JP2003313661A - スパッタリング装置 - Google Patents

スパッタリング装置

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JP2003313661A
JP2003313661A JP2002120268A JP2002120268A JP2003313661A JP 2003313661 A JP2003313661 A JP 2003313661A JP 2002120268 A JP2002120268 A JP 2002120268A JP 2002120268 A JP2002120268 A JP 2002120268A JP 2003313661 A JP2003313661 A JP 2003313661A
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sputtering
partial pressure
reactive gas
gas
film
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JP2002120268A
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Kazutoshi Kiyokawa
和利 清川
Haruo Uyama
晴夫 宇山
Kyoichi Yamamoto
恭市 山本
Noritoshi Tomikawa
典俊 富川
Yuichi Yasuda
雄一 保田
Akira Nakada
亮 仲田
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】成膜時に不可避の水分が存在した場合、それを
監視、フィードバックすることにより、放電状態を目的
にあった状態に維持し、所望の膜質を得ることが出来る
スパッタリング装置を提供することにある。 【解決手段】成膜室内に、水分圧と、反応性ガスのガス
分圧を測定する手段と、該手段が、質量分析法、又は発
光分析法であり、その測定値が、水分圧、及び反応性ガ
スのガス分圧スパッタリングパラメータを生成するため
のデータとしてフィードバックされ、生成された前記水
分圧、及び反応性ガスのガス分圧パラメータに基いて、
成膜室内に、スパッタリングガスの流量を一定流量に調
整して供給手段と、生成された前記水分圧、反応性ガス
のガス分圧パラメータと比較し、2つの該パラメータを
所定の設定値に維持するために、反応性ガスの流量を加
減し、調整供給する手段を具備したスパッタリング装
置。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、真空成膜装置のひ
とつであるスパッタリング装置に関する。 【0002】 【従来の技術】一般に、金属などのターゲット材料を用
いてスパッタリングをする際、酸素や窒素などに代表さ
れる反応性ガスの添加量を徐々に増加させていくと、あ
る添加量のところで、金属モードと呼ばれる放電状態か
ら、突如、酸化物モードや窒化物モードと呼ばれる化合
物モードの放電状態に変化する。金属モード状態におい
ては、成膜レートは非常に高い一方、膜は金属に近い。
反対に、化合物モードの場合、レートは非常に遅いが、
膜は化合物状態になる。 【0003】目的によって、金属モードで成膜した方が
よい場合、また、化合物モードで成膜した方がよい場合
がある。それ故、モードチェンジが起こってしまわない
よう、監視・フィードバック手段が必要になる。 【0004】また、適切なフィードバック手段を用いれ
ば、金属モードと化合物モードの中間領域に、遷移モー
ドが生じる場合がある。つまり、レートや膜質も、金属
モードと化合物モードの中間的な性質が得られる。 【0005】すなわち、金属モード、遷移モード、化合
物モードのいずれで、成膜したい場合においても、放電
の適切な監視とフィードバックが有ることが望ましい。 【0006】一方で、真空装置内には不可避の残留水分
がある上、基材から水分が供給されてしまう場合もあ
る。とくに、基材として、プラスチック基材を用いたと
きは顕著になる。この水分は、膜の性質を左右する極め
て重要な因子である上、上述の放電モードにも大きく寄
与する。 【0007】それ故、この水分も監視・フィードバック
することが必要である。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を鑑みて成されたものであり、成膜時に不可避の水分が
存在した場合、それを監視・フィードバックすることに
より、放電状態を目的にあった状態に維持し、所望の膜
質を得ることが出来るスパッタリング装置を提供するこ
とにある。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
発明は、基材上に薄膜を形成するスパッタリング成膜装
置であって、成膜室内に、水分圧を測定する手段と、反
応性ガスのガス分圧を測定する手段が具備された測定部
と、前記測定部の水分圧を測定する手段、及び反応性ガ
スのガス分圧を測定する手段が、質量分析法、又は発光
分析法であり、かつその測定値が、水分圧スパッタリン
グパラメータ、及び反応性ガスのガス分圧スパッタリン
グパラメータを生成するためのデータとしてフィードバ
