KR20100044230A - 스퍼터링 방법 및 스퍼터링 장치 - Google Patents

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타쯔노리 이소베
타카시 코마쯔
시게미쯔 사토우
히로키 오오조라
히데오 타니구치
마사오 가와구치
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가부시키가이샤 알박
샤프 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 처리 기판의 차지업에 기인한 이상 방전의 발생을 억제하고, 대면적의 처리 기판에 대해서 양호한 투명 전도막을 형성할 수 있는 스퍼터링 방법을 제공한다. 스퍼터 챔버(12) 내에서 처리 기판(S)에 대향시키며 소정의 간격을 두어 함께 배치된 복수개의 표적(41a 내지 41h) 가운데, 각각 쌍을 이루는 표적으로 소정의 주파수로 교대로 극성을 변경하며 전력을 투입하고, 각 표적을 애노드 전극, 캐소드 전극에 교대로 변환하며, 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 글로우 방전을 일으키게 함으로 플라스마 분위기를 형성해 각 표적을 스퍼터링 한다. 스퍼터링동안, 각 표적으로의 전력 투입을 간헐 정지한다.

Description

스퍼터링 방법 및 스퍼터링 장치{SPUTTERING METHOD AND SPUTTERING APPARATUS}
본 발명은, 처리 기판 표면에 소정의 투명 전도막을 형성하기 위한 스퍼터링 방법 및 스퍼터링 장치에 관한 것이며, 특히, 교류 전원을 이용한 것에 관한 것이다.
플랫 패널 디스플레이(FPD)의 제조 공정에 대해, 유리 등의 처리 기판 표면에 ITO나 IZO 등의 투명 전도막을 형성하는 방법의 하나로서 스퍼터링(이하, 「스퍼터」라고 한다) 법이 있다. 이 스퍼터 법은 플라스마 분위기 중의 이온을 처리 기판 표면에 형성하기 위해 투명 전도막의 조성에 따라 소정 형상으로 제작한 표적을 향하여 가속해서 충격시켜, 스퍼터 입자(표적 원자)를 비산시키고, 처리 기판 표면에 부착, 및 퇴적시켜 소정의 투명 전도막을 형성하는 것이다.
여기서, 최근의 FPD의 대면적화에 수반해, 스퍼터 장치를 다음과 같이 구성하는 것이 아래의 특허 문헌 1로 알려져 있다. 즉, 특허 문헌 1에 기재된 스퍼터 장치는 진공 챔버 내에서 처리 기판에 대향시켜 등간격으로 함께 배치된 복수의 동일 형상의 표적, 및 함께 배치된 표적 가운데 각각 쌍을 이루는 표적으로 소정의 주파수로 교대로 극성을 변경하여 교류 전압을 인가하는 교류 전원을 포함한다. 그리고, 진공 중에서 소정의 스퍼터 가스를(표적종에 따라서는 반응 가스와 함께) 도입해, 교류 전원을 통해 쌍을 이루는 표적으로 전력이 투입되고, 각 표적을 애노드 전극, 캐소드 전극 사이에서 교대로 변환하며, 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 방전을 일으키게 해 플라스마 분위기를 형성하는 것으로 각 표적이 스퍼터링 된다.
일본특허출원공개제2005-290550호
전술한 종래 기술에 따르면, 스퍼터 중, 표적 표면에 보유한 차지업(charge-up) 전하는 반대의 위상 전압이 인가되었을 때에 제거된다. 이 때문에, 표적으로서 인듐 및 주석의 산화물 표적을 이용하는 경우에서도, 산화물 표적의 차지업에 기인한 이상 방전(아크 방전)의 발생을 억제할 수 있어 양호하게 투명 전도막을 형성할 수 있다. 한편으로, 스퍼터 챔버 내에서 전위적으로 절연 또는 플로팅 상태의 처리 기판도 또한 차지업 하지만, 통상 처리 기판 표면의 차지업 전하는 예를 들면 스퍼터 입자나 전리한 스퍼터 가스 이온에 의해 중화되어 소실된다.
