(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】P2024101899
(43)【公開日】2024-07-30
(54)【発明の名称】スパッタリング装置
(51)【国際特許分類】
C23C 14/35 20060101AFI20240723BHJP
C23C 14/34 20060101ALI20240723BHJP
【ＦＩ】
C23C14/35 B
C23C14/34 S
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023006104
(22)【出願日】2023-01-18
(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】北沢 僚也
(72)【発明者】
【氏名】石榑 文昭
(72)【発明者】
【氏名】磯部 辰徳
【テーマコード（参考）】
4K029
【Ｆターム（参考）】
4K029AA09
4K029AA24
4K029BA45
4K029BA49
4K029BA50
4K029BC09
4K029BD01
4K029CA05
4K029DA04
4K029DA09
4K029DC39
4K029DC43
4K029DC46
4K029KA09
(57)【要約】
【課題】非エロージョン発生領域周りのぼやけた領域の発生を抑制して、パーティクル発生原因を減らす。
【解決手段】スパッタリング装置において、被成膜基板の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソードユニットが、エロージョン領域が形成されるターゲットと、ターゲットにエロージョン領域を形成するマグネットユニットと、マグネットユニットと被成膜基板とを揺動方向（走査方向）における一方の揺動端と他方の揺動端との間に規定される揺動領域において相対的に往復動作可能なマグネットユニット走査部と、を有し、マグネットユニットは、その長手方向がターゲット表面に沿って揺動方向に交差する揺動幅方向に延在するマグネットを有するとともに、アノードに電子が入射しないようにカソードユニットに対してアノードを所定の電位とするアノード電位設定機構を有する。
【選択図】図１
【解決手段】スパッタリング装置において、被成膜基板の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソードユニットが、エロージョン領域が形成されるターゲットと、ターゲットにエロージョン領域を形成するマグネットユニットと、マグネットユニットと被成膜基板とを揺動方向（走査方向）における一方の揺動端と他方の揺動端との間に規定される揺動領域において相対的に往復動作可能なマグネットユニット走査部と、を有し、マグネットユニットは、その長手方向がターゲット表面に沿って揺動方向に交差する揺動幅方向に延在するマグネットを有するとともに、アノードに電子が入射しないようにカソードユニットに対してアノードを所定の電位とするアノード電位設定機構を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アノードと対応して、被成膜基板の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソードユニットが、
エロージョン領域が形成されるターゲットと、
前記ターゲットに対して前記被成膜基板とは反対側に配置されて前記ターゲットに前記エロージョン領域を形成するマグネットユニットと、
前記マグネットユニットと前記被成膜基板とを前記ターゲット表面に沿った揺動方向（走査方向）における一方の揺動端と他方の揺動端との間に規定される揺動領域において相対的に往復動作可能なマグネットユニット走査部と、
を有し、
前記マグネットユニットは、その長手方向が基板表面に沿って前記揺動方向に交差する揺動幅方向に延在するマグネットを有するとともに、
前記アノードに接続されて、前記アノードに電子が入射しないように前記カソードユニットに対して前記アノードを所定の電位とするアノード電位設定機構を有する、
ことを特徴とするスパッタリング装置。
エロージョン領域が形成されるターゲットと、
前記ターゲットに対して前記被成膜基板とは反対側に配置されて前記ターゲットに前記エロージョン領域を形成するマグネットユニットと、
前記マグネットユニットと前記被成膜基板とを前記ターゲット表面に沿った揺動方向（走査方向）における一方の揺動端と他方の揺動端との間に規定される揺動領域において相対的に往復動作可能なマグネットユニット走査部と、
を有し、
前記マグネットユニットは、その長手方向が基板表面に沿って前記揺動方向に交差する揺動幅方向に延在するマグネットを有するとともに、
前記アノードに接続されて、前記アノードに電子が入射しないように前記カソードユニットに対して前記アノードを所定の電位とするアノード電位設定機構を有する、
ことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項2】
前記アノード電位設定機構は、前記アノードをグランド電位とは異なる電位にする、
ことを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
ことを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項3】
前記アノードを支持する絶縁支持部を有する、
ことを特徴とする請求項２記載のスパッタリング装置。
ことを特徴とする請求項２記載のスパッタリング装置。
【請求項4】
前記アノード電位設定機構は、前記カソードユニットに対して前記アノードを負電位にする、
ことを特徴とする請求項２記載のスパッタリング装置。
ことを特徴とする請求項２記載のスパッタリング装置。
【請求項5】
前記アノード電位設定機構は、前記カソードユニットに対して前記アノードをフローティング電位にする、
ことを特徴とする請求項２記載のスパッタリング装置。
ことを特徴とする請求項２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に関し、特に、マグネトロンカソードを有する成膜に用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【0002】
マグネトロンカソードを有する成膜装置においては、ターゲットの利用効率を向上することなどを目的として、マグネットをターゲットに対して移動させる方式が知られている。
特許文献１に開示の技術のように、成膜の均一性向上等の目的のために、マグネットの移動に加え、カソードおよびターゲットを被成膜基板に対して揺動させることも知られている。
特許文献１に開示の技術のように、成膜の均一性向上等の目的のために、マグネットの移動に加え、カソードおよびターゲットを被成膜基板に対して揺動させることも知られている。
【0003】
また、特許文献２に開示の技術のように、発生したパーティクルがスパッタ処理室内における成膜に悪影響を及ぼすことを防止する目的などで、マグネットおよびカソードを揺動させることが知られている。
さらに、マグネットおよびカソードに対して被成膜基板を揺動させる技術として、本出願人らは特許文献３のような技術を公開している。
さらに、マグネットおよびカソードに対して被成膜基板を揺動させる技術として、本出願人らは特許文献３のような技術を公開している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００９－４１１１５号公報
【特許文献2】特開２０１２－１５８８３５号公報
【特許文献3】特許第６５７９７２６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、上記のようにターゲットに対してマグネットを走査（揺動）させる技術であっても、非エロージョン領域の発生により、マグネットの揺動範囲の縁部に近接する成膜領域の周縁部付近においては、パーティクル発生原因となる場合があるためこれを解消したいという要求があった。特に、非エロージョン領域の発生そのものよりも、非エロージョン領域とエローション領域との境界がぼやけた場合に、これがリデポ膜（ターゲットに着膜したスパッタ膜）の再スパッタ発生など、問題となるパーティクル発生の原因となることがわかった。
【0006】
また、上記のようにターゲットに対してマグネットを走査（揺動）させる技術であっても、非エロージョン領域の発生により、マグネットの揺動範囲に近接する成膜領域の周縁部付近においては、膜厚の減少、膜厚分布や膜質分布にムラができてしまうなどの問題が、依然として解消されていない。さらに、基板の大型化によってこのような不具合に対する改善要求が大きくなっていた。
【0007】
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．非エロージョン発生領域周りのぼやけた領域の発生を抑制して、パーティクル発生原因を減らすこと。
２．形成されたプラズマ分布を安定させ、マグネットの揺動位置にかかわらずに膜厚分布・膜厚特性分布の均一性を向上すること。
１．非エロージョン発生領域周りのぼやけた領域の発生を抑制して、パーティクル発生原因を減らすこと。
２．形成されたプラズマ分布を安定させ、マグネットの揺動位置にかかわらずに膜厚分布・膜厚特性分布の均一性を向上すること。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本願発明者らは、鋭意研究の結果、非エロージョン領域によるパーティクル発生の抑制、および、膜厚分布、膜質特性分布のばらつきの抑制に成功した。
【0009】
スパッタリング中は、カソードに印加された電力によりマグネットからは磁界（磁場、磁力線）が形成されている。このとき、スパッタリングに寄与するプラズマまたは電子は、マグネットの形成する磁力線に沿って移動している。マグネットによる磁力線のうち、プラズマ発生に寄与するものは、ターゲットと平行に面一として配置されるマグネットの両極のうち、Ｎ極からターゲットに向かい円弧状にＳ極に到達する。このとき、マグネットによる磁力線は、Ｎ極から、ターゲットを裏面側から表面側に向けて厚さ方向に貫通し、プラズマ発生空間で円弧状に形成され、ターゲットを表面側から裏面側に向けて厚さ方向に貫通してＳ極へと戻る。
【0010】
ターゲットの端部周辺には、グランド電位部分であるアノードが配置されている。この状態で、マグネットを走査（揺動）させてマグネットが揺動端付近に位置した場合には、マグネットがこのアノードに近接した位置となる。
すると、Ｎ極からの磁力線は、マグネットの揺動端付近で近接しているアノードつまりグランド電位部分に向かってしまい、Ｓ極に戻らないという現象が起こる場合がある。すると、電子は磁力線に沿ってトラッキングされる（動く）ため、プラズマ形成空間に戻らず、プラズマ形成に寄与せずにアノードつまりグランド電位部分に流れてしまう。これを電子が吸われると称する。
