(57)【要約】      （修正有）【課題】基板サイズの大型化に伴うターゲットサイズの大型化により問題となる膜厚と比抵抗の基板内分布で該特性の良好な薄膜を形成することを可能とするスパッタリング装置のマルチカソード構造を提供する。【解決手段】スパッタリング装置のマルチカソード構造は、ターゲット９を備えた裏板１２が絶縁板１９を介して取り付けられた複数の隔壁板１４を有する。隔壁板１４の外周部をフレーム１８に直接固定することにより、膜厚と比抵抗の基板内分布の良好な薄膜を形成することが可能となる。【選択図】図１
2008303453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットを備えた裏板が絶縁板を介して取り付けられた複数の隔壁板を有するスパッタリング装置のマルチカソード構造。
【請求項２】
互いに隣接する前記隔壁板は、互いに当接した状態でフレームに固定されている、請求項１に記載のスパッタリング装置のマルチカソード構造。
【請求項３】
前記裏板には冷却水が流れる冷却水溝が形成されている、請求項１または２に記載のスパッタリング装置のマルチカソード構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面に薄膜を作成するスパッタリング装置のマルチカソード構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模集積回路（ＬＳＩ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの作製においては、基板の表面に薄膜を作成することが広く行われている。このような薄膜の作成においては、成膜速度などの点からスパッタリング法を用いることが従来から広く行われており、スパッタリング装置が多く採用されている。
【０００３】
図２は、このような従来のスパッタリング装置の概略構成を示した断面図である。図２に示すスパッタリング装置は、排気系１０１を備えた真空容器１０２と、スパッタ放電を形成してスパッタリングを行うカソード１０３と、表面に薄膜を作成する基板１０４を真空容器１０２の所定の位置に配置するための基板ホルダー１０５とを有している。図２に示すスパッタリング装置は、スパッタ放電に必要な放電用ガスを真空容器１０２内に導入する放電用ガス導入系１０６をさらに有している。
【０００４】
図２に示したスパッタリング装置は、マグネトロンタイプのスパッタリング装置である。すなわち、カソード１０３は、磁石機構１０７と、真空容器１０２内に被スパッタ面が露出するように設けられたターゲット１０９とを備えている。磁石機構１０７は、従来の装置では、永久磁石からなるものが使用されている。
【０００５】
図２に示したスパッタリング装置では、排気系１０１によって真空容器１０２内を所定の圧力まで排気した後、放電用ガス導入系１０６によってアルゴンなどの放電用ガスを真空容器１０２に導入する。この状態で、ターゲット１０９に所定の負の直流電圧を印加する。この電圧によって放電用ガスにスパッタ放電が生じ、ターゲット１０９の材料は基板１０４に達し、基板１０４の表面に薄膜が形成される。
【０００６】
上述した従来技術は、特許文献１，２に開示されている。
【特許文献１】特開平０５−３３９７２６号公報
【特許文献２】特開平１０−１５２７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
液晶パネルは、年々基板サイズが大きくなり、近年では１１００ｍｍ×１２５０ｍｍ角と大型となっている。今後も、それ以上に大型化となる傾向となっている。その基板サイズの大型化に伴ってターゲットサイズも大きくなり、基板サイズ１１００ｍｍ×１２５０ｍｍ角に対するターゲットサイズは１４２０ｍｍ×１６７５ｍｍ角と大型となっている。ターゲットサイズが大型化することで色々と問題が発生してきている。まず、ターゲットサイズが大型になることで均一な平坦度でターゲットを製作するのが困難となった。また、ターゲットの重量が増加し、例えばサイズ１４２０ｍｍ×１６７５ｍｍ×１０ｍｍのＡｌターゲットの重量は裏板（１４２０ｍｍ×１６７５ｍｍ×１０ｍｍ）込みで３１０ｋｇである。そのため、ターゲットのメンテナンス時には、真空容器からのターゲットの着脱に長い時間（４〜５時間）がかかっている。
【０００８】
以上のような理由により、取り扱いが比較的に容易なマルチカソードが提案され、実用化されつつある。
【０００９】
そのマルチカソードの構成を図３と図４に示す。図３はマルチカソードが設置された従来のスパッタリング装置の断面図であり、図４は図３に示したスパッタリング装置における単体カソード部の断面図である。
【００１０】
図３から分かるように、マルチカソードは、従来のカソードを複数個に分割することで小型にし、その小型にした複数個のカソードを基板２０４に対向して配列されたものである。スパッタ成膜時は負の直流電圧を複数のカソードに同時に供給する。
【００１１】
次に、図４を参照して、マルチカソードの単体の構造について説明する。単体カソードでは、基板２０４の表面に薄膜を形成しようとする素材からなるターゲット２０９が被スパッタ面が露出するように設けられている。そのターゲット２０９は裏板２１２にボンデングで一体化されて補強と冷却が行えるようになっている。裏板２１２にはターゲット２０９からのスパッタ熱を冷却するために水を流すことができる溝２１３が加工され、強制水冷が可能となっている。そして、裏板２１２は隔壁板２１４にネジ等で固定される。その隔壁板２１４は裏板２１２の更なる補強を行うと共に、真空室と大気との真空隔離を行っている。さらには負の直流電圧の導入元にもなっている。隔壁板２１４の上部にはマグネトロンスパッタを行うのに必要な磁場を作り出すための磁石機構２０７が設置してある。以上のターゲット２０９、裏板２１２、隔壁板２１４を真空容器２０２のフレーム２１８に固定する必要があるが、ターゲット２０９、裏板２１２、隔壁板２１４にはスパッタリングを行う際に負の高電圧が印加される。そのため、フレーム２１８と電気的に絶縁を行う必要があり、フレーム２１８と隔壁板２１４との間にＰＴＦＥ樹脂やセラミック等からなる絶縁物２１５が配置してある。さらに、隔壁板２１４をフレーム２１８に固定するネジ２１６等の部品が備えられている。
