JP2020056054A - 成膜装置、成膜方法、および電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】成膜待機領域で成膜源から放出される成膜材料が成膜領域側に飛翔することを可及的に抑制し、成膜対象物に付着することを抑制する。【解決手段】成膜対象物２と、成膜対象物２に向かって成膜材料を飛翔させて成膜対象物２に成膜する成膜源３と、が配置されるチャンバ１０と、チャンバ１０内の所定の成膜待機領域Ｂと成膜領域Ａとの間で、成膜源３を成膜対象物２に対して相対的に移動させる移動手段１２と、を有する成膜装置１であって、前記成膜領域Ａと前記成膜待機領域Ｂとの間を仕切る仕切り位置と、前記成膜領域Ａと成膜待機領域Ｂを開放する開放位置との間を移動可能なシャッタ部材７を有する。【選択図】図１
Description
本発明は、成膜装置、成膜方法、および電子デバイスの製造方法に関する。
基板等の成膜対象物に成膜する成膜装置として、成膜対象物と成膜源を対向させて配置し、成膜源と成膜対象物とを相対移動させながら成膜を行う成膜装置が知られている。特許文献１には、ターゲットのスパッタ面をスパッタリングすることでターゲットからスパッタリング粒子（成膜材料）を放出させ、このスパッタリング粒子を基板上に堆積させて薄膜を形成する成膜装置（スパッタ装置）が記載されている。この成膜装置では、ターゲットからスパッタリング粒子を放出させながら、ターゲットを備えたカソードユニットを基板と平行に移動させて成膜を行う。成膜にあたっては、基板がスパッタ面と対面しない領域（成膜待機領域）にカソードユニットがある状態でスパッタリング粒子の放出が開始される。
成膜待機領域にある成膜源からの成膜材料の成膜対象物への意図していない堆積が生じると、成膜される膜の膜厚や膜質の均一性を低下させてしまう。特許文献１では、ターゲットの周囲に遮蔽板（遮蔽部材）を設けるとともに、成膜待機位置と基板との間の距離を一定以上離すように構成している。これにより、成膜待機位置にあるカソードユニットのターゲットから放出されるスパッタリング粒子が基板に到達しにくいようにしている。
しかしながら、ターゲットと基板との間の距離を大きくした場合、装置のフットプリント（設置面積）が増大したり、チャンバの大型化により真空設備が大規模化してしまったりするという課題があった。また、たとえば、スパッタリングを行う際には不活性ガス等のガスを導入して行うため、雰囲気中にはガス分子が存在し、放出されたスパッタリング粒子は雰囲気中のガス分子と衝突して散乱する。そのため、スパッタリング粒子等の成膜材料は必ずしも直線的に飛翔するわけではなく、ターゲットと基板との間の距離を大きくするだけでは、基板へのスパッタリング粒子の入射の抑制は不十分である。
そこで本発明は、上述の課題に鑑み、成膜待機領域で成膜源から放出される成膜材料が成膜領域側に飛翔することを抑制し、成膜対象物に付着することを抑制することを目的とする。
本発明の一側面としての成膜装置は、成膜対象物と、該成膜対象物に向かって成膜材料を飛翔させて該成膜対象物に成膜する成膜源と、が配置されるチャンバと、
前記チャンバ内の所定の成膜待機領域と成膜領域との間で、前記成膜源を前記成膜対象物に対して相対的に移動させる移動手段と、を有する成膜装置であって、
前記成膜領域と前記成膜待機領域との間を仕切る仕切り位置と、前記成膜領域と前記成膜待機領域を開放する開放位置との間を移動可能なシャッタ部材を有することを特徴とする。
前記チャンバ内の所定の成膜待機領域と成膜領域との間で、前記成膜源を前記成膜対象物に対して相対的に移動させる移動手段と、を有する成膜装置であって、
前記成膜領域と前記成膜待機領域との間を仕切る仕切り位置と、前記成膜領域と前記成膜待機領域を開放する開放位置との間を移動可能なシャッタ部材を有することを特徴とする。
さらに、本発明の別の側面としての成膜方法は、成膜源をチャンバ内の成膜待機領域に待機させ、前記成膜源から成膜材料が飛翔する状態とする準備工程と、前記成膜待機領域から前記チャンバ内の成膜領域に、前記準備工程で前記成膜材料が飛翔する状態となった前記成膜源を前記成膜対象物に対して相対的に移動させ、前記成膜源から飛翔する成膜材料を前記成膜対象物に堆積させて成膜する成膜工程と、を有する成膜方法であって、前記成膜領域と前記成膜待機領域との間を仕切る仕切り位置と、前記成膜領域と前記成膜待機領域を開放する開放位置との間を移動可能なシャッタ部材を設け、前記準備工程では、前記シャッタ部材を前記仕切り位置に位置させて前記成膜領域と前記成膜待機領域とを仕切り、前記成膜工程では、前記シャッタ部材を開放位置に位置させ、前記成膜待機領域から前記成膜領域へと前記成膜源を前記成膜対象物に対して相対的に移動させることを特徴とする。
さらにまた、本発明の別の側面としての電子デバイスの製造方法は、成膜源をチャンバ内の成膜待機領域に待機させ、前記成膜源から成膜材料が飛翔する状態とする準備工程と、前記成膜待機領域から前記チャンバ内の成膜領域に、前記準備工程で前記成膜材料が飛翔する状態となった前記成膜源を前記成膜対象物に対して相対的に移動させ、前記成膜源から飛翔する成膜材料を前記成膜対象物に堆積させて成膜する成膜工程と、を有する電子デバイスの製造方法であって、前記成膜領域と前記成膜待機領域との間を仕切る仕切り位置と、前記成膜領域と前記成膜待機領域を開放する開放位置との間を移動可能なシャッタ部材を設け、前記準備工程では、前記シャッタ部材を前記仕切り位置に位置させて前記成膜領域と前記成膜待機領域とを仕切り、前記成膜工程では、前記シャッタ部材を開放位置に位置させ、前記成膜待機領域から前記成膜領域へと前記成膜源を前記成膜対象物に対して相対的に移動させることを特徴とする。
