KR20160115717A

KR20160115717A - 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 방법

Info

Publication number: KR20160115717A
Application number: KR1020160028311A
Authority: KR
Inventors: 가즈토 오자키; 히데키 데라이
Original assignee: 가부시키가이샤 스크린 홀딩스
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2016-10-06
Also published as: CN106011760B; CN106011760A

Abstract

(과제) 고평탄도 또한 저저항률인 ITO 막을 성막하는 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 방법을 제공한다.
(해결 수단) 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에 공급되는 스퍼터 전력이 1.5 kW/m 이하이다. 이 때문에, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태에서 성막되는 ITO 막의 평탄도는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 양태에서 성막되는 ITO 막의 평탄도에 비해 높아진다. 그 결과, 본 발명에서는, 고평탄도의 ITO 막을 성막할 수 있어 바람직하다. 또, ITO 막의 저항률이 120 μΩ㎝ 이하의 저저항률이 되어 바람직하다.

Description

스퍼터링 장치 및 스퍼터링 방법{SPUTTERING APPARATUS AND SPUTTERING METHOD}

본 발명은, 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 방법에 관한 것이다.

유기 EL 소자의 투명 전극 (양극) 으로는 일반적으로 ITO (Indium Tin Oxide) 막이 사용된다.

ITO 막의 평탄도가 낮은 경우, ITO 막의 돌기 부분이 유기 EL 형성층의 일부를 그 두께 방향으로 뚫는 경우가 있다. 그 결과, 뚫린 지점이 유기 EL 발광면의 다크 스폿이 되고, 그 다크 스폿에 있어서 광량이 줄거나 또는 없어지는 사태가 생긴다. ITO 막의 평탄도가 특히 낮은 경우, ITO 막의 돌기 부분이 유기 EL 형성층 (복층) 전부를 관통하는 경우가 있다. 그 결과, 이 관통 지점에 있어서 유기 EL 소자의 양극과 음극의 단락이 발생하는 사태가 생긴다.

또, ITO 막의 전기 저항률이 높은 경우, ITO 막의 전기 저항률이 낮은 경우보다 두꺼운 막 두께로 ITO 막을 성막할 필요가 생긴다. 그 결과, ITO 막에 있어서의 광의 투과율이 저하되어, 유기 EL 발광면 전체의 광량이 저하되는 사태가 생긴다.

일본 특허공보 제3865358호 일본 특허공보 제3797317호

이들 관점에서, 고평탄도이며 또한 저저항률인 ITO 막의 성막 기술이 요구되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 아모르퍼스 ITO 막의 성막 후에 대기 중에서 결정화 어닐을 실시하여 저저항률화하고 평탄도가 양호한 ITO 막을 생성하는 기술이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2 에는, 산화인듐 분말과 산화텅스텐 분말을 조합 (調合) 하여 얻어지는 특수한 스퍼터링·타깃재를 이용하여, 고평탄도이며 또한 저저항률인 투명 도전막을 생성하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 상기에서는 유기 EL 의 분야를 예로 들어 설명하였지만, 고평탄도이며 또한 저저항률인 ITO 막의 성막 기술은, 반도체 분야, 플랫 패널 디스플레이 분야, 태양 전지 분야 등, 유기 EL 이외의 다양한 분야에 있어서도 요구되는 기술이다.

그래서, 본 발명은, 고평탄도 또한 저저항률인 ITO 막을 성막하는 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 양태에 관련된 스퍼터링 장치는, 반송되는 기재의 주면 (主面) 에 ITO (Indium Tin Oxide) 막을 스퍼터 성막하는 스퍼터링 장치로서, 그 내부에 처리 공간을 형성하는 진공 챔버와, 상기 처리 공간에 스퍼터 가스를 공급하는 스퍼터 가스 공급부와, 상기 처리 공간에 반응성 가스를 공급하는 반응성 가스 공급부와, 상기 처리 공간 내에서 플라즈마 처리를 실행하는 적어도 1 개의 플라즈마 처리부와, 상기 적어도 1 개의 플라즈마 처리부에 대향한 적어도 1 개의 피성막 지점을 포함하는 반송 경로면을 따라 상기 기재를 반송하는 반송 기구를 구비하고, 상기 적어도 1 개의 플라즈마 처리부 각각은, 원통상이며 그 외주면이 인듐 (In), 주석 (Sn), 및, 산소 (O) 를 함유하는 타깃 재료로 피복된 2 개의 회전 캐소드를 상기 처리 공간 내에서 일정 거리를 두고 대향 배치시킨 캐소드쌍과, 상기 2 개의 회전 캐소드를 각각의 중심 축선 둘레로 회전시키는 회전부와, 상기 2 개의 회전 캐소드에 각각 1.5 kW/m 이하의 스퍼터 전력을 공급하는 스퍼터 전력 공급 수단과, 상기 2 개의 회전 캐소드의 내부에 각각 수용되어 상기 외주면 중 자신의 근방에서 자계를 형성하는 2 개의 자계 형성부와, 상기 처리 공간 중 상기 자계가 형성되어 있는 부분을 포함하는 공간에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 적어도 1 개의 LIA (Low Inductance Antenna) 와, 상기 적어도 1 개의 LIA 에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전력 공급 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 양태에 관련된 스퍼터링 장치는, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 스퍼터링 장치로서, 상기 스퍼터 전력 공급 수단은, 상기 2 개의 회전 캐소드에 1.0 kW/m 이하의 스퍼터 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3 양태에 관련된 스퍼터링 장치는, 본 발명의 제 2 양태에 관련된 스퍼터링 장치로서, 상기 스퍼터 전력 공급 수단은, 상기 2 개의 회전 캐소드에 0.5 kW/m 이상의 스퍼터 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 4 양태에 관련된 스퍼터링 장치는, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 스퍼터링 장치로서, 상기 기재를 200 ℃ 이상으로 가열하는 가열부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 5 양태에 관련된 스퍼터링 장치는, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 스퍼터링 장치로서, 상기 ITO 막은 유기 EL 소자의 양극으로서 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 6 양태에 관련된 스퍼터링 장치는, 본 발명의 제 1 양태 내지 제 5 양태 중 어느 하나에 관련된 스퍼터링 장치로서, 상기 진공 챔버 내에 있어서의 상기 반응성 가스의 농도를 측정하는 제 1 측정부와, 상기 처리 공간에 수증기를 공급하는 수증기 공급부와, 상기 진공 챔버 내에 있어서의 상기 수증기의 농도를 측정하는 제 2 측정부와, 스퍼터 성막 중의 상기 반응성 가스의 농도가 미리 설정된 제 1 목표치가 되도록 상기 제 1 측정부에 의한 측정 결과를 기초로 상기 반응성 가스 공급부를 피드백 제어하며, 또한, 스퍼터 성막 중의 상기 수증기의 농도가 미리 설정된 제 2 목표치가 되도록 상기 제 2 측정부에 의한 측정 결과를 기초로 상기 수증기 공급부를 피드백 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 7 양태에 관련된 스퍼터링 장치는, 본 발명의 제 6 양태에 관련된 스퍼터링 장치로서, 상기 반응성 가스의 농도가 상이한 조건하에서 실시된 각 성막 결과를 기초로, 성막된 ITO 막의 저항률이 제 1 임계치보다 작아질 때의 상기 반응성 가스의 농도를 상기 제 1 목표치로서 설정하는 제 1 공정과, 상기 반응성 가스의 농도를 상기 제 1 목표치로 하는 피드백 제어하에서 또한 상기 수증기의 농도가 상이한 조건하에서 실시된 각 성막 결과를 기초로, 성막된 ITO 막의 평탄도가 제 2 임계치보다 높아질 때의 상기 수증기의 농도를 상기 제 2 목표치로서 설정하는 제 2 공정이 실행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 8 양태에 관련된 스퍼터링 장치는, 본 발명의 제 7 양태에 관련된 스퍼터링 장치로서, 상기 제 1 목표치는, 상기 제 1 공정의 각 성막 결과에 있어서 ITO 막의 저항률이 가장 작아질 때의 상기 반응성 가스의 농도인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 9 양태에 관련된 스퍼터링 장치는, 본 발명의 제 7 양태에 관련된 스퍼터링 장치로서, 상기 제 2 목표치는, 상기 제 2 공정의 각 성막 결과에 있어서 ITO 막의 평탄도가 가장 높아질 때의 상기 수증기의 농도인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 10 양태에 관련된 스퍼터링 방법은, 그 내부에 처리 공간을 형성하는 진공 챔버와, 상기 처리 공간 내에서 플라즈마 처리를 실행하는 적어도 1 개의 플라즈마 처리부를 구비하는 장치를 사용하여, 반송되는 기재의 주면에 ITO (Indium Tin Oxide) 막을 스퍼터 성막하는 스퍼터링 방법으로서, 상기 적어도 1 개의 플라즈마 처리부 각각은, 원통상이며 그 외주면이 인듐 (In), 주석 (Sn), 및, 산소 (O) 를 함유하는 타깃 재료로 피복된 2 개의 회전 캐소드를 상기 처리 공간 내에서 일정 거리를 두고 대향 배치시킨 캐소드쌍과, 상기 외주면 중 자신의 근방에서 자계를 형성하는 2 개의 자계 형성부와, 상기 처리 공간 중 상기 자계가 형성되어 있는 부분을 포함하는 공간에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 적어도 1 개의 LIA (Low Inductance Antenna) 를 구비하고, 상기 방법은, 상기 처리 공간에 스퍼터 가스를 공급하는 스퍼터 가스 공급 공정과, 상기 처리 공간에 반응성 가스를 공급하는 반응성 가스 공급 공정과, 각 회전 캐소드를 각각의 중심 축선 둘레로 회전시키는 회전 공정과, 상기 각 회전 캐소드에 1.5 kW/m 이하의 스퍼터 전력을 공급하는 스퍼터 전력 공급 공정과, 상기 적어도 1 개의 LIA 에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전력 공급 공정과, 상기 적어도 1 개의 플라즈마 처리부에 대향한 적어도 1 개의 피성막 지점을 포함하는 반송 경로면을 따라 상기 기재를 반송하는 반송 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 11 양태에 관련된 스퍼터링 방법은, 본 발명의 제 10 양태에 관련된 스퍼터링 방법으로서, 상기 스퍼터 전력 공급 공정은, 상기 각 회전 캐소드에 1.0 kW/m 이하의 스퍼터 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 12 양태에 관련된 스퍼터링 방법은, 본 발명의 제 11 양태에 관련된 스퍼터링 방법으로서, 상기 스퍼터 전력 공급 공정은, 상기 각 회전 캐소드에 0.5 kW/m 이상의 스퍼터 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 13 양태에 관련된 스퍼터링 방법은, 본 발명의 제 10 양태에 관련된 스퍼터링 방법으로서, 상기 기재를 200 ℃ 이상으로 가열하는 가열 공정을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 14 양태에 관련된 스퍼터링 방법은, 본 발명의 제 10 양태에 관련된 스퍼터링 방법으로서, 상기 ITO 막은 유기 EL 소자의 양극으로서 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 15 양태에 관련된 스퍼터링 방법은, 본 발명의 제 10 양태 내지 제 14 양태 중 어느 하나에 관련된 스퍼터링 방법으로서, 상기 진공 챔버 내에 있어서의 상기 반응성 가스의 농도를 측정하는 제 1 측정 공정과, 상기 처리 공간에 수증기를 공급하는 수증기 공급 공정과, 상기 진공 챔버 내에 있어서의 상기 수증기의 농도를 측정하는 제 2 측정 공정을 구비하고, 상기 반응성 가스 공급 공정에서는, 스퍼터 성막 중의 상기 반응성 가스의 농도가 미리 설정된 제 1 목표치가 되도록, 상기 제 1 측정부에 의한 측정 결과를 기초로 상기 반응성 가스의 공급이 피드백 제어되고, 상기 수증기 공급 공정에서는, 스퍼터 성막 중의 상기 수증기의 농도가 미리 설정된 제 2 목표치가 되도록, 상기 제 2 측정부에 의한 측정 결과를 기초로 상기 수증기의 공급이 피드백 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 16 양태에 관련된 스퍼터링 방법은, 본 발명의 제 15 양태에 관련된 스퍼터링 방법으로서, 상기 제 1 목표치 및 상기 제 2 목표치를 설정하는 준비 공정으로서, 상기 반응성 가스의 농도가 상이한 조건하에서 실시된 각 성막 결과를 기초로, 성막된 ITO 막의 저항률이 제 1 임계치보다 작아질 때의 상기 반응성 가스의 농도를 상기 제 1 목표치로서 설정하는 제 1 공정과, 상기 반응성 가스의 농도를 상기 제 1 목표치로 하는 피드백 제어하에서 또한 상기 수증기의 농도가 상이한 조건하에서 실시된 각 성막 결과를 기초로, 성막된 ITO 막의 평탄도가 제 2 임계치보다 높아질 때의 상기 수증기의 농도를 상기 제 2 목표치로서 설정하는 제 2 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 17 양태에 관련된 스퍼터링 방법은, 본 발명의 제 16 양태에 관련된 스퍼터링 방법으로서, 상기 제 1 목표치는, 상기 제 1 공정의 각 성막 결과에 있어서 ITO 막의 저항률이 가장 작아질 때의 상기 반응성 가스의 농도인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 18 양태에 관련된 스퍼터링 방법은, 본 발명의 제 16 양태에 관련된 스퍼터링 방법으로서, 상기 제 2 목표치는, 상기 제 2 공정의 각 성막 결과에 있어서 ITO 막의 평탄도가 가장 높아질 때의 상기 수증기의 농도인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍이 사용된다. 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에서는, 플레이너형의 마그네트론 캐소드에 비해 성막 처리 과정에서 노듈이 잘 발생하지 않는다. 이 때문에, 본 발명에서는, 노듈의 발생 에서 기인하는 다양한 문제 (ITO 막의 저항률이 높아지는 것, 아킹 발생에 수반하여 ITO 막 중에 파티클이 생기는 것 등의 문제) 가 잘 발생하지 않는다.

