TWI738986B - 濺鍍裝置 - Google Patents

濺鍍裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI738986B
TWI738986B TW107109002A TW107109002A TWI738986B TW I738986 B TWI738986 B TW I738986B TW 107109002 A TW107109002 A TW 107109002A TW 107109002 A TW107109002 A TW 107109002A TW I738986 B TWI738986 B TW I738986B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
target
substrate
antenna
antennas
holding portion
Prior art date
Application number
TW107109002A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201841265A (zh
Inventor
岸田茂明
松尾大輔
Original Assignee
日商日新電機股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商日新電機股份有限公司 filed Critical 日商日新電機股份有限公司
Publication of TW201841265A publication Critical patent/TW201841265A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI738986B publication Critical patent/TWI738986B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3488—Constructional details of particle beam apparatus not otherwise provided for, e.g. arrangement, mounting, housing, environment; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
    • C23C14/0036—Reactive sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3464—Sputtering using more than one target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3471—Introduction of auxiliary energy into the plasma
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50—Substrate holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405—Magnetron sputtering
    • H01J37/3408—Planar magnetron sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3435—Target holders (includes backing plates and endblocks)
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202—Movement
    • H01J2237/20221—Translation
    • H01J2237/20228—Mechanical X-Y scanning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • H01J2237/3322—Problems associated with coating
