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Description

濺鍍裝置

本發明，係有關於濺鍍裝置。

當在基板上形成薄膜的情況時，由於成膜速度為快等之優點，係多所利用有磁控管濺鍍方式。在磁控管濺鍍方式中，係在靶材之後方設置由交互地將極性作了改變的複數之磁石所構成的磁石構件，並經由此磁石構件來在靶材之前方形成磁通量，而捕捉電子，並藉由此來將靶材前方的電子密度提高，而將此些之電子和被導入至真空腔內的氣體間之碰撞機率提高，以進行濺鍍。

另外，近年來，隨著基板之增大，磁控管濺鍍裝置亦係大型化。因此，係週知有藉由將複數之靶材作並排設置而能夠對於大面積之基板進行成膜的濺鍍裝置(例如，參考專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2008-25031號公報(參考圖2等)

然而，在專利文獻1所記載之濺鍍裝置中，在濺鍍時所從靶材擊出的濺鍍粒子，會有並不附著在基板上而附著在靶材之未被侵蝕的區域(亦即是所謂的非侵蝕區域)處的情況。此附著了的濺鍍粒子，係容易由於電弧放電等而從靶材剝離。而，若是此剝離了的濺鍍粒子附著在基板上，則由於其之密著性為低，因此，在此部分處係容易產生膜之剝落，而有著使成膜特性降低的問題。

因此，本發明之課題，係在於對於上述先前技術之問題點作解決，並提供一種：抑制濺鍍粒子之對於非侵蝕區域的附著，而成膜特性為高之濺鍍裝置。

本發明之濺鍍裝置，係具備有真空腔、和對於被設置在與設置於此真空腔內的基板相對向之位置處的靶材施加電壓之電源、和將氣體導入至前述真空腔內之氣體導入手段，該濺鍍裝置，其特徵為：在前述靶材之端部處，係具備有將該端部之上面作覆蓋的遮蔽構件。本發明之濺鍍裝置，係藉由具備有遮蔽構件，而能夠將被形成在靶材之端部的非侵蝕區域作覆蓋，而能夠對於濺鍍粒子之附著在非侵蝕區域上的情況作抑制。

於此，較理想，前述靶材，係空出有特定之間隔地而被作複數並排設置，前述遮蔽構件，係將相鄰接之前述靶材的相互對向之端部的上面作覆蓋。藉由具備有將相鄰接之靶材的相互對向之端部的上面作覆蓋之遮蔽構件，而能夠將被形成在靶材之端部的非侵蝕區域之大部分作覆蓋，而能夠對於濺鍍粒子之附著在非侵蝕區域上的情況作抑制。

又，較理想，在相鄰接之前述靶材之被遮蔽構件所覆蓋的區域處，係被設置有錐狀部。藉由設置有錐狀部，在靶材上係難以形成非侵蝕區域，並且，就算是例如形成了非侵蝕區域，亦由於被形成有錐狀部，因此，相較於並未形成錐狀部的情況，濺鍍粒子係難以附著。又，由於係被形成有錐狀部，因此，靶材和遮蔽構件係難以被作電性連接。

又，較理想，係以將前述靶材之並排設置方向的兩端之靶材的端部之上面作覆蓋的方式，而更進而設置有遮蔽構件。藉由更進而將此部分作覆蓋，係能夠更加對於非侵蝕區域作覆蓋，而能夠更加抑制濺鍍粒子之對於非侵蝕區域的附著。

若依據本發明之濺鍍裝置，則係可得到下述之優良效果：亦即是，係能夠抑制濺鍍粒子之對於非侵蝕區域的附著，藉由此，係能夠使成膜特性提升。

(實施形態1)

以下，針對本發明之濺鍍裝置作說明。

濺鍍裝置1，係具備有真空腔11。基板S，係被搬送至濺鍍裝置1中，基板S，係在真空腔11之頂面側，藉由未圖示之基板保持部而以將成膜面朝向地面側的狀態來作保持。

在真空腔11之側壁面處，係被設置有氣體導入手段12。氣體導入手段12，係透過被中介設置有質量流控制器121a、121b之氣體導入管122，而分別被與氣體源123a、123b作連接。在氣體源123a、123b中，係被封入有氬等之濺鍍氣體、或者是H₂ O、O₂ 、N₂ 等之反應氣體，此些之氣體，係能夠經由質量流控制器121a、121b而以一定之流量來導入至真空腔11中。

