JP2003328124A - スパッタリング方法とその装置 - Google Patents
スパッタリング方法とその装置Info
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Abstract
分布が変化せず、長時間安定したスパッタリングを行え
る方法を提供する。 【解決手段】 ロール状フィルムを連続的に移送しなが
らこのフィルム上にスパッタリングにより薄膜を形成す
る方法において、放電空間にスパッタリング用ガスを供
給するにあたり、導入管11とこれを収納するノズルケ
ース13との二重構造のガス供給ノズル10を用いて、
導入管11の一側面に設けた第1の噴出口12よりこの
導入管11を収納するノズルケース13内にスパッタリ
ング用ガスを導入し、この導入ガスを、このケース13
の上記第1の噴出口12の裏面側に位置する第2の噴出
口14より、放電空間に供給することを特徴とするスパ
ッタリング方法。
Description
を連続的に移送しながらこのフィルム上にスパッタリン
グにより薄膜を形成する方法とその装置に関する。
性、再現性、均一性などが良好であるという観点から、
スパッタリング法が広く用いられている。スパッタリン
グ法は、減圧下で出発材料であるターゲットを陰極とし
て電圧を印加し、このターゲット近傍に配置したガス供
給ノズルよりアルゴンなどのスパッタリング用ガスを導
入してグロー放電を生成し、ターゲットに衝突するイオ
ン化した不活性ガスのエネルギーによりターゲット構成
物質をたたき出し、これをロール状フィルムなどの基板
上に堆積させる技術である。
明導電膜や反射防止膜を形成する場合には、反応性スパ
ッタリング法が用いられる。この技術は、スパッタリン
グ用ガスとしてアルゴンなどの不活性ガスに加えて、酸
素、窒素などの反応性ガスをも同時に供し、ターゲット
材料そのままの膜ではなく、その酸化物、窒化物などの
化合物となった薄膜を形成する技術である。
用いられる装置のカソード周辺を拡大して示す正面断面
図である。カソード62にはインジウムとスズの合金や
シリコンなどのターゲット63が装着され、このターゲ
ット63の近傍にはスパッタリング用ガスである不活性
ガスと反応性ガスを別々にまたは一緒に供給するガス供
給ノズル61が配置されている。このガス供給ノズル6
1は、少なくとも一端を塞いだ管形状であり、その一側
面には放電空間に向けて多数の噴出口65が穿孔され、
この噴出口65よりスパッタリング用ガスをグロー放電
空間へ供する。
れに回転軸が略平行になるようにキャンロール66が配
置されており、その外周に基板であるロール状フィルム
67が巻き付けられ、キャンロール66の回転とともに
連続的に移送するようになっている。このキャンロール
66上を移送するロール状フィルム67の表面にスパッ
タリングにより薄膜を形成するものである。
スパッタリング法では、上記の図8に示したように、タ
ーゲット63からたたき出された粒子60が、ガス供給
ノズル61の噴出口65付近に堆積して、噴出口65の
孔を詰まらせたり、噴出方向を変えたりし、グロー放電
空間に供給するガス分布が変化しやすい。その結果、ロ
ール状フィルム67上に形成される薄膜の厚みや物性が
変わり、薄膜の安定性を長時間にわたり維持させにく
い。とくに反応性スパッタリングの場合は、成膜中に反
応性ガスの分布が変わると、膜組成に大きく影響して、
所望する膜が安定して得られないという問題がある。
ル状フィルムへの連続的な成膜中にガス分布が変化する
ことなく、長時間安定したスパッタリングを行えるスパ
ッタリング方法とその装置を提供することを目的として
いる。
に対し、鋭意検討した結果、放電空間にスパッタリング
用ガスを供給する際に、導入管とこれを収納するノズル
ケースとの二重構造のガス供給ノズルを使用して、導入
管の一側面に設けた第1の噴出口より上記ガスを上記ケ
ース内に導入し、これを上記ケースの上記第1の噴出口
の裏面側に位置する第2の噴出口より放電空間に供給す
るようにしたときには、ロール状フィルムへの連続的な
成膜中に放電空間のガス分布が変化せず、長時間安定し
たスパッタリングを行えることを知り、本発明を完成し
た。
送しながらこのフィルム上にスパッタリングにより薄膜
を形成する方法において、放電空間にスパッタリング用
ガスを供給するにあたり、導入管の一側面に設けた第1
の噴出口よりこの導入管を収納するノズルケース内にス
パッタリング用ガスを導入し、この導入ガスをこのケー
スの上記第1の噴出口の裏面側に位置する第2の噴出口
