JP6666524B1 - Sputtering method - Google Patents
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Abstract
反応性スパッタリング装置を用いるスパッタリング方法であって、成膜対象物に形成すべき化合物膜の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソード装置を備え、形成領域と対向する空間が対向領域であり、カソード装置が、エロージョン領域を対向領域で走査する走査部と、エロージョン領域が形成されるターゲットとを備え、走査部が、スパッタ粒子が先に到達する形成領域の第１端部に対して走査方向におけるターゲットの表面の中点が形成領域の外側である開始位置から、他方の第２端部に対して上記中点が形成領域の外側である終了位置までエロージョン領域を走査し、走査部におけるターゲットの速度を、開始位置から第１走査速度まで加速した後、さらに、第２走査速度まで加速し、その後、第１走査速度まで減速した後、終了位置まで走査するとともに、第１走査速度から加速して第２走査速度になる位置が、第１端部よりも形成領域の内側とされ、第２走査速度から減速されて第１走査速度になる位置が、第２端部よりも形成領域の内側とされる。A sputtering method using a reactive sputtering device, comprising a cathode device for emitting sputtered particles toward a formation region of a compound film to be formed on a film-forming target, and a space facing the formation region is a facing region, The cathode device includes a scanning unit that scans the erosion region in a facing region, and a target on which the erosion region is formed, and the scanning unit scans the first end of the formation region where the sputtered particles first reach in the scanning direction. In the scanning unit, the erosion area is scanned from a start position where the midpoint of the surface of the target is outside the formation area to an end position where the midpoint is outside the formation area with respect to the other second end portion. After accelerating the speed of from the starting position to the first scanning speed, further accelerating to the second scanning speed, and then decelerating to the first scanning speed. While scanning to the end position, the position where the second scanning speed is accelerated from the first scanning speed to the second scanning speed is located inside the formation region rather than the first end portion, and is decelerated from the second scanning speed to the first scanning speed. The position is defined to be inside the formation region with respect to the second end.
Description
本発明は、スパッタリング方法に関し、特に、大型基板に化合物膜を形成する反応性スパッタに用いて好適な技術に関する。
本願は、２０１８年５月１１日に日本に出願された特願２０１８−０９２３４１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to a sputtering method, and more particularly to a technique suitable for use in reactive sputtering for forming a compound film on a large-sized substrate.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-092341 for which it applied to Japan on May 11, 2018, and uses the content here.
液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイは、表示素子を駆動する複数の薄膜トランジスタを備えている。薄膜トランジスタはチャネル層を有し、チャネル層の形成材料は、例えば、インジウムガリウム亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）等の酸化物半導体である。近年では、チャネル層の形成対象である基板が大型化し、大型の基板に成膜するスパッタ装置として、例えば、特許文献１に記載のように、化合物膜の特性がばらつくことを抑えるように、本出願人らはターゲットが走査するスパッタ装置を用いていた。 A flat panel display such as a liquid crystal display and an organic EL display includes a plurality of thin film transistors for driving a display element. The thin film transistor has a channel layer, and a material for forming the channel layer is, for example, an oxide semiconductor such as indium gallium zinc oxide (IGZO). In recent years, a substrate on which a channel layer is to be formed has been increased in size, and as a sputtering apparatus for forming a film on a large-sized substrate, for example, as described in
このようなスパッタ装置では、成膜時にターゲットが基板に対して走査される際、基板輪郭の外側位置から加速し、基板面内で等速とし、さらに、基板輪郭の外側に向けて減速する、状態となるように制御していた。横軸を時間、縦軸をカソード速度としてこの速度変化をグラフに示すと、グラフにおいて速度変化を示す形状が略台形となるため、これを台形制御と称している。 In such a sputtering apparatus, when the target is scanned with respect to the substrate during film formation, the target accelerates from a position outside the substrate contour, maintains a constant velocity in the substrate surface, and further decelerates outside the substrate contour. It was controlled to be in a state. When this speed change is shown in a graph with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing the cathode speed, the shape showing the speed change in the graph is substantially trapezoidal, and this is called trapezoidal control.
しかし、上述した台形制御の技術では、特に、カソードが等速でない状態、つまり、基板縁部付近で膜厚などの特性分布が変動する可能性があり、このような特性分布の変動を改善したいという要求があった。 However, in the trapezoidal control technique described above, in particular, there is a possibility that the characteristic distribution such as the film thickness fluctuates near the edge of the substrate, in a state where the cathode is not constant velocity, and it is desired to improve such fluctuation of the characteristic distribution. There was a request.
さらに、カソードが低速であると膜厚が厚くなり、カソードが高速であると膜厚が薄くなる。したがって、基板中央付近に比べて基板縁部付近で膜厚が厚くなる場合があるが、基板縁部付近における膜厚の増加を改善したいという要求があった。 Further, when the speed of the cathode is low, the film thickness increases, and when the speed of the cathode is high, the film thickness decreases. Therefore, the film thickness may be larger near the edge of the substrate than in the vicinity of the center of the substrate, but there has been a demand for improving the increase in the film thickness near the edge of the substrate.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．成膜特性のバラツキを抑える。
２．膜厚の均一性向上を図る。
３．特に基板縁部における成膜特性のバラツキを改善する。The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to achieve the following objects.
1. Suppress variations in film forming characteristics.
2. To improve the uniformity of the film thickness.
3. In particular, the variation in film forming characteristics at the edge of the substrate is improved.
本発明のスパッタリング方法は、反応性スパッタ装置を用いるスパッタリング方法である。前記反応性スパッタ装置は、成膜対象物に形成すべき化合物膜の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソード装置を備え、前記形成領域と対向する空間が対向領域であり、前記カソード装置が、エロージョン領域を前記対向領域で走査する走査部と、前記エロージョン領域が形成され、走査方向における長さが前記対向領域よりも短いターゲットと、を備え、前記走査部が、前記走査方向での前記形成領域の２つの端部のうち、前記スパッタ粒子が先に到達する第１端部に対して、前記走査方向における前記ターゲットの表面の中点が前記走査方向において前記形成領域の外側である開始位置から、前記走査方向での前記形成領域の２つの端部のうち、他方の第２端部に対して、前記走査方向における前記ターゲットの前記表面の中点が前記走査方向において前記形成領域の外側である終了位置まで、前記対向領域に向けて前記エロージョン領域を走査する。前記スパッタリング方法は、前記走査部における前記ターゲットの速度を、前記開始位置から第１走査速度まで加速した後、さらに、第２走査速度まで加速し、その後、第１走査速度まで減速した後、前記終了位置まで走査するとともに、前記第１走査速度から加速して前記第２走査速度になる位置が、前記第１端部よりも前記形成領域の内側とされ、前記第２走査速度から減速されて前記第１走査速度になる位置が、前記第２端部よりも前記形成領域の内側とされることにより上記課題を解決した。
本発明のスパッタリング方法は、前記開始位置から加速して前記第１走査速度になる位置が、前記第１端部よりも前記形成領域の外側とされ、前記第１走査速度から前記終了位置まで減速する位置が、前記第２端部よりも前記形成領域の外側とされることができる。本発明のスパッタリング方法は、前記開始位置から加速して前記第１走査速度になる位置が、前記第１端部よりも前記形成領域の内側とされ、前記第１走査速度から前記終了位置まで減速する位置が、前記第２端部よりも前記形成領域の内側とされることができる。
本発明において、前記走査部における前記ターゲットの速度が、前記走査方向において前記形成領域の中心に対して対称、または、非対称となるように制御することがより好ましい。
本発明は、前記第２走査速度に対する前記第１走査速度の比が、０．７０〜０．９５の範囲に設定されることが可能である。
また、本発明において、前記走査方向における前記開始位置から前記第２走査速度になる位置までの距離が、２００〜４００ｍｍの範囲に設定される手段を採用することもできる。
また、前記走査方向において、前記開始位置から前記第２走査速度になる位置までの距離が、前記形成領域の前記第１端部と前記開始位置との距離に対する比として、１．３〜２．７の範囲に設定されることができる。The sputtering method of the present invention is a sputtering method using a reactive sputtering device. The reactive sputtering apparatus includes a cathode device that emits sputtered particles toward a formation region of a compound film to be formed on a film formation target, a space facing the formation region is a facing region, and the cathode device is A scanning unit that scans an erosion region with the facing region, and a target in which the erosion region is formed and a length in the scanning direction is shorter than the facing region, and the scanning unit includes the target in the scanning direction. The start of the midpoint of the surface of the target in the scanning direction outside the formation region in the scanning direction with respect to the first end of the formation region where the sputtered particles arrive first. From a position, a midpoint of the surface of the target in the scanning direction with respect to a second end of the two ends of the formation region in the scanning direction. In the scanning direction to the end position is outside of the forming area, it scans the erosion region toward the opposite area. The sputtering method, the speed of the target in the scanning unit, after accelerating from the start position to the first scanning speed, further accelerated to the second scanning speed, and then, after decelerating to the first scanning speed, While scanning to the end position, a position at which the second scanning speed is accelerated from the first scanning speed is set inside the formation region from the first end portion, and is decelerated from the second scanning speed. The above-described problem is solved by setting the position at which the first scanning speed is set to be inside the formation region from the second end.
In the sputtering method of the present invention, a position where the first scanning speed is accelerated from the start position is outside the formation region from the first end portion, and the position is decelerated from the first scanning speed to the end position. The position to be formed can be set outside the formation region with respect to the second end. In the sputtering method according to the present invention, a position at which the first scanning speed is accelerated from the start position is located inside the formation region from the first end portion, and the position is decelerated from the first scanning speed to the end position. The position of the second end may be located inside the formation region.
In the present invention, it is more preferable that the speed of the target in the scanning unit is controlled to be symmetric or asymmetric with respect to the center of the formation region in the scanning direction.
In the present invention, a ratio of the first scanning speed to the second scanning speed can be set in a range of 0.70 to 0.95.
Further, in the present invention, means for setting a distance from the start position in the scanning direction to a position at which the second scanning speed is reached in a range of 200 to 400 mm may be employed.
Further, in the scanning direction, a distance from the start position to the position at which the second scanning speed is reached is a ratio of 1.3 to 2.1.5 as a ratio to a distance between the first end of the formation area and the start position. 7 can be set.
本発明のスパッタリング方法は、反応性スパッタ装置を用いるスパッタリング方法であって、前記反応性スパッタ装置は、成膜対象物に形成すべき化合物膜の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソード装置を備え、前記形成領域と対向する空間が対向領域であり、前記カソード装置が、エロージョン領域を前記対向領域で走査する走査部と、前記エロージョン領域が形成され、走査方向における長さが前記対向領域よりも短いターゲットと、を備え、前記走査部が、前記走査方向での前記形成領域の２つの端部のうち、前記スパッタ粒子が先に到達する第１端部に対して、前記走査方向における前記ターゲットの表面の中点が前記走査方向において前記形成領域の外側である開始位置から、前記走査方向での前記形成領域の２つの端部のうち、他方の第２端部に対して、前記走査方向における前記ターゲットの前記表面の中点が前記走査方向において前記形成領域の外側である終了位置まで、前記対向領域に向けて前記エロージョン領域を走査し、前記走査部における前記ターゲットの速度を、前記開始位置から第１走査速度まで加速した後、さらに、第２走査速度まで加速し、その後、第１走査速度まで減速した後、前記終了位置まで走査するとともに、前記第１走査速度から加速して前記第２走査速度になる位置が、前記第１端部よりも前記形成領域の内側とされ、前記第２走査速度から減速されて前記第１走査速度になる位置が、前記第２端部よりも前記形成領域の内側とされることにより、形成領域の端部に対応する走査方向での基板端部において、基板中央部に比べて膜厚が厚くなることを低減し、膜特性にバラツキが発生することを防止することが可能となる。 The sputtering method of the present invention is a sputtering method using a reactive sputtering device, wherein the reactive sputtering device includes a cathode device that emits sputtered particles toward a formation region of a compound film to be formed on a film formation target. A space facing the formation region is a facing region, wherein the cathode device scans an erosion region with the facing region, and the erosion region is formed, and the length in the scanning direction is longer than the facing region. A target that is also short, wherein the scanning unit is configured such that, of the two ends of the formation region in the scanning direction, a first end to which the sputtered particles reach first, From the start position where the midpoint of the target surface is outside the formation area in the scanning direction, two ends of the formation area in the scanning direction The erosion area toward the opposing area with respect to the other second end, up to an end position where the midpoint of the surface of the target in the scanning direction is outside the formation area in the scanning direction. After scanning the target in the scanning section from the start position to a first scanning speed, further accelerating to a second scanning speed, and then decelerating to a first scanning speed, and then ending the scanning. While scanning to a position, a position where the second scanning speed is accelerated from the first scanning speed is set inside the formation area from the first end, and the speed is reduced from the second scanning speed and Since the position at which the first scanning speed is reached is located inside the formation area with respect to the second end, at the substrate end in the scanning direction corresponding to the end of the formation area, the substrate is located at the center of the substrate. Base to reduce the film thickness increases, variations can be prevented from being generated in the film properties.
