JP2012241281A - スパッタリング用分割ターゲット装置、及びそれを利用したスパッタリング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分割ターゲット装置、及びそれを利用したスパッタリング方法を提供する。
【解決手段】ベースプレートに規則的な列をなして付着した複数個の分割ターゲットを備え、分割ターゲット間の間隙が、列の方向である第１方向と、それに垂直な第２方向との間の角度に沿って配列される分割ターゲット装置である。かかる構造の分割ターゲット装置を利用してスパッタリングを行えば、製造と取扱とが容易な分割ターゲットを使用しつつも、基板上に均一な蒸着品質が得られ、結果的にディスプレイ装置の輝度を画面の全体にわたって均一にすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スパッタリング作業に蒸着源として使われる分割ターゲット装置、及びそれを利用したスパッタリング方法に関する。

一般的に、ディスプレイ装置に適用される薄膜トランジスタは、マグネトロンスパッタリングのような蒸着過程を通じて製造される。すなわち、準備された蒸着ターゲットをスパッタリングして、蒸着の対象材であるディスプレイ装置の基板上に所望のパターンの薄膜を形成する。

しかし、最近、ディスプレイ装置の画面が次第に大型化されるにつれて、蒸着ターゲットをその画面と同じサイズに製作することが困難となった。すなわち、前記薄膜トランジスタは、ディスプレイ装置の画面の全体にわたって形成されるが、大型画面の蒸着作業のために、蒸着ターゲットを画面とほぼ同じサイズに製作しようとすれば、製作と取扱に相当な負担が伴う。しかも、酸化物を用いて活性層を形成する薄膜トランジスタが増加するにつれて、酸化物ターゲットがスパッタリングに使われる場合が多くなっているが、特に、かかる酸化物は脆性が高く、大型化する場合に、製造と取扱とに相当な困難さが伴う。

したがって、最近、かかる問題に鑑みて、蒸着ターゲットを製造と取扱とが容易な複数個の小型分割ターゲットから形成して、ベースプレート上に付着させ、スパッタリング時にそのターゲット組立体を画面に沿って移動させて作業する、分割ターゲット装置が好まれている。すなわち、蒸着ターゲットを、画面の全体をカバーするサイズに製作するものではなく、小さい分割ターゲットを連結して製作し、その連結されたサイズも、画面の１つの幅のみをカバーするようにした後、スパッタリング時に蒸着ターゲットを画面に沿って移動させつつ蒸着作業を行う方式が使われている。

しかし、このように複数の分割ターゲットを連結させて蒸着ターゲットを製作するにあたって、分割ターゲット間の間隙に該当する領域と、分割ターゲットの内側に該当する領域との間における蒸着品質の偏りが深刻になるという問題が生じている。すなわち、分割ターゲット間の間隙に該当する領域には、各分割ターゲットの端部の角部分が位置するため、その位置において電圧と磁場値とが分割ターゲットの内側より増加して、蒸着品質が不均一になる。

これにより、最終の製品であるディスプレイ装置の画面上において輝度が一定でなく、部位別に偏りが大きく生じるという結果がもたらされる。

したがって、かかる問題を解決する方策が要求されている。

本発明の目的は、分割ターゲットを使用しつつも、輝度の偏差をもたらす部位別の蒸着品質の偏りを抑制できるように改善されたスパッタリング用分割ターゲット装置、及びそれを利用したスパッタリング方法を提供するところにある。

本発明の実施形態によるスパッタリング用分割ターゲット装置は、ベースプレートと、前記ベースプレートに規則的な列をなして付着した複数個の分割ターゲットとを備え、前記分割ターゲット間の間隙が、前記列の方向である第１方向と、それに垂直な第２方向との間の角度に沿って配列される。

前記間隙のうちいずれか一つの間隙の終了地点が、隣接した他の間隙の開始地点と、前記第２方向に沿った同一線上に配置されてもよい。

前記分割ターゲットは、前記ベースプレートの前記第１方向に沿った両端側に配置された三角形分割ターゲットと、その間に配置された四角形分割ターゲットとを備えてもよい。

前記ベースプレートの前記分割ターゲットが付着した面の反対側の面に、磁石が設置されてもよい。

前記磁石は、単一体であってもよい。

前記ベースプレートは、金属材質を含んでもよい。

前記分割ターゲットは、酸化物材質を含んでもよい。

本発明の実施形態によるスパッタリング方法は、ベースプレートに規則的な列をなして付着する複数個の分割ターゲットを備え、前記各分割ターゲット間の間隙が、前記列の方向である第１方向と、それに垂直な第２方向との間の角度に沿って配列されたスパッタリング用分割ターゲット装置を準備するステップと、スパッタリング対象体である基板を前記分割ターゲット装置と対向させて準備するステップと、前記分割ターゲット装置を、前記基板上方において前記第２方向に移動させてスパッタリングを行うステップと、を含む。

