JP2020105568A - Film deposition apparatus, film deposition method, and method of manufacturing electronic device - Google Patents

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Abstract

To provide a technique for suppressing the deterioration of quality of sputtering due to uneven gas pressure even when the sputtering is carried out while a sputtering area is moved within a chamber.SOLUTION: A film deposition apparatus 1 has a chamber 10 within which a film deposition object 6 and a target 2 are disposed, movement means which moves, within the chamber 10, a sputtering area A1 in which sputter particles are generated from the target 2, a plurality of exhaust ports 5a-5d provided in the chamber 10, and exhaust amount adjust means which adjusts an exhaust amount from each of the plurality of exhaust ports 5a-5d, and deposits a film by depositing the sputter particles on the film deposition object 6 while moving the sputtering area A1 by the movement means. The exhaust amount adjust means adjusts the exhaust amount from each of the plurality of exhaust ports 5a-5d according to a position of the sputtering area A1 within the chamber 10.SELECTED DRAWING: Figure 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。 The present invention relates to a film forming apparatus, a film forming method, and an electronic device manufacturing method.

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成膜装置は、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。 A sputtering method is widely known as a method of forming a thin film made of a material such as a metal or a metal oxide on a film formation target such as a substrate or a laminated body formed on the substrate. A film forming apparatus for forming a film by a sputtering method has a structure in which a target made of a film forming material and an object to be formed are arranged to face each other in a vacuum chamber. When a voltage is applied to the target, plasma is generated in the vicinity of the target, and the ionized inert gas element collides with the target surface to emit sputtered particles from the target surface, and the emitted sputtered particles are deposited on the film formation target. Then, a film is formed. Also known is a magnetron sputtering method in which a magnet is arranged on the back surface of the target (inside the target in the case of a cylindrical target) and the generated magnetic field increases the electron density in the vicinity of the cathode for efficient sputtering. There is.

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。特許文献1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。 As a conventional film forming apparatus of this type, for example, one described in Patent Document 1 is known. The film forming apparatus of Patent Document 1 moves a target in parallel with respect to a film forming surface of an object to be formed to form a film.

特開2015−172240号公報JP, 2015-172240, A

ここで、成膜装置のチャンバ内の位置によってガス圧力が異なる場合がある。すなわち、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、チャンバ内の圧力分布が不均一となる場合がある。ここで、特許文献1のようにチャンバ内でカソードを移動させながらスパッタリングを行うと、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もチャンバに対して移動する。そのため、圧力分布が不均一な条件下では、スパッタリング領域の周辺の圧力がスパッタリングプロセスの間に変化する。スパッタ粒子の平均自由行程は圧力に反比例し、分子密度が低く圧力が低い領域では長く、分子密度が高く圧力が高い領域では短いため、圧力が異なると成膜レートが変化してしまう。その結果、成膜の品質低下(例えば膜厚や膜質のムラなど)が生じるおそれがある。しかし、特許文献1には、チャンバ内のスパッタガスの圧力の違いに応じた成膜制御についての記載はない。 Here, the gas pressure may differ depending on the position in the chamber of the film forming apparatus. That is, there is a case where the pressure distribution in the chamber becomes non-uniform such that the pressure is high near the gas introduction port for introducing the sputtering gas and low near the exhaust port connected to the vacuum pump. Here, when sputtering is performed while moving the cathode in the chamber as in Patent Document 1, the sputtering region where sputtered particles are emitted from the surface of the target also moves with respect to the chamber. Therefore, under non-uniform pressure distribution, the pressure around the sputtering region changes during the sputtering process. The mean free path of sputtered particles is inversely proportional to the pressure and is long in the region where the molecular density is low and the pressure is low, and is short in the region where the molecular density is high and the pressure is high, so that the film formation rate changes when the pressure is different. As a result, the quality of film formation may deteriorate (for example, unevenness in film thickness or film quality). However, Patent Document 1 does not describe the film formation control according to the difference in the pressure of the sputtering gas in the chamber.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、チャンバ内においてスパッタリング領域を移動させながらスパッタリングを行う場合に、ガス圧力の不均一に起因するスパッタリングの品質低下を抑制する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to suppress the deterioration of the quality of sputtering due to nonuniform gas pressure when performing sputtering while moving the sputtering region in the chamber. To provide.

本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、
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と、
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る移動手段と、
前記チャンバに設けられた複数の排気口と、
前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する排気量調整手段と、
を有し、
前記移動手段によって前記スパッタリング領域を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、
前記排気量調整手段は、前記チャンバ内における前記スパッタリング領域の位置に応じて前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする成膜装置である。
The present invention employs the following configurations. That is,
A chamber in which the film formation target and the target are arranged,
Moving means for moving a sputtering area for generating sputtered particles from the target in the chamber;
A plurality of exhaust ports provided in the chamber,
Exhaust amount adjusting means for adjusting the exhaust amount from each of the plurality of exhaust ports,
Have
A film forming apparatus for forming a film by depositing the sputtered particles on the film formation target while moving the sputtering region by the moving means,
In the film forming apparatus, the exhaust amount adjusting means adjusts the exhaust amount from each of the plurality of exhaust ports according to the position of the sputtering region in the chamber.

本発明は、また以下の構成を採用する。すなわち、
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と、
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る移動手段と、
前記チャンバに設けられた複数の排気口と、
前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する排気量調整手段と、
を有し、
前記移動手段によって前記スパッタリング領域を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
ことを特徴とする成膜装置である。
The present invention also employs the following configurations. That is,
A chamber in which the film formation target and the target are arranged,
Moving means for moving a sputtering area for generating sputtered particles from the target in the chamber;
A plurality of exhaust ports provided in the chamber,
Exhaust amount adjusting means for adjusting the exhaust amount from each of the plurality of exhaust ports,
Have
In the film forming apparatus, the moving unit moves the sputtering region to deposit the sputtered particles on the film formation target to form a film.

本発明は、また以下の構成を採用する。すなわち、
成膜対象物およびターゲットが内部に配置され、複数の排気口が設けられたチャンバを用いた成膜方法であって、
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工程と、
前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する工程と、
を含み、
前記調整する工程では、前記チャンバ内における前記スパッタリング領域の位置に応じて前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする成膜方法である。
The present invention also employs the following configurations. That is,
A film forming method using a chamber in which an object to be film-formed and a target are arranged inside and a plurality of exhaust ports are provided,
A step of depositing the sputtered particles on the film-forming target to form a film while moving a sputtering region for generating sputtered particles from the target in the chamber;
Adjusting the amount of exhaust from each of the plurality of exhaust ports,
Including
In the adjusting step, the exhaust amount from each of the plurality of exhaust ports is adjusted according to the position of the sputtering region in the chamber.

本発明は、また以下の構成を採用する。すなわち、
電子デバイスの製造方法であって、
成膜対象物と、前記成膜対象物に対向するようなターゲットを、複数の排気口が設けられたチャンバ内に配置する工程と、
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工程と、
前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する工程と、
を含み、
前記調整する工程では、前記チャンバ内における前記スパッタリング領域の位置に応じて前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする電子デバイスの製造方法である。
The present invention also employs the following configurations. That is,
A method of manufacturing an electronic device, comprising:
A step of arranging a film-forming target and a target facing the film-forming target in a chamber provided with a plurality of exhaust ports;
A step of depositing the sputtered particles on the film-forming target to form a film while moving a sputtering region for generating sputtered particles from the target in the chamber;
Adjusting the amount of exhaust from each of the plurality of exhaust ports,
Including
In the adjusting step, the exhaust amount from each of the plurality of exhaust ports is adjusted according to the position of the sputtering region in the chamber.

本発明によれば、チャンバ内においてスパッタリング領域を移動させながらスパッタリングを行う場合に、ガス圧力の不均一に起因するスパッタリングの品質低下を抑制するための技術を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a technique for suppressing deterioration of sputtering quality due to nonuniform gas pressure when performing sputtering while moving the sputtering region in the chamber.

実施形態1の成膜装置の構成を示す模式図。3 is a schematic diagram showing the configuration of the film forming apparatus of Embodiment 1. FIG. (A)は実施形態1の成膜装置を別の角度から見た図、(B)はマグネットユニットの構成を示す斜視図。FIG. 6A is a view of the film forming apparatus of Embodiment 1 seen from another angle, and FIG. 9B is a perspective view showing the configuration of a magnet unit. 実施形態1のバルブの開度制御を説明するチャート。3 is a chart illustrating valve opening control according to the first embodiment. 実施形態2の成膜装置の構成を示す模式図。3 is a schematic diagram showing the configuration of a film forming apparatus of Embodiment 2. FIG. 実施形態2の制御を示すフローチャート。9 is a flowchart showing control of the second embodiment. 実施形態3の成膜装置の構成を示す模式図。6 is a schematic diagram showing the configuration of a film forming apparatus according to Embodiment 3. FIG. 実施形態4の成膜装置の構成を示す模式図。6 is a schematic diagram showing the configuration of a film forming apparatus of Embodiment 4. FIG. 実施形態6の成膜装置の構成を示す模式図。FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of a film forming apparatus according to a sixth embodiment. 実施形態7の成膜装置の構成を示す模式図。FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of a film forming apparatus of Embodiment 7. 実施形態7の磁石ユニットの構成を示す模式図。FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of a magnet unit of Embodiment 7. 実施形態8の成膜装置の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of the film-forming apparatus of Embodiment 8. 有機EL素子の一般的な層構成を示す図。The figure which shows the general layer structure of an organic EL element.

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、本発明の範囲は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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the following embodiments merely exemplify the preferable configurations of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to those configurations. Further, in the following description, the hardware configuration and software configuration of the device, the processing flow, the manufacturing conditions, the dimensions, the material, the shape, etc., limit the scope of the present invention to them unless otherwise specified. It isn't meant.

本発明は、基板等の成膜対象物に薄膜、特に無機膜を形成するために好適である。本発明は、成膜装置およびその制御方法、成膜方法としても捉えられる。本発明はまた、電子デバイスの製造装置や電子デバイスの製造方法としても捉えられる。本発明はまた、制御方法をコンピュータに実行させるプログラムや、当該プログラムを格納した記憶媒体としても捉えられる。記憶媒体は、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記憶媒体であってもよい。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for forming a thin film, particularly an inorganic film, on a film-forming target such as a substrate. The present invention can also be understood as a film forming apparatus, a control method thereof, and a film forming method. The present invention can also be understood as an electronic device manufacturing apparatus or an electronic device manufacturing method. The present invention can also be understood as a program that causes a computer to execute the control method and a storage medium that stores the program. The storage medium may be a computer-readable non-transitory storage medium.

