特開 2023-144565 スパッタリングターゲット機構、成膜装置、及び成膜方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023144565

(43)【公開日】2023-10-11

(54)【発明の名称】スパッタリングターゲット機構、成膜装置、及び成膜方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/35 20060101AFI20231003BHJP

   C23C 14/34 20060101ALI20231003BHJP

【ＦＩ】

C23C14/35 B

C23C14/34 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022051610

(22)【出願日】2022-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】立川 晋輔

(72)【発明者】

【氏名】吉田 大介

(72)【発明者】

【氏名】織井 雄一

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 和彦

【テーマコード（参考）】

4K029

【Ｆターム（参考）】

4K029AA09

4K029AA24

4K029BA03

4K029DC03

4K029DC04

4K029DC05

4K029DC13

4K029DC16

4K029DC34

4K029DC40

4K029DC44

4K029DC45

(57)【要約】

【課題】基板面内における被膜の膜質のばらつきが抑制されるスパッタリングターゲット機構、成膜装置、及び成膜方法を提供する。
【解決手段】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場発生機構とを具備する。上記スパッタリングターゲットは、スパッタリング粒子を放出する第１主面と、上記第１主面とは反対側の第２主面とを含む。上記磁場発生機構は、上記第２主面に対向し、一軸方向に非接触に並設された複数の磁気回路部と、上記一軸方向に隣り合う少なくとも一組の磁気回路部の間と上記スパッタリングターゲットとの間の距離を変更することが可能な移動機構とを有する
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スパッタリング粒子を放出する第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面とを含むスパッタリングターゲットと、
前記第２主面に対向し、一軸方向に非接触に並設された複数の磁気回路部と、前記一軸方向に隣り合う少なくとも一組の磁気回路部の間と前記スパッタリングターゲットとの間の距離を変更することが可能な移動機構とを有する磁場発生機構と
を具備するスパッタリングターゲット機構。

【請求項2】

請求項１に記載されたスパッタリングターゲット機構であって、
前記磁場発生機構は、
前記一組の磁気回路部を連結し、前記一組の磁気回路部の間で屈曲する関節部を含む連結部と、
前記関節部の位置を移動させ、前記関節部と前記第２主面との間の距離を変更することが可能な移動機構と
を有するスパッタリングターゲット機構。

【請求項3】

請求項１または２に記載されたスパッタリングターゲット機構であって、
前記第２主面から前記磁場発生機構を見たときに、前記一軸方向に並設された前記複数の磁気回路部において、
前記一軸方向の両端に配置された一対の磁気回路部のそれぞれは、
第１極が前記第２主面に臨み、前記一軸方向に延在する第１磁石部と、
第１極と反対の第２極が前記第２主面に臨み、前記第１磁石部を囲み、前記一対の磁気回路部の間に配置された複数の磁気回路部の側において前記第１磁石部を開放した第２磁石部と
を含み、
前記一対の磁気回路部の間に配置された前記複数の磁気回路部のそれぞれは、
第１極が前記第２主面に臨み、前記一軸方向に延在する第３磁石部と、
第１極と反対の第２極が前記第２主面に臨み、前記一軸方向に延在し、前記第３磁石部の両側に配置された一対の第４磁石部と
を含むスパッタリングターゲット機構。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１つに記載されたスパッタリングターゲット機構であって、
前記スパッタリングターゲットは、前記第１主面が外周面、前記第２主面が内周面となった円筒状のスパッタリングターゲットであって、前記磁場発生機構の周りを回転可能に構成された
スパッタリングターゲット機構。

【請求項5】

スパッタリング粒子を放出する第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面とを含むスパッタリングターゲットと、前記第２主面に対向し、一軸方向に非接触に並設された複数の磁気回路部と、前記一軸方向に隣り合う少なくとも一組の磁気回路部の間と前記スパッタリングターゲットとの間の距離を変更することが可能な移動機構とを有する磁場発生機構とを有するスパッタリングターゲット機構と、
前記スパッタリングターゲット機構に対向し、前記スパッタリング粒子が堆積される基板を支持可能な基板支持機構と、
前記スパッタリングターゲット機構及び前記基板支持機構を収容する真空容器と
を具備する成膜装置。

【請求項6】

請求項５に記載された成膜装置であって、
前記一軸方向において、前記スパッタリングターゲット機構の両端は、前記基板から突出し、
前記基板に対向する位置に、少なくとも１個の前記磁気回路部が対向する
成膜装置。

【請求項7】

スパッタリング粒子を放出する第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面とを含むスパッタリングターゲットと、前記第２主面に対向し、一軸方向に非接触に並設された複数の磁気回路部と、前記一軸方向に隣り合う少なくとも一組の磁気回路部の間と前記スパッタリングターゲットとの間の距離を変更することが可能な移動機構とを有する磁場発生機構とを有するスパッタリングターゲット機構を基板に対向させ、
前記スパッタリング粒子を前記基板に堆積して、前記基板に前記スパッタリング粒子を含む被膜を形成する成膜方法。

