特許 7358647 成膜方法

(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】2023-09-29

(45)【発行日】2023-10-10

(54)【発明の名称】成膜方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/35 20060101AFI20231002BHJP

   C23C 14/34 20060101ALI20231002BHJP

【ＦＩ】

C23C14/35 B

C23C14/34 B

C23C14/34 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022534907

(86)(22)【出願日】2021-03-22

(86)【国際出願番号】 JP2021011719

(87)【国際公開番号】W WO2022009484

(87)【国際公開日】2022-01-13

【審査請求日】2022-07-05

(31)【優先権主張番号】P 2020117530

(32)【優先日】2020-07-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】織井 雄一

(72)【発明者】

【氏名】箱守 宗人

(72)【発明者】

【氏名】須田 具和

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 大

【審査官】大西 美和

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１９－５１９６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５０６７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３５０７６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １４／００ －１４／５８

Ｈ０１Ｌ ２１／２８５

Ｈ０１Ｌ ２１／３６３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸とターゲット面とを有し、前記中心軸の周りに回転可能な磁石を内部に備えた複数のロータリターゲットを少なくとも３個以上用いて基板にスパッタリング成膜を行う成膜方法であって、
前記複数のロータリターゲットは、前記中心軸が互いに平行で、かつ前記中心軸が前記基板と平行になるように配置され、
前記複数のロータリターゲットに電力を投入しながら、前記複数のロータリターゲットのそれぞれの前記磁石を、前記中心軸の周りに、前記基板に最も近いＡ点を有する円弧上を移動させながら、前記基板にスパッタリング成膜を行い、
前記複数のロータリターゲットの内、少なくとも両端に配置された一対のロータリターゲットは、前記複数のロータリターゲットが並設する方向において、それぞれの一部が前記基板からはみだすように配置され、前記一対のロータリターゲットの前記磁石は、前記円弧上において、前記Ａ点より前記基板の中心から離れた領域で成膜する時間が前記Ａ点より前記基板の中心に近い領域で成膜する時間より短く、
前記一対のロータリターゲットの前記磁石は、前記基板の側から前記基板の外側へ移動する場合は、前記Ａ点を通過した後に速度が上がり、前記基板の外側から前記基板の側へ移動する場合は前記Ａ点を通過する前に速度が下がり、
前記一対のロータリターゲットの一方から数えて前記複数のロータリターゲットの群の中心に向かってＮ番目の前記ロータリターゲットの前記磁石と、前記一対のロータリターゲットの他方から数えて前記複数のロータリターゲットの群の中心に向かってＮ番目の前記ロータリターゲットの前記磁石とは、それぞれの角度に対する角速度の変化が前記磁石が回転移動する範囲において対称である
成膜方法。

【請求項2】

請求項１に記載された成膜方法においては、
前記Ａ点の前記磁石の角度を０度とし、前記０度から反時計回り方向を負角度、時計回り方向を正角度とした場合、
前記一対のロータリターゲットの前記磁石は、２０度から９０度までの範囲のいずれかの角度での位置と、－２０度から－９０度までの範囲のいずれかの角度での位置との間において回転移動する
成膜方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載された成膜方法においては、
前記両端に配置された一対のロータリターゲットの一方は、前記円弧上の前記Ａ点より前記基板の中心に近い領域から成膜を開始し、
前記両端に配置された一対のロータリターゲットの他方は、前記円弧上の前記Ａ点より前記基板の中心から離れた領域から成膜を開始する
成膜方法。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１つに記載された成膜方法においては、
前記両端に配置された一対のロータリターゲットの前記磁石の移動において、前記円弧上の前記Ａ点より前記基板の中心から離れた領域を移動する平均の角速度が前記Ａ点より前記基板の中心に近い領域を移動する平均の角速度より速い
成膜方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成膜方法に関する。

【背景技術】

【0002】

大型ディスプレイで用いられる基板に対する成膜技術では、膜厚分布に関し高い均一性が要求される。特に、成膜方法としてスパッタリング法を採用した場合、スパッタリング粒子の複雑な空間的分布に起因して、基板面内における膜厚分布の均一化が難しくなる場合がある。

【0003】

このような状況の中、内部に磁石が設けられた棒状のロータリターゲットを基板に対向して複数並設して、それぞれのロータリターゲットからスパッタリング粒子を基板に入射させ、膜厚分布の改善を試みた例がある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特表２０１９－５１９６７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、昨今における基板のさらなる大型化に伴い、基板の中央部と基板の端部とにおける膜厚がより不均一になる傾向にある。基板面内における膜厚の均一化を図るために、如何にして基板面内における膜厚補正するかが重要になっている。

