JP2020033627A - 成膜装置、成膜方法、および電子デバイスの製造方法 - Google Patents

成膜装置、成膜方法、および電子デバイスの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】チャンバに対してターゲット上のスパッタ粒子が発生するスパッタリング領域が移動する場合に、スパッタリング領域周辺の圧力を的確に取得する。【解決手段】成膜対象物６およびターゲット２が内部に配置されるチャンバ１０を有し、前記ターゲット２からスパッタ粒子を発生させるスパッタリング領域Ａ１をチャンバ１０内で移動させつつ、スパッタ粒子を成膜対象物６に堆積させて成膜する成膜装置１であって、チャンバ１０内に配置され、前記チャンバ１０内の圧力を取得する圧力センサ７と、圧力センサ７を、スパッタリング領域Ａ１の移動と共に移動させる移動手段１２と、を有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、成膜装置、成膜方法、および電子デバイスの製造方法に関する。
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、電離した不活性ガス元素がターゲット表面に衝突することでターゲット表面からスパッタ粒子が放出され、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効率的にスパッタする、マグネトロンスパッタ法も知られている。
従来のこの種の成膜装置としては、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。この成膜装置は、ターゲットを成膜対象物の成膜面に対して平行移動させて成膜するようになっている。特許文献１には、チャンバ内のスパッタガスの圧力をどのように検出して調圧するかについては記載されていない。
一方、特許文献２には、チャンバに対して固定して設けられた真空計（圧力センサ）によってチャンバ内の圧力を測定し、これによりチャンバ内の圧力を所定の圧力に調圧することが記載されている。特許文献１のようにターゲットが移動する場合も、特許文献２のように、圧力センサを用いてチャンバ内の圧力を所定の圧力に調圧することが考えられる。
特開２０１５−１７２２４０号公報 特開２００５−１３９５４９号公報
しかし実際には、チャンバ内の圧力は均一ではない場合がある。たとえば、スパッタガスを導入するガス導入口の付近では圧力が高く、真空ポンプに接続される排気口の付近では圧力が低い、というようにチャンバ内の圧力は不均一である場合がある。
特許文献２のようにチャンバ内でカソードが移動しないスパッタ装置では、ターゲットの表面からスパッタ粒子が放出されるスパッタリング領域はチャンバ内で移動しない。そのため、スパッタリングプロセスの間、スパッタリング領域の周辺の圧力は概ね一定に保たれる。しかし、たとえば特許文献１のようにチャンバ内でカソードが移動するような場合、スパッタリング領域がチャンバに対して移動するので、スパッタリングプロセスの間で、スパッタリング領域の周辺の圧力が変化し、成膜される膜の膜厚や膜質にムラが生じてしまう。
本発明の目的は、スパッタ粒子が放出されるスパッタリング領域がチャンバに対して移動する場合に、スパッタリング領域の周辺の圧力を的確に取得することができる成膜装置、成膜方法、および電子デバイスの製造方法を提供することにある。
本発明の一側面としての成膜装置は、成膜対象物およびターゲットが内部に配置されるチャンバを有し、前記ターゲットからスパッタ粒子を発生させるスパッタリング領域を前記チャンバ内で移動させつつ、前記スパッタ粒子を前記成膜対象物に堆積させて成膜する成膜装置であって、前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内の圧力を取得する圧力センサと、前記圧力センサを、前記スパッタリング領域の移動と共に移動させる移動手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明の別の側面としての成膜方法は、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成膜方法において、前記スパッタ成膜工程は、前記ターゲットのスパッタ粒子が発生するスパッタリング領域を前記チャンバに対して相対移動させつつ成膜を行う工程であり、前記スパッタ成膜工程において、前記ターゲットのスパッタリング領域とともに移動する圧力センサによって前記チャンバ内の圧力の情報を取得して、前記チャンバ内の圧力を調整することを特徴とする。
さらに、本発明の別の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、前記スパッタ成膜工程は、前記ターゲットのスパッタ粒子が発生するスパッタリング領域を前記チャンバに対して相対移動させつつ成膜を行う工程であり、前記スパッタ成膜工程において、前記ターゲットのスパッタリング領域とともに移動する圧力センサによって前記チャンバ内の圧力の情報を取得して、前記チャンバ内の圧力を調整することを特徴とする。
