JP2023084397A - 成膜方法及び成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、合金ターゲットに含まれる複数の元素同士で、均一な面内分布を形成することができる成膜方法及び成膜装置を提供する。【解決手段】複数種類の元素を含む合金膜により形成される膜形成用ターゲットにより、前記合金膜を含む膜を基板の表面に成膜する成膜方法であって、（ａ）前記膜形成用ターゲットと、分布改善用ターゲットと、を前記基板に対向して配置する工程と、（ｂ）前記膜形成用ターゲットと、前記分布改善用ターゲットと、を同時に又は交互に切り替えてスパッタリングして、前記基板に前記膜を成膜する工程と、を備え、前記（ｂ）工程において、前記分布改善用ターゲットからスパッタリングされる前記不均一元素が、前記膜形成用ターゲットにより前記基板に成膜される際に、前記不均一元素の分布が少ない部分に、前記不均一元素の分布が多い部分に対して前記分布改善用ターゲットから前記不均一元素をより多く供給する成膜方法。【選択図】図８

Description

本開示は、成膜方法及び成膜装置に関する。

例えば、特許文献１には、スパッタリングにおいて、基板周縁部で被覆量の偏りが生じるのを防ぐ成膜装置が開示されている。特許文献２には、膜質の均一性を高めて生産性の向上を図ることができる成膜装置及び成膜方法が開示されている。特許文献３には、膜厚や組成の面内分布の均一性に優れた膜を成膜できるスパッタリング装置が開示されている。

特開２０２１－１０９９９５号公報 国際公開第２００７／０６６５１１号 特許第５５８７８２２号公報

本開示は、合金ターゲットに含まれる複数の元素同士で、均一な面内分布を形成することができる成膜方法及び成膜装置を提供する。

本開示の一の態様によれば、複数種類の元素を含む合金膜により形成される膜形成用ターゲットにより、前記合金膜を含む膜を基板の表面に成膜する成膜方法であって、（ａ）前記膜形成用ターゲットと、分布改善用ターゲットと、を前記基板に対向して配置する工程と、（ｂ）前記膜形成用ターゲットと、前記分布改善用ターゲットと、を同時に又は交互に切り替えてスパッタリングして、前記基板に前記膜を成膜する工程と、を備え、前記分布改善用ターゲットは、前記複数種類の元素の中で、前記膜形成用ターゲットにより前記基板に成膜されると、前記表面における分布が不均一となる不均一元素を含む分布改善膜により形成され、 前記（ｂ）工程において、前記分布改善用ターゲットからスパッタリングされる前記不均一元素が、前記膜形成用ターゲットにより前記基板に成膜される際に、前記不均一元素の分布が少ない部分に、前記不均一元素の分布が多い部分に対して前記分布改善用ターゲットから前記不均一元素をより多く供給する成膜方法が提供される。

本開示は、合金ターゲットに含まれる複数の元素同士で、均一な面内分布を形成することができる成膜方法及び成膜装置を提供する。

図１は、本実施形態に係る半導体製造装置の一例の概略断面図である。 図２は、本実施形態に係る半導体製造装置のウエハの搬送経路の一例を示した概略断面図である。 図３は、本実施形態に係る成膜装置の一例の概略断面図である。 図４は、本実施形態に係る成膜装置の一例の４つのホルダ及び４つのマグネットの配置を示す概略平面図である。 図５は、成膜装置においてスパッタリングされた元素がターゲット表面から放出される角度の分布を説明する図である。 図６は、成膜装置において、合金ターゲットからスパッタリングされた元素がターゲット表面から放出される角度の分布を説明する図である。 図７は、本実施形態に係る成膜装置の一例の第１分布改善方法について説明するフロー図である。 図８は、本実施形態に係る成膜装置の一例の第１分布改善方法について説明する図である。 図９は、本実施形態に係る成膜装置の一例の第１分布改善方法について説明する図である。 図１０は、本実施形態に係る成膜装置の一例の第１分布改善方法を行った評価結果について説明する図である。 図１１は、本実施形態に係る成膜装置の一例の第２分布改善方法について説明するフロー図である。 図１２は、本実施形態に係る成膜装置の一例の第２分布改善方法について説明する図である。 図１３は、本実施形態に係る成膜装置の一例の第３分布改善方法について説明する図である。 図１４は、本実施形態に係る成膜装置の一例の第３分布改善方法について説明する図である。 図１５は、本実施形態に係る成膜装置の一例の第４分布改善方法について説明する図である。 図１６は、本実施形態に係る成膜装置の一例の第４分布改善方法について説明する図である。 図１７は、本実施形態に係る成膜装置の一例の第５分布改善方法について説明する図である。 図１８は、本実施形態に係る成膜装置の一例の第６分布改善方法について説明する図である。 図１９は、本実施形態に係る成膜装置の一例の第６分布改善方法について説明する図である。 図２０は、本実施形態に係る成膜装置の一例の第７分布改善方法について説明する図である。

以下、本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、弓状に丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直には、略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直が含まれてもよい。

＜半導体製造装置１＞
図１は本実施形態に係る半導体製造装置の一例である半導体製造装置１の概略断面図である。半導体製造装置１は、基板Ｗに対して複数の処理、例えば、エッチング、成膜、アッシング等の所望の処理、を施す。半導体製造装置１は、処理部２と、搬出入部３と、制御部４と、を備える。基板Ｗは特に限定しないが、例えば半導体ウエハである。以下では、半導体ウエハを単にウエハと呼ぶ場合がある。

搬出入部３は、処理部２に対しウエハを一例とする基板を搬出入する。処理部２は、ウエハに対して所望の真空処理を施す複数のプロセスモジュールを備える。本実施形態に係る処理部２は、１０個のプロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ１０を備える。複数のプロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ１０に対しては、第１搬送装置１１によりウエハがシリアル搬送（順次搬送）される。

第１搬送装置１１は、複数の搬送モジュールＴＭ１～ＴＭ５を備える。搬送モジュールＴＭ１～ＴＭ５は、それぞれ真空に保持されている平面形状が六角状の容器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ及び３０ｅを有する。また、搬送モジュールＴＭ１～ＴＭ５は、それぞれ容器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ及び３０ｅに設けられている多関節構造の搬送機構３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ及び３１ｅを有する。

搬送モジュールＴＭ１～ＴＭ５の搬送機構３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ及び３１ｅの間には、それぞれ搬送バッファとしての受け渡し部４１、４２、４３及び４４が設けられている。搬送モジュールＴＭ１～ＴＭ５の容器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ及び３０ｅは連通して一つの搬送室１２を構成する。

なお、搬送室１２は図中Ｙ方向に延びている。プロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ１０は、開閉可能なゲートバルブＧを介して搬送室１２の両側に５個ずつ接続されている。プロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ１０のゲートバルブＧは、プロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ１０に搬送モジュールＴＭ１～ＴＭ５がアクセスする際に開かれ、所望の処理を行っている際に閉じられる。

搬出入部３は、処理部２の一端側に接続されている。搬出入部３は、大気搬送室２１と、３つのロードポート２２と、アライナーモジュール２３と、２つのロードロックモジュールＬＬＭ１及びＬＬＭ２と、第２搬送装置２４とを有する。大気搬送室２１には、ロードポート２２と、アライナーモジュール２３と、ロードロックモジュールＬＬＭ１及びＬＬＭ２と、が接続されている。また、第２搬送装置２４は大気搬送室２１内に設けられている。