本発明のスパッタリング方法は、前記開始位置から加速して前記第１走査速度になる位置が、前記第１端部よりも前記形成領域の外側とされ、前記第１走査速度から前記終了位置まで減速する位置が、前記第２端部よりも前記形成領域の外側とされることにより、形成領域の端部に対応する走査方向での基板端部において、基板中央部に比べて膜厚が厚くなることを低減し、膜特性にバラツキが発生することを防止することが可能となる。 In the sputtering method of the present invention, a position where the first scanning speed is accelerated from the start position is outside the formation region from the first end portion, and the position is decelerated from the first scanning speed to the end position. The position to be formed is located outside the formation region with respect to the second end, so that the film thickness is larger at the substrate end in the scanning direction corresponding to the end of the formation region than at the substrate center. It is possible to prevent the occurrence of variations in film characteristics.
本発明のスパッタリング方法は、前記開始位置から加速して前記第１走査速度になる位置が、前記第１端部よりも前記形成領域の内側とされ、前記第１走査速度から前記終了位置まで減速する位置が、前記第２端部よりも前記形成領域の内側とされることにより、形成領域の端部に対応する走査方向での基板端部において、基板中央部に比べて膜厚が厚くなることを低減し、膜特性にバラツキが発生することを防止することが可能となる。 In the sputtering method according to the present invention, a position at which the first scanning speed is accelerated from the start position is located inside the formation region from the first end portion, and the position is decelerated from the first scanning speed to the end position. The position to be formed is located inside the formation region with respect to the second end portion, so that the film thickness becomes thicker at the substrate end in the scanning direction corresponding to the end of the formation region than at the substrate center. It is possible to prevent the occurrence of variations in film characteristics.
本発明において、前記走査部における前記ターゲットの速度が、前記走査方向において前記形成領域の中心に対して対称、または、非対称となるように制御することにより、形成領域に対応する走査方向での基板において、中心に対して対称となるように成膜することが可能となるとともに、形成領域に対応する走査方向での基板全長にわたって、膜厚等の膜特性が均一となるように成膜することが可能となる。 In the present invention, by controlling the speed of the target in the scanning unit to be symmetric or asymmetric with respect to the center of the formation region in the scanning direction, the substrate in the scanning direction corresponding to the formation region is controlled. In the above, the film can be formed so as to be symmetrical with respect to the center, and the film characteristics such as the film thickness become uniform over the entire length of the substrate in the scanning direction corresponding to the formation region. Becomes possible.
本発明は、前記第２走査速度に対する前記第１走査速度の比が、０．７０〜０．９５の範囲に設定されることにより、形成領域に対応する走査方向での基板中心に比べて端部における膜厚が大きくなってしまうことを防止できる。 According to the present invention, the ratio of the first scanning speed to the second scanning speed is set in the range of 0.70 to 0.95, so that the edge is smaller than the center of the substrate in the scanning direction corresponding to the formation region. It is possible to prevent the film thickness in the part from becoming large.
また、本発明において、前記走査方向における前記開始位置から前記第２走査速度になる位置までの距離が、２００〜４００ｍｍの範囲に設定されることにより、形成領域に対応する走査方向での基板において、成膜厚さを均一化して、膜厚のバラツキを低減することが可能となる。 Further, in the present invention, the distance from the start position in the scanning direction to the position at which the second scanning speed is reached is set in the range of 200 to 400 mm, so that the substrate in the scanning direction corresponding to the formation region can be used. In addition, it is possible to make the thickness of the film uniform and reduce the variation in the film thickness.
また、前記走査方向において、前記開始位置から前記第２走査速度になる位置までの距離が、
前記形成領域の前記第１端部と前記開始位置との距離に対する比として、１．３〜２．７の範囲に設定されることにより、形成領域に対応する走査方向での基板において、成膜厚さを均一化して、膜厚のバラツキを低減することが可能となる。Further, in the scanning direction, a distance from the start position to a position at which the second scanning speed is obtained is:
By setting the ratio of the formation region to the distance between the first end portion and the start position in the range of 1.3 to 2.7, the film is formed on the substrate in the scanning direction corresponding to the formation region. By making the thickness uniform, it is possible to reduce the variation in the film thickness.
本発明によれば、成膜特性のバラツキを抑え、膜厚の均一性向上を図り、基板縁部における成膜特性のバラツキを改善することができるという効果を奏することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to suppress the dispersion | variation in film-forming characteristics, to achieve the uniformity of film thickness, and to produce the effect that the dispersion | variation in film-forming characteristics in a board | substrate edge part can be improved.
以下、本発明の第１実施形態に係るスパッタリング方法を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態のスパッタリング方法におけるスパッタ装置（反応性スパッタ装置）の全体構成を示す構成図である。図２は、本実施形態におけるスパッタチャンバの構成を模式的に示す構成図である。図３は、本実施形態におけるカソードユニットの構成を模式的に示す構成図である。図４，図６〜図８は、本実施形態におけるスパッタリングの作用を説明するための図である。図１において、符号１０は、スパッタ装置である。Hereinafter, a sputtering method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing the entire configuration of a sputtering apparatus (reactive sputtering apparatus) in the sputtering method of the present embodiment. FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing the configuration of the sputtering chamber in the present embodiment. FIG. 3 is a configuration diagram schematically illustrating the configuration of the cathode unit in the present embodiment. FIGS. 4, 6 to 8 are views for explaining the operation of sputtering in the present embodiment. In FIG. 1,
本実施形態に係るスパッタ装置１０としては、一例として、基板に形成される化合物膜がインジウムガリウム亜鉛酸化物膜（ＩＧＺＯ膜）である場合を説明する。以下では、スパッタ装置の全体構成、スパッタチャンバの構成、カソードユニットの構成、および、スパッタチャンバの作用を順に説明する。 As an example of the
［スパッタ装置の全体構成］
本実施形態に係るスパッタ装置１０は、図１に示すように、搬出入チャンバ１１、前処理チャンバ１２、および、スパッタチャンバ１３が、１つの方向である搬送方向に沿って配列されている。３つのチャンバの各々は、相互に隣り合う他のチャンバとゲートバルブ１４によって連結されている。３つのチャンバの各々には、チャンバ内の気体等を排気する排気部１５が連結され、３つのチャンバの各々は、排気部１５の駆動によって個別に減圧される。３つのチャンバの各々の底面には、搬送方向に沿って延びる相互に平行な２つのレーンである成膜レーン１６と回収レーン１７とが敷かれている。[Overall configuration of sputtering equipment]
As shown in FIG. 1, in the
成膜レーン１６と回収レーン１７とは、例えば、搬送方向に沿って延びるレールと、搬送方向に沿って配置された複数のローラーと、複数のローラーの各々を自転させる複数のモーター等から構成される。成膜レーン１６は、スパッタ装置１０の内部に搬入されたトレイＴを搬出入チャンバ１１からスパッタチャンバ１３に向けて搬送する。回収レーン１７は、スパッタチャンバ１３の内部に搬入されたトレイＴをスパッタチャンバ１３から搬出入チャンバ１１に向けて搬送する。 The
トレイＴには、紙面の手前に向かって延びる矩形状をなす基板Ｓが立てられた状態で固定されている。基板Ｓの幅は、例えば、搬送方向に沿って２２００ｍｍであり、紙面の手前に向かって２５００ｍｍである。 A rectangular substrate S extending toward the front of the drawing is fixed to the tray T in an upright state. The width of the substrate S is, for example, 2200 mm along the transport direction and 2500 mm toward the front of the drawing.
搬出入チャンバ１１は、スパッタ装置１０の外部から搬入される成膜前の基板Ｓを前処理チャンバ１２へ搬送し、前処理チャンバ１２から搬入される成膜後の基板Ｓをスパッタ装置１０の外部に搬出する。成膜前の基板Ｓが外部から搬出入チャンバ１１へ搬入されるとき、また、成膜後の基板Ｓが搬出入チャンバ１１から外部へ搬出されるとき、搬出入チャンバ１１は内部を大気圧まで昇圧する。成膜前の基板Ｓが搬出入チャンバ１１から前処理チャンバ１２へ搬入されるとき、また、成膜後の基板Ｓが前処理チャンバ１２から搬出入チャンバ１１へ搬出されるとき、搬出入チャンバ１１は前処理チャンバ１２の内部と同じ程度にまで内部を減圧する。 The loading /
前処理チャンバ１２は、搬出入チャンバ１１から前処理チャンバ１２へ搬入された成膜前の基板Ｓに、成膜に必要とされる処理として、例えば、加熱処理や洗浄処理等を行う。
前処理チャンバ１２は、搬出入チャンバ１１から前処理チャンバ１２へ搬出された基板Ｓをスパッタチャンバ１３へ搬入する。また、前処理チャンバ１２は、スパッタチャンバ１３から前処理チャンバ１２へ搬出された基板Ｓを搬出入チャンバ１１へ搬出する。The
The
スパッタチャンバ１３は、基板Ｓに向けてスパッタ粒子を放出するカソード装置１８、および、成膜レーン１６と回収レーン１７との間に配置されたレーン変更部１９を備えている。スパッタチャンバ１３は、前処理チャンバ１２からスパッタチャンバ１３へ搬入された成膜前の基板Ｓに対し、カソード装置１８を用いてＩＧＺＯ膜を形成する。スパッタチャンバ１３は、レーン変更部１９を用いて成膜後のトレイＴを成膜レーン１６から回収レーン１７へ移動させる。 The
［スパッタチャンバの構成］
スパッタチャンバ１３の成膜レーン１６は、図２に示すように、前処理チャンバ１２からスパッタチャンバ１３へ搬入された基板Ｓを搬送方向に沿って搬送し、基板Ｓへの薄膜の形成が開始されてから終了されるまでの間は、成膜レーン１６の途中でトレイＴの位置を固定する。トレイＴの位置がトレイＴを支持する支持部材によって固定されるとき、基板Ｓにおける搬送方向の縁の位置も固定される。[Structure of sputter chamber]
As shown in FIG. 2, the
スパッタチャンバ１３のガス供給部２１は、トレイＴとカソード装置１８との間の隙間に、スパッタに用いられるガスを供給する。ガス供給部２１から供給されるガスには、アルゴンガス等のスパッタガスと酸素ガス等の反応ガスとが含まれる。 The
カソード装置１８は、１つのカソードユニット２２を有し、カソードユニット２２は、基板Ｓの表面Ｓａと対向する平面に沿って配置されている。カソードユニット２２では、ターゲット２３、バッキングプレート２４、および、磁気回路２５が、基板Ｓに近い位置からこの順に配置されている。 The
ターゲット２３は、基板Ｓと対向する平面に沿った平板状に形成され、紙面と直交する方向である高さ方向において基板Ｓよりも長い幅を有し、また、搬送方向において基板Ｓよりも小さい幅、例えば５分の１程度の幅を有する。ターゲット２３の形成材料では主たる成分がＩＧＺＯであり、例えば、ターゲット２３の形成材料のうちの９５質量％がＩＧＺＯであり、好ましくは９９質量％以上がＩＧＺＯである。 The
バッキングプレート２４は、基板Ｓと対向する平面に沿った平板状に形成され、ターゲット２３にて基板Ｓと向かい合わない面に接合されている。バッキングプレート２４には、直流電源２６Ｄが接続している。直流電源２６Ｄから供給される直流電力は、バッキングプレート２４を通じてターゲット２３に供給される。 The
磁気回路２５は、相互に異なる磁極を有した複数の磁性体によって構成され、ターゲット２３の表面２３ａであって、基板Ｓと向かい合うターゲット２３の側面にマグネトロン磁場を形成する。ターゲット２３の表面２３ａに対する法線に沿った方向が法線方向であるとき、ターゲット２３の表面２３ａと基板Ｓの表面Ｓａとの間の隙間で生成されるプラズマの密度は、磁気回路２５が形成するマグネトロン磁場のうち法線方向に沿った磁場成分が０（Ｂ⊥０）である部分において最も高くなる。以下では、磁気回路２５の形成するマグネトロン磁場のうち、法線方向に沿った磁場成分が０である領域がプラズマ密度の高い領域である。 The
カソード装置１８は、カソードユニット２２を１つの方向である走査方向に沿って移動させる走査部２７を備える。走査方向は、搬送方向と平行な方向である。走査部２７は、例えば、走査方向に沿って延びるレールと、カソードユニット２２における高さ方向の２つの端部の各々に取り付けられたローラーと、ローラーの各々を自転させる複数のモーター等から構成される。走査部２７のレールは、走査方向において基板Ｓよりも長い幅を有する。なお、走査部２７は、走査方向に沿ってカソードユニット２２を移動させることが可能であれば、他の構成として具体化されてもよい。 The
走査部２７は、カソードユニット２２を走査方向に沿って移動させることによって、ＩＧＺＯ膜の形成領域Ｒ１と対向する空間である対向領域Ｒ２でカソードユニット２２を走査する。成膜対象物の一例である基板Ｓにおける表面Ｓａの全体が、ＩＧＺＯ膜の形成領域Ｒ１の一例である。走査部２７は、カソード装置１８がスパッタ粒子を放出してＩＧＺＯ膜の形成を開始するとき、例えば、走査部２７における走査方向の一端部である開始位置Ｓｔから、走査方向の他端部である終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿ってカソードユニット２２を移動させる。これにより、走査部２７は、カソードユニット２２のターゲット２３を形成領域Ｒ１と対向する対向領域Ｒ２で走査する。 The
形成領域Ｒ１と対向領域Ｒ２とが対向する方向が対向方向である。対向方向にて、基板Ｓの表面Ｓａと、ターゲット２３の表面２３ａとの間の距離は、３００ｍｍ以下であり、例えば、１５０ｍｍである。 The direction in which the forming region R1 and the facing region R2 face each other is the facing direction. In the facing direction, the distance between the surface Sa of the substrate S and the
カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに配置されるとき、走査方向での形成領域Ｒ１の２つの端部のうち、スパッタ粒子が先に到達する第１端部Ｒｅ１と、走査方向にて第１端部Ｒｅ１に近いターゲット２３の第１端部２３ｅ１との間の走査方向に沿った距離Ｄ１が、１５０ｍｍ以上である。
また、カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに配置されるとき、走査方向でのターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）と、第１端部Ｒｅ１との距離Ｄ２は、１００ｍｍ〜３００ｍｍである。When the
When the
カソードユニット２２が終了位置Ｅｎに位置するとき、走査方向での形成領域Ｒ１の２つの端部のうち、スパッタ粒子が後に到達する第２端部Ｒｅ２と、走査方向にて、第２端部Ｒｅ２に近いターゲット２３の第２端部２３ｅ２との間の走査方向に沿った距離Ｄ１が、１５０ｍｍ以上である。
また、カソードユニット２２が終了位置Ｅｎに配置されるとき、走査方向でのターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）と、第２端部Ｒｅ２との距離Ｄ２は、１００ｍｍ〜３００ｍｍである。When the
When the
これら距離Ｄ１と距離Ｄ２とは、走査方向において基板Ｓの中心に対して対称、つまり、これらの距離Ｄ１、Ｄ２は等しくなるよう設定されることができる。 The distance D1 and the distance D2 can be set symmetrically with respect to the center of the substrate S in the scanning direction, that is, the distances D1 and D2 can be set to be equal.
