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JP2009185350A - Sputtering apparatus and film forming method - Google Patents

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JP2009185350A JP2008027718A JP2008027718A JP2009185350A JP 2009185350 A JP2009185350 A JP 2009185350A JP 2008027718 A JP2008027718 A JP 2008027718A JP 2008027718 A JP2008027718 A JP 2008027718A JP 2009185350 A JP2009185350 A JP 2009185350A
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Abstract

【課題】構成の簡素化及び製造コストを低減した上で、スパッタ雰囲気の異なる複数のスパッタ室間における反応ガス等の流入を防ぎ、雰囲気分離を確実に行うことができるスパッタ装置及び成膜方法を提供する。
【解決手段】隣接するスパッタ室13,14の間に雰囲気分離部40が形成され、雰囲気分離部40における基板Wの搬送方向に垂直な断面が、隣接するスパッタ室13,14における基板Wの搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、雰囲気分離部40には、隣接するスパッタ室13,14で使用される不活性ガスを吐出する複数のガス吐出部42が設けられ、隣接するスパッタ室13,14を挟んで雰囲気分離部40の反対側には、隣接するスパッタ室13,14の排気を行う排気手段が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図1
A sputtering apparatus and a film forming method capable of reliably separating the atmosphere by preventing the inflow of reaction gas and the like between a plurality of sputtering chambers having different sputtering atmospheres while simplifying the configuration and reducing the manufacturing cost. provide.
An atmosphere separating unit is formed between adjacent sputtering chambers, and a cross section perpendicular to the substrate W transporting direction in the atmosphere separating unit is transported of the substrate in the adjacent sputtering chambers. The atmosphere separation unit 40 is provided with a plurality of gas discharge units 42 for discharging an inert gas used in the adjacent sputtering chambers 13 and 14. 14 is provided on the opposite side of the atmosphere separation unit 40 with an exhaust means for exhausting the adjacent sputtering chambers 13 and 14 interposed therebetween.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、スパッタ装置及び成膜方法に関するものである。   The present invention relates to a sputtering apparatus and a film forming method.

従来から、液晶ディスプレイ(LCD)やプラズマディスプレイ(PDP)、太陽電池等においては、大面積のガラス基板上に透明電導膜等の薄膜を、基板全面において均一な膜質で、連続的に成膜するために、種々のスパッタ装置が提案されている。
これらスパッタ装置の1種に、インライン式スパッタ装置がある。この装置は、スパッタ室内にターゲットを配置するとともに、スパッタ室内にアルゴン等の不活性ガス(スパッタガス)を供給し、基板をターゲットの配列方向に沿って一定速度にて搬送する間に、ターゲットから叩き出された成膜材料を基板上に堆積させることにより、基板上に所望の薄膜を成膜する装置である。この構成によれば、大面積のガラス基板上に膜厚の均一な薄膜を連続的に成膜することができる。
Conventionally, in a liquid crystal display (LCD), a plasma display (PDP), a solar cell, etc., a thin film such as a transparent conductive film is continuously formed on a large area glass substrate with a uniform film quality on the entire surface of the substrate. For this reason, various sputtering apparatuses have been proposed.
One type of these sputtering apparatuses is an in-line type sputtering apparatus. This apparatus arranges the target in the sputtering chamber, supplies an inert gas (sputtering gas) such as argon into the sputtering chamber, and transports the substrate at a constant speed along the target arrangement direction. This is an apparatus for forming a desired thin film on a substrate by depositing the struck film forming material on the substrate. According to this configuration, a thin film having a uniform thickness can be continuously formed on a large-area glass substrate.

ところで、上述のインライン式のスパッタ装置においては、スパッタ雰囲気の異なる2つのスパッタ室を接続して基板上に異なる種類の薄膜を連続的に成膜するような構成が知られている。具体的には、2つのスパッタ室のうち、一方のスパッタ室では不活性ガスに加えて酸素等の反応ガスを供給することで反応性スパッタを行い、他方のスパッタ室では不活性ガスのみを供給することで通常のメタルスパッタを行うような構成である。   By the way, in the in-line type sputtering apparatus described above, a configuration is known in which two types of thin films are continuously formed on a substrate by connecting two sputtering chambers having different sputtering atmospheres. Specifically, one of the two sputtering chambers performs reactive sputtering by supplying a reactive gas such as oxygen in addition to the inert gas, and the other sputtering chamber supplies only the inert gas. By doing so, the structure is such that normal metal sputtering is performed.

ここで、スパッタ雰囲気の異なるスパッタ室を接続する場合、不活性ガス以外のガス(例えば、反応ガス)が他のスパッタ室に流入しないように、各スパッタ室間において雰囲気分離をすることが重要である。2つのスパッタ室の接続として、例えば各スパッタ室の間に隔離真空槽を設けるような構成が知られている。   Here, when connecting sputtering chambers having different sputtering atmospheres, it is important to separate the atmospheres between the sputtering chambers so that gases other than the inert gas (for example, reactive gas) do not flow into the other sputtering chambers. is there. As a connection between two sputtering chambers, for example, a configuration in which an isolation vacuum chamber is provided between the sputtering chambers is known.

図3は、従来の隔離真空槽を示す概略構成図である。
図3に示すように、スパッタ装置100は、例えば反応性スパッタが行われる上流スパッタ室101と、隔離真空槽102と、例えばメタルスパッタが行われる下流スパッタ室103とを備えている。隔離真空槽102は、上流スパッタ出口室104と、隔離室105と、下流スパッタ入口室106との3室で構成されており、各室104〜106はゲートバルブ108,109を介して接続されている。また、隔離室105には、隔離室105内を真空排気する真空排気手段107が設けられている。
この構成によれば、上流スパッタ室101で反応性スパッタが行われた基板Wは、まず隔離真空槽102の上流スパッタ出口室104内に搬送される。次に、ゲートバルブ108を開いて隔離室105内に基板Wを搬送し、ゲートバルブ108を閉じる。そして、真空排気手段107により隔離室105内を真空引きして隔離室105内に存在するガス(スパッタガス及び反応ガス)を排気することで、上流スパッタ室101から拡散してきたガスが除去される。その後、下流スパッタ入口室106側のゲートバルブ109を開き、下流スパッタ室103内に基板Wを搬送し、下流スパッタ室103内でメタルスパッタが行われる。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a conventional isolation vacuum chamber.
As shown in FIG. 3, the sputtering apparatus 100 includes an upstream sputtering chamber 101 in which, for example, reactive sputtering is performed, an isolation vacuum chamber 102, and a downstream sputtering chamber 103 in which, for example, metal sputtering is performed. The isolation vacuum chamber 102 includes three chambers, an upstream sputter outlet chamber 104, an isolation chamber 105, and a downstream sputter inlet chamber 106. The chambers 104 to 106 are connected via gate valves 108 and 109. Yes. The isolation chamber 105 is provided with a vacuum exhaust means 107 that exhausts the inside of the isolation chamber 105.
According to this configuration, the substrate W on which reactive sputtering has been performed in the upstream sputtering chamber 101 is first transported into the upstream sputtering outlet chamber 104 of the isolation vacuum chamber 102. Next, the gate valve 108 is opened, the substrate W is transferred into the isolation chamber 105, and the gate valve 108 is closed. Then, the gas diffusing from the upstream sputtering chamber 101 is removed by evacuating the isolation chamber 105 by the vacuum exhaust means 107 and exhausting the gas (sputtering gas and reaction gas) existing in the isolation chamber 105. . Thereafter, the gate valve 109 on the downstream sputtering inlet chamber 106 side is opened, the substrate W is transferred into the downstream sputtering chamber 103, and metal sputtering is performed in the downstream sputtering chamber 103.

