JP6935283B2 - 処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、処理対象に対して所定の処理を行う処理装置に関する。

成膜対象に所定の薄膜を形成するために用いられる装置としてスパッタ装置が知られている。スパッタ装置は、成膜対象を収容する処理槽と、プラズマを生成するためのガスを処理槽内に導入するガス導入部とを備えている。ガス導入部は、処理槽の外部に位置するガスの供給元に接続する配管と、処理槽の内部において配管に接続する導入部材とを含んでいる。導入部材は、処理槽の周方向に沿う環状を有し、かつ、処理槽内にガスを導入するための複数の導入口を有している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−７３９７９号公報

ところで、上述したスパッタ装置では、処理槽の周方向において、ガスの流量における分布が、導入部材が有する導入口の位置によって固定される。そのため、処理槽の周方向においてガスの流量における分布を変えることができる処理装置が求められている。

なお、こうした事項は、スパッタ装置に限らず、他の処理装置であって、処理対象に対する所定の処理を行うときに、処理槽内にガスを供給する処理装置においても共通する。また、こうした事項は、導入部が導入部材を有する構成に限らず、処理槽の周方向における一部にガスを導入する２つ以上の配管を備える構成においても共通する。
本発明は、処理槽の周方向において、ガスの流量における分布を変えることを可能とした処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための処理装置は、処理対象に対する処理が行われる処理空間を区画する処理槽と、前記処理空間に通じる途中に保持空間を含み、前記処理空間における互いに異なる２以上の供給位置に向けてガスを通すガス通路と、前記保持空間に保持され、前記保持空間内での位置が変わることによって、前記保持空間から１つの前記供給位置に向かう部分のコンダクタンスを前記保持空間から他の前記供給位置に向かう部分のコンダクタンスと異ならせるように構成された流量変更部と、前記保持空間内での前記流量変更部の位置を変える位置変更部と、前記位置変更部の駆動を制御する制御部であって、前記制御部は、前記位置変更部に、前記保持空間内において前記流量変更部の位置を変えさせることによって、１つの前記供給位置と他の前記供給位置との間において前記コンダクタンスを異ならせる前記制御部と、を備える。

上記構成によれば、位置変更部が流量変更部の位置を変えることによって、１つの供給位置と他の供給位置との間において、保持空間から各供給位置に向かう部分のコンダクタンスを異ならせることができるため、処理槽の周方向において、ガスの流量における分布を変えることが可能である。

上記処理装置において、前記処理槽は、筒状を有し、前記ガス通路のなかで、前記保持空間から前記処理空間までの部分は、前記処理槽の周方向に沿う環状を有し、前記保持空間は、前記処理槽の周方向に沿う環状を有し、前記流量変更部は、前記保持空間における周方向の全体に位置してもよい。

上記構成によれば、保持空間の周方向における全体に流量変更部が位置し、かつ、ガス通路のなかで、保持空間から処理空間に向かう部分が周方向に沿う環状を有するため、処理槽における周方向の全体で、処理槽に供給されるガスの流量における分布を変えることができる。

上記処理装置において、前記流量変更部は、前記保持空間の周方向に沿う環状を有した１つの変更部材から構成されてもよい。
上記構成によれば、流量変更部を構成する部材の点数が増えることを抑えつつ、処理槽の周方向において、処理空間に供給されるガスの流量に分布を形成することができる。

上記処理装置において、前記流量変更部は、複数の変更部材から構成され、前記位置変更部は、前記各変更部材における位置を個別に変えるように構成されてもよい。
上記構成によれば、保持空間内において変更部材の位置を個別に変えることによって、処理槽の周方向において、ガスの流量における分布をより複雑にすることができる。

上記処理装置において、前記位置変更部は、前記保持空間内での前記流量変更部の位置であって、高さ方向における位置と、径方向における位置とを個別に変えるように構成され、前記制御部は、前記位置変更部に、前記保持空間内において前記流量変更部の前記高さ方向の位置と前記径方向の位置との少なくとも一方を変えさせてもよい。

上記構成によれば、高さ方向と径方向とによって規定される二次元方向において流量変更部の位置を変えることが可能であるため、流量変更部が一次元方向に沿ってのみ位置を変える構成と比べて、処理空間の周方向に沿ったコンダクタンスの分布をより細かく設定することが可能である。

上記処理装置において、前記ガス通路は、前記ガスが流れる方向において、前記保持空間よりも上流に位置し、かつ、前記保持空間に通じる上流通路を含み、前記保持空間は、前記上流通路が繋がる上流開口と、前記上流開口よりも下流に位置し、かつ、前記処理空間に通じる下流開口を含み、前記ガスが流れる方向と直交する断面において、前記保持空間の断面積は、前記上流開口の断面積および前記下流開口の断面積よりも大きくてもよい。

上記構成によれば、各開口の断面積よりも保持空間の断面積が大きいため、変更部材が位置することが可能な断面積が、各開口の断面積よりも大きい。それゆえに、保持空間の断面積が各開口の断面積よりも小さい構成と比べて、各開口の位置に対して変更部材が取り得る相対位置が多様になる。

上記処理装置において、前記処理装置は、前記処理空間に露出する被スパッタ面を含むターゲットと、前記ターゲットに電力を供給するターゲット電源と、をさらに備えてもよい。

上記構成によれば、スパッタ法を用いた処理を処理対象に行う処理装置において、処理槽内においてガスの流量に分布を形成すること、ひいては、処理槽内において成膜速度に分布を形成することができる。

