溅射成膜装置以及溅射成膜方法
溅射成膜装置以及溅射成膜方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种经由掩膜在相对于靶对置配置的基板进行成膜的溅射成膜装置，特别涉及一种能够边成膜边进行掩膜的清洗的溅射成膜装置以及溅射成膜方法。
【背景技术】
[0002]在以往的成膜装置中，具备掩膜的清洗功能的成膜装置在减压的成膜室内使用掩膜来完成有机化合物的蒸镀后，不使成膜室形成大气压，而对掩膜施加高频电压，来激发导入成膜室的气体以产生等离子体，从而除去附着于掩膜的上述有机化合物(例如，参照专利文献1)。
[0003]专利文献1:日本特开2012-197518号公报
[0004]然而，在这样的以往的成膜装置中，由于掩膜的清洗是在相对于基板的成膜后被适当地实施，所以在掩膜的清洗过程中无法成膜，从而存在成膜基板的生产率降低的问题。
【发明内容】
[0005]因此，为了应对这样的问题点，本发明的目的在于提供一种能够边成膜边进行掩膜的清洗的溅射成膜装置以及溅射成膜方法。
[0006]为了实现上述目的，第一发明的溅射成膜装置对阴极电极施加高电压的阴极电压而在靶与基板之间生成等离子体，经由掩膜成膜于基板，该溅射成膜装置的特征在于，具备脉冲偏压电源，其在向上述基板的成膜过程中，能够对上述掩膜施加脉冲状的负电压。
[0007]另外，第二发明的溅射成膜方法对阴极电极施加高电压的阴极电压而在靶与基板之间生成等离子体，经由掩膜成膜于基板，该溅射成膜方法的特征在于，在向上述基板的成膜过程中，对上述掩膜施加脉冲状的负电压。
[0008]根据本发明，对阴极电极施加高电压的阴极电压而进行的向基板的成膜过程中，通过对掩膜施加脉冲状的负电压而能够通过惰性气体的阳离子敲击除去堆积于掩膜的表面的薄膜。因此，能够边成膜边进行掩膜的清洗，从而能够提高成膜基板的生产率。
【附图说明】
[0009]图1是表示本发明的溅射成膜装置的第一实施方式的简要结构的主视图。
[0010]图2是对上述第一实施方式的溅射成膜方法进行说明的流程图。
[0011]图3是表示上述第一实施方式的偏压的施加时机的时间图。
[0012]图4是对上述第一实施方式的时效(seasoning)期间的成膜进行说明的图，(a)表示成膜开始时，(b)表示成膜进行的状态。
[0013]图5是表示上述第一实施方式的溅射成膜的掩膜清洗的说明图。
[0014]图6是对上述第一实施方式的溅射成膜的成膜重新进行后进行说明的图，(a)表示成膜重新进行时，(b)表示成膜进一步进行的状态。
[0015]图7是表示本发明的溅射成膜装置的第二实施方式的简要结构的主视图。
[0016]图8是表示上述第二实施方式的偏压的施加时机的时间图。
【具体实施方式】
[0017]以下，基于附图对本发明的实施方式详细地进行说明。图1是表示本发明的溅射成膜装置的第一实施方式的简要结构的主视图。该溅射成膜装置为对靶支架(holder)施加高频电压而在靶与基板之间生成等离子体，经由掩膜成膜于基板的RF溅射装置，构成为具备真空室1、靶支架2、基板支架3、挡板4、高频电源5以及脉冲偏压电源6。
[0018]上述真空室1为在内部形成成膜室7的密闭容器，具备气体导入口8与排气口 9。而且，能够通过与排气口 9连接地设置的真空栗(省略图示)排出成膜室7内的空气或者溅射气体，从而将成膜室7内保持为一定的真空度。并且，在气体导入口 8通过配管与氩(Ar)气体等惰性气体的储气瓶(省略图示)连接，从而能够向成膜室7内导入溅射气体。
[0019]在上述真空室1的成膜室7内配设有靶支架2。该靶支架2固定保持靶10，在与真空室1电绝缘的状态下由金属材料形成。此外，靶支架2也可以根据需要设置水路以能够从外部向内部导入用于冷却靶10的冷却水。
[0020]在上述真空室1的成膜室7内与靶支架2对置地配设有基板支架3。该基板支架3由金属材料形成，在设置了多个开口图案的例如树脂制的膜片所构成的掩膜11密接于基板12的成膜表面的状态下保持基板12。
[0021]此外，上述掩膜11并不局限于由树脂制膜片那样的非导电性的材料形成，也可以为导电性的金属掩膜。在该情况下，在所成膜的薄膜为导电性的膜时，也可以使用非导电性的掩膜以及导电性的金属掩膜的任一种。另外，在所成膜的薄膜为非导电性的膜时，也可以使用导电性的金属掩膜，或者在非导电性的掩膜的靶侧表面覆盖导电性的薄膜的复合掩膜。在本实施方式的说明中，对所成膜的薄膜为导电性的膜，掩膜11为非导电性的树脂制膜片的情况进行叙述。