【請求項8】

請求項７に記載された成膜方法であって、
前記基板に前記被膜を形成した後、前記基板における前記被膜の膜質のばらつきを求め、
前記基板に前記被膜を次回形成するときに、前記複数の関節部の中、少なくともいずれかの関節部と前記第２主面との間の距離を変更して前記基板に前記被膜を形成する成膜方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スパッタリングターゲット機構、成膜装置、及び成膜方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スパッタリング成膜の１つにスパッタリングターゲットの背後に磁石を配置して成膜を行うマグネトロンスパッタリング法がある。このような成膜方法の中に、スパッタリングターゲットの表面に漏洩する磁場の強度を部分的に強くしたり、あるいは逆に弱くしたりして、基板に形成される被膜の膜質（例えば、膜厚）の均一化を図る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－１１５８４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、スパッタリング成膜が長時間続けられ、スパッタリングターゲットが長時間消費されると、スパッタリングターゲットの背後に配置した磁石とスパッタリングターゲットとの間の距離が変わってしまう。これにより、スパッタリングターゲット表面の磁場強度も経時的に変化してしまう。

【0005】

この磁場強度の経時的な変化とともにスパッタリングターゲット表面におけるプラズマ状態が経時的に変わり、成膜時間経過とともに基板面内における被膜の膜質のばらつきが大きくになる場合がある。特に基板が大型になるほど、このばらつきは、より顕著になる。

【0006】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、長時間にわたりスパッタリング成膜を実行しても、基板面内における被膜の膜質のばらつきが抑制されるスパッタリングターゲット機構、成膜装置、及び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】

【0007】

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場発生機構とを具備する。
上記スパッタリングターゲットは、スパッタリング粒子を放出する第１主面と、上記第１主面とは反対側の第２主面とを含む。
上記磁場発生機構は、上記第２主面に対向し、一軸方向に非接触に並設された複数の磁気回路部と、上記一軸方向に隣り合う少なくとも一組の磁気回路部の間と上記スパッタリングターゲットとの間の距離を変更することが可能な移動機構とを有する。

【0008】

このようなスパッタリングターゲット機構を用いれば、長時間にわたりスパッタリング成膜を実行しても、基板面内における被膜の膜質のばらつきが抑制される。

【0009】

上記スパッタリングターゲット機構においては、上記磁場発生機構は、上記一組の磁気回路部を連結し、上記一組の磁気回路部の間で屈曲する関節部を含む連結部と、上記関節部の位置を移動させ、上記関節部と上記第２主面との間の距離を変更することが可能な移動機構とを有してもよい。

【0010】

このようなスパッタリングターゲット機構を用いれば、上記の移動機構が設けられることで、長時間にわたりスパッタリング成膜を実行しても、基板面内における被膜の膜質のばらつきが抑制される。

【0011】

上記スパッタリングターゲット機構においては、上記第２主面から上記磁場発生機構を見たときに、上記一軸方向に並設された上記複数の磁気回路部において、上記一軸方向の両端に配置された一対の磁気回路部のそれぞれは、第１極が上記第２主面に臨み、上記一軸方向に延在する第１磁石部と、第１極と反対の第２極が上記第２主面に臨み、上記第１磁石部を囲み、上記一対の磁気回路部の間に配置された複数の磁気回路部の側において上記第１磁石部を開放した第２磁石部とを含んでもよい。
上記一対の磁気回路部の間に配置された上記複数の磁気回路部のそれぞれは、第１極が上記第２主面に臨み、上記一軸方向に延在する第３磁石部と、第１極と反対の第２極が上記第２主面に臨み、上記一軸方向に延在し、上記第３磁石部の両側に配置された一対の第４磁石部とを含んでもよい。

【0012】

このようなスパッタリングターゲット機構を用いれば、長時間にわたりスパッタリング成膜を実行しても、上記の磁石部によって、基板面内における被膜の膜質のばらつきが抑制される。

【0013】

上記スパッタリングターゲット機構においては、上記スパッタリングターゲットは、上記第１主面が外周面、上記第２主面が内周面となった円筒状のスパッタリングターゲットであって、上記磁場発生機構の周りを回転可能に構成されてもよい。

【0014】

このようなスパッタリングターゲット機構を用いれば、長時間にわたりスパッタリング成膜を実行しても、上記の円筒状のスパッタリングターゲットによって、基板面内における被膜の膜質のばらつきが抑制される。

【0015】

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、上記スパッタリングターゲット機構と、上記スパッタリングターゲット機構に対向し、上記スパッタリング粒子が堆積される基板を支持可能な基板支持機構と、上記スパッタリングターゲット機構及び上記基板支持機構を収容する真空容器とを具備する。

【0016】

このような成膜装置であれば、長時間にわたりスパッタリング成膜を実行しても、基板面内における被膜の膜質のばらつきが抑制される。

【0017】

上記成膜装置においては、上記一軸方向において、上記スパッタリングターゲット機構の両端は、上記基板から突出し、上記基板に対向する位置に、少なくとも１個の上記磁気回路部が対向してもよい。

【0018】

このような成膜装置であれば、長時間にわたりスパッタリング成膜を実行しても、基板面内における被膜の膜質のばらつきが抑制される。

【0019】

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は、上記スパッタリングターゲット機構を基板に対向させ、上記スパッタリング粒子を上記基板に堆積して、上記基板に上記スパッタリング粒子を含む被膜が形成される。

【0020】

このような成膜方法であれば、長時間にわたりスパッタリング成膜を実行しても、基板面内における被膜の膜質のばらつきが抑制される。

【0021】

上記成膜方法においては、上記基板に上記被膜を形成した後、上記基板における上記被膜の膜質のばらつきを求め、上記基板に上記被膜を次回形成するときに、上記複数の関節部の中、少なくともいずれかの関節部と上記第２主面との間の距離を変更して、上記膜質のばらつきを抑制して上記基板に上記被膜を形成してもよい。

