CN110494590A - 成膜装置及成膜方法 - Google Patents

成膜装置及成膜方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110494590A
CN110494590A CN201880022101.5A CN201880022101A CN110494590A CN 110494590 A CN110494590 A CN 110494590A CN 201880022101 A CN201880022101 A CN 201880022101A CN 110494590 A CN110494590 A CN 110494590A
Authority
CN
China
Prior art keywords
target
substrate
mentioned
film
formation device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880022101.5A
Other languages
English (en)
Inventor
须田具和
高桥明久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Faculty Of Engineering
Original Assignee
Faculty Of Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Faculty Of Engineering filed Critical Faculty Of Engineering
Publication of CN110494590A publication Critical patent/CN110494590A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3464—Sputtering using more than one target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3464—Operating strategies
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Abstract

本发明的课题在于，通过溅射法简单地变更基板上的层组成。成膜装置具备真空容器、基板输送机构、成膜源和控制部。上述真空容器能够维持减压状态。上述基板输送机构能够在上述真空容器内输送基板。上述成膜源具有与上述基板对置且沿着上述基板的输送方向配置的第一靶和第二靶。上述第一靶的材料与上述第二靶的材料不同。通过向上述第一靶与上述第二靶之间施加频率为长波段的交流电压而产生等离子体，由此能够在上述基板形成由上述第一靶的上述材料与上述第二靶的上述材料混合而成的层。上述控制部能够改变上述交流电压的占空比。

Description

成膜装置及成膜方法
技术领域
本发明涉及成膜装置及成膜方法。
背景技术
ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)层等透明导电层被用于显示器、太阳能电池、触摸面板等电子器件(例如，参照专利文献1)。作为透明导电层的成膜方法，存在有以CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)法为代表的化学制作方法和以溅射法为代表的物理制作方法。
CVD法例如有时难以适用于耐热性低的基板，有时废气的处理花费时间。另一方面，溅射法能够应用于耐热性低的基板，通过向真空容器中导入氧，可以将其组成调整成最佳。而且，溅射法也能够应用于大型基板。因此，在上述电子器件设置透明导电层的情况下，多数采用溅射法。并且，在透明导电层中，根据电子器件的用途，有时会要求组成的变更。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5855948号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在采用溅射法的情况下，靶材的组成已经固定。因此，形成在基板上的层的组成无法简单地变更。为了变更该层的组成，需要分别准备与各个层组成对应的靶材。
鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供一种在通过溅射法在基板上形成层的情况下，能够简单地变更该层的组成的成膜装置及成膜方法。
用于解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明的一个方式涉及的成膜装置具备真空容器、基板输送机构、成膜源和控制部。上述真空容器能够维持减压状态。上述基板输送机构能够在上述真空容器内输送基板。上述成膜源具有与上述基板对置且沿着上述基板的输送方向配置的第一靶和第二靶。上述第一靶的材料与上述第二靶的材料不同。通过向上述第一靶与上述第二靶之间施加频率为长波段的交流电压而产生等离子体，由此能够在上述基板形成由上述第一靶的上述材料和上述第二靶的上述材料混合而成的层。上述控制部能够改变上述交流电压的占空比。
根据这样的成膜装置，通过改变施加于上述第一靶与上述第二靶之间且频率为长波段的上述交流电压的上述占空比，能够简单地改变上述层中的上述第一靶的材料与上述第二靶的材料的混合比。
在上述成膜装置中，上述第一靶的电阻率可以与上述第二靶的电阻率不同。
