JP2010020092A - スパッタリング装置、及び液晶装置の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易なターゲット交換を可能とすることでメンテナンス性に優れた、スパッタリング装置、及び液晶装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板Ｗを収容する成膜室２と、成膜室２に着脱可能に設けられ、対向する一対のターゲット５ａ，５ｂからプラズマＰｚによりスパッタ粒子５Ｐを生じさせ、スパッタ粒子５Ｐを成膜室２内の基板Ｗに向けて放出するスパッタ粒子放出ユニット３と、を備えるスパッタリング装置１である。また、スパッタ粒子放出ユニット３は、ターゲット５ａ，５ｂを保持するとともにスパッタ粒子放出ユニット３の各構成部材をユニット化する保持部材８０を有し、保持部材８０を介して成膜室２に着脱可能に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スパッタリング装置、及び液晶装置の製造装置に関するものである。

液晶プロジェクタ等の投射型表示装置の光変調手段として用いられる液晶装置は、一対の基板間の周縁部にシール材が配設され、その中央部に液晶層が封止されて構成されている。その一対の基板の内面側には液晶層に電圧を印加する電極が形成され、これら電極の内面側には非選択電圧印加時において液晶分子の配向を制御する配向膜が形成されている。このような構成によって液晶装置は、非選択電圧印加時と選択電圧印加時との液晶分子の配向変化に基づいて光源光を変調し、表示画像を形成するようになっている。

ところで、前述した配向膜としては、側鎖アルキル基を付加したポリイミド等からなる高分子膜の表面に、ラビング処理を施したものが一般に用いられている。しかし、このようなラビング法は簡便であるものの、物理的にポリイミド膜をこすることでポリイミド膜に対して配向特性を付与するために、種々の不都合が指摘されている。具体的には、（１）配向性の均一さを確保することが困難であること、（２）ラビング処理時の筋跡が残り易いこと、（３）配向方向の制御およびプレチルト角の選択的な制御が可能ではなく、また広視野角を得るために用いられるマルチドメインを使用した液晶パネルには適さないこと、（４）ガラス基板からの静電気による薄膜トランジスタ素子の破壊や、配向膜の破壊が生じ、歩留まりを低下させること、（５）ラビング布からのダスト発生による表示不良が発生しがちであること、などである。

また、このような有機物からなる配向膜では、液晶プロジェクタのような高出力光源を備えた機器に用いた場合、光エネルギーにより有機物がダメージを受けて配向不良を生じてしまう。特に、プロジェクタの小型化および高輝度化を図った場合には、液晶パネルに入射する単位面積あたりのエネルギーが増加し、入射光の吸収によりポリイミドそのものが分解し、また、光を吸収したことによる発熱でさらにその分解が加速される。その結果、配向膜に多大なダメージが付加され、機器の表示特性が低下してしまう。

そこで、このような不都合を解消するため、対向配置されるターゲットから放出されるスパッタ粒子を１方向から斜めに基板に入射させるようにスパッタリングを実施することにより、基板に対して斜め方向に結晶成長した複数の柱状構造を有する無機材料からなる配向膜を形成する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。このような方法によれば、得られる無機配向膜は高い信頼性を有するものと期待されている。
特開２００７−２８６４０１号公報

ところで、上述のような対向ターゲット型のスパッタ装置においては、定期的に成膜室を開放して清掃することが必須である。また、対向ターゲットは、その構造上、表面に堆積物（デポ膜）が形成される。この堆積物は非常に剥がれ易く、パーティクルやアーキングの原因となるといった問題がある。このようなターゲット上の堆積物対策として、上述の定期メンテナンス時において成膜室を開放した際に、ターゲットについても表面に堆積物のないクリーニング後のものに交換してしまうことが有効である。なお、ターゲット表面の堆積物を除去するにはブラスト処理等の特別な処理が必要となる。そのため、成膜室内からターゲットを取り外す必要がある。
しかしながら、上記従来の構成においてはターゲットの交換が容易でなくメンテナンス性を低下させる要因となっていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、容易なターゲット交換を可能とすることでメンテナンス性に優れた、スパッタリング装置、及び液晶装置の製造装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のスパッタリング装置は、基板を収容する成膜室と、該成膜室に着脱可能に設けられ、対向する一対のターゲットからプラズマによりスパッタ粒子を生じさせ、該スパッタ粒子を前記成膜室内の前記基板に向けて放出するスパッタ粒子放出ユニットと、を備えることを特徴とする。

本発明のスパッタリング装置によれば、スパッタ粒子放出部が成膜室に着脱可能に構成されるので、メンテナンス時にクリーニング済みのターゲットを備えたスパッタ粒子放出部に付け替えることにより、ターゲットの交換を簡便且つ確実に行うことができる。よって、容易なターゲット交換を可能としたメンテナンス性に優れたスパッタリング装置を提供できる。また、ターゲットの交換作業が容易となるため、成膜室の大気開放時間を短縮することができ、装置のダウンタイムを大幅に短縮することもできる。

また、上記スパッタリング装置においては、前記スパッタ粒子放出ユニットは、前記ターゲットを保持するとともに当該スパッタ粒子放出ユニットの各構成部材をユニット化する保持部材を有し、該保持部材を介して前記成膜室に着脱可能に設けられるのが好ましい。
この構成によれば、保持部材によりスパッタ粒子放出ユニットを成膜室から着脱した後、ユニット化されたスパッタ粒子放出ユニットからターゲットのみを容易に取り外すことができる。よって、ターゲットのメンテナンス性に優れたものとなる。