【0022】

このような成膜方法であれば、長時間にわたりスパッタリング成膜を実行しても、基板面内における被膜の膜質のばらつきが抑制される。

【発明の効果】

【0023】

以上述べたように、本発明によれば、長時間にわたりスパッタリング成膜を実行しても、基板面内における被膜の膜質のばらつきが抑制されるスパッタリングターゲット機構、成膜装置、及び成膜方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本実施形態のスパッタリングターゲット機構を示す模式的断面図である。

【図2】図（ａ）、（ｂ）は、磁気回路部に含まれる磁石の配列を示す模式的平面図であり、図（ｃ）は、その配列を示す模式的斜視図である。

【図3】本実施形態の成膜装置を示す模式的断面図である。

【図4】磁場発生機構の動作を示す模式的断面図である。

【図5】磁場発生機構の動作を示す模式的断面図である。

【図6】膜質のばらつきを抑制する例を説明するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

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す場合があり、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。また、以下に示す数値は例示であり、この例に限らない。

【0026】

図１は、本実施形態のスパッタリングターゲット機構を示す模式的断面図である。図１には、スパッタリングターゲット機構１（以下、ターゲット機構１とする）と、基板９０とが示されている。基板９０と、ターゲット機構１とは互いに対向する。基板９０には、ターゲット機構１から放出されるスパッタリング粒子が堆積される。

【0027】

ターゲット機構１は、スパッタリングターゲット２０（以下、ターゲット２０とする。）と、磁場発生機構３０とを具備する。ターゲット機構１は、減圧雰囲気で基板９０にスパッタリング成膜を行う際のカソード電極として用いられる。

【0028】

ターゲット２０は、層状に形成されたスパッタリング材２１と、スパッタリング材２１を支持する金属製の基材２２（バッキングプレート）とを有する。ターゲット２０は、放電プラズマによってスパッタリング粒子を放出するスパッタリング面（第１主面）２０１と、スパッタリング面２０１とは反対側の裏面（第２主面）とを含む。基板９０には、スパッタリング面２０１が対向する。ターゲット２０の長さは、Ｘ軸方向において、基板９０の長さよりも長く構成され、ターゲット２０の両端が基板９０から突き出る。

【0029】

なお、スパッタリング材２１は、例えば、アルミニウム、タンタル、チタン、モリブデン、ガリウム、銅、ニッケル、クロム、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、銅ニッケル合金（ＣｕＮｉ）等の金属、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化ニオブ、ＩＧＺＯ（インジウム、ガリウム、亜鉛、及び酸素を含む酸化物）、ＩＺＯ（インジウム、亜鉛、及び酸素を含む酸化物）等の酸化物、シリコン等の半導体の少なくとも１つを含む。また、スパッタリング材２１と基材２２とが同じ材料で構成されている場合（例えば、アルミニウム）、ターゲット２０は、スパッタリング材２１と基材２２とが一体となった筒体で構成されてもよい。

【0030】

磁場発生機構３０は、ターゲット２０の裏面２０２に対向する。磁場発生機構３０は、複数の磁気回路部３１１～３１９と、複数の連結部３２１～３２８と、複数の移動機構３３１～３３８と、複数の支持部３４１～３４７とを有する。移動機構３３１～３３８と、支持部３４１～３４７とは、図示しない基体に固定されている。磁気回路部３１１～３１９の中、基板９０に対向する位置（図１において基板９０が磁場発生機構３０に投影された範囲の位置）には、少なくとも１個の磁気回路部が対向する。例えば、図１では、磁気回路部３１１～３１９の中、基板９０に対向する位置に３個の磁気回路部３１４、３１５、３１６が対向した例が示されている。例示された、磁気回路部、連結部、及び支持部のそれぞれの数は、一例であり図示された数に限らない。また、基板９０に対向する磁気回路部の数は、一例であり図示された数に限らない。例えば、磁気回路部３１１～３１３は、一体となって構成されてもよく、磁気回路部３１７～３１９は、一体となって構成されてもよい。すなわち、基材２２に対向する位置には、少なくとも３つの磁気回路部が配置され、この場合、両端に配置された２つの磁気回路部と、この両端に配置された２つの磁気回路部の間に少なくとも１個の磁気回路部が配置される。

【0031】

磁気回路部３１１～３１９は、一軸方向に所定のクリアランスを隔てて非接触に並設される。磁気回路部３１１～３１９は、ターゲット２０の裏面２０２に対向する。本実施形態では、一軸方向をＸ軸方向とする。また、Ｘ軸方向に直交する方向をＹ軸方向またはＺ軸方向とする。Ｚ軸方向は、磁場発生機構３０がターゲット２０に向かう方向である。また、Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向である。

【0032】

連結部は、Ｘ軸方向に隣り合う少なくとも一組の磁気回路部を連結する。例えば、連結部３２１は、磁気回路部３１１、３１２を連結する。連結部３２２は、磁気回路部３１２、３１３を連結する。連結部３２３は、磁気回路部３１３、３１４を連結する。連結部３２４は、磁気回路部３１４、３１５を連結する。連結部３２５は、磁気回路部３１５、３１６を連結する。連結部３２６は、磁気回路部３１６、３１７を連結する。連結部３２７は、磁気回路部３１７、３１８を連結する。連結部３２８は、磁気回路部３１８、３１９を連結する。

