(57)【要約】【課題】基板上の膜厚分布を均一にすることができるスパッタ成膜装置を提供すること。【解決手段】本発明に係るスパッタ成膜装置１０は、チャンバー１１内に回転可能に設けられた回転ドラム１２と、チャンバー１１内であって回転ドラム１２の外方で回転ドラム１１の回転軸と略平行に配設されたターゲット１４と、ターゲット１４と回転ドラム１２との間に、ターゲット１４に対向して設けられ、ターゲット１４からはじき出されるターゲット原子の飛来を遮断するターゲット原子遮断板１７とを備えている。また、ターゲット原子遮断板１７は、ターゲット１４のうち、回転ドラム１２の回転軸１２Ａに対して平行方向における両端部からはじき出されるターゲット原子の飛来を、上記両端部に挟まれた中央部からはじき出されるターゲット原子の飛来よりも、遮断するように設けられている。【選択図】図１
2007119843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に回転可能に設けられた回転ドラムと、上記チャンバー内であって上記回転ドラムの外方で上記回転ドラムの回転軸と略平行に配設されたターゲットとを備え、上記チャンバー内で上記ターゲットを用いて上記回転ドラムの外周に上記回転ドラムの回転軸に沿って取り付けられる複数の基板にスパッタ成膜するスパッタ成膜装置であって、
上記ターゲットと上記回転ドラムとの間に、上記ターゲットに対向して設けられ、上記ターゲットからはじき出されるターゲット原子の飛来を遮断する遮断部材を備え、
上記遮断部材は、上記ターゲットのうち、上記回転ドラムの回転軸に対して平行方向における両端部からはじき出されるターゲット原子の飛来を、上記回転ドラムの回転軸に対して平行方向における中央部からはじき出されるターゲット原子の飛来よりも、遮断するように設けられたことを特徴とするスパッタ成膜装置。
【請求項２】
上記遮断部材は複数の開口孔を有し、
上記複数の開口孔は、上記遮断部材のうち、上記回転ドラムの回転軸に対して平行方向における両端部の開口密度が、上記回転ドラムの回転軸に対して平行方向における中央部の開口密度よりも小さくなるように、設けられたことを特徴とする請求項１に記載のスパッタ成膜装置。
【請求項３】
上記遮断部材は、導電性部材により形成され、基準電位に接続されたことを特徴とする請求項１に記載のスパッタ成膜装置。
【請求項４】
上記遮断部材は、上記ターゲットと、上記回転ドラムの外周に取り付けられる上記基板との間の略中央に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のスパッタ成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスパッタ成膜装置に関し、例えばカルーセル型スパッタ成膜装置のような回転式スパッタ成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置など表示装置の製造工程において、基板上にＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）等の光学薄膜や金属薄膜を形成する方法としてスパッタ成膜方法が用いられている。
例えば、スパッタ成膜方法に用いられるカルーセル型スパッタ成膜装置では、真空チャンバー内に回転可能な回転ドラムが設けられており、この回転ドラムの外周に多角柱筒状の基板ホルダが取り付けられている。また、ターゲットが、真空チャンバー内であって基板ホルダの外方に、回転ドラムの回転軸側にプラズマ発生面を向けて設けられている。
【０００３】
そして、基板ホルダの側面に複数の基板を回転ドラムの回転軸方向に沿って取り付け、回転ドラムを回転させながら、真空チャンバー内にスパッタガスを流入し、陰極となるターゲットに電圧を印加して、基板とターゲットの間にプラズマを生成させる。すると、プラズマ中のイオンがターゲット表面に衝突し、はじき出されたターゲット原子（スパッタ原子）が基板上に飛来して付着することにより、基板に所望の薄膜が形成される（例えば、特許文献１参照）。なお、このカルーセル型スパッタ成膜装置では、一度に複数の基板に対して成膜することができるため、生産性に優れているという利点がある。
【特許文献１】特開平１５−２７２２６号公報（図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一般のカルーセル型スパッタ成膜装置において、ターゲットは鉛直方向を長手方向とした矩形状をなし、ターゲットのプラズマはターゲットのプラズマ発生面の外周縁部に沿って環状に生成されているため、ターゲットのうち、回転軸に対して平行方向における両端部のプラズマ密度は、ターゲットの中央部のプラズマ密度よりも大きい傾向にある。
