(57)【要約】【課題】スパッタリングターゲット機構のエロージョン抑制。【解決手段】成膜装置において、スパッタリングターゲットは、基板に対向し、第１揺動幅で基板の搬送方向に沿って揺動する第１ターゲット部と、基板に平行であり搬送方向に対して交差する第１方向において第１ターゲット部の両側に隣接し、第１揺動幅よりも広い第２揺動幅で搬送方向に沿って揺動する一対の第２ターゲット部とを有する。磁気回路部は、基板とは反対側のスパッタリングターゲットの背面側に配置された、第１磁気ユニット及び第２磁気ユニットを有する。第１磁気ユニットは第１方向に延在するとともにスパッタリングターゲット背面に向かって第１極が臨む。第２磁気ユニットは第１磁気ユニットを囲むとともにスパッタリングターゲット背面に向かって第１極とは反対の第２極が臨む。第１磁気ユニットの両端部と基板との間に一対の第２ターゲット部が位置するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧状態を維持することが可能な真空容器と、
前記真空容器内で基板を搬送することが可能な基板搬送機構と、
前記基板に対向し、第１揺動幅で前記基板の搬送方向に沿って揺動する第１ターゲット部と、前記基板に平行であり前記搬送方向に対して交差する第１方向において前記第１ターゲット部の両側に隣接し、前記第１揺動幅よりも広い第２揺動幅で前記搬送方向に沿って揺動する一対の第２ターゲット部とを有するスパッタリングターゲットと、
前記基板とは反対側の前記スパッタリングターゲットの背面側に配置された、第１磁気ユニット及び第２磁気ユニットを有し、前記第１磁気ユニットは前記第１方向に延在するとともに前記スパッタリングターゲット背面に向かって第１極が臨み、前記第２磁気ユニットは前記第１磁気ユニットを囲むとともに前記スパッタリングターゲット背面に向かって前記第１極とは反対の第２極が臨む磁気回路部と
を具備する成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記第１磁気ユニットの両端と前記両端が対向する前記第２磁気ユニットとの間の隙間部が前記一対の第２ターゲット部と重なる
成膜装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成膜装置であって、
前記真空容器内における前記磁気回路部の位置が固定されている
成膜装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の成膜装置であって、
前記第１ターゲット部の厚みと、前記一対の第２ターゲット部の厚みとが同じである
成膜装置。
【請求項５】
減圧状態を維持することが可能な真空容器内に基板を搬送させ、
第１揺動幅で前記基板の搬送方向に沿って揺動する第１ターゲット部と、前記基板に平行であり前記搬送方向に対して交差する第１方向において前記第１ターゲット部の両側に隣接し、前記第１揺動幅よりも広い第２揺動幅で前記搬送方向に沿って揺動する一対の第２ターゲット部とを有するスパッタリングターゲットを前記基板に対向させ、
第１磁気ユニット及び第２磁気ユニットを有し、前記第１磁気ユニットは前記第１方向に延在するとともに前記スパッタリングターゲット背面に向かって第１極が臨み、前記第２磁気ユニットは前記第１磁気ユニットを囲むとともに前記スパッタリングターゲット背面に向かって前記第１極とは反対の第２極が臨む磁気回路部を前記基板とは反対側の前記スパッタリングターゲットの背面側に配置し、
前記第１揺動幅で前記搬送方向に沿って前記第１ターゲット部及び前記一対の第２ターゲット部を揺動しながら、前記基板と前記スパッタリングターゲットとの間にプラズマを発生させて、前記基板に膜を形成する
成膜方法。
【請求項６】
真空容器内で搬送される基板に対向し、第１揺動幅で前記基板の搬送方向に沿って揺動する第１ターゲット部と、前記基板に平行であり前記搬送方向に対して交差する第１方向において前記第１ターゲット部の両側に隣接し、前記第１揺動幅よりも広い第２揺動幅で前記搬送方向に沿って揺動する一対の第２ターゲット部とを有するスパッタリングターゲットと、
前記基板とは反対側の前記スパッタリングターゲットの背面側に配置された、第１磁気ユニット及び第２磁気ユニットを有し、前記第１磁気ユニットは前記第１方向に延在するとともに前記スパッタリングターゲット背面に向かって第１極が臨み、前記第２磁気ユニットは前記第１磁気ユニットを囲むとともに前記スパッタリングターゲット背面に向かって前記第１極とは反対の第２極が臨む磁気回路部と
を具備するスパッタリングターゲット機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置、成膜方法、及びスパッタリグターゲット機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に膜を形成する成膜方法として、スパッタリング法がある。スパッタリング法では、基板にスパッタリングターゲット（以下、ターゲット）を対向させて、ターゲット表面にプラズマを発生させて基板上に膜を形成する。スパッタリング法では、ターゲット表面におけるプラズマ密度を高くするために、例えば、ターゲット裏面からターゲット表面に磁場を漏洩させてプラズマを発生させるマグネトロンスパッタリング法がある。磁場漏洩の手段としては、ターゲット裏に、例えば、磁石が配置される。
【０００３】