大気搬送室２１は、図中Ｘ方向を長手方向とする直方体状をなしている。３つのロードポート２２は、大気搬送室２１の処理部２と反対側の長辺壁部に設けられている。ロードポート２２は載置台２５と搬送口２６とを有する。載置台２５は複数のウエハを収容する基板収容容器であるＦＯＵＰ２０が載置される。載置台２５上のＦＯＵＰ２０は、搬送口２６を介して大気搬送室２１に密閉した状態で接続される。アライナーモジュール２３は大気搬送室２１の一方の短辺壁部に接続されている。アライナーモジュール２３においてウエハのアライメントが行われる。

２つのロードロックモジュールＬＬＭ１及びＬＬＭ２は、大気圧である大気搬送室２１と真空雰囲気である搬送室１２との間でウエハの搬送を可能にするためのものであり、大気圧と搬送室１２と同程度の真空との間で圧力可変となっている。２つのロードロックモジュールＬＬＭ１及びＬＬＭ２は、それぞれ２つの搬送口を有している。一方の搬送口は大気搬送室２１の処理部２側の長辺壁部にゲートバルブＧ２を介して接続される。他方の搬送口はゲートバルブＧ１を介して処理部２の搬送室１２に接続されている。

ロードロックモジュールＬＬＭ１はウエハを搬出入部３から処理部２に搬送する際に用いられる。ロードロックモジュールＬＬＭ２はウエハを処理部２から搬出入部３に搬送する際に用いられる。なお、ロードロックモジュールＬＬＭ１及びＬＬＭ２で、デガス処理等の処理を行うようにしてもよい。

大気搬送室２１内の第２搬送装置２４は、多関節構造を有しており、ロードポート２２上のＦＯＵＰ２０と、アライナーモジュール２３と、ロードロックモジュールＬＬＭ１及びＬＬＭ２と、に対するウエハの搬送を行う。具体的には、第２搬送装置２４はロードポート２２のＦＯＵＰ２０から未処理のウエハを取り出し、アライナーモジュール２３へ搬送し、アライナーモジュール２３からロードロックモジュールＬＬＭ１へウエハを搬送する。また、第２搬送装置２４は、処理部２からロードロックモジュールＬＬＭ２に搬送された処理後のウエハを受け取り、ロードポート２２のＦＯＵＰ２０へ搬送する。図１では、第２搬送装置２４のウエハを受け取るピックが１本の例を示しているが、ピックが２本であってもよい。

なお、上記の第１搬送装置１１と第２搬送装置２４とで、半導体製造装置１の搬送部が構成される。上記の処理部２は、搬送室１２の一方側に、ロードロックモジュールＬＬＭ１側から順に、プロセスモジュールＰＭ１、ＰＭ３、ＰＭ５、ＰＭ７及びＰＭ９が配置される。また、処理部２は、搬送室１２の他方側に、ロードロックモジュールＬＬＭ２側から順に、プロセスモジュールＰＭ２、ＰＭ４、ＰＭ６、ＰＭ８及びＰＭ１０が配置される。第１搬送装置１１においては、ロードロックモジュールＬＬＭ１及びＬＬＭ２側から順に搬送モジュールＴＭ１、ＴＭ２、ＴＭ３、ＴＭ４及びＴＭ５が配置されている。

搬送モジュールＴＭ１の搬送機構３１ａは、ロードロックモジュールＬＬＭ１及びＬＬＭ２、プロセスモジュールＰＭ１及びＰＭ２、並びに、受け渡し部４１にアクセス可能である。搬送モジュールＴＭ２の搬送機構３１ｂは、プロセスモジュールＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３及びＰＭ４、並びに、受け渡し部４１及び４２にアクセス可能である。

搬送モジュールＴＭ３の搬送機構３１ｃは、プロセスモジュールＰＭ３、ＰＭ４、ＰＭ５及びＰＭ６、並びに、受け渡し部４２及び４３にアクセス可能である。搬送モジュールＴＭ４の搬送機構３１ｄは、プロセスモジュールＰＭ５、ＰＭ６、ＰＭ７及びＰＭ８、並びに受け渡し部４３及び４４にアクセス可能である。搬送モジュールＴＭ５の搬送機構３１ｅは、プロセスモジュールＰＭ７、ＰＭ８、ＰＭ９及びＰＭ１０、並びに、受け渡し部４４にアクセス可能である。

第２搬送装置２４及び第１搬送装置１１の搬送モジュールＴＭ１～ＴＭ５は図１に示すように構成されている。このため、図２に示すように、ＦＯＵＰ２０から取り出されたウエハは、処理部２において略Ｕ字状の経路Ｐに沿って一方向にシリアル搬送されて各プロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ１０で処理され、ＦＯＵＰ２０に戻される。すなわち、ウエハは、プロセスモジュールＰＭ１、ＰＭ３、ＰＭ５、ＰＭ７、ＰＭ９、ＰＭ１０、ＰＭ８、ＰＭ６、ＰＭ４、ＰＭ２の順にシリアル搬送されて、所望の処理がなされる。

半導体製造装置１は、例えば、フラットパネルディスプレイに用いられる酸化物半導体膜の製造に用いることができる。酸化物半導体膜の製造には、前洗浄処理、成膜処理、酸化処理、加熱処理、冷却処理等の複数の所望の処理が存在し、これら所望の処理のそれぞれを、プロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ１０で行う。プロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ１０の１つ以上がウエハを待機させる待機モジュールであってもよい。

制御部４は半導体製造装置１の各構成部を制御する。制御部４は、例えば搬送モジュールＴＭ１～ＴＭ５（搬送機構３１ａ～３１ｅ）と、第２搬送装置２４と、プロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ１０と、ロードロックモジュールＬＬＭ１及びＬＬＭ２と、搬送室１２と、ゲートバルブＧ、Ｇ１及びＧ２と、を制御する。制御部４は、例えばコンピュータである。

図３は、本実施形態に係る半導体製造装置の成膜装置の一例である成膜装置１００の概略断面図である。本実施形態に係る成膜装置１００は、図３に示すように、基板の一例である半導体ウエハ（以下、単に基板Ｗという）上に物質を堆積させて、膜を成膜するＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置である。

成膜装置１００は、基板Ｗに対して成膜処理を行う内部空間１１０ａを有する処理容器１１０を備える。また、成膜装置１００は、処理容器１１０内で基板Ｗに成膜処理を行う構成として、ステージ機構部１２０と、ターゲット保持部１３０と、ターゲット覆い部１４０と、ガス供給部１５０と、ガス排出部１６０と、マグネット機構部１７０と、を備える。さらに、成膜装置１００は、各構成の動作を制御する制御部１８０を有する。

成膜装置１００は、例えば、半導体製造装置１が備えるプロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ１０のいずれかとして設置される。半導体製造装置１は、成膜処理以外にも、クリーニング処理、エッチング処理等を基板Ｗに施す。

成膜装置１００が備える処理容器１１０は、例えば、アルミニウムにより形成される。処理容器１１０は、接地電位に接続されている。すなわち、処理容器１１０は、接地される。処理容器１１０は、内部空間１１０ａと処理容器１１０の外部とを連通する搬入出口１１１と、搬入出口１１１を開閉するゲートバルブ１１２と、を備える。成膜装置１００は、ゲートバルブ１１２の開放時に、図示しない搬送装置により、搬入出口１１１を介して基板Ｗの搬入及び搬出を行う。