さらに、前記成膜室における前記保持部材の取付け面が水平面とされているのがより好ましい。
このようにすれば、保持部材の取付け面が水平面とされるので、成膜室に対するスパッタ粒子放出ユニットの着脱動作を容易に行うことができる。

また、上記スパッタリング装置においては、前記保持部材は、前記一対のターゲットの面方向を前記基板の法線方向に対して傾けた状態に保持するのが好ましい。
この構成によれば、保持部材にターゲットを取付けることにより、基板に対し所望の入射角度でスパッタ粒子を入射させることができる。また、保持部材の形状を調整することにより上記スパッタ粒子の入射角度を様々に調整することができる。

また、上記スパッタリング装置においては、前記スパッタ放出ユニットの一部を前記成膜室内に入り込ませた状態に保持するのが望ましい。
この構成によれば、スパッタ放出ユニットの一部が成膜室内に入り込んだ状態に保持されるので、装置全体の小型化を図ることができる。また、ターゲットと基板とを近づけることで、ターゲットから放出されたスパッタ粒子を基板上に確実に成膜させることができる。

また、上記スパッタリング装置においては、前記保持部材は、前記成膜室側に配置され、第１の取付部材を介して第１のターゲットを保持する第１のターゲット保持部と、前記第１のターゲットに対向配置され、第２の取付部材を介して第２のターゲットを保持する第２のターゲット保持部と、を含み、前記成膜室と同一雰囲気とされる前記第１の取付部材のターゲット取付面の反対側を被覆する被覆部材を備えるのが好ましい。
第１の取付部材のターゲット保持面の反対側が成膜室内の雰囲気に曝された状態となるため、スパッタ粒子が付着するおそれがある。そこで、本発明を採用すれば、被覆部材により第１の取付部材のターゲット保持面の反対側が覆われるので、第１の取付け部材におけるターゲット取付面と反対側へのスパッタ粒子の付着を防止することができ、スパッタ粒子放出ユニットにおけるメンテナンス性を高めることができる。

また、上記スパッタリング装置においては、前記成膜室における前記保持部材の取付け面及び前記保持部材との界面に、シール部材が設けられるのが好ましい。
この構成によれば、成膜室の密閉状態を保った状態でスパッタ粒子放出ユニットを取付けることができる。

また、上記スパッタリング装置においては、前記スパッタ粒子放出ユニットは、前記スパッタ粒子の前記基板に対する入射角度を規制するスリットを有する規制部を備えるのが好ましい。
この構成によれば、スパッタ粒子放出ユニットとともに規制部が成膜室に対して着脱可能とされるので、メンテナンス性に優れたものとなる。

本発明の液晶装置の製造装置は、対向する一対の基板間に挟持された液晶層を備え、少なくとも一方の前記基板の内面側に無機配向膜を形成してなる液晶装置の製造装置であって、上記のスパッタリング装置を備え、該スパッタリング装置によって前記無機配向膜を形成することを特徴とする。

本発明の液晶表示装置の製造装置によれば、メンテナンス性に優れたスパッタリング装置により無機配向膜が形成されるので、液晶装置の生産性を向上させることができる。よって、液晶装置の製造コストを低減することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。なお、以下の図面においては、成膜室内での基板の搬送方向をＸ方向、基板の厚さ方向をＺ方向、ＸＺ方向にそれぞれに直交する方向をＹ方向、ターゲットの厚さ方向をＺａ方向、スパッタ粒子の放出方向をＸａ軸方向とした。

（スパッタリング装置、及び液晶装置の製造装置）
図１は本発明のスパッタリング装置（以下、スパッタ装置と称す）の一実施形態に係る概略構成を示す図である。図１に示すように、スパッタ装置１は、本発明の液晶装置の製造装置を構成し、液晶装置の構成部材となる基板Ｗ上にスパッタ法により無機配向膜を成膜するものである。スパッタ装置１は、基板Ｗを収容する真空チャンバーである成膜室２と、前記基板Ｗの表面にスパッタ粒子を放出することにより無機材料からなる配向膜を形成するスパッタ粒子放出ユニット３とを備えている。

スパッタ粒子放出ユニット３は、そのプラズマ生成領域に放電用のアルゴンガスを流通させる第１のガス供給手段（ガス供給部）２１を備えており、成膜室２は、内部に収容された基板Ｗ上に飛来する配向膜材料と反応して無機配向膜を形成する反応ガスとしての酸素ガスを供給する第２のガス供給手段２２を備えている。

また、上記成膜室２には、その内部圧力を制御し、所望の真空度を得るための排気制御装置２０が配管２０ａを介して接続されている。また、成膜室２には、図示下側の壁面から外側に突出するようにしてスパッタ粒子放出ユニット３との接続部を成すユニット接続部２５が形成されている。

このユニット接続部２５は、成膜室２の下側（−Ｚ軸側）に凸状に設けられている。そして、ユニット接続部２５の底面は、上記スパッタ粒子放出ユニット３の取付け面２５ａを構成しており、スパッタ粒子放出ユニット３を取付けるための開口２５ｂが形成されている。なお、この取付け面２５ａは、水平面（ＸＹ面に平行）とされている。