根据这样的成膜装置，在上述层中，能够简单地改变电阻率不同的上述第一靶与上述第二靶的混合比。
在上述成膜装置中，上述第一靶的溅射率可以与上述第二靶的溅射率不同。
根据这样的成膜装置，在上述层中，即使上述第一靶和上述第二靶各自的溅射率不同，通过改变上述占空比，也能够形成均匀地包含上述第一靶和上述第二靶的层。
在上述成膜装置中，上述频率可以为10kHz以上且100kHz以下。
根据这样的成膜装置，通过对上述第一靶与上述第二靶之间施加10kHz以上且100kHz以下的频带的上述交流电压，能够适当地改变上述层中的上述第一靶的材料与上述第二靶的材料的混合比。
在上述成膜装置中，上述第一靶和上述第二靶分别可以构成为圆筒形，上述第一靶和上述第二靶各自的中心轴可以与上述基板的输送方向交叉，上述第一靶和上述第二靶分别可以构成为能够以各自的上述中心轴为轴进行旋转。
根据这样的成膜装置，即使上述基板为大型，上述基板的面内方向上的上述第一靶的材料与上述第二靶的材料的混合比也变得更均匀。
在上述成膜装置中，上述成膜源还可以具有：第一磁路，其配置在上述第一靶的内部；以及第二磁路，其配置在上述第二靶的内部。上述第一磁路与上述第一靶对置的朝向以及上述第二磁路与上述第二靶对置的朝向可以构成为可变。
根据这样的成膜装置，通过上述磁路，在各个上述靶附近补充的等离子体的位置可变，从而能够改变从各个上述靶放出的溅射粒子的朝向。
为了实现上述目的，本发明的一个方式涉及的成膜方法包括：使第一靶以及材料不同于上述第一靶的第二靶与基板对置，并且沿着上述基板的输送方向配置上述第一靶和上述第二靶。在减压气氛下沿上述输送方向输送上述基板的同时，向上述第一靶与上述第二靶之间施加频率为长波段且能够改变占空比的交流电压，由此在上述第一靶与上述第二靶之间产生等离子体。在上述基板形成由上述第一靶的材料和上述第二靶的材料混合而成的层。
根据这样的成膜方法，通过改变施加于上述第一靶与上述第二靶之间且频率为长波段的上述交流电压的上述占空比，能够自由地改变上述层中的上述第一靶的材料与上述第二靶的材料的混合比。由此，能够简单地变更形成在上述基板上的上述层的组成。
在上述成膜方法中，上述第一靶的电阻率可以与上述第二靶的电阻率不同。
根据这样的成膜方法，在上述层中，能够简单地改变电阻率不同的上述第一靶与上述第二靶的混合比。
在上述成膜方法中，上述第一靶的溅射率可以与上述第二靶的溅射率不同。
根据这样的成膜方法，在上述层中，即使上述第一靶和上述第二靶各自的溅射率不同，通过改变上述占空比，也能够形成均匀此包含上述第一靶和上述第二靶的层。
在上述成膜方法中，上述频率可以为10kHz以上且100kHz以下。
根据这样的成膜方法，通过对上述第一靶与上述第二靶之间施加10kHz以上且100kHz以下的频带的上述交流电压，能够适当地改变上述层中的上述第一靶的材料与上述第二靶的材料的混合比。
在上述成膜方法中，也可以将上述第一靶和上述第二靶分别构成为圆筒形，使上述第一靶和上述第二靶各自的中心轴与上述基板的输送方向交叉，在使上述第一靶和上述第二靶分别以各自的上述中心轴为轴进行旋转的同时在上述第一靶与上述第二靶之间产生上述等离子体。
根据这样的成膜方法，即使上述基板为大型，上述基板的面内方向上的上述第一靶的材料与上述第二靶的材料的混合比也变得更均匀。
在上述成膜方法中，可以在上述第一靶的内部配置第一磁路，在上述第二靶的内部配置第二磁路，改变上述第一磁路与上述第一靶对置的朝向和上述第二磁路与上述第二靶对置的朝向，使得在上述第一靶与上述第二靶之间产生上述等离子体。
根据这样的成膜方法，通过上述磁路，在各个上述靶附近补充的等离子体的位置可变，从而能够改变从各个上述靶放出的溅射粒子的朝向。
在上述成膜方法中，可以在上述第一靶和上述第二靶各自的上述溅射率不同的情况下，向上述溅射率低的靶更长地施加上述交流电压。
根据这样的成膜方法，能够在基板上形成由第一靶的材料及第二靶的材料分别均匀地混合而成的层。
发明效果
如以上所述，根据本发明，提供了一种能够简单地改变通过溅射法形成在基板上的层的组成的成膜装置及成膜方法。
附图说明
图1为第一实施方式所涉及的成膜装置的概略剖视图。
图2为表示第一实施方式所涉及的成膜装置的靶与基板的配置的俯视图。
图3为第一实施方式的成膜方法的概略流程。
图4的(a)为表示第一实施方式所涉及的成膜装置的动作的概略剖视图，(b)、(c)为表示施加于第一靶和第二靶的矩形波交流电压的时间变化的概略图。
图5为表示矩形波交流电压的占空比与层的薄层电阻之间的关系的图表。
图6为第一实施方式所涉及的成膜装置的其他动作的概略剖视图。
图7为第二实施方式所涉及的成膜装置的概略剖视图。
图8为第三实施方式所涉及的成膜装置的概略剖视图。
图9为第四实施方式所涉及的成膜装置的概略俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。在各附图中，有时会引入XYZ轴坐标。
[第一实施方式]
图1为第一实施方式所涉及的成膜装置的概略剖视图。
图2为表示第一实施方式所涉及的成膜装置的靶与基板的配置的俯视图。
图1、图2所示的成膜装置101具备：真空容器10、基板输送机构20、成膜源30、交流电源50、控制部60、以及气体供给源70。
真空容器10是能够维持减压状态的容器。例如，真空容器10内的气体通过排气口10d由涡轮分子泵等排气机构排出到外部。成膜装置101可以是间歇式的成膜装置，也可以是连续式的成膜装置。
