JP2000129436A

JP2000129436A - インライン型スパッタリング装置およびスパッタリング方法

Info

Publication number: JP2000129436A
Application number: JP11228594A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kageyama; 淳一陰山; Eiji Shidouji; 栄治志堂寺; Yasuhiko Akao; 安彦赤尾
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1998-08-19
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2000-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】大型の基板であっても大きなターゲットを用い
ることなく、均質で、均一な膜厚分布の薄膜を成膜する
ことができるインライン型スパッタリング装置およびス
パッタリング方法を提供する。【解決手段】成膜チャンバ４０内に、複数個のターゲッ
トセグメント１０１〜１０５が基板１０の搬送方向と直
交して、少なくとも基板１０の全幅に相当する長さにわ
たり整列させて構成される固定ターゲットを複数基配置
し、基板１０をターゲット前を連続的に通過させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成膜チャンバ内で
基板を搬送しつつ、対向配置された複数基の固定ターゲ
ット前を連続的に通過させて基板表面に薄膜を成膜する
インライン型スパッタリング装置並びにスパッタリング
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、特に、液晶表示装置用途等で、大
面積の矩形基板に均質で、膜厚分布が均一な成膜を行う
ことが要求されている。このためのスパッタリング装置
として、図１０に示すようなインライン型スパッタリン
グ装置が用いられている。このインライン型スパッタリ
ング装置は、基板１０の搬送経路（Ｚ方向に移動）の上
流側より順に、ローディング室２０と、バッファチャン
バＡ３０と、成膜チャンバ４０と、バッファチャンバＢ
５０とアンローディング室６０とを連設して概略構成さ
れており、これらの各室を基板１０が搬送手段（図示せ
ず）により順次移動する。また、各室間にはドアバルブ
２１、３１、４１、５１が設けられており、隣接する室
との連結あるいは室毎の密閉が行われる。スパッタリン
グの実施に際して、基板１０は、先ず大気圧下にあるロ
ーディング室２０で搬送手段に装着され、バッファチャ
ンバＡ３０に送られる。次いで、バッファチャンバＡ３
０の室内を真空排気した後、ドアバルブ３１を開けて基
板１０を成膜チャンバ４０に送る。成膜チャンバ４０は
所定の背圧に真空排気されており、スパッタ時にはガス
ボンベ７０から放電ガス（例えばアルゴンガス）が供給
される。また、成膜チャンバ４０には複数基の固定ター
ゲット８０、８０が基板１０の搬送経路に沿って所定間
隔で配置されており、スパッタ時には各固定ターゲット
８０、８０のカソード（図示せず）に放電用電源９０、
９０から放電電力が供給される。そして、基板１０がこ
れらの固定ターゲット８０、８０の前を順次通過するこ
とにより、基板１０の表面には固定ターゲット８０、８
０からのスパッタ粒子が堆積して薄膜が形成される。次
いで、成膜チャンバ４０で成膜された基板１０は、バッ
ファチャンバＢ５０内で大気に開放された後、アンロー
ディング室６０に送られ、回収される。このインライン
型スパッタリング装置は、複数枚の基板１０を連続して
処理できることから、生産性が高く、現在主流になりつ
つある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のイン
ライン型スパッタリング装置では、図１１（図１０の上
面図に相当）に示すように、基板１０の全面に成膜する
ために、ターゲット８０は少なくとも基板１０の幅Ｗ
（搬送方向Ｚに直交）を長辺とする略短冊状の一体成形
品となっている。従って、基板１０が大型化してその幅
Ｗも広くなると、ターゲット８０も大型化、特にその長
辺を長くしなければならない。しかし、大型のターゲッ
ト８０を成型するには困難を伴い、コスト高を招く。ま
た、ターゲット８０が大型になると重量も重くなり、１
人での取り回しが困難となる。

【０００４】また、スパッタリングにより成膜を行う場
合、ターゲット８０からのスパッタ粒子の飛び出し角度
はほぼコサイン則に従うことが知られており、それによ
り基板１０の幅方向における膜厚分布は、図１２に示す
ような、両端部に向かって漸次減少する、全体として幅
広の山型形状を呈する。従って、基板１０の全幅にわた
って均一な膜厚を得るためには、図１１において、ター
ゲット８０をその両端が基板１０からかなり突出するよ
うに、さらに大型化しなければならない。