또, 본 발명에서는, LIA (Low Inductance Antenna : 주식회사 EMD 의 등록 상표) 가 처리 공간 중 자계 형성부에 의해 자계가 형성되어 있는 부분을 포함하는 공간에 유도 결합 플라즈마를 발생시킨다. 이로써, LIA 에 의한 유도 결합 플라즈마가 마그네트론 캐소드쌍에 의한 스퍼터 처리에 기여한다. 이 때문에, 성막 속도가 향상되며, 또한, 보다 저항률이 낮은 ITO 막을 성막할 수 있어 바람직하다.

또, 본 발명에서는, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에 공급되는 스퍼터 전력이 1.5 kW/m 이하이다. 이 때문에, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태에서 성막되는 ITO 막의 평탄도는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 양태에서 성막되는 ITO 막의 평탄도에 비해 높아진다. 그 결과, 본 발명에서는, 고평탄도의 ITO 막을 성막할 수 있어 바람직하다. 또, ITO 막의 저항률이 120 μΩ㎝ 이하의 저저항률이 되어 바람직하다.

도 1 은, 스퍼터링 장치의 구성예를 나타내는 단면 모식도이다.
도 2 는, 플라즈마 처리부의 주변을 나타내는 단면 모식도이다.
도 3 은, 유도 결합 안테나를 나타내는 측면도이다.
도 4 는, 플라즈마 처리부의 주변을 나타내는 사시도이다.
도 5 는, 스퍼터 전력과 ITO 막의 저항률의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6 은, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태에 있어서 다섯 가지의 스퍼터 전력을 공급한 경우와, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 양태에 있어서 다섯 가지의 스퍼터 전력을 공급한 경우에 있어서의, ITO 막 표면을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 7 은, ITO 막의 퇴적 두께와 캐리어 밀도의 관계, ITO 막의 퇴적 두께와 홀 이동도의 관계, 및, ITO 막의 퇴적 두께와 저항률의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에 공급되는 직류 스퍼터 전력과 ITO 막 표면의 평탄도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9 는, 가열부에 의한 기재의 가열 온도와 ITO 막 표면의 평탄도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10 은, 제 2 실시형태에 관련된 스퍼터링 장치의 구성예를 나타내는 단면 모식도이다.
도 11 은, ITO 막의 저항률 및 ITO 막 표면의 평탄도와 처리 공간에 있어서의 각 가스의 농도의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 도면에서는 동일한 구성 및 기능을 갖는 부분에 동일한 부호가 붙여져 중복 설명이 생략된다. 또한, 이하의 실시형태는 본 발명을 구체화한 일례로, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 사례는 아니다. 또, 도면에 있어서는 이해를 용이하게 하기 위해서 각 부의 치수나 수가 과장 또는 간략화되어 도시되어 있는 경우가 있다. 또, 도면에는 방향을 설명하기 위해서 XYZ 직교 좌표축이 붙여지는 경우가 있다. 좌표축에 있어서의 +Z 방향은 연직 상방향이고, XY 평면은 수평면이다.

＜1 실시형태＞

＜1.1 스퍼터링 장치 (1) 의 전체 구성＞

도 1 은, 스퍼터링 장치 (1) 의 개략 구성을 모식적으로 나타내는 단면 모식도이다. 도 2 는, 플라즈마 처리부 (50) 및 그 주변을 나타내는 단면 모식도이다. 도 3 은, 플라즈마 처리부 (50) 의 유도 결합 안테나 (151) 의 예를 나타내는 측면도이다. 또, 도 4 는, 플라즈마 처리부 (50) 및 그 주변을 나타내는 사시도이다.

스퍼터링 장치 (1) 는, 반송되는 기재 (91) 의 주면에 ITO 막을 스퍼터 성막하는 장치이다. 기재 (91) 는, 예를 들어, 유리 기판 등에 의해 구성된다.

스퍼터링 장치 (1) 는, 챔버 (100) (진공 챔버) 와, 그 내부에 배치된 플라즈마 처리부 (50) 와, 기재 (91) 를 반송하는 반송 기구 (30) 와, 스퍼터링 장치 (1) 의 각 부를 통괄 제어하는 제어부 (190) 를 구비한다. 챔버 (100) 는, 직방체 형상의 외형을 나타내는 중공 부재이다. 챔버 (100) 는, 그 바닥판의 상면이 수평 자세가 되도록 배치되어 있다. 또, X 축 및 Y 축 각각은 챔버 (100) 의 측벽과 평행한 축이다.

스퍼터링 장치 (1) 는, 추가로, 플라즈마 처리부 (50) 의 주위를 둘러싸도록 배치된 통 형상의 차폐 부재인 침니 (60) 를 구비한다. 침니 (60) 는, 플라즈마 처리부 (50) 에서 발생하는 플라즈마 범위나 타깃으로부터 스퍼터된 스퍼터 입자의 비산 범위를 제한하는 실드로서의 기능과, 침니 내부의 분위기를 외부와 차단하는 분위기 차단 기능을 갖는다. 처리 공간 (V) 은, 침니 (60) 에 구획되어 플라즈마 처리부 (50) 를 둘러싸는 공간이다. 이 때문에, 챔버 (100) 는 내부에 처리 공간 (V) 을 갖는다.

챔버 (100) 내에는, 수평한 반송 경로면 (L) 이 침니 (60) 의 상방에 규정되어 있다. 반송 경로면 (L) 의 연장 방향은 X 축 방향이며, 기재 (91) 는 X 축 방향을 따라 반송된다.

또, 스퍼터링 장치 (1) 는, 챔버 (100) 내를 반송되는 기재 (91) 를 가열하는 판상의 가열부 (40) 를 구비한다. 가열부 (40) 는, 예를 들어, 반송 경로면 (L) 의 상측에 배치된 시즈 히터에 의해 구성된다.

챔버 (100) 중 반송 경로면 (L) 의 -X 측의 단부에는, 기재 (91) 를 챔버 (100) 내에 반입하기 위한 게이트 (160) 가 형성된다. 한편, 챔버 (100) 중 반송 경로면 (L) 의 +X 측의 단부에는, 기재 (91) 를 챔버 (100) 외로 반출하기 위한 게이트 (161) 가 형성되어 있다. 또, 챔버 (100) 의 X 방향 양 단부에는, 로드 로크 챔버나, 언로드 로크 챔버 등의 다른 챔버의 개구부가 기밀을 유지한 형태로 접속 가능하게 구성되어 있다. 각 게이트 (160, 161) 는 개폐 전환 가능하게 구성된다.

또, 챔버 (100) 에는, 고진공 배기계 (170) 가 접속되어 있어, 챔버 (100) 의 내부 공간을 진공 상태로 감압할 수 있도록 되어 있다. 고진공 배기계 (170) 는, 예를 들어, 각각 도시 생략된 진공 펌프와 배기 배관과 배기 밸브를 구비한다. 배기 배관은, 일단이 진공 펌프에 접속되고, 타단이 챔버 (100) 의 내부 공간에 연통 접속된다. 또, 배기 밸브는, 배기 배관의 경로 도중에 형성된다. 배기 밸브는, 구체적으로는, 배기 배관을 흐르는 가스의 유량을 자동 조정할 수 있는 밸브이다. 이 구성에 있어서, 진공 펌프가 작동된 상태에서 배기 밸브가 개방되면, 챔버 (100) 의 내부 공간이 배기된다. 고진공 배기계 (170) 는, 처리 공간 (V) 내의 압력을 소정의 프로세스압으로 유지하도록 제어부 (190) 에 의해 제어된다.

반송 기구 (30) 는, 챔버 (100) 의 내부에 있어서, Y 방향에 있어서 반송 경로면 (L) 을 사이에 두고 대향 배치된 반송 롤러 (31) 의 복수의 쌍과, 이들을 동기시켜 회전 구동시키는 구동부 (도시 생략) 를 포함하여 구성된다. 반송 롤러 (31) 는, 반송 경로면 (L) 의 연장 방향인 X 방향을 따라 복수 쌍 형성된다. 또한, 도 1 에서는, 2 쌍의 반송 롤러 (31) 의 도시 앞측 (-Y 측) 에 위치하는 2 개의 롤러가 그려져 있다.

기재 (91) 는, 캐리어 (90) 의 하면에 형성된 도시 생략된 클로 형상 부재 등에 의해 캐리어 (90) 아래에 착탈 가능하게 유지되어 있다. 캐리어 (90) 는, 판상의 트레이 등에 의해 구성되어 있다. 또한, 캐리어 (90) 에 있어서의 기재 (91) 의 유지 양태는, 본 실시형태의 양태 외에도 다양한 양태를 채용할 수 있다. 예를 들어, 상하 방향으로 관통하는 중공부를 갖는 판상 트레이의 그 중공부에 기재 (91) 를 끼워 넣음으로써, 기재 (91) 의 하면을 성막 가능한 상태에서 그 기재 (91) 를 유지하는 양태여도 상관없다.

기재 (91) 가 배치 형성된 캐리어 (90) 가 게이트 (160) 를 통하여 챔버 (100) 내에 도입되면, 각 반송 롤러 (31) 가 그 캐리어 (90) 의 단 가장자리 (±Y 측의 단 가장자리) 부근에 하방으로부터 맞닿는다. 그리고, 구동부 (도시 생략) 에 의해 각 반송 롤러 (31) 가 동기 회전됨으로써, 캐리어 (90) 및 캐리어 (90) 에 유지되는 기재 (91) 가 반송 경로면 (L) 을 따라 반송된다. 본 실시형태에서는, 각 반송 롤러 (31) 가 시계 방향 및 반시계 방향 쌍방으로 회전 가능하고, 캐리어 (90) 및 캐리어 (90) 에 유지되는 기재 (91) 가 쌍방향 (±X 방향) 으로 반송되는 양태에 대해 설명한다. 반송 경로면 (L) 은, 플라즈마 처리부 (50) 에 대향한 피성막 지점 (P) 을 포함한다. 이 때문에, 반송 기구 (30) 에 의해 반송되는 기재 (91) 의 주면 중 피성막 지점 (P) 에 배치되는 지점에 성막 처리가 실시된다.

