(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】P2023157281
(43)【公開日】2023-10-26
(54)【発明の名称】制御装置、成膜装置、成膜方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
C23C 14/35 20060101AFI20231019BHJP
【ＦＩ】
C23C14/35 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022067084
(22)【出願日】2022-04-14
(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】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(72)【発明者】
【氏名】小沢 帆太郎
【テーマコード（参考）】
4K029
【Ｆターム（参考）】
4K029CA05
4K029DC41
4K029EA00
(57)【要約】
【課題】所望の成膜形状を容易に実現する。
【解決手段】スパッタリング装置で、ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードの制御装置５００であって、目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付ける入力部５１０と、複数の電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで目標パターンを表した近似パターンを生成する近似処理部５３０と、近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の電磁石を駆動させる制御部５６０と、を備える。
【選択図】図３
【解決手段】スパッタリング装置で、ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードの制御装置５００であって、目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付ける入力部５１０と、複数の電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで目標パターンを表した近似パターンを生成する近似処理部５３０と、近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の電磁石を駆動させる制御部５６０と、を備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードの制御装置であって、
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付ける入力部と、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成する近似処理部と、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる制御部と、
を備える制御装置。
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付ける入力部と、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成する近似処理部と、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる制御部と、
を備える制御装置。
【請求項2】
前記近似パターンを構成する複数の前記成膜形状それぞれについて、当該成膜形状を得るために複数の前記電磁石それぞれに供給すべき電流の物理量を決定する決定部を備え、
前記制御部は、前記物理量に従って、前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる、
請求項１に記載の制御装置。
前記制御部は、前記物理量に従って、前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項3】
前記決定部は、複数の前記電磁石に係る電流の物理量と当該物理量による制御で得られる成膜形状との組み合わせを含む学習用データセットを用いて、前記成膜形状を入力とし、前記物理量を出力とするようにパラメータが学習されたモデルである電流決定モデルを用いて、前記成膜形状から前記電流の物理量を決定する、
請求項２に記載の制御装置。
請求項２に記載の制御装置。
【請求項4】
前記学習用データセットに係る成膜形状は、前記スパッタリングカソードの物理モデルを用いたシミュレーションによって得られたものである、
請求項３に記載の制御装置。
請求項３に記載の制御装置。
【請求項5】
前記近似パターンは、複数の成膜形状と、各成膜形状の係数によって表され、
前記制御部は、前記近似パターンに係る成膜形状を前記係数に応じた時間で切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる、
請求項１に記載の制御装置。
前記制御部は、前記近似パターンに係る成膜形状を前記係数に応じた時間で切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項6】
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の制御装置と、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設けられた前記ターゲットを有し、前記ターゲットの前記スパッタ面と背向する側に配置されて前記ターゲットの前記スパッタ面側に漏洩磁場を作用させる複数の前記電磁石を備える前記スパッタリングカソードと、
前記真空チャンバ内に前記ターゲットに対向して配置され基板を支持する基板支持部と、
前記スパッタリングカソードにプラズマ形成電力を供給するプラズマ供給電源と、
前記真空チャンバ内のガス雰囲気を設定するガス雰囲気設定機構と、
を備える成膜装置。
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設けられた前記ターゲットを有し、前記ターゲットの前記スパッタ面と背向する側に配置されて前記ターゲットの前記スパッタ面側に漏洩磁場を作用させる複数の前記電磁石を備える前記スパッタリングカソードと、
前記真空チャンバ内に前記ターゲットに対向して配置され基板を支持する基板支持部と、
前記スパッタリングカソードにプラズマ形成電力を供給するプラズマ供給電源と、
前記真空チャンバ内のガス雰囲気を設定するガス雰囲気設定機構と、
を備える成膜装置。
【請求項7】
前記制御装置が、複数の前記電磁石により、前記ターゲットに対して回転する回転磁場か、前記ターゲットに対して往復する揺動磁場を形成するように前記スパッタリングカソードを制御する、
請求項６に記載の成膜装置。
請求項６に記載の成膜装置。
【請求項8】
ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードを用いた成膜方法であって、
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付けるステップと、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成するステップと、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させるステップと、
を備える成膜方法。
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付けるステップと、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成するステップと、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させるステップと、
を備える成膜方法。
【請求項9】
ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードを制御するコンピュータに、
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付けるステップと、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成するステップと、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させるステップと、
を実行させるためのプログラム。
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付けるステップと、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成するステップと、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させるステップと、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、制御装置、成膜装置、成膜方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造工程やフラットパネルディスプレイの製造工程においては、矩形の輪郭を持つガラス基板や円形の輪郭を持つシリコンウエハなどの基板表面に所定の薄膜を成膜する工程がある。このような成膜工程には、マグネトロン方式のスパッタリング装置が広く利用されている。このスパッタリング装置は、真空チャンバを備え、真空チャンバには、内部にセットされるガラス基板に対向させてカソードユニットが備えられている。
【0003】
カソードユニットは、通常、基板に対応する輪郭を持つこの基板より一回り大きい面積のターゲットと、ターゲットのスパッタ面と背向する側に配置されてスパッタ面側に漏洩磁場を作用させる磁石ユニットとで構成されている。
マグネトロンスパッタリング装置では、スパッタリング中、磁石ユニットを直交方向に所定速度で往復動させること、あるいは、磁石ユニットを円周方向に所定速度で回転運動させることがある。