成膜室２内には、基板Ｗをその被処理面（成膜面）が水平（ＸＹ面に平行）になるようにして保持する基板ホルダ６が設けられている。すなわち、基板Ｗは、上記取付け面２５ａと略平行となるように保持されたものとなっている。基板ホルダ６には、基板ホルダ６を図示略のロードロックチャンバー（図示せず）側からその反対側へ水平に搬送する移動手段６ａが接続されている。移動手段６ａによる基板Ｗの搬送方向は、図１においてＸ軸方向に平行であり、ターゲット５ａ、５ｂの長さ方向（Ｙ軸方向）と直交する方向となっている。

また、基板ホルダ６には、保持した基板Ｗを加熱するためのヒータ７が設けられており、さらに、保持した基板Ｗを冷却するための冷却手段１７が設けられている。ヒータ７は、電源等を具備した制御部７ａに接続されており、制御部７ａを介した昇温動作により所望の温度に基板ホルダ６を加熱し、これによって基板Ｗを所望の温度に加熱できるように構成されている。一方、冷却手段１７は、冷媒循環手段１８と配管等を介して接続されており、冷媒循環手段１８から供給される冷媒を循環させることにより所望の温度に基板ホルダ６を冷却し、これによって基板Ｗを所望の温度に冷却するように構成されている。

上記第２のガス供給手段２２は、ユニット接続部２５に関して排気制御装置２０と反対側に接続されており、第２のガス供給手段２２から供給される酸素ガスは、成膜室２の−Ｘ方向から基板Ｗ上を経由して排気制御装置２０側へ＋Ｘ方向に流通するようになっている。

本実施形態に係るスパッタ装置１は、スパッタ粒子放出ユニット３が成膜室２に着脱可能とされている。スパッタ粒子放出ユニット３は、第１、第２のターゲット５ａ、５ｂを対向配置し、プラズマによりターゲット５ａ，５ｂからスパッタ粒子を生じさせ、成膜室２内の基板Ｗに無機配向膜を形成する対向ターゲット型のスパッタ装置を構成するものである。なお、第１、第２のターゲット５ａ、５ｂは、基板Ｗ上に形成する無機配向膜の構成物質を含む材料、例えばシリコンからなるものとされる。またターゲット５ａ、５ｂは図示Ｙ方向に延びる細長い板状のものから構成される（図３参照）。

また、スパッタ粒子放出ユニット３は、上記ターゲット５ａ，５ｂを保持するフランジ（保持部材）８０を有しており、このフランジ８０によりスパッタ粒子放出ユニット３の各構成部材がユニット化（一体化）されている。ここで、スパッタ粒子放出ユニット３の構成部品について説明する。スパッタ粒子放出ユニット３は、その構成部材として、一対のターゲット５ａ，５ｂと、一対の電極９ａ，９ｂと、一対の磁界発生手段１６ａ，１６ｂと、を含む。

また、スパッタ粒子放出ユニット３は、上記ユニット接続部２５の取付け面２５ａにフランジ８０が螺子止めされることで成膜室２に取付けられており、このフランジ８０を介して成膜室２に着脱可能とされている。これにより、フランジ８０によってユニット化されたターゲット５ａ，５ｂを成膜室２から容易に着脱することができ、メンテナンス性を向上させている。また、上記取付け面２５ａが水平面（ＸＹ平面）とされているので、スパッタ粒子放出ユニット３の着脱性を向上させている。

図２はフランジ８０の斜視構成図である。図２に示されるように、フランジ８０は、上記ターゲット５ａ，５ｂを保持する箱型の筐体部８１と、この筐体部８１に一体的に形成され、フランジ８０を上記成膜室２の取付け面２５ａに螺子止めする取付部８２と、を有しており、ターゲット５ａ，５ｂを成膜室２内の基板Ｗに対して傾けた状態に保持可能となっている。筐体部８１には、ターゲット５ａ，５ｂからのスパッタ粒子５Ｐを成膜室２内に放出させる開口部８５が形成されており、この開口部８５と対向する壁部８６に上記第１のガス供給手段２１が設けられている（図１参照）。

上記筐体部８１は、第１のターゲット５ａを保持する第１のターゲット保持部８３と、第２のターゲット５ｂを保持する第２のターゲット保持部８４と、これらに接続される側壁部８７，８８と、壁部８６と、から構成されている。
具体的には、第１のターゲット５ａは略平板状の第１電極９ａに装着されており、この第１電極９ａは上記第１のターゲット保持部８３に形成された開口８３ａ内に第１のターゲット５ａを臨ませるように取付けられる。よって、第１のターゲット５ａは、第１電極（第１の取付部材）９ａを介して第１のターゲット保持部８３に保持（取付）されたものとなっている。

また、第２のターゲット５ｂは略平板状の第２電極９ｂに装着されており、第２電極９ｂは第２のターゲット保持部８４に形成された開口８４ａ内に第２のターゲット５ｂを臨ませるように取付けられる。よって、第２のターゲット５ｂは、第２電極（第２の取付部材）９ｂを介して第２のターゲット保持部８４に保持（取付）される。
したがって、ターゲット５ａ、５ｂは、筐体部８１の内面側において対向配置される。

また、取付部８２は、上記取付け面２５ａに取付けられる枠部８２ａと、上記筐体部８１と枠部８２ａとを接続する接続部８２ｂと、を含む。筐体部８１は、枠部８２ａに対して傾いた状態で一体化されている。これにより、第１のターゲット保持部８３及び第２のターゲット保持部８４に保持されるターゲット５ａ，５ｂは、枠部８２ａに対して傾いた状態とされる。ここで、基板Ｗは、上述のように取付け面２５ａと略平行に保持されているため、ターゲット５ａ，５ｂは基板Ｗに対して傾けられた状態に保持されることとなる。

