에 의하면, 표면에 형성된 오목부의 내주면(內周面)이, 분체 타깃에 의해 구성되고 또한 상기 오목부의 깊이가 1mm 이하인 PVD법에 이용하는 성막용 타깃을 제공한다.
본 발명의 제9특징에 의하면, 그 내측 면과 상기 타깃의 표면이 이루는 각도 가 90도 이상 180도 미만이 되도록 상기 오목부가 형성되어 있는 제8특징에 기재한 PVD법에 이용하는 성막용 타깃을 제공한다.
본 발명의 제10특징에 의하면, 상기 각도가 120도가 되도록 상기 오목부가 형성되어 있는 제8특징에 기재한 PVD법에 이용하는 성막용 타깃을 제공한다.
본 발명의 제11특징에 의하면, 상기 타깃에 있어서의 상기 오목부의 폭이 20mm 이하인 제8특징에 기재한 PVD법에 이용하는 성막용 타깃을 제공한다.
본 발명의 제12특징에 의하면, 상기 분체 재료의 입자 직경이 1㎛ 이하인 제8특징에 기재한 PVD법에 이용하는 성막용 타깃을 제공한다.
본 발명의 제13특징에 의하면, 상기 분체 타깃이 배치되는 오목 형상 또는 관통 구멍 형상을 갖는 분체 배치부가 형성된 소결체 타깃을 구비하고,
상기 분체 타깃에 의해 상기 오목부가 형성되도록, 상기 분체 배치부 내에 상기 분체 타깃이 배치되는 제8특징에 기재한 PVD법에 이용하는 성막용 타깃을 제공한다.
본 발명의 제14특징에 의하면, 상기 소결체 타깃의 조성은, 상기 분체 타깃의 조성과 동일한 제13특징에 기재한 PVD법에 이용하는 성막용 타깃을 제공한다.
본 발명의 제15특징에 의하면, 상기 분체 타깃은, 상이한 2종류 이상의 상기 분체 재료가 혼합해서 구성되어 있는 제8특징에 기재한 PVD법에 이용하는 성막용 타깃을 제공한다.
본 발명의 제16특징에 의하면, 상기 분체 재료는, 전형(典型) 금속 원소, 천이(遷移) 금속 원소, 또는, 그것들의 산화물, 불소화물, 질화물, 황화물, 수산화 물, 혹은 탄산화물인 제8특징에 기재한 PVD법에 이용하는 성막용 타깃을 제공한다.
본 발명의 제17특징에 의하면, 상기 분체 재료의 입자 직경이 1㎛ 이하인 제8특징에 기재한 PVD법에 이용하는 성막용 타깃을 제공한다.
본 발명의 제18특징에 의하면, 상기 분체 재료는, 열전도율을 λ, 안정 시간을 t, 비열을 Cp, 부피 밀도를 ρ, 상기 오목부의 깊이를 L이라고 하면,
푸리에 수((λ·t)/(Cp·ρ·L2))가 이하의 수식을 만족하는 제8특징에 기재한 PVD법에 이용하는 성막용 타깃을 제공한다.
3.5×e+03≤λ·t/Cp·ρ·L2≤2.0×e+04
본 발명의 제19특징에 의하면, 상기 분체 재료는, 입자 직경을 D, 부피 밀도를 ρ, 비표면적을 S라고 하면, 이하의 수식을 만족하는 제8특징에 기재한 PVD법에 이용하는 성막용 타깃을 제공한다.
0.1≤D·ρ·S≤10
본 발명의 제20특징에 의하면, 그 중심에 대하여, 하나 또는 복수의 상기 오목부가 점대칭으로 배치되어 있는 제8특징에 기재한 PVD법에 이용하는 성막용 타깃을 제공한다.
본 발명에 의하면, 성막 속도 및 타깃의 면 내 균일성의 향상을 도모하는 것이 가능하게 되고, 성막의 양산 안정성을 확보하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 이것들과 다른 목적과 특징은, 첨부된 도면에 관한 바람직한 실시형태에 관련된 다음의 설명으로부터 명백하게 된다.
본 발명의 설명에 있어서, 첨부 도면에서 동일한 부품에 대해서는 동일한 참조 부호를 첨부하고 있다.
이하에, 도면을 참조해서 본 발명에 있어서의 실시형태를 상세히 설명한다.
