JP2021025125A

JP2021025125A - 成膜装置および成膜方法

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Publication number: JP2021025125A
Application number: JP2020016383A
Authority: JP
Inventors: 前田　幸治; Koji Maeda; 幸治前田; 篤史島田; Atsushi Shimada; 克志及川; Katsushi Oikawa; 哲也宮下; Tetsuya Miyashita
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2019-08-08
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2021-02-22
Anticipated expiration: 2040-02-03
Also published as: JP7374008B2

Abstract

【課題】ターゲットのエロージョンを効果的に制御することができる成膜装置および成膜方法を提供する。【解決手段】処理容器と、処理容器内で基板を保持する基板保持部と、基板保持部の上方に配置されたカソードユニットと、処理容器内にプラズマ生成ガスを導入するガス導入機構とを具備し、カソードユニットは、ターゲット３１と、ターゲットに電力を供給する電源と、ターゲットの裏面側に設けられたマグネット３５と、マグネットを駆動するマグネット駆動部３６とを備え、マグネット駆動部は、マグネットをターゲットに沿って揺動させる揺動駆動部７０と、マグネットを、揺動駆動部による駆動とは独立して、ターゲットの主面に対して垂直な方向に駆動させる垂直駆動部８０とを有し、マグネトロンスパッタにより基板上にスパッタ粒子を堆積させる成膜装置。【選択図】図３

Description

本開示は、成膜装置および成膜方法に関する。

金属膜を成膜する技術の一つとして、ターゲットからのスパッタ粒子を基板上に堆積させるスパッタ成膜が用いられている。特許文献１には、スパッタ成膜を行う成膜装置として、ターゲットの裏面側にマグネットを設け、ターゲットに印加された電圧により生じた電界およびマグネットによる磁界により高密度にプラズマ化してスパッタ成膜を行うマグネトロンスパッタ装置が記載されている。また、特許文献１には、マグネットを走査する機構を設け、スパッタ成膜の際のターゲットのエロージョンを制御することが記載されている。

特開２０１５−８６４３８号公報

本開示は、ターゲットのエロージョンを効果的に制御することができる成膜装置および成膜方法を提供する。

本開示の一態様に係る成膜装置は、処理容器と、前記処理容器内で基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部の上方に配置されたカソードユニットと、前記処理容器内にプラズマ生成ガスを導入するガス導入機構と、を具備し、前記カソードユニットは、前記基板にスパッタ粒子を放出するためのターゲットと、前記ターゲットに電力を供給する電源と、前記ターゲットの裏面側に設けられ、前記ターゲットに漏洩磁場を与えるマグネットと、前記マグネットを駆動するマグネット駆動部と、を備え、前記マグネット駆動部は、前記マグネットを前記ターゲットに沿って揺動させる揺動駆動部と、前記マグネットを、前記揺動駆動部による駆動とは独立して、前記ターゲットの主面に対して垂直な方向に駆動させる垂直駆動部と、を有し、前記ターゲット近傍にマグネトロンプラズマを形成してマグネトロンスパッタにより前記基板上に前記スパッタ粒子を堆積させる。

本開示によれば、ターゲットのエロージョンを効果的に制御することができる成膜装置および成膜方法が提供される。

第１の実施形態に係る成膜装置を示す断面図である。第１の実施形態に係る成膜装置の概略平面図である。第１の実施形態に係る成膜装置のマグネット駆動部を詳細に説明するための断面図である。第１の実施形態に係る成膜装置における制御部のマグネット駆動部を制御する部分を説明するブロック図である。ターゲットライフ（電力積算量）と放電が失活するＡｒ流量との関係を、種々のカソードマグネットとターゲット電極との距離において求めた結果を示す図である。特許文献１のカソードマグネットを揺動させる装置における、初期ターゲットとエロージョン進行時のターゲットの漏洩磁場強度を説明する図である。特許文献１のカソードマグネットを揺動させる装置でカソードマグネットの揺動高さ位置を変化させた場合における、初期ターゲットとエロージョン進行時のターゲットの漏洩磁場強度を説明する図である。第１の実施形態の装置における、初期ターゲットとエロージョン進行時のターゲットの漏洩磁場強度を説明する図である。従来のプラズマ着火時におけるカソードマグネットのＸ方向位置を示す概略平面図である。放電電圧とカソードマグネットのＸ方向位置との関係を示す図である。第１の実施形態のプラズマ着火時におけるカソードマグネットのＸ方向位置を示す概略平面図である。プラズマ着火時のマグネットの位置が左端と中央部の場合の着火状態を示す図であり、（ａ）はＡｒガス流量を２００ｓｃｃｍにした場合、（ｂ）はＡｒガス流量を１１．５ｓｃｃｍにした低流量（低圧）の場合である。カソードマグネットのプラズマ着火時のＸ方向位置がターゲットの一方の端部の場合における、着火後にカソードマグネットが移動する方向を示す図である。カソードマグネットのプラズマ着火時のＸ方向位置がターゲットの中央部の場合における、着火後にカソードマグネットが移動する方向を示す図である。第２の実施形態に係る成膜装置の概略平面図である。第２の実施形態に係る成膜装置のマグネット駆動部を詳細に説明するための断面図である。従来の成膜装置のマグネット駆動部によるカソードマグネットの移動を説明するための図である。図１７のマグネット駆動部でカソードマグネットを移動させた場合のターゲットのエロージョン状態を説明するための図である。第２の実施形態におけるカソードマグネットの具体的な走査態様の一例を示す模式図である。図１９のようにカソードマグネットを走査させた場合のターゲットのエロージョン状態を説明するための図である。第２の実施形態におけるカソードマグネットの具体的な走査態様の他の例を示す模式図である。図２１のようにカソードマグネットを走査させた場合のターゲットのエロージョン状態を説明するための図である。第３実施形態に係る成膜装置のマグネット駆動部を詳細に説明するための断面図である。第３の実施形態におけるカソードマグネットの具体的な走査態様の一例を示す模式図である。図２４のようにカソードマグネットを走査させた場合のターゲットのエロージョン状態を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して実施形態について具体的に説明する。

［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態に係る成膜装置を示す断面図、図２はその概略平面図である。本実施形態の成膜装置１は、基板Ｗ上にスパッタによって金属、合金、または化合物の膜を成膜するものである。基板Ｗは特に限定されないが、例えばＳｉ等の半導体基体を有する半導体ウエハを挙げることができる。

成膜装置１は、処理容器１０と、基板保持部２０と、カソードユニット３０と、ガス供給部４０と、シャッター５０と、制御部６０とを備える。

処理容器１０は、例えばアルミニウム製であり、基板Ｗの処理を行う処理室を画成する。処理容器１０は、接地電位に接続されている。処理容器１０は、上部が開口された容器本体１０ａと、容器本体１０ａの上部開口を塞ぐように設けられた蓋体１０ｂとを有する。蓋体１０ｂは、略円錐台状をなしている。

