スパッタ装置及び成膜方法
【課題】構成の簡素化及び製造コストを低減した上で、スパッタ雰囲気の異なる複数のスパッタ室間における反応ガス等の流入を防ぎ、雰囲気分離を確実に行う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】隣接するスパッタ室１３，１４の間に雰囲気分離部４０が形成され、雰囲気分離部４０における基板Ｗの搬送方向に垂直な断面が、隣接するスパッタ室１３，１４における基板Ｗの搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、雰囲気分離部４０には、隣接するスパッタ室１３，１４で使用される不活性ガスを吐出する複数のガス吐出部４２が設けられ、隣接するスパッタ室１３，１４を挟んで雰囲気分離部４０の反対側には、隣接するスパッタ室１３，１４の排気を行う排気手段が設けられていることを特徴とする。
【解決手段】隣接するスパッタ室１３，１４の間に雰囲気分離部４０が形成され、雰囲気分離部４０における基板Ｗの搬送方向に垂直な断面が、隣接するスパッタ室１３，１４における基板Ｗの搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、雰囲気分離部４０には、隣接するスパッタ室１３，１４で使用される不活性ガスを吐出する複数のガス吐出部４２が設けられ、隣接するスパッタ室１３，１４を挟んで雰囲気分離部４０の反対側には、隣接するスパッタ室１３，１４の排気を行う排気手段が設けられてい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）、太陽電池等においては、大面積のガラス基板上に透明電導膜等の薄膜を、基板全面において均一な膜質で、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、スパッタ室内にターゲットを配置するとともに、スパッタ室内にアルゴン等の不活性ガス（スパッタガス）を供給し、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】
ところで、上述のインライン式のスパッタ装置においては、スパッタ雰囲気の異なる２つのスパッタ室を接続して基板上に異なる種類の薄膜を連続的に成膜するような構成が知られている。具体的には、２つのスパッタ室のうち、一方のスパッタ室では不活性ガスに加えて酸素等の反応ガスを供給することで反応性スパッタを行い、他方のスパッタ室では不活性ガスのみを供給することで通常のメタルスパッタを行うような構成である。
【０００４】
ここで、スパッタ雰囲気の異なるスパッタ室を接続する場合、不活性ガス以外のガス（例えば、反応ガス）が他のスパッタ室に流入しないように、各スパッタ室間において雰囲気分離をすることが重要である。２つのスパッタ室の接続として、例えば各スパッタ室の間に隔離真空槽を設けるような構成が知られている。
【０００５】
図３は、従来の隔離真空槽を示す概略構成図である。
図３に示すように、スパッタ装置１００は、例えば反応性スパッタが行われる上流スパッタ室１０１と、隔離真空槽１０２と、例えばメタルスパッタが行われる下流スパッタ室１０３とを備えている。隔離真空槽１０２は、上流スパッタ出口室１０４と、隔離室１０５と、下流スパッタ入口室１０６との３室で構成されており、各室１０４〜１０６はゲートバルブ１０８，１０９を介して接続されている。また、隔離室１０５には、隔離室１０５内を真空排気する真空排気手段１０７が設けられている。
この構成によれば、上流スパッタ室１０１で反応性スパッタが行われた基板Ｗは、まず隔離真空槽１０２の上流スパッタ出口室１０４内に搬送される。次に、ゲートバルブ１０８を開いて隔離室１０５内に基板Ｗを搬送し、ゲートバルブ１０８を閉じる。そして、真空排気手段１０７により隔離室１０５内を真空引きして隔離室１０５内に存在するガス（スパッタガス及び反応ガス）を排気することで、上流スパッタ室１０１から拡散してきたガスが除去される。その後、下流スパッタ入口室１０６側のゲートバルブ１０９を開き、下流スパッタ室１０３内に基板Ｗを搬送し、下流スパッタ室１０３内でメタルスパッタが行われる。
【０００６】
また、例えば特許文献１に示すように、一方の陰極から他方の陰極までの間に、圧力段を設け、双方の陰極の分室内のスパッタガスに加えて、各陰極の間の分室内のスパッタガス圧をそれぞれ異なるように調整するような構成も知られている。
【特許文献１】特開平９−１７００８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のスパッタ装置にあっては、以下に示すような問題がある。
まず、前者の構成では、図３に示すように２つのスパッタ室１０１，１０３間における雰囲気分離のために、上述したような３室構成の隔離用真空槽１０２を設ける必要があるため、構成が複雑になり、コスト増を招くという問題がある。さらに、上流スパッタ室１０１で成膜された基板Ｗを隔離用真空槽１０２の隔離室１０５に搬送し、基板Ｗの搬送を停止して隔離室１０５内を真空引きした後に、再び基板Ｗを搬送させることになるため、製造効率が低下するという問題がある。
一方、後者の構成では、各分室の雰囲気分離が不十分であり、一方の分室から他方の分室への反応ガスの流入を防ぐことができないという問題がある。不活性ガスのみを用いるスパッタ室内にＯ２等の反応ガスが流入すると、そのスパッタ室で成膜される薄膜が酸化して抵抗が増加する等、プロセス条件が変化してしまう。
【０００８】
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、構成の簡素化及び製造コストを低減した上で、スパッタ雰囲気の異なる複数のスパッタ室間における反応ガス等の流入を防ぎ、雰囲気分離を確実に行う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】
【０００９】
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、この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、前記基板を搬送する搬送手段と、を有するスパッタ室が複数形成され、複数の前記スパッタ室に対して順に前記基板を搬送しながら、前記基板上に連続的にスパッタ処理を行うスパッタ装置において、隣接する前記スパッタ室の間に雰囲気分離部が形成され、前記雰囲気分離部における前記基板の搬送方向に垂直な断面が、前記隣接するスパッタ室における前記基板の搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、前記雰囲気分離部には、前記隣接するスパッタ室で使用されるスパッタガスを吐出する複数のガス吐出部が設けられ、前記隣接するスパッタ室を挟んで前記雰囲気分離部の反対側には、前記隣接するスパッタ室の排気を行う排気手段が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、雰囲気分離部における基板の搬送方向に垂直な断面を、スパッタ室における基板の搬送方向に垂直な断面に比べて小さく形成するとともに、雰囲気分離部にガス吐出部を設けることで、ガス吐出部の近傍では圧力が局所的に増加し、ガス吐出部から各スパッタ室に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を形成することができる。これにより、ガス吐出部から吐出されるスパッタガスが各スパッタ室に向けて拡散するので、各スパッタ室間のコンダクタンスが増加して各スパッタ室から雰囲気分離部へ向かうガスの流れを規制することができる。よって、一方のスパッタ室に滞留するガスが他方のスパッタ室に流入することを防ぐことができる。
さらに、スパッタ室を挟んで雰囲気分離部の反対側に真空排気手段を設けたため、ガス吐出部から吐出された不活性ガスを、雰囲気分離部から各スパッタ室に向かう方向に拡散するように案内することができる。これにより、各スパッタ室の雰囲気分離を確実に行うことができるため、組成の異なる薄膜を、膜特性に優れ、かつ連続的に基板上に形成することができる。
しかも、ガス吐出部からは各スパッタ室で使用されるスパッタガスが吐出されるため、このスパッタガスが各スパッタ室に流入することで、各スパッタ室における成膜工程に用いることが可能である。したがって、従来のように隔離真空槽内を真空引きする必要がないため、製造コストを低減することができる。