    • H01J2237/3323—Problems associated with coating uniformity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本發明於使用電漿的濺鍍裝置中提高成膜的均勻性。本發明的濺鍍裝置100使用電漿P對靶T進行濺鍍而於基板W上成膜，且具備：真空容器2，經真空排氣且供導入氣體；基板保持部3，於真空容器2內保持基板W；靶保持部4，於真空容器2內保持靶T；多根天線5，沿著由基板保持部3所保持的基板W的表面而排列，且產生電漿P；以及往返掃描機構14，使基板保持部3沿著多根天線5的排列方向X而往返掃描。

Description

濺鍍裝置
本發明是有關於一種使用電漿(plasma)對靶(target)進行濺鍍而於基板上成膜的濺鍍裝置。
關於此種濺鍍裝置，已知磁控濺鍍(magnetron sputtering)裝置。該磁控濺鍍裝置是以如下方式構成：藉由設於靶的背面的磁石而於靶的表面形成磁場並生成電漿，使該電漿中的離子撞擊靶，藉此濺鍍粒子自靶飛出。
先前的磁控濺鍍裝置中，於靶的表面附近生成的電漿中產生粗密，與此相應而靶被不均勻地消耗，靶的利用率降低。另外，由於靶被不均勻地消耗，故所生成的膜厚亦變得不均勻。
為了解決該問題，如專利文獻1或專利文獻2所示般想到具有以下構成：使磁石、靶或基板搖動或旋轉的構成；或者控制靶與基板的距離的構成。
然而，為了藉由磁石、靶或基板的搖動或旋轉等而消除因磁石所產生的電漿的粗密，需要複雜的機構及控制。另外，即便藉由此種複雜的機構及控制，亦難以實現充分的靶的使用效率及成膜的均勻性。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2012-158835號公報
專利文獻2：日本專利特開平11-246969號公報
專利文獻3：國際公開2016/047184號公報
另一方面，本案發明者正進行以下濺鍍裝置而非所述磁控濺鍍裝置的開發：如專利文獻3所示，於靶的附近配置天線，於該天線中流動高頻電流，藉此生成濺鍍用的電漿。與使用磁石生成電漿的構成相比，使用天線生成電漿的情況下電漿的粗密變小。藉由電漿的粗密變小，而期待靶的使用效率提高，並且成膜的均勻性亦提高。
然而，為了應對近年來的基板的大型化等，必須對一個或多個靶配置多根天線。於如此般配置多根天線的情形時，視多根天線的配置圖案不同，不僅電漿的分佈產生濃淡，而且自靶射出的濺鍍粒子的分佈亦產生濃淡。結果，所生成的膜厚變得不均勻。
因此，本發明是為了解決所述問題點而成，其主要課題在於：於使用多根天線生成濺鍍用的電漿者中，提高成膜的均勻性。
即，本發明的濺鍍裝置使用電漿對靶進行濺鍍而於基板上成膜，且所述濺鍍裝置的特徵在於具備：真空容器，經真空排氣且供導入氣體；基板保持部，於所述真空容器內保持所述基板；靶保持部，於所述真空容器內與所述基板相向而保持所述靶；多根天線，沿著由所述基板保持部所保持的基板的表面而排列，且產生所述電漿；以及往返掃描機構，使由所述基板保持部所保持的基板沿著所述多根天線的排列方向而往返掃描。
若為此種濺鍍裝置，因使由基板保持部所保持的基板沿著天線的排列方向而往返掃描，故可降低由沿著天線排列方向的電漿分佈的濃淡及濺鍍粒子分佈的濃淡所致的膜厚不均，從而可提高成膜的均勻性。另外，因使用天線生成濺鍍用的電漿，故與磁控濺鍍裝置相比可均一地消耗靶，從而可提高靶的使用效率。
於所述靶保持部為保持於俯視時呈矩形狀的靶的構成的情形時，為了對該靶高效率地進行濺鍍，所述天線較理想為於俯視時呈直線狀，且以與所述靶的長邊方向平行的方式配置。於該構成中，天線的排列方向為與天線的長邊方向正交的方向，使由基板保持部所保持的基板於與天線的長邊方向正交的方向上往返掃描。
為了應對大型基板等，較理想為具有多個所述靶保持部，該些多個靶保持部是等間隔地排列，並且所述多根天線是等間隔地排列，且配置於由所述各靶保持部所保持的所述靶的兩側。
於該構成中，自各靶飛出的濺鍍粒子重合而於天線的排列方 向上產生週期性分佈，但藉由如本發明般使基板沿著天線的排列方向而往返掃描，可降低由該週期性分佈所引起的膜厚的不均勻。
為了將各靶均一地消耗，想到將所述多個靶的間距寬與所述多根天線的間距寬設為相同。於該構成中，所述掃描機構較理想為將所述基板保持部的掃描範圍設為所述間距寬。
為了不僅使天線的排列方向的膜厚變得均勻，而且使天線的長邊方向的膜厚亦變得均勻，所述天線較理想為具備至少兩個導體要素、設於彼此相鄰的所述導體要素之間且將該些導體要素絕緣的絕緣要素、以及與彼此相鄰的所述導體要素電性串聯的電容元件。