【０００５】さらに、実際のスパッタリングにおいて
は、ターゲット８０の周囲に膜厚分布修正板を配置する
のが一般的であるが、この膜厚分布修正板に付着した膜
が剥離落下してダストとなったり、ターゲット８０から
基板１０への着膜率を下げる等の不具合を生じている。
しかも、この膜厚分布修正板は、ターゲット８０の初期
状態に合わせてその取付状態を設定するのが普通である
ため、ターゲット８０のエロージョンの進行に応じた調
整が必要であり、その都度成膜チャンバ４０を開けなけ
ればならない。

【０００６】また、例えば金属酸化物膜や金属窒化物膜
等の成膜には反応性スパッタリングが行われるが、その
際ターゲット８０の全表面で反応性ガスとの反応が均一
に行われずに、得られる薄膜は膜厚の他に組成も不均一
になることがある。ターゲット８０にはその全面にわた
り同一の放電電力が印加されるために、反応性ガスとの
反応性を部分的に制御するのは困難であり、組成の不均
一も大きな問題となっている。特に、大面積のターゲッ
ト８０では顕著となる。

【０００７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、低コストで生産効率を向上でき、また大型
の基板であっても大きなターゲットを用いることなく、
均質で、均一な膜厚分布の薄膜を成膜することができる
インライン型スパッタリング装置およびスパッタリング
方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、成膜チャンバ内で基板を搬送しつつ、
基板と対向させ基板と隔置された固定ターゲット前を連
続的に通過させて基板表面に薄膜を成膜するインライン
型スパッタリング装置において、前記固定ターゲット
が、基板の搬送方向と直交して、少なくとも基板の全幅
に相当する長さにわたり整列された複数個のターゲット
セグメントから構成されていることを特徴とするインラ
イン型スパッタリング装置を提供する。

【０００９】上記インライン型スパッタリング装置にお
いて、複数個のターゲットセグメントの中で、最外方両
端に位置するターゲットセグメントからの成膜速度が最
も速くなるように構成することが好ましい。そのために
は、最外方両端に位置するターゲットセグメントを基板
に対して最も接近させて配置することが好ましく、その
際最外方両端に位置するターゲットセグメントから基板
までの最短距離と、基板から最も離間したターゲットセ
グメントから基板までの距離（ターゲット中心から該基
板までの最短距離）との差が５〜７０ｍｍであることが
好ましい。また、複数個のターゲットセグメントの中
で、少なくとも最外方両端に位置するターゲットセグメ
ントが、基板の中央側に向けて、特にその鉛直軸と基板
の鉛直軸とのなす角が５〜４０°となるように傾斜して
いることが好ましい。さらに、複数個のターゲットセグ
メントの中で、最外方両端に位置するターゲットセグメ
ントのカソードに最も大きな放電電力が供給されること
が好ましい。

【００１０】また、上記の目的を達成するために、本発
明は、成膜チャンバ内で基板を搬送しつつ、基板と対向
させ基板と隔置された固定ターゲット前を連続的に通過
させて基板表面に薄膜を成膜するインライン方式のスパ
ッタリング方法において、基板の搬送方向と直交して、
少なくとも基板の全幅に相当する長さにわたり複数個の
ターゲットセグメントが配列された固定ターゲット前を
通過させることを特徴とするスパッタリング方法を提供
する。特に、上記方法において、複数個のターゲットセ
グメントの中で、最外方両端に位置するターゲットセグ
メントからの成膜速度を最も速くしてスパッタリングを
行うことが好ましい。尚、上記において、成膜速度とは
単位時間当たりの基板への膜成分付着量を示す。

