(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽内に配置され、基板を保持する基板保持部と、
前記真空槽内に配置されたターゲットと、
を有し、
前記真空槽内にスパッタガス及び反応ガスを導入し、前記ターゲット表面にプラズマを生成し、前記ターゲットを反応性スパッタして、前記基板保持部に保持された前記基板表面に薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた成膜方法であって、
前記ターゲット表面に生成される前記プラズマを安定化させるための時間である安定化時間Ｔを求めておき、
前記基板保持部に保持された前記基板の外周より外側の位置である着火位置に前記ターゲットを配置して、前記ターゲット表面に前記プラズマを生成する着火工程と、
前記安定化時間Ｔの間前記ターゲットを前記着火位置に位置させて生成された前記プラズマを安定させる安定化工程と、
前記ターゲットを、前記着火位置と、前記基板保持部に保持された前記基板表面と対向する位置である成膜位置とを通る搬送路に沿って一の移動方向に移動させ、前記成膜位置を通過させて前記基板保持部に保持された前記基板表面に薄膜を形成する第一の成膜工程と、
前記ターゲットを前記基板保持部に保持された前記基板の外周より外側の位置に配置して、前記プラズマを消滅させる消火工程と、
を有し、
前記着火工程と、前記安定化工程と、前記第一の成膜工程と、前記消火工程と、を行って前記基板保持部に保持された前記基板表面に薄膜を形成した後に、前記基板保持部に保持された前記基板を別の基板と交換する基板交換工程が設けられた成膜方法であって、
前記スパッタリング装置は、一個又は二個以上の前記ターゲットからなる第一、第二のターゲット組を有し、前記第一のターゲット組が前記第二のターゲット組よりも先に前記搬送路に沿って移動するように配置され、
前記第一のターゲット組の後尾の前記ターゲットと、前記第二のターゲット組の先頭の前記ターゲットとの間の前記搬送路に沿った間隔を、前記基板の前記搬送路に沿った長さより長くしておき、
前記第一のターゲット組の後尾の前記ターゲットが前記成膜位置を通過して前記基板保持部に保持された前記基板に薄膜が形成された後、前記第二のターゲット組の先頭の前記ターゲットが、前記着火位置から前記成膜位置に移動する前に前記基板交換工程を行う成膜方法。
【請求項２】
真空槽と、
前記真空槽内に配置され、基板を保持する基板保持部と、
前記真空槽内に配置されたターゲットと、
を有し、
前記真空槽内にスパッタガス及び反応ガスを導入し、前記ターゲット表面にプラズマを生成し、前記ターゲットを反応性スパッタして、前記基板保持部に保持された前記基板表面に薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた成膜方法であって、
前記ターゲット表面に生成される前記プラズマを安定化させるための時間である安定化時間Ｔを求めておき、
前記基板保持部に保持された前記基板の外周より外側の位置である着火位置に前記ターゲットを配置して、前記ターゲット表面に前記プラズマを生成する着火工程と、
前記安定化時間Ｔの間前記ターゲットを前記着火位置に位置させて生成された前記プラズマを安定させる安定化工程と、
前記ターゲットを、前記着火位置と、前記基板保持部に保持された前記基板表面と対向する位置である成膜位置とを通る搬送路に沿って一の移動方向に移動させ、前記成膜位置を通過させて前記基板保持部に保持された前記基板表面に薄膜を形成する第一の成膜工程と、
前記ターゲットを前記基板保持部に保持された前記基板の外周より外側の位置に配置して、前記プラズマを消滅させる消火工程と、
を有し、
前記安定化工程では、前記プラズマを遷移モードで安定させる成膜方法。
【請求項３】
前記第一の成膜工程の後、前記消火工程の前に、前記ターゲットを前記搬送路に沿って前記移動方向とは逆向きに移動させ、前記成膜位置を通過させて前記基板上に薄膜を形成する第二の成膜工程が設けられた請求項２記載の成膜方法。
【請求項４】
前記安定化工程では、前記ターゲットを移動させながら前記プラズマを安定させる請求項１乃至３のいずれか１項記載の成膜方法。
【請求項５】
前記安定化工程では、前記ターゲットを静止させながら前記プラズマを安定させる請求項１乃至３のいずれか１項記載の成膜方法。
【請求項６】
前記ターゲットの前記プラズマが着火される位置を、前記ターゲットの移動速度Ｖと前記安定化時間Ｔとの積である助走距離以上前記成膜位置から離れた位置に設定する請求項１乃至５のいずれか１項記載の成膜方法。
【請求項７】
前記ターゲットを、裏面に配置された磁石装置と一緒に移動させる請求項１乃至６のいずれか１項記載の成膜方法。