【0033】

また、連結部３２１～３２８のそれぞれは、Ｘ軸方向に並ぶ一組の磁気回路部の間で屈曲する関節部を含む。例えば、連結部３２１は、磁気回路部３１１、３１２の間で屈曲する関節部３２１ｊを含む。連結部３２２は、磁気回路部３１２、３１３の間で屈曲する関節部３２２ｊを含む。連結部３２３は、磁気回路部３１３、３１４の間で屈曲する関節部３２３ｊを含む。連結部３２４は、磁気回路部３１４、３１５の間で屈曲する関節部３２４ｊを含む。連結部３２５は、磁気回路部３１５、３１６の間で屈曲する関節部３２５ｊを含む。連結部３２６は、磁気回路部３１６、３１７の間で屈曲する関節部３２６ｊを含む。連結部３２７は、磁気回路部３１７、３１８の間で屈曲する関節部３２７ｊを含む。連結部３２８は、磁気回路部３１８、３１９の間で屈曲する関節部３２８ｊを含む。

【0034】

磁場発生機構３０に設けられた移動機構は、Ｘ軸方向に隣り合う少なくとも一組の磁気回路部の間とターゲット２０との間の距離を変更することできる。例えば、移動機構３３１～３３８のそれぞれは、それぞれの関節部の位置を独立して移動させ、関節部とターゲット２０の裏面２０２との間の距離を変更することができる。移動機構３３１～３３８のそれぞれは、サーボモータ、ステッピングモータ、位置検出センサを有する。

【0035】

例えば、移動機構３３１は、関節部３２１ｊの位置を移動させ、関節部３２１ｊと裏面２０２との間の距離を変更する。移動機構３３２は、関節部３２２ｊの位置を移動させ、関節部３２２ｊと裏面２０２との間の距離を変更する。移動機構３３３は、関節部３２３ｊの位置を移動させ、関節部３２３ｊと裏面２０２との間の距離を変更する。移動機構３３４は、関節部３２４ｊの位置を移動させ、関節部３２４ｊと裏面２０２との間の距離を変更する。移動機構３３５は、関節部３２５ｊの位置を移動させ、関節部３２５ｊと裏面２０２との間の距離を変更する。移動機構３３６は、関節部３２６ｊの位置を移動させ、関節部３２６ｊと裏面２０２との間の距離を変更する。移動機構３３７は、関節部３２７ｊの位置を移動させ、関節部３２７ｊと裏面２０２との間の距離を変更する。移動機構３３８は、関節部３２８ｊの位置を移動させ、関節部３２８ｊと裏面２０２との間の距離を変更する。

【0036】

図２（ａ）、（ｂ）は、磁気回路部に含まれる磁石の配列を示す模式的平面図であり、図２（ｃ）は、その配列を示す模式的斜視図である。また、図２（ａ）には、ターゲット２０の裏面２０２から磁気回路部３１１、３１９のいずれか１つを見たときの様子と、磁気回路部３１１、３１９のいずれか１つをＹ－Ｚ軸平面において切断したときの様子が示されている（Ａ－Ａ切断面）。図２（ｂ）には、ターゲット２０の裏面２０２から磁気回路部３１２～３１８のいずれか１つを見たときの様子と、磁気回路部３１２～３１８のいずれか１つをＹ－Ｚ軸平面において切断したときの様子が示されている（Ｂ－Ｂ切断面）。

【0037】

図２（ａ）、（ｂ）のそれぞれの断面図において、磁石部３１、３２と、磁石部３３、３４とが円弧状に配置されているのは、ターゲット２０が円筒状のロータリターゲットである場合を想定したことによる。ここで、磁石部３１～３４のそれぞれがターゲット２０に対向する側を磁石部３１～３４の表側、磁石部３１～３４のそれぞれがターゲット２０に対向しない側を磁石部３１～３４の裏側とすると、磁石部３１～３４の裏側には、図示しないヨーク板が配置される。磁石部３１～３４は、図示しないヨーク板に裏側から支持される。磁石部３１～３４の裏側においては、磁石部３１～３４が放つ磁力線がヨーク板に吸収され、ループ磁場が形成されない。なお、ターゲット２０は、円筒状のロータリターゲットにかぎらず、プレーナ型ターゲットでもよい。

【0038】

磁気回路部３１１、３１９においては、図２（ａ）に示すように、Ｘ軸方向に延在する磁石部３１（第１磁石部）と、磁石部３１を囲み、Ｕ字状に構成された磁石部３２（第２磁石部）とが設けられている。磁石部３２においては、破線ａで囲まれた側において磁石部３１を開放する。この破線ａで囲まれた側は、磁気回路部３１２～３１８が位置する側に対応する。

【0039】

例えば、ターゲット２０の裏面２０２に向かって、磁石部３１では、Ｓ極（第１極）が表面に露出し、磁石部３２では、Ｓ極と反対のＮ極（第２極）が表面に露出される。例えば、磁石部３１では、Ｓ極がターゲット２０の裏面２０２に臨み、磁石部３２では、Ｎ極がターゲット２０の裏面２０２に臨む。