このように、各スパッタ室間に従来のように３室構成の隔離真空槽を設ける構成に比べて、構成の簡素化を図り、製造コストを低減することができるとともに、基板の搬送を停止する必要もないため製造効率を向上させることができる。そして、一方のスパッタ室から他方のスパッタ室への反応ガスの流入を防ぎ、各スパッタ室間の雰囲気分離を確実に行うことができる。
【００１０】
また、少なくとも一方の前記スパッタ室では、反応ガスを導入して反応性スパッタが行われることを特徴とする。
この構成によれば、各スパッタ室間の雰囲気分離をした上で、基板上に異なる組成の薄膜を連続的に成膜することができる。
【００１１】
また、複数の前記ガス吐出部は、前記雰囲気分離部における前記基板の表裏面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、基板の表裏面側において各スパッタ室に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を確実に形成することができるため、基板の表裏面側において各スパッタ室から雰囲気分離部へ向かうガスの流れを規制することができる。したがって、例えば基板の片面側のみにガス吐出部を配置する構成に比べて、より効果的に雰囲気分離を行うことができる。
【００１２】
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、この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、前記基板を搬送する搬送手段と、を有するスパッタ室が複数形成され、複数の前記スパッタ室に対して順に前記基板を搬送しながら、前記基板上に連続的にスパッタ処理を行う成膜方法であって、隣接する前記スパッタ室の間に雰囲気分離部が形成され、前記雰囲気分離部における前記基板の搬送方向に垂直な断面が、前記隣接するスパッタ室における前記基板の搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、前記雰囲気分離部では、前記隣接するスパッタ室で使用されるスパッタガスを吐出し、前記隣接するスパッタ室を挟んで前記雰囲気分離部の反対側から前記隣接するスパッタ室の排気を行うことを特徴とする。
この構成によれば、基板の搬送方向に垂直な断面がスパッタ室における基板の搬送方向に垂直な断面に比べ小さく形成された雰囲気分離部において、基板の搬送方向に交差する方向に向けてスパッタガスを吐出することで、ガス吐出部の近傍では圧力が局所的に増加し、ガス吐出部から各スパッタ室に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を形成することができる。これにより、ガス吐出部から吐出されるスパッタガスが各スパッタ室に向けて拡散するので、各スパッタ室間のコンダクタンスが増加して各スパッタ室から雰囲気分離部へ向かうガスの流れを規制することができる。よって、一方のスパッタ室に滞留するガスが他方のスパッタ室に流入することを防ぐことができる。
さらに、スパッタ室を挟んで雰囲気分離部の反対側から真空排気を行うことで、ガス吐出部から吐出された不活性ガスを、雰囲気分離部から各スパッタ室に向かう方向に拡散するように案内することができる。これにより、各スパッタ室の雰囲気分離を確実に行うことができるため、組成の異なる薄膜を、膜特性に優れ、かつ連続的に基板上に形成することができる。
しかも、雰囲気分離部で吐出されるガスは、各スパッタ室で使用されるスパッタガスあるため、このスパッタガスが各スパッタ室に流入することで、各スパッタ室における成膜工程に用いることが可能である。したがって、従来のように隔離真空槽内を真空引きする必要がないため、製造コストを低減することができる。
このように、各スパッタ室間に従来のように３室構成の隔離真空槽を設ける構成に比べて、構成の簡素化を図り、製造コストを低減することができるとともに、基板の搬送を停止する必要もないため製造効率を向上させることができる。そして、一方のスパッタ室から他方のスパッタ室への反応ガスの流入を防ぎ、各スパッタ室間の雰囲気分離を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、雰囲気分離部における基板の搬送方向に垂直な断面を、スパッタ室における基板の搬送方向に垂直な断面に比べ小さく形成するとともに、雰囲気分離部にガス吐出部を設けることで、ガス吐出部の近傍では圧力が局所的に増加し、ガス吐出部から各スパッタ室に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を形成することができる。これにより、ガス吐出部から吐出されるスパッタガスが各スパッタ室に向けて拡散するので、各スパッタ室間のコンダクタンスが増加して各スパッタ室から雰囲気分離部へ向かうガスの流れを規制することができる。よって、一方のスパッタ室に滞留するガスが他方のスパッタ室に流入することを防ぐことができる。
さらに、スパッタ室を挟んで雰囲気分離部の反対側に真空排気手段を設けたため、ガス吐出部から吐出された不活性ガスを、雰囲気分離部から各スパッタ室に向かう方向に拡散するように案内することができる。これにより、各スパッタ室の雰囲気分離を確実に行うことができるため、組成の異なる薄膜を、膜特性に優れ、かつ連続的に基板上に形成することができる。
しかも、ガス吐出部からは各スパッタ室で使用されるスパッタガスが吐出されるため、このスパッタガスが各スパッタ室に流入することで、各スパッタ室における成膜工程に用いることが可能である。したがって、従来のように隔離真空槽内を真空引きする必要がないため、製造コストを低減することができる。
このように、各スパッタ室間に従来のように３室構成の隔離真空槽を設ける構成に比べて、構成の簡素化を図り、製造コストを低減することができるとともに、基板の搬送を停止する必要もないため製造効率を向上させることができる。そして、一方のスパッタ室から他方のスパッタ室への反応ガスの流入を防ぎ、各スパッタ室間の雰囲気分離を確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、図１，２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。
（スパッタ装置）
図１は、本実施形態におけるスパッタ装置の概略構成図（側面図）である。
図１に示すように、スパッタ装置１０は、基板Ｗを水平保持して搬送するインライン式のスパッタ装置であって、基板Ｗの入口室１１と、第１スパッタ室１３と、雰囲気分離部４０と、第２スパッタ室１４と出口室１２とを備え、それぞれが連通可能に構成されている。スパッタ装置１０内には、基板Ｗの搬送方向（図１矢印Ｆ方向）に沿って複数の搬送ローラ（搬送手段）１５が配列されている。搬送ローラ１５の回転軸は、基板Ｗの搬送方向と直交するように配置され、回転軸には複数のローラ本体１６が基板Ｗの搬送方向に並んで配置されている。そして、回転軸が回転することにより、ローラ本体１６上に保持された基板Ｗが搬送される。本実施形態のスパッタ装置１０では、基板Ｗが水平に保持された状態で搬送される。なお、本実施形態における基板Ｗは、石英、樹脂、ガラス等からなる例えば１１００ｍｍ×１３００ｍｍの大型基板を用いており、その短手方向を搬送方向に一致させて搬送される。
【００１５】
入口室１１は、ターボ分子ポンプ等の真空排気手段１７を備えている。この真空排気手段１７は、入口室１１内および入口室１１に連通する第１スパッタ室１３内の真空引きを行うものであり、真空引きされた入口室１１内に基板Ｗが搬送される。
第１スパッタ室１３は、開口部が矩形状に形成され、第１スパッタ室１３内の天井側には、基板Ｗの表面と略平行に複数のスパッタカソード機構２０（例えば、図１では２個）が配置されている。
【００１６】
スパッタカソード機構２０は、ターゲット２２と、防着部材２４とを備えている。
ターゲット２２は、平面視矩形状のものであり、その短手方向を基板Ｗの搬送方向に一致させて、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。各ターゲット２２は、その表面と基板Ｗの表面との間に所定の間隔を空けて基板Ｗに対向配置されている。
第１スパッタ室１３において太陽電池の透明電極を形成する場合、第１スパッタ室１３のターゲット２２は、透明電極となるＺｎＯ系膜の成膜材料を備えている。また、ＺｎＯ膜の成膜材料以外にもＩＴＯ膜やＳｎＯ２膜の成膜材料を備えていてもよい。
【００１７】
なお、ターゲット２２は、背面プレート２６にロウ材でボンディングされている。そして、ターゲット２２は、背面プレート２６を介して外部電源（電源）に接続され、負電位に保持されている。第１スパッタ室１３の外方には、背面プレート２６の裏面に沿って、ターゲット２２の表面に水平な磁界を発生させる図示しない磁気回路が配置されている。
