JP4640457B2 - スパッタリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、スパッタリング装置、及び液晶装置の製造方法に関するものである。

液晶プロジェクタ等の投射型表示装置の光変調手段として用いられる液晶装置は、一対の基板間の周縁部にシール材が配設され、その中央部に液晶層が封止されて構成されている。その一対の基板の内面側には液晶層に電圧を印加する電極が形成され、これら電極の内面側には非選択電圧印加時において液晶分子の配向を制御する配向膜が形成されている。このような構成によって液晶装置は、非選択電圧印加時と選択電圧印加時との液晶分子の配向変化に基づいて光源光を変調し、表示画像を形成するようになっている。

ところで、前述した配向膜としては、側鎖アルキル基を付加したポリイミド等からなる高分子膜の表面に、ラビング処理を施したものが一般に用いられている。しかし、このようなラビング法は簡便であるものの、物理的にポリイミド膜をこすることでポリイミド膜に対して配向特性を付与するために、種々の不都合が指摘されている。具体的には、（１）配向性の均一さを確保することが困難であること、（２）ラビング処理時の筋跡が残り易いこと、（３）配向方向の制御およびプレチルト角の選択的な制御が可能ではなく、また広視野角を得るために用いられるマルチドメインを使用した液晶パネルには適さないこと、（４）ガラス基板からの静電気による薄膜トランジスタ素子の破壊や、配向膜の破壊が生じ、歩留まりを低下させること、（５）ラビング布からのダスト発生による表示不良が発生しがちであること、などである。

また、このような有機物からなる配向膜では、液晶プロジェクタのような高出力光源を備えた機器に用いた場合、光エネルギーにより有機物がダメージを受けて配向不良を生じてしまう。特に、プロジェクタの小型化および高輝度化を図った場合には、液晶パネルに入射する単位面積あたりのエネルギーが増加し、入射光の吸収によりポリイミドそのものが分解し、また、光を吸収したことによる発熱でさらにその分解が加速される。その結果、配向膜に多大なダメージが付加され、機器の表示特性が低下してしまう。

そこで、このような不都合を解消するため、対向配置されるターゲットから放出されるスパッタ粒子を１方向から斜めに基板に入射させるようにスパッタリングを実施することにより、基板に対して斜め方向に結晶成長した複数の柱状構造を有する無機配向膜を形成する成膜装置として、スパッタリング装置（以下、スパッタ装置と称す場合もある）が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、電子拘束手段（電子捕捉手段）を設ける事で、プラズマ生成領域に含まれる電子を捕捉してプラズマを安定的に発生させるようにしている。このような電子拘束手段は、例えば導電部材から構成される。
特開２００７−２８６４０１号公報

しかしながら、上記スパッタ装置手法においては、以下の理由により改善すべき問題がある。配向膜は、通常絶縁材料で形成される。そのため、スパッタ装置はスパッタ粒子として、絶縁性のものや成膜過程で絶縁性になるものを射出する。射出されたスパッタ粒子の一部は、電子拘束手段を構成する上記導電部材の表面に付着してこれを覆ってしまう。すると、このようにスパッタ粒子が堆積に従って導電部材の表面が絶縁化されると、やがて電子を良好に捕捉することができなくなり、スパッタレートが低減してしまう。したがって、良質な成膜を行うためには、頻繁に電子拘束手段をメンテナンスする必要があり、実質的な成膜効率が低下してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、効率よくスパッタ成膜を行うことのできる、スパッタリング装置、及び液晶装置の製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のスパッタリング装置は、基板を収容する成膜室と、プラズマ生成領域を挟んで対向配置される一対のターゲットからスパッタ粒子を前記成膜室内に放出させるスパッタ粒子放出部と、を備え、前記スパッタ粒子放出部は、前記成膜室と反対側に設けられて前記プラズマ生成領域に含まれる電子を捕捉する電子捕捉手段と、該電子捕捉手段に対して前記成膜室側に設けられて前記スパッタ粒子を付着させるスパッタ粒子付着部と、を含むことを特徴とする。

本発明のスパッタリング装置によれば、プラズマ生成領域から飛来するスパッタ粒子をスパッタ粒子付着部に選択的に付着させることで、電子捕捉手段にスパッタ粒子が付着するのを防止できる。スパッタ粒子がスパッタ粒子付着部に付着した場合においても、スパッタ粒子に比べて十分小さい電子は、スパッタ粒子付着部を通り抜けて電子捕捉手段に良好に捕捉される。また、例えばスパッタ粒子が絶縁性である場合、電子捕捉手段の表面にスパッタ粒子が堆積されると電子捕捉機能の低下、並びにスパッタレートの低下が生じるが、本発明によれば、上述のようにスパッタ粒子付着部を備えるため、上述のような不具合が抑制され、結果的に、電子捕捉手段のメンテナンスサイクルが延長されてメンテナンスに要する労力および時間を抑えることができる。したがって、従来に比べ、実質的な装置の稼働時間を延ばすことができ、効率的にスパッタ成膜を行うことができる。

