(57)【要約】【課題】スパッタリング装置において、ターゲットから基板上に飛来するスパッタ粒子に対して基板面を基準にした時の斜め方向から飛来するスパッタ粒子を低減させることにより、基板上に良好な膜質の薄膜を形成することができるスパッタリング装置を提供する。【解決手段】複数のターゲットを同時に放電させるスパッタリング装置であり、カソードには、それらの前方に前記ターゲットのスパッタ面積より大きい開口面を有し、かつ、ターゲットの厚みより高さのある遮蔽体を有する構成とした。【選択図】図2
2011063832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気可能なスパッタリング室と、該スパッタリング室内に設けられた、互いに離間するように設けられた、複数のカソードを有するスパッタリング装置であって、前記カソードには、それらの前方に前記ターゲットのスパッタ面積より大きい開口面を有し、かつ、該ターゲットの厚みより高さのある遮蔽体を有することを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記請求項1に記載されたスパッタリング装置を用いた表示用素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スパッタリング装置、特に1枚の基板に対し複数のターゲットの同時スパッタリングによって成膜可能なスパッタリング装置、及び、このスパッタリング装置を用いた表示用素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スパッタリング装置のスパッタリングカソード構造として、各種方式のスパッタリングカソード構造が提案されている。その中でも、マグネトロン方式のスパッタリングカソードは、膜形成速度が速いため、工業的に最も多く使用されている。
従来から、マグネトロン方式のカソードには様々なタイプのものが存在している。現在のところ、マグネトロン方式のスパッタリングカソードを有するスパッタリング装置の中では、特に、平面形状を有するターゲットを備えたプレーナマグネトロンカソードを搭載したものが、工業的に最も有用である。
【０００３】
平面形状を有するターゲットを備えたスパッタリング装置の一例として、特許文献1に記載のものが提案されており、主に、半導体、電子部品の製造に用いられている。
特に、電子部品の中でも、液晶ディスプレイ(Liquid
Crystal Display:LCD)パネルなどの表示用素子では、矩形のマグネトロン方式のスパッタリングカソードを備えたスパッタリング装置が電極や配線の形成に用いられている。近年、このＬＣＤパネルの大型化に伴い、スパッタリング装置には大面積の基板上に薄膜を堆積することがより一層求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2003-147519号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、マグネトロン方式のスパッタリングカソードを有するスパッタリング装置では、搭載されたターゲットの近傍に形成される磁界によって、電子がターゲット近傍に閉じ込められる。
スパッタガスであるＡｒ等と、この電子との衝突によりイオン化したＡｒを電場で加速してターゲットに衝突させ、スパッタ粒子を放出させる。
ターゲットから放出されたスパッタ粒子が対向面に配置された基板に付着することで、薄膜が形成される。
【０００６】
一般に、ターゲットから放出されたスパッタ粒子は放出角度の分布があり、さらに放出角度の違いからスパッタ粒子の運動エネルギーに違いがあることが知られている。
また、この運動エネルギーの違うスパッタ粒子が堆積した薄膜は、その膜質に違いを生じさせることも知られている。
【０００７】
例えば、電子部品等の電極に使用されるMo等の高融点金属を一例としてあげられるが、Moターゲットからの放射角度が大きい（Moターゲットの法線方向を放射角度0°としたとき）スパッタ粒子で主に形成された薄膜の場合、膜質の重要な要素の一つである膜応力は、放射角度が小さいスパッタ粒子から主に構成される薄膜に比べて大きくなり、その結果、剥離が起りやすくなるなどの不具合を招いていた。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、スパッタリング装置において、ターゲットから基板上に飛来するスパッタ粒子に対して基板面を基準にした時の斜め方向から飛来するスパッタ粒子を低減させることにより、基板上に良好な膜質の薄膜を形成することができるスパッタリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本願に係わるスパッタリング装置は、排気可能なスパッタリング室と、該スパッタリング室内に設けられた、互いに離間するように設けられた複数のカソードとを有するスパッタリング装置であって、各カソードを同時に放電させてスパッタリングをするものであり、成膜時、カソードには、それらの前方にターゲットのスパッタ面積より大きい開口面を有し、かつ、ターゲットの厚みより高さのある遮蔽体を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のスパッタリング装置によれば、ターゲットから基板上に飛来するスパッタ粒子が基板を基準にした時、斜め方向から飛来するスパッタ粒子を低減させることにより、基板上に良好な膜質の薄膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本願発明のスパッタリング装置の説明に供する、要部の概略的平面図であって、３個のターゲットを用いて１枚の基板に同時に成膜する構成例を示した図である。
