(57)【要約】  本発明の成膜方法は、ターゲットの裏面側に、前記ターゲットの裏面と平行な第１方向に移動可能に構成された複数の磁気回路を配置するとともに、前記ターゲットの表面側に基板を配置して、マグネトロンスパッタ法により成膜を行う成膜方法であって、各磁気回路は、リング状磁石と、このリング状磁石の内側に配置されて前記ターゲットの裏面との対向面の極性が前記リング状磁石と異なる極性を有する中心磁石とを備え、前記ターゲットの表面側であって、前記リング状磁石と前記中心磁石との間には、前記磁気回路から発生する磁場のうち前記基板の表面に対する垂直成分が０となる磁場がリング状に形成され、前記第１方向において、前記磁気回路は、第一移動距離Ｌ１と、前記第一移動距離Ｌ１とは異なる第二移動距離Ｌ２とで揺動し、前記磁気回路が移動する単位時間あたりに占める前記Ｌ１と前記Ｌ２の割合を制御する。
2020003895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットの裏面側に、前記ターゲットの裏面と平行な第１方向に移動可能に構成された複数の磁気回路を配置するとともに、
前記ターゲットの表面側に基板を配置して、マグネトロンスパッタ法により成膜を行う成膜方法であって、
各磁気回路は、リング状磁石と、このリング状磁石の内側に配置されて前記ターゲットの裏面との対向面の極性が前記リング状磁石と異なる極性を有する中心磁石とを備え、前記ターゲットの表面側であって、前記リング状磁石と前記中心磁石との間には、前記磁気回路から発生する磁場のうち前記基板の表面に対する垂直成分が０となる磁場がリング状に形成され、
前記第１方向において、前記磁気回路は、第一移動距離Ｌ１と、前記第一移動距離Ｌ１とは異なる第二移動距離Ｌ２とで揺動し、
前記磁気回路が移動する単位時間あたりに占める前記Ｌ１と前記Ｌ２の割合を制御する、
成膜方法。
【請求項２】
前記ターゲットが角板型であって、前記第１方向を短手、該第１方向と直交する方向を長手とする矩形状を成しており、
前記ターゲットにおいてスパッタされるエロージョン領域が、前記第１方向と直交する方向に延在する直線状の２本のストレート部と、前記ストレート部の端部どうしを結ぶ半円弧状のコーナー部とから構成され、
前記エロージョン領域のストレート部どうしが、隣り合う位置にあるエロージョン領域の幅方向において、少なくとも重なる部位を有するように、前記Ｌ１の大きさを選択する、
請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記ターゲットが角板型であって、前記第１方向を短手、該第１方向と直交する方向を長手とする矩形状を成しており、
前記ターゲットにおいてスパッタされるエロージョン領域が、前記第１方向と直交する方向に延在する直線状の２本のストレート部と、前記ストレート部の端部どうしを結ぶ半円弧状のコーナー部とから構成され、
前記エロージョン領域のストレート部どうしが、隣り合う位置にあるエロージョン領域の幅方向において、少なくとも重なる部位を有しないように、前記Ｌ２の大きさを選択する、
請求項１に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記磁気回路が前記ターゲットの表面において６００ガウス以上となる磁場を発生させるとともに、前記ターゲットとして酸化物系透明導電材料を用いた場合、
関係式｛Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）｝×１００によって表記される前記割合を、２．５以上２０以下の範囲内とする、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記磁気回路は、前記第１方向に交差する第２方向に移動可能に構成されている、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項６】
ターゲットの裏面側に、前記ターゲットの裏面と平行な第１方向に移動可能に構成された複数の磁気回路が配置されるとともに、
前記ターゲットの表面側に基板が配置され、マグネトロンスパッタ法により成膜が行われる成膜装置において、
各磁気回路は、リング状磁石と、このリング状磁石の内側に配置されて前記ターゲットの裏面との対向面の極性が前記リング状磁石と異なる極性を有する中心磁石とを備え、前記ターゲットの表面側であって、前記リング状磁石と前記中心磁石との間には、前記磁気回路から発生する磁場のうち前記基板の表面に対する垂直成分が０となる磁場がリング状に形成され、
前記第１方向において、前記磁気回路は、第一移動距離Ｌ１と、前記第一移動距離Ｌ１とは異なる第二移動距離Ｌ２とで揺動し、
前記磁気回路が移動する単位時間あたりに占める前記Ｌ１と前記Ｌ２の割合を制御する制御装置を備える、
成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲットの長寿命化に寄与する成膜方法および成膜装置に関する。
本願は、２０１８年６月２６日に日本に出願された特願２０１８−１２１１３１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ）に代表されるフラットパネルディスプレイおよび薄膜太陽電池等においては、透明電極が用いられている。透明電極としては、ＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ  ｆｉｌｍ）に代表される酸化物系の透明導電膜（ＴＣＯ膜：ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｆｉｌｍ）が用いられている。特に、ディスプレイの大画面化に伴い、大面積のガラス基板上に透明導電膜を均一な膜厚で、連続的に成膜する装置として、マグネトロンスパッタ装置（以下、スパッタ装置という）が提案されている。
