CN104018125A - 一种溅射装置及利用该溅射装置的溅射方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种溅射装置和利用该溅射装置的溅射方法。所公开的溅射方法通过下述步骤进行：从气体棒向靶喷射反应气体，进行对基板的成膜；对所述基板的成膜后的厚度分布进行测量；以及根据所述分布，按照所述靶的区域，区别适用所述气体棒的反应气体喷射量。通过这种溅射方式，能够均匀地形成在基板上形成的薄膜的厚度，从而能够使产品的质量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种溅射装置和方法，更具体地，涉及一种将溅射气体与氧气一起喷射到靶而进行沉积的反应性溅射装置及利用该溅射装置的溅射方法。
背景技术
通常，通过溅射等沉积过程制造适用于显示装置的薄膜晶体管。即，对所准备的沉积靶进行溅射，在作为沉积对象的显示装置的基板上形成期望图案的薄膜。
最近，多使用反应性溅射方式，这种溅射方式将溅射气体与氧气一起喷射到靶，在基板上形成金属氧化物薄膜。
但是，由这种溅射形成的薄膜的厚度在基板整个表面上不均匀地形成时，产品的可靠性会大大降低。
因此，要求一种使厚度偏差最小化而能够形成均匀厚度的薄膜的方案。
发明内容
本发明的实施例提供一种改善为能够在基板上形成均匀厚度的薄膜的溅射装置及利用该溅射装置的溅射方法。
根据本发明实施例的溅射方法包括下述步骤：从气体棒向靶喷射反应气体，进行对基板的成膜；对所述基板的成膜后的厚度分布进行测量；以及根据所述厚度分布，按照所述靶的区域，区别适用所述气体棒的反应气体喷射量。
对于与所述厚度分布中的厚度薄的区域对应的所述靶的区域可以减少反应气体喷射量。
所述反应气体可以包括氧气。
所述气体棒上可形成有喷射所述反应气体的多个喷射孔，遮挡对应于所述厚度分布测量得薄的区域的位置的喷射孔。
所述气体棒上可形成有喷射所述反应气体的单一狭缝，遮挡对应于所述厚度分布测量得薄的区域的位置的狭缝部位。
所述靶可以为圆筒形状，并在所述成膜过程中可以持续旋转所述靶。
根据本发明的实施例的溅射装置包括：靶，其为对于基板的成膜源；气体棒，向所述靶喷射反应气体；以及测量仪，对所述基板的成膜后的厚度分布进行测量；所述气体棒根据所述厚度分布，按照所述靶的区域，区别喷射反应气体。
对于与所述厚度分布中的厚度薄的区域对应的所述靶的区域，可以减少反应气体喷射量。
所述反应气体可以包括氧气。
所述气体棒上可形成有喷射所述反应气体的多个喷射孔，遮挡对应于所述厚度分布测量得薄的区域的位置的喷射孔。
所述气体棒上可形成有喷射所述反应气体的单一狭缝，遮挡对应于所述厚度分布测量得薄的区域的位置的狭缝部位。
所述靶可以为旋转的圆筒形状。
根据如上所述的本发明的方式进行喷射时，能够均匀地形成在基板上形成的薄膜的厚度，从而能够使产品的质量稳定。
附图说明
图1为本发明实施例的溅射装置的结构图。
图2为简要描述通过图1所示的溅射装置进行的成膜过程的图。
图3为示出通过图2的成膜过程形成的薄膜的厚度分布的曲线图。
图4为示出根据图3的厚度分布选择性地遮挡图1的溅射装置中气体棒的喷射孔的状态的图。
图5为示出通过图4的选择性遮挡喷射孔进行的溅射结果的曲线图。
图6为示出图4所示的气体棒的可变形例的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施例进行详细的说明。
图1为概略地示出本发明一实施例的溅射装置结构的图。
如图所示，本实施例的溅射装置由在真空室50内设置有基板10、溅射用靶20及气体棒31、32等的结构组成。
溅射时，通过气体棒31、32向靶20供给氧气和氩气。氩气作为形成等离子体的溅射气体而供给，氧气作为在所述靶20的表面形成氧化膜、且在基板10上形成氧化物薄膜的反应气体而供给。在本实施例中，所述靶20由旋转的一对圆筒形铝构成，气体棒31、32由对该一对圆筒形铝靶20分别喷射氩气和氧气的上下部的气体棒31、32构成。图中，上部的气体棒31喷射氧气，下部的气体棒32同时喷射氧气和氩气。但是，这只是示出了一例，可以调换上下部的气体棒31、32的作用，或变更为一个仅喷射氧气，另一个仅喷射氩气。
该状态下，将所述靶20作为阴极，将作为溅射对象的基板10作为阳极来进行放电时，会从所述氩气产生氩离子，该氩离子与所述靶20冲撞，使该靶20的微粒飞散，该飞散的微粒沉积在基板10上而形成薄膜11。并且，通过作为反应气体的氧气，在靶20表面上形成氧化膜，该氧化膜的一部分也沉积在基板10上而形成薄膜11的一部分。即，作为靶20的主体成分的铝和其氧化膜成分同时一起成膜而形成基板10上的薄膜11。
但是，此时薄膜11的厚度难以对基板10整个表面一次性均匀形成。尤其是，根据靶20的表面状态可能会产生偏差，靶20上氧化膜形成得厚的区域的沉积率相对低，相反形成得薄的区域的沉积率相对高。即，氧化膜厚的区域，溅射必然相对不易进行，而与此相比，在薄的区域溅射会活跃地进行。
