TWI712699B - 成膜方法及成膜裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之成膜方法係於靶之背面側配置構成為可於與上述靶之背面平行之第1方向上移動之複數個磁路，並且於上述靶之正面側配置基板，利用磁控濺鍍法進行成膜者，各磁路具備：環狀磁鐵；及中心磁鐵，其配置於該環狀磁鐵之內側，且與上述靶之背面對向之面之極性具有和上述環狀磁鐵不同之極性；於上述靶之正面側且上述環狀磁鐵與上述中心磁鐵之間，由上述磁路產生之磁場中相對於上述基板之表面之垂直分量成為0之磁場形成為環狀，於上述第1方向上，上述磁路以第一移動距離L1及與上述第一移動距離L1不同之第二移動距離L2擺動，且控制上述磁路移動之每單位時間所占之上述L1與上述L2之比率。

Description

成膜方法及成膜裝置
本發明係關於一種有助於靶之長壽命化之成膜方法及成膜裝置。
自先前以來，於以液晶顯示器(LCD)或有機EL(Electroluminescence，電致發光)顯示器(OELD)為代表之平板顯示器及薄膜太陽電池等中，使用透明電極。作為透明電極，使用以ITO膜(Indium Tin Oxide film，氧化銦錫膜)為代表之氧化物系透明導電膜(TCO膜：transparent conductive film)。特別是，伴隨顯示器之大畫面化，作為於大面積之玻璃基板上以均勻之膜厚連續地成膜透明導電膜之裝置，提出有磁控濺鍍裝置(以下稱為濺鍍裝置)。
該濺鍍裝置具備配置於靶之背面側之複數個磁路，將基板配置於靶之正面側，利用由上述磁路產生之磁場使靶正面附近產生電漿而進行成膜。
然，於上述濺鍍裝置中例如存在以下之問題A、B。 (問題A)使用ITO之靶進行成膜時，產生於靶之正面上未經濺鍍而殘留有靶之構成材料之區域、即所謂之結核。 (問題B)於在靶之正面上經濺鍍之區域、即所謂之沖蝕區域產生刻蝕量之分佈，且產生局部刻蝕量較大之部位。
本發明人等已關於消除問題A之方法，於日本專利第5145020號公報中予以揭示。
關於上述問題B，仍處於未發現解決方案之狀況。所謂問題B意指例如如圖5所示，於沖蝕區域中產生局部刻蝕量較大之部位α1、α2之現象。於圖5之曲線圖中，橫軸表示靶之短邊方向之位置，縱軸表示靶之刻蝕量[%]。於圖5中，將靶之初期正面表示為刻蝕量為0[%]，將刻蝕量最大之部位α2設為-100[%]。
該局部刻蝕量較大之部位決定了靶之壽命。即，於除局部刻蝕量較大之部位以外，靶之構成材料仍充分殘存之狀況下，亦須更換為新靶。該情況將會導致靶之利用效率降低、或伴隨靶更換而須釋放成膜腔室之內部之大氣的維護次數增加等，故而成為製造成本增大之原因之一。因此，期待開發一種可於局部刻蝕量較大之部位抑制刻蝕量之成膜方法及成膜裝置。
本發明係鑒於上述情況而完成者，其目的在於提供一種可於局部刻蝕量較大之部位抑制刻蝕量之成膜方法及成膜裝置。
本發明之第1態樣之成膜方法係於靶之背面側配置構成為可於與上述靶之背面平行之第1方向上移動之複數個磁路，並且於上述靶之正面側配置基板，利用磁控濺鍍法進行成膜者，各磁路具備：環狀磁鐵；及中心磁鐵，其配置於該環狀磁鐵之內側，且與上述靶之背面對向之面之極性具有和上述環狀磁鐵不同之極性；於上述靶之正面側且上述環狀磁鐵與上述中心磁鐵之間，由上述磁路產生之磁場中相對於上述基板之表面之垂直分量成為0之磁場形成為環狀，於上述第1方向上，上述磁路以第一移動距離L1及與上述第一移動距離L1不同之第二移動距離L2擺動，且控制上述磁路移動之每單位時間所占之上述L1與上述L2之比率。
於本發明之第1態樣之成膜方法中，亦可為上述靶為角板型，且形成為以上述第1方向為短邊、以與該第1方向正交之方向為長邊之矩形狀，且上述靶中被濺鍍之沖蝕區域包括於與上述第1方向正交之方向上延伸之直線狀之2條直線部、及將上述直線部之端部彼此連結之半圓弧狀之角部，以上述沖蝕區域之直線部彼此於位於相鄰位置之沖蝕區域之寬度方向上至少具有重疊部位之方式選擇上述L1之大小。
於本發明之第1態樣之成膜方法中，亦可為上述靶為角板型，且形成為以上述第1方向為短邊、以與該第1方向正交之方向為長邊之矩形狀，且上述靶中被濺鍍之沖蝕區域包括於與上述第1方向正交之方向上延伸之直線狀之2條直線部、及將上述直線部之端部彼此連結之半圓弧狀之角部，以上述沖蝕區域之直線部彼此於位於相鄰位置之沖蝕區域之寬度方向上至少不具有重疊部位之方式選擇上述L2之大小。