그런데, 스퍼터 속도를 높이기 위해서, 표적에의 투입 전력을 크게 하거나 표적 표면의 자장 강도를 강하게 해 표적 표면 부근의 플라스마 밀도를 올리거나 했을 경우, 단위시간 당의 처리 기판 표면에의 차지업 전하량이 증가해, 처리 기판 표면에 체류하기 쉬워진다. 특히, FPD 제조 공정에서 전극을 구성하는 금속막이나 절연막이 형성된 처리 기판 표면에 투명 도전막을 형성할 경우에, 처리 기판 표면의 절연막에 차지업 전하가 체류하기 쉬워진다.
처리 기판(또는 처리 기판 표면에 형성한 절연막)에 차지업 전하가 체류하면, 예를 들면 처리 기판과 이 처리 기판의 주변부에 배치된 어스 접지의 마스크 플레이트와의 인접부에서 전위차에 의해 마스크 플레이트에 차지업 전하가 순간적으로 뛰어 이동하는 경우가 있어, 이것에 기인해 이상 방전(아크 방전)이 발생하는 경우가 있다. 이상 방전이 발생하면, 처리 기판 표면의 막이 손상을 받아 제품 불량을 일으키거나 파티클이 발생하는 등의 문제가 생겨 양호한 투명 전도막의 형성이 저해된다.
따라서 상기 문제를 볼 때, 본 발명의 1번째 목적은 처리 기판의 차지업에 기인한 이상 방전의 발생을 억제해, 대면적의 처리 기판에의 양호한 투명 전도막의 형성을 가능하게 하는 스퍼터링 방법을 제공하는 것에 있다. 또, 본 발명의 2번째 목적은 간단한 구성으로 처리 기판의 차지업에 기인한 이상 방전의 발생을 억제할 수 있어 특히 대면적의 처리 기판에의 양호한 투명 전도막의 형성을 가능하게 하는 스퍼터링 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1 기재의 스퍼터링 방법은, 스퍼터 챔버 내에 프로세스 가스를 도입하면서, 스퍼터 챔버 내에서 처리 기판에 대향시키고 한편 소정의 간격을 두어 함께 배치된 복수의 표적 중 각각 쌍을 이루는 표적에 소정의 주파수로 교대로 극성을 바꾸어 전력을 투입하고, 각 표적을 애노드 전극, 캐소드 전극으로 교대로 변환하고, 애노드 전극 및 캐소드 전극 간에 글로우(glow) 방전을 일으키게 하여 플라스마 분위기를 형성해 각 표적을 스퍼터링 하고, 처리 기판 표면에 소정의 투명 전도막을 형성하는 스퍼터링 방법으로서, 스퍼터링 중 각 표적에의 전력 투입을 간헐적으로 정지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 스퍼터링 중, 표적 전방에서 전리한 전자나 스퍼터에 의해 생긴 2차 전자가 처리 기판 표면으로 이동해 차지업 전하가 체류해도, 각 표적에의 전력 투입을 각각 간헐적으로 정지하기 때문에, 각 표적에의 전력 투입의 정지상태에서, 처리 기판으로 향해 이동하는 전리 전자나 2차 전자의 양이 감소하는 것과, 처리 기판(또는 처리 기판 표면에 형성한 절연막)의 차지업 전하가 스퍼터 입자나 전리한 스퍼터 가스 이온에 의해 중화되는 등에 의해 소실하는 것의 결합된 효과로서, 처리 기판 표면에의 차지업 전하의 체류가 현저하게 억제된다. 그 결과, FPD 제조 공정에 대해 전극을 구성하는 금속막이나 절연막이 형성된 처리 기판 표면에 투명 도전막을 형성하는 경우에서도, 이상 방전의 발생이 억제되어 양호하게 투명 전도막을 형성할 수 있다. 따라서, FPD 제조 시에 제품 수율을 향상할 수 있다.