本発明によれば、成膜待機領域で成膜源から放出される成膜材料が成膜領域側に飛翔することを抑制し、成膜対象物に付着することを抑制することができる。
以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、以下の実施形態は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲をそれらの構成に限定されない。また、以下の説明における、装置のハードウェア構成およびソフトウェア構成、処理フロー、製造条件、寸法、材質、形状などは、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
［実施形態１］
まず、図１（Ａ），（Ｂ）および図２（Ａ）を参照して、実施形態１の成膜装置１の基本的な構成について説明する。本実施形態に係る成膜装置１は、半導体デバイス、磁気デバイス、電子部品などの各種電子デバイスや、光学部品などの製造において成膜対象物２（基板上に積層体が形成されているものも含む）上に薄膜を堆積形成するために用いられる。より具体的には、成膜装置１は、発光素子や光電変換素子、タッチパネルなどの電子デバイスの製造において好ましく用いられる。中でも、本実施形態に係る成膜装置１は、有機ＥＬ（ＥｒｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などの有機発光素子や、有機薄膜太陽電池などの有機光電変換素子の製造において特に好ましく適用可能である。なお、本発明における電子デバイスは、発光素子を備えた表示装置（例えば有機ＥＬ表示装置）や照明装置（例えば有機ＥＬ照明装置）、光電変換素子を備えたセンサ（例えば有機ＣＭＯＳイメージセンサ）も含むものである。
まず、図１（Ａ），（Ｂ）および図２（Ａ）を参照して、実施形態１の成膜装置１の基本的な構成について説明する。本実施形態に係る成膜装置１は、半導体デバイス、磁気デバイス、電子部品などの各種電子デバイスや、光学部品などの製造において成膜対象物２（基板上に積層体が形成されているものも含む）上に薄膜を堆積形成するために用いられる。より具体的には、成膜装置１は、発光素子や光電変換素子、タッチパネルなどの電子デバイスの製造において好ましく用いられる。中でも、本実施形態に係る成膜装置１は、有機ＥＬ（ＥｒｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などの有機発光素子や、有機薄膜太陽電池などの有機光電変換素子の製造において特に好ましく適用可能である。なお、本発明における電子デバイスは、発光素子を備えた表示装置（例えば有機ＥＬ表示装置）や照明装置（例えば有機ＥＬ照明装置）、光電変換素子を備えたセンサ（例えば有機ＣＭＯＳイメージセンサ）も含むものである。
図８は、有機ＥＬ素子の一般的な層構成を模式的に示している。図８に示すとおり、有機ＥＬ素子は、基板に陽極、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極の順番に成膜される構成が一般的である。本実施形態に係る成膜装置１は、有機膜上に、スパッタリングによって、電子注入層や電極（陰極）に用いられる金属や金属酸化物等の積層被膜を成膜する際に好適に用いられる。また、有機膜上への成膜に限定されず、金属材料や酸化物材料等のスパッタで成膜可能な材料の組み合わせであれば、多様な面に積層成膜が可能である。
成膜装置１は、図１（Ａ）に示すように、チャンバ１０と、駆動機構（直線駆動機構１２）と、を有する。チャンバ１０の内部には、成膜対象物２と、成膜対象物２に向かって成膜材料であるスパッタ粒子を飛翔させて成膜対象物２に成膜する成膜源としての回転カソードユニット３（以下、単に「カソードユニット３」と称する。）と、が配置される。駆動機構は、カソードユニット３が成膜対象物２に対して相対移動するように、カソードユニット３および成膜対象物２の少なくとも一方を駆動する。本実施形態では、駆動機構である直線駆動機構１２が、カソードユニット３を駆動する。カソードユニット３は、直線駆動機構１２により、成膜対象物２と対向し、成膜対象物２に成膜する成膜領域Ａと、成膜対象物２と対向せず、成膜対象物２に成膜しない成膜待機領域Ｂとの間で移動可能となっている。すなわち、本実施形態において、直線駆動機構１２は、成膜源を成膜待機領域Ｂと成膜領域Ａとの間で成膜対象物２に対して相対的に移動させる移動手段である。成膜待機領域Ｂは、成膜領域Ａに対して上流側と下流側の２か所にあるが、以下の説明では、カソードユニット３が、図中右側の一方の成膜待機領域Ｂに待機して、成膜領域Ａを、図中左側に移動して成膜対象物２に成膜するものとして説明する。本発明は移動方向Ｆに対して直交する第１の方向Ｇに移動可能な、成膜領域Ａと成膜待機領域Ｂとの間を仕切るシャッタ部材７設けたものである。
チャンバ１０には、不図示のガス導入手段および排気手段が接続され、内部を所定の圧力に維持することができる構成となっている。すなわち、チャンバ１０の内部には、スパッタガス（アルゴン等の不活性ガスや酸素や窒素等の反応性ガス）が、ガス導入手段により導入され、また、チャンバ１０の内部からは、真空ポンプ等の排気手段によって排気が行われ、チャンバ１０の内部の圧力は所定の圧力に調圧される。
成膜対象物２は、ホルダ２１に保持され、チャンバ１０の天井壁１０ｄ側に水平に配置されている。成膜対象物２は、例えば、チャンバ１０の側壁に設けられた不図示のゲートバルブから搬入されて成膜され、成膜後、ゲートバルブから排出される。図示例では、成膜対象物２の成膜面２aが重力方向下方を向いた状態で成膜が行われる、いわゆるデポア
