(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板保持部材と、
導電性材料を含むターゲット部材と前記基板とが対向するように、前記ターゲット部材を保持するターゲット保持部材と、
前記基板と前記ターゲット部材との間に設けられ、前記基板と前記ターゲット部材との隙間の領域に開口部を有し、前記開口部に配されるマスクを保持する、絶縁性材料で構成されたマスク保持部材と、
前記基板と前記ターゲット部材との間に電圧を印加する電源部と、
前記ターゲット部材の前記基板とは反対側に配され、前記ターゲット部材に垂直な方向から見て前記マスク保持部材の開口部と重なる第１の領域と前記マスク保持部材の開口部と重ならない第２の領域との両方に移動するマグネトロンと、
を備えるスパッタリング装置のメンテナンス時期決定方法において、
成膜中であって前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときに、前記基板と前記ターゲット部材との間に印加される電圧、前記基板と前記ターゲット部材との間に流れる電流、および、前記マスク保持部材の接地経路に流れる電流の少なくとも一つの物理量を測定し、
前記物理量の測定値に基づいて前記マスクまたは前記マスク保持部材の清掃または交換のメンテナンスが必要か否かを判断する、
スパッタリング装置のメンテナンス時期決定方法。
【請求項２】
前記メンテナンスが必要か否かの判断は、前記測定値と基準値とを比較することにより行われる、
請求項１に記載のスパッタリング装置のメンテナンス時期決定方法。
【請求項３】
前記スパッタリング装置を用いた最初の成膜、または、直前のメンテナンス後の最初の成膜の際、前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときの前記物理量を測定し、得られた測定値に基づいて前記基準値を算出する、
請求項２に記載のスパッタリング装置のメンテナンス時期決定方法。
【請求項４】
さらに、成膜中であって前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの前記物理量を測定し、
前記メンテナンスが必要か否かの判断は、さらに、前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの測定値に基づく、
請求項１に記載のスパッタリング装置のメンテナンス時期決定方法。
【請求項５】
前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの前記物理量の測定は、単位時間当たり第１の回数行われ、
前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときの前記物理量の測定は、単位時間当たり第２の回数行われ、
前記第２の回数は、前記第１の回数よりも多い、
請求項４に記載のスパッタリング装置のメンテナンス時期決定方法。
【請求項６】
前記メンテナンスが必要か否かの判断は、前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの前記物理量の測定値と前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときの前記物理量の測定値との差分または比率と、基準値とを比較することにより行われる、
請求項４に記載のスパッタリング装置のメンテナンス時期決定方法。
【請求項７】
前記メンテナンスが必要か否かの判断は、前記測定値と基準値とを比較することにより行われ、
前記スパッタリング装置を用いた最初の成膜、または、直前のメンテナンス後の最初の成膜の際、前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの前記物理量と前記第２の領域にあるときの前記物理量とを測定し、得られた測定値の差分または比率に基づいて前記基準値を算出する、
請求項５に記載のスパッタリング装置のメンテナンス時期決定方法。
【請求項８】
前記スパッタリング装置は、さらに、前記マグネトロンの位置を検出する位置センサを備え、
前記物理量の測定は、前記位置センサの検出結果が前記マグネトロンの位置が前記第２の領域にあると検出されたときに行われる、
請求項１に記載のスパッタリング装置のメンテナンス時期決定方法。
【請求項９】
前記電源部は、定電力電源装置である、
請求項１に記載のスパッタリング装置のメンテナンス時期決定方法。
【請求項１０】
基板を保持する基板保持部材と、
導電性材料を含むターゲット部材と前記基板とが対向するように、前記ターゲット部材を保持するターゲット保持部材と、
前記基板と前記ターゲット部材との間に設けられ、前記基板と前記ターゲット部材との隙間の領域に開口部を有し、前記開口部に配されるマスクを保持する、絶縁性材料で構成されたマスク保持部材と、
前記基板と前記ターゲット部材との間に電圧を印加する電源部と、
前記ターゲット部材の前記基板とは反対側に配され、前記ターゲット部材に垂直な方向から見て前記マスク保持部材の開口部と重なる第１の領域と前記マスク保持部材の開口部と重ならない第２の領域との両方に移動するマグネトロンと、
を備えるスパッタリング装置のメンテナンス方法において、
成膜中であって前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときに、前記基板と前記ターゲット部材との間に印加される電圧、前記基板と前記ターゲット部材との間に流れる電流、および、前記マスク保持部材の接地経路に流れる電流の少なくとも一つの物理量を測定し、
前記物理量の測定値に基づいて前記マスクまたは前記マスク保持部材の清掃または交換のメンテナンスが必要か否かを判断し、
前記メンテナンスが必要と判断された場合に前記メンテナンスを行う、
スパッタリング装置のメンテナンス方法。
【請求項１１】
基板を保持する基板保持部材と、
ターゲット部材と前記基板とが対向するように、前記ターゲット部材を保持するターゲット保持部材と、
前記基板と前記ターゲット部材との間に設けられ、前記基板と前記ターゲット部材との隙間の領域に開口部を有し、前記開口部に配されるマスクを保持する、絶縁性材料で構成されたマスク保持部材と、
前記基板と前記ターゲット部材との間に電圧を印加する電源部と、
前記ターゲット部材の前記基板とは反対側に配され、前記ターゲット部材に垂直な方向から見て前記マスク保持部材の開口部と重なる第１の領域と前記マスク保持部材の開口部と重ならない第２の領域との両方に移動するマグネトロンと、
