JPH09111448A - スパッタ装置 - Google Patents

スパッタ装置

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JPH09111448A
JPH09111448A JP26736795A JP26736795A JPH09111448A JP H09111448 A JPH09111448 A JP H09111448A JP 26736795 A JP26736795 A JP 26736795A JP 26736795 A JP26736795 A JP 26736795A JP H09111448 A JPH09111448 A JP H09111448A
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JP
Japan
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substrate
film
target
anode
cathode
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JP26736795A
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English (en)
Inventor
Akira Ishibashi
暁 石橋
Kyuzo Nakamura
久三 中村
Junya Kiyota
淳也 清田
Takahide Hori
隆英 堀
Hajime Nakamura
肇 中村
Isao Sugiura
功 杉浦
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Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】静止或いは移動する大型の基板に膜厚と膜特性
の分布の良好な膜を成膜できるスパッタ装置を提供する
こと 【解決手段】真空の成膜室2内のカソード6に設けたタ
ーゲット7と対向した静止若しくは移動する基板1上に
スパッタ成膜を行うスパッタ装置に於いて、該ターゲッ
トと基板との間に格子状のアノード12を設置した。該
アノードの開口率は80〜97%に設定される。 【効果】プラズマを固定状態となし得られ、静止或いは
移動する大型の基板に大型の開放形のターゲットにより
膜厚と膜特性の分布の良好な膜を再現性良く成膜でき、
該アノードがプラズマ中の電子をトラップするので基板
上の異常放電を防止できて損傷のない成膜を行える

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶用などの大型
の基板への成膜に適したスパッタ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶ディスプレイ(以下、LCD
という)の製造プロセスで用いられている各種金属膜や
ITO(インジュウム・スズ・酸化物)透明電極形成用
のスパッタ装置として、真空の成膜室内のカソードに設
けたターゲットと対向して静止した基板上に成膜を行う
マルチチャンバー型枚葉装置と、インライン型装置のよ
うにターゲットの前方を移動する基板上に成膜を行う装
置とが知られている。また、基板のサイズも、近時は5
50mm×650mm以上にまで大型化している。
【0003】これを更に説明すると、静止した基板に成
膜を行う上記枚葉装置では、基板に対向して設置された
該基板より一回り大きなターゲットが使用され、該ター
ゲットは、背面に永久磁石または電磁石からなる磁気回
路を備えたマグネトロンカソードに取付けられ、該カソ
ードへの通電によりターゲットの前方にマグネトロン放
電を発生させて基板上にターゲット物質の膜を形成して
いる。通常、永久磁石や電磁石を揺動させてターゲット
の前方の磁界を揺動させ、ターゲットの全面をエロージ
ョン化や膜特性の均一化を図っている。一方、インライ
ン型装置では、カソードの背面に永久磁石を取付けた固
定磁気回路を設けてマグネトロン放電を発生させる形式
のマグネトロンカソードが一般的であったが、ターゲッ
トの使用効率が低いこと、ターゲットの寿命が短いこ
と、放電によるエロージョン領域の加熱のため高電力の
投入ができない、などの問題があるため、ターゲットと
して従来より大きなターゲットを用い永久磁石の磁気回
路を揺動させる形式のマグネトロンカソードが使用され
ている。このカソードは、磁気回路の揺動によりターゲ
ットの使用効率が改善され、エロージョン領域が移動す
るため冷却効率がアップして高電力の投入が可能にな
り、ターゲットの大型化と使用効率の改善の相乗効果で
ターゲットの寿命が大幅に延びるなどの長所がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】マグネトロン放電によ
り発生するプラズマの密度はエロージョン領域で均一で
あることが必要であり、プラズマが不均一であると、基
板に成膜された膜の膜厚や膜特性の分布に大きな影響を
与える。特に反応性により膜特性が変化するITO膜で
は、シート抵抗や透過率、エッチング特性にも大きな分
布不均一が発生する。
【0005】プレーナー型のマグネトロンカソードで
は、マグネトロン放電内でのインピーダンスが低いた
め、エロージョン領域で均一なプラズマを発生させるた
めにはアノードの設置形状が非常に重要である。上記イ
ンライン型装置などで従来用いられてきた固定磁気回路
のマグネトロンカソードでは、ターゲットと基板の間
に、エロージョン領域を囲むようにアノード(接地電位
又は積極的に電位を印加する)を配置することにより、