ップの構成となっているが、これには限定はされない。たとえば、成膜対象物２がチャンバ１０の底面側に配置されてその上方にカソードユニット３が配置され、成膜対象物２の成膜面２aが重力方向上方を向いた状態で成膜が行われる、いわゆるデポダウンの構成で
あってもよい。あるいは、成膜対象物２が垂直に立てられた状態、すなわち、成膜対象物２の成膜面が重力方向と平行な状態で成膜が行われる構成であってもよい。
ップの構成となっているが、これには限定はされない。たとえば、成膜対象物２がチャンバ１０の底面側に配置されてその上方にカソードユニット３が配置され、成膜対象物２の成膜面２aが重力方向上方を向いた状態で成膜が行われる、いわゆるデポダウンの構成で
あってもよい。あるいは、成膜対象物２が垂直に立てられた状態、すなわち、成膜対象物２の成膜面が重力方向と平行な状態で成膜が行われる構成であってもよい。
カソードユニット３は、移動方向に所定間隔を隔てて並列に配置された一対の回転カソード３Ａ，３Ｂを備えている。二つの回転カソード３Ａ，３Ｂは、図２（Ａ）に示すように、両端が移動台２３０上に固定されたサポートブロック２１０とエンドブロック２２０によって支持されている。また、回転カソード３Ａ，３Ｂは、円筒形状のターゲット３５とその内部に配置される磁石ユニット３０を有する。サポートブロック２１０とエンドブロック２２０によってターゲット３５は回転自在に支持されており、磁石ユニット３０は固定状態で支持されている。なお、ここでは磁石ユニット３０は回転しないものとしたが、これに限定はされず、磁石ユニット３も回転または揺動してもよい。移動台２３０は、リニアベアリング等の搬送ガイドを介して一対の案内レール２５０に沿って成膜対象物２の成膜面２ａと平行な方向（ここでは水平方向）に移動自在に支持されている。図中、案内レール２５０と平行な方向をＸ軸、垂直な方向をＺ軸、水平面で案内レール２５０と直交する方向をＹ軸とすると、カソードユニット３は、その回転軸はＹ軸方向に向けた状態で、回転軸を中心に回転しながら、成膜対象物２に対して平行に、すなわちＸＹ平面上をＸ軸方向に移動する。
回転カソード３Ａ，３Ｂのターゲット３５は、この実施形態では円筒形状で、成膜対象物２に成膜を行う成膜材料の供給源として機能する。ターゲット３５の材質は特に限定はされないが、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉなどの金属単体、あるいは、それらの金属元素を含む合金または化合物が挙げられる。ターゲット３５の材質としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＷＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＩＧＺＯなどの透明導電酸化物であってもよい。ターゲット３５は、これらの成膜材料が形成された層の内側に、別の材料からなるバッキングチューブ３５ａの層が形成されている。このバッキングチューブ３５ａには、電源１３が電気的に接続され、電源１３からバイアス電圧が印加されるカソードとして機能する。バイアス電圧はターゲットそのものに印加してもよく、バッキングチューブが無くてもよい。なお、チャンバ１０は接地されている。また、ターゲット３５は円筒形のターゲットであるが、ここで言う「円筒形」は数学的に厳密な円筒形のみを意味するのではなく、母線が直線ではなく曲線であるものや、中心軸に垂直な断面が数学的に厳密な「円」ではないものも含む。すなわち、本発明におけるターゲット２は、中心軸を軸に回転可能な円筒状のものであればよい。
磁石ユニット３０は、成膜対象物２に向かう方向に磁場を形成するもので、図２（Ｂ）に示すように、回転カソード３Ａの回転軸と平行方向に延びる中心磁石３１と、中心磁石３１を取り囲む中心磁石３１とは異極の周辺磁石３２と、ヨーク板３３とを備えている。周辺磁石３２は、中心磁石３１と平行に延びる一対の直線部３２ａ，３２ｂと、直線部３２ａ，３２ｂの両端を連結する転回部３２ｃ、３２ｄとによって構成されている。磁石ユニット３によって形成される磁場は、中心磁石３１の磁極から、周辺磁石３２の直線部３２ａ，３２ｂへ向けてループ状に戻る磁力線を有している。これにより、ターゲット３５の表面近傍には、ターゲット３５の長手方向に延びたトロイダル型の磁場のトンネルが形成される。この磁場によって、電子が捕捉され、ターゲット３５の表面近傍にプラズマを集中させ、スパッタリングの効率が高められている。
ターゲット３５は、回転駆動装置であるターゲット駆動装置１１によって回転駆動される。ターゲット駆動装置１１は、特に、図示していないが、モータ等の駆動源を有し、動力伝達機構を介してターゲット３５に動力が伝達される一般的な駆動機構が適用され、たとえば、サポートブロック２１０あるいはエンドブロック２２０等に搭載されている。一方、移動台２３０は、直線駆動機構１２によって、Ｘ軸方向に直線駆動される。直線駆動機構１２についても、特に図示していないが、回転モータの回転運動を直線運動に変換す
るボールねじ等を用いたねじ送り機構、リニアモータ等、公知の種々の直線運動機構を用いることができる。
るボールねじ等を用いたねじ送り機構、リニアモータ等、公知の種々の直線運動機構を用いることができる。
なお、２動台２３０には大気ボックスが組み込まれ、直線運動に追従するリンク機構により構成される大気アーム機構６０の一端が連結されている。大気アーム機構６０は、内部が大気圧に保持された中空の複数のアーム６１，６２を有し、これらのアーム６１，６２は関節部６３にて互いに回転自在に連結されている。一方のアーム６１の端部はチャンバ１０の底壁１０ａの取付部に回転自在に連結されており、他方のアーム６２の端部は移動台２３０の取付部に回転自在に連結されている。大気アーム機構６０の内部には、直線駆動機構１２やターゲット駆動装置１１のモータに接続する電力ケーブルや制御信号用の信号ケーブル、冷却水を流すためのチューブ等が収納されている。
