反应性溅射装置的制造方法_2

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至图6说明溅射装置的第I实施方式。以下依次说明溅射装置的整体构成、溅射腔的构成、阴极单元的构成以及溅射腔的作用。此外,以下作为溅射装置的一例说明形成于基板上的化合物膜是铟镓锌氧化物膜(IGZ0膜)的情况。
[0055][溅射装置的整体构成]
[0056]参照图1说明溅射装置的整体构成。
[0057]如图1所示,在溅射装置10中,搬出搬入腔11、前处理腔12以及溅射腔13沿着作为I个方向的搬送方向排列。3个腔各自通过门阀14与相互相邻的其他腔连结。3个腔各自连结有使腔内排气的排气部15,3个腔各自通过排气部15的驱动而单独地减压。在3个腔各自的底面铺有成膜路线16和回收路线17,成膜路线16和回收路线17是沿着搬送方向延伸的相互平行的2个路线(lane)。
[0058]成膜路线16和回收路线17例如包括沿着搬送方向延伸的轨、沿着搬送方向配置的多个辊、以及使多个辊各自自转的多个电机等。成膜路线16将搬入到了溅射装置10的内部的托盘T从搬出搬入腔11朝向溅射腔13搬送,回收路线17将搬入到了溅射腔13的内部的托盘T从溅射腔13朝向搬出搬入腔11搬送。
[0059]在托盘T上将朝向纸面的外方延伸的呈矩形的基板S以立起的状态固定。基板S的宽度例如沿着搬送方向是2200mm,朝向纸面的外方是2500mm。
[0060]搬出搬入腔11将从溅射装置10的外部搬入的成膜前的基板S向前处理腔12搬送,将从前处理腔12搬入的成膜后的基板S搬出到溅射装置10的外部。在成膜前的基板S从外部向搬出搬入腔11搬入时,另外,在成膜后的基板S从搬出搬入腔11向外部搬出时,搬出搬入腔11使内部升压到大气压。在成膜前的基板S从搬出搬入腔11向前处理腔12搬入时,另外,在成膜后的基板S从前处理腔12向搬出搬入腔11搬出时,搬出搬入腔11将内部减压到与前处理腔12的内部相同的程度。
[0061]前处理腔12对从搬出搬入腔11搬入到了前处理腔12的成膜前的基板S进行作为成膜所需的处理的例如加热处理、清洗处理等。前处理腔12将从搬出搬入腔11搬出到了前处理腔12的基板S向溅射腔13搬入。另外,前处理腔12将从溅射腔13搬出到了前处理腔12的基板S向搬出搬入腔11搬出。
[0062]溅射腔13具备:阴极装置18,其朝向基板S放射溅射粒子;以及路线变更部19,其配置于成膜路线16与回收路线17之间。溅射腔13使用阴极装置18针对从前处理腔12搬入到了溅射腔13的成膜前的基板S形成IGZO膜。溅射腔13使用路线变更部19使成膜后的托盘T从成膜路线16向回收路线17移动。
[0063][溅射腔的构成]
[0064]参照图2更详细地说明溅射腔的构成。
[0065]如图2所示,溅射腔13的成膜路线16将从前处理腔12搬入到了溅射腔13的基板S沿着搬送方向搬送,在开始向基板S形成薄膜至结束的期间,在成膜路线16的中途将托盘T的位置固定。在托盘T的位置由支撑托盘T的支撑构件固定时,基板S中的搬送方向的边缘的位置也被固定。
[0066]溅射腔13的供气部21向托盘T与阴极装置18之间的间隙提供用于溅射的气体。从供气部21提供的气体包含氩气等溅射气体和氧气等反应气体。
[0067]阴极装置18具有I个阴极单元22,阴极单元22沿着与基板S的表面Sa相对的平面配置。在阴极单元22中,从离基板S近的一侧开始按顺序配置有靶23、背板24以及磁路25。
[0068]靶23形成为沿着与基板S相对的平面的平板状,具有在作为与纸面正交的方向的高度方向上比基板S长的宽度,另外,具有在搬送方向上比基板S小的宽度、例如5分之I程度的宽度。在靶23的形成材料中,主要成分是IGZ0,例如,靶23的形成材料中的95质量%是IGZO,优选99质量%以上是IGZO。
[0069]背板24形成为沿着与基板S相对的平面的平板状,与靶23的与基板S不对置的面接合。背板24连接有直流电源26D。从直流电源26D提供的直流电力通过背板24提供给靶23。