【0006】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、基板面内における膜厚分布がより均一になる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成膜方法では、中心軸とターゲット面とを有し、上記中心軸の周りに回転可能な磁石を内部に備えた複数のロータリターゲットを少なくとも３個以上用いて基板にスパッタリング成膜が行われる。
上記複数のロータリターゲットは、上記中心軸が互いに平行で、かつ上記中心軸が上記基板と平行になるように配置される。
上記複数のロータリターゲットに電力を投入しながら、上記複数のロータリターゲットのそれぞれの上記磁石を、上記中心軸の周りに、上記基板に最も近いＡ点を有する円弧上を移動させながら、上記基板にスパッタリング成膜を行い、上記複数のロータリターゲットの内、少なくとも両端に配置された一対のロータリターゲットの上記磁石は、上記円弧上において、上記Ａ点より上記基板の中心から離れた領域で成膜する時間が上記Ａ点より上記基板の中心に近い領域で成膜する時間より短い。

【0008】

このような成膜方法であれば、両端に配置された一対のロータリターゲットの磁石の移動が上記のように制御されて基板面内における膜厚分布がより均一になる。

【0009】

上記の成膜方法においては、上記Ａ点の上記磁石の角度を０度とし、上記０度から反時計回り方向を負角度、時計回り方向を正角度とした場合、上記一対のロータリターゲットの上記磁石は、２０度から９０度までの範囲のいずれかの角度での位置と、－２０度から－９０度までの範囲のいずれかの角度での位置との間において回転移動してもよい。

【0010】

このような成膜方法であれば、両端に配置された一対のロータリターゲットの磁石の移動が上記のように制御されて基板面内における膜厚分布がより均一になる。

【0011】

上記の成膜方法においては、上記両端に配置された一対のロータリターゲットの一方は、上記円弧上の上記Ａ点より上記基板の中心から近い領域から成膜を開始し、上記両端に配置された一対のロータリターゲットの他方は、上記円弧上の上記Ａ点より上記基板の中心に離れた領域から成膜を開始してもよい。

【0012】

このような成膜方法であれば、両端に配置された一対のロータリターゲットの磁石の移動が上記のように制御されて基板面内における膜厚分布がより均一になる。

【0013】

上記の成膜方法においては、上記両端に配置された一対のロータリターゲットの上記磁石の移動において、上記円弧上の上記Ａ点より上記基板の中心から離れた領域を移動する平均の角速度が、上記Ａ点より上記基板の中心に近い領域を移動する平均の角速度より速くてもよい。

【0014】

このような成膜方法であれば、両端に配置された一対のロータリターゲットの磁石の移動が上記のように制御されて基板面内における膜厚分布がより均一になる。

【発明の効果】

【0015】

以上述べたように、本発明によれば、基板面内における膜厚分布がより均一になる成膜方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態に係る成膜方法の一例を示す模式図である。

【図2】ロータリターゲットの中心軸の周りに回転移動する磁石の角度の定義を説明するための図である。

【図3】磁石の角度に対する磁石の移動速度（角速度）の一例を示すグラフ図である。

【図4】磁石の角度に対する放電時間の割合の一例を示すグラフ図である。

【図5】図（ａ）は、磁石の角度に対する磁石の移動速度（角速度）の一例を示すグラフ図である。図（ｂ）は、磁石の角度に対する放電時間の割合の一例を示すグラフ図である。

【図6】本実施形態の成膜装置の一例を示す模式的平面図である。

【図7】図（ａ）は、比較例に係る基板面内の膜厚分布を示すグラフ図である。図（ｂ）は、本実施形態の成膜方法で成膜した場合の基板面内の膜厚分布の一例を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。

【0018】

図１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る成膜方法の一例を示す模式図である。図１（ａ）には、複数のロータリターゲットと基板との配置関係を示す模式的な断面が示され、図１（ｂ）には、その配置関係を示す模式的な平面が示されている。なお、本実施形態に係る成膜は、例えば、図６に示す成膜装置４００の制御装置４１０によって自動的に行われる。

【0019】

本実施形態の成膜方法では、回転可能な円筒状の複数のロータリターゲットの少なくとも３個以上が用いられて基板１０にスパッタリング成膜（マグネトロンスパッタリング）がなされる。図１（ａ）、（ｂ）には、例えば、１０個のロータリターゲット２０１～２１０が例示されている。複数のロータリターゲットの数は、この数に限らず、例えば、基板１０のサイズに応じて適宜変更される。

