JP6947569B2 - スパッタ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、成膜対象が搬送される方向における膜厚のばらつきを抑えることを可能としたスパッタ装置を提供することを目的とする。
図1から図5を参照して、スパッタ装置の第1実施形態を説明する。以下では、スパッタ装置の構成、スパッタチャンバの構成、および、実施例を順に説明する。
図1を参照してスパッタ装置の全体構成を説明する。
図1が示すように、スパッタ装置10は、搬入チャンバ11、スパッタチャンバ12、および、搬出チャンバ13を備え、3つのチャンバは、1つの方向である搬送方向D1に沿って並んでいる。搬入チャンバ11は、キャリアCに固定された成膜前の成膜対象Sを搬入し、スパッタチャンバ12は、成膜対象Sの成膜面Ssに所定の膜を形成し、搬出チャンバ13は、キャリアCに固定された成膜後の成膜対象Sを搬出する。成膜対象Sは、例えば、各種の樹脂から形成された樹脂基板、または、ガラス基板などである。
図2および図3を参照して、スパッタチャンバ12の構成をより詳しく説明する。図2は、スパッタチャンバ12の概略構成を示している。
図4を参照して実施例を説明する。
[実施例1]
搬送方向に沿う長さが1100mmであり、高さ方向に沿う長さが500mmであるガラス基板を準備した。そして、ガラス基板の成膜面に、以下の条件でニオブを含む酸化スズ膜(SnO2)を形成した。
・スパッタガス Arガス
・スパッタガスの流量 90sccm
・真空槽内の圧力 0.2Pa
・ターゲットに供給した電力 4kW(3W/cm2)
ターゲットの位置を固定した状態で、磁気回路をターゲットに対して揺動させ、また、ガラス基板における搬送方向に沿う長さを630mmとした以外は、実施例1と同じ方法によって、ガラス基板の成膜面にSnO2膜を形成した。なお、比較例1では、ガラス基板の搬送速度と磁気回路の揺動速度とをほぼ等しくした場合と、ガラス基板の搬送速度を磁気回路の揺動速度よりも低くした場合との各々において、SnO2膜を形成した。言い換えれば、磁気回路の揺動速度が相対的に高い場合と、磁気回路の揺動速度が相対的に低い場合との各々において、SnO2膜を形成した。
実施例1のSnO2膜の厚さを測定したところ、図4に示す結果が得られた。また、比較例1のSnO2膜の厚さを測定したところ、図5に示す結果が得られた。なお、図4では、ガラス基板のうち、搬送方向における一方の端部の位置を0mmとし、他方の端部の位置を1100mmとし、搬送方向における複数の位置の各々において、SnO2膜の厚さを測定した。また、図5では、ガラス基板のうち、搬送方向における一方の端部の位置を0mmとし、他方の端部の位置を630mmとし、搬送方向における複数の位置において、SnO2膜の厚さを測定した。加えて、図5では、磁気回路の揺動速度が相対的に高い場合のSnO2膜の厚さを実線で示し、磁気回路の揺動速度が相対的に低い場合のSnO2膜の厚さを破線で示した。
(1)磁気回路30のなかで成膜対象Sと対向する部位が成膜対象Sの搬送によって変わる一方で、磁気回路30は、搬送方向D1と直交する高さ方向D2に沿って揺動する。そのため、磁気回路30の揺動によって成膜対象Sに対する磁気回路30の揺動速度が変わることが抑えられる。しかも、搬送方向D1と直交する方向において、ターゲット21においてスパッタされる範囲、ひいてはスパッタ粒子が飛行する範囲を拡張し、かつ、ターゲット21から放出されるスパッタ粒子の密度におけるばらつきが抑えられる。結果として、成膜対象Sの搬送される方向において成膜対象Sに形成される膜の厚さにばらつきが生じることが抑えられる。
・カソード揺動部23は、上述した構成に限らず、例えば、レールと、複数のローラーと、複数のモーターとから構成されてもよい。このうち、レールは、真空槽41の底面に位置し、かつ、搬送方向D1に沿って延びている。複数のローラーは、レール上にて搬送方向D1に沿って所定の間隔を空けて並んでいる。各モーターは、1つのローラーが回転する方向を決める。なお、複数のローラーの全てではなく、複数のローラーに含まれるいくつかのローラーのみをモーターが回転させる構成でもよい。こうした構成では、カソード20がレールに沿って移動することによって、カソード20が搬送方向D1に沿って揺動する。
