JP2006328456A - スパッタリング装置及びスパッタリング方法、プラズマディスプレイパネルの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ターゲットを継続して使用しても、成膜速度が低下することがないスパッタリング装置、このスパッタリング装置を利用したＰＤＰの製造装置、スパッタリング方法及びＰＤＰの製造方法を提供する。
【解決手段】 スパッタリング装置１１に真空チャンバー１２及び金属板収納室１３を設ける。真空チャンバー１２内に、ターゲット１５及び基板１７を装着し、ターゲット１５と基板１７との間に、コリメーター１８を配置する。コリメーター１８は３枚の金属板１９を着脱可能に積層して構成し、この３枚の金属板１９を貫通するように、複数の円錐台形状のホール２０を形成する。ターゲット１５がある程度消耗したら、最もターゲット１５側に配置された金属板１９をコリメーター１８から取り外して、金属板収納室１３に移動させる。そして、残りの２枚の金属板１９を使用して、スパッタリングを続行する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ターゲットにイオンを衝突させることによりターゲットを構成する原子をターゲットから離脱させて基板上に堆積させるスパッタリング装置、このスパッタリング装置を利用したプラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel：以下、ＰＤＰともいう）の製造装置、スパッタリング方法及びＰＤＰの製造方法に関する。

図１は、従来のスパッタリング装置を示す断面図である。図１に示すように、従来のスパッタリング装置１０１においては、真空チャンバー１０２が設けられており、真空チャンバー１０２の内部には、ターゲットホルダー１０３が設けられている。ターゲットホルダー１０３にはターゲット１１１が保持されるようになっている。また、ターゲットホルダー１０３から見てターゲット１１１の反対側には、磁石１０４が配置されている。一方、真空チャンバー１０２内におけるターゲット１１１に対向する位置には、基板１１２が配置されるようになっている。

次に、図１に示すスパッタリング装置１０１を使用した従来のスパッタリング方法について説明する。図１に示すように、チャンバー１０２内にターゲット１１１及び基板１１２を装着し、チャンバー１０２内にアルゴン（Ａｒ）ガスを注入する。Ａｒガスをプラズマ化すると、磁石１０４がターゲット１１１の表面近傍に形成する磁界によって電子が捕獲され、より多くのＡｒイオンが生成する。そして、このＡｒイオンがターゲット１１１に衝突することにより、ターゲット１１１の表面が削られてターゲット１１１を形成する原子１１３がターゲット１１１から離脱する。そして、この原子１１３の一部が真空チャンバー１０２内を飛来して基板１１２に到達し、基板１１２上に堆積される。これにより、基板１１２上に原子１１３からなる薄膜１１４が成膜される。

しかしながら、この従来のスパッタリング装置及びスパッタリング方法には、以下に示すような問題点がある。即ち、ターゲット１１１における原子１１３の放出位置は、磁石１０４が形成する磁界分布によって偏る。また、ターゲット１１１からの原子１１３の放出角度も、磁界の方向に依存して偏る。このため、薄膜１１４の膜厚分布は、ターゲット１１１における原子１１３の放出位置及び放出角度の偏りを反映して不均一になってしまう。

これに対して、特許文献１には、成膜される薄膜の膜厚分布を均一化するために、コリメーターを使用する技術が開示されている。特許文献１には、コリメーターとして複数のホールが形成された板材を使用し、ホールの直径に対する高さの比（段差比）を、コリメーターの各部位で異ならせる技術が記載されている。即ち、ターゲットからの原子の放出量が多い位置では段差比を高くしてホールを通過する原子の割合を少なくし、ターゲットからの原子の放出量が少ない位置では段差比を低くしてホールを通過する原子の割合を多くする。特許文献１には、これにより、基板上に形成される膜の膜厚分布を均一化できると記載されている。

特開平７−３０７２８８号公報

しかしながら、上述の従来の技術には、以下に示すような問題点がある。即ち、ターゲットを継続して使用すると、ターゲットの厚さが薄くなり、ターゲットと基板との間の距離が大きくなる。これにより、ターゲットから放出される原子のうち、広角、即ち、ターゲットの表面に垂直な方向に対して大きな傾斜角度で放出される原子が基板外に付着するようになり、ターゲットから放出された原子のうち基板に到達する原子の割合が低下する。この結果、ターゲットを継続して使用すると、使用に伴って成膜速度が低下してしまう。