【００１８】
防着部材２４は、側面視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、防着部材２４により遮られている。防着部材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の表面以外の箇所（例えば、第１スパッタ室１３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。
【００１９】
ターゲット２２の近傍であって、防着部材２４に囲まれた内側には、各スパッタカソード機構２０に対応して第１ガス供給手段２７が接続されている。この第１ガス供給手段２７は、Ａｒ等の不活性ガス（スパッタガス）や、Ｏ２等の反応ガスを第１スパッタ室１３に供給するものである。
【００２０】
一方、第２スパッタ室１４は、後述する雰囲気分離部４０を介して第１スパッタ室１３に接続されている。なお、第２スパッタ室１４は、上述した第１スパッタ室１３と略同一の構成であるため、第２スパッタ室１４における第１スパッタ室１３と同一の構成については、同一符号を付し説明を省略する。また、第２スパッタ室１４のターゲット２２の成膜材料としては、反射膜となるＡｇ等を含んでいることが好ましい。
【００２１】
第２スパッタ室１４におけるターゲット２２の近傍であって、防着部材２４に囲まれた領域には、各スパッタカソード機構２０に対応して第２ガス供給手段２８が接続され、第２スパッタ室１４内に向けてＡｒ等の不活性ガスが供給されるようになっている。
第２スパッタ室１４の搬出側には、第２スパッタ室１４に連通して出口室１２が設けられている。この出口室１２には、ターボ分子ポンプ等の真空排気手段１８が設けられており、出口室１２を真空引きすることで第２スパッタ室１４も真空引きされるように構成されている。
【００２２】
このように、本実施形態では、第１スパッタ室１３と第２スパッタ室１４とが異なるスパッタ雰囲気下（例えば、反応性スパッタ雰囲気下とスパッタ雰囲気下）に分離された状態で接続されており、スパッタ雰囲気の異なるスパッタ室１３，１４内を基板Ｗが搬送されることで、基板Ｗ上に異なる組成の薄膜（例えば、ＺｎＯ膜とＡｇ膜）が連続的に成膜される。
【００２３】
（雰囲気分離部）
図２は、雰囲気分離部の斜視図である。
図１，２に示すように、第１スパッタ室１３と第２スパッタ室１４との間には、雰囲気分離部４０が形成されている。この雰囲気分離部４０における基板Ｗの搬送方向に直交する断面（開口断面）は、上述した各スパッタ室１３，１４における基板Ｗの搬送方向に直交する断面に比べて小さく形成されており、高さＨが例えば０．１５ｍ、幅Ｄが例えば１．７ｍの矩形状で形成されている。
【００２４】
雰囲気分離部４０内には、天井面および底面にアルミ等からなる一対の整流ブロック４５ａ，４５ｂが配置されている。整流ブロック４５ａ，４５ｂは直方体形状のものであり、一対の整流ブロック４５ａ，４５ｂの間に層状の基板搬送路４６が形成されている。具体的には、基板搬送路４６の高さは例えば０．０３ｍ程度で形成されており、雰囲気分離部４０における基板搬送路４６の容積が、上述したスパッタ室１３，１４の容積の１／１０程度に形成されている。ここで、雰囲気分離部４０およびスパッタ室１３，１４は、間にゲートバルブを介することなく、相互に連通している。
【００２５】
雰囲気分離部４０における底面側の整流ブロック４５ａには、基板Ｗの搬送方向に沿って複数の搬送ローラ収容部４１が形成されている。搬送ローラ収容部４１は、整流ブロック４５ａの上面が雰囲気分離部４０の幅方向に沿って凹状に切り込まれたものであり、この搬送ローラ収容部４１内に上述した搬送ローラ１５が受け入れられている。したがって、雰囲気分離部４０の底面側においては、搬送ローラ１５のローラ本体１６の頂部のみ（０．０１ｍ程度）が整流ブロック４５ａの上面から突出している。
【００２６】
雰囲気分離部４０の各整流ブロック４５ａ，４５ｂには、基板Ｗの搬送方向に沿って複数（例えば、３個ずつ）の凹部４７がされている。各凹部４７は、各整流ブロック４５ａ，４５ｂの対向面を雰囲気分離部４０の幅方向に沿って切り込んで形成されたものであり、雰囲気分離部４０内の基板Ｗの搬送方向における中央部に例えば７５ｍｍ毎に配列されている。また、雰囲気分離部４０の天井面側及び底面側に配列された凹部４７は、それぞれが対となって対向しており、基板Ｗを表裏面側から挟みこむように配置されている。
【００２７】
各凹部４７内には、管状のガス吐出部４２が収容されている。このガス吐出部４２は、基板Ｗの搬送方向に直交する方向、つまり基板Ｗの表裏面に向けてＡｒ等の不活性ガスを吐出するものであり、雰囲気分離部４０の幅方向に沿って図示しない複数の吐出孔が形成されている。
雰囲気分離部４０の外方には、ガス吐出部４２に不活性ガスを供給する第３ガス供給手段４３が接続されており、この第３ガス供給手段４３から供給される不活性ガスがガス吐出部４２の吐出孔から吐出されるようになっている。
【００２８】
（成膜方法）
次に、図１に基づいて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。本実施形態では、基板Ｗ上に太陽電池の透明電極となるＺｎＯ膜と反射膜となるＡｇ膜とを連続的に成膜する場合について説明する。
まず、入口室１１から第１スパッタ室１３に搬送された基板Ｗ上に、ＺｎＯ膜を形成する。具体的には、第１ガス供給手段２７から第１スパッタ室１３内に不活性ガス及び反応ガスを供給し、後述するように、雰囲気分離部４０のガス吐出部４２からも同時に不活性ガスを供給する。そして、外部電源から背面プレート２６を介してターゲット２２にスパッタ電圧を印加する。すると、第１スパッタ室１３内でプラズマにより励起された不活性ガスのイオンが、ターゲット２２に衝突してＺｎＯ膜の成膜材料の粒子を飛び出させる。そして、本実施形態の第１スパッタ室１３では、第１ガス供給手段２７からＯ２等の反応ガスも供給されることで、ターゲット２２から叩き出された粒子と反応ガスとが結合した後、基板Ｗ上に付着することにより、基板Ｗの表面にＺｎＯ膜が形成される。
【００２９】
次に、雰囲気分離部４０を介して第２スパッタ室１４に基板Ｗを搬送して、基板Ｗ上にＡｇ膜を形成する。具体的には、第２ガス供給手段２８より第２スパッタ室１４内に不活性ガスを供給し、外部電源から背面プレート２６を介してターゲット２２にスパッタ電圧を印加することで、ターゲット２２からＡｇ膜の成膜材料の粒子が叩き出され、基板Ｗ上にＡｇ膜が形成される。このように、インライン式のスパッタ装置（スパッタ装置１０）では、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の表面全体に均一な膜質で成膜を行うことができる。さらに、本実施形態では、スパッタ雰囲気の異なるスパッタ室１３，１４が接続されているので、基板Ｗ上に異なる組成の薄膜を連続的に成膜することができる。
【００３０】
ところで、スパッタ雰囲気の異なるスパッタ室を接続する場合、各スパッタ室間において不活性ガス以外のガス（例えば、反応ガス）が流入しないように雰囲気分離をすることが重要である。例えば、不活性ガスのみを用いるスパッタ室内にＯ２等の反応ガスが流入すると、そのスパッタ室で成膜される薄膜が酸化して抵抗が増加する等、プロセス条件が変化してしまうという問題がある。
【００３１】
そこで、本実施形態では、第１スパッタ室１３と第２スパッタ室１４とを接続する雰囲気分離部４０により、各スパッタ室１３，１４間の雰囲気分離を行う。具体的には、雰囲気分離部４０の天井面側及び底面側に設けられたガス吐出部４２の吐出孔から基板Ｗの搬送方向に垂直な方向に向けて不活性ガスを吐出する。この時、ガス吐出部４２から吐出する不活性ガスの吐出量は、各スパッタ室１３，１４においてスパッタを行うために必要な量の６０〜７０％程度を供給することが好ましい。したがって、上述した第１，２ガス供給手段２７，２８からは、各スパッタ室１３，１４においてスパッタを行うために必要な残りの３０〜４０％の不活性ガスが供給される。
【００３２】
雰囲気分離部４０では、基板搬送路４６の基板Ｗの搬送方向に垂直な断面が、スパッタ室１３，１４における基板Ｗの搬送方向に垂直な断面に比べ小さく形成されているため、雰囲気分離部４０のガス吐出部４２の近傍において、圧力が局所的に高い領域が存在する。そして、雰囲気分離部４０のガス吐出部４２の近傍から各スパッタ室１３，１４に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配が生じる。ここで、雰囲気分離部４０における基板搬送路４６の容積が、スパッタ室１３，１４の容積の１／１０程度に形成されているので、雰囲気分離部４０におけるガス吐出部４２近傍の圧力が、スパッタ室１３，１４の圧力の１０倍程度になる。これにより、ガス吐出部４２の近傍に滞留する不活性ガスは、各スパッタ室１３，１４に向けて拡散していく。
