JP3484423B2

JP3484423B2 - スパッタリング装置

Info

Publication number: JP3484423B2
Application number: JP2001037295A
Authority: JP
Inventors: 博明迫
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2004-01-06
Anticipated expiration: 2021-02-14
Also published as: JP2002241933A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング装
置に関し、特に、カラー液晶表示装置用の透明電極付き
基板を形成するスパックリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラー液晶表示装置に用いられる
透明電極付き基板は、一般的に、ガラス基板上の有機樹
脂製のカラーフィルタ上に、同じく有機樹脂製の保護膜
を被覆してカラーフィルタ基板を形成し、その上に導電
性の透明電極を形成することによって製造される。この
ように形成された透明導電膜は、通常、ウェットエッチ
ングによって所望の配線形状に成形される。また、透明
導電膜の材料としては、酸化錫をドープした酸化インジ
ウム（以下「ＩＴＯ：Indium-Tin-Oxide」という。）が
一般的に用いられている。

【０００３】このＩＴＯ膜は、その製造コスト低減のた
め、後に所望の大きさにカットされることになる大面積
のカラーフィルタ基板に形成され、また、このＩＴＯ膜
形成のためのスパッタリングは、カラーフィルタや保護
膜が有機樹脂を材料としていることから、有機樹脂の耐
熱温度以下で行われる。このため、ＩＴＯ膜を形成する
方法としては、比較的低温度でＩＴＯ膜を形成すること
ができるいくつかのマグネトロンスパッタリング法が用
いられている。これらのマグネトロンスパッタリング法
は、スパッタ電力をカソードに印加してグロー放電によ
り真空室内のプロセスガス雰囲気の下にプラズマを発生
させ、そのプラズマでターゲットをスパッタさせること
により基板上にＩＴＯ膜を形成するものである。

【０００４】これらのマグネトロンスパッタリング法の
中でも、スパッタ電力として直流（ＤＣ）電力に高周波
（ＶＨＦ，ＲＦ）電力を重畳させたものを使用するＤＣ
・ＲＦ重畳方式のマグネトロンスパッタリング法は、Ｄ
Ｃ電力のみを使用するＤＣ電力方式のものと比べて比較
的低温度でも低比抵抗のＩＴＯ膜を形成することができ
る。なぜならば、ＤＣ方式のものと比べてスパッタ電力
を小さくできるので、プラズマ中の高エネルギのＡｒイ
オンによるＩＴＯ膜へのダメージが低減し、ＩＴＯ膜の
導電率を決定する易動度（電子や正孔等のキャリアの物
質内での移動のし易さ）が大きくなってＩＴＯ膜の比抵
抗を低くすることができるからである（例えば、特開平
１０−２６５９２６号公報）。また、ＤＣ・ＲＦ重畳方
式のマグネトロンスパッタリング法において、グロー放
電を時間的に安定状態に維持することによりプラズマを
安定状態に維持する方法も知られている（例えば、特開
２０００−０３４５６４号公報）。

【０００５】図８は、従来のＤＣ・ＲＦ重畳方式のマグ
ネトロンスパッタリング装置の説明図である。

【０００６】従来のＤＣ・ＲＦ重畳方式のマグネトロン
スパッタリング装置は、図８に示すように、内部に真空
室２０１を形成するケーシング２０２と、ケーシング２
０２の側部に絶縁物（不図示）を介して取付けられたＩ
ＴＯカソード２０３とを有する。ＩＴＯカソード２０３
の内面には、バッキングプレート２０４を介して大面積
のターゲット２０５が取付けられている。また、真空室
２０１内には、スパッタされるべきガラス基板（不図
示）がターゲット２０５に対向して配されている。

【０００７】ＩＴＯカソード２０３は、背面側に凹部が
形成され、その中に、スパッタリングのためのマグネッ
ト２０６が配されている。このＩＴＯカソード２０３の
凹部を形成する側面部材は、ＩＴＯカソード２０３の強
度確保の観点から一般にステンレス綱製の板で構成さ
れ、背面側は開口している。さらに、ＩＴＯカソード２
０３は、電源装置２０８を支持するカソードケース２０
９で覆われている。