스퍼터링 장치 (1) 는, 처리 공간 (V) 에 불활성 가스인 아르곤 가스 등의 스퍼터 가스를 공급하는 스퍼터 가스 공급부 (510) 와, 처리 공간 (V) 에 산소 가스 등의 반응성 가스를 공급하는 반응성 가스 공급부 (520) 를 구비한다. 이로써, 처리 공간 (V) 내에는, 스퍼터 가스와 산소 등의 반응성 가스의 혼합 분위기가 형성된다.

스퍼터 가스 공급부 (510) 는, 구체적으로는, 예를 들어, 스퍼터 가스의 공급원인 스퍼터 가스 공급원 (511) 과, 배관 (512) 을 구비한다. 배관 (512) 은, 일단이 스퍼터 가스 공급원 (511) 과 접속되고, 타단이 처리 공간 (V) 과 연통되는 각 노즐 (514) 에 접속된다. 또, 배관 (512) 의 경로 도중에는 밸브 (513) 가 형성된다. 밸브 (513) 는, 제어부 (190) 의 제어하에서 처리 공간 (V) 에 공급되는 스퍼터 가스의 양을 조정한다. 밸브 (513) 는, 배관을 흐르는 가스의 유량을 자동 조정할 수 있는 밸브인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 예를 들어, 매스 플로 컨트롤러 등을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

반응성 가스 공급부 (520) 는, 구체적으로는, 예를 들어, 반응성 가스의 공급원인 반응성 가스 공급원 (521) 과, 배관 (522) 을 구비한다. 배관 (522) 은, 일단이 반응성 가스 공급원 (521) 과 접속되고, 타단이 복수 (도 4 의 예에서는, 6 개) 로 분기되어 처리 공간 (V) 에 형성된 복수의 노즐 (12) (도 4 의 예에서는, +X 측과 -X 측에 각각 3 개씩 합계 6 개의 노즐 (12)) 에 접속된다. 배관 (522) 의 경로 도중에는 밸브 (523) 가 형성된다. 밸브 (523) 는, 제어부 (190) 의 제어하에서 처리 공간 (V) 에 공급되는 반응성 가스의 양을 조정한다.

각 노즐 (12) 은, 처리 공간 (V) 중 +Z 측의 영역에 있어서 Y 방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 배관 (522) 의 각 타단은, 각 노즐 (12) 의 X 방향 양 단면 중 외측의 각 단면과 접속되어 있다. 각 노즐 (12) 에는, 당해 각 단면에 개구되어 배관 (522) 의 타단과 접속됨과 함께 노즐 내부에서 복수로 분기되는 각 유로가 형성되어 있다. 각 유로의 선단은 노즐 (12) 의 X 방향 양 단면 중 내측의 각 단면에 이르러 개구되고, 이 각 단면에는 복수의 토출구 (11) 가 형성된다.

-X 측의 각 노즐 (12) 의 하방에는, 광 파이버의 프로브 (13) 가 형성된다. 또, 프로브 (13) 에 입사되는 플라즈마 발광의 분광 강도를 측정 가능한 분광기 (14) 가 형성되어 있다. 분광기 (14) 는 제어부 (190) 와 전기적으로 접속되어 있고, 분광기 (14) 의 측정치는 제어부 (190) 에 공급된다. 제어부 (190) 는, 분광기 (14) 의 출력에 기초하여, 플라즈마 이미션 모니터 (PEM) 법에 의해 밸브 (523) 를 제어함으로써, 반응성 가스 공급부 (520) 로부터 챔버 (100) 내에 공급되는 반응성 가스의 도입량을 제어한다. 밸브 (523) 는, 배관을 흐르는 가스의 유량을 자동 조정할 수 있는 밸브인 것이 바람직하고, 예를 들어, 매스 플로 컨트롤러 등을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

스퍼터링 장치 (1) 가 구비하는 각 구성 요소는, 스퍼터링 장치 (1) 가 구비하는 제어부 (190) 와 전기적으로 접속되어 있어, 당해 각 구성 요소는 제어부 (190) 에 의해 제어된다. 제어부 (190) 는, 구체적으로는, 예를 들어, 각종 연산 처리를 행하는 CPU, 프로그램 등을 기억하는 ROM, 연산 처리의 작업 영역이 되는 RAM, 프로그램이나 각종 데이터 파일 등을 기억하는 하드 디스크, LAN 등을 통한 데이터 통신 기능을 갖는 데이터 통신부 등이 버스 라인 등에 의해 서로 접속된, 일반적인 FA 컴퓨터에 의해 구성된다. 또, 제어부 (190) 는, 각종 표시를 행하는 디스플레이, 키보드 및 마우스 등으로 구성되는 입력부 등과 접속되어 있다. 스퍼터링 장치 (1) 에서는, 제어부 (190) 의 제어하에서 스퍼터링 처리가 실행된다.

＜1.2 플라즈마 처리부 (50)＞

이하, 처리 공간 (V) 내에서 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리부 (50) 에 대해 상세하게 설명한다.

플라즈마 처리부 (50) 는, 2 개의 회전 캐소드 (5, 6) 와, 2 개의 회전 캐소드 (5, 6) 를 각각의 중심 축선 둘레로 회전시키는 2 개의 회전부 (19) 와, 2 개의 회전 캐소드 (5, 6) 의 내부에 각각 수용되는 2 개의 자석 유닛 (21, 22) (자계 형성부) 을 구비한다.

회전 캐소드 (5, 6) 는, 처리 공간 (V) 에 있어서 X 방향으로 일정 거리를 두고 대향 배치되어 캐소드쌍으로서 구성된다. 이와 같이 회전 캐소드 (5, 6) 가 나란히 형성됨으로써, 기재 (91) 상의 피성막 지점 (P) 에 라디칼이 보다 집중되어 성막되는 막질이 향상될 수 있다.

또, 플라즈마 처리부 (50) 는, 2 개의 회전 캐소드 (5, 6) 에 각각 스퍼터 전력을 공급하는 스퍼터용 전원 (163) (스퍼터 전력 공급 수단) 과, 복수의 유도 결합 안테나 (151) 와, 각 유도 결합 안테나 (151) 에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원 (153) (고주파 전력 공급 수단) 을 추가로 구비한다.

자석 유닛 (21 (22)) 은, 회전 캐소드 (5 (6)) 의 외주면 중 자신의 근방에서 자계 (정자장 (靜磁場)) 를 형성한다. 각 유도 결합 안테나 (151) 는, 처리 공간 (V) 중 자석 유닛 (21, 22) 에 의해 자계가 형성되어 있는 부분을 포함하는 공간에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 LIA 이다. 또한, 이 유도 결합 플라즈마는, 전자의 공간 밀도가 3 × 10¹⁰ 개/㎤ 이상의 고밀도 플라즈마이다.

회전 캐소드 (5 (6)) 는, 수평면 내에 있어서 반송 방향과 수직인 Y 방향으로 연장 형성된 통 형상의 베이스 부재 (8) 와, 베이스 부재 (8) 의 외주를 피복하는 통 형상의 타깃 (16) 을 구비하여 구성되어 있다. 베이스 부재 (8) 는 도전체이며, 타깃 (16) 의 재료로는 ITO 성막용의 인듐 (In), 주석 (Sn), 및, 산소 (O) 를 함유하는 재료가 사용된다. 또한, 회전 캐소드 (5 (6)) 가 베이스 부재 (8) 를 포함하지 않고, 원통상의 타깃 (16) 에 의해 구성되어도 된다. 타깃 (16) 의 형성은, 예를 들어, 타깃 재료의 분말을 압축 성형하여 통 형상으로 형성하고, 그 후, 베이스 부재 (8) 를 삽입, 납땜하는 수법 등에 의해 실시된다.

본 명세서에서는, 나란히 형성되는 회전 캐소드 (5, 6) 및 각각의 내부에 배치되는 자석 유닛 (21, 22) 을 일체적으로 표현하는 경우에는, 마그네트론 캐소드쌍이라고 부른다.

각 베이스 부재 (8) 의 중심 축선 (2 (3)) 방향의 양 단부는, 중앙부에 원상의 개구가 형성된 덮개부에 의해 각각 막혀 있다. 회전 캐소드 (5 (6)) 의 중심 축선 (2 (3)) 방향의 길이는 예를 들어 1,400 ㎜ 로 설정되고, 직경은 예를 들어 150 ㎜ 로 설정된다.

플라즈마 처리부 (50) 는, 2 쌍의 시일 베어링 (9, 10) 과, 2 개의 원통상의 지지봉 (7) 을 추가로 구비하고 있다. 시일 베어링 (9, 10) 의 각 쌍은, 회전 캐소드 (5 (6)) 의 길이 방향 (Y 방향) 에 있어서 회전 캐소드 (5 (6)) 를 사이에 두고 형성되어 있다. 시일 베어링 (9, 10) 은, 각각, 챔버 (100) 의 바닥판의 상면으로부터 세워 형성된 대부 (臺部) 와, 대부의 상부에 형성된 대략 원통상의 원통부를 구비하고 있다.

각 지지봉 (7) 의 일단은 시일 베어링 (9) 의 원통부에 축 지지되고, 타단은 시일 베어링 (10) 의 원통부에 축 지지되어 있다. 각 지지봉 (7) 은, 베이스 부재 (8) 의 일단의 덮개부의 개구로부터 회전 캐소드 (5 (6)) 내에 삽입되어, 회전 캐소드 (5 (6)) 를 중심 축선 (2 (3)) 을 따라 관통하고, 베이스 부재 (8) 의 타단의 덮개부의 개구로부터 회전 캐소드 (5 (6)) 외로 나와 있다.

자석 유닛 (21 (22)) 은, 투자강 (透磁鋼) 등의 자성 재료에 의해 형성된 요크 (25) (지지판) 와, 요크 (25) 상에 형성된 복수의 자석 (후술하는 중앙 자석 (23a), 주변 자석 (23b)) 을 구비하여 구성되어 있다.

요크 (25) 는, 평판상의 부재이며, 회전 캐소드 (5 (6)) 의 내주면에 대향하여 회전 캐소드 (5) 의 길이 방향 (Y 방향) 으로 연장되어 있다. 회전 캐소드 (5, 6) 의 내주면에 대향하는 요크 (25) 의 표면 상에는, 요크 (25) 의 길이 방향으로 연장되는 중앙 자석 (23a) 이, 요크 (25) 의 길이 방향을 따른 중심선 상에 배치되어 있다. 요크 (25) 의 표면의 외측 가장자리부에는, 중앙 자석 (23a) 의 주위를 둘러싸는 환상 (무단상) 의 주변 자석 (23b) 이 추가로 형성되어 있다. 중앙 자석 (23a), 주변 자석 (23b) 은, 예를 들어, 영구 자석에 의해 구성된다.

중앙 자석 (23a) 과 주변 자석 (23b) 각각의 타깃 (16) 측의 극성은 서로 상이하다. 또, 2 개의 자석 유닛 (21, 22) 에 있어서의 각각의 극성은 상보적으로 구성된다. 예를 들어, 자석 유닛 (21) 에서는 타깃 (16) 측에 있어서의 중앙 자석 (23a) 의 극성이 N 극으로 되고 주변 자석 (23b) 의 극성이 S 극으로 되는 한편, 자석 유닛 (22) 에서는 타깃 (16) 측에 있어서의 중앙 자석 (23a) 의 극성이 S 극으로 되고 주변 자석 (23b) 의 극성이 N 극으로 된다.

요크 (25) 의 이면에는 고정 부재 (27) 의 일단이 접합되어 있다. 고정 부재 (27) 의 타단은 지지봉 (7) 에 접합되어 있다. 이로써, 자석 유닛 (21, 22) 은 지지봉 (7) 에 연결된다. 본 실시형태에서는, 마그네트론 캐소드쌍을 구성하는 자석 유닛 (21, 22) 이, 서로 마주보는 위치로부터 피성막 지점 (P) 에 가까워지는 +Z 방향으로 소정 각도만큼 회전된 상태에서 고정되어 있다. 이 때문에, 회전 캐소드 (5, 6) 사이이며 또한 피성막 지점 (P) 측의 공간에는, 자석 유닛 (21, 22) 사이에 의해 상대적으로 강한 정자장이 형성된다.

