特許 7158098 成膜装置、および、電子デバイスの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-13

(45)【発行日】2022-10-21

(54)【発明の名称】成膜装置、および、電子デバイスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20221014BHJP

   C23C 14/00 20060101ALI20221014BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20221014BHJP

【ＦＩ】

C23C14/34 E

C23C14/00 B

H05H1/46 A

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2018143588

(22)【出願日】2018-07-31

(65)【公開番号】P2020019990

(43)【公開日】2020-02-06

【審査請求日】2021-07-14

(73)【特許権者】

【識別番号】591065413

【氏名又は名称】キヤノントッキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100131392

【弁理士】

【氏名又は名称】丹羽 武司

(74)【代理人】

【識別番号】100125357

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100131532

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 浩一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155871

【弁理士】

【氏名又は名称】森廣 亮太

(74)【代理人】

【識別番号】100100549

【弁理士】

【氏名又は名称】川口 嘉之

(72)【発明者】

【氏名】菅原 洋紀

(72)【発明者】

【氏名】内田 敏治

【審査官】山本 一郎

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２１１３５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０６－１９２８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５１９４７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １４／３４

Ｃ２３Ｃ １４／００

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

成膜対象物および円筒形のターゲットが内部に配置されるチャンバと、
前記ターゲットの内部に設けられ、前記ターゲットの外周面から漏洩する磁場を生成する磁場発生手段と、
前記ターゲットを回転駆動するターゲット駆動手段と、を備えた成膜装置であって、
前記磁場発生手段と前記ターゲットの内周面との間に移動可能に設けられる磁気遮蔽部材と、
該磁気遮蔽部材を駆動する遮蔽部材駆動手段と、
前記遮蔽部材駆動手段によって前記磁気遮蔽部材を移動させることで、前記成膜対象物に成膜する本スパッタモードと、前記ターゲットの表面をクリーニングするプリスパッタモードと、を切り替える制御手段と、を有することを特徴とする成膜装置。

【請求項2】

前記遮蔽部材駆動手段は、前記磁気遮蔽部材を前記ターゲットと同軸に回転移動させる手段であることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。

【請求項3】

前記磁気遮蔽部材は、アーチ状の板状部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。

【請求項4】

前記磁気遮蔽部材は、前記ターゲットの長手方向と直交する断面形状が円弧状の板状部材であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項5】

前記磁気遮蔽部材は、半円筒状の板状部材であることを特徴とする請求項３または４に記載の成膜装置。

【請求項6】

前記磁気遮蔽部材は、強磁性材料で構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項7】

前記磁場発生手段は、前記成膜対象物に向かう方向と、前記成膜対象物から離れる方向と、の両方に磁場を発生させる手段であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一
項に記載の成膜装置。

【請求項8】

前記磁場発生手段は、前記成膜対象物に向かう方向に磁場を発生させる第１磁石ユニットと、前記成膜対象物から離れる方向に磁場を発生させる第２磁石ユニットと、を備えることを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。

【請求項9】

前記チャンバの内部を、前記成膜対象物に成膜するための第１の領域と、前記第１の領域と異なる第２の領域と、に仕切るための仕切り部材をさらに有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項10】

前記磁場発生手段は、前記ターゲットの内部で密閉されたケース内に収納されており、前記磁気遮蔽部材は前記ケース内に装着されている請求項１から９のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項11】

前記磁場発生手段と、前記磁気遮蔽部材と、を有し、前記ターゲットが、前記磁場発生手段および前記磁気遮蔽部材がその内部に配置されるようにそれぞれ配置されるカソードユニットを、前記チャンバ内に複数有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の成膜装置。

【請求項12】

成膜対象物および円筒形のターゲットが内部に配置されるチャンバと、
前記ターゲットの内部に設けられ、前記ターゲットの外周面から漏洩する磁場を生成する磁場発生手段と、
前記ターゲットを回転駆動するターゲット駆動手段と、を備えた成膜装置であって、
前記磁場発生手段と前記ターゲットの内周面との間に、前記ターゲットと同軸に回転可能に設けられる磁気遮蔽部材と、
該磁気遮蔽部材を回転駆動する遮蔽部材駆動手段と、
前記遮蔽部材駆動手段によって前記磁気遮蔽部材を移動させることで、前記成膜対象物に成膜する本スパッタモードと、前記ターゲットの表面をクリーニングするプリスパッタモードと、を切り替える制御手段と、を有することを特徴とする成膜装置。

【請求項13】

成膜対象物および円筒形のターゲットが内部に配置されるチャンバと、
前記ターゲットの内部に設けられ、前記ターゲットの外周面から漏洩する磁場を生成する磁場発生手段と、
前記ターゲットを回転駆動するターゲット駆動手段と、を備え、前記チャンバ内の成膜エリアに配置される前記成膜対象物に成膜する成膜装置であって、
前記磁場発生手段と前記ターゲットの内周面との間に移動可能に設けられる磁気遮蔽部材を有し、
前記磁場発生手段が前記磁気遮蔽部材と前記成膜エリアとの間に配置された状態で放電を行う第１の動作モードと、
前記磁気遮蔽部材が前記磁場発生手段と前記成膜エリアとの間に配置された状態で放電を行う第２の動作モードと、
を切り替え可能に有することを特徴とする成膜装置。

