JP7242293B2 - 成膜装置、成膜方法、および電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
成膜対象物およびターゲットが内部に配置されるチャンバと、
前記ターゲットからスパッタ粒子を発生させるスパッタリング領域を前記チャンバ内で移動させる移動手段と、
前記チャンバに設けられた複数の排気口と、
前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する排気量調整手段と、
を有し、
前記移動手段によって前記スパッタリング領域を移動させつつ前記スパッタ粒子を前記成膜対象物に堆積させて成膜する成膜装置であって、
前記排気量調整手段は、前記成膜が行われる間、前記移動手段によって前記スパッタリング領域が移動するいずれの位置においても、前記スパッタリング領域の近傍におけるスパッタガスの圧力が所定の範囲に維持されるように、前記チャンバ内における前記スパッタリング領域の位置に応じて前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする成膜装置である。
成膜対象物およびターゲットが内部に配置され、複数の排気口が設けられたチャンバを用いた成膜方法であって、
前記ターゲットからスパッタ粒子を発生させるスパッタリング領域を前記チャンバ内で移動させつつ、前記スパッタ粒子を前記成膜対象物に堆積させて成膜する工程と、
前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する工程と、
を含み、
前記調整する工程では、前記成膜が行われる間、前記スパッタリング領域が移動するいずれの位置においても、前記スパッタリング領域の近傍におけるスパッタガスの圧力が所定の範囲に維持されるように、前記チャンバ内における前記スパッタリング領域の位置に応じて前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする成膜方法である。
電子デバイスの製造方法であって、
成膜対象物と、前記成膜対象物に対向するようなターゲットを、複数の排気口が設けられたチャンバ内に配置する工程と、
前記ターゲットからスパッタ粒子を発生させるスパッタリング領域を前記チャンバ内で移動させつつ、前記スパッタ粒子を前記成膜対象物に堆積させて成膜する工程と、
前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する工程と、
を含み、
前記調整する工程では、前記成膜が行われる間、前記スパッタリング領域が移動するいずれの位置においても、前記スパッタリング領域の近傍におけるスパッタガスの圧力が所定の範囲に維持されるように、前記チャンバ内における前記スパッタリング領域の位置に応じて前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする電子デバイスの製造方法である。
図面を参照して、実施形態1の成膜装置1の基本的な構成について説明する。成膜装置1は、半導体デバイス、磁気デバイス、電子部品などの各種電子デバイスや、光学部品などの製造において基板(基板上に積層体が形成されているものも含む)上に薄膜を堆積形成するために用いられる。より具体的には、成膜装置1は、発光素子や光電変換素子、タッチパネルなどの電子デバイスの製造において好ましく用いられる。中でも、本実施形態に係る成膜装置1は、有機EL(ErectroLuminescence)素子などの有機発光素子や、有機薄膜太陽電池などの有機光電変換素子の製造において特に好ましく用いられる。本発明における電子デバイスは、発光素子を備えた表示装置(例えば有機EL表示装置)や照明装置(例えば有機EL照明装置)、光電変換素子を備えたセンサ(例えば有機CMOSイメージセンサ)も含むものである。
チャンバ10と、チャンバ10内の、ターゲット2を介して成膜対象物6と対向する位置に配置される磁石ユニット3と、を有している。この実施形態では、ターゲット2は円筒形状であり、内部に配置される磁石ユニット3と共に、成膜源として機能する回転カソードユニット8を構成している。なお、ここで言う「円筒形」とは、数学的に厳密な円筒形のみを意味するのではなく、母線が直線ではなく曲線であるものや、中心軸に垂直な断面が数学的に厳密な「円」ではないものも含む。すなわち、本発明におけるターゲット2は、中心軸を軸に回転可能な略円筒形状であればよい。
図2(A)は、成膜装置1を別の方向から見た側面図である。回転カソードユニット8は、両端が移動台230上に固定されたサポートブロック210とエンドブロック220によって支持されている。回転カソードユニット8の円筒形状のターゲット2は回転可能であり、その内部の磁石ユニット3は固定状態で支持されている。