本発明によれば、ターゲット上のスパッタ粒子が発生するスパッタリング領域がチャンバに対して移動する場合に、スパッタリング領域周辺の圧力を的確に取得することができる。
（Ａ）は実施形態１の成膜装置の構成を示す模式図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図。 （Ａ）および（Ｂ）はチャンバ内の圧力分布と調圧状態を示す模式図、（Ｃ）は図１のマグネットユニットの構成を示す斜視図。 実施形態２の成膜装置の構成を示す模式図。 実施形態３の成膜装置の構成を示す模式図。 （Ａ）は実施形態４の成膜装置の構成を示す模式図、（Ｂ）から（Ｄ）はプレーナカソードの他の態様を示す模式図。 （Ａ）は実施形態５の成膜装置の構成を示す模式図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図。 有機ＥＬ素子の一般的な層構成を示す図。
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。
［実施形態１］
まず、図１（Ａ）および図１（Ｂ）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。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。
図７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６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。
成膜装置１は、図１（Ａ）に示すように、成膜対象物６およびターゲット２が内部に配置されるチャンバ１０と、チャンバ１０内の、ターゲット２を介して成膜対象物６と対向する位置に配置される磁石ユニット３（磁場発生手段）と、を有している。この実施形態では、ターゲット２は円筒形状で、内部に配置される磁石ユニット３と共に回転カソードユニット８を構成している。回転カソードユニット８は、成膜工程においては、ターゲット２が、その回転中心軸を中心に回転しながら、成膜対象物６の成膜面と平行な面に沿って、回転中心軸に対して直交方向に移動する。一方、磁石ユニット３は、ターゲット２と異なり回転せず、常に、ターゲット２の成膜対象物６と対向する表面側に漏洩磁場を生成し、ターゲット２の近傍の電子密度を高くしてスパッタする。この漏洩磁場が生成される領域が、スパッタ粒子が発生するスパッタリング領域Ａ１である。ターゲット２のスパッタリング領域Ａ１が、回転カソードユニット１の移動と共に、成膜対象物６の成膜面に沿ってチャンバ１０に対して移動し、成膜対象物６に順次成膜するようになっている。なお、ここでは磁石ユニット３は回転しないものとしたが、これに限定はされず、磁石ユニット３も回転または揺動してもよい。
成膜対象物６は、ホルダ６ａに保持され、チャンバ１０の天井壁１０ｄ側に水平に配置されている。成膜対象物６は、例えば、チャンバ１０の側壁に設けられた一方のゲートバルブ１７から搬入されて成膜され、成膜後、チャンバ１０の他方の側壁に設けられたゲートバルブ１８から排出される。図示例では、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となっているが、これには限定はされない。たとえば、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。
回転カソードユニット８は、図１（Ｂ）に示すように、両端が移動台２３０上に固定されたサポートブロック２１０とエンドブロック２２０によって支持される構成で、円筒形状のターゲット２は回転自在で、内部の磁石ユニット３は固定状態で支持されている。移
動台２３０は、リニアベアリング等の搬送ガイド２４０を介して一対の案内レール２５０に沿って水平方向に移動自在に支持されている。図中、案内レール２５０と平行方向をX
軸、垂直方向をＺ軸、水平面で案内レール２５０と直交方向をＹ軸とすると、回転カソードユニット８は、その回転軸はＹ軸方向に向けた状態で、回転軸を中心に回転しながら、成膜対象物６に対して平行に、すなわちＸＹ平面上をＸ軸方向に移動する。
ターゲット２は、回転駆動装置であるターゲット駆動装置１１によって回転駆動される。ターゲット駆動装置１１は、特に、図示していないが、モータ等の駆動源を有し、動力伝達機構を介してターゲット２に動力が伝達される一般的な駆動機構が適用され、たとえば、サポートブロック２１０あるいはエンドブロック２２０等に搭載されている。一方、移動台２３０は、直線駆動機構１２によって、Ｙ軸方向に直線駆動される。直線駆動機構１２についても、特に図示していないが、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ねじ送り機構、リニアモータ等、公知の種々の直線運動機構を用いることができる。