このようなフランジ８０を用いることで、対向配置されるターゲット５ａ，５ｂを基板Ｗに対して所定の角度だけ傾けた状態に保持することが可能となっている。なお、上記所定角度としては、１０°〜６０°程度に設定するのが好ましい。これにより、基板Ｗに対し所望の入射角度でスパッタ粒子を入射させることが可能となる。また、フランジ８０の形状、例えば接続部８２ｂの折曲度合いを調整することにより上記スパッタ粒子の入射角度を様々に調整することができる。

上記接続部８２ｂは、第１のターゲット保持部８３側にて、筐体部８１の底面と枠部８２ａとの間、及び枠部８２ａと第１、第２のターゲット保持部８３，８４に隣接するニ側壁部の枠部８２ａより下側（−Ｚ方向）との間を接続している。さらに、接続部８２ｂは、第２のターゲット保持部８４側にて、筐体部８１の上面（開口部８５が形成された側）と枠部８２ａとの間、及び枠部８２ａと第１、第２のターゲット保持部８３，８４に隣接するニ側壁部の枠部８２より上側（＋Ｚ方向）との間を接続している。なお、フランジ８０を構成する筐体部８１、取付部８２は一つの板状部材を折曲加工することで構成してもよいし、複数の板状部材を組み合わせることで構成してもよい。

図１に示したように、フランジ８０の枠部８２ａは、螺子止めにより取付け面２５ａに取付けられている。フランジ８０は、上述のような形状により枠部８２ａに対してターゲット５ａが上側（＋Ｚ方向）、ターゲット５ｂが下側（−Ｚ方向）に配置されるようになっている。すなわち、スパッタ粒子放出ユニット３は、フランジ８０を介して成膜室２内に一部が入り込んだ状態に保持され、筐体部８１の内部は成膜室２の内部と連通している。すなわち、開口部８３ａ、８４ａ内に配置されたターゲット５ａ，５ｂは、開口部８５のみを介して成膜室２内の雰囲気の内部と連通している。

また、成膜室２の取付け面２５ａ及びフランジ８０の枠部８２ａとの界面には、枠状のシール部材８９が設けられている。これにより、成膜室２を密閉した状態でスパッタ粒子放出ユニット３を取付けることができる。

このようにスパッタ粒子放出ユニット３を成膜室２内に一部入り込んだ状態に保持することでスパッタ装置１全体の小型化を図ることができる。また、ターゲット５ａ，５ｂと基板Ｗとの距離が近づくことで、ターゲット５ａ，５ｂから放出されるスパッタ粒子を基板Ｗ上に確実に入射させることを可能としている。

また、フランジ８０は、防着板（被覆部材）９０を備えている。この防着板９０は、第１のターゲット保持部８３に保持される第１電極９ａのターゲット保持面と反対側を覆うようにフランジ８０に取付けられている（図１参照）。
本実施形態においては、上述のように、スパッタ粒子放出ユニット３が成膜室２内に一部入り込んだ状態で取付けられているため、第１のターゲット保持部８３と反対側が成膜室２と同一雰囲気とされる。この場合、第１電極９ａ、及び第１の磁界発生手段１６ａにスパッタ粒子が付着するおそれがある。本実施形態では上記防着板９０により第１電極９ａのターゲット保持面と反対側へのスパッタ粒子５Ｐの付着を防止することで、スパッタ粒子放出ユニット３（特に磁界発生手段１６ａ等）のメンテナンス性を高めている。

続いて、スパッタ粒子放出ユニット３の構成部材について詳述する。
上記第１電極９ａには、内部流路（不図示）が形成されており、この内部流路には冷媒循環手段（不図示）から冷媒が送り込まれるようになっている。これにより、ターゲット５ａを冷却することが可能となっている。
また、第２電極９ｂにも内部流路が形成されており、この内部流路には冷媒循環手段（不図示）から冷媒が送り込まれるようになっている。これにより、ターゲット５ｂを冷却することが可能となっている。なお、ターゲット５ａ，５ｂを冷却する手段を上記第１、第２電極９ａ，９ｂとは別部材から形成することもできる。

第１電極９ａには直流電源又は高周波電源からなる電源４ａが接続され、第２電極９ｂには直流電源又は高周波電源からなる電源４ｂが接続されており、各電源４ａ、４ｂから供給される電力によりターゲット５ａ、５ｂが対向する空間（プラズマ生成領域）にプラズマＰｚを発生させるようになっている。

図３は、スパッタ粒子放出ユニット３の構成を−Ｚａ方向に視た側面図である。図３に示されるように、第１電極９ａは略矩形状からなり、第１のターゲット保持部８３（フランジ８０）の開口８３ａよりも大きく形成されている。そして、第１電極９ａの裏面（Ｚａ方向）側には矩形枠状の永久磁石、電磁石、これらを組み合わせた磁石等からなる第１の磁界発生手段１６ａが配設されている。第１の磁界発生手段１６ａは、第１のターゲット保持部８３の内面側に配置されるターゲット５ａを囲むように形成される。