すると、Ｎ極からの磁力線は、マグネットの揺動端付近で近接しているアノードつまりグランド電位部分に向かってしまい、Ｓ極に戻らないという現象が起こる場合がある。すると、電子は磁力線に沿ってトラッキングされる（動く）ため、プラズマ形成空間に戻らず、プラズマ形成に寄与せずにアノードつまりグランド電位部分に流れてしまう。これを電子が吸われると称する。
【0011】
電子がアノードに吸われると、ターゲットの表面側、つまり、プラズマ発生空間における電子密度が低下する。すると、形成されるプラズマ密度が低下する、あるいは、プラズマが発生しない、という現象が起こる場合がある。これをプラズマが吸われると称する。このような現象が発生した場合、プラズマによりターゲットがスパッタリングされないために、非エロージョン領域が発生し、さらに、非エロージョン領域が大きくなる場合がある。
【0012】
ここで、電子がアノードに吸われた場合、マグネットの揺動その他に起因して、アノード付近におけるプラズマのオンオフが発生する。これにより、プラズマによるスパッタリングのオンオフが発生する。すると、リデポ膜のスパッタリングに起因するパーティクルが発生する可能性が増大する。
【0013】
つまり、非エロージョン領域の発生により、マグネットの揺動範囲に近接する成膜領域の周縁部付近においては、パーティクル発生原因となる場合がある。
このとき、非エロージョン領域とエロージョン領域との境界が不明瞭になっており、エロージョン－非エロージョン境界領域が形成されることになる。
このとき、非エロージョン領域とエロージョン領域との境界が不明瞭になっており、エロージョン－非エロージョン境界領域が形成されることになる。
【0014】
このように、非エロージョン領域の発生そのものよりも、非エロージョン領域とエローション領域との境界がぼやけた場合に、これがリデポ膜の再スパッタ発生など、問題となるパーティクル発生の原因となることがわかった。
【0015】
上記のように、電子がアノードに吸われる場合、マグネットからの磁力線が、アノードに向かう状態、つまり、ターゲットの厚さ方向よりも、ターゲットの輪郭外向きに傾斜した状態である。
【0016】
本願発明者らはこのような問題を解決するために、カソードに対するアノードの電位を制御することで、マグネットの揺動端において、マグネットから形成される磁力線がアノードに吸われた場合でも、アノード付近におけるプラズマのオンオフが発生しないようにすること、つまり、形成されるプラズマ密度が低下するあるいはプラズマが発生しないという現象を起こさないことが可能であることを見出した。つまり、アノードの電位をグランド電位から変更することが、非エロージョン領域の低減に有効であることを見出した。
【0017】
なお、上記の説明では、通常の表記に従って磁力線をＮ極からＳ極へ到達するように表記したが、逆の極性としても現象の理解には支障がない。
【0018】
さらに、非エロージョン領域が発生している場合には、プラズマ発生が抑制されていることになる。このため、印加された供給電力がプラズマ発生に消費されずに余剰となる。この余剰電力が、もともとの非エロージョン領域とは異なる領域に対して再分配される、あるいは、全体の電圧（電力）変動として吸収されることになる。従って、電圧変動のようにプラズマ発生条件が変動してしまい、結果的に膜厚分布のばらつき、膜質特性分布のばらつき拡大の原因となる。
【0019】
つまり、電子がアノードに吸われてプラズマのオンオフが発生した場合、非エロージョン領域発生に起因して、さらなるプラズマ発生条件の変動が発生して、膜厚分布のばらつき、膜質特性分布のばらつきがより一層拡大することになる。
【0020】
さらに、非エロージョン領域が発生している場合、電圧変動等によるプラズマ発生条件の部分的変動により、もともとの非エロージョン領域とは異なる非エロージョン領域が発生してしまうこともある。この場合、パーティクル発生、および、膜厚分布、膜質特性分布のばらつきなどが拡大してしまうことになる。
【0021】
このため、本願発明者らはこの問題を解決するために、カソードに対するアノードの電位を制御することで、マグネットの揺動端において、マグネットから形成される磁力線がアノードに吸われた場合でも、アノード付近におけるプラズマのオンオフが発生しないようにすること、つまり、形成されるプラズマ密度が低下するあるいはプラズマが発生しないという現象を起こさないことが可能であることを見出した。つまり、アノードの電位をグランド電位から変更することが、膜厚分布、膜質特性分布のばらつき発生の抑制に有効であることを見出した。
【0022】
これらを鑑みて、本願発明者らは、以下のように本願発明を完成した。
【0023】
（１）本発明にかかる一態様のスパッタリング装置は、
アノードと対応して、被成膜基板の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソードユニットが、
エロージョン領域が形成されるターゲットと、
前記ターゲットに対して前記被成膜基板とは反対側に配置されて前記ターゲットに前記エロージョン領域を形成するマグネットユニットと、
前記マグネットユニットと前記被成膜基板とを前記ターゲット表面に沿った揺動方向（走査方向）における一方の揺動端と他方の揺動端との間に規定される揺動領域において相対的に往復動作可能なマグネットユニット走査部と、
を有し、
前記マグネットユニットは、その長手方向が基板表面に沿って前記揺動方向に交差する揺動幅方向に延在するマグネットを有するとともに、
前記アノードに接続されて、前記アノードに電子が入射しないように前記カソードユニットに対して前記アノードを所定の電位とするアノード電位設定機構を有する、
ことにより上記課題を解決した。
（２）本発明のスパッタリング装置は、上記（１）において、
前記アノード電位設定機構は、前記アノードをグランド電位とは異なる電位にする、
ことができる。
（３）本発明のスパッタリング装置は、上記（２）において、
前記アノードを支持する絶縁支持部を有する、
ことができる。
（４）本発明のスパッタリング装置は、上記（２）において、
前記アノード電位設定機構は、前記カソードユニットに対して前記アノードを負電位にする、
ことができる。
（５）本発明のスパッタリング装置は、上記（２）において、
前記アノード電位設定機構は、前記カソードユニットに対して前記アノードをフローティング電位にする、
ことができる。
アノードと対応して、被成膜基板の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソードユニットが、
エロージョン領域が形成されるターゲットと、
前記ターゲットに対して前記被成膜基板とは反対側に配置されて前記ターゲットに前記エロージョン領域を形成するマグネットユニットと、
前記マグネットユニットと前記被成膜基板とを前記ターゲット表面に沿った揺動方向（走査方向）における一方の揺動端と他方の揺動端との間に規定される揺動領域において相対的に往復動作可能なマグネットユニット走査部と、
を有し、
前記マグネットユニットは、その長手方向が基板表面に沿って前記揺動方向に交差する揺動幅方向に延在するマグネットを有するとともに、
前記アノードに接続されて、前記アノードに電子が入射しないように前記カソードユニットに対して前記アノードを所定の電位とするアノード電位設定機構を有する、
ことにより上記課題を解決した。
（２）本発明のスパッタリング装置は、上記（１）において、
前記アノード電位設定機構は、前記アノードをグランド電位とは異なる電位にする、
ことができる。
（３）本発明のスパッタリング装置は、上記（２）において、
前記アノードを支持する絶縁支持部を有する、
ことができる。
（４）本発明のスパッタリング装置は、上記（２）において、
前記アノード電位設定機構は、前記カソードユニットに対して前記アノードを負電位にする、
ことができる。
（５）本発明のスパッタリング装置は、上記（２）において、
前記アノード電位設定機構は、前記カソードユニットに対して前記アノードをフローティング電位にする、
ことができる。
【0024】
（１）本発明にかかる一態様のスパッタリング装置は、
アノードと対応して、被成膜基板の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソードユニットが、
エロージョン領域が形成されるターゲットと、
前記ターゲットに対して前記被成膜基板とは反対側に配置されて前記ターゲットに前記エロージョン領域を形成するマグネットユニットと、
前記マグネットユニットと前記被成膜基板とを前記ターゲット表面に沿った揺動方向（走査方向）における一方の揺動端と他方の揺動端との間に規定される揺動領域において相対的に往復動作可能なマグネットユニット走査部と、
を有し、
前記マグネットユニットは、その長手方向が基板表面に沿って前記揺動方向に交差する揺動幅方向に延在するマグネットを有するとともに、
前記アノードに接続されて、前記アノードに電子が入射しないように前記カソードユニットに対して前記アノードを所定の電位とするアノード電位設定機構を有する、
ことにより上記課題を解決した。
アノードと対応して、被成膜基板の形成領域に向けてスパッタ粒子を放出するカソードユニットが、
エロージョン領域が形成されるターゲットと、
前記ターゲットに対して前記被成膜基板とは反対側に配置されて前記ターゲットに前記エロージョン領域を形成するマグネットユニットと、
前記マグネットユニットと前記被成膜基板とを前記ターゲット表面に沿った揺動方向（走査方向）における一方の揺動端と他方の揺動端との間に規定される揺動領域において相対的に往復動作可能なマグネットユニット走査部と、
を有し、
前記マグネットユニットは、その長手方向が基板表面に沿って前記揺動方向に交差する揺動幅方向に延在するマグネットを有するとともに、
前記アノードに接続されて、前記アノードに電子が入射しないように前記カソードユニットに対して前記アノードを所定の電位とするアノード電位設定機構を有する、
ことにより上記課題を解決した。
【0025】
上記の構成によれば、カソードに対するアノードの電位を制御することで、マグネットの揺動端において、マグネットから形成される磁力線がアノードに吸われた場合でも、アノード付近におけるプラズマのオンオフが発生しないようにすることができる。つまり、カソードに対するアノードの電位を制御することで、形成されるプラズマ密度が低下するあるいはプラズマが発生しないという現象を起こさないことができる。
あるいは、カソードに対するアノードの電位を制御することで、アノードをグランド電位にしないことで、トラッキングされた電子がアノードに向かった場合でも、電子がアノードに吸われずに、プラズマが消失しないようにすることができる。
つまり、アノードの電位をグランド電位から変更することにより、エロージョン－非エロージョン境界領域を効果的に低減して、エロージョン－非エロージョン境界領域が形成されることに起因するパーティクル発生を低減することができる。
同時に、供給電圧のさらなる変動を抑制して、マグネットの揺動端位置によるプラズマ密度の変動を抑制し、プラズマ発生状態を安定して、膜厚分布、膜質特性分布のばらつき発生の抑制を効果的におこなうことが可能となる。