【００１１】

【作用】本発明のインライン型スパッタリング装置およ
びスパッタリング方法によれば、従来の単一で大面積の
ターゲットに代えて、小面積のターゲットセグメントを
複数個用いることにより、ターゲットの製作コストが低
減し、また軽量になることから取り回しが容易になる。
また、個々のターゲットセグメント毎にスパッタ条件を
制御できることから、それぞれのエロージョンの進行度
合に応じてスパッタリングを続けることができ、結果と
して従来の単一のターゲットに比べてターゲット寿命を
延ばすことができるとともに、反応性スパッタリングの
場合には、個々のターゲットセグメント毎に反応性ガス
との反応性を制御でき、薄膜の組成の均一化も可能とな
る。また、複数個のターゲットセグメントの中で基板の
幅方向両端に位置するターゲットセグメントからの成膜
速度が最も速くなるように構成することにより、得られ
る薄膜は、図１２に示したような膜厚分布において基板
の幅方向両端の傾斜部分が上方に補正され、基板全体に
わたりより均一な膜厚分布となる。さらに、膜厚分布修
正板を用いることなく均一な薄膜が得られることから、
この膜厚分布修正板に起因するダストの発生や着膜率の
低下等の不具合が無くなり、製品歩留りや生産性の向上
を図ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
して詳細に説明する。本発明のインライン型スパッタリ
ング装置は、その全体構成は従来のインライン型スパッ
タリング装置と同様であり、例えば図１０に示すよう
に、基板１０の搬送経路（Ｚ方向に移動）の上流側より
順に、ローディング室２０と、バッファチャンバＡ３０
と、成膜チャンバ４０と、バッファチャンバＢ５０とア
ンローディング室６０とを連設して概略構成される。ま
た、これら各室間には、同様に、ドアバルブ２１、３
１、４１、５１が設けられており、隣接する室との連結
あるいは室毎の密閉が行われる。そして、本発明のイン
ライン型スパッタリング装置は、成膜チャンバ４０に配
置される固定ターゲットを複数個のターゲットセグメン
トで構成したことを特徴とする。複数個のターゲットセ
グメントは、それぞれ独立に放電電力を印加できること
が好ましい。以下に、ターゲットセグメントの構成に関
して好ましい実施形態を説明する。

【００１３】（第１実施形態）図１はターゲットセグメ
ントの構成の第１の例を示す概略構成図であり、図１０
の成膜チャンバ４０について、基板１０の搬送方向
（Ｚ）側から見た図に相当する。図示されるように、成
膜チャンバ４０内には、基板１０の搬送方向と直交し
て、複数個、例えば５個に分割されたターゲットセグメ
ント１０１〜１０５が、基板１０と対向して所定間隔で
整列して配置されている。また、ターゲットセグメント
１０１〜１０５は全て同一形状であり、特に円形ターゲ
ットが好ましい。ここで、個々のターゲットセグメント
１０１〜１０５の面積やその総数は特に制限されるもの
ではないが、全てのターゲットセグメント１０１〜１０
５を整列した時に、少なくとも基板１０の全幅に相当す
るように、その面積や総数、整列する時の間隔が調整さ
れるべきである。また、本発明においては、得られる薄
膜は個々のターゲットセグメント１０１〜１０５からの
被膜が重なり合ったものとなることから、その膜厚分布
にはターゲットセグメントの数と同数またはそれ以下の
数の波状の凹凸が現れる（図４、図５参照）。従って、
ターゲットセグメントの数が少なく、間隔も広い場合に
は、膜厚分布には比較的大きなうねりの凹凸が現れ、一
方、ターゲットセグメントの数が多く、間隔も狭い場合
には膜厚分布は多数の小さな凹凸からなる比較的平坦な
形状を示すようになる。本発明においては、３個以上、
好ましくは５個以上のターゲットセグメントを基板１０
の全幅に見合うように整列させると、基板全体にわたり
ほぼ平坦な膜厚分布の薄膜が得られることを実験的に見
い出している。

【００１４】また、上記のターゲットセグメント１０１
〜１０５の中で最外方両端に位置するターゲットセグメ
ント１０１、１０５が最も基板１０に接近して（好まし
くは基板１０の中央部に向って傾斜するように）構成さ
れている。従って、全てのターゲットセグメント１０１
〜１０５のカソードに等しく放電電力を印加しても、最
外方両端に位置するターゲットセグメント１０１、１０
５は他のターゲットセグメント１０２〜１０４に比べて
成膜速度が速くなり、その結果として基板１０の幅方向
両端部分の膜厚が他の部分よりも厚くなる。ここで、最
外方両端に位置するターゲットセグメント１０１、１０
５の基板１０に最も近い箇所から基板１０までの距離を
（Ｔ／Ｓ）₂とし、基板１０から最も離間したターゲッ
トセグメントから基板１０までの距離を（Ｔ／Ｓ）₁と
した時に、（Ｔ／Ｓ）₂と（Ｔ／Ｓ）₁との差Δ（Ｔ／
Ｓ）が５〜７０ｍｍであることが好ましい。Δ（Ｔ／
Ｓ）が５ｍｍ未満では、基板１０への接近が不十分で幅
方向両端部における膜厚の補正効果が十分得られない。
また、Δ（Ｔ／Ｓ）が７０ｍｍを越える場合には、膜厚
補正効果が大きくなり過ぎて、膜厚分布において基板１
０の幅方向両端部に角が生えたような形状になる。

