JP6126302B2 - 成膜装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に膜を形成する成膜装置に関する。

ハードディスクなどのメディアの保護膜を形成する方法として、アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）やエチレン（Ｃ_２Ｈ_４）などの反応性ガスを利用したＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法がある。近年では、磁気読取ヘッドとメディアの磁気記録層とのスペーシング距離やヘッド浮上量をより小さくしてドライブ特性を向上させるため、磁気記録層の上に形成されるカーボンなどの保護膜（カーボン保護膜）もより一層薄くすることが求められている。

一方、ＣＶＤ法で形成されるカーボン保護膜は、その特性から２〜３ｎｍが限界の膜厚と言われている。そこで、ＣＶＤ法に代わり、より薄い保護膜を形成可能な技術として、アーク放電を用いた成膜方法（真空アーク成膜法：Ｖａｃｕｕｍ Ａｒｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が注目されている（特許文献１及び２参照）。真空アーク成膜法は、ＣＶＤ法と比べて、水素含有量が少なく、硬いカーボン保護膜を形成することができるため、膜厚を１ｎｍ程度まで薄くできる可能性がある。

特許文献１に開示された真空アーク成膜法では、グラファイトからなるターゲットを陰極とし、ターゲットとターゲットの近傍に配置された陽極との間をアーク放電させることでｔａ−Ｃ膜に必要なカーボンイオンを発生させている。アーク放電は、陽極に接続したストライカをターゲットに近接又は接触させることで発生させている。

このような真空アーク成膜法では、一般に、円柱形状のターゲットを用いて、かかるターゲットの上面の中央部の近傍にストライカを接触させてアーク放電を発生させている。ターゲットの上面のストライカが接触した位置（アーク放電が発生した位置）は、削られて窪み（アークスポット）となる。従って、ターゲットを回転させてストライカとの接触位置を変更することで、アークスポットによるターゲットの凹凸を平均化している。ここで、円柱形状のターゲットを用いる場合、ターゲットの上面の外周部分にアークスポットが生じると、成膜レートが変動するため、アークスポットは、ターゲットの上面の中央部のみに生じさせるとよい。但し、ターゲットの上面の外周部分にアークスポットを生じさせなければ、ターゲットの上面の外周部分は削られずに残ることになる。そこで、特許文献２には、ターゲットの上面のアークスポット（窪み）がある程度大きくなったら、ターゲットの上面をグラインダーなどで削ることで平坦化させる技術が提案されている。

国際公開第９６／２６５３１号パンフレット 特開２００９−２４２９２９号公報

しかしながら、ターゲットの上面を削ることは、ターゲットとして利用可能な部分を除去していることになるため、ターゲットの利用効率を向上させる上で妨げとなる。また、従来技術では、ターゲットの上面を削る工程を、成膜工程の間に組み入れる必要があるため、スループットが低下してしまう。更には、ターゲットの削り粉がターゲットを回転させる回転装置（の駆動部）に入り込み、回転装置の不具合の原因になるおそれがある。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、ターゲットを削ることなく、ターゲットの利用効率を向上させるのに有利な成膜装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての成膜装置は、基板に膜を形成する成膜装置であって、ターゲットを回転軸の周りに回転させる回転部と、アーク放電を発生させるためのストライカと、前記アーク放電を発生させるために前記ストライカを前記ターゲットの前記回転軸周りの側面に近づけた近接状態にするように、前記ストライカを駆動する駆動部と、前記近接状態において前記ストライカに対向する前記ターゲットの前記側面における対向位置を変更するように、前記回転部による前記ターゲットの回転を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、ターゲットを削ることなく、ターゲットの利用効率を向上させるのに有利な成膜装置を提供することができる。