【0020】

複数のロータリターゲット２０１～２１０のそれぞれは、中心軸２０とターゲット面（スパッタリング面）２１とを有する。複数のロータリターゲット２０１～２１０のそれぞれは、中心軸２０の周りに回転可能な磁石を内部に備える。例えば、図１（ａ）、（ｂ）の例では、複数のロータリターゲット２０１～２１０の順に、磁石３０１～３１０が配置されている。磁石３０１～３１０は、所謂、磁石アセンブリである。磁石３０１～３１０は、永久磁石と磁気ヨークとを有する。

【0021】

複数のロータリターゲット２０１～２１０は、中心軸２０が互いに平行で、かつ中心軸２０が基板１０と平行になるように配置される。例えば、複数のロータリターゲット２０１～２１０は、中心軸２０と交差する方向にターゲット面２１同士が互いに対向するように並設される。複数のロータリターゲット２０１～２１０が並設された方向は、基板１０の長手方向に対応している。なお、必要に応じて、複数のロータリターゲット２０１～２１０が並設された方向は、基板１０の短手方向としてもよい。

【0022】

基板１０は、図示しない基板ホルダに支持される。基板ホルダの電位は、例えば、浮遊電位、接地電位等とする。複数のロータリターゲット２０１～２１０は、複数のロータリターゲット２０１～２１０が並ぶ方向が基板１０の長手方向に平行になるように配置される。複数のロータリターゲット２０１～２１０のそれぞれのターゲット面２１は、基板１０の成膜面１１に対向している。

【0023】

なお、図１（ａ）、（ｂ）では、複数のロータリターゲット２０１～２１０が並設された方向がＹ軸方向に対応し、基板１０から複数のロータリターゲット２０１～２１０に向かう方向がＺ軸に対応し、複数のロータリターゲット２０１～２１０のそれぞれが延在する方向がＸ軸に対応している。

【0024】

また、Ｙ軸方向において、複数のロータリターゲット２０１～２１０の群の両端には、一対のロータリターゲット２０１、２１０が配置される。例えば、Ｚ軸方向において複数のロータリターゲット２０１～２１０と基板１０とを見た場合、Ｙ軸方向において、一対のロータリターゲット２０１、２１０が基板１０からはみ出すように配置される。例えば、一対のロータリターゲット２０１、２１０のそれぞれの少なくとも一部と、基板１０とが重なるように、複数のロータリターゲット２０１～２１０と基板１０とが配置される。

【0025】

具体的には、一対のロータリターゲット２０１、２１０のそれぞれの中心軸２０と、基板１０とが重なるように、複数のロータリターゲット２０１～２１０と基板１０とが配置される。例えば、一対のロータリターゲット２０１、２１０のそれぞれの中心軸２０が基板１０の内側に位置するように、複数のロータリターゲット２０１～２１０が配置される。

【0026】

図１（ａ）、（ｂ）の例では、Ｚ軸方向において、ロータリターゲット２０１の中心軸２０と、基板１０のＹ軸方向における端部１２ａとが重複している。また、ロータリターゲット２１０の中心軸２０と、基板１０のＹ軸方向における端部１２ｂとが重複している。

【0027】

一対のロータリターゲット２０１、２１０と基板１０の端部１２ａ、１２ｂとをこのように配置することにより、両端に配置されたロータリターゲット２０１、２１０から放出されるスパッタリング粒子が基板１０の外側を無駄に通過することなく、基板１０の端部１２ａ、１２ｂ付近に指向される。これにより、基板１０の端部１２ａ、１２ｂ付近の膜厚が確実に補正される。なお、実施形態では、一対のロータリターゲット２０１、２１０の中、ロータリターゲット２０１を一方のロータリターゲット、ロータリターゲット２１０を他方のロータリターゲットと呼称することがある。

【0028】

また、Ｙ軸方向において、複数のロータリターゲット２０１～２１０のピッチは、略均等に設定される。また、スパッタリング成膜中における、複数のロータリターゲット２０１～２１０と基板１０との相対距離は、固定距離とされる。

【0029】

複数のロータリターゲット２０１～２１０のそれぞれの外径は、１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。Ｙ軸方向における複数のロータリターゲット２０１～２１０のピッチは、２００ｍｍ以上３００ｍｍ以下である。基板１０のサイズは、Ｙ軸方向が７００ｍｍ以上４０００ｍｍ以下、Ｘ軸方向が７００ｍｍ以上４０００ｍｍ以下である。

【0030】

複数のロータリターゲット２０１～２１０の材料は、例えば、アルミニウム等の金属、Ｉｎ－Ｓｎ－Ｏ系、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の酸化物等である。基板１０の材料は、例えば、ガラス、有機樹脂等である。