在與被設置於真空腔11內之基板S相對向的位置處，係被配置有靶材組裝體13。靶材組裝體13，係具備有俯視時而成略長方形之4個的背板131a～131d、和被設置在各背板131a～131d之其中一面上的被形成為俯視時成略長方形之靶材132a～132d。

背板131a～131d，係被製作為較靶材132a～132d而更些許大。此種背板131a~131d，係身為用以將靶材132a～132d作支持者，並且亦可作為電極板來起作用，以能夠對於相鄰接之背板間施加電壓的方式，來對於相鄰接之2個的背板處而設置有配置在真空腔11外部之1個的交流電源。亦即是，在本實施形態中，在背板131a和背板131b處，係被連接有交流電源133a，在背板131c和背板131d處，係被連接有交流電源133b。又，在背板131a～131d之內部，係被設置有未圖示之液體循環路徑，並構成為能夠將靶材132a～132d冷卻。

靶材132a～132d，係因應於ITO、Al合金、Mo等之欲在基板上成膜的膜之組成，而藉由週知之方法來分別製作之。靶材132a～132d，係以位置在與基板S相平行之同一平面上的方式，而空出有間隔地被作並排設置。

在靶材組裝體13之下側，係被設置有4個的磁石構件14。磁石構件14，係分別被形成為相同之構造。磁石構件14，係具備有支持部141，在支持部141上，係以交互將極性改變地來作配置的方式，而被設置有沿著靶材132a～132d之長邊方向的棒狀之中央磁石142、和以包圍中央磁石142之週邊的方式而由複數之磁石所構成的週邊磁石143。藉由此，在靶材132a～132d之前方，係被形成有相互平衡之閉迴圈的隧道狀磁通量，並對於在靶材132a～132d之前方所電離了的電子以及藉由濺鍍所產生了的2次電子作捕捉，而能夠將在作為陰極之靶材的前方所形成之電漿的密度提高。另外，磁石構件14，係能夠在靶材132a～132d之寬幅方向上而移動，並以能夠盡可能地減少後述之非侵蝕區域之形成的方式而構成之。

在如此這般所構成之真空腔11內，若是藉由氣體導入手段12而將濺鍍氣體導入，並藉由各交流電源133a、133b來對於各背板131a～131d施加電壓，則在靶材132a～132d和基板S之間的空間中，係形成有電漿。而，藉由此電漿之形成，靶材132a～132d係被濺鍍，濺鍍粒子係附著在基板S上，並在基板S上形成所期望之膜。於此情況，依存於電漿之形成位置，靶材表面，係如圖3中所示一般，被分成侵蝕區域A1和身為並未被侵蝕之區域的所謂非侵蝕區域A2。亦即是，在靶材132a～132d之端部近旁，由於電漿係難以被形成，因此，靶材132a～132d係並不會被侵蝕，而作為非侵蝕區域A2來殘留，在身為其他區域之侵蝕區域A1處，則係進行有由濺鍍所導致之侵蝕。

另外，在先前技術之濺鍍裝置中，係存在有下述一般的問題。亦即是，在濺鍍中，濺鍍粒子係附著在基板上並形成膜，但是，依存於濺鍍粒子之飛出方向，亦會有附著在非侵蝕區域處者。以下，將此種在濺鍍時而並未直接附著在基板上的粒子，稱作非附著粒子。於此情況，此附著在非侵蝕區域處之非附著粒子，由於其與非侵蝕區域之間的密著性係為弱，因此，係容易經由電弧放電等而從非侵蝕區域剝落，並成為塵埃而在真空腔11內浮游。而，此成為了塵埃之非附著粒子，係會有附著在基板S上的情況。如此這般，若是非附著粒子進入至所形成之膜的一部份中，則此部分和構成其他膜的部分之密著性係為低，成膜後之膜係容易剝落。起因於此，成膜特性係會劣化。亦即是，在先前技術之濺鍍裝置中，係有著由於從非侵蝕區域而來之非附著粒子作為異物而進入至膜中一事而導致成膜特性惡化的問題，因此係有必要對此作抑制。