【図２】本願発明のスパッタリング装置の構成例の説明を示す概略的な平面図である。
【図３】表示用素子の一例でa-Si形のTFT(Thin Film Transistor)の断面構造である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図を参照して、本願発明のスパッタリング装置に関する実施の形態について説明するが、これら図において、各構成要件の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、この発明は何らこの発明の好適例に限定されることなく、この発明の要旨を逸脱することなく多くの変形及び変更が可能である。
【００１３】
図１は、本願発明におけるスパッタリング装置において、スパッタリング室内の主要な構成要件である基板と、支持体と、ターゲットと、シールドが周期的な往復運動をしている時を概略的に示す平面図である。
図２は、本願発明のスパッタリング装置の主要部が静止している状態を示す平面図である。
図１では、基板ホルダ10に二枚の基板12が搭載されている。この基板12は、図面の紙面と直交する方向に立てられて基板ホルダ10に保持されている。基板12の被成膜面は、通常は平坦面である。この基板12の形状は、矩形型の平行平面板とする。
【００１４】
図２において、この基板ホルダ10は、矢印のaの方向から、基板12を搭載した状態で、スパッタリング室1内へとゲートバルブ11を介して搬入され位置決めされている。
この基板12の被成膜面12に対向して、ターゲット支持用の複数基、ここでは一例として6基の支持体20、21、22、23、24、25が設置されている。この支持体20、21、22、23、24、25はその断面形状がほぼ正三角形であり、かつ、基板12との対向面が平行平面である矩形体としている。
【００１５】
これら支持体20、21、22、23、24、25は、それぞれ中心軸を回転軸200、201、202、203、204、205として回転可能とし、かつ適当な回転位置のところで停止されて、その停止位置に位置決めできるように形成されている。
【００１６】
図２に示すように、本願発明のスパッタリング装置のそれぞれの支持体に設置されたカソードには、それらの前方にターゲットのスパッタ面積より大きい開口面を有し、かつ、ターゲットの厚みより高さのある遮蔽体60、61、62、63、64、65を有することを特徴としている。
【００１７】
遮蔽体は、一般の真空装置内で使用されるステンレスやアルミニウム等の金属材料や他の材質からなり、遮蔽体の厚みは、機械的な強度が確保されれば制約を受けるものではない。
遮蔽体60、61、62、63、64、65の開口面の形状は、支持体20、21、22、23、24、25に設置されるターゲットの外周を少なくとも覆う形状かつ面積を有している。
【００１８】
また、図1に示すように、回転軸200、201、202、203、204、205を中心に、スパッタリング中、基板12に対向した状態を維持しながら、所定の角度範囲210、211、212、213、214、215内で周期的な往復運動をさせることもできる。この場合、支持体20、21、22、23、24、25は、それぞれの基板12に対して同期的な動作をすることが好ましい。
これら支持体20、21、22、23、24、25には、それぞれ3枚のターゲットを搭載することができる。例えば、支持体20には、カソード30a、30b、30ｃを設けて、これらのカソードの外側面にそれぞれターゲット40ａ、40ｂ、40ｃを設ける。支持体21、22、23、24、25についても同様の構成をとる。
【００１９】
回転軸200、201、202、203、204、205は、基板12の被成膜面に対して平行であるとともに、回転軸同士が平行となっている。これらの支持体20、21、22、23、24、25は、それぞれの回転軸200、201、202、203、204、205を軸に正逆の両方向に回転できる構造となっている。
中心側にある支持体21又は24の回転軸201又は204は、基板12の中心に合わせてあり、その両側の支持体20、22又は23、25の回転軸200、202又は203、205は、それぞれ回転軸201又は204から等距離のところに位置決めされている。
【００２０】
これらターゲットのうち、両側の一方のカソード、例えばカソード30a、31a、32aに搭載されるターゲットは、同一種類のターゲットとする。また、同一の支持体、例えば支持体20に搭載されるターゲットは異なる種類でも同じ種類でも良いが、それらのターゲットは、スパッタ時に基板12に対向する他の支持体21及び22ものと互いに同一種類であればよい。
【００２１】
