JP6092721B2 - 成膜装置 - Google Patents
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Description
これらスパッタ装置の1種に、インターバック式スパッタ装置や装置インライン式スパッタ装置がある。この装置は、スパッタ成膜室内に複数または単数のターゲットを配列し、基板をターゲットの配列方向に沿って一定速度にて搬送する間に、ターゲットから叩き出された成膜材料を基板上に堆積させることにより、基板上に所望の薄膜を成膜する装置である。この構成によれば、大面積のガラス基板などの上に膜厚の均一な薄膜を連続的に成膜することができる。
同様に、反応性ガスを用いたスパッタをおこなう場合には、反応性ガスのガス分圧が変動し、膜特性を所望の状態にすることが難しい場合がある。
このような問題を解決したいという要求があった。
1.チムニ内部の圧力変動の抑制を図ること。
2.プラズマ雰囲気の変動の抑制を図ること。
3.スパッタ膜の膜特性の変動の抑制を図ること。
4.反応性ガスのガス分圧変動の抑制を図ること。
5.スパッタ粒子のチムニ内外での移動を防止すること。
前記ターゲットの外縁を囲むように配されかつ該ターゲットから前記基板に向けて突出してなる構造体(チムニ)を備え、
前記構造体は、少なくとも前記基板の移動方向と交差する部位にプラズマガスの流れを誘導する1対のガススリットを有し、
前記構造体の外側の一方のガススリット側にガス導入手段を有して前記一方のガススリットから前記プラズマガスを導入し、前記構造体の外側の他方のガススリット側に高真空排気手段を有して前記他方のガススリットから前記プラズマガスを排出することにより上記課題を解決した。
本発明において、前記ガススリットを覆うスリット防着板が設けられていることがより好ましい。
本発明は、前記スリット防着板が、多重に設けられていることが可能である。
また、前記ガススリットが、前記構造体における突出方向前記ターゲット側位置に設けられることができる。
また、本発明において、前記構造体内にガスを供給するガス供給手段が前記構造体内側の前記一方のガススリット近傍位置に設けられる手段を採用することもできる。
また、本発明において、前記ガス導入手段からArを導入するとともに、前記ガス供給手段から酸化膜あるいは窒化膜を成膜するための反応性スパッタガスを供給することも可能である。
前記ターゲットの外縁を囲むように配されかつ該ターゲットから前記基板に向けて突出してなる構造体(チムニ)を備え、
前記構造体は、少なくとも前記基板の移動方向と交差する部位にプラズマガスの流れを誘導する空間(ガススリット)を有すること、つまり、ターゲットを備えるカソード電極と、前記ターゲットの表面と基板の表面とを略平行に配置しつつ、前記ターゲットと前記基板とを相対移動させる移動手段と、前記ターゲットと前記基板との間に、前記ターゲットからの前記成膜材料の飛散範囲を規制するチムニ(防着部材)と、を具備するスパッタ装置(成膜装置)において、前記チムニには、前記ターゲットと対向する位置に設けられ成膜位置を規定する開口部と、前記基板の搬送方向上流側と下流側となる側壁に設けられ前記チムニ内部におけるキャリアガスの流れを保持するガススリットとが設けられてなることにより、基板がターゲットに対向するチムニの開口前を通過して成膜がおこなわれる際に、基板の移動に従ってチムニの開口面積(閉塞度合い)が変化しても、チムニ内部におけるキャリアガスがガススリットを通じて流れるので、チムニ内部で圧力が変化することを抑制し、プラズマ雰囲気の変動を抑制して膜特性の変動を防止することが可能となる。
この際、前記ガス供給手段が混合可能な位置に設けられた場合には、キャリアガスを、また、前記ガス供給手段が開口部側近傍位置に設けられた場合には、反応性ガスを良好に供給することができる。
前記ターゲットの外縁を囲むように配されかつ該ターゲットから前記基板に向けて突出してなる構造体(チムニ)であって、少なくとも前記基板の移動方向と交差する部位にプラズマガスの流れを誘導する空間(ガススリット)を有すること、つまり、上記のいずれかに記載される成膜装置に設けられるチムニとすることで、上記の成膜装置における作用効果をうることが可能な構造体(チムニ)を提供することが可能となる。
図1は、本実施形態における成膜装置を示す概略構成図であり、図において、符号1は、成膜装置である。
成膜室3の内部には、ヒータ11と対向する位置に立設された絶縁体12にバッキングプレート(カソード電極)13が設けられる。バッキングプレート13には、基板と略平行に対面する前面側にターゲット14が固定される。バッキングプレート(カソード電極)13は、ターゲット14に対して負電位のスパッタリング電圧を印加する電極の役割を果たす。バッキングプレート13は、負電位のスパッタリング電圧を印加する電源7に接続されている。
ガススリット21,22の上下方向長さ寸法は、図3に示すように、ターゲット14の長さ寸法よりも開口部15の長さ寸法よりも長く設定され、より好ましくは、チムニの長さ寸法と略等しい長さとされる。ガススリット21,22は、図3に示すように、チムニ側壁10B,10Cにおいて、図の左右方向とされる突出方向のターゲット14側に位置するよう設けられる。
チムニ10内側のスリット防着板25は、図2に示すように、バッキングプレート13側でチムニ側壁10Bと接続され、チムニ10外側のスリット防着板23は、スリット防着板25と同じ側、つまり、バッキングプレート13側でチムニ側壁10Bと接続されている。また、スリット防着板23,25はいずれも、ガススリット21の形成されたチムニ側壁10Bと平行になるように、ガススリット21の幅方向寸法と同程度離間して設けられる。
