JP2004211202A - スパッタリング用ターゲットとこれを含むスパッタチャンバー及びスパッタリング方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 スパッタ工程において導電性ターゲットの使用効率を向上できるスパッタリング用ターゲットとこれを含むスパッタチャンバー及びスパッタリング方法を提供する。
【解決手段】 スパッタリング用導電性ターゲットは、導電性粒子を蒸着させて導電膜を積層するスパッタチャンバーに取り付けられ、中央部と、中央部の両側に位置し中央部より厚い縁部、及び中央部と縁部に位置し縁部の上面の垂直に対して３０〜７０°の範囲の傾斜角を有するテーパ部を含む。
【選択図】 図１ａ
Description
本発明は、スパッタリング用ターゲットとこれを含むスパッタチャンバー及びスパッタリング方法に関し、更に詳しくは、半導体素子または液晶表示装置用基板に導電膜を積層するためにスパッタ工程を実施する際に、導電性粒子を発生させるスパッタリング用ターゲットとこれを含むスパッタチャンバー及びスパッタリング方法に関する。
一般に、半導体素子は、導電膜や絶縁膜を積層する成膜工程と所望の導電膜や絶縁膜をパターニングする写真エッチング工程を利用して形成し、成膜工程において特に導電膜はスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）により積層する。
スパッタリング成膜工程は、スパッタリングチャンバーの内部を真空に維持した状態で導電性物質からなる導電性ターゲットに磁性を利用して衝突用粒子を誘導し衝突させ、導電性ターゲットから導電性粒子を発生させた後、基板の上に導電性粒子を誘導し、基板の表面上に所定の導電膜を形成することである。
このようなスパッタリング成膜工程で、導電性ターゲットは一定の厚さにプレートに固定されており、マグネットカソードは基板を支持するプレートの後面で左右に移動しながら磁性を発生させて衝突用粒子を誘導する。
しかし、マグネットカソードが移動方向を反対に転換する時点で、マグネットカソードが長い時間留まるため、スパッタ工程が進められるにつれて導電性ターゲットの縁は他の部分より激しく腐食する。これで、導電性ターゲットの使用効率が２０〜３０％の範囲に減少し、使用周期も減少する。
本発明は、前記の問題点に鑑みて成されたもので、スパッタ工程で導電性ターゲットの使用効率を向上できるスパッタリング用ターゲットとこれを含むスパッタチャンバー及びスパッタリング方法を提供することにその目的がある。
本発明によるスパッタリング用ターゲットとこれを含むスパッタチャンバー及びこれを利用したスパッタリング方法で、ターゲットは基板と対向する面の一部がターゲットの垂直に対して３０〜７０°の範囲の傾斜角を有する傾斜面となっているテーパ部を含む。
詳細には、本発明によるスパッタリング用ターゲットは、導電性粒子を蒸着させて導電膜を積層するスパッタチャンバーに取り付けられ、中央部と、中央部の両側に位置し中央部より厚い縁部、及び中央部と縁部に位置し縁部の上面の垂直に対して３０〜７０°の範囲の傾斜角を有するテーパ部を含む。
スパッタリング用ターゲットは、スパッタチャンバーのマグネットカソードを往復させて導電性粒子を蒸着するスキャニング方式のスパッタチャンバーに用いることが好ましい。このようなスパッタリング用ターゲットは、液晶表示装置用基板の製造工程で、マグネットカソードを用いて導電性粒子を前記基板の上に蒸着させるスパッタチャンバーに装着させ、スパッタリングを実施できる。
この時、基板の境界線は前記テーパ部に位置するように装着することが好ましく、スパッタリング用ターゲットは厚さが異なる部分を各々分割して装着するように構成できる。
本発明による導電性ターゲットは、スパッタ工程で腐食が最も多い縁部を比較的に腐食が少ない中央部より厚く形成することで、導電性ターゲットの使用効率を向上させることができる。そして、中央部と縁部との間に緩やかな傾斜角を有するテーパ部を設け、スパッタリング工程の際に縁部とテーパ部との間の角部に再蒸着されることを防止し、再蒸着により発生する黒化現象を防止することができる。
