JPH04308085A - スパッタリング装置 - 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、例えば液晶表示素子の
製造プロセス等で使用され、基板上にスパッタリングに
より膜を形成するスパッタリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、次のような製造プロセ
スにより製造される。まず、透明なガラス基板上にスパ
ッタリング装置により保護膜を形成し、次にゲート電極
、ゲート絶縁膜、ａ−Ｓｉ膜およびｎ＋−ａ−Ｓｉ膜を
化学蒸着法により形成した後、フォトリソグラフィ工程
、ウェットエッチング工程を経てパターニングを行う。 次に、ソース電極およびドレイン電極をスパッタリング
装置により形成し、同様にパターニングする。さらに、
絵素電極および最外層たる保護膜をスパッタリング装置
により形成し、同様にパターニングする。このように液
晶表示素子の製造プロセスでは、スパッタリング装置に
よる膜形成工程が多用されている。

【０００３】図３にインラインスパッタリング装置と呼
称される従来のスパッタリング装置を示す。この装置は
、例えばガラス基板を保持するセットゾーン１００で、
ガラス基板をホルダ（図示せず）にセットし、該ホルダ
に保持されたガラス基板を次の真空チャンバ２００へ送
り込む。この真空チャンバ２００は、内部の雰囲気を大
気状態から真空状態へと置換することと、基板の加熱を
行うことができる。次いで、真空状態で予備加熱を行う
予備加熱チャンバ２１０へガラス基板を搬送して、ここ
でガラス板を予備加熱し、その後成膜チャンバ２２０へ
送り込んでガラス基板上にスパッタリングを行って各種
の膜形成を行う。続いて、膜形成後のガラス基板を、内
部雰囲気が大気状態となった次の冷却チャンバ２３０へ
搬送し、ここでガラス基板を冷却し、更にリターン機構
２４０を介してリセットチャンバ２５０へ搬送し、ガラ
ス基板を前記ホルダから取り出すように構成されている
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来装置による場合には、成膜チャンバ２２０で基板上
に各種の膜を形成できるが、保護膜等の酸化絶縁膜を形
成する場合、前記成膜チャンバ２２０でのスパッタリン
グが真空雰囲気中で行われるために、酸化が不足した状
態となって満足な酸化絶縁膜を形成できないでいた。ま
た、このように酸化絶縁膜の酸化が不足すると、その膜
の抵抗値が低下して、半導電性の酸化絶縁膜になるとい
う不都合がある。

【０００５】また、従来装置においては、例えばゲート
電極等の上にソース電極、ドレイン電極等の導電性電極
をスパッタリングにより形成し、その電極のゲート電極
等の端部上に位置する段差部にクラック状の割れが発生
、所謂ステップカバレージが悪化した状態になっても何
等割れを修正する手段を備えていないため、装置から取
り出した後に行うウェットエッチング等により前記導電
性電極の割れ部分に断線が発生しやすくなるという問題
点があった。

【０００６】本発明はこのような問題点を解決するもの
であり、スパッタリングにより形成した膜を十分に酸化
した状態、あるいは断線のない状態などに改善すること
ができるスパッタリング装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のスパッタリング
装置は、複数備えたチャンバに順次基板を移動させ、該
チャンバの一つを構成する成膜チャンバで該基板上にス
パッタリングにより膜を形成するスパッタリング装置で
あって、該成膜チャンバより基板移動方向下流側のチャ
ンバを、該スパッタリングにより形成した膜に熱処理を
行う熱処理チャンバとしてあり、そのことにより上記目
的が達成される。

【０００８】

【作用】本発明のスパッタリング装置にあっては、スパ
ッタリングにより形成された膜に対し、熱処理チャンバ
で適当な熱処理を施すことができる。例えば、雰囲気を
酸化雰囲気にすることにより基板上に形成された膜を十
分に酸化状態にでき、あるいは雰囲気温度を膜が再結晶
する温度とすることにより、前記膜にクラックが発生し
ていても再結晶化によりクラックを消失させることがで
きるなど、膜質を改善することが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。

【００１０】図２に本発明を適用したスパッタリング装
置を示す。この装置は本実施例では液晶表示素子の製造
プロセスで使用され、入側にセットゾーン１０を備える
。 セットゾーン１０においては、液晶表示素子用に使用さ
れる、例えばガラス基板がホルダまたはトレー（以下、
単にホルダ４０という。）にセットされる。セットされ
たガラス基板は次の真空チャンバ２０へ送り込まれる。 この真空チャンバ２０では、真空雰囲気になった状態で
ガラス基板が初期加熱される。次いで、ガラス基板は予
備加熱チャンバ２１へ搬送されて予備加熱された後、成
膜チャンバ２２へ送られ、ここでスパッタリングにより
ガラス基板上に所望の膜が形成され、その後熱処理チャ
ンバ３０へ搬送されて、ここで所望の雰囲気及び温度で
熱処理される。 続いて、ガラス基板は冷却チャンバ２３へ搬送されて、
雰囲気を大気雰囲気とした状態で冷却され、その後リタ
ーン機構２４を介してリセットチャンバ２５へ搬送され
、ホルダ４０からリセットされるようになっている。