【0040】

磁気回路部３１１と、磁気回路部３１９とではＸ軸方向における向きが逆になっている。すなわち、磁気回路部３１１において破線ａで囲まれた側と、磁気回路部３１９において破線ａで囲まれた側とは、互いに対向する。

【0041】

また、磁気回路部３１２～３１８においては、図２（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に延在する磁石部３３（第３磁石部）と、Ｘ軸方向に延在し、磁石部３３の両側に配置された一対の磁石部３４（第４磁石部）とを含む。例えば、ターゲット２０の裏面２０２に向かって、磁石部３３においては、Ｓ極が表面に露出し、磁石部３４においては、Ｎ極が表面に露出する。すなわち、磁石部３３においては、Ｓ極がターゲット２０の裏面２０２に臨み、磁石部３４においては、Ｎ極がターゲット２０の裏面２０２に臨む。

【0042】

磁石部３１～３４のそれぞれは、例えば、同じ材質に構成された永久磁石である。磁石部３１～３４のそれぞれは、一体的に構成されてもよく、所々で分割されてもよい。

【0043】

磁石部３１、３２においては、Ｓ極を囲む任意の箇所のＮ極から磁力線が発せられ、その磁力線が途中でループを描き、そのＮ極に近接するＳ極にまで磁力線が走ることになる（図２（ｃ））。同様に、磁石部３３、３４においても、Ｓ極を囲む任意の箇所のＮ極から磁力線が発せられ、その磁力線が途中でループを描き、そのＮ極に近接するＳ極にまで磁力線が走る。これにより、ターゲット２０の側では、ループ状の磁場３０ｇが形成される。この磁場３０ｇは、ターゲット２０を突き抜け、ターゲット２０のスパッタリング面２０１付近にまで漏洩する。なお、磁場３０ｇで示される実線の位置は、磁場強度が最大となる位置を示す。

【0044】

図３は、本実施形態の成膜装置を示す模式的断面図である。

【0045】

成膜装置２は、例えば、マグネトロンスパッタリング装置であって、ターゲット機構１と、基板支持機構９１と、真空容器１０と、制御装置４０を具備する。このほか成膜装置２には、図示しない防着板、排気機構、真空計、ガス供給機構、及びＤＣ、ＡＣ、バイポーラ等の電源等が付設される。ターゲット機構１、基板９０、及び基板支持機構９１は、真空容器１０に収容される。

【0046】

成膜装置２においては、ターゲット機構１が真空容器１０内に少なくとも１つ設けられる。一例として、図３では複数のターゲット機構１が基板９０に沿って配置されている。ターゲット機構１は、成膜装置２の成膜源である。

【0047】

成膜装置２においては、基板９０及びターゲット群のそれぞれの位置が固定された状態で成膜が実行されてもよく、基板９０及びターゲット群のどちらか一方がＹ軸方向に移動しながら成膜が実行されてもよい。また、成膜装置２は、枚葉式でもよく、インライン装置の一部でもよい。

【0048】

ターゲット２０は、スパッタリング面２０１が外周面、裏面２０２が内周面となった円筒状のターゲットである。ターゲット２０においては、図１に示すスパッタリング材２１と基材２２とは同心円状に配置される。磁場発生機構３０は、ターゲット２０の内部に配置される。一例として、ターゲット２０は、いわゆるロータリターゲットであって、中心軸２０ｃを中心に回転し、磁場発生機構３０の周りを回転可能に構成される。

【0049】

基板支持機構９１は、基板９０を支持する。基板９０は、平面形状が矩形であり、例えば、Ｘ軸方向が１８００ｍｍ～３０００ｍｍ、Ｙ軸方向が１５００ｍｍ～３４００ｍｍのガラス基板を含む。また、基板９０は、板状に限らず、ロール状に巻回することが可能なフレキシブル基板でもよい。この場合、基板支持機構９１に代えて、ロール・トゥ・ロール式の基板搬送機構が成膜装置２に設置される。

【0050】

制御装置４０は、ターゲット２０の回転、移動機構３３１～３３８の制御、ターゲット２０への電力供給、真空容器１０へのガス供給、真空容器１０の排気等を自動的に制御する。

【0051】

成膜装置２において、真空容器１０内に放電ガスが導入され、ターゲット２０に放電電圧が印加されると、ターゲット２０のスパッタリング面２０１の表面近傍で放電ガスが電離し、スパッタリング面２０１の表面近傍にプラズマが発生する。スパッタリング面２０１から放出されるスパッタリング粒子は、基板９０に到達する。これにより、基板９０には、スパッタリング粒子を含む被膜が形成される。

【0052】

なお、成膜装置２の上下方向（床・天井方向）においては、複数のターゲット機構１の群（以下、ターゲット群）から基板９０に向かう方向（Ｚ軸方向）を上下方向としてもよく、ターゲット群が並んだ方向（Ｙ軸方向）を上下方向としてもよく、任意のターゲット機構１が延在する方向（Ｘ軸方向）を上下方向としてもよい。

【0053】

図４（ａ）、（ｂ）は、磁場発生機構の動作を示す模式的断面図である。図４（ａ）、（ｂ）には、磁場発生機構３０として、磁気回路部３１２、３１３、連結部３２２、関節部３２２ｊ、移動機構３３２、支持部３４１、３４２が例示されている。図４（ａ）、（ｂ）に例示される磁気回路部の動作は、磁気回路部３１２、３１３以外の隣り合う他の組の磁気回路部にも適用される。

