JP2011032550A - Sputtering apparatus, and method of producing element for display - Google Patents

Sputtering apparatus, and method of producing element for display Download PDF

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JP2011032550A JP2009181290A JP2009181290A JP2011032550A JP 2011032550 A JP2011032550 A JP 2011032550A JP 2009181290 A JP2009181290 A JP 2009181290A JP 2009181290 A JP2009181290 A JP 2009181290A JP 2011032550 A JP2011032550 A JP 2011032550A
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藍 江村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering apparatus capable of reducing troubles such as abnormal electric discharge or peeling of a deposited film due to a shield used for the apparatus. <P>SOLUTION: The sputtering apparatus includes an exhaustable sputtering chamber, a plurality of support bodies which are provided in the sputtering chamber for mounting a target and are each rotatable, and a plurality of cathodes which are provided on a plurality of planes of the respective support bodies spacing from each other. The apparatus positions the target mounted on the target-mounting surface of the cathode to deposit a film on the substrate by rotating every support bodies depending on the position of a substrate surface to be deposited which is positioned in the sputtering chamber. The apparatus has a constitution such that the shield thereof is parallel to the surface of the target for plasma-cleaning the target of the support body. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、スパッタリング装置、特に1枚の基板に対し複数のターゲットの同時スパッタリングによって成膜可能で、更に成膜面ではない方向でターゲットのプラズマクリーニングが可能な構造とすることにより、省スペース、高スループット化とコストダウンを図ったスパッタリング装置、及び、このスパッタリング装置を用いた表示用素子の製造方法に関する。 The present invention is a sputtering apparatus, in particular, can be formed by simultaneous sputtering of a plurality of targets on a single substrate, and further by a structure capable of plasma cleaning of the target in a direction other than the film formation surface, thereby saving space, The present invention relates to a sputtering apparatus that achieves high throughput and cost reduction, and a method for manufacturing a display element using the sputtering apparatus.

従来、一般的なスパッタリング装置では、ターゲットのクリーニングを行う際、基板と対向しない方向に対象とするターゲットを向け、ターゲットが付いているカソードの一部を包囲するシールドとターゲットの間で放電をするというクリーニング方法を行っていた。   Conventionally, in a general sputtering apparatus, when cleaning a target, the target is directed in a direction not facing the substrate, and discharge is performed between the shield surrounding the part of the cathode with the target and the target. The cleaning method was performed.

図4は、従来のスパッタリング装置のスパッタリング室1内の要部を説明するための概略図の一例で、基板12の側面に平行な上方から見た平面図である。この図4に示す従来例は、両面成膜の例であり、スパッタリング室1には、3枚のターゲットを搭載できる6基の支持体20、21、22、20´、21´、22´を備えている。   FIG. 4 is an example of a schematic view for explaining a main part in the sputtering chamber 1 of the conventional sputtering apparatus, and is a plan view seen from above parallel to the side surface of the substrate 12. The conventional example shown in FIG. 4 is an example of double-sided film formation. In the sputtering chamber 1, six supports 20, 21, 22, 20 ′, 21 ′, and 22 ′ on which three targets can be mounted are provided. I have.

符号10は基板12を保持するトレイ、符号11はゲートバルブである。周知の通り、基板12は、スパッタリング室1を経て、矢印aの方向から搬入搬出される。 Reference numeral 10 denotes a tray for holding the substrate 12, and reference numeral 11 denotes a gate valve. As is well known, the substrate 12 passes through the sputtering chamber 1 and is carried in and out from the direction of arrow a.

例えば、支持体20、21、22は、それぞれ、中心軸C20、C21、C22を中心に回転できる構造を持つ支持体である。各々の支持体は、スパッタリング室1内に互いに離間し、トレイ10に搭載される基板12の被成膜面に対向してそれぞれのターゲット搭載面が配設されるように設けられている。各支持体20、21、22は、各3基のカソードを1つの支持体に設けられている。3基のカソードは互いに離間して設けられ、ターゲット搭載面をそれぞれ有している。この構成は、支持体20´、21´、22´についても同様である。   For example, the supports 20, 21, and 22 are supports that can rotate about the central axes C20, C21, and C22, respectively. The respective supports are provided in the sputtering chamber 1 so as to be spaced apart from each other and to be provided with respective target mounting surfaces facing the film formation surface of the substrate 12 mounted on the tray 10. Each of the supports 20, 21, and 22 is provided with three cathodes on one support. The three cathodes are provided apart from each other and each have a target mounting surface. This configuration is the same for the supports 20 ′, 21 ′, and 22 ′.

ターゲット位置決め機構(不図示)は、ターゲット搭載面にターゲット40、41、42をそれぞれ搭載した各支持体20、21、22をそれぞれ回転させ、1つの支持体が有する複数のターゲットのうち、1枚のターゲットを基板12の被成膜面に対向した成膜位置へ、支持体ごとに、位置決めさせることが可能である。 The target positioning mechanism (not shown) rotates each of the supports 20, 21, and 22 with the targets 40, 41, and 42 mounted on the target mounting surface, respectively, and one of the multiple targets that one support has It is possible to position the target for each support to the film formation position facing the film formation surface of the substrate 12.

