JP2019218604A - 成膜装置及びスパッタリングターゲット機構 - Google Patents

Abstract

【課題】使用効率を向上させたスパッタリングターゲット機構の提供。【解決手段】成膜装置では、基板搬送機構が真空容器内で基板を搬送することできる。ロータリターゲットは、基板に対向し、基板搬送方向に対して交差する回転軸を有し、回転軸に沿って延びる第１ロータリターゲット部と、第１ロータリターゲット部の両端に接続され、回転軸を中心に第１ロータリターゲット部とともに回転する一対の第２ロータリターゲット部とを有する。一対の第２ロータリターゲット部のスパッタリング収率は、第１ロータリターゲット部のスパッタリング収率よりも低い。磁気回路部は、ロータリターゲットの内側に配置された、第１磁気ユニット及び第２磁気ユニットを有する。第１磁気ユニットは、回転軸に沿って延在しロータリターゲットの背面に向かって第１極が臨む。第２磁気ユニットは、第１磁気ユニットを囲み背面に向かって第１極とは反対の第２極が臨む。【選択図】図１

Description

本発明は、成膜装置及びスパッタリングターゲット機構に関する。

基板上に膜を形成する成膜方法として、スパッタリング法がある。スパッタリング法では、基板にスパッタリングターゲット（以下、ターゲット）を対向させて、ターゲット表面にプラズマを発生させて基板上に膜を形成する。スパッタリング法では、ターゲット表面におけるプラズマ密度を高くするために、例えば、ターゲット裏面からターゲット表面に磁場を漏洩させてプラズマを発生させるマグネトロンスパッタリング法がある。磁場漏洩の手段としては、ターゲット裏に、例えば、磁石が配置される。

このマグネトロンスパッタリング法では、ターゲット表面でのプラズマの拘束を高めるために、磁石を環状に配置する技術がある（例えば、特許文献１参照）。

また、マグネトロンスパッタリング法では、ターゲットにおいてエロージョンと呼ばれる現象がおきることがある。この現象は、マグネトロンスパッタリングを長く続けた結果、ターゲット表面がある所で局部的に深く彫れる現象である。

特開２０１２−１０２３８４号公報

エロージョンがターゲットに局部的に形成されると、エロージョン以外のターゲット部分が充分な肉厚を有していても、このエロージョンが起因してターゲット交換を余儀なくされることがある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、エロージョン発生を抑え、使用効率を向上させたスパッタリングターゲット機構と、このスパッタリングターゲット機構を備えた成膜装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜装置は、真空容器と、基板搬送機構と、ロータリターゲットと、磁気回路部とを具備する。
上記真空容器は、減圧状態を維持する。
上記基板搬送機構は、上記真空容器内で基板を搬送する。
上記ロータリターゲットは、上記基板に対向し、上記基板が搬送される方向に対して交差する回転軸を有する。上記ロータリターゲットは、上記回転軸に沿って延びる第１ロータリターゲット部と、上記第１ロータリターゲット部の両端に接続され、上記回転軸を中心に上記第１ロータリターゲット部とともに回転する一対の第２ロータリターゲット部とを有する。上記一対の第２ロータリターゲット部のスパッタリング収率は、上記第１ロータリターゲット部のスパッタリング収率よりも低い。
上記磁気回路部は、上記ロータリターゲットの内側に配置された、第１磁気ユニット及び第２磁気ユニットを有する。上記第１磁気ユニットは、上記回転軸に沿って延在し上記ロータリターゲットの背面に向かって第１極が臨み、上記第２磁気ユニットは、上記第１磁気ユニットを囲み上記背面に向かって上記第１極とは反対の第２極が臨む。

このような成膜装置によれば、ロータリターゲットにおいて第１ロータリターゲット部の両端に、第１ロータリターゲット部よりもスパッタリング収率が低い第２ロータリターゲット部が配置されているので、第２ロータリターゲット部が第１ロータリターゲット部よりもプラズマに長く晒されても、第１ロータリターゲット部の彫れ率と、第２ロータリターゲット部の彫れ率とが近似する。これにより、ロータリターゲット全体としての使用効率が向上し、ロータリターゲットを効率よく使用することができる。

上記の成膜装置においては、上記第１磁気ユニットの両端と上記両端が対向する上記第２磁気ユニットとの間の隙間部が上記第２ロータリターゲット部に重なってもよい。

このような成膜装置によれば、第１磁気ユニットの両端と両端が対向する第２磁気ユニットとの間の隙間部がスパッタリング収率の低い第２ロータリターゲット部と重なる。これにより、該隙間部によるマグネトロン効果によって形成された高密度プラズマが第１ロータリターゲット部よりも第２ロータリターゲット部に長く晒されても、第１ロータリターゲット部のスパッタリング収率よりも、第２ロータリターゲット部のスパッタリング収率のほうが低いので、ロータリターゲット全体としての使用効率が向上する。