【請求項14】

前記磁気遮蔽部材を駆動する遮蔽部材駆動手段を有し、
前記遮蔽部材駆動手段によって前記磁気遮蔽部材を移動させることで、前記第１の動作モードと、前記第２の動作モードと、を切り替えることを特徴とする請求項１３の記載の成膜装置。

【請求項15】

成膜対象物をチャンバ内に配置し、前記成膜対象物と対向して配置された円筒形のターゲットから飛翔するスパッタ粒子を堆積させて成膜するスパッタ成膜工程を含む電子デバ
イスの製造方法であって、
前記ターゲットの内部に配置された磁場発生手段によって、前記磁場発生手段から前記成膜対象物に向かう第１の方向と、前記成膜対象物から離れる第２の方向と、の両方に磁場を発生させ、
前記第１の方向に発生した磁場を遮蔽した状態で、前記ターゲットを回転させつつ放電するプリスパッタ工程と、
前記第２の方向に発生した磁場を遮蔽した状態で、前記ターゲットを回転させつつ放電する本スパッタ工程と、
を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。

【請求項16】

前記プリスパッタ工程は、前記ターゲットの外表面を清浄にする工程であることを特徴とする請求項１５に記載の電子デバイスの製造方法。

【請求項17】

前記本スパッタ工程は、表面が清浄になった前記ターゲットをスパッタして、前記成膜対象物に前記スパッタ粒子を堆積させる工程であることを特徴とする請求項１６に記載の電子デバイスの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成膜装置、および、電子デバイスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

基板や基板上に形成された積層体などの成膜対象物に、金属や金属酸化物などの材料からなる薄膜を形成する方法として、スパッタ法が広く知られている。スパッタ法によって成膜を行うスパッタ装置は、真空チャンバ内において、成膜材料からなるターゲットと成膜対象物とを対向させて配置した構成を有している。ターゲットに負の電圧を印加するとターゲットの近傍にプラズマが発生して電離した不活性ガス元素によってターゲット表面がスパッタされ、放出されたスパッタ粒子が成膜対象物に堆積して成膜される。また、ターゲットの背面（円筒形のターゲットの場合にはターゲットの内側）にマグネットを配置し、発生する磁場によってカソード近傍の電子密度を高くしてスパッタする、マグネトロンスパッタ法も知られている。

【0003】

従来のこの種の成膜装置においては、例えば、ターゲットを交換した後や、チャンバ内を大気開放した後、あるいは成膜処理を連続して行わずターゲットがプラズマに曝されない期間が長い場合などには、ターゲットの表面が酸化あるいは変質している場合がある。このようにターゲットの表面が酸化あるいは変質した場合や、ターゲット表面に異物が付着した場合などには、成膜対象物に対してスパッタする前に、成膜対象物以外に対してスパッタを行い、ターゲットの表面を清浄にするプリスパッタが行われている（特許文献１）。

【0004】

ターゲットを回転させながらスパッタを行うロータリーカソードＲＣ；回転カソード、ローテータブルカソードとも称する）におけるプリスパッタとしては、例えば、特許文献２に記載のような方法がある。
特許文献２に記載のスパッタ装置では、ＲＣの内部に設けられたマグネット（磁石アセンブリ）を回転させることで、次の３つの状態をとることができる。
（１）プラズマが基板（成膜対象物）の反対側を向いている状態
（２）プラズマが横（基板の成膜面に水平な方向）を向いている状態
（３）プラズマが基板を向いている状態

【0005】

すなわち、（１）の状態でプラズマを発生させて（１）または（２）の状態で維持することで基板にスパッタすることなくプリスパッタを行うことができる。プリスパッタが完了した後には、マグネットを回転させて（３）の状態にすれば、基板やＲＣを移動させることなく、プリスパッタから本スパッタに移行することもできる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１６－２０４７０５号公報

【文献】特表２０１５－５１９４７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献２に記載のようにマグネットを回転させる方法では、成膜対象物が大型化してＲＣが長尺になった場合に、マグネットが重くなり、回転させることが困難になる。

【0008】

その他の方法として、ＲＣ全体をプリスパッタのための位置まで移動させてプリスパッタする方法も考えられるが、移動距離が長くなり、生産性が低下してしまう。

【0009】

本発明の目的は、プリスパッタを生産性良く、簡便に行うことができる成膜装置および電子デバイスの製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一側面としての成膜装置は、成膜対象物および円筒形のターゲットが内部に配置されるチャンバと、前記ターゲットの内部に設けられ、前記ターゲットの外周面から漏洩する磁場を生成する磁場発生手段と、前記ターゲットを回転駆動するターゲット駆動手段と、を備えた成膜装置であって、前記磁場発生手段と前記ターゲットの内周面との間に移動可能に設けられる磁気遮蔽部材と、該磁気遮蔽部材を駆動する遮蔽部材駆動手段と、前記遮蔽部材駆動手段によって前記磁気遮蔽部材を移動させることで、前記成膜対象物に成膜する本スパッタモードと、前記ターゲットの表面をクリーニングするプリスパッタモードと、を切り替える制御手段と、を有することを特徴とする。