根據如此般構成的本發明，因使由基板保持部所保持的基板沿著天線的排列方向而往返掃描，故可於使用多根天線生成濺鍍用的電漿者中提高成膜的均勻性。
2:真空容器
2a、2b、2c:側壁
3:基板保持部
4:靶保持部
5:天線
5a:供電端部
5b:終端部
6:高頻電源
7:濺鍍用氣體
8:反應性氣體
9:絕緣部
10:靶偏向電源
11:絕緣構件
12:絕緣罩
14:往返掃描機構
15:控制裝置
16:真空排氣裝置
21、22:氣體導入口
51:導體要素/金屬要素
52:絕緣要素
53:電容元件
53A:第一電極
53B:第二電極
53C:介電質
61:整合電路
100:濺鍍裝置
531:凸緣部
531h:貫穿孔
532:伸出部
a:間距寬
CL:冷卻液
IR:高頻電流
O:中心位置
P:電漿
SR:掃描範圍
T:靶
W:基板
X:排列方向
圖1為示意性地表示本實施形態的濺鍍裝置的構成的與天線長邊方向正交的縱剖面圖。
圖2為示意性地表示本實施形態的濺鍍裝置的構成的沿著天線長邊方向的縱剖面圖。
圖3為表示本實施形態的天線、靶及基板的位置關係的示意 圖。
圖4為表示本實施形態的濺鍍粒子的擴散分佈的示意圖。
圖5為表示本實施形態的往返掃描機構所致的基板的掃描速度波形的圖。
圖6為表示基板的掃描速度與成膜的均勻性的關係的圖表。
圖7為示意性地表示變形實施形態的濺鍍裝置的構成的沿著天線長邊方向的縱剖面圖。
圖8為表示變形實施形態的天線中的電容器部分的部分放大剖面圖。
圖9為表示變形實施形態的天線中的電容器部分的部分放大剖面圖。
以下，參照圖式對本發明的濺鍍裝置的一實施形態進行說明。
<裝置構成>
本實施形態的濺鍍裝置100使用感應耦合型的電漿P對靶T進行濺鍍而於基板W上成膜。此處，基板W例如為液晶顯示器或有機電致發光(Electroluminescence，EL)顯示器等平板顯示器(Flat Panel Display，FPD)用的基板、可撓性顯示器用的可撓性基板等。
具體而言，如圖1及圖2所示，濺鍍裝置100具備：真空容器2，經真空排氣且供導入氣體；基板保持部3，於真空容器 2內保持基板W；靶保持部4，於真空容器2內保持靶T；多根天線5，配置於真空容器2內且呈直線狀；以及高頻電源6，對多根天線5施加用以於真空容器2內生成感應耦合型的電漿P的高頻。再者，藉由自高頻電源6對多根天線5施加高頻而於多根天線5中流動高頻電流IR，於真空容器2內產生感應電場而生成感應耦合型的電漿P。
真空容器2例如為金屬製容器，其內部藉由真空排氣裝置16進行真空排氣。於本示例中，真空容器2電性接地。
於真空容器2內，例如經由流量調整器(省略圖示)及多個氣體導入口21、氣體導入口22而導入濺鍍用氣體7或反應性氣體8。濺鍍用氣體7及反應性氣體8只要設為與對基板W實施的處理內容相應的氣體即可。濺鍍用氣體7例如為氬氣(Ar)等惰性氣體，反應性氣體8例如為氧氣(O2)或氮氣(N2)等。
基板保持部3為於真空容器2內保持呈平板狀的基板W以使其成為例如水平狀態的固持器。再者，基板保持部3如下文將述般，以於真空容器2內以直線狀往返掃描的方式構成。
靶保持部4與由基板保持部3所保持的基板W相向而保持靶T。本實施形態的靶T為於俯視時呈矩形狀的平板狀。該靶保持部4是設於形成真空容器2的側壁2a(例如上側壁)。另外，於靶保持部4與真空容器2的上側壁2a之間，設有具有真空密封功能的絕緣部9。於本示例中，於靶T上經由靶保持部4而連接有對該靶T施加靶偏向電壓的靶偏向電源10。靶偏向電壓為將電 漿P中的離子引入至靶T而進行濺鍍的電壓。
於本實施形態中設有多個靶保持部4。多個靶保持部4是於真空容器2內的基板W的表面側，以沿著基板W的表面的方式(例如與基板W的表面實質上平行地)並列配置於同一平面上。多個靶保持部4是以其長邊方向彼此平行的方式等間隔地配置。藉此，如圖1及圖3所示，配置於真空容器2內的多個靶T是以與基板W的表面實質上平行，且長邊方向彼此平行的方式等間隔地配置。再者，各靶保持部4為相同構成。
多根天線5是於真空容器2內的基板W的表面側，以沿著基板W的表面的方式(例如與基板W的表面實質上平行地)並列配置於同一平面上。多根天線5是以其長邊方向彼此平行的方式等間隔地配置。再者，各天線5於俯視時為直線狀且為相同構成，其長度為幾十厘米(cm)以上。
如圖1及圖3所示，本實施形態的天線5分別配置於由各靶保持部4所保持的靶T的兩側。即，天線5與靶T交替配置，一個靶T成為由兩根天線5夾持的構成。此處，各天線5的長邊方向與由各靶保持部4所保持的靶T的長邊方向為相同方向。另外，尤其如圖3所示，以多個靶T的間距寬與多根天線5的間距寬相同(均為間距寬a)的方式配置。進而，配置於兩個靶T間的天線5是配置於距該些兩個靶T為相等距離的位置。