また、上記スパッタリング装置においては、前記スパッタ粒子付着部は、前記電子捕捉手段の一部から構成されるのが好ましい。
この構成によれば、スパッタ粒子付着部におけるスパッタ粒子の未付着部分を電子捕捉手段として利用することが可能となる。

また、上記スパッタリング装置においては、前記スパッタ粒子付着部は複数の板状部材から構成され、前記複数の板状部材はそれぞれの面方向を前記スパッタ粒子の放出方向に一致させ、且つ互いの面を平行とするように配置されるのが好ましい。
この構成によれば、複数の板状部材によりプラズマ生成領域から飛来するスパッタ粒子を良好に付着させることができる。また、スパッタ粒子付着部を構成する複数の板状部材は、それぞれの面方向がスパッタ粒子の放出方向と平行に配置されるので、効率的にスパッタ粒子を捕捉しつつ、プラズマ生成領域に含まれる電子を板状部材間の隙間から電子捕捉手段まで良好に到達させることができる。

また、上記スパッタリング装置においては、前記板状部材は、前記プラズマ生成領域側に向かう長さが、前記スパッタ粒子の平均自由工程よりも大きいのが好ましい。
この構成によれば、スパッタ粒子の平均自由工程よりも板状部材のプラズマ生成領域側に向かう長さが大きいので、プラズマ生成領域から電子捕捉手段に向かって飛来したスパッタ粒子を板状部材の表面に衝突させ易くできる。よって、板状部材の電子捕捉手段側にスパッタ粒子を付着させ難くすることができる。

また、上記スパッタリング装置においては、前記複数の板状部材同士の間隔が、前記スパッタ粒子の平均自由工程よりも短いのが好ましい。
この構成によれば、スパッタ粒子の平均自由工程よりも板状部材の間隔が短いので、プラズマ生成領域から飛来したスパッタ粒子は、複数の板状部材間の隙間を通過する際、板状部材の表面に衝突し易くなる。よって、板状部材の電子捕捉手段側にスパッタ粒子を付着させ難くすることができる。

また、上記スパッタリング装置においては、前記スパッタ粒子放出部は、前記プラズマ生成領域にスパッタガスを供給するスパッタガス供給手段を備え、該スパッタガス供給手段が前記電子捕捉手段の前記プラズマ生成領域と反対側に設けられるのが好ましい。
この構成によれば、ガス供給手段から噴射されるスパッタガスによってスパッタ粒子が吹き上げられることとなり、スパッタ粒子付着部における電子捕捉手段から離間した位置にスパッタ粒子を付着させることができる。

本発明の液晶装置の製造方法は、対向する一対の基板間に挟持された液晶層を備え、少なくとも一方の前記基板の内面側に無機配向膜を形成してなる液晶装置の製造装置であって、上記のスパッタリング装置を備え、該スパッタリング装置によって前記無機配向膜を形成することを特徴とする。

本発明の液晶装置の製造装置によれば、所望の柱状構造を有する配向性に優れた無機配向膜を効率的に製造することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。なお、以下の図面においては、成膜室内での基板の搬送方向をＸ方向、基板の厚さ方向をＺ方向、ＸＺ方向にそれぞれに直交する方向をＹ方向、ターゲットの厚さ方向をＺａ方向、スパッタ粒子の放出方向をＸａ方向とした。

（スパッタリング装置、及び液晶装置の製造装置）
図１は本発明のスパッタリング装置（以下、スパッタ装置と称す）の一実施形態に係る概略構成を示す図である。図２はスパッタ装置の一部構成をなすスパッタ粒子放出部を−Ｘａ方向に観察した側面構成図であり、図３はスパッタ粒子放出部を−Ｘａ方向に観察した正面図である。

図１に示すように、スパッタ装置１は、本発明の液晶装置の製造装置を構成し、液晶装置の構成部材となる基板Ｗ上にスパッタ法により無機配向膜を成膜するものである。スパッタ装置１は、基板Ｗを収容する真空チャンバーである成膜室２と、前記基板Ｗの表面にスパッタ粒子を放出することにより無機材料からなる配向膜を形成するスパッタ粒子放出部３とを備えている。スパッタ粒子放出部３は、そのプラズマ生成領域に放電用のアルゴンガスを流通させる第１のガス供給手段（スパッタガス供給手段）２１を備えている。

また、成膜室２は、内部に収容された基板Ｗ上に飛来する配向膜材料と反応して無機配向膜を形成する反応ガスとしての酸素ガスを供給する第２のガス供給手段２２を備えている。また、上記成膜室２には、その内部圧力を制御し、所望の真空度を得るための排気制御装置２０が配管２０ａを介して接続されている。

