JP2023071282A - 真空処理装置及び真空処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を向上させる真空処理装置及び真空処理方法を提供する。【解決手段】真空処理装置は、円筒状のスパッタリングターゲットと、磁場発生機構と、制御装置と、真空容器とを具備する。上記スパッタリングターゲットは、スパッタリング粒子を放出する第１主面と、上記第１主面とは反対側の第２主面とを含む。上記磁場発生機構は、上記第２主面に対向し、一軸方向に並設された複数の磁気回路部を有し、上記複数の磁気回路部の中、上記一軸方向において両端に配置された一対の磁気回路部から発せられる磁束の位置が変更可能に構成される。上記制御装置は、上記磁束の上記位置を制御し、上記第１主面に対向して形成される放電プラズマを上記スパッタリングターゲットの端部にまで逸らすことができる。上記真空容器は、上記スパッタリングターゲットと上記磁場発生機構とを収容する。【選択図】図１

Description

本発明は、真空処理装置及び真空処理方法に関する。

スパッタリング成膜を実現する真空処理装置においては、平板型のスパッタリングターゲットに代えて、平板型のスパッタリングターゲットよりも使用寿命が長く、交換の周期が長いロータリターゲットを使用する場合がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８－１３１６７３号公報

このようなロータリターゲットを長時間使用すると、スパッタリングターゲットの非エロージョン領域（例えば、スパッタリングターゲットの両端部）にスパッタリング粒子が再付着し、非エロージョン領域に再付着膜が形成される場合がある。このような再付着膜はスパッタリングターゲットから剥離する場合もあり、真空処理装置での発塵要因となる。

この発塵を抑える方法として、スパッタリング成膜を定期的に中断し、人手によって再付着膜を非エロージョン領域から取り除くクリーニング作業（例えば、研磨作業）がある。しかしながら、このような作業は真空処理装置の大気解放を要することから、成膜工程の生産性向上の妨げとなっていた。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、生産性を向上させる真空処理装置及び真空処理方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る真空処理装置は、円筒状のスパッタリングターゲットと、磁場発生機構と、制御装置と、真空容器とを具備する。
上記スパッタリングターゲットは、スパッタリング粒子を放出する第１主面と、上記第１主面とは反対側の第２主面とを含む。
上記磁場発生機構は、上記第２主面に対向し、一軸方向に並設された複数の磁気回路部を有し、上記複数の磁気回路部の中、上記一軸方向において両端に配置された一対の磁気回路部から発せられる磁束の位置が変更可能に構成される。
上記制御装置は、上記磁束の上記位置を制御し、上記第１主面に対向して形成される放電プラズマを上記スパッタリングターゲットの端部にまで逸らすことができる。
上記真空容器は、上記スパッタリングターゲットと上記磁場発生機構とを収容する。

このような真空処理装置であれば、その生産性がより向上する。

上記真空処理装置においては、上記第１主面は、上記放電プラズマによって上記第１主面がスパッタリングされるエロージョン領域と、上記エロージョン領域の外部である非エロージョン領域とを有し、上記制御装置は、上記非エロージョン領域にまで上記放電プラズマを移動させることができてもよい。

このような真空処理装置であれば、上記制御装置の制御によって、その生産性がより向上する。

上記真空処理装置においては、上記制御装置は、上記エロージョン領域から上記スパッタリング粒子を放出させた後に、上記非エロージョン領域にまで上記放電プラズマを移動させ、上記非エロージョン領域をスパッタリングする制御をしてもよい。

このような真空処理装置であれば、上記制御装置の制御によって、その生産性がより向上する。

上記真空処理装置においては、上記磁場発生機構は、上記複数の磁気回路部を上記スパッタリングターゲットの中心軸を中心に回転することができる回転機構を有し、上記制御装置は、上記エロージョン領域をスパッタリングする制御をする際、上記複数の磁気回路部を第１の回転位置に位置させて上記エロージョン領域をスパッタリングする制御をし、上記非エロージョン領域をスパッタリングする制御をする際、上記複数の磁気回路部を上記第１の回転位置とは異なる第２の回転位置に位置させて上記非エロージョン領域をスパッタリングする制御をしてもよい。

このような真空処理装置であれば、上記制御によって、その生産性がより向上する。

上記真空処理装置においては、上記磁場発生機構は、上記複数の磁気回路部のそれぞれと上記スパッタリングターゲットとの間の距離を変更することができる移動機構を有し、
上記制御装置は、上記非エロージョン領域をスパッタリングする制御をする際、上記複数の磁気回路部から上記一対の磁気回路部を除いた残りの磁気回路部と上記スパッタリングターゲットとの間の距離を上記エロージョン領域をスパッタリングする際よりも遠ざけて上記非エロージョン領域をスパッタリングする制御をしてもよい。