マグネトロンスパッタリング装置では、スパッタリング中、磁石ユニットを直交方向に所定速度で往復動させること、あるいは、磁石ユニットを円周方向に所定速度で回転運動させることがある。
【0004】
特許文献１には、マグネトロン装置のカソードユニットにおいて、マグネットそのものを移動させることなく、複数並べた電磁石群への通電状態を制御して、移動する磁場を形成する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２０－１３９２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１に記載される技術では、形成される磁場制御、プラズマ分布制御、ターゲットにおける非エロージョン領域への対処が充分でなく、これに対応したいという要求があった。
【0007】
これは、次の状況に起因する。
【0008】
スパッタリングによる成膜では、ターゲットを構成する金属の種類や構成元素に起因して、ターゲットから叩き出されたスパッタ粒子の挙動が異なる。また、スパッタリングの条件の変動により、スパッタ粒子が基板に到達するまでの過程は複雑に変化する。スパッタリングによって所望の成膜分布を得るために、複数の磁石により構成された磁気回路を調整するだけでなく、成膜空間の圧力、Ｔ／Ｓ距離（ターゲットと基板との距離）、Ｔ／Ｍ距離（ターゲットと磁石との距離）、基板に対するバイアス電圧、外部磁場等を調整している。
【0009】
近年では、マグネトロンスパッタリング装置によって得られる成膜分布として、±５％未満といった均一性に優れた分布が求められている。しかし、従来のスパッタリングカソードにおける上述した各種調整によって、均一性に優れた分布を得るためには、極めて微細な調整が必要であり、多大な手間と時間を要し、調整を容易に行うことが実現できていないという問題がある。
【0010】
さらに、スパッタリングによる均一性に優れた成膜分布の形状は、複数の基板に対する連続成膜に伴う、ターゲットの形状変化、成膜空間の内部に露出するシールド部材に対する膜の付着等の不可避的な経時変化により、容易に崩れてしまう。このため、成膜分布の再現性が得られにくいという問題もある。
【0011】
しかも、これらを供給電流の制御でおこなおうとすると、各電磁石で形成される磁場状態、および、これらを基板全体に対応する空間で重ね合わせた磁場空間分布及びその時間変動、磁場によって変動するプラズマ三次元分布、および、非エロージョン領域状態を入手する必要があり、さらに、これらの状態から実際の成膜状態（成膜形状）を考慮した上で、制御電流を設定する必要がある。したがって、所望の成膜状態を実現するために必要な電流等の設定条件を求めるには、現実的でないほど多大な作業時間と作業工数を必要としていた。
【0012】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．複数の電磁石を並べて発生磁場を切り替える成膜において、所望の成膜状態を得るために必要な磁場制御を可能とすること。
２．上記で必要な磁場制御を可能とする電流設定を容易にして、その算出時間を短縮すること。
１．複数の電磁石を並べて発生磁場を切り替える成膜において、所望の成膜状態を得るために必要な磁場制御を可能とすること。
２．上記で必要な磁場制御を可能とする電流設定を容易にして、その算出時間を短縮すること。
【課題を解決するための手段】
【0013】
（１）本発明の一態様にかかる制御装置は、
ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードの制御装置であって、
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付ける入力部と、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成する近似処理部と、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる制御部と、
を備える。
（２）本発明の制御装置は、上記（１）において、
前記近似パターンを構成する複数の前記成膜形状それぞれについて、当該成膜形状を得るために複数の前記電磁石それぞれに供給すべき電流の物理量を決定する決定部を備え、
前記制御部は、前記物理量に従って、前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる。
（３）本発明の制御装置は、上記（２）において、
前記決定部は、複数の前記電磁石に係る電流の物理量と当該物理量による制御で得られる成膜形状との組み合わせを含む学習用データセットを用いて、前記成膜形状を入力とし、前記物理量を出力とするようにパラメータが学習されたモデルである電流決定モデルを用いて、前記成膜形状から前記電流の物理量を決定する。
（４）本発明の制御装置は、上記（３）において、
前記学習用データセットに係る成膜形状は、前記スパッタリングカソードの物理モデルを用いたシミュレーションによって得られたものである。
（５）本発明の制御装置は、上記（１）において、
前記近似パターンは、複数の成膜形状と、各成膜形状の係数によって表され、
前記制御部は、前記近似パターンに係る成膜形状を前記係数に応じた時間で切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる。
（６）本発明の他の態様にかかる成膜装置は、
上記（１）～（５）のいずれか１項に記載の制御装置と、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設けられた前記ターゲットを有し、前記ターゲットの前記スパッタ面と背向する側に配置されて前記ターゲットの前記スパッタ面側に漏洩磁場を作用させる複数の前記電磁石を備える前記スパッタリングカソードと、
前記真空チャンバ内に前記ターゲットに対向して配置され基板を支持する基板支持部と、
前記スパッタリングカソードにプラズマ形成電力を供給するプラズマ供給電源と、
前記真空チャンバ内のガス雰囲気を設定するガス雰囲気設定機構と、
を備える。
（７）本発明の成膜装置は、上記（６）において、
前記制御装置が、複数の前記電磁石により、前記ターゲットに対して回転する回転磁場か、前記ターゲットに対して往復する揺動磁場を形成するように前記スパッタリングカソードを制御する。
（８）本発明の他の態様にかかる成膜方法は、
ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードを用いた成膜方法であって、
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付けるステップと、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成するステップと、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させるステップと、
を備える。
（９）本発明の他の態様にかかるプログラムは、
ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードを制御するコンピュータに、
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付けるステップと、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成するステップと、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させるステップと、
を実行させる。
ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードの制御装置であって、
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付ける入力部と、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成する近似処理部と、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる制御部と、
を備える。
（２）本発明の制御装置は、上記（１）において、
前記近似パターンを構成する複数の前記成膜形状それぞれについて、当該成膜形状を得るために複数の前記電磁石それぞれに供給すべき電流の物理量を決定する決定部を備え、
前記制御部は、前記物理量に従って、前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる。
（３）本発明の制御装置は、上記（２）において、
前記決定部は、複数の前記電磁石に係る電流の物理量と当該物理量による制御で得られる成膜形状との組み合わせを含む学習用データセットを用いて、前記成膜形状を入力とし、前記物理量を出力とするようにパラメータが学習されたモデルである電流決定モデルを用いて、前記成膜形状から前記電流の物理量を決定する。
（４）本発明の制御装置は、上記（３）において、
前記学習用データセットに係る成膜形状は、前記スパッタリングカソードの物理モデルを用いたシミュレーションによって得られたものである。
（５）本発明の制御装置は、上記（１）において、
前記近似パターンは、複数の成膜形状と、各成膜形状の係数によって表され、
前記制御部は、前記近似パターンに係る成膜形状を前記係数に応じた時間で切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる。
（６）本発明の他の態様にかかる成膜装置は、
上記（１）～（５）のいずれか１項に記載の制御装置と、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設けられた前記ターゲットを有し、前記ターゲットの前記スパッタ面と背向する側に配置されて前記ターゲットの前記スパッタ面側に漏洩磁場を作用させる複数の前記電磁石を備える前記スパッタリングカソードと、
前記真空チャンバ内に前記ターゲットに対向して配置され基板を支持する基板支持部と、
前記スパッタリングカソードにプラズマ形成電力を供給するプラズマ供給電源と、
前記真空チャンバ内のガス雰囲気を設定するガス雰囲気設定機構と、
を備える。
（７）本発明の成膜装置は、上記（６）において、