【0031】

本実施形態では、複数のロータリターゲット２０１～２１０のそれぞれに放電電力が投入され、複数のロータリターゲット２０１～２１０のそれぞれの磁石が中心軸２０の周りに円弧上を回転移動しながら基板１０にスパッタリング成膜が行われる。

【0032】

特に、スパッタリング成膜では基板１０のサイズが大型になるほど、基板１０の端部１２ａ、１２ｂ付近に形成される膜の厚みと、基板１０の中央部に形成される膜の厚みとの差が大きくなる傾向にある。ここで、基板１０の中央部とは、ロータリターゲット２０２～２０９が対向する基板１０の領域であるとする。

【0033】

本実施形態では、一群のロータリターゲット２０１～２１０の両端に配置された一対のロータリターゲット２０１、２１０と、一対のロータリターゲット２０１、２１０の間に配置されたロータリターゲット２０２～２０９の磁石の回転移動との様相を変えることにより、基板１０の面内における膜厚分布をより均一に制御する。

【0034】

複数のロータリターゲット２０１～２１０の磁石の回転移動は、３６０度以下の回転角での始点から終点までの１回の回転移動でもよく、３６０度以下の回転角での少なくとも１回の揺動でもよい。なお、本実施形態の揺動動作では、磁石が折り返す際に折り返し位置では磁石が停止せず、連続的な折り返し移動をする。

【0035】

複数のロータリターゲット２０１～２１０のそれぞれには、それぞれのロータリターゲットの消耗を略均等にするため、同じ電力が投入される。投入電力は、直流電力でもよく、ＲＦ帯、ＶＨＦ帯等の交流電力でもよい。また、複数のロータリターゲット２０１～２１０のそれぞれは、時計回りまたは反時計回りに回転する。複数のロータリターゲット２０１～２１０のそれぞれは、例えば、同じ回転数で５ｒｐｍ以上３０ｒｐｍ以下に設定される。

【0036】

以下、磁石３０１～３１０の回転動作の具体例について説明する。まず、複数のロータリターゲット２０１～２１０の中、両端に配置された一対のロータリターゲット２０１、２１０の磁石３０１、３１０の回転動作の具体例について説明する。

【0037】

図２は、ロータリターゲットの中心軸の周りに回転移動する磁石の角度の定義を説明するための図である。図２では、一例として、複数のロータリターゲット２０１～２１０の中、ロータリターゲット２０１が例示される。磁石の角度、正角度、負角度、及びＡ点（後述）の定義については、ロータリターゲット２０１以外のロータリターゲット２０２～２１０についても、ロータリターゲット２０１と同様の定義がなされる。

【0038】

本実施形態では、磁石３０１の角度について、磁石３０１の中心と基板１０との距離が最短となるときの磁石３０１の角度が０度とされる。例えば、中心軸２０から基板１０の成膜面１１に垂線を引いた場合、この垂線と磁石３０１の中心３０とが一致した位置が磁石３０１の角度０度に相当する。磁石３０１が中心軸２０を回転移動するとき、その中心３０は、円弧の軌道を描く。角度が０度のとき、磁石３１０は基板１０に最も近づき、このときの円弧上の点をＡ点とする。また、磁石３０１の角度の正負については、０度から時計回り方向を正角度（＋θ）、反時計回り方向を負角度（－θ）とする。なお、磁石３０１の位置とは、ある角度における中心３０の角度位置であるとする。

【0039】

ロータリターゲット２０１の中心軸２０の周りに磁石３０１を回転移動させることにより、マグネトロン放電時においては、磁石３０１が対向するターゲット面２１付近にプラズマを集中させることができる。換言すれば、磁石３０１が対向するターゲット面２１から優先的にスパッタリング粒子を放出することができる。これにより、磁石３０１の角度に応じて、スパッタリング粒子がターゲット面２１から放出する指向を制御することができる。さらに、基板１０を複数のロータリターゲット２０１～２１０に対向配置させた後において、磁石３１０の移動角度の範囲を変えることによりスパッタリング粒子が基板１０に向かう指向を事後的に変えることができる。

【0040】

図３（ａ）、（ｂ）は、磁石の角度に対する磁石の移動速度（角速度）の一例を示すグラフ図である。図３（ａ）には、磁石３０１の角度に対する磁石の移動速度の一例が示されている。図３（ｂ）には、磁石３１０の角度に対する磁石の移動速度の一例が示されている。また、図３（ａ）、（ｂ）に例示される磁石３０１、３１０の回転移動は、始点から終点までの１回の回転移動であるとする。図３（ａ）、（ｂ）では、一例として、時計回り方向で磁石３０１、３１０を回転移動させながらスパッタリング成膜が行われる。