添付した図面を参照して本発明の実施例に対して本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
本発明の実施例によるスパッタリング用ターゲットについて図面を参照して詳細に説明する。図１ａは、本発明によるスパッタチャンバー内の導電性ターゲットとこれを支持するプレートの構造を示した断面図であり、図１ｂは、本発明の実施例による導電性ターゲットの構造を示した平面図である。
スパッタリング工程で、導電膜を積層するためにスパッタリングターゲットとして使用する導電性ターゲット１０は、図１ａのように、部分的に異なる厚さを有し、縁部１０ａが中央部１０ｂより厚く形成されている。そして、縁部１０ａと中央部１０ｂとの間には厚さが変化するテーパ部１０ｃがあり、このテーパ部１０ｃは、縁部１０ａから中央部１０ｂまで緩やかな傾斜角（θ）を有する傾斜面を有している。ここで、縁部１０ａの上面の垂直に対する傾斜角（θ）は１０°以上であることが好ましく、特に３０〜７０°の範囲が好ましい。
このような導電性ターゲット１０は、図１ａのように、スパッタリング工程でプレート２０に装着されており、衝突用粒子を誘導するためのマグネットカソード３０は、導電性ターゲット１０が装着されているプレート２０の反対側に装着され、矢印で示すように導電性ターゲット１０の縁部１０ａの間を往復する。また、スパッタリング工程で導電性粒子が積層される基板縁部の境界線はテーパ部１０ｃに位置するように装着される。
この時、図１ｂのように、傾斜面を有するテーパ部１０ｃはマグネットカソード３０の往復方向に対して垂直であり、導電性ターゲット１０の両側に平行に形成されている。これは、マグネットカソード３０が往復しながらスパッタリングが行われるスキャニング方式のスパッタチャンバーに用いる導電性ターゲット１０の特徴である。
このような本発明による導電性ターゲット１０は、マグネットカソード３０が往復作動する際に方向転換が行われる地点に対応する縁部１０ａが他の部分に比して厚く形成されている。従って、マグネットカソード３０のターニング地点両端で局部的に激しい腐蝕が発生しても導電性ターゲット１０の使用周期を延長することができる。
また、本発明による導電性ターゲット１０は、テーパ部１０ｃの傾斜面角度が３０〜７０°で緩やかなので、スパッタリング工程時に縁部１０ａとテーパ部１０ｂとの間の角部における再蒸着を防止することができる。このような再蒸着不良は、スパッタリングされた導電性粒子が導電性ターゲット１０に再び蒸着される現象であって、特に液晶表示装置の製造工程で透明導電膜を積層するために用いられるＩＴＯまたはＩＺＯのターゲットを使用する時に角部が黒く変化する黒化現象として現れ、本発明の構造によればこのような黒化現象を防止できる。
このような導電性ターゲット１０は、厚さが異なる部分が一体となっているが、作製の便利性を図るために、厚さが異なる部分を各々分割し、分割された導電性ターゲットをプレート２０に各々装着することもできる。
また、液晶表示装置用基板の大きさが大型化するにつれて基板の大きさも大きくなり、基板の大きさが６８０×８８０ｍｍ以上である液晶表示装置用基板の製造工程では、プレート２０の後面で磁界を形成するマグネットカソード３０を２個以上で設計してもよく、その数は必要に応じて増減できる。
導電性ターゲット１０は、アルミニウムやアルミニウム合金、クロムやクロム合金、モリブデンやモリブデン合金、銅や銅合金、またはＩＴＯ、ＩＺＯのような様々な素材で形成できる。
このような導電性ターゲット１０の縁部は、１０ｍｍ程度の厚さを有し、中央部は５ｍｍ程度の厚さを有するが、使用周期は中央部１０ｂ及びテーパ部１０ｃでは１〜２ｍｍ程度、縁部１０ｃでは７〜８ｍｍ程度の腐蝕が発生した時点である。
次に、本発明の実施例による導電性ターゲットを利用してスパッタリング工程を実施するスパッタチャンバーについて図面を参照して具体的に説明する。図２は、本発明の実施例による導電性ターゲットを用いてスパッタリング工程を実施するスパッタチャンバーの構造を示した構成図である。特に、本実施例では、液晶表示装置用基板を製造するために使用し、スパッタリング工程時マグネットカソードが移動するスキャニング方式のスパッタチャンバーを例として挙げて説明する。