[0022]上述靶支架2与基板支架3也可以任意地配置于真空室1的成膜室7内。例如，靶支架2与基板支架3可以上下对置配置，或者也可以左右对置配置。但是，如本实施方式那样，在掩膜11为膜片制的情况下，优选以基板支架3成为下侧的方式将靶支架2与基板支架3上下对置配置，或者相对于真空室7的垂直轴倾斜地对置配置。由此，由于膜片制的掩膜11因自重而下垂，所以能够使掩膜11密接于基板12的成膜面。
[0023]在上述靶支架2与基板支架3之间设置有挡板4。该挡板4用于控制成膜的开始与结束的时机，设置为能够自由开闭从靶10朝向基板12飞溅的溅射粒子19(参照图4)的通路。SP，若挡板4向图1所示的箭头A方向移动而打开溅射粒子19的通路，则开始成膜，若挡板4向图1所示的箭头B方向移动而关闭溅射粒子19的通路，则结束成膜。由此，能够控制所成膜的薄膜图案的膜厚。此外，将溅射粒子19的通路被挡板4关闭的状态称为“挡板4关闭着”，将溅射粒子19的通路打开的状态称为“挡板4打开着”。
[0024]与上述靶支架2电连接而具备高频电源(RF电源)5。该高频电源5用于对靶支架2供给13.56MHz的高频电力而对靶支架2施加高频电压(RF电压)以在靶10与基板12之间产生等离子体，具备调整高频电力的省略图示的高频整合器。在该情况下，靶支架2侧成为阴极电极，基板支架3侧成为接地电极(阳极电极)。此外，在图1中，附图标记13是以串联的方式与靶支架2连接的旁路电容器，附图标记14是避免阳极离子碰撞到与基板12对置的靶10的部分以外的例如靶支架2的部分而设置的屏蔽部件，与靶10的中央区域相对应地设置有开口15ο
[0025]在上述掩膜11的靶10侧表面设置有能够通电的脉冲偏压电源6。该脉冲偏压电源6与阴极电压同步地进行驱动，在阴极电压为正的时候进行0Ν驱动而输出脉冲状的负电压，从而对掩膜11施加偏压。在该情况下，如图1所示，在脉冲偏压电源6以串联的方式连接有与掩膜11的表面接触的偏压电极16与插入该偏压电极16和脉冲偏压电源6之间用于限制过电流流经的限制电阻17。
[0026]接下来，参照图2的流程图对使用如上构成的溅射成膜装置的溅射成膜方法进行说明。
[0027]首先，在步骤S1中，进行成膜的准备。详细而言，破坏真空室1的成膜室7的真空，在成膜室7内的靶支架2安装例如ΙΤ0(以铟-锡为主要成分的复合氧化物成膜材料)的靶10。
[0028]接下来，在基板支架3上设置基板12，进而于基板12的成膜面密接地设置掩膜11。然后，与脉冲偏压电源6连接的偏压电极16与掩膜11的表面接触。
[0029]在步骤S2中，进行成膜开始的准备。详细而言，若靶10以及基板12的安装结束，则真空室1关闭。然后，逐渐打开在真空室1的排气口9侧设置的排气阀(省略图示)，通过真空栗排出成膜室7内的空气。此外，此时在气体导入口8侧设置的气体导入阀(省略图示)被关闭。另外，挡板4也处于被关闭的状态。
[0030]若成膜室7内的真空度达到预先决定的规定的值，则气体导入阀打开，从而通过例如质量流量控制器导入被调整为一定流量的Ar气体。接着，通过调节排气阀，来调整排气栗的排气量，从而将成膜室7内的全部气体压力调节为预先决定的规定值。
[0031]在步骤S3中，实施透明导电膜21的成膜。详细而言，若成膜室7内的气体压力成为规定值，则高频电源5被启动，从而预先决定的规定值的图3 (a)所示的高频(RF)电压被施加于靶10。该高频电力通过高频整合器以及电源输出来调整。
[0032]若靶10被施加规定的高频电力，则成膜室7内的Ar气体电离而在靶10与挡板4之间生成等离子体。然后，若实行预溅射一定时间来除去靶10的表面的杂质，则挡板4被打开，从而相对于基板12的溅射成膜开始。
[0033]以下，对本发明的溅射成膜进行详细的说明。
[0034]若对靶支架2施加图3(a)所示的RF电压，则由于具有旁路电容器13，而使阴极电压如图3(b)所示成为偏向负侧的正弦波形。然后，如该图所附的斜线表示的那样，在阴极电压为负的期间实行靶的溅射，而对基板12进行成膜。从开始溅射到经过一定期间(该图(c)所示的时效期间)，由于在掩膜11的表面并未堆积有能够从脉冲偏压电源6施加偏压的充分的膜厚的透明导电膜21，所以即使启动 脉冲偏压电源6，也不会对掩膜11的表面施加偏压。因此，在本实施方式中，上述时效期间的脉冲偏压电源6为0V。