成膜中であって前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときに、前記基板と前記ターゲット部材との間に印加される電圧、前記基板と前記ターゲット部材との間に流れる電流、および、前記マスク保持部材の接地経路に流れる電流の少なくとも一つの物理量を測定する測定部と、
前記物理量の測定値に基づいて前記マスクまたは前記マスク保持部材の清掃または交換のメンテナンスが必要か否かを判断する判断部と、
を備えるスパッタリング装置。
【請求項１２】
前記メンテナンスが必要か否かの判断は、前記測定値と基準値とを比較することにより行われる、
請求項１１に記載のスパッタリング装置。
【請求項１３】
さらに、成膜中であって前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの前記物理量を測定し、
前記メンテナンスが必要か否かの判断は、さらに、前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの測定値に基づく、
請求項１１に記載のスパッタリング装置。
【請求項１４】
前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの前記物理量の測定は、単位時間当たり第１の回数行われ、
前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときの前記物理量の測定は、単位時間当たり第２の回数行われ、
前記第２の回数は、前記第１の回数よりも多い、
請求項１３に記載のスパッタリング装置。
【請求項１５】
前記メンテナンスが必要か否かの判断は、前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの前記物理量の測定値と前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときの前記物理量の測定値との差分または比率と、基準値とを比較することにより行われる、
請求項１３に記載のスパッタリング装置。
【請求項１６】
前記スパッタリング装置は、さらに、前記マグネトロンの位置を検出する位置センサを備え、
前記物理量の測定は、前記位置センサの検出結果が前記マグネトロンの位置が前記第２の領域にあると検出されたときに行われる、
請求項１１に記載のスパッタリング装置。
【請求項１７】
前記電源部は、定電力電源装置である、
請求項１１に記載のスパッタリング装置。
【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のメンテナンス時期決定方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置の中でも成膜速度の高いものにマグネトロンを具備したスパッタリング装置がある。このスパッタリング装置では、真空槽内に基板とターゲット部材とが対向配置され、ターゲット部材の基板とは反対側にマグネトロンが配される。この位置にマグネトロンを配することで基板とターゲット部材との隙間に発生するプラズマをターゲット部材付近に集中させることができ、その結果、成膜速度を高めることができる。また、マグネトロンをターゲット部材に沿って満遍なく移動させることで、ターゲット部材の局部的な消耗を防止している。スパッタリング装置は、さらに、基板とターゲット部材の間にマスク保持部材を備えている。マスク保持部材は、基板とターゲット部材との隙間の領域に開口部を有している。マスクは、マスク保持部の開口部に配される（特許文献１、２）。
【０００３】
ところで、ターゲット部材から飛び出したターゲット材料は、基板だけでなく真空槽内の各種部材にも堆積する。各種部材への堆積量は、スパッタリング装置の累積稼働時間が長くなるほど増加してくる。このように各種部材への堆積量が増加すると、真空槽内の電気的な条件が変化するのでプラズマの分布等が影響され、所望の特性の薄膜が得られなくなる恐れがある。そこで、従来、定期的に真空槽内の各種部材の洗浄や交換などのメンテナンスが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０４３３号公報
【特許文献２】特開平７−３１０１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スパッタリング装置の成膜条件は日々微調整されることが多く、ターゲット材料の堆積速度は必ずしも一定とは限らない。そのため、メンテナンスを定期的に行うと、メンテナンスが必要な時期よりも早すぎたり遅すぎたりする場合がある。
本発明は、上記課題に鑑み、メンテナンスを好適な時期に行うことができる技術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】
【０００６】
本発明の一態様に係るメンテナンス時期決定方法は、基板を保持する基板保持部材と、導電性材料を含むターゲット部材と前記基板とが対向するように、前記ターゲット部材を保持するターゲット保持部材と、前記基板と前記ターゲット部材との間に設けられ、前記基板と前記ターゲット部材との隙間の領域に開口部を有し、前記開口部に配されるマスクを保持する、絶縁性材料で構成されたマスク保持部材と、前記基板と前記ターゲット部材との間に電圧を印加する電源部と、前記ターゲット部材の前記基板とは反対側に配され、前記ターゲット部材に垂直な方向から見て前記マスク保持部材の開口部と重なる第１の領域と前記マスク保持部材の開口部と重ならない第２の領域との両方に移動するマグネトロンと、を備えるスパッタリング装置のメンテナンス時期決定方法において、前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときに、前記基板と前記ターゲット部材との間に印加される電圧を指標する物理量を測定し、前記物理量の測定値に基づいて前記スパッタリング装置のメンテナンスが必要か否かを判断する。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成によれば、特定の物理量を実際に測定し、その測定値に基づいてメンテナンス時期を決定している。そのため、ターゲット材料の堆積速度が一定ではない場合でも、メンテナンスを好適な時期に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】マグネトロンを具備したスパッタリング装置の構造を示す図
【図２】基板とターゲット部材との間に印加される電圧の測定結果であり、（ａ）はメンテナンス直前の測定結果、（ｂ）はメンテナンス直後の測定結果
【図３】基板とターゲット部材との間に印加される電圧の平均値、最低値、最高値を示す図
