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 Verwendbarkeit eines Targets erhöht wird.The present invention relates to a magnetron sputtering method for formationof a film on a substrate, in particular on a magnetron sputtering methodenables a film to be formed uniformly and the effectiveness of the usablespeed 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 methodforms an ITO (Indium Tin Oxide) transparent, conductive film,which has a lower specific resistance.
Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer herkömmlichen 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 Kammer100 auf, die eine Auslaßöffnung besitzt. Die Kammer100 ist mit einem Absperrschieber101, einer Kathode103 und einer Substrat-Heizeinrichtung104 als die Hauptkomponenten darin versehen. Ein Substrat102 ist so positioniert, daß es zu der Kathode103 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 chamber100 which has an outlet opening. The chamber100 is provided with a gate valve101 , a cathode103 and a substrate heater104 as the main components therein. A substrate102 is positioned to face the cathode103 .
Die Kathode103 weist eine Gegen- bzw. Stützplatte105, einen Magneten106, ein Target107, abgeschirmte Anoden108 und ein Gaseinlaßrohr109 auf. Das Target107 wird mit einer negativen Spannung durch eine Sputter-Energieversorgung beaufschlagt, wobei die Anode davon über die Gegenplatte105 geerdet ist. Der Magnet106 besitzt drei Reihen, die derart angeordnet sind, daß sie sich senkrecht zu der Ebene dieser Zeichnung erstrecken.The cathode103 has a counter or support plate105 , a magnet106 , a target107 , shielded anodes108 and a gas inlet tube109 . A negative voltage is applied to the target107 by a sputtering power supply, where the anode thereof is grounded via the counterplate105 . The magnet106 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-Erzeugungsbereich durch das integrierte, elektrische Potential zwischen den abgeschirmten Anoden108 und den anderen geerdeten Elektroden (zum Beispiel die Kammer100, ein Substrathalteteil zum Halten des Substrats102) und der Kathode103 definiert.In the sputtering device as mentioned above, the plasma generation area is by the integrated electrical potential between the shielded anodes108 and the other grounded electrodes (for example, the chamber100 , a substrate holding member for holding the substrate102 ) and the cathode103 .
Die Sputter-Vorrichtung, wie sie inFig. 4 dargestellt ist, besitzt ein Problem einer niedrigen Nutzeffektivität des Targets, da der Magnet106 fest so angeordnet ist, daß die Erosionsflächenbereiche des Targets, d. h. die Flächenbereiche zwischen den Reihen der Magnete106 in der Oberfläche des Targets107, 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 Volumen der Ionen, die das Substrat102 erreichen, zu erhöhen.The sputtering device, as shown inFig. 4, has a problem of a low efficiency of the target, since the magnet106 is fixedly arranged so that the erosion surface areas of the target, ie the area between the rows of magnets106 in the surface of the target107 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 substrate102 .
Die vorliegende Erfindung ist vorgenommen, um solche Probleme des Stands der Technik zu überwinden. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Magnetron-Sputter-Verfahren zu schaffen, um zu ermöglichen, daß die Erosionsflächenbereiche eines Targets ohne signifikante Änderung der Struktur und der Dimensionen der herkömmlichen Magnetron-Sputter-Vorrichtung breiter sind. Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Magnetron-Sputter-Verfahren zu schaffen, das ermöglicht, daß die Qualität, wie deren spezifischer Widerstand, verbessert wird, um dadurch eine längere Lebensdauer eines Targets und ein gleichförmiges Bilden eines Films zu schaffen.The present invention is made to address such problems of the prior artnik to overcome. It is an object of the present invention to use a magnetron sputter process to allow that the erosion areas of aTargets without significantly changing the structure and dimensions of the conventionalChen magnetron sputtering device are wider. It is another task of the presentinvention to provide a magnetron sputtering method that allowsthe quality, like their specific resistance, is improved by a lengthre life of a target and forming a film uniformly.