本発明が解決しようとする課題には、上述した問題が一例として挙げられる。

請求項１に記載の発明に係るスパッタリング装置は、ターゲットにイオンを衝突させることにより前記ターゲットを構成する原子を前記ターゲットから離脱させて基板上に堆積させるスパッタリング装置において、前記ターゲット及び前記基板を収納すると共にその内部を真空にする真空チャンバーと、前記ターゲットと前記基板との間に配置され複数の開口部が形成されており前記原子にこの開口部内を通過させることにより前記原子の飛来方向を規制するコリメーターと、を有し、前記開口部の形状が変更可能であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明に係るプラズマディスプレイパネルの製造装置は、ターゲットにイオンを衝突させることにより前記ターゲットを構成する原子を前記ターゲットから離脱させて基板上に堆積させるプラズマディスプレイパネルの製造装置において、前記ターゲット及び前記基板を収納すると共にその内部を真空にする真空チャンバーと、前記ターゲットと前記基板との間に配置され複数の開口部が形成されており前記原子にこの開口部内を通過させることにより前記原子の飛来方向を規制するコリメーターと、を有し、前記開口部の形状が変更可能であることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明に係るスパッタリング方法は、複数の開口部が形成された第１のコリメーターをターゲットと基板との間に配置する第１の配置工程と、真空中においてイオンを前記ターゲットに衝突させることにより前記ターゲットを構成する原子を前記ターゲットから離脱させ、前記原子を前記第１のコリメーターの開口部内を通過させることによりその飛来方向を規制し、前記基板上に堆積させる第１の堆積工程と、その形状が前記第１のコリメーターの開口部とは異なる複数の開口部が形成された第２のコリメーターを前記ターゲットと前記基板との間に配置する第２の配置工程と、真空中においてイオンをターゲットに衝突させることにより前記ターゲットを構成する原子を前記ターゲットから離脱させ、前記原子を前記第２のコリメーターの開口部内を通過させることによりその飛来方向を規制し、基板上に堆積させる第２の堆積工程と、を有することを特徴とする。

請求項１４に記載の発明に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法は、複数の開口部が形成された第１のコリメーターをターゲットと基板との間に配置する第１の配置工程と、真空中においてイオンを前記ターゲットに衝突させることにより前記ターゲットを構成する原子を前記ターゲットから離脱させ、前記原子を前記第１のコリメーターの開口部内を通過させることによりその飛来方向を規制し、前記基板上に堆積させる第１の堆積工程と、その形状が前記第１のコリメーターの開口部とは異なる複数の開口部が形成された第２のコリメーターを前記ターゲットと前記基板との間に配置する第２の配置工程と、真空中においてイオンをターゲットに衝突させることにより前記ターゲットを構成する原子を前記ターゲットから離脱させ、前記原子を前記第２のコリメーターの開口部内を通過させることによりその飛来方向を規制し、基板上に堆積させる第２の堆積工程と、を有することを特徴とする。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図２（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係るスパッタリング装置を示す断面図であり、（ａ）はターゲット使用開始直後の状態を示し、（ｂ）はターゲットを継続して使用した後の状態を示す。図２（ａ）に示すように、本実施形態に係るスパッタリング装置１においては、その内部を真空雰囲気とする真空チャンバー２が設けられている。そして、真空チャンバー２の内部には、ターゲット３及び基板４が収納されるようになっている。

また、ターゲット３と基板４との間には、コリメーター５が配置されている。コリメーター５には複数の開口部６が形成されている。コリメーター５は、ターゲット３から放出された原子にこの開口部６内を通過させることにより、原子の飛来方向を規制するものである。この開口部６の形状は、真空チャンバー２内の真空を破ることなく変更可能である。本実施形態に係るスパッタリング装置１は、例えば、ＰＤＰの製造装置であり、例えば、ＰＤＰの製造ライン（図示せず）上に配置され、製造ラインの上流側から搬送されてくる基板４上に保護膜を形成することにより、ＰＤＰの前面基板を作製するものである。

次に、上述の如く構成された本実施形態に係るスパッタリング装置の動作、即ち、本実施形態に係るスパッタリング方法について説明する。本実施形態に係るスパッタリング方法は、例えばＰＤＰの製造方法の一部であり、例えばＰＤＰの製造工程において前面基板に保護膜を成膜する方法である。

先ず、透明基板上に夫々複数の走査電極及び共通電極を交互に且つ平行に形成する。次に、この走査電極及び共通電極を覆うように透明誘電体層を形成する。これにより、透明基板上に走査電極及び共通電極並びに透明誘電体層が形成された基板４（図２（ａ）参照）が作製される。