於本發明之第1態樣之成膜方法中，亦可為於上述磁路在上述靶之正面產生成為600高斯以上之磁場，並且使用氧化物系透明導電材料作為上述靶之情形時，可將由關係式{L2/(L1＋L2)}×100表述之上述比率設為2.5以上20以下之範圍內。
於本發明之第1態樣之成膜方法中，亦可為上述磁路構成為可於與上述第1方向交叉之第2方向上移動。
本發明之第2態樣之成膜裝置係於靶之背面側配置構成為可於與上述靶之背面平行之第1方向上移動之複數個磁路，並且於上述靶之正面側配置基板，利用磁控濺鍍法進行成膜者，各磁路具備：環狀磁鐵；及中心磁鐵，其配置於該環狀磁鐵之內側，且與上述靶之背面對向之面之極性具有和上述環狀磁鐵不同之極性；於上述靶之正面側且上述環狀磁鐵與上述中心磁鐵之間，由上述磁路產生之磁場中相對於上述基板之表面之垂直分量成為0之磁場形成為環狀，於上述第1方向上，上述磁路以第一移動距離L1及與上述第一移動距離L1不同之第二移動距離L2擺動，且該成膜裝置具備控制上述磁路移動之每單位時間所占之上述L1與上述L2之比率的控制裝置。 [發明之效果]
關於本發明之第1態樣之成膜方法，於第1方向上，磁路以第一移動距離L1及與第一移動距離L1不同之第二移動距離L2擺動，控制磁路移動之每單位時間所占之L1與L2之比率。藉此，獲得於沖蝕區域中局部刻蝕量較大之部位刻蝕量得到抑制之成膜方法。因此，本發明之第1態樣之成膜方法可謀求靶之長壽命化(利用效率之提高)，並且亦可減少維護次數，故而有助於抑制成膜成本。
關於本發明之第2態樣之成膜裝置係磁路於第1方向上以第一移動距離L1及與第一移動距離L1不同之第二移動距離L2擺動，且具備控制磁路移動之每單位時間所占之L1與L2之比率的控制裝置。藉此，獲得可實現上述成膜方法之成膜裝置。即，根據本發明之第2態樣之成膜裝置，可謀求於沖蝕區域中局部刻蝕量較大之部位抑制刻蝕量。因此，本發明有助於提供一種可藉由靶之長壽命化(利用效率之提高)、維護次數之減少而抑制成膜成本之成膜裝置。
以下，使用圖式對本發明之實施形態之成膜裝置及成膜方法進行說明。再者，於各圖式中對相同構成標註相同元件符號，對重複部分省略其詳細說明。
(成膜裝置) 圖1係本發明之實施形態之成膜裝置(磁控濺鍍裝置)之概略構成圖。
圖1所示之成膜裝置10為連續式濺鍍裝置。成膜裝置10具備：進料室11，其具有供自大氣環境投入基板W且可減壓之內部空間；成膜室12，其具有供於減壓環境下對基板W進行所期望之濺鍍成膜之內部空間；及取出室13，其具有用於供將經濺鍍成膜之基板W取出至大氣環境之內部空間。
於進料室11及取出室13，連接有旋轉泵等粗抽排氣裝置41、43，於成膜室12，連接有渦輪分子泵等高真空排氣裝置42。
於成膜裝置10中，將基板W呈縱置式予以支持並搬入至進料室11，利用粗抽排氣裝置41進行排氣以使進料室11之內部空間成為真空環境。其次，將基板W搬送至利用高真空排氣裝置42進行高真空排氣之成膜室12之內部空間，進行成膜處理。成膜後之基板W經由已由粗抽排氣裝置43進行了排氣之取出室13被搬出至外部。
於成膜室12，連接有供給包含Ar等惰性氣體之濺鍍氣體之氣體供給裝置44。再者，亦可自氣體供給裝置44供給O2 等反應性氣體。
進而，成膜裝置10具備控制裝置CONT。控制裝置CONT對粗抽排氣裝置41、43、高真空排氣裝置42、氣體供給裝置44、後述之馬達45、產生電漿之電源(高頻電源)、及各種閥門等構成成膜裝置10之裝置之驅動進行控制。
圖2係表示圖1所示之成膜裝置10之主要部分之剖視圖。
如圖2所示，於成膜室12之內部空間，在成膜室12之寬度方向上之一壁面37側，呈縱置式配置有由未圖示之基板保持裝置保持之基板W。
於圖2中，箭頭F表示基板W被搬送之方向。又，於另一壁面39側，與基板W之正面W1大致平行地呈縱置式配置有濺鍍陰極機構20。藉此，如下所述，基板W之正面W1與靶22之正面(濺鍍面)22a係對向地配置。
作為基板W，例如較佳地使用包含石英、樹脂(塑膠、塑膠膜)及玻璃等之俯視大致矩形狀之基板。基板W呈縱置式保持於基板保持裝置(未圖示)。於基板保持裝置，連結有未圖示之搬送裝置，基板W由該搬送裝置於沿著基板W之長邊方向(X方向：參照箭頭F)之方向上搬送。
濺鍍陰極機構20具備靶22及磁場施加裝置26。