このスパッタ装置は、ターゲットの裏面側に配置された複数の磁気回路を備え、ターゲットの表面側に基板を配置して、前記磁気回路から発生する磁場によってターゲット表面近傍にプラズマを発生させて成膜を行う。【０００３】
ところで、上述したスパッタ装置にあっては、たとえば、以下の課題Ａ、Ｂがある。
（課題Ａ）ＩＴＯのターゲットを用いて成膜する際に、ターゲットの表面上でスパッタされずにターゲットの構成材料が残った領域、いわゆるノジュールが発生する。
（課題Ｂ）ターゲットの表面上でスパッタされる領域、いわゆるエロージョン領域には掘れ量の分布が発生し、局所的に掘れ量が大きい箇所が生じる。
本発明者らは、既に、課題Ａを解消する手法については、特許文献１にて開示している。【０００４】
上述した課題Ｂについては、未だ解決策が見出されていない状況にある。課題Ｂとは、たとえば、図５に示すように、エロージョン領域において局所的に掘れ量の大きい箇所α１、α２が発生する現象を意味する。図５のグラフにおいて、横軸はターゲットの短手方向の位置を表しており、縦軸はターゲットの掘れ量［％］を表している。図５においては、ターゲットの初期表面を掘れ量が０［％］と表示し、掘れ量が最大となる箇所α２を−１００［％］とした。【０００５】
この局所的に掘れ量の大きい箇所は、ターゲット寿命を決める。すなわち、局所的に掘れ量の大きい箇所を除けば、ターゲットの構成材料がまだ十分に残存している状況でも、新しいターゲットに交換する必要が生じる。これは、ターゲットの利用効率の低下や、ターゲット交換に伴い、成膜チャンバの内部の大気開放を必要とするメンテナンス回数の増加などを招くため、製造コストが増大する原因の一つとなる。このため、局所的に掘れ量の大きい箇所において、掘れ量を抑制することが可能な、成膜方法および成膜装置の開発が期待されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特許第５１４５０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、局所的に掘れ量の大きい箇所において、掘れ量を抑制することが可能な、成膜方法および成膜装置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】
【０００８】
本発明の第１態様に係る成膜方法は、ターゲットの裏面側に、前記ターゲットの裏面と平行な第１方向に移動可能に構成された複数の磁気回路を配置するとともに、前記ターゲットの表面側に基板を配置して、マグネトロンスパッタ法により成膜を行う成膜方法であって、各磁気回路は、リング状磁石と、このリング状磁石の内側に配置されて前記ターゲットの裏面との対向面の極性が前記リング状磁石と異なる極性を有する中心磁石とを備え、前記ターゲットの表面側であって、前記リング状磁石と前記中心磁石との間には、前記磁気回路から発生する磁場のうち前記基板の表面に対する垂直成分が０となる磁場がリング状に形成され、前記第１方向において、前記磁気回路は、第一移動距離Ｌ１と、前記第一移動距離Ｌ１とは異なる第二移動距離Ｌ２とで揺動し、前記磁気回路が移動する単位時間あたりに占める前記Ｌ１と前記Ｌ２の割合を制御する。【０００９】
本発明の第１態様に係る成膜方法においては、前記ターゲットが角板型であって、前記第１方向を短手、該第１方向と直交する方向を長手とする矩形状を成しており、前記ターゲットにおいてスパッタされるエロージョン領域が、前記第１方向と直交する方向に延在する直線状の２本のストレート部と、前記ストレート部の端部どうしを結ぶ半円弧状のコーナー部とから構成され、前記エロージョン領域のストレート部どうしが、隣り合う位置にあるエロージョン領域の幅方向において、少なくとも重なる部位を有するように、前記Ｌ１の大きさを選択してもよい。
本発明の第１態様に係る成膜方法においては、前記ターゲットが角板型であって、前記第１方向を短手、該第１方向と直交する方向を長手とする矩形状を成しており、前記ターゲットにおいてスパッタされるエロージョン領域が、前記第１方向と直交する方向に延在する直線状の２本のストレート部と、前記ストレート部の端部どうしを結ぶ半円弧状のコーナー部とから構成され、前記エロージョン領域のストレート部どうしが、隣り合う位置にあるエロージョン領域の幅方向において、少なくとも重なる部位を有しないように、前記Ｌ２の大きさを選択してもよい。【００１０】
本発明の第１態様に係る成膜方法においては、前記磁気回路が前記ターゲットの表面において６００ガウス以上となる磁場を発生させるとともに、前記ターゲットとして酸化物系透明導電材料を用いた場合、関係式｛Ｌ２／（Ｌ１＋Ｌ２）｝×１００によって表記される前記割合を、２．５以上２０以下の範囲内としてもよい。【００１１】
本発明の第１態様に係る成膜方法においては、前記磁気回路は、前記第１方向に交差する第２方向に移動可能に構成されてもよい。【００１２】
