JP7219140B2 - Deposition method - Google Patents
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本発明は、成膜方法に関し、より詳しくは、大面積のガラス等の基板表面に、IGZO膜やSiO2膜といった所定の金属酸化物膜を成膜するものに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a film formation method, and more particularly to a method for forming a predetermined metal oxide film such as an IGZO film or a SiO 2 film on the surface of a substrate such as glass having a large area.
フラットパネルディスクプレイの製造工程においては、大面積のガラス等の基板表面に、IGZOなどの所定の金属酸化物膜を成膜する工程があり、これには、スパッタリング法が広く利用されている。スパッタリング装置としては、真空成膜室内で基板に対向させて、複数枚のターゲットを一方向に沿って所定間隔で並設したものが知られている(例えば特許文献1参照)。 In the manufacturing process of a flat panel display, there is a process of forming a predetermined metal oxide film such as IGZO on the surface of a substrate such as glass having a large area, and the sputtering method is widely used for this purpose. As a sputtering apparatus, there is known one in which a plurality of targets are arranged side by side at predetermined intervals along one direction so as to face a substrate in a vacuum deposition chamber (see, for example, Patent Document 1).
上記従来例のスパッタリング装置では、真空成膜室内にプラズマを形成し、プラズマで電離された希ガスのイオンで各ターゲットをスパッタリングしたとき、各ターゲット相互間の領域からスパッタ粒子が放出されない。このため、基板表面での膜厚分布が波打つように(即ち、同一の周期で膜厚の厚い部分と薄い部分とが繰返すように)不均一になる。このような問題の解決策として、ターゲットの並設方向をX軸方向とし、スパッタリングによる成膜中、各ターゲットに対して基板をターゲットの並設方向にて一体に往復動させることで、スパッタ粒子が放出されない領域を連続してまたは間欠的に変化させている。 In the above conventional sputtering apparatus, when plasma is formed in the vacuum deposition chamber and each target is sputtered with rare gas ions ionized by the plasma, sputtered particles are not emitted from the regions between the targets. For this reason, the film thickness distribution on the substrate surface becomes non-uniform in a wavy manner (that is, thick and thin portions are repeated at the same period). As a solution to this problem, the targets are aligned in the X-axis direction, and the substrate is reciprocated integrally with respect to each target in the direction in which the targets are aligned during film formation by sputtering. is continuously or intermittently changing the area where is not emitted.
往復動のストロークは、通常、隣接するターゲットの中心間距離と同等に設定され、これにより、波打つような膜厚変化が解消されて、基板面内の膜厚分布の均一性を改善することができる。然し、このようにして成膜されたものがIGZO膜といった金属酸化物膜である場合、金属酸化物膜の特性をμ-PCD(Microwave Photo Conductivity Decay)法で評価すると、膜質のむらが残っている(即ち、膜質分布の面内均一性が悪い)ことが判明した。このような膜質のむらは、フラットパネルディスクプレイなどのデバイス性能に影響を与えるため、これを可及的に抑制する必要がある。 The stroke of the reciprocating motion is usually set equal to the center-to-center distance between adjacent targets, which eliminates the undulating film thickness variation and improves the uniformity of the film thickness distribution in the substrate plane. can. However, when the film thus formed is a metal oxide film such as an IGZO film, when the characteristics of the metal oxide film are evaluated by the μ-PCD (Microwave Photo Conductivity Decay) method, the film quality remains uneven. (That is, the in-plane uniformity of film quality distribution is poor). Since such unevenness in film quality affects the performance of devices such as flat panel displays, it is necessary to suppress this as much as possible.
本発明は、以上の点に鑑み、基板全面に亘って膜質分布の面内均一性よく所定の金属酸化物膜を成膜できる成膜方法を提供することをその課題とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a film formation method capable of forming a predetermined metal oxide film with good in-plane uniformity of film quality distribution over the entire surface of a substrate.