【図４】ンテナンス直前と直後のスパッタリング装置の様子を模式的に示す図
【図５】本発明の第１の実施形態に係るスパッタリング装置の構成を示す図
【図６】マグネトロンの位置と時間の関係および基板とターゲット部材との間に印加される電圧と時間の関係を示す図
【図７】本発明の第１の実施形態に係るメンテナンス時期判断処理のフローチャート
【図８】本発明の第１の実施形態に係る基準値決定処理のフローチャート
【図９】本発明の第２の実施形態に係るスパッタリング装置の構成を示す図
【図１０】マグネトロンの位置と時間の関係および基板とターゲット部材との間に印加される電圧と時間の関係を示す図
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るメンテナンス時期判断処理のフローチャート
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る基準値決定処理のフローチャート
【図１３】本発明の第３の実施形態に係るスパッタリング装置の構成を示す図
【図１４】マグネトロンの位置と時間の関係および基板とターゲット部材との間に印加される電圧と時間の関係を示す図
【図１５】マグネトロンの位置と時間の関係および基板とターゲット部材との間に印加される電圧と時間の関係を示す図
【図１６】測定される物理量の変形例を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本発明の一態様に至る経緯］
まず、発明者が本発明の一態様に至った経過について説明する。
図１（ａ）に、マグネトロンを具備したスパッタリング装置の構造を示す。
スパッタリング装置は、真空槽１１、基板保持部材１２、ターゲット保持部材１４、マスク保持部材１６、電源部１８、電圧検出部２１、マグネトロン２３を備える。
【００１０】
真空槽１１は、ステンレス等の金属材料から構成されている。また、真空槽は、配線２２を介して電気的に接地されている。
基板保持部材１２は、サセプターとも称され、基板１３を保持する機能を有する。
ターゲット保持部材１４は、バッキングプレートとも称され、ターゲット部材１５を保持する機能を有する。基板１３とターゲット部材１５は対向して配置される。
【００１１】
マスク保持部材１６は、絶縁性材料から構成され、基板１３とターゲット部材１５との間に設けられている。マスク保持部材１６は、基板１３とターゲット部材１５との隙間の領域に開口部１６ａを有している。マスク１７は、マスク保持部材１６の開口部１６ａに配される。
電源部１８は、配線１９を介して基板保持部材１２に電気的に接続され、配線２０を介してターゲット部材１５に電気的に接続されている。これにより、基板１３とターゲット部材１５との間に電圧が印加される。本実施形態では、電源部１８は、定電力電源装置である。
【００１２】
マグネトロン２３は、ターゲット部材１５の基板１３とは反対側に配され、ターゲット部材１５に沿って移動する。本実施形態では、マグネトロン２３は、矢印２３ａに示す方向に往復移動する。この際、マグネトロン２３は、ターゲット部材１５に垂直な方向から見てマスク保持部材１６の開口部１６ａと重なる第１の領域Ａ１と、マスク保持部材１６の開口部１６ａと重ならない第２の領域Ａ２との両方に移動可能である。
【００１３】
図１（ｂ）に、ターゲット部材に垂直な方向から見たときのマグネトロンとマスク保持部材の位置関係を示す。本実施形態では、マスク保持部材１６は、中央に矩形の開口部１６ａを有する枠形状である。また、本実施形態では、マグネトロン２３は、長尺状であり、矢印２３ａに示すように短手方向に往復移動する。
ターゲット部材１５から飛び出したターゲット材料は、基板１３だけでなく真空槽１１の内壁、マスク保持部材１６、マスク１７にも堆積する。そのため、スパッタリング装置のメンテナンスが定期的に行われる。
【００１４】
発明者は、スパッタリング装置の基板１３とターゲット部材１５との間に印加される電圧に着目し、メンテナンス直前と直後とで電圧の相違を観察した。そして、以下の結果を得た。図２（ａ）にメンテナンス直前の電圧の測定結果を示し、図２（ｂ）にメンテナンス直後の電圧の測定結果を示す。図２（ａ）、（ｂ）では、電圧の測定結果は、電圧の平均値を１００％としたときの比率で表されている。図２（ａ）に着目すると、電圧が１００％程度で推移し、周期的に１１５％程度まで跳ね上がる様子が分かる。この電圧の跳ね上がりの周期は、マグネトロン２３の往復移動の周期に一致している。即ち、マグネトロン２３が、マスク保持部材１６の開口部に重なる第１の領域Ａ１に位置するときは電圧が１００％程度であり、マスク保持部材１６の開口部に重ならない第２の領域Ａ２に位置するときは電圧が１１５％程度である。第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とで電圧値が異なるのは、マグネトロン２３の移動に伴いプラズマの密度分布が変化し、そのために基板１３とターゲット部材１５との間のインピーダンスが変化するからであると考えられる。また、図２（ｂ）に着目すると、マグネトロン２３が第１の領域Ａ１に位置するときは電圧が１００％程度で推移し、第２の領域Ａ２に位置するときは電圧が１０５％程度である。図２（ａ）（ｂ）の両方を見比べると、マグネトロン２３が第１の領域Ａ１にあるときはメンテナンスの直前と直後で電圧が同じ程度であるのに対し、マグネトロン２３が第２の領域Ａ２にあるときはメンテナンスの直前と直後で電圧が異なることが分かる。図３に、電圧の平均値、最低値、最高値を示す。サンプル１、２の２つのサンプルで同様の傾向が見られた。
【００１５】
発明者は、マグネトロン２３が第２の領域Ａ２にあるときの電圧がメンテナンス直前と直後で異なる理由について、以下のように考察した。
図４にメンテナンス直前と直後のスパッタリング装置の様子を模式的に示す。メンテナンス直前では、ターゲット材料の堆積物２４が存在する。これに対し、メンテナンス直後では、ターゲット材料の堆積物２４が存在しない。ターゲット材料の堆積物２４が導電性材料から構成されていると、メンテナンス直前は配線２２を通じた漏れ電流が流れやすく、メンテナンス直後は漏れ電流が流れにくくなると考えられる。ターゲット材料の堆積物２４が存在すると、電源部１８は、基板１３とターゲット部材１５との間の放電電流に加えて漏れ電流も流そうとするので、メンテナンス直前はメンテナンス直後に比べて電圧が高くなる。これが、マグネトロン２３が第２の領域Ａ２にあるときにメンテナンス直前と直後で電圧が異なる理由と考えられる。そして、このような理由であれば、堆積物２４の堆積量が多くなるほど漏れ電流が大きくなり、それに応じて電圧が高くなると想定される。
【００１６】