本発明の第２態様に係る成膜装置は、ターゲットの裏面側に、前記ターゲットの裏面と平行な第１方向に移動可能に構成された複数の磁気回路が配置されるとともに、前記ターゲットの表面側に基板が配置され、マグネトロンスパッタ法により成膜が行われる成膜装置において、各磁気回路は、リング状磁石と、このリング状磁石の内側に配置されて前記ターゲットの裏面との対向面の極性が前記リング状磁石と異なる極性を有する中心磁石とを備え、前記ターゲットの表面側であって、前記リング状磁石と前記中心磁石との間には、前記磁気回路から発生する磁場のうち前記基板の表面に対する垂直成分が０となる磁場がリング状に形成され、前記第１方向において、前記磁気回路は、第一移動距離Ｌ１と、前記第一移動距離Ｌ１とは異なる第二移動距離Ｌ２とで揺動し、前記磁気回路が移動する単位時間あたりに占める前記Ｌ１と前記Ｌ２の割合を制御する制御装置を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１態様に係る成膜方法は、第１方向において、磁気回路は、第一移動距離Ｌ１と、第一移動距離Ｌ１とは異なる第二移動距離Ｌ２とで揺動し、磁気回路が移動する単位時間あたりに占めるＬ１とＬ２の割合を制御する。これにより、エロージョン領域における、局所的に掘れ量の大きい箇所において、掘れ量が抑制された成膜方法が得られる。ゆえに、本発明の第１態様に係る成膜方法は、ターゲットの長寿命化（利用効率の向上）が図れるとともに、メンテナンス回数も低減されるので、成膜コストの抑制に寄与する。【００１４】
本発明の第２態様に係る成膜装置は、第１方向において、磁気回路は、第一移動距離Ｌ１と、第一移動距離Ｌ１とは異なる第二移動距離Ｌ２とで揺動し、磁気回路が移動する単位時間あたりに占めるＬ１とＬ２の割合を制御する制御装置を備える。これにより、上述した成膜方法が実現できる成膜装置が得られる。すなわち、本発明の第２態様に係る成膜装置によれば、エロージョン領域における、局所的に掘れ量の大きい箇所において、掘れ量の抑制が図れる。したがって、本発明は、ターゲットの長寿命化（利用効率の向上）、メンテナンス回数の低減により、成膜コストを抑制可能な成膜装置の提供に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置の概略構成図である。
【図２】スパッタ装置の要部を示す断面図である。
【図３】磁場印加装置の平面図である。
【図４】磁場印加装置の片道移動距離ＬをＬ＝Ａ＋Ｂ−γ／２に設定した場合における、エロージョンの断面形状を示す説明図である。
【図５】局所的に掘れ量の大きい箇所α１、α２が発生した状態を示すグラフである。
【図６】ターゲット表面位置とＢ⊥０位置との関係を示す図であって、ターゲット表面位置とＢ⊥０位置とが重なる位置ＰＣ１〜ＰＣ４を示す説明図である。
【図７】図６に示した位置ＰＣ１〜ＰＣ４とターゲット（ＩＴＯ）面上においてプラズマが発生する位置との関係を示す説明図である。
【図８Ａ】実験例１におけるターゲットの幅方向の位置と、図８Ｂに示した線Ａ−Ａに示す位置（ストレート部）にて測定された掘れ量との関係を示す説明図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示した位置ＰＣ１〜ＰＣ４とターゲット（ＩＴＯ）面上においてプラズマが発生する位置との関係を示す説明図である。
【図９Ａ】実験例２におけるターゲットの幅方向の位置と、図９Ｂに示した線Ｂ−Ｂに示す位置（ストレート部）にて測定された掘れ量との関係を示す説明図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示した位置ＰＣ１〜ＰＣ４とターゲット（ＩＴＯ）面上においてプラズマが発生する位置との関係を示す説明図である。
【図１０Ａ】実験例３におけるターゲットの幅方向の位置と、図１０Ｂに示した線Ｃ−Ｃに示す位置（コーナー部）にて測定された掘れ量との関係を示す説明図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示した位置ＰＣ１〜ＰＣ４とターゲット（ＩＴＯ）面上においてプラズマが発生する位置との関係を示す説明図である。
【図１１】ストレート部とコーナー部における揺動比と残厚との関係を示すグラフである。
【図１２】ストレート部における揺動比と掘れ量との関係を示すグラフである。
【図１３】コーナー部における揺動比と掘れ量との関係を示すグラフである。
【図１４】ストレート部における本発明を適用する前後におけるターゲットの幅方向の位置と掘れ量との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の実施形態に係る成膜装置および成膜方法について説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。
【００１７】
（成膜装置）
図１は、本発明の実施形態に係る成膜装置（マグネトロンスパッタ装置）の概略構成図である。
図１に示した成膜装置１０は、インライン式のスパッタ装置である。成膜装置１０は、大気雰囲気から基板Ｗが投入され、減圧可能な内部空間を有する仕込室１１と、減圧雰囲気において基板Ｗに所望のスパッタ成膜を行う内部空間を有する成膜室１２と、スパッタ成膜された基板Ｗを大気雰囲気へ取り出すための内部空間を有する取出室１３を備えている。
【００１８】
仕込室１１及び取出室１３には、ロータリーポンプなどの粗引き排気装置４１，４３が接続され、成膜室１２には、ターボ分子ポンプなどの高真空排気装置４２が接続されている。
【００１９】
成膜装置１０では、基板Ｗを縦型に支持して仕込み室１１に搬入し、粗引き排気装置４１で仕込み室１１の内部空間が真空雰囲気となるように排気する。次に、高真空排気装置４２で高真空排気されている成膜室１２の内部空間に基板Ｗを搬送し、成膜処理を行う。成膜後の基板Ｗは、粗引き排気装置４３により排気された取出し室１３を介して外部へ搬出される。
【００２０】
成膜室１２には、Ａｒなどの不活性ガスからなるスパッタガスを供給するガス供給装置４４が接続されている。なお、ガス供給装置４４からは、Ｏ２などの反応性ガスを供給することも可能である。
【００２１】
さらに、成膜装置１０は、制御装置ＣＯＮＴを備える。制御装置ＣＯＮＴは、粗引き排気装置４１、４３、高真空排気装置４２、ガス供給装置４４、後述するモータ４５、プラズマを生成する電源（高周波電源）、各種バルブ等、成膜装置１０を構成する装置の駆動を制御する。
【００２２】