処理容器１１０は、内部空間１１０ａにおいて基板Ｗに対する成膜処理の中心に位置し、かつ鉛直方向に沿って延びる処理中心軸Ａｘを有する。処理中心軸Ａｘは、ステージ機構部１２０に載置された基板Ｗの中心を通るように設定されたものである。また、処理容器１１０は、ステージ機構部１２０の上方に位置する天井部に、略錐形状（例えば、略四角錐形状、円錐形状等）の錐形部１１３を有する。処理中心軸Ａｘは、錐形部１１３の中心部（頂部）を通るように構成されている。

ステージ機構部１２０は、処理容器１１０内に配置される載置台１２１と、載置台１２１を動作可能に支持する支持駆動部１２２と、を備える。載置台１２１は、略円盤形状のベース部１２１ａと、ベース部１２１ａ上に固定された静電チャック１２１ｂと、を備える。

ベース部１２１ａは、例えば、アルミニウムにより形成される。ベース部１２１ａは、支持駆動部１２２の上端に固定される。支持駆動部１２２がベース部１２１ａを移動することにより、内部空間１１０ａの所定の高さ位置に静電チャック１２１ｂが配置される。なお、ステージ機構部１２０は、ベース部１２１ａの温度を調整して、載置台１２１上に載置された基板Ｗの温度を制御する温度制御機構（不図示）を備えてもよい。

静電チャック１２１ｂは、誘電体膜と、誘電体膜の内層に設けられた電極と、を備える（共に図示せず）。静電チャック１２１ｂの電極には、直流電源１２３が接続されている。静電チャック１２１ｂは、直流電源１２３から電極に供給された直流電圧により誘電体膜に静電気力を生じさせて、静電チャック１２１ｂの上面に載置された基板Ｗを静電吸着する。静電チャック１２１ｂの上面（基板Ｗの載置面）の中心は、処理中心軸Ａｘに一致する。

支持駆動部１２２は、ベース部１２１ａを保持する柱状の支軸１２４と、支軸１２４を動作させる動作装置１２５と、を有する。支軸１２４は、鉛直方向に沿って延び、処理容器１１０の内部空間１１０ａから底部１１４を通って処理容器１１０の外部に延在している。支軸１２４の軸心は、処理中心軸Ａｘに重なる。

動作装置１２５は、処理容器１１０の外部に設けられる。動作装置１２５は、支軸１２４の下端側を保持する。動作装置１２５は、制御部１８０の制御に基づき、支軸１２４を処理中心軸Ａｘ回りに回転させる。また、動作装置１２５は、鉛直方向に昇降（上下動）させる。載置台１２１は、動作装置１２５の動作によって、処理容器１１０内で回転及び昇降する。

また、ステージ機構部１２０は、処理容器１１０の底部１１４と支軸１２４との間に、支軸１２４を動作可能としつつ隙間を封止する封止構造１２６を備える。封止構造１２６としては、例えば、磁性流体シールを適用することができる。

成膜装置１００のターゲット保持部１３０は、載置台１２１から上方に離隔した位置に、カソードターゲットであるターゲットＴを複数保持する。本実施形態に係る成膜装置１００は、４つのターゲット保持部１３０を備える。ターゲット保持部１３０は、複数のターゲットＴのそれぞれを保持する金属製のホルダ１３１と、複数のホルダ１３１の外周部を固定して当該ホルダ１３１を支持する絶縁部材１３２と、を備える。

ホルダ１３１のそれぞれに保持されるターゲットＴは、成膜用の物質を有する材料により形成される。ターゲットＴのそれぞれは、長方形状の平板を呈している。また、成膜装置１００は、異なる種類の材料からなるターゲットＴを備えてもよい。例えば、複数の異なる材料からなるターゲットＴのそれぞれを切り替えてスパッタすることで、処理容器１１０内で多層膜を形成することができる。いいかえると、成膜装置１００により、複数のターゲットを同時に成膜する同時スパッタリング（コスパッタリング）を行ってもよい。

本実施形態に係る成膜装置１００は、成膜処理の一例として、基板Ｗに複数の元素を含む合金膜を形成する。本開示においては、基板Ｗに複数の元素を含む合金膜を形成する例として、インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素からなる合金膜を形成する例について説明する。インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素からなる合金膜をＩＧＺＯ膜という場合がある。インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素からなる合金膜を形成する際には、複数のターゲットＴの少なくとも一つのターゲットＴをインジウム、ガリウム、亜鉛、酸素からなる合金膜とする。

ホルダ１３１のそれぞれは、平面視で、ターゲットＴよりも一回り大きな長方形状に形成される。ホルダ１３１のそれぞれは、絶縁部材１３２を介して錐形部１１３の傾斜面に固定される。ホルダ１３１のそれぞれが錐形部１１３の傾斜面に固定されるため、ホルダ１３１のそれぞれは、複数のターゲットＴの表面（内部空間１１０ａに露出したスパッタ面）を、処理中心軸Ａｘに対して傾斜した状態で保持する。

また、ターゲット保持部１３０は、ホルダ１３１のそれぞれが保持しているターゲットＴに対して、電源１３３を電気的に接続している。複数の電源１３３のそれぞれは、接続されているターゲットＴに負の直流電圧を印加する。なお、電源１３３は、複数のターゲットＴのそれぞれに選択的に電圧を印加する単一の電源であってもよい。

図４は、成膜装置１００の４つのホルダ１３１及び４つのマグネット１７１の配置を示す概略平面図である。図４に示すように、ターゲット保持部１３０は、処理中心軸Ａｘを中心とする仮想正円ｉｃに沿って複数のホルダ１３１（及びターゲットＴ）を均等に配置している。すなわち、４つのホルダ１３１（及びターゲットＴ）のそれぞれは、仮想正円ｉｃ上に角度９０度間隔で配置される。また、４つのホルダ１３１（及びターゲットＴ）のそれぞれは、ホルダ１３１の長辺が仮想正円ｉｃの接線と平行に延びるように設けられる。４つのターゲットＴのそれぞれは、ホルダ１３１と同位置で斜め下方を臨むように保持される（図３も参照）。

以下の説明では、４つのターゲットＴについて、図４中の仮想正円ｉｃの上位置から時計回りに沿って、第１ターゲットＴ１、第２ターゲットＴ２、第３ターゲットＴ３及び第４ターゲットＴ４という場合がある。例えば、成膜装置１００は、成膜処理において、第１ターゲットＴ１をスパッタする場合、当該第１ターゲットＴ１を選択ターゲットＴｓに設定し、第２ターゲットＴ２、第３ターゲットＴ３及び第４ターゲットＴ４を非選択ターゲットＴｎｓに設定する。なお、成膜装置１００のターゲットＴ及びホルダ１３１の数は、特に限定されず、２つ又は３つでもよく、５つ以上でもよい。例えば、ターゲットＴ及びホルダ１３１が３つの場合、成膜装置１００は、仮想正円ｉｃ上において角度が１２０度間隔でターゲットＴ及びホルダ１３１を配置してもよい。

図３に戻り、成膜装置１００のターゲット覆い部１４０は、処理容器１１０内に配置されるシャッタ本体１４１と、シャッタ本体１４１を動作可能に支持するシャッタ駆動部１４２と、を有する。

シャッタ本体１４１は、複数のターゲットＴと載置台１２１との間に設けられる。シャッタ本体１４１は、処理容器１１０の錐形部１１３の傾斜面に略平行な錐形状に形成される。シャッタ本体１４１は、複数のターゲットＴのスパッタ面に対向することが可能である。また、シャッタ本体１４１は、ターゲットＴよりも若干大きな形状の開口１４１ａを１つ有する。