靶22於俯視下具有矩形形狀，且以使靶22之短邊方向(X方向)與基板W之搬送方向(長邊方向)一致之方式配置。又，靶22係以於靶22之正面22a與基板W之正面W1之間隔開特定之間隔之方式與基板W對向配置。
靶22之母材若包含形成氧化物系透明導電膜(TCO膜)之所期望之材料，則並無特別限制。於在基板上形成ITO系透明導電膜之情形時，僅由In2 O3 構成靶22，或者由向In2 O3 中添加特定材料而得之材料構成靶22。又，於形成包含ZnO系、SnO2 系之透明導電膜之情形時，可僅由ZnO或SnO2 構成靶22之母材，或者由向ZnO或SnO2 中添加特定材料而得之材料構成靶22之母材。
靶22之背面係利用銦等釺料接合於背襯板30。靶22於背襯板30之背面之外周部分介隔背面絕緣板38安裝於成膜室12之壁面39。並且，靶22經由背襯板30連接於未圖示之外部電源，且保持為負電位(陰極)。
(磁場施加裝置) 圖3係磁場施加裝置之俯視圖。
如圖2與圖3所示，於成膜室12之外側且背襯板30之背面側配置有磁場施加裝置26。磁場施加裝置26係朝向靶22之正面22a側施加磁場之裝置，且具備複數個磁路32a、32b及連結各磁路32a、32b之連結構件27。
各磁路32a、32b具備複數個磁軛36a、36b。各磁軛36a、36b係具有高磁導率之板狀構件，且以磁軛之正面與背襯板30之背面平行之方式配置。
於磁軛36a、36b之正面，配置有由永久磁鐵構成之環狀磁鐵33a、33b、及隔開特定之間隔而配置於該環狀磁鐵33a、33b之內側之由永久磁鐵構成之中心磁鐵34a、34b。環狀磁鐵33a、33b於俯視下具有橢圓形狀，且以環狀磁鐵33a、33b之短軸方向(X方向：第1方向)與基板W之搬送方向(箭頭F之方向)一致之方式配置。中心磁鐵34a、34b為棒狀者，且於環狀磁鐵33a、33b之短軸方向之中央部，以中心磁鐵34a、34b之長邊方向與環狀磁鐵33a、33b之長軸方向一致之方式配置。
環狀磁鐵33a、33b與中心磁鐵34a、34b構成為背襯板30側之表面之極性互不相同。即，於環狀磁鐵33a、33b之表面極性為N極之情形時，中心磁鐵34a、34b之表面極性被設定為S極。於環狀磁鐵33a、33b之表面極性為S極之情形時，中心磁鐵34a、34b之表面極性被設定為N極。再者，於本實施形態中，環狀磁鐵33a、33b之表面極性被設定為N極，且中心磁鐵34a、34b之表面極性被設定為S極。
藉由各環狀磁鐵33a、33b及中心磁鐵34a、34b，產生圖2所示之以磁力線g表示之山形磁場。具體而言，自環狀磁鐵33a、33b之正面延伸之磁力線g洩漏至靶22之正面22a，並入射至中心磁鐵34a、34b之正面。並且，以磁力線g為中心產生電漿，由該電漿激發之濺鍍氣體之離子與靶22之正面22a碰撞，藉此使成膜材料之粒子自靶22之正面22a飛濺。
此時，於環狀磁鐵33a、33b與中心磁鐵34a、34b之間之靶22之正面22a上，產生由各磁路32a、32b產生之磁場中相對於基板W之正面W1之垂直分量成為0(水平分量成為最大)之環狀磁場p。由該磁場p產生之電漿係於磁力線g內側產生之電漿中之密度最高之電漿。靶22之正面22a經電漿濺鍍，特別是利用上述密度最高之電漿以最多之刻蝕量濺鍍靶22之正面22a。
另一方面，於磁軛36a、36b之背面安裝有連結各磁路32a、32b之連結構件27。連結構件27連接於馬達45，控制裝置CONT控制馬達45之動作，藉此磁場施加裝置26構成為可相對於靶22相對移動。具體而言，磁場施加裝置26構成為可沿著與靶22之背面平行之X方向(第1方向)即環狀磁場p之短軸方向擺動。進而，磁場施加裝置26構成為亦可沿著與X方向正交之Y方向(第2方向)即環狀磁場p之長軸方向擺動。再者，於X方向及Y方向上，磁場施加裝置26之寬度構成為小於靶22之寬度，且構成為僅濺鍍靶22。
特別是，藉由控制裝置CONT控制馬達45，馬達45於X方向上使磁路32a、32b以第一移動距離L1及與第一移動距離L1不同之第二移動距離L2擺動(後述)。進而，控制裝置CONT以控制磁路32a、32b移動之每單位時間所占之L1與L2之比率之方式驅動馬達45。