【００１５】また、このようなΔ（Ｔ／Ｓ）を確保する
とともに、最外方両端に位置するターゲットセグメント
１０１、１０５を、その鉛直軸１１０と基板１０の鉛直
軸１１１とのなす角θが５〜４０°の範囲となるよう
に、基板１０の中央に向けて傾斜させることがさらに好
ましい。角θがこの範囲にあれば、膜厚の補正効果がよ
り著しくなる。

【００１６】上記のターゲットセグメント１０１〜１０
５について、種々の変更が可能である。例えば、ターゲ
ットセグメント１０１〜１０５のカソードの裏面（ター
ゲットとは反対側の面）に磁石を付設して、所謂マグネ
トロンカソード構成とすることは好ましい態様である。
その際、磁石配置を工夫した静磁場タイプとしてもよい
し、磁石をターゲットセグメントと平行な面内を揺動
（回転運動や往復運動など）させる構成としてもよい。
このようなマグネトロンカソード構成とすることによ
り、電子の閉じ込め効果が増してプラズマ密度を高める
ことができる。特にターゲット材料が透明導電性材料
（例えばＩＴＯ、Ｇａ添加ＺｎＯ、Ａｌ添加ＺｎＯな
ど）の場合、通常、ターゲット表面での磁束密度の垂直
成分がゼロの位置での磁束密度の水平成分が４００Ｇ
（ガウス）以上という強磁場が要求されている。更に、
磁石を揺動させることにより、ターゲットセグメントの
局所的なエロージョンが無くなり、ターゲットセグメン
トの有効利用及び寿命を延ばすことができる。このよう
な効果は、磁石の配置を工夫することによっても得られ
る。尚、使用する磁石は電磁石でも永久磁石でもよい
が、永久磁石を用いることにより、電磁石を使用する際
の電力が不要になり、またコイルの経時劣化も無くな
り、長期安定性に優れるようになる。

【００１７】また、ターゲットセグメント１０１〜１０
５の基板１０への接近並びに傾斜は、最外方両端に位置
するターゲットセグメント１０１、１０５のみに限ら
ず、必要に応じてその内側に位置するターゲットセグメ
ント（この場合、ターゲットセグメント１０２、１０
４）についても行うことができる。その場合、基板１０
の中心に近いターゲットセグメントほど、基板１０との
距離を大きく、また傾斜角θが小さくなるように配置す
る。これにより、膜厚分布において基板中心付近の膜厚
を調整することができ、より均一な膜厚分布とすること
ができる。

【００１８】上記したターゲットセグメントを備えるイ
ンライン型スパッタリング装置を用いて成膜を行う場
合、例えば以下の手順により実施することができる。図
１及び図１０を参照して説明する。（１）ローディング室２０において、基板１０を搬送手
段（本例では、アノードを兼ねている）１０８にセット
した後、バッファチャンバＡ３０との間のドアバルブ２
１を開いて基板１０をバッファチャンバＡ３０に搬送す
る。（２）バッファチャンバＡ３０、成膜チャンバ４０およ
びバッファチャンバＢ５０を真空排気した後、バッファ
チャンバＡ３０と成膜チャンバ４０との間のドアバルブ
３１を開いて基板１０を成膜チャンバ４０に搬送する。（３）ドアバルブ３１を閉めた後、成膜チャンバ４０の
中を真空ポンプ（図示せず）にて減圧し、背圧を例えば
１×１０^-5Ｔｏｒｒ以下にする。（４）成膜チャンバ４０の中にガス導入口１０９から放
電ガス（例えば、４５体積％窒素と１５体積％酸素とア
ルゴンとからなるガス）を導入し、成膜チャンバ４０と
真空ポンプ（図示せず）との間にあるバルブ（図示せ
ず）を調整して成膜チャンバ４０内のガス圧を例えば５
ｍＴｏｒｒに固定する。（５）放電用電源１０６からターゲットセグメント１０
１〜１０５の各カソードに等しく放電電力を印加し、プ
ラズマを発生させる。尚、マグネトロンカソードとした
場合には、同時に磁石を作用させる。（６）搬送手段１０８を移動させて、基板１０を上記
（５）で発生したプラズマ中を通過させる。この通過に
伴い、基板１０の表面にはターゲットセグメントからの
スパッタ粒子が堆積して薄膜が形成される。（７）成膜チャンバ４０とバッファチャンバＢ５０との
間のドアバルブ４１を開いて、基板１０をバッファチャ
ンバＢ５０に搬送する。（８）ドアバルブ４１を閉じた後に、バッファチャンバ
Ｂ５０内を大気圧に戻し、大気圧下にあるアンローディ
ング室６０との間のドアバルブ５１を開いて、基板１０
をアンローディング室６０に搬送する。（９）アンローディング室６０にて基板１０を取り出し
て、一連の成膜工程が終了する。