なお、形成領域Ｒ１にＩＧＺＯ膜が形成されるとき、走査部２７は、カソードユニット２２を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って１回走査してもよい。あるいは、走査部２７は、カソードユニット２２を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って走査した後、終了位置Ｅｎから開始位置Ｓｔに向けて走査方向に沿って走査してもよい。これにより、走査部２７は、カソードユニット２２を走査方向に沿って２回走査する。走査部２７は、カソードユニット２２を走査方向に沿って開始位置Ｓｔと終了位置Ｅｎとに交互に移動させることによって、カソードユニット２２を開始位置Ｓｔと終了位置Ｅｎとの間で複数回走査してもよい。走査部２７がカソードユニット２２を走査する回数は、ＩＧＺＯ膜の厚さに合わせて変更される。カソードユニット２２の走査回数以外の条件が同じであれば、ＩＧＺＯ膜の厚さが大きいほど、走査部２７がカソードユニット２２を走査する回数が大きい値に設定される。 When the IGZO film is formed in the formation region R1, the
［カソードユニットの構成］
次に、カソードユニット２２の構成をより詳しく説明する。なお、図３には、図２で説明された開始位置Ｓｔにカソードユニット２２が配置された状態が示されている。[Cathode unit configuration]
Next, the configuration of the
基板Ｓは、図３に示すように、基板Ｓの表面Ｓａが配置される平面が仮想平面Ｐｉｄであり、仮想平面Ｐｉｄと直交する直線が法線Ｌｖである。ターゲット２３にて基板Ｓと向かい合う側面である表面２３ａは、仮想平面Ｐｉｄと平行な１つの平面上に配置されている。 As shown in FIG. 3, the plane of the substrate S on which the surface Sa of the substrate S is arranged is a virtual plane Pid, and a straight line orthogonal to the virtual plane Pid is a normal Lv. The
ターゲット２３の表面２３ａ上にマグネトロン磁場Ｂを形成する磁気回路２５は、法線Ｌｖに沿った磁場成分が０（Ｂ⊥０）である２つの垂直磁場ゼロ領域をターゲット２３の表面２３ａに形成する。ターゲット２３の表面２３ａでは、主に２つの垂直磁場ゼロ領域からスパッタ粒子ＳＰが放出される。２つのゼロ磁場領域のうち、走査方向にて形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１に近い垂直磁場ゼロ領域が第１エロージョン領域Ｅ１であり、第１端部Ｒｅ１から遠い垂直磁場ゼロ領域が第２エロージョン領域Ｅ２である。 The
磁気回路２５は、紙面と直交する高さ方向においてターゲット２３と略等しい幅を有し、走査方向において例えばターゲット２３の３分の１程度の幅を有する。 The
カソードユニット２２は、第１エロージョン領域Ｅ１および第２エロージョン領域Ｅ２から放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうちの一部を基板Ｓに到達させない２つの遮蔽板２８ａ，２８ｂを備えている。２つの遮蔽板２８ａ，２８ｂは、高さ方向においてターゲット２３と略等しい幅を有し、走査方向に直交する幅方向において、ターゲット２３の表面２３ａから仮想平面Ｐｉｄに向けて突き出している。第１遮蔽板２８ａと第２遮蔽板２８ｂとは、幅方向における突き出し幅が相互に等しい。第１遮蔽板２８ａが第１遮蔽部の一例であり、第２遮蔽板２８ｂが第２遮蔽部の一例である。 The
一方の遮蔽板である第１遮蔽板２８ａは、カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに配置されるとき、走査方向にて、形成領域Ｒ１におけるスパッタ粒子ＳＰが先に到達する第１端部Ｒｅ１と、ターゲット２３における第１端部Ｒｅ１に近い第１端部２３ｅ１との間に配置される。他方の遮蔽板である第２遮蔽板２８ｂは、カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに位置するとき、走査方向にて、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１から遠いターゲット２３の端部である第２端部２３ｅ２よりも形成領域Ｒ１から離れた位置に配置される。 When the
カソードユニット２２は、ターゲット２３に対する磁気回路２５の位置を変える磁気回路走査部２９を備える。磁気回路走査部２９は、例えば、走査方向に沿って延びるレールと、磁気回路２５における高さ方向の２つの端部の各々に取り付けられたローラーと、ローラーの各々を自転させる複数のモーター等から構成される。磁気回路走査部２９のレールは、走査方向においてターゲット２３と略等しい幅を有する。なお、磁気回路走査部２９は、走査方向に沿って磁気回路２５を移動させることが可能であれば、他の構成として具体化されてもよい。 The
磁気回路走査部２９は、走査方向にて、ターゲット２３の第１端部２３ｅ１と磁気回路２５とが重なる第１位置Ｐ１と、ターゲット２３の第２端部２３ｅ２と磁気回路２５とが重なる第２位置Ｐ２との間で、磁気回路２５を走査する。磁気回路走査部２９は、カソード装置１８がスパッタ粒子ＳＰを放出してＩＧＺＯ膜の形成を開始するとき、磁気回路２５を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向けて移動させる。磁気回路走査部２９は、走査部２７がカソードユニット２２を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて移動させるとき、例えば、磁気回路２５を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向けて移動させる。すなわち、磁気回路２５は、カソードユニット２２が開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎへの移動を開始するとき、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２への移動を開始し、カソードユニット２２が終了位置Ｅｎに到達するとき、第２位置Ｐ２に到達する。このように、磁気回路走査部２９は、走査方向に沿ってカソードユニット２２の移動方向とは逆方向に磁気回路２５を移動させる。 The magnetic
走査部２７がカソードユニット２２を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査して、ターゲット２３に対向領域Ｒ２を１回通過させるとき、磁気回路走査部２９は、磁気回路２５を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向けて１回走査することが好ましい。 When the
ターゲット２３が対向領域Ｒ２を１回通過してＩＧＺＯ膜を形成するとき、磁気回路２５が第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間を複数回行き来すると、ターゲット２３の走査方向に対する磁気回路２５の走査方向が変わるたびに、ターゲット２３に対する磁気回路２５の相対速度が変わる。磁気回路２５の相対速度が変わると、ターゲット２３の表面に形成されるプラズマの状態も変わるため、形成領域Ｒ１に向けて放出されるスパッタ粒子ＳＰの数も変わる。結果として、ターゲット２３の走査方向において、ＩＧＺＯ膜の厚さにばらつきが生じる。 When the
そのため、走査部２７がターゲット２３に対向領域Ｒ２を１回通過させるとき、磁気回路走査部２９が磁気回路２５を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向けて１回走査することにより、走査方向においてＩＧＺＯ膜の厚さにばらつきが生じることが抑えられる。 Therefore, when the
磁気回路走査部２９が走査方向に沿って磁気回路２５を移動させるとき、磁気回路２５の形成する垂直磁場ゼロ領域も走査方向に沿って移動する。そのため、第１エロージョン領域Ｅ１および第２エロージョン領域Ｅ２も走査方向に沿ってターゲット２３の表面２３ａ上を移動する。また、走査部２７が走査方向に沿ってカソードユニット２２を対向領域Ｒ２にて走査するとき、走査部２７は、第１エロージョン領域Ｅ１および第２エロージョン領域Ｅ２も対向領域Ｒ２にて走査する。 When the magnetic
［スパッタチャンバの作用］
次に、スパッタチャンバ１３の作用を説明する。以下では、カソードユニット２２が開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って移動する場合の作用を、図４に基づいてスパッタチャンバの作用の一例として説明する。[Operation of sputter chamber]
Next, the operation of the sputtering
カソード装置１８がＩＧＺＯ膜の形成領域Ｒ１に向けてスパッタ粒子ＳＰの放出を開始するとき、図４に示すように、カソードユニット２２は、開始位置Ｓｔに配置される。このとき、走査方向における形成領域Ｒ１の２つの端部のうち、スパッタ粒子ＳＰが先に到達する第１端部Ｒｅ１と、走査方向におけるターゲット２３の２つの端部のうち、形成領域Ｒ１に近い第１端部２３ｅ１との間の距離Ｄ１が１５０ｍｍ以上である。そのため、ターゲット２３に直流電力が供給されたときにターゲット２３から放出されたスパッタ粒子ＳＰのほとんどが、基板Ｓに到達し難くなる。 When the
また、カソード装置１８がＩＧＺＯ膜の形成領域Ｒ１に向けてスパッタ粒子ＳＰの放出を開始するとき、走査方向でのターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が、走査方向における第１端部Ｒｅ１の外側とされる開始位置Ｓｔから加速を開始する。 When the
ここで、直流電力が供給されたときにターゲット２３から放出されたスパッタ粒子ＳＰは、直流電力が継続して供給されているときの所定の時刻にターゲット２３から放出されたスパッタ粒子ＳＰと比べて、スパッタ粒子ＳＰの有するエネルギーや、酸素の活性種と反応確率等が異なる。そのため、直流電力が供給されたときのスパッタ粒子ＳＰが基板Ｓに到達すると、それ以降に基板Ｓに到達したスパッタ粒子ＳＰによって形成された部分とは異なる膜質のＩＧＺＯ膜が形成されてしまう。結果として、ＩＧＺＯ膜の形成初期の分子層にて、膜の組成にばらつきが生じる。 Here, the sputter particles SP released from the
この点で、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が、走査方向における第１端部Ｒｅ１の外側とされる開始位置Ｓｔから加速を開始するため、ＩＧＺＯ膜の形成初期の分子層にて、膜厚が不必要に厚くなることを防止し、膜の組成がばらつくことが抑えられる。
また、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１と、ターゲット２３の第１端部２３ｅ１との間の距離Ｄ１が走査方向にて１５０ｍｍ以上であるため、ＩＧＺＯ膜の形成初期の分子層にて、膜の組成がばらつくことが抑えられる。At this point, the midpoint 23e3 (center position) of the
In addition, since the distance D1 between the first end Re1 of the formation region R1 and the first end 23e1 of the
そして、カソードユニット２２が走査方向に沿って移動すると、まず、ターゲット２３から放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出されるスパッタ粒子ＳＰが、基板Ｓに到達する。
この際、カソードユニット２２が走査方向に沿って移動する走査速度は、次のように設定される。When the
At this time, the scanning speed at which the
図５は、本実施形態における走査方向距離と走査速度との関係を示すグラフである。
本実施形態において、カソードユニット２２は、図５に示すように、その速度が、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が開始位置Ｓｔから第１加速位置ＡＰ１に到達するまで加速して、第１走査速度Ｖ１となるようにする。その後、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第１加速位置ＡＰ１から第２加速位置ＡＰ２に到達するまで、第１走査速度Ｖ１で等速に移動する。そして、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２加速位置ＡＰ２に到達した状態において、第２走査速度Ｖ２まで加速する。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the scanning direction distance and the scanning speed in the present embodiment.
