JPH09143733A

JPH09143733A - スパッタ膜の製造方法およびスパッタ膜

Info

Publication number: JPH09143733A
Application number: JP29821795A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Sawamura; 光治沢村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-11-16
Filing date: 1995-11-16
Publication date: 1997-06-03

Abstract

(57)【要約】【課題】枚葉式スパッタ装置を用いながらもマスク成
膜が容易であり、且つ、膜質の維持・管理も容易なスパ
ッタ膜の製造方法を提供する。【解決手段】搬入搬出室、スパッタ室、及び該搬入搬
出室とスパッタ室との間で基板を搬送する搬送室を少な
くとも備えた枚葉式スパッタ装置を用いたスパッタ膜の
製造方法において、予め基板に成膜領域を制限するマス
クを設け、該マスク付基板を搬入搬出室に投入して前記
スパッタ室内でマスク成膜を行い、次いで該マスク付基
板を搬入搬出室から取り出すことを特徴とするスパッタ
膜の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタ膜の製造
方法およびその方法により製造されたスパッタ膜に関す
る。特に、液晶基板、半導体基板、光磁気記録基板等の
成膜に用いられる枚葉式スパッタ装置により、成膜領域
を制限するマスクを用いたスパッタ膜の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラー液晶ディスプレイの応用分
野や、それらの市場の拡大とともに、ブラックマトリッ
クス（以下「ＢＭ」という。）用、メタル電極用、絶縁
膜用、透明導電膜用等のスパッタ成膜装置が各種用いら
れている。これらの装置は、基板の大版化とともに、生
産性に優れるインライン（Ｉｎ−ｌｉｎｅ）装置が主流
であった。

【０００３】インライン装置は、両面スパッタ成膜が可
能なため生産性に優れるが、次の問題点を有する。
（１）大きな設置スペースを必要とする。（２）基板搬
送のためにトレイを必要とし、このトレイの管理維持が
煩雑である。（３）トレイ及び成膜室の多くの部分が汚
れ、この成膜室の管理維持が煩雑である（４）一度装置
が故障により停止すると複数ターゲットを有する成膜質
全体が大気にさらされて生産が停止するとともに回復に
時間がかかる。

【０００４】しかし、インライン装置には、複数枚取り
の大判基板の特定領域に膜を形成する場合、必然的にト
レイを用いるため、マスクの位置決め・脱着・搬送が容
易であるという特徴がある。

【０００５】近年、上記問題点に対して、従来、半導体
ウエハー等の小型基板の成膜やドライエッチングで用い
られていた枚葉式スパッタ装置が、大形基板のスパッタ
成膜に用いられるようになった。この枚葉式スパッタ装
置は、インライン装置に比較して生産性にやや劣るもの
の、（１）装置の設置スペースが半分以下で済む、
（２）トレイを用いず基板だけを搬送するため、膜質の
維持が容易である、（３）固定成膜のため成膜室の汚れ
る部分が少ない、（４）一つの成膜室が故障しても他の
成膜室を用いて生産を続行できるという利点がある。

【０００６】従来、複数枚取りの大判基板へ膜形成を行
う場合、マトリクス配線等のフォトリソ工程を必要とす
るものは、上記インライン装置および枚葉式スパッタ装
置の両タイプが使用可能であり、近年は、枚葉式スパッ
タ装置が徐々に採用される傾向にある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マスク
成膜程度の形状精度で行える場合は、前記の種々の問題
があるにもかかわらずマスク成膜の容易性から、ほとん
どインライン装置が使用されていた。すなわち、枚葉式
スパッタ装置は、膜品質の維持・管理の面で優れるが、
１ｍｍ程度の厚みしかない大判ガラス基板へのマスク成
膜が困難であった。

【０００８】そこで本発明の目的は、上記の問題を解決
し、枚葉式スパッタ装置を用いながらもマスク成膜が容
易であり、且つ、膜質の維持・管理も容易なスパッタ膜
の製造方法、及びこの方法により製造されたスパッタ膜
を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成するために種々の検討を重ねた結果、本発明を完
成した。

