JP2019116644A

JP2019116644A - スパッタ成膜装置およびスパッタ成膜方法

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Publication number: JP2019116644A
Application number: JP2017249664A
Authority: JP
Inventors: 新渡部; Arata Watabe; 崇竹見; Takashi Takemi
Original assignee: Canon Tokki Corp
Current assignee: Canon Tokki Corp
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-07-18
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Abstract

【課題】２層構成の積層膜を別チャンバを分けることなく成膜することができ、しかも、均一の膜厚で成膜する。【解決手段】一対のターゲットユニットは、被処理基板との相対移動方向に所定間隔を隔てて並列に配置され、電源は、一対のターゲットユニットに互いに極性が逆の電圧波形を出力可能なバイポーラ電源であり、被処理基板上に成膜する間は、一方のターゲットユニットの電極部材に少なくとも負の波形部分を印加してカソードとし、他方のターゲットユニットの電極部材には正の波形部分を印加し、かつ負の波形部分を遮断してアノードとして機能させる。【選択図】図３

Description

本発明は、スパッタ成膜装置に関し、特に、ターゲットの裏側に磁石を配置し、ターゲット表面近傍にループ状の磁束を形成して電子を捕捉してプラズマを集中させるマグネトロンタイプのスパッタ成膜装置およびスパッタ成膜方法に関する。

従来のこの種のスパッタ成膜装置としては、たとえば、特許文献１に記載のようなものが知られている。
すなわち、基材（被処理基板）と対向して配置される一対の回転カソード(ターゲット
ユニット)と、各回転カソードに、それぞれスパッタ電力を供給するスパッタ用電源を備
えている。回転カソードは、筒状のベース部材と、ベース部材の外周を被覆する筒状のターゲットと、ベース部材の内部に配置されターゲットの表面に磁場を形成する磁石ユニットと、を備えている。
一対の回転カソードは、処理空間内に、一定距離を隔てて対向配置されており、スパッタ用電源から電力を供給することにより、ターゲットの表面近傍にプラズマを生成し、２つの回転カソードのターゲットから、基材の搬送経路上の被成膜箇所に向けてスパッタ粒子を飛散させ、基材を搬送面に沿って搬送被成膜箇所を複数回通過するように基材を移動させて、基材表面に成膜するようになっていた。

特開２０１７−０６６４２７号公報

しかしながら、特許文献１のスパッタ成膜装置では、２つの回転カソードについて開示されているものの、ターゲットは同じものであり、１層の成膜しかできず、２層構成とする場合には、ターゲットを変えて、他のチャンバで行う必要があった。
また、スパッタ用電源としてＤＣ電源を用いた場合について例示されており、スキャン方向位置によっては、カソード-アノードの状況が変化する。すなわち、チャンバの壁が
アノードとして機能するために、基材端部ではカソード側からアノード（チャンバ）が見えているが、基材中央付近では基材によってアノードが隠れてしまう。そのため、基材
端部にプラズマが集中し、基材端部の膜厚が増加し、スキャン方向位置により膜厚が変化してしまう。
本発明の目的は、２層構成の積層膜を別チャンバを分けることなく成膜することができ、しかも、均一の膜厚で成膜することができるスパッタ成膜装置及び成膜方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、
チャンバと、
該チャンバ内に、被処理基板と相対移動可能に配置される一対のターゲットユニットと、を備え、
前記ターゲットユニットは、ターゲットと、電源から電力が供給される電極部材と、を有し、
前記ターゲットユニットと被処理基板とを相対移動させて成膜する成膜装置であって、
前記一対のターゲットユニットは、前記被処理基板との相対移動方向に所定間隔を隔て
て並列に配置され、
前記電源は、一対のターゲットユニットに互いに極性が逆の電圧波形を出力可能なバイポーラ電源であり、前記被処理基板上に成膜する間は、一方のターゲットユニットの電極部材に少なくとも負の波形部分を印加してカソードとし、他方のターゲットユニットの電極部材には正の波形部分を印加し、かつ負の波形部分を遮断してアノードとして機能させる制御手段を備えていることを特徴とする。