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２加速位置ＡＰ２から第２減速位置ＢＰ２に到達するまで、第２走査速度Ｖ２で等速に移動する。 Until the middle point 23e3 (center position) of the
そして、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２減速位置ＢＰ２に到達した状態において、第１走査速度Ｖ１まで減速する。その後、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２減速位置ＢＰ２から第１減速位置ＢＰ１に到達するまで、第１走査速度Ｖ１で等速に移動する。最後に、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第１減速位置ＢＰ１から終了位置Ｅｎに到達するまで減速して停止し、走査を終了する。 Then, in a state where the midpoint 23e3 (center position) of the
ここで、第１加速位置ＡＰ１は、図５に示すように、走査方向における第１端部Ｒｅ１の外側位置として設定されることができる。 Here, the first acceleration position AP1 can be set as a position outside the first end Re1 in the scanning direction, as shown in FIG.
また、第１走査速度Ｖ１は、基板Ｓの縁部における必要なＩＧＺＯ膜の膜厚に対して適宜設定されることができる。また、第１走査速度Ｖ１は、第２走査速度Ｖ２に対して、０．７０〜０．９５の範囲に設定されることができる。
第１加速位置ＡＰ１から第２加速位置ＡＰ２まで、カソードユニット２２の速度は、第１走査速度Ｖ１で等速となるように設定される。また、開始位置Ｓｔから第１加速位置ＡＰ１まで、カソードユニット２２の速度は、等加速となるように設定される。Further, the first scanning speed V1 can be appropriately set with respect to the required thickness of the IGZO film at the edge of the substrate S. Further, the first scanning speed V1 can be set in a range of 0.70 to 0.95 with respect to the second scanning speed V2.
From the first acceleration position AP1 to the second acceleration position AP2, the speed of the
さらに、第２加速位置ＡＰ２は、図５に示すように、走査方向における第１端部Ｒｅ１の外側位置から、走査方向における第１端部Ｒｅ１の内側位置までの間で設定されることができる。 Further, as shown in FIG. 5, the second acceleration position AP2 can be set from a position outside the first end Re1 in the scanning direction to a position inside the first end Re1 in the scanning direction. .
具体的には、第２加速位置ＡＰ２は、開始位置Ｓｔにおけるターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）から２００〜４００ｍｍの範囲に設定されることができる。 Specifically, the second acceleration position AP2 can be set in a range of 200 to 400 mm from the middle point 23e3 (center position) of the
つまり、開始位置Ｓｔにおけるターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）から第２加速位置ＡＰ２までの距離は、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１と開始位置Ｓｔにおける第１端部Ｒｅ１に近いターゲット２３の第１端部２３ｅ１との距離に対する比として、１．３〜２．７（２００／１５０〜４００／１５０）の範囲に設定されることができる。 That is, the distance from the middle point 23e3 (center position) of the
また、第２走査速度Ｖ２が大きくなると、成膜される膜厚が小さくなり、第２走査速度Ｖ２が小さくなると、成膜されるＩＧＺＯ膜の膜厚が大きくなる。したがって、第２走査速度Ｖ２は、基板Ｓにおける必要なＩＧＺＯ膜における膜厚に対して適宜設定されることができる。
第２加速位置ＡＰ２から第２減速位置ＢＰ２まで、カソードユニット２２の速度は、第２走査速度Ｖ２で等速となるように設定される。Also, when the second scanning speed V2 increases, the film thickness to be formed decreases, and when the second scanning speed V2 decreases, the film thickness of the IGZO film increases. Therefore, the second scanning speed V2 can be appropriately set with respect to the required film thickness of the IGZO film on the substrate S.
From the second acceleration position AP2 to the second deceleration position BP2, the speed of the
第２減速位置ＢＰ２は、図５に示すように、走査方向における第２端部Ｒｅ２の外側位置から、走査方向における第２端部Ｒｅ２の内側位置までの間で設定されることができる。
また、第２減速位置ＢＰ２は、第２加速位置ＡＰ２に対して、走査方向において基板Ｓの中心に対称な位置として設定されることができる。As shown in FIG. 5, the second deceleration position BP2 can be set from a position outside the second end Re2 in the scanning direction to a position inside the second end Re2 in the scanning direction.
Further, the second deceleration position BP2 can be set as a position symmetric with respect to the center of the substrate S in the scanning direction with respect to the second acceleration position AP2.
ここで、第１減速位置ＢＰ１は、図５に示すように、走査方向における第２端部Ｒｅ２の外側位置として設定されることができる。第１減速位置ＢＰ１は、第１加速位置ＡＰ１に対して、走査方向において基板Ｓの中心に対称な位置として設定されることができる。
第２減速位置ＢＰ２から第１減速位置ＢＰ１まで、カソードユニット２２の速度は、第１走査速度Ｖ１で等速となるように設定される。Here, as shown in FIG. 5, the first deceleration position BP1 can be set as a position outside the second end Re2 in the scanning direction. The first deceleration position BP1 can be set as a position symmetrical to the center of the substrate S in the scanning direction with respect to the first acceleration position AP1.
From the second deceleration position BP2 to the first deceleration position BP1, the speed of the
なお、開始位置Ｓｔと終了位置Ｅｎとは、走査方向において基板Ｓの中心に対称な位置として設定されることができる。
第１減速位置ＢＰ１から終了位置Ｅｎまで、カソードユニット２２の速度は、等減速（等加速度）となるように設定される。Note that the start position St and the end position En can be set as positions symmetric with respect to the center of the substrate S in the scanning direction.
From the first deceleration position BP1 to the end position En, the speed of the
このように、第１加速位置ＡＰ１と第２加速位置ＡＰ２との距離を設定することにより、基板Ｓの縁部において、ＩＧＺＯ膜の膜厚が大きくなってしまうことを防止できる。同時に、第１走査速度Ｖ１と第２走査速度Ｖ２との比を設定することにより、基板Ｓの中央において、ＩＧＺＯ膜の膜厚が変動することを防止できる。 As described above, by setting the distance between the first acceleration position AP1 and the second acceleration position AP2, it is possible to prevent the IGZO film from increasing in thickness at the edge of the substrate S. At the same time, by setting the ratio between the first scanning speed V1 and the second scanning speed V2, it is possible to prevent the thickness of the IGZO film from changing at the center of the substrate S.
垂直磁場ゼロ領域である各エロージョン領域から放出されたスパッタ粒子ＳＰの飛行経路Ｆに沿った平面と、仮想平面Ｐｉｄ、すなわち、基板Ｓの表面Ｓａとが形成する角度が、スパッタ粒子の入射角度θである。 The angle formed by the plane formed along the flight path F of the sputtered particles SP emitted from each erosion region, which is the region of zero vertical magnetic field, and the virtual plane Pid, that is, the surface Sa of the substrate S is the incident angle θ of the sputtered particles. It is.
各遮蔽板２８ａ，２８ｂは、各エロージョン領域Ｅ１，Ｅ２から放出された複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが所定の範囲に含まれるスパッタ粒子ＳＰを形成領域Ｒ１である基板Ｓの表面Ｓａに到達させない。なお、第１遮蔽板２８ａと第２遮蔽板２８ｂとは、走査方向にて配置される位置が相互に異なるものの、基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰの制限に関わる構成は共通する。そのため、以下では、第１遮蔽板２８ａを詳しく説明し、第２遮蔽板２８ｂの説明を省略する。 Each of the
磁気回路２５が第１位置Ｐ１に配置されるとき、走査方向における第１エロージョン領域Ｅ１と第１遮蔽板２８ａとの間の距離が、最も小さくなる。そのため、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、第１遮蔽板２８ａに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θ１の範囲が最も大きくなる。第１遮蔽板２８ａは、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θ１が例えば６０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。 When the
一方、磁気回路２５が第２位置Ｐ２に配置されるとき、走査方向における第１エロージョン領域Ｅ１と第１遮蔽板２８ａとの間の距離が、最も大きくなる。そのため、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、第１遮蔽板２８ａに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θ２の範囲が最も小さくなる。第１遮蔽板２８ａは、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θ２が３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。 On the other hand, when the
すなわち、第１遮蔽板２８ａは、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、走査方向における磁気回路２５の位置に関わらず、入射角度θが３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。 That is, the
ここで、第１エロージョン領域Ｅ１から放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、カソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰは、第１エロージョン領域Ｅ１と隣り合う第２エロージョン領域Ｅ２に向けて飛行しない。そのため、飛行経路Ｆが、他のエロージョン領域からスパッタ粒子の飛行する空間に向けて高さ方向に沿って延びるＢ⊥０の領域を通らない。それゆえに、スパッタ粒子ＳＰがプラズマに含まれる酸素の活性種と反応する確率が小さくなり、このスパッタ粒子ＳＰで構成されたＩＧＺＯ膜にて単位厚さや単位面積あたりの酸素の密度が小さくなる。これにより、ＩＧＺＯ膜の面内において膜の組成にばらつきが生じる。 Here, among the sputtered particles SP emitted from the first erosion region E1, a plurality of sputtered particles SP emitted in the direction toward the
一方、スパッタ粒子ＳＰの入射角度θが小さいほど、プラズマ密度の高い領域であるＢ⊥０の領域を超えてから、スパッタ粒子ＳＰが基板Ｓに到達するまでの飛行距離が大きくなる。そのため、スパッタ粒子ＳＰが、プラズマ密度の高い領域であるＢ⊥０の領域を超えた空間にて、スパッタガス等の活性種以外の粒子と衝突する回数が多くなる。これにより、ＩＧＺＯ膜を構成するスパッタ粒子ＳＰのエネルギーにばらつきが生じるため、形成されたＩＧＺＯ膜にて膜密度にばらつきが生じる。結果として、入射角度θの小さいスパッタ粒子ＳＰがＩＧＺＯ膜に含まれるほど、化合物膜の膜特性にばらつきが生じる。 On the other hand, the smaller the incident angle θ of the sputtered particles SP, the longer the flight distance from when the sputtered particles SP reach the substrate S after exceeding the region of B⊥0 where the plasma density is high. Therefore, the number of times that the sputtered particles SP collide with particles other than active species such as sputter gas in a space beyond the region of B⊥0, which is a region having a high plasma density, increases. As a result, the energy of the sputtered particles SP constituting the IGZO film varies, so that the film density of the formed IGZO film varies. As a result, the more the sputtered particles SP having a smaller incident angle θ are included in the IGZO film, the more the film characteristics of the compound film vary.