ターゲット２は、この実施形態では円筒形状で、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などの金属単体、あるいは、それらの金属元素を含む合金または化合物が挙げられる。ターゲット２の材質としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＷＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＩＧＺＯなどの透明導電酸化物であってもよい。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、別の材料からなるバッキングチューブ２ａの層が形成されている。このバッキングチューブ２ａには、電源１３が接続され、電源１３からバイアス電圧が印加されるカソードとして機能する。バイアス電圧はターゲットそのものに印加してもよく、バッキングチューブが無くてもよい。なお、チャンバ１０は接地されている。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。
磁石ユニット３は、成膜対象物６に向かう方向に磁場を形成するもので、図２（Ｃ）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、３２ｄとによって構成されている。磁石ユニット３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，３２ｂ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。この磁石ユニットの磁場が漏れるターゲット２の表面の領域が、スパッタ粒子が発生するスパッタリング領域Ａ１である。
チャンバ１０には、ガス導入手段１６および排気手段１５が接続され、内部を所定の圧力に維持することができる構成となっている。これらガス導入手段１６および排気手段１５が圧力調整手段を構成する。すなわち、チャンバ１０の内部には、スパッタガス（アルゴン等の不活性ガスや酸素や窒素等の反応性ガス）が、ガス導入手段１６により、チャンバ１０に設けられた導入口４１，４２を通じて導入される。また、チャンバ１０の内部からは、排気口５を通じて真空ポンプ等の排気手段１５によって排気が行われる。これにより、チャンバ１０の内部の圧力は所定の圧力に調圧される。
ガス導入手段１６は複数の導入口４１，４２を有し、不図示のガスボンベ等の供給源と
、供給源と導入口４１，４２を接続する配管系と、配管系に設けられる各種真空バルブ、マスフローコントローラ等から構成され、マスフローコントローラの流量制御弁によって、供給量を調整可能となっている。流量制御弁は、電磁弁等の、電気的に制御可能な構成となっている。導入口４１，４２は、チャンバの垂直の側壁に配置されているように図示されているが、側壁に限定されず、底壁に設けられていてもよいし、天井壁に設けられていてもよい。また、配管がチャンバ内に延びて、導入口がチャンバ１０内に開口していてもよい。また、各導入口４１，４２は、それぞれ複数設けられ、ターゲット２の長手方向に沿って配置される構成とすることもできる。
排気手段１５は、真空ポンプと、真空ポンプと排気口５４を接続する配管系と、配管系にはコンダクタンスバルブ等の電気的に制御可能な流量制御弁が設けられ、制御弁によって排気量を調整可能となっている。排気口５は、図示例では底壁に設けられているが、底壁に限定されず、垂直の側壁に設けられていてもよいし、天井壁に設けられていてもよい。また、配管がチャンバ内に延びて、排気口５がチャンバ１０内に開口していてもよい。
図示例では、上記したガス導入手段１６の導入口４１，４２は、回転ターゲットユニット８が直線移動する移動範囲の始端側の側壁１０ｂと、終端側の側壁１０ａに設けられ、排気口５は直線移動範囲の中央位置の底壁１０ｃ側に設けられている。スパッタ工程においては、スパッタガスを導入口４から導入しつつ、排気口５から排気して一定の所定の圧力を維持しており、チャンバ１０内の圧力分布Ｐ０（ｘ）は、図２（ａ）に示すように、始端及び終端側が相対的に高く、排気口５がある中央部が低い状態となっている。本発明は、チャンバ１０内の圧力を取得する圧力センサ７を、回転カソードユニット８の移動台２３０に設け、回転カソードユニット２３０の移動と共に移動させ、スパッタリング領域Ａ１の周辺の圧力を取得可能としたものである。圧力センサ７としては、キャパシタンスマノメータ等の隔膜真空計、ピラニ真空計や熱電対真空計等の熱伝導式真空計、水晶摩擦真空計等の各種真空計が利用可能である。圧力センサ７としては、比較的小型な真空計である、熱伝導式真空計または水晶摩擦真空計を用いることが好ましい。圧力センサ７は制御部１４に接続され、圧力センサ７によって取得された圧力の情報に基づいて、圧力調整手段を構成するガス導入手段１６や排気手段１５を制御し、チャンバ１０内の圧力を調整するようになっている。
