JP7202815B2 - Film forming apparatus, film forming method, and electronic device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、成膜装置、成膜方法、および電子デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus, a film forming method, and an electronic device manufacturing method.
基板や基板上に形成された積層体などの成膜対象物に、金属や金属酸化物などの材料からなる薄膜を形成する方法として、スパッタ法が広く知られている。スパッタ法によって成膜を行うスパッタ装置は、真空チャンバ内において、成膜材料からなるターゲットと成膜対象物とを対向させて配置した構成を有している。ターゲットに負の電圧を印加するとターゲットの近傍にプラズマが発生し、電離した不活性ガス元素がターゲット表面に衝突することでターゲット表面からスパッタ粒子が放出され、放出されたスパッタ粒子が成膜対象物に堆積して成膜される。また、ターゲットの背面(円筒形のターゲットの場合にはターゲットの内側)にマグネットを配置し、発生する磁場によってカソード近傍の電子密度を高くして効率的にスパッタする、マグネトロンスパッタ法も知られている。 A sputtering method is widely known as a method for forming a thin film made of a material such as a metal or a metal oxide on a film-forming object such as a substrate or a laminate formed on the substrate. 2. Description of the Related Art A sputtering apparatus for forming a film by a sputtering method has a structure in which a target made of a film forming material and an object to be film-formed are arranged to face each other in a vacuum chamber. When a negative voltage is applied to the target, a plasma is generated near the target, and the ionized inert gas element collides with the target surface, causing sputtered particles to be emitted from the target surface. is deposited to form a film. Also known is the magnetron sputtering method, in which a magnet is placed behind the target (inside the target in the case of a cylindrical target) and the generated magnetic field increases the electron density near the cathode for efficient sputtering. there is
従来のこの種の成膜装置としては、たとえば、特許文献1に記載のようなものが知られている。この成膜装置は、ターゲットを成膜対象物の成膜面に対して平行移動させて成膜するようになっている。特許文献1には、チャンバ内のスパッタガスの圧力をどのように検出して調圧するかについては記載されていない。
As a conventional film forming apparatus of this type, for example, the apparatus described in
一方、特許文献2には、チャンバに対して固定して設けられた真空計(圧力センサ)によってチャンバ内の圧力を測定し、これによりチャンバ内の圧力を所定の圧力に調圧することが記載されている。特許文献1のようにターゲットが移動する場合も、特許文献2のように、圧力センサを用いてチャンバ内の圧力を所定の圧力に調圧することが考えられる。
On the other hand,
しかし実際には、チャンバ内の圧力は均一ではない場合がある。たとえば、スパッタガスを導入するガス導入口の付近では圧力が高く、真空ポンプに接続される排気口の付近では圧力が低い、というようにチャンバ内の圧力は不均一である場合がある。 However, in practice, the pressure within the chamber may not be uniform. For example, the pressure in the chamber may be non-uniform such that the pressure is high near the gas inlet for introducing the sputtering gas and low near the exhaust port connected to the vacuum pump.
特許文献2のようにチャンバ内でカソードが移動しないスパッタ装置では、ターゲットの表面からスパッタ粒子が放出されるスパッタリング領域はチャンバ内で移動しない。そのため、スパッタリングプロセスの間、スパッタリング領域の周辺の圧力は概ね一定に保たれる。しかし、たとえば特許文献1のようにチャンバ内でカソードが移動するような場合、スパッタリング領域がチャンバに対して移動するので、スパッタリングプロセスの間で、スパッタリング領域の周辺の圧力が変化し、成膜される膜の膜厚や膜質にムラが生じてしまう。
In a sputtering apparatus in which the cathode does not move within the chamber as in
本発明の目的は、スパッタ粒子が放出されるスパッタリング領域がチャンバに対して移動する場合に、スパッタリング領域の周辺の圧力を的確に取得することができる成膜装置、成膜方法、および電子デバイスの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a film forming apparatus, a film forming method, and an electronic device that can accurately obtain the pressure around the sputtering area when the sputtering area, from which sputtered particles are emitted, moves relative to the chamber. It is to provide a manufacturing method.
本発明の一側面としての成膜装置は、成膜対象物およびターゲットが内部に配置されるチャンバを有し、前記ターゲットからスパッタ粒子を発生させるスパッタリング領域を前記チャンバ内で移動させつつ、前記スパッタ粒子を前記成膜対象物に堆積させて成膜する成膜装置であって、前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内の圧力の情報を取得する圧力センサと、前記圧力センサを、前記スパッタリング領域の移動と共に移動させる移動手段と、を有し、前記圧力センサは熱伝導式真空計であることを特徴とする。
A film forming apparatus as one aspect of the present invention has a chamber in which a film forming object and a target are arranged, and a sputtering region in which sputter particles are generated from the target is moved within the chamber while the sputtering is performed. A film forming apparatus for depositing particles on the film forming object to form a film, comprising: a pressure sensor arranged in the chamber for acquiring information on the pressure in the chamber; and moving means for moving together with the movement of the pressure sensor, wherein the pressure sensor is a thermal conduction vacuum gauge .