なす。
チャンバ10の両側部に設けられた導入口41,42を通じてスパッタガスを導入する。また、真空ポンプ等の排気手段15は、排気口5(本図では4つの排気口5a~5d)を通じてチャンバ10の内部から外部へ排気を行う。
制御部14はまた、移動台駆動装置12を駆動させて、回転カソードユニット8を移動領域の始端から終端まで、所定の速度で移動させる。回転カソードユニット8が移動領域内を移動するのに伴って、成膜対象物上に、移動方向の上流側から下流側に向けて順次、スパッタ粒子が堆積する。
示している。
と、当該排気口に接続されたバルブ55の開度を大きくする。そして、当該排気口からターゲット2が遠ざかると、当該排気口に接続されたバルブ55の開度を小さくする。その結果、ターゲットに近いバルブ55ほど開度が増して、対応する排気口5の排気能力が高まる。
次に、本発明の実施形態2について説明する。以下、実施形態1との相違点を中心として説明を行い、同一の構成要素については同一の符号を付して説明を簡略化する。
なお、選択するバルブの位置は上記に限定されない。例えば、ターゲット2の移動方向前方にある排気口に対応するバルブの代わりに、あるいは、ターゲット2の移動方向前方にある排気口に対応するバルブと共に、ターゲット2の現在位置に近い排気口に対応するバルブを選択してもよい。あるいは、本ステップの処理を行わずに、常に全てのバルブの開度をターゲットとの位置関係(特に距離)に応じて0%~100%の間で決定してもよい。
において制御部14がバルブ制御値を決定する。例えば、ターゲット2がこれから進入する領域の圧力値がスパッタリングに好適な値よりも高かった場合、選択したバルブの開度を大きくして当該領域の圧力を低くする。また、現在の圧力値がスパッタリングに好適な範囲内であれば、現在の開度を維持する。続いてステップS105で成膜対象物6の成膜が完了したか否かが判定され、完了していなければステップ106に進み、案内レール250上での移動および成膜が継続される。本フローの処理により、チャンバ内でのスパッタリング領域の位置に応じて、複数の排気口からの排気量が適切に制御される。
また本実施形態でも、上記実施形態と同様に、ターゲットに近い排気口の排気能力を向上させ、ターゲットから遠い排気口の排気能力を低下させる又はゼロにすることができる。その結果、導入口からターゲット近傍へのガスの流れを形成して良好な成膜を行うことができる。
次に、本発明の実施形態3について説明する。上記各実施形態との相違点を中心として説明を行い、同一の構成要素については同一の符号を付して説明を簡略化する。
そして、圧力センサ77の測定値が好適なスパッタリングが行われる範囲から外れている場合、バルブ55dの開度を調整して排気口5dからの排気量を変化させる。このようにすれば、移動方向の前方の領域の圧力を、予め、スパッタリングに好適な目標値に近い
値に調整することができる。
また本実施形態でも、上記実施形態と同様に、ターゲットに近い排気口の排気能力を向上させ、ターゲットから遠い排気口の排気能力を低下させる又はゼロにすることができる。その場合、導入口からターゲット近傍へのガスの流れを形成して良好な成膜を行うというさらなる効果が得られる。
次に、本発明の実施形態4について説明する。上記各実施形態との相違点を中心として説明を行い、同一の構成要素については同一の符号を付して説明を簡略化する。
なお、図7では一つの排気口に対して一つのポンプをそれぞれ接続しているが、複数の排気口をグループ化しておき、一つのグループに対して一つのポンプをそれぞれ接続するようにしても構わない。例えば、排気口5aおよび5bに排気手段15aを接続し、排気口5cおよび5dに排気手段15cを接続するようにしてもよい。その場合、排気口5aと排気手段15aとの間と、排気口5bと排気手段15aとの間とに、バルブをそれぞれ設けるようにしてもよいし、排気口5aおよび5bと排気手段との間に、2つの排気口に共通に接続されるバルブを設けてもよい。
次に、本発明の実施形態5について説明する。本実施形態での制御部14は、排気手段15のポンプの排気能力を調整することが可能である。例えば排気手段15がクライオポンプの場合、クライオ面の温度を低下させることで排気量を増大させて、ガス圧力を低下させる。また排気手段15がターボ分子ポンプの場合、タービン翼の回転速度を上昇させることで排気量を増大させて、ガス圧力を低下させる。その他、真空ポンプの方式に応じて制御部が適切な制御を行うことで、排気口ごとの排気量制御が可能になる。