상기 간헐적 정지를, 함께 배치된 모든 표적에 대해 일정한 주기로 실시하면, 스퍼터링 중 각 표적 전방의 플라스마를 정기적으로 소실시키고, 플라스마의 소실 상태에서 처리 기판으로 향하는 전리 전자나 2차 전자가 없어져, 처리 기판 표면의 차지업 전하의 체류를 한층 더 저감할 수 있어 이상 방전의 발생을 확실히 방지할 수 있다.
상기 간헐적 정지의 전체 시간을 처리 기판 표면에 일정한 두께에서 소정의 투명 전도막을 형성하기 위해서 필요한 스퍼터링 시간의 10% 이하의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 표적에의 전력 투입의 정지 시간을 길게 설정하면, 거기에 응해 처리 기판 표면에의 차지업 전하의 체류를 억제할 수 있지만, 스퍼터링 시간의 10%를 넘은 시간으로는 투명 전도막 형성을 위한 스퍼터 시간이 길어져 생산성이 나쁘다.
상기 표적으로서 인듐 및 주석의 산화물 표적 또는 인듐 및 주석의 합금 표적을 이용해 처리 챔버에 도입하는 프로세스 가스로서 H2O 가스를 포함하면, 각 표적에의 전력 투입의 간헐적 정지시에 처리 챔버에 도입한 H2O 가스(반응성 가스)가 국소적으로 소비되는 일 없이 처리 기판 표면 전체에 걸쳐 공급되어, 투명 도전막이 국소적으로 미세결정화(micro-crystallized)하는 것이 방지되어 보다 안정된 비정질인 투명 도전막을 얻을 수 있다.
또한 상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 5 기재의 스퍼터링 장치는, 스퍼터 챔버 내에서 처리 기판에 대향시키는 한편 소정의 간격을 두어 함께 배치된 복수의 인듐 및 주석의 산화물 표적 또는 인듐 및 주석의 합금 표적과 각각 쌍을 이루는 상기 표적에 소정의 주파수로 교대로 극성을 바꾸어 전력 투입을 가능하게 하는 교류 전원과, 스퍼터 챔버 내에의 프로세스 가스의 도입을 가능하게 하는 가스 도입 수단을 포함하고, 각 교류 전원은 한 쌍의 표적에의 전력 투입 또는 정지를 전환하는 스위칭 소자를 가지며, 스퍼터링 중 표적에의 전력 투입이 간헐적으로 정지되도록 스위칭 소자의 전환을 제어하는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상 설명한 것처럼, 본 발명의 스퍼터링 방법 및 스퍼터링 장치에서는, 교류 전원을 이용한 스퍼터링에 의해 대면적의 처리 기판에 대해서 투명 전도막을 형성하는 경우에, 처리 기판의 차지업에 기인한 이상 방전의 발생이 억제되어 양호한 투명 전도막의 형성이 가능하게 된다는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 스퍼터링 장치를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타내는 스퍼터링 장치의 교류 전원을 설명하는 도면이다.
도 3은 교류 전원으로부터 표적으로의 전력 투입의 제어를 설명하는 도면이다.
도 4 (a) 내지(c)는, 교류 전원으로부터 표적으로의 전력 투입의 다른 제어를 설명하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 1은 대면적의 처리 기판 표면에 투명 전도막을 형성하기 위한 본 실시의 형태의 마그네트론 방식의 스퍼터링(이하, 「스퍼터」라고 한다) 장치이다. 스퍼터 장치(1)는 인 라인(in-line) 식의 것이며, 로터리 펌프, 터보 분자 펌프 등의 진공 배기 수단(도시하지 않음)을 통해 소정의 진공압(예를 들면, 10-5Pa) 으로 유지할 수 있는 진공 챔버(11)을 포함하고, 스퍼터 챔버(처리 챔버)(12)를 구성한다. 진공 챔버(11)의 상부에는 기판 운반 수단(2)이 설치되어 있다. 이 기판 운반 수단(2)은 공지의 구조를 가지며 전위적으로 플로팅 상태로 처리 기판(S)을 보관 유지하는 캐리어(21)을 포함하고, 도시하지 않는 구동 수단을 간헐적으로 구동시켜 후술하는 표적으로 대향한 위치에 처리 기판(S)을 차례차례 운반한다.
