JP3529308B2 - スパッタ装置及びスパッタ方法 - Google Patents
スパッタ装置及びスパッタ方法Info
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- JP3529308B2 JP3529308B2 JP32404799A JP32404799A JP3529308B2 JP 3529308 B2 JP3529308 B2 JP 3529308B2 JP 32404799 A JP32404799 A JP 32404799A JP 32404799 A JP32404799 A JP 32404799A JP 3529308 B2 JP3529308 B2 JP 3529308B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はスパッタ装置及びス
パッタ方法に関し、特に直流放電を用いるスパッタ装置
及びスパッタ方法に関する。
パッタ方法に関し、特に直流放電を用いるスパッタ装置
及びスパッタ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置等の製造工程においては、
ガラス等の絶縁基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が
形成される。このＴＦＴの製造工程では、配線や画素電
極を構成するための金属膜の形成に、直流放電を用いる
スパッタ装置が用いられている。金属膜形成の際、金属
膜が基板の端部にまで付着すると後工程で剥離して異物
となり、配線ショート不良等の原因となる。そのため基
板の端部に金属膜が付着しないように基板の端部をスパ
ッタ源から見えないように遮蔽するような構造が必要と
なる。
ガラス等の絶縁基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が
形成される。このＴＦＴの製造工程では、配線や画素電
極を構成するための金属膜の形成に、直流放電を用いる
スパッタ装置が用いられている。金属膜形成の際、金属
膜が基板の端部にまで付着すると後工程で剥離して異物
となり、配線ショート不良等の原因となる。そのため基
板の端部に金属膜が付着しないように基板の端部をスパ
ッタ源から見えないように遮蔽するような構造が必要と
なる。
【０００３】ＴＦＴ量産用のスパッタ装置において最も
一般的な遮蔽構造は、基板からわずか離れた位置（０．
５〜５ｍｍ）にマスクを設けるものである。このマスク
は、直流放電スパッタ法の場合には、アース経路の役割
も兼ねなくてはならない。直流放電スパッタ装置のアー
ス経路は、カソード電極から放電を介して、直流電流が
流れることができる領域（金属製のマスク領域や装置の
器壁領域）に限定される。
一般的な遮蔽構造は、基板からわずか離れた位置（０．
５〜５ｍｍ）にマスクを設けるものである。このマスク
は、直流放電スパッタ法の場合には、アース経路の役割
も兼ねなくてはならない。直流放電スパッタ装置のアー
ス経路は、カソード電極から放電を介して、直流電流が
流れることができる領域（金属製のマスク領域や装置の
器壁領域）に限定される。
【０００４】近年、ＴＦＴ製造用基板の大型化にともな
い、カソード電極からの器壁領域はほとんど見えない構
造となっている。このため、マスク領域のアースとして
の役割は非常に重要となっており、金属製マスクが主に
用いられている。
い、カソード電極からの器壁領域はほとんど見えない構
造となっている。このため、マスク領域のアースとして
の役割は非常に重要となっており、金属製マスクが主に
用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の金属膜
形成用のスパッタ装置では、膜の低抵抗化や、基板と膜
との密着性の向上、エッチング性の向上等の目的で、基
板の加熱を伴った膜形成を行なうのが普通である。
形成用のスパッタ装置では、膜の低抵抗化や、基板と膜
との密着性の向上、エッチング性の向上等の目的で、基
板の加熱を伴った膜形成を行なうのが普通である。
【０００６】しかしながら金属製マスクは熱膨張率が大
きいため、室温で位置を調整しても加熱時のマスクの熱
変形が著しくなり、非成膜領域を精度よく形成できない
という欠点があった。この問題を解決できる熱膨張率の