另外，各天線5的材質例如為銅、鋁、該些金屬的合金、不鏽鋼等，但不限於此。再者，亦可將天線5設為中空並於其中 流動冷卻水等冷卻介質而將天線5冷卻。
再者，如圖2所示，天線5的兩端部附近分別貫穿真空容器2的相對向的側壁2b、側壁2c。於使天線5的兩端部向真空容器2外貫穿的部分，分別設有絕緣構件11。天線5的兩端部貫穿該各絕緣構件11，其貫穿部例如藉由襯墊而真空密封。各絕緣構件11與真空容器2之間亦例如藉由襯墊而真空密封。再者，絕緣構件11的材質例如為氧化鋁等陶瓷、石英、或聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等工程塑膠(engineering plastic)等。
進而，各天線5中位於真空容器2內的部分是藉由絕緣物製且呈直管狀的絕緣罩12而覆蓋。該絕緣罩12的兩端部與真空容器2之間亦可不密封。其原因在於：即便氣體7進入絕緣罩12內的空間，亦因該空間小而電子的遷移距離短，故通常該空間中不產生電漿P。再者，絕緣罩12的材質例如為石英、氧化鋁、氟樹脂、氮化矽、碳化矽、矽等，但不限於此。
於作為天線5的一端部的供電端部5a經由整合電路61而連接有高頻電源6，作為另一端部的終端部5b直接接地。再者，亦能以於供電端部5a或終端部5b設置可變電容器或可變電抗器(reactor)等阻抗(impedance)調整電路而調整各天線5的阻抗的方式構成。藉由如此般調整各天線5的阻抗，可使天線5的長邊方向上的電漿P的密度分佈變得均勻，從而可使天線5的長邊方向的膜厚變得均勻。
藉由所述構成，可自高頻電源6經由整合電路61而於 天線5中流動高頻電流IR。高頻的頻率例如為通常的13.56MHz，但不限於此。
而且，本實施形態的濺鍍裝置100具有往返掃描機構14，該往返掃描機構14使由基板保持部3所保持的基板W沿著天線5的排列方向X而往返掃描。
往返掃描機構14使基板保持部3沿著天線5的排列方向X而機械性地往返掃描，藉此使由基板保持部3所保持的基板W沿著排列方向X於同一平面上往返掃描。由該往返掃描機構14所致的基板W的去路及回路為直線移動，另外，去路及回路是以彼此重複的方式構成。再者，可想到往返掃描機構14例如具備設於真空容器2外的致動器(actuator)、及連結於基板保持部3並且藉由致動器而驅動的線性導軌(linear guide)等。
另外，如圖3所示，往返掃描機構14是以基板W的掃描範圍SR成為所述間距寬a的方式構成。具體而言，藉由控制往返掃描機構14的控制裝置15，而以基板W的掃描範圍SR成為所述間距寬a的方式構成。即，基板W以初始位置為中心位置O而以±a/2的振幅往返掃描。
於如本實施形態般將多個靶T及多根天線5交替配置的構成的情形時，自各靶T飛出的濺鍍粒子的擴散範圍如圖4般彼此重疊，於不使基板W進行掃描的情形時，可能於基板表面產生週期a的膜厚或膜質的分佈。此處，將往返掃描機構14所致的基板W的掃描範圍SR設為間距寬a，故可將可能於基板表面產生的 週期a的膜厚或膜質的分佈平均，從而提高成膜的均勻性。
此處，如圖5所示，往返掃描機構14所致的基板W的掃描速度是以基本為勻速(例如40mm/sec)且於包括去路及回路的折回點的附近減速的方式構成。本實施形態中，掃描速度的波形為梯形波。藉由如此般進行速度控制，可於折回點防止由慣性力所致的基板W的位置偏移。此外，基板W的掃描速度的波形亦可為正弦波，亦可為三角波。
<實施例>
於本實施形態的濺鍍裝置100中，對使基板W的掃描速度變化的情形時的成膜的均勻性進行評估。再者，所使用的靶T為氧化銦鎵鋅(InGaZnO4，IGZO1114)，尺寸為150mm×1000mm。天線間距離(間距寬a)為200mm。靶-基板間距離為125mm。基板W的尺寸為320mm×400mm。
將真空容器2真空排氣至3×10-6Torr以下後，一面導入100sccm的濺鍍用氣體(氬氣)一面以真空容器2內的壓力成為0.9Pa的方式進行調整。對多根天線5供給7kW的高頻電力，生成感應耦合型的電漿P並維持。對靶T施加-350V的直流電壓脈波，進行靶T的濺鍍，進行成膜處理直到基板W上的膜厚成為50nm。