また、他の発明は、
チャンバと、
該チャンバ内に、被処理基板と相対移動可能に配置される一対のターゲットユニットと、を備え、
前記ターゲットユニットは、ターゲットと、電源から電力が供給される電極部材と、を有し、
前記ターゲットユニットと被処理基板とを相対移動させて成膜するスパッタ成膜方法であって、
前記一対のターゲットユニットは、前記被処理基板との相対移動方向に所定間隔を隔てて並列に配置され、
前記電源は、一対のターゲットユニットに互いに極性が逆の電圧波形を出力可能なバイポーラ電源であり、前記被処理基板上に成膜する間は、一方のターゲットユニットの電極部材に少なくとも負の波形部分を印加してカソードとし、他方のターゲットユニットの電極部材には正の波形部分を印加し、かつ負の波形部分を遮断してアノードとして機能させることを特徴とする。

本発明によれば、２層構成の積層膜を別チャンバを分けることなく成膜することができ、しかも、均一の膜厚で成膜することができる。

本発明のスパッタ成膜装置の２スキャン成膜を示す模式図。電源の構成及び基本的な電圧波形を模式的に示す図。電源の制御構成の一実施例の波形と回路構成を示す図。図３の１層目のスキャンの電圧波形と回路説明図。図３の２層目のスキャンの電圧波形と回路説明図。電源の制御構成の他の実施例の波形と回路構成を示す図。図６の１層目のスキャンの電圧波形と回路説明図。図６の２層目のスキャンの電圧波形と回路説明図。（Ａ）はスパッタ成膜装置の全体構成を示す斜視図、（Ｂ）は磁石ユニットの斜視図。（Ａ）は図９（Ａ）の装置の上面図、（Ｂ）は側面図。ＥＬパネルの一般的な層構成を示す図。

以下に、本発明を図示の実施形態に基づ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、装置の製造条件、寸法、材質、形状などは、特に特定的な記載がないかぎりは、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。
まず、図１（Ａ）を参照して、本発明のスパッタ成膜装置の基本的な構成について説明する。
このスパッタ成膜装置１は、例えば、有機ＥＬパネルの製造に用いられる。有機ＥＬパ
ネルの場合、図１１に示すとおり、基板に陽極、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層（有機膜）、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。本実施例では、有機膜上に、スパッタリングによって、電子注入層、電極に用いられる金属や酸化物等の積層被膜を成膜するものである。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。
スパッタ成膜装置１は、アルゴン等の不活性ガスが供給される真空チャンバ１０と、真空チャンバ１０内に供給される被処理基板５と対向して配置される一対のターゲットユニットとしての回転ターゲットユニット２０Ａ，２０Ｂを備えている。
回転ターゲットユニット２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ、円筒形状の回転ターゲット２１と、電源４０から電力が供給される円筒状のカソード２２と、回転ターゲット２１の被処理基板５と対向する側の表面に磁場を形成する磁石ユニット３０とを備えている。
一対の回転ターゲットユニット２０Ａ，２０Ｂは、被処理基板５に対して相対移動、この例では、被処理基板５を静止した状態で回転ターゲットユニット２０Ａ，２０Ｂを移動させることで、被処理基板５上にターゲット粒子を成膜するようになっている。一対の回転ターゲットユニット２０Ａ，２０Ｂは、被処理基板５との相対移動方向に所定間隔を隔てて並列に配置され、一体となって同時に移動するようになっている。
一対の回転ターゲットユニット２０Ａ，２０Ｂのターゲットは、それぞれ別材料のターゲットであり、成膜は一対の回転ターゲットユニット２０Ａ，２０Ｂと被処理基板５とを２回相対移動させて２層の積層膜を成膜するものである。
１層目の走査時（１スキャン目）には、図１（Ａ）に示すように、一方のターゲットユニット２０Ａによって成膜して他方のターゲットユニット２０Ｂはアノードとして機能する。
２層目の走査時（２スキャン目）には、図１（Ｂ）に示すように、他方のターゲットユニット２０Ｂで成膜して一方のターゲットユニット２０Ａはアノードとして機能するように、電源４０からの出力電圧が制御されるようになっている。
このように、成膜時に、一方のターゲットユニットで成膜している間、他方のターゲットユニットがアノードとして機能するので、被処理基板とのスキャン位置に拘わらず、安定した電界が維持され、チャンバ１０の壁面と対向する被処理基板５の端部においても、膜厚が増加することなく、均一な膜厚で成膜することができる。
また、１層目と２層目の成膜は別材料で行うことが可能となり、別チャンバを分けることなく２層構成の成膜を行うことができる。