あるいは、カソードに対するアノードの電位を制御することで、アノードをグランド電位にしないことで、トラッキングされた電子がアノードに向かった場合でも、電子がアノードに吸われずに、プラズマが消失しないようにすることができる。
つまり、アノードの電位をグランド電位から変更することにより、エロージョン－非エロージョン境界領域を効果的に低減して、エロージョン－非エロージョン境界領域が形成されることに起因するパーティクル発生を低減することができる。
同時に、供給電圧のさらなる変動を抑制して、マグネットの揺動端位置によるプラズマ密度の変動を抑制し、プラズマ発生状態を安定して、膜厚分布、膜質特性分布のばらつき発生の抑制を効果的におこなうことが可能となる。
【0026】
（２）本発明のスパッタリング装置は、上記（１）において、
前記アノード電位設定機構は、前記アノードをグランド電位とは異なる電位にする、
ことができる。
前記アノード電位設定機構は、前記アノードをグランド電位とは異なる電位にする、
ことができる。
【0027】
上記の構成によれば、カソードに対して、アノードの電位をグランド電位から変更することで、マグネットの揺動端において、マグネットから形成される磁力線がアノードに吸われてトラッキングされた電子がアノードに向かった場合でも、電子がアノードに吸われずに、アノード付近におけるプラズマのオンオフが発生しないようにすることができる。つまり、カソードに対して、アノードの電位をグランド電位から変更することで、形成されるプラズマ密度が低下するあるいはプラズマが発生しないという現象を起こさないことができる。
【0028】
（３）本発明のスパッタリング装置は、上記（２）において、
前記アノードを支持する絶縁支持部を有する、
ことができる。
前記アノードを支持する絶縁支持部を有する、
ことができる。
【0029】
上記の構成によれば、カソードに対して、アノードの電位をグランド電位から変更することが容易にできる。さらに、被成膜基板の周辺に位置するグランド電位であるチャンバを構成する部品からアノードの電気的に切り離して、アノードの電位をグランド電位とは異なる電位に設定することが容易に可能となる。これにより、カソードに対して、アノードの電位をグランド電位から変更して、マグネットの揺動端において、マグネットから形成される磁力線がアノードに吸われてトラッキングされた電子がアノードに向かった場合でも、電子がアノードに吸われずに、アノード付近におけるプラズマのオンオフが発生しないようにすることができる。つまり、カソードに対して、アノードの電位をグランド電位から変更することで、形成されるプラズマ密度が低下するあるいはプラズマが発生しないという現象を起こさないことができる。
【0030】
（４）本発明のスパッタリング装置は、上記（２）において、
前記アノード電位設定機構は、前記カソードユニットに対して前記アノードを負電位にする、
ことができる。
前記アノード電位設定機構は、前記カソードユニットに対して前記アノードを負電位にする、
ことができる。
【0031】
上記の構成によれば、カソードに対して、アノードの電位を負電位に設定することで、マグネットの揺動端において、マグネットから形成される磁力線がアノードに吸われてトラッキングされた電子がアノードに向かった場合でも、電子がアノードに吸われずに、アノード付近におけるプラズマのオンオフが発生しないようにすることができる。つまり、カソードに対して、アノードの電位を負電位に設定することで、形成されるプラズマ密度が低下するあるいはプラズマが発生しないという現象を起こさないことができる。
【0032】
（５）本発明のスパッタリング装置は、上記（２）において、
前記アノード電位設定機構は、前記カソードユニットに対して前記アノードをフローティング電位にする、
ことができる。
前記アノード電位設定機構は、前記カソードユニットに対して前記アノードをフローティング電位にする、
ことができる。
【0033】
上記の構成によれば、カソードに対して、アノードの電位をフローティング電位に設定することで、マグネットの揺動端において、マグネットから形成される磁力線がアノードに吸われてトラッキングされた電子がアノードに向かった場合でも、電子がアノードに吸われずに、アノード付近におけるプラズマのオンオフが発生しないようにすることができる。つまり、カソードに対して、アノードの電位をフローティング電位に設定することで、形成されるプラズマ密度が低下するあるいはプラズマが発生しないという現象を起こさないことができる。
【発明の効果】
【0034】
本発明によれば、プラズマ密度を維持することを可能として、非エロージョン発生領域周りのぼやけた領域の発生を抑制して、パーティクルの削減を図ること、および、形成されたプラズマ分布を安定させ、マグネットの揺動位置にかかわらずに膜厚分布・膜厚特性分布の均一性向上を図ることができ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】
【0035】
【図1】本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形態を示す模式平面図である。
【図2】本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形における成膜室を示す模式側面図である。
【図3】本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形態におけるガラス基板とカソード装置の構成との位置関係を示す模式図である。
【図4】本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形態におけるガラス基板とターゲットとマグネットユニットとの位置関係を示す正面図である。
【図5】本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形態におけるマグネットユニットの端部を示す拡大断面図である。
【図6】本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形態における絶縁支持部を示す拡大断面図である。
【図7】本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形態におけるアノード電位設定機構の作用を説明するための図である。
【図8】本発明に係るスパッタリング装置の第１実施形態におけるアノード電位設定機構の作用を説明するための図である。
【図9】本発明に係るスパッタリング装置の第２実施形態におけるアノード電位設定機構の作用を説明するための図である。
【図10】本発明に係るスパッタリング装置の第２実施形態におけるアノード電位設定機構の作用を説明するための図である。機構の作用を説明するための図である。
【図11】スパッタリング装置におけるアノード電位設定機構がない場合の作用を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0036】
以下、本発明に係るスパッタリング装置の第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スパッタリング装置を示す模式平面図である。図２は、本実施形態におけるスパッタリング装置における成膜室を示す模式側面図である。図において、符号１は、スパッタリング装置である。
図１は、本実施形態におけるスパッタリング装置を示す模式平面図である。図２は、本実施形態におけるスパッタリング装置における成膜室を示す模式側面図である。図において、符号１は、スパッタリング装置である。
【0037】
本実施形態に係るスパッタリング装置１は、例えば、半導体装置の製造工程や、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）の製造工程においてガラス等からなる基板上にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を形成する場合などに用いる。本実施形態に係るスパッタリング装置１は、ガラスや樹脂からなる被処理基板に対して、真空環境下で加熱処理、成膜処理、エッチング処理等を行うインターバック式の真空処理装置である。
【0038】
本実施形態では、ガラス基板（被成膜基板、透明基板）１１として、一辺１００ｍｍ程度から、一辺２５００ｍｍ以上の矩形基板を適用可能であり、さらに、厚み１ｍｍ以下の基板、厚み数ｍｍの基板や、厚み１０ｍｍ以上の基板も用いることができる。
【0039】
本実施形態に係るスパッタリング装置１は、図１に示すように、ロード・アンロード室（真空チャンバ）２と、成膜室（真空チャンバ）４と、搬送室（真空チャンバ）３と、を備えている。
ロード・アンロード室２は、略矩形のガラス基板１１（被処理基板）を外部との間で搬入／搬出する。成膜室４は、ガラス基板１１上に、例えば、ＺｎＯ系やＩｎ２Ｏ３系の透明導電膜等、アルミニウムや銀等の金属や酸化物、それ以外の被膜をスパッタリング法により形成する耐圧の真空チャンバである。搬送室３は、成膜室４とロード・アンロード室２との間に位置し、成膜室４とロード・アンロード室２（真空チャンバ）との間でガラス基板１１を搬送する。
ロード・アンロード室２は、略矩形のガラス基板１１（被処理基板）を外部との間で搬入／搬出する。成膜室４は、ガラス基板１１上に、例えば、ＺｎＯ系やＩｎ２Ｏ３系の透明導電膜等、アルミニウムや銀等の金属や酸化物、それ以外の被膜をスパッタリング法により形成する耐圧の真空チャンバである。搬送室３は、成膜室４とロード・アンロード室２との間に位置し、成膜室４とロード・アンロード室２（真空チャンバ）との間でガラス基板１１を搬送する。
【0040】
本実施形態に係るスパッタリング装置１は、図１に示すように、ロード・アンロード室（真空チャンバ）２と、成膜室（真空チャンバ）４と、搬送室（真空チャンバ）３と、を備えている。
ロード・アンロード室２は、略矩形のガラス基板１１（被処理基板）を外部との間で搬入／搬出する。成膜室４は、ガラス基板１１上に、例えば、ＺｎＯ系やＩｎ２Ｏ３系の透明導電膜等、アルミニウムや銀等の金属や酸化物、それ以外の被膜をスパッタリング法により形成する耐圧の真空チャンバである。搬送室３は、成膜室４とロード・アンロード室２との間に位置し、成膜室４とロード・アンロード室２（真空チャンバ）との間でガラス基板１１を搬送する。
ロード・アンロード室２は、略矩形のガラス基板１１（被処理基板）を外部との間で搬入／搬出する。成膜室４は、ガラス基板１１上に、例えば、ＺｎＯ系やＩｎ２Ｏ３系の透明導電膜等、アルミニウムや銀等の金属や酸化物、それ以外の被膜をスパッタリング法により形成する耐圧の真空チャンバである。搬送室３は、成膜室４とロード・アンロード室２との間に位置し、成膜室４とロード・アンロード室２（真空チャンバ）との間でガラス基板１１を搬送する。
【0041】
本実施形態に係るスパッタリング装置１は、図１に示すように、サイドスパッタ式の装置として構成できる。あるいは、本実施形態に係るスパッタリング装置１は、図２に示すように、スパッタダウン式の装置として構成できる。さらに、スパッタアップ式の装置として構成することもできる。