【0011】

また、本発明の別の一側面としての成膜装置は、成膜対象物および円筒形のターゲットが内部に配置されるチャンバと、前記ターゲットの内部に設けられ、前記ターゲットの外周面から漏洩する磁場を生成する磁場発生手段と、前記ターゲットを回転駆動するターゲット駆動手段と、を備えた成膜装置であって、前記磁場発生手段と前記ターゲットの内周面との間に、前記ターゲットと同軸に回転可能に設けられる磁気遮蔽部材と、該磁気遮蔽部材を回転駆動する遮蔽部材駆動手段と、前記遮蔽部材駆動手段によって前記磁気遮蔽部材を移動させることで、前記成膜対象物に成膜する本スパッタモードと、前記ターゲットの表面をクリーニングするプリスパッタモードと、を切り替える制御手段と、を有することを特徴とする。

【0012】

また、本発明のさらに別の一側面としての成膜装置は、成膜対象物および円筒形のターゲットが内部に配置されるチャンバと、前記ターゲットの内部に設けられ、前記ターゲットの外周面から漏洩する磁場を生成する磁場発生手段と、前記ターゲットを回転駆動するターゲット駆動手段と、を備え、前記チャンバ内の成膜エリアに配置される前記成膜対象物に成膜する成膜装置であって、前記磁場発生手段と前記ターゲットの内周面との間に移動可能に設けられる磁気遮蔽部材を有し、前記磁場発生手段が前記磁気遮蔽部材と前記成膜エリアとの間に配置された状態で放電を行う第１の動作モードと、前記磁気遮蔽部材が前記磁場発生手段と前記成膜エリアとの間に配置された状態で放電を行う第２の動作モードと、を切り替え可能に有することを特徴とする。

【0013】

また、本発明の別の一側面としての電子デバイスの製造方法は、成膜対象物をチャンバ内に配置し、前記成膜対象物と対向して配置された円筒形のターゲットから飛翔するスパッタ粒子を堆積させて成膜するスパッタ成膜工程を含む電子デバイスの製造方法であって、前記ターゲットの内部に配置された磁場発生手段によって、前記磁場発生手段から前記成膜対象物に向かう第１の方向と、前記成膜対象物から離れる第２の方向と、の両方に向かって磁場を発生させ、前記第１の方向に発生した磁場を遮蔽した状態で、前記ターゲットを回転させつつ放電するプリスパッタ工程と、前記第２の方向に発生した磁場を遮蔽した状態で、前記ターゲットを回転させつつ放電する本スパッタ工程と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、プリスパッタを生産性良く、簡便に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】（Ａ）は実施形態１の成膜装置の構成を示す模式図、（Ｂ）は実施形態１の磁気遮蔽板の斜視図。

【図2】（Ａ）は本スパッタモードの状態の実施形態１の成膜装置の構成を示す模式図、（Ｂ）は実施形態の成膜装置の側面図。

【図3】実施形態１の第１磁石ユニットの斜視図。

【図4】（Ａ）は駆動機構の一例を示す斜視図、（Ｂ）は駆動機構の一例を示す断面図。

【図5】（Ａ）は駆動機構の他の例を示す斜視図、（Ｂ）は駆動機構の他の例を示す断面図。

【図6】実施形態２の成膜装置の構成を示す模式図。

【図7】（Ａ）は実施形態３の成膜装置の構成を示す模式図、（Ｂ）は実施形態３の仕切板の斜視図。

【図8】有機ＥＬ素子の一般的な層構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、以下の実施形態は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲をそれらの構成に限定されない。また、以下の説明における、装置のハードウェア構成およびソフトウェア構成、処理フロー、製造条件、寸法、材質、形状などは、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0017】

［実施形態１］
まず、図１（Ａ）および図２（Ａ）を参照して、実施形態１の成膜装置１の基本的な構成について説明する。図１（Ａ）はプリスパッタモードの状態の成膜装置１の構成、図２（Ａ）は本スパッタモードの状態の成膜装置１の構成を示している。

【0018】

本実施形態に係る成膜装置１は、半導体デバイス、磁気デバイス、電子部品などの各種電子デバイスや、光学部品などの製造において基板（基板上に積層体が形成されているものも含む）上に薄膜を堆積形成するために用いられる。より具体的には、成膜装置１は、発光素子や光電変換素子、タッチパネルなどの電子デバイスの製造において好ましく用いられる。中でも、本実施形態に係る成膜装置１は、有機ＥＬ（ＥｒｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などの有機発光素子や、有機薄膜太陽電池などの有機光電変換素子の製造において特に好ましく適用可能である。なお、本発明における電子デバイスは、発光素子を備えた表示装置（例えば有機ＥＬ表示装置）や照明装置（例えば有機ＥＬ照明装置）、光電変換素子を備えたセンサ（例えば有機ＣＭＯＳイメージセンサ）も含むものである。

【0019】

図８は、有機ＥＬ素子の一般的な層構成を模式的に示している。図８に示すとおり、有機ＥＬ素子は、基板に陽極、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極の順番に成膜される構成が一般的である。本実施形態に係る成膜装置１は、有機膜上に、スパッタリングによって、電子注入層や電極（陰極）に用いられる金属や金属酸化物等の積層被膜を成膜する際に好適に用いられる。また、有機膜上への成膜に限定されず、金属材料や酸化物材料等のスパッタで成膜可能な材料の組み合わせであれば、多様な面に積層成膜が可能である。

