スパッタ装置及び成膜方法
【課題】スパッタリング法による成膜時において、電子や酸素イオンが基板に入射することを防ぎ、基板や基板上の膜へのダメージを低減することで、膜特性を向上させることができるスパッタ装置及び成膜方法を提供する。
【解決手段】成膜材料を備えたターゲット２２と、ターゲット２２の表面２２ａと基板Ｗの表面Ｗ１とを略平行に配置しつつ、基板Ｗをターゲット２２に対して相対移動させる搬送手段と、を有し、基板Ｗの表面Ｗ１の長辺方向の長さより、ターゲット２２の表面２２ａの短手方向における長さが短く形成されたスパッタ装置において、ターゲット２２と基板Ｗとの間において、ターゲット２２の短手方向に磁場を印加する永久磁石２６を有し、基板Ｗをターゲット２２の短手方向に沿って搬送させることを特徴とする。
【解決手段】成膜材料を備えたターゲット２２と、ターゲット２２の表面２２ａと基板Ｗの表面Ｗ１とを略平行に配置しつつ、基板Ｗをターゲット２２に対して相対移動させる搬送手段と、を有し、基板Ｗの表面Ｗ１の長辺方向の長さより、ターゲット２２の表面２２ａの短手方向における長さが短く形成されたスパッタ装置において、ターゲット２２と基板Ｗとの間において、ターゲット２２の短手方向に磁場を印加する永久磁石２６を有し、基板Ｗをターゲット２２の短手方向に沿って搬送させることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタ装置及び成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等においては、大面積のガラス基板上に透明電導膜等の薄膜を、均一な膜厚で、連続的に成膜するために、種々のスパッタ装置が提案されている。
これらスパッタ装置の１種に、インライン式スパッタ装置がある。この装置は、スパッタ成膜室内に複数のターゲットを配列し、基板をターゲットの配列方向に沿って一定速度にて搬送する間に、ターゲットから叩き出された成膜材料を基板上に堆積させることにより、基板上に所望の薄膜を成膜する装置である。この構成によれば、大面積のガラス基板上に膜厚の均一な薄膜を連続的に成膜することができる。
【０００３】
一方、ガラス基板上に成膜する透明電導膜としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜が広く用いられている。
ところで、ＩＴＯ膜等の酸化膜を成膜する際には、ターゲットに含まれる酸素原子或いはスパッタリング時に導入される酸素ガスからプラズマ中で酸素イオンが発生し、ターゲット電位により加速されて基板に入射する。電子や酸素イオンが基板に入射すると、ＩＴＯ膜の結晶配向性に対してダメージを与え、ＩＴＯ膜の抵抗値が増加する等、膜特性を損なうという問題がある。
そのため、ＩＴＯ膜や基板に入射する電子や酸素イオンを低減することにより、ダメージを低減することが重要である。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に示すように、基板の搬送方向と交差し、基板の成膜面と略平行な方向の偏向磁界を該成膜面の近傍に発生する偏向磁界発生手段として、永久磁石を設けているものが知られている。この構成によれば、偏向磁界発生手段により基板の近傍に偏向磁界を形成することで、基板方向に飛行する荷電粒子の飛行方向を偏向して成膜面に進入するのを抑制することができるとされている。
【特許文献１】特開平５−７０９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術にあっては、偏向磁界発生手段が基板の両端部に配置されているため、基板中央部に発生する磁場が弱いという問題がある。近年、成膜対象であるガラス基板は一辺が２〜３ｍのものが用いられる傾向にある。このような大型のガラス基板を用いる場合には、特に基板中央部に発生する磁場が弱くなる。この場合には、電子や酸素イオン等の荷電粒子を効率よく偏向することができず、その結果、ガラス基板表面に電子や酸素イオンが入射して、これら電子や酸素イオンにより基板表面がダメージを受けてしまう。
また、酸素イオンの質量は電子の質量よりも遥かに重いため、強い磁場を発生させなければ酸素イオンを偏向できないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、スパッタリング法による成膜時において、荷電粒子が基板に入射することを防ぎ、基板や基板上の膜へのダメージを低減することで、膜特性を向上させることができるスパッタ装置及び成膜方法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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明のスパッタ装置は、成膜材料を備えたターゲットと、前記ターゲットの表面と基板の表面とを略平行に配置しつつ、前記ターゲットと前記基板とを相対移動させる移動機構と、を有し、前記基板の表面の第１方向における長さより、前記ターゲットの表面の前記第１方向における長さが短く形成されたスパッタ装置において、前記ターゲットと前記基板との間において、前記第１方向に磁場を印加する磁場印加手段を有し、前記移動機構は、前記磁場印加手段を前記ターゲットとともに、前記基板に対して相対移動させることを特徴とする。
この構成によれば、ターゲットと基板との間において、第１方向に磁場を発生させる磁場印加手段を設け、この磁場印加手段をターゲットとともに、基板に対して相対移動させることで、基板とターゲットとの間に強い磁場を発生させることができる。そのため、プラズマ中で発生する荷電粒子は、磁場印加手段により発生した磁場からローレンツ力を受けて、荷電粒子の飛行方向および磁場方向のそれぞれに直交する方向、つまり基板と平行に移動するように偏向される。よって、成膜材料の初期成長過程のみならず、全成膜過程において、荷電粒子が基板の表面に入射することを防ぎ、基板や基板上の膜へのダメージを低減することができるため、基板に形成される被膜の抵抗値が増加することを抑制することができる。したがって、全成膜過程を通じて基板に形成される被膜の結晶性等の膜特性を向上させることができる。
【０００８】
また、前記ターゲットと前記基板との間に、前記ターゲットからの前記成膜材料の飛散範囲を規制する防着部材が設けられ、前記磁場印加手段は、前記防着部材を挟んで前記ターゲットの反対側に配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、磁場印加手段を、防着部材を挟んでターゲットの反対側に配置することで、磁場印加手段がターゲットの死角となるため、ターゲットから叩き出された粒子が磁場印加手段に成膜材料が付着することを防止することができる。
【０００９】
また、前記移動機構は、固定された前記ターゲットに対して前記基板を前記第１方向に移動させ、前記ターゲットは、前記第１方向に沿って複数設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、基板を第１方向に移動させながら、複数のターゲットを用いて効率よく成膜処理を行うことができる。したがって、大面積の基板上に膜特性に優れ、膜厚の均一な薄膜を大量かつ連続的に成膜することができる。
【００１０】
