KR20190129823A

KR20190129823A - 스퍼터링 방법

Info

Publication number: KR20190129823A
Application number: KR1020197016256A
Authority: KR
Inventors: 아키라 타키; 테츠 이시바시
Original assignee: 가부시키가이샤 아루박
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2019-11-20
Also published as: KR102202226B1; TW201947050A; CN110719969A; WO2019216003A1; CN110719969B; JP6666524B1; TWI731312B; JPWO2019216003A1

Abstract

본 발명의 스퍼터링 방법은, 반응성 스퍼터 장치를 이용하는 스퍼터링 방법에 있어서, 상기 반응성 스퍼터 장치는, 성막 대상물에 형성해야 할 화합물막의 형성 영역을 향해 스퍼터 입자를 방출하는 캐소드 장치를 갖추고, 상기 형성 영역과 대향하는 공간이 대향 영역이고, 상기 캐소드 장치가, 이로전 영역을 상기 대향 영역에 주사하는 주사부와, 상기 이로전 영역이 형성되고, 주사 방향에서의 길이가 상기 대향 영역 보다 짧은 타겟을 갖추고, 상기 주사부가, 상기 주사 방향에서의 상기 형성 영역의 2개의 단부 중, 상기 스퍼터 입자가 먼저 도달하는 제1 단부에 대해, 상기 주사 방향에서의 상기 타겟의 표면의 중점이 상기 주사 방향에서 상기 형성 영역의 외측인 개시 위치로부터, 상기 주사 방향에서의 상기 형성 영역의 2개의 단부 중, 타방의 제2 단부에 대해, 상기 주사 방향에서의 상기 타겟의 상기 표면의 중점이 상기 주사 방향에서 상기 형성 영역의 외측인 종료 위치까지, 상기 대향 영역을 향해 상기 이로전 영역을 주사한다. 상기 스퍼터링 방법은, 상기 주사부에서의 상기 타겟의 속도를, 상기 개시 위치로부터 제1 주사 속도까지 가속한 후, 제2 주사 속도까지 더 가속하고, 그 후, 제1 주사 속도까지 감속한 후, 상기 종료 위치까지 주사함과 동시에, 상기 제1 주사 속도로부터 가속해서 상기 제2 주사 속도가 되는 위치가, 상기 제1 단부 보다 상기 형성 영역의 내측이 되고, 상기 제2 주사 속도로부터 감속되어 상기 제1 주사 속도가 되는 위치가, 상기 제2 단부 보다 상기 형성 영역의 내측이 된다.

Description

스퍼터링 방법

본 발명은, 스퍼터링(sputtering) 방법에 관한 것으로, 특히, 대형 기판에 화합물막을 형성하는 반응성 스퍼터(reactive sputter)로 이용하는 바람직한 기술에 관한 것이다.

본원은, 2018년 5월 11일에 일본에 출원된 특원 2018-092341호에 근거해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

액정 디스플레이나 유기EL 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이는, 표시 소자를 구동하는 복수의 박막 트랜지스터를 갖추고 있다. 박막 트랜지스터는 채널 층을 가지고, 채널 층의 형성 재료는, 예를 들면, 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO) 등의 산화물 반도체이다. 근래에는, 채널 층의 형성 대상인 기판이 대형화 하여, 대형의 기판에 성막하는 스퍼터 장치로서, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 것처럼, 화합물막의 특성이 불균일해지는 것을 억제하도록, 본 출원인들은 타겟이 주사하는 스퍼터 장치를 이용하고 있었다.

이러한 스퍼터 장치에서는, 성막 시에 타겟이 기판에 대해 주사될 때, 기판 윤곽의 외측 위치로부터 가속해서, 기판 면 내에서 등속으로 하고, 기판 윤곽의 외측을 향해 감속하는, 상태가 되도록 제어하고 있었다. 횡축을 시간, 종축을 캐소드 속도로서 이 속도 변화를 그래프로 나타내면, 그래프에서 속도 변화를 나타내는 형상이 대략 사다리꼴(台形)이 되기 때문에, 이를 사다리꼴 제어라고 칭하고 있다.

일본 특허 제5801500호 공보

그러나, 상술한 사다리꼴 제어의 기술에서는, 특히, 캐소드가 등속이 아닌 상태, 즉, 기판 연부(緣部) 부근에서 막 두께 등의 특성 분포가 변동할 가능성이 있어, 이러한 특성 분포의 변동을 개선하고자 하는 요구가 있었다.

또한, 캐소드가 저속이면 막 두께가 두꺼워지고, 캐소드가 고속이면 막 두께가 얇아진다. 따라서, 기판 중앙 부근에 비해 기판 연부 부근에서 막 두께가 두꺼워지는 경우가 있지만, 기판 연부 부근에서의 막 두께의 증가를 개선하고자 하는 요구가 있었다.

본 발명은, 상기의 사정을 감안해 이루어진 것으로, 이하의 목적을 달성하려고 하는 것이다.

1. 성막 특성의 불균일을 억제한다.

2. 막 두께의 균일성 향상을 도모한다.

3. 특히 기판 연부에서의 성막 특성의 불균일을 개선한다.

본 발명의 스퍼터링 방법은, 반응성 스퍼터 장치를 이용하는 스퍼터링 방법이다. 상기 반응성 스퍼터 장치는, 성막 대상물에 형성해야 할 화합물막의 형성 영역을 향해 스퍼터 입자를 방출하는 캐소드 장치를 갖추고, 상기 형성 영역과 대향하는 공간이 대향 영역이고, 상기 캐소드 장치가, 이로전(erosion) 영역을 상기 대향 영역에 주사하는 주사부와, 상기 이로전 영역이 형성되고, 주사 방향에서의 길이가 상기 대향 영역 보다 짧은 타겟을 갖추고, 상기 주사부가, 상기 주사 방향에서의 상기 형성 영역의 2개의 단부 중, 상기 스퍼터 입자가 먼저 도달하는 제1 단부에 대해, 상기 주사 방향에서의 상기 타겟의 표면의 중점이 상기 주사 방향에서 상기 형성 영역의 외측인 개시 위치로부터, 상기 주사 방향에서의 상기 형성 영역의 2개의 단부 중, 타방의 제2 단부에 대해, 상기 주사 방향에서의 상기 타겟의 상기 표면의 중점이 상기 주사 방향에서 상기 형성 영역의 외측인 종료 위치까지, 상기 대향 영역을 향해 상기 이로전 영역을 주사한다. 상기 스퍼터링 방법은, 상기 주사부에서의 상기 타겟의 속도를, 상기 개시 위치로부터 제1 주사 속도까지 가속한 후, 제2 주사 속도까지 더 가속하고, 그 후, 제1 주사 속도까지 감속한 후, 상기 종료 위치까지 주사함과 동시에, 상기 제1 주사 속도로부터 가속해서 상기 제2 주사 속도가 되는 위치가, 상기 제1 단부 보다 상기 형성 영역의 내측이 되고, 상기 제2 주사 속도로부터 감속되어 상기 제1 주사 속도가 되는 위치가, 상기 제2 단부 보다 상기 형성 영역의 내측이 되는 것에 의해, 상기 과제를 해결하였다.

본 발명의 스퍼터링 방법은, 상기 개시 위치로부터 가속해서 상기 제1 주사 속도가 되는 위치가, 상기 제1 단부 보다 상기 형성 영역의 외측이 되고, 상기 제1 주사 속도로부터 상기 종료 위치까지 감속하는 위치가, 상기 제2 단부 보다 상기 형성 영역의 외측이 될 수 있다. 본 발명의 스퍼터링 방법은, 상기 개시 위치로부터 가속해서 상기 제1 주사 속도가 되는 위치가, 상기 제1 단부 보다 상기 형성 영역의 내측이 되고, 상기 제1 주사 속도로부터 상기 종료 위치까지 감속하는 위치가, 상기 제2 단부 보다 상기 형성 영역의 내측이 될 수 있다.

본 발명에서, 상기 주사부에서의 상기 타겟의 속도가, 상기 주사 방향에서 상기 형성 영역의 중심에 대해, 대칭 또는 비대칭이 되도록 제어하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명은, 상기 제2 주사 속도에 대한 상기 제1 주사 속도의 비가, 0.70∼0.95의 범위로 설정되는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에서, 상기 주사 방향에서의 상기 개시 위치로부터 상기 제2 주사 속도가 되는 위치까지의 거리가, 200∼400 mm의 범위로 설정되는 수단을 채용할 수도 있다.

또한, 상기 주사 방향에서, 상기 개시 위치로부터 상기 제2 주사 속도가 되는 위치까지의 거리가, 상기 형성 영역의 상기 제1 단부와 상기 개시 위치와의 거리에 대한 비로서, 1.3∼2.7의 범위로 설정될 수 있다.

본 발명의 스퍼터링 방법은, 반응성 스퍼터 장치를 이용하는 스퍼터링 방법에 있어서, 상기 반응성 스퍼터 장치는, 성막 대상물에 형성해야 할 화합물막의 형성 영역을 향해 스퍼터 입자를 방출하는 캐소드 장치를 갖추고, 상기 형성 영역과 대향하는 공간이 대향 영역이고, 상기 캐소드 장치가, 이로전 영역을 상기 대향 영역에 주사하는 주사부와, 상기 이로전 영역이 형성되고, 주사 방향에서의 길이가 상기 대향 영역 보다 짧은 타겟을 갖추고, 상기 주사부가, 상기 주사 방향에서의 상기 형성 영역의 2개의 단부 중, 상기 스퍼터 입자가 먼저 도달하는 제1 단부에 대해, 상기 주사 방향에서의 상기 타겟의 표면의 중점이 상기 주사 방향에서 상기 형성 영역의 외측인 개시 위치로부터, 상기 주사 방향에서의 상기 형성 영역의 2개의 단부 중, 타방의 제2 단부에 대해, 상기 주사 방향에서의 상기 타겟의 상기 표면의 중점이 상기 주사 방향에서 상기 형성 영역의 외측인 종료 위치까지, 상기 대향 영역을 향해 상기 이로전 영역을 주사하고, 상기 주사부에서의 상기 타겟의 속도를, 상기 개시 위치로부터 제1 주사 속도까지 가속한 후, 제2 주사 속도까지 더 가속하고, 그 후, 제1 주사 속도까지 감속한 후, 상기 종료 위치까지 주사함과 동시에, 상기 제1 주사 속도로부터 가속해서 상기 제2 주사 속도가 되는 위치가, 상기 제1 단부 보다 상기 형성 영역의 내측이 되고, 상기 제2 주사 속도로부터 감속되어 상기 제1 주사 속도가 되는 위치가, 상기 제2 단부 보다 상기 형성 영역의 내측이 되는 것에 의해, 형성 영역의 단부에 대응하는 주사 방향에서의 기판 단부에 있어서, 기판 중앙부에 비해 막 두께가 두꺼워지는 것을 저감하고, 막 특성에 불균일이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능해진다.

본 발명의 스퍼터링 방법은, 상기 개시 위치로부터 가속해서 상기 제1 주사 속도가 되는 위치가, 상기 제1 단부 보다 상기 형성 영역의 외측이 되고, 상기 제1 주사 속도로부터 상기 종료 위치까지 감속하는 위치가, 상기 제2 단부 보다 상기 형성 영역의 외측이 되는 것에 의해, 형성 영역의 단부에 대응하는 주사 방향에서의 기판 단부에 있어서, 기판 중앙부에 비해 막 두께가 두꺼워지는 것을 저감하고, 막 특성에 불균일이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능해진다.

본 발명의 스퍼터링 방법은, 상기 개시 위치로부터 가속해서 상기 제1 주사 속도가 되는 위치가, 상기 제1 단부 보다 상기 형성 영역의 내측이 되고, 상기 제1 주사 속도로부터 상기 종료 위치까지 감속하는 위치가, 상기 제2 단부 보다 상기 형성 영역의 내측이 되는 것에 의해, 형성 영역의 단부에 대응하는 주사 방향에서의 기판 단부에 있어서, 기판 중앙부에 비해 막 두께가 두꺼워지는 것을 저감하고, 막 특성에 불균일이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능해진다.

본 발명에서, 상기 주사부에서의 상기 타겟의 속도가, 상기 주사 방향에서 상기 형성 영역의 중심에 대해, 대칭 또는 비대칭이 되도록 제어함으로써, 형성 영역에 대응하는 주사 방향에서의 기판에 있어서, 중심에 대해 대칭이 되도록 성막하는 것이 가능해짐과 동시에, 형성 영역에 대응하는 주사 방향에서의 기판 전체 길이에 걸쳐, 막 두께 등의 막 특성이 균일해지도록 성막하는 것이 가능해진다.