また、例えば特許文献1に示すように、一方の陰極から他方の陰極までの間に、圧力段を設け、双方の陰極の分室内のスパッタガスに加えて、各陰極の間の分室内のスパッタガス圧をそれぞれ異なるように調整するような構成も知られている。
特開平9−170080号公報
For example, as shown in Patent Document 1, a pressure stage is provided between one cathode and the other cathode, and in addition to the sputtering gas in the compartments of both cathodes, sputtering in the compartments between the cathodes is performed. A configuration is also known in which the gas pressure is adjusted differently.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-170080

しかしながら、上述のスパッタ装置にあっては、以下に示すような問題がある。
まず、前者の構成では、図3に示すように2つのスパッタ室101,103間における雰囲気分離のために、上述したような3室構成の隔離用真空槽102を設ける必要があるため、構成が複雑になり、コスト増を招くという問題がある。さらに、上流スパッタ室101で成膜された基板Wを隔離用真空槽102の隔離室105に搬送し、基板Wの搬送を停止して隔離室105内を真空引きした後に、再び基板Wを搬送させることになるため、製造効率が低下するという問題がある。
一方、後者の構成では、各分室の雰囲気分離が不十分であり、一方の分室から他方の分室への反応ガスの流入を防ぐことができないという問題がある。不活性ガスのみを用いるスパッタ室内にO等の反応ガスが流入すると、そのスパッタ室で成膜される薄膜が酸化して抵抗が増加する等、プロセス条件が変化してしまう。
However, the above-described sputtering apparatus has the following problems.
First, in the former configuration, as shown in FIG. 3, it is necessary to provide an isolation vacuum chamber 102 having a three-chamber configuration as described above in order to separate the atmosphere between the two sputtering chambers 101 and 103. There is a problem that it becomes complicated and increases costs. Further, the substrate W formed in the upstream sputtering chamber 101 is transferred to the isolation chamber 105 of the isolation vacuum chamber 102, the transfer of the substrate W is stopped, the inside of the isolation chamber 105 is evacuated, and then the substrate W is transferred again. Therefore, there is a problem that the manufacturing efficiency is lowered.
On the other hand, in the latter configuration, there is a problem that the atmosphere separation between the respective compartments is insufficient and the inflow of the reaction gas from one compartment to the other compartment cannot be prevented. When a reactive gas such as O 2 flows into a sputtering chamber that uses only an inert gas, the process conditions change, such as oxidation of a thin film formed in the sputtering chamber and an increase in resistance.

そこで、本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、構成の簡素化及び製造コストを低減した上で、スパッタ雰囲気の異なる複数のスパッタ室間における反応ガス等の流入を防ぎ、雰囲気分離を確実に行うことができるスパッタ装置及び成膜方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and in a simplified configuration and reduced manufacturing cost, inflow of a reaction gas or the like between a plurality of sputtering chambers having different sputtering atmospheres. An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus and a film forming method capable of preventing and reliably performing atmosphere separation.

上記の課題を解決するために、本発明のスパッタ装置は、成膜材料を備えたターゲットと、このターゲットの表面と基板の表面とを略平行に配置しつつ、前記基板を搬送する搬送手段と、を有するスパッタ室が複数形成され、複数の前記スパッタ室に対して順に前記基板を搬送しながら、前記基板上に連続的にスパッタ処理を行うスパッタ装置において、隣接する前記スパッタ室の間に雰囲気分離部が形成され、前記雰囲気分離部における前記基板の搬送方向に垂直な断面が、前記隣接するスパッタ室における前記基板の搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、前記雰囲気分離部には、前記隣接するスパッタ室で使用されるスパッタガスを吐出する複数のガス吐出部が設けられ、前記隣接するスパッタ室を挟んで前記雰囲気分離部の反対側には、前記隣接するスパッタ室の排気を行う排気手段が設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、雰囲気分離部における基板の搬送方向に垂直な断面を、スパッタ室における基板の搬送方向に垂直な断面に比べて小さく形成するとともに、雰囲気分離部にガス吐出部を設けることで、ガス吐出部の近傍では圧力が局所的に増加し、ガス吐出部から各スパッタ室に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を形成することができる。これにより、ガス吐出部から吐出されるスパッタガスが各スパッタ室に向けて拡散するので、各スパッタ室間のコンダクタンスが増加して各スパッタ室から雰囲気分離部へ向かうガスの流れを規制することができる。よって、一方のスパッタ室に滞留するガスが他方のスパッタ室に流入することを防ぐことができる。
さらに、スパッタ室を挟んで雰囲気分離部の反対側に真空排気手段を設けたため、ガス吐出部から吐出された不活性ガスを、雰囲気分離部から各スパッタ室に向かう方向に拡散するように案内することができる。これにより、各スパッタ室の雰囲気分離を確実に行うことができるため、組成の異なる薄膜を、膜特性に優れ、かつ連続的に基板上に形成することができる。
しかも、ガス吐出部からは各スパッタ室で使用されるスパッタガスが吐出されるため、このスパッタガスが各スパッタ室に流入することで、各スパッタ室における成膜工程に用いることが可能である。したがって、従来のように隔離真空槽内を真空引きする必要がないため、製造コストを低減することができる。
このように、各スパッタ室間に従来のように3室構成の隔離真空槽を設ける構成に比べて、構成の簡素化を図り、製造コストを低減することができるとともに、基板の搬送を停止する必要もないため製造効率を向上させることができる。そして、一方のスパッタ室から他方のスパッタ室への反応ガスの流入を防ぎ、各スパッタ室間の雰囲気分離を確実に行うことができる。
In order to solve the above-described problems, a sputtering apparatus of the present invention includes a target including a film forming material, and a transport unit that transports the substrate while arranging the surface of the target and the surface of the substrate substantially in parallel. In a sputtering apparatus in which a plurality of sputtering chambers having a plurality of sputtering chambers are formed and the substrate is sequentially transferred to the plurality of sputtering chambers and continuously sputtered on the substrate, an atmosphere is provided between adjacent sputtering chambers. A separation section is formed, and a cross section perpendicular to the substrate transport direction in the atmosphere separation section is formed smaller than a cross section perpendicular to the substrate transport direction in the adjacent sputtering chamber; A plurality of gas discharge portions for discharging a sputtering gas used in the adjacent sputtering chamber are provided, and opposite to the atmosphere separation portion with the adjacent sputtering chamber interposed therebetween. To is characterized in that the exhaust means for performing exhaust of said neighboring sputter chamber.
According to this configuration, the cross section perpendicular to the substrate transfer direction in the atmosphere separation unit is formed smaller than the cross section perpendicular to the substrate transfer direction in the sputtering chamber, and the gas separation unit is provided in the atmosphere separation unit. In the vicinity of the gas discharge part, the pressure locally increases, and a pressure gradient can be formed such that the pressure decreases from the gas discharge part toward each sputtering chamber. As a result, the sputtering gas discharged from the gas discharge section diffuses toward each sputtering chamber, so that the conductance between the sputtering chambers increases and the flow of gas from each sputtering chamber to the atmosphere separation section can be regulated. it can. Therefore, it is possible to prevent the gas staying in one sputtering chamber from flowing into the other sputtering chamber.
Further, since the vacuum exhaust means is provided on the opposite side of the atmosphere separation section across the sputtering chamber, the inert gas discharged from the gas discharge section is guided to diffuse in the direction from the atmosphere separation section toward each sputtering chamber. be able to. Thereby, since atmosphere separation of each sputtering chamber can be performed reliably, thin films having different compositions can be continuously formed on the substrate with excellent film characteristics.
In addition, since the sputtering gas used in each sputtering chamber is discharged from the gas discharge portion, the sputtering gas flows into each sputtering chamber, so that it can be used for the film forming process in each sputtering chamber. Therefore, it is not necessary to evacuate the isolation vacuum chamber as in the conventional case, and the manufacturing cost can be reduced.
As described above, the configuration can be simplified, the manufacturing cost can be reduced, and the conveyance of the substrate can be stopped as compared with the conventional configuration in which a three-chamber isolation vacuum chamber is provided between the sputtering chambers. Since it is not necessary, manufacturing efficiency can be improved. Then, it is possible to prevent the reaction gas from flowing from one sputtering chamber to the other sputtering chamber, and to reliably separate the atmosphere between the sputtering chambers.

また、少なくとも一方の前記スパッタ室では、反応ガスを導入して反応性スパッタが行われることを特徴とする。
この構成によれば、各スパッタ室間の雰囲気分離をした上で、基板上に異なる組成の薄膜を連続的に成膜することができる。
In at least one of the sputtering chambers, reactive sputtering is performed by introducing a reactive gas.
According to this configuration, it is possible to continuously form thin films having different compositions on the substrate after separating the atmosphere between the sputtering chambers.