また、本発明の別の側面としての成膜方法は、成膜対象物をチャンバ内に配置し、前記成膜対象物と対向して配置されたターゲットから飛翔するスパッタ粒子を堆積させて成膜するスパッタ成膜工程を含む成膜方法において、前記スパッタ成膜工程は、前記ターゲットのスパッタ粒子が発生するスパッタリング領域を前記チャンバに対して相対移動させつつ成膜を行う工程であり、前記スパッタ成膜工程において、前記ターゲットのスパッタリング領域とともに移動する熱伝導式真空計である圧力センサによって前記チャンバ内の圧力の情報を取得して、前記チャンバ内の圧力を調整することを特徴とする。
Further, according to another aspect of the present invention, there is provided a film forming method in which an object to be film-formed is placed in a chamber, and sputtered particles flying from a target placed facing the film-forming object are deposited to form a film. In the film formation method including a sputtering film formation step, the sputtering film formation step is a step of performing film formation while relatively moving a sputtering region in which sputtered particles of the target are generated with respect to the chamber. In the film process, information on the pressure in the chamber is obtained by a pressure sensor, which is a thermal conduction vacuum gauge, which moves with the sputtering area of the target, and the pressure in the chamber is adjusted.
さらに、本発明の別の側面としての電子デバイスの製造方法は、成膜対象物をチャンバ内に配置し、前記成膜対象物と対向して配置されたターゲットから飛翔するスパッタ粒子を堆積させて成膜するスパッタ成膜工程を含む電子デバイスの製造方法であって、前記スパッタ成膜工程は、前記ターゲットのスパッタ粒子が発生するスパッタリング領域を前記チャンバに対して相対移動させつつ成膜を行う工程であり、前記スパッタ成膜工程において、前記ターゲットのスパッタリング領域とともに移動する熱伝導式真空計である圧力センサによって前記チャンバ内の圧力の情報を取得して、前記チャンバ内の圧力を調整することを特徴とする。 Further, according to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an electronic device, in which an object to be film-formed is arranged in a chamber, and sputtered particles flying from a target arranged to face the object to be film-formed are deposited. An electronic device manufacturing method including a sputtering film forming step of forming a film, wherein the sputtering film forming step is a step of forming a film while moving a sputtering region of the target in which sputtered particles are generated relative to the chamber. and adjusting the pressure in the chamber by obtaining information on the pressure in the chamber by a pressure sensor, which is a thermal conductivity vacuum gauge, which moves with the sputtering area of the target in the sputtering film formation step. Characterized by
本発明によれば、ターゲット上のスパッタ粒子が発生するスパッタリング領域がチャンバに対して移動する場合に、スパッタリング領域周辺の圧力を的確に取得することができる。 According to the present invention, when the sputtering area where sputtered particles on the target are generated moves with respect to the chamber, the pressure around the sputtering area can be accurately obtained.
以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、以下の実施形態は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲をそれらの構成に限定されない。また、以下の説明における、装置のハードウェア構成およびソフトウェア構成、処理フロー、製造条件、寸法、材質、形状などは、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Embodiments of the present invention are described in detail below. However, the following embodiments merely exemplify preferred configurations of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to those configurations. In addition, unless otherwise specified, the scope of the present invention is limited only to the hardware configuration and software configuration of the device, processing flow, manufacturing conditions, dimensions, materials, shapes, etc., in the following description. it's not on purpose.
