JPH04323372A - 成膜された膜温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は成膜された膜温度制御装
置に関し、例えばスパッタリング装置により成膜された
成膜終了後の膜（例えば液晶電極としてのインジウム・
錫合金酸化物からなる導電膜）の温度経時変化を制御す
るようにした膜温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来技術におけるこの種のスパッ
タリング装置の構成を例示するもので、１はターゲット
印加電圧用電源２から所定の電圧が印加されるターゲッ
トで例えば上記インジウム・錫合金酸化物からなる。３
は試料（液晶電極の場合には例えばガラスとされる）で
あって、該試料上には例えばプラズマ放電によって上記
インジウム・錫合金酸化物の導電膜が形成される。そし
て該スパッタリング装置内には上記プラズマ放電用のガ
ス（Ａｒ，　Ｏ２など）が流入される。４はヒータプレ
ートであり、また５は熱電対であって、該熱電対５によ
り該ヒータプレートの温度を検知し、該検知信号にもと
づいて、ヒータ用電源８からヒータ６に通電される電流
を温度コントローラ７により適宜オン・オフ制御して、
成膜前あるいは成膜時における該ヒータプレート４の温
度（すなわち試料３の温度）が所定の温度になるよう制
御される。

【０００３】しかしながら、かかる従来の装置では、成
膜前あるいは成膜時の温度制御のみに重点が置かれ、成
膜後の温度制御はしていないため、自然冷却となる。し
かし自然冷却では周囲の環境条件の変化により、膜温度
の経時変化の仕方が変化し、それがばらつきの原因とな
り均一な品質の膜を生成することができず、また自然冷
却では冷却時間がある程度決ってしまい、意識的に冷却
速度を制御することができないため、能率的でなく、ま
た希望の特性の膜がえられないなどの問題点があった。

【０００４】特に上記インジウム・錫合金酸化物の膜の
ように周囲の環境の変化（特に温度変化）に対して敏感
な膜の場合、上記成膜前あるいは成膜時の条件だけでな
く、成膜後の条件によっても膜特性は微妙に変化する。 膜特性に影響を与える因子は多種にわたるが、その中で
も膜温度は特に重要な要因である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる技術的
背景のもとになされたもので、特に成膜後の膜温度の経
時変化を制御することにより、任意の品質の膜を均一に
成膜することができるようにしたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明の一態様によれば、成膜した試料の温度を検
出する手段、該検出された試料の温度を所定の温度パタ
ーンと比較する手段、該検出された試料の温度が該温度
パターンより高いときは該試料に対する冷却装置を作動
させる手段、および該検出された試料の温度が該温度パ
ターンより低いときは該試料に対する加熱装置を作動さ
せる手段とをそなえ、該検出された試料の温度が該試料
の取出可能温度になるまで該比較手段による比較結果に
応じて該冷却装置による冷却と該加熱装置による加熱と
が繰返し実行されることを特徴とする、成膜された膜温
度制御装置が提供される。

【０００７】また本発明の他の態様によれば、成膜した
試料の温度を検出する手段、該検出された試料の温度を
所定の温度パターンと比較する手段、該温度パターンに
よる冷却速度が自然冷却速度より早い場合には該比較手
段による比較結果に応じて該試料に対する冷却装置を制
御する手段、および該温度パターンによる冷却速度が自
然冷却速度より遅い場合には該比較手段による比較結果
に応じて該試料に対する加熱装置を制御する手段とをそ
なえ、該検出された試料の温度が該試料の取出可能温度
になるまで該冷却装置による冷却制御又は該加熱装置に
よる加熱制御が繰返し実行されることを特徴とする、成
膜された膜温度制御装置が提供される。

【０００８】ここで上記各態様における冷却装置として
は、例えば後述するような冷却用ガス噴射装置あるいは
水冷式冷却ブロックなどを用いることができ、一方加熱
装置としてはヒータへの通電装置あるいは試料加熱用の
ランプなどを用いることができる。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、成膜終了後の膜の温度経時
変化（冷却速度）を、目的とする温度パターンに合せて
変化（冷却）させることができ、任意の膜特性を有する
膜を均一に成膜することができる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の１実施例としての膜温度制御
装置を有するスパッタリング装置の構成を示すもので、
１１はターゲット、１２はターゲット印加電圧用電源、
１３は試料、１４はヒータプレート、１５は熱電対であ
って該ヒータプレート１４の温度（試料１３上に成膜さ
れた膜の温度とほぼ一致する）を検知して、その検知信
号（膜温度に対応する）が制御用コンピュータ１６に入
力される。該制御用コンピュータ１６内には目的とする
温度パターン信号が記憶されており、これにより該熱電
対１５からの検知信号が該温度パターン信号と比較され
、その比較結果に応じて該試料を各時点毎に冷却するか
加熱保温するかが判断される。

