JP2002220662A

JP2002220662A - スパッタリング装置

Info

Publication number: JP2002220662A
Application number: JP2001020125A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Sako; 博明迫
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2002-08-09

Abstract

(57)【要約】【課題】カラーフィルタ基板の表面に被覆された有機
物から放出されるガス成分の影響を排除しつつ、ターゲ
ット全面にわたって均一にプロセスガスを供給すること
により、基板全面に膜厚及び膜質が均一な被膜を形成す
ることができるスパッタリング装置を提供する。【解決手段】スパッタリング装置１は、マグネトロン
スパッタリング法を用いてターゲット８をプラズマ中の
イオンによりスパッタリングし、回転するカルーセル４
に取り付けられたガラス基板５にターゲット８によるＩ
ＴＯ膜を形成する。マニホールド９，１０がターゲット
８の面内において互いに直交する中心軸のそれぞれに対
称な形状を有してターゲット８の全周を囲むように配置
され、プロセスガス放出口９ａ，１０ａがターゲット８
にプロセスガスを放出するためにマニホールド９，１０
全体に分散して設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング装
置に関し、特に、液晶表示装置用の透明導電膜付き基板
を製造するスパッタリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー液晶表示装置に用いられる透明導
電膜付き基板は、一般的に、ガラス基板上に有機樹脂を
材料とするカラーフィルタ上に、同じく有機樹脂を材料
とした保護膜を被覆してカラーフィルタ基板を形成し、
その上に導電性をもつ透明電極（透明導電膜）を一様に
形成することによって製造される。このように形成され
た透明導電膜は、通常、ウェットエッチングによって所
望の配線形状に成形される。上記透明導電膜の材料とし
ては、酸化錫をドープした酸化インジウム（以下「ＩＴ
Ｏ：Indium-Tin-Oxide」という。）が一般的に用いられ
ている。

【０００３】カラーフィルタ基板上にＩＴＯ膜を形成す
る場合には、カラー液晶表示装置の利用分野の拡大及び
その性能の著しい向上に伴って、カラーフィルタ基板の
表面に被覆された有機樹脂（有機物）から放出されるガ
ス成分の影響を排除しつつ、大面積のターゲット全面に
わたって安定した放電を行い均一なプラズマを形成する
ことにより、大面積の基板全面にわたって膜厚及び膜質
が均一なＩＴＯ膜を形成するという特有の配慮が求めら
れるようになっている。

【０００４】このＩＴＯ膜を形成する方法としては、大
面積のカラーフィルタ基板上への薄膜形成に適し、該薄
膜形成を比較的低温で行うことにより、有機物からガス
成分発生を低減できるという利点のために、マグネトロ
ンスパッタリング技術が最も広く用いられている。

【０００５】このようなマグネトロンスパッタリング技
術のうち、スパッタリング中のプラズマ状態の制御技術
において、カラーフィルタ基板上の薄膜の膜厚や膜質の
形成に重要な役割を担い、大きな影響を及ぼすプロセス
ガスの導入法に着目した技術が提案されている。

【０００６】例えば、特開平０５−１４８６２７号公報
には、プロセスガスの導入口をカソードの近傍に配置し
たスパッタリング装置が提案されている。この装置によ
れば、プロセスガスの導入口とカソードとの位置関係が
固定されるので、プロセスガス導入口のカソードとの位
置関係を考慮する必要がなく、また、保守・点検後の該
導入口の位置調整が不要になるという効果がある。

【０００７】また、特開平０５−２４３１５５号公報に
は、半導体基板に金属被膜を形成するためのスパッタリ
ング装置において、円形の基板周辺及び円形のターゲッ
ト周辺から同時にプロセスガスを供給し、且つこの供給
されたプロセスガスを排気する手段を設けたスパッタリ
ング装置が提案されている。この装置によれば、ターゲ
ットと基板にプロセスガスを均一に分布させるので、被
膜特性の均一化及び異物の低減化を図ることができると
いう効果がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のスパッタリング装置のうち前者は、プロセスガ
スの導入位置をカソード近傍に固定的に配置するのみで
あり、大面積のターゲット全面にわたって均一なガス分
布を得ることは難しい。また、後者は、基板及びターゲ
ットの直径が高々約１５０〜２００ｍｍであり、この程
度の面積であれば均一なガス供給は比較的容易と推量さ
れるが、基板の面積が大きくなれば、該基板周辺部と中
心部とでプロセスガスの分布が一様でなくなることが予
想される。さらに後者は、カラーフィルタ基板の表面に
被覆された有機物から放出される特殊なガス成分の影響
を考慮した装置ではない。