上記の成膜装置においては、上記一対の第２ロータリターゲット部の抵抗率が上記第１ロータリターゲット部の抵抗率よりも高くてもよい。

このような成膜装置によれば、一対の第２ロータリターゲット部の抵抗率が第１ロータリターゲット部の抵抗率よりも高いので、第１ロータリターゲット部のスパッタリング収率よりも、第２ロータリターゲット部のスパッタリング収率のほうが低くなる。これにより、第１ロータリターゲット部の彫れ率と、第２ロータリターゲット部の彫れ率とが近似し、ロータリターゲット全体としての使用効率が向上する。

上記の成膜装置においては、上記回転軸方向において、上記第１ロータリターゲット部の長さが上記一対の第２ロータリターゲット部のいずれかの長さよりも長くてもよい。

このような成膜装置によれば、第１ロータリターゲット部の長さが一対の第２ロータリターゲット部のいずれかの長さよりも長いので、ロータリターゲットにおいて、第２ロータリターゲット部よりも第１ロータリターゲット部を効率よく使用することができる。

上記の成膜装置においては、上記第１ロータリターゲット部の上記長さが上記基板の幅よりも長くてもよい。

このような成膜装置によれば、第１ロータリターゲット部の長さが基板の幅よりも長いので、第２ロータリターゲット部の成分が基板に形成される膜に入りにくくなる。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るスパッタリングターゲット機構は、ロータリターゲットと、磁気回路部とを具備する。
上記ロータリターゲットは、基板に対向し、上記基板が搬送される方向に対して交差する回転軸を有する。上記ロータリターゲットは、上記回転軸に沿って延びる第１ロータリターゲット部と、上記第１ロータリターゲット部の両端に接続され、上記回転軸を中心に上記第１ロータリターゲット部とともに回転する一対の第２ロータリターゲット部とを有する。上記一対の第２ロータリターゲット部のスパッタリング収率は、上記第１ロータリターゲット部のスパッタリング収率よりも低い。
上記磁気回路部は、上記ロータリターゲットの内側に配置された、第１磁気ユニット及び第２磁気ユニットを有する。上記第１磁気ユニットは、上記回転軸に沿って延在し上記ロータリターゲットの背面に向かって第１極が臨み、上記第２磁気ユニットは、上記第１磁気ユニットを囲み上記背面に向かって上記第１極とは反対の第２極が臨む。

このようなスパッタリングターゲット機構によれば、ロータリターゲットにおいて第１ロータリターゲット部の両端に、第１ロータリターゲット部よりもスパッタリング収率が低い第２ロータリターゲット部が配置されているので、第２ロータリターゲット部が第１ロータリターゲット部よりもプラズマに長く晒されても、第１ロータリターゲット部の彫れ率と、第２ロータリターゲット部の彫れ率とが近似する。これにより、ロータリターゲット全体としての使用効率が向上し、ロータリターゲットを効率よく使用することができる。

以上述べたように、本発明によれば、エロージョン発生を抑え、使用効率を向上させたスパッタリングターゲット機構と、このスパッタリングターゲット機構を備えた成膜装置が提供される。

本実施形態の成膜装置の概略的断面図である。 ロータリターゲットを含むターゲット機構の概略的上面図である。 第１ターゲット部と第２ターゲット部との境界付近に基板を設置した場合の基板に形成される膜中に含まれる成分比を示す概略図である。 図（ａ）、（ｂ）は、ターゲットが第１ターゲット部のみからなるターゲット機構の概略的上面図である。図（ｃ）は、使用前後におけるターゲットの彫れの様子を示す概略側面図である。 図（ａ）は、第１ターゲット部の抵抗値と第２ターゲット部の抵抗値とに差があるときの成膜速度の差を示すグラフ図である。図（ｂ）は、第１ターゲット部の抵抗値と第２ターゲット部の抵抗値とに差があるときの成膜速度比を示すグラフ図である。 第２ターゲット部の抵抗値に対する第１ターゲット部の抵抗値の比を変化させたときの成膜速度比の変化を示すグラフ図である。

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し、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。