此處，當將由各磁路32a、32b產生之磁場p之短軸方向之直徑設為A，將由鄰接之磁路32a、32b分別產生之磁場p間之X方向上之距離設為B，且將利用由磁場p所產生之電漿濺鍍靶22之X方向之寬度(沖蝕區域)設為γ(參照圖2)時，磁場施加裝置26之X方向上之單程移動距離L被設定為L＝A＋B±γ/2。所謂「單程移動距離L」係指擺動寬度，且意指藉由馬達45而往復移動之磁場施加裝置26之移動路徑中之僅單向之移動距離、即、僅單程之移動距離。換言之，意指於磁場施加裝置26之往復移動之路徑中，例如自圖2之朝向左方向之移動開始之起點至圖2之朝向左方向之移動停止之終點為止的移動距離。同樣地，「單程移動距離L」意指自圖2之朝向右方向之移動開始之起點至圖2之朝向右方向之移動停止之終點為止的移動距離。
藉此，當磁場施加裝置26自X方向上之起點單程移動至終點時，關於靶22之中央部22c，磁場p將通過至少2次以上。
再者，於磁路32a、32b在靶22之正面22a產生成為600高斯以上之磁場，並且靶22之母材(成膜材料)為形成氧化物系透明導電膜(TCO膜)之所期望之材料之情形時，上述沖蝕區域γ之X方向上之寬度為40 mm左右。即，沖蝕區域γ之寬度以磁場p為中心於X方向上為±20 mm左右。
圖4表示相當於圖2之剖視圖，且係表示將磁場施加裝置26之單程移動距離L設為L＝A＋B－γ/2時之沖蝕之剖面形狀之說明圖。
再者，圖4之上半部分(a)表示示出環狀磁場p之俯視圖。圖4之下半部分(b)表示藉由環狀磁場p之移動而產生之沖蝕之剖面形狀。於圖4之下半部分(b)描畫出之三角形表示磁場施加裝置26停止時因磁場p而產生之沖蝕之剖面形狀。即，沖蝕之剖面形狀於磁場p之中心位置最深，隨著遠離中心位置而變淺。該三角形之X方向上之寬度γ表示利用由垂直分量成為0之磁場p產生之電漿濺鍍靶之沖蝕區域。
如圖4所示，於靶22之正面22a，磁場p或沖蝕區域γ之軌跡所通過之區域被濺鍍。此時，藉由將磁場施加裝置26之單程移動距離L設定為L＝A＋B－γ/2，於靶22之正面22a，磁場p將通過至少1次以上(於X方向之兩端部為1次，於中央部22c為2次)。此處，靶22之正面22a之X方向之兩端部(2個端部)對應於磁場施加裝置26之單程移動之起點及終點。
具體而言，於磁場p通過2次之區域及磁場p通過1次且沖蝕區域γ通過2次之區域中，濺鍍至深度D1為止。又，於磁場p通過1次之區域中，濺鍍至深度D2為止(D2＜D1)。
但，可知現實中未必可獲得如圖4所示之沖蝕區域γ與被濺鍍之深度(刻蝕量)之關係。
圖5係表示產生局部刻蝕量較大之部位α1、α2之狀態之曲線圖。
於圖5之曲線圖中，橫軸表示靶之短邊方向之位置，縱軸表示靶之刻蝕量。根據圖5，刻蝕量之平均值處於-3.5～-4.0之範圍，與此相對，觀測到2處(α1、α2)局部刻蝕量較大之部位。
圖6係表示靶正面位置(TG正面位置)與B⊥0位置(B⊥0直線(Line))之關係之圖，且係表示靶正面位置與B⊥0位置重疊之位置PC1～PC4之說明圖。圖6中之「小黑色三角形」表示示出有該三角形之位置處之「局部之磁場方向」。
於圖6中，「TG正面位置」表示靶正面位置，「B⊥0直線」表示B⊥0位置。
於圖6中，「TG正面位置」與「B⊥0直線」重疊(交叉)之位置為PC1～PC4，相當於產生圖4之上半部分(a)所示之「環狀磁場p」之位置。
圖7係表示圖6所示之位置PC1～PC4與於靶(ITO)面上產生電漿之位置之關係的說明圖，且係俯視靶22之正面22a而得之俯視圖。如圖7所示，利用由「環狀磁場p」產生之電漿(記為Plasma)濺鍍靶(記為ITO)之沖蝕區域係以具有與電漿相同之形狀之方式包括直線部與角部。相當於該直線部之位置分別為圖6所示之位置PC1～PC4。
本發明人等著眼於圖6及圖7所示之位置PC1～PC4，改變磁路之擺動寬度，並對靶之刻蝕量予以評估。於實驗例1與實驗例2中，進行直線部處之評估。於實驗例3中，進行角部處之評估。
(實驗例1) 圖8A係表示實驗例1中之靶之寬度方向之位置與於圖8B所示之線A-A所示之位置(直線部)處測定之刻蝕量之關係的說明圖。
圖8A表示將位置PC1～PC4處之各沖蝕區域定義為PW1、PW2、PW3、PW4時，產生相互鄰接之2個沖蝕區域彼此重疊之區域之情形。此處，磁路之擺動寬度被設定為70 mm。
圖8B係相當於圖7之圖，且係表示圖8A所示之位置PC1～PC4與於靶(ITO)面上產生電漿之位置之關係的說明圖。
圖8A之縱軸之刻蝕量[%]表示將靶之初期正面之刻蝕量表示為0[%]，將刻蝕量最大之部位α2之刻蝕量表示為-100[%]之情形時之比率。