【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、成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、大型の基板に薄膜を成膜するには、図５を参照し、真空槽１１１内の基板１２０表面と対向する位置に、複数の細長のターゲット１３０1〜１３０4を一の平面内で互いに平行に配置した構成のマルチカソード型のスパッタリング装置１００がよく用いられている。
【０００３】
しかし、この従来の装置１００では、基板１２０表面のうち隣り合う二つのターゲット１３０1〜１３０4の間の部分と、各ターゲット１３０1〜１３０4と対向する部分とでは、到達するスパッタ粒子の量と反応性が異なり、膜厚分布や膜質分布にムラができてしまうという問題があった。
【０００４】
特許文献１には、基板をターゲット表面と平行な方向に移動させ、各ターゲットと対向する位置を通過させて成膜する技術が開示されている。
この技術では、基板表面に形成される膜厚分布の移動方向のムラを解消できるものの、基板を移動させるためには大型の真空槽が必要になるという不都合があった。また基板保持部（基板トレー）にも着膜してしまい、ダストが発生するという問題があった。
【０００５】
特許文献２には、各ターゲットを基板表面と対向する位置で、基板表面と平行な方向に移動させて成膜する技術が開示されている。
この技術では、基板表面に形成される膜厚分布の移動方向のムラを解消できるものの、基板と対向する位置でプラズマを着火させるために、着火時の不良な膜が基板に着膜してしまうという問題があった。特に、ＩＧＺＯ等の反応性膜の場合には、膜質のムラになってしまっていた。
また、プラズマが着火してから安定するまでの膜も基板に着膜するため、特にＡｌＯxの成膜では酸素含有量が不安定な膜が着膜して、屈折率にムラができてしまい、所望の特性の膜を得ることができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１３８２３０号公報
【特許文献２】特開２００５−２７３０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、膜厚分布と膜質分布にムラを発生させないスパッタリング装置と、スパッタリング装置を用いた成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置され、基板を保持する基板保持部と、前記真空槽内に配置されたターゲットと、を有し、前記真空槽内にスパッタガス及び反応ガスを導入し、前記ターゲット表面にプラズマを生成し、前記ターゲットを反応性スパッタして、前記基板保持部に保持された前記基板表面に薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた成膜方法であって、前記ターゲット表面に生成される前記プラズマを安定化させるための時間である安定化時間Ｔを求めておき、前記基板保持部に保持された前記基板の外周より外側の位置である着火位置に前記ターゲットを配置して、前記ターゲット表面に前記プラズマを生成する着火工程と、前記安定化時間Ｔの間前記ターゲットを前記着火位置に位置させて生成された前記プラズマを安定させる安定化工程と、前記ターゲットを、前記着火位置と、前記基板保持部に保持された前記基板表面と対向する位置である成膜位置とを通る搬送路に沿って一の移動方向に移動させ、前記成膜位置を通過させて前記基板保持部に保持された前記基板表面に薄膜を形成する第一の成膜工程と、前記ターゲットを前記基板保持部に保持された前記基板の外周より外側の位置に配置して、前記プラズマを消滅させる消火工程と、を有し、前記着火工程と、前記安定化工程と、前記第一の成膜工程と、前記消火工程と、を行って前記基板保持部に保持された前記基板表面に薄膜を形成した後に、前記基板保持部に保持された前記基板を別の基板と交換する基板交換工程が設けられた成膜方法であって、前記スパッタリング装置は、一個又は二個以上の前記ターゲットからなる第一、第二のターゲット組を有し、前記第一のターゲット組が前記第二のターゲット組よりも先に前記搬送路に沿って移動するように配置され、前記第一のターゲット組の後尾の前記ターゲットと、前記第二のターゲット組の先頭の前記ターゲットとの間の前記搬送路に沿った間隔を、前記基板の前記搬送路に沿った長さより長くしておき、前記第一のターゲット組の後尾の前記ターゲットが前記成膜位置を通過して前記基板保持部に保持された前記基板に薄膜が形成された後、前記第二のターゲット組の先頭の前記ターゲットが、前記着火位置から前記成膜位置に移動する前に前記基板交換工程を行う成膜方法である。