小さな材質は殆んどが絶縁物であるため、アース経路を
担うマスクには使用できなかった。
きいため、室温で位置を調整しても加熱時のマスクの熱
変形が著しくなり、非成膜領域を精度よく形成できない
という欠点があった。この問題を解決できる熱膨張率の
小さな材質は殆んどが絶縁物であるため、アース経路を
担うマスクには使用できなかった。
【０００７】また金属製マスクは、マスク自体が接地さ
れているため、成膜時に基板がマスクと接触してしまう
と、帯電したガラス基板表面と、接地されたマスクとの
接触位置で過電流が流れ、異常放電の原因になる。この
問題に対しては、装置内に基板をクランプする機構を設
けたり、内部マスク部をフローティング構造とする等の
対策がとられているが、装置が複雑化するという問題点
があった。
れているため、成膜時に基板がマスクと接触してしまう
と、帯電したガラス基板表面と、接地されたマスクとの
接触位置で過電流が流れ、異常放電の原因になる。この
問題に対しては、装置内に基板をクランプする機構を設
けたり、内部マスク部をフローティング構造とする等の
対策がとられているが、装置が複雑化するという問題点
があった。
【０００８】本発明の目的は、マスクの位置精度を向上
させるとともに、装置を複雑化することなく、異常放電
が発生することのないスパッタ装置及びスパッタ方法を
提供することにある。
させるとともに、装置を複雑化することなく、異常放電
が発生することのないスパッタ装置及びスパッタ方法を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明のスパッタ装
置は、スパッタ室内に設けられ基板を載置するための基
板ホルダーと、この基板ホルダーに対向して設けられた
カソード電極と、前記基板ホルダー上に載置された基板
の周辺部を前記カソード電極から覆い隠すために前記カ
ソード電極と前記基板ホルダーとの間に設けられたマス
クであって、基板ホルダー上の基板から所定の距離を開
けて配設され、アース電位を与えられて放電のアース経
路を兼ねるマスクとを有し、前記カソード電極と前記マ
スクとの間に放電を生じさせることで、前記基板ホルダ
ー上に載置した基板の表面の、マスクによって覆い隠さ
れていない領域に成膜する構造のスパッタ装置におい
て、前記マスクは絶縁物から構成され、且つ前記カソー
ド電極と対向する表面は金属膜で覆われており、その金
属膜が電気的にアースに接続されていることを特徴とす
るものであり、特にマスクはセラミックスかまたは石英
からなり、金属膜はＡｌまたはＣｕからなるものであ
る。
置は、スパッタ室内に設けられ基板を載置するための基
板ホルダーと、この基板ホルダーに対向して設けられた
カソード電極と、前記基板ホルダー上に載置された基板
の周辺部を前記カソード電極から覆い隠すために前記カ
ソード電極と前記基板ホルダーとの間に設けられたマス
クであって、基板ホルダー上の基板から所定の距離を開
けて配設され、アース電位を与えられて放電のアース経
路を兼ねるマスクとを有し、前記カソード電極と前記マ
スクとの間に放電を生じさせることで、前記基板ホルダ
ー上に載置した基板の表面の、マスクによって覆い隠さ
れていない領域に成膜する構造のスパッタ装置におい
て、前記マスクは絶縁物から構成され、且つ前記カソー
ド電極と対向する表面は金属膜で覆われており、その金
属膜が電気的にアースに接続されていることを特徴とす
るものであり、特にマスクはセラミックスかまたは石英
からなり、金属膜はＡｌまたはＣｕからなるものであ
る。
【００１０】第２の発明のスパッタ方法は、請求項１乃
至請求項４記載のいづれかのスパッタ装置を用いて、前
記基板ホルダー上に載置された基板上に金属膜を形成す
ることを特徴とするものである。
至請求項４記載のいづれかのスパッタ装置を用いて、前
記基板ホルダー上に載置された基板上に金属膜を形成す
ることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。図１及び図２は本発明の実施の形態を説明
する為のスパッタ装置内の構成図及びマスクの斜視図で
ある。
て説明する。図１及び図２は本発明の実施の形態を説明
する為のスパッタ装置内の構成図及びマスクの斜視図で
ある。
【００１２】図１，２を参照すると本発明のスパッタ装
置は、スパッタ室内に設けられガラス基板３を載置する