在成膜装置101为连续式(例如，直列式)的成膜装置的情况下，真空容器10作为成膜装置101中的一个处理室而发挥功能。例如，在真空容器10设置有基板搬入部10a和基板搬出部10b。并且，在基板21A从基板搬入部10a搬入到真空容器10内时，在真空容器10内对基板21A进行溅射成膜等处理，之后，基板21A经过基板搬出部10b被搬出到真空容器10外。基板21A例如包括平面形状为矩形的玻璃基板。在图1的例子中，基板21A与成膜源30对置的面为成膜面21d。
基板输送机构20能够在真空容器10内输送基板21A。例如，基板输送机构20具有辊旋转机构20r和框架部20f。辊旋转机构20r由框架部20f支承。并且，在基板21A及基板支架22载置于辊旋转机构20r上时，通过辊旋转机构20r自转，基板21A及支承基板21A的基板支架22从基板搬入部10a朝向基板搬出部10b滑动移送。
成膜源30具有第一成膜源31和第二成膜源32。第一成膜源31具有第一靶31T、第一背衬管31B、以及第一磁路31M。第二成膜源32具有第二靶32T、第二背衬管32B、以及第二磁路32M。成膜装置101是具备所谓的双重靶的成膜装置。
第一靶31T支承于第一背衬管31B。第一磁路31M配置在第一靶31T内，并且配置在第一背衬管31B内。第二靶32T支承于第二背衬管32B。第二磁路32M配置在第二靶32T内，并且配置在第二背衬管32B内。在第一背衬管31B及第二背衬管32B各自的内部也可以设置有供冷却介质流动的流路(未图示)。
第一靶31T和第二靶32T与基板21A对置。第一靶31T和第二靶32T沿着基板21A的输送方向(Y轴方向)配置。第一靶31T的中心轴31c与第一靶31T的长度方向平行。第二靶32T的中心轴32c与第二靶32T的长度方向平行。
第一靶31T、第一背衬管31B、第二靶32T和第二背衬管32B分别为圆筒形。但是，第一靶31T、第一背衬管31B、第二靶32T和第二背衬管32B的每一个并不限于圆筒形，也可以是圆板形。
第一靶31T的中心轴31c与基板21A的输送方向交叉。第二靶32T的中心轴32c与基板21A的输送方向交叉。例如，中心轴31c、32c分别与Y轴方向正交，并沿X轴方向延伸。第一靶31T构成为能够以中心轴31c为轴进行旋转。第二靶32T构成为能够以中心轴32c为轴进行旋转。即，第一靶31T及第二靶32T为所谓的旋转靶。
在成膜装置101中，第一靶31T的材料与第二靶32T的材料不同。例如，第一靶31T的电阻率与第二靶32T的电阻率不同。或者，第一靶31T的溅射率与第二靶32T的溅射率不同。在基板输送机构20与成膜源30之间设置有防附着板11。
例如，第一靶31T的材料包括氧化铌、氧化钽、氧化钛、氧化钼中的至少一种。第二靶32T的材料包括ITO(氧化铟锡(氧化锡含量为1wt％～15wt％))、氧化铟、氧化锡、氧化锌、氧化镓中的至少一种。但是，ITO中的氧化锡含量只是一例，并不限于该值。
在成膜装置101中，构成为第一磁路31M的磁铁31mg从第一靶31T的内部与第一靶31T的内壁对置的朝向D1和第二磁路32M的磁铁32mg从第二靶32T的内部与第二靶32T对置的朝向D2可变。例如，第一磁路31M构成为能够以中心轴31c为轴进行旋转，第二磁路32M构成为能够以中心轴32c为轴进行旋转。
由此，构成为从磁路31M向第一靶31T的表面泄漏的磁力线(沿着第一靶31T的表面形成的磁场)的位置可变。另外，构成为从磁路32M向第二靶32T的表面泄漏的磁力线(沿着第二靶32T的表面形成的磁场)的位置可变。
在成膜装置101中，在向真空容器10内导入放电气体，并向第一靶31T与第二靶32T之间施加交流电压时，放电气体在第一靶31T与第二靶32T之间电离，在第一靶31T与第二靶32T之间产生等离子体。在此，交流电压的频率为长波(LF)段。本实施方式涉及的长波段也包含超长波段。交流电压的频率更优选为10kHz以上且100kHz以下。
从第一靶31T及第二靶32T放出的溅射粒子到达基板21A的成膜面21d。由此，在成膜面21d形成从第一靶31T溅射出的溅射粒子S1与从第二靶32T溅射出的溅射粒子S2混合而成的层。
交流电源50向第一靶31T与第二靶32T之间供给交流电压。交流电源50供给的交流电压例如为矩形波交流电压。该矩形波交流电压例如不限于理想的矩形波交流电压。例如，在矩形波交流电压中，脉冲的上升沿或下降沿也可以不垂直于时间轴。
控制部60能够对矩形波交流电压的占空比进行调制。例如，控制部60能够将施加于第一靶31T的脉冲电压(负电压)的长度设定为比施加于第二靶32T的脉冲电压(负电压)的长度短，或者将施加于第一靶31T的脉冲电压(负电压)的长度设定为比施加于第二靶32T的脉冲电压(负电压)的长度长。
气体供给源70具有流量调节器71和气体喷嘴72。由气体供给源70向真空容器10内供给放电气体。放电气体例如为氩气、氦气等稀有气体、氧气等。下面，对成膜装置101的动作进行说明。
图3为第一实施方式涉及的成膜方法的概略流程。
在本实施方式涉及的成膜方法中，使第一靶31T及第二靶32T与基板21A对置，并且沿着基板21A的输送方向配置第一靶31T与第二靶32T(S10)。
接着，在减压气氛下沿输送方向输送基板21A的同时，向第一靶31T与第二靶32T之间施加频率为长波段且能够改变占空比的交流电压，由此在第一靶31T与第二靶32T之间产生等离子体(S20)。
接着，在基板21A形成第一靶31T的材料与第二靶32T的材料混合而成的层(S30)。
图4的(a)为表示第一实施方式涉及的成膜装置的动作的概略剖视图，(b)、(c)为表示施加于第一靶和第二靶的矩形波交流电压的时间变化的概略图。在此，横轴为时间，纵轴为电压。在图4的(a)中，省略了图1中例示的真空容器10、基板输送机构20、交流电源50、控制部60、气体供给源70等。
