DE112008000544B4

DE112008000544B4 - Schichtabscheidevorrichtung und Schichtabscheideverfahren

Info

Publication number: DE112008000544B4
Application number: DE112008000544T
Authority: DE
Inventors: Hajime Nakamura; Hiroyasu Arima; Shunichi Imamura; Kazuya Saito
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2028-02-26
Also published as: CN101631891A; JP5091943B2; TW200848534A; KR20090106648A; TWI463025B; JPWO2008105365A1; WO2008105365A1; US20100288625A1; KR101110855B1; DE112008000544T5; DE112008004261A5; CN101631891B

Abstract

Schichtabscheidevorrichtung zum Abscheiden einer Verbunddünnschicht auf einer vorderen Oberfläche eines Substrats, welches in einer Zerstäubungsabscheidekammer gehalten wird, durch reaktives Zerstäuben, wobei die Zerstäubungsabscheidekammer aufweist: eine erste Schichtgüteneinstellgas-Einleiteinrichtung, die ein Schichtgüteneinstellgas auf eine hintere Oberfläche des Substrats einleitet, wobei das Schichtgüteneinstellgas eine Schichtgüte einer Verbunddünnschicht, die auf der vorderen Oberfläche des Substrats abgeschieden wird, einstellt, wobei eine oder beide einer Vorkammer zum Transportieren des Substrats in die Zerstäubungsabscheidekammer und einer Nachkammer zum Transportieren des Substrats aus der Zerstäubungsabscheidekammer eine zweite Schichtgüteneinstellgas-Einleiteinrichtung aufweisen, die das Schichtgüteneinstellgas auf die vordere Oberfläche und die hintere Oberfläche des Substrats einleitet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schichtabscheidevorrichtung bzw. Schichtdepositionsvorrichtung und ein Schichtabscheideverfahren bzw. Schichtdepositionsverfahren und etwas genauer eine Schichtabscheidevorrichtung und ein Schichtabscheideverfahren, die bevorzugt verwendet werden, wenn eine Verbunddünnschicht (engl. Compound Thin Film) beispielsweise eine transparente leitende Dünnschicht auf einer vorderen Oberfläche eines Substrats durch reaktives Zerstäuben (engl. Sputtern) abgeschieden wird, und eine Verbunddünnschicht abscheiden können, die hervorragend hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Schichtgüte auf gleicher Ebene ist.
Es wird die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-050646 , die am 28. Februar 2007 eingereicht wurde, in Anspruch genommen, wobei deren Ihalte hier mit Bezugnahme aufgenommen werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei konventionellen Flüssigkristallanzeigen (bzw. Liquid Crystal Displays, LCDs), Plasmaanzeigen (bzw. Plasma Displays, PDPs) und dergleichen werden verschiedene Zerstäubungsvorrichtungen bzw. Sputter-Vorrichtungen zum sequentiellen Abscheiden von Dünnschichten, wie beispielsweise transparenten Elektroden, dielektrischen Schichten, isolierenden Schichten und dergleichen mit einer gleichmäßigen Dicke bzw. Schichtdicke auf einer Vielzahl von großflächigen Glassubstraten, vorgeschlagen.
Eine dieser Vorrichtungen ist eine Reihenzerstäubungsvorrichtung. Bei dieser Vorrichtung sind eine Vielzahl von Zerstäubungskathoden in einer Linie bzw. Reihe innerhalb ihrer Zerstäubungsabscheidekammer angeordnet. Eine Halterung bzw. ein Mitnehmer, auf der bzw. dem ein Substrat befestigt ist, wird mit einer konstanten Geschwindigkeit entlang der Orientierungsrichtung der Zerstäubungskathoden bewegt. Während dieses Vorgangs wird ein Zielmaterial bzw. Target-Material, das aus einem Ziel bzw. Target herausgeschleudert wird, auf dem Substrat abgeschieden, um dadurch eine gewünschte Dünnschicht auf dem Substrat zu bilden. Gemäß dieser Vorrichtung ist es möglich, Dünnschichten mit einer gleichmäßigen Dicke bzw. Schichtdicke auf einer Vielzahl von Glassubstraten mit einer großen Fläche (Patentdokument 1) sequentiell abzuscheiden.
Ferner wird eine Zerstäubungsvorrichtung vorgeschlagen, die drehbare Zerstäubungskathoden besitzt, die in Form einer vieleckigen bzw. polygonalen Säule gebildet sind, bei der ein Ziel auf jeder der Seitenoberflächen der Zerstäubungskathoden befestigt ist. Bei dieser Zerstäubungsvorrichtung wird ein Zielmaterial, das aus dem Ziel herausgeschleudert wird, auf einem Substrat abgeschieden, das um die sich drehenden Zerstäubungskathoden transferiert wird, um dadurch gewünschte Dünnschichten auf dem Substrat zu bilden (Patentdokument 2). Bei dieser Vorrichtung ist es auch möglich, Dünnschichten mit einer gleichmäßigen Dicke auf einer Vielzahl von Glassubstraten mit großer Oberfläche sequentiell abzuscheiden.

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung, erste Veröffentlichung Nr. 2002-60938
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung, erste Veröffentlichung Nr. H06-44836

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Bei konventionellen Zerstäubungsvorrichtungen werden ein inaktives Gas und ein reaktives Gas zwischen das Ziel und das Glassubstrat eingeleitet. Jedoch mit der kürzlich erfolgten Zunahme der Größe derartiger Glassubstrate hat sich die Gesamtheit der Schichtabscheidevorrichtung in der Größe erhöht, insbesondere hat das Innenvolumen der Zerstäubungsabscheidekammer bzw. Sputter-Depostitionskammer in der Größe zugenommen. Demzufolge erhöht sich nicht nur eine Menge des auf das Ziel eingeleiteten reaktiven Gases und inaktiven Gases, die direkt aus dem Raum zwischen dem Substrat und dem Ziel verbraucht wird, sondern erhöht sich auch die Menge reaktiven Gases und inaktiven Gases, die nach einem Austreten zur hinteren Oberflächenseite des Substrates verbraucht wird. Zurzeit werden das auf das Ziel eingeleitete reaktive Gas und inaktive Gas von der äußeren Peripherie des Substrats zur hinteren Oberflächenseite des Substrats verteilt und dann verbraucht. Dies führt zu einer lokalen Differenz bei der Konzentration des eingeleiteten inaktiven Gases und reaktiven Gases auf der vorderen Oberflächenseite des Substrats, was zu einer möglichen lokalen Differenz bei der Abscheideatmosphäre innerhalb der Ebene auf dem Substrat führt. In diesem Fall treten ungleichmäßige Verteilungen der Schichtdicke und Schichtgüte bei der auf das Substrat abgeschiedenen Dünnschicht auf. Dies führt zu einem Streuungsproblem bei Eigenschaften der erhaltenen transparenten Elektrode, dielektrischen Schicht, isolierenden Schicht und dergleichen innerhalb der Ebene auf dem Substrat.
Darüber hinaus gibt es beim Herstellungsprozess von Flüssigkristallanzeigen (liquid crystal displays, LCDs) Fälle, bei denen eine Harzschicht auf einem Glassubstrat abgeschieden wird und eine Schicht aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) auf der Harzschicht abgeschieden wird. Sobald die ITO-Schicht in den konventionellen Zerstäubungsvorrichtungen abgeschieden wird, wird die Schichtabscheideatmosphäre der ITO-Schicht durch das Gas, welches aus Harzschicht geschleudert wird, beeinflusst. In Folge dessen tritt ein Problem dahingehend auf, dass es unmöglich ist, eine ITO-Schicht mit gewünschten Eigenschaften aufgrund des Einflusses auf die Schichtgüte einer abgeschiedenen ITO-Schicht zu erhalten.
Darüber hinaus erhöht Wiederholen des Abscheidens den Umfang der auf einem Mitnehmer abgeschieden Schicht. Daher besteht die Möglichkeit, sobald dieser Mitnehmer in die Atmosphäre herausgenommen wird, dass die auf dem Mitnehmer abgeschiedene Dünnschicht Feuchtigkeit in der Atmosphäre absorbiert. Wenn dieser Mitnehmer wieder in einem Schichtabscheideschritt verwendet wird, wird die aus der Atmosphäre absorbierte Feuchtigkeit innerhalb der Schichtabscheidekammer freigesetzt. Dies hat Einfluss auf die Schichtgüte der abgeschiedenen ITO-Schicht. In Folge dessen tritt ein Problem dahingehand auf, dass es unmöglich ist, eine ITO-Schicht mit gewünschten Eigenschaften zu erhalten.