以下、各部の構成について、図９及び図１０を参照して詳細に説明する。
図９（Ａ）は内部構造を示す斜視図、図９（Ｂ）は磁石ユニットの斜視図、図１０（Ａ）は上面図、図１０（Ｂ）は側面図である。
真空チャンバ１０内の下面側には、回転ターゲットユニット２０Ａ，２０Ｂを案内する一対の案内レール１１が水平方向に平行に配置されており、回転ターゲットユニット２０Ａ，２０Ｂは、その両端を支持するエンドブロック１２を介して、案内レール１１に移動自在に支持され、上流側から下流側に水平方向に駆動搬送されるようになっており、搬送面は案内レール１１によって、水平面に維持される。
以下、図中、案内レール１１と平行方向をＹ軸、垂直方向をＺ軸、水平面で案内レール１１と直交方向をＸ軸とすると、搬送面はＸＹ平面である。
回転ターゲットユニット２０Ａ，２０Ｂは、それぞれの回転ターゲット２１の回転軸が、Ｙ軸方向に所定間隔を隔てて平行に配置されている。
エンドブロック１２の駆動機構としては、特に図示していないが、リニアモータでもよいし、回転モータの回転運動を直線運動に変換するボールねじ等を用いた機構等、種々の駆動機構を用いることができる。
一方、被処理基板５は、真空チャンバ１０の天井側に、前記回転ターゲットの搬送面に対して平行、すなわち水平に配置され、搬送方向に沿った両側縁が基板ホルダ５５によっ
て保持されている。
被処理基板５は、たとえば、真空チャンバ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、成膜位置まで移動して成膜中は静止し、成膜後、不図示の出口ゲートから排出される。

磁石ユニットの配置構成
磁石ユニット３０は、図９（Ｂ）に示すように、回転ターゲットユニット２０Ａ，２０Ｂの移動方向に対して直交する方向に延びる中心磁石３１と、中心磁石３１を取り囲む周辺磁石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。
なお、図示例では、一対の直線部３２ａ，３２ｂと中心磁石３１は、ヨーク板３３に対して直交する方向に互いに平行に立ち上がっている。図示例では、回転ターゲットユニット２０Ａ、２０Ｂの各磁石ユニット３０の中心磁石３１の立ち上がり方向が、回転ターゲットユニット２０Ａ、２０Ｂの搬送方向の中間位置で、被処理基板５の成膜面に対して直交する垂直面に対して、被処理基板５に向けて間隔が開く方向に傾斜しても、被処理基板５に対して直交する方向に配置してもよい。磁石ユニット３０を被処理基板５に向けて間隔が開く方向に傾斜する場合は、回転ターゲットユニット２０Ａ、２０Ｂのそれぞれの材料が混合しにくくなるという効果を奏するため、本実施例では傾斜する構成を採用している。
回転ターゲット２０の表面近傍の磁場は、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、この磁場によって、電子が捕捉され、回転ターゲット２０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。