また、成膜室２の図示下側の壁面から外側に突出するようにして、スパッタ粒子放出部３との接続部を成す接続部２５が形成されている。前記接続部２５は、成膜室２内部に収容される基板Ｗの成膜面法線方向（図示Ｚ軸方向）と所定の角度（θ）を成して斜め方向に延びて形成されており、その先端部に接続されるスパッタ粒子放出部３を基板Ｗに対して所定の角度で斜めに向けて配置することができるようになっている。

前記第２のガス供給手段２２は、接続部２５に関して排気制御装置２０と反対側に接続されており、第２のガス供給手段２２から供給される酸素ガスは、成膜室２の＋Ｘ側から基板Ｗ上を経由して排気制御装置２０側へ図示−Ｘ方向に流通するようになっている。
また、第１のガス供給手段２１から供給されるアルゴンガスは、接続部２５を介して成膜室２内に流入するようになっている。

また実際のスパッタ装置では、成膜室２の真空度を保持した状態での基板Ｗの搬入／搬出を可能とするロードロックチャンバーが、成膜室２のＸ軸方向外側に備えられている。ロードロックチャンバーにも、これを独立して真空雰囲気に調整する排気制御装置が接続され、ロードロックチャンバーと成膜室２とは、チャンバー間を気密に閉塞するゲートバルブを介して接続されている。かかる構成により、成膜室２を大気に解放することなく基板Ｗの出し入れを行えるようになっている。

スパッタ装置１は、基板Ｗをその被処理面（成膜面）が水平（ＸＹ面に平行）になるようにして保持する基板ホルダ６を有している。この基板ホルダ６には、基板ホルダ６を図示略のロードロックチャンバー（図示せず）側からその反対側へ水平に搬送する移動手段６ａが接続されている。移動手段６ａによる基板Ｗの搬送方向は、図１においてＸ軸方向に平行であり、第１、第２のターゲット５ａ、５ｂの長さ方向（Ｙ軸方向）と直交する方向となっている。

また、基板ホルダ６には、保持した基板Ｗを加熱するためのヒータ（加熱手段）７が設けられており、さらに、保持した基板Ｗを冷却するための第３の冷却手段８ｃが設けられている。ヒータ７は、電源等を具備した制御部７ａに接続されており、制御部７ａを介した昇温動作により所望の温度に基板ホルダ６を加熱し、これによって基板Ｗを所望の温度に加熱できるように構成されている。一方、第３の冷却手段８ｃは、第３の冷媒循環手段１８ｃと配管等を介して接続されており、第３の冷媒循環手段１８ｃから供給される冷媒を循環させることにより所望の温度に基板ホルダ６を冷却し、これによって基板Ｗを所望の温度に冷却するように構成されている。

（スパッタ粒子放出部）
スパッタ粒子放出部３は、２枚のターゲット５ａ、５ｂを対向配置してなる対向ターゲット型のスパッタ装置を構成するものであり、第１のターゲット５ａは略平板状の第１電極９ａに装着され、第２のターゲット５ｂは略平板状の第２電極９ｂに装着されている。電極９ａ、９ｂに支持されたターゲット５ａ、５ｂは、基板Ｗ上に形成する無機配向膜の構成物質を含む材料、例えばシリコンからなるものとされる。またターゲット５ａ、５ｂは図示Ｙ方向に延びる細長い板状のものが用いられており（図２参照）、互いの対向面がほぼ平行になるように設置されている。第１電極９ａには直流電源又は高周波電源からなる電源４ａが接続され、第２電極９ｂには直流電源又は高周波電源からなる電源４ｂが接続されており、各電源４ａ、４ｂから供給される電力によりターゲット５ａ、５ｂが対向するプラズマ生成領域Ｐｚにプラズマを発生させるようになっている。

図１に示されるように、第１電極９ａは、第１電極支持部２８ａに絶縁された状態で取付けられている。また、第２電極９ｂは、第２電極支持部２８ｂに絶縁された状態で取付けられている。
図１及び図２に示されるように、第１、第２電極支持部２８ａ，２８ｂは、これらの一端部（−Ｘａ側端部）に接続される側壁部材１９と、これらのＹ軸方向両端部にそれぞれ接続された側壁部材９ｃ、９ｄとともに真空チャンバーをなす箱型筐体を構成している。なお、箱形筐体を構成する第１電極支持部２８ａ、第２電極支持部２８ｂ、及び側壁部材（９ｃ、９ｄ、１９）は互いに絶縁された構造である。箱形筐体は、第１、第２電極支持部２８ａ，２８ｂの側壁部材１９と反対側の端部にスパッタ粒子が排出される上記開口部３ａを有している。そして、開口部３ａを介して成膜室２に突出形成された上記接続部２５と接続され、かかる接続構造により前記箱形筐体の内部は成膜室２の内部と連通している。