処理容器１０の底部には排気口１１が形成され、排気口１１には排気装置１２が接続されている。排気装置１２は、圧力制御弁、および真空ポンプを含んでおり、排気装置１２により、処理容器１０内が所定の真空度まで真空排気されるようになっている。

処理容器１０の側壁には、隣接する搬送室（図示せず）との間で基板Ｗを搬入出するための搬入出口１３が形成されている。搬入出口１３はゲートバルブ１４により開閉される。

基板保持部２０は、略円板状をなし、処理容器１０内の底部近傍に設けられ、基板Ｗを水平に保持するようになっている。基板保持部２０は、ベース部２１および静電チャック２２を有する。ベース部２１は例えばアルミニウムからなる。静電チャック２２は、誘電体からなり、内部に電極２３が設けられている。電極２３には直流電源（図示せず）から直流電圧が印加され、これによる静電気力により基板Ｗが静電チャック２２の表面に静電吸着される。

また、基板保持部２０の内部には温調機構（図示せず）が設けられていてもよい。温調機構としては、例えば、基板保持部２０に温調媒体を通流する機構やヒーターを用いることができる。

基板保持部２０は、支軸２６を介して処理容器１０の下方に設けられた駆動装置２５に接続されている。支軸２６は駆動装置２５から処理容器１０の底壁を貫通して延び、その先端が基板保持部２０の底面中央に接続されている。駆動装置２５は、支軸２６を介して基板保持部２０を回転および昇降するように構成されている。支軸２６と処理容器１０の底壁との間は、封止部材２８により封止されている。封止部材２８を設けることにより、処理容器１０内を真空状態に保ったまま支軸２６が回転および昇降動作することが可能となる。封止部材２８として、例えば磁性流体シールを挙げることができる。

カソードユニット３０は、処理容器１０の蓋体１０ｂの傾斜面に設けられる。図２に示すように、本例では、４つのカソードユニット３０が同じ高さ位置に等間隔で設けられている。カソードユニットの数はこれに限らず１個以上の任意の個数であってよい。カソードユニット３０は、ターゲット３１と、ターゲット３１を保持するターゲット電極３２と、ターゲット電極３２を介してターゲットに電力を供給する電源３３とを有する。

ターゲット３１は、堆積しようとする膜を構成する金属、合金、または化合物からなり、平面形状が矩形状をなす。ターゲット３１を構成する材料は、成膜しようとする膜に応じて適宜選択され、例えばＣｏＦｅＢやＮｉＦｅ等の磁性材料や、Ｃｕ等の非磁性材料を挙げることができる。また、導電性材料に限らず絶縁性材料であってもよい。４つのターゲット３１は異なる材料で構成されていてもよいし、同じ材料で構成されていてもよい。後述するように、ターゲット３１に電圧が印加されることにより、スパッタ粒子が放出される。成膜の際には、１または２以上のターゲット３１に電圧を印加してスパッタ粒子を放出させることができる。

ターゲット電極３２は、処理容器１０の蓋体１０ｂの傾斜面に形成された穴部１０ｃの内側に絶縁性部材３４を介して取り付けられている。電源３３は直流電源であり、ターゲット電極３２に負の直流電圧を印加する。ターゲット電極３２はカソードとして機能する。なお、電源３３は交流電源であってもよい。ターゲット３１が絶縁材料の場合は交流電源が用いられる。

ターゲット３１の外周には、シールド部材３７が設けられている。シールド部材３７は、ターゲットから放出されたスパッタ粒子が処理容器１０の壁部やターゲット電極３２等のターゲット裏面側へ回りこむことを防止する機能を有している。また、ターゲット３１から放出されるスパッタ粒子の放出方向を規制する機能も有する。

ターゲット電極３２の裏面側（外側）には、カソードマグネット（マグネット）３５が設けられている。カソードマグネット３５は、ターゲット３１に漏洩磁場を与え、マグネトロンスパッタを行うためのものである。カソードマグネット３５は処理容器１０の外側に設けられ、マグネット駆動部３６により駆動されるように構成されている。

図３はマグネット駆動部３６を詳細に説明するための断面図である。図３に示すように、マグネット駆動部３６は、カソードマグネット３５をターゲット３１の長辺方向（Ｘ方向）に沿って揺動させる揺動駆動部７０と、カソードマグネット３５をターゲット３１の主面に対して垂直な方向（Ｚ方向）に駆動させる垂直駆動部８０とを有する。垂直駆動部８０は、揺動駆動部７０とは独立してカソードマグネット３５をＺ方向に駆動させる。これにより、カソードマグネット３５は、ターゲット３１の長辺方向に沿ったＸ方向に揺動するとともに、それとは独立してターゲット３１の主面に対して垂直方向であるＺ方向に移動できるように構成される。すなわち、カソードマグネット３５は３次元走査することができる。

本実施形態では、揺動駆動部７０および垂直駆動部８０ともにボールねじ機構を用いた例を示す。揺動駆動部７０は、Ｘ方向に延びるＸ方向ボールねじ（図示せず）を内蔵するＸ方向ボールねじ機構部７１と、Ｘ方向ボールねじを回転させるモータ７２と、Ｘ方向ボールねじ機構部７１に沿って延びるガイド部材７３とを有する。また、揺動駆動部７０は、さらにＸ方向ボールねじに螺合され、ガイド部材７３にガイドされてＸ方向に移動するＸ方向移動部材７４を有する。カソードマグネット３５はＸ方向移動部材７４に支持されており、モータ７２でＸ方向ボールねじ機構部７１のＸ方向ボールねじを回転させることによりＸ方向移動部材７４とともにカソードマグネット３５がガイド部材７３に沿ってＸ方向に駆動される。一方、垂直駆動部８０は、Ｚ方向に延びるＺ方向ボールねじ（図示せず）を内蔵するＺ方向ボールねじ機構部８１と、Ｚ方向ボールねじを回転させるモータ８２と、Ｚ方向ボールねじ機構部８１に沿って伸びるガイド部材８３と、Ｚ方向ボールねじに螺合されるＺ方向移動部材（図示せず）とを有している。Ｚ方向移動部材はガイド部材８３にガイドされるように構成されている。Ｘ方向ボールねじ機構部７１はＺ方向移動部材に支持されており、モータ８２でＺ方向ボールねじ機構部８１のＺ方向ボールねじを回転させることによりＸ方向ボールねじ機構部７１がＺ方向移動部材とともにガイド部材８３に沿ってＺ方向に駆動される。これにより、Ｘ方向ボールねじ機構部７１とともにカソードマグネット３５がＺ方向に駆動される。