また、隣接する一対の前記ターゲット間に配置された前記磁場印加手段は、前記一対のターゲットと前記基板との間における磁場の印加に供されていることを特徴とする。
この構成によれば、隣接する一対のターゲット間に配置された磁場印加手段を、一対のターゲットと基板との間における磁場の印加に供することで、装置コストを低減することができる。
【００１１】
また、前記ターゲットはＩＴＯの成膜材料を含んでいることを特徴とする。
この構成によれば、プラズマ中で発生する電子または酸素イオンが基板の表面に入射することを防ぐことができるため、透明電導膜であるＩＴＯ膜の初期成長過程のみならず、ＩＴＯ膜の全成膜過程において、基板や基板上の膜へのダメージを低減することができる。その結果、ＩＴＯ膜は、全成膜過程を通じて結晶性等の膜特性を維持することが可能となる。
【００１２】
また、前記基板を保持する基板保持手段と、前記ターゲットが配置されるとともに、前記基板が前記移動機構により移動するスパッタ室と、該スパッタ室内の真空排気を行う真空排気手段と、前記スパッタ室内にスパッタガスを供給するガス供給手段と、前記ターゲットに電圧を印加する電源と、を備えたインライン式スパッタ装置であることを特徴とする。
この構成によれば、ガス供給手段からスパッタ室にスパッタガスを供給し、電源からターゲットに電圧を印加する。これにより、スパッタ室内でプラズマにより励起されたスパッタガスのイオンが、ターゲットに衝突して成膜材料の原子を飛び出させる。そして、飛び出した原子を基板に付着させることにより、基板の表面に成膜材料の被膜を形成することができる。そして、インラインスパッタ装置では、基板保持手段に保持された基板がターゲットに対して相対移動するので、基板の表面全体に成膜を行うことができる。また、複数の基板を連続して第１方向に移動させることにより、複数の基板に対して連続的に成膜を行うことができる。
【００１３】
一方、本発明の成膜方法は、成膜材料を備えたターゲットと、前記ターゲットの表面と基板の表面とを平行に配置しつつ、前記ターゲットと前記基板とを相対移動させる移動機構と、を有し、前記ターゲットの表面の第１方向における長さは、前記基板の表面の前記第１方向における長さより短く形成され、前記ターゲットと前記基板との間において、前記第１方向に磁場を印加する磁場印加手段を有するスパッタ装置を用いて、前記磁場印加手段により前記第１方向に磁場を印加しつつ、前記移動機構により前記磁場印加手段を前記ターゲットとともに前記基板に対して相対移動させて、スパッタ成膜を行うことを特徴とする。
この構成によれば、ターゲットと基板との間において、第１方向に磁場を発生させる磁場印加手段を設け、この磁場印加手段をターゲットとともに、基板に対して相対移動させることで、基板とターゲットとの間に強い磁場を発生させることができる。そのため、プラズマ中で発生する荷電粒子は、磁場印加手段により発生した磁場からローレンツ力を受けて、荷電粒子の飛行方向および磁場方向のそれぞれに直交する方向、つまり基板と平行に移動するように偏向される。よって、成膜材料の初期成長過程のみならず、全成膜過程において、荷電粒子が基板の表面に入射することを防ぎ、基板や基板上の膜へのダメージを低減することができるため、基板に形成される被膜の抵抗値が増加することを抑制することができる。したがって、全成膜過程を通じて基板に形成される被膜の結晶性等の膜特性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ターゲットと基板との間において、第１方向に磁場を発生させる磁場印加手段を設け、この磁場印加手段をターゲットとともに、基板に対して相対移動させることで、基板とターゲットとの間に強い磁場を発生させることができる。そのため、プラズマ中で発生する荷電粒子は、磁場印加手段により発生した磁場からローレンツ力を受けて、荷電粒子の飛行方向および磁場方向のそれぞれに直交する方向、つまり基板と平行に移動するように偏向される。よって、成膜材料の初期成長過程のみならず、全成膜過程において、荷電粒子が基板の表面に入射することを防ぎ、基板や基板上の膜へのダメージを低減することができるため、基板に形成される被膜の抵抗値が増加することを抑制することができる。したがって、全成膜過程を通じて基板に形成される被膜の結晶性等の膜特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、図１〜図４に基づいて、本発明の実施形態に係るスパッタ装置および成膜方法について説明する。
（マグネトロンスパッタ装置）
図１は、本実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置の概略構成図（正面図）である。
図１に示すように、マグネトロンスパッタ装置（以下、スパッタ装置という）１０は、インライン式のスパッタ装置であって、基板Ｗの仕込み／取出し室１２と、基板Ｗに対する成膜室（スパッタ室）１４とを備えている。仕込み／取出し室１２には、ロータリーポンプなどの粗引き排気手段１２ｐが接続され、成膜室１４には、ターボ分子ポンプなどの高真空排気手段（真空排気手段）１４ｐが、例えば２台接続されている。本実施形態のスパッタ装置１０では、基板Ｗを縦型に支持して仕込み／取出し室１２に搬入し、粗引き排気手段１２ｐで仕込み／取出し室１２を排気する。次に、高真空排気手段１４ｐで高真空排気した成膜室１４に基板Ｗを搬送し、成膜処理を行う。成膜後の基板Ｗは、仕込み／取出し室１２を介して外部に搬出するように構成されている。
【００１６】
また、成膜室１４には、Ａｒなどのスパッタガスを供給するガス供給手段１７が接続されている。なお、ガス供給手段１７からは、Ｏ２などの反応ガスを供給することも可能である。
【００１７】
図２は、図１のＡ−Ａ線に相当する成膜室内の断面図であり、図３は、図２のＢ−Ｂ線に沿う成膜室内の断面図である。
図２，３に示すように、成膜室１４内の幅方向における一方側に、図示しない基板保持手段により保持された基板Ｗが縦型に配置されている。また、他方側に、基板Ｗの表面Ｗ１と略平行に複数のスパッタカソード機構２０が縦型に配置されている。
本実施形態の基板Ｗは、平面視略矩形状であって長辺と短辺とを有し、その長辺が例えば２〜３ｍ程度のものである。なお、基板Ｗとして、例えば、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）、ガラス等からなる基板を用いることが可能であり、本実施形態ではガラス基板が好適に用いられている。
【００１８】
基板保持手段には、図示しない搬送手段（移動機構）が連結されており、この搬送手段により基板Ｗは、その長辺方向（第１方向：図２中矢印Ｆ参照）に沿う方向に搬送される。なお、図１〜３においては、スパッタカソード機構２０を２つのみ示すが、２つ以上設けても構わない。
【００１９】
なお、本実施形態における基板保持手段及び搬送手段は、以下に示すような種々の構成を用いることが可能である。
例えば、スパッタカソード機構２０に対して略平行に設けられたベースプレートの支持面に、基板Ｗを載置する構成が可能である。これにより、スパッタカソード機構２０における後述するターゲット２２の表面２２ａと、基板Ｗの表面Ｗ１とが略平行になるように基板Ｗを保持することができる。この場合、モータに連結された搬送ローラや、ラック＆ピニオン機構等の搬送手段により、基板が保持されたベースプレートを搬送する。