上記課題を解決するために、真空成膜室内で基板に対向させて、複数枚のターゲットを一方向に沿って所定間隔で並設し、真空成膜室内にスパッタガスを導入し、各ターゲットに電力投入して各ターゲットをスパッタリングすることで基板表面に金属酸化物膜を成膜する本発明の成膜方法は、ターゲットの並設方向をX軸方向として、スパッタリングによる成膜中、ターゲットに対して基板をX軸方向に所定のストロークで相対往復動させ、ストロークは、隣接するターゲットの中心間距離の2倍以上となるように設定されることを特徴とする。この場合、前記金属酸化物膜は、IGZO膜である。 In order to solve the above problem, a plurality of targets are arranged in parallel in one direction at predetermined intervals so as to face the substrate in a vacuum film formation chamber, and a sputtering gas is introduced into the vacuum film formation chamber. In the film forming method of the present invention, in which a metal oxide film is formed on a substrate surface by sputtering each target by turning on power, the direction in which the targets are arranged side by side is the X-axis direction, and during the film formation by sputtering, the target is The substrate is relatively reciprocated in the X-axis direction by a predetermined stroke, and the stroke is set to be at least twice the center-to-center distance between adjacent targets. In this case, the metal oxide film is an IGZO film.
本発明によれば、例えば、スパッタリングによる成膜中、並設したターゲットに対して基板を所定のストロークで往復動させる。このとき、本発明者らの鋭意研究の結果、基板を往復動させるときのストロークを長くする、具体的には、ターゲットの中心間距離の2倍以上となるようにストロークを設定すると、成膜された金属酸化物膜をμ-PCD法によって評価しても、膜質のむら無く、即ち、基板全面に亘って膜質分布の面内均一性よく成膜できることを知見した。なお、基板を往復動させるときのストロークを長くすることによって、スパッタリング装置の大型化は避けられないため、これを考慮してストロークの上限が決定される。 According to the present invention, for example, during film formation by sputtering, the substrate is reciprocated with a predetermined stroke with respect to the targets arranged side by side. At this time, as a result of intensive research by the present inventors, the stroke for reciprocating the substrate is lengthened. Even if the metal oxide film thus obtained is evaluated by the μ-PCD method, it has been found that the film can be formed without unevenness in film quality, that is, with good in-plane uniformity of film quality distribution over the entire surface of the substrate. It should be noted that increasing the stroke for reciprocating the substrate inevitably increases the size of the sputtering apparatus, so the upper limit of the stroke is determined in consideration of this.
以下、図面を参照して、基板Swを矩形のガラス基板とし、この基板Swの一方の面に金属酸化物膜を成膜する場合を例に本発明の実施形態の成膜方法を説明する。以下においては、各ターゲットから基板Swに向かう方向を上とし、ターゲットの並設方向をX軸方向(左右方向)とし、図1を基準に、上、下、左、右といった方向を示す用語を用いるものとする。 Hereinafter, the film forming method of the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example the case where the substrate Sw is a rectangular glass substrate and a metal oxide film is formed on one surface of this substrate Sw. In the following, the direction from each target toward the substrate Sw is defined as the top, and the direction in which the targets are arranged side by side is defined as the X-axis direction (horizontal direction). shall be used.