因此，在本實施形態中，係為了抑制非附著粒子之對於靶材132a～132d的非侵蝕區域A2之附著，而在各靶材132a～132d之間，分別設置有遮蔽構件20。以下，針對遮蔽構件20作詳細說明。另外，係藉由靶材組裝體13和遮蔽構件20，而構成靶材單元。

3個的遮蔽構件20，係成為相同構造，並分別為俯視時成略長方形狀。遮蔽構件20，係由被配置在靶材132a～132d之間的遮蔽本體21、和從遮蔽本體21而以覆蓋靶材132a～132d之寬幅方向的端部之上面的方式而作了延伸設置的板狀之凸緣部22所成。遮蔽構件20之凸緣部22，係以將當並未設置有遮蔽構件20的情況時所被形成在靶材132a～132d處的非侵蝕區域在靶材132a～132d之寬幅方向上而剛好作覆蓋的方式，而作設置。亦即是，凸緣部22，係以至少將當並未設置有遮蔽構件20的情況時所被形成在靶材132a～132d處的成為基準之基準非侵蝕區域中的被形成在靶材132a～132d之寬幅方向上的基準非侵蝕區域作覆蓋的方式，而以在寬幅方向上成為與基準非侵蝕區域之寬幅相同的方式來形成之。另外，關於此基準非侵蝕區域，係可預先藉由實驗等來得知其會成為何種程度之大小的區域。又，以在電壓施加時而不會發生短路的方式，來使遮蔽構件20和靶材132a～132d以及背板131a～131d相互分離。

遮蔽構件20，係為容易使附著粒子附著的材料，並且係由高融點材料所成。作為此種遮蔽構件20之材料，例如，係可列舉出鈦、鋁、SUS、陶瓷等，在本實施形態中，係為由鈦所成。

又，遮蔽構件20之表面，係被作噴砂處理(加工)，雖並未圖示，但是係被形成有細微之凹凸(表面粗度為100μm～150μm)。藉由進行噴砂處理，非附著粒子和遮蔽構件20之間的密著性係提升，藉由此，而對於附著在遮蔽構件42上之粒子再度剝落並且被放出至真空腔11內的情況作抑制。

藉由具備有此種遮蔽構件20，由於係能夠將較基準非侵蝕區域而更狹窄的靶材132a～132d端部之非侵蝕區域A2藉由凸緣部22來作覆蓋，因此，係能夠對於非附著粒子附著在非侵蝕區域A2處的情況作抑制。亦即是，藉由設置遮蔽構件20，由於相較於基準非侵蝕區域，非侵蝕區域A2係變得更狹窄，因此，能夠使非附著粒子並不附著在非侵蝕區域A2上而是附著在遮蔽構件20上。藉由此，能夠對於非附著粒子附著在非侵蝕區域A2處的情況作抑制。於此情況，附著在遮蔽構件20上之非附著粒子，相較於附著在非侵蝕區域A2處的情況，係更難以從遮蔽構件20剝落，而不會有作為塵埃而再度在真空腔11內漂浮的情況。又，藉由設置遮蔽構件20，由於相較於基準非侵蝕區域，非侵蝕區域A2係變得更狹窄，因此，能夠使附著在非侵蝕區域A2上之非附著粒子數減少。亦即是，非附著粒子係成為難以附著在非侵蝕區域上。故而，能夠對於在成膜後的膜中而包含有此種非附著粒子的情況作抑制，而能夠抑制膜之剝落。

亦即是，在本實施形態中，係使從靶材132a～132d所被濺鍍並飛出至真空腔11內但是卻無法附著在基板上之非附著粒子，附著在遮蔽構件20處，並使其密著在遮蔽構件20上，藉由此，而對於非附著粒子附著在非侵蝕區域A2處的情況作抑制，並藉由此來將濺鍍裝置1之成膜特性提升。