[実施形態1]
図面を参照して、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。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用いられる。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。
[Embodiment 1]
A basic configuration of the film forming apparatus 1 according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. The film forming apparatus 1 deposits and forms a thin film on a substrate (including a laminated body formed on a substrate) in the production of various electronic devices such as semiconductor devices, magnetic devices, electronic components, and optical components. Used for. More specifically, the film forming apparatus 1 is preferably used in manufacturing electronic devices such as light emitting elements, photoelectric conversion elements, and touch panels. Among them, the film forming apparatus 1 according to the present embodiment is particularly preferably used for manufacturing an organic light emitting element such as an organic EL (Electro Luminescence) element, or an organic photoelectric conversion element such as an organic thin film solar cell. The electronic device in the present invention also includes a display device (for example, an organic EL display device) including a light emitting element, a lighting device (for example, an organic EL lighting device), and a sensor (for example, an organic CMOS image sensor) including a photoelectric conversion element.

図12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12に示す一般的な有機EL素子は、基板(成膜対象物6)に陽極601、正孔注入層602、正孔輸送層603、有機発光層604、電子輸送層605、電子注入層606、陰極607がこの順番に成膜された構成である。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。さらに、本発明は金属材料や酸化物材料による成膜に限定されず、有機材料による成膜にも適用可能である。成膜の際に所望のマスクパターンを有するマスクを用いることにより、成膜される各層を任意に構成できる。 FIG. 12 schematically shows a general layer structure of an organic EL element. In a general organic EL device shown in FIG. 12, an anode 601, a hole injection layer 602, a hole transport layer 603, an organic light emitting layer 604, an electron transport layer 605, an electron injection layer 606 are provided on a substrate (film formation target 6). The cathode 607 is formed in this order. The film forming apparatus 1 according to the present embodiment is suitably used when forming a laminated coating film of a metal or a metal oxide used for an electron injection layer or an electrode (cathode) on an organic film by sputtering. Further, the film formation is not limited to the organic film formation, and a stacked film formation can be performed on various surfaces as long as it is a combination of materials such as a metal material and an oxide material that can be formed by sputtering. Furthermore, the present invention is not limited to the film formation using a metal material or an oxide material, and can be applied to the film formation using an organic material. By using a mask having a desired mask pattern at the time of film formation, each layer to be formed can be arbitrarily configured.

図1は、本実施形態の成膜装置1の構成を示す模式図である。成膜装置1は、基板等の成膜対象物6を内部に収容可能である。成膜装置1は、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は円筒形状であり、内部に配置される磁石ユニット3と共に、成膜源として機能する回転カソードユニット8を構成している。なお、ここで言う「円筒形」とは、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略円筒形状であればよい。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the film forming apparatus 1 of this embodiment. The film forming apparatus 1 can accommodate a film forming object 6 such as a substrate therein. The film forming apparatus 1 includes a chamber 10 in which a target 2 is arranged, and a magnet unit 3 arranged in the chamber 10 at a position facing the film formation target 6 through the target 2. There is. In this embodiment, the target 2 has a cylindrical shape and, together with the magnet unit 3 arranged inside, forms a rotating cathode unit 8 that functions as a film forming source. The term "cylindrical" used here does not mean only a mathematically strict cylindrical shape, but a generatrix in which the generatrix is a curve rather than a straight line, and a cross section perpendicular to the central axis is mathematically strict. Including those that are not "yen". That is, the target 2 in the present invention may have a substantially cylindrical shape that is rotatable about the central axis.

成膜が行われる前に、成膜対象物6がマスク6bとアライメントされホルダ6aにより保持される。ホルダ6aは、成膜対象物6を静電気力によって吸着保持するための静電チャックを備えていてもよく、成膜対象物6を挟持するクランプ機構を備えていてもよい。また、ホルダ6aは、成膜対象物6の背面からマスク6bを引き寄せるためのマグネット板を備えていてもよい。成膜工程においては、回転カソードユニット8のターゲット2が、その回転中心軸を中心に回転しながら、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8の移動と共にチャンバ10に対して移動することで、成膜対象物6の全体に順次成膜が行われる。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。 Before the film formation, the film formation target 6 is aligned with the mask 6b and held by the holder 6a. The holder 6a may be provided with an electrostatic chuck for attracting and holding the film-forming target 6 by electrostatic force, or may be provided with a clamp mechanism for sandwiching the film-forming target 6. Further, the holder 6a may include a magnet plate for attracting the mask 6b from the back surface of the film formation target 6. In the film forming process, the target 2 of the rotary cathode unit 8 moves in the direction orthogonal to the rotation center axis while rotating around the rotation center axis. On the other hand, unlike the target 2, the magnet unit 3 does not rotate, and always generates a leakage magnetic field on the surface side of the target 2 facing the film formation target 6 to increase the electron density in the vicinity of the target 2 for sputtering. The region where the leakage magnetic field is generated is the sputtering region A1 where sputtered particles are generated. The sputtering area A1 of the target 2 moves with respect to the chamber 10 along with the movement of the rotary cathode unit 8, so that film formation is sequentially performed on the entire film formation target 6. Although the magnet unit 3 is not rotated here, the present invention is not limited to this, and the magnet unit 3 may also be rotated or swung.

ホルダ6aに保持された成膜対象物6は、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から搬出される。図では、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デポアップの構成を示している。しかし、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回転カソードユニット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。また、成膜対象物6は、ゲートバルブ17および18のいずれか一方からチャンバ10に搬入されて成膜され、成膜後、搬入の際に通過したゲートバルブから搬出されてもよい。 The film-forming target 6 held by the holder 6a is horizontally arranged on the ceiling wall 10d side of the chamber 10. The film formation target 6 is carried in, for example, from one gate valve 17 provided on the side wall of the chamber 10 to form a film, and after the film formation, is carried out from a gate valve 18 provided on the other side wall of the chamber 10. It In the figure, the configuration of the deposition is shown in which the film formation is performed with the film formation surface of the film formation target 6 facing downward in the direction of gravity. However, the film-forming target 6 is arranged on the bottom surface side of the chamber 10 and the rotating cathode unit 8 is arranged above the chamber 10, and the film-forming target 6 is formed with the film-forming surface facing upward in the direction of gravity. The depot down configuration may be used. Alternatively, the film formation may be performed in a state in which the film formation target 6 is set upright (that is, the film formation surface of the film formation target 6 is parallel to the gravity direction). Further, the film formation target 6 may be carried into the chamber 10 from either one of the gate valves 17 and 18 to form a film, and after the film formation, the film formation target 6 may be carried out from the gate valve that has passed when carrying in.

本実施形態では、チャンバ10のX軸方向の両端部にガス導入手段16(後述)と接続される導入口41,42が配置され、中央部に排気手段15(後述)と接続される排気口5が配置されている。チャンバ内の低い位置には、X軸方向に延伸する案内レール250が配置されている。回転カソードユニット8は、案内レール250に沿って、X軸方向の一端部(導入口41に近い側)と他端部(導入口42に近い側)との間を移動する。
図2(A)は、成膜装置1を別の方向から見た側面図である。回転カソードユニット8は、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によって支持されている。回転カソードユニット8の円筒形状のターゲット2は回転可能であり、その内部の磁石ユニット3は固定状態で支持されている。
In this embodiment, the inlets 41 and 42 connected to the gas introducing means 16 (described later) are arranged at both ends of the chamber 10 in the X-axis direction, and the exhaust ports connected to the exhaust means 15 (described later) are arranged in the center. 5 are arranged. A guide rail 250 extending in the X-axis direction is arranged at a low position in the chamber. The rotating cathode unit 8 moves along the guide rail 250 between one end (the side closer to the inlet 41) and the other end (the side closer to the inlet 42) in the X-axis direction.
FIG. 2A is a side view of the film forming apparatus 1 viewed from another direction. The rotary cathode unit 8 is supported by a support block 210 and end blocks 220, both ends of which are fixed on a moving table 230. The cylindrical target 2 of the rotating cathode unit 8 is rotatable, and the magnet unit 3 therein is supported in a fixed state.

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に沿って移動可能に支持されている。回転カソードユニット8の回転軸Nは、Y軸方向に延びた状態である。成膜工程では、回転カソードユニット8は、回転軸Nを中心に回転しながら、成膜対象物6に対向する移動領域内を案内レール250に沿って移動する(図1の白抜き矢印)。本実施形態の移動領域は、一辺が回転カソードユニット8の幅に略等しく、当該一辺と交差する他辺が案内レール250の長さと略等しい、略平面形状を
なす。
The moving table 230 is movably supported along a pair of guide rails 250 via a transfer guide 240 such as a linear bearing. The rotating shaft N of the rotating cathode unit 8 is in a state of extending in the Y-axis direction. In the film forming process, the rotating cathode unit 8 moves along the guide rail 250 in the moving region facing the film formation target 6 while rotating about the rotation axis N (white arrow in FIG. 1 ). The moving region of the present embodiment has a substantially planar shape in which one side is substantially equal to the width of the rotating cathode unit 8 and the other side intersecting the one side is substantially equal to the length of the guide rail 250.

ターゲット2は、回転手段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としては、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に動力を伝達する一般的な駆動機構を利用できる。ターゲット駆動装置11は、サポートブロック210またはエンドブロック220に搭載されていてもよい。 The target 2 is rotationally driven by a target driving device 11 that is a rotating unit. As the target drive device 11, a general drive mechanism having a drive source such as a motor and transmitting power to the target 2 via a power transmission mechanism can be used. The target driving device 11 may be mounted on the support block 210 or the end block 220.

移動台230は、移動台駆動装置12によって案内レール250に沿って駆動される。移動台駆動装置12としては、回転モータの回転運動を駆動力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、公知の種々の運動機構を使用できる。図示例の移動台駆動装置12は、ターゲットの長手方向(Y軸方向)と交差する短手方向(X軸方向)にターゲットを移動させる。図示したように、移動台230のターゲット移動方向の前後に防着板261,262を設けてもよい。移動台駆動装置12を移動手段だと考えてもよいし、移動台駆動装置12,案内レール250および移動台230が移動手段に含まれると考えてもよい。制御部14は、回転カソードユニット8のチャンバ内における位置、移動方向、および移動速度に関する情報を、エンコーダ等によって検出することができる。 The carriage 230 is driven by the carriage drive device 12 along the guide rail 250. As the moving table drive device 12, various known movement mechanisms such as a screw feed mechanism using a ball screw or the like for converting the rotational movement of the rotation motor into a driving force, a linear motor, or the like can be used. The moving table drive device 12 of the illustrated example moves the target in the lateral direction (X-axis direction) intersecting the longitudinal direction (Y-axis direction) of the target. As illustrated, the deposition preventing plates 261 and 262 may be provided before and after the moving table 230 in the target moving direction. It may be considered that the moving table driving device 12 is a moving means, or that the moving table driving device 12, the guide rail 250 and the moving table 230 are included in the moving means. The control unit 14 can detect information regarding the position, moving direction, and moving speed of the rotating cathode unit 8 in the chamber by using an encoder or the like.