[0070]磁路25由具有相互不同的磁极的多个磁体构成,在靶23的表面23a且与基板S对置的靶23的侧面形成磁控磁场。在沿着相对于靶23的表面23a的法线的方向是法线方向时,在靶23的表面23a与基板S的表面Sa之间的间隙生成的等离子体的密度在磁路25形成的磁控磁场中的沿着法线方向的磁场分量为O (B丄O)的部分最高。以下,磁路25形成的磁控磁场中的沿着法线方向的磁场分量为O的区域是等离子体密度高的区域。
[0071]阴极装置18具备扫描部27,扫描部27使阴极单元22沿着作为I个方向的扫描方向移动。扫描方向是与搬送方向平行的方向。扫描部27包括例如沿着扫描方向延伸的轨、安装于阴极单元2 2中的高度方向的2个端部各自的辊、以及使辊各自自转的多个电机等。扫描部27的轨具有在扫描方向上比基板S长的宽度。此外,扫描部27如果能使阴极单元22沿着扫描方向移动,也可以具体化为其他构成。
[0072]扫描部27通过使阴极单元22沿着扫描方向移动,从而在作为与IGZO膜的形成区域Rl相对的空间的相对区域R2扫描阴极单元22 ο作为成膜对象物的一例的基板S中的表面Sa的整体是IGZO膜的形成区域Rl的一例。扫描部27在阴极装置18放射溅射粒子开始形成IGZO膜时,例如使阴极单元22从扫描部27中的作为扫描方向的一端部的开始位置St朝向作为扫描方向的另一端部的结束位置En沿着扫描方向移动。由此,扫描部27在与形成区域Rl相对的相对区域R2扫描阴极单元22的靶23。
[0073]形成区域Rl和相对区域R2相对的方向是相对方向。在相对方向上,基板S的表面Sa与革[H23的表面23a之间的距离为300mm以下,例如为150mm。
[0074]在阴极单元22配置于开始位置St时,扫描方向上的形成区域Rl的2个端部中的溅射粒子先到达的第I端部Rel与在扫描方向上离第I端部Rel近的靶23的第I端部23el之间的沿着扫描方向的距离Dl为150mm以上。在阴极单元22配置于结束位置En时,扫描方向上的形成区域Rl的2个端部中的溅射粒子后到达的第2端部Re2与在扫描方向上离第2端部Re2近的靶23的第2端部23e2之间的沿着扫描方向的距离Dl为150mm以上。
[0075]此外,在形成区域Rl形成有IGZO膜时,扫描部27也可以从开始位置St朝向结束位置En沿着扫描方向扫描I次阴极单元22。或者,扫描部27也可以在从开始位置St朝向结束位置En沿着扫描方向扫描阴极单元22后,从结束位置En朝向开始位置St沿着扫描方向扫描阴极单元22。由此,扫描部27沿着扫描方向扫描2次阴极单元22。扫描部27也可以通过使阴极单元22沿着扫描方向在开始位置St与结束位置En交替地移动,从而在开始位置St与结束位置En之间扫描多次阴极单元22。扫描部27扫描阴极单元22的次数根据IGZO膜的厚度而变更,如果阴极单元22的扫描次数以外的条件相同,则IGZO膜的厚度越大,则扫描部27扫描阴极单元22的次数设定为越大的值。
[0076][阴极单元的构成]
[0077]参照图3更详细地说明阴极单元22的构成。此外,在图中示出图2中说明的在开始位置St配置有阴极单元22的状态。
[0078]如图3所示,基板S的表面Sa所配置的平面是假想平面Pid,与假想平面Pid正交的直线是法线Lv。靶23中作为与基板S对置的侧面的表面23a配置于与假想平面Pid平行的I个平面上。
[0079]在靶23的表面23a上形成磁控磁场B的磁路25将沿着法线Lv的磁场分量为O(BlO)的2个零垂直磁场区域形成于靶23的表面23a。在靶23的表面23a中,主要从2个零垂直磁场区域放射出溅射粒子SPd个零磁场区域中的在扫描方向上离形成区域Rl的第I端部Rel近的零垂直磁场区域是第I烧蚀区域El,离第I端部Rel远的零垂直磁场区域是第2烧蚀区域E2o