また、基板Ｗの上端縁と下端縁とを溝付ローラにより挟持し、ターゲット２２の表面２２ａと、基板Ｗの表面とが略平行になるように基板Ｗを保持するような構成も可能である。この場合、モータ等により溝付きローラを回転させることで、基板を搬送することができる。
【００２０】
スパッタカソード機構２０は、ターゲット２２、チムニー（防着部材）２４及び永久磁石（磁場印加手段）２６を備えている。
ターゲット２２は、平面視矩形状のものであり、その短手方向（第１方向）を基板Ｗの搬送方向（長辺方向）に一致させて、複数のターゲット２２が配列されている。つまり、基板Ｗは搬送手段により、ターゲット２２の配列方向に沿って搬送される。なお、ターゲット２２の短手方向の幅は、基板Ｗの長辺より短く形成されており、例えば３００ｍｍ程度で形成されている。また、隣接するターゲット２２間は、１５０〜２００ｍｍ程度の間隔を隔てて配置されている。
【００２１】
各ターゲット２２は、その表面２２ａと基板Ｗの表面Ｗ１との間に所定の間隔（例えば、９０〜１００ｍｍ）を空けて対向配置されている。
ターゲット２２の形成材料としては、透明導電膜であるＩＴＯ膜の成膜材料を含んでいることが好ましく、例えばＩｎ２Ｏ３のみでもよく、Ｉｎ２Ｏ３に所定材料を添加したものでもよい。また、ＺｎＯ系膜やＳｎＯ２系膜からなる透明導電膜を形成するため、ターゲット２２をＺｎＯまたはＳｎＯ２に所定材料を添加したもので構成してもよい。本発明によれば、結晶配向性の高い透明導電膜を成膜することができる。
【００２２】
なおターゲット２２は、背面プレート３０にインジウム等のロウ材でボンディングされている。ターゲット２２は、背面プレート３０の裏面における外周部分で、絶縁プレート４０を介して壁面４１に取り付けられている。そして、ターゲット２２は、背面プレート３０を介して外部電源（電源）に接続され、負電位（カソード）に保持されている。成膜室１４（図１参照）の外方には、背面プレート３０の裏面に沿って、ターゲット２２の表面２２ａに水平な磁界を発生させる磁気回路３２が配置されている。磁気回路３２は、背面プレート３０側の表面の極性が相互に異なる中心磁石３３および外周磁石３４を備えている。
【００２３】
チムニー２４は、平面視Ｌ字状の部材が対向したものであり、各ターゲット２２の長手方向に沿う両側方を各々囲むように設けられている。したがって、各ターゲット２２間は、チムニー２４により遮られている。チムニー２４は、ターゲット２２から叩き出された粒子の飛散範囲を規制して、粒子が基板Ｗの表面Ｗ１以外の箇所（例えば、成膜室１４の壁面等）に付着することを防ぐものである。また、基板Ｗに対する粒子の入射角度を所定角度範囲に制限するものである。
【００２４】
そして、対向するチムニー２４間であって、ターゲット２２の表面２２ａと基板Ｗの表面Ｗ１とが対向する領域には、基板Ｗに向けて開口する開口部２８が形成されている。なお、ターゲット２２を囲むチムニー２４間の幅ａは４００ｍｍ程度で形成されており、そして開口部２８の幅ｂは、前述したターゲット２２の幅より若干広い３１０ｍｍ程度で形成されている。また、隣接するチムニー２４間の幅ｃは、５０〜７０ｍｍ程度の間隔を隔てて形成されている。
【００２５】
各チムニー２４を挟んでターゲット２２の反対側には、各チムニー２４の長手方向に沿って等間隔に、複数の永久磁石２６が配列されている。各永久磁石２６は、チムニー２４の開口部２８と同一の平面から基板Ｗ側に向けて突出するように配置されている。具体的には、永久磁石２６はターゲット２２と基板Ｗとの中間位置、つまり基板Ｗの表面Ｗ１から４５〜５０ｍｍ程度の位置に配置されている。
【００２６】
また、複数のターゲットに対応する複数の永久磁石２６は、基板Ｗの搬送方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互になるように配置されている。そして、対向する永久磁石２６間に磁場を発生させることにより、各ターゲット２２と基板Ｗとが対向する領域毎に、基板Ｗの表面Ｗ１と平行で、かつターゲット２２の短手方向に沿った磁場が発生する（図２参照）。なお、本実施形態ではチムニー２４の長手方向に沿って複数の永久磁石２６を配列した場合について説明したが、チムニー２４の長手方向の長さに相当する１枚の永久磁石を配置しても構わない。
【００２７】
（成膜方法）
次に、本実施形態のスパッタ装置による成膜方法について説明する。
まず、ガス供給手段１７（図１参照）から成膜室１４にスパッタガスを供給し、外部電源から背面プレート３０を介してターゲット２２にスパッタ電圧を印加する。成膜室１４内でプラズマにより励起されたスパッタガスのイオンが、ターゲット２２に衝突してＩＴＯ膜の成膜材料の原子を飛び出させる。そして、飛び出した原子を基板Ｗに付着させることにより、基板Ｗの表面Ｗ１にＩＴＯ膜が形成される。本実施形態のように、インラインスパッタ装置（スパッタ装置１０）では、基板保持手段に保持された基板Ｗがターゲット２２に対して相対移動するので、基板Ｗの表面Ｗ１全体に成膜を行うことができる。また、複数の基板Ｗを連続して長辺方向（第１方向：図２中矢印Ｆ）に移動させることにより、複数の基板Ｗに対して連続的に成膜を行うことができる。
【００２８】
ところで、ＩＴＯ膜等の酸化膜を成膜する際には、ターゲットに含まれる酸素原子或いはスパッタリング時に導入される酸素ガスからプラズマ中で酸素イオンが発生し、ターゲット電位により加速されて基板に入射する。電子や酸素イオンが基板に入射すると、ＩＴＯ膜の結晶配向性に対してダメージを与え、ＩＴＯ膜の抵抗値が増加する等、膜特性を損なうという問題がある。
【００２９】
ここで、本実施形態では、基板Ｗとターゲット２２との間において、永久磁石２６により磁場を発生させることで、電子や酸素イオンが基板Ｗの表面Ｗ１へ入射することを防いでいる。
【００３０】
具体的には、ターゲット２２と基板Ｗとの中間位置に配置された永久磁石２６により、基板Ｗの表面Ｗ１と平行で、かつターゲット２２の短手方向に沿った磁場を発生させる（図２中矢印Ｑ参照）。この場合、基板Ｗとターゲット２２との間に印加する磁場は１０（Ｏｅ）以上であることが好ましい。そして、プラズマ中で発生して基板Ｗに向けて飛行している電子や酸素イオンが、チムニー２４の開口部２８を通過し、磁場が発生している領域に差し掛かると、基板Ｗの搬送方向に直交する方向（図２中矢印Ｒ参照）に偏向されることとなる。
【００３１】
これは、一般に電荷ｑをもつ荷電粒子がＦ＝ｑ（Ｅ＋ｖ×Ｂ）で表されるローレンツ力Ｆを受けることを利用したものである。なお、Ｅは粒子が飛行する空間における電場であり、Ｂは磁場の強さ、ｖは荷電粒子の速度である。
ここで、荷電粒子の速度ｖに対して垂直（基板Ｗの表面Ｗ１に平行）な方向に磁場Ｂを形成することで、荷電粒子はこれらの向きに垂直な方向に力を受けることとなる。よって、ローレンツ力を受けた電子や酸素イオンは、その飛行方向および磁場方向に直交する方向、つまり基板Ｗの表面Ｗ１と平行な方向に曲げられるため、基板Ｗの表面Ｗ１に入射することなく飛行することとなる。
【００３２】