［電源の制御構成の実施例］
次に、図２乃至図８を参照して、上記スパッタ成膜装置の電源の一実施例について説明する。
図２は、電源４０の回路構成の一例を模式的に示している。
すなわち、図２（Ａ）に示すように、電源４０はバイポーラ電源であり、互いに極性が逆の基本的な電圧波形を出力する電源本体４０１と、被処理基板５上に成膜する間は、一方の回転ターゲットユニットの電極部材に少なくとも負の波形部分を印加してカソードとし、他方のターゲットユニットの電極部材には正の波形部分を印加し、かつ負の波形部分を遮断してアノードとして機能させる制御手段としての制御部４０２を備えている。
出力される基本波形は、図２（Ｂ），（Ｃ）に示す通り、出力ラインＡから出力波形ＷＡ（図２（Ｂ））と出力ラインＢからの出力波形ＷＢ（図２（Ａ））で、極性が逆の波形である。すなわち、出力波形ＷＡと出力波形ＷＢは、周期が同一で、出力Ａが１周期においてｔ１の間がプラス、ｔ２の間がマイナスであれば、出力Ｂはｔ１の間がマイナス、ｔ２の間がプラスの関係となる。
デューティ比は可変であり、本実施例では、５〜９５％程度の範囲で制御できるようになっている。周波数は、数百Ｈｚ〜数十ｋＨｚの範囲、本実施例では５００Ｈｚ−５０ｋＨｚで可変可能なものが用いられている。
スパッタはマイナスの電圧がかけられた場合に生じるので、マイナス側のデューティ比を想定すると、出力Ａのデューティ比は、t２/（ｔ１+ｔ２）＝ｔ１／Ｔであり、出力Ｂ
のデューティ比が、t１/（ｔ１+ｔ２）＝ｔ１／Ｔとなる。したがって、デューティ比を
制御することで、成膜する膜厚を制御することができる。また、成膜する膜厚の制御としては、１層目のスキャンと２層目のスキャンで電圧を変えることで変化させることもできる。
図３には、制御部４０２の回路構成と出力波形を示している。
図３（Ａ）に示すように、制御部４０２には、逆極性の基本的に正の電圧と負の電圧が
交互に繰り返される電圧波形のうち、正の波形部分を遮断して負の波形部分を出力させる第１の整流手段としての第１整流器４０３と、負の波形部分を遮断して正の波形部分のみを出力させる第２の整流手段としての第２整流器４０４とを備えている。すなわち、各出力ラインＡ，Ｂには、それぞれ、並列に接続された第１整流器４０３と第２整流器４０４が設けられ、スイッチ４０５，４０６によって、電源本体４０１からの出力を第１整流器４０３と第２整流器４０４に選択的に通すようになっている。
図示例では、出力ラインＡ側が回転ターゲットユニット２０Ａに、出力Ｂ側が回転ターゲットユニット２０Ｂに出力されるもので、一層目のスキャンの際には、回転ターゲットユニット２０Ａが成膜側、回転ターゲットユニット２０Ｂがアノード側となるように出力が制御される。二層目のスキャンの際には、回転ターゲットユニット２０Ａがアノード側、回転ターゲットユニット２０Ｂが成膜側となるように出力が制御される。

以下に、１層目と２層目のスキャンについて、図４、図５を参照して説明する。
１層目スキャン
２層目では、図４（Ａ）に示すように、出力ラインＡについて、スイッチ４０５が第１整流器４０３側に切り替えられ、出力ラインＢについては、スイッチ４０６が第２整流器４０４側に切り替えられている。
これにより、出力ラインＡから、図４（Ｂ）に示すように、負の波形部分のみが出力され、回転ターゲットユニットＡに対して負の波形部分のみが印加される。一方、出力ラインＢからは、正の波形部分のみが出力され、回転ターゲットユニットＢに対して正の波形部分のみが印加され、アノードとして機能することになる。

２層目スキャン
２層目では、図５（Ａ）に示すように、出力ラインＢについて、スイッチ４０６が第１整流器４０３側に切り替えられ、出力ラインＡについては、スイッチ４０５が第２整流器４０４側に切り替えられている。
これにより、出力ラインＢから、図５（Ｂ）に示すように、負の波形部分のみが出力され、回転ターゲットユニットＢに対しては負の波形部分のみが印加される。一方、出力ラインＡからは、正の波形部分のみが出力され、回転ターゲットユニットＡに対して正の波形部分のみが印加され、アノードとして機能することになる。