本発明の一側面としての処理装置の構成を示す概略平面図である。 図１に示す処理装置におけるキャリアの構成を示す概略図である。 図１に示す処理装置におけるキャリアの構成を示す概略図である。 成膜装置の構成の一例を示す概略図である。 図３に示す成膜装置のソース部の拡大正面図である。 図３に示す成膜装置のソース部の拡大上面図である。 図４に示すソース部のＡ−Ａ矢視図である。 図５に示すソース部のＢ−Ｂ矢視図である。 図３に示す成膜装置の動作の制御に関するシステムの構成を示す図である。 図３に示す成膜装置において、アーク放電を発生させる位置の制御を説明するための図である。 図３に示す成膜装置において、アーク放電を発生させる位置の制御を説明するための図である。 図３に示す成膜装置において、アーク放電を発生させる位置の制御を説明するための図である。 図３に示す成膜装置において、アーク放電を発生させる位置の制御を説明するための図である。 図３に示す成膜装置において、アーク放電を発生させる位置の制御を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一側面としての処理装置１００の構成を示す概略平面図である。処理装置１００は、ハードディスクなどのメディアに用いられる基板に膜を形成する真空処理装置（成膜装置）であって、本実施形態では、インライン式の装置として構成されている。インライン式とは、連結された複数のチャンバを経由して基板を搬送しながら基板を処理する方法である。図１では、複数のチャンバ１１１乃至１３０が矩形のレイアウトを構成するように無端状に連結されている。チャンバ１１１乃至１３０のそれぞれには排気装置が設けられており、かかる排気装置によって内部が真空排気される。

処理装置１００において、互いに隣接するチャンバは、ゲートバルブを介して連結されている。また、チャンバ１１１乃至１３０のそれぞれには、ゲートバルブを介して、基板１を保持したキャリア１０を搬送する搬送装置が配置されている。かかる搬送装置は、キャリア１０を垂直姿勢で搬送する搬送路を有している。基板１は、キャリア１０に保持されて搬送路に沿って搬送される。基板１は、中心部分に孔（内周孔部）を有する金属又はガラスからなる円板状部材であって、表面及び裏面の両面に磁性層や保護膜などが形成される。

チャンバ１１１乃至１３０は、各種処理を行うプロセスチャンバを含む。チャンバ１１１乃至１３０のうち、例えば、チャンバ１１１は、キャリア１０に基板１を取り付ける処理が行われるロードロック室であり、チャンバ１１６は、キャリア１０から基板１を取り外す処理が行われるアンロードロック室である。チャンバ１１２、１１３、１１４及び１１５は、キャリア１０（基板１）の搬送方向を９０度転換する方向転換装置を備えたチャンバである。また、チャンバ１１７は、基板１に密着層を形成する密着層形成室であり、チャンバ１１８、１１９及び１２０は、密着層が形成された基板１に軟磁性層を形成する軟磁性層形成室である。チャンバ１２１は、軟磁性層が形成された基板１にシード層を形成するシード層形成室であり、チャンバ１２３及び１２４は、シード層が形成された基板１に中間層を形成する中間層形成室である。チャンバ１２６及び１２７は、中間層が形成された基板１に磁性膜を形成する磁性膜形成室であり、チャンバ１２９は、磁性膜が形成された基板１に保護膜を形成する保護膜形成室である。

処理装置１００における基板１の処理手順の一例について説明する。まず、チャンバ１１１において、未処理の２枚の基板１が先頭のキャリア１０に取り付けられる。かかるキャリア１０は、密着層を形成するためのチャンバ１１７に移動して、基板１に密着層が形成される。この間、チャンバ１１１において、２番目のキャリア１０に対して２枚の未処理の基板１が取り付けられる。

次いで、先頭のキャリア１０が軟磁性層を形成するためのチャンバ１１８、１１９及び１２０に順に移動しながら基板１に軟磁性層が形成される。この間、２番目のキャリア１０が密着層を形成するためのチャンバ１１７に移動し、基板１に密着層が形成され、更に、チャンバ１１１において、３番目のキャリア１０に対して基板１が取り付けられる。このように、先頭のキャリア１０及びそれに続くキャリア１０が移動するたびに、チャンバ１１１において後続のキャリア１０に対して基板１が取り付けられる。