Ein Magnetron-Sputter-Verfahren der vorliegenden Erfindung weist die Schritte auf: Anordnen eines Sputter-Targets auf einer Oberfläche einer rechtwinkligen, parallelepipeden 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 Schleifen eines sputternden Erosionsflächenbereichs zu bilden, und um in der Richtung senkrecht zu der Längsrichtung der Kathode hin- und herbewegt zu werden.A magnetron sputtering method of the present invention has the steps: Onarrange a sputter target on a surface of a right-angled, parallelepipethe cathode, the magnetic fields inside it by exposure to magnetsof the target with a negative potential in the decompressed atmosphere in orderGenerate plasma so that the target is sputtered with the generated plasma; andConveying the substrate in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the cathode,the magnets of the cathode being arranged around two closed loopsto form a sputtering erosion area, and to descend in the directionright 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 beizubehalten, 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 theMagnets and Floating Velocity Vm Conveying speed Vc of the substrate is set to maintain Vm / Vc ≦ 0.1ten, 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 Anordnens einer Erdungsabschirmung, die elektrisch geerdet ist, um das Plasma, das auf der Oberfläche des Targets gebildet ist, zu stabilisieren, derart, um eine Öffnung oberhalb 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 anassign a ground shield that is electrically grounded to the plasma that is onthe surface of the target is formed to stabilize such an opening aboveto have half the surface of the target and between a predetermined spaceto form the surface of the target and the ground shield, which in pole ortubular anodes is arranged, which against the ground shield in the directioninsulated parallel to the longitudinal direction of the cathode, and loading the anode witha 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 voltage20 V and 40 V applied. It is preferred that the magnets be in such a rangebe reciprocated so that the position of the magnets is never immediately belowthe 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 Sauerstoffs 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 substratean ITO sintered body as the target and adjusting the concentration of the sowformed 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; Anordnen 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 Erdungsabschirmung 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; Arrangeof five or more magnetic field generating devices to be in theReciprocate direction perpendicular to the longitudinal direction of the ITO target; Onarrange a shielded anode in such a way around the ITO targetto surround and have an opening that enables ITO vaporization particles to formReaching substrate from the target; Arranging auxiliary electrodes against the Erare shielded in a space between the shielded anode andthe 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 Magnetfeld erzeugenden Vorrichtungen aus fünf Magneten aufgebaut, um so die Zahl der Erosionsvertiefungen 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-Spannung wird durch Beaufschlagen der Hilfselektroden, die zwischen der abgeschirmten Anode und dem Target angeordnet sind, mit der positiven Bias-Spannung reduziert, um dadurch 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 magnetfield-generating devices built from five magnets, so the number of Erosions wells in four, out of two (normal), to increase. By moving the the magnetic field generating devices in the direction perpendicular to thatTarget, the effectiveness of the target is significantly improved. The sputter chipvoltage is applied by applying the auxiliary electrodes between the shielded connectorode and the target are arranged with the positive bias voltage reduced to therethrough the undirected discharge and to form an ITO film that onehas lower resistivity.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht, die ein Beispiel einer Magnetron-Sputter-Vorrichtung gemäß 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 Magnetron-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 vorliegenden 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 Magnetron-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 magnetischer 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 Dimensionen 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 Hilfselektrode 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 Widerstandsfähigkeit eine ITO-Films darstellt, der durch die Magnetron-Sputter-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist, undFig. 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.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung basierend auf den Zeichnungen beschrieben.Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht, die ein Beispiel einer Magnetron-Sputter-Vorrichtung darstellt, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Wie in dieser Figur dargestellt ist, weist die Sputter-Vorrichtung eine Kammer6, die mit Absperrschiebern1 versehen ist, eine Kathode3 und eine Substrat-Heizeinrichtung4 als die Hauptkomponenten darin auf. Das Bezugszeichen2 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 chamber6 provided with gate valves1 , a cathode3 and a substrate heater4 as the main components therein. Reference numeral2 denotes a substrate.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts des Kathodenteils der Sputter-Vorrichtung. Magnete5 sind in Reihen so angeordnet, daß sie sich senkrecht zu der Ebene dieser Zeichnung erstrecken. In dieser Ausführungsform sind, wie auch inFig. 5b dargestellt ist, fünf lange, plattenähnliche Magnete5 auf einer Basis50 so angeordnet, daß sie sich parallel zueinander erstrecken. Der erste, dritte und fünfte Magnet5 von der linken Seite derFig. 2 aus sind derart angeordnet, daß sich die negativen Pole auf der oberen Seite befinden, während der zweite und vierte Magnet5 von der linken Seite derFig. 2 aus derart angeordnet sind, daß die positiven Pole auf der oberen Seite liegen. Der Basis50 wird ermöglicht, sich in der Richtung D1, D2 senkrecht zu der Längsrichtung der Magnete5 hin- und herzubewegen, d. h. in seitlichen bzw. lateralen Richtungen dieser Zeichnung. Eine Erdungsabschirmung11 und abgeschirmte Anoden8 sind auf das elektrische Potential der Erde ebenso wie ein Boden6b der Kammer6 eingestellt. Ein Target10 ist an einer Gegenplatte12 angebondet. Jeweils auf der äußeren Seite der abgeschirmten Anoden8 angeordnet sind Gasberieselungsrohre7 vorhanden.Fig. 2 shows an enlarged view of the portion of the cathode part of the sputtering device. Magnets5 are arranged in rows so that they extend perpendicular to the plane of this drawing. In this embodiment, as is also shown inFig. 5b Darge, five long, plate-like magnets5 are arranged on a base50 so that they extend parallel to each other. The first, third and fifth magnets5 from the left side ofFIG. 2 are arranged such that the negative poles are on the upper side, while the second and fourth magnets5 from the left side ofFIG. 2 are such are arranged so that the positive poles are on the upper side. The base50 is made possible to move back and forth in the direction D1 , D2 perpendicular to the longitudinal direction of the magnets5 , ie in lateral or lateral directions of this drawing. A ground shield11 and shielded anodes8 are set to the electrical potential of the earth as well as a bottom6 b of the chamber6 . A target10 is bonded to a counter plate12 . Gas sprinkler pipes7 are arranged on the outer side of the shielded anodes8 .