第１のターゲット保持部８３は、ターゲット５ａおよび第１の磁界発生手段１６ａを備えた第１電極９ａの外周端部を支持することで、ターゲット５ａを保持している。また、第１電極９ａと第１のターゲット保持部８３との間は良好にシールされたものとされている（図１参照）。

なお、スパッタ粒子放出ユニット３における第２のターゲット保持部８４側は、第１のターゲット保持部８３と対をなすものであり、図１に示す第２電極９ｂの裏面側に形成される第２の磁界発生手段１６ｂも同様の形状である。

したがって、第１の磁界発生手段１６ａと第２の磁界発生手段１６ｂとは、対向配置されたターゲット５ａ、５ｂの外周部で互いに対向して配置される。そして、これらの磁界発生手段１６ａ、１６ｂがターゲット５ａ、５ｂを取り囲むＺａ方向の磁界をスパッタ粒子放出ユニット３内に発生させ、かかる磁界によってプラズマＰｚに含まれる電子をプラズマ生成領域内に拘束する電子拘束手段を構成している。

このような構成により、フランジ８０は、成膜室２内部に収容される基板Ｗの成膜面方向（図示Ｘ方向）と所定の角度を成す方向にスパッタ粒子を放出するようにスパッタ粒子放出ユニット３を成膜室２に取付けている。

また実際のスパッタ装置では、成膜室２の真空度を保持した状態での基板Ｗの搬入／搬出を可能とするロードロックチャンバーが、成膜室２のＸ軸方向外側に備えられている。ロードロックチャンバーにも、これを独立して真空雰囲気に調整する排気制御装置が接続され、ロードロックチャンバーと成膜室２とは、チャンバー間を気密に閉塞するゲートバルブを介して接続されている。かかる構成により、成膜室２を大気に解放することなく基板Ｗの出し入れを行えるようになっている。

図１に示すように、ターゲット５ａ、５ｂに挟まれるプラズマ生成領域に対して成膜室２と反対側に配置されたフランジ８０の壁部８６には、上記第１のガス供給手段２１が接続されており、第１のガス供給手段２１から供給されるアルゴンガスは、壁部８６側からプラズマ生成領域（ターゲット対向領域）に流入し、ユニット接続部２５を介して成膜室２内に流入するようになっている。そして、成膜室２に流入したアルゴンガスは、第２のガス供給手段２２から供給される酸素ガスと合流して排気制御装置２０側へ流れるようになっている。

なお、第２のスパッタガスである酸素ガスの流通方向と第１のスパッタガスであるアルゴンガスの流通方向との成す角度を鋭角とすることでスパッタガスを円滑に流通させることができる。これにより、酸素ガスとアルゴンガスとの合流地点においてガス流が乱れるのを防止することができ、基板Ｗに対するスパッタ粒子５Ｐの入射角度がばらつくのを防止することができる。

スパッタ装置１により液晶装置の構成部材である基板Ｗ上に無機配向膜を形成するには、第１のガス供給手段２１からアルゴンガスを導入しつつ、第１電極９ａ及び第２電極９ｂにＤＣ電力（ＲＦ電力）を供給することで、ターゲット５ａ、５ｂに挟まれる空間にプラズマＰｚを発生させ、プラズマ雰囲気中のアルゴンイオン等をターゲット５ａ、５ｂに衝突させることで、ターゲット５ａ、５ｂから配向膜材料（シリコン）をスパッタ粒子５Ｐとしてたたき出し、さらにプラズマＰｚに含まれるスパッタ粒子５Ｐのうち、プラズマＰｚから開口部３ａ側へ飛行するスパッタ粒子５Ｐのみを選択的に成膜室２側へ放出する。そして、基板Ｗの面上に斜め方向から飛来したスパッタ粒子５Ｐと、成膜室２を流通する酸素ガスとを基板Ｗ上で反応させることで、シリコン酸化物からなる配向膜を基板Ｗ上に形成するようになっている。

なお、本実施形態では、スパッタ粒子５Ｐとしてのシリコンを、第２のスパッタガスである酸素ガスと反応させることでシリコン酸化物を基板Ｗ上に成膜する場合について説明しているが、ターゲット５ａ、５ｂとして例えばシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）やアルミニウム酸化物（ＡｌＯｙ等）などを用い、ターゲット５ａ、５ｂに対してＲＦ電力を入力してスパッタ動作を行うことで、これらシリコン酸化物やアルミニウム酸化物からなる無機配向膜を基板Ｗ上に形成することができる。またこの場合において、第２のスパッタガス（酸素ガス）を成膜室２内に流通させておくことで、形成される無機配向膜の酸化物組成からのずれを防止することができ、無機配向膜の絶縁性を高めることができる。

上記構成を備えたスパッタ装置１によれば、対向ターゲット型のスパッタ粒子放出ユニット３を基板Ｗに対して所定角度（本実施形態では、例えば４５°とした）傾けて配置しているので、スパッタ粒子放出ユニット３の開口部８５から放出されるスパッタ粒子５Ｐを所定角度で基板Ｗの成膜面に入射させることができる。そして、このようにして斜め方向から入射させたスパッタ粒子の堆積により、一方向に配向した柱状構造を具備した無機配向膜を基板Ｗ上に形成することができるようになっている。また、対向ターゲット型のスパッタ粒子放出ユニット３では、開口部８５から放出されないスパッタ粒子は、主にターゲット５ａ、５ｂに入射して再利用されるため、極めて高いターゲット利用効率を得られるようになっている。さらにスパッタ粒子放出ユニット３においては、ターゲット間隔を狭めることで開口部８５から放出されるスパッタ粒子の指向性を高めることができるので、基板Ｗに到達するスパッタ粒子の入射角は高度に制御されたものとなり、形成される無機配向膜における柱状構造の配向性も良好なものとなる。