次に、成膜装置１の作用について説明する。スパッタ工程では、制御部１４にて、ターゲット駆動機構１１を駆動させてターゲット２を回転させ、電源１３からバイアス電圧を印加するとともに、直線駆動機構１２を駆動し、回転カソードユニット８を、直線運動方向の移動範囲の始端から所定速度で移動させる。バイアス電位が印加されると、磁石ユニット３によって、成膜対象物６に面するターゲット２の表面近傍にプラズマが集中して生成され、プラズマ中の陽イオン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に堆積する。回転カソードユニット８の移動に伴って、回転カソードユニット８の移動方向上流側から下流側に向けて、順次、スパッタ粒子が堆積されていくことで成膜されていく。
この実施形態では、回転カソードユニット８の移動経路の始端側と終端側にガスの導入口４１，４２があり、回転カソードユニット８の移動経路の中央付近の底壁１０ｃに排気口５が配置されている。そのためチャンバ１０の内部の圧力は、図２（ａ）に示すように、回転カソードユニット８の移動経路の始端側と終端側において圧力が高く、中央付近において圧力が低いという圧力分布となっている。本実施形態では、回転カソードユニット８の移動台２３０に圧力センサ７が設けられているので、圧力センサ７は回転カソードユニット８の移動と共に移動し、スパッタ粒子の発生領域周辺の圧力を的確に検出し、検出値を常に制御部１４に送信している。制御部１４は、目標圧力と検出した圧力の差分をゼロとするように、ガス供給手段１６と排気手段１５の配管系に設けられた流量制御弁や圧
力制限弁をフィードバック制御する。この制御量は、差分に対する制御量が予め定められており、逐次制御される。
図２（Ｂ）は、制御状態を模式的に示している。すなわち、Ｐ０（ｘ）は初期状態の圧力分布を示している。目標圧力をｐｔとする。たとえば、回転カソードユニット８のＸ軸方向の位置がｘ１で、検出された圧力がＰ０（ｘ１）とすると、目標圧力ｐｔとの差分Δ１は、（Ｐ０（ｘ１）−（ｐｔ））である。この実施形態では、この差Δ１の絶対値が、所定値以下である場合には、排気手段１５で圧力を調整し、絶対値が所定値よりも大きい場合には排気手段１５およびガス導入手段１６で圧力を調整する。排気手段１５およびガス導入手段１６の調整量については、差圧と調整量の関係を予め求めて制御部１４に記憶されており、排気手段１５とガス導入手段１６に制御信号が出力される。実際には指示してからガス圧が目標圧ｐｔに達するまで時間差があるが、図２（Ｂ）では、時間差を無視して説明すると、圧力分布が、Ｐ０（ｘ）からＰ１（ｘ）に変化する。
さらに、回転カソードユニット８がｘ２まで進んだ時点では、圧力センサ７が取得した圧力がＰ１（ｘ２）とすると、目標圧力ｐｔとの差分Δ２は、（Ｐ０（ｘ２）−（ｐｔ））で、マイナスとなり、また、絶対値は差分Δ１より小さい。この差Δ２の絶対値が、所定値以下である場合には、排気手段１５で圧力を調整し、絶対値が所定値よりも大きい場合には排気手段１５およびガス導入手段１６で圧力を調整する。たとえば、差分Δ１と差分Δ２の絶対値の間に閾値がある場合には、ｘ１の位置では、排気手段１５およびガス導入手段１６で調整し、ｘ２の位置では、排気手段１５のみによって圧力を調整する。このようにして、ガス圧力の圧力分布が不均一のチャンバ内であっても、回転カソード８の移動位置での圧力を検出し、目標圧力との差をゼロとなるように制御するので、回転カソードユニット８のスパッタリング領域Ａ付近の圧力は、ほぼ均一に調整することができ、圧力差による成膜対象物６に生成される膜の膜厚や膜質を、ほぼ均一に成膜することができる。
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。
［実施形態２］
図３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、圧力センサ７１，７２を複数配置したものである。図示例では、回転カソードユニット８の移動方向の前後２か所に配置し、回転カソードユニット８の移動と共に移動するように構成されている。特に、図示例では、移動方向前後の防着板２６１，２６２に取り付けられている。なお、この構成に限定はされず、たとえば、移動台２３０を回転カソードユニット８の移動方向（すなわち、Ｘ軸の正の向き及び負の向きのそれぞれ）に延在させておき、その延在部のそれぞれに圧力センサ７１，７２を配置してもよい。
この実施形態では、回転カソードユニット８の進行方向に応じて、使用する圧力センサ７１，７２を選択する。すなわち、回転カソードユニット８が図３の矢示方向に進行する場合には、進行方向前方にある圧力センサである圧力センサ７１を使用する。反対方向に移動する場合には、圧力センサ７２を選択する。この回転カソードユニット８の移動方向に応じて圧力を調整する際に用いる圧力センサの選択は、制御部１４によってなされ、制御部１４が選択手段を構成する。また、圧力センサ７１，７２が、回転カソードユニット８のスパッタリング領域Ａよりも進行方向前方に位置しているので、スパッタリング領域Ａが、これから進入するエリアの圧力情報を前もって取得することができるので、調圧の精度を向上させることができる。なお、進行方向がいずれか一方のみである場合には、片側に設けておけばよい。