ックされ、生成された前記水分圧スパッタリングパラメ
ータ、及び反応性ガスのガス分圧スパッタリングパラメ
ータに基いて、成膜室内に、スパッタリングガスの流量
を一定流量に調整して供給する手段と、反応性ガスの流
量を加減調整して供給する手段が具備された制御部から
なり、前記制御部が、放電を制御するために、生成され
た前記水分圧スパッタリングパラメータと、反応性ガス
のガス分圧スパッタリングパラメータと比較し、該2つ
のスパッタリングパラメータを所定の設定値に維持する
ために、反応性ガスの流量を加減し、調整して供給する
ことを特徴とするスパッタリング装置である。 【0010】 【発明の実施の形態】本発明で用いる、基材は薄膜を形
成する被形成物である。基材の形状、又は材質は用途目
的によって異なるため、いかなるものであっても良い。
一般には、基材はガラスやフィルムが多い。 【0011】本発明で用いる、放電は、当分野で通常に
用いられる用語である。また、本発明の範囲内では、プ
ラズマと解釈しても本質的に問題ない。両者の用語は、
場合により同意に解釈され、同一語で使用される場合も
ある。 【0012】本発明で用いる、質量分析法は、当分野
で、通常に用いられる用語であり、その範囲を逸脱しな
い。一般に、四重極式や多重極式などがあり、それぞれ
の特徴がある。 【0013】本発明で用いる、発光分析法は、当分野
で、通常に用いられる用語であり、その範囲を逸脱しな
い。すなわち、ターゲット近傍において、放電(プラズ
マ)の発光を観測するものであり、その方式はいろいろ
ある。 【0014】本発明で用いる、スパッタリングガスは、
該ガスをイオン化し、該イオンをターゲット材料に衝突
させ、前記ターゲットの原子がスパッタリングされるも
のであり、一般に希ガス、とりわけアルゴンガスが頻繁
に使用される。 【0015】本発明で用いる、反応性ガスは、一般に薄
膜を化合物の状態にしたい場合に添加されるガスのこと
である。例えば、金属ターゲットを用いて金属酸化物や
金属窒化物を形成する場合には、酸素や窒素が添加され
る。また、その反応性向上や安定性を考慮し、種々の追
加添加ガスが使用される場合もある。 【0016】本発明で用いる、スパッタリング方式は、
いかなるものであっても良い。例えば、電源の方式から
みると、DC(Direct Current),RF(Radio Freque
ncy),MF(Middle Frequency),パルスなど種種の方
式が挙げられる。また、磁場の観点からは、マグネトロ
ンスパッタリングと、そうでないものとがある。また、
カソードの数の観点から、シングルカソード方式と、デ
ュアルカソード方式とがある。 【0017】図1は、本発明のスパッタリング成膜装置
の一例を示す側断面図である。 【0018】本発明のスパッタリング成膜装置は、基材
上に薄膜を形成するスパッタリング成膜装置である。該
装置は、極低圧気体中の金属をイオン衝撃するとき、イ
オンの衝突によって該金属表面から金属原子が気体中に
飛散して近傍の物体表面に付着する現象を用いて薄膜を
形成する機能を備えた構成の装置である。 【0019】また、真空ポンプを用いて、例えば、10
‐2〜10‐5Torrの極低圧気体中の雰囲気を形成す
る成膜室内に、イオン衝撃する金属(ターゲット6)を
装着し、該ターゲットにイオン衝撃等により該金属表面
から金属原子が気体中に飛散し、且つ該金属の原子が、
気体中に飛散して近傍の物体表面に付着するに十分な運
動エネルギーを与えられる電気エネルギー手段、すなわ
ち電圧、電流等の条件を設定できる手段を備えた装置で
ある。 【0020】前記成膜室内に、気体中に飛散した金属の
原子が付着する基板の供給手段も備えた装置である。上
記の基材上に薄膜を形成するスパッタリング成膜装置で
あって、測定部15に、水分圧を測定する手段10と、
反応性ガスのガス分圧を測定する手段11が具備されて
いる。前記測定部の水分圧を測定する手段、及び反応性
ガスのガス分圧を測定する手段は、質量分析法、又は発
光分析法で測定する様に工夫されている。 【0021】前記測定手段が、成膜中は常時測定し、か
つその測定値が、水分圧スパッタリングパラメータ、及
び反応性ガスのガス分圧スパッタリングパラメータを生
成するためのデータとしてフィードバックする。 【0022】前記制御部が、生成された前記水分圧スパ
ッタリングパラメータ、及び反応性ガスのガス分圧スパ
ッタリングパラメータに基いて、成膜室内6に設置のス
パッタリングガス、及び反応性ガスの供給手段を用い
て、スパッタリングガスの流量を一定流量に調整して供
給しながら、一方では、生成された前記水分圧スパッタ
リングパラメータと、反応性ガスのガス分圧スパッタリ
ングパラメータと比較し、該2つのスパッタリングパラ
メータを、予め登録した所定の設定値、及び手順に従っ
て、前記所定の設定値を維持するために、反応性ガスの
流量を加減し、調整して供給しながら、基板に金属の薄
膜を層形成するスパッタリング装置である。 【0023】以下、本発明の実施形態について、例を挙
げて記述する。あくまでも例であって、これに限定され
るものではない。 【0024】〈実施例1〉図1は、本発明の一実施例を
示す。この装置は、巻き取りスパッタリング装置を用い
て、PET材(ポリエステル)からなる基材にTi材の
