JP2012241282A - 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】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。
【解決手段】ベースプレート１１０と、ベースプレートの一面に規則的な列をなして付着した複数の小片ターゲット１２０、及びベースプレートの他面に複数の小片ターゲットとそれぞれ対になって付着した複数の磁石１３０とを備えた複数のソースユニット１４０と、を備え、ソースユニットは、列の方向である第１方向と、それに垂直である第２方向との間の角度において相互平行に配列されたスパッタリング用分割ターゲット装置１００である。これにより、製造及び取扱の容易な小片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全体にわたって均一にしうる。
【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難しくなっている。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作るためには、製作及び取扱が相当に困難になる。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増加しているが、特に、このような酸化物は脆性が大きいため、大型化する場合に、製造及び取扱が相当に困難になる。

したがって、最近には、このような問題を勘案して、蒸着ターゲットを、製造及び取扱の容易な数個の小片状に形成して、ベースプレート上に付着させて作り、スパッタリングの際にそのターゲット組立体を画面に沿って移動させつつ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、画面全体をカバーするサイズに作るのではなく、小さな小片を繋いで作り、その繋がれたサイズも画面の一部幅のみをカバーするように作った後、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、このように多くの小片を繋いで蒸着ターゲットを作ったところ、小片間の隙間の領域と小片の内側領域との間において蒸着品質の偏りが大きくなる問題が発生している。すなわち、小片間の隙間の領域には、各小片の端部の角部が位置するため、その位置における電圧及び磁場値が、小片の内側より増大して、蒸着品質が不均一になる。

そうなれば、最終製品であるディスプレイ装置の画面上で輝度が一定ではなく、部位別に偏りがはなはだしくなる恐れがある。

したがって、このような問題を解決できる方策が要求されている。

本発明が解決しようとする課題は、小片ターゲットを使用しつつも輝度偏差を招く部位別蒸着品質偏差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ことである。

前記課題を達成するために、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の一面に規則的な列をなして付着した複数の小片ターゲット、及び前記ベースプレートの他面に前記複数の小片ターゲットとそれぞれ対になって付着した複数の磁石を備えた複数のソースユニットと、を備え、前記ソースユニットは、前記列の方向である第１方向と、それに垂直である第２方向との間の角度において相互平行に配列される。

ここで、隣接した前記ソースユニット同士は、前記第１方向に沿ってそれぞれのスパッタリング領域が相互重畳して配されうる。

前記ソースユニットのうち、前記第１方向に沿った両端部に設置されたソースユニットは、対象材のスパッタリング領域の外に位置するダミーソースユニットでありうる。

前記ベースプレートが前記ソースユニットと同じパターン形状に形成されてもよく、前記ソースユニットを受容する他のパターン形状に形成されてもよい。

前記ベースプレートは、金属材質を含むことができ、前記分割ターゲットは、酸化物材質を含むことができる。

また、前記課題を達成するために、本発明の実施形態によるスパッタリング方法は、ベースプレートの一面に規則的な列をなして付着した複数の小片ターゲットと、前記ベースプレートの他面に前記複数の小片ターゲットとそれぞれ対になって付着した複数の磁石と、を備えた複数のソースユニットを備え、前記ソースユニットは、前記列の方向である第１方向と、それに垂直である第２方向との間の角度において相互平行に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材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。

本発明によれば、製造及び取扱の容易な小片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全体にわたって均一にしうる。

本発明の一実施形態による分割ターゲット装置を示す平面図である。 図１に示された分割ターゲット装置が設置された真空チャンバを示す図面である。 図１に示された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に示された分割ターゲット装置のスパッタリング分布を示すグラフである。 本発明の他の実施形態による分割ターゲット装置を示す平面図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明すれば、次の通りである。

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の構造を示した図面である。

図１に示したように、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であって、そのベースプレート１１０の一面上に付着した複数の小片ターゲット１２０と、ベースプレート１１０の他面に各小片ターゲット１２０と対になって付着された複数の磁石１３０と、を備えている。すなわち、ベースプレート１１０の一面及び他面にそれぞれ付着された小片ターゲット１２０と磁石１３０とが一対一に対になってソースユニット１４０を形成し、このようなソースユニット１４０が第１方向(Ｙ軸方向)に沿った列になって複数個が配列されている。