前記制御装置が、複数の前記電磁石により、前記ターゲットに対して回転する回転磁場か、前記ターゲットに対して往復する揺動磁場を形成するように前記スパッタリングカソードを制御する。
（８）本発明の他の態様にかかる成膜方法は、
ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードを用いた成膜方法であって、
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付けるステップと、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成するステップと、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させるステップと、
を備える。
（９）本発明の他の態様にかかるプログラムは、
ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードを制御するコンピュータに、
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付けるステップと、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成するステップと、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させるステップと、
を実行させる。
【0014】
（１）本発明の一態様にかかる制御装置は、
ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードの制御装置であって、
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付ける入力部と、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成する近似処理部と、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる制御部と、
を備える。
ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードの制御装置であって、
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付ける入力部と、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成する近似処理部と、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる制御部と、
を備える。
【0015】
上記の構成によれば、入力部に目標の成膜形状を示す目標パターンを入力し、近似処理部が、複数の成膜形状の重ね合わせで表した近似パターンを生成し、これに基づいて複数の電磁石を駆動させることができる。これにより、所望の成膜形状を得るための複数の電磁石の制御を好適におこなうことが容易に可能となる。
【0016】
（２）本発明の制御装置は、上記（１）において、
前記近似パターンを構成する複数の前記成膜形状それぞれについて、当該成膜形状を得るために複数の前記電磁石それぞれに供給すべき電流の物理量を決定する決定部を備え、
前記制御部は、前記物理量に従って、前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる。
前記近似パターンを構成する複数の前記成膜形状それぞれについて、当該成膜形状を得るために複数の前記電磁石それぞれに供給すべき電流の物理量を決定する決定部を備え、
前記制御部は、前記物理量に従って、前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる。
【0017】
上記の構成によれば、決定部は、近似処理部で得られた近似パターンそれぞれを実現するための、複数の電磁石を駆動する電力の物理量条件を決定することができる。
【0018】
（３）本発明の制御装置は、上記（２）において、
前記決定部は、複数の前記電磁石に係る電流の物理量と当該物理量による制御で得られる成膜形状との組み合わせを含む学習用データセットを用いて、前記成膜形状を入力とし、前記物理量を出力とするようにパラメータが学習されたモデルである電流決定モデルを用いて、前記成膜形状から前記電流の物理量を決定する。
前記決定部は、複数の前記電磁石に係る電流の物理量と当該物理量による制御で得られる成膜形状との組み合わせを含む学習用データセットを用いて、前記成膜形状を入力とし、前記物理量を出力とするようにパラメータが学習されたモデルである電流決定モデルを用いて、前記成膜形状から前記電流の物理量を決定する。
【0019】
上記の構成によれば、複数の電磁石それぞれに係る電流の物理量を出力とするように学習された電流決定モデルを用いることで、少ない計算量で所望の成膜形状を得るための複数の電磁石を駆動する電力条件の組み合わせを求めることができる。
【0020】
（４）本発明の制御装置は、上記（３）において、
前記学習用データセットに係る成膜形状は、前記スパッタリングカソードの物理モデルを用いたシミュレーションによって得られたものである。
前記学習用データセットに係る成膜形状は、前記スパッタリングカソードの物理モデルを用いたシミュレーションによって得られたものである。
【0021】
上記の構成によれば、物理モデルは、例えばパラメトリック次元縮退モデルであってよい。また、シミュレーションは有限要素法或いはそれ以外の手法でスパッタリング装置の挙動をシミュレートしてもよい。シミュレーションの結果得られた膜厚の分布を表す波形は記録される。
【0022】
（５）本発明の制御装置は、上記（１）～（４）のいずれかにおいて、
前記近似パターンは、複数の成膜形状と、各成膜形状の係数によって表され、
前記制御部は、前記近似パターンに係る成膜形状を前記係数に応じた時間で切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる。
前記近似パターンは、複数の成膜形状と、各成膜形状の係数によって表され、
前記制御部は、前記近似パターンに係る成膜形状を前記係数に応じた時間で切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させる。
【0023】
上記の構成によれば、係数に応じた時間で切り替えることで、所望の成膜形状を得るための複数の電磁石の駆動条件を得ることができる。
【0024】
（６）本発明の他の態様にかかる成膜装置は、
上記（１）～（５）のいずれか１項に記載の制御装置と、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設けられた前記ターゲットを有し、前記ターゲットの前記スパッタ面と背向する側に配置されて前記ターゲットの前記スパッタ面側に漏洩磁場を作用させる複数の前記電磁石を備える前記スパッタリングカソードと、
前記真空チャンバ内に前記ターゲットに対向して配置され基板を支持する基板支持部と、
前記スパッタリングカソードにプラズマ形成電力を供給するプラズマ供給電源と、
前記真空チャンバ内のガス雰囲気を設定するガス雰囲気設定機構と、
を備える。
上記（１）～（５）のいずれか１項に記載の制御装置と、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設けられた前記ターゲットを有し、前記ターゲットの前記スパッタ面と背向する側に配置されて前記ターゲットの前記スパッタ面側に漏洩磁場を作用させる複数の前記電磁石を備える前記スパッタリングカソードと、
前記真空チャンバ内に前記ターゲットに対向して配置され基板を支持する基板支持部と、
前記スパッタリングカソードにプラズマ形成電力を供給するプラズマ供給電源と、
前記真空チャンバ内のガス雰囲気を設定するガス雰囲気設定機構と、
を備える。
【0025】
上記の構成によれば、ガス雰囲気設定機構により真空チャンバ内のガス雰囲気を設定し、基板支持部により真空チャンバ内に基板を支持し、プラズマ供給電源からスパッタリングカソードにプラズマ形成電力を供給して基板に対向するターゲットにエロージョン領域を形成してプラズマを形成するとともに、制御装置により複数の電磁石を駆動して必要な磁場を印加することで、スパッタリングをおこなって所望の成膜形状を得ることができる。
【0026】
（７）本発明の成膜装置は、上記（６）において、
前記制御装置が、複数の前記電磁石により、前記ターゲットに対して回転する回転磁場か、前記ターゲットに対して往復する揺動磁場を形成するように前記スパッタリングカソードを制御する。
前記制御装置が、複数の前記電磁石により、前記ターゲットに対して回転する回転磁場か、前記ターゲットに対して往復する揺動磁場を形成するように前記スパッタリングカソードを制御する。
【0027】
上記の構成によれば、ターゲットに対して回転する回転磁場を形成するように制御することで、例えば半導体装置等の製造に用いられる円形の基板へのスパッタリングをおこなって所望の成膜形状を得ることができる。また、ターゲットに対して往復する揺動磁場を形成するように制御することで、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどのＦＰＤ（ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ，フラットパネルディスプレイ）などに用いられる矩形の基板へのスパッタリングをおこなって所望の成膜形状を得ることができる。
【0028】
（８）本発明の他の態様にかかる成膜方法は、
ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードを用いた成膜方法であって、
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付けるステップと、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成するステップと、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させるステップと、
を備える。
ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードを用いた成膜方法であって、
