KR20150104149A - 이온 봄바드먼트 장치 및 이 장치를 사용한 기재의 표면의 클리닝 방법 - Google Patents

Abstract

기재의 표면을 안정적으로 클리닝하기 위한 이온 봄바드먼트 장치(1)가 제공된다. 이 장치는, 진공 챔버(2)와, 그 내벽면에 설치되고, 전자를 방출하는 적어도 하나의 전극(3)과, 상기 전극(3)으로부터의 전자를 받는 복수의 애노드(4)이며, 상기 기재를 사이에 두고 상기 전극과 대향하도록대향하도록 배치된 것과, 각 애노드(4)에 대응하는 복수의 방전 전원(5)을 구비한다. 각 방전 전원(5)은 상기 진공 챔버(2)로부터 절연되고, 상기 방전 전원(5)에 대응하는 애노드(4)에 대해 상호 독립하여 설정 가능한 전류 또는 전압을 공급함으로써 상기 애노드(4)와 상기 전극(3) 사이에 글로우 방전을 발생시킨다.

Description

이온 봄바드먼트 장치 및 이 장치를 사용한 기재의 표면의 클리닝 방법 {ION BOMBARDMENT DEVICE AND METHOD FOR USING THE SAME TO CLEAN SUBSTRATE SURFACE}

본 발명은 성막의 전 처리로서 기재의 표면을 클리닝하기 위한 이온 봄바드먼트 장치 및 이 장치를 사용한 기재의 표면의 클리닝 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 절삭 공구의 내마모성의 향상이나, 기계 부품의 미끄럼 이동면의 미끄럼 이동 특성의 향상을 목적으로 하여, 기재(성막 대상물)의 표면에 대해 PVD법이나 CVD법에 의한 경질 피막의 성막이 행해진다. 이와 같은 경질 피막의 성막에 사용되는 장치로서는, 아크 이온 플레이팅 장치나 스퍼터링 장치 등의 물리적 증착 장치나, 플라즈마 CVD 장치 등의 화학적 증착 장치가 있다.

이와 같은 물리적 증착 장치 및 화학적 증착 장치를 사용하여 밀착성이 높은 경질 피막을 성막하기 위한 수단으로서, 성막 처리를 행하기 전에 기재의 표면을 클리닝하는 것이 알려져 있다. 이 클리닝의 방법으로서는, 전자 충격에 의한 가열에 의해 클리닝을 행하는 방법이나, 이온 봄바드먼트법이 알려져 있다. 이온 봄바드먼트법에서는, 플라즈마 방전에 의해 아르곤 이온과 같은 무거운 불활성 기체 이온이 생성되고, 이 이온이 기재에 조사됨으로써 당해 기재의 표면이 가열된다. 이 가열에 의해 당해 표면의 클리닝이 달성된다.

특허문헌 1에는, 상하 방향의 중심축을 갖는 원통 형상의 진공 챔버 내에서, 기재 표면을 클리닝하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에서는, 상기 진공 챔버의 상기 중심축의 둘레에 복수의 기재가 배치된다. 이들 기재의 내주측 또는 외주측에서, 당해 기재의 처리 높이와 동일한, 또는 이 처리 높이 이상의 상하에 걸치는 공간에서, 플라즈마 공급원인 아크 방전이 형성된다. 이 아크 방전에 의해 생성되는 아르곤 이온이, 부의 바이어스 전압이 부여된 기재에 조사됨으로써, 기재의 표면이 클리닝된다.

상기 특허문헌 1에 기재된 장치를 사용하여 기재의 표면을 클리닝하는 경우, 진공 챔버 내에 탑재된 기재의 크기나 배치에 의해, 기재에 유효한 클리닝을 실시할 수 없게 되는 것이 우려된다. 구체적으로, 불활성 가스 하의 진공 챔버 내에서는, 전자를 방출하는 캐소드(음극)와 그 전자를 받는 애노드(양극) 사이에 전위차를 부여함으로써 방전이 발생하고, 이 방전은 캐소드로부터 방출된 전자를 애노드의 방향으로 이동시키지만, 진공 챔버 내에 탑재된 기재가 큰 경우나 복수의 기재가 밀하게 배치되어 있는 경우에는 상기 캐소드와 상기 애노드 사이의 상기 전자의 이동이 저해되는 경우가 있다. 그로 인해, 방출된 전자의 대부분이, 작은 기재의 근방에 치우쳐 통과하거나, 기재가 성기게 배치된 영역 또는 기재가 배치되어 있지 않은 영역을 치우쳐 통과할 우려가 있다.

즉, 진공 챔버 내에서의 기재의 크기나 배치에 의해, 전자가 다수 존재하는 영역과 적게 존재하는 영역이 발생하면, 전자가 다수 존재하는 영역에 생성되는 플라즈마는 짙어지고, 한편, 전자가 적은 영역에 생성되는 플라즈마는 엷어질 우려가 있다. 이와 같이 플라즈마 농도가 불균일해진 진공 챔버 내에서 기재의 클리닝을 행하면, 기재의 표면의 클리닝 상황, 즉 이온 충돌에 의한 기재의 표면의 절삭량(에칭량)에, 편차가 발생한다. 구체적으로, 플라즈마의 밀도가 짙은 영역에서 기재의 표면에 대해 에칭이 행해지면, 기재의 표면이 필요 이상으로 절삭될 우려가 있다. 반대로, 플라즈마의 밀도가 엷은 영역에서 기재의 에칭이 행해지면, 기재의 표면의 에칭량이 요구되는 에칭량에 미치지 않게 될 우려가 있다.

이와 같은 기재의 에칭량의 편차는, 기재의 표면에 대한 경질 피막의 균일한 증착을 저해하여, 기재의 내마모성 등의 향상을 방해할 우려가 있다.

일본 특허 제4208258호 공보

본 발명은 기재의 표면을 클리닝하기 위한 이온 봄바드먼트 장치이며 상기 기재의 크기나 배치의 편차에 관계없이 안정적인 클리닝이 가능한 이온 봄바드먼트 장치 및 이 장치를 사용한 기재 표면의 클리닝 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 제공하는 것은, 기재의 표면을 클리닝하기 위한 이온 봄바드먼트 장치이며, 상기 기재를 수용하는 공간을 둘러싸는 내벽면을 갖는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버의 내벽면에 설치되고, 전자를 방출하는 적어도 하나의 전극과, 상기 전극으로부터의 전자를 받는 복수의 애노드이며, 각 애노드가 상기 기재를 사이에 두고 상기 전극과 대향하도록대향하도록 배치된 것과, 상기 각 애노드에 대응하는 복수의 방전 전원을 구비하고, 상기 각 방전 전원은, 상기 진공 챔버로부터 절연되고, 상기 방전 전원에 대응하는 애노드에 대해 상호 독립하여 설정 가능한 전류 또는 전압을 공급함으로써 상기 애노드와 상기 전극 사이에 글로우 방전을 발생시킨다.