本発明の一態様であるスパッタリング装置のメンテナンス時期決定方法は、このような新たな知見に基づいて得られたものである。
［本発明の一態様の概要］
本発明の一態様に係るスパッタリング装置のメンテナンス時期決定方法は、基板を保持する基板保持部材と、導電性材料を含むターゲット部材と前記基板とが対向するように、前記ターゲット部材を保持するターゲット保持部材と、前記基板と前記ターゲット部材との間に設けられ、前記基板と前記ターゲット部材との隙間の領域に開口部を有し、前記開口部に配されるマスクを保持する、絶縁性材料で構成されたマスク保持部材と、前記基板と前記ターゲット部材との間に電圧を印加する電源部と、前記ターゲット部材の前記基板とは反対側に配され、前記ターゲット部材に垂直な方向から見て前記マスク保持部材の開口部と重なる第１の領域と前記マスク保持部材の開口部と重ならない第２の領域との両方に移動するマグネトロンと、を備えるスパッタリング装置のメンテナンス時期決定方法において、前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときに、前記基板と前記ターゲット部材との間に印加される電圧を指標する物理量を測定し、前記物理量の測定値に基づいて前記スパッタリング装置のメンテナンスが必要か否かを判断する。
【００１７】
また、前記スパッタリング装置のメンテナンスが必要か否かの判断は、前記測定値と基準値とを比較することにより行われることとしてもよい。
また、前記スパッタリング装置を用いた最初の成膜、または、直前のメンテナンス後の最初の成膜の際、前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときの前記物理量を測定し、得られた測定値に基づいて前記基準値を算出することとしてもよい。
【００１８】
また、さらに、前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの前記物理量を測定し、前記スパッタリング装置のメンテナンスが必要か否かの判断は、さらに、前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの測定値に基づくこととしてもよい。
また、前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの前記物理量の測定は、単位時間当たり第１の回数行われ、前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときの前記物理量の測定は、単位時間当たり第２の回数行われ、前記第２の回数は、前記第１の回数よりも多いこととしてもよい。
【００１９】
また、前記スパッタリング装置のメンテナンスが必要か否かの判断は、前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの前記物理量の測定値と前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときの前記物理量の測定値との差分または比率と、基準値とを比較することにより行われることとしてもよい。
また、前記スパッタリング装置を用いた最初の成膜、または、直前のメンテナンス後の最初の成膜の際、前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの前記物理量と前記第２の領域にあるときの前記物理量とを測定し、得られた測定値の差分または比率に基づいて前記基準値を算出することとしてもよい。
【００２０】
また、前記スパッタリング装置は、さらに、前記マグネトロンの位置を検出する位置センサを備え、前記物理量の測定は、前記位置センサの検出結果が前記マグネトロンの位置が前記第２の領域にあると検出されたときに行われることとしてもよい。
また、前記電源部は、定電力電源装置であることとしてもよい。
また、前記物理量は、前記基板と前記ターゲット部材との間に印加される電圧、前記基板と前記ターゲット部材との間に流れる電流、および、前記マスク保持部材の接地経路に流れる電流の少なくとも一つであることとしてもよい。
【００２１】
本発明の一態様に係るスパッタリング装置のメンテナンス方法は、基板を保持する基板保持部材と、導電性材料を含むターゲット部材と前記基板とが対向するように、前記ターゲット部材を保持するターゲット保持部材と、前記基板と前記ターゲット部材との間に設けられ、前記基板と前記ターゲット部材との隙間の領域に開口部を有し、前記開口部に配されるマスクを保持する、絶縁性材料で構成されたマスク保持部材と、前記基板と前記ターゲット部材との間に電圧を印加する電源部と、前記ターゲット部材の前記基板とは反対側に配され、前記ターゲット部材に垂直な方向から見て前記マスク保持部材の開口部と重なる第１の領域と前記マスク保持部材の開口部と重ならない第２の領域との両方に移動するマグネトロンと、を備えるスパッタリング装置のメンテナンス方法において、前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときに、前記基板と前記ターゲット部材との間に印加される電圧を指標する物理量を測定し、前記物理量の測定値に基づいて前記スパッタリング装置のメンテナンスが必要か否かを判断し、メンテナンスが必要と判断された場合にメンテナンスを行う。
【００２２】
本発明の一態様に係るスパッタリングシステムは、基板を保持する基板保持部材と、ターゲット部材と前記基板とが対向するように、前記ターゲット部材を保持するターゲット保持部材と、前記基板と前記ターゲット部材との間に設けられ、前記基板と前記ターゲット部材との隙間の領域に開口部を有し、前記開口部に配されるマスクを保持する、絶縁性材料で構成されたマスク保持部材と、前記基板と前記ターゲット部材との間に電圧を印加する電源部と、前記ターゲット部材の前記基板とは反対側に配され、前記ターゲット部材に垂直な方向から見て前記マスク保持部材の開口部と重なる第１の領域と前記マスク保持部材の開口部と重ならない第２の領域との両方に移動するマグネトロンと、前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときに、前記基板と前記ターゲット部材との間に印加される電圧を指標する物理量を測定する測定部と、前記物理量の測定値に基づいて前記スパッタリング装置のメンテナンスが必要か否かを判断する判断部と、を備える。
【００２３】
また、前記スパッタリング装置のメンテナンスが必要か否かの判断は、前記測定値と基準値とを比較することにより行われることとしてもよい。