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の材質として例えば、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。あるいは、ITO、IZO、IWO、AZO、GZO、IGZOなどの透明導電酸化物であってもよい。これらの成膜材料が形成された層の内側には、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。バッキングチューブ2aには、ターゲットホルダ(不図示)を介して電源13が接続される。このとき、ターゲットホルダ(不図示)およびバッキングチューブ2aは、電源13から印加されるバイアス電圧(例えば、負電圧)をターゲット2に印加するカソードとして機能する。ただし、バッキングチューブを設けずに、バイアス電圧をターゲットそのものに印加してもよい。なお、チャンバ10は接地されている。 The target 2 functions as a supply source of a film forming material for forming a film on the film forming target 6. Examples of the material of the target 2 include simple metals such as Cu, Al, Ti, Mo, Cr, Ag, Au, and Ni, or alloys or compounds containing those metal elements. Alternatively, it may be a transparent conductive oxide such as ITO, IZO, IWO, AZO, GZO, and IGZO. A layer of the backing tube 2a made of another material is formed inside the layer in which these film forming materials are formed. A power supply 13 is connected to the backing tube 2a via a target holder (not shown). At this time, the target holder (not shown) and the backing tube 2a function as a cathode that applies a bias voltage (for example, a negative voltage) applied from the power source 13 to the target 2. However, the bias voltage may be applied to the target itself without providing the backing tube. The chamber 10 is grounded.

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。図2(B)に示すように、磁石ユニット3は、回転カソードユニット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。なお、中心磁石31は、カソードユニット8の移動方向と交差する方向に延びているということもできる。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が集中し、スパッタリングの効率が高められる。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。スパッタリング領域A1の近傍のガス圧力が粒子の飛翔距離に影響する。なお、スパッタリング領域A1の近傍の範囲は、必ずしも距離によって限定されるものではなく、求められる成膜の精度に与える影響に応じて適宜規定される。 The magnet unit 3 forms a magnetic field in the direction toward the film formation target 6. As shown in FIG. 2B, the magnet unit 3 includes a central magnet 31 extending in a direction parallel to the rotation axis of the rotary cathode unit 8, and a peripheral magnet 32 having a different polarity from the central magnet 31 surrounding the central magnet 31. And a yoke plate 33. It can be said that the central magnet 31 extends in a direction intersecting the moving direction of the cathode unit 8. The peripheral magnet 32 is composed of a pair of linear portions 32a and 32b extending parallel to the central magnet 31, and turning portions 32c and 32d connecting both ends of the linear portions 32a and 32b. The magnetic field formed by the magnet unit 3 has a magnetic field line that returns from the magnetic pole of the central magnet 31 toward the linear portions 32 a and 32 b of the peripheral magnet 32 in a loop shape. As a result, a toroidal magnetic field tunnel extending in the longitudinal direction of the target 2 is formed near the surface of the target 2. Electrons are captured by this magnetic field, plasma is concentrated near the surface of the target 2, and the efficiency of sputtering is improved. The region of the surface of the target 2 where the magnetic field of the magnet unit leaks is the sputtering region A1 where sputtered particles are generated. The gas pressure in the vicinity of the sputtering area A1 affects the flight distance of particles. Note that the range in the vicinity of the sputtering area A1 is not necessarily limited by the distance, but is appropriately defined according to the influence on the required film formation accuracy.

チャンバ10には、ガス導入手段16および排気手段15が接続されている。ガス導入手段16および排気手段15がスパッタガスの導入や排気を行うことで、チャンバ内部の圧力が維持される。スパッタガスは、例えば、アルゴンその他の希ガス等の不活性ガスや、酸素や窒素や水(水蒸気)等の反応性ガスである。本実施形態のガス導入手段16は、
チャンバ10の両側部に設けられた導入口41,42を通じてスパッタガスを導入する。また、真空ポンプ等の排気手段15は、排気口5(本図では4つの排気口5a〜5d)を通じてチャンバ10の内部から外部へ排気を行う。
A gas introduction unit 16 and an exhaust unit 15 are connected to the chamber 10. The gas introduction unit 16 and the exhaust unit 15 introduce and exhaust the sputtering gas, so that the pressure inside the chamber is maintained. The sputtering gas is, for example, an inert gas such as argon or a rare gas, or a reactive gas such as oxygen, nitrogen, or water (steam). The gas introducing means 16 of the present embodiment is
Sputter gas is introduced through inlets 41 and 42 provided on both sides of the chamber 10. The exhaust means 15 such as a vacuum pump exhausts the inside of the chamber 10 to the outside through the exhaust port 5 (four exhaust ports 5a to 5d in this figure).

ガス導入手段16は、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ている。ガス導入手段16は、マスフローコントローラの流量制御弁によって、ガス導入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を配置する位置は、チャンバの両側壁に限定されず、一方の側壁でもよいし、底壁や天井壁でもよい。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、各側壁の導入口41,42がそれぞれ、ターゲット2の長手方向(Y軸方向)に複数配置されてもよい。 The gas introducing means 16 is composed of a supply source such as a gas cylinder, a pipe system connecting the supply source and the inlets 41 and 42, various vacuum valves provided in the pipe system, a mass flow controller, and the like. The gas introduction unit 16 can adjust the gas introduction amount by a flow rate control valve of the mass flow controller. The flow control valve has an electrically controllable structure such as an electromagnetic valve. The positions at which the inlets 41, 42 are arranged are not limited to the both side walls of the chamber, and may be one side wall, a bottom wall or a ceiling wall. Further, the pipe may extend into the chamber and the introduction port may open in the chamber 10. Further, a plurality of inlets 41, 42 of each side wall may be arranged in the longitudinal direction (Y-axis direction) of the target 2.

本実施形態の排気手段15は真空ポンプである。また、排気手段15に、真空ポンプと排気口5a〜5dを接続する配管系を含んでもよい。排気手段15は、バルブ55a〜55dと配管系とを介して、排気口5a〜5dに接続される。バルブ55a〜55dは排気量を制御する流量制御手段であり、開度に応じて排気量が調整可能である。流量制御手段としては図示例のようなバルブが好適であり、制御部14による電気的な制御に応じて開度を変更することで排気速度を調整可能なコンダクタンスバルブが特に好ましい。複数の排気口5a〜5dは、チャンバの底壁10cに略等間隔に設置される。なお、排気口の設置場所は底壁に限定されず、側壁でもよいし、天井壁でもよい。また、配管がチャンバ内に延びて、排気口がチャンバ10内に開口していてもよい。 The exhaust means 15 of this embodiment is a vacuum pump. Further, the exhaust unit 15 may include a piping system that connects the vacuum pump and the exhaust ports 5a to 5d. The exhaust unit 15 is connected to the exhaust ports 5a to 5d via the valves 55a to 55d and the piping system. The valves 55a to 55d are flow rate control means for controlling the exhaust amount, and the exhaust amount can be adjusted according to the opening degree. A valve as shown in the figure is suitable as the flow rate control means, and a conductance valve capable of adjusting the exhaust speed by changing the opening degree in accordance with electrical control by the control unit 14 is particularly preferable. The plurality of exhaust ports 5a to 5d are installed on the bottom wall 10c of the chamber at substantially equal intervals. The location of the exhaust port is not limited to the bottom wall, and may be a side wall or a ceiling wall. Further, the pipe may extend into the chamber and the exhaust port may open in the chamber 10.

制御部14は、複数の排気口5a〜5dそれぞれの位置情報と、各排気口に対応するバルブ55a〜55dに関する情報をメモリ等に記憶している。そして、チャンバ内部の位置に応じて異なる排気制御を行うことができる。具体的には例えば、複数の排気口それぞれの排気能力を、排気口に対応するバルブの開度を調整するなどして制御できる。制御部14としては、CPUやメモリ等の演算資源を備え、プログラムやユーザの指令に従って動作する制御回路や情報処理装置を利用できる。制御部14が、本発明において各排気口からの排気量を調整する排気量調整手段だと考えてもよい。 The control unit 14 stores position information of each of the plurality of exhaust ports 5a to 5d and information about the valves 55a to 55d corresponding to each exhaust port in a memory or the like. Then, different exhaust control can be performed depending on the position inside the chamber. Specifically, for example, the exhaust capacity of each of the plurality of exhaust ports can be controlled by adjusting the opening degree of a valve corresponding to the exhaust port. As the control unit 14, it is possible to use a control circuit or an information processing device which has a calculation resource such as a CPU and a memory and operates according to a program or a user's instruction. It may be considered that the control unit 14 is an exhaust amount adjusting means for adjusting the exhaust amount from each exhaust port in the present invention.

成膜装置1の動作について説明する。成膜工程(スパッタ工程)では、制御部14がターゲット駆動装置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。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に対向するターゲット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。
制御部14はまた、移動台駆動装置12を駆動させて、回転カソードユニット8を移動領域の始端から終端まで、所定の速度で移動させる。回転カソードユニット8が移動領域内を移動するのに伴って、成膜対象物上に、移動方向の上流側から下流側に向けて順次、スパッタ粒子が堆積する。
The operation of the film forming apparatus 1 will be described. In the film forming process (sputtering process), the control unit 14 drives the target driving device 11 to rotate the target 2 and applies a bias voltage from the power supply 13. When a bias potential is applied, plasma is concentrated and generated by the magnet unit 3 in the vicinity of the surface of the target 2 facing the film formation target 6, and gas ions in a positive ion state in the plasma sputter the target 2. The scattered sputtered particles are deposited on the film-forming target 6.
The controller 14 also drives the moving base driving device 12 to move the rotating cathode unit 8 from the start end to the end of the moving region at a predetermined speed. As the rotary cathode unit 8 moves in the moving region, sputtered particles are sequentially deposited on the film formation target from the upstream side to the downstream side in the moving direction.

図3は、本実施形態においてターゲットを移動させながら成膜を行う際の、排気手段15の制御の様子を示すタイミングチャートである。図示例では、回転カソードユニット8は紙面で左から右に向かって移動する。符号(5)で示すターゲット位置xは、チャンバ内部での、回転カソードユニット8が備えるターゲット2のx軸方向での位置を示す。図中、左端の移動開始時(成膜開始時)の座標をx1、図中右端の移動終了時(成膜終了時)の座標をx9とする。符号(1)〜符号(4)は、それぞれ、バルブ55a〜バルブ55dの開度の推移のチャートであり、ターゲット位置xとバルブ開度との関係を示す。すなわち、図は、ターゲットと排気口の位置関係(特に距離)に応じて定まるバルブ開度を
示している。
FIG. 3 is a timing chart showing how the exhaust means 15 is controlled when a film is formed while moving the target in this embodiment. In the illustrated example, the rotary cathode unit 8 moves from left to right on the paper surface. The target position x indicated by reference numeral (5) indicates the position in the x-axis direction of the target 2 provided in the rotating cathode unit 8 inside the chamber. In the figure, the coordinate at the start of movement of the left end (at the start of film formation) is x1, and the coordinate at the end of movement at the right end in the figure (at the end of film formation) is x9. Reference numerals (1) to (4) are charts of changes in the opening degrees of the valves 55a to 55d, respectively, and show the relationship between the target position x and the valve opening degree. That is, the figure shows the valve opening determined according to the positional relationship between the target and the exhaust port (particularly the distance).