図１は、本実施形態の成膜装置の概略的断面図である。

図１に示す成膜装置１０１は、真空容器１０と、基板搬送機構２０と、スパッタリングターゲット機構３１と、電源３５Ｐと、ガス供給源７０とを具備する。本実施形態では、"スパッタリングターゲット"を単に"ターゲット"と呼び、"スパッタリングターゲット機構"を単に"ターゲット機構"と呼ぶ場合がある。また、スパッタリングターゲット機構３１と、電源３５Ｐとを含めて成膜源３０とする。

真空容器１０は、真空室１１、１２、１３を有する。図１では、真空室１２、１３のそれぞれの一部が示されている。また、真空室の数は、３つとは限らず、２個以下、あるいは、４個以上でもよい。

真空室１１、真空室１２、及び真空室１３のそれぞれは、減圧状態を維持することができる真空容器である。例えば、真空室１１内のガスは、排気口１０ｄを通じてターボ分子ポンプ等の排気機構によって外部に排気される。真空室１２及び真空室１３のそれぞれについても、排気機構によって減圧状態が維持される。

図１の例では、成膜装置１０１が連続式（例えば、インライン式）の構成をしている。例えば、真空室１２は、真空室１１に減圧状態で連結可能になり、真空室１３は、真空室１１に減圧状態で連結可能になっている。また、側壁１０ｗａには、バルブ１５が設けられ、側壁１０ｗｂには、バルブ１６が設けられている。

例えば、バルブ１５が開状態になると、真空室１２と真空室１１との間に開口が形成され、バルブ１５が閉状態になると、真空室１２と真空室１１との間の開口が閉じられる。バルブ１６が開状態になると、真空室１１と真空室１３との間に開口が形成され、バルブ１６が閉状態になると、真空室１１と真空室１３との間の開口が閉じられる。

真空室１１、１２、１３の中、真空室１１は、成膜可能な処理室として機能する。例えば、バルブ１５が開状態となり、基板２１及び基板２１を支持するキャリア（基板ホルダ）２２が真空室１２から開口を介して真空室１１に搬入される。バルブ１５が閉状態となると、真空室１１で基板２１にスパッタリング成膜がなされる。スパッタリング成膜が終了すると、バルブ１６が開状態になり、基板２１及びキャリア２２が真空室１１から開口を介して真空室１３に搬出される。

基板２１は、例えば、平面形状が矩形の大型ガラス基板である。基板２１が成膜源３０に対向する面は、成膜面２１ｄである。

基板搬送機構２０は、真空容器１０内で基板２１を搬送する。基板搬送機構２０は、ローラ回転機構２０ｒ及びフレーム部２０ｆを有する。ローラ回転機構２０ｒは、フレーム部２０ｆによって支持されている。ローラ回転機構２０ｒ上に、基板２１及びキャリア２２が載置されると、ローラ回転機構２０ｒが自転することにより、基板２１及びキャリア２２がバルブ１５からバルブ１６に向けてスライド移送される。これにより、基板２１が真空室１１内に搬入されたり、真空室１１外に搬出されたりする。真空室１１における基板２１の搬入出は、例えば、自動的に行われる。

成膜装置１０１で成膜処理がなされる基板の枚数は、一枚とは限らない。例えば、成膜装置１０１に仕込まれた複数の基板２１が真空室１１で定期的に一枚ずつ成膜処理がなされる。この際、バルブ１５、１６は、定期的に開閉する。

成膜源３０は、例えば、２つの成膜源３０を有する。２つの成膜源３０は、基板２１が搬送される方向Ｔに並ぶ。２つの成膜源３０のそれぞれは、スパッタリングターゲット機構３１及び電源３５Ｐを有する。

ターゲット機構３１は、ロータリターゲット３２、バッキングチューブ３３、及び磁気回路部３４を有する。２つのロータリターゲット３２は、搬送方向Ｔに並び、それぞれのスパッタリング面が基板２１に対向している。ここで「対向」とは、直接的に何らかの部材に向かい合う意味でもよく、あるいは他の部材を介して何らかの部材に向かい合う意味で用いられる。

ロータリターゲット３２は、バッキングチューブ３３に支持される。ロータリターゲット３２及びバッキングチューブ３３のそれぞれは、筒状部材である。ロータリターゲット３２及びバッキングチューブ３３のそれぞれは、搬送方向Ｔに交差する方向（例えば、Ｘ軸方向）に延在する。バッキングチューブ３３の内部には、冷却媒体が流れる流路が設けられてもよい（不図示）。

また、ロータリターゲット３２は、基板２１の下側に位置し、基板２１に対向している。ロータリターゲット３２は、搬送方向Ｔに対して交差する方向（例えば、Ｘ軸方向）に沿った回転軸３２ｃを有する。この回転軸３２ｃを中心に、ロータリターゲット３２が回転する。また、回転軸３２ｃは、ロータリターゲット３２の中心軸でもある。