본 발명에 관한 기재의 표면의 클리닝 방법은, 상술한 이온 봄바드먼트 장치를 사용하여, 성막 전의 기재이며 길이 방향을 갖는 기재의 표면을 클리닝하는 방법이며, 상기 기재가 상기 이온 봄바드먼트 장치의 상기 적어도 하나의 전극과 각 애노드 사이에 위치하도록 상기 진공 챔버 내의 공간에 상기 기재를 배치하는 것과, 상기 기재가 배치된 상태에서 상기 애노드와 상기 전극 사이에 글로우 방전을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 것과, 생성되는 플라즈마의 밀도를 상기 기재의 길이 방향에 대해 균일화하도록 상기 각 방전 전원의 방전 전류 및 방전 전압 중 적어도 한쪽을 제어하는 것을 포함한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 이온 봄바드먼트 장치의 단면 정면도이다.
도 2는 상기 제1 실시 형태에 관한 이온 봄바드먼트 장치의 단면 평면도이다.
도 3은 상기 이온 봄바드먼트 장치에 있어서의 방전 전원의 동작 영역을 나타내는 그래프이다.
도 4a는 상기 이온 봄바드먼트 장치에 있어서의 제1 기재의 탑재 상황과 이것에 대응하는 방전 전류의 설정예를 도시하는 도면이다.
도 4b는 상기 이온 봄바드먼트 장치에 있어서의 제2 기재의 탑재 상황과 이것에 대응하는 방전 전류의 설정예를 도시하는 도면이다.
도 5는 상기 방전 전류를 제어하는 경우와 제어하지 않는 경우에 있어서의 기재의 에칭량의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 이온 봄바드먼트 장치의 단면 정면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 이온 봄바드먼트 장치의 단면 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 이온 봄바드먼트 장치의 단면 평면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면에 기초하여 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 이온 봄바드먼트 장치(1)를 도시한다. 이 이온 봄바드먼트 장치(1)는 물리적 증착법(PVD법)이나 화학적 증착법(CVD법)에 의해 피막이 성막되기 전의 기재(W)의 표면을 클리닝하기 위한 것이다. 당해 이온 봄바드먼트 장치(1)는 상기 기재(W)를 수용하는 진공 챔버(2)를 구비하고, 이 진공 챔버(2) 내에 탑재되는 상기 기재(W)에 대해 당해 진공 챔버(2) 내에서 발생한 가스 이온을 조사함으로써 상기 클리닝을 행하는 기능을 갖는다.

이온 봄바드먼트 장치(1)에 의해 클리닝되는 기재(W)로서는, 다양한 것이 생각되지만, 예를 들어 절삭 공구나, 프레스 가공 시에 사용되는 금형 등이 있다. 이들 절삭 공구나 금형에는, 그 절삭 가공 시나 프레스 가공 시에 큰 부하가 걸리기 때문에, 높은 내마모성이나 미끄럼 이동 특성이 요구되고 있다. 이러한 특성을 실현하기 위해, PVD법이나 CVD법을 사용하여, 기재(W)의 표면에 경질 피막(TiN, TiAlN, 등)의 성막이 행해진다. 그러나, 이와 같은 물리적 증착법 또는 화학적 증착법을 사용하여 밀착성이 높은 경질 피막을 성막하기 위해서는, 성막 처리를 행하기 전에 기재(W)의 표면을 클리닝할 필요가 있다. 이온 봄바드먼트 장치(1)에서는, 플라즈마 방전에 의해 아르곤 이온과 같은 무거운 불활성 기체 이온이 생성되고, 당해 이온이 기재(W)에 조사됨으로써 당해 기재(W)의 표면이 가열된다. 이 가열에 의해 당해 기재(W)의 표면이 클리닝된다.

이하, 제1 실시 형태에 관한 이온 봄바드먼트 장치(1)의 상세를 설명한다. 또한, 이후의 설명에 있어서, 도 1의 상하 방향을 설명에 있어서의 상하 방향으로 하고, 도 1의 좌우 방향을 설명에 있어서의 폭 방향으로 한다.

도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태의 이온 봄바드먼트 장치(1)는 전자를 방출하는 캐소드인 전극(3)과, 이 전극(3)으로부터의 전자를 받는 복수의 애노드(4)와, 회전식의 워크 테이블(11)을 구비한다. 워크 테이블(11)은 이것에 클리닝의 대상인 복수의 기재(W)를 탑재하는 것이 가능한 기재 보유 지지구에 상당한다.

상기 이온 봄바드먼트 장치(1)는, 또한 방전 전원(5)과, 가열 전원(6)과, 바이어스 전원(10)을 구비한다. 상기 방전 전원(5)은 상기 전극(3)과 상기 애노드(4) 사이에 전위차를 부여하여 플라즈마 방전을 발생시킨다. 상기 가열 전원(6)은 전극(3)을 가열하기 위한 전원이다. 상기 바이어스 전원(10)은 상기 워크 테이블(11)에 접속되고, 당해 워크 테이블(11)에 탑재된 기재(W)에 부의 전압을 인가한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 이 실시 형태에 관한 진공 챔버(2)는 평면에서 볼 때 팔각형의 형상을 한 공동의 하우징이며, 상기 복수의 기재(W)를 수용하는 공간을 둘러싸는 복수의 내벽면을 갖는다. 상기 진공 챔버(2)의 내부는 진공 상태까지 감압하는 것이 가능하고, 상기 진공 챔버(2)는 상기 진공 상태의 내부를 기밀하게 유지하는 기능을 갖는다. 당해 진공 챔버(2)에는, 도시되어 있지 않으나, 당해 진공 챔버(2)의 내부에 아르곤 등의 불활성 가스를 도입하기 위한 가스 도입구와, 진공 챔버(2)의 내부로부터 불활성 가스를 배출하기 위한 가스 배기구가 형성되어 있다.

워크 테이블(11)은 평면에서 볼 때 원형의 판 형상의 베이스이다. 이 워크 테이블(11)은 상기 진공 챔버(2)의 바닥부의 대략 중심에 설정된 상하 축심 둘레로 회전 가능하게 되도록 당해 진공 챔버(2)의 바닥부에 설치되어 있다. 당해 워크 테이블(11) 상에는, 상기 복수의 기재(W)가 기립 상태로 탑재된다. 구체적으로, 각 기재(W)는 길이 방향을 갖는 형상, 즉, 특정 방향으로 연장되는 형상을 갖고, 그 길이 방향이 상하 방향으로 되는 자세로 상기 워크 테이블(11) 상에 탑재된다. 상기 전극(3) 및 상기 애노드(4)는 상기 워크 테이블(11)의 폭 방향 양측에 배치되어 있다.

상기 전극(3)(캐소드, 음전극)은 전자를 방출하는 것이며, 진공 챔버(2)의 내벽면의 일측의 부분에 배치되어 있다. 구체적으로, 상기 전극(3)은 상기 기재(W)를 사이에 두고 상기 각 애노드(4)와 대향하도록 배치되어 있다. 상기 전극(3)은 특정 방향으로 연장되는 형상을 갖고, 그 길이 방향이 상기 기재(W)의 길이 방향과 합치되는 자세, 즉 상하 방향으로 연장되는 자세로 배치되어 있다.