このような真空処理装置であれば、上記制御によって、その生産性がより向上する。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る真空処理方法では、上記スパッタリングターゲットと、上記磁場発生機構とが準備され、
減圧雰囲気下で、上記磁束の上記位置を変更し、上記第１主面に対向して形成される放電プラズマを上記スパッタリングターゲットの端部にまで逸らして、上記第１主面のプラズマ処理がされる。

このような真空処理方法であれば、その生産性がより向上する。

上記真空処理方法においては、上記第１主面は、上記放電プラズマによって上記第１主面がスパッタリングされるエロージョン領域と、上記エロージョン領域の外部である非エロージョン領域とを有し、上記非エロージョン領域にまで上記放電プラズマを移動させて上記第１主面のプラズマ処理を行い、上記エロージョン領域から放出した上記スパッタリング粒子が上記非エロージョン領域に堆積して形成された再付着膜を上記プラズマ処理によって取り除いてもよい。

このような真空処理方法であれば、上記方法によって、その生産性がより向上する。

上記真空処理方法においては、上記エロージョン領域から上記スパッタリング粒子を放出させた後に、上記非エロージョン領域にまで上記放電プラズマを移動させ、上記非エロージョン領域をスパッタリングしてもよい。

このような真空処理方法であれば、上記方法によって、その生産性がより向上する。

上記真空処理方法においては、上記磁場発生機構は、上記複数の磁気回路部を上記スパッタリングターゲットの中心軸を中心に回転することができる回転機構を有し、
上記エロージョン領域をスパッタリングする際、上記複数の磁気回路部を第１の回転位置に位置させて上記エロージョン領域をスパッタリングし、
上記非エロージョン領域をスパッタリングする際、上記複数の磁気回路部を上記第１の回転位置とは異なる第２の回転位置に位置させて上記非エロージョン領域をスパッタリングしてもよい。

このような真空処理方法であれば、上記方法によって、その生産性がより向上する。

上記真空処理方法においては、上記磁場発生機構は、上記複数の磁気回路部のそれぞれと上記スパッタリングターゲットとの間の距離を変更することができる移動機構を有し、
上記非エロージョン領域をスパッタリングする際、上記複数の磁気回路部から上記一対の磁気回路部を除いた残りの磁気回路部と上記スパッタリングターゲットとの間の距離を上記エロージョン領域をスパッタリングする際よりも遠ざけて上記非エロージョン領域をスパッタリングしてもよい。

このような真空処理方法であれば、上記方法によって、その生産性がより向上する。

以上述べたように、本発明によれば、生産性を向上させる真空処理装置及び真空処理方法が提供される。

本実施形態の真空処理装置に含まれるスパッタリングターゲット機構を示す模式的断面図である。 図（ａ）、（ｂ）は、磁気回路部に含まれる磁石の配列を示す模式的平面図であり、図（ｃ）は、その配列を示す模式的斜視図である。 本実施形態の真空処理装置を示す模式的断面図である。 ターゲットのスパッタリング面にまで漏洩する磁場が移動する動作を示す模式的断面図である。 スパッタリング面近傍の放電プラズマが移動する動作を示す模式的断面図である。 本実施形態の変形例１に係る真空処理装置の動作を示す模式的断面図である。 本実施形態の変形例２に係る真空処理装置の動作を示す模式的断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付す場合があり、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。また、以下に示す数値は例示であり、この例に限らない。

図１は、本実施形態の真空処理装置に含まれるスパッタリングターゲット機構を示す模式的断面図である。図１には、スパッタリングターゲット機構１（以下、ターゲット機構１とする）と、基板９０とが示されている。基板９０と、ターゲット機構１とは互いに対向する。基板９０には、ターゲット機構１から放出されるスパッタリング粒子が堆積される。

ターゲット機構１は、スパッタリングターゲット２０（以下、ターゲット２０とする。）と、磁場発生機構３０とを具備する。ターゲット機構１は、減圧雰囲気で基板９０にスパッタリング成膜を行う際のカソード電極として用いられる。

ターゲット２０は、層状に形成されたスパッタリング材２１と、スパッタリング材２１を支持する金属製の基材２２（バッキングプレート）とを有する。ターゲット２０は、放電プラズマによってスパッタリング粒子を放出するスパッタリング面（第１主面）２０１と、スパッタリング面２０１とは反対側の裏面（第２主面）とを含む。基板９０には、スパッタリング面２０１が対向する。ターゲット２０の長さは、Ｘ軸方向において、基板９０の長さよりも長く構成され、ターゲット２０の双方の端部２０ｅが基板９０から突き出る。

なお、スパッタリング材２１は、例えば、Ａｌ、タンタル、チタン、モリブデン、ガリウム、銅、ニッケル、クロム、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、銅ニッケル合金（ＣｕＮｉ）等の金属、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化ニオブ等の酸化物、シリコン等の半導体の少なくとも１つを含む。