각 시일 베어링 (9) 의 대부에는, 모터와, 모터의 회전을 전달하는 기어 (각각 도시 생략) 를 구비한 회전부 (19) 가 형성되어 있다. 또, 회전 캐소드 (5, 6) 의 베이스 부재 (8) 의 +Y 측의 덮개부의 개구부 주위에는, 각 회전부 (19) 의 기어와 서로 맞물리는 기어 (도시 생략) 가 형성되어 있다.

각 회전부 (19) 는, 모터의 회전에 의해 중심 축선 (2 (3)) 을 중심으로 회전 캐소드 (5 (6)) 를 회전시킨다. 보다 상세하게는, 회전부 (19) 는, 회전 캐소드 (5, 6) 각각의 외주면 중 서로 대향하고 있는 부분이 유도 결합 안테나 (151) 측으로부터 기재 (91) 측을 향하여 각각 이동되도록, 중심 축선 (2, 3) 둘레에서 서로 역방향으로 회전 캐소드 (5, 6) 를 회전시킨다. 회전 속도는 예를 들어 10 ∼ 20 회전/분으로 설정되고, 성막 처리 기간 중에는 상기한 회전 속도 및 회전 방향에서 정속 회전된다. 또, 회전 캐소드 (5, 6) 는, 시일 베어링 (10) 및 지지봉 (7) 을 개재하여 내부에 냉각수를 순환시키거나 하여 적절히 냉각되어 있다.

스퍼터용 전원 (163) 에 접속되는 전선은, 2 개로 분기되어 회전 캐소드 (5, 6) 의 각 시일 베어링 (10) 내로 유도되어 있다. 각 전선의 선단에는, 회전 캐소드 (5, 6) 의 베이스 부재 (8) 의 -Y 측의 덮개부에 접촉하는 브러시가 형성되어 있다. 스퍼터용 전원 (163) 은, 이 브러시를 개재하여 베이스 부재 (8) 에 스퍼터 전력을 공급한다. 본 실시형태에서는, 스퍼터용 전원 (163) 이 회전 캐소드 (5, 6) 에 부 (負) 전위의 직류 전력을 공급한다. 이 외에도, 예를 들어, 스퍼터용 전원 (163) 이 회전 캐소드 (5, 6) 에 서로 역위상의 교류 스퍼터 전력을 공급하는 양태여도 상관없고, 스퍼터용 전원 (163) 이 회전 캐소드 (5, 6) 에 부전위와 정전위로 이루어지는 펄스상의 전력을 공급하는 양태여도 상관없다.

각 베이스 부재 (8) (나아가서는, 각 타깃 (16)) 에 스퍼터 전력이 공급되면, 처리 공간 (V) 의 각 타깃 (16) 의 표면에 스퍼터 가스의 플라즈마가 생성된다. 이 플라즈마는, 자석 유닛 (21, 22) 이 형성하는 정자장에 의해, 회전 캐소드 (5, 6) 사이이며 또한 피성막 지점 (P) 측의 공간에 고밀도로 갇힌다. 본 명세서에서는, 이와 같이 자계 가둠 효과에 의해 고밀도화된 플라즈마를 마그네트론 플라즈마라고 부른다. 본 실시형태와 같이 마그네트론 캐소드쌍이 마그네트론 플라즈마를 생성하는 양태에서는, 1 개의 마그네트론 캐소드가 마그네트론 플라즈마를 생성하는 경우보다 플라즈마가 고밀도화된다. 이 때문에, 본 실시형태의 양태는 성막 레이트 향상의 관점에서 바람직하다.

복수의 유도 결합 안테나 (151) 는, 챔버 (100) 의 바닥판 중 회전 캐소드 (5, 6) 사이의 부분에 있어서, 간격을 두고 회전 캐소드 (5, 6) 의 길이 방향 (Y 방향) 을 따라 일렬로 배치 형성되어 있다. 또한, 도 4 의 예에서는 유도 결합 안테나 (151) 의 개수가 5 개인 경우에 대해 설명하고 있지만, 그 개수는 회전 캐소드 (5 (6)) 의 길이에 따라 적절히 변경할 수 있다.

각 유도 결합 안테나 (151) 는, 석영 유리 등으로 이루어지는 유전체의 보호 부재 (152) 에 의해 덮이고, 챔버 (100) 의 바닥판을 관통하여 형성된다. 또, 각 유도 결합 안테나 (151) 의 ±X 측에는, 스퍼터 가스 공급원 (511) 으로부터 공급되는 스퍼터 가스를 처리 공간 (V) 에 도입하는 1 쌍의 노즐 (514) 이 각각 형성되어 있다.

각 유도 결합 안테나 (151) 는, 예를 들어, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 금속제의 파이프 형상 도체를 U 자형으로 굽힌 것이고, 「U」자를 상하 역방향으로 한 상태에서 챔버 (100) 의 바닥판을 관통하여 처리 공간 (V) 의 내부에 돌출 형성되어 있다. 유도 결합 안테나 (151) 는, 내부에 냉각수를 순환시키거나 하여 적절히 냉각되어 있다.

각 유도 결합 안테나 (151) 의 일단은, 정합 회로 (154) 를 개재하여 고주파 전원 (153) 에 전기적으로 접속되어 있다. 또, 각 유도 결합 안테나 (151) 의 타단은 접지되어 있다. 고주파 전원 (153) 은, 처리 공간 (V) 에 유도 결합 플라즈마가 발생하도록, 각 유도 결합 안테나 (151) 에 고주파 전력을 공급한다.

이 구성에 있어서, 고주파 전원 (153) 으로부터 유도 결합 안테나 (151) 에 고주파 전력이 공급되면, 유도 결합 안테나 (151) 주위에 고주파 유도 자계가 생기고, 처리 공간 (V) 에 스퍼터 가스와 반응성 가스 각각의 유도 결합 플라즈마 (Inductively Coupled Plasma : ICP) 가 발생한다.

각 유도 결합 안테나 (151) 는, 처리 공간 (V) 중 자석 유닛 (21, 22) 에 의해 자계가 형성되어 있는 부분을 포함하는 공간에 유도 결합 플라즈마를 발생시킨다. 그 결과, 마그네트론 캐소드쌍에 의해 발생하는 마그네트론 플라즈마와 유도 결합 안테나 (151) 에 의해 발생하는 유도 결합 플라즈마가 서로 중첩되어 혼합 플라즈마가 형성된다. 유도 결합 안테나 (151) 가 발생시킨 고밀도의 유도 결합 플라즈마도, 자석 유닛 (21, 22) 이 회전 캐소드 (5, 6) 의 외주면 근방에 형성하는 자계에 의한 마그네트론 플라즈마와 함께, 타깃 (16) 의 스퍼터에 기여한다.

이와 같이 유도 결합 플라즈마를 스퍼터에 기여시키는 경우, 유도 결합 플라즈마의 기여가 없는 경우에 비해, 회전 캐소드 (5, 6) 에 공급하는 스퍼터 전력의 크기가 동일해도 스퍼터 전압을 낮게 할 수 있다 (임피던스를 낮게 할 수 있다). 이로써, 타깃 (16) 으로부터 비상하는 반도 (反跳) 아르곤이나 부 (負) 이온이 기재 (91) 의 피성막면에 입히는 데미지가 저하되면서, 고성막 레이트로 성막 처리가 실행된다.

상기 서술한 바와 같이, 유도 결합 안테나 (151) 는 U 자 형상을 나타내고 있다. 이와 같은 U 자 형상의 유도 결합 안테나 (151) 는, 권수 (卷數) 가 1 주 (周) 미만인 유도 결합 안테나에 상당하고, 권수가 1 주 이상인 유도 결합 안테나보다 인덕턴스가 낮다. 이 때문에, 유도 결합 안테나 (151) 의 양단에 발생하는 고주파 전압이 저감되어, 생성되는 플라즈마에 대한 정전 결합에 수반하는 플라즈마 전위의 고주파 요동이 억제된다. 이 때문에, 대지 (對地) 전위에 대한 플라즈마 전위 요동에 수반하는 과잉의 전자 손실이 저감되고, 플라즈마 전위가 특히 낮게 억제된다. 이로써, 기재 (91) 상에 대한 데미지를 저감시키는 것이 가능해진다.

이상 설명한 스퍼터링 장치 (1) 는, 챔버 (100) 의 처리 공간 (V) 에 스퍼터 가스와 반응성 가스를 도입하여, 회전 캐소드 (5, 6) 의 외주를 피복하는 ITO 의 타깃 (16) 을 스퍼터하고, 당해 타깃 (16) 에 대향하는 기재 (91) 상에 ITO 막을 성막한다.

＜1.3 성막 처리＞

성막 처리에서는, 먼저, 스퍼터 가스 공급부 (510) 가 처리 공간 (V) 에 불활성 가스인 아르곤 가스 등의 스퍼터 가스를 공급한다 (스퍼터 가스 공급 공정).

또, 반응성 가스 공급부 (520) 가 처리 공간 (V) 에 산소 가스 등의 반응성 가스를 공급한다 (반응성 가스 공급 공정). 이로써, 처리 공간 (V) 에는 스퍼터 가스와 반응성 가스의 혼합 분위기가 형성된다.

각 회전부 (19) 는, 모터의 회전에 의해 회전 캐소드 (5, 6) 를 각각의 중심 축선 (2, 3) 둘레로 회전시킨다 (회전 공정). 보다 상세하게는, 회전부 (19) 는, 회전 캐소드 (5, 6) 각각의 외주면 중 서로 대향하고 있는 부분이 유도 결합 안테나 (151) 측으로부터 기재 (91) 측을 향하여 각각 이동되도록, 중심 축선 (2, 3) 둘레에서 서로 역방향으로 회전 캐소드 (5, 6) 를 회전시킨다.

스퍼터용 전원 (163) 은, 회전 캐소드 (5, 6) 에 1.5 kW/m 이하의 스퍼터 전력을 공급한다 (스퍼터 전력 공급 공정). 이 스퍼터 전력은, 예를 들어, 0.6 kW/m 의 전력이다. 여기서, kW/m 는, 회전 캐소드 (5, 6) 에 있어서의 스퍼터 전력의 단위이며, 회전 캐소드 (5, 6) 의 외주에 감긴 타깃 (16) 의 축 방향의 길이 1 미터당 가하는 와트수를 의미한다. 회전 캐소드 (5, 6) 에 스퍼터 전력이 공급됨으로써, 마그네트론 플라즈마가 생성된다.

고주파 전원 (153) 은, 각 유도 결합 안테나 (151) 에 고주파 전력을 공급한다 (고주파 전력 공급 공정). 이 고주파 전력은, 예를 들어, 주파수 13.56 MHz 의 전력이다. 이로써, 유도 결합 플라즈마가 생성된다. 그리고, 회전 캐소드 (5, 6) 사이이며 또한 피성막 지점 (P) 측의 공간에 있어서, 마그네트론 플라즈마와 유도 결합 플라즈마의 혼합 플라즈마가 형성된다.

반송 기구 (30) 가 반송 경로면 (L) 을 따라 기재 (91) 를 반송한다 (반송 공정). 보다 구체적으로는, 반송 기구 (30) 는, 기재 (91) 가 피성막 지점 (P) 을 복수 회 통과하도록, 기재 (91) 를 반송 경로면 (L) 을 따라 ±X 방향으로 이동시킨다.

또, 가열부 (40) 가 반송되는 기재 (91) 를 가열한다 (가열 공정). 가열부 (40) 는, 예를 들어, 기재 (91) 를 300 ℃ 로 가열한다. 기재 (91) 의 가열 온도가 200 ℃ 이상이면, 기재 (91) 에 대해 ITO 막이 저저항률로 결정화 성막된다.