本発明は、真空槽と、前記真空槽内に配置され、基板を保持する基板保持部と、前記真空槽内に配置されたターゲットと、を有し、前記真空槽内にスパッタガス及び反応ガスを導入し、前記ターゲット表面にプラズマを生成し、前記ターゲットを反応性スパッタして、前記基板保持部に保持された前記基板表面に薄膜を形成するスパッタリング装置を用いた成膜方法であって、前記ターゲット表面に生成される前記プラズマを安定化させるための時間である安定化時間Ｔを求めておき、前記基板保持部に保持された前記基板の外周より外側の位置である着火位置に前記ターゲットを配置して、前記ターゲット表面に前記プラズマを生成する着火工程と、前記安定化時間Ｔの間前記ターゲットを前記着火位置に位置させて生成された前記プラズマを安定させる安定化工程と、前記ターゲットを、前記着火位置と、前記基板保持部に保持された前記基板表面と対向する位置である成膜位置とを通る搬送路に沿って一の移動方向に移動させ、前記成膜位置を通過させて前記基板保持部に保持された前記基板表面に薄膜を形成する第一の成膜工程と、前記ターゲットを前記基板保持部に保持された前記基板の外周より外側の位置に配置して、前記プラズマを消滅させる消火工程と、を有し、前記安定化工程では、前記プラズマを遷移モードで安定させる成膜方法である。
本発明は成膜方法であって、前記第一の成膜工程の後、前記消火工程の前に、前記ターゲットを前記搬送路に沿って前記移動方向とは逆向きに移動させ、前記成膜位置を通過させて前記基板上に薄膜を形成する第二の成膜工程が設けられた成膜方法である。
本発明は成膜方法であって、前記安定化工程では、前記ターゲットを移動させながら前記プラズマを安定させる成膜方法である。
本発明は成膜方法であって、前記安定化工程では、前記ターゲットを静止させながら前記プラズマを安定させる成膜方法である。
本発明は成膜方法であって、前記ターゲットの前記プラズマが着火される位置を、前記ターゲットの移動速度Ｖと前記安定化時間Ｔとの積である助走距離以上前記成膜位置から離れた位置に設定する成膜方法である。
本発明は成膜方法であって、前記ターゲットを、裏面に配置された磁石装置と一緒に移動させる成膜方法である。
【発明の効果】
【０００９】
ターゲットを移動させながら成膜するため、成膜された膜の膜質分布と膜厚分布には移動方向にムラが生じない。
着火位置でプラズマを着火させるため、基板には着火直後の膜や、放電が不安定なときの膜は成膜されない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一例のスパッタリング装置の内部構成図
【図２】単位ターゲット装置の内部構成図
【図３】本発明の第二例のスパッタリング装置の内部構成図
【図４】本発明の第三例のスパッタリング装置の内部構成図
【図５】従来のスパッタリング装置の内部構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第一例のスパッタリング装置の構造＞
本発明の第一例のスパッタリング装置の構造を説明する。
図１は第一例のスパッタリング装置１０ａの内部構成図である。
【００１２】
第一例のスパッタリング装置１０ａは、真空槽１１と、真空槽１１内に配置され、基板を保持する基板保持部１５と、真空槽１１内に配置されたターゲット部１９ａとを有している。符号２０は基板保持部１５に保持された基板を示している。
本実施例では、ターゲット部１９ａは一台の単位ターゲット装置３０を有している。
【００１３】
図２は単位ターゲット装置３０の内部構成図である。
単位ターゲット装置３０は、平板形状のターゲット３１と、ターゲット３１が表面に固定されたバッキングプレート３２と、バッキングプレート３２のターゲット３１とは逆の裏面側に配置された磁石装置３３とを有している。
【００１４】
ターゲット３１はここでは細長形状であり、ターゲット３１の長手方向の長さは基板２０の幅（後述する搬送路４３の延びる方向とは直角な方向の長さ）より長くされている。
磁石装置３３は、第一の磁石部材３３ａと、第一の磁石部材３３ａの周囲を取り囲んで環状に設けられた第二の磁石部材３３ｂとを有している。
【００１５】
バッキングプレート３２の裏面には容器状のケース３５が取り付けられ、第一、第二の磁石部材３３ａ、３３ｂはケース３５の内側にバッキングプレート３２の裏面と対向して配置されている。
第一、第二の磁石部材３３ａ、３３ｂのうちバッキングプレート３２の裏面と対向する部分には互いに異なる極性の磁極が配置され、一方の磁極から出て他方の磁極に入る磁力線により、ターゲット３１の表面には磁力線が形成されるようになっている。
【００１６】
磁石装置３３には、磁石装置３３をターゲット３１の表面と平行な方向に揺動させる磁石揺動装置３４が取り付けられている。磁石揺動装置３４はここでは真空用モーターであり、磁石揺動装置３４を動作させて、磁石装置３３を揺動させると、ターゲット３１の表面に形成された磁力線もターゲット３１の表面内で揺動するようになっている。
【００１７】
バッキングプレート３２には真空槽１１の外側に配置された電源装置３６が電気的に接続されている。電源装置３６はバッキングプレート３２に電圧を印加できるようになっている。
真空槽１１には、真空槽１１内にガスを導入するガス導入装置１３と、真空槽１１内を真空排気する真空排気装置１２とがそれぞれ接続されている。
【００１８】