また、複数の前記ガス吐出部は、前記雰囲気分離部における前記基板の表裏面側に配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、基板の表裏面側において各スパッタ室に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を確実に形成することができるため、基板の表裏面側において各スパッタ室から雰囲気分離部へ向かうガスの流れを規制することができる。したがって、例えば基板の片面側のみにガス吐出部を配置する構成に比べて、より効果的に雰囲気分離を行うことができる。
Further, the plurality of gas discharge portions are arranged on the front and back sides of the substrate in the atmosphere separation portion.
According to this configuration, it is possible to reliably form a pressure gradient such that the pressure decreases toward the respective sputtering chambers on the front and back sides of the substrate, so that from the respective sputtering chambers to the atmosphere separation portion on the front and back sides of the substrate. It is possible to regulate the flow of gas that goes. Therefore, for example, the atmosphere separation can be more effectively performed as compared with a configuration in which the gas discharge unit is disposed only on one side of the substrate.

一方、本発明の成膜方法は、成膜材料を備えたターゲットと、このターゲットの表面と基板の表面とを略平行に配置しつつ、前記基板を搬送する搬送手段と、を有するスパッタ室が複数形成され、複数の前記スパッタ室に対して順に前記基板を搬送しながら、前記基板上に連続的にスパッタ処理を行う成膜方法であって、隣接する前記スパッタ室の間に雰囲気分離部が形成され、前記雰囲気分離部における前記基板の搬送方向に垂直な断面が、前記隣接するスパッタ室における前記基板の搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、前記雰囲気分離部では、前記隣接するスパッタ室で使用されるスパッタガスを吐出し、前記隣接するスパッタ室を挟んで前記雰囲気分離部の反対側から前記隣接するスパッタ室の排気を行うことを特徴とする。
この構成によれば、基板の搬送方向に垂直な断面がスパッタ室における基板の搬送方向に垂直な断面に比べ小さく形成された雰囲気分離部において、基板の搬送方向に交差する方向に向けてスパッタガスを吐出することで、ガス吐出部の近傍では圧力が局所的に増加し、ガス吐出部から各スパッタ室に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を形成することができる。これにより、ガス吐出部から吐出されるスパッタガスが各スパッタ室に向けて拡散するので、各スパッタ室間のコンダクタンスが増加して各スパッタ室から雰囲気分離部へ向かうガスの流れを規制することができる。よって、一方のスパッタ室に滞留するガスが他方のスパッタ室に流入することを防ぐことができる。
さらに、スパッタ室を挟んで雰囲気分離部の反対側から真空排気を行うことで、ガス吐出部から吐出された不活性ガスを、雰囲気分離部から各スパッタ室に向かう方向に拡散するように案内することができる。これにより、各スパッタ室の雰囲気分離を確実に行うことができるため、組成の異なる薄膜を、膜特性に優れ、かつ連続的に基板上に形成することができる。
しかも、雰囲気分離部で吐出されるガスは、各スパッタ室で使用されるスパッタガスあるため、このスパッタガスが各スパッタ室に流入することで、各スパッタ室における成膜工程に用いることが可能である。したがって、従来のように隔離真空槽内を真空引きする必要がないため、製造コストを低減することができる。
このように、各スパッタ室間に従来のように3室構成の隔離真空槽を設ける構成に比べて、構成の簡素化を図り、製造コストを低減することができるとともに、基板の搬送を停止する必要もないため製造効率を向上させることができる。そして、一方のスパッタ室から他方のスパッタ室への反応ガスの流入を防ぎ、各スパッタ室間の雰囲気分離を確実に行うことができる。
On the other hand, in the film forming method of the present invention, a sputtering chamber having a target provided with a film forming material, and a transport means for transporting the substrate while arranging the surface of the target and the surface of the substrate substantially in parallel, A film forming method in which a plurality of layers are formed, and the substrate is sequentially transferred to the plurality of sputtering chambers, and the substrate is continuously sputtered on the substrate, and an atmosphere separation unit is provided between the adjacent sputtering chambers. And the cross section perpendicular to the substrate transport direction in the atmosphere separation unit is formed to be smaller than the cross section perpendicular to the substrate transport direction in the adjacent sputtering chamber. The sputtering gas used in the above is discharged, and the adjacent sputtering chamber is evacuated from the opposite side of the atmosphere separation section across the adjacent sputtering chamber.
According to this configuration, in the atmosphere separation unit in which the cross section perpendicular to the substrate transport direction is smaller than the cross section perpendicular to the substrate transport direction in the sputtering chamber, the sputtering gas is directed toward the direction intersecting the substrate transport direction. By discharging the pressure, it is possible to form a pressure gradient in which the pressure locally increases in the vicinity of the gas discharge portion, and the pressure decreases as it moves from the gas discharge portion to each sputtering chamber. As a result, the sputtering gas discharged from the gas discharge section diffuses toward each sputtering chamber, so that the conductance between the sputtering chambers increases and the flow of gas from each sputtering chamber to the atmosphere separation section can be regulated. it can. Therefore, it is possible to prevent the gas staying in one sputtering chamber from flowing into the other sputtering chamber.
Further, by performing evacuation from the opposite side of the atmosphere separation unit across the sputtering chamber, the inert gas discharged from the gas discharge unit is guided to diffuse in the direction from the atmosphere separation unit toward each sputtering chamber. be able to. Thereby, since atmosphere separation of each sputtering chamber can be performed reliably, thin films having different compositions can be continuously formed on the substrate with excellent film characteristics.
Moreover, since the gas discharged from the atmosphere separation unit is a sputtering gas used in each sputtering chamber, the sputtering gas flows into each sputtering chamber, so that it can be used for a film forming process in each sputtering chamber. is there. Therefore, it is not necessary to evacuate the isolation vacuum chamber as in the conventional case, and the manufacturing cost can be reduced.
As described above, the configuration can be simplified, the manufacturing cost can be reduced, and the conveyance of the substrate can be stopped as compared with the conventional configuration in which a three-chamber isolation vacuum chamber is provided between the sputtering chambers. Since it is not necessary, manufacturing efficiency can be improved. Then, it is possible to prevent the reaction gas from flowing from one sputtering chamber to the other sputtering chamber, and to reliably separate the atmosphere between the sputtering chambers.

本発明によれば、雰囲気分離部における基板の搬送方向に垂直な断面を、スパッタ室における基板の搬送方向に垂直な断面に比べ小さく形成するとともに、雰囲気分離部にガス吐出部を設けることで、ガス吐出部の近傍では圧力が局所的に増加し、ガス吐出部から各スパッタ室に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を形成することができる。これにより、ガス吐出部から吐出されるスパッタガスが各スパッタ室に向けて拡散するので、各スパッタ室間のコンダクタンスが増加して各スパッタ室から雰囲気分離部へ向かうガスの流れを規制することができる。よって、一方のスパッタ室に滞留するガスが他方のスパッタ室に流入することを防ぐことができる。
さらに、スパッタ室を挟んで雰囲気分離部の反対側に真空排気手段を設けたため、ガス吐出部から吐出された不活性ガスを、雰囲気分離部から各スパッタ室に向かう方向に拡散するように案内することができる。これにより、各スパッタ室の雰囲気分離を確実に行うことができるため、組成の異なる薄膜を、膜特性に優れ、かつ連続的に基板上に形成することができる。
しかも、ガス吐出部からは各スパッタ室で使用されるスパッタガスが吐出されるため、このスパッタガスが各スパッタ室に流入することで、各スパッタ室における成膜工程に用いることが可能である。したがって、従来のように隔離真空槽内を真空引きする必要がないため、製造コストを低減することができる。
このように、各スパッタ室間に従来のように3室構成の隔離真空槽を設ける構成に比べて、構成の簡素化を図り、製造コストを低減することができるとともに、基板の搬送を停止する必要もないため製造効率を向上させることができる。そして、一方のスパッタ室から他方のスパッタ室への反応ガスの流入を防ぎ、各スパッタ室間の雰囲気分離を確実に行うことができる。
According to the present invention, the cross section perpendicular to the substrate transport direction in the atmosphere separation unit is formed smaller than the cross section perpendicular to the substrate transport direction in the sputtering chamber, and the gas separation unit is provided in the atmosphere separation unit, It is possible to form a pressure gradient in which the pressure locally increases in the vicinity of the gas discharge unit and decreases as the gas discharge unit moves toward each sputtering chamber. As a result, the sputtering gas discharged from the gas discharge section diffuses toward each sputtering chamber, so that the conductance between the sputtering chambers increases and the flow of gas from each sputtering chamber to the atmosphere separation section can be regulated. it can. Therefore, it is possible to prevent the gas staying in one sputtering chamber from flowing into the other sputtering chamber.
Further, since the vacuum exhaust means is provided on the opposite side of the atmosphere separation section across the sputtering chamber, the inert gas discharged from the gas discharge section is guided to diffuse in the direction from the atmosphere separation section toward each sputtering chamber. be able to. Thereby, since atmosphere separation of each sputtering chamber can be performed reliably, thin films having different compositions can be continuously formed on the substrate with excellent film characteristics.
In addition, since the sputtering gas used in each sputtering chamber is discharged from the gas discharge portion, the sputtering gas flows into each sputtering chamber, so that it can be used for the film forming process in each sputtering chamber. Therefore, it is not necessary to evacuate the isolation vacuum chamber as in the conventional case, and the manufacturing cost can be reduced.
As described above, the configuration can be simplified, the manufacturing cost can be reduced, and the conveyance of the substrate can be stopped as compared with the conventional configuration in which a three-chamber isolation vacuum chamber is provided between the sputtering chambers. Since it is not necessary, manufacturing efficiency can be improved. Then, it is possible to prevent the reaction gas from flowing from one sputtering chamber to the other sputtering chamber, and to reliably separate the atmosphere between the sputtering chambers.

