DE19701575A1

DE19701575A1 - Magnetron sputtering for forming uniform thickness

Info

Publication number: DE19701575A1
Application number: DE19701575A
Authority: DE
Inventors: Koji Nakanishi; Tomonori Yamaoka
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 1998-07-30
Also published as: JPH0959772A

Abstract

Magnetron sputtering is performed by: (a) disposing a sputtering target on the surface of a cubic-shape cathode capable of trapping magnetic field by magnets; (b) applying negative potential to the target in a vacuum; (c) sputtering the target by produced plasma; and (d) coating the matrix surface with a coating while the matrix is travelling in right angle direction to the longitudinal direction of the cathode. The magnets of the cathode are arranged in such manner that sputtering erosion region can form two closed curves, and are allowed to move reciprocally in right angle direction to the longitudinal direction of the cathode.

Description

Field of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Magnetron-Sputter-Verfahren zum Bilden eines Films auf einem Substrat, insbesondere auf ein Magnetron-Sputter-Verfahren, das ermöglicht, daß ein Film gleichförmig gebildet wird und die Effektivität der Verwendbar keit eines Targets erhöht wird.The present invention relates to a magnetron sputtering method for formation of a film on a substrate, in particular on a magnetron sputtering method enables a film to be formed uniformly and the effectiveness of the usable speed of a target is increased.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Magnetron-Sputter-Verfahren, das einen ITO (Indium Tin Oxide - Indium-Zinn-Oxid) transparenten, leitenden Film bildet, der einen niedrigeren spezifischen Widerstand besitzt.The present invention also relates to a magnetron sputtering method forms an ITO (Indium Tin Oxide) transparent, conductive film, which has a lower specific resistance.

Description of the Related Art

Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer herkömmli chen Magnetron-Sputter-Vorrichtung bzw. Kathodenzerstäubungs-Vorrichtung vom planaren Typ darstellt. Wie in dieser Figur dargestellt ist, weist die Magnetron-Sputter- Vorrichtung vom planaren Typ eine Kammer 100 auf, die eine Auslaßöffnung besitzt. Die Kammer 100 ist mit einem Absperrschieber 101, einer Kathode 103 und einer Substrat- Heizeinrichtung 104 als die Hauptkomponenten darin versehen. Ein Substrat 102 ist so positioniert, daß es zu der Kathode 103 hin weist. Fig. 4 shows a schematic cross-sectional view illustrating an example of a conventional magnetron sputtering device or cathode sputtering device of the planar type. As shown in this figure, the planar type magnetron sputtering device has a chamber 100 which has an outlet opening. The chamber 100 is provided with a gate valve 101 , a cathode 103 and a substrate heater 104 as the main components therein. A substrate 102 is positioned to face the cathode 103 .

Die Kathode 103 weist eine Gegen- bzw. Stützplatte 105, einen Magneten 106, ein Tar get 107, abgeschirmte Anoden 108 und ein Gaseinlaßrohr 109 auf. Das Target 107 wird mit einer negativen Spannung durch eine Sputter-Energieversorgung beaufschlagt, wo bei die Anode davon über die Gegenplatte 105 geerdet ist. Der Magnet 106 besitzt drei Reihen, die derart angeordnet sind, daß sie sich senkrecht zu der Ebene dieser Zeich nung erstrecken.The cathode 103 has a counter or support plate 105 , a magnet 106 , a target 107 , shielded anodes 108 and a gas inlet tube 109 . A negative voltage is applied to the target 107 by a sputtering power supply, where the anode thereof is grounded via the counterplate 105 . The magnet 106 has three rows which are arranged such that they extend perpendicular to the plane of this drawing voltage.

In der Sputter-Vorrichtung, wie sie vorstehend erwähnt ist, ist der Plasma-Erzeugungs bereich durch das integrierte, elektrische Potential zwischen den abgeschirmten Anoden 108 und den anderen geerdeten Elektroden (zum Beispiel die Kammer 100, ein Substrathalteteil zum Halten des Substrats 102) und der Kathode 103 definiert.In the sputtering device as mentioned above, the plasma generation area is by the integrated electrical potential between the shielded anodes 108 and the other grounded electrodes (for example, the chamber 100 , a substrate holding member for holding the substrate 102 ) and the cathode 103 .

Die Sputter-Vorrichtung, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, besitzt ein Problem einer niedri gen Nutzeffektivität des Targets, da der Magnet 106 fest so angeordnet ist, daß die Ero sionsflächenbereiche des Targets, d. h. die Flächenbereiche zwischen den Reihen der Magnete 106 in der Oberfläche des Targets 107, ziemlich schmal werden. Dabei ist auch ein Problem einer Verschlechterung der Qualität eines gebildeten Films vorhanden da das Plasma in dem signifikant ausgebreiteten Zustand erzeugt wird, um so das Volu men der Ionen, die das Substrat 102 erreichen, zu erhöhen.The sputtering device, as shown in Fig. 4, has a problem of a low efficiency of the target, since the magnet 106 is fixedly arranged so that the erosion surface areas of the target, ie the area between the rows of magnets 106 in the surface of the target 107 become quite narrow. There is also a problem of deterioration in the quality of a formed film because the plasma is generated in the significantly expanded state so as to increase the volume of the ions reaching the substrate 102 .