このように、従来のスパッタリング装置の構成によれば、各支持体20、21、22を基板12の被成膜面に対向させて設けてあり、これら支持体には同数の複数のカソード30、31、32が設けられている。1つの支持体の複数あるカソードのターゲット搭載面には、互いに異なる種類のターゲット40、41、42を搭載することができる。各支持体に複数種類のターゲットをそれぞれ搭載する場合には、各種類とも同枚数ずつ、好ましくは同一順序で搭載する。 Thus, according to the configuration of the conventional sputtering apparatus, each support 20, 21, 22 is provided to face the film-forming surface of the substrate 12, and the same number of cathodes 30, 31 and 32 are provided. Different types of targets 40, 41, and 42 can be mounted on a plurality of cathode target mounting surfaces of one support. When a plurality of types of targets are mounted on each support, the same number of each type is mounted, preferably in the same order.

また、この従来のスパッタリング装置は、スパッタリング室1内に設けられていて、支持体20、21、22の周囲の一部分にわたって、この支持体を包囲するとともに、成膜時に基板12と対向されるターゲットに対しては非包囲とするシールド50、51、52(支持体20´、21´、22´に対してはシールド50´、51´、52´)を支持体ごとに備えている。 In addition, this conventional sputtering apparatus is provided in the sputtering chamber 1 and surrounds the support over a part of the periphery of the supports 20, 21, and 22 and faces the substrate 12 during film formation. , Shields 50, 51 and 52 (shields 50 ', 51' and 52 'for supports 20', 21 'and 22') are provided for each support.

そして、支持体自体を回転可能として構成したため、このようなシールドを設けることにより、実際に基板12に対向していない陰になっている側のターゲット40、41、42に対して、シールド50、51、52とターゲットの間の円弧型をしている裏面放電空間13で、適宜ターゲット表面の予備的なプラズマクリーニング(エイジングやプリスパッタリングとも言う。以下、クリーニングとも言う。)を行い、非エロージョン領域の平坦化、スプラッツの除去、例えばTiターゲットなどの場合におけるターゲット表面に形成された窒化膜の除去などが可能なクリーニング機構を備えていた。 And since the support itself is configured to be rotatable, by providing such a shield, the shield 50, against the target 40, 41, 42 on the side that is not actually opposed to the substrate 12, In the back surface discharge space 13 having a circular arc shape between 51 and 52 and the target, preliminary plasma cleaning (also referred to as aging or pre-sputtering, hereinafter also referred to as cleaning) of the target surface is appropriately performed to obtain a non-erosion region. A cleaning mechanism capable of flattening the substrate, removing splats, for example, removing a nitride film formed on the target surface in the case of a Ti target or the like.

特開2003-147519号公報JP 2003-147519 JP 特開平7-28098号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-28098

しかし、この従来のスパッタリング装置のクリーニング機構は、図4に表される裏面放電空間13が円弧型のため、シールドとターゲットの間の距離がターゲットの場所ごとに一定にはならず、ターゲットのクリーニングにおいて、一気に高電力を投入すると異常放電が発生しやすくなる。そのため、クリーニングに適当な、目標とする積算電力値を達成するために、放電電力を段階的に上げていかなければならず、不必要な時間と電力の使用やターゲットの製造に利用されない消費等、生産性の低下が生じていた。   However, the cleaning mechanism of this conventional sputtering apparatus is such that the distance between the shield and the target is not constant for each target location because the back surface discharge space 13 shown in FIG. However, when high power is applied at once, abnormal discharge is likely to occur. Therefore, in order to achieve the target integrated power value suitable for cleaning, the discharge power must be increased stepwise, unnecessary time and power consumption, consumption not used for target production, etc. There was a drop in productivity.

そして、この従来のスパッタリング装置のクリーニング機構は、裏面放電空間13が円弧型のため、シールドとターゲットの間の距離がターゲットの場所ごとに一定にはならず、シールド端部のシールドとターゲットの間の距離がより短い部分で、放電による熱を、より生じやすくなっていた。これにより、局所的なシールドの変形が起きやすく、シールドの寿命が短くなり、シールドのメンテナンスや新しいシールドとの交換を行わなければならない回数が増え、生産性の低下が生じていた。   In the cleaning mechanism of this conventional sputtering apparatus, since the back surface discharge space 13 is an arc shape, the distance between the shield and the target is not constant for each target location, and the shield end portion between the shield and the target The heat generated by the discharge is more likely to be generated at the portion where the distance of is shorter. As a result, local deformation of the shield is likely to occur, the life of the shield is shortened, the number of times that the shield must be maintained and replaced with a new shield is increased, and productivity is reduced.

さらに、この従来のスパッタリング装置のクリーニング機構は、裏面放電空間13が円弧型のため、シールドとターゲットの間の距離がターゲットの場所ごとに一定にはならず、ターゲットのクリーニングを行うと、シールドへの付着膜の膜厚が、シールドとターゲットの間の距離がより短い部分では膜厚がより厚く、シールドとターゲットの間の距離がより長い部分では膜厚がより薄くなる。   Further, the cleaning mechanism of this conventional sputtering apparatus is such that the distance between the shield and the target is not constant for each location of the target because the back surface discharge space 13 is an arc shape. The film thickness of the adhesion film is thicker at a portion where the distance between the shield and the target is shorter, and is thinner at a portion where the distance between the shield and the target is longer.