於圖8A中，示出4個影線區域。4個影線區域之中心(單點鏈線)之各者對應於位置PC1～PC4。4個影線區域係因磁場施加裝置26沿著與靶22之背面平行之X方向(第1方向)即環狀磁場p之短軸方向擺動而產生之沖蝕區域PW1～PW4。
又，於圖8A中，符號Δ12表示沖蝕區域PW1與PW2重疊之區域。符號Δ23表示沖蝕區域PW2與PW3重疊之區域。符號Δ34表示沖蝕區域PW3與PW4重疊之區域。
於實驗例1中，如圖1及圖2所示，於背襯板30安裝短邊方向之寬度為300 mm之ITO膜用之靶22，並進行成膜室12及進料室11、取出室13內之真空排氣。繼而，向成膜室12(參照圖1)內導入5 mTorr之Ar氣體，一面使磁場施加裝置擺動一面使用直流電源施加功率密度為4 W/m2 之電壓而進行成膜。
由圖8A所示之結果可知，於沖蝕區域PW1與PW2重疊之區域Δ12及沖蝕區域PW3與PW4重疊之區域Δ34中，產生如圖5所示之局部刻蝕量較大之部位α1、α2。即，可知上述問題B(於沖蝕區域產生刻蝕量之分佈，且產生局部刻蝕量較大之部位之問題)無法消除。
但，於實驗例1中，確認到藉由設置沖蝕區域PW2與PW3重疊之區域Δ23，上述問題A(於靶之正面上產生未被濺鍍而殘留有靶之構成材料之區域、即所謂之結核之問題)消除。
(實驗例2) 圖9A係表示實驗例2中之靶之寬度方向之位置與於圖9B所示之線B-B所示之位置(直線部)測定之刻蝕量之關係的說明圖。
圖9A表示將位置PC1～PC4處之各沖蝕區域定義為PW1、PW2、PW3、PW4時，不設置相互鄰接之2個沖蝕區域彼此重疊之區域之情形。此處，磁路之擺動寬度被設定為40 mm。
圖9B係相當於圖7之圖，且係表示圖9A所示之位置PC1～PC4與於靶(ITO)面上產生電漿之位置之關係的說明圖。
圖9A之縱軸之刻蝕量[%]表示將靶之初期正面之刻蝕量表示為0[%]，將刻蝕量最大之部位α2之刻蝕量表示為-100[%]之情形時之比率。
於圖9A中，示出4個影線區域。4個影線區域之中心(單點鏈線)之各者對應於位置PC1～PC4。4個影線區域係藉由磁場施加裝置26沿著與靶22之背面平行之X方向(第1方向)即環狀磁場p之短軸方向擺動而產生之沖蝕區域PW1～PW4。
又，於圖9A中，符號Δ12表示沖蝕區域PW1與PW2相接之位置。符號D23表示沖蝕區域PW2與PW3隔開之區域。符號Δ34表示沖蝕區域PW3與PW4相接之位置。
於實驗例2中，與實驗例1同樣地，如圖1及圖2所示，於背襯板30安裝短邊方向之寬度為300 mm之ITO膜用靶22，並進行成膜室12及進料室11、取出室13內之真空排氣。繼而，向成膜室12(參照圖1)內導入5 mTorr之Ar氣體，一面使磁場施加裝置擺動一面使用直流電源施加功率密度為4 W/m2 之電壓而進行成膜。
根據圖9A所示之結果，確認到於沖蝕區域PW1與PW2相接之位置Δ12之附近及沖蝕區域PW3與PW4相接之位置Δ34之附近，產生上述問題A(於靶之正面上產生未被濺鍍而殘留有靶之構成材料之區域、即所謂之結核之問題)。
又，於實驗例2中，確認到關於上述問題A(於靶之正面上未被濺鍍而殘留有靶之構成材料之區域產生所謂之結核之問題)，藉由設置沖蝕區域PW2與PW3隔開之區域D23並無法消除。
(實驗例3) 圖10A係表示實驗例3中之靶之寬度方向之位置與於圖10B所示之線C-C所示之位置(角部)處測定之刻蝕量之關係的說明圖。
圖10A表示將位置PC5、PC6處之各沖蝕區域定義為PW5、PW6時，不設置相互鄰接之2個沖蝕區域彼此重疊之區域之情形。此處，磁路之擺動寬度被設定為70 mm。
圖10B係相當於圖7之圖，且係表示圖10A所示之位置PC5、PC6與於靶(ITO)面上產生電漿之位置之關係的說明圖。
圖10A之縱軸之刻蝕量[%]表示將靶之初期正面之刻蝕量表示為0[%]，將刻蝕量最大之部位α2之刻蝕量表示為-100[%]之情形時之比率。
於圖10A中，示出2個影線區域。2個影線區域之中心(單點鏈線)之各者對應於位置PC5、PC6。2個影線區域係藉由磁場施加裝置26沿著與靶22之背面平行之X方向(第1方向)即環狀磁場p之短軸方向擺動而產生之沖蝕區域PW5、PW6。
又，於圖10A中，符號D56表示沖蝕區域PW5與PW6隔開之區域。