第１実施形態における処理装置の概略構成を示すブロック図。 第１実施形態の変更機構における第１例の構造を示す断面図。 第１実施形態の変更機構における第１例の一部を拡大して示す部分拡大断面図。 第１実施形態の変更機構における第２例の構造を示す断面図。 第１実施形態における変更機構の作用を説明するための作用図。 第１実施形態における変更機構の作用を説明するための作用図。 第１実施形態における変更機構の作用を説明するための作用図。 第１実施形態における変更機構の作用を説明するための作用図。 試験例１における変更機構の構造を示す断面図。 試験例１における第１距離に対する第３距離の比と、第１総流量と第２総流量との流量差との関係を示すグラフ。 試験例２における膜厚の分布を示すグラフ。 第２実施形態における変更機構の構造を示す断面図。

［第１実施形態］
図１から図１１を参照して、処理装置をスパッタ装置として具体化した第１実施形態を説明する。以下では、スパッタ装置の構成、変更機構の構成、変更機構の作用、および、試験例を説明する。

［スパッタ装置の構成］
図１が示すように、処理装置の一例であるスパッタ装置１０は、筒状を有する真空槽１１を備え、真空槽１１の内部には、成膜対象Ｓを支持する支持部１２が位置している。真空槽１１は処理槽の一例であり、処理対象の一例である成膜対象Ｓに対する処理が行われる処理空間１１Ｓを区画する。支持部１２は例えば成膜対象Ｓを支持するステージである。成膜対象Ｓには、例えば、シリコン基板、ガラス基板、および、樹脂基板などを用いることができる。

真空槽１１において、支持部１２の上方には、支持部１２と対向するようにターゲット１３が位置している。ターゲット１３は、バッキングプレート１４を介して真空槽１１に固定されている。なお、図１では、ターゲット１３とバッキングプレート１４とが真空槽１１内に位置しているが、これらのうち、少なくともターゲット１３の被スパッタ面１３Ｓが真空槽１１に露出していればよい。バッキングプレート１４には、ターゲット電源１５が接続され、ターゲット電源１５はバッキングプレート１４に電力を供給することによって、ターゲット１３に電力を供給する。

真空槽１１の外側には、バッキングプレート１４に対してターゲット１３とは反対側に、磁気回路１６が位置している。磁気回路１６は筐体１７によって取り囲まれている。筐体１７は、真空槽１１の周方向において磁気回路１６の全体を取り囲む形状を有している。筐体１７と磁気回路１６との間に、処理空間１１Ｓに供給されるスパッタガスが通るガス通路が位置している。ガス通路には、処理空間１１Ｓに供給されるガスの流量を制御するガス供給部１８が接続されている。ガス供給部１８は、例えばマスフローコントローラーであり、スパッタ装置１０の外部に位置するボンベに接続されている。

真空槽１１には、処理空間１１Ｓ内のガスを排気する排気部１９が接続されている。排気部１９は、処理空間１１Ｓの圧力を所定の圧力まで減圧する。排気部１９は、例えば、ポンプとバルブとを含んでいる。

スパッタ装置１０は、制御部１０Ｃをさらに備えている。制御部１０Ｃは、スパッタ装置１０が備える各部の駆動を制御することによって、処理空間１１Ｓ内において成膜対象Ｓに対して所定の薄膜を形成する。

こうしたスパッタ装置１０では、成膜対象Ｓが支持部１２上に配置された後、制御部１０Ｃが、排気部１９に処理空間１１Ｓの圧力を所定の圧力まで減圧させる。次いで、制御部１０Ｃが、ガス供給部１８に所定の流量でスパッタガスを処理空間１１Ｓに供給させる。そして、制御部１０Ｃは、ターゲット電源１５に電力をバッキングプレート１４に供給させる。これにより、スパッタガスからプラズマが生成され、プラズマ中のイオンによって、ターゲット１３の被スパッタ面１３Ｓがスパッタされる。ターゲット１３から放出されたスパッタ粒子が成膜対象Ｓに付着することによって、成膜対象Ｓに薄膜が形成される。

本実施形態では、処理装置がスパッタ装置１０として具体化されているため、真空槽１１内においてスパッタガスの流量に分布を形成すること、ひいては、真空槽１１内においてスパッタガスの流量に応じた成膜速度に分布を形成することができる。

［変更機構の構成］
図２から図４を参照して、変更機構の構成を説明する。以下では、図２および図３を参照して変更機構の第１例を説明し、図３を参照して変更機構の第２例を説明する。なお、図２および図４は、真空槽１１の径方向と高さ方向とによって規定される平面に沿う断面構造を示している。こうした断面構造において、真空槽１１における径方向の中心を通る軸を対称軸とするとき、変更機構は、対象軸に対する一方と他方とに対称な構成を有している。そのため、図２および図４では、変更機構において、対称軸に対する一方のみを示し、他方の図示が省略されている。また、第１例と第２例との間では、位置変更部の構成が異なっているため、第２例の説明では、位置変更部の構成についてのみ詳しく説明する。

［第１例］
図２が示すように、筐体１７と磁気回路１６との間に、ガス通路２０が位置している。ガス通路２０は、処理空間１１Ｓにおける互いに異なる２以上の供給位置に向けてガスを通す通路であり、本実施形態では、ガス通路２０のなかで保持空間２０ａから処理空間１１Ｓまでの部分が真空槽１１の周方向に沿う環状を有することによって、環状を有した供給位置に向けてガスを通す。ガス通路２０と処理空間１１Ｓとが繋がる部分が供給位置である。ガス通路２０は、処理空間１１Ｓに通じる途中に保持空間２０ａを含んでいる。保持空間２０ａは、真空槽１１の周方向に沿う環状を有している。筐体１７は、筐体１７における他の部分に比べて、筐体１７の径方向における外側に突き出た部分である突出部１７ａを含む。突出部１７ａによって区画される空間が、ガス通路２０の一部である保持空間２０ａである。