図２は、図１に示した成膜装置１０の要部を示す断面図である。
図２に示すように、成膜室１２の内部空間には、成膜室１２の幅方向における一方の壁面３７側に、図示しない基板保持装置により保持された基板Ｗが縦型に配置されている。
図２において、矢印Ｆは、基板Ｗが搬送される方向を示す。また、他方の壁面３９側に、基板Ｗの表面Ｗ１と略平行にスパッタカソード機構２０が縦型に配置されている。これにより、後述するように、基板Ｗの表面Ｗ１とターゲット２２の表面（スパッタ面）２２ａとは、対向して配置される。
【００２３】
基板Ｗとしては、たとえば、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）、ガラス等からなる平面視略矩形状の基板が好適に用いられる。基板Ｗは、基板保持装置（不図示）に縦型保持されている。基板保持装置には、図示しない搬送装置が連結されており、この搬送装置により基板Ｗは、基板Ｗの長辺方向（Ｘ方向：矢印Ｆ参照）に沿う方向に搬送される。
【００２４】
スパッタカソード機構２０は、ターゲット２２と磁場印加装置２６とを備えている。
ターゲット２２は、平面視において矩形の形状を有し、ターゲット２２の短手方向（Ｘ方向）を基板Ｗの搬送方向（長辺方向）に一致させて配置されている。また、ターゲット２２は、ターゲット２２の表面２２ａと基板Ｗの表面Ｗ１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。
【００２５】
ターゲット２２の母材は、酸化物系の透明導電膜（ＴＣＯ膜）を形成する所望の材料から構成されるなら、特に制限されない。ＩＴＯ系の透明導電膜を基板上に形成する場合は、Ｉｎ２Ｏ３のみ、あるいはＩｎ２Ｏ３に所定材料を添加した材料によってターゲット２２が構成されている。また、ＺｎＯ系、ＳｎＯ２系からなる透明導電膜を形成する場合は、ターゲット２２の母材を、ＺｎＯまたはＳｎＯ２のみ、あるいはＺｎＯまたはＳｎＯ２に所定材料を添加した材料で構成してもよい。
【００２６】
ターゲット２２の裏面は、バッキングプレート３０にインジウム等のロウ材でボンディングされている。ターゲット２２は、バッキングプレート３０の裏面における外周部分で、絶縁プレート３８を介して成膜室１２の壁面３９に取り付けられている。そして、ターゲット２２は、バッキングプレート３０を介して図示しない外部電源に接続され、負電位（カソード）に保持されている。
【００２７】
（磁場印加装置）
図３は、磁場印加装置の平面図である。
図２と図３に示すように、成膜室１２の外方であって、バッキングプレート３０の裏面側には磁場印加装置２６が配置されている。磁場印加装置２６は、ターゲット２２の表面２２ａ側に向けて磁場を印加する装置であり、複数の磁気回路３２ａ、３２ｂと、各磁気回路３２ａ、３２ｂを連結する連結部材２７と、を備えている。
【００２８】
各磁気回路３２ａ、３２ｂは、複数のヨーク３６ａ，３６ｂを備えている。各ヨーク３６ａ、３６ｂは、高透磁率を有する板状の部材であり、ヨークの表面がバッキングプレート３０の裏面と平行になるように配置されている。
【００２９】
ヨーク３６ａ、３６ｂの表面には、永久磁石からなるリング状磁石３３ａ、３３ｂと、このリング状磁石３３ａ、３３ｂの内側に所定間隔を空けて配置された永久磁石からなる中心磁石３４ａ、３４ｂとが配置されている。リング状磁石３３ａ、３３ｂは、平面視において長円の形状を有し、リング状磁石３３ａ、３３ｂの短軸方向（Ｘ方向：第１方向）が基板Ｗの搬送方向（矢印Ｆの方向）に一致するように配置されている。中心磁石３４ａ、３４ｂは、棒状のものであり、リング状磁石３３ａ、３３ｂの短軸方向の中央部において、中心磁石３４ａ、３４ｂの長手方向がリング状磁石３３ａ、３３ｂの長軸方向に一致するように配置されている。
【００３０】
リング状磁石３３ａ、３３ｂと中心磁石３４ａ、３４ｂとは、バッキングプレート３０側の表面の極性が相互に異なるように構成されている。つまり、リング状磁石３３ａ、３３ｂの表面極性がＮ極の場合には、中心磁石３４ａ，３４ｂの表面極性はＳ極に設定されている。リング状磁石３３ａ、３３ｂの表面極性がＳ極の場合には、中心磁石３４ａ、３４ｂの表面極性はＮ極に設定されている。なお、本実施形態では、リング状磁石３３ａ、３３ｂの表面極性がＮ極に、中心磁石３４ａ、３４ｂの表面極性がＳ極に設定されている。
【００３１】
各リング状磁石３３ａ、３３ｂ及び中心磁石３４ａ、３４ｂにより、図２に示す磁力線ｇで表される山型の磁界が発生する。具体的には、リング状磁石３３ａ、３３ｂの表面から延びる磁力線ｇは、ターゲット２２の表面２２ａに漏洩し、中心磁石３４ａ、３４ｂの表面に入射する。そして、磁力線ｇを中心にプラズマが生成され、このプラズマにより励起されたスパッタガスのイオンがターゲット２２の表面２２ａに衝突することにより、ターゲット２２の表面２２ａから成膜材料の粒子を飛翔させる。
【００３２】
その際に、リング状磁石３３ａ、３３ｂと中心磁石３４ａ、３４ｂとの間におけるターゲット２２の表面２２ａ上において、各磁気回路３２ａ、３２ｂから発生する磁場のうち基板Ｗの表面Ｗ１に対する垂直成分が０（水平成分が最大）となるリング状の磁場ｐが発生する。この磁場ｐで生成されるプラズマは、磁力線ｇの内側で生成されるプラズマのうち最も高密度なプラズマである。プラズマによってターゲット２２の表面２２ａはスパッタされるが、特に、上述した最も高密度なプラズマにより、最も多い掘れ量で、ターゲット２２の表面２２ａがスパッタされる。
【００３３】