【0020】

成膜装置１は、ガス導入口７および不図示の排気口を備え、内部を真空に維持することができるチャンバ１０を有する。チャンバ１０の内部には、ガス導入口７を介して不図示のガス導入手段によってアルゴン等の不活性ガスや反応性ガスが供給され、チャンバ１０の内部からは、不図示の排気口を介して不図示の排気手段によって真空排気が行われる。

【0021】

チャンバ１０内には、成膜装置１によって成膜処理を行う対象である成膜対象物６と、成膜対象物６と対向して円筒形のターゲット２と、が配置される。チャンバ１０内にターゲット２が配置された状態で、成膜対象物６が不図示の搬送手段によってターゲット２と対向するチャンバ１０内の領域である成膜エリアＡ０に搬送され、成膜処理が行われてもよい。成膜対象物６は、成膜エリアＡ０内で成膜対象物６の成膜面に平行な方向に不図示
の成膜対象物駆動手段によって移動させられつつ、成膜処理が行われてもよい。ターゲット２の内部には、磁場発生手段としての磁石ユニット３が設けられる。ターゲット２は、駆動手段としてのターゲット駆動装置１１によって、ターゲット２の円筒中心軸を回転の軸として回転駆動される。磁石ユニット３は密閉されたケース４内に装着され、ターゲット２と共にロータリーカソード８を構成している。

【0022】

ターゲット２は、成膜対象物６に成膜を行う成膜材料の供給源として機能する。ターゲット２の材質は特に限定はされないが、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉなどの金属ターゲットとその合金材が挙げられる。ターゲット２は、これらの成膜材料が形成された層の内側に、バッキングチューブのような別の材料からなる層が形成されていてもよい。また、ターゲット２は円筒形のターゲットであるが、ここで言う「円筒形」は数学的に厳密な円筒形のみを意味するのではなく、母線が直線ではなく曲線であるものや、中心軸に垂直な断面が数学的に厳密な「円」ではないものも含む。すなわち、本発明におけるターゲット２は、中心軸を軸に回転可能な円筒状のものであればよい。

【0023】

磁石ユニット３は、ターゲット２と成膜エリアＡ０に配置される成膜対象物６との間の領域である第１の領域Ａ１と、成膜対象物から離れる方向の第２の領域Ａ２において、ターゲット２の外周近傍にプラズマＰを集中させる磁場を発生させる構成となっている。さらに、ターゲット２の内部には、ターゲット２の内周と磁石ユニット３との間に、磁場を遮蔽する磁気遮蔽板５が移動可能に配置されている。なお、ここでいう「遮蔽」とは、磁気遮蔽板５を通過する磁場を１００％遮断することのみを意味するのではなく、磁気遮蔽板５を通過する磁場を低減させることを含む。

【0024】

磁気遮蔽板５は、第１の領域Ａ１における磁場の生成を遮蔽して第２の領域Ａ２における磁場の生成を許容する第１遮蔽位置（Ｉ）と（図１（Ａ）参照）、第２の領域Ａ２における磁場の生成を遮蔽して第１の領域Ａ１における磁場の生成を許容する第２遮蔽位置（ＩＩ）（図２（Ａ）参照）と、の間を移動可能となっており、遮蔽板駆動装置１２によって駆動される。

【0025】

ターゲット２にはバイアス電圧を印加する電源１３が接続される。なお、チャンバ１０は接地されている。成膜装置１は、制御装置１４によって、遮蔽板駆動装置１２、ターゲット駆動装置１１および電源１３を制御することによって、成膜対象物６に成膜する本スパッタの前に、ターゲット２の表面をクリーニングするプリスパッタを行う。プリスパッタは、磁気遮蔽板５を第１遮蔽位置（Ｉ）に移動させ（図１（Ａ）参照）、第２の領域Ａ２でターゲット２のスパッタを行い、ターゲット２表面の酸化物や変質した部分、付着した異物等を除去するモードである。その後、磁気遮蔽板５を第２遮蔽位置（ＩＩ）に移動させ、プリスパッタモードで清浄となったターゲット２のスパッタを行う本スパッタを行うように制御される。

【0026】

成膜対象物６は、図示例では、チャンバ１０の天井側に、ロータリーカソード８の回転軸と平行、すなわち水平に配置され、両側縁が不図示の基板ホルダによって保持されている。成膜対象物６は、例えば、チャンバ１０の側壁に設けられた不図示の入口ゲートから搬入され、成膜エリアＡ０内の成膜位置まで移動して成膜され、成膜後、不図示の出口ゲートから排出される。成膜装置１は、上述のように、成膜対象物６の成膜面が重力方向下方を向いた状態で成膜が行われる、いわゆるデポアップの構成であってもよい。ただし、これに限定はされず、成膜対象物６がチャンバ１０の底面側に配置されてその上方にロータリーカソード８が配置され、成膜対象物６の成膜面が重力方向上方を向いた状態で成膜が行われる、いわゆるデポダウンの構成であってもよい。あるいは、成膜対象物６が垂直に立てられた状態、すなわち、成膜対象物６の成膜面が重力方向と平行な状態で成膜が行われる構成であってもよい。

【0027】

ロータリーカソード８は、図２（Ｂ）に示すように、チャンバ１０の上下方向ほぼ中央に配置され、両端がサポートブロック３００とエンドブロック２００を介して回転自在に支持されている。