変更機構３０は、流量変更部の一例である変更部材３１と、位置変更部３２とを備えている。変更部材３１は、保持空間２０ａに保持され、保持空間２０ａ内での位置が変わることによって、ガス通路２０における保持空間２０ａから処理空間１１Ｓにおける１つの供給位置に向かう部分のコンダクタンスを、保持空間２０ａから処理空間１１Ｓにおける他の供給位置に向かう部分のコンダクタンスと異ならせるように構成されている。位置変更部３２は、保持空間２０ａ内での変更部材３１の位置を変え、本実施形態では、位置変更部３２は、高さ方向Ｄ１における位置と、径方向Ｄ２における位置とを個別に変えるように構成されている。

位置変更部３２が変更部材３１の位置を変えることによって、１つの供給位置と他の供給位置との間において、保持空間２０ａから各供給位置に向かう部分のコンダクタンスを異ならせることができるため、真空槽１１の周方向において、スパッタガスの流量における分布を変えることが可能である。

変更部材３１は、保持空間２０ａにおける周方向の全体に位置している。変更部材３１は、保持空間２０ａの周方向に沿う環状を有した１つの部材である。保持空間２０ａの周方向における全体に変更部材３１が位置し、かつ、ガス通路２０のなかで、保持空間２０ａから処理空間１１Ｓに向かう部分が周方向に沿う環状を有するため、真空槽１１における周方向の全体で、真空槽１１に供給されるスパッタガスの流量における分布を変えることができる。また、変更部材３１が１つの部材から構成されるため、変更部材３１を構成する部材の点数が増えることを抑えつつ、真空槽１１の周方向において、処理空間１１Ｓに供給されるスパッタガスの流量に分布を形成することができる。

位置変更部３２は、保持空間２０ａにおいて、変更部材３１の位置を高さ方向Ｄ１および径方向Ｄ２の少なくとも一方に沿って変える。これにより、磁気回路１６と変更部材３１との間の距離、突出部１７ａの内周面のなかで、変更部材３１よりも上方に位置する部分と変更部材３１との間の距離、および、突出部１７ａの内周面のなかで、変更部材３１よりも下方に位置する部分と変更部材３１との間の距離の少なくとも１つが変わる。これにより、ガス通路２０において、保持空間２０ａから処理空間１１Ｓに向かう部分のコンダクタンスが、供給位置間において変わる。なお、コンダクタンスは、スパッタガスが流れる方向と直交する方向に沿うガス通路２０の断面を単位時間に通過するスパッタガスの量である。

位置変更部３２は、駆動部３２ａ、駆動軸３２ｂ、および、伸縮部３２ｃを備えている。駆動軸３２ｂは径方向Ｄ２に沿って延びる直線状を有し、駆動軸３２ｂにおける一方の端部が先端部であり、他方の端部が基端部である。基端部は駆動部３２ａに接続され、先端部は変更部材３１に接続されている。駆動部３２ａは、保持空間２０ａに対する駆動軸３２ｂの位置を変える。駆動部３２ａは、高さ方向Ｄ１および径方向Ｄ２の各々に沿って駆動軸３２ｂの位置を変えることが可能に構成されている。駆動軸３２ｂには変更部材３１が接続されているため、駆動軸３２ｂの位置を駆動部３２ａが変えることにより、保持空間２０ａにおける変更部材３１の位置が変わる。

伸縮部３２ｃは、径方向Ｄ２に沿って駆動軸３２ｂが移動することに伴い、径方向Ｄ２に沿う長さが伸びたり縮んだりする。伸縮部３２ｃは、駆動軸３２ｂの周方向における全体を取り囲んでいる。駆動軸３２ｂの先端部と磁気回路１６との間の距離が小さくなることによって、伸縮部３２ｃが縮み、先端部と磁気回路１６との間の距離が大きくなることによって、伸縮部３２ｃが伸びる。

上述した制御部１０Ｃは、位置変更部３２の駆動を制御する。より詳しくは、制御部１０Ｃは、位置変更部３２の駆動部３２ａに電気的に接続し、駆動部３２ａの駆動を制御する。制御部１０Ｃは、位置変更部３２に、保持空間２０ａ内において変更部材３１の位置を変えさせることによって、１つの供給位置と他の供給位置との間において、保持空間２０ａから各供給位置に向かう部分のコンダクタンスを異ならせる。本実施形態では、制御部１０Ｃは、位置変更部３２に、保持空間２０ａ内において変更部材３１における高さ方向Ｄ１の位置と径方向Ｄ２の位置との少なくとも一方を変えさせることによって、１つの供給位置と他の供給位置との間においてコンダクタンスを異ならせる。

真空槽１１には防着板１１ａが位置し、防着板１１ａは、ターゲット１３の被スパッタ面１３Ｓと対向する平面視において、ターゲット１３の周方向における全体を取り囲む環状を有している。スパッタ装置１０では、ガス通路２０を流れるスパッタガスは、ガス通路２０における保持空間２０ａを通って、処理空間１１Ｓに供給される。この際に、保持空間２０ａにおける変更部材３１の位置によって、保持空間２０ａから処理空間１１Ｓに向かうコンダクタンスが調整される。スパッタガスは、保持空間２０ａを通った後に、バッキングプレート１４およびターゲット１３と、防着板１１ａとによって区画される空間であって、処理空間１１Ｓの一部に含まれる空間を通る。なお、防着板１１ａは省略されてもよい。