シールドへの付着膜の膜厚がある程度以上に達する場合、シールドへの付着膜が剥がれ、異常放電等の原因になり、また、応力等でシールドの変形が生じる可能性があるため、このような異常が発生する前に、新しいシールドとの交換をしなければならない。このとき、シールドとターゲットの間の距離がより長い部分で、付着膜の膜厚がより薄く、上記異常の発生の可能性が見受けられない場合も、シールドとターゲットの間の距離がより短く、シールドへの付着膜の膜厚がより厚くなり、上記発生の可能性が見受けられる場合は、シールドの交換が必要となり、生産性の低下が生じていた。 If the thickness of the film attached to the shield exceeds a certain level, the film attached to the shield may peel off, causing abnormal discharge, etc., and the shield may be deformed due to stress, etc. Before the anomaly occurs, it must be replaced with a new shield. At this time, even if the distance between the shield and the target is longer, the thickness of the adhesion film is thinner, and the possibility of occurrence of the above abnormality is not seen, the distance between the shield and the target is shorter, When the film thickness of the adhesion film on the shield becomes thicker and the possibility of the occurrence is seen, the shield needs to be replaced, resulting in a decrease in productivity.

そこで、この発明の目的は、ターゲットのクリーニング機構において、シールドの構造を変えることにより、より生産性の高いクリーニング機構を有するスパッタリング装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a sputtering apparatus having a cleaning mechanism with higher productivity by changing the shield structure in the target cleaning mechanism.

上記の課題を解決するため、本願に係わるスパッタリング装置は、排気可能なスパッタリング室と、該スパッタリング室内に設けられた、ターゲット搭載用のそれぞれ回転可能な複数の支持体と、それぞれの該支持体の複数の面に、互いに離間するように設けられた、複数のカソードと、スパッタリング室内で位置決めされた基板の被成膜面の位置に応じて、複数の支持体毎に回転させることにより、前記カソードのターゲット搭載面に搭載された前記ターゲットの位置決めをして基板に成膜を行うスパッタリング装置において、
支持体のターゲットをプラズマクリーニングするために、該ターゲットの表面と平行関係にあるシールドを有する構成をしている。
In order to solve the above-described problems, a sputtering apparatus according to the present application includes a sputtering chamber that can be evacuated, a plurality of rotatable supports for mounting a target, each of which is provided in the sputtering chamber, A plurality of cathodes provided on a plurality of surfaces so as to be spaced apart from each other, and the cathodes are rotated for each of a plurality of supports in accordance with positions of film formation surfaces of a substrate positioned in a sputtering chamber. In a sputtering apparatus for performing film formation on a substrate by positioning the target mounted on the target mounting surface of
In order to perform plasma cleaning on the target of the support, a structure having a shield parallel to the surface of the target is used.

この発明のスパッタリング装置によれば、シールドへの膜付着が均等に行われるため、適宜、高電力を投入しても異常放電を起こすことなく安定化し、かつ、シールドの交換周期を長くして生産性を落とすことなく、基板上にスパッタリングする前のターゲット表面の予備的なクリーニング、非エロージョン領域の平坦化及びスプラッツの除去などを行うことができる。   According to the sputtering apparatus of the present invention, since the film is uniformly attached to the shield, it is stabilized without causing abnormal discharge even when high power is applied as appropriate, and the shield replacement cycle is increased. Without deteriorating the properties, preliminary cleaning of the target surface before sputtering on the substrate, planarization of the non-erosion region, removal of splats, and the like can be performed.

本願発明のスパッタリング装置の説明に供する、要部の概略的平面図であって、3個のターゲットを用いて1枚の基板に同時に成膜する構成例を示した図である。FIG. 5 is a schematic plan view of a main part for explaining a sputtering apparatus according to the present invention, showing a configuration example in which a film is simultaneously formed on one substrate using three targets. 本願発明のスパッタリング装置のさらに他の構成例の説明に供する、要部の概略的平面図であって、この発明を両面成膜装置に適用した構成例を示す図である。It is a schematic plan view of a principal part for explaining still another configuration example of the sputtering apparatus of the present invention, and is a diagram showing a configuration example in which the present invention is applied to a double-sided film forming apparatus. 本願発明の要部であるスパッタリング装置に備えてあるクリーニング装置の説明に供する概略的な説明図である。It is a schematic explanatory drawing used for description of the cleaning apparatus with which the sputtering apparatus which is the principal part of this invention is equipped. 従来のスパッタリング装置の構成例の説明を示す要部の概略的な平面図である。It is a schematic top view of the principal part which shows description of the structural example of the conventional sputtering apparatus.

以下、図を参照して、本願の発明のスパッタリング装置に関する実施の形態について説明するが、これら図において、各構成要件の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、この発明は何らこの発明の好適例に限定されることなく、この発明の要旨を逸脱することなく多くの変形及び変更が可能である。   Hereinafter, embodiments of the sputtering apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In these drawings, the shape, size, and arrangement relationship of each constituent element are outlined to the extent that the present invention can be understood. It is only shown in In the following, preferred configuration examples of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the preferred examples of the present invention, and many modifications and changes can be made without departing from the gist of the present invention. .

図1は、この発明におけるスパッタリング装置のスパッタリング室内の主要構成要件である基板と、支持体と、ターゲットと、シールドを主として概略的に示す平面図である。図1に示す構成例では、基板ホルダ17に一枚の基板12が搭載されている。この基板12は、図面の紙面と直交する方向に立てられ、基板ホルダ17に保持されている。基板の被成膜面12aは、通常は平坦面である。   FIG. 1 is a plan view mainly schematically showing a substrate, a support, a target, and a shield, which are main constituent elements in the sputtering chamber of the sputtering apparatus according to the present invention. In the configuration example shown in FIG. 1, a single substrate 12 is mounted on the substrate holder 17. The substrate 12 is erected in a direction perpendicular to the paper surface of the drawing and is held by a substrate holder 17. The film formation surface 12a of the substrate is usually a flat surface.