【0028】

（磁石ユニット３０の配置構成）
磁石ユニット３０は、成膜対象物６に向かう方向（第１の方向）に磁場を形成する第１磁石ユニット３Ａと、成膜対象物２とは離れる方向、すなわち第１の方向とは逆の方向である第２の方向に磁場を形成する第２磁石ユニット３Ｂによって構成されている。第１磁石ユニット３Ａと第２磁石ユニット３Ｂは背面合わせで重ねられており、磁力の強さは同じに設定されている。なお、第１磁石ユニット３Ａと第２磁石ユニット３Ｂとの間には空間が設けられていてもよい。第１磁石ユニット３Ａと第２磁石ユニット３Ｂは、基本的に同じ構成であり、第１磁石ユニット３Ａを例にとって、その構成を説明する。

【0029】

第１磁石ユニット３Ａは、図３に示すように、ロータリーカソード８の回転軸と平行方向に延びる中心磁石３１と、中心磁石３１を取り囲む中心磁石３１とは異極の周辺磁石３２と、ヨーク板３３とを備えている。周辺磁石３２は、中心磁石３１と平行に延びる一対の直線部３２ａ，３２ｂと、直線部３２ａ，３２ｂの両端を連結する転回部３２ｃ、３２ｃとによって構成されている。第２磁石ユニット３Ｂも同一の構成である。

【0030】

磁石ユニット３０によって形成される磁場は、中心磁石３１の磁極から、周辺磁石３２の直線部３２ａ，３２ａへ向けてループ状に戻る磁力線を有している。これにより、ターゲット２の表面近傍には、ターゲット２の長手方向に延びたトロイダル型の磁場のトンネルが形成される。この磁場によって、電子が捕捉され、ターゲット２の表面近傍にプラズマを集中させ、スパッタリングの効率が高められている。

【0031】

（ケースの構成）
ケース４は円筒形状の密閉されたボックスで、磁石ユニット３０がケース４内に配置される。ケース４の中心軸線とターゲットの中心軸はロータリーカソード８の中心軸線Ｎと同軸的に組付けられている。また、磁石ユニット３のヨーク板３３は、中心軸線Ｎを通る水平面上に位置し、第１磁石ユニット３Ａと第２磁石ユニット３Ｂの中心磁石３１、３１の中心を通る垂直面が、中心軸線を通るように配置されている。

【0032】

一方、磁気遮蔽板５は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、円筒状のケース４の内周に沿ったアーチ状の板状部材で、ケース４の内周に固定されている。図示例では、磁気遮蔽板５は、ケース４の半周分を覆う構成となっており、半円筒形状を有している。磁気遮蔽板５の固定は、ケース４の内周に張り付けてもよいし、ねじ等の締結部材によって固定してもよいし、場合によっては、ケース４自体の材質を、該当部分について磁性部材によって構成してもよい。

【0033】

磁気遮蔽板５の材質は磁束を吸収して内部に集中しやすい材料、すなわち、高い比透磁率を有する材料であれば特に限定はされない。磁気遮蔽板５を構成する材料の比透磁率は５００以上であることが好ましく、１０００以上であることが好ましく、３０００以上であることがより好ましい。なお、磁気遮蔽板５を構成する材料の比透磁率の上限は特に限定はされず、例えば、１０００００００以下であってもよいし、１００００００以下であってもよい。より具体的には、磁気遮蔽板５を構成する材料としては、強磁性体であることが好ましく、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉやその合金、パーマロイやミューメタル等を用いることができる。

【0034】

（ターゲットの駆動機構および遮蔽板の駆動機構）
図４（Ａ）は、ターゲット駆動機構１１および遮蔽板駆動機構１２の一例を示す概略斜視図であり、図４（Ｂ）はロータリーカソード８の回転軸に沿った断面図である。

【0035】

ロータリーカソード８は、上記したとおり、長手方向両端部がエンドブロック２００とサポートブロック３００に回転自在に支持される。この例では、円筒状のケース４の内周に磁気遮蔽板５が固定され、ケース４の回転によって中央の磁石ユニット３の周りを回転移動するようになっている。磁石ユニット３は固定軸３５によって回転方向には固定されている。

【0036】

エンドブロック２００は、チャンバ１０の壁に固定され、外部空間に通じた中空のボックス形状を有する。ターゲット２に動力を伝達する動力伝達軸２１およびケース４に動力を伝達する動力伝達軸４１は、エンドブロック２００の中空内部に突出している。そして、それぞれの動力伝達軸２１，４１は、それぞれ、駆動伝達機構としてのベルト伝達機構１１０，１２０を介して駆動源であるモータ１３０に接続され、回転駆動力が伝達されるようになっている。ベルト伝達機構１１０，１２０は、図示例では、ベルトおよびプーリは、歯付きタイプのものが使用されているが、これに限定されない。

【0037】

この例では、ターゲット駆動装置１１と、遮蔽板駆動装置１２は、同一のモータ１３０を利用している。すなわち、モータ１３０に直結される出力軸１３１の途中に、ベルト伝達機構１１０の駆動側プーリ１１１が固定され、出力軸１３１の端部が電磁クラッチ１２５を介して磁性板駆動装置１２の駆動側プーリ１２１に接続されている。また、磁性板駆動装置１２の従動側プーリ１２２には、電磁ブレーキ１２６が設けられ、停止位置で保持されるようになっている。