なお、揺動駆動部７０および垂直駆動部８０の駆動機構は上記のボールねじ機構に限らない。揺動駆動部７０が、Ｘ方向に延び、カソードマグネット３５をＸ方向移動させる第１の移動部を有し、垂直駆動部８０が第１の移動部をＺ方向に移動させる第２の移動部を有する構成であれば、他の駆動機構を用いることができる。上記ボールねじ機構の場合は、Ｘ方向ボールねじ機構部７１が第１の移動部を構成し、Ｚ方向ボールねじ機構部８１が第２の移動部を構成する。

ガス供給部４０は、ガス供給源４１と、ガス供給源４１から延びるガス供給配管４２と、ガス供給配管４２に設けられたマスフローコントローラのような流量制御器４３と、ガス導入部材４４とを有している。ガス供給源４１からは、処理容器１０内において励起されるプラズマ生成ガスとして不活性ガス、例えば、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ等の希ガス（図１はＡｒガスの例を示す）が、ガス供給配管４２およびガス導入部材４４を介して処理容器１０内に供給される。

処理容器１０内に供給されたガスは、電源３３からターゲット電極３２を介してターゲット３１に電圧が印加されることにより励起される。このとき、カソードマグネット３５の漏洩磁場がターゲット３１の周囲に及ぼされることで、ターゲット３１の周囲に集中してマグネトロンプラズマが形成される。この状態でプラズマ中の正イオンがターゲット３１に衝突し、ターゲット３１からその構成元素がスパッタ粒子として放出され、マグネトロンスパッタによりスパッタ粒子が基板Ｗ上に堆積される。

シャッター５０は、成膜に使用していないターゲット３１を遮蔽する機能を有する。シャッター５０は処理容器１０の蓋部１０ｂに沿った円錐台状をなし４つのターゲット３１の投影領域をカバーする大きさを有し、ターゲット３１よりも若干大きいサイズの開口部５１が形成されている。そして、成膜に使用されるターゲット３１に開口部５１が対応し、他のターゲット３１はシャッター５０により遮蔽される。シャッター５０は、処理容器１０の天井部の中心に設けられた回転軸５２を介して回転自在に取り付けられている。回転軸５２は処理容器１０の上方に設けられた回転機構５３に接続されており、シャッター５０は回転機構５３により回転される。

制御部６０は、コンピュータからなり、成膜装置１の各構成部、例えば、電源３３、排気装置１２、マグネット駆動部３６、ガス供給部４０、回転機構５３等を制御する、ＣＰＵからなる主制御部を有する。また、その他に、キーボードやマウス等の入力装置、出力装置、表示装置、記憶装置を有する。制御部６０の主制御部は、記憶装置に処理レシピが記憶された記憶媒体をセットすることにより、記憶媒体から呼び出された処理レシピに基づいて成膜装置１に所定の動作を実行させる。特に、本実施形態では、制御部６０は、カソードマグネット３５を駆動するマグネット駆動部３６の動作制御に特徴がある。

具体的には、制御部６０は、例えば、図４に示すように、マグネットデータ記憶部９１と、マグネット駆動コントローラ９２と、放電電圧等の放電パラメータを検出するセンサ９３とを有している。マグネットデータ記憶部９１には、例えば、ターゲットエロージョンに基づくターゲット形状に応じたカソードマグネット３５の漏洩磁場強度等が記憶されている。そして、マグネットデータ記憶部９１に予め記憶されたデータに基づいて、マグネット駆動コントローラ９２がマグネット駆動部３６によるカソードマグネット３５の駆動（垂直駆動部８０による駆動）を制御するようにすることができる。また、センサ９３によりリアルタイムで放電パラメータを監視し、放電パラメータが一定に保持されるようにマグネット駆動コントローラ９２がマグネット駆動部３６によるカソードマグネット３５の駆動（垂直駆動部８０による駆動）を制御するようにすることもできる。

また、マグネット駆動コントローラ９２は、揺動駆動部７０によるプラズマ着火時のカソードマグネット３５の位置、およびプラズマ着火後の揺動駆動部７０によるカソードマグネット３５の移動方向を制御することもできる。

次に、以上のように構成される成膜装置の動作について説明する。
まず、ゲートバルブ１４を開け、処理容器１０に隣接する搬送室（図示せず）から、搬送装置（図示せず）により基板Ｗを処理容器１０内に搬入し、基板保持部２０に保持させる。

そして、処理容器１０内を真空引きするとともに、処理容器１０内を予め定められた圧力に制御する。次いで、あらかじめシャッター５０により、使用するターゲット３１を遮蔽し放電させてターゲットの表面を清浄化させる。その後、シャッター５０により使用しないターゲット３１を遮蔽し、使用するターゲット３１に開口部５１を対応させた状態で成膜処理を開始する。

ガス供給部４０から処理容器１０内へ不活性ガス、例えばＡｒガスを導入する。次いで、電源３３からターゲット電極３２を介してターゲット３１に電圧を印加してＡｒガスを励起させる。このときカソードマグネット３５の漏洩磁場がターゲットの周囲に及ぼされることにより、プラズマがターゲット３１の周囲に集中してマグネトロンプラズマが形成される。この状態でプラズマ中の正イオンがターゲット３１に衝突し、ターゲット３１からその構成元素がスパッタ粒子として放出され、マグネトロンスパッタによりスパッタ粒子が基板Ｗ上に堆積される。

このようなマグネトロンスパッタ成膜においては、ターゲットを長期に亘って使用することによりターゲットエロージョンが進行する。ターゲットエロージョンが進行するとやがてターゲットはライフエンドに至る。漏洩磁場の変動等により、ターゲットエロージョンの進行には偏りが生じるため、従来から、それにともなって、ライフエンドに至るまでの間の成膜性能（成膜速度、分布）の変動や着火性能の不安定性が生じることが課題とされてきた。特に、膜の平坦性や膜質が要求される用途では超高真空下（０．０２Ｐａ以下）にて低圧スパッタが行われるが、低圧スパッタでは成膜性能や着火性能の変動が顕著である。また、ターゲットエロージョンの進行の偏りにより、ターゲットの利用率が十分ではなくターゲットライフエンドが短くなる点も課題である。このため、ターゲット直上の漏洩磁場変動を少なくし、ターゲットが急峻なエロージョンに至らずターゲット全面を均等にスパッタする技術が求められる。