Object and summary of the invention

Die vorliegende Erfindung ist vorgenommen, um solche Probleme des Stands der Tech nik zu überwinden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Magnetron-Sput ter-Verfahren zu schaffen, um zu ermöglichen, daß die Erosionsflächenbereiche eines Targets ohne signifikante Änderung der Struktur und der Dimensionen der herkömmli chen Magnetron-Sputter-Vorrichtung breiter sind. Es ist eine andere Aufgabe der vorlie genden Erfindung, ein Magnetron-Sputter-Verfahren zu schaffen, das ermöglicht, daß die Qualität, wie deren spezifischer Widerstand, verbessert wird, um dadurch eine länge re Lebensdauer eines Targets und ein gleichförmiges Bilden eines Films zu schaffen.The present invention is made to address such problems of the prior art nik to overcome. It is an object of the present invention to use a magnetron sput ter process to allow that the erosion areas of a Targets without significantly changing the structure and dimensions of the conventional Chen magnetron sputtering device are wider. It is another task of the present invention to provide a magnetron sputtering method that allows the quality, like their specific resistance, is improved by a length re life of a target and forming a film uniformly.

Ein Magnetron-Sputter-Verfahren der vorliegenden Erfindung weist die Schritte auf: An ordnen eines Sputter-Targets auf einer Oberfläche einer rechtwinkligen, parallelepipe den Kathode, die magnetische Felder darin durch Magnete schließt Beaufschlagung des Targets mit einem negativen Potential in der dekomprimierten Atmosphäre, um Plasma so zu erzeugen, daß das Target mit dem erzeugten Plasma gesputtert wird; und Befördern des Substrats in der Richtung senkrecht zu der Längsrichtung der Kathode, wobei die Magnete der Kathode derart angeordnet sind, um zwei geschlossene Schlei fen eines sputternden Erosionsflächenbereichs zu bilden, und um in der Richtung senk recht zu der Längsrichtung der Kathode hin- und herbewegt zu werden.A magnetron sputtering method of the present invention has the steps: On arrange a sputter target on a surface of a right-angled, parallelepipe the cathode, the magnetic fields inside it by exposure to magnets of the target with a negative potential in the decompressed atmosphere in order Generate plasma so that the target is sputtered with the generated plasma; and Conveying the substrate in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the cathode, the magnets of the cathode being arranged around two closed loops to form a sputtering erosion area, and to descend in the direction right to be reciprocated to the longitudinal direction of the cathode.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, daß die Beziehung zwischen der hin- und herbewegenden Geschwindigkeit Vm der Magnete und der Fördergeschwindigkeit Vc des Substrats so eingestellt wird, um Vm/Vc ≦ 0,1 beizubehal ten, wobei Vm/Vc = eine einer ungeraden Zahl von 3 bis 17 ist, oder Vm/Vc ≧ 19.According to the present invention, it is preferred that the relationship between the Magnets and Floating Velocity Vm Conveying speed Vc of the substrate is set to maintain Vm / Vc ≦ 0.1 ten, where Vm / Vc = one of an odd number from 3 to 17, or Vm / Vc ≧ 19.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt daß sie weiterhin Schritte eines An ordnens einer Erdungsabschirmung, die elektrisch geerdet ist, um das Plasma, das auf der Oberfläche des Targets gebildet ist, zu stabilisieren, derart, um eine Öffnung ober halb der Oberfläche des Targets zu haben und um einen vorbestimmten Raum zwischen der Oberfläche des Targets und der Erdungsabschirmung zu bilden, die in pol- oder rohrartigen Anoden angeordnet ist, die gegen die Erdungsabschirmung in der Richtung parallel zu der Längsrichtung der Kathode isoliert sind, und Beaufschlagen der Anode mit einer positiven Spannung, aufweist.According to the present invention, it is preferred that it further steps of an assign a ground shield that is electrically grounded to the plasma that is on the surface of the target is formed to stabilize such an opening above to have half the surface of the target and between a predetermined space to form the surface of the target and the ground shield, which in pole or tubular anodes is arranged, which against the ground shield in the direction insulated parallel to the longitudinal direction of the cathode, and loading the anode with a positive voltage.

In diesem Fall werden die Anoden vorzugsweise mit einer positiven Spannung zwischen 20 V und 40 V beaufschlagt. Es ist bevorzugt, daß die Magnete in einem solchen Bereich hin- und herbewegt werden, daß die Position der Magnete niemals unmittelbar unterhalb der Hilfselektroden gelangt.In this case, the anodes are preferably interposed with a positive voltage 20 V and 40 V applied. It is preferred that the magnets be in such a range be reciprocated so that the position of the magnets is never immediately below the auxiliary electrodes.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Film auf dem Substrat unter Verwendung eines ITO gesinterten Körpers als das Target und Einstellen der Konzentration des Sau erstoffs in der Atmosphäre innerhalb eines Bereichs zwischen 0,1% und 1,0% gebildet, um so einen ITO-Film zu bilden.According to the present invention, the film is used on the substrate an ITO sintered body as the target and adjusting the concentration of the sow formed in the atmosphere within a range between 0.1% and 1.0%, to make such an ITO film.

Weiterhin wird der Film unter Verwendung eines ITO-Targets als das Target; Anordnen von fünf oder mehr ein magnetisches Feld erzeugenden Vorrichtungen, um sich in der Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des ITO-Targets hin- und herzubewegen; An ordnen einer abgeschirmten Anode in einer solchen Art und Weise, um das ITO-Target zu umgeben und eine Öffnung zu haben, die ITO Verdampfungsteilchen ermöglicht, das Substrat von dem Target zu erreichen; Anordnen von Hilfselektroden, die gegen die Er dungsabschirmung isoliert sind, in einem Raum zwischen der abgeschirmten Anode und dem Target; und Beaufschlagen der Hilfselektroden mit einer positiven Bias-Spannung, um so einen ITO transparenten, leitenden Film zu bilden, gebildet.Furthermore, the film is made using an ITO target as the target; Arrange of five or more magnetic field generating devices to be in the Reciprocate direction perpendicular to the longitudinal direction of the ITO target; On arrange a shielded anode in such a way around the ITO target to surround and have an opening that enables ITO vaporization particles to form Reaching substrate from the target; Arranging auxiliary electrodes against the Er are shielded in a space between the shielded anode and the target; and applying a positive bias voltage to the auxiliary electrodes, so as to form an ITO transparent conductive film.