【０００９】本発明は、カラーフィルタ基板の表面に被
覆された有機物から放出されるガス成分の影響を排除し
つつ、ターゲット全面にわたって均一にプロセスガスを
供給することにより、基板全面に膜厚及び膜質が均一な
被膜を形成することができるスパッタリング装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のスパッタリング装置は、真空室と、
前記真空室内に配されると共に表面に有機物が被覆され
た基板に対向して配置された板状のターゲットが取り付
けられるように構成されたカソードと、前記ターゲット
近傍にプロセスガスを供給するプロセスガス供給手段と
を備えるスパッタリング装置において、前記プロセスガ
ス供給手段は、前記ターゲットの面内において互いに直
交する中心軸のそれぞれに対称な形状を有し、前記ター
ゲットの全周を囲むように配置されたマニホールドと、
前記ターゲットに前記プロセスガスを放出するために前
記マニホールド全体に分散して設けられたプロセスガス
放出口とを備えることを特徴とする。

【００１１】請求項１記載の装置によれば、マニホール
ドがターゲットの面内において互いに直交する中心軸の
それぞれに対称な形状を有し、ターゲットの全周を囲む
ように配置されると共に、プロセスガスを放出するプロ
セスガス放出口がマニホールド全体に分散して設けられ
ているので、ターゲットをスパッタリングする際に、基
板の表面に被覆された有機物から放出されるガス成分を
排除しつつ、プロセスガス放出口を介してターゲット全
面にわたって均一にプロセスガスを供給することがで
き、もって基板全面の膜厚及び膜質が均一な被膜を形成
することができる。

【００１２】請求項２記載のスパッタリング装置は、請
求項１記載のスパッタリング装置において、前記マニホ
ールドは、２つ以上に分割されていることを特徴とす
る。

【００１３】請求項２記載の装置によれば、マニホール
ドは、２つ以上に分割されているので、マニホールドを
短く設定してマニホールドの長さに起因するプロセスガ
スの供給量及び圧力の減少を防止することができる。

【００１４】請求項３記載のスパッタリング装置は、請
求項１又は２記載のスパッタリング装置において、前記
プロセスガス供給手段は、２つ以上のプロセスガス供給
源を備え、前記２つ以上に分割されたマニホールドは、
それぞれ前記プロセスガス供給源に接続されていること
を特徴とする。

【００１５】請求項３記載の装置によれば、２つ以上の
分割されたマニホールドは、それぞれプロセスガス供給
手段に接続されているので、プロセスガスの供給量及び
圧力を個別に制御、管理することができる。

【００１６】請求項４記載のスパッタリング装置は、請
求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパッタリング装
置において、前記プロセスガス放出口は、複数の穴又は
スリットから成ることを特徴とする。

【００１７】請求項４記載の装置によれば、プロセスガ
ス放出口は、複数の穴又はスリットから成るので、プロ
セスガス放出口をターゲットの全面にわたって容易に分
散させて配置することができる。

【００１８】請求項５記載のスパッタリング装置は、請
求項１乃至４のいずれか１項に記載のスパッタリング装
置において、前記ターゲットの全周を囲むように配置さ
れ、スパッタリング時のプラズマを遮蔽するプラズマシ
ールド板を備え、該プラズマシールド板は、前記プロセ
スガス放出口から放出されたプロセスガスを前記ターゲ
ットに向けて整流すべく、前記プラズマシールド板全体
に分散して設けられた複数のプロセスガス通過口を有す
ることを特徴とする。

【００１９】請求項５記載の装置によれば、スパッタリ
ング時のプラズマを遮蔽するプラズマシールド板に設け
られた複数のプロセスガス通過口が、プロセスガス放出
口から放出されたプロセスガスをターゲットに向けて整
流するので、スパッタリング時のプラズマを遮蔽する効
果を維持しつつ、プロセスガスをターゲット全面にわた
って均一に供給することができる。

【００２０】請求項６記載のスパッタリング装置は、請
求項５記載のスパッタリング装置において、前記プロセ
スガス通過口の各々は、半円形の切り込み状の穴から成
ることを特徴とする。

【００２１】請求項６記載の装置によれば、プロセスガ
ス通過口の各々は、半円形の切り込み状の穴から成るの
で、簡単な加工で十分な整流効果が得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００２３】図１は、本発明の実施の形態に係るスパッ
タリング装置の主要部の部分切欠平面図である。