[実施形態1]
まず、図1(A)および図1(B)を参照して、実施形態1の成膜装置1の基本的な構成について説明する。本実施形態に係る成膜装置1は、半導体デバイス、磁気デバイス、電子部品などの各種電子デバイスや、光学部品などの製造において基板(基板上に積層体が形成されているものも含む)上に薄膜を堆積形成するために用いられる。より具体的には、成膜装置1は、発光素子や光電変換素子、タッチパネルなどの電子デバイスの製造において好ましく用いられる。中でも、本実施形態に係る成膜装置1は、有機EL(ErectroLuminescence)素子などの有機発光素子や、有機薄膜太陽電池などの有機光電変換素子の製造において特に好ましく適用可能である。なお、本発明における電子デバイスは、発光素子を備えた表示装置(例えば有機EL表示装置)や照明装置(例えば有機EL照明装置)、光電変換素子を備えたセンサ(例えば有機CMOSイメージセンサ)も含むものである。
[Embodiment 1]
First, with reference to FIGS. 1A and 1B, the basic configuration of the
図7は、有機EL素子の一般的な層構成を模式的に示している。図6に示すとおり、有機EL素子は、基板に陽極、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極の順番に成膜される構成が一般的である。本実施形態に係る成膜装置1は、有機膜上に、スパッタリングによって、電子注入層や電極(陰極)に用いられる金属や金属酸化物等の積層被膜を成膜する際に好適に用いられる。また、有機膜上への成膜に限定されず、金属材料や酸化物材料等のスパッタで成膜可能な材料の組み合わせであれば、多様な面に積層成膜が可能である。
FIG. 7 schematically shows a general layer structure of an organic EL element. As shown in FIG. 6, an organic EL element generally has a structure in which an anode, a hole injection layer, a hole transport layer, an organic light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a cathode are formed in this order on a substrate. be. The
成膜装置1は、図1(A)に示すように、成膜対象物6およびターゲット2が内部に配置されるチャンバ10と、チャンバ10内の、ターゲット2を介して成膜対象物6と対向する位置に配置される磁石ユニット3(磁場発生手段)と、を有している。この実施形態では、ターゲット2は円筒形状で、内部に配置される磁石ユニット3と共に回転カソードユニット8を構成している。回転カソードユニット8は、成膜工程においては、ターゲット2が、その回転中心軸を中心に回転しながら、成膜対象物6の成膜面と平行な面に沿って、回転中心軸に対して直交方向に移動する。一方、磁石ユニット3は、ターゲット2と異なり回転せず、常に、ターゲット2の成膜対象物6と対向する表面側に漏洩磁場を生成し、ターゲット2の近傍の電子密度を高くしてスパッタする。この漏洩磁場が生成される領域が、スパッタ粒子が発生するスパッタリング領域A1である。ターゲット2のスパッタリング領域A1が、回転カソードユニット1の移動と共に、成膜対象物6の成膜面に沿ってチャンバ10に対して移動し、成膜対象物6に順次成膜するようになっている。なお、ここでは磁石ユニット3は回転しないものとしたが、これに限定はされず、磁石ユニット3も回転または揺動してもよい。
As shown in FIG. 1A, the
成膜対象物6は、ホルダ6aに保持され、チャンバ10の天井壁10d側に水平に配置されている。成膜対象物6は、例えば、チャンバ10の側壁に設けられた一方のゲートバルブ17から搬入されて成膜され、成膜後、チャンバ10の他方の側壁に設けられたゲートバルブ18から排出される。図示例では、成膜対象物6の成膜面が重力方向下方を向いた状態で成膜が行われる、いわゆるデポアップの構成となっているが、これには限定はされない。たとえば、成膜対象物6がチャンバ10の底面側に配置されてその上方にロータリーカソード8が配置され、成膜対象物6の成膜面が重力方向上方を向いた状態で成膜が行われる、いわゆるデポダウンの構成であってもよい。あるいは、成膜対象物6が垂直に立てられた状態、すなわち、成膜対象物6の成膜面が重力方向と平行な状態で成膜が行われる構成であってもよい。
A film-forming
回転カソードユニット8は、図1(B)に示すように、両端が移動台230上に固定されたサポートブロック210とエンドブロック220によって支持される構成で、円筒形状のターゲット2は回転自在で、内部の磁石ユニット3は固定状態で支持されている。移
動台230は、リニアベアリング等の搬送ガイド240を介して一対の案内レール250に沿って水平方向に移動自在に支持されている。図中、案内レール250と平行方向をX
軸、垂直方向をZ軸、水平面で案内レール250と直交方向をY軸とすると、回転カソードユニット8は、その回転軸はY軸方向に向けた状態で、回転軸を中心に回転しながら、成膜対象物6に対して平行に、すなわちXY平面上をX軸方向に移動する。
As shown in FIG. 1(B), the
Assuming that the vertical direction is the Z-axis and the horizontal direction perpendicular to the
ターゲット2は、回転駆動装置であるターゲット駆動装置11によって回転駆動される。ターゲット駆動装置11は、特に、図示していないが、モータ等の駆動源を有し、動力伝達機構を介してターゲット2に動力が伝達される一般的な駆動機構が適用され、たとえば、サポートブロック210あるいはエンドブロック220等に搭載されている。一方、移動台230は、直線駆動機構12によって、Y軸方向に直線駆動される。直線駆動機構12についても、特に図示していないが、回転モータの回転運動を直線運動に変換するボールねじ等を用いたねじ送り機構、リニアモータ等、公知の種々の直線運動機構を用いることができる。
The
ターゲット2は、この実施形態では円筒形状で、成膜対象物6に成膜を行う成膜材料の供給源として機能する。ターゲット2の材質は特に限定はされないが、例えば、Cu、Al、Ti、Mo、Cr、Ag、Au、Niなどの金属単体、あるいは、それらの金属元素を含む合金または化合物が挙げられる。ターゲット2の材質としては、ITO、IZO、IWO、AZO、GZO、IGZOなどの透明導電酸化物であってもよい。ターゲット2は、これらの成膜材料が形成された層の内側に、別の材料からなるバッキングチューブ2aの層が形成されている。このバッキングチューブ2aには、電源13が接続され、電源13からバイアス電圧が印加されるカソードとして機能する。バイアス電圧はターゲットそのものに印加してもよく、バッキングチューブが無くてもよい。なお、チャンバ10は接地されている。また、ターゲット2は円筒形のターゲットであるが、ここで言う「円筒形」は数学的に厳密な円筒形のみを意味するのではなく、母線が直線ではなく曲線であるものや、中心軸に垂直な断面が数学的に厳密な「円」ではないものも含む。すなわち、本発明におけるターゲット2は、中心軸を軸に回転可能な円筒状のものであればよい。