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付けるステップと、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成するステップと、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させるステップと、
を備える。
【0029】
上記の構成によれば、目標パターンの入力を受け付けるステップで目標の成膜形状を示す目標パターンを入力し、近似パターンを生成するステップで、複数の成膜形状の重ね合わせで表した近似パターンを生成し、これに基づいて電磁石を駆動させるステップにより複数の電磁石を駆動させることができる。これにより、所望の成膜形状を得るための複数の電磁石の制御を好適におこなうことが容易に可能となる。
【0030】
（９）本発明の他の態様にかかるプログラムは、
ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードを制御するコンピュータに、
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付けるステップと、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成するステップと、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させるステップと、
を実行させる。
ターゲットのスパッタ面の背側に位置する複数の電磁石を有するスパッタリングカソードを制御するコンピュータに、
目標の成膜形状を示す目標パターンの入力を受け付けるステップと、
複数の前記電磁石の制御によって成形可能な複数の成膜形状の重ね合わせで前記目標パターンを表した近似パターンを生成するステップと、
前記近似パターンに係る成膜形状を切り替えながら、複数の前記電磁石を駆動させるステップと、
を実行させる。
【0031】
上記の構成によれば、目標パターンの入力を受け付けるステップで目標の成膜形状を示す目標パターンを入力し、近似パターンを生成するステップで、複数の成膜形状の重ね合わせで表した近似パターンを生成し、これに基づいて電磁石を駆動させるステップにより複数の電磁石を駆動させることができる。これにより、所望の成膜形状を得るための複数の電磁石の制御を好適におこなうことを容易に可能とすることができる。
【発明の効果】
【0032】
本発明によれば、複数の電磁石を並べて発生磁場を切り替える成膜において、所望の成膜状態を得るために必要な磁場制御を可能と市、その際必要な磁場制御を可能とする電流設定を容易にして、その算出時間を短縮することができるという効果を奏することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明に係る制御装置を備える成膜装置の第１実施形態を示す模式断面図である。
【図2】本発明に係る制御装置を備える成膜装置の第１実施形態における複数の電磁石のブロックとグループの例を示す図である。
【図3】本発明に係る制御装置の第１実施形態の構成を示す概略ブロック図である。
【図4】本発明に係る制御装置の第１実施形態における目標パターンＰｉと近似パターンＰａの例を示す図である。
【図5】本発明に係る制御装置を備える成膜装置の第１実施形態における制御方法を示すフローチャートである。
【図6】本発明に係る制御装置を備える成膜装置の第１実施形態における学習装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図7】本発明に係る制御方法の第１実施形態における電流決定モデルの学習方法を示すフローチャートである。
【図8】本発明に係る制御装置を備える成膜装置の第２実施形態を示す模式断面図である。
【図9】本発明に係る制御装置を備える成膜装置の第２実施形態における複数の電磁石のブロックとグループの例を示す図である。
【図10】本発明に係る実施例を示す図である。
【図11】本発明に係る実施例を示す図である。
【図12】本発明に係る実施例を示す図である。
【図13】本発明に係る実施例を示す図である。
【図14】本発明に係る実施例を示す図である。
【図15】本発明に係る実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下、本発明に係る制御装置、成膜装置、成膜方法およびプログラムの第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における制御装置を備える成膜装置を示す模式断面図であり、図において、符号１００は、成膜装置である。
図１は、本実施形態における制御装置を備える成膜装置を示す模式断面図であり、図において、符号１００は、成膜装置である。
【0035】
本実施形態に係る成膜装置１００は、一例としてスパッタリング装置であり、マグネトロンスパッタリング装置である。このマグネトロンスパッタリング装置は、スパッタダウン方式による平行平板型のスパッタリング装置であり、回転マグネトロンカソード（スパッタリングカソードユニット）に対応するカソードユニットを有する。ここで、スパッタリングカソードユニットとは、スパッタリング装置のカソード側を構成する部材の一群（ターゲットや磁気回路等）を意味する。なお、以下の説明では、マグネトロンスパッタリング装置を、スパッタリング装置と称することがある。
【0036】
本実施形態に係る成膜装置（スパッタリング装置）１００は、半導体製造等におけるシリコン基板など、円形輪郭を有する基板への成膜に用いられる。
本実施形態に係る成膜装置（スパッタリング装置）１００は、図１に示すように、真空チャンバ１０と、基板ステージ（基板支持部）２０と、Ｔ／Ｓ可変機構２０Ａと、ターゲットＴにプラズマ供給電力を印加するスパッタ電源（プラズマ供給電源）３０Ａと、基板ステージ２０に電力を印加するバイアス電源３０Ｂと、減圧機構としての真空ポンプ（ガス雰囲気設定機構）５０と、処理ガスを供給するガス供給部（ガス雰囲気設定機構）６０と、スパッタリングカソード７０（第１電磁石７１及び第２電磁石７２）と、コイル電源７３と、ヒータ（温度設定機構）８０と、ターゲットＴと、バッキングプレートＢｐと、制御装置ＣＯＮＴとを備える。
本実施形態に係る成膜装置（スパッタリング装置）１００は、図１に示すように、真空チャンバ１０と、基板ステージ（基板支持部）２０と、Ｔ／Ｓ可変機構２０Ａと、ターゲットＴにプラズマ供給電力を印加するスパッタ電源（プラズマ供給電源）３０Ａと、基板ステージ２０に電力を印加するバイアス電源３０Ｂと、減圧機構としての真空ポンプ（ガス雰囲気設定機構）５０と、処理ガスを供給するガス供給部（ガス雰囲気設定機構）６０と、スパッタリングカソード７０（第１電磁石７１及び第２電磁石７２）と、コイル電源７３と、ヒータ（温度設定機構）８０と、ターゲットＴと、バッキングプレートＢｐと、制御装置ＣＯＮＴとを備える。
【0037】
（真空チャンバ）
真空チャンバ１０は、下部チャンバ１１と上部チャンバ１２とを備える。上部チャンバ１２は、開口１２Ａを有している。この開口１２Ａは、後述するバッキングプレートＢｐが設けられる部分である。真空チャンバ１０及びバッキングプレートＢｐで囲まれたスパッタリング装置１００の内部は、成膜空間Ｒである。下部チャンバ１１には、ゲートバルブ（不図示）が設けられており、成膜空間Ｒの真空度を維持した状態でゲートバルブを開閉し、基板Ｓを成膜空間Ｒの外部と内部との間において、基板Ｓの搬送が可能となっている。
真空チャンバ１０は、下部チャンバ１１と上部チャンバ１２とを備える。上部チャンバ１２は、開口１２Ａを有している。この開口１２Ａは、後述するバッキングプレートＢｐが設けられる部分である。真空チャンバ１０及びバッキングプレートＢｐで囲まれたスパッタリング装置１００の内部は、成膜空間Ｒである。下部チャンバ１１には、ゲートバルブ（不図示）が設けられており、成膜空間Ｒの真空度を維持した状態でゲートバルブを開閉し、基板Ｓを成膜空間Ｒの外部と内部との間において、基板Ｓの搬送が可能となっている。
【0038】
（基板ステージ）
基板ステージ２０は、真空チャンバ１０内に配置されており、導電性部材であるアルミニウム合金等によって形成されている。基板ステージ２０は、基板載置面２０ａを有する。この基板載置面２０ａ上には、基板Ｓが載置される。基板ステージ２０の厚さ方向の内部には温度設定機構としてのヒータ８０が配置されてもよい。ヒータ８０は、平面視して基板Ｓの直径よりも大きく配置される。ヒータ８０は、ヒータ電源８０Ａに接続されて、加熱等の基板温度設定が可能である。
基板ステージ２０は、真空チャンバ１０内に配置されており、導電性部材であるアルミニウム合金等によって形成されている。基板ステージ２０は、基板載置面２０ａを有する。この基板載置面２０ａ上には、基板Ｓが載置される。基板ステージ２０の厚さ方向の内部には温度設定機構としてのヒータ８０が配置されてもよい。ヒータ８０は、平面視して基板Ｓの直径よりも大きく配置される。ヒータ８０は、ヒータ電源８０Ａに接続されて、加熱等の基板温度設定が可能である。
【0039】
（Ｔ／Ｓ可変機構）
Ｔ／Ｓ可変機構２０Ａは、基板ステージ２０を上下に移動させることで、後述するターゲットＴと基板Ｓとの距離（Ｔ／Ｓ距離）を調整する。Ｔ／Ｓ可変機構２０Ａの駆動機構としては、ステッピングモータ等を用いた公知の機構が用いられる。
Ｔ／Ｓ可変機構２０Ａは、基板ステージ２０を上下に移動させることで、後述するターゲットＴと基板Ｓとの距離（Ｔ／Ｓ距離）を調整する。Ｔ／Ｓ可変機構２０Ａの駆動機構としては、ステッピングモータ等を用いた公知の機構が用いられる。
【0040】
（スパッタ電源）
スパッタ電源３０Ａは、例えば、直流電源であり、真空チャンバ１０の外部に設けられており、後述するバッキングプレートＢｐに電気的に接続されている。なお、スパッタ電源３０Ａとしては、直流／交流等の公知の電源を採用することができる。また、スパッタ電源３０Ａは、異なる周波数の電力を重畳させてバッキングプレートＢｐに供給することも可能である。
スパッタ電源３０Ａは、例えば、直流電源であり、真空チャンバ１０の外部に設けられており、後述するバッキングプレートＢｐに電気的に接続されている。なお、スパッタ電源３０Ａとしては、直流／交流等の公知の電源を採用することができる。また、スパッタ電源３０Ａは、異なる周波数の電力を重畳させてバッキングプレートＢｐに供給することも可能である。