磁場発生機構３０は、ターゲット２０の裏面２０２に対向する。磁場発生機構３０は、複数の磁気回路部３１１～３１９と、複数の移動機構３３１～３３９とを有する。移動機構３３１～３３９は、図示しない基体に固定されている。図１の例では、磁気回路部３１１～３１９の中、基板９０に対して少なくとも３個の磁気回路部３１３、３１４、３１５が対向している。なお、磁気回路部の数は、一例であり図示された数に限らない。また、基板９０に対向する磁気回路部の数は、一例であり図示された数に限らない。

磁気回路部３１１～３１９は、一軸方向に所定のクリアランスを隔てて非接触に並設される。磁気回路部３１１～３１９は、ターゲット２０の裏面２０２に対向する。本実施形態では、一軸方向をＸ軸方向とする。また、Ｘ軸方向に直交する方向をＹ軸方向またはＺ軸方向とする。Ｚ軸方向は、磁場発生機構３０がターゲット２０に向かう方向である。また、Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向である。また、Ｘ軸方向において両端に配置された磁気回路部３１１、３１９以外の磁気回路部３１２～３１８は、一体的に構成されてもよい。

磁場発生機構３０に設けられた移動機構は、磁気回路部３１１～３１９のそれぞれの間とターゲット２０との間の距離を変更することできる。例えば、移動機構３３１～３３９のそれぞれは、それぞれの磁気回路部とターゲット２０との間の距離を独立して移動させることができる。移動機構３３１～３３９のそれぞれは、サーボモータ、ステッピングモータ、位置検出センサ、回転位置センサ等を有する。移動機構３３１～３３９のそれぞれの制御は、制御装置４０（後述）によって行われる。

例えば、移動機構３３１は、磁気回路部３１１の位置を移動させ、磁気回路部３１１と裏面２０２との間の距離を変更する。移動機構３３２は、磁気回路部３１２の位置を移動させ、磁気回路部３１２と裏面２０２との間の距離を変更する。移動機構３３３は、磁気回路部３１３の位置を移動させ、磁気回路部３１３と裏面２０２との間の距離を変更する。移動機構３３４は、磁気回路部３１４の位置を移動させ、磁気回路部３１４と裏面２０２との間の距離を変更する。移動機構３３５は、磁気回路部３１５の位置を移動させ、磁気回路部３１５と裏面２０２との間の距離を変更する。移動機構３３６は、磁気回路部３１６の位置を移動させ、磁気回路部３１６と裏面２０２との間の距離を変更する。移動機構３３７は、磁気回路部３１７の位置を移動させ、磁気回路部３１７と裏面２０２との間の距離を変更する。移動機構３３８は、磁気回路部３１８の位置を移動させ、磁気回路部３１８と裏面２０２との間の距離を変更する。移動機構３３９は、磁気回路部３１９の位置を移動させ、磁気回路部３１９と裏面２０２との間の距離を変更する。

図２（ａ）、（ｂ）は、磁気回路部に含まれる磁石の配列を示す模式的平面図であり、図２（ｃ）は、その配列を示す模式的斜視図である。また、図２（ａ）には、ターゲット２０の裏面２０２から磁気回路部３１１、３１９のいずれか１つを見たときの様子と、磁気回路部３１１、３１９のいずれか１つをＹ－Ｚ軸平面において切断したときの様子が示されている（Ａ－Ａ切断面）。図２（ｂ）には、ターゲット２０の裏面２０２から磁気回路部３１２～３１８のいずれか１つを見たときの様子と、磁気回路部３１２～３１８のいずれか１つをＹ－Ｚ軸平面において切断したときの様子が示されている（Ｂ－Ｂ切断面）。

図２（ａ）、（ｂ）のそれぞれの断面図において、磁石部３１、３２と、磁石部３３、３４とが円弧状に配置されているのは、ターゲット２０が円筒状のロータリターゲットである場合を想定したことによる。ターゲット２０が円筒状のロータリターゲットである場合には、ターゲット２０の双方の端部２０ｅの少なくとも一方が図示しない回転機構によって支持される。

ここで、磁石部３１～３４のそれぞれがターゲット２０に対向する側を磁石部３１～３４の表側、磁石部３１～３４のそれぞれがターゲット２０に対向しない側を磁石部３１～３４の裏側とすると、磁石部３１～３４の裏側には、図示しないヨーク板が配置される。磁石部３１～３４は、図示しないヨーク板に裏側から支持される。従って、磁石部３１～３４の裏側においては、磁石部３１～３４が放つ磁力線がヨーク板に吸収され、ループ磁場が形成されない。なお、ターゲット２０は、円筒状のロータリターゲットにかぎらず、プレーナ型ターゲットでもよい。