［実施形態３］
図４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、回転カソードユニット８と共に移動する圧力センサ７だけでなく、チャンバ１０に、所定位置の圧力を測定する第２の圧力センサとして固定圧力センサ９が配置されている。本実施形態では、圧力センサ７としては比較的小型な真空計である熱伝導式真空計が用いられ、固定圧力センサ９としては隔膜真空計が用いられている。
圧力センサ７および固定圧力センサ９は、切り替えて使用することが好ましい。たとえば、成膜時には圧力センサ７を用いて圧力を検出して調圧し、非成膜時には固定圧力センサ７を用いて調圧することが好ましい。また、成膜時においては、まず、固定圧力センサ９で圧力を測定し、チャンバ１０の内部の圧力が圧力センサ７で測定可能な圧力範囲に到達したら、制御部１４は使用する圧力センサを圧力センサ７に切り替えることが好ましい。この実施形態３では、制御部１４が、圧力を調整する際に用いる圧力センサを、圧力に応じて、固定圧力センサ９か圧力センサ７で切り替える切り替え手段を構成する。
［実施形態４］
図５（Ａ）は、本発明の実施形態４に係る成膜装置１０３を示している。実施形態４に係る成膜装置１０３では、円筒状のターゲット３０２を使用した回転カソードユニットではなく、平板形状のターゲット３０２を使用したプレーナカソードユニット３０８が用いられている。プレーナカソードユニット３０８は、成膜対象物と平行に配置されたターゲット３０２を有し、このターゲット３０２の成膜対象物６と反対側に磁場発生手段である磁石ユニット３が配置されている。また、ターゲット３０２の成膜対象物６とは反対側の面には、電源１３から電力が印加されるバッキングプレート３０２ａが設けられ、移動方向の前後に配置されたケース板３６１，３６２に挟まれて一体的に固定されている。底板３６３に磁石ユニット３が固定されている。そして、プレーナカソードユニット３０８は、移動台２３０の上面に固定され、移動台２３０の上面には、実施形態２と同様に、プレーナカソードユニット３０８の移動方向の前後２か所に、それぞれ移動圧力センサ７１，７２が配置されている。すなわち、移動圧力センサ７１，７２は、ターゲット３０２のスパッタリング領域Ａ１に対して、所定距離だけ移動方向前方に位置している。
なお、移動圧力センサ７１，７２は、図示例では移動台２３０上に配置されているが、前後のケース板３６１，３６２に取り付けてもよい。また、このプレーナカソードユニット３０３の場合にも、実施形態３のように、固定圧力センサ９と組み合わせてもよい。また、図５（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、プレーナカソードユニット３０３のケース３０６内において、磁石ユニット３が、ターゲット３０２に対して相対移動可能となっていてもよい。このようにすれば、スパッタリング領域Ａ１をターゲット３０２に対して相対的にずらすことができ、ターゲット３０２の利用効率を高めることができる。
［実施形態５］
図６（Ａ）,（Ｂ）は、本発明の実施形態５に係る成膜装置１０４を示している。上記
実施形態４の図５（Ｂ）〜（Ｄ）においては、プレーナカソードユニット３０３内において、磁石ユニット３がターゲット３０２に対して相対移動可能となっていた。一方、この実施形態５では、平板形状のターゲット４０２がＸ軸方向およびＹ軸方向の両方において成膜対象物６よりも大きく、チャンバ１０に対して固定されて設けられている。また、磁場発生手段としての磁石ユニット３が、チャンバ１０に固定されたターゲット４０２に対して（すなわち、チャンバ１０に対して）移動し、ターゲット４０２のターゲット粒子が放出されるスパッタリング領域Ａ１を、成膜対象物６に沿って移動させるようにしたものである。
ターゲット４０２は、真空領域と大気圧領域の境界部分に配置され、磁石ユニット３はチャンバ１０外の大気中に置かれる。すなわち、図６（Ａ）に示すように、ターゲット４０２は、チャンバ１０の底壁１０ｃに設けられた開口部１０ｃ１を気密に塞ぐように配置され、ターゲット４０２はチャンバ１０の内部空間に面し、成膜対象物６と対向している。ここでは、ターゲット４０２の成膜対象物６とは反対側の面には、電源１３から電力が印加されるバッキングプレート４０２ａが設けられ、バッキングプレート４０２ａが外部空間に面している。