【0041】
（バイアス電源）
バイアス電源３０Ｂは、例えば、真空チャンバ１０の外部に設けられており、不図示のマッチングボックス及び配線を通じて真空チャンバ１０内に設けられた基板ステージ２０に電気的に接続されている。バイアス電源３０Ｂは、１３．５６ＭＨｚといった公知の高周波電力を基板ステージ２０に供給することができる。なお、バイアス電源３０Ｂは、例えば、２Ｍｚといったバイアス周波数の電力を基板ステージ２０に供給することも可能である。
バイアス電源３０Ｂは、例えば、真空チャンバ１０の外部に設けられており、不図示のマッチングボックス及び配線を通じて真空チャンバ１０内に設けられた基板ステージ２０に電気的に接続されている。バイアス電源３０Ｂは、１３．５６ＭＨｚといった公知の高周波電力を基板ステージ２０に供給することができる。なお、バイアス電源３０Ｂは、例えば、２Ｍｚといったバイアス周波数の電力を基板ステージ２０に供給することも可能である。
【0042】
なお、上述したスパッタ電源３０Ａ及びバイアス電源３０Ｂの構成は、直流電源（ＤＣ）や高周波電源（ＲＦ）に限定されない。ＤＣ、ＲＦ以外にも、Ｐｕｌｓｅ－ＤＣ、ＤＣ＋ＲＦ等を採用することができる。
スパッタ電源３０Ａおよびバイアス電源３０Ｂは、真空チャンバ１０内にプラズマを形成するプラズマ形成電源を構成する。
なお、バイアス電源３０Ｂを設けないこともできる。この場合、基板ステージ２０をフロート、あるいは、グランド電位とすることもできる。
スパッタ電源３０Ａおよびバイアス電源３０Ｂは、真空チャンバ１０内にプラズマを形成するプラズマ形成電源を構成する。
なお、バイアス電源３０Ｂを設けないこともできる。この場合、基板ステージ２０をフロート、あるいは、グランド電位とすることもできる。
【0043】
（真空ポンプ）
真空ポンプ５０は、不図示の圧力調整弁及び配管を介して、真空チャンバ１０に形成された排気口に接続されている。ガス雰囲気設定機構としての真空ポンプ５０を駆動することで、真空チャンバ１０内を減圧して真空状態に維持することが可能である。真空ポンプ５０は、プロセス中あるいはプロセス終了後に真空チャンバ１０内に残存するガスを排気することが可能である。また、プロセスガスが真空チャンバ１０内に供給されている状態で真空ポンプ５０及び圧力調整弁が駆動することで、プロセス条件に応じて真空チャンバ１０内の圧力を調整することが可能である。
真空ポンプ５０は、不図示の圧力調整弁及び配管を介して、真空チャンバ１０に形成された排気口に接続されている。ガス雰囲気設定機構としての真空ポンプ５０を駆動することで、真空チャンバ１０内を減圧して真空状態に維持することが可能である。真空ポンプ５０は、プロセス中あるいはプロセス終了後に真空チャンバ１０内に残存するガスを排気することが可能である。また、プロセスガスが真空チャンバ１０内に供給されている状態で真空ポンプ５０及び圧力調整弁が駆動することで、プロセス条件に応じて真空チャンバ１０内の圧力を調整することが可能である。
【0044】
（ガス供給部）
ガス供給部６０は、不図示のマスフローコントローラ及び配管を介して、真空チャンバ１０に形成されたガス供給口に接続されている。ガス供給部６０から真空チャンバ１０に供給されるガスとしては、スパッタリングに用いられる公知のガスが用いられる。例えば、アルゴン、窒素、酸素含有ガス、その他のガスが用いられる。
ガス供給部６０は、不図示のマスフローコントローラ及び配管を介して、真空チャンバ１０に形成されたガス供給口に接続されている。ガス供給部６０から真空チャンバ１０に供給されるガスとしては、スパッタリングに用いられる公知のガスが用いられる。例えば、アルゴン、窒素、酸素含有ガス、その他のガスが用いられる。
【0045】
（コイル電源）
コイル電源７３は、後述する第１電磁石（電磁石）７１および第２電磁石（電磁石）７２に電力を供給する。複数の第１電磁石７１及び複数の第２電磁石７２について、コイル電源７３は、それぞれの電磁石を構成するコイルに電流、電圧を個別に制御することが可能である。なお、図において、コイル電源７３は、複数の電磁石７１，７２に接続された一箇所で示しているが、個々の第１電磁石７１および第２電磁石７２にそれぞれ接続された構成とすることも可能であり、また、適宜、単独の電磁石に接続されたものと複数の電磁石に接続されたものを備えた構成とすることもできる。
コイル電源７３は、後述する第１電磁石（電磁石）７１および第２電磁石（電磁石）７２に電力を供給する。複数の第１電磁石７１及び複数の第２電磁石７２について、コイル電源７３は、それぞれの電磁石を構成するコイルに電流、電圧を個別に制御することが可能である。なお、図において、コイル電源７３は、複数の電磁石７１，７２に接続された一箇所で示しているが、個々の第１電磁石７１および第２電磁石７２にそれぞれ接続された構成とすることも可能であり、また、適宜、単独の電磁石に接続されたものと複数の電磁石に接続されたものを備えた構成とすることもできる。
【0046】
さらに、コイル電源７３は、例えば、第１電磁石７１には直流電流を供給して、第２電磁石７２には３相交流電流を供給することが可能である。また、複数の第１電磁石７１及び複数の第２電磁石７２に供給する電流・電圧の大きさ、向き、周波数、位相、振幅等を個々の電磁石で異なるまたは同期するように制御して供給することが可能である。なお、後述するように、第１電磁石７１および第２電磁石７２を構成するコイルは、その巻き線が、発生すべき磁場に対して対応する巻き方を有する構成とされることができる。
【0047】
（制御装置）
制御装置ＣＯＮＴは、スパッタリング装置１００を制御する装置である。制御装置ＣＯＮＴは、ターゲットＴに電力を印加するスパッタ電源３０Ａ、基板ステージ２０に電力を印加するバイアス電源３０Ｂ、Ｔ／Ｓ可変機構２０Ａ、真空ポンプ５０、ガス供給部６０、ヒータ電源８０Ａ、コイル電源７３に電気的に接続されている。制御装置ＣＯＮＴによって、スパッタリング装置１００を構成する各種の部材、装置、機構の動作が制御される。
制御装置ＣＯＮＴによるコイル電源７３の制御については後述する。
制御装置ＣＯＮＴは、スパッタリング装置１００を制御する装置である。制御装置ＣＯＮＴは、ターゲットＴに電力を印加するスパッタ電源３０Ａ、基板ステージ２０に電力を印加するバイアス電源３０Ｂ、Ｔ／Ｓ可変機構２０Ａ、真空ポンプ５０、ガス供給部６０、ヒータ電源８０Ａ、コイル電源７３に電気的に接続されている。制御装置ＣＯＮＴによって、スパッタリング装置１００を構成する各種の部材、装置、機構の動作が制御される。
制御装置ＣＯＮＴによるコイル電源７３の制御については後述する。
【0048】
（バッキングプレート）
バッキングプレートＢｐは、上部チャンバ１２の開口１２Ａに配置されており、シール部材１２Ｓを介して上部チャンバ１２に固定されている。バッキングプレートＢｐは、下面Ｂａと上面Ｂｂとを有する。下面Ｂａは、成膜空間Ｒに面しており、ターゲットＴが固定される面である。上面Ｂｂは、下面Ｂａの反対側に位置し、後述する第１電磁石７１および第２電磁石７２が配置される。
バッキングプレートＢｐは、上部チャンバ１２の開口１２Ａに配置されており、シール部材１２Ｓを介して上部チャンバ１２に固定されている。バッキングプレートＢｐは、下面Ｂａと上面Ｂｂとを有する。下面Ｂａは、成膜空間Ｒに面しており、ターゲットＴが固定される面である。上面Ｂｂは、下面Ｂａの反対側に位置し、後述する第１電磁石７１および第２電磁石７２が配置される。
【0049】
（ターゲット）
本実施形態のターゲットＴは、平面視において、円形輪郭形状を有する。ターゲットＴを構成する金属の種類は成膜する膜組成等に応じて設定され、特に限定されない。金属材料は、単一材料であってもよいし、複数の材料が所定の比率で含有された合金であってもよい。ターゲットＴは、成膜空間Ｒ内において基板Ｓに対向するスパッタ面ＴＳを有する。
ここで、「平面視」とは、図１に示すＺ方向の下方から上方を見た平面を意味している。このＺ方向は、図１の符号Ｚに示された方向と同じである。
本実施形態のターゲットＴは、平面視において、円形輪郭形状を有する。ターゲットＴを構成する金属の種類は成膜する膜組成等に応じて設定され、特に限定されない。金属材料は、単一材料であってもよいし、複数の材料が所定の比率で含有された合金であってもよい。ターゲットＴは、成膜空間Ｒ内において基板Ｓに対向するスパッタ面ＴＳを有する。
ここで、「平面視」とは、図１に示すＺ方向の下方から上方を見た平面を意味している。このＺ方向は、図１の符号Ｚに示された方向と同じである。
【0050】
（スパッタリングカソード）
スパッタリングカソード７０は、バッキングプレートＢｐの上面Ｂｂに面しており、成膜空間Ｒの外側に配置されている。言い換えると、スパッタリングカソード７０は、スパッタ面ＴＳとは反対側に配置されている。スパッタリングカソード７０は、第１電磁石７１と第２電磁石７２とを備える。
スパッタリングカソード７０は、バッキングプレートＢｐの上面Ｂｂに面しており、成膜空間Ｒの外側に配置されている。言い換えると、スパッタリングカソード７０は、スパッタ面ＴＳとは反対側に配置されている。スパッタリングカソード７０は、第１電磁石７１と第２電磁石７２とを備える。
【0051】
第１電磁石７１及び第２電磁石７２は、ターゲットＴの平面に対する鉛直方向に沿った軸線を有して配置されている。第１電磁石７１及び第２電磁石７２は、いずれもターゲットＴの平面に平行な上面Ｂｂに沿って配置されている。第１電磁石７１は、平面視してターゲットＴの中央と周縁部とに位置することができる。第１電磁石７１は、コイル電源７３に電気的に接続されたコイルを備え、第１電磁石７１は、コイル電源７３から直流電流を供給されることができる。
【0052】
一方、第２電磁石７２は、第１電磁石７１とは異なり、ターゲットＴの平面に沿って敷き詰められるように複数配置されてもよい。第２電磁石７２は、コイル電源７３に電気的に接続された第１コイル及び第２コイルを備え、コイル電源７３から異なる電流状態、例えば位相等の異なる交流電流を供給されることもできる。
【0053】
【0054】
制御装置５００は、複数の電磁石７２を略３回対称となるような３つのブロックＢ１－Ｂ３に分け、各ブロックＢ１－Ｂ３の電磁石７２に１２０度ずつ位相がずれた交流電流を印加する。例えば、ブロックＢ１の電磁石７２に、三相交流電流のＵ相電流を流し、ブロックＢ２の電磁石７２に、三相交流電流のＶ相電流を流し、ブロックＢ３の電磁石７２に、三相交流電流のＷ相電流を流す。これにより、制御装置５００は、複数の電磁石７２によって形成される漏洩磁場を回転させる。