Somit wird der Einfluss des aus der Harzschicht oder dem Mitnehmer freigesetzten Gases auf die Schichtabscheidung bzw. Schichtdeposition stärker, umso größer die Substrate in der Größe gemacht werden und umso größer die Zerstäubungsvorrichtungen größer und schneller im Betrieb gemacht werden.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen und hat eine Aufgabe, eine Schichtabscheidevorrichtung und ein Schichtabscheideverfahren bereitzustellen, die eine Verbunddünnschicht abscheiden können, die hervorragend bei einer Gleichmäßigkeit der Schichtgüte auf gleicher Ebene ist, für den Fall eines Abscheidens einer Verbundschicht beispielsweise einer transparenten leitenden Dünnschicht auf einer Vorderoberfläche eines Substrats durch reaktives Zerstäuben, bei dem, selbst wenn das Abscheiden wiederholt wird, kein Gas aus einem Mitnehmer freigesetzt wird, und es 50 keine Möglichkeit gibt, dass eine Schichtgüte der abgeschiedenen Schicht durch das freigesetzt Gas beeinflusst wird.
Mittel zum Lösen des Problems
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, verwendet die vorliegende Erfindung das Folgende. Das heißt, eine Schichtabscheidevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Schichtabscheidevorrichtung, die eine Verbunddünnschicht auf einer vorderen Oberfläche eines in einer Zerstäubungsabscheidekammer gehaltenen Substrats durch reaktives Zerstäuben abscheidet, bei dem die Zerstäubungsabscheidekammer enthält: eine erste Einleiteinrichtung für Schichtgüteneinstellgas, die ein Schichtgüteneinstellgas auf eine hintere Oberfläche des Substrats einleitet, wobei das Schichtgüteneinstellgas eine Schichtgüte einer Verbunddünnschicht, die auf der vorderen Oberfläche des Substrats abgeschieden wird, einstellt.
Gemäß der obigen Schichtabscheidevorrichtung ist in einer Zerstäubungsabscheidekammer vorgesehen eine erste Einleiteinrichtung für Schichtgüteneinstellgas, die ein Schichtgüteneinstellgas auf eine hintere Oberfläche eines Substrats einleitet. Das Schichtgüteneinstellgas stellt eine Schichtgüte einer Verbunddünnschicht, die auf einer vorderen Oberfläche des Substrats abgeschieden wird, ein. Daher verhindert das Schichtgüteneinstellgas, dass reaktives Gas aus der Peripherie des Substrats zu dessen hinterer Oberflächenseite entweicht. Daher ist es möglich, die Konzentration des inaktiven Gases und des reaktiven Gases auf der vorderen Oberflächenseite des Substrats gleichmäßig zu machen. Somit ist es möglich, die Abscheideatmosphäre auf dem Substrat gleichmäßig zu machen. Dies verbessert die Gleichmäßigkeit der Schichtdicke und der Schichtgüte der abgeschiedenen Schicht in der gleichen Ebene. Folglich ist es möglich, die Streuung bei Eigenschaften der Dünnschicht in der Substratebene extrem klein zu machen. Darüber hinaus ist es möglich, die Stabilität der Eigenschaften zu verbessern.
Ferner gibt es für den Fall eines Abscheidens einer Verbunddünnschicht auf einer Harzschicht keine Möglichkeit, dass eine Schichtabscheideatmosphäre der Verbunddünnschicht durch ein Gas beeinflusst wird, das aus Harzschicht freigesetzt wird. Daher gibt es keine Möglichkeit, dass die abgeschiedene Verbunddünnschicht durch das freigesetzt Gas beeinflusst wird. Folglich ist es möglich, die Eigenschaften der Verbunddünnschicht zu stabilisieren.
Wie oben beschrieben ist es möglich, eine Verbunddünnschicht mit Leichtigkeit und niedrigen Kosten herzustellen, wobei die Schicht eine extrem niedrige Streuung bei den Eigenschaften innerhalb der Substratebene und hohe Stabilität bei den Eigenschaften besitzt.
Es ist vorgesehen dass entweder eine oder beide einer Vorkammer zum Transportieren des Substrats in die Zerstäubungsabscheidekammer und einer Nachkammer zum Transportieren des Substrats aus der Zerstäubungsabscheidekammer eine zweite Einleiteinrichtung für Schichtgüteneinstellgas enthalten, welche das Schichtgüteneinstellgas auf die vordere Oberfläche und die hintere Oberfläche des Substrats einleitet.
Damit ist eine zweite Einleiteinrichtung für Schichtgüteneinstellgas, die das Schichtgüteneinstellgas auf die vordere Oberfläche und die hintere Oberfläche des Substrats einleitet, in entweder einer oder beiden einer Vorkammer zum Transportieren des Substrats in die Zerstäubungsabscheidekammer und einer Nachkammer zum Transportieren des Substrats aus der Zerstäubungsabscheidekammer vorgesehen. Dadurch werden Schichtabscheideatmosphären auf beiden Seiten des Substrats vor und nach dem Abscheidevorgang gleichmäßig gemacht. Somit ist es möglich, die Schichtgüte und Schichtdicke der abgeschiedenen Dünnschicht weiter gleichmäßig zu machen. Dies verbessert die Gleichmäßigkeit der Schichtdicke und Schichtgüte in gleicher Ebene der erhaltenen Schicht. Folglich ist es möglich, die Streuung bei Eigenschaften der Dünnschicht in der Substratebene extrem klein zu machen. Darüber hinaus ist es möglich, die Stabilität der Eigenschaften zu verbessern.
Es kann vorgesehen sein, dass die Zerstäubungsabscheidekammer enthält: eine Vielzahl von Mitnehmern, von denen jeder das Substrat hält, wobei die Mitnehmer in einer Linie bzw. Reihe entlang einer Richtung parallel zu vorderen Oberflächen der Substrate angeordnet sind; und eine Mengenanpassungseinrichtung für die Gaseinleitung, die zeitlich eine Einleitmenge des Schichtgüteneinstellgases verändert, welches auf die hinteren Oberflächen der Substrate eingeleitet wird, wenn die Verbunddünnschicht auf den vorderen Oberflächen der Substrate abgeschieden wird, in einem Zustand, bei dem die Mitnehmer sequentiell bewegt werden oder stationär sind.
In diesem Fall wird eine Mengenanpassungseinrichtung für die Gaseinleitung verwendet, um eine Einleitmenge des Schichtgüteneinstellgases zeitlich zu ändern, das auf die hinteren Oberflächen der Substrate eingeleitet wird, um es dadurch möglich zu machen, die Schichtgüte entsprechend der zeitlichen Veränderung bei einer Menge von freigesetztem Gas zum Zeitpunkt der Abscheidung einzustellen. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine stabile Beibehaltung der Schichtgüte bei sequentieller Abscheidung auf einer Vielzahl von Substraten zu realisieren.
Andererseits ist ein Schichtabscheideverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein Schichtabscheideverfahren zum Abscheiden einer Verbunddünnschicht auf einer vorderen Oberfläche eines Substrats durch reaktives Zerstäuben, welches enthält: Einleiten eines Schichtgüteneinstellgases auf eine hintere Oberfläche des Substrats, wenn die Verbunddünnschicht unter einer Atmosphäre aus einem inaktiven Gas und einem reaktiven Gas abgeschieden wird.
Gemäß dem oben beschriebenen Schichtabscheideverfahren wird ein Schichtgüteneinstellgas auf eine hintere Oberfläche eines Substrats eingeleitet, wenn eine Verbunddünnschicht abgeschieden wird. Dadurch ist es möglich, das reaktive Gas davon abzuhalten, aus der Peripherie des Substrats zu dessen hinteren Oberfläche zu strömen. Daher ist es möglich, das inaktive Gas und das reaktive Gas bei der Konzentration auf der vorderen Oberflächenseite des Substrats gleichmäßig zu machen. So ist es möglich, die Abscheideatmosphäre auf dem Substrat gleichmäßig zu machen. Dies macht die Schichtgüte und die Schichtdicke der abgeschiedenen Dünnschicht gleichmäßig und verbessert die Gleichmäßigkeit der Schichtdicke und Schichtgüte der erhaltenen Schicht in der gleichen Ebene. Folglich ist es möglich, die Streuung bei Eigenschaften der Dünnschicht innerhalb der Substratebene extrem klein zu machen. Darüber hinaus ist es möglich, die Stabilität der Eigenschaften zu verbessern.