次に、この基板４上に、例えばＭｇＯからなる保護膜を形成する。以下、この保護膜の形成方法について詳細に説明する。図２（ａ）に示すように、スパッタリング装置１の真空チャンバー２内に、ターゲット３を装着する。ターゲット３は例えばＭｇＯからなるターゲットである。また、ターゲット３と基板４が配置される予定の部分との間にコリメーター５を配置する。そして、真空チャンバー２内を真空雰囲気とする。

この状態で、製造ラインの上流側から基板４をスパッタリング装置１内に供給する。このとき、基板４を、ターゲット３との間でコリメーター５を挟む位置（成膜位置）に位置させ、基板４における走査電極及び共通電極並びに透明誘電体層が形成された面が、ターゲット３に対向するようにする。そして、例えばＡｒイオン等のイオン（図示せず）をターゲット３に衝突させることにより、ターゲット３を構成する原子（図示せず）をターゲット３から離脱させ、この原子をコリメーター５の開口部６内を通過させることによりその飛来方向を規制し、基板４上に堆積させる。これにより、基板４上に例えばＭｇＯ膜（図示せず）を成膜する。そして、成膜が終了した基板４は製造ラインの下流側に搬送し、次工程に送る。一方、スパッタリング装置１は、上流側から新たに供給されてきた基板４に対して、続けてＭｇＯ膜を形成する。これにより、複数枚の基板４に連続して成膜を行う。

そして、図２（ｂ）に示すように、ターゲット３がある程度消耗した時点で、コリメーター５の替わりにコリメーター５ａをターゲット３と基板４との間に配置する。コリメーター５ａには複数の開口部６ａが形成されている。開口部６ａの形状は、コリメーター５の開口部６の形状とは異なっている。例えば、開口部６ａの直径は開口部６の直径よりも大きくなっており、従って、開口部６ａの直径に対する高さの比（段差比）は、開口部６の段差比よりも小さくなっている。コリメーター５ａの配置は、真空チャンバー２の真空を破らずに真空中で行う。

次に、再びイオンをターゲット３に衝突させることにより、ターゲット３を構成する原子をターゲット３から離脱させ、この原子をコリメーター５ａの開口部６ａ内を通過させることによりその飛来方向を規制し、基板４上に堆積させる。これにより、複数枚の基板４上に順次ＭｇＯ膜を成膜する。このように、基板４上に例えばＭｇＯからなる保護膜を形成することにより、ＰＤＰの前面基板を作製する。

一方、絶縁基板（図示せず）上に複数のデータ電極を相互に平行に形成し、このデータ電極を覆うように白色誘電体層を形成し、この白色誘電体層上に隔壁を形成してマトリクス状又はストライプ状にセルを区画する。そして、隔壁の内部に蛍光体層を形成して、背面基板を作製する。

そして、上述の如く作製した前面基板と背面基板とを重ね合わせる。このとき、前面基板における走査電極及び共通電極が延びる方向と、背面基板におけるデータ電極が延びる方向とが、相互に直交するようにする。次に、両基板を封着し、セル内を排気した後、セル内に放電ガスを封入する。これにより、ＰＤＰを製造することができる。

次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態においては、コリメーター５をコリメーター５ａに置き換えることにより、開口部の形状を変更することができる。即ち、ターゲット３がある程度消耗した時点で、コリメーター５をコリメーター５ａに置き換えることにより、開口部６をより大きな開口部６ａとして、より多くの原子が通過できるようにすることができる。この結果、ターゲット３の消耗によってターゲット３と基板４との間の距離が増大することによる成膜速度の低下を、開口部の大きくすることによって開口部を通過する原子の割合を高くして補うことができ、ターゲットを継続して使用しても、成膜速度の低下を防止することができる。これにより、スパッタリングの成膜速度を略一定に保つことができる。

なお、本実施形態においては、スパッタリング装置１が連続式のスパッタリング装置である例を示したが、本発明はこれに限定されず、バッチ式のスパッタリング装置であってもよい。この場合は、基板４を交換する際に、コリメーター５をコリメーター５ａに交換してもよい。また、本実施形態においては、コリメーターとしてコリメーター５及び５ａの２つのコリメーターを用意して順次使用する例を示したが、３つ以上のコリメーターを順次使用してもよい。更に、本実施形態においては、コリメーターの開口部の直径を変更する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、コリメーターの厚さを薄くしてもよい。