본 발명은, 상기 제2 주사 속도에 대한 상기 제1 주사 속도의 비(比)가, 0.70∼0.95의 범위로 설정되는 것에 의해, 형성 영역에 대응하는 주사 방향에서의 기판 중심에 비해 단부에서의 막 두께가 커져 버리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 주사 방향에서의 상기 개시 위치로부터 상기 제2 주사 속도가 되는 위치까지의 거리가, 200∼400 mm의 범위로 설정되는 것에 의해, 형성 영역에 대응하는 주사 방향에서의 기판에 있어서, 성막 두께를 균일화 하여, 막 두께의 불균일을 저감하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 주사 방향에서, 상기 개시 위치로부터 상기 제2 주사 속도가 되는 위치까지의 거리가, 상기 형성 영역의 상기 제1 단부와 상기 개시 위치와의 거리에 대한 비(比)로서, 1.3∼2.7의 범위로 설정되는 것에 의해, 형성 영역에 대응하는 주사 방향에서의 기판에 있어서, 성막 두께를 균일화 하여, 막 두께의 불균일을 저감하는 것이 가능해진다.

본 발명에 의하면, 성막 특성의 불균일을 억제해, 막 두께의 균일성 향상을 도모하고, 기판 연부에서의 성막 특성의 불균일을 개선할 수 있다고 하는 효과를 나타내는 것이 가능해진다.

(도 1) 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 스퍼터 장치의 전체 구성을 도시한 구성도이다.
(도 2) 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 스퍼터 챔버의 구성을 모식적으로 도시한 구성도이다.
(도 3) 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 캐소드 유닛의 구성을 모식적으로 도시한 구성도이다.
(도 4) 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 스퍼터링의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
(도 5) 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 주사 방향 거리와 주사 속도와의 관계를 나타낸 그래프이다.
(도 6) 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 스퍼터링의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
(도 7) 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 스퍼터링의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
(도 8) 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 캐소드 유닛의 구성을 모식적으로 도시한 구성도이다.
(도 9) 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 스퍼터 챔버의 구성을 모식적으로 도시한 구성도이다.
(도 10) 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 스퍼터링의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
(도 11) 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 스퍼터링 방법에서의 스퍼터링의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
(도 12) 변형예에서의 스퍼터 챔버의 구성을 모식적으로 도시한 모식도이다.
(도 13) 변형예에서의 캐소드 유닛의 구성을 모식적으로 도시한 모식도이다.
(도 14) 변형예에서의 스퍼터 장치의 구성을 모식적으로 도시한 모식도이다.
(도 15) 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 방법에서의 주사 방향 거리와 주사 속도와의 관계를 나타낸 그래프이다.
(도 16) 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 방법에서의 막 두께를 나타낸 그래프이다.
(도 17) 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 방법에서의 주사 방향 거리와 주사 속도와의 관계를 나타낸 그래프이다.
(도 18) 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 방법에서의 막 두께를 나타낸 그래프이다.
(도 19) 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 방법에서의 주사 방향 거리와 주사 속도와의 관계를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 스퍼터링 방법을, 도면에 근거해 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태의 스퍼터링 방법에서의 스퍼터 장치(반응성 스퍼터 장치)의 전체 구성을 도시한 구성도이다. 도 2는, 본 실시 형태에서의 스퍼터 챔버의 구성을 모식적으로 도시한 구성도이다. 도 3은, 본 실시 형태에서의 캐소드 유닛의 구성을 모식적으로 도시한 구성도이다. 도 4, 도 6∼도 8은, 본 실시 형태에서의 스퍼터링의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에서, 부호 10은, 스퍼터 장치이다.

본 실시 형태에 따른 스퍼터 장치(10)로는, 일례로서, 기판에 형성되는 화합물막이, 인듐 갈륨 아연 산화물막(IGZO막)인 경우를 설명한다. 이하에서는, 스퍼터 장치의 전체 구성, 스퍼터 챔버의 구성, 캐소드 유닛의 구성 및 스퍼터 챔버의 작용을 순서대로 설명한다.

[스퍼터 장치의 전체 구성]

본 실시 형태에 따른 스퍼터 장치(10)는, 도 1에 도시한 것처럼, 반출입 챔버(11), 전처리 챔버(12) 및 스퍼터 챔버(13)가, 1개의 방향인 반송(搬送) 방향에 따라 배열되어 있다. 3개의 챔버의 각각은, 상호 인접한 다른 챔버와 게이트 밸브(14)에 의해 연결되어 있다. 3개의 챔버의 각각에는, 챔버 내의 기체 등을 배기하는 배기부(15)가 연결되고, 3개의 챔버의 각각은, 배기부(15)의 구동에 의해 개별적으로 감압(減壓)된다. 3개의 챔버 각각의 저면(底面)에는, 반송 방향에 따라 연장되는 상호 평행한 2개의 레인인 성막 레인(16)과 회수 레인(17)이 깔려 있다.

성막 레인(16)과 회수 레인(17)과는, 예를 들면, 반송 방향에 따라 연장되는 레일과, 반송 방향에 따라 배치된 복수의 롤러와, 복수의 롤러 각각을 자전(自轉)시키는 복수의 모터 등으로 구성된다. 성막 레인(16)은, 스퍼터 장치(10)의 내부에 반입(搬入)된 트레이(T)를 반출입 챔버(11)로부터 스퍼터 챔버(13)를 향해 반송한다. 회수 레인(17)은, 스퍼터 챔버(13)의 내부에 반입된 트레이(T)를 스퍼터 챔버(13)로부터 반출입 챔버(11)를 향해 반송한다.

트레이(T)에는, 지면(紙面)의 앞쪽을 향해 연장되는 구형상(矩形狀)을 이루는 기판(S)이 세워진 상태로 고정되어 있다. 기판(S)의 폭은, 예를 들면, 반송 방향에 따라 2200 mm이며, 지면의 앞쪽을 향해 2500 mm이다.

반출입 챔버(11)는, 스퍼터 장치(10)의 외부로부터 반입되는 성막 전의 기판(S)을 전처리 챔버(12)로 반송하고, 전처리 챔버(12)로부터 반입되는 성막 후의 기판(S)을 스퍼터 장치(10)의 외부로 반출(搬出)한다. 성막 전의 기판(S)이 외부로부터 반출입 챔버(11)로 반입될 때, 또한, 성막 후의 기판(S)이 반출입 챔버(11)로부터 외부로 반출될 때, 반출입 챔버(11)는 내부를 대기압까지 승압한다. 성막 전의 기판(S)이 반출입 챔버(11)로부터 전처리 챔버(12)로 반입될 때, 또한, 성막 후의 기판(S)이 전처리 챔버(12)로부터 반출입 챔버(11)로 반출될 때, 반출입 챔버(11)는 전처리 챔버(12)의 내부와 같은 정도(程度)로까지 내부를 감압한다.

전처리 챔버(12)는, 반출입 챔버(11)로부터 전처리 챔버(12)로 반입된 성막 전의 기판(S)에, 성막에 필요한 처리로서, 예를 들면, 가열 처리나 세정 처리 등을 실시한다.

전처리 챔버(12)는, 반출입 챔버(11)로부터 전처리 챔버(12)에 반출된 기판(S)을 스퍼터 챔버(13)로 반입한다. 또한, 전처리 챔버(12)는, 스퍼터 챔버(13)로부터 전처리 챔버(12)로 반출된 기판(S)을 반출입 챔버(11)로 반출한다.

스퍼터 챔버(13)는, 기판(S)을 향해 스퍼터 입자를 방출하는 캐소드 장치(18), 및 성막 레인(16)과 회수 레인(17)과의 사이에 배치된 레인 변경부(19)를 갖추고 있다. 스퍼터 챔버(13)는, 전처리 챔버(12)로부터 스퍼터 챔버(13)로 반입된 성막 전의 기판(S)에 대해, 캐소드 장치(18)를 이용해 IGZO막을 형성한다. 스퍼터 챔버(13)는, 레인 변경부(19)를 이용해 성막 후의 트레이(T)를 성막 레인(16)으로부터 회수 레인(17)으로 이동시킨다.

[스퍼터 챔버의 구성]

스퍼터 챔버(13)의 성막 레인(16)은, 도 2에 도시한 것처럼, 전처리 챔버(12)로부터 스퍼터 챔버(13)로 반입된 기판(S)을 반송 방향에 따라 반송하고, 기판(S)에의 박막의 형성이 개시되고 나서 종료될 때까지의 사이는, 성막 레인(16)의 도중에 트레이(T)의 위치를 고정한다. 트레이(T)의 위치가 트레이(T)를 지지하는 지지 부재에 의해 고정될 때, 기판(S)에서의 반송 방향의 가장자리(緣)의 위치도 고정된다.

스퍼터 챔버(13)의 가스 공급부(21)는, 트레이(T)와 캐소드 장치(18)의 사이의 간극에, 스퍼터에 이용되는 가스를 공급한다. 가스 공급부(21)로부터 공급되는 가스에는, 아르곤 가스 등의 스퍼터 가스와 산소 가스 등의 반응 가스가 포함된다.

캐소드 장치(18)는, 1개의 캐소드 유닛(22)을 가지고, 캐소드 유닛(22)은, 기판(S)의 표면(Sa)과 대향하는 평면을 따라 배치되어 있다. 캐소드 유닛(22)에서는, 타겟(23), 백킹 플레이트(backing plate)(24) 및 자기 회로(25)가, 기판(S)에 가까운 위치로부터 이 순서로 배치되어 있다.

타겟(23)은, 기판(S)과 대향하는 평면에 따른 평판상(平板狀)으로 형성되고, 지면과 직교하는 방향인 높이 방향에서 기판(S) 보다 긴 폭을 가지고, 또한, 반송 방향에서 기판(S) 보다 작은 폭, 예를 들면, 5분의 1 정도의 폭을 가진다. 타겟(23)의 형성 재료로는 주된 성분이 IGZO이며, 예를 들면, 타겟(23)의 형성 재료 중 95질량%가 IGZO이며, 바람직하게는 99질량% 이상이 IGZO이다.

백킹 플레이트(24)는, 기판(S)과 대향하는 평면에 따른 평판상으로 형성되고, 타겟(23)에서 기판(S)과 서로 마주보지 않는 면에 접합되어 있다. 백킹 플레이트(24)에는, 직류 전원(26D)이 접속되어 있다. 직류 전원(26D)으로부터 공급되는 직류 전력은, 백킹 플레이트(24)를 통해 타겟(23)으로 공급된다.

자기 회로(25)는, 상호 다른 자극(磁極)을 가진 복수의 자성체에 의해 구성되고, 타겟(23)의 표면(23a)에서, 기판(S)과 서로 마주보는 타겟(23)의 측면에 마그네트론(magnetron) 자장(磁場)을 형성한다. 타겟(23)의 표면(23a)에 대한 법선(法線)에 따른 방향이 법선 방향일 때, 타겟(23)의 표면(23a)과 기판(S)의 표면(Sa)과의 사이의 간극에서 생성되는 플라즈마의 밀도는, 자기 회로(25)가 형성하는 마그네트론 자장 중 법선 방향에 따른 자장 성분이 0(B⊥0)인 부분에서 가장 높아진다. 이하에서는, 자기 회로(25)가 형성하는 마그네트론 자장 중, 법선 방향에 따른 자장 성분이 0인 영역이 플라즈마 밀도가 높은 영역이다.

캐소드 장치(18)는, 캐소드 유닛(22)을 1개의 방향인 주사 방향에 따라 이동시키는 주사부(27)를 갖춘다. 주사 방향은, 반송 방향과 평행한 방향이다. 주사부(27)는, 예를 들면, 주사 방향에 따라 연장되는 레일과, 캐소드 유닛(22)에서의 높이 방향의 2개의 단부의 각각에 장착된 롤러와, 롤러의 각각을 자전시키는 복수의 모터 등으로 구성된다. 주사부(27)의 레일은, 주사 방향에서 기판(S) 보다 긴 폭을 가진다. 또한, 주사부(27)는, 주사 방향에 따라 캐소드 유닛(22)을 이동시키는 것이 가능하면, 다른 구성으로 구체화 되어도 무방하다.

주사부(27)는, 캐소드 유닛(22)을 주사 방향에 따라 이동시키는 것에 의해, IGZO막의 형성 영역(R1)과 대향하는 공간인 대향 영역(R2)에 캐소드 유닛(22)을 주사한다. 성막 대상물의 일례인 기판(S)에서의 표면(Sa)의 전체가, IGZO막의 형성 영역(R1)의 일례이다. 주사부(27)는, 캐소드 장치(18)가 스퍼터 입자를 방출해 IGZO막의 형성을 개시할 때, 예를 들면, 주사부(27)에서의 주사 방향의 일단부인 개시 위치(St)로부터, 주사 방향의 타단부인 종료 위치(En)를 향해 주사 방향에 따라 캐소드 유닛(22)을 이동시킨다. 이에 따라, 주사부(27)는, 캐소드 유닛(22)의 타겟(23)을 형성 영역(R1)과 대향하는 대향 영역(R2)에 주사한다.