次に、本発明の実施形態6について説明する。上記各実施形態との相違点を中心として説明を行い、同一の構成要素については同一の符号を付して説明を簡略化する。
次に、本発明の実施形態7について説明する。上記各実施形態との相違点を中心として説明を行い、同一の構成要素については同一の符号を付して説明を簡略化する。
また本実施形態でも、ターゲットに近い排気口の排気能力を向上させ、ターゲットから遠い排気口の排気能力を低下させる又はゼロにすることができる。その結果、導入口からターゲット近傍へのガスの流れを形成して良好な成膜を行うことができる。
次に、本発明の実施形態8について説明する。上記各実施形態との相違点を中心として説明を行い、同一の構成要素については同一の符号を付して説明を簡略化する。
上述した図10(A)~図10(C)においては、プレーナカソードユニット内の磁石ユニット3が、ターゲット302に対して相対移動可能となっていた。本実施形態では、平板形状のターゲット402がチャンバ10に固定されて設けられている。ターゲット402は、X軸方向およびY軸方向の両方において成膜対象物6の全面に対応するような大きさである。また、磁場発生手段としての磁石ユニット3が、チャンバ10に固定されたターゲット402に対して(すなわち、チャンバ10に対して)移動する。これに伴い、ターゲット402のターゲット粒子が放出されるスパッタリング領域A1も成膜対象物6に対して移動する。
石ユニット移動装置430と同様に、圧力センサ7を支持する移動台と移動台を案内するレール等のガイド等によって構成される。磁石ユニット3および圧力センサ7は制御部14によって制御されて移動し、制御部14は、圧力センサ7の測定値を随時取得する。
なお、図示例のように圧力センサ7を移動させながら圧力値を取得してバルブ開度を制御する方式以外にも、チャンバ内部の複数位置に配置された複数の圧力センサの測定値に基づいてバルブ開度を制御する方式や、予め定められた制御プロファイルにしたがってバルブ開度を制御する方式も利用できる。
また本実施形態でも、スパッタリング領域A1に近い排気口の排気能力を向上させ、スパッタリング領域A1から遠い排気口の排気能力を低下させる又はゼロにすることができる。その結果、導入口からスパッタリング領域A1近傍へのガスの流れを形成して良好な成膜を行うことができる。
上記各実施形態では、回転カソードユニット8や、プレーナカソードユニット308、磁石ユニット3が1つの場合を示したが、これらのユニットがチャンバ内部に複数配置されていてもよい。例えば回転カソードユニット8が複数ある場合、それぞれの回転カソードユニットについて、ターゲット近傍やターゲットの移動方向前方の排気口の排気量を調整すればよい。
Claims (18)
- 成膜対象物およびターゲットが内部に配置されるチャンバと、
前記ターゲットからスパッタ粒子を発生させるスパッタリング領域を前記チャンバ内で移動させる移動手段と、
前記チャンバに設けられた複数の排気口と、
前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する排気量調整手段と、
を有し、
前記移動手段によって前記スパッタリング領域を移動させつつ前記スパッタ粒子を前記成膜対象物に堆積させて成膜する成膜装置であって、
前記排気量調整手段は、前記成膜が行われる間、前記移動手段によって前記スパッタリング領域が移動するいずれの位置においても、前記スパッタリング領域の近傍におけるスパッタガスの圧力が所定の範囲に維持されるように、前記チャンバ内における前記スパッタリング領域の位置に応じて前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする成膜装置。 - 前記排気量調整手段は、前記スパッタリング領域からの距離が近い前記排気口ほど排気量が大きくなるように、前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。 - 前記複数の排気口は、前記移動手段による前記スパッタリング領域の移動方向に沿って配置されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の成膜装置。 - 前記チャンバ内のガスの圧力値を取得する圧力取得手段をさらに有し、
前記排気量調整手段は、前記圧力取得手段が取得した前記スパッタリング領域の近傍の圧力値に基づいて、前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記圧力取得手段は、前記スパッタリング領域とともに移動する