成膜待機領域Ｂには、この成膜待機領域Ｂに待機するカソードユニット３と対向する対向部材４が、チャンバ１０に対して固定されている。対向部材４は、カソードユニット３と所定間隔を隔てて対向する水平（ＸＹ平面）に延びる水平板部４ａと、水平板部４ａの反成膜領域側（移動方向上流側）の端部からチャンバの底壁側に向けて垂直（ＹＺ平面）に延びる垂直板部４ｂとを有している。チャンバ１０の底壁１０ａを基準にして、水平板部４ａの高さは、成膜領域Ａに位置する成膜対象物２と、ほぼ同じ高さに配置されている。水平板部４ａの成膜領域Ａ側の端部は、成膜対象物２のホルダ２１との間に、シャッタ部材７が通過する程度の隙間が設けられている。
また、カソードユニット３の成膜領域Ａ側および成膜領域Ａと反対側には、第１カソードユニット３と共に成膜対象物２に対して移動する第１遮蔽部材５１及び第２遮蔽部材５２が配置されている。この第１遮蔽部材５１と第２遮蔽部材５２は、移動台２３０に固定された底板部５３にて連結され」ている。また、第１遮蔽部材５１と第２遮蔽部材５２の高さは、カソードユニット３の、各カソードのターゲット３５の頂部の高さ程度となっている。
カソードユニット３が成膜待機領域Ｂに位置する状態では、第２遮蔽部材５２が対向部材４の垂直板部４ｂに近接し、第１遮蔽部材５１の位置が、対向部材４の水平板部４ａの成膜領域Ａ側の端部と、Ｘ軸方向に、ほぼ同一位置にある。この対向部材４の水平板部４ａと第１遮蔽部材５１との間に、成膜領域Ａと成膜待機領域Ｂとを連通する開口Ｃが形成され、この開口Ｃをシャッタ部材７で塞ぐことによって、成膜領域Ａと成膜待機領域Ｂが仕切られるようになっている。
シャッタ部材７は、この実施形態１では、略長方形の板状部材で、長辺がＹ軸方向に延び、短辺がＺ軸方向に延び、第１遮蔽部材５１の成膜領域側の側面に沿って、Ｚ軸と平行の第１の方向Ｇに直線的に往復移動自在に組付けられている。シャッタ部材７は、成膜領域Ａと成膜待機領域Ｂ間を仕切る仕切り位置Ｇ１と、成膜領域Ａと成膜待機領域Ｂ間を開放する開放位置Ｇ２との間を移動可能となっている。ここでは、仕切り位置Ｇ１および開放位置Ｇ２は、シャッタ部材７が仕切り方向に移動する側の先端７ａの位置とする。図示例では、仕切り位置Ｇ１は、シャッタ部材７の先端７ａがチャンバ１０の天井壁１０ｄ側に移動し、対向部材４の端部と成膜対象物２のホルダ２１間の隙間Ｈに進入して天井壁１０ｄ側に達した位置である。この仕切り位置Ｇ１では、図示例では、隙間Ｈを所定量突き抜けているが、隙間Ｈの途中まででもよい。また、開放位置Ｇ２は、シャッタ部材７の先端７ａが第１遮蔽部材５１の対向端部５ａ付近まで移動した位置である。開放位置Ｇ２については、シャッタ部材７の先端７ａが隙間Ｈから下方に抜けて、開口Ｃの途中まででもよい。シャッタ部材７を仕切り位置Ｇ１と開放位置Ｇ２との間を移動可能に構成し、成膜源が成膜待機領域Ｂにあるときにシャッタ部材７を仕切り位置Ｇ１に位置させる。これにより、成膜源を成膜領域Ａと成膜待機領域Ｂとの間で移動可能にしつつ、装置の大型化を
避けつつ、成膜待機領域Ｂにある成膜源から放出された成膜材料が成膜領域Ａ側へと飛翔することを抑制することができる。
避けつつ、成膜待機領域Ｂにある成膜源から放出された成膜材料が成膜領域Ａ側へと飛翔することを抑制することができる。
シャッタ部材７は、駆動用の空気圧シリンダ等のアクチュエータ８によって直線的に往復駆動される。図１（Ｃ）は、アクチュエータ８を二点鎖線で模式的に示したもので、たとえば、空気圧シリンダの場合には、圧空がオンの場合に空気圧シリンダが伸長してシャッタ部材７を仕切り位置Ｇ１まで移動し、圧空がオフの場合に空気圧シリンダが収縮して開放位置Ｇ２に移動する。アクチュエータとしては、空気圧シリンダ等の流体圧を利用したアクチュエータに限定されず、たとえば、モータの回転を直線運動に変換するねじ送り機構を用いてもよいし、リニアモータを利用することもでき、種々の直線駆動機構を利用することができる。
次に、成膜装置１による成膜方法について説明する。まず、カソードユニット３を成膜待機領域Ｂにて待機させる。この状態では、アクチュエータ８によって、シャッタ部材７が仕切り位置Ｇ１にあり、シャッタ部材７によって、成膜領域Ａと成膜待機領域Ｂとが仕切られている。この成膜待機領域Ｂにて、成膜工程（本スパッタ構成）に先立って、カソードユニット３を駆動し、第１回転カソード３Ａ及び第２回転カソード３Ｂにバイアス電位を付与する。これにより、各ターゲット３５を回転させてスパッタ粒子を放出させてプリスパッタ（準備工程）を行う。プリスパッタは、各ターゲット３５の周囲に形成されるプラズマの生成が安定するまで行われることが好ましい。
このプリスパッタ工程において、各ターゲット３５から放出されるスパッタ粒子のうち、チャンバ１０の天井壁１０ｄに向けて飛翔するスパッタ粒子は、対向部材４の水平板部４ａで遮蔽され、また、成膜領域Ａに向けて移動方向に飛翔するスパッタ粒子は、第１遮蔽部材５１及びシャッタ部材７にて遮蔽される。さらに、成膜領域Ａと反対側に飛翔するスパッタ粒子は第２遮蔽部材５２及び対向部材４の垂直板部４ｂによって遮蔽される。このように、プリスパッタ工程においてはシャッタ部材７によって成膜待機領域Ｂと成膜領域Ａとが仕切られているため、プリスパッタにおいて発生する成膜材料が成膜領域Ａへと飛翔し、成膜領域Ａに配置されている成膜対象物２に付着することを抑制できる。