このような観点から、特許文献１では、ターゲットとして面積の大きい矩形状のものを用いるとともに、カソードマグネットをターゲットに沿って連続的に揺動させている。

しかし、カソードマグネットの揺動のみでは、カソードマグネットの磁気回路に基づき、ターゲットに急峻なエロージョンが形成される。このため、着火・放電の不安定性や成膜速度の変動が生じてしまう。このような傾向は、特にターゲットが磁性材料である場合に顕著である。

実際に、ターゲット材料として磁性材料であるＣｏＦｅ_３０Ｂを用い、放電安定性を評価した。ここでは、ターゲットライフ（電力積算量）と放電が失活するＡｒ流量との関係を、種々のカソードマグネットとターゲット電極との距離において求めた。その結果を図５に示す。ここでは、ターゲットの厚さ：５ｍｍ、供給パワー：５００Ｗとした。

図５に示すように、ターゲットライフ（電力積算量）が増加し、ターゲットエロージョンが進行すると、カソードマグネットとターゲット電極との距離が同一では、放電が失活するＡｒガス流量が増加していくことがわかる。また、ターゲットライフが増加した際に低流量（低圧）下で安定放電させるためには、カソードマグネットとターゲット電極との距離を増加させる必要があることがわかる。

すなわち、特許文献１の装置では、ターゲットエロージョンが進行していくと、放電安定性を確保するために、例えば、カソードマグネットとターゲット電極との距離を変えて、カソードマグネットの漏洩磁場の強度を調整するといった対策が必要となる。

特許文献１の装置では、シム調整等によりカソードマグネットの揺動高さ位置自体を変化させることができる。しかし、これにより、漏洩磁場の強度自体は調整できるものの、カソードマグネットは同じ高さで揺動するのみである。このため、ターゲットエロージョンの形状を変化させることはできず、成膜性能変動を回避すること、および、ターゲットの利用率を向上させてターゲットライフエンドを延長させることは困難である。

このときの具体例を図６、図７に基づいて説明する。
特許文献１のカソードマグネットを揺動させる装置においては、図６に示すように、エロージョンが進行していない初期のターゲットでは、漏洩磁場を揺動させることによりターゲットに対して均一な磁場強度が付与される。しかし、エロージョンが進行していくと、カソードマグネットの磁気回路に基づき、例えばターゲットの中央のエロージョンが大きい急峻なエロージョン形状が形成される。このためターゲットライフが短くなるとともに、局所的に漏洩磁場強度が増大し、着火不安定性を誘発する。

一方、シム調整等によりカソードマグネットの揺動高さ位置を変えることにより、図７に示すように、エロージョン進行時の漏洩磁場の強度自体を調整することはできる。しかし、カソードマグネットが揺動する高さは同じであり、漏洩磁場の強度が全体的に変化するのみで、急峻なエロージョン形状は大きく変化しない。

これに対し、本実施形態では、マグネット駆動部３６の揺動駆動部７０によりカソードマグネット３５をターゲット３１の主面に沿ったＸ方向に揺動するとともに、それとは独立してターゲット３１の主面に対して垂直方向であるＺ方向に移動することができる。このため、カソードマグネット３５を任意に３次元走査することができる。したがって、マグネット駆動部３６の揺動駆動部７０によりカソードマグネット３５をＸ方向に揺動する際に、垂直駆動部８０によりカソードマグネット３５をＺ方向に移動させてターゲット３１直上の漏洩磁場強度を制御することができる。

具体的には、図８に示すように、垂直駆動部８０によりターゲット３１のエロージョンが大きい部分（中央部分）ではカソードマグネット３５をターゲット３１から遠ざけ、エロージョンが小さい部分（端部）ではカソードマグネット３５をターゲット３１に近づけるように制御する。

このときのカソードマグネット３５の駆動制御としては、以下の（１）、（２）が例示される。

（１）あらかじめターゲット３１のエロージョンパターンを解析し、その際のターゲット形状に応じた漏洩磁場強度をシミュレーションにより求めておき、そのデータを用いて垂直駆動部８０を制御する。この場合、シミュレーションにより求めたターゲット形状に応じた漏洩磁場強度データをマグネットデータ記憶部９１に記憶しておき、そのデータに基づいてマグネット駆動コントローラ９２が垂直駆動部８０を制御する。

（２）放電電圧等の放電パラメータをリアルタイムで監視し、その放電パラメータが一定に保持されるように垂直駆動部８０を制御する。この場合、センサ９３により放電パラメータをリアルタイムで監視し、センサ９３の検出に基づいてマグネット駆動コントローラ９２により垂直駆動部８０をフィードバック制御する。

以上のように、マグネット駆動部３６の垂直駆動部８０の制御によりターゲット３１直上の漏洩磁場強度を制御することにより、ターゲット全面のエロージョン形状の均一性を高めることが可能となる。このため、放電安定性、ならびに成膜速度および成膜分布の安定性を確保することができる。また、ターゲットエロージョンが均一に進行することにより、ターゲット利用率が向上してターゲットライフエンドを延ばすことが可能となり、一つのターゲットによる生産可能枚数を増大させて生産性を高めることができる。

次に、マグネット駆動部３６のターゲット３１の長手方向（Ｘ方向）に沿って揺動する際の制御について説明する。マグネット駆動部３６において、プラズマ着火時のカソードマグネット３５のＸ方向位置を制御することにより、放電安定性やターゲット利用率をより高めることが可能となる。

カソードマグネット３５をＸ方向に揺動するに際し、従来は、その初期位置を、常にターゲット３１（ターゲット電極３２）の一方の端部、例えば図９に示すように左端にすることが一般的であり、カソードマグネット３５をその初期位置にした状態でプラズマを着火している。

しかし、ターゲット端部は、プラズマの着火の際のカソードマグネットの位置としては適していないことが判明した。これは、ターゲット端部は、非エロージョン部が存在し、また周辺部品の影響があるため、ターゲット中央部分のエロージョン部に比べて、カソードマグネットからの漏洩磁場強度が小さいためであると考えられる。

図１０は、放電電圧とカソードマグネットのＸ方向位置との関係を示す図である。カソードマグネット位置は０ｍｍが左端、５０ｍｍが中央、１００ｍｍが右端である。この図に示すように、カソードマグネット３５が左端に位置しているときに放電電圧の急激な低下が見られる。この放電電圧の低下はプラズマの失火または失火寸前であることを示している。このことは、カソードマグネット３５がターゲット端部に存在しているとプラズマ着火に不利であることを示している。

したがって、カソードマグネット３５のプラズマ着火時のＸ方向位置が、図１１に示すように、ターゲット３１のＸ方向中央部になるように、マグネット駆動部３６の揺動駆動部７０を制御することが好ましい。特に、膜の平坦性や膜質が要求される用途では超高真空下（０．０２Ｐａ以下）にて低圧スパッタが行われる場合には、プラズマ着火し難いため、このようなカソードマグネットのＸ方向位置制御が有効である。