図３が示すように、スパッタガスＧｓの流れる方向Ｆにおいて、所定の位置よりも前にスパッタガスＧｓが通る位置が、その位置よりも上流であり、所定の位置よりも後にスパッタガスＧｓが通る位置が、その位置よりも下流である。ガス通路２０は、上流通路２０ｂを含んでいる。上流通路２０ｂは、スパッタガスＧｓが流れる方向Ｆにおいて、保持空間２０ａよりも上流に位置し、かつ、保持空間２０ａに通じている。保持空間２０ａは、上流通路２０ｂが繋がる上流開口２０ａ１と、上流開口２０ａ１よりも下流に位置し、かつ、処理空間１１Ｓに通じる下流開口２０ａ２を含んでいる。スパッタガスＧｓが流れる方向Ｆと直交する断面において、保持空間２０ａの断面積は、上流開口２０ａ１の断面積および下流開口２０ａ２の断面積よりも大きい。

本実施形態において、上流通路２０ｂおよび下流開口２０ａ２はそれぞれ、真空槽１１の周方向に沿う環状を有している。なお、上流通路２０ｂは、周方向の一部において高さ方向Ｄ１に沿う形状を有してもよいし、下流開口２０ａ２は、周方向における位置が互いに異なる２以上の供給位置にスパッタガスを供給することが可能なように、周方向における互いに異なる複数の位置に配置された複数の開口によって構成されてもよい。

高さ方向Ｄ１と径方向Ｄ２とによって規定される平面に沿う断面において、上流開口２０ａ１の幅は上流幅Ｗ１であり、保持空間２０ａの幅は保持幅Ｗ２であり、下流開口２０ａ２の幅は下流幅Ｗ３である。上流幅Ｗ１、保持幅Ｗ２、および、下流幅Ｗ３は、それぞれ真空槽１１の周方向に沿って同じ幅に維持されている。保持幅Ｗ２は、上流幅Ｗ１および下流幅Ｗ３の両方よりも大きい。本実施形態では、上流幅Ｗ１と保持幅Ｗ２とは互いに同じ大きさであるが、上流幅Ｗ１と下流幅Ｗ３との両方が保持幅Ｗ２よりも小さければ、上流幅Ｗ１と下流幅Ｗ３とは互いに異なる大きさであってもよい。

各開口の断面積よりも保持空間２０ａの断面積が大きいため、変更部材３１が位置することが可能な断面積が、各開口の断面積よりも大きい。それゆえに、保持空間２０ａの断面積が各開口の断面積よりも小さい構成と比べて、各開口の位置に対して変更部材３１が取り得る相対位置が多様になる。

位置変更部３２は、例えば、高さ方向Ｄ１における変更部材３１の位置を、突出部１７ａのなかで磁気回路１６とともに上流開口２０ａ１を区画する部分と接する位置と、突出部１７ａのなかで磁気回路１６とともに下流開口２０ａ２を区画する部分と接する位置との間で変えることができる。言い換えれば、位置変更部３２は、突出部１７ａの内周面に含まれる面のなかで、高さ方向Ｄ１における上面１７ａ１と下面１７ａ２との間において、変更部材３１の位置を変えることができる。位置変更部３２は、例えば、径方向Ｄ２における変更部材３１の位置を、磁気回路１６に接する位置と突出部１７ａに接する位置との間で変えることができる。

制御部１０Ｃは、位置変更部３２のなかで駆動部３２ａに電気的に接続されている。制御部１０Ｃは、高さ方向Ｄ１に沿って変更部材３１の位置を変えさせるための制御信号と、径方向Ｄ２に沿って変更部材３１の位置を変えさせるための制御信号とを駆動部３２ａに出力する。駆動部３２ａは、制御部１０Ｃの出力した制御信号に応じて、変更部材３１における高さ方向Ｄ１での位置と、径方向Ｄ２での位置を変える。このように、変更機構の第１例における位置変更部３２は、１つの駆動部３２ａによって変更部材３１における高さ方向Ｄ１における位置と径方向Ｄ２における位置とを変えることが可能に構成されている。

［第２例］
図４が示すように、変更機構４０が備える位置変更部４１は、第１駆動部４１ａ１、第２駆動部４１ａ２、第１駆動軸４１ｂ１、第２駆動軸４１ｂ２、および、付勢部材４１ｃを備えている。付勢部材４１ｃは、高さ方向Ｄ１において、突出部１７ａの内周面における下面１７ａ２と変更部材３１との間に位置している。付勢部材４１ｃは、突出部１７ａの内周面における下面１７ａ２から上面１７ａ１に向かう方向に沿って変更部材３１を付勢している。

第１駆動軸４１ｂ１は高さ方向Ｄ１に沿って伸びる直線状を有し、第１駆動軸４１ｂ１における一方の端部が先端部であり、他方の端部が基端部である。基端部は第１駆動部４１ａ１に接続され、先端部は変更部材３１に接続されている。第１駆動部４１ａ１は、保持空間２０ａにおいて、高さ方向Ｄ１に沿う変更部材３１の位置を変える。

第２駆動軸４１ｂ２は径方向Ｄ２に沿って伸びる直線状を有し、第２駆動軸４１ｂ２における一方の端部が先端部であり、他方の端部が基端部である。基端部は第２駆動部４１ａ２に接続され、先端部は変更部材３１に接続されている。第２駆動部４１ａ２は、保持空間２０ａにおいて径方向Ｄ２に沿う変更部材３１の位置を変える。

制御部１０Ｃは、位置変更部４１のなかで第１駆動部４１ａ１と第２駆動部４１ａ２との両方に電気的に接続されている。制御部１０Ｃは、高さ方向Ｄ１に沿って変更部材３１の位置を変えさせるための制御信号を第１駆動部４１ａ１に出力し、径方向Ｄ２に沿って変更部材３１の位置を変えさせるための制御信号を第２駆動部４１ａ２に出力する。第１駆動部４１ａ１は、制御部１０Ｃの出力した制御信号に応じて、変更部材３１における高さ方向Ｄ１での位置を変える一方で、第２駆動部４１ａ２は、制御部１０Ｃの出力した制御信号に応じて、変更部材３１における径方向Ｄ２での位置を変える。