[0035]在上述时效期间，如图4(a)所示，电离的Ar气体的阳离子18在阴极电压为负的时候被吸引至靶10侧，如该图箭头所示，碰撞于靶10而弹飞出溅射粒子19。这样，弹飞出的溅射粒子19朝向基板12侧飞溅，如该图(b)所示，通过掩膜11的开口图案20，附着于基板12的表面，从而实行成膜。同时，在掩膜11的表面也附着溅射粒子19，而堆积透明导电膜21。这样，如图3(b)所示，在阴极电压为负的靶溅射期间，实施成膜。
[0036]若经过时效期间，则如图3(c)所示，脉冲偏压电源6被启动。而且，在阴极电压为正而停止溅射的期间(该图(b)所示的靶溅射停止期间)，脉冲偏压电源6输出负电压，从而对堆积于掩膜11的表面的透明导电膜21施加脉冲状的偏压(_Vb)。由此，如图5所示，电离的Ar气体的阳离子18被吸引至掩膜11侧，如该图箭头所示，敲击堆积于掩膜11的表面的透明导电膜21而进行离子撞击(bombardment)(掩膜清洗)。
[0037]接下来，如图3(b)所示，若阴极电压的正期间结束，阴极电压切换为负，则如图3(c)所示，与上述阴极电压同步地控制脉冲偏压电源6，从而相对于掩膜11的施加电压成为0V(脉冲偏压电源6为OFF驱动)。由此，如图6(a)所示，再次使用掩膜11的通常的溅射成膜开始，如图6(b)所示，透明导电膜21堆积于基板12以及掩膜11表面。
[0038]之后，溅射成膜与掩膜11清洗被交替实施，若经过预先决定的规定时间，则关闭挡板4而结束成膜。并且，高频电源5以及脉冲偏压电源6成为OFF。
[0039]接着，在步骤S4中，取出基板。详细而言，排气阀以及气体导入阀被关闭，省略图示的泄露阀被打开，来破坏真空室1的成膜室7内的真空。由此，能够打开成膜室7而取出基板12。此外，在取出基板12时，偏压电极16从掩膜11的面内退让到面外。
[0040]图7是表示本发明的溅射成膜装置的第二实施方式的简要结构的主视图。这里对与第一实施方式不同的部分进行说明。
[0041 ]该第二实施方式为一种DC溅射装置，其在第一实施方式中代替高频电源5而具备直流电源22，将直流电源22的负极侧经由电阻23与靶支架2(阴极电极)连接，将正极侧与基板支架3(阳极电极)连接。在该情况下，所使用的靶材料限于导电性材料。
[0042]另外，第二实施方式的脉冲偏压电源6能够在对靶支架2施加了阴极电压(_Vc)的状态下，输出恒定周期的脉冲状的负电压而对掩膜11施加电压的绝对值大于上述阴极电压(-Vc)的绝对值的偏压(-vb) (Vc < Vb)。
[0043]根据该第二实施方式，如图8(a)所示，在成膜时，对阴极电极始终施加数百伏特的负的直流电压(阴极电压)，从而在靶10与基板12之间产生等离子体，而进行向基板12的成膜。
[0044]详细而言，与上述第一实施方式相同地，通过Ar气体等离子体化而产生的氩阳离子18敲击靶10，由此使弹飞出的溅射粒子19堆积于基板12上而进行导电膜的成膜。
[0045]另外，如图8(b)所示，脉冲偏压电源6在成膜开始后的时效期间，将对掩膜11的施加电压设为0 V，在经过时效期间后输出恒定周期的脉冲状的负电压，来对掩膜11施加电压的绝对值大于阴极电压(-Vc)的绝对值的偏压(-Vb) (Vc < Vb)。由此，在将脉冲状的偏压(-Vb)施加于掩膜11时，氩阳离子18被吸引至掩膜11侧，与第一实施方式相同地，敲击堆积于掩膜11的表面的导电膜，而进行离子撞击(掩膜清洗)。
[0046]这样，根据本发明的溅射成膜装置，在对阴极电极施加高电压的阴极电压而进行的成膜过程中，通过对掩膜11施加脉冲状的负电压，而能够通过惰性气体的阳离子18敲击除去堆积于掩膜11的表面的薄膜。因此，能够边成膜边进行掩膜11的清洗，从而能够提高成膜基板的生产率。
[0047]此外，在上述实施方式中，虽对在时效期间停止脉冲偏压电源6，而对掩膜11的施加电压成为0V的情况进行了说明，但本发明并不局限于此，也可以在启动高频电源5或者直流电源22的同时启动脉冲偏压电源6，来对掩膜11施加恒定周期的负电压。但是，直到在掩膜11的表面全面堆积充分的膜厚的导电膜而能够通电偏压为止，即使启动脉冲偏压电源6也无法对导电膜施加偏压，因此无法发挥掩膜清洗功能。