次に、このことを検証した結果について説明する。
図１２は、プラズマ着火時のマグネットの位置が左端と中央部の場合の着火状態を示す図であり、（ａ）はＡｒガス流量を２００ｓｃｃｍにした場合、（ｂ）はＡｒガス流量を１１．５ｓｃｃｍにした低流量（低圧）の場合である。図中〇は通常に着火した場合を示し、Ｒは着火リトライの場合を示す。（ａ）に示すように、Ａｒガス流量が２００ｓｃｃｍでは、カソードマグネットの位置にかかわらず通常に着火した。一方、（ｂ）に示すように、Ａｒガス流量が１１．５ｓｃｃｍと低流量（低圧）化した場合は、カソードマグネットの位置が左端では全て着火リトライとなり着火が不安定であったのに対し、カソードマグネットが中央部の場合は着火が安定していた。

また、カソードマグネット３５のプラズマ着火時のＸ方向位置が従来のようにターゲットの一方の端部の場合、図１３に示すように、着火後にカソードマグネット３５が移動する方向は同一方向（Ａ方向）に限られるため、放電時間（成膜時間）によりターゲット左右のエロージョンが不均一となる傾向がある。このため、ターゲットの利用率が低くなることがある。

これに対しては、上述のように、プラズマ着火時のカソードマグネット３５のＸ方向位置をターゲット中央部にした上で、図１４に示すように、着火後にカソードマグネット３５が移動する方向を、一の基板では一方の方向（Ａ方向）で、次の基板では反対方向（Ｂ方向）と交互に変わるようにマグネット駆動部３６の揺動駆動部７０を制御することが好ましい。また、一のロットの基板に対しては一方の方向（Ａ方向）で、次のロットの基板に対しては反対方向（Ｂ方向）とロットごとに交互に変わるように、揺動駆動部７０を制御してもよい。さらには、何枚かの基板ごとに方向を変えるように制御してもよい。これにより、ターゲット３１のエロージョンがより均一となり、ターゲットの利用率を高めることが可能となる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
図１５は、第２の実施形態に係る成膜装置の概略平面図であり、図１６は第２の実施形態に係る成膜装置のマグネット駆動部を詳細に説明するための断面図である。

第２の実施形態に係る成膜装置の基本構成は、第１の実施形態に係る成膜装置とほぼ同じであるが、第１の実施形態のマグネット駆動部３６の代わりにマグネット駆動部１３６を設けた点が第１の実施形態とは異なっている。

また、図１５に示すように、本実施形態では、カソードマグネット３５の長さが、ターゲット３１の短辺よりも短く、カソードマグネット３５がターゲットの長辺方向のみならず、短辺方向にも移動可能となっている。

本実施形態のマグネット駆動部１３６は、カソードマグネット３５を、ターゲット３１の長辺方向および短辺方向に沿って平面的に移動可能に構成されている。具体的には、図１６に示すように、本実施形態のマグネット駆動部１３６は、第１の実施形態と同様のカソードマグネット３５をターゲット３１の長辺方向（Ｘ方向）に沿って揺動させる揺動駆動部７０を有している。また、カソードマグネット３５をターゲット３１の短辺方向（Ｙ方向）に沿って駆動させる短辺方向駆動部１１０を有している。なお、マグネット駆動部１３６は、第１の実施形態のマグネット駆動部３６が備えている垂直駆動部８０を有していない。

短辺方向駆動部１１０は、Ｙ方向に延びるＹ方向ボールねじ（図示せず）を内蔵するＹ方向ボールねじ機構部１１１と、Ｙ方向ボールねじを回転させるモータ１１２と、Ｙ方向ボールねじ機構部１１１に沿って延びるガイド部材１１３とを有する。Ｙ方向ボールねじ機構部１１１は、揺動駆動部７０のＸ方向移動部材７４に支持されている。また、短辺方向駆動部１１０は、さらにＹ方向ボールねじに螺合され、ガイド部材１１３にガイドされてＹ方向に移動するＹ方向移動部材１１４を有する。Ｙ方向移動部材１１４にはカソードマグネット３５が支持されており、モータ１１２でＹ方向ボールねじ機構１１１のＹ方向ボールねじを回転させることによりＹ方向移動部材１１４とともにカソードマグネット３５がガイド部材１１３に沿ってＹ方向に駆動される。したがって、揺動駆動部７０と短辺方向駆動部１１０により、カソードマグネット３５を、ターゲット３１のＸＹ平面内で自在に移動することが可能となる。

なお、揺動駆動部７０および短辺方向駆動部１１０の駆動機構は上記のボールねじ機構に限らない。揺動駆動部７０が、Ｘ方向に延び、カソードマグネット３５をＸ方向移動させる第１の移動部を有し、短辺方向駆動部１１０がカソードマグネット３５をＹ方向に移動させる第２の移動部を有する構成であれば、他の駆動機構を用いることができる。上記ボールねじ機構の場合は、Ｘ方向ボールねじ機構部７１が第１の移動部を構成し、Ｙ方向ボールねじ機構部１１１が第２の移動部を構成する。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様、処理容器１０内を予め定められた圧力に制御し、シャッター５０により使用しないターゲット３１を遮蔽し、使用するターゲット３１に開口部５１を対応させた状態で成膜処理を開始する。成膜処理においては、処理容器１０内へ不活性ガス、例えばＡｒガスを導入し、次いで、電源３３からターゲット電極３２を介してターゲット３１に電圧を印加してＡｒガスを励起させる。このときカソードマグネット３５の漏洩磁場がターゲットの周囲に及ぼされることにより、プラズマがターゲット３１の周囲に集中してマグネトロンプラズマが形成され、マグネトロンスパッタによりスパッタ粒子が基板Ｗ上に堆積される。

上述したように、特許文献１のようにカソードマグネットの揺動のみでは、カソードマグネットの磁気回路に基づき、深く急峻なエロージョンが形成される。すなわち、漏洩磁界はカソードマグネット３５の端部で大きくなるため、漏洩磁界によるエロージョンはカソードマグネット３５の端部で激しくなる。したがって、図１７に示すように、カソードマグネット３５をターゲット３１の長手方向に揺動させただけでは、図１８のように揺動するカソードマグネットの端部の移動軌跡に沿った部分にエロージョンが激しい急峻なエロージョン領域１４０が生じる。このとき、このエロージョン領域１４０が２箇所のみであり、エロージョン領域１４０のみ次々とエロージョンされると、ターゲットライフが短くなってしまう。また、局所的に急峻なエロージョン領域が生じることによりターゲットの利用率も低くなる。

