JP2019157144A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パーティクルの被成膜材への付着を効果的に抑制することが可能な成膜装置を提供する。【解決手段】成膜室１２が、パーティクルを捕獲するためのパーティクル捕獲部を有し、そのパーティクル捕獲部に、ローレット加工を施し、そのローレット加工の後にエアブラスト加工を施し、そのエアブラスト加工の後に溶射加工を施す。パーティクル捕獲部の表面を、溶射加工によって、エアブラスト加工によって形成した表面の粗さより、さらに粗くすることができる。そのため、パーティクルを付着させる面積が大きくなり、より多くのパーティクルを捕獲することができ、それにより、被成膜材へのパーティクルの付着を効果的に抑制することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、成膜材料を被成膜材に成膜するための処理を行う成膜装置に関する。

従来、液晶パネルを製造する際には、絶縁性基板であるガラス基板の表面にフォトリソグラフィ法により導電膜や絶縁膜を成膜してＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の半導体素子をパターニングしている。下記特許文献１には、ガラス基板などの被成膜材の表面に、導電膜や絶縁膜の成膜材料によって薄膜を形成する成膜装置が記載されている。その成膜装置は、イオンを成膜材料に衝突させて、それによって飛び出した成膜材料の粒子を被成膜材の表面に堆積させることで、成膜材料の薄膜を形成するように構成される。そのような成膜装置においては、飛び出した成膜材料の粒子が、被成膜材以外にも成膜室内の至る所に付着することになる。そして、従来から、その成膜室内に付着した成膜材料の堆積膜の一部（いわゆるパーティクルである）が、剥離して被成膜材に付着し、成膜品質が低下するという問題がある。

そこで、下記特許文献１に記載の成膜装置においては、パーティクルの被成膜材への付着を抑制すべく、成膜室内にパーティクル捕獲板を設け、そのパーティクル捕獲板が、それの表面に、ローレット加工により第１の凹凸が形成され、そのローレット加工の後にエアブラスト加工により第２の凹凸が形成されたものとされている。

特開２０１３−１３３５２２号公報

上記特許文献１に記載の成膜装置は、パーティクルの剥離を完全に防止できるものではなく、パーティクルの被成膜材への付着を抑制する機能のさらなる向上が望まれている。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、パーティクルの被成膜材への付着を効果的に抑制することが可能な成膜装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明の成膜装置は、成膜室を備え、その成膜室内において成膜材料を被成膜材に成膜するための処理を行う成膜装置であって、前記成膜室が、パーティクルを捕獲するためのパーティクル捕獲部を有し、そのパーティクル捕獲部が、ローレット加工が施され、そのローレット加工の後にエアブラスト加工が施され、そのエアブラスト加工の後に溶射加工が施されたことを特徴とする。

このような構成とされた成膜装置は、パーティクル捕獲部の表面を、溶射加工によって、エアブラスト加工によって形成した表面の粗さより、さらに粗くすることができる。そのため、この構成の成膜装置は、パーティクルを付着させる面積が大きくなり、より多くのパーティクルを捕獲することができ、それにより、被成膜材へのパーティクルの付着を効果的に抑制することができる。

上記構成において、前記パーティクル捕獲部が、前記溶射加工においてアルミニウムが溶射された構成とすることができる。

アルミ溶射を採用することで、パーティクル捕獲部の表面を、安価に、適切な粗さとすることができる。なお、そのパーティクル捕獲部の表面の粗さは、算術平均粗さＲａが、１０μｍ以上４０μｍ以下であることが望ましく、２５μｍ以上３０μｍ以下であることが、さらに望ましい。ちなみに、エアブラスト加工によって形成した表面は、算術平均粗さＲａが、１０μｍ以下である。

また、上記の構成において、当該成膜装置が、前記成膜材料以外の材料がスパッタリングされないようにその成膜材料の周辺を覆うシールド部材を備え、そのシールド部材の表面が、前記パーティクル捕獲部とされた構成とすることができる。

成膜材料に近いシールド部材の表面をパーティクル捕獲部とすることで、パーティクルを効果的に捕獲することが可能である。

上記の構成において、当該成膜装置が、前記被成膜材における所定の範囲に成膜材料を成膜すべく、その被成膜材の所定の範囲以外を覆うマスク部材を備え、そのマスク部材の表面が、前記パーティクル捕獲部とされた構成とすることができる。

被成膜材周辺には、当然に、パーティクルが飛散しやすいため、被成膜材周辺のマスク部材の表面をパーティクル捕獲部とすることで、パーティクルを効果的に捕獲することが可能である。

また例えば、前記成膜室の内壁が、前記パーティクル捕獲部とされた構成とすること、当該成膜装置が、前記成膜材料を保持する成膜材料保持体を備え、その成膜材料保持体の表面が、前記パーティクル捕獲部とされた構成とすることができる。

