CN114182220B

CN114182220B - 溅射装置及成膜方法

Info

Publication number: CN114182220B
Application number: CN202111071532.0A
Authority: CN
Inventors: 松本行生
Original assignee: Canon Tokki Corp
Current assignee: Canon Tokki Corp
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2021-09-14
Publication date: 2023-10-20
Anticipated expiration: 2041-09-14
Also published as: CN114182220A; KR102691837B1; KR20220036341A; JP2022048667A

Abstract

本发明提供能够提高从靶去掉异物的作业性并且实现去除时间的缩短化的溅射装置及成膜方法。溅射装置的特征在于，具备：配设基板的腔室(10)；在腔室(10)内使靶(110)向与基板对置的对置区域(S2)和不与基板对置的非对置区域(S1)移动的移动机构(230)；以及在靶(110)配设于非对置区域(S1)的状态下去除堆积在靶(110)上的异物的作为去除构件的异物去除辊(331、332)。

Description

溅射装置及成膜方法

技术领域

本发明涉及利用溅射在基板上形成薄膜的溅射装置及成膜方法。

背景技术

在溅射装置中，已知有使用在溅射时旋转的圆筒状的靶(也被称为旋转阴极)来进行溅射的技术。在这样的技术中，在靶中的无助于溅射的部分(通常是两端)即非侵蚀部随着时间流逝而堆积异物。这样的异物成为异常放电或在成膜部混入异物等的原因，因此需要打开腔室并通过手动作业等进行去除。因而，去掉异物的作业费时费力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013－234375号公报

专利文献2：日本特开2019－94548号公报

发明内容

本发明的目的在于提供能够提高从靶去掉异物的作业性且实现去除时间的缩短化的溅射装置及成膜方法。

为了解决上述课题，本发明的溅射装置通过溅射而在基板上形成基于溅射时旋转的圆筒状的靶的构成原子的薄膜，

所述溅射装置的特征在于，具备：

配设所述基板的腔室；

在所述腔室内使所述靶向与所述基板对置的对置区域和不与所述基板对置的非对置区域移动的移动机构；以及

在所述靶移动到所述非对置区域的状态下去除堆积在所述靶上的异物的去除构件。

根据本发明，利用去除构件来去除堆积在靶上的异物，因此无需打开腔室就能够进行异物的去除。

发明效果

如以上所说明那样，根据本发明，能够提高从靶去掉异物的作业性，并且能够实现去除时间的缩短化。

附图说明

图1是从上方观察本发明的实施例1的溅射装置的内部结构的简要结构图。

图2是剖视观察本发明的实施例1的溅射装置的内部结构的简要结构图。

图3是剖视观察本发明的实施例1的溅射装置的内部结构的简要结构图。

图4是本发明的实施例1的靶单元的简要结构图。

图5是以剖视观察本发明的实施例2的溅射装置的内部结构的简要结构图中的特征结构为中心而示出的图。

图6是以剖视观察本发明的实施例3的溅射装置的内部结构的简要结构图中的特征结构为中心而示出的图。

图7是表示电子器件的一例的示意性剖视图。

附图标记说明

1 溅射装置

10 腔室

100 靶单元

110 靶

200 驱动装置

230 移动机构

300 去除装置

331、332 异物去除辊

S1 非对置区域

S2 对置区域

具体实施方式

以下，参照附图并基于实施例来例示性地详细说明用于实施本发明的方案。其中，这些实施例中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、相对配置等如无特定记载则不意在将本发明的范围仅限定于此。

(实施例1)

参照图1～图4来说明本发明的实施例1的溅射装置及成膜方法。图1是从上方观察本发明的实施例1的溅射装置的内部结构的简要结构图。图2是在图1中沿着箭头V1方向观察的剖视图。图3是在图1中沿着箭头V2方向观察的剖视图。图4是本发明的实施例1的靶单元的简要结构图，该图的(a)是从正面观察靶单元的附近的简要结构图，该图的(b)是该图的(a)中的AA剖视图。

＜溅射装置的整体结构＞

参照图1～图3来说明本实施例的溅射装置的整体结构。本实施例的溅射装置1具备：内部成为真空氛围的腔室10；设置在腔室10内的靶单元100；以及具有使靶单元100移动的移动机构230的驱动装置200。

在腔室10内设置有保持基板P的基板保持机构11和保持掩模M的掩模保持机构12。通过这些保持机构将基板P和掩模M在成膜动作中(溅射动作中)保持静止的状态。腔室10为气密容器，利用排气泵20将腔室10的内部维持为真空状态(或者减压状态)。通过打开气体供给阀30来向腔室10内供给气体，由此能够适当变更为对处理来说适当的气体氛围(或者压力范围)。腔室10整体通过接地电路40被电接地。

