(57)【要約】  スパッタリング装置はマグネットを有する３つのターゲットを備えており、マグネット７ａ，７ｂ，７ｃのそれぞれは、順方向のストローク端から逆方向に移動させた後に停止させる第１の移動と、第１の移動後の停止位置から逆方向の逆方向のストローク端まで移動させた後に停止させる第２の移動と、逆方向のストローク端から順方向のストローク端まで移動させた後に停止させる第３の移動とを行うように制御される。そして成膜の際、第１の移動の間に基板に成膜される第１の膜と、第２の移動の間に基板に成膜される第２の膜と、第３の移動の間に基板に成膜される第３の膜はそれぞれ異なるターゲット４ａ，４ｂ，４ｃによって成膜され、さらに、第１、第２、第３の膜が基板上で重なるように制御される。
2013183202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、
前記真空容器内で基板を搬送するための基板搬送部と、
前記基板搬送部によって搬送される前記基板に対して順次に成膜を行うためのターゲットを保持するべく、前記基板の搬送方向に配列された少なくとも３つのターゲット保持部と、
それぞれの前記ターゲット保持部の裏側に配置されたマグネット部と、
前記マグネット部を駆動するマグネット駆動部と、
前記ターゲット保持部に前記ターゲットを保持させ成膜を行う際、それぞれの前記マグネット部を、前記搬送方向のストローク端から前記搬送方向とは逆方向に移動させて第１所定位置に停止させる第１の移動と、前記第１の移動後に前記第１所定位置から前記逆方向に移動させて第２所定位置に停止させる第２の移動と、前記逆方向のストローク端から前記搬送方向に移動させて前記搬送方向のストローク端に停止させる第３の移動とを所定周期で実行するとともに、前記第１、第２、第３の移動のそれぞれにおいて、前記基板が前記マグネット部に対して前記搬送方向に相対的に移動する距離が等しくなるように前記基板搬送部及び前記マグネット駆動部を制御する制御部と、を備えることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記基板が定速で搬送されることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記制御部は、任意の１つの前記マグネット部が前記第１の移動をする間に前記任意の１つのマグネット部に対応する前記ターゲットによって前記基板上に堆積される第１の膜と、他の１つの前記マグネット部が前記第２の移動をする間に前記他の１つのマグネット部に対応する前記ターゲットによって前記基板上に堆積される第２の膜と、さらに他の１つの前記マグネット部が前記第３の移動をする間に前記さらに他の１つのマグネット部に対応する前記ターゲットによって前記基板上に堆積される第３の膜とが前記基板上で重なるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記第１の移動、前記第２の移動、前記第３の移動のそれぞれの行程において、前記マグネット部が停止する時間は等しいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１の膜、前記第２の膜、前記第３の膜のうち、それぞれの前記マグネット部を停止させている間に堆積された部分が前記基板上で重なるように制御することを特徴とする請求項３に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記第２所定位置は前記逆方向のストローク端であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
前記第１の移動又は前記第２の移動の際の前記マグネット部の移動速度と、前記第３の移動の際の前記マグネット部の移動速度とが異なるように制御されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
真空容器と、
前記真空容器内で基板を搬送するための基板搬送部と、
前記基板搬送部によって搬送される前記基板に対して順次に成膜を行うためのターゲットを保持するべく、前記基板の搬送方向に配列された少なくとも３つのターゲット保持部と、
それぞれの前記ターゲット保持部の裏側に配置されたマグネット部と、
前記マグネット部を駆動するマグネット駆動部と、を備えたスパッタリング装置を用いるスパッタリング成膜方法であって、
前記ターゲット保持部に前記ターゲットを保持させ成膜処理を行う際、それぞれの前記マグネット部を、前記搬送方向のストローク端から前記搬送方向とは逆方向に移動させて第１所定位置に停止させる第１の移動と、前記第１の移動後に前記第１所定位置から前記逆方向に移動させて第２所定位置に停止させる第２の移動と、前記逆方向のストローク端から前記搬送方向に移動させて前記搬送方向のストローク端に停止させる第３の移動とを所定周期で実行するとともに、前記第１、第２、第３の移動のそれぞれにおいて、前記基板が前記マグネット部に対して前記搬送方向に相対的に移動する距離が等しいことを特徴とするスパッタリング成膜方法。
【請求項９】
前記基板が定速で搬送されることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング成膜方法。
【請求項１０】
任意の１つの前記マグネット部が前記第１の移動をする間に前記任意の１つのマグネット部に対応する前記ターゲットによって前記基板上に堆積される第１の膜と、他の１つの前記マグネット部が前記第２の移動をする間に前記他の１つのマグネット部に対応する前記ターゲットによって前記基板上に堆積される第２の膜と、さらに他の１つの前記マグネット部が前記第３の移動をする間に前記さらに他の１つのマグネット部に対応する前記ターゲットによって前記基板上に堆積される第３の膜とが前記基板上で重なることを特徴とする請求項８又は９に記載のスパッタリング成膜方法。
【請求項１１】
前記第１の移動、前記第２の移動、前記第３の移動のそれぞれの行程において、前記マグネット部が停止する時間は等しいことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のスパッタリング成膜方法。
【請求項１２】
前記第１の膜、前記第２の膜、前記第３の膜のうち、それぞれの前記マグネット部を停止させている間に堆積された部分が前記基板上で重なるように制御されることを特徴とする請求項１１に記載のスパッタリング成膜方法。
【請求項１３】
前記第２所定位置は前記逆方向のストローク端であることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のスパッタリング成膜方法。
【請求項１４】