より、放電空間に供給することを特徴とするスパッタリ
ング方法に係るものである。
ィルムを装着し巻き出す巻出軸と、巻き出しフィルムを
巻き付け保持しながらその上にスパッタリングにより薄
膜を形成するキャンロールと、薄膜形成後のフィルムを
巻き取る巻取軸とからなるフィルム移送手段、ターゲッ
トを装着したカソード、ターゲット近傍に位置するスパ
ッタリング用ガスを供給するガス供給ノズルを具備する
スパッタリング装置において、上記のガス供給ノズル
は、少なくとも一端を塞いだ管の一側面に設けた第1の
噴出口を有する導入管と、この導入管を収納し、かつ上
記第1の噴出口の裏面側に位置する第2の噴出口を有す
るノズルケースとからなり、上記第1の噴出口より導入
したスパッタリング用ガスを上記第2の噴出口より放電
空間に供給する構成としたことを特徴とするスパッタリ
ング装置、とくに上記ノズルケースの第2の噴出口の開
口形状が矩形であり、その短辺側寸法が3mm以上である
とともに、導入管の第1の噴出口の最大寸法に対し2倍
以上である上記構成のスパッタリング装置に係るもので
ある。
て、図面を参考にして、説明する。図1は、本発明のス
パッタリング装置の一例を示す正面断面図である。図2
は、上記装置のガス供給ノズル周辺を示す要部拡大図で
ある。
空排気口2を少なくとも1個有する真空槽1の内部に、
ロール状フィルム6を装着し巻き出す巻出軸3と、巻き
出しフィルム6を巻き付け保持しながらその上にスパッ
タリングにより薄膜を形成するキャンロール5と、薄膜
形成後のフィルム6を巻き取る巻取軸4が装備され、こ
れら巻出軸3、キャンロール5および巻取軸4により、
フィルム移送手段が構成されている。また、この真空槽
1の内部には、上記のキャンロール5に略平行にカソー
ド7が配置されており、このカソード7には薄膜の出発
材料となるターゲット8がキャンロール5に対向して装
着されている。
ゲット8近傍に位置して放電空間にスパッタリング用ガ
スを導入するガス供給ノズル10が配置されている。こ
のガス供給ノズル10は、図2に示すように、第1の噴
出口12を有する導入管11と、第2の噴出口14を有
するノズルケース13とからなり、このノズルケース1
3内に上記の導入管11を収納する二重構造となってい
る。
のを示しているが、断面形状には限定はなく、四角形断
面、六角形断面、楕円形断面などの管を任意に選択でき
る。この導入管11は、図3に示すように、管の両端を
塞ぎ、中央部分にスパッタリング用ガスを導入する接続
管を設けた形状となっており、上記接続管の本数は、図
3に示す1本のほか、複数本としてもよい。この導入管
11は、図4に示すように、管の一端を塞いだ形状と
し、他端よりスパッタリング用ガスを導入する構成とし
て、上記のような中央部分の接続管をなくしてもよい。
側面に穿孔された多数個の孔からなる。孔の形状は、と
くに限定されないが、加工の容易さや精度の面より、円
形であるのがよい。また、孔の大きさも、とくに限定さ
れないが、管の太さに応じて直径0.5〜3mm程度であ
るのがよい。孔の配置は、図3および図4に示すよう
に、1列に直線配置してもよいし、複数列に配置しても
よい。このような多数個の孔からなる噴出口12は、す
べて管の一側面に設けられる。
数個の第1の噴出口12を有する導入管11が所定の空
隙をもって収納されている。このノズルケース13は、
図2では円形断面形状のものを示しているが、断面形状
には限定はなく、図5および図6に示すように、四角形
断面とすることができ、その他、六角形断面、楕円形断
面などの任意の断面形状を選択できる。また、これら種
々の形状とする場合に、図7に示すように、ノズルケー
ス13をベース部15とカバー部16とに分割した構造
にして、着脱を容易にすることもできる。
導入管11の第1の噴出口12の裏面側に位置するケー
ス側面に設けられ、上記第1の噴出口12よりケース1
3内に導入したスパッタリング用ガスを上記第2の噴出
口14より放電空間に供給できるように、放電空間に向
けて開口されている。この噴出口14の開口形状は、図
5の側面図および図6の中央部分の断面図に示すよう
に、矩形であって、その短辺側寸法(短辺長)Hが3mm
以上、とくに好ましくは5mm以上、さらに好ましくは1
0mm以上であるとともに、第1の噴出口12の最大寸法
(直径)dに対して、2倍以上、とくに好ましくは5倍
以上、さらに好ましくは10倍以上となる構成とされて
いるのがよい。
を減圧し、カソード7に装着したターゲット8を陰極と
して電圧を印加し、ターゲット8近傍に配置したガス供