また、スパッタ粒子放出部３は、接続部２５を介し、ターゲット５ａ，５ｂの面方向が成膜室２内部に収容される基板Ｗの成膜面法線方向（図示Ｚ軸方向）と所定角度θをなすように成膜室２に取付けられる。ここで、スパッタ粒子放出部３は、上記所定角度θを１０°〜６０°とするのが望ましい。すなわち、スパッタ粒子放出部３は、成膜室２内に収容されている上記基板Ｗに対して傾斜した状態に取付けられている。これにより、スパッタ粒子放出部３は、プラズマによりターゲット５ａ，５ｂから、開口部３ａおよび接続部２５を介して接続される成膜室２内にスパッタ粒子を放出するようになっている。

第１電極９ａのターゲット５ａと反対側にはターゲット５ａを冷却するための第１の冷却手段８ａが設けられており、第１の冷却手段８ａには。第１の冷媒循環手段１８ａが配管等を介して接続されている。また第２電極９ｂのターゲット５ｂと反対側には、ターゲット５ｂを冷却するための第２の冷却手段８ｂが設けられており、第２の冷却手段８ｂには、配管等を介して第２の冷媒循環手段１８ｂが接続されている。第１の冷却手段８ａは、図２に示すようにターゲット５ａとほぼ同一の平面寸法に形成されており、第１電極９ａを介してターゲット５ａと平面視で重なる位置に配設されている。また特に図示はしないが、第２の冷却手段８ｂについても同様にターゲット５ｂと平面視で重なる位置に配設されている。冷却手段８ａ、８ｂは内部に冷媒を流通させる冷媒流路を備えており、かかる冷媒流路に対して冷媒循環手段１８ａ、１８ｂから供給される冷媒を循環させることでターゲット５ａ、５ｂの冷却を行うようになっている。

図２に示すように、平面視矩形状の第１の冷却手段８ａを取り囲むようにして矩形枠状の永久磁石、電磁石、これらを組み合わせた磁石等からなる第１の磁界発生手段１６ａが配設されている。この第１の磁界発生手段１６ａは、ターゲット５ａの外周端に沿って配置されている。また、第２の冷却手段８ｂ側に設けられる第２の磁界発生手段１６ｂも、第１の磁界発生手段１６ａと同様の形状からなり、ターゲット５ｂの外周端に沿って配置されたものとなっている。

したがって、第１の磁界発生手段１６ａと第２の磁界発生手段１６ｂとは、対向配置されたターゲット５ａ、５ｂの外周部で互いに対向して配置されている。そして、これらの磁界発生手段１６ａ、１６ｂがターゲット５ａ、５ｂを取り囲むＺａ方向の磁界をスパッタ粒子放出部３内に発生させ、かかる磁界によってプラズマに含まれる電子をプラズマ生成領域Ｐｚ内に拘束する電子拘束手段として機能している。

なお、冷却手段８ａ、８ｂは、導電部材により作製してそれぞれ第１電極９ａ、９ｂと電気的に接続してもよく、この場合には冷却手段８ａ、８ｂに対しそれぞれ電源４ａ、４ｂを電気的に接続することができる。また、第１電極９ａ、９ｂの内部に冷媒流路を形成することで第１電極９ａ、９ｂが冷却手段を兼ねる構成としてもよい。

本実施形態に係るスパッタ粒子放出部３は、プラズマ生成領域Ｐｚの上記開口部３ａと反対側、すなわち下方側（−Ｘａ方向）に電子捕捉手段５０を有している。この電子捕捉手段５０は、上記プラズマ生成領域Ｐｚに含まれる電子を捕捉することでプラズマ生成領域Ｐｚの拡がりを防止するアノードとして用いられるものである。また、スパッタ粒子放出部３は、電子捕捉手段５０のプラズマ生成領域Ｐｚ側に設けられてスパッタ粒子５Ｐを付着させるスパッタ粒子付着部５２を含んでいる。

具体的に本実施形態では、電子捕捉手段５０は、金属部材５１により連結された複数の板状部材５２ａを備えている。なお、金属部材５１は、側壁部材９ｃ、９ｄに取付けられている。この板状部材５２ａは、例えばアルミニウム等の非磁性金属から構成されており、金属部材５１に対してプラズマ生成領域Ｐｚ側に配置されている。金属部材５１は、主に上記アノードとしての機能を有するものである。また、複数の板状部材５２ａは、プラズマ生成領域Ｐｚから開口部３ａと反対側（−Ｘａ方向）に飛散されるスパッタ粒子５Ｐを選択的に付着させることで、上述の電子捕捉手段として機能する金属部材５１へのスパッタ粒子５Ｐの付着を防止する上記スパッタ粒子付着部５２として主に機能するものである。