在向真空容器10内导入放电气体，并向第一靶31T与第二靶32T之间施加交流电压时，放电气体在第一靶31T和第二靶32T之间电离。在放电时，第一靶31T及第二靶32T沿箭头方向旋转。
在成膜装置101中，在第一靶31T和第二靶32T之间施加有矩形波交流电压。因此，在向第一靶31T施加+Vs电压时，会向第二靶32T施加-Vs电压，在向第一靶31T施加-Vs电压时，会向第二靶32T施加+Vs电压(图4的(b))。在此，图4的(b)、(c)中的“t”是矩形波交流电压的电压周期。“t1”是向第一靶31T施加-Vs的时间。“t2”是向第二靶32T施加-Vs的时间。在放电时，向第一靶31T与第二靶32T之间施加+Vs×2的电压。
在成膜源30中，在向第一靶31T施加-Vs电压时，通过放电气体中的阳离子使第一靶31T发生溅射，由此从第一靶31T放出溅射粒子S1。另一方面，在成膜源30中，在向第二靶32T施加-Vs电压时，通过放电气体中的阳离子使第二靶32T发生溅射，由此从第二靶32T放出溅射粒子S2。
在此，在成膜装置101中，磁路31M的朝向D1从Z轴方向偏离而向Y轴方向倾斜。由此，在第一靶31T的表面附近，容易在Z轴方向与Y轴方向之间补充等离子体，从而在Z轴方向与Y轴方向之间等离子体密度变高。因此，从第一靶31T，主要从Z轴方向和Y轴方向之间放出溅射粒子S1，溅射粒子S1朝向基板21A飞游。
另一方面，在成膜装置101中，磁路32M的朝向D2从Z轴方向偏离而向与Y轴方向相反的方向(-Y轴方向)倾斜。由此，在第二靶32T的表面附近，容易在Z轴方向与-Y轴方向之间补充等离子体，从而在Z轴方向与-Y轴方向之间等离子体密度变高。因此，从第二靶32T，主要从Z轴方向和-Y轴方向之间放出溅射粒子S2，溅射粒子S2朝向基板21A飞游。
由此，从第一靶31T放出的溅射粒子S1和从第二靶32T放出的溅射粒子S2在成膜面21d下混合，由此在成膜面21d形成由第一靶31T的材料与第二靶32T的材料混合而成的层。在成膜开始后，作为一例，溅射粒子S1、S2各自的材料层混合形成在基板21A上，或者各自的材料层形成为岛状。
在此，在图4的(b)所示的条件(t1>t2)下，与向第二靶32T施加-Vs电压的时间相比，向第一靶31T施加-Vs电压的时间更长。由此，与从第二靶32T放出的溅射粒子量相比，从第一靶31T放出的溅射粒子量更多。其结果，在成膜面21d形成第一靶31T的材料比第二靶32T的材料多的层。在该情况下，设第一靶31T的溅射率与第二靶32T的溅射率实质上相同。
另一方面，在图4的(c)所示的条件(t1<t2)下，与向第一靶31T施加-Vs电压的时间相比，向第二靶32T施加-Vs电压的时间更长。由此，与从第一靶31T放出的溅射粒子量相比，从第二靶32T放出的溅射粒子量更多。其结果，在成膜面21d形成第二靶32T的材料比第一靶31T的材料多的层。
如此，根据成膜装置101，通过向第一靶31T与第二靶32T之间施加矩形波交流电压，并改变该矩形波交流电压的占空比(t1/t或t2/t)，从而能够改变第一靶31T的材料与第二靶32T的材料的混合比，由此能够简单地改变形成在基板21A上的层的组成。
即，在本实施方式中，在通过溅射法在基板21A上形成不同的组成的层的情况下，不需要分别准备与各组成对应的靶。即，根据本实施方式，使用材料不同的两个靶，能够简单地变更形成在基板21A上的层的组成。
另外，在本实施方式涉及的成膜装置101中，在第一靶31T与第二靶32T之间引起放电进行成膜，而不是在成膜源30与成膜装置101的接地部(真空容器10、防附着板11、基板输送机构20等)之间引起放电进行成膜。
在溅射装置之中，存在有如下装置，即：向靶施加DC(Direct Current，直流)电压或RF(Radio Frequency，射频)电压，在靶与接地部之间使等离子体放电，从而在基板形成层的装置。在这样的溅射装置之中，也存在有配置多个靶的装置。
在此，在溅射装置中，层不仅形成于基板，还形成于接地部。因此，在靶材为绝缘物等高电阻材料的情况下，如果在接地部持续沉积高电阻层，则接地部会被厚的高电阻层覆盖，有可能无法维持靶与接地部之间的稳定的等离子体放电。因此，对于在靶与接地部之间使等离子体放电的溅射装置来说，需要定期地释放真空，从接地部去除高电阻材料的维护作业。
与此相对，在本实施方式涉及的成膜装置101中，在第一靶31T与第二靶32T之间发生等离子体放电。因此，即使在阳极部持续沉积高电阻材料，成膜装置101中的等离子体放电也会长期持续。即，成膜装置101在批量生产性方面优异。
另外，在成膜装置101中，矩形波交流电压的频带为长波段，更优选设定为10kHz以上且100kHz以下。由此，可适当地变更形成在基板21A上的层的组成。
例如，在矩形波交流电压的频率小于10kHz时，第一靶31T和第二靶32T各自的溅射时间变长，容易在基板21A上形成第一靶31T的材料层和第二靶32T的材料层交替层叠的层。
另一方面，在矩形波交流电压的频率大于100kHz时，周期t变得过短，占空比的分辨率下降。由此，在成膜过程中，对第一靶31T及第二靶32T中的某一方未施加足够的电压，从而第一靶31T及第二靶32T的某一方的材料难以混入到层中。
另外，在成膜装置101中，第一靶31T及第二靶32T分别为旋转靶，边使基板21A沿两个旋转靶排列的方向(Y轴方向)移送边进行成膜。由此，即使基板21A为大型基板，基板21A的面内方向上的第一靶32T的材料与第二靶32T的材料的混合比也变得均匀。