[0048]另外，在上述实施方式中，虽对成膜于基板12的膜为导电膜的情况进行了说明，但在掩膜11为导电性的金属掩膜、使金属掩膜与树脂制膜片密接的复合掩膜的情况下，所成膜的膜也可以为非导电膜。
[0049]另外，在上述实施方式中，虽对分批方式的溅射成膜装置进行了说明，但本发明并不局限于此，也可以为即时(in line)方式的溅射成膜装置。在该情况下，构成为以成膜室7为中间，在基板12的输送方向上游侧设置加载锁定室，在下游侧设置卸载室。在该情况下，首先，打开加载锁定室的上游侧的闸阀，将基板12搬入加载锁定室。接下来，在关闭上述闸阀对加载锁定室进行排气后，打开加载锁定室的下游侧的闸阀，从而将基板12搬入成膜室7内，设置于基板支架3。然后，关闭上述下游侧闸阀，并且加载预先保持于成膜室7内的掩膜支架的掩膜11，设置于基板12上，并且，使偏压电极16与掩膜11的表面接触。由此，能够进行上述的RF溅射成膜。另一方面，若成膜结束，则在使偏压电极16退让后，卸载掩膜11。然后，在对成膜室7进行排气后，打开成膜室7的下游侧的闸阀，将基板12搬出至卸载室。然后，关闭成膜室7的下游侧的闸阀，并且破坏卸载室内的真空，从而能够取出基板12。
[0050]附图标记说明
[0051 ] 2…靶支架；3…基板支架；5…高频电源；6…脉冲偏压电源；10...靶；11...掩膜；
12…基板;22...直流电源。
【主权项】
1.一种溅射成膜装置，其对阴极电极施加高电压的阴极电压而在靶与基板之间生成等离子体，经由掩膜在基板成膜，其特征在于， 具备脉冲偏压电源，其在向所述基板的成膜过程中，能够对所述掩膜施加脉冲状的负电压。2.根据权利要求1所述的溅射成膜装置，其特征在于， 所述阴极电压为高频电压， 所述脉冲偏压电源与所述阴极电压同步地进行驱动，在该阴极电压为正的时候，输出所述脉冲状的负电压，来对所述掩膜施加负电压。3.根据权利要求1所述的溅射成膜装置，其特征在于， 所述阴极电压为直流电压， 所述脉冲偏压电源在施加了所述阴极电压的状态下，输出恒定周期的所述脉冲状的负电压来对所述掩膜施加电压的绝对值大于所述阴极电压的绝对值的负电压。4.根据权利要求1?3中任一项所述的溅射成膜装置，其特征在于， 成膜于所述基板的薄膜为导电性的膜， 所述掩膜由非导电性材料形成。5.根据权利要求1?3中任一项所述的溅射成膜装置，其特征在于， 所述掩膜由导电性材料形成。6.—种溅射成膜方法，其对阴极电极施加高电压的阴极电压而在靶与基板之间生成等离子体，经由掩膜在基板成膜，其特征在于， 在向所述基板的成膜过程中，对所述掩膜施加脉冲状的负电压。7.根据权利要求6所述的溅射成膜方法，其特征在于， 所述阴极电压为高频电压，在所述阴极电压为正的时候，将所述脉冲状的负电压施加于所述掩膜。8.根据权利要求6所述的溅射成膜方法，其特征在于， 所述阴极电压为直流电压，在施加所述阴极电压的状态下，将电压值的绝对值大于该阴极电压的绝对值的恒定周期的所述脉冲状的负电压施加于所述掩膜。9.根据权利要求6?8中任一项所述的溅射成膜方法，其特征在于， 所述掩膜在成膜开始经过预先决定的时间后开始被施加所述脉冲状的负电压。10.根据权利要求6?8中任一项所述的溅射成膜方法，其特征在于， 成膜于所述基板的薄膜为导电性的膜， 所述掩膜由非导电性材料形成。11.根据权利要求9所述的溅射成膜方法，其特征在于， 成膜于所述基板的薄膜为导电性的膜， 所述掩膜由非导电性材料形成。12.根据权利要求6?8中任一项所述的溅射成膜方法，其特征在于， 所述掩膜由导电性材料形成。13.根据权利要求9所述的溅射成膜方法，其特征在于， 所述掩膜由导电性材料形成。
【专利摘要】本发明为一种溅射成膜装置，其对阴极电极施加高电压的阴极电压而在靶(10)与基板(12)之间生成等离子体，经由掩膜(11)在基板(12)成膜，该溅射成膜装置具备脉冲偏压电源(6)，其在向上述基板(12)的成膜过程中，能够对上述掩膜(11)施加脉冲状的负电压。由此，能够边成膜边进行掩膜的清洗。
【IPC分类】C23C14/00, C23C14/40, C23C14/04
【公开号】CN105492650
【申请号】CN201480046504
【发明人】水村通伸
【申请人】株式会社V技术
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年8月18日