【0038】

ターゲット２の動力伝達軸２１は円筒状の中空軸で、中空穴を通じてケース４の動力伝達軸４１がターゲット２の動力伝達軸２１から突出している。ケース４の動力伝達軸４１も中空軸で、中空穴を通じて磁石ユニット３を固定する固定軸３５がエンドブロック２００側に突出している。ターゲット２の動力伝達軸２１は、ターゲット２の端部に固定される端板２２の中央に突設され、ケース４の動力伝達軸４１は、ケース４の端板４２の中央に突設されている。

【0039】

一方、サポートブロック３００はチャンバ１０内に配置されており、ターゲット２およびケース４の端部に設けられた従動側回転軸２４，４４が、サポートブロック３００に回転自在に支持されている。エンドブロック側と異なり、互いに回転自在に支持されればよいので、ターゲット２の従動側回転軸２４をケース４の従動側回転軸４４が貫通しなくもよいし、また、ケース４の従動側回転軸４４を固定軸３５が貫通する必要はない。

【0040】

なお、ここではサポートブロック３００はチャンバ１０の内部に配置され、エンドブロック２００はチャンバ１０の外部に配置されるものとしたが、これに限定はされず、エンドブロック２００もチャンバ１０の内部に配置されてもよい。この場合、モータ１３０等もエンドブロック２００の内部に配置されてもよい。エンドブロック２００およびサポートブロック３００をチャンバ１０の内部に配置して、ロータリーカソード８と共に成膜対象物６の成膜面に対して平行に移動可能な構成としてもよい。この構成にすれば、ロータリーカソード８を回転駆動させつつ、ロータリーカソード８を成膜対象物６の成膜面に対して平行に駆動させることができる。

【0041】

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のより具体的な構成を示すものである。
エンドブロック２００はチャンバ１０外なので、真空のチャンバ１０内の雰囲気と外気とのシールをする必要があり、回転部分の軸受とシールを中心に説明するものとする。

【0042】

（エンドブロック側の構成）
固定軸３５とケース４の動力伝達軸４１との間には、一対の軸受Ｂが設けられ、固定軸３５に対してケース４の動力伝達軸４１が回転自在となっており、固定軸３５とケース４の動力伝達軸４１との環状隙間に真空シールに適した密封装置２７０が装着されている。この密封装置２７０は、固定軸３５とケース４の動力伝達軸４１との相対的な回転を可能としつつ、環状隙間を封止する機能を有している。磁石ユニット３と固定軸３５は連結されており、ケース４が回転しても磁石ユニット３は回転することはない。

【0043】

ケース４の動力伝達軸４１とターゲット２の動力伝達軸２１との間にも、一対の軸受Ｂが設けられ、ケース４の動力伝達軸４１に対してターゲット２の動力伝達軸２１が回転自在となっており、ケース４の動力伝達軸４１とターゲット２の動力伝達軸２１との環状隙間が密封装置２７０によってシールされている。

【0044】

次に、ターゲット２の動力伝達軸２１と、エンドブロック２００に設けられた円形の開口部２０１との間にも軸受Ｂが設けられ、エンドブロック２００に対してターゲット２の動力伝達軸が回転自在となっており、さらに、ターゲット２の動力伝達軸２１と開口部２０１との環状隙間が密封装置２７０によってシールされている。

【0045】

なお、図示例では、駆動力伝達軸２１は、ターゲット２の開口端を塞ぐ端板２２に設けられた構成で、ターゲット２は、クランプなどの締結部材２９０によって外周側の端部が締結され、ターゲット２の内周と端板２２との嵌合部はガスケットＧによって封止されている。これにより、ケース４内を低圧力状態に維持している。

【0046】

（サポートブロック３００側の構成）
ターゲット２の従動側回転軸２４は中空ではなく、動力伝達軸２１と同軸的に設けられ、サポートブロック３００に設けられた軸穴３０１に軸受Ｂを介して回転自在に支持されている。この軸受部には特に密封装置は不要である。従動側回転軸２４は、ターゲット２の開口端を塞ぐ端板２５に設けられた構成で、端板２５の内側の端面には未貫通の軸受穴２６が設けられており、この軸受穴２６にケース４の従動側回転軸４４が、軸受Ｂを介して回転自在に支持されている。さらに、ケース４の従動側回転軸４４も未貫通の軸受穴４６が設けられ、駆動側の固定軸３５と同軸的に固定軸３６が相対回転自在に嵌合している。

【0047】

なお、ターゲット２のサポートブロック３００側の端部も、クランプなどの締結部材２９０によって外周側の端部が締結され、ターゲット２の内周と端板との嵌合部はガスケットＧによって封止され、ターゲット２の内部空間を低圧力状態に維持している。

【0048】

以上のように構成されるロータリーカソード８によれば、モータ１３０の回転駆動力が、ベルト伝達機構１１０、動力伝達軸２１を介してターゲット２に伝達され、回転駆動される。

【0049】

また、ケース４には、モータ１３０の回転駆動力が、電磁クラッチ１２５を介してケース４側のベルト伝達機構１１０および動力伝達軸４１を介してケース４に伝達され、ケース４が回転駆動される。すなわち、電磁クラッチ１２５がオン状態のときに、ケース４と共に磁気遮蔽板５が回転し、オフになるとケース４が停止する。また、停止位置では、電磁ブレーキ１２６によって、停止位置で保持される。これにより、本スパッタ工程とプリスパッタ工程を、電磁クラッチ１２５のオンオフのタイミングによって切り替えることができる。