Zusätzlich gibt es beim Abscheiden einer Verbunddünnschicht auf einer Harzschicht keine Möglichkeit, dass eine Schichtabscheideatmosphäre der Verbunddünnschicht durch ein aus der Harzschicht freigesetztes Gas beeinflusst wird. Daher gibt es keine Möglichkeit, dass die Schichtgüte der abgeschiedenen Verbunddünnschicht durch das freigesetzt Gas beeinflusst wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Eigenschaften der Verbunddünnschicht zu stabilisieren.
Es ist vorgesehen, dass das Schichtgüteneinstellgas auf die vordere Oberfläche oder die hintere Oberfläche des Substrats vor und/oder nach der Abscheidung der Verbunddünnschicht eingeleitet wird.
Damit werden Schichtabscheideatmosphären auf beiden Seiten des Substrats vor und nach der Abscheidung gleichmäßig gemacht. Dadurch ist es möglich, die Schichtgüte und Schichtdicke der abgeschiedenen Dünnschicht gleichmäßig zu machen. Dies verbessert weiter die Gleichmäßigkeit der Schichtdicke und Schichtgüte der erhaltenen Schicht in der gleichen Ebene. Folglich ist es möglich, die Streuung bei Eigenschaften der Dünnschicht innerhalb der Substratebene extrem klein zu machen. Darüber hinaus ist es möglich, die Stabilität der Eigenschaften zu verbessern.
Darüber hinaus kann vorgesehen werden, dass eine Vielzahl von Substraten in einer Richtung parallel zu den vorderen Oberflächen der Substrate angeordnet werden, und eine Einleitmenge des Schichtgüteneinstellgases, welches auf die hintere Oberfläche der Substrate eingeleitet wurde, temporär verändert wird, wenn die Verbunddünnschicht auf den vorderen Oberflächen der Substrate abgeschieden in einem Zustand, in dem die Substrate sequentiell bewegt werden oder stationär sind, werden kann.
In diesem Fall wird eine Einleitmenge des Schichtgüteneinstellgases, welches auf die hintere Oberfläche des Substrats eingeleitet wurde, temporär verändert, um dadurch zu ermöglichen, die Schichtgüte entsprechend der temporären Änderung bei einer Menge von freigesetztem Gas zum Zeitpunkt der Abscheidung einzustellen. Folglich ist es möglich, eine stabile sequentielle Abscheidung zu realisieren.
Es kann vorgesehen sein, dass ein inaktives Gas auf die hintere Oberfläche des Substrats eingeleitet wird, wenn die Verbunddünnschicht abgeschieden wird.
Darüber hinaus kann vorgesehen werden, dass eine Vielzahl von Substraten in einer Richtung parallel zu den vorderen Oberflächen der Substrate angeordnet werden; und eine Einleitmenge des inaktiven Gases kann temporär verändert werden, sobald die Verbunddünnschicht auf den vorderen Oberflächen der Substrate in einem Zustand, in dem die Substrate sequentiell bewegt werden oder stationär sind, abgeschieden wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Schichtabscheidevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist bei einer Zerstäubungsabscheidekammer eine erste Einleiteinrichtung für Schichtgüteneinstellgas zum Einleiten eines Schichtgüteneinstellgases auf eine hintere Oberfläche des Substrats vorgesehen, wobei das Dünnschichteinstellgas eine Schichtgüte einer Verbunddünnschicht, die auf einer vorderen Oberfläche des Substrats abgeschieden wurde, einstellt. Daher ist es möglich, eine Verbunddünnschicht mit Leichtigkeit und bei geringen Kosten herzustellen, wobei die Schicht bezüglich Schichtdicke und Gleichmäßigkeit in der gleichen Ebene bei der Schichtgüte hervorragend ist, extrem geringe Streuung bei Eigenschaften innerhalb der Substratebene besitzt, und hervorragend bei der Stabilität bei den Eigenschaften ist.
Zusätzlich gibt es im Fall eines Abscheidens einer Verbunddünnschicht auf einer Harzschicht keine Möglichkeit, dass eine Schichtabscheideatmosphäre der Verbunddünnschicht durch ein Gas beeinflusst wird, das aus der Harzschicht freigesetzt wird. Daher gibt es keine Möglichkeit, dass die abgeschiedene Verbunddünnschicht durch das freigesetzte Gas beeinflusst wird. Folglich ist es möglich, eine Verbunddünnschicht mit stabilisierten Eigenschaften mit Leichtigkeit herzustellen.
Darüber hinaus wird beim Abscheiden der Verbunddünnschicht auf den vorderen Oberflächen der auf den Mitnehmern gehalten Substrate, während eine Vielzahl von Mitnehmern bewegt wird, eine Anpassungseinrichtung für die Gaseinleitmenge verwendet, um eine Einleitmenge des Schichtgüteneinstellgases, welches auf die hintere Oberfläche des Substrates eingeleitet wird, zu verändern, um es dadurch zu ermöglichen, die Schichtgüte gemäß der temporären Änderung bei einer Menge von freigesetztem Gas zum Zeitpunkt der Abscheidung anzupassen. Daher ist es möglich, eine stabile Aufrechterhaltung der Schichtgüte bei sequentieller Abscheidung zu realisieren.
Gemäß dem Schichtabscheideverfahren der vorliegenden Erfindung wird das Schichtgüteneinstellgas auf die hintere Oberfläche des Substrats eingeleitet, wenn die Verbunddünnschicht unter einer Atmosphäre mit einem inaktiven Gas und einem reaktiven Gas abgeschieden wird. Dadurch ist es möglich, das reaktive Gas davon abzuhalten, aus der Peripherie des Substrats zu dessen hinteren Oberfläche zu entweichen. Daher ist es möglich, die Konzentration des inaktiven Gases und des reaktiven Gases in der Ebene auf der vorderen Oberflächenseite des Substrats gleichmäßig zu machen. So ist es möglich, die Abscheideatmosphäre auf dem Substrat gleichmäßig zu machen. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Gleichmäßigkeit der Schichtdicke in einer Ebene und die Schichtgüte der abgeschiedenen Schicht zu verbessern. Folglich ist es möglich, die Streuung bei Eigenschaften der Dünnschicht in der Substratebene extrem klein zu machen. Darüber hinaus ist es möglich, die Stabilität der Eigenschaften zu verbessern.
Darüber hinaus gibt es beim Abscheiden einer Verbunddünnschicht auf einer Harzschicht keine Möglichkeit, dass eine Schichtabscheideatmosphäre der Verbunddünnschicht durch ein aus der Harzschicht freigesetztes Gas beeinflusst wird. Daher gibt es keine Möglichkeit, dass eine abgeschiedene Verbunddünnschicht durch das freigesetzte Gas beeinflusst wird. Folglich ist es möglich, die Eigenschaften der Verbunddünnschicht zu stabilisieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm, das eine reaktive Reihenzerstäubungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Seitenansicht, die ein Verteilungsrohr gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt.
3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Flussrate von O₂-Gas pro Einleitrohr für reaktives Gas auf eine vordere Substratoberfläche und einen Flächenwiderstand einer ITO-Dünnschicht zeigt.
4 ist ein schematisches Diagramm, das Messpunkte zeigt, an denen ein Schichtwiderstand auf einer vorderen Oberfläche einer ITO-Dünnschicht in einem Substrat gemessen wird.
5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Flussrate des O₂-Gases pro Einleitrohr für Schichtgüteneinstellgas auf einer hinteren Oberfläche des Substrats und einem Flächenwiderstand einer ITO-Dünnschicht zeigt.
6 ist ein Diagramm, das eine Streuung in gleicher Ebene beim Flächenwiderstand einer ITO-Dünnschicht mit Bezug auf eine O₂-Gasflussrate auf die hintere Oberfläche des Substrats zeigt, die als 0 sccm (0 Pa·m³/s) angenommen wurde.