於該成膜處理中，往返掃描機構14所致的基板W的掃描範圍SR是設為天線間距離即200mm，對0(未往返掃描)、14mm/sec、20mm/sec、27mm/sec、40mm/sec、48mm/sec、55mm/sec、 68mm/sec、82mm/sec的各掃描速度下所得的成膜的均勻性進行評估。成膜的均勻性的評估是藉由成膜於基板W上的膜厚的最大值與最小值之比而進行。
於圖6中示出各掃描速度下的均勻性的圖表。由該圖6得知，藉由將往返掃描機構14所致的基板W的掃描範圍SR設為天線間距離而使基板W往返掃描，成膜的均勻性提高。而且，越提高掃描速度則成膜的均勻性越提高，於掃描速度40mm/sec以上時基本固定。因此，較佳為將掃描速度設為40mm/sec以上。
<本實施形態的效果>
根據如此般構成的本實施形態的濺鍍裝置100，因使基板保持部3所保持的基板W沿著天線5的排列方向X而往返掃描，故可降低由沿著天線5的排列方向X的電漿P的濃淡及濺鍍粒子的濃淡所致的膜厚不均，從而可提高成膜的均勻性。
尤其於如本實施形態般將多個靶T及多根天線5交替配置的構成的情形時，容易產生濺鍍粒子的週期性濃淡，此時藉由利用往返掃描機構14使基板W往返掃描，可降低由濺鍍粒子的週期性濃淡所致的膜厚不均，提高成膜的均勻性。
此處，為了不僅加快成膜速度而且使真空容器2小型化，可想到減小靶T與基板W的距離，但若如此般設定，則自多個靶T射出的濺鍍粒子的重疊影響變少而均勻性劣化。本實施形態中，由於使基板W往返掃描，故即便減小靶T與基板W的距離亦可提高成膜的均勻性。
另外，本實施形態中，不將磁石用於電漿生成，而使用天線5生成濺鍍用的電漿P，故與磁控濺鍍裝置相比可均一地消耗靶T，從而可提高靶的使用效率。
進而，本實施形態中使用矩形狀的靶T，故與例如剖面圓形等特殊形狀的靶相比可削減成本。另外，因使用多個靶T，故可減小各靶T的面積，與製造大面積的靶的情形相比能以良好的成品率進行製造，藉此亦可削減成本。
<其他變形實施形態>
再者，本發明不限於所述實施形態。
例如亦可將往返掃描機構所致的基板W的掃描範圍SR設為小於間距寬a。即便於該情形時，亦可降低由沿著天線5的排列方向X的電漿P的濃淡及濺鍍粒子的濃淡所致的膜厚不均，從而可提高成膜的均勻性。
關於天線5的構成，天線5若於俯視時為直線狀則亦可彎曲，或亦可於天線5的長邊方向上分割而由多根天線構成。另外，若為以下構成，則可不僅使天線5的排列方向X的膜厚變得均勻，而且使天線5的長邊方向的膜厚亦變得均勻。
具體而言，如圖7所示，天線5具備至少兩個金屬製的導體要素51、設於彼此相鄰的導體要素51之間且將該些導體要素51絕緣的絕緣要素52、以及與彼此相鄰的導體要素51電性串聯的作為電容元件的電容器53。再者，導體要素51及絕緣要素52呈冷卻液CL於內部流動的管狀。圖7中，導體要素51的個數為 兩個，絕緣要素52及電容器53的個數各為一個。再者，天線5亦可為具有三個以上的導體要素51的構成，於該情形時，絕緣要素52及電容器53的個數均較導體要素51的個數少一個。
導體要素51呈直管狀，導體要素51的材質例如為銅、鋁、該些金屬的合金、不鏽鋼等。另外，絕緣要素52呈直管狀，絕緣要素52的材質例如為氧化鋁、氟樹脂、聚乙烯(PE)、工程塑膠(例如聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等)等。
如圖8所示，電容器53例如為配置於絕緣要素52的外周部的層狀物。具體而言，電容器53是配置於絕緣要素52的外周部，並且具有：第一電極53A，與其中一個導體要素51電性連接；第二電極53B，於絕緣要素52的外周部中與第一電極53A相向而配置，且與另一導體要素51電性連接；以及介電質53C，配置於第一電極53A及第二電極53B之間。
第一電極53A及第二電極53B例如為金屬的膜、箔、薄膜(film)、片等。第一電極53A及第二電極53B的材質例如為鋁、銅、該些金屬的合金等。
介電質53C的材質例如為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醯亞胺(PI)等。
該構成的電容器53例如可為藉由金屬蒸鍍等而於薄膜狀的介電質53C的兩主面上形成電極53A、電極53B，並將其於絕緣要素52的外周部捲繞既定圈數而成的構造，亦可為其他構造。
藉由如此般構成天線5，天線5的合成電抗簡而言之，成為將感應性電抗減去電容性電抗的形式，故可降低天線5的阻抗。結果，即便於延長天線5的情形時亦可抑制其阻抗增大，容易於天線5中流動高頻電流IR，從而可高效率地產生感應耦合型的電漿P。因此，可使天線5的長邊方向上的電漿的密度分佈變得均勻，從而可使天線5的長邊方向的膜厚亦變得均勻。
