JP7412926B2 - 成膜装置、成膜ワーク製造方法 - Google Patents
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Description
前記チャンバ内に設けられ、圧力が0.1Pa以上、0.3Pa以下となるように調整される成膜処理を行うための処理空間と、Zn及びSnを含む成膜材料からなるターゲットと、前記処理空間へスパッタガスを導入するスパッタガス導入部と、前記スパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、ワークにZn及びSnを含むアモルファス状態のガスバリア性を有する膜を形成する成膜処理部と、
前記チャンバ内に設けられ、酸化処理を行うための処理空間と、前記酸化処理を行うための処理空間に酸素ガスを含むプロセスガスを導入するプロセスガス導入部と、前記プロセスガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、前記ワークに形成された前記膜を酸化させる酸化処理部と、
前記チャンバ内を減圧する排気部と、
前記ワークを循環搬送する回転テーブルを有する搬送部と、を有し、
前記搬送部を制御して、前記ワーク上に所定の厚みの前記酸化した膜が形成されるまで、前記ワークが前記成膜処理を行う処理空間と前記酸化処理を行う処理空間とを交互に通過するように搬送することを特徴とする。
前記チャンバ内に設けられ、圧力が0.1Pa以上、0.3Pa以下となるように調整される成膜処理を行うための処理空間と、Zn及びSnを含む成膜材料からなるターゲットと、前記処理空間へスパッタガスを導入するスパッタガス導入部と、前記スパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有する成膜処理部によって前記ワークにZn及びSnを含むアモルファス状態のガスバリア性を有する膜を形成する工程と、
前記チャンバ内に設けられ、酸化処理を行うための処理空間と、前記酸化処理を行うための処理空間に酸素ガスを含むプロセスガスを導入するプロセスガス導入部と、前記プロセスガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有する酸化処理部によって前記ワークに形成された前記膜を酸化させる工程と、
前記チャンバ内を排気部によって減圧する工程と、
前記搬送部を制御して、前記ワーク上に所定の厚みの前記酸化した膜が形成されるまで、前記ワークが前記成膜処理を行う処理空間と前記酸化処理を行う処理空間とを交互に通過するように搬送することを特徴とする。
[概要]
図1に示す成膜装置100は、スパッタリングにより、成膜対象であるワーク10上にZn及びSnを含むアモルファス膜を形成する装置である。本実施形態の成膜装置100は、酸化されたZn及びSnの膜を形成する。このような膜を、以下、ZTО(Zinc Tin Oxide:酸化亜鉛スズ)膜と呼ぶ。酸化された膜とするのは、酸化させることにより、透明な膜を形成することができるためである。
成膜装置100は、チャンバ20、搬送部30、成膜処理部40、酸化処理部50、ロードロック部60及び制御部70を有する。チャンバ20は内部を真空とすることが可能な容器である。チャンバ20は円柱形状であり、その内部は区切部22によって仕切られ、扇状に複数区画に分割されている。区画の一つに成膜処理部40が配置され、区画の他の一つに酸化処理部50が配置され、区画の更に他の一つにロードロック部60が配置される。つまり、チャンバ20内において、成膜処理部40、酸化処理部50、ロードロック部60は、別々の区画に配置されている。
次に、制御部70により制御される成膜装置100の全体動作を説明する。図3は、本実施形態に係る成膜装置100による処理のフローチャートである。まず、搬送手段によって、ワーク10を搭載したトレイ34がロードロック部60からチャンバ20内に順次搬入される(ステップS01)。ステップS01においては、回転テーブル31は、空の保持部33を、順次、ロードロック部60からの搬入箇所に移動させる。保持部33は、搬送手段により搬入されたトレイ34を、それぞれ個別に保持する。このようにして、ZTO膜が成膜されるワーク10を搭載したトレイ34が、回転テーブル31上に全て載置される。
成膜されたバリア膜であるZTО膜の評価手法を説明する。従来のバリア膜の評価手法としては、バリア膜を挟むチャンバに圧力差を設け、低圧側に透過するガス量を測定する差圧法、各チャンバの圧力を等圧にし、分圧差によって透過するガスの量を測定する等圧法が知られている。しかしながら、バリア膜のガスバリア性が高いほど評価時間がかかり、また圧力調整のための大がかりな装置を利用するのでコストを要しており、より簡便で短時間にガスバリア性が評価できる評価手法が求められていた。本評価手法においては、ZTO膜の成膜対象となるワークとして、透明導電膜によってコートされたガラス基板を用いる。透明導電膜としては、IZO(Indium Zinc Oxide):インジウム酸化亜鉛)を用いる。なお、透明導電膜としては、ITО(Indium Tin Oxide:酸化インジウムスズ)、AZO(Aluminum doped Zinc Oxide:アルミニウムが添加された酸化亜鉛)を用いてもよい。使用する成膜装置は、ワークを成膜処理部と酸化処理部とを交互に通過させるのではなく、チャンバ内の処理空間内に静止したワークに対して、Zn、Snを含む成膜材料からなるターゲットを用いたスパッタリングにより、ZTО膜を形成する装置である。そして、このような成膜装置によって、透明導電膜上にZTОの薄膜を成膜したものを試料として、薄膜の酸素や水蒸気に対するガスバリア特性を定量的に評価する。
スパッタガス:Ar(99.999%)
基板:IZO膜を形成したガラス基板
全圧[Pa]:0.3、0.5、1.0
背圧「Pa」:8.0×10-4未満