説明を簡易にするため、回転カソードユニット8の移動は等速直線運動とする。よって本タイミングチャートにおけるターゲット位置xは、成膜開始後の経過時間tに相当する。ただし、回転カソードユニット8の移動が等速直線運動ではない場合でも、本実施形態のようなターゲット位置に応じた排気制御は実行できる。 To simplify the explanation, the movement of the rotating cathode unit 8 is assumed to be a uniform linear motion. Therefore, the target position x in this timing chart corresponds to the elapsed time t after the start of film formation. However, even when the rotary cathode unit 8 is not moved in a uniform linear motion, the exhaust control according to the target position as in the present embodiment can be executed.

制御部14は、ターゲット2が配置された回転カソードユニット8の現在位置、移動方向および移動速度に関する情報を、エンコーダ等を用いて取得する。そして、ターゲット近傍の排気口に対応するバルブと、ターゲット2がこれから進む先にある排気口に対応するバルブの開度をb1%とするような制御を行う。例えば、位置x1にあるターゲット2が右方向に進み、位置x2まで到達したとき、制御部14は、移動方向の先にある排気口5bに対応するバルブ55bの開度を大きくし始める。その結果、ターゲット2が排気口5bの影響を強く受ける領域(位置x3〜位置x5の間の領域)に進入したとき、当該領域での排気量が大きな状態となっている。 The control unit 14 acquires information about the current position, the moving direction, and the moving speed of the rotary cathode unit 8 in which the target 2 is arranged by using an encoder or the like. Then, control is performed so that the opening degree of the valve corresponding to the exhaust port in the vicinity of the target and the valve corresponding to the exhaust port to which the target 2 will proceed will be b1%. For example, when the target 2 at the position x1 moves to the right and reaches the position x2, the control unit 14 starts to increase the opening degree of the valve 55b corresponding to the exhaust port 5b at the tip in the moving direction. As a result, when the target 2 enters the region strongly affected by the exhaust port 5b (the region between the position x3 and the position x5), the exhaust amount in that region is large.

なお、バルブ開度0%とはバルブが閉鎖されて、当該バルブに対応する排気口からの排気が行われない状態である。またバルブ開度100%とは、バルブの開口が構造上許容される最大限度まで拡大している状態であり、対応する排気口からの排気量が最大となる。設定される開度b1%は、ターゲットの近傍がスパッタリングに好適なガス圧力となるような開度である。開度b1%は例えば、排気能力が最大排気能力の40〜50%となるような開度とする。ただしこの範囲には限定されず、ガスの種類(不活性ガスか反応性ガスか等)や、要求される成膜の仕様に応じて好適な開度を適宜設定すればよい。 The valve opening degree of 0% means that the valve is closed and exhaust from the exhaust port corresponding to the valve is not performed. Further, the valve opening of 100% is a state in which the opening of the valve is expanded to the maximum limit allowed by the structure, and the exhaust amount from the corresponding exhaust port is maximized. The opening b1% that is set is such that the gas pressure in the vicinity of the target is suitable for sputtering. The opening b1% is, for example, such that the exhaust capacity is 40 to 50% of the maximum exhaust capacity. However, the range is not limited to this range, and a suitable opening may be appropriately set according to the type of gas (inert gas or reactive gas, etc.) and the required specifications of film formation.

図示例では、制御部14は、ターゲット2がある排気口に接近してくるのに応じて、その排気口に対応するバルブの開度を徐々に大きくし、ターゲット2が当該排気口の影響を強く受ける領域に進入した時点では好適な排気量となるように制御を行っている。また、ターゲット2がある排気口から遠ざかるのに応じて、その排気口に対応するバルブの開度を徐々に小さくすることで、ターゲット2が当該排気口の影響をあまり受けない領域に移動したときには、当該排気口の排気量が小さくなる(あるいはゼロになる)ようにしている。このような開度制御によれば、導入口41,42から、ターゲット近傍の排気口へのガスの流れを形成することができる。 In the illustrated example, the control unit 14 gradually increases the opening degree of the valve corresponding to the exhaust port as the target 2 approaches the exhaust port, and the target 2 reduces the influence of the exhaust port. The control is performed so that the amount of exhaust gas becomes suitable when the vehicle enters a region that is strongly received. Also, when the target 2 moves to a region that is not significantly affected by the exhaust port, the opening of the valve corresponding to the exhaust port is gradually reduced as the target 2 moves away from the exhaust port. The exhaust volume of the exhaust port is reduced (or becomes zero). According to such an opening degree control, it is possible to form a gas flow from the introduction ports 41 and 42 to the exhaust port near the target.

しかし、開度制御の方法はこれに限定されない。例えば、バルブを徐々に開閉するのではなく、素早く開閉するようにしてもよい。また、ターゲットから遠く、スパッタリング領域への影響が小さい排気口においても、排気を行っていて構わない。その際のバルブ開度をb1%としても良いし、その他の値(例えば、0%とb1%の間の値)としてもよい。 However, the method of controlling the opening is not limited to this. For example, the valve may be opened and closed quickly instead of gradually opening and closing. Further, the exhaust may be performed even at an exhaust port far from the target and having a small influence on the sputtering region. The valve opening at that time may be b1%, or may be another value (for example, a value between 0% and b1%).

本実施形態では、ターゲット位置xに応じた各バルブ55a〜55dのバルブ開度の関係が、予め、制御プロファイルとして保存されている。このような制御プロファイルは、予め、排気手段15の能力や流量制御値、ガス導入手段16の能力や流量制御値、排気口と導入口の位置関係、および、要求されるスパッタリングの性能などに基づいて決定され、メモリ中にテーブルや数式などの形で保存されている。 In the present embodiment, the relationship between the valve opening degrees of the valves 55a to 55d according to the target position x is stored in advance as a control profile. Such a control profile is based on, in advance, the capacity and flow rate control value of the exhaust means 15, the capacity and flow rate control value of the gas introduction means 16, the positional relationship between the exhaust port and the introduction port, and the required sputtering performance. Are stored in the memory in the form of tables and mathematical formulas.

そして制御部14は、エンコーダ等のターゲット位置取得手段を用いてターゲット位置xを取得し、制御プロファイルを参照して各バルブ55a〜55dの開度を決定したのち、各バルブに開度の制御信号を送信する。このようにして、制御部14は、チャンバ内のスパッタリング領域A1の位置に応じて、複数の排気口5a〜5dそれぞれからの排気量を調整する。例えば図示例では、制御部14は、何れかの排気口にターゲット2が近づく
と、当該排気口に接続されたバルブ55の開度を大きくする。そして、当該排気口からターゲット2が遠ざかると、当該排気口に接続されたバルブ55の開度を小さくする。その結果、ターゲットに近いバルブ55ほど開度が増して、対応する排気口5の排気能力が高まる。
Then, the control unit 14 acquires the target position x using a target position acquisition unit such as an encoder, determines the opening degree of each valve 55a to 55d by referring to the control profile, and then sends the opening degree control signal to each valve. To send. In this way, the control unit 14 adjusts the exhaust amount from each of the plurality of exhaust ports 5a to 5d according to the position of the sputtering area A1 in the chamber. For example, in the illustrated example, when the target 2 approaches any exhaust port, the controller 14 increases the opening degree of the valve 55 connected to the exhaust port. Then, when the target 2 moves away from the exhaust port, the opening degree of the valve 55 connected to the exhaust port is reduced. As a result, the closer the valve 55 is to the target, the larger the opening, and the higher the exhaust capacity of the corresponding exhaust port 5.

図示例の制御によれば、ターゲット近傍の排気口に対応するバルブ開度はb1%となるため、排気口の排気能力もその開度に応じた数値になる。その結果、ターゲット2がチャンバ内のどの位置にあるときでも、ターゲット近傍では同程度の排気能力で排気が実行されるため、スパッタリング領域A1付近のガス圧力が、成膜工程全体を通して均一になる。したがって、成膜対象物6に生成される膜の膜厚や膜質のむらを低減し、スパッタリングの品質低下を抑制することができる。 According to the control of the illustrated example, the valve opening degree corresponding to the exhaust port near the target is b1%, so the exhaust capacity of the exhaust port also becomes a numerical value according to the opening degree. As a result, regardless of the position of the target 2 in the chamber, the gas is exhausted with the same exhaust capacity in the vicinity of the target, so that the gas pressure in the vicinity of the sputtering region A1 becomes uniform throughout the film forming process. Therefore, it is possible to reduce the unevenness of the film thickness and film quality of the film formed on the film-forming target 6 and suppress the deterioration of the sputtering quality.

なお、上述したように、ターゲット2が近くにある排気口のバルブ開度をターゲット2が遠くにある排気口のバルブ開度よりも大きくすることによって、チャンバ内部において、導入口41,42からターゲットに近い排気口へと向かうガスの流れが形成される。その結果、スパッタリング領域A1の近くに多くのガスが送られるため、成膜レートを向上させられるという、さらなる効果が得られる。 As described above, by making the valve opening degree of the exhaust port near the target 2 larger than the valve opening degree of the exhaust port at which the target 2 is distant, the targets from the introduction ports 41 and 42 are set inside the chamber. A flow of gas is formed towards the exhaust port close to. As a result, a large amount of gas is sent to the vicinity of the sputtering region A1, and the further effect of improving the film forming rate is obtained.

[実施形態2]
次に、本発明の実施形態2について説明する。以下、実施形態1との相違点を中心として説明を行い、同一の構成要素については同一の符号を付して説明を簡略化する。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The following description will be focused on the differences from the first embodiment, and the same components will be assigned the same reference numerals to simplify the description.

図4は、本実施形態の成膜装置1の構成を示す模式図である。図1との相違点は、回転カソードユニット8に圧力取得手段として圧力センサ71,72が配置されている点である。圧力センサ71,72は、回転カソードユニット8の近傍の圧力値を取得し、制御部14に送信する装置である。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。 FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the film forming apparatus 1 of this embodiment. The difference from FIG. 1 is that pressure sensors 71 and 72 are arranged in the rotating cathode unit 8 as pressure acquisition means. The pressure sensors 71 and 72 are devices that acquire a pressure value near the rotating cathode unit 8 and send it to the control unit 14. As the pressure sensor 7, a diaphragm vacuum gauge such as a capacitance manometer, a heat conduction vacuum gauge such as a Pirani vacuum gauge or a thermocouple vacuum gauge, and various vacuum gauges such as a quartz friction vacuum gauge can be used.