ロータリターゲット３２は、異なる成分によって区画されたロータリターゲットになっている（後述）。搬送方向Ｔに並ぶ２つのロータリターゲット３２の材料は、同じでもよく、異なってもよい。例えば、ロータリターゲット３２は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、酸化ニオブ含有酸化スズ（ＳｎＯ_２−Ｎｂ_３Ｏ_５）、金属等を含む。

磁気回路部３４は、基板２１とは反対側のロータリターゲット３２の裏面側に配置されている。すなわち、磁気回路部３４は、ロータリターゲット３２の内側に配置される。ロータリターゲット３２の表面に磁力線が漏洩することにより、ロータリターゲット３２の表面における磁束密度がロータリターゲット３２と基板２１との間で高くなる。これにより、ロータリターゲット３２の表面近傍におけるプラズマ密度が高くなる。

成膜装置１０１では、真空容器１０内に放電用ガスが導入され、ロータリターゲット３２に電源３５Ｐから電圧が印加されると、ロータリターゲット３２とアース部（真空容器１０、基板搬送機構２０、キャリア２２及び防着板１０ｐ等）との間で放電用ガスが電離し、ロータリターゲット３２とアース部との間にプラズマが発生する。

ロータリターゲット３２に供給される電圧は、直流電圧または交流電圧である。交流電圧の場合、その周波数は、１０ｋＨｚ以上３００ＭＨｚ以下（例えば、１３．５６ＭＨｚ）である。

ロータリターゲット３２からスパッタリングされたスパッタリング粒子Ｓ１は、基板２１の成膜面２１ｄに到達する。これにより、成膜面２１ｄにスパッタリング粒子Ｓ１が堆積して、膜が形成される。また、磁気回路部３４は、ロータリターゲット３２の背面に向かう向きを変えることができる。これに応じて、ロータリターゲット３２表面に形成されるプラズマの位置が変わり、基板２１に向かうスパッタリング粒子Ｓ１の向きを変えることができる。

ガス供給源７０は、流量調整器７１及びガスノズル７２を有する。流量調整器７１及びガスノズル７２のそれぞれの数は、図示された数に限らない。なお、基板搬送機構２０と成膜源３０との間には、防着板１０ｐが設けられている。

次に、ターゲット機構３１について説明する。

図２（ａ）、（ｂ）は、ロータリターゲットを含むターゲット機構の概略的上面図である。

図２（ａ）に示すように、ターゲット機構３１は、ロータリターゲット３２と、バッキングチューブ３３と、磁気回路部３４とを有する。

ロータリターゲット３２は、ターゲット部３２１（第１ロータリターゲット部）と、一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂ（第２ロータリターゲット部）とを有する。ターゲット部３２１は、回転軸３２ｃに沿って延び、回転軸３２ｃを中心に回転する。一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂは、Ｘ軸方向において、ターゲット部３２１の両端に接続されている。一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂは、回転軸３２ｃを中心にターゲット部３２１とともに回転する。すなわち、ターゲット部３２１と、一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂとは、同じ回転軸３２ｃを有する。ここで、Ｘ軸方向は、基板２１に平行であり、搬送方向Ｔに対して交差する方向（例えば、直交する方向）に対応する。

ロータリターゲット３２において、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂのスパッタリング収率は、ターゲット部３２１のスパッタリング収率よりも低く構成されている。例えば、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂの抵抗率は、ターゲット部３２１の抵抗率よりも高い。また、ターゲット部３２１の厚みと、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂの厚みとは、同じ厚みに設定される。

バッキングチューブ３３は、ロータリターゲット３２の内側からロータリターゲット３２を支持する。バッキングチューブ３３のサイズは、ロータリターゲット３２のサイズに応じて適宜設定される。例えば、バッキングチューブ３３の長さは、ロータリターゲット３２の長さと同じになるように設定される。バッキングチューブ３３の中心軸は、ロータリターゲット３２の回転軸３２ｃに重複する。

磁気回路部３４は、ロータリターゲット３２の内側に配置される。磁気回路部３４は、磁気ユニット３４１（第１磁気ユニット）と、磁気ユニット３４２（第２磁気ユニット）とを有する。

磁気ユニット３４１は、ロータリターゲット３２内で回転軸３２ｃに沿って延在する。磁気ユニット３４１においては、ロータリターゲット３２の背面に向かってＳ極（第１極）が臨んでいる。磁気ユニット３４１では、例えば、複数のブロック状磁石（不図示）が回転軸３２ｃに沿って並んでいる。