ための基板ホルダー２と、この基板ホルダー２に対向し
て設けられターゲットを構成するカソード電極４と、基
板ホルダー２上に設けられガラス基板３と一定の間隔を
保ち、カソード電極４と対向する表面が金属膜６に覆わ
れたセラミック製マスク５とから主に構成されている。
置は、スパッタ室内に設けられガラス基板３を載置する
ための基板ホルダー２と、この基板ホルダー２に対向し
て設けられターゲットを構成するカソード電極４と、基
板ホルダー２上に設けられガラス基板３と一定の間隔を
保ち、カソード電極４と対向する表面が金属膜６に覆わ
れたセラミック製マスク５とから主に構成されている。
【００１３】セラミック製マスク５は、ガラス基板３と
接触しない程度の間隔Ｈ（０．５〜５ｍｍ）となるよう
に設ける。なお図１において７は直流電源、８はスパッ
タ膜である。
接触しない程度の間隔Ｈ（０．５〜５ｍｍ）となるよう
に設ける。なお図１において７は直流電源、８はスパッ
タ膜である。
【００１４】マスクとしては絶縁物で熱膨張率が小さい
ものであれば全て用いることができるが、セラミックス
や石英のように比較的安価で加工精度が確立されている
材質のものを用いる。
ものであれば全て用いることができるが、セラミックス
や石英のように比較的安価で加工精度が確立されている
材質のものを用いる。
【００１５】マスク上に形成する金属膜は、溶射、蒸
着、メッキ、スパッタ等の方法で形成するが、アース経
路の役割があるため安価で抵抗率の低いＡｌまたはＣｕ
を用いる。具体的にはＡｌ溶射により数μｍのＡｌ膜６
Ａを堆積させ、図２に示したようにマスクを装置に固定
するネジ部８で接地した。
着、メッキ、スパッタ等の方法で形成するが、アース経
路の役割があるため安価で抵抗率の低いＡｌまたはＣｕ
を用いる。具体的にはＡｌ溶射により数μｍのＡｌ膜６
Ａを堆積させ、図２に示したようにマスクを装置に固定
するネジ部８で接地した。
【００１６】金属膜をセラミック製マスク５上に形成す
る方法として本発明のスパッタ装置を用いることができ
る。例えば図１において金属膜が形成されていないセラ
ミック製マスク５を取り付け、金属製の基板ホルダーを
用い、ＡｌまたはＣｕまたはＡｕまたはＣｒをカソード
電極として直流放電を行えばよい。また直流電力とは別
系統に高周波電力を印加できる機構があれば、基板ホル
ダーは絶縁物であってもよく、セラミック製マスク上に
金属膜を形成できる。
る方法として本発明のスパッタ装置を用いることができ
る。例えば図１において金属膜が形成されていないセラ
ミック製マスク５を取り付け、金属製の基板ホルダーを
用い、ＡｌまたはＣｕまたはＡｕまたはＣｒをカソード
電極として直流放電を行えばよい。また直流電力とは別
系統に高周波電力を印加できる機構があれば、基板ホル
ダーは絶縁物であってもよく、セラミック製マスク上に
金属膜を形成できる。
【００１７】図３に本発明のスパッタ室における等価回
路図を示す。金属膜の形成を行なわない場合はセラミッ
ク製マスク自体の静電容量Ｃ1 が存在するため、カソー
ド電極に直流電圧を印加しても直流電流は流れない。し
かしカソード電極から見えるマスク表面を金属膜で覆う
ことにより、アース経路が形成されて安定した直流放電
を維持できる。
路図を示す。金属膜の形成を行なわない場合はセラミッ
ク製マスク自体の静電容量Ｃ1 が存在するため、カソー
ド電極に直流電圧を印加しても直流電流は流れない。し
かしカソード電極から見えるマスク表面を金属膜で覆う
ことにより、アース経路が形成されて安定した直流放電
を維持できる。
【００１８】また本発明では、カソード電極から見えな
い領域については、セラミック表面のままとする。すな
わち、基板と面するマスク表面は絶縁物となるため、成
膜中に基板とマスクが接触してＣ2 がなくても過電流が
流れず、異常放電を抑制できる。従来の金属製マスクで
は成膜中に基板と接触した場合点線で示したように異常
放電経路が形成され、異常放電が発生する。
い領域については、セラミック表面のままとする。すな
わち、基板と面するマスク表面は絶縁物となるため、成
膜中に基板とマスクが接触してＣ2 がなくても過電流が
流れず、異常放電を抑制できる。従来の金属製マスクで
は成膜中に基板と接触した場合点線で示したように異常
放電経路が形成され、異常放電が発生する。
【００１９】次にこのスパッタ装置を用いてガラス基板