［変更機構の作用］
図５から図８を参照して、変更機構の作用を説明する。
図５が示すように、ターゲット１３の被スパッタ面１３Ｓと対向する平面視において、磁気回路１６の中心Ｃ１と変更部材３１の中心Ｃ２とがほぼ一致しているとき、磁気回路１６と変更部材３１との間の隙間Ｇは、変更部材３１の周方向においてほぼ一定である。そのため、保持空間２０ａから処理空間１１Ｓに向かうコンダクタンスも、変更部材３１の周方向においてほぼ一定である。結果として、処理空間１１Ｓに供給される単位時間当たりのスパッタガスＧｓの流量は、変更部材３１の周方向においてほぼ一定である。

図６が示すように、ターゲット１３の被スパッタ面１３Ｓと対向する平面視において、磁気回路１６の中心Ｃ１と変更部材３１の中心Ｃ２とが一致していないとき、磁気回路１６と変更部材３１の間の隙間Ｇは、変更部材３１の周方向において一定でない。図６が示す例では、磁気回路１６の中心Ｃ１に対して、変更部材３１の中心Ｃ２が、紙面の左右方向において左側にずれている。そのため、紙面の左右方向において、磁気回路１６の中心Ｃ１よりも右側における隙間Ｇは、磁気回路１６の中心Ｃ１よりも左側における隙間Ｇよりも小さい。それゆえに、保持空間２０ａから処理空間１１Ｓに向かう部分のコンダクタンスにおいて、磁気回路１６の中心Ｃ１よりも右側におけるコンダクタンスは、磁気回路１６の中心Ｃ１よりも左側におけるコンダクタンスよりも小さい。結果として、処理空間１１Ｓに供給される単位時間当たりのスパッタガスＧｓの流量は、変更部材３１の周方向において偏りを有する。より詳しくは、紙面の左右方向において、磁気回路１６の中心Ｃ１よりも右側における流量は、磁気回路１６の中心Ｃ１よりも左側における流量よりも小さい。

このように、径方向Ｄ２に沿って保持空間２０ａに対する変更部材３１の位置を変えることによって、スパッタガスＧｓの流量において、周方向に沿って偏りを生じさせることができる。

また、図７が示すように、保持空間２０ａにおいて、変更部材３１が、突出部１７ａの内周面における上面１７ａ１および下面１７ａ２の両方から離れるように位置することができる。このとき、上面１７ａ１と変更部材３１との間に形成される通路を通ったスパッタガスＧｓは、下面１７ａ２と変更部材３１との間に形成される通路を通って、下流開口２０ａ２から処理空間１１Ｓに向けて流れる。そのため、下流開口２０ａ２を通じて処理空間１１Ｓに供給されるスパッタガスＧｓには、磁気回路１６と変更部材３１との間に形成される通路を通ったスパッタガスＧｓと、下面１７ａ２と変更部材３１との間に形成される通路とを通ったスパッタガスＧｓとが含まれる。

これに対して、図８が示すように、保持空間２０ａにおいて、変更部材３１は、上面１７ａ１から離れる一方で、下面１７ａ２に接するように位置することができる。このとき、下流開口２０ａ２を通じて処理空間１１Ｓに供給されるスパッタガスＧｓには、磁気回路１６と変更部材３１との間に形成される通路を通ったスパッタガスＧｓが含まれる。これに対して、下面１７ａ２と変更部材３１との間には通路が形成されないため、こうした通路を通るスパッタガスＧｓも下流開口２０ａ２を通じて処理空間１１Ｓに供給されるスパッタガスＧｓには含まれない。

このように、高さ方向Ｄ１に沿って保持空間２０ａに対する変更部材３１の位置を変えることによって、下流開口２０ａ２を通じて処理空間１１Ｓに供給されるスパッタガスＧｓの流量を、真空槽１１の周方向における全体において変えることができる。

本実施形態のように、高さ方向Ｄ１と径方向Ｄ２とによって規定される二次元方向において変更部材３１の位置を変えることが可能であれば、変更部材３１が一次元方向に沿ってのみ位置を変える構成と比べて、処理空間１１Ｓの周方向に沿ったコンダクタンスの分布をより細かく設定することが可能である。

［試験例］
図９から図１１を参照して、試験例を説明する。
［試験例１］
図９および図１０を参照して、試験例１を説明する。
図９は、試験例１のスパッタ装置における断面構造であって、高さ方向Ｄ１と径方向Ｄ２とによって規定される平面に沿う断面構造を示している。

図９が示すように、試験例１のスパッタ装置１０Ｔにおいて、保持空間２０ａにおける高さ方向Ｄ１に沿う幅が第１幅Ｗａであり、径方向Ｄ２に沿う幅が第２幅Ｗｂである。第１幅Ｗａと第２幅Ｗｂとを等しい値とし、それぞれ２０ｍｍに設定した。保持空間２０ａの下流開口２０ａ２における径方向Ｄ２に沿う幅が第３幅Ｗｃであり、第３幅Ｗｃを２ｍｍに設定した。変更部材３１における高さ方向Ｄ１に沿う幅が第４幅Ｗｄであり、径方向Ｄ２に沿う幅が第５幅Ｗｅである。第４幅Ｗｄと第５幅Ｗｅとを等しい値とし、それぞれ１０ｍｍに設定した。