図示例では、スパッタリング領域近傍の圧力を測定するために、圧力センサを防着板261,262に設置している。この構成であれば、複数の圧力センサのうち移動方向の側にある圧力センサを選択して、これからターゲットが向かう、移動方向の前方の領域の圧力を測定できる。ただし、圧力センサの数や設置場所はこれに限定されない。例えば、圧力センサを回転カソードユニットの他の位置や、移動台230に設置してもよい。 In the illustrated example, pressure sensors are installed on the deposition preventing plates 261 and 262 in order to measure the pressure in the vicinity of the sputtering region. With this configuration, it is possible to select the pressure sensor on the side of the moving direction from the plurality of pressure sensors and measure the pressure in the region in front of the direction of movement of the target. However, the number of pressure sensors and the installation location are not limited to this. For example, the pressure sensor may be installed at another position of the rotary cathode unit or on the moving table 230.

図5は、本実施形態のバルブ開度制御を説明するフローチャートである。成膜処理開始後、ステップS101において、制御部14はエンコーダを用いてターゲット位置xを取得する。ステップS102において、制御部14は開度を制御する対象となるバルブをバルブ55a〜55dから選択する。制御部14は、ターゲット2の移動方向と移動速度に基づき、ターゲット2の移動方向前方にある排気口に対応するバルブを選択する。例えばターゲット2が図中で左から右に進行し、図4で示す位置まで到達した場合、制御部14は、移動方向の前方にある排気口5dに対応するバルブ55dを選択する。
なお、選択するバルブの位置は上記に限定されない。例えば、ターゲット2の移動方向前方にある排気口に対応するバルブの代わりに、あるいは、ターゲット2の移動方向前方にある排気口に対応するバルブと共に、ターゲット2の現在位置に近い排気口に対応するバルブを選択してもよい。あるいは、本ステップの処理を行わずに、常に全てのバルブの開度をターゲットとの位置関係(特に距離)に応じて0%〜100%の間で決定してもよい。
FIG. 5 is a flowchart explaining the valve opening control of this embodiment. After starting the film formation process, in step S101, the control unit 14 acquires the target position x using the encoder. In step S102, the control unit 14 selects the valve whose opening is to be controlled from the valves 55a to 55d. The control unit 14 selects a valve corresponding to the exhaust port located in front of the moving direction of the target 2 based on the moving direction and moving speed of the target 2. For example, when the target 2 advances from left to right in the figure and reaches the position shown in FIG. 4, the control unit 14 selects the valve 55d corresponding to the exhaust port 5d located in the front in the moving direction.
The position of the valve to be selected is not limited to the above. For example, instead of the valve corresponding to the exhaust port on the front side of the moving direction of the target 2, or together with the valve corresponding to the exhaust port on the front side of the moving direction of the target 2, it corresponds to the exhaust port close to the current position of the target 2. The valve may be selected. Alternatively, the processing of this step may not be performed, and the opening degrees of all the valves may always be determined between 0% and 100% according to the positional relationship with the target (particularly the distance).

ステップS103において圧力センサ71,72が圧力値を取得し、ステップS104
において制御部14がバルブ制御値を決定する。例えば、ターゲット2がこれから進入する領域の圧力値がスパッタリングに好適な値よりも高かった場合、選択したバルブの開度を大きくして当該領域の圧力を低くする。また、現在の圧力値がスパッタリングに好適な範囲内であれば、現在の開度を維持する。続いてステップS105で成膜対象物6の成膜が完了したか否かが判定され、完了していなければステップ106に進み、案内レール250上での移動および成膜が継続される。本フローの処理により、チャンバ内でのスパッタリング領域の位置に応じて、複数の排気口からの排気量が適切に制御される。
In step S103, the pressure sensors 71 and 72 acquire the pressure value, and in step S104
At 14, the control unit 14 determines the valve control value. For example, when the pressure value in the region where the target 2 is going to enter is higher than the value suitable for sputtering, the opening degree of the selected valve is increased to lower the pressure in the region. If the current pressure value is within the range suitable for sputtering, the current opening is maintained. Subsequently, in step S105, it is determined whether or not the film formation of the film formation target 6 is completed. If not completed, the process proceeds to step 106, and the movement on the guide rail 250 and the film formation are continued. By the processing of this flow, the exhaust amount from the plurality of exhaust ports is appropriately controlled according to the position of the sputtering region in the chamber.

本実施形態では、回転カソードユニットと共に移動する圧力センサ7によりターゲット近傍の圧力値が測定され、排気口5a〜5dそれぞれからの排気量が制御される。よって、ターゲット2から放出されたのち成膜対象物6まで到達して堆積するスパッタ粒子の量を略均一にすることができるので、成膜時の膜厚や膜質のむらを低減し、スパッタリングの品質低下を抑制することができる。
また本実施形態でも、上記実施形態と同様に、ターゲットに近い排気口の排気能力を向上させ、ターゲットから遠い排気口の排気能力を低下させる又はゼロにすることができる。その結果、導入口からターゲット近傍へのガスの流れを形成して良好な成膜を行うことができる。
In this embodiment, the pressure value in the vicinity of the target is measured by the pressure sensor 7 that moves together with the rotating cathode unit, and the exhaust amount from each of the exhaust ports 5a to 5d is controlled. Therefore, since the amount of sputtered particles emitted from the target 2 and reaching the film-forming target 6 and deposited can be made substantially uniform, unevenness in film thickness and film quality at the time of film formation can be reduced, and the quality of sputtering can be reduced. The decrease can be suppressed.
Also in the present embodiment, as in the above embodiment, the exhaust capacity of the exhaust port near the target can be improved, and the exhaust capacity of the exhaust port far from the target can be reduced or made zero. As a result, it is possible to form a gas flow from the introduction port to the vicinity of the target and perform good film formation.

[実施形態3]
次に、本発明の実施形態3について説明する。上記各実施形態との相違点を中心として説明を行い、同一の構成要素については同一の符号を付して説明を簡略化する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The description will be focused on the differences from the above-described embodiments, and the same components will be assigned the same reference numerals to simplify the description.

図6は、本実施形態の成膜装置1の構成を示す模式図である。本実施形態では、チャンバ内部に、圧力取得手段として複数の圧力センサ73〜77が、スパッタリング領域A1の移動方向(X軸と平行方向)に沿って配置されている。複数の圧力センサ73〜77は、スパッタリング領域A1と略同一の高さに配置され、移動方向に直線的に一定間隔で一列に配置されている。なお、圧力センサの数や配置場所はこれに限られない。例えば手前側の側壁(前壁)10eに配置してもよい。また、前壁と後壁の両方に圧力センサを配置してもよい。その場合、前壁側と後壁側のセンサの測定値の平均値をバルブ開度制御に利用してもよい。 FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the film forming apparatus 1 of this embodiment. In the present embodiment, a plurality of pressure sensors 73 to 77 are arranged inside the chamber as pressure acquisition means along the moving direction of the sputtering region A1 (direction parallel to the X axis). The plurality of pressure sensors 73 to 77 are arranged at substantially the same height as the sputtering area A1, and are linearly arranged in a line at regular intervals in the moving direction. The number of pressure sensors and the location of the pressure sensors are not limited to this. For example, it may be arranged on the front side wall (front wall) 10e. Further, pressure sensors may be arranged on both the front wall and the rear wall. In that case, the average value of the measured values of the sensors on the front wall side and the rear wall side may be used for the valve opening control.

図示例では、各圧力センサをスパッタリング領域A1と略同一の高さに配置している。しかし、圧力センサをスパッタリング領域A1よりも成膜対象物寄りの高さに配置してもよいし、スパッタリング領域A1を挟んで成膜対象物とは反対側の高さに配置してもよい。また、圧力センサを複数の高さに配置してもよい。また、圧力センサ同士の間隔を一定に限る必要はなく、排気口や導入口の位置から推定されるチャンバ内の圧力分布に応じて間隔を変化させてもよい。例えば、圧力変化が大きい領域の圧力センサの間隔を狭く、圧力変化が小さい領域の圧力センサの間隔を広くする等、適宜設定することができる。 In the illustrated example, each pressure sensor is arranged at substantially the same height as the sputtering area A1. However, the pressure sensor may be arranged at a height closer to the film formation target than the sputtering area A1, or may be arranged at a height opposite to the film formation target with the sputtering area A1 interposed therebetween. Further, the pressure sensors may be arranged at a plurality of heights. Further, the interval between the pressure sensors does not have to be constant, and the interval may be changed according to the pressure distribution in the chamber estimated from the positions of the exhaust port and the introduction port. For example, the interval between the pressure sensors in the region where the pressure change is large can be narrowed, and the interval between the pressure sensors in the region where the pressure change is small can be widened.

制御部14は、チャンバ内での回転カソードユニット8の位置、移動方向、および移動速度に関する情報を、エンコーダによって検出する。また制御部14は、複数の圧力センサ73〜77それぞれの位置情報と、複数の排気口5a〜5dそれぞれの位置情報をメモリ等に記憶している。そして制御部14は、ターゲット2の移動方向と移動速度に基づき、ターゲット2の移動方向前方にある圧力センサと、移動方向前方にある排気口に対応するバルブを選択する。例えばターゲット2が図中で左から右に進行し、図6で示す位置まで到達した場合、制御部14は、移動方向の前方にある圧力センサ77と、同じく移動方向前方にある排気口5dに対応するバルブ55dを選択する。
そして、圧力センサ77の測定値が好適なスパッタリングが行われる範囲から外れている場合、バルブ55dの開度を調整して排気口5dからの排気量を変化させる。このようにすれば、移動方向の前方の領域の圧力を、予め、スパッタリングに好適な目標値に近い
値に調整することができる。
The control unit 14 detects information about the position, the moving direction, and the moving speed of the rotary cathode unit 8 in the chamber by the encoder. Further, the control unit 14 stores the position information of each of the pressure sensors 73 to 77 and the position information of each of the exhaust ports 5a to 5d in a memory or the like. Then, the control unit 14 selects a pressure sensor in front of the moving direction of the target 2 and a valve corresponding to the exhaust port in front of the moving direction based on the moving direction and moving speed of the target 2. For example, when the target 2 advances from left to right in the figure and reaches the position shown in FIG. 6, the control unit 14 controls the pressure sensor 77 located in the front in the moving direction and the exhaust port 5d also located in the front in the moving direction. Select the corresponding valve 55d.
When the measured value of the pressure sensor 77 is out of the range in which the suitable sputtering is performed, the opening amount of the valve 55d is adjusted to change the exhaust amount from the exhaust port 5d. In this way, the pressure in the region in the front in the moving direction can be adjusted in advance to a value close to the target value suitable for sputtering.