(제1실시형태)
본 발명의 제1실시형태에 관한 물리 기상 성장법의 일례(一例)인 스퍼터링법에 의한, 성막 장치의 일례인 성막 장치(스퍼터링 장치)(20)의 구성을 나타내는 모식 구성도를 도 1에 나타낸다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 성막 장치(20)는, 스퍼터링에 의한 성막 처리가 실행되는 감압 공간, 예를 들면 진공 분위기를 그 내부에 형성하는 처리 용기의 일례인 진공 챔버(vacuum chamber)(1)와, 후술하는 타깃(혹은 스퍼터링 타깃)에 있어서의 소결체 타깃의 근방에 배치된 어스 실드(earth shield)(2)와, 진공 챔버(1) 내에 있어서 타깃이 탑재되는 타깃 지지부의 일례인 타깃 탑재용 접시(3)와, 진공 챔버(1) 내에 있어서 성막 처리가 시행되는 기재(피처리 물)(11)를 유지하는 부재의 일례인 기재 유지부(12)를 구비하고 있다. 또한, 타깃 탑재용 접시(3)에 탑재되는 타깃(13)은, 예를 들면 원판 형상으로 형성되고, 또한 그 표면에 홈 형상의 관통 구멍인 홈부(4a)가 형성된 소결체 타깃(4)과, 이 홈부(4a)의 내주면에 배치되어서, 오목부(7)를 형성하는 분체 재료에 의해 구성되는 분체 타깃(5)에 의해 구성되어 있다. 오목부(7)는, 성막 처리를 실행하기 전에, 오목부 형성용의 부재에 의해, 분체 타깃(5)을 라인 형상(혹은 홈 형상)으로 가압 혹은 제거함으로써 형성된다. 이것에 의해, 라인 형상(혹은 홈 형상)의 오목부(7)가 형성된다. 분체 타깃(5)을 부분적으로 가압함으로써 오목부(7)를 형성할 경우는, 가압에 의해, 오목부(7) 부근의 밀도가 다른 위치의 분체 타깃(5)의 밀도보다 크게 되어 있다고 생각된다. 이렇게 형성된 오목부(7)가, 기재 유지부(12)에 의해 유지된 기재(11)에 대향하도록, 타깃 탑재용 접시(3)에 타깃(13)이 탑재되어 있다. 이러한 분체 타깃(5)은, 예를 들면, 상이한 2종류 이상의 분체 재료 또는 과립 상태 재료가 혼합되어서 형성되는 타깃 재료이다. 또한, 성막 장치(20)는, 진공 챔버(1) 내에 플라즈마를 발생시키기 위한 가스를 도입하는 가스 도입 장치(8)와, 진공 챔버(1) 내의 가스를 배기해서, 진공 분위기를 형성하는 가스 배기 장치(9)와, 타깃(13) 상의 공간에 플라즈마를 발생시키도록, 타깃 탑재용 접시(3)에 전력을 인가하는 전원 장치(10)를 구비하고 있다. 또한, 성막 장치(20)는, 성막 처리의 때에, 전원 장치(10), 가스 도입 장치(8), 및 가스 배기 장치(9)를 제어하는 제어 장치(21)를 구비하고 있다. 이미 타깃(13)에 오목부(7)를 형성하고 있는 상태에서 배기를 실행할 경우는, 오목부(7)의 형상을 붕괴시키지 않을 정도로 천천히 배기를 실행할 필요가 있다. 이것은, 급속하게 배기를 실행하면, 오목부(7)를 형성하는 분체 타깃(5)도 배기에 의한 압력 변화의 영향을 받게 되어, 오목부(7)의 형상이 붕괴하게 되는 일이 생각되기 때문이다.
여기서, 이러한 타깃(13)의 구조에 대해서, 도 2에 나타내는 타깃(13)의 모식 단면도를 이용해서 설명한다. 또한, 도 2는, 도 1의 성막 장치(20)에 있어서, 타깃 탑재용 접시(3) 위에 탑재된 상태의 타깃(13)의 모식 확대 단면도로 되어 있 다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 타깃 탑재용 접시(3)의 상면(上面)에는, 소결체 타깃(4)이 탑재되어 있으며, 소결체 타깃(4)에 형성된 홈 형상의 관통 구멍과 타깃 탑재용 접시(3)의 상면에 의해 홈부(4a)가 구성되어 있다. 이렇게 구성되는 소결체 타깃(4)의 홈부(4a)의 내주면 전체를 덮도록 분체 타깃(5)이 배치되어 있으며, 이 분체 타깃(5)에 의해 오목부(7)가 형성되어 있다. 즉, 분체 타깃(5)은, 홈부(4a)를 완전히 메워버리는 일 없이, 오목부(7)를 형성하도록 배치되어 있다. 또한, 이렇게 구성되는 타깃(13)은, 타깃 탑재용 접시(3)에 탑재된 상태에서, 진공 챔버(1) 내의 어스 실드(2)에 의해 둘러싸인 부분에 배치되어 있다. 또한, 본 제1실시형태에 있어서는, 이러한 홈부(4a)가, 분체 배치부의 일례로 되어 있다. 여기서, 분체 타깃(5)의 배치 위치는, 어스 실드(2)의 측면으로부터 타깃 표면 방향에 적어도 20mm 이상 떨어져 있는 것이 바람직하다. 이것은, 어스 실드(2)의 측면으로부터 20mm 이내의 위치에 분체 타깃(5)이 배치되어 있으면, 적열 반응이 발생하기 어렵기 때문이다.
이러한 소결체 타깃(4)을 형성하는 재료로서는, 예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide)가 이용되며, 또한, 분체 타깃(5)으로서는, 예를 들면, 산화 인듐과 산화 주석을 ITO와 동일한 조성비로서 혼합한 분체 재료가 이용되고 있다. 특히, 분체 타깃(5)을 구성하는 분체 재료에는, 소결체 타깃(4)을 형성하는 재료와 동일한 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 이것은, 분체 타깃(5)을 구성하는 분체 재료와 소결체 타깃(4)을 형성하는 재료가 상이하면, 분체 타깃(5)뿐만 아니라 소결체 타깃(4) 도 성막용의 타깃으로 되어서, 스퍼터 입자에 목적하는 재료 이외의 재료가 혼입되기 때문이다.
여기서, 직경이 300mm, 두께가 6mm의 원판 형상의 타깃(13)에 있어서, 도 2에 나타내는 분체 타깃(5)에 의해 형성된 오목부(7)에 있어서의 저부(底部)의 두께, 즉 분체 타깃(5)의 밑바닥으로부터의 두께를 2mm로 한다. 이렇게 오목부가 형성된 본 제1실시형태의 타깃(13)을 이용한 경우(소결체 타깃+분체 타깃, 오목부 있음)와, 이러한 오목부를 형성하는 일 없이, 본 발명의 비교 예(즉 종래 예)에 관한 타깃을 이용한 경우(종래 타깃, 오목부 없음)에 있어서, 기재에 대한 성막 처리를 실행하였다. 성막 조건은, 플라즈마원 전력 1000W, 아르곤 가스 유량 100sccm, 압력 0.35Pa, 성막 시간 60분, 타깃과 기재간의 거리를 100mm로 하고, 기재로서 160mm 각(角) 유리에 성막을 실행하였다. 또한, 본 제1실시형태에 있어서는, 타깃 탑재용 접시(3)의 열전도율은 0.003cal/cm·sec·℃, 분체 타깃(5)의 열전도율은 0.012cal/cm·sec·℃이다.
