JP2002038264A - スパッタ成膜方法およびスパッタ成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可動効率を向上できるスパッタ成膜方法およ
びスパッタ成膜装置を提供する。 【解決手段】 磁界を用いたスパッタリングによりター
ゲット16の成分を所定枚数のガラス基板に成膜する。ガ
ラス基板のスパッタ成膜時よりも磁界をターゲット16の
面方向に沿って広げ、ターゲット16の表面をクリーニン
グする。パーティクルが付着するターゲット16の非エロ
ージョン領域22まで大気開放せずにクルーニングでき
る。可動効率を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理体の表面に
スパッタリングにより成膜するスパッタ成膜方法および
スパッタ成膜装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のスパッタ成膜装置として
は、図４に示す構成が知られている。

【０００３】この図４に示すスパッタ成膜装置１は、工
業的な生産に使用されており、ターゲット２の裏面に磁
石体としてのマグネット３を配置した構造の一般的な平
板マグネトロン方式である。また、このマグネット３と
ターゲット２との間には、図示しないチャンバの一部で
あるバッキングプレートが配設されている。さらに、こ
のスパッタ成膜装置１は、ターゲット２と対向した位置
に配設された図示しない被処理体としてのガラス基板の
表面にターゲット２成分の薄膜を成膜する。

【０００４】そして、このスパッタ成膜装置１では、電
界と磁界との直交する方向にサイクロイド曲線を描きな
がら電子がドリフトするため、マグネット３を配設しな
い場合に比べ、電子の飛程が長くなる。このため、電離
衝突確率が高くなり、スパッタガスのイオン密度が高ま
るため、スパッタ速度が速くなる。

【０００５】また、このスパッタ成膜装置１は、対向す
る辺が互いに対極する極として磁化された磁石体として
のマグネット３を用いているため、このマグネット３の
形状から、イオン化密度の高い領域がリング状となる。
この結果、ターゲット２のイオン化密度の高い部分が多
くスパッタされて浸食される領域、すなわちエロージョ
ン領域５となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ス
パッタ成膜装置１では、電子のドリフト運動がリング状
の領域に閉じ込められるため、このリング状の領域から
外れた領域ではイオン化密度が上がらない。このため、
このリング状の領域から外れた領域では、ターゲット２
のスパッタが余り起こらず、すなわちスパッタされずに
浸食されにくい非エロージョン領域６となり、さらに
は、近くのリング状の領域からスパッタされた膜の付着
物７が付着してしまう。

【０００７】この付着物７は、付着力が弱いので剥離し
て被処理体に付着したり、また、突起となって付着した
場合には、異常放電の原因となる。このため、この付着
物７を除去するためには、チャンバを大気開放し、ター
ゲット２の表面を機械的に研磨する必要がある。このよ
うに、チャンバの大気開放を伴う場合には、再度、スパ
ッタ成膜を開始するための必要な到達真空度を得るため
に数時間の時間を要してしまう。

【０００８】さらには、ターゲット２の表面に付着した
酸化物等を除去するために、このターゲット２の表面を
プリスパッタする必要もある。この結果、スパッタ成膜
装置１の可動効率が低下してしまうという問題を有して
いる。

【０００９】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、可動効率を向上できるスパッタ成膜方法およびス
パッタ成膜装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁界を用いた
スパッタリングによりターゲットの成分を被処理体に成
膜するスパッタ成膜方法において、所定枚数の前記被処
理体に成膜を行った後、成膜時よりも磁界をターゲット
面方向に沿って広げ、前記ターゲット表面をクリーニン
グするものである。

【００１１】そして、この構成では、所定枚数の被処理
体に成膜を行った後、この被処理体の成膜時よりも磁界
をターゲット面方向に沿って広げ、ターゲット表面をク
リーニングする。この結果、パーティクルが付着するタ
ーゲットの非エロージョンまで大気開放せずにクルーニ
ング可能となり、可動効率が向上する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のスパッタ成膜装置
の一実施の形態の構成を図１ないし図３を参照して説明
する。

【００１３】図１ないし図３において、11はスパッタ成
膜装置で、このスパッタ成膜装置11は、平板マグネトロ
ン方式であり、内部にアルゴン（Ａｒ）と、プロセスガ
スとして図示しない水蒸気とが導入されたチャンバ12を
備えている。

【００１４】また、このスパッタ成膜装置11は、チャン
バ12内でスパッタすることにより図示しない液晶表示装
置用のアレイ基板に用いられる被処理体としての透光性
を有する絶縁基板であるガラス基板13の表面である一主
面上に、図示しないインジウム・すず酸化物（Ｉｎ−Ｓ
ｎ−Ｏ）で形成されたＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系の透明導電性膜
としてのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を成膜する。こ
のＩＴＯ膜は、アクティブマトリックス駆動液晶ディス
プレイを用いた液晶表示装置用のアレイ基板の画素電極
材料である。