그 결과, 반송되는 기재 (91) 의 -Z 측의 주면에는, 회전 캐소드 (5, 6) 의 타깃 (16) 으로부터 스퍼터된 ITO 입자가 결정화되어 퇴적되고, ITO 막이 성막된다. 이 ITO 막은, 예를 들어, 유기 EL 소자의 양극으로서 사용된다.

＜1.4 ITO 막의 저항률 및 평탄도＞

도 5 는, 스퍼터 전력과 생성된 ITO 막의 저항률의 관계를 나타내는 도면이다. 도시 상측의 가로축인 「Planar DC-Bias power」는, 플레이너형의 마그네트론 캐소드에 인가되는 직류 스퍼터 전력치를 나타낸다. 도시 하측의 가로축인 「Rotary DC-Bias power」는, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에 인가되는 직류 스퍼터 전력치를 나타낸다. 도면 중의 세로축인 「Bottom Resistivity」는, 성막 처리에 의해 얻어진 ITO 막의 최저 저항률을 나타낸다.

도면 중의 백색 사각 표시는, 마그네트론 캐소드가 플레이너형이며 또한 LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 경우에 있어서의 저항률의 플롯이다. 도면 중의 흑색 사각 표시는, 마그네트론 캐소드가 플레이너형이며 또한 LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 경우에 있어서의 저항률의 플롯이다. 도면 중의 백색 동그라미 표시는, 마그네트론 캐소드쌍이 로터리형이며 또한 LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 경우에 있어서의 저항률의 플롯이다. 도면 중의 흑색 동그라미 표시는, 마그네트론 캐소드쌍이 로터리형이며 또한 LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 경우에 있어서의 저항률의 플롯이다. 여기서, 「LIA 가 스퍼터 처리를 지원한다」란, 본 실시형태와 같이, LIA 에 의한 유도 결합 플라즈마가 마그네트론 캐소드쌍에 의한 스퍼터 처리에 기여하는 것을 의미한다.

또한, 도 5 의 그래프를 그렸을 때의 각 처리 조건에 있어서, 플레이너형의 마그네트론 캐소드에 대한 스퍼터 전력이 2.0 W/㎠ 인 경우의 ITO 막의 성막 속도와 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에 대한 스퍼터 전력이 1.4 kW/m 인 경우의 ITO 막의 성막 속도가 대략 동일하였다. 이 때문에, 도 5 에 있어서는, 스퍼터 전력 2.0 W/㎠ 의 가로축 위치와 스퍼터 전력 1.4 kW/m 의 가로축 위치를 대략 동일한 위치 관계로 하고 있다.

도 5 에 있어서의 사각 표시와 동그라미 표시를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 성막 속도를 대략 동일하게 한 경우, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에 의해 성막된 ITO 막은, 플레이너형의 마그네트론 캐소드에 의해 성막된 ITO 막에 비해 낮은 저항률이 된다. 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에서는, 플레이너형의 마그네트론 캐소드에 비해, 마그네트론 플라즈마가 고밀도가 되고, 또한, ITO 타깃의 이루젼이 보다 균일하게 진행된다. 이로써, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에서는, 플레이너형의 마그네트론 캐소드쌍에 비해, 성막 처리 과정에서, 성막면에 있어서는 Sn 이온의 활성화가 촉진되고 (Sn 의 도핑 효율이 높아지고), 타깃면에 있어서는 노듈이 잘 발생하지 않는다. Sn 의 도핑 효율이 높아지는 것은 성막된 ITO 막의 저항률을 낮추는 것으로 이어진다. 노듈의 존재는 성막되는 ITO 막의 저항률을 높게 하는 원인이 된다. 이 때문에, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍을 사용함으로써 저항률이 낮은 ITO 막이 안정적으로 성막된다. 또, 노듈의 존재는 아킹을 발생시키는 원인이 되기 때문에, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍을 사용함으로써 아킹에 수반하여 ITO 막 중에 파티클이 생기는 것이 억제된다.

본 실시형태에서는, 회전 캐소드 (5, 6) 를 포함하는 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍이 사용되기 때문에, 보다 저항률이 낮고 저파티클수의 ITO 막을 안정적으로 성막할 수 있어 바람직하다.

또, 도 5 에 있어서의 흑색 동그라미 표시의 추이로부터 알 수 있는 바와 같이, 스퍼터 전력이 0.8 ∼ 3.0 kW/m 의 범위에서는 스퍼터 전력이 작아짐에 따라 저항률이 낮아지고, 스퍼터 전력이 0.5 ∼ 0.8 kW/m 의 범위에서는 스퍼터 전력이 거의 일정해진다. 이 때문에, ITO 막의 저항률에 관하여 말하면, 0.8 ∼ 3.0 kW/m 의 범위에서는 스퍼터 전력이 작을수록 바람직하고, 0.5 ∼ 0.8 kW/m 의 범위에서는 어느 스퍼터 전력이어도 바람직하다.

또한, 도 5 에서는 생략되어 있지만, 스퍼터 전력이 0.5 보다 작아지면, 성막 속도의 저하에서 기인하여 성막되는 ITO 막 내의 불순물 비율이 높아지는 것이나, 마그네트론 플라즈마 밀도의 저하에 수반하여 Sn 이온의 활성화율이 저하되는 것에 의해, ITO 막의 저항률이 상승해 버린다. 따라서, ITO 막의 성막 속도 및 저항률에 관하여 말하면, 스퍼터 전력은 0.5 kW/m 이상인 것이 바람직하다.

ITO 막에 요구되는 저항률의 낮음은 그 ITO 막을 사용하는 제품에 따라 상이하지만, 일례로서 ITO 막에 요구되는 저항률이 120 μΩ㎝ (마이크로오옴 센티미터) 이하이면 바람직하다. 따라서, 도 5 로부터 알 수 있는 바와 같이, 스퍼터 전력이 2.1 kW/m 이하이면, ITO 막의 저항률이 120 μΩ㎝ 이하의 저저항률이 되어 바람직하다.

본 실시형태에서는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태이며, 또한, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에 공급되는 스퍼터 전력이 0.6 kW/m 이다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 충분히 저항률이 낮은 ITO 막을 성막할 수 있어 바람직하다.

도 6 은, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태에 있어서 다섯 가지의 스퍼터 전력을 공급한 경우와, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 양태에 있어서 다섯 가지의 스퍼터 전력을 공급한 경우에 있어서의, ITO 막 표면을 확대하여 나타내는 도면이다. 또, 도 6 에는, 합계 열 가지의 경우에 대해, 각각, 저항률 (Res.), 평균 조도 (Ra), 및, 최대 조도 (R max) 가 나타내어진다. 또한, 평균 조도 및 최대 조도에 대해서는 도 8 과 함께 나중에 상세히 설명한다.

도 7 은, ITO 막의 퇴적 두께와 캐리어 밀도의 관계, ITO 막의 퇴적 두께와 홀 이동도의 관계, 및, ITO 막의 퇴적 두께와 저항률의 관계를 나타내는 도면이다. 도면 중의 가로축인 「Deposition thickness」는, ITO 막의 퇴적 두께를 나타낸다. 도시 우측의 세로축인 「Carrier density」는, ITO 막의 캐리어 밀도를 나타낸다. 도시 좌측의 세로축인 「Hall Mobility」는, ITO 막의 홀 이동도를 나타낸다. 도시 좌측의 세로축인 「Resistivity」는, ITO 막의 저항률을 나타낸다.

도면 중의 백색 사각 표시는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 경우에 있어서의 캐리어 밀도의 플롯이다. 도면 중의 흑색 사각 표시는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 경우에 있어서의 캐리어 밀도의 플롯이다. 도면 중의 백색 동그라미 표시는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 경우에 있어서의 홀 이동도의 플롯이다. 도면 중의 흑색 동그라미 표시는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 경우에 있어서의 홀 이동도의 플롯이다. 도면 중의 백색 삼각 표시는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 경우에 있어서의 저항률의 플롯이다. 도면 중의 흑색 삼각 표시는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 경우에 있어서의 저항률의 플롯이다.

도 7 에 있어서의 백색 사각 표시와 흑색 사각 표시를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 경우에 있어서의 ITO 막의 캐리어 밀도는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 경우에 있어서의 ITO 막의 캐리어 밀도보다 크다.

도 7 에 있어서의 백색 동그라미 표시와 흑색 동그라미 표시를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 경우에 있어서의 ITO 막의 홀 이동도는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 경우에 있어서의 ITO 막의 홀 이동도와 대략 동일하다. 엄밀하게는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 경우에 있어서의 ITO 막의 홀 이동도는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 경우에 있어서의 ITO 막의 홀 이동도보다 약간 작다.

캐리어 밀도 및 홀 이동도의 곱은 저항률과 반비례하기 때문에, 도 7 에 있어서의 백색 삼각과 흑색 삼각을 비교하여 알 수 있는 바와 같이, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 경우에 있어서의 ITO 막의 저항률은, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 경우에 있어서의 ITO 막의 저항률보다 낮아진다. 또, 도 5 에 있어서의 흑색 사각 표시와 백색 사각 표시를 비교한 경우, 및, 도 5 에 있어서의 흑색 동그라미 표시와 백색 동그라미 표시를 비교한 경우에도, LIA 가 스퍼터 처리를 지원함으로써 ITO 막의 저항률이 낮아진다는 효과를 알 수 있다.

본 실시형태에서는, 유도 결합 안테나 (151) (LIA) 가 스퍼터 처리를 지원하므로, 보다 저항률이 낮은 ITO 막을 성막할 수 있어 바람직하다.

도 8 은, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에 공급되는 직류 스퍼터 전력과 5 ㎛ 이내의 ITO 막 표면의 평탄도의 관계를 나타내는 도면이다. 도면 중의 가로축인 「DC-Bias power」는, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에 공급되는 직류 스퍼터 전력을 나타낸다. 도시 우측의 세로축인 「R max」는, ITO 막 표면의 최대 조도로, ITO 막 표면 중 두께 방향에 관하여 가장 높은 위치 (산) 와 가장 낮은 위치 (골) 의 고저차를 나타낸다. 도시 좌측의 세로축인 「Ra」는, ITO 막 표면의 평균 조도로, ITO 막 표면 중 두께 방향에 관하여 기준 높이로부터 본 어긋남량의 평균치를 나타낸다. 최대 조도 및 평균 조도가 작을수록 ITO 막의 평탄도가 높아진다. 즉, 본 명세서에 있어서, 「ITO 막의 평탄도가 높다」란 ITO 막의 최대 조도 및 평균 조도가 작은 것을 의미하고, 「ITO 막의 평탄도가 낮다」란 ITO 막의 최대 조도 및 평균 조도가 큰 것을 의미한다.

도면 중의 백색 사각 표시는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 양태에 있어서의 최대 조도의 플롯이다. 도면 중의 흑색 사각 표시는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태에 있어서의 최대 조도의 플롯이다. 도면 중의 백색 동그라미 표시는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 양태에 있어서의 평균 조도의 플롯이다. 도면 중의 흑색 동그라미 표시는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태에 있어서의 평균 조도의 플롯이다.

도 8 에 있어서의 백색 사각 표시와 흑색 사각 표시를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 스퍼터 전력이 1.5 kW/m 보다 큰 경우, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태에 있어서의 ITO 막의 최대 조도가, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 양태에 있어서의 ITO 막의 최대 조도보다 크다. 한편, 스퍼터 전력이 1.5 kW/m 이하인 경우, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태에 있어서의 ITO 막의 최대 조도가, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 양태에 있어서의 ITO 막의 최대 조도보다 작다.

도 8 에 있어서의 백색 동그라미 표시와 흑색 동그라미 표시를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 스퍼터 전력이 1.5 kW/m 보다 큰 경우, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태에 있어서의 ITO 막의 평균 조도가, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 양태에 있어서의 ITO 막의 평균 조도보다 크다. 한편, 스퍼터 전력이 1.5 kW/m 이하인 경우, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태에 있어서의 ITO 막의 평균 조도가, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 양태에 있어서의 ITO 막의 평균 조도보다 작다.