更に、本実施形態においては、スパッタリング装置１がＰＤＰの前面基板に保護膜を形成する装置である例を示したが、本発明はこれに限定されず、ＰＤＰの前面基板に走査電極及び共通電極を形成するものであってもよく、透明誘電体層を形成するものであってもよく、ＰＤＰの背面基板にデータ電極を形成するものであってもよく、白色誘電体層を形成するものであってもよく、ＰＤＰの製造以外の用途に使用されるものであってもよい。例えば、液晶ディスプレイパネル等のフラットパネルディスプレイパネルの製造に使用することができる。

次に、本発明の実施例について説明する。先ず、本発明の第１の実施例について説明する。図３は本実施例に係るスパッタリング装置を示す断面図である。本実施例に係るスパッタリング装置は、ＰＤＰの製造装置の一部であり、ＰＤＰの前面基板に例えばＭｇＯからなる保護膜を成膜するものである。このスパッタリング装置は、ＰＤＰの製造ライン上に配置されている。また、本実施例に係るスパッタリング装置は、例えばマグネトロンスパッタリング装置である。

図３に示すように、本実施例に係るスパッタリング装置１１においては、真空チャンバー１２及び金属板収納室１３が設けられている。真空チャンバー１２の内部と金属板収納室１３の内部とは相互に連通している。また、真空チャンバー１２には、真空チャンバー１２の内部を排気して真空にする排気手段（図示せず）が取り付けられている。

更に、真空チャンバー１２の内部には、ターゲットホルダー１４が設けられており、このターゲットホルダー１４には、例えばＭｇＯからなるターゲット１５が装着されるようになっている。また、ターゲットホルダー１４から見てターゲット１５が装着される側の反対側には、磁石１６が取り付けられている。磁石１６はターゲット１５の表面近傍に磁界を形成するものである。更に、真空チャンバー１２内におけるターゲット１５に対向する位置に、基板１７の成膜位置が設定されている。

そして、真空チャンバー１２には、製造ラインの上流側から基板１７が供給される供給口（図示せず）、及び成膜処理後の基板１７を製造ラインの下流側に排出する排出口（図示せず）が設けられている。供給口及び排出口は、真空チャンバー１２内を気密状態に保ったまま、基板１７を供給及び排出することができるようになっている。更にまた、真空チャンバー１２内には、供給口から成膜位置まで基板１７を搬送すると共に、成膜位置から排出口まで基板１７を搬送する搬送手段（図示せず）が設けられている。搬送手段は例えば複数のローラ（図示せず）を回転させて基板１７を搬送するものである。

そして、ターゲット１５と基板１７の成膜位置との間には、コリメーター１８が配置されている。コリメーター１８は、複数枚、例えば３枚の金属板１９が着脱可能に積層されたものであり、この３枚の金属板１９を貫通するように、複数のホール２０が形成されている。ホール２０の形状は円錐台形状となっており、コリメーター１８の基板１７側の表面におけるホール２０の直径が、ターゲット１５側の表面におけるホール２０の直径よりも大きくなっている。

また、ホール２０の直径は、コリメーター１８の主面内において不均一となっている。即ち、ターゲット１５における相対的にイオンが多く衝突して多くの原子を放出する位置に相当する位置では、ホール２０の直径が相対的に小さくなっており、ターゲット１５における相対的にイオンが少なく衝突して少ない原子を放出する位置に相当する位置では、ホール２０の直径が相対的に大きくなっている。

更に、スパッタリング装置１１には、コリメーター１８から金属板１９を取り外して金属板収納室１３に移動させる移動手段（図示せず）が設けられている。

次に、上述の如く構成された本実施例に係るスパッタリング装置の動作、即ち、本実施例に係るスパッタリング方法について説明する。図４は、本実施例に係るスパッタリング方法を示す断面図である。本実施例に係るスパッタリング方法は、例えば、ＰＤＰの製造方法の一部であり、例えば、ＰＤＰの製造工程において前面基板に保護膜を成膜する方法である。

先ず、透明基板上に夫々複数の走査電極及び共通電極を交互に且つ平行に形成する。次に、この走査電極及び共通電極を覆うように透明誘電体層を形成する。これにより、透明基板上に走査電極及び共通電極並びに透明誘電体層が形成された基板１７（図３参照）が作製される。

次に、スパッタリング装置１１を使用して、この基板１７上に例えばＭｇＯからなる保護膜を形成する。以下、この保護膜形成工程について詳細に説明する。先ず、図３に示すように、ターゲットホルダー１４における磁石１６が配置されていない側の面に、ＭｇＯからなるターゲット１５を装着する。また、ターゲット１５と基板１７の成膜位置との間に、コリメーター１８を配置する。次に、排気手段により真空チャンバー１２内及び金属板収納室１３内を排気して真空雰囲気とする。その後、真空チャンバー１２内及び金属板収納室１３内にＡｒガスを注入する。