【０００８】カソードケース２０９に支持された電源装
置２０８は、互いに直列に接続された高周波（ＲＦ）電
源及びマッチングボックスと、これらに並列して接続さ
れた直流（ＤＣ）電源とから成る回路構成（不図示）を
有する。ここに、マッチングボックスは、主として大容
量のコンデンサから成る回路を有している。

【０００９】このような電源装置２０８は、ＤＣ電力と
ＲＦ電力を重畳してスパッタ電力としてＩＴＯカソード
２０３に供給する。電源装置２０８のマッチングボック
スからのＲＦ電力の出力２１０は、銅等から成るフレキ
シブル金属帯２１１を介してＩＴＯカソード２０３にそ
の側面部材の端面上の略中央にある点接触部２１２で接
触する。電源装置２０８のＤＣ電力の出力２１３は、Ｒ
Ｆ電力とは並列に接続され、同軸ケーブル２１４を介し
てＩＴＯカソード２０３にその側面部材の端面上の略中
央部にある点接触部２１５で接触する。これにより、電
源装置２０８から供給されるスパッタ電力は、ターゲッ
ト２０６の周囲まで等方的に伝搬する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示す従来のＤＣ・ＲＦ重畳方式のマグネトスパッタリン
グ装置では、スパッタ電力は、互いに異種金属であるＩ
ＴＯカソード２０３とフレキシブル金属帯２１１及び同
軸ケーブル２１４の各々との点接触部２１２，２１５を
介してＩＴＯカソード２０３に供給されるので、接触抵
抗が変化し易く、ＩＴＯカソード２０３全体としてイン
ピーダンスが変化してグロー放電を時間的に安定状態に
維持することができず、異常放電や不均一なプラズマが
発生しがちである。このようなインピーダンスの変化は
ＲＦ電力成分の方がＤＣ電力成分よりプラズマに強く影
響する。

【００１１】また、カソードケース２０９に支持された
電源装置２０８に対応する位置において基板上のＩＴＯ
膜の膜厚は、基板上の他の位置における膜厚より小さく
なるので、ＩＴＯ膜の膜厚が不均一になる。これは、Ｉ
ＴＯカソード２０３に供給されたスパッタ電力のうち高
周波成分の一部がカソードケース２０９の開口部を介し
てマッチングボックス内に漏れるのでＩＴＯカソード２
０３全面に均一に給電されなくなったり、また、マッチ
ングボックス内で発生する高周波ノイズがＩＴＯカソー
ド２０３に供給されたＲＦ電力と干渉したりして、点接
触部２１２に対応する位置におけるプラズマ密度が小さ
くなるからである。

【００１２】本発明は、基板全面に亘って膜厚膜質共に
均一な被膜を形成することができるスパッタリング装置
を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のスパッタリング装置は、真空室と、
前記真空室内に配されると共にターゲットが取り付けら
れる少なくとも１つのカソードと、前記真空室内におい
て基板を前記ターゲットに対向させつつ所定の方向に移
動させる移動手段と、前記カソードに接続されると共
に、直流電力と高周波電力を重畳させてスパッタ電力と
して前記カソードに供給する複数の電源装置とを備え、
前記基板上にＤＣ・ＲＦ重畳方式のマグネトロンスパッ
タリング法により導電性の薄膜を形成するスパッタリン
グ装置において、前記複数の電源装置は、前記所定の方
向に垂直な方向に関して互いに異なる位置に配されるこ
とを特徴とする。

【００１４】請求項１記載のスパッタリング装置によれ
ば、複数の電源装置が、基板の移動方向に垂直な方向に
関して互いに異なる位置でカソードにスパッタ電力を供
給するので、ターゲット全面に亘ってターゲットの近傍
に形成されるプラズマの密度を均一化することができ、
もって基板全面に亘って膜厚膜質共に均一な薄膜を形成
することができる。

【００１５】請求項２記載のスパッタリング装置は、請
求項１記載のスパッタリング装置において、前記複数の
電源装置の位置は、前記電源装置位置の１つに基づく前
記基板上の薄膜の膜厚分布が、前記電源装置位置の１つ
に隣接する電源装置位置の他の１つに基づく前記基板上
の薄膜の膜厚分布を補完するように決定されることを特
徴とする。