したがって、本実施形態によれば、ターゲット２２と基板Ｗとの間において、ターゲット２２の短手方向に沿った磁場を印加する永久磁石２６を有するとともに、基板Ｗの搬送方向（長辺方向）をターゲット２２の短手方向に一致させて基板Ｗを搬送させる構成とした。
この構成によれば、ターゲット２２と基板Ｗとの間において、ターゲット２２の短手方向に沿った磁場を発生させることで、基板Ｗとターゲット２２との間に１０（Ｏｅ）以上の強い磁場を発生させることができる。そのため、ターゲット２２から発生する電子や酸素イオンが、ローレンツ力を受けて基板Ｗと平行で、かつ基板Ｗの短辺方向に沿って偏向されることとなる。
よって、透明電導膜であるＩＴＯ膜の初期成長過程のみならず、ＩＴＯ膜の全成膜過程において、電子や酸素イオンが基板Ｗの表面Ｗ１に入射することを防ぎ、基板Ｗや基板Ｗに形成されるＩＴＯ膜等へのダメージを低減することができる。これにより、成膜材料の抵抗値が増加することを抑制することができる。その結果、基板Ｗに形成されるＩＴＯ膜は、全成膜過程を通じて結晶性等の膜特性を維持することが可能となる。
【００３３】
さらに、ターゲット２２から叩き出された成膜材料が、必ずチムニー２４の開口部２８を通過することを利用して、チムニー２４を挟んでターゲット２２の反対側に永久磁石２６が配置されている構成とした。これにより、ターゲット２２からの成膜材料の飛散範囲全体にもれなく磁場を印加することが可能になり、電子や酸素イオンが基板Ｗに入射するのを確実に防止することができる。よって、電子や酸素イオンによる基板Ｗに形成されるＩＴＯ膜等へのダメージをより低減することができる。また、チムニー２４により永久磁石２６がターゲット２２の死角となるため、ターゲット２２から叩き出された粒子が永久磁石２６に付着することを防ぐことができる。
また、本実施形態のようなインライン式のスパッタ装置１０にあっては、基板Ｗをターゲット２２の配列方向に移動させながら成膜処理を行うため、複数のターゲット２２を用いて効率よく成膜処理を行うことができる。
【００３４】
このように、各ターゲット２２の短手方向の両端部に永久磁石２６を配置し、各ターゲット２２の短手方向に沿った磁場を印加することで、従来のように基板の両端部に永久磁石を配置する場合と比べて、大型の基板の中央部においても強い磁場を得ることができる。そのため、電子や電子より質量数の大きい酸素イオンを確実に偏向させることが可能になり、これらが基板Ｗの表面Ｗ１に入射することを確実に防ぐことができる。したがって、ＩＴＯ膜等の透明導電膜の抵抗値が増加することを抑制することができるため、大面積の基板Ｗの表面Ｗ１に膜特性に優れ、膜厚の均一な薄膜を連続的に成膜することができる。
【００３５】
さらに、ターゲット２２を挟んで、チムニー２４の反対側であって、基板Ｗとターゲット２２との中間位置に永久磁石２６が設けられているため、ターゲット２２から発生する磁場との干渉を防ぐことができる。さらに、永久磁石２６から発生する磁場が基板Ｗに湧き出しあるいは浸み込むことがないため、基板Ｗの表面Ｗ１に平行な磁場を効率的に印加することができる。
【００３６】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３７】
例えば、本実施形態では、各チムニーを挟んでターゲットの反対側に永久磁石を配置したが（図２参照）、図４に示すように、隣接するターゲット２２のチムニー２４間に永久磁石２６を１列のみ配置し、隣接するターゲット２２のチムニー２４間の永久磁石２６を共用する構成としてもよい。つまり、隣接する一対のターゲット２２間に配置された永久磁石２６は、一対のターゲット２２と基板Ｗとの間における磁場の印加に供されることになる。この場合、永久磁石２６は、隣接するターゲット２２の中間位置に、ターゲット２２の長手方向に沿って配置することが好ましい。これにより、永久磁石２６の配置個数を削減することができ、基板Ｗとターゲット２２との間に効率的に磁場を発生させた上で、装置コストを低減することができる。
また、本実施形態では、ターゲットを複数配列し、その配列方向に沿って基板を搬送したが、ターゲットと基板とが相対的に移動するような構成であれば、適宜設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置の概略構成図（正面図）である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置の図１のＡ−Ａ線に相当する断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０…スパッタ装置 １４…成膜室（スパッタ室） １４ｐ…高真空排気手段（真空排気手段） １７…ガス供給手段 ２２…ターゲット ２４…チムニー（防着部材） ２６…永久磁石（磁場印加手段） Ｗ…基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタ装置及び成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等においては、大面積のガラス基板上に透明電導膜等の薄膜を、均一な膜厚で、連続的に成膜するために、種々のスパッタ装置が提案されている。
これらスパッタ装置の１種に、インライン式スパッタ装置がある。この装置は、スパッタ成膜室内に複数のターゲットを配列し、基板をターゲットの配列方向に沿って一定速度にて搬送する間に、ターゲットから叩き出された成膜材料を基板上に堆積させることにより、基板上に所望の薄膜を成膜する装置である。この構成によれば、大面積のガラス基板上に膜厚の均一な薄膜を連続的に成膜することができる。
【０００３】
一方、ガラス基板上に成膜する透明電導膜としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜が広く用いられている。
ところで、ＩＴＯ膜等の酸化膜を成膜する際には、ターゲットに含まれる酸素原子或いはスパッタリング時に導入される酸素ガスからプラズマ中で酸素イオンが発生し、ターゲット電位により加速されて基板に入射する。電子や酸素イオンが基板に入射すると、ＩＴＯ膜の結晶配向性に対してダメージを与え、ＩＴＯ膜の抵抗値が増加する等、膜特性を損なうという問題がある。
そのため、ＩＴＯ膜や基板に入射する電子や酸素イオンを低減することにより、ダメージを低減することが重要である。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に示すように、基板の搬送方向と交差し、基板の成膜面と略平行な方向の偏向磁界を該成膜面の近傍に発生する偏向磁界発生手段として、永久磁石を設けているものが知られている。この構成によれば、偏向磁界発生手段により基板の近傍に偏向磁界を形成することで、基板方向に飛行する荷電粒子の飛行方向を偏向して成膜面に進入するのを抑制することができるとされている。
【特許文献１】特開平５−７０９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術にあっては、偏向磁界発生手段が基板の両端部に配置されているため、基板中央部に発生する磁場が弱いという問題がある。近年、成膜対象であるガラス基板は一辺が２〜３ｍのものが用いられる傾向にある。このような大型のガラス基板を用いる場合には、特に基板中央部に発生する磁場が弱くなる。この場合には、電子や酸素イオン等の荷電粒子を効率よく偏向することができず、その結果、ガラス基板表面に電子や酸素イオンが入射して、これら電子や酸素イオンにより基板表面がダメージを受けてしまう。