또, 스퍼터 챔버(12)에는 표적으로 대향한 위치에 운반되어 온 처리 기판(S)에 대해 투명 전도막을 형성할 때에 캐리어(21)의 표면 등에 스퍼터 입자가 부착하는 것을 방지하기 위해, 기판 운반 수단(2)과 표적과의 사이에 처리 기판(S)이 설치된 통로(13a)가 형성된 어스 접지의 마스크 플레이트(13)가 설치되어 있다. 진공 챔버(11)에는 또한 프로세스 가스를 스퍼터 챔버(12) 내에 도입하는 가스 도입 수단(3)이 설치되어 있다. 가스 도입 수단(3)은 예를 들면 진공 챔버(11)의 측벽에 일단이 설치된 가스관(31)을 가지고 가스관(31)의 타단은 매스 플로우 콘트롤러(mass flow controller)(32)를 통해 가스원(33)에 연결되고 있다. 프로세스 가스에는, Ar 등의 희소 가스로 구성된 스퍼터 가스, 및 반응성 스퍼터에 의해 투명 전도막을 형성하는 경우에 처리 기판(S)표면에 형성하려고 하는 투명 전도막의 조성에 응해 적절히 선택되는 O2, N2나 H2O 등의 반응 가스가 포함된다. 게다가 진공 챔버(11)의 아래쪽에는 캐소드 전극(C)이 배치되어 있다.
캐소드 전극(C)은 대면적의 처리 기판(S)에 대해 효율적으로 투명 전도막의 형성을 할 수 있도록, 처리 기판(S)에 대향시켜 등간격으로 배치한 복수(본 실시의 형태에서는 8개)의 표적(41a 내지 41h)을 가진다. 각 표적(41a 내지 41h)은 인듐 및 주석의 산화물 표적 또는 인듐 및 주석의 합금 표적 등, 처리 기판(S) 표면에 형성하려고 하는 ITO나 IZO 등의 투명 전도막의 조성에 따라 공지의 방법으로 적절히 제작되어 예를 들면 실질적으로 직방체(위에서 볼 때 직사각형) 등 동일 형태로 형성되어 있다. 각 표적(41a 내지 41h)은 스퍼터 중 표적(41a 내지 41h)을 냉각하는 배킹 플레이트(backing plate)(42)에 인듐이나 주석 등의 본딩 재료를 통해 접합되어 있다. 각 표적(41a 내지 41h)은 미사용시의 스퍼터면(411)이 처리 기판(S)에 평행한 동일 평면상에 위치하도록 절연부재를 통해 캐소드 전극(C)의 프레임(도시하지 않음)에 설치되고, 함께 배치한 표적(41a 내지 41h)의 주위에는, 어스 접지의 쉴드(shield)(43)가 설치되어 있다.
또, 캐소드 전극(C)은 표적(41a 내지 41h)의 후방(스퍼터면(411)으로 배향하는 측)에 각각 위치시켜 자석 조립체(5)를 포함한다. 동일 구조의 각 자석 조립체(5)는, 각 표적(41a 내지 41h)에 평행하게 설치된 지지판(요크)(51)을 포함한다. 표적(41a 내지 41h)이 정면에서 볼 때 직사각형일 때, 지지판(51)은 각 표적(41a 내지 41h)의 가로폭 보다 작고, 표적(41a 내지 41h)의 긴 방향 양측으로부터 연장하도록 형성된 직사각형의 평판으로부터 구성되어 자석의 흡착력을 증폭하는 자성 재료로 형성된다. 지지판(51) 상에는 그 중앙부에서 긴 방향에 따라 선상에 배치한 중앙 자석(52)과 중앙 자석(52)의 주위를 둘러싸도록 지지판(51)의 외주에 따라 배치한 주변 자석(53)이 스퍼터면(411) 측의 극성을 바꾸어 설치되어 있다.
