JP2010007123A - スパッタリング装置及び液晶装置の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ターゲットの酸化を抑制し、無機配向膜の製造能率の向上を図ることができるスパッタリング装置及び液晶装置の製造装置を提供する。
【解決手段】基板Ｗを収容すると共に、基板Ｗに沿って酸素ガスを供給するガス供給手段２２を備える成膜室２Ａと、対向する一対のターゲット５ａ、５ｂからプラズマＰｚによりスパッタ粒子５ｐを生じさせ、スパッタ粒子５ｐを成膜室２Ａに形成された開口部２Ａ１を介して基板Ｗに向けて放出するスパッタ粒子放出装置３とを備えて、無機配向膜を形成するスパッタリング装置１であって、開口部２Ａ１が設けられる位置と、ターゲット５ａ、５ｂが設けられる位置との間に設けられ、開口部２Ａ１から流出する上記酸素ガスの酸素を付着させるための付着部３０を有するという構成を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スパッタリング装置及び液晶装置の製造装置に関する。

従来、液晶装置にポリイミド膜等の有機配向膜が用いられていたが、液晶プロジェクタのように高出力光源を備えた液晶装置において該有機配向膜を用いた場合、光エネルギーにより有機物がダメージを受けて液晶の配向不良を生じる場合があった。特に、液晶プロジェクタの小型化及び高輝度化を図った場合には、液晶パネルに入射する単位面積あたりの光エネルギーが増加し、該入射光の吸収により有機配向膜そのものが分解し、さらに、光エネルギーを吸収することによる発熱でさらにその分解が加速されてしまう。その結果、有機配向膜に多大なダメージが付加され、液晶装置の表示特性を低下させてしまうという問題があった。

そこで、近年、このような有機配向膜に代わって無機配向膜を液晶装置に適用させることが進められている。無機配向膜の形成方法には、蒸着法、スパッタ法等が挙げられるが、蒸着法では大型の基板に低欠陥密度の膜を形成することが困難であり、スパッタ法での無機配向膜の形成が強く求められているという背景がある。
このような背景の下、特許文献１には、一対のターゲットからプラズマによりＳｉ等のスパッタ粒子を生じさせ、該スパッタ粒子を、開口部を介して基板に向かって斜め方向から入射させ、基板上に付着させる。さらに、基板が収容される成膜室において酸素を含むガスを供給して、基板上に付着したスパッタ粒子を酸化させ、ＳｉＯ_２等の無機配向膜を形成するスパッタリング装置を備える液晶装置の製造装置及び製造方法が開示されている。
特開２００７−２８６４０１号公報

しかしながら、上記スパッタリング装置において、酸素を含むガスが成膜室から開口部を介してターゲットが設けられる側に流出すると、ターゲットが設けられる位置近傍の酸素濃度が上がり、ターゲットの表面が酸化されてしまう場合がある。ターゲット表面が酸化されると、スパッタレートが大幅に低下してスパッタ法を円滑に行うことが困難となり、無機配向膜の製造能率の低下を招く虞があるという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ターゲットの酸化を抑制し、無機配向膜の製造能率の向上を図ることができるスパッタリング装置及び液晶装置の製造装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明は、基板を収容すると共に、上記基板に沿って酸素を含む酸化用ガスを供給するガス供給部を備える成膜室と、対向する一対のターゲットからプラズマによりスパッタ粒子を生じさせ、上記スパッタ粒子を上記成膜室に形成された開口部を介して上記基板に向けて放出するスパッタ粒子放出部とを備えて、上記基板上に付着した上記スパッタ粒子を上記酸化用ガスにより酸化させ、上記基板上に無機配向膜を形成するスパッタリング装置であって、上記開口部が設けられる位置と、上記ターゲットが設けられる位置との間に設けられ、上記開口部から流出する上記酸化用ガスの酸素を付着させるための付着部を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、開口部が設けられる位置と、ターゲットが設けられる位置との間において設けられた付着部に、酸化用ガスの酸素が付着する。したがって、酸化用ガスの酸素がターゲット近傍に至る前に、付着部３０に付着されるため、ターゲット近傍の酸素濃度を下げることができる。

上記付着部は、上記スパッタ粒子放出部から放出される上記スパッタ粒子の一部を付着させて、付着した上記スパッタ粒子と上記開口部から流出する上記酸化用ガスの酸素との間で酸化を生じさせるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、スパッタ粒子放出部から放出されるスパッタ粒子の一部（例えば、開口部外に漏れたスパッタ粒子）が、開口部が設けられる位置と、ターゲットが設けられる位置との間に設けられた付着部に付着する。このスパッタ粒子は、成膜室に至る前に付着部に付着されるため、酸化用ガスの酸素と未反応、あるいは、完全に酸化されていない状態となる。ここで、開口部を介して酸化用ガスが成膜室から流出しても、付着部に付着したスパッタ粒子と酸化用ガスの酸素との間で酸化が生じて、その酸素がターゲット近傍に至る前に消費される。したがって、ターゲット近傍の酸素濃度を下げることができる。

また、本発明においては、上記付着部は、複数のフィンを有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、付着部の表面積を広くすることで酸化用ガスの酸素との反応の面積が広くなり、より多くの酸素を付着部において消費することが可能となる。

また、本発明においては、上記フィンの向きは、上記酸化用ガスが流通する流通経路に沿う向きに設定されるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、酸化用ガスの流通を阻害することなく、また、フィンの両面に酸化用ガスが流通することにより酸化用ガスと接する面積を広く採ることが可能となる。

また、本発明においては、上記付着部を加熱する加熱部を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、加熱部の加熱により付着部の温度を上昇させ、酸化用ガスの酸素の酸化による付着部への付着をより促進させることができる。