驱动装置200具备大气箱210、引导大气箱210的移动方向的一对导轨221、222、使大气箱210移动的移动机构230和伴随着大气箱210的移动而从动的大气臂240。大气箱210构成为其内部由空洞构成且通过大气臂240的内部而与腔室10的外部连通。因此，大气箱210的内部成为暴露于大气的状态。通过采用这样的结构，能够将与设置在腔室10的外部的电源50连接的布线51、52连接于靶单元100。需要说明的是，靶单元100被固定于大气箱210。

大气箱210构成为在移动机构230的作用下沿着一对导轨221、222进行往复移动。移动机构230采用滚珠丝杆机构，具备滚珠丝杆231和使滚珠丝杆231旋转的马达等驱动源232。其中，用于使大气箱210进行往复移动的驱动机构不限定于滚珠丝杆机构，也可以采用齿条齿轮机构等各种公知的技术。在移动机构230采用齿条齿轮机构的情况下，可以设置于输送引导部分。

大气臂240为了在移动的大气箱210的空洞内配设与设置于腔室10的外部的电源50连接的布线51、52而设置。即，大气臂240构成为其内部由空洞构成且追随着大气箱210的移动而动作。更具体而言，大气臂240具备第一臂241和第二臂242。第一臂241构成为其一端相对于腔室10的底板转动自如。并且，第二臂242的一端被轴支承为相对于第一臂241的另一端转动自如，且其另一端被轴支承为相对于大气箱210转动自如。

通过如上那样构成的驱动装置200，能够使固定于大气箱210的靶单元100与大气箱210一起进行往复移动。由此，能够通过在去路及回路中的至少任一方的移动中使靶单元100工作来对基板P进行成膜动作(溅射)。因而，即便是要在大型的基板P上成膜的情况下，也能够通过驱动装置200来使靶单元100边移动边进行成膜动作，由此能够从基板P的一端侧朝向另一端侧连续地形成薄膜。

＜靶单元＞

参照图4来说明能够适用于本实施例的溅射装置1的靶单元100的一例。靶单元100具备靶110和用于支承靶110的两端的支承块120及端块130。需要说明的是，在本实施例中，靶110设置有两根，支承这两根靶110的两端的支承块120及端块130也分别相对于两根靶110各设置一个。其中，在本发明的溅射装置中，靶的个数不受限定。靶110是在溅射时旋转的圆筒状的构件，也被称为旋转阴极。支承块120及端块130固定在大气箱210的上表面上。靶110具备圆筒状的靶主体111和配设在其内周的作为电极的阴极112。另外，靶110构成为，由支承块120及端块130支承为旋转自如且通过设置于端块130内的未图示的马达等驱动源而在溅射时进行旋转。需要说明的是，在是磁控溅射方式的溅射装置的情况下，为了在靶110与基板P之间产生磁场(漏磁场)，在阴极112的内部设置有磁铁。

在以上那样构成的靶单元100中，通过在靶110与作为阳极的腔室10之间施加一定以上的电压，由此在它们之间产生等离子体。并且，通过等离子体中的阳离子冲撞靶110而从靶110(靶主体111)放出靶材料的粒子。从靶110放出的粒子反复冲撞，与此同时放出的粒子中的靶物质的中性的原子在基板P上堆积起来。由此，在基板P上形成基于靶110的构成原子得到的薄膜。另外，在磁控溅射方式的情况下，能够通过上述的漏磁场使等离子体集中在靶110与基板P之间的规定区域。由此，能够高效地进行溅射，因此能够提高靶物质向基板P的堆积速度。进而，在本实施例的靶单元100中，构成为在溅射进行期间靶110进行旋转。由此，靶110的消耗区域(因侵蚀产生的侵蚀区域)不会集中在局部，能够提高靶110的利用效率。

具备如上那样构成的靶110的靶单元100与大气箱210一起由具备移动机构230的驱动装置200来输送。在图1中，范围S0示出靶110的移动范围，靶110构成为在腔室10内从与基板P对置的对置区域S2移动至不与基板P对置的非对置区域S1。在靶110移动于对置区域S2的期间进行溅射。需要说明的是，通过在非对置区域S1与对置区域S2的交界附近例如如图2所示那样地设置隔壁60，由此即便不增长靶110的移动范围，也能够在非对置区域S1中使靶110与基板P不对置。即，能够在靶110位于非对置区域S1期间不在基板P上形成薄膜。

并且，在本实施例的溅射装置1中，在腔室10内设置有去除装置300，该去除装置300用于去除堆积在靶110中的无助于溅射的非侵蚀部上的异物。该去除装置300具备：具有马达等的驱动源310；构成为通过驱动源310在固定范围内旋转的保持构件320；以及被保持构件320轴支承为旋转自如的作为去除构件的异物去除辊331、332。作为异物去除辊331、332的材料，可以举出PEEK、陶瓷材料、氟橡胶(viton)等橡胶材料、丙烯酸系的粘接剂等作为优选的示例。