另外，在成膜装置101中，在第一靶31T及第二靶32T各自的溅射率不同的情况下，通过向溅射率低的靶更长地施加-Vs电压，能够在基板21A上形成第一靶31T的材料及第二靶32T的材料分别均匀地混合而成的层。
图5为表示矩形波交流电压的占空比与层的薄层电阻之间的关系的图表。
成膜条件如下。
第一靶31T：氧化铌靶
第二靶32T：ITO靶(氧化锡5wt％)
功率：1kW/m(相当于一个靶)
成膜压力：0.4Pa
频率：20kHz
成膜层的厚度：10nm
成膜温度：室温
图5的横轴为占空比(％)。占空比的t2/t由百分率表示。图5的纵轴为层的薄层电阻(Ω/sq.)。这里，氧化铌的电阻率高于ITO靶(氧化锡5wt％)的电阻率。
如图5所示，随着t2/t(％)变大，成膜层的薄层电阻变低。即，图5的结果示出了：通过调整t2/t(％)，使成膜层中的第一靶31T的材料与第二靶32T的材料的比率变化，能够简单地调整成膜层的薄层电阻。
图6为第一实施方式涉及的成膜装置的其他动作的概略剖视图。
在成膜装置101中，第一磁路31M构成为能够以中心轴31c为轴进行旋转。另外，第二磁路32M构成为能够以中心轴32c为轴进行旋转。由此，在成膜装置101中，通过磁路31M，能够自由地改变在第一靶31T附近补充的等离子体的位置，由此能够自由地改变从第一靶31T放出的溅射粒子的行进方向。另外，通过磁路32M，也能够自由地改变在第二靶32T附近补充的等离子体的位置，由此能够自由地改变从第二靶32T放出的溅射粒子的行进方向。
例如，在图6的例子中，第二磁路32M的磁铁32mg与第一靶31T对置。在这样的状态下，如果向第一靶31T与第二靶32T之间施加矩形波交流电压，则放电气体在第一靶31T与第二靶32T之间电离。
这里，第二磁路32M的磁铁32mg与第一靶31T对置。因此，在第二靶32T的表面附近，在第一靶31T与第二靶32T对置的位置处容易补充等离子体。由此，从第二靶32T朝向第一靶31T放出溅射粒子S2。
另一方面，在第一靶31T中，附着于第一靶31T的第二靶32T的材料与第一靶31T的材料一起被溅射。由此，从第一靶31T朝向基板21A飞游含有第一靶31T的材料及第二靶32T的材料的溅射粒子S1、S2。其结果，在图6的结构中，也在基板21A形成由第一靶31T的材料与第二靶32T的材料混合而成的层。
图6所示的结构例如适用于以下说明的例子。
例如，设某金属M的氧化物MOy难以成为烧结体。这种氧化物MOy难以成为靶材。因此，对于氧化物MOy，难以使用溅射法使其混入到层中。
在这种情况下，在图6所示的结构中，使用氧化物A的靶作为第一靶31T，使用金属M的靶作为第二靶32T。而且，在放电气体中添加氧气。
在开始放电时，从第二靶32T放出金属M的溅射粒子，该金属M的溅射粒子附着于第一靶31T的表面。另一方面，在第一靶31T中，附着于第一靶31T的金属M与第一靶31T的氧化物A一起被溅射。
由此，从第一靶31T放出包含氧化物A及金属M的溅射粒子，这些溅射粒子朝向基板21A飞游。在此，向放电气体添加作为辅助气体的氧气。因此，金属M的溅射粒子成为氧化物粒子(MOy)，最终，在基板21A形成氧化物A和氧化物MOy混合而成的层。
特别地，在图6的例子中，并不是将金属M的溅射粒子直接向基板21A放出，而是暂时使金属M附着于第一靶31T，然后再从第一靶31T向基板21A放出。因此，金属M的溅射粒子到达基板21A为止的路径变得更长，金属M的溅射粒子与氧气接触的机会增加。由此，从第二靶32T放出的金属M的溅射粒子容易成为氧化物MOy，能够可靠地使氧化物MOy混合到层中。或者，通过从附着有第一靶31T的材料的第二靶32T放出溅射粒子，从而形成于成膜面21d的层的厚度方向上的组成更不易产生偏差。
另外，在本实施方式中，基板及输送基板的基板输送机构并不限于上述结构，例如也可以是如下所述的结构。
[第二实施方式]
图7为第二实施方式所涉及的成膜装置的概略剖视图。在图7省略了图1中例示的真空容器10、基板输送机构20、交流电源50、控制部60、气体供给源70等。
成膜装置102是卷绕式成膜装置。在成膜装置102中，作为基板，使用裁切成给定宽度的长条状的挠性基板21B。挠性基板21B例如为聚酰亚胺薄膜等。成膜装置102具备基板输送机构23。基板输送机构23具备主辊23A、导向辊23B及导向辊23C。输送机构23是薄膜行进机构。主辊23A与成膜源30对置。在主辊23A与成膜源30之间配置挠性基板21B。
在成膜装置102中，挠性基板21B的背面(与成膜面21d相反一侧的面)与主辊23A的辊面相接。挠性基板21B的成膜面21d与成膜源30对置。并且，通过主辊23A、导向辊23B及导向辊23C的自转，从而挠性基板21B向箭头G的方向连续地行进。
在成膜装置102中，也是在向第一靶31T与第二靶32T之间施加矩形波交流电压时，从第一靶31T放出溅射粒子S1，从第二靶32T放出溅射粒子S2。由此，在通过基板输送机构23而使挠性基板21B行进的同时，在挠性基板21B的成膜面21d形成由第一靶31T的材料与第二靶32T的材料混合而成的层。
在具备这样的基板输送机构23的成膜装置102的溅射成膜中，也起到与成膜装置101相同的作用。
[第三实施方式]
图8为第三实施方式涉及的成膜装置的概略剖视图。在图8省略了图1中例示的真空容器10、基板输送机构20、交流电源50、控制部60、气体供给源70等。