【0055】
また、制御装置５００は、複数の電磁石７２を略同心円状の複数のグループＧ１－Ｇ５に分け、各グループＧ１－Ｇ５の電磁石７２に流す交流電力の振幅を異ならせる。これにより、制御装置５００は、ターゲットに所望の成膜形状の膜を生成する。なお、図２の下部に示す例では複数の電磁石７２が５つのグループＧ１－Ｇ５に分けられるが、グループＧの数はこれに限られない。また、図２の上部に示す例では複数の電磁石７２が３つのブロックＢ１－Ｂ３に分けられるが、ブロックＢの数はこれに限られない。ただし、スパッタリング装置に三相交流電流を流す場合、ブロックＢの数は３の倍数となる。また、単相交流電流の位相を遅延させることで、任意の数のブロックＢにおいても回転する漏洩磁場を実現することができる。
【0056】
図３は、本実施形態に係る制御装置５００の構成を示す概略ブロック図である。図３において、制御装置は、特に電磁石の制御を説明するために、符号５００で示し、制御装置ＣＯＮＴに含まれるものとする。
制御装置５００は、入力部５１０、波形記憶部５２０、近似処理部５３０、モデル記憶部５４０、決定部５５０および制御部５６０を備える。
制御装置５００は、入力部５１０、波形記憶部５２０、近似処理部５３０、モデル記憶部５４０、決定部５５０および制御部５６０を備える。
【0057】
入力部５１０は、目標の成膜形状を示す目標パターンＰｉの入力を受け付ける。漏洩磁場が回転するため、ターゲットＴの中心から等距離の位置における膜厚は等しくなる。したがって、目標パターンＰｉは、例えばターゲットＴの断面における膜厚の変化を表す二次元の波形で表されるものであってよい。つまり目標パターンＰｉは、ターゲットＴの中心からの距離と、当該距離における膜厚とによって表されてよい。
【0058】
波形記憶部５２０は、予め実験またはシミュレーションによって、スパッタリング装置１００で実現可能な膜厚を表す複数の波形を記憶する。例えば、予めスパッタリング装置１００の物理モデルを用いて、複数のグループＧに任意の電流を印加させたときの挙動を、有限要素法に基づいてシミュレートすることで、実現可能な膜厚を表す複数の波形を得ることができる。当該波形は、後述する学習用データセットの生成時に得られるものであってよい。
【0059】
近似処理部５３０は、入力部５１０に入力された目標パターンＰｉを複数の成膜形状の重ね合わせで表した近似パターンＰａを生成する。具体的には、近似処理部５３０は、波形記憶部５２０が記憶する複数の波形の重ね合わせによって得られる波形と、入力部５１０に入力された目標パターンとの誤差が最小となるような波形の組み合わせを探索する。以下、近似処理部５３０によって探索される波形の組み合わせを近似パターンと呼ぶ。近似パターンＰａは、以下の式（１）のように表される。
【0060】
【数1】
【0061】
式（１）においてｗｋは波形記憶部５２０が記憶する第ｋ番目の波形を示し、ａｋは第ｋ番目の波形の重み係数を示す。ｎは、波形記憶部５２０が記憶する波形の数を示す。近似処理部５３０は、式（１）における重み係数ａ１－ａｎを求める。なお、最適化アルゴリズムにおいて組み合わせる波形の数ｍが指定されている場合、上位ｍ個以外の重み係数ａｋはゼロとなる。
【0062】
図４は、本実施形態に係る目標パターンＰｉと近似パターンＰａの例を示す図である。
図４に示す例では、近似パターンＰａは、４つの波形ｗ１－ｗ４から構成される。各波形ｗに所定の係数ａを乗算して重ね合わせた近似パターンＰａは、目標パターンＰｉと必ずしも一致しないが、目標パターンＰｉと近似したものとなる。なお、図４に示す波形ｗはいずれも正弦波様であるが、実際にはより複雑な波形であり得る。
図４に示す例では、近似パターンＰａは、４つの波形ｗ１－ｗ４から構成される。各波形ｗに所定の係数ａを乗算して重ね合わせた近似パターンＰａは、目標パターンＰｉと必ずしも一致しないが、目標パターンＰｉと近似したものとなる。なお、図４に示す波形ｗはいずれも正弦波様であるが、実際にはより複雑な波形であり得る。
【0063】
近似処理部５３０は、例えば最適化アルゴリズムによって近似パターンを探索する。なお、最適化アルゴリズムは、組み合わせ最適化の近似解を得る近似アルゴリズムであってもよい。最適化アルゴリズムにおける目的関数は、少なくとも目標パターンＰｉと近似パターンＰａとの誤差を含むが、目標パターンＰｉと近似パターンＰａとの誤差と、他の値との組み合わせによって表されてもよい。例えば、目的関数は、目標パターンＰｉと近似パターンＰａとの誤差と、近似パターンＰａに係る波形ｗ同士の距離との組み合わせであってもよい。波形ｗ同士の距離が小さいほど、成膜時の漏洩磁場の形状の変化がスムーズになるため、実際の成膜形状がなめらかになる可能性が高い。
【0064】
モデル記憶部５４０は、成膜形状を表す波形ｗを入力とし、複数のグループＧそれぞれの交流電流の振幅を出力とする電流決定モデルを記憶する。電流決定モデルは、学習済みの機械学習モデルである。例えば、電流決定モデルは、ニューラルネットワークモデルによって構成されてよい。電流決定モデルの学習方法については、後述する。
【0065】
決定部５５０は、モデル記憶部５４０が記憶する電流決定モデルを用いて、近似処理部５３０で得られた近似パターンに係る複数の波形ｗそれぞれを実現するための、複数のグループＧの交流電流の振幅を決定する。なお、近似パターンに係る波形ｗとは、重み係数がゼロでない波形ｗである。
【0066】
制御部５６０は、決定部５５０が決定した振幅に従って、複数のグループＧの第２電磁石７２を駆動させる。このとき、制御部５６０は、第２電磁石７２によって実現する近似パターンに係る波形ｗを順次切り替える。具体的には、制御部５６０は、波形ｗｋを実現する交流電流のパターンを、重み係数ａｋに所定の単位時間を乗算した時間だけ流した後、次の波形ｗｋ＋１に切り替える。
【0067】
（制御装置による制御方法）
図５は、本実施形態に係るスパッタリング装置の制御方法を示すフローチャートである。
制御装置５００の入力部５１０は、利用者から目標パターンＰｉの入力を受け付ける（ステップＳ１）。次に、近似処理部５３０は、ステップＳ１で入力された目標パターンを、ｍ個の波形および重み係数の組み合わせで表した近似パターンＰａを生成する（ステップＳ２）。
図５は、本実施形態に係るスパッタリング装置の制御方法を示すフローチャートである。
制御装置５００の入力部５１０は、利用者から目標パターンＰｉの入力を受け付ける（ステップＳ１）。次に、近似処理部５３０は、ステップＳ１で入力された目標パターンを、ｍ個の波形および重み係数の組み合わせで表した近似パターンＰａを生成する（ステップＳ２）。
【0068】
次いで、スパッタリング装置１００の成膜空間Ｒにおいては、予め、真空ポンプ５０の駆動によって、所定の真空度が維持されている。その後、ゲートバルブが開いた状態で、成膜空間Ｒの外部から内部に向けて不図示の搬送アームが基板Ｓを搬送し、基板ステージ２０の基板載置面２０ａ上に基板Ｓが載置される。基板Ｓが載置された基板ステージ２０では、ヒータ電源８０Ａから電力を供給されたヒータ８０によりその温度を制御する（ステップＳ１０）。
【0069】
この状態で、Ｔ／Ｓ可変機構２０Ａが駆動し、ターゲットＴと基板Ｓとの距離が調整され、ターゲットＴと第１電磁石７１および第２電磁石７２との距離が調整される。さらに、ガス供給部６０からスパッタガスが成膜空間Ｒの内部に導入され、圧力調整弁を制御することで成膜空間Ｒ内の圧力が所定圧力に調整される。この状態で、ターゲットＴに電気的に接続されたスパッタ電源３０Ａから所定の電力がターゲットＴに印加され、真空チャンバ１０内にプラズマが発生し、スパッタリングが可能となる。また、この際、バイアス電源３０Ｂから所定の電力が基板ステージ２０に印加されてもよい（ステップＳ１０）。
なお、真空チャンバ１０内にプラズマを所望の形成する準備が可能であれば、これらの成膜準備工程Ｓ１０における手順は、ステップＳ３～ステップＳ６を含めて、適宜その順番等を調整してよい。
なお、真空チャンバ１０内にプラズマを所望の形成する準備が可能であれば、これらの成膜準備工程Ｓ１０における手順は、ステップＳ３～ステップＳ６を含めて、適宜その順番等を調整してよい。
【0070】
次に、制御装置５００は、生成された近似パターンＰａに係るｍ個の波形ｗを１つずつ選択し（ステップＳ３）、以下のステップＳ４からステップＳ６の処理を実行する。
まず、決定部５５０は、モデル記憶部５４０が記憶する電流決定モデルに、ステップＳ３で選択した波形ｗを入力することで、当該波形ｗを実現するための、複数のグループＧの交流電流の振幅を得る（ステップＳ４）。制御部５６０は、ステップＳ３で選択した波形ｗに係る重み係数ａに基づいて、交流電流を流す時間を決定する（ステップＳ５）。制御部５６０は、ステップＳ４で決定した振幅で、ステップＳ５で決定した時間ａの間、複数のグループＧの電磁石７２を駆動させる（ステップＳ６）。
このとき、第１電磁石７１に関しては、直流電流を流す制御を維持していることができる。
まず、決定部５５０は、モデル記憶部５４０が記憶する電流決定モデルに、ステップＳ３で選択した波形ｗを入力することで、当該波形ｗを実現するための、複数のグループＧの交流電流の振幅を得る（ステップＳ４）。制御部５６０は、ステップＳ３で選択した波形ｗに係る重み係数ａに基づいて、交流電流を流す時間を決定する（ステップＳ５）。制御部５６０は、ステップＳ４で決定した振幅で、ステップＳ５で決定した時間ａの間、複数のグループＧの電磁石７２を駆動させる（ステップＳ６）。
このとき、第１電磁石７１に関しては、直流電流を流す制御を維持していることができる。
【0071】
ｍ個の波形ｗそれぞれについて上記のステップＳ４からステップＳ６の処理を実行すると、制御装置５００は処理を終了する。
これにより、制御装置５００は、入力された目標パターンＰｉとの誤差の小さい膜を得ることができる。すなわち、複数のグループＧの交流電流をどのように組み合わせても、入力された目標パターンＰｉに係る成膜形状を形成することができないことがある。これに対し、本実施形態に係る制御装置５００によれば、複数のグループＧの交流電流で得られる成膜形状を組み合わせることで、目標パターンＰｉに係る成膜形状との誤差を小さく抑えることができる。