【公告号】WO2015025823A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种经由掩膜在相对于靶对置配置的基板进行成膜的溅射成膜装置，特别涉及一种能够边成膜边进行掩膜的清洗的溅射成膜装置以及溅射成膜方法。
【背景技术】
[0002]在以往的成膜装置中，具备掩膜的清洗功能的成膜装置在减压的成膜室内使用掩膜来完成有机化合物的蒸镀后，不使成膜室形成大气压，而对掩膜施加高频电压，来激发导入成膜室的气体以产生等离子体，从而除去附着于掩膜的上述有机化合物(例如，参照专利文献1)。
[0003]专利文献1:日本特开2012-197518号公报
[0004]然而，在这样的以往的成膜装置中，由于掩膜的清洗是在相对于基板的成膜后被适当地实施，所以在掩膜的清洗过程中无法成膜，从而存在成膜基板的生产率降低的问题。
【发明内容】
[0005]因此，为了应对这样的问题点，本发明的目的在于提供一种能够边成膜边进行掩膜的清洗的溅射成膜装置以及溅射成膜方法。
[0006]为了实现上述目的，第一发明的溅射成膜装置对阴极电极施加高电压的阴极电压而在靶与基板之间生成等离子体，经由掩膜成膜于基板，该溅射成膜装置的特征在于，具备脉冲偏压电源，其在向上述基板的成膜过程中，能够对上述掩膜施加脉冲状的负电压。
[0007]另外，第二发明的溅射成膜方法对阴极电极施加高电压的阴极电压而在靶与基板之间生成等离子体，经由掩膜成膜于基板，该溅射成膜方法的特征在于，在向上述基板的成膜过程中，对上述掩膜施加脉冲状的负电压。
[0008]根据本发明，对阴极电极施加高电压的阴极电压而进行的向基板的成膜过程中，通过对掩膜施加脉冲状的负电压而能够通过惰性气体的阳离子敲击除去堆积于掩膜的表面的薄膜。因此，能够边成膜边进行掩膜的清洗，从而能够提高成膜基板的生产率。
【附图说明】
[0009]图1是表示本发明的溅射成膜装置的第一实施方式的简要结构的主视图。
[0010]图2是对上述第一实施方式的溅射成膜方法进行说明的流程图。
[0011]图3是表示上述第一实施方式的偏压的施加时机的时间图。
[0012]图4是对上述第一实施方式的时效(seasoning)期间的成膜进行说明的图，(a)表示成膜开始时，(b)表示成膜进行的状态。
[0013]图5是表示上述第一实施方式的溅射成膜的掩膜清洗的说明图。
[0014]图6是对上述第一实施方式的溅射成膜的成膜重新进行后进行说明的图，(a)表示成膜重新进行时，(b)表示成膜进一步进行的状态。
[0015]图7是表示本发明的溅射成膜装置的第二实施方式的简要结构的主视图。
[0016]图8是表示上述第二实施方式的偏压的施加时机的时间图。
【具体实施方式】
[0017]以下，基于附图对本发明的实施方式详细地进行说明。图1是表示本发明的溅射成膜装置的第一实施方式的简要结构的主视图。该溅射成膜装置为对靶支架(holder)施加高频电压而在靶与基板之间生成等离子体，经由掩膜成膜于基板的RF溅射装置，构成为具备真空室1、靶支架2、基板支架3、挡板4、高频电源5以及脉冲偏压电源6。
[0018]上述真空室1为在内部形成成膜室7的密闭容器，具备气体导入口8与排气口 9。而且，能够通过与排气口 9连接地设置的真空栗(省略图示)排出成膜室7内的空气或者溅射气体，从而将成膜室7内保持为一定的真空度。并且，在气体导入口 8通过配管与氩(Ar)气体等惰性气体的储气瓶(省略图示)连接，从而能够向成膜室7内导入溅射气体。
[0019]在上述真空室1的成膜室7内配设有靶支架2。该靶支架2固定保持靶10，在与真空室1电绝缘的状态下由金属材料形成。此外，靶支架2也可以根据需要设置水路以能够从外部向内部导入用于冷却靶10的冷却水。
[0020]在上述真空室1的成膜室7内与靶支架2对置地配设有基板支架3。该基板支架3由金属材料形成，在设置了多个开口图案的例如树脂制的膜片所构成的掩膜11密接于基板12的成膜表面的状态下保持基板12。
[0021]此外，上述掩膜11并不局限于由树脂制膜片那样的非导电性的材料形成，也可以为导电性的金属掩膜。在该情况下，在所成膜的薄膜为导电性的膜时，也可以使用非导电性的掩膜以及导电性的金属掩膜的任一种。另外，在所成膜的薄膜为非导电性的膜时，也可以使用导电性的金属掩膜，或者在非导电性的掩膜的靶侧表面覆盖导电性的薄膜的复合掩膜。在本实施方式的说明中，对所成膜的薄膜为导电性的膜，掩膜11为非导电性的树脂制膜片的情况进行叙述。