一方、ヨーク３６ａ、３６ｂの裏面には、各磁気回路３２ａ、３２ｂを連結する連結部材２７が取り付けられている。連結部材２７は、モータ４５に接続されており、制御装置ＣＯＮＴがモータ４５の動作を制御することで、磁場印加装置２６がターゲット２２に対して相対移動可能に構成されている。具体的には、磁場印加装置２６は、ターゲット２２の裏面と平行なＸ方向（第１方向）、つまり、リング状の磁場ｐの短軸方向に沿って揺動可能に構成されている。さらに、磁場印加装置２６は、Ｘ方向に直交するＹ方向（第２方向）、つまり、リング状の磁場ｐの長軸方向に沿っても揺動可能に構成されている。なお、Ｘ方向及びＹ方向において、磁場印加装置２６の幅はターゲット２２の幅より小さく構成されており、ターゲット２２以外がスパッタされないように構成されている。
【００３４】
特に、制御装置ＣＯＮＴがモータ４５を制御することで、モータ４５は、Ｘ方向において、磁気回路３２ａ、３２ｂを、第一移動距離Ｌ１と、第一移動距離Ｌ１とは異なる第二移動距離Ｌ２とで揺動させる（後述）。さらに、制御装置ＣＯＮＴは、磁気回路３２ａ、３２ｂが移動する単位時間あたりに占めるＬ１とＬ２の割合を制御するようにモータ４５を駆動する。
【００３５】
ここで、各磁気回路３２ａ、３２ｂで発生する磁場ｐの短軸方向の径をＡ、隣接する磁気回路３２ａ、３２ｂからそれぞれ発生する磁場ｐ間のＸ方向における距離をＢ、磁場ｐにより生成されるプラズマによってターゲット２２がスパッタされるＸ方向の幅（エロージョンエリア）をγ（図２参照）とすると、磁場印加装置２６のＸ方向における片道移動距離Ｌは、Ｌ＝Ａ＋Ｂ±γ／２に設定に設定されている。「片道移動距離Ｌ」とは、揺動幅のことであり、モータ４５によって往復移動する磁場印加装置２６の移動経路のうち、一方向のみにおける移動距離、すなわち、片道のみにおける移動距離を意味する。換言すると、磁場印加装置２６の往復移動の経路において、例えば、図２の左方向に向かう移動が開始する始点から、図２の左方向に向かう移動が停止する終点までの移動距離を意味する。同様に、「片道移動距離Ｌ」とは、図２の右方向に向かう移動が開始する始点から、図２の右方向に向かう移動が停止する終点までの移動距離を意味する。
これにより、Ｘ方向における始点から終点まで磁場印加装置２６が片道移動すると、ターゲット２２の中央部２２ｃは、磁場ｐが少なくとも２回以上通過することになる。
【００３６】
なお、磁気回路３２ａ、３２ｂがターゲット２２の表面２２ａにおいて６００ガウス以上となる磁場を発生させるとともに、ターゲット２２の母材（成膜材料）が酸化物系の透明導電膜（ＴＣＯ膜）を形成する所望の材料である場合には、上述したエロージョンエリアγのＸ方向における幅は、４０ｍｍ程度である。つまり、エロージョンエリアγの幅は、磁場ｐを中心としてＸ方向に±２０ｍｍ程度である。
【００３７】
図４は、図２に相当する断面図を示しており、磁場印加装置２６の片道移動距離ＬをＬ＝Ａ＋Ｂ−γ／２に設定した場合における、エロージョンの断面形状を示す説明図である。
なお、図４の上半部（ａ）は、リング状の磁場ｐを示す平面図を示す。図４の下半部（ｂ）は、リング状の磁場ｐの移動によって生じるエロージョンの断面形状を示す。図４の下半部（ｂ）に描画した三角形は、磁場印加装置２６の停止時における磁場ｐによって生じるエロージョンの断面形状を示している。つまり、エロージョンの断面形状は、磁場ｐの中心位置において最も深くなり、中心位置から離れるに従って浅くなる。この三角形のＸ方向における幅γは、垂直成分が０となる磁場ｐから発生するプラズマによってターゲットがスパッタされるエロージョンエリアを表している。
【００３８】
図４に示すように、ターゲット２２の表面２２ａにおいて、磁場ｐまたはエロージョンエリアγの軌跡が通過した領域がスパッタされる。その際に、磁場印加装置２６の片道移動距離ＬをＬ＝Ａ＋Ｂ−γ／２に設定することで、ターゲット２２の表面２２ａにおいて、磁場ｐが少なくとも１回以上（Ｘ方向の両端部では１回、中央部２２ｃでは２回）通過することになる。ここで、ターゲット２２の表面２２ａにおけるＸ方向の両端部（２つの端部）は、磁場印加装置２６の片道移動における始点及び終点に対応する。
具体的には、磁場ｐが２回通過した領域及び磁場ｐが１回通過し、かつエロージョンエリアγが２回通過した領域では、深さＤ１までスパッタされる。また、磁場ｐが１回通過した領域では深さＤ２までスパッタされる（Ｄ２＜Ｄ１）。
【００３９】
ところが、現実には、図４に示すようなエロージョンエリアγとスパッタされる深さ（掘れ量）との関係が必ずしも得られないことが分かった。
図５は、局所的に掘れ量の大きい箇所α１、α２が発生した状態を示すグラフである。
図５のグラフにおいて、横軸はターゲットの短手方向の位置を表しており、縦軸はターゲットの掘れ量を表している。図５から、掘れ量の平均値が−３．５〜−４．０の範囲にあるのに対して、局所的に掘れ量の大きい箇所が２箇所（α１、α２）観測された。
【００４０】
図６は、ターゲット表面位置（ＴＧ表面位置）とＢ⊥０位置（Ｂ⊥０  Ｌｉｎｅ）との関係を示す図であって、ターゲット表面位置とＢ⊥０位置とが重なる位置ＰＣ１〜ＰＣ４を示す説明図である。図６における「小さな黒い三角形」は、その三角形が表示された位置における「局所的な磁場の方向」を表している。
図６において、「ＴＧ表面位置」はターゲット表面位置を表しており、「Ｂ⊥０  Ｌｉｎｅ」はＢ⊥０位置を表している。
図６において、「ＴＧ表面位置」と「Ｂ⊥０  Ｌｉｎｅ」が重なる（交わる）位置がＰＣ１〜ＰＣ４であり、図４の上半部（ａ）に示した「リング状の磁場ｐ」が生じる位置に相当する。
【００４１】
図７は、図６に示した位置ＰＣ１〜ＰＣ４とターゲット（ＩＴＯ）面上においてプラズマが発生する位置との関係を示す説明図であり、ターゲット２２の表面２２ａを平面視した平面図である。図７に示すように、「リング状の磁場ｐ」から発生するプラズマ（Ｐｌａｓｍａと表記）によってターゲット（ＩＴＯと表記）がスパッタされるエロージョンエリアは、プラズマと同様の形状を有するように、ストレート部とコーナー部とから構成されている。このストレート部に相当する位置が、それぞれ図６に示した位置ＰＣ１〜ＰＣ４である。