通过如上那样构成的去除装置300，能够在靶110配设于非对置区域S1的状态下由异物去除辊331、332去除堆积在靶110中的非侵蚀部上的异物。更具体而言，在进行异物去除时，在两根靶110分别旋转的状态下利用驱动源310使保持构件320旋转，使得异物去除辊331、332分别与两根靶110中的一方及另一方接触。异物去除辊331、332构成为相对于各靶110的旋转进行从动旋转，从而在靶110与异物去除辊331、332的接触部分处将堆积在靶110上的异物刮落。

需要说明的是，异物去除辊331、332构成为以比靶110的旋转稍微落后的方式(以稍慢的旋转速度)进行从动旋转，由此能够在异物去除辊331、332的表面与靶110的表面之间产生摩擦，能够有效地去除异物。另外，就异物去除辊331、332而言，也可以不是从动于靶110的旋转，而是采用使用马达等来主动地进行旋转的结构。这种情况下，在靶110与异物去除辊331、332的接触部分，通过使靶110移动的方向与异物去除辊331、332移动的方向相反，能够提高异物去除效果。进而，通过在异物去除辊331、332的表面设置多个凹凸，也能够提高异物去除效果。

在进行异物去除动作后，通过驱动源310使保持构件320向反方向旋转，从而使得异物去除辊331、332成为从两根靶110分离的状态。这样，去除装置300是具备使异物去除辊331、332相对于靶110接触或分离的接触分离机构的装置。需要说明的是，在图1、2中，针对靶110和异物去除辊331、332，用实线示出两者分离的状态，用虚线示出两者接触的状态。

在本实施例的靶110中，其旋转中心轴线方向的两端成为非侵蚀部。在进行异物去除时，异物去除辊331、332与两端的非侵蚀部接触，由此能去除堆积在这两端的非侵蚀部上的异物。

＜成膜方法＞

按工序顺序来说明基于溅射装置1进行的成膜方法(溅射)。首先，在腔室10内，通过驱动装置200使靶110在对置区域S2内移动并同时进行溅射。并且，在去除异物时，通过驱动装置200使靶110向非对置区域S1移动。之后，在非对置区域S1中，利用设置于在腔室10内配设的去除装置300上的异物去除辊331、332来去除堆积在两根靶110中的无助于溅射的非侵蚀部上的异物。需要说明的是，一系列的动作通过对溅射装置1的动作进行控制的控制装置(未图示)来进行。其中，就使去除装置300中的保持构件320旋转的动作等来说，也可以构成为作业人员从腔室10的外部通过手动来进行。另外，异物的去除可以在靶110每次往复时进行，也可以在每往复规定次数时进行，可以适当设定进行去除的频率。

根据本实施例的溅射装置1，利用作为去除构件的异物去除辊331、332来去除堆积在靶110的非侵蚀部上的异物。由此，无需打开腔室10就能够进行异物的去除。因而，能够提高从靶110去掉异物的作业性，并且能够实现去除时间的缩短化。

(实施例2)

在图5中示出本发明的实施例2。在本实施例中，示出靶及去除装置的结构与上述实施例1不同的结构。其他的结构及作用与实施例1相同，因此对于同一构成部分标注同一附图标记并适当省略其说明。

图5是以剖视观察本发明的实施例2的溅射装置的内部结构的简要结构图中的特征结构为中心示出的图，以与实施例1不同的结构为中心来示出，对于与实施例1相同的结构，以去除、省略一部分结构的方式示出。

在本实施例的溅射装置1A中，构成靶单元100A的靶110A具备以沿着其旋转中心轴线方向排列的方式设置的多个靶片111A。

并且，本实施例的去除装置300A具备：具有马达等的驱动源310A；构成为通过驱动源310A在一定范围内旋转的保持构件320A；以及由保持构件320A轴支承为旋转自如的作为去除构件的异物去除辊330A。异物去除辊330A具备：将堆积在靶110A的旋转中心轴线方向的两端的非侵蚀部上的异物去除的去除部331A；以及将堆积在多个靶片111A中的相邻的靶片111A彼此的间隙112A中的异物去除的辅助去除部332A。

如上所述，在采用具备多个靶片111A的靶110A的情况下，通过采用本实施例所示的异物去除辊330A，也能够将堆积在相邻的靶片111A彼此的间隙112A中的异物去除。需要说明的是，在本实施例中，也能够获得与上述实施例1同样的效果。

(实施例3)

在图6中示出本发明的实施例3。在本实施例中，去除装置的结构示出为与上述实施例1不同的结构。其他的结构及作用与实施例1相同，因此对于同一构成部分标注同一附图标记并适当省略其说明。