The
磁石ユニット3は、成膜対象物6に向かう方向に磁場を形成するもので、図2(C)に示すように、ロータリーカソード8の回転軸と平行方向に延びる中心磁石31と、中心磁石31を取り囲む中心磁石31とは異極の周辺磁石32と、ヨーク板33とを備えている。周辺磁石32は、中心磁石31と平行に延びる一対の直線部32a,32bと、直線部32a,32bの両端を連結する転回部32c、32dとによって構成されている。磁石ユニット3によって形成される磁場は、中心磁石31の磁極から、周辺磁石32の直線部32a,32bへ向けてループ状に戻る磁力線を有している。これにより、ターゲット2の表面近傍には、ターゲット2の長手方向に延びたトロイダル型の磁場のトンネルが形成される。この磁場によって、電子が捕捉され、ターゲット2の表面近傍にプラズマを集中させ、スパッタリングの効率が高められている。この磁石ユニットの磁場が漏れるターゲット2の表面の領域が、スパッタ粒子が発生するスパッタリング領域A1である。
The
チャンバ10には、ガス導入手段16および排気手段15が接続され、内部を所定の圧力に維持することができる構成となっている。これらガス導入手段16および排気手段15が圧力調整手段を構成する。すなわち、チャンバ10の内部には、スパッタガス(アルゴン等の不活性ガスや酸素や窒素等の反応性ガス)が、ガス導入手段16により、チャンバ10に設けられた導入口41,42を通じて導入される。また、チャンバ10の内部からは、排気口5を通じて真空ポンプ等の排気手段15によって排気が行われる。これにより、チャンバ10の内部の圧力は所定の圧力に調圧される。
A gas introduction means 16 and an exhaust means 15 are connected to the
ガス導入手段16は複数の導入口41,42を有し、不図示のガスボンベ等の供給源と
、供給源と導入口41,42を接続する配管系と、配管系に設けられる各種真空バルブ、マスフローコントローラ等から構成され、マスフローコントローラの流量制御弁によって、供給量を調整可能となっている。流量制御弁は、電磁弁等の、電気的に制御可能な構成となっている。導入口41,42は、チャンバの垂直の側壁に配置されているように図示されているが、側壁に限定されず、底壁に設けられていてもよいし、天井壁に設けられていてもよい。また、配管がチャンバ内に延びて、導入口がチャンバ10内に開口していてもよい。また、各導入口41,42は、それぞれ複数設けられ、ターゲット2の長手方向に沿って配置される構成とすることもできる。
The gas introduction means 16 has a plurality of
排気手段15は、真空ポンプと、真空ポンプと排気口54を接続する配管系と、配管系にはコンダクタンスバルブ等の電気的に制御可能な流量制御弁が設けられ、制御弁によって排気量を調整可能となっている。排気口5は、図示例では底壁に設けられているが、底壁に限定されず、垂直の側壁に設けられていてもよいし、天井壁に設けられていてもよい。また、配管がチャンバ内に延びて、排気口5がチャンバ10内に開口していてもよい。
The exhaust means 15 includes a vacuum pump, a piping system connecting the vacuum pump and the exhaust port 54, and an electrically controllable flow control valve such as a conductance valve provided in the piping system. It is possible. Although the
図示例では、上記したガス導入手段16の導入口41,42は、回転ターゲットユニット8が直線移動する移動範囲の始端側の側壁10bと、終端側の側壁10aに設けられ、排気口5は直線移動範囲の中央位置の底壁10c側に設けられている。スパッタ工程においては、スパッタガスを導入口4から導入しつつ、排気口5から排気して一定の所定の圧力を維持しており、チャンバ10内の圧力分布P0(x)は、図2(a)に示すように、始端及び終端側が相対的に高く、排気口5がある中央部が低い状態となっている。本発明は、チャンバ10内の圧力の情報を取得する圧力センサ7を、回転カソードユニット8の移動台230に設け、回転カソードユニット230の移動と共に移動させ、スパッタリング領域A1の周辺の圧力を取得可能としたものである。圧力センサ7としては、キャパシタンスマノメータ等の隔膜真空計、ピラニ真空計や熱電対真空計等の熱伝導式真空計、水
晶摩擦真空計等の各種真空計が利用可能である。圧力センサ7としては、比較的小型な真空計である、熱伝導式真空計または水晶摩擦真空計を用いることが好ましい。圧力センサ7は制御部14に接続され、圧力センサ7によって取得された圧力の情報に基づいて、圧力調整手段を構成するガス導入手段16や排気手段15を制御し、チャンバ10内の圧力を調整するようになっている。
In the illustrated example, the
次に、成膜装置1の作用について説明する。スパッタ工程では、制御部14にて、ターゲット駆動機構11を駆動させてターゲット2を回転させ、電源13からバイアス電圧を印加するとともに、直線駆動機構12を駆動し、回転カソードユニット8を、直線運動方向の移動範囲の始端から所定速度で移動させる。バイアス電位が印加されると、磁石ユニット3によって、成膜対象物6に面するターゲット2の表面近傍にプラズマが集中して生成され、プラズマ中の陽イオン状態のガスイオンがターゲット2をスパッタし、飛散したスパッタ粒子が成膜対象物6に堆積する。回転カソードユニット8の移動に伴って、回転カソードユニット8の移動方向上流側から下流側に向けて、順次、スパッタ粒子が堆積されていくことで成膜されていく。
Next, the action of the
この実施形態では、回転カソードユニット8の移動経路の始端側と終端側にガスの導入口41,42があり、回転カソードユニット8の移動経路の中央付近の底壁10cに排気口5が配置されている。そのためチャンバ10の内部の圧力は、図2(a)に示すように、回転カソードユニット8の移動経路の始端側と終端側において圧力が高く、中央付近において圧力が低いという圧力分布となっている。本実施形態では、回転カソードユニット8の移動台230に圧力センサ7が設けられているので、圧力センサ7は回転カソードユニット8の移動と共に移動し、スパッタ粒子の発生領域周辺の圧力を的確に検出し、検出値を常に制御部14に送信している。制御部14は、目標圧力と検出した圧力の差分をゼロとするように、ガス供給手段16と排気手段15の配管系に設けられた流量制御弁や圧
力制限弁をフィードバック制御する。この制御量は、差分に対する制御量が予め定められており、逐次制御される。
In this embodiment,