另外，亦可藉由例如水等冷卻液CL而構成電容器53的介電質53C。於該情形時，電容器53成為設於冷卻液CL所流經的流路內的構成。例如為如圖9所示般將電容器53設於絕緣要素52的內部的構成，即，設於絕緣要素52的冷卻液CL所流經的流路內的構成。
具體而言，電容器53是以如下方式構成：具備與絕緣要素52一側的金屬要素51電性連接的第一電極53A、以及與絕緣要素52另一側的金屬要素51電性連接且與第一電極53A相向而配置的第二電極53B，並且冷卻液CL將第一電極53A及第二電極53B之間的空間充滿。即，流經該第一電極53A及第二電極53B之間的空間的冷卻液CL成為構成電容器53的液體的介電質。各電極53A、電極53B呈大致旋轉體形狀，並且沿著其中心軸於中央部形成有流路。具體而言，各電極53A、電極53B具有與金屬要素51的絕緣要素52側的端部電性接觸的凸緣部531、及自該凸緣部531伸出至絕緣要素52側的例如圓筒狀的伸出部532。凸緣部531夾持於金屬要素51及絕緣要素52之間。另外，於凸緣部 中亦形成有冷卻水流經的貫穿孔531h。
由於利用液體的介電質(冷卻液CL)將第一電極53A及第二電極53B之間的空間充滿，故可消除構成電容器53的電極53A、電極53B及介電質之間產生的間隙。結果，可消除電極53A、電極53B及介電質之間的間隙中可能產生的電弧放電，從而可消除由電弧放電引起的電容器53的破損。另外，可於不考慮間隙的情況下，根據第一電極53A的伸出部532與第二電極53B的伸出部532的相隔距離、相向面積及液體的介電質(冷卻液CL)的相對介電常數而高精度地設定電容值。進而，亦可無需用以填埋間隙的擠壓電極53A、電極53B及介電質的構造，從而可防止由該擠壓構造所致的天線周邊構造的複雜化及由此產生的電漿P的均勻性的劣化。
進而，亦可將絕緣要素52一側的金屬要素51的一部分設為第一電極53A。於該情形時，關於與絕緣要素52另一側的金屬要素51電性連接的第二電極53B，可想到設為通過絕緣要素52的內部而伸出至絕緣要素52一側的金屬要素51的內部的構成。
此外，本發明不限於所述實施形態，當然可於不偏離其主旨的範圍內進行各種變形。
5‧‧‧天線
a‧‧‧間距寬
SR‧‧‧掃描範圍
T‧‧‧靶
W‧‧‧基板
X‧‧‧排列方向

Claims (3)

  1. 一種濺鍍裝置，使用電漿對靶進行濺鍍而於基板上成膜，且所述濺鍍裝置包括：真空容器，經真空排氣且供導入氣體；基板保持部，於所述真空容器內保持所述基板；靶保持部，於所述真空容器內與所述基板相向而保持所述靶；多根天線，沿著由所述基板保持部所保持的基板的表面而排列，且產生所述電漿；以及往返掃描機構，使由所述基板保持部所保持的基板沿著所述多根天線的排列方向而往返掃描，所述濺鍍裝置具有多個所述靶保持部，所述多個靶保持部是等間隔地排列，藉由所述多根天線是等間隔地排列，並且配置於由所述各靶保持部所保持的所述靶的兩側，而交替配置著所述多個靶及所述多根天線，所述多個靶的間距寬與所述多根天線的間距寬相同，所述掃描機構將所述基板保持部的掃描範圍設為所述間距寬。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的濺鍍裝置，其中所述靶保持部保持於俯視時呈矩形狀的靶，所述天線於俯視時呈直線狀，且以與所述靶的長邊方向平行的方式配置。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的濺鍍裝置，其中所述天線具備：至少兩個導體要素、設於彼此相鄰的所述導體要素之間且將所述導體要素絕緣的絕緣要素、以及與彼此相鄰的所述導體要素電性串聯的電容元件。
TW107109002A 2017-03-17 2018-03-16 濺鍍裝置 TWI738986B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-053128 2017-03-17
JP2017053128A JP7061257B2 (ja) 2017-03-17 2017-03-17 スパッタリング装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201841265A TW201841265A (zh) 2018-11-16
TWI738986B true TWI738986B (zh) 2021-09-11

Family