また、本発明においては、上記付着部は、上記開口部近傍に設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、開口部近傍で、酸化用ガスの酸素を消費することができる。

また、本発明においては、上記開口部から流出する上記酸化用ガスを上記ターゲットに向かう方向と異なる方向に導く排気部を備えるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、酸化用ガスを、ターゲット近傍に到達しないように排気することができる。

また、本発明においては、上記付着部は、着脱可能に設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、例えば、表面が完全に酸化された付着部を取り外し、新たな付着部を取り付けることができ、メンテナンスの容易化を図ることができる。

また、本発明においては、上記のスパッタリング装置を備える液晶装置の製造装置が得られる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、本発明に係るスパッタリング装置を液晶装置の製造装置に適用した場合について説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は本発明の係るスパッタリング装置１の一実施の形態を示す概略構成図である。
図１に示すように、スパッタリング装置１は、液晶装置の構成部材となる基板Ｗ上にスパッタ法により無機配向膜を成膜する装置であり、基板Ｗを収容する成膜室２Ａを備える真空チャンバー２と、前記基板Ｗの表面に無機材料からなる配向膜をスパッタ法により形成するスパッタ粒子放出装置（スパッタ粒子放出部）３とを備えている。
スパッタ粒子放出装置３は、そのプラズマ生成領域に放電用のアルゴンガスを流通させる第１のガス供給手段２１を備えており、成膜室２Ａは、内部に収容された基板Ｗ上に飛来する配向膜材料と反応して無機配向膜を形成する反応ガスとしての、酸素ガス（酸化用ガス）を供給する第２のガス供給手段２２を備えている。

スパッタ粒子放出装置３は、２枚のターゲット５ａ、５ｂを対向配置してなる対向ターゲット型の装置であり、第１のターゲット５ａは略平板状の第１電極９ａに装着され、第２のターゲット５ｂは略平板状の第２電極９ｂに装着されている。電極９ａ、９ｂに支持されたターゲット５ａ、５ｂは、基板Ｗ上に形成する無機配向膜の構成物質を含む材料、例えばシリコン（Ｓｉ）からなるものとされる。またターゲット５ａ、５ｂは図示Ｙ方向に延びる細長い板状のものが用いられており、互いの対向面がほぼ平行になるように設置されている。
第１電極９ａには直流電源又は高周波電源からなる電源４ａが接続され、第２電極９ｂには直流電源又は高周波電源からなる電源４ｂが接続されており、各電源４ａ、４ｂから供給される電力によりターゲット５ａ、５ｂが対向する空間（プラズマ生成領域）にプラズマＰｚを発生させるようになっている。

第１電極９ａのターゲット５ａと反対側にはターゲット５ａを冷却するための第１の冷却手段８ａが設けられており、第１の冷却手段８ａには、第１の冷媒循環手段１８ａが配管等を介して接続されている。また第２電極９ｂのターゲット５ｂと反対側には、ターゲット５ｂを冷却するための第２の冷却手段８ｂが設けられており、第２の冷却手段８ｂには、配管等を介して第２の冷媒循環手段１８ｂが接続されている。

第１の冷却手段８ａは、ターゲット５ａとほぼ同一の平面寸法に形成されており、第１電極９ａを介してターゲット５ａと平面視で重なる位置に配設されている。また、第２の冷却手段８ｂについても同様にターゲット５ｂと平面視で重なる位置に配設されている。冷却手段８ａ、８ｂは内部に冷媒を流通させる冷媒流路を備えており、かかる冷媒流路に対して冷媒循環手段１８ａ、１８ｂから供給される冷媒を循環させることでターゲット５ａ、５ｂの冷却を行うようになっている。
なお、冷却手段８ａ、８ｂは、導電部材により作製してそれぞれ第１電極９ａ、９ｂと電気的に接続してもよく、この場合には冷却手段８ａ、８ｂに対しそれぞれ電源４ａ、４ｂを電気的に接続することができる。また、第１電極９ａ、９ｂの内部に冷媒流路を形成することで第１電極９ａ、９ｂが冷却手段を兼ねる構成としてもよい。

第１の磁界発生手段１６ａは、矩形枠状の永久磁石、電磁石、これらを組み合わせた磁石等からなり、矩形状のターゲット５ａの外周端に沿って配置された矩形枠状であり、第２の磁界発生手段１６ｂも同様である。従って第１の磁界発生手段１６ａと第２の磁界発生手段１６ｂとは、対向配置されたターゲット５ａ、５ｂの外周部で互いに対向して配置されている。そして、これらの磁界発生手段１６ａ、１６ｂがターゲット５ａ、５ｂを取り囲むＸａ方向の磁界をスパッタ粒子放出装置３内に発生させ、かかる磁界によってプラズマＰｚに含まれる電子をプラズマ生成領域内に拘束する電子拘束手段を構成している。

スパッタリング装置１により液晶装置の構成部材である基板Ｗ上に無機配向膜を形成するには、第１のガス供給手段２１からアルゴンガスを導入しつつ、第１電極９ａ及び第２電極９ｂにＤＣ電力（ＲＦ電力）を供給することで、ターゲット５ａ、５ｂに挟まれる空間にプラズマＰｚを発生させ、プラズマ雰囲気中のアルゴンイオン等をターゲット５ａ、５ｂに衝突させることで、ターゲット５ａ、５ｂから配向膜材料（シリコン）をスパッタ粒子５ｐとしてたたき出し、さらにプラズマＰｚに含まれるスパッタ粒子５ｐのうち、プラズマＰｚから開口部３ａ側へ飛行するスパッタ粒子５ｐのみを選択的に真空チャンバー２側へ放出する。そして、基板Ｗの鉛直下方側の斜め方向から飛来したスパッタ粒子５ｐと、成膜室２Ａを流通する酸素ガスとを基板Ｗ上で反応させることで、シリコン酸化物からなる配向膜を基板Ｗ上に形成するようになっている。