このため、回転ドラムの回転軸に沿って基板ホルダに配列された基板のうち、回転ドラムの回転軸に対して平行方向における両端部では、プラズマ密度が高くなるため、膜厚が厚くなってしまっていた。
【０００５】
このように基板面内で膜厚分布が不均一になってしまうと、その基板を用いて製造された表示装置の表示特性が劣化するという問題点があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、基板上の膜厚分布を均一にすることができるスパッタ成膜装置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】
【０００６】
本発明にかかるスパッタ成膜装置は、チャンバー内に回転可能に設けられた回転ドラムと、チャンバー内であって回転ドラムの外方で回転ドラムの回転軸と略平行に配設されたターゲットとを備え、チャンバー内でターゲットを用いて回転ドラムの外周に回転ドラムの回転軸に沿って取り付けられる複数の基板にスパッタ成膜するスパッタ成膜装置であって、ターゲットと回転ドラムとの間に、ターゲットに対向して設けられ、ターゲットからはじき出されるターゲット原子の飛来を遮断する遮断部材を備え、遮断部材は、ターゲットのうち、回転ドラムの回転軸に対して平行方向における両端部からはじき出されるターゲット原子の飛来を、上記回転ドラムの回転軸に対して平行方向における中央部からはじき出されるターゲット原子の飛来よりも、遮断するように設けられたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、ターゲットと回転ドラムとの間に、ターゲットに対向して設けられ、ターゲットからはじき出されるターゲット原子の飛来を遮断する遮断部材を備え、遮断部材は、ターゲットのうち、回転ドラムの回転軸に対して平行方向における両端部からはじき出されるターゲット原子の飛来を、上記回転ドラムの回転軸に対して平行方向における中央部からはじき出されるターゲット原子の飛来よりも、遮断するように設けられているので、回転軸方向に沿って配列された基板のうち、回転ドラムの回転軸に対して平行方向における両端部および中央部の膜厚を均衡化し、基板上の膜厚分布を均一にすることができる。
【０００８】
また、遮断部材は複数の開口孔を有し、複数の開口孔は、遮断部材のうち、回転ドラムの回転軸に対して平行方向における両端部の開口密度が、回転ドラムの回転軸に対して平行方向における中央部の開口密度よりも小さくなるように設けられている。また、遮断部材は、導電性部材により形成され、基準電位に接続されている。また、遮断部材は、ターゲットと、回転ドラムの外周に取り付けられる基板との間の略中央に配置されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基板上の膜厚分布を均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明にかかるスパッタ成膜装置について図に基づいて説明する。
図１は本発明にかかるスパッタ成膜装置の構成を模式的に示す断面図である。なお、図１はスパッタ成膜装置を上から見た断面図である。図２は本発明にかかるスパッタ成膜装置に用いられる回転ドラム及び基板ホルダの構成を模式的に示す斜視図である。図３は基板ホルダに取り付けられた基板、ターゲット原子遮断板およびターゲットの配置関係を模式的に示す側面図である。なお、図３では、基板ホルダに取り付けられた基板の表面とターゲットのプラズマ発生面とが互いに対向したときの状態を示している。図４はターゲットのプラズマ発生面を示す平面図である。図５はターゲット原子遮断板の構成を示す図であって、図５（ａ）はターゲットと対向する面の平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ切断線における断面図である。なお、図５（ａ）のＡ−Ａ線は回転ドラムの回転軸に対して略平行方向に延びている。
【００１１】
図１に示されるスパッタ成膜装置１０は、カルーセル型のスパッタ成膜装置であり、一度の処理で複数の基板２０に対して成膜することができるバッチ方式のスパッタ成膜装置である。
スパッタ成膜装置１０は、基板ホルダ１３が装着された回転ドラム１２を回転させながら、真空チャンバー１１内でターゲット１４を用いて、基板ホルダ１３に取り付けられた複数の基板２０にスパッタ成膜する。スパッタ成膜装置１０は、真空チャンバー１１、回転ドラム１２、基板ホルダ１３、ターゲット１４、マグネトロン部１５、スパッタ電源１６およびターゲット原子遮断板１７を備えている。
【００１２】
図１に示されるように、真空チャンバー１１は、断面が略円形状に設けられ、ターゲット１４を配置するための箇所が外側に突出している。すなわち、真空チャンバー１１はターゲット１４を配設するための箇所を除いて断面が円形となっている。この真空チャンバー１１は、スパッタ成膜を行うための反応室となる。