一定時間プリスパッタを行った後、本スパッタ工程に移行する。本スパッタ工程への移行の際は、まず、シャッタ部材７を仕切り位置Ｇ１から開放位置Ｇ２へと移動させる。その後、カソードユニット３のターゲット３５を回転駆動させてスパッタリングを行いながら、直線駆動機構１２を駆動して成膜領域Ａに進入させる。そして、成膜領域Ａ内で、カソードユニット３を成膜対象物２に対して所定速度で移動させる。この間、磁石ユニット３０によって、成膜対象物２に面するターゲット３５の表面近傍にプラズマが集中して生成され、プラズマ中の陽イオン状態のガスイオンがターゲット３５をスパッタし、飛散したスパッタ粒子が成膜対象物２に堆積する。カソードユニット３の移動に伴って、カソードユニット３の移動方向上流側から下流側に向けて、順次、スパッタ粒子が堆積されていくことで成膜される。成膜領域Ａを通過すると、カソードユニット３が反対側の成膜待機領域Ｂに進入し、直線駆動機構１２を停止すると共に、カソードユニット３の駆動を停止する。さらに、必要に応じて、往復移動させて、成膜を実行するようにしてもよく、その場合、左側の成膜待機領域Ｂについても、右側の成膜待機領域Ｂと同様に、シャッタ部材７を設けるようにしてもよい。
次に、本発明の成膜装置の他の実施形態について説明する。以下の説明では、主として、実施形態１と異なる点についてのみ説明し、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
［実施形態２］
図３（Ａ）は、本発明の実施形態２の成膜装置２０１を示している。上記実施形態２では、シャッタ部材７がカソードユニット３に設けられていたが、この実施形態２では、シャッタ部材２７はチャンバ１０側に設けられており、チャンバ１０の外側から駆動されるようになっている。すなわち、シャッタ部材２７が仕切り位置Ｇ１に移動する方向の先端２７ａはチャンバ１０の底壁１０ａ側の端部（図中、下端）であり、仕切り位置Ｇ１は、第１遮蔽部材５１の端部５１ａよりも基端部５１ｂ側に移動した位置となっている。なお、図示例では、シャッタ部材２７が開放位置Ｇ２の場合、シャッタ部材２７が、チャンバ１０の天井壁１０ｄを突き抜けるように記載しているが、模式的に示したもので、たとえば、シャッタ部材２７が突き抜けないように天井壁１０ｄとの間に十分な空間を設けるようにしてもよいし、天井壁１０ｄにシャッタ部材２７が摺動自在に案内されるガイド部材を設け、摺動部にシール部材を装着するようにしてもよいし、種々の構成を採用することができる。シャッタ部材２７を駆動するアクチュエータ２８は、チャンバ１０の外側に位置し、駆動用のロッド２８１が、チャンバ１０の天井壁１０ｄを貫通する貫通穴にシール部材を介して摺動自在に挿通される。アクチュエータとしては、実施形態１と同様に、空気圧シリンダ等の流体圧を利用したアクチュエータに限定されず、たとえば、モータの回転を直線運動に変換するねじ送り機構を用いてもよいし、リニアモータを利用することもでき、種々の直線駆動機構を利用することができる。
図３（Ａ）は、本発明の実施形態２の成膜装置２０１を示している。上記実施形態２では、シャッタ部材７がカソードユニット３に設けられていたが、この実施形態２では、シャッタ部材２７はチャンバ１０側に設けられており、チャンバ１０の外側から駆動されるようになっている。すなわち、シャッタ部材２７が仕切り位置Ｇ１に移動する方向の先端２７ａはチャンバ１０の底壁１０ａ側の端部（図中、下端）であり、仕切り位置Ｇ１は、第１遮蔽部材５１の端部５１ａよりも基端部５１ｂ側に移動した位置となっている。なお、図示例では、シャッタ部材２７が開放位置Ｇ２の場合、シャッタ部材２７が、チャンバ１０の天井壁１０ｄを突き抜けるように記載しているが、模式的に示したもので、たとえば、シャッタ部材２７が突き抜けないように天井壁１０ｄとの間に十分な空間を設けるようにしてもよいし、天井壁１０ｄにシャッタ部材２７が摺動自在に案内されるガイド部材を設け、摺動部にシール部材を装着するようにしてもよいし、種々の構成を採用することができる。シャッタ部材２７を駆動するアクチュエータ２８は、チャンバ１０の外側に位置し、駆動用のロッド２８１が、チャンバ１０の天井壁１０ｄを貫通する貫通穴にシール部材を介して摺動自在に挿通される。アクチュエータとしては、実施形態１と同様に、空気圧シリンダ等の流体圧を利用したアクチュエータに限定されず、たとえば、モータの回転を直線運動に変換するねじ送り機構を用いてもよいし、リニアモータを利用することもでき、種々の直線駆動機構を利用することができる。
［実施形態３］
図４は、本発明の実施形態３に係る成膜装置３０１を示している。図４（Ａ）は、シャッタ部材３７が仕切り位置、図４（Ｂ）はシャッタ部材３７が開放位置の状態を示し、図４（Ｃ）はシャッタ部材の概略構成を示す斜視図である。上記実施形態１および２は、シャッタ部材７,２７を、第１の方向Ｇに、仕切り位置Ｇ１と開放位置Ｇ２間に直線的にス
ライドさせる構成であったが、この実施形態３は、シャッタ部材３７を、第１の方向Ｇに円弧状に揺動させるようになっている。
図４は、本発明の実施形態３に係る成膜装置３０１を示している。図４（Ａ）は、シャッタ部材３７が仕切り位置、図４（Ｂ）はシャッタ部材３７が開放位置の状態を示し、図４（Ｃ）はシャッタ部材の概略構成を示す斜視図である。上記実施形態１および２は、シャッタ部材７,２７を、第１の方向Ｇに、仕切り位置Ｇ１と開放位置Ｇ２間に直線的にス
ライドさせる構成であったが、この実施形態３は、シャッタ部材３７を、第１の方向Ｇに円弧状に揺動させるようになっている。