真空チャンバー２には、遮蔽板２Ｃを挟んで成膜室２Ａと、導入室２Ｂとが形成されている。また、真空チャンバー２には、その内部圧力を制御し、所望の真空度を得るための排気制御装置（排気部）２０が、成膜室２Ａに設けられた配管２０ａ及び導入室２Ｂに設けられた配管２０ｂを介して接続されている。
また、真空チャンバー２は、導入室２Ｂ図示下側の壁面から外側に突出するようにして、スパッタ粒子放出装置３との接続部を成す筒状の装置接続部２５が形成されている。該装置接続部２５は、その中心軸と、成膜室２Ａ内部に収容される基板Ｗの成膜面法線方向（図示Ｚ軸方向）とが、所定の角度（θ１）を成すように斜め方向に延びて形成されており、その先端部に接続されるスパッタ粒子放出装置３を、基板Ｗに対して所定の角度で斜めに向けて配置することができるようになっている。すなわち、スパッタ粒子放出装置３から放出されるスパッタ粒子５ｐが、装置接続部２５及び成膜室２Ａに形成された開口部２Ａ１を介して、所定の角度の斜め方向から基板Ｗに対して入射される構成となっている。

第２のガス供給手段２２は、成膜室２Ａにおいて排気制御装置２０が設けられる側と反対側に接続されており、第２のガス供給手段２２から供給される酸素ガスは、矢印２２ｆで示すように、成膜室２Ａの＋Ｘ側から基板Ｗ上を経由して排気制御装置２０側へ図示−Ｘ方向に流通するようになっている。

また、本実施形態の液晶装置の製造装置では不図示であるが、成膜室２Ａの真空度を保持した状態での基板Ｗの搬入および搬出を可能とするロードロックチャンバーが、成膜室２ＡのＸ軸方向外側に備えられている。ロードロックチャンバーにも、これを独立して真空雰囲気に調整する排気制御装置が接続され、ロードロックチャンバーと成膜室２Ａとは、チャンバー間を気密に閉塞するゲートバルブを介して接続されている。かかる構成により、成膜室２Ａを大気に解放することなく基板Ｗの出し入れを行えるようになっている。

成膜室２Ａの前記上方壁面の鉛直下方側には、基板ホルダ６が設けられており、基板Ｗをその被処理面（成膜面）が水平（ＸＹ面に平行）になるようにして保持できるようになっている。基板ホルダ６には、基板ホルダ６をロードロックチャンバー（図示せず）側からその反対側へ水平に搬送する移動手段６ａが接続されている。移動手段６ａによる基板Ｗの搬送方向は、図１においてＸ軸方向に平行であり、ターゲット５ａ、５ｂの長さ方向（Ｙ軸方向）と直交する方向となっている。

また、基板ホルダ６には、保持した基板Ｗを加熱するためのヒータ７が設けられており、さらに、保持した基板Ｗを冷却するための第３の冷却手段８ｃが設けられている。ヒータ７は、電源等を具備した制御部７ａに接続されており、制御部７ａを介した昇温動作により所望の温度に基板ホルダ６を加熱し、これによって基板Ｗを所望の温度に加熱できるように構成されている。一方、第３の冷却手段８ｃは、第３の冷媒循環手段１８ｃと配管等を介して接続されており、第３の冷媒循環手段１８ｃから供給される冷媒を循環させることにより所望の温度に基板ホルダ６を冷却し、これによって基板Ｗを所望の温度に冷却するように構成されている。

導入室２Ｂには、開口部２Ａ１が設けられる位置と、ターゲット５ａ、５ｂが設けられる位置との間に、付着部３０が複数設けられている。より詳しくは、付着部３０は、開口部２Ａ１近傍の周囲であって、遮蔽板２Ｃの導入室２Ｂ側の面に配設され、さらに、装置接続部２５近傍の周囲であって、遮蔽板２Ｃに対向する導入室２Ｂの側面に配設される。
付着部３０は、スパッタ粒子５ｐが付着する所定の表面積を確保するため、表面積を大きく採ることができる構造物であることが望ましく、本実施形態では、複数のフィンで構成されるフィン構造を有している。本実施形態のフィンは、平板形状を有しており、図中Ｙ方向において複数並設されている。また、フィンの向きは、ガス供給手段２２から排気制御装置２０に向かう酸素ガスの流通経路に沿う向きに設定されている。また、フィンは、ステンレス板もしくはアルミニウム板の表面に、例えばプラズマ溶射により酸化アルミニウム皮膜を形成したものを用いるのが望ましい。すなわち、アルミニウム皮膜は、多孔質、且つ、粗い表面を有しており、スパッタ粒子５ｐを捕獲し易くする作用がある。

付着部３０には、Ｙ方向において複数のフィンに跨って設けられるヒータ（加熱部）３１が接続される。ヒータ３１は、電気により発熱する構成であっても、あるいは、ガス、空気、油等の熱媒体を流通させることで発熱する構成等であっても良いが、本実施形態では、電気により発熱する構成を採用する。このようなヒータ３１は、ヒータ７の温度制御をする電源等を具備した制御部７ａに兼用して接続されて付着部３０を所望の温度に加熱できるように構成されても良いし、また新たに電源等を具備した制御部を設け、該制御部に接続される構成であっても良い。また、このようなヒータ３１が接続されるフィンは、ヒータ３１の熱をフィン全体に伝導させる熱伝導特性の高い部材から形成される構成であることが望ましい。