パーティクルは、成膜室内の至る所に飛散する可能性があるため、成膜室内の種々の箇所をパーティクル捕獲部とすることで、効果的にパーティクルを捕獲することが可能である。

本発明の成膜装置によれば、パーティクルの被成膜材への付着を効果的に抑制することが可能である。

本発明の一実施形態である成膜装置を概略的に示す図である。 図１に示す成膜室内に設けられたパーティクル捕獲部の表面を示す斜視図である。 図２に示すパーティクル捕獲部を拡大して示す側面断面図である。

本発明の一実施形態である成膜装置１０を、図１に概略的に示す。成膜装置１０は、成膜室である真空容器１２と、その真空容器１２内の排気を行う排気装置１４と、真空容器１２内にアルゴンガスを導入するガス導入装置１６とを含んで構成される。真空容器１２内には、カソード（陰極）１８と、そのカソード１８と対向する位置に基板電極（陽極）２０とが設けられている。そして、カソード１８に接続されたスパッタ電源２２によって、それらカソード１８と基板電極２０との間で放電を生じさせ、真空容器１２内に、プラズマが発生させられるようになっている。

カソード１８には、成膜材料保持体としてのバッキングプレート２４が設けられており、そのバッキングプレート２４に、成膜材料であるメタルゲート材料（Ａｌ、Ｃｒ、Ｔａ等を用いる）からなるターゲット２６が固定保持されている。一方、基板電極２０には、被成膜材であるガラス基板ＧＳが保持されるようになっている。

なお、真空容器１２内には、ターゲット２６以外の材料がスパッタリングされにように、つまり、粒子化されないように、ターゲット２６の周辺を覆うシールド部材としてのグランドシールド３０が設けられている。また、真空容器１２内には、ガラス基板ＧＳにおける所定の範囲に薄膜を形成すべく、ガラス基板ＧＳの所定の範囲以外を覆うためのマスク部材３２が設けられている。

そして、成膜装置１０は、排気装置１４によって真空容器１２内を真空とし、ガス導入装置１６によってアルゴンガスを導入するとともに、スパッタ電源２２によってプラズマを発生させる。アルゴンガスは、プラズマ中において、アルゴンイオンＡｒ^＋と電子とに電離し、アルゴンイオンＡｒ^＋がターゲット２６に引き寄せられて衝突することになる。それによって、ターゲット２６の粒子が飛び出し、その粒子が対向する位置に保持されたガラス基板ＧＳ上に堆積し、メタルゲート材料の薄膜Ｆが形成されるのである。

しかしながら、このような成膜装置１０においては、アルゴンイオンＡｒ^＋の衝突によって飛び出した成膜材料の粒子は、ガラス基板ＧＳ以外の場所、例えば、グランドシールド３０の表面やマスク部材３２の表面等、真空容器１２内の至る所に付着する。それにより、成膜処理を繰り返し行うと、真空容器１２内の種々の個所にも、成膜材料の粒子が堆積して膜（堆積ダスト）が形成されることになる。そして、その堆積ダストは、それの一部いわゆるパーティクルが剥離して、ガラス基板ＧＳ上に付着してしまう場合ある。そのパーティクルのガラス基板ＧＳへの付着は、ガラス基板ＧＳの成膜品質を悪化させる要因となる。したがって、このパーティクルのガラス基板ＧＳへの付着を抑えることが、従来から、成膜装置１０における大きな課題となっている。

本実施形態の成膜装置１０は、パーティクルのガラス基板ＧＳへの付着を抑えるために、真空容器１２内の至る所が、パーティクルを捕獲するためのパーティクル捕獲部とされる。具体的には、真空容器１２の内壁、グランドシールド３０の表側と裏側の両面、マスク部材３２の表側と裏側の両面、バッキングプレート２４の表側の面が、パーティクル捕獲部とされている。本実施形態の成膜装置１０は、そのパーティクル捕獲部の構造に特徴を有するものであり、以下に、そのパーティクル捕獲部の構造について、図２および図３をも参照しつつ、詳しく説明する。

パーティクル捕獲部とされる箇所の表面は、最初に、ローレット加工が施されている。詳しく言えば、そのローレット加工によって施されたのは、綾目ローレットであり、互いに直交するローレット目とされている。つまり、このローレット加工によって、パーティクル捕獲部となる箇所の表面には、断面がほぼ山形の凸部４０が、マトリクス状に形成される。なお、凸部４０と凸部４０とのピッチ、換言すれば、溝の幅は、例えば、２ｍｍ程度であり、凸部４０の高さ、換言すれば、溝の深さは、１ｍｍ程度である。ちなみに、ローレット加工の方法は、特に限定されず、表面を押し潰して塑性変形させることで、ローレット目を形成してもよく、表面を切削することで、ローレット目を形成してもよい。