In dem Magnetron-Sputter-Verfahren der vorliegenden Erfindung sind die das Magnet feld erzeugenden Vorrichtungen aus fünf Magneten aufgebaut, um so die Zahl der Erosi onsvertiefungen in vier, von zwei (normal), zu erhöhen. Durch Hin- und Herbewegen der das magnetische Feld erzeugenden Vorrichtungen in der Richtung senkrecht zu dem Target, wird die Nutzeffektivität des Targets signifikant verbessert. Die Sputter-Span nung wird durch Beaufschlagen der Hilfselektroden, die zwischen der abgeschirmten An ode und dem Target angeordnet sind, mit der positiven Bias-Spannung reduziert, um da durch die ungerichtete Entladung zu verhindern und einen ITO-Film zu bilden, der einen niedrigeren spezifischen Widerstand besitzt.In the magnetron sputtering method of the present invention, they are the magnet field-generating devices built from five magnets, so the number of Erosi ons wells in four, out of two (normal), to increase. By moving the the magnetic field generating devices in the direction perpendicular to that Target, the effectiveness of the target is significantly improved. The sputter chip voltage is applied by applying the auxiliary electrodes between the shielded connector ode and the target are arranged with the positive bias voltage reduced to there through the undirected discharge and to form an ITO film that one has lower resistivity.

Brief description of the drawings

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht, die ein Beispiel einer Magnetron-Sputter-Vorrichtung ge mäß der vorliegenden Erfindung darstellt, Fig. 1 shows a sectional view illustrating an example of a magnetron sputtering apparatus accelerator as the present invention,

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Teils um eine Kathode einer Ma gnetron-Sputter-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; Fig. 2 is a sectional view showing an example of a part around a cathode of a magnetron sputtering device according to the present invention;

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht zur Erläuterung, wie eine Hilfselektrode gemäß der vorlie genden Erfindung aufgeladen wird, Fig. 3 shows a sectional view for explaining how an auxiliary electrode is charged according to the vorlie invention,

Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel einer herkömmlichen Ma gnetron-Sputter-Vorrichtung vom planaren Typ darstellt, Fig. 4 shows a schematic sectional view illustrating an example of a conventional Ma gnetron sputtering apparatus planar type

Fig. 5a zeigt eine Schnittansicht, die einen Erosionsflächenbereich eines Targets gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, FIG. 5a is a sectional view showing an erosion area of a target in accordance with the present invention,

Fig. 5b zeigt eine schematische Ansicht, die eine Anordnung von Magneten darstellt, Fig. 5b shows a schematic view illustrating an arrangement of magnets,

Fig. 5c zeigt eine schematische Ansicht, die eine Beziehung zwischen Positionen von Magneten und dem Erosionsflächenbereich des Targets darstellt, Fig. 5c shows a schematic view illustrating a relationship between positions of the magnet and the erosion area of the target,

Fig. 6 zeigt ein Korrelationsdiagramm zwischen dem Verhältnis der Differenzen in der Dicke des Films und Vm/Vc, Fig. 6 shows a correlation diagram between the ratio of the differences in the thickness of the film and Vm / Vc,

Fig. 7A, 7B und 7C zeigen Ansichten zur Erläuterung des Zustands erzeugter magneti scher Kraftlinien, FIGS. 7A, 7B and 7C are views for explaining the state of generated magneti shear force lines,

Fig. 8a und 8b zeigen Schnittansichten, die die Erosion des Targets darstellen, Fig. 8a and 8b are sectional views illustrating the erosion of the target,

Fig. 9a bis 9e zeigen Ansichten von Laminatschichten, wobei jede den Zustand eines gebildeten Sputter-Films darstellt, Fig. 9a to 9e are views of laminate layers, each representing the condition of a formed film sputtering,

Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht von Hauptteilen der Sputter-Vorrichtung mit Dimensio nen a, b, c und d, Fig. 10 is a sectional view of main parts showing sputtering apparatus comprising Dimensio NEN a, b, c and d,

Fig. 11 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform der Hilfs elektrode darstellt, Fig. 11 is a perspective view illustrating a preferred embodiment of the auxiliary electrode,

Fig. 12 zeigt ein Diagramm, das die Abhängigkeit von dem Sauerstoffgehalt der Wider standsfähigkeit eine ITO-Films darstellt, der durch die Magnetron-Sputter-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist, und Fig. 12 is a diagram showing the dependency on the oxygen content of the resistance of an ITO film formed by the magnetron sputtering device according to the present invention, and

Fig. 13 zeigt eine Schnittansicht, die die Erosion des Targets darstellt. Fig. 13 is a sectional view showing erosion of the target.