続いて、上記構成のスパッタリング装置１の動作について説明する。
先ず、基板Ｗとして、液晶装置用基板としてスイッチング素子や電極等、所定の構成部材が形成された基板を用意する。次いで、基板Ｗを成膜室２Ａに併設されたロードロックチャンバー内に収容し、ロードロックチャンバー内を減圧して真空状態とする。また、これとは別に、排気制御装置２０を作動させて成膜室２Ａ及び導入室２Ｂ内を所望の真空度に調整しておく。

続いて、基板Ｗを成膜室２Ａ内に搬送し、基板ホルダ６にセットする。そして、配向膜形成の前処理として、基板ホルダ６のヒータ７によって基板Ｗを例えば２５０℃〜３００℃程度で加熱し、基板Ｗの表面に付着した吸着水やガスなどの脱水・脱ガス処理を行う。次いで、ヒータ７による加熱を停止した後、スパッタリングによる基板温度の上昇を抑制するため、冷媒循環手段１８ｃを作動させて冷却手段８ｃに冷媒を循環させることで基板Ｗを所定温度、例えば室温に保持する。

次に、アルゴンガスを第１のガス供給手段２１からスパッタ粒子放出装置３内に所定流量で導入し、酸素ガスを第２のガス供給手段２２から所定流量で成膜室２Ａ内に導入するとともに、排気制御装置２０を作動させ、所定の操作圧力、例えば１０^−１Ｐａ程度に調整する。酸素ガスプラズマでは酸素ラジカル、酸素の負イオンが発生するため、本実施形態のスパッタリング装置１では、プラズマ生成領域であるターゲット５ａ、５ｂの前面にはアルゴンガスのみを導入し、酸素ガスは別系統のガス供給路から基板Ｗ上へ流入させている。また、成膜中にも必要に応じてヒータ７、冷却手段８ｃを作動させることにより、基板Ｗを室温に保持することが好ましい。

その後、このような成膜条件のもとで、移動手段６ａにより基板Ｗを図中のＸ方向に所定の速度で移動させつつ、スパッタ粒子放出装置３によるスパッタリングを行う。すると、ターゲット５ａ、５ｂからは、配向膜材料となるスパッタ粒子５ｐが放出され、開口部３ａを介して成膜室２Ａ内に至り、開口部３ａにより進行方向を規制されたスパッタ粒子５ｐのみが基板Ｗ上に入射するようになる。またこのとき、スパッタ粒子放出装置３の電子拘束手段（磁界発生手段１６ａ、１６ｂ）によりプラズマＰｚに含まれる電子やイオン状物質が捕捉又は反射されるため、これらの電子やイオン状物質が基板Ｗに到達するのを防止することができる。
一方、開口部３ａを通過しないスパッタ粒子５ｐは、開口部３ａ近傍の付着部３０、あるいは、装置接続部２５近傍の付着部３０に付着することとなる。

基板Ｗに入射したスパッタ粒子５ｐは、基板Ｗ上で酸素ガスと反応してシリコン酸化物（ＳｉＯ_ｘ）の被膜を形成する。このように基板Ｗに対して斜めに傾けて配置されたスパッタ粒子放出装置３から放出されたスパッタ粒子５ｐは、基板Ｗの成膜面に対して所定の角度、すなわち前記θ_１で入射するようになる。その結果、基板Ｗ上で酸素ガスとスパッタ粒子５ｐとの反応を伴って堆積した無機配向膜は、前記の入射角θ_１に対応した角度で傾斜する柱状構造を有した無機配向膜となる。

酸素ガスは、上記のように酸化により無機配向膜を形成する一方、その一部が、ガス供給手段２１のアルゴンガスの流れに対向して、無機配向膜が成膜される成膜室２Ａから開口部２Ａ１を介して、導入室２Ｂ側に微量に流出する（矢印２２ｇで示す）ことがある。
ここで、付着部３０に付着したスパッタ粒子５ｐは、成膜室２Ａに至る前に付着部３０に付着されるため、酸素ガスと未反応、あるいは、完全に酸化されていない状態となっている。また、ヒータ３１の発熱によりフィンが加熱され、フィンの表面が、付着したスパッタ粒子５ｐの酸化を促進させる雰囲気に調整されている。

また、導入室２Ｂに配管２０ｂを介して接続された排気制御装置２０の作用により、流出した酸素ガスは、アルゴンガスと共に−Ｘ方向に吸引される。付着部３０のフィンは、このような酸素ガスの流通経路に沿う向きに設定されるため、酸素ガスの流通を阻害することなく、また、フィンの両面に酸素ガスが流通することになり、酸素ガスと接する面積を広く採ることが可能となる。

したがって、開口部２Ａ１を介して酸素ガスが成膜室２Ａから流出しても、付着部３０に付着したスパッタ粒子５ｐと酸素ガスとの間で酸化が生じて、その酸素ガスが含む酸素がターゲット５ａ、５ｂ近傍に至る前に消費される。また、排気制御装置２０の作用より、酸素ガスをターゲット５ａ、５ｂ近傍に到達しないように排気することができる。このことから、ターゲット５ａ、５ｂ近傍の酸素濃度が下がり、ターゲット５ａ、５ｂの表面の酸化を抑制することができる。
なお、酸素ガスにより酸化されたスパッタ粒子５ｐは、フィン表面にシリコン酸化物（ＳｉＯ_ｘ）の被膜を形成することとなる。したがって、付着部３０を着脱可能な構成にし、スパッタリング装置１のメンテナンス時において、付着部３０を回収して新たな付着部３０を設置する構成にすることが望ましい。