また、金属部材５１は、板状部材５２ａの一端側を貫通した状態（一体的に形成された状態）に設けられており、各板状部材５２ａに電気的に接続されたものとなっている。上記金属部材５１はアースされており、接地状態となっている。また、板状部材５２ａも金属部材５１を介して接地状態となっている。

すなわち、本実施形態においては、スパッタ粒子付着部５２はスパッタ粒子５Ｐを付着させるとともに、スパッタ粒子５Ｐの未付着部分を金属部材５１と同様、電子捕捉手段５０として機能させることが可能となっている。換言すれば、スパッタ粒子付着部５２は、電子捕捉手段５０の一部から構成されたものとなっている。

各板状部材５２ａは、それぞれの面方向がスパッタ粒子５Ｐの放出方向（Ｘａ方向）に平行とされるように金属部材５１に介して取付けられている。板状部材５２ａの紙面貫通方向における幅は、図２に示されるように上記第１の磁界発生手段１６ａと略同じ大きさとされている。また、各板状部材５２ａはスパッタ粒子５Ｐの付着性を向上させるため、その表面にプラズマ溶射により酸化アルミニウム皮膜を形成して凹凸形状を付与しておくのが好ましい。このような酸化アルミニウム被膜は、多孔質かつ粗い表面を有し、粒子を捕獲し易い構造となっていることから、各板状部材５２ａにおけるスパッタ粒子５Ｐの付着性を向上させることができる。

図４は、板状部材５２ａの構成を説明するための図である。本実施形態では、図４に示すように、板状部材５２ａにおけるスパッタ生成領域Ｐｚ方向に沿う長さ、すなわちＸａ方向（金属部材５１に向かうスパッタ粒子５Ｐの飛散方向）における長さＬをプラズマ生成領域Ｐｚから飛来するスパッタ粒子５Ｐの平均自由工程よりも大きく設定している。また、スパッタ粒子付着部５２は、各板状部材５２ａ間の間隔Ｄをプラズマ生成領域Ｐｚから飛来するスパッタ粒子５Ｐの平均自由工程よりも小さく設定している。

この構成により、スパッタ粒子付着部５２は、プラズマ生成領域Ｐｚから金属部材５１側に向かって飛来してくるスパッタ粒子５Ｐを板状部材５２ａの表面に衝突させ易くするようにしている。また、スパッタ粒子付着部５２は、プラズマ生成領域Ｐｚから飛来したスパッタ粒子５Ｐを対向する二つの板状部材５２ａ間に斜め方向から入射させる際、スパッタ粒子５Ｐをいずれか一方の板状部材５２ａの表面に衝突させ易くするようにしている。

このようなスパッタ装置１により液晶装置の構成部材である基板Ｗ上に無機配向膜を形成するには、第１のガス供給手段２１からアルゴンガスを導入しつつ、第１電極９ａ及び第２電極９ｂにＤＣ電力（ＲＦ電力）を供給することで、ターゲット５ａ、５ｂに挟まれるプラズマ生成領域Ｐｚにプラズマを発生させ、プラズマ雰囲気中のアルゴンイオン等をターゲット５ａ、５ｂに衝突させることで、ターゲット５ａ、５ｂから配向膜材料（シリコン）をスパッタ粒子５Ｐとしてたたき出し、さらにプラズマに含まれるスパッタ粒子５Ｐのうち、プラズマ生成領域から開口部３ａ側へ飛行するスパッタ粒子５Ｐのみを成膜室２側へ放出する。

そして、基板Ｗの面上に斜め方向から飛来したスパッタ粒子５Ｐと、成膜室２を流通する酸素ガスとを基板Ｗ上で反応させることで、シリコン酸化物からなる配向膜を基板Ｗ上に形成するようになっている。

なお、本実施形態では、スパッタ粒子５Ｐとしてのシリコンを、第２のスパッタガスである酸素ガスと反応させることでシリコン酸化物を基板Ｗ上に成膜する場合について説明しているが、ターゲット５ａ、５ｂとして例えばシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）やアルミニウム酸化物（ＡｌＯｙ等）などを用い、ターゲット５ａ、５ｂに対してＲＦ電力を入力してスパッタ動作を行うことで、これらシリコン酸化物やアルミニウム酸化物からなる無機配向膜を基板Ｗ上に形成することができる。またこの場合において、第２のスパッタガス（酸素ガス）を成膜室２内に流通させておくことで、形成される無機配向膜の酸化物組成からのずれを防止することができ、無機配向膜の絶縁性を高めることができる。

上記構成を備えたスパッタ装置１によれば、対向ターゲット型のスパッタ粒子放出部３を基板Ｗの法線方向に対して所定角度（１０°〜６０°）傾けて配置しているので、スパッタ粒子放出部３の開口部３ａから放出されるスパッタ粒子の配向角度を制御するとともに成膜面に入射させることができる。