ID=63523950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107109002A TWI738986B (zh) 2017-03-17 2018-03-16 濺鍍裝置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11328913B2 (zh)
JP (1) JP7061257B2 (zh)
KR (1) KR102235995B1 (zh)
CN (1) CN110382734B (zh)
TW (1) TWI738986B (zh)
WO (1) WO2018168942A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7172839B2 (ja) * 2019-04-26 2022-11-16 日新電機株式会社 スパッタリング装置
JP2021080533A (ja) * 2019-11-21 2021-05-27 日新電機株式会社 スパッタリング装置
JP2022085103A (ja) * 2020-11-27 2022-06-08 日新電機株式会社 プラズマ処理装置
JP2023022686A (ja) 2021-08-03 2023-02-15 日新電機株式会社 プラズマ処理装置
JP2024068522A (ja) * 2022-11-08 2024-05-20 日新電機株式会社 プラズマ処理装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201309106A (zh) * 2011-06-30 2013-02-16 Tokyo Electron Ltd 電漿處理裝置
JP2014037555A (ja) * 2012-08-10 2014-02-27 Dainippon Screen Mfg Co Ltd スパッタリング装置
JP2017004602A (ja) * 2015-06-04 2017-01-05 日新電機株式会社 プラズマ発生用のアンテナおよびそれを備えるプラズマ処理装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5614055A (en) * 1993-08-27 1997-03-25 Applied Materials, Inc. High density plasma CVD and etching reactor
JP4202459B2 (ja) 1998-03-02 2008-12-24 キヤノンアネルバ株式会社 スパッタ成膜装置およびスパッタ成膜方法
US20010017109A1 (en) * 1998-12-01 2001-08-30 Wei Liu Enhanced plasma mode and system for plasma immersion ion implantation
JP2007220600A (ja) * 2006-02-20 2007-08-30 Nissin Electric Co Ltd プラズマ生成方法及びプラズマ生成装置並びにプラズマ処理装置
JP5702143B2 (ja) * 2008-08-28 2015-04-15 株式会社イー・エム・ディー スパッタリング薄膜形成装置
CN102421938B (zh) * 2009-05-15 2013-09-04 株式会社岛津制作所 表面波等离子体cvd设备以及成膜方法
JP5851682B2 (ja) * 2010-09-28 2016-02-03 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
EP2437280A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-04 Applied Materials, Inc. Systems and methods for forming a layer of sputtered material
US9048518B2 (en) * 2011-06-21 2015-06-02 Applied Materials, Inc. Transmission line RF applicator for plasma chamber
JP2012158835A (ja) 2012-05-15 2012-08-23 Ulvac Japan Ltd スパッタ成膜装置