图6是以剖视观察本发明的实施例3的溅射装置的内部结构的简要结构图中的特征结构为中心而示出的图，以与实施例1不同的结构为中心来示出，对于与实施例1相同的结构，以去除、省略一部分结构的方式示出。

在上述实施例中，示出去除装置300配置在靶110的移动范围S0的外侧且保持异物去除辊331、332的保持构件320构成为以与靶110的旋转中心轴线平行的轴为中心进行旋转的情况。相对于此，在本实施例的溅射装置1B中，去除装置300B构成为在靶110位于非对置区域S1的状态下设置于靶110的两侧的位置。在本实施例的去除装置300B中，也具备：具有马达等的驱动源310B；构成为通过驱动源310B在一定范围内旋转的保持构件320B；以及由保持构件320B轴支承为旋转自如的作为去除构件的异物去除辊330B。本实施例的保持构件320B构成为以与靶110的往复移动方向平行的轴为中心进行旋转。

在采用这样构成的去除装置300B的情况下，也能够获得与上述实施例1同样的效果。

＜电子器件的制造装置＞

上述各实施例所示的溅射装置1、1A、1B能够作为用于制造电子器件的制造装置来利用。以下，参照图7来说明电子器件的制造装置及由电子器件的制造装置制造的电子器件。溅射装置1、1A、1B能够用于在半导体器件、磁器件、电子部件等各种电子器件、光学部件等的制造中在基板P(也包括在基板P的表面形成有层叠体的构件)上堆积形成薄膜(有机膜、金属膜、金属氧化物膜等)。更具体而言，溅射装置1、1A、1B优选在发光元件、光电转换元件、触控面板等电子器件的制造中使用。其中，本实施例的溅射装置1、1A、1B能够特别优选应用在有机EL(Electro Luminescence，场致发光)元件等有机发光元件、有机薄膜太阳能电池等有机光电转换元件的制造中。需要说明的是，电子器件也包括具备发光元件的显示装置(例如有机EL显示装置)、照明装置(例如有机EL照明装置)、具备光电转换元件的传感器(例如有机CMOS图像传感器)。

图7示出由电子器件的制造装置制造的有机EL元件的一例。图示的有机EL元件在基板P上按照阳极F1、空穴注入层F2、空穴传输层F3、有机发光层F4、电子传输层F5、电子注入层F6、阴极F7的顺序成膜。本实施例的溅射装置1、1A、1B特别适合在有机膜上通过溅射来形成用于电子注入层、电极(阴极、阳极)的金属膜或金属氧化物等层叠被膜时使用。另外，并不限定于向有机膜上成膜，只要是能够通过金属材料、氧化物材料等的溅射来成膜的材料的组合即可，可以在各种面上进行层叠成膜。

(其他)

在上述各实施例中，示出用于去除异物的去除构件是异物去除辊的情况。然而，本发明的去除构件并不限定于异物去除辊，可以采用刷状的构件等各种结构。

Claims

1.一种溅射装置，其通过溅射而在基板上形成基于溅射时旋转的圆筒状的靶的构成原子的薄膜，

所述溅射装置的特征在于，具备：

配设所述基板的腔室；

在所述靶移动到所述非对置区域的状态下去除堆积在所述靶上的异物的去除构件，

在所述非对置区域与所述对置区域的交界附近设置有隔壁。

2.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，

在进行异物去除时，所述去除构件在所述靶旋转的状态下与所述靶接触。

3.根据权利要求2所述的溅射装置，其特征在于，

所述去除构件是相对于所述靶的旋转进行从动旋转的辊。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的溅射装置，其特征在于，

所述溅射装置具备使所述去除构件相对于所述靶接触或分离的接触分离机构。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的溅射装置，其特征在于，

所述靶中的旋转中心轴线方向的两端为非侵蚀部，在进行异物去除时，所述去除构件与两端的所述非侵蚀部接触。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的溅射装置，其特征在于，

所述靶具备以沿着所述靶的旋转中心轴线方向排列的方式设置的多个靶片，

所述去除构件具备辅助去除部，所述辅助去除部将堆积在所述多个靶片中的相邻的靶片彼此的间隙中的异物去除。

7.一种成膜方法，其使用权利要求1～6中任一项所述的溅射装置，通过溅射而在基板上形成基于溅射时旋转的圆筒状的靶的构成原子的薄膜，

所述成膜方法的特征在于，包括：

在腔室内一边使所述靶在与所述基板对置的对置区域内移动一边进行溅射的工序；

在所述腔室内使所述靶向不与所述基板对置的非对置区域移动的工序；以及

在所述非对置区域，利用设置于所述腔室内的去除构件来去除堆积在所述靶上的异物的工序。

8.根据权利要求7所述的成膜方法，其特征在于，

通过一边使所述靶旋转一边使所述去除构件与所述靶接触而去除异物。