したがって、上述した本実施形態によれば、基板Ｗを収容すると共に、基板Ｗに沿って酸素ガスを供給するガス供給手段２２を備える成膜室２Ａと、対向する一対のターゲット５ａ、５ｂからプラズマＰｚによりスパッタ粒子５ｐを生じさせ、スパッタ粒子５ｐを成膜室２Ａに形成された開口部２Ａ１を介して基板Ｗに向けて放出するスパッタ粒子放出装置３とを備えて、基板Ｗ上に付着したスパッタ粒子５ｐを酸素ガスにより酸化させ、基板Ｗ上に無機配向膜を形成するスパッタリング装置１であって、開口部２Ａ１が設けられる位置と、ターゲット５ａ、５ｂが設けられる位置との間に設けられ、開口部２Ａ１から流出する上記酸素ガスの酸素を付着させるための付着部３０を有するという構成を採用することによって、スパッタ粒子放出装置３から放出されるスパッタ粒子５ｐの一部が、開口部２Ａ１が設けられる位置と、ターゲット５ａ、５ｂが設けられる位置との間に設けられた付着部３０に、酸化用ガスの酸素が付着する。したがって、酸素ガスの酸素がターゲット５ａ、５ｂ近傍に至る前に付着部３０に付着されるため、ターゲット５ａ、５ｂ近傍の酸素濃度を下げることができる。
したがって、本実施形態では、ターゲット５ａ、５ｂの酸化を抑制し、無機配向膜の製造能率の向上を図ることができるスパッタリング装置１を提供できる効果がある。

また、本実施形態においては、付着部３０は、スパッタ粒子放出装置３から放出されるスパッタ粒子５ｐの一部を付着させて、付着したスパッタ粒子５ｐと開口部２Ａ１から流出する上記酸素ガスの酸素との間で酸化を生じさせるという構成を採用することによって、スパッタ粒子放出装置３から放出されるスパッタ粒子５ｐの一部（特に、開口部２Ａ１外に漏れたスパッタ粒子５ｐ）が、開口部２Ａ１が設けられる位置と、ターゲット５ａ、５ｂが設けられる位置との間に設けられた付着部３０に付着する。このスパッタ粒子５ｐは、成膜室２Ａに至る前に付着部３０に付着されるため、酸素ガスの酸素と未反応、あるいは、完全に酸化されていない状態となる。ここで、開口部２Ａ１を介して酸素ガスが成膜室２Ａから流出しても、付着部３０に付着したスパッタ粒子５ｐと酸素ガスとの間で酸化が生じて、その酸素がターゲット５ａ、５ｂ近傍に至る前に消費され、ターゲット５ａ、５ｂ近傍の酸素濃度を下げることができる。

また、本実施形態においては、付着部３０は、複数のフィンを有するという構成を採用することによって、付着部３０の表面積を広くすることができるため、スパッタ粒子５ｐの付着を容易にし、また、スパッタ粒子５ｐの付着する面積が広くなるため酸素ガスの酸素との反応の面積が広くなり、より多くの酸素を付着部３０において消費することが可能となる。

また、本実施形態においては、フィンの向きは、酸素ガスが流通する流通経路に沿う向きに設定されるという構成を採用することによって、酸素ガスの流通を阻害することなく、また、フィンの両面に酸素ガスが流通することにより酸素ガスと接する面積を広く採ることが可能となる。

また、本実施形態においては、付着部３０を加熱するヒータ３１を有するという構成を採用することによって、ヒータ３１の加熱により付着部３０の温度を上昇させ、付着したスパッタ粒子５ｐと酸素ガスの酸素との間の酸化をより促進させることができる。

また、本実施形態においては、付着部３０は、開口部２Ａ１近傍に設けられているという構成を採用することによって、開口部２Ａ１近傍で、酸素ガスの酸素を消費することができる。また、開口部２Ａ１近傍は、開口部２Ａ１を通過しなかったスパッタ粒子５ｐがより付着し易い位置であるため付着部３０による効果がより高まる。

また、本実施形態においては、開口部２Ａ１から流出する酸素ガスをターゲット５ａ、５ｂに向かう方向と異なる方向に導く排気制御装置２０を備えるという構成を採用することによって、酸素ガスをターゲット５ａ、５ｂ近傍に到達しない手前側で排気することができる。

また、本実施形態においては、付着部３０は、着脱可能に設けられているという構成を採用することによって、例えば、酸化されたスパッタ粒子５ｐが付着する付着部３０を取り外し、新たな付着部３０を取り付けることができ、メンテナンスの容易化を図ることができる。

また、本実施形態においては、ターゲット５ａ、５ｂの酸化を抑制し、無機配向膜の製造能率の向上を図ることができるスパッタリング装置１を備える液晶装置の製造装置が得られる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、本実施形態では、付着部３０に付着したスパッタ粒子５ｐを酸化させることで、付着部３０に開口部２Ａ１から流出する酸素ガスの酸素を付着させると説明したが、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、例えば、付着部３０が、鉄、銅、アルミニウム等の酸化される金属性材料等から形成されて、付着部３０自体が酸化することで、開口部２Ａ１から流出する酸素ガスの酸素を付着させる構成であっても良く、また、例えば、付着部３０に、Ｓｉ被膜等の酸化される膜が形成されたものを用いる構成であっても良いが、本実施形態のようにスパッタ粒子５ｐを付着させて酸化させる構成であれば、スパッタ法に伴うスパッタ粒子５ｐが飛散するパーティクル問題も同時に解消することができる。

また、例えば、本実施形態では、付着部３０のそれぞれにヒータ３１を設ける構成を採用したが、プラズマＰｚが発生する装置接続部２５近傍ではヒータ３１を設けずとも、プラズマＰｚの発熱により温度が上昇しスパッタ粒子５ｐの酸化を促進する雰囲気となるため、必ずしも付着部３０のそれぞれにヒータ３１を設ける必要は無い。しかし、プラズマＰｚが発生する領域から離れた開口部２Ａ１近傍に設けられた付着部３０においては、プラズマＰｚの発熱による温度の上昇が装置接続部２５近傍に設けられた付着部３０と比べて小さいため、ヒータ３１を設ける構成であることが望ましい。