KR102123455B1 (ko) * 2013-01-30 2020-06-17 엘지디스플레이 주식회사 스퍼터링 장치 및 산화물 반도체 물질의 스퍼터링 방법
CN103147055A (zh) * 2013-03-04 2013-06-12 电子科技大学 一种直列多靶磁控溅射镀膜装置
JP6264248B2 (ja) 2014-09-26 2018-01-24 日新電機株式会社 成膜方法およびスパッタリング装置
CN105491780B (zh) * 2014-10-01 2018-03-30 日新电机株式会社 等离子体产生用的天线及具备该天线的等离子体处理装置
KR20160047184A (ko) 2014-10-22 2016-05-02 울산과학기술원 미세섬모 구조물의 제조방법 및 미세섬모 구조물

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201309106A (zh) * 2011-06-30 2013-02-16 Tokyo Electron Ltd 電漿處理裝置
JP2014037555A (ja) * 2012-08-10 2014-02-27 Dainippon Screen Mfg Co Ltd スパッタリング装置
JP2017004602A (ja) * 2015-06-04 2017-01-05 日新電機株式会社 プラズマ発生用のアンテナおよびそれを備えるプラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018168942A1 (ja) 2018-09-20
KR20190113898A (ko) 2019-10-08
TW201841265A (zh) 2018-11-16
CN110382734A (zh) 2019-10-25
JP2018154875A (ja) 2018-10-04
JP7061257B2 (ja) 2022-04-28
US11328913B2 (en) 2022-05-10
CN110382734B (zh) 2022-11-29
US20200027708A1 (en) 2020-01-23
KR102235995B1 (ko) 2021-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI738986B (zh) 濺鍍裝置
KR102389512B1 (ko) 선형화된 활성 무선 주파수 플라즈마 이온 소스
US20050162335A1 (en) Plasma device
KR101021480B1 (ko) 페라이트 구조체를 구비하는 플라즈마 소스 및 이를채택하는 플라즈마 발생장치
US11417752B2 (en) Method for producing thin film transistor
JP2011179120A (ja) 多点クランプを用いた物理蒸着装置及び方法
US11251020B2 (en) Sputtering apparatus
US20140034483A1 (en) Thin film deposition apparatus and method of depositing thin film using the same
JP5969856B2 (ja) スパッタリング装置
JP2019059988A (ja) 成膜装置および成膜方法
JP4265762B2 (ja) プラズマ処理装置
CN115279938A (zh) 溅镀装置
JP2018154861A (ja) スパッタリング装置
JP6957270B2 (ja) 成膜装置および成膜方法
JP7335495B2 (ja) スパッタリング装置
KR20230008774A (ko) 유도결합플라즈마에 의해 스퍼터링 성막을 수행하는 성막장치
KR101123004B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
JP2022088862A (ja) 成膜装置
JP2023005209A (ja) スパッタリング装置
JP4554712B2 (ja) プラズマ処理装置
JP2023114815A (ja) プラズマ処理装置
JP2021080533A (ja) スパッタリング装置