7 ist ein Diagramm, das eine Streuung in eine Ebene beim Flächenwiderstand einer ITO-Dünnschicht mit Bezug auf eine O₂-Gasflussrate auf eine hintere Oberfläche des Substrats zeigt, die als 12 sccm (2,03 × 10^–2 Pa·m³/s) für zwei Einleitrohre für Schichtgüteneinstellgas genommen wurde.
8 ist ein schematisches Diagramm, das eine reaktive Inline-Zerstäubungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist ein schematisches Diagramm, das eine reaktive Inline-Zerstäubungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist ein schematisches Diagramm, das eine reaktive Inline-Zerstaubungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bezugszeichenliste

1: Zerstäubungsvorrichtung
2: Vorkammer
3: Zerstäubungsabscheidekammer
4: Nachkammer
5: Einlassseitenzone
6: Zerstäubungszone
7: Auslassseitenzone
8: Trennplatte
11: Vakuumpumpe
12: Mitnehmer
13: Substrat
14: Zerstäubungskathode
15: Ziel
16: Einleitrohr für inaktives Gas
17: Einleitrohr für reaktives Gas
18: Einleitrohr für Schichtgüteneinstellgas
21: Rohrsystem
22: enger Rohrabschnitt
23: Loch
24: Verteilungsrohr
31: Zerstäubungsvorrichtung
32: Zerstäubungsabscheidekammer
33: Zerstäubungszone
41: Zerstäubungsvorrichtung
42: Zerstäubungsabscheidekammer
43: Zerstäubungszone
51: Zerstäubungsvorrichtung
52: Zerstäubungsabscheidekammer
53, 54: Zerstäubungszone

BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Es werden die beste Art und Weise zum Ausführen einer Schichtabscheidevorrichtung und eines Schichtabscheideverfahrens der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Diese Art und Weise ist eine spezifische Beschreibung zum besseren Verständnis des Geistes oder Umfangs der Erfindung und sollte daher nicht als Beschränkung der Erfindung angesehen werden, ohne dass dies irgendwie anders spezifiziert ist.
In den bei der folgenden Beschreibung verwendeten Zeichnungen sind Maßstabsverhältnisse zwischen den einzelnen Elementen geeignet modifiziert, um ihre Größe erkennbar zu machen.
Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen wird eine reaktive Reihenzerstäubungsvorrichtung als eine beispielhafte Schichtabscheidevorrichtung beschrieben.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
1 ist ein schematisches Diagramm, das eine reaktive Reihenzerstäubungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Zerstäubungsvorrichtung 1 besteht aus: einer Vorkammer 2; einer Zerstäubungsabscheidekammer 3; und einer Nachkammer 4, die auch als Wendekammer verwendet wird. Die Zerstäubungsabscheidekammer 3 besteht aus drei Zonen: einer Einlassseitenzone 5, einer Zerstäubungszone 6; und einer Auslassseitenzone 7. An einer zentralen Position in der Breitenrichtung der Einlassseitenzone 5, der Zerstäubungszone 6 und der Auslassseitenzone 7 ist eine Trennplatte 8 zum Unterteilen dieser Zonen in zwei Systeme vorgesehen: einem Vorwärtszyklus (untere Seite in 1) und einem Rückwärtszyklus (obere Seite in 1).
Bei der Zerstäubungsvorrichtung 1 fungiert beim Rückwärtszyklus die Vorkammer 2 als eine Nachkammer und die Nachkammer 4 fungiert als eine Vorkammer. Aus Gründen der Einfachheit wird sich hier auf die Kammern als Vorkammer 2 bzw. Nachkammer 4 mit Bezug auf den Fall des Vorwärtszyklus bezogen.
Eine Vakuumpumpe 11 ist an jeder der Vorkammer 2, der Einlassseitenzone 5 und der Auslassseitenzone 7 der Zerstäubungsabscheidekammer 3 und der Nachkammer 4 vorgesehen. Bei jedem Vowärtszyklus und Rückwärtszyklus in den Zonen 2 bis 4, sind eine Vielzahl von Mitnehmern 12, jeder zum Transportieren eines Substrats, so angeordnet, dass sie sich in Aufeinanderfolge befinden. Jeder der Mitnehmer 12 ist in seiner Anordnungsrichtung (in der Links-Rechts-Richtung in 1) beweglich und auch an einer vorbestimmten Position in den Zonen 2 bis 4 festlegbar. An der vorbestimmten Position jedes Mitnehmers 12 wird ein Glas oder dergleichen hergestelltes Substrat 13, auf dem eine Verbunddünnschicht zu bilden ist, in einer im Wesentlichen vertikal aufgerichteten Weise gehalten.
Andererseits sind an zwei Seitenwänden in der Zerstäubungszone 6 eine Vielzahl von Zerstäubungskathoden 14 längs der Bewegungsrichtung jedes Mitnehmers 12 sowohl des Vorwärtszyklus als auch des Rückwärtszyklus vorgesehen. An den Zerstäubungskathoden 14 ist ein Ziel 15 befestigt, das ein Sputter- bzw. Zerstäubungsmaterial für eine Verbunddünnschicht ist. Jedes der Ziele 15 ist so positioniert, dass es gegenüber einer Vorderoberfläche jedes Substrats 13 ist, das an einer vorbestimmten Position jedes Mitnehmers 12 mit einem vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet ist.
Darüber hinaus sind in der Umgebung der Zerstäubungskathoden 14 angeordnet: Einleitrohre 16 für inaktives Gas zum Einleiten eines inaktiven Gases, wie z. B. Ar; und Einleitrohre 17 für reaktives Gas zum Einleiten eines reaktiven Gases, wie z. B. O₂. Die Rohre sind in Richtung der Mitnehmer 12 gerichtet. Auf beiden Seiten des zentralen Abschnitts der Trennplatte 8 in der Zerstäubungszone 6 ist ein Einleitrohr für Schichtgüteneinstellgas (Einleiteinrichtung für Schichtgüteneinstellgas) 18 zum Einleiten eines Schichtgüteneinstellgases, wie z. B. O₂, auf die hintere Oberfläche der auf den Mitnehmern 12 gehaltenen Substrate 13 vorgesehen. Das Schichtgüteneinstellgas-Einleitrohr 18 passt an und macht eine Schichtabscheideatmosphäre auf vorderen Oberflächen der in die Zerstäubungszone 6 getragen Substrate 13 gleichmäßig.
Darüber hinaus ist auch in jeder der Vorkammer 2 und der Nachkammer 4 ein Einleitrohr 16 für inaktives Gas und ein Einleitrohr 17 für reaktives Gas vorgesehen. Es sie angemerkt, dass die Anzahl der Einleitrohre 16 für inaktives Gas und Einleitrohre 17 für reaktives Gas und die Einleitrohre 18 für Schichtgüteneinstellgas gemäß der Anzahl der Ziele 15 eingestellt werden kann.
Die Einleitrohre 18 für Schichtgüteneinstellgas sind in einer der oder beiden der Vorkammer 2 und der Nachkammer 4 vorgesehen. Darüber hinaus kann je nach Erfordernis ein Einleitrohr 16 für inaktives Gas parallel mit dem Einleitrohr 18 für Schichtgüteneinstellgas angeordnet werden.
Es ist zulässig, dass das Einleitrohr 18 für Schichtgüteneinstellgas eine Konstruktion aufweist, die verhindert, dass inaktives Gas, wie z. B. Ar, und das reaktive Gas, wie z. B. O₂, zur hinteren Oberflächenseite des Substrats 13 aus der Peripherie des das Substrat 13 haltenden Mitnehmers 12, insbesondere von oben und von unten, entweicht. Zum Beispiel, wie in 2 gezeigt, wird bevorzugt ein Verteilungsrohr 24 verwendet, bei dem ein Endabschnitt eines Rohrsystems 21, der vertikal von einem Deckenabschnitt (oder einem Bodenabschnitt) der Zerstäubungszone 6 in Richtung des Inneren der Kammer angeordnet ist, in einer Vielzahl von Schritten (zwei Schritte in 2) verzweigt ist. Lange, enge Rohrabschnitte 22 an den spitzen Abschnitten davon besitzen eine Mehrzahl von kleinen Löchern 23 zum Ausstoßen eines Schichtgüteneinstellgases, die entlang der Erstreckungsrichtung davon gebildet sind, d. h. entlang der Transferrichtung der Mitnehmer 12 in der Zerstäubungszone 6. Hier sind insgesamt zwei Verteilungsrohre 24 vertikal in der Zerstäubungszone 6 vorgesehen.