真空排気装置１２を動作させて真空槽１１内に真空雰囲気を形成し、ガス導入装置１３から真空槽１１内にガスを導入し、電源装置３６からバッキングプレート３２に電圧を印加すると、ターゲット３１表面にはプラズマが生成され、ターゲット３１表面がスパッタされる。
なお、電圧は実施形態によって直流／交流を適宜選べばよい。
【００１９】
基板２０表面と対向する位置である成膜位置５２には、基板２０表面と平行に直線状の搬送路４３が設けられており、搬送路４３の一端は基板２０の外周より外側の位置である着火位置５１に延ばされ、他端は基板２０の外周より外側の位置である消火位置５３に延ばされている。
【００２０】
ターゲット部１９ａは、単位ターゲット装置３０を搬送路４３に沿って移動させ、ターゲット３１表面を基板２０表面と平行に向けた状態で、成膜位置５２を通過させる移動装置４０ａを有している。
移動装置４０ａは、ここではリニアモーターであり、搬送路４３に沿って延設されたレール４１と、レール４１上に配置された可動部４２とを有している。
【００２１】
レール４１には複数の固定電磁石（不図示）がレール４１の長手方向に沿って等間隔に並んで設けられており、可動部４２には可動磁石（不図示）が設けられている。固定電磁石の磁極をレール４１の長手方向に沿って順に変化させると、可動部４２の可動磁石にはレール４１の長手方向と平行な移動力が印加される。
【００２２】
単位ターゲット装置３０は、ターゲット３１表面を基板２０表面と平行に向けた状態で、可動部４２に取り付けられている。ここではターゲット３１の長手方向は、搬送路４３の延びる方向に対して直角な方向に向けられている。
レール４１から可動部４２に移動力が印加されると、単位ターゲット装置３０は、可動部４２と一緒にレール４１の長手方向に沿って移動できるようになっている。
【００２３】
本実施例では、着火位置５１には搬送路４３と対向して防着部材１６が設けられている。単位ターゲット装置３０が着火位置５１に配置されたときに、ターゲット３１表面は防着部材１６と対向し、ターゲット３１表面からスパッタされた粒子は防着部材１６に付着して、真空槽１１の内壁面には付着しないようになっている。
【００２４】
プラズマを生成（着火）してから安定させるまでに必要とする時間（安定化時間Ｔ）は予め試験やシミュレーションで求めることができる。以下では、単位ターゲット装置３０の移動速度Ｖと安定化時間Ｔとの積（Ｖ×Ｔ）を助走距離と呼ぶ。
【００２５】
本実施例では、防着部材１６の搬送路４３に沿った方向の長さは、助走距離よりも長い長さに形成されている。そのため、単位ターゲット装置３０を着火位置５１のうち成膜位置５２から助走距離以上離れた位置に配置して、プラズマを生成し、次いで成膜位置５２に向かって移動を開始させると、成膜位置５２に入る前にプラズマが安定化するようになっている。
【００２６】
また、消火位置５３には搬送路４３と対向して補助防着部材１７が設けられている。単位ターゲット装置３０が消火位置５３に配置されたときに、ターゲット３１表面は補助防着部材１７と対向し、ターゲット３１表面からスパッタされた粒子は補助防着部材１７に付着し、真空槽１１の内壁面には付着しないようになっている。
【００２７】
＜第一例のスパッタリング装置を用いた成膜方法＞
上述の第一例のスパッタリング装置１０ａを用いた成膜方法を説明する。
ここではターゲット３１にはアルミニウム（Ａｌ）を用いるが、本発明のターゲット３１の材質はＡｌに限定されない。
【００２８】
（準備工程）
真空排気装置１２を動作させて、真空槽１１内を真空排気して、真空雰囲気を形成する。以後、真空排気を継続して、真空槽１１内の真空雰囲気を維持する。
真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、基板２０を基板保持部１５に保持させた状態で真空槽１１内に搬入し、基板２０の表面が防着部材１６と補助防着部材１７との間の空間に露出する位置に配置して静止させる。このとき、基板保持部１５の搬送路４３と対向する部分は、防着部材１６と補助防着部材１７で覆われて、基板保持部１５には膜が着膜しないようになっている。
【００２９】
ガス導入装置１３から真空槽１１内に、ターゲット３１表面と反応する反応ガスと、スパッタガスとの混合ガスを導入する。ここでは反応ガスにＯ2ガスを使用し、スパッタガスにＡｒガスを使用するが、本発明はＯ2ガスとＡｒガスに限定されるものではない。たとえば反応ガスはＮ2ガスでもよい。以後、真空槽１１内への混合ガスの導入を継続する。
磁石揺動装置３４を動作させて、磁石装置３３を揺動させる。以後、磁石装置３３の揺動を継続する。
【００３０】
（着火工程）
単位ターゲット装置３０を着火位置５１のうち成膜位置５２から助走距離以上離れた位置に配置する。