【００１５】そして、チャンバ12は、放電空間14を有し
ており、この放電空間14の一側には、バッキングプレー
ト15が配設されている。さらに、バッキングプレート15
には、インジウム・すず酸化物（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ）で形
成されたターゲット16が配設されている。

【００１６】また、チャンバ12内であるターゲット16の
外周域には、ターゲット16以外への放電を防止するアー
スシールド17が配設されており、ターゲット16に対向す
る放電空間14の他側には、ガラス基板13が配設される。
この放電空間14内に配設されたガラス基板13とアースシ
ールド17との間である放電空間14の外周域には、ガラス
基板13の端部に成膜されることを防止する防着板18が配
設されている。

【００１７】さらに、ターゲット16の裏面に対向する放
電空間14の外域、すなわちチャンバ12の外部には、一対
の磁石体であるマグネット19a，19bが移動可能に配設さ
れている。これらマグネット19a，19bは、横断面日字状
に形成されており、チャンバ12の外部から放電空間14に
磁界を形成し、この放電空間14内でグロー放電されるア
ルゴンのプラズマを集束させる。

【００１８】また、ターゲット16の面方向に沿ったマグ
ネット19a，19bの両側部には、このマグネット19a，19b
が形成する磁界をターゲット16の面方向に向けて拡張す
る磁界拡張手段としての磁性体21a，21bがそれぞれ取り
はずし可能に配設されている。これら磁性体21a，21b
は、磁性を有する金属などで細長板状、例えば１０ｍｍ
の鉄板で形成されており、マグネット19a，19bの両側部
それぞれの全域を閉塞するように取り付けられる。

【００１９】そして、ターゲット16の非エロージョン領
域22のこのターゲット16のエロ−ジョン領域23に接する
領域には、付着物、すなわちパーティクル24が特に多く
集中して付着して堆積する。このため、ターゲット16の
クリーニング時に磁性体21a，21bを取り付け、マグネッ
ト19a，19bが形成する磁界をターゲット16の非エロージ
ョン領域22へ向けて拡張し、ターゲット16の非エロージ
ョン領域22がエロ−ジョン領域23に接する領域に付着し
たパーティクル24を除去する。

【００２０】次に、上記一実施の形態のスパッタ成膜装
置でのスパッタ成膜方法について説明する。

【００２１】まず、スパッタ成膜装置11のチャンバ12内
にガラス基板13を配設し、このチャンバ12の放電空間14
にアルゴンガスおよび水蒸気を導入する。

【００２２】次いで、チャンバ12内の放電空間14でグロ
ー放電させ、アルゴンのプラズマを発生させる。

【００２３】すると、このアルゴンのプラズマがマグネ
ット19a，19bにより集束され、ターゲット16に衝突す
る。この結果、ターゲット16を構成する原子が、放電空
間14へと飛び出す。

【００２４】そして、この原子がガラス基板13の一主面
上に堆積し、このガラス基板13の一主面上にＩＴＯ膜を
成膜する。

【００２５】ここで、略日字状に形成され対向する辺が
互いに対極する極として磁化されたマグネット19a，19b
が用いられているため、このマグネット19a，19bの形状
からイオン化密度の高い領域がリング状となる。

【００２６】この結果、ターゲット16のイオン化密度の
高い部分が多くスパッタされる領域、すなわちエロージ
ョン領域23となる。

【００２７】そして、放電空間14に漂うターゲット16を
構成する原子は、ターゲット16の非エロージョン領域22
がエロ−ジョン領域23に接する領域に特に多く集中して
付着する。この付着物を取り除くべく、所定枚数のガラ
ス基板13への処理を終えたところでクリーニングを行
う。

【００２８】このクリーニングの際には、マグネットの
両側部に磁性体を取り付け、この状態で、放電を行う。

【００２９】すると、マグネット19a，19bが形成する磁
界がターゲット16の面方向へと拡張するので、ターゲッ
ト16の非エロージョン領域22がエロ−ジョン領域23に接
する領域に付着したパーティクル24が除去される。

【００３０】上述したように、上記一実施の形態によれ
ば、ターゲット16の面方向に沿ったマグネット19a，19b
の両側部に磁性体21a，21bを配設し、これらマグネット
19a，19bが形成する磁界を成膜時よりターゲット16の面
方向に向けて拡張した状態で、放電することにより、タ
ーゲット16の非エロージョン領域までクリーニングする
ことができる。

【００３１】この結果、チャンバ12を大気に開放するこ
となくターゲット16の表面に付着したパーティクル24を
除去できるので、可動効率を向上できる。

【００３２】マグネット19a，19bの両側部の磁性体21
a，21bは、鉄板などからなる磁性体でよい。

【００３３】さらに、マグネット19a，19bの両側部それ
ぞれの全域を閉塞するように、磁性体21a，21bを取り付
けたため、マグネット19a，19bが形成する磁界をより均
一にターゲット16の面方向に向けて拡張できる。このた
め、マグネット19a，19bが形成する磁界を均一に拡張で
きるとともに、マグネット19a，19bが形成する磁界の均
一な拡張を容易にできる。