【００３３】
この時、各スパッタ室１３，１４を挟んで雰囲気分離部４０の反対側に真空排気手段１７，１８が設けられているため、雰囲気分離部４０から拡散する不活性ガスをスパッタ室１３，１４に向けて案内しやすくなる。このように、雰囲気分離部４０により各スパッタ室１３，１４間のコンダクタンスが増加するため、一方のスパッタ室（例えば、第１スパッタ室１３）から雰囲気分離部４０を介して他方のスパッタ室（例えば、第２スパッタ室１４）に向かうガスの流れを防止することができる。
【００３４】
したがって、本実施形態によれば、雰囲気分離部４０の天井面側及び底面側に整流ブロック４５ａ，４５ｂを配置されることで、雰囲気分離部４０における基板Ｗの搬送方向に垂直な断面が、スパッタ室１３，１４における基板Ｗの搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、雰囲気分離部４０には、基板Ｗの表裏面側から基板Ｗの搬送方向に垂直な方向に向けて不活性ガスを吐出するガス吐出部４２が設けられている構成とした。
この構成によれば、雰囲気分離部４０のガス吐出部４２から不活性ガスを吐出することで、ガス吐出部４２の近傍の圧力が局所的に高くなるため、ガス吐出部４２から各スパッタ室１３，１４に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を形成することができる。これにより、ガス吐出部４２から吐出される不活性ガスが各スパッタ室１３，１４に向けて拡散するので、各スパッタ室１３，１４間のコンダクタンスが増加して各スパッタ室１３，１４から雰囲気分離部４０へ向かうガスの流れを防止することができる。よって、一方のスパッタ室（例えば、第１スパッタ室１３）に滞留するガスが雰囲気分離部４０を介して他方のスパッタ室（例えば、第２スパッタ室１４）に流入することを防ぐことができる。特に、第１スパッタ室１３に滞留する反応ガスが第２スパッタ室１４に流入することを防ぐことができる。
【００３５】
さらに、各スパッタ室１３，１４を挟んで雰囲気分離部４０の反対側には、各スパッタ室１３，１４内の真空排気を行う真空排気手段１７，１８が設けられている構成とした。
この構成によれば、ガス吐出部４２から吐出された不活性ガスを、雰囲気分離部４０から各スパッタ室１３，１４に向かう方向に拡散するように案内することができる。これにより、各スパッタ室１３，１４の雰囲気分離を確実に行うことができるため、組成の異なる薄膜を、膜特性に優れ、かつ連続的に基板Ｗ上に形成することができる。
【００３６】
ところで、層状に形成された基板搬送路４６内には、上述した大型（例えば、１１００ｍｍ×１３００ｍｍ）の基板Ｗが連続的に搬送されており、この場合、基板搬送路４６内の搬送方向におけるほぼ全域が基板Ｗの表裏面側に仕切られた状態となる。そこで、例えば基板Ｗの一方の面（例えば、表面）側のみにガス吐出部が設けられている構成を用いた場合、基板Ｗの一方の面側から吐出された不活性ガスが、基板Ｗの他方の面（例えば、裏面）側まで行き届かない虞がある。その結果、基板Ｗの他方の面側では各スパッタ室１３，１４から雰囲気分離部４０へ向かう圧力勾配を形成することが難しく、第１スパッタ室１３に滞留する反応ガスが第２スパッタ室１４に流入する虞がある。
これに対して、本実施形態では、整流ブロック４５ａ，４５ｂの対向位置に設けられたガス吐出部４２から基板Ｗの表裏面側に向けて不活性ガスを吐出することで、基板Ｗの表裏面側において各スパッタ室１３，１４に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を確実に形成することができる。したがって、基板Ｗの表裏面側において各スパッタ室１３，１４から雰囲気分離部４０へ向かうガスの流れを防止することができるため、基板Ｗの片面側から不活性ガスを導入する構成に比べてより効果的に雰囲気分離を行うことができる。
【００３７】
しかも、ガス吐出部４２からは各スパッタ室１３，１４で使用される不活性ガスが吐出されるため、この不活性ガスが各スパッタ室１３，１４に流入することで、各スパッタ室１３，１４における成膜工程に用いることが可能である。したがって、従来のように隔離真空槽１０２（図３参照）内を真空引きする必要がないため、製造コストを低減することができる。
【００３８】
このように、各スパッタ室１３，１４間に従来のように３室構成の隔離真空槽１０２を設ける構成に比べて、構成の簡素化を図り、製造コストを低減することができるとともに、基板Ｗの搬送を停止する必要もないため製造効率を向上させることができる。そして、一方のスパッタ室１３から他方のスパッタ室１４への反応ガスの流入を防ぎ、各スパッタ室１３，１４間の雰囲気分離を確実に行うことができる。
【００３９】
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。
【００４０】
例えば、反応ガスの異なる反応性スパッタ室の間に雰囲気分離部を設けてもよい。
例えば、本実施形態では２つのスパッタ室を雰囲気分離部を介して接続する構成について説明したが、１つの雰囲気分離部を中心としてこの雰囲気分離部の周囲に複数のスパッタ室を接続するような構成にしてもよい。
また、ガス吐出部は３つ以上設けるような構成にしてもよく、各ガス吐出部から吐出される不活性ガスの吐出量を異ならせるような構成にしてもよい。さらに、本実施形態では、雰囲気分離部における基板の搬送方向の中央部にガス吐出部を設けた場合について説明したが、第１スパッタ室側や第２スパッタ室側に設けるような構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態におけるスパッタ装置の概略構成図（側面図）である。
【図２】本発明の実施形態における雰囲気分離部の斜視図である。
【図３】従来のスパッタ装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…スパッタ装置 １３…第１スパッタ室（スパッタ室） １４…第２スパッタ室（スパッタ室）１７…真空排気手段 １８…真空排気手段 ２２…ターゲット ２７…第１ガス供給手段 ２８…第２ガス供給手段 ４０…雰囲気分離部 ４２…ガス吐出部 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）、太陽電池等においては、大面積のガラス基板上に透明電導膜等の薄膜を、基板全面において均一な膜質で、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、スパッタ室内にターゲットを配置するとともに、スパッタ室内にアルゴン等の不活性ガス（スパッタガス）を供給し、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】
ところで、上述のインライン式のスパッタ装置においては、スパッタ雰囲気の異なる２つのスパッタ室を接続して基板上に異なる種類の薄膜を連続的に成膜するような構成が知られている。具体的には、２つのスパッタ室のうち、一方のスパッタ室では不活性ガスに加えて酸素等の反応ガスを供給することで反応性スパッタを行い、他方のスパッタ室では不活性ガスのみを供給することで通常のメタルスパッタを行うような構成である。
【０００４】
ここで、スパッタ雰囲気の異なるスパッタ室を接続する場合、不活性ガス以外のガス（例えば、反応ガス）が他のスパッタ室に流入しないように、各スパッタ室間において雰囲気分離をすることが重要である。２つのスパッタ室の接続として、例えば各スパッタ室の間に隔離真空槽を設けるような構成が知られている。
【０００５】
図３は、従来の隔離真空槽を示す概略構成図である。
図３に示すように、スパッタ装置１００は、例えば反応性スパッタが行われる上流スパッタ室１０１と、隔離真空槽１０２と、例えばメタルスパッタが行われる下流スパッタ室１０３とを備えている。隔離真空槽１０２は、上流スパッタ出口室１０４と、隔離室１０５と、下流スパッタ入口室１０６との３室で構成されており、各室１０４〜１０６はゲートバルブ１０８，１０９を介して接続されている。また、隔離室１０５には、隔離室１０５内を真空排気する真空排気手段１０７が設けられている。