また、対向ターゲット型のスパッタ粒子放出部３では、開口部３ａから放出されないスパッタ粒子は、主にターゲット５ａ、５ｂに入射して再利用されるため、極めて高いターゲット利用効率を得られるようになっている。さらにスパッタ粒子放出部３においては、ターゲット間隔を狭めることで開口部３ａから放出されるスパッタ粒子の指向性を高めることができるので、基板Ｗに到達するスパッタ粒子の入射角は高度に制御されたものとなり、形成される無機配向膜における柱状構造の配向性も良好なものとなる。

また、本実施形態に係るスパッタ装置１では、上記成膜動作に際して、スパッタ粒子放出部３のターゲット５ａ、５ｂを取り囲む矩形枠状の磁界発生手段１６ａ、１６ｂにより形成される磁界によって、プラズマ生成領域Ｐｚに含まれる電子５ｒを捕捉ないし反射させることができ、プラズマをターゲット５ａ、５ｂが対向する領域内に良好に閉じ込めることができるので、電子５ｒが基板Ｗの成膜面に入射して基板Ｗ表面の濡れ性が上昇するのを防止することができる（図１参照）。

ところで、本実施形態に係るスパッタ装置１では、磁界発生手段１６ａ、１６ｂからなる電子拘束手段を備えているものの、電子拘束手段から電子が漏れ出すこともある。この電子拘束手段から電子等が洩れ出て基板Ｗに到達すると基板Ｗ表面の濡れ性が上昇してスパッタ粒子のマイグレーションが生じ、柱状構造の形成が阻害されるおそれがある。
そこで、本実施形態では、プラズマ生成領域Ｐｚの下方側にさらにアノードとして機能する電子捕捉手段５０を設けている。

電子捕捉手段５０は、スパッタ粒子放出部３のチャンバーを構成する箱型筐体の内部に配置されているため、無機配向膜を成膜する際にスパッタ粒子５Ｐが付着する。
電子捕捉手段５０は、図５に示されるようにターゲット５ａ，５ｂから飛散したスパッタ粒子５Ｐは、スパッタ粒子付着部５２を構成する複数の板状部材５２ａに付着されるようになっている。各板状部材５２ａは、その表面が凹凸形状を有しているので、スパッタ粒子５Ｐを良好に付着させることが可能となる。

また、板状部材５２ａは、金属部材５１に向かうスパッタ粒子５Ｐの飛散方向（Ｘａ方向）の長さＬがスパッタ粒子５Ｐの平均自由工程よりも長く設定されているので、スパッタ粒子５Ｐのほとんどは、金属部材５１に向かう途中で板状部材５２ａの表面に衝突することで付着（捕捉）される。また、各板状部材５２ａ間の間隔Ｄが平均自由工程よりも短いので、対向する二つの板状部材５２ａ間に斜め方向から入射したスパッタ粒子５Ｐのほとんどはいずれか一方の板状部材５２ａの表面に衝突することで付着（捕捉）される。このように、電子捕捉手段５０によれば、スパッタ粒子５Ｐを金属部材５１側に到達させ難くすることができる。

また、本実施形態では、第１のガス供給手段２１を側壁部材１９に設けている。そして、第１のガス供給手段２１はプラズマ生成領域Ｐｚ側に向けてアルゴンガスを供給するようになっている。これにより、仮に、各板状部材５２ａ間を通り抜けて金属部材５１の近傍まで到達するスパッタ粒子５Ｐが存在した場合でも、プラズマ生成領域Ｐｚ側に向かって供給されるアルゴンガスにより、スパッタ粒子５Ｐを上方（プラズマ生成領域Ｐｚ側）に吹き上げることで板状部材５２ａのプラズマ生成領域Ｐｚ側に概ね付着させることができる。
電子拘束手段から洩れ出した電子５ｒは、金属部材５１の表面に直進するため、スパッタ粒子５Ｐの付着により各板状部材５２ａ間の間隔が狭まっていたとしても問題なく、金属部材５１に到達する。

よって、無機配向膜の成膜を行う場合、電子捕捉手段５０は金属部材５１の表面へのスパッタ粒子５Ｐの付着を抑制することで、アノードとしての機能を長期的に持続させることができ、メンテナンスサイクルを延ばすことが可能となる。したがって、本実施形態のスパッタ装置１によれば、配向性の良好な無機配向膜を基板Ｗ上に長期に亘って形成することができる。

また、スパッタ装置１では、ターゲット５ａ、５ｂに細長い板状のものを用いており、スパッタ粒子放出部３からＹ軸方向に延びるライン状にスパッタ粒子を放出させることができる。そして、基板ホルダ６は前記スパッタ粒子のラインと直交する方向（Ｘ軸方向）に基板Ｗを搬送することができるようになっているので、前記スパッタ粒子のラインにより基板Ｗ上を走査するようにして面状に成膜を行うことができ、連続的に基板処理を行うことができ、極めて高い生産効率を実現することができる。