【００１６】請求項２記載のスパッタリング装置によれ
ば、複数の電源装置の位置は、電源装置位置の１つに基
づく前記基板上の薄膜の膜厚分布が、前記電源装置位置
の１つに隣接する電源装置位置の他の１つに基づく基板
上の薄膜の膜厚分布を補完するように決定されるので、
基板全面に亘って膜厚膜質共により均一な薄膜を形成す
ることができる。

【００１７】請求項３記載のスパッタリング装置は、請
求項１又は２記載のスパッタリング装置において、前記
電源装置は、前記カソードに、前記垂直方向に沿って面
接触する板状の導体を介して前記スパッタ電力を供給す
るように構成されていることを特徴とする。

【００１８】請求項３記載のスパッタリング装置によれ
ば、電源装置が、カソードに、垂直方向に沿って面接触
する板状の導体を介してスパッタ電力を供給するように
構成されているので、スパッタ電力がターゲットの周囲
まで等方的に伝搬し、もってターゲット近傍に形成され
るプラズマの密度を確実に空間的に均一化することがで
きる。

【００１９】請求項４記載のスパッタリング装置は、請
求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパッタリング装
置において、前記カソードは前記所定の方向に沿って少
なくとも２つ配置され、前記電源装置の１つは前記カソ
ードの１つに接続されると共に前記電源装置の他の１つ
は前記カソードの他の１つに接続されることを特徴とす
る。

【００２０】請求項４記載のスパッタリング装置によれ
ば、カソードが基板の移動方向に沿って少なくとも２つ
配置されるので、グロー放電の安定状態を維持しつつ薄
膜形成レー卜を向上させることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
スパッタリング装置の構成を図面を参照して説明する。

【００２２】図１は、本発明の実施の形態に係るスパッ
タリング装置の主要部の部分切欠平面図である。

【００２３】図１において、スパッタリング装置１００
は、内部に真空室１０１を形成するケーシング１０２
と、ケーシング１０２内の中央に配置され、不図示のモ
ータ（移動手段）により図中の矢印方向に回転する十二
角柱状のカルーセル（基板ホルダ）１０３と、ケーシン
グ１０２の周側部に配置されたスパッタリングカソード
としての一対のＩＴＯカソード部１０４ａ，１０４ｂ
と、この一対のＩＴＯカソード部１０４ａ，１０４ｂに
対向するように配置されたＳｉＯ₂カソード部１０５
ａ，１０５ｂとを備える。

【００２４】カルーセル１０３の各側面には、表面に有
機樹脂製のカラーフィルタが形成された縦３００〜５０
０ｍｍ×横４００〜６００ｍｍの長方形のガラス基板１
０６が垂直方向に直列に複数枚、例えば４枚配置されて
いる。基板１０６をカルーセル１０３の各側面に垂直方
向に複数枚配置することにより、その総面積を増大させ
製造効率を高めることができる。ＩＴＯカソード部１０
４ａ，１０４ｂの各々には、真空室１０１に面する部分
に縦８００〜１８００ｍｍ×横１００〜２００ｍｍの大
きさの長方形をした大面積のターゲット１０７が取り付
けられている。ターゲット１０７は、スパッタリングさ
れて基板１０６にＩＴＯ膜を形成するために酸化インジ
ウムと酸化スズが所定の比率で配合された焼結体から成
る。

【００２５】このようなスパッタリング装置１００は、
マグネトロンスパッタリング法を用いてターゲット１０
７をプラズマ中のイオンでスパッタリングし、回転する
カルーセル１０３に取り付けられた基板１０６にターゲ
ット１０７によるＳｉＯ₂膜及びＩＴＯ膜（導電性の薄
膜）を形成して透明導電膜付き基板１０６を製造する。
すなわち、スパッタリング装置１００は、所定の回転速
度（２〜４ｍｉｎ^-1）でカルーセル１０３を連続的に回
転させ、ＳｉＯ₂カソード部１０５ａ，１０５ｂに取り
付けられたターゲットの正面を基板１０６が通過すると
きに、該ターゲットから飛来する原料粒子を基板１０６
上に堆積させ、ＳｉＯ₂膜を所定の膜厚になるまで形成
し、次いで、同様にその表面にＩＴＯカソード部１０４
ａ，１０４ｂ上のターゲット１０７，１０７によりＩＴ
Ｏ膜を所定の膜厚になるまで形成する。ＳｉＯ₂膜とＩ
ＴＯ膜の堆積順は逆でもよい。