この基板12の形状は、矩形型の平行平面板とする。この基板ホルダ15は、矢印のaの方向から、基板12を搭載した状態で、スパッタリング室1内へとゲートバルブ11を介して搬入されて位置決めされている。
この基板12の被成膜面12aに対向して、ターゲット支持用の複数個、ここでは一例として3個の支持体25、26、27が設置されている。この構成例では、この支持体25、26、27を、断面形状が四角形の支持体、例えば対向面が平行平面である矩形体とし、従って、その断面は一例として長方形とする。
The shape of the substrate 12 is a rectangular parallel flat plate. The substrate holder 15 is loaded into the sputtering chamber 1 through the gate valve 11 and positioned from the direction of arrow a with the substrate 12 mounted.
A plurality of support bodies 25, 26, and 27 as an example, for supporting a target, are installed facing the film formation surface 12a of the substrate 12. In this configuration example, the supports 25, 26, and 27 are made into a support having a quadrangular cross section, for example, a rectangular body whose opposing surface is a parallel plane. Therefore, the cross section is rectangular as an example.

これら支持体25、26、27は、それぞれ中心軸を回転軸C25、C26、C27として回転し、かつ適当な回転位置のところで停止されて、その停止位置に位置決めできるように形成されている。
この支持体25、26、27の被成膜面12aに対向する側の面25a、26a、27aと、その反対側の対向面25b、26b、27bとがそれぞれターゲット搭載面を構成している。この場合、この支持体25、26、27自体の面上に個別にカソード35a、36a、37a、35b、36b及び37bを設けて、これらカソードの外側面をターゲット搭載面25a、26a、27a、25b、26b及び27bとする。この構成例では、支持体とカソードとを別体とした構成としている。
These supports 25, 26, and 27 are formed so that their central axes rotate as rotation axes C25, C26, and C27, and are stopped at appropriate rotation positions and positioned at the stop positions.
The surfaces 25a, 26a, 27a of the supports 25, 26, 27 on the side facing the film forming surface 12a and the opposing surfaces 25b, 26b, 27b on the opposite side constitute the target mounting surface. In this case, cathodes 35a, 36a, 37a, 35b, 36b and 37b are individually provided on the surfaces of the supports 25, 26 and 27 themselves, and the outer surfaces of these cathodes are used as target mounting surfaces 25a, 26a, 27a and 25b. 26b and 27b. In this configuration example, the support and the cathode are separated.

回転軸C25、C26、C27は、被成膜面に対して平行であるとともに、回転軸同士が平行となっている。この支持体25、26、27は、回転軸C25、C26、C27を軸に正逆の両方向に回転できる構造となっている。
中心側にある支持体26の回転軸C26は、基板12の中心に合わせてあり、その両側の支持体25及び27の回転軸C25およびC27は、回転軸C26から等距離のところに位置決めされている。さらに、回転軸C25及びC27は、被成膜面すなわち基板面との間及び互いのターゲット間同士で、成膜に最適な位置関係となるように、位置決めされる。
The rotation axes C25, C26, and C27 are parallel to the film formation surface, and the rotation axes are parallel to each other. The supports 25, 26, and 27 have a structure that can rotate in both forward and reverse directions about the rotation axes C25, C26, and C27.
The rotation axis C26 of the support body 26 on the center side is aligned with the center of the substrate 12, and the rotation axes C25 and C27 of the support bodies 25 and 27 on both sides thereof are positioned at an equal distance from the rotation axis C26. Yes. Further, the rotation axes C25 and C27 are positioned so as to have an optimum positional relationship between the film formation surface, that is, the substrate surface, and between the mutual targets.

これら各ターゲット搭載面上に対応するターゲットがそれぞれ搭載される。これらターゲットのうち、一方のカソード35a、36a、37aに搭載されるターゲットは、同一種類のターゲットとする。また、他方のカソード35b、36b、37bに搭載されるターゲットは、一方のターゲットとは異なる種類でも同じ種類でも良いが、互いに同一種類であるターゲットとする。   Corresponding targets are mounted on the respective target mounting surfaces. Among these targets, the targets mounted on one of the cathodes 35a, 36a, and 37a are the same type of targets. The targets mounted on the other cathodes 35b, 36b, and 37b may be different types or the same type as the one target, but are the same type of targets.

中心側にある支持体26は、ターゲット搭載面26a及び26b、すなわちこれらターゲット搭載面に搭載されたターゲットの被スパッタリング面が被成膜面12aに対して平行となるように位置決めされる。同様に、この中心側にある支持体26を中心として両側の周辺側にある支持体25及び27のターゲット搭載面25a、25b及び27a、27bすなわちこれらターゲット搭載面に搭載されたターゲットの被スパッタリング面が被成膜面12aと対向するように位置決めされている。   The support 26 on the center side is positioned so that the target mounting surfaces 26a and 26b, that is, the sputtering target surfaces of the targets mounted on the target mounting surfaces are parallel to the film forming surface 12a. Similarly, the target mounting surfaces 25a, 25b and 27a, 27b of the supports 25 and 27 on the peripheral sides on both sides with the support 26 on the center side as the center, that is, the sputtering surface of the target mounted on these target mounting surfaces Is positioned so as to face the film formation surface 12a.