なお、選択するバルブの位置は上記に限定されない。例えば、ターゲット2の移動方向前方にある圧力センサおよびバルブの代わりに、あるいは、ターゲット2の移動方向前方にある圧力センサおよびバルブと共に、ターゲット2の現在位置に近い圧力センサおよびバルブを選択してもよい。あるいは制御部14は、常に全ての圧力センサの測定値を取得して、ターゲット位置との関係に基づく補正を行って圧力値を取得するとともに、常に全てのバルブの開度をターゲットとの距離に応じて0%〜100%の間で決定してもよい。 The position of the valve to be selected is not limited to the above. For example, instead of the pressure sensor and valve in front of the moving direction of the target 2, or together with the pressure sensor and valve in front of the moving direction of the target 2, a pressure sensor and valve close to the current position of the target 2 may be selected. Good. Alternatively, the control unit 14 always acquires the measured values of all the pressure sensors, performs the correction based on the relationship with the target position to acquire the pressure value, and always sets the opening of all the valves to the distance from the target. Accordingly, it may be determined between 0% and 100%.

本実施形態では、チャンバに配置された複数の圧力センサを用いることによりターゲット近傍の圧力値が測定され、排気口55a〜55dそれぞれからの排気量が制御される。よって、ターゲット2から放出されたのち成膜対象物6まで到達して堆積するスパッタ粒子の量を略均一にすることができるので、成膜時の膜厚や膜質のむらを低減し、スパッタリングの品質低下を抑制することができる。
また本実施形態でも、上記実施形態と同様に、ターゲットに近い排気口の排気能力を向上させ、ターゲットから遠い排気口の排気能力を低下させる又はゼロにすることができる。その場合、導入口からターゲット近傍へのガスの流れを形成して良好な成膜を行うというさらなる効果が得られる。
In the present embodiment, the pressure value near the target is measured by using the plurality of pressure sensors arranged in the chamber, and the exhaust amount from each of the exhaust ports 55a to 55d is controlled. Therefore, the amount of sputtered particles that reach the film formation target 6 after being emitted from the target 2 can be made substantially uniform, so that unevenness in film thickness and film quality during film formation can be reduced, and the quality of sputtering can be reduced. The decrease can be suppressed.
Also in the present embodiment, as in the above-described embodiment, the exhaust capacity of the exhaust port near the target can be improved, and the exhaust capacity of the exhaust port distant from the target can be reduced or reduced to zero. In that case, a further effect of forming a gas flow from the introduction port to the vicinity of the target and performing favorable film formation can be obtained.

[実施形態4]
次に、本発明の実施形態4について説明する。上記各実施形態との相違点を中心として説明を行い、同一の構成要素については同一の符号を付して説明を簡略化する。
[Embodiment 4]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The description will be focused on the differences from the above-described embodiments, and the same components will be assigned the same reference numerals to simplify the description.

図7は、本実施形態の成膜装置1の構成を示す模式図である。図面の煩雑化を避けるために、ターゲット駆動装置11、移動台駆動装置12および電源13は省略している。成膜装置1は、複数のポンプ(排気手段15a〜15d)を備えており、排気手段15a〜15dはそれぞれ排気口5a〜5dからの排気を行う。制御部14は、バルブ55a〜55dの開度を制御することにより、対応する排気口5a〜5dそれぞれの排気能力を調整する。
なお、図7では一つの排気口に対して一つのポンプをそれぞれ接続しているが、複数の排気口をグループ化しておき、一つのグループに対して一つのポンプをそれぞれ接続するようにしても構わない。例えば、排気口5aおよび5bに排気手段15aを接続し、排気口5cおよび5dに排気手段15cを接続するようにしてもよい。その場合、排気口5aと排気手段15aとの間と、排気口5bと排気手段15aとの間とに、バルブをそれぞれ設けるようにしてもよいし、排気口5aおよび5bと排気手段との間に、2つの排気口に共通に接続されるバルブを設けてもよい。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the film forming apparatus 1 of this embodiment. To avoid complicating the drawing, the target drive device 11, the moving base drive device 12, and the power supply 13 are omitted. The film forming apparatus 1 includes a plurality of pumps (exhaust means 15a to 15d), and the exhaust means 15a to 15d exhaust gas from the exhaust ports 5a to 5d, respectively. The control unit 14 controls the opening degrees of the valves 55a to 55d to adjust the exhaust capacity of the corresponding exhaust ports 5a to 5d.
In FIG. 7, one pump is connected to one exhaust port, but a plurality of exhaust ports may be grouped and one pump may be connected to one group. I do not care. For example, the exhaust means 15a may be connected to the exhaust ports 5a and 5b, and the exhaust means 15c may be connected to the exhaust ports 5c and 5d. In that case, a valve may be provided between the exhaust port 5a and the exhaust unit 15a and between the exhaust port 5b and the exhaust unit 15a, or between the exhaust ports 5a and 5b and the exhaust unit. In addition, a valve commonly connected to the two exhaust ports may be provided.

このような構成の成膜装置1によっても、上記各実施形態と同様に、予め定められた開度制御プロファイルにしたがって、または、回転カソードユニット8あるいはチャンバ10の内壁に配置された圧力センサの測定値に基づいて、各排気口5a〜5dからの排気量を調整することにより、スパッタリング領域A1近傍のガス圧力を適正な所定の範囲に維持し、好適なスパッタリングを行うことが可能である。 With the film forming apparatus 1 having such a configuration, as in the above embodiments, measurement of a pressure sensor arranged on the inner wall of the rotating cathode unit 8 or the chamber 10 according to a predetermined opening control profile. By adjusting the exhaust amount from each of the exhaust ports 5a to 5d based on the value, it is possible to maintain the gas pressure in the vicinity of the sputtering area A1 within an appropriate predetermined range and perform suitable sputtering.

[実施形態5]
次に、本発明の実施形態5について説明する。本実施形態での制御部14は、排気手段15のポンプの排気能力を調整することが可能である。例えば排気手段15がクライオポンプの場合、クライオ面の温度を低下させることで排気量を増大させて、ガス圧力を低下させる。また排気手段15がターボ分子ポンプの場合、タービン翼の回転速度を上昇させることで排気量を増大させて、ガス圧力を低下させる。その他、真空ポンプの方式に応じて制御部が適切な制御を行うことで、排気口ごとの排気量制御が可能になる。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the invention will be described. The control unit 14 in the present embodiment can adjust the exhaust capacity of the pump of the exhaust unit 15. For example, when the exhaust means 15 is a cryopump, the exhaust amount is increased by lowering the temperature of the cryosurface, and the gas pressure is lowered. Further, when the exhaust means 15 is a turbo molecular pump, the amount of exhaust is increased by increasing the rotational speed of the turbine blade, and the gas pressure is decreased. In addition, the control unit performs appropriate control according to the method of the vacuum pump, so that the exhaust amount can be controlled for each exhaust port.

図4の成膜装置1に本実施形態の制御を適用した場合について説明すると、制御部14は、圧力センサ71,72のうちターゲットの移動方向の前方にあるセンサの測定値と、好適なスパッタリングが行われる圧力の範囲を比較し、測定値が好適な範囲から外れている場合には、排気手段15の出力を調整してガス圧力を適正な値にする。本実施形態の制御方法によれば、各排気口の排気量の個別制御はできないものの、ターゲットが移動していても、スパッタリング領域近傍のガス圧力を好適な範囲に維持することができる。 The case where the control of the present embodiment is applied to the film forming apparatus 1 of FIG. 4 will be described. The control unit 14 controls the measured values of the pressure sensor 71, 72 which is ahead of the target in the moving direction of the target, and the suitable sputtering. When the measured value is out of the preferable range, the output of the exhaust means 15 is adjusted to bring the gas pressure to an appropriate value. According to the control method of the present embodiment, although the exhaust amount of each exhaust port cannot be individually controlled, the gas pressure in the vicinity of the sputtering region can be maintained within a suitable range even when the target is moving.

なお、本実施形態のようなポンプ出力制御と、上記各実施形態のような排気口ごとのバルブ開度制御を組み合わせてもよい。これにより、ガス圧力をより細かく制御できる。 The pump output control as in the present embodiment and the valve opening control for each exhaust port as in the above embodiments may be combined. Thereby, the gas pressure can be controlled more finely.

[実施形態6]
次に、本発明の実施形態6について説明する。上記各実施形態との相違点を中心として説明を行い、同一の構成要素については同一の符号を付して説明を簡略化する。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the invention will be described. The description will be focused on the differences from the above-described embodiments, and the same components will be assigned the same reference numerals to simplify the description.

図8は、本実施形態の成膜装置1の構成を示す模式図である。図面の煩雑化を避けるために、ターゲット駆動装置11、移動台駆動装置12および電源13は省略している。本実施形態の成膜装置1は、実施形態4と同様に、排気口5a〜5dにそれぞれ対応する複数のポンプ(排気手段15a〜15d)を備えている。本実施形態では、各排気口からの排気量の調整を、バルブの開度ではなく、排気手段15a〜15dの出力調整によって実施する。 FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the film forming apparatus 1 of this embodiment. To avoid complicating the drawing, the target drive device 11, the moving base drive device 12, and the power supply 13 are omitted. The film forming apparatus 1 of the present embodiment includes a plurality of pumps (exhaust means 15a to 15d) corresponding to the exhaust ports 5a to 5d, as in the fourth embodiment. In the present embodiment, the amount of exhaust from each exhaust port is adjusted by adjusting the output of the exhaust means 15a to 15d, rather than the opening of the valve.

このような構成の成膜装置1によっても、上記各実施形態と同様に、予め定められた開度制御プロファイルにしたがって、または、回転カソードユニット8あるいはチャンバ10の内壁に配置された圧力センサの測定値に基づいて、各排気口からの排気量を調整することにより、スパッタリング領域A1近傍のガス圧力を適正な範囲に維持し、好適なスパッタリングを行うことが可能である。 With the film forming apparatus 1 having such a configuration, as in the above embodiments, measurement of a pressure sensor arranged on the inner wall of the rotating cathode unit 8 or the chamber 10 according to a predetermined opening control profile. By adjusting the exhaust amount from each exhaust port based on the value, it is possible to maintain the gas pressure in the vicinity of the sputtering region A1 within an appropriate range and perform suitable sputtering.

[実施形態7]
次に、本発明の実施形態7について説明する。上記各実施形態との相違点を中心として説明を行い、同一の構成要素については同一の符号を付して説明を簡略化する。
[Embodiment 7]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. The description will be focused on the differences from the above-described embodiments, and the same components will be assigned the same reference numerals to simplify the description.