また、酸素イオンの質量は電子の質量よりも遥かに重いため、強い磁場を発生させなければ酸素イオンを偏向できないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、スパッタリング法による成膜時において、荷電粒子が基板に入射することを防ぎ、基板や基板上の膜へのダメージを低減することで、膜特性を向上させることができるスパッタ装置及び成膜方法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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明のスパッタ装置は、成膜材料を備えたターゲットと、前記ターゲットの表面と基板の表面とを略平行に配置しつつ、前記ターゲットと前記基板とを相対移動させる移動機構と、を有し、前記基板の表面の第１方向における長さより、前記ターゲットの表面の前記第１方向における長さが短く形成されたスパッタ装置において、前記ターゲットと前記基板との間において、前記第１方向に磁場を印加する磁場印加手段を有し、前記移動機構は、前記磁場印加手段を前記ターゲットとともに、前記基板に対して相対移動させることを特徴とする。
この構成によれば、ターゲットと基板との間において、第１方向に磁場を発生させる磁場印加手段を設け、この磁場印加手段をターゲットとともに、基板に対して相対移動させることで、基板とターゲットとの間に強い磁場を発生させることができる。そのため、プラズマ中で発生する荷電粒子は、磁場印加手段により発生した磁場からローレンツ力を受けて、荷電粒子の飛行方向および磁場方向のそれぞれに直交する方向、つまり基板と平行に移動するように偏向される。よって、成膜材料の初期成長過程のみならず、全成膜過程において、荷電粒子が基板の表面に入射することを防ぎ、基板や基板上の膜へのダメージを低減することができるため、基板に形成される被膜の抵抗値が増加することを抑制することができる。したがって、全成膜過程を通じて基板に形成される被膜の結晶性等の膜特性を向上させることができる。
【０００８】
また、前記ターゲットと前記基板との間に、前記ターゲットからの前記成膜材料の飛散範囲を規制する防着部材が設けられ、前記磁場印加手段は、前記防着部材を挟んで前記ターゲットの反対側に配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、磁場印加手段を、防着部材を挟んでターゲットの反対側に配置することで、磁場印加手段がターゲットの死角となるため、ターゲットから叩き出された粒子が磁場印加手段に成膜材料が付着することを防止することができる。
【０００９】
また、前記移動機構は、固定された前記ターゲットに対して前記基板を前記第１方向に移動させ、前記ターゲットは、前記第１方向に沿って複数設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、基板を第１方向に移動させながら、複数のターゲットを用いて効率よく成膜処理を行うことができる。したがって、大面積の基板上に膜特性に優れ、膜厚の均一な薄膜を大量かつ連続的に成膜することができる。
【００１０】
また、隣接する一対の前記ターゲット間に配置された前記磁場印加手段は、前記一対のターゲットと前記基板との間における磁場の印加に供されていることを特徴とする。
この構成によれば、隣接する一対のターゲット間に配置された磁場印加手段を、一対のターゲットと基板との間における磁場の印加に供することで、装置コストを低減することができる。
【００１１】
また、前記ターゲットはＩＴＯの成膜材料を含んでいることを特徴とする。
この構成によれば、プラズマ中で発生する電子または酸素イオンが基板の表面に入射することを防ぐことができるため、透明電導膜であるＩＴＯ膜の初期成長過程のみならず、ＩＴＯ膜の全成膜過程において、基板や基板上の膜へのダメージを低減することができる。その結果、ＩＴＯ膜は、全成膜過程を通じて結晶性等の膜特性を維持することが可能となる。
【００１２】
また、前記基板を保持する基板保持手段と、前記ターゲットが配置されるとともに、前記基板が前記移動機構により移動するスパッタ室と、該スパッタ室内の真空排気を行う真空排気手段と、前記スパッタ室内にスパッタガスを供給するガス供給手段と、前記ターゲットに電圧を印加する電源と、を備えたインライン式スパッタ装置であることを特徴とする。
この構成によれば、ガス供給手段からスパッタ室にスパッタガスを供給し、電源からターゲットに電圧を印加する。これにより、スパッタ室内でプラズマにより励起されたスパッタガスのイオンが、ターゲットに衝突して成膜材料の原子を飛び出させる。そして、飛び出した原子を基板に付着させることにより、基板の表面に成膜材料の被膜を形成することができる。そして、インラインスパッタ装置では、基板保持手段に保持された基板がターゲットに対して相対移動するので、基板の表面全体に成膜を行うことができる。また、複数の基板を連続して第１方向に移動させることにより、複数の基板に対して連続的に成膜を行うことができる。
【００１３】
一方、本発明の成膜方法は、成膜材料を備えたターゲットと、前記ターゲットの表面と基板の表面とを平行に配置しつつ、前記ターゲットと前記基板とを相対移動させる移動機構と、を有し、前記ターゲットの表面の第１方向における長さは、前記基板の表面の前記第１方向における長さより短く形成され、前記ターゲットと前記基板との間において、前記第１方向に磁場を印加する磁場印加手段を有するスパッタ装置を用いて、前記磁場印加手段により前記第１方向に磁場を印加しつつ、前記移動機構により前記磁場印加手段を前記ターゲットとともに前記基板に対して相対移動させて、スパッタ成膜を行うことを特徴とする。
この構成によれば、ターゲットと基板との間において、第１方向に磁場を発生させる磁場印加手段を設け、この磁場印加手段をターゲットとともに、基板に対して相対移動させることで、基板とターゲットとの間に強い磁場を発生させることができる。そのため、プラズマ中で発生する荷電粒子は、磁場印加手段により発生した磁場からローレンツ力を受けて、荷電粒子の飛行方向および磁場方向のそれぞれに直交する方向、つまり基板と平行に移動するように偏向される。よって、成膜材料の初期成長過程のみならず、全成膜過程において、荷電粒子が基板の表面に入射することを防ぎ、基板や基板上の膜へのダメージを低減することができるため、基板に形成される被膜の抵抗値が増加することを抑制することができる。したがって、全成膜過程を通じて基板に形成される被膜の結晶性等の膜特性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ターゲットと基板との間において、第１方向に磁場を発生させる磁場印加手段を設け、この磁場印加手段をターゲットとともに、基板に対して相対移動させることで、基板とターゲットとの間に強い磁場を発生させることができる。そのため、プラズマ中で発生する荷電粒子は、磁場印加手段により発生した磁場からローレンツ力を受けて、荷電粒子の飛行方向および磁場方向のそれぞれに直交する方向、つまり基板と平行に移動するように偏向される。よって、成膜材料の初期成長過程のみならず、全成膜過程において、荷電粒子が基板の表面に入射することを防ぎ、基板や基板上の膜へのダメージを低減することができるため、基板に形成される被膜の抵抗値が増加することを抑制することができる。したがって、全成膜過程を通じて基板に形成される被膜の結晶性等の膜特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、図１〜図４に基づいて、本発明の実施形態に係るスパッタ装置および成膜方法について説明する。