형성 영역(R1)과 대향 영역(R2)이 대향(對向)하는 방향이 대향 방향이다. 대향 방향에서, 기판(S)의 표면(Sa)과 타겟(23)의 표면(23a)과의 사이의 거리는, 300 mm 이하이며, 예를 들면, 150 mm이다.

캐소드 유닛(22)이 개시 위치(St)에 배치될 때, 주사 방향에서의 형성 영역(R1)의 2개의 단부 중, 스퍼터 입자가 먼저 도달하는 제1 단부(Re1)와, 주사 방향에서 제1 단부(Re1)에 가까운 타겟(23)의 제1 단부(23e1)와의 사이의 주사 방향에 따른 거리(D1)가, 150 mm 이상이다.

또한, 캐소드 유닛(22)이 개시 위치(St)에 배치될 때, 주사 방향에서의 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)과, 제1 단부(Re1)와의 거리(D2)는, 100 mm∼300 mm 이다.

캐소드 유닛(22)이 종료 위치(En)에 위치할 때, 주사 방향에서의 형성 영역(R1)의 2개의 단부 중, 스퍼터 입자가 나중에 도달하는 제2 단부(Re2)와, 주사 방향에서, 제2 단부(Re2)에 가까운 타겟(23)의 제2 단부(23e2)와의 사이의 주사 방향에 따른 거리(D1)가, 150 mm 이상이다.

또한, 캐소드 유닛(22)이 종료 위치(En)에 배치될 때, 주사 방향에서의 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)과, 제2 단부(Re2)와의 거리(D2)는, 100 mm∼300 mm 이다.

이들 거리(D1)와 거리(D2)는, 주사 방향에 있어서 기판(S)의 중심에 대해 대칭, 즉, 이 거리(D1, D2)는 동일해지도록 설정될 수 있다.

또한, 형성 영역(R1)에 IGZO막이 형성될 때, 주사부(27)는, 캐소드 유닛(22)을 개시 위치(St)로부터 종료 위치(En)를 향해 주사 방향에 따라 1회 주사해도 무방하다. 혹은, 주사부(27)는, 캐소드 유닛(22)을 개시 위치(St)로부터 종료 위치(En)를 향해 주사 방향에 따라 주사한 후, 종료 위치(En)로부터 개시 위치(St)를 향해 주사 방향에 따라 주사해도 무방하다. 이에 따라, 주사부(27)는, 캐소드 유닛(22)을 주사 방향에 따라 2회 주사한다. 주사부(27)는, 캐소드 유닛(22)을 주사 방향에 따라 개시 위치(St)와 종료 위치(En)로 교대로 이동시킴으로써, 캐소드 유닛(22)을 개시 위치(St)와 종료 위치(En)의 사이에서 복수 회 주사해도 무방하다. 주사부(27)가 캐소드 유닛(22)을 주사하는 횟수는, IGZO막의 두께에 맞춰 변경된다. 캐소드 유닛(22)의 주사 횟수 이외의 조건이 동일하면, IGZO막의 두께가 클수록, 주사부(27)가 캐소드 유닛(22)을 주사하는 횟수가 큰 값으로 설정된다.

[캐소드 유닛의 구성]

다음으로, 캐소드 유닛(22)의 구성을 보다 상세히 설명한다. 또한, 도 3에는, 도 2에서 설명된 개시 위치(St)에 캐소드 유닛(22)이 배치된 상태가 나타나 있다.

기판(S)은, 도 3에 도시한 것처럼, 기판(S)의 표면(Sa)이 배치되는 평면이 가상 평면(Pid)이며, 가상 평면(Pid)과 직교하는 직선이 법선(Lv)이다. 타겟(23)에서 기판(S)과 서로 마주보는 측면인 표면(23a)은, 가상 평면(Pid)과 평행한 1개의 평면 위에 배치되어 있다.

타겟(23)의 표면(23a) 위에 마그네트론 자장(B)을 형성하는 자기 회로(25)는, 법선(Lv)에 따른 자장 성분이 0(B⊥0)인 2개의 수직 자장 제로 영역을 타겟(23)의 표면(23a)에 형성한다. 타겟(23)의 표면(23a)에서는, 주로 2개의 수직 자장 제로 영역으로부터 스퍼터 입자(SP)가 방출된다. 2개의 제로 자장 영역 중, 주사 방향에서 형성 영역(R1)의 제1 단부(Re1)에 가까운 수직 자장 제로 영역이 제1 이로전 영역(E1)이며, 제1 단부(Re1)로부터 먼 수직 자장 제로 영역이 제2 이로전 영역(E2)이다.

자기 회로(25)는, 지면(紙面)과 직교하는 높이 방향에서 타겟(23)과 대략 같은 폭을 가지고, 주사 방향에서 예를 들면, 타겟(23)의 3분의 1 정도의 폭을 가진다.

캐소드 유닛(22)은, 제1 이로전 영역(E1) 및 제2 이로전 영역(E2)으로부터 방출되는 복수의 스퍼터 입자(SP) 중 일부를 기판(S)에 도달시키지 않는 2개의 차폐판(28a, 28b)을 갖추고 있다. 2개의 차폐판(28a, 28b)은, 높이 방향에서 타겟(23)과 대략 같은 폭을 가지고, 주사 방향에 직교하는 폭 방향에서, 타겟(23)의 표면(23a)으로부터 가상 평면(Pid)을 향해 돌출해 있다. 제1 차폐판(28a)과 제2 차폐판(28b)은, 폭 방향에서의 돌출 폭이 상호 동일하다. 제1 차폐판(28a)이 제1 차폐부의 일례이며, 제2 차폐판(28b)이 제2 차폐부의 일례이다.

일방(一方)의 차폐판인 제1 차폐판(28a)은, 캐소드 유닛(22)이 개시 위치(St)에 배치될 때, 주사 방향에서, 형성 영역(R1)에서의 스퍼터 입자(SP)가 먼저 도달하는 제1 단부(Re1)와, 타겟(23)에서의 제1 단부(Re1)에 가까운 제1 단부(23e1)와의 사이에 배치된다. 타방(他方)의 차폐판인 제2 차폐판(28b)은, 캐소드 유닛(22)이 개시 위치(St)에 위치할 때, 주사 방향에서, 형성 영역(R1)의 제1 단부(Re1)로부터 먼 타겟(23)의 단부인 제2 단부(23e2) 보다, 형성 영역(R1)으로부터 떨어진 위치에 배치된다.

캐소드 유닛(22)은, 타겟(23)에 대한 자기 회로(25)의 위치를 바꾸는 자기 회로 주사부(29)를 갖춘다. 자기 회로 주사부(29)는, 예를 들면, 주사 방향에 따라 연장되는 레일과, 자기 회로(25)에서의 높이 방향의 2개의 단부 각각에 장착된 롤러와, 롤러의 각각을 자전시키는 복수의 모터 등으로 구성된다. 자기 회로 주사부(29)의 레일은, 주사 방향에서 타겟(23)과 대략 같은 폭을 가진다. 또한, 자기 회로 주사부(29)는, 주사 방향에 따라 자기 회로(25)를 이동시키는 것이 가능하면, 다른 구성으로 구체화 되어도 무방하다.

자기 회로 주사부(29)는, 주사 방향에서, 타겟(23)의 제1 단부(23e1)와 자기 회로(25)가 겹치는 제1 위치(P1)와, 타겟(23)의 제2 단부(23e2)와 자기 회로(25)가 겹치는 제2 위치(P2)와의 사이에, 자기 회로(25)를 주사한다. 자기 회로 주사부(29)는, 캐소드 장치(18)가 스퍼터 입자(SP)를 방출하여 IGZO막의 형성을 개시할 때, 자기 회로(25)를 제1 위치(P1)로부터 제2 위치(P2)를 향해 이동시킨다. 자기 회로 주사부(29)는, 주사부(27)가 캐소드 유닛(22)을 개시 위치(St)로부터 종료 위치(En)를 향해 이동시킬 때, 예를 들면, 자기 회로(25)를 제1 위치(P1)로부터 제2 위치(P2)를 향해 이동시킨다. 즉, 자기 회로(25)는, 캐소드 유닛(22)이 개시 위치(St)로부터 종료 위치(En)로의 이동을 개시할 때, 제1 위치(P1)로부터 제2 위치(P2)로의 이동을 개시하고, 캐소드 유닛(22)이 종료 위치(En)에 도달할 때, 제2 위치(P2)에 도달한다. 이와 같이, 자기 회로 주사부(29)는, 주사 방향에 따라 캐소드 유닛(22)의 이동 방향과는 역방향으로 자기 회로(25)를 이동시킨다.

주사부(27)가 캐소드 유닛(22)을 개시 위치(St)로부터 종료 위치(En)를 향해 주사하여, 타겟(23)에 대향 영역(R2)을 1회 통과시킬 때, 자기 회로 주사부(29)는, 자기 회로(25)를 제1 위치(P1)로부터 제2 위치(P2)를 향해 1회 주사하는 것이 바람직하다.

타겟(23)이 대향 영역(R2)을 1회 통과하여 IGZO막을 형성할 때, 자기 회로(25)가 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)와의 사이를 복수 회 오가면, 타겟(23)의 주사 방향에 대한 자기 회로(25)의 주사 방향이 바뀔 때마다, 타겟(23)에 대한 자기 회로(25)의 상대 속도가 바뀐다. 자기 회로(25)의 상대 속도가 바뀌면, 타겟(23)의 표면에 형성되는 플라즈마 상태도 바뀌기 때문에, 형성 영역(R1)을 향해 방출되는 스퍼터 입자(SP)의 수도 바뀐다. 결과적으로, 타겟(23)의 주사 방향에서, IGZO막의 두께에 불균일이 생긴다.

그 때문에, 주사부(27)가 타겟(23)에 대향 영역(R2)을 1회 통과시킬 때, 자기 회로 주사부(29)가 자기 회로(25)를 제1 위치(P1)로부터 제2 위치(P2)를 향해 1회 주사하는 것에 의해, 주사 방향에서 IGZO막의 두께에 불균일이 생기는 것이 억제된다.

자기 회로 주사부(29)가 주사 방향에 따라 자기 회로(25)를 이동시킬 때, 자기 회로(25)가 형성하는 수직 자장 제로 영역도 주사 방향에 따라 이동한다. 그 때문에, 제1 이로전 영역(E1) 및 제2 이로전 영역(E2)도 주사 방향에 따라 타겟(23)의 표면(23a) 위를 이동한다. 또한, 주사부(27)가 주사 방향에 따라 캐소드 유닛(22)을 대향 영역(R2)에 주사할 때, 주사부(27)는, 제1 이로전 영역(E1) 및 제2 이로전 영역(E2)도 대향 영역(R2)에 주사한다.

[스퍼터 챔버의 작용]

다음으로, 스퍼터 챔버(13)의 작용을 설명한다. 이하에서는, 캐소드 유닛(22)이 개시 위치(St)로부터 종료 위치(En)를 향해 주사 방향에 따라 이동하는 경우의 작용을, 도 4에 근거해 스퍼터 챔버의 작용의 일례로서 설명한다.

캐소드 장치(18)가 IGZO막의 형성 영역(R1)을 향해 스퍼터 입자(SP)의 방출을 개시할 때, 도 4에 도시한 것처럼, 캐소드 유닛(22)은, 개시 위치(St)에 배치된다. 이때, 주사 방향에서의 형성 영역(R1)의 2개의 단부 중, 스퍼터 입자(SP)가 먼저 도달하는 제1 단부(Re1)와, 주사 방향에서의 타겟(23)의 2개의 단부 중, 형성 영역(R1)에 가까운 제1 단부(23e1)와의 사이의 거리(D1)가 150 mm 이상이다. 그 때문에, 타겟(23)에 직류 전력이 공급되었을 때에 타겟(23)으로부터 방출된 스퍼터 입자(SP)의 대부분이, 기판(S)에 도달하기 어려워진다.

또한, 캐소드 장치(18)가 IGZO막의 형성 영역(R1)을 향해 스퍼터 입자(SP)의 방출을 개시할 때, 주사 방향에서의 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이, 주사 방향에서의 제1 단부(Re1)의 외측이 되는 개시 위치(St)로부터 가속(加速)을 개시한다.

여기서, 직류 전력이 공급되었을 때에 타겟(23)으로부터 방출된 스퍼터 입자(SP)는, 직류 전력이 계속해서 공급되고 있을 때의 소정의 시각에 타겟(23)으로부터 방출된 스퍼터 입자(SP)와 비교해, 스퍼터 입자(SP)가 가지는 에너지나, 산소의 활성종(活性種)과 반응 확률 등이 다르다. 그 때문에, 직류 전력이 공급되었을 때의 스퍼터 입자(SP)가 기판(S)에 도달하면, 그 이후에 기판(S)에 도달한 스퍼터 입자(SP)에 의해 형성된 부분과는 다른 막질의 IGZO막이 형성되어 버린다. 결과적으로, IGZO막의 형성 초기의 분자층에서, 막의 조성에 불균일이 생긴다.