図9は、本実施形態の成膜装置1の構成を示す模式図である。本実施形態では、円筒状のターゲット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を有する。ターゲット302を挟んで成膜対象物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が設けられている。また、ターゲット302およびバッキングプレート302aを挟んで成膜対象物6と反対側には、磁場発生手段である磁石ユニット3が配置されている。バッキングプレート302aに電力が印加されることで、スパッタリング領域A1にスパッタ粒子が発生する。プレーナカソードユニット308は、移動台230の上面に設置されている。 FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of the film forming apparatus 1 of this embodiment. In the present embodiment, a planar cathode unit 308 using a flat plate-shaped target 302 is used instead of a rotating cathode unit using a cylindrical target. The planar cathode unit 308 has a target 302 which is arranged in parallel with the film formation target. A backing plate 302a to which electric power is applied from the power source 13 is provided on the surface opposite to the film formation target 6 with the target 302 interposed therebetween. Further, a magnet unit 3 which is a magnetic field generating unit is arranged on the side opposite to the film-forming target 6 with the target 302 and the backing plate 302a interposed therebetween. By applying power to the backing plate 302a, sputtered particles are generated in the sputtering area A1. The planar cathode unit 308 is installed on the upper surface of the moving table 230.

成膜工程においては、プレーナカソードユニット308が、成膜対象物6の成膜面に対向する移動領域上を、案内レール250に沿って、ターゲット302の長手方向に対して直交方向(図中、X軸方向)に移動する。ターゲット302の成膜対象物6と対向する表面近傍が、磁石ユニット3によって生成される磁場によって電子密度を高くなるスパッタリング領域A1である。成膜工程においては、プレーナカソードユニット308の移動とともに、スパッタリング領域A1が成膜対象物6の成膜面に沿って移動し、成膜対象物6に順次成膜する。 In the film forming step, the planar cathode unit 308 is arranged on the moving region facing the film forming surface of the film forming object 6 along the guide rail 250 in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the target 302 (in the figure, Move in the X-axis direction). The vicinity of the surface of the target 302 facing the film formation target 6 is a sputtering region A1 where the electron density is increased by the magnetic field generated by the magnet unit 3. In the film forming step, the sputtering area A1 moves along the film formation surface of the film formation target 6 as the planar cathode unit 308 moves, and the film formation target 6 is sequentially formed.

なお、図10(A)〜図10(C)に示すように、プレーナカソードユニット308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。 Note that, as shown in FIGS. 10A to 10C, the magnet unit 3 may be movable in the planar cathode unit 308 relative to the target 302. By doing so, the sputtering region A1 can be relatively displaced with respect to the target 302, and the utilization efficiency of the target 302 can be improved.

本実施形態のようにプレーナカソードユニット308を用いる場合であっても、予め定められた開度制御プロファイルにしたがって、または、プレーナカソードユニット308あるいはチャンバ10の内壁に配置された圧力センサの測定値に基づいて、各排気口5a〜5dからの排気量を調整することにより、スパッタリング領域A1近傍のガス圧力を適正な範囲に維持し、好適なスパッタリングを行うことが可能である。
また本実施形態でも、ターゲットに近い排気口の排気能力を向上させ、ターゲットから遠い排気口の排気能力を低下させる又はゼロにすることができる。その結果、導入口からターゲット近傍へのガスの流れを形成して良好な成膜を行うことができる。
Even when the planar cathode unit 308 is used as in this embodiment, the measured value of the pressure sensor arranged on the inner wall of the planar cathode unit 308 or the chamber 10 is measured according to a predetermined opening control profile. Based on this, by adjusting the exhaust amount from each of the exhaust ports 5a to 5d, it is possible to maintain the gas pressure in the vicinity of the sputtering region A1 within an appropriate range and perform suitable sputtering.
Also in this embodiment, the exhaust capacity of the exhaust port near the target can be improved, and the exhaust capacity of the exhaust port far from the target can be reduced or reduced to zero. As a result, it is possible to form a gas flow from the introduction port to the vicinity of the target and perform good film formation.

[実施形態8]
次に、本発明の実施形態8について説明する。上記各実施形態との相違点を中心として説明を行い、同一の構成要素については同一の符号を付して説明を簡略化する。
[Embodiment 8]
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. The description will be focused on the differences from the above-described embodiments, and the same components will be assigned the same reference numerals to simplify the description.

図11は、本実施形態にかかる成膜装置1を示している。
上述した図10(A)〜図10(C)においては、プレーナカソードユニット内の磁石ユニット3が、ターゲット302に対して相対移動可能となっていた。本実施形態では、平板形状のターゲット402がチャンバ10に固定されて設けられている。ターゲット402は、X軸方向およびY軸方向の両方において成膜対象物6の全面に対応するような大きさである。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)移動する。これに伴い、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も成膜対象物6に対して移動する。
FIG. 11 shows a film forming apparatus 1 according to this embodiment.
In FIGS. 10A to 10C described above, the magnet unit 3 in the planar cathode unit can be moved relative to the target 302. In the present embodiment, the flat plate-shaped target 402 is fixedly provided in the chamber 10. The target 402 has a size that corresponds to the entire surface of the film-forming target 6 in both the X-axis direction and the Y-axis direction. Further, the magnet unit 3 as the magnetic field generating means moves with respect to the target 402 fixed in the chamber 10 (that is, with respect to the chamber 10). Along with this, the sputtering region A1 of the target 402 where the target particles are emitted also moves with respect to the film-forming target 6.

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、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る。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。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が設けられており、バッキングプレート402aは外部空間に面している。なお、ここではターゲット402が真空領域と大気圧領域の境界部分に配置されるものとしたが、これに限定はされず、ターゲット402と大気圧領域との間に別の部材を設けてもよく、ターゲット402をチャンバ10の底壁10cに配置してもよい。 The target 402 is placed at the boundary between the vacuum region and the atmospheric pressure region, and the magnet unit 3 is placed in the atmosphere outside the chamber 10. That is, the target 402 is arranged so as to hermetically close the opening 10c1 provided in the bottom wall 10c of the chamber 10. The target 402 faces the internal space of the chamber 10 and faces the film formation target 6. A backing plate 402a to which power is applied from the power source 13 is provided on the surface of the target 402 opposite to the film formation target 6, and the backing plate 402a faces the external space. Although the target 402 is arranged at the boundary between the vacuum region and the atmospheric pressure region here, the present invention is not limited to this, and another member may be provided between the target 402 and the atmospheric pressure region. The target 402 may be arranged on the bottom wall 10c of the chamber 10.

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、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。この磁石ユニット3の移動によって、スパッタリング領域A1がX軸方向に移動していく。 The magnet unit 3 is arranged outside the chamber 10, and the pressure sensor 7 is arranged inside the chamber 10. The magnet unit 3 is supported by the magnet unit moving device 430 and is movable along the target 402 in the X-axis direction. The magnet unit 3 is driven by the magnet driving device 121 driving the magnet unit moving device 430. The magnet unit moving device 430 is a device that linearly guides the magnet unit 3 in the X-axis direction, and is composed of a moving base that supports the magnet unit 3 and a guide such as a rail that guides the moving base, although not particularly shown. .. The movement of the magnet unit 3 causes the sputtering area A1 to move in the X-axis direction.

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。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。磁石ユニット3および圧力センサ7は制御部14によって制御されて移動し、制御部14は、圧力センサ7の測定値を随時取得する。
なお、図示例のように圧力センサ7を移動させながら圧力値を取得してバルブ開度を制御する方式以外にも、チャンバ内部の複数位置に配置された複数の圧力センサの測定値に基づいてバルブ開度を制御する方式や、予め定められた制御プロファイルにしたがってバルブ開度を制御する方式も利用できる。
The pressure sensor 7 is supported by a sensor moving device arranged in the chamber 10 and is movable along the target 402 in the X-axis direction. Similarly to the magnet unit moving device 430, the sensor moving device 450 also includes a moving base that supports the pressure sensor 7, a guide such as a rail that guides the moving base, and the like. The magnet unit 3 and the pressure sensor 7 are controlled and moved by the control unit 14, and the control unit 14 acquires the measurement value of the pressure sensor 7 at any time.
In addition to the method of controlling the valve opening by acquiring the pressure value while moving the pressure sensor 7 as in the illustrated example, based on the measured values of a plurality of pressure sensors arranged at a plurality of positions inside the chamber. A method of controlling the valve opening degree or a method of controlling the valve opening degree according to a predetermined control profile can also be used.

本実施形態では、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5a〜5dがチャンバ10の後壁10fに、略同一の高さで列状に設けられている。各排気口は、それぞれバルブ55a〜55dを介して排気手段15に接続されている。なお、排気口の設置場所はこれに限られない。例えば後壁10fと前壁10eの両方に設置してもよい。また、導入口41,42の位置や数も図示例に限られない。制御部14は、磁石ユニット3の位置をエンコーダにより検出して、スパッタリング領域A1の位置を取得する。そして、上記各実施形態と同様に、スパッタリング領域A1の移動方向前方の排気口からの排気量を制御することで、圧力を調整する。 In the present embodiment, since the target 402 is arranged on the bottom wall 10c of the chamber 10, the exhaust ports 5a to 5d are provided on the rear wall 10f of the chamber 10 in a row at substantially the same height. Each exhaust port is connected to the exhaust unit 15 via valves 55a to 55d. The location of the exhaust port is not limited to this. For example, it may be installed on both the rear wall 10f and the front wall 10e. Further, the positions and the numbers of the inlets 41 and 42 are not limited to the illustrated example. The control unit 14 detects the position of the magnet unit 3 with an encoder and acquires the position of the sputtering area A1. Then, similarly to each of the above-described embodiments, the pressure is adjusted by controlling the exhaust amount from the exhaust port in front of the moving direction of the sputtering area A1.

本実施形態のように、磁石ユニット3が移動する方式の成膜装置においても、ターゲット近傍の排気口からの排気量が適切に制御できる。よって、ターゲット2から放出されたのち成膜対象物6まで到達して堆積するスパッタ粒子の量を略均一にできるので、成膜時の膜厚や膜質のむらを低減し、スパッタリングの品質低下を抑制することができる。
また本実施形態でも、スパッタリング領域A1に近い排気口の排気能力を向上させ、スパッタリング領域A1から遠い排気口の排気能力を低下させる又はゼロにすることができる。その結果、導入口からスパッタリング領域A1近傍へのガスの流れを形成して良好な成膜を行うことができる。
Even in the film forming apparatus in which the magnet unit 3 moves as in the present embodiment, the exhaust amount from the exhaust port near the target can be appropriately controlled. Therefore, since the amount of sputtered particles emitted from the target 2 and reaching the film formation target 6 and deposited can be made substantially uniform, unevenness in film thickness and film quality at the time of film formation can be reduced, and deterioration of sputtering quality can be suppressed. can do.
Also in this embodiment, the exhaust capacity of the exhaust port near the sputtering area A1 can be improved, and the exhaust capacity of the exhaust port far from the sputtering area A1 can be reduced or reduced to zero. As a result, it is possible to form a gas flow from the inlet to the vicinity of the sputtering region A1 and perform good film formation.