このマグネトロンスパッタリング法では、ターゲット表面でのプラズマの拘束を高めるために、磁石を環状に配置する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、マグネトロンスパッタリング法では、ターゲットにおいてエロージョンと呼ばれる現象がおきることがある。エロージョンとは、ターゲット表面におけるプラズマ密度が高い部分でターゲットが深く彫れる現象である。このエロージョンの形状を緩和するために、磁石を揺動する技術がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１０２３８４号公報
【特許文献２】特開２０１５−２１４７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マグネトロンスパッタリング法では、エロージョンをさらに緩和することができる技術が望まれている。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、マグネトロンスパッタリング法を利用した成膜において、エロージョンをさらに緩和することができる成膜装置、成膜方法、及びスパッタリグターゲット機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜装置は、真空容器と、基板搬送機構と、スパッタリングターゲットと、磁気回路部とを具備する。
上記真空容器は、減圧状態を維持することが可能である。
上記基板搬送機構は、上記真空容器内で基板を搬送することが可能である。
上記スパッタリングターゲットは、上記基板に対向し、第１揺動幅で上記基板の搬送方向に沿って揺動する第１ターゲット部と、上記基板に平行であり上記搬送方向に対して交差する第１方向において上記第１ターゲット部の両側に隣接し、上記第１揺動幅よりも広い第２揺動幅で上記搬送方向に沿って揺動する一対の第２ターゲット部とを有する。
上記磁気回路部は、上記基板とは反対側の上記スパッタリングターゲットの背面側に配置された、第１磁気ユニット及び第２磁気ユニットを有する。上記第１磁気ユニットは上記第１方向に延在するとともに上記スパッタリングターゲット背面に向かって第１極が臨む。上記第２磁気ユニットは上記第１磁気ユニットを囲むとともに上記スパッタリングターゲット背面に向かって上記第１極とは反対の第２極が臨む。上記第１磁気ユニットの両端部と上記基板との間に上記一対の第２ターゲット部が位置するように構成されている。
【０００９】
このような成膜装置であれば、基板に対向し、基板の搬送方向に沿って第１揺動幅で揺動する第１ターゲット部と、基板に平行であり搬送方向に対して交差する第１方向において第１ターゲット部の両側に隣接し、第１揺動幅よりも広い第２揺動幅で搬送方向に沿って揺動する一対の第２ターゲット部と用いて、マグネトロンスパッタリングにより成膜を行うので、第１ターゲット部の消耗量と、第２ターゲット部の消耗量とが略同じになり、スパッタリングターゲットの使用効率が大きく向上する。
【００１０】
上記の成膜装置においては、上記第１磁気ユニットの両端と上記両端が対向する上記第２磁気ユニットとの間の隙間部が上記一対の第２ターゲット部と重なってもよい。
【００１１】
このような成膜装置であれば、一対の第２ターゲット部は、上記第１磁気ユニットの両端部と上記基板との間に位置するように構成されても、第２揺動幅が第１揺動幅よりも広いので、一対の第２ターゲット部に形成されるエロージョンが緩和される。
【００１２】
上記の成膜装置においては、上記真空容器内における上記磁気回路部の位置が固定されている。
【００１３】
このような成膜装置であれば、真空容器内における磁気回路部の位置が固定されているので、スパッタリングターゲットと基板との間に発生するプラズマが安定する。
【００１４】
上記の成膜装置においては、上記第１ターゲット部の厚みと、上記一対の第２ターゲット部の厚みとが同じである。
【００１５】
このような成膜装置であれば、第１ターゲット部の消耗量と、第２ターゲット部の消耗量とが略同じになりことから、第１ターゲット部の厚みと、一対の第２ターゲット部の厚みとが同じ厚みとなるようにスパッタリングターゲットを設計でき、部分的に厚みが異なるスパッタリングターゲットを製造する手間が省ける。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜方法では、減圧状態を維持することが可能な真空容器内に基板を搬送させる。
第１揺動幅で上記基板の搬送方向に沿って揺動する第１ターゲット部と、上記基板に平行であり上記搬送方向に対して交差する第１方向において上記第１ターゲット部の両側に隣接し、上記第１揺動幅よりも広い第２揺動幅で上記搬送方向に沿って揺動する一対の第２ターゲット部とを有するスパッタリングターゲットを上記基板に対向させる。
第１磁気ユニット及び第２磁気ユニットを有し、上記第１磁気ユニットは上記第１方向に延在するとともに上記スパッタリングターゲット背面に向かって第１極が臨み、上記第２磁気ユニットは上記第１磁気ユニットを囲むとともに上記スパッタリングターゲット背面に向かって上記第１極とは反対の第２極が臨む磁気回路部が上記基板とは反対側の上記スパッタリングターゲットの背面側に配置される。
上記第１揺動幅で上記搬送方向に沿って上記第１ターゲット部及び上記一対の第２ターゲット部を揺動しながら、上記基板と上記スパッタリングターゲットとの間にプラズマを発生させて、上記基板に膜が形成される。
【００１７】