Es sei angemerkt, dass eine Verwendung von Ausstoßdüsen anstelle der kleinen Löcher 23 einen ähnlichen Vorteil bieten kann.
Hinsichtlich anderer als dieser Gasverteilungsrohre schließen zum Beispiel verwendbare Rohren ein: Ein Gasausstoßrohr, bei dem ein kleines Loch zum Ausstoßen eines Schichtgüteneinstellgases an einer einzelnen Stelle in dem langen Rohrabschnitt gebildet ist, der sich in der vertikalen Richtung erstreckt; und ein Gasausstoßrohr, bei dem eine Ausstoßdüse zum Ausstoßen eines Schichtgüteneinstellgases an einer einzelnen Stelle in dem langen Rohrabschnitt vorgesehen ist, der sich in der vertikalen Richtung erstreckt. Im Fall dieser Gasausstoßrohre wird das Schichtgüteneinstellgas von nur einer Stelle ausgestoßen. Daher, um das Schichtgüteneinstellgas in Richtung der Peripherie des Substrats 13 gleichmäßig zu verteilen, ist bevorzugt eine Verteilereinrichtung, wie z. B. eine Verteilerplatte, zwischen dem Gasausstoßrohr und dem Substrat 13 vorgesehen.
Als nächstes wird ein Abscheideverfahren für eine Verbunddünnschicht auf der Vorderoberfläche des Substrats 13, das auf dem Mitnehmer 12 gehalten wird, unter Verwendung der Zerstäubungsvorrichtung 1 beschrieben, wobei als Beispiel Bezug auf den Fall des Vorwärtszyklus genommen wird.
Als erstes wird ein Ziel 15, welches ein Zerstäubungsmaterial für die Verbunddünnschicht ist, an die Zerstäubungskathoden 14 in der Zerstäubungszone 6 befestigt. Das Ziel 15 ist geeignet gemäß der abzuscheidenden Verbunddünnschicht ausgewählt. Zum Beispiel wird im Fall einer Dünnschicht aus Indium-Zinn-Oxid (ITO), die eine transparente leitende Schicht ist, als Ziel eine Zinn-Indium-Legierung verwendet. Im Fall einer Dünnschicht aus Antimon-Zinn-Oxid (ATO) wird eine Antimon-Zinn-Legierung als Ziel verwendet. Darüber hinaus wird im Fall einer Dünnschicht aus Titanoxid (TiO₂), die eine optische Dünnschicht ist, Titan als Ziel verwendet.
Zusätzlich im Fall einer Dünnschicht aus Magnesiumoxid (MgO), die eine dielektrische Schicht ist, wird Magnesium als Ziel verwendet.
Andererseits wird ein Mitnehmer 12 in die Vorkammer 2 transportiert. Die Vorkammer 2 besitzt einen auf einen vorbestimmten Vakuumgrad reduzierten Druck unter Verwendung der Vakuumpumpe 11. Nachfolgend werden das Einleitungsrohr 16 für inaktives Gas und das Einleitungsrohr 17 für reaktives Gas verwendet, um inaktives Gas, wie beispielsweise Ar, und ein reaktives Gas, wie beispielsweise O₂, in die Vorkammer 2 einzuleiten, um dadurch die Vorkammer 2 in eine gemischte Gasatmosphäre aus dem inaktiven Gas und dem reaktiven Gas mit einem vorbestimmten Druck zu versetzen.
Nachfolgend wird die Zerstäubungsabscheidekammer 3 einschließlich der Einlassseitenzone 5 dem Druck auf einen vorbestimmten Grad eines Vakuums unter Verwendung der Vakuumpumpe 11 reduziert. Dann werden die Einleitrohre 16 für inaktives Gas und die Einleitrohre 17 für reaktives Gas verwendet, um das inaktive Gas, wie beispielsweise Ar, und das reaktive Gas, wie beispielsweise O₂, in die Zerstäubungsabscheidekammer 3 einzuleiten, um dadurch die Zerstäubungsabscheidekammer 3 einschließlich der Einlassseitenzone 5 in eine gemischte Gasatmosphäre aus dem inaktiven Gas und dem reaktiven Gas mit dem vorbestimmten Druck, ähnlich zur Vorkammer 2, zu versetzen.
Nachfolgend wird der Mitnehmer 12 aus der Vorkammer 2 zur Einlassseitenzone 5 bewegt. In der Einlassseitenzone 5 wird der Mitnehmer 12 derart vorwärts bewegt, dass er im engen Kontakt mit einem anderen Mitnehmer 12 in dessen Bewegungsrichtung ist, um dadurch die Endstirnflächen der benachbarten Mitnehmer 12 in engen Kontakt miteinander zu bringen.
Nachfolgend werden die Mitnehmer 12 in engen Kontakt miteinander zur Zerstäubungszone 6 bewegt. In der Zerstäubungszone 6 wird, während die Mitnehmer 12 sequentiell bewegt werden, das Einleitrohr 18 für Schichtgüteneinstellgas verwendet, um ein Schichteinstellgas wie beispielsweise O₂ auf die hinteren Oberflächen der Substrate 13 zu schleudern, die im Wesentlichen vertikal auf den Mitnehmern 12 unter einer gemischten Gasatmosphäre des inaktiven Gases und des reaktiven Gases gehalten werden. Folglich wird mit der Atmosphäre auf den vorderen Oberflächen (Abscheideoberflächen) der Substrate 13, die in einer gemischten Gasatmosphäre des inaktiven Gases und des reaktiven Gases gehalten werden, eine Verbunddünnschicht, die hauptsächlich aus dem Ziel 15 zusammengesetzt ist, auf den vorderen Oberflächen der sequentiell bewegten Substrate 13 abgeschieden.
Bei diesem Abscheidevorgang wird das Schichtgüteneinstellgas auf die hintere Oberfläche des Substrats 13 geschleudert. Dies hindert das inaktive Gas und das reaktive Gas daran, zur hinteren Oberflächenseite des Substrats 13 aus der Peripherie des Mitnehmers 12, insbesondere von oben und unten, zu entweichen, wobei so die Konzentration des gemischten Gases in der Ebene der vorderen Oberflächenseite des Substrats 13 gleichmäßig gemacht wird. Daher wird die Abscheideatmosphäre auf dem Substrat 13 gleichmäßig gemacht. Folglich wird eine Verbunddünnschicht, die hervorragend bei der Gleichmäßigkeit der Schichtdicke in gleicher Ebene und der Schichtgüte ist, auf der vorderen Oberfläche des Substrats 13 abgeschieden.
Die Flussrate beim inaktiven Gas, reaktiven Gas und Schichtgüteneinstellgas beim Abscheidevorgang wird geeignet gemäß der Zusammensetzung und Eigenschaften der abzuscheidenden Verbunddünnschicht und gemäß dem Aufbau der Schichtabscheidevorrichtung eingestellt. Besonders ist erforderlich, dass die Flussrate des Schichtgüteneinstellgases eine Flussrate ist, die verhindert, dass das inaktive Gas und das reaktive Gas zur hinteren Oberflächenseite des auf dem Mitnehmer 12 gehaltenen Substrats entweichen. Zum Beispiel wird im Falle einer ITO-Dünnschicht bevorzugt, dass die Flussrate des Schichtgüteneinstellgases im Bezug auf die Gesamtflussrate, genommen als 100, des inaktiven Gases und des reaktiven Gases 0,1 bis 2 ist.
Nachfolgend wird der erste Mitnehmer 12 in der Reihe zur Auslassseitenzone 7 bewegt. Die Nachkammer 4 ist im Druck auf einen vorbestimmten Vakuumgrad durch Verwendung der Vakuumpumpe 11 verringert. Nachfolgend werden das Einleitrohr 16 für inaktives Gas und das Einleitrohr 17 für reaktives Gas verwendet, um ein inaktives Gas, wie beispielsweise Ar, und ein reaktives Gas O₂ in die Nachkammer 4 einzuleiten, um dadurch die Nachkammer 4 in eine gemischte Gasatmosphäre aus dem inaktiven Gas und dem reaktiven Gas mit einem vorbestimmten Druck zu versetzen.