前記第１の移動又は前記第２の移動の際の前記マグネット部の移動速度と、前記第３の移動の際の前記マグネット部の移動速度とが異なるように制御されることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１項に記載のスパッタリング成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスパッタリング装置およびスパッタリング成膜方法に関する。特に、３つ以上のマグネトロンカソードを備える基板搬送式の連続スパッタ成膜装置で実施され、各マグネトロンカソードでマグネットを往復移動させながらスパッタリング作用で基板に順次成膜を行うスパッタリング装置およびスパッタリング成膜方法に適する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ターゲットの裏面側にマグネットを有するマグネトロンカソード（マグネトロンスパッタユニット）を配置した装置を用いて、搬送方向沿った膜厚を均一にするように各マグネットの往復移動の位相を調整する方法が開示されている。第１のマグネトロンスパッタユニットで基板上に形成される膜に厚い領域と薄い領域とが交互に生じるが、マグネットの往復移動の基板搬送方向(以下、順方向)の速度と基板搬送逆方向(以下、逆方向)の速度を変えることで基板上に形成される膜の厚い領域の長さと薄い領域の長さとの比がおよそ１：２になるようにして成膜する。第２のマグネトロンスパッタユニット、第３のマグネトロンスパッタユニットも、第１のマグネトロンスパッタユニットと同様に往復移動をして成膜する。【０００３】
第１のマグネトロンスパッタユニットで基板上に厚く成膜した領域には第２のマグネトロンスパッタユニット、第３のマグネトロンスパッタユニットでは薄く成膜する領域が重なるようにする。第１のマグネトロンスパッタユニットで基板上に薄く成膜した領域には第２のマグネトロンスパッタユニット、第３のマグネトロンスパッタユニットではどちらか一方が薄く、もう一方が厚く成膜する領域が重なるようにする。このように第１のマグネトロンスパッタユニットに対する第２のマグネトロンスパッタユニット、第３のマグネトロンスパッタユニットのマグネットの往復移動の位相を調整すると３つのマグネトロンスパッタユニットで積層して成膜したとき搬送方向に沿った膜厚が均一になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／０９３５９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マグネットを往復移動するには、一定速度のマグネットをストローク端手前で減速し、ストローク端で停止し、次に逆方向に加速する必要がある。停止時間は小さくはできるが減速と加速は必ず必要である。特許文献１の３つのマグネトロンスパッタユニットを用いて基板搬送方向に沿った膜厚を均一にする方法ではマグネット往復移動のストローク両端でマグネットの減速と加速があるため、基板上の搬送方向の膜厚均一性は良好とならない。【０００６】
理由は以下のとおりである。３つのマグネトロンスパッタユニットによって形成される膜を積層することによって膜厚を均一にする方法は基板上のどの位置においても（厚い膜）＋（薄い膜）＋（薄い膜）の３層の積層になるようにすることで順番はともかく必ずこの組み合わせになっている。ここで（厚い膜）はマグネットが順方向に一定速度で移動しながら成膜した膜で、（薄い膜）はマグネットが逆方向に一定速度で移動しながら成膜した膜である。特許文献１では基板上の搬送方向における（厚い膜）の領域の長さと（薄い膜）の領域の長さを１：２の比になるようにしているためちょうど基板上のどの位置でも（厚い膜）＋（薄い膜）＋（薄い膜）の組み合わせが可能となっている。【０００７】
しかし、実際には、マグネットが往復移動のストローク端付近で減速中や加速中に成膜する膜厚は上記の厚い膜でも薄い膜でもなく中間の膜になる。たとえば第１のマグネトロンスパッタユニットのマグネットが逆方向に移動しながらストローク端手前で減速中の場合に成膜すると基板上の膜は（やや薄い膜）となる。この基板が第２のマグネトロンスパッタユニットで成膜されるときは、マグネットは順方向に移動しながらストローク端手前で減速中となり基板上の膜は（やや厚い膜）となる。同様にこの基板が第３のマグネトロンスパッタユニットで成膜されるときは、マグネットは逆方向に移動しながらストローク中央を等速で移動中となり基板上の膜は（薄い膜）となる。【０００８】
つまり、（やや薄い膜）＋（やや厚い膜）＋（薄い膜）の３層の積層となる。この場合、上記の（厚い膜）＋（薄い膜）＋（薄い膜）の３層の積層に比べると膜厚は薄くなってしまう。そのため基板上の搬送方向の膜厚均一性は良好とならない。もし第３のマグネトロンスパッタユニットで成膜される膜厚が（やや薄い膜）となれば搬送方向の膜厚均一性は良好となるが、マグネットの減速や加速がストロークの両端に２つしかないため３層の積層で減速中や加速中の成膜とするようなことはできない。【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、膜厚の均一性とターゲット利用率を向上させたスパッタリング装置およびスパッタリング成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るスパッタリング装置は、真空容器と、前記真空容器内で基板を搬送するための基板搬送部と、前記基板搬送部によって搬送される前記基板に対して順次成膜するためのターゲットを保持するべく、前記基板の搬送方向に配列された少なくとも３つのターゲット保持部と、それぞれの前記ターゲット保持部の裏側に配置されたマグネット部と、前記マグネット部を駆動するマグネット駆動部と、前記ターゲット保持部に前記ターゲットを保持させ成膜処理する際、それぞれの前記マグネット部を、前記搬送方向のストローク端から前記搬送方向とは逆方向に移動させて第１所定位置に停止させる第１の移動と、前記第１の移動後に第１所定位置から前記逆方向に移動させて第２所定位置に停止させる第２の移動と、前記逆方向のストローク端から前記搬送方向に移動させて前記搬送方向のストローク端に停止させる第３の移動とを所定周期で実行するとともに、前記第１、第２、第３の移動のそれぞれにおいて、前記基板が前記マグネット部に対して前記搬送方向に相対的に移動する距離が等しくなるように前記基板搬送部及び前記マグネット駆動部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。【００１１】
また、本発明に係るスパッタリング成膜方法は、真空容器と、前記真空容器内で基板を搬送するための基板搬送部と、前記基板搬送部によって搬送される前記基板に対して順次成膜するためのターゲットを保持するべく、前記基板の搬送方向に配列された少なくとも３つのターゲット保持部と、それぞれの前記ターゲット保持部の裏側に配置されたマグネット部と、前記マグネット部を駆動するマグネット駆動部と、を備えたスパッタリング装置を用いるスパッタリング成膜方法であって、前記ターゲット保持部に前記ターゲットを保持させ成膜処理する際、それぞれの前記マグネット部を、前記搬送方向のストローク端から前記搬送方向とは逆方向に移動させて第１所定位置に停止させる第１の移動と、前記第１の移動後に第１所定位置から前記逆方向に移動させて第２所定位置に停止させる第２の移動と、前記逆方向のストローク端から前記搬送方向に移動させて前記搬送方向のストローク端に停止させる第３の移動とを所定周期で実行するとともに、前記第１、第２、第３の移動のそれぞれにおいて、前記基板が前記マグネット部に対して前記搬送方向に相対的に移動する距離が等しいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