この構成によれば、上流スパッタ室１０１で反応性スパッタが行われた基板Ｗは、まず隔離真空槽１０２の上流スパッタ出口室１０４内に搬送される。次に、ゲートバルブ１０８を開いて隔離室１０５内に基板Ｗを搬送し、ゲートバルブ１０８を閉じる。そして、真空排気手段１０７により隔離室１０５内を真空引きして隔離室１０５内に存在するガス（スパッタガス及び反応ガス）を排気することで、上流スパッタ室１０１から拡散してきたガスが除去される。その後、下流スパッタ入口室１０６側のゲートバルブ１０９を開き、下流スパッタ室１０３内に基板Ｗを搬送し、下流スパッタ室１０３内でメタルスパッタが行われる。
【０００６】
また、例えば特許文献１に示すように、一方の陰極から他方の陰極までの間に、圧力段を設け、双方の陰極の分室内のスパッタガスに加えて、各陰極の間の分室内のスパッタガス圧をそれぞれ異なるように調整するような構成も知られている。
【特許文献１】特開平９−１７００８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のスパッタ装置にあっては、以下に示すような問題がある。
まず、前者の構成では、図３に示すように２つのスパッタ室１０１，１０３間における雰囲気分離のために、上述したような３室構成の隔離用真空槽１０２を設ける必要があるため、構成が複雑になり、コスト増を招くという問題がある。さらに、上流スパッタ室１０１で成膜された基板Ｗを隔離用真空槽１０２の隔離室１０５に搬送し、基板Ｗの搬送を停止して隔離室１０５内を真空引きした後に、再び基板Ｗを搬送させることになるため、製造効率が低下するという問題がある。
一方、後者の構成では、各分室の雰囲気分離が不十分であり、一方の分室から他方の分室への反応ガスの流入を防ぐことができないという問題がある。不活性ガスのみを用いるスパッタ室内にＯ２等の反応ガスが流入すると、そのスパッタ室で成膜される薄膜が酸化して抵抗が増加する等、プロセス条件が変化してしまう。
【０００８】
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、構成の簡素化及び製造コストを低減した上で、スパッタ雰囲気の異なる複数のスパッタ室間における反応ガス等の流入を防ぎ、雰囲気分離を確実に行う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】
【０００９】
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、この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、前記基板を搬送する搬送手段と、を有するスパッタ室が複数形成され、複数の前記スパッタ室に対して順に前記基板を搬送しながら、前記基板上に連続的にスパッタ処理を行うスパッタ装置において、隣接する前記スパッタ室の間に雰囲気分離部が形成され、前記雰囲気分離部における前記基板の搬送方向に垂直な断面が、前記隣接するスパッタ室における前記基板の搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、前記雰囲気分離部には、前記隣接するスパッタ室で使用されるスパッタガスを吐出する複数のガス吐出部が設けられ、前記隣接するスパッタ室を挟んで前記雰囲気分離部の反対側には、前記隣接するスパッタ室の排気を行う排気手段が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、雰囲気分離部における基板の搬送方向に垂直な断面を、スパッタ室における基板の搬送方向に垂直な断面に比べて小さく形成するとともに、雰囲気分離部にガス吐出部を設けることで、ガス吐出部の近傍では圧力が局所的に増加し、ガス吐出部から各スパッタ室に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を形成することができる。これにより、ガス吐出部から吐出されるスパッタガスが各スパッタ室に向けて拡散するので、各スパッタ室間のコンダクタンスが増加して各スパッタ室から雰囲気分離部へ向かうガスの流れを規制することができる。よって、一方のスパッタ室に滞留するガスが他方のスパッタ室に流入することを防ぐことができる。
さらに、スパッタ室を挟んで雰囲気分離部の反対側に真空排気手段を設けたため、ガス吐出部から吐出された不活性ガスを、雰囲気分離部から各スパッタ室に向かう方向に拡散するように案内することができる。これにより、各スパッタ室の雰囲気分離を確実に行うことができるため、組成の異なる薄膜を、膜特性に優れ、かつ連続的に基板上に形成することができる。
しかも、ガス吐出部からは各スパッタ室で使用されるスパッタガスが吐出されるため、このスパッタガスが各スパッタ室に流入することで、各スパッタ室における成膜工程に用いることが可能である。したがって、従来のように隔離真空槽内を真空引きする必要がないため、製造コストを低減することができる。
このように、各スパッタ室間に従来のように３室構成の隔離真空槽を設ける構成に比べて、構成の簡素化を図り、製造コストを低減することができるとともに、基板の搬送を停止する必要もないため製造効率を向上させることができる。そして、一方のスパッタ室から他方のスパッタ室への反応ガスの流入を防ぎ、各スパッタ室間の雰囲気分離を確実に行うことができる。
【００１０】
また、少なくとも一方の前記スパッタ室では、反応ガスを導入して反応性スパッタが行われることを特徴とする。
この構成によれば、各スパッタ室間の雰囲気分離をした上で、基板上に異なる組成の薄膜を連続的に成膜することができる。
【００１１】
また、複数の前記ガス吐出部は、前記雰囲気分離部における前記基板の表裏面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、基板の表裏面側において各スパッタ室に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を確実に形成することができるため、基板の表裏面側において各スパッタ室から雰囲気分離部へ向かうガスの流れを規制することができる。したがって、例えば基板の片面側のみにガス吐出部を配置する構成に比べて、より効果的に雰囲気分離を行うことができる。
【００１２】
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、この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、前記基板を搬送する搬送手段と、を有するスパッタ室が複数形成され、複数の前記スパッタ室に対して順に前記基板を搬送しながら、前記基板上に連続的にスパッタ処理を行う成膜方法であって、隣接する前記スパッタ室の間に雰囲気分離部が形成され、前記雰囲気分離部における前記基板の搬送方向に垂直な断面が、前記隣接するスパッタ室における前記基板の搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、前記雰囲気分離部では、前記隣接するスパッタ室で使用されるスパッタガスを吐出し、前記隣接するスパッタ室を挟んで前記雰囲気分離部の反対側から前記隣接するスパッタ室の排気を行うことを特徴とする。
この構成によれば、基板の搬送方向に垂直な断面がスパッタ室における基板の搬送方向に垂直な断面に比べ小さく形成された雰囲気分離部において、基板の搬送方向に交差する方向に向けてスパッタガスを吐出することで、ガス吐出部の近傍では圧力が局所的に増加し、ガス吐出部から各スパッタ室に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を形成することができる。これにより、ガス吐出部から吐出されるスパッタガスが各スパッタ室に向けて拡散するので、各スパッタ室間のコンダクタンスが増加して各スパッタ室から雰囲気分離部へ向かうガスの流れを規制することができる。よって、一方のスパッタ室に滞留するガスが他方のスパッタ室に流入することを防ぐことができる。
さらに、スパッタ室を挟んで雰囲気分離部の反対側から真空排気を行うことで、ガス吐出部から吐出された不活性ガスを、雰囲気分離部から各スパッタ室に向かう方向に拡散するように案内することができる。これにより、各スパッタ室の雰囲気分離を確実に行うことができるため、組成の異なる薄膜を、膜特性に優れ、かつ連続的に基板上に形成することができる。
しかも、雰囲気分離部で吐出されるガスは、各スパッタ室で使用されるスパッタガスあるため、このスパッタガスが各スパッタ室に流入することで、各スパッタ室における成膜工程に用いることが可能である。したがって、従来のように隔離真空槽内を真空引きする必要がないため、製造コストを低減することができる。