【００１９】（第２実施形態）図２はターゲットセグメ
ントの構成の第２の例を示す概略構成図であり、基板と
ターゲットセグメントのみを示している。図示されるよ
うに、複数個、例えば５個に分割されたターゲットセグ
メント２０１〜２０５が、全て基板１０に対して等距離
となるように設置されている。また、ターゲットセグメ
ント２０１〜２０５は、基板１０の全幅に相当する長さ
にわたり所定間隔で整列される。それに伴い、最外方両
端に位置するターゲットセグメント２０１、２０５のカ
ソード（図示せず）には最も大きな放電電力が印加され
る。この放電電力の差は、最も小さいものと比較して１
倍より大きく、かつ２倍未満であることが好ましく、特
に１．１倍〜１．５倍が好ましく、１．１倍〜１．２５
倍が最も好ましい。電力差が１倍、すなわち電力差がな
くなると、基板の幅方向両端部分の膜厚補正効果が不十
分となり、電力差が２倍を越えると、最外方両端に位置
するターゲットセグメント２０１、２０５と対向する部
分の膜厚分布が大きく突出する。また、各ターゲットセ
グメント２０１〜２０５は、第１実施形態と同様に、円
形ターゲットが好ましく、マグネトロンカソードとする
ことがより好ましい。

【００２０】上記した第２のターゲットセグメントの構
成によれば、第１実施形態と同様に、最外方両端に位置
するターゲットセグメント２０１、２０５からの成膜速
度が最も速くなり、結果として膜厚分布において基板１
０の幅方向両端部における膜厚が上方に補正される。

【００２１】この第２のターゲットセグメント構成を備
えるインライン型スパッタリング装置を用いて成膜を行
う場合には、上記した第１実施形態のインライン型スパ
ッタリング装置による工程（５）において、最外方両端
に位置するターゲットセグメント２０１、２０５のカソ
ードに、他のターゲットセグメント２０２〜２０４のカ
ソードに比べて、例えば１．２倍大きな放電電力を印加
すること以外は同様にして実施することができる。

【００２２】上記のターゲットセグメント２０１〜２０
５について、種々の変更が可能である。例えば、最外方
両端に位置するターゲットセグメント２０１、２０５以
外のターゲットセグメント間でも放電電力の差をつけて
もよい。例えば、より基板１０の中心に近いターゲット
セグメントのカソードへの放電電力がより小さくなるよ
うに、放電電力に傾斜を持たせることもできる。また、
第１実施形態との組み合わせも可能である。すなわち、
最外方両端に位置するターゲットセグメント２０１、２
０５を傾斜させるとともに、それらのカソードに最も大
きな放電電力を印加する構成とすることもできる。

【００２３】（第３実施形態）図３はターゲットセグメ
ントの構成の第３の例を示す概略平面図であり、ターゲ
ットセグメントのみを示している。図示されるように、
本実施形態では、複数個のターゲットセグメントが同一
平面上に千鳥格子状に配置されている。すなわち、基板
搬送方向Ｚと直交して５個のターゲットセグメント３０
１〜３０５が整列してなる第１列と、同じく４個のター
ゲットセグメント４０１〜４０４が整列してなる第２列
と、同じく５個のターゲットセグメント５０１〜５０５
が整列してなる第３列とが、一方の列のターゲットセグ
メントが他方の列のターゲットセグメント間の空所に対
向するように配置されている。このような千鳥格子状配
置により、ターゲットセグメント間の空所における成膜
が補完されて、より平坦な膜厚分布が得られる（図６参
照）。また、各ターゲットセグメントは円形ターゲット
で、特にマグネトロンカソードとすることがが好まし
い。