제1 실시 형태에 관한 전극(3)은 가늘고 긴 필라멘트체, 상세하게는 텅스텐(W) 등의 금속에 의해 형성된 선조재이다. 제1 실시 형태의 이온 봄바드먼트 장치(1)에서는, 상기 기재(W)가 상하 방향으로 연장되는 자세로 워크 테이블(11)에 탑재되기 때문에, 상기한 가늘고 긴 필라멘트체로 이루어지는 전극(3)은 그 길이 방향이 상하 방향으로 되도록 진공 챔버(2)의 내벽면의 일측의 부분에 절연체를 통해 설치되어 있다. 상기 전극(3)은 워크 테이블(11)에 탑재되어 있는 기재(W)의 전체 높이, 즉, 기재(W)의 처리 높이와 같거나 또는 그것보다도 약간 큰 길이를 갖는다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 전극(3)은 측면에서 볼 때 기재(W)와 중복되는 위치에 배치되어 있다. 구체적으로, 전극(3)의 상단부는 기재(W)의 상단부보다 상방으로 돌출되고, 전극(3)의 하단부는 기재(W)의 하단부보다 하방으로 돌출되어 있다. 전극(3)은 상하 방향에 걸쳐 균일한 굵기 및 조성을 갖는다.

도 2에 도시한 바와 같이, 전극(3)은 평면에서 볼 때 팔각형인 진공 챔버(2)의 내벽면 중 당해 팔각형의 하나의 변에 대응하는 단위 면이며 도 2에서는 상측의 변에 대응하는 면(2c)에 설치되어 있다. 도시는 하지 않지만, 기재(W)의 클리닝을 반복함으로써 전극(3)이 완전히 소모되었을 때를 위해, 예비의 전극이 진공 챔버(2)에 설치되어도 된다.

상기 가열 전원(6)은 상기 전극(3)의 양단부에 접속되어 있다. 가열 전원(6)은 상기 전극(3)에 전류를 공급하여 전극(3)을 가열하고, 이에 의해 당해 전극이 전자를 방출한다. 전극(3)으로부터 방출된 전자는, 기재(W)에 대해 처리 높이 방향에 걸쳐 거의 균일하게 조사된다. 기재(W)측으로 방출되는 전자의 양은, 전극(3)에 있어서의 그 지점의 전위에 의해 컨트롤할 수 있다. 방출된 전자는, 진공 챔버(2)의 내부에 도입되는 아르곤 가스에 충돌하여 아르곤 이온을 생성한다.

본 발명에 관한 전극의 형태는, 상기 전극(3)과 같은 필라멘트체로 한정되지 않는다. 예를 들어, 전극은 직사각 형상 내지는 침 형상의 것이어도 된다. 이러한 형상의 전극은, 상기 필라멘트체로 이루어지는 전극(3)과 같이 가늘고 길지 않기 때문에, 전자는 넓은 범위에 확산되고, 생성되는 플라즈마도 광범위하게 걸치는 것으로 된다. 또한, 본 발명에 관한 전극은 전자 방출 플라즈마원 등의 전자원이어도 된다. 이와 같은 전자원은 필라멘트체로 이루어지는 상기 전극(3)에 비해 작고, 플라즈마를 골고루 확산시키는 것이 가능하다.

상기 각 애노드(4)(양전극)는 정의 전위[전극(3)보다 상대적으로 높은 전위]의 인가를 받는다. 각 애노드(4)는 상기 진공 챔버(2)의 내벽면 중 다른 쪽의 단위 면이며 상기 워크 테이블(11)을 사이에 두고 상기 전극(3)과 대향하는 면(2c)에 설치되어 있다. 상기 각 애노드(4)는 탑재되어 있는 기재(W)의 길이 방향과 동일한 방향, 즉 상하 방향으로 배열되도록 배치되어 있다. 제1 실시 형태의 이온 봄바드먼트 장치(1)에서는, 기재(W)의 길이 방향이 상하 방향으로 되는 자세로 당해 기재(W)가 워크 테이블(11) 상에 탑재되기 때문에, 상하 방향으로 배열되는 복수(도 1에서는 3개)의 위치에 각각 상기 애노드(4)가 서로 이격된 상태에서 배치되어 있다.

상기 복수의 애노드(4)가 배치되는 영역은, 측면에서 볼 때, 워크 테이블(11)에 배치된 상태의 기재(W)의 전체 높이[기재(W)의 클리닝 높이]에 상당하는 영역의 상단부 및 하단부보다 각각 상하 방향으로 약간 돌출되어 있다. 상세하게는, 상기 복수의 애노드(4) 중 상기 진공 챔버(2)의 내벽면의 상부에 배치되는 애노드(4)는 기재(W)의 상단부보다 상방으로 약간 돌출되고, 진공 챔버(2)의 내벽면 하부에 배치되는 애노드(4)는 기재(W)의 하단부보다 하방으로 약간 돌출된다. 진공 챔버(2)의 내벽면 중앙에 배치되는 애노드(4)는 진공 챔버(2)의 내벽면 상부에 배치된 애노드(4)와 진공 챔버(2)의 내벽면 하부에 배치된 애노드(4) 사이에 있어, 기재(W) 방향을 따라 등간격(등피치)으로 배치되어 있다.

이와 같이, 복수의 애노드(4)가 기재(W)의 길이 방향과 동일한 방향, 이 실시 형태에서는 상하 방향으로 배열된 후에, 각 애노드(4)에 각각 개별로 접속된 방전 전원(5)으로부터 당해 애노드에 전력이 공급되고, 또한 그 공급 전류 또는 공급 전압 중 적어도 한쪽이 애노드(4)마다 각각 조정됨으로써, 각 애노드(4)에 유입되는 전자를 컨트롤하여 플라즈마의 상하 방향 분포가 대략 균일해지도록 제어하는 것이 가능하게 된다. 또한, 처리하는 기재(W)에 있어서, 크기, 형상에 따라서는, 클리닝량[플라즈마에 의한 기재(W)의 표면의 절삭량, 즉 에칭량]을 의도적으로 많게 내지는 적게 하는 것이 바람직한 케이스도 있다. 이 경우, 플라즈마를 불균일한 분포로 하도록 방전 전원(5)을 제어하면 된다.

그런데, PVD 장치를 이온 봄바드먼트 장치(1)로서 사용하는 경우나, PVD 장치에 있어서 PVD 처리 전에 이온 봄바드먼트 처리를 행하는 경우가 있다[PVD 장치와 이온 봄바드먼트 장치(1)의 겸용화]. 그때에는, PVD 장치에서의 캐소드, 즉 피막을 성막할 때에 사용되는 증발원이 이온 봄바드먼트 장치(1)의 애노드(4)로서 겸용된다.