そこで、本実施形態では、マグネット駆動部１３６は、カソードマグネット３５を、ターゲット３１の長辺方向のみならず短辺方向にも移動可能とし、ターゲット３１の裏面でＸＹ平面上を自在に移動できるようにした。具体的には、マグネット駆動部１３６の揺動駆動部７０によりカソードマグネット３５を長辺方向（Ｘ方向）に揺動させ、かつ短辺方向移動部１１０により短辺方向（Ｙ方向）に移動させ得るようにした。

これにより、ターゲット３１において急峻なエロージョンが形成される領域を広げることができ、局所的にエロージョンが進行することを抑制することができる。このため、ターゲットライフを延長することができ、ターゲット３１の利用率も高めることができる。

このときのカソードマグネット３５の具体的な走査態様としては、例えば図１９に示すように、カソードマグネット３５のＹ方向位置を任意の位置に位置させた状態で、カソードマグネット３５をＸ方向に揺動させる態様を挙げることができる。この場合は、図２０に示すように、急峻なエロージョン領域１４０が平行に４箇所形成され、エロージョン領域１４０を広げることができる。

また、図２１に示すように、揺動駆動部７０と短辺方向駆動部１１０とを同時に駆動させてカソードマグネット３５をＸＹ平面内で任意の軌跡、例えば８の字に走査させる態様を挙げることができる。この場合は、図２２に示すように、急峻なエロージョン領域１４０が２箇所ずつ交差するように合計４箇所形成され、同様にエロージョン領域１４０を広げることができる。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。
図２３は第３実施形態に係る成膜装置のマグネット駆動部を詳細に説明するための断面図である。

第３の実施形態に係る成膜装置は、基本構成は第１の実施形態および第２の実施形態に係る成膜装置とほぼ同じであるが、マグネット駆動部の構成が異なっている。

また、本実施形態では、第２の実施形態と同様、カソードマグネット３５の長さが、ターゲット３１の短辺よりも短く、カソードマグネット３５がターゲットの長辺方向のみならず、短辺方向にも移動可能となっている（図１５参照）。

本実施形態のマグネット駆動部２３６は、カソードマグネット３５をターゲット３１の長辺方向および短辺方向に沿って平面的に移動可能であるとともに、ターゲット３１平面に対して垂直方向に移動可能に構成されている。具体的には、図２３に示すように、本実施形態のマグネット駆動部２３６は、揺動駆動部７０、垂直駆動部８０、および短辺方向駆動部１１０を有する。揺動駆動部７０および短辺方向駆動部１１０の構成は第２の実施形態と同様である。また、垂直駆動部８０の構成は第１の実施形態と同様である。

なお、揺動駆動部７０、短辺方向駆動部１１０、および垂直方向駆動部８０の駆動機構は上記のボールねじ機構に限らない。揺動駆動部７０、短辺方向駆動部１１０、および垂直方向駆動部８０が、それぞれカソードマグネット３５をＸ方向移動させる第１の移動部、Ｙ方向移動させる第２の駆動部、Ｚ方向移動させる第３の駆動部を有していればよい。上記ボールねじ機構の場合は、Ｘ方向ボールねじ機構部７１が第１の移動部を構成し、Ｙ方向ボールねじ機構部１１１が第２の移動部を構成し、Ｚ方向ボールねじ機構部８１が第３の移動部を構成する。

本実施形態においても、第１および第２の実施形態と同様、処理容器１０内を予め定められた圧力に制御し、シャッター５０により使用しないターゲット３１を遮蔽し、使用するターゲット３１に開口部５１を対応させた状態で成膜処理を開始する。成膜処理においては、処理容器１０内へ不活性ガス、例えばＡｒガスを導入し、次いで、電源３３からターゲット電極３２を介してターゲット３１に電圧を印加してＡｒガスを励起させる。このときカソードマグネット３５の漏洩磁場がターゲットの周囲に及ぼされることにより、プラズマがターゲット３１の周囲に集中してマグネトロンプラズマが形成され、マグネトロンスパッタによりスパッタ粒子が基板Ｗ上に堆積される。

本実施形態では、マグネット駆動部２３６は、カソードマグネット３５を、ターゲット３１の長辺方向および短辺方向に移動可能とするとともに、ターゲット３１平面に対して垂直方向にも移動可能とした。すなわち、マグネット駆動部２３６の揺動駆動部７０によりカソードマグネット３５を長辺方向（Ｘ方向）に揺動させ、短辺方向移動部１１０により短辺方向（Ｙ方向）に移動させ、かつ垂直方向移動部８０により垂直方向（Ｚ方向）に移動させ得るようにした。

このように、カソードマグネット３５がＸ方向およびＹ方向に移動可能なことに加え、垂直方向であるＺ方向にも移動可能なことにより、ターゲット３１においてエロージョンが形成される領域を広げ、かつエロージョン幅を広げることができる。つまり、カソードマグネット３５が、ＸＹ平面で移動することによりターゲット３１において漏洩磁場が強いエロージョン領域が広がり、かつＺ方向に移動することにより漏洩磁場強度を弱めてエロージョンの深さを浅く、かつエロージョン幅自体を広くすることができる。このため、ターゲットライフを延長する効果、およびターゲット３１の利用率を高める効果を第２の実施形態に比べ、より高めることができる。

例えば、図２４に示すように、図１９と同様、カソードマグネット３５のＹ方向位置を任意の位置に位置させた状態でカソードマグネット３５をＸ方向に揺動させることに加えて、カソードマグネット３５のＺ方向位置を調整する態様を挙げることができる。この場合は、図２５に示すように、エロージョン領域１４０が平行に４箇所形成され、エロージョン領域１４０を広げることができ、しかもエロージョン領域１４０を浅く、かつその幅を広くすることができる。もちろん、図２１と同様、カソードマグネット３５をＸＹ平面内で任意の軌跡、例えば８の字に走査させることに加えて、カソードマグネット３５のＺ方向位置を調整してもよい。その場合も同様の効果を得ることができる。

＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

例えば、成膜装置の全体構成は、実施形態に記載したものに限るものではなく、ターゲットの位置や角度、大きさは任意であり、一つのターゲットに配置するマグネットの数も任意である。また、第１の実施形態から第３の実施形態の要素を適宜組み合わせて実施してもよい。

１；成膜装置
１０；処理容器
１０ａ；容器本体
１０ｂ；蓋体
２０；基板保持部
３０；カソードユニット
３１；ターゲット
３２；ターゲット電極
３３；電源
３５；カソードマグネット
３６，１３６，２３６；マグネット駆動部
４０；ガス供給部
５０；シャッター
６０；制御部
７０；揺動駆動部
８０；垂直駆動部
９１；マグネットデータ記憶部
９２；マグネット駆動コントローラ
９３；センサ
１１０；短辺方向駆動部
Ｗ；基板