磁気ユニット３４２は、ロータリターゲット３２内において磁気ユニット３４１を囲む。磁気ユニット３４２においては、ロータリターゲット３２の背面に向かってＳ極とは反対のＮ極（第２極）が臨んでいる。磁気ユニット３４２では、例えば、複数のブロック状磁石（不図示）が磁気ユニット３４１を囲むように並んでいる。

Ｚ軸方向とＹ軸方向とで形成される面内においては、磁気ユニット３４１の両端部３４１ｅと、一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂとが重なっている。すなわち、ターゲット機構３１は、磁気ユニット３４１の両端部３４１ｅと、基板２１との間に、一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂが位置するように構成されている。例えば、ターゲット面を上面視した場合、磁気ユニット３４１の両端部３４１ｅと両端部３４１ｅが対向する磁気ユニット３４２との間の隙間部３４ｓは、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂと重なる。

図２（ｂ）には、磁気回路部３４によってプラズマが拘束されて形成される高密度プラズマ領域３４５がグレー色で示されている。高密度プラズマ領域３４５は、Ｘ軸方向に２つの領域が延びたストレート領域３４５ｓと、ストレート領域３４５ｓの端をＵ字状に折り返すコーナ領域３４５ｃとにより構成される。このような高密度プラズマ領域３４５は、ロータリターゲット３２の表面に形成される。

基板２１を搬送しながら基板２１の成膜面２１ｄに均一な厚みの膜を形成するには、基板２１の幅方向を長手方向とし、搬送方向Ｔを短手方向とするロータリターゲット３２を使用することが望ましい。ここで、基板２１及びターゲット３２のそれぞれの中心は、一致している。また、ロータリターゲット表面でのプラズマの拘束力を高めるためには、図２（ａ）に示すように、Ｓ極を中央磁場としてロータリターゲット３２の長手方向に沿って配置し、Ｎ極を外周磁場としてＳ極の周りに配置することが望ましい。これにより、環状の磁場トンネルがロータリターゲット表面に形成されて、プラズマ中の電子がループ磁場に拘束される。

また、ターゲット機構３１では、回転軸３２ｃの方向において、ターゲット部３２１及びターゲット部３２２ａ、３２２ｂのＸ軸方向における長さが基板２１のＸ軸方向における幅Ｗ_２１に応じて適宜設定される。例えば、ターゲット部３２１の長さＬ_３２１は、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂのいずれかの長さＬ_３２２よりも長い。また、ターゲット部３２１の長さＬ_３２１は、基板２１の幅Ｗ_２１よりも長い。

成膜装置１０１では、基板２１に形成される膜がターゲット部３２１の材料のみを含むようにターゲット部３２１の長さＬ_３２１と、基板２１の幅Ｗ_２１とが調整されている。

図３は、第１ターゲット部と第２ターゲット部との境界付近に基板を設置した場合の基板に形成される膜中に含まれる成分比を示す概略図である。

図３には、ターゲット部３２１とターゲット部３２２ａとの境界Ｂ付近にサンプル基板Ｄを設置した場合のサンプル基板Ｄに形成される膜の成分比（シミュレーション比率）が示されている。ここで、ターゲット部３２１は、組成Ａからなり、ターゲット部３２２ａは、組成Ｂからなる。また、サンプル基板Ｄにおける境界Ｂに対応する位置を位置Ｂ'とする。ターゲット３２がＸ軸方向において線対称であるときは、ターゲット部３２１とターゲット部３２２ｂとの境界付近でも、図３と同様な結果を示す。

図３に示すように、ターゲット部３２１の組成（黒の四角）の比率（％）は、位置Ｂ'に向かうほど減少している。また、ターゲット部３２２ａの成分（黒の三角）の比率（％）は、位置Ｂ'に向かうほど減少している。また、サンプル基板Ｄには、均一な厚み（黒の菱形）の膜が形成されている。

但し、位置Ｂ'付近では、ターゲット部３２１及びターゲット部３２２ａのそれぞれの成分が混在した膜がサンプル基板Ｄに形成される。これは、スパッタリング粒子Ｓ１がサンプル基板Ｄに鉛直に入射する粒子のほか、サンプル基板Ｄに対して斜め方向に入射する粒子を持つためである。