この場合、例えば、周辺側にある支持体25及び27のターゲット搭載面25a及び27aの延長線と被成膜面12aの延長線との交差角を互いに等しい角度α(0°<α<90°)とする。このように、周辺側にあるターゲット搭載面35a、35b及び37a、37bは、中心側にあるターゲット搭載面36a、36bから離れるに従って、被成膜面12aに接近するように、中心側にあるターゲット搭載面に対して傾斜させてある。その結果、周辺側にあるターゲットの被スパッタリング面と被成膜面とが角度αで傾斜(交差)する。   In this case, for example, the intersecting angles of the extension lines of the target mounting surfaces 25a and 27a of the supports 25 and 27 on the peripheral side and the extension line of the film formation surface 12a are equal to each other at an angle α (0 ° <α <90 ° ). In this way, the target mounting surfaces 35a, 35b and 37a, 37b on the peripheral side become closer to the film formation surface 12a as they move away from the target mounting surfaces 36a, 36b on the central side. It is inclined with respect to the mounting surface. As a result, the sputtering target surface and the film formation surface of the target on the peripheral side are inclined (intersected) at an angle α.

支持体25、26、27に対して被成膜面12aと相反する側に、ターゲットのクリーニング用の裏面放電空間13が搭載される。この裏面放電空間13は、ターゲット搭載面25a、26a、27aもしくは25b、26b、27bが被成膜面12aに対して平行であるときに、支持体25、26、27に対して被成膜面12aと相対する側を向いているターゲット搭載面との距離が一定になるようなシールド55、56、57が搭載される。ここで、例えば、距離βは500mmより小さい距離を設定することができる。   A back surface discharge space 13 for cleaning the target is mounted on the side opposite to the film formation surface 12a with respect to the supports 25, 26, and 27. This back surface discharge space 13 is formed on the film formation surface with respect to the supports 25, 26, 27 when the target mounting surfaces 25a, 26a, 27a or 25b, 26b, 27b are parallel to the film formation surface 12a. Shields 55, 56, and 57 are mounted so that the distance from the target mounting surface facing the side opposite to 12a is constant. Here, for example, the distance β can be set to a distance smaller than 500 mm.

そのシールド55、56、57には、放電によるシールドの温度上昇を抑制するために、冷却機構14、15、16が搭載される。その冷却機構14、15、16は、冷却媒体を流すことができる機構となっている。   On the shields 55, 56, 57, cooling mechanisms 14, 15, 16 are mounted in order to suppress the temperature rise of the shield due to discharge. The cooling mechanisms 14, 15, and 16 are mechanisms that allow a cooling medium to flow.

このような、支持体25、26、27に対して被成膜面12aと相反する側を向いているターゲット搭載面との距離βが一定のクリーニング機構が搭載されることにより、クリーニングの際、一気に高電力を投入しても異常放電の発生を低減させることができた。
また、支持体25、26、27に対して被成膜面12aと相反する側を向いているターゲット搭載面との距離βが一定のクリーニング機構が搭載されることにより、シールド全体が受ける温度が一定になり、シールドの変形が起きにくく、シールドが高寿命になった。
Such a cleaning mechanism with a fixed distance β between the support 25, 26, 27 and the target mounting surface facing the side opposite to the film forming surface 12a with respect to the support 25, 26, 27 is used for cleaning. Even when high power was applied at once, the occurrence of abnormal discharge could be reduced.
In addition, since the cleaning mechanism with a constant distance β between the support 25, 26, 27 and the target mounting surface facing the side opposite to the film forming surface 12a is mounted, the temperature received by the entire shield is reduced. It became constant, the deformation of the shield hardly occurred, and the shield had a long life.

さらに、支持体25、26、27に対して被成膜面12aと相反する側を向いているターゲット搭載面との距離βが一定のクリーニング機構が搭載されることにより、シールド全体に付着する膜の分布が一定になり、シールドが高寿命になった。
そして、シールドに冷却機構14、15、16が搭載されることにより、シールド55、56、57の放電による温度上昇が抑制され、局所的な熱変形に対するシールドの寿命を延ばすことができた。
Furthermore, a film that adheres to the entire shield is mounted by mounting a cleaning mechanism with a constant distance β between the support 25, 26, 27 and the target mounting surface facing the side opposite to the film forming surface 12a. The distribution of the laser became constant, and the life of the shield became longer.
Since the cooling mechanisms 14, 15, and 16 are mounted on the shield, the temperature rise due to the discharge of the shields 55, 56, and 57 is suppressed, and the life of the shield against local thermal deformation can be extended.

図2は、この発明を両面成膜装置に適用した構成例を説明するための、概略的な平面図である。この場合には、トレイ10の両側に基板12、12`が搭載されていて、両基板12、12`に成膜を行う構成例である。   FIG. 2 is a schematic plan view for explaining a configuration example in which the present invention is applied to a double-sided film forming apparatus. In this case, the substrates 12 and 12 ′ are mounted on both sides of the tray 10, and a film is formed on both the substrates 12 and 12 ′.