このような分割ターゲット装置１００は、スパッタリングの際、図２に示したように、アルゴンガスが導入された真空チャンバ１０内において、スパッタリング対象材であるディスプレイ装置の基板２０に対面するように設置される。

この真空チャンバ１０内において前記分割ターゲット装置１００を負極に、スパッタリング対象材である基板２０を正極に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、このアルゴンイオンは、分割ターゲット装置１００の小片ターゲット１２０に衝突し、その小片ターゲット１２０の微粒子を飛散させ、その飛散した微粒子が基板２０に蒸着されつつ薄膜が形成される。そして、前記磁石１３０は、磁場を形成し、アルゴンイオンの衝突によるスパッタリング速度を向上させる役割を行う。このように、電圧及び磁場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う。

一方、前記分割ターゲット装置１００は、図２に示したように、基板２０と同じサイズではなく、基板２０の一部領域のみをカバーできるサイズであって、スパッタリング時には、図面のＸ軸方向である第２方向に移動しつつ基板２０上をスキャンする。すなわち、相互対面する基板２０と分割ターゲット装置１００とを同じサイズに製作せず、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を作り、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領域のカバーを可能にした。この際、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を第２方向(Ｘ軸方向)に移動させることもある。

そして、分割ターゲット装置１００に付着されたスパッタリングソースは、図１に示したように、複数の小片ターゲット１２０で形成されているが、これは、特に酸化物ターゲットの場合、取扱を容易にするためである。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増加しているが、特に、このような酸化物は、脆性が大きいので、大型化する場合、製造及び取扱が相当に困難になる。しかし、複数個に分割された小片ターゲット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を作る本実施形態の場合には、小さな小片ターゲット１２０のみを扱えば良いので、大型ターゲットを作る場合に比べて、製造及び取扱が非常に便利になる。

その代わりに、このような小片ターゲット１２０を使用する場合、各小片ターゲット１２０間の隙間１２１のため、不均一な蒸着が発生する恐れがある。すなわち、小片ターゲット１２０間の隙間１２１の領域には、各小片ターゲット１２０の端部の角部分が位置するので、電圧及び磁場値が各小片ターゲット１２０の内側より大きくなる。このため、スパッタリングの結果が不均一になる恐れがあるが、これを解決するために、本実施形態では、各小片ターゲット１２０をいずれも一定方向に傾けて平行に設定する。

すなわち、図１に示したように、各小片ターゲット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、前記小片ターゲット１２０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傾いた状態で相互平行に配列される。そうすれば、隣接したソースユニット１４０同士でスパッタリング領域が相互重畳され、小片ターゲット１２０間の隙間の影響が相殺されうる。この原理を説明すれば、次の通りである。

まず、前記のように傾いて配列されたソースユニット１４０のうち一つのソースユニット１４０のみでスパッタリングを行うと仮定する場合、そのスパッタリングの分布は、図３のように形成されると見なされる。すなわち、小片ターゲット１２０の中央部において最大の蒸着率ａが現れ、両端側のエッジへ行くほど、当然蒸着率は低下する。

しかし、このようなソースユニット１４０を一列に平行に連結すれば、図４に示したようなスパッタリング分布を示す。すなわち、点線で示したような各ソースユニット１４０のスパッタリング分布が相互重畳されつつ、全体的には、実線で示されたようなスパッタリング分布が得られる。それにより、各ソースユニット１４０をスパッタリング分布が相互重畳するように配列することによって、小片ターゲット１２０間の隙間において蒸着率が変わる現象を相殺させた。それにより、中央部において最大の蒸着率ｂが現れ、両端側のエッジへ行くほど蒸着率が低下する大きなスパッタリング分布が形成される。説明の便宜上、複数のソースユニット１４０にＳ１〜Ｓ９まで記号を付けたが、両端側のＳ１、Ｓ９ソースユニット１４０領域では、蒸着率が低下し、残りのＳ２〜Ｓ８ソースユニット１４０の領域では、蒸着率がほぼ最大蒸着率ｂのレベルを維持する。図面のＳ１_ａ〜Ｓ９_ａとＳ１_ｂ〜Ｓ９_ｂとは、Ｓ１〜Ｓ９ソースユニット１４０の第１方向(Ｙ軸方向)への一端及び他端の位置をそれぞれ示したものであって、隣接したソースユニット１４０間のスパッタリング領域が相互重畳される状況を示すために付与した参照符号である。