図6から図8を参照して、スパッタ装置の第2実施形態を説明する。第2実施形態では、第1実施形態と比べて、カソードの構成が異なり、また、第2実施形態は、シールドをさらに備えている。そのため以下では、こうした相違点を詳しく説明する一方で、第1実施形態と同等の構成には、第1実施形態にて用いた符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。なお以下では、スパッタチャンバの構成、および、実施例を順に説明する。
図6および図7を参照して、スパッタチャンバの構成を説明する。図6では、図示の便宜上、排気部15、真空槽41、および、ガス供給部43の図示が省略されている。また、図7では、図示の便宜上、真空槽41、搬送部16、および、成膜対象Sが固定されたキャリアCの図示が省略されている。
図8を参照して実施例を説明する。
[実施例2]
実施例1におけるガラス基板と同じ大きさを有するガラス基板を準備し、ガラス基板の成膜面に、以下の条件でITO膜を形成した。
・スパッタガス Arガス
・スパッタガスの流量 330sccm
・真空槽内の圧力 0.7Pa
・ターゲットに供給した電力 3.8kW(4.8kW/m)
ターゲットの被スパッタ面と対向する平面視において、ターゲットの縁の全体を取り囲む部材として、接地電位を有する部材を配置した以外は、実施例2と同じ方法で、ガラス基板の成膜面にITO膜を形成した。
実施例2と比較例2との各々において、搬送方向における複数の位置で、ターゲットに印加される電圧を測定した結果は、図8に示す通りであった。なお、図8における黒塗りの四角は実施例2の測定結果であり、黒塗りの菱形は比較例2の測定結果である。なお、ターゲットが搬送方向に沿って揺動する範囲において、ターゲットの揺動する距離が26mmであるときに、搬送方向において、ターゲットの中心とシールドの開口部における中心とがほぼ一致する。
(2)磁気回路30とシールド51の開口部51aとが対向方向D3において重なるため、ターゲット61のなかで開口部51aから露出した部分がスパッタされる一方で、ターゲット61におけるそれ以外の部分はほぼスパッタされない。しかも、ターゲット61なかで開口部51aから露出する部分は、ターゲット61の揺動に伴って変わるため、1つのターゲット61当たりに成膜することが可能な成膜対象Sの数を増やすことができる。
・ガス導入部51bは、スパッタチャンバ12内における位置が固定されていれば、シールド51に限らず、例えば真空槽41などに位置してもよい。あるいは、ガス導入部51bは、搬送方向D1において、磁気回路30に対する位置が変わる部材に位置してもよい。
図9から図11を参照して、スパッタ装置の第3実施形態を説明する。第3実施形態では、第2実施形態と比べて、1つのバッキングプレートに複数のターゲットが固定されている点が異なる。そのため、以下では、こうした相違点を詳しく説明する一方で、第2実施形態の構成と同等の構成には第1実施形態と同一の符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。なお、図9から図11では、図示の便宜上、シールドが有するガス導入部の図示が省略されている。また、以下では、スパッタチャンバ12の構成、および、スパッタチャンバ12の作用を順に説明する。
図9を参照してスパッタチャンバ12の構成を説明する。図9では、図示の便宜上、図6と同様に真空槽41、搬送部16、および、キャリアCに固定された成膜対象Sの図示が省略されている。
図10および図11を参照して、スパッタチャンバ12の作用を説明する。
図10が示すように、制御部17は、第1ターゲット71Aのみが対向方向D3において開口部51aに重なるようにターゲット群71を揺動させる。制御部17は、カソード揺動部23が、搬送方向D1においてカソード70を位置させる領域、および、搬送方向D1においてカソード70を揺動させる距離を制御する。これによって、制御部17は、対向方向D3において第1ターゲット71Aは開口部51aと重なる一方で、第2ターゲット71Bは開口部51aと重ならないように、ターゲット群71を揺動させる。
(5)第1ターゲット71Aと第2ターゲット71Bとのなかで、開口部51aから露出し、かつ、対向方向D3において磁気回路30と重なるターゲットを変えることによって、第1ターゲット71Aと第2ターゲット71Bとのいずれか一方のみがスパッタされる状態を形成することができる。それゆえに、第1ターゲット71Aの主成分を主成分とする膜を形成することと、第2ターゲット71Bの主成分を主成分とする膜を形成することとを、互いに異なるタイミングで行うことができる。