於實驗例3中，與實驗例1同樣地，如圖1及圖2所示，於背襯板30安裝短邊方向之寬度為300 mm之ITO膜用之靶22，並進行成膜室12及進料室11、取出室13內之真空排氣。繼而，向成膜室12(參照圖1)內導入5 mTorr之Ar氣體，一面使磁場施加裝置擺動一面使用直流電源施加功率密度為4 W/m2 之電壓而進行成膜。
由圖10A所示之結果可知，於沖蝕區域PW5與PW6中，於作為各區域之中心之位置PC5、PC6之附近產生刻蝕量較大之部位。
亦可知PC5、PC6之附近即角部處之刻蝕量較大之部位(-7.5～-10)相較上述實驗例1或實驗例2中所觀測到之直線部處之局部刻蝕量(-5.5～-6)而言大50%左右。
又，於實驗例3中，確認到因存在沖蝕區域PW5與PW6隔開之區域D56，故而存在上述問題A(於靶之正面上產生未被濺鍍而殘留有靶之構成材料之區域、即所謂之結核之問題)。
就上述實驗例1～3而言，分別未使擺動寬度發生變化，即，未使磁路移動之每單位時間所占之複數個擺動寬度之比率(以下稱為擺動比)發生變化。即，將擺動寬度設為所期望之固定值而評估靶之刻蝕量。
換言之，關於實驗例1，圖8A所示之結果係將磁路之擺動寬度設定為70 mm之固定值而獲得。關於實驗例2，圖9A所示之結果係將磁路之擺動寬度設定為40 mm之固定值而獲得。關於實驗例3，圖10A所示之結果係將磁路之擺動寬度設定為70 mm之固定值而獲得。
(實驗例4) 根據實驗例1～3之評估結果，於實驗例4中，使磁路移動之每單位時間所占之40 mm擺動寬度(第一移動距離L1)之比率(擺動比、40 mm擺動比率)於0%～30%之範圍內發生變化而評估靶之剩餘厚度[mm]。
再者，關於擺動比，相對於0%～30%之40 mm擺動比率，剩餘之100%～70%係磁路之擺動寬度(第二移動距離L2)為70 mm之70 mm擺動比率。
即，於實驗例4之成膜方法中，在X方向上，使磁路32a、32b以70 mm(第一移動距離L1)與40 mm(第二移動距離L2)擺動，控制磁路32a、32b移動之每單位時間所占之70 mm擺動比率與40 mm擺動比率。
此處，靶之剩餘厚度係由靶之(濺鍍前之初期)板厚除(濺鍍特定時間後之)刻蝕量而得之數值。
再者，由上述實驗例1～3之評估結果可知，與直線部相比，角部之刻蝕量大50%左右。因此，於實驗例4中，使用靶板厚局部不同之靶即與直線部相比角部之板厚較大之靶，評估上述剩餘厚度。具體而言，於實驗例4中，使用直線部之板厚為6 mm且角部之板厚為12 mm之靶。
關於實驗例4之實驗條件，除擺動比以外，採用與實驗例1相同之條件進行成膜。即，如圖1及圖2所示，於背襯板30安裝短邊方向之寬度為300 mm之ITO膜用靶22，並進行成膜室12及進料室11、取出室13內之真空排氣。繼而，向成膜室12(參照圖1)內導入5 mTorr之Ar氣體，一面使磁場施加裝置擺動一面使用直流電源施加功率密度為4 W/m2 之電壓而進行成膜。
圖11係表示直線部與角部之擺動比和剩餘厚度之關係之圖。於圖11中，□記號為直線部之評估結果，◇記號為角部之評估結果。
根據圖11，明確了如下方面。 (A1)伴隨擺動比(40 mm擺動比率)[%]之增加，直線部之剩餘厚度表現出單調遞增之傾向，與此相對，角部之剩餘厚度表現出單調遞減之傾向。 (A2)於擺動比(40 mm擺動比率)[%]處於0以上20以下之範圍內之情形時，可將剩餘厚度[mm]設為0～2之範圍內。特別是，於擺動比[%]處於5以上15以下之範圍內之情形時，殘壓收斂於0.5以上1.5以下之範圍內，靶使用效率提高，故而更佳。 (A3)當擺動比(40 mm擺動比率)[%]超過20時，角部之剩餘厚度成為負值。此處，所謂剩餘厚度為負值意指支持靶之背襯板被刻蝕。
由以上可知，藉由將擺動比[%]設為0以上20以下之範圍，較佳為設為5以上15以下之範圍，而使剩餘厚度[mm]成為0～2之範圍內，從而可充分利用靶板厚。即，藉由使用靶板厚局部不同之靶，且將擺動比[%]控制於特定之範圍內，可謀求靶使用效率之提高。因此，本發明有助於提供一種可於局部刻蝕量較大之部位抑制刻蝕量之成膜方法及成膜裝置。
圖12係表示直線部處之擺動比與刻蝕量之關係之圖。圖13係表示角部處之擺動比與刻蝕量之關係之圖。圖12與圖13表示與上述圖11之「剩餘厚度」對應之「刻蝕量」。