高さ方向Ｄ１と径方向Ｄ２とによって規定される平面に沿う断面において、変更部材３１のうち、紙面の中央よりも右側に位置する部分を第１部分３１ａに設定し、紙面の中央よりも左側に位置する部分を第２部分３１ｂに設定した。第１部分３１ａと磁気回路１６との間におけるスパッタガスの流量を第１流量Ｑ１に設定し、第２部分３１ｂと磁気回路１６との間における流量を第２流量Ｑ２に設定した。そして、第１部分３１ａと第２部分３１ｂとの両方において、各部分と突出部１７ａの内周面における下面との間における流量を第３流量Ｑ３に設定した。すなわち、ガス通路２０のなかで第１部分３１ａの周りを通って処理空間１１Ｓに供給されるスパッタガスの総流量である第１総流量Ｑａと、ガス通路２０のなかで第２部分３１ｂの周りを通って処理空間１１Ｓに供給されるスパッタガスの総流量である第２総流量Ｑｂとは、それぞれ以下の式によって表すことができる。

Ｑａ＝Ｑ１＋Ｑ３
Ｑｂ＝Ｑ２＋Ｑ３

また、ガス通路２０のなかでスパッタガスが第１流量Ｑ１で流れる部分、すなわち、第１部分３１ａと磁気回路１６との間の距離を第１距離ｄ１に設定した。さらに、ガス通路２０のなかでスパッタガスが第３流量Ｑ３で流れる部分、すなわち、第１部分３１ａと突出部１７ａの内周面における下面との間の距離を第３距離ｄ３に設定した。

第１距離ｄ１に対する第３距離ｄ３の比と、第１総流量Ｑａと第２総流量Ｑｂとの流量差の最大値との関係は、図１０に示す通りである。
図１０が示すように、変更部材３１が高さ方向Ｄ１における位置と径方向Ｄ２における位置との両方を変えることが可能な構成によれば、第３距離ｄ３が第１距離ｄ１以上であるときには、径方向Ｄ２に沿って変更部材３１の位置を変えることによって、第１総流量と第２総流量との差を最大で４％とすることができることが認められた。これに対して、第３距離ｄ３が第１距離ｄ１よりも小さいときには、径方向Ｄ２に沿って変更部材３１の位置を変えることによって、第１総流量Ｑａと第２総流量Ｑｂとの差を最大で１００％とすることができることが認められた。すなわち、第１総流量Ｑａを所定の流量に設定する一方で、第２総流量Ｑｂを０に設定すること、あるいは、第１総流量Ｑａを０に設定する一方で、第２総流量Ｑｂを所定の流量に設定することが可能であることが認められた。

このように、第３距離ｄ３が第１距離ｄ１以上であるときには、径方向Ｄ２に沿う変更部材３１の位置における変化量に対して、第１総流量Ｑａと第２総流量Ｑｂとの差における変化量を、第３距離ｄ３が第１距離ｄ１よりも小さいときと比べて小さくすることができることが認められた。言い換えれば、第３距離ｄ３が第１距離ｄ１以上であるときには、変更部材３１の移動によって、第１総流量Ｑａと第２総流量Ｑｂとの差を微量ずつ変化させることができることが認められた。

これに対して、第３距離ｄ３が第１距離ｄ１よりも小さいときには、径方向Ｄ２に沿う変更部材３１の位置における変化量に対して、第１総流量Ｑａと第２総流量Ｑｂとの差における変化量を、第３距離ｄ３が第１距離ｄ１以上であるときと比べて大きくすることができることが認められた。言い換えれば、第３距離ｄ３が第１距離ｄ１よりも小さいときには、変更部材３１の移動によって、第１総流量Ｑａと第２総流量Ｑｂとの差を急峻に変化させることができることが認められた。こうした効果は、第１距離ｄ１に対する第３距離の比が０．５以下であるときに顕著であることが認められた。

［試験例２］
半径が１５０ｍｍであるシリコン基板を準備し、試験例１で説明したスパッタ装置１０Ｔを用いてシリコン基板にタングステン膜を形成したときの膜厚を測定した。膜厚の測定結果は、図１１に示すとおりであった。なお、図１１では、スパッタガスの流量が、変更部材３１の周方向においてほぼ一定である条件でタングステン膜を形成したときの膜厚を破線で示し、スパッタガスの流量が、変更部材３１の周方向において偏りを有する状態でタングステン膜を形成したときの膜厚を実線で示している。

図１１は、シリコン基板における位置と、膜厚との関係を示すグラフである。図１１の横軸において、シリコン基板の中心を０ｍｍに設定し、例えば、半径が正の値であるとき、シリコン基板の中心よりも右側の位置であり、半径が負の値であるとき、シリコン基板の中心よりも左側の位置であると設定する。また、図１１の縦軸は、シリコン基板の中心における膜厚によって、シリコン基板の各位置における膜厚を正規化したときの膜厚を示している。

図１１が示すように、スパッタガスの流量が、変更部材３１の周方向においてほぼ一定である条件で成膜したときには、シリコン基板の中心から右側の縁に向けて膜厚が小さくなり、かつ、シリコン基板の中心から左側に向けて膜厚が大きくなることが認められた。言い換えれば、シリコン基板の中心から右側の縁に向かう方向に沿って、成膜速度が低くなり、シリコン基板の中心から左側の縁に向かう方向に沿って、成膜速度が高くなることが認められた。

これに対して、スパッタガスの流量が、変更部材３１の周方向において偏りを有するように変更部材３１の位置を変えたところ、図１１の実線で示すように、シリコン基板の面内において膜厚の均一性が高められることが認められた。より詳しくは、ターゲット１３の被スパッタ面１３Ｓと対向する平面視において、変更部材３１の中心Ｃ２を、磁気回路１６の中心Ｃ１に対して右側にずらすことによって、スパッタガスの流量が、変更部材３１の中心に対する右側において中心に対する左側よりも大きくなるように、変更部材３１の位置を変えた。これにより、シリコン基板の中心から右側の縁に向かうほど、スパッタガスの流量が大きくなり、シリコン基板の中心から左側の縁に向かうほど、スパッタガスの流量が小さくなるため、結果として、シリコン基板の面内において成膜速度のばらつきが抑えられることが認められた。