ところで、スパッタ装置を用いて、無機配向膜を形成する場合、定期的なメンテナンス作業を行う必要がある。本実施形態のように対向ターゲット型のスパッタ装置は、その構造上、ターゲット上（表面）に堆積物が形成されてしまう。このようなターゲット表面の堆積物を除去するにはブラスト処理等の特別な処理が必要となる。そのため、メンテナンス処理時には、堆積物が形成されたターゲットを、上記の特別処理によって堆積物を除去したクリーニング済みのものと交換してしまうのが効果的である。

本実施形態によれば、スパッタ粒子放出ユニット３がフランジ８０を介して成膜室２の取付け面２５ａに容易に着脱可能に取付けられているため、メンテナンス時にはフランジ８０ごとスパッタ粒子放出ユニット３を成膜室２の取付け面２５ａから取り外し、クリーニング済みのターゲット対５ａ，５ｂを取付けた他のスパッタ粒子放出ユニット３に付け替えて交換する。これにより、メンテナンス時は単なるスパッタ粒子放出ユニット３を交換することによりターゲット５ａ，５ｂの交換を実施できることとなり、結果的に、成膜室２の開放時間を短縮し、装置のダウンタイムを大幅に短縮することができる。また、取り外したスパッタ粒子放出ユニット３のターゲット５ａ，５ｂは、次の定期メンテナンスまでの間にフランジ８０から外し、例えばブラスト処理により表面クリーニングをしたのち再度フランジ８０に組み込んでおけば、メンテナンスにより装置の稼働時間に影響を与える影響を極力抑えることができる。

また、本実施形態に係るスパッタ装置１では、上記成膜動作に際して、スパッタ粒子放出ユニット３のターゲット５ａ、５ｂを取り囲む矩形枠状の磁界発生手段１６ａ、１６ｂにより形成される磁界によって、プラズマＰｚに含まれる電子５ｒを捕捉ないし反射させることができ、プラズマＰｚをターゲット５ａ、５ｂが対向する領域内に良好に閉じ込めることができるので、前記電子５ｒが基板Ｗの成膜面に入射して基板Ｗ表面の濡れ性が上昇するのを防止することができる（図１参照）。

これにより、基板Ｗに付着したスパッタ粒子の再配置により柱状構造の形成が阻害されるのを良好に防止することができる。したがって、本実施形態のスパッタ装置１によれば、配向性の良好な無機配向膜を基板Ｗ上に容易に形成することができる。
上記と同様の観点から、開口部８５と基板Ｗとの間に位置する成膜室２やユニット接続部２５の壁部は、接地電位に保持しておくことが好ましい。このような構成とすることで、電子拘束手段から漏れ出た電子を前記壁部により捕捉し除去することができ、基板Ｗ表面の濡れ性が上昇してしまうのを効果的に防止することができる。

さらにスパッタ装置１では、ターゲット５ａ、５ｂに細長い板状のものを用いており、スパッタ粒子放出ユニット３からＹ軸方向に延びるライン状にスパッタ粒子を放出させることができる。そして、基板ホルダ６は前記スパッタ粒子のラインと直交する方向（Ｘ軸方向）に基板Ｗを搬送することができるようになっているので、前記スパッタ粒子のラインにより基板Ｗ上を走査するようにして面状に成膜を行うことができ、連続的に基板処理を行うことができ、極めて高い生産効率を実現することができる。

また、スパッタ法によってターゲットから放出されるスパッタ粒子（配向膜材料）の持つエネルギーは例えば１０ｅＶであり、蒸着法によって蒸着源から発生するクラスター状粒子の持つエネルギーが例えば０．１ｅＶであるのに比べて格段に大きいため、スパッタ粒子は蒸着法によるクラスター状粒子に比べて密着性が高いものとなる。すなわち、クラスター状粒子の場合、例えば成膜室２やユニット接続部２５の内壁面に付着した粒子が振動等によって脱落し、発塵を起こしてこれが基板Ｗ上に異物となって付着してしまうおそれがあるが、スパッタ粒子の場合には、内壁面などに一旦付着すると、その高密着性によって容易には脱落せず、したがって、これが基板Ｗ上に異物となって付着してしまうといった不都合を回避することができる。

また、基板ホルダ６に基板Ｗを冷却するための冷却手段１７を設けているので、成膜時に冷却手段１７によって基板Ｗを冷却し、基板Ｗを室温等の所定温度に保持することができ、スパッタによって基板Ｗに付着した配向膜材料分子の基板上での拡散（マイグレーション）を抑制することができる。これにより、基板Ｗ上における配向膜材料の局所的な成長が促進され、一軸方向に柱状に成長した配向膜を容易に得られるようになる。

（スパッタ装置の他の構成例）
本実施形態に係るスパッタ装置１では、スパッタ粒子放出ユニット３にスパッタ粒子の上記基板Ｗに対する入射角度を規制するスリットを有する規制部を設けることができる。以下、かかる構成について図４を参照して説明する。