【0050】

次に、成膜装置１の作用について説明する。

【0051】

成膜装置１は、制御部１４によって駆動源のモータ１３０、ターゲット駆動機構１１、遮蔽部材駆動機構１２の電磁クラッチ１２５、電磁ブレーキ１２６を制御して、磁気遮蔽板５を回転させて磁気遮蔽板５の位置を変えることができる。これにより、成膜装置１は、成膜対象物６に成膜する本スパッタモードと、ターゲット２の表面をクリーニングするプリスパッタモードと、を切り替え制御する。換言すれば、成膜装置１は、プリスパッタモードに相当する第１の動作モードと、本スパッタモードに相当する第２の動作モードと、を切り替え可能に有する。ここで、第１の動作モードは、磁気遮蔽板５が成膜エリアＡ０とは反対側に配置された状態、すなわち、磁石ユニット３が、磁気遮蔽板５と成膜エリアＡ０（または成膜対象物６）との間に配置された状態で放電を行う動作モードである。また、第２の動作モードは、磁気遮蔽板５が成膜エリアＡ０側に配置された状態、すなわち、磁気遮蔽板５が、磁石ユニット３と成膜エリアＡ０（または成膜対象物６）との間に配置された状態で放電を行う動作モードである。

【0052】

プリスパッタモードは、第１の領域Ａ１の磁場の生成を遮蔽し、かつ、第２の領域Ａ２に磁場を生成してターゲット２の表面を清浄にする工程である。本スパッタモードは、第２の領域Ａ２の磁場の生成を遮蔽し、かつ、第１の領域Ａ１に磁場を生成し、ターゲット２をスパッタして成膜対象物６にターゲット粒子を堆積させる工程である。

【0053】

（プリスパッタ工程）
プリスパッタ工程では、モータ１３０を回転させると共に、電磁クラッチ１２５をオンしてケース駆動機構１２のベルト伝達機構１２０を駆動し、ケース４と共に磁気遮蔽板５を回転させ、本スパッタ用の第１磁石ユニット３Ａを覆う第１遮蔽位置（I）まで移動さ
せる。この間、モータ１３０によって、ターゲット駆動機構１１のベルト伝達機構１１０も駆動しており、ターゲットは回転し続けている。磁気遮蔽板５が第１遮蔽位置（I）に
到達すると、電磁クラッチ１２５がオフされ、同時に電磁ブレーキ１２６がオンとなって停止位置を保持し、電源からバイアス電圧を印加する。バイアス電圧を印加すると、磁気遮蔽板５によって、第１の領域Ａ１の磁場の生成は遮蔽され、第２磁石ユニット３Ｂによる第２の領域Ａ２の磁場が生成されているので、この第２磁石ユニット３Ｂ側のターゲット表面近傍にプラズマＰが集中して生成され、プラズマ状態のガスイオンがターゲット２に衝突し、ターゲット表面の酸化物等が飛散し、ターゲット２の表面がクリーニングされる。所定時間、プリスパッタを行い、ターゲット２の表面がクリーニングされた後、本スパッタに移行する。

【0054】

（本スパッタ工程）
本スパッタ工程では、モータ１３０を回転させると共に、電磁ブレーキ１２６を解放し、電磁クラッチ１２５をオンとしてケース駆動機構１２のベルト伝達機構１２０を駆動し、ケース４と共に磁気遮蔽板５を回転させ、プリスパッタ用の第２磁石ユニット３Ｂを覆う第２遮蔽位置（II）まで移動させる。この間、モータ１３０によって、ターゲット駆動機構１１のベルト駆動機構１１０も駆動しており、ターゲット２は回転し続けている。磁気遮蔽板５が第２遮蔽位置（II）に到達すると、電磁クラッチ１２５をオフにし、同時に電磁ブレーキ１２６で停止位置を保持し、電源１３からバイアス電圧を印加する。

【0055】

バイアス電位が印加されると、磁気遮蔽板５によって、第２の領域Ａ２の磁場の生成は遮蔽され、第１磁石ユニット３Ａによる第１の領域Ａ１の磁場が生成されているので、この第１磁石ユニット側のターゲット表面近傍にプラズマＰが集中して生成され、プラズマ状態のガスイオンがターゲット２をスパッタし、飛散したスパッタ粒子が成膜対象物６に堆積して成膜される。

【0056】

以上説明したように、本実施形態によれば、磁石ユニット３を回転させたりロータリー
カソード８を退避させたりしなくても、比較的軽量で駆動が容易な磁気遮蔽板５を移動させることのみでプリスパッタを行うことができるため、プリスパッタを生産性良く、簡便に行うことができる。

【0057】

（ターゲットの駆動機構および遮蔽板の駆動機構の他の構成例）
図５は、ターゲット駆動機構１１および遮蔽板駆動機構１２の他の構成例を示す概略斜視図である。基本的には、図４に示した構成と同一なので、主として異なる点についてのみ説明し、同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。

【0058】

上記構成では、磁気遮蔽板５がケース４に固定され、ケース４と共に磁気遮蔽板５が回転するようになっていたが、この例は、磁気遮蔽板５がケース４内に配置され、ターゲット２やケース４とは、独立して回転させるように構成されている。