次に、軟磁性層が形成された基板１を保持する先頭のキャリア１０は、シード層を形成するためのチャンバ１２１に移動し、基板１にシード層が形成される。そして、先頭のキャリア１０は、中間層を形成するためのチャンバ１２３及び１２４、磁性膜を形成するためのチャンバ１２６及び１２７、及び、保護膜を形成するためのチャンバ１２９に順に移動し、基板１に中間層、磁性膜及び保護膜が形成される。

図２Ａ及び図２Ｂは、キャリア１０の構成を示す概略図であって、図２Ａは、キャリア１０の正面図、図２Ｂは、キャリア１０の側面図である。キャリア１０は、本実施形態では、２枚の基板１を同時に保持し、上述したように、垂直姿勢で搬送路上を移動する。キャリア１０は、基板１を保持するＮｉ合金からなるホルダー４０１と、ホルダー４０１を支持して搬送路上を移動するスライダ４０２とを含む。キャリア１０は、ホルダー４０１に設けられた複数の弾性部材（板ばね）４０３で基板１の外周部を保持することで、基板１の表面及び裏面（成膜面）を遮ることなく、ターゲットに対向した姿勢で基板１を保持する。

処理装置１００の各チャンバに配置された搬送装置は、搬送路に沿って配置された多数の従動ローラと、磁気結合方式によって動力を真空側に導入するための磁気ネジとを有する。キャリア１０のスライダ４０２に設けられた永久磁石と搬送装置の磁気ネジとを磁気結合することで、搬送装置は、キャリア１０を従動ローラに沿って移動させる。なお、搬送装置やキャリア１０には、当業界で周知のいかなる構成をも適用することが可能であり、例えば、特開平８−２７４１４２号公報に開示された構成を適用することができる。また、リニアモータやラックアンドピニオン機構を用いた搬送装置であってもよい。

基板１に保護膜を形成するためのチャンバ１２９には、基板１の電位を変更する（基板１に電圧を印加する）ための電圧印加部が備えられている。キャリア１０に保持された基板１は、導電性の弾性部材４０３を介して、ホルダー４０１と電気的に接続されている。従って、弾性部材４０３の電位を変更することで、基板１の電位を変更することができる。電圧印加部は、例えば、電源（直流電源、パルス電源、高周波電源など）又はアース（接地）に接続された電極をホルダー４０１に接触させる装置を含む。

図３は、成膜装置３００の構成の一例を示す概略図である。成膜装置３００は、図１に示す処理装置１００を構成するチャンバ１１７乃至１３０（チャンバ１１２乃至１１４を除く）のうち、例えば、チャンバ１１９に対応する。成膜装置３００は、本実施形態では、基板１に形成された磁性膜の表面にｔａ−Ｃ層からなる保護膜を形成するｔａ−Ｃ成膜装置として具現化される。成膜装置３００は、プロセスチャンバ（真空容器）３０２と、フィルタ部３０４と、ソース部３０６とを有する。図３では、フィルタ部３０４及びソース部３０６を１セットのみ示しているが、実際には、プロセスチャンバ３０２の両側にフィルタ部３０４及びソース部３０６が１セットずつ（即ち、フィルタ部３０４及びソース部３０６が２セット）備えられている。なお、２枚の基板を搭載するキャリアを用いる場合は、２枚の基板の両面を同時に処理することができるように、フィルタ部３０４及びソース部３０６を４セット用いてもよい。

プロセスチャンバ３０２には、プロセスチャンバ３０２の内部において、基板１を垂直状態で所定の位置（成膜位置）に位置決めするための搬送装置３０８が備えられている。プロセスチャンバ３０２（具体的には、成膜位置）の両側には、フィルタ部３０４が接続されている。また、プロセスチャンバ３０２は、その内部を真空排気する排気装置に接続されている。

フィルタ部３０４は、屈曲した管状部材で構成され、その一端がプロセスチャンバ３０２に接続され、他端がソース部３０６に接続されている。フィルタ部３０４の外周には、カーボンイオンを基板側に誘導するための磁場を発生させる電磁石としてのコイルＣＬが設けられている。