図４は、本構成例におけるスパッタ装置１の概略構成を示す図である。規制部９１は、アルミニウム等の非磁性金属からなるもので、スパッタ粒子放出ユニット３の開口部８５内から放出されるスパッタ粒子をスリットＳ間のみを通過させることで、粒子の飛散方向を規制するものである。また、規制部９１は、成膜室２の壁部と電気的に導通して接地電位に保持されるのが好ましい。

これによれば、規制部９１によって、電子拘束手段（磁界発生手段１６ａ、１６ｂ）から漏れ出るプラズマＰｚ中の電子やイオン状物質を捕捉して除去することができ、これにより基板Ｗに対してプラズマＰｚの影響が及ぶのを防ぐことができる。すなわち、スパッタ粒子放出ユニット３には磁界発生手段１６ａ、１６ｂからなる電子拘束手段が設けられているものの、この電子拘束手段から電子等が洩れ出て基板Ｗに到達すると、先に記載のように基板Ｗ表面の濡れ性が上昇してスパッタ粒子のマイグレーションが生じ、柱状構造の形成が阻害されるおそれがあるが、このような規制部９１を配設しておくことにより、電子等が成膜室２の開口部８５から洩れ出てくるのを防止するとともにスパッタ粒子の放出方向を良好に規制することができ、無機配向膜における柱状構造の形成を促進し、良好な配向性を備えた無機配向膜を形成することができる。

また、規制部９１はフランジ８０に一体的に設けられており、スパッタ粒子放出ユニット３とユニット化（（一体化）されている。すなわち、メンテナンス時において、スパッタ粒子放出ユニット３を成膜室２から着脱した際、規制部９１も成膜室２内から取り出されるので、成膜室２内のメンテナンス性に優れたものとすることができる。

なお、上記スパッタ装置１は、上述の実施形態に係る構成に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、フランジ８０はスパッタ粒子放出ユニット３を基板Ｗに対して所定角度（例えば４５°）傾けて配置する構成となっていたが、スパッタ粒子放出ユニット３における傾斜角はこれに限定されることはない。本発明は、例えばスパッタ粒子放出ユニット３を基板Ｗの法線方向に沿って配置可能な形状のフランジにも適用可能である。

また、上記実施形態では、上記フランジ８０は筐体部８１の対向する二側壁を成す第１のターゲット保持部８３及び第２のターゲット保持部８４にのみターゲット５ａ、５ｂが支持されている構成としているが、対向ターゲット型のスパッタ粒子放出ユニット３では、これら第１、第２のターゲット保持部８３，８４に隣接するとともに互いが対向するニ側壁にもそれぞれターゲットを配設するようにしてもよい。

この構成によれば、四つの側壁に設けられたターゲットから放出されるスパッタ粒子を成膜に用いることができるので、成膜速度の向上が期待できる。また、プラズマ生成領域の４方向を取り囲むようにしてターゲットが配置されるため、開口部８５から成膜室２へ放出されるスパッタ粒子を除いたスパッタ粒子はプラズマＰｚを取り囲むターゲットに入射して、他のスパッタ粒子の生成等に再利用されるので、ターゲットの利用効率を高めることができる。なお、この場合においては、増設したターゲットに対応して電子拘束手段（磁界発生手段）の配置を変更し、プラズマＰｚとターゲットとの位置関係を最適化することが好ましい。

（液晶装置の製造方法）
次に、上記スパッタ装置１を備えた液晶装置の製造装置（以下、製造装置と称す）を用いた液晶装置の製造方法（基板Ｗ上に無機配向膜を形成する工程）について説明する。
まず、基板Ｗとして、液晶装置用基板としてスイッチング素子や電極等、所定の構成部材が形成された基板を用意する。次いで、基板Ｗを成膜室２に併設されたロードロックチャンバー内に収容し、ロードロックチャンバー内を減圧して真空状態とする。また、これとは別に、排気制御装置を作動させて成膜室２内を所望の真空度に調整しておく。

続いて、基板Ｗを成膜室２内に搬送し、基板ホルダ６にセットする。そして、配向膜形成の前処理として、基板ホルダ６のヒータ７によって基板Ｗを例えば２５０℃〜３００℃程度で加熱し、基板Ｗの表面に付着した吸着水やガスなどの脱水・脱ガス処理を行う。次いで、ヒータ７による加熱を停止した後、スパッタリングによる基板温度の上昇を抑制するため、冷媒循環手段１８を作動させて冷却手段１７に冷媒を循環させることで基板Ｗを所定温度、例えば室温に保持する。

次に、アルゴンガスを第１のガス供給手段２１からスパッタ粒子放出ユニット３内に所定流量で導入し、酸素ガスを第２のガス供給手段２２から所定流量で成膜室２内に導入するとともに、排気制御装置２０を作動させ、所定の操作圧力、例えば１０^−１Ｐａ程度に調整する。酸素ガスプラズマでは酸素ラジカル、酸素の負イオンが発生するため、本実施形態の製造装置では、プラズマ生成領域であるターゲット５ａ、５ｂの前面にはアルゴンガスのみを導入し、酸素ガスは別系統のガス供給路から基板Ｗ上へ流入させている。また、成膜中にも必要に応じてヒータ７、冷却手段１７を作動させることにより、基板Ｗを室温に保持することが好ましい。