이와 같이, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에 공급되는 스퍼터 전력이 1.5 kW/m 이하인 경우, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태에서 성막되는 ITO 막의 평탄도는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하지 않는 양태에서 성막되는 ITO 막의 평탄도에 비해 높아진다. 이 때문에, 스퍼터 전력이 1.5 kW/m 이하이면 바람직하다.

ITO 막에 요구되는 평탄도의 높음은 그 ITO 막을 사용하는 제품에 따라 상이하지만, 일례로서 ITO 막에 요구되는 평균 조도가 1.5 ㎚ (나노미터) 이하이면 바람직하다. 따라서, 도 8 로부터 알 수 있는 바와 같이, 스퍼터 전력이 1.3 kW/m 이하이면, ITO 막의 평균 조도가 1.5 ㎚ 이하의 고평탄도가 되어 바람직하다.

본 실시형태에서는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태이며, 또한, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에 공급되는 스퍼터 전력이 0.6 kW/m 이다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 충분히 최대 조도 및 평균 조도가 작은 (즉, 충분히 평탄도가 높은) ITO 막을 성막할 수 있어 바람직하다.

도 9 는, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍을 사용하여 ITO 막의 성막 처리를 실시하는 경우에 있어서, 가열부 (40) 에 의한 기재 (91) 의 가열 온도와 ITO 막 표면의 평탄도의 관계를 나타내는 도면이다. 도면 중의 가로축인 「Substrate depo.Temp」는, ITO 막이 성막되는 기재 (91) 의 온도를 나타낸다. 도시 우측의 세로축인 「R max」는, ITO 막 표면의 최대 조도로, ITO 막 표면 중 두께 방향에 관하여 가장 높은 위치 (산) 와 가장 낮은 위치 (골) 의 고저차를 나타낸다. 도시 좌측의 세로축인 「Ra」는, ITO 막 표면의 평균 조도로, ITO 막 표면 중 두께 방향에 관하여 기준 높이로부터 본 어긋남량의 평균치를 나타낸다.

도면 중의 흑색 사각 표시는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태에 있어서의 최대 조도의 플롯이다. 도면 중의 흑색 동그라미 표시는, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태에 있어서의 평균 조도의 플롯이다.

도 9 에 있어서의 흑색 사각 표시의 추이로부터 알 수 있는 바와 같이, 가열 온도가 230 ∼ 300 ℃ 의 범위에서는 온도가 높아짐에 따라 최대 조도가 작아지고, 가열 온도가 300 ∼ 330 ℃ 의 범위에서는 최대 조도가 거의 일정해진다. 이 때문에, ITO 막 표면의 최대 조도에 관하여 말하면, 230 ∼ 300 ℃ 의 범위에서는 온도가 높을수록 바람직하고, 300 ∼ 330 ℃ 의 범위에서는 어느 온도여도 바람직하다.

본 실시형태에서는, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍이 사용되고, LIA 가 스퍼터 처리를 지원하는 양태이며, 가열부 (40) 에 의한 기재 (91) 의 가열 온도가 300 ℃ 이다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 충분히 최대 조도가 낮은 ITO 막을 성막할 수 있어 바람직하다.

＜2 제 2 실시형태＞

＜2.1 스퍼터링 장치 (1A) 의 전체 구성＞

도 10 은, 제 2 실시형태에 관련된 스퍼터링 장치 (1A) 의 구성예를 나타내는 단면 모식도이다. 이하에서는, 제 2 실시형태의 스퍼터링 장치 (1A) 에 대해 설명하지만, 제 1 실시형태의 스퍼터링 장치 (1) 와 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙여 중복 설명을 생략한다.

제 2 실시형태의 스퍼터링 장치 (1A) 는, 제 1 실시형태의 스퍼터링 장치 (1) 의 각 구성에 더하여, 처리 공간 (V) 에 수증기를 공급하는 수증기 공급부 (530) 와, 처리 공간 (V) 에 있어서의 반응성 가스의 농도 (본 실시형태에서는, 산소 농도) 및 수증기의 농도 (수분 농도) 를 측정 가능한 측정부 (18) 를 구비한다. 또, 스퍼터링 장치 (1A) 는, 스퍼터링 장치 (1) 의 제어부 (190) 대신에, 수증기 공급부 (530) 및 측정부 (18) 를 포함하는 스퍼터링 장치 (1A) 의 각 부와 통신 가능한 제어부 (190A) 를 구비한다. 이하에서는, 스퍼터링 장치 (1) 와 스퍼터링 장치 (1A) 의 차이점에 대해 주로 설명한다.

수증기 공급부 (530) 는, 예를 들어, 수증기의 공급원인 수증기 공급원 (531) 과, 배관 (532) 을 구비한다. 배관 (532) 은, 일단이 수증기 공급원 (531) 과 접속되고, 타단이 반응성 가스 공급부 (520) 의 배관 (522) 과 접속된다. 또, 배관 (532) 의 경로 도중에는 밸브 (533) 가 형성된다. 밸브 (533) 는, 제어부 (190A) 의 제어하에서 처리 공간 (V) 에 공급되는 수증기의 양을 조정한다. 밸브 (533) 는, 배관을 흐르는 가스의 유량을 자동 조정할 수 있는 밸브인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 예를 들어, 매스 플로 컨트롤러 등을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

수증기 공급원 (531) 으로부터 공급되는 수증기 및 반응성 가스 공급원 (521) 으로부터 공급되는 반응성 가스는, 배관 내에서 합류되어 복수의 노즐 (12) 로부터 처리 공간 (V) 내에 방출된다. 이와 같이 수증기 및 반응성 가스가 공통의 경로를 지나 처리 공간 (V) 내에 방출됨으로써, 처리 공간 (V) 내에 있어서의 수증기 및 반응성 가스의 분포가 보다 균일해진다.

측정부 (18) 는, 사중극형 질량 분석계로 구성되고, 처리 공간 (V) 에 있어서의 가스의 전체압 (全壓) 이나 각 가스의 분압을 측정하는 것이 가능하다. 이 때문에, 측정부 (18) 는, 처리 공간 (V) 중의 전체압 및 반응성 가스의 분압을 측정함으로써 처리 공간 (V) 에 있어서의 반응성 가스의 농도를 측정하는 제 1 측정부로서의 기능과, 처리 공간 (V) 중의 전체압 및 수증기의 분압을 측정함으로써 처리 공간 (V) 에 있어서의 수증기의 농도를 측정하는 제 2 측정부로서의 기능을 구비한다. 여기서, 가스의 농도란, 처리 공간 (V) 중의 전체압에 대한 그 가스의 분압비로 나타내어진다.

제어부 (190A) 는, 스퍼터 성막 중의 반응성 가스의 농도가 미리 설정된 제 1 목표치가 되도록, 측정부 (18) 에 의한 측정 결과를 기초로 반응성 가스 공급부 (520) 의 밸브 (523) 를 피드백 제어한다. 또, 제어부 (190A) 는, 스퍼터 성막 중의 수증기의 농도가 미리 설정된 제 2 목표치가 되도록, 측정부 (18) 에 의한 측정 결과를 기초로 수증기 공급부 (530) 의 밸브 (533) 를 피드백 제어한다.

스퍼터 성막 기간 중에는, 측정부 (18) 가 일정 주기로 (예를 들어, 4 초 간격으로) 복수 회의 측정을 실시하고, 측정부 (18) 로부터의 측정 결과가 얻어질 때마다 제어부 (190A) 가 반응성 가스 공급부 (520) 및 수증기 공급부 (530) 에 제어 신호를 발신한다. 이로써, 상기의 피드백 제어가 실현된다.

＜2.2 스퍼터링 장치 (1A) 에서의 처리＞

도 11 은, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍을 사용하여 ITO 막의 성막 처리를 실시하는 경우에 있어서, ITO 막의 저항률 및 ITO 막 표면의 평탄도와 처리 공간 (V) 에 있어서의 측정부 (18) 에서 측정된 각 가스의 농도의 관계를 나타내는 도면이다. 도 11 중의 가로축인 「O₂/Total pressure」는, 처리 공간 (V) 중의 전체압에 대한 반응성 가스 (산소) 의 압력의 비율을 퍼센트 표시로 나타낸다. 도시 우측 중앙의 세로축인 「Ra」는, 성막되는 ITO 막 표면의 평균 조도로, ITO 막 표면 중 두께 방향에 관하여 기준 높이로부터 본 어긋남량의 평균치를 나타낸다. 도시 우측 상방의 세로축인 「R max」는, 성막되는 ITO 막 표면의 최대 조도로, ITO 막 표면 중 두께 방향에 관하여 가장 높은 위치 (산) 와 가장 낮은 위치 (골) 의 고저차를 나타낸다. 도시 좌측의 세로축인 「Resistivity」는, 성막되는 ITO 막의 저항률을 나타낸다.

도 11 은, 기재 (91) 가 280 ℃ 로 가열되고, LIA 에는 1.6 kW 의 RF 전력이 공급되며, 마그네트론 캐소드쌍에는 0.6 kW/m 의 스퍼터 전력이 공급되고, 처리 공간 (V) 중의 전체압이 0.5 Pa 로 되는 조건하에서의 각 값을 나타낸다. 도면 중의 백색 삼각 표시는, 수증기의 농도가 0.3 ％ 인 경우에 있어서의 저항률의 플롯이다. 도면 중의 흑색 삼각 표시는, 수증기의 농도가 1.0 ％ 인 경우에 있어서의 저항률의 플롯이다. 도면 중의 백색 동그라미 표시는, 수증기의 농도가 0.3 ％ 인 경우에 있어서의 평균 조도의 플롯이다. 도면 중의 흑색 동그라미 표시는, 수증기의 농도가 1.0 ％ 인 경우에 있어서의 평균 조도의 플롯이다. 도면 중의 백색 사각 표시는, 수증기의 농도가 0.3 ％ 인 경우에 있어서의 최대 조도의 플롯이다. 도면 중의 흑색 사각 표시는, 수증기의 농도가 1.0 ％ 인 경우에 있어서의 최대 조도의 플롯이다.

이하에서는, 도 10 및 도 11 을 참조하면서, 스퍼터링 장치 (1A) 에서의 처리에 대해 설명한다.

스퍼터링 장치 (1A) 에서의 처리에 있어서는, 먼저, 제 1 목표치 및 제 2 목표치를 설정하는 준비 공정 (후술하는 제 1 공정 및 제 2 공정) 이 실행된다.

제 1 공정에서는, 수증기의 농도가 0.3 ％ 로 된 상태이며, 또한, 반응성 가스의 농도가 상이한 조건하에서 (예를 들어, 산소 가스의 농도가 0.15 ％, 0.19 ％, 0.23 ％, 0.25 ％, 0.29 ％ 라는 다섯 가지 농도의 조건하에서) 스퍼터링 장치 (1A) 에 의한 스퍼터 성막이 실시된다. 이렇게 하여 얻어진 ITO 막의 저항률 및 평탄도를 조사함으로써, 도 11 에 있어서의 백색 삼각 표시의 각 플롯, 백색 동그라미 표시의 각 플롯, 및, 백색 사각 표시의 각 플롯이 얻어진다.

이 각 성막 결과를 기초로, 성막된 ITO 막의 저항률이 제 1 임계치보다 작아질 때의 반응성 가스의 농도를 제 1 목표치로서 설정한다. 이 때, ITO 막의 저항률로서 최종 제품에 요구되는 임계치 (예를 들어, 저항률이 100 [micro-ohm ㎝]) 가 제 1 임계치로서 사용되고, 제 1 목표치가 설정된다. 따라서, 이 제 1 공정을 거침으로써, ITO 막의 저저항률화가 실현된다.

이하에서는, 제 1 공정의 각 성막 결과에 있어서 ITO 막의 저항률이 가장 작아질 때의 반응성 가스의 농도 (0.19 ％) 가 제 1 목표치로서 설정되는 경우에 대해 설명한다. 이와 같이 저항률을 최소화하여 제 1 목표치를 설정하는 양태에서는, ITO 막의 저저항률화가 보다 실현된다.