Zwischen den abgeschirmten Anoden8 und dem Target10 sind Hilfselektroden9 vorhanden, die gegen die Erdungsabschirmung11 und das Target10 isoliert sind.Between the shielded anodes8 and the target10 , auxiliary electrodes9 are present, which are insulated from the grounding shield11 and the target10 .
Obwohl die Hilfselektroden9 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 inFig. 11 dargestellt ist.Although the auxiliary electrodes9 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 inFig. 11.
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht zur Erläuterung, wie Spannungen auf die Kathode beaufschlagt werden. Das Target10 wird mit einer negativen Spannung -Vc durch eine Sputter-Energieversorgung14 über die Gegenplatte12 beaufschlagt. Die Hilfselektroden9 werden mit einer positiven Spannung +Va durch eine Hilfsenergieversorgung13 beaufschlagt. Es sollte angemerkt werden, daß die Magnete5 Permanent-Magnete oder Elektromagnete sein können. Die abgeschirmten Elektroden8 und die Erdungsabschirmung11 sind elektrisch von der Gegenplatte12 durch isolierendes Material15 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 target10 by a sputtering energy supply14 via the counter plate12 . The auxiliary electrodes9 are opened with a positive voltage + Va by an auxiliary power supply13 . It should be noted that the magnets5 can be permanent magnets or electromagnets. The shielded electrodes8 and the earthing shield11 are electrically separated from the counterplate12 by insulating material15 .
Fig. 5a stellt die Oberfläche des Targets10 nach einer bestimmten Zeit eines Sputterns durch die Sputter-Vorrichtung dar.Fig. 5b stellt eine Anordnung von Magneten5 relativ zu dem Target10 dar undFig. 5c stellt die positionsmäßige Beziehung zwischen den Erosionsflächenbereichen "E" und den Magneten dar.Fig. 5a shows the surface of the target10 after a certain time of sputtering by the sputtering device.Fig. 5b shows an arrangement of magnets5 relative to the target10 andFig. 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 Magnete5 in den lateralen Richtungen D1, D2 derFig. 1, 2 und bei der Geschwindigkeit Vm hin- und herbewegt werden, wobei das Substrat2 in die rechte Richtung derFig. 1,2 mit der Geschwindigkeit Vc = 0,5 m/min befördert wird und der hin- und herbewegende Hub der Magnete5 auf 50 mm eingestellt wird. Das Verhältnis wird durch das Dividieren der Differenz zwischen der maximalen Dicke dmax und der minimalen Dicke dmin durch die maximale Dicke dmax ausgedrückt, d. h. (dmax - dmin)/dmax. Wie inFig. 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 magnets5 in the lateral directions D1, D2 wherein the substrate2 in the right direction ofFIG. 1.2 is conveyed at the speed Vc = 0.5 m / min and the reciprocating ofFig. 1, 2 and back at the speed Vm and forth, Stroke of the magnets5 is set to 50 mm. The ratio is expressed by dividing the difference between the maximum thickness dmax and the minimum thickness dmin by the maximum thickness dmax , ie (dmax - dmin ) / dmax . As shown inFig. 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).
DieFig. 9a bis 9e sind Querschnittsansichten, die Modellzustände gebildeter Schichten 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 isas 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 direkt 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 Sputterpunkts 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 D2 ) 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 isas follows.
Wenn die Magnetbewegungsgeschwindigkeit über der Substrat-Transportgeschwindigkeit liegt und die Magnete in derselben Richtung wie das Substrat bewegt werden, passieren die Magnete das Substrat. Deshalb werden die Magnete in der Richtung entgegengesetzt 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 transportspeed and the magnets are moved in the same direction as the substrate, pasthe magnets cover the substrate. That is why the magnets move in the opposite directionopposed to the direction of the substrate moved to a layer again on oneTo 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, 7is 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 directionwhich is the same as the transport direction of the substrate becomes the end of thenext layer A is adjusted so that the thickness of the film is uniform. Indeedthere is very little concavity or convexity on the laminating situationthe ends are there.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sollten die Magnete5 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 magnets5 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 inthe thickness is poor if the magnets are arranged in 3 rows, i. H. in that casea single erosion to be as follows.