また、例えば、開口部２Ａ１から排気制御装置２０に向かう酸素ガスの流路経路上の位置にある付着部３０においては、他の位置にある付着部３０より酸素ガスの消費がされやすいため、当該位置に設けられる付着部３０は、他の付着部３０よりフィンの大きさやフィンの数を増やす構成であることが望ましい。また、それと共に、ヒータ３１でより高温に温度調整する構成であることが望ましい。また、付着部３０が設けられる位置も、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、付着部３０が装置接続部２５の通路の位置に設けられる構成であっても良い。

また、例えば、本実施形態では、基板Ｗの鉛直方向下方側の面に配向膜が形成されるようになっているが、本発明でいう基板上とは、基板面の前記配向膜が形成される側を意味する表現であり、鉛直上方や下方を意味するものではない。

また、例えば、本実施形態では、スパッタ粒子５ｐとしてのシリコンを、酸素ガスと反応させることでシリコン酸化物を基板Ｗ上に成膜する場合について説明しているが、ターゲット５ａ、５ｂとして例えばアルミニウムなどを用い、ターゲット５ａ、５ｂに対してＲＦ電力を入力してスパッタ動作を行うことで、アルミニウム酸化物からなる無機配向膜を基板Ｗ上に形成する構成であっても良い。

（液晶装置）
以下、スパッタリング装置１を用いて製造することができる液晶装置の一例について図面を参照して説明する。
図２は、本実施形態の液晶装置を構成するＴＦＴアレイ基板８０の平面構成図である。
図３は、本実施形態の液晶装置の等価回路図である。図４は、ＴＦＴアレイ基板８０の画像表示領域を拡大して示す平面構成図である。図５は、図４のＡ−Ａ’線に沿う液晶装置の断面構成図である。
本実施形態の液晶装置は、図５に示すように、対向配置されたＴＦＴアレイ基板（第１基板）８０と、対向基板（第２基板）９０との間に液晶層５０を挟持した構成を備えたＴＦＴアクティブマトリクス方式の透過型液晶装置である。

図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板８０の中央には画像表示領域１０１が形成されている。画像表示領域１０１の周縁部にシール材８９が配設されており、かかるシール材８９により前記ＴＦＴアレイ基板８０と対向基板９０とを貼り合わせ、前記両基板８０，９０とシール材８９とに囲まれる領域内に液晶層（不図示）が封止される。シール材８９の外側には、後述する走査線に走査信号を供給する走査線駆動回路１１０と、後述するデータ線に画像信号を供給するデータ線駆動回路１２０とが実装されている。ＴＦＴアレイ基板８０の端部には外部回路に接続する複数の接続端子７９が設けられており、かかる接続端子７９には前記駆動回路１１０，１２０から延びる配線が接続されている。シール材８９の四隅には前記ＴＦＴアレイ基板８０と対向基板９０とを電気的に接続する基板間導通部７０が設けられており、基板間導通部７０も配線を介して接続端子７９と電気的に接続されている。

図３は、液晶装置の等価回路図である。液晶装置の画像表示領域には、複数のデータ線４６ａと、データ線４６ａと交差する方向に延びる複数の走査線４３ａとが形成されており、隣接する２本のデータ線４６ａと隣接する２本の走査線４３ａとに囲まれた矩形状の領域に対応して画素電極４９が配置されており、画像表示領域全体では画素電極４９が平面視マトリクス状に配列されている。各画素電極４９には、画素電極４９への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ３０が接続されている。ＴＦＴ３０のソースにはデータ線４６ａが接続されている。各データ線４６ａには、前述したデータ線駆動回路から画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが供給されるようになっている。

また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線４３ａが接続されている。走査線４３ａには、前述した走査線駆動回路から所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが供給される。一方、ＴＦＴ３０のドレインには画素電極４９が接続されている。そして、走査線４３ａから供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、ＧｍによりＴＦＴ３０を一定期間だけオンすることで、データ線４６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが、画素電極４９を介して各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれるようになっている。

液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極４９と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極４９と容量線４３ｂとの間に蓄積容量１７が液晶容量と並列に接続されている。

図４は、ＴＦＴアレイ基板８０の平面構成図である。本実施形態の液晶装置では、ＴＦＴアレイ基板上に、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide；ＩＴＯ）等の透明導電性材料からなる矩形状の画素電極４９（破線４９ａによりその輪郭を示す）が、マトリクス状に配列形成されている。各画素電極４９の縦横の境界に沿って、データ線４６ａ、走査線４３ａ及び容量線４３ｂが設けられている。本実施形態では、各画素電極４９の形成領域に対応する矩形状の領域が画素の平面領域に対応しており、マトリクス状に配列された画素毎に表示動作が行われるようになっている。

ＴＦＴ３０は、ポリシリコン膜等からなる半導体層４１ａを備えている。半導体層４１ａのソース領域（後述）には、コンタクトホール４５を介して、データ線４６ａが接続されている。また、半導体層４１ａのドレイン領域（後述）には、コンタクトホール４８ｂ（４８ａ）を介して、画素電極４９が接続されている。一方、半導体層４１ａにおける走査線４３ａとの対向部分には、チャネル領域４１ａ’が形成されている。

図５は、液晶装置の断面構造を示す図であり、図４のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図である。図５に示すように、本実施形態の液晶装置６０は、ＴＦＴアレイ基板８０と、これに対向配置された対向基板９０と、これらの間に挟持された液晶層５０とを備えて構成されている。ＴＦＴアレイ基板８０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体８０Ａ、及びその内側（液晶層側）に形成されたＴＦＴ３０や画素電極４９、さらにこれを覆う配向下地膜８５及び無機配向膜８６などを備えている。一方の対向基板９０は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体９０Ａ、およびその内側（液晶層側）に形成された共通電極６１、さらにこれを覆う配向下地膜９５、無機配向膜９２などを備えている。