パーティクル捕獲部となる箇所の表面には、上記のローレット加工の後に、エアブラスト加工が施されている。このエアブラスト加工は、ローレット加工が施された箇所に、例えば粒径が３００μｍ程度の投射材を衝突させて、複数の凹所４２を形成するものである。そして、このエアブラスト加工によって、パーティクル捕獲部となる箇所の表面は、算術平均粗さＲａが、１０μｍ以下となっている。

そして、最後に、溶射加工が施されて、パーティクル捕獲部が完成させられる。その溶射加工は、溶融したアルミニウムを吹き付けるものであり、エアブラスト加工が施されたパーティクル捕獲部となる箇所の表面に、アルミニウムの溶射皮膜４４を形成するのである。その溶射皮膜４４の膜厚は、ローレット加工の凸部４０の高さを超えない程度の厚みで、３００μｍ程度（２００〜４００μｍ）とされている。なお、上述したエアブラスト加工が施されていることで、溶射皮膜４４の剥離が防止されるようになっている。そして、この溶射加工によって、パーティクル捕獲部の表面の粗さは、算術平均粗さＲａが、２５μｍ以上３０μｍ以下となっている。パーティクル捕獲部の表面の粗さは、算術平均粗さＲａが、１０μｍ以上４０μｍ以下であることが望ましく、２５μｍ以上３０μｍ以下であることが、さらに望ましい。

例えば、算術平均粗さＲａが１２μｍ以上２５μｍ以下となるように加工したパーティクル捕獲部を有する成膜装置は、溶射加工を施さずローレット加工とエアブラスト加工のみを施したパーティクル捕獲部を有する成膜装置に比較して、成膜品質が不良となった数を１０パーセント以上削減することが可能であった。さらに、算術平均粗さＲａが２５μｍ以上３０μｍ以下となるように加工したパーティクル捕獲部を有する本成膜装置１０は、溶射加工を施さずローレット加工とエアブラスト加工のみを施したパーティクル捕獲部を有する成膜装置比較して、成膜品質が不良となった数を２５パーセント以上削減することが可能であった。

以上のように、本発明の成膜装置によれば、溶射加工によって、エアブラスト加工によって形成した表面の粗さよりさらに粗くすることができるため、パーティクルを付着させる面積を大きくすることができる。そのことにより、より多くのパーティクルを捕獲することができ、パーティクルの被成膜材への付着を効果的に抑制することができるのである。

なお、本成膜装置１０は、真空容器１２内の至る所をパーティクル捕獲部としたが、一部のみに、上述のパーティクル捕獲部としても、パーティクルの被成膜材への付着を効果的に抑制することができる。例えば、グランドシールド３０は、成膜材料に近いため、その表面をパーティクル捕獲部とすることで、パーティクルを効果的に捕獲することが可能である。また、マスク部材３２は、被成膜材であるガラス基板ＧＳの周辺には、当然に、パーティクルが飛散しやすいため、そのガラス基板ＧＳ周辺のマスク部材３２の表面をパーティクル捕獲部とすることで、パーティクルを効果的に捕獲することが可能である。

１０…成膜装置、１２…真空容器〔成膜室〕、２４…バッキングプレート〔成膜材料保持体〕、２６…ターゲット〔成膜材料〕、３０…グランドシールド〔シールド部材〕、３２…マスク〔マスク部材〕、４０…凸部、４２…凹所、４４…溶射皮膜

Claims (7)

1. 成膜室を備え、その成膜室内において成膜材料を被成膜材に成膜するための処理を行う成膜装置であって、
   前記成膜室が、パーティクルを捕獲するためのパーティクル捕獲部を有し、
   そのパーティクル捕獲部が、ローレット加工が施され、そのローレット加工の後にエアブラスト加工が施され、そのエアブラスト加工の後に溶射加工が施されたことを特徴とする成膜装置。
2. 前記パーティクル捕獲部が、前記溶射加工においてアルミニウムが溶射された請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記パーティクル捕獲部が、前記溶射加工によって、表面の算術平均粗さが２５μｍ以上３０μｍ以下とされた請求項２に記載の成膜装置。
4. 当該成膜装置が、前記成膜材料以外の材料がスパッタリングされないようにその成膜材料の周辺を覆うシールド部材を備え、
   そのシールド部材の表面が、前記パーティクル捕獲部とされた請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の成膜装置。
5. 当該成膜装置が、前記被成膜材における所定の範囲に成膜材料を成膜すべく、その被成膜材の所定の範囲以外を覆うマスク部材を備え、
   そのマスク部材の表面が、前記パーティクル捕獲部とされた請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の成膜装置。
6. 前記成膜室の内壁が、前記パーティクル捕獲部とされた請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の成膜装置。
7. 当該成膜装置が、前記成膜材料を保持する成膜材料保持体を備え、
   その成膜材料保持体の表面が、前記パーティクル捕獲部とされた請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の成膜装置。

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