ターゲットを用いて、TiOx膜を形成する場合のもの
である。 【0025】従来と同様、10‐4Torrの真空チャ
ンバ内にPET基材を搬送するための巻き出し装置3
と、巻き取り装置4を備え、成膜するための成膜室内6
にTiのターゲット7が備えられている。Tiのターゲ
ットは、DC式電源8に接続されている。また、成膜室
内6にはスパッタリングガス13であるアルゴンの供給
と排気を定常状態にし、スパッタリングガスを所定の作
動圧力に調整したあと、放電状態にする。成膜時はスパ
ッタリングされたチタン原子を酸化するために反応性ガ
ス14である酸素が所定の流量が供給され、所定の薄膜
を前記PET基材形成されるように、それぞれボンベよ
り、アルゴン、酸素ガスをマスフローコントローラーを
介して、成膜室内に導入する。なお、図1には、真空排
気部は省略されている。 【0026】本発明においては、上述の従来構成にさら
に以下のような構成を具備することにより、課題を達成
する。 【0027】前記所定の薄膜を前記PET基材形成時
は、真空の成膜室内6に具備した、反応性ガスである酸
素のガス分圧を測定するための質量分析計、及び残留水
分、及び基材であるPET基材からの脱離水分から生じ
る水分圧を測定するための質量分析計を用いて、常時測
定されている。それら2つの測定値より生成された前記
水分圧、及び酸素ガス分圧スパッタリングパラメータを
比較し、該比較データに変動がある場合は、所望の設定
値に校正するために、反応性ガス14である酸素のガス
流量を所望の流量に加減調整しながら、PET材(ポリ
エステル)からなる基材にTiOx膜を連続して形成す
ることができた。 【0028】 【発明の効果】本発明のスパッタリング装置を用いたこ
とにより、成膜時に不可避の水分が存在した場合、それ
を監視・フィードバックすることにより、成膜室内への
反応ガスの流量を加減調整し、放電状態を目的にあった
状態に維持し、所望の膜質を得ることが出来るスパッタ
リング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のスパッタリング装置の構成を示す測断
面図である。 【符号の説明】 1…PET基材 2…スパッタリング装置 3…巻き出し装置 4…巻き取り装置 5…真空チャンバー室 6…成膜室 7…ターゲット 8…DC電源 9…質量分析計 10…水分圧計 11…(酸素の)反応ガスのガス分圧計 12…比較装置 13…(アルゴンガスの)スパッタリングガス 14…(酸素の)反応性ガス 15…測定部 16…制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富川 典俊 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 保田 雄一 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 仲田 亮 東京都台東区台東1丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 Fターム(参考) 4K029 AA11 AA25 BA48 CA06 EA03 EA04 EA05

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】基材上に薄膜を形成するスパッタリング成
    膜装置であって、成膜室内に、水分圧を測定する手段
    と、反応性ガスのガス分圧を測定する手段が具備された
    測定部と、前記測定部の水分圧を測定する手段、及び反
    応性ガスのガス分圧を測定する手段が、質量分析法、又
    は発光分析法であり、かつその測定値が、水分圧スパッ
    タリングパラメータ、及び反応性ガスのガス分圧スパッ
    タリングパラメータを生成するためのデータとしてフィ
    ードバックされ、生成された前記水分圧スパッタリング
    パラメータ、及び反応性ガスのガス分圧スパッタリング
    パラメータに基いて、成膜室内に、スパッタリングガス
    の流量を一定流量に調整して供給する手段と、反応性ガ
    スの流量を加減調整して供給する手段が具備された制御
    部からなり、前記制御部が、放電を制御するために、生
    成された前記水分圧スパッタリングパラメータと、反応
    性ガスのガス分圧スパッタリングパラメータと比較し、
    該2つのスパッタリングパラメータを所定の設定値に維
    持するために、反応性ガスの流量を加減し、調整して供
    給することを特徴とするスパッタリング装置。
JP2002120268A 2002-04-23 2002-04-23 スパッタリング装置 Withdrawn JP2003313661A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100868605B1 (ko) * 2005-09-14 2008-11-13 파나소닉 주식회사 보호막의 제조 방법 및 그 제조 장치
JP2015021173A (ja) * 2013-07-19 2015-02-02 日東電工株式会社 成膜装置

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