Description of the preferred embodiments

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung basierend auf den Zeichnungen beschrie ben. Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht, die ein Beispiel einer Magnetron-Sputter-Vorrich tung darstellt, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Wie in dieser Figur dargestellt ist, weist die Sputter-Vorrichtung eine Kammer 6, die mit Ab sperrschiebern 1 versehen ist, eine Kathode 3 und eine Substrat-Heizeinrichtung 4 als die Hauptkomponenten darin auf. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet ein Substrat.Hereinbelow, the present invention will be described based on the drawings. Fig. 1 is a sectional view showing an example of a magnetron sputtering device used in the method of the present invention. As shown in this figure, the sputtering device has a chamber 6 provided with gate valves 1 , a cathode 3 and a substrate heater 4 as the main components therein. Reference numeral 2 denotes a substrate.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts des Kathodenteils der Sputter-Vor richtung. Magnete 5 sind in Reihen so angeordnet, daß sie sich senkrecht zu der Ebene dieser Zeichnung erstrecken. In dieser Ausführungsform sind, wie auch in Fig. 5b darge stellt ist, fünf lange, plattenähnliche Magnete 5 auf einer Basis 50 so angeordnet, daß sie sich parallel zueinander erstrecken. Der erste, dritte und fünfte Magnet 5 von der lin ken Seite der Fig. 2 aus sind derart angeordnet, daß sich die negativen Pole auf der oberen Seite befinden, während der zweite und vierte Magnet 5 von der linken Seite der Fig. 2 aus derart angeordnet sind, daß die positiven Pole auf der oberen Seite liegen. Der Basis 50 wird ermöglicht, sich in der Richtung D₁, D₂ senkrecht zu der Längsrichtung der Magnete 5 hin- und herzubewegen, d. h. in seitlichen bzw. lateralen Richtungen die ser Zeichnung. Eine Erdungsabschirmung 11 und abgeschirmte Anoden 8 sind auf das elektrische Potential der Erde ebenso wie ein Boden 6b der Kammer 6 eingestellt. Ein Target 10 ist an einer Gegenplatte 12 angebondet. Jeweils auf der äußeren Seite der abgeschirmten Anoden 8 angeordnet sind Gasberieselungsrohre 7 vorhanden. Fig. 2 shows an enlarged view of the portion of the cathode part of the sputtering device. Magnets 5 are arranged in rows so that they extend perpendicular to the plane of this drawing. In this embodiment, as is also shown in Fig. 5b Darge, five long, plate-like magnets 5 are arranged on a base 50 so that they extend parallel to each other. The first, third and fifth magnets 5 from the left side of FIG. 2 are arranged such that the negative poles are on the upper side, while the second and fourth magnets 5 from the left side of FIG. 2 are such are arranged so that the positive poles are on the upper side. The base 50 is made possible to move back and forth in the direction D ₁ , D ₂ perpendicular to the longitudinal direction of the magnets 5 , ie in lateral or lateral directions of this drawing. A ground shield 11 and shielded anodes 8 are set to the electrical potential of the earth as well as a bottom 6 b of the chamber 6 . A target 10 is bonded to a counter plate 12 . Gas sprinkler pipes 7 are arranged on the outer side of the shielded anodes 8 .

Zwischen den abgeschirmten Anoden 8 und dem Target 10 sind Hilfselektroden 9 vor handen, die gegen die Erdungsabschirmung 11 und das Target 10 isoliert sind.Between the shielded anodes 8 and the target 10 , auxiliary electrodes 9 are present, which are insulated from the grounding shield 11 and the target 10 .

Obwohl die Hilfselektroden 9 irgendeine Konfiguration haben können, ist es bevorzugt, daß die Hilfselektroden jeweils in einer Konfiguration gebildet werden, so daß sie einen Hohlraum innenseitig davon haben und eine Kommunikation zwischen dem Hohlraum und der Außenseite ermöglichen, da die Konfiguration effektiv beim Bewahren einer nicht beschmutzten Oberfläche ist, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist.Although the auxiliary electrodes 9 may have any configuration, it is preferred that the auxiliary electrodes each be formed in one configuration so that they have a cavity inside thereof and allow communication between the cavity and the outside since the configuration is not effective in preserving one soiled surface is as shown in Fig. 11.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht zur Erläuterung, wie Spannungen auf die Kathode beaufschlagt werden. Das Target 10 wird mit einer negativen Spannung -Vc durch eine Sputter-Energieversorgung 14 über die Gegenplatte 12 beaufschlagt. Die Hilfselektroden 9 werden mit einer positiven Spannung +Va durch eine Hilfsenergieversorgung 13 be aufschlagt. Es sollte angemerkt werden, daß die Magnete 5 Permanent-Magnete oder Elektromagnete sein können. Die abgeschirmten Elektroden 8 und die Erdungsabschir mung 11 sind elektrisch von der Gegenplatte 12 durch isolierendes Material 15 separiert. Fig. 3 shows a cross-sectional view for explaining how voltages are applied to the cathode. A negative voltage -Vc is applied to the target 10 by a sputtering energy supply 14 via the counter plate 12 . The auxiliary electrodes 9 are opened with a positive voltage + Va by an auxiliary power supply 13 . It should be noted that the magnets 5 can be permanent magnets or electromagnets. The shielded electrodes 8 and the earthing shield 11 are electrically separated from the counterplate 12 by insulating material 15 .

Fig. 5a stellt die Oberfläche des Targets 10 nach einer bestimmten Zeit eines Sputterns durch die Sputter-Vorrichtung dar. Fig. 5b stellt eine Anordnung von Magneten 5 relativ zu dem Target 10 dar und Fig. 5c stellt die positionsmäßige Beziehung zwischen den Erosionsflächenbereichen "E" und den Magneten dar. Fig. 5a shows the surface of the target 10 after a certain time of sputtering by the sputtering device. Fig. 5b shows an arrangement of magnets 5 relative to the target 10 and Fig. 5c shows the positional relationship between the erosion surface areas "E "and the magnet.