膜厚の均一性とターゲット利用率を向上させたスパッタリング装置およびスパッタリング成膜方法を提供することができる。【００１３】
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
【図１】本発明の一実施形態に係るインライン型連続スパッタ成膜装置の成膜室の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るマグネトロンスパッタユニットのマグネットの基板搬送方向の動きを例示した模式図である。
【図３】図２のマグネットの動きの１周期分の速度変化を表した速度線図である。
【図４Ａ】図２のマグネットが動くときのマグネット７と基板の位置関係の模式図である。
【図４Ｂ】図２のマグネットが動くときのマグネット７と基板の位置関係の模式図である。
【図４Ｃ】図２のマグネットが動くときのマグネット７と基板の位置関係の模式図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る３つのマグネトロンスパッタユニットのマグネットの動きを例示した模式図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るインライン型連続スパッタ成膜装置で搬送される基板を基準とするマグネットの相対速度と膜厚を表す模式図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るマグネトロンスパッタユニットのマグネットを見たときのマグネット７の基板に対する相対速度Ｖｍｓを示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るマグネトロンスパッタユニットのマグネット７のカソード６に対する速度を説明した図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るマグネットの基板に対する相対速度についての説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る３つのマグネトロンスパッタユニットのマグネットの動き出す時間の説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る３つのマグネトロンスパッタユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃのカソード中心間の基板搬送方向の距離の説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態のスパッタ成膜方法によって基板上に堆積した膜の搬送方向の分布を示す図である。
【図１３】図１１とは異なる成膜条件で、基板上に堆積した膜の搬送方向の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は発明を具体化した一例であって本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。実施形態においてスパッタリング装置として１つの成膜チャンバー内に３つのマグネトロンスパッタユニットを備えた装置を例にとって説明するが、本発明はスパッタリング装置の基板搬送経路に沿って３つ以上のマグネトロンスパッタユニットを備えた装置に適用可能なものである。
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。図１は、本発明に適用可能な基板搬送式のインライン型連続スパッタ成膜装置の成膜室構成を説明するための概略断面図である。通常、ロードロック室、バッファー室、成膜室１００、アンロードロック室などの複数のチャンバーがゲートバルブを介して連結されて、一つの基板搬送式のインライン型連続スパッタ成膜装置を形成するが、図１ではそのうちの成膜室１００のみを示している。
【００１７】
図１に示すように、成膜室１００は、チャンバー２（真空容器）と、基板搬送部と、チャンバー２の上部に設置された３つのマグネトロンスパッタユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃ（スパッタリング手段）で構成されている。基板搬送部は、チャンバー２内に設けられた基板１を搬送する搬送ローラー３と、ローラー３を回転させる基板駆動装置２１とを有して構成されている。本実施形態では、基板１は水平状態で搬送ローラー３に載っており、図１に示す右方向に一定速度で搬送される。チャンバーは図示しない排気ポンプにより真空に排気され、図示しないガス配管によりプロセスガス、たとえばＡｒガスが所定の圧力になるように供給される。
【００１８】
スパッタリング手段としての３つのマグネトロンスパッタユニットは、基板搬送方向の上流側から第１のマグネトロンスパッタユニット１０ａ（第１スパッタリング手段）、第２のマグネトロンスパッタユニット１０ｂ（第２スパッタリング手段）、第３のマグネトロンスパッタユニット１０ｃ（第３スパッタリング手段）として配列されており、基板駆動装置２１によって搬送される基板に対して順次成膜ができる。３つのマグネトロンスパッタユニットを代表して、第１のマグネトロンスパッタユニット１０ａの構成について説明する。各マグネトロンスパッタユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃは同じ構成となっている。本実施形態ではターゲット４ａ，４ｂ，４ｃは同じ材料である。マグネトロンスパッタユニット１０ａのカソード隔壁９ａ（ターゲット保持部）はチャンバー２の天井壁にカソード絶縁部８ａを介して設置されている。カソード隔壁９ａには図示しない電力供給機構により電力が供給されるカソード６ａが設けられている。ここではカソード６ａにＤＣ電力を供給している。
【００１９】
ターゲット４ａはボンディングなどの方法でカソード６ａに保持されていて、カソード６ａとターゲット４ａは一体の状態でカソード隔壁９ａに固定される。ターゲット４ａは基板搬送装置によって搬送される基板に対向するように配置されている。カソード６ａはターゲット裏板又はバッキングプレートと呼ばれることがある。図示しないが、カソード６ａの内部にはターゲット冷却のために水路が作られている。ターゲット４ａの表面以外からのスパッタを防止するためにターゲット４ａ側面、カソード６ａ、カソード隔壁９ａの露出している面に対して２〜３ｍｍの隙間をあけてターゲットシールド５ａが覆っている。
【００２０】