Nachfolgend wird der Mitnehmer 12 aus der Auslassseitenzone 7 zur Nachkammer 4 bewegt. In der Nachkammer 4 wird der Mitnehmer 12 gewendet und dann wieder in Richtung der Vorkammer 2 transferiert. Die Abscheidung beim Rückwärtszyklus wird genau in derselben Weise wie beim Vorwätszyklus durchgeführt. Auch beim Zurückzyklus werden genau dieselben Wirkungen und Vorteile wie im Vorwärtszyklus erhalten. Daher wird die Beschreibung des Falls des Zurückzyklus weggelassen.
Schließlich wird der Mitnehmer 12 aus der Vorkammer 2 heraustransportiert und das Substrat 13 wird herausgenommen.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, eine Verbunddünnschicht mit Leichtigkeit und niedrigen Kosten herzustellen. Die Schicht ist hervorragend in der Gleichmäßigkeit der Schichtdicke und Schichtgüte in gleicher Ebene, besonders niedrig bei der Streuung der Eigenschaften innerhalb der Substratebene und hervorragend bei der Stabilität bei den Eigenschaften.
Wenn ein Einleitrohr 18 für Schichtgüteneinstellgas in einer der oder beiden der Vorkammer 2 und der Nachkammer 4 vorgesehen ist, ist es möglich, die Abscheideatmosphäre auf der vorderen Oberfläche des Substrats vor und nach dem Abscheidevorgang zu stabilisieren. In diesem Fall ist es möglich, die Schichtgüte und die Schichtdicke weiter gleichmäßig zu machen und weiter die Eigenschaften der Verbunddünnschicht zu verbessern.
Während die Mitnehmer 12 sequentiell in die Zerstäubungszone 6 bewegt werden, wird hier die Verbunddünnschicht, die hauptsächlich aus dem Ziel 15 zusammengesetzt ist, auf den vorderen Oberflächen des Substrats 13 abgeschieden. Jedoch kann eine Vielzahl von Mitnehmern 12 in die Zerstäubungszone 6 transferiert werden und stationär gehalten werden. Dann kann in diesem stationären Zustand die Verbunddünnschicht, die hauptsächlich aus dem Ziel 15 zusammengesetzt ist, auf die Vorderoberflächen der Substrate 13 abgeschieden werden. Auch in diesem Fall werden genau dieselben Vorteile erhalten.
Als nächstes folgt eine Beschreibung von Versuchsergebnissen, die die speziellen Vorteile des Schichtabscheideverfahrens gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stützen.
Die Schichtabscheidevorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels wurde verwendet, um eine ITO-Dünnschicht mit einer Dicke von 150 nm auf einem Glassubstrat, das an den Mitnehmer 12 befestigt ist, unter der Schichtabscheidebedingung bei Raumtemperatur (25°C) abzuscheiden.
Zuerst wurden die Ar-Gasflussraten der sechs Einleitungsrohre 16 für inaktives Gas auf die vordere Oberfläche (Abscheideoberfläche) des Glassubstrats mit Bezug auf die O₂-Gasflussrate auf der hinteren Oberfläche des Substrates, die als 0 sccm (0 Pa·m³/s) genommen wurde, auf 400 sccm (0,675 Pa·m³/s) gesetzt. Die O₂-Gasflussraten der sechs Einleiterohre 17 für reaktives Gas auf der Vorderoberfläche (Abscheideoberfläche) des Glassubstrats wurden so verändert, dass sie im Bereich von 0 bis 5 sccm (0 bis 8,4 × 10^–3 Pa·m³/s) gleich waren, um eine Gesamtheit von 14 Arten von ITO-Dünnschichten abzuscheiden.
Nachfolgend wurden die ITO-Dünnschichten in der Atmosphäre bei einer Temperatur von 230°C für eine Stunde wärmebehandelt.
Die Schichtwiderstände der 14 ITO-Dünnschichtarten, die auf diese Weise erhalten wurden, wurden durch das Vier-Anschlussverfahren gemessen. 3 zeigt eine Beziehung zwischen einer O₂-Gasflussrate pro Einleitrohr 17 für reaktives Gas auf die Substratvorderoberfläche und einen Schichtwiderstand zum Zeitpunkt der Abscheidung für die 14 ITO-Dünnschichtenarten. In der Figur bezeichnen 13, 1 und 19 drei der Zahlen, die den Schichtwiderstandsmesspunkten auf der ITO-Dünnschicht im Substrat, das in 4 gezeigt ist, zugeordnet sind. Es sei angemerkt, dass die 25 in 4 gezeigten Punkte gleichverteilt angeordnet sind. Von diesen Messpunkten ist jeder der vier Punkte an den Ecken 25 mm vertikal innerhalb und 25 mm horizontal innerhalb von seiner entsprechenden Ecke positioniert. Hier sind die Messpunkte von 1 bis 25 nummeriert. In 4 zeigen die Pfeile (←, ↓) oben jeweils die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung auf der ITO-Dünnschicht an.
3 zeigt, dass die O₂-Gasflussrate pro Einleitrohr 17 für reaktives Gas auf die Vorderoberfläche des Glassubstrats, deren Schichtwiderstand sich im Bereich von 10 bis 35 Ω/☐, im Bereich von 2 bis 5 sccm (3,4 × 10^–3 bis 8,4 × 10^–3 Pa·m³/s) dar. Das heißt, im Fall der sechs Einleitrohre 17 für reaktives Gas waren die O₂-Gasflussraten im Bereich von 12 bis 30 sccm (2,03 × 10^–2 bis 5,07 × 10^–2 Pa·m³/s). Darüber hinaus wurde gefunden, dass, wenn die O₂-Gasflussraten auf der vorderen Oberfläche im obigen Bereich sind, die Streuung in gleicher Ebene beim Schichtwiderstand auch klein ist.
Nachfolgend wurden die Ar-Gasflussraten der sechs Einleitrohre 16 für inaktives Gas auf die vordere Oberfläche (Abscheideoberfläche) des Glassubstrats auf 400 sccm (0,675 Pa·m³/s gesetzt und die O₂-Gasflussraten der sechs Einleitrohre 17 für reaktives Gas wurden auf 2,2 sccm (3,7 × 10^–3 Pa·m³/s) gesetzt. Dann wurden die O₂-Gasflussraten der zwei Einleitrohre 18 für Schichtgüteneinstellgas auf die hintere Oberfläche des Substrats so variiert, dass sie im Bereich von 0 bis 20 sccm (0 bis 3,38 × 10^–2 Pa·m³/s) gleich waren, um insgesamt 9 ITO-Dünnschichtenarten abzuscheiden.
Nachfolgend wurden die ITO-Dünnschichten in der Atmosphäre bei einer Temperatur von 230°C für eine Stunde wärmebehandelt.
Die Schichtwiderstände der 9 Arten von ITO-Dünnschichten, die auf diese Weise erhalten wurden, wurden durch das Vier-Anschlussverfahren gemessen. 5 zeigt eine Beziehung zwischen einer O₂-Gasflussrate pro Einleitrohr 18 für Schichtgüteneinstellgas auf die hintere Oberfläche des Substrats und einen Schichtwiderstand zum Zeitpunkt der Abscheidung für die 9 ITO-Dünnschichtenarten. In der Figur bezeichnen 13, 1, 19 drei der Zahlen, die in 4 gezeigten Widerstandsmesspunkten auf der ITO-Dünnschicht zugeordnet sind.
5 zeigt, dass die O₂-Gasflussraten auf der hinteren Oberfläche des Substrats erhöht wurden, wobei die Streuung in gleicher Ebene beim Schichtwiderstand verringert wurde; jedoch, sobald ein bestimmter Wert überschritten wurde, begann die O₂-Gasflussrate auf der hinteren Oberfläche des Substrats die Abscheidung gegenteilig zu beeinflussen, was zu einer erhöhten Streuung in gleicher Ebene beim Schichtwiderstand führte.