【００２４】図１において、スパッタリング装置１は、
内部に真空室２を形成するケーシング３と、ケーシング
３内の中央に配置され、不図示のモータにより図中の矢
印方向に回転する十二角柱状のカルーセル（基板ホル
ダ）４と、ケーシング３の周側部に配置されたスパッタ
リングカソードとしての一対のＩＴＯカソード６，６
と、この一対のＩＴＯカソード６，６に対向するように
配置されたＳｉＯ₂カソード７，７とを備える。

【００２５】カルーセル４の各側面には、ガラス基板の
表面に有機樹脂製のカラーフィルタ（有機物）が被覆さ
れた縦３００〜５００ｍｍ×横４００〜６００ｍｍの長
方形の基板（カラーフィルタ基板）５が垂直方向に直列
に複数枚、例えば４枚配置されている。基板５をカルー
セル４の各側面の垂直方向に複数枚配置することによ
り、その総面積を増大させ製造効率を高めることができ
る。ＩＴＯカソード６，６の各々には、真空室２に面す
る部分に縦８００〜１８００ｍｍ×横１００〜２００ｍ
ｍの長方形のターゲット８が取り付けられている。ター
ゲット８は、スパッタリングされて基板５にＩＴＯを形
成するために酸化インジウムと酸化スズが所定の比率で
配合された焼結体から成る。

【００２６】スパッタリング装置１は、マグネトロンス
パッタリング法を用いてターゲット８をプラズマ中のイ
オンでスパッタリングし、回転するカルーセル４に取り
付けられた基板５にターゲット８によるＩＴＯ膜（透明
導電膜）及びＳｉＯ₂膜を形成して透明導電膜付き基板
を製造する。すなわち、スパッタリング装置１は、所定
の回転速度（２〜４ｍｉｎ^-1）でカルーセル４を連続的
に回転させ、ＳｉＯ₂カソード７に取り付けられたター
ゲット８の正面を基板５が通過するときに、ターゲット
８から飛来する原料粒子を基板５上に堆積させ、ＳｉＯ
₂膜を所定の膜厚になるまで形成し、次いで、その表面
にＩＴＯカソード６，６によりＩＴＯ膜を所定の膜厚に
なるまで形成する。ＩＴＯ膜とＳｉＯ₂膜の堆積順は逆
でもよい。

【００２７】本実施の形態では、上記のようにターゲッ
ト８をスパッタリングして基板５にＩＴＯ膜を形成する
のにマグネトロンスパッタリング法を用いている。ガラ
ス基板の表面に有機物が被覆された基板５にＩＴＯ膜を
形成する場合には、一般的に、基板温度を２５０℃以下
にしなければならない。この温度以下でマグネトロンス
パッタリング法によりＩＴＯ膜を形成すると、比抵抗が
２．０×１０^-4Ω・ｃｍ以上となり、カラー液晶表示装
置用の電極としては不十分な特性となってしまう。

【００２８】そこで、基板５が低温であっても２．０×
１０^-4Ω・ｃｍ以下の比抵抗の低いＩＴＯ膜を形成する
ために、ＩＴＯカソード６に直流（ＤＣ）に高周波（Ｒ
Ｆ）を重畳した電力を供給することが広く行われるよう
になっている。ところが、直流（ＤＣ）に高周波（Ｒ
Ｆ）を重畳した電力を供給するＤＣ・ＲＦ重畳電源によ
り発生させるグロー放電は、ＤＣ電源のグロー放電に比
べると放電状態を安定して持続させにくい特性を有す
る。

【００２９】したがって、ＤＣ・ＲＦ重畳マグネトロン
スパッタリング法では、ＤＣ・ＲＦ重畳電源で発生させ
たグロー放電によって生起させたプラズマの均質性を空
間的・時間的に維持させることが比較的難しくなるの
で、プラズマの状態に密接に影響するプロセスガスの均
一性を確保することがとりわけ重要である。また、プラ
ズマの安定性とグロー放電の安定性とは一体の関係であ
って互いに影響するので、プラズマを安定した状態に維
持することはグロー放電を安定した状態に保つことにな
る。その結果、異常放電によってターゲット８表面から
異常粒子が飛び出して基板５に付着することによる品質
不良を低減することができる。