Fig. 6 stellt gemessene Werte des Verhältnisses von Differenzen in der Dicke des Films dar, d. h. eine Nicht-Gleichförmigkeit in der Dicke des Films, der auf der Oberfläche des Substrats gebildet ist, wenn die Magnete 5 in den lateralen Richtungen D₁, D₂ der Fig. 1, 2 und bei der Geschwindigkeit Vm hin- und herbewegt werden, wobei das Substrat 2 in die rechte Richtung der Fig. 1,2 mit der Geschwindigkeit Vc = 0,5 m/min befördert wird und der hin- und herbewegende Hub der Magnete 5 auf 50 mm eingestellt wird. Das Verhältnis wird durch das Dividieren der Differenz zwischen der maximalen Dicke d_max und der minimalen Dicke d_min durch die maximale Dicke d_max ausgedrückt, d. h. (d_max - d_min)/d_max. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, wird deutlich, daß die Unregelmäßigkeit in der Dicke sehr klein ist (geringer als 0,1), wenn Vm/Vc wie nachfolgend gemäß (1), (2) oder (3) eingestellt wird.
Fig. 6 illustrates measured values of the ratio of differences in the thickness of the film is, ie, a non-uniformity in the thickness of the film formed on the surface of the substrate when the magnets 5 in the lateral directions D _1, D ₂ wherein the substrate 2 in the right direction of FIG. 1.2 is conveyed at the speed Vc = 0.5 m / min and the reciprocating of Fig. 1, 2 and back at the speed Vm and forth, Stroke of the magnets 5 is set to 50 mm. The ratio is expressed by dividing the difference between the maximum thickness d _max and the minimum thickness d _min by the maximum thickness d _max , ie (d _max - d _min ) / d _max . As shown in Fig. 6, it becomes clear that the thickness irregularity is very small (less than 0.1) when Vm / Vc is set as follows according to (1), (2) or (3).

(1) Vm / Vc ≦ 0.1, more preferably Vm / Vc ≦ 0.05
(2) Vm / Vc = 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 or
(3) Vm / Vc ≧ 19.

Die Fig. 9a bis 9e sind Querschnittsansichten, die Modellzustände gebildeter Schich ten des Films darstellen (die Laminierzustände), wenn Vm/Vc = 2, 3, 4, 5, 6 jeweils ist. Die Schicht "A" wird gebildet, wenn sich die Magnete in derselben Richtung wie das Substrat bewegen. Die Schicht "B" wird gebildet, wenn sich die Magnete in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung des Substrats bewegen. Figs. 9a to 9e are cross-sectional views, the model states formed Schich th of the film constitute (the Laminierzustände) when Vm / Vc = 2, 3, 4, 5, 6 in each case is. Layer "A" is formed when the magnets move in the same direction as the substrate. Layer "B" is formed when the magnets move in the direction opposite to the direction of the substrate.

Die Art und Weise eines Laminierens von Schichten des Films, wenn Vm/Vc = 1 ist, ist wie folgt.The way of laminating layers of the film when Vm / Vc = 1 is as follows.

Wenn die Magnete in derselben Richtung (die Richtung D₂) bewegt werden, wie das Substrat, werden die Magnete relativ zu dem Substrat gestoppt. Deshalb muß, wenn man annimmt, daß kein Bereich auf dem Verdampfungspunkt und dem Sputterpunkt di rekt oberhalb des Verdampfungspunkts liegt, die Dicke des Sputterpunkts unendlich sein, so daß die Differenz der Dicke/der Dicke auf dem Punkt = ∞/∞ → 1 gilt. Tatsächlich ist ein Bereich auf dem Verdampfungspunkt vorhanden, so daß die Dicke des Sputter punkts endlich ist. In jedem Fall wird die Differenz der Dicke signifikant groß, d. h. nahezu 1.When the magnets are moved in the same direction (the direction D ₂ ) as the substrate, the magnets are stopped relative to the substrate. Therefore, assuming that there is no area on the evaporation point and the sputtering point directly above the evaporation point, the thickness of the sputtering point must be infinite, so that the difference in thickness / thickness at the point = ∞ / ∞ → 1 applies. In fact, there is an area on the vaporization point so that the thickness of the sputtering point is finite. In any case, the difference in thickness becomes significantly large, ie almost 1.

Die Art und Weise eines Laminierens von Schichten des Films, wenn Vm/Vc = 2 ist, ist wie folgt.The way of laminating layers of the film when Vm / Vc = 2 is as follows.

Wenn die Magnetbewegungsgeschwindigkeit über der Substrat-Transportgeschwindig keit liegt und die Magnete in derselben Richtung wie das Substrat bewegt werden, pas sieren die Magnete das Substrat. Deshalb werden die Magnete in der Richtung entge gengesetzt zu der Richtung des Substrats bewegt, um eine Schicht wieder auf einem Bereich des Substrats zu bilden. When the magnetic moving speed is faster than the substrate transport speed and the magnets are moved in the same direction as the substrate, pas the magnets cover the substrate. That is why the magnets move in the opposite direction opposed to the direction of the substrate moved to a layer again on one To form area of the substrate.

Die Art und Weise eines Laminierens von Schichten eines Films, wenn Vm/Vc = 3, 5, 7 ist, ist wie folgt.The way of laminating layers of a film when Vm / Vc = 3, 5, 7 is is as follows.