【００３４】そして、図３は、実際に定期的にマグネッ
ト19a，19bに磁性体21a，21bを取り付けてターゲット16
をクリーニングした時のＩＴＯ膜の欠陥数と、処理した
ガラス基板13の数との関係を示したグラフである。この
グラフでは、３５００枚のガラス基板13にスパッタ成膜
する毎に、マグネット19a，19bに磁性体21a，21bを取り
付けて放電し、ターゲット16の非エロージョン領域22の
エロージョン領域23に接する領域に付着したパーティク
ル24を除去している。

【００３５】この結果、マグネット19a，19bに磁性体21
a，21bを取り付けてターゲット16をクリーニングする毎
に、ガラス基板13に成膜したＩＴＯ膜の欠陥数が低下す
る。このため、３０００枚程度のガラス基板13にスパッ
タ成膜する毎にターゲット16をクリーニングすることに
より、ＩＴＯ膜の欠陥数を安定した状態で管理できる。

【００３６】なお、上記一実施の形態では、マグネット
19a，19bの両側部に磁性体21a，21bを取り付けた構成に
ついて説明したが、このような構成に限定されることは
なく、これら磁性体21a，21bの代わりとして、マグネッ
ト19a，19bの両側部に、近接するマグネット19a，19bの
極に等しい極を向けた状態で磁石をそれぞれ取り付ける
こともできる。すると、マグネット19a，19bが形成する
磁界をターゲット16の面方向に向けて拡張できるので、
上記一実施の形態と同様の作用効果を奏することができ
る。

【００３７】また、マグネット19a，19bの両側部に磁石
を取り付けることにより、ターゲット16の非エロージョ
ン領域22までプラズマ放電領域が拡張するので、磁力の
異なる磁石を適宜に選択することにより、マグネット19
a，19bが形成する磁界を所望する大きさに拡張できる。
この結果、マグネット19a，19bが形成する磁界の適宜な
拡張を容易にできる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、磁石体が形成する磁界
を成膜時よりターゲットの面方向に向けて拡張した状態
でターゲットをクリーニングすることにより、パーティ
クルが付着するターゲットの非エロージョン領域まで大
気開放せずにクリーニング可能となり、可動効率を向上
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパッタ成膜装置の一実施の形態を示
す説明図である。

【図２】同上スパッタ成膜装置の一部を示す説明図であ
る。

【図３】同上スパッタ成膜装置のマグネットに磁性体を
取り付けて３５００枚処理毎にクリーニングした時のＩ
ＴＯ膜の欠陥数と、処理したガラス基板の数との関係を
示したグラフである。

【図４】従来のスパッタ成膜装置の一部を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

11 スパッタ成膜装置 13 被処理体としてのガラス基板 16 ターゲット 19a，19b 磁石体としてのマグネット 21 磁性体

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁界を用いたスパッタリングによりター
   ゲットの成分を被処理体に成膜するスパッタ成膜方法に
   おいて、 所定枚数の前記被処理体に成膜を行った後、成膜時より
   も磁界をターゲット面方向に沿って広げ、前記ターゲッ
   ト表面をクリーニングすることを特徴とするスパッタ成
   膜方法。
2. 【請求項２】 前記クリーニングは、成膜時に配設され
   ている磁石体の、ターゲット面方向に沿った側部に磁性
   体を付加して行うことを特徴とする請求項１記載のスパ
   ッタ成膜方法。
3. 【請求項３】 前記磁性体は、前記磁石体の、ターゲッ
   ト面方向に沿った側部全周に付加されることを特徴とす
   る請求項２記載のスパッタ成膜方法。
4. 【請求項４】 前記磁性体は、鉄を主成分とすることを
   特徴とする請求項２記載のスパッタ成膜方法。
5. 【請求項５】 前記磁性体は、磁石であることを特徴と
   する請求項２記載のスパッタ成膜方法。
6. 【請求項６】 磁界を用いたスパッタリングによりター
   ゲットの成分を被処理体に成膜するスパッタ成膜装置に
   おいて、 前記磁界を形成する磁石体と、 前記磁石体のターゲット面方向に沿った側部に着脱可能
   な磁性体とを有することを特徴とするスパッタ成膜装
   置。
7. 【請求項７】 前記磁性体は、前記磁石体のターゲット
   面方向に沿った側部全周に着脱可能であることを特徴と
   する請求項６記載のスパッタ成膜装置。
8. 【請求項８】 前記磁性体は、鉄を主成分とすることを
   特徴とする請求項６記載のスパッタ成膜装置。
9. 【請求項９】 前記磁性体は、磁石であることを特徴と
   する請求項６記載のスパッタ成膜装置。