図２に示されるように、回転ドラム１２は円筒状に形成されており、真空チャンバー１１内に回転軸１２Aを中心に回転可能に設けられている。なお、回転軸１２Ａは鉛直方向にのびる真空チャンバー１１の中心線と一致する。図２では基板ホルダ１３に基板２０が保持されていない状態を示している。
【００１３】
基板ホルダ１３は、正１２角形筒等の多角形筒状に形成され、回転ドラム１２の外側に取り付けられている。基板ホルダ１３は回転ドラム１２と一体となって、真空チャンバー１１内で回転可能に設けられている。すなわち、回転ドラム１２を回転させることにより、基板ホルダ１３が、回転軸１２Ａを中心に回転する。なお、基板ホルダ１３の回転軸は円筒状の回転ドラム１２の回転軸１２Ａと一致する。また、図２に示されるように、基板ホルダ１３の各側面は、鉛直方向が長手方向となる矩形状に形成されている。
【００１４】
図１および図３に示されるように、回転ドラム１２の外周に設けられた基板ホルダ１３の外周の各側面には、回転ドラム１２の回転軸１２Ａの方向に沿って、基板２０が配列される。すなわち、回転軸１２Ａに沿って、基板ホルダ１３の一側面に複数の基板が配置される。例えば、基板ホルダ１３の外周の各側面に４枚の基板２０が取り付けられているとすると、正１２角柱筒状の基板ホルダ１３には４８枚の基板２０を取り付けることができる。そして、一側面に設けられた４枚の基板２０は鉛直方向に一列に配置される。基板２０は、図示しない取り付け具により基板ホルダ１３に取り付けられる。
【００１５】
基板２０が基板ホルダ１３に取り付けられた状態で、図１に示されるように、矢印Ｘの方向に回転ドラム１２を回転させると、基板ホルダ１３の各側面に設けられた基板２０が順次、ターゲット１４のプラズマ発生面１４ａを通過する。
図４に示されるように、ターゲット１４は、鉛直方向が長手方向となる矩形状の平板に形成されている。また、図１に示されるように、ターゲット１４は、真空チャンバー１１内であって回転ドラム１２および基板ホルダ１３の外方に設けられている。
【００１６】
また、図１および図３に示されるように、ターゲット１４は回転ドラム１２の回転軸１２Ａと略平行に、回転ドラム１２の回転軸１２Ａ側にプラズマ発生面１４ａを向けて設けられている。従って、回転ドラム１２の回転により基板ホルダ１３のいずれの外周面がターゲット１４のプラズマ発生面１４ａと対向しても、ターゲット１４のプラズマ発生面１４ａと、基板ホルダ１３に取り付けられた基板２０との距離が一定となる。
【００１７】
ターゲット１４のプラズマ発生面１４ａ全面にプラズマは発生するが、特に、図４に示されるように、ターゲット１４のプラズマ過剰発生領域１４ｂが、矩形状のプラズマ発生面１４ａの外周縁部に沿って、プラズマ発生面１４ａ上に突出するように、環状に発生することがある。図４に示されるように、ターゲット１４のうち、回転ドラム１２の回転軸１２Ａに対して平行方向における両端部では、中央部と比較して、プラズマ発生面１４ａの面積に対するプラズマ過剰発生領域１４ｂの比率が高くなっている。従って、ターゲット１４のプラズマはプラズマ発生面１４ａの外周縁部に沿って環状に多量に生成され、ターゲット１４のうち、回転ドラム１２の回転軸１２Ａと平行方向における両端部のプラズマ密度は、中央部のプラズマ密度よりも大きい。
【００１８】
なお、図１に示されるスパッタ成膜装置では２つのターゲット１４が真空チャンバー１１内で、プラズマ発生面１４ａが互いに対向する位置に設けられている。ターゲット１４の数は１つでもよく、３以上であってもよい。
マグネトロン部１５は、ターゲット１４の裏面側に設けられている。マグネトロン部１５はバッキングプレートや、例えば、永久磁石や電磁石などの磁石を備えている。すなわち、スパッタ電源１６からマグネトロン部１５のバッキングプレートを介してターゲット１４に電圧が印加される。これにより、ターゲット１４の前面でマグネトロン放電が起こり、プラズマを発生させることができる。
【００１９】
そして、プラズマ中のイオンが陰極であるターゲット１４に衝突することにより、ターゲット原子がはじき出される。その結果、ターゲット１４近傍の基板２０に飛来してくるターゲット原子を付着させることができ、所望の薄膜を基板２０上に形成することができる。スパッタ電源１６はＡＣ電源でもＤＣ電源でもよい。
【００２０】
図１に示されるように、ターゲット原子遮断板１７が、ターゲット１４と、回転ドラム１２に取り付けられた基板ホルダ１３との間に、ターゲット１４に対向して設けられている。ターゲット原子遮断板１７は、例えば、真空チャンバー１１の内壁やターゲット１４に取り付け具（不図示）により取り付けられる。このターゲット原子遮断板１７は、ターゲット１４からはじき出されるターゲット原子の飛来を遮断する機能を有し、特に、ターゲット１４のうち、回転ドラム１２の回転軸１２Ａと平行方向における両端部からはじき出されるターゲット原子の飛来を、上記回転ドラム１２の回転軸１２Ａに対して平行方向における中央部からはじき出されるターゲット原子の飛来よりも、遮断するように設けられている。