すなわち、シャッタ部材３７は、シャッタ本体３７１と、シャッタ本体３７１を支持する揺動アーム３７２とを有する構成で、揺動アーム３７２の一端が対向部材４の水平部材４ａに支持されている。シャッタ本体３７１の断面形状（ＸＺ面の断面）は、この支点Ｏを中心にして描いた円の一部である円弧形状で、仕切り位置Ｇ１にて、その下端に位置する先端３７ａが、第１遮蔽部材５１の成膜領域Ａ側の側面の端部に近い位置に当接し、反対側の端部３７ｂが、成膜対象物２のホルダ２１と対向部材４の水平板部４ａの先端との隙間Ｈに位置し、シャッタ本体３７１が、開口Ｃを覆うようになっている（図４（Ａ）参照）。また、開放位置Ｇ２においては、シャッタ本体３７１の仕切り方向の先端３７ａが第１遮蔽部材５１から離間し、成膜対象物２のホルダ２１と対向部材４の水平板部４ａとの隙間Ｈ近傍に位置し、シャッタ本体３７１の反対側の端部３７ｂがチャンバ１０の天井壁１０ｄに当接している（図４（Ｂ）参照）。シャッタ部材３７を回転駆動する回転アクチュエータ３８は、図４（Ｃ）に示すように、モータ等の回転動作機構を有する機構であればよく、たとえば、揺動アーム３７２の支点位置に設けた軸３７３に作動連結される。
［実施形態４］
図５は、本発明の実施形態４に係る成膜装置４０１を示している。図５（Ａ）は、シャッタ部材４７が仕切り位置、図５（Ｂ）はシャッタ部材４７が開放位置の状態を示している。この実施形態４も、上記実施形態３と同様に、シャッタ部材４７の移動軌跡が、ほぼ仕切り位置Ｇ１と解放位置Ｇ２の間を、円弧状に揺動させるようになっているが、実施形態３と異なる点は、シャッタ部材４７がカソードユニット３に揺動自在に支持されている点で相違している。
図５は、本発明の実施形態４に係る成膜装置４０１を示している。図５（Ａ）は、シャッタ部材４７が仕切り位置、図５（Ｂ）はシャッタ部材４７が開放位置の状態を示している。この実施形態４も、上記実施形態３と同様に、シャッタ部材４７の移動軌跡が、ほぼ仕切り位置Ｇ１と解放位置Ｇ２の間を、円弧状に揺動させるようになっているが、実施形態３と異なる点は、シャッタ部材４７がカソードユニット３に揺動自在に支持されている点で相違している。
すなわち、シャッタ部材４７は、シャッタ本体４７１と、シャッタ本体４７１を支持する揺動アーム４７２とを有する構成で、揺動アーム４７２の一端が、第１遮蔽部材５１に
回転自在に支持されている。図示例では第１遮蔽部材５１の端部５ａに支持軸４７３に回転自在に支持されている。シャッタ本体４７１の断面形状（ＸＺ面の断面）は、この支時軸４７３を中心にして描いた円の一部である円弧形状で、仕切り位置Ｇ１にて、その上端に位置する先端４７ａが、対向部材４の水平板部４ａの成膜領域側の端部４ｃに当接するが、反対側の端部４７ｂが、第１遮蔽部材５１からは所定間隔を隔てて離れている。
回転自在に支持されている。図示例では第１遮蔽部材５１の端部５ａに支持軸４７３に回転自在に支持されている。シャッタ本体４７１の断面形状（ＸＺ面の断面）は、この支時軸４７３を中心にして描いた円の一部である円弧形状で、仕切り位置Ｇ１にて、その上端に位置する先端４７ａが、対向部材４の水平板部４ａの成膜領域側の端部４ｃに当接するが、反対側の端部４７ｂが、第１遮蔽部材５１からは所定間隔を隔てて離れている。
したがって、仕切り位置においては、開口Ｃを完全に遮蔽するのではなく、下端側が開放された状態になっており、成膜待機領域Ｂで発生したスパッタ粒子が下端側から成膜領域側に回りこむ可能性があるが、シャッタ本体４７１によって成膜対象物２と面す側は仕切られているので、成膜待機領域で生じたスパッタ粒子が成膜対象物２に付着する可能性が低くなっている（図５（Ａ）参照）。また、開放位置Ｇ２においては、シャッタ本体４７１の仕切り方向の先端４７ａは水平板部４ａの成膜領域側の端部４ｃから離れ、反対側の端部４７ｂが、チャンバ１０の底壁１０ａ側に移動し、第１遮蔽部材５１に当接する（図５（Ｂ）参照）。
シャッタ部材３７を回転駆動する回転アクチュエータについては、特に図示しないが、実施形態３と同様に、モータ等の回転動作機構を有する機構が、揺動アーム４７２の支持軸４７３に作動連結される。
シャッタ部材３７を回転駆動する回転アクチュエータについては、特に図示しないが、実施形態３と同様に、モータ等の回転動作機構を有する機構が、揺動アーム４７２の支持軸４７３に作動連結される。
［実施形態５］
図６は、本発明の実施形態５に係る成膜装置５０１を示している。図６（Ａ）は、シャッタ部材５７が仕切り位置の状態を示している。上記実施形態３および４では、シャッタ部材３７,４７を揺動させる構成となっていたが、この実施形態５は、シャッタ部材５７
を、巻取ることによって、仕切り位置Ｇ１と開放位置Ｇ２に切り替えるようにしたものである。すなわち、図６（Ｂ）に示すように、シャッタ部材５７は、Ｙ軸方向に延びる細長い剛性板部が、Ｚ軸方向に屈曲自在に多数連結されたシャッタ本体５７１と、このシャッタ本体５７１を巻き取る巻取り軸５７２を備え、巻取り軸５７２がチャンバ１０側に固定されている。この巻取り軸５７２は、隙間Ｈに対して対向部材４の水平板部４ａに設けられ、成膜対象物２のホルダ２１には、巻取り,巻き戻し時のシャッタ本体５７１を案内す
る円弧状のガイド５７３が設けられている。
図６は、本発明の実施形態５に係る成膜装置５０１を示している。図６（Ａ）は、シャッタ部材５７が仕切り位置の状態を示している。上記実施形態３および４では、シャッタ部材３７,４７を揺動させる構成となっていたが、この実施形態５は、シャッタ部材５７
を、巻取ることによって、仕切り位置Ｇ１と開放位置Ｇ２に切り替えるようにしたものである。すなわち、図６（Ｂ）に示すように、シャッタ部材５７は、Ｙ軸方向に延びる細長い剛性板部が、Ｚ軸方向に屈曲自在に多数連結されたシャッタ本体５７１と、このシャッタ本体５７１を巻き取る巻取り軸５７２を備え、巻取り軸５７２がチャンバ１０側に固定されている。この巻取り軸５７２は、隙間Ｈに対して対向部材４の水平板部４ａに設けられ、成膜対象物２のホルダ２１には、巻取り,巻き戻し時のシャッタ本体５７１を案内す