ことを特徴とする請求項4に記載の成膜装置。 - 複数の前記圧力取得手段が、前記チャンバ内に、前記移動手段による前記スパッタリング領域の移動方向に沿って配置されている
ことを特徴とする請求項4に記載の成膜装置。 - 前記排気量調整手段は、前記移動手段により前記スパッタリング領域が移動する移動方向の前方に配置された前記圧力取得手段が取得した前記圧力値を用いる
ことを特徴とする請求項6に記載の成膜装置。 - 前記排気量調整手段は、前記スパッタリング領域の位置に応じた前記複数の排気口それぞれからの排気量が保存された制御プロファイルに基づいて、排気量の調整を行う
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記排気量調整手段は、前記移動手段により前記スパッタリング領域が移動する移動方向の前方にある前記排気口を、前記複数の排気口から選択する
ことを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記排気量調整手段は、前記スパッタリング領域の現在位置に近い前記排気口を、前記複数の排気口から選択する
ことを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記複数の排気口それぞれに対応する複数のバルブをさらに有し、
前記排気量調整手段は、前記バルブの開度を制御することにより、排気量の調整を行うことを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記複数の排気口それぞれに対応する複数の排気手段をさらに有し、
前記排気量調整手段は、前記排気手段の排気能力を制御することにより、排気量の調整を行う
ことを特徴とする請求項1~11のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記移動手段は、前記ターゲットの長手方向と交差する方向に前記ターゲットを移動させることにより、前記スパッタリング領域を移動させる
ことを特徴とする請求項1~12のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 前記ターゲットは円筒形状であり、
前記ターゲットを回転させる回転手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項13に記載の成膜装置。 - 前記ターゲットは平板形状である
ことを特徴とする請求項13に記載の成膜装置。 - 前記ターゲットは、前記成膜対象物と対向するように前記チャンバに固定されており、
前記移動手段は、前記ターゲットを介して前記成膜対象物と対向するように配置された磁石を移動させることにより、前記スパッタリング領域を移動させる
ことを特徴とする請求項1~12のいずれか1項に記載の成膜装置。 - 成膜対象物およびターゲットが内部に配置され、複数の排気口が設けられたチャンバを用いた成膜方法であって、
前記ターゲットからスパッタ粒子を発生させるスパッタリング領域を前記チャンバ内で
移動させつつ、前記スパッタ粒子を前記成膜対象物に堆積させて成膜する工程と、
前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する工程と、
を含み、
前記調整する工程では、前記成膜が行われる間、前記スパッタリング領域が移動するいずれの位置においても、前記スパッタリング領域の近傍におけるスパッタガスの圧力が所定の範囲に維持されるように、前記チャンバ内における前記スパッタリング領域の位置に応じて前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする成膜方法。 - 電子デバイスの製造方法であって、
成膜対象物と、前記成膜対象物に対向するようなターゲットを、複数の排気口が設けられたチャンバ内に配置する工程と、
前記ターゲットからスパッタ粒子を発生させるスパッタリング領域を前記チャンバ内で移動させつつ、前記スパッタ粒子を前記成膜対象物に堆積させて成膜する工程と、
前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する工程と、
を含み、
前記調整する工程では、前記成膜が行われる間、前記スパッタリング領域が移動するいずれの位置においても、前記スパッタリング領域の近傍におけるスパッタガスの圧力が所定の範囲に維持されるように、前記チャンバ内における前記スパッタリング領域の位置に応じて前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
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