중앙 자석(52)의 동일 자화(equivalent magnetization)로 변환했을 때의 체적은, 예를 들면 주변 자석(53)의 동일 자화로 환산했을 때의 체적의 합(주변 자석:중심 자석:주변 자석=1:2:1)에 동일해지도록 설계되고, 각 표적(41a 내지 41h)의 스퍼터면(411)의 전방에 적절히 균형된 폐루프의 터널 모양의 자속이 각각 형성된다. 이것에 의해, 각 표적(41a 내지 41h)의 전방(스퍼터면(411)) 측에서 전리한 전자 및 스퍼터링에 의해 생긴 2차 전자를 포착하는 것으로 각 표적(41a 내지 41h) 전방에서의 전자 밀도를 높게 해 플라스마 밀도가 높아지고, 스퍼터 레이트(rate)를 높게 할 수 있다. 각 자석 조립체(5)는 모터나 에어 실린더 등으로 구성되는 구동 수단(D)의 구동축(D1)에 각각 연결되어 표적(41a 내지 41h)의 함께 배치한 방향에 따른 2개소의 위치 사이에서 평행 및 등속으로 일체로 왕복 운동할 수 있다. 이것에 의해, 스퍼터 레이트가 높아지는 영역을 바꾸어 각 표적(41a 내지 41h)의 전면에 걸쳐 균등하게 침식 영역을 얻을 수 있다.
각 표적(41a 내지 41h)은 서로 이웃하는 2개로 한 벌인 표적(41a와 41b, 41c와 41d, 41e와 41f, 41g와 41h)을 구성해, 한 벌의 표적마다 할당된 교류 전원(E1내지 E4)이 설치되고, 교류 전원(E1 내지 E4)으로부터의 출력 케이블(75a, 75b)이 한 벌의 표적(41a, 41b)(41c 및 41d, 41e 및 41f, 41g 및 41h)에 접속되어 있다(도 2 참조). 이것에 의해, 교류 전원(E1 내지 E4)에 의해, 각 한 벌의 표적(41a 내지 41h)에 대해 교대로 극성을 바꾸어 교류 전압을 인가할 수 있다.
교류 전원(E1 내지 E4)은 동일 구조이며, 전력의 공급을 가능하게 하는 전력 공급부(6)와 소정의 주파수로 교대로 극성을 바꾸어 교류 전압을, 한 벌의 표적(41a, 41b)(41 c 및 41 d, 41 e 및 41 f, 41 g 및 41h)에 출력하는 발진부(7)등으로 구성된다. 각 표적(41a 내지 41h)에의 출력전압의 파형에 대해서는, 실질적으로 정현파이지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 실질적으로 방형파라도 좋다. 전력 공급부(6)는 제 1 CPU 회로(61), 상용의 교류 전압(3상 AC 200V 또는 400V)이 입력되는 입력부(62), 및 입력된 교류 전압을 정류해 직류 전압으로 변환하는 6개의 다이오드(63)를 가지고, 직류 전압 라인(64a, 64b)을 통해 직류 전압을 발진부(7)에 출력한다. 직류 전압 라인(64a, 64b) 간에는, 스위칭 트랜지스터(65)가 설치되어 제 1 CPU 회로(61)에 통신이 자유롭게 접속된 드라이버 회로(66)에 의해, 스위칭 트랜지스터(65)의 온, 오프의 전환이 제어된다.