ソース部３０６は、イオン発生部３１０と、ターゲット駆動部３１２とを有する。イオン発生部３１０は、その内部がフィルタ部３０４に連通されたチャンバ３１４と、アノード３１６と、ターゲットＴＧを保持（載置）するターゲットホルダー３１８と、ストライカ３２０とを含む。ストライカ３２０は、ターゲットＴＧとアノード３１６との間でアーク放電を発生させる（即ち、放電を着火する）ための部材である。ターゲット駆動部３１２は、回転部（回転駆動部）３２２と、移動部（進退駆動部）３２４とを含む。

ターゲットＴＧは、本実施形態では、カーボン（グラファイト）からなるターゲットであって、アーク放電によってカーボンイオンを発生させる。また、ターゲットＴＧは、本実施形態では、円柱形状を有するが、その他の形状、例えば、角柱形状、円筒形状又は角筒形状を有していてもよい。回転部３２２は、円柱形状を有するターゲットＴＧの中心軸と回転軸ＲＡとを一致させてターゲットＴＧを水平方向に支持した状態で、回転軸ＲＡの周りにターゲットＴＧを回転させる。また、移動部３２４は、ターゲットＴＧを回転軸ＲＡ（ターゲットＴＧの中心軸）に沿って移動（進退）させる。

図４乃至図７を参照して、成膜装置３００の構成を詳細に説明する。図４は、ソース部３０６の拡大正面図であり、図５は、ソース部３０６の拡大上面図である。図６は、図４に示すソース部３０６のＡ−Ａ矢視図であり、図７は、図５に示すソース部３０６のＢ−Ｂ矢視図である。

チャンバ３１４は、その内部が真空排気可能であり、ターゲットＴＧの周囲、即ち、ターゲットＴＧ、アノード３１６及びストライカ３２０を収容する。アノード３１６は、ストライカ３２０をターゲットＴＧに近接又は接触させることで発生させたアーク放電を維持するための円筒状部材であって、アーク放電を発生させる部分の周囲を取り囲むように配置されている。

ストライカ３２０は、ターゲットＴＧに近接又は接触することでアーク放電を発生させる。ストライカ３２０は、アノード３１６に電気的に接続され、ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏに接触可能に設けられている。ここで、ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏとは、ターゲットＴＧの回転軸ＲＡの周り（回転軸周り）の側面である。また、ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏに接触可能とは、ストライカ３２０が外周面ＴＧ_Ｏに物理的に接触することだけを意味するのではなく、ストライカ３２０が外周面ＴＧ_Ｏに近接して電気的に接触することも意味する。換言すれば、ストライカ３２０とターゲットＴＧとが低抵抗で導通することも意味する。

ストライカ駆動部３２６は、図６に示すように、ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏとストライカ３２０（の先端３２０ａ）とが近接した近接状態、又は、外周面ＴＧ_Ｏとストライカ３２０とが離間した離間状態となるように、ストライカ３２０を駆動する。ストライカ駆動部３２６は、例えば、図４に示すように、ストライカ用モータ３２８と、プーリ３３０ａ及び３３０ｂと、ベルト３３２と、モータベース３３４と、磁気シール３３６とを含む。ストライカ３２０は、プーリ３３０ａ及び３３０ｂとベルト３３２とを介して、ストライカ用モータ３２８に接続されている。ストライカ用モータ３２８は、チャンバ３１４に設けられたモータベース３３４に固定され、ストライカ３２０を９０度程度回転させる。ストライカ用モータ３２８が大気側に設けられているため、ストライカ駆動部３２６は、磁気シール３３６を介して、大気側から真空側のストライカ３２０に回転力を導入している。また、本実施形態では、ストライカ３２０の回転角度にかかわらず、電流を安定して導入するために、ロータリーコネクタ（回転導入器）３３８を介して、電力を導入している。

ターゲットＴＧは、ターゲットホルダー３１８に保持されている。ターゲットホルダー３１８を介して、ターゲットＴＧに電流を供給することができるように、ターゲット給電端子３４０が大気側に設けられている。