【0054】

図４（ａ）に示すように、連結部３２２は、リンク部３２２ａとリンク部３２２ｂとを有する。リンク部３２２ａとリンク部３２２ｂとは、関節部３２２ｊを支点として回転することができる。すなわち、連結部３２２は、ヒンジ機構を有する。また、支持部３４１は、支持部材３４１ａと、ガイド孔３４１ｂと、支持部材３４１ｃと、関節部３４１ｊを有する。また、支持部３４２は、支持部材３４２ａと、ガイド孔３４２ｂと、支持部材３４２ｃと、関節部３４２ｊを有する。

【0055】

例えば、移動機構３３２のロッド部３３２ａが関節部３２２ｊをターゲット２０に向かって押し出すと、連結部３２２のリンク部３２２ａとリンク部３２２ｂとが関節部３２２ｊを支点として交差するように連結部３２２が屈曲する。例えば、ロッド部３３２ａが関節部３２２ｊをターゲット２０に向かって押し出した後は、磁気回路部３１２と磁気回路部３１３との間隔がターゲット２０に向かうほど広がる。

【0056】

これにより、リンク部３２２ａに接合された磁気回路部３１２と、リンク部３２２ｂに接合された磁気回路部３１３とは、関節部３２２ｊを支点として互いに交差するように折り曲がる。

【0057】

逆に、図４（ｂ）に示すように、ロッド部３３２ａが関節部３２２ｊをターゲット２０から離れるように引っぱると、連結部３２２のリンク部３２２ａとリンク部３２２ｂとが関節部３２２ｊを支点として、図４（ａ）の状態とは反対側に連結部３２２が屈曲する。例えば、磁気回路部３１２と磁気回路部３１３との間隔は、ターゲット２０に向かうほど狭くなっている。

【0058】

これにより、リンク部３２２ａに接合された磁気回路部３１２と、リンク部３２２ｂに接合された磁気回路部３１３とは、関節部３２２ｊを支点として図４（ａ）の状態とは反対側に折り曲がる。

【0059】

なお、支持部３４１においては、磁気回路部３１２に接合された支持部材３４１ａに磁気回路部３１２の厚み方向に延在するガイド孔３４１ｂが設けられている。ガイド孔３４１ｂには、支持部３４１の関節部３４１ｊが貫通している。これにより、支持部材３４１ａは、関節部３４１ｊを支点として回転でき、支持部材３４１ａと支持部材３４１ｃとが関節部３４１ｊを支点として屈曲する。また、支持部材３４１ａは、ガイド孔３４１ｂが延在する方向に移動できる。

【0060】

また、支持部３４２においては、磁気回路部３１３に接合された支持部材３４２ａに磁気回路部３１３の厚み方向に延在するガイド孔３４２ｂが設けられている。ガイド孔３４２ｂには、支持部３４２の関節部３４２ｊが貫通している。これにより、支持部材３４２ａは、関節部３４２ｊを支点として回転でき、支持部材３４２ａと支持部材３４２ｃとが関節部３４２ｊを支点として屈曲する。また、支持部材３４２ａは、ガイド孔３４２ｂが延在する方向に移動できる。

【0061】

なお、図４（ａ）、（ｂ）に示されるＴＭｎは、磁気回路部３１１～３１９のそれぞれがターゲット２０の裏面２０２に対して平行に配置されたときの磁気回路部３１１～３１９のそれぞれとターゲット２０のスパッタリング面２０１（使用開始前の初期のスパッタリング面２０１）との間の距離をＬ_０（ｍｍ）（例えば、Ｌ_０（ｍｍ）は、基準値であって６ｍｍ～４０ｍｍに設定される。）としたとき、Ｌ_０（ｍｍ）を基準として、Ｌ_０（ｍｍ）に対して関節部３２２ｊを移動させた距離分を足したり、あるいは引いたりした距離を意味する。このＴＭｎについては後述する。なお、ＴＭｎは、上記の定義に限らず、裏面２０２と関節部３２２ｊとの間の距離で定義してもよい。

【0062】

図５（ａ）～図５（ｃ）は、磁場発生機構の動作を示す模式的断面図である。図５（ａ）～図５（ｃ）には、磁場発生機構３０として、磁気回路部３１２～３１９の全てが例示されている。ここで、破線は、磁気回路部３１２～３１９のそれぞれによって形成されるループ状磁場３０ｇの位置（磁場が最大となる位置）を想定したものである。磁気回路部３１１～３１９のそれぞれから発せられる磁場３０ｇは、ターゲット２０の裏面２０２からスパッタリング面２０１にまで漏洩する。

【0063】

磁場発生機構３０に図４（ａ）、（ｂ）に例示する機能が備われば、ターゲット２０に対して磁気回路部３１１～３１９の群の全体が凸状に対向する構成を形成することができ（図５（ａ））、あるいは、ターゲット２０に対して全体が凹状に反った構成を形成することができ（図５（ｂ））、あるいは、波状の構成を形成することができる（図５（ｃ））。

【0064】

これにより、ターゲット２０のスパッタリング面２０１に漏洩する磁場を磁気回路部３１１～３１９のそれぞれの場所に応じてスパッタリング面２０１に近づけたり、あるいは、遠ざけたりすることができる。