また、さらに、前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの前記物理量を測定し、前記スパッタリング装置のメンテナンスが必要か否かの判断は、さらに、前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの測定値に基づくこととしてもよい。
【００２４】
また、前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの前記物理量の測定は、単位時間当たり第１の回数行われ、前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときの前記物理量の測定は、単位時間当たり第２の回数行われ、前記第２の回数は、前記第１の回数よりも多いこととしてもよい。
また、前記スパッタリング装置のメンテナンスが必要か否かの判断は、前記マグネトロンが前記第１の領域にあるときの前記物理量の測定値と前記マグネトロンが前記第２の領域にあるときの前記物理量の測定値との差分または比率と、基準値とを比較することにより行われることとしてもよい。
【００２５】
また、前記スパッタリング装置は、さらに、前記マグネトロンの位置を検出する位置センサを備え、前記物理量の測定は、前記位置センサの検出結果が前記マグネトロンの位置が前記第２の領域にあると検出されたときに行われることとしてもよい。
また、前記電源部は、定電力電源装置であることとしてもよい。
また、前記物理量は、前記基板と前記ターゲット部材との間に印加される電圧、前記基板と前記ターゲット部材との間に流れる電流、および、前記マスク保持部材の接地経路に流れる電流の少なくとも一つであることとしてもよい。
【００２６】
本発明を実施するための形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
＜構成＞
図５は、本発明の第１の実施形態に係るスパッタリング装置の構成を示す図である。
スパッタリング装置は、図１の構成に加えて、位置センサ２５、測定部２６、判断部２７、表示部２８を備える。図１と同じ構成は同一符号を付し、説明を省略する。
【００２７】
位置センサ２５は、マグネトロン２３の位置を検出する。具体的には、位置センサ２５は、第２の領域Ａ２に配されているので、マグネトロン２３が第２の領域Ａ２にあるか否かを検出することができる。位置センサ２５としては、光学センサ、磁気センサ、機械式センサなどが利用できる。
測定部２６は、マグネトロン２３が第２の領域Ａ２にあるとき、基板１３とターゲット部材１５との間に印加される電圧を測定する。具体的には、測定部２６は、電圧検出部２１から出力される検出電圧を監視しており、マグネトロン２３が第２の領域Ａ２にあるという検出結果が位置センサ２５から得られたときに電圧検出部２１の検出電圧を取得する。これにより、マグネトロン２３が第２の領域Ａ２にあるときの基板１３とターゲット部材１５との間に印加される電圧（以下、「第２測定値」という場合がある）を測定することができる。
【００２８】
判断部２７は、測定部２６により取得された第２測定値に基づいてメンテナンスが必要か否かを判断する。本実施形態では、この判断は第２測定値と基準値とを比較することにより行われる。例えば、図２（ａ）の場合、第２測定値は概ね１１５％であり、図２（ｂ）の場合、第２測定値は概ね１０５％である。このとき基準値が、例えば１１０％であれば、図２（ａ）の場合には第２測定値が基準値を超えることになるのでメンテナンスが必要であると判断され、図２（ｂ）の場合には第２測定値が基準値以下になるのでメンテナンスが不要であると判断される。
【００２９】
なお、図２（ａ）（ｂ）は、位置センサ２５を設けずに、１秒毎に電圧を測定した結果である。そのため、第２測定値が毎回同じ位置での測定結果であるとは限らない。このことが、第２測定値が毎回変動している理由であると考えられる。本実施形態では位置センサ２５を設けているので、毎回同じ位置での第２測定値を得ることができる。その結果、第２測定値の変動を抑制することができ、測定の精度を高めることができる。
【００３０】
なお、位置センサ２５を設けたとしても、第２測定値は、測定誤差を有すると考えられる。そのため、第２測定値を複数回取得し、それらの平均値を用いることで、測定の精度を一層高めることができる。また、本実施形態では、基準値は、スパッタリング装置を用いた最初の成膜、または、直前のメンテナンス後の最初の成膜の際に、第２測定値を取得し、これに基づいて決定される。例えば、メンテナンス後の最初の成膜の際の第２測定値に、規定値を加える、あるいは、規定値を掛ける、という方法で決定する。図２（ｂ）の場合には第２測定値は概ね１０５％である。この１０５％にさらに５％を加えると１１０％が得られる。この１１０％を基準値として設定する。なお、基準値を決定する場合も、第２測定値を複数回取得し、それらの平均値を用いることで、測定の精度を高めることができる。
【００３１】
表示部２８は、判断部２７の判断結果を表示する。具体的には、メンテナンスが必要であると判断されれば、メンテナンス時期の到来を通知し、メンテナンスが不要であると判断されれば、メンテナンス時期の未到来を通知する。ユーザは、メンテナンス時期が到来していると通知された場合に、メンテナンスを行う。
なお、測定部２６、判断部２７および表示部２８の機能は、具体的には、メモリとＣＰＵを具備するコンピュータがプログラムを実行することにより実現される。
【００３２】
図６に、マグネトロンの位置と時間の関係および基板とターゲット部材との間に印加される電圧と時間の関係を示す。図中Ｐ２は位置センサ２５の位置である。これによるとマグネトロン２３は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３でそれぞれ位置Ｐ２に到達する。このときの電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３がそれぞれ第２測定値として測定される。
＜動作＞
スパッタリング装置が実行するメンテナンス時期判断処理の流れを説明する。
【００３３】
図７に、本発明の第１の実施形態に係るメンテナンス時期判断処理のフローチャートを示す。メンテナンス時期を判断すべき条件は予め定められており、スパッタリング装置は、その条件を満たした場合に処理を実行する。例えば、成膜のたびに実行してもよいし、毎日一回だけ時刻を決めて実行してもよい。