このように、各スパッタ室間に従来のように３室構成の隔離真空槽を設ける構成に比べて、構成の簡素化を図り、製造コストを低減することができるとともに、基板の搬送を停止する必要もないため製造効率を向上させることができる。そして、一方のスパッタ室から他方のスパッタ室への反応ガスの流入を防ぎ、各スパッタ室間の雰囲気分離を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、雰囲気分離部における基板の搬送方向に垂直な断面を、スパッタ室における基板の搬送方向に垂直な断面に比べ小さく形成するとともに、雰囲気分離部にガス吐出部を設けることで、ガス吐出部の近傍では圧力が局所的に増加し、ガス吐出部から各スパッタ室に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を形成することができる。これにより、ガス吐出部から吐出されるスパッタガスが各スパッタ室に向けて拡散するので、各スパッタ室間のコンダクタンスが増加して各スパッタ室から雰囲気分離部へ向かうガスの流れを規制することができる。よって、一方のスパッタ室に滞留するガスが他方のスパッタ室に流入することを防ぐことができる。
さらに、スパッタ室を挟んで雰囲気分離部の反対側に真空排気手段を設けたため、ガス吐出部から吐出された不活性ガスを、雰囲気分離部から各スパッタ室に向かう方向に拡散するように案内することができる。これにより、各スパッタ室の雰囲気分離を確実に行うことができるため、組成の異なる薄膜を、膜特性に優れ、かつ連続的に基板上に形成することができる。
しかも、ガス吐出部からは各スパッタ室で使用されるスパッタガスが吐出されるため、このスパッタガスが各スパッタ室に流入することで、各スパッタ室における成膜工程に用いることが可能である。したがって、従来のように隔離真空槽内を真空引きする必要がないため、製造コストを低減することができる。
このように、各スパッタ室間に従来のように３室構成の隔離真空槽を設ける構成に比べて、構成の簡素化を図り、製造コストを低減することができるとともに、基板の搬送を停止する必要もないため製造効率を向上させることができる。そして、一方のスパッタ室から他方のスパッタ室への反応ガスの流入を防ぎ、各スパッタ室間の雰囲気分離を確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、図１，２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。
（スパッタ装置）
図１は、本実施形態におけるスパッタ装置の概略構成図（側面図）である。
図１に示すように、スパッタ装置１０は、基板Ｗを水平保持して搬送するインライン式のスパッタ装置であって、基板Ｗの入口室１１と、第１スパッタ室１３と、雰囲気分離部４０と、第２スパッタ室１４と出口室１２とを備え、それぞれが連通可能に構成されている。スパッタ装置１０内には、基板Ｗの搬送方向（図１矢印Ｆ方向）に沿って複数の搬送ローラ（搬送手段）１５が配列されている。搬送ローラ１５の回転軸は、基板Ｗの搬送方向と直交するように配置され、回転軸には複数のローラ本体１６が基板Ｗの搬送方向に並んで配置されている。そして、回転軸が回転することにより、ローラ本体１６上に保持された基板Ｗが搬送される。本実施形態のスパッタ装置１０では、基板Ｗが水平に保持された状態で搬送される。なお、本実施形態における基板Ｗは、石英、樹脂、ガラス等からなる例えば１１００ｍｍ×１３００ｍｍの大型基板を用いており、その短手方向を搬送方向に一致させて搬送される。
【００１５】
入口室１１は、ターボ分子ポンプ等の真空排気手段１７を備えている。この真空排気手段１７は、入口室１１内および入口室１１に連通する第１スパッタ室１３内の真空引きを行うものであり、真空引きされた入口室１１内に基板Ｗが搬送される。
第１スパッタ室１３は、開口部が矩形状に形成され、第１スパッタ室１３内の天井側には、基板Ｗの表面と略平行に複数のスパッタカソード機構２０（例えば、図１では２個）が配置されている。
【００１６】
スパッタカソード機構２０は、ターゲット２２と、防着部材２４とを備えている。
ターゲット２２は、平面視矩形状のものであり、その短手方向を基板Ｗの搬送方向に一致させて、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。各ターゲット２２は、その表面と基板Ｗの表面との間に所定の間隔を空けて基板Ｗに対向配置されている。
第１スパッタ室１３において太陽電池の透明電極を形成する場合、第１スパッタ室１３のターゲット２２は、透明電極となるＺｎＯ系膜の成膜材料を備えている。また、ＺｎＯ膜の成膜材料以外にもＩＴＯ膜やＳｎＯ２膜の成膜材料を備えていてもよい。
【００１７】
なお、ターゲット２２は、背面プレート２６にロウ材でボンディングされている。そして、ターゲット２２は、背面プレート２６を介して外部電源（電源）に接続され、負電位に保持されている。第１スパッタ室１３の外方には、背面プレート２６の裏面に沿って、ターゲット２２の表面に水平な磁界を発生させる図示しない磁気回路が配置されている。
【００１８】
防着部材２４は、側面視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、防着部材２４により遮られている。防着部材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の表面以外の箇所（例えば、第１スパッタ室１３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。
【００１９】
ターゲット２２の近傍であって、防着部材２４に囲まれた内側には、各スパッタカソード機構２０に対応して第１ガス供給手段２７が接続されている。この第１ガス供給手段２７は、Ａｒ等の不活性ガス（スパッタガス）や、Ｏ２等の反応ガスを第１スパッタ室１３に供給するものである。
【００２０】
一方、第２スパッタ室１４は、後述する雰囲気分離部４０を介して第１スパッタ室１３に接続されている。なお、第２スパッタ室１４は、上述した第１スパッタ室１３と略同一の構成であるため、第２スパッタ室１４における第１スパッタ室１３と同一の構成については、同一符号を付し説明を省略する。また、第２スパッタ室１４のターゲット２２の成膜材料としては、反射膜となるＡｇ等を含んでいることが好ましい。
【００２１】
第２スパッタ室１４におけるターゲット２２の近傍であって、防着部材２４に囲まれた領域には、各スパッタカソード機構２０に対応して第２ガス供給手段２８が接続され、第２スパッタ室１４内に向けてＡｒ等の不活性ガスが供給されるようになっている。
第２スパッタ室１４の搬出側には、第２スパッタ室１４に連通して出口室１２が設けられている。この出口室１２には、ターボ分子ポンプ等の真空排気手段１８が設けられており、出口室１２を真空引きすることで第２スパッタ室１４も真空引きされるように構成されている。
【００２２】
このように、本実施形態では、第１スパッタ室１３と第２スパッタ室１４とが異なるスパッタ雰囲気下（例えば、反応性スパッタ雰囲気下とスパッタ雰囲気下）に分離された状態で接続されており、スパッタ雰囲気の異なるスパッタ室１３，１４内を基板Ｗが搬送されることで、基板Ｗ上に異なる組成の薄膜（例えば、ＺｎＯ膜とＡｇ膜）が連続的に成膜される。
【００２３】
（雰囲気分離部）
図２は、雰囲気分離部の斜視図である。
図１，２に示すように、第１スパッタ室１３と第２スパッタ室１４との間には、雰囲気分離部４０が形成されている。この雰囲気分離部４０における基板Ｗの搬送方向に直交する断面（開口断面）は、上述した各スパッタ室１３，１４における基板Ｗの搬送方向に直交する断面に比べて小さく形成されており、高さＨが例えば０．１５ｍ、幅Ｄが例えば１．７ｍの矩形状で形成されている。
【００２４】
雰囲気分離部４０内には、天井面および底面にアルミ等からなる一対の整流ブロック４５ａ，４５ｂが配置されている。整流ブロック４５ａ，４５ｂは直方体形状のものであり、一対の整流ブロック４５ａ，４５ｂの間に層状の基板搬送路４６が形成されている。具体的には、基板搬送路４６の高さは例えば０．０３ｍ程度で形成されており、雰囲気分離部４０における基板搬送路４６の容積が、上述したスパッタ室１３，１４の容積の１／１０程度に形成されている。ここで、雰囲気分離部４０およびスパッタ室１３，１４は、間にゲートバルブを介することなく、相互に連通している。
【００２５】