【0041】

本実施形態では、基板１０にスパッタリング成膜を行う際に、複数のロータリターゲット２０１～２１０の中、両端に配置された一対のロータリターゲット２０１、２１０の磁石３０１、３１０については、次のような回転移動の制御を行う。

【0042】

例えば、磁石３０１、３１０に対して、円弧上において磁石３０１、３１０の角速度を変化させることにより、Ａ点よりも基板１０の中心から離れた領域で成膜する時間がＡ点よりも基板１０の中心に近い領域で成膜する時間より短くなるように回転移動させる。ロータリターゲット２０１は、円弧上のＡ点よりも基板１０の中心に近い領域から成膜を開始し、ロータリターゲット２１０は、円弧上のＡ点よりも基板１０の中心から離れた領域から成膜を開始する。

【0043】

例えば、図３（ａ）に示すように、磁石３０１は、角度が－６０度～＋６０度の範囲において回転移動する。ここで、角度－６０度での位置が磁石３０１の回転移動の始点であり、角度＋６０度での位置が磁石３０１の回転移動の終点である。磁石３０１が始点に位置したときに、ロータリターゲット２０１に放電電力が投入される。放電電力の投入は、他のロータリターゲット２０２～２１０においても始点で投入される。すなわち、始点でプラズマが着火する。

【0044】

この回転角（１２０度）の範囲において、始点位置での角速度が略０．２ｄｅｇ．／ｓｅｃであるのに対し、終点位置での角速度が１２０ｄｅｇ．／ｓｅｃに設定される。例えば、始点位置から２５度までの範囲の角速度が０．２ｄｅｇ．／ｓｅｃ乃至０．２ｄｅｇ．／ｓｅｃ付近であるのに対し、２５度から終点位置までの範囲の角速度が１２０ｄｅｇ．／ｓｅｃに設定される。

【0045】

磁石３０１については、その回転移動において、円弧上のＡ点よりも基板１０の中心から離れた領域を移動する平均の角速度がＡ点よりも基板１０の中心に近い領域を移動する平均の角速度より速くなるように回転移動させる。

【0046】

例えば、図３（ａ）に示されるように、磁石３０１が始点位置からＡ点の位置まで回転移動する範囲においては、角速度の平均値が低速度であるのに対して、磁石３０１がＡ点の位置から終点位置まで回転移動する範囲においては、角速度の平均値が高速度に設定される。

【0047】

また、図３（ｂ）に示すように、磁石３１０については、角度が－６０度～６０度の範囲において回転移動する。ここで、角度－６０度での位置が磁石３１０の回転移動の始点であり、角度＋６０度での位置が磁石３１０の回転移動の終点である。磁石３１０が始点に位置したときに、ロータリターゲット２１０に放電電力が投入される。

【0048】

この回転角（１２０度）の範囲において、磁石３１０が始点位置での角速度が１２０ｄｅｇ．／ｓｅｃであるのに対し、磁石３１０が終点位置での角速度が略０．２ｄｅｇ．／ｓｅｃに設定される。例えば、始点位置から－２５度までの範囲の角速度が１２０ｄｅｇ．／ｓｅｃであるのに対し、－２５度から終点位置までの範囲の角速度が０．２ｄｅｇ．／ｓｅｃ乃至０．２ｄｅｇ．／ｓｅｃ付近に設定される。

【0049】

磁石３１０においては、その回転移動において、円弧上のＡ点よりも基板１０の中心から離れた領域を移動する平均の角速度がＡ点よりも基板１０の中心に近い領域を移動する平均の角速度より速くなるように回転移動させる。

【0050】

例えば、磁石３１０が始点位置からＡ点の位置まで回転移動する範囲においては、角速度の平均値が高速度であるのに対して、磁石３１０がＡ点の位置から終点位置まで回転移動する範囲においては、角速度の平均値が低速度に設定される。

【0051】

このように、ロータリターゲット２０１の磁石３０１における角度に対する角速度の変化（図３（ａ））と、ロータリターゲット２１０の磁石３１０における角度に対する角速度の変化（図３（ｂ））とが磁石が回転移動する範囲（－６０度～＋６０度）において対称になるように、磁石３０１、３１０のそれぞれの角速度が設定される。

【0052】

また、一対のロータリターゲット２０１、２１０において、ロータリターゲット２０１の磁石３０１と、ロータリターゲット２１０の磁石３１０とが同じ回転方向に回転移動する。回転の方向は、この例に限らず、磁石３０１、３１０が回転移動する方向が互いに逆でもよい。