ターゲットホルダー３１８は、シャフト３４２の一端に固定されている。シャフト３４２の他端には、回転部３２２が設けられている。また、移動部３２４は、回転部３２２を支持するベースプレート３４４を移動（進退）させるように設けられている。シャフト３４２は、ターゲットＴＧを水平に支持する部材であって、ターゲットＴＧに電流を供給するための経路の一部である。また、シャフト３４２の内部には、ターゲットＴＧを冷却するための冷却水を流すための水路が形成されている。ターゲットホルダー３１８は、シャフト３４２とターゲットＴＧとの間に設けられているため、ターゲットＴＧの固定、ターゲットＴＧの冷却、及び、電流の経路の機能を有する。

回転部３２２について説明する。ベースプレート３４４は、シャフト３４２の回転シール部３４６を備えている。また、ベースプレート３４４には、大気側において、回転用モータ３４８が固定されている。

ベローズ３５０は、チャンバ３１４とベースプレート３４４との間に設けられ、その内部にシャフト３４２が配置されている。ベローズ３５０の内部は、チャンバ３１４と連通し、真空に維持することが可能である。ベローズ３５０は、ベースプレート３４４の移動に応じて伸縮する。

支柱３５２は、シャフト３４２の内部に形成された水路に冷却水を供給及びかかる水路から冷却水を排出するための継手３５４を固定する部材である。回転用モータ３４８は、プーリ３５６ａ及び３５６ｂとベルト３５８とを介して、シャフト３４２を回転させる。

移動部３２４について説明する。取付ベース３６０は、チャンバ３１４に固定された部材である。取付ベース３６０には、ＬＭガイド３６２を介して、ベースプレート３４４が固定されている。ＬＭガイド３６２は、回転部３２２の回転軸ＲＡ（ターゲットＴＧの中心軸）に沿ってベースプレート３４４を移動させるように設けられている。

図７に示すように、取付ベース３６０には、移動用モータ３６４及びボールねじ３６６が固定されている。第１プレート３６８ａ及び第２プレート３６８ｂは、ボールねじ３６６を支持する部材である。移動用モータ３６４は、第２プレート３６８ｂに固定され、歯車３７０ａ及び３７０ｂを介して、ボールねじ３６６を回転させる。また、ベースプレート３４４は、ボールねじ３６６の回転に応じて移動（進退）するナット３７２に固定されている。従って、移動用モータ３６４の回転によって、ベースプレート３４４に取り付けられた部分を移動させることができる。ベースプレート３４４には、上述したように、シャフト３４２及びベローズ３５０の一端が取り付けられている。

図８は、成膜装置３００の動作、即ち、アーク放電によってターゲットＴＧから生じたイオンを基板１に照射して膜を形成する処理の制御に関するシステムの構成を示す図である。かかる処理の制御においては、上位のメインコントローラ８０１からのコマンド（制御信号）が、制御部８０２を介して、成膜装置３００の各部に伝達される。

メインコントローラ８０１からの制御信号は、ＣＰＵなどからなる演算部８０２ａ及びメモリなどからなる記憶部８０２ｂを含む制御部８０２に入力される。制御部８０２は、入力された制御信号を、ターゲット駆動部３１２、ストライカ駆動部３２６及び電圧印加部８０３に送る。また、ターゲット駆動部３１２、ストライカ駆動部３２６及び電圧印加部８０３からの信号は、制御部８０２に入力され、制御部８０２からメインコントローラ８０１に送られる。

メインコントローラ８０１は、処理装置１００の全体を制御する機能を有し、例えば、搬送装置、ゲートバルブ、搬送ロボットなどの基板搬送系や他のプロセスチャンバの制御系などを制御する。

演算部８０２ａは、ターゲット駆動部３１２、ストライカ駆動部３２６及び電圧印加部８０３からの信号に演算処理を施して現在値及び変化量を求める。記憶部８０２ｂは、ターゲット駆動部３１２、ストライカ駆動部３２６及び電圧印加部８０３の現在値及び変化量、制御の順序などを記憶する。また、記憶部８０２ｂは、演算部８０２ａからの読み出し信号に応じて、記憶している値（ターゲット駆動部３１２、ストライカ駆動部３２６及び電圧印加部８０３の現在値及び変化量など）を返す。