給ノズル10よりスパッタリング用ガスを供給してグロ
ー放電を生成させ、ターゲット8に衝突するイオン化し
た上記ガスのエネルギーによりターゲット構成物質をた
たき出し、これを巻出軸3より巻き出されてキャンロー
ル5に沿って移送するロール状フィルム6の表面にキャ
ンロール5上で堆積させる。
ものからなる薄膜が上記フィルム6上に形成され、また
スパッタリング用ガスとして、アルゴンなどの不活性ガ
スに加えて酸素、窒素などの反応性ガスを供給すると、
ターゲット構成物質の酸化物や窒化物などの化合物から
なる薄膜が形成される。このように薄膜を形成したロー
ル状フィルム6は、連続的に巻取軸4に巻き取られる。
ロール状フィルム6とターゲット8との間の放電空間に
スパッタリング用ガスを供給する際に、導入管11とノ
ズルケース13との二重構造のガス供給ノズル10を使
用して、導入管11の第1の噴出口12よりスパッタリ
ング用ガスを導入しこれをノズルケース13の第1の噴
出口12の裏面側に位置する第2の噴出口14より放電
空間に供給する構成としたことにより、以下のような効
果が奏される。
に穿孔された比較的小さな多数個の孔からなるが、これ
らは放電空間に向けて開口されていないため、つまり、
放電空間とは反対側に向けて開口されているため、この
噴出口12にスパッタリング粒子が付着するおそれは極
めて少ない。一方、第2の噴出口14は、ノズルケース
13のケース側面に放電空間に向けて開口されている
が、この開口は、第1の噴出口12に比べて、十分に大
きくで設定きるので、上記付着の心配がないか、付着し
ても孔が詰まったり、噴出方向が変わるなどの弊害は起
こりにくい。このため、第2の噴出口14から放電空間
に対して安定したガス供給を行えるので、ロール状フィ
ルム6への連続的な成膜中に放電空間のガス分布が変化
せず、長時間安定したスパッタリングを行うことができ
る。
し、その短辺側寸法(短辺長)Hを3mm以上とするとと
もに、第1の噴出口12の直径dの2倍以上にすること
により、上記した効果が顕著に奏される。これは、上記
寸法Hを3mm以上とすると、スパッタ粒子が第2の噴出
口14に付着しても、ガスの分布が成膜工程中に大きく
変化しないためであり、また上記寸法Hを第1の噴出口
12の直径dの2倍以上にすると、第1の噴出口12で
得られたガスの分布を損なうことなく、スパッタリング
ガスを放電空間へより安定に供給できるからである。
め、上記した図1に示すスパッタリング装置を用いて、
巻出軸3にポリエチレンテレフタレートからなるロール
状フィルム6を装着し、このフィルム6をキャンロール
5に沿って移送しながら、インジウム・スズ合金(スズ
含量:10重量%)をターゲット8として、減圧下、ア
ルゴンガスからなる不活性ガスとともに酸素ガスからな
る反応性ガスを導入し、反応性スパッタリングにより、
上記フィルム6の表面にインジウム・スズ酸化物(IT
O)薄膜を連続的に10時間成膜する試験を試みた。
して、図2に記載のもの(試験1)および図7に記載の
もの(試験2)を使用したところ、いずれも、このノズ
ル10の第2のガス噴出口14の周辺にスパッタ粒子の
付着がみられたが、得られたITO薄膜の膜質分布には
変化はみられなかった。一方、ガス供給ノズル10に代
え、図8に示す従来構成のガス供給ノズル(比較試験
1)を用いたところ、ガス噴出口の周囲にスパック粒子
の付着がみられ、一部の噴出口の開口径が小さくなって
いた。また、得られたITO薄膜の酸化程度が、成膜開
始時点と終了時点とで部分的に変化していた。
パッタリング用ガスを供給する際に、導入管とこれを収
納するノズルケースとの二重構造のガス供給ノズルを使
用し、導入管の一側面に設けた第1の噴出口より上記ガ
スを上記ケース内に導入し、これを上記ケースの上記第
1の噴出口の裏面側に位置する第2の噴出口より放電空
間に供給する構成としたことにより、ロール状フィルム
への連続的な成膜中に放電空間のガス分布が変化せず、
長時間安定したスパッタリングを行えるスパッタリング
方法とその装置を提供することができる。
断面図である。
図である。
図である。
す側面図である。
る。
示す側面図である。
す正面断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 ロール状フィルムを連続的に移送しなが
らこのフィルム上にスパッタリングにより薄膜を形成す
る方法において、放電空間にスパッタリング用ガスを供
給するにあたり、導入管の一側面に設けた第1の噴出口