한편, 발진부(7)는 제 1 CPU 회로(61)에 통신이 자유롭게 접속된 제 2 CPU 회로(71), 및 직류 전압 라인(64a, 64b) 사이에 배치된 발진용 스위치 회로(72)를 구성하는 4개의 제 1 내지 제 4 스위칭 트랜지스터(72a 내지 72d), 및 제 2 CPU 회로(71)에 통신이 자유롭게 접속되어 각 스위칭 트랜지스터(72a 내지 72d)의 온, 오프의 전환을 제어하는 다른 드라이버 회로(73) 등으로 이루어져 있다. 그리고, 제 1 CPU 회로(61)로부터의 출력 신호를 받은 드라이버 회로(66)에 의해, 스위칭 트랜지스터(65)를 온으로 하면, 직류 전압 라인(64a, 64b)을 통해 직류 전압이 발진부(7)에 출력되고, 그 다음으로 제 2 CPU 회로(71)로부터의 출력 신호를 받은 드라이버 회로(73)에 의해 제 1 및 제 4 스위칭 트랜지스터(72a, 72d)와 제 2 및 제 3 스위칭 트랜지스터(72b, 72c)와의 온, 오프의 전환의 타이밍이 반전하도록 각 스위칭 트랜지스터(72 a 내지 72d)를 제어하면, 발진용 스위치 회로(72)로부터 트랜스(74)를 거친 교류 전압 라인(75a, 75b)을 통해, 일정한 전압으로 정현파의 교류 전압이 한 벌의 표적(41a, 41b)에 출력된다. 각 교류 전원(E1 내지 E4)의 제 1 CPU 회로(61)는 서로 통신이 자유롭게 접속되고 있어 어느 쪽이든 1개의 CPU 회로(61)로부터의 출력 신호로, 각 교류 전원(E1 내지 E4)이 동기되어 구동될 수 있다.
처리 기판(S) 표면에 투명 전도막을 형성하는 경우, 기판 운반 수단(2)에 의해 처리 기판(S)을 각 표적(41a 내지 41h)과 대향한 위치에 운반하고, 스퍼터 챔버(12)가 소정의 진공압에 도달한 후, 가스 도입 수단(3)을 통해 소정의 스퍼터 가스(및 반응 가스)를 도입한다. 그 다음에, 교류 전원(E1 내지 E4)을 작동시켜, 각 한 벌의 표적(41a 내지 41h)에 교류 전압을 인가하여, 각 표적(41a 내지 41h)을 애노드 전극, 캐소드 전극에 교대로 변환하고, 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에서 방전을 일으키게 해 플라스마 분위기를 형성한다. 이것에 의해, 플라스마 분위기 중의 이온이 캐소드 전극이 된 표적(41a 내지 41h)의 일 측면을 향해 가속되어 충격되어, 스퍼터 입자가 비산됨으로 말미암아, 처리 기판(S)표면에 투명 전도막이 형성된다.
그런데, 상기와 같이 스퍼터 장치(1)를 구성하면, 표적(41a 내지 41h)이 인듐 및 주석의 산화물 표적인 경우에서도, 표적(41a 내지 41h) 표면에 체류한 차지업 전하는 반대의 위상 전압이 인가되었을 때에 지워져 표적(41a 내지 41h)의 차지업에 기인한 이상 방전의 발생을 방지할 수 있다. 한편으로 플로팅 상태의 처리 기판(S) 표면도 차지업 되고, 특히 처리 기판(S)로서 FED 제조 공정에 대해 전극을 구성하는 금속막이나 절연막이 형성된 것을 이용했을 경우, 이 절연막에 차지업 전하가 체류하기 쉬워지는 것으로부터, 처리 기판(S)의 차지업에 기인해 이상 방전이 발생하지 않게 할 필요가 있다.
본 실시의 형태에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 스퍼터 동안 스퍼터 개시부터 일정한 주기로 단일 CPU 회로(61)로부터의 출력 신호에 의해 각 교류 전원(E1 내지 E4)의 각 스위칭 트랜지스터(65)를 일정한 시간 동안만 오프로 전환하고, 각 교류 전원(E1 내지 E4)으로부터 전체 표적(41a 내지 41h)에의 전력 투입을 동시에 간헐 정지하는 것으로 했다. 여기서, 동시의 간헐 정지란, 전체 표적(41a 내지 41h)에의 전력 투입이 일정시간 정지되고 있는 상태가 있는 것을 말하며, 각 스위칭 트랜지스터(65)의 온, 오프의 전환에 의한 전력 투입 정지시기나 재차의 전력 투입 개시시기가, 서로 일치하는 것이 요구되는 것은 아니다(즉, 전력 투입 정지시기나 재차의 전력 투입 개시시기가 각 교류 전원(E1 내지 E4) 중 다른 것과 불일치해도 괜찮다).