開口１４１ａは、シャッタ駆動部１４２により、複数のターゲットＴのうち１つのターゲットＴ（選択ターゲットＴｓ）に対向して配置される。開口１４１ａが選択ターゲットＴｓに対向して配置されることにより、シャッタ本体１４１は、載置台１２１の基板Ｗに対して選択ターゲットＴｓのみを露出させる。そして、シャッタ本体１４１は、他のターゲットＴ（非選択ターゲットＴｎｓ）を露出しないようにする。

シャッタ駆動部１４２は、柱状の回転軸１４３と、回転軸１４３を回転させる回転部１４４と、を備える。回転軸１４３の軸線は、処理容器１１０の処理中心軸Ａｘに重なっている。回転軸１４３は、鉛直方向に沿って延在し、下端においてシャッタ本体１４１の中心（頂点）を固定する。回転軸１４３は、錐形部１１３の中心を通って処理容器１１０の外部に突出している。

回転部１４４は、処理容器１１０の外部に設けられ、図示しない回転伝達部を介して、回転軸１４３を保持している上端（コネクタ１５５ａ）と相対的に回転軸１４３を回転させる。これにより、回転軸１４３及びシャッタ本体１４１が処理中心軸Ａｘ回りに回転する。したがって、ターゲット覆い部１４０は、制御部１８０の制御に基づき、開口１４１ａの周方向位置を調整し、スパッタを行う選択ターゲットＴｓに開口１４１ａを対向させることができる。

なお、成膜装置１００は、ターゲット覆い部１４０を用いて、互いに切り替えながらスパッタリングを行っているが、成膜装置１００において、ターゲット覆い部１４０を設けずに、同時にスパッタリングを行ってもよい。

成膜装置１００のガス供給部１５０は、錐形部１１３に設けられ励起用のガスを供給する励起用ガス部１５１と、処理容器１１０の底部１１４側に設けられ酸化用のガス（以下、酸化ガスという）を供給する酸化用ガス部１５６と、を備える。なお、成膜装置１００は、基板Ｗ上に堆積した金属の酸化を行わない場合は、酸化用ガス部１５６を備えなくてもよい。

励起用ガス部１５１は、処理容器１１０の外部においてガスを流通させる配管１５２を備える。また、励起用ガス部１５１は、配管１５２の上流側から下流側に向かって順に、ガス源１５３と、流量制御器１５４と、ガス導入部１５５と、を備える。

ガス源１５３は、励起用のガス（例えば、アルゴンガス）を貯留する。ガス源１５３は、配管１５２にガスを供給する。流量制御器１５４は、例えば、マスフローコントローラ等が適用され、処理容器１１０内に供給するガスの流量を調整する。ガス導入部１５５は、処理容器１１０の外部から内部にガスを導入する。ガス導入部１５５は、処理容器１１０の外部において配管１５２に連結されるコネクタ１５５ａと、ターゲット覆い部１４０の回転軸１４３内に形成されたガスの通路１４３ａと、で構成される。

酸化用ガス部１５６は、酸化ガス（例えば、酸素）を吐出するヘッド部材１５７と、ヘッド部材１５７を回転可能させる回転装置１５８と、を備える。酸化用ガス部１５６は、基板Ｗに積層した膜を酸化させる際に、ヘッド部材１５７から載置台１２１に向けて酸化ガスを噴射する。ヘッド部材１５７は、処理容器１１０の外部において酸化ガス用の配管１５９が接続されている。配管１５９には、酸化ガスのガス源１５１０と、酸化ガスの流量を調整する流量制御器１５１１が設けられる。回転装置１５８は、載置台１２１の載置面に対向する対向領域Ｒ１と、載置台１２１から離れた退避領域Ｒ２との間で、ヘッド部材１５７の酸化ガス吐出部１５７ａを変位させる。

成膜装置１００が備えるガス排出部１６０は、減圧ポンプ１６１と、この減圧ポンプ１６１を処理容器１１０の底部１１４に固定するためのアダプタ１６２と、を備える。ガス排出部１６０は、制御部１８０の制御下に、処理容器１１０の内部空間１１０ａを減圧する。

成膜装置１００が備えるマグネット機構部１７０は、ターゲットＴのそれぞれに磁場Ｈを付与する。マグネット機構部１７０がターゲットＴのそれぞれに磁場Ｈを付与することにより、マグネット機構部１７０はターゲットＴにプラズマを誘導する。マグネット機構部１７０は、複数のホルダ１３１のそれぞれに対して、マグネット１７１（カソードマグネット）と、マグネット１７１を動作可能に保持する動作部１７２と、を備える。本実施形態に係る成膜装置１００は、４つのホルダ１３１のそれぞれに対応して、４つのマグネット１７１と、マグネット１７１のそれぞれを保持する４つの動作部１７２と、を有している。

図４に示すように、４つのマグネット１７１は、仮想正円ｉｃ上の各ターゲットＴに重なるように配置される。なお、配置される４つのターゲットＴ（第１ターゲットＴ１から第４ターゲットＴ４）に応じて時計回りに、マグネット１７１を、第１マグネット１７１Ｔ１、第２マグネット１７１Ｔ２、第３マグネット１７１Ｔ３、第４マグネット１７１Ｔ４という場合がある。

マグネット１７１のそれぞれは、互いに同形状に形成される。また、マグネット１７１のそれぞれは、互いに同程度の磁力を生じる。具体的には、マグネット１７１のそれぞれは、平面視で、略長方形状を呈する。動作部１７２の保持状態で、マグネット１７１の長辺は、長方形状のターゲットＴの短手方向に平行となるように延在している一方で、マグネット１７１の短辺は、長方形状のターゲットＴの長手方向に平行となるように延びる。

マグネット１７１のそれぞれは、永久磁石を適用することができる。マグネット１７１のそれぞれを構成する材料は、適宜の磁力を有していれば特に限定されず、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、サマリウム、ネオジム等があげられる。

また、マグネット１７１のそれぞれは、第１磁極１７１ａを内側（中心部）に有するとともに、第１磁極１７１ａと反対の磁極である第２磁極１７１ｂを第１磁極１７１ａの外側に有するように着磁される。第２磁極１７１ｂは、第１磁極１７１ａの全周を周回している。つまり短手方向又は長手方向に沿った断面視で、マグネット１７１は、第２磁極１７１ｂ、第１磁極１７１ａ、第２磁極１７１ｂの順に配置されている。

そして、仮想正円ｉｃの周方向に沿って隣り合う位置に配置されるマグネット１７１同士は、第１磁極１７１ａ及び第２磁極１７１ｂが相互に異なるように設定される。すなわち、図４において、第１マグネット１７１Ｔ１の第１磁極１７１ａがＮ極で、第２磁極１７１ｂがＳ極の場合は、第２マグネット１７１Ｔ２及び第４マグネット１７１Ｔ４の第１磁極１７１ａがＳ極で、第２磁極１７１ｂがＮ極となる。また、第３マグネット１７１Ｔ３は、第１磁極１７１ａがＮ極で、第２磁極１７１ｂがＳ極となる。

マグネット１７１のそれぞれを保持する動作部１７２は、保持しているマグネット１７１を、ターゲットＴの長手方向に沿って往復動させる。すなわち、マグネット１７１は、移動可能に設けられる。また、マグネット１７１のそれぞれを保持する動作部１７２は、保持しているマグネット１７１を、ターゲットＴに対して離隔及び接近させる。具体的には、動作部１７２のそれぞれは、マグネット１７１を保持して当該マグネット１７１を往復動させる往復動機構１７４と、往復動機構１７４を保持して当該往復動機構１７４をターゲットＴに対して離隔及び近接させる接離機構１７５と、を備える。