また、基板ホルダ６に基板Ｗを冷却するための第３の冷却手段８ｃを設けているので、成膜時に第３の冷却手段８ｃによって基板Ｗを冷却し、基板Ｗを室温等の所定温度に保持することができ、スパッタによって基板Ｗに付着した配向膜材料分子の基板上での拡散（マイグレーション）を抑制することができる。これにより、基板Ｗ上における配向膜材料の局所的な成長が促進され、一軸方向に柱状に成長した配向膜を容易に得られるようになる。

なお、上記スパッタ装置１は、上述の実施形態に係る構成に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、箱形筐体の対向する二側壁を成す第１電極９ａ及び第２電極９ｂにのみターゲット５ａ、５ｂが支持されている構成としているが、側壁部材９ｃ、９ｄにもそれぞれターゲットを配設することができる。このような構成においては、各側壁部材９ｃ、９ｄに電源を接続して電極として機能させ、前記各ターゲットに電力を供給して各ターゲットから放出されるスパッタ粒子を成膜に用いることで成膜速度を向上させることが可能となる。また、プラズマ生成領域の四方向を取り囲むようにしてターゲットが配置されていると、開口部３ａから成膜室２へ放出されるスパッタ粒子を除くスパッタ粒子はプラズマ生成領域Ｐｚを取り囲むターゲットに入射して、他のスパッタ粒子の生成等に再利用されるので、ターゲットの利用効率を高めることができる。また、上記構成においては、側壁部材９ｃ、９ｄに設けるターゲットを冷却するための冷却手段を各側壁部材９ｃ、９ｄに隣接して設けることが好ましい。さらには、増設したターゲットに対応して電子拘束手段（磁界発生手段）の配置を変更し、プラズマ生成領域Ｐｚとターゲットとの位置関係を最適化することが好ましい。

（液晶装置の製造方法）
次に、上記スパッタ装置１を備えた液晶装置の製造装置（以下、製造装置と称す）を用いた液晶装置の製造方法（基板Ｗ上に無機配向膜を形成する工程）について説明する。
まず、基板Ｗとして、液晶装置用基板としてスイッチング素子や電極等、所定の構成部材が形成された基板を用意する。次いで、基板Ｗを成膜室２に併設されたロードロックチャンバー内に収容し、ロードロックチャンバー内を減圧して真空状態とする。また、これとは別に、排気制御装置を作動させて成膜室２内を所望の真空度に調整しておく。

続いて、基板Ｗを成膜室２内に搬送し、基板ホルダ６にセットする。そして、配向膜形成の前処理として、基板ホルダ６のヒータ７によって基板Ｗを例えば２５０℃〜３００℃程度で加熱し、基板Ｗの表面に付着した吸着水やガスなどの脱水・脱ガス処理を行う。次いで、ヒータ７による加熱を停止した後、スパッタリングによる基板温度の上昇を抑制するため、冷媒循環手段１８を作動させて冷却手段１７に冷媒を循環させることで基板Ｗを所定温度、例えば室温に保持する。

次に、アルゴンガスを第１のガス供給手段２１からスパッタ粒子放出部３内に所定流量で導入し、酸素ガスを第２のガス供給手段２２から所定流量で成膜室２内に導入するとともに、排気制御装置２０を作動させ、所定の操作圧力、例えば１０^−１Ｐａ程度に調整する。酸素ガスプラズマでは酸素ラジカル、酸素の負イオンが発生するため、本実施形態の製造装置では、プラズマ生成領域であるターゲット５ａ、５ｂの前面にはアルゴンガスのみを導入し、酸素ガスは別系統のガス供給路から基板Ｗ上へ流入させている。また、成膜中にも必要に応じてヒータ７、冷却手段８ｃを作動させることにより、基板Ｗを室温に保持することが好ましい。

その後、このような成膜条件のもとで、移動手段６ａにより基板Ｗを図１中のＸ方向に所定の速度で移動させつつ、スパッタ粒子放出部３によるスパッタリングを行う。すると、ターゲット５ａ、５ｂからは、配向膜材料となるスパッタ粒子（シリコン）が放出されるが、対向ターゲット型のスパッタ粒子放出部３では、ターゲット対向方向に進行するスパッタ粒子５Ｐはプラズマ生成領域Ｐｚ内に閉じ込められ、ターゲット面方向に向かって進行するスパッタ粒子５Ｐのみが開口部３ａから成膜室２内に放出され、基板Ｗ上に入射するようになる。