Um die Streuung in gleicher Ebene beim Schichtwiderstand zu überprüfen, wurde der Schichtwiderstand der ITO-Dünnschicht bei den Messpunkten der ITO-Dünnschicht, die in 4 gezeigt ist, durch das Vier-Anschlussverfahren gemessen, mit der O₂-Gasflussrate auf der hinteren Oberfläche des Substrats auf 0 sccm (0 Pa·m³/s) eingestellt, wobei die Ar-Gasflussrate der sechs Einleitrohre 16 für inaktives Gas auf die vordere Oberfläche (Abscheideoberfläche) des Glassubstrats 400 sccm (0,675 Pa·m³/s) und die O₂-Gasflussrate der sechs Einleitrohre 17 für reaktives Gas auf 3,6 sccm (6,1 × 10^–3 Pa·m³/s) gesetzt wurde. 6 zeigt die Messwerte, die den Messpunkten in der 4 entsprechen.
Darüber hinaus wurde der Schichtwiderstand der ITO-Dünnschicht an den Messpunkten der ITO-Dünnschicht, die in 4 gezeigt ist, durch das Vier-Anschlussverfahren gemessen, wobei die O₂-Gasflussrate der zwei Einleitrohre 18 für Schichtgüteneinstellgas auf die hintere Oberfläche des Substrats auf 12 sccm (2,03 × 10^–2 Pa·m³/s) gesetzt, die Ar-Gasflussrate der sechs Einleitrohre 16 für inaktives Gas auf der vorderen Oberfläche (Abscheideoberfläche) des Glassubstrats auf 400 sccm (0,675 Pa·m³/s) und des O₂-Gases der sechs Einleitrohre 17 reaktives Gas auf 2,2 sccm (3,7 × 10^–3 Pa·m³/s) gesetzt wurde. 7 zeigt die Messwerte entsprechend den Messpunkten der 4.
Darüber hinaus wurden die Streuungen beim Schichtwiderstand in der Substratebene der ITO-Dünnschicht, die in 6 und 7 gezeigt sind, unter Verwendung der folgenden Verteilungsabschätzung (Formel) (1) berechnet: (R_smax – R_smin)/(R_smax + R_smin) (1) wobei R_smax einen Maximalwert während einer Messung repräsentiert und R_smin einen Minimumwert während einer Messung repräsentiert.
Gemäß den Berechnungsergebnissen war die Streuung in gleicher Ebene beim Schichtwiderstand der ITO-Dünnschicht ±5% im Fall, in dem das O₂-Gas auf die hintere Oberfläche des Substrats eingeleitet wurde, und ±14% im Fall, in dem das O₂-Gas nichtdarauf geleitet wurde. Das heißt, die Streuung in gleicher Ebene im Fall, in dem das O₂-Gas auf die hintere Oberfläche des Substrats eingeleitet wurde, betrug die Hälfte oder weniger als wie im Fall, in dem das O₂-Gas nicht hierauf eingeleitet wurde. Dieses Experiment zeigt, dass Einleiten von O₂-Gas auf die hintere Oberfläche des Substrats die Gleichmäßigkeit in einer Ebene des Schichtwiderstands verbessert kann.
Wie oben beschrieben ist es gemäß dem Schichtabscheideverfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels möglich zu verhindern, dass reaktives Gas von der Peripherie des Substrats zu dessen hinteren Oberflächenseite entweicht. Daher ist es möglich, die Konzentration des inaktiven Gases und des reaktiven Gases auf der vorderen Oberflächenseite des Substrats gleichmäßig zu machen. So ist es möglich, die Abscheideatmosphäre auf dem Substrat gleichmäßig zu machen. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Gleichmäßigkeit der Schichtdicke, die Schichtgüte und ähnliches in einer Ebene zu verbessern. Folglich ist es möglich, die Streuungen einer Ebene beim Schichtwiderstand der Dünnschicht extrem klein zu machen und auch die Stabilität zu verbessern.
Gemäß der Zerstäubungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Einleitrohre 18 für Schichtgüteneinstellgas zum Einleiten des Schichtgüteneinstellgases auf die hintere Oberfläche des Substrats in der Zerstäubungsabscheidekammer 3 vorgesehen. Daher ist es möglich, eine Verbunddünnschicht mit Leichtigkeit und geringen Kosten abzuscheiden, wobei die Schicht hervorragend bei der Gleichmäßigkeit der Schichtdicke und Schichtgüte in gleicher Ebene ist, besonders gering bei der Streuung der Eigenschaften in der Substratebene ist und hervorragend in der Stabilität bei den Eigenschaften ist.
Beim Abscheiden der Verbunddünnschicht auf den vorderen Oberflächen der an den Mitnehmern 12 gehaltenen Substrate 13, während eine Vielzahl von Mitnehmern 12 sich bewegen, wird eine Feuchtigkeitsmenge, die auf dem Verbund als eine Komponente der Dünnschicht absorbiert wurde, welche auf Abschnitten der Mitnehmer 12 angefügt ist, graduell erhöht und die Erhöhung bei der Feuchtigkeit manifestiert sich gemäß den konventionellen Schichtabscheidevorrichtungen selbst als eine zeitliche Veränderung bei einer Menge freigesetzten Gases zum Zeitpunkt der Abscheidung. Andererseits werden gemäß der Zerstäubungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels Einleitrohre 18 für Schichtgüteneinstellgas verwendet, um zeitlich eine Einleitungsmenge von Schichtgüteneinstellgas, welches auf die hinteren Oberflächen der Substrate eingeleitet wird, zu ändern, um dadurch es möglich zu machen, die Schichtgüte gemäß der zeitlichen Änderung bei einer Menge von freigesetztem Gas zum Zeitpunkt der Abscheidung anzupassen. Folglich ist es möglich, einen stabilen Erhalt der Schichtgüte bei sequentiellem Abscheiden zu realisieren.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
8 ist ein schematisches Diagramm, das eine reaktive Reihenzerstäubungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Unterschiede zwischen einer Zerstäubungsvorrichtung 31 des vorliegenden Ausführungsbeispiels und der Zerstäubungsvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels sind wie folgt. Das heißt, die Zerstäubungsvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels besitzt einen Aufbau, bei dem die Mitnehmer 12 wechselseitig transferiert werden, wobei die Vakuumpumpen 11 jeweils auf beiden Seiten jeder der Einlasszone 5 und der Auslasszone 7 der Zerstäubung- jeweils an jedem der zentralen Abschnitte der Zerstäubungszone 6 vorgesehen sind. Andererseits besitzt die Zerstäubungsvorrichtung 31 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Aufbau, bei dem die Mitnehmer 12 nur in einer Richtung transferiert werden, wobei die Vakuumpumpen 11 jeweils auf einer Seite jeder der Einlassseitenzonen 5 und der Auslassseitenzonen 7 der Zerstäubungsabscheidekammer 32 vorgesehen sind und wobei das Einleitrohr 18 für Schichtgüteneinstellgas in der Umgebung eines Kantenabschnitts der Wandoberfläche auf der gegenüberliegenden Seite zu den Vakuumpumpen 11 in der Zerstäubungszone 33 vorgesehen ist.
Gemäß der Zerstäubungsvorrichtung 31 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist das Einleitrohr 18 für Schichtgüteneinstellgas in der Umgebung eines Endabschnitts auf einer gegenüberliegenden Seite zu den Vakuumpumpen 11 in der Zerstäubungszone 33 vorgesehen. Daher ist es, selbst bei einem Aufbau, bei dem die Mitnehmer 12 nur in einer Richtung transferiert werden, möglich, eine Schichtabscheideatmosphäre auf einer vorderen Oberfläche des Substrats, welches auf dem Mitnehmer 12 gehalten wird, anzupassen und gleichmäßig zu machen.