【００１０】第１発明は、少なくとも一つの搬入搬出
室、少なくとも一つのスパッタ室、及び該搬入搬出室と
スパッタ室との間で基板を搬送する搬送室を少なくとも
備えた枚葉式スパッタ装置を用いたスパッタ膜の製造方
法において、予め基板に成膜領域を制限するマスクを設
け、該マスク付基板を搬入搬出室に投入して前記スパッ
タ室内でマスク成膜を行い、次いで該マスク付基板を搬
入搬出室から取り出すことを特徴とするスパッタ膜の製
造方法に関する。

【００１１】第２の発明は、マスクに折り返し部を設け
た第１の発明のスパッタ膜の製造方法に関する。

【００１２】第３の発明は、マスク付基板を搬入搬出室
に投入する前に、該マスクを基板に対して位置だしし且
つ基板に固定する第１又は第２の発明のスパッタ膜の製
造方法に関する。

【００１３】第４の発明は、マスクとして磁性材料から
なるものを用い、該マスク付基板の後方に設けられた磁
石により、前記マスクを基板に密着させて成膜を行う第
１、第２又は第３の発明のスパッタ膜の製造方法に関す
る。

【００１４】第５の発明は、第１〜第４のいずれかの発
明の方法によって製造されたスパッタ膜に関する。

【００１５】第６の発明は、スパッタ膜が透明導電膜で
ある第５の発明のスパッタ膜に関する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて詳細
に説明する。

【００１７】図１は、本発明に用いる枚葉式スパッタ装
置の室構成を示す模式図である。図１において、１及び
２は搬入搬出室、３は加熱室、４、５及び６はスパッタ
室、７は搬送用ロボットを内蔵する搬送室、８及び９は
複数の基板が収納できる外部カセットである。各室はゲ
ートバルブで仕切られ、独立に排気運転される。

【００１８】連続運転時において、外部カセット（８又
は９）から複数枚の大判ガラス基板（マスク付基板）が
同時に、移載ロボットにより、大気開放された搬入搬出
室（１又は２）の装置内専用カセットに投入される。投
入後、搬入搬出室は真空に排気され、マスク付基板は搬
送室（７）を介して、加熱室（３）からスパッタ室
（４、５又は６）へ順次搬送される。

【００１９】加熱室（３）では、通常、マスク付基板は
ホットプレート上で直接加熱される。

【００２０】スパッタ室（４、５、６）におけるスパッ
タ方式は、サイドスパッタが好ましく、ゴミの付着防止
に対して有利であると同時に、水平搬送から基板がほぼ
直立した時に、基板の自重での突き当てによる上下方向
の位置だしができるという利点がある。

【００２１】図２に、本発明に用いる枚葉式スパッタ装
置のスパッタ室内の模式図を示す。２１はマスク付基
板、２２は均熱板である。２３はヒーター内蔵の支持台
であり、水平搬送されたマスク付基板（２１）をスパッ
タ時にほぼ直立させる機構を有する。２４は基板がほぼ
直立した時に上下方向の位置だしを行うための突き当て
ピンである。２５はスパッタ用のターゲット、２６はゲ
ートバルブ、２７は排気口を示す。

【００２２】スパッタ膜の形成終了後、マスク付基板
（２１）は搬送室（７）を介して搬入搬出室（１又は
２）の専用カセットに戻され、この専用カセットに所定
の枚数の成膜処理済の基板が収納された後、大気開放さ
れて外部カセット（８又は９）に移される。

【００２３】本発明の方法は、上記の枚葉式スパッタ装
置を用い、搬入搬出室に基板を投入する前に、予め基板
に成膜領域を制限するマスクを設け、該マスク付基板を
搬入搬出室に投入して前記スパッタ室内でマスク成膜を
行い、次いで該マスク付基板を搬入搬出室から取り出す
ことを特徴とする。

【００２４】公知のように枚葉式スパッタ装置において
は、搬入搬出室に投入された複数の基板を、それらを収
納する専用カセットから、搬送室内の専用ロボットによ
り逐次基板のみを加熱室又はスパッタ室に搬送する。そ
のため、本発明の方法においては、前記マスク付基板を
搬入搬出室に投入する前に、マスクを基板に対して位置
だしし且つ基板に固定しておくことが好ましい。