又，藉由將此種遮蔽構件20設置在靶材132a～132d之間，亦能夠同時防止非附著粒子涵蓋靶材132a～132d之間地而附著並在靶材132a～132d之間引起短路。另外，例如，若是以僅在靶材132a～132d之間而作埋設的方式來設置遮蔽構件，則係無法如同上述一般地來對於非附著粒子附著在非侵蝕區域A2處的情況作抑制，而無法成為對於膜之剝落作了抑制的成膜特性為佳之濺鍍裝置。並且，在本實施形態中，由於係將靶材132a～132d之寬幅方向的端部作覆蓋，因此，相較於以僅埋設在靶材132a～132d之間的方式來設置遮蔽構件的情況，由於表面積係為大，因此，係能夠使更多的非附著粒子作附著，而能夠更加抑制非附著粒子之對於基板S的再附著。

此種遮蔽構件20之凸緣部22，係如同上述一般，以能夠將靶材132a～132d之端部的非侵蝕區域A2作覆蓋的方式而被形成，並設為分別將靶材132a～132d之寬幅方向的各端部作3～7mm之覆蓋。此係因為，若是較3mm更小，則係無法將靶材132a～132d之非侵蝕區域A2作覆蓋，另一方面，若是較7mm更大，則會成為較靶材132a～132d之基準非侵蝕區域更大，而一直覆蓋至靶材132a～132d之侵蝕區域，不但會使靶材132a～132d之使用效率降低，且會無法得到所期望之成膜特性之故。另外，在本實施形態中，遮蔽構件20之凸緣部22，係以成為與靶材132a～132d之基準非侵蝕區域之寬幅略相同的方式，而將靶材132a～132d之寬幅方向的各端部作約5mm之覆蓋。

又，凸緣部22和靶材132a～132d之間的間隔，係只要讓使用前之靶材132a～132d的最上面和凸緣部22的下面之間的間隔成為2～15mm左右即可。若是未滿2mm，則距離係過近，若是非附著粒子作堆積，則會有凸緣部22和靶材132a～132d相互連接並造成短路的可能性。另一方面，若是超過15mm，則凸緣部22的下面和靶材132a～132d之間的距離係會過大，非附著粒子係不會附著在遮蔽構件20上，而會附著於靶材132a～132d之非侵蝕區域A2處。在本實施形態中，係為10mm。

又，為了保持此遮蔽構件20，係在背板131a～131d之後方設置有支持構件23。支持構件23，係具備有板狀部231、和在板狀部231之寬幅方向的中央部處而以被配置在背板131a～131d之間的方式所延伸設置的突起部232。突起部232和凸緣部22，係藉由與凸緣部22之寬幅方向中央部相分離地而設置了的締結構件233來作固定。此支持構件23，係被作接地並成為接地電位。藉由此，遮蔽構件20係分別成為接地電位，而不會有由於設置遮蔽構件20而導致靶材間產生短路的情況。

以下，針對本發明之其他實施形態作說明。

(實施形態2)

使用圖4，對於實施形態2之濺鍍裝置作說明。在實施形態2中，除了使用有與圖1～3中所示之實施形態1的靶材132a～132d而剖面形狀成為相異的靶材一點以外，由於係與實施形態1中所示之濺鍍裝置相同，故省略其說明。

在本實施形態之濺鍍裝置中的靶材41a以及41b，係於其之寬幅方向的端部處設置有錐狀部。藉由如此這般地使靶材41a以及41b之寬幅方向的端部傾斜，而將遮蔽構件20之與凸緣部22的下面之間的距離設為較實施形態1之濺鍍裝置1更大。另外，於此，係為了說明，而僅對於靶材41a以及41b之近旁作展示。