다음으로, 준비 공정 중 제 2 공정이 실행된다. 제 2 공정에서는, 반응성 가스의 농도를 제 1 목표치 (0.19 ％) 로 하는 피드백 제어하에서, 또한, 수증기의 농도가 상이한 조건하에서 (예를 들어, 수증기의 농도가 0.5 ％, 1.0 ％, 1.5 ％ 라는 세 가지 농도의 조건하에서) 스퍼터링 장치 (1A) 에 의한 스퍼터 성막이 실시된다.

이 각 성막 결과를 기초로, 반응성 가스의 농도가 제 1 목표치 (0.19 ％) 인 경우에 있어서 성막된 ITO 막의 평탄도가 제 2 임계치보다 높아질 때의 수증기의 농도를 제 2 목표치 (1.0 ％) 로서 설정한다. 이 때, ITO 막의 평탄도로서 최종 제품에 요구되는 임계치 (예를 들어, 최대 조도가 Rmax ＝ 15 [㎚] 이고, 평균 조도가 Ra ＝ 1.5 [㎚]) 가 제 2 임계치로서 사용되고, 제 2 목표치가 설정된다. 따라서, 이 제 2 공정을 거침으로써, ITO 막이 고평탄도가 된다. 또한, 도 11 에서는, 제 2 공정에서 성막되는 수증기의 각 농도 (예를 들어, 수증기의 농도가 0.5 ％, 1.0 ％, 1.5 ％ 라는 세 가지 농도) 중, 반응성 가스의 농도가 제 1 목표치 (0.19 ％) 이고 수증기의 농도가 제 2 목표치 (1.0 ％) 인 경우의 각 플롯이 그려져 있다. 또, 도 11 에서는, 후술하는 효과를 설명하기 위한 참조용 플롯으로서, 제 1 공정 및 제 2 공정에서 얻어지는 각 플롯에 더하여, 반응성 가스의 농도가 0.11 ％ 이고 수증기의 농도가 제 2 목표치 (1.0 ％) 인 경우의 각 플롯 및 반응성 가스의 농도가 0.27 ％ 이고, 수증기의 농도가 제 2 목표치 (1.0 ％) 인 경우의 각 플롯이 그려져 있다.

이하에서는, 제 2 공정의 각 성막 결과에 있어서 ITO 막의 평탄도가 가장 높아질 (바꾸어 말하면, 최대 조도 (Rmax) 및 평균 조도 (Ra) 가 가장 작아질) 때의 수증기의 농도 (1.0 ％) 가 제 2 목표치로서 설정되는 경우에 대해 설명한다. 이와 같이 평탄도를 최대화하여 제 2 목표치를 설정하는 양태에서는, ITO 막이 보다 고평탄도가 된다.

＜2.3 성막 처리＞

준비 공정이 종료되면, 반송되는 복수의 기재 (91) 에 대해 순차적으로 성막 처리가 실시된다.

성막 처리에서는, 먼저, 스퍼터 가스 공급부 (510) 가 처리 공간 (V) 에 불활성 가스인 아르곤 가스 등의 스퍼터 가스를 공급한다 (스퍼터 가스 공급 공정). 또, 반응성 가스 공급부 (520) 가 처리 공간 (V) 에 산소 가스 등의 반응성 가스를 공급한다 (반응성 가스 공급 공정). 또한, 수증기 공급부 (530) 가 처리 공간 (V) 에 수증기를 공급한다 (수증기 공급 공정). 이로써, 처리 공간 (V) 에는, 스퍼터 가스와 반응성 가스와 수증기의 혼합 분위기가 형성된다.

스퍼터용 전원 (163) 은, 회전 캐소드 (5, 6) 에 1.5 kW/m 이하의 스퍼터 전력을 공급한다 (스퍼터 전력 공급 공정). 이 스퍼터 전력은, 예를 들어, 0.6 kW/m 의 전력이다. 회전 캐소드 (5, 6) 에 스퍼터 전력이 공급됨으로써, 마그네트론 플라즈마가 생성된다.

고주파 전원 (153) 은, 각 유도 결합 안테나 (151) 에 고주파 전력을 공급한다 (고주파 전력 공급 공정). 이 고주파 전력은, 예를 들어, 주파수 13.56 MHz의 전력이다. 이로써, 유도 결합 플라즈마가 생성된다. 그리고, 회전 캐소드 (5, 6) 사이이며 또한 피성막 지점 (P) 측의 공간에 있어서, 마그네트론 플라즈마와 유도 결합 플라즈마의 혼합 플라즈마가 형성된다.

또, 가열부 (40) 가 반송되는 기재 (91) 를 가열한다 (가열 공정). 가열부 (40) 는, 예를 들어, 기재 (91) 를 280 ℃ 로 가열한다. 기재 (91) 의 가열 온도가 200 ℃ 이상이면, 기재 (91) 에 대해 ITO 막이 저저항률로 결정화 성막된다.

또, 이 성막 처리시에는, 측정부 (18) 가, 처리 공간 (V) 에 있어서의 반응성 가스의 농도를 일정 주기로 복수 회 측정하며 (제 1 측정 공정), 또한, 처리 공간 (V) 에 있어서의 수증기의 농도를 일정 주기로 복수 회 측정한다 (제 2 측정 공정). 그리고, 상기 서술한 반응성 가스 공급 공정에서는, 스퍼터 성막 중의 반응성 가스의 농도가 미리 설정된 제 1 목표치가 되도록, 측정부 (18) 에 의한 측정 결과를 기초로 반응성 가스의 공급이 피드백 제어된다. 또, 상기 서술한 수증기 공급 공정에서는, 스퍼터 성막 중의 수증기의 농도가 미리 설정된 제 2 목표치가 되도록, 측정부 (18) 에 의한 측정 결과를 기초로 상기 수증기의 공급이 피드백 제어된다.

＜2.4 ITO 막의 저항률 및 평탄도＞

이하, ITO 막의 저항률 및 평탄도의 관점에서, 제 2 실시형태의 스퍼터링 장치 (1A) 의 효과에 대해 설명한다.

제 1 실시형태에서 이미 서술한 바와 같이, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에 1.5 kW/m 이하의 스퍼터 전력 (본 실시형태에서는, 0.6 kW/m) 을 공급하며 또한 LIA 지원하에서 스퍼터 성막을 실시함으로써, ITO 막의 저저항률화 및 고평탄도화를 실현할 수 있다.

또, 도 11 로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 2 실시형태에서는, 산소의 농도 및 수증기의 농도를 조정함으로써, ITO 막의 저저항률화 및 고평탄도화를 실현한다. 이하, 이 점에 대해 상세히 서술한다.

도 11 의 6 개의 곡선 (저항률에 관한 2 개의 곡선, 평균 조도에 관한 2 개의 곡선, 및, 최대 조도에 관한 2 개의 곡선) 에 나타내어지는 바와 같이, 「본 실시형태의 조건하에서는, 산소의 농도를 가로축으로 하고, 저항률, 평균 조도, 및, 최대 조도를 세로축으로 한 ITO 막의 곡선은, 최소치를 갖는 아래로 볼록한 곡선이 된다」라는 제 1 지견이 얻어졌다. 여기서, 본 실시형태의 조건이란, 로터리형의 마그네트론 캐소드쌍에 1.5 kW/m 이하의 스퍼터 전력 (구체적으로는, 0.6 kW/m) 을 공급하며 또한 LIA 지원하에서 ITO 스퍼터 성막을 실시하는 조건을 말한다.

또, 「이 조건하에 있어서, 수증기의 농도를 변화시킨 경우에, 저항률의 최소치와 대응하는 반응성 가스의 농도는 변화량이 충분히 작은 데에 반해, 평균 조도의 최소치와 대응하는 반응성 가스의 농도 및 최대 조도의 최소치와 대응하는 반응성 가스의 농도는 변화량이 크다」라는 제 2 지견이 얻어졌다.

또한, 「이 조건하에 있어서, 수증기의 농도를 변화시켰다고 해도, 평균 조도에 관한 곡선과 최대 조도에 관한 곡선의 곡선 형상은 유사하고, 양자의 최소치와 대응하는 반응성 가스의 농도는 거의 일치한다」라는 제 3 지견이 얻어졌다.

이상의 각 지견에 입각하여, 제 2 실시형태의 준비 공정에서는, 먼저, 성막된 ITO 막의 저항률이 제 1 임계치보다 작아질 때의 반응성 가스의 농도를 제 1 목표치로서 설정하는 제 1 공정을 실시하고, 그 후, 성막된 ITO 막의 평탄도가 제 2 임계치보다 높아질 때의 수증기의 농도를 제 2 목표치로서 설정하는 제 2 공정을 실시한다.

제 1 공정에서는 ITO 막의 저항률을 낮게 하는 관점에서 반응성 가스의 농도가 정해지기 때문에, ITO 막의 저저항률화를 실현할 수 있다. 이 때, 상기 제 1 지견에 따라, ITO 막의 저항률을 최소로 하는 제 1 목표치가 설정되면, ITO 막의 저저항률화를 보다 실현시킬 수 있다. 제 2 공정에서는, ITO 막의 평탄도를 높게 하는 관점에서 수증기의 농도가 정해지기 때문에, 상기 제 3 지견으로부터 ITO 막의 고평탄도화를 실현할 수 있다. 이 때, 상기 제 1 지견에 따라, ITO 막의 평균 조도 및 최대 조도를 최소로 하는 제 2 목표치가 설정되면, ITO 막의 고평탄도화를 보다 실현시킬 수 있다. 제 2 공정에 의해 제 1 공정과는 상이한 수증기의 농도가 제 2 목표치로 설정되는 경우가 있지만, 상기 제 2 지견으로부터, ITO 막의 저저항률화가 저해되는 것은 억제된다.

또, 본 실시형태에서는, 측정부 (18) 가 처리 공간 (V) 의 내부에서 얻은 실측치 (가스의 분압비) 를 기초로 가스의 공급량이 피드백 제어된다. 이 때문에, 본 실시형태의 양태에서는, 예를 들어 매스 플로 컨트롤러 등에 의해 가스의 공급량으로 얻은 실측치를 기초로 가스의 공급량이 피드백 제어되는 다른 양태에 비해, 처리 공간 (V) 내부에서의 실제의 처리 조건에 합치한 고정밀한 피드백 제어를 실시할 수 있다.

＜3 변형예＞

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 상기 서술한 것 이외에 다양한 변경을 실시하는 것이 가능하다.

상기 실시형태에서는, 1 개의 침니 (60) 내에 형성된 1 개의 플라즈마 처리부 (50) 의 상방을 반송되는 기재 (91) 에 대해 성막 처리를 실행하는 양태에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 복수의 침니 (60) 내에 형성된 복수의 플라즈마 처리부 (50) 의 상방을 반송되는 기재 (91) 에 대해 성막 처리가 실시되어도 된다.

또, 상기 실시형태에서는, 수평 방향으로 반송되는 기재 (91) 에 대해 성막 처리를 실행하는 양태에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 수직 방향으로 반송되는 기재 (91) 에 대해 성막 처리를 실행해도 되고, 기재 (91) 의 반송 방향은 적절히 선택할 수 있다.

또, 상기 실시형태에 있어서의 각 처리 조건 (마그네트론 캐소드쌍에 공급되는 스퍼터 전력치나, 기재 (91) 의 가열 온도 등) 은, 본 발명의 범위 내에서 적절히 변경 가능하다.

상기 제 2 실시형태에서는, 제 1 공정에 있어서의 수증기의 농도가 한 가지 값 (0.3 ％) 으로 실행되는 경우에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 제 1 공정에 있어서의 수증기의 농도는 다른 값이어도 상관없고, 복수의 값이어도 상관없다.

상기 제 2 실시형태에서는, 측정부 (18) 가 사중극형 질량 분석계로 구성되는 경우에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 측정부 (18) 는 처리 공간 내의 가스 농도를 측정 가능한 구성이면, 다른 구성 (예를 들어, PEM 법을 사용한 구성) 이어도 상관없다. 상기 제 2 실시형태에서는, 처리 공간 (V) 중의 전체압에 대한 그 가스의 분압비가 가스의 농도로서 사용되는 경우에 대해 설명하였지만, 이 값의 근사치가 가스의 농도로서 사용되어도 된다. 예를 들어, PEM 법에 의해 수증기의 농도를 측정하는 경우에 있어서는, 처리 공간 (V) 중의 아르곤 분압에 대한 그 수소 가스의 분압비가 수증기 가스의 농도로서 사용된다.