図1を参照して、SMは、本実施形態の成膜方法を実施できるマグネトロン方式のスパッタリング装置である。スパッタリング装置SMは、真空成膜室10を画成する真空チャンバ1を備え、真空チャンバ1には、排気管P1を介してロータリーポンプ、ターボ分子ポンプ等の真空排気手段Pが接続されて、真空成膜室10を所定圧力に真空排気できるようにしている。真空チャンバ1にはまた、アルゴン等の希ガスからなるスパッタガス(酸素等の反応ガスを含む場合もある)を真空成膜室10に導入するガス導入手段2が設けられている。ガス導入手段2は、真空チャンバ1の側壁に取付けられたガス管21を有し、ガス管21はマスフローコントローラ22を介してガス源23に連通している。
Referring to FIG. 1, SM is a magnetron type sputtering apparatus capable of carrying out the film forming method of the present embodiment. The sputtering apparatus SM includes a
真空成膜室10内の上部には、基板Swをその下面(成膜面)を開放して保持するホルダ3が設けられている。ホルダ3には、モータやエアーシリンダ等の第1駆動手段4の第1駆動軸41が連結され、スパッタリングによる成膜中、基板Swを保持したホルダ3をX軸方向に所定速度で、かつ、所定のストロークStで往復動できるようにしている。真空成膜室10内の下部にはまた、基板Swに対向するようにしてカソードユニットCuが設けられている。
A
カソードユニットCuは、X軸方向に等間隔で並設される、即ち、互いに隣接するターゲット中心間の距離であるカソードピッチDtを所定の値で一定にして14枚のターゲット51a~51nと、各ターゲット51a~51nの下方空間に夫々設けられる磁石ユニット6とを備える。各ターゲット51a~51nとしては、インジウムとガリウムと亜鉛とを含む焼結体(IGZO)が利用され、同一形状(本実施形態では、平面視矩形の略直方体)に作製されている。なお、本実施形態の成膜方法は、IGZOの他、SiO2やITOといったターゲットに対しても適用することができる。また、ターゲットを並設する数は、上記に限定されるものではなく、ターゲットを並設した領域が、基板Swの輪郭より大きくなるように適宜設定される。
The cathode units Cu are arranged side by side at equal intervals in the X-axis direction. and
各ターゲット51a~51nの下面には、成膜中、ターゲット51a~51nを冷却するバッキングプレート52a~52nがインジウムやスズ等のボンディング材(図示せず)を介して接合されている。各ターゲット51a~51nは、バッキングプレート52a~52nを介して、単一の支持板53で互いに電気的に絶縁した状態で夫々支持されている。各ターゲット51a~51nは、互いに隣接する2枚のターゲットで夫々対をなし、対をなすターゲット51a~51nには、各交流電源Asからの出力Aoが夫々接続されている。なお、交流電源自体は公知のものが利用できるため、ここでは詳細な説明は省略する。
各磁石ユニット6は、各ターゲット51a~51nに平行に設けられた磁性材料製の支持板(ヨーク)61を有する。支持板61には、その中央部で線状に配置される中央磁石62と、支持板61の外周に沿って配置される周辺磁石63とが上側の極性をかえて設けられ、各ターゲット51a~51nの上方空間に釣り合った閉ループのトンネル状の磁場が形成されるようになっている。各磁石ユニット6は、モータやエアーシリンダ等の第2駆動手段7の第2駆動軸71に夫々一体に連結され、X軸方向に所定のストロークで平行かつ等速で磁石ユニット6を一体に往復動できるようにしている。
Each
スパッタリング装置SMは、マイクロコンピュータやシーケンサ等を備えた図示省略の制御手段を有し、各駆動手段4,7の制御のほか、各交流電源As、マスフローコントローラ22や真空排気手段Pの稼働が統括制御される。以下に、図2も参照して、上記スパッタリング装置SMを用いた本実施形態の成膜方法を説明する。
The sputtering apparatus SM has a control means (not shown) equipped with a microcomputer, a sequencer, etc., and controls the driving means 4 and 7, as well as the operation of each AC power source As, the
真空成膜室10内で基板Swをホルダ3にセットした後、真空排気手段Pにより真空成膜室10内を真空排気する。このとき、ホルダ3は、基板SwのX軸方向の両端が、X軸方向両端に位置するターゲット51a,51nの直上に位置する起点位置(図1の実線で示す位置及び図2(a)の位置)に移動される。真空成膜室10が所定圧力(例えば、10-5Pa)に達すると、ガス導入手段2を介してスパッタガス(酸素等の反応ガスを含む)を所定流量で導入し、各ターゲット51a~51nに対して各交流電源Asから夫々電力投入する。これにより、基板Swと各ターゲット51a~51nとの間の空間にプラズマが形成され、プラズマ中のスパッタガスのイオンで各ターゲット51a~51nがスパッタリングされ、各ターゲット51a~51nから飛散するスパッタ粒子が基板Swに付着、堆積して基板Sw表面(下面)に金属酸化物膜が成膜される。
After setting the substrate Sw on the