基板本体８０Ａの内面側には、後述する第１遮光膜５１ａおよび第１層間絶縁膜５２が形成されている。第１層間絶縁膜５２上に島状の半導体層４１ａが形成されている。半導体層４１ａにおける走査線４３ａとの対向部分にはチャネル領域４１ａ’が形成されており、チャネル領域４１ａ’の両側にソース領域およびドレイン領域が形成されている。ＴＦＴ３０はＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を採用しており、ソース領域およびドレイン領域に、それぞれ不純物濃度が相対的に高い高濃度領域と、相対的に低い低濃度領域（ＬＤＤ領域）とが形成されている。チャネル領域４１ａ’側から順に形成された低濃度ソース領域４１ｂと高濃度ソース領域４１ｄとが前記ソース領域を構成し、チャネル領域４１ａ’側から順に形成された低濃度ドレイン領域４１ｃと高濃度ドレイン領域４１ｅとが前記ドレイン領域を構成している。

半導体層４１ａの表面にゲート絶縁膜４２が形成されており、ゲート絶縁膜４２上に走査線４３ａが形成されている。走査線４３ａのうちチャネル領域４１ａ’との対向部分はＴＦＴ３０のゲート電極を構成している。ゲート絶縁膜４２及び走査線４３ａを覆って第２層間絶縁膜４４が形成されている。第２層間絶縁膜４４上にデータ線４６ａ、及びドレイン電極４６ｂが形成されており、データ線４６ａの一部は第２層間絶縁膜４４に貫設されたコンタクトホール４５内に埋設されて高濃度ソース領域４１ｄと電気的に接続されている。一方、ドレイン電極４６ｂは、第２層間絶縁膜４４に貫設されたコンタクトホール４８ａを介して半導体層４１ａの高濃度ドレイン領域４１ｅと電気的に接続されている。

第２層間絶縁膜４４、データ線４６ａ、及びドレイン電極４６ｂを覆って第３層間絶縁膜４７が形成されている。第３層間絶縁膜４７の表面に画素電極４９が形成されており、画素電極４９は第３層間絶縁膜４７を貫通してドレイン電極４６ｂに達する画素コンタクトホール４８ｂを介してドレイン電極４６ｂと電気的に接続されている。かかる構造により、画素電極４９とＴＦＴ３０とが電気的に接続されている。さらに、画素電極４９を覆って、配向下地膜８５が形成され、配向下地膜８５上に無機配向膜８６が形成されている。
無機配向膜８６は、先に記載のようにシリコン酸化物によって好適に構成されるが、シリコン酸化物に限らず、アルミニウム酸化物、亜鉛酸化物、マグネシウム酸化物、インジウム錫酸化物、あるいはシリコン窒化物、チタン窒化物などにより形成してもよい。後述する無機配向膜９２についても同様である。

半導体層４１ａを延設して第１蓄積容量電極４１ｆが形成されている。また、ゲート絶縁膜４２を延設して誘電体膜が形成されており、かかる領域のゲート絶縁膜４２を介して前記第１蓄積容量電極４１ｆと対向する位置に第２蓄積容量電極を成す容量線４３ｂが配置されている。これにより、前記第１蓄積容量電極４１ｆと容量線４３ｂとが平面的に重なる位置に前述の蓄積容量５７が形成されている。
また、ＴＦＴ３０の形成領域に対応する基板本体８０Ａの表面に、第１遮光膜５１ａが形成されている。第１遮光膜５１ａは、ＴＦＴアレイ基板８０の外側からの光が、半導体層４１ａのチャネル領域４１ａ’、低濃度ソース領域４１ｂおよび低濃度ドレイン領域４１ｃに入射して光リークを生じるのを防止するものである。

一方、対向基板９０における基板本体９０Ａ上には、第２遮光膜６３が形成されている。第２遮光膜６３は、対向基板９０側からの光が半導体層４１ａのチャネル領域４１ａ’や低濃度ソース領域４１ｂ、低濃度ドレイン領域４１ｃ等に入射するのを防止するものであり、平面視において半導体層４１ａと重なる領域に設けられている。前記第２遮光膜６３を覆う対向基板９０のほぼ全面にＩＴＯ等の透明導電材料からなる共通電極６１が形成されている。そして、共通電極６１を覆って配向下地膜９５が形成され、かかる配向下地膜９５上に無機配向膜９２が形成されている。

ＴＦＴアレイ基板８０と対向基板９０との間には、ネマチック液晶等からなる液晶層５０が挟持されている。ネマチック液晶分子は、正の誘電率異方性を有するものであり、非選択電圧印加時には基板に沿って水平配向し、選択電圧印加時には電界方向に沿って垂直配向する。またネマチック液晶分子は、正の屈折率異方性を有するものであり、その複屈折と液晶層厚との積（リタデーション）Δｎｄは、例えば約０．４０μｍ（６０℃）となっている。ＴＦＴアレイ基板８０側の無機配向膜８６による配向規制方向と、対向基板９０側の無機配向膜９２による配向規制方向とは、約９０°ねじれた状態に設定されている。基板本体８０Ａ、９０Ａのそれぞれの外側（液晶層５０と反対側）には、偏光板５８、６８が互いの透過軸を直交させた状態（クロスニコル）で配置されている。従って、本実施形態の液晶装置６０は、ＴＮモードで動作し、捻れ配向した液晶の旋光性を利用した白表示と、電圧印加により垂直配向させた液晶の透過性を利用した黒表示との間で階調表示を行うものとなっている。
なお、本液晶装置６０をプロジェクタのライトバルブとして用いる場合には、偏光板５８、６８については、サファイヤガラスや水晶等の高熱伝導率材料からなる支持基板上に装着して、液晶装置６０から離間して配置することが望ましい。