次に、図1,2に基づいて、本発明の実施形態に係るスパッタ装置および成膜方法について説明する。
(スパッタ装置)
図1は、本実施形態におけるスパッタ装置の概略構成図(側面図)である。
図1に示すように、スパッタ装置10は、基板Wを水平保持して搬送するインライン式のスパッタ装置であって、基板Wの入口室11と、第1スパッタ室13と、雰囲気分離部40と、第2スパッタ室14と出口室12とを備え、それぞれが連通可能に構成されている。スパッタ装置10内には、基板Wの搬送方向(図1矢印F方向)に沿って複数の搬送ローラ(搬送手段)15が配列されている。搬送ローラ15の回転軸は、基板Wの搬送方向と直交するように配置され、回転軸には複数のローラ本体16が基板Wの搬送方向に並んで配置されている。そして、回転軸が回転することにより、ローラ本体16上に保持された基板Wが搬送される。本実施形態のスパッタ装置10では、基板Wが水平に保持された状態で搬送される。なお、本実施形態における基板Wは、石英、樹脂、ガラス等からなる例えば1100mm×1300mmの大型基板を用いており、その短手方向を搬送方向に一致させて搬送される。
Next, a sputtering apparatus and a film forming method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(Sputtering equipment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram (side view) of a sputtering apparatus in the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the sputtering apparatus 10 is an inline-type sputtering apparatus that horizontally holds and transports a substrate W, and includes an inlet chamber 11 for the substrate W, a first sputtering chamber 13, an atmosphere separation unit 40, and the like. The second sputtering chamber 14 and the outlet chamber 12 are provided so that they can communicate with each other. A plurality of transport rollers (transport means) 15 are arranged in the sputtering apparatus 10 along the transport direction of the substrate W (the direction of arrow F in FIG. 1). The rotation axis of the conveyance roller 15 is arranged so as to be orthogonal to the conveyance direction of the substrate W, and a plurality of roller bodies 16 are arranged along the conveyance direction of the substrate W on the rotation axis. Then, the substrate W held on the roller body 16 is transported by rotating the rotation shaft. In the sputtering apparatus 10 of the present embodiment, the substrate W is transported while being held horizontally. Note that the substrate W in the present embodiment is a large substrate made of quartz, resin, glass, or the like, for example, 1100 mm × 1300 mm, and is transported with its short side direction aligned with the transport direction.

入口室11は、ターボ分子ポンプ等の真空排気手段17を備えている。この真空排気手段17は、入口室11内および入口室11に連通する第1スパッタ室13内の真空引きを行うものであり、真空引きされた入口室11内に基板Wが搬送される。
第1スパッタ室13は、開口部が矩形状に形成され、第1スパッタ室13内の天井側には、基板Wの表面と略平行に複数のスパッタカソード機構20(例えば、図1では2個)が配置されている。
The inlet chamber 11 includes a vacuum exhaust means 17 such as a turbo molecular pump. The evacuation unit 17 performs evacuation in the inlet chamber 11 and in the first sputtering chamber 13 communicating with the inlet chamber 11, and the substrate W is transferred into the evacuated inlet chamber 11.
The first sputter chamber 13 has an opening formed in a rectangular shape, and a plurality of sputter cathode mechanisms 20 (for example, two in FIG. 1) are provided on the ceiling side in the first sputter chamber 13 in parallel with the surface of the substrate W. ) Is arranged.

スパッタカソード機構20は、ターゲット22と、防着部材24とを備えている。
ターゲット22は、平面視矩形状のものであり、その短手方向を基板Wの搬送方向に一致させて、複数のターゲット22が配列されている。つまり、基板Wは搬送手段により、ターゲット22の配列方向に沿って搬送される。各ターゲット22は、その表面と基板Wの表面との間に所定の間隔を空けて基板Wに対向配置されている。
第1スパッタ室13において太陽電池の透明電極を形成する場合、第1スパッタ室13のターゲット22は、透明電極となるZnO系膜の成膜材料を備えている。また、ZnO膜の成膜材料以外にもITO膜やSnO膜の成膜材料を備えていてもよい。
The sputter cathode mechanism 20 includes a target 22 and an adhesion preventing member 24.
The target 22 has a rectangular shape in plan view, and a plurality of targets 22 are arranged such that the short direction thereof coincides with the transport direction of the substrate W. That is, the substrate W is transported along the array direction of the targets 22 by the transport means. Each target 22 is disposed to face the substrate W with a predetermined interval between the surface thereof and the surface of the substrate W.
When the transparent electrode of the solar cell is formed in the first sputtering chamber 13, the target 22 of the first sputtering chamber 13 includes a ZnO-based film forming material that becomes a transparent electrode. In addition to the ZnO film forming material, an ITO film or SnO 2 film forming material may be provided.

なお、ターゲット22は、背面プレート26にロウ材でボンディングされている。そして、ターゲット22は、背面プレート26を介して外部電源(電源)に接続され、負電位に保持されている。第1スパッタ室13の外方には、背面プレート26の裏面に沿って、ターゲット22の表面に水平な磁界を発生させる図示しない磁気回路が配置されている。   The target 22 is bonded to the back plate 26 with a brazing material. The target 22 is connected to an external power source (power source) via the back plate 26 and is held at a negative potential. Outside the first sputtering chamber 13, a magnetic circuit (not shown) that generates a horizontal magnetic field on the surface of the target 22 is disposed along the back surface of the back plate 26.

防着部材24は、側面視L字状の部材が対向したものであり、各ターゲット22の長手方向に沿う両側方を各々囲むように設けられている。したがって、各ターゲット22間は、防着部材24により遮られている。防着部材24は、ターゲット22から叩き出された粒子の飛散範囲を規制して、粒子が基板Wの表面以外の箇所(例えば、第1スパッタ室13の壁面等)に付着することを防ぐものである。また、基板Wに対する粒子の入射角度を所定角度範囲に制限するものである。   The adhesion preventing member 24 is an L-shaped member facing the side, and is provided so as to surround both sides along the longitudinal direction of each target 22. Accordingly, the targets 22 are blocked by the adhesion preventing member 24. The deposition preventing member 24 regulates the scattering range of the particles struck out from the target 22 and prevents the particles from adhering to locations other than the surface of the substrate W (for example, the wall surface of the first sputter chamber 13). It is. Further, the incident angle of the particles with respect to the substrate W is limited to a predetermined angle range.

ターゲット22の近傍であって、防着部材24に囲まれた内側には、各スパッタカソード機構20に対応して第1ガス供給手段27が接続されている。この第1ガス供給手段27は、Ar等の不活性ガス(スパッタガス)や、O等の反応ガスを第1スパッタ室13に供給するものである。 A first gas supply means 27 is connected to each sputtering cathode mechanism 20 in the vicinity of the target 22 and inside the adhesion preventing member 24. The first gas supply means 27 supplies an inert gas (sputtering gas) such as Ar or a reactive gas such as O 2 to the first sputtering chamber 13.