スパッタリングによる成膜中、基板Swを保持したホルダ3をX軸方向に所定速度で、かつ、所定のストロークStで往復動させる。このときのストロークStは、カソードピッチDtの2倍以上となるように設定される。具体的には、ホルダ3、ひいては基板Swは、第1駆動手段4によって、図2(a)に示す起点位置から、X軸方向一方(図2中、右側)に向けてカソードピッチDtと同等の長さ(即ち、ストロークStの半分の長さ)だけ移動され、図2(b)に示す往復動の折り返し位置に到達すると、X軸方向他方(図2中、左側)に向けて、カソードピッチDtの2倍と同等の長さで移動させ、図2(c)に示す往復動の他の折り返し位置に到達する。以降、ホルダ3が、カソードピッチDtの2倍と同等の長さのストロークStで連続して往復動させる。なお、ホルダ3を往復動するときの速度は、成膜時間等を考慮して、スパッタリングによる成膜中、ホルダ3が少なくとも一往復するようにて適宜設定される。なお、スパッタリングによる成膜中、各磁石ユニット6もまた、第2駆動手段7により所定速度で少なくとも一往復するようにしている。
During film formation by sputtering, the
以上の実施形態によれば、成膜した基板Sw表面の特性をμ-PCD法により評価しても、膜質のむらが無く、基板Sw全面に亘って膜質分布の面内均一性よく所定の金属酸化物膜を成膜することができる。この場合、基板Swに対してターゲット51a~51nを相対往復動させるストロークStが長い程、膜質分布の面内均一性が改善する。なお、基板Swを往復動させるときのストロークStを長くすることによって、スパッタリング装置の大型化は避けられないため、これを考慮してストロークStの上限が決定される。
According to the above embodiment, even if the characteristics of the surface of the substrate Sw on which the film is formed are evaluated by the μ-PCD method, there is no unevenness in the film quality, and the uniformity of the film quality distribution over the entire surface of the substrate Sw is good. material films can be deposited. In this case, the longer the stroke St in which the
以上の効果を確認するため、図1に示すスパッタリング装置SMを用い、以下の実験を行った。本実験では、基板Swをガラス基板とし、真空成膜室10内に並設されるターゲット51a~51nとして、インジウムとガリウムと亜鉛とを含む焼結体で180mm×2650mm×厚さ10mmの平面視略長方形に成形したものを用い、カソードピッチDtを202mmに設定した。成膜条件として、ターゲット51a~51nと基板Swとの間の距離を150mmに設定し、真空成膜室10内の圧力が0.5Paに保持されるように、Arガス、O2ガスを導入した。また、各交流電源Asから各ターゲット51a~51nに13kWの交流電力を投入して、各ターゲット51a~51nをスパッタリングした。このとき、基板Sw(ホルダ3)のストロークSt(404mm)を、カソードピッチDt(202mm)の2倍とした。なお、磁石ユニット6についても、64mmのストロークで往復動させた。そして、基板Sw表面に40nmの膜厚でIGZO膜を成膜した後、成膜した基板Sw表面の特性をμ-PCD法により評価した。なお、μ-PCD法の測定条件は、一般的に用いられるもの(例えば特許文献2参照)を利用することができるため、ここでは詳細な説明を省略する。
In order to confirm the above effect, the following experiment was conducted using the sputtering apparatus SM shown in FIG. In this experiment, the substrate Sw was a glass substrate, and the
これによれば、μ-PCD法で測定したピーク値の分布は、15%であることが確認された。なお、比較実験として、上記スパッタリング装置SMを用い、基板SwのストロークSt(202mm)をカソードピッチDt(202mm)と同等の長さ(即ち、1倍)とする点を除いて、上記と同条件で成膜したところ、μ-PCD法で測定したピーク値の分布は23%であった。以上の結果から、本発明の成膜方法によれば、膜厚分布を改善することができ、基板全面に亘って膜質分布の面内均一性よくIGZO膜を成膜できることが判る。 According to this, it was confirmed that the distribution of peak values measured by the μ-PCD method was 15%. As a comparative experiment, the above sputtering apparatus SM was used under the same conditions as above except that the stroke St (202 mm) of the substrate Sw was set to the same length as the cathode pitch Dt (202 mm) (that is, 1 time). , the distribution of peak values measured by the μ-PCD method was 23%. From the above results, it can be seen that the film formation method of the present invention can improve the film thickness distribution and form an IGZO film with good in-plane uniformity of the film quality distribution over the entire surface of the substrate.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。上記実施形態では、基板Swをターゲット51a~51nに対して往復動させるものを例に説明したが、これに限定されるものではない。カソードユニットCuの支持板53に駆動手段の駆動軸を連結させて、基板Sw及びターゲット51a~51nの両方、またはターゲット51a~51nのみを往復動させるようにしてもよい。この場合、基板Swの往復動のストロークとターゲット51a~51nのストロークとの和が、カソードピッチDtの2倍以上となるように設定すればよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications are possible without departing from the scope of the technical idea of the present invention. In the above embodiment, the substrate Sw is reciprocated with respect to the