이 겸용은, 진공 챔버(2) 내에 새롭게 애노드(4)를 설치할 필요를 없애고, 이에 의해 제작 비용을 억제하면서, 간이한 회로 전환 스위치만의 설치로 운전을 가능하게 하는 이점이 있다. 이 경우, 애노드(4)에 유입되는 전자에 의한 가열에 의해 당해 애노드(4)는 매우 고온으로 되지만, PVD 장치의 증발원에는 플라즈마를 발생시켰을 때의 온도 상승 대책으로서, 냉각 기구가 설치되어 있다. 이온 봄바드먼트 장치(1)의 경우도, 이 냉각 기구를 유효하게 이용할 수 있으므로, 새롭게 고온 대책을 강구할 필요를 없애는 것이 가능하다.

또한, PVD 장치의 증발원이, 자계를 발생시켜 방전을 제어하는 기구인 자계 발생 장치를 구비한 경우, 이 자계 발생 장치를 사용하여, 이온 봄바드 시에 전극(3)으로부터 방출되는 전자를 제어하는 것이 가능하다. 즉, 자계 발생 장치의 자계에 의해 애노드(4)에 유입되는 전자를 효율적으로 트랩함으로써, 전극(3)과 애노드(4) 사이의 방전을 안정시킬 수 있다. 애노드(4)의 면적이 큰 경우, 플라즈마를 챔버 내에 균일하게 발생시키는 것도 가능하게 된다.

가열 전원(6)은 전극(3)에 전류를 흘려 당해 전극(3)을 가열함으로써 전자를 기재(W)에 조사시키기 위한 교류 전원이다. 이 가열 전원(6)과 전극(3)은, 직접 접속되어 있는 것은 아니고, 전기적으로 절연된 상태에서 절연 트랜스(7)를 통해 접속되어 있다. 상기 절연 트랜스(7)는 입력측[가열 전원(6)측]의 1차 코일(8)과, 출력측[전극(3)측]의 2차 코일(9)을 갖고, 양쪽 코일(8, 9)의 권취수의 비는 1대 1이다.

이와 같은 구성에 의해, 가열 전원(6)으로부터 출력된 교류 전류는, 절연 트랜스(7)를 통해, 전극(3)으로 흐른다. 그렇게 하면, 전극(3)은 가열되어, 이 전극(3)으로부터 전자가 튀어 나온다. 또한, 절연 트랜스(7)의 1차 코일(8)측에는, 가열 전원(6)으로부터의 교류 전류의 위상을 컨트롤하는 전력 조정기 등(도시 생략)이 내장되어 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 방전 전원(5)은 당해 방전 전극(5)에 대응하는 애노드(4)와 전극(3) 사이에 전위차를 부여하여 방전을 발생시키는 직류 전원이다. 방전 전원(5)의 정극은 애노드(4)에 접속되어 있고, 방전 전원(5)의 부극은 절연 트랜스(7)를 통해 전극(3)에 접속되어 있다. 구체적으로는, 방전 전원(5)의 부극은, 2차 코일(9)의 권취 코어 방향 중도부에 설치된 중간 탭에 접속되어 있고, 2차 코일(9)을 통하여, 전극(3)에 접속되어 있다.

각 방전 전원(5)에 대해, 전극(3)과 각 애노드(4) 사이의 방전 전류, 또는 전극(3)과 각 애노드(4) 사이의 방전 전압은, 당해 방전 전원(5)마다 개별로 제어하는 것이 가능하다. 기재(W) 및 그 탑재 상태에 따라 전극(3)과 각 애노드(4) 사이의 방전 전류 또는 방전 전압을 개별로 조정함으로써, 각 애노드(4)와 전극(3) 사이에 각각 생성되는 플라즈마의 밀도를 당해 밀도가 기재(W)의 길이 방향에 대해 대략 균일해지도록 조정할 수 있다. 이와 같이 하여, 기재(W)에 유효한 클리닝을 실시할 수 있다.

상기 각 방전 전원(5)은 그 방전 전류 및 방전 전압 중 적어도 한쪽이 제어 가능한 것이면 된다. 바람직하게는, 방전 전원(5)으로서, 정격 출력 전력 이내에서 광범위한 전압·전류 설정의 조합이 가능한 「자동 이행형 직류 안정화 전원」을 채용하면 된다. 이와 같은 와이드 레인지(통상의 전원 2∼10배의 가변 영역)를 갖는 방전 전원(5)을 사용함으로써, 방전 상태에 맞는 복수의 전원을 준비할 필요가 없어진다. 또한, 기재(W)의 양이나 배치의 변경에 의해 전극(3)과 애노드(4) 사이에서의 글로우 방전 상태가 변화되어도, 당해 변화에 확실하게 대응할 수 있게 된다.

도 3은 상술한 자동 이행형 직류 안정화 전원의 동작 영역을 나타내고 있다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 출력 전류가 5A 이내의 전류로 제어되는 경우에는, 출력 전압은 일정한 80V로 제어된다. 한편, 출력 전류가 5A를 초과하는 전류로 제어되는 경우에는, 출력 전압이 80V보다 낮은 값으로 제어된다. 예를 들어, 출력 전류가 25A일 때, 출력 전압은 16V로 제어된다. 이와 같이, 방전 전류를 제어하면 방전 전압이 크게 변화된다. 이에 의해, 전극(3)과 애노드(4) 사이에서의 글로우 방전의 변화에 대응할 수 있다.

바이어스 전원(10)은 진공 챔버(2)에 대해 부로 되는 전하를 기재(W)에 인가하는 직류 전원이며, 당해 바이어스 전원(10)의 정극이 진공 챔버(2)에 접속되고, 부극이 워크 테이블(11)을 통해 상기 기재(W)에 접속되어 있다. 이 바이어스 전원(10)은 상기 기재(W)에 10∼1000V의 부전압을 인가할 수 있도록 설정되어 있다.

이하, 제1 실시 형태에 관한 상기 이온 봄바드먼트 장치(1)를 사용하여, 기재(W)의 표면을 클리닝하는 방법에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 먼저, 상기 진공 챔버(2) 내에 배치된 회전식의 상기 워크 테이블(11)(예를 들어, 직경 130㎜, 높이 600㎜)에, 클리닝 대상으로 되는 복수의 기재(W)가 탑재되고, 그 후에 챔버(2) 내부가 배기되어 거의 진공의 상태가 형성된다. 이 진공 챔버(2)의 내부에 아르곤 가스 등의 불활성 가스가 도입된다. 그 도입의 속도는, 예를 들어 360㎖/min 정도이다. 그 후, 진공 챔버(2)의 내부에 배치된 도시되지 않는 히터가 작동하여 기재(W)의 표면을 그 클리닝에 적합한 온도로 가열한다. 상기 아르곤 가스의 도입은, 상기 진공 챔버(2)의 내부의 배기와 동시에 행해져도 된다.