この状態で、基板１７を、製造ラインの上流側から供給口を介してスパッタリング装置１１内に供給する。そして、搬送手段が基板１７を成膜位置、即ち、ターゲット１５との間でコリメーター１８を挟む位置に搬送し、基板１７における走査電極及び共通電極並びに透明誘電体層が形成された面が、ターゲット１５に対向するようにする。

そして、Ａｒガスをプラズマ化することにより、磁石１６がターゲット１５の表面近傍に形成する磁界により電子が捕獲されてより多くのＡｒイオンが生成され、このＡｒイオンがターゲット１５に衝突することによりターゲット１５を削り、ターゲット１５を構成する原子（図示せず）をターゲット１５から離脱させる。

この原子が、真空チャンバー１２内を飛来してコリメーター１８に到達すると、コリメーター１８の表面のうちホール２０が形成されている領域に到達した原子はホール２０内に進入するが、ホール２０以外の領域に到達した原子はこの領域に被着する。また、ホール２０内に進入した原子のうち、ターゲット１５からの放出方向がターゲット１５の表面に垂直な方向に対して一定の傾斜角度以下の方向である原子は、ホール２０を通過して基板１７に向かうが、放出方向が前記垂直な方向に対して一定の傾斜角度より大きい角度で傾斜している原子は、ホール２０の側壁に被着する。このように、ターゲット１５から放出された原子は、ホール２０を通過することによりその飛来方向が規制される。そして、ホール２０を通過した原子が基板１７に到達し、基板１７上に堆積される。これにより、基板１７上にＭｇＯからなる保護膜２１が形成される。

そして、１枚の基板１７について保護膜２１の形成が終了すると、搬送手段がこの基板１７を排出口まで搬送し、排出口を介してスパッタリング装置１１の外部に排出する。この基板１７は、製造ラインの下流側に搬送され、次工程に送られる。一方、スパッタリング装置１１は、上流側から新たに供給されてきた基板１７に対して、上述の方法と同様な方法により保護膜２１を成膜する。これにより、複数枚の基板１７に対して連続して成膜を施す。

このとき、ターゲット１５を継続して使用すると、図４に示すように、ターゲット１５が消耗して薄くなる。これにより、ターゲット１５と基板１７との間の距離が増大する。また、ホール２０のターゲット１５側の端縁に原子が付着して付着層２２を形成し、ホール２０の実効的な直径が小さくなる。この結果、基板１７に到達する原子の割合が低下し、保護膜２１の成膜速度が低下する。

そこで、ターゲット１５がある程度消耗したら、移動手段がコリメーター１８を構成する３枚の金属板１９のうち、最もターゲット１５側に配置された金属板１９を取り外して、金属板収納室１３に移動させる。これにより、ターゲット１５と基板１７との間には、２枚の金属板１９からなるコリメーター１８ａが配置される。この工程は、真空チャンバー１２内及び金属板収納室１３内の真空を破らずに行う。

前述の如く、ホール２０の形状は基板１７側に広がった円錐台形状であるため、コリメーター１８ａに形成されるホール２０ａの直径は、コリメーター１８に形成されていたホール２０の直径よりも大きくなる。また、最もターゲット１５側の金属板１９を取り外すことにより、この金属板１９に付着された付着層２２も除去される。これにより、ターゲット１５から放出された原子のうち、ホール２０ａ内に進入する原子の割合が増加する。更に、コリメーター１８は３枚の金属板１９が積層されたものであるのに対し、コリメーター１８ａは２枚の金属板１９が積層されたものであるため、コリメーター１８ａはコリメーター１８よりも薄くなる。これにより、原子がホール２０ａを通過できる放出角度範囲が広くなる。これらの結果、ターゲット１５の消耗及び付着層２２の形成に伴う成膜速度の低下を補償することができる。

次に、再びＡｒイオンをターゲット１５に衝突させることにより、ターゲット１５を構成する原子をターゲット１５から離脱させ、この原子をコリメーター１８ａのホール２０ａ内を通過させることによりその飛来方向を規制し、基板１７上に堆積させる。これにより、複数枚の基板１７上に順次ＭｇＯ膜を成膜する。