スパッタリング装置は、まず、位置センサ２５がマグネトロン２３を検出するまで待機する（ステップＳ１０１：Ｎｏ）。位置センサ２５がマグネトロン２３を検出すれば（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、そのときに基板１３とターゲット部材１５との間に印加されている電圧（第２測定値）を取得し（ステップＳ１０２）、取得した第２測定値を保存する（ステップＳ１０３）。スパッタリング装置は、電圧の取得回数が所定回数未満であれば（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻り、所定回数以上であれば（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、保存された所定回数分の第２測定値の平均値を算出する（ステップＳ１０５）。スパッタリング装置は、さらに、第２測定値の平均値が基準値よりも高ければ（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、メンテナンス時期が到来していることを通知し（ステップＳ１０７）、第２測定値の平均値が基準値以下であれば（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、メンテナンス時期が未到来であることを通知する（ステップＳ１０８）。
【００３４】
次に、スパッタリング装置が実行する基準値決定処理の流れを説明する。
図８に、本発明の第１の実施形態に係る基準値決定処理のフローチャートを示す。基準値決定処理は、上述の通り、スパッタリング装置を用いた最初の成膜、または、直前のメンテナンス後の最初の成膜の際に実行される。
スパッタリング装置は、まず、位置センサ２５がマグネトロン２３を検出するまで待機する（ステップＳ１２１：Ｎｏ）。位置センサ２５がマグネトロン２３を検出すれば（ステップＳ１２１：Ｙｅｓ）、そのときに基板１３とターゲット部材１５との間に印加されている電圧（第２測定値）を取得し（ステップＳ１２２）、取得した第２測定値を保存する（ステップＳ１２３）。スパッタリング装置は、電圧の取得回数が所定回数未満であれば（ステップＳ１２４：Ｎｏ）、ステップＳ１２１に戻り、所定回数以上であれば（ステップＳ１２４：Ｙｅｓ）、保存された所定回数分の第２測定値の平均値を算出する（ステップＳ１２５）。スパッタリング装置は、さらに、第２測定値の平均値に規定値を加える、あるいは、規定値を掛ける、という方法により基準値を算出し（ステップＳ１２６）、算出された基準値を保存する（ステップＳ１２７）。
【００３５】
＜効果＞
スパッタリング装置は、マグネトロン２３が第２の領域Ａ２にあるときの基板１３とターゲット部材１５との間に印加される電圧（第２測定値）に基づいてメンテナンス時期を決定している。即ち、特定の物理量を実際に測定し、その測定値に基づいてメンテナンス時期を決定している。そのため、ターゲット材料の堆積速度が変動する場合でも好適な時期にメンテナンスを行うことができる。
【００３６】
また、スパッタリング装置は、メンテナンス時期の決定に際し、第２測定値を複数回取得し、それらの平均値を用いている。このように平均値を用いることで測定の精度を高めることができる。
また、スパッタリング装置は、最初の成膜または直前のメンテナンス後の最初の成膜の際の第２測定値に基づいて基準値を決定している。これにより、メンテナンスを実施することによる基準値のずれを毎回補正することができる。
【００３７】
また、スパッタリング装置は、基準値の決定に際しても、第２測定値を複数回取得し、それらの平均値を用いている。このように平均値を用いることで測定の精度を高めることができる。
［第２の実施形態］
＜構成＞
第１の実施形態では、第２測定値に基づいてメンテナンス時期が決定されている。これに対し、第２の実施形態では、第１測定値と第２測定値の差分または比率に基づいてメンテナンス時期が決定される。ここで、第１測定値とは、マグネトロン２３が第１の領域Ａ１にあるときの基板１３とターゲット部材１５との間に印加される電圧である。
【００３８】
図９は、本発明の第２の実施形態に係るスパッタリング装置の構成を示す図である。
スパッタリング装置は、図５の構成に加えて、第１位置センサ２９を備える。また、測定部２６と判断部２７に代えて、測定部２２６と判断部２２７を備える。図５と同じ構成は同一符号を付し、説明を省略する。
第１位置センサ２９は、第２位置センサ２５と同様に、マグネトロン２３の位置を検出する。ただし、第１位置センサ２９は、第２位置センサ２５と異なり、第１の領域Ａ１に配されている。従って、第１位置センサ２９は、マグネトロン２３が第１の領域Ａ１にあるか否かを検出することができる。第１位置センサ２９としては、光学センサ、磁気センサ、機械式センサなどが利用できる。
【００３９】
測定部２２６は、マグネトロン２３が第１の領域Ａ１にあるとき、基板１３とターゲット部材１５との間に印加される電圧（第１測定値）を測定し、マグネトロン２３が第２の領域Ａ２にあるとき、基板１３とターゲット部材１５との間に印加される電圧（第２測定値）を測定する。
判断部２２７は、測定部２２６により取得された第１測定値と第２測定値の差分または比率に基づいてメンテナンスが必要か否かを判断する。本実施形態では、この判断は差分または比率の平均値と基準値とを比較することにより行われる。例えば、図２（ａ）の場合、第１測定値は概ね１００％であり、第２測定値は概ね１１５％である。従って、第１測定値と第２測定値の差分は１５％であり、第１測定値と第２測定値の比率は１．１５である。一方、図２（ｂ）の場合、第１測定値は概ね１００％であり、第２測定値は概ね１０５％である。従って、第１測定値と第２測定値の差分は５％であり、第１測定値と第２測定値の比率は１．０５である。このとき、差分の基準値を例えば１０％としておけば、図２（ａ）の場合には第１測定値と第２測定値の差分が基準値を超えることになるのでメンテナンスが必要であると判断され、図２（ｂ）の場合には第１測定値と第２測定値の差分が基準値以下になるのでメンテナンスが不要であると判断される。また、比率の基準値を例えば１．１０としておけば、図２（ａ）の場合には第１測定値と第２測定値の比率が基準値を超えることになるのでメンテナンスが必要であると判断され、図２（ｂ）の場合には第１測定値と第２測定値の比率が基準値以下になるのでメンテナンスが不要であると判断される。
【００４０】
なお、第１の実施形態と同様に、第１測定値および第２測定値は、測定のたびに変動する。そのため、これらの差分または比率を複数回取得し、それらの平均値を用いるのが好ましい。
また、第１の実施の形態と同様に、基準値はスパッタリング装置を用いた最初の成膜、または、直前のメンテナンス後の最初の成膜の際に、第１測定値および第２測定値を取得し、これらの差分または比率に基づいて決定されることとしてもよい。
【００４１】