[他の実施形態]
上記各実施形態では、回転カソードユニット8や、プレーナカソードユニット308、磁石ユニット3が1つの場合を示したが、これらのユニットがチャンバ内部に複数配置されていてもよい。例えば回転カソードユニット8が複数ある場合、それぞれの回転カソードユニットについて、ターゲット近傍やターゲットの移動方向前方の排気口の排気量を調整すればよい。
[Other Embodiments]
In each of the above-described embodiments, the case where the rotary cathode unit 8, the planar cathode unit 308, and the magnet unit 3 are one is shown, but a plurality of these units may be arranged inside the chamber. For example, when there are a plurality of rotary cathode units 8, it is sufficient to adjust the exhaust amount of each rotary cathode unit in the vicinity of the target or the exhaust port at the front of the target in the moving direction.

上記各実施形態では、カソードの構成として回転カソードユニット、プレーナカソードユニット、および磁石ユニット移動装置を用いるカソードを示した。また排気口の排気量を制御する方法として、バルブ開度を調整する方法と、ポンプの出力を調整する方法を示した。また圧力センサを用いて随時測定した圧力値に基づく排気量制御と、予め決定された制御プロファイルに基づく排気量制御方法を示した。これらの構成要素の組合せは、矛盾を生じない限りにおいて互いに任意に組み合わせて構わない。 In each of the above-described embodiments, the cathode using the rotating cathode unit, the planar cathode unit, and the magnet unit moving device is shown as the configuration of the cathode. As a method of controlling the exhaust amount of the exhaust port, a method of adjusting the valve opening and a method of adjusting the output of the pump are shown. Moreover, the exhaust amount control based on the pressure value measured from time to time using the pressure sensor and the exhaust amount control method based on the predetermined control profile are shown. The combination of these components may be arbitrarily combined with each other as long as no contradiction occurs.

1:成膜装置、2:ターゲット、6:成膜対象物、10:チャンバ、12:移動台駆動装置、A1:スパッタリング領域 1: film forming device, 2: target, 6: film forming object, 10: chamber, 12: moving table drive device, A1: sputtering area

Claims (21)

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と、
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る移動手段と、
前記チャンバに設けられた複数の排気口と、
前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する排気量調整手段と、
を有し、
前記移動手段によって前記スパッタリング領域を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、
前記排気量調整手段は、前記チャンバ内における前記スパッタリング領域の位置に応じて前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする成膜装置。
A chamber in which the film formation target and the target are arranged,
Moving means for moving a sputtering area for generating sputtered particles from the target in the chamber;
A plurality of exhaust ports provided in the chamber,
Exhaust amount adjusting means for adjusting the exhaust amount from each of the plurality of exhaust ports,
Have
A film forming apparatus for forming a film by depositing the sputtered particles on the film formation target while moving the sputtering region by the moving means,
The film forming apparatus, wherein the exhaust amount adjusting means adjusts the exhaust amount from each of the plurality of exhaust ports according to the position of the sputtering region in the chamber.
前記排気量調整手段は、前記スパッタリング領域からの距離が近い前記排気口ほど排気量が大きくなるように、前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
2. The exhaust amount adjusting means adjusts the exhaust amount from each of the plurality of exhaust ports so that the exhaust amount becomes larger as the exhaust port is closer to the sputtering region. Film forming equipment.
前記排気量調整手段は、前記成膜が行われる間、前記移動手段によって前記スパッタリング領域が移動するいずれの位置においても、前記スパッタリング領域の近傍におけるスパッタガスの圧力が所定の範囲に維持されるように、前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の成膜装置。
The exhaust amount adjusting means maintains the pressure of the sputtering gas in the vicinity of the sputtering area within a predetermined range at any position where the sputtering area is moved by the moving means during the film formation. The film forming apparatus according to claim 1 or 2, wherein the exhaust amount from each of the plurality of exhaust ports is adjusted.
前記複数の排気口は、前記移動手段による前記スパッタリング領域の移動方向に沿って配置されている
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の成膜装置。
The film forming apparatus according to claim 1, wherein the plurality of exhaust ports are arranged along a moving direction of the sputtering region by the moving unit.
前記チャンバ内のガスの圧力値を取得する圧力取得手段をさらに有し、
前記排気量調整手段は、前記圧力取得手段が取得した前記スパッタリング領域の近傍の圧力値に基づいて、前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の成膜装置。
Further comprising a pressure acquisition means for acquiring the pressure value of the gas in the chamber,
The exhaust volume adjusting means adjusts the exhaust volume from each of the plurality of exhaust ports based on the pressure value in the vicinity of the sputtering region acquired by the pressure acquiring means. The film forming apparatus according to any one of items.
前記圧力取得手段は、前記スパッタリング領域とともに移動する
ことを特徴とする請求項5に記載の成膜装置。
The film forming apparatus according to claim 5, wherein the pressure acquisition unit moves together with the sputtering region.
複数の前記圧力取得手段が、前記チャンバ内に、前記移動手段による前記スパッタリング領域の移動方向に沿って配置されている
ことを特徴とする請求項5に記載の成膜装置。
The film forming apparatus according to claim 5, wherein a plurality of the pressure acquisition units are arranged in the chamber along a moving direction of the sputtering region by the moving unit.
前記排気量調整手段は、前記移動手段により前記スパッタリング領域が移動する移動方向の前方に配置された前記圧力取得手段が取得した前記圧力値を用いる
ことを特徴とする請求項7に記載の成膜装置。
The film forming method according to claim 7, wherein the exhaust amount adjusting means uses the pressure value acquired by the pressure acquiring means arranged in front of a moving direction in which the sputtering area is moved by the moving means. apparatus.
前記圧力取得手段は、前記スパッタリング領域の現在位置に近い前記圧力取得手段が取得した前記圧力値を用いる
ことを特徴とする請求項7または8に記載の成膜装置。
9. The film forming apparatus according to claim 7, wherein the pressure acquisition unit uses the pressure value acquired by the pressure acquisition unit close to the current position of the sputtering region.
前記排気量調整手段は、前記スパッタリング領域の位置に応じた前記複数の排気口それぞれからの排気量が保存された制御プロファイルに基づいて、排気量の調整を行う
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の成膜装置。
The exhaust amount adjusting means adjusts the exhaust amount based on a control profile in which the exhaust amount from each of the plurality of exhaust ports according to the position of the sputtering region is stored. 4. The film forming apparatus according to any one of 4 above.
前記排気量調整手段は、前記移動手段により前記スパッタリング領域が移動する移動方向の前方にある前記排気口を、前記複数の排気口から選択する
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の成膜装置。
11. The exhaust amount adjusting means selects the exhaust port located in front of a moving direction in which the sputtering region is moved by the moving means, from the plurality of exhaust ports. The film forming apparatus according to item.
前記排気量調整手段は、前記スパッタリング領域の現在位置に近い前記排気口を、前記複数の排気口から選択する
ことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の成膜装置。
12. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the exhaust amount adjusting unit selects the exhaust port near the current position of the sputtering region from the plurality of exhaust ports.
前記複数の排気口それぞれに対応する複数のバルブをさらに有し、
前記排気量調整手段は、前記バルブの開度を制御することにより、排気量の調整を行うことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の成膜装置。
Further having a plurality of valves corresponding to each of the plurality of exhaust ports,
13. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the exhaust amount adjusting means adjusts the exhaust amount by controlling the opening of the valve.
前記複数の排気口それぞれに対応する複数の排気手段をさらに有し、
前記排気量調整手段は、前記排気手段の排気能力を制御することにより、排気量の調整を行う
ことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の成膜装置。
Further having a plurality of exhaust means corresponding to each of the plurality of exhaust ports,
14. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the exhaust amount adjusting unit adjusts the exhaust amount by controlling the exhaust capacity of the exhaust unit.
前記移動手段は、前記ターゲットの長手方向と交差する方向に前記ターゲットを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1〜14のいずれか1項に記載の成膜装置。
15. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the moving unit moves the sputtering region by moving the target in a direction intersecting the longitudinal direction of the target. ..
前記ターゲットは円筒形状であり、
前記ターゲットを回転させる回転手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項15に記載の成膜装置。
The target has a cylindrical shape,
The film forming apparatus according to claim 15, further comprising a rotating unit that rotates the target.
前記ターゲットは平板形状である
ことを特徴とする請求項15に記載の成膜装置。
The film forming apparatus according to claim 15, wherein the target has a flat plate shape.
前記ターゲットは、前記成膜対象物と対向するように前記チャンバに固定されており、
前記移動手段は、前記ターゲットを介して前記成膜対象物と対向するように配置された磁石を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1〜14のいずれか1項に記載の成膜装置。
The target is fixed to the chamber so as to face the film formation target,
15. The moving unit moves the sputtering region by moving a magnet arranged to face the film formation target through the target. The film forming apparatus according to item.
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と、
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る移動手段と、
前記チャンバに設けられた複数の排気口と、
前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する排気量調整手段と、
を有し、
前記移動手段によって前記スパッタリング領域を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
ことを特徴とする成膜装置。
A chamber in which the film formation target and the target are arranged,
Moving means for moving a sputtering area for generating sputtered particles from the target in the chamber;
A plurality of exhaust ports provided in the chamber,
Exhaust amount adjusting means for adjusting the exhaust amount from each of the plurality of exhaust ports,
Have
A film forming apparatus which deposits the sputtered particles on the film formation target while forming the film by moving the sputtering region by the moving means.
成膜対象物およびターゲットが内部に配置され、複数の排気口が設けられたチャンバを用いた成膜方法であって、
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工程と、
前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する工程と、
を含み、
前記調整する工程では、前記チャンバ内における前記スパッタリング領域の位置に応じて前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする成膜方法。
A film forming method using a chamber in which an object to be film-formed and a target are arranged inside and a plurality of exhaust ports are provided,
A step of depositing the sputtered particles on the film-forming target to form a film while moving a sputtering region for generating sputtered particles from the target in the chamber;
Adjusting the amount of exhaust from each of the plurality of exhaust ports,
Including
In the adjusting step, the amount of exhaust gas from each of the plurality of exhaust ports is adjusted according to the position of the sputtering region in the chamber.
電子デバイスの製造方法であって、
成膜対象物と、前記成膜対象物に対向するようなターゲットを、複数の排気口が設けられたチャンバ内に配置する工程と、
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工程と、
前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する工程と、
を含み、
前記調整する工程では、前記チャンバ内における前記スパッタリング領域の位置に応じて前記複数の排気口それぞれからの排気量を調整する
ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
A method of manufacturing an electronic device, comprising:
A step of arranging a film-forming target and a target facing the film-forming target in a chamber provided with a plurality of exhaust ports;
A step of depositing the sputtered particles on the film-forming target to form a film while moving a sputtering region for generating sputtered particles from the target in the chamber;
Adjusting the amount of exhaust from each of the plurality of exhaust ports,
Including
In the adjusting step, the amount of exhaust gas from each of the plurality of exhaust ports is adjusted according to the position of the sputtering region in the chamber.
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