図2(B)は、制御状態を模式的に示している。すなわち、P0(x)は初期状態の圧力分布を示している。目標圧力をptとする。たとえば、回転カソードユニット8のX軸方向の位置がx1で、検出された圧力がP0(x1)とすると、目標圧力ptとの差分Δ1は、(P0(x1)-(pt))である。この実施形態では、この差Δ1の絶対値が、所定値以下である場合には、排気手段15で圧力を調整し、絶対値が所定値よりも大きい場合には排気手段15およびガス導入手段16で圧力を調整する。排気手段15およびガス導入手段16の調整量については、差圧と調整量の関係を予め求めて制御部14に記憶されており、排気手段15とガス導入手段16に制御信号が出力される。実際には指示してからガス圧が目標圧ptに達するまで時間差があるが、図2(B)では、時間差を無視して説明すると、圧力分布が、P0(x)からP1(x)に変化する。
FIG. 2B schematically shows the control state. That is, P0(x) indicates the pressure distribution in the initial state. Let pt be the target pressure. For example, if the position of the
さらに、回転カソードユニット8がx2まで進んだ時点では、圧力センサ7が取得した圧力の情報に基づく圧力をP1(x2)とすると、目標圧力ptとの差分Δ2は、(P0(x2)-(pt))で、マイナスとなり、また、絶対値は差分Δ1より小さい。この差Δ2の絶対値が、所定値以下である場合には、排気手段15で圧力を調整し、絶対値が所定値よりも大きい場合には排気手段15およびガス導入手段16で圧力を調整する。たとえば、差分Δ1と差分Δ2の絶対値の間に閾値がある場合には、x1の位置では、排気手段15およびガス導入手段16で調整し、x2の位置では、排気手段15のみによって圧力を調整する。このようにして、ガス圧力の圧力分布が不均一のチャンバ内であっても、回転カソード8の移動位置での圧力を検出し、目標圧力との差をゼロとなるように制御するので、回転カソードユニット8のスパッタリング領域A付近の圧力は、ほぼ均一に調整することができ、圧力差による成膜対象物6に生成される膜の膜厚や膜質を、ほぼ均一に成膜することができる。
Furthermore, when the
次に、本発明の他の実施形態について説明する。以下の説明では実施形態1と、主として異なる点についてのみ説明し、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明を省略する。 Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following description, only differences from the first embodiment will be mainly described, and the same components will be denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
[実施形態2]
図3は、本発明の実施形態2に係る成膜装置101を示している。実施形態2に係る成膜装置101は、圧力センサ71,72を複数配置したものである。図示例では、回転カソードユニット8の移動方向の前後2か所に配置し、回転カソードユニット8の移動と共に移動するように構成されている。特に、図示例では、移動方向前後の防着板261,262に取り付けられている。なお、この構成に限定はされず、たとえば、移動台230を回転カソードユニット8の移動方向(すなわち、X軸の正の向き及び負の向きのそれぞれ)に延在させておき、その延在部のそれぞれに圧力センサ71,72を配置してもよい。
[Embodiment 2]
FIG. 3 shows a film forming apparatus 101 according to
この実施形態では、回転カソードユニット8の進行方向に応じて、使用する圧力センサ71,72を選択する。すなわち、回転カソードユニット8が図3の矢示方向に進行する場合には、進行方向前方にある圧力センサである圧力センサ71を使用する。反対方向に移動する場合には、圧力センサ72を選択する。この回転カソードユニット8の移動方向に応じて圧力を調整する際に用いる圧力センサの選択は、制御部14によってなされ、制御部14が選択手段を構成する。また、圧力センサ71,72が、回転カソードユニット8のスパッタリング領域Aよりも進行方向前方に位置しているので、スパッタリング領域Aが、これから進入するエリアの圧力情報を前もって取得することができるので、調圧の精度を向上させることができる。なお、進行方向がいずれか一方のみである場合には、片側に設けておけばよい。
In this embodiment, the
[実施形態3]
図4は、本発明の実施形態3に係る成膜装置102を示している。実施形態3に係る成膜装置102では、回転カソードユニット8と共に移動する圧力センサ7だけでなく、チャンバ10に、所定位置の圧力を測定する第2の圧力センサとして固定圧力センサ9が配置されている。本実施形態では、圧力センサ7としては比較的小型な真空計である熱伝導式真空計が用いられ、固定圧力センサ9としては隔膜真空計が用いられている。
[Embodiment 3]
FIG. 4 shows a
圧力センサ7および固定圧力センサ9は、切り替えて使用することが好ましい。たとえば、成膜時には圧力センサ7を用いて圧力を検出して調圧し、非成膜時には固定圧力センサ7を用いて調圧することが好ましい。また、成膜時においては、まず、固定圧力センサ9で圧力を測定し、チャンバ10の内部の圧力が圧力センサ7で測定可能な圧力範囲に到達したら、制御部14は使用する圧力センサを圧力センサ7に切り替えることが好ましい。この実施形態3では、制御部14が、圧力を調整する際に用いる圧力センサを、圧力に応じて、固定圧力センサ9か圧力センサ7で切り替える切り替え手段を構成する。
Preferably, the
[実施形態4]
図5(A)は、本発明の実施形態4に係る成膜装置103を示している。実施形態4に係る成膜装置103では、円筒状のターゲット302を使用した回転カソードユニットではなく、平板形状のターゲット302を使用したプレーナカソードユニット308が用いられている。プレーナカソードユニット308は、成膜対象物と平行に配置されたターゲット302を有し、このターゲット302の成膜対象物6と反対側に磁場発生手段である磁石ユニット3が配置されている。また、ターゲット302の成膜対象物6とは反対側の面には、電源13から電力が印加されるバッキングプレート302aが設けられ、移動方向の前後に配置されたケース板361,362に挟まれて一体的に固定されている。底板363に磁石ユニット3が固定されている。そして、プレーナカソードユニット308は、移動台230の上面に固定され、移動台230の上面には、実施形態2と同様に、プレーナカソードユニット308の移動方向の前後2か所に、それぞれ移動圧力センサ71,72が配置されている。すなわち、移動圧力センサ71,72は、ターゲット302のスパッタリング領域A1に対して、所定距離だけ移動方向前方に位置している。
[Embodiment 4]
FIG. 5A shows a