る円弧状のガイド５７３が設けられている。
シャッタ部材５７は、仕切り位置Ｇ１にて、シャッタ部材５７が隙間Ｈを通して巻き戻されて伸長し、その先端５７ａが第１遮蔽部材５１の成膜領域Ａ側の側面近傍に位置している。したがって、この実施形態５においても、実施形態４と同様に、仕切り位置において、開口Ｃを完全に遮蔽するのではなく、下端側が開放された状態になっている。
したがって、成膜待機領域で発生したスパッタ粒子が下端側から成膜領域側に回りこむ可能性があるが、シャッタ部材５７によって成膜対象物２と面する側は仕切られているので、成膜待機領域Ｂで生じたスパッタ粒子が成膜対象物２に付着するおそれが小さい。また、開放位置Ｇ２においては、シャッタ部材５７の先端５７ａは隙間Ｈの位置まで移動して開放される。シャッタ部材５７を巻取る回転アクチュエータについては、特に図示しないが、モータ等の回転動作機構を有する機構が、巻取り軸９に作動連結される。
したがって、成膜待機領域で発生したスパッタ粒子が下端側から成膜領域側に回りこむ可能性があるが、シャッタ部材５７によって成膜対象物２と面する側は仕切られているので、成膜待機領域Ｂで生じたスパッタ粒子が成膜対象物２に付着するおそれが小さい。また、開放位置Ｇ２においては、シャッタ部材５７の先端５７ａは隙間Ｈの位置まで移動して開放される。シャッタ部材５７を巻取る回転アクチュエータについては、特に図示しないが、モータ等の回転動作機構を有する機構が、巻取り軸９に作動連結される。
［実施形態６］
図７は、本発明の実施形態６に係る成膜装置６０１を示している。上記実施形態５では、シャッタ部材５７がチャンバ１０側に設けた巻取り軸６７２に巻き取られる構成となっていたが、この実施形態６は、シャッタ部材６７を、カソードユニット３側に設けたものである。すなわち、巻取り軸６７２は、第１遮蔽部材５１の成膜領域Ａ側の側面に回転自在に取り付けられており、この巻取り軸６９にシャッタ部材６７の端部が連結されている。そして、仕切り側の先端６７ａが、隙間Ｈを通り、ガイド６７３を介して、対向部材４の水平板部４ａの上面に案内されている。ホルダ２１には、円弧状のガイド６７３が設けられている。
シャッタ本体６７１は、仕切り位置Ｇ１にて、開口Ｃが完全に遮蔽され、また、開放位置Ｇ２においては、シャッタ本体６７１の先端６７ａは隙間Ｈの位置まで移動して開放される。シャッタ部材６７を巻取る回転アクチュエータについては、特に図示しないが、実施形態５と同様に、モータ等の回転動作機構が第１遮蔽部材５１に設けられ、巻取り軸６９に作動連結される。
図７は、本発明の実施形態６に係る成膜装置６０１を示している。上記実施形態５では、シャッタ部材５７がチャンバ１０側に設けた巻取り軸６７２に巻き取られる構成となっていたが、この実施形態６は、シャッタ部材６７を、カソードユニット３側に設けたものである。すなわち、巻取り軸６７２は、第１遮蔽部材５１の成膜領域Ａ側の側面に回転自在に取り付けられており、この巻取り軸６９にシャッタ部材６７の端部が連結されている。そして、仕切り側の先端６７ａが、隙間Ｈを通り、ガイド６７３を介して、対向部材４の水平板部４ａの上面に案内されている。ホルダ２１には、円弧状のガイド６７３が設けられている。
シャッタ本体６７１は、仕切り位置Ｇ１にて、開口Ｃが完全に遮蔽され、また、開放位置Ｇ２においては、シャッタ本体６７１の先端６７ａは隙間Ｈの位置まで移動して開放される。シャッタ部材６７を巻取る回転アクチュエータについては、特に図示しないが、実施形態５と同様に、モータ等の回転動作機構が第１遮蔽部材５１に設けられ、巻取り軸６９に作動連結される。
［その他の実施形態］
なお、上記実施形態では、カソードユニット３が、２つの回転カソード３Ａ，３Ｂを２連配置となっているが、３つ以上でもよいし、一つでもよい。また、カソードユニット３ではなく、ターゲットが平板上のプレーナカソードユニットとしてもよい。さらに、本発明は、スパッタ成膜装置に限定されるものではなく、スパッタリングを用いない蒸着方式の成膜源についても適用可能である。
なお、上記実施形態では、カソードユニット３が、２つの回転カソード３Ａ，３Ｂを２連配置となっているが、３つ以上でもよいし、一つでもよい。また、カソードユニット３ではなく、ターゲットが平板上のプレーナカソードユニットとしてもよい。さらに、本発明は、スパッタ成膜装置に限定されるものではなく、スパッタリングを用いない蒸着方式の成膜源についても適用可能である。
１ 成膜装置
２ 成膜対象物
３ 回転カソードユニット（成膜源）
７，２７，３７，４７，５７，６７ シャッタ部材
１０ チャンバ
１２ 直線駆動機構（成膜源駆動機構）
Ａ 成膜領域、Ｂ 成膜待機領域
Ｆ 移動方向
Ｇ 第１の方向、Ｇ１ 仕切り位置、Ｇ２ 開放位置
２ 成膜対象物
３ 回転カソードユニット（成膜源）
７，２７，３７，４７，５７，６７ シャッタ部材
１０ チャンバ
１２ 直線駆動機構（成膜源駆動機構）
Ａ 成膜領域、Ｂ 成膜待機領域
Ｆ 移動方向
Ｇ 第１の方向、Ｇ１ 仕切り位置、Ｇ２ 開放位置
Claims (17)
- 成膜対象物と、該成膜対象物に向かって成膜材料を飛翔させて該成膜対象物に成膜する成膜源と、が配置されるチャンバと、
前記チャンバ内の所定の成膜待機領域と成膜領域との間で、前記成膜源を前記成膜対象物に対して相対的に移動させる移動手段と、を有する成膜装置であって、