このような成膜方法であれば、基板に対向し、基板の搬送方向に沿って第１揺動幅で揺動する第１ターゲット部と、基板に平行であり搬送方向に対して交差する第１方向において第１ターゲット部の両側に隣接し、第１揺動幅よりも広い第２揺動幅で搬送方向に沿って揺動する一対の第２ターゲット部と用いて、マグネトロンスパッタリングにより成膜を行うので、第１ターゲット部の消耗量と、第２ターゲット部の消耗量とが略同じになり、スパッタリングターゲットの使用効率が大きく向上する。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るスパッタリングターゲット機構は、スパッタリングターゲットと、磁気回路部とを具備する。
上記スパッタリングターゲットは、真空容器内で搬送される基板に対向し、第１揺動幅で上記基板の搬送方向に沿って揺動する第１ターゲット部と、上記基板に平行であり上記搬送方向に対して交差する第１方向において上記第１ターゲット部の両側に隣接し、上記第１揺動幅よりも広い第２揺動幅で上記搬送方向に沿って揺動する一対の第２ターゲット部とを有する。
上記磁気回路部は、上記基板とは反対側の上記スパッタリングターゲットの背面側に配置された、第１磁気ユニット及び第２磁気ユニットを有し、上記第１磁気ユニットは上記第１方向に延在するとともに上記スパッタリングターゲット背面に向かって第１極が臨み、上記第２磁気ユニットは上記第１磁気ユニットを囲むとともに上記スパッタリングターゲット背面に向かって上記第１極とは反対の第２極が臨む。
【００１９】
このようなスパッタリングターゲット機構であれば、基板に対向し、基板の搬送方向に沿って第１揺動幅で揺動する第１ターゲット部と、基板に平行であり搬送方向に対して交差する第１方向において第１ターゲット部の両側に隣接し、第１揺動幅よりも広い第２揺動幅で搬送方向に沿って揺動する一対の第２ターゲット部と用いて、マグネトロンスパッタリングにより成膜を行うので、第１ターゲット部の消耗量と、第２ターゲット部の消耗量とが略同じになり、スパッタリングターゲットの使用効率が大きく向上する。
【発明の効果】
【００２０】
以上述べたように、本発明によれば、マグネトロンスパッタリング法を利用した成膜において、エロージョンをさらに緩和することができる成膜装置、成膜方法、及びスパッタリグターゲット機構が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の成膜装置の概略的断面図である。
【図２】分割型のターゲットを含むターゲット機構の概略的上面図である。
【図３】非分割型のターゲット機構の概略的上面図である。
【図４】非分割型のターゲットが揺動する様子を示す概略的上面図である。
【図５】非分割型ターゲットの彫れ率の一例を示すマップ図である。
【図６】分割型のターゲットが揺動する様子の一例を示す概略的上面図である。
【図７】分割型ターゲットの彫れ率の一例を示すマップ図である。
【図８】分割型のターゲットが揺動する様子の別の一例を示す概略的上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。
【００２３】
図１は、本実施形態の成膜装置の概略的断面図である。
【００２４】
図１に示す成膜装置１０１は、真空容器１０と、基板搬送機構２０と、スパッタリングターゲット機構３１と、電源３５Ｐと、ガス供給源７０とを具備する。本実施形態では、"スパッタリングターゲット"を単に"ターゲット"と呼び、"スパッタリングターゲット機構"を単に"ターゲット機構"と呼ぶ場合がある。また、スパッタリングターゲット機構３１と、電源３５Ｐとを含めて成膜源３０とする。
【００２５】
真空容器１０は、真空室１１、１２、１３を有する。図１では、真空室１２、１３のそれぞれの一部が示されている。また、真空室の数は、３つとは限らず、２個以下、あるいは、４個以上でもよい。
【００２６】
真空室１１、真空室１２、及び真空室１３のそれぞれは、減圧状態を維持することができる真空容器である。例えば、真空室１１内のガスは、排気口１０ｄを通じてターボ分子ポンプ等の排気機構によって外部に排気される。真空室１２及び真空室１３のそれぞれについても、排気機構によって減圧状態が維持される。
【００２７】
図１の例では、成膜装置１０１が連続式（例えば、インライン式）の構成をしている。例えば、真空室１２は、真空室１１に減圧状態で連結可能になり、真空室１３は、真空室１１に減圧状態で連結可能になっている。また、側壁１０ｗａには、バルブ１５が設けられ、側壁１０ｗｂには、バルブ１６が設けられている。
【００２８】
例えば、バルブ１５が開状態になると、真空室１２と真空室１１との間に開口が形成され、バルブ１５が閉状態になると、真空室１２と真空室１１との間の開口が閉じられる。バルブ１６が開状態になると、真空室１１と真空室１３との間に開口が形成され、バルブ１６が閉状態になると、真空室１１と真空室１３との間の開口が閉じられる。
【００２９】
真空室１１、１２、１３の中、真空室１１は、成膜可能な処理室として機能する。例えば、バルブ１５が開状態となり、基板２１及び基板２１を支持するキャリア（基板ホルダ）２２が真空室１２から開口を介して真空室１１に搬入される。バルブ１５が閉状態となると、真空室１１で基板２１にスパッタリング成膜がなされる。スパッタリング成膜が終了すると、バルブ１６が開状態になり、基板２１及びキャリア２２が真空室１１から開口を介して真空室１３に搬出される。
【００３０】
基板２１は、例えば、平面形状が矩形の大型ガラス基板である。基板２１が成膜源３０に対向する面は、成膜面２１ｄである。
【００３１】
基板搬送機構２０は、真空容器１０内で基板２１を搬送する。基板搬送機構２０は、ローラ回転機構２０ｒ及びフレーム部２０ｆを有する。ローラ回転機構２０ｒは、フレーム部２０ｆによって支持されている。ローラ回転機構２０ｒ上に、基板２１及びキャリア２２が載置されると、ローラ回転機構２０ｒが自転することにより、基板２１及びキャリア２２がバルブ１５からバルブ１６に向けてスライド移送される。これにより、基板２１が真空室１１内に搬入されたり、真空室１１外に搬出されたりする。真空室１１における基板２１の搬入出は、例えば、自動的に行われる。