この構成例では、図1に示した各支持体等の他に、これらに追加して、別の支持体等をトレイ10に対し、対称的に、トレイ10の反対側にも設けている。
また、1つの支持体に3つのターゲットが備えている点も図1と異なる。これら対称的新たに設けられている支持体その他の所要の構成要件には、`を付けてそれぞれ示す。これらの追加して設けられた支持体等は、図1で説明した支持体等と同一の構成及び作用(又は機能)を有するので、その重複する詳細な説明は省略する。
In this configuration example, in addition to the supports shown in FIG. 1, in addition to these, another support is provided symmetrically with respect to the tray 10 and on the opposite side of the tray 10.
Another difference from FIG. 1 is that three targets are provided on one support. These symmetrically newly provided supports and other necessary constituent elements are indicated with a `. Since these additional supports and the like have the same configuration and operation (or function) as the support and the like described with reference to FIG. 1, their detailed description is omitted.

図2に示す構成例では、同一構成の支持体をトレイ10の各側に3個ずつ備えている。支持体20と20`、21と21`及び22と22`は、それぞれ図1の25、26及び27に対応している。これら支持体は、それぞれほぼ六角柱の形状をしているが、一つ置きに側面が大きく形成されており、それら側面にカソードが設けられている。各支持体は、それぞれ中心軸C20、C21、C22、C20´、C21´、C22´を回転軸として、正逆方向に回転(回動)し、かつ適当な回転位置で停止して、その停止箇所にターゲットを位置決めできるように形成されている。各支持体の中心軸は、既に説明した図1の支持体25、26及び27の中心軸と同様に、被成膜面に平行かつそれぞれの中心軸と平行となっている。   In the configuration example shown in FIG. 2, three supports having the same configuration are provided on each side of the tray 10. Supports 20 and 20`, 21 and 21` and 22 and 22` correspond to 25, 26 and 27 in FIG. 1, respectively. Each of these supports has a substantially hexagonal column shape, but every other side has a large side surface, and a cathode is provided on each side surface. Each support rotates (rotates) in the forward and reverse directions around the central axes C20, C21, C22, C20 ′, C21 ′, and C22 ′, and stops at an appropriate rotational position. It is formed so that the target can be positioned at a location. The central axis of each support is parallel to the film formation surface and parallel to the respective central axes, like the central axes of the supports 25, 26 and 27 in FIG.

これら6個の支持体のうち、中心側及び一方の周辺側にある支持体20及び21につき代表として説明し、残りの支持体の構成及び作用などは、支持体20及び21のいずれかと同様であるので、重複する説明は省略する。   Of these six supports, the support 20 and 21 on the center side and one peripheral side will be described as representatives, and the structure and operation of the remaining supports are the same as either of the supports 20 and 21. Since there is, overlapping description is omitted.

支持体20及び21のそれぞれの回転軸をC20及びC21とし、支持体の3つの側面に設けられているカソードを30a、30b、30c及び31a、31b、31cとする。各カソードのターゲット搭載面20a、20b、20c、21a、21b及び21c上には、ターゲット40a、40b、40c、41a、41b及び41cがそれぞれ搭載されている。一つの支持体に対する3個のターゲットは、同一種類のターゲットでも異なる種類のターゲットでも良いとする。支持体同士では、同一の順番位置には同一種類のターゲットを搭載しておく。従って、基板12、12´に対し、同時に同一種類のターゲットが対向する。   The rotation axes of the supports 20 and 21 are C20 and C21, and the cathodes provided on the three side surfaces of the support are 30a, 30b, 30c and 31a, 31b, 31c. Targets 40a, 40b, 40c, 41a, 41b and 41c are mounted on the target mounting surfaces 20a, 20b, 20c, 21a, 21b and 21c of the respective cathodes. The three targets for one support may be the same type of target or different types of targets. Between the supports, the same type of target is mounted at the same order position. Accordingly, the same type of target simultaneously faces the substrates 12 and 12 '.

この図2に示す構成例では、各支持体を回転させて、互いに同一種類の第一のターゲットを基板に対向させて位置決めして成膜を行う。このようにして、同一のスパッタリング室内で、一枚の基板12に、3つの異なる成分の膜を成膜することができる。   In the configuration example shown in FIG. 2, film formation is performed by rotating each support and positioning first targets of the same type opposite to each other. In this manner, films of three different components can be formed on a single substrate 12 in the same sputtering chamber.

この図2に示す構成例においても、図1において説明した場合と同様に、成膜時に基板の被成膜面に対向するターゲットの被スパッタリング面、従って支持体のターゲット搭載面は、中心側にある支持体21の場合には、被成膜面12aと平行であり、一方、周辺側にある支持体20では、被成膜面12aに対して角度αで傾斜している。しかしながら、成膜時に基板に対面する全てのターゲットの被スパッタリング面を、この基板面に平行となるようにしても良い。   In the configuration example shown in FIG. 2, as in the case described with reference to FIG. 1, the target sputtering surface facing the film formation surface of the substrate during film formation, and thus the target mounting surface of the support is on the center side. In the case of a certain support 21, it is parallel to the film formation surface 12 a, while the support 20 on the peripheral side is inclined at an angle α with respect to the film formation surface 12 a. However, the sputtering target surfaces of all targets facing the substrate at the time of film formation may be parallel to the substrate surface.