圖12與圖13所示之「刻蝕量」成為與圖11之「剩餘厚度」相反之傾向。即，於直線部中，隨著擺動比增加，剩餘厚度單調遞增(圖11)，與此相對，刻蝕量單調遞減(圖12)。於角部中，隨著擺動比增加，剩餘厚度單調遞減(圖11)，與此相對，刻蝕量單調遞增(圖13)。
又，由圖12與圖13之圖表明，重要的是使用靶板厚局部不同之靶即使用與直線部相比角部之板厚較大之靶。
圖14係表示應用本發明之前與應用本發明之後之靶之寬度方向之位置與刻蝕量的關係之說明圖。此處，所謂「應用之前」意指於圖11中擺動比為0[%]之情形(圖5之狀態)，所謂「應用之後」意指於圖11中擺動比為10[%]之情形。
於圖14中，虛線所示之曲線係評估「應用之前」之刻蝕量所得之結果。 複數條實線所示之曲線係評估「應用之後」之刻蝕量所得之結果。於圖14中，與橫軸平行之虛線係表示「應用之前」之刻蝕量之曲線中之「極小值」。與橫軸平行之實線係表示「應用之後」之刻蝕量之曲線中之「極小值」。
根據圖14，確認到藉由應用本發明，局部刻蝕量較大之部位(應用之前：-4.90，應用之後：-4.05)得到抑制。
根據圖14，確認到於沖蝕區域PW1與PW2重疊之區域Δ12及沖蝕區域PW3與PW4重疊之區域Δ34中，產生如圖5所示之局部刻蝕量較大之部位α1、α2。然而，可知局部刻蝕量較大之部位α1、α2得到抑制。因此，明確了上述問題B(於沖蝕區域產生刻蝕量之分佈，且產生局部刻蝕量較大之部位之問題)藉由本發明而得到改善。
又，於實驗例4中，亦確認到藉由設置沖蝕區域PW2與PW3重疊之區域Δ23，上述問題A(於靶之正面上產生未被濺鍍而殘留有靶之構成材料之區域、即所謂之結核之問題)消除。
因此，根據本發明，可獲得於局部刻蝕量較大之部位刻蝕量得到抑制之成膜方法。本發明之實施形態之成膜方法可謀求靶之利用效率之提高，並且亦可減少維護次數，故而有助於抑制成膜成本。
又，本發明帶來一種可藉由靶之利用效率之提高、維護次數之減少而抑制成膜成本之成膜裝置。
10‧‧‧成膜裝置 11‧‧‧進料室 12‧‧‧成膜室 13‧‧‧取出室 20‧‧‧濺鍍陰極機構 22‧‧‧靶 22a‧‧‧靶之正面(濺鍍面) 22c‧‧‧靶之中央部 26‧‧‧磁場施加裝置 27‧‧‧連結構件 30‧‧‧背襯板 32a、32b‧‧‧磁路 33a、33b‧‧‧環狀磁鐵 34a、34b‧‧‧中心磁鐵 36a、36b‧‧‧磁軛 37‧‧‧一壁面 38‧‧‧絕緣板 39‧‧‧另一壁面 41、43‧‧‧粗抽排氣裝置 42‧‧‧高真空排氣裝置 44‧‧‧氣體供給裝置 45‧‧‧馬達 A‧‧‧磁場p之短軸方向之直徑 B‧‧‧磁場p間之X方向上之距離 CONT‧‧‧控制裝置 D1‧‧‧深度 D2‧‧‧深度 D23‧‧‧沖蝕區域PW2與PW3隔開之區域 D56‧‧‧沖蝕區域PW5與PW6隔開之區域 F‧‧‧基板之搬送方向(X方向、第1方向) g‧‧‧磁力線 L‧‧‧單程移動距離 p‧‧‧環狀磁場 PC1～PC4‧‧‧位置 PC5、PC6‧‧‧位置 PW1～PW4‧‧‧沖蝕區域 PW5、PW6‧‧‧沖蝕區域 TG‧‧‧正面位置 X‧‧‧X方向(第1方向) Y‧‧‧與X方向正交之Y方向(第2方向) W‧‧‧基板 W1‧‧‧基板之表面 α1、α2‧‧‧局部刻蝕量較大之部位 γ‧‧‧沖蝕區域 Δ12‧‧‧沖蝕區域PW1與PW2重疊之區域(沖蝕區域PW1與PW2相接之位置) Δ23‧‧‧沖蝕區域PW2與PW3重疊之區域 Δ34‧‧‧沖蝕區域PW3與PW4重疊之區域(沖蝕區域PW3與PW4相接之位置)
圖1係本發明之實施形態之磁控濺鍍裝置之概略構成圖。 圖2係表示濺鍍裝置之主要部分之剖視圖。 圖3係磁場施加裝置之俯視圖。 圖4(a)、(b)係表示將磁場施加裝置之單程移動距離L設定為L＝A＋B－γ/2時之沖蝕之剖面形狀的說明圖。 圖5係表示產生局部刻蝕量較大之部位α1、α2之狀態之曲線圖。 圖6係表示靶正面位置與B⊥0位置之關係之圖，且係表示靶正面位置與B⊥0位置重疊之位置PC1～PC4之說明圖。 圖7係表示圖6所示之位置PC1～PC4與於靶(ITO)面上產生電漿之位置之關係的說明圖。 圖8A係表示實驗例1中之靶之寬度方向之位置與於圖8B所示之線A-A所示之位置(直線部)處測定之刻蝕量之關係的說明圖。 圖8B係表示圖8A所示之位置PC1～PC4與於靶(ITO)面上產生電漿之位置之關係的說明圖。 圖9A係表示實驗例2中之靶之寬度方向之位置與於圖9B所示之線B-B所示之位置(直線部)處測定之刻蝕量之關係的說明圖。 