【００３２】
成膜装置１０１で成膜処理がなされる基板の枚数は、一枚とは限らない。例えば、成膜装置１０１に仕込まれた複数の基板２１が真空室１１で定期的に一枚ずつ成膜処理がなされる。この際、バルブ１５、１６は、定期的に開閉する。
【００３３】
成膜源３０は、例えば、２つの成膜源３０を有する。２つの成膜源３０は、基板２１が搬送される方向Ｔに並ぶ。２つの成膜源３０のそれぞれは、スパッタリングターゲット機構３１及び電源３５Ｐを有する。
【００３４】
ターゲット機構３１は、ターゲット３２、バッキングプレート３３、及び磁気回路部３４を有する。ターゲット３２は、搬送方向Ｔに並び、基板２１に対向している。ここで「対向」とは、直接的に何らかの部材に向かい合う意味でもよく、あるいは他の部材を介して何らかの部材に向かい合う意味で用いられる。
【００３５】
ターゲット３２は、バッキングプレート３３に支持される。ターゲット３２及びバッキングプレート３３のそれぞれは、プレーナ型である。ターゲット３２及びバッキングプレート３３のそれぞれは、搬送方向Ｔに直交する方向（例えば、Ｘ軸方向）に延在する。バッキングプレート３３の内部には、冷却媒体が流れる流路が設けられてもよい（不図示）。
【００３６】
また、ターゲット３２は、搬送方向Ｔに沿って揺動する。図１では、揺動する方向が矢印Ｍ１で表されている。揺動する方向Ｍ１は、搬送方向Ｔと平行である。ここで、「ある方向に沿って揺動する」とは、ある方向と同じ方向に移動する動作、ある方向と逆方向に移動する動作が交互に繰り返されることを意味する。また、ターゲット３２は、分割型のターゲットになっている。このターゲット３２の構造と、揺動する様子は後述する。２つのターゲット３２の材料は、同じでもよく、異なってもよい。例えば、ターゲット３２は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、金属等を含む。
【００３７】
磁気回路部３４は、基板２１とは反対側のターゲット３２の裏面側に配置されている。ターゲット３２の表面に磁力線が漏洩することにより、ターゲット３２の表面における磁束密度がターゲット３２と基板２１との間で高くなる。これにより、ターゲット３２の表面近傍におけるプラズマ密度が高くなる。
【００３８】
また、磁気回路部３４は、真空室１１内で固定されている。すなわち、真空室１１内での磁気回路部３４の位置は、固定され、磁気回路部３４上で、ターゲット３２が搬送方向Ｔに沿って揺動する。
【００３９】
成膜装置１０１では、真空容器１０内に放電用ガスが導入され、ターゲット３２に電源３５Ｐから電圧が印加されると、ターゲット３２とアース部（真空容器１０、基板搬送機構２０、キャリア２２及び防着板１０ｐ等）との間で放電用ガスが電離し、ターゲット３２とアース部との間にプラズマが発生する。
【００４０】
ターゲット３２に供給される電圧は、直流電圧または交流電圧である。交流電圧の場合、その周波数は、１０ｋＨｚ以上３００ＭＨｚ以下（例えば、１３．５６ＭＨｚ）である。
【００４１】
ターゲット３２からスパッタリングされたスパッタリング粒子Ｓ１は、基板２１の成膜面２１ｄに到達する。これにより、成膜面２１ｄにスパッタリング粒子Ｓ１が堆積して、膜が形成される。
【００４２】
ガス供給源７０は、流量調整器７１及びガスノズル７２を有する。流量調整器７１及びガスノズル７２のそれぞれの数は、図示された数に限らない。なお、基板搬送機構２０と成膜源３０との間には、防着板１０ｐが設けられている。
【００４３】
次に、ターゲット機構３１について説明する。
【００４４】
図２（ａ）、（ｂ）は、分割型のターゲットを含むターゲット機構の概略的上面図である。
【００４５】
図２（ａ）に示すように、ターゲット機構３１は、ターゲット３２と、バッキングプレート３３と、磁気回路部３４とを有する。
【００４６】
ターゲット３２は、分割型のターゲットである。ターゲット３２は、ターゲット部３２１（第１ターゲット部）と、一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂ（第２ターゲット部）とを有する。一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂは、Ｘ軸方向（第１方向）において、ターゲット部３２１の両側に隣接する。ここで、Ｘ軸方向は、基板２１に平行であり、搬送方向Ｔに対して交差する方向（例えば、直交する方向）に対応する。
【００４７】
ターゲット部３２１のＸ−Ｙ軸平面における平面形状は、Ｘ軸方向を長手方向とし、Ｙ軸方向を短手方向とする長方形である。ターゲット部３２１のＸ軸方向における長さは、搬送方向Ｔにおける長さよりも長い。
【００４８】
ターゲット部３２２ａ、３２２ｂのＸ−Ｙ軸平面における平面形状は、Ｙ軸方向を長手方向とし、Ｘ軸方向を短手方向とする長方形である。但し、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂの角部Ｃは、面取りされている。ターゲット部３２２ａ、３２２ｂのＸ軸方向における長さは、搬送方向Ｔにおける長さよりも短い。
【００４９】
ターゲット部３２１及びターゲット部３２２ａ、３２２ｂのＸ軸方向における長さは、基板２１のＸ軸方向の幅に応じて適宜設定される。また、Ｚ軸方向（ターゲット３２から基板２１に向かう方向）におけるターゲット部３２１の厚みと、Ｚ軸方向におけるターゲット部３２２ａ、３２２ｂの厚みとは、同じ厚みに設定される。