这样，如图2所示，在基板10上成膜的薄膜11无法形成均匀的厚度，沿宽度方向观察时，会形成具有偏差的厚度分布。即，通过气体棒31、32上形成的喷射孔31a、32a，恒定地喷射氧气和氩气，但实际上难以在靶20整个表面上形成相同厚度的氧化膜，该影响会直接反映到在基板10上成膜的薄膜11的厚度。此处，所述厚度分布可以用在真空室50内往返移动的厚度测量仪40进行测量。
因此，需要补偿这种偏差的过程。例如，在考虑测量到图3所示的薄膜11的厚度分布的情况时，可知在该情况下图中对应于基板10的左侧区域的沉积率比对应于右侧区域的沉积率低。因此，在基板10的左侧区域上沉积相对较少发生。如果从靶20的角度考虑，意味着与此对应的左侧区域的氧化膜与右侧区域的氧化膜相比，相对形成得厚。即，氧化膜相对形成得厚时，沉积率会降低，因此在与此对应的区域，薄膜11形成得薄。因此，为了对其进行补偿，如图4所示，遮挡气体棒31、32的喷射孔31a、32a中左侧区域的一部分喷射孔31a、32a。由于通过所述喷射孔31a、32a喷射使靶20表面氧化的氧气，因此如图4所示遮挡左侧区域的喷射孔31a、32a时，其对应区域的靶20表面氧化膜厚度减少，由此沉积会稍微更活跃地发生，最终基板10上的成膜厚度增加。
在进行这种补偿作业后，再次测量厚度分布时，如图5所示，可以确认基板10左右侧的薄膜11的厚度偏差减少了很多。实际上，在补偿作业前的图4状态中，基板10左右侧的薄膜11的厚度偏差约为21%，而在补偿作业后的图5的状态中，基板10左右侧的薄膜11厚度偏差大大降低至约8%。因此，通过这种补偿作业，能够减少基板11上形成的薄膜11的厚度偏差。
对这种本实施例的溅射过程再次整理说明如下。
首先，在待进行溅射的真空室50内准备靶20和基板10。
然后，准备好基板10和靶20后，通过所述气体棒31、32的喷射孔31a、32a向靶20的周边喷射氩气和氧气来开始溅射。
于是，在基板10和靶20之间形成等离子体，从靶20飞散的靶粒子沉积在基板10上。此时，由于与氧气的反应，在铝材质的靶20的表面上形成作为氧化膜的氧化铝膜，该表面的氧化铝和作为主体材质的铝一起沉积在基板10上，形成薄膜11。
暂且完成沉积后，用厚度测量仪40扫描基板10的上部，测量薄膜11的厚度分布。
然后，观察该厚度分布，通过遮挡对应于薄膜11相对形成得薄的区域的气体棒31、32的喷射孔31a、32a，减少氧气喷射量。
接着，将下一张基板10装入真空室50内，再次进行溅射。
完成溅射后，再用厚度测量仪40测量厚度分布，必要时进行相应的补偿作业。
通过这种过程减少厚度偏差，就可以在基板10整个表面上形成具有相当高的厚度均匀度的薄膜11。
另一方面，前述实施例中，例示了在气体棒31、32形成有多个喷射孔31a、32a的结构，但也可以采用如下结构，即如图6所示，在气体棒33上形成单一的狭缝33a来喷射气体，并对需要减少气体喷射量的区域进行适当的遮挡。
因此，用如上所说明的溅射方式进行沉积时，能够使基板上形成的薄膜的厚度均匀，从而能够使产品的质量稳定。
通过图中示出的一实施例对本发明进行了说明，但这仅仅是例示性的，本发明所属技术领域的技术人员可以理解由此可以存在进行多种变更和等同的其他实施例。因此，本发明真正的技术保护范围应由权利要求书的技术思想定义。
Claims (12)
1.一种溅射方法，包括下述步骤：
从气体棒向靶喷射反应气体，进行对基板的成膜；
对所述基板的成膜后的厚度分布进行测量；以及
根据所述厚度分布，按照所述靶的区域，区别适用所述气体棒的反应气体喷射量。
2.如权利要求1所述的溅射方法，其中，针对与所述厚度分布中的厚度薄的区域对应的所述靶的区域，减少反应气体喷射量。
3.如权利要求1所述的溅射方法，其中，所述反应气体包括氧气。
4.如权利要求1所述的溅射方法，其中，所述气体棒上形成有喷射所述反应气体的多个喷射孔，遮挡对应于所述厚度分布测量得薄的区域的位置的喷射孔。
5.如权利要求1所述的溅射方法，其中，所述气体棒上形成有喷射所述反应气体的单一狭缝，遮挡对应于所述厚度分布测量得薄的区域的位置的狭缝部位。
6.如权利要求1所述的溅射方法，其中，所述靶为圆筒形状，并在所述成膜过程中持续旋转所述靶。
7.一种溅射装置，包括：靶，其为对于基板的成膜源；气体棒，向所述靶喷射反应气体；以及测量仪，对所述基板的成膜后的厚度分布进行测量，
所述气体棒根据所述厚度分布，按照所述靶的区域，区别喷射反应气体。
8.如权利要求7所述的溅射装置，其中，对于对应于所述厚度分布中的厚度薄的区域的所述靶的区域，减少反应气体喷射量。
9.如权利要求7所述的溅射装置，其中，所述反应气体包括氧气。
10.如权利要求7所述的溅射装置，其中，所述气体棒上形成有喷射所述反应气体的多个喷射孔，遮挡对应于所述厚度分布测量得薄的区域的位置的喷射孔。
11.如权利要求7所述的溅射装置，其中，所述气体棒上形成有喷射所述反应气体的单一狭缝，遮挡对应于所述厚度分布测量得薄的区域的位置的狭缝部位。
12.如权利要求7所述的溅射装置，其中，所述靶为旋转的圆筒形状。
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