よりこの導入管を収納するノズルケース内にスパッタリ
ング用ガスを導入し、この導入ガスをこのケースの上記
第1の噴出口の裏面側に位置する第2の噴出口より、放
電空間に供給することを特徴とするスパッタリング方
法。 - 【請求項2】 真空槽内に、ロール状フィルムを装着し
巻き出す巻出軸と、巻き出しフィルムを巻き付け保持し
ながらその上にスパッタリングにより薄膜を形成するキ
ャンロールと、薄膜形成後のフィルムを巻き取る巻取軸
とからなるフィルム移送手段、ターゲットを装着したカ
ソード、ターゲット近傍に位置するスパッタリング用ガ
スを供給するガス供給ノズルを具備するスパッタリング
装置において、上記のガス供給ノズルは、少なくとも一
端を塞いだ管の一側面に設けた第1の噴出口を有する導
入管と、この導入管を収納し、かつ上記第1の噴出口の
裏面側に位置する第2の噴出口を有するノズルケースと
からなり、上記第1の噴出口より導入したスパッタリン
グ用ガスを上記第2の噴出口より放電空間に供給する構
成としたことを特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項3】 ノズルケースの第2の噴出口の開口形状
が矩形であり、その短辺側寸法が3mm以上であるととも
に、導入管の第1の噴出口の最大寸法に対し2倍以上で
ある請求項2に記載のスパッタリング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002136024A JP4015879B2 (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | スパッタリング方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002136024A JP4015879B2 (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | スパッタリング方法とその装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003328124A true JP2003328124A (ja) | 2003-11-19 |
JP4015879B2 JP4015879B2 (ja) | 2007-11-28 |
Family
ID=29698195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002136024A Expired - Lifetime JP4015879B2 (ja) | 2002-05-10 | 2002-05-10 | スパッタリング方法とその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4015879B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104294223A (zh) * | 2013-07-19 | 2015-01-21 | 日东电工株式会社 | 溅射装置 |
JP2016008318A (ja) * | 2014-06-23 | 2016-01-18 | 住友金属鉱山株式会社 | ガス放出パイプ及びこれを具備する成膜装置並びにこの装置を用いた酸化物膜又は窒化物膜の成膜方法 |
-
2002
- 2002-05-10 JP JP2002136024A patent/JP4015879B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104294223A (zh) * | 2013-07-19 | 2015-01-21 | 日东电工株式会社 | 溅射装置 |
KR20160067826A (ko) | 2013-07-19 | 2016-06-14 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 스퍼터 장치 |
JP2016008318A (ja) * | 2014-06-23 | 2016-01-18 | 住友金属鉱山株式会社 | ガス放出パイプ及びこれを具備する成膜装置並びにこの装置を用いた酸化物膜又は窒化物膜の成膜方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP4015879B2 (ja) | 2007-11-28 |
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