【００１１】図１は、スパッタリング装置の要部の詳細
を示す縦断面図であり、真空チャンバ２０から冷却チャ
ンバ２３までが表れている。真空チャンバ２０は、内部
雰囲気を真空状態にするロータリーポンプ５１と、より
一層真空度を向上させるクライオポンプ５２を備え、こ
れらロータリーポンプ５１及びクライオポンプ５２によ
り内部が真空雰囲気とされている。真空チャンバ２０内
には、互いに間隔を隔てて３台のヒーター５３ａ…が設
けられ、各ヒーター５３ａ間には前記セットゾーン１０
から搬送されてきた２つのホルダ（またはトレー）４０
，４０が配置されるようになっており、ここでガラス基
板が初期加熱される。

【００１２】上記真空チャンバ２０にて予備加熱された
ガラス基板は、隣接する予備加熱チャンバ２１へ搬送さ
れる。この予備加熱チャンバ２１にも、同様にクライオ
ポンプ５２および３台のヒーター５３ｂ…が設けられて
おり、ここでもガラス基板は真空雰囲気のままで予備加
熱される。予備加熱の終了したガラス基板は、予備加熱
チャンバ２１から成膜チャンバ２２へと送られる。この
成膜チャンバ２２は、２台のクライオポンプ５２，５２
およびアルゴンガス供給部５４を備え、真空雰囲気又は
アルゴンガス雰囲気を選択使用できるようになっている
。また、成膜チャンバ２２は、内部の中央部に設けられ
たセンターシールド６０と、このセンターシールド６０
の両側に間隔を隔てて設けた２台のスパッタリング部６
１，６１とを有し、センターシールド６０とスパッタリ
ング部６１との２つの間にガラス基板が送られるくる。 各スパッタリング部６１は、Ｔｉ，Ａｌ，ＳｉＯ２，Ｉ
ＴＯ，Ｔａ２Ｏ５等の任意のターゲット材料をスパッタ
リングでき、このスパッタリングによりガラス基板に所
望の膜を形成する。

【００１３】前記膜が形成されたガラス基板は、ホルダ
４０に保持されたまま熱処理チャンバ３０へ送られる。 熱処理チャンバ３０は、クライオポンプ５２、窒素供給
部５５、酸素供給部５６および水素供給部５７を備えて
おり、これらのクライオポンプ５２、窒素供給部５５〜
水素供給部５７の選択使用により、内部の雰囲気を真空
またはＮ２、Ｏ２、Ｈ２雰囲気にすることができる。ま
た、縦長の熱処理チャンバ３０内には、その中央部に複
数のヒーター５３ｃ…が上下方向に互いに間隔を隔てて
配設され、ヒーター５３ｃ…の両側には入側移動ゾーン
３１と出側移動ゾーン３２が設けられている。入側移動
ゾーン３１には、ホルダ４０を上下方向かつ水平方向に
移動させることが可能な図示しない入側ホルダ移動手段
が設けられ、この手段を介してホルダ４０が２個１組と
して所定のヒーター５３ｃの上下方向両側にセットされ
る。一方、出側移動ゾーン３２にも同様な図示しないホ
ルダ移動手段が設けられ、この手段を介して、前記入側
ホルダ移動手段にてセットされたホルダ４０を取り出し
て、冷却チャンバ２３へ排出できるようになっている。

【００１４】したがって、ホルダ４０がヒーター５３ｃ
の上下方向両側にセットされているとき、熱処理チャン
バ３０内の雰囲気を所望の状態に選択し、かつ所望の温
度に設定することにより、前述の成膜チャンバ２２にて
ガラス基板に形成された膜に熱処理を施すことができる
。なお、この熱処理チャンバ３０において処理できるホ
ルダ４０の個数は、これより上流側の真空チャンバ２０
等にて処理できる個数よりも多く、上流側から送られて
くるホルダ４０は一旦ストックする状態で収容される。

【００１５】上記冷却チャンバ２３内には、３台の冷却
部７０…が互いに間隔を隔てて設けられている。各冷却
部７０間には熱処理チャンバ３０から排出されたホルダ
４０が搬送され、ここで大気雰囲気下でガラス基板を冷
却できるようになっている。

