JPWO2015125193A1 - 処理装置 - Google Patents

Abstract

真空容器と、前記真空容器内に配置された複数の電極と、前記複数の電極のそれぞれに電位を与える複数の電源と、前記真空容器内に搬送される基板と前記複数の電極のそれぞれとの間のプロセス空間における電位を検出する検出部と、前記検出部によって検出された電位に基づいて、前記複数の電源によって前記複数の電極のそれぞれに与えられる電位の位相を制御する制御部と、を有することを特徴とする処理装置を提供する。

Description

本発明は、一般には、基板を処理する処理装置に関する。

複数のターゲットを用いてスパッタリングを行う処理装置（スパッタリング装置）は、複数の元素からなる化合物の成膜、或いは、磁気記録媒体の製造などの単一の真空処理室における複数の基板の同時処理や基板の両面の同時処理などに用いられている。このような処理装置では、それぞれの高周波電源からターゲットに印加される高周波電力（電位）の位相を、カソード（ターゲット電極）に印加される高周波電力の位相（高周波電源側）をモニタ（検出）しながら設定（制御）している（特許文献１及び２参照）。また、かかる処理装置では、主に、金属などの伝導性を有する材料がターゲットとして用いられている。

国際公開第２０１０／０７４２５０号パンフレット 米国特許出願公開第２００４／００８９５４１号明細書

しかしながら、近年、熱アシスト磁気記録媒体の製造では、磁気記録層の配向を制御する下地層を形成する過程において、ＭｇＯなどの絶縁性の物質をターゲットとして用いて、複数のカソードから同時にスパッタリングを行う必要が生じている。

本発明者らは、絶縁性の物質をターゲットとして用いると、カソードからプラズマに印加される高周波電力の位相が、高周波電源側をモニタして設定した高周波電力の位相からシフトする現象が生じることを見出した。この場合、複数のカソードのそれぞれからプラズマに印加される高周波電力の位相が揃わないため、プラズマの生じる位置が変化し、基板に形成される膜の均一性などの膜質向上の妨げとなる。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、複数の電源によって複数の電源のそれぞれに与えられる電位の位相を制御するのに有利な処理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処理装置は、真空容器と、前記真空容器内に配置された複数の電極と、前記複数の電極のそれぞれに電位を与える複数の電源と、前記真空容器内に搬送される基板と前記複数の電極のそれぞれとの間のプロセス空間における電位を検出する検出部と、前記検出部によって検出された電位に基づいて、前記複数の電源によって前記複数の電極のそれぞれに与えられる電位の位相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、複数の電源によって複数の電源のそれぞれに与えられる電位の位相を制御するのに有利な処理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。 スパッタリング装置の構成の一例を示す概略断面図である。 ホルダーの電位の波形の一例を示す図である。 ホルダーの電位の波形の一例を示す図である。 実質位相差に対するホルダーの電位の変化の一例を示す図である。 スパッタリング装置におけるカソードに印加される電位の位相の制御を説明するためのフローチャートである。 スパッタリング装置におけるカソードに印加される電位の位相の制御を説明するためのフローチャートである。 スパッタリング装置の構成の一例を示す概略平面図である。 スパッタリング用の真空容器の概略断面図である。 スパッタリング装置の構成の一例を示す概略断面図である。

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。

＜第１の実施形態＞
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、磁気記録媒体などに用いられる基板を処理する装置であって、本実施形態では、インライン式の処理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。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。なお、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Ａ１合金からなるホルダーと、かかるホルダーを支持して搬送路上を移動するスライダとを含む。キャリア１０は、ホルダーに設けられた複数の保持部材（爪）で基板１の外周部を保持することで、基板１の処理面（成膜面など）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。

チャンバ１１１乃至１３０は、スタッパチャンバなどの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、例えば、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乃至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２は、スパッタリング（成膜）装置２００の構成の一例を示す概略図である。図２は、スパッタリング装置２００をキャリア１０の搬送方向に直交する面の断面図を示している。スパッタリング装置２００は、図１に示す処理装置１００の一部を構成するチャンバ１１７乃至１３０（チャンバ１１２乃至１１４を除く）のうちの任意の１つのチャンバに対応する。

スパッタリング装置２００は、真空容器２０１と、排気系４５１と、ガス導入系４５２と、カソード４５４と、カソードマグネット４５５とを有する。また、スパッタリング装置２００は、電源２１０と、整合器２１２ａ及び２１２ｂと、位相調整器２１４ａ及び２１４ｂと、検出部２１６と、制御部２１８とを有する。