磁石ユニット３は、チャンバ１０の外に配置され、圧力センサ７はチャンバ１０内に配置される。磁石ユニット３は、チャンバ１０の外で、磁石ユニット移動装置４３０に支持され、ターゲット４０２に沿ってＸ軸方向に移動可能となっている。磁石ユニット３は、マグネット駆動装置１２１が磁石ユニット移動装置４３０を駆動することによって駆動される。磁石ユニット移動装置４３０は、磁石ユニット３をＸ軸方向に直線案内する装置であり、特に図示しないが、磁石ユニット３を支持する移動台と移動台を案内するレール等のガイド等によって構成される。圧力センサ７は、チャンバ１０内に配置したセンサ移動装置４５０に支持され、ターゲット４０２に沿って、Ｘ軸方向に移動可能となっており、圧力センサ駆動装置１２２によって駆動される。センサ移動装置４５０についても、磁石ユニット移動装置４３０と同様に、圧力センサ７を支持する移動台と移動台を案内するレール等のガイド等によって構成される。マグネット駆動装置１２１および圧力センサ駆動装置１２２は、制御装置１４によって制御され、圧力センサ７を磁石ユニット３の移動と同期して駆動することで、スパッタリング領域Ａ１の移動とともに圧力センサ７を移動させる構成となっている。
なお、この実施形態では、チャンバ１０の底壁１０ｃにターゲット４０２が配置されるので、排気口５１，５２が、図４（Ｂ）に示すように、チャンバ１０の前壁（側壁）１０ｅおよび後壁（側壁）１０ｆに設けられている。また、センサ移動装置４５０及び圧力センサ７は、磁石ユニット３の長手方向（Ｙ軸方向）の両側、すなわち、チャンバ１０の前壁１０ｅの内側面と磁石ユニット３との間の空間、およびチャンバ１０の後壁１０ｆの内側面と磁石ユニット３との間の空間の、２か所に配置され、磁石ユニット３の長手方向両側の圧力を検出するようになっている。検出値は、たとえば２つの圧力センサ７の平均値として圧力が調整される。
［その他の実施形態］
なお、上記実施形態では、回転カソードユニット８や、プレーナカソードユニットが１つの場合を例示したが、ロータリーカソード８やプレーナカソードユニットがチャンバ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。たとえば、回転カソードユニット８の場合、磁石ユニット３を複数有し、これら磁石ユニット３のそれぞれに対応して複数のターゲット２が配置され、各磁石ユニット３と対応する各ターゲット２によって複数組のターゲットユニットである回転カソードユニット８が構成され、直線駆動機構１２によって複数組の回転カソードユニット８を共に移動させる。また、プレーナカソードユニット３０８の場合、磁石ユニット３を複数有し、これら磁石ユニット３のそれぞれに対応して複数のターゲット３０２が配置され、各磁石ユニット３と対応する各ターゲット３０２によって複数組のターゲットユニットであるプレーナカソードユニット８が構成され、直線駆動機構１２によって複数組のプレーナカソードユニット８を共に移動させる。
１ 成膜装置
２ ターゲット
６ 成膜対象物
７ 圧力センサ
１０ チャンバ
１２ 直線駆動機構（移動手段）
Ａ１ スパッタリング領域

Claims (20)

  1. 成膜対象物およびターゲットが内部に配置されるチャンバを有し、
    前記ターゲットからスパッタ粒子を発生させるスパッタリング領域を前記チャンバ内で移動させつつ、前記スパッタ粒子を前記成膜対象物に堆積させて成膜する成膜装置であって、
    前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内の圧力を取得する圧力センサと、
    前記圧力センサを、前記スパッタリング領域の移動と共に移動させる移動手段と、を有することを特徴とする成膜装置。
  2. 前記チャンバ内の圧力を調整する圧力調整手段をさらに備え、
    前記圧力調整手段は、前記圧力センサによって取得された前記圧力の情報に基づいて圧力を調整することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  3. 前記圧力調整手段は、前記圧力センサによって取得される圧力が目標圧力となるように、前記チャンバ内の圧力を調整することを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
  4. 前記圧力調整手段は、排気手段と、ガス導入手段と、を含み、
    前記圧力センサによって取得された圧力と目標圧力との差の絶対値が所定値以下である場合には前記排気手段で圧力を調整し、前記絶対値が所定値よりも大きい場合には前記排気手段および前記ガス導入手段で圧力を調整することを特徴とする請求項２または３に記載の成膜装置。
  5. 前記チャンバに固定された第２の圧力センサを有することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の成膜装置。
  6. 前記チャンバ内の圧力に応じて、前記圧力調整手段によって圧力を調整する際に用いる圧力センサを、前記スパッタリング領域の移動と共に移動する前記圧力センサと、前記第２の圧力センサと、で切り替える切替手段を有することを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