또한, 본 제1실시형태와 같이 소결체 타깃(4)과 분체 타깃(5)을 이용한 경우와, 종래 타깃을 이용한 경우에 있어서, 각각의 방전 개시 10분 후의 ITO 성막 속도(nm/min)와 이 성막 속도의 면 내 균일성(±％)의 비교를 나타내는 도면을 도 3에 나타낸다. 도 3에 있어서, 본 제1실시형태의 타깃(13)(소결체+분체 타깃, 오목부 있음)을 이용한 경우와, 비교 예에 관련한 종래 타깃(오목부 없음)을 이용한 경우와 비교하면, 성막 속도는 모두 100nm/min로서 명료한 큰 차는 없다고 말할 수 있다. 한편, 기재의 면 내(전장 150mm)의 9포인트(point)에서 측정한 면 내 균일성은, 종래 타깃을 이용한 경우, ±13.1％이었던 것에 대하여, 본 제1실시형태와 같이 소결체 타깃과 분체 타깃을 이용한 경우에서는 ±3.2％로서 대폭적으로 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 각각의 타깃을 이용해서 실행된 성막 처리에서 얻어진 막의 저항률(ITO 저항률(Ω·cm)) 및 그 면 내 균일성(±％)의 측정 결과를 도 4에 나타낸다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 제1실시형태의 타깃(13)을 이용한 경우에 얻어진 막의 저항률은, 평균으로 9.5×10-5Ω·cm이었던 것에 대하여, 종래 타깃에서는, 7.7×10-4Ω·cm이었다. 기재면 내(전장 150mm)의 9포인트에서 측정한 저항률의 면 내 균일성은, 종래 타깃을 이용한 경우, ±15.1％이었던 것에 대하여, 본 제1실시형태의 타깃(13)을 이용한 경우는, ±4.2％로 대폭적으로 향상되어 있다. 이것으로부터, 본 제1실시형태와 같이, 소결체 타깃(4)과, 오목부(7)를 형성하는 분체 타깃(5)에 의해 구성되는 타깃(13)을 이용한 경우에 얻어진 막(膜)의 쪽이, 전기적 특성에서 우수한 ITO 막인 것을 알 수 있다.
여기서, 본 제1실시형태의 타깃(13)을 이용해서 스퍼터링이 실행되는 메커니즘에 대해서, 주로 분체 타깃(5)에 의해 형성된 오목부(7)를 주목하면서 이하에 설명한다. 이 설명에 즈음하여, 도 5A, 도 5B, 도 5C, 및 도 5D에, 타깃(13)에 있어서의 오목부(7) 부근의 부분 확대 모식 설명도를 나타낸다.
성막 장치(20)에서 기재(11) 및 타깃(13)이 배치되고, 진공 챔버(1) 내에 소정의 가스가 공급되어서 진공 분위기가 형성된 상태에서, 성막 처리가 개시된다. 그러면, 우선, 도 5A에 나타낸 바와 같이, 분체 타깃(5)의 오목부(7) 가장자리부인 에지부(7a)에 플라즈마(14)가 집중해서 적중하고, 이 에지부(7a)로부터 적열이 개시된다. 여기서, 적열이라는 것은, 타깃 재료에 대해 에너지가 부여되어, 이 에너지가 축열(蓄熱)됨으로써, 타깃 재료가 국소적으로 고에너지 상태가 되어, 적색 혹은 오렌지색 등으로 발광하는 현상이다.
계속해서, 도 5B에 나타낸 바와 같이, 에지부(7a)로부터 오목부(7)의 경사면(7b)을 따라 오목부(7)의 저부(7c)에까지 적열이 확대되어 간다. 분체 타깃(5)은, 소결체 타깃(4)과 동일한 재료 조성으로서 형성되어 있지만, 분체 상태이기 때문에, 벌크(bulk) 상태의 소결체 타깃(4)과 비교하면, 그 열전도성은 낮다. 또한, 분체 타깃(5)은, 이러한 소결체 타깃(4)과 단열성이 우수한 타깃 탑재용 접시(3)에 의해 둘러싸여서 배치되어 있기 때문에, 분체 타깃(5)의 적열부(15)가, 그것들과 분체 타깃(5)과의 경계에서 차단되어, 오목부(7) 부근에 집중하게 된다. 즉, 오목부(7)의 에지부(7a)에 플라즈마(14)가 집중함으로써, 오목부(7)에의 에너지 부여가 집중적으로 실행되지만, 이것들의 에너지는, 소결체 타깃(4)에 비해서 축열성이 높은 분체 타깃(5)에 축열되게 되고, 그 결과, 적열부(15)가 오목부(7) 부근에 집중하게 된다. 한편, 오목부(7)의 주위에 배치되는 소결체 타깃(4)에 있어서는, 분체 타깃(5)보다도 열전도성이 높은 점도 있어, 부여된 에너지는 비교적, 축열되기 어려워, 적열부가 발생하는 일은 없다. 따라서, 시간의 경과와 함께, 도 5C에 나타낸 바와 같이, 에지부(7a)에의 플라즈마의 집중적 부여에 의해 오목부(7)에 생긴 적열부(15)는 그 범위를 확대하고, 드디어, 도 5D에 나타낸 바와 같이, 오목부(7) 부근 에 더욱 현저하게 집중된 적열부(15)가 분체 타깃(5)에서 형성된다. 이렇게 해서 형성된 적열부(15)의 표면으로부터 스퍼터 입자는 가속되어서, 기재(11)를 향하게 된다. 이렇게 타깃(13)을 소결체 타깃(4)과 오목부(7)를 형성하는 분체 타깃(5)에 의해 구성함으로써, 오목부(7) 부분에만 적열부(15)를 발생시킬 수 있고, 타깃(13)에 있어서, 스퍼터 입자의 발생원(發生源)인 적열부(15)의 발생 개소를 확실하게 제어할 수 있다. 그 결과, 스퍼터 입자의 발생 개소를 제어하여, 성막 속도를 안정시키는 것이 가능하게 된다.