［他の実施例］
次に、電源の制御構成の他の実施例について、図６乃至図８を参照して説明する。以下の説明では、主として上記実施例と異なる部分について説明するものとし、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ものとする。
・回路構成
回路構成については、この実施例では、図６（Ａ）に示すように、電源４０の制御部４１１は、第１整流器は設けられておらず、成膜する側のターゲットユニットには、図６（Ｂ）に示すように、負の波形部分に加えて正の波形部分も出力させ、アノード側のターゲットユニットには、負の波形部分を遮断して正の波形部分のみを出力させる第２整流器４０４を通して出力させるように制御するものである。
すなわち、各出力ラインＡ，Ｂには、それぞれ、第２整流器４０４にが設けられ、スイッチ４０５，４０６によって、電源本体４０１からの出力を第２整流器４０４に選択的に通すようになっている。
このようにすれば、成膜する側のターゲットユニットに、正の電圧をかけることで、ターゲット表面のプラスの電荷(陽イオン)を排除しアークを抑制できる効果がある。

以下に、１層目と２層目のスキャンについて、図７、図８を参照して説明する。
・１層目スキャン
１層目では、図７（Ａ）に示すように、出力ラインＡについて、スイッチ４０５が導通
側に切り替えられ、出力ラインＢについては、スイッチ４０６が第２整流器４０４側に切り替えられている。
これにより、出力ラインＡから、図７（Ｂ）に示すように、負の波形部分に加えて正の波形部分も出力され、回転ターゲットユニットＡに対して負の波形部分と正の波形部分が印加される。一方、出力ラインＢからは、正の波形部分のみが出力され、回転ターゲットユニットＢに対して正の波形部分のみが印加され、アノードとして機能することになる。

・２層目スキャン
２層目では、図８（Ａ）に示すように、出力ラインＢについて、スイッチ４０６が導通側に切り替えられ、出力ラインＡについては、スイッチ４０５が第２整流器４０４側に切り替えられている。
これにより、出力ラインＢから、図８（Ｂ）に示すように、負の波形部分に加えて正の波形部分が出力され、回転ターゲットユニットＢに対しては負の波形部分と正の電圧部分が印加される。一方、出力ラインＡからは、正の波形部分のみが出力され、回転ターゲットユニットＡに対して正の波形部分のみが印加され、アノードとして機能することになる。
また、一方のカソードにマイナスが印加されている間、他方のカソードにプラスの電圧をかけられているので、ターゲット表面のプラスの電荷（陽イオン）を排除し、アークを抑制する効果がある。

なお、上記実施形態では、成膜される膜厚を、デューティ比を変えることによって制御しているが、各回転ターゲットユニットに加える電圧値を変えることにより、制御することも可能である。具体的な電圧値の変更方法としては、たとえば、抵抗値を入れることで、変化させることができる。
また、上記説明では、ターゲットユニットとして、ターゲットが回転駆動される回転ターゲットを例にして説明したが、回転ターゲットではなく、平板ターゲットについても同様に適用可能である。

１スパッタ成膜装置
５被処理基板、
１０真空チャンバ、
２０Ａ回転ターゲットユニット
２０Ｂ回転ターゲットユニット
２１ターゲット
４０電源、４０１電源本体、４０２制御部
４０３第１整流子、４０４第２整流子