【0053】

図４（ａ）、（ｂ）は、磁石の角度に対する放電時間の割合の一例を示すグラフ図である。図４（ａ）には、磁石３０１の角度に対する放電時間の割合の一例が示され、図４（ｂ）には、磁石３１０の角度に対する放電時間の割合の一例が示されている。

【0054】

ここで、放電時間の割合とは、所定の角度の位置における磁石の滞在時間の割合に相当する。すなわち、放電時間の割合が高いほど、その角度位置での磁石の移動時間が長いことを意味する。換言すれば、放電時間の割合とは、磁石と対向するターゲット面２１付近に集中する放電プラズマの滞在時間の割合に相当し、放電時間の割合が高いほど、ターゲット面２１からのスパッタリング粒子の放出量が多くなる。

【0055】

図４（ａ）に示すように、磁石３０１の回転移動によって、-６０度から＋２５度までのいずれかの位置での放電時間割合が３％から１０％の範囲であるのに対し、＋２５度から＋６０度までのいずれかの位置での放電時間割合は、略０％に制御される。

【0056】

これにより、ロータリターゲット２０１のターゲット面２１付近には、磁石３０１が＋２５度から＋６０度の位置まで位置するときよりも、磁石３０１が－６０度から＋２５度の位置まで位置するときのほうが長く放電プラズマが滞在する。この結果、ロータリターゲット２０１のターゲット面２１から放出されるスパッタリング粒子は、基板１０の端部１２ａより外側よりも、端部１２ａから基板１０の内側に向かう領域に優先的に指向する。

【0057】

一方、図４（ｂ）に示すように、磁石３１０の回転移動によって、－６０度から－２５度の位置までのいずれかの位置での放電時間割合が略０％であるのに対し、－２５度から＋６０度までのいずれかの位置での放電時間割合は、３％から１０％の範囲に制御される。

【0058】

これにより、ロータリターゲット２１０のターゲット面２１付近には、磁石３１０が－６０から－２５度の位置まで位置するときよりも、磁石３１０が－２５度から＋６０度の位置まで位置するときのほうが長く放電プラズマが滞在する。この結果、ロータリターゲット２１０のターゲット面２１から放出されるスパッタリング粒子は、基板１０の端部１２ｂより外側よりも、端部１２ｂから基板１０の内側に向かう領域に優先的に指向する。

【0059】

なお、図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）で示された例は、一例であり、磁石３０１、３１０のそれぞれが回転移動する回転角は、図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）の例に限らない。

【0060】

例えば、一対のロータリターゲット２０１、２１０の磁石３０１、３１０は、２０度から９０度までの範囲のいずれかの角度での位置と、－２０度から－９０度までの範囲のいずれかの角度での位置との間において回転移動してもよい。

【0061】

例えば、ロータリターゲット２０１の磁石３０１の回転移動の始点が－２０度から－９０度までの範囲のいずれかの角度での位置であり、回転移動の終点が＋２０度から＋９０度までの範囲のいずれかの角度での位置である場合、ロータリターゲット２１０の磁石３１０の回転移動の始点は、－２０度から－９０度までの範囲のいずれかの角度での位置であり、回転移動の終点が＋２０度から＋９０度までの範囲のいずれかの角度での位置としてもよい。

【0062】

次に、残りのロータリターゲット２０２～２０９の磁石の回転動作の具体例について説明する。

【0063】

図５（ａ）は、磁石の角度に対する磁石の移動速度（角速度）の一例を示すグラフ図である。図５（ｂ）は、磁石の角度に対する放電時間の割合の一例を示すグラフ図である。図５（ａ）には、磁石３０２～３０９の角度に対する磁石の移動速度の一例が示され、図５（ｂ）には、磁石３０２～３０９の角度に対する放電時間の割合の一例が示されている。

【0064】

磁石３０２～３０９に対しては、磁石３０１、３１０の回転移動とは様相が異なるように回転移動の制御が行われる。磁石３０２～３０９においては、磁石３０２～３０９が回転移動する回転角の範囲において、回転移動の途中での角速度が最も速くなるように回転移動する。

【0065】

例えば、図５（ａ）に示すように、磁石３０２～３０９の角速度は、角度が０度（Ａ点）付近において角速度が最も速くなっている。ここで、角度－６０度での位置が磁石３０２～３０９の回転移動の始点であり、角度＋６０度での位置が磁石３０２～３０９の回転移動の終点である。また、磁石３０２～３０９における始点及び終点での角速度は、磁石３０１の終点の角速度及び磁石３１０の始点での角速度よりも低く設定される。磁石３０２～３０９のそれぞれが始点に位置したときに、ロータリターゲット２０２～２０９に放電電力が投入される。