이 점에서, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이, 주사 방향에서의 제1 단부(Re1)의 외측이 되는 개시 위치(St)로부터 가속을 개시하기 때문에, IGZO막의 형성 초기의 분자층에서, 막 두께가 불필요하게 두꺼워지는 것을 방지해, 막의 조성이 불균일해지는 것이 억제된다.

또한, 형성 영역(R1)의 제1 단부(Re1)와, 타겟(23)의 제1 단부(23e1)와의 사이의 거리(D1)가 주사 방향에서 150 mm 이상이기 때문에, IGZO막의 형성 초기의 분자층에서, 막의 조성이 불균일해지는 것이 억제된다.

그리고, 캐소드 유닛(22)이 주사 방향에 따라 이동하면, 우선, 타겟(23)으로부터 방출되는 스퍼터 입자(SP) 중, 제1 이로전 영역(E1)에서 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출되는 스퍼터 입자(SP)가, 기판(S)에 도달한다.

이때, 캐소드 유닛(22)이 주사 방향에 따라 이동하는 주사 속도는, 다음과 같이 설정된다.

도 5는, 본 실시 형태에서의 주사 방향 거리와 주사 속도와의 관계를 나타낸 그래프이다.

본 실시 형태에서, 캐소드 유닛(22)은, 도 5에 도시한 것처럼, 그 속도가, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 개시 위치(St)로부터 제1 가속 위치(AP1)에 도달할 때까지 가속해서, 제1 주사 속도(V1)가 되도록 한다. 그 후, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제1 가속 위치(AP1)로부터 제2 가속 위치(AP2)에 도달할 때까지, 제1 주사 속도(V1)로 등속으로 이동한다. 그리고, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제2 가속 위치(AP2)에 도달한 상태에서, 제2 주사 속도(V2)까지 가속한다.

타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제2 가속 위치(AP2)로부터 제2 감속 위치(BP2)에 도달할 때까지, 제2 주사 속도(V2)로 등속으로 이동한다.

그리고, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제2 감속 위치(BP2)에 도달한 상태에서, 제1 주사 속도(V1)까지 감속한다. 그 후, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제2 감속 위치(BP2)로부터 제1 감속 위치(BP1)에 도달할 때까지, 제1 주사 속도(V1)로 등속으로 이동한다. 마지막으로, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제1 감속 위치(BP1)로부터 종료 위치(En)에 도달할 때까지 감속해서 정지하고, 주사를 종료한다.

여기서, 제1 가속 위치(AP1)는, 도 5에 도시한 것처럼, 주사 방향에서의 제1 단부(Re1)의 외측 위치로서 설정될 수 있다.

또한, 제1 주사 속도(V1)는, 기판(S)의 연부(緣部)에서의 필요한 IGZO막의 막 두께에 대해 적절히 설정될 수 있다. 또한, 제1 주사 속도(V1)는, 제2 주사 속도(V2)에 대해, 0.70∼0.95의 범위로 설정될 수 있다.

제1 가속 위치(AP1)로부터 제2 가속 위치(AP2)까지, 캐소드 유닛(22)의 속도는, 제1 주사 속도(V1)로 등속이 되도록 설정된다. 또한, 개시 위치(St)로부터 제1 가속 위치(AP1)까지, 캐소드 유닛(22)의 속도는, 등가속이 되도록 설정된다.

또한, 제2 가속 위치(AP2)는, 도 5에 도시한 것처럼, 주사 방향에서의 제1 단부(Re1)의 외측 위치로부터, 주사 방향에서의 제1 단부(Re1)의 내측 위치까지의 사이에 설정될 수 있다.

구체적으로는, 제2 가속 위치(AP2)는, 개시 위치(St)에서의 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)으로부터 200∼400 mm의 범위로 설정될 수 있다.

즉, 개시 위치(St)에서의 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)으로부터 제2 가속 위치(AP2)까지의 거리는, 형성 영역(R1)의 제1 단부(Re1)와 개시 위치(St)에서의 제1 단부(Re1)에 가까운 타겟(23)의 제1 단부(23e1)와의 거리에 대한 비(比)로서, 1.3∼2.7(200/150∼400/150)의 범위로 설정될 수 있다.

또한, 제2 주사 속도(V2)가 커지면, 성막되는 막 두께가 작아지고, 제2 주사 속도(V2)가 작아지면, 성막되는 IGZO막의 막 두께가 커진다. 따라서, 제2 주사 속도(V2)는, 기판(S)에서의 필요한 IGZO막에서의 막 두께에 대해 적절히 설정될 수 있다.

제2 가속 위치(AP2)로부터 제2 감속 위치(BP2)까지, 캐소드 유닛(22)의 속도는, 제2 주사 속도(V2)로 등속이 되도록 설정된다.

제2 감속 위치(BP2)는, 도 5에 도시한 것처럼, 주사 방향에서의 제2 단부(Re2)의 외측 위치로부터, 주사 방향에서의 제2 단부(Re2)의 내측 위치까지의 사이에 설정될 수 있다.

또한, 제2 감속 위치(BP2)는, 제2 가속 위치(AP2)에 대해, 주사 방향에서 기판(S)의 중심에 대칭인 위치로서 설정될 수 있다.

여기서, 제1 감속 위치(BP1)는, 도 5에 도시한 것처럼, 주사 방향에서의 제2 단부(Re2)의 외측 위치로서 설정될 수 있다. 제1 감속 위치(BP1)는, 제1 가속 위치(AP1)에 대해, 주사 방향에서 기판(S)의 중심에 대칭인 위치로서 설정될 수 있다.

제2 감속 위치(BP2)로부터 제1 감속 위치(BP1)까지, 캐소드 유닛(22)의 속도는, 제1 주사 속도(V1)로 등속이 되도록 설정된다.

또한, 개시 위치(St)와 종료 위치(En)는, 주사 방향에서 기판(S)의 중심에 대칭인 위치로서 설정될 수 있다.

제1 감속 위치(BP1)로부터 종료 위치(En)까지, 캐소드 유닛(22)의 속도는, 등감속(등가속도)이 되도록 설정된다.

이와 같이, 제1 가속 위치(AP1)와 제2 가속 위치(AP2)와의 거리를 설정함으로써, 기판(S)의 연부에서, IGZO막의 막 두께가 커져 버리는 것을 방지할 수 있다. 동시에, 제1 주사 속도(V1)와 제2 주사 속도(V2)와의 비를 설정함으로써, 기판(S)의 중앙에서, IGZO막의 막 두께가 변동하는 것을 방지할 수 있다.

수직 자장 제로 영역인 각 이로전 영역으로부터 방출된 스퍼터 입자(SP)의 비행 경로(F)에 따른 평면과, 가상 평면(Pid), 즉, 기판(S)의 표면(Sa)이 형성하는 각도가, 스퍼터 입자의 입사 각도 θ이다.

각 차폐판(28a, 28b)은, 각 이로전 영역(E1, E2)으로부터 방출된 복수의 스퍼터 입자(SP) 중, 입사 각도 θ가 소정의 범위에 포함되는 스퍼터 입자(SP)를 형성 영역(R1)인 기판(S)의 표면(Sa)에 도달시키지 않는다. 또한, 제1 차폐판(28a)과 제2 차폐판(28b)은, 주사 방향에서 배치되는 위치가 상호 다르지만, 기판(S)에 도달하는 스퍼터 입자(SP)의 제한에 관련된 구성은 공통된다. 그 때문에, 이하에서는, 제1 차폐판(28a)을 상세히 설명하고, 제2 차폐판(28b)의 설명을 생략한다.

자기 회로(25)가 제1 위치(P1)에 배치될 때, 주사 방향에서의 제1 이로전 영역(E1)과 제1 차폐판(28a)과의 사이의 거리가, 가장 작아진다. 그 때문에, 제1 이로전 영역(E1)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출되는 복수의 스퍼터 입자(SP) 중, 제1 차폐판(28a)에 충돌하는 스퍼터 입자(SP)의 입사 각도 θ1의 범위가 가장 커진다. 제1 차폐판(28a)은, 제1 이로전 영역(E1)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출되는 복수의 스퍼터 입자(SP) 중, 입사 각도 θ1이 예를 들어 60°이하인 스퍼터 입자(SP)를 기판(S)에 도달시키지 않는다.

한편, 자기 회로(25)가 제2 위치(P2)에 배치될 때, 주사 방향에서의 제1 이로전 영역(E1)과 제1 차폐판(28a)과의 사이의 거리가, 가장 커진다. 그 때문에, 제1 이로전 영역(E1)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출되는 복수의 스퍼터 입자(SP) 중, 제1 차폐판(28a)에 충돌하는 스퍼터 입자(SP)의 입사 각도 θ2의 범위가 가장 작아진다. 제1 차폐판(28a)은, 제1 이로전 영역(E1)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출되는 복수의 스퍼터 입자(SP) 중, 입사 각도 θ2가 30°이하인 스퍼터 입자(SP)를 기판(S)에 도달시키지 않는다.

즉, 제1 차폐판(28a)은, 제1 이로전 영역(E1)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출되는 스퍼터 입자(SP) 중, 주사 방향에서의 자기 회로(25)의 위치에 관계없이, 입사 각도 θ가 30°이하인 스퍼터 입자(SP)를 기판(S)에 도달시키지 않는다.

여기서, 제1 이로전 영역(E1)으로부터 방출되는 스퍼터 입자(SP) 중, 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출되는 복수의 스퍼터 입자(SP)는, 제1 이로전 영역(E1)과 인접한 제2 이로전 영역(E2)을 향해 비행하지 않는다. 그 때문에, 비행 경로(F)가, 다른 이로전 영역으로부터 스퍼터 입자가 비행하는 공간을 향해 높이 방향에 따라 연장되는 B⊥0의 영역을 지나지 않는다. 그러므로, 스퍼터 입자(SP)가 플라즈마에 포함된 산소의 활성종과 반응하는 확률이 작아져, 이 스퍼터 입자(SP)로 구성된 IGZO막에서 단위 두께나 단위 면적당 산소의 밀도가 작아진다. 이에 따라, IGZO막의 면 내에서 막의 조성에 불균일이 생긴다.

한편, 스퍼터 입자(SP)의 입사 각도 θ가 작을수록, 플라즈마 밀도가 높은 영역인 B⊥0의 영역을 넘고 나서, 스퍼터 입자(SP)가 기판(S)에 도달할 때까지의 비행 거리가 커진다. 그 때문에, 스퍼터 입자(SP)가, 플라즈마 밀도가 높은 영역인 B⊥0의 영역을 넘은 공간에서, 스퍼터 가스 등의 활성종 이외의 입자와 충돌하는 횟수가 많아진다. 이에 따라, IGZO막을 구성하는 스퍼터 입자(SP)의 에너지에 불균일이 생기기 때문에, 형성된 IGZO막에서 막 밀도에 불균일이 생긴다. 결과적으로, 입사 각도 θ가 작은 스퍼터 입자(SP)가 IGZO막에 포함될수록, 화합물막의 막 특성에 불균일이 생긴다.

이 점에서, 제1 차폐판(28a)은, 입사 각도 θ가 30°이하인 스퍼터 입자(SP)를 기판(S)에 도달시키지 않기 때문에, 산소의 함유량이나 막 밀도가 작은 IGZO막이 형성되기 어려워진다. 결과적으로, IGZO막의 단위 두께나 단위 면적에서의 조성이나 막 밀도의 불균일이 억제된다.

한편, 제2 차폐판(28b)은, 종료 위치(En)로부터 개시 위치(St)를 향해 캐소드 유닛(22)이 주사 방향에 따라 이동할 때, 제2 이로전 영역(E2)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출되는 복수의 스퍼터 입자(SP) 중, 입사 각도 θ가 30°이하인 스퍼터 입자(SP)를 기판(S)에 도달시키지 않는다. 그 때문에, IGZO막의 단위 두께나 단위 면적에서의 조성이나 막 밀도의 불균일이 억제된다.

캐소드 유닛(22)이 개시 위치(St)에 배치되고, 도 4에 도시한 것처럼, 캐소드 장치(18)이 IGZO막의 형성 영역(R1)을 향해 스퍼터 입자(SP)의 방출을 개시할 때, 자기 회로(25)는 제1 위치(P1)에 배치된다. 이때, 주사 방향에서의 형성 영역(R1)의 2개의 단부 중, 스퍼터 입자(SP)가 먼저 도달하는 제1 단부(Re1)와, 주사 방향에서의 타겟(23)의 2개의 단부 중, 형성 영역(R1)에 가까운 제1 단부(23e1)와의 사이의 거리(D1)가 150 mm 이상이다. 그 때문에, 타겟(23)에 직류 전력이 공급되었을 때에 타겟(23)으로부터 방출된 스퍼터 입자(SP)의 대부분이, 스퍼터 입자(SP)의 입사 각도 θ에 관계없이 기판(S)에 도달하기 어려워진다.