図１０に、マグネトロンの位置と時間の関係および基板とターゲット部材との間に印加される電圧と時間の関係を示す。図中Ｐ１は第１位置センサ２９の位置であり、Ｐ２は第２位置センサ２５の位置である。これによるとマグネトロン２３は、時刻ｔ１、ｔ１１、ｔ２１でそれぞれ位置Ｐ１に到達する。このときの電圧Ｖ１、Ｖ１１、Ｖ２１がそれぞれ第１測定値として測定される。また、マグネトロン２３は、時刻ｔ２、ｔ１２、ｔ２２でそれぞれ位置Ｐ２に到達する。このときの電圧Ｖ２、Ｖ１２、Ｖ２２がそれぞれ第２測定値として測定される。
【００４２】
＜動作＞
スパッタリング装置が実行するメンテナンス時期判断処理の流れを説明する。
図１１に、本発明の第２の実施形態に係るメンテナンス時期判断処理のフローチャートを示す。ここでは、第１測定値および第２測定値の比率を用いる場合を示している。
スパッタリング装置は、まず、第１位置センサ２９がマグネトロン２３を検出するまで待機する（ステップＳ２０１：Ｎｏ）。第１位置センサ２９がマグネトロン２３を検出すれば（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、そのときに基板１３とターゲット部材１５との間に印加されている電圧（第１測定値）を取得する（ステップＳ２０２）。次に、スパッタリング装置は、第２位置センサ２５マグネトロン２３を検出するまで待機する（ステップＳ２０３：Ｎｏ）。第２位置センサ２５がマグネトロン２３を検出すれば（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、そのときに基板１３とターゲット部材１５との間に印加されている電圧（第２測定値）を取得する（ステップＳ２０４）。
【００４３】
スパッタリング装置は、取得した第１測定値と第２測定値の比率を算出し（ステップＳ２０５）、得られた測定値比率を保存する（ステップＳ２０６）。スパッタリング装置は、電圧の取得回数が所定回数未満であれば（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、ステップＳ２０１に戻り、所定回数以上であれば（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、保存された所定回数分の測定値比率の平均値を算出する（ステップＳ２０８）。スパッタリング装置は、さらに、測定値比率の平均値が基準値よりも高ければ（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、メンテナンス時期が到来していることを通知し（ステップＳ２１０）、測定値比率の平均値が基準値以下であれば（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、メンテナンス時期が未到来であることを通知する（ステップＳ２１１）。
【００４４】
次に、スパッタリング装置が実行する基準値決定処理の流れを説明する。
図１２に、本発明の第２の実施形態に係る基準値決定処理のフローチャートを示す。
スパッタリング装置は、まず、第１位置センサ２９がマグネトロン２３を検出するまで待機する（ステップＳ２２１：Ｎｏ）。第１位置センサ２９がマグネトロン２３を検出すれば（ステップＳ２２１：Ｙｅｓ）、そのときに基板１３とターゲット部材１５との間に印加されている電圧（第１測定値）を取得する（ステップＳ２２２）。次に、スパッタリング装置は、第２位置センサ２５マグネトロン２３を検出するまで待機する（ステップＳ２２３：Ｎｏ）。第２位置センサ２５がマグネトロン２３を検出すれば（ステップＳ２２３：Ｙｅｓ）、そのときに基板１３とターゲット部材１５との間に印加されている電圧（第２測定値）を取得する（ステップＳ２２４）。
【００４５】
スパッタリング装置は、取得した第１測定値と第２測定値の比率を算出し（ステップＳ２２５）、得られた測定値比率を保存する（ステップＳ２２６）。スパッタリング装置は、電圧の取得回数が所定回数未満であれば（ステップＳ２２７：Ｎｏ）、ステップＳ２２１に戻り、所定回数以上であれば（ステップＳ２２７：Ｙｅｓ）、保存された所定回数分の測定値比率の平均値を算出する（ステップＳ２２８）。スパッタリング装置は、さらに、測定値比率の平均値に規定値を加える、あるいは、規定値を掛ける、という方法により基準値を算出し（ステップＳ２２９）、算出された基準値を保存する（ステップＳ２３０）。
【００４６】
［第３の実施形態］
第１の実施形態では、第２の領域Ａ２内の１箇所のみ（位置Ｐ２）で電圧が測定されている。これに対し、第３の実施形態では、第２の領域Ａ２内の２箇所で電圧が測定される。
図１３は、本発明の第３の実施形態に係るスパッタリング装置の構成を示す図である。
【００４７】
スパッタリング装置は、図５の位置センサ２５、測定部２６および判断部２７に代えて、それぞれ位置センサ３０、測定部３２６および判断部３２７を備える。図５と同じ構成は同一符号を付し、説明を省略する。
位置センサ３０は、マグネトロン２３との距離を検出することにより、マグネトロン２３の位置を検出する。位置センサ３０として、光学センサが利用できる。
【００４８】
測定部３２６は、マグネトロン２３が第２の領域Ａ２内の第１の位置にあるとき、基板１３とターゲット部材１５との間に印加される電圧（第２測定値）を測定し、マグネトロン２３が第２の領域Ａ２内の第２の位置にあるとき、基板１３とターゲット部材１５との間に印加される電圧（第２測定値）を測定する。具体的には、測定部３２６は、電圧検出部２１から出力される検出電圧を監視するとともに、位置センサ３０から出力される検出信号を監視しており、マグネトロン２３が第１および第２の位置のそれぞれに位置したときに電圧検出部２１の検出電圧をそれぞれ取得する。
【００４９】
判断部３２７は、測定部３２６により取得された第１の位置での第２測定値と第２の位置での第２測定値との平均値に基づいてメンテナンスが必要か否かを判断する。平均値を用いることで、測定の精度を高めることができる。
図１４にマグネトロンの位置と時間の関係および基板とターゲット部材との間に印加される電圧と時間の関係を示す。図中Ｐ１１、Ｐ１２は第２の領域Ａ２内の位置である。これによるとマグネトロン２３は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３でそれぞれ位置Ｐ１２、Ｐ１１、Ｐ１２に到達する。このときの電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３がそれぞれ第２測定値として測定される。そして、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を平均することにより第２測定値の平均値が得られる。また、マグネトロン２３は、時刻ｔ２１、ｔ２２、ｔ２３でそれぞれ位置Ｐ１２、Ｐ１１、Ｐ１２に到達する。このときの電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３がそれぞれ第２測定値として測定される。そして、電圧Ｖ２１、Ｖ２２、Ｖ２３を平均することにより第２測定値の平均値が得られる。これらの平均値を単独で用いてもよいし、これらをさらに平均化して用いてもよい。