【0042】
さらに、スパッタリング装置１には、成膜室（真空チャンバ）４Ａとロード・アンロード室（真空チャンバ）２ａとを設けてもよい。これら複数のチャンバであるロード・アンロード室２、ロード・アンロード室２ａ、成膜室４、成膜室４Ａは、搬送室３の周囲を取り囲むように形成されている。こうしたチャンバは、例えば、互いに隣接して形成された２つのロード・アンロード室（真空チャンバ）と、複数の処理室（真空チャンバ）とを有して構成されることになる。
【0043】
例えば、一方のロード・アンロード室２は、外部からスパッタリング装置１（真空処理装置）の内部に向けてガラス基板１１を搬入するロード室であり、他方のロード・アンロード室２ａは、スパッタリング装置１の内部から外部にガラス基板１１を搬出するアンロード室である。また、成膜室４と成膜室４Ａとが異なる成膜工程を行う構成が採用されてもよい。また、成膜室４と成膜室４Ａとが異なる方式のスパッタリング処理を行う構成が採用されてもよい。たとえば、成膜室４と成膜室４Ａとの一方がサイドスパッタ式、他方がスパッタダウン式の装置として構成できる。
【0044】
搬送室３とロード・アンロード室２との間には、仕切りバルブ（ドアバルブ）が形成されていればよい。同様に、搬送室３とロード・アンロード室２ａとの間には、仕切りバルブ（ドアバルブ）が形成されていればよい。搬送室３と成膜室４との間には、仕切りバルブ（ドアバルブ）が形成されていればよい。搬送室３と成膜室４Ａとの間には、仕切りバルブ（ドアバルブ）が形成されていればよい。
【0045】
ロード・アンロード室２には、スパッタリング装置１の外部から搬入されたガラス基板１１の載置位置を設定してアライメント可能な位置決め部材が配置されていてもよい。ロード・アンロード室２には、また、この室内を粗真空引きするロータリーポンプ等の粗引き排気装置（粗引き排気手段、低真空排気装置）が設けられる。
【0046】
搬送室３の内部には、図１に示すように、搬送装置（搬送ロボット）３ａが配置されている。
搬送装置３ａは、回転軸と、この回転軸を回転駆動する回転駆動装置と、回転軸に取り付けられたロボットアームと、ロボットアームの一端に形成されたロボットハンドと、ロボットハンドを上下動させる上下動装置とを有している。ロボットアームは、互いに直交してそれぞれ水平方向にスライド可能な第一のアーム部と、第二のアーム部とから構成されている。搬送装置３ａは、被搬送物であるガラス基板１１を、ロード・アンロード室２、ロード・アンロード室２ａ、成膜室４、成膜室４Ａの各々と、搬送室３と、の間で移動させることができる。
搬送装置３ａは、回転軸と、この回転軸を回転駆動する回転駆動装置と、回転軸に取り付けられたロボットアームと、ロボットアームの一端に形成されたロボットハンドと、ロボットハンドを上下動させる上下動装置とを有している。ロボットアームは、互いに直交してそれぞれ水平方向にスライド可能な第一のアーム部と、第二のアーム部とから構成されている。搬送装置３ａは、被搬送物であるガラス基板１１を、ロード・アンロード室２、ロード・アンロード室２ａ、成膜室４、成膜室４Ａの各々と、搬送室３と、の間で移動させることができる。
【0047】
成膜室４には、図１に示すように、カソード装置１０と、マスク等を有する基板ホルダとされた基板保持部１３と、ガス導入装置（ガス導入手段）および高真空排気装置（高真空排気手段）を備えるガス制御部１４と、が設けられている。
成膜室４の内部は、図１に示すように、成膜時にガラス基板１１の表面が露出する前側空間４１と、成膜時にガラス基板１１の裏面側に位置する裏側空間４２とで構成されている。前側空間４１には、カソード装置１０が配置される。
成膜室４の内部は、図１に示すように、成膜時にガラス基板１１の表面が露出する前側空間４１と、成膜時にガラス基板１１の裏面側に位置する裏側空間４２とで構成されている。前側空間４１には、カソード装置１０が配置される。
【0048】
カソード装置１０は、図１に示すサイドスパッタ式の成膜室４の内部において、搬送室３に接続される搬送口４ａから最も遠い位置に立設される。
また、カソード装置１０は、図２に示すダウンスパッタ式の成膜室４の内部において、搬送口４ａから搬送室３に搬送した水平位置のガラス基板１１の上方に、かつ、ガラス基板１１と平行に対向して配置される。ここで、成膜口４ｂの周囲には、マスク２０が配置されてもよい。
また、カソード装置１０は、図２に示すダウンスパッタ式の成膜室４の内部において、搬送口４ａから搬送室３に搬送した水平位置のガラス基板１１の上方に、かつ、ガラス基板１１と平行に対向して配置される。ここで、成膜口４ｂの周囲には、マスク２０が配置されてもよい。
【0049】
基板保持部（基板保持機構）１３は、図１または図２に示すように、裏側空間４２内部に設けられている。基板保持部１３は、搬送口４ａから搬入されたガラス基板１１を支持可能とされる。
基板保持部１３は、図１に示すように、成膜中に後述するターゲット２３とガラス基板１１の被処理面（成膜面）１１ａとが対向するように、ガラス基板１１を保持する。基板保持部１３は、成膜中には、立設されたカソード装置１０に対向する縦位置にガラス基板１１を保持する。
基板保持部１３は、図１に示すように、成膜中に後述するターゲット２３とガラス基板１１の被処理面（成膜面）１１ａとが対向するように、ガラス基板１１を保持する。基板保持部１３は、成膜中には、立設されたカソード装置１０に対向する縦位置にガラス基板１１を保持する。
【0050】
基板保持部１３（基板保持手段）は、図２に示すように、成膜中に後述するターゲット２３とガラス基板１１の被処理面（成膜面）１１ａとが対向するように、ガラス基板１１を保持する。基板保持部１３は、成膜中には、下方に向いたカソード装置１０に対向する水平位置にガラス基板１１を保持する。
基板保持部１３は、図１に示すサイドスパッタ式の成膜室４の内部において、裏側空間４２の下側位置で、搬送口４ａおよび／または成膜口４ｂと略並行に延在する揺動軸と、揺動軸に取り付けられガラス基板１１の裏面を保持する保持部と、を備えてもよい。
基板保持部１３は、図１に示すサイドスパッタ式の成膜室４の内部において、裏側空間４２の下側位置で、搬送口４ａおよび／または成膜口４ｂと略並行に延在する揺動軸と、揺動軸に取り付けられガラス基板１１の裏面を保持する保持部と、を備えてもよい。
【0051】
ガス制御部１４におけるガス導入装置（ガス導入手段）は、成膜室４の内部にガスを導入する。ガス制御部１４における高真空排気装置（高真空排気手段）は、成膜室４の内部を高真空引きするターボ分子ポンプ等である。
【0052】
カソード装置１０は、図１に示すサイドスパッタ式の成膜室４の内部において、成膜室４の内部における成膜位置（プラズマ処理位置）とされたガラス基板１１に対してガラス基板１１の主面に沿った水平方向に揺動可能とされている。この場合、カソード装置１０は、カソードボックスと称される箱形に構成されてもよい。
カソード装置１０は、図２に示すダウンスパッタ式の成膜室４の内部において、成膜室４の内部における成膜位置（プラズマ処理位置）とされたガラス基板１１に対してガラス基板１１の主面に沿った水平方向に揺動可能とされている。
カソード装置１０は、図２に示すダウンスパッタ式の成膜室４の内部において、成膜室４の内部における成膜位置（プラズマ処理位置）とされたガラス基板１１に対してガラス基板１１の主面に沿った水平方向に揺動可能とされている。
【0053】
以下の説明では、図１に示すサイドスパッタ式の成膜室４の内部におけるカソード装置１０について説明するが、揺動方向が異なるだけで、図２に示すダウンスパッタ式の成膜室４の内部におけるカソード装置１０も、同じ構成とすることができる。
【0054】
図３は、本実施形態のスパッタリング装置におけるガラス基板とカソード装置の構成との位置関係を示す模式図である。
カソード装置１０は、図３に示すように、１つのカソードユニット２２を有する。
カソードユニット２２は、図３に示すように、ガラス基板１１の表面と対向するＺＸ平面に沿って配置されている。カソードユニット２２では、ターゲット２３、バッキングプレート２４、および、マグネットユニット２１が、ガラス基板１１に近い位置から離間するＹ方向に向けて、この順に配置されている。
カソード装置１０は、図３に示すように、１つのカソードユニット２２を有する。
カソードユニット２２は、図３に示すように、ガラス基板１１の表面と対向するＺＸ平面に沿って配置されている。カソードユニット２２では、ターゲット２３、バッキングプレート２４、および、マグネットユニット２１が、ガラス基板１１に近い位置から離間するＹ方向に向けて、この順に配置されている。
【0055】
なお、図３おいて、カソード装置１０は、図１に示すサイドスパッタ式に即して、ガラス基板１１と略平行にターゲット２３を鉛直方向に立てた縦型として記載している。さらに本実施形態の構成は、図２に示すダウンスパッタ式に即して、ガラス基板１１が水平状態でターゲット２３の下側に配置されたダウンデポの場合でも、ＸＹＺの方向をそれぞれ対応して読み替えることで、同様の構成に対応することができる。
【0056】
図４は、本実施形態のスパッタリング装置におけるガラス基板とターゲットとマグネットユニットとの位置関係を示す正面図である。
ターゲット２３は、ガラス基板１１と対向するＺＸ平面に沿った平板状に配置される。ターゲット２３は、カソードボックスの表面でガラス基板１１に対向する位置に露出している。
ターゲット２３は、ガラス基板１１と対向するＺＸ平面に沿った平板状に配置される。ターゲット２３は、カソードボックスの表面でガラス基板１１に対向する位置に露出している。
【0057】
ターゲット２３は、図４に示すように、Ｚ方向においてガラス基板１１よりも長い幅を有する。また、ターゲット２３は、揺動方向であるＸ方向においてガラス基板１１よりも大きい幅を有する。ターゲット２３の周囲には、アノード２８が設けられる。
アノード２８は、ターゲット２３の全周に設けられる。アノード２８は、ターゲット２３からはみ出したバッキングプレート２４を、ガラス基板１１に対して覆っている。
アノード２８は、ターゲット２３の全周に設けられる。アノード２８は、ターゲット２３からはみ出したバッキングプレート２４を、ガラス基板１１に対して覆っている。
【0058】
アノード２８は、Ｙ方向における位置がターゲット２３と一致している。アノード２８とターゲット２３との厚さは、ほぼ等しい。なお、アノード２８とターゲット２３との厚さは、アノード２８がターゲット２３より大きい厚さであってもよいし、アノード２８がターゲット２３より小さい厚さであってもよい。
【0059】
アノード２８は、成膜室４の壁部４５に支持されている。アノード２８は、ターゲット２３と離間した外周位置が壁部４５に接続される。壁部４５は、ターゲット２３から離間したアノード２８からターゲット２３に向かう向きにＹ方向に立設される壁部４５ａと、Ｚ方向の位置が成膜時におけるガラス基板１１と略同一の壁部４５ｂとを有する。