[0022]上述靶支架2与基板支架3也可以任意地配置于真空室1的成膜室7内。例如，靶支架2与基板支架3可以上下对置配置，或者也可以左右对置配置。但是，如本实施方式那样，在掩膜11为膜片制的情况下，优选以基板支架3成为下侧的方式将靶支架2与基板支架3上下对置配置，或者相对于真空室7的垂直轴倾斜地对置配置。由此，由于膜片制的掩膜11因自重而下垂，所以能够使掩膜11密接于基板12的成膜面。
[0023]在上述靶支架2与基板支架3之间设置有挡板4。该挡板4用于控制成膜的开始与结束的时机，设置为能够自由开闭从靶10朝向基板12飞溅的溅射粒子19(参照图4)的通路。SP，若挡板4向图1所示的箭头A方向移动而打开溅射粒子19的通路，则开始成膜，若挡板4向图1所示的箭头B方向移动而关闭溅射粒子19的通路，则结束成膜。由此，能够控制所成膜的薄膜图案的膜厚。此外，将溅射粒子19的通路被挡板4关闭的状态称为“挡板4关闭着”，将溅射粒子19的通路打开的状态称为“挡板4打开着”。
[0024]与上述靶支架2电连接而具备高频电源(RF电源)5。该高频电源5用于对靶支架2供给13.56MHz的高频电力而对靶支架2施加高频电压(RF电压)以在靶10与基板12之间产生等离子体，具备调整高频电力的省略图示的高频整合器。在该情况下，靶支架2侧成为阴极电极，基板支架3侧成为接地电极(阳极电极)。此外，在图1中，附图标记13是以串联的方式与靶支架2连接的旁路电容器，附图标记14是避免阳极离子碰撞到与基板12对置的靶10的部分以外的例如靶支架2的部分而设置的屏蔽部件，与靶10的中央区域相对应地设置有开口15ο
[0025]在上述掩膜11的靶10侧表面设置有能够通电的脉冲偏压电源6。该脉冲偏压电源6与阴极电压同步地进行驱动，在阴极电压为正的时候进行0Ν驱动而输出脉冲状的负电压，从而对掩膜11施加偏压。在该情况下，如图1所示，在脉冲偏压电源6以串联的方式连接有与掩膜11的表面接触的偏压电极16与插入该偏压电极16和脉冲偏压电源6之间用于限制过电流流经的限制电阻17。
[0026]接下来，参照图2的流程图对使用如上构成的溅射成膜装置的溅射成膜方法进行说明。
[0027]首先，在步骤S1中，进行成膜的准备。详细而言，破坏真空室1的成膜室7的真空，在成膜室7内的靶支架2安装例如ΙΤ0(以铟-锡为主要成分的复合氧化物成膜材料)的靶10。
[0028]接下来，在基板支架3上设置基板12，进而于基板12的成膜面密接地设置掩膜11。然后，与脉冲偏压电源6连接的偏压电极16与掩膜11的表面接触。
[0029]在步骤S2中，进行成膜开始的准备。详细而言，若靶10以及基板12的安装结束，则真空室1关闭。然后，逐渐打开在真空室1的排气口9侧设置的排气阀(省略图示)，通过真空栗排出成膜室7内的空气。此外，此时在气体导入口8侧设置的气体导入阀(省略图示)被关闭。另外，挡板4也处于被关闭的状态。
[0030]若成膜室7内的真空度达到预先决定的规定的值，则气体导入阀打开，从而通过例如质量流量控制器导入被调整为一定流量的Ar气体。接着，通过调节排气阀，来调整排气栗的排气量，从而将成膜室7内的全部气体压力调节为预先决定的规定值。
[0031]在步骤S3中，实施透明导电膜21的成膜。详细而言，若成膜室7内的气体压力成为规定值，则高频电源5被启动，从而预先决定的规定值的图3 (a)所示的高频(RF)电压被施加于靶10。该高频电力通过高频整合器以及电源输出来调整。
[0032]若靶10被施加规定的高频电力，则成膜室7内的Ar气体电离而在靶10与挡板4之间生成等离子体。然后，若实行预溅射一定时间来除去靶10的表面的杂质，则挡板4被打开，从而相对于基板12的溅射成膜开始。
[0033]以下，对本发明的溅射成膜进行详细的说明。
[0034]若对靶支架2施加图3(a)所示的RF电压，则由于具有旁路电容器13，而使阴极电压如图3(b)所示成为偏向负侧的正弦波形。然后，如该图所附的斜线表示的那样，在阴极电压为负的期间实行靶的溅射，而对基板12进行成膜。从开始溅射到经过一定期间(该图(c)所示的时效期间)，由于在掩膜11的表面并未堆积有能够从脉冲偏压电源6施加偏压的充分的膜厚的透明导电膜21，所以即使启动 脉冲偏压电源6，也不会对掩膜11的表面施加偏压。因此，在本实施方式中，上述时效期间的脉冲偏压电源6为0V。