なお、移動圧力センサ71,72は、図示例では移動台230上に配置されているが、前後のケース板361,362に取り付けてもよい。また、このプレーナカソードユニット303の場合にも、実施形態3のように、固定圧力センサ9と組み合わせてもよい。また、図5(B)~(D)に示すように、プレーナカソードユニット303のケース306内において、磁石ユニット3が、ターゲット302に対して相対移動可能となっていてもよい。このようにすれば、スパッタリング領域A1をターゲット302に対して相対的にずらすことができ、ターゲット302の利用効率を高めることができる。
Although the moving
[実施形態5]
図6(A),(B)は、本発明の実施形態5に係る成膜装置104を示している。上記
実施形態4の図5(B)~(D)においては、プレーナカソードユニット303内において、磁石ユニット3がターゲット302に対して相対移動可能となっていた。一方、この実施形態5では、平板形状のターゲット402がX軸方向およびY軸方向の両方において成膜対象物6よりも大きく、チャンバ10に対して固定されて設けられている。また、磁場発生手段としての磁石ユニット3が、チャンバ10に固定されたターゲット402に対して(すなわち、チャンバ10に対して)移動し、ターゲット402のターゲット粒子が放出されるスパッタリング領域A1を、成膜対象物6に沿って移動させるようにしたものである。
[Embodiment 5]
6A and 6B show a
ターゲット402は、真空領域と大気圧領域の境界部分に配置され、磁石ユニット3はチャンバ10外の大気中に置かれる。すなわち、図6(A)に示すように、ターゲット402は、チャンバ10の底壁10cに設けられた開口部10c1を気密に塞ぐように配置され、ターゲット402はチャンバ10の内部空間に面し、成膜対象物6と対向している。ここでは、ターゲット402の成膜対象物6とは反対側の面には、電源13から電力が印加されるバッキングプレート402aが設けられ、バッキングプレート402aが外部空間に面している。
The
磁石ユニット3は、チャンバ10の外に配置され、圧力センサ7はチャンバ10内に配置される。磁石ユニット3は、チャンバ10の外で、磁石ユニット移動装置430に支持され、ターゲット402に沿ってX軸方向に移動可能となっている。磁石ユニット3は、マグネット駆動装置121が磁石ユニット移動装置430を駆動することによって駆動される。磁石ユニット移動装置430は、磁石ユニット3をX軸方向に直線案内する装置であり、特に図示しないが、磁石ユニット3を支持する移動台と移動台を案内するレール等のガイド等によって構成される。圧力センサ7は、チャンバ10内に配置したセンサ移動装置450に支持され、ターゲット402に沿って、X軸方向に移動可能となっており、圧力センサ駆動装置122によって駆動される。センサ移動装置450についても、磁石ユニット移動装置430と同様に、圧力センサ7を支持する移動台と移動台を案内するレール等のガイド等によって構成される。マグネット駆動装置121および圧力センサ駆動装置122は、制御装置14によって制御され、圧力センサ7を磁石ユニット3の移動と同期して駆動することで、スパッタリング領域A1の移動とともに圧力センサ7を移動させる構成となっている。
The
なお、この実施形態では、チャンバ10の底壁10cにターゲット402が配置されるので、排気口51,52が、図6(B)に示すように、チャンバ10の前壁(側壁)10eおよび後壁(側壁)10fに設けられている。また、センサ移動装置450及び圧力センサ7は、磁石ユニット3の長手方向(Y軸方向)の両側、すなわち、チャンバ10の前壁10eの内側面と磁石ユニット3との間の空間、およびチャンバ10の後壁10fの内側面と磁石ユニット3との間の空間の、2か所に配置され、磁石ユニット3の長手方向両側の圧力を検出するようになっている。検出値は、たとえば2つの圧力センサ7の平均値として圧力が調整される。
In this embodiment, since the
[その他の実施形態]
なお、上記実施形態では、回転カソードユニット8や、プレーナカソードユニットが1つの場合を例示したが、ロータリーカソード8やプレーナカソードユニットがチャンバ10の内部に複数配置された成膜装置にも適用可能である。たとえば、回転カソードユニット8の場合、磁石ユニット3を複数有し、これら磁石ユニット3のそれぞれに対応して複数のターゲット2が配置され、各磁石ユニット3と対応する各ターゲット2によって複数組のターゲットユニットである回転カソードユニット8が構成され、直線駆動機構12によって複数組の回転カソードユニット8を共に移動させる。また、プレーナカソードユニット308の場合、磁石ユニット3を複数有し、これら磁石ユニット3のそれぞれに対応して複数のターゲット302が配置され、各磁石ユニット3と対応する各ターゲット302によって複数組のターゲットユニットであるプレーナカソードユニット8が構成され、直線駆動機構12によって複数組のプレーナカソードユニット8を共に移動させる。
[Other embodiments]
In the above-described embodiment, the
1 成膜装置
2 ターゲット
6 成膜対象物
7 圧力センサ
10 チャンバ
12 直線駆動機構(移動手段)
A1 スパッタリング領域
REFERENCE SIGNS
A1 Sputtering area
Claims (21)
前記ターゲットからスパッタ粒子を発生させるスパッタリング領域を前記チャンバ内で移動させつつ、前記スパッタ粒子を前記成膜対象物に堆積させて成膜する成膜装置であって、
前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内の圧力の情報を取得する圧力センサと、
前記圧力センサを、前記スパッタリング領域の移動と共に移動させる移動手段と、を有し、
前記圧力センサは熱伝導式真空計であることを特徴とする成膜装置。 Having a chamber in which the object to be film-formed and the target are arranged,
A film forming apparatus for depositing the sputtered particles on the film-forming object to form a film while moving a sputtering region in which sputtered particles are generated from the target within the chamber,
a pressure sensor disposed within the chamber to obtain information on the pressure within the chamber;
a moving means for moving the pressure sensor along with the movement of the sputtering area;
A film forming apparatus, wherein the pressure sensor is a thermal conduction vacuum gauge.