（マグネトロンスパッタ装置）
図１は、本実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置の概略構成図（正面図）である。
図１に示すように、マグネトロンスパッタ装置（以下、スパッタ装置という）１０は、インライン式のスパッタ装置であって、基板Ｗの仕込み／取出し室１２と、基板Ｗに対する成膜室（スパッタ室）１４とを備えている。仕込み／取出し室１２には、ロータリーポンプなどの粗引き排気手段１２ｐが接続され、成膜室１４には、ターボ分子ポンプなどの高真空排気手段（真空排気手段）１４ｐが、例えば２台接続されている。本実施形態のスパッタ装置１０では、基板Ｗを縦型に支持して仕込み／取出し室１２に搬入し、粗引き排気手段１２ｐで仕込み／取出し室１２を排気する。次に、高真空排気手段１４ｐで高真空排気した成膜室１４に基板Ｗを搬送し、成膜処理を行う。成膜後の基板Ｗは、仕込み／取出し室１２を介して外部に搬出するように構成されている。
【００１６】
また、成膜室１４には、Ａｒなどのスパッタガスを供給するガス供給手段１７が接続されている。なお、ガス供給手段１７からは、Ｏ２などの反応ガスを供給することも可能である。
【００１７】
図２は、図１のＡ−Ａ線に相当する成膜室内の断面図であり、図３は、図２のＢ−Ｂ線に沿う成膜室内の断面図である。
図２，３に示すように、成膜室１４内の幅方向における一方側に、図示しない基板保持手段により保持された基板Ｗが縦型に配置されている。また、他方側に、基板Ｗの表面Ｗ１と略平行に複数のスパッタカソード機構２０が縦型に配置されている。
本実施形態の基板Ｗは、平面視略矩形状であって長辺と短辺とを有し、その長辺が例えば２〜３ｍ程度のものである。なお、基板Ｗとして、例えば、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）、ガラス等からなる基板を用いることが可能であり、本実施形態ではガラス基板が好適に用いられている。
【００１８】
基板保持手段には、図示しない搬送手段（移動機構）が連結されており、この搬送手段により基板Ｗは、その長辺方向（第１方向：図２中矢印Ｆ参照）に沿う方向に搬送される。なお、図１〜３においては、スパッタカソード機構２０を２つのみ示すが、２つ以上設けても構わない。
【００１９】
なお、本実施形態における基板保持手段及び搬送手段は、以下に示すような種々の構成を用いることが可能である。
例えば、スパッタカソード機構２０に対して略平行に設けられたベースプレートの支持面に、基板Ｗを載置する構成が可能である。これにより、スパッタカソード機構２０における後述するターゲット２２の表面２２ａと、基板Ｗの表面Ｗ１とが略平行になるように基板Ｗを保持することができる。この場合、モータに連結された搬送ローラや、ラック＆ピニオン機構等の搬送手段により、基板が保持されたベースプレートを搬送する。
また、基板Ｗの上端縁と下端縁とを溝付ローラにより挟持し、ターゲット２２の表面２２ａと、基板Ｗの表面とが略平行になるように基板Ｗを保持するような構成も可能である。この場合、モータ等により溝付きローラを回転させることで、基板を搬送することができる。
【００２０】
スパッタカソード機構２０は、ターゲット２２、チムニー（防着部材）２４及び永久磁石（磁場印加手段）２６を備えている。
ターゲット２２は、平面視矩形状のものであり、その短手方向（第１方向）を基板Ｗの搬送方向（長辺方向）に一致させて、複数のターゲット２２が配列されている。つまり、基板Ｗは搬送手段により、ターゲット２２の配列方向に沿って搬送される。なお、ターゲット２２の短手方向の幅は、基板Ｗの長辺より短く形成されており、例えば３００ｍｍ程度で形成されている。また、隣接するターゲット２２間は、１５０〜２００ｍｍ程度の間隔を隔てて配置されている。
【００２１】
各ターゲット２２は、その表面２２ａと基板Ｗの表面Ｗ１との間に所定の間隔（例えば、９０〜１００ｍｍ）を空けて対向配置されている。
ターゲット２２の形成材料としては、透明導電膜であるＩＴＯ膜の成膜材料を含んでいることが好ましく、例えばＩｎ２Ｏ３のみでもよく、Ｉｎ２Ｏ３に所定材料を添加したものでもよい。また、ＺｎＯ系膜やＳｎＯ２系膜からなる透明導電膜を形成するため、ターゲット２２をＺｎＯまたはＳｎＯ２に所定材料を添加したもので構成してもよい。本発明によれば、結晶配向性の高い透明導電膜を成膜することができる。
【００２２】
なおターゲット２２は、背面プレート３０にインジウム等のロウ材でボンディングされている。ターゲット２２は、背面プレート３０の裏面における外周部分で、絶縁プレート４０を介して壁面４１に取り付けられている。そして、ターゲット２２は、背面プレート３０を介して外部電源（電源）に接続され、負電位（カソード）に保持されている。成膜室１４（図１参照）の外方には、背面プレート３０の裏面に沿って、ターゲット２２の表面２２ａに水平な磁界を発生させる磁気回路３２が配置されている。磁気回路３２は、背面プレート３０側の表面の極性が相互に異なる中心磁石３３および外周磁石３４を備えている。
【００２３】
チムニー２４は、平面視Ｌ字状の部材が対向したものであり、各ターゲット２２の長手方向に沿う両側方を各々囲むように設けられている。したがって、各ターゲット２２間は、チムニー２４により遮られている。チムニー２４は、ターゲット２２から叩き出された粒子の飛散範囲を規制して、粒子が基板Ｗの表面Ｗ１以外の箇所（例えば、成膜室１４の壁面等）に付着することを防ぐものである。また、基板Ｗに対する粒子の入射角度を所定角度範囲に制限するものである。
【００２４】
そして、対向するチムニー２４間であって、ターゲット２２の表面２２ａと基板Ｗの表面Ｗ１とが対向する領域には、基板Ｗに向けて開口する開口部２８が形成されている。なお、ターゲット２２を囲むチムニー２４間の幅ａは４００ｍｍ程度で形成されており、そして開口部２８の幅ｂは、前述したターゲット２２の幅より若干広い３１０ｍｍ程度で形成されている。また、隣接するチムニー２４間の幅ｃは、５０〜７０ｍｍ程度の間隔を隔てて形成されている。
【００２５】
各チムニー２４を挟んでターゲット２２の反対側には、各チムニー２４の長手方向に沿って等間隔に、複数の永久磁石２６が配列されている。各永久磁石２６は、チムニー２４の開口部２８と同一の平面から基板Ｗ側に向けて突出するように配置されている。具体的には、永久磁石２６はターゲット２２と基板Ｗとの中間位置、つまり基板Ｗの表面Ｗ１から４５〜５０ｍｍ程度の位置に配置されている。
【００２６】