したがって、このようなスパッタリング分布を示す分割ターゲット装置１００に対して、対象材である基板２０を図２のように配置させれば、全体的に均一な分布のスパッタリングを行える。すなわち、両端側のＳ１、Ｓ９ソースユニット１４０は、隣接したソースユニット１４０のスパッタリング分布に影響を与える役割のみを行い、実質的には、対象材である基板２０のスパッタリング領域の外に位置するダミーソースユニットの役割を行う。そして、残りのＳ２〜Ｓ８ソースユニット１４０によって基板２０上に均一なスパッタリングが行われる。

したがって、このような分割ターゲット装置１００を利用すれば、製作及び取扱の容易な小片ターゲット１２０を使用しつつも基板２０上に均一なスパッタリングが可能になり、基板２０全体にわたって均一な輝度が実現可能になる。

一方、本実施形態では、図１に示したように、ベースプレート１１０が、斜めに配列されたソースユニット１４０のパターンに沿って同一な形態に形成された構造を例示したが、図５に示したように、ソースユニット１４０を受容する広い形態にベースプレート１１０’を形成することもある。すなわち、実質的なスパッタリング分布は、前記小片ターゲット１２０と磁石１３０とによって形成されるので、ベースプレート１１０’を 、多様な形状に変形させうる。

したがって、前記のように改善された構造を有する分割ターゲット装置１００を使用すれば、製造及び取扱の容易な小片ターゲット１２０を使用しつつも基板２０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全体にわたって均一にさせうる。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、有効に活用されうる。

本発明は、図面に示された一実施形態を参照して説明されたが、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ことが分かるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されねばならない。

本発明は、均質な薄膜蒸着関連の技術分野に好適に適用可能である。

１００ 分割ターゲット装置
１１０ ベースプレート
１２０ 小片ターゲット
１３０ 磁石
１４０ ソースユニット

Claims (14)

1. ベースプレートと、
   前記ベースプレートの一面に規則的な列に沿って付着した複数の小片ターゲット、及び前記ベースプレートの他面に前記複数の小片ターゲットとそれぞれ対になって付着した複数の磁石を備えた複数のソースユニットと、を備え、
   前記ソースユニットは、前記列の方向である第１方向とそれに垂直である第２方向との間の角度において相互平行に配列されたスパッタリング用分割ターゲット装置。
2. 隣接した前記ソースユニット同士は、前記第１方向に沿ったそれぞれのスパッタリング領域が相互重畳して配された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. 前記ソースユニットのうち、前記第１方向に両端部に設置されたソースユニットは、対象材のスパッタリング領域の外に位置するダミーソースユニットであることを特徴とする請求項２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は、前記ソースユニットと同じパターン形状に形成された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. 前記ベースプレートは、前記ソースユニットを受容する異なるパターン形状に形成された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。
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. 前記小片ターゲットは、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. ベースプレートの一面に規則的な列をなして付着した複数の小片ターゲット、及び前記ベースプレートの他面に前記複数の小片ターゲットとそれぞれ対になって付着した複数の磁石を備えた複数のソースユニットを備え、前記ソースユニットは、前記列の方向である第１方向とそれに垂直である第２方向との間の角度において相互平行に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材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、を含むスパッタリング方法。
9. 隣接した前記ソースユニット同士は、前記第１方向に沿ってそれぞれのスパッタリング領域が相互重畳して配された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. 前記ソースユニットのうち、前記第１方向に沿った両端部に設置されたソースユニットは、対象材のスパッタリング領域の外に位置するダミーソースユニットであ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が前記ソースユニットと同じパターン形状に形成された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. 前記ベースプレートは、前記ソースユニットを受容する異なるパターン形状に形成された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。
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. 前記小片ターゲットは、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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