真空容器２０１は、ゲートバルブ（不図示）で仕切られている。真空容器２０１には、その内部の空間（プロセス空間）にプロセスガスを導入するガス導入系４５２と、内部の空間の圧力をコントロールするバルブ２１と、内部の空間に被スパッタ面を露出させて配置されたターゲット４５３が設けられている。また、真空容器２０１には、ターゲット４５３を保持する裏板としてのカソード（電極）４５４と、ターゲット４５３の裏面に配置されたカソードマグネット４５５と、放電用の電力をカソード４５４に印加する（与える）電源２１０が設けられている。

真空容器２０１は、キャリア１０（基板１）を基準として、左右が対称形状となるように構成されている。ガス導入系４５２からプロセスガスを導入するとともに、排気系４５１によって真空容器２０１の内部を所定の圧力に維持し、かかる状態において、電源２１０からカソード４５４に電力を印加する。これにより、放電が生じてターゲット４５３がスパッタされ、スパッタされたターゲット４５３が基板１に到達して基板１に所定の膜が形成される。

搬送装置２２は、基板１を保持して移動可能なキャリア１０を搬送路に沿って搬送する。搬送装置２２は、主な構成要素として、それぞれのチャンバ側に設けられた磁気ネジ駆動機構４１１と、案内ガイド２３とを有する。磁気ネジ駆動機構４１１は、螺旋状磁石軸２４と、螺旋状磁石軸２４に回転力を伝える駆動軸２５と、駆動軸２５に動力を供給するモータ２６とを含む。

カソード４５４は、真空容器内に配置された電極であって、本実施形態では、真空容器内に搬送される基板１（キャリア１０）を挟んで（即ち、対向して）配置された一対のカソード４５４ａ及び４５４ｂ（複数の電極）を含む。カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれには、ターゲット４５３として絶縁性の物質が配置されている。また、カソード（第１電極）４５４ａには、整合器２１２ａを介して電源（第１電源）２１０ａが接続され、カソード（第２電極）４５４ｂには、整合器２１２ｂを介して電源（第２電源）２１０ｂが接続されている。電源２１０ａ及び電源２１０ｂは、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれに高周波電力を印加する電源２１０である。更に、電源２１０ａには、位相調整器２１４ａが接続され、電源２１０ｂには、位相調整器２１４ｂが接続されている。

検出部２１６は、真空容器内に搬送される基板１（キャリア１０）とカソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれとの間のプロセス空間における電位を検出する。ここで、プロセス空間における電位とは、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれから出力される電位であって、例えば、プロセス空間内の電位やプロセス空間内に配置された部材の電位などを含む。検出部２１６は、本実施形態では、ホルダーに接続され、カソード４５４ａ及び４５４ｂに供給された高周波電力によって生じる、プロセス空間内に配置されたホルダーの電位Ｖｐｐを検出する。

制御部２１８は、ＣＰＵやメモリなどを含み、スパッタリング装置２００の全体（動作）を制御する。本実施形態では、制御部２１８は、検出部２１６で検出された電位Ｖｐｐに基づいて、位相調整器２１４ａ及び２１４ｂのそれぞれを介して、電源２１０ａ及び２１０ｂによってカソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれに与えられる電位の位相を制御する。以下では、位相調整器２１４ａ及び２１４ｂと制御部２１８とをまとめて「位相制御部」と称する。なお、位相調整器２１４ａ及び２１４ｂ、及び、制御部２１８のいずれか一方に他方の機能を備えさせて一体型の位相制御部を構成してもよい。

検出部２１６は、ホルダー（に保持された基板１）の電位を少なくとも検出し、基板１に流入する高周波電圧変化の振幅を出力する。具体的には、検出部２１６は、ホルダーに接続された電圧計（電極）や、かかる電圧計の測定値を一定時間以上記憶する記憶部などを含み、オシロスコープを備えて構成されている。電圧計はホルダーと電気的に接続されており、ホルダーは基板を保持してプロセス位置（成膜位置）に配置されている。従って、検出部２１６は、プロセス中にプロセス空間における電位（の変化）を検出することができる。また、検出部２１６で検出されたホルダーの電位の波形の振幅をピーク間電位（Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ：Ｖｐｐ）とする。但し、検出部２１６は、プロセス空間における電位を検出することができればよく、ホルダーに電圧計を設ける形態に限定されるものに限定されない。