【００２４】さらに、各列のターゲットセグメントにつ
いて、上記第１実施形態で述べた傾斜様式並びに第２実
施形態で述べた放電電力の印加様式を組み合わせること
もできる。例えば、各列において、最外方両端に位置す
るターゲットセグメントを基板１０に最も近づけてもよ
い。また、これらのターゲットセグメントを基板１０の
中心に向けて傾斜させてもよい。また、これらのターゲ
ットセグメントのカソードに最も大きな放電電力を印加
してもよい。さらに、これら全ての組み合わせも可能で
ある。このような組み合わせにより、ターゲットセグメ
ント間の空所における成膜の補完に加えて、基板の幅方
向両端部における膜厚の補正を行うことができる。尚、
上記において３列の千鳥格子状配置を示したが、２列以
上であれば列数は不問である。

【００２５】本発明において対象となるターゲット材料
は制限されるものではなく、例えばＣｒ、Ｔｉ、Ａｌ、
Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｓｉ等の金属、ＩＴＯ、Ｓｎ
Ｏ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、Ｇａ添加ＺｎＯ、Ａｌ添加
ＺｎＯ、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ_x等の酸化物あるいは窒化
物、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の強磁性金属、及びＦｅ−Ｃ
ｏ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｕ、Ｃｏ
−Ｃｕ、Ｃｏ−Ａｕ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｍｎ−Ｂｉ、Ｍｎ−
Ａｌ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃ
ｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ
等の強磁性合金等の磁性材料等を挙げることができる。

【００２６】以下に、実施例を挙げて本発明を更に説明
するが、本発明はこれら実施例により何ら制限されるも
のではない。（実施例１）図１に示すターゲットセグメント構成を備
えるインライン型スパッタリング装置を用い、全幅６８
０ｍｍのガラス板上に酸窒化クロムを成膜し、得られた
薄膜の膜厚分布を調べた。尚、ターゲットセグメントと
して直径６インチの円形ターゲットを用い、それを５
個、中心間距離で７インチ離間させて整列させるととも
に、内側の３個のターゲットセグメント（１０２〜１０
４）と基板との距離（Ｔ／Ｓ）₁を１２０ｍｍ、また最
外方両端のターゲットセグメント（１０１、１０５）を
１０°（θ）傾けてΔ（Ｔ／Ｓ）が約３６ｍｍとなるよ
うに設置した。また、カソードはマグネトロンカソード
とした。そして、成膜チャンバ（４０）内に４５体積％
窒素と１５体積％酸素とアルゴンとからなるガスを供給
するとともに、全てのターゲットセグメント（１０１〜
１０５）のカソードに等しく放電電力を印加して成膜を
行った。膜厚分布を図４に示すが、各ターゲットセグメ
ントの対向部分を頂部とする波が見られるものの、最外
方両端のターゲットセグメント対向部分を含め全ての波
の高さが揃っており、膜厚の均一な領域が基板の幅方向
両端にまで広がっていることがわかる。

【００２７】（実施例２）図２に示すターゲットセグメ
ント構成を備えるインライン型スパッタリング装置を用
い、全幅６８０ｍｍのガラス板上に酸窒化クロムを成膜
し、得られた薄膜の膜厚分布を調べた。尚、ターゲット
として直径６インチの円形ターゲットを用い、それを５
個、基板（１０７）との距離を１２０ｍｍとし、中心間
距離で７インチ離間させて設置した。また、カソードは
マグネトロンカソードとした。そして、成膜チャンバ
（４０）内に４５体積％窒素と１５体積％酸素とアルゴ
ンとからなるガスを供給するとともに、最外方両端に位
置するターゲットセグメント（２０１、２０５）のカソ
ードには、他のターゲットセグメント（２０２〜２０
４）のカソードの１．２倍の放電電力を印加して成膜を
行った。膜厚分布を図５に示すが、実施例１と同様に、
各ターゲットセグメントの対向部分を頂部とする波が見
られるものの、最外方両端のターゲットセグメント対向
部分を含め全ての波の高さが揃っており、膜厚の均一な
領域が基板の幅方向両端にまで広がっていることがわか
る。