本発明の分割ターゲット装置を使用してスパッタリングを行えば、製造と取扱が容易な分割ターゲットを使用しつつも、均一な蒸着品質が得られ、結果的にディスプレイ装置の輝度を画面の全体にわたって均一にすることができる。

本発明の一実施形態による分割ターゲット装置の平面図である。 図１に示す分割ターゲット装置が設置された真空チャンバーを示す図面である。 図１に示す分割ターゲット装置の一部を拡大した平面図である。 図１に示す分割ターゲット装置を利用したスパッタリング過程を概略的に示す平面図である。 図１に示す分割ターゲット装置を利用したスパッタリング過程を概略的に示す平面図である。 本発明の他の実施形態による分割ターゲット装置の平面図である。

以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明すると、次の通りとなる。

図１は、本発明の一実施形態によるスパッタリング用分割ターゲット装置１００の構造を示すものである。

図１に示すように、本実施形態の分割ターゲット装置１００は、金属である銅板材質のベースプレート１１０と、スパッタリングソースとしてそのベースプレート１１０の一面上に付着している複数個の分割ターゲット１２０と、ベースプレート１１０の他面に設置されている磁石１３０とを備えている。

かかる分割ターゲット装置１００は、スパッタリングの際に、図２に示すように、アルゴンガスが導入された真空チャンバー１０内で、スパッタリング対象体であるディスプレイ装置の基板２０と対面するように設置される。

該真空チャンバー１０内で、前記分割ターゲット装置１００を負極とし、スパッタリング対象体である基板２０を正極として放電を起こせば、前記アルゴンガスからアルゴンイオンが発生し、該アルゴンイオンは、分割ターゲット装置１００の分割ターゲット１２０に衝突して、その分割ターゲット１２０の微粒子を飛散させ、その飛散した微粒子が基板２０に蒸着されることにより薄膜が形成される。そして、前記磁石１３０は、磁場を形成して、アルゴンイオンの衝突によるスパッタリング速度を速くする役割を行う。このように、電圧と磁場とを共に加えて蒸着を進めるスパッタリングをマグネトロンスパッタリングといい、前記磁石１３０は、前記分割ターゲット１２０のように分割されたものではない単一体から構成されている。

一方、前記分割ターゲット装置１００は、図２から分かるように、基板２０と同じサイズでなく、基板２０の一部領域のみをカバーできるサイズであって、スパッタリングの際には、図２のＸ軸方向に移動しつつ基板２０上をスキャンする。すなわち、互いに対面する基板２０と分割ターゲット装置１００とを同じサイズに製作するものではなく、基板２０の一部幅のみをカバーするように分割ターゲット装置１００を製作し、その代わりに、分割ターゲット装置１００が基板２０上をスキャンすることにより全体の領域をカバーできるようにしたものである。この時、基板２０に対する分割ターゲット装置１００の移動は相対運動であるので、分割ターゲット装置１００を固定し、基板２０をＸ軸方向に移動させてもよい。

そして、分割ターゲット装置１００に付着したスパッタリングソースは、図１及び図３に示すように、複数個の分割ターゲット１２０から形成されているが、これは、特に酸化物ターゲットの場合に取扱を容易にするためのものである。すなわち、前述したように、活性層を酸化物から形成する薄膜トランジスタが増加するにつれて、酸化物ターゲットがスパッタリングに使われる場合が多くなっているが、特に、かかる酸化物は脆性が高く、大型化する場合に、製造と取扱とに相当な困難さが伴う。しかし、複数個に分割された分割ターゲット１２０をベースプレート１１０に付着させて分割ターゲット装置１００を製作する本実施形態の場合には、小さい分割ターゲット１２０のみを取り扱えばよいので、大型ターゲットを製作する場合に比べて製造と取扱とが非常に便利になる。

その代わりに、かかる分割ターゲット１２０を使用する場合、各分割ターゲット１２０間の間隙１２１のために不均一な蒸着が生じうる。すなわち、分割ターゲット１２０間の間隙１２１に該当する領域には、各分割ターゲット１２０の端部の角部分が位置するので、電圧と磁場値とが各分割ターゲット１２０の内側より大きくなる。このため、スパッタリング結果が不均一になるが、これを解決するために、本実施形態では、各分割ターゲット１２０間の間隙１２１の方向を、いずれも一定方向に平行に設定する。