ターゲット駆動部３１２は、上述したように、回転部３２２や移動部３２４を含み、ターゲットＴＧを回転させたり、ターゲットＴＧを移動（進退）させたりする。ストライカ駆動部３２６は、上述したように、ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏとストライカ３２０とが近接した近接状態、又は、外周面ＴＧ_Ｏとストライカ３２０とが離間した離間状態となるように、ストライカ３２０を駆動する。

ターゲット駆動部３１２やストライカ駆動部３２６は、エンコーダなどの回転角度を検出するセンサーを備えたモータを含む。換言すれば、ターゲット駆動部３１２やストライカ駆動部３２６は、回転角度を制御可能な駆動源として構成される。

電圧印加部８０３は、ターゲットＴＧとアノード３１６との間にアーク放電を発生させるための電圧（電力）を供給する。電圧印加部８０３は、例えば、電源として構成されるが、抵抗計などのセンサーを含んでいてもよい。

ストライカ３２０は、ターゲット駆動部３１２によるターゲットＴＧの駆動が完了した後、制御部８０２からの制御信号に応じて、ストライカ駆動部３２６によって駆動される。ストライカ駆動部３２６によるストライカ３２０の駆動が完了した後（即ち、ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏとストライカ３２０とが近接した近接状態にした後）、電圧印加部８０３によって電圧を印加する。ターゲットＴＧとストライカ３２０とが近接状態にあるかどうかの判定は、例えば、ストライカ３２０を駆動する（回転させる）ストライカ用モータ３２８の回転速度が０になっていることで行われる。また、かかる判定は、ストライカ用モータ３２８の回転が開始されてからの経過時間で行ってもよいし、ターゲットＴＧとストライカ３２０との間の電気抵抗の状態で行ってもよいし、トルクの増大で行ってもよい。

また、電圧印加部８０３は、ストライカ３２０がターゲットＴＧに近接（接触）している近接状態から離間状態になるまでの間、電圧を印加してもよい。具体的には、ストライカ３２０がターゲットＴＧに近接した近接状態を一定時間維持し、電圧印加部８０３は、かかる一定時間の間、電圧を印加し続ける。そして、電圧印加部８０３が電圧を印加した後、ストライカ駆動部３２６によってストライカ３２０を退避させ、ターゲットＴＧとストライカ３２０とが離間した離間状態とする。このような制御を行うことで、アーク放電を安定して発生させることができる。なお、ターゲットＴＧは、アーク放電の終了後、回転部３２２によって所定の角度だけ回転し、移動部３２４によって所定の距離だけ移動（進退）する。

成膜装置３００は、円柱形状を有するターゲットＴＧの中心軸を水平にした状態でターゲットＴＧを支持し、ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏにおいてアーク放電を発生させる。また、ターゲット駆動部３１２によって、ターゲットＴＧを回転及び移動させることができるため、ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏにおけるいずれの位置でもアーク放電を発生させることができる。

アーク放電は、ターゲットＴＧとストライカ３２０とが接触した位置、本実施形態では、ターゲットＴＧとストライカ３２０とが近接した近接状態においてストライカ３２０に対向するターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏにおける対向位置で発生する。この際、ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏのうち、アーク放電が発生した部分（対向位置）は削れてしまう。

そこで、本実施形態の成膜装置３００では、次のアーク放電によって削れるターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏの部分を、これまでのアーク放電によって削られた部分に近づける、或いは、重ねるように、ターゲットＴＧを駆動する。これにより、ターゲットＴＧが均等に削られていくため、ターゲットとして利用可能な部分を除去する（削る）ことなく、ターゲットＴＧの利用効率を向上させながら、アーク放電を安定して発生させることができる。また、成膜装置３００では、ターゲットＴＧを削る工程を成膜工程の間に組み入れる必要がないため、スループットの低下、及び、ターゲットＴＧの削り粉に起因するターゲット駆動部３１２やストライカ駆動部３２６の不具合の発生を抑制することができる。