カソード隔壁９ａのカソード６ａと反対側の大気側（ターゲット４ａの裏側）にはマグネット７ａ（マグネット部）が設置されている。マグネット７ａは平板状のヨークと永久磁石からなり、カソード６ａ側をＳ極とした中心極と、カソード６ａ側をＮ極とした外周極により構成されている。マグネット７ａが作る磁力線はターゲット４ａ表面付近では二つのトンネル状ループを形成する。放電した場合はターゲット４ａ表面付近の磁力線ループの場所で高密度のプラズマが生じうる。
【００２１】
マグネット７ａはマグネット移動部１１ａ（マグネット駆動部）により基板搬送方向に沿って往復移動することができる。マグネット移動部１１ａは、例えばモーターとボールネジなどの動力伝達装置により構成されていて、マグネット７ａを指定した速度で指定した位置に移動することができる。マグネット７ａは所定周期、所定ストロークで往復移動をする。マグネット７ａの速度制御のプロファイルは、加速、等速、減速からなる台形駆動とすることができる。この場合、マグネット７ａは停止状態から一定の加速度による加速移動、続いて等速移動、続いて一定の加速度による減速移動により再び停止する。この間に移動する距離は縦軸速度、横軸時間として描いた速度線図の台形部分の面積となる。
【００２２】
３つのマグネット移動部１１ａ，１１ｂ，１１ｃと基板駆動装置２１は制御部２５により制御されている。マグネットの往復移動の速度や３つのマグネットの位相差は後述するように基板搬送速度によって決まる。そのため制御部２５は基板搬送速度から演算によってこれらの値を決定しマグネット移動部１１を制御し、マグネット７を移動させる。すなわち、制御部２５は、基板搬送のタイミングに合わせて、マグネット７ａ，７ｂ，７ｃの移動の位相を制御できる。
【００２３】
次にスパッタリング成膜方法について説明する。成膜処理の際、真空に排気したチャンバー２内が所定の圧力になるように、Ａｒガスのようなプロセスガスをチャンバー２内に導入し、基板搬送装置によって基板を一定速度で搬送する。カソードの水路にはあらかじめ冷却水を供給しておく。マグネット７ａ，７ｂ，７ｃ（以下、符号を７とする）を基板の搬送方向に往復移動させながらカソード６ａ，６ｂ，６ｃ（以下符号を６とする）に一定のＤＣ電力を印加しマグネトロンスパッタ成膜を実施する。なお、３つのマグネトロンスパッタユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうち任意の１つのマグネット移動部に含まれる特定の構成要素を示す場合は符号からアルファベットを除いて記載する。例えば、マグネット７ａ，７ｂ，７ｃのなかで任意のマグネットを示すときはマグネット７とする。
【００２４】
ターゲット４表面には、プラズマが高密度となる場所に、エロージョン（ターゲットの侵食）が生じる。プラズマが高密度となる場所はマグネット７により形成される磁力線で決まる。マグネット７をターゲット４に対して移動しながらスパッタ成膜することでターゲット４表面に均一な深さのエロージョンを作ることによりターゲット利用率を向上させることができる。ターゲット４の寿命が長くなりターゲット交換の頻度を少なくすることができる。
【００２５】
マグネット７を基板搬送方向に沿って往復移動させると基板上の搬送方向に沿った膜厚が不均一となる場合がある。搬送速度Ｖｔ、マグネット７の基板搬送方向に沿った往復移動の周期をＴとした場合、Ｖｔ・Ｔ＜７０ｍｍが満たされるような比較的速い往復移動速度の場合は問題ないが、そうでない場合、つまりＶｔ・Ｔ≧７０ｍｍの場合は１つのマグネトロンスパッタユニットだけでは搬送方向に均一な成膜はできない。以下では比較的遅いマグネット往復移動速度の場合のスパッタ成膜方法について３つのマグネトロンスパッタユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃを用いて膜厚を均一にする方法を説明する。
【００２６】
マグネトロンスパッタユニットのマグネット７の基板搬送方向の動きの例を図２に、速度線図を図３に示す。このときのマグネット７と基板の位置関係の模式図を図４Ａ〜４Ｃに示す。この例ではマグネットの往復移動のストロークＬ（片道）は１００ｍｍ、往復移動の周期Ｔは９秒としている。詳しい制御方法については後で述べる。図２のグラフの縦軸は、基板搬送における位置で、マグネット７の中心位置がカソード６の中心位置と重なる位置を０ｍｍとして、また、基板搬送方向である順方向を正に逆方向を負に表している。マグネット７の初期位置は順方向のストローク端である＋５０ｍｍ位置（図２，４中にＰ０で示す）である。ここから出発してマグネット７は逆方向に移動しストローク中心である０ｍｍ位置（第１所定位置）（図２，４中にＰ１で示す）で一旦停止する。ここまでの移動を以下、第１の移動（図３（Ａ）参照）と呼ぶ。
【００２７】
その後また逆方向に移動し逆方向のストローク端である−５０ｍｍ（第２所定位置）（図２，４Ａ−４Ｃ中にＰ２で示す）まで移動して再び停止する。ここまでの移動を以下、第２の移動（図３（Ｂ）参照）とよぶ。次にマグネットは反対方向の順方向に移動し順方向のストローク端である＋５０ｍｍ位置（第３所定位置、図２，４Ａ−４Ｃ中にＰ３で示す）まで移動して停止する。ここまでの移動を以下、第３の移動（図４Ｃ参照）とよぶ。ここまでが９秒で１周期分になる。第３の移動が終了した後にマグネット７が停止する位置（Ｐ３）は第１の移動の開始位置（Ｐ０）である。マグネット７は、この第１から第３の移動を所定周期（本実施形態では９秒周期）で繰り返す。第１、第２、第３の移動の際にそれぞれ停止する時間は等しい。
【００２８】
図３は図２のマグネットの動きの１周期分の速度変化を表した速度線図である。横軸は時間、縦軸はカソードに対するマグネットの速度Ｖｍｃを表し、速度の向きは基板搬送方向である順方向を負に、逆方向を正にとっている。また、図３中でマグネット７が停止（速度がゼロ）する位置には、図２中の位置に対応する符号（Ｐ０〜Ｐ３）を記載した。マグネット７は初期位置（位置Ｐ０）から逆方向に、一定時間の間、等加速度で加速しその後逆方向に等速で移動し、次に逆方向に等加速度で減速し速度はゼロとなり、位置Ｐ１で停止する。ここまでの速度線図の形は台形を示している。本実施形態では一般に台形駆動（台形制御）といわれる速度制御を採用している。モーター駆動の制御方法として一般的な方法である。ここまでの速度制御によってマグネットは図２に示す初期位置（位置Ｐ０）の順方向のストローク端の＋５０ｍｍ位置からストローク中心の０ｍｍ位置（第１所定位置、位置Ｐ１）まで移動したことになる。この後一定時間停止するため速度は０ｍｍ／ｓに保たれる。ここまでが第１の移動である。
【００２９】
次にこれまでの速度変化と同様に逆方向の加速、等速、減速の台形駆動と停止を繰り返す。ここまでで図２に示す逆方向のストローク端から−５０ｍｍ位置（第２所定位置、位置Ｐ２）まで移動したことになる。ここまでが第２の移動である。次に順方向（図３では正の速度）に加速、等速、減速の台形駆動と停止（第３所定位置、位置Ｐ３）を行う。ただし順方向の等速の速度や等速の時間は逆方向のものと異なる。等速の速度の絶対値は逆方向より小さくなり、等速の時間は長くなる。ここまでが第３の移動である。なお、本実施形態では、第３の移動を終了した位置（位置Ｐ３）は第１の移動の開始位置（位置Ｐ０）と一致する。