アノード２８は、絶縁支持部４４により壁部４５に接続される。壁部４５は、接地電位（グランド電位）とされている。アノード２８は、電気的に壁部４５から切り離されている。絶縁支持部４４については後述する。
アノード２８は、絶縁支持部４４により壁部４５に接続される。壁部４５は、接地電位（グランド電位）とされている。アノード２８は、電気的に壁部４５から切り離されている。絶縁支持部４４については後述する。
【0060】
アノード２８には、アノード電位設定機構４０が接続される。アノード電位設定機構４０は、ターゲット２３、バッキングプレート２４、ガラス基板１１、成膜室４の壁部４５等に対して、アノード２８の電位を設定する。
【0061】
アノード電位設定機構４０は、カソードに対するアノード２８の電位を設定可能な構成である。すなわち、アノード電位設定機構４０は、バッキングプレート２４またはターゲット２３に対するアノード２８の電位を設定可能である。アノード電位設定機構４０は、例えば、アノード２８に接続されて電位を印加するＤＣ電源である。アノード電位設定機構４０は、制御部２６に接続される。
アノード２８は、電気的に壁部４５から切り離されているため、アノード電位設定機構４０によって成膜室４の他の部分とは独立して電位を設定することができる。
アノード２８は、電気的に壁部４５から切り離されているため、アノード電位設定機構４０によって成膜室４の他の部分とは独立して電位を設定することができる。
【0062】
バッキングプレート２４は、ガラス基板１１と対向するＺＸ平面に沿った平板状に形成される。バッキングプレート２４は、ターゲット２３のガラス基板１１と向かい合わない面に接合されている。バッキングプレート２４は、ターゲット２３のガラス基板１１と反対側の面に接合されている。バッキングプレート２４には、直流電源を有する制御部２６が接続している。直流電源から供給される直流電力は、バッキングプレート２４を通じてターゲット２３に供給される。カソードの電源として直流電源に変えて、直流電源・パルス電源・ＲＦ電源を用いてもよい。
カソードユニット２２は、ガラス基板１１の成膜面１１ａと対向するＺＸ平面に沿ってターゲット２３が配置されている。カソードユニット２２には、ターゲット２３の裏面側、つまり、ターゲット２３に対してバッキングプレート２４に近接する位置に、複数本のマグネット２５が並ぶマグネットユニット２１を有する。
カソードユニット２２は、ガラス基板１１の成膜面１１ａと対向するＺＸ平面に沿ってターゲット２３が配置されている。カソードユニット２２には、ターゲット２３の裏面側、つまり、ターゲット２３に対してバッキングプレート２４に近接する位置に、複数本のマグネット２５が並ぶマグネットユニット２１を有する。
【0063】
マグネットユニット２１は、平行に並んだ複数本のマグネット２５を有する。マグネット２５は、多連マグネットである。複数本のマグネット２５は、いずれも長手方向がＺ方向に沿うように配置されている。複数本のマグネット２５は、ＺＸ平面に沿って互いに平行に配置される。マグネット２５は、その長手方向がガラス基板１１の表面に沿った揺動方向と交差する揺動幅方向に延在する。マグネット２５は、その長手方向がガラス基板１１の表面に沿った揺動方向と交差する揺動幅方向に延在する。Ｘ方向において、複数本のマグネット２５は、互いに等間隔に配置される。
【0064】
本実施形態のマグネットユニット２１は、例えば９本のマグネット２５がＸ方向に隣接される。マグネットユニット２１において、マグネット２５の本数は、ガラス基板１１の面積やターゲット２３の面積、あるいは、後述するマグネットユニット２１の揺動範囲等に応じて適宜設定することができる。なお、本実施形態におけるカソードユニット２２では、ガラス基板１１に対してターゲット２３が固定配置されて、ターゲット２３が成膜室４に固定された構成とされる。
【0065】
マグネット２５は、それぞれ磁気回路を形成している。
１本のマグネット２５は、ガラス基板１１と向かい合うターゲット２３の表面２３ａにそれぞれマグネトロン磁場を形成する。
マグネットユニット２１において、それぞれのマグネット２５は永久磁石の組み合わせによって所定の磁気回路を形成する構成されてもよい。マグネットユニット２１において、それぞれのマグネット２５は個別に制御部２６に接続されて、個々に発生する磁場状態を制御可能な構成としてもよい。
マグネットユニット２１のうち、揺動方向であるＸ方向端部で揺動終端と揺動始端のマグネット２５には、磁力線傾斜機構が設けられる。磁力線傾斜機構に関しては後述する。
１本のマグネット２５は、ガラス基板１１と向かい合うターゲット２３の表面２３ａにそれぞれマグネトロン磁場を形成する。
マグネットユニット２１において、それぞれのマグネット２５は永久磁石の組み合わせによって所定の磁気回路を形成する構成されてもよい。マグネットユニット２１において、それぞれのマグネット２５は個別に制御部２６に接続されて、個々に発生する磁場状態を制御可能な構成としてもよい。
マグネットユニット２１のうち、揺動方向であるＸ方向端部で揺動終端と揺動始端のマグネット２５には、磁力線傾斜機構が設けられる。磁力線傾斜機構に関しては後述する。
【0066】
図５は、本実施形態におけるスパッタリング装置のマグネットユニットにおける端部を示す拡大断面図である。
マグネットユニット２１において、マグネット２５は、図４，図５に示すように、ヨーク３１と、中央磁石部５０と、周縁磁石部６０と、を有する。
マグネットユニット２１において、マグネット２５は、図４，図５に示すように、ヨーク３１と、中央磁石部５０と、周縁磁石部６０と、を有する。
【0067】
ヨーク３１は、図４，図５に示すように、略矩形輪郭を有する平板状の磁石ベースとされる。ヨーク３１は、その表面に中央領域２５ａを有する。ヨーク３１は、ＳＵＳ４３０等から形成することができる。
中央磁石部５０は、Ｚ方向を長手方向とする棒状の複合磁石体である。中央磁石部５０は、中央領域２５ａにおいてＸ方向の中央位置に配置される。中央磁石部５０は、Ｚ方向に沿った略直線状に配置される。
周縁磁石部６０は、磁石ベース（ヨーク）３１平面において、中央磁石部５０から離間して、この中央磁石部５０を囲むように周設される。周縁磁石部６０は、ＺＸ面に沿って配置される略長円の環状磁石である。
中央磁石部５０は、Ｚ方向を長手方向とする棒状の複合磁石体である。中央磁石部５０は、中央領域２５ａにおいてＸ方向の中央位置に配置される。中央磁石部５０は、Ｚ方向に沿った略直線状に配置される。
周縁磁石部６０は、磁石ベース（ヨーク）３１平面において、中央磁石部５０から離間して、この中央磁石部５０を囲むように周設される。周縁磁石部６０は、ＺＸ面に沿って配置される略長円の環状磁石である。
【0068】
中央磁石部５０と周縁磁石部６０とは、図４，図５に示すように、いずれもＺ方向に向かう磁極面（磁極平面）３０を有する。中央磁石部５０と周縁磁石部６０とは、いずれもＺＸ面に沿った磁極面３０を有する。中央磁石部５０と周縁磁石部６０とは、互いに極性が異なる。中央磁石部５０と周縁磁石部６０とは磁気回路を構成する。
中央磁石部５０および周縁磁石部６０は、マグネット２５の長手方向であるＺ方向の中央領域２５ａにおいて、互いに平行である平行領域を形成する。
中央磁石部５０および周縁磁石部６０は、マグネット２５の長手方向であるＺ方向の中央領域２５ａにおいて、互いに平行である平行領域を形成する。
【0069】
中央磁石部５０は、その延在するＺ方向に複数に分割されている。中央磁石部５０は、分割された個々の磁石がＺ方向に連続的に隣接して配置される。中央磁石部５０は、複数の磁石を棒状に並べた構成である。
【0070】
同様に、周縁磁石部６０は、環状に延在するＺ方向およびＸ方向に沿って複数個に分割されている。周縁磁石部６０は、分割された個々の磁石がＺ方向およびＸ方向に連続的に隣接して配置される。周縁磁石部６０は、複数の磁石を環状に並べた構成である。周縁磁石部６０は、ＺＸ面において、長円形状、言い換えると、レーストラック形状に配置される。または、周縁磁石部６０は、ＺＸ面において、四隅を角丸めした長方形に近い形状として配置される。
【0071】
ここで、長円形状とは、平面上で２分割した円を分割線と直交する方向に離間し、分割して対向する位置の端部どうしを平行な２直線で結んだ形状である。あるいは、レーストラック形状とは、長方形の四隅を角丸めするとともに、短辺がなくなる程度まで円弧状に角丸めした輪郭形状を意味する。
【0072】
周縁磁石部６０は、図４，図５に示すように、長手直線部６１と、長手直線部６２と、橋渡し部６３と、を有する。
長手直線部６１と長手直線部６２とは、周縁磁石部６０のうち、Ｚ方向に延在する部分である。長手直線部６１と長手直線部６２とは、ＺＸ面において、いずれも、中央磁石部５０の両側に平行に延びる。長手直線部６１と長手直線部６２とは、Ｚ方向の全長で、Ｘ方向における互いの離間距離が等しい。長手直線部６１と長手直線部６２とは、Ｚ方向の全長で、Ｘ方向に等間隔に配置される。
長手直線部６１と長手直線部６２とは、周縁磁石部６０のうち、Ｚ方向に延在する部分である。長手直線部６１と長手直線部６２とは、ＺＸ面において、いずれも、中央磁石部５０の両側に平行に延びる。長手直線部６１と長手直線部６２とは、Ｚ方向の全長で、Ｘ方向における互いの離間距離が等しい。長手直線部６１と長手直線部６２とは、Ｚ方向の全長で、Ｘ方向に等間隔に配置される。
【0073】
長手直線部６１と長手直線部６２とは、Ｚ方向の全長が、互いに等しく形成される。長手直線部６１と長手直線部６２とは、中央磁石部５０に対して、Ｚ方向において互いに等しい位置に配置される。長手直線部６１と長手直線部６２とは、Ｚ方向の全長で、Ｘ方向における幅寸法が等しく形成される。長手直線部６１の外周面（外周部）と長手直線部６２の外周面（外周部）とは、ヨーク３１の外周輪郭のうちＺ方向に沿った辺に沿って配置される。
【0074】
長手直線部６１のＺ方向端部（端面）と長手直線部６２のＺ方向端部（端面）とは、Ｚ方向の配置が互いに同じ位置である。長手直線部６１の内周面（内周部）と長手直線部６２の内周面（内周部）とは、互いに平行に対向する。長手直線部６１の内周面と長手直線部６２の内周面とは、いずれもＺＹ平面に沿って形成される。
【0075】
橋渡し部６３は、長手直線部６１と長手直線部６２とにおけるＺ方向の端部を夫々橋渡ししている。橋渡し部６３は、Ｚ方向における長手直線部６１と長手直線部６２との橋渡し部を有する。橋渡し部６３は、マグネット２５におけるＺ方向の端部に配置される。橋渡し部６３は、長手直線部６１のＺ方向端部６１ａからＺ方向に向かい、Ｘ方向に曲がって、さらにＺ方向に曲がって長手直線部６２のＺ方向端部に接続する。橋渡し部６３は、中央領域２５ａよりもＺ方向で外側となる端部領域２５ｂに含まれる。
【0076】
周縁磁石部６０は、長手直線部６１および長手直線部６２が所定の長さに分割されて直線状に組み合わされている。長手直線部６１および長手直線部６２を構成するそれぞれの磁石は、いずれも永久磁石である。また、橋渡し部６３は、所定の長さに分割されて組み合わされる。橋渡し部６３を構成するそれぞれの磁石は、いずれも永久磁石である。