＜金属元素のターゲットＴからの放出角度分布＞
ターゲットＴとして、複数種類の金属元素を含む合金ターゲットを用いた場合に、スパッタリングされたターゲットＴから放出される金属元素の放出角度は、金属元素の種類によって異なる。

図５は、成膜装置１００においてスパッタリングされた元素がターゲット面ＴＳから放出される角度の分布を説明する図である。ターゲットＴは、ホルダ１３１に保持される。成膜装置１００は、ホルダ１３１のターゲットＴの反対側に、マグネット１７１を備える。マグネット１７１付近のターゲットＴから元素がスパッタリングされて放出される。

スパッタリングされた元素の放出方向とターゲットＴのターゲット面ＴＳの法線方向とがなす角度、すなわち、元素の放出角度、を角度θ（単位：ラジアン）、角度θに対する角度分布を角度分布Ａ（θ）（単位：無次元）とする。規格化のための定数を定数α（単位：無次元）、分布を規定する変数を変数β（単位：無次元）として、角度分布Ａ（θ）を、式１のように規定する。

なお、変数βが０の時、角度分布Ａ（θ）はコサイン分布となる。また、変数βが負の時は、角度分布Ａ（θ）は、アンダーコサイン分布、変数βが正の時は、角度分布Ａ（θ）はオーバーコサイン分布、となる。

図５において、線Ｌｕｃは、変数βが－０．８の時の角度分布Ａ（θ）を表す。いいかえると、線Ｌｕｃは、アンダーコサイン分布である角度分布Ａ（θ）を表す。図５において、線Ｌｏｃは、変数βが０．８の時の角度分布Ａ（θ）を表す。いいかえると、線Ｌｏｃは、オーバーコサイン分布である角度分布Ａ（θ）を表す。

角度分布Ａ（θ）がアンダーコサイン分布の場合（線Ｌｕｃ）は、ターゲット面ＴＳに対して垂直な方向（法線方向）に放出される元素が少ない。そして、角度分布Ａ（θ）がアンダーコサイン分布の場合（線Ｌｕｃ）は、ターゲット面ＴＳに対して垂直な方向（法線方向）からターゲット面ＴＳ側に傾いた方向に放出される元素が多い。

一方、角度分布Ａ（θ）がオーバーコサイン分布の場合（線Ｌｏｃ）は、ターゲット面ＴＳに対して垂直な方向（法線方向）に放出される元素が多い。そして、角度分布Ａ（θ）がオーバーコサイン分布の場合（線Ｌｏｃ）は、ターゲット面ＴＳに対して垂直な方向（法線方向）からターゲット面ＴＳ側に傾いた方向に放出される元素は少ない。

インジウム、ガリウム、亜鉛及び酸素からなる合金膜（ＩＧＺＯ膜）を基板Ｗに形成する場合に、ターゲットとしてインジウム、ガリウム、亜鉛及び酸素を含む合金膜（ＩＧＺＯ膜）からなるターゲットＴをスパッタリングする。ターゲットＴに含まれるインジウム、ガリウム及び亜鉛のそれぞれについて、スパッタリングされたときのターゲットＴから放出される角度分布について、概念的に示した図を図６に示す。

図６（ａ）は、ターゲットＴからインジウムがスパッタリングされて放出される角度分布ＤＩｎを示す。図６（ｂ）は、ターゲットＴからガリウムがスパッタリングされて放出される角度分布ＤＧａを示す。図６（ｃ）は、ターゲットＴから亜鉛がスパッタリングされて放出される角度分布ＤＺｎを示す。

インジウムの角度分布ＤＩｎ及び亜鉛の角度分布ＤＺｎは、ターゲットＴのターゲット面ＴＳの法線方向に対して、傾いた方向に頻度が高くなっている。すなわち、インジウム及び亜鉛のそれぞれは、ターゲットＴのターゲット面ＴＳの法線方向から傾いた方向に放出される。特に、亜鉛は、ターゲットＴのターゲット面ＴＳの法線方向から大きく傾いている。

一方、ガリウムの角度分布ＤＧａは、ターゲットＴのターゲット面ＴＳの法線方向に頻度が高くなっている。すなわち、ガリウムは、ターゲットＴのターゲット面ＴＳの法線方向に放出される。

上述のように、合金ターゲットに含まれる元素の種類によって、ターゲットＴから放出される角度分布に差がある。ターゲットＴから放出される角度分布に差があると、基板Ｗにターゲットをスパッタリングして積層した膜が、面方向に不均一になる。すなわち、合金ターゲットに含まれる元素の種類によって面内分布が異なり、基板Ｗに生成した膜の面内分布が元素の間で不均一になる。すなわち、生成した膜の面方向の一様性が悪化する。基板Ｗに生成した膜の面内分布が不均一になると、製品の歩留まりが悪化する。

本実施形態に係る成膜装置１００は、合金ターゲットに含まれる元素のうち、面内分布が不均一になりやすい元素について、面内分布を改善するようにする。面内分布が不均一になりやすい元素は、例えば、スパッタリングされるとターゲットＴのターゲット面ＴＳの法線方向から傾いた方向に放出される元素である。ＩＧＺＯ膜を成膜するときは、亜鉛が、面内分布が不均一になりやすい元素である。

＜第１分布改善方法＞
本実施形態に係る成膜装置１００を用いる成膜方法について説明する。図７は、本実施形態に係る成膜装置の一例である成膜装置１００の第１分布改善方法について説明するフロー図である。

成膜装置１００を用いる成膜方法は、膜形成用ターゲットを基板に対向して配置する工程（ステップＳ１０、（ａ）工程）と、膜形成用ターゲットをスパッタリングして、基板に膜を成膜する工程（ステップＳ２０、（ｂ）工程）と、を含む。成膜装置１００を用いる成膜方法は、ステップＳ２０において、不均一元素の分布が少ない部分に、不均一元素をより多く供給する。

本実施形態に係る成膜装置１００の第１分布改善方法について説明する。図８及び図９は、本実施形態に係る成膜装置の一例である成膜装置１００の第１分布改善方法について説明する図である。本実施形態に係る成膜装置１００において、ＩＧＺＯ膜を積層する場合について説明する。ＩＧＺＯ膜を積層する場合には、亜鉛が基板Ｗの外周において不足するため、亜鉛を基板Ｗの外周に多く積層するように電源１３３を制御する。

図８は、成膜装置１００のマグネット１７１の動作について説明する図である。成膜装置１００のマグネット１７１は、ターゲットＴにおける基板Ｗに対して反対側において、マグネット１７１が、ターゲットＴの長手方向に往復移動する。マグネット１７１は、図８の矢印付き線Ｐ１に示すように移動することを繰り返して往復移動する。

第１分布改善方法においては、電源１３３からホルダ１３１に供給される電力を、ターゲットＴの端側において、ターゲットＴの中心部より大きくする。具体的には、電源１３３は、ターゲットＴの端側の高出力領域ＲＨにおいて、ターゲットＴの中心部の低出力領域ＲＬにおける電力より大きい電力をホルダ１３１に供給する。

図９は、成膜装置１００が備える電源１３３が供給する電力を説明する図である。電源１３３は、マグネット１７１がターゲットの中心部の低出力領域ＲＬに位置する場合は、電力ＰＷ２の出力をホルダ１３１に供給する。そして、電源１３３は、マグネット１７１がターゲットの端側の高出力領域ＲＨに位置する場合は、電力ＰＷ２より大きい電力ＰＷ１の出力をホルダ１３１に供給する。