【００２８】（実施例３）図３に示すターゲットセグメ
ント構成を備えるインライン型スパッタリング装置を用
い、全幅６８０ｍｍのガラス板上に酸窒化クロムを成膜
し、得られた薄膜の膜厚分布を調べた。尚、ターゲット
として直径６インチの円形ターゲットを用い、各列にお
けるターゲット間距離（Ｄ１）および列間におけるター
ゲット間距離（Ｄ２）をともに７インチとして千鳥格子
状に整列させた。また、全てのターゲットセグメントは
基板に対して平行であり、かつ第１列および第３列の最
外方両端に位置するターゲットセグメント３０１、３０
５、５０１、５０５のみ基板から５５ｍｍ離間させ、他
のターゲットセグメントを基板から８０ｍｍ離間させ
た。そして、成膜チャンバ（４０）内に４５体積％窒素
と１５体積％酸素とアルゴンとからなるガスを供給する
とともに、全てのターゲットセグメントのカソードに等
しく放電電力を印加して成膜を行った。膜厚分布を図６
に示すが、上記実施例１及び実施例２と同様に、各ター
ゲットセグメントの対向部分を頂部とする波が見られる
ものの、波の頂部と谷との差が小さく、また波の幅が広
くなっており、ターゲットセグメント間の空所における
補完効果が認められた。

【００２９】（実施例４）図７に示すように、直径５イ
ンチの円形ターゲットをターゲット間距離が６インチ間
隔で５個整列した第１列と、このターゲットをターゲッ
ト間距離が６インチ間隔で４個整列した第２列とを、列
間におけるターゲット間距離が４００ｍｍとなるように
水平方向に互いにずらして整列させたターゲットセグメ
ント構成からなるインライン型スパッタリング装置を用
い、全幅５６０ｍｍのガラス板上に酸窒化クロムを成膜
し、得られた薄膜の膜厚分布を調べた。尚、カソードは
マグネトロンカソードとし、ターゲット表面での磁束密
度の垂直成分がゼロの位置での磁束密度の水平成分を１
００Ｇとした。また、各ターゲットセグメントは、それ
ぞれに付された数字（単位：ｍｍ）だけ基板から離間さ
せた。そして、成膜チャンバ（４０）内に４５体積％窒
素と１５体積％酸素とアルゴンとからなるガスを供給す
るとともに（ガス圧：５ｍＴｏｒｒ）、全てのターゲッ
トセグメントのカソードに等しく放電電力（１．０ｋ
Ｗ）を印加して成膜を行った。尚、基板は非加熱とし
た。膜厚分布を図８に示すが、実施例１〜３と同様に、
各ターゲットセグメントの対向部分を頂部とする波が見
られるものの、波の頂部と谷との差が小さく、また波の
幅が広くなっており、ターゲットセグメント間の空所に
おける補完効果が認められた。

【００３０】（実施例５）実施例４と同一のインライン
型スパッタリング装置でＩＴＯターゲットを用い、全幅
５６０ｍｍのガラス板上にＩＴＯを成膜し、得られた薄
膜の膜厚分布を調べた。尚、カソードはマグネトロンカ
ソードとし、ターゲット表面での磁束密度の垂直成分が
ゼロの位置での磁束密度の水平成分を１０００Ｇとし、
カソードの裏面で永久磁石をターゲットセグメントに平
行な面内で回転運動させた。そして、成膜チャンバ（４
０）内に１．５体積％酸素とアルゴンとからなるガスを
供給するとともに（ガス圧：５ｍＴｏｒｒ）、全てのタ
ーゲットセグメントのカソードに等しく放電電力（１．
０ｋＷ）を印加し、基板の表面温度を２８０℃に維持し
て成膜を行った。膜厚分布は実施例４と略同一のプロフ
ァイルを示しており、ターゲットセグメント間の空所に
おける補完効果が認められた。

【００３１】以上、本発明について説明したが、本発明
はさらに種々の変更が可能である。例えば、基板１０が
それほど大型でない場合には、図９に示すように、２個
のターゲットセグメント６０１、６０２を基板１０の中
心に向けて傾斜させて配置することもできる。この時の
傾斜は、第１実施形態と同様にθとして５〜４０°の範
囲とする。このような構成においても、基板１０の幅方
向両端部における成膜速度が速くなり、均一な膜厚分布
が得られる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の単一で大面積のターゲットに代えて、小面積のタ
ーゲットセグメントを複数個用いることにより、ターゲ
ットの製作コストを低減し、人手による取り回しを容易
にする。また、大型の基板であっても均質で、均一な膜
厚分布の薄膜を成膜することができる。更に、膜厚分布
修正板を用いなくとも良好な膜厚分布が得られるため、
この膜厚分布修正板から発生するダストを抑制すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインライン型スパッタリング装置に使
用されるターゲットセグメントの第１実施形態を示す概
略構成図である。