これにより、制御装置５００は、入力された目標パターンＰｉとの誤差の小さい膜を得ることができる。すなわち、複数のグループＧの交流電流をどのように組み合わせても、入力された目標パターンＰｉに係る成膜形状を形成することができないことがある。これに対し、本実施形態に係る制御装置５００によれば、複数のグループＧの交流電流で得られる成膜形状を組み合わせることで、目標パターンＰｉに係る成膜形状との誤差を小さく抑えることができる。
【0072】
また、所望の成膜形状を得るための複数のグループＧの交流電力の組み合わせを求めることは容易ではない。交流電力の組み合わせから成膜形状を求める場合にも、上述した有限要素法によるシミュレーションが必要であり、計算量が多い。これを繰り返し行って所望の成膜形状を得るための組み合わせを探索する場合、組み合わせを求めるために時間がかかってしまう。これに対し、本実施形態に係る制御装置５００は、機械学習によって成膜形状を表す波形を入力とし、複数のグループＧそれぞれの交流電流の振幅を出力とするように学習された電流決定モデルを用いることで、少ない計算量で所望の成膜形状を得るための複数のグループＧの交流電力の組み合わせを求めることができる。
【0073】
以下に、電流決定モデルの学習方法について説明する。
【0074】
図６は、本実施形態に係る学習装置の構成を示す概略ブロック図である。
本実施形態に係る学習装置６００は、制御装置５００が用いる電流決定モデルのパラメータを学習させる。
学習装置６００は、生成部６１０、シミュレータ６２０、データ記憶部６３０、学習部６４０、出力部６５０を備える。
本実施形態に係る学習装置６００は、制御装置５００が用いる電流決定モデルのパラメータを学習させる。
学習装置６００は、生成部６１０、シミュレータ６２０、データ記憶部６３０、学習部６４０、出力部６５０を備える。
【0075】
生成部６１０は、スパッタリング装置１００の複数の電磁石７２のグループＧそれぞれの電流の振幅の組み合わせを生成する。生成部６１０は、振幅の組み合わせをランダムに生成してもよいし、予め与えられた条件に従って生成してもよい。また利用者から組み合わせの入力を受け付けてもよい。
【0076】
シミュレータ６２０は、生成部６１０が生成した電流の振幅の組み合わせを用いて、スパッタリング装置１００の挙動をシミュレートし、当該組み合わせに係る電流を流すことで得られる膜厚の分布を演算する。具体的には、シミュレータ６２０は、スパッタリング装置１００の物理モデルを用いて、複数のグループＧに電流を印加させたときの３次元電磁界の分布やプラズマの発生を、有限要素法に基づいてシミュレートする。物理モデルは、例えばパラメトリック次元縮退モデルであってよい。また、シミュレータは有限要素法以外の手法でスパッタリング装置１００の挙動をシミュレートしてもよい。シミュレータ６２０は、シミュレーションの結果得られた膜厚の分布を表す波形をデータ記憶部６３０に記録する。
【0077】
データ記憶部６３０は、シミュレータ６２０によるシミュレーションの条件である電流の組み合わせと、シミュレーションの結果である膜厚の分布を表す波形とを、関連付けて記憶する。
【0078】
学習部６４０は、データ記憶部６３０に記録された膜厚の分布を表す波形を入力サンプルとし、電流の振幅の組み合わせを出力サンプルとする学習用データセットを用いて、電流決定モデルのパラメータを学習させる。具体的には、学習部６４０は、入力サンプルに係る波形を電流決定モデルに入力して電流の振幅の組み合わせを算出し、算出された組み合わせと出力サンプルとの距離を算出し、当該距離が小さくなるように、電流決定モデルのパラメータを更新する。
【0079】
出力部６５０は、学習部６４０による学習済みの電流決定モデルと、データ記憶部６３０が記憶する複数の波形とを、制御装置５００に出力する。学習済みの電流決定モデルは制御装置５００のモデル記憶部５４０に記憶され、複数の波形は制御装置５００の波形記憶部５２０に記憶される。
【0080】
図７は、本実施形態に係る電流決定モデルの学習方法を示すフローチャートである。
学習装置６００の生成部６１０は、スパッタリング装置の複数の電磁石のグループＧそれぞれの電流の振幅の組み合わせを生成する（ステップＳ２１）。次に、シミュレータ６２０は、ステップＳ１で生成した電流の振幅の組み合わせを用いて、スパッタリング装置の挙動をシミュレートし、当該組み合わせに係る電流を流すことで得られる膜厚の分布を演算する（ステップＳ２２）。
学習装置６００の生成部６１０は、スパッタリング装置の複数の電磁石のグループＧそれぞれの電流の振幅の組み合わせを生成する（ステップＳ２１）。次に、シミュレータ６２０は、ステップＳ１で生成した電流の振幅の組み合わせを用いて、スパッタリング装置の挙動をシミュレートし、当該組み合わせに係る電流を流すことで得られる膜厚の分布を演算する（ステップＳ２２）。
【0081】
シミュレータ６２０は、ステップＳ２１で得られた電流の振幅の組み合わせと、シミュレーションの結果得られた膜厚の分布を表す波形とを関連付けてデータ記憶部６３０に記録する（ステップＳ２３）。学習装置６００は、データ記憶部６３０が記憶する波形と振幅の組み合わせの数が、予め定められた必要サンプル数に達したか否かを判定する（ステップＳ２４）。波形と振幅の組み合わせの数が必要サンプル数に達していない場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、ステップＳ２１に処理を戻し、次の波形と振幅の組み合わせを生成する。
【0082】
波形と振幅の組み合わせの数が必要サンプル数に達した場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、学習部６４０による電流決定モデルの学習を開始する。学習部６４０は、データ記憶部６３０に記録された波形と振幅の組み合わせから、ランダムに所定数の組み合わせを抽出することで、学習用データセットを得る（ステップＳ２５）。
【0083】
学習部６４０は、抽出した学習用データセットを用いて、入力サンプルに係る波形から算出された電流の振幅の組み合わせと出力サンプルとの距離が小さくなるように、電流決定モデルのパラメータを更新する（ステップＳ２６）。学習部６４０は、学習処理の回数が所定エポック数に達したか否かを判定する（ステップＳ２７）。処理回数が所定エポック数未満である場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、ステップＳ２５に処理を戻し、学習処理を繰り返す。
【0084】
他方、所定のエポック数の学習処理を終えた場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、出力部６５０は、学習済みの電流決定モデルと、データ記憶部６３０が記憶する複数の波形とを、制御装置５００に出力する（ステップＳ２８）。
【0085】
上記の手順で、学習装置６００は、成膜形状を表す波形を入力とし、３つのグループそれぞれの交流電流の振幅を出力とするように電流決定モデルを学習させることができる。
【0086】
制御装置５００および学習装置６００は、それぞれバスで接続されたプロセッサ、メモリ、補助記憶装置などを備えたコンピュータであってよい。プロセッサの例としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサなどが挙げられる。
【0087】
このようなコンピュータは、所定のプログラムを実行することで、制御装置５００または学習装置６００として機能する。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えば磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【0088】
なお、制御装置５００または学習装置６００の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）等のカスタムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いて実現されてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ）、ＧＡＬ（Ｇｅｎｅｒｉｃ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ）、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が挙げられる。このような集積回路も、プロセッサの一例に含まれる。
【0089】
また、上述した例では、制御装置５００と学習装置６００とが別個の装置として構成されるが、これに限られず、制御装置５００と学習装置６００とが１つの装置によって構成されてもよい。この場合、制御装置ＣＯＮＴが制御装置５００と学習装置６００とを含む構成とすることができる。
【0090】
また他の例においては、制御装置５００のうち制御部５６０以外の構成がネットワークを介して接続されたサーバ装置（例えばクラウドサーバ）に設けられてもよい。この場合、サーバ装置が複数のグループＧに係る電流の振幅を演算し、制御装置５００がサーバ装置による演算結果を受信し、スパッタリング装置を制御する。
【0091】
本実施形態に係るスパッタリング装置１００によれば、コイル電源７３から供給する第１電磁石７１及び第２電磁石７２への電流を制御することにより、印加する磁場を所望の成膜形状を得るために必要な状態に形成することができる。しかも、決定モデルの学習により、磁場形状そのものを算出するために、長大な作業時間を必要としない。
【0092】
これにより、スパッタリング装置１００によって得られる成膜分布として±５％未満といった均一性に優れた成膜特性分布が求められている場合でも、均一性に優れた成膜分布を容易に得ることができる。特に、円形の基板Ｓに対して、その径方向における膜厚等の成膜特性の均一性を実現することが可能となる。
【0093】
このような微細な調整においては、従来は必要であった多大な手間や時間が不要となるため、制御条件の設定にかかる多大な時間を要することがなく、スパッタリング装置１００の生産性の向上に寄与する。
【0094】