【００４２】
本発明者らは、図６および図７に示した位置ＰＣ１〜ＰＣ４に着目し、磁気回路の揺動幅を変えて、ターゲットの掘れ量について評価した。実験例１と実験例２では、ストレート部における評価を行った。実験例３では、コーナー部における評価を行った。
【００４３】
（実験例１）
図８Ａは、実験例１におけるターゲットの幅方向の位置と、図８Ｂに示した線Ａ−Ａに示す位置（ストレート部）にて測定された掘れ量との関係を示す説明図である。
図８Ａは、位置ＰＣ１〜ＰＣ４における各エロージョンエリアをＰＷ１、ＰＷ２、ＰＷ３、ＰＷ４と定義したとき、互いに隣接する２つエロージョンエリアどうしが重なる領域が生じる場合を示している。ここで、磁気回路の揺動幅は７０ｍｍに設定されている。
図８Ｂは、図７に相当する図であり、図８Ａに示した位置ＰＣ１〜ＰＣ４とターゲット（ＩＴＯ）面上においてプラズマが発生する位置との関係を示す説明図である。
図８Ａの縦軸における掘れ量［％］は、ターゲットの初期表面における掘れ量を０［％］と表示し、掘れ量が最大となる箇所α２における掘れ量を−１００［％］と表示した場合の比率を示している。
【００４４】
図８Ａにおいては、４つのハッチング領域が示されている。４つのハッチング領域の中心（一点鎖線）の各々は、位置ＰＣ１〜ＰＣ４に対応する。４つのハッチング領域は、磁場印加装置２６が、ターゲット２２の裏面と平行なＸ方向（第１方向）、つまり、リング状の磁場ｐの短軸方向に沿って揺動したことにより発生した、エロージョンエリアＰＷ１〜ＰＷ４である。
また、図８Ａにおいて、符号Δ１２は、エロージョンエリアＰＷ１とＰＷ２が重なる領域を表している。符号Δ２３は、エロージョンエリアＰＷ２とＰＷ３が重なる領域を表している。符号Δ３４は、エロージョンエリアＰＷ３とＰＷ４が重なる領域を表している。
【００４５】
実験例１では、図１および図２に示すように、バッキングプレート３０に短手方向の幅が３００ｍｍのＩＴＯ膜用のターゲット２２を取り付け、成膜室１２及び仕込み室１１、取り出し室１３内の真空排気を行った。そして、成膜室１２（図１参照）内にＡｒガスを５ｍＴｏｒｒ導入し、磁場印加装置を揺動させながら直流電源を用いて電力密度が４Ｗ／ｍ２の電圧を印加して成膜を行った。
【００４６】
図８Ａに示す結果より、エロージョンエリアＰＷ１とＰＷ２が重なる領域Δ１２、及び、エロージョンエリアＰＷ３とＰＷ４が重なる領域Δ３４においては、図５に示すような、局所的に掘れ量の大きい箇所α１、α２が発生していることが分かった。すなわち、上述した課題Ｂ（エロージョン領域には掘れ量の分布が発生し、局所的に掘れ量が大きい箇所が生じるという課題）は解消できていないことが分かった。
ただし、実験例１では、エロージョンエリアＰＷ２とＰＷ３が重なる領域Δ２３を設けたことにより、上述した課題Ａ（ターゲットの表面上でスパッタされずにターゲットの構成材料が残った領域、いわゆるノジュールが発生するという課題）は解消していることが確認された。
【００４７】
（実験例２）
図９Ａは、実験例２におけるターゲットの幅方向の位置と、図９Ｂに示した線Ｂ−Ｂに示す位置（ストレート部）にて測定された掘れ量との関係を示す説明図である。
図９Ａは、位置ＰＣ１〜ＰＣ４における各エロージョンエリアをＰＷ１、ＰＷ２、ＰＷ３、ＰＷ４と定義したとき、互いに隣接する２つのエロージョンエリアどうしが重なる領域を設けない場合を示している。ここで、磁気回路の揺動幅は４０ｍｍに設定されている。
図９Ｂは、図７に相当する図であり、図９Ａに示した位置ＰＣ１〜ＰＣ４とターゲット（ＩＴＯ）面上においてプラズマが発生する位置との関係を示す説明図である。
図９Ａの縦軸における掘れ量［％］は、ターゲットの初期表面における掘れ量を０［％］と表示し、掘れ量が最大となる箇所α２における掘れ量を−１００［％］と表示した場合の比率を示している。
【００４８】
図９Ａにおいては、４つのハッチング領域が示されている。４つのハッチング領域の中心（一点鎖線）の各々は、位置ＰＣ１〜ＰＣ４に対応する。４つのハッチング領域は、磁場印加装置２６が、ターゲット２２の裏面と平行なＸ方向（第１方向）、つまり、リング状の磁場ｐの短軸方向に沿って揺動したことにより発生した、エロージョンエリアＰＷ１〜ＰＷ４である。
また、図９Ａにおいて、符号Δ１２は、エロージョンエリアＰＷ１とＰＷ２が接する位置を表している。符号Ｄ２３は、エロージョンエリアＰＷ２とＰＷ３が離間している領域を表している。符号Δ３４は、エロージョンエリアＰＷ３とＰＷ４が接する位置を表している。
【００４９】
実験例２では、実験例１と同様に、図１および図２に示すように、バッキングプレート３０に短手方向の幅が３００ｍｍのＩＴＯ膜用のターゲット２２を取り付け、成膜室１２及び仕込み室１１、取り出し室１３内の真空排気を行った。そして、成膜室１２（図１参照）内にＡｒガスを５ｍＴｏｒｒ導入し、磁場印加装置を揺動させながら直流電源を用いて電力密度が４Ｗ／ｍ２の電圧を印加して成膜を行った。
【００５０】
図９Ａに示す結果より、エロージョンエリアＰＷ１とＰＷ２が接する位置Δ１２の近傍、及び、エロージョンエリアＰＷ３とＰＷ４が接する位置Δ３４の近傍において、上述した課題Ａ（ターゲットの表面上でスパッタされずにターゲットの構成材料が残った領域、いわゆるノジュールが発生するという課題）が発生していることが確認された。
また、実験例２では、エロージョンエリアＰＷ２とＰＷ３が離間している領域Ｄ２３を設けたことにより、上述した課題Ａ（ターゲットの表面上でスパッタされずにターゲットの構成材料が残った領域、いわゆるノジュールが発生するという課題）については解消できていないことが確認された。