すなわち、図１及び図３に示すように、各分割ターゲット１２０が一列に配列された列の方向（Ｙ軸方向）を第１方向とし、分割ターゲット装置１００が基板２０上を移動する方向（Ｘ軸方向）を第２方向とすれば、前記間隙１２１は、いずれも前記第１方向と第２方向との間に向かうように平行に配列される。四角形状のベースプレート１１０上において分割ターゲット１２０間の間隙１２１をいずれも平行に製作したところ、第１方向（Ｙ軸方向）に沿った両端側の分割ターゲット１２０は三角形形状となり、その間の残りの分割ターゲット１２０は四角形形状となるが、平行な間隙１２１のみを維持できれば、両端側の分割ターゲット１２０も、外側の頂点部分を切断した四角形形状に構成できる。しかし、これにより、スパッタリング領域がそれだけ狭くなるので、本実施形態では両端側を三角形状にしたものを例示する。

そして、図３に示すように、前記分割ターゲット１２０間の間隙１２１のうちいずれか一つの間隙１２１の終了地点Ａと、その次の隣接した間隙１２１の開始地点Ｂとは、第２方向（Ｘ軸方向）に沿った同一線上に配置される。これにより、分割ターゲット装置１００を巻いたと仮定すると、間隙１２１は１本に連結された螺旋形状を形成する。

これにより、基本的に分割ターゲット装置１００内で分割ターゲット１２０間の間隙１２１の分布が、第１方向（Ｙ軸方向）と第２方向（Ｘ軸方向）とのいずれに対しても均一になる。すなわち、間隙１２１の配列が、第１方向（Ｙ軸方向）や第２方向（Ｘ軸方向）において、ある線上に集まっているのではなく、螺旋状に傾斜しているため、間隙１２１の分布が縦横方向に対して均一になるという効果が生じる。間隙１２１の分布が均一になるということは、前記分割ターゲット装置１００と対面する領域内で、その間隙１２１による影響が全体的に均一に作用するという意味となるので、結果的に均一なスパッタリングを期待することができる。

また、このように斜線状に傾斜した間隙１２１の配列は、分割ターゲット装置１００がスパッタリングのために第２方向（Ｘ軸方向）に移動する際、その間隙１２１による影響を分散させる効果を発揮する。

図４Ａ及び図４Ｂは、かかるスパッタリング時の分散効果を説明する図面である。図４Ａ及び図４Ｂは、平面図であって、ベースプレート１１０下に分割ターゲット１２０が配置されているので、分割ターゲット１２０を点線で表示せねばならないが、図示の便宜上、実線で示し、磁石１３０は省略した。

まず、基板２０と分割ターゲット装置１００とが真空チャンバー１０（図２）内において互いに対面した状態で、スパッタリングが始まるが、スパッタリングが始まれば、分割ターゲット装置１００が第２方向（Ｘ軸方向）に移動し始める。図４Ａは、分割ターゲット装置１００が移動中であるいずれか一つの瞬間の状況とみればよい。この際、基板２０上のＰ１，Ｐ３地点は、分割ターゲット１２０の間隙１２１に対応するように配置され、Ｐ２，Ｐ４地点は、分割ターゲット１２０内の領域に対応するように配置されている。したがって、この瞬間には、Ｐ２，Ｐ４地点よりＰ１，Ｐ３地点の電圧と磁場値とが相対的にさらに大きくなる。

しかし、分割ターゲット装置１００が、図４Ａより第２方向（Ｘ軸方向）にさらに移動した図４Ｂの状況を見れば、この場合は基板２０上のＰ２，Ｐ４地点は、分割ターゲット１２０の間隙１２１に対応するように配置され、Ｐ１，Ｐ３地点は、分割ターゲット１２０内の領域に対応するように配置されている。したがって、この瞬間には、Ｐ１，Ｐ３地点よりＰ２，Ｐ４地点の電圧と磁場値とが相対的にさらに大きくなる。

したがって、このように分割ターゲット装置１００が基板２０上を移動すれば、基板２０上のある地点が分割ターゲット装置１００の間隙１２１の領域にのみ対応し続けるとともに、他の地点が分割ターゲット１２０の内部領域にのみ対応し続けるものではなく、間隙１２１の領域に対応する地点と、分割ターゲット１２０の内部領域に対応する領域とが変わり続けるため、間隙１２１の影響が基板２０の全体に均一に分散されて及ぶ。

すなわち、製作と取扱とが容易な分割ターゲット１２０をベースプレート１１０に付着させて使用するが、スパッタリングの際の間隙１２１による影響を、基板２０の全体に分散させることで、基板２０上のある特定の地点に不均一なスパッタリング現象を集中させないようにする。