また、上記実施形態では、各ターゲット51a~51nを並設し、対をなすものに各交流電源Asの出力Aoを接続して、各ターゲット51a~51nに交流電力を投入するものを例に説明したが、各ターゲット51a~51nに直流電源の出力を接続して、直流電力を投入するようにして、各ターゲット51a~51nをスパッタリングするようにしてもよい。
In the above embodiment, the
Sw…基板、St…ストローク、Dt…隣接するターゲットの中心間距離(カソードピッチ)、10…真空成膜室、51a~51n…ターゲット、 Sw... substrate, St... stroke, Dt... center-to-center distance between adjacent targets (cathode pitch), 10... vacuum deposition chamber, 51a to 51n... target,
Claims (2)
ターゲットの並設方向をX軸方向として、スパッタリングによる成膜中、ターゲットに対して基板をX軸方向に所定のストロークで相対往復動させるものにおいて、
ストロークは、隣接するターゲットの中心間距離の2倍以上となるように設定されることを特徴とする成膜方法。 A plurality of targets are arranged side by side at predetermined intervals along one direction in a vacuum deposition chamber facing the substrate, a sputtering gas is introduced into the vacuum deposition chamber, and power is supplied to each target to sputter each target. A film forming method for forming a metal oxide film on a substrate surface by
With the direction in which the targets are arranged side by side in the X-axis direction, the substrate is reciprocated relative to the target in the X-axis direction with a predetermined stroke during film formation by sputtering,
A film forming method, wherein the stroke is set to be at least twice the center-to-center distance between adjacent targets.
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
WO2008050618A1 (en) | 2006-10-24 | 2008-05-02 | Ulvac, Inc. | Thin film forming method and thin film forming device |
WO2012077298A1 (en) | 2010-12-06 | 2012-06-14 | シャープ株式会社 | Thin-film forming apparatus and thin-film forming method |
JP2012184511A (en) | 2007-03-01 | 2012-09-27 | Ulvac Japan Ltd | Thin film forming method, and thin film forming apparatus |
JP2017133065A (en) | 2016-01-27 | 2017-08-03 | 株式会社アルバック | Film deposition method |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008050618A1 (en) | 2006-10-24 | 2008-05-02 | Ulvac, Inc. | Thin film forming method and thin film forming device |
JP2012184511A (en) | 2007-03-01 | 2012-09-27 | Ulvac Japan Ltd | Thin film forming method, and thin film forming apparatus |
WO2012077298A1 (en) | 2010-12-06 | 2012-06-14 | シャープ株式会社 | Thin-film forming apparatus and thin-film forming method |
JP2017133065A (en) | 2016-01-27 | 2017-08-03 | 株式会社アルバック | Film deposition method |
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