在成膜装置103中，作为基板，使用比基板21A小型的基板21C。基板21C的平面形状为矩形或圆形。基板21C例如是玻璃基板、半导体基板等。在成膜装置103中，成膜源30与基板输送机构24的上下位置也可以相反。而且，可以是Z轴方向为与地面垂直的方向，也可以是X轴方向为与地面垂直的方向。
成膜装置103具备基板旋转式的输送机构。基板输送机构24是以中心轴24c为轴进行旋转的旋转台。基板输送机构24与成膜源30对置。基板输送机构24在外周支承多个基板21C。基板21C也可以在X轴方向上配置多个。通过基板输送机构24的自转，多个基板21C向旋转方向R的方向旋转。在基板输送机构24的旋转方向上排列第一靶31T和第二靶32T。基板输送机构24的中心轴24c、第一靶31T的中心轴31c及第二靶32T的中心轴32c分别平行。
在成膜装置103中，也是在向第一靶31T与第二靶32T之间施加矩形波交流电压时，从第一靶31T放出溅射粒子S1，从第二靶32T放出溅射粒子S2。由此，在基板21C通过基板输送机构24而进行旋转的同时，在基板21C的成膜面21d形成由第一靶31T的材料与第二靶32T的材料混合而成的层。
在具备这样的基板输送机构24的成膜装置103的溅射成膜中，也起到与成膜装置101相同的作用。
[第四实施方式]
图9为第四实施方式涉及的成膜装置的概略俯视图。在图9省略了图1中例示的真空容器10、基板输送机构20、交流电源50、控制部60、气体供给源70等。在成膜装置104中，成膜源30与基板输送机构25的上下位置也可以相反。
成膜装置104具备基板旋转式的输送机构。基板输送机构25是以中心轴25c为轴进行旋转的旋转台。基板输送机构25与成膜源30对置。基板输送机构25在上表面侧支承多个基板21C。基板21C也可以在X轴方向上配置多个。在图9的例子中，多个基板21C被配置成放射状。
通过基板输送机构25的自转，多个基板21C向旋转方向R的方向旋转。在基板输送机构25的旋转方向上排列第一靶31T和第二靶32T。基板输送机构25的中心轴25c与第一靶31T的中心轴31c及第二靶32T的中心轴32c分别正交。
在成膜装置104中，也是在向第一靶31T与第二靶32T之间施加矩形波交流电压时，从第一靶31T放出溅射粒子S1，从第二靶32T放出溅射粒子S2。由此，在基板21C通过基板输送机构25而进行旋转的同时，在基板21C的成膜面21d形成由第一靶31T的材料与第二靶32T的材料混合而成的层。
在具备这样的基板输送机构25的成膜装置104的溅射成膜中，也起到与成膜装置101相同的作用。
虽然以上仅对本发明的实施方式进行了说明，但本发明显然并不仅限定于上述的实施方式，而是可加以各种改变。
符号说明
10…真空容器
10a…基板搬入部
10b…基板搬出部
10d…排气口
11…防附着板
20、23、24、25…基板输送机构
20f…框架部
20r…辊旋转机构
21A、21B、21C…基板
21d…成膜面
22…基板支架
24c、25c、31c、32c…中心轴
30…成膜源
31…第一成膜源
31T…第一靶
31B…第一背衬管
31M…第一磁路
31mg…磁铁
32…第二成膜源
32T…第二靶
32B…第二背衬管
32M…第二磁路
32mg…磁铁
50…交流电源
60…控制部
70…气体供给源
71…流量调节器
72…气体喷嘴
101、102、103、104…成膜装置
S1、S2…溅射粒子。

Claims (13)

1.一种成膜装置，具备：
真空容器，其能够维持减压状态；
基板输送机构，其能够在所述真空容器内输送基板；
成膜源，其具有与所述基板对置且沿着所述基板的输送方向配置的第一靶和第二靶，所述第一靶的材料与所述第二靶的材料不同，通过向所述第一靶与所述第二靶之间施加频率为长波段的交流电压而产生等离子体，由此能够在所述基板形成由所述第一靶的所述材料和所述第二靶的所述材料混合而成的层；以及
控制部，其能够改变所述交流电压的占空比。
2.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，
所述第一靶的电阻率与所述第二靶的电阻率不同。
3.根据权利要求1所述的成膜装置，其中，
所述第一靶的溅射率与所述第二靶的溅射率不同。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的成膜装置，其中，
所述频率为10kHz以上且100kHz以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的成膜装置，其中，
所述第一靶和所述第二靶分别构成为圆筒形，
所述第一靶和所述第二靶各自的中心轴与所述基板的输送方向交叉，
所述第一靶和所述第二靶分别构成为能够以各自的所述中心轴为轴进行旋转。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的成膜装置，其中，
所述成膜源还具有：第一磁路，其配置在所述第一靶的内部；以及第二磁路，其配置在所述第二靶的内部，
所述第一磁路与所述第一靶对置的朝向以及所述第二磁路与所述第二靶对置的朝向构成为可变。
7.一种成膜方法，其中，
使第一靶以及材料不同于所述第一靶的第二靶与基板对置，并且沿着所述基板的输送方向配置所述第一靶和所述第二靶，
在减压气氛下沿所述输送方向输送所述基板的同时，向所述第一靶与所述第二靶之间施加频率为长波段且能够改变占空比的交流电压，由此在所述第一靶与所述第二靶之间产生等离子体，
在所述基板形成由所述第一靶的材料和所述第二靶的材料混合而成的层。
8.根据权利要求7所述的成膜方法，其中，
所述第一靶的电阻率与所述第二靶的电阻率不同。