以上説明したように、処理装置の第１実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）位置変更部３２が変更部材３１の位置を変えることによって、１つの供給位置と他の供給位置との間において、保持空間２０ａから各供給位置に向かう部分のコンダクタンスを異ならせることができるため、真空槽１１の周方向において、スパッタガスの流量における分布を変えることが可能である。

（２）保持空間２０ａの周方向における全体に変更部材３１が位置し、かつ、ガス通路２０のなかで、保持空間２０ａから処理空間１１Ｓに向かう部分が周方向に沿う環状を有するため、真空槽１１における周方向の全体で、真空槽１１に供給されるスパッタガスＧｓの流量における分布を変えることができる。

（３）変更部材３１が１つの部材から構成されるため、変更部材３１を構成する部材の点数が増えることを抑えつつ、真空槽１１の周方向において、処理空間１１Ｓに供給されるスパッタガスＧｓの流量に分布を形成することができる。

（４）変更部材３１が一次元方向に沿ってのみ位置を変える構成と比べて、処理空間１１Ｓの周方向に沿ったコンダクタンスの分布をより細かく設定することが可能である。

（５）各開口の断面積よりも保持空間２０ａの断面積が大きいため、変更部材３１が位置することが可能な断面積が、各開口の断面積よりも大きい。それゆえに、保持空間２０ａの断面積が各開口の断面積よりも小さい構成と比べて、各開口の位置に対して変更部材３１が取り得る相対位置が多様になる。

（６）真空槽１１内においてスパッタガスの流量に分布を形成すること、ひいては、真空槽１１内において成膜速度に分布を形成することができる。

なお、上述した第１実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
・位置変更部３２および変更部材３１は、１次元方向に沿ってのみ変更部材３１の位置を変えることが可能に構成されてもよい。こうした構成であっても、変更部材３１が、１つの供給位置と他の供給位置との間において、保持空間２０ａから各供給位置に向かうコンダクタンスを変えることが可能であれば、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。

・保持空間２０ａの断面積は、上流開口２０ａ１および下流開口２０ａ２の断面積と等しくてもよいし、各開口の断面積よりも小さくてもよい。こうした構成によっても、変更部材３１が、１つの供給位置と他の供給位置との間において、保持空間２０ａから各供給位置に向かうコンダクタンスを変えることが可能であれば、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。

・流量変更部は、複数の変更部材から構成されてもよい。こうした構成では、スパッタ装置１０が、各変更部材における高さ方向Ｄ１の位置および径方向Ｄ２における位置を個別に制御することができる位置変更部を備えることによって、以下に記載の効果を得ることができる。なお、スパッタ装置１０は、流量変更部が複数の変更部材から構成されるときに、全ての変更部材における位置を、流量変更部が１つの変更部材から構成されるときと同様に制御することができる位置変更部を備えてもよい。

（７）保持空間２０ａ内において変更部材の位置を個別に変えることによって、真空槽１１の周方向において、スパッタガスの流量における分布をより複雑にすることができる。

・スパッタ装置１０は、スパッタガスＧｓが通り、かつ、変更部材３１を保持する保持空間２０ａを含むガス通路２０として、磁気回路１６と筐体１７とが形成するガス通路に限らず、スパッタ装置１０を構成する他の部材によって形成されるガス通路を備えてもよい。

・処理装置をスパッタ装置として具体化したが、処理装置は、スパッタ装置に限らず、処理空間に対して所定のガスを供給することによって、処理対象に対してスパッタ法による処理以外の所定の処理を行う装置であってもよい。処理装置は、例えば、熱ＣＶＤ装置、光ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置、プラズマエッチング装置、ＡＬＥ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｅｐｉｔａｘｙ）装置、および、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置などとして具体化することも可能である。

［第２実施形態］
図１２を参照して、処理装置をスパッタ装置として具体化した第２実施形態を説明する。第２実施形態は、第１実施形態と比べて、スパッタ装置に対する変更機構の位置が異なる。そのため以下では、こうした相違点を詳しく説明する一方で、第１実施形態と共通する構成には、同じ符号を付すことによってその詳しい説明を省略する。

［変更機構の構成］
図１２が示すように、スパッタ装置５０の真空槽１１には、真空槽１１の処理空間１１Ｓにスパッタガスを供給する供給配管５１が固定されている。供給配管５１は、真空槽１１の外部に位置する第１部分５１ａと、真空槽１１を貫通するとともに、真空槽１１の内部に位置する部分を含む第２部分５１ｂとを含んでいる。第１部分５１ａと第２部分５１ｂとは、それぞれ真空槽１１の周方向に沿う環状を有している。

供給配管５１がガス通路５２を区画し、ガス通路５２のなかで、第１部分５１ａによって区画される部分が保持空間５２ａであり、第２部分５１ｂによって区画される部分が下流通路５２ｂである。保持空間５２ａにおいて、下流通路５２ｂが繋がる開口が、下流開口５２ａ１である。供給配管５１には、図示されないガス供給部が接続され、処理空間１１Ｓには、供給配管５１が区画するガス通路５２を通じてスパッタガスが供給される。

変更機構６０は、第１実施形態の変更機構と同様、変更部材６１と位置変更部６２とを備えている。変更部材６１は、真空槽１１の周方向に沿う環状を有し、保持空間５２ａにおける周方向の全体に位置している。位置変更部６２は、第１実施形態の第１例と同様、駆動部６２ａ、駆動軸６２ｂ、および、伸縮部６２ｃを備えている。駆動軸６２ｂは径方向Ｄ２に沿って延びる直線状を有し、駆動軸６２ｂの基端部は駆動部６２ａに接続され、先端部は変更部材６１に接続されている。駆動部６２ａは、保持空間５２ａに対する駆動軸６２ｂの位置を変えることで、変更部材６１の位置を変える。制御部１０Ｃは、駆動部６２ａに電気的に接続され、駆動部６２ａの駆動を制御する。