上記目的を達成するために、本発明は、
チャンバと、
該チャンバ内に、被処理基板と相対移動可能に配置される一対のターゲットユニットと、を備え、
前記ターゲットユニットは、ターゲットと、電源から電力が供給される電極部材と、を有し、
前記ターゲットユニットと被処理基板とを相対移動させて成膜する成膜装置であって、
前記一対のターゲットユニットは、前記被処理基板との相対移動方向に所定間隔を隔てて並列に配置され、
前記電源は、一対のターゲットユニットに互いに極性が逆の電圧波形を出力可能なバイポーラ電源であり、前記被処理基板上に成膜する間は、一方のターゲットユニットの電極
部材に少なくとも負の波形部分を印加してカソードとし、他方のターゲットユニットの電極部材には正の波形部分を印加し、かつ負の波形部分を遮断してアノードとして機能させる制御手段を備えており、
前記電源から前記一方のターゲットユニットと前記他方のターゲットユニットに対する出力波形は、周期が同一で互いに逆極性であり、デューティ比が制御可能となっていることを特徴とする。
また、他の発明は、
チャンバと、
該チャンバ内に、被処理基板と相対移動可能に配置される一対のターゲットユニットと、を備え、
前記ターゲットユニットは、ターゲットと、電源から電力が供給される電極部材と、を有し、
前記ターゲットユニットと被処理基板とを相対移動させて成膜する成膜装置であって、
前記一対のターゲットユニットは、前記被処理基板との相対移動方向に所定間隔を隔てて並列に配置され、
前記電源は、一対のターゲットユニットに互いに極性が逆の電圧波形を出力可能なバイポーラ電源であり、前記被処理基板上に成膜する間は、一方のターゲットユニットの電極部材に少なくとも負の波形部分を印加してカソードとし、他方のターゲットユニットの電極部材には正の波形部分を印加し、かつ負の波形部分を遮断してアノードとして機能させる制御手段を備えており、
前記一対のターゲットユニットのターゲットは、それぞれ別材料のターゲットであり、成膜は前記一対のターゲットユニットと被処理基板とを２回相対移動させて２層の積層膜を成膜するもので、
一層目の成膜は、一方のターゲットユニットによって成膜して他方のターゲットユニットはアノードして機能させ、２回目の成膜は、他方のターゲットユニットで成膜して一方のターゲットユニットはアノードとして機能するように前記電源の出力が制御されることを特徴とする。

また、他の発明は、
チャンバと、
該チャンバ内に、被処理基板と相対移動可能に配置される一対のターゲットユニットと、を備え、
前記ターゲットユニットは、ターゲットと、電源から電力が供給される電極部材と、を有し、
前記ターゲットユニットと被処理基板とを相対移動させて成膜するスパッタ成膜方法であって、
前記一対のターゲットユニットは、前記被処理基板との相対移動方向に所定間隔を隔てて並列に配置され、
前記電源は、一対のターゲットユニットに互いに極性が逆の電圧波形を出力可能なバイポーラ電源であり、前記被処理基板上に成膜する間は、一方のターゲットユニットの電極部材に少なくとも負の波形部分を印加してカソードとし、他方のターゲットユニットの電極部材には正の波形部分を印加し、かつ負の波形部分を遮断してアノードとして機能させ、
前記電源から前記一方のターゲットユニットと前記他方のターゲットユニットに対する
出力波形は、周期が同一で互いに逆極性であり、デューティ比を制御することを特徴とする。
さらに、他の発明は、
チャンバと、
該チャンバ内に、被処理基板と相対移動可能に配置される一対のターゲットユニットと、を備え、
前記ターゲットユニットは、ターゲットと、電源から電力が供給される電極部材と、を有し、
前記ターゲットユニットと被処理基板とを相対移動させて成膜するスパッタ成膜方法であって、
前記一対のターゲットユニットは、前記被処理基板との相対移動方向に所定間隔を隔てて並列に配置され、
前記電源は、一対のターゲットユニットに互いに極性が逆の電圧波形を出力可能なバイポーラ電源であり、前記被処理基板上に成膜する間は、一方のターゲットユニットの電極部材に少なくとも負の波形部分を印加してカソードとし、他方のターゲットユニットの電極部材には正の波形部分を印加し、かつ負の波形部分を遮断してアノードとして機能させ、
前記一対のターゲットユニットのターゲットは、それぞれ別材料のターゲットであり、成膜は前記一対のターゲットユニットと被処理基板とを２回相対移動させて２層の積層膜を成膜するもので、
一層目の成膜は、一方のターゲットユニットによって成膜して他方のターゲットユニットはアノードして機能させ、２回目の成膜は、他方のターゲットユニットで成膜して一方のターゲットユニットはアノードとして機能させることを特徴とする。