【００３０】図２は、図１のａ部の詳細を示す水平断面
図であり、図３は、図２のＡ方向から見た説明図であ
る。

【００３１】図２及び図３において、ＩＴＯカソード６
は、その真空室２に面する部分にターゲット８を有す
る。また、ＩＴＯカソード６内のターゲット８の背面側
には、ターゲット８に直流・高周波電力を供給する不図
示のＤＣ・ＲＦ重畳電源と、ターゲット８を効率よくス
パッタリングするための磁場手段１２が配されている。
スパッタリング装置１は、カルーセル４の回転により基
板５がターゲット８に対向する位置を通過するときにス
パッタリングを行う。ターゲット８の周囲には、プロセ
スガスをターゲット８に供給するための一対のマニホー
ルド（ガスパイプ）９，１０がターゲット８の外周に沿
って配置されている。この場合、プロセスガスは、Ａｒ
等の不活性ガスから成るが、必要に応じてＯ₂、Ｎ₂等の
反応性ガスが加えられる。

【００３２】表面に有機物が被覆された基板５は、基板
５を加熱するとき、又はその表面に酸化珪素等の下地膜
や透明導電膜をスパッタリングによって形成するときに
は、表面の吸着成分と内部の揮発成分とから成る特有の
ガスを放出する。このガスの成分は、一般式ＣＯ_X（０
＜ｘ≦２）で表され、ＣＯやＣＯ₂のみでなく化学量論
的に不安定な状態のガスをも含む。この特有のガス、す
なわちＣＯ_Xが放出されると、プロセスガス中の酸素成
分を消費したり、あるいはＣＯ_Xが還元されてプロセス
ガス中の酸素成分を増やしたりする作用がある。この結
果、プラズマの性質が変動して、薄膜形成の均一性を損
なうことになる。また、薄膜がＩＴＯのような酸化物の
場合には、プロセスガス中の酸素成分の変動が薄膜の特
性に直接影響を与えることになる。

【００３３】基板５上にＩＴＯ膜を形成する際に、プロ
セスガスの成分の変動により引き起こされる影響を調べ
た実験結果を図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す。図６
（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれＡｒとＯ₂から成る
プロセスガスのうち、Ａｒ導入量を３００ｃｍ³／分
（標準状態下：２０℃，１気圧）で一定にし、Ｏ₂導入
量を変動させものである。この結果、Ｏ₂導入量の変動
に伴ってＩＴＯ膜の可視光吸収率及びスパッタリングレ
ート（膜厚）が変動することが判る。

【００３４】また、マニホールド９，１０は、ターゲッ
ト８の面内において互いに直交する水平中心軸及び垂直
中心軸のそれぞれに対称な形状を有し、ターゲット８の
全周を囲むように配置されている。すなわち、マニホー
ルド９はターゲット８の上半部を囲むように配置され、
マニホールド１０はターゲット８の下半部を囲むように
配置されている。また、マニホールド９，１０は、それ
ぞれプロセスガス放出口９ａ，１０ａを有する。

【００３５】さらに、マニホールド９にはプロセスガス
供給源１３が、マニホールド１０にはプロセスガス供給
源１４が接続されている。また、プロセスガス供給源１
３は、マニホールド９へのプロセスガスの供給量を個別
に制御可能に構成され、プロセスガス供給源１４は、マ
ニホールド１０へのプロセスガスの供給量を個別に制御
可能に構成されている。これにより、マニホールド９，
１０へのプロセスガスの供給量を個別に制御することが
できる。

【００３６】本実施の形態では、マニホールド９，１０
により供給するプロセスガスを同じ組成のものを用いて
いたが、細分されたマニホールド９，１０に異なる組成
・圧力のプロセスガスを導入してもよい。これにより、
基板５上のＩＴＯ膜の膜厚及び膜質を部分的に変更する
ことが可能となる。

【００３７】また、このような組成・圧力の異なるプロ
セスガスをターゲット８の各部に供給するシステムは、
プロセスガス導入状態の微妙な変化が成膜特性に大きく
影響するリアクティブスパッタ等のスパッタリングプロ
セスにおいて、プラズマ濃度のバラツキを発光状態検知
器等でモニタし、発光バラツキを収束させるようにター
ゲット８の各部のプロセスガス組成・圧力を変化させて
いくフィードバックシステムの一部に組み込むと有効で
あると考えられる。

【００３８】図３に示すように、ターゲット８にプロセ
スガスを放出するマニホールドをマニホールド９，１０
に分割することにより、マニホールド９，１０内のプロ
セスガス吹出部９ｂ，９ｃの長さを短くすることがで
き、これにより、プロセスガス放出口９ａ，１０ａの位
置によって生じるプロセスガスの供給量及び圧力の差を
低減することができる。

【００３９】図４は、図２及び図３におけるマニホール
ド９の外観図である。以下の説明は、マニホールド９の
みを対象とするが、マニホールド１０も同様の構成を有
するものである。