図３Ａは、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれから出力される電位の位相が同相（位相差が０度）である場合に検出部２１６によって検出されるホルダーの電位の波形の一例を示す図である。図３Ｂは、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれから出力される電位の位相が逆相（位相差が１８０度）である場合に検出部２１６によって検出されるホルダーの電位の波形の一例を示す図である。

図３Ａに示すように、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれから出力される電位（高周波放電）の位相が同相である場合、２つの同じ位相がプロセス位置で重なり合うため、ホルダーの電位の波形は大きくなる。換言すれば、高周波放電が同相のときに、検出部２１６で検出されるホルダーの電位の波形の振幅のピーク間電位Ｖｐｐ１が最大となる。

一方、図３Ｂに示すように、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれから出力される電位の位相が逆相である場合、それぞれの電位の波形がプロセス位置で打ち消し合うため、ホルダーの電位の波形は平坦となる。換言すれば、高周波放電が逆相のときに、検出部２１６で検出されるホルダーの電位の波形の振幅のピーク間電位Ｖｐｐ２が最小となる。

なお、上述したように、高周波放電が「同相」又は「逆相」であることは、ホルダーの位置で、２つのカソード４５４ａ及び４５４ｂから出力される高周波電位の位相が同相又は逆相であることを意味する。

図４は、カソード４５４ａから出力される電位の位相とカソード４５４ｂから出力される電位の位相との位相差に対するホルダーの電位Ｖｐｐの変化の一例を示す図である。図４では、ホルダーの電位Ｖｐｐを縦軸に採用し、位相差を横軸に採用している。図４を参照するに、位相差に対して、ホルダーの電位Ｖｐｐは、同相で最大となり、逆相で最小となり、それ以外では各位相差に対応した値となっている。

ここで、位相差について説明する。電源２１０ａからカソード４５４ａに印加される電位の位相と電源２１０ｂからカソード４５４ｂに印加される電位の位相との位相差（即ち、２つの高周波電源から出力された高周波電力の位相差）を設定位相差とする。また、ホルダーの位置において、カソード４５４ａから出力される電位の位相とカソード４５４ｂから出力される電位の位相との位相差を実質位相差とする。本実施形態のように、ターゲット４５３として絶縁性の物質を用いると、ターゲット４５３がコンデンサとして作用する。従って、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれに印加される電位の位相差（設定位相差）と、ホルダーの位置での電位の位相差（実質位相差）とが一致しなくなる。

ホルダーは、上述したように、保持部材を介して基板１と電気的に接続されており、検出部２１６は、実質的に、基板１の処理面上の電位（の位相差）を検出することが可能となっている。従って、本実施形態では、ホルダーの位置での電位（ホルダーの電位）の位相差に相当する、カソード４５４ａから出力される電位の位相とカソード４５４ｂから出力される電位の位相との位相差を実質位相差としている。

また、ホルダーの電位は、ピーク間電位Ｖｐｐに限定されるものではなく、例えば、ホルダーの位置での電位の最大値や最小値としてもよい。検出部２１６によって検出される電位としては、電圧が好適である。なお、図８を参照して後述するように、プロセス空間に配置された電極で検出される電圧から位相差を求めてもよい。

図５Ａ及び図５Ｂは、スパッタリング装置２００におけるカソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれに印加される電位の位相の制御（調整）を説明するためのフローチャートである。

図５Ａは、図４に示すような関係、即ち、ホルダーの電位（プロセス空間における電位を表す情報）と、カソード４５４ａから出力される電位の位相とカソード４５４ｂから出力される電位の位相との位相差との関係を求めるための処理を示している。まず、Ｓ５０２では、真空容器内に基板１が搬送されていない状態において、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれとホルダーとの間で放電させる。Ｓ５０４では、カソード４５４ａから出力される電位の位相とカソード４５４ｂから出力される電位の位相との位相差に対するホルダーの電位の変化を取得する。具体的には、カソード４５４ａから出力される電位の位相とカソード４５４ｂから出力される電位の位相との位相差（カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれに印加する電位の位相）を変更しながら検出部２１６によってホルダーの電位を検出する。Ｓ５０６では、Ｓ５０４で取得されたカソード４５４ａから出力される電位の位相とカソード４５４ｂから出力される電位の位相との位相差に対するホルダーの電位の変化を制御部２１８のメモリなどの記憶部に記憶する。