電源装置３６からバッキングプレート３２に電圧を印加すると、ターゲット３１表面に放電が生じて、導入された混合ガスのプラズマが生成され、プラズマ中のＡｒイオンはターゲット３１表面に入射して、ターゲット３１表面をスパッタする。磁石装置３３はターゲット３１表面と平行な方向に揺動しており、ターゲット３１表面は均一にスパッタされる。
【００３１】
スパッタされたターゲットの粒子（スパッタ粒子）は、Ｏ2ガスと反応し、ターゲット３１表面と対向する防着部材１６に到達して付着する。スパッタ粒子は防着部材１６に遮られて真空槽１１の壁面には到達せず、真空槽１１の壁面の汚染や真空槽１１の壁面からのダストの発生が抑制される。
また、ターゲット３１は着火位置５１に位置し、基板２０表面と対向しておらず、プラズマ着火時のスパッタ粒子が基板２０表面に到達して、基板２０表面の着火位置５１側の端部に不良な膜質の膜が着膜することはない。
【００３２】
単位ターゲット装置３０を搬送路４３に沿って成膜位置５２に向けて移動させながら、電源装置３６から供給する電力量を制御して、プラズマの状態を遷移モードに安定させる。
単位ターゲット装置３０は成膜位置５２から助走距離以上離れた位置から移動を開始し、プラズマが遷移モードに安定するまでは、ターゲット３１は着火位置５１の範囲内に位置しており、プラズマが遷移モードに安定する前のスパッタ粒子が基板２０表面に到達して、基板２０表面の着火位置５１側の端部に酸素含有量が不安定な膜が着膜することはない。
【００３３】
なお、ここでは単位ターゲット装置３０を搬送路４３に沿って移動させながら、プラズマを安定させたが、単位ターゲット装置３０を着火位置５１で静止させた状態でプラズマを安定させ、次いで単位ターゲット装置３０を搬送路４３に沿って移動させてもよい。
また、ここでは電源装置３６から供給する電力量を制御してプラズマを遷移モードに安定させたが、ガス導入装置１３から真空槽１１内に導入する反応ガスの流量を制御してプラズマを遷移モードに安定させてもよい。
【００３４】
（第一の成膜工程）
プラズマの状態を遷移モードに維持しながら、単位ターゲット装置３０の移動を継続し、着火位置５１から成膜位置５２を通って消火位置５３に到達させる。
成膜位置５２を通過中にターゲット３１から放出されたスパッタ粒子は基板２０表面に到達して、基板２０表面には所定の酸素含有量のＡｌＯx膜が形成される。ＡｌＯx膜の膜厚は搬送路４３に沿った方向に均一になる。すなわち、ＡｌＯx膜の膜質分布や膜厚分布には搬送路４３と平行な方向にムラが発生しない。
【００３５】
（第二の成膜工程）
次いで、単位ターゲット装置３０を搬送路４３に沿って第一の成膜工程での移動方向とは逆向きに移動させ、消火位置５３から成膜位置５２を通って着火位置５１に到達させる。
成膜位置５２を通過中にターゲット３１から放出されたスパッタ粒子は基板２０表面に到達して、第一の成膜工程で成膜されたＡｌＯx膜の表面に所定の酸素含有量のＡｌＯx膜が積層される。
【００３６】
第一、第二の成膜工程を交互に繰り返し、基板２０表面に所定の膜厚のＡｌＯx膜を形成する。なお、繰り返しの最後は第一の成膜工程でもよいし、第二の成膜工程でもよい。繰り返しの最後が第一の成膜工程の場合には、単位ターゲット装置３０は消火位置５３に配置され、繰り返しの最後が第二の成膜工程の場合には、単位ターゲット装置３０は着火位置５１に配置される。
【００３７】
（消火工程）
次いで、電源装置３６からの電力供給を停止し、プラズマを消滅させる。ガス導入装置１３からのガスの導入を停止する。プラズマが消滅するときのスパッタ粒子は、ターゲット３１表面と対向する防着部材１６又は補助防着部材１７に付着し、真空槽１１の壁面には到達しない。よって、真空槽１１の壁面の汚染や真空槽１１の壁面からのダストの発生が抑制される。
【００３８】
また、プラズマが消滅するときにターゲット３１は基板２０表面とは対向しておらず、プラズマ消滅時のスパッタ粒子が基板２０表面に到達して、基板２０表面の着火位置５１側又は消火位置５３側の端部に不良な膜質の膜が着膜することはない。
【００３９】
（基板交換工程）
次いで、真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、成膜済みの基板２０を基板保持部１５と一緒に真空槽１１の外側に搬出する。次いで、未成膜の基板２０を基板保持部１５と一緒に真空槽１１内に搬入して、上述の各工程を順に繰り返し、複数枚の基板２０に薄膜を成膜する。
【００４０】
＜第二例のスパッタリング装置の構造＞
本発明の第二例のスパッタリング装置の構造を説明する。
図３は第二例のスパッタリング装置１０ｂの内部構成図である。第二例のスパッタリング装置１０ｂのうち、第一例のスパッタリング装置１０ａの構成と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、対応する部分には、同じ符号に添え字ｂを付して示す。
【００４１】
第二例のスパッタリング装置１０ｂのターゲット部１９ｂは複数台（ここでは二台）の単位ターゲット装置３０1、３０2を有している。