캐소드 유닛(22)이 주사 방향에 따라 이동하면, 우선, 타겟(23)으로부터 방출되어 기판(S)에 도달하는 스퍼터 입자(SP)는, 제1 차폐판(28a)에 의해 입사 각도 θ가 30°보다 큰 스퍼터 입자(SP)로 한정된다.

게다가, 제1 이로전 영역(E1)은, 제2 이로전 영역(E2)에 비해 형성 영역(R1)으로부터의 거리가 작기 때문에, 기판(S)의 각 부분에 최초로 도달하는 스퍼터 입자(SP)는, 제1 이로전 영역(E1)으로부터 방출된 스퍼터 입자(SP)일 확률이 높다. 그 때문에, IGZO막의 초기층은, 제1 이로전 영역(E1)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출되고, 또한 입사 각도 θ가 30°보다 큰 스퍼터 입자(SP)일 확률이 높다. 그러므로, IGZO막의 초기층에서 막의 조성이 불균일해지는 것이 억제된다.

또한, IGZO막의 형성이 개시될 때, 자기 회로 주사부(29)가, 자기 회로(25)를 제1 위치(P1)에 배치한다. 그 때문에, 자기 회로(25)가 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)와의 사이의 다른 위치에 배치되는 경우에 비해, 자기 회로(25)가 형성하는 제1 이로전 영역(E1)과, 제1 차폐판(28a)과의 사이의 주사 방향에서의 거리가 가장 작아진다. 그러므로, 제1 차폐판(28a)에 충돌하는 스퍼터 입자(SP)의 입사 각도 θ의 범위가 가장 커지고, 형성 영역(R1)의 제1 단부(Re1)의 근방에는, 자기 회로(25)가 다른 위치에 배치되는 경우에 비해, 입사 각도 θ가 더 큰 스퍼터 입자(SP)가 도달한다. 결과적으로, IGZO막에서의 조성의 불균일이 보다 억제된다.

도 6에 도시한 것처럼, 캐소드 유닛(22)이, 형성 영역(R1)과 대향하는 대향 영역(R2)에 주사될 때, 제1 이로전 영역(E1)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출된 스퍼터 입자(SP) 중, 입사 각도 θ가 30°이하인 스퍼터 입자(SP)는, 기판(S)에 도달하지 않는다. 또한, 제2 이로전 영역(E2)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향과는 반대의 방향으로 방출된 스퍼터 입자(SP) 중, 입사 각도가 30°이하인 스퍼터 입자(SP)도, 제2 차폐판(28b) 때문에 기판(S)에 도달하지 않는다.

이에 따라, 제1 이로전 영역(E1)으로부터 방출되어, 최초로 기판(S)에 도달한 스퍼터 입자(SP)에 이어서 기판(S)에 도달하는 스퍼터 입자(SP)도, 입사 각도 θ가 30°보다 큰 스퍼터 입자(SP)로 한정된다. 결과적으로, IGZO막이, 입사 각도 θ의 제한된 스퍼터 입자(SP)에 의해서만 형성되기 때문에, IGZO막의 두께 방향의 전체에서, 단위 두께나 단위 면적에서의 조성의 불균일이 억제된다.

도 7에 도시한 것처럼, 캐소드 유닛(22)이 종료 위치(En)에 배치될 때, 주사 방향에서의 형성 영역(R1)의 2개의 단부 중, 스퍼터 입자(SP)가 나중에 도달하는 제2 단부(Re2)와, 타겟(23)의 제2 단부(23e2)와의 사이의 거리(D1)가 주사 방향에서 150 mm 이상이다. 그 때문에, 캐소드 유닛(22)이 종료 위치(En)로부터 개시 위치(St)를 향해 주사될 때, 타겟(23)으로부터 방출되는 스퍼터 입자(SP)의 대부분이 기판(S)에 도달하지 않는 상태로부터, 캐소드 유닛(22)의 주사가 개시된다. 그러므로, 형성 영역(R1)의 제2 단부(23e2)에 도달하는 스퍼터 입자(SP)가, 형성 영역(R1)에서의 다른 부위와 상이한 것이 억제된다. 결과적으로, IGZO막의 조성이 주사 방향에서 불균일해지는 것이 억제된다.

또한, 캐소드 유닛(22)이 종료 위치(En)에 배치된 상태에서, 타겟(23)으로의 직류 전력의 공급이 정지되고, 그리고, 캐소드 유닛(22)이 종료 위치에 배치된 상태에서, 직류 전력의 공급이 재개되어도, 기판(S)에는, 직류 전력이 재개되었을 때의 스퍼터 입자(SP)가 거의 도달하지 않는다. 그 때문에, IGZO막의 조성이 단위 두께나 단위 면적에서 불균일해지는 것이 억제된다.

본 실시 형태에서는, 형성 영역(R1)의 제1 단부(Re1)와, 타겟(23)의 제1 단부(23e1)와의 사이의 거리(D1)가 주사 방향에서 150 mm 이상이기 때문에, IGZO막의 형성 초기의 분자층에서, 막의 조성이 불균일해지는 것이 억제된다. 결과적으로, IGZO막과 IGZO막 이외의 다른 부재와의 경계에서 IGZO막의 특성이 불균일해지는 것이 억제된다.

제1 차폐판(28a)은, 개시 위치(St)로부터 종료 위치(En)를 향해 캐소드 유닛(22)이 주사될 때, 제1 이로전 영역(E1)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출되는 스퍼터 입자(SP) 중, 입사 각도 θ가 30°이하인 스퍼터 입자(SP)를 기판(S)에 도달시키지 않는다. 그 때문에, 형성 영역(R1)에 최초로 도달하는 스퍼터 입자(SP)는 입사 각도 θ가 30°보다 큰 스퍼터 입자(SP)로 한정되기 때문에, IGZO막의 형성 초기에서의 단위 두께나 단위 면적에서의 조성의 불균일이 억제된다.

제2 차폐판(28b)은, 제2 이로전 영역(E2)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향과는 반대의 방향으로 방출된 스퍼터 입자(SP) 중, 입사 각도가 30°이하인 스퍼터 입자(SP)를 기판(S)에 도달시키지 않는다. 그 때문에, 제1 이로전 영역(E1)으로부터 방출되어, 최초로 기판(S)에 도달한 스퍼터 입자(SP)에 이어서 기판(S)에 도달하는 스퍼터 입자(SP)도, 입사 각도 θ가 30°보다 큰 스퍼터 입자(SP)로 한정된다. 결과적으로, IGZO막이, 입사 각도 θ의 제한된 스퍼터 입자(SP)에 의해서만 형성되기 때문에, IGZO막의 두께 방향의 전체에서, 단위 두께나 단위 면적에서의 조성의 불균일이 억제된다.

IGZO막의 형성이 개시될 때, 자기 회로 주사부(29)가, 자기 회로(25)를 제1 위치(P1)에 배치한다. 그 때문에, 자기 회로(25)가 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)와의 사이의 다른 위치에 배치되는 경우에 비해, 자기 회로(25)가 형성하는 제1 이로전 영역(E1)과, 제1 차폐판(28a)과의 사이의 주사 방향에서의 거리가 가장 작아진다. 그러므로, 제1 차폐판(28a)에 충돌하는 스퍼터 입자(SP)의 입사 각도 θ의 범위가 가장 커지고, 형성 영역(R1)의 제1 단부(Re1)의 근방에는, 자기 회로(25)가 다른 위치에 배치되는 경우에 비해, 입사 각도 θ가 더 큰 스퍼터 입자(SP)가 도달한다. 결과적으로, IGZO막에서의 조성의 불균일이 보다 억제된다.

타겟(23)이 대향 영역(R2)을 1회 통과할 때, 자기 회로(25)가 제1 위치(P1)로부터 제2 위치(P2)를 향해 1회 주사되므로, 타겟(23)에 대한 자기 회로의 상대 속도가 변하지 않는다. 그 때문에, 타겟(23)의 주사 방향에서, 화합물막의 두께에 불균일이 생기는 것이 억제된다.

본 실시 형태에서는, 거리(D1)와 거리(D2), 제1 감속 위치(BP1)와 제1 가속 위치(AP1), 제2 감속 위치(BP2)와 제2 가속 위치(AP2), 개시 위치(St)와 종료 위치(En)가, 모두 주사 방향에서 기판(S)의 중심에 대해 대칭으로 배치되는 구성을 예시하였지만, 기판(S)에서의 막 두께 등의 막 특성에 따라, 이들을 비대칭으로 설정할 수도 있다. 혹은, 거리(D1)와 거리(D2), 제1 감속 위치(BP1)와 제1 가속 위치(AP1), 제2 감속 위치(BP2)와 제2 가속 위치(AP2), 개시 위치(St)와 종료 위치(En)의 관계 중, 선택된 관계 만이 대칭이 되도록 설정하고, 그 이외를 비대칭으로 설정할 수도 있다.

구체적으로는, 제1 가속 위치(AP)와 제2 가속 위치(AP2)와의 거리를 10으로 하고, 제2 감속 위치(BP2)와 제1 감속 위치(BP1)와의 거리를 8로 하여, 그 비율을 설정하는 것 등을 예시할 수 있다.

이하, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 스퍼터링 방법을, 도면에 근거해 설명한다.

도 8은, 본 실시 형태에서의 캐소드 유닛의 구성을 모식적으로 도시한 구성도이다. 본 실시 형태는, 타겟의 개수에 관련되는 점에서, 상술한 제1 실시 형태와 다르다. 이외의 상술한 제1 실시 형태와 대응하는 구성에는 동일한 부호를 부여해 그 설명을 생략한다.

[캐소드 유닛(22)의 구성]

본 실시 형태에서, 캐소드 유닛(22)은, 도 8에 도시한 것처럼, 제1 캐소드(22A)와 제2 캐소드(22B)를 가지고 있다. 제1 캐소드(22A)와 제2 캐소드(22B) 각각은, 타겟(23), 백킹 플레이트(24), 자기 회로(25) 및 자기 회로 주사부(29)를 갖추고 있다. 제1 캐소드(22A)와 제2 캐소드(22B)에서는, 각 유닛이 가지는 타겟(23)이, 주사 방향에 따라 늘어서고, 2개의 타겟(23)의 표면(23a)의 각각은, 가상 평면(Pid)과 평행한 동일 평면에 포함된다.

캐소드 유닛(22)이 개시 위치(St)에 배치될 때, 제1 캐소드(22A)는, 제2 캐소드(22B) 보다 주사 방향에서 형성 영역(R1)에 가깝다. 또한, 제1 캐소드(22A)와 제2 캐소드(22B)에서는, 각 백킹 플레이트(24)가, 1개의 교류 전원(26A)에 대해 병렬로 접속되어 있다.

타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제1 캐소드(22A)와 제2 캐소드(22B)와의 사이로 설정된다.

캐소드 유닛(22)은, 캐소드 유닛(22)을 주사 방향으로 이동시키는 주사부(27)를 갖추고, 주사부(27)는, 제1 캐소드(22A)와 제2 캐소드(22B)가 연결된 상태에서, 캐소드 유닛(22)을 주사 방향에 따라 이동시킨다.

이때, 캐소드 유닛(22)은, 도 5에 나타낸 제1 실시 형태와 마찬가지로, 그 속도가, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 개시 위치(St)로부터 제1 가속 위치(AP1)에 도달할 때까지 가속해서, 제1 주사 속도(V1)가 되도록 한다. 그 후, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제1 가속 위치(AP1)로부터 제2 가속 위치(AP2)에 도달할 때까지, 제1 주사 속도(V1)로 등속으로 이동한다. 그리고, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제2 가속 위치(AP2)에 도달한 상태에서, 제2 주사 속도(V2)까지 가속한다.

그리고, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제2 가속 위치(AP2)에 도달한 상태에서, 제1 주사 속도(V1)까지 감속한다. 그 후, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제2 감속 위치(BP2)로부터 제1 감속 위치(BP1)에 도달할 때까지, 제1 주사 속도(V1)로 등속으로 이동한다. 마지막으로, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제1 감속 위치(BP1)로부터 종료 위치(En)에 도달할 때까지 감속해서 정지하고, 주사를 종료한다.