膜厚[mm]:0(ZTО膜無)、20、80、200
基板温度[℃]:無加熱
投入電力[W]:50
T-S間距離[mm]:55
「ホール効果測定」による電気特性の測定を行った。つまり、透明導電膜(IZO膜)のx方向に電流を流し、かつx方向に直交するy方向に磁界をかけると、x方向及びy方向と直交するz方向に起電力が発生するホール効果を利用して、透明導電膜のキャリア密度(Carrier Density)、移動度(Mobility)、抵抗率(Registivity)などの電気特性を測定した。
キャリア密度から酸素透過量を算出する手法は以下の通りである。なお、「酸素透過量」とは、薄膜を透過した酸素原子の量を指す。酸素透過量は、単位面積当たりの酸素透過量、つまり酸素透過率(oxygen transmission rate)として算出される。
キャリア密度の減少量×膜厚(cm)=A(cm-2)
酸素原子が1つ入るとキャリアが2つ減少するので、A÷2=B(cm-2)
次に以下のように単位を変換する。
B×100×100=C(m-2)
C/(6.02×1023)=D(mol/m2)
D×22.4×1000=E(cc/m2)・・・酸素透過量
(1)以上のように、本実施形態に係る成膜装置100は、内部を真空とすることが可能であり、スパッタリングにより成膜処理を行うための処理空間41を有するチャンバ20と、処理空間41に設けられ、Zn及びSnを含む成膜材料からなるターゲット42と、処理空間41へスパッタガスG1を導入するスパッタガス導入部49と、チャンバ内を減圧する排気部80と、処理空間が0.3Pa以下となるように、スパッタガス導入部及び排気部80を制御する制御部70と、処理空間41のスパッタガスG1をプラズマ化することにより、Zn及びSnを含むアモルファスな膜をワーク10に形成するプラズマ発生器と、を有する。
本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。
11 ZTO膜
12 薄膜
20 チャンバ
20a 天井
20b 内底面
20c 内周面
21 排気口
22 区切部
30 搬送部
31 回転テーブル
32 モータ
33 保持部
34 トレイ
40 成膜処理部
41 処理空間
42 ターゲット
43 バッキングプレート
44 電極
46 電源部
47 ガス導入口
48 配管
49 スパッタガス導入部
50 酸化処理部
51 筒状体
52 窓部材
53 アンテナ
54 RF電源
55 マッチングボックス
56 ガス導入口
57 配管
58 プロセスガス導入部
59 処理空間
60 ロードロック部
70 制御部
80 排気部
100 成膜装置
G1 スパッタガス
G2 プロセスガス
Claims (4)
- 内部を真空とすることが可能なチャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、圧力が0.1Pa以上、0.3Pa以下となるように調整される成膜処理を行うための処理空間と、Zn及びSnを含む成膜材料からなるターゲットと、前記処理空間へスパッタガスを導入するスパッタガス導入部と、前記スパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、ワークにZn及びSnを含むアモルファス状態のガスバリア性を有する膜を形成する成膜処理部と、
前記チャンバ内に設けられ、酸化処理を行うための処理空間と、前記酸化処理を行うための処理空間に酸素ガスを含むプロセスガスを導入するプロセスガス導入部と、前記プロセスガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有し、前記ワークに形成された前記膜を酸化させる酸化処理部と、
前記チャンバ内を減圧する排気部と、
前記ワークを循環搬送する回転テーブルを有する搬送部と、を有し、
前記搬送部を制御して、前記ワーク上に所定の厚みの前記酸化した膜が形成されるまで、前記ワークが前記成膜処理を行う処理空間と前記酸化処理を行う処理空間とを交互に通過するように搬送すること、
を特徴とする成膜装置。 - 前記ターゲットは、酸化したZn及びSnを含むことを特徴とする請求項1記載の成膜装置。
- 前記搬送部によって前記ワークが前記成膜処理を行う処理空間を一回通過する毎に、前記ワーク上に、膜厚が0.5nm以下の前記Zn及びSnを含むガスバリア性を有する膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
- 内部を真空とすることが可能なチャンバ内において、搬送部によってワークを保持して円周の軌跡で循環搬送しながら、前記ワークに成膜する成膜方法であって、
前記チャンバ内に設けられ、圧力が0.1Pa以上、0.3Pa以下となるように調整される成膜処理を行うための処理空間と、Zn及びSnを含む成膜材料からなるターゲットと、前記処理空間へスパッタガスを導入するスパッタガス導入部と、前記スパッタガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有する成膜処理部によって前記ワークにZn及びSnを含むアモルファス状態のガスバリア性を有する膜を形成する工程と、
前記チャンバ内に設けられ、酸化処理を行うための処理空間と、前記酸化処理を行うための処理空間に酸素ガスを含むプロセスガスを導入するプロセスガス導入部と、前記プロセスガスをプラズマ化するプラズマ発生器とを有する酸化処理部によって前記ワークに形成された前記膜を酸化させる工程と、
前記チャンバ内を排気部によって減圧する工程と、
前記搬送部を制御して、前記ワーク上に所定の厚みの前記酸化した膜が形成されるまで、前記ワークが前記成膜処理を行う処理空間と前記酸化処理を行う処理空間とを交互に通過するように搬送すること、
を特徴とする成膜ワーク製造方法。
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