各単位ターゲット装置３０1、３０2の構造は、図２を参照し、第一例のスパッタリング装置１０ａの単位ターゲット装置３０の構造と同じであり、説明を省略する。
【００４２】
移動装置４０ｂは、レール４１上に配置された複数の可動部４２1、４２2を有している。各可動部４２1、４２2の構造は第一例のスパッタリング装置１０ａの可動部４２の構造と同じであり、説明を省略する。各可動部４２1、４２2は、レール４１上に、レール４１の長手方向に沿って並んで配置されている。各単位ターゲット装置３０1、３０2は、ターゲット３１表面を搬送路４３と平行に向けた状態で、それぞれ異なる可動部４２1、４２2に取り付けられている。
【００４３】
各単位ターゲット装置３０1、３０2のターゲット３１の長手方向は、搬送路４３の延びる方向に対して直角な方向に向けられている。
レール４１に設けられた固定電磁石の磁極をレール４１の長手方向に沿って順に変化させると、各可動部４２1、４２2の可動磁石にはレール４１の長手方向と平行で同一方向の移動力が印加され、各単位ターゲット装置３０1、３０2は搬送路４３に沿って同一方向に同一速度で移動できるようになっている。
【００４４】
なお、ここでは各単位ターゲット装置３０1、３０2はそれぞれ異なる可動部４２1、４２2に取り付けられていたが、搬送路４３に沿って同一方向に同一速度で移動できるならば、各単位ターゲット装置３０1、３０2が同一の可動部に取り付けられた構成も本発明に含まれる。
【００４５】
第二例のスパッタリング装置１０ｂを用いた成膜方法は、第一例のスパッタリング装置１０ａを用いた成膜方法と同じであり、説明を省略する。
第二例のスパッタリング装置１０ｂでは、第一例のスパッタリング装置１０ａに比べて、ターゲット３１の数が多いため、一回の成膜工程（すなわち一回の第一の成膜工程又は一回の第二の成膜工程）あたり、より多くのスパッタ粒子を基板２０表面に到達させることができ、成膜時間を短縮できる。
【００４６】
また、ターゲット３１一個あたりのプラズマのパワー密度を下げれば、成膜時間は延びるものの、プラズマによる基板２０表面のダメージを低減させることができ、基板２０表面にあらかじめ素子構造が設けられている場合には、素子構造の損傷を防止できる。
【００４７】
＜第三のスパッタリング装置の構造＞
本発明の第三例のスパッタリング装置の構造を説明する。
図４は第三例のスパッタリング装置１０ｃの内部構成図である。第三例のスパッタリング装置１０ｃのうち、第一例のスパッタリング装置１０ａの構成と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、対応する部分には、同じ符号に添え字ｃを付して示す。
【００４８】
第三例のスパッタリング装置１０ｃのターゲット部１９ｃは、一台又は複数台（ここでは６台）の単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23を有している。
各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23の構造は、図２を参照し、第一例のスパッタリング装置１０ａの単位ターゲット装置３０の構造と同じであり、説明を省略する。
【００４９】
成膜位置５２には、基板２０表面と平行な直線部分を有する環状の搬送路４３’が設けられており、直線部分の一端は着火位置５１に延ばされ、他端は消火位置５３に延ばされている。
移動装置４０ｃは、各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23を搬送路４３’に沿って同一方向に同一速度で移動させ、ターゲット３１表面を基板２０表面と平行に向けた状態で、成膜位置５２を順に通過させるように構成されている。
【００５０】
移動装置４０ｃは、ここではリニアモーターであり、搬送路４３’に沿って延設された環状のレール４１’と、レール４１’上にレール４１’の周方向に沿って並んで配置された複数の可動部４２11〜４２13、４２21〜４２23とを有している。
【００５１】
レール４１’には複数の固定電磁石（不図示）がレール４１’の周方向に沿って等間隔に並んで設けられており、各可動部４２11〜４２13、４２21〜４２23には可動磁石（不図示）がそれぞれ設けられている。固定電磁石の磁極をレール４１’の周方向に沿って順に変化させると、可動部４２11〜４２13、４２21〜４２23の可動磁石にはレール４１’の周方向と平行な同一方向の移動力が印加される。
【００５２】
各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23は、ターゲット３１表面を搬送路４３’と平行に向けた状態で、それぞれ異なる可動部４２11〜４２13、４２21〜４２23に取り付けられている。ターゲット３１はここでは細長形状であり、ターゲット３１の長手方向は、搬送路４３’に対して直角な方向に向けられている。
【００５３】