前記圧力調整手段は、前記圧力センサによって取得された前記圧力の情報に基づいて圧力を調整することを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。 further comprising pressure adjusting means for adjusting the pressure in the chamber;
2. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the pressure adjusting means adjusts the pressure based on the pressure information acquired by the pressure sensor.
前記圧力センサによって取得された圧力の情報に基づく圧力と目標圧力との差の絶対値が所定値以下である場合には前記排気手段で圧力を調整し、前記絶対値が所定値よりも大きい場合には前記排気手段および前記ガス導入手段で圧力を調整することを特徴とする請求項2または3に記載の成膜装置。 The pressure adjustment means includes exhaust means and gas introduction means,
When the absolute value of the difference between the pressure based on the pressure information acquired by the pressure sensor and the target pressure is equal to or less than a predetermined value, the pressure is adjusted by the exhaust means, and when the absolute value is greater than the predetermined value. 4. The film forming apparatus according to claim 2, wherein the pressure is adjusted by said exhaust means and said gas introduction means.
膜装置。 Switching means for switching the pressure sensor used when adjusting the pressure by the pressure adjusting means according to the pressure in the chamber between the pressure sensor that moves with the movement of the sputtering region and the second pressure sensor. 6. The film forming apparatus according to claim 5, comprising:
前記ターゲット駆動手段で前記ターゲットを前記チャンバに対して移動させることで、前記スパッタリング領域を移動させることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の成膜装置。 target drive means for moving the target relative to the chamber;
10. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the sputtering region is moved by moving the target with respect to the chamber by the target driving means.
前記移動手段は、前記ターゲットおよび前記圧力センサを、前記ターゲットの長手方向に交差する方向に移動させることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の成膜装置。 The pressure sensor is configured to be assembled integrally with the target,
11. The film forming apparatus according to claim 1, wherein said moving means moves said target and said pressure sensor in a direction crossing the longitudinal direction of said target.
前記移動手段は、配置される複数の前記ターゲットを共に移動させることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の成膜装置。 A plurality of the targets are arranged side by side in the chamber,
13. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the moving means moves together the plurality of targets arranged.
前記ターゲットは前記チャンバに対して固定して設けられ、
前記移動手段は、前記磁場発生手段を前記チャンバに対して移動させることにより、前記スパッタリング領域を移動させることを特徴とする請求項9に記載の成膜装置。 The target has a flat plate shape extending in the moving direction of the sputtering region,
the target is fixedly mounted with respect to the chamber;
10. The film forming apparatus according to claim 9, wherein said moving means moves said sputtering region by moving said magnetic field generating means with respect to said chamber.
前記ターゲットからスパッタ粒子を発生させるスパッタリング領域を前記チャンバ内で移動させつつ、前記スパッタ粒子を前記成膜対象物に堆積させて成膜する成膜装置であって、
前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内の圧力の情報を取得する圧力センサと、
前記圧力センサを、前記スパッタリング領域の移動と共に移動させる移動手段と、
前記圧力センサによって取得された前記圧力の情報に基づいて前記チャンバ内の圧力を調整する圧力調整手段と、を有し、
前記移動手段によって移動する前記圧力センサを、前記スパッタリング領域の移動方向に沿って複数有しており、
前記圧力調整手段によって圧力を調整する際に用いる圧力センサを、前記スパッタリング領域の移動方向に応じて選択する選択手段を有することを特徴とする成膜装置。 Having a chamber in which the object to be film-formed and the target are arranged,
A film forming apparatus for depositing the sputtered particles on the film-forming object to form a film while moving a sputtering region in which sputtered particles are generated from the target within the chamber,
a pressure sensor disposed within the chamber to obtain information on the pressure within the chamber;
moving means for moving the pressure sensor along with the movement of the sputtering area;
pressure adjusting means for adjusting the pressure in the chamber based on the pressure information obtained by the pressure sensor;
A plurality of the pressure sensors moved by the moving means are provided along the moving direction of the sputtering area,
A film forming apparatus, comprising a selection unit that selects a pressure sensor used when the pressure is adjusted by the pressure adjustment unit, according to a moving direction of the sputtering area.