この点で、第１遮蔽板２８ａは、入射角度θが３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させないため、酸素の含まれる量や膜密度が小さいＩＧＺＯ膜が形成され難くなる。結果として、ＩＧＺＯ膜の単位厚さや単位面積での組成や膜密度のばらつきが抑えられる。 At this point, since the
一方、第２遮蔽板２８ｂは、終了位置Ｅｎから開始位置Ｓｔに向けてカソードユニット２２が走査方向に沿って移動するとき、第２エロージョン領域Ｅ２からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。そのため、ＩＧＺＯ膜の単位厚さや単位面積での組成や膜密度のばらつきが抑えられる。 On the other hand, when the
カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに配置され、図４に示されるように、カソード装置１８がＩＧＺＯ膜の形成領域Ｒ１に向けてスパッタ粒子ＳＰの放出を開始するとき、磁気回路２５は第１位置Ｐ１に配置される。このとき、走査方向における形成領域Ｒ１の２つの端部のうち、スパッタ粒子ＳＰが先に到達する第１端部Ｒｅ１と、走査方向におけるターゲット２３の２つの端部のうち、形成領域Ｒ１に近い第１端部２３ｅ１との間の距離Ｄ１が１５０ｍｍ以上である。そのため、ターゲット２３に直流電力が供給されたときにターゲット２３から放出されたスパッタ粒子ＳＰのほとんどが、スパッタ粒子ＳＰの入射角度θに関わらず基板Ｓに到達し難くなる。 When the
カソードユニット２２が走査方向に沿って移動すると、まず、ターゲット２３から放出され基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰは、第１遮蔽板２８ａによって入射角度θが３０°よりも大きいスパッタ粒子ＳＰに限られる。 When the
しかも、第１エロージョン領域Ｅ１は、第２エロージョン領域Ｅ２と比べて形成領域Ｒ１からの距離が小さいため、基板Ｓの各部分に最初に到達するスパッタ粒子ＳＰは、第１エロージョン領域Ｅ１から放出されたスパッタ粒子ＳＰである確率が高い。そのため、ＩＧＺＯ膜の初期層は、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出され、かつ、入射角度θが３０°よりも大きいスパッタ粒子ＳＰである確率が高い。それゆえに、ＩＧＺＯ膜の初期層にて膜の組成がばらつくことが抑えられる。 Moreover, since the first erosion region E1 has a smaller distance from the formation region R1 than the second erosion region E2, the sputtered particles SP that first reach each part of the substrate S are emitted from the first erosion region E1. The probability of being sputtered particles SP is high. Therefore, the initial layer of the IGZO film is likely to be sputtered particles SP emitted from the first erosion region E1 in the direction toward the
また、ＩＧＺＯ膜の形成が開始されるとき、磁気回路走査部２９が、磁気回路２５を第１位置Ｐ１に配置する。そのため、磁気回路２５が第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間の他の位置に配置される場合と比べて、磁気回路２５の形成する第１エロージョン領域Ｅ１と、第１遮蔽板２８ａとの間の走査方向における距離が最も小さくなる。それゆえに、第１遮蔽板２８ａに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θの範囲が最も大きくなり、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１の近傍には、磁気回路２５が他の位置に配置される場合と比べて、入射角度θがより大きいスパッタ粒子ＳＰが到達する。結果として、ＩＧＺＯ膜における組成のばらつきがより抑えられる。 When the formation of the IGZO film is started, the magnetic
図６に示されるように、カソードユニット２２が、形成領域Ｒ１と対向する対向領域Ｒ２を走査されるとき、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出されたスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰは、基板Ｓに到達しない。加えて、第２エロージョン領域Ｅ２からカソードユニット２２の向かう方向とは反対の方向に放出されたスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度が３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰも、第２遮蔽板２８ｂのために基板Ｓに到達しない。 As shown in FIG. 6, when the
これにより、第１エロージョン領域Ｅ１から放出されて、最初に基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰに続いて基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰも、入射角度θが３０°よりも大きいスパッタ粒子ＳＰに限られる。結果として、ＩＧＺＯ膜が、入射角度θの制限されたスパッタ粒子ＳＰのみによって形成されるため、ＩＧＺＯ膜の厚さ方向の全体で、単位厚さや単位面積での組成のばらつきが抑えられる。 As a result, the sputtered particles SP released from the first erosion region E1 and reaching the substrate S first after reaching the substrate S are also limited to the sputtered particles SP having the incident angle θ larger than 30 °. Can be As a result, since the IGZO film is formed only by the sputtered particles SP having the limited incident angle θ, the variation in the composition in the unit thickness or unit area in the thickness direction of the IGZO film is suppressed.
図７に示されるように、カソードユニット２２が終了位置Ｅｎに配置されるとき、走査方向における形成領域Ｒ１の２つの端部のうち、スパッタ粒子ＳＰが後に到達する第２端部Ｒｅ２と、ターゲット２３の第２端部２３ｅ２との間の距離Ｄ１が走査方向にて１５０ｍｍ以上である。そのため、カソードユニット２２が終了位置Ｅｎから開始位置Ｓｔに向けて走査されるとき、ターゲット２３から放出されるスパッタ粒子ＳＰのほとんどが基板Ｓに到達しない状態から、カソードユニット２２の走査が開始される。それゆえに、形成領域Ｒ１の第２端部２３ｅ２に到達するスパッタ粒子ＳＰが、形成領域Ｒ１における他の部位と異なることが抑えられる。結果として、ＩＧＺＯ膜の組成が走査方向にてばらつくことが抑えられる。 As shown in FIG. 7, when the
また、カソードユニット２２が終了位置Ｅｎに配置された状態で、ターゲット２３への直流電力の供給が停止され、そして、カソードユニット２２が終了位置に配置された状態で、直流電力の供給が再開されても、基板Ｓには、直流電力が再開されたときのスパッタ粒子ＳＰがほとんど到達しない。そのため、ＩＧＺＯ膜の組成が単位厚さや単位面積でばらつくことが抑えられる。 Further, the supply of the DC power to the
本実施形態においては、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１と、ターゲット２３の第１端部２３ｅ１との間の距離Ｄ１が走査方向にて１５０ｍｍ以上であるため、ＩＧＺＯ膜の形成初期の分子層にて、膜の組成がばらつくことが抑えられる。結果として、ＩＧＺＯ膜とＩＧＺＯ膜以外の他の部材との境界にてＩＧＺＯ膜の特性がばらつくことが抑えられる。 In the present embodiment, since the distance D1 between the first end Re1 of the formation region R1 and the first end 23e1 of the
第１遮蔽板２８ａは、開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けてカソードユニット２２が走査されるとき、第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。そのため、形成領域Ｒ１に最初に到達するスパッタ粒子ＳＰは入射角度θが３０°よりも大きいスパッタ粒子ＳＰに限られるため、ＩＧＺＯ膜の形成初期における単位厚さや単位面積での組成のばらつきが抑えられる。 When the
第２遮蔽板２８ｂは、第２エロージョン領域Ｅ２からカソードユニット２２の向かう方向とは反対の方向に放出されたスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度が３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。そのため、第１エロージョン領域Ｅ１から放出されて、最初に基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰに続いて基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰも、入射角度θが３０°よりも大きいスパッタ粒子ＳＰに限られる。結果として、ＩＧＺＯ膜が、入射角度θの制限されたスパッタ粒子ＳＰのみによって形成されるため、ＩＧＺＯ膜の厚さ方向の全体で、単位厚さや単位面積での組成のばらつきが抑えられる。 The
ＩＧＺＯ膜の形成が開始されるとき、磁気回路走査部２９が、磁気回路２５を第１位置Ｐ１に配置する。そのため、磁気回路２５が第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間の他の位置に配置される場合と比べて、磁気回路２５の形成する第１エロージョン領域Ｅ１と、第１遮蔽板２８ａとの間の走査方向における距離が最も小さくなる。それゆえに、第１遮蔽板２８ａに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θの範囲が最も大きくなり、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１の近傍には、磁気回路２５が他の位置に配置される場合と比べて、入射角度θのより大きいスパッタ粒子ＳＰが到達する。結果として、ＩＧＺＯ膜における組成のばらつきがより抑えられる。 When the formation of the IGZO film is started, the magnetic
ターゲット２３が対向領域Ｒ２を１回通過するとき、磁気回路２５が第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向けて１回走査されることで、ターゲット２３に対する磁気回路の相対速度が変わらない。そのため、ターゲット２３の走査方向において、化合物膜の厚さにばらつきが生じることが抑えられる。 When the
本実施形態においては、距離Ｄ１と距離Ｄ２、第１減速位置ＢＰ１と第１加速位置ＡＰ１、第２減速位置ＢＰ２と第２加速位置ＡＰ２、開始位置Ｓｔと終了位置Ｅｎが、いずれも走査方向において基板Ｓの中心に対して対称に配置される構成を例示したが、基板Ｓにおける膜厚等の膜特性にしたがって、これらを非対称に設定することもできる。あるいは、距離Ｄ１と距離Ｄ２、第１減速位置ＢＰ１と第１加速位置ＡＰ１、第２減速位置ＢＰ２と第２加速位置ＡＰ２、開始位置Ｓｔと終了位置Ｅｎの関係のうち、選択された関係のみが対称となるように設定し、それ以外を非対称に設定することもできる。
具体的には、第１加速位置ＡＰと第２加速位置ＡＰ２との距離を１０とし、第２減速位置ＢＰ２と第１減速位置ＢＰ１との距離を８として、その比率を設定することなどが例示できる。In the present embodiment, the distance D1 and the distance D2, the first deceleration position BP1 and the first acceleration position AP1, the second deceleration position BP2 and the second acceleration position AP2, the start position St and the end position En are all in the scanning direction. Although the configuration symmetrically arranged with respect to the center of the substrate S has been illustrated, these may be set asymmetrically according to film characteristics such as the film thickness of the substrate S. Alternatively, only the selected relationship among the relationship between the distance D1 and the distance D2, the relationship between the first deceleration position BP1 and the first acceleration position AP1, the relationship between the second deceleration position BP2 and the second acceleration position AP2, and the start position St and the end position En is described. It can be set to be symmetrical, and the rest can be set to be asymmetrical.
Specifically, the distance between the first acceleration position AP and the second acceleration position AP2 is set to 10, the distance between the second deceleration position BP2 and the first deceleration position BP1 is set to 8, and the ratio is set. it can.