9.根据权利要求7所述的成膜方法，其中，
所述第一靶的溅射率与所述第二靶的溅射率不同。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的成膜方法，其中，
所述频率为10kHz以上且100kHz以下。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的成膜方法，其中，
将所述第一靶和所述第二靶分别构成为圆筒形，
使所述第一靶和所述第二靶各自的中心轴与所述基板的输送方向交叉，
在使所述第一靶和所述第二靶分别以各自的所述中心轴为轴进行旋转的同时，在所述第一靶与所述第二靶之间产生所述等离子体。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的成膜方法，其中，
在所述第一靶的内部配置第一磁路，在所述第二靶的内部配置第二磁路，
改变所述第一磁路与所述第一靶对置的朝向以及所述第二磁路与所述第二靶对置的朝向，使得在所述第一靶与所述第二靶之间产生所述等离子体。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的成膜方法，其中，
在所述第一靶和所述第二靶各自的所述溅射率不同的情况下，对所述溅射率低的靶更长地施加所述交流电压。
CN201880022101.5A 2017-04-03 2018-02-20 成膜装置及成膜方法 Pending CN110494590A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-073577 2017-04-03
JP2017073577 2017-04-03
PCT/JP2018/006024 WO2018186038A1 (ja) 2017-04-03 2018-02-20 成膜装置及び成膜方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110494590A true CN110494590A (zh) 2019-11-22

Family

ID=63712507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880022101.5A Pending CN110494590A (zh) 2017-04-03 2018-02-20 成膜装置及成膜方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPWO2018186038A1 (zh)
KR (1) KR20190132667A (zh)
CN (1) CN110494590A (zh)
TW (1) TW201842547A (zh)
WO (1) WO2018186038A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2588936A (en) * 2019-11-15 2021-05-19 Dyson Technology Ltd Sputter deposition
GB2588938A (en) * 2019-11-15 2021-05-19 Dyson Technology Ltd Sputter deposition
JP7216064B2 (ja) * 2020-12-10 2023-01-31 キヤノントッキ株式会社 成膜装置、成膜方法及び電子デバイスの製造方法
JP7239549B2 (ja) * 2020-12-10 2023-03-14 キヤノントッキ株式会社 成膜装置、成膜方法及び電子デバイスの製造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63157867A (ja) * 1986-08-06 1988-06-30 Ube Ind Ltd プラズマ制御マグネトロンスパッタリング法及び装置
WO1996034124A1 (en) * 1995-04-25 1996-10-31 The Boc Group, Inc. Sputtering system using cylindrical rotating magnetron electrically powered using alternating current
CN1358881A (zh) * 2001-11-20 2002-07-17 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 真空多元溅射镀膜方法
CN1896302A (zh) * 2005-06-14 2007-01-17 应用膜公司 利用调制功率信号用于控制离子密度和能量的系统和方法
US20130228452A1 (en) * 2010-11-17 2013-09-05 Soleras Advanced Coatings Bvba Soft sputtering magnetron system
WO2016034197A1 (en) * 2014-09-01 2016-03-10 Applied Materials, Inc. Assembly and method for deposition of material on a substrate