これによって、分割ターゲット１２０間の間隙１２１における、電圧と磁場値とが相対的に高くなることによる不均一なスパッタリング現象が解消され、結果的に分割ターゲット１２０でも均一なスパッタリングが可能になって、基板２０の全体にわたって均一な輝度を実現できる。

一方、本実施形態では、図３において説明したように、前記間隙１２１が正確な螺旋状をなすように、いずれか一つの間隙１２１の終了地点Ａを、隣接した次の間隙１２１の開始地点Ｂと、第２方向（Ｘ軸方向）に沿った同一線上に配置させたが、必ずしもそのような必要はない。すなわち、図５に示すように、いずれか一つの間隙２２１の終了地点が、隣接した間隙２２１の開始地点と同一線上に配置されないとしても、基本的に第１方向（Ｙ軸方向）と第２方向（Ｘ軸方向）との間の角度に分割ターゲット２２０の間隙２２１が向かうように配列すれば、間隙２２１による影響を基板２０の全体領域に均一に分散させる効果が得られる。したがって、分割ターゲット装置２００を巻いたと仮定する際、必ずしも隣接した間隙２２１間の終了地点と開始地点とが正確に連結されるように配置しなくても、ベースプレート２１０上の間隙配列を斜線状に平行に配列すれば、スパッタリングの際の基板２０上における、間隙２２１の領域に対応する地点と、分割ターゲット２２０の内部領域に対応する領域とが変わり続けるため、間隙２２１の影響によりスパッタリングが不均一になる現象は十分に緩和される。２３０は、磁石を表す。

したがって、前記のように改善された間隙１２１，２２１の構造を有した分割ターゲット装置１００，２００を使用すれば、製造と取扱とが容易な分割ターゲット１２０，２２０を使用しつつも、基板２０上において均一な蒸着品質が得られ、結果的にディスプレイ装置の輝度を画面の全体にわたって均一にすることができる。特に、脆性の大きい酸化物をターゲットとして使用する場合に、有用に活用される。

本発明は、図面に示した一実施形態を参考にして説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想により決まらねばならない。

本発明は、均一な薄膜製造関連の技術分野に適用可能である。

１０ 真空チャンバー
２０ 基板
１００ スパッタリング用分割ターゲット装置
１１０ ベースプレート
１２０ 分割ターゲット
１２１ 間隙
１３０ 磁石

Claims (14)

1. ベースプレートと、前記ベースプレートに規則的な列をなして付着した複数個の分割ターゲットとを備え、
   前記分割ターゲット間の間隙は、前記列の方向である第１方向と、それに垂直な第２方向との間の角度に沿って配列されていることを特徴とするスパッタリング用分割ターゲット装置。
2. 前記間隙のうちいずれか一つの間隙の終了地点は、隣接した他の間隙の開始地点と、前記第２方向に沿った同一線上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング用分割ターゲット装置。
3. 前記分割ターゲットは、前記ベースプレート上の前記第１方向に沿った両端側に配置された三角形ターゲットと、その間に配置された四角形ターゲットとを備えることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング用分割ターゲット装置。
4. 前記ベースプレートの前記分割ターゲットが付着している面の反対側の面に、磁石が設置されていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング用分割ターゲット装置。
5. 前記磁石は、単一体であることを特徴とする請求項４に記載のスパッタリング用分割ターゲット装置。
6. 前記ベースプレートは、金属材質を含むことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング用分割ターゲット装置。
7. 前記分割ターゲットは、酸化物材質を含むことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング用分割ターゲット装置。
8. ベースプレートに規則的な列をなして付着した複数個の分割ターゲットを備え、前記各分割ターゲット間の間隙が、前記列の方向である第１方向と、それに垂直な第２方向との間の角度に沿って配列されているスパッタリング用分割ターゲット装置を準備するステップと、
   スパッタリング対象体である基板を、前記分割ターゲット装置に対向させて準備するステップと、
   前記分割ターゲット装置を、前記基板上方において前記第２方向に移動させてスパッタリングを行うステップと、
   を含むことを特徴とするスパッタリング方法。
9. 前記間隙のうちいずれか一つの間隙の終了地点は、隣接した他の間隙の開始地点と、前記第２方向に沿った同一線上に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
10. 前記分割ターゲットは、前記ベースプレート上の前記第１方向に沿った両端側に配置された三角形ターゲットと、その間に配置された四角形ターゲットとを備えることを特徴とする請求項９に記載のスパッタリング方法。
11. 前記ベースプレートの前記分割ターゲットが付着している面の反対側の面に、磁石が設置されていることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
12. 前記磁石は、単一体であることを特徴とする請求項１１に記載のスパッタリング方法。
13. 前記ベースプレートは、金属材質を含むことを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
14. 前記分割ターゲットは、酸化物材質を含むことを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。

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