【００２６】図２は、図１のスパッタリング装置１００
の構成図である。図２は、図１のスパッタリング装置１
００のうち説明に必要な構成のみを模式化して示してい
る。

【００２７】スパッタリング装置１００は、その真空室
１０１が真空ポンプ１１０により真空に維持されると共
に、真空室１０１内にはスパッタガスボンベ１１１から
プロセスガスが導入されて真空室１０１内はスパッタ雰
囲気が調整される。この場合、プロセスガスは、Ａｒ等
の不活性ガスから成るが、必要に応じてＯ₂、Ｎ₂等の反
応性ガスが加えられる。

【００２８】一方、ＩＴＯカソード部１０４上のターゲ
ット１０７に対向する位置に基板１０６が配置され、タ
ーゲット１０７をスパッタさせるためのプラズマを真空
室１０１内で発生させるために、ＩＴＯカソード部１０
４にはフレキシブル金属帯１１３と同軸ケーブル１１７
とを介して電源装置１１２が接続される。

【００２９】電源装置１１２は、互いに直列に接続され
且つフレキシブル金属帯１１３に接続された高周波（Ｒ
Ｆ）電源１１４及びマッチングボックス１１５と、これ
らに並列して接続され且つ同軸ケーブル１１７に接続さ
れた直流（ＤＣ）電源１１６とから成る回路構成を有す
る。この回路構成により、マッチングボックス１１５を
介して供給されるＲＦ電源１１４の高周波（ＲＦ）電力
と直接供給されるＤＣ電源１１６の直流（ＤＣ）電力と
を重畳してスパッタ電力としてＩＴＯカソード部１０４
に供給する（ＤＣ・ＲＦ重畳方式）。

【００３０】また、マッチングボックス１１５は、ＩＴ
Ｏカソード部１０４のインピーダンス変動の影響をうち
消すための主として大容量コンデンサから成る回路を有
する。これにより、ＤＣ・ＲＦ重畳方式による電力供給
上の欠点、即ち、ＲＦ電力成分がＩＴＯカソード部１０
４側のインピーダンス変動の影響を受けるのを防止する
ことにより、グロー放電を安定化させて、いわゆる異常
放電の発生を防止し、その結果、ターゲット１０７やそ
の周辺部材から多量の異物が発生するのを防止すること
ができる。

【００３１】ＲＦ電力はフレキシブル金属帯１１３を介
して、またＤＣ電力は同軸ケーブル１１７を介してＩＴ
Ｏカソード部１０４に供給される。

【００３２】上記のように得られたＤＣ電力とＲＦ電力
が重畳したスパッタ電力は、スパッタ雰囲気が調整され
た真空室１０１内のＩＴＯカソード部１０４に供給され
てプラズマを発生し、そのプラズマでターゲット１０７
をスパッタさせて基板１０６にＩＴＯ膜を形成する。

【００３３】次にフレキシブル金属帯１１３のＩＴＯカ
ソード部１０４への接続方法を説明する。

【００３４】図３は、図１におけるＩＴＯカソード部１
０４の部分切欠き縦断面図であり、図４は、図３のＩＴ
Ｏカソード１２０の凹部開口部の端面図であり、図５
は、図１におけるＩＴＯカソード部１０４の部分切欠き
横断面図である。以下の説明は、適宜図１及び図２を参
照しながら行い、図１及び図２の構成要素と同じものに
は同じ参照番号を付してある。但し、ＩＴＯカソード部
１０４ａ，１０４ｂは、電源装置１１２の取付け位置
や、フレキシブル金属帯１１３の接続位置が異なるだけ
であるので、以下の説明は、ＩＴＯカソード部１０４ａ
に着目して行う。