［電源の制御構成の実施例］
次に、図２乃至図８を参照して、上記スパッタ成膜装置の電源の一実施例について説明する。
図２は、電源４０の回路構成の一例を模式的に示している。
すなわち、図２（Ａ）に示すように、電源４０はバイポーラ電源であり、互いに極性が逆の基本的な電圧波形を出力する電源本体４０１と、被処理基板５上に成膜する間は、一方の回転ターゲットユニットの電極部材に少なくとも負の波形部分を印加してカソードとし、他方のターゲットユニットの電極部材には正の波形部分を印加し、かつ負の波形部分を遮断してアノードとして機能させる制御手段としての制御部４０２を備えている。
出力される基本波形は、図２（Ｂ），（Ｃ）に示す通り、出力ラインＡから出力波形ＷＡ（図２（Ｂ））と出力ラインＢからの出力波形ＷＢ（図２（Ａ））で、極性が逆の波形である。すなわち、出力波形ＷＡと出力波形ＷＢは、周期が同一で、出力Ａが１周期においてｔ１の間がプラス、ｔ２の間がマイナスであれば、出力Ｂはｔ１の間がマイナス、ｔ２の間がプラスの関係となる。
デューティ比は可変であり、本実施例では、５〜９５％程度の範囲で制御できるようになっている。周波数は、数百Ｈｚ〜数十ｋＨｚの範囲、本実施例では５００Ｈｚ−５０ｋＨｚで可変可能なものが用いられている。
スパッタはマイナスの電圧がかけられた場合に生じるので、マイナス側のデューティ比を想定すると、出力Ａのデューティ比は、t２/（ｔ１+ｔ２）＝ｔ２／Ｔであり、出力Ｂ
のデューティ比が、t１/（ｔ１+ｔ２）＝ｔ１／Ｔとなる。したがって、デューティ比を
制御することで、成膜する膜厚を制御することができる。また、成膜する膜厚の制御としては、１層目のスキャンと２層目のスキャンで電圧を変えることで変化させることもできる。
図３には、制御部４０２の回路構成と出力波形を示している。
図３（Ａ）に示すように、制御部４０２には、逆極性の基本的に正の電圧と負の電圧が交互に繰り返される電圧波形のうち、正の波形部分を遮断して負の波形部分を出力させる第１の整流手段としての第１整流器４０３と、負の波形部分を遮断して正の波形部分のみを出力させる第２の整流手段としての第２整流器４０４とを備えている。すなわち、各出力ラインＡ，Ｂには、それぞれ、並列に接続された第１整流器４０３と第２整流器４０４が設けられ、スイッチ４０５，４０６によって、電源本体４０１からの出力を第１整流器４０３と第２整流器４０４に選択的に通すようになっている。
図示例では、出力ラインＡ側が回転ターゲットユニット２０Ａに、出力Ｂ側が回転ターゲットユニット２０Ｂに出力されるもので、一層目のスキャンの際には、回転ターゲットユニット２０Ａが成膜側、回転ターゲットユニット２０Ｂがアノード側となるように出力が制御される。二層目のスキャンの際には、回転ターゲットユニット２０Ａがアノード側、回転ターゲットユニット２０Ｂが成膜側となるように出力が制御される。