図2に示す構成例でも、図1と同様に、支持体ごとに、支持体に対して被成膜面12aと平行かつ相反する側を向いているターゲット搭載面との距離βが一定となるようなシールド50、51、52、50`、51`、52`をそれぞれ設けてある。これらシールドは、それぞれの支持体の中心軸方向に沿って、上下方向において、カソードやターゲットを実質的に覆うように設けてある。そして、このシールド50、51、52、50`、51`、52`は、支持体の裏側(被成膜面12aと相対する方向)に、しかも、支持体の回転の妨げとならないように設けられている。   Also in the configuration example shown in FIG. 2, as in FIG. 1, the distance β between the support and the target mounting surface facing the side parallel to and opposite to the film-forming surface 12a is constant for each support. Such shields 50, 51, 52, 50`, 51`, 52` are provided, respectively. These shields are provided so as to substantially cover the cathode and the target in the vertical direction along the central axis direction of each support. The shields 50, 51, 52, 50`, 51`, 52` are provided on the back side of the support (in the direction opposite to the film formation surface 12a) so as not to hinder the rotation of the support. It has been.

このシールドは、各シールドにクリーニング機構が設けられている。このクリーニング機構を設けることで、各支持体に、予備的なクリーニングを、他の支持体及び基板への影響を及ぼすことなく実施することができる。
このクリーニング機構は、少なくとも、各ターゲットを搭載するカソードごとに、専用の直流又は高周波電源を有する。さらに、クリーニング機構と相対する方向にカソードが向いたとき、カソード搭載面とクリーニング機構の距離が一定となり、異常放電やシールドの変形を抑えるような構造を備えている。また、このクリーニング機構には、シールドの温度上昇を抑えるような冷却機構が備えてある。これらのクリーニング装置は、設計に応じて任意好適な構成とし得る。
This shield is provided with a cleaning mechanism in each shield. By providing this cleaning mechanism, it is possible to perform preliminary cleaning on each support without affecting other supports and the substrate.
This cleaning mechanism has a dedicated direct current or high frequency power source at least for each cathode on which each target is mounted. Further, when the cathode faces in the direction opposite to the cleaning mechanism, the distance between the cathode mounting surface and the cleaning mechanism is constant, and a structure is provided to suppress abnormal discharge and shield deformation. The cleaning mechanism is provided with a cooling mechanism that suppresses the temperature rise of the shield. These cleaning devices may have any suitable configuration depending on the design.

図3は、クリーニング機構の一構成例の説明に供する図式的な概略図である。各カソード30a、30b、30Cには、ターゲット搭載面20a、20b、20C及びそれらの上には、ターゲット40a、40b、40Cが配置され、それぞれに個別パワーを印加できる直流又は高周波電源15を設けておく。そして、シールド50の背面にはシールド冷却用の冷却機構14を備えている。また、クリーニング中に、他の部位にターゲット粒子が付着するのを避けるため、遮蔽機構を設けることが望ましい。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining one configuration example of the cleaning mechanism. Each cathode 30a, 30b, 30C is provided with a target mounting surface 20a, 20b, 20C and a target 40a, 40b, 40C disposed thereon, and a direct current or high frequency power source 15 capable of applying individual power to each of them. deep. A cooling mechanism 14 for cooling the shield is provided on the back surface of the shield 50. Further, it is desirable to provide a shielding mechanism in order to avoid the target particles from adhering to other parts during cleaning.

次に、実際の表示用素子の製造方法について、一例として、本発明のスパッタリング装置を用いる液晶パネルの製造工程を説明する。
液晶パネルの製造工程として、アレイ製造工程及びBM(ブラックマトリックス)製造工程等があるが、主にアレイ製造工程のうち、下記のa、d、eの工程ではスパッタリング装置が使用される。
ここで、アレイ製造工程とは、例えばガラス基板 上にトランジスタや配線を構成し、具体的には、各種薄膜の成膜、洗浄、フォトレジスト塗布、パターン露光、現像、エッチング、レジスト剥離、検査の各工程からなる。
Next, as an example of an actual display element manufacturing method, a manufacturing process of a liquid crystal panel using the sputtering apparatus of the present invention will be described.
The liquid crystal panel manufacturing process includes an array manufacturing process, a BM (black matrix) manufacturing process, and the like. A sputtering apparatus is mainly used in the following processes a, d, and e among the array manufacturing processes.
Here, the array manufacturing process includes, for example, transistors and wirings on a glass substrate. Specifically, various thin film formation, cleaning, photoresist coating, pattern exposure, development, etching, resist peeling, and inspection are performed. It consists of each process.

この中で成膜は、以下のa→b→c→d→e→fの順番に行われる。
a. ゲート電極 (Mo Al 等)
b. ゲート絶縁膜 (SiNx 等)
c. 半導体層 (a-Si a-Si(n+)P 等)
d. ソース・ドレイン電極 (Mo Al 等)
e. 透明電極 (ITO 等)
f. 保護膜 (SiNx 等)
In this, film formation is performed in the following order: a → b → c → d → e → f.
a. Gate electrode (Mo Al, etc.)
b. Gate insulation film (SiNx, etc.)
c. Semiconductor layer (a-Si a-Si (n +) P etc.)
d. Source / drain electrodes (Mo Al, etc.)
e. Transparent electrode (ITO etc.)
f. Protective film (SiNx, etc.)