【００５０】
バッキングプレート３３は、プレート部３３１と、一対のプレート部３３２ａ、３３２ｂとを有する。一対のプレート部３３２ａ、３３２ｂは、Ｘ軸方向において、プレート部３３１の両側に隣接する。プレート部３３１は、ターゲット部３２１を支持する。プレート部３３２ａは、ターゲット部３２２ａを支持する。プレート部３３２ｂは、ターゲット部３２２ｂを支持する。
【００５１】
プレート部３３１のＸ−Ｙ軸平面における平面形状は、Ｘ軸方向を長手方向とし、Ｙ軸方向を短手方向とする長方形である。プレート部３３１のＸ軸方向における長さは、搬送方向Ｔにおける長さよりも長い。また、プレート部３３１のサイズは、ターゲット部３２１のサイズに応じて適宜設定される。例えば、プレート部３３１の面積は、ターゲット部３２１の面積よりも大きく設定される。
【００５２】
プレート部３３２ａ、３３２ｂのＸ−Ｙ軸平面における平面形状は、Ｙ軸方向を長手方向とし、Ｘ軸方向を短手方向とする長方形である。プレート部３３２ａ、３３２ｂのＸ軸方向における長さは、搬送方向Ｔにおける長さよりも短い。プレート部３３２ａ、３３２ｂのサイズは、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂのサイズに応じて適宜設定される。例えば、プレート部３３２ａ、３３２ｂの面積は、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂの面積よりも大きく設定される。
【００５３】
磁気回路部３４は、基板２１とは反対側のターゲット３２の背面側に配置される。図２（ａ）、（ｂ）の例では、磁気回路部３４は、Ｚ軸方向においてバッキングプレート３３の下側（図面のバッキングプレート３３の奥）に位置している。磁気回路部３４は、Ｚ軸方向において、ターゲット３２の領域内に位置する。
【００５４】
磁気回路部３４は、磁気ユニット３４１（第１磁気ユニット）と、磁気ユニット３４２（第２磁気ユニット）とを有する。
【００５５】
磁気ユニット３４１は、ターゲット３２内においてターゲット部３２１の長手方向、すなわち、Ｘ軸方向に延在するとともに、ターゲット３２の背面に向かってＳ極（第１極）が臨んでいる。磁気ユニット３４１では、例えば、複数のブロック状磁石（不図示）がＸ軸方向に並んでいる。
【００５６】
磁気ユニット３４２は、ターゲット３２内において磁気ユニット３４１を囲むとともに、ターゲット３２の背面に向かってＳ極とは反対のＮ極（第２極）が臨んでいる。磁気ユニット３４２では、例えば、複数のブロック状磁石（不図示）が磁気ユニット３４１を囲むように並んでいる。
【００５７】
Ｚ軸方向においては、磁気ユニット３４１の両端部３４１ｅと、この両端３４１ｅが対向する磁気ユニット３４２との間の隙間部３４ｓが一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂと重なる。例えば、Ｚ軸方向において、一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂの中心部が隙間部３４ｓに重なる。ターゲット機構３１は、磁気ユニット３４１の両端部３４１ｅと、基板２１との間に、一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂが位置するように構成されている。
【００５８】
図２（ｂ）には、ターゲット３２の揺動方向が示されている。ターゲット３２の中、ターゲット部３２１は、揺動幅Ｍ１１（第１揺動幅）で搬送方向Ｔに沿って揺動する。また、一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂは、揺動幅Ｍ１１よりも広い揺動幅Ｍ１２（第２揺動幅）で、搬送方向Ｔに沿って揺動する。
【００５９】
ターゲット３２を揺動することで、使用済みのターゲット３２に発生するエロージョンが局部的にターゲット３２に形成されにくく、ターゲット３２が全体的に彫り下げられていくことになる。なお、磁気回路部３４は、真空室１１内で固定され、揺動はしない。
【００６０】
図２（ｂ）には、磁気回路部３４によってプラズマが拘束されて形成される高密度プラズマ領域３４５がグレー色で示されている。高密度プラズマ領域３４５は、２つの領域がＸ軸方向に平行に延びたストレート領域３４５ｓと、ストレート領域３４５ｓの端をＵ字状に折り返す２つのコーナ領域３４５ｃとにより構成される。このような高密度プラズマ領域３４５は、ターゲット３２の表面に形成される。
【００６１】
基板２１を搬送しながら基板２１の成膜面２１ｄに均一な厚みの膜を形成するには、基板２１の幅方向を長手方向とし、搬送方向Ｔを短手方向とするターゲット３２を使用することが望ましい。また、このような長手方向と短手方向とを持つターゲット表面でのプラズマの拘束力を高めるためには、図２（ａ）に示すように、Ｓ極を中央磁場としてターゲット３２の長手方向に沿って配置し、Ｎ極を外周磁場としてＳ極の周りに配置することが望ましい。これにより、環状の磁場トンネルがターゲット表面に形成されて、プラズマ中の電子がループ磁場に拘束される。
【００６２】
仮に、ターゲット３２が分割型のターゲットでない場合に起こり得る現象を説明する。
【００６３】
図３（ａ）、（ｂ）は、非分割型のターゲット機構の概略的上面図である。
【００６４】
図３（ａ）に示すように、ターゲット３２５は、分割型でなく一体型のターゲットである。ターゲット３２５のＸ−Ｙ軸平面における平面形状は、Ｘ軸方向を長手方向とし、Ｙ軸方向を短手方向とする長方形である。磁気回路部３４の構成は、図２（ａ）に示す構成と同じである。