図９Ａ乃至図９Ｅを参照して、ターゲットＴＧとストライカ３２０とが近接した近接状態においてストライカ３２０に対向するターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏにおける対向位置（アーク放電を発生させる位置）の制御について説明する。かかる制御は、制御部８０２がターゲット駆動部３１２やストライカ駆動部３２６を統括的に制御することで行われる。

まず、図９Ａに示すように、ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏの上端においてターゲットＴＧとストライカ３２０とが近接状態となるように、ターゲット駆動部３１２によってターゲットＴＧを駆動する。そして、ストライカ駆動部３２６によってストライカ３２０を駆動して、ターゲットＴＧの外側面ＴＧ_Ｏとストライカ３２０とを近接させてアーク放電を発生させる。これにより、ストライカ３２０に対向するターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏにおける対向位置にアークスポットＡＳが生じる。また、アーク放電の終了後、ストライカ駆動部３２６によってストライカ３２０を駆動して、ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏとストライカ３２０とを離間状態にする。

次いで、図９Ｂに示すように、アーク放電によってターゲットＴＧに生じるアークスポットＡＳが隣接する、或いは、その一部が重なるように、ターゲット駆動部３１２（回転部３２２）によって、ターゲットＴＧを回転軸ＲＡの周りに回転させる。そして、ストライカ駆動部３２６によってストライカ３２０を駆動して、ターゲットＴＧの外側面ＴＧ_Ｏとストライカ３２０とを近接させてアーク放電を発生させる。また、アーク放電の終了後、ストライカ駆動部３２６によってストライカ３２０を駆動して、ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏとストライカ３２０とを離間状態にする。このように、アーク放電とターゲットＴＧの回転とを繰り返すことで、図９Ｃに示すように、ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏに周状にアークスポットＡＳが生じる。

ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏに周状にアークスポットＡＳが生じたら、図９Ｄに示すように、ターゲット駆動部３１２（移動部３２４）によって、ターゲットＴＧを回転軸ＲＡに沿って移動させる。この際、これまでのアーク放電によってターゲットＴＧに生じている周状のアークスポットＡＳと、これからのアーク放電によってターゲットＴＧに生じるアークスポットとが隣接する、或いは、その一部が重なるように、ターゲットＴＧを移動させる。そして、上述したように、ストライカ駆動部３２６によってストライカ３２０を駆動して、ターゲットＴＧの外側面ＴＧ_Ｏとストライカ３２０とを近接させてアーク放電を発生させる。また、アーク放電の終了後、ストライカ駆動部３２６によってストライカ３２０を駆動して、ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏとストライカ３２０とを離間状態にする。これを繰り返すことによって、図９Ｅに示すように、ターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏに周状にアークスポットＡＳが更に生じる。

このように、本実施形態では、ストライカ３２０に対向するターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏにおける対向位置を変更するように、ターゲットＴＧの回転及び移動を制御する。これにより、ターゲットＴＧの外周面ＴＧＯの全面に対して、ストライカ３２０を近接（接触）させることが可能となり、ターゲットＴＧを削ることなく、ターゲットＴＧの利用効率を向上させることができる。また、本実施形態では、ターゲットＴＧを削るグラインダーなどが不要であるため、装置の小型化やメンテナンスコストの低減を実現することができる。

また、本実施形態では、ストライカ３２０に対向するターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏにおける対向位置を変更するために、ターゲットＴＧの回転及び移動の両方を制御している。但し、ターゲットＴＧの回転のみ、又は、ターゲットＴＧの移動のみを制御することで、ストライカ３２０に対向するターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏにおける対向位置を変更してもよい。

また、本実施形態では、ターゲットＴＧを回転軸ＲＡの周りに１回転させた後、ターゲットＴＧが回転軸ＲＡに沿って移動するように、ターゲットＴＧの回転及び移動を制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、アークスポットＡＳがらせん状に生じるように、即ち、対向位置のターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏにおける軌跡がらせん状になるように、ターゲットＴＧの回転及び移動を制御してもよい。