変更機構６０が保持空間５２ａに対する変更部材６１の位置を変えることによって、下流開口５２ａ１に対する変更部材６１の位置が変わる。これにより、保持空間５２ａから処理空間１１Ｓに向かう通路において、１つの供給位置に向かう部分のコンダクタンスと他の供給位置に向かう部分のコンダクタンスとが互いに異なる。こうした変更機構６０によれば、スパッタガスが、スパッタ装置５０の外部からスパッタ装置５０の内部に供給されるときに、真空槽１１の周方向における分布が、変更機構６０によって形成される。
以上説明した処理装置の第２実施形態によれば、上述した（１）から（６）の効果を得ることができる。

なお、上述した第２実施形態は、以下のように適宜変更して実施することができる。
・供給配管５１において、第１部分５１ａおよび第２部分５１ｂの少なくとも一方が、真空槽１１の径方向Ｄ２に沿って延びる線状を有してもよい。なお、第２部分５１ｂが真空槽１１の径方向Ｄ２に沿って延びる線状を有する構成では、供給配管５１は、２つ以上の第２部分５１ｂを有することによって、処理空間１１Ｓにおける互いに異なる２以上の供給位置に向けてスパッタガスを供給することができる。また、第１部分５１ａが真空槽１１の径方向Ｄ２に沿って延びる線状を有する構成では、第１部分５１ａが区画する保持空間５２ａに位置する変更部材は、第１部分５１ａに収容される形状、例えば立方体状や直方体状を有してればよい。

・変更機構６０が備える位置変更部６２は、上述した第１実施形態の位置変更部における第１例と同等の構成に限らず、第１実施形態の位置変更部における第２例と同等の構成であってもよい。

１０，１０Ｔ，５０…スパッタ装置、１０Ｃ…制御部、１１…真空槽、１１ａ…防着板、１１Ｓ…処理空間、１２…支持部、１３…ターゲット、１３Ｓ…被スパッタ面、１４…バッキングプレート、１５…ターゲット電源、１６…磁気回路、１７…筐体、１７ａ…突出部、１７ａ１…上面、１７ａ２…下面、１８…ガス供給部、１９…排気部、２０，５２…ガス通路、２０ａ，５２ａ…保持空間、２０ａ１…上流開口、２０ａ２，５２ａ１…下流開口、２０ｂ…上流通路、３０，４０，６０…変更機構、３１，６１…変更部材、３１ａ，５１ａ…第１部分、３１ｂ，５１ｂ…第２部分、３２，４１，６２…位置変更部、３２ａ，６２ａ…駆動部、３２ｂ，６２ｂ…駆動軸、３２ｃ，６２ｃ…伸縮部、４１ａ１…第１駆動部、４１ａ２…第２駆動部、４１ｂ１…第１駆動軸、４１ｂ２…第２駆動軸、４１ｃ…付勢部材、５１…供給配管、５２ｂ…下流通路、Ｓ…成膜対象。

Claims (6)

1. 処理対象に対する処理が行われる処理空間を区画する処理槽と、
   前記処理空間に通じる途中に保持空間を含み、前記処理空間に向けてガスを通すガス通路と、
   前記保持空間に保持され、前記保持空間内での位置が変わることによって、前記保持空間から前記処理空間における１つの供給位置に向かう部分のコンダクタンスを前記保持空間から前記処理空間における他の供給位置に向かう部分のコンダクタンスと異ならせるように構成された流量変更部と、
   前記保持空間内での前記流量変更部の位置を変える位置変更部と、
   前記位置変更部の駆動を制御する制御部であって、前記制御部は、前記位置変更部に、前記保持空間内において前記流量変更部の位置を変えさせることによって、前記１つの供給位置と前記他の供給位置との間において前記コンダクタンスを異ならせる前記制御部と、を備え、
   前記処理槽は、筒状を有し、
   前記ガス通路のなかで、前記保持空間から前記処理空間までの部分は、前記処理槽の周方向に沿う環状を有し、
   前記保持空間は、前記処理槽の周方向に沿う環状を有し、
   前記流量変更部は、前記保持空間における周方向の全体に位置する
   処理装置。
2. 前記流量変更部は、前記保持空間の周方向に沿う環状を有した１つの変更部材から構成される
   請求項１に記載の処理装置。
3. 前記流量変更部は、複数の変更部材から構成され、
   前記位置変更部は、前記各変更部材における位置を個別に変えるように構成される
   請求項１に記載の処理装置。
4. 前記位置変更部は、前記保持空間内での前記流量変更部の位置であって、高さ方向における位置と、径方向における位置とを個別に変えるように構成され、
   前記制御部は、前記位置変更部に、前記保持空間内において前記流量変更部の前記高さ方向の位置と前記径方向の位置との少なくとも一方を変えさせる
   請求項１に記載の処理装置。
5. 前記ガス通路は、前記ガスが流れる方向において、前記保持空間よりも上流に位置し、かつ、前記保持空間に通じる上流通路を含み、
   前記保持空間は、前記上流通路が繋がる上流開口と、前記上流開口よりも下流に位置し、かつ、前記処理空間に通じる下流開口を含み、
   前記ガスが流れる方向と直交する断面において、前記保持空間の断面積は、前記上流開口の断面積および前記下流開口の断面積よりも大きい
   請求項１から４のいずれか一項に記載の処理装置。
6. 前記処理装置は、
   前記処理空間に露出する被スパッタ面を含むターゲットと、
   前記ターゲットに電力を供給するターゲット電源と、をさらに備える
   請求項１から５のいずれか一項に記載の処理装置。

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