磁気回路部３１１、３１９においては、図２（ａ）に示すように、Ｘ軸方向に延在する磁石部３１（第１磁石部）と、磁石部３１を囲み、Ｕ字状に構成された磁石部３２（第２磁石部）と、コイル部３５とが設けられている。磁石部３１は、さらに、磁石部３１Ａと、Ｘ軸方向において磁石部３１Ａに並ぶ磁石部３１Ｂとを含む。さらに、磁石部３１Ａは、コイル部３５によって取り囲まれている。磁石部３２においては、破線ａで囲まれた側において磁石部３１を開放する。この破線ａで囲まれた側は、磁気回路部３１２～３１８が位置する側に対応する。

例えば、ターゲット２０の裏面２０２に向かって、磁石部３１では、Ｓ極（第１極）が表面に露出し、磁石部３２では、Ｓ極と反対のＮ極（第２極）が表面に露出される。例えば、磁石部３１では、Ｓ極がターゲット２０の裏面２０２に臨み、磁石部３２では、Ｎ極がターゲット２０の裏面２０２に臨む。磁石部３１Ａでは、Ｓ極がコイル部３５から露出している。

磁気回路部３１１と、磁気回路部３１９とではＸ軸方向における向きが逆になっている。すなわち、磁気回路部３１１において破線ａで囲まれた側と、磁気回路部３１９において破線ａで囲まれた側とは、互いに対向する。

また、磁気回路部３１２～３１８においては、図２（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に延在する磁石部３３（第３磁石部）と、Ｘ軸方向に延在し、磁石部３３の両側に配置された一対の磁石部３４（第４磁石部）とを含む。例えば、ターゲット２０の裏面２０２に向かって、磁石部３３においては、Ｓ極が表面に露出し、磁石部３４においては、Ｎ極が表面に露出する。すなわち、磁石部３３においては、Ｓ極がターゲット２０の裏面２０２に臨み、磁石部３４においては、Ｎ極がターゲット２０の裏面２０２に臨む。

磁石部３１～３４のそれぞれは、例えば、同じ材質に構成された永久磁石である。なお、磁石部３１Ａは、永久磁石に代えて鉄心でもよい。また、この場合、磁石部３１Ａ及びコイル部３５によって電磁石が構成される。磁石部３１Ｂ、３２～３４のそれぞれは、一体的に構成されてもよく、所々で分割されてもよい。

磁石部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｂ、３２においては、Ｓ極を囲む任意の箇所のＮ極から磁力線が発せられ、その磁力線が途中でループを描き、そのＮ極に近接するＳ極にまで磁力線が走ることになる（図２（ｃ））。同様に、磁石部３３、３４においても、Ｓ極を囲む任意の箇所のＮ極から磁力線が発せられ、その磁力線が途中でループを描き、そのＮ極に近接するＳ極にまで磁力線が走る。これにより、ターゲット２０の側では、ループ状の磁場３０ｇが形成される。この磁場３０ｇは、ターゲット２０を突き抜け、ターゲット２０のスパッタリング面２０１付近にまで漏洩する。

また、磁石部３１Ａが発する磁場には、コイル部３５によって形成されるコイル磁場が重畳される。コイル部３５内に流れる電流は、制御装置４０（後述）によって制御されている。このコイル部３５内に流れる電流値または電流の向きを変えることにより、磁石部３１、３２によって形成される磁束の位置を適宜変更することができる。すなわち、複数の磁気回路部３１１～３１９の中、Ｘ軸方向において双方の端部２０ｅに対向する一対の磁気回路部３１１、３１９においては、磁石部３１、３２が発する磁束の位置が変更可能に構成される。

図３は、本実施形態の真空処理装置を示す模式的断面図である。

真空処理装置２は、例えば、マグネトロンスパッタリング装置であって、ターゲット機構１と、基板支持機構９１と、真空容器１０と、制御装置４０とを具備する。このほか真空処理装置２には、図示しない防着板、排気機構、真空計、ガス供給機構、及びＤＣ、ＡＣ，バイポーラ等の電源等が付設される。ターゲット機構１（ターゲット２０、磁場発生機構３０）、基板９０、及び基板支持機構９１は、真空容器１０に収容される。

真空処理装置２においては、ターゲット機構１が真空容器１０内に少なくとも１つ設けられる。一例として、図３では複数のターゲット機構１が基板９０に沿って配置されている。ターゲット機構１は、真空処理装置２の成膜源である。

真空処理装置２においては、基板９０及びターゲット群のそれぞれの位置が固定された状態で成膜が実行されてもよく、基板９０及びターゲット群のどちらか一方がＹ軸方向に移動しながら成膜が実行されてもよい。また、真空処理装置２は、枚葉式でもよく、インライン装置の一部でもよい。

ターゲット２０は、スパッタリング面２０１が外周面、裏面２０２が内周面となった円筒状のターゲットである。ターゲット２０においては、図１に示すスパッタリング材２１と基材２２とは同心円状に配置される。磁場発生機構３０は、ターゲット２０の内部に配置される。一例として、ターゲット２０は、いわゆるロータリターゲットであって、中心軸２０ｃを中心に回転し、磁場発生機構３０の周りを回転可能に構成される。さらに、ターゲット機構１は、磁場発生機構３０が中心軸２０ｃを中心に回転可能になる回転機構（不図示）を有してもよい。