【００６５】
図３（ｂ）には、ターゲット３２５の揺動方向が示されている。ターゲット３２５は、揺動幅Ｍ１１で搬送方向Ｔに沿って、その全体が揺動する。ターゲット３２５を揺動することで、使用済みのターゲット３２５に発生するエロージョンが局部的にターゲット３２５に形成されにくくなる。
【００６６】
図４は、非分割型のターゲットが揺動する様子を示す概略的上面図である。
【００６７】
図４に示すように、ターゲット３２５は、磁気回路部３４が固定された状態で、搬送方向Ｔに沿って揺動幅Ｍ１１で揺動する。
【００６８】
例えば、図４の左には、ターゲット３２５が磁気回路部３４に対して最も左側に移動した状態が示され、図４の右には、ターゲット３２５が磁気回路部３４に対して最も右側に移動した状態が示されている。この左右に示す状態が交互に繰り返されることで、高密度プラズマ領域３４５がターゲット３２５の局所部分に晒されることが回避され、ターゲット３２５におけるエロージョン形成が緩和される。しかし、非分割型のターゲット３２５では、以下に示す現象が起こり得る。
【００６９】
例えば、非分割型のターゲット３２５を高密度プラズマ領域３４５のストレート領域３４５ｓ下を揺動するストレート部３２５ｓと、高密度プラズマ領域３４５のコーナ領域３４５ｃ下を揺動するコーナ部３２５ｃとに分けてみる。
【００７０】
ストレート部３２５ｓにおいては、Ｘ軸方向に延びる高密度プラズマ領域３４５のストレート領域３４５ｓに対して、ストレート部３２５ｓがＹ軸方向（搬送方向Ｔ）に沿って揺動する。このため、ストレート部３２５ｓの全域が高密度プラズマ領域３４５のストレート領域３４５ｓに満遍なく晒される。これにより、ストレート部３２５ｓにおけるターゲットの彫れ率（％）は、略均一になる。
【００７１】
ここで、「ターゲットの彫れ率」とは、任意の位置におけるターゲットの使用開始前の厚みをｔ０とし、その位置におけるターゲットの使用後の厚みをｔ１とした場合、（１−（ｔ０−ｔ１）／ｔ０）×１００（％）で定義される。
【００７２】
一方、コーナ部３２５ｃは、Ｕ字状の高密度プラズマ領域３４５のコーナ領域３４５ｃに対して、Ｙ軸方向に沿って揺動する。ここで、Ｕ字状のコーナ領域３４５ｃには、揺動方向と同じ方向に延びる領域３４５ｅが含まれている。このため、コーナ部３２５ｃの中心付近は、揺動の際、領域３４５ｅに接することになる。従って、コーナ部３２５ｃの中心付近の彫れ率は、ストレート部３２５ｓの彫れ率に比べて相対的に大きくなってしまう。このことを確認するために、ターゲット３２５の彫れ率の面内分布をシミュレーションにより求めた。
【００７３】
図５（ａ）、（ｂ）は、非分割型ターゲットの彫れ率の一例を示すマップ図である。
【００７４】
図５（ａ）、（ｂ）のグリッド部における縦横の寸法の単位は、ミリメートル（ｍｍ）である。このマップ図では、色が濃くなるほど、彫れ率（％）が高くなることを意味している。色の濃さと彫れ率との対応は、マップ図の左に示されている。
【００７５】
図５（ａ）には、ターゲット３２５において、Ｙ軸方向に沿った揺動幅Ｍ１１が５０ｍｍ（搬送方向と同方向に２５ｍｍ、搬送方向と逆方向に２５ｍｍ）のときの掘れ率が２次元状に示されている。ターゲット３２５のＹ軸方向における幅は、１４５ｍｍである。なお、ターゲット３２５は、Ｘ軸方向に対称であるため、その約半分については表示が略されている。
【００７６】
図５（ａ）に示すように、ターゲット３２５をＹ軸方向に沿って揺動させた場合には、ストレート部３２５ｓにおいて彫れ率が略均一になるものの、コーナ部３２５ｃには、彫れ率が得意的に高くなる部分が存在することが分かった。例えば、ストレート部３２５ｓにおける彫れ率は、４０％弱（３７％）であるのに対し、コーナ部３２５ｃの中心における彫れ率は、１００％になっている。
【００７７】
図５（ｂ）には、揺動幅Ｍ１１を５０ｍｍから６０ｍｍに広げた例が示されている。この場合、コーナ部３２５ｃの中心における彫れ率は、１００％から８９％に下がった。しかし、ストレート部３２５ｓにおける彫れ率の分布は、かえって不均一になることが分かった。例えば、ストレート部３２５ｓにおける中心部の彫れ率は、４８％であるのに対し、その両サイドの掘れ率は、３０％になることが分かった。
【００７８】
以上、説明したように、非分割型のターゲット３２５を用いた場合には、ターゲット３２５のコーナ部３２５ｃの中心部において局所的な彫れ率の低下が見られた。また、コーナ部３２５ｃ中心の局所的な彫れ率の低下を抑制するために、揺動幅Ｍ１１を調整すると、かえって、ストレート部３２５ｓの彫れ率分布が悪くなることが分かった。
【００７９】
これに対して、本実施形態のターゲット３２は、分割型のターゲットであり、ターゲット部３２１と、一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂとが独立して揺動する。
【００８０】
図６は、分割型のターゲットが揺動する様子の一例を示す概略的上面図である。
【００８１】
ターゲット３２は、真空室１１内で搬送方向Ｔに沿って２つ並べられるが、図６には、１つのターゲット３２が揺動する様子が示されている。真空室１１内で並べられたターゲット３２の揺動の位相は、同じであってもよく、ずれてもよい。
【００８２】
図６に示すように、ターゲット３２は、磁気回路部３４が固定された状態で、搬送方向Ｔに沿って揺動する。
【００８３】