【００４０】図４において、マニホールド９は、２本の
プロセスガス吹出管９ｂ、９ｃを有し、プロセスガス吹
出管９ｂ，９ｃの各々には、その長手方向全体に等間隔
ピッチで分散してプロセスガス放出口９ａが設けられて
いる。これにより、ターゲット８全面にわたってプロセ
スガスを均一に分布させることができる。プロセスガス
放出口９ａのピッチは、５０ｍｍ以下であることが好ま
しい。プロセスガス放出口９ａの大きさや形状は特に制
限されないが、プロセスガス吹出管９ｂ，９ｃの各々の
長さ方向に生じる圧力損失を考慮し、各プロセスガス放
出口９ａを介して放出されるガス量が一定になるように
適宜設定してもよい。

【００４１】プロセスガス吹出部９ｂ，９ｃの各々の長
さＬは、プロセスガス供給源１３から各プロセスガス放
出口９ａまでの距離の差によるプロセスガス供給量及び
圧力のバラツキを抑えるために１０００ｍｍを上限とし
て設定され、好ましくは８００ｍｍ程度がよい。プロセ
スガス吹出部９ｂ，９ｃ間の距離Ｗは、ターゲット８の
横に合わせて１００〜２００ｍｍが好ましい。

【００４２】また、プロセスガス供給源１３に最も近い
プロセスガス放出口９ａと最も遠いプロセスガス放出口
９ａとの距離は、１０００ｍｍ以下とすることが好まし
い。比較的小面積のターゲット８にプロセスガスを供給
する場合には、プロセスガス供給源１３に最も近いプロ
セスガス放出口９ａと最も遠いプロセスガス放出口９ａ
との距離が短くなるので、マニホールド９とマニホール
ド１０とを一体化してもよい。

【００４３】マニホールド９，１０をターゲット８の面
内において互いに直交する水平中心軸及び垂直中心軸そ
れぞれに対称な形状で配置しなかった場合、プロセスガ
ス供給源１３に最も近いプロセスガス放出口９ａと最も
遠いプロセスガス放出口９ａとの距離が１０００ｍｍを
超えるような場合、又はターゲット８の全周を囲むよう
に配置しなかった場合には（図８〜図１０）、ターゲッ
ト８全面にわたって均一にプロセスガスを供給させるこ
とが困難となる。

【００４４】本実施の形態によれば、ターゲット８にプ
ロセスガスを供給するマニホールドをマニホールド９，
１０に二分割し、加えて、マニホールド９，１０にそれ
ぞれプロセスガス供給源１３，１４を接続しているの
で、ターゲット８が大面積であってもプロセスガス吹出
部９ｂ，９ｃの長さＬを短くすることができると共に、
プロセスガスの供給量と圧力を各プロセスガス放出口９
ａ，９ｂで均等にすることができる。

【００４５】一方、ターゲット８とマニホールド９，１
０との間には、プラズマシールド板１１がターゲット８
の外周に沿って配置されている。プラズマシールド板１
１は、Ｌ字型の断面形状であり、プラズマによってター
ゲット８以外の部材、すなわちＩＴＯカソード６本体や
マニホールド９，１０をスパッタリング時のプラズマか
ら遮蔽するためのカソードを構成する。マニホールド
９，１０がプラズマシールド板１１を介してターゲット
８と反対側に配置されているので、マニホールド９，１
０のプロセスガス放出口９ａ，１０ａから放出されたプ
ロセスガスをターゲット８に供給するために、プラズマ
シールド板１１にその長手方向全体に分散して複数のプ
ロセスガス通過口１１ａが設けられている。このプロセ
スガス通過口１１ａは、マニホールド９，１０のプロセ
スガス放出口９ａ，１０ａに対向して配置される。プロ
セスガス通過口１１ａは、図５を用いて後述するよう
に、半円形の切り込み状の穴から成る。

【００４６】図５は、図２におけるプラズマシールド板
１１の説明図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は図
５（ａ）の線Ｂ−Ｂに関する断面図である。

【００４７】図５（ａ）に示すように、プロセスガス通
過口１１ａは、図５（ｂ）に示すように切り込み部をタ
ーゲット８側に向けて略４５°の角度で折り曲げて形成
されている。このプロセスガス通過口１１ａをプロセス
ガスが通過するとき、該折り曲げられた部分によりプロ
セスガスの流れる方向が一部転換される。これにより、
マニホールド９，１０から放出されたプロセスガスを攪
拌し且つ整流すると共に、より均一な供給量と圧力をも
ったプロセスガスをターゲット８表面に到達させること
ができる。