이어서, 도입된 아르곤 가스의 분위기로 가득찬 진공 챔버(2)에 있어서, 각 방전 전원(5)으로부터 제어된 전류가 각각에 대응하는 애노드(4)에 공급된다. 그리고, 전극(3)과 상기 각 애노드(4) 사이에 각각 전위차가 부여된 상태에서, 가열 전원(6)으로부터 절연 트랜스(7)를 통해 전극(3)에 교류 전류가 공급된다. 이 교류 전류의 공급은 전극(3)으로부터 전자를 방출시킨다. 이와 같이 하여 방출된 전자는, 상대적으로 정의 전위에 있는 각 애노드(4)를 향하여 이동하고, 전극(3)과 각 애노드(4) 사이에 글로우 방전 상태를 형성한다. 이에 의해 기재(W)의 근방의 아르곤 가스를 전리시켜 플라즈마 상태로 하고, 기재(W)의 근방에 정의 전하를 갖는 아르곤 이온을 생성한다.

상기 글로우 방전의 발생 시에, 전극(3)에 공급되는 가열 전류가 증가된다. 이에 의해, 진공 챔버(2) 내의 아르곤 가스가 승압된다. 이 승압은 전극(3)과 각 애노드(4) 사이의 글로우 방전을 일어나기 쉽게 한다. 글로우 방전이 개시되면, 진공 챔버(2) 내의 가스압이, 글로우 방전의 유지를 가능하게 하는 설정값까지 내려감과 함께, 방전 전압이 적정한 값으로 되도록, 전극(3)을 구성하는 필라멘트를 가열하기 위한 전류가 조정된다.

상기 플라즈마 상태의 진공 챔버(2)에 워크 테이블(11)을 통해 접속된 바이어스 전원(10)이 ON으로 전환되고, 이에 의해, 진공 챔버(2)에 대해 부로 되는 바이어스 전압을 상기 워크 테이블(11)에 탑재된 각 기재(W)에 인가한다. 각 기재(W)에 부의 바이어스 전압이 인가되면, 아르곤 이온이 각 기재(W)의 표면에 조사되고, 이에 의해 기재(W)의 표면이 클리닝된다. 당해 클리닝이 진행되고, 기재(W)의 표면에 소정의 에칭이 행해졌다고 판단되면, 기재(W)의 표면의 클리닝을 종료시키기 때문에, 이온 봄바드 장치(1)의 각 전원이 OFF로 전환된다.

상기한 처리는, 이온 봄바드먼트 장치(1)에 설치된 제어부(도시하지 않음) 내의 프로그램에 의해 실행된다. 이 제어부는, 미리 준비된 프로그램에 따라서 각 전원 및 아르곤 가스압을 제어한다.

이상 서술한 바와 같이 제1 실시 형태의 이온 봄바드먼트 장치(1)를 채용함으로써, 기재(W)에 대해 높이 방향 균일하게 전자를 조사할 수 있고 기재(W)의 균일한 클리닝이 가능하게 된다.

이어서, 상술한 제1 실시 형태의 이온 봄바드먼트 장치(1)를 사용하여, 기재(W)의 표면을 클리닝하는 방법에 대해, 구체예를 들어 설명한다.

도 4a 및 도 4b는, 제1 실시 형태의 이온 봄바드먼트 장치(1)에 있어서, 기재(W)의 에칭량을 대략 균일하게 하기 위한 방전 전원(5)의 제어의 예를 도시한다.

도 4a에 도시하는 예에서는, 진공 챔버(2) 내에 배치된 워크 테이블(11) 상에 복수의 가늘고 긴 다리를 갖는 적재대(12)가 탑재되고, 이 적재대(12) 상에 클리닝의 대상으로 되는 기재(W)가 탑재되어 있다. 이 기재(W)는, 상기한 긴 다리를 갖는 적재대(12)에 탑재됨으로써, 진공 챔버(2)의 상하 방향의 대략 중앙의 높이에 위치할 수 있다.

즉, 도 4a에 도시되는 진공 챔버(2) 내의 기재(W)의 탑재 상황에서는, 상하 방향에서 기재(W)가 존재하는 양 및 탑재 위치가 상이하다. 워크 테이블(11)의 주변에 대응하는 진공 챔버(2)의 하부에서는, 적재대(12)의 다리만이 존재하고, 그 이외의 물체는 존재하지 않는다. 진공 챔버(2)의 상하 방향 중앙의 영역에서는, 적재대(12)에 탑재된 기재(W)가 존재하고, 이 기재(W)는, 상기 복수의 애노드(4) 중 상기 진공 챔버(2)의 내벽면의 상하 방향의 중앙의 부위에 배치된 애노드(4)와 대향한다. 기재(W)의 상방의 영역, 즉 진공 챔버(2)의 상부의 영역에서는, 기재(W)를 포함하여 물체가 존재하지 않는다. 즉, 이 영역에서는 기재(W)가 탑재되어 있지 않다.

상술한 바와 같은 기재(W)의 탑재 상황에 있어서 기재(W)의 표면을 클리닝하는 데 있어서, 본 발명의 이온 봄바드 장치의 각 방전 전원(5)을 제어함으로써, 기재(W)의 표면의 에칭량을 대략 일정하게 할 수 있다. 예를 들어, 상방측의 방전 전원(5)의 방전 전류를 2A로 제어하고, 중앙의 방전 전원(5)의 방전 전류를 4A로 제어하고, 하방측의 방전 전원(5)의 방전 전류를 2A로 제어하는 것이, 바람직하다. 즉, 물체[기재(W)]가 존재하는 영역에 대응하는 전류를 강하게 하고, 물체가 존재하지 않는 영역에 대응하는 전류를 약하게 하면 된다.

이와 같이, 방전 전원(5)의 방전 전류를 기재(W)의 탑재 상황에 따라 제어하면, 진공 챔버(2) 내의 플라즈마 농도가 대략 균일해지고, 기재(W)의 표면에 이온 가스를 대략 일정하게 조사할 수 있다. 도 4a의 좌우 방향의 중앙 부위에는, 기재(W)의 표면의 에칭량의 분포를 모식적으로 나타내는 곡선이 나타내어져 있지만, 이 곡선이 상하 방향의 직선에 근사하고 있는 점에서, 기재(W)의 표면의 에칭량이 당해 방향에 대해 대략 일정한 것을 확인할 수 있다.

한편, 도 4b에 도시하는 예에서는, 상기 진공 챔버(2) 내에 배치된 상기 워크 테이블(11)에, 복수의 가늘고 긴 다리를 갖는 적재대(12)가 탑재되어 있다. 이 적재대(12)는 도 4a에 도시된 적재대(12)보다도 더욱 긴 다리를 갖는다. 그로 인해, 이 적재대(12)에 탑재되는 기재(W)이며, 예를 들어 절삭 공구와 같은 소형의 기재는, 진공 챔버(2)의 상방에 배치되는 것이 가능하다. 이 적재대(12)의 하단부측에 있는 워크 테이블(11)에는 다른 기재(W)이며, 예를 들어 금형과 같은 대형의 기재가 탑재된다. 이 기재(W)는, 적재대(12)의 각 다리에 둘러싸이도록 워크 테이블(11)에 탑재된다.