이러한 오목부(7)에 있어서의 적열부(15)의 일련의 발생 메커니즘을 고려하면, 성막 장치(20)에 구비되어 있는 제어 장치(21)는, 우선 오목부(7)의 에지부(7a)를 적열시키고, 그 후, 오목부(7)의 표면을 따라 적열 개소를 확대시키고, 그리고 오목부(7) 전체에 적열부(15)를 형성하도록, 성막 처리를 실행하기 위한 각각의 구성부, 예를 들면 전원 장치(10)를 제어하는 장치라고 할 수 있다.
여기서, 도 6에 나타내는 오목부(7)의 모식 설명도를 이용하여, 오목부(7)의 단면 형상에 대해서 설명한다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 Ⅴ자 형상의 단면 형상을 갖도록 형성된 오목부(7)에 대해서 생각한다. 오목부(7)에 적열부(15)가 형성됨으로써, 분체 타깃(5)이 스퍼터 입자(16)로서 소정의 각도 α의 범위에서 튀어나오게 된다. 따라서, 도 6의 오목부(7)에 있어서의 도시(圖示) 좌측의 경사면(7b)으로부터, 각도 α의 범위에서 튀어나온 스퍼터 입자(16)의 일부는, 대향하는 도시 우측의 경사면(7b)에 의해 가로막히게 된다. 이렇게 오목부(7) 내에서 스퍼터 입자(16)가 가로막히는 비율이 커지면, 타깃 재료의 이용 효율이 저하하게 되어, 바람직하지 못하다. 따라서, 타깃 재료의 이용 효율을 향상시킨다고 하는 관점에서는, 오목부(7)의 에지부(7a)의 에지(edge) 각도 θ는 크게 설정될수록 좋다. 특히, 에지 각도 θ가 90도보다도 작아지면, 스퍼터 입자(16)의 차단량이 지나치게 많아지기 때문에, 적어도 90도 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 한편, 에지 각도 θ가 180도에 가까울수록, 에지부(7a)가 에지로서 존재하지 않게 되고, 플라즈마 집중을 생기게 할 수 없게 되기 때문에, 이러한 관점에서는, 에지 각도 θ는, 플라즈마 집중을 생기게 할 수 있는 한도 이하일 필요가 있다. 이상의 관점에서, 예를 들면 에지 각도 θ는 120도 정도에 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 「에지 각도 θ」라는 것은, 오목부(7)의 내주 측면인 측면(7b)과, 타깃(13)의 표면이 이루는 각도이다. 또한, 이러한 오목부(7)는 분체 타깃(5)에 의해 형성되기 때문에, 오목부(7)의 측면(7b)은, 예를 들면, 도 5A에 나타내는 바와 같이, 그 표면 조도(粗度)의 평균치로 구성되는 평면 P2이며, 타깃(13)의 표면이라는 것은, 마찬가지로 그 표면 조도의 평균치로 구성되는 평면 P1이다. 따라서, 상기의 이루는 각도라는 것은, 도 5A에 있어서, 평면 P1과 평면 P2가 교차하는 각도이다.
또한, 상술한 본 제1실시형태의 타깃(13)을 이용해서 성막 처리를 실행한 실험 결과에 대해서, 도 7에 나타낸다. 도 7은, 세로 축에 스퍼터 수, 가로 축에 푸리에 수를 채용한 양 대수(對數) 그래프이다. 또한, 본 제1실시형태의 분체 타깃에서는, 열전도율을 λ, 성막 처리가 안정되기까지의 안정 시간을 t, 비열을 Cp, 입자 직경을 D, 오목부의 깊이를 L, 부피 밀도를 ρ, 비표면적을 S라고 하고 있다. 여기서, 비표면적은, 예를 들면 BET법 등에 의해 구해지는 값이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 푸리에 수가 3.5e+03보다 작은 것은 축열성이 저하하기 때문에 적열이 발생하지 않고, 푸리에 수가 2.Oe+04보다 큰 것은 분체 재료에 발분(發粉)이 생겨 방전이 불안정하게 되는 것을 알 수 있다. 또한, 스퍼터 수가 10을 초과하는 것은, 적열부가 랜덤하게 발생해버려, 성막 속도의 제어를 실행하는 것은 곤란하다.
이상의 결과로부터, 성막 속도를 안정되게 제어하기 위해서는, 이하의 [수식 1], [수식 2]를 만족하지 않으면 안 되는 것을 알 수 있다.
[수식 1]
3.5×e+03≤λ·t/Cp·ρ·L2≤2.0×e+04
[수식 2]
0.1≤D·ρ·S≤10
이상과 같이, 본 제1실시형태에 있어서는, 큰 효과를 얻을 수 있는 것을 알 수 있지만, 이 메커니즘에 대해서, 이하에 더욱 고찰한다.