基板支持機構９１は、基板９０を支持する。基板９０は、平面形状が矩形であり、例えば、Ｘ軸方向が１８００ｍｍ～３０００ｍｍ、Ｙ軸方向が１５００ｍｍ～３４００ｍｍのガラス基板を含む。また、基板９０は、板状に限らず、ロール状に巻回することが可能な可撓性基板でもよい。この場合、基板支持機構９１に代えて、ロール・トゥ・ロール式の基板搬送機構が真空処理装置２に設置される。

制御装置４０は、真空処理装置２が行う真空処理を自動的に制御する。この真空処理には、ターゲット機構１の制御のほか、基板支持機構９１、排気機構、ガス供給機構、及び電源等の制御が含まれる。また、制御装置４０には、真空計によって掲出された圧力が入力される。

真空処理装置２において、真空容器１０内に放電ガスが導入され、ターゲット２０に放電電圧が印加されると、ターゲット２０のスパッタリング面２０１の表面近傍で放電ガスが電離し、スパッタリング面２０１の表面近傍に放電プラズマが発生する。スパッタリング面２０１から放出されるスパッタリング粒子は、基板９０に到達する。これにより、基板９０には、スパッタリング粒子を含む被膜が形成される。

また、制御装置４０は、磁気回路部３１１、３１９から放出される磁束の位置を制御し、スパッタリング面２０１に対向して形成される放電プラズマをターゲット２０の端部２０ｅにまで逸らすことできる。

なお、真空処理装置２の上下方向（床・天井方向）においては、複数のターゲット機構１の群（以下、ターゲット群）から基板９０に向かう方向（Ｚ軸方向）を上下方向としてもよく、ターゲット群が並んだ方向（Ｙ軸方向）を上下方向としてもよく、任意のターゲット機構１が延在する方向（Ｘ軸方向）を上下方向としてもよい。

また、本実施形態では、真空処理装置２に限らず、真空処理装置２を用いた真空処理方法が提供される。例えば、ターゲット２０と、磁場発生機構３０とを準備し、減圧雰囲気下で、磁気回路部３１１、３１９が発する磁束の位置を変更し、スパッタリング面２０１に対向して形成される放電プラズマをターゲット２０の端部２０ｅにまで逸らして、スパッタリング面２０１のプラズマ処理がなされる。

次に、真空処理装置２の作用（動作）について説明する。以下に示される真空処理装置２の動作は、制御装置４０によって自動的に行われる。

図４（ａ）、（ｂ）は、ターゲットのスパッタリング面にまで漏洩する磁場が移動する動作を示す模式的断面図である。図４（ａ）、（ｂ）には、図１に示す磁気回路部３１１が形成する磁場３０ｇ（磁力線）の様子が示されている。

ここで、図４（ａ）では、ターゲット２０の端部２０ｅからターゲット２０の内部を見た場合の磁石部３１Ａ、磁石部３２、及びコイル部３５によって形成される磁場３０ｇ（磁力線）が模式的に表され、図４（ｂ）では、ターゲット２０の端部２０ｅをＹ軸方向から見た場合の磁石部３１Ａ、３１Ｂ、磁石部３２、及びコイル部３５によって形成される磁場３０ｇ（磁力線）の様子が模式的に表されている。なお、磁気回路部３１１と対となる磁気回路部３１９は、磁気回路部３１１と同様の磁力線を描く。但し、磁気回路部３１９が形成する磁力線は、ターゲット２０の中央部を基準に磁気回路部３１１に対し線対称になっている。

また、図４（ａ）においては、両側のＮ極から真中のＳ極に向かう磁束がターゲット２０のスパッタリング面２０１と平行になる位置を、位置Ｐ１（図の左側）及び位置Ｐ２（図の右側）としている。また、図４（ｂ）においては、Ｎ極からＳ極に向かう磁束がターゲット２０のスパッタリング面２０１と平行になる位置を位置Ｐ３としている。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、磁石部３１Ａ、３１Ｂ、３２によって形成される磁場（磁力線）は、ターゲット２０の裏面２０２からスパッタリング面２０１にまで漏洩する。スパッタリング面２０１近傍に放電プラズマを発生させると、放電プラズマ中の電子がスパッタリング面２０１にまで漏洩した磁力線に捕捉されてスパッタリング面２０１近傍に高密度プラズマが形成される。

ここで、コイル部３５に電流を通電させない状態をイニシャル状態とする。コイル部３５に電流を通電させると、磁石部３１Ａによって形成される磁力線には、コイル部３５によって形成されるコイル磁場が重畳されることになる。