이 도 4b에 도시하는 진공 챔버(2) 내의 기재(W)의 탑재 상황에 있어서도, 상하 방향에서 기재(W)가 존재하는 양 및 탑재 위치가 상이하다. 워크 테이블(11)의 주변에 상당하는 진공 챔버(2)의 하부에서는, 대형의 기재(W)가 존재하고 있어 당해 기재(W)가 밀하게 존재한다. 진공 챔버(2)의 중앙의 영역에서는, 적재대(12)의 다리만이 존재하고 있어 기재(W)는 존재하지 않는다. 진공 챔버(2)의 상부에서는, 적재대(12)에 탑재된 소형의 기재(W)가 성기게 배치되어 있다.

상술한 바와 같은 기재(W)의 탑재 상황에 있어서 기재(W)의 표면을 클리닝 하는 데 있어서, 본 발명의 이온 봄바드 장치의 방전 전원(5)을 제어함으로써, 기재(W)의 표면의 에칭량을 대략 일정하게 할 수 있다. 예를 들어, 상측의 방전 전원(5)의 방전 전류를 3A로 제어하고, 중앙의 방전 전원(5)의 방전 전류를 2A로 제어하고, 하측의 방전 전원(5)의 방전 전류를 4A로 제어하는, 즉, 물체[기재(W)]가 존재하는 영역에 대응하는 전류를 강하게 하고, 물체가 존재하지 않는 영역에 대응하는 전류를 약하게 제어를 행하는 것이 좋다. 물체가 성긴 상태에 존재하는 영역에서는, 중간 정도의 전류로 하면 된다. 이와 같이, 방전 전원(5)의 방전 전류를 기재(W)의 탑재 상황에 따라 제어함으로써, 진공 챔버(2) 내의 기재(W)(성막 대상물)가 존재하는 영역에 있어서 플라즈마 농도가 대략 균일해지고, 기재(W)의 표면에 이온 가스를 대략 일정하게 조사할 수 있다. 또한, 도 4b의 좌우 방향의 중앙 부위에는 기재(W)의 표면의 에칭량의 분포를 모식적으로 나타내는 곡선이 나타내어져 있지만, 이 곡선이 상하 방향의 직선에 근사하고 있는 점에서, 기재(W)의 표면의 에칭량이 당해 방향에 대해 대략 일정한 것을 확인할 수 있다.

도 5는 진공 챔버(2)의 상부에 기재(W)가 존재하지 않는 배치 상태에서의 에칭량의 분포를 나타낸 것이다. 도 5에 나타내어지는 검은 정사각형으로 이루어지는 표시의 군으로부터, 방전 전류 제어를 행하여 기재(W)의 클리닝을 행하는 경우에는, 코팅 존의 기재(W) 물량은 대략 모든 영역[기재(W)의 탑재 방향, 약 120㎜∼약 530㎜]에 있어서, 기재(W)의 표면의 에칭량이 당해 기재(W)의 길이 방향에 대해 대략 일정(거의 0.20㎛)한 것이 인지된다.

이것은, 방출된 전자가 전극(3)과 애노드(4) 사이에서 기재(W)의 형상이나 배치 등의 영향을 받지 않고 대략 균일하게 존재하는 것을 의미한다. 즉, 진공 챔버(2) 내에서의 기재(W)의 크기나 배치에 의하지 않고, 전자가 존재하는 영역이 일정해지고, 진공 챔버(2) 내에서 생성되는 플라즈마의 밀도가 대략 균일해져, 기재의 표면의 에칭량이 대략 일정해지는 것을 나타내고 있다. 도 5에 나타내어지는 검은 정사각형으로 이루어지는 표시의 군으로부터, 에칭량의 편차가 σ±23％ 이내(σ는 표준 편차)로 들어가는 것을 알 수 있다.

한편, 도 5에는, 종래의 클리닝 방법과 같이 각 방전 전원(5)의 개별 제어를 행하지 않는 경우의 에칭량의 분포도 검은 삼각형으로 이루어지는 표시에 의해 나타내어져 있다. 예를 들어, 상기 복수의 방전 전원(5) 중 1개의 방전 전압이 80V로 설정되고, 다른 복수의 방전 전원(5)은 그 방전 전압이 상기한 방전 전압인 80V에 추종하는 마스터·슬레이브 상태로 된다. 이와 같은 상태에서, 기재(W)의 표면에 클리닝이 행해진다.

도 5에 나타내어지는 검은 삼각 표시의 군으로부터, 방전 전류 제어를 행하지 않고 기재(W)의 클리닝을 행하면 기재(W)의 상방의 영역[기재(W)의 길이 방향에 대해 350㎜∼500㎜의 영역]에서의 기재(W)의 표면의 에칭량이 다른 영역에서의 에칭량에 비해 현저하게 커지는 것이 인지된다. 예를 들어, 기재(W)의 하부에 대응하는 높이 200㎜의 위치에서는, 기재(W)의 표면의 에칭량(깊이)이 0.20㎛인 것에 대해, 기재(W)의 상부에 대응하는 높이 500㎜의 위치에서는, 기재(W)의 표면의 에칭량(깊이)이 0.45㎛로 되어 있다.

이것은, 방출된 전자의 대부분이, 기재(W)가 성기게 배치된 영역 또는 기재(W)가 배치되어 있지 않은 영역을 그대로 통과하거나, 기재(W)의 영향이 적은 영역을 그대로 통과하기 때문이다. 상기한 바와 같이, 진공 챔버(2) 내에서의 기재(W)의 크기나 배치에 의해, 전자가 다수 존재하는 영역과 적게 존재하는 영역이 발생한다. 이에 의해, 진공 챔버(2) 내에서 생성되는 플라즈마의 밀도가 불균일해지고, 기재(W)의 표면의 에칭량에 편차가 발생한다. 도 5에 나타내어지는 흑색 삼각 표시의 군에 의하면, 에칭량의 편차는 σ±42％의 정도까지 커진다.

상기한 결과를 측정하는 방법이지만, 본 실험예의 경우, 기재(W)의 표면의 에칭량을 측정하기 위해서는, 워크 테이블(11)에 탑재된 복수의 기재(W) 중으로부터 1개의 기재(W)를 선출하고, 이 기재(W)의 표면에 스테인리스제의 판을 배열하여 마스킹을 행한다. 그리고, 기재(W)의 표면의 마스킹을 기재(W)의 클리닝 종료 후에 제거하면, 기재(W)의 표면이 절삭된 에칭부와 기재(W)의 표면이 절삭되어 있지 않은 비에칭부가 형성된다. 에칭부와 비에칭부가 형성됨으로써, 기재(W)의 표면에 단차가 발생한다. 이 단차를 계측하면, 기재(W)의 표면의 에칭량을 확인할 수 있다.