  7. 前記成膜対象物への成膜を行っている時には前記圧力センサで取得された圧力の情報に基づいて前記チャンバ内の圧力を調整し、前記成膜対象物への成膜を行っていない時には前記第２の圧力センサで取得された圧力の情報に基づいて前記チャンバ内の圧力を調整することを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
  8. 前記第２の圧力センサは隔膜真空計であることを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の成膜装置。
  9. 前記圧力センサは熱伝導式真空計であ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。
  10. 前記チャンバ内の、前記ターゲットを介して前記成膜対象物と対向する位置に配置される磁場発生手段をさらに有することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の成膜装置。
  11. 前記ターゲットを前記チャンバに対して移動させるターゲット駆動手段を有し、
    前記ターゲット駆動手段で前記ターゲットを前記チャンバに対して移動させることで、前記スパッタリング領域を移動させ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。
  12. 前記圧力センサは、前記ターゲットと一体的に組付けられる構成であり、
    前記移動手段は、前記ターゲットおよび前記圧力センサを、前記ターゲットの長手方向に交差する方向に移動させることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の成膜装置。
  13. 前記ターゲットは円筒形であり、前記ターゲットを回転させる回転駆動手段をさらに有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の成膜装置。
  14. 前記チャンバ内には複数の前記ターゲットが並んで配置され、
    前記移動手段は、配置される前記複数のターゲットを共に移動させることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の成膜装置。
  15. 前記ターゲットは、前記スパッタリング領域の移動方向に延在する平板形状であり、
    前記ターゲットは前記チャンバに対して固定して設けられ、
    前記移動手段は、前記磁場発生手段を前記チャンバに対して移動させることにより、前記スパッタリング領域を移動させることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の成膜装置。
  16. 前記移動手段によって移動する前記圧力センサを、前記スパッタリング領域の移動方向に沿って複数有しており、
    前記圧力調整手段によって圧力を調整する際に用いる圧力センサを、前記スパッタリング領域の移動方向に応じて選択する選択手段を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の成膜装置。
  17. 前記選択手段は、前記スパッタリング領域の移動方向に応じて、前記スパッタリング領域の移動方向前方に配置された前記圧力センサを選択することを特徴とする請求項１６に記載の成膜装置。
  18. 前記ガス導入手段は、前記チャンバ内にガスを導入するための複数のガス導入口を有し、
    前記複数のガス導入口は、配置される前記ターゲットの長手方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の成膜装置。
  19. 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成膜方法であって、
    前記スパッタ成膜工程は、前記ターゲットのスパッタ粒子が発生するスパッタリング領域を前記チャンバに対して相対移動させつつ成膜を行う工程であり、
    前記スパッタ成膜工程において、前記ターゲットのスパッタリング領域とともに移動する圧力センサによって前記チャンバ内の圧力の情報を取得して、前記チャンバ内の圧力を調整することを特徴とする成膜方法。
  20. 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、
    前記スパッタ成膜工程は、前記ターゲットのスパッタ粒子が発生するスパッタリング領域を前記チャンバに対して相対移動させつつ成膜を行う工程であり、
    前記スパッタ成膜工程において、前記ターゲットのスパッタリング領域とともに移動する圧力センサによって前記チャンバ内の圧力の情報を取得して、前記チャンバ内の圧力を
    調整することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
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