これら6個の支持体のうち、中心側及び一方の周辺側にある支持体20及び21につき代表として説明し、残りの支持体の構成及び作用などは、支持体20及び21のいずれかと同様であるので、重複する説明は省略する。
【００２２】
支持体20及び21のそれぞれの回転軸をC20及びC21とし、支持体の3つの側面に設けられているカソードを30a、30b、30c及び31a、31b、31cとする。各カソードのターゲット搭載面20a、20b、20c、21a、21b及び21c上には、ターゲット40a、40b、40c、41a、41b及び41cがそれぞれ搭載されている。一つの支持体に対する3個のターゲットは、同一種類のターゲットでも異なる種類のターゲットでも良いとする。支持体同士では、同一の順番位置には同一種類のターゲットを搭載しておく。従って、基板12に対し、同時に同一種類のターゲットが対向する。
【００２３】
図２に示す構成例でも、図１と同様に、支持体ごとに、支持体20、21、22、23、24、25に対して基板12の被成膜面に向いているターゲット以外のターゲットにシールド50、51、52、53、54、55をそれぞれ設けてある。これらシールドは、それぞれの支持体の中心軸方向に沿って、上下方向において、カソードやターゲットを実質的に覆うように設けてある。そして、このシールド50、51、52、53、54、55は、支持体の裏側（基板12の被成膜面と相対する方向）に、しかも、支持体20、21、22、23、24、25の回転の妨げとならないように設けられている。
【００２４】
また、これらシールド50、51、52、53、54、55は、放電によるシールドの温度上昇を抑制するために、冷却機構（不図示）が設けられていてもよい。
【００２５】
次に、実際の表示用素子の製造方法について、一例として、本願発明のスパッタリング装置を用いる液晶パネルの製造工程を図３を用いて説明する。
液晶パネルの製造工程として、アレイ製造工程及びBM(ブラックマトリックス)製造工程等があるが、主にアレイ製造工程のうち、下記のa、d、eの工程ではスパッタリング装置が使用される。
ここで、アレイ製造工程とは、例えばガラス基板 上にトランジスタや配線を構成し、具体的には、各種薄膜の成膜、洗浄、フォトレジスト塗布、パターン露光、現像、エッチング、レジスト剥離、検査の各工程からなる。
【００２６】
この中で成膜は、以下のa→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆの順番に行われる。
a. ゲート電極 (Mo 等) 2
b. ゲート絶縁膜 (SiNx 等) 3
c. 半導体層 (a-Si  a-Si(n+)P 等) 4、5
d. ソース・ドレイン電極 (Mo等) 6、7
e. 透明電極 (ITO 等) 8
f. 保護膜 (SiNx 等) 9
【００２７】
まず、トレイ 10には不図示のクランプで基板 12を固定した。
それぞれのカソード は、それぞれ回転して基板側、裏面放電側に向けられる。裏面放電はターゲットのクリーニングで使用し、例えば、成膜の前に既に行われていることが好ましい。図３に表されるようなカソードの場合、最大3種類の成膜ができるようになっている。また、基板12は左右に配置されたカソード によって2枚同時に成膜できるようになっている。
【００２８】
不図示のトランスファ室 から搬送されたトレイ 10は、スパッタリング室 1内の所定の位置で止まり、不図示のマスク がトレイ 10の枠全体を覆い膜が付かないようにようにした。
【００２９】
次にトレイ 10の搬入及びターゲットの位置決めと同時に、スパッタリング室1内にAr等のスパッタリングガスを添加した。スパッタリング室 1内が所定の真空度になったら、カソード 側に電圧をかけてスパッタ成膜放電をおこなった。
【００３０】
成膜終了後、カソード 側の電圧とスパッタリングガスが止められ、その後、トレイ10はスパッタリング室 1から不図示の真空処理室室 等へと搬送される。
【００３１】
以上、添付図面を参照して本願の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明はかかる実施形態、実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲のおいて種々の形態に変更可能である。
【符号の説明】
【００３２】
1：スパッタリング室
2 
ゲート
3 
ゲート絶縁膜
4 
半導体層 (a-Si)
5 
半導体層 (a-Si(n+)P)
6 
ソース電極
7 
ドレイン電極
8 
透明電極
9  保護膜
10：トレイ
11：ゲートバルブ
12：基板
15：直流又は高周波電源
16：クリーニング機構
17：基板ホルダ
20、21、22、23、24、25：支持体
30a、30b、30c、31a、31b、31c、32a、32b、32c：カソード
40a、40b、40c、41a、41b、41c、42a、42b、42ｃ：ターゲット
50、51、52、53、54、55：シールド
60、61、62、63、64、65：遮蔽体
200、201、202、203、204、205：回転軸
【図１】
2011063832.tif 000003
【図２】
2011063832.tif 000004
【図３】
2011063832.tif 000005