成膜装置１００が、第１分布改善方法を行ったときの評価結果について説明する。図１０は、本実施形態に係る成膜装置の一例である成膜装置１００が第１分布改善方法を行ったときの評価結果について説明する図である。

図１０の縦軸は、基板Ｗにスパッタリングにより積層した積層膜の面内における各元素の量又は積層膜の膜厚の不均一性（単位：任意単位）を示す。横軸は、ターゲットＴの端側の高出力領域ＲＨにおける電力ＰＷ１に対するターゲットＴの中心部の低出力領域ＲＬにおける電力ＰＷ２の比率（単位：パーセント）を示す。

線ＬＧａは、積層膜の面内におけるガリウムの量の不均一性を示す。ガリウムは、スパッタリングされたときにターゲットＴのターゲット面ＴＳから法線方向に放出される。したがって、電力ＰＷ１に対する電力ＰＷ２の比率を変えてもほぼ一定の値を示す。

線ＬＩｎは、積層膜の面内におけるインジウムの量の不均一性を示す。線ＬＺｎは、積層膜の面内における亜鉛の量の不均一性を示す。インジウム及び亜鉛は、スパッタリングされたときにターゲットＴのターゲット面ＴＳから法線方向に対して傾いた方向に放出される。したがって、電力ＰＷ１に対する電力ＰＷ２の比率を変えると不均一性が変化する。特に、放出される角度が法線に対する傾きが大きい亜鉛は、電力ＰＷ１に対する電力ＰＷ２の比率を変えると大きく変化する。

一方、図１０の結果より、電力ＰＷ１を電力ＰＷ２に対して大きくすると、ガリウム、インジウム及び亜鉛の不均一性を示す値は改善される。特に、電力ＰＷ１に対する電力ＰＷ２の比率が０．５の時は、ガリウム、インジウム及び亜鉛の不均一性を示す値は、各元素において許容できる程度に小さい値となる。したがって、電力ＰＷ１を電力ＰＷ２に対して大きくすることによって、ガリウム、インジウム及び亜鉛のそれぞれについて、互いに均一な膜を形成することができる。

線ＬＴｈｋは、積層膜の面内における積層膜の膜厚の不均一性を示す。積層膜の膜厚は、亜鉛と同程度に、電力ＰＷ２と電力ＰＷ１の比率を変えると不均一性が変化する。一方、電力ＰＷ１を電力ＰＷ２に対して大きくすると、積層膜の膜圧の不均一性が改善される。特に、電力ＰＷ１に対する電力ＰＷ２の比率を０．５にすることによって、不均一性を示す値は、許容できる程度に小さくできる。したがって、電力ＰＷ１を電力ＰＷ２に対して大きくすることによって、形成される合金膜の膜厚を均一にすることができる。

なお、上述の説明では、ターゲットＴに対して、電力を供給しているが、後述する分布改善用ターゲットＴｃ２に電力を供給するようにしてもよい。

なお、ターゲットＴが第１ターゲットの一例、ターゲットＴに積層されている材料が第１材料の一例、ターゲットＴを保持するホルダ１３１が第１ホルダの一例、である。

＜第２分布改善方法＞
図１１は、本実施形態に係る成膜装置の一例である成膜装置１００の第２分布改善方法について説明するフロー図である。

成膜装置１００を用いる成膜方法は、膜形成用ターゲット及び分布改善用ターゲットを基板に対向して配置する工程（ステップＳ１１０、（ａ）工程）を含む。また、成膜装置１００を用いる成膜方法は、膜形成用ターゲット及び分布改善用ターゲットを同時に又は交互に切り替えてスパッタリングして、基板に膜を成膜する工程（ステップＳ１２０、（ｂ）工程）を含む。成膜装置１００を用いる成膜方法は、ステップＳ１２０において、不均一元素の分布が少ない部分に、不均一元素をより多く供給する。

本実施形態に係る成膜装置１００の第２分布改善方法について説明する。第２分布改善方法においては、ターゲットＴとは別に、分布改善用ターゲットＴｃ１を用意して、分布を改善する。第２分布改善方法においては、不均一となる元素を含み、当該元素が少ない部分に多く積層するような形状を有する分布改善用ターゲットＴｃ１をターゲットＴとは別に用いる。例えば、図４において、膜形成用ターゲットであるターゲットＴを第１ターゲットＴ１、分布改善用ターゲットＴｃ１を第３ターゲットＴ３、として成膜を行う。

本実施形態に係る成膜装置１００において、ＩＧＺＯ膜を積層する場合について説明する。ＩＧＺＯ膜を積層する場合には、亜鉛が基板Ｗの外周において不足するため、亜鉛を基板Ｗの外周に多く積層する形状を有する酸化亜鉛により形成された分布改善用ターゲットＴｃ１を用いる。図１２は、本実施形態に係る成膜装置の一例である成膜装置１００の第２分布改善方法に用いる分布改善用ターゲットＴｃ１について説明する図である。なお、図１２は、分布改善用ターゲットＴｃ１を、短手方向から見た側面図である。

分布改善用ターゲットＴｃ１は、酸化亜鉛により形成された積層膜Ｔｃ１ａと、積層膜Ｔｃ１ａを固定する銅により形成された基板Ｔｃ１ｂと、を備える。積層膜Ｔｃ１ａを分布改善膜という場合がある。

分布改善用ターゲットＴｃ１における積層膜Ｔｃ１ａは、スパッタリングされると基板Ｗにおける外周に多く積層するように、表面Ｔｃ１ａｓが長手方向の外側に向かって傾いている。

積層膜Ｔｃ１ａは、幅Ｗ１であって厚さｔ１の基部Ｔｃ１ａｄと、基部Ｔｃ１ａｄの上部に設けられ、長手方向の端から長手方向の中心に向かって徐々に厚くなる断面が三角形状の傾斜部Ｔｃ１ａｕと、を有する。積層膜Ｔｃ１ａは、中心部分において厚さｔ１より厚い厚さｔ２となっている。なお、基板Ｔｃ１ｂを含めた分布改善用ターゲットＴｃ１の一番厚い部分の厚さは厚さｔ３である。

例えば、幅Ｗ１は１００から４００ミリメートル、厚さｔ１は１から４ミリメートル、厚さｔ２は５から２０ミリメートル、厚さｔ３は７から２８ミリメートルの範囲で適宜定めてもよい。

傾斜部Ｔｃ１ａｕの厚さが長手方向の中心に向かって徐々に厚くなることにより、積層膜Ｔｃ１ａの表面Ｔｃ１ａｓが長手方向の外向きに傾斜する。積層膜Ｔｃ１ａの表面Ｔｃ１ａｓが長手方向の外向きに傾斜することにより、基板Ｗの外側に積層される亜鉛の量を多くすることができる。

第２分布改善方法においては、ターゲットＴを用いて基板Ｗに積層膜を形成して、分布改善用ターゲットＴｃ１を用いて、元素分布を改善することにより、均一な膜を形成できる。

なお、分布改善用ターゲットＴｃ１が第２ターゲットの一例、ターゲットＴに積層されている材料が第２材料の一例、分布改善用ターゲットＴｃ１を保持するホルダ１３１が第２ホルダの一例、である。