Wenn die Magnete so angeordnet sind, wie dies inFig. 7A dargestellt ist, werden Elektronen 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 anzuhaften, wie dies inFig. 7B dargestellt ist. In diesem Fall sind zwei Hp-Flächenbereiche vorhanden, 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 allerdings 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 inFig. 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 inFig. 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 Erosionsflächenbereiche mit geschlossener Schleife durch Anordnen von fünf oder mehr Reihen aus Magneten gebildet werden, vier Hp-Flächenbereiche vorhanden, wo das Plasma relativ dicht erzeugt wird, wie dies inFig. 7C dargestellt ist. Allerdings sind nur zwei der Hp-Flächenbereiche die Flächenbereiche, wo das Plasma nahe zu der Erdungsabschirmung durch die Hin- und Herbewegung der Magente gelangt. Deshalb werden die Faktoren, die zu einem Verlust der Gleichförmigkeit in der Dicke des Films in der Längsrichtung des Targets führen, halbiert, um dadurch die Differenzen in der Dicke des Films in der Förderrichtung 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 inFIG . 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.
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 denFig. 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, O2 0.5%, Ar 99.5% on a substrate which was conveyed at a speed of Vc = 0.5 m / min using the device shown inFigs. 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 (in2 O3 90%, SnO2 10%) as the target. The other experimental conditions are shown in Table 1 with results.
Tabelle 1Table 1
DieFig. 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 viermal demjenigen Maßstabsverhältnis der Breitenrichtung des Targets. Die Schnittansicht inFig. 8a ist entlang der Linie VIII-VIII derFig. 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 inFig. 8a is taken along the line VIII-VIII ofFig. 5a.
Die Effektivität des Targets wird durch den nachfolgenden Ausdruck unter Verwendung von S1, S2, wie dies inFig. 8b dargestellt ist, ausgedrückt (wobei S1 und S2 in demselben Abschnitt wie dieFig. 8a dargestellt ist).
The effectiveness of the target is expressed by the following expression using S1 , S2 as shown inFig. 8b (where S1 and S2 are shown in the same section asFig. 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 dividingthe consumed amount of the target is defined by the original amount of the targetis.
Experimente wurden unter derselben Bedingung wie Nr. 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, 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 exceptionme that the anode voltage, the cathode voltage, the power and the thickness of theformed 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
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 Anodenspannung 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 inFig. 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 inFIG. 12.
Ein ITO Film wurde durch Sputtern in derselben Art und Weise wie Experiment Nr. 16 gebildet, mit der Ausnahme, daß die Kathodenspannung auf 300 V eingestellt war und die Anodenspannung auf 0 V eingestellt war. Das Ergebnis der Messung der Widerstandsfähigkeit des ITO Films, der so gebildet ist, wie dies vorstehend erwähnt ist, ist inFig. 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 inFIG. 12.
Unter Bezugnahme aufFig. 12 wird verstanden, daß die Widerstandsfähigkeit durch Einstellen der Konzentration des Sauerstoff in einem Bereich zwischen 0,1% und 1,0% reduziert werden kann.Referring toFig. 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 niedrigeren Seite der Konzentration des Sauerstoffs insgesamt verschoben. Deshalb hat dieser Fall den Vorzug eines Reduzierens des Sauerstoffverbrauchs.When the voltage is set to 30 V, the resistance becomes lowrigorous side of the concentration of oxygen shifted overall. That’s whyThis 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 inFig. 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 inFig. 10 have been found.
Wie vorstehend erwähnt ist, ist gemäß dem Magnetron-Sputter-Verfahren der vorliegenden 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 methodthe invention the number of erosion wells larger and the magnets can in theDirection reciprocating perpendicular to the longitudinal direction of the depressions,to thereby spread the erosion area of the target. It delivers a longer oneLifetime of the target.
In der Magnetron-Sputter-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung werden die Hilfselektroden, die gegen die abgeschirmten Anoden isoliert sind und zwischen den abgeschirmten Anoden und dem Target angeordnet sind, mit einer positiven Bias-Spannung beaufschlagt, 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 selectorelectrodes insulated from the shielded anodes and between the shieldedth anodes and the target are arranged with a positive bias voltagestrikes 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 Target vorgenommen wird, besitzt die Vorrichtung den Effekt eines Verhinderns einer ungeordneten 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 Target is made, the device has the effect of preventing an accidentordered discharge, which is easily caused when the density of the plasmathe center of the target due to the increased erosion depressions or groovesbecomes.
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