【0077】
周縁磁石部６０のＺＸ面に沿った径方向の肉厚は、長手直線部６１および長手直線部６２、橋渡し部６３でほぼ等しく形成されることができる。なお、周縁磁石部６０のＺＸ面に沿った径方向の肉厚は、長手直線部６１および長手直線部６２に比べて、橋渡し部６３のコーナー部分で小さく形成されてもよい。
【0078】
中央磁石部５０は、図４，図５に示すように、長手方向となるＺ方向に直線状、あるいは棒状に形成される。中央磁石部５０は、所定の長さに分割されて直線状に組み合わされる。中央磁石部５０を構成するそれぞれの磁石は、いずれも永久磁石である。中央磁石部５０は、周縁磁石部６０には接していない。中央磁石部５０は、周縁磁石部６０から離間している。
【0079】
カソード装置１０は、マグネットユニット２１を１つの走査方向である揺動方向に沿って移動させるマグネットユニット走査部２９を備える。揺動方向は、マグネットユニット２１において、複数本のマグネット２５が立設されるＺ方向と直交するＸ方向である。
マグネットユニット走査部２９は、ターゲット２３に対するマグネットユニット２１の位置を変える。マグネットユニット走査部２９は、ターゲット２３に対する複数本のマグネット２５の位置を変える。マグネットユニット走査部２９は、複数本のマグネット２５の相対位置関係を変えずに揺動することが可能である。つまり、マグネット２５は、いずれも、ターゲット２３に対して、マグネットユニット走査部２９によってターゲット２３の粒子放出面と平行に移動（揺動）可能とされている。
マグネットユニット走査部２９は、ターゲット２３に対するマグネットユニット２１の位置を変える。マグネットユニット走査部２９は、ターゲット２３に対する複数本のマグネット２５の位置を変える。マグネットユニット走査部２９は、複数本のマグネット２５の相対位置関係を変えずに揺動することが可能である。つまり、マグネット２５は、いずれも、ターゲット２３に対して、マグネットユニット走査部２９によってターゲット２３の粒子放出面と平行に移動（揺動）可能とされている。
【0080】
Ｙ方向から見た場合に、マグネットユニット走査部２９によってマグネットユニット２１が走査する範囲である領域を、揺動領域と称する。なお、揺動領域に沿った、との表現をＺＸ面に沿った、との意味で用いることがある。Ｙ方向から見て、揺動領域は略矩形輪郭を有する。揺動領域は、Ｘ方向におけるそれぞれの揺動端となる一方の揺動端と他方の揺動端との間に規定される。
【0081】
マグネットユニット走査部２９は、例えば、走査方向に沿って延びるレールと、カソードユニット２２におけるＸ方向の２つの端部の各々に取り付けられたローラーと、ローラーの各々を自転させる複数のモーター等から構成される。マグネットユニット走査部２９は、走査方向に沿って延びるレールを有するＬＭガイド等から構成されてもよい。
マグネットユニット走査部２９のレールは、走査方向（Ｘ方向）においてターゲット２３と同程度かそれよりも長い幅を有する。なお、マグネットユニット走査部２９は、走査方向に沿って複数本のマグネット２５を一体として移動させることが可能であれば、他の構成として具体化されてもよい。
マグネットユニット走査部２９のレールは、走査方向（Ｘ方向）においてターゲット２３と同程度かそれよりも長い幅を有する。なお、マグネットユニット走査部２９は、走査方向に沿って複数本のマグネット２５を一体として移動させることが可能であれば、他の構成として具体化されてもよい。
【0082】
図６は、本実施形態におけるスパッタリング装置の絶縁支持部を示す拡大断面図である。
絶縁支持部４４は、図６に示すように、アノード２８を壁部４５ａに対して電気的に絶縁している。絶縁支持部４４は、ターゲット２３、バッキングプレート２４、ガラス基板１１、成膜室４の壁部４５等に対して、アノード２８の電位を設定可能な状態を維持する。
絶縁支持部４４は、図６に示すように、アノード２８を壁部４５ａに対して電気的に絶縁している。絶縁支持部４４は、ターゲット２３、バッキングプレート２４、ガラス基板１１、成膜室４の壁部４５等に対して、アノード２８の電位を設定可能な状態を維持する。
【0083】
絶縁支持部４４は、アノード２８を壁部４５ａに対して固定している。絶縁支持部４４は、ボルト４４ａと、絶縁上部材４４ｂと、絶縁下部材４４ｃと、を有する。
ボルト４４ａは、アノード２８を壁部４５ａに対して固定している。ボルト４４ａは、アノード２８に設けられた貫通孔２８ａを貫通している。ボルト４４ａは、壁部４５ａに設けられた雄ネジ部４５ｄに螺合される。
ボルト４４ａは、アノード２８を壁部４５ａに対して固定している。ボルト４４ａは、アノード２８に設けられた貫通孔２８ａを貫通している。ボルト４４ａは、壁部４５ａに設けられた雄ネジ部４５ｄに螺合される。
【0084】
絶縁上部材４４ｂは、アノード２８とボルト４４ａとを絶縁している。絶縁上部材４４ｂは、絶縁材料から形成される。絶縁上部材４４ｂは、ボルト４４ａのボルトヘッドの周囲を囲む円筒部分と、ボルト４４ａのボルトヘッドと貫通孔２８ａの拡径部との摩擦位置に挟まれる円盤部分と、を有する。絶縁上部材４４ｂは、ボルト４４ａのボルトヘッドとアノード２８との間に配置される。絶縁上部材４４ｂは、貫通孔２８ａの拡径部に配置される。
【0085】
絶縁下部材４４ｃは、ボルト４４ａと壁部４５ａとを絶縁している。絶縁下部材４４ｃは、絶縁材料から形成される。絶縁下部材４４ｃは、雄ネジ部４５ａよりもアノード２８に近接する拡径部４５ｃに配置される。絶縁下部材４４ｃは円筒状である。絶縁下部材４４ｃの軸方向長さは、拡径部４５ｃの深さ寸法よりも大きい。絶縁下部材４４ｃの一端は、アノード２８に接している。絶縁下部材４４ｃの他端は、拡径部４５ｃの底部に接している。
【0086】
絶縁上部材４４ｂは、アノード２８とボルト４４ａのボルトヘッドとの間に挟まれている。絶縁上部材４４ｂがアノード２８とボルト４４ａのボルトヘッドとの間に挟まれることで、アノード２８とボルト４４ａとが直接接触しない。
絶縁下部材４４ｃは、アノード２８と壁部４５ａとの間に挟まれている。絶縁下部材４４ｃがアノード２８と壁部４５ａとに挟まれることで、アノード２８と壁部４５とが直接接触しない。
これにより、アノード２８を壁部４５とは異なる電位にすることが可能となる。
絶縁下部材４４ｃは、アノード２８と壁部４５ａとの間に挟まれている。絶縁下部材４４ｃがアノード２８と壁部４５ａとに挟まれることで、アノード２８と壁部４５とが直接接触しない。
これにより、アノード２８を壁部４５とは異なる電位にすることが可能となる。
【0087】
本実施形態におけるカソードユニット２２では、図３，図４に示すように、マグネットユニット走査部２９によって、スパッタ粒子を放出して成膜するとき、マグネットユニット２１を揺動端位置Ｒｅｖｅｒｓと揺動端位置Ｆｏｒｗａｒｄとの間で往復移動させる。
【0088】
カソードユニット２２では、複数本のマグネット２５からなる多連マグネットをまとめてマグネットユニット２１とする。カソードユニット２２では、マグネットユニット走査部２９により、マグネットユニット２１を、揺動方向（Ｘ方向）中央位置ｃｅｎｔｅｒから、図３，図４において右向きに揺動端位置Ｆｏｒｗａｒｄまで、さらに揺動端位置Ｆｏｒｗａｒｄから左向きに中央位置ｃｅｎｔｅｒを経由して揺動端位置Ｒｅｖｅｒｓまで、さらに、揺動端位置Ｒｅｖｅｒｓから中央位置ｃｅｎｔｅｒまで移動させて、１スキャンが終了する。カソードユニット２２では、このスキャンを複数回繰り返す。
【0089】
同時に、マグネットユニット２１では、それぞれのマグネット２５において、中央磁石部５０と周縁磁石部６０とが磁場を形成する。マグネット２５では、中央磁石部５０と周縁磁石部６０とヨーク３１で磁気回路を形成する。このように、マグネット２５が磁力線を形成した状態を維持しつつ、マグネットユニット走査部２９により、マグネットユニット２１は、スキャンをおこなう。
【0090】
次に、本実施形態に係るスパッタリング装置１において、ガラス基板１１に対する成膜について説明する。
【0091】
まず、スパッタリング装置１の外部から内部に搬入されたガラス基板１１は、まず、ロード・アンロード室２内の位置決め部材に載置され、ガラス基板１１がアライメントされる（図１参照）。
次に、ガラス基板１１は、搬送装置３ａのロボットハンドで支持され、ロード・アンロード室２から取り出される。そして、ガラス基板１１は、搬送室３を経由して成膜室４へ搬送される。
次に、ガラス基板１１は、搬送装置３ａのロボットハンドで支持され、ロード・アンロード室２から取り出される。そして、ガラス基板１１は、搬送室３を経由して成膜室４へ搬送される。
【0092】
成膜室４においては、基板保持部１３が駆動部によって回転されて水平載置位置に配置される。さらに、図示しないリフトピン移動部によって、リフトピンは、基板保持部１３から上方に突出した準備位置に配置されている。
この状態で、成膜室４へ到達したガラス基板１１は、搬送装置３ａによって基板保持部１３の上側に挿入される。
この状態で、成膜室４へ到達したガラス基板１１は、搬送装置３ａによって基板保持部１３の上側に挿入される。
【0093】
次いで、搬送装置３ａのロボットハンドが降下して基板保持部１３に近接することで、基板保持部１３の所定の位置にアライメントされた状態として、リフトピン上にガラス基板１１が載置される。その後、搬送ロボット３ａのロボットハンドが搬送室３へ後退する。そして、リフトピンが下降し、ガラス基板１１が基板保持部１３上に支持される。
【0094】
次いで、スパッタリング装置１がサイドスパッタ式の装置である場合には、基板保持部１３が回動されることで、基板保持部１３によってガラス基板１１が保持された状態で、ガラス基板１１は鉛直処理位置に到達するように立ち上がる。これにより、ガラス基板１１によって成膜口４ｂがほぼ閉塞され、ガラス基板１１が成膜位置に保持される。この状態でガス制御部１４によって所定のガス雰囲気とし、制御部２６によってプラズマを発生させ、スパッタリングにより成膜処理をおこなう。
また、スパッタリング装置１では、成膜処理をおこなう際に、制御部２６がアノード電位設定機構４０を制御して、アノード２８の電位を設定する。成膜処理時のアノード電位設定機構４０によるプラズマ発生等については後述する。
また、スパッタリング装置１では、成膜処理をおこなう際に、制御部２６がアノード電位設定機構４０を制御して、アノード２８の電位を設定する。成膜処理時のアノード電位設定機構４０によるプラズマ発生等については後述する。
【0095】
スパッタリング装置１がスパッタダウン式の装置である場合には、基板保持部１３が上昇することで、基板保持部１３によってガラス基板１１が保持された状態で、ガラス基板１１は鉛直処理位置に到達する。これにより、ガラス基板１１によって成膜口４ｂがほぼ閉塞され、ガラス基板１１が成膜位置に保持される。この状態でガス制御部１４によって所定のガス雰囲気とし、制御部２６によってプラズマを発生させ、スパッタリングにより成膜処理をおこなう。
【0096】