Das Ende einer Schicht A, die gebildet ist, wenn die Magnete in der Richtung bewegt werden, die dieselbe ist, wie die Transportrichtung des Substrats, wird zu dem Ende der nächsten Schicht A derart angepaßt, daß die Dicke des Films gleichförmig ist. Allerdings ist dabei eine sehr geringe Konkavität oder Konvexität auf der laminierenden Situation der Enden vorhanden ist.The end of a layer A that is formed when the magnets move in the direction which is the same as the transport direction of the substrate becomes the end of the next layer A is adjusted so that the thickness of the film is uniform. Indeed there is very little concavity or convexity on the laminating situation the ends are there.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sollten die Magnete 5 in einer ungeraden Anzahl gleich zu oder mehr als 5 angeordnet werden, da das Verhältnis der Differenzen in der Dicke ziemlich groß wird, wenn die Magnete in 3 Reihen angeordnet sind.According to the present invention, the magnets 5 should be arranged in an odd number equal to or more than 5 because the ratio of the differences in thickness becomes quite large when the magnets are arranged in 3 rows.

Wie vorstehend erwähnt ist, scheint der Grund, warum das Verhältnis der Differenzen in der Dicke schlecht ist, wenn die Magnete in 3 Reihen angeordnet sind, d. h. in dem Fall einer einzelnen Erosion, wie folgt zu sein.As mentioned above, the reason why the ratio of the differences in the thickness is poor if the magnets are arranged in 3 rows, i. H. in that case a single erosion to be as follows.

Wenn die Magnete so angeordnet sind, wie dies in Fig. 7A dargestellt ist, werden Elek tronen in der Richtung der Pfeile auf dem Target so bewegt daß das Plasma in einem Raum auf der Oberfläche des Targets gebildet wird, um so an der Oberfläche anzuhaf ten, wie dies in Fig. 7B dargestellt ist. In diesem Fall sind zwei Hp-Flächenbereiche vor handen, wo das Plasma relativ dicht an den Ecken ist, von denen jede mit einem Kreis markiert ist. Wenn die Erdungsabschirmung auf dem Target angeordnet wird und die Magnete in der Richtung eines Pfeils parallel zu dieser Zeichnung bewegt werden, sind die Hp-Flächenbereiche nahe zu der Erdungsabschirmung vorhanden, so daß der Film auf der rechten Hälfte des Substrats dicker als der andere ist. Andererseits liegt, wenn die Magnete in der Richtung eines Pfeils b bewegt werden, der linke Hp-Flächenbereich nahe zu der Erdungsabschirmung, so daß der Film auf der linken Hälfte dicker als der andere ist. Auf diese Art und Weise wird die Dicke des Targets in der Längsrichtung ausbalanciert. Allerdings ist es schwierig, den Film auszubalancieren. Ein großer sich hin- und herbewegender Hub verbessert die Nutzeffektivität des Targets, gestaltet aller dings die Balance schwieriger. Das bedeutet, daß es schwierig ist, die Gleichförmigkeit in der Dicke des Films und die Nutzeffektivität des Targets zur gleichen Zeit zu verbessern. When the magnets are arranged as shown in Fig. 7A, electrons are moved in the direction of the arrows on the target so that the plasma is formed in a space on the surface of the target so as to adhere to the surface as shown in Fig. 7B. In this case there are two Hp areas where the plasma is relatively close to the corners, each of which is marked with a circle. When the ground shield is placed on the target and the magnets are moved in the direction of an arrow parallel to this drawing, the Hp areas are close to the ground shield so that the film on the right half of the substrate is thicker than the other. On the other hand, when the magnets are moved in the direction of an arrow b, the left Hp area is close to the ground shield, so that the film on the left half is thicker than the other. In this way, the thickness of the target is balanced in the longitudinal direction. However, it is difficult to balance the film. A large reciprocating stroke improves the effectiveness of the target, but makes the balance more difficult. This means that it is difficult to improve the uniformity in the thickness of the film and the efficiency of the target at the same time.

Andererseits sind in einem Fall einer Doppel-Erosion, bei der zwei Erosionsflächenberei che mit geschlossener Schleife durch Anordnen von fünf oder mehr Reihen aus Magne ten gebildet werden, vier Hp-Flächenbereiche vorhanden, wo das Plasma relativ dicht er zeugt wird, wie dies in Fig. 7C dargestellt ist. Allerdings sind nur zwei der Hp-Flächenbe reiche die Flächenbereiche, wo das Plasma nahe zu der Erdungsabschirmung durch die Hin- und Herbewegung der Magente gelangt. Deshalb werden die Faktoren, die zu ei nem Verlust der Gleichförmigkeit in der Dicke des Films in der Längsrichtung des Tar gets führen, halbiert, um dadurch die Differenzen in der Dicke des Films in der Förder richtung zu reduzieren, während eine Nicht-Gleichförmigkeit in der Dicke des Films in Längsrichtung des Targets verhindert wird.On the other hand, in a case of double erosion, in which two closed loop erosion areas are formed by arranging five or more rows of magnets, there are four Hp areas where the plasma is generated relatively densely, as shown in FIG . 7C. However, only two of the Hp areas are the areas where the plasma gets close to the ground shield by the reciprocation of the magenta. Therefore, the factors that lead to a loss of uniformity in the thickness of the film in the longitudinal direction of the target are halved, thereby reducing the differences in the thickness of the film in the conveying direction, while non-uniformity in the Thickness of the film in the longitudinal direction of the target is prevented.