例えば、Ｚ軸方向からみて反時計回りにコイル部３５に電流を通電させた場合は、所謂、右ねじ法則によって磁石部３１Ａ及びコイル部３５によって形成される磁場は、イニシャル状態よりも磁束密度が高くなる。従って、図４（ａ）に示す位置Ｐ１、Ｐ２は、イニシャル状態よりも互いに離れる方向に移動する（破線矢印）。また、図４（ｂ）に示す位置Ｐ３は、イニシャル状態よりも端部２０ｅに近づく方向に移動する（破線矢印）。

一方、Ｚ軸方向からみて時計回りにコイル部３５に電流を通電させた場合は、磁石部３１Ａによって形成される磁場強度がコイル部３５によって形成される磁場によって弱められる。これにより、磁石部３１Ａ及びコイル部３５によって形成される磁場は、イニシャル状態よりも磁束密度が低くなる。従って、図４（ａ）に示す位置Ｐ１、Ｐ２は、イニシャル状態よりも互いに接近し合う方向に移動する（実線矢印）。また、図４（ｂ）に示す位置Ｐ３は、イニシャル状態よりも端部２０ｅから遠ざかる方向に移動する（実線矢印）。

例えば、図４（ｂ）に示す位置Ｐ３は、コイル電流が＋７（Ａ）（反時計回り）から－７（Ａ）（時計回り）まで変動させたところ、スパッタリング面２０１において、Ｘ軸方向に１１ｍｍの範囲で移動することがガウスメータにより確認されている。なお、磁気回路部３１１、３１９以外の磁気回路部３１２～３１８では、それぞれが永久磁石で構成されているため、図２（ｃ）に示すように磁石部３３、３４によるループ状の固定磁場が形成される。磁気回路部３１２～３１８によって形成される磁場もスパッタリング面２０１に漏洩する。

図５（ａ）、（ｂ）は、スパッタリング面近傍の放電プラズマが移動する動作を示す模式的断面図である。図５（ａ）、（ｂ）には、ターゲット２０の双方の端部２０ｅ付近が示されている。また、図５（ａ）には、スパッタリング成膜時の様子が示され、図５（ｂ）には、スパッタリング成膜を休止した時のアイドリング時の様子が示されている。

例えば、ターゲット２０に放電電力が投入され、ターゲット２０と基板９０との間で放電ガス（例えば、アルゴン）が電離すると、図５（ａ）に示すように、ターゲット２０のスパッタリング面２０１付近に放電プラズマ５０が形成される。

このとき、ターゲット２０の端部２０ｅにおいては、ターゲット２０を支持する回転機構（不図示）が露出している。このため、制御装置４０は、放電プラズマ５０がターゲット２０の端部２０ｅに晒されないよう放電プラズマ５０の位置を調整する。例えば、制御装置４０は、コイル部３５に流れる電流値と電流の向きを制御して端部２０ｅ付近の放電プラズマ５０の位置を調整する。

これにより、成膜工程では、スパッタリング面２０１に、放電プラズマ５０によってスパッタリング面２０１がスパッタリングされるエロージョン領域２０３と、エロージョン領域２０３の外部であって、スパッタリング面２０１よりもスパッタリングが抑制、またはスパッタリングがされない非エロージョン領域２０４とが形成される。

但し、成膜工程では、スパッタリング面２０１から放出されるスパッタリング粒子が基板９０に堆積して、基板９０にスパッタリング膜が形成されることのほか、非エロージョン領域２０４には、スパッタリング面２０１から放出されたスパッタリング粒子が再付着して、非エロージョン領域２０４に再付着膜が形成される場合がある。

このような再付着膜が成膜工程中に非エロージョン領域２０４から剥離すると、基板９０に形成されるスパッタリング膜に再付着膜の成分が混入し、スパッタリング膜の信頼性が低下してしまう。

再付着膜のスパッタリング膜への混入を防止する手法として、成膜工程を一旦停止し、真空容器１０を大気に開放して、研磨具（やすり、サンドペーパー）等で再付着膜を非エロージョン領域２０４から除去する手法がある。しかしながら、このような手法は、真空容器１０を大気に開放したり、また大気に開放された真空容器１０を所望の減圧雰囲気になるまで真空排気したりすることから、成膜工程が中断し、成膜処理の歩留まりが低くなってしまう。

これに対して、本実施形態では、非エロージョン領域２０４に再付着膜が形成されても、大気開放及び大気開放後の真空排気を要さず、真空中で放電プラズマ５０が非エロージョン領域２０４にまで移動して、非エロージョン領域２０４のプラズマクリーニングがなされる。

例えば、制御装置４０がＺ軸方向からみて反時計回りにコイル部３５に電流を所定の電流値で通電させることにより、図４（ｂ）に示す位置Ｐ３を端部２０ｅに近づけることができる。これにより、スパッタリング面２０１付近で磁場に捕捉される放電プラズマ５０は、エロージョン領域２０３のみならず非エロージョン領域２０４にまで広がり、非エロージョン領域２０４に放電プラズマ５０を晒すことができる。この結果、成膜工程でエロージョン領域２０３から放出したスパッタリング粒子が非エロージョン領域２０４に堆積して形成された再付着膜は、放電プラズマ５０によるプラズマ処理によってスパッタリングされ、非エロージョン領域２０４から取り除かれる。