藉由如此這般地在靶材41a以及41b之端部處設置錐狀部，相較於在靶材41a以及41b之端部處而並未設置有錐狀部的情況(亦即是實施形態1之靶材132a～132d的情況)，非附著粒子係難以附著在非侵蝕區域A2(參考圖3)上。此係因為，藉由使非附著粒子容易附著之端部成為錐狀面，由於電漿亦會繞入至凸緣部22之下面側，因此，係能夠將非侵蝕區域A2形成為較實施形態1而更狹窄，藉由此，係能夠使附著在非侵蝕區域A2處之非附著粒子數更為減少。亦即是，藉由設為此種構成，非附著粒子係成為難以附著在非侵蝕區域A2上。又，由於在濺鍍裝置2中之靶材41a以及41b和遮蔽構件20之凸緣部22之間的距離係變廣，因此，係能夠對於非附著粒子形成膜並將靶材41a以及41b和遮蔽構件20之凸緣部22作電性連接而造成短路的情況作抑制。另外，若是想要為了防止短路而將靶材41a以及41b和遮蔽構件20之凸緣部22之間的距離增大，而將遮蔽構件20之高度設為更高，則會無法對於非附著粒子附著在非侵蝕區域A2處的情況作抑制。故而，係以如同本實施形態一般而在靶材41a以及41b之寬幅方向的兩端部處設置有錐狀面為理想。

又，藉由在靶材41a以及41b之端部設置錐狀部，由於靶材41a以及41b和凸緣部22之間的距離係為廣，因此，電漿亦係容易繞入至凸緣部22之下面側，而能夠安定地持續形成電漿。並且，由於電漿亦係容易繞入至凸緣部22之下面側，因此，相較於濺鍍裝置1，係以本實施形態之濺鍍裝置的情況下而更難以形成非侵蝕區域A2，而能夠對於靶材41a以及41b有效率地作利用，並且，由於非侵蝕區域A2係為少，因此係能夠更為抑制在此區域處之非附著粒子的附著。

作為參考例，係藉由實施形態2之濺鍍裝置而進行了成膜。作為成膜條件，係設為壓力：0.52Pa、施加電壓：40V、靶材材料：氧化銦-氧化鋅系透明電極材料、濺鍍氣體：Ar、O₂ 之混合氣體、流量：Ar=950sccm、O₂ =12sccm。

作為比較例，在實施形態1之濺鍍裝置1中，藉由除了並未設置有凸緣部22(亦即是，僅由遮蔽本體21所成之遮蔽構件)以外而為相同之濺鍍裝置，來以相同之成膜條件而進行了成膜。

針對參考例以及比較例之各情況，而藉由外觀檢查器(ORBOTECH公司製，商品名FPI-6590)來對於附著在成膜厚之基板上的異物粒子(亦即是非附著粒子)之數量作了測定，並對於該數量作了比較。將結果展示於圖5中。如圖5中所示一般，在參考例的情況時，相較於比較例，異物粒子數係減少，而可以得知，在實施形態2之濺鍍裝置中，成膜特性係提升。

(實施形態3)

使用圖6，對於本實施形態之濺鍍裝置作說明。在實施形態3中，除了使用有與實施形態2的遮罩構件而形狀為相異之遮罩構件一點以外，由於係與實施形態2中所示之濺鍍裝置相同，故省略其說明。

在本實施形態中，遮罩構件42，係於其之表面全體處而設置有凹部。藉由此，係能夠將遮罩構件42之表面積更進一步地增大，而能夠使更多之非附著粒子作附著。當然的，此遮罩構件42，亦係被進行有上述之噴砂加工。

若依據上述之各實施形態1～3的濺鍍裝置，則係能夠使成膜特性提升。

(其他實施型態)

本發明，係並不被限定於上述之實施形態1～3。例如，在本實施形態中，雖係將靶材之設置枚數設為4枚，但是，當然係並不被限定於此。例如，靶材係亦可設為僅由1枚所成。

遮蔽構件20，只要是能夠將靶材之端部、亦即是將當並未設置有遮蔽構件20的情況時所被形成在靶材處的非侵蝕區域的至少一部份作覆蓋即可，例如，亦可僅設置在長邊方向之端部處。