【００４８】プロセスガス通過口１１ａを単純な穴で成
形した場合、ターゲット８より離間した位置から放出さ
れたプロセスガスはプロセスガス放出口９ａの位置に対
応した流量分布をもつようになり、ターゲット８表面に
均一な量と圧力をもったプロセスガスを供給することが
困難になる。

【００４９】上記実施の形態によれば、マニホールド
９，１０がターゲット８の面内において互いに直交する
中心軸のそれぞれに対称な形状を有してターゲット８の
全周を囲むように配置され、プロセスガス放出口９ａ，
１０ａがターゲット８にプロセスガスを放出するために
マニホールド９，１０全体に分散して設けられたので、
基板５の表面に被覆された有機物から放出されるガス成
分の影響を排除しつつ、ターゲット８全面にわたって均
一にプロセスガスを供給することにより、基板５全面に
膜厚及び膜質が均一な被膜を形成することができる。

【００５０】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。

【００５１】本発明者は、上記実施の形態で説明したス
パッタリング装置１を用いて基板５にＩＴＯ膜を形成し
て試験片を作製すると共に、該スパッタリング装置１と
マニホールド９，１０及びターゲット８の配置が異なる
ものを用いて、同様に試験片を作製した。そして、各試
験片上に形成されたＩＴＯ膜の膜厚及び膜質（表面抵
抗）の分布、すなわちＩＴＯ膜特性を測定した。

【００５２】具体的には、縦３００ｍｍ×横４００ｍｍ
の大きさの４枚の基板５を、ターゲット８の長手方向
（上下方向）と並行してスパッタリング装置１内のカル
ーセル４に取り付け、基板５にＩＴＯ膜を形成して試験
片を作製した。各試験片におけるＩＴＯ膜特性の測定位
置は、図７に示すように、ターゲット８の長手方向に並
行して各カラーフィルタ基板毎に３カ所ずつ取り、合計
１２カ所とした。

【００５３】本実施例では、上記実施の形態で例示した
ように、マニホールド９及びプロセスガス供給源１３
と、マニホールド１０及びプロセスガス供給源１４の２
組のプロセスガス供給手段をターゲット８に対して配置
した。マニホールド９，１０の直径は５ｍｍ、プロセス
ガス放出口９ａの直径は１．５ｍｍ、そのピッチは４０
ｍｍ（等間隔）、プロセスガス供給源１３又はプロセス
ガス供給源１４から最も近いプロセスガス放出口９ａ
と、最も遠いプロセスガス放出口９ａとの距離は８００
ｍｍとした。また、プラズマシールド板１１に設けられ
た半円形のプロセスガス通過口１１ａの径は１０ｍｍと
し、プロセスガスを一部転換する方向は略４５°とし
た。

【００５４】上記試験片作製時のプロセスガス供給条件
及びスパッタリング条件は、実施例及び比較例共に共通
して下記とした。

【００５５】〔プロセスガス供給条件及びスパッタリン
グ条件〕１．目標膜厚：１８０ｎｍ、目標抵抗値：１０Ω ２．ターゲットサイズ：幅１２７ｍｍ、長さ１６２５ｍ
ｍ３．プロセスガス：Ａｒ６００ｃｍ³／分（３００ｃ
ｍ³／分×２系統）Ｏ₂ ２ｃｍ³／分（１ｃｍ³／分×２
系統）４．成膜室圧力：０．２９Ｐａ（２．２×１０^-3Ｔｏｒ
ｒ）５．基板温度：２００℃ ６．スパッタ方式：ＤＣ・ＲＦ重畳電源（ＤＣ１．５
ｋＷ、ＲＦ３．ＯｋＷ）７．成膜時間：約２５分８．基板５の大きさ：縦３００ｍｍ×横４００ｍｍ×厚
さ０．７ｍｍ（カラーフィルタと樹脂保護膜付き）上記プロセスガス供給条件及びスパッタリング条件で作
製した試験片におけるＩＴＯ膜特性の測定結果を表１に
示す。表１では、基板５上の測定位置１〜１２における
ＩＴＯ膜の膜厚（ｎｍ）、表面抵抗（Ω）、及び比抵抗
（×１０^-4Ω・ｃｍ）を測定し、それらの最大値、最小
値、平均値、及び分布（％）を算出した。表中、分布
（バラツキ）の値は（最大値−最小値）／（２×平均
値）に±を付して％で表したものである。