캐소드 유닛(22)은, 제1 차폐판(28a)과 제2 차폐판(28b)을 갖추고, 제1 차폐판(28a)은, 캐소드 유닛(22)이 개시 위치(St)에 배치된 상태에서, 형성 영역(R1)의 제1 단부(Re1)와, 제1 캐소드(22A)가 가지는 타겟(23)의 제1 단부(23e1)와의 사이에 배치된다. 한편, 제2 차폐판(28b)은, 캐소드 유닛(22)이 개시 위치(St)에 배치된 상태에서, 제2 캐소드(22B)가 가지는 타겟(23)의 제2 단부(23e2) 보다, 형성 영역(R1)의 제1 단부(Re1)로부터 떨어진 위치에 배치된다.

각 차폐판(28a, 28b)은, 제1 캐소드(22A) 및 제2 캐소드(22B)의 각 이로전 영역(E1, E2)으로부터 방출된 복수의 스퍼터 입자(SP) 중, 입사 각도 θ가 소정의 범위에 포함되는 스퍼터 입자(SP)를 기판(S)에 도달시키지 않는다. 또한, 제1 차폐판(28a)과 제2 차폐판(28b)은, 주사 방향에 있어서 배치되는 위치가 상호 다르지만, 기판(S)에 도달하는 스퍼터 입자(SP)의 제한에 관련된 구성은 공통된다. 그 때문에, 이하에서는, 제2 차폐판(28b)을 상세히 설명하고, 제1 차폐판(28a)의 설명을 생략한다.

자기 회로(25)가 제1 위치(P1)에 배치될 때, 주사 방향에서의 제1 캐소드(22A)의 제1 이로전 영역(E1)과 제2 차폐판(28b)과의 사이의 거리가, 가장 커진다. 그 때문에, 제1 캐소드(22A)의 제1 이로전 영역(E1)로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향과는 반대의 방향으로 방출되는 복수의 스퍼터 입자(SP) 중, 제2 차폐판(28b)에 충돌하는 스퍼터 입자(SP)의 입사 각도 θ3의 범위가 가장 작아진다. 제2 차폐판(28b)은, 제1 캐소드(22A)의 제1 이로전 영역(E1)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향과는 반대의 방향으로 방출되는 복수의 스퍼터 입자(SP) 중, 입사 각도 θ3이 9°이하인 스퍼터 입자(SP)를 기판(S)에 도달시키지 않는다.

여기서, 제1 이로전 영역(E1)으로부터 방출되는 스퍼터 입자(SP) 중, 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향과는 반대의 방향으로 방출되는 복수의 스퍼터 입자(SP)는, 제1 캐소드(22A)의 제2 이로전 영역(E2) 및 제2 캐소드(22B)의 각 이로전 영역을 향해 비행한다. 그 때문에, 제1 이로전 영역(E1)으로부터 방출된 복수의 스퍼터 입자(SP)의 비행 경로(F)는, 기판(S)에 도달할 때까지 플라즈마 밀도가 높은 영역을 지난다. 그렇지만, 입사 각도 θ3이 9°이하인 스퍼터 입자(SP)에서는, 입사 각도 θ가 더 큰 스퍼터 입자(SP)에 비해, 다른 이로전 영역으로부터 높이 방향에 따라 연장되는 B⊥0의 영역을 넘고 나서, 기판(S)에 도달할 때까지의 비행 거리가 길어진다. 그 때문에, 플라즈마 밀도가 높은 영역인 B⊥0의 영역을 넘은 공간에서, 스퍼터 입자(SP)가 스퍼터 가스 등의 활성종 이외의 입자와 충돌하는 횟수가 커진다. 그러므로, 스퍼터 입자(SP)가 가지는 에너지가 작아지고, 입사 각도 θ가 작은 스퍼터 입자(SP)에 의해 형성된 IGZO막에서는, 막 밀도가 작아진다. 결과적으로, IGZO막의 막 밀도가 이론 밀도로부터 벗어나기 때문에, IGZO막의 막 특성이 낮아진다.

또한, 제2 차폐판(28b)은, 제2 캐소드(22B)의 자기 회로(25)가 제1 위치(P1)에 배치될 때, 제1 실시 형태에서의 제2 차폐판(28b)과 마찬가지로, 제2 캐소드(22B)의 제2 이로전 영역(E2)으로부터 방출되는 복수의 스퍼터 입자(SP)의 일부를 기판(S)에 도달시키지 않는다. 즉, 제2 차폐판(28b)은, 제2 캐소드(22B)의 제2 이로전 영역(E2)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향과는 반대의 방향으로 방출되는 스퍼터 입자(SP) 중, 입사 각도 θ2가 30°이하인 스퍼터 입자(SP)를 기판(S)에 도달시키지 않는다. 그 때문에, IGZO막의 단위 두께나 단위 면적에서의 조성의 불균일이 억제된다.

한편, 2개의 자기 회로(25)의 각각이 제2 위치(P2)에 배치될 때, 주사 방향에서의 제2 캐소드(22B)의 제2 이로전 영역(E2)과 제1 차폐판(28a)과의 사이의 거리가, 가장 커진다. 그 때문에, 제2 캐소드(22B)의 제2 이로전 영역(E2)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출되는 복수의 스퍼터 입자 중, 제1 차폐판(28a)에 충돌하는 스퍼터 입자(SP)의 입사 각도 θ3의 범위가 가장 작아진다. 즉, 제1 차폐판(28a)은, 제2 차폐판(28b)과 마찬가지로, 제2 캐소드(22B)의 제2 이로전 영역(E2)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출되는 복수의 스퍼터 입자 중, 입사 각도 θ3이 9°이하인 스퍼터 입자를 기판(S)에 도달시키지 않는다.

또한, 제1 차폐판(28a)은, 제1 캐소드(22A)의 자기 회로(25)가 제2 위치(P2)에 배치될 때, 제1 실시 형태에서의 제1 차폐판(28a)과 마찬가지로, 제1 캐소드(22A)의 제1 이로전 영역(E1)으로부터 방출되는 복수의 스퍼터 입자(SP)의 일부를 기판(S)에 도달시키지 않는다. 즉, 제1 차폐판(28a)은, 제1 캐소드(22A)의 제1 이로전 영역(E1)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출되는 스퍼터 입자(SP) 중, 입사 각도 θ2가 30°이하인 스퍼터 입자(SP)를 기판(S)에 도달시키지 않는다.

본 실시 형태에서도, 제1 가속 위치(AP1)와 제2 가속 위치(AP2)와의 거리를 설정함으로써, 기판(S)의 연부에서, IGZO막의 막 두께가 커져 버리는 것을 방지할 수 있다. 동시에, 제1 주사 속도(V1)와 제2 주사 속도(V2)와의 비를 설정함으로써, 기판(S)의 중앙에서, IGZO막의 막 두께가 변동하는 것을 방지할 수 있다.

제1 차폐판(28a) 및 제2 차폐판(28b)이, 입사 각도가 9°이하인 스퍼터 입자를 형성 영역에 도달시키지 않기 때문에, IGZO막의 막 밀도가 작아지는 것이 억제된다.

이하, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 스퍼터링 방법을, 도면에 근거해 설명한다.

도 9는, 본 실시 형태에서의 스퍼터 챔버의 구성을 모식적으로 도시한 구성도이다. 도 10은, 본 실시 형태에서의 스퍼터링의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 11은, 본 실시 형태에서의 스퍼터링의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

본 실시 형태는, 스퍼터 챔버(13)가 갖춘 캐소드 유닛의 개수에 관련되는 점에서, 상술한 제1 및 제2 실시 형태와 다르다. 이외의 상술한 제1 및 제2 실시 형태와 대응하는 구성 요소에 관해서는, 동일한 부호를 부여해 그 설명을 생략한다.

[스퍼터 챔버(13)의 구성]

본 실시 형태에서는, 캐소드 장치(18)가, 제1 유닛(31)과 제2 유닛(32)을 갖추고 있다. 제1 유닛(31) 및 제2 유닛(32)은, 개시 위치(St)에 배치된 상태에서, 주사 방향에서 형성 영역(R1)의 제1 단부(Re1)에 가까운 위치로부터 이 순서로 늘어서 있다.

제1 유닛(31) 및 제2 유닛(32)의 각각은, 타겟(23), 백킹 플레이트(24), 자기 회로(25), 직류 전원(26D), 제1 차폐판(28a) 및 제2 차폐판(28b)을 갖추고, 2개의 캐소드 유닛에서는, 타겟(23)이, 주사 방향에 따라 늘어서 있다. 제1 유닛(31) 및 제2 유닛(32)은, 1개의 주사부(27)에 의해, 주사 방향에 따라 대향 영역(R2)에 개별적으로 주사된다. 또한, 제1 유닛(31) 및 제2 유닛(32)의 각각은, 제1 실시 형태의 캐소드 유닛(22)과 마찬가지로, 자기 회로 주사부(29)도 갖추고 있다.

제1 유닛(31)과 제2 유닛(32)은, 각각이 가지는 타겟(23)의 형성 재료에서 주된 성분이 상호 다르다. 제1 유닛(31)은, 예를 들면, 주된 성분이 산화 실리콘인 타겟(23)을 가지고, 제2 유닛(32)은, 예를 들면, 주된 성분이 산화 니오브인 타겟(23)을 가지고 있다. 또한, 각 타겟(23)에서는, 예를 들면, 형성 재료 중 95질량%가 산화 실리콘 혹은 산화 니오브이며, 바람직하게는 99질량%이상이 산화 실리콘 혹은 산화 니오브이다.

제1 유닛(31) 및 제2 유닛(32)이 개시 위치(St)에 배치될 때, 형성 영역(R1)의 제1 단부(Re1)와 제1 유닛(31)이 가지는 타겟(23)의 제1 단부(23e1)와의 사이의 거리는, 150 mm 이상이다.

또한, 제1 유닛(31) 및 제2 유닛(32)에서, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 각각 설정되어 있다.

여기에서는, 형성 영역(R1)인 기판(S)의 표면(Sa)에 산화 실리콘막과 산화 니오브막과의 적층막이 형성되는 경우를, 스퍼터 챔버(13)의 작용의 일례로서 설명한다.

도 9에 도시한 것처럼, 캐소드 장치(18)가 적층막의 형성을 개시할 때, 개시 위치(St)에 배치된 제1 유닛(31)이, 스퍼터 입자(SP)의 방출을 개시한다. 이때, 주사 방향에서의 형성 영역(R1)의 제1 단부(Re1)와, 타겟(23)의 제1 단부(23e1)와의 사이의 거리(D1)가 150 mm 이상이다. 그 때문에, 타겟(23)에 직류 전력이 공급되었을 때, 타겟(23)으로부터 방출된 스퍼터 입자(SP)의 대부분이, 스퍼터 입자(SP)의 입사 각도 θ에 관계없이 기판(S)에 도달하기 어려워진다. 그러므로, 산화 실리콘막의 형성 초기의 분자층에서, 막의 조성이 불균일해지는 것이 억제된다.

도 10에 도시한 것처럼, 제1 유닛(31)이 주사 방향에 따라 이동함으로써, 제1 유닛(31)의 이로전 영역이, 형성 영역(R1)과 대향하는 대향 영역(R2)에 주사 방향에 따라 주사된다.

이때, 제1 유닛(31)은, 도 5에 나타낸 제1 실시 형태와 마찬가지로, 그 속도가, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 개시 위치(St)로부터 제1 가속 위치(AP1)에 도달할 때까지 가속하여, 제1 주사 속도(V1)가 되도록 한다. 그 후, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제1 가속 위치(AP1)로부터 제2 가속 위치(AP2)에 도달할 때까지, 제1 주사 속도(V1)로 등속으로 이동한다. 그리고, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제2 가속 위치(AP2)에 도달한 상태에서, 제2 주사 속도(V2)까지 가속한다.

이때, 기판(S)에 도달하는 스퍼터 입자(SP)는, 제1 차폐판(28a) 및 제2 차폐판(28b)에 의해, 입사 각도 θ가 30°보다 큰 스퍼터 입자(SP)로 한정된다. 그 때문에, 산화 실리콘막의 초기층에서, 막의 조성이 불균일해지는 것이 억제된다.

도 11에 도시한 것처럼, 제1 유닛(31)이 주사 방향에 따라 이동하여 종료 위치(En)에 도달하면, 개시 위치(St)에 배치된 제2 유닛(32)이, 스퍼터 입자(SP)의 방출을 개시한다. 제1 유닛(31)이 종료 위치(En)에 배치될 때, 제1 유닛(31)이 가지는 타겟(23)의 제2 단부(23e2)와, 형성 영역(R1)의 제2 단부(Re2)와의 사이의 거리(D1)는, 150 mm 이상이다. 또한, 주사부(27)가, 제1 유닛(31)을 개시 위치(St)로부터 종료 위치(En)를 향해 주사하는 동안에 걸쳐, 주사부(27)는, 제2 유닛(32)을 주사하지 않는다.

제2 유닛(32)이, 개시 위치(St)로부터 종료 위치(En)를 향해 주사 방향에 따라 이동한다. 이에 따라, 제2 유닛(32)의 이로전 영역이, 형성 영역(R1)과 대향하는 대향 영역(R2)에 주사 방향에 따라 주사된다.