プラズマを均一な状態で固定させていた。しかし、基板
の大型化に伴い、上記枚葉装置やインライン型装置の静
止基板や移動基板へ成膜する大型ターゲットを設けた高
使用効率型カソードは、開口面積の大きな開放型のカソ
ードであり、従来のようなアノードではプラズマが不均
一になりやすく、膜厚や膜特性が不均一になりやすい欠
点がある。さらに、開口面積の大きな開放型のカソード
は、プラズマから基板への電子の流れ込み量が非常に多
くなり、チャージアップによる基板上での異常放電も発
生しやすく、欠陥膜の不良品となる不都合があった。
【0006】本発明は、静止或いは移動する大型の基板
に膜厚と膜特性の分布の良好な膜を成膜できるスパッタ
装置特にマグネトロンスパッタ装置を提供することを目
的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では、真空の成膜
室内のカソードに設けたターゲットと対向した静止若し
くは移動する基板上にスパッタ成膜を行うスパッタ装置
に於いて、該ターゲットと基板との間に格子状のアノー
ドを設置することにより、上記目的を達成するようにし
た。該アノードの格子の開口率を80〜97%とし、該
カソードは背面に永久磁石或いは電磁石を備えて直流電
源又は交流電源に接続したマグネトロンスパッタカソー
ドで構成される。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1及び図
2に基づき説明すると、図1は基板1を静止状態として
成膜を施す枚葉型スパッタ装置に適用した例を示し、図
2は移動状態の基板1に成膜を施すインライン型スパッ
タ装置に適用した例を示す。該基板1には、ガラス、金
属、合成樹脂などの板状或いはフィルム状の基板が使用
される。
【0009】図1の成膜室2はコンダクタンスバルブ3
を介して真空排気ポンプ4に接続され、基板1は基板ホ
ルダー5の上に設置されて外部から図示してないゲート
バルブを介して該成膜室2内へ搬入される。また、該成
膜室2内には、水冷されたバッキングプレートを備えた
カソード6が設けられ、該バッキングプレートにターゲ
ット7がボンディングされており、これに対向するよう
に基板1がセットされる。該ターゲット7の材料は用途
に応じて各種のものが使用され、例えば、膜の用途が金
属配線膜であるときは、Al、Ta、Mo、Wなどが、
また透明電極を用途とする場合には、ITO、Sn
2 、ZnOなど、さらに絶縁膜が用途のときは、Si
2 やSiNX などが、ターゲット材料として使用され
る。
【0010】該カソード6は、その背面に永久磁石或い
は電磁石から成る磁気回路8が設けられ、該磁気回路8
がこれに取付けられたターゲット7の表面にマグネトロ
ン磁界を発生させる。符号9は、該成膜室2内にArガ
ス及び必要に応じて反応性ガスを導入するガスノズルで
ある。該カソード6には、電源10から必要に応じて直
流または交流(例えば13.56MHz)の電界が印加され、該
カソード6の表面に発生するマグネトロン放電によりス
パッタされたターゲット7の物質が、静止している基板
1の表面に衝突してそこに薄膜が形成される。符号11
はスパッタ物質が成膜室2の内壁に付着することを防止
するための防着板である。
【0011】こうした構成は従来のスパッタ装置と特に
変りがないが、本発明のものでは、ターゲット7と基板
1との間に格子状のアノード12を設けるようにし、該
アノード12を接地し若しくは切替えスイッチにより外
部電源(図示してない)から積極的に正電位を印加する
ようにした。該アノード12の詳細は図3の如くであ
り、同図のものでは、直径5mmの丸棒状の導電体12a
を50mmの間隔を存して6本平行に設けて構成した。該
アノード12の開口率は、該導電体12aの径や間隔を
変えることで変更でき、該導電体12aには板状、パイ
プ状、L字型断面、コ字型断面のものでも使用できる。
【0012】図1の装置の成膜室1内を真空排気ポンプ
4により適当な真空圧に排気し、ガスノズル9からスパ
ッタガスや反応性ガスを導入してカソード6へ通電する
と、マグネトロン放電が発生してターゲット7がスパッ
タされ、基板1上に薄膜が形成されるが、このとき該ア
ノード12がターゲット7と基板1との間に設けられて
いるので、プラズマがターゲット7上に均一に固定状態
となり、ターゲット7が均一にスパッタされるため、基
板1に膜厚と膜特性の分布が均一な膜が得られる。
【0013】図2のスパッタ装置は、成膜室2内の下方
にカソード6、コンダクタンスバルブ3及び真空排気ポ
ンプ4が設けられ、基板1を該成膜室2内へ搬出入する
ためのゲートバルブ13、14と該基板1を該成膜室2
内でターゲット7上を移動させる搬送ローラー等の搬送
手段(図示してない)を設けた点が図1の装置と相違
し、外部から該成膜室2内へ搬入された基板1がターゲ
ット7上を移動するときに、これにスパッタされたター
ゲット物質が付着して膜が形成され、ゲートバルブ14
を介して外部へ搬出される。該ターゲット7と移動する
基板1との間に格子状のアノード12が設置され、この
例でも棒状の導電体12aでアノード12を構成し、そ
の径とピッチ間隔を変えることにより、アノード12の
開口率が可変されるようにした。該アノード12も接地
若しくは外部電源により正電位が印加され、図示の例で
は、直径3mmの導電体12aを用い、間隔を15mmから
100mmの範囲で変化させた。この場合の該導電体12
aの形状も、板状、パイプ状、L字型断面、コ字型断面
であってもよい。
【0014】この場合は、上記と同様に真空排気したの
ちスパッタガス等を導入し、外部から搬入されてターゲ
ット7上を移動する基板1にマグネトロンスパッタによ