이것은, 본 발명에 의해 얻은 성막 속도와 열전도성과의 관계로부터, 열전도성과의 상사성(相似性)을 갖는 푸리에 수를 제어하는 것이, 성막 속도를 안정되게 제어하는 것에 연계되기 때문이라고 생각된다.
또한, 성막 속도라는 관점에서 생각하면, 각각, 입자 직경이 작고, 부피 밀도가 작으며, 비표면적이 크게 될수록, 성막 속도는 향상된다.
타깃 재료에 두께 6mm의 ITO의 소결체 타깃을 이용하고, 거기에 홈 깊이 5mm 의 홈부를 형성하여, 그 부분에 분체 타깃을 배치하고, 표면을 균일하게 한 후, 오목부의 저부에 있어서의 분체 타깃의 두께가 2mm가 되는 오목부를 형성한다. 이렇게 형성함으로써, 방전 개시와 동시에 오목부로부터 적열이 개시되고, 이어서 분체 타깃의 전면(全面), 즉 오목부 전체에 적열이 확대된다. 그러나, 그 주위의 소결체 타깃은, 적열되지 않고, 장시간 방전해도 성막의 면 내 균일성은 양호하다. 이것에 대하여, 상기 비교 예의 종래 타깃과 같이, 소결체 타깃을 이용하지 않고, 타깃 전체를 분체 재료로서 형성한 오목부를 갖지 않는 타깃에서는, 방전 개시 후 10분 경과 후는, 타깃에서 적열의 확대가 급격하게 일어나, 적열이 타깃 전면에 확장되어버려, 적열부의 발생 영역을 제어할 수 없고, 성막의 면 내 균일성이 악화하는 것으로 생각된다.
본 제1실시형태의 타깃에 있어서, 소결체 타깃을 이용함으로써 적열 영역을 제어할 수 있는 메커니즘은 아래와 같이 설명할 수 있다.
분체 타깃은, 소결체 타깃보다도 그 비열이 작고, 열용량도 작기 때문에, 특히 분체 타깃의 오목부의 에지부 온도가 상승하여, 적열이 발생한다. 그 후, 오목부에 있어서, 오목부의 표면을 중심으로 적열 부분이 확대한다. 타깃 탑재용 접시에 단열성이 좋은 재질을 이용함으로써, 특히 오목부의 온도 상승이 가속되고, 타깃 재료가 열에 의해 활성화하여, 스퍼터링 효과가 가속된다. 그 후, 열전도가 진행되어, 적열부가 더욱, 오목부 주변에 확대되지만, 그 주위에 소결체 타깃을 배치함으로써, 오목부 주위에의 적열의 확대를 방지할 수 있다. 이것은, 소결체 타깃의 열전도도가 분체 타깃보다도 크기 때문에, 열 확산이 촉진되기 때문이라고 생각된 다. 따라서, 기재에 있어서 원하는 면 내 균일성을 확보하는 부분에 대응하는 타깃 영역에만, 분체 타깃에 의해 형성된 오목부를 배치함으로써, 종래 타깃과 비교해서, 성막의 면 내 균일성을 향상시킬 수 있는 것으로 생각된다. 따라서, 본 제1실시형태의 타깃을 이용함으로써, 성막 속도와 성막의 면 내 균일성이 향상되고, 연속 성막의 속도 안정성도 대폭적으로 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 제1실시형태에 있어서의 타깃(13)에 형성되는 오목부(7), 혹은 소결체 타깃(4)에 형성되는 홈부(4a)의 평면적인 배치로서는, 도 8A, 도 8B, 및 도 8C의 모식 평면도에 나타낸 바와 같이, 여러 가지 형태를 채용할 수 있다. 구체적으로는, 도 8A에 나타내는 타깃(23)과 같이, 하나 또는 복수의 도넛 형상의 오목부(27)를 형성했을 경우나, 도 8C에 나타내는 타깃(43)과 같이 방사선 형상의 오목부(47)를 형성했을 경우는, 타깃을 탑재한 면의 중심에 대하여 각각의 오목부(27, 47)가 점대칭이기 때문에, 기재(11)를 향해서 비상(飛翔)하는 스퍼터 입자도 점대칭으로 되어, 균등하게 스퍼터해서, 정밀도 좋게 성막을 진행할 수 있다. 또한, 도 8B에 나타내는 타깃(33)과 같이 평면적으로 원 형상 혹은 정방형 형상을 갖는 다수의 오목부(37)가 어레이(array) 형상으로 배치되는 경우이어도 좋다. 그 외, 도시하지 않지만, 복수의 직접(直接) 형상의 오목부를 병행으로 스트라이프(stripe) 형상으로 배치시키는 경우이어도 좋다. 또한, 공구를 이용해서 타깃의 가공을 실행할 경우, 1회의 동작으로 가공할 수 있는 도 8A의 도넛 형상의 오목부는, 도 8C의 방사선 형상의 오목부보다 가공하기 쉽다. 또한, 점대칭으로 형성되어 있지 않은 타깃은, 예를 들면, 타깃 탑재용 접시(3)를 회전시키면서 성막 처리를 실행하는 것 등에 의해, 성막의 면 내 균일성을 확보할 수 있게 하는 것도 가능하다.
또한, 이것들 오목부(7)는, 1개도 좋으며, 2개 이상이면 오목부 사이의 거리가 동등한 쪽이, 더욱 균일하게 성막을 할 수 있다.