【００１１】そして該図１に示される装置では、成膜後
の温度制御のための冷却装置として上記冷却用ガス噴射
装置が用いられ、また加熱装置として上記ヒータへの通
電装置が用いられる。

【００１２】すなわち該冷却用ガス噴射装置は、冷却用
ガス（例えばＮ２ガス）がレギュレータ２１、流量コン
トロールバルブ２２を経て流通路２３内を流入し、多数
の噴射口２４を通して該試料１３上に吹きつけられるよ
うに構成されており、図２に示されるように、該冷却用
ガス流通路２３および該噴射口部分２４は、Ｃ点を中心
として回転することができ、これにより上記成膜終了後
、矢印Ａに示すように成膜した試料１３の上まで移動で
きるようにされている。そしてコントローラ２０が制御
用コンピュータ１６からの指示に応じて該流量コントロ
ールバルブ２２をオン・オフ制御し、該コントロールバ
ルブ２２がオンとされたときに上記冷却用ガスの吹きつ
けが行なわれる。

【００１３】また該ヒータへの通電装置に設けられた温
度コントローラ１８は該制御用コンピュータ１６からの
指示に応じて、ヒータ用電源１７からヒータ１９へ通電
する電流をオン・オフ制御し、該温度コントローラ１８
によってオンとされたときに該ヒータ１９への通電が行
なわれる。

【００１４】図３は上記図１の装置における動作手順を
フローチャートで示すもので、ステップ１でプラズマ放
電が終了（すなわち成膜が終了）するまでは通常の成膜
工程である。次にステップ２で上述したように冷却用ガ
スの噴射口２４を試料上に移動させ、更にステップ３で
熱電対１５からコンピュータ１６にとり込まれた信号Ｋ
が該コンピュータ１６内に記憶されている温度パターン
信号Ｔと比較される。

【００１５】そしてＫ＝Ｔであればそのままステップ６
に進むが、Ｋ＞Ｔであればステップ４に進み、該コント
ローラ２０により該流量コントロールバルブ２２をオン
として（この時ヒータ電流はオフ）該冷却用ガスの吹き
つけが行われる。またＫ＜Ｔであればステップ５に進み
、該温度コントローラ１８により該ヒータ電流をオンと
して（このとき冷却用ガスの流量コントロールバルブは
オフ）該ヒータへの通電が行われる。

【００１６】次いでステップ６で該熱電対からとり込ま
れた信号Ｋが試料取出可能温度ＴＯ　と比較され、Ｋ＞
ＴＯ　であれば上記ステップ３及至ステップ５が繰返し
実行され、Ｋ≦ＴＯ　となればステップ７に進んで上記
ヒータ電流および冷却用ガス（流量コントロールバルブ
）をともにオフとし、ステップ８において試料の取出し
が行われる。

【００１７】図４は本発明の他の実施例としての膜温度
制御装置を有するスパッタリング装置の構成を示すもの
で、３１はターゲット、３２はターゲット印加電圧用電
源、３３は試料、３４はヒータプレート、３５は熱電対
であって該ヒータプレート３４の温度（試料３３上に成
膜された膜の温度とほぼ一致する）を検知して、その検
知信号（膜温度に対応する）が制御用コンピュータ３６
に入力される。該制御用コンピュータ３６内には目的と
する温度パターン信号が記憶されており、該温度パター
ンの経時変化（冷却速度）が自然冷却速度より早い（す
なわち自然冷却速度より早い冷却が必要とされる）場合
には、成膜後の温度制御に冷却装置を用い、また該温度
パターンの経時変化が自然冷却速度より遅い（すなわち
自然冷却速度より遅い冷却が必要とされる）場合には、
成膜後の温度制御に加熱装置が用いられる。

【００１８】そして該図４に示される装置では、該冷却
装置として水冷式冷却ブロックが用いられ、また加熱装
置として上記ヒータへの通電装置が用いられる。

【００１９】すなわち該冷却ブロック４２には、水温及
び流量コントローラ４０（その水温及び流量は該制御用
コンピュータ３６により予め所定の値に設定されている
ものとする）を経て流通路４３を流れる水道水が流出入
されており、このようにして該冷却ブロック４２が水冷
される。そして該冷却ブロックを上下に移動させる（そ
の上方の移動位置が矢印Ｂで示されている）上下送りモ
ータ４１が該制御用コンピュータ３６からの指示に応じ
て所定方向に駆動され、該冷却ブロックの上下移動を制
御する。

【００２０】また該ヒータへの通電装置に設けられた温
度コントローラ３８は上記図１における温度コントロー
ラ１８と同様に動作して、該制御用コンピュータ３６か
らの指示に応じてヒータ用電源３７からヒータ３９へ通
電する電流をオン・オフ制御する。