・カソード70は、第1浮遊部73Aおよび第2浮遊部73Bの少なくとも一方を備えていなくてもよい。こうした構成では、浮遊部が周りに位置していないターゲットに印加される電圧の大きさがカソード70の揺動に伴って変わるものの、上述した(5)に準じた効果を得ることはできる。
Claims (6)
- 搬送方向に沿って成膜対象を搬送する搬送部と、
前記成膜対象と対向する領域において前記搬送方向に沿って揺動するターゲットと、
前記ターゲットに対する前記搬送部側とは反対側のなかで前記成膜対象と対向する領域に位置し、前記成膜対象の成膜面に沿う方向のなかで、前記搬送方向と直交する方向に沿って揺動し、かつ、前記搬送方向における位置が固定された磁気回路であって、前記磁気回路のなかで前記成膜対象における前記搬送方向での各部位に対向する部位が前記成膜対象の搬送と前記磁気回路の揺動とによって変わる前記磁気回路と、を備える
スパッタ装置。 - 前記成膜対象と前記ターゲットとが対向する方向が対向方向であり、
前記対向方向において前記ターゲットと前記搬送部との間に位置するシールドであって、前記対向方向に沿って前記シールドを貫通する開口部を備え、前記開口部が前記成膜対象と対向する領域に位置するように前記スパッタ装置における位置が固定された前記シールドをさらに備え、
前記磁気回路は、前記磁気回路の少なくとも一部が前記対向方向において前記開口部と重なることが可能に構成され、
前記ターゲットは、前記搬送方向に沿って前記開口部よりも大きい長さを有し、かつ、前記対向方向において前記ターゲットの一部が前記開口部に重なるように前記搬送方向に沿って揺動する
請求項1に記載のスパッタ装置。 - 前記シールドは金属製であり、かつ、接地電位を有し、
前記ターゲットが固定され、前記ターゲットとともに前記搬送方向に沿って揺動する金属製のバッキングプレートと、
前記ターゲットの周りに位置するとともに、浮遊電位を有する浮遊部と、
前記バッキングプレートを介して前記ターゲットに電圧を印加するターゲット電源と、をさらに備える
請求項2に記載のスパッタ装置。 - 前記成膜対象と前記ターゲットとが対向する方向が対向方向であり、
前記ターゲットは第1ターゲットであり、
前記第1ターゲットとは主成分が互いに異なる第2ターゲットであって、前記第1ターゲットと前記第2ターゲットとは前記搬送方向において並ぶとともに1つのターゲット群を構成し、かつ、前記第2ターゲットは前記第1ターゲットとともに前記搬送方向に沿って揺動する前記第2ターゲットと、
前記対向方向において前記ターゲット群と前記搬送部との間に位置するシールドであって、前記対向方向に沿って前記シールドを貫通する1つの開口部を備え、前記開口部が前記成膜対象と対向する領域に位置するように前記スパッタ装置における位置が固定された前記シールドと、
前記ターゲット群の揺動を制御する制御部と、をさらに備え、
前記磁気回路は、前記磁気回路の少なくとも一部が前記対向方向において前記開口部と重なることが可能に構成され、
前記制御部は、前記第1ターゲットのみが前記対向方向において前記開口部に重なるように前記ターゲット群を揺動させる状態と、前記第2ターゲットのみが前記対向方向において前記開口部に重なるように前記ターゲット群を揺動させる状態とを含む
請求項1に記載のスパッタ装置。 - 前記シールドは金属製であり、かつ、接地電位を有し、
前記第1ターゲットと前記第2ターゲットとが固定され、前記ターゲット群とともに前記搬送方向に沿って揺動する金属製のバッキングプレートと、
前記第1ターゲットの周りと前記第2ターゲットの周りとにそれぞれ位置するとともに、浮遊電位を有した浮遊部と、
前記バッキングプレートを介して前記ターゲット群に電圧を印加するターゲット電源と、をさらに備える
請求項4に記載のスパッタ装置。 - 前記成膜対象を収容し、かつ、前記ターゲットの被スパッタ面が露出する成膜空間を区画する真空槽と、
前記真空槽における所定の位置に固定され、前記成膜空間内にプラズマを生成するためのガスを導入するガス導入部と、をさらに備え、
前記磁気回路の前記搬送方向における位置は、前記真空槽における所定の位置に固定されている
請求項1から5のいずれか一項に記載のスパッタ装置。
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