一方、第2スパッタ室14は、後述する雰囲気分離部40を介して第1スパッタ室13に接続されている。なお、第2スパッタ室14は、上述した第1スパッタ室13と略同一の構成であるため、第2スパッタ室14における第1スパッタ室13と同一の構成については、同一符号を付し説明を省略する。また、第2スパッタ室14のターゲット22の成膜材料としては、反射膜となるAg等を含んでいることが好ましい。   On the other hand, the second sputtering chamber 14 is connected to the first sputtering chamber 13 via an atmosphere separation unit 40 described later. Since the second sputtering chamber 14 has substantially the same configuration as the first sputtering chamber 13 described above, the same reference numerals are given to the same configuration as the first sputtering chamber 13 in the second sputtering chamber 14 and description thereof will be given. Omitted. Moreover, it is preferable that the film forming material of the target 22 in the second sputtering chamber 14 includes Ag or the like that becomes a reflective film.

第2スパッタ室14におけるターゲット22の近傍であって、防着部材24に囲まれた領域には、各スパッタカソード機構20に対応して第2ガス供給手段28が接続され、第2スパッタ室14内に向けてAr等の不活性ガスが供給されるようになっている。
第2スパッタ室14の搬出側には、第2スパッタ室14に連通して出口室12が設けられている。この出口室12には、ターボ分子ポンプ等の真空排気手段18が設けられており、出口室12を真空引きすることで第2スパッタ室14も真空引きされるように構成されている。
In the vicinity of the target 22 in the second sputtering chamber 14 and surrounded by the deposition preventing member 24, second gas supply means 28 is connected corresponding to each sputtering cathode mechanism 20, and the second sputtering chamber 14. An inert gas such as Ar is supplied inward.
On the carry-out side of the second sputtering chamber 14, an outlet chamber 12 is provided in communication with the second sputtering chamber 14. The outlet chamber 12 is provided with a vacuum exhaust means 18 such as a turbo molecular pump, and the second sputtering chamber 14 is also evacuated by evacuating the outlet chamber 12.

このように、本実施形態では、第1スパッタ室13と第2スパッタ室14とが異なるスパッタ雰囲気下(例えば、反応性スパッタ雰囲気下とスパッタ雰囲気下)に分離された状態で接続されており、スパッタ雰囲気の異なるスパッタ室13,14内を基板Wが搬送されることで、基板W上に異なる組成の薄膜(例えば、ZnO膜とAg膜)が連続的に成膜される。   Thus, in the present embodiment, the first sputtering chamber 13 and the second sputtering chamber 14 are connected in a state where they are separated in different sputtering atmospheres (for example, a reactive sputtering atmosphere and a sputtering atmosphere), By transporting the substrate W through the sputtering chambers 13 and 14 having different sputtering atmospheres, thin films (for example, a ZnO film and an Ag film) having different compositions are continuously formed on the substrate W.

(雰囲気分離部)
図2は、雰囲気分離部の斜視図である。
図1,2に示すように、第1スパッタ室13と第2スパッタ室14との間には、雰囲気分離部40が形成されている。この雰囲気分離部40における基板Wの搬送方向に直交する断面(開口断面)は、上述した各スパッタ室13,14における基板Wの搬送方向に直交する断面に比べて小さく形成されており、高さHが例えば0.15m、幅Dが例えば1.7mの矩形状で形成されている。
(Atmosphere separation part)
FIG. 2 is a perspective view of the atmosphere separation unit.
As shown in FIGS. 1 and 2, an atmosphere separation unit 40 is formed between the first sputtering chamber 13 and the second sputtering chamber 14. The cross section (opening cross section) orthogonal to the transport direction of the substrate W in the atmosphere separation unit 40 is formed smaller than the cross section orthogonal to the transport direction of the substrate W in each of the sputtering chambers 13 and 14 described above. It is formed in a rectangular shape with H being, for example, 0.15 m and width D being, for example, 1.7 m.

雰囲気分離部40内には、天井面および底面にアルミ等からなる一対の整流ブロック45a,45bが配置されている。整流ブロック45a,45bは直方体形状のものであり、一対の整流ブロック45a,45bの間に層状の基板搬送路46が形成されている。具体的には、基板搬送路46の高さは例えば0.03m程度で形成されており、雰囲気分離部40における基板搬送路46の容積が、上述したスパッタ室13,14の容積の1/10程度に形成されている。ここで、雰囲気分離部40およびスパッタ室13,14は、間にゲートバルブを介することなく、相互に連通している。   In the atmosphere separation unit 40, a pair of rectifying blocks 45a and 45b made of aluminum or the like are disposed on the ceiling surface and the bottom surface. The rectifying blocks 45a and 45b have a rectangular parallelepiped shape, and a layered substrate transport path 46 is formed between the pair of rectifying blocks 45a and 45b. Specifically, the height of the substrate transfer path 46 is, for example, about 0.03 m, and the volume of the substrate transfer path 46 in the atmosphere separation unit 40 is 1/10 of the volume of the sputtering chambers 13 and 14 described above. It is formed to the extent. Here, the atmosphere separation unit 40 and the sputtering chambers 13 and 14 communicate with each other without interposing a gate valve therebetween.

雰囲気分離部40における底面側の整流ブロック45aには、基板Wの搬送方向に沿って複数の搬送ローラ収容部41が形成されている。搬送ローラ収容部41は、整流ブロック45aの上面が雰囲気分離部40の幅方向に沿って凹状に切り込まれたものであり、この搬送ローラ収容部41内に上述した搬送ローラ15が受け入れられている。したがって、雰囲気分離部40の底面側においては、搬送ローラ15のローラ本体16の頂部のみ(0.01m程度)が整流ブロック45aの上面から突出している。   A plurality of transport roller accommodating portions 41 are formed in the rectifying block 45 a on the bottom surface side in the atmosphere separating unit 40 along the transport direction of the substrate W. The conveying roller accommodating portion 41 is formed by cutting the upper surface of the rectifying block 45a into a concave shape along the width direction of the atmosphere separating portion 40, and the conveying roller 15 described above is received in the conveying roller accommodating portion 41. Yes. Therefore, only the top (about 0.01 m) of the roller body 16 of the transport roller 15 protrudes from the upper surface of the rectifying block 45a on the bottom surface side of the atmosphere separation unit 40.

雰囲気分離部40の各整流ブロック45a,45bには、基板Wの搬送方向に沿って複数(例えば、3個ずつ)の凹部47がされている。各凹部47は、各整流ブロック45a,45bの対向面を雰囲気分離部40の幅方向に沿って切り込んで形成されたものであり、雰囲気分離部40内の基板Wの搬送方向における中央部に例えば75mm毎に配列されている。また、雰囲気分離部40の天井面側及び底面側に配列された凹部47は、それぞれが対となって対向しており、基板Wを表裏面側から挟みこむように配置されている。   A plurality of (for example, three) recesses 47 are formed in each of the rectifying blocks 45 a and 45 b of the atmosphere separation unit 40 along the transport direction of the substrate W. Each concave portion 47 is formed by cutting the facing surfaces of the respective rectifying blocks 45a and 45b along the width direction of the atmosphere separation unit 40, and is formed, for example, in the central portion of the atmosphere separation unit 40 in the transport direction of the substrate W. They are arranged every 75 mm. Further, the recesses 47 arranged on the ceiling surface side and the bottom surface side of the atmosphere separation unit 40 are opposed to each other in pairs, and are arranged so as to sandwich the substrate W from the front and back surfaces.

各凹部47内には、管状のガス吐出部42が収容されている。このガス吐出部42は、基板Wの搬送方向に直交する方向、つまり基板Wの表裏面に向けてAr等の不活性ガスを吐出するものであり、雰囲気分離部40の幅方向に沿って図示しない複数の吐出孔が形成されている。
雰囲気分離部40の外方には、ガス吐出部42に不活性ガスを供給する第3ガス供給手段43が接続されており、この第3ガス供給手段43から供給される不活性ガスがガス吐出部42の吐出孔から吐出されるようになっている。
A tubular gas discharge portion 42 is accommodated in each recess 47. The gas discharge unit 42 discharges an inert gas such as Ar toward a direction orthogonal to the transport direction of the substrate W, that is, toward the front and back surfaces of the substrate W, and is illustrated along the width direction of the atmosphere separation unit 40. A plurality of discharge holes are formed.
A third gas supply unit 43 that supplies an inert gas to the gas discharge unit 42 is connected to the outside of the atmosphere separation unit 40, and the inert gas supplied from the third gas supply unit 43 discharges the gas. It is discharged from the discharge hole of the portion 42.