ターゲット部３２１の純粋な組成からなる膜は、位置Ｂ'からターゲット部３２２ａとは反対側に２００ｍｍ以上離れた位置から形成される。従って、本実施形態では、基板２１にターゲット部３２１の成分からなる膜が形成されるように、図２に示すターゲット部３２１の長さＬ_３２１から基板２１の幅Ｗ_２１を差し引いた距離を４００ｍｍ（２００ｍｍ×２）以上に設定している。

図２（ａ）、（ｂ）に示すロータリターゲット３２を回転することで、使用済みのロータリターゲット３２に発生するエロージョンが局部的にロータリターゲット３２に形成されにくく、ロータリターゲット３２が全体的に彫り下げられていくことになる。但し、コーナ領域３４５ｃにおいては、高密度プラズマ領域３４５がＵ字状になって折り返すため、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂのそれぞれの中心部においては、ターゲット部３２１よりもプラズマに晒される頻度が増える。

仮に、ターゲット３２がターゲット部３２１のみからなる場合に起こり得る現象を説明する。この場合、ターゲット部３２１の成分は、回転軸３２ｃの方向において同じ成分となる。

図４（ａ）、（ｂ）は、ターゲットが第１ターゲット部のみからなるターゲット機構の概略的上面図である。図４（ｃ）は、使用前後におけるターゲットの彫れの様子を示す概略側面図である。

図４（ａ）に示すように、ターゲット３２５は、ターゲット部３２１のみからなり、ターゲット３２５では、同じ成分の材料で構成されている。磁気回路部３４の構成は、図２（ａ）に示す構成と同じである。また、図４（ｂ）には、磁気回路部３４によってプラズマが拘束されて形成される高密度プラズマ領域３４５がグレー色で示されている。

ターゲット３２５が回転することで、高密度プラズマ領域３４５がターゲット３２５の局所部分に晒されることが回避され、ターゲット３２５におけるエロージョン形成が緩和される。しかし、ターゲット３２５では、以下に示す現象が起こり得る。

例えば、ターゲット３２５を高密度プラズマ領域３４５のストレート領域３４５ｓ下を回転するストレート部３２５ｓと、高密度プラズマ領域３４５のコーナ領域３４５ｃ下を回転するコーナ部３２５ｃとに分けてみる。

ターゲット３２５のストレート部３２５ｓでは、高密度プラズマ領域３４５のストレート領域３４５ｓの下で、ターゲット表面が回転軸３２ｃを中心に回転する。このため、ストレート部３２５ｓの全域がストレート領域３４５ｓに満遍なく晒される。これにより、図４（ｃ）に示すように、ストレート部３２５ｓにおけるターゲットの彫れ率（％）は、略均一になる。

ここで、「ターゲットの彫れ率」とは、任意の位置におけるターゲットの使用開始前の厚みをｔ_０とし、使用後、その位置におけるターゲットの厚みをｔ_１とした場合、（１−（ｔ_０−ｔ_１）／ｔ_０）×１００（％）で定義される。

一方、ターゲット３２５のコーナ部３２５ｃにおいては、Ｕ字状の高密度プラズマ領域３４５のコーナ領域３４５ｃの下で、ターゲット表面が回転軸３２ｃを中心に回転する。ここで、Ｕ字状のコーナ領域３４５ｃには、搬送方向Ｔと同じ方向に延びる領域３４５ｅが含まれている。このため、コーナ部３２５ｃの中心付近は、回転中に領域３４５ｅに接することになり、コーナ部３２５ｃの中心付近の彫れ率がストレート部３２５ｓの彫れ率に比べて相対的に大きくなってしまう。

そして、コーナ部３２５ｃに形成されるエロージョンが進行すると、コーナ部３２５ｃではターゲット下地のバッキングチューブ３３が露出する場合がある。このような場合、ストレート部３２５ｓがスパッタリング成膜を継続できるほどの充分な厚みを有していても、コーナ部３２５ｃに形成されたエロージョンが起因してターゲット３２５全体の交換を余儀なくされる。

これに対して、図２（ａ）、（ｂ）に示す本実施形態のターゲット３２では、ターゲット部３２１の両側に、ターゲット部３２１よりもスパッタリング収率が低いターゲット部３２２ａ、３２２ｂが配置されている。

ターゲット部３２１においては、高密度プラズマ領域３４５のストレート領域３４５ｓの下で、ターゲット表面が回転軸３２ｃを中心に回転する。このため、ターゲット部３２１の全域が高密度プラズマ領域３４５のストレート領域３４５ｓに満遍なく晒される。これにより、ターゲット部３２１におけるターゲットの彫れ率（％）は、略均一になる。