また、複数のターゲットに対応する複数の永久磁石２６は、基板Ｗの搬送方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互になるように配置されている。そして、対向する永久磁石２６間に磁場を発生させることにより、各ターゲット２２と基板Ｗとが対向する領域毎に、基板Ｗの表面Ｗ１と平行で、かつターゲット２２の短手方向に沿った磁場が発生する（図２参照）。なお、本実施形態ではチムニー２４の長手方向に沿って複数の永久磁石２６を配列した場合について説明したが、チムニー２４の長手方向の長さに相当する１枚の永久磁石を配置しても構わない。
【００２７】
（成膜方法）
次に、本実施形態のスパッタ装置による成膜方法について説明する。
まず、ガス供給手段１７（図１参照）から成膜室１４にスパッタガスを供給し、外部電源から背面プレート３０を介してターゲット２２にスパッタ電圧を印加する。成膜室１４内でプラズマにより励起されたスパッタガスのイオンが、ターゲット２２に衝突してＩＴＯ膜の成膜材料の原子を飛び出させる。そして、飛び出した原子を基板Ｗに付着させることにより、基板Ｗの表面Ｗ１にＩＴＯ膜が形成される。本実施形態のように、インラインスパッタ装置（スパッタ装置１０）では、基板保持手段に保持された基板Ｗがターゲット２２に対して相対移動するので、基板Ｗの表面Ｗ１全体に成膜を行うことができる。また、複数の基板Ｗを連続して長辺方向（第１方向：図２中矢印Ｆ）に移動させることにより、複数の基板Ｗに対して連続的に成膜を行うことができる。
【００２８】
ところで、ＩＴＯ膜等の酸化膜を成膜する際には、ターゲットに含まれる酸素原子或いはスパッタリング時に導入される酸素ガスからプラズマ中で酸素イオンが発生し、ターゲット電位により加速されて基板に入射する。電子や酸素イオンが基板に入射すると、ＩＴＯ膜の結晶配向性に対してダメージを与え、ＩＴＯ膜の抵抗値が増加する等、膜特性を損なうという問題がある。
【００２９】
ここで、本実施形態では、基板Ｗとターゲット２２との間において、永久磁石２６により磁場を発生させることで、電子や酸素イオンが基板Ｗの表面Ｗ１へ入射することを防いでいる。
【００３０】
具体的には、ターゲット２２と基板Ｗとの中間位置に配置された永久磁石２６により、基板Ｗの表面Ｗ１と平行で、かつターゲット２２の短手方向に沿った磁場を発生させる（図２中矢印Ｑ参照）。この場合、基板Ｗとターゲット２２との間に印加する磁場は１０（Ｏｅ）以上であることが好ましい。そして、プラズマ中で発生して基板Ｗに向けて飛行している電子や酸素イオンが、チムニー２４の開口部２８を通過し、磁場が発生している領域に差し掛かると、基板Ｗの搬送方向に直交する方向（図２中矢印Ｒ参照）に偏向されることとなる。
【００３１】
これは、一般に電荷ｑをもつ荷電粒子がＦ＝ｑ（Ｅ＋ｖ×Ｂ）で表されるローレンツ力Ｆを受けることを利用したものである。なお、Ｅは粒子が飛行する空間における電場であり、Ｂは磁場の強さ、ｖは荷電粒子の速度である。
ここで、荷電粒子の速度ｖに対して垂直（基板Ｗの表面Ｗ１に平行）な方向に磁場Ｂを形成することで、荷電粒子はこれらの向きに垂直な方向に力を受けることとなる。よって、ローレンツ力を受けた電子や酸素イオンは、その飛行方向および磁場方向に直交する方向、つまり基板Ｗの表面Ｗ１と平行な方向に曲げられるため、基板Ｗの表面Ｗ１に入射することなく飛行することとなる。
【００３２】
したがって、本実施形態によれば、ターゲット２２と基板Ｗとの間において、ターゲット２２の短手方向に沿った磁場を印加する永久磁石２６を有するとともに、基板Ｗの搬送方向（長辺方向）をターゲット２２の短手方向に一致させて基板Ｗを搬送させる構成とした。
この構成によれば、ターゲット２２と基板Ｗとの間において、ターゲット２２の短手方向に沿った磁場を発生させることで、基板Ｗとターゲット２２との間に１０（Ｏｅ）以上の強い磁場を発生させることができる。そのため、ターゲット２２から発生する電子や酸素イオンが、ローレンツ力を受けて基板Ｗと平行で、かつ基板Ｗの短辺方向に沿って偏向されることとなる。
よって、透明電導膜であるＩＴＯ膜の初期成長過程のみならず、ＩＴＯ膜の全成膜過程において、電子や酸素イオンが基板Ｗの表面Ｗ１に入射することを防ぎ、基板Ｗや基板Ｗに形成されるＩＴＯ膜等へのダメージを低減することができる。これにより、成膜材料の抵抗値が増加することを抑制することができる。その結果、基板Ｗに形成されるＩＴＯ膜は、全成膜過程を通じて結晶性等の膜特性を維持することが可能となる。
【００３３】
さらに、ターゲット２２から叩き出された成膜材料が、必ずチムニー２４の開口部２８を通過することを利用して、チムニー２４を挟んでターゲット２２の反対側に永久磁石２６が配置されている構成とした。これにより、ターゲット２２からの成膜材料の飛散範囲全体にもれなく磁場を印加することが可能になり、電子や酸素イオンが基板Ｗに入射するのを確実に防止することができる。よって、電子や酸素イオンによる基板Ｗに形成されるＩＴＯ膜等へのダメージをより低減することができる。また、チムニー２４により永久磁石２６がターゲット２２の死角となるため、ターゲット２２から叩き出された粒子が永久磁石２６に付着することを防ぐことができる。
また、本実施形態のようなインライン式のスパッタ装置１０にあっては、基板Ｗをターゲット２２の配列方向に移動させながら成膜処理を行うため、複数のターゲット２２を用いて効率よく成膜処理を行うことができる。
【００３４】
このように、各ターゲット２２の短手方向の両端部に永久磁石２６を配置し、各ターゲット２２の短手方向に沿った磁場を印加することで、従来のように基板の両端部に永久磁石を配置する場合と比べて、大型の基板の中央部においても強い磁場を得ることができる。そのため、電子や電子より質量数の大きい酸素イオンを確実に偏向させることが可能になり、これらが基板Ｗの表面Ｗ１に入射することを確実に防ぐことができる。したがって、ＩＴＯ膜等の透明導電膜の抵抗値が増加することを抑制することができるため、大面積の基板Ｗの表面Ｗ１に膜特性に優れ、膜厚の均一な薄膜を連続的に成膜することができる。
【００３５】
さらに、ターゲット２２を挟んで、チムニー２４の反対側であって、基板Ｗとターゲット２２との中間位置に永久磁石２６が設けられているため、ターゲット２２から発生する磁場との干渉を防ぐことができる。さらに、永久磁石２６から発生する磁場が基板Ｗに湧き出しあるいは浸み込むことがないため、基板Ｗの表面Ｗ１に平行な磁場を効率的に印加することができる。
【００３６】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３７】
例えば、本実施形態では、各チムニーを挟んでターゲットの反対側に永久磁石を配置したが（図２参照）、図４に示すように、隣接するターゲット２２のチムニー２４間に永久磁石２６を１列のみ配置し、隣接するターゲット２２のチムニー２４間の永久磁石２６を共用する構成としてもよい。つまり、隣接する一対のターゲット２２間に配置された永久磁石２６は、一対のターゲット２２と基板Ｗとの間における磁場の印加に供されることになる。この場合、永久磁石２６は、隣接するターゲット２２の中間位置に、ターゲット２２の長手方向に沿って配置することが好ましい。これにより、永久磁石２６の配置個数を削減することができ、基板Ｗとターゲット２２との間に効率的に磁場を発生させた上で、装置コストを低減することができる。