이때, 제2 유닛(32)은, 도 5에 나타낸 제1 실시 형태와 마찬가지로, 그 속도가, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 개시 위치(St)로부터 제1 가속 위치(AP1)에 도달할 때까지 가속하여, 제1 주사 속도(V1)가 되도록 한다. 그 후, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제1 가속 위치(AP1)로부터 제2 가속 위치(AP2)에 도달할 때까지, 제1 주사 속도(V1)로 등속으로 이동한다. 그리고, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 제2 가속 위치(AP2)에 도달한 상태에서, 제2 주사 속도(V2)까지 가속한다.

이때, 제1 유닛(31)과 마찬가지로, 기판(S)에 도달하는 스퍼터 입자(SP)는, 제1 차폐판(28a) 및 제2 차폐판(28b)에 의해, 입사 각도 θ가 30°보다 큰 스퍼터 입자(SP)로 한정된다. 그 때문에, 산화 니오브막의 초기층에서, 막의 조성이 불균일해지는 것이 억제된다. 또한, 제2 유닛(32)이 종료 위치(En)에 배치될 때, 제2 유닛(32)이 가지는 타겟(23)의 제2 단부(23e2)와, 형성 영역(R1)의 제2 단부(Re2)와의 사이의 거리(D1)는, 150 mm 이상이다. 또한, 주사부(27)가, 제2 유닛(32)을 개시 위치(St)로부터 종료 위치(En)를 향해 주사하는 동안에 걸쳐, 주사부(27)는, 제1 유닛(31)을 주사하지 않는다.

본 실시 형태에 의하면, 상술한 제1 및 제2 실시 형태와 유사한 효과를 나타낼 수 있음과 동시에, 산화 실리콘막과 산화 니오브막으로 구성되는 적층막에 있어서, 산화 실리콘막에서의 기판(S)과의 경계의 조성이 불균일해지는 것이 억제되고, 산화 니오브막에서의 산화 실리콘막과의 경계의 조성이 불균일해지는 것이 억제된다.

또한, 상술한 각 실시 형태는, 이하와 같이 적절히 변경해 실시할 수도 있다.

제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 타겟(23)의 형성 재료에서의 주된 성분이, IGZO 이외의 산화물 반도체, 예를 들면, 산화 아연, 산화 니켈, 산화 주석, 산화 티탄, 산화 바나듐, 산화 인듐 및 티탄산 스트론튬 등이어도 무방하다.

제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 타겟(23)의 형성 재료에서의 주된 성분이, IGZO 이외여도 무방하고, 인듐을 포함한 IGZO 이외의 산화물 반도체, 예를 들면, 산화 인듐 아연 주석(IZTO), 산화 인듐 아연 안티몬(IZAO), 산화 인듐 주석 아연(ITZO), 산화 인듐 아연(IZO) 및 산화 인듐 안티몬(IAO) 등이 이용되어도 무방하다.

타겟(23)의 형성 재료에서의 주된 성분은, IGZO로 한정하지 않고, 예를 들면, 산화 인듐 주석(ITO) 및 산화 알루미늄 등의 무기 산화물이어도 무방하다.

타겟(23)의 형성 재료에서의 주된 성분은, 금속, 금속 화합물 및 반도체 등이어도 무방하다. 타겟(23)의 형성 재료에서의 주된 성분으로 단체(單體)의 금속이나 반도체가 이용되는 경우에는, 타겟(23)으로부터 방출된 스퍼터 입자(SP)와, 반응 가스로부터 생성된 플라즈마와의 반응에 의해, 산화물막이나 질화물막 등의 화합물막의 형성이 가능하다.

제3 실시 형태의 스퍼터 장치가 갖춘 스퍼터 챔버(13)는, 형성 영역(R1)으로의 스퍼터 입자(SP)의 방출이 개시될 때, 제1 유닛(31)과 제2 유닛(32)의 양방이 개시 위치(St)에 배치되는 구성이 아니어도 무방하다.

도 12에 도시한 것처럼, 제1 유닛(31)이 개시 위치(St)에 배치되고, 제2 유닛(32)이 종료 위치(En)에 배치되는 구성이라도 무방하다. 이러한 구성에서는, 제1 유닛(31)이 개시 위치(St)에 배치될 때, 제1 유닛(31)의 타겟(23)의 제1 단부(23e1)와, 형성 영역(R1)의 제1 단부(Re1)와의 사이의 주사 방향에서의 거리(D1)가, 150 mm 이상인 것이 바람직하다. 한편, 제2 유닛(32)이 종료 위치(En)에 배치될 때, 제2 유닛(32)의 타겟(23)의 제2 단부(23e2)와, 형성 영역(R1)의 제2 단부(Re2)와의 사이의 주사 방향에서의 거리(D1)가, 150 mm 이상인 것이 바람직하다.

형성 영역(R1)에 적층체가 형성될 때, 예를 들면, 주사부(27)가, 제1 유닛(31)을 개시 위치(St)로부터 종료 위치(En)를 향해 주사 방향에 따라 이동시킨다. 이에 따라, 형성 영역(R1)에는, 예를 들면, 산화 실리콘막이 형성된다. 그리고, 주사부(27)가, 제1 유닛(31)을 종료 위치(En)로부터 개시 위치(St)를 향해 주사 방향에 따라 이동시킨다. 이때, 제1 유닛(31)은, 스퍼터 입자(SP)를 형성 영역(R1)으로 방출해도 무방하고, 방출하지 않아도 무방하다. 그 다음으로, 주사부(27)가, 제2 유닛(32)을 종료 위치(En)로부터 개시 위치(St)를 향해 주사 방향에 따라 이동시킨다. 이에 따라, 형성 영역(R1)에는, 예를 들면, 산화 니오브막이 형성된다. 그리고, 주사부(27)가, 제2 유닛(32)을 개시 위치(St)로부터 종료 위치(En)를 향해 주사 방향에 따라 이동시킨다. 이때, 제2 유닛(32)은, 스퍼터 입자(SP)를 형성 영역(R1)으로 방출해도 무방하고, 방출하지 않아도 무방하다.

또한, 제1 유닛(31) 및 제2 유닛(32)의 각각이, 스퍼터 입자(SP)를 방출하면서 주사 방향에 따라 개시 위치(St)와 종료 위치(En)의 사이로 이동하는 횟수는, 각 유닛이 형성하는 화합물막의 두께에 맞추어 변경할 수 있다.

스퍼터 장치(10)는, 1개의 캐소드 유닛(22)을 가지는 2개의 스퍼터 챔버(13)를 갖추는 구성이어도 무방하다. 이러한 구성에서는, 각 스퍼터 챔버(13)의 캐소드 유닛(22)이, 형성 재료의 주된 성분이 상호 다른 타겟(23)을 갖추는 것에 의해, 기판(S)의 표면(Sa)에 2개의 화합물막으로 구성되는 적층체가 형성된다. 또한, 스퍼터 장치(10)는, 1개의 캐소드 유닛(22)을 가지는 3개 이상의 스퍼터 챔버(13)를 갖추고, 각 캐소드 유닛(22)이 가지는 타겟(23)의 형성 재료에서의 주된 성분이 상호 다른 구성이어도 무방하다. 이러한 구성에 의하면, 기판(S)의 표면(Sa)에는, 3개 이상의 화합물막으로 구성되는 적층체가 형성된다.

제3 실시 형태의 제1 유닛(31)은, 형성 재료의 주된 성분이 산화 실리콘 이외인 타겟(23)을 갖추어도 무방하고, 제2 유닛(32)은, 형성 재료의 주된 성분이 산화 니오브 이외인 타겟(23)을 갖추어도 무방하다. 어느 타겟(23)도, 형성 재료의 주된 성분이 금속, 금속 화합물 및 반도체 등의 어느 쪽이어도 무방하다.

제3 실시 형태의 스퍼터 챔버(13)는, 3개 이상의 캐소드 유닛(22)을 갖춘 구성이어도 무방하고, 각 캐소드 유닛(22)이 갖춘 타겟(23)의 형성 재료에서의 주된 성분은, 상호 달라도 무방하고, 같아도 무방하다.

도 13에 도시한 것처럼, 제2 실시 형태의 캐소드 유닛(22)은, 주사 방향에서 제1 캐소드(22A)의 타겟(23)과, 제2 캐소드(22B)의 타겟(23)과의 사이에 배치되는 제3 차폐판(28c)을 갖추어도 무방하다. 제3 차폐판(28c)에서의 폭 방향의 돌출 폭은, 제1 차폐판(28a) 및 제2 차폐판(28b)과 상호 달라도 무방하고, 같아도 무방하다. 제3 차폐판(28c)이, 제3 차폐부의 일례이다. 또한, 주사 방향에서의 제3 차폐판(28c)은, 중점(23e3)(중심 위치)과 일치한다.

캐소드 유닛(22)이 개시 위치(St)로부터 종료 위치(En)를 향해 주사 방향에 따라 이동할 때, 주사 방향에서의 제1 캐소드(22A)의 제1 이로전 영역(E1)과 제3 차폐판(28c)과의 사이의 거리가, 가장 커진다. 다만, 주사 방향에서의 제1 이로전 영역(E1)과 제3 차폐판(28c)과의 거리는, 제1 이로전 영역(E1)과, 제2 차폐판(28b)과의 사이의 거리 보다 작다. 그 때문에, 제1 캐소드(22A)의 제1 이로전 영역(E1)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향과는 반대의 방향으로 방출되는 복수의 스퍼터 입자(SP) 중, 제3 차폐판(28c)에 충돌하는 스퍼터 입자(SP)의 입사 각도 θ4의 범위는, 9°보다 커진다. 그러므로, 형성 영역(R1)에 도달하는 복수의 스퍼터 입자(SP)에서, 비행 경로(F)의 최대값이 작아지고, 스퍼터 입자(SP)와 플라즈마 중의 다른 입자와의 충돌하는 횟수의 최대값도 작아진다. 결과적으로, 스퍼터 입자(SP)가 가지는 에너지의 최소값이 커지고, IGZO막의 막 밀도가 작아지는 것이 억제된다.

한편, 2개의 자기 회로(25)의 각각이 제2 위치(P2)에 배치될 때, 주사 방향에서의 제2 캐소드(22B)의 제2 이로전 영역(E2)과 제3 차폐판(28c)과의 사이의 거리가, 가장 커진다. 다만, 주사 방향에서의 제2 이로전 영역(E2)과, 제1 차폐판(28a)과의 사이의 거리 보다 작다. 그 때문에, 제2 캐소드(22B)의 제2 이로전 영역(E2)으로부터 캐소드 유닛(22)이 향하는 방향으로 방출되는 복수의 스퍼터 입자(SP) 중, 제3 차폐판(28c)에 충돌하는 스퍼터 입자(SP)의 입사 각도 θ의 범위는, 9°보다 커진다. 그러므로, 제3 차폐판(28c)은, 제2 캐소드(22B)로부터 방출되는 스퍼터 입자(SP)에 대해서도, 제1 캐소드(22A)로부터 방출되는 스퍼터 입자(SP)와 동등하게 작용한다.

제1 실시 형태로부터 제3 실시 형태에서는, 자기 회로 주사부(29)가, 자기 회로(25)를 주사 방향에 따라 제1 위치(P1)로부터 제2 위치(P2)를 향해 이동시킨다. 이에 한정되지 않고, 자기 회로 주사부(29)는, 자기 회로(25)를 주사 방향에 따라 제2 위치(P2)로부터 제1 위치(P1)를 향해 이동시켜도 무방하다. 이때, 주사부(27)가 타겟(23)에 대향 영역(R2)을 1회 주사시킬 때, 자기 회로 주사부(29)가 자기 회로(25)를 제2 위치(P2)로부터 제1 위치(P1)를 향해 1회 주사함으로써, 상술의 효과를 얻는 것은 가능하다.

자기 회로 주사부(29)는, 타겟(23)의 제1 단부(23e1)와 제2 단부(23e2)와의 사이의 일부를 주사 방향에 따라 자기 회로(25)에 주사시키는 구성이어도 무방하다. 이러한 구성에서는, 주사 방향에서의 각 이로전 영역과 각 차폐부와의 사이의 거리에서의 최대값이 작아지기 때문에, 돌출 폭이 보다 작은 차폐판이, 상술한 각 실시 형태와 같은 입사 각도 θ의 스퍼터 입자(SP)를 형성 영역(R1)에 도달시키지 않는다.

제1 실시 형태로부터 제3 실시 형태에서는, 캐소드 유닛(22)이 자기 회로 주사부(29)를 갖춘다. 이에 한정되지 않고, 캐소드 유닛(22)은 자기 회로 주사부(29)를 갖추지 않아도 무방하고, 즉, 캐소드 유닛(22)에서, 타겟(23)에 대한 각 이로전 영역의 위치가 고정된 구성이어도 무방하다. 이러한 구성에서도, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)이 개시 위치(St)로부터 종료 위치(En)까지, 상술한 것처럼 속도 설정되는 것에 의해, 바람직한 막 두께 분포를 얻는 것이 가능해진다.