そして、ターゲット１５が更に消耗すると共にホール２０ａの端縁に付着層が形成されて成膜速度が再び低下した場合には、コリメーター１８ａからターゲット１５側の金属板１９を取り外し、金属板収納室１３に移動させる。これにより、１枚の金属板１９からなるコリメーターが形成される。この結果、コリメーターが更に薄くなり、ホールが更に大きくなり、付着物が除去されるため、成膜速度の低下を補うことができる。このようにして、基板１７上に例えばＭｇＯからなる保護膜２１を形成することにより、ＰＤＰの前面基板を作製する。

一方、絶縁基板（図示せず）上に複数のデータ電極を相互に平行に形成し、このデータ電極を覆うように白色誘電体層を形成し、この白色誘電体層上に隔壁を形成してマトリクス状又はストライプ状にセルを区画する。そして、隔壁の内部に蛍光体層を形成して、背面基板を作製する。

そして、上述の如く作製した前面基板と背面基板とを重ね合わせる。このとき、前面基板における走査電極及び共通電極が延びる方向と、背面基板におけるデータ電極が延びる方向とが、相互に直交するようにする。次に、両基板を封着し、セル内を排気した後、セル内に放電ガスを封入する。これにより、ＰＤＰを製造することができる。

次に、本実施例の効果について説明する。本実施例においては、コリメーター１８からターゲット１５側の金属板１９を取り外すことにより、コリメーターを薄くし、ホールの直径を大きくし、ホールの端縁に付着した付着層を除去することができる。これにより、ターゲット１５を継続して使用することによる成膜速度の低下を補うことができ、成膜速度を略一定に保つことができる。

また、真空チャンバー１２に金属板収納室１３を連結することにより、真空チャンバー１２内を真空雰囲気に保ったまま、コリメーター１８から金属板１９を取り外すことができる。これにより、コリメーター１８から金属板１９を取り外す度に真空チャンバー１２内の真空を破りその後再排気する必要がないため、保護膜２１の成膜効率が高い。

更に、本実施例においては、コリメーターの面内でホールの大きさが不均一となっており、ターゲット１５における相対的にイオンが多く衝突して多くの原子を放出する位置に相当する位置ではホール２０の直径が相対的に小さくなっている。このため、基板１７上に形成される保護膜２１の膜厚を均一にすることができる。

なお、本実施例においては、スパッタリング装置１１が連続式のスパッタリング装置である例を示したが、本発明はこれに限定されず、バッチ式のスパッタリング装置であってもよい。また、本実施例においては、コリメーター１８を３枚の金属板１９から構成する例を示したが、コリメーターは２枚又は４枚以上の金属板により構成してもよい。更に、コリメーター１８を構成する部材は金属板に限定されない。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。図５は本実施例に係るスパッタリング装置を示す断面図である。図５に示すように、本実施例に係るスパッタリング装置３１においては、前述の第１の実施例におけるコリメーター１８（図３参照）の替わりに、コリメーター３２が設けられている。コリメーター３２は一体的に成形された板状の部材であり、その形状は前述の第１の実施例におけるコリメーター１８と同様である。即ち、コリメーター３２を貫通するように、複数のホール２０が形成されている。また、金属板収納室１３には、コリメーター３３が収納されている。コリメーター３３も一体的に成形された板状の部材であり、その形状は前述の第１の実施例におけるコリメーター１８ａと同様である。即ち、コリメーター３３はコリメーター３２よりも薄く、コリメーター３３のホール２０ａは、コリメーター３２のホール２０よりも大きい。更に、スパッタリング装置３１に設けられた移動手段（図示せず）は、コリメーター３２をコリメーター３３に置き換えるものである。本実施例における上記以外の構成は、前述の第１の実施例と同様である。

次に、本実施例に係るスパッタリング装置の動作、即ち、本実施例に係るスパッタリング方法について説明する。図６は本実施例に係るスパッタリング方法を示す断面図である。図５に示すように、ターゲット１５が新しいうちは、コリメーター３２を使用して保護膜２１を形成する。ターゲット１５が消耗してきたら、コリメーター３２をコリメーター３３に置き換える。即ち、移動手段がコリメーター３２を真空チャンバー１２内から金属板収納室１３内に移動させて金属板収納室１３内に収納すると共に、コリメーター３３を金属板収納室１３内から真空チャンバー１２内に移動させてターゲット１５と基板１７の成膜位置との間に配置する。そして、コリメーター３３を使用して保護膜２１の成膜を続ける。本実施例における上記以外の動作は、前述の第１の実施例と同様である。