レール４１’から各可動部４２11〜４２13、４２21〜４２23に搬送路４３’に沿った同一方向の移動力が印加されると、各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23はレール４１’の周方向に沿って同一方向に同一速度で移動できるようになっている。
本実施例では、符号３０11〜３０13の単位ターゲット装置は一組のターゲット組３９1を成し、符号３０21〜３０23の単位ターゲット装置は別の一組のターゲット組３９2を成している。
【００５４】
一のターゲット組３９1の後尾と、その後尾の後方に位置する他の一のターゲット組３９2の先頭との間の搬送路４３’に沿った間隔は、基板２０表面の搬送路４３’に沿った長さより長くされている。そのため、一のターゲット組３９1の後尾の単位ターゲット装置３０13が成膜位置５２の外側に出た後で、その後尾の後方に位置する他の一のターゲット組３９2の先頭の単位ターゲット装置３０21が成膜位置５２の内側に入るようになっており、その間の期間は、成膜位置５２にはどの単位ターゲット装置も位置しないようになっている。
なお、一組のターゲット組３９1、３９2を構成する単位ターゲット装置の数は三個に限定されず、一個でもよいし、二個以上でもよい。
【００５５】
＜第三例のスパッタリング装置を用いた成膜方法＞
上述の第三例のスパッタリング装置１０ｃを用いた成膜方法を説明する。
ここでは各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23のターゲット３１にはアルミニウム（Ａｌ）を用いるが、本発明のターゲット３１の材質はＡｌに限定されない。
【００５６】
（準備工程）
準備工程は第一例のスパッタリング装置１０ａを用いた成膜方法の準備工程と同じであり、説明を省略する。
【００５７】
（移動工程）
移動装置４０ｃを動作させて、各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23を搬送路４３’に沿って同一方向に同一速度で移動させる。以後、搬送路４３’に沿った各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23の移動を継続する。
各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23について行う工程は同様であり、符号３０11の単位ターゲット装置３０11で代表して説明する。
【００５８】
（着火工程）
単位ターゲット装置３０11が着火位置５１のうち成膜位置５２から助走距離以上離れた位置に配置されたとき、電源装置３６からバッキングプレート３２に電圧を印加すると、ターゲット３１表面に放電が生じて、混合ガスのプラズマが生成され、プラズマ中のＡｒイオンはターゲット３１表面に入射して、ターゲット３１表面をスパッタする。
【００５９】
スパッタ粒子は、反応ガスと反応し、ターゲット３１表面と対向する防着部材１６に到達して付着する。スパッタ粒子は防着部材１６に遮られて真空槽１１の壁面には到達せず、真空槽１１の壁面の汚染や真空槽１１の壁面からのダストの発生が抑制される。
また、ターゲット３１は着火位置５１に位置しており、基板２０表面と対向しておらず、プラズマ着火時のスパッタ粒子が基板２０表面に到達して、基板２０表面の着火位置５１側の端部に不良な膜質の膜が形成されることはない。
【００６０】
電源装置３６から供給する電力量を制御して、プラズマの状態を遷移モードに安定させる。単位ターゲット装置３０11が成膜位置５２から助走距離以上離れた位置でプラズマが生成され、プラズマを遷移モードに安定させるまでは、ターゲット３１は着火位置５１の範囲内に位置しており、プラズマが遷移モードになる前のスパッタ粒子が基板２０表面に到達して、基板２０表面の着火位置５１側の端部に酸素含有量が不安定な膜が着膜することはない。
【００６１】
（成膜工程）
プラズマの状態を遷移モードに維持しながら、単位ターゲット装置３０11を、着火位置５１から成膜位置５２を通って消火位置５３に到達させる。
成膜位置５２を通過中にターゲット３１から放出されたスパッタ粒子は基板２０表面に到達して、基板２０表面には所定の酸素含有量のＡｌＯx膜が、移動方向に均一な膜厚で形成される。すなわち、ＡｌＯx膜の膜質分布や膜厚分布には搬送路４３’と平行な方向にムラが発生しない。
【００６２】
（消火工程）
単位ターゲット装置３０11が消火位置５３に配置されたとき、電源装置３６からの電力供給を停止し、プラズマを消滅させる。プラズマが消滅するときのスパッタ粒子は、ターゲット３１表面と対向する補助防着部材１７に到達して付着し、真空槽１１の壁面には到達せず、真空槽１１の壁面の汚染や真空槽１１の壁面からのダストの発生が抑制される。
【００６３】
また、プラズマが消滅するときにターゲット３１は基板２０表面と対向しておらず、プラズマ消滅時のスパッタ粒子が基板２０表面に到達して、基板２０表面の消火位置５３側の端部に不良な膜質の膜が形成されることはない。