또한, 본 제1실시형태에 있어서는, 타깃의 두께가 다른 영역과 비교해서 엷은 영역, 즉 오목부(7)의 형성 영역은 타깃 전체의 표면적과 비교해서 50％ 이하로 하면 좋다. 이것은, 오목부(7)의 형성 영역이 50％ 이상이 되면, 오목부(7)의 형성 영역 내에서 랜덤하게 적열부가 발생하여, 적열부를 제어하는 것이 곤란하게 되기 때문이다.
또한, 형성하는 오목부가 복수 존재할 경우는, 각각의 오목부를 교차시키도록 배치해도 좋지만, 이러한 경우에 있어서는, 교차부와 그 밖의 부분에서 성막 조건이 상이한 것에 유의할 필요가 있다.
또한, 타깃 재료로서는, 전형(典型) 금속 원소 또는 천이(遷移) 금속 원소, 또는, 이것들 금속 원소의 산화물, 불소화물, 질화물, 수산화물, 탄산화물, 혹은 황화물을 이용할 수 있다. 특히, 상기 금속 원소의 산화물, 불소화물, 질화물, 수산화물, 탄산화물, 또는 황화물이 타깃 재료로서 이용되면, 본 제1실시형태의 효과를 효과적으로 얻을 수 있다.
또한, 타깃(13)에 형성되는 오목부(7)에 있어서의 타깃 재료의 두께, 즉 오목부(7)의 저부(底部) 두께는, 적어도 Omm보다 크지 않으면 안 된다. 즉, 오목부(7)의 저부에는, 타깃 탑재용 접시(3)의 표면이 노출하는 일 없이, 반드시 타깃 재료가 존재하고 있을 필요가 있다. 이것은, 타깃 재료의 두께가 Omm로 되면, 그 부 분에서 적열이 발생하지 않게 되기 때문이다. 또한, 오목부(7)에 있어서의 타깃 재료의 두께가 5mm보다 크게 되면, 타깃 재료 분말끼리의 열 확산이 왕성하게 되기 때문에 단열성, 즉 축열성이 저하하고, 분체 타깃(5)에 적열부가 발생하기 어려워진다. 그 때문에, 오목부(7)에 있어서의 타깃 재료의 두께는 5mm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 타깃(13)에 형성되는 오목부(7)의 깊이는, 1mm 이상인 것이 바람직하다. 이것은, 오목부(7)의 깊이가 1mm 미만으로 되면, 분체 타깃 재료 사이에서의 열전도가 활발하게 되어, 단열성이 저하하고, 적열이 발생하기 어려워지기 때문이라고 생각된다.
또한, 타깃(13)에 오목부(7)를 형성하는 것은, 진공 챔버(1)를 배기하기 전후 어디에서도 좋다. 또한, 배기하기 전에 오목부(7)를 형성할 때는, 배기를 실행하는 것에 의한 오목부(7)에의 영향에 대해서 고려할 필요가 있다.
또한, 원판 형상의 타깃의 반경이 150mm라고 하면, 원판 형상의 타깃 중심으로부터 분체 타깃(5)을 형성한 영역까지의 거리는 75mm 정도가 타당하다고 생각된다. 이것은, 분체 타깃(5)의 배치 위치가 서로 너무 가까우면, 분체 타깃(5)으로부터 튀어나온 스퍼터 입자가 간섭하여, 성막 속도가 균일하지 않게 된다고 생각되기 때문이다.
또한, 여러 가지 조건에 따라서 값이 변동하지만, 타깃(13)에 가해지는 전력이 2kW로 원판 형상의 타깃 중심으로부터 분체 타깃(5)까지의 거리를 75mm의 조건이 타당하다고 했을 경우는, 타깃(13)에 가해지는 전력이 50kW가 되면, 원판 형상 의 타깃 중심으로부터 분체 타깃(5)까지의 거리는 375mm 정도인 것이 바람직하다. 이것은, 스퍼터 입자의 튀어나옴이 타깃에 가해지는 전력의 크기에 의존한다고 생각되기 때문이다.
또한, 오목부(7)의 폭은, 20mm 이하인 것이 바람직하다. 이것은, 오목부(7)의 폭이 20mm보다 크게 되면, 오목부(7) 내의 단면 형상이 불안정하게 되어, 오목부(7)로부터의 스퍼터 입자의 튀어나오는 상태가 불안정하게 되기 때문이라고 생각된다.
또한, 본 제1실시형태에서는, 진공 플라즈마 장치를 이용해서 설명을 하였지만, 챔버 내의 압력이 1013hPa인 대기압 플라즈마에 있어서도, 본 제1실시형태의 타깃을 이용함으로써 마찬가지의 효과가 얻어진다고 생각된다.
또한, 본 제1실시형태에서는, 분체 타깃(5)에 대하여, 200℃에서 3시간 가열 처리를 실행한 것을 이용하고 있다. 이것은, 분체 타깃(5)을 구성하는 분체 재료는, 수분 등의 불순물을 흡착하기 쉬운 상태에 있기 때문에, 가열 처리를 실행함으로써 흡착된 수분을 제거하여, 형성된 막의 순도를 높이기 위해서이다. 이러한 가열 처리는, 예를 들면, 100℃ 이상으로 또한 10분 이상 실행하면 좋다. 왜냐하면, 100℃ 미만이라면 수분 휘발의 효과를 얻는 것이 곤란하며, 10분 미만이라면 분체 타깃 전체에 대한 효과를 얻는 것이 곤란하게 되기 때문이다.