[0035]在上述时效期间，如图4(a)所示，电离的Ar气体的阳离子18在阴极电压为负的时候被吸引至靶10侧，如该图箭头所示，碰撞于靶10而弹飞出溅射粒子19。这样，弹飞出的溅射粒子19朝向基板12侧飞溅，如该图(b)所示，通过掩膜11的开口图案20，附着于基板12的表面，从而实行成膜。同时，在掩膜11的表面也附着溅射粒子19，而堆积透明导电膜21。这样，如图3(b)所示，在阴极电压为负的靶溅射期间，实施成膜。
[0036]若经过时效期间，则如图3(c)所示，脉冲偏压电源6被启动。而且，在阴极电压为正而停止溅射的期间(该图(b)所示的靶溅射停止期间)，脉冲偏压电源6输出负电压，从而对堆积于掩膜11的表面的透明导电膜21施加脉冲状的偏压(_Vb)。由此，如图5所示，电离的Ar气体的阳离子18被吸引至掩膜11侧，如该图箭头所示，敲击堆积于掩膜11的表面的透明导电膜21而进行离子撞击(bombardment)(掩膜清洗)。
[0037]接下来，如图3(b)所示，若阴极电压的正期间结束，阴极电压切换为负，则如图3(c)所示，与上述阴极电压同步地控制脉冲偏压电源6，从而相对于掩膜11的施加电压成为0V(脉冲偏压电源6为OFF驱动)。由此，如图6(a)所示，再次使用掩膜11的通常的溅射成膜开始，如图6(b)所示，透明导电膜21堆积于基板12以及掩膜11表面。
[0038]之后，溅射成膜与掩膜11清洗被交替实施，若经过预先决定的规定时间，则关闭挡板4而结束成膜。并且，高频电源5以及脉冲偏压电源6成为OFF。
[0039]接着，在步骤S4中，取出基板。详细而言，排气阀以及气体导入阀被关闭，省略图示的泄露阀被打开，来破坏真空室1的成膜室7内的真空。由此，能够打开成膜室7而取出基板12。此外，在取出基板12时，偏压电极16从掩膜11的面内退让到面外。
[0040]图7是表示本发明的溅射成膜装置的第二实施方式的简要结构的主视图。这里对与第一实施方式不同的部分进行说明。
[0041 ]该第二实施方式为一种DC溅射装置，其在第一实施方式中代替高频电源5而具备直流电源22，将直流电源22的负极侧经由电阻23与靶支架2(阴极电极)连接，将正极侧与基板支架3(阳极电极)连接。在该情况下，所使用的靶材料限于导电性材料。
[0042]另外，第二实施方式的脉冲偏压电源6能够在对靶支架2施加了阴极电压(_Vc)的状态下，输出恒定周期的脉冲状的负电压而对掩膜11施加电压的绝对值大于上述阴极电压(-Vc)的绝对值的偏压(-vb) (Vc < Vb)。
[0043]根据该第二实施方式，如图8(a)所示，在成膜时，对阴极电极始终施加数百伏特的负的直流电压(阴极电压)，从而在靶10与基板12之间产生等离子体，而进行向基板12的成膜。
[0044]详细而言，与上述第一实施方式相同地，通过Ar气体等离子体化而产生的氩阳离子18敲击靶10，由此使弹飞出的溅射粒子19堆积于基板12上而进行导电膜的成膜。
[0045]另外，如图8(b)所示，脉冲偏压电源6在成膜开始后的时效期间，将对掩膜11的施加电压设为0 V，在经过时效期间后输出恒定周期的脉冲状的负电压，来对掩膜11施加电压的绝对值大于阴极电压(-Vc)的绝对值的偏压(-Vb) (Vc < Vb)。由此，在将脉冲状的偏压(-Vb)施加于掩膜11时，氩阳离子18被吸引至掩膜11侧，与第一实施方式相同地，敲击堆积于掩膜11的表面的导电膜，而进行离子撞击(掩膜清洗)。
[0046]这样，根据本发明的溅射成膜装置，在对阴极电极施加高电压的阴极电压而进行的成膜过程中，通过对掩膜11施加脉冲状的负电压，而能够通过惰性气体的阳离子18敲击除去堆积于掩膜11的表面的薄膜。因此，能够边成膜边进行掩膜11的清洗，从而能够提高成膜基板的生产率。
[0047]此外，在上述实施方式中，虽对在时效期间停止脉冲偏压电源6，而对掩膜11的施加电压成为0V的情况进行了说明，但本发明并不局限于此，也可以在启动高频电源5或者直流电源22的同时启动脉冲偏压电源6，来对掩膜11施加恒定周期的负电压。但是，直到在掩膜11的表面全面堆积充分的膜厚的导电膜而能够通电偏压为止，即使启动脉冲偏压电源6也无法对导电膜施加偏压，因此无法发挥掩膜清洗功能。
[0048]另外，在上述实施方式中，虽对成膜于基板12的膜为导电膜的情况进行了说明，但在掩膜11为导电性的金属掩膜、使金属掩膜与树脂制膜片密接的复合掩膜的情况下，所成膜的膜也可以为非导电膜。