【００１６】その後、冷却チャンバ２３で冷却されたガ
ラス板は、図１に示したリターン機構２４によってリセ
ットチャンバ２５へ搬送され、リセットチャンバ２５で
上記ホルダ４０から取り外される。なお、上述した真空
チャンバ２０、予備加熱チャンバ２１、成膜チャンバ２
２、熱処理チャンバ３０及び冷却チャンバ２３において
は、ホルダ４０を出し入れする箇所に開閉扉（図示せず
）が設けられ、ホルダ４０の出し入れの際に、各チャン
バ内の雰囲気及び温度等へ影響が及びにくくなしてある
。

【００１７】次に、このように構成された本発明装置に
よりガラス基板上に、例えばＴａ２Ｏ５からなる保護膜
を成膜する場合について説明する。成膜チャンバ２２で
スパッタリングによりガラス基板上に形成した保護膜は
、成膜チャンバ２２の内部雰囲気が真空又はアルゴンガ
ス雰囲気のいずれかであるので、まだ酸化が不足した状
態のままである。その後、熱処理チャンバ３０へ搬送さ
れると、その熱処理チャンバ３０の内部雰囲気を、予め
酸素供給部５６から供給したＯ２にて酸化雰囲気として
おくことにより、酸化不足のＴａ２Ｏ５膜を十分に酸化
させることができる。

【００１８】このようにしてＴａ２Ｏ５膜を十分に酸化
させた場合には、基板を本発明装置から取り出された後
においてアニーリング等の熱処理を行う必要がなくなり
、その工程を省略できると共に、その熱処理を行った場
合に基板の室温から熱処理温度までの加熱に要する熱エ
ネルギーの省力化にも寄与できる。また、Ｔａ２Ｏ５膜
の抵抗値も１０１２オーム以上になり、高抵抗の保護膜
を形成できる。

【００１９】また、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｎｍ　　Ｔｉｎ　
　Ｏｘｉｄｅ）膜をガラス基板上に成膜する場合につい
ては、熱処理チャンバ３０内を真空雰囲気として、ガラ
ス基板の加熱温度を各ヒーター５３ｃで精密に制御する
ことにより行う。つまり、本発明装置においては熱処理
チャンバ３０を備えているので、成膜チャンバ２２のみ
で形成する場合よりも一層緻密な低抵抗のＩＴＯ膜を得
ることが可能となる。

【００２０】更に、ソース電極、ドレイン電極等の導電
性の電極を形成する場合には次のように行う。熱処理チ
ャンバ３０の雰囲気を真空雰囲気にしておき、例えばＴ
ｉからなる電極を形成したガラス板をその真空雰囲気下
で、Ｔｉ電極の融点（１６６０℃）×０．２程度の温度
、即ち約３３０℃の温度で熱処理するとよい。このよう
にすることにより、例えばＴｉ電極においてゲート電極
の段差部に重畳する部分でクラックが発生していても、
上述した熱処理を施すことにより、Ｔｉ電極が再結晶化
されて緻密な粒状結晶になり、その結果として前記クラ
ックが消失し、該段差部でのステップカバレージを改善
できる。

【００２１】本発明装置は、このような場合だけでなく
他の処理にも適用できる。例えば、Ｔｉ膜が形成された
ガラス基板を熱処理チャンバ３０に送り込み、ここでＯ
２またはＮ２雰囲気中で熱処理することにより、内部を
Ｔｉとしたまま表層部だけをＴｉＯ２またはＴｉＮに変
質でき、更には全体をＴｉＯ２またはＴｉＮに変質させ
ることができる。

【００２２】なお、本発明は、液晶表示素子の製造プロ
セスに限らず、他の表示素子、あるいは他の電子部品な
どの製造プロセスにも適用できる。

【００２３】

【発明の効果】本発明のスパッタリング装置では、スパ
ッタリングにより膜を形成した後に熱処理を施すことが
できるので、その熱処理条件の設定を処理目的に応じた
状態とすることにより、前記膜を改善することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したスパッタリング装置の要部を
示す縦断面図である。

【図２】図１の要部を備えたスパッタリング装置全体を
示す構造略図である。

【図３】従来のスパッタリング装置を示す構造略図であ
る。

【符号の説明】

２０　　真空チャンバ ２１　　予備加熱チャンバ ２２　　成膜チャンバ ２３　　冷却チャンバ ３０　　熱処理チャンバ ４０　　ホルダ ５２　　クライオポンプ ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ　　ヒーター ５５　　窒素供給部 ５６　　酸素供給部 ５７　　水素供給部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数備えたチャンバに順次基板を移動
   させ、該チャンバの一つを構成する成膜チャンバで該基
   板上にスパッタリングにより膜を形成するスパッタリン
   グ装置であって、該成膜チャンバより基板移動方向下流
   側のチャンバを、該スパッタリングにより形成した膜に
   熱処理を行う熱処理チャンバとしてあるスパッタリング
   装置。