【００３０】
ここまでは１つのマグネトロンスパッタユニットのマグネット７の動きの例を示したが、図５に３つのマグネトロンスパッタユニットのマグネット７の動きの例を示す。第１のマグネトロンスパッタユニット１０ａのマグネット７ａが最初に動き出し、周期９秒で動き続ける。第２のマグネトロンスパッタユニット１０ｂのマグネット７ｂがここでは５秒後に遅れて動き出し、周期９秒で同様に動き続ける。さらに第３のマグネトロンスパッタユニット１０ｃのマグネット７ｃがここでは１０秒後に遅れて動き出し、周期９秒で同様に動き続ける。それぞれのマグネトロンスパッタユニット１０のマグネット７はこのように時間をずらして動き続ける。マグネット７ｂ，７ｃが動き出す時間のずれについては後で説明する。
【００３１】
次にマグネトロンスパッタユニット１０のマグネット７の動きの制御方法を説明する。はじめに本実施形態で基板上の搬送方向の膜厚を均一にするための考え方を説明する。マグネトロンスパッタユニット１０のマグネット７は、カソード６の搬送方向の中心位置の前後で往復移動を行う。一方、基板１もマグネット７の往復移動中、搬送方向に一定速度（定速）で移動している。図６は、任意の１つのマグネトロンスパッタユニット１０について、搬送される基板を基準とするマグネット７の相対速度と膜厚を表す模式図である。
【００３２】
図６は、基板上の膜厚とマグネット７の速度の関係を説明するための模式図であり、図６の上段に、基板を基準としてマグネット７の相対的な速度を、マグネット７の基板に対する相対速度Ｖｍｓとして表し、図６の下段には、上段の横軸に対応する基板上の位置に形成される膜厚を模式的に表した。図６の横軸は基板搬送方向の基板上の位置である。なお、実際のスパッタリング成膜装置では、基板は、図６の紙面上の右から左方向に一定速度で搬送されており、ここでは便宜上、基板を固定して見ているためマグネット７は基板に対して常に左から右方向に速度を変えながら移動する。このマグネット７の基板に対する相対速度Ｖｍｓは図６では右方向を正にとってグラフにしている。
【００３３】
図６中に記載したＡおよびＢの範囲はマグネット７が基板搬送方向の逆方向に移動している範囲を表し、マグネット７の基板に対する相対速度は比較的速い領域である。Ｃの範囲はマグネット７が基板搬送方向（順方向）に移動している範囲を表し、マグネット７の基板に対する相対速度は比較的遅い領域である。またＡ’、Ｂ’、Ｃ’はマグネットが停止している領域を示している。各範囲の和、Ａ＋Ａ’＋Ｂ＋Ｂ’＋Ｃ＋Ｃ’が、マグネット７が１周期の往復移動をする間に基板が進む距離を表している。
【００３４】
図６中のＡおよびＢに対応する基板上の範囲には比較的薄い膜が堆積し、図６中のＣに対応する範囲に対しては比較的厚い膜が堆積する。これはカソードに供給されるＤＣ電力が一定のためターゲットから放出されるスパッタ原子の密度が一定であり、またスパッタ原子の放出位置はマグネット７の位置に対応した位置であることによる。したがって基板上にはマグネット７の基板に対する相対速度に反比例した膜厚が堆積することになる。
【００３５】
ただし、基板上の膜厚変化はマグネット７の基板に対する相対速度の変化のように急激に変化することはなく図６の下の図に示すようになだらかに変化する。これはターゲットから放出されるスパッタ原子はマグネット７の幅程度の領域からスパッタされるので、放出されるスパッタ原子の分布はなだらかであることと、ターゲットと基板の間の距離をスパッタ原子が飛来する間にある程度広がりを持つためである。
【００３６】
ここで重要なことは、Ａ、Ｂ、Ｃ各範囲に対応して基板上に成膜される基板搬送方向の長さがそれぞれ同じになるようにマグネット７のカソードに対する移動速度と基板の搬送速度を調整していることである。またＡ’、Ｂ’、Ｃ’各範囲に対応して基板上に成膜される基板搬送方向の距離もそれぞれ同じである。成膜される長さ（基板搬送方向の距離）を同じにすることでこの後に説明する第２、第３のマグネトロンスパッタユニットによる成膜により積層された膜厚を搬送方向で均一にすることができる。
【００３７】
図７には基板を基準にして３つのマグネトロンスパッタユニットのマグネット７を見たときのマグネット７の基板に対する相対速度Ｖｍｓをそれぞれ示す。横軸の基板上の位置は３つのグラフで揃えて示している。第１のマグネトロンスパッタユニット１０ａのマグネット７ａの相対速度Ｖｍｓは図６と同じである。第２のマグネトロンスパッタユニット１０ｂのマグネット７ｂは第１のマグネトロンスパッタユニット１０ａのマグネット７ａに対して基板上の位置でＡ＋Ａ’の距離だけずらして同じ繰り返し移動をしている。第３
のマグネトロンスパッタユニット１０ｃのマグネット７ｃは第１のマグネトロンスパッタユニット１０ａのマグネット７ａの動きに対して基板上の位置でＡ＋Ａ’＋Ｂ＋Ｂ’の距離だけずらして同じ繰り返し移動をしている。言い換えると、マグネット７は所定の周期の繰り返し移動をしており、基板を基準とすると、マグネット７ｂはマグネット７ａに対して任意の一方向に１／３周期ずれており、マグネット７ｃはマグネット７ａに対して一方向に２／３周期（又は逆方向に１／３周期）ずれている。
【００３８】
このようにすると、図７中の領域Ａに対応する基板上の領域（領域Ａ）は、第１のマグネトロンスパッタユニット１０ａではマグネット７ａと基板の相対速度が比較的速い状態で成膜され、第２のマグネトロンスパッタユニット１０ｂではマグネット７ｂと基板の相対速度が比較的遅い状態で成膜され、第３のマグネトロンスパッタユニット１０ｃではマグネット７ｃと基板の相対速度が比較的速い状態で成膜される。図７中のＢとＣの領域も同様に、３つのマグネトロンスパッタユニットのうち２つでマグネットとの相対速度は比較的速い状態で成膜され、１つでマグネットの相対速度は比較的遅い状態で成膜されることになる。このようなマグネットの相対速度で成膜すると各領域には比較的薄い膜が２回、比較的厚い膜が１回成膜される。したがってＡ、Ｂ、Ｃそれぞれの領域では３つのマグネトロンスパッタユニットにより積層された膜厚は同じとなる。
【００３９】
上記ではマグネットがカソードに対して等速移動中で相対速度が一定の部分について述べたがＡ、Ｂ、Ｃ各領域にはマグネットの加速領域と減速領域が各領域の両端に存在する。この部分も３つのマグネトロンスパッタユニットで考えると２つの比較的相対速度の速い領域と１つの比較的相対速度の遅い領域が同じ基板上の位置で重なるようになっている。このためこの加速領域、減速領域の部分も含めてＡ、Ｂ、Ｃそれぞれの領域での３つのマグネトロンスパッタユニットにより積層された膜厚は同じとなる。
【００４０】