前記成膜領域と前記成膜待機領域との間を仕切る仕切り位置と、前記成膜領域と前記成膜待機領域を開放する開放位置との間を移動可能なシャッタ部材を有することを特徴とする成膜装置。 - 前記成膜待機領域は前記成膜源と前記成膜対象物とが対向する領域であり、前記成膜待機領域は前記成膜源と前記成膜対象物とが対向しない領域であることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
- 前記成膜待機領域と前記成膜領域とは、前記成膜対象物の成膜面に直行する第１の方向と交差する第２の方向に並んでいることを特徴とする請求項１に記載の請求項１または２に記載の成膜装置。
- 前記移動手段は、前記成膜源を前記第２の方向に前記成膜対象物に対して相対的に移動させることで前記成膜源を前記成膜待機領域から前記成膜領域へと移動させ、
前記成膜領域内で、前記移動手段が、前記成膜源を前記第２の方向に前記成膜対象物に対して相対的に移動させることで前記成膜対象物に成膜することを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。 - 前記シャッタ部材の、前記仕切り位置と前記開放位置は、前記成膜対象物の成膜面に直行する第１の方向における位置が異なることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記シャッタ部材は、前記チャンバ内の空間を部分的に仕切ることによって、前記成膜領域と前記成膜待機領域とを仕切ることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記シャッタ部材は、前記成膜対象物の成膜面に直行する第１の方向に移動することで、前記仕切り位置と前記開放位置との間を移動することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記シャッタ部材は、前記仕切り位置と前記開放位置との間で、直線的に移動することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記シャッタ部材は、支点を中心にして揺動する構成となっていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記シャッタ部材は、巻取り軸に巻取りおよび巻き戻すことによって移動する構成となっている請求項１から９のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記シャッタ部材は、前記チャンバ側に支持されており、前記移動手段による前記成膜源と前記成膜対象物の相対移動の際に、前記成膜源に対して相対的に移動することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記シャッタ部材は、前記成膜源側に支持されており、前記移動手段による前記成膜源
と前記成膜対象物の相対移動の際に、前記成膜源とともに前記成膜対象物に対して相対移動することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の成膜装置。 - 前記成膜源は、スパッタリングカソードであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記成膜源は、前記チャンバ内に配置されるターゲットを介して前記成膜対象物と対向する位置に配置される磁場発生手段を有することを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記成膜対象物への成膜の前に、前記成膜待機領域において、前記成膜源の周囲にプラズマを生成させることを特徴とする請求項１３または１４に記載の成膜装置。
- 成膜源をチャンバ内の成膜待機領域に待機させ、前記成膜源から成膜材料が飛翔する状態とする準備工程と、
前記成膜待機領域から前記チャンバ内の成膜領域に、前記準備工程で前記成膜材料が飛翔する状態となった前記成膜源を前記成膜対象物に対して相対的に移動させ、前記成膜源から飛翔する成膜材料を前記成膜対象物に堆積させて成膜する成膜工程と、を有する成膜方法であって、
前記成膜領域と前記成膜待機領域との間を仕切る仕切り位置と、前記成膜領域と前記成膜待機領域を開放する開放位置との間を移動可能なシャッタ部材を設け、
前記準備工程では、前記シャッタ部材を前記仕切り位置に位置させて前記成膜領域と前記成膜待機領域とを仕切り、
前記成膜工程では、前記シャッタ部材を開放位置に位置させ、前記成膜待機領域から前記成膜領域へと前記成膜源を前記成膜対象物に対して相対的に移動させることを特徴とする成膜方法。 - 成膜源をチャンバ内の成膜待機領域に待機させ、前記成膜源から成膜材料が飛翔する状態とする準備工程と、
前記成膜待機領域から前記チャンバ内の成膜領域に、前記準備工程で前記成膜材料が飛翔する状態となった前記成膜源を前記成膜対象物に対して相対的に移動させ、前記成膜源から飛翔する成膜材料を前記成膜対象物に堆積させて成膜する成膜工程と、を有する電子デバイスの製造方法であって、
前記成膜領域と前記成膜待機領域との間を仕切る仕切り位置と、前記成膜領域と前記成膜待機領域を開放する開放位置との間を移動可能なシャッタ部材を設け、
前記準備工程では、前記シャッタ部材を前記仕切り位置に位置させて前記成膜領域と前記成膜待機領域とを仕切り、
前記成膜工程では、前記シャッタ部材を開放位置に位置させ、前記成膜待機領域から前記成膜領域へと前記成膜源を前記成膜対象物に対して相対的に移動させることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
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