以上説明した液晶装置６０にあっては、特に無機配向膜８６、９２として、前述したようにスパッタリング装置１により形成できる配向性の良好な無機配向膜を備えているので、これらの無機配向膜８６、９２によって液晶分子のプレチルト角等の配向状態をより良好に制御することができ、高輝度、高コントラストの表示が可能であり、また耐熱性、耐光性に優れた信頼性の高い液晶装置となる。

（プロジェクタ）
次に、本発明の電子機器としてプロジェクタの一実施形態について、図６を用いて説明する。図６は、プロジェクタの要部を示す概略構成図である。このプロジェクタは、前述した実施形態に係る液晶装置を光変調手段として備えたものである。

図６において、８１０は光源、８１３、８１４はダイクロイックミラー、８１５、８１６、８１７は反射ミラー、８１８は入射レンズ、８１９はリレーレンズ、８２０は出射レンズ、８２２、８２３、８２４は本発明の液晶装置からなる光変調手段、８２５はクロスダイクロイックプリズム、８２６は投射レンズである。光源８１０は、メタルハライド等のランプ８１１とランプの光を反射するリフレクタ８１２とからなる。

ダイクロイックミラー８１３は、光源８１０からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する。透過した赤色光は反射ミラー８１７で反射されて、赤色光用光変調手段８２２に入射される。また、ダイクロイックミラー８１３で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー８１４によって反射され、緑色光用光変調手段８２３に入射される。さらに、ダイクロイックミラー８１３で反射された青色光は、ダイクロイックミラー８１４を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ８１８、リレーレンズ８１９および出射レンズ８２０を含むリレーレンズ系からなる導光手段８２１が設けられている。この導光手段８２１を介して、青色光が青色光用光変調手段８２４に入射される。

各光変調手段８２２、８２３、８２４により変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム８２５に入射する。このクロスダイクロイックプリズム８２５は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ８２６によってスクリーン８２７上に投影され、画像が拡大されて表示される。

前述したプロジェクタは、前記の液晶装置を光変調手段として備えている。この液晶装置は、前述したように信頼性が高く、高画質の表示が得られるものとなっているので、このプロジェクタ（電子機器）自体も信頼性が高く、高画質のプロジェクタとなる。

なお、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、前述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。例えば、前記実施形態ではスイッチング素子としてＴＦＴを備えた液晶装置を例にして説明したが、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode）等の二端子型素子を備えた液晶装置に本発明を適用することも可能である。また、前記実施形態では透過型液晶装置を例にして説明したが、反射型液晶装置に本発明を適用することも可能である。
また、前記実施形態ではＴＮ（Twisted Nematic）モードで機能する液晶装置を例にして説明したが、ＶＡ（Vertical Alignment）モードで機能する液晶装置に本発明を適用することも可能である。また、実施形態では３板式の投射型表示装置（プロジェクタ）を例にして説明したが、単板式の投射型表示装置や直視型表示装置に本発明を適用することも可能である。

また、本発明の液晶装置を、プロジェクタ以外の電子機器に適用することも可能である。その具体例として、携帯電話を挙げることができる。この携帯電話は、前述した各実施形態またはその変形例に係る液晶装置を表示部に備えたものである。また、その他の電子機器としては、例えばＩＣカード、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ等が挙げられる。

実施形態に係るスパッタリング装置の概略構成図。 実施形態に係るＴＦＴアレイ基板の全体構成図。 同、等価回路図。 同、画素の詳細構成を示す図。 図４のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図。 電子機器の一例であるプロジェクタの概略構成図。

符号の説明

Ｗ…基板、１…スパッタリング装置、２Ａ…成膜室、２Ａ１…開口部、３…スパッタ粒子放出装置（スパッタ粒子放出部）、５ａ，５ｂ…ターゲット、５ｐ…スパッタ粒子、２０…排気制御装置（排気部）、２２…ガス供給手段（ガス供給部）、３０…付着部、３１…ヒータ（加熱部）

Claims (9)

1. 基板を収容すると共に、前記基板に沿って酸素を含む酸化用ガスを供給するガス供給部を備える成膜室と、対向する一対のターゲットからプラズマによりスパッタ粒子を生じさせ、前記スパッタ粒子を前記成膜室に形成された開口部を介して前記基板に向けて放出するスパッタ粒子放出部とを備えて、前記基板上に付着した前記スパッタ粒子を前記酸化用ガスにより酸化させ、前記基板上に無機配向膜を形成するスパッタリング装置であって、
   前記開口部が設けられる位置と、前記ターゲットが設けられる位置との間に設けられ、前記開口部から流出する前記酸化用ガスの酸素を付着させるための付着部を有することを特徴とするスパッタリング装置。
2. 前記付着部は、前記スパッタ粒子放出部から放出される前記スパッタ粒子の一部を付着させて、付着した前記スパッタ粒子と前記開口部から流出する前記酸化用ガスの酸素との間で酸化を生じさせることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
3. 前記付着部は、複数のフィンを有することを特徴とする請求項１または２に記載のスパッタリング装置。
4. 前記フィンの向きは、前記酸化用ガスが流通する流通経路に沿う向きに設定されることを特徴とする請求項３に記載のスパッタリング装置。
5. 前記付着部を加熱する加熱部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
6. 前記付着部は、前記開口部近傍に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
7. 前記開口部から流出する前記酸化用ガスを前記ターゲットに向かう方向と異なる方向に導く排気部を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
8. 前記付着部は、着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のスパッタリング装置を備えることを特徴とする液晶装置の製造装置。
   

Images