例えば、図６の左には、ターゲット３２中のターゲット部３２１及びターゲット部３２２ａ、３２２ｂが磁気回路部３４に対して最も左側に移動した状態が示され、図６の右には、ターゲット部３２１及びターゲット部３２２ａ、３２２ｂが磁気回路部３４に対して最も右側に移動した状態が示されている。ここで、ターゲット部３２１は、揺動幅Ｍ１１で揺動し、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂは、揺動幅Ｍ１１とは異なる揺動幅Ｍ１２で揺動する。また、プレート部３３１は、ターゲット部３２１と、プレート部３３２ａは、ターゲット部３２２ａと、プレート部３３２ｂは、ターゲット部３２２ｂとともに揺動する。
【００８４】
この左右に示す状態が交互に繰り返されることで、高密度プラズマ領域３４５がターゲット３２の局所部分に晒されることが回避され、ターゲット３２におけるエロージョン形成が緩和される。
【００８５】
例えば、ターゲット部３２１においては、Ｘ軸方向に延びる高密度プラズマ領域３４５のストレート領域３４５ｓに対して、ターゲット部３２１がＹ軸方向（搬送方向Ｔ）に沿って揺動する。このため、ターゲット部３２１の全域が高密度プラズマ領域３４５のストレート領域３４５ｓに満遍なく晒される。これにより、ターゲット部３２１におけるターゲットの彫れ率（％）は、略均一になる。
【００８６】
さらに、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂは、Ｕ字状の高密度プラズマ領域３４５のコーナ領域３４５ｃに対して、Ｙ軸方向に沿って揺動する。Ｕ字状のコーナ領域３４５ｃには、揺動方向に延びる領域３４５ｅが含まれている。このため、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂのそれぞれの中心付近は、揺動の際、領域３４５ｅに接することになる。
【００８７】
しかし、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂの揺動幅Ｍ１２は、ターゲット部３２１の揺動幅Ｍ１１に比べて広い。従って、揺動の際、高密度プラズマ領域３４５のコーナ領域３４５ｃがターゲット部３２２ａ、３２２ｂに接する距離は、コーナ領域３４５ｃがターゲット３２５のコーナ部３２５ｃに接するときの距離よりも長くなる。
【００８８】
これにより、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂのそれぞれの中心付近に形成されるエロージョンは、ターゲット３２５のコーナ部３２５ｃの中心付近に形成されるエロージョンに比べて緩和される。この結果、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂのそれぞれにおける中心付近の彫れ率は、ターゲット部３２１の彫れ率に近似する。
【００８９】
本実施形態のターゲット３２の彫れ率の面内分布を以下に説明する。
【００９０】
図７は、分割型ターゲットの彫れ率の一例を示すマップ図である。
【００９１】
図７には、ターゲット３２において、ターゲット部３２１のＹ軸方向に沿った揺動幅Ｍ１１が５０ｍｍ、ターゲット部３２２ａのＹ軸方向に沿った揺動幅Ｍ１２が１４５ｍｍときの掘れ率が２次元状に示されている。ターゲット部３２１のＹ軸方向における幅は、１４５ｍｍである。ターゲット部３２２ａのＹ軸方向における幅は、２３０ｍｍである。なお、ターゲット３２のターゲット部３２２ｂ側の約半分については、その表示が略されている。
【００９２】
図７に示すように、ターゲット３２をＹ軸方向に沿って揺動させた場合には、ターゲット部３２１の彫れ率と、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂの彫れ率とが近似している。例えば、ターゲット部３２１における彫れ率は、４０％弱（３７％）であるのに対し、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂの中心及び中心付近における彫れ率は、４０％弱（３８％）になっている。
【００９３】
また、本実施形態では、成膜装置１０１を用いた成膜方法が提供される。
【００９４】
例えば、本実施形態では、基板２１が減圧状態を維持することが可能な真空室１１内に搬送される。
【００９５】
基板２１には、ターゲット３２を対向させる。例えば、ターゲット３２のスパッタリング面を基板２１に対向させる。ターゲット３２は、ターゲット部３２１と、一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂとを有する。ターゲット３２は、揺動幅Ｍ１１で基板２１の搬送方向Ｔに沿って揺動する。ターゲット部３２２ａ、３２２ｂは、基板２１に平行であり搬送方向Ｔに対して交差するＸ軸方向において、ターゲット部３２１の両側に隣接する。ターゲット部３２２ａ、３２２ｂは、揺動幅Ｍ１１よりも広い揺動幅Ｍ１２で搬送方向Ｔに沿って揺動する。
【００９６】
磁気回路部３４は、基板２１とは反対側のターゲット３２の背面側に配置される。磁気回路部３４は、磁気ユニット３４１及び磁気ユニット３４２を有する。磁気ユニット３４１は、Ｘ軸方向に延在するとともに、ターゲット３２の背面に向かってＮ極が臨む。磁気ユニット３４２は、磁気ユニット３４１を囲むとともに、ターゲット３２の背面に向かってＳ極が臨む。磁気ユニット３４１の両端部と、基板２１との間にターゲット部３２２ａ、３２２ｂが位置している。
【００９７】
揺動幅Ｍ１１、Ｍ１２で搬送方向Ｔに沿ってターゲット部３２１及びターゲット部３２２ａ、３２２ｂを揺動しながら、基板２１とターゲット３２との間にプラズマを発生させて、基板２１に膜が形成される。
【００９８】
図８は、分割型のターゲットが揺動する様子の別の一例を示す概略的上面図である。
【００９９】