＜第３分布改善方法＞
本実施形態に係る成膜装置１００の第３分布改善方法について説明する。第３分布改善方法においては、ターゲットＴとは別に、分布改善用ターゲットＴｃ２を用意して、分布を改善する。第３分布改善方法においては、不均一となる元素を含み、当該元素が少ない部分に多く積層するように、シールド形状を分布改善用ターゲットＴｃ２に近傍に配置する。例えば、図４において、膜形成用ターゲットであるターゲットＴを第１ターゲットＴ１、分布改善用ターゲットＴｃ２を第３ターゲットＴ３、として成膜を行う。

本実施形態に係る成膜装置１００において、ＩＧＺＯ膜を積層する場合について説明する。ＩＧＺＯ膜を積層する場合には、亜鉛が基板Ｗの外周において不足するため、亜鉛を基板Ｗの外周に多く積層するように分布改善用ターゲットＴｃ２の近傍にシールドＳＬＤを用いる。図１３は、本実施形態に係る成膜装置の一例である成膜装置１００の第２分布改善方法に用いる分布改善用ターゲットＴｃ２について説明する図である。なお、図１３は、分布改善用ターゲットＴｃ１を、短手方向から見た側面図である。また、図１４は、第２分布改善方法に用いるシールドＳＬＤの設置位置について説明する図である。

分布改善用ターゲットＴｃ２は、酸化亜鉛により形成された積層膜Ｔｃ２ａと、積層膜Ｔｃ１ａを固定する銅により形成された基板Ｔｃ２ｂと、を備える。積層膜Ｔｃ２ａを分布改善膜という場合がある。

積層膜Ｔｃ２ａは、幅Ｗ１であって厚さｔ２である。なお、基板Ｔｃ２ｂを含めた分布改善用ターゲットＴｃ２の厚さは厚さｔ３である。

分布改善用ターゲットＴｃ２の中心部分（中央付近）に、シールドＳＬＤを配置する。シールドＳＬＤは、例えば、多数の細かい孔が貫通した板状の部材である。シールドＳＬＤは、分布改善用ターゲットＴｃ２から放出される元素の一部を遮蔽する。分布改善用ターゲットＴｃ２において、中心部分をシールドＳＬＤにより遮蔽することにより、亜鉛を基板Ｗの外周に多く積層するようにできる。

第３分布改善方法においては、ターゲットＴを用いて基板Ｗに積層膜を形成して、分布改善用ターゲットＴｃ２及びシールドＳＬＤを用いて、元素分布を改善することにより、均一な膜を形成できる。

＜第４分布改善方法＞
本実施形態に係る成膜装置１００の第４分布改善方法について説明する。図１５及び図１６は、本実施形態に係る成膜装置の一例である成膜装置１００の第１分布改善方法について説明する図である。

図１５は、成膜装置１００のマグネット１７１の動作について説明する図である。成膜装置１００のマグネット１７１は、分布改善用ターゲットＴｃ２における基板Ｗに対して反対側において、マグネット１７１が、分布改善用ターゲットＴｃ２の長手方向に往復移動する。マグネット１７１は、磁場レーストラックＭＲＴを有する。例えば、図４において、膜形成用ターゲットであるターゲットＴを第１ターゲットＴ１、分布改善用ターゲットＴｃ２を第３ターゲットＴ３、として成膜を行う。

第４分布改善方法においては、電源１３３からホルダ１３１に供給される電力を、分布改善用ターゲットＴｃ２の端側において、ターゲットＴの中心部より大きくする。具体的には、電源１３３は、分布改善用ターゲットＴｃ２の端側の高出力領域ＲＨ２において、分布改善用ターゲットＴｃ２の中心部の低出力領域ＲＬ２における電力より大きい電力をホルダ１３１に供給する。

図１６は、成膜装置１００が備える電源１３３が供給する電力を説明する図である。電源１３３は、マグネット１７１が分布改善用ターゲットＴｃ２の中心部の低出力領域ＲＬ２に位置する場合は、電力ＰＷ１２の出力をホルダ１３１に供給する。そして、電源１３３は、マグネット１７１が分布改善用ターゲットＴｃ２の端側の高出力領域ＲＨ２に位置する場合は、電力ＰＷ１２より大きい電力ＰＷ１１の出力をホルダ１３１に供給する。

第４分布改善方法において、電源１３３からホルダ１３１に供給される電力を、分布改善用ターゲットＴｃ２の端側において、ターゲットＴの中心部より大きくすることによって、分布改善用ターゲットＴｃ２から基板Ｗの端側に積層される元素が増加する。分布改善用ターゲットＴｃ２から基板Ｗの端側に積層される元素が増加することにより、基板Ｗに積層される膜の均一性を向上させることができる。

＜第５分布改善方法＞
本実施形態に係る成膜装置１００の第５分布改善方法について説明する。第５分布改善方法においては、ターゲットＴとは別に、分布改善用ターゲットを用意して、更に、基板Ｗ側にシールドを配置して分布を改善する。

本実施形態に係る成膜装置１００において、ＩＧＺＯ膜を積層する場合について説明する。ＩＧＺＯ膜を積層する場合には、亜鉛が基板Ｗの外周において不足するため、亜鉛を基板Ｗの外周に多く積層するように、載置台１２１の近傍にシールドＳＬＤ２を用いる。図１７は、本実施形態に係る成膜装置の一例である成膜装置１００の第５分布改善方法に用いるシールドＳＬＤ２について説明する図である。例えば、図４において、膜形成用ターゲットであるターゲットＴを第１ターゲットＴ１、分布改善用ターゲットを第３ターゲットＴ３、として成膜を行う。

基板Ｗを囲むようにして、シールドＳＬＤ２を備えることにより、亜鉛を基板Ｗの外周に多く積層するようにできる。

第５分布改善方法においては、ターゲットＴを用いて基板Ｗに積層膜を形成して、分布改善用ターゲット及びシールドＳＬＤ２を用いて、元素分布を改善することにより、均一な膜を形成できる。

＜第６分布改善方法＞
本実施形態に係る成膜装置１００の第６分布改善方法について説明する。第６分布改善方法においては、ターゲットＴとは別に、分布改善用ターゲットを用意して、更に、基板Ｗ側にシールドを配置して分布を改善する。例えば、図４において、膜形成用ターゲットであるターゲットＴを第１ターゲットＴ１、分布改善用ターゲットを第３ターゲットＴ３、として成膜を行う。

本実施形態に係る成膜装置１００において、ＩＧＺＯ膜を積層する場合について説明する。ＩＧＺＯ膜を積層する場合には、亜鉛が基板Ｗの外周において不足するため、亜鉛を基板Ｗの外周に多く積層するように、処理容器１１０の内部空間１１０ａにおけるターゲットＴ側にシールドＳＬＤ３を用いる。図１８及び図１９は、本実施形態に係る成膜装置の一例である成膜装置１００の第６分布改善方法に用いるシールドＳＬＤ３について説明する図である。

シールドＳＬＤ３は、錐形部１１３の下側に設けられる。シールドＳＬＤ３は、開口ＳＬＤ３ｈを有する板状のシールド本体ＳＬＤ３ａを備える。開口ＳＬＤ３ｈを通過して、ターゲットＴからスパッタされた元素が基板Ｗに積層される。シールドＳＬＤ３は、遮蔽板ＳＬＤ３ｂ、遮蔽板ＳＬＤ３ｃ及びＳＬＤ３ｄを備える。遮蔽板ＳＬＤ３ｂ及び遮蔽板ＳＬＤ３ｃは、開口ＳＬＤ３ｈの端に設けられる。遮蔽板ＳＬＤ３ｄは、開口ＳＬＤ３ｈの中央に設けられる。