(成膜方法)
次に、図1に基づいて本実施形態のスパッタ装置による成膜方法について説明する。本実施形態では、基板W上に太陽電池の透明電極となるZnO膜と反射膜となるAg膜とを連続的に成膜する場合について説明する。
まず、入口室11から第1スパッタ室13に搬送された基板W上に、ZnO膜を形成する。具体的には、第1ガス供給手段27から第1スパッタ室13内に不活性ガス及び反応ガスを供給し、後述するように、雰囲気分離部40のガス吐出部42からも同時に不活性ガスを供給する。そして、外部電源から背面プレート26を介してターゲット22にスパッタ電圧を印加する。すると、第1スパッタ室13内でプラズマにより励起された不活性ガスのイオンが、ターゲット22に衝突してZnO膜の成膜材料の粒子を飛び出させる。そして、本実施形態の第1スパッタ室13では、第1ガス供給手段27からO等の反応ガスも供給されることで、ターゲット22から叩き出された粒子と反応ガスとが結合した後、基板W上に付着することにより、基板Wの表面にZnO膜が形成される。
(Film formation method)
Next, a film forming method using the sputtering apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a case where a ZnO film serving as a transparent electrode of a solar cell and an Ag film serving as a reflective film are continuously formed on the substrate W will be described.
First, a ZnO film is formed on the substrate W transferred from the inlet chamber 11 to the first sputtering chamber 13. Specifically, an inert gas and a reactive gas are supplied from the first gas supply means 27 into the first sputtering chamber 13, and the inert gas is simultaneously supplied from the gas discharge part 42 of the atmosphere separation part 40 as will be described later. Supply. Then, a sputtering voltage is applied to the target 22 from the external power source through the back plate 26. Then, the ions of the inert gas excited by the plasma in the first sputtering chamber 13 collide with the target 22 to eject particles of the film forming material of the ZnO film. Then, in the first sputtering chamber 13 of the present embodiment, the reaction gas such as O 2 is also supplied from the first gas supply unit 27, so that the particles struck out from the target 22 and the reaction gas are combined, By attaching on the substrate W, a ZnO film is formed on the surface of the substrate W.

次に、雰囲気分離部40を介して第2スパッタ室14に基板Wを搬送して、基板W上にAg膜を形成する。具体的には、第2ガス供給手段28より第2スパッタ室14内に不活性ガスを供給し、外部電源から背面プレート26を介してターゲット22にスパッタ電圧を印加することで、ターゲット22からAg膜の成膜材料の粒子が叩き出され、基板W上にAg膜が形成される。このように、インライン式のスパッタ装置(スパッタ装置10)では、基板Wがターゲット22に対して相対移動するので、基板Wの表面全体に均一な膜質で成膜を行うことができる。さらに、本実施形態では、スパッタ雰囲気の異なるスパッタ室13,14が接続されているので、基板W上に異なる組成の薄膜を連続的に成膜することができる。   Next, the substrate W is transferred to the second sputtering chamber 14 through the atmosphere separation unit 40, and an Ag film is formed on the substrate W. Specifically, an inert gas is supplied from the second gas supply means 28 into the second sputtering chamber 14, and a sputtering voltage is applied to the target 22 from the external power source via the back plate 26. Particles of the film forming material are knocked out, and an Ag film is formed on the substrate W. Thus, in the in-line type sputtering apparatus (sputtering apparatus 10), since the substrate W moves relative to the target 22, it is possible to form a film with uniform film quality on the entire surface of the substrate W. Further, in this embodiment, since the sputtering chambers 13 and 14 having different sputtering atmospheres are connected, thin films having different compositions can be continuously formed on the substrate W.

ところで、スパッタ雰囲気の異なるスパッタ室を接続する場合、各スパッタ室間において不活性ガス以外のガス(例えば、反応ガス)が流入しないように雰囲気分離をすることが重要である。例えば、不活性ガスのみを用いるスパッタ室内にO等の反応ガスが流入すると、そのスパッタ室で成膜される薄膜が酸化して抵抗が増加する等、プロセス条件が変化してしまうという問題がある。 By the way, when connecting sputtering chambers having different sputtering atmospheres, it is important to separate the atmosphere so that a gas (for example, a reactive gas) other than an inert gas does not flow between the sputtering chambers. For example, when a reactive gas such as O 2 flows into a sputtering chamber using only an inert gas, there is a problem that process conditions change, such as oxidation of a thin film formed in the sputtering chamber and an increase in resistance. is there.

そこで、本実施形態では、第1スパッタ室13と第2スパッタ室14とを接続する雰囲気分離部40により、各スパッタ室13,14間の雰囲気分離を行う。具体的には、雰囲気分離部40の天井面側及び底面側に設けられたガス吐出部42の吐出孔から基板Wの搬送方向に垂直な方向に向けて不活性ガスを吐出する。この時、ガス吐出部42から吐出する不活性ガスの吐出量は、各スパッタ室13,14においてスパッタを行うために必要な量の60〜70%程度を供給することが好ましい。したがって、上述した第1,2ガス供給手段27,28からは、各スパッタ室13,14においてスパッタを行うために必要な残りの30〜40%の不活性ガスが供給される。   Therefore, in the present embodiment, the atmosphere separation between the first sputtering chamber 13 and the second sputtering chamber 14 is performed by the atmosphere separation unit 40 that connects the first sputtering chamber 13 and the second sputtering chamber 14. Specifically, the inert gas is discharged in a direction perpendicular to the transport direction of the substrate W from the discharge holes of the gas discharge unit 42 provided on the ceiling surface side and the bottom surface side of the atmosphere separation unit 40. At this time, the discharge amount of the inert gas discharged from the gas discharge unit 42 is preferably about 60 to 70% of the amount necessary for performing sputtering in each of the sputtering chambers 13 and 14. Accordingly, the remaining 30 to 40% of the inert gas necessary for performing sputtering in the sputtering chambers 13 and 14 is supplied from the first and second gas supply means 27 and 28 described above.

雰囲気分離部40では、基板搬送路46の基板Wの搬送方向に垂直な断面が、スパッタ室13,14における基板Wの搬送方向に垂直な断面に比べ小さく形成されているため、雰囲気分離部40のガス吐出部42の近傍において、圧力が局所的に高い領域が存在する。そして、雰囲気分離部40のガス吐出部42の近傍から各スパッタ室13,14に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配が生じる。ここで、雰囲気分離部40における基板搬送路46の容積が、スパッタ室13,14の容積の1/10程度に形成されているので、雰囲気分離部40におけるガス吐出部42近傍の圧力が、スパッタ室13,14の圧力の10倍程度になる。これにより、ガス吐出部42の近傍に滞留する不活性ガスは、各スパッタ室13,14に向けて拡散していく。   In the atmosphere separation unit 40, the cross section perpendicular to the substrate W conveyance direction in the substrate conveyance path 46 is formed smaller than the cross section perpendicular to the substrate W conveyance direction in the sputtering chambers 13, 14. In the vicinity of the gas discharge portion 42, there is a region where the pressure is locally high. A pressure gradient is generated such that the pressure decreases from the vicinity of the gas discharge portion 42 of the atmosphere separation portion 40 toward the sputtering chambers 13 and 14. Here, since the volume of the substrate transfer path 46 in the atmosphere separation unit 40 is formed to be about 1/10 of the volume of the sputtering chambers 13 and 14, the pressure in the vicinity of the gas discharge unit 42 in the atmosphere separation unit 40 is increased by the sputtering. The pressure is about 10 times the pressure in the chambers 13 and 14. Thereby, the inert gas staying in the vicinity of the gas discharge part 42 diffuses toward the sputtering chambers 13 and 14.

この時、各スパッタ室13,14を挟んで雰囲気分離部40の反対側に真空排気手段17,18が設けられているため、雰囲気分離部40から拡散する不活性ガスをスパッタ室13,14に向けて案内しやすくなる。このように、雰囲気分離部40により各スパッタ室13,14間のコンダクタンスが増加するため、一方のスパッタ室(例えば、第1スパッタ室13)から雰囲気分離部40を介して他方のスパッタ室(例えば、第2スパッタ室14)に向かうガスの流れを防止することができる。   At this time, since the vacuum evacuation means 17 and 18 are provided on the opposite side of the atmosphere separation unit 40 with the sputtering chambers 13 and 14 interposed therebetween, the inert gas diffusing from the atmosphere separation unit 40 is supplied to the sputtering chambers 13 and 14. It becomes easy to guide towards. As described above, since the conductance between the sputtering chambers 13 and 14 is increased by the atmosphere separation unit 40, the other sputtering chamber (for example, the first sputtering chamber 13 (for example, the first sputtering chamber 13) through the atmosphere separation unit 40). The gas flow toward the second sputtering chamber 14) can be prevented.