このような手法によれば、真空容器１０を大気に開放したり、または、大気開放後の真空排気をしたりする手間を省くことができる。これにより、真空処理装置２のダウンタイムは減少し、成膜工程の生産性がより向上する。特に、成膜工程を停止させた後のアイドリング時間に、非エロージョン領域２０４に堆積した再付着膜を放電プラズマ５０によって除去する処理を組み込めば、成膜工程が大気開放及び大気開放後の真空排気に浸食されることがなくなり、効率よくスパッタリング成膜を行うことができる。

なお、アイドリング時間中に非エロージョン領域２０４に堆積した再付着膜を放電プラズマ５０によって除去する場合は、基板９０として製品用の基板でなくダミー基板を用いてもよい。

（変形例１）

図６（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の変形例１に係る真空処理装置の動作を示す模式的断面図である。

磁場発生機構３０は、複数の磁気回路部３１１～３１９をターゲット２０の中心軸２０ｃを中心に回転することができる回転機構（不図示）を利用してもよい。

例えば、図６（ａ）に示すように、制御装置４０は、成膜工程時、エロージョン領域２０３をスパッタリングする制御をする際、複数の磁気回路部３１１～３１９が基板９０に対向する位置（第１の回転位置）に位置させて、エロージョン領域２０３をスパッタリングする制御をする。

また、図６（ｂ）に示すように、制御装置４０は、アイドリング時、非エロージョン領域２０４をスパッタリングする制御をする際、複数の磁気回路部３１１～３１９を図６（ａ）の位置とは異なる回転位置（第２の回転位置）に位置させて非エロージョン領域２０４をスパッタリングする制御をする。ここで、「異なる回転位置」とは、複数の磁気回路部３１１～３１９が基板９０に対向する位置から複数の磁気回路部３１１～３１９を中心軸２０ｃを中心に１８０度回転させた位置である。この１８０度回転させた位置では、複数の磁気回路部３１１～３１９は、例えば、防着板（不図示）に対向する。

このような手法によれば、スパッタリング面２０１から放出されるスパッタリング粒子が直接的に基板９０に入射することが回避され、スパッタリング粒子は、防着板（不図示）に堆積する。これにより、基板９０への再付着膜成分の混入がより確実に防止される。

（変形例２）

図７（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の変形例２に係る真空処理装置の動作を示す模式的断面図である。

制御装置４０は、移動機構３３１～３３９（図１）を利用して、非エロージョン領域２０４をスパッタリングする制御をしてもよい。例えば、制御装置４０は、複数の磁気回路部３１１～３１９から一対の磁気回路部３１１、３１９を除いた残りの磁気回路部３１２～３１８とターゲット２０との間の距離を、エロージョン領域２０３をスパッタリングする際よりも遠ざけて非エロージョン領域２０４をスパッタリングする制御をしてもよい。

例えば、図７（ａ）に示すように、制御装置４０は、成膜工程時には、複数の磁気回路部３１１～３１９のそれぞれとターゲット２０との距離が同じになる位置でエロージョン領域２０３をスパッタリングする制御をする。

また、図７（ｂ）に示すように、制御装置４０は、アイドリング時には、複数の磁気回路部３１２～３１８とターゲット２０との距離が図７（ａ）の状態よりも長くなるように複数の磁気回路部３１２～３１８を移動させ、非エロージョン領域２０４をスパッタリングする制御をする。

このような手法によれば、エロージョン領域２０３のスパッタリングが抑制されて、非エロージョン領域２０４が選択的にスパッタリングされる。これにより、再付着膜を除去する際、エロージョン領域２０３の消費が抑えられ、非エロージョン領域２０４を効率よくクリーニングできる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。

１…ターゲット機構（スパッタリングターゲット機構）
２…真空処理装置
１０…真空容器
２０…ターゲット（スパッタリングターゲット）
２０ｃ…中心軸
２０ｅ…両端部
２１…スパッタリング材
２２…基材
３０…磁場発生機構
３０ｇ…磁場
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３２、３３、３４…磁石部
３５…コイル部
４０…制御装置
５０…放電プラズマ
９０…基板
９１…基板支持機構
２０１…スパッタリング面
２０２…裏面
２０３…エロージョン領域
２０４…非エロージョン領域
３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７、３１８、３１９…磁気回路部
３３１、３３２、３３３、３３４、３３５、３３６、３３７、３３８、３３９…移動機構

Claims (10)