圖9B係表示圖9A所示之位置PC1～PC4與於靶(ITO)面上產生電漿之位置之關係的說明圖。 圖10A係表示實驗例3中之靶之寬度方向之位置與於圖10B所示之線C-C所示之位置(角部)處測定之刻蝕量之關係的說明圖。 圖10B係表示圖10A所示之位置PC1～PC4與於靶(ITO)面上產生電漿之位置之關係的說明圖。 圖11係表示直線部與角部處之擺動比與剩餘厚度之關係之圖。 圖12係表示直線部處之擺動比與刻蝕量之關係之圖。 圖13係表示角部處之擺動比與刻蝕量之關係之圖。 圖14係表示直線部處之應用本發明之前後的靶之寬度方向之位置與刻蝕量之關係之說明圖。
10‧‧‧成膜裝置
12‧‧‧成膜室
20‧‧‧濺鍍陰極機構
22‧‧‧靶
22a‧‧‧靶之正面(濺鍍面)
22c‧‧‧靶之中央部
26‧‧‧磁場施加裝置
27‧‧‧連結構件
30‧‧‧背襯板
32a、32b‧‧‧磁路
33a、33b‧‧‧環狀磁鐵
34a、34b‧‧‧中心磁鐵
36a、36b‧‧‧磁軛
37‧‧‧一壁面
38‧‧‧絕緣板
39‧‧‧另一壁面
45‧‧‧馬達
A‧‧‧磁場p之短軸方向之直徑
B‧‧‧磁場p間之X方向上之距離
F‧‧‧基板之搬送方向(X方向、第1方向)
g‧‧‧磁力線
p‧‧‧環狀磁場
X‧‧‧X方向(第1方向)
Y‧‧‧與X方向正交之Y方向(第2方向)
W‧‧‧基板
W1‧‧‧基板之表面
γ‧‧‧沖蝕區域

Claims (7)

  1. 一種成膜方法，其係於靶之背面側配置構成為可於與上述靶之背面平行之第1方向上移動之複數個磁路，並且 於上述靶之正面側配置基板，利用磁控濺鍍法進行成膜者，且 各磁路具備：環狀磁鐵；及中心磁鐵，其配置於該環狀磁鐵之內側，且與上述靶之背面對向之面之極性具有和上述環狀磁鐵不同之極性；於上述靶之正面側且上述環狀磁鐵與上述中心磁鐵之間，呈環狀形成有由上述磁路產生之磁場中相對於上述基板之表面之垂直分量成為0之磁場， 於上述第1方向上，上述磁路以第一移動距離L1及與上述第一移動距離L1不同之第二移動距離L2擺動，且 控制上述磁路移動之每單位時間所占之上述L1與上述L2之比率。
  2. 如請求項1之成膜方法，其中上述靶為角板型，且形成為以上述第1方向為短邊、以與該第1方向正交之方向為長邊之矩形狀，且 上述靶中被濺鍍之沖蝕區域包括於與上述第1方向正交之方向上延伸之直線狀之2條直線部、及將上述直線部之端部彼此連結之半圓弧狀之角部， 以上述沖蝕區域之直線部彼此於位於相鄰位置之沖蝕區域之寬度方向上至少具有重疊部位之方式選擇上述L1之大小。
  3. 如請求項1之成膜方法，其中上述靶為角板型，且形成為以上述第1方向為短邊、以與該第1方向正交之方向為長邊之矩形狀， 且上述靶中被濺鍍之沖蝕區域包括沿與上述第1方向正交之方向延伸之直線狀之2條直線部與將上述直線部之端部彼此連結之半圓弧狀之角部， 以上述沖蝕區域之直線部彼此於位於相鄰位置之沖蝕區域之寬度方向上至少不具有重疊部位之方式選擇上述L2之大小。
  4. 如請求項1至3中任一項之成膜方法，其中於上述磁路在上述靶之正面產生成為600高斯以上之磁場，並且使用氧化物系透明導電材料作為上述靶之情形時， 將由關係式{L2/(L1＋L2)}×100表述之上述比率設為2.5以上20以下之範圍內。
  5. 如請求項1至3中任一項之成膜方法，其中上述磁路構成為可於與上述第1方向交叉之第2方向上移動。
  6. 如請求項4之成膜方法，其中上述磁路構成為可於與上述第1方向交叉之第2方向上移動。
  7. 一種成膜裝置，其係於靶之背面側配置構成為可於與上述靶之背面平行之第1方向上移動之複數個磁路，並且 於上述靶之正面側配置基板，利用磁控濺鍍法進行成膜者， 各磁路具備：環狀磁鐵；及中心磁鐵，其配置於該環狀磁鐵之內側，且與上述靶之背面對向之面之極性具有和上述環狀磁鐵不同之極性；於上述靶之正面側且上述環狀磁鐵與上述中心磁鐵之間，呈環狀形成有由上述磁路產生之磁場中相對於上述基板之表面之垂直分量成為0之磁場， 於上述第1方向上，上述磁路以第一移動距離L1及與上述第一移動距離L1不同之第二移動距離L2擺動，且 該成膜裝置具備控制上述磁路移動之每單位時間所占之上述L1與上述L2之比率的控制裝置。
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