３上にＣｒからなるスパッタ膜８を形成する場合につい
て説明する。膜形成は１枚づつのガラス基板をスパッタ
室内で処理する枚葉搬送方式のスパッタ装置にて実施し
た。図４に枚葉搬送方式の装置の構成を示す。
３上にＣｒからなるスパッタ膜８を形成する場合につい
て説明する。膜形成は１枚づつのガラス基板をスパッタ
室内で処理する枚葉搬送方式のスパッタ装置にて実施し
た。図４に枚葉搬送方式の装置の構成を示す。
【００２０】ガラス基板３はトランスファー室１０を中
心に各処理室に搬送される。まずロードロック室１２で
真空排気処理されたガラス基板は、加熱室１１において
約２００℃まで昇温され、次いでスパッタ室１にて直流
放電スパッタ法によりＣｒ膜が形成される。成膜された
ガラス基板はアンロードロック室１２にて大気に開放さ
れ取り出される。
心に各処理室に搬送される。まずロードロック室１２で
真空排気処理されたガラス基板は、加熱室１１において
約２００℃まで昇温され、次いでスパッタ室１にて直流
放電スパッタ法によりＣｒ膜が形成される。成膜された
ガラス基板はアンロードロック室１２にて大気に開放さ
れ取り出される。
【００２１】スパッタ条件としてはガラス基板を約２０
０℃になるように基板ホルダーを温度調整し、直流放電
電力設定約５ｋＷ、圧力約０．３Ｐａ（Ａｒ流量１００
ＳＣＣｍ）で成膜した。
０℃になるように基板ホルダーを温度調整し、直流放電
電力設定約５ｋＷ、圧力約０．３Ｐａ（Ａｒ流量１００
ＳＣＣｍ）で成膜した。
【００２２】マスクは放電プラズマ発生時における発熱
や、ホルダーからの輻射熱の影響により、温度制御なし
でも約２００℃の高温にまで達する。金属製マスクは、
大きな熱膨張の影響により、数ｍｍの反りや、取り付位
置からのずれが発生するが、セラミック製マスクは熱膨
張が小さいため、このような温度領域でも安定した位置
精度を得ることができ、非成膜領域を精度良く形成でき
る。
や、ホルダーからの輻射熱の影響により、温度制御なし
でも約２００℃の高温にまで達する。金属製マスクは、
大きな熱膨張の影響により、数ｍｍの反りや、取り付位
置からのずれが発生するが、セラミック製マスクは熱膨
張が小さいため、このような温度領域でも安定した位置
精度を得ることができ、非成膜領域を精度良く形成でき
る。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、表面に金
属膜が形成された絶縁物からなるマスクを用いることに
より次の効果が得られる。
属膜が形成された絶縁物からなるマスクを用いることに
より次の効果が得られる。
【００２４】第１に、熱膨張率が小さいセラミックスや
石英でマスクを形成できるため、マスクの位置精度を飛
躍的に向上させることができ、またカソード電極から見
えるマスク面については金属膜によるアース経路が形成
されるため、従来の金属製マスクと同様に安定した直流
放電を発生させることができる。
石英でマスクを形成できるため、マスクの位置精度を飛
躍的に向上させることができ、またカソード電極から見
えるマスク面については金属膜によるアース経路が形成
されるため、従来の金属製マスクと同様に安定した直流
放電を発生させることができる。
【００２５】第２に、基板と対向するマスク面について
は金属膜がなく絶縁構造であるため、成膜時に基板の反
りによって基板とマスクが接触しても金属製マスクで見
られるような異状放電は発生することはない。従って従
来のように複雑な機構を採用する必要はない。
は金属膜がなく絶縁構造であるため、成膜時に基板の反
りによって基板とマスクが接触しても金属製マスクで見
られるような異状放電は発生することはない。従って従
来のように複雑な機構を採用する必要はない。
【００２６】第３に、スパッタで形成される金属膜とマ
スク材のセラミックスや石英は、エッチング薬液に対し
ての選択性が非常に大きいため、マスクの再生洗浄が容
易である。
スク材のセラミックスや石英は、エッチング薬液に対し
ての選択性が非常に大きいため、マスクの再生洗浄が容
易である。
【図１】本発明の実施の形態を説明するためのスパッタ
装置内の構成図。
装置内の構成図。
【図２】実施の形態に用いるマスクの斜視図。
【図３】スパッタ室の等価回路図。
【図４】枚葉搬送方式スパッタ装置の概略図。
１ スパッタ室
２ 基板ホルダー
３ ガラス基板
４ カソード電極