1. スパッタリング粒子を放出する第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面とを含む円筒状のスパッタリングターゲットと、
   前記第２主面に対向し、一軸方向に並設された複数の磁気回路部を有し、前記複数の磁気回路部の中、前記一軸方向において両端に配置された一対の磁気回路部から発せられる磁束の位置が変更可能に構成された磁場発生機構と、
   前記磁束の前記位置を制御し、前記第１主面に対向して形成される放電プラズマを前記スパッタリングターゲットの端部にまで逸らすことが可能な制御装置と、
   前記スパッタリングターゲットと前記磁場発生機構とを収容する真空容器と
   を具備する真空処理装置。
2. 請求項１に記載された真空処理装置であって、
   前記第１主面は、前記放電プラズマによって前記第１主面がスパッタリングされるエロージョン領域と、前記エロージョン領域の外部である非エロージョン領域とを有し、
   前記制御装置は、前記非エロージョン領域にまで前記放電プラズマを移動させることができる
   真空処理装置。
3. 請求項２に記載された真空処理装置であって、
   前記制御装置は、前記エロージョン領域から前記スパッタリング粒子を放出させた後に、前記非エロージョン領域にまで前記放電プラズマを移動させ、前記非エロージョン領域をスパッタリングする制御をする
   真空処理装置。
4. 請求項２または３に記載された真空処理装置であって、
   前記磁場発生機構は、前記複数の磁気回路部を前記スパッタリングターゲットの中心軸を中心に回転することができる回転機構を有し、
   前記制御装置は、前記エロージョン領域をスパッタリングする制御をする際、前記複数の磁気回路部を第１の回転位置に位置させて前記エロージョン領域をスパッタリングする制御をし、
   前記非エロージョン領域をスパッタリングする制御をする際、前記複数の磁気回路部を前記第１の回転位置とは異なる第２の回転位置に位置させて前記非エロージョン領域をスパッタリングする制御をする
   真空処理装置。
5. 請求項２～４のいずれか１つに記載された真空処理装置であって、
   前記磁場発生機構は、前記複数の磁気回路部のそれぞれと前記スパッタリングターゲットとの間の距離を変更することができる移動機構を有し、
   前記制御装置は、前記非エロージョン領域をスパッタリングする制御をする際、前記複数の磁気回路部から前記一対の磁気回路部を除いた残りの磁気回路部と前記スパッタリングターゲットとの間の距離を前記エロージョン領域をスパッタリングする際よりも遠ざけて前記非エロージョン領域をスパッタリングする制御をする
   真空処理装置。
6. スパッタリング粒子を放出する第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面とを含む円筒状のスパッタリングターゲットと、前記第２主面に対向し、一軸方向に並設された複数の磁気回路部を有し、前記複数の磁気回路部の中、前記一軸方向において両端に配置された一対の磁気回路部から発せられる磁束の位置が変更可能に構成された磁場発生機構とを準備し、
   減圧雰囲気下で、前記磁束の前記位置を変更し、前記第１主面に対向して形成される放電プラズマを前記スパッタリングターゲットの端部にまで逸らして、前記第１主面のプラズマ処理をする真空処理方法。
7. 請求項６に記載された真空処理方法であって、
   前記第１主面は、前記放電プラズマによって前記第１主面がスパッタリングされるエロージョン領域と、前記エロージョン領域の外部である非エロージョン領域とを有し、
   前記非エロージョン領域にまで前記放電プラズマを移動させて前記第１主面のプラズマ処理を行い、
   前記エロージョン領域から放出した前記スパッタリング粒子が前記非エロージョン領域に堆積して形成された再付着膜を前記プラズマ処理によって取り除く
   真空処理方法。
8. 請求項７に記載された真空処理方法であって、
   前記エロージョン領域から前記スパッタリング粒子を放出させた後に、前記非エロージョン領域にまで前記放電プラズマを移動させ、前記非エロージョン領域をスパッタリングする
   真空処理方法。
9. 請求項７または８に記載された真空処理方法であって、
   前記磁場発生機構は、前記複数の磁気回路部を前記スパッタリングターゲットの中心軸を中心に回転することができる回転機構を有し、
   前記エロージョン領域をスパッタリングする際、前記複数の磁気回路部を第１の回転位置に位置させて前記エロージョン領域をスパッタリングし、
   前記非エロージョン領域をスパッタリングする際、前記複数の磁気回路部を前記第１の回転位置とは異なる第２の回転位置に位置させて前記非エロージョン領域をスパッタリングする
   真空処理方法。
10. 請求項７～９のいずれか１つに記載された真空処理方法であって、
    前記磁場発生機構は、前記複数の磁気回路部のそれぞれと前記スパッタリングターゲットとの間の距離を変更することができる移動機構を有し、
    前記非エロージョン領域をスパッタリングする際、前記複数の磁気回路部から前記一対の磁気回路部を除いた残りの磁気回路部と前記スパッタリングターゲットとの間の距離を前記エロージョン領域をスパッタリングする際よりも遠ざけて前記非エロージョン領域をスパッタリングする
    真空処理方法。

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