【図２】本発明のインライン型スパッタリング装置に使
用されるターゲットセグメントの第２実施形態を示す概
略構成図である。

【図３】本発明のインライン型スパッタリング装置に使
用されるターゲットセグメントの第３実施形態を示す概
略構成図である。

【図４】実施例１で成膜された薄膜の膜厚分布を示すグ
ラフである。

【図５】実施例２で成膜された薄膜の膜厚分布を示すグ
ラフである。

【図６】実施例３で成膜された薄膜の膜厚分布を示すグ
ラフである。

【図７】実施例４及び実施例５で使用したインライン型
スパッタリング装置に使用されたターゲットセグメント
の配列を示す図である。

【図８】実施例４で成膜された薄膜の膜厚分布を示すグ
ラフである。

【図９】本発明の更に他の実施形態を示す概略構成図で
ある。

【図１０】インライン型スパッタリング装置の構成を示
す概略構成図である。

【図１１】従来のインライン型スパッタリング装置のタ
ーゲットを示す上面図である。

【図１２】従来のインライン型スパッタリング装置によ
り成膜された薄膜の膜厚分布を示すグラフである。

【符号の説明】

１０基板２０ローディング室３０バッファチャンバＡ４０成膜チャンバ５０バッファチャンバＢ６０アンローディング室７０ガスボンベ８０ターゲット９０放電用電源１０１〜１０５ターゲットセグメント１０６放電用電源１０８搬送手段１０９ガス導入口２０１〜２０５ターゲットセグメント３０１〜３０５ターゲットセグメント４０１〜４０４ターゲットセグメント５０１〜５０５ターゲットセグメント６０１、６０２ターゲットセグメント

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜チャンバ内で基板を搬送しつつ、基
板と対向させ基板と隔置された固定ターゲット前を連続
的に通過させて基板表面に薄膜を成膜するインライン型
スパッタリング装置において、前記固定ターゲットが、基板の搬送方向と直交して、少
なくとも基板の全幅に相当する長さにわたり整列された
複数個のターゲットセグメントから構成されていること
を特徴とするインライン型スパッタリング装置。
【請求項２】複数個のターゲットセグメントが、その
最外方両端に位置するターゲットセグメントからの成膜
速度が最も速くなるように配置されていることを特徴と
する請求項１記載のインライン型スパッタリング装置。
【請求項３】複数個のターゲットセグメントの中で、
最外方両端に位置するターゲットセグメントを基板に対
して最も接近させて配置したことを特徴とする請求項１
または２に記載のインライン型スパッタリング装置。
【請求項４】最外方両端に位置するターゲットセグメ
ントから基板までの最短距離と、基板から最も離間した
ターゲットセグメントから基板までの距離との差が５〜
７０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か一項に記載のインライン型スパッタリング装置。
【請求項５】複数個のターゲットセグメントの中で、
少なくとも最外方両端に位置するターゲットセグメント
が、基板の中央側に向けて傾斜していることを特徴とす
る請求項１〜４のいずれか一項に記載のインライン型ス
パッタリング装置。
【請求項６】最外方両端に位置するターゲットセグメ
ントが、その鉛直軸と基板の鉛直軸とのなす角が５〜４
０°となるように傾斜していることを特徴とする請求項
５に記載のインライン型スパッタリング装置。
【請求項７】複数個のターゲットセグメントの中で、
最外方両端に位置するターゲットセグメントのカソード
に最も大きな放電電力が供給されることを特徴とする請
求項１〜６のいずれか一項に記載のインライン型スパッ
タリング装置。
【請求項８】成膜チャンバ内で基板を搬送しつつ、基
板と対向させ基板と隔置された固定ターゲット前を連続
的に通過させて基板表面に薄膜を成膜するインライン方
式のスパッタリング方法において、基板の搬送方向と直交して、少なくとも基板の全幅に相
当する長さにわたり複数個のターゲットセグメントが配
列された固定ターゲット前を通過させることを特徴とす
るスパッタリング方法。
【請求項９】複数個のターゲットセグメントの中で、
最外方両端に位置するターゲットセグメントからの成膜
速度を最も速くしてスパッタリングを行うことを特徴と
する請求項８記載のスパッタリング方法。