이상 서술한 바와 같이, 제1 실시 형태에 관한 이온 봄바드먼트 장치(1)를 사용함으로써 진공 챔버(2) 내에 탑재된 기재(W)의 크기나 배치에 편차가 있어도, 진공 챔버(2) 내의 플라즈마 밀도를 대략 균일하게 하고, 기재(W)의 표면의 에칭량을 대략 일정하게 하는 것이 가능하게 된다.

이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해, 도 6을 참조하면서 설명한다.

도 6은 상기 제2 실시 형태에 관한 이온 봄바드먼트 장치(1)를 도시한다. 이 제2 실시 형태의 이온 봄바드먼트 장치(1)는 제1 실시 형태에 관한 장치와 마찬가지로, 전자를 방출하는 전극 수단과, 이 전극 수단으로부터 방출된 전자를 받는 복수의 애노드(4)와, 클리닝을 실시하는 대상물인 복수의 기재(W)를 탑재할 수 있는 회전식의 기재 보유 지지구인 워크 테이블(11)과, 상기 전극 수단과 상기 각 애노드(4) 사이에 각각 전위차를 부여하여 플라즈마 방전을 발생시키는 복수의 방전 전원(5)과, 상기 전극 수단을 가열하기 위한 가열 전원(6)과, 상기 워크 테이블(11)에 탑재된 기재(W)에 부의 전압을 인가하는 바이어스 전원(10)을 구비한다.

그러나, 제2 실시 형태에 관한 장치는, 상기 전극 수단이, 상기 제1 실시 형태와 같이 가늘고 긴 필라멘트체로 구성된 단일의 전극(3)은 아니고, 복수의 전극(3)을 포함하는 점에서, 상이하다. 이들 전극(3)은 탑재되는 상기 기재(W)의 길이 방향인 상하 방향으로 배열되는 복수(3개)의 위치에, 동일 방향으로 서로 이어지도록 배치되어 있다. 상기 각 전극(3)은 진공 챔버(2)의 일측의 내벽면에 배치되어 있고, 진공 챔버(2)의 타측의 내벽면에 설치된 3개의 애노드(4)에 각각 대면하는 위치에 설치되어 있다. 상기 가열 전원(6)은 상기 각 전극(3)의 양단부에 접속되고, 당해 전극(3)에 전류를 공급하여 당해 전극(3)을 가열함으로써, 당해 전극(3)에 전자를 방출시킨다.

이와 같이, 복수의 전극(3)을 상하 방향으로 이어지도록 배치함으로써, 기재(W)의 표면에 대한 처리 높이의 범위를 넓힐 수 있고, 기재(W)의 표면의 클리닝을 그 길이 방향에 걸쳐 일정하게 접근할 수 있다. 또한, 이 실시 형태에 관한 각각의 전극(3)은 제1 실시 형태에 관한 1개의 가늘고 긴 상기 전극(3)보다도 작은 전기 저항을 갖기 때문에, 단선되기 어려워, 장시간의 사용이 가능하다. 가령 어느 하나의 전극(3)이 단선되어도, 그 교환 작업은 용이하다.

또한, 제2 실시 형태에 있어서의 그 외의 구성, 다른 작용 효과는 제1 실시 형태와 대략 동일하기 때문에, 그 설명은 생략한다.

이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해, 도 7을 참조하면서 설명한다.

도 7은 상기 제3 실시 형태에 관한 이온 봄바드먼트 장치(1)를 도시한다. 이 장치(1)는 상기 제1 실시 형태에 관한 장치와 동일하게 복수의 애노드(4)를 구비하지만, 이들 애노드(4)의 배치가 제1 실시 형태와 크게 상이하다. 구체적으로, 도 7에 도시되는 상기 각 애노드(4)는 평면에서 볼 때 팔각형을 이루는 진공 챔버(2)의 내벽면을 구성하는 복수의 단위 면 중 2개의 면[도 7에서는 좌측 하방의 면(2a)과 우측 하방의 면(2b)]에 각각 배치되어 있다. 즉, 탑재되는 기재(W)의 폭 방향을 따라 배열되는 복수의 위치에 각각 상기 각 애노드(4)가 배치되어 있다. 이 제3 실시 형태에 관한 장치도 전극(3)을 구비하지만, 이 전극(3)은 상기 진공 챔버(2)의 내벽면을 구성하는 복수의 단위 면 중 1개, 구체적으로는 상기 각 애노드(4)가 배치되는 면(2a, 2b)과 워크 테이블(11)을 사이에 두고 대향하는 면(2c)(도면에서는 상측의 내벽면)에 배치되어 있다. 즉, 이 실시 형태에 관한 전극(3) 및 2개의 애노드(4)는 평면에서 볼 때 삼각형의 정점에 각각 대응하는 위치에 배치되어 있다.

이와 같이 상기 복수의 애노드(4)를 기재(W)의 폭 방향으로 배열하는 복수의 위치에 각각 배치함으로써, 진공 챔버(2) 내의 플라즈마의 범위를 넓힐 수 있고, 기재(W)의 표면을 클리닝할 수 있다.

또한, 제3 실시 형태에 있어서의 그 외의 구성, 발휘하는 작용 효과는 제1 실시 형태와 대략 동일하기 때문에, 그 설명은 생략한다.

본 발명의 제4 실시 형태를, 도 8을 참조하면서 설명한다.

도 8은 상기 제4 실시 형태에 관한 이온 봄바드 장치(1)를 도시한다. 이 장치(1)도, 진공 챔버(2)와, 전극(3)과, 복수의 애노드(4)를 구비한다. 그러나, 상기 각 애노드(4)는 상기 진공 챔버(2)의 내벽면을 구성하는 복수의 단위 면 중, 상기 전극(3)과 워크 테이블(11)을 사이에 두고 대향하는 복수의 면이며 당해 진공 챔버(2)의 둘레 방향으로 배열되는 3개의 면(2a, 2d, 2b)에 각각 배치되어 있다. 또한, 상기 각 애노드(4)는 이들 애노드(4)가 횡일렬로 되지 않도록, 즉, 기재(W)의 길이 방향인 상하 방향으로 서로 위치를 어긋나게 하여, 배치되어 있다. 예를 들어, 전극(3)이 설치되는 면(2c)과 반대측의 면(2d)의 상하 방향의 중앙에 상기 복수의 애노드(4) 중 1개가 배치되고, 그 좌측에 인접하는 면(2a)의 상부 및 우측에 인접하는 면(2b)의 하부에 각각, 다른 2개의 애노드(4)가 배치되어 있다. 즉, 이 예에서는, 상기 복수의 애노드(4)가 진공 챔버(2)의 둘레 방향을 따라 나선 형상으로 배치된다. 이들 애노드(4)는, 또는 지그재그 배열로 배치되어 있어도 된다. 즉, 진공 챔버(2)에 있어서, 그 내벽면을 구성하는 복수의 단위 면 중 서로 인접하는 제1, 제2 및 제3 면 중 제1 면의 상하 방향 중앙, 제2 면의 상부 및 제3 면의 하부에 각각, 상기 애노드(4)가 배치되는 구성이 채용 가능하다.