[0049]另外，在上述实施方式中，虽对分批方式的溅射成膜装置进行了说明，但本发明并不局限于此，也可以为即时(in line)方式的溅射成膜装置。在该情况下，构成为以成膜室7为中间，在基板12的输送方向上游侧设置加载锁定室，在下游侧设置卸载室。在该情况下，首先，打开加载锁定室的上游侧的闸阀，将基板12搬入加载锁定室。接下来，在关闭上述闸阀对加载锁定室进行排气后，打开加载锁定室的下游侧的闸阀，从而将基板12搬入成膜室7内，设置于基板支架3。然后，关闭上述下游侧闸阀，并且加载预先保持于成膜室7内的掩膜支架的掩膜11，设置于基板12上，并且，使偏压电极16与掩膜11的表面接触。由此，能够进行上述的RF溅射成膜。另一方面，若成膜结束，则在使偏压电极16退让后，卸载掩膜11。然后，在对成膜室7进行排气后，打开成膜室7的下游侧的闸阀，将基板12搬出至卸载室。然后，关闭成膜室7的下游侧的闸阀，并且破坏卸载室内的真空，从而能够取出基板12。
[0050]附图标记说明
[0051 ] 2…靶支架；3…基板支架；5…高频电源；6…脉冲偏压电源；10...靶；11...掩膜；
12…基板;22...直流电源。
【主权项】
1.一种溅射成膜装置，其对阴极电极施加高电压的阴极电压而在靶与基板之间生成等离子体，经由掩膜在基板成膜，其特征在于， 具备脉冲偏压电源，其在向所述基板的成膜过程中，能够对所述掩膜施加脉冲状的负电压。2.根据权利要求1所述的溅射成膜装置，其特征在于， 所述阴极电压为高频电压， 所述脉冲偏压电源与所述阴极电压同步地进行驱动，在该阴极电压为正的时候，输出所述脉冲状的负电压，来对所述掩膜施加负电压。3.根据权利要求1所述的溅射成膜装置，其特征在于， 所述阴极电压为直流电压， 所述脉冲偏压电源在施加了所述阴极电压的状态下，输出恒定周期的所述脉冲状的负电压来对所述掩膜施加电压的绝对值大于所述阴极电压的绝对值的负电压。4.根据权利要求1?3中任一项所述的溅射成膜装置，其特征在于， 成膜于所述基板的薄膜为导电性的膜， 所述掩膜由非导电性材料形成。5.根据权利要求1?3中任一项所述的溅射成膜装置，其特征在于， 所述掩膜由导电性材料形成。6.—种溅射成膜方法，其对阴极电极施加高电压的阴极电压而在靶与基板之间生成等离子体，经由掩膜在基板成膜，其特征在于， 在向所述基板的成膜过程中，对所述掩膜施加脉冲状的负电压。7.根据权利要求6所述的溅射成膜方法，其特征在于， 所述阴极电压为高频电压，在所述阴极电压为正的时候，将所述脉冲状的负电压施加于所述掩膜。8.根据权利要求6所述的溅射成膜方法，其特征在于， 所述阴极电压为直流电压，在施加所述阴极电压的状态下，将电压值的绝对值大于该阴极电压的绝对值的恒定周期的所述脉冲状的负电压施加于所述掩膜。9.根据权利要求6?8中任一项所述的溅射成膜方法，其特征在于， 所述掩膜在成膜开始经过预先决定的时间后开始被施加所述脉冲状的负电压。10.根据权利要求6?8中任一项所述的溅射成膜方法，其特征在于， 成膜于所述基板的薄膜为导电性的膜， 所述掩膜由非导电性材料形成。11.根据权利要求9所述的溅射成膜方法，其特征在于， 成膜于所述基板的薄膜为导电性的膜， 所述掩膜由非导电性材料形成。12.根据权利要求6?8中任一项所述的溅射成膜方法，其特征在于， 所述掩膜由导电性材料形成。13.根据权利要求9所述的溅射成膜方法，其特征在于， 所述掩膜由导电性材料形成。
【专利摘要】本发明为一种溅射成膜装置，其对阴极电极施加高电压的阴极电压而在靶(10)与基板(12)之间生成等离子体，经由掩膜(11)在基板(12)成膜，该溅射成膜装置具备脉冲偏压电源(6)，其在向上述基板(12)的成膜过程中，能够对上述掩膜(11)施加脉冲状的负电压。由此，能够边成膜边进行掩膜的清洗。
【IPC分类】C23C14/00, C23C14/40, C23C14/04
【公开号】CN105492650
【申请号】CN201480046504
【发明人】水村通伸
【申请人】株式会社V技术
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年8月18日
【公告号】WO2015025823A1
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