スパッタリング装置１がサイドスパッタ式の装置である場合には、成膜処理が終了した際に、基板保持部１３が回動されることで、基板保持部１３によってガラス基板１１が保持された状態で、ガラス基板１１は水平載置位置に到達する。
【0097】
スパッタリング装置１がスパッタダウン式の装置である場合には、成膜処理が終了した際に、基板保持部１３が下降することで、基板保持部１３によってガラス基板１１が保持された状態で、ガラス基板１１は搬出可能位置に到達する。
成膜処理が終了したガラス基板１１は、搬送装置３ａによって、成膜室４から取り出される。そして、ガラス基板１１は、搬送室３を経由してロード・アンロード室２から取り出される。
成膜処理が終了したガラス基板１１は、搬送装置３ａによって、成膜室４から取り出される。そして、ガラス基板１１は、搬送室３を経由してロード・アンロード室２から取り出される。
【0098】
以下、本実施形態におけるアノード電位設定機構の作用について説明する。
【0099】
マグネットユニット２１の作用について説明する。
図１１は、本実施形態におけるマグネットユニットの作用を説明するための図であり、アノード電位設定機構がない場合における磁力線の向きを示す模式図である。
図１１は、本実施形態におけるマグネットユニットの作用を説明するための図であり、アノード電位設定機構がない場合における磁力線の向きを示す模式図である。
【0100】
まず、アノード電位設定機構４０のない場合、つまり、アノード２８の電位が接地電位とされた場合について説明する。
上述したように、マグネット２５の形成した磁場により、ターゲット２３の表面２３ａとガラス基板１１との間にプラズマを発生させる。この状態で、後述するスパッタ条件とすることで、ガラス基板１１の表面に成膜をおこなう。
上述したように、マグネット２５の形成した磁場により、ターゲット２３の表面２３ａとガラス基板１１との間にプラズマを発生させる。この状態で、後述するスパッタ条件とすることで、ガラス基板１１の表面に成膜をおこなう。
【0101】
ここで、スパッタリング中、Ｎ極の周縁磁石部６０からＳ極の中央磁石部５０へと磁力線が形成される。中央磁石部５０と周縁磁石部６０とヨーク３１で磁気回路が形成されている。
これにより、磁力線に沿って電子がトラッキングされる。
これにより、磁力線に沿って電子がトラッキングされる。
【0102】
このとき、ターゲット２３の揺動範囲のうち揺動端となる位置では、図１１に示すように、Ｎ極の周縁磁石部６０からの磁力線が近接しているアノード２８に向かい、ターゲット２３の表面２３ａにおいては、磁力線密度が低下する。つまり、トラッキングされる電子密度が不充分になり、プラズマ密度が不充分になる。この結果、ターゲット２３の表面２３ａにおけるエロージョン領域が形成されず、Ｘ方向の両端で、非エロージョン領域が形成される。
Ｎ極の周縁磁石部６０からの磁力線は、Ｙ方向に向かうに連れて、Ｘ方向で左向きに傾いてアノード２８に向かっている。
Ｎ極の周縁磁石部６０からの磁力線は、Ｙ方向に向かうに連れて、Ｘ方向で左向きに傾いてアノード２８に向かっている。
【0103】
また、Ｎ極の周縁磁石部６０からＳ極の中央磁石部５０へと磁力線が形成される。この磁力線により、ターゲット２３の表面２３ａにおいては、周縁磁石部６０によって囲まれた中央磁石部５０の周囲をＺＸ面に沿って電子が周回する。このとき、マグネット２５の長手方向で電子の移動方向の端部、つまり、中央磁石部５０に沿ってＺ方向に移動してきた電子は、橋渡し部６３に沿ってＸ方向に曲がる付近で、その移動速度が遅くなり密度が上昇する。
【0104】
その結果、橋渡し部６３から周縁磁石部６０に沿って、電子がＸ方向からＺ方向に曲がる位置付近においては、電子の密度が減少する。この結果、ターゲット２３の表面２３ａにおけるエロージョンが減少し、非エロージョン領域が形成される。この現象は隣り合うマグネット２５においては、中央磁石部５０のまわりを回る電子の向きが逆になって打ち消し合って相殺されるので、Ｘ方向の両端（揺動端）となる２本のマグネット２５において発現する。しかも、Ｘ方向の両端では、それぞれ非エロージョン領域の形成される位置がＺ方向で反対側となる。つまり、Ｘ方向の両端でそれぞれ非エロージョン領域の形成される位置は、ターゲット２３の対角位置になる。
【0105】
この結果、磁力線傾斜機構のない場合には、ターゲット２３の四隅のうち、対角となる２箇所に非エロージョン領域が形成される。また、このように非エロージョン領域が形成されると、Ｘ方向の両端位置、および、対角となる２箇所以外にも、他の非エロージョン領域が形成されやすい。これは、非エロージョン領域が形成された場合、印加された供給電力がプラズマ発生に消費されずに余剰となることによる。この余剰電力が、Ｘ方向の両端位置、および、対角となる２箇所の非エロージョン領域とは異なる領域に対して再分配される、あるいは、全体の電圧（電力）変動として吸収されることになるためである。従って、電圧変動の発生時ように、プラズマ発生条件がターゲット２３表面における位置に応じて変動してしまうと考えられる。
【0106】
次に、アノード電位設定機構４０のある場合について説明する。
図７は、アノード電位設定機構の作用を説明するための図であり、アノード電位設定機構がある場合における磁力線の向きを示す模式図である。図８は、アノード電位設定機構の作用を説明するための図であり、アノード電位設定機構がある場合のＺＸ面における電子トラッキング状態を示す模式図である。
図７は、アノード電位設定機構の作用を説明するための図であり、アノード電位設定機構がある場合における磁力線の向きを示す模式図である。図８は、アノード電位設定機構の作用を説明するための図であり、アノード電位設定機構がある場合のＺＸ面における電子トラッキング状態を示す模式図である。
【0107】
本実施形態のスパッタリング装置１において、スパッタリング中、揺動範囲のうち揺動端となるマグネット２５では、図７に示すように、Ｎ極の周縁磁石部６０からＳ極の中央磁石部５０へと磁力線が形成される。このとき、アノード２８は、アノード電位設定機構４０によって負電位に設定される。また、中央磁石部５０と周縁磁石部６０とヨーク３１とで磁気回路が形成される。
これにより、本実施形態のスパッタリング装置１では、図８に示すように、磁力線に沿って電子がトラッキングされる。
これにより、本実施形態のスパッタリング装置１では、図８に示すように、磁力線に沿って電子がトラッキングされる。
【0108】
このとき、揺動端となるマグネット２５では、図７に示すように、アノード電位設定機構４０がない場合と同様に、Ｎ極の周縁磁石部６０からの磁力線がアノード２８に向かう。揺動領域における揺動端に隣接しているアノード２８が負電位に設定されている場合でも、アノード電位設定機構４０がなくアノード２８が接地電位である場合と同じように磁力線は形成される。
【0109】
このため、アノード２８が負電位に設定された場合、磁力線がアノード２８に吸われる状態は変わらない。しかし、アノード２８が負電位に設定された場合には、電子がアノード２８に吸われることがない。つまり、電子はアノード２８で消失しない。
これは、アノード２８付近において、電子がプラズマを介してインピーダンスの低い部分を目指して流れ込むためである。つまり、電子は、接地電位ではなく負電位とされたアノード２８に流れ込まずに、プラズマを介して壁部４５に流れ込んでいることに起因している。
これは、アノード２８付近において、電子がプラズマを介してインピーダンスの低い部分を目指して流れ込むためである。つまり、電子は、接地電位ではなく負電位とされたアノード２８に流れ込まずに、プラズマを介して壁部４５に流れ込んでいることに起因している。
【0110】
結果的に、スパッタリング装置１では、プラズマ形成電流が交流電源側にリターンして、プラズマ生成電流が回路として成立しており、プラズマ発生状態が安定的に維持される。
このようにプラズマ生成電流が回路として成立するためには、アノード２８が接地電位である壁部４５等から、電気的に切り離されていることが重要である。本実施形態においては、絶縁支持部４４によって、アノード２８が壁部４５等から電気的に切り離されている。このため、電子がアノード２８に吸い込まれることがなく、プラズマ発生状態を安定的に維持することができる。
このようにプラズマ生成電流が回路として成立するためには、アノード２８が接地電位である壁部４５等から、電気的に切り離されていることが重要である。本実施形態においては、絶縁支持部４４によって、アノード２８が壁部４５等から電気的に切り離されている。このため、電子がアノード２８に吸い込まれることがなく、プラズマ発生状態を安定的に維持することができる。
【0111】
すると、ターゲット２３の表面２３ａにおいては、磁力線密度が低下することがない。つまり、揺動端となるマグネット２５では、トラッキングされる電子密度が充分に維持されるとともに、プラズマ密度が充分に維持される。この結果、ターゲット２３の表面２３ａにおいて、Ｘ方向の両端に形成されていた非エロージョン領域を抑制することができる。
【0112】
また、揺動端となるマグネット２５では、中央磁石部５０と周縁磁石部６０とで磁気回路が形成されており、Ｎ極の周縁磁石部６０からＳ極の中央磁石部５０へと向かう磁力線が形成されている。これにより、ターゲット２３の表面２３ａにおいて周縁磁石部６０によって囲まれた中央磁石部５０の周囲を周回する電子は、マグネット２５の長手方向の端部で、その移動速度が遅くなることがない。したがって、マグネット２５のＺ方向端部においては、電子の密度上昇が抑制される。つまり、揺動端となるマグネット２５では、中央磁石部５０に沿ってＺ方向に移動してきた電子が、橋渡し部６３に沿ってＸ方向に曲がる付近で、その移動速度が遅くなることがない。また、橋渡し部６３に沿ってＸ方向に曲がる付近で、電子の密度上昇が抑制される。
【0113】
その結果、揺動端となるマグネット２５では、長手直線部６１または長手直線部６２から、橋渡し部６３に沿って電子がＸ方向からＺ方向に曲がる位置において、電子密度の減少が発生しない。この結果、Ｘ方向の両端となる２本のマグネット２５においては、ターゲット２３の表面２３ａにおける非エロージョン領域の形成を抑制することができる。つまり、アノード電位設定機構４０によってアノード２８が負電位に設定されることで、対角となる２箇所の非エロージョン領域の形成を抑制することができる。これにより、ターゲット２３では、電圧変動の発生を抑制することができる。ターゲット２３では、Ｘ方向端部における非エロージョン領域の形成を抑制することができる。したがって、ターゲット２３では、Ｘ方向の端部および対角となる２箇所以外に他の非エロージョン領域が形成されやすくなることを抑制できる。
【0114】
本実施形態におけるスパッタリング装置１によれば、アノード電位設定機構４０を設け、アノード２８を負電位に設定することによって、揺動端のマグネット２５において、このマグネット２５が形成する磁力線がアノード２８に向かうものの、電子が消失しないようにすることができる。すなわち、マグネット２５が形成する磁力線の形状に影響されることなく、プラズマ生成電流を回路として成立させることができる。これにより、スパッタリング装置１は、プラズマ発生状態を安定的に維持して、非エロージョン領域の形成される面積をトータルで低減することができる。