【００５１】
（実験例３）
図１０Ａは、実験例３におけるターゲットの幅方向の位置と、図１０Ｂに示した線Ｃ−Ｃに示す位置（コーナー部）にて測定された掘れ量との関係を示す説明図である。
図１０Ａは、位置ＰＣ５、ＰＣ６における各エロージョンエリアをＰＷ５、ＰＷ６と定義したとき、互いに隣接する２つのエロージョンエリアどうしが重なる領域を設けない場合を示している。ここで、磁気回路の揺動幅は７０ｍｍに設定されている。
図１０Ｂは、図７に相当する図であり、図１０Ａに示した位置ＰＣ５、ＰＣ６とターゲット（ＩＴＯ）面上においてプラズマが発生する位置との関係を示す説明図である。
図１０Ａの縦軸における掘れ量［％］は、ターゲットの初期表面における掘れ量を０［％］と表示し、掘れ量が最大となる箇所を−１００［％］と表示した場合の比率を示している。
【００５２】
図１０Ａにおいては、２つのハッチング領域が示されている。２つのハッチング領域の中心（一点鎖線）の各々は、位置ＰＣ５、ＰＣ６に対応する。２つのハッチング領域は、磁場印加装置２６が、ターゲット２２の裏面と平行なＸ方向（第１方向）、つまり、リング状の磁場ｐの短軸方向に沿って揺動したことにより発生した、エロージョンエリアＰＷ５、ＰＷ６である。
また、図１０Ａにおいて、符号Ｄ５６はエロージョンエリアＰＷ５とＰＷ６が離間している領域を表している。
【００５３】
実験例３では、実験例１と同様に、図１および図２に示すように、バッキングプレート３０に短手方向の幅が３００ｍｍのＩＴＯ膜用のターゲット２２を取り付け、成膜室１２及び仕込み室１１、取り出し室１３内の真空排気を行った。そして、成膜室１２（図１参照）内にＡｒガスを５ｍＴｏｒｒ導入し、磁場印加装置を揺動させながら直流電源を用いて電力密度が４Ｗ／ｍ２の電圧を印加して成膜を行った。
【００５４】
図１０Ａに示す結果より、エロージョンエリアＰＷ５とＰＷ６では、各エリアの中心である位置ＰＣ５、ＰＣ６の近傍において、掘れ量の大きい箇所が発生していることが分かった。
ＰＣ５、ＰＣ６の近傍、つまり、コーナー部における掘れ量の大きい箇所（−７．５〜−１０）は、前述した実験例１や実験例２において観測されたストレート部における局所的な掘れ量（−５．５〜−６）より５０％程度大きいことも分かった。
【００５５】
また、実験例３では、エロージョンエリアＰＷ５とＰＷ６が離間している領域Ｄ５６が存在することにより、上述した課題Ａ（ターゲットの表面上でスパッタされずにターゲットの構成材料が残った領域、いわゆるノジュールが発生するという課題）が存在していることが確認された。
【００５６】
上述した実験例１〜３では各々、揺動幅を変化させずに、すなわち、磁気回路が移動する単位時間あたりに占める複数の揺動幅の割合（以下、揺動比と称する）を変化させていない。つまり、揺動幅を所望の一定値としてターゲットの掘れ量を評価した。
換言すると、実験例１に関し、図８Ａに示す結果は、磁気回路の揺動幅を７０ｍｍの一定値に設定して得られている。実験例２に関し、図９Ａに示す結果は、磁気回路の揺動幅を４０ｍｍの一定値に設定して得られている。実験例３に関し、図１０Ａに示す結果は、磁気回路の揺動幅を７０ｍｍの一定値に設定して得られている。
【００５７】
（実験例４）
実験例１〜３の評価結果を踏まえ、実験例４では、磁気回路が移動する単位時間あたりに占める４０ｍｍ揺動幅（第一移動距離Ｌ１）の割合（揺動比、４０ｍｍ揺動割合）を０％〜３０％の範囲内で変化させて、ターゲットの残厚［ｍｍ］を評価した。
なお、揺動比に関し、０％〜３０％の４０ｍｍ揺動割合に対して、残りの１００％〜７０％は、磁気回路の揺動幅（第二移動距離Ｌ２）が７０ｍｍである７０ｍｍ揺動割合である。
つまり、実験例４の成膜方法では、Ｘ方向において、磁気回路３２ａ、３２ｂを、７０ｍｍ（第一移動距離Ｌ１）と、４０ｍｍ（第二移動距離Ｌ２）とで揺動させ、磁気回路３２ａ、３２ｂが移動する単位時間あたりに占める７０ｍｍ揺動割合と４０ｍｍ揺動割合とを制御する。
ここで、ターゲットの残厚とは、ターゲットの（スパッタする前の初期）板厚から（所定の時間スパッタした後の）掘れ量を除算した数値である。
【００５８】
なお、上述した実験例１〜３の評価結果から分かるように、ストレート部に比較してコーナー部の掘れ量が５０％程度大きい。このため、実験例４ではターゲット板厚が局部的に異なるターゲット、すなわち、ストレート部に比べてコーナー部の板厚が大きいターゲットを用いて、上記の残厚を評価した。具体的には、実験例４では、ストレート部の板厚が６ｍｍ、コーナー部の板厚が１２ｍｍのターゲットを用いた。
【００５９】
実験例４の実験条件に関し、揺動比の他は、実験例１と同様の条件を採用し、成膜を行った。すなわち、図１および図２に示すように、バッキングプレート３０に短手方向の幅が３００ｍｍのＩＴＯ膜用のターゲット２２を取り付け、成膜室１２及び仕込み室１１、取り出し室１３内の真空排気を行った。そして、成膜室１２（図１参照）内にＡｒガスを５ｍＴｏｒｒ導入し、磁場印加装置を揺動させながら直流電源を用いて電力密度が４Ｗ／ｍ２の電圧を印加して成膜を行った。
【００６０】
図１１は、ストレート部とコーナー部における揺動比と残厚との関係を示すグラフである。図１１において、□印はストレート部、◇印はコーナー部の評価結果である。
図１１より、以下の点が明らかとなった。
（Ａ１）揺動比（４０ｍｍ揺動割合）［％］の増加に伴い、ストレート部の残厚は単調に増加する傾向を示すのに対して、コーナー部の残厚は単調に減少する傾向を示した。
（Ａ２）揺動比（４０ｍｍ揺動割合）［％］が０以上２０以下の範囲内にある場合は、残厚［ｍｍ］を０〜２の範囲内とすることができる。特に、揺動比［％］が５以上１５以下の範囲内にある場合には、残圧が０．５以上１．５以下の範囲内に収まり、ターゲット使用効率が向上するのでより好ましい。