【0065】

例えば、図５（ａ）に示す状態では、磁場３０ｇの位置がターゲット２０の中央部ではスパッタリング面２０１から漏洩するものの、ターゲット２０の両端部では、磁場３０ｇの位置がスパッタリング面２０１から漏洩していない。このため、スパッタリング面２０１近傍では、ターゲット２０の中央部よりも、ターゲット２０の両端部のほうが低磁束密度となり、ターゲット２０の中央部付近のプラズマ密度よりも、ターゲット２０の両端部付近のプラズマ密度ほうが低密度になる。この結果、ターゲット２０の中央部から放出されるスパッタリング粒子の放出量がターゲット２０の両端部から放出されるスパッタリング粒子の放出量よりも大きくなる。

【0066】

一方、図５（ｂ）に示す状態では、磁場３０ｇの位置がターゲット２０の両端部ではスパッタリング面２０１から漏洩するものの、ターゲット２０の中央部では、磁場３０ｇの位置がスパッタリング面２０１から漏洩していない。このため、ターゲット２０の両端部よりも、ターゲット２０の中央部のほうが低磁束密度となり、ターゲット２０の両端部付近のプラズマ密度よりも、ターゲット２０の中央部付近のプラズマ密度ほうが低密度になる。この結果、ターゲット２０の両端部から放出されるスパッタリング粒子の放出量がターゲット２０の中央部から放出されるスパッタリング粒子の放出量よりも大きくなる。

【0067】

このように、磁気回路部３１１～３１９において隣接する磁気回路部の間に位置する関節部の位置をそれぞれ独立して調整することで、スパッタリング面２０１から放出されるスパッタリング粒子の放出量をスパッタリング面２０１の場所に応じて適宜調整することができる。

【0068】

換言すれば、ターゲット２０の消費量にターゲット２０の場所依存が生じ、磁場発生機構３０とスパッタリング面２０１との距離がスパッタリング面２０１の位置に応じて経時変化しても、隣接する磁気回路部の間の関節部の位置を調整することで、スパッタリング面２０１における磁場強度をスパッタリング面２０１の任意の場所において常に略同じとすることができる。

【0069】

これにより、ターゲット２０の消費量がターゲット２０の場所によって変わったとしても、隣接する磁気回路部の間の関節部の位置を調整することで、基板９０に形成される被膜の膜質（膜厚、シート抵抗等）のばらつきを所望のばらつき内に抑えることができる。

【0070】

また、本実施形態によれば、隣り合う磁気回路部が互いに階段状の段差を形成することなく隣り合う磁気回路部の中間部分が鈍角状に屈曲する。これにより、ターゲット２０のスパッタリング面２０１に漏洩する磁場は、隣り合う磁気回路部の中間において階段状の段差を形成することなく鈍角状に折り曲がる。この結果、隣り合う磁気回路部の間では、急峻な磁場の折れ曲がりがなくなり、隣り合う磁気回路部の間ではプラズマ放電が安定して持続する。さらに、隣り合う磁気回路部の間に位置するスパッタリング面２０１に局部的なエロージョンが形成されにくくなる。

【0071】

また、関節部３２１ｊ～３２８ｊの位置制御をオフラインでなく成膜装置２外からのオンラインで行えば、真空容器１０を開放することなくスパッタリング面２０１での磁場強度を調整できる。これにより、成膜装置２のダウンタイム（成膜装置２が停止してから復旧するまでの時間）が減少する。

【0072】

成膜装置２を用いて、基板９０に形成される被膜の膜質（膜厚、シート抵抗等）を所望のばらつき内に抑える例を以下に説明する。

【0073】

まず、スパッタリング粒子を基板９０に堆積して、基板９０にスパッタリング粒子を含む被膜が形成される。成膜条件の一例を以下に示す。

【0074】

ターゲット：アルミニウムロータリターゲット
放電電力：７．４ｋＷ／ｍ、ＤＣ放電
圧力：０．１Ｐａ（アルゴンガス）
基板：ガラス基板

【0075】

次いで、基板９０の面内における被膜の膜質のばらつきが求められる。膜質としては、被膜の膜厚または被膜のシート抵抗が採用される。

【0076】

この次の回に基板９０に被膜を形成するときには、Ｘ軸方向に並ぶ複数の関節部３２１ｊ～３２８ｊの中、少なくともいずれかの関節部とターゲット２０の裏面２０２との間の距離が変更されて、前回の膜質のばらつきが抑制される。膜質のばらつきを抑制した例を表１、図６に示す。膜質としてはシート抵抗を例示する。

【0077】

【表1】

【0078】

表１には、関節部３２１ｊ～３２８ｊのそれぞれを所定の位置に移動させた条件として、条件Ａ～条件Ｄが示されている。ここで、ＴＭ１は、Ｌ_０に対して関節部３２１ｊを移動させた距離分を足したり引いたりした距離を意味する。すなわち、関節部３２１ｊがターゲット２０に向かってＬ_１だけ近づけば、ＴＭ１は、Ｌ_０－Ｌ_１となり（－Ｌ_１は、マイナス値）、関節部３２１ｊがターゲット２０からＬ_１だけ離れれば、ＴＭ１は、Ｌ_０＋Ｌ_１となる（＋Ｌ_１は、プラス値）。同様の要領で、ＴＭ２は、Ｌ_０に対して関節部３２２ｊを移動させた距離分を足したり引いたりした距離を意味し、ＴＭ３は、Ｌ_０に対して関節部３２３ｊを移動させた距離分を足したり引いたりした距離を意味し、ＴＭ４は、Ｌ_０に対して関節部３２４ｊを移動させた距離分を足したり引いたりした距離を意味し、ＴＭ５は、Ｌ_０に対して関節部３２５ｊを移動させた距離分を足したり引いたりした距離を意味し、ＴＭ６は、Ｌ_０に対して関節部３２６ｊを移動させた距離分を足したり引いたりした距離を意味し、ＴＭ７は、Ｌ_０に対して関節部３２７ｊを移動させた距離分を足したり引いたりした距離を意味し、ＴＭ８は、Ｌ_０に対して関節部３２８ｊを移動させた距離分を足したり引いたりした距離を意味する。