したがって、本実施形態によれば、雰囲気分離部40の天井面側及び底面側に整流ブロック45a,45bを配置されることで、雰囲気分離部40における基板Wの搬送方向に垂直な断面が、スパッタ室13,14における基板Wの搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、雰囲気分離部40には、基板Wの表裏面側から基板Wの搬送方向に垂直な方向に向けて不活性ガスを吐出するガス吐出部42が設けられている構成とした。
この構成によれば、雰囲気分離部40のガス吐出部42から不活性ガスを吐出することで、ガス吐出部42の近傍の圧力が局所的に高くなるため、ガス吐出部42から各スパッタ室13,14に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を形成することができる。これにより、ガス吐出部42から吐出される不活性ガスが各スパッタ室13,14に向けて拡散するので、各スパッタ室13,14間のコンダクタンスが増加して各スパッタ室13,14から雰囲気分離部40へ向かうガスの流れを防止することができる。よって、一方のスパッタ室(例えば、第1スパッタ室13)に滞留するガスが雰囲気分離部40を介して他方のスパッタ室(例えば、第2スパッタ室14)に流入することを防ぐことができる。特に、第1スパッタ室13に滞留する反応ガスが第2スパッタ室14に流入することを防ぐことができる。
Therefore, according to the present embodiment, by arranging the rectifying blocks 45a and 45b on the ceiling surface side and the bottom surface side of the atmosphere separating unit 40, a cross section perpendicular to the transport direction of the substrate W in the atmosphere separating unit 40 is sputtered. The chambers 13 and 14 are formed smaller than the cross section perpendicular to the transport direction of the substrate W, and the atmosphere separation unit 40 discharges an inert gas from the front and back surfaces of the substrate W toward the direction perpendicular to the transport direction of the substrate W. The gas discharge portion 42 is provided.
According to this configuration, since the pressure in the vicinity of the gas discharge unit 42 is locally increased by discharging the inert gas from the gas discharge unit 42 of the atmosphere separation unit 40, each sputter chamber 13 is connected to the sputter chamber 13. , 14, a pressure gradient can be formed so that the pressure decreases. As a result, the inert gas discharged from the gas discharge portion 42 diffuses toward the sputter chambers 13 and 14, so that the conductance between the sputter chambers 13 and 14 increases and the atmosphere is separated from the sputter chambers 13 and 14. The flow of gas toward the unit 40 can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the gas staying in one sputtering chamber (for example, the first sputtering chamber 13) from flowing into the other sputtering chamber (for example, the second sputtering chamber 14) via the atmosphere separation unit 40. In particular, the reaction gas staying in the first sputtering chamber 13 can be prevented from flowing into the second sputtering chamber 14.

さらに、各スパッタ室13,14を挟んで雰囲気分離部40の反対側には、各スパッタ室13,14内の真空排気を行う真空排気手段17,18が設けられている構成とした。
この構成によれば、ガス吐出部42から吐出された不活性ガスを、雰囲気分離部40から各スパッタ室13,14に向かう方向に拡散するように案内することができる。これにより、各スパッタ室13,14の雰囲気分離を確実に行うことができるため、組成の異なる薄膜を、膜特性に優れ、かつ連続的に基板W上に形成することができる。
Further, the evacuation means 17 and 18 for evacuating the sputtering chambers 13 and 14 are provided on the opposite side of the atmosphere separation unit 40 with the sputtering chambers 13 and 14 interposed therebetween.
According to this configuration, the inert gas discharged from the gas discharge unit 42 can be guided so as to diffuse in the direction from the atmosphere separation unit 40 toward each of the sputtering chambers 13 and 14. Thereby, since atmosphere separation of each sputter | spatter chamber 13 and 14 can be performed reliably, the thin film from which a composition differs is excellent in a film | membrane characteristic, and can be formed on the board | substrate W continuously.

ところで、層状に形成された基板搬送路46内には、上述した大型(例えば、1100mm×1300mm)の基板Wが連続的に搬送されており、この場合、基板搬送路46内の搬送方向におけるほぼ全域が基板Wの表裏面側に仕切られた状態となる。そこで、例えば基板Wの一方の面(例えば、表面)側のみにガス吐出部が設けられている構成を用いた場合、基板Wの一方の面側から吐出された不活性ガスが、基板Wの他方の面(例えば、裏面)側まで行き届かない虞がある。その結果、基板Wの他方の面側では各スパッタ室13,14から雰囲気分離部40へ向かう圧力勾配を形成することが難しく、第1スパッタ室13に滞留する反応ガスが第2スパッタ室14に流入する虞がある。
これに対して、本実施形態では、整流ブロック45a,45bの対向位置に設けられたガス吐出部42から基板Wの表裏面側に向けて不活性ガスを吐出することで、基板Wの表裏面側において各スパッタ室13,14に向かうにつれ圧力が低下するような圧力勾配を確実に形成することができる。したがって、基板Wの表裏面側において各スパッタ室13,14から雰囲気分離部40へ向かうガスの流れを防止することができるため、基板Wの片面側から不活性ガスを導入する構成に比べてより効果的に雰囲気分離を行うことができる。
By the way, the above-described large-sized (for example, 1100 mm × 1300 mm) substrate W is continuously transferred into the layered substrate transfer path 46, and in this case, in the transfer direction in the substrate transfer path 46. The entire region is partitioned on the front and back sides of the substrate W. Therefore, for example, when the configuration in which the gas discharge unit is provided only on one surface (for example, the front surface) side of the substrate W is used, the inert gas discharged from the one surface side of the substrate W is There is a risk that it will not reach the other side (for example, the back side). As a result, it is difficult to form a pressure gradient from each of the sputtering chambers 13 and 14 toward the atmosphere separation unit 40 on the other surface side of the substrate W, and the reactive gas staying in the first sputtering chamber 13 enters the second sputtering chamber 14. There is a risk of inflow.
In contrast, in the present embodiment, the front and back surfaces of the substrate W are discharged by discharging the inert gas from the gas discharge portions 42 provided at the positions facing the rectifying blocks 45a and 45b toward the front and back surfaces of the substrate W. On the side, it is possible to reliably form a pressure gradient such that the pressure decreases toward the sputtering chambers 13 and 14. Therefore, the flow of gas from the sputtering chambers 13 and 14 toward the atmosphere separation unit 40 on the front and back sides of the substrate W can be prevented, and therefore, compared with a configuration in which an inert gas is introduced from one side of the substrate W. Effective atmosphere separation can be performed.

しかも、ガス吐出部42からは各スパッタ室13,14で使用される不活性ガスが吐出されるため、この不活性ガスが各スパッタ室13,14に流入することで、各スパッタ室13,14における成膜工程に用いることが可能である。したがって、従来のように隔離真空槽102(図3参照)内を真空引きする必要がないため、製造コストを低減することができる。   In addition, since the inert gas used in each of the sputtering chambers 13 and 14 is discharged from the gas discharge portion 42, the inert gas flows into each of the sputtering chambers 13 and 14, thereby causing the sputtering chambers 13 and 14 to flow. It can be used for the film-forming process. Therefore, it is not necessary to evacuate the isolation vacuum chamber 102 (see FIG. 3) as in the prior art, and the manufacturing cost can be reduced.

このように、各スパッタ室13,14間に従来のように3室構成の隔離真空槽102を設ける構成に比べて、構成の簡素化を図り、製造コストを低減することができるとともに、基板Wの搬送を停止する必要もないため製造効率を向上させることができる。そして、一方のスパッタ室13から他方のスパッタ室14への反応ガスの流入を防ぎ、各スパッタ室13,14間の雰囲気分離を確実に行うことができる。   As described above, the configuration can be simplified and the manufacturing cost can be reduced as compared with the conventional configuration in which the three-chamber isolation vacuum chamber 102 is provided between the sputtering chambers 13 and 14. Since it is not necessary to stop the conveyance of the production, the production efficiency can be improved. In addition, it is possible to prevent the reaction gas from flowing from one sputtering chamber 13 to the other sputtering chamber 14 and to reliably separate the atmosphere between the sputtering chambers 13 and 14.