り成膜され、その後外部へ搬出されるが、このときも該
アノード12がターゲット7と基板1との間に介在する
ので、プラズマが固定状態になり、ターゲット7が均一
にスパッタされて膜厚と膜特性の分布が均一な膜が基板
1上に得られ、その再現性も良好となしうる。
【0015】
【実施例1】図1に示す装置のターゲット7として、I
2 3 − 10at%SnO2 のITO焼結体を用い、スパ
ッタガスとしてAr−5at%O2 の混合ガスを用い、その
ガス圧を0.67Paとした。カソード6に直流2Kw
を印加し、膜厚が約1000オングストロームとなるよ
うに通電時間で調節した。使用した基板1は300mm×
400mmのガラス基板であり、図1の矢印で示したX軸
方向(基板の400mm方向)の膜厚分布を測定した。そ
の結果は図4の曲線Aで示す如くほぼ均一となり、格子
アノードを用いないときは、曲線Bのように基板1の両
端の膜厚が上昇した。これは、格子アノード12がない
状態では、周囲の防着板11がアノードの役割をしてい
るため、ターゲット7の中心部より防着板11に近い部
分にプラズマが集中したためである。これに対し、格子
アノード12を使用した本発明の場合は、ターゲット7
上でプラズマが均一に固定されるため、基板1内で均一
な膜厚分布が得られた。
【0016】
【実施例2】図2に示す装置のターゲット7として、I
2 3 − 10at%SnO2 のITO焼結体を用い、スパ
ッタガスとしてAr−5at%O2 の混合ガスを用い、その
ガス圧を0.67Paとした。カソード6への印加電力
を直流で1Kwと4Kwとし、格子状アノード12の開
口率を変化させてガラスの基板1にITO膜を成膜し
た。膜厚は1000オングストロームとなるように基板
搬送速度を調節した。その結果は表1の如くで、1Kw
では格子アノードを用いない場合(開口率100%)、
基板上で異常放電が発生したが、格子アノード12の開
口率が97%以下のときにはプラズマ中の電子が該アノ
ードによりトラップされチャージアップによる基板上の
異常放電は見られなかった。一方、4Kwを投入したと
きは、開口率85%まで異常放電が見られ、80%まで
開口率を低下させることで、異常放電の発生を抑えるこ
とができた。従って、開口率は投入電力に応じて80〜
97%の範囲で設定することが望ましい。
【0017】
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によるときは、スパ
ッタ装置のターゲットと基板との間に格子状のアノード
を設置したので、プラズマを固定状態となし得られ、静
止或いは移動する大型の基板に大型の開放形のターゲッ
トにより膜厚と膜特性の分布の良好な膜を再現性良く成
膜でき、該アノードがプラズマ中の電子をトラップする
ので基板上の異常放電を防止できて損傷のない成膜を行
える効果があり、この効果は該アノードの開口率を80
〜97%とすることで的確に奏し得られ、該カソードが
マグネトロンカソードである場合には、その背後の磁気
回路を揺動させることが不要であり、カソードの構造も
簡単になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を静止基板の成膜に適用した実施例の截
断側面図
【図2】本発明を移動基板の成膜に適用した実施例の截
断側面図
【図3】図1のアノードの斜視図
【図4】実施例1の膜厚分布の線図
【符号の説明】
1 基板 2 成膜室 6 カソード 7 ターゲット 12 アノード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 隆英 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 中村 肇 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 杉浦 功 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空の成膜室内のカソードに設けたターゲ
    ットと対向した静止若しくは移動する基板上にスパッタ
    成膜を行うスパッタ装置に於いて、該ターゲットと基板
    との間に格子状のアノードを設置したことを特徴とする
    スパッタ装置。
  2. 【請求項2】上記アノードの格子の開口率が80〜97
    %であることを特徴とする請求項1に記載のスパッタ装
    置。
  3. 【請求項3】上記カソードはその背面に永久磁石或いは
    電磁石を備えて直流電源又は交流電源に接続したマグネ
    トロンスパッタカソードであることを特徴とする請求項
    1に記載のスパッタ装置。
JP26736795A 1995-10-16 1995-10-16 スパッタ装置 Pending JPH09111448A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008115325A1 (en) * 2007-03-22 2008-09-25 Sunpower Corporation Deposition system with electrically isolated pallet and anode assemblies
JP2011012348A (ja) * 2010-09-21 2011-01-20 Dainippon Printing Co Ltd スパッタ装置
JP2021004390A (ja) * 2019-06-26 2021-01-14 株式会社アルバック スパッタリング装置

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