以下、本発明の第２実施形態に係るスパッタリング方法を、図面に基づいて説明する。
図８は、本実施形態におけるカソードユニットの構成を模式的に示す構成図である。本実施形態は、ターゲットの個数に関する点で、上述した第１実施形態と異なる。これ以外の上述した第１実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。Hereinafter, a sputtering method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 8 is a configuration diagram schematically showing the configuration of the cathode unit in the present embodiment. This embodiment is different from the above-described first embodiment in the number of targets. The other components corresponding to those of the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
［カソードユニット２２の構成］
本実施形態において、カソードユニット２２は、図８に示すように、第１カソード２２Ａと第２カソード２２Ｂとを有している。第１カソード２２Ａと第２カソード２２Ｂとの各々は、ターゲット２３、バッキングプレート２４、磁気回路２５、および、磁気回路走査部２９を備えている。第１カソード２２Ａと第２カソード２２Ｂとでは、各ユニットの有するターゲット２３が、走査方向に沿って並べられ、２つのターゲット２３の表面２３ａの各々は、仮想平面Ｐｉｄと平行な同一の平面に含まれる。
カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに配置されるとき、第１カソード２２Ａは、第２カソード２２Ｂよりも走査方向にて形成領域Ｒ１に近い。また、第１カソード２２Ａと第２カソード２２Ｂとでは、各バッキングプレート２４が、１つの交流電源２６Ａに対して並列に接続している。
ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第１カソード２２Ａと第２カソード２２Ｂとの間に設定される。[Configuration of Cathode Unit 22]
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
When the
A midpoint 23e3 (center position) of the
カソードユニット２２は、カソードユニット２２を走査方向に移動させる走査部２７を備え、走査部２７は、第１カソード２２Ａと第２カソード２２Ｂとが連結された状態で、カソードユニット２２を走査方向に沿って移動させる。 The
この際、カソードユニット２２は、図５に示す第１実施形態と同様に、その速度が、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が開始位置Ｓｔから第１加速位置ＡＰ１に到達するまで加速して、第１走査速度Ｖ１となるようにする。その後、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第１加速位置ＡＰ１から第２加速位置ＡＰ２に到達するまで、第１走査速度Ｖ１で等速に移動する。そして、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２加速位置ＡＰ２に到達した状態において、第２走査速度Ｖ２まで加速する。 At this time, as in the first embodiment shown in FIG. 5, the
ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２加速位置ＡＰ２から第２減速位置ＢＰ２に到達するまで、第２走査速度Ｖ２で等速に移動する。 Until the middle point 23e3 (center position) of the
そして、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２加速位置ＡＰ２に到達した状態において、第１走査速度Ｖ１まで減速する。その後、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２減速位置ＢＰ２から第１減速位置ＢＰ１に到達するまで、第１走査速度Ｖ１で等速に移動する。最後に、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第１減速位置ＢＰ１から終了位置Ｅｎに到達するまで減速して停止し、走査を終了する。 Then, in a state where the middle point 23e3 (center position) of the
カソードユニット２２は、第１遮蔽板２８ａと第２遮蔽板２８ｂとを備え、第１遮蔽板２８ａは、カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに配置された状態で、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１と、第１カソード２２Ａの有するターゲット２３の第１端部２３ｅ１との間に配置される。一方、第２遮蔽板２８ｂは、カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに配置された状態で、第２カソード２２Ｂの有するターゲット２３の第２端部２３ｅ２よりも形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１から離れた位置に配置される。 The
各遮蔽板２８ａ，２８ｂは、第１カソード２２Ａおよび第２カソード２２Ｂの各エロージョン領域Ｅ１，Ｅ２から放出された複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが所定の範囲に含まれるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。なお、第１遮蔽板２８ａと第２遮蔽板２８ｂとは、走査方向にて配置される位置が相互に異なるものの、基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰの制限に関わる構成は共通する。そのため、以下では、第２遮蔽板２８ｂを詳しく説明し、第１遮蔽板２８ａの説明を省略する。 Each of the
磁気回路２５が第１位置Ｐ１に配置されるとき、走査方向における第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１と第２遮蔽板２８ｂとの間の距離が、最も大きくなる。そのため、第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向とは反対の方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、第２遮蔽板２８ｂに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θ３の範囲が最も小さくなる。第２遮蔽板２８ｂは、第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向とは反対の方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θ３が９°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。 When the
ここで、第１エロージョン領域Ｅ１から放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、カソードユニット２２の向かう方向とは反対の方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰは、第１カソード２２Ａの第２エロージョン領域Ｅ２、および、第２カソード２２Ｂの各エロージョン領域に向けて飛行する。そのため、第１エロージョン領域Ｅ１から放出された複数のスパッタ粒子ＳＰの飛行経路Ｆは、基板Ｓに到達するまでにプラズマ密度の高い領域を通る。しかしながら、入射角度θ３が９°以下であるスパッタ粒子ＳＰでは、入射角度θがより大きいスパッタ粒子ＳＰと比べて、他のエロージョン領域から高さ方向に沿って延びるＢ⊥０の領域を超えてから、基板Ｓに到達するまでの飛行距離が長くなる。そのため、プラズマ密度の高い領域であるＢ⊥０の領域を超えた空間にて、スパッタ粒子ＳＰがスパッタガス等の活性種以外の粒子との衝突する回数が大きくなる。それゆえに、スパッタ粒子ＳＰの有するエネルギーが小さくなり、入射角度θの小さいスパッタ粒子ＳＰによって形成されたＩＧＺＯ膜では、膜密度が小さくなる。結果として、ＩＧＺＯ膜の膜密度が理論密度から離れるため、ＩＧＺＯ膜の膜特性が低くなる。 Here, among the sputtered particles SP emitted from the first erosion region E1, the plurality of sputtered particles SP emitted in the direction opposite to the direction toward the
なお、第２遮蔽板２８ｂは、第２カソード２２Ｂの磁気回路２５が第１位置Ｐ１に配置されるとき、第１実施形態における第２遮蔽板２８ｂと同様、第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２から放出される複数のスパッタ粒子ＳＰの一部を基板Ｓに到達させない。すなわち、第２遮蔽板２８ｂは、第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２からカソードユニット２２の向かう方向とは反対の方向に放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θ２が３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。そのため、ＩＧＺＯ膜の単位厚さや単位面積での組成のばらつきが抑えられる。 When the
一方、２つの磁気回路２５の各々が第２位置Ｐ２に配置されるとき、走査方向における第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２と第１遮蔽板２８ａとの間の距離が、最も大きくなる。そのため、第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子のうち、第１遮蔽板２８ａに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θ３の範囲が最も小さくなる。すなわち、第１遮蔽板２８ａは、第２遮蔽板２８ｂと同様、第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子のうち、入射角度θ３が９°以下であるスパッタ粒子を基板Ｓに到達させない。 On the other hand, when each of the two
また、第１遮蔽板２８ａは、第１カソード２２Ａの磁気回路２５が第２位置Ｐ２に配置されるとき、第１実施形態における第１遮蔽板２８ａと同様、第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１から放出される複数のスパッタ粒子ＳＰの一部を基板Ｓに到達させない。すなわち、第１遮蔽板２８ａは、第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向に放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θ２が３０°以下であるスパッタ粒子ＳＰを基板Ｓに到達させない。 Further, when the
本実施形態においても、第１加速位置ＡＰ１と第２加速位置ＡＰ２との距離を設定することにより、基板Ｓの縁部において、ＩＧＺＯ膜の膜厚が大きくなってしまうことを防止できる。同時に、第１走査速度Ｖ１と第２走査速度Ｖ２との比を設定することにより、基板Ｓの中央において、ＩＧＺＯ膜の膜厚が変動することを防止できる。 Also in the present embodiment, by setting the distance between the first acceleration position AP1 and the second acceleration position AP2, it is possible to prevent the IGZO film from increasing in thickness at the edge of the substrate S. At the same time, by setting the ratio between the first scanning speed V1 and the second scanning speed V2, it is possible to prevent the thickness of the IGZO film from changing at the center of the substrate S.
第１遮蔽板２８ａおよび第２遮蔽板２８ｂが、入射角度が９°以下であるスパッタ粒子を形成領域に到達させないため、ＩＧＺＯ膜の膜密度が小さくなることが抑えられる。 Since the
以下、本発明の第３実施形態に係るスパッタリング方法を、図面に基づいて説明する。
図９は、本実施形態におけるスパッタチャンバの構成を模式的に示す構成図である。図１０は、本実施形態におけるスパッタリングの作用を説明するための図である。図１１は、本実施形態におけるスパッタリングの作用を説明するための図である。
本実施形態は、スパッタチャンバ１３の備えるカソードユニットの個数に関する点で、上述した第１および第２実施形態と異なる。これ以外の上述した第１および第２実施形態と対応する構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。Hereinafter, a sputtering method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 9 is a configuration diagram schematically showing the configuration of the sputtering chamber in the present embodiment. FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of sputtering in the present embodiment. FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of sputtering in the present embodiment.
This embodiment is different from the first and second embodiments in that the number of cathode units provided in the sputtering
［スパッタチャンバ１３の構成］
本実施形態においては、カソード装置１８が、第１ユニット３１と第２ユニット３２とを備えている。第１ユニット３１および第２ユニット３２は、開始位置Ｓｔに配置された状態で、走査方向にて形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１に近い位置からこの順に並んでいる。
第１ユニット３１および第２ユニット３２の各々は、ターゲット２３、バッキングプレート２４、磁気回路２５、直流電源２６Ｄ、第１遮蔽板２８ａ、および、第２遮蔽板２８ｂを備え、２つのカソードユニットでは、ターゲット２３が、走査方向に沿って並んでいる。第１ユニット３１および第２ユニット３２は、１つの走査部２７によって、走査方向に沿って対向領域Ｒ２を個別に走査される。なお、第１ユニット３１および第２ユニット３２の各々は、第１実施形態のカソードユニット２２と同様、磁気回路走査部２９も備えている。[Configuration of Sputter Chamber 13]
In the present embodiment, the
Each of the
第１ユニット３１と第２ユニット３２とでは、各々が有するターゲット２３の形成材料にて主たる成分が相互に異なる。第１ユニット３１は、例えば、主たる成分が酸化シリコンであるターゲット２３を有し、第２ユニット３２は、例えば、主たる成分が酸化ニオブであるターゲット２３を有している。なお、各ターゲット２３では、例えば、形成材料のうちの９５質量％が酸化シリコンあるいは酸化ニオブであり、好ましくは９９質量％以上が酸化シリコンもしくは酸化ニオブである。 The main components of the
第１ユニット３１および第２ユニット３２が開始位置Ｓｔに配置されるとき、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１と、第１ユニット３１が有するターゲット２３の第１端部２３ｅ１との間の距離は、１５０ｍｍ以上である。
また、第１ユニット３１および第２ユニット３２において、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）がそれぞれ設定されている。When the
In the
ここでは、形成領域Ｒ１である基板Ｓの表面Ｓａに酸化シリコン膜と酸化ニオブ膜との積層膜が形成される場合を、スパッタチャンバ１３の作用の一例として説明する。 Here, a case where a stacked film of a silicon oxide film and a niobium oxide film is formed on the surface Sa of the substrate S, which is the formation region R1, will be described as an example of the operation of the sputtering
図９に示されるように、カソード装置１８が積層膜の形成を開始するとき、開始位置Ｓｔに配置された第１ユニット３１が、スパッタ粒子ＳＰの放出を開始する。このとき、走査方向における形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１と、ターゲット２３の第１端部２３ｅ１との間の距離Ｄ１が１５０ｍｍ以上である。そのため、ターゲット２３に直流電力が供給されたとき、ターゲット２３から放出されたスパッタ粒子ＳＰのほとんどが、スパッタ粒子ＳＰの入射角度θに関わらず基板Ｓに到達し難くなる。それゆえに、酸化シリコン膜の形成初期の分子層にて、膜の組成がばらつくことが抑えられる。 As shown in FIG. 9, when the
図１０に示されるように、第１ユニット３１が走査方向に沿って移動することにより、第１ユニット３１のエロージョン領域が、形成領域Ｒ１と対向する対向領域Ｒ２を走査方向に沿って走査される。 As shown in FIG. 10, when the
この際、第１ユニット３１は、図５に示す第１実施形態と同様に、その速度が、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が開始位置Ｓｔから第１加速位置ＡＰ１に到達するまで加速して、第１走査速度Ｖ１となるようにする。その後、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第１加速位置ＡＰ１から第２加速位置ＡＰ２に到達するまで、第１走査速度Ｖ１で等速に移動する。そして、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２加速位置ＡＰ２に到達した状態において、第２走査速度Ｖ２まで加速する。 At this time, similarly to the first embodiment shown in FIG. 5, the
ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２加速位置ＡＰ２から第２減速位置ＢＰ２に到達するまで、第２走査速度Ｖ２で等速に移動する。 Until the middle point 23e3 (center position) of the
そして、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２加速位置ＡＰ２に到達した状態において、第１走査速度Ｖ１まで減速する。その後、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２減速位置ＢＰ２から第１減速位置ＢＰ１に到達するまで、第１走査速度Ｖ１で等速に移動する。最後に、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第１減速位置ＢＰ１から終了位置Ｅｎに到達するまで減速して停止し、走査を終了する。 Then, in a state where the middle point 23e3 (center position) of the
この際、基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰは、第１遮蔽板２８ａおよび第２遮蔽板２８ｂによって、入射角度θが３０°よりも大きいスパッタ粒子ＳＰに限られる。そのため、酸化シリコン膜の初期層にて、膜の組成がばらつきことが抑えられる。 At this time, the sputtered particles SP reaching the substrate S are limited to the sputtered particles SP whose incident angle θ is larger than 30 ° by the
図１１に示されるように、第１ユニット３１が走査方向に沿って移動して終了位置Ｅｎに到達すると、開始位置Ｓｔに配置された第２ユニット３２が、スパッタ粒子ＳＰの放出を開始する。第１ユニット３１が終了位置Ｅｎに配置されるとき、第１ユニット３１が有するターゲット２３の第２端部２３ｅ２と、形成領域Ｒ１の第２端部Ｒｅ２との間の距離Ｄ１は、１５０ｍｍ以上である。なお、走査部２７が、第１ユニット３１を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査する間にわたって、走査部２７は、第２ユニット３２を走査しない。 As shown in FIG. 11, when the
第２ユニット３２が、開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って移動する。これにより、第２ユニット３２のエロージョン領域が、形成領域Ｒ１と対向する対向領域Ｒ２を走査方向に沿って走査される。 The
この際、第２ユニット３２は、図５に示す第１実施形態と同様に、その速度が、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が開始位置Ｓｔから第１加速位置ＡＰ１に到達するまで加速して、第１走査速度Ｖ１となるようにする。その後、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第１加速位置ＡＰ１から第２加速位置ＡＰ２に到達するまで、第１走査速度Ｖ１で等速に移動する。そして、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２加速位置ＡＰ２に到達した状態において、第２走査速度Ｖ２まで加速する。 At this time, as in the first embodiment shown in FIG. 5, the
ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２加速位置ＡＰ２から第２減速位置ＢＰ２に到達するまで、第２走査速度Ｖ２で等速に移動する。 Until the middle point 23e3 (center position) of the
そして、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２加速位置ＡＰ２に到達した状態において、第１走査速度Ｖ１まで減速する。その後、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第２減速位置ＢＰ２から第１減速位置ＢＰ１に到達するまで、第１走査速度Ｖ１で等速に移動する。最後に、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が第１減速位置ＢＰ１から終了位置Ｅｎに到達するまで減速して停止し、走査を終了する。 Then, in a state where the middle point 23e3 (center position) of the
この際、第１ユニット３１と同様、基板Ｓに到達するスパッタ粒子ＳＰは、第１遮蔽板２８ａおよび第２遮蔽板２８ｂによって、入射角度θが３０°よりも大きいスパッタ粒子ＳＰに限られる。そのため、酸化ニオブ膜の初期層にて、膜の組成がばらつくことが抑えられる。なお、第２ユニット３２が終了位置Ｅｎに配置されるとき、第２ユニット３２が有するターゲット２３の第２端部２３ｅ２と、形成領域Ｒ１の第２端部Ｒｅ２との間の距離Ｄ１は、１５０ｍｍ以上である。また、走査部２７が、第２ユニット３２を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査する間にわたって、走査部２７は、第１ユニット３１を走査しない。 At this time, similarly to the
本実施形態によれば、上述した第１および第２実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、酸化シリコン膜と酸化ニオブ膜とから構成される積層膜において、酸化シリコン膜における基板Ｓとの境界の組成がばらつくことが抑えられ、酸化ニオブ膜における酸化シリコン膜との境界の組成がばらつくことが抑えられる。 According to the present embodiment, the same effects as those of the above-described first and second embodiments can be obtained, and in the laminated film including the silicon oxide film and the niobium oxide film, And the composition of the boundary between the niobium oxide film and the silicon oxide film is suppressed.