【００６４】
次いで、単位ターゲット装置３０11は搬送路４３’に沿って同一方向に移動して、消火位置５３から成膜位置５２を通らずに着火位置５１に到達し、すなわち搬送路４３’に沿って周回する。
各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23を搬送路４３’に沿って同一方向に同一速度で移動させ続けながら、各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23では上述の着火工程と成膜工程と消火工程とを順に繰り返させると、各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23が成膜位置５２を通過するたびに基板２０表面にはＡｌＯx膜が積層される。
【００６５】
（基板交換工程）
一のターゲット組３９1の後尾と、その後尾の後方に位置する他の一のターゲット組３９2の先頭との間の搬送路４３’に沿った間隔は、基板２０表面の搬送路４３’に沿った長さより長くされており、一のターゲット組３９1の後尾の単位ターゲット装置３０13で成膜工程が終わった後に、その後方に位置する他の一のターゲット組３９2の先頭の単位ターゲット装置３０21で成膜工程が始まる。
【００６６】
一のターゲット組３９1の後尾の単位ターゲット装置３０13について成膜工程が終わった後、その後方に位置する他の一のターゲット組３９2の移動方向の先頭の単位ターゲット装置３０21で成膜工程が始まる前に、真空槽１１内の真空雰囲気を維持しながら、成膜済みの基板２０を基板保持部１５と一緒に真空槽１１の外側に搬出し、次いで、未成膜の基板２０を基板保持部１５と一緒に真空槽１１内に搬入する。
【００６７】
一のターゲット組３９1の後尾の単位ターゲット装置３０13について成膜工程が終わった後、その後方に位置する他の一のターゲット組３９2の移動方向の先頭の単位ターゲット装置３０21で成膜工程が始まる前の期間に、成膜位置５２にはどの単位ターゲット装置も位置しないようになっており、基板２０を交換している間にターゲット３０が成膜位置を通過して真空槽１１の壁面に膜が着膜することはない。よって、移動装置４０ｃの動作を停止させずに、基板２０を交換して、複数枚の基板２０の成膜を順に行うことができ、効率的である。
【００６８】
なお、移動装置４０ｃの動作を継続しながら、各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23でプラズマを着火させずに成膜位置５２を順に通過させ、その間に基板２０を交換してもよい。この場合には、隣り合う二つのターゲット組３９1、３９2の間の搬送路４３’に沿った方向の間隔を、基板２０表面の搬送路４３’に沿った方向の長さより長くしなくてもよい。
【００６９】
上述の説明では、移動装置４０ｃはリニアモーターであり、搬送路４３’に沿って延設されたレール４１’と可動部材４２11〜４２13、４２21〜４２23とを有していたが、移動装置４０ｃの構成はこれに限定されず、たとえばベルトコンベアであり、搬送路４３’に沿って延設された環状のベルトと、ベルトを周方向に回転させる回転装置とを有し、各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23はそれぞれベルトに固定され、回転装置によりベルトを周方向に回転させると、各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23が搬送路４３’に沿って同一方向に同一速度で移動するように構成されていてもよい。
【００７０】
また、各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23にそれぞれ真空モーターを設け、それぞれ独立に搬送路４３’に沿って移動できるように構成してもよいが、各単位ターゲット装置３０11〜３０13、３０21〜３０23を一緒に移動させるように構成した方が装置構成が単純であり好ましい。
【符号の説明】
【００７１】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ……スパッタリング装置
１１……真空槽
１５……基板保持部
１６……防着部材
２０……基板
３１……ターゲット
３９1、３９2……ターゲット組
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ……移動装置
４３、４３’……搬送路
５１……着火位置
５２……成膜位置
【図１】
0005921840.tif 000002
【図２】
0005921840.tif 000003
【図３】
0005921840.tif 000004
【図４】
0005921840.tif 000005
【図５】
0005921840.tif 000006