スパッタ粒子５Ｐは、スリットＳの開口に臨む基板Ｗの成膜面に対してのみ選択的に入射し、基板Ｗ上で酸素ガスと反応してシリコン酸化物の被膜を形成する。このように基板Ｗに対して斜めに傾けて配置されたスパッタ粒子放出部３から放出されたスパッタ粒子５Ｐは、基板Ｗの成膜面に対して所定の角度θ、すなわち角度１０°〜６０°で入射するようになる。その結果、基板Ｗ上で酸素ガスとスパッタ粒子５Ｐとの反応を伴って堆積した無機配向膜は、前記の入射角に対応した角度で傾斜する柱状構造を有した無機配向膜となる。

このように、製造装置により基板Ｗ上に形成される無機配向膜は所望の角度で傾斜した柱状構造を有する無機配向膜であり、この配向膜を備えてなる液晶装置は、かかる無機配向膜によって液晶のプレチルト角を良好に制御することができるものとなる。

またこのとき、スパッタ粒子放出部３の開口部３ａに設けられた電子拘束手段（磁界発生手段１６ａ、１６ｂ）及び電子捕捉手段５０によりプラズマ生成領域Ｐｚに含まれる電子やイオン状物質が捕捉又は反射されるため、これらの電子やイオン状物質が基板Ｗに到達するのを防止することができる。さらに、電子捕捉手段５０は、上述のように金属部材５１にスパッタ粒子５Ｐが付着して絶縁化されてしまうことが防止されるため、長期的にアノードとしての機能を発揮することができ、高い成膜レートで良質な無機配向膜を製造することができる。

以上の工程により、基板Ｗ上に無機配向膜を形成したならば、別途製造した他の基板とシール材を介して貼り合わせ、基板間に液晶を封入することで液晶装置を製造することができる。なお、本発明に係る液晶装置の製造方法において、無機配向膜の形成工程以外の製造工程については公知の製造方法を適用することができる。このように本発明の液晶装置の製造装置によれば、また、スパッタ装置１のメンテナンスサイクルを延ばすことができるので、所望の柱状構造を有する配向性に優れた無機配向膜を効率的に製造することができる。

スパッタリング装置の一実施形態に係る概略構成を示す図である。 スパッタ粒子放出部を−Ｘａ方向に観察した側面構成図である。 スパッタ粒子放出部を−Ｘａ方向に観察した正面図である。 板状部材の構成を説明するための図である。 電子捕捉手段にスパッタ粒子が付着される状態を説明するための図である。

符号の説明

１…スパッタ装置（スパッタリング装置）、２…成膜室、３…スパッタ粒子放出部、３ａ…開口部、５ａ，５ｂ…ターゲット、５Ｐ…スパッタ粒子、５ｒ…電子、２１…第１のガス供給手段（スパッタガス供給手段）、５０…電子捕捉手段、５２…スパッタ粒子付着部、５２ａ…板状部材、Ｐｚ…プラズマ生成領域、Ｗ…基板

Claims (4)

1. 基板を収容する成膜室と、
   プラズマ生成領域を挟んで対向配置される一対のターゲットからスパッタ粒子を前記成膜室内に放出させるスパッタ粒子放出部と、を備え、
   前記スパッタ粒子放出部は、前記成膜室と反対側に設けられて前記プラズマ生成領域に含まれる電子を捕捉する電子捕捉手段と、該電子捕捉手段に対して前記成膜室側に設けられて前記スパッタ粒子を付着させるスパッタ粒子付着部と、を含み、
   前記スパッタ粒子付着部は複数の板状部材から構成され、前記複数の板状部材はそれぞれの面方向を前記スパッタ粒子の放出方向に一致させ、且つ互いの面を平行とするように配置されることを特徴とするスパッタリング装置。
2. 基板を収容する成膜室と、
   プラズマ生成領域を挟んで対向配置される一対のターゲットからスパッタ粒子を前記成膜室内に放出させるスパッタ粒子放出部と、を備え、
   前記スパッタ粒子放出部は、前記成膜室と反対側に設けられて前記プラズマ生成領域に含まれる電子を捕捉する電子捕捉手段と、該電子捕捉手段に対して前記成膜室側に設けられて前記スパッタ粒子を付着させるスパッタ粒子付着部と、を含み、
   前記スパッタ粒子付着部は、前記電子捕捉手段の一部で、
   複数の板状部材から構成され、前記複数の板状部材はそれぞれの面方向を前記スパッタ粒子の放出方向に一致させ、且つ互いの面を平行とするように配置されることを特徴とするスパッタリング装置。
3. 前記板状部材は、前記プラズマ生成領域側に向かう長さが、前記スパッタ粒子の平均自由工程よりも大きいことを特徴とする請求項1又は２に記載のスパッタリング装置。
4. 前記複数の板状部材同士の間隔が、前記スパッタ粒子の平均自由工程よりも短いことを特徴とする請求項1ないし３のいずれかに記載のスパッタリング装置。

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