【００３５】以下の説明においては、ＤＣ電力の供給に
関する記載は必要ないので、参照する図においてもＤＣ
電力に関する部分は不図示とする。

【００３６】ＩＴＯカソード部１０４ａは、図３〜図５
に示すように、内部に真空室１０１を形成するケーシン
グ１０２の側部に取付けられたＩＴＯカソード１２０を
有する。ＩＴＯカソード１２０の内面には、バッキング
プレート１２１を介してターゲット１０７が取付けられ
ている。また、真空室１０１内には、スパッタされるべ
きガラス基板（不図示）がターゲット１０７に対向して
配されている。ＩＴＯカソード１２０は、背面側に凹部
が形成され、その中に、スパッタリングのためのマグネ
ット１２２が配されている。このＩＴＯカソード１２０
の凹部の開口部には、後述するＲＦ接続導体１２３が取
付けられている。さらに、ＩＴＯカソード１２０の凹部
及びＲＦ接続導体１２３は、前述の電源装置１１２を支
持するカソードケース１２６で覆われている。

【００３７】ＲＦ接続導体１２３は、梯子状をなしてお
り、凹部開口部の両側においてＩＴＯカソード１２０の
端面上に面接触の状態で固定された銅製の縦方向導体１
２４ａ，１２４ｂ（厚さ２ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ１０
６６ｍｍ）と、これらの縦方向導体１２４ａ，１２４ｂ
を等間隔で接続する銅製の横方向導体１２５ａ〜１２５
ｅとから成る。縦方向導体１２４ａ，１２４ｂは、ター
ゲット１０７の移動方向に垂直な方向、即ちターゲット
１０７の長手方向に沿って面接触している。

【００３８】ＩＴＯカソード部１０４ａには、その上部
において電源装置１１２が取付けられており（図６参
照）、電源装置１１２の出力からは、フレキシブル金属
帯１１３（厚さ０．２ｍｍ、幅４０ｍｍ）が引き出さ
れ、その端部は、図示しないボルトで横方向導体１２５
ｃのほぼ中央部に接続されている。一方、ＩＴＯカソー
ド部１０４ｂには、その下部において電源装置１１２が
取付けられており（図６参照）、同様に、電源装置１１
２の出力からは、フレキシブル金属帯１１３が引き出さ
れ、その端部は、図示しないボルトで横方向導体１２５
ｃのほぼ中央部に接続されている。

【００３９】このように、ＩＴＯカソード部１０４ａ，
１０４ｂにスパッタ電力を供給する２つの電源装置１１
２は基板１０６の移動方向に垂直な方向に関して互いに
異なる位置に取り付けることができる。電源装置１１２
から引き出されるフレキシブル金属帯１１３は、ＲＦ接
続導体１２３の略中央部の横方向導体１２５ｃの中央部
に接続するのが望ましい。なぜならば、ＲＦ接続導体１
２３の中央部に供給されたＲＦ電力は、ＲＦ接続導体１
２３とこれに面接触しているＩＴＯカソード１２０を介
してターゲット１０７の周囲まで等方的に伝搬させるこ
とができるからである。

【００４０】本実施の形態によれば、電源装置１１２
は、ＩＴＯカソード部１０４ａでは、その上部に取り付
けられて、フレキシブル金属帯１１３を介して横方向導
体１２５ｃのほぼ中央部に接続され、電源装置１１２は
ＩＴＯカソード部１０４ｂでは、その下部に取り付けら
れて、フレキシブル金属帯１１３を介して横方向導体１
２５ｃのほぼ中央部に接続され、その結果、２つの電源
装置１１２が、基板１０６の移動方向に垂直な方向に関
して互いに異なる位置に配設されてＩＴＯカソード１２
０にスパッタ電力を供給し、もって、１つの電源装置位
置に基づく基板１０６上のＩＴＯ膜の膜厚分布が、他の
１つの電源装置位置に基づく基板１０６上のＩＴＯ膜の
膜厚分布を補完するので、ターゲット１０７全面に亘っ
てターゲット１０７の近傍に形成されるプラズマの密度
を均一化することができ、もって基板１０６全面に亘っ
て膜厚膜質共に均一なＩＴＯ膜を形成することができ
る。

【００４１】上記実施の形態において、ＩＴＯカソード
部１０４は、３つ以上設けられてもよい。例えば、ＩＴ
Ｏカソード部１０４の数が３つの場合は、ＩＴＯカソー
ド部１０４の各々に電源装置１１２を取付けて、３つの
電源装置のＩＴＯカソード部１０４への取付け位置を互
いに垂直方向に関して等間隔に配置する。