次にマグネット７がカソードに対して停止した状態で成膜する図７の領域Ａ’、Ｂ’、Ｃ’について説明する。領域Ａ’、Ｂ’、Ｃ’での膜厚は、上述したＡ、Ｂ、Ｃの領域でのマグネット７が基板搬送方向に移動しているときに基板に成膜される膜厚（比較的厚い膜厚）と、マグネット７が逆方向に移動しているときに基板に成膜される膜厚（比較的薄い膜厚）との中間の膜厚になる。もちろん、領域Ａ’、Ｂ’、Ｃ’で基板上に成膜される膜厚は同じとなる。３つのマグネトロンスパッタユニットでこの領域Ａ’、Ｂ’、Ｃ’は同じ膜厚で基板上に３層の積層をされる。後に説明する計算式により得られるマグネット７の動きで制御することで、この領域Ａ’、Ｂ’、Ｃ’を通って３層に積層された膜厚は、Ａ、Ｂ、Ｃの領域を通って３層に積層された膜厚と同じになることがわかっている。
【００４１】
以上が本実施形態の成膜方法及び成膜装置の制御方法の考え方である。すなわちＡ、Ｂ、Ｃの領域で成膜される基板上の長さを同じにする。Ａ’、Ｂ’、Ｃ’の領域で成膜される基板上の長さを同じにする。基板上でＡ＋Ａ’の領域で成膜される長さだけ、基板上での成膜位置が進むように、３つのマグネトロンスパッタユニットのマグネット７の動き（位相）をそれぞれずらす。
【００４２】
もう少し具体的にいうと、成膜の際、第１の移動の間に基板に成膜される第１の膜と、第２の移動の間に基板に成膜される第２の膜と、第３の移動の間に基板に成膜される第３の膜とはそれぞれ異なるマグネトロンスパッタユニット（ターゲット）によって行われる。このとき、基板搬送速度とマグネット７の移動タイミングを合わせることで、一つのターゲットから成膜された第１の膜と、他のターゲットから成膜された第２の膜と、残りのターゲットから成膜された第３の膜とが基板上で重なるように成膜する。そして、第１，第２，第３の移動のそれぞれでマグネット７が停止しているときに堆積された部分が基板上で重なるように制御される。このような成膜方法により、成膜室１００の３つのターゲット４ａ，４ｂ，４ｃの前面（下側）を通過した後の基板には均一な厚さの膜が形成されることになる。
【００４３】
次にマグネトロンスパッタユニット１０のマグネット７の制御方法について説明する。図８はマグネトロンスパッタユニットのマグネット７のカソード６に対する速度を説明したものである。横軸は時間で、１周期分を示している。縦軸はマグネット７のカソード６に対する速度Ｖｍｃで、逆方向の速度を正としている。マグネット７の速度制御は２つの同じ形の逆方向移動の台形駆動と１つの順方向移動の台形駆動、および各台形駆動後の停止より成っている。往復移動の周期をＴ、ストローク（片道）をＬ、マグネット７の加速時間をＴａｃｃ１、減速時間をＴａｃｃ２とする。ここでは３つの台形駆動の加速時間、および３つの台形駆動の減速時間はそれぞれ等しいとしている。また、マグネット７が３箇所で停止するがその停止時間Ｔｓｅｗも等しいとする。これらの値は通常マグネトロンスパッタ装置の構成や成膜の要求から決まるものである。
【００４４】
ここで求めたいのは逆方向移動時の等速移動の速度Ｖｂとその時間Ｔｂ、順方向（基板搬送方向）移動時の等速移動の速度Ｖｆとその時間Ｔｆである。なお、逆方向移動時の等速移動の時間Ｔｂは二つの台形駆動に対するもので、ひとつの台形駆動ではＴｂ／２としている。また順方向移動時の等速移動の速度Ｖｆは正となるようにとっている。図中では−Ｖｆで表している。マグネット７は最初、順方向のストローク端（初期位置）で停止している。そこから、逆方向に時間Ｔａｃｃ１の間等加速度で加速する。その後逆方向の等速移動を時間Ｔｂ／２だけ行う。このときの速度がＶｂである。その後等加速度で時間Ｔ
ａｃｃ２だけ減速し速度が０になったところで、時間Ｔｓｅｗ間、停止し続ける。この間にカソード６に対して移動した距離は図７の最初の（一番左の）台形の面積になる。なお後述するが、マグネット７のカソード６に対する順方向の速度Ｖｆは基板搬送速度Ｖｔより小さい速度に設定されている。
【００４５】
次に同様に逆方向に台形駆動で移動し逆方向側のストローク端に達して停止し、さらにＴｓｅｗだけ停止し続ける。ここでもマグネット７はカソード６に対して同じ距離を移動する。この２つの台形駆動により移動する距離はストロークＬと等しくなければならない。ひとつの台形駆動による移動距離はＬ／２なので、
【００４６】
【数１】
2013183202.tif 000003
【００４７】
である。ここでＴａｃｃは加速時間Ｔａｃｃ１と減速時間Ｔａｃｃ２の平均で
【００４８】
【数２】
2013183202.tif 000004
【００４９】
である。
【００５０】
次にマグネット７は順方向に、時間Ｔａｃｃ１の間、等加速度で加速する。その後、順方向の等速移動を時間Ｔｆだけ行う。このときの速度がＶｆである。その後、等加速度で時間Ｔａｃｃ２だけ減速し速度が０になったところで、時間Ｔｓｅｗ間、停止し続ける。このときマグネット７は順方向ストローク端（初期位置）に戻っている。この順方向移動の間にカソード６に対して移動した距離は図７の最後の（一番右の）台形の面積になりストロークＬと等しくなければならないので、
【００５１】
【数３】
2013183202.tif 000005
【００５２】
となる。周期Ｔから停止時間Ｔｓｅｗを引いた時間をＴ’と定義する。
【００５３】
【数４】
2013183202.tif 000006
【００５４】
１周期の間の各移動中の時間を足すと
【００５５】
【数５】
2013183202.tif 000007
【００５６】
となる。
【００５７】
次に、図９に基づいてマグネットの基板に対する相対速度について説明する。図９の横軸は時間であり、図８と同じく往復移動の１周期分を示している。縦軸はマグネットの基板に対する相対速度Ｖｍｓで、基板搬送方向の逆方向を正として表している。基板の搬送速度をＶｔとするとマグネットの基板に対する相対速度Ｖｍｓはカソードに対する速度ＶｍｃにＶｔを足せばよいので、
【００５８】
【数６】
2013183202.tif 000008
【００５９】
と表せる。従って、図８のグラフを縦軸方向にＶｔだけ平行移動すると図９の相対速度のグラフになる。マグネット７がカソード６に対して逆方向に等速移動しているときの基板に対する相対速度はＶｔ＋Ｖｂとなり、順方向に等速移動しているときの基板に対する相対速度はＶｔ−Ｖｆ（Ｖｆは正）となる。またマグネット７がカソード６に対して停止しているときの基板に対する相対速度はＶｔなる。
【００６０】
図８中の最初（左側）の台形駆動によりマグネット７が基板に対して移動する距離は図９のａで示した部分の面積（台形部分とその下の長方形部分の面積の合計）になる。このａで表された距離が図５で示したＡでの相対移動距離と同じになる。同様に図８中の２つ目（中央）の台形駆動によりマグネット７が基板に対して移動する距離は図９のｂで示した斜線の面積になる。このｂで表された距離が図６で示したＢの相対距離と同じになる。図８中の最後（右側）の台形駆動によりマグネット７が基板に対して移動する距離は図８のｃで示した斜線の面積になる。このｃで表された距離が図６で示したＣでの相対移動距離と同じになる。これらａ，ｂ，ｃの面積はそれぞれ等しくなければならない。したがって次の式が成り立たなければならない。なお、台形部分の面積はストロークＬと等しいためＬを使って表している。
【００６１】
【数７】
2013183202.tif 000009