（Ａ３）揺動比（４０ｍｍ揺動割合）［％］が２０を越えると、コーナー部の残厚がマイナスとなる。ここで、残厚がマイナスとは、ターゲットを支持するバッキングプレートが掘れることを意味する。
【００６１】
以上より、揺動比［％］を０以上２０以下の範囲、好ましくは５以上１５以下の範囲とすることにより、残厚［ｍｍ］を０〜２の範囲内となり、ターゲット板厚を十分に利用できることが分かった。すなわち、ターゲット板厚が局部的に異なるターゲットを用い、かつ、揺動比［％］を所定の範囲内で制御することにより、ターゲット使用効率の向上が図れる。ゆえに、本発明は、局所的に掘れ量の大きい箇所において、掘れ量を抑制することが可能な、成膜方法および成膜装置の提供に寄与する。
【００６２】
図１２は、ストレート部における揺動比と掘れ量との関係を示すグラフである。図１３は、コーナー部における揺動比と掘れ量との関係を示すグラフである。図１２と図１３は、前述した図１１の「残厚」に対応する「掘れ量」を表している。
図１２と図１３に示した「掘れ量」は、図１１の「残厚」と逆の傾向となる。すなわち、ストレート部においては、揺動比が増加するに連れて、残厚が単調増加（図１１）するのに対して、掘れ量が単調減少（図１２）する。コーナー部においては、揺動比が増加するに連れて、残厚が単調減少（図１１）するのに対して、掘れ量が単調増加（図１３）する。
また、図１２と図１３のグラフより、ターゲット板厚が局部的に異なるターゲットを用いること、すなわち、ストレート部に比べてコーナー部の板厚が大きいターゲットを用いることが、重要であることを表している。
【００６３】
図１４は、本発明を適用する前と適用した後におけるターゲットの幅方向の位置と掘れ量との関係を示す説明図である。ここで、「適用する前」とは図１１において揺動比が０［％］の場合（図５の状態）であり、「適用した後」とは図１１において揺動比が１０［％］の場合を意味する。
図１４において、点線で示した曲線が「適用する前」の掘れ量を評価した結果である。
複数の実線で示した曲線が「適用した後」の掘れ量を評価した結果である。図１４において、横軸に平行な点線は、「適用する前」の掘れ量を示す曲線における「極小値」である。横軸に平行な実線は、「適用した後」の掘れ量を示す曲線における「極小値」である。
図１４より、本発明を適用することによって、局所的に掘れ量の大きい箇所が抑制される（適用する前：−４．９０、適用した後：−４．０５）ことが確認された。
【００６４】
図１４より、エロージョンエリアＰＷ１とＰＷ２が重なる領域Δ１２、及び、エロージョンエリアＰＷ３とＰＷ４が重なる領域Δ３４においては、図５に示すような、局所的に掘れ量の大きい箇所α１、α２が発生していることが認められる。しかしながら、局所的に掘れ量の大きい箇所α１、α２が抑制されていることが分かった。ゆえに、上述した課題Ｂ（エロージョン領域には掘れ量の分布が発生し、局所的に掘れ量が大きい箇所が生じるという課題）は、本発明により改善されたことが明らかとなった。
また、実験例４では、エロージョンエリアＰＷ２とＰＷ３が重なる領域Δ２３を設けたことにより、上述した課題Ａ（ターゲットの表面上でスパッタされずにターゲットの構成材料が残った領域、いわゆるノジュールが発生するという課題）は解消していることも確認された。
【００６５】
したがって、本発明によれば、局所的に掘れ量の大きい箇所において、掘れ量が抑制された成膜方法が得られる。本発明の実施形態に係る成膜方法は、ターゲットの利用効率の向上が図れるとともに、メンテナンス回数も低減されるので、成膜コストの抑制に寄与する。
また、本発明は、ターゲットの利用効率の向上、メンテナンス回数の低減により、成膜コストを抑制可能な成膜装置をもたらす。
【符号の説明】
【００６６】
Ａ  磁場ｐの短軸方向の径、Ｂ  磁場ｐ間のＸ方向における距離、Ｆ  基板の搬送方向（Ｘ方向、第１方向）、ｇ  磁力線、Ｌ  片道移動距離、ｐ  リング状の磁場、Ｙ  Ｘ方向に直交するＹ方向（第２方向）、Ｗ  基板、Ｗ１  基板の表面、γ  エロージョンエリア、１０  成膜装置、１２  成膜室、２０  スパッタカソード機構、２２  ターゲット、２２ａ  ターゲットの表面（スパッタ面）、２６  磁場印加装置、２７  連結部材、３０  バッキングプレート、３２ａ、３２ｂ  磁気回路、３３ａ、３３ｂ  リング状磁石、３４ａ、３４ｂ  中心磁石、３６ａ、３６ｂ  ヨーク、３７  一方の壁面、３９  他方の壁面、４５  モータ。
【図１】
2020003895.tif 000003
【図２】
2020003895.tif 000004
【図３】
2020003895.tif 000005
【図４】
2020003895.tif 000006
【図５】
2020003895.tif 000007
【図６】
2020003895.tif 000008
【図７】
2020003895.tif 000009
【図８Ａ】
2020003895.tif 000010
【図８Ｂ】
2020003895.tif 000011
【図９Ａ】
2020003895.tif 000012
【図９Ｂ】
2020003895.tif 000013
【図１０Ａ】
2020003895.tif 000014
【図１０Ｂ】
2020003895.tif 000015
【図１１】
2020003895.tif 000016
【図１２】
2020003895.tif 000017
【図１３】
2020003895.tif 000018
【図１４】
2020003895.tif 000019
【国際調査報告】
2020003895.tif 000020
2020003895.tif 000021
2020003895.tif 000022
2020003895.tif 000023