本実施例においては、ターゲット１５が消耗してきたときに、コリメーター３２をコリメーター３３に置き換えることにより、コリメーターを薄くし、ホールを大きくし、コリメーターに付着した付着層を除去する。これにより、ターゲット１５の消耗に伴う成膜速度の低下を補うことができる。本実施例における上記以外の効果は、前述の第１の実施例と同様である。

なお、本実施例においては、予め、金属板収納室１３内に複数枚のコリメーターを収納しておき、この複数枚のコリメーターを順次使用してもよい。又は、金属板収納室１３と真空チャンバー１２との間に内部気密扉を設け、金属板収納室１３に外部と連通する外部気密扉を設け、金属板収納室１３内に外気を導入するリークバルブを設け、金属板収納室１３内を排気する他の排気手段を設けてもよい。これにより、コリメーター３２をコリメーター３３に置き換えた後、内部気密扉を閉めてからリークバルブを開き、その後、外部気密扉を開けることにより、コリメーター３２を回収し、新たなコリメーターを金属板収納室１３内にセットすることができる。そして、外部気密扉を閉めてから他の排気手段により金属板収納室１３内を排気した後、内部気密扉を開けることにより、金属板収納室１３を真空チャンバー１２に再び連通させることができる。これにより、ターゲットが更に消耗したときに、コリメーター３３をこの新たなコリメーターに置き換えることが可能となる。この結果、金属板収納室を大きくすることなく、また移動手段を複雑化することなく、真空チャンバー１２内を真空雰囲気に保ったまま、３枚以上のコリメーターを順次真空チャンバー１２内に投入して使用することができる。

上述の各実施例においては、ターゲットの消耗に伴う成膜速度の変化を、コリメーターの開口部の形状を変更することによって補うことができる。これにより、ターゲットを継続して使用しても、スパッタリングの成膜速度を略一定に保つことができる。

従来のスパッタリング装置を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係るスパッタリング装置を示す断面図であり、（ａ）はターゲット使用開始直後の状態を示し、（ｂ）はターゲットを継続して使用した後の状態を示す。 本発明の第１の実施例に係るスパッタリング装置を示す断面図である。 本実施例に係るスパッタリング方法を示す断面図である。 本発明の第２の実施例に係るスパッタリング装置を示す断面図である。 本実施例に係るスパッタリング方法を示す断面図である。

符号の説明

１、１１、３１；スパッタリング装置
２、１２；真空チャンバー
３、１５；ターゲット
４、１７；基板
５、５ａ、１８、１８ａ、３２、３３；コリメーター
６、６ａ；開口部
１３；金属板収納室
１４；ターゲットホルダー
１６；磁石
１９；金属板
２０、２０ａ；ホール

Claims (17)