【００４２】上記実施の形態のようにＩＴＯカソード部
１０４を複数用いることは、それぞれのターゲット１０
７に大電力のスパッタ電力を負荷することなく、すなわ
ち放電の不安定を招くことなく成膜レー卜を上げるとい
う工業的理由で、従来から採られてきた装置形態であ
る。本発明はこの利点を活用させるとともに、大面積の
基板１０６に均一なＩＴＯ膜を形成させるために大きな
効果をもたらす。

【００４３】上記実施の形態では、１つのＩＴＯカソー
ド部１０４に対して電源装置１１２が１つ配されている
が、１つのＩＴＯカソード部１０４に対して複数の電源
装置１１２を配してもよい。この場合、複数の電源装置
１１２のＩＴＯカソード部１０４への取付け位置を互い
に垂直方向に関して等間隔に分散させる。

【００４４】フレキシブル金属帯１１３はフレキシブル
金属帯１１３と同種の金属、即ち銅から成る横方向導体
１２５に取り付けられるため、接触抵抗の変化によるＩ
ＴＯカソード１２０全体のインピーダンスの変化を防止
することができる。

【００４５】さらに、横方向導体１２５を介して供給さ
れるスパッタ電力は、ターゲット１０７と平行に取り付
けられている縦方向導体１２４ａ，１２４ｂからＩＴＯ
カソード１２０に供給されるので、ターゲット１０７の
周囲で等方的にスパッタ電力を伝搬させることができ
る。また、縦方向導体１２４ａ，１２４ｂとＩＴＯカソ
ード部１０４ａとは、面接触しているので確実に等方的
にスパッタ電力の伝搬を行うことができる。

【００４６】また、ＩＴＯカソード部１０４ａ上のＲＦ
接続導体１２３の形状はその外縁がターゲット１０７の
外縁と平行でかつその長辺と短辺がターゲット１０３の
長辺と短辺とそれぞれ同方向になるように配置されてい
ることが好ましい。これにより、供給されたスパッタ電
力をターゲット１０７の周囲までより等方的に伝搬させ
ることができる。

【００４７】ＲＦ接続導体１２３の寸法やフレキシブル
金属帯１１３の接続方法については、本発明の主旨に従
う内容であれば特に制限はない。一般にスパッタ電力が
導入されるＩＴＯカソード部１０４ａ，１０４ｂの背面
には冷却水配管をはじめ、様々な部材が取り付けられて
いるので、それら部材と相互に干渉しないように配置
し、且つ接続すればよい。

【００４８】ＤＣ電力を供給する同軸ケーブル１１７の
接続方法についてもフレキシブル金属帯の接続方法と同
様にすればよい。

【００４９】また、フレキシブル金属帯１１３の材質は
一般的に銅であるが、導電率が大きく、適度な耐候性を
有する材料から選択され、銅の他、銀、アルミニウム、
金などが例示される。

【００５０】縦方向導体１２４及び横方向導体１２５の
材質も、同様の理由から、銅、銀、アルミニウム、金な
どが例示される。

【００５１】さらに、カルーセル１０３の各側面に取り
付けられている全ての基板１０６に均一な膜厚分布を得
るためには、スパッタガスボンベ１１１からプロセスガ
スを真空室１０１内に供給する位置やガス圧分布を操作
したり、ターゲット１０７の形状に工夫を施したり、ま
た、膜厚補正板を併用してもよい。

【００５２】また、１つのＩＴＯカソード部１０４に対
して、電源装置１１２が１つである場合、電源装置１１
２をＩＴＯカソード部１０４の一端側に取付けるのに対
して、ＩＴＯカソード部１０４の他端側に可変コンデン
サを介して接地回路を取付けてもよい。これにより、電
源装置１１２が取付けられるカソードケースの開口部を
介して電源装置１１２側に戻るスパッタ電力と同等の電
力を接地回路を介してアースして、ＩＴＯカソード部１
０４全体に供給されているスパッタ電力の分布を均一化
することができる。