(Experiments No. 1 to 8)

Experimente wurden jeweils unter den Bedingungen eines Sputterns mit 0,04 Pa, O₂ 0,5%, Ar 99,5% auf einem Substrat, das unter einer Geschwindigkeit von Vc = 0,5 m/min befördert wurde, unter Verwendung der Vorrichtung, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist (Experimente Nr.'n 1-6), oder der Vorrichtung, die drei Reihen aus Magneten besaß (Experimente Nr. 7 und Nr. 8), und unter Verwendung eines ITO (In₂O₃ 90%, SnO₂ 10%) als das Target, durchgeführt. Die anderen experimentellen Bedingungen sind in Tabelle 1 mit Ergebnissen dargestellt. Experiments were each carried out under the conditions of sputtering with 0.04 Pa, O ₂ 0.5%, Ar 99.5% on a substrate which was conveyed at a speed of Vc = 0.5 m / min using the device shown in Figs. 1 and 2 (experiments Nos 1-6), or the apparatus, the three rows of magnets possessed (experiment Nos. 7 and no. 8), and using an ITO (in ₂ O ₃ 90%, SnO ₂ 10%) as the target. The other experimental conditions are shown in Table 1 with results.

Tabelle 1Table 1

Die Fig. 8a und 8b zeigen Schnittansichten, die das Target nach 116 Stunden eines Sputterns in dem Experiment Nr. 2 darstellen. Fig. 13 zeigt eine Schnittansicht, die das Target nach einem Sputtern in dem Experiment Nr. 7 (mit drei Reihen aus Magneten) darstellt. In diesen Schnittansichten ist das Maßstabsverhältnis der Tiefenrichtung vier mal demjenigen Maßstabsverhältnis der Breitenrichtung des Targets. Die Schnittansicht in Fig. 8a ist entlang der Linie VIII-VIII der Fig. 5a vorgenommen. Figs. 8a and 8b are sectional views illustrating the target after 116 hours of sputtering in the Experiment Nos. 2,. Fig. 13 is a sectional view showing the target after sputtering in Experiment No. 7 (with three rows of magnets). In these sectional views, the scale ratio of the depth direction is four times that scale ratio of the width direction of the target. The sectional view in Fig. 8a is taken along the line VIII-VIII of Fig. 5a.

Die Effektivität des Targets wird durch den nachfolgenden Ausdruck unter Verwendung von S₁, S₂, wie dies in Fig. 8b dargestellt ist, ausgedrückt (wobei S₁ und S₂ in demselben Abschnitt wie die Fig. 8a dargestellt ist).
The effectiveness of the target is expressed by the following expression using S ₁ , S ₂ as shown in Fig. 8b (where S ₁ and S _{2 are shown} in the same section as Fig. 8a).

ε = S2/(S1 + S2) (100%).ε = S2 / (S1 + S2) (100%).

Das bedeutet, daß die Effektivität des Targets ein Prozentsatz ist, der durch Dividieren der verbrauchten Menge des Targets durch die Ursprungsmenge des Targets definiert ist.This means that the effectiveness of the target is a percentage that by dividing the consumed amount of the target is defined by the original amount of the target is.

(Experiments No. 9 to 15)

Experimente wurden unter derselben Bedingung wie Nr. 2 durchgeführt, mit der Ausnah me, daß die Anodenspannung, die Kathodenspannung, die Leistung und die Dicke des gebildeten Films so eingestellt wurden, wie in Tabelle 2.Experiments were carried out under the same condition as No. 2, with the exception me that the anode voltage, the cathode voltage, the power and the thickness of the formed film were adjusted as in Table 2.

Die experimentellen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. The experimental results are shown in Table 2.

Tabelle 2Table 2

(Experiment No. 16)

Ein ITO Film wurde durch Sputtern in derselben Art und Weise wie Nr. 2 gebildet, mit der Ausnahme, daß die Kathodenspannung auf 300 V eingestellt war, die Anodenspan nung auf 30 V eingestellt war und die Konzentration von Sauerstoff in der Atmosphäre in einem Bereich zwischen 0% und 1,3% geändert wurde. Das Ergebnis der Messung der Widerstandsfähigkeit des ITO Films, der so gebildet ist, wie dies vorstehend erwähnt ist, ist in Fig. 12 dargestellt.An ITO film was formed by sputtering in the same manner as No. 2, except that the cathode voltage was set to 300 V, the anode voltage was set to 30 V, and the concentration of oxygen in the atmosphere was in a range between 0% and 1.3% was changed. The result of measuring the resistance of the ITO film formed as mentioned above is shown in FIG. 12.

(Experiment No. 17)

Ein ITO Film wurde durch Sputtern in derselben Art und Weise wie Experiment Nr. 16 ge bildet, mit der Ausnahme, daß die Kathodenspannung auf 300 V eingestellt war und die Anodenspannung auf 0 V eingestellt war. Das Ergebnis der Messung der Widerstandsfä higkeit des ITO Films, der so gebildet ist, wie dies vorstehend erwähnt ist, ist in Fig. 12 dargestellt.An ITO film was formed by sputtering in the same manner as Experiment No. 16, except that the cathode voltage was set to 300 V and the anode voltage was set to 0 V. The result of measuring the resistance of the ITO film formed as mentioned above is shown in FIG. 12.

Unter Bezugnahme auf Fig. 12 wird verstanden, daß die Widerstandsfähigkeit durch Ein stellen der Konzentration des Sauerstoff in einem Bereich zwischen 0,1% und 1,0% re duziert werden kann.Referring to Fig. 12, it is understood that the resistance can be reduced by adjusting the concentration of oxygen in a range between 0.1% and 1.0%.

Wenn die Spannung auf 30 V eingestellt wird, wird die Widerstandsfähigkeit zu der nied rigeren Seite der Konzentration des Sauerstoffs insgesamt verschoben. Deshalb hat die ser Fall den Vorzug eines Reduzierens des Sauerstoffverbrauchs.When the voltage is set to 30 V, the resistance becomes low rigorous side of the concentration of oxygen shifted overall. That’s why This case the advantage of reducing the oxygen consumption.