이와 같이, 하나의 단위 면에 대해 하나의 애노드(4)를 배치하는 것은, 측면에서 볼 때 큰 애노드(4)를 사용하는 것을 가능하게 한다. 상기 각 애노드(4)는 절연체를 통해 상기 각 면에 설치됨으로써, 상기 진공 챔버(2)에 대해 전기적으로 독립하는 것이 가능하다. 그리고, 이와 같이 전기적으로 독립한 각 애노드(4)에 각각 방전 전원(5)의 양극이 접속된다.

이상 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 특히, 금회 개시된 실시 형태에 있어서, 명시적으로 개시되어 있지 않은 사항, 예를 들어 동작 조건이나 측정 조건, 각종 파라미터, 구성물의 치수, 중량, 체적 등은, 당업자가 통상 실시하는 범위를 일탈하는 것은 아니고, 통상의 당업자라면 용이하게 상정하는 것이 가능한 값을 채용하고 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 기재의 표면을 클리닝하기 위한 이온 봄바드먼트 장치이며 상기 기재의 크기나 배치의 편차에 관계없이 안정적인 클리닝이 가능한 이온 봄바드먼트 장치 및 이 장치를 사용한 기재 표면의 클리닝 방법이, 제공된다.

상기 이온 봄바드먼트 장치는, 기재를 수용하는 공간을 둘러싸는 내벽면을 갖는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버의 내벽면에 설치되고, 전자를 방출하는 적어도 하나의 전극과, 상기 전극으로부터의 전자를 받는 복수의 애노드이며, 각 애노드가 상기 기재를 사이에 두고 상기 전극과 대향하도록대향하도록 배치된 것과, 상기 각 애노드에 대응하는 복수의 방전 전원을 구비한다. 상기 각 방전 전원은, 상기 진공 챔버로부터 절연되고, 당해 방전 전원에 대응하는 애노드에 대해 상호 독립하여 설정 가능한 전류 또는 전압을 공급함으로써 당해 애노드와 상기 전극 사이에 글로우 방전을 발생시킨다.

이 장치에 의하면, 상기 각 방전 전원에 의한 방전 전류, 방전 전압 중 적어도 한쪽을 당해 방전 전원마다 조정함으로써, 기재에 대해 안정적인 클리닝을 실시할 수 있다.

상기 적어도 하나의 전극은, 상기 각 애노드에 각각 대응하는 위치에 설치되는 복수의 전극을 포함하는 것이, 바람직하다. 이와 같은 복수의 전극의 배치는, 기재의 표면에 대한 처리 범위를 넓히고, 기재(W)의 표면의 클리닝을 보다 안정시킬 수 있다.

상기 적어도 하나의 전극은, 예를 들어 가늘고 긴 필라멘트체로 구성되어도 된다.

상기 각 애노드는, 상기 기재의 표면에 물리적 증착법 또는 화학적 증착법에 의해 피막을 성막하기 위한 증발원을 포함하고, 상기 증발원은, 자계를 발생시켜 방전을 제어하는 기구를 구비하는 것이, 바람직하다. 당해 증발원에 의하면, 이것에 포함되는 상기 기구를 이용하여 이온 봄바드 시에 상기 전극으로부터 방출되는 전자를 제어하는 것이 가능하다.

상기 각 캐소드는, 상기 진공 챔버의 내벽면 중 상기 전극과 대향하는 면에 설치되고, 또한 상기 진공 챔버에 탑재되는 상기 기재의 길이 방향을 따르는 복수의 위치에 각각 배치되어 있는 것이, 보다 바람직하다. 이와 같은 캐소드의 배치는, 상기 기재의 길이 방향에 대해 당해 기재의 클리닝 균일화를 보다 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 기재의 표면의 클리닝 방법은, 상술한 이온 봄바드먼트 장치를 사용하여, 성막 전의 기재이며 길이 방향을 갖는 기재의 표면을 클리닝하는 방법이며, 상기 기재가 상기 이온 봄바드먼트 장치의 상기 적어도 하나의 전극과 각 애노드 사이에 위치하도록 상기 진공 챔버 내의 공간에 상기 기재를 배치하는 것과, 당해 기재가 배치된 상태에서 상기 애노드와 상기 전극 사이에 글로우 방전을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 것과, 생성되는 플라즈마의 밀도를 상기 기재의 길이 방향에 대해 균일화하도록 상기 각 방전 전원의 방전 전류 및 방전 전압 중 적어도 한쪽을 제어하는 것을 포함한다.

Claims (6)

1. 기재의 표면을 클리닝하기 위한 이온 봄바드먼트 장치이며,
   상기 기재를 수용하는 공간을 둘러싸는 내벽면을 갖는 진공 챔버와,
   상기 진공 챔버의 내벽면에 설치되고, 전자를 방출하는 적어도 하나의 전극과,
   상기 전극으로부터의 전자를 받는 복수의 애노드이며, 각 애노드가 상기 기재를 사이에 두고 상기 전극과 대향하도록대향하도록 배치된 것과,
   상기 각 애노드에 대응하는 복수의 방전 전원을 구비하고, 상기 각 방전 전원은, 상기 진공 챔버로부터 절연되고, 상기 방전 전원에 대응하는 애노드에 대해 상호 독립하여 설정 가능한 전류 또는 전압을 공급함으로써 상기 애노드와 상기 전극 사이에 글로우 방전을 발생시키는, 이온 봄바드먼트 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 전극은, 상기 각 애노드에 각각 대응하는 위치에 설치되는 복수의 전극을 포함하는, 이온 봄바드먼트 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 전극은, 가늘고 긴 필라멘트체로 구성되어 있는, 이온 봄바드먼트 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 각 애노드는, 상기 기재의 표면에 물리적 증착법 또는 화학적 증착법에 의해 피막을 성막하기 위한 증발원을 포함하고, 상기 증발원은, 자계를 발생시켜 방전을 제어하는 기구를 구비하는, 이온 봄바드먼트 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 각 캐소드는, 상기 진공 챔버의 내벽면 중 상기 전극과 대향하는 면에 설치되고, 또한 상기 진공 챔버에 탑재되는 상기 기재의 길이 방향을 따르는 복수의 위치에 각각 배치되어 있는, 이온 봄바드먼트 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 이온 봄바드먼트 장치를 사용하여, 성막 전의 기재이며 길이 방향을 갖는 기재의 표면을 클리닝하는 방법이며,
   상기 기재가 상기 이온 봄바드먼트 장치의 상기 적어도 하나의 전극과 각 애노드 사이에 위치하도록 상기 진공 챔버 내의 공간에 상기 기재를 배치하는 것과,
   상기 기재가 배치된 상태에서 상기 애노드와 상기 전극 사이에 글로우 방전을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 것과,
   생성되는 플라즈마의 밀도를 상기 기재의 길이 방향에 대해 균일화하도록 상기 각 방전 전원의 방전 전류 및 방전 전압 중 적어도 한쪽을 제어하는 것을 포함하는, 기재의 표면의 클리닝 방법.

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