【００５６】

【表１】

【００５７】表１において、ＩＴＯ膜の膜厚のバラツキ
は±２．８％、表面抵抗のバラツキは±４．９％とな
り、製品として許容できる範囲内の膜厚及び膜質特性が
得られた。本実施例では、大面積のターゲット８を用い
てスパッタリングを行った場合でも、本実施の形態にお
けるプロセスガス供給手段によって、複数の基板５から
成る大面積の基板全面にわたって膜厚及び膜質が均一な
被膜を形成することができることを示している。

【００５８】（比較例１）図８に示すように、マニホー
ルド９，１０をターゲット８の幅方向（左右方向）の一
方にのみ配置したプロセスガス供給手段を用いて、上記
実施例と同じプロセスガス供給条件及びスパッタリング
条件で試験片を作製した（比較例１）。

【００５９】本比較例１では、マニホールド９，１０を
ターゲット８の左右方向の対称性を欠いた配置にしてタ
ーゲット８にプロセスガスを一方向から供給した。その
他ＩＴＯ膜特性の測定方法等は上記実施例と同じであ
り、その測定結果を表２に示す。

【００６０】

【表２】

【００６１】表２において、基板５上に形成されたＩＴ
Ｏ膜の膜厚のバラツキは±９．９％、表面抵抗のバラツ
キは±１１．０％となり、上記実施例に比べてバラツキ
が大きくなった。本比較例１は、実施例ほど大面積のタ
ーゲット８全面にわたって均一にプロセスガスが供給さ
れなかったため、プラズマが被膜形成の間に一定の状態
に維持されていなかったと思われる。

【００６２】（比較例２）プラズマシールド板１１に設
けられたプロセスガス通過口１１ａの形状を実施例に代
えて単なる直径１０ｍｍの穴とし、それ以外は、上記実
施例と同じプロセスガス供給条件及びスパッタリング条
件で試験片を作製した。その他ＩＴＯ膜特性の測定方法
等は上記実施例と同じであり、その測定結果を表３に示
す。

【００６３】

【表３】

【００６４】表３において、基板５上に形成されたＩＴ
Ｏ膜の膜厚のバラツキは±４．４％、表面抵抗のバラツ
キは±７．１％となり、上記実施例に比べてバラツキが
やや大きくなったが、比較例１と比べるとやや小さい。
この結果は、上記実施の形態で例示したプロセスガス通
過口１１ａが大面積のターゲット８全面にわたって均一
にプロセスガスを供給する効果があることを示してい
る。

【００６５】（比較例３）図９に示すように、マニホー
ルド９及びプロセスガス供給源１３の組をターゲット８
に対して１組だけ配置したプロセスガス供給手段を用い
て、上記実施例と同じプロセスガス供給条件及びスパッ
タリング条件により試験片を作製した。

【００６６】本比較例３では、マニホールド９に設けた
プロセスガス放出口９ａの最もプロセスガス供給源１３
から近い位置と最も遠い位置との距離を、ターゲット８
の長手方向（上下方向）と略同じで１６００ｍｍとし
た。

【００６７】プロセスガス供給源１３は１系統である
が、プロセスガスの総供給量は上記実施例及び比較例
１，２と同じくＡｒが６００ｃｍ³／分、Ｏ₂が２ｃｍ³
／分とした。その他ＩＴＯ膜特性の測定方法等は上記実
施例と同じであり、その測定結果を表４に示す。

【００６８】

【表４】

【００６９】表４において、基板５上に形成されたＩＴ
Ｏ膜の膜厚のバラツキは±７．７％、表面抵抗のバラツ
キは±４．１％で、上記実施例に比べてバラツキがやや
大きくなった。

【００７０】本比較例３では、マニホールド９に設けた
プロセスガス放出口９ａの最もプロセスガス供給源１３
から近い位置と最も遠い位置との距離が１０００ｍｍよ
り大幅に長いので、各プロセスガス放出口９ａから放出
されるプロセスガスの供給量や圧力がばらついて、ター
ゲット８全面にわたって均質なプラズマが生起されなか
ったものと考えられる。

【００７１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１記
載の装置によれば、マニホールドがターゲットの面内に
おいて互いに直交する中心軸のそれぞれに対称な形状を
有し、ターゲットの全周を囲むように配置されると共
に、プロセスガスを放出するプロセスガス放出口がマニ
ホールド全体に分散して設けられているので、ターゲッ
トをスパッタリングする際に、基板の表面に被覆された
有機物から放出されるガス成分を排除しつつ、プロセス
ガス放出口を介してターゲット全面にわたって均一にプ
ロセスガスを供給することができ、もって基板全面の膜
厚及び膜質が均一な被膜を形成することができる。