【００１２】
上述のカソード構成部品は必要不可欠であるため、単体カソードを複数個配列すると単体カソード同士の間に無放電領域２１７がどうしても生じてしまう。無放電領域２１７が広くなると、基板２０４表面に薄膜を形成した際に膜特性及び分布に悪い影響を与える。具体的には、基板２０４表面に対向したマルチカソードの配置構成では、カソード部と無放電領域２１７部とを転写するように、膜特性が波を打つようになった。ちなみに、膜厚はカソードの下部では厚くなり、無放電領域２１７の下部では薄くなった。比抵抗はカソードの下部では低くなり、無放電領域２１７の下部では高くなった。また、膜厚の基板内分布は、要求仕様±５％に対して、無放電領域が生じた構成では±８．７％に悪化した。
【００１３】
以上のような膜厚と比抵抗の基板内分布の悪化は、液晶パネルの電気的特性も悪化させ、製品の歩留を低下させる原因となっている。
【００１４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、膜厚と比抵抗の基板内分布が良好な薄膜を形成することを可能とするスパッタリング装置のマルチカソード構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明のスパッタリング装置のマルチカソード構造は、ターゲットを備えた裏板が絶縁板を介して取り付けられた複数の隔壁板を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、膜厚と比抵抗の基板内分布が良好な薄膜を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置における単体カソード部の概略構成を示す断面図である。
【００１９】
ターゲット９は、従来技術と同様に内部に冷却水が流れる冷却水溝１３が形成された裏板１２にボンディングされて一体となっている。しかし、裏板１２を隔壁板１４に取り付ける構造が従来技術と異なり、本実施形態においては裏板１２と隔壁板１４との間に絶縁板１９が設置された構造となっている。そして、互いに隣接する隔壁板１４は、互いに当接した状態でネジ１６によってフレーム１８に固定されている。
【００２０】
絶縁板１９を設けることで、ターゲット９及び裏板１２と隔壁板１４とを電気的に絶縁し、ターゲット９及び裏板１２のみに高電圧を印加することが可能な構造としている。この構成により、隔壁板１４には高電圧が印加されなくなるため、フレーム１８へ隔壁板１４を直接取り付けることができるようになった。したがって、本実施形態では、図４に示した従来技術の隔壁板２１４の外周部下部に配置されていた絶縁物２１５が不要となるので、隔壁板１４の外形寸法を小さくして、隔壁板１４の外周部をフレーム１８に直接固定することが可能となっている。
【００２１】
例えば、４０５ｍｍ×１６７０ｍｍのターゲットに対応する隔壁板のサイズは、従来は５７３ｍｍ×１８３８ｍｍであったものを本実施形態では４８９ｍｍ×１７５４ｍｍに小さくすることができる。これにより、カソードの外形寸法を従来では１７１９ｍｍ×１８３８ｍｍであったものを本実施形態では１４６７ｍｍ×１７５４ｍｍに小さくすることができた。その結果、単体カソード間の無放電領域の寸法も、従来は１６８ｍｍであったものを本実施形態では８４ｍｍに小さくすることができた。
【００２２】
以上説明した通り、本実施形態によれば隔壁板１４を小型化でき、それに伴って単体ターゲット同士の間に形成される無放電領域１７を従来の１６８ｍｍから８４ｍｍに大幅に小さくすることができた。よって、膜厚の基板内分布を膜特性の要求仕様値である±５％以下に改善することが可能となり、最終的には液晶パネルの歩留まりを高めることができる。副利効果として、本実施形態ではマルチカソードが使用可能となることで、ターゲット９の寸法が約１／３になると共に重量も１／３となり、ターゲット９の交換時の取り扱いが容易となる。そのことでターゲット９の交換時間が半減できる。また、隔壁板１４が接地できることで隔壁板１４よりも上方の構成部品に高電圧が掛からなくなり、磁石機構７等の調整や取り扱いが安全になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置における単体カソード部の概略構成を示す断面図である。
【図２】従来技術のスパッタリング装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】マルチカソードを搭載した従来のスパッタリング装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】図３に示したスパッタリング装置における単体カソード部の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
４    基板
５    基板ホルダー
７    磁石機構
９    ターゲット
１２  裏板
１３  冷却水溝
１４  隔壁板
１６  ネジ
１７  無放電領域
１８  フレーム
１９  絶縁板
【図１】
2008303453.tif 000003
【図２】
2008303453.tif 000004
【図３】
2008303453.tif 000005
【図４】
2008303453.tif 000006