【0115】
つまり、スパッタリング装置１は、非エロージョン領域の発生を低減することにより、パーティクルの発生を抑制することが可能となる。つまり、スパッタリング装置１は、非エロージョン領域とエロージョン領域との境界が不明瞭になってパーティクル発生の原因となるエロージョン－非エロージョン境界領域の形成を低減することができる。
【0116】
さらに、スパッタリング装置１は、非エロージョン領域発生を抑制することで、供給パワーが再分配されないようにすることができる。これにより、スパッタリング装置１は、放電電圧のスパイク変動を抑制して、電圧変動等によるプラズマ発生条件の部分的変動を抑制できる。したがって、スパッタリング装置１は、パーティクル発生、および、膜厚分布、シート抵抗値分布等の膜質特性分布のばらつきなどを抑制することができる。
【0117】
以下、本発明に係るスパッタリング装置の第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
図９は、アノード電位設定機構の作用を説明するための図であり、アノード電位設定機構がある場合における磁力線の向きを示す模式図である。図１０は、アノード電位設定機構の作用を説明するための図であり、アノード電位設定機構がある場合のＺＸ面における電子トラッキング状態を示す模式図である。
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、アノード電位設定機構による設定電位に関する点であり、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その説明を省略する。
図９は、アノード電位設定機構の作用を説明するための図であり、アノード電位設定機構がある場合における磁力線の向きを示す模式図である。図１０は、アノード電位設定機構の作用を説明するための図であり、アノード電位設定機構がある場合のＺＸ面における電子トラッキング状態を示す模式図である。
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、アノード電位設定機構による設定電位に関する点であり、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その説明を省略する。
【0118】
本実施形態におけるアノード電位設定機構４０は、アノード２８をフローティング電位に設定する。ここで、アノード電位設定機構４０は、積極的にアノード２８をフローティング電位にしてもよいし、電源であるアノード電位設定機構４０をアノード２８から切断するようにスイッチング可能としてもよい。
【0119】
本実施形態のスパッタリング装置１において、スパッタリング中、揺動範囲のうち揺動端となるマグネット２５では、図９に示すように、Ｎ極の周縁磁石部６０からＳ極の中央磁石部５０へと磁力線が形成される。このとき、アノード２８は、アノード電位設定機構４０によってフローティング電位に設定される。また、中央磁石部５０と周縁磁石部６０とヨーク３１とで磁気回路が形成される。
これにより、本実施形態のスパッタリング装置１では、図１０に示すように、磁力線に沿って電子がトラッキングされる。
これにより、本実施形態のスパッタリング装置１では、図１０に示すように、磁力線に沿って電子がトラッキングされる。
【0120】
このとき、揺動端となるマグネット２５では、図９に示すように、アノード電位設定機構４０がない場合と同様に、Ｎ極の周縁磁石部６０からの磁力線がアノード２８に向かう。揺動領域における揺動端に隣接しているアノード２８がフローティング電位に設定されている場合でも、アノード電位設定機構４０がなくアノード２８が接地電位である場合と同じように磁力線は形成される。
【0121】
このため、アノード２８がフローティング電位に設定された場合、磁力線がアノード２８に吸われる状態は変わらない。しかし、アノード２８がフローティング電位に設定された場合には、電子がアノード２８に吸われることがない。つまり、電子はアノード２８で消失しない。
これは、アノード２８付近において、電子がプラズマを介してインピーダンスの低い部分を目指して流れ込むためである。つまり、電子は、接地電位ではなくフローティング電位とされたアノード２８に流れ込まずに、プラズマを介して壁部４５に流れ込んでいることに起因している。
これは、アノード２８付近において、電子がプラズマを介してインピーダンスの低い部分を目指して流れ込むためである。つまり、電子は、接地電位ではなくフローティング電位とされたアノード２８に流れ込まずに、プラズマを介して壁部４５に流れ込んでいることに起因している。
【0122】
結果的に、スパッタリング装置１では、プラズマ形成電流が交流電源側にリターンして、プラズマ生成電流が回路として成立しており、プラズマ発生状態が安定的に維持される。
このようにプラズマ生成電流が回路として成立するためには、アノード２８が接地電位である壁部４５等から、電気的に切り離されていることが重要である。本実施形態においては、絶縁支持部４４によって、アノード２８が壁部４５等から電気的に切り離されている。このため、電子がアノード２８に吸い込まれることがなく、プラズマ発生状態を安定的に維持することができる。
このようにプラズマ生成電流が回路として成立するためには、アノード２８が接地電位である壁部４５等から、電気的に切り離されていることが重要である。本実施形態においては、絶縁支持部４４によって、アノード２８が壁部４５等から電気的に切り離されている。このため、電子がアノード２８に吸い込まれることがなく、プラズマ発生状態を安定的に維持することができる。
【0123】
すると、ターゲット２３の表面２３ａにおいては、磁力線密度が低下することがない。つまり、揺動端となるマグネット２５では、トラッキングされる電子密度が充分に維持されるとともに、プラズマ密度が充分に維持される。この結果、ターゲット２３の表面２３ａにおいて、Ｘ方向の両端に形成されていた非エロージョン領域を抑制することができる。
【0124】
また、揺動端となるマグネット２５では、中央磁石部５０と周縁磁石部６０とで磁気回路が形成されており、Ｎ極の周縁磁石部６０からＳ極の中央磁石部５０へと向かう磁力線が形成されている。これにより、ターゲット２３の表面２３ａにおいて周縁磁石部６０によって囲まれた中央磁石部５０の周囲を周回する電子は、マグネット２５の長手方向の端部で、その移動速度が遅くなることがない。したがって、マグネット２５のＺ方向端部においては、電子の密度上昇が抑制される。つまり、揺動端となるマグネット２５では、中央磁石部５０に沿ってＺ方向に移動してきた電子が、橋渡し部６３に沿ってＸ方向に曲がる付近で、その移動速度が遅くなることがない。また、橋渡し部６３に沿ってＸ方向に曲がる付近で、電子の密度上昇が抑制される。
【0125】
その結果、揺動端となるマグネット２５では、長手直線部６１または長手直線部６２から、橋渡し部６３に沿って電子がＸ方向からＺ方向に曲がる位置において、電子密度の減少が発生しない。この結果、Ｘ方向の両端となる２本のマグネット２５においては、ターゲット２３の表面２３ａにおける非エロージョン領域の形成を抑制することができる。つまり、アノード電位設定機構４０によってアノード２８がフローティング電位に設定されることで、対角となる２箇所の非エロージョン領域の形成を抑制することができる。これにより、ターゲット２３では、電圧変動の発生を抑制することができる。ターゲット２３では、Ｘ方向端部における非エロージョン領域の形成を抑制することができる。したがって、ターゲット２３では、Ｘ方向の端部および対角となる２箇所以外に他の非エロージョン領域が形成されやすくなることを抑制できる。
【0126】
本実施形態におけるスパッタリング装置１によれば、アノード電位設定機構４０を設け、アノード２８をフローティング電位に設定することによって、揺動端のマグネット２５において、このマグネット２５が形成する磁力線がアノード２８に向かうものの、電子が消失しないようにすることができる。すなわち、マグネット２５が形成する磁力線の形状に影響されることなく、プラズマ生成電流を回路として成立させることができる。これにより、スパッタリング装置１は、プラズマ発生状態を安定的に維持して、非エロージョン領域の形成される面積をトータルで低減することができる。
【0127】
つまり、スパッタリング装置１は、非エロージョン領域の発生を低減することにより、パーティクルの発生を抑制することが可能となる。つまり、スパッタリング装置１は、非エロージョン領域とエロージョン領域との境界が不明瞭になってパーティクル発生の原因となるエロージョン－非エロージョン境界領域の形成を低減することができる。
【0128】
さらに、スパッタリング装置１は、非エロージョン領域発生を抑制することで、供給パワーが再分配されないようにすることができる。これにより、スパッタリング装置１は、放電電圧のスパイク変動を抑制して、電圧変動等によるプラズマ発生条件の部分的変動を抑制できる。したがって、スパッタリング装置１は、パーティクル発生、および、膜厚分布、シート抵抗値分布等の膜質特性分布のばらつきなどを抑制することができる。
【0129】
さらに、本発明においては、上述した各実施形態における個々の構成を個別に選択して、それぞれ組み合わせて実施することも可能である。
【0130】
たとえば、本実施形態においては、アノード電位設定機構４０がアノード２８をフローティング電位としたが、アノード２８と壁部４５ａとをまとめてフローティング電位、あるいは、負電位とすることもできる。さらに、アノード２８と壁部４５ａと壁部４５ｂとをまとめてフローティング電位、あるいは、負電位とすることもできる。
【符号の説明】
【0131】
１…スパッタリング装置
４…成膜室（チャンバ）
１０…カソード装置
１１…ガラス基板（被成膜基板、透明基板）
２２…カソードユニット
２３…ターゲット
２４…バッキングプレート
２５…マグネット（磁気回路）
２６…制御部
２７…補助マグネット
２８…アノード
２９…マグネットユニット走査部
３１…ヨーク
４０…アノード電位設定機構
４１…前側空間
４２…裏側空間
４４…絶縁支持部
５０…中央磁石部
６０…周縁磁石部
６１，６２…長手直線部
６３…橋渡し部
４…成膜室（チャンバ）
１０…カソード装置
１１…ガラス基板（被成膜基板、透明基板）
２２…カソードユニット
２３…ターゲット
２４…バッキングプレート
２５…マグネット（磁気回路）
２６…制御部
２７…補助マグネット
２８…アノード
２９…マグネットユニット走査部
３１…ヨーク
４０…アノード電位設定機構
４１…前側空間
４２…裏側空間
４４…絶縁支持部
５０…中央磁石部
６０…周縁磁石部
６１，６２…長手直線部
６３…橋渡し部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