[0080]磁路25具有在与纸面正交的高度方向上与靶23大致相等的宽度,具有在扫描方向上为例如靶23的3分之I程度的宽度。
[0081 ]阴极单元22具备2个遮蔽板28a、28b,2个遮蔽板28a、28b使从第I烧蚀区域El和第2烧蚀区域E2放射的多个溅射粒子SP中的一部分不到达基板S。〗个遮蔽板28a、28b具有在高度方向上与靶23大致相等的宽度,在与扫描方向正交的宽度方向上从靶23的表面23a朝向假想平面Pid突出。第I遮蔽板28a和第2遮蔽板28b的宽度方向上的突出宽度相互相等。第I遮蔽板28a是第I遮蔽部的一例,第2遮蔽板28b是第2遮蔽部的一例。
[0082]作为一方遮蔽板的第I遮蔽板28a在阴极单元22配置于开始位置St时,在扫描方向上配置于形成区域Rl中的溅射粒子SP先到达的第I端部Rel与靶23中的离第I端部Rel近的第I端部23el之间。作为另一方遮蔽板的第2遮蔽板28b在阴极单元22位于开始位置St时,在扫描方向上配置于比第2端部23e2离形成区域Rl远的位置,第2端部23e2是离形成区域Rl的第I端部Re I远的革E23的端部。
[0083]阴极单元22具备磁路扫描部29,磁路扫描部29改变磁路25相对于靶23的位置。磁路扫描部29包括例如沿着扫描方向延伸的轨、安装于磁路25中的高度方向的2个端部各自的辊、以及使辊各自自转的多个电机等。磁路扫描部29的轨具有在扫描方向上与靶23大致相等的宽度。此外,磁路扫描部29如果能使阴极单元22沿着扫描方向移动,也可以具体化为其他构成。
[0084]磁路扫描部29在扫描方向上在靶23的第I端部23el和磁路25重叠的第I位置Pl与靶23的第2端部23e2和磁路25重叠的第2位置P2之间扫描磁路25。磁路扫描部29在阴极装置18放射溅射粒子SP开始形成IGZO膜时,使磁路25从第I位置Pl朝向第2位置P2移动。磁路扫描部29在扫描部27使阴极单元22从开始位置St朝向结束位置En移动时,例如使磁路25从第I位置Pl朝向第2位置P2移动。即,在阴极单元22开始从开始位置St向结束位置En移动时,磁路25开始从第I位置Pl向第2位置P2移动,在阴极单元22到达结束位置En时,磁路25到达第2位置P2。这样,磁路扫描部29使磁路25沿着扫描方向向与阴极单元22的移动方向相反的方向移动。
[0085]优选扫描部27从开始位置St朝向结束位置En扫描阴极单元22,在使靶23在相对区域R2通过I次时,磁路扫描部29从第I位置Pl朝向第2位置P2扫描I次磁路25。
[0086]在靶23在相对区域R2通过I次形成IGZO膜时,当磁路25在第I位置Pl与第2位置P2之间往返多次时,每当相对于靶23的扫描方向的磁路25的扫描方向改变时,磁路25相对于靶23的相对速度改变。当磁路25的相对速度改变时,形成于靶23的表面的等离子体的状态也改变,因此朝向形成区域Rl放射的溅射粒子SP的数量也改变。结果是,在靶23的扫描方向上,IGZO膜的厚度产生偏差。
[0087]因此,在扫描部27使靶23在相对区域R2通过I次时,磁路扫描部29从第I位置Pl朝向第2位置P2扫描I次磁路25,由此可抑制在扫描方向上IGZO膜的厚度产生偏差。
[0088]在磁路扫描部29使磁路25沿着扫描方向移动时,磁路25形成的零垂直磁场区域也沿着扫描方向移动。因此,第I烧蚀区域El和第2烧蚀区域E2也沿着扫描方向在靶23的表面23a上移动。另外,在扫描部27沿着扫描方向在相对区域R2扫描阴极单元22时,扫描部27也在相对区域R2扫描第I烧蚀区域EI和第2烧蚀区域E2。
[0089]沿着从作为零垂直磁场区域的各烧蚀区域放射的溅射粒子SP的飞行路径F的平面和假想平面Pid、即基板S的表面Sa形成的角度是溅射粒子的入射角度Θ。
[0090]各遮蔽板28a、28b使从各烧蚀区域El、E2放射的多个溅射粒子SP中的入射角度Θ包含于规定范围的溅射粒子SP不到达作为
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