【００２５】図３に、本発明におけるマスク付基板の概
略図を示す。但し、その形態は本例に限定されるもので
はない。３１は基板、３２はマスクで遮蔽されない成膜
領域であるマスク開口部の基板面、３３はマスク、３４
ａ・３４ｂ・３４ｃはマスク折り返し部（図３では全て
図示されていないが対称位置に全部で６か所ある。）で
ある。

【００２６】本発明におけるマスクは、（ｉ）磁性材料
からなること（後述）、（ii）基板と熱膨張率が近いこ
と、（iii）形状転写の上では薄い方が好ましいが取扱
上適度の剛性を有すること、が望ましい。

【００２７】マスクの折り返し部（３４ａ、３４ｂ、３
４ｃ等）は、基板にマスクをかぶせる形状を有するが、
カセット収納時や、成膜装置内外でのロボット搬送時に
マスクの基板からの脱落を防止できるものであれば、そ
の形状は限定されない。なお、この折り返し部は、マス
クが基板に十分固定され脱落しなければ必ずしも必要で
はないが、あった方が好ましい。

【００２８】マスクの折り返し部（３４ａ、３４ｂ、３
４ｃ）は、基板（３１）に対してマスク（３３）の位置
だしのためのつき当て部に使用できる。すなわち、基板
の２辺を基準面とし、折り返し部（３４ａ、３４ｂ、３
４ｃ）をそれらに対応する位置にある基準ピンに突き当
てることにより、マスクの位置だしを行う。但し、位置
だし方法や基準面の取り方には、ＢＭ露光形成時の基準
面の取り方、アライメントマークの使用等があり、例え
ば、直接、ＢＭのアライメントマークを光センサー等で
検知してマスクを合わせる方法等があり、上記の方法に
限定されない。

【００２９】上記の位置出し後、マスクがズレないよう
に基板に固定することが望ましい。固定方法としては種
々あるが、（ｉ）基板側及びマスク側に傷・変形・残留
物が残らないこと、（ii）短時間で簡単にマスクを脱着
できること、（iii）管理維持が容易であること等の要
件を備えた方法が望ましい。例えば、接着剤、クリッ
プ、静電吸着等による方法などがある。

【００３０】本発明の方法においては、スパッタ膜形成
時にマスクと基板とを密着させるために、マスクとして
磁性材料からなるものを用い、該マスク付基板を保持す
る支持台（加熱成膜の場合は灼熱板）にマスク形状に合
わせて磁石を固定設置することが望ましい。

【００３１】インライン装置による場合には、位置だし
をしたマスク付基板をトレイに設置する（加熱成膜の場
合は均熱板とともにトレイに設置する。）が、この時マ
スク付基板をトレイに固定するため、磁性材料からなる
マスクと磁石を埋め込んだ裏板（加熱成膜の場合は均熱
板）を用いていた。そのためインライン装置において
は、マスク成膜を行う全てのトレイにマスク形状に合わ
せた磁石を埋め込んだ裏板（加熱成膜の場合は均熱板）
を設ける必要があった。しかし、上記本発明によれば、
スパッタ室内のマスク付き基板を保持する支持台（加熱
成膜の場合は均熱板）にのみ磁石を設置すれば良い。

【００３２】図４に、成膜時のスパッタ室内の模式的断
面図を示す。４１は基板、４３はマスク、４２は均熱
板、４６は均熱板に埋め込まれた磁石、４４は突き当て
ピン、４５はターゲットを示す。

【００３３】磁石（４６）は、マスク（４３）の形状に
沿って相対するように埋め込まれており、接着剤あるい
は機械的なネジ止め等の方法で固定される。

【００３４】マスク（４３）が固定された基板（４１）
（マスク付基板）は、突き当てピン（４４）に前記折り
返し部（３４ａ、３４ｂ）が突き当てられた状態で、初
期の位置精度を保ったままで成膜される。なお、上記折
り返し部の長さについては、成膜室の支持台（加熱成膜
の場合は均熱板）を加工すれば特に制限はなく、基板の
厚み以上であっても、以下であってもよい。

【００３５】成膜後、マスク付基板は搬入搬出室より外
部カセットに回収され、人手またはロボットによりマス
クを外される。更に、外されたマスクは、洗浄後の新規
基板に装着され、外部カセットにより引き続きスパッタ
装置内に投入される。