なお、上述した各実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。 Each of the above-described embodiments can be appropriately modified and implemented as described below.
第１実施形態および第２実施形態では、ターゲット２３の形成材料における主たる成分が、ＩＧＺＯ以外の酸化物半導体、例えば、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化スズ、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化インジウム、および、チタン酸ストロンチウム等であってもよい。 In the first embodiment and the second embodiment, the main components in the material forming the
第１実施形態および第２実施形態では、ターゲット２３の形成材料における主たる成分が、ＩＧＺＯ以外であってもよく、インジウムを含むＩＧＺＯ以外の酸化物半導体、例えば、酸化インジウム亜鉛スズ（ＩＺＴＯ）、酸化インジウム亜鉛アンチモン（ＩＺＡＯ）、酸化インジウムスズ亜鉛（ＩＴＺＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、及び、酸化インジウムアンチモン（ＩＡＯ）等が用いられてもよい。 In the first embodiment and the second embodiment, the main component in the material for forming the
ターゲット２３の形成材料における主たる成分は、ＩＧＺＯに限らず、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、及び、酸化アルミニウム等の無機酸化物であってもよい。 The main component in the material for forming the
ターゲット２３の形成材料における主たる成分は、金属、金属化合物、及び、半導体等であってもよい。ターゲット２３の形成材料における主たる成分に単体の金属や半導体が用いられる場合には、ターゲット２３から放出されたスパッタ粒子ＳＰと、反応ガスから生成されたプラズマとの反応によって、酸化物膜や窒化物膜等の化合物膜の形成が可能である。 A main component in the material for forming the
第３実施形態のスパッタ装置が備えるスパッタチャンバ１３は、形成領域Ｒ１へのスパッタ粒子ＳＰの放出が開始されるとき、第１ユニット３１と第２ユニット３２との両方が開始位置Ｓｔに配置される構成でなくともよい。 In the sputtering
図１２に示されるように、第１ユニット３１が開始位置Ｓｔに配置され、第２ユニット３２が終了位置Ｅｎに配置される構成でもよい。こうした構成では、第１ユニット３１が開始位置Ｓｔに配置されるとき、第１ユニット３１のターゲット２３の第１端部２３ｅ１と、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１との間の走査方向における距離Ｄ１が、１５０ｍｍ以上であることが好ましい。一方、第２ユニット３２が終了位置Ｅｎに配置されるとき、第２ユニット３２のターゲット２３の第２端部２３ｅ２と、形成領域Ｒ１の第２端部Ｒｅ２との間の走査方向における距離Ｄ１が、１５０ｍｍ以上であることが好ましい。 As shown in FIG. 12, a configuration in which the
形成領域Ｒ１に積層体が形成されるとき、例えば、走査部２７が、第１ユニット３１を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って移動させる。これにより、形成領域Ｒ１には、例えば、酸化シリコン膜が形成される。そして、走査部２７が、第１ユニット３１を終了位置Ｅｎから開始位置Ｓｔに向けて走査方向に沿って移動させる。このとき、第１ユニット３１は、スパッタ粒子ＳＰを形成領域Ｒ１に放出してもよいし、放出しなくともよい。次いで、走査部２７が、第２ユニット３２を終了位置Ｅｎから開始位置Ｓｔに向けて走査方向に沿って移動させる。これにより、形成領域Ｒ１には、例えば、酸化ニオブ膜が形成される。そして、走査部２７が、第２ユニット３２を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って移動させる。このとき、第２ユニット３２は、スパッタ粒子ＳＰを形成領域Ｒ１に放出してもよいし、放出しなくともよい。 When the stacked body is formed in the formation region R1, for example, the
なお、第１ユニット３１および第２ユニット３２の各々が、スパッタ粒子ＳＰを放出しながら走査方向に沿って開始位置Ｓｔと終了位置Ｅｎとの間で移動する回数は、各ユニットが形成する化合物膜の厚さに合わせて変更することができる。 The number of times each of the
スパッタ装置１０は、１つのカソードユニット２２を有する２つのスパッタチャンバ１３を備える構成であってもよい。こうした構成では、各スパッタチャンバ１３のカソードユニット２２が、形成材料の主たる成分が相互に異なるターゲット２３を備えることによって、基板Ｓの表面Ｓａに２つの化合物膜から構成される積層体が形成される。なお、スパッタ装置１０は、１つのカソードユニット２２を有する３つ以上のスパッタチャンバ１３を備え、かつ、各カソードユニット２２の有するターゲット２３の形成材料における主たる成分が相互に異なる構成でもよい。こうした構成によれば、基板Ｓの表面Ｓａには、３つ以上の化合物膜から構成される積層体が形成される。 The
第３実施形態の第１ユニット３１は、形成材料の主たる成分が酸化シリコン以外であるターゲット２３を備えてもよいし、第２ユニット３２は、形成材料の主たる成分が酸化ニオブ以外であるターゲット２３を備えてもよい。いずれのターゲット２３も、形成材料の主たる成分が金属、金属化合物、および、半導体等のいずれであってもよい。 The
第３実施形態のスパッタチャンバ１３は、３つ以上のカソードユニット２２を備える構成でもよく、各カソードユニット２２の備えるターゲット２３の形成材料における主たる成分は、相互に異なってもよいし、同じであってもよい。 The sputtering
図１３に示されるように、第２実施形態のカソードユニット２２は、走査方向にて第１カソード２２Ａのターゲット２３と、第２カソード２２Ｂのターゲット２３との間に配置される第３遮蔽板２８ｃを備えてもよい。第３遮蔽板２８ｃにおける幅方向の突き出し幅は、第１遮蔽板２８ａおよび第２遮蔽板２８ｂと相互に異なってもよいし、同じであってもよい。第３遮蔽板２８ｃが、第３遮蔽部の一例である。なお、走査方向における第３遮蔽板２８ｃは、中点２３ｅ３（中心位置）と一致する。 As shown in FIG. 13, the
カソードユニット２２が開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎに向けて走査方向に沿って移動するとき、走査方向における第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１と第３遮蔽板２８ｃとの間の距離が、最も大きくなる。ただし、走査方向における第１エロージョン領域Ｅ１と第３遮蔽板２８ｃとの距離は、第１エロージョン領域Ｅ１と、第２遮蔽板２８ｂとの間の距離よりも小さい。そのため、第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１からカソードユニット２２の向かう方向とは反対の方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、第３遮蔽板２８ｃに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θ４の範囲は、９°よりも大きくなる。それゆえに、形成領域Ｒ１に到達する複数のスパッタ粒子ＳＰにて、飛行経路Ｆの最大値が小さくなり、スパッタ粒子ＳＰとプラズマ中の他の粒子との衝突する回数の最大値も小さくなる。結果として、スパッタ粒子ＳＰの有するエネルギーの最小値が大きくなり、ＩＧＺＯ膜の膜密度が小さくなることが抑えられる。 When the
一方、２つの磁気回路２５の各々が第２位置Ｐ２に配置されるとき、走査方向における第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２と第３遮蔽板２８ｃとの間の距離が、最も大きくなる。ただし、走査方向における第２エロージョン領域Ｅ２と、第１遮蔽板２８ａとの間の距離よりも小さい。そのため、第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２からカソードユニット２２の向かう方向に放出される複数のスパッタ粒子ＳＰのうち、第３遮蔽板２８ｃに衝突するスパッタ粒子ＳＰの入射角度θの範囲は、９°よりも大きくなる。それゆえに、第３遮蔽板２８ｃは、第２カソード２２Ｂから放出されるスパッタ粒子ＳＰに対しても、第１カソード２２Ａから放出されるスパッタ粒子ＳＰと同等に作用する。 On the other hand, when each of the two
第１実施形態から第３実施形態では、磁気回路走査部２９が、磁気回路２５を走査方向に沿って第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向けて移動させる。これに限らず、磁気回路走査部２９は、磁気回路２５を走査方向に沿って第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１に向けて移動させてもよい。この際、走査部２７がターゲット２３に対向領域Ｒ２を１回走査させるとき、磁気回路走査部２９が磁気回路２５を第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１に向けて１回走査することにより、上述の効果を得ることは可能である。 In the first to third embodiments, the magnetic
磁気回路走査部２９は、ターゲット２３の第１端部２３ｅ１と第２端部２３ｅ２との間の一部を走査方向に沿って磁気回路２５に走査させる構成でもよい。こうした構成では、走査方向における各エロージョン領域と各遮蔽部との間の距離における最大値が小さくなるため、突き出し幅のより小さい遮蔽板が、上述した各実施形態と同じ入射角度θのスパッタ粒子ＳＰを形成領域Ｒ１に到達させない。 The magnetic
第１実施形態から第３実施形態では、カソードユニット２２が磁気回路走査部２９を備える。これに限らず、カソードユニット２２は磁気回路走査部２９を備えていなくともよい、すなわち、カソードユニット２２にて、ターゲット２３に対する各エロージョン領域の位置が固定された構成でもよい。こうした構成であっても、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）が開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎまで、上述したように速度設定されることで、好適な膜厚分布を得ることが可能となる。 In the first to third embodiments, the
第２実施形態のカソードユニット２２では、第２遮蔽板２８ｂが、第１カソード２２Ａの第１エロージョン領域Ｅ１から放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが９°以下であるスパッタ粒子ＳＰを形成領域Ｒ１に到達させてもよい。また、第１遮蔽板２８ａが、第２カソード２２Ｂの第２エロージョン領域Ｅ２から放出されるスパッタ粒子ＳＰのうち、入射角度θが９°以下であるスパッタ粒子ＳＰを形成領域Ｒ１に到達させてもよい。 In the
第１実施形態から第３実施形態では、第１遮蔽板２８ａ、第２遮蔽板２８ｂが、上記の構成でなくてもよく、また、遮蔽板が設けられない構成とすることもできる。 In the first to third embodiments, the
第１実施形態から第３実施形態では、カソードユニット２２が終了位置Ｅｎに配置されるとき、形成領域Ｒ１の第２端部Ｒｅ２と、走査方向での形成領域Ｒ１の第２端部Ｒｅ２との距離が最も近いターゲット２３の第２端部２３ｅ２との距離が、１５０ｍｍでなくともよい。こうした構成であっても、カソードユニット２２が開始位置Ｓｔに配置されるとき、形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１と、走査方向での形成領域Ｒ１の第１端部Ｒｅ１との距離が最も近いターゲット２３の第２端部２３ｅ２との距離が、１５０ｍｍであれば、上述の効果を得ることができる。 According to the first to third embodiments, when the
スパッタ装置１０は、搬出入チャンバ１１、および、前処理チャンバ１２を備えていなくともよく、スパッタチャンバ１３を備えていれば、先に列記した効果を得ることは可能である。あるいは、スパッタ装置１０は、複数の前処理チャンバ１２を備える構成であってもよい。 The
基板Ｓにおける搬送方向に沿った幅、および、紙面の手前に向かう幅は、上述した大きさに限らず、適宜変更可能である。
スパッタガスは、アルゴンガス以外の希ガス、例えば、ヘリウムガス、ネオンガス、クリプトンガス、および、キセノンガスであってもよい。また、反応ガスは、酸素ガス以外の酸素を含むガスや、窒素を含むガス等であってもよく、スパッタチャンバ１３にて形成される化合物膜に合わせて変更可能である。The width of the substrate S along the transport direction and the width of the substrate S toward the front of the paper are not limited to the above-described sizes, and can be appropriately changed.