【0079】

図６は、基板面内における被膜のシート抵抗のばらつきを示すグラフである。横軸は、基板９０の中央を０ｍｍとしたときのＸ軸方向における基板９０の位置（場所）である。縦軸は、シート抵抗Ｒ（Ω／ｓｑ．）を規格化した値である。図６には、グラフ外に磁気回路部３１１～３１９の位置関係が示されてる。基板９０としては、Ｘ軸方向の長さが２２００ｍｍの大型基板を用いている。また、図６に示す条件Ａ～Ｄのシート抵抗のばらつき（％）は、シート抵抗Ｒの（（最高値－最小値）／（最高値＋最小値））×１００％の式から算出した。シート抵抗のばらつきは、例えば、３％を目標値とする。

【0080】

図６に示すように、ＴＭ１～ＴＭ８を一律にＬ_０（ｍｍ）にした条件Ａでは、基板９０の中央部と両端部とでのシート抵抗の差が顕著になり、シート抵抗のばらつきが８．０％になった。条件Ａでは、基板９０の両端部よりも中央部でのシート抵抗が相対的に高くなった。

【0081】

この基板９０における中央部でのシート抵抗を低く抑えるために、条件Ｂでは、ＴＭ１、２及びＴＭ７、８は、Ｌ_０（ｍｍ）のままにし、ＴＭ３～ＴＭ６を＋Ｌ_１として＋２ｍｍにまで広げた。これにより、シート抵抗のばらつきが４．２％に抑えられた。

【0082】

さらに、中央部でのシート抵抗を低く抑えるために、条件Ｃでは、ＴＭ１、２及びＴＭ７、８は、Ｌ_０（ｍｍ）のままにし、ＴＭ３～ＴＭ６を＋Ｌ_１として＋４ｍｍにまで広げた。これにより、シート抵抗のばらつきが３．６％に抑えられた。

【0083】

さらに、条件Ｃでみられた中央部でのシート抵抗の落ち込みを戻すために、条件Ｃでは、ＴＭ１、２及びＴＭ７、８は、Ｌ_０（ｍｍ）、ＴＭ３、６は、＋Ｌ_１として＋４ｍｍのままにし、ＴＭ４、５を＋Ｌ_１として＋３ｍｍに戻した。こうすることにより、シート抵抗のばらつきが目標値（３％）以下の２．６％にまで抑えられた。

【0084】

このように、成膜装置２に設けられたターゲット機構１を用いることにより、大型の基板９０を用いた場合でも、磁場発生機構３０からターゲット２０のスパッタリング面２０１の表面に漏洩する磁場強度をスパッタリング面２０１の場所に応じて適宜調整することにより基板９０に形成される被膜の膜質が所望のばらつき内に抑えられた。

【0085】

上記の成膜方法をターゲット２０が消耗する場合に適用すれば、ターゲット２０の消費量にターゲット２０の場所依存が生じ、磁場発生機構３０とスパッタリング面２０１との距離がスパッタリング面２０１の位置に応じて経時変化しても、隣接する磁気回路部の間の関節部の位置を調整することで、スパッタリング面２０１における磁場強度をスパッタリング面２０１の任意の場所において常に略同じとすることができる。

【0086】

これにより、ターゲット２０の消費量がターゲット２０の場所によって変わったとしても、隣接する磁気回路部の間の関節部の位置を調整することで、基板９０に形成される被膜の膜質（膜厚、シート抵抗等）のばらつきを所望のばらつき内に抑えることができる。

【0087】

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】

【0088】

１…ターゲット機構（スパッタリングターゲット機構）
２…成膜装置
１０…真空容器
２０…ターゲット（スパッタリングターゲット）
２０ｃ…中心軸
２１…スパッタリング材
２２…基材
３０…磁場発生機構
３０ｇ…磁場
３１、３２、３３、３４…磁石部
４０…制御装置
９０…基板
９１…基板支持機構
２０１…スパッタリング面
２０２…裏面
３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７、３１８、３１９…磁気回路部
３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７、３２８…連結部
３２１ｊ、３２２ｊ、３２３ｊ、３２４ｊ、３２５ｊ、３２６ｊ、３２７ｊ、３２８ｊ、３４１ｊ、３４２ｊ…関節部
３２２ａ、３２２ｂ…リンク部
３３１、３３２、３３３、３３４、３３５、３３６、３３７、３３８…移動機構
３３２ａ…ロッド部
３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６、３４７…支持部
３４１ｂ、３４２ｂ…ガイド孔
３４１ａ、３４１ｃ、３４２ａ、３４２ｃ…支持部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】