ターゲット３２内において、ターゲット部３２１、ターゲット部３２２ａ、ターゲット部３２２ｂのそれぞれが揺動する位相は、同じである必要はなく、ずれてもよい。それぞれのターゲットが揺動する位相が同じであっても、ずれても、同じ効果が得られる。このような揺動方法も本実施形態に含まれる。
【０１００】
このように、本実施形態によれば、基板２１の搬送方向Ｔに沿って揺動幅Ｍ１１で揺動するターゲット部３２１と、ターゲット部３２１の両側に隣接し、揺動幅Ｍ１１よりも広い揺動幅Ｍ１２で揺動する一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂと用いて、マグネトロンスパッタリングにより成膜を行う。これにより、ターゲット部３２１の消耗量と、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂの消耗量とが略同じになり、ターゲット３２内の彫れ率がターゲット３２の全域において略同じになる。これにより、ターゲット３２の使用効率が大きく向上する。
【０１０１】
また、本実施形態によれば、真空室１１内における磁気回路部３４の位置が固定されているので、マグネトロンスッパタリングにおける磁場の揺らぎが抑制される。これにより、ターゲット３２を揺動しても、ターゲット３２と基板２１との間には、常時、安定したプラズマ（不動のプラズマ）が発生する。
【０１０２】
仮に、磁気回路部３４を搬送方向Ｔに沿って揺動すると、ターゲット３２と基板２１との間に発生するプラズマが搬送方向Ｔと同じ方向に移動したり、搬送方向Ｔと逆方向に移動したりする。すなわち、ターゲット３２が揺動するとともに、プラズマも揺動する。この場合、プラズマが搬送方向Ｔと同じ方向に移動するときの基板２１に付着するスッパタリング粒子Ｓ１の量と、プラズマが搬送方向Ｔと逆方向に移動するときの基板２１に付着するスッパタリング粒子Ｓ１の量とが異なるため、基板２１内における膜の膜厚に斑ができる可能性がある。
【０１０３】
本実施形態では、磁気回路部３４が真空室１１内で固定され、ターゲット３２と基板２１との間に、常時、安定したプラズマが発生するので、基板２１内における膜の膜厚は、均一になりやすくなる。
【０１０４】
なお、ターゲット部３２１、ターゲット部３２２ａ、ターゲット部３２２ｂのそれぞれの揺動位相が同じでもずれていても同じ効果が得られる理由は、上記の理由に基づく。このため、本実施形態のターゲット機構３１によれば、ターゲット部３２１、ターゲット部３２２ａ、ターゲット部３２２ｂを揺動する揺動機構の設計自由度が向上する。
【０１０５】
また、本実施形態によれば、ターゲット部３２１の消耗量と、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂの消耗量とが同じになることから、ターゲット部３２１の厚みと、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂの厚みとが同じ厚みとなるようにターゲット３２を設計できる。すなわち、部分的に厚みが異なるターゲット３２を製造する手間が省ける。
【０１０６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０…真空容器
１０ｐ…防着板
１０ｄ…排気口
１０ｗａ、１０ｗｂ…側壁
１１、１２、１３…真空室
１５、１６…バルブ
２０…基板搬送機構
２０ｆ…フレーム部
２０ｒ…ローラ回転機構
２１…基板
２１ｄ…成膜面
２２…キャリア
３０…成膜源
３１…スパッタリングターゲット機構（ターゲット機構）
３２…スパッタリングターゲット（ターゲット）
３２１、３２２、３２２ａ、３２２ｂ…ターゲット部
３２５…ターゲット
３２５ｃ…コーナ部
３２５ｓ…ストレート部
３３…バッキングプレート
３３１、３３２ａ、３３２ｂ…プレート部
３４…磁気回路部
３４１、３４２…磁気ユニット
３４１ｅ…両端部
３４５…高密度プラズマ領域
３４５ｃ…コーナ領域
３４５ｓ…ストレート領域
３４５ｅ…領域
３５Ｐ…電源
７０…ガス供給源
７１…流量調整器
７２…ガスノズル
１０１…成膜装置
Ｓ１…スパッタリング粒子
Ｍ１１、Ｍ１２…揺動幅
【図１】
2019196522.tif 000003
【図２】
2019196522.tif 000004
【図３】
2019196522.tif 000005
【図４】
2019196522.tif 000006
【図５】
2019196522.tif 000007
【図６】
2019196522.tif 000008
【図７】
2019196522.tif 000009
【図８】
2019196522.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月25日(2018.5.25)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、成膜装置、成膜方法、及びスパッタリングターゲット機構に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、マグネトロンスパッタリング法を利用した成膜において、エロージョンをさらに緩和することができる成膜装置、成膜方法、及びスパッタリングターゲット機構を提供することにある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
以上述べたように、本発明によれば、マグネトロンスパッタリング法を利用した成膜において、エロージョンをさらに緩和することができる成膜装置、成膜方法、及びスパッタリングターゲット機構が提供される。