【００５０】
［第４の実施形態］
第３の実施形態では、マグネトロン２３が第１の領域Ａ１にある場合と第２の領域Ａ２にある場合とで、基板１３とターゲット部材１５との間に印加される電圧の測定レート（単位時間当たりの電圧の測定回数）が同じであるが、第４の実施形態では測定レートが異なる。測定レートの変更は、位置センサ３０の検出結果に基づいて行うことができる。
【００５１】
図１５にマグネトロンの位置と時間の関係および基板とターゲット部材との間に印加される電圧と時間の関係を示す。図中Δｔ１はマグネトロン２３が第１の領域Ａ１にある場合の電圧の測定周期であり、Δｔ２はマグネトロン２３が第２の領域Ａ２にある場合の電圧の測定周期である。Δｔ１とΔｔ２を比べると、Δｔ２がΔｔ１よりも短い。即ち、マグネトロン２３が第２の領域Ａ２にある場合のほうが第１の領域Ａ１にある場合よりも、単位時間当たりの電圧の測定回数が多い。このように、マグネトロン２３が第２の領域Ａ２にある場合に測定レートを高めることで、第２測定値の平均値を求めるためのサンプル数を増やすことができ、さらに精度を高めることができる。
【００５２】
［変形例］
以上の通り、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態に限られない。以下に、上記実施の形態の変形例について説明する。
（１）測定される物理量
実施の形態では、基板とターゲット部材との間に印加される電圧に基づいてメンテナンス時期を決定しているが、基板とターゲット部材との間に印加される電圧を指標する物理量であれば、本発明は、これに限られない。電源部１８が定電力電源装置である場合、電圧と電流とに一定の関係が存在するので、電流は電圧を指標する物理量となる。従って、図１６（ａ）に示すように、電源部１８に直列に電流検出部３１を設け、電流検出部３１の検出電流に基づいてメンテナンス時期を決定してもよい。また、図４を用いて説明した通り、マグネトロン２３が第２の領域Ａ２にあるときの基板１３とターゲット部材１５との間に印加される電圧は、接地経路を通じた漏れ電流の大きさに依存している。そのため、接地経路を通じた漏れ電流は電圧を指標する物理量となる。従って、図１６（ｂ）に示すように、接地経路に相当する配線２２に電流検出部３２を設け、電流検出部３２の検出電流に基づいてメンテナンス時期を決定してもよい。
【００５３】
（２）位置検出
実施の形態では、位置センサを用いてマグネトロン２３の位置を検出しているが、本発明はこれに限られない。例えば、図２（ｂ）に示すように、メンテナンス直後の堆積物が存在しない場合でも第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とで電圧が異なる。従って、基板１３とターゲット部材１５との間の電圧を監視しておき、電圧が一定値以上上昇すればマグネトロン２３が第２の領域にあるとみなすことができる。この場合には位置センサは不要である。
【００５４】
また、マグネトロンを往復移動させるための動力源にモータあるいはアクチュエータを用いている場合には、その回転数あるいは移動量でマグネトロン２３の位置を検出することができる。この場合にも別途の位置センサは不要である。
（３）平均
実施の形態では、測定の精度を高めるために電圧を複数回取得し、それらの平均値を求めているが、本発明は、これに限られない。１回の電圧測定だけ判断することとしてもよい。
【００５５】
（４）マスク保持部材
実施の形態では、マスク保持部材１６は中央に矩形の開口部１６ａを有する枠形状であるが、本発明は、これに限られない。例えば、枠形状の１辺が欠如した形状でもよいし、枠形状の対向する２辺が欠如した形状でもよい。
（５）測定部、判断部および表示部のハードウェア構成
実施の形態では、測定部２６、判断部２７および表示部２８の機能は、スパッタリング装置に内蔵されたコンピュータにより実現されているが、本発明は、これに限られない。例えば、これらの一部または全部をスパッタリング装置とは別のハードウェアで実現してもよい。例えば、測定部２６の機能はスパッタリング装置で実現し、判断部２７の機能はスパッタリング装置にネットワークで接続された製造実行システム（ＭＥＳ：Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｅｘｃｕｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）で実現し、表示部２８の機能は製造実行システムにネットワークで接続されたクライアントＰＣで実現するというようにしてもよい。
【００５６】
（６）マグネトロンの移動形態
実施の形態では、マグネトロン２３は往復移動しているが、本発明は、これに限られない。ターゲット部材に垂直な方向から見てマスク保持部材の開口部に重なる位置と開口部に重ならない位置とで移動できさえすればよい。例えば、円板状のマグネトロンをターゲット部材に沿って周回移動させることとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、スパッタリング装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１１    真空槽
１２    基板保持部材
１３    基板
１４    ターゲット保持部材
１５    ターゲット部材
１６    マスク保持部材
１６ａ  開口部
１７    マスク
１８    電源部
１９    配線
２０    配線
２１    電圧検出部
２２    配線
２３    マグネトロン
２４    堆積物
２５    位置センサ
２６    測定部
２７    判断部
２８    表示部
２９    位置センサ
３０    位置センサ
３１    電流検出部
３２    電流検出部
２２６    測定部
２２７    判断部
３２６    測定部
３２７    判断部
【図１】
0005849334.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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