さらに、ターゲットＴの非エロージョンが発生するか否かを検討することなく必要な成膜形状を実現することができる。このため、非エロージョンを起因とするターゲットＴからの発塵を抑制することも容易に可能となる。
【0095】
なお、本実施形態においては、制御装置ＣＯＮＴによる電磁石７２に対する制御・決定モデルの学習について説明したが、これ以外にも、ターゲットＴに電力を印加するスパッタ電源３０Ａ、基板ステージ２０に電力を印加するバイアス電源３０Ｂ、Ｔ／Ｓ可変機構２０Ａ、真空ポンプ５０、ガス供給部６０、ヒータ電源８０Ａ、に対する制御条件から適宜選択した１つまたはそれ以上の物理量を、成膜形状を表す波形に含めて制御・決定モデルの学習をおこなうことが可能である。
【0096】
以下、本発明に係る成膜装置の第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
図８は、本実施形態における成膜装置を示す模式断面図であり、本実施形態において、上述した第１実施形態と異なるのは、スパッタ方式に関する点であり、これ以外の上述した第１実施形態と対応する構成には同一の符号を付している。
図８は、本実施形態における成膜装置を示す模式断面図であり、本実施形態において、上述した第１実施形態と異なるのは、スパッタ方式に関する点であり、これ以外の上述した第１実施形態と対応する構成には同一の符号を付している。
【0097】
本実施形態におけるスパッタリング装置（成膜装置）１００は、ガラス基板などの矩形の基板Ｓに対して所定の薄膜を成膜するため装置である。第１実施形態におけるスパッタリング装置１００がスパッタアップによる成膜だったのに対して、本実施形態ではスパッタダウンとされる。以下において、基板Ｓは、その搬送方向に長手の長方形の輪郭を持つものとされる。
【0098】
本実施形態におけるスパッタリング装置（成膜装置）１００は、図８に示すように、真空チャンバ１０を備える。真空チャンバ１０には、特に図示しないターボ分子ポンプやロータリーポンプで構成される真空ポンプ５０が接続され、真空チャンバ１０内を所定圧力まで真空引きできるようになっている。真空チャンバ１０にはまた、ガス導入部が設けられ、ガス導入部には、ガス導入管、マスフローコントローラを介してアルゴン等の希ガスや必要に応じて酸素等の反応ガス（スパッタガス）を導入するガス供給機構が接続されて、流量制御されたスパッタガスを真空チャンバ１０内に導入できるようになっている。真空チャンバ１０の上部空間には基板搬送機構（基板支持部）２０が設けられている。この基板搬送機構２０は、基板Ｓが夫々セットされるキャリア２１を有し、図外の駆動手段を間欠駆動させて、後述するターゲットＴと対向する位置に各基板Ｓを（図１中、左側から右側に向けて）順次搬送できるようにしている。なお、基板搬送機構２０自体は公知のものが利用できるため、これ以上の説明は省略する。そして、真空チャンバ１０の下部空間に、スパッタリングカソード７０が設けられている。
【0099】
スパッタリングカソード７０は、基板Ｓに対応する輪郭を持ち、この基板Ｓより一回り大きい面積のターゲットＴと、ターゲットＴの下方（ターゲットＴ上面のスパッタ面ＴＳと背向する側）に配置されて、スパッタ面ＴＳ側に漏洩磁場を作用させる複数の電磁石７１，７２と、を備える。ターゲットＴは、Ａｌ、Ａｌ合金やＴｉなどの基板Ｓ下面に成膜しようとする薄膜の組成に応じて選択される。ターゲットＴの下面にはバッキングプレートＢｐが接合され、ターゲットＴのスパッタリング時、バッキングプレートＢｐに冷媒を循環させてターゲットＴを冷却できるようにしている。そして、ターゲットＴは、そのスパッタ面ＴＳが基板Ｓに対向する姿勢で絶縁板１４を介して真空チャンバ１０に設けられる。
【0100】
ターゲットＴには、直流電源や交流電源などのスパッタ電源３０からの出力が接続され、ターゲットＴの種類に応じて、ターゲットＴに対して負の電位を持つ直流電力や所定周波数の交流電力が投入できるようになっている。また、真空チャンバ１０には、ターゲットＴの周囲を囲うようにして環状のシールド板１６が設けられている。シールド板１６は、金属製のものであり、アース接地されている。そして、シールド板１６がターゲットＴのスパッタリング時、アノードとして機能するようになっている。
【0101】
スパッタリングカソード７０は、ターゲットＴと同等以上の面積を有してスパッタ面ＴＳと平行に設置される板状の支持体７５を備え、この支持体７５に電磁石７１，７２が設けられる。支持体７５には、磁心にコイルを所定の巻数、所定の配置で巻回してなる電磁石７１，７２が複数個設けられている。各電磁石７１，７２の磁心は、同一径を有する円柱状である。この場合、スパッタ面ＴＳ（支持体７５）内で互いに直交する二軸をＸ軸方向及びＹ軸方向とすると、各電磁石７１，７２は、第１実施形態と同様に、磁心どうしの間隔がほぼ等しく、支持体７５の面内全域に亘って配置されている。あるいは、各電磁石７１，７２は、その磁心が支持体７５の面内全域に亘ってＸ軸方向及びＹ軸方向に等間隔で列設されていてもよい。
【0102】
各電磁石７１，７２のコイルの両自由端は、真空チャンバ１０外に設けられる、所定電流値の電流が夫々通電可能で且つ通電電流の向きが可変のコイル電源７３に夫々接続されている。そして、各電磁石７２の一部で構成されるものを電磁石のブロックＢ、あるいは、グループＧとし、コイル電源７３から、電磁石７２のブロックＢ、グループＧを構成する各電磁石７２に処置の周波数・振幅向の電流を夫々通電して、ターゲットＴのスパッタ面ＴＳ側に釣り合った閉ループの漏洩磁場を局所的に作用させることができるようにしている。このようなコイル電源７３としては、所定の電源回路やスイッチングトランジスタ等を備える公知のものが利用できるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【0103】
ターゲットＴに電力を印加するスパッタ電源３０、基板搬送機構２０を駆動する駆動機構、真空ポンプ５０、ガス供給部６０、コイル電源７３は、いずれも制御装置ＣＯＮＴに電気的に接続されている。制御装置ＣＯＮＴによって、スパッタリング装置１００を構成する各種の部材、装置、機構の動作が制御される。
【0104】
図９は、本実施形態に係るスパッタリング装置の複数の電磁石のブロックとグループの例を示す図である。
本実施形態においても、図９に示すように、複数の電磁石７２をブロックＢ１～、あるいは、グループＧ１～に分けて、第１実施形態と同様に、それぞれ制御装置５００は、複数の電磁石７２によって形成される漏洩磁場を回転させる。または、制御装置５００は、複数の電磁石７２によって形成される漏洩磁場を揺動させる。
本実施形態においても、図９に示すように、複数の電磁石７２をブロックＢ１～、あるいは、グループＧ１～に分けて、第１実施形態と同様に、それぞれ制御装置５００は、複数の電磁石７２によって形成される漏洩磁場を回転させる。または、制御装置５００は、複数の電磁石７２によって形成される漏洩磁場を揺動させる。
【実施例0105】
以下、本発明にかかる実施例を説明する。
【0106】
ここで、本発明における成膜方法の具体例としておこなう確認試験について説明する。
【0107】
第１実施形態と同様に、磁石の回転ステージを用いずに空間中の磁場のみを回転させて回転磁場を発生させ、成膜形状を検討した。その際のコイルに印加する交流電流を図１０に示す。また、発生した回転磁場を図１１に示す。回転磁界とは、モータをはじめとする交流機にて、トルクを発生させる原理と同等である。これは、円環状に配置したコイルに交流電流を印加することによって、疑似的に円環に沿って回転する磁石と同等の磁場を作り出すものである。ここで、平面に沿って複数配置した電磁石を図２の下側に示すように、グループＧに分ける。
【0108】
また、電磁石７２には、図１２に示すように、３相６極巻き線と、３相２極巻き線とによりコイルを形成する。また、図１３に示すように、円形輪郭を有するスパッタリングカソード７０には、径方向で中心と周縁とにＤＣ電流領域ＢＤＣを形成し、径方向でその間にＡＣ電流領域ＢＡＣを形成するように、コイル電源７３から供給する電流を設定する。
なお、３相６極巻き線と、３相２極巻き線とで、それぞれ形成される磁場を、図１４および図１５にそれぞれ示す。これらを、回転状態を維持して重ね合わせることで、図１１に示した回転磁場を形成する。
なお、３相６極巻き線と、３相２極巻き線とで、それぞれ形成される磁場を、図１４および図１５にそれぞれ示す。これらを、回転状態を維持して重ね合わせることで、図１１に示した回転磁場を形成する。
【0109】
ここで、コイル電源７３から複数の電磁石７２に印加する電流は、上述した第１実施形態のように学習したモデルから算出する。
【産業上の利用可能性】
【0110】
本発明の活用例として、ドライエッチング装置等、磁気回路を用いてスパッタリング成膜処理を行う基板処理装置を挙げることができる。
【符号の説明】
【0111】
１００…スパッタリング装置（成膜装置）
１０…真空チャンバ
２０…基板ステージ（基板支持部）
３０Ａ…スパッタ電源（プラズマ供給電源）
５０…真空ポンプ（ガス雰囲気設定機構）
６０…ガス供給部（ガス雰囲気設定機構）
７０…スパッタリングカソード
７１…第１電磁石（電磁石）
７２…第２電磁石（電磁石）
７３…コイル電源
８０…ヒータ（温度設定機構）
８０Ａ…ヒータ電源
ＣＯＮＴ，５００…制御装置
５１０…入力部
５２０…波形記憶部
５３０…近似処理部
５４０…モデル記憶部
５５０…決定部
５６０…制御部
６００…学習装置
６１０…生成部
６２０…シミュレータ
６３０…データ記憶部
６４０…学習部
６５０…出力部
Ｓ…基板
Ｔ…ターゲット
ＴＳ…スパッタ面
１０…真空チャンバ
２０…基板ステージ（基板支持部）
３０Ａ…スパッタ電源（プラズマ供給電源）
５０…真空ポンプ（ガス雰囲気設定機構）
６０…ガス供給部（ガス雰囲気設定機構）
７０…スパッタリングカソード
７１…第１電磁石（電磁石）
７２…第２電磁石（電磁石）
７３…コイル電源
８０…ヒータ（温度設定機構）
８０Ａ…ヒータ電源
ＣＯＮＴ，５００…制御装置
５１０…入力部
５２０…波形記憶部
５３０…近似処理部
５４０…モデル記憶部
５５０…決定部
５６０…制御部
６００…学習装置
６１０…生成部
６２０…シミュレータ
６３０…データ記憶部
６４０…学習部
６５０…出力部
Ｓ…基板
Ｔ…ターゲット
ＴＳ…スパッタ面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】