또한, 본 제1실시형태에서는, 분체 타깃(5)의 입자 직경은 0.2㎛의 것을 이용하고 있지만, 이러한 것으로서는, 최대 입자 직경이 1㎛ 이하이면 좋다. 왜냐하면, 최대 입자 직경이 1㎛보다 큰 분말을 분체 타깃 재료로서 이용한 경우, 분말 사이에서의 단열성이 나쁘고, 열용량이 크기 때문에, 적열이 발생하기 어려워지기 때문이다.
또한, 본 제1실시형태에서는, 타깃 탑재용 접시(3)에 석영을 이용했지만, 그 밖에, 산화 알루미늄이나 산화 지르코늄, 산화 실리콘과 같은, 온도 내성에서 우수한 세라믹스 재료를 이용해도 좋다.
또한, 본 제1실시형태에서는, 성막에 이용하는 프로세스 가스에 아르곤 가스를 이용했지만, 아르곤, 산소, 수소, 질소 중 적어도 1개를 이용하면 좋다.
또한, 본 제1실시형태에서는, 조성의 제어나 장치의 조작 용이성에서 스퍼터링법을 선택했지만, 타깃이 적열되는 것이라면, 다른 성막 방법을 이용해도 좋다. 예를 들면, 증착법이나 레이저를 이용한 성막법 등 어떤 성막 방법을 이용하는 것도 가능하다고 생각된다.
또한, 성막 처리가 진행함에 따라 분체 타깃이 감소해 가기 때문에, 분체 타깃의 재료 공급 기구를 진공 챔버(1) 내에 추가로 설치하는 것이 바람직하다. 이 재료 공급 기구로서는, 예를 들면, 성막 속도와 성막 시간을 적산함으로써, 타깃 총량으로부터의 감소량을 계산하고, 계산한 잔량에 따라서, 타깃 재료 공급을 실행하는 유닛이 생각된다. 또한, 이 재료 공급 기구가, 공급 탱크 및 공급 노즐, 평탄화 기구, 홈 형성 헤드를 구비하고 있다면, 재료를 균일하게 평탄화하고, 그 후, 홈을 형성하는 것도 가능하다. 이 홈 형성 헤드는, 전술(前述)한 오목부 형성용의 부재와 동일하고, 분체 타깃(5)을 부분적으로 가압 또는 제거함으로써 오목부를 형성하는 것이다.
또한, 타깃(13)과 기재를 상대적으로 회전시킴으로써, 오목부(7)를 타깃(13) 의 중심에 점대칭으로 형성하지 않아도, 균일한 성막 처리를 실행할 수 있다.
또한, 타깃 아래쪽에 자석을 배치하는 것이 바람직하다. 이것은, 타깃의 오목부 혹은 그 주변에 전자 밀도가 제일 높게 되는 이로전(erosion)을 형성시킴으로써, 성막 속도가 향상되기 때문이다.
(제2실시형태)
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 외 여러 가지의 특징으로 실시할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 제2실시형태에 관한 성막 장치로서 이용되는 성막용 타깃의 일례인 타깃(113)의 구조를 나타내는 모식 단면도를 도 9에 나타낸다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 본 제2실시형태의 타깃(113)은, 성막 장치에 있어서의 타깃 탑재용 접시(3)에 소결체 타깃이 탑재되는 일 없이 분체 타깃(5)만이 탑재되어 있는 점에 있어서, 상기 제1실시형태의 타깃(13)과 상이하게 되어 있다. 또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 타깃 탑재용 접시(3)에 탑재된 상태에 있어서, 분체 타깃(5)에 의해 오목부(107)가 형성되어 있다.
이러한 오목부(107)는, 예를 들면, 타깃 탑재용 접시(3)의 전체에 분체 타깃(5)을 충전하도록 배치한 후, 오목부의 형상에 따른 스탬퍼(stamper)를 이용해서 형태 누름, 혹은 분체 타깃의 표면을 깎아 형성하는 것 등에 의해 형성할 수 있다.
이러한 분체 타깃(5)에만 의해 구성된 타깃(113)에 있어서도, 오목부(107) 부근에 적열부를 발생시키도록 제어할 수 있고, 상기 제1실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 단, 소결체 타깃에 의해 분체 타깃이 배치되는 영역을 둘러쌈 으로써, 적열부의 발생 영역을 더욱 한정한다고 하는 관점, 또한, 성막 처리의 반복 실시를 위한 타깃에의 분체 재료의 공급성이라고 하는 관점에서는, 소결체 타깃과 분체 타깃에 의해 구성되는 상기 제1실시형태의 타깃이 바람직하다고 할 수 있다. 이러한 점에서 생각하면, 소결체 타깃 대신에 스퍼터에 영향을 끼치지 않을 정도의 단열성을 갖는 격벽을 설치해도, 동일한 효과를 얻을 수 있다고 생각된다.
도 14는, 분체 타깃(5)에만 의해 구성된 타깃(113)의 오목부(7)의 타깃 재료로서 산화 칼슘을 균일하게 전면에 깔고, 상기 제1실시형태와 동일한 성막 조건으로 성막한 경우(분체 타깃, 오목부 있음)와, 본 발명의 비교 예에 관한 타깃을 이용한 경우(종래 타깃, 오목부 없음)에 있어서, 기재에 대하여 성막 처리를 실행한 측정 결과이다. 도 14에 있어서, 본 제2실시형태의 타깃(분체 타깃, 오목부 있음)을 이용한 경우에 얻은 CaO 속도는 345.2nm/min인 것에 대하여, 종래 타깃에서는, 198.3nm/min이었다. 이것으로부터, 본 제2실시형태와 같이, 알칼리 토류(土類) 산화물의 분체 타깃을 이용한 경우의 쪽이, 성막 속도가 우수한 성막 처리를 실행할 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 타깃에 있어서 오목부 전체가 분체 타깃으로 구성되어 있는 경우에 대해서 설명했지만, 이러한 경우에 대신하여, 오목부의 저부에 있어서만, 소결체 타깃이 노출되게 하는 구성도 채용할 수 있다. 오목부의 저부에 타깃 재료 이외의 것이 노출되는 것은, 적열부의 제어라고 하는 관점에서는 바람직하지 못하지만, 소결체 타깃이 저부에서만 노출하는 구성에서는, 노출되는 표면적도 비교적 작고, 적열부의 발생에 큰 영향으로는 되지 않는다고 생각되기 때 문이다.