５ セラミック製マスク
６ 金属膜
６Ａ Ａｌ膜
７ 直流電源
８ ネジ部
１０ トランスファー室
１１ 加熱室
１２ ロードロック・アンロードロック室
Claims (5)
- 【請求項１】 スパッタ室内に設けられ基板を載置する
ための基板ホルダーと、この基板ホルダーに対向して設
けられたカソード電極と、前記基板ホルダー上に載置さ
れた基板の周辺部を前記カソード電極から覆い隠すため
に前記カソード電極と前記基板ホルダーとの間に設けら
れたマスクであって、基板ホルダー上の基板から所定の
距離を開けて配設され、アース電位を与えられて放電の
アース経路を兼ねるマスクとを有し、前記カソード電極
と前記マスクとの間に放電を生じさせることで、前記基
板ホルダー上に載置した基板の表面の、マスクによって
覆い隠されていない領域に成膜する構造のスパッタ装置
において、 前記マスクは絶縁物から構成され、且つ前記カソード電
極と対向する表面は金属膜で覆われており、その金属膜
が電気的にアースに接続されていることを特徴とするス
パッタ装置。 - 【請求項２】 前記マスクはセラミックスまたは石英か
ら構成されている請求項１記載のスパッタ装置。 - 【請求項３】 前記マスクを覆う金属膜はＡｌまたはＣ
ｕまたはＡｕまたはＣｒである請求項１または請求項２
記載のスパッタ装置。 - 【請求項４】 前記金属膜は溶射，メッキ，蒸着，スパ
ッタのいずれかの方法で形成されている請求項３記載の
スパッタ装置。 - 【請求項５】 請求項１乃至請求項４記載のいずれかの
スパッタ装置を用いて、前記基板ホルダー上に載置され
た絶縁性の基板上に金属膜を形成することを特徴とする
スパッタ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32404799A JP3529308B2 (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | スパッタ装置及びスパッタ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32404799A JP3529308B2 (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | スパッタ装置及びスパッタ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001140055A JP2001140055A (ja) | 2001-05-22 |
| JP3529308B2 true JP3529308B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=18161569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32404799A Expired - Fee Related JP3529308B2 (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | スパッタ装置及びスパッタ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3529308B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003085838A (ja) * | 2001-09-14 | 2003-03-20 | Tdk Corp | 光記録媒体の製造方法 |
| JP5393972B2 (ja) * | 2007-11-05 | 2014-01-22 | Ｈｏｙａ株式会社 | マスクブランク及び転写用マスクの製造方法 |
| JP5903306B2 (ja) * | 2012-03-27 | 2016-04-13 | 住友精密工業株式会社 | 半導体素子の製造方法及びスパッタリング用モジュール |
-
1999
- 1999-11-15 JP JP32404799A patent/JP3529308B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001140055A (ja) | 2001-05-22 |
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