まず、トレイ 10には不図示のクランプ
で基板 12を固定する。
それぞれのカソード は、それぞれ回転して基板側、裏面放電側に向けられる。裏面放電はターゲット
のクリーニングで使用し、例えば、成膜の前に既に行われていることが好ましい。図2に表されるようなカソードの場合、最大3種類の成膜ができるようになっている。また、基板
12は左右に配置されたカソード によって2枚同時に成膜できるようになっている。
First, the substrate 12 is fixed to the tray 10 with a clamp (not shown).
Each cathode is rotated and directed toward the substrate side and the back surface discharge side. The back surface discharge is used for target cleaning, and is preferably already performed before film formation, for example. In the case of a cathode as shown in FIG. 2, a maximum of three types of film formation can be performed. Also substrate
12 can be formed simultaneously by cathodes arranged on the left and right.

不図示のトランスファ室 から搬送されたトレイ 10は、スパッタリング室 1内の所定の位置で止まり、不図示のマスク がトレイ 10の枠全体を覆い膜が付かないようにようにする。 The tray 10 conveyed from the transfer chamber (not shown) stops at a predetermined position in the sputtering chamber 1 so that the mask (not shown) covers the entire frame of the tray 10 and does not have a film.

次にトレイ 10の搬入及びターゲットの位置決めと同時に、スパッタリング室
1内にAr等のスパッタリングガスを添加する。スパッタリング室 1内が所定の真空度になったら、カソード 側に電圧をかけてスパッタ成膜放電をおこなう。
Next, simultaneously with loading of tray 10 and positioning of the target, the sputtering chamber
A sputtering gas such as Ar is added into 1. When the inside of the sputtering chamber 1 reaches a predetermined degree of vacuum, a voltage is applied to the cathode side to perform sputter deposition discharge.

成膜終了後、カソード 側の電圧とスパッタリングガスが止められ、その後、トレイ10はスパッタリング室 1から不図示の真空処理室室 等へと搬送される。 After the film formation is completed, the cathode-side voltage and the sputtering gas are stopped, and then the tray 10 is transported from the sputtering chamber 1 to a vacuum processing chamber, not shown.

以上、添付図面を参照して本願の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明はかかる実施形態、実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲のおいて種々の形態に変更可能である。 The preferred embodiments and examples of the present application have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and examples, and is understood from the description of the claims. It can be changed into various forms within the range.

1:スパッタリング室
10:トレイ
11:ゲートバルブ
12:基板
13:裏面放電空間
14:冷却機構
15:直流又は高周波電源
16:クリーニング機構
17:基板ホルダ
20、21、22、20`、21`、22`、25、26、27:支持体
C20、C21、C22、C25、C26、C27:中心軸
20a、20b、20c、21a、21b、21c、22a、22b、22c、25a、25b、25c、26a、26b、26c、27a、27b、27c:カソード搭載面
30a、30b、30c、31a、31b、31c、32a、32b、32c、35a、35b、35c、36a、36b、36c、37a、37b、37c:カソード
40a、40b、40c、41a、41b、41c、42a、42b、42c、45a、45b、45c、46a、46b、46c、47a、47b、47c:ターゲット
50、51、52、50`、51`、52`、55、56、57:シールド
1: Sputtering chamber
10: Tray
11: Gate valve
12: Board
13: Backside discharge space
14: Cooling mechanism
15: DC or high frequency power supply
16: Cleaning mechanism
17: Substrate holder
20, 21, 22, 20`, 21`, 22`, 25, 26, 27: Support
C20, C21, C22, C25, C26, C27: Center axis
20a, 20b, 20c, 21a, 21b, 21c, 22a, 22b, 22c, 25a, 25b, 25c, 26a, 26b, 26c, 27a, 27b, 27c: cathode mounting surface
30a, 30b, 30c, 31a, 31b, 31c, 32a, 32b, 32c, 35a, 35b, 35c, 36a, 36b, 36c, 37a, 37b, 37c: cathode
40a, 40b, 40c, 41a, 41b, 41c, 42a, 42b, 42c, 45a, 45b, 45c, 46a, 46b, 46c, 47a, 47b, 47c: Target
50, 51, 52, 50`, 51`, 52`, 55, 56, 57: Shield

Claims (3)

排気可能なスパッタリング室と、 該スパッタリング室内に設けられた、ターゲット搭載用のそれぞれ回転可能な複数の支持体と、それぞれの該支持体の複数の面に、互いに離間するように設けられた、複数のカソードと、 前記スパッタリング室内で位置決めされた基板の被成膜面の位置に応じて、前記複数の支持体毎に回転させることにより、前記カソードのターゲット搭載面に搭載された前記ターゲットの位置決めをして前記基板に成膜を行うスパッタリング装置において、前記支持体の前記ターゲットをプラズマクリーニングするために、該ターゲットの表面と平行関係にある表面を有するシールドが配置されることを特徴とするスパッタリング装置。 A sputtering chamber capable of evacuation; a plurality of rotatable supports for mounting a target provided in the sputtering chamber; and a plurality of surfaces provided on a plurality of surfaces of each of the supports so as to be separated from each other. And positioning the target mounted on the target mounting surface of the cathode by rotating each of the plurality of supports according to the position of the film formation surface of the substrate positioned in the sputtering chamber. In the sputtering apparatus for forming a film on the substrate, in order to perform plasma cleaning on the target of the support, a shield having a surface parallel to the surface of the target is disposed. . 前記シールドに冷媒を流すことができ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。 2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein a coolant can flow through the shield. 前記スパッタリング装置を用いた表示用素子の製造方法。 A method for manufacturing a display element using the sputtering apparatus.
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