Claims

処理容器と、
前記処理容器内で基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部の上方に配置されたカソードユニットと、
前記処理容器内にプラズマ生成ガスを導入するガス導入機構と、
を具備し、
前記カソードユニットは、
前記基板にスパッタ粒子を放出するためのターゲットと、
前記ターゲットに電力を供給する電源と、
前記ターゲットの裏面側に設けられ、前記ターゲットに漏洩磁場を与えるマグネットと、
前記マグネットを駆動するマグネット駆動部と、
を備え、
前記マグネット駆動部は、
前記マグネットを前記ターゲットに沿って揺動させる揺動駆動部と、
前記マグネットを、前記揺動駆動部による駆動とは独立して、前記ターゲットの主面に対して垂直な方向に駆動させる垂直駆動部と、
を有し、
前記ターゲット近傍にマグネトロンプラズマを形成してマグネトロンスパッタにより前記基板上に前記スパッタ粒子を堆積させる、成膜装置。
前記ターゲットは矩形状をなす、請求項１に記載の成膜装置。
前記揺動駆動部は、前記ターゲットの長手方向に沿って前記マグネットを揺動させる、請求項２に記載の成膜装置。
前記揺動駆動部は、前記マグネットの揺動方向に延び、前記マグネットを前記揺動方向に移動させる第１の移動部を有し、前記垂直駆動部は、前記第１の移動部を前記ターゲットの主面に垂直な方向に移動させる第２の移動部を有する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の成膜装置。
前記揺動駆動部は、前記揺動方向に延びる第１ボールねじを有する前記第１の移動部としての第１ボールねじ機構部と、前記第１ボールねじに螺合され、前記揺動方向に移動する第１の移動部材と、前記第１ボールねじを回転させる第１モータと、前記第１の移動部材を前記揺動方向にガイドする第１ガイドとを有し、
前記垂直駆動部は、前記ターゲットの主面に垂直な方向に延びる第２ボールねじを有する前記第２の移動部としての第２ボールねじ機構部と、前記第２ボールねじに螺合され、前記ターゲットの主面に垂直な方向に移動する第２の移動部材と、前記第２ボールねじを回転させる第２モータと、前記第２の移動部材を前記ターゲットの主面に垂直な方向にガイドする第２ガイドとを有し、
前記第１ボールねじ機構部は、前記第２の移動部材に支持され、前記マグネットは、前記第１の移動部材に支持される、請求項４に記載の成膜装置。
前記マグネット駆動部を制御する制御部をさらに具備し、
前記制御部は、前記マグネットを揺動している際に、前記マグネットから前記ターゲットにおよぼされる漏洩磁場強度が適切になるように前記マグネット駆動部の前記垂直駆動部による前記マグネットの駆動を制御する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の成膜装置。
前記制御部は、前記ターゲットのエロージョンが大きい部分では、前記マグネットを前記ターゲットから遠ざけ、エロージョンが小さい部分では前記マグネットを前記ターゲットに近づけるように前記マグネット駆動部の前記垂直駆動部による前記マグネットの駆動を制御する、請求項６に記載の成膜装置。
前記制御部は、マグネットデータ記憶部と、マグネット駆動コントローラとを有し、前記マグネットデータ記憶部には、ターゲットエロージョンに基づくターゲット形状に応じた前記マグネットの漏洩磁場強度が記憶され、前記マグネットデータ記憶部に記憶されたデータに基づいて、前記マグネット駆動コントローラが前記マグネット駆動部の前記垂直駆動部による前記マグネットの駆動を制御する、請求項６または請求項７に記載の成膜装置。
前記制御部は、放電パラメータを検出するセンサと、マグネット駆動コントローラとを有し、前記センサにより前記放電パラメータを監視し、前記放電パラメータが一定に保持されるように、前記マグネット駆動コントローラが前記マグネット駆動部の前記垂直駆動部による前記マグネットの駆動を制御する、請求項６に記載の成膜装置。
前記マグネット駆動部を制御する制御部をさらに具備し、
前記制御部は、前記マグネトロンプラズマ着火時における、前記マグネットの前記ターゲットに沿った方向の位置が、前記ターゲットの中央部になるように、前記マグネット駆動部の前記揺動駆動部を制御する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の成膜装置。
前記制御部は、前記マグネトロンプラズマ着火後に前記マグネットが前記ターゲットに沿って移動する方向が、一の基板に対しては第１の方向、次の基板では前記第１の方向とは反対の第２の方向、または一のロットの基板に対しては第１の方向、次のロットの基板に対しては第２の方向と、基板ごとまたはロットごとに交互に変わるように前記マグネット駆動部の前記揺動駆動部を制御する、請求項１０に記載の成膜装置。
処理容器と、
前記処理容器内で基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部の上方に配置されたカソードユニットと、
前記処理容器内にプラズマ生成ガスを導入するガス導入機構と、
を具備し、
前記カソードユニットは、
前記基板にスパッタ粒子を放出するためのターゲットと、
前記ターゲットに電力を供給する電源と、
前記ターゲットの裏面側に設けられ、前記ターゲットに漏洩磁場を与えるマグネットと、
前記マグネットを駆動するマグネット駆動部と、
を備え、
前記マグネット駆動部は、前記マグネットを、前記ターゲットの長辺方向および短辺方向に沿って移動可能に構成されており、
前記ターゲット近傍にマグネトロンプラズマを形成してマグネトロンスパッタにより前記基板上に前記スパッタ粒子を堆積させる、成膜装置。
前記マグネット駆動部は、
前記マグネットを前記ターゲットの長辺方向に沿って揺動させる揺動駆動部と、
前記マグネットを前記ターゲットの短辺方向に沿って移動させる短辺方向駆動部と、
を有する、請求項１２に記載の成膜装置。
前記揺動駆動部は、前記マグネットの揺動方向に延び、前記マグネットを前記揺動方向に移動させる第１の移動部を有し、前記短辺方向駆動部は、前記マグネットを前記短辺方向に移動させる第２の移動部を有する、請求項１３に記載の成膜装置。
前記揺動駆動部は、前記揺動方向に延びる第１ボールねじを有する前記第１の移動部としての第１ボールねじ機構部と、前記第１ボールねじに螺合され、前記揺動方向に移動する第１の移動部材と、前記第１ボールねじを回転させる第１モータと、前記第１の移動部材を前記揺動方向にガイドする第１ガイドとを有し、