その後、このような成膜条件のもとで、移動手段６ａにより基板Ｗを図１中のＸ方向に所定の速度で移動させつつ、スパッタ粒子放出ユニット３によるスパッタリングを行う。すると、ターゲット５ａ、５ｂからは、配向膜材料となるスパッタ粒子（シリコン）が放出されるが、対向ターゲット型のスパッタ粒子放出ユニット３では、ターゲット対向方向に進行するスパッタ粒子はプラズマＰｚ内に閉じ込められ、ターゲット面方向の開口部８５に向かって進行するスパッタ粒子５Ｐのみが開口部８５から成膜室２内に放出され、基板Ｗ上に入射するようになる。

スパッタ粒子５Ｐは、基板Ｗの成膜面に対してのみ選択的に入射、基板Ｗ上で酸素ガスと反応してシリコン酸化物の被膜を形成する。このように基板Ｗに対して斜めに傾けて配置されたスパッタ粒子放出ユニット３から放出されたスパッタ粒子５Ｐは、基板Ｗの成膜面に対して所定の角度、すなわち角度θ１で入射するようになる。その結果、基板Ｗ上で酸素ガスとスパッタ粒子５Ｐとの反応を伴って堆積した無機配向膜は、前記の入射角に対応した角度で傾斜する柱状構造を有した無機配向膜となる。

このように、製造装置により基板Ｗ状に形成される無機配向膜は所望の角度で傾斜した柱状構造を有する無機配向膜であり、この配向膜を備えてなる液晶装置は、かかる無機配向膜によって液晶のプレチルト角を良好に制御することができるものとなる。

またこのとき、スパッタ粒子放出ユニット３の開口部８５に設けられた電子拘束手段（磁界発生手段１６ａ、１６ｂ）によりプラズマＰｚに含まれる電子やイオン状物質が捕捉又は反射されるため、これらの電子やイオン状物質が基板Ｗに到達するのを防止することができる。さらに、図４に示した規制部９１を成膜室２に配設しておけば、上記電子やイオン状物質が基板Ｗに到達するのをより効果的に防止することができ、また基板Ｗに入射するスパッタ粒子５Ｐの入射角制御もより高精度に行うことができる。

以上の工程により、基板Ｗ上に無機配向膜を形成したならば、別途製造した他の基板とシール材を介して貼り合わせ、基板間に液晶を封入することで液晶装置を製造することができる。なお、本発明に係る液晶装置の製造方法において、無機配向膜の形成工程以外の製造工程については公知の製造方法を適用することができる。このように本発明の液晶装置の製造装置によれば、メンテナンス性に優れたスパッタ装置１により無機配向膜が形成されるので、液晶装置の生産性を向上することができ、液晶装置の製造コストを低減できる。

スパッタ装置の概略構成を示す図である。 フランジの斜視構成図である。 スパッタ粒子放出ユニットを−Ｚａ方向に視た側面構成図である。 スパッタ装置の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１…スパッタ装置（スパッタリング装置）、２…成膜室、３…スパッタ粒子放出ユニット、５ａ，５ｂ…ターゲット、５Ｐ…スパッタ粒子、９ａ…第１電極（第１の取付部）、９ｂ…第２電極（第２の取付部）、２５ａ…取付け面、８０…フランジ（保持部材）、８３…第１のターゲット保持部、８４…第２のターゲット保持部、８９…シール部材、９０…防着板、９１…規制部、Ｐｚ…プラズマ、Ｗ…基板

Claims (9)

1. 基板を収容する成膜室と、
   該成膜室に着脱可能に設けられ、対向する一対のターゲットからプラズマによりスパッタ粒子を生じさせ、該スパッタ粒子を前記成膜室内の前記基板に向けて放出するスパッタ粒子放出ユニットと、
   を備えることを特徴とするスパッタリング装置。
2. 前記スパッタ粒子放出ユニットは、前記ターゲットを保持するとともに当該スパッタ粒子放出ユニットの各構成部材をユニット化する保持部材を有し、該保持部材を介して前記成膜室に着脱可能に設けられ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. 前記成膜室における前記保持部材の取付け面が水平面とされていることを特徴とする請求項２に記載のスパッタリング装置。
4. 前記保持部材は、前記一対のターゲットの面方向を前記基板の法線方向に対して傾けた状態に保持することを特徴とする請求項２又は３に記載のスパッタリング装置。
5. 前記保持部材は、前記スパッタ放出ユニットの一部を前記成膜室内に入り込ませた状態に保持することを特徴とする請求項４に記載のスパッタリング装置。
6. 前記保持部材は、前記成膜室側に配置され、第１の取付部材を介して第１のターゲットを保持する第１のターゲット保持部と、前記第１のターゲットに対向配置され、第２の取付部材を介して第２のターゲットを保持する第２のターゲット保持部と、を含み、
   前記成膜室と同一雰囲気とされる前記第１の取付部材のターゲット取付面の反対側を被覆する被覆部材を備えることを特徴とする請求項５に記載のスパッタリング装置。
7. 前記成膜室における前記保持部材の取付け面及び前記保持部材との界面に、シール部材が設けられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
8. 前記スパッタ粒子放出ユニットは、前記基板に対する前記スパッタ粒子の入射角度を規制可能なスリットが形成された規制部を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
9. 対向する一対の基板間に挟持された液晶層を備え、少なくとも一方の前記基板の内面側に無機配向膜を形成してなる液晶装置の製造装置であって、
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載のスパッタリング装置を備え、該スパッタリング装置によって前記無機配向膜を形成することを特徴とする液晶装置の製造装置。

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