【0059】

すなわち、ターゲット２の動力伝達軸２１は円筒状の中空軸で、中空穴を通じてケース４の固定軸４０１がターゲット２の動力伝達軸２１からエンドブロック２００側に突出している。ケース４の固定軸４０１も中空軸で、中空穴を通じて磁気遮蔽板５の動力伝達軸５０１がエンドブロック２００側に突出している。ターゲット２の動力伝達軸２１は、ターゲット２の端部に固定される端板２２の中央に突設され、ケース４の固定軸４０１は、ケース４の端板４２の中央に突設されている。また、磁気遮蔽板５の動力伝達軸５０１は、磁気遮蔽板５の円形の端板５０２の中央に連結されている。

【0060】

一方、サポートブロック３００側については、上記形態と異なり、前記ターゲット２および磁気遮蔽板５の端部に設けられた従動側回転軸２４，５０４が、サポートブロック３００に回転自在に支持されている。ターゲット２の従動側回転軸２４を磁気遮蔽板５の従動側回転軸５０４が貫通しなくもよいし、また、ケース４の固定軸４０１を磁気遮蔽板５の従動側回転軸５０４が貫通しなくてもよい。

【0061】

次に、本発明の他の実施形態について説明する。以下の説明では実施形態１と、主として異なる点についてのみ説明し、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0062】

［実施形態２］
図６は、本発明の実施形態２に係る成膜装置１０１を示している。実施形態２に係る成膜装置１０１は、ロータリーカソード８内の磁石ユニット３の磁力が、成膜対象物６に対向する表側の第１磁石ユニット３Ａの磁力が、成膜対象物６と反対側の第２磁石ユニット３Ｂの磁力より強く設定したものである。

【0063】

このようにすることで、プリスパッタモードにおいてターゲット２の表面近傍に形成されるプラズマの密度を、本スパッタモードにおいてターゲット２の表面近傍に形成されるプラズマの密度よりも小さくすることができる。そのため、本実施形態によれば、実施形態１の効果に加えて、プリスパッタ時の過剰な材料消費を抑制することができる。

【0064】

［実施形態３］
図７は、本発明の実施形態３に係る成膜装置１０２を示している。実施形態３に係る成膜装置１０２では、チャンバ１０の内部を、成膜対象物６に成膜するための第１の領域Ａ１と、第１の領域Ａ１と異なる第２の領域Ａ２と、に仕切るための仕切り部材４００を設けたものである。

【0065】

第１の領域Ａ１は本スパッタの際のプラズマが生成される領域であり、第２の領域Ａ２はプリスパッタの際にプラズマが生成される領域である。成膜装置１０２は、第１の領域
Ａ１にガスを導入するための第１のガス導入口７１と、第２の領域Ａ２にガスを導入するための第２のガス導入口７２と、を有しており、それぞれのガス導入口７１，７２は別のガス供給源に接続されていてもよい。それぞれのガス導入口７１，７２からは別種のガスが供給されてもよい。

【0066】

仕切り部材は、ロータリーカソードの中心軸を通る水平面に沿って、ロータリーカソードの左右に一対の水平板部４０１と、水平板部４０１を支持する垂直方向に延びる支持板部４０２とを備えたＬ字形状に屈曲した板材によって構成される。支持板部４０２はチャンバ１０の内壁面に固定され、水平板部４０１のロータリーカソード８側の端部が、ターゲットの側面に対して微小な隙間を介して対向するように構成される。なお、水平板部４０１が直接チャンバ１０の壁に固定された構成でもよい。

【0067】

このように第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２を仕切ることで、プリスパッタ時の酸化物等の飛散粒子が成膜対象物側に付着する等の影響を抑制することできる。

【0068】

［その他の実施形態］
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の構成を採用することができる。

【0069】

例えば、磁気遮蔽板を磁石ユニットと共にケース内に配置した場合について説明したが、ケース外周とターゲット内周の間の隙間に配置する構成としてもよい。

【0070】

また、磁気遮蔽板のサイズとしては、上記実施形態ではほぼ断面半円形状となっており、円筒状のターゲットの１８０°の範囲を覆うサイズとなっているが、１８０°に限定されるものではない。円筒状のターゲットの９０°以上２７０°以下の範囲を覆うサイズとすることが好ましく、１５０°以上２１０°以下の範囲を覆うサイズとすることがより好ましい。

【0071】

また、上記実施形態では、磁気遮蔽板を磁性板一枚で構成しているが、２枚重ねた構成としてもよいし、１枚には限定されない。

【0072】

さらに、磁石ユニット３は、成膜対象物６と対向する第１磁石ユニット３Ａに対して、１８０°反対側にプリスパッタ用の第２磁石ユニット３Ｂを一つだけ配置しているが、プリスパッタ用の第２磁石ユニット３Ｂを複数設けてもよい。この場合は、複数設ける第２の磁石ユニット３Ｂは異なる方向を向いて配置されてもよい。

【0073】

また、上記実施形態では、ロータリーカソード８が１つの場合を例示したが、ロータリーカソード８がチャンバ１０の内部に複数配置された成膜装置にも適用可能である。

【符号の説明】

【0074】

１ 成膜装置
２ ターゲット
３ 磁石ユニット（磁場発生手段）
５ 磁気遮蔽板
６ 成膜対象物
１０ チャンバ
１１ ターゲット駆動装置（ターゲット駆動手段）
１２ 遮蔽板駆動装置（遮蔽板駆動手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】