1. ターゲットにイオンを衝突させることにより前記ターゲットを構成する原子を前記ターゲットから離脱させて基板上に堆積させるスパッタリング装置において、前記ターゲット及び前記基板を収納すると共にその内部を真空にする真空チャンバーと、前記ターゲットと前記基板との間に配置され複数の開口部が形成されており前記原子にこの開口部内を通過させることにより前記原子の飛来方向を規制するコリメーターと、を有し、前記開口部の形状が変更可能であることを特徴とするスパッタリング装置。
2. 前記真空チャンバー内の真空を破らずに、前記開口部の形状が変更可能であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
3. 前記コリメーターは前記基板側から前記ターゲット側に向かって複数の部材が着脱可能に積層されたものであり、前記開口部は前記複数の部材を貫通するように形成されており、前記開口部は、前記基板側表面における大きさが前記ターゲット側表面における大きさよりも大きくなっており、前記開口部の形状の変更は、前記部材の着脱により行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタリング装置。
4. 前記コリメーターは夫々に前記複数の開口部が形成された複数のコリメート板を有し、前記コリメート板間で前記開口部の形状が相互に異なっており、前記複数のコリメート板のうち一のコリメート板のみが前記ターゲットと前記基板との間に配置されており、前記開口部の形状の変更は、前記一のコリメート板を他の前記コリメート板に置き換えることにより行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタリング装置。
5. ターゲットにイオンを衝突させることにより前記ターゲットを構成する原子を前記ターゲットから離脱させて基板上に堆積させるプラズマディスプレイパネルの製造装置において、前記ターゲット及び前記基板を収納すると共にその内部を真空にする真空チャンバーと、前記ターゲットと前記基板との間に配置され複数の開口部が形成されており前記原子にこの開口部内を通過させることにより前記原子の飛来方向を規制するコリメーターと、を有し、前記開口部の形状が変更可能であることを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造装置。
6. 前記真空チャンバー内の真空を破らずに、前記開口部の形状が変更可能であることを特徴とする請求項５に記載のプラズマディスプレイパネルの製造装置。
7. 前記コリメーターは前記基板側から前記ターゲット側に向かって複数の部材が着脱可能に積層されたものであり、前記開口部は前記複数の部材を貫通するように形成されており、前記開口部は、前記基板側表面における大きさが前記ターゲット側表面における大きさよりも大きくなっており、前記開口部の形状の変更は、前記部材の着脱により行うことを特徴とする請求項５又は６に記載のプラズマディスプレイパネルの製造装置。
8. 前記コリメーターは夫々に前記複数の開口部が形成された複数のコリメート板を有し、前記コリメート板間で前記開口部の形状が相互に異なっており、前記複数のコリメート板のうち一のコリメート板のみが前記ターゲットと前記基板との間に配置されており、前記開口部の形状の変更は、前記一のコリメート板を他の前記コリメート板に置き換えることにより行うことを特徴とする請求項５又は６に記載のプラズマディスプレイパネルの製造装置。
9. プラズマディスプレイパネルの前面基板の保護膜を形成するものであることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載のプラズマディスプレイパネルの製造装置。
10. 複数の開口部が形成された第１のコリメーターをターゲットと基板との間に配置する第１の配置工程と、真空中においてイオンを前記ターゲットに衝突させることにより前記ターゲットを構成する原子を前記ターゲットから離脱させ、前記原子を前記第１のコリメーターの開口部内を通過させることによりその飛来方向を規制し、前記基板上に堆積させる第１の堆積工程と、その形状が前記第１のコリメーターの開口部とは異なる複数の開口部が形成された第２のコリメーターを前記ターゲットと前記基板との間に配置する第２の配置工程と、真空中においてイオンをターゲットに衝突させることにより前記ターゲットを構成する原子を前記ターゲットから離脱させ、前記原子を前記第２のコリメーターの開口部内を通過させることによりその飛来方向を規制し、基板上に堆積させる第２の堆積工程と、を有することを特徴とするスパッタリング方法。
11. 前記第２の配置工程を真空中で行うことを特徴とする請求項１０に記載のスパッタリング方法。
12. 前記第１のコリメーターは前記基板側から前記ターゲット側に向かって複数の部材が着脱可能に積層されたものであり、前記開口部は前記複数の部材を貫通するように形成されており、前記第１のコリメーターの開口部は、前記基板側表面における大きさが前記ターゲット側表面における大きさよりも大きくなっており、前記第２の配置工程は、前記第１のコリメーターから最も前記ターゲット側に配置された部材を取り外して前記第２のコリメーターとする工程であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のスパッタリング方法。
13. 前記第２の配置工程は、前記第１のコリメーターを前記第２のコリメーターに置き換える工程であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のスパッタリング方法。
14. 複数の開口部が形成された第１のコリメーターをターゲットと基板との間に配置する第１の配置工程と、真空中においてイオンを前記ターゲットに衝突させることにより前記ターゲットを構成する原子を前記ターゲットから離脱させ、前記原子を前記第１のコリメーターの開口部内を通過させることによりその飛来方向を規制し、前記基板上に堆積させる第１の堆積工程と、その形状が前記第１のコリメーターの開口部とは異なる複数の開口部が形成された第２のコリメーターを前記ターゲットと前記基板との間に配置する第２の配置工程と、真空中においてイオンをターゲットに衝突させることにより前記ターゲットを構成する原子を前記ターゲットから離脱させ、前記原子を前記第２のコリメーターの開口部内を通過させることによりその飛来方向を規制し、基板上に堆積させる第２の堆積工程と、を有することを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法。
15. 前記第２の配置工程を真空中で行うことを特徴とする請求項１４に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
16. 前記第１のコリメーターは前記基板側から前記ターゲット側に向かって複数の部材が着脱可能に積層されたものであり、前記開口部は前記複数の部材を貫通するように形成されており、前記第１のコリメーターの開口部は、前記基板側表面における大きさが前記ターゲット側表面における大きさよりも大きくなっており、前記第２の配置工程は、前記第１のコリメーターから最も前記ターゲット側に配置された部材を取り外して前記第２のコリメーターとする工程であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
17. 前記第２の配置工程は、前記第１のコリメーターを前記第２のコリメーターに置き換える工程であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。

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