又，在實施形態2中，雖係在靶材41a、41b之端部處設置錐狀部而設為了斜面狀，但是，係並不被限定於此，亦可在遮罩構件20之下面側而設置錐狀部。就算設為此種構成，亦能夠將遮罩構件20和靶材間的距離增廣。又，作為遮罩構件20，係只要為至少能夠將靶材之上面的端部作覆蓋者即可，例如，亦可為僅由凸緣部22所成者。

又，在上述之實施形態1～3中，在兩端之靶材132a以及靶材132d的靶材132a～132d之並排設置方向外側處，雖然係並未設置有遮蔽構件20，但是，在此並排設置方向外側處，係亦可設置遮蔽構件20。亦即是，在實施形態1中，各靶材132a～132d，係分別全部將寬幅方向之兩端側藉由遮蔽構件20來作覆蓋。藉由設為此種構成，由於係能夠更確實地將非侵蝕區域A2作覆蓋，因此，係能夠將附著在非侵蝕區域A2處之非附著粒子減少。另外，如同在實施形態1～3中所示一般，藉由至少在與基板S相對向之靶材間設置遮蔽構件20，由於係能夠在與基板S相對向之區域處而將附著在非侵蝕區域A2上之非附著粒子充分地減少，因此，能夠充分地將在被形成於基板上之膜中而混入非附著粒子的可能性減少，藉由此，係能夠充分地將成膜特性提升。

[產業上之利用可能性]

本發明之濺鍍裝置，其成膜特性係為高。故而，係可在半導體元件製造產業以及太陽電池元件製造產業中作利用。

1．．．濺鍍裝置

11．．．真空腔

12．．．氣體導入手段

13．．．靶材組裝體

14．．．磁石構件

20．．．遮蔽構件

21．．．遮蔽本體

22．．．凸緣部

23．．．支持構件

41a、41b．．．靶材

42．．．遮蔽構件

121a、121b．．．質量流控制器

122．．．氣體導入管

123a．．．氣體源

131a～131d．．．背板

132a～132d．．．靶材

133a～133b．．．交流電源

141．．．支持部

142．．．中央磁石

143．．．週邊磁石

231．．．板狀部

232．．．突起部

233．．．締結構件

A1．．．侵蝕區域

A2．．．非侵蝕區域

S．．．基板

[圖1]實施形態1之濺鍍裝置的模式性剖面圖。

[圖2]實施形態1之濺鍍裝置中的靶材近旁之模式性剖面立體圖。

[圖3]對於實施形態1之靶材以及遮蔽構件的一部份作展示之模式性上面圖。

[圖4]實施形態2之濺鍍裝置中的靶材近旁之模式性剖面圖。

[圖5]對於參考例以及比較例之測定結果作展示的圖表。

[圖6]實施形態3之濺鍍裝置中的靶材近旁之模式性剖面圖。

20．．．遮蔽構件

21．．．遮蔽本體

22．．．凸緣部

23．．．支持構件

131a、131b．．．背板

132a、132b．．．靶材

231．．．板狀部

232．．．突起部

233．．．締結構件

Claims (3)

1. 一種濺鍍裝置，係具備有：真空腔、對於被設置在與設置於此真空腔內的基板相對向之位置處的靶材施加電壓之電源、和將氣體導入至前述真空腔內之氣體導入手段，該濺鍍裝置，其特徵為：前述靶材，係空出有特定之間隔地而被作複數並排設置，在前述靶材之端部處，係具備有將該端部之上面作覆蓋並且成為接地電位之遮蔽構件，前述遮蔽構件，係將相鄰接之前述靶材的相互對向之端部的上面作覆蓋，將前述靶材之上面作覆蓋的前述遮蔽構件之上部的寬幅，係為與當並未設置前述遮蔽構件的情況時之被形成在前述靶材處的非侵蝕區域之上部的寬幅相同。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之濺鍍裝置，其中，在前述靶材之被前述遮蔽構件所覆蓋的區域處，係被設置有錐狀部。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之濺鍍裝置，其中，係以將前述靶材之並排設置方向的兩端之靶材的端部之上面作覆蓋的方式，而更進而設置有遮蔽構件。