雰囲気分離部４０における底面側の整流ブロック４５ａには、基板Ｗの搬送方向に沿って複数の搬送ローラ収容部４１が形成されている。搬送ローラ収容部４１は、整流ブロック４５ａの上面が雰囲気分離部４０の幅方向に沿って凹状に切り込まれたものであり、この搬送ローラ収容部４１内に上述した搬送ローラ１５が受け入れられている。したがって、雰囲気分離部４０の底面側においては、搬送ローラ１５のローラ本体１６の頂部のみ（０．０１ｍ程度）が整流ブロック４５ａの上面から突出している。
【００２６】
雰囲気分離部４０の各整流ブロック４５ａ，４５ｂには、基板Ｗの搬送方向に沿って複数（例えば、３個ずつ）の凹部４７がされている。各凹部４７は、各整流ブロック４５ａ，４５ｂの対向面を雰囲気分離部４０の幅方向に沿って切り込んで形成されたものであり、雰囲気分離部４０内の基板Ｗの搬送方向における中央部に例えば７５ｍｍ毎に配列されている。また、雰囲気分離部４０の天井面側及び底面側に配列された凹部４７は、それぞれが対となって対向しており、基板Ｗを表裏面側から挟みこむように配置されている。
【００２７】
各凹部４７内には、管状のガス吐出部４２が収容されている。このガス吐出部４２は、基板Ｗの搬送方向に直交する方向、つまり基板Ｗの表裏面に向けてＡｒ等の不活性ガスを吐出するものであり、雰囲気分離部４０の幅方向に沿って図示しない複数の吐出孔が形成されている。
雰囲気分離部４０の外方には、ガス吐出部４２に不活性ガスを供給する第３ガス供給手段４３が接続されており、この第３ガス供給手段４３から供給される不活性ガスがガス吐出部４２の吐出孔から吐出されるようになっている。
【００２８】
（成膜方法）
次に、図１に基づいて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。本実施形態では、基板Ｗ上に太陽電池の透明電極となるＺｎＯ膜と反射膜となるＡｇ膜とを連続的に成膜する場合について説明する。
まず、入口室１１から第１スパッタ室１３に搬送された基板Ｗ上に、ＺｎＯ膜を形成する。具体的には、第１ガス供給手段２７から第１スパッタ室１３内に不活性ガス及び反応ガスを供給し、後述するように、雰囲気分離部４０のガス吐出部４２からも同時に不活性ガスを供給する。そして、外部電源から背面プレート２６を介してターゲット２２にスパッタ電圧を印加する。すると、第１スパッタ室１３内でプラズマにより励起された不活性ガスのイオンが、ターゲット２２に衝突してＺｎＯ膜の成膜材料の粒子を飛び出させる。そして、本実施形態の第１スパッタ室１３では、第１ガス供給手段２７からＯ２等の反応ガスも供給されることで、ターゲット２２から叩き出された粒子と反応ガスとが結合した後、基板Ｗ上に付着することにより、基板Ｗの表面にＺｎＯ膜が形成される。
【００２９】
次に、雰囲気分離部４０を介して第２スパッタ室１４に基板Ｗを搬送して、基板Ｗ上にＡｇ膜を形成する。具体的には、第２ガス供給手段２８より第２スパッタ室１４内に不活性ガスを供給し、外部電源から背面プレート２６を介してターゲット２２にスパッタ電圧を印加することで、ターゲット２２からＡｇ膜の成膜材料の粒子が叩き出され、基板Ｗ上にＡｇ膜が形成される。このように、インライン式のスパッタ装置（スパッタ装置１０）では、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の表面全体に均一な膜質で成膜を行うことができる。さらに、本実施形態では、スパッタ雰囲気の異なるスパッタ室１３，１４が接続されているので、基板Ｗ上に異なる組成の薄膜を連続的に成膜することができる。
【００３０】
ところで、スパッタ雰囲気の異なるスパッタ室を接続する場合、各スパッタ室間において不活性ガス以外のガス（例えば、反応ガス）が流入しないように雰囲気分離をすることが重要である。例えば、不活性ガスのみを用いるスパッタ室内にＯ２等の反応ガスが流入すると、そのスパッタ室で成膜される薄膜が酸化して抵抗が増加する等、プロセス条件が変化してしまうという問題がある。
【００３１】
そこで、本実施形態では、第１スパッタ室１３と第２スパッタ室１４とを接続する雰囲気分離部４０により、各スパッタ室１３，１４間の雰囲気分離を行う。具体的には、雰囲気分離部４０の天井面側及び底面側に設けられたガス吐出部４２の吐出孔から基板Ｗの搬送方向に垂直な方向に向けて不活性ガスを吐出する。この時、ガス吐出部４２から吐出する不活性ガスの吐出量は、各スパッタ室１３，１４においてスパッタを行うために必要な量の６０〜７０％程度を供給することが好ましい。したがって、上述した第１，２ガス供給手段２７，２８からは、各スパッタ室１３，１４においてスパッタを行うために必要な残りの３０〜４０％の不活性ガスが供給される。
【００３２】
雰囲気分離部４０では、基板搬送路４６の基板Ｗの搬送方向に垂直な断面が、スパッタ室１３，１４における基板Ｗの搬送方向に垂直な断面に比べ小さく形成されているため、雰囲気分離部４０のガス吐出部４２の近傍において、圧力が局所的に高い領域が存在する。そして、雰囲気分離部４０のガス吐出部４２の近傍から各スパッタ室１３，１４に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配が生じる。ここで、雰囲気分離部４０における基板搬送路４６の容積が、スパッタ室１３，１４の容積の１／１０程度に形成されているので、雰囲気分離部４０におけるガス吐出部４２近傍の圧力が、スパッタ室１３，１４の圧力の１０倍程度になる。これにより、ガス吐出部４２の近傍に滞留する不活性ガスは、各スパッタ室１３，１４に向けて拡散していく。
【００３３】
この時、各スパッタ室１３，１４を挟んで雰囲気分離部４０の反対側に真空排気手段１７，１８が設けられているため、雰囲気分離部４０から拡散する不活性ガスをスパッタ室１３，１４に向けて案内しやすくなる。このように、雰囲気分離部４０により各スパッタ室１３，１４間のコンダクタンスが増加するため、一方のスパッタ室（例えば、第１スパッタ室１３）から雰囲気分離部４０を介して他方のスパッタ室（例えば、第２スパッタ室１４）に向かうガスの流れを防止することができる。
【００３４】
したがって、本実施形態によれば、雰囲気分離部４０の天井面側及び底面側に整流ブロック４５ａ，４５ｂを配置されることで、雰囲気分離部４０における基板Ｗの搬送方向に垂直な断面が、スパッタ室１３，１４における基板Ｗの搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、雰囲気分離部４０には、基板Ｗの表裏面側から基板Ｗの搬送方向に垂直な方向に向けて不活性ガスを吐出するガス吐出部４２が設けられている構成とした。
この構成によれば、雰囲気分離部４０のガス吐出部４２から不活性ガスを吐出することで、ガス吐出部４２の近傍の圧力が局所的に高くなるため、ガス吐出部４２から各スパッタ室１３，１４に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を形成することができる。これにより、ガス吐出部４２から吐出される不活性ガスが各スパッタ室１３，１４に向けて拡散するので、各スパッタ室１３，１４間のコンダクタンスが増加して各スパッタ室１３，１４から雰囲気分離部４０へ向かうガスの流れを防止することができる。よって、一方のスパッタ室（例えば、第１スパッタ室１３）に滞留するガスが雰囲気分離部４０を介して他方のスパッタ室（例えば、第２スパッタ室１４）に流入することを防ぐことができる。特に、第１スパッタ室１３に滞留する反応ガスが第２スパッタ室１４に流入することを防ぐことができる。
【００３５】
さらに、各スパッタ室１３，１４を挟んで雰囲気分離部４０の反対側には、各スパッタ室１３，１４内の真空排気を行う真空排気手段１７，１８が設けられている構成とした。
この構成によれば、ガス吐出部４２から吐出された不活性ガスを、雰囲気分離部４０から各スパッタ室１３，１４に向かう方向に拡散するように案内することができる。これにより、各スパッタ室１３，１４の雰囲気分離を確実に行うことができるため、組成の異なる薄膜を、膜特性に優れ、かつ連続的に基板Ｗ上に形成することができる。
【００３６】
ところで、層状に形成された基板搬送路４６内には、上述した大型（例えば、１１００ｍｍ×１３００ｍｍ）の基板Ｗが連続的に搬送されており、この場合、基板搬送路４６内の搬送方向におけるほぼ全域が基板Ｗの表裏面側に仕切られた状態となる。そこで、例えば基板Ｗの一方の面（例えば、表面）側のみにガス吐出部が設けられている構成を用いた場合、基板Ｗの一方の面側から吐出された不活性ガスが、基板Ｗの他方の面（例えば、裏面）側まで行き届かない虞がある。その結果、基板Ｗの他方の面側では各スパッタ室１３，１４から雰囲気分離部４０へ向かう圧力勾配を形成することが難しく、第１スパッタ室１３に滞留する反応ガスが第２スパッタ室１４に流入する虞がある。