シールドＳＬＤ３を用いることにより、亜鉛を基板Ｗの外周に多く積層するようにできる。

第６分布改善方法においては、ターゲットＴを用いて基板Ｗに積層膜を形成して、分布改善用ターゲット及びシールドＳＬＤ３を用いて、元素分布を改善することにより、均一な膜を形成できる。

＜第７分布改善方法＞
本実施形態に係る成膜装置１００の第７分布改善方法について説明する。第７分布改善方法においては、マグネット１７１を分布改善用ターゲットＴｃ２において揺動させる際に、速度を変更することにより、分布を改善する。例えば、図４において、膜形成用ターゲットであるターゲットＴを第１ターゲットＴ１、分布改善用ターゲットを第３ターゲットＴ３、として成膜を行う。

本実施形態に係る成膜装置１００において、ＩＧＺＯ膜を積層する場合について説明する。ＩＧＺＯ膜を積層する場合には、亜鉛が基板Ｗの外周において不足するため、亜鉛を基板Ｗの外周に多く積層するように、マグネット１７１を分布改善用ターゲットＴｃ２の端部においてゆっくり移動させる。

図２０は、本実施形態に係る成膜装置の一例である成膜装置１００の第７分布改善方法について説明する図である。

成膜装置１００は、マグネット１７１を、分布改善用ターゲットＴｃ２の端部である低速領域ＲＳでは、ゆっくり移動させる。一方、成膜装置１００は、マグネット１７１を、分布改善用ターゲットＴｃ２の中央における高速領域ＲＦでは、速く移動させる。

マグネット１７１を、分布改善用ターゲットＴｃ２の端部である低速領域ＲＳでは、ゆっくり、分布改善用ターゲットＴｃ２の中央における高速領域ＲＦでは、速く移動させることにより、亜鉛を基板Ｗの外周に多く積層するようにできる。

第７分布改善方法においては、ターゲットＴを用いて基板Ｗに積層膜を形成して、分布改善用ターゲットを用いて、マグネット１７１を所定の移動動作させることによって、元素分布を改善することにより、均一な膜を形成できる。

＜作用、効果＞
本開示の成膜方法及び成膜装置によれば、合金ターゲットに含まれる複数の元素同士で、均一な面内分布を形成することができる。

なお、上記において、インジウム、ガリウム、亜鉛及び酸素からなる合金膜（ＩＧＺＯ膜）を成膜する場合について説明したが、成膜する膜はインジウム、ガリウム、亜鉛及び酸素からなる合金膜（ＩＧＺＯ膜）に限らない。複数種類の元素を同時にスパッタリングする際に、複数種類の元素の間で、互いにターゲットから放出される角度分布が異なる場合に、本開示の成膜装置を適用してもよい。例えば、タングステンとシリコンを成膜する際に本開示の成膜装置を用いてもよい。

今回開示された本実施形態に係る成膜方法及び成膜装置は、すべての点において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、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

１００ 成膜装置
１１０ 処理容器
１３０ ターゲット保持部
１３１ ホルダ
１３３ 電源
１７１ マグネット
ＲＦ 高速領域
ＲＳ 低速領域
ＲＨ 高出力領域
ＲＬ 低出力領域
ＳＬＤ、ＳＬＤ２、ＳＬＤ３ シールド
Ｔ ターゲット
Ｔｃ１、Ｔｃ２ 分布改善用ターゲット
ＴＳ ターゲット面

Claims (10)

1. 複数種類の元素を含む合金膜により形成される膜形成用ターゲットにより、前記合金膜を含む膜を基板の表面に成膜する成膜方法であって、
   （ａ）前記膜形成用ターゲットと、分布改善用ターゲットと、を前記基板に対向して配置する工程と、
   （ｂ）前記膜形成用ターゲットと、前記分布改善用ターゲットと、を同時に又は交互に切り替えてスパッタリングして、前記基板に前記膜を成膜する工程と、
   を備え、
   前記分布改善用ターゲットは、前記複数種類の元素の中で、前記膜形成用ターゲットにより前記基板に成膜されると、前記表面における分布が不均一となる不均一元素を含む分布改善膜により形成され、
   前記（ｂ）工程において、前記分布改善用ターゲットからスパッタリングされる前記不均一元素が、前記膜形成用ターゲットにより前記基板に成膜される際に、前記不均一元素の分布が少ない部分に、前記不均一元素の分布が多い部分に対して前記分布改善用ターゲットから前記不均一元素をより多く供給する、
   成膜方法。
2. 前記分布改善用ターゲットは、長手方向の端から中心に向けて徐々に厚くなる形状を有する、
   請求項１に記載の成膜方法。
3. 前記分布改善用ターゲットの中央付近にシールドを備える、
   請求項１に記載の成膜方法。
4. 前記基板の端にシールドを備える、
   請求項１に記載の成膜方法。
5. 前記分布改善用ターゲットの前記基板と反対側に設けられるマグネットを更に備え、
   前記（ｂ）工程において、前記マグネットが前記分布改善用ターゲットの長手方向における端部にあるときに、前記マグネットが前記分布改善用ターゲットの長手方向における中央にあるときよりもゆっくり移動する、
   請求項１に記載の成膜方法。
6. 前記分布改善用ターゲットの前記基板と反対側に設けられるマグネットを更に備え、
   前記（ｂ）工程において、前記マグネットが前記分布改善用ターゲットの長手方向における端部にあるときに、前記マグネットが前記分布改善用ターゲットの長手方向における中央にあるときよりも、前記分布改善用ターゲットを保持するホルダに大きい電力を供給する、
   請求項１に記載の成膜方法。
7. 前記合金膜は、インジウム、ガリウム、亜鉛及び酸素を含む、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の成膜方法。
8. 前記分布改善膜は、酸化亜鉛を含む、
   請求項７に記載の成膜方法。
9. 複数種類の元素を含む合金膜により形成される膜形成用ターゲットにより、前記合金膜を含む膜を基板の表面に成膜する成膜方法であって、
   （ａ）前記膜形成用ターゲットを前記基板に対向して配置する工程と、
   （ｂ）前記膜形成用ターゲットをスパッタリングして、前記基板に前記膜を成膜する工程と、
   を備え、
   前記膜形成用ターゲットの前記基板と反対側に設けられるマグネットを前記膜形成用ターゲットの長手方向に移動させながら、前記マグネットが前記膜形成用ターゲットの長手方向における端部にあるときに、前記マグネットが前記膜形成用ターゲットの長手方向における中央にあるときよりも、前記膜形成用ターゲットを保持するホルダに大きい電力を供給する、
   成膜方法。
10. 複数種類の元素を含む合金膜により形成される膜形成用ターゲットにより、前記合金膜を含む膜を基板の表面に成膜する成膜装置であって、
    前記膜形成用ターゲットを保持する第１ホルダと、
    分布改善用ターゲットを保持する第２ホルダと、
    前記分布改善用ターゲットの前記基板と反対側に設けられ、前記分布改善用ターゲットの長手方向に移動可能に設けられるマグネットと、
    前記第２ホルダに電力を供給する電源と、を備え、
    前記分布改善用ターゲットは、前記複数種類の元素の中で、前記膜形成用ターゲットにより前記基板に成膜されると、前記表面における分布が不均一となる不均一元素を含む分布改善膜により形成され、
    前記電源は、前記マグネットが前記分布改善用ターゲットの長手方向における端部にあるときに、前記マグネットが前記分布改善用ターゲットの長手方向における中央にあるときよりも、前記第２ホルダに大きい電力を供給する、
    成膜装置。

Images