【００５３】さらに、上記実施の形態は、ＩＴＯカソー
ド部１０４を対象としているが、本発明は、ＳｉＯ₂カ
ソード部１０５についても適用できる。

【００５４】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

【００５５】４枚の基板１０６を、図１のカルーセル１
０３の回転方向と垂直方向（上下方向）に直列に配置
し、図３のように２つの電源装置１１２をそれぞれのカ
ソードケース１２６の中央をはさんで、互いに反対側に
取り付けた。スパッタ電力をＩＴＯカソード部１０４に
供給することにより基板１０６上にＩＴＯ膜を形成した
試験片を作成した。

【００５６】〔ＩＴＯ膜形成条件〕１．目標膜厚：１８０ｎｍ，目標抵抗値：１０Ω ２．ターゲットサイズ：幅１２７ｍｍ、長さ１６２５ｍ
ｍ３．プロセスガス：Ａｒ６００ｃｍ³／分（３００ｃｍ
³／分×２系統）Ｏ₂ ２ｃｍ³／分（１ｃｍ³／分×２系統）４．真空室圧力：０．２９Ｐａ（２．２×１０^-3Ｔｏｒ
ｒ）５．基板温度：２００℃ ６．スパッタ方式：ＤＣ・ＲＦ重畳方式（ＤＣ１．５
ｋＷ、ＲＦ３．０ｋＷ）７．使用電源装置数：２８．膜形成時間：実施例約２５分９．基板：０．７×３００×４００ｍｍ³ カラーフィル
タと樹脂保護膜付き図７に示すように、基板１０６の３００ｍｍの辺を縦に
して、ターゲット１０３の長手方向に４枚を直列に配置
するようにカルーセル１０３に取り付け、ＩＴＯ膜特性
の測定点として、各基板１０６のターゲット１０７の長
手方向に対応する方向に３カ所、上から１〜１２までの
番号を振り、各測定点についてそのＩＴＯ膜厚（ｎ
ｍ）、表面抵抗（Ω）、及び比抵抗（μΩ・ｃｍ）の３
つの特性値を測定した。また、測定した各特性値のバラ
ツキは（最大値−最小値）／（２×平均値）に±の記号
を付した分布％により示す。

【００５７】また、比較例として、図３の２つの電源装
置１１２のうち、片側の電源装置１１３からのスパッタ
電力のみで約５０分間ＩＴＯカソード部１０４に供給す
ることにより基板１０６上にＩＴＯ膜を形成した試験片
を作成した（比較例１，２）。

【００５８】以下に、比較例１として上側の電源装置１
１２からのみスパッタ電力がＩＴＯカソード部１０４に
供給されたときの結果を示す。

【００５９】

【表１】

【００６０】この表１から明らかなように、比較例１で
は、測定点の番号が小さい程ＩＴＯ膜厚が小さくなり、
その分布％は±７．１％と大きくなることが確認され
た。また、表面抵抗も測定点の番号が小さい程高くな
り、その分布％は±８．８％と大きくなることが確認さ
れた。しかし、電源装置１１２の位置は、比抵抗には大
きな影響は与えず、その分布％は±３．６％に留まって
おり、表面抵抗は専ら膜厚に依存していることが確認さ
れた。

【００６１】次に、比較例２として下側の電源装置１１
２からのみスパッタ電力がＩＴＯカソード部１０４に供
給されたときの結果を示す。

【００６２】

【表２】

【００６３】表２から明らかなように、比較例２では、
測定点の番号が大きい程ＩＴＯ膜厚が小さくなり、その
分布％は±９．８％と大きくなることが確認された。ま
た、表面抵抗も測定点番号が大きい程高くなり、その分
布％は±１０．５％と大きくなることが確認された。し
かし比較例１と同じく、電源装置１１２の位置は、比抵
抗には大きな影響は与えず、その分布％は±２．７％に
留まることが確認された。

【００６４】これらに対して、実施例の膜形成条件によ
りスパッタ電力がＩＴＯカソード部１０４に供給された
ときの結果を示す。

【００６５】

【表３】

【００６６】表３から明らかなように、実施例１では、
ＩＴＯ膜厚、表面抵抗、及び比抵抗の各特性値は測定点
により影響せず、その各分布％は順に±３．５％、±
４．２％、及び±３．８％となり、製品として許容され
ているバラツキ範囲内に各特性値の分布が収まり、カル
ーセル１０３に取り付けられている全ての基板１０６に
形成するＩＴＯ膜の膜厚および膜質を均一にすることが
できる。