前記短辺方向駆動部は、前記短辺方向に延びる第２ボールねじを有する前記第２の移動部としての第２ボールねじ機構部と、前記第２ボールねじに螺合され、前記短辺方向に移動する第２の移動部材と、前記第２ボールねじを回転させる第２モータと、前記第１の移動部材を前記短辺方向にガイドする第２ガイドとを有し、
前記第２ボールねじ機構部は、前記第１の移動部材に支持され、前記マグネットは、前記第２の移動部材に支持される、請求項１４に記載の成膜装置。
前記マグネット駆動部は、前記マグネットを、前記ターゲットの主面に対して垂直な方向に駆動させる垂直駆動部をさらに有する、請求項１３に記載の成膜装置。
前記揺動駆動部は、前記マグネットの揺動方向に延び、前記マグネットを前記揺動方向に移動させる第１の移動部を有し、前記短辺方向駆動部は、前記マグネットを前記短辺方向に移動させる第２の移動部を有し、前記垂直駆動部は、前記第１の移動部を前記ターゲットの主面に垂直な方向に移動させる第３の移動部を有する、請求項１６に記載の成膜装置。
前記揺動駆動部は、前記揺動方向に延びる第１ボールねじを有する前記第１の移動部としての第１ボールねじ機構部と、前記第１ボールねじに螺合され、前記揺動方向に移動する第１の移動部材と、前記第１ボールねじを回転させる第１モータと、前記第１の移動部材を前記揺動方向にガイドする第１ガイドとを有し、
前記短辺方向駆動部は、前記短辺方向に延びる第２ボールねじを有する前記第２の移動部としての第２ボールねじ機構部と、前記第２ボールねじに螺合され、前記短辺方向に移動する第２の移動部材と、前記第２ボールねじを回転させる第２モータと、前記第１の移動部材を前記短辺方向にガイドする第２ガイドとを有し、
前記垂直駆動部は、前記ターゲットの主面に垂直な方向に延びる第３ボールねじを有する前記第３の移動部としての第３ボールねじ機構部と、前記第３ボールねじに螺合され、前記ターゲットの主面に垂直な方向に移動する第３の移動部材と、前記第３ボールねじを回転させる第３モータと、前記第３の移動部材を前記ターゲットの主面に垂直な方向にガイドする第３ガイドとを有し、
前記第２ボールねじ機構部は、前記第１の移動部材に支持され、前記第１ボールねじ機構は、前記第３の移動部材に支持され、前記マグネットは、前記第２の移動部材に支持される、請求項１７に記載の成膜装置。
処理容器と、
前記処理容器内で基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部の上方に配置されたカソードユニットと、
前記処理容器内にプラズマ生成ガスを導入するガス導入機構と、
を具備し、
前記カソードユニットは、
前記基板にスパッタ粒子を放出するためのターゲットと、
前記ターゲットに電力を供給する電源と、
前記ターゲットの裏面側に設けられ、前記ターゲットに漏洩磁場を与えるマグネットと、
前記マグネットを駆動するマグネット駆動部と、
を備え、
前記マグネット駆動部は、
前記マグネットを前記ターゲットに沿って揺動させる揺動駆動部と、
前記マグネットを、前記揺動駆動部による駆動とは独立して、前記ターゲットの主面に対して垂直な方向に駆動させる垂直駆動部と、
を有する成膜装置により前記基板上に前記スパッタ粒子を堆積させて成膜する成膜方法であって、
前記処理容器内に前記プラズマ生成ガスを導入しつつ、前記ターゲットに電力を供給して、前記ターゲット近傍にマグネトロンプラズマを形成してマグネトロンスパッタにより前記基板上に前記スパッタ粒子を堆積させることと、
前記スパッタ粒子を堆積させている間、前記マグネット駆動部の前記揺動駆動部により前記マグネットを揺動させることと、
前記マグネットを揺動している際に、前記マグネットから前記ターゲットにおよぼされる漏洩磁場強度が適切になるように、前記マグネット駆動部の前記垂直駆動部により前記マグネットを駆動させることと、
を有する、成膜方法。
前記ターゲットのエロージョンが大きい部分では、前記マグネットを前記ターゲットから遠ざけ、エロージョンが小さい部分では前記マグネットを前記ターゲットに近づけるように、前記マグネット駆動部の前記垂直駆動部により前記マグネットを駆動させる、請求項１９に記載の成膜方法。
あらかじめ記憶された、ターゲットエロージョンに基づくターゲット形状に応じた前記マグネットの漏洩磁場強度のデータに基づいて、前記マグネット駆動部の前記垂直駆動部により前記マグネットを駆動させる、請求項１９または請求項２０に記載の成膜方法。
放電パラメータを監視し、前記放電パラメータが一定に保持されるように、前記マグネット駆動部の前記垂直駆動部による前記マグネットの駆動を制御する、請求項１９に記載の成膜方法。
前記マグネトロンプラズマ着火時における、前記マグネットの前記ターゲットに沿った方向の位置が、前記ターゲットの中央部になるように、前記マグネット駆動部の前記揺動駆動部を制御することをさらに有する、請求項１９から請求項２２のいずれか一項に記載の成膜方法。
前記マグネトロンプラズマ着火後に前記マグネットが前記ターゲットに沿って移動する方向が、一の基板に対しては第１の方向、次の基板では前記第１の方向とは反対の第２の方向、または一のロットの基板に対しては第１の方向、次のロットの基板に対しては第２の方向と、基板ごとまたはロットごとに交互に変わるように前記マグネット駆動部の前記揺動駆動部を制御することをさらに有する、請求項２３に記載の成膜方法。
処理容器と、
前記処理容器内で基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部の上方に配置されたカソードユニットと、
前記処理容器内にプラズマ生成ガスを導入するガス導入機構と、
を具備し、
前記カソードユニットは、
前記基板にスパッタ粒子を放出するためのターゲットと、
前記ターゲットに電力を供給する電源と、
前記ターゲットの裏面側に設けられ、前記ターゲットに漏洩磁場を与えるマグネットと、
前記マグネットを駆動するマグネット駆動部と、
を備える成膜装置により前記基板上に前記スパッタ粒子を堆積させて成膜する成膜方法であって、
前記処理容器内に前記プラズマ生成ガスを導入しつつ、前記ターゲットに電力を供給して、前記ターゲット近傍にマグネトロンプラズマを形成してマグネトロンスパッタにより前記基板上に前記スパッタ粒子を堆積させることと、
前記スパッタ粒子を堆積させている間、前記マグネット駆動部により、前記ターゲットの長辺方向および短辺方向に沿って、前記ターゲットを移動させることと、
を有する、成膜方法。
前記ターゲットを移動させることは、前記ターゲットの長辺方向および短辺方向に沿って移動させることに加えて、前記ターゲットの主面に対して垂直な方向に移動させる、請求項２４に記載の成膜方法。