【００７２】請求項２記載の装置によれば、マニホール
ドは、２つ以上に分割されているので、マニホールドを
短く設定してマニホールドの長さに起因するプロセスガ
スの供給量及び圧力の減少を防止することができる。

【００７３】請求項３記載の装置によれば、プロセスガ
ス供給手段は、２つ以上のプロセスガス供給源を備え、
２つ以上に分割されたマニホールドは、それぞれプロセ
スガス供給源に接続されているので、プロセスガスの供
給量及び圧力を個別に制御、管理することができる。

【００７４】請求項４記載の装置によれば、プロセスガ
ス放出口は、複数の穴又はスリットから成るので、プロ
セスガス放出口をターゲットの全面にわたって容易に分
散させて配置することができる。

【００７５】請求項５記載の装置によれば、スパッタリ
ング時のプラズマを遮蔽するプラズマシールド板に設け
られた複数のプロセスガス通過口が、プロセスガス放出
口から放出されたプロセスガスをターゲットに向けて整
流するので、スパッタリング時のプラズマを遮蔽する効
果を維持しつつ、プロセスガスをターゲット全面にわた
って均一に供給することができる。

【００７６】請求項６記載の装置によれば、プロセスガ
ス通過口の各々は、半円形の切り込み状の穴から成るの
で、簡単な加工で十分な整流効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るスパッタリング装置
の主要部の部分切欠平面図である。

【図２】図１のａ部の詳細を示す水平断面図である。

【図３】図２のＡ方向から見た説明図である。

【図４】図２及び図３におけるマニホールド９の外観図
である。

【図５】図２におけるプラズマシールド板１１の説明図
であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は図５（ａ）の線
Ｂ−Ｂに関する断面図である。

【図６】プロセスガスの成分変動により引き起こされる
可視光吸収率及びスパッタレート（膜厚）の影響を示す
概略図であり、（ａ）はＯ₂導入量と可視光吸収率との
関係を示し、（ｂ）はＯ₂導入量とスパッタレートとの
関係を示す。

【図７】実施例及び比較例１〜３におけるＩＴＯ膜厚特
性の測定位置を示す概略図である。

【図８】比較例１におけるプロセスガス供給手段とター
ゲット８との配置を示す概略図である。

【図９】比較例３におけるプロセスガス供給手段とター
ゲット８との配置を示す概略図である。

【図１０】従来のスパッタリング装置におけるプロセス
ガス供給手段とターゲットとの配置を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１スパッタリング装置２真空室５基板６ＩＴＯカソード８ターゲット９，１０マニホールド９ａ，１０ａプロセスガス放出口１１プラズマシールド板１１ａプロセスガス通過口１３，１４プロセスガス供給源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空室と、前記真空室内に配されると共
に表面に有機物が被覆された基板に対向して配置された
板状のターゲットが取り付けられるように構成されたカ
ソードと、前記ターゲット近傍にプロセスガスを供給す
るプロセスガス供給手段とを備えるスパッタリング装置
において、前記プロセスガス供給手段は、前記ターゲットの面内に
おいて互いに直交する中心軸のそれぞれに対称な形状を
有し、前記ターゲットの全周を囲むように配置されたマ
ニホールドと、前記ターゲットに前記プロセスガスを放
出するために前記マニホールド全体に分散して設けられ
たプロセスガス放出口とを備えることを特徴とするスパ
ッタリング装置。
【請求項２】前記マニホールドは、２つ以上に分割さ
れていることを特徴とする請求項１記載のスパッタリン
グ装置。
【請求項３】前記プロセスガス供給手段は、２つ以上
のプロセスガス供給源を備え、前記２つ以上に分割され
たマニホールドは、それぞれ前記プロセスガス供給源に
接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の
スパッタリング装置。
【請求項４】前記プロセスガス放出口は、複数の穴又
はスリットから成ることを特徴とする請求項１乃至３の
いずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】前記ターゲットの全周を囲むように配置
され、スパッタリング時のプラズマを遮蔽するプラズマ
シールド板を備え、該プラズマシールド板は、前記プロ
セスガス放出口から放出されたプロセスガスを前記ター
ゲットに向けて整流すべく、前記プラズマシールド板全
体に分散して設けられた複数のプロセスガス通過口を有
することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に
記載のスパッタリング装置。
【請求項６】前記プロセスガス通過口の各々は、半円
形の切り込み状の穴から成ることを特徴とする請求項５
記載のスパッタリング装置。