[Drittes Ausführungsbeispiel]
9 ist ein schematisches Diagramm, das eine reaktive Reihenzerstäubungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Unterschied zwischen einer Zerstaubungsvorrichtung 41 des vorliegenden Ausführungsbeispiels und der Zerstäubungsvorrichtung 31 des zweiten Ausführungsbeispiels ist wie folgt. Des heißt, bei der Zerstäubungsvorrichtung 31 des zweiten Ausführungsbeispiels sind die Vakuumpumpen 11 jeweils auf einer Seite jeder der Einlassseitenzone 5 und der Auslassseitenzone 7 vorgesehen und das Einleitrohr 18 für Schichtgüteneinstellgas ist in der Umgebung eines Endabschnitts der Wandoberfläche auf der gegenüberliegenden Seite zu den Vakuumpumpen 11 in der Zerstäubungszone 33 vorgesehen. Andererseits sind bei der Zerstäubungsvorrichtung 41 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Vakuumpumpen 11 auf einer Seite jeder der Einlassseitenzone 5 und der Auslassseitenzone 7 der Zerstäubungsabscheidekammer 42 vorgesehen und das Einleitrohr 18 für Schichtgüteneinstellgas ist an dem zentralen Abschnitt der Wandoberfläche auf der gegenüberliegenden Seite zu den Vakuumpumpen 11 in der Zerstäubungszone 43 vorgesehen.
Gemäß der Zerstäubungsvorrichtung 41 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist das Einleitrohr 18 für Schichtgüteneinstellgas am zentralen Abschnitt des Wandabschnitts auf der gegenüberliegenden Seite zu den Vakuumpumpen 11 in der Zerstäubungszone 43 vorgesehen. Daher ist es, selbst bei dem Aufbau, bei dem die Mitnehmer 12 nur in einer Richtung transferiert werden, möglich, eine Schichtabscheideatmosphäre auf einer vorderen Oberfläche des Substrats, das auf dem Mitnehmer 12 gehalten wird, anzupassen und gleichmäßig zu machen.
[Viertes Ausführungsbeispiel]
10 ist ein schematisches Diagramm, das eine reaktive Reihenzerstäubungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Unterschied zwischen einer Zerstäubungsvorrichtung 51 des vorliegenden Ausführungsbeispiels und der Zerstäubungsvorrichtung 31 des zweiten Ausführungsbeispiels sind wie folgt. Das heißt, bei der Zerstäubungsvorrichtung 31 des zweiten Ausführungsbeispiels besteht die Zerstäubungszone der Zerstäubungsabscheidekammer 32 aus einer einzelnen Zerstäubungszone 33, wobei die Vakuumpumpen 11 auf einer Seite jeder der Einlassseitenzone und der Auslassseitenzone 7 vorgesehen sind und wobei das Einleitrohr 18 für Schichtgüteneinstellgas in der Nachbarschaft eines Endabschnitts der Wandoberfläche auf der gegenüberliegenden Seite zu den Vakuumpumpen 11 in der Zerstäubungszone 33 vorgesehen ist. Andererseits besteht bei der Zerstäubungsvorrichtung 51 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Zerstäubungszone der Zerstäubungsabscheidekammer 52 aus einer Vielzahl (zwei, in 10) Zerstäubungszonen 53 und 54, wobei eine zusätzliche Vakuumpumpe 11 auf einer Seite eines Endabschnitts der Zerstäubungszone 54 vorgesehen ist und wobei die Einleitrohre 18 für Schichtgüteneinstellgas jeweils an jeder der zentralen Abschnitte der Wandoberflächen gegenüber den Vakuumpumpen 11 in den Zerstäubungszonen 53 und 54 vorgesehen sind.
Gemäß der Zerstäubungsvorrichtung 51 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist eine zusätzliche Vakuumpumpe 11 auf einer Seite der Zerstäubungszone 54 vorgesehen und die Einleitrohre 18 für Schichtgüteneinstellgas sind an jeder der zentralen Abschnitte der Wandoberflächen gegenüber den Vakuumpumpen 11 in den Zerstäubungszonen 53 und 54 vorgesehen. Daher ist es möglich, sogar beim Aufbau mit einer Vielzahl von Zerstäubungszonen, eine Schichtabscheideatmosphäre auf einer vorderen Oberfläche des Substrats, das auf dem Mitnehmer 12 gehalten wird, anzupassen und gleichmäßig zu machen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Schichtabscheidevorrichtung und ein Schichtabscheideverfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Verbunddünnschicht abzuscheiden, die eine hervorragende Gleichmäßigkeit in einer Ebene der Schichtgüte im Falle eines Abscheidens einer Verbunddünnschicht wie beispielsweise einer transparenten leitenden Dünnschicht auf einer vorderen Oberfläche eines Substrats durch reaktives Zerstäuben besitzt, bei dem, selbst wenn das Abscheiden wiederholt wird, kein Gas aus einem Mitnehmer freigesetzt wird, und es so keine Möglichkeit gibt, dass eine Schichtgüte der abgeschiedenen Schicht durch das freigesetzte Gas beeinflusst wird.

Claims

Schichtabscheidevorrichtung zum Abscheiden einer Verbunddünnschicht auf einer vorderen Oberfläche eines Substrats, welches in einer Zerstäubungsabscheidekammer gehalten wird, durch reaktives Zerstäuben, wobei die Zerstäubungsabscheidekammer aufweist: eine erste Schichtgüteneinstellgas-Einleiteinrichtung, die ein Schichtgüteneinstellgas auf eine hintere Oberfläche des Substrats einleitet, wobei das Schichtgüteneinstellgas eine Schichtgüte einer Verbunddünnschicht, die auf der vorderen Oberfläche des Substrats abgeschieden wird, einstellt, wobei eine oder beide einer Vorkammer zum Transportieren des Substrats in die Zerstäubungsabscheidekammer und einer Nachkammer zum Transportieren des Substrats aus der Zerstäubungsabscheidekammer eine zweite Schichtgüteneinstellgas-Einleiteinrichtung aufweisen, die das Schichtgüteneinstellgas auf die vordere Oberfläche und die hintere Oberfläche des Substrats einleitet.
Schichtabscheidevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Zerstäubungsabscheidekammer weiter aufweist: eine Vielzahl von Mitnehmern, von denen jeder das Substrat hält, wobei die Mitnehmer in einer Reihe entlang einer Richtung parallel zu den vorderen Oberflächen der Substrate angeordnet sind; und eine Gaseinleitmengenanpassungseinrichtung, die zeitlich eine Einleitmenge des Schichtgüteneinstellgases, das auf die hinteren Oberflächen der Substrate eingeleitet wird, ändert, wenn die Verbunddünnschicht auf den vorderen Oberflächen der Substrate in einem Zustand, bei dem die Mitnehmer sequentiell bewegt werden oder stationär sind, abgeschieden wird.
Schichtabscheideverfahren zum Abscheiden einer Verbunddünnschicht auf einer vorderen Oberfläche eines Substrats durch reaktives Zerstäuben, wobei das Verfahren aufweist: Einleiten eines Schichtgüteneinstellgases auf eine hintere Oberfläche des Substrats, wenn die Verbunddünnschicht unter einer Atmosphäre aus einem inaktiven Gas und einem reaktiven Gas abgeschieden wird, wobei das Schichtgüteneinstellgas auf die vordere Oberfläche oder die hintere Oberfläche des Substrats eingeleitet wird, bevor oder nachdem die Verbunddünnschicht abgeschieden wird, oder, bevor und nachdem die Verbunddünnschicht abgeschieden wird.
Schichtabscheideverfahren gemäß Anspruch 3, wobei eine Vielzahl der Substrate in einer Richtung parallel zu den vorderen Oberflächen der Substrate angeordnet sind; und eine Einleitmenge des Schichtgüteneinstellgases, das auf die hinteren Oberflächen der Substrate eingeleitet wird, zeitlich geändert wird, wenn die Verbunddünnschicht auf die vorderen Oberflächen der Substrate in einem Zustand, bei dem die Substrate sequentiell bewegt werden oder stationär sind, abgeschieden wird.
Schichtabscheideverfahren gemäß Anspruch 3, wobei ein inaktives Gas auf die hintere Oberfläche des Substrats eingeleitet wird, wenn die Verbunddünnschicht abgeschieden wird.
Schichtabscheideverfahren gemäß Anspruch 5, wobei eine Vielzahl der Substrate in einer Richtung parallel zu den Oberflächen der Substrate angeordnet sind; und eine Einleitmenge des inaktiven Gases zeitlich geändert wird, wenn die Verbunddünnschicht auf die vorderen Oberflächen der Substrate in einem Zustand, bei dem die Substrate sequentiell bewegt werden oder stationär sind, abgeschieden wird.