【００６２】
以上の（１）〜（４）式を連立して解くことで、マグネット７の逆方向移動時の等速移動の速度Ｖｂとその時間Ｔｂ、順方向移動時の等速移動の速度Ｖｆとその時間Ｔｆは以下のように表せる。
【００６３】
【数８】
2013183202.tif 000010
【００６４】
【数９】
2013183202.tif 000011
【００６５】
これですべての値がわかったのでマグネトロンスパッタユニット１０のマグネット７の往復移動の制御が可能となる。
【００６６】
例として以下の条件の場合に（５）〜（８）式で計算した結果を示す。基板搬送速度Ｖｔ＝３３．３３ｍｍ／ｓ、周期Ｔ＝９秒、ストロークＬ＝１００ｍｍ、加速時間Ｔａｃｃ１と減速時間Ｔａｃｃ２をともに０．３秒、停止時間Ｔｓｅｗ＝０．４秒のときの計算結果は以下のとおりである。
マグネット７の逆方向移動時の等速移動の速度  Ｖｂ＝６２．５ｍｍ／ｓ、
その時間  Ｔｂ＝１．０ｓ、
マグネット７の順方向移動時の等速移動の速度  Ｖｆ＝１８．８７ｍｍ／ｓ、
その時間  Ｔｆ＝５．０ｓ、
このときのマグネット７の動きと速度は図２、図３で示したものである。
【００６７】
本実施形態において、マグネット７のカソード６に対する順方向の速度Ｖｆは基板搬送速度Ｖｔより小さい、つまりマグネット７は基板を追い越さないことを前提条件としている。その条件は（５）〜（８）式がすべて正でなければならないということから明示できる。この中で（７）式のＴｂ＞０が成り立てば（５）〜（８）式はすべて正になる。従って、速度Ｖｆは基板搬送速度Ｖｔより小さいという条件を満たすためには、周期Ｔに対して以下の式が成り立つ。
【００６８】
【数１０】
2013183202.tif 000012
【００６９】
周期Ｔにはある下限があってそれより大きい値で設定する必要がある。周期Ｔを大きくすることはマグネット７の移動速度Ｖｆを遅くすることで、マグネット７の駆動機構の負荷は小さくなるため機構上の問題は生じない。
【００７０】
次に、基板上に堆積する膜厚が少なくとも搬送方向で均一になることを、式を使って説明する。図７の基板上のＡ、Ｂ、Ｃの範囲はマグネット７が移動しながら成膜している範囲である。領域Ａ、Ｂ、Ｃからなる３つの範囲ではそれぞれ（厚い膜）１回と（薄い膜）２回の積層をすることを示している。ここで（薄い膜）とはマグネット７がカソード６に対して逆方向に移動しながら成膜する部分で基板に対する相対速度は（Ｖｔ＋Ｖｂ）である。膜厚は相対速度に反比例するので比例定数をＤとすると（薄い膜）の膜厚は、
【００７１】
【数１１】
2013183202.tif 000013
【００７２】
で表せる。
【００７３】
次に（厚い膜）とはマグネット７がカソード６に対して順方向に移動しながら成膜する部分で基板に対する相対速度は（Ｖｔ−Ｖｆ）である（ただしＶｆ＞０）。（厚い膜）の膜厚は同様の比例定数Ｄを使用すると
【００７４】
【数１２】
2013183202.tif 000014
【００７５】
で表せる。Ａ、Ｂ、Ｃ範囲の（厚い膜）１回と（薄い膜）２回の積層された膜厚は
【００７６】
【数１３】
2013183202.tif 000015
【００７７】
となる。上式に（５）、（６）式を代入すると
【００７８】
【数１４】
2013183202.tif 000016
【００７９】
となる。これはマグネット７の基板に対する相対速度がＶｔで３回積層したときの膜厚を意味している。つまり図７のＡ’、Ｂ’、Ｃ’の範囲のマグネットが停止しているときの膜厚を３層積層したものと同じである。
【００８０】
このことから、図７のＡ、Ｂ、Ｃの範囲とＡ’、Ｂ’、Ｃ’の範囲の膜厚は等しく、基板上に堆積する膜厚が少なくとも搬送方向で均一になることを示している。以上がマグネトロンスパッタユニットのマグネットの速度制御方法である。３つのマグネトロンスパッタユニットのマグネットは同様の速度制御方法で動き続けるがそれぞれは時間のずれをもって動いている。以下では時間のずれについて説明する。
【００８１】
図１０に３つのマグネトロンスパッタユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃのマグネット７ａ，７ｂ，７ｃの動き出す時間の説明を示す。第１のマグネトロンスパッタユニット１０ａのマグネット７ａが動き出す時間を０秒としている。第２のマグネトロンスパッタユニット１０ｂのマグネット７ｂが動き出す時間はＴｗ１２、第３のマグネトロンスパッタユニット１０ｃのマグネット７ｃが動き出す時間はＴｗ１３とする。これらの時間を待機時間と呼ぶことにしこれらを求める。
【００８２】
まず３つのマグネトロンスパッタユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃのカソード中心が基板搬送方向の同じ位置に重なって配置されていると仮定して待機時間を考える。図６で示したように第２のマグネトロンスパッタユニット１０ｂのマグネット７ｂは第１のマグネトロンスパッタユニット１０ａのマグネット７ａと基板上でＡ＋Ａ’の距離だけずれた状態で基板に対応する。これはマグネットが１周期の１／３の時間だけ遅れて動き出したことに相当する。１周期を３６０°とするとその１／３は１２０°となりこれを位相差θ１２と呼ぶことにする。つまりこの場合の待機時間Ｔｗ１２は、
【００８３】
【数１５】
2013183202.tif 000017
【００８４】
となる。同様に第３のマグネトロンスパッタユニット１０ｃのマグネット７ｃの位相差θ１３は２４０°である。一般に第ｎのマグネトロンスパッタユニットのマグネットの位相差をθ１ｎとすると第ｎのマグネトロンスパッタユニットのマグネットのスレイブ待機時間Ｔｗ１ｎは
【００８５】
【数１６】
2013183202.tif 000018
【００８６】
となる。
【００８７】
実際には３つのマグネトロンスパッタユニットのカソード中心が同じ位置にあることはないので次にカソード中心位置が異なる場合について考える。図１１に３つのマグネトロンスパッタユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃのカソード中心間の基板搬送方向の距離を示す。基板は搬送速度Ｖｔで図では右方向に移動しているとする。第１のマグネトロンスパッタユニット１０ａのカソード中心と第２のマグネトロンスパッタユニット１０ｂのカソード中心の距離をＸ１２、第１のマグネトロンスパッタユニット１０ａのカソード中心と第３のマグネトロンスパッタユニット１０ｃのカソード中心の距離をＸ１３とする。一般に第１のマグネトロンスパッタユニット１０ａのカソード中心と第ｎのマグネトロンスパッタユニットのカソード中心の距離をＸ１ｎとする。この距離を基板が移動するのに要する時間はＸ１ｎ／Ｖｔなので待機時間Ｔｗ１ｎは
【００８８】
【数１７】
2013183202.tif 000019
【００８９】
となる。
【００９０】
さらにマグネットは周期Ｔで動き続けるので待機時間は周期Ｔだけずれても基板に対する位置関係は変わらない。従って、第ｎのマグネトロンスパッタユニットの待機時間Ｔｗ１ｎは