一方、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂにおいては、Ｕ字状の高密度プラズマ領域３４５のコーナ領域３４５ｃの下で、ターゲット表面が回転軸３２ｃを中心に回転する。これにより、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂの中心付近は、回転中に領域３４５ｅに接することになる。

しかし、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂのスパッタリング収率は、ターゲット部３２１のスパッタリング収率よりも低い。このため、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂの中心付近の彫れの程度は、ターゲット３２５におけるコーナ部３２５ｃの中心付近の彫れに比べて緩和される。すなわち、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂにおけるターゲットの彫れ率（％）は、ターゲット部３２１におけるターゲットの彫れ率（％）に近似する。換言すれば、ターゲット機構３１では、磁気回路部３４を含んでいても、ターゲット３２全体におけるスパッタリング収率がターゲット３２５に比べてより均一になっている。

ここで、ターゲットの抵抗値が変化したときに、スパッタリング収率がどのように変化するかを説明する。

図５（ａ）は、第１ターゲット部の抵抗値と第２ターゲット部の抵抗値とに差があるときの成膜速度の差を示すグラフ図である。図５（ｂ）は、第１ターゲット部の抵抗値と第２ターゲット部の抵抗値とに差があるときの成膜速度比を示すグラフ図である。

図５（ａ）では、組成Ａ（ターゲット部３２１）の抵抗を５．１×１０^２Ωとし、組成Ｂ（ターゲット部３２２ａ）の抵抗を１．８×１０^３Ωとしている。また、組成Ａ、Ｂは、酸化ニオブ含有酸化スズからなる。

図５（ａ）に示すように、抵抗値が低い組成Ｂの成膜速度は、抵抗値が高い組成Ａの成膜速度に比べて低くなっていることが分かる。これは、ターゲットの抵抗値が高くなることにより、ターゲットがプラズマから受けるイオン照射の量が少なくなり、スパッタリング収率が減少する、と考えられる。

また、図５（ｂ）に示すように、組成Ａ（ターゲット部３２１）の成膜速度と、組成Ｂ（ターゲット部３２２ａ）の成膜速度の比は、投入パワーが４ｋＷ〜８ｋＷの範囲では、投入パワーに依存せず、略一定になることが分かっている。

また、図６は、第２ターゲット部の抵抗値に対する第１ターゲット部の抵抗値の比が変化したときの成膜速度比の変化を示すグラフ図である。

図６に示すように、組成Ｂ（ターゲット部３２２ａ）の抵抗値に対する組成Ａ（ターゲット部３２１）の抵抗値の比を変化に応じて、組成Ａ（ターゲット部３２１）の成膜速度に対する組成Ｂ（ターゲット部３２２ａ）の成膜速度の比が変化することが分かっている。

すなわち、図５（ａ）〜図６の結果から、ターゲット部３２１及びターゲット部３２２ａ、３２２ｂのそれぞれの抵抗値を調整することで、それぞれのスパッタリング収率を調整できることが分かった。

このように、ターゲット機構３１を用いれば、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂに形成されるエロージョンの進行が抑制されて、ターゲット３２をスパッタリング成膜工程でターゲット３２５よりも長く使用することができる。

以上、説明したように、本実施形態では、ターゲット３２においてターゲット部３２１の両端に、ターゲット部３２１よりもスパッタリング収率が低いターゲット部３２２ａ、３２２ｂが配置されている。これにより、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂがターゲット部３２１よりもプラズマに長く晒されても、ターゲット部３２１の彫れ率と、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂの彫れ率とが近似する。これにより、ターゲット３２全体としての使用効率が大きく向上する。

例えば、本実施形態では、磁気ユニット３４１の両端部３４１ｅと、両端部３４１ｅが対向する磁気ユニット３４２との間の隙間部３４ｓがスパッタリング収率の低いターゲット部３２２ａ、３２２ｂと重なる。これにより、隙間部３４ｓによるマグネトロン効果によって形成された高密度プラズマがターゲット部３２１よりもターゲット部３２２ａ、３２２ｂに長く晒されても、ターゲット部３２１のスパッタリング収率よりも、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂのスパッタリング収率のほうが低いので、ターゲット３２全体としての使用効率が向上する。

例えば、本実施形態では、一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂの抵抗率がターゲット部３２１の抵抗率よりも高いので、ターゲット部３２１のスパッタリング収率よりも、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂのスパッタリング収率のほうが低くなる。これにより、ターゲット部３２１の彫れ率と、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂの彫れ率とが近似し、ターゲット３２全体としての使用効率が向上する。

例えば、本実施形態では、ターゲット部３２１の長さが一対のターゲット部３２２ａ、３２２ｂのいずれかの長さよりも長いので、ターゲット３２として、ターゲット部３２２ａ、３２２ｂよりもターゲット部３２１を効率よく使用することができる。