【００２１】
具体的には、図５（ａ）および図５（ｂ）に示されるように、ターゲット原子遮断板１７は形成されている。すなわち、ターゲット原子遮断板１７には、複数の開口孔１７ａが形成されており、複数の開口孔１７ａは、ターゲット原子遮断板１７のうち、回転ドラム１２の回転軸１２Ａに対して平行方向（Ａ−Ａ線方向）における両端部（図５（ａ）のM領域）の開口密度が、回転ドラム１２の回転軸１２Ａに対して平行方向（Ａ−Ａ線方向）における中央部（図５（ａ）のN領域）の開口密度よりも小さくなるように設けられている。また、ターゲット原子遮断板１７をメッシュ状に形成することにより、複数の開口孔１７ａを設けてもよい。
なお、スパッタ成膜装置１０は真空チャンバー１１を排気するための真空ポンプ（図示せず）や真空チャンバー１１内にＡｒなどのスパッタガスを導入するためのガスライン（図示せず）を備えている。
【００２２】
以上のように、スパッタ成膜装置１０を構成したことにより、ターゲット１４のうち、特にプラズマ密度が高い領域、すなわち、回転ドラム１２の回転軸方向における両端部からはじき出されるターゲット原子の飛来を効果的に遮断することができ、回転ドラム１２の回転軸１２Ａに沿って配列された基板のうち、回転ドラム１２の回転軸１２Ａと平行方向における両端部および中央部の膜厚を均衡化し、基板２０上の膜厚分布を均一にすることができる。
【００２３】
また、ターゲット原子遮断板１７は、導電性部材により形成され、基準電位としての接地電位に接続されている。ターゲット原子遮断板１７は、スパッタ成膜中にプラズマに曝されるため、ターゲット原子遮断板１７には荷電粒子が衝突する。このとき、ターゲット原子遮断板１７が強く帯電し、蓄電許容限界を超えたとき、異常放電が発生することがある。ターゲット原子遮断板１７を接地電位に接続することにより、このような異常放電を低減することができる。
【００２４】
また、ターゲット原子遮断板１７を、ターゲット１４と、基板ホルダ１３に取り付けられた基板２０との間の略中央に配置するとよい。ターゲット原子遮断板１７をターゲット１４に近づけ過ぎると、ターゲット原子の飛来が過剰に遮断されたり、ブラズマの発生が妨害されたりする。逆に、ターゲット原子遮断板１７を基板２０に近づけ過ぎると、ターゲット原子遮断板１７の開口孔１７ａの内側領域を基板２０に投影した部分のみしか、膜が形成されない。従って、ターゲット原子遮断板１７を、相互に影響を受けにくい、ターゲット１４と、基板ホルダ１３に取り付けられた基板２０との間の略中央に配置するとよい。
【００２５】
以上の説明は、本発明を実施の形態を説明するものであり、本発明が以上の実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、以上の実施の形態の各要素を、本発明の範囲において、容易に変更、追加、変換することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明にかかるスパッタ成膜装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明にかかるスパッタ成膜装置に用いられる回転ドラム及び基板ホルダの構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】基板ホルダに取り付けられた基板、ターゲット原子遮断板およびターゲットの配置関係を模式的に示す側面図である。
【図４】ターゲットのプラズマ発生面を示す平面図である。
【図５】ターゲット原子遮断板の構成を示す図であって、図５（ａ）はターゲットと対向する面の平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ切断線における断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  スパッタ装置
１１  真空チャンバー
１２  回転ドラム
１３  基板ホルダ
１４  ターゲット
１４ａ  プラズマ発生面
１４ｂ  プラズマ過剰発生領域
１５  マグネトロン部
１６  スパッタ電源
１７  ターゲット原子遮断板
１７ａ  開口孔
２０  基板
【図１】
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【図２】
2007119843.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007119843.tif 000006
【図５】
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