【００２１】図６は上記図１の装置における動作手順を
フローチャートで示すもので、左側のフローチャートは
目的とする温度パターンの冷却速度が自然冷却速度より
遅い場合（すなわち図５の一点鎖線に示すようにＴＰ　
＞Ｔの場合）のフローチャートを示し、また右側のフロ
ーチャートは目的とする温度パターンの冷却速度が自然
冷却速度より早い場合（すなわち図５の点線に示すよう
にＴＰ　＜Ｔの場合）のフローチャートを示している。 ここで上記左側のフローチャートのステップ１１および
右側のフローチャートのステップ２１でプラズマ放電が
終了（すなわち成膜が終了）するまでは通常の成膜工程
である。

【００２２】次に上記温度パターンの冷却速度が自然冷
却速度より遅い場合（すなわちＴＰ　＞Ｔの場合）には
、ステップ１２でヒータ通電を行い、次いでステップ１
３で熱電対３５からコンピュータ３６にとり込まれた信
号Ｋが該コンピュータ３６内に記憶されている温度パタ
ーン信号ＴＰ　と比較される。

【００２３】そしてＫ≧ＴＰ　であればステップ１４に
進んで該コントローラ３８により該ヒータ電流をオフと
し、一方Ｋ＜ＴＰ　であればステップ１５に進んで該ヒ
ータ電流をオンとする。次いでステップ１６で該熱電対
からとり込まれた信号Ｋが試料取出可能温度ＴＯ　と比
較され、Ｋ＞ＴＯ　であれば上記ステップ１３及至ステ
ップ１５が繰返し実行され、Ｋ≦ＴＯ　となればステッ
プ１７に進んで上記ヒータ電流をオフとし、ステップ１
８において試料の取出しが行われる。

【００２４】また上記温度パターンの冷却速度が自然冷
却速度より早い場合（すなわちＴＰ　＜Ｔの場合）には
、ステップ２２で上記冷却ブロック４２を図４の矢印Ｂ
に示すように上方に移動させ、次いでステップ２３で上
記熱電対からの信号Ｋが上記コンピュータ３６内に記憶
されている温度パターン信号ＴＰ　と比較される。

【００２５】そしてＫ＞ＴＰ　であればステップ２４に
進んで該冷却ブロックを該上方の移動位置に位置させ、
またＫ≦ＴＰ　であればステップ２５に進んで該冷却ブ
ロックを下方位置へ移動させる。次いでステップ２６で
該熱電対からとり込まれた信号Ｋが試料取出可能温度Ｔ
Ｏ　と比較され、Ｋ＞ＴＯ　であれば上記ステップ２３
及至ステップ２５が繰返し実行され、Ｋ≦ＴＯ　となれ
ばステップ２７に進んで該冷却ブロックを下方の移動位
置に位置させ、ステップ２８において試料の取出しが行
われる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば成膜終了後の膜の温度経
時変化（冷却速度）を、目的とする温度パターンに合せ
て変化（冷却）するように制御することができ、これに
よって希望の特性を有する膜を均一に成膜することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例としての膜温度制御装置を有
するスパッタリング装置の構成を示す図である。

【図２】図１の装置の一部平面図である。

【図３】図１の装置における動作手順をフローチャート
で示す図である。

【図４】本発明の他の実施例としての膜温度制御装置を
有するスパッタリング装置の構成を示す図である。

【図５】図４の装置で設定された目的温度パターンと自
然冷却時の温度変化パターンとの関係を示す図である。

【図６】図４の装置における動作手順をフローチャート
で示す図である。

【図７】従来技術としてのスパッタリング装置の構成を
例示する図である。

【符号の説明】

１，１１，３１…ターゲット ３，１３，３３…試料 ５，１５，３５…熱電対 １６，３６…制御用コンピュータ １９，３９…ヒータ ２４…冷却用ガス噴射口 ４２…冷却ブロック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　成膜した試料の温度を検出する手段、
   該検出された試料の温度を所定の温度パターンと比較す
   る手段、該検出された試料の温度が該温度パターンより
   高いときは該試料に対する冷却装置を作動させる手段、
   および該検出された試料の温度が該温度パターンより低
   いときは該試料に対する加熱装置を作動させる手段とを
   そなえ、該検出された試料の温度が該試料の取出可能温
   度になるまで該比較手段による比較結果に応じて該冷却
   装置による冷却と該加熱装置による加熱とが繰返し実行
   されることを特徴とする成膜された膜温度制御装置。
2. 【請求項２】　　成膜した試料の温度を検出する手段、
   該検出された試料の温度を所定の温度パターンと比較す
   る手段、該温度パターンによる冷却速度が自然冷却速度
   より早い場合には該比較手段による比較結果に応じて該
   試料に対する冷却装置を制御する手段、および該温度パ
   ターンによる冷却速度が自然冷却速度より遅い場合には
   該比較手段による比較結果に応じて該試料に対する加熱
   装置を制御する手段とをそなえ、該検出された試料の温
   度が該試料の取出可能温度になるまで該冷却装置による
   冷却制御又は該加熱装置による加熱制御が繰返し実行さ
   れることを特徴とする成膜された膜温度制御装置。