【００３６】本発明のスパッタ膜は、上記の方法により
形成されたスパッタ膜であり、透明導電膜であることが
望ましい。透明導電膜としては金属酸化物からなる膜が
好ましく、具体的にはＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＩＴＯ、Ｚ
ｎＯ等が挙げられる。

【００３７】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明する
が、本発明はこれらに限定するものではない。

【００３８】実施例１ＢＭ、色材および保護膜を設けた洗浄済ガラス基板（コ
ーニング７０５９、３７０×４７０×１．１ｔ(mm)）を
用意し、図３に示すように、マスクを基板にセットし
た。

【００３９】マスクの折り返し部間の内寸は基板の公差
を考慮した寸法とし、マスクの厚さは０．２ｍｍとし
た。マスクの材料にはＦｅ−Ｎｉ（４２％）合金を用
い、マスク開口部の形状はフォトリソによるエッチング
で形成した。

【００４０】位置だしは、上記マスクをガラス基板にか
ぶせ、折り返し部（３４ａ、３４ｂ、３４ｃ）をガラス
基板と同時に専用ステージ上の基準ピンに突き当てて行
った。基準ピンの位置はＢＭパターン露光形成時と同様
とした。また、マスクの折り返し部の長さは、ガラス基
板の厚さ１．１ｍｍに対して０．７ｍｍとした。

【００４１】次いで、マスクを基板に固定するために、
突き当てたまま、予めエッチング時に設けた接着用小孔
（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）に紫外線硬化タイ
プのアクリル系樹脂を微量滴下し、紫外線ランプにより
硬化固定せしめた。

【００４２】以上のようにして作製したマスク付基板
を、外部カセットから枚葉式スパッタ装置に投入し、加
熱、膜形成を行った。

【００４３】図１の加熱室（３）及びスパッタ室（４、
５、６）において、基板の加熱温度は、マスクの固定に
用いたアクリル系樹脂の耐熱温度以下の２００℃に設定
した。スパッタ室では、図４のごとくして、厚さ１５０
０Åの透明導電膜であるＩＴＯ膜を形成した。マスクを
基板に密着させるための永久磁石（４６）としてはサマ
リウムーコバルト系のものを用いた。

【００４４】マスク成膜後、マスク付基板を外部カセッ
トに取り出し、図３の接着用小孔（３５ａ、３５ｂ、３
５ｃ、３５ｄ）付近のマスクと基板との間にカッターナ
イフを挿入しマスクを外した。接着剤はガラス基板側
（最上面は保護膜）に残るか、マスク側に残るかのいず
れかであるが、共に接着力は弱く、アセトン等の溶剤で
容易に拭き取ることができる。

【００４５】以上のようにして形成された成膜部の位置
精度は、接着剤で固定されたほぼ突き当て通りであり、
±０．３ｍｍ以内の満足できる値であった。膜のエッジ
形状においてもエッジから１５００Å厚までの立ち上が
り領域が０．５ｍｍ以内であり、遮蔽部への膜の回り込
みもなく良好であった。

【００４６】また、マスク自体は、加熱成膜による変形
・膜汚れ等も１０回程度の連続使用では問題なく、実用
上、十分耐え得るものであった。

【００４７】実施例２実施例１と同様にしてガラス基板とマスクを用意した。
本実施例においては、マスクを基板にかぶせるだけと
し、特に、突き当て、位置だし、接着剤による固定を行
わなかった。但し、マスクの折り返し部の長さを２ｍｍ
とし、基板の厚みからはみ出る部分については干渉する
均熱板の面を部分的に削り、逃がす構造とした。

【００４８】以上のようにして作製したマスク付基板
を、実施例１と同様にしてスパッタ装置に投入し、加熱
・成膜後、評価を行った。

【００４９】エッジ形状については実施例１と同様であ
った。

【００５０】上下方向の位置精度については、スパッタ
室内で位置出しが可能なためズレは小さかったが、左右
方向の位置精度については基板公差並みであり最大１ｍ
ｍ程度のズレが見られた。しかしながら、折り返し部の
長さを２ｍｍとしたことにより、マスクが装置内外で基
板からハズレル等の問題が発生せず、また、ガラス基板
へのマスクの着脱も容易となり、位置精度が±１．０ｍ
ｍ以内の要求であるならば、本方法は実用上、問題ない
ことがわかった。