本発明の実施例による導電性ターゲットを用いてスパッタリング工程を実施するスパッタリング装置は、真空中にロードロックチャンバーに投入される液晶表示装置用基板を移送するトランスファチャンバー、このトランスファチャンバーを経由した液晶表示装置用基板の表面に所定の導電膜を形成するスパッタチャンバーで構成されている。
スパッタチャンバー１は、図２に示すように、プラズマ放電により液晶表示装置用基板３の表面を導電性粒子が蒸着するようにチャンバー１の内部を真空に形成し、その一側にはアルゴンガスを供給するガスライン５が備えられており、基板３を複数のピン７で支持する支持台９と導電性ターゲット１０を支持するプレート２０をチャンバー１の内側に備えている。
ここで、支持台９は、スパッタチャンバー１の一側に具備されたゲート１５に投入される基板３を水平状態で受け、導電性ターゲット１０と平行な垂直状態に旋回できるようにその一側がヒンジ軸１７でスパッタチャンバー１内に装着されている。
プレート２０は、支持台９が垂直状態に旋回した時、支持台９に装着された基板３の表面がプレート２０に装着された導電性ターゲット１０と平行に対向状態となるようにスパッタチャンバー１の側面に固定装着されている。そして、このプレート２０の導電性ターゲット１０のプレート２０の反対側には、図面から出たり入ったりする左右方向に往復作動するマグネットカソード３０が備えられている。
このようなスパッタチャンバー１を用いたメタルスパッタ工程のために、プレート２０に電源を印加させ、マグネットカソード３０を図１ａに示すとおりに左右に往復作動させると、導電性ターゲット１０から導電性粒子が放出される。このように放出された導電性粒子は、導電性ターゲット１０と基板３との間に形成されたプラズマ放電状態でマグネットカソード３０が形成する移動磁界の誘導によって基板３表面に蒸着され、基板３には所定の導電膜が形成される。
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
１ スパッタチャンバー
３ 基板
１０ 導電性ターゲット
１０ａ 縁部
１０ｂ 中央部
１０ｃ テーパ部
２０ プレート
３０ マグネットカソード
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Claims (10)
- 導電性粒子を蒸着させて導電膜を積層するスパッタチャンバーに取り付けられ、中央部と、前記中央部の両側に位置し前記中央部より厚い縁部、及び前記中央部と前記縁部に位置し前記縁部の上面の垂直に対して３０〜７０°範囲の傾斜角を有するテーパ部を含むスパッタリング用ターゲット。
- 前記スパッタリング用ターゲットは、スパッタチャンバーのマグネットカソードを往復させ、前記導電性粒子を蒸着するスキャニング方式のスパッタチャンバーに使用する請求項１に記載のスパッタリング用ターゲット。
- 液晶表示装置用基板の製造工程でマグネットカソードを用いて導電性粒子を前記基板の上に蒸着させるスパッタチャンバーにおいて、請求項１のスパッタリングターゲットを装着してスパーターニング工程を実施するスパッタチャンバー。
- 前記スパッタチャンバーは、前記マグネットカソードを往復させて前記導電性粒子を蒸着するスキャニング方式の請求項３に記載のスパッタチャンバー。
- 前記基板の境界線が前記テーパ部に位置するように装着する請求項３に記載のスパッタチャンバー。
- 前記スパッタリング用ターゲットは厚さが異なる部分が各々分割されて装着された請求項２に記載のスパッタチャンバー。
- 液晶表示装置用基板の製造工程でマグネットカソードを用いて導電性粒子を前記基板の上に蒸着させるスパッタリング方法において、請求項１のスパッタリングターゲットを装着してスパーターニング工程を実施するスパッタリング方法。
- 前記マグネットカソードを往復させて前記基板の上に前記導電性粒子を蒸着するスキャニング方式を用いる請求項７に記載のスパッタリング方法。
- 前記基板の境界線が前記テーパ部に位置するように装着する請求項７に記載のスパッタリング方法。
- 前記スパッタリング用ターゲットの厚さが異なる部分は各々分割して装着する請求項７に記載のスパッタリング方法。
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