또한, 상기 실시형태에 있어서, 타깃의 크기가 크면, 오목부를 1개 설치해도 적열부가 랜덤하게 발생해버리는 경우는, 오목부를 복수 설치할 필요가 있다고 생각된다.
또한, 상기 여러 가지 실시형태 중 임의의 실시형태를 적절하게 조합함으로써, 각각이 갖는 효과를 나타내도록 할 수 있다.
본 발명은, 첨부 도면을 참조하면서 바람직한 실시형태에 관련해서 충분히 기재되어 있지만, 이 기술에 숙련된 사람들에 있어서는 여러 가지의 변형이나 수정은 명백하다. 그러한 변형이나 수정은, 첨부한 청구의 범위에 의한 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한에 있어서, 그 중에 포함된다고 이해되어야 한다.
2005년 1월 28일에 출원된 일본국 특허 출원 제2005-020704호, 2005년 6월 7일에 출원된 일본국 특허 출원 제2005-166486호, 및 2005년 10월 26일에 출원된 일본국 특허 출원 제2005-310746호의 명세서, 도면, 및 특허청구 범위의 개시 내용은, 전체로서 참조되어 본 명세서 중에 취입되는 것이다.
본 발명의 성막 장치는, 성막 속도 및 타깃의 면 내 균일성을 향상시켜, 성막 속도의 양산 안정성을 더욱 확보하는 성능을 갖는다. 그 때문에, 디스플레이 및 전지나 반도체라고 하는 여러 가지 디바이스 제조를 위한 성막 처리에 적용할 수 있다.

Claims (20)

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  3. 처리 용기 내에 있어서, 표면이 분체(粉體) 재료이고 또한 깊이 1mm 이상의 오목부가 형성된 타깃(target)에 전력을 인가해서, 상기 처리 용기 내에 플라즈마를 발생시켜, 상기 플라즈마에 의해 상기 타깃으로부터 스퍼터(sputter) 입자를 발생시키는 동시에, 상기 스퍼터 입자에 의해 기재(基材)를 성막(成膜) 처리하고,
    상기 분체 재료는, 열전도율을 λ, 안정 시간을 t, 비열을 Cp, 부피 밀도를 ρ, 상기 오목부의 깊이를 L이라고 하면,
    푸리에 수((λ·t)/(Cp·ρ·L2))가 [수식 1]을 만족하는 PVD법에 의한 성막 방법.
    [수식 1]
    3.5×e+03≤(λ·t)/(Cp·ρ·L2)≤2.0×e+04
  4. 처리 용기 내에 있어서, 표면이 분체 재료이고 또한 깊이 1mm 이상의 오목부가 형성된 타깃에 전력을 인가해서, 상기 처리 용기 내에 플라즈마를 발생시켜, 상기 플라즈마에 의해 상기 타깃으로부터 스퍼터 입자를 발생시키는 동시에, 상기 스퍼터 입자에 의해 기재를 성막 처리하고,
    상기 분체 재료는, 입자 직경을 D, 부피 밀도를 ρ, 비표면적을 S라고 하면, [수식 2]를 만족하는 PVD법에 의한 성막 방법.
    [수식 2]
    0.1≤D·ρ·S≤10
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  13. 표면에 형성된 오목부의 내주면(內周面)이 분체 타깃에 의해 구성되고 또한 상기 오목부의 깊이가 1mm 이상이고,
    상기 분체 타깃이 배치되는 오목 형상 또는 관통 구멍 형상을 갖는 분체 배치부가 형성된 소결체 타깃을 구비하고,
    상기 분체 타깃에 의해 상기 오목부가 형성되도록, 상기 분체 배치부 내에 상기 분체 타깃이 배치되는 PVD법에 이용하는 성막용 타깃.
  14. 제13항에 있어서, 상기 소결체 타깃의 조성은, 상기 분체 타깃의 조성과 동일한 PVD법에 이용하는 성막용 타깃.
  15. 삭제
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  17. 삭제
  18. 표면에 형성된 오목부의 내주면이 분체 타깃에 의해 구성되고 또한 상기 오목부의 깊이가 1mm 이상이고,
    상기 분체 재료는, 열전도율을 λ, 안정 시간을 t, 비열을 Cp, 부피 밀도를 ρ, 상기 오목부의 깊이를 L이라고 하면,
    푸리에 수((λ·t)/(Cp·ρ·L2))가 [수식 3]을 만족하는 PVD법에 이용하는 성막용 타깃.
    [수식 3]
    3.5×e+03≤(λ·t)/(Cp·ρ·L2)≤2.0×e+04
  19. 표면에 형성된 오목부의 내주면이 분체 타깃에 의해 구성되고 또한 상기 오목부의 깊이가 1mm 이상이고,
    상기 분체 재료는, 입자 직경을 D, 부피 밀도를 ρ, 비표면적을 S라고 하면, [수식 4]를 만족하는 PVD법에 이용하는 성막용 타깃.
    [수식 4]
    0.1≤D·ρ·S≤10
  20. 삭제
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