例えば、ターゲット３２のＸ軸方向における長さが長くなるほど、ターゲット３２全体としての使用効率が向上する。換言すれば、基板２１の大型化が進行し、ターゲット３２のＸ軸方向における長さの大型化が求められたとき、ターゲット３２全体としての使用効率が向上する。

例えば、本実施形態では、ターゲット部３２１の長さＬ_３２１が基板の幅Ｗ_２１よりも長いので、ターゲット部３２１の両端に設けられたターゲット部３２２ａ、３２２ｂの成分が基板２１に形成される膜に入りにくくなる。

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。

１０…真空容器
１０ｐ…防着板
１０ｗａ、１０ｗｂ…側壁
１０ｄ…排気口
１１、１２、１３…真空室
１５、１６…バルブ
２０…基板搬送機構
２０ｆ…フレーム部
２０ｒ…ローラ回転機構
２１…基板
２１ｄ…成膜面
２２…キャリア
３０…成膜源
３１…スパッタリングターゲット機構（ターゲット機構）
３２…ロータリターゲット（ターゲット）
３２ｃ…回転軸
３３…バッキングチューブ
３４…磁気回路部
３４ｓ…隙間部
３５Ｐ…電源
７０…ガス供給源
７１…流量調整器
７２…ガスノズル
１０１…成膜装置
３２１、３２２ａ、３２２ｂ…ターゲット部
３２５…ターゲット
３２５ｃ…コーナ部
３２５ｓ…ストレート部
３４１ｅ…両端部
３４１、３４２…磁気ユニット
３４５ｓ…ストレート領域
３４５ｃ…コーナ領域
３４５…高密度プラズマ領域
３４５ｅ…領域

Claims (6)

1. 減圧状態を維持することが可能な真空容器と、
   前記真空容器内で基板を搬送することが可能な基板搬送機構と、
   前記基板に対向し、前記基板が搬送される方向に対して交差する回転軸を有し、前記回転軸に沿って延びる第１ロータリターゲット部と、前記第１ロータリターゲット部の両端に接続され、前記回転軸を中心に前記第１ロータリターゲット部とともに回転する一対の第２ロータリターゲット部とを有し、前記一対の第２ロータリターゲット部のスパッタリング収率が前記第１ロータリターゲット部のスパッタリング収率よりも低いロータリターゲットと、
   前記ロータリターゲットの内側に配置された、第１磁気ユニット及び第２磁気ユニットを有し、前記第１磁気ユニットは、前記回転軸に沿って延在し前記ロータリターゲットの背面に向かって第１極が臨み、前記第２磁気ユニットは、前記第１磁気ユニットを囲み前記背面に向かって前記第１極とは反対の第２極が臨む磁気回路部と
   を具備する成膜装置。
2. 請求項１に記載の成膜装置であって、
   前記第１磁気ユニットの両端と前記両端が対向する前記第２磁気ユニットとの間の隙間部が前記第２ロータリターゲット部と重なる
   成膜装置。
3. 請求項１または２に記載の成膜装置であって、
   前記一対の第２ロータリターゲット部の抵抗率が前記第１ロータリターゲット部の抵抗率よりも高い
   成膜装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の成膜装置であって、
   前記回転軸方向において、前記第１ロータリターゲット部の長さが前記一対の第２ロータリターゲット部のいずれかの長さよりも長い
   成膜装置。
5. 請求項４に記載の成膜装置であって、
   前記第１ロータリターゲット部の前記長さが前記基板の幅よりも長い
   成膜装置。
6. 基板に対向し、前記基板が搬送される方向に対して交差する回転軸を有し、前記回転軸に沿って延びる第１ロータリターゲット部と、前記第１ロータリターゲット部の両端に接続され、前記回転軸を中心に前記第１ロータリターゲット部とともに回転する一対の第２ロータリターゲット部とを有し、前記一対の第２ロータリターゲット部のスパッタリング収率が前記第１ロータリターゲット部のスパッタリング収率よりも低いロータリターゲットと、
   前記ロータリターゲットの内側に配置された、第１磁気ユニット及び第２磁気ユニットを有し、前記第１磁気ユニットは、前記回転軸に沿って延在し前記ロータリターゲットの背面に向かって第１極が臨み、前記第２磁気ユニットは、前記第１磁気ユニットを囲み前記背面に向かって前記第１極とは反対の第２極が臨む磁気回路部と
   を具備するスパッタリングターゲット機構。

Images