これに対して、本実施形態では、整流ブロック４５ａ，４５ｂの対向位置に設けられたガス吐出部４２から基板Ｗの表裏面側に向けて不活性ガスを吐出することで、基板Ｗの表裏面側において各スパッタ室１３，１４に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を確実に形成することができる。したがって、基板Ｗの表裏面側において各スパッタ室１３，１４から雰囲気分離部４０へ向かうガスの流れを防止することができるため、基板Ｗの片面側から不活性ガスを導入する構成に比べてより効果的に雰囲気分離を行うことができる。
【００３７】
しかも、ガス吐出部４２からは各スパッタ室１３，１４で使用される不活性ガスが吐出されるため、この不活性ガスが各スパッタ室１３，１４に流入することで、各スパッタ室１３，１４における成膜工程に用いることが可能である。したがって、従来のように隔離真空槽１０２（図３参照）内を真空引きする必要がないため、製造コストを低減することができる。
【００３８】
このように、各スパッタ室１３，１４間に従来のように３室構成の隔離真空槽１０２を設ける構成に比べて、構成の簡素化を図り、製造コストを低減することができるとともに、基板Ｗの搬送を停止する必要もないため製造効率を向上させることができる。そして、一方のスパッタ室１３から他方のスパッタ室１４への反応ガスの流入を防ぎ、各スパッタ室１３，１４間の雰囲気分離を確実に行うことができる。
【００３９】
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。
【００４０】
例えば、反応ガスの異なる反応性スパッタ室の間に雰囲気分離部を設けてもよい。
例えば、本実施形態では２つのスパッタ室を雰囲気分離部を介して接続する構成について説明したが、１つの雰囲気分離部を中心としてこの雰囲気分離部の周囲に複数のスパッタ室を接続するような構成にしてもよい。
また、ガス吐出部は３つ以上設けるような構成にしてもよく、各ガス吐出部から吐出される不活性ガスの吐出量を異ならせるような構成にしてもよい。さらに、本実施形態では、雰囲気分離部における基板の搬送方向の中央部にガス吐出部を設けた場合について説明したが、第１スパッタ室側や第２スパッタ室側に設けるような構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態におけるスパッタ装置の概略構成図（側面図）である。
【図２】本発明の実施形態における雰囲気分離部の斜視図である。
【図３】従来のスパッタ装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…スパッタ装置 １３…第１スパッタ室（スパッタ室） １４…第２スパッタ室（スパッタ室）１７…真空排気手段 １８…真空排気手段 ２２…ターゲット ２７…第１ガス供給手段 ２８…第２ガス供給手段 ４０…雰囲気分離部 ４２…ガス吐出部 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、この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、前記基板を搬送する搬送手段と、を有するスパッタ室が複数形成され、
複数の前記スパッタ室に対して順に前記基板を搬送しながら、前記基板上に連続的にスパッタ処理を行うスパッタ装置において、
隣接する前記スパッタ室の間に雰囲気分離部が形成され、
前記雰囲気分離部における前記基板の搬送方向に垂直な断面が、前記隣接するスパッタ室における前記基板の搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、
前記雰囲気分離部には、前記隣接するスパッタ室で使用されるスパッタガスを吐出する複数のガス吐出部が設けられ、
前記隣接するスパッタ室を挟んで前記雰囲気分離部の反対側には、前記隣接するスパッタ室の排気を行う排気手段が設けられていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
少なくとも一方の前記スパッタ室では、反応ガスを導入して反応性スパッタが行われ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】
複数の前記ガス吐出部は、前記雰囲気分離部における前記基板の表裏面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４】
成膜材料を備えたターゲットと、この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、前記基板を搬送する搬送手段と、を有するスパッタ室が複数形成され、
複数の前記スパッタ室に対して順に前記基板を搬送しながら、前記基板上に連続的にスパッタ処理を行う成膜方法であって、
隣接する前記スパッタ室の間に雰囲気分離部が形成され、
前記雰囲気分離部における前記基板の搬送方向に垂直な断面が、前記隣接するスパッタ室における前記基板の搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、
前記雰囲気分離部では、前記隣接するスパッタ室で使用されるスパッタガスを吐出し、
前記隣接するスパッタ室を挟んで前記雰囲気分離部の反対側から前記隣接するスパッタ室の排気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、この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、前記基板を搬送する搬送手段と、を有するスパッタ室が複数形成され、
複数の前記スパッタ室に対して順に前記基板を搬送しながら、前記基板上に連続的にスパッタ処理を行うスパッタ装置において、
隣接する前記スパッタ室の間に雰囲気分離部が形成され、
前記雰囲気分離部における前記基板の搬送方向に垂直な断面が、前記隣接するスパッタ室における前記基板の搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、
前記雰囲気分離部には、前記隣接するスパッタ室で使用されるスパッタガスを吐出する複数のガス吐出部が設けられ、
前記隣接するスパッタ室を挟んで前記雰囲気分離部の反対側には、前記隣接するスパッタ室の排気を行う排気手段が設けられていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
少なくとも一方の前記スパッタ室では、反応ガスを導入して反応性スパッタが行われ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】
複数の前記ガス吐出部は、前記雰囲気分離部における前記基板の表裏面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４】
成膜材料を備えたターゲットと、この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、前記基板を搬送する搬送手段と、を有するスパッタ室が複数形成され、
複数の前記スパッタ室に対して順に前記基板を搬送しながら、前記基板上に連続的にスパッタ処理を行う成膜方法であって、
隣接する前記スパッタ室の間に雰囲気分離部が形成され、
前記雰囲気分離部における前記基板の搬送方向に垂直な断面が、前記隣接するスパッタ室における前記基板の搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、
前記雰囲気分離部では、前記隣接するスパッタ室で使用されるスパッタガスを吐出し、
前記隣接するスパッタ室を挟んで前記雰囲気分離部の反対側から前記隣接するスパッタ室の排気を行うことを特徴とする成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１８５３５０（Ｐ２００９−１８５３５０Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７７１８（Ｐ２００８−２７７１８）
【出願日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【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８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【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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