CN105448818A (zh) * 2015-12-31 2016-03-30 上海集成电路研发中心有限公司 一种应用于半导体铜互连工艺的磁控溅射方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5855948A (ja) 1981-09-29 1983-04-02 Ricoh Co Ltd コロナ放電用電源装置
JP2003096561A (ja) * 2001-09-25 2003-04-03 Sharp Corp スパッタ装置
JP4497447B2 (ja) * 2003-03-03 2010-07-07 株式会社アルバック パルス状直流スパッタ成膜方法及び該方法のための成膜装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63157867A (ja) * 1986-08-06 1988-06-30 Ube Ind Ltd プラズマ制御マグネトロンスパッタリング法及び装置
WO1996034124A1 (en) * 1995-04-25 1996-10-31 The Boc Group, Inc. Sputtering system using cylindrical rotating magnetron electrically powered using alternating current
CN1358881A (zh) * 2001-11-20 2002-07-17 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 真空多元溅射镀膜方法
CN1896302A (zh) * 2005-06-14 2007-01-17 应用膜公司 利用调制功率信号用于控制离子密度和能量的系统和方法
US20130228452A1 (en) * 2010-11-17 2013-09-05 Soleras Advanced Coatings Bvba Soft sputtering magnetron system
WO2016034197A1 (en) * 2014-09-01 2016-03-10 Applied Materials, Inc. Assembly and method for deposition of material on a substrate
CN105448818A (zh) * 2015-12-31 2016-03-30 上海集成电路研发中心有限公司 一种应用于半导体铜互连工艺的磁控溅射方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018186038A1 (ja) 2018-10-11
JPWO2018186038A1 (ja) 2019-04-18
KR20190132667A (ko) 2019-11-28
TW201842547A (zh) 2018-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110494590A (zh) 成膜装置及成膜方法
CN102934197B (zh) 用于形成溅射材料层的系统和方法
TW201402851A (zh) 利用一預穩定電漿之製程的濺鍍方法
CN101294272A (zh) 柔性衬底上室温溅射沉积氧化铟锡透明导电薄膜的方法
CN105821378A (zh) 一种铌掺杂二氧化锡透明导电膜及其制备方法
JPWO2008044474A1 (ja) 透明導電膜の形成方法
JP2009293097A (ja) スパッタリング複合ターゲット、これを用いた透明導電膜の製造方法及び透明導電膜付基材
CN108138314A (zh) 基板载体、以及溅射沉积设备和其使用方法
JP2014189861A (ja) 膜形成方法
WO2018113904A1 (en) Sputter deposition source and method of depositing a layer on a substrate
JP5447240B2 (ja) マグネトロンスパッタリング装置および透明導電膜の製造方法
CN109983150B (zh) 用于在基板上沉积层的设备和方法
JP2019515135A (ja) 基板のコーティング方法および基板のコーティング装置
JP2008108541A (ja) 透明導電膜の形成方法及び透明導電膜
JP2022544641A (ja) 基板上に材料を堆積する方法
CN209227052U (zh) 用于在基板上进行层沉积的设备
WO2016034197A1 (en) Assembly and method for deposition of material on a substrate
JP2009046714A (ja) 成膜装置および成膜方法
CN106165058B (zh) Pvd阵列涂覆器中的边缘均匀性改善
KR102337791B1 (ko) 마그네트론 스퍼터링을 위한 방법 및 장치
TW201708587A (zh) 用於在濺射沉積製程期間支撐至少一個基板的載具、用於在至少一個基板上濺射沉積的設備以及用於在至少一個基板上濺射沉積的方法
JP2014189815A (ja) 成膜装置、及び成膜方法
KR20160122977A (ko) 그래핀 복합 전극의 제조 방법
JPH056287B2 (zh)
CN110100040A (zh) 用以涂布柔性基板的沉积设备、涂布柔性基板的方法及具有涂布的柔性基板

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20191122