Claims

チャンバと、
該チャンバ内に、被処理基板と相対移動可能に配置される一対のターゲットユニットと、を備え、
前記ターゲットユニットは、ターゲットと、電源から電力が供給される電極部材と、を有し、
前記ターゲットユニットと被処理基板とを相対移動させて成膜する成膜装置であって、
前記一対のターゲットユニットは、前記被処理基板との相対移動方向に所定間隔を隔てて並列に配置され、
前記電源は、一対のターゲットユニットに互いに極性が逆の電圧波形を出力可能なバイポーラ電源であり、前記被処理基板上に成膜する間は、一方のターゲットユニットの電極部材に少なくとも負の波形部分を印加してカソードとし、他方のターゲットユニットの電極部材には正の波形部分を印加し、かつ負の波形部分を遮断してアノードとして機能させる制御手段を備えていることを特徴とするスパッタ成膜装置。
前記電源は、第１のターゲットユニットと第２のターゲットユニットに対する電圧印加時間を制御可能となっている請求項１に記載のスパッタ成膜装置。
前記一対のターゲットユニットのターゲットは、それぞれ別材料のターゲットであり、成膜は前記一対のターゲットユニットと被処理基板とを２回相対移動させて２層の積層膜を成膜するもので、
一層目の成膜は、一方のターゲットユニットによって成膜して他方のターゲットユニットはアノードして機能させ、２回目の成膜は、他方のターゲットユニットで成膜して一方のターゲットユニットはアノードとして機能するように前記電源の出力が制御される請求項１又は２に記載のスパッタ成膜装置。
前記電源の制御手段は、正の電圧と負の電圧が交互に繰り返される電圧波形のうち、正の波形部分を遮断して負の波形部分を出力させる第１の整流手段と、負の波形部分を遮断して正の波形部分のみを出力させる第２の整流手段と、を備えている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパッタ成膜装置。
前記電源の制御手段は、成膜する側のターゲットユニットには、前記第１の整流手段を通して出力させ、アノード側のターゲットユニットには、前記第２の整流手段を通して出力させるように制御する構成となっている請求項４に記載のスパッタ成膜装置。
前記電源の制御手段は、成膜する側のターゲットユニットには、正の波形部分と負の波形部分を出力させ、アノード側のターゲットユニットには、前記第２の整流手段を通して出させるように制御する請求項４に記載のスパッタ成膜装置。
前記一対のターゲットユニットのターゲットは回転駆動される円筒状部材である請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスパッタ成膜装置。
前記ターゲットは平板状部材である請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスパッタ成膜装置。
前記ターゲットユニットは、前記ターゲットの前記被処理基板と対向する側の表面に磁場を形成する磁石ユニットを備えている請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスパッタ成膜装置。
前記被処理基板は、ＥＬデバイスの電極を形成する請求項１乃至８のいずれか１項に記載のスパッタ成膜装置。
チャンバと、
該チャンバ内に、被処理基板と相対移動可能に配置される一対のターゲットユニットと、を備え、
前記ターゲットユニットは、ターゲットと、電源から電力が供給される電極部材と、を有し、
前記ターゲットユニットと被処理基板とを相対移動させて成膜するスパッタ成膜方法であって、
前記一対のターゲットユニットは、前記被処理基板との相対移動方向に所定間隔を隔てて並列に配置され、
前記電源は、一対のターゲットユニットに互いに極性が逆の電圧波形を出力可能なバイポーラ電源であり、前記被処理基板上に成膜する間は、一方のターゲットユニットの電極部材に少なくとも負の波形部分を印加してカソードとし、他方のターゲットユニットの電極部材には正の波形部分を印加し、かつ負の波形部分を遮断してアノードとして機能させることを特徴とするスパッタ成膜方法。
前記一対のターゲットユニットのターゲットは、それぞれ別材料のターゲットであり、成膜は前記一対のターゲットユニットと被処理基板とを２回相対移動させて２層の積層膜を成膜するもので、
一層目の成膜は、一方のターゲットユニットによって成膜して他方の多ゲットユニットはアノードして機能させ、２回目の成膜は、他方のターゲットユニットで成膜して一方のターゲットユニットはアノードとして機能させる請求項１１に記載のスパッタ成膜方法。
前記電源は、成膜する側のターゲットユニットには、正の電圧と負の電圧が交互に繰り返される電圧波形のうち、正の波形部分を遮断して負の波形部分を出力させ、アノード側のターゲットユニットには、負の波形部分を遮断して正の波形部分のみを出力させる請求項１１又は１２に記載のスパッタ成膜方法。
前記電源は、成膜する側のターゲットユニットには、正の電圧と負の電圧が交互に繰り返される電圧波形のうち、負の波形部分に加えて正の波形部分を出力させ、アノード側のターゲットユニットには、負の波形部分を遮断して正の波形のみを出力させる請求項１１又は１２に記載のスパッタ成膜方法。