また、本実施形態では、アーク放電を発生させる度にストライカ３２０に対向するターゲットＴＧの外周面ＴＧ_Ｏにおける対向位置を変更している。但し、アーク放電を発生させる度に対向位置を変更するのではなく、ターゲットＴＧに生じるアークスポットＡＳのサイズが予め定められたサイズよりも大きくなる度に対向位置を変更してもよい。換言すれば、ターゲットＴＧに生じるアークスポットＡＳのサイズが予め定められたサイズよりも大きくなるまでは、対向位置を変更させずに、同一の対向位置を維持してもよい。

また、アーク放電によって生じるアークスポットＡＳの位置に応じて、基板１に形成される膜の成膜レートが変動することが知られている。具体的には、アークスポットＡＳがアノード３１６の中心に存在すると成膜レートが向上し、アークスポットＡＳがアノード３１６に近づくと成膜レートが低下する。従って、アークスポットＡＳがアノード３１６から離れた位置に生じさせるとよい。そこで、本実施形態では、ストライカ駆動部３２６は、アノード３１６と、近接状態におけるストライカ３２０との距離が一定となるように、ストライカ３２０を駆動している。これにより、アークスポットＡＳは、アノード３１６から常に離れた位置に生じるため、成膜レートを安定させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本願は、２０１４年３月１８日提出の日本国特許出願特願２０１４−５５５７０を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (10)

1. 基板に膜を形成する成膜装置であって、
   ターゲットを回転軸の周りに回転させる回転部と、
   アーク放電を発生させるためのストライカと、
   前記アーク放電を発生させるために前記ストライカを前記ターゲットの前記回転軸周りの側面に近づけた近接状態にするように、前記ストライカを駆動する駆動部と、
   前記近接状態において前記ストライカに対向する前記ターゲットの前記側面における対向位置を変更するように、前記回転部による前記ターゲットの回転を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする成膜装置。
2. 前記ターゲットを前記回転軸に沿って移動させる移動部を更に有し、
   前記制御部は、前記近接状態において前記ストライカに対向する前記ターゲットの前記側面における対向位置を変更するように、前記移動部による前記ターゲットの移動を更に制御することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記制御部は、前記ターゲットが前記回転軸の周りに１回転した後、前記ターゲットが前記回転軸に沿って移動するように、前記回転部による前記ターゲットの回転及び前記移動部による前記ターゲットの移動を制御することを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記制御部は、前記対向位置の前記ターゲットの前記側面における軌跡がらせん状になるように、前記回転部による前記ターゲットの回転及び前記移動部による前記ターゲットの移動を制御することを特徴とする請求項２に記載の成膜装置。
5. 前記制御部は、前記アーク放電を発生させる度に前記対向位置を変更することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の成膜装置。
6. 前記制御部は、前記アーク放電によって前記ターゲットに生じるアークスポットのサイズが予め定められたサイズよりも大きくなる度に前記対向位置を変更することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の成膜装置。
7. 前記制御部は、前記アーク放電によって前記ターゲットに生じるアークスポットの一部が重なるように前記対向位置を変更することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の成膜装置。
8. 前記ターゲットに対向して配置されるアノードを更に有し、
   前記駆動部は、前記アノードと前記近接状態における前記ストライカとの距離が一定となるように、前記ストライカを駆動することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の成膜装置。
9. 前記ターゲットは、円柱形状、角柱形状、円筒形状又は角筒形状を有することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の成膜装置。
10. 基板に膜を形成する成膜装置であって、
    ターゲットを軸に沿って移動させる移動部と、
    アーク放電を発生させるためのストライカと、
    前記アーク放電を発生させるために前記ストライカを前記ターゲットの前記軸周りの側面に近づけた近接状態にするように、前記ストライカを駆動する駆動部と、
    前記近接状態において前記ストライカに対向する前記ターゲットの前記側面における対向位置を変更するように、前記移動部による前記ターゲットの移動を制御する制御部と、
    を有することを特徴とする成膜装置。

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