제2 실시 형태의 캐소드 유닛(22)에서는, 제2 차폐판(28b)이, 제1 캐소드(22A)의 제1 이로전 영역(E1)으로부터 방출되는 스퍼터 입자(SP) 중, 입사 각도 θ가 9°이하인 스퍼터 입자(SP)를 형성 영역(R1)에 도달시켜도 무방하다. 또한, 제1 차폐판(28a)이, 제2 캐소드(22B)의 제2 이로전 영역(E2)으로부터 방출되는 스퍼터 입자(SP) 중, 입사 각도 θ가 9°이하인 스퍼터 입자(SP)를 형성 영역(R1)에 도달시켜도 무방하다.

제1 실시 형태로부터 제3 실시 형태에서는, 제1 차폐판(28a), 제2 차폐판(28b)이, 상기의 구성이 아니어도 무방하고, 또한, 차폐판이 설치되지 않는 구성으로 할 수도 있다.

제1 실시 형태로부터 제3 실시 형태에서는, 캐소드 유닛(22)이 종료 위치(En)에 배치될 때, 형성 영역(R1)의 제2 단부(Re2)와, 주사 방향에서의 형성 영역(R1)의 제2 단부(Re2)와의 거리가 가장 가까운 타겟(23)의 제2 단부(23e2)와의 거리가, 150 mm가 아니어도 무방하다. 이러한 구성에서도, 캐소드 유닛(22)이 개시 위치(St)에 배치될 때, 형성 영역(R1)의 제1 단부(Re1)와, 주사 방향에서의 형성 영역(R1)의 제1 단부(Re1)와의 거리가 가장 가까운 타겟(23)의 제2 단부(23e2)와의 거리가, 150 mm이면, 상술의 효과를 얻을 수 있다.

스퍼터 장치(10)는, 반출입 챔버(11) 및 전처리 챔버(12)를 갖추지 않아도 무방하고, 스퍼터 챔버(13)를 갖추고 있으면, 앞에서 열기(列記)한 효과를 얻는 것은 가능하다. 혹은, 스퍼터 장치(10)는, 복수의 전처리 챔버(12)를 갖춘 구성이어도 무방하다.

기판(S)에서의 반송 방향에 따른 폭 및 지면의 앞쪽을 향한 폭은, 상술한 크기로 한정하지 않고, 적절히 변경 가능하다.

스퍼터 가스는, 아르곤 가스 이외의 희소 가스, 예를 들면, 헬륨 가스, 네온 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스여도 무방하다. 또한, 반응 가스는, 산소 가스 이외에 산소를 포함한 가스나, 질소를 포함한 가스 등이어도 무방하고, 스퍼터 챔버(13)에서 형성되는 화합물막에 맞춰 변경 가능하다.

제2 실시 형태의 캐소드 유닛(22)은, 타겟(23), 백킹 플레이트(24), 자기 회로(25), 교류 전원(26A) 및 자기 회로 주사부(29)로 구성되는 캐소드를 3개 이상 갖추는 구성이어도 무방하다.

제3 실시 형태의 스퍼터 챔버(13)는, 제2 실시 형태의 캐소드 유닛(22), 즉, 제1 캐소드(22A)와 제2 캐소드(22B)를 갖춘 캐소드 유닛(22)을 2개 갖추는 구성이어도 무방하다.

IGZO막을 형성할 때의 조건은, 상술의 실시예에서 설명한 조건에 한정하지 않고, 다른 조건이어도 무방하다. 요점은, 기판(S)의 표면(Sa)에 IGZO막을 형성할 수 있는 조건이면 무방하다.

도 14에 도시한 것처럼, 스퍼터 장치는, 클러스터 형의 스퍼터 장치(50)로 구체화 되어도 무방하다. 이러한 구성에서는, 스퍼터 장치(50)가, 반송 로봇(51R)을 탑재한 반송 챔버(51)와, 반송 챔버(51)에 연결되는 이하의 챔버를 갖춘다. 즉, 반송 챔버(51)에는, 성막 전의 기판을 스퍼터 장치(50)의 외부로부터 반입하고, 성막 후의 기판을 스퍼터 장치(50)의 외부로 반출하는 반출입 챔버(52)와, 성막에 필요한 전처리를 기판에 대해 실시하는 전처리 챔버(53)와, 기판에 화합물막을 형성하는 스퍼터 챔버(54)를 갖춘다.

또한, 상기의 실시 형태에서는, 제1 가속 위치(AP1)를 제1 단부(Re1) 보다 외측으로 하고, 제1 감속 위치(BP1)를 제2 단부(Re2) 보다 외측으로 하였지만, 도 19에 도시한 것처럼, 제1 가속 위치(AP1)를 제1 단부(Re1) 보다 기판의 내측으로 하고, 제1 감속 위치(BP1)를 제2 단부(Re2) 보다 기판의 내측으로 할 수 있다. 이 경우에도, 막 두께 분포 개선을 가능하게 할 수 있다.

여기서, 도면에서는, 제2 주사 속도(V2): 10000 mm/min, 5000 mm/min, 2500 mm/min의 패턴을 예시하고 있다.

[실시예]

이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

또한, 본 발명에서의 구체예에 대해 설명한다.

＜실험예 1＞

여기에서는, IGZO막이 형성될 때, 타겟(23)의 중점(23e3)(중심 위치)을 개시 위치(St)로부터 종료 위치(En)까지 주사할 때에, 도 15에 도시한 것처럼, 속도 설정을 실시해 캐소드 유닛(22)의 이로전 영역이, 대향 영역(R2)에 1회 주사되었다.

이하에 성막에서의 제원(諸元)을 나타낸다.

·기판 주사 방향 치수: 1500 mm

·직류 전력: 15.1 W/cm²

·아르곤 가스 분압: 0.3 Pa

·산소 가스 분압: 0.02 Pa

·기판(S)의 온도: 100 ℃

· 제2 주사 속도(V2): 2512.77 mm/min

· 제1 주사 속도(V1)/제2 주사 속도(V2): 91 %

· 제1 가속 위치(AP1)까지의 가속 시간: 0.2 sec

· 제1 가속 위치(AP1)와 제2 가속 위치(AP2)와의 거리: 200 mm, 300 mm, 400 mm로서 변화시켰다.

　또한, 제1 가속 위치(AP1)를 제2 가속 위치(AP2)와 일치시킨 것을 「사다리꼴」이라고 하였다.

이때, 성막된 IGZO막의 막 두께를 도 16에 나타낸다. 도면에, 제1 단부(Re1)와 제2 단부(Re2)를 나타낸다.

＜실험예 2＞

또한, 도 17에 도시한 것처럼, 제1 가속 위치(AP1)와 제2 가속 위치(AP2)와의 거리를 300 mm로 하고, 제1 주사 속도(V1)/제2 주사 속도(V2): 50%, 75%, 91%, 100%로 하였다.

이때 성막된 IGZO막의 막 두께를 도 18에 나타낸다. 도면에, 제1 단부(Re1)와 제2 단부(Re2)를 나타낸다.

이러한 결과로부터, 제1 가속 위치(AP1), 제2 가속 위치(AP2), 제2 감속 위치(BP2), 제1 감속 위치(BP1), 제1 주사 속도(V1), 제2 주사 속도(V2)를 상기와 같이 설정함으로써, 막 두께 분포 개선이 가능한 것을 알 수 있다.

10, 50: 스퍼터 장치
11, 52: 반출입 챔버
12, 53: 전처리 챔버
13, 54: 스퍼터 챔버
14: 게이트 밸브
15: 배기부
16: 성막 레인
17: 회수 레인
18: 캐소드 장치
19: 레인 변경부
21: 가스 공급부
22: 캐소드 유닛
22A: 제1 캐소드
22B: 제2 캐소드
23, TG: 타겟
23a, TGs: 표면
23e1: 제1 단부
23e2: 제2 단부
23e3: 중점(중심 위치)
24: 백킹 플레이트
25: 자기 회로
26A: 교류 전원
26D: 직류 전원
27: 주사부
28a: 제1 차폐판
28b: 제2 차폐판
28c: 제3 차폐판
29: 자기 회로 주사부
31: 제1 유닛
32: 제2 유닛
51: 반송 챔버
51R: 반송 로봇
AP1: 제1 가속 위치
AP2: 제2 가속 위치
B: 마그네트론 자장
BP1: 제1 감속 위치
BP2: 제2 감속 위치
D1, D2: 거리
E: 이로전(erosion) 영역
E1: 제1 이로전 영역
E2: 제2 이로전 영역
En: 종료 위치
F: 비행 경로
Lv: 법선
P1: 제1 위치
P2: 제2 위치
Pid: 가상 평면
R1: 형성 영역
R2: 대향 영역
Re1: 제1 단부
Re2: 제2 단부
S: 기판
Sa: 표면
SP: 스퍼터 입자
St: 개시 위치
T: 트레이
V1: 제1 주사 속도
V2: 제2 주사 속도

Claims

반응성 스퍼터 장치를 이용하는 스퍼터링 방법에 있어서,
상기 반응성 스퍼터 장치는,
성막 대상물에 형성해야 할 화합물막의 형성 영역을 향해 스퍼터 입자를 방출하는 캐소드 장치를 갖추고,
상기 형성 영역과 대향하는 공간이 대향 영역이고,
상기 캐소드 장치가,
이로전(erosion) 영역을 상기 대향 영역에 주사하는 주사부와,
상기 이로전 영역이 형성되고, 주사 방향에서의 길이가 상기 대향 영역 보다 짧은 타겟
을 갖추고,
상기 주사부가,
상기 주사 방향에서의 상기 형성 영역의 2개의 단부 중, 상기 스퍼터 입자가 먼저 도달하는 제1 단부에 대해, 상기 주사 방향에서의 상기 타겟의 표면의 중점이 상기 주사 방향에서 상기 형성 영역의 외측인 개시 위치로부터,
상기 주사 방향에서의 상기 형성 영역의 2개의 단부 중, 타방의 제2 단부에 대해, 상기 주사 방향에서의 상기 타겟의 상기 표면의 중점이 상기 주사 방향에서 상기 형성 영역의 외측인 종료 위치까지, 상기 대향 영역을 향해 상기 이로전 영역을 주사하고,
상기 스퍼터링 방법은,
상기 주사부에서의 상기 타겟의 속도를, 상기 개시 위치로부터 제1 주사 속도까지 가속한 후, 제2 주사 속도까지 더 가속하고, 그 후, 제1 주사 속도까지 감속한 후, 상기 종료 위치까지 주사함과 동시에,
상기 제1 주사 속도로부터 가속해서 상기 제2 주사 속도가 되는 위치가, 상기 제1 단부 보다 상기 형성 영역의 내측이 되고,
상기 제2 주사 속도로부터 감속되어 상기 제1 주사 속도가 되는 위치가, 상기 제2 단부 보다 상기 형성 영역의 내측이 되는
스퍼터링 방법.
제1항에 있어서,
상기 개시 위치로부터 가속해서 상기 제1 주사 속도가 되는 위치가, 상기 제1 단부 보다 상기 형성 영역의 외측이 되고,
상기 제1 주사 속도로부터 상기 종료 위치까지 감속하는 위치가, 상기 제2 단부 보다 상기 형성 영역의 외측이 되는
스퍼터링 방법.
제1항에 있어서,
상기 개시 위치로부터 가속해서 상기 제1 주사 속도가 되는 위치가, 상기 제1 단부 보다 상기 형성 영역의 내측이 되고,
상기 제1 주사 속도로부터 상기 종료 위치까지 감속하는 위치가, 상기 제2 단부 보다 상기 형성 영역의 내측이 되는
스퍼터링 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주사부에서의 상기 타겟의 속도가, 상기 주사 방향에서 상기 형성 영역의 중심에 대해, 대칭 또는 비대칭이 되도록 제어하는
스퍼터링 방법.
제4항에 있어서,
상기 제2 주사 속도에 대한 상기 제1 주사 속도의 비가, 0.70∼0.95의 범위로 설정되는
스퍼터링 방법.
제4항에 있어서,
상기 주사 방향에서의 상기 개시 위치로부터 상기 제2 주사 속도가 되는 위치까지의 거리가, 200∼400 mm의 범위로 설정되는
스퍼터링 방법.
제4항에 있어서,
상기 주사 방향에서, 상기 개시 위치로부터 상기 제2 주사 속도가 되는 위치까지의 거리가,
상기 형성 영역의 상기 제1 단부와 상기 개시 위치와의 거리에 대한 비로서, 1.3∼2.7의 범위로 설정되는
스퍼터링 방법.