また、本実施形態では、ターゲットを複数配列し、その配列方向に沿って基板を搬送したが、ターゲットと基板とが相対的に移動するような構成であれば、適宜設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置の概略構成図（正面図）である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置の図１のＡ−Ａ線に相当する断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０…スパッタ装置 １４…成膜室（スパッタ室） １４ｐ…高真空排気手段（真空排気手段） １７…ガス供給手段 ２２…ターゲット ２４…チムニー（防着部材） ２６…永久磁石（磁場印加手段） Ｗ…基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜材料を備えたターゲットと、
前記ターゲットの表面と基板の表面とを略平行に配置しつつ、前記ターゲットと前記基板とを相対移動させる移動機構と、を有し、
前記基板の表面の第１方向における長さより、前記ターゲットの表面の前記第１方向における長さが短く形成されたスパッタ装置において、
前記ターゲットと前記基板との間において、前記第１方向に磁場を印加する磁場印加手段を有し、
前記移動機構は、前記磁場印加手段を前記ターゲットとともに、前記基板に対して相対移動させることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記ターゲットと前記基板との間に、前記ターゲットからの前記成膜材料の飛散範囲を規制する防着部材が設けられ、
前記磁場印加手段は、前記防着部材を挟んで前記ターゲットの反対側に配置されていることを特徴とする請求項１記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記移動機構は、固定された前記ターゲットに対して前記基板を前記第１方向に移動させ、
前記ターゲットは、前記第１方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のスパッタ装置。
【請求項４】
隣接する一対の前記ターゲット間に配置された前記磁場印加手段は、前記一対のターゲットと前記基板との間における磁場の印加に供されていることを特徴とする請求項３記載のスパッタ装置。
【請求項５】
前記ターゲットはＩＴＯの成膜材料を含んでいることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のスパッタ装置は、
前記基板を保持する基板保持手段と、
前記ターゲットが配置されるとともに、前記基板が前記移動機構により移動するスパッタ室と、
該スパッタ室内の真空排気を行う真空排気手段と、
前記スパッタ室内にスパッタガスを供給するガス供給手段と、
前記ターゲットに電圧を印加する電源と、を備えたインライン式スパッタ装置であることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項７】
成膜材料を備えたターゲットと、
前記ターゲットの表面と基板の表面とを平行に配置しつつ、前記ターゲットと前記基板とを相対移動させる移動機構と、を有し、
前記ターゲットの表面の第１方向における長さは、前記基板の表面の前記第１方向における長さより短く形成され、
前記ターゲットと前記基板との間において、前記第１方向に磁場を印加する磁場印加手段を有するスパッタ装置を用いて、
前記磁場印加手段により前記第１方向に磁場を印加しつつ、前記移動機構により前記磁場印加手段を前記ターゲットとともに前記基板に対して相対移動させて、スパッタ成膜を行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項１】
成膜材料を備えたターゲットと、
前記ターゲットの表面と基板の表面とを略平行に配置しつつ、前記ターゲットと前記基板とを相対移動させる移動機構と、を有し、
前記基板の表面の第１方向における長さより、前記ターゲットの表面の前記第１方向における長さが短く形成されたスパッタ装置において、
前記ターゲットと前記基板との間において、前記第１方向に磁場を印加する磁場印加手段を有し、
前記移動機構は、前記磁場印加手段を前記ターゲットとともに、前記基板に対して相対移動させることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記ターゲットと前記基板との間に、前記ターゲットからの前記成膜材料の飛散範囲を規制する防着部材が設けられ、
前記磁場印加手段は、前記防着部材を挟んで前記ターゲットの反対側に配置されていることを特徴とする請求項１記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記移動機構は、固定された前記ターゲットに対して前記基板を前記第１方向に移動させ、
前記ターゲットは、前記第１方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のスパッタ装置。
【請求項４】
隣接する一対の前記ターゲット間に配置された前記磁場印加手段は、前記一対のターゲットと前記基板との間における磁場の印加に供されていることを特徴とする請求項３記載のスパッタ装置。
【請求項５】
前記ターゲットはＩＴＯの成膜材料を含んでいることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のスパッタ装置は、
前記基板を保持する基板保持手段と、
前記ターゲットが配置されるとともに、前記基板が前記移動機構により移動するスパッタ室と、
該スパッタ室内の真空排気を行う真空排気手段と、
前記スパッタ室内にスパッタガスを供給するガス供給手段と、
前記ターゲットに電圧を印加する電源と、を備えたインライン式スパッタ装置であることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項７】
成膜材料を備えたターゲットと、
前記ターゲットの表面と基板の表面とを平行に配置しつつ、前記ターゲットと前記基板とを相対移動させる移動機構と、を有し、
前記ターゲットの表面の第１方向における長さは、前記基板の表面の前記第１方向における長さより短く形成され、
前記ターゲットと前記基板との間において、前記第１方向に磁場を印加する磁場印加手段を有するスパッタ装置を用いて、
前記磁場印加手段により前記第１方向に磁場を印加しつつ、前記移動機構により前記磁場印加手段を前記ターゲットとともに前記基板に対して相対移動させて、スパッタ成膜を行うことを特徴とする成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１３８２３０（Ｐ２００９−１３８２３０Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１５８３７（Ｐ２００７−３１５８３７）
【出願日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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