域の移動方向前方に配置された前記圧力センサを選択することを特徴とする請求項15に記載の成膜装置。 16. The film forming apparatus according to claim 15, wherein the selection unit selects the pressure sensor arranged ahead of the sputtering area in the moving direction in accordance with the moving direction of the sputtering area.
前記複数のガス導入口は、配置される前記ターゲットの長手方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項4に記載の成膜装置。 The gas introduction means has a plurality of gas introduction ports for introducing gas into the chamber,
5. The film forming apparatus according to claim 4, wherein the plurality of gas introduction ports are arranged along the longitudinal direction of the arranged target.
前記スパッタ成膜工程は、前記ターゲットのスパッタ粒子が発生するスパッタリング領域を前記チャンバに対して相対移動させつつ成膜を行う工程であり、
前記スパッタ成膜工程において、前記ターゲットのスパッタリング領域とともに移動する熱伝導式真空計である圧力センサによって前記チャンバ内の圧力の情報を取得して、前記チャンバ内の圧力を調整することを特徴とする成膜方法。 A film formation method including a sputtering film formation step of arranging a film formation target in a chamber and depositing sputtered particles flying from a target arranged facing the film formation target to form a film,
The sputtering film formation step is a step of forming a film while moving a sputtering region of the target where sputtered particles are generated relative to the chamber,
In the sputtering film formation step, information on the pressure in the chamber is obtained by a pressure sensor, which is a thermal conduction vacuum gauge, which moves with the sputtering area of the target, and the pressure in the chamber is adjusted. Deposition method.
前記スパッタ成膜工程は、前記ターゲットのスパッタ粒子が発生するスパッタリング領域を前記チャンバに対して相対移動させつつ成膜を行う工程であり、
前記スパッタ成膜工程において、前記ターゲットのスパッタリング領域とともに移動する熱伝導式真空計である圧力センサによって前記チャンバ内の圧力の情報を取得して、前記チャンバ内の圧力を調整することを特徴とする電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device, comprising: a sputtering film forming step of arranging a film-forming object in a chamber and depositing sputtered particles flying from a target arranged facing the film-forming object to form a film; ,
The sputtering film formation step is a step of forming a film while moving a sputtering region of the target where sputtered particles are generated relative to the chamber,
In the sputtering film formation step, information on the pressure in the chamber is obtained by a pressure sensor, which is a thermal conduction vacuum gauge, which moves with the sputtering area of the target, and the pressure in the chamber is adjusted. A method of manufacturing an electronic device.
前記スパッタ成膜工程は、前記ターゲットのスパッタ粒子が発生するスパッタリング領域を前記チャンバに対して相対移動させつつ成膜を行う工程であり、
前記スパッタ成膜工程において、前記ターゲットのスパッタリング領域とともに移動する圧力センサを前記スパッタリング領域の移動方向に沿って配された複数の圧力センサのうち前記スパッタリング領域の移動方向に応じて圧力を調整する際に用いる圧力センサを選択し、選択された前記圧力センサによって前記チャンバ内の圧力の情報を取得して、前記チャンバ内の圧力を調整することを特徴とする成膜方法。 A film formation method including a sputtering film formation step of arranging a film formation target in a chamber and depositing sputtered particles flying from a target arranged facing the film formation target to form a film,
The sputtering film formation step is a step of forming a film while moving a sputtering region of the target where sputtered particles are generated relative to the chamber,
In the sputtering film formation step, a pressure sensor that moves with the sputtering area of the target is adjusted according to the moving direction of the sputtering area among a plurality of pressure sensors arranged along the moving direction of the sputtering area. A film formation method, comprising: selecting a pressure sensor to be used at the time of film formation; obtaining information on the pressure in the chamber by the selected pressure sensor; and adjusting the pressure in the chamber.
前記スパッタ成膜工程は、前記ターゲットのスパッタ粒子が発生するスパッタリング領域を前記チャンバに対して相対移動させつつ成膜を行う工程であり、
前記スパッタ成膜工程において、前記ターゲットのスパッタリング領域とともに移動する圧力センサを前記スパッタリング領域の移動方向に沿って配された複数の圧力センサのうち前記スパッタリング領域の移動方向に応じて圧力を調整する際に用いる圧力センサを選択し、選択された前記圧力センサによって前記チャンバ内の圧力の情報を取得して、前記チャンバ内の圧力を調整することを特徴とする電子デバイスの製造方法。 A method for manufacturing an electronic device, comprising: a sputtering film forming step of arranging a film-forming object in a chamber and depositing sputtered particles flying from a target arranged facing the film-forming object to form a film; ,
The sputtering film formation step is a step of forming a film while moving a sputtering region of the target where sputtered particles are generated relative to the chamber,
In the sputtering film formation step, a pressure sensor that moves with the sputtering area of the target is adjusted according to the moving direction of the sputtering area among a plurality of pressure sensors arranged along the moving direction of the sputtering area. A method of manufacturing an electronic device, comprising: selecting a pressure sensor to be used at the time; obtaining information on the pressure in the chamber by the selected pressure sensor; and adjusting the pressure in the chamber.
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