상기 제 2 실시형태에서는, 측정부 (18) (사중극형 질량 분석계) 가 전체압이나 각 가스의 분압을 측정 가능하고 반응성 가스의 농도를 측정하는 제 1 측정부로서의 기능과 수증기의 농도를 측정하는 제 2 측정부로서의 기능을 구비하는 양태에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 가스의 전체압을 측정하기 위한 측정부와, 반응성 가스의 분압을 측정하기 위한 측정부와, 수증기의 분압을 측정하기 위한 측정부가 각각 별개로 형성되는 양태여도 상관없다.

상기 제 2 실시형태에서는, 측정부 (18) (사중극형 질량 분석계) 가 처리 공간 (V) 의 하방에 접속되어, 측정부 (18) 에 의해 처리 공간 (V) 에 있어서의 반응성 가스의 농도 및 수증기의 농도를 측정 가능한 양태에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로 챔버 (100) 내이면 처리 공간 (V) 의 내외에서도 가스의 비율은 측정 가능하며 또한 재현성이 있기 때문에, 측정부 (18) 는 챔버 (100) 내에 있어서의 반응성 가스의 농도 및 수증기의 농도를 측정 가능하면 충분하다. 따라서, 예를 들어, 측정부 (18) 가 처리 공간 (V) 의 외부에서 (침니 (60) 의 외부에서) 또한 챔버 (100) 의 내부에 접속되어, 측정부 (18) 에 의해 챔버 (100) 내에 있어서의 반응성 가스의 농도 및 수증기의 농도를 측정 가능한 양태여도 상관없다.

상기 제 2 실시형태에서는, 측정부 (18) 가 사중극형 질량 분석계로 구성되는 경우에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 측정부 (18) 는 처리 공간 내의 가스 농도 또는 가스 농도를 반영한 값을 측정 가능한 구성이면, 다른 구성 (예를 들어, PEM 법을 사용한 구성) 이어도 상관없다.

상기 제 2 실시형태에서는, 수증기 공급원 (531) 으로부터 공급되는 수증기 및 반응성 가스 공급원 (521) 으로부터 공급되는 반응성 가스가 배관 내에서 합류되어 처리 공간 (V) 으로 방출되는 양태에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 수증기 공급원 (531) 으로부터 공급되는 수증기 및 스퍼터 가스 공급원 (511) 으로부터 공급되는 스퍼터 가스가 배관 내에서 합류되어 처리 공간 (V) 으로 방출되는 양태여도 상관없고, 수증기, 반응성 가스, 및, 스퍼터 가스가 각각 상이한 경로에서 송급되어 처리 공간 (V) 으로 방출되는 양태여도 상관없다.

이상, 실시형태 및 그 변형예에 관련된 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 방법에 대해 설명하였지만, 이들은 본 발명에 바람직한 실시형태의 예로서, 본 발명의 실시 범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명은, 그 발명의 범위 내에 있어서, 각 실시형태의 자유로운 조합, 혹은 각 실시형태의 임의의 구성 요소의 변형, 혹은 각 실시형태에 있어서 임의의 구성 요소의 증감이 가능하다.

1, 1A : 스퍼터링 장치
50 : 플라즈마 처리부
100 : 챔버
151 : 유도 결합 안테나
153 : 고주파 전원
163 : 스퍼터용 전원
30 : 반송 기구
31 : 반송 롤러
5, 6 : 회전 캐소드
7 : 지지봉
8 : 베이스 부재
16 : 타깃
19 : 회전부
21, 22 : 자석 유닛
60 : 침니
90 : 캐리어
91 : 기재
510 : 스퍼터 가스 공급부
520 : 반응성 가스 공급부
530 : 수증기 공급부
18 : 측정부
V : 처리 공간

Claims

반송되는 기재의 주면에 ITO (Indium Tin Oxide) 막을 스퍼터 성막하는 스퍼터링 장치로서,
그 내부에 처리 공간을 형성하는 진공 챔버와,
상기 처리 공간에 스퍼터 가스를 공급하는 스퍼터 가스 공급부와,
상기 처리 공간에 반응성 가스를 공급하는 반응성 가스 공급부와,
상기 처리 공간 내에서 플라즈마 처리를 실행하는 적어도 1 개의 플라즈마 처리부와,
상기 적어도 1 개의 플라즈마 처리부에 대향한 적어도 1 개의 피성막 지점을 포함하는 반송 경로면을 따라 상기 기재를 반송하는 반송 기구를 구비하고,
상기 적어도 1 개의 플라즈마 처리부 각각은,
원통상이며 그 외주면이 인듐 (In), 주석 (Sn), 및, 산소 (O) 를 함유하는 타깃 재료로 피복된 2 개의 회전 캐소드를 상기 처리 공간 내에서 일정 거리를 두고 대향 배치시킨 캐소드쌍과,
상기 2 개의 회전 캐소드를 각각의 중심 축선 둘레로 회전시키는 회전부와,
상기 2 개의 회전 캐소드에 각각 1.5 kW/m 이하의 스퍼터 전력을 공급하는 스퍼터 전력 공급 수단과,
상기 2 개의 회전 캐소드의 내부에 각각 수용되어 상기 외주면 중 자신의 근방에서 자계를 형성하는 2 개의 자계 형성부와,
상기 처리 공간 중 상기 자계가 형성되어 있는 부분을 포함하는 공간에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 적어도 1 개의 LIA (Low Inductance Antenna) 와,
상기 적어도 1 개의 LIA 에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전력 공급 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 스퍼터 전력 공급 수단은, 상기 2 개의 회전 캐소드에 1.0 kW/m 이하의 스퍼터 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 스퍼터 전력 공급 수단은, 상기 2 개의 회전 캐소드에 0.5 kW/m 이상의 스퍼터 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기재를 200 ℃ 이상으로 가열하는 가열부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 ITO 막은 유기 EL 소자의 양극으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진공 챔버 내에 있어서의 상기 반응성 가스의 농도를 측정하는 제 1 측정부와,
상기 처리 공간에 수증기를 공급하는 수증기 공급부와,
상기 진공 챔버 내에 있어서의 상기 수증기의 농도를 측정하는 제 2 측정부와,
스퍼터 성막 중의 상기 반응성 가스의 농도가 미리 설정된 제 1 목표치가 되도록 상기 제 1 측정부에 의한 측정 결과를 기초로 상기 반응성 가스 공급부를 피드백 제어하며, 또한, 스퍼터 성막 중의 상기 수증기의 농도가 미리 설정된 제 2 목표치가 되도록 상기 제 2 측정부에 의한 측정 결과를 기초로 상기 수증기 공급부를 피드백 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 반응성 가스의 농도가 상이한 조건하에서 실시된 각 성막 결과를 기초로, 성막된 ITO 막의 저항률이 제 1 임계치보다 작아질 때의 상기 반응성 가스의 농도를 상기 제 1 목표치로서 설정하는 제 1 공정과,
상기 반응성 가스의 농도를 상기 제 1 목표치로 하는 피드백 제어하에서 또한 상기 수증기의 농도가 상이한 조건하에서 실시된 각 성막 결과를 기초로, 성막된 ITO 막의 평탄도가 제 2 임계치보다 높아질 때의 상기 수증기의 농도를 상기 제 2 목표치로서 설정하는 제 2 공정이 실행되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 목표치는, 상기 제 1 공정의 각 성막 결과에 있어서 ITO 막의 저항률이 가장 작아질 때의 상기 반응성 가스의 농도인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제 2 목표치는, 상기 제 2 공정의 각 성막 결과에 있어서 ITO 막의 평탄도가 가장 높아질 때의 상기 수증기의 농도인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
그 내부에 처리 공간을 형성하는 진공 챔버와, 상기 처리 공간 내에서 플라즈마 처리를 실행하는 적어도 1 개의 플라즈마 처리부를 구비하는 장치를 사용하여, 반송되는 기재의 주면에 ITO (Indium Tin Oxide) 막을 스퍼터 성막하는 스퍼터링 방법으로서,
상기 적어도 1 개의 플라즈마 처리부 각각은, 원통상이며 그 외주면이 인듐 (In), 주석 (Sn), 및, 산소 (O) 를 함유하는 타깃 재료로 피복된 2 개의 회전 캐소드를 상기 처리 공간 내에서 일정 거리를 두고 대향 배치시킨 캐소드쌍과, 상기 외주면 중 자신의 근방에서 자계를 형성하는 2 개의 자계 형성부와, 상기 처리 공간 중 상기 자계가 형성되어 있는 부분을 포함하는 공간에 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 적어도 1 개의 LIA (Low Inductance Antenna) 를 구비하고,
상기 방법은,
상기 처리 공간에 스퍼터 가스를 공급하는 스퍼터 가스 공급 공정과,
상기 처리 공간에 반응성 가스를 공급하는 반응성 가스 공급 공정과,
각 회전 캐소드를 각각의 중심 축선 둘레로 회전시키는 회전 공정과,
상기 각 회전 캐소드에 1.5 kW/m 이하의 스퍼터 전력을 공급하는 스퍼터 전력 공급 공정과,
상기 적어도 1 개의 LIA 에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전력 공급 공정과,
상기 적어도 1 개의 플라즈마 처리부에 대향한 적어도 1 개의 피성막 지점을 포함하는 반송 경로면을 따라 상기 기재를 반송하는 반송 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 스퍼터 전력 공급 공정은, 상기 각 회전 캐소드에 1.0 kW/m 이하의 스퍼터 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 스퍼터 전력 공급 공정은, 상기 각 회전 캐소드에 0.5 kW/m 이상의 스퍼터 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 기재를 200 ℃ 이상으로 가열하는 가열 공정을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 ITO 막은 유기 EL 소자의 양극으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진공 챔버 내에 있어서의 상기 반응성 가스의 농도를 측정하는 제 1 측정 공정과,
상기 처리 공간에 수증기를 공급하는 수증기 공급 공정과,
상기 진공 챔버 내에 있어서의 상기 수증기의 농도를 측정하는 제 2 측정 공정을 구비하고,
상기 반응성 가스 공급 공정에서는, 스퍼터 성막 중의 상기 반응성 가스의 농도가 미리 설정된 제 1 목표치가 되도록, 상기 제 1 측정부에 의한 측정 결과를 기초로 상기 반응성 가스의 공급이 피드백 제어되고,
상기 수증기 공급 공정에서는, 스퍼터 성막 중의 상기 수증기의 농도가 미리 설정된 제 2 목표치가 되도록, 상기 제 2 측정부에 의한 측정 결과를 기초로 상기 수증기의 공급이 피드백 제어되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 제 1 목표치 및 상기 제 2 목표치를 설정하는 준비 공정으로서,
상기 반응성 가스의 농도가 상이한 조건하에서 실시된 각 성막 결과를 기초로, 성막된 ITO 막의 저항률이 제 1 임계치보다 작아질 때의 상기 반응성 가스의 농도를 상기 제 1 목표치로서 설정하는 제 1 공정과,
상기 반응성 가스의 농도를 상기 제 1 목표치로 하는 피드백 제어하에서 또한 상기 수증기의 농도가 상이한 조건하에서 실시된 각 성막 결과를 기초로, 성막된 ITO 막의 평탄도가 제 2 임계치보다 높아질 때의 상기 수증기의 농도를 상기 제 2 목표치로서 설정하는 제 2 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 제 1 목표치는, 상기 제 1 공정의 각 성막 결과에 있어서 ITO 막의 저항률이 가장 작아질 때의 상기 반응성 가스의 농도인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 제 2 목표치는, 상기 제 2 공정의 각 성막 결과에 있어서 ITO 막의 평탄도가 가장 높아질 때의 상기 수증기의 농도인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.