スリット防着板23は、図2に示すように、図中上下方向となる幅方向つまりチムニ突出方向において、ガススリット21よりも大きくなるように設定され、スリット防着板25チムニ突出方向において、ガススリット21と略同一となるように設定される。スリット防着板23,25は、いずれも、図3に示すように、基板搬送方向に矢視して、ガススリット21を覆うような位置に設けられる。
スリット防着板24,26は、いずれも、ガススリット22に対応するガススリット21のスリット防着板23,25と同じように設置位置・寸法が設定されている。
本実施形態における成膜装置1の成膜室3では、高真空排気手段9により成膜室3内を真空にするとともに、基板(ガラス基板)Wを所定の温度、例えば200℃まで加熱する。そして、ガス導入手段8によってスパッタリングガス、例えばArガスを所定の流量で流しつつ、バッキングプレート13に対してカソード電源7から負電位の電圧、例えば−500Vのスパッタリング電圧を印加する。バッキングプレート13に対して負電位のスパッタリング電圧が印加されると、図4〜図6に示すように、プラズマが発生する。
すると、このプラズマによって励起されたスパッタリングガスのイオンがターゲット14に衝突し、ターゲット14の材料がスパッタリングされ、対面する基板Wの表面に堆積されて、透明導電膜等の被膜が基板Wの一面に成膜される。
本実施形態において、上述した実施形態と異なるのは、ガス供給手段にかかる点だけであるので、対応する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図7は、本実施形態の成膜装置1の主要部を示す平断面図である。
本実施形態においては、ガス供給手段31から供給されるガスは、酸素、窒素等を含み、酸化膜あるいは窒化膜を成膜するための反応性スパッタガスとされることができる。
さらに、ガス供給手段33がチムニ10の外側位置に設けられる構成も可能である。
また、本実施形態では、インターバック式の装置に適応したが、インライン式等、他の方式の成膜装置に本実施形態のチムニを設けて適応することも可能である。
さらに、複数の成膜室を有する装置に適応することも可能である。
ガススリット21,22を有するチムニ10が設けられたスパッタ室(成膜室)3のターゲットに、ITO(10wt%SnO2 )ターゲットを、セットした。
この際トレイにはサファイアガラス基板28を、図8に示すように、単位面積あたりの充填枚数が大きくなるように配置した。このとき、1から28まで数字を振ってその位置が特定できるようにした。
また、成膜時のトレイの移動方向は、各基板に対して、図8に矢印Trで示した方向とする。
放電を終了させた後、Arガスを止め、トレイを仕込み室に戻して基板を取り出した。
その後、各基板において以下のものを測定し、各測定値を、配置を特定するために図8で振った数字とともに示した。
・図10(a)に示すように、基板ごとのITO膜における測定波長480nmでの透過率が成膜位置によって分布している状態。
・図10(b)に示すように、基板ごとのITO膜における測定波長480nmでの透過率が成膜位置によって分布している状態。
これらの図では、基板位置が図8の数字と一致した数字で表現されている。
また、これらの結果から、ガススリットのないチムニに対してガススリット21,22を有するチムニ10が設けられたスパッタ室を用いた場合、ITO膜の透過率は、図9に示すように、分布率が7.0%から5.3%となり、変動が抑制されていることがわかる。
Claims (6)
- 負電極を有するカソード電極を構成するターゲットの対向側に位置するとともに、前記ターゲットの前方空間を通過する基板に、スパッタ法により被膜を形成する成膜装置であって、
前記ターゲットの外縁を囲むように配されかつ該ターゲットから前記基板に向けて突出してなる構造体を備え、
前記構造体は、少なくとも前記基板の移動方向と交差する部位にプラズマガスの流れを誘導する1対のガススリットを有し、
前記構造体の外側の一方のガススリット側にガス導入手段を有して前記一方のガススリットから前記プラズマガスを導入し、前記構造体の外側の他方のガススリット側に高真空排気手段を有して前記他方のガススリットから前記プラズマガスを排出することを特徴とする成膜装置。 - 前記ガススリットを覆うスリット防着板が設けられていることを特徴とする請求項1記載の成膜装置。
- 前記スリット防着板が、多重に設けられていることを特徴とする請求項2記載の成膜装置。
- 前記ガススリットが、前記構造体における突出方向前記ターゲット側位置に設けられることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の成膜装置。
- 前記構造体内にガスを供給するガス供給手段が前記構造体内側の前記一方のガススリット近傍位置に設けられることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の成膜装置。
- 前記ガス導入手段からArを導入するとともに、前記ガス供給手段から酸化膜あるいは窒化膜を成膜するための反応性スパッタガスを供給することを特徴とする請求項5に記載の成膜装置。
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