【0066】

すなわち、磁石３０２～３０９においては、始点付近での角速度は比較的遅く、回転移動範囲の途中、例えば、０度（Ａ点）で角速度が比較的高くなり、終点付近で再び角速度が比較的遅くなる制御がなされる。ロータリターゲット２０２～２０９のそれぞれの磁石は、例えば、同じ回転方向に回転移動する。

【0067】

これにより、図５（ｂ）に示すように、ロータリターゲット２０２～２０９においては、角度が０度付近での放電時間割合が０％に近くなるのに対し、始点付近及び終点付近での放電時間割合が０度付近での放電時間割合に比べて高く制御される。

【0068】

これにより、ロータリターゲット２０２～２０９のターゲット面２１付近には、磁石３０２～３０９のそれぞれの角度が０度付近に位置するときよりも、始点付近及び終点付近に位置するときのほうが長く放電プラズマが滞在する。この結果、ロータリターゲット２０２～２０９のターゲット面２１から放出されるスパッタリング粒子は、始点から終点までの範囲において広角に指向する。

【0069】

この結果、基板１０上では、ロータリターゲット２０２～２０９のそれぞれから放出されるスパッタリング粒子が重なり合うことになり、ロータリターゲット２０２～２０９が対向する基板１０の中央部において、略均一な厚みの膜が形成される。

【0070】

なお、図５（ａ）、（ｂ）で示された例は、一例であり、磁石３０２～３０９のそれぞれが回転移動する回転角は、図５（ａ）、（ｂ）の例に限らない。

【0071】

例えば、ロータリターゲット２０１から数えて複数のロータリターゲット２０１～２１０の群の中心に向かってＮ番目のロータリターゲットの磁石と、ロータリターゲット２１０から数えて複数のロータリターゲット２０１～２１０の群の中心に向かってＮ番目のロータリターゲットの磁石とについては、それぞれの角度に対する角速度の変化が磁石が回転移動する範囲においてに対称となるように制御してもよい。

【0072】

例えば、ロータリターゲット２０２の磁石３０２と、ロータリターゲット２０９の磁石３０９とについては、それぞれの角度に対する角速度の変化が磁石が回転移動する範囲においてに対称となるように制御してもよい。ロータリターゲット２０３の磁石３０３と、ロータリターゲット２０８の磁石３０８とについては、それぞれの角度に対する角速度の変化が磁石が回転移動する範囲においてに対称となるように制御してもよい。ロータリターゲット２０４の磁石３０４と、ロータリターゲット２０７の磁石３０７とについては、それぞれの角度に対する角速度の変化が磁石が回転移動する範囲においてに対称となるように制御してもよい。ロータリターゲット２０５の磁石３０５と、ロータリターゲット２０６の磁石３０６とについては、それぞれの角度に対する角速度の変化が磁石が回転移動する範囲においてに対称となるように制御してもよい。

【0073】

このような対称な制御をすることにより、基板１０の中央部においては、より均一な厚みの膜が形成される。

【0074】

なお、スパッタリング成膜中においては、マグネトロン放電の安定性を確保するために、隣り合うロータリターゲット間で磁石が接近または対向しないことが望ましい。このため、複数のロータリターゲット２０１～２１０のそれぞれの磁石は、成膜中、同じ回転方向に回転移動することが望ましい。

【0075】

このような手法によれば、基板１０の端部１２ａ、１２ｂ付近に形成される膜の厚みが補正されて、基板１０の中央部に形成される膜の厚みと、基板１０の端部１２ａ、１２ｂ付近に形成される膜の厚みとが略均一になるように調整される。

【0076】

図６は、本実施形態の成膜装置の一例を示す模式的平面図である。図６には、成膜装置４００が上方から見た場合の平面図が模式的に描かれている。成膜装置４００には、少なくとも３個以上のロータリターゲットが配置される。

【0077】

成膜装置４００として、マグネトロンスパッタリング成膜装置が例示される。成膜装置４００は、真空容器４０１と、複数のロータリターゲット２０１～２１０と、電源４０３と、基板ホルダ４０４と、圧力計４０５と、ガス供給系４０６と、ガス流量計４０７と、排気系４０８と、制御装置４１０とを具備する。基板ホルダ４０４には、基板１０が支持されている。