【００５１】実施例３実施例１と同様にガラス基板とマスクを用意した。本実
施例においては、マスク折り返し部および接着用小孔の
無いマスクを用い、実施例１と同様に突き当て、位置だ
し後、成膜装置側と干渉しない基板位置でクリップによ
り固定を行った。基板の厚みからはみ出る部分について
は、実施例２と同様に均熱板の面を部分的に削り、逃が
す構造とした。

【００５２】以上のようにして作製したマスク付基板
を、実施例１と同様にしてスパッタ装置に投入し、加熱
・成膜後、評価を行った。その結果、エッジ形状および
位置精度は実施例１と同様であり、クリップ装着時の傷
についてもクリップを広げてから着脱をすることにより
回避できることがわかった。

【００５３】比較例１実施例１と同様のガラス基板、及び、折り返し部のない
図３と同様なマスクを用意した。マスク上にガラス基板
を置き、実施例１と同様にして突き当て、位置出しを行
い、さらに、ガラス基板を挟むようにして、図４と同様
な磁石を埋め込んだ均熱板をガラス基板上に設置した。
次いで、マスクと基板を固定・密着させたままインライ
ン装置用トレイに装着した。

【００５４】このトレイをインライン装置の搬入室に投
入し、実施例１と同様に２００℃で基板を加熱してＩＴ
Ｏ膜を形成し、搬出室より回収した。

【００５５】エッジ形状および位置精度は実施例１と同
等であった。しかし、インライン装置特有のトレイの汚
れや、トレイ以外の成膜室の汚れ等のため、新しいマス
クを用いても成膜面にゴミや異物が見られる等の欠点が
あり、膜質の維持管理の面では不満足であった。また、
膜質の向上のためには、トレイ等の煩雑なクリーニング
が必要であり、稼働率やトレイのスペアーの準備等、コ
スト面からも割高になることが分かった。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、膜質の維持・管理面で優れ、低コスト化が図
れ、さらに高品質のスパッタ膜を複数枚取りで容易に製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる枚葉式スパッタ装置の室構成を
示す模式図である。

【図２】本発明に用いる枚葉式スパッタ装置のスパッタ
室内の説明図である。

【図３】本発明におけるマスク付基板の模式図である。

【図４】本発明に用いる枚葉式スパッタ装置の成膜時の
スパッタ室内の説明図である。

【符号の説明】

１、２搬入搬出室３加熱室４、５、６スパッタ室７搬送室８、９外部カセット２１マスク付基板２２、４２均熱板２３支持台２４、４４突き当てピン２５、４５ターゲット２６ゲートバルブ２７排気口３１、４１基板３２マスク付基板のマスク開口部の基板面３３、４３マスク３４ａ、３４ｂ、３４ｃマスク折り返し部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ接着用小孔４６磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｂ 13/00 ５０３Ｈ０１Ｂ 13/00 ５０３ＺＨ０１Ｌ 21/203 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｓ 21/285 21/285 Ｓ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つの搬入搬出室、少なくと
も一つのスパッタ室、及び該搬入搬出室とスパッタ室と
の間で基板を搬送する搬送室を少なくとも備えた枚葉式
スパッタ装置を用いたスパッタ膜の製造方法において、
予め基板に成膜領域を制限するマスクを設け、該マスク
付基板を搬入搬出室に投入して前記スパッタ室内でマス
ク成膜を行い、次いで該マスク付基板を搬入搬出室から
取り出すことを特徴とするスパッタ膜の製造方法。
【請求項２】マスクに折り返し部を設けた請求項１記
載のスパッタ膜の製造方法。
【請求項３】マスク付基板を搬入搬出室に投入する前
に、該マスクを基板に対して位置だしし且つ基板に固定
する請求項１又は２記載のスパッタ膜の製造方法。
【請求項４】マスクとして磁性材料からなるものを用
い、該マスク付基板の後方に設けられた磁石により、前
記マスクを基板に密着させて成膜を行う請求項１、２又
は３記載のスパッタ膜の製造方法。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の方
法によって製造されたスパッタ膜。
【請求項６】スパッタ膜が透明導電膜である請求項５
記載のスパッタ膜。