이것에 의해, 스퍼터 동안 표적(41a 내지 41h) 전방에서 전리한 전자나 스퍼터링에 의해 생긴 2차 전자가 공급되어 처리 기판(S)이 차지업되어도, 정기적인 전체 표적(41a 내지 41h)에의 전력 투입의 정지상태에서는, 표적(41a 내지 41h) 전방의 플라스마가 일단 소실해 처리 기판(S)으로 향하는 전리 전자나 2차 전자가 없어지는 것과, 처리 기판(S)표면의 차지업 전하가 예를 들면 스퍼터 입자나 전리한 스퍼터 가스 이온에 의해 중화되어 소실하는 것으로 인해 처리 기판(S)표면에서의 차지업 전하의 체류가 현저하게 억제된다. 그 결과, 처리 기판(S)의 차지업에 수반하는 이상 방전의 발생이 방지되어 투명 전도막을 양호하게 형성할 수 있다. 또, 표적(41a 내지 41h)에의 전력 투입이나 정지를 전환하는 스위칭 트랜지스터(65)를 표적(41a 내지 41h)에의 전력 투입을 간헐 정지하기 위한 스위칭 소자로서 겸용하는 것으로, 별개의 부품을 추가하는 일 없이, 간단한 구성으로 표적(41a 내지 41h)에의 전력 투입의 간헐 정지를 실현할 수 있다.
전력 투입의 정지시간이나 주기(스퍼터링 중의 정지 회수)는 표적종이나 처리 기판(S)의 종류에 따라 간헐 정지시간의 총합이 스퍼터 시간의 10% 이하의 범위에서 적절히 설정된다. 간헐 정지시간의 총합이 스퍼터 시간의 10%를 넘으면, 스퍼터 시간이 길어져 생산성이 나빠진다. 예를 들면, FED 제조 공정에 대해, 표적(41a 내지 41h)으로서 인듐 및 주석의 산화물을 이용해 전극을 구성하는 금속막이나 절연막이 형성된 처리 기판(S)표면에, 720Å 두께로 ITO의 투명 도전막을 형성하는 경우에는, 1.0~5.0 ms의 범위에서 설정하면 좋다.
그런데, 표적(41a 내지 41h)으로서 인듐 및 주석의 산화물 표적 또는 인듐 및 주석의 합금 표적을 이용하고, 반응성 가스로서 H2O 가스 또는 H2O 가스와 O2가스와의 혼합 가스를 이용하여 반응성 스퍼터에 의해 ITO막을 형성할 때, 스퍼터 챔버(12)에 도입한 H2O 가스가 국소적으로 소비되면 처리 기판 표면에 형성한 ITO막에 미세결정화한(micro-crystallized) 개소가 국소적으로 발생한다. ITO막에 미세결정화한 개소가 국소적으로 발생하면, 도전성이 저하될 뿐만 아니라, 후속 공정으로 ITO막을 에칭했을 때에 단위시간 당의 에칭 속도가 처리 기판면 내에서 불균일하게 되는 경우가 있어, 이것으로는 생산성이 나쁘다.
이에 반해, 본 발명과 같이 각 표적(41a 내지 41h)에의 전력 투입을 간헐 정지하면, 전원 투입의 정지시에 스퍼터 챔버(12)에 도입한 H2O 가스가 처리 기판(S) 표면의 전체에 걸쳐 공급되어 그 결과, 투명 도전막이 국소적으로 미세결정화하는 것이 방지되어 보다 안정되고, 비정질인 투명 도전막을 얻을 수 있음과 동시에, 후속 공정으로 ITO막을 에칭하는 경우에서도 단위시간 당의 에칭 속도를 처리 기판면 내에서 실질적으로 균등하게 할 수 있다.