【００９１】
【数１８】
2013183202.tif 000020
【００９２】
と表せる。ここでｍは任意の整数である。整数ｍは適当に決めてよいが、本実施形態では右辺第１項，第２項の
【００９３】
【数１９】
2013183202.tif 000021
【００９４】
を周期Ｔで割った余りを待機時間Ｔｗ１ｎとして採用している。こうすると最短の待機時間で全マグネトロンスパッタユニットのマグネットを動かすことができ、スパッタ成膜の準備が早くできる。
【００９５】
次に本スパッタ成膜方法を用いた場合の基板上の膜厚分布について説明する。図１２に基板上に堆積した膜の搬送方向の分布を示す。膜厚は実際の装置のターゲットのエロージョン測定値を用いてシミュレーションにより求めた。基板は搬送方向に十分に長いとした。実際の装置、成膜条件は以下のとおり。マグネット７の搬送方向の長さは２００ｍｍ、ターゲット４の搬送方向の長さは３００ｍｍ、ターゲット４と基板の距離は７５ｍｍである。ターゲット４はＡｌでプロセスガスとしてＡｒを圧力０．１Ｐａで成膜した。
【００９６】
以下は計算条件（図２、図３で示したもの）である。第１のマグネトロンスパッタユニット１０ａのカソード中心と第２のマグネトロンスパッタユニット１０ｂのカソード中心の基板搬送方向の距離Ｘ１２＝３００ｍｍ、第１のマグネトロンスパッタユニット１０ａのカソード中心と第３のマグネトロンスパッタユニット１０ｃのカソード中心の基板搬送方向の距離Ｘ１３＝６００ｍｍとした。基板搬送速度Ｖｔ＝３３．３３ｍｍ／ｓ、周期Ｔ＝９秒、ストロークＬ＝１００ｍｍ、加速時間Ｔａｃｃ１と減速時間Ｔａｃｃ２をともに０．３秒、停止時間Ｔｓｅｗ＝０．４秒。
【００９７】
図１２には各マグネトロンスパッタユニットによる基板上の膜厚がグラフの下のほうに３本の線で表されている。各膜厚は比較的厚い領域が薄い領域よりやや長くなっている。それぞれの基板上での周期はＶｔ・Ｔ＝３００ｍｍである。これらが基板上で１００ｍｍずつずれて膜として堆積している。上の方の太線は３つのマグネトロンスパッタ装置により積層された膜厚であり、下の３本の膜厚を合計したものである。積層した膜厚はほぼ均一となる。以下の膜厚分布の計算式を用いると膜厚分布は±０．０２％となる。なお、膜厚分布計算式は以下である。
膜厚分布（±％）＝（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）×１００
【００９８】
次に他の条件で本スパッタ成膜方法を用いた場合の基板上の膜厚分布について図１３で説明する。図１１の条件で周期Ｔのみ６０秒に変更した。各マグネトロンスパッタ装置による基板上の膜厚がグラフの下のほうに３本の線で表されている。各膜厚は比較的薄い領域が厚い領域より長くなっている。その比は２：１に近い。それぞれの基板上での周期はＶｔ・Ｔ＝２０００ｍｍである。これらが基板上で６６６．７ｍｍずつずれて膜として堆積している。上の方の太線は３つのマグネトロンスパッタ装置により積層された膜厚であり、下の３本の膜厚を合計したものである。積層した膜厚はほぼ均一となる。膜厚分布の計算式を用いると膜厚分布は±０．００％となる。
【００９９】
上述の実施形態では３つのマグネトロンスパッタユニットを備えるスパッタリング装置を中心に説明したが、４つ以上のマグネトロンスパッタユニットを備える場合でも本発明を適用できる。例えば４つのマグネトロンスパッタユニットを備える場合は、マグネット７の周期を４つに分けて動かすことになる。すなわち、それぞれのマグネット７を、以下の第１〜４の移動で一周期となるように駆動する。すなわち、順方向のストローク端から逆方向に移動させた後に第１所定位置に停止させる第１の移動と、第１の移動後の停止位置から逆方向の第２所定位置まで移動させた後に停止させる第２の移動と、第２所定位置から逆方向のストローク端まで移動させた後に停止させる移動（第４の移動）と、逆方向のストローク端から基板搬送方向（順方向）のストローク端まで移動させた後に停止させる第３の移動と、を行うように各マグネットを駆動する。
【０１００】
そして、成膜の際、第１の移動の間に基板に成膜される第１の膜と、第２の移動の間に基板に成膜される第２膜と、第３の移動の間に基板に成膜される第３の膜と、第２と第３の移動の間に行われる移動（第４の移動）の間に基板に成膜される第４膜とはそれぞれ異なるマグネトロンスパッタユニット（ターゲット）によって行われる。さらに、第１の膜、第２の膜、第３の膜、第４の膜が基板上で重なるように制御されることで基板上の成膜層の膜厚が均一になる。このとき、第１〜第４の移動の際に形成される膜の順方向の長さはいずれも等しくなるように、制御部によって制御される。同様に、５つのマグネトロンスパッタユニットを備える場合は、マグネット７の周期を５つに分けて動かし、６つのマグネトロンスパッタユニットを備える場合は、マグネット７の周期を６つに分けて動かすとよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１  基板
２  チャンバー
３  搬送ローラー
４  ターゲット
５，５ａ，５ｂ，５ｃ  ターゲットシールド
６，６ａ，６ｂ，６ｃ  カソード
７，７ａ，７ｂ，７ｃ  マグネット
８，８ａ  カソード絶縁部
９，９ａ，９ｂ，９ｃ  カソード隔壁（ターゲット保持部）
１０，１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  マグネトロンスパッタユニット
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  マグネット移動部
２１  基板駆動装置
２５  制御部
１００  成膜室【０１０２】
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。【０１０３】
本願は、２０１２年６月８日提出の日本国特許出願特願２０１２−１３１１３２を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
【図１】
2013183202.tif 000022
【図２】
2013183202.tif 000023
【図３】
2013183202.tif 000024
【図４Ａ】
2013183202.tif 000025
【図４Ｂ】
2013183202.tif 000026
【図４Ｃ】
2013183202.tif 000027
【図５】
2013183202.tif 000028
【図６】
2013183202.tif 000029
【図７】
2013183202.tif 000030
【図８】
2013183202.tif 000031
【図９】
2013183202.tif 000032
【図１０】
2013183202.tif 000033
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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