The sputtering gas may be a rare gas other than the argon gas, for example, a helium gas, a neon gas, a krypton gas, and a xenon gas. The reaction gas may be a gas containing oxygen other than oxygen gas, a gas containing nitrogen, or the like, and can be changed according to the compound film formed in the sputtering
第２実施形態のカソードユニット２２は、ターゲット２３、バッキングプレート２４、磁気回路２５、交流電源２６Ａ、および、磁気回路走査部２９から構成されるカソードを３つ以上備える構成であってもよい。 The
第３実施形態のスパッタチャンバ１３は、第２実施形態のカソードユニット２２、すなわち、第１カソード２２Ａと第２カソード２２Ｂとを備えるカソードユニット２２を２つ備える構成であってもよい。 The
ＩＧＺＯ膜を形成するときの条件は、上述の実施例にて説明した条件に限らず、他の条件でもよい。要は、基板Ｓの表面ＳａにＩＧＺＯ膜を形成することのできる条件であればよい。 The conditions for forming the IGZO film are not limited to the conditions described in the above embodiment, but may be other conditions. In short, it is sufficient that the condition is such that an IGZO film can be formed on the surface Sa of the substrate S.
図１４に示されるように、スパッタ装置は、クラスター型のスパッタ装置５０として具体化されてもよい。こうした構成では、スパッタ装置５０が、搬送ロボット５１Ｒを搭載する搬送チャンバ５１と、搬送チャンバ５１に連結される以下のチャンバを備える。すなわち、搬送チャンバ５１には、成膜前の基板をスパッタ装置５０の外部から搬入し、成膜後の基板をスパッタ装置５０の外部に搬出する搬出入チャンバ５２と、成膜に必要とされる前処理を基板に対して行う前処理チャンバ５３と、基板に化合物膜を形成するスパッタチャンバ５４とを備える。 As shown in FIG. 14, the sputtering apparatus may be embodied as a cluster
なお、上記の実施形態においては、第１加速位置ＡＰ１を第１端部Ｒｅ１よりも外側とし、第１減速位置ＢＰ１を第２端部Ｒｅ２よりも外側としたが、図１９に示すように、第１加速位置ＡＰ１を第１端部Ｒｅ１よりも基板の内側とし、第１減速位置ＢＰ１を第２端部Ｒｅ２よりも基板の内側とすることができる。この場合にも、膜厚分布改善を可能とすることができる。
ここで、図においては、第２走査速度Ｖ２：１００００ｍｍ／ｍｉｎ、５０００ｍｍ／ｍｉｎ、２５００ｍｍ／ｍｉｎのパターンを例示している。In the above-described embodiment, the first acceleration position AP1 is set outside the first end Re1, and the first deceleration position BP1 is set outside the second end Re2. However, as shown in FIG. The first acceleration position AP1 can be located inside the substrate with respect to the first end Re1, and the first deceleration position BP1 can be located inside the substrate with respect to the second end Re2. Also in this case, it is possible to improve the film thickness distribution.
Here, in the drawing, a pattern of the second scanning speed V2: 10000 mm / min, 5000 mm / min, 2500 mm / min is exemplified.
以下、本発明に係る実施例を説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described.
なお、本発明における具体例について説明する。
＜実験例１＞
ここでは、ＩＧＺＯ膜が形成されるとき、ターゲット２３の中点２３ｅ３（中心位置）を開始位置Ｓｔから終了位置Ｅｎまで走査する際に、図１５に示すように、速度設定をおこなってカソードユニット２２のエロージョン領域が、対向領域Ｒ２を１回走査された。
以下に成膜における諸元を示す。A specific example in the present invention will be described.
<Experimental example 1>
Here, when the IGZO film is formed, when the midpoint 23e3 (center position) of the
The specifications for the film formation are shown below.
・基板走査方向寸法：１５００ｍｍ
・直流電力 ： １５．１Ｗ／ｃｍ２
・アルゴンガス分圧： ０．３Ｐａ
・酸素ガス分圧 ： ０．０２Ｐａ
・基板Ｓの温度 ： １００℃
・第２走査速度Ｖ２：２５１２．７７ｍｍ／ｍｉｎ
・第１走査速度Ｖ１／第２走査速度Ｖ２：９１％
・第１加速位置ＡＰ１までの加速時間：０．２ｓｅｃ
・第１加速位置ＡＰ１と第２加速位置ＡＰ２との距離：２００ｍｍ，３００ｍｍ，４００ｍｍとして変化させた。
また、第１加速位置ＡＰ１を第２加速位置ＡＰ２と一致させたものを「台形」とした。・ Substrate scanning direction dimension: 1500mm
-DC power: 15.1 W / cm 2
・ Argon gas partial pressure: 0.3Pa
・ Oxygen gas partial pressure: 0.02Pa
・ Temperature of substrate S: 100 ° C
-Second scanning speed V2: 2512.77 mm / min
・ First scanning speed V1 / second scanning speed V2: 91%
・ Acceleration time to the first acceleration position AP1: 0.2 sec
-The distance between the first acceleration position AP1 and the second acceleration position AP2 was changed as 200 mm, 300 mm, and 400 mm.
The one in which the first acceleration position AP1 coincides with the second acceleration position AP2 is defined as a “trapezoid”.
このとき成膜されたＩＧＺＯ膜の膜厚を図１６に示す。図に、第１端部Ｒｅ１と第２端部Ｒｅ２とを示す。 FIG. 16 shows the thickness of the IGZO film formed at this time. The figure shows a first end Re1 and a second end Re2.
＜実験例２＞
さらに、図１７に示すように、第１加速位置ＡＰ１と第２加速位置ＡＰ２との距離を３００ｍｍとし、第１走査速度Ｖ１／第２走査速度Ｖ２：５０％，７５％，９１％、１００％とした。
また、第１加速位置ＡＰ１を第２加速位置ＡＰ２と一致させたものを「台形」とした。<Experimental example 2>
Further, as shown in FIG. 17, the distance between the first acceleration position AP1 and the second acceleration position AP2 is 300 mm, and the first scanning speed V1 / second scanning speed V2: 50%, 75%, 91%, 100% And
The one in which the first acceleration position AP1 coincides with the second acceleration position AP2 is defined as a “trapezoid”.
このとき成膜されたＩＧＺＯ膜の膜厚を図１８に示す。図に、第１端部Ｒｅ１と第２端部Ｒｅ２とを示す。 FIG. 18 shows the thickness of the IGZO film formed at this time. The figure shows a first end Re1 and a second end Re2.
これらの結果から、第１加速位置ＡＰ１、第２加速位置ＡＰ２、第２減速位置ＢＰ２、第１減速位置ＢＰ１、第１走査速度Ｖ１、第２走査速度Ｖ２を上記のように設定することで、膜厚分布改善が可能なことがわかる。 From these results, by setting the first acceleration position AP1, the second acceleration position AP2, the second deceleration position BP2, the first deceleration position BP1, the first scanning speed V1, and the second scanning speed V2 as described above, It can be seen that the film thickness distribution can be improved.
１０，５０…スパッタ装置
１１，５２…搬出入チャンバ
１２，５３…前処理チャンバ
１３，５４…スパッタチャンバ
１４…ゲートバルブ
１５…排気部
１６…成膜レーン
１７…回収レーン
１８…カソード装置
１９…レーン変更部
２１…ガス供給部
２２…カソードユニット
２２Ａ…第１カソード
２２Ｂ…第２カソード
２３，ＴＧ…ターゲット
２３ａ，ＴＧｓ…表面
２３ｅ１…第１端部
２３ｅ２…第２端部
２３ｅ３…中点（中心位置）
２４…バッキングプレート
２５…磁気回路
２６Ａ…交流電源
２６Ｄ…直流電源
２７…走査部
２８ａ…第１遮蔽板
２８ｂ…第２遮蔽板
２８ｃ…第３遮蔽板
２９…磁気回路走査部
３１…第１ユニット
３２…第２ユニット
５１…搬送チャンバ
５１Ｒ…搬送ロボット
ＡＰ１…第１加速位置
ＡＰ２…第２加速位置
Ｂ…マグネトロン磁場
ＢＰ１…第１減速位置
ＢＰ２…第２減速位置
Ｄ１，Ｄ２…距離
Ｅ…エロージョン領域
Ｅ１…第１エロージョン領域
Ｅ２…第２エロージョン領域
Ｅｎ…終了位置
Ｆ…飛行経路
Ｌｖ…法線
Ｐ１…第１位置
Ｐ２…第２位置
Ｐｉｄ…仮想平面
Ｒ１…形成領域
Ｒ２…対向領域
Ｒｅ１…第１端部
Ｒｅ２…第２端部
Ｓ…基板
Ｓａ…表面
ＳＰ…スパッタ粒子
Ｓｔ…開始位置
Ｔ…トレイ
Ｖ１…第１走査速度
Ｖ２…第２走査速度10, 50 ... Sputtering
24
Claims (7)
前記反応性スパッタ装置は、
成膜対象物に形成すべき化合物膜の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソード装置を備え、
前記形成領域と対向する空間が対向領域であり、
前記カソード装置が、
エロージョン領域を前記対向領域で走査する走査部と、
前記エロージョン領域が形成され、走査方向における長さが前記対向領域よりも短いターゲットと、を備え、
前記走査部が、
前記走査方向での前記形成領域の２つの端部のうち、前記スパッタ粒子が先に到達する第１端部に対して、前記走査方向における前記ターゲットの表面の中点が前記走査方向において前記形成領域の外側である開始位置から、
前記走査方向での前記形成領域の２つの端部のうち、他方の第２端部に対して、前記走査方向における前記ターゲットの前記表面の中点が前記走査方向において前記形成領域の外側である終了位置まで、前記対向領域に向けて前記エロージョン領域を走査し、
前記スパッタリング方法は、
前記走査部における前記ターゲットの速度を、前記開始位置から第１走査速度まで加速した後、さらに、第２走査速度まで加速し、その後、第１走査速度まで減速した後、前記終了位置まで走査するとともに、
前記第１走査速度から加速して前記第２走査速度になる位置が、前記第１端部よりも前記形成領域の内側とされ、
前記第２走査速度から減速されて前記第１走査速度になる位置が、前記第２端部よりも前記形成領域の内側とされる
スパッタリング方法。A sputtering method using a reactive sputtering apparatus,
The reactive sputtering device,
A cathode device that emits sputter particles toward a formation region of a compound film to be formed on a film formation target,
A space facing the formation region is a facing region,
The cathode device,
A scanning unit that scans an erosion area with the facing area;
A target in which the erosion region is formed and the length in the scanning direction is shorter than the facing region.
The scanning unit,
Of the two ends of the formation region in the scanning direction, the midpoint of the surface of the target in the scanning direction is formed in the scanning direction with respect to the first end where the sputtered particles reach first. From a starting position outside the region,
With respect to the other second end of the two ends of the formation area in the scanning direction, the midpoint of the surface of the target in the scanning direction is outside the formation area in the scanning direction. Scan the erosion area toward the facing area until an end position,
The sputtering method,
After accelerating the speed of the target in the scanning unit from the start position to the first scanning speed, further accelerating to the second scanning speed, then decelerating to the first scanning speed, and then scanning to the end position. With
A position where the second scanning speed is accelerated from the first scanning speed is located inside the formation region with respect to the first end,
A sputtering method in which a position at which the speed is reduced from the second scanning speed and reaches the first scanning speed is inside the formation region with respect to the second end.
前記第１走査速度から前記終了位置まで減速する位置が、前記第２端部よりも前記形成領域の外側とされる
請求項１に記載のスパッタリング方法。A position at which the first scanning speed is accelerated from the start position is outside the formation region with respect to the first end;
2. The sputtering method according to claim 1, wherein a position at which the speed is reduced from the first scanning speed to the end position is outside the formation region with respect to the second end. 3.
前記第１走査速度から前記終了位置まで減速する位置が、前記第２端部よりも前記形成領域の内側とされる
請求項１に記載のスパッタリング方法。A position at which the first scanning speed is accelerated from the start position is located inside the formation region with respect to the first end,
2. The sputtering method according to claim 1, wherein a position at which the speed is reduced from the first scanning speed to the end position is located inside the formation region with respect to the second end. 3.
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のスパッタリング方法。The sputtering method according to any one of claims 1 to 3, wherein the speed of the target in the scanning unit is controlled so as to be symmetric or asymmetric with respect to the center of the formation region in the scanning direction. .
請求項４に記載のスパッタリング方法。The sputtering method according to claim 4, wherein a ratio of the first scanning speed to the second scanning speed is set in a range of 0.70 to 0.95.
請求項４に記載のスパッタリング方法。The sputtering method according to claim 4, wherein a distance from the start position in the scanning direction to a position at which the second scanning speed is reached is set in a range of 200 to 400 mm.
前記形成領域の前記第１端部と前記開始位置との距離に対する比として、１．３〜２．７の範囲に設定される
請求項４に記載のスパッタリング方法。In the scanning direction, a distance from the start position to a position at which the second scanning speed is obtained is:
The sputtering method according to claim 4, wherein a ratio of a distance between the first end of the formation region and the start position is set in a range of 1.3 to 2.7.
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