Als Folge der verschiedenen Experimente sind die nachfolgenden Punkte in Bezug auf die Dimensionen a, b, c und d, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist, gefunden worden.
As a result of the various experiments, the following points regarding the dimensions a, b, c and d as shown in Fig. 10 have been found.

(1) It is preferred that | (a-b) / (a + b) | <0.5, preferably | (a-b) / (a + b) | <0.1. If you deviate from this area, the effect is reduced to a light bo gene to cause.
(2) It is preferred that c ≧ 0. c <0 increases the rate of occurrence of one Arc.
(3) It is preferred that 0.5 <[d / (c + d)] applies, preferably 0.6 <[d / (c +)] <0.8. If it deviates from this range, the rate of occurrence of a light bo gene increases and the ratio (the thickness of the film formed) is reduced.

Wie vorstehend erwähnt ist, ist gemäß dem Magnetron-Sputter-Verfahren der vorliegen den Erfindung die Zahl von Erosionsvertiefungen größer und die Magnete können in der Richtung senkrecht zu der Längsrichtung der Vertiefungen hin- und herbewegt werden, um dadurch den Erosionsflächenbereich des Targets zu verteilen. Es liefert eine längere Lebensdauer des Targets.As mentioned above, according to the magnetron sputtering method the invention the number of erosion wells larger and the magnets can in the Direction reciprocating perpendicular to the longitudinal direction of the depressions, to thereby spread the erosion area of the target. It delivers a longer one Lifetime of the target.

In der Magnetron-Sputter-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung werden die Hilfselek troden, die gegen die abgeschirmten Anoden isoliert sind und zwischen den abgeschirm ten Anoden und dem Target angeordnet sind, mit einer positiven Bias-Spannung beauf schlagt, um die Sputter-Spannung zu reduzieren, um dadurch einen ITO Film zu bilden, der einen niedrigen, spezifischen Widerstand besitzt.In the magnetron sputtering device of the present invention, the auxiliary selector electrodes insulated from the shielded anodes and between the shielded th anodes and the target are arranged with a positive bias voltage strikes to reduce the sputter tension to form an ITO film, which has a low specific resistance.

Da eine Entladung während eine Sputterns zwischen den Hilfselektroden und dem Tar get vorgenommen wird, besitzt die Vorrichtung den Effekt eines Verhinderns einer unge ordneten Entladung, die leicht dann verursacht wird, wenn die Dichte des Plasmas an der Mitte des Targets aufgrund der erhöhten Erosionsvertiefungen bzw. Nuten erhöht wird.Since a discharge during a sputtering between the auxiliary electrodes and the Tar get is made, the device has the effect of preventing an accident ordered discharge, which is easily caused when the density of the plasma the center of the target due to the increased erosion depressions or grooves becomes.

Claims

1. Magnetron sputtering method for forming a film on the surface of a Substrate comprising the steps of: placing a sputtering target on one Surface of a right-angled, parallelepidic cathode, the magnetic fields thereupon formed by magnets; Applying a negative bottom to the target potential in the decompressed atmosphere to generate a plasma so that the target is sputtered with the generated plasma; and conveying the Substrate in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the cathode, wherein the magnets of the cathode are arranged to form two closed loops to form a sputtering erosion area and to lower in the direction right to be reciprocated to the longitudinal direction of the cathode.

2. Magnetron sputtering method according to claim 1, characterized in that the Relationship between the reciprocating speed Vm of the Magnets and the conveyor speed Vm of the magnets and the conveyor speed Density Vc of the substrate is set to maintain Vm / Vc ≦ 0.1.

3. Magnetron sputtering method according to claim 1, characterized in that the Relationship between the reciprocating speed Vm of the Magnets and the conveying speed Vc of the substrate is set such that Vm / Vc is one of the odd numbers from 3 to 17.

4. Magnetron sputtering method according to claim 1, characterized in that the Relationship between the reciprocating speed Vm of the Magnets and the conveying speed Vc of the substrate is set such that Vm / Vc is more than 19.

5. Magnetron sputtering method according to claim 1, characterized in that it continue the steps of arranging a ground shield that is electrical is grounded to stabilize the plasma that is on the surface of the target is formed so as to have an opening above the surface of the target and a predetermined space between the surface of the target and the To form grounding shield, arranging pole or rod or tube-like Auxiliary electrodes that are against the ground shield in the direction parallel to the Longitudinal direction of the cathode are isolated, and loading of the auxiliary electrodes a positive voltage.

6. Magnetron sputtering method according to claim 5, characterized in that the Auxiliary electrodes applied with a positive voltage between 20 V and 40 V. will.

7. magnetron sputtering method according to claim 5, characterized in that the Magnets are moved back and forth in such an area that the position the magnet never gets directly under the auxiliary electrode.

8. Magnetron sputtering method according to claim 1, characterized in that the Film on the substrate using an ITO sintered body as that Target and adjust the concentration of oxygen in the atmosphere below in a range between 0.1% and 1.0% so as to form an ITO film is forming.

9. Magnetron sputtering method according to claim 1, characterized in that it further comprises the steps:
Using an ITO target as the target;
Arranging five or more magnetic field generating devices to reciprocate in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the ITO target;
Placing a shielded anode in such a manner as to surround the ITO target and to have an opening that allows ITO vaporized particles to reach the substrate from the target;

Placing auxiliary electrodes isolated against the ground shield in a space between the shielded anode and the target; and
Applying a positive bias voltage to the auxiliary electrodes to form an ITO transparent, conductive film.