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。   As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. The constituent members and combinations shown in the above-described examples are merely examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.

例えば、反応ガスの異なる反応性スパッタ室の間に雰囲気分離部を設けてもよい。
例えば、本実施形態では2つのスパッタ室を雰囲気分離部を介して接続する構成について説明したが、1つの雰囲気分離部を中心としてこの雰囲気分離部の周囲に複数のスパッタ室を接続するような構成にしてもよい。
また、ガス吐出部は3つ以上設けるような構成にしてもよく、各ガス吐出部から吐出される不活性ガスの吐出量を異ならせるような構成にしてもよい。さらに、本実施形態では、雰囲気分離部における基板の搬送方向の中央部にガス吐出部を設けた場合について説明したが、第1スパッタ室側や第2スパッタ室側に設けるような構成にしてもよい。
For example, an atmosphere separation unit may be provided between reactive sputtering chambers with different reactive gases.
For example, in the present embodiment, a configuration in which two sputtering chambers are connected via an atmosphere separation unit has been described. However, a configuration in which a plurality of sputtering chambers are connected around the atmosphere separation unit with one atmosphere separation unit as a center. It may be.
Further, three or more gas discharge units may be provided, or the inert gas discharge amount discharged from each gas discharge unit may be different. Further, in the present embodiment, the case where the gas discharge unit is provided at the center of the substrate separation direction in the atmosphere separation unit has been described. However, the gas separation unit may be provided on the first sputtering chamber side or the second sputtering chamber side. Good.

本発明の実施形態におけるスパッタ装置の概略構成図(側面図)である。It is a schematic block diagram (side view) of the sputtering device in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における雰囲気分離部の斜視図である。It is a perspective view of the atmosphere separation part in embodiment of this invention. 従来のスパッタ装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the conventional sputtering device.

符号の説明Explanation of symbols

10…スパッタ装置 13…第1スパッタ室(スパッタ室) 14…第2スパッタ室(スパッタ室)17…真空排気手段 18…真空排気手段 22…ターゲット 27…第1ガス供給手段 28…第2ガス供給手段 40…雰囲気分離部 42…ガス吐出部 W…基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Sputtering device 13 ... 1st sputter | spatter chamber (sputter | spatter chamber) 14 ... 2nd sputter | spatter chamber (sputter | spatter chamber) 17 ... Vacuum evacuation means 18 ... Vacuum evacuation means 22 ... Target 27 ... 1st gas supply means 28 ... 2nd gas supply Means 40 ... Atmosphere separation part 42 ... Gas discharge part W ... Substrate

Claims (4)

成膜材料を備えたターゲットと、このターゲットの表面と基板の表面とを略平行に配置しつつ、前記基板を搬送する搬送手段と、を有するスパッタ室が複数形成され、
複数の前記スパッタ室に対して順に前記基板を搬送しながら、前記基板上に連続的にスパッタ処理を行うスパッタ装置において、
隣接する前記スパッタ室の間に雰囲気分離部が形成され、
前記雰囲気分離部における前記基板の搬送方向に垂直な断面が、前記隣接するスパッタ室における前記基板の搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、
前記雰囲気分離部には、前記隣接するスパッタ室で使用されるスパッタガスを吐出する複数のガス吐出部が設けられ、
前記隣接するスパッタ室を挟んで前記雰囲気分離部の反対側には、前記隣接するスパッタ室の排気を行う排気手段が設けられていることを特徴とするスパッタ装置。
A plurality of sputtering chambers each including a target including a film forming material and a transport unit configured to transport the substrate while the surface of the target and the surface of the substrate are arranged substantially in parallel are formed,
In the sputtering apparatus that continuously performs the sputtering process on the substrate while transporting the substrate sequentially to the plurality of the sputtering chambers,
An atmosphere separation part is formed between the adjacent sputtering chambers,
A cross section perpendicular to the transport direction of the substrate in the atmosphere separation unit is formed smaller than a cross section perpendicular to the transport direction of the substrate in the adjacent sputtering chamber;
The atmosphere separation unit is provided with a plurality of gas discharge units for discharging a sputtering gas used in the adjacent sputtering chamber,
A sputtering apparatus, characterized in that an evacuation means for evacuating the adjacent sputtering chamber is provided on the opposite side of the atmosphere separation unit across the adjacent sputtering chamber.
少なくとも一方の前記スパッタ室では、反応ガスを導入して反応性スパッタが行われることを特徴とする請求項1記載のスパッタ装置。   The sputtering apparatus according to claim 1, wherein reactive sputtering is performed by introducing a reactive gas in at least one of the sputtering chambers. 複数の前記ガス吐出部は、前記雰囲気分離部における前記基板の表裏面側に配置されていることを特徴とする請求項1記載のスパッタ装置。   The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the plurality of gas discharge units are arranged on the front and back surfaces of the substrate in the atmosphere separation unit. 成膜材料を備えたターゲットと、このターゲットの表面と基板の表面とを略平行に配置しつつ、前記基板を搬送する搬送手段と、を有するスパッタ室が複数形成され、
複数の前記スパッタ室に対して順に前記基板を搬送しながら、前記基板上に連続的にスパッタ処理を行う成膜方法であって、
隣接する前記スパッタ室の間に雰囲気分離部が形成され、
前記雰囲気分離部における前記基板の搬送方向に垂直な断面が、前記隣接するスパッタ室における前記基板の搬送方向に垂直な断面より小さく形成され、
前記雰囲気分離部では、前記隣接するスパッタ室で使用されるスパッタガスを吐出し、
前記隣接するスパッタ室を挟んで前記雰囲気分離部の反対側から前記隣接するスパッタ室の排気を行うことを特徴とする成膜方法。
A plurality of sputtering chambers each including a target including a film forming material and a transport unit configured to transport the substrate while the surface of the target and the surface of the substrate are arranged substantially in parallel are formed,
A film forming method for continuously performing a sputtering process on the substrate while sequentially transporting the substrate to a plurality of the sputtering chambers,
An atmosphere separation part is formed between the adjacent sputtering chambers,
A cross section perpendicular to the transport direction of the substrate in the atmosphere separation unit is formed smaller than a cross section perpendicular to the transport direction of the substrate in the adjacent sputtering chamber;
In the atmosphere separation unit, a sputtering gas used in the adjacent sputtering chamber is discharged,
A film forming method, wherein the adjacent sputtering chamber is evacuated from the opposite side of the atmosphere separation portion across the adjacent sputtering chamber.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009230935A (en) * 2008-03-19 2009-10-08 Iwate Univ Forming method of multilayered film, multilayered film, and semiconductor device or liquid crystal device
JP2013090306A (en) * 2011-10-23 2013-05-13 Hiroshi Kubota Mobile phone with solar cell having long wavelength light reflection film
CN113774354A (en) * 2021-08-24 2021-12-10 中国建材国际工程集团有限公司 Novel gas isolation device, magnetron sputtering continuous coating line and working method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62202078A (en) * 1986-03-03 1987-09-05 Seiko Epson Corp sputtering device
JPH06116722A (en) * 1992-10-07 1994-04-26 Canon Inc Sputtering method, sputtering apparatus, vacuum processing apparatus and thermocouple

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62202078A (en) * 1986-03-03 1987-09-05 Seiko Epson Corp sputtering device
JPH06116722A (en) * 1992-10-07 1994-04-26 Canon Inc Sputtering method, sputtering apparatus, vacuum processing apparatus and thermocouple

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009230935A (en) * 2008-03-19 2009-10-08 Iwate Univ Forming method of multilayered film, multilayered film, and semiconductor device or liquid crystal device
JP2013090306A (en) * 2011-10-23 2013-05-13 Hiroshi Kubota Mobile phone with solar cell having long wavelength light reflection film
CN113774354A (en) * 2021-08-24 2021-12-10 中国建材国际工程集团有限公司 Novel gas isolation device, magnetron sputtering continuous coating line and working method
CN113774354B (en) * 2021-08-24 2024-04-26 中国建材国际工程集团有限公司 Novel gas isolation device and magnetron sputtering continuous coating line and working method

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