【0078】

真空容器４０１は、排気系４０８によって減圧雰囲気を維持する。真空容器４０１は、複数のロータリターゲット２０１～２１０、基板ホルダ４０４、及び基板１０等を収容する。真空容器４０１には、真空容器４０１内の圧力を計測する圧力計４０５が取り付けられる。また、真空容器４０１には、放電ガス（例えば、Ａｒ、酸素）を供給するガス供給系４０６が取り付けられる。真空容器４０１内に供給されるガス流量は、ガス流量計４０７で調整される。

【0079】

複数のロータリターゲット２０１～２１０は、成膜装置４００の成膜源である。例えば、複数のロータリターゲット２０１～２１０が真空容器４０１内に形成されるプラズマによってスパッタリングされると、スパッタリング粒子が複数のロータリターゲット２０１～２１０から基板１０に向けて出射される。

【0080】

電源４０３は、複数のロータリターゲット２０１～２１０のそれぞれに投入される放電電力を制御する。電源４０３は、ＤＣ電源でもよく、ＲＦ、ＶＨＦ等の高周波電源でもよい。複数のロータリターゲット２０１～２１０に電源４０３から放電電力が供給されると、複数のロータリターゲット２０１～２１０のターゲット面２１の近傍にプラズマが形成される。

【0081】

制御装置４１０は、電源４０３が出力する電力、ガス流量計４０７の開度等を制御する。圧力計４０５で計測された圧力は、制御装置４１０に送られる。

【0082】

制御装置４１０は、複数のロータリターゲット２０１～２１０のそれぞれの磁石を中心軸２０の周りに回転移動させながら、基板１０にスパッタリング成膜を行う制御をする。例えば、制御装置４１０は、図１（ａ）～図５（ｂ）を用いて説明された、磁石３０１～３１０の回転移動の制御、複数のロータリターゲット２０１～２１０のそれぞれへの電力供給を制御する。

【0083】

図７（ａ）は、比較例に係る基板面内の膜厚分布を示すグラフ図である。図７（ｂ）は、本実施形態の成膜方法で成膜した場合の基板面内の膜厚分布の一例を示すグラフ図である。破線は、個々のロータリターゲット２０１～２１０から放出するスパッタリング粒子が基板１０に堆積した場合の膜厚分布を示す。実線は、個々のロータリターゲット２０１～２１０によって形成された膜厚分布が合成された膜厚分布を示す。横軸の幅方向は、複数のロータリターゲット２０１～２１０が並設された方向に対応する。縦軸は、膜厚である。

【0084】

図７（ａ）に示す比較例では、個々のロータリターゲット２０１～２１０の磁石３０１～３１０の位置が０度に固定された場合の膜厚分布が示されている。この場合、個々のロータリターゲット２０１～２１０から放出するスパッタリング粒子の放出角度分布は、所謂、余弦則に則る。これにより、個々のロータリターゲット２０１～２１０による膜厚分布は、膜厚分布の中心線を基準に対称となった分布を示す（破線）。また、個々の膜厚分布は、同じ分布を示している。

【0085】

これらの個々の膜厚分布を重ねた膜厚分布（実線）は、山と谷とが顕著に表れ、膜厚の基板面内分布がばらつくことが分かる。

【0086】

これに対し、図７（ｂ）に示す本実施形態では、ロータリターゲット２０１、２１０から放出するスパッタリング粒子の放出角度分布が比較例に比べて基板１０の中心側に寄り、スパッタリング粒子の放出角度が基板１０の中心側に指向する。これにより、ロータリターゲット２０１、２１０による膜厚分布は、膜厚分布の中心線を基準に非対称となり、基板１０の中心側に分布が寄っている。また、ロータリターゲット２０１、２１０による膜厚分布のピークは、ロータリターゲット２０２～２０９による膜厚分布のピークよりも高い。

【0087】

さらに、ロータリターゲット２０１、２１０から放出するスパッタリング粒子の放出角度分布は、比較例に比べて広角に指向する。これにより、ロータリターゲット２０２～２０９による膜厚分布は、比較例に比べて基板１０の両端に向かって広がった様相を示す。

【0088】

従って、これらの個々の膜厚分布を重ねた膜厚分布（実線）は、比較例に比べて平坦となり、膜厚の基板面内分布がより均一になることが分かる。

【0089】

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】

【0090】

１０…基板
１１…成膜面
１２ａ、１２ｂ…端部
２０…中心軸
２１…ターゲット面
２０１～２１０…ロータリターゲット
３０１～３１０…磁石
４００…成膜装置
４０１…真空容器
４０３…電源
４０４…基板ホルダ
４０５…圧力計
４０６…ガス供給系
４０７…ガス流量計
４０８…排気系
４１０…制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】