본 실시의 형태에서, 8개의 표적을 이용해 서로 이웃이 되는 표적마다 교류 전원을 할당하여, 전력을 투입하는 것에 대해서 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 표적의 개수나 쌍을 이루는 표적의 편성은, 투명 전도막형성 프로세스에 따라 적절히 설정할 수 있다. 또, 각 표적(41a 내지 41h)에의 전력 투입을 동시에 간헐 정지하는 것에 대해서 설명했지만, 처리 기판(S)의 차지업에 수반하는 이상 방전의 발생이 방지되는 것이면, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 4에 도시된 것과 같이, 함께 배치한 8개의 표적 중 서로 이웃하는 4개를 표적군으로 하고, 한편의 표적군(41a 내지 41d)에의 전력 투입의 정지상태에서는, 한편의 표적군(41e 내지 41h)에의 전력 투입을 계속하고, 한편의 표적군(41a 내지 41d)에의 전력 투입이 재개된 다음에, 한편의 표적군(41e 내지 41h)에의 전력 투입을 정지하도록 제어해도 괜찮다. 이것에 의해, 처리 기판(S)에의 차지업 전하의 체류를 제어할 수 있다.
1: 스퍼터링 장치
12: 스퍼터 챔버
3: 가스 도입 수단
41a 내지 41h: 표적
E1 내지 E4: 교류 전원
65: 스위칭 소자
S: 처리 기판

Claims (5)

  1. 처리 기판 표면에 소정의 투명 전도막을 형성하는 스퍼터링(sputtering) 방법에 있어서,
    스퍼터 챔버 내에 프로세스 가스를 도입하는 단계;
    상기 스퍼터 챔버 내에서 처리 기판에 대향시키며 소정의 간격을 두어 함께 배치된 복수 개의 표적 중 각각 쌍을 이루는 표적으로 소정의 주파수로 교대로 극성을 변경하여 전력을 투입하는 단계; 및
    각 표적을 애노드 전극, 캐소드 전극으로 교대로 변환하여, 상기 애노드(anode) 전극과 상기 캐소드(cathode) 전극 사이에 글로우(glow) 방전을 발생시킴으로 플라스마 분위기를 형성하여 상기 각 표적을 스퍼터링하는 단계를 포함하고,
    상기 스퍼터링 동안, 상기 각 표적으로의 전력 투입을 간헐(intermittently) 정지하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 간헐 정지는 함께 배치된 모든 표적에 대해 일정한 주기로 수행되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 간헐 정지의 시간의 총합은 상기 처리 기판 표면 상에 일정한 두께로 소정의 투명 전도막을 형성하기 위해 필요한 스퍼터링 시간의 10% 이하의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표적으로서 인듐 및 주석의 산화물 표적 또는 인듐 및 주석의 합금 표적이 사용되고, 처리 챔버에 도입하는 상기 프로세스 가스는 H2O 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
  5. 스퍼터링(sputtering) 장치에 있어서,
    스퍼터 챔버 내에서 처리 기판에 대향시키며 소정의 간격을 두어 함께 배치된 복수 개의 인듐 및 주석의 산화물 표적 또는 인듐 및 주석의 합금 표적;
    각각 쌍을 이루는 상기 표적으로 소정의 주파수로 교대로 극성을 변경하며 전력을 투입하는 것을 가능하게 하는 교류 전원; 및
    상기 스퍼터 챔버 내로 프로세스 가스를 도입하는 것을 가능하게 하는 가스 도입 수단을 포함하고,
    각각의 상기 교류 전원은 한 쌍의 표적에의 전력 투입 또는 정지를 스위칭(switching)하는 스위칭 소자, 및 상기 스위칭 소자의 스위칭을 제어하는 제어 수단을 포함하고, 이에 따라 스퍼터링 동안 상기 표적으로의 전력 투입은 간헐(intermittently) 정지되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
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