【００６７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１記
載のスパッタリング装置によれば、複数の電源装置が、
基板の移動方向に垂直な方向に関して互いに異なる位置
に配されるので、ターゲット全面に亘ってターゲットの
近傍に形成されるプラズマの密度を均一化することがで
き、もって基板全面に亘って膜厚膜質共に均一な薄膜を
形成することができる。

【００６８】請求項２記載のスパッタリング装置によれ
ば、複数の電源装置の位置は、電源装置位置の１つに基
づく前記基板上の薄膜の膜厚分布が、前記電源装置位置
の１つに隣接する電源装置位置の他の１つに基づく基板
上の薄膜の膜厚分布を補完するように決定されるので、
基板全面に亘って膜厚膜質共により均一な薄膜を形成す
ることができる。

【００６９】請求項３記載のスパッタリング装置によれ
ば、電源装置が、カソードに、垂直方向に沿って面接触
する板状の導体を介してスパッタ電力を供給するように
構成されているので、スパッタ電力がターゲットの周囲
まで等方的に伝搬し、もってターゲット近傍に形成され
るプラズマの密度を確実に空間的に均一化することがで
きる。

【００７０】請求項４記載のスパッタリング装置によれ
ば、カソードが基板の移動方向に沿って複数配置される
ので、グロー放電の安定状態を維持しつつ薄膜形成レー
卜を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るスパッタリング装置
の主要部の部分切欠平面図である。

【図２】図１のスパッタリング装置１００の構成図であ
る。

【図３】図１におけるＩＴＯカソード部１０４の部分切
欠き縦断面図である。

【図４】図３のＩＴＯカソード１２０の凹部開口部の端
面図である。

【図５】図１におけるＩＴＯカソード部１０４の部分切
欠き横断面図である。

【図６】図１におけるＩＴＯカソード部１０４ａ，１０
４ｂのカソード面の説明図である。

【図７】ＩＴＯ膜特性の測定点を示す図である。

【図８】従来のＤＣ・ＲＦ重畳方式のマグネトロンスパ
ッタリング装置の説明図である。

【符号の説明】

１００スパッタリング装置１０１真空室１０２ケーシング１０３カルーセル１０４ａ，１０４ｂＩＴＯカソード部１０５ａ，１０５ｂＳｉＯ₂カソード部１０６基板１０７ターゲット１１０真空ポンプ１１１スパッタガスボンベ１１２電源装置１１３フレキシブル金属帯１１４高周波（ＲＦ）電源１１５マッチングボックス１１６直流（ＤＣ）電源１１７同軸ケーブル１２０ＩＴＯカソード１２２マグネット１２３ＲＦ接続導体１２６カソードケース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 G02G 1/1343

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】真空室と、前記真空室内に配されると共
にターゲットが取り付けられる少なくとも１つのカソー
ドと、前記真空室内において基板を前記ターゲットに対
向させつつ所定の方向に移動させる移動手段と、前記カ
ソードに接続されると共に、直流電力と高周波電力を重
畳させてスパッタ電力として前記カソードに供給する複
数の電源装置とを備え、前記基板上にＤＣ・ＲＦ重畳方
式のマグネトロンスパッタリング法により導電性の薄膜
を形成するスパッタリング装置において、前記複数の電源装置は、前記所定の方向に垂直な方向に
関して互いに異なる位置に配されることを特徴とするス
パッタリング装置。
【請求項２】前記複数の電源装置の位置は、前記電源
装置位置の１つに基づく前記基板上の薄膜の膜厚分布が
前記電源装置位置の１つに隣接する電源装置位置の他の
１つに基づく前記基板上の薄膜の膜厚分布を補完するよ
うに決定されることを特徴とする請求項１記載のスパッ
タリング装置。
【請求項３】前記電源装置は、前記カソードに、前記
垂直方向に沿って面接触する導体を介して前記スパッタ
電力を供給するように構成されていることを特徴とする
請求項１又は２記載のスパッタリング装置。
【請求項４】前記カソードは前記所定の方向に沿って
少なくとも２つ配置され、前記電源装置の１つは前記カ
ソードの１つに接続されると共に前記電源装置の他の１
つは前記カソードの他の１つに接続されることを特徴と
する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパッタリ
ング装置。