図５Ａに示す処理によって、カソード４５４ａから出力される電位の位相とカソード４５４ｂから出力される電位の位相との位相差と、ホルダーの電位との関係（図４に示す関係）が得られる。本実施形態では、ホルダーの電位として波形の振幅の値であるピーク間電位（Ｖｐｐ）を用いた。従って、検出部２１６によって検出されるピーク間電位が最大となる位相差が、実質位相差が０度（同相）であることに対応している。また、検出部２１６によって検出されるピーク間電位が最小となる位相差が、実質位相差が１８０度（逆相）であることに対応している。

図５Ｂは、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれに印加される電位の位相を制御するための処理を示している。Ｓ５１２では、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれとホルダーとの間で放電させる。この際、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれには、電源２１０ａ及び２１０ｂから予め設定されている初期電位が印加される。Ｓ５１４では、検出部２１６によってホルダーの電位（即ち、放電時におけるホルダーの電位）を検出する。Ｓ５１４で検出されたホルダーの電位は、制御部２１８に送られる。Ｓ５１６では、Ｓ５１４で検出されたホルダーの電位に基づいて、カソード４５４ａから出力される電位の位相とカソード４５４ｂから出力される電位の位相との位相差（実質位相差）を求める。Ｓ５１８では、Ｓ５１６で求めた実質位相差に基づいて、電源２１０ａからカソード４５４ａに印加される電位の位相、及び、電源２１０ｂからカソード４５４ｂに印加される電位の位相を制御（調整）する。例えば、Ｓ５１６で求めた実質位相差と、記憶部に記憶されたカソード４５４ａから出力される電位の位相とカソード４５４ｂから出力される電位の位相との位相差に対するホルダーの電位の変化（図４に示す関係）とを照らし合わせる。そして、カソード４５４ａから出力される電位の位相とカソード４５４ｂから出力される電位の位相との位相差が予め定められた位相差となるように、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれに印加される電位の位相を制御する。

ここで、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれに印加される電位の位相の制御について具体例を説明する。例えば、高周波放電条件を同相、設定位相差を０度とし、検出部２１６によって検出された放電時におけるホルダーの電位が１００Ｖである場合について考える。この場合、カソード４５４ａとカソード４５４ｂとの間の初期の設定位相差は０度である。但し、放電時におけるホルダーの電位として１００Ｖが検出された場合、図４に示す関係において１００ＶであるＡ点又はＢ点に対応する位相差が、実際の位相差（実質位相差）である。従って、カソード４５４ａから出力される電位の位相とカソード４５４ｂから出力される電位の位相との実際の位相差は、−１００度又は５０度である。図４を参照するに、カソード４５４ａとカソード４５４ｂとの間の位相差が同相である場合、ホルダーの電位が最大（Ｃ点）となる。そこで、実質位相差を同相にするために、制御部２１８は、位相調整器２１４ａ及び２１４ｂを介して、ホルダーの電位が大きくなる方向に設定位相差をシフトさせる。そして、ホルダーの電位が最大になったときに、実質位相差が同相となる。

本実施形態では、検出部２１６によって検出されたホルダーの電位から得られる位相差が２点（図４に示すＡ点及びＢ点）ある。従って、ホルダーの電位が最大になる設定位相差にする（換言すれば、実質位相差を同相にする）ためには、設定位相差を増大する方向又は減少する方向にシフトさせる必要がある。そこで、設定位相差を所定角度、例えば、５度程度シフトさせてホルダーの電位を検出し、かかる電位が低下しているようならば、逆方向にシフトさせることで、設定位相差を正しい方向にシフトさせることができる。

本実施形態では、カソード４５４ａから出力される電位の位相とカソード４５４ｂから出力される電位の位相との位相差と、ホルダーの電位との関係（図４に示す関係）を予め取得している。そして、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれに印加される電位の位相を制御する際に、予め取得した関係を参照している。但し、本実施形態のように、実質位相差が同相であるときにホルダーの電位が最大となり、実質位相差が逆相であるときにホルダーの電位が最小となる場合には、図４に示すような関係は必ずしも必要ない。例えば、実質位相差を同相にする場合には、ホルダーの電位が最大となる設定位相差にすればよいため、図４に示すような関係を予め取得していなくても、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれに印加される電位の位相を制御することが可能である。同様に、実質位相差を逆相にする場合には、ホルダーの電位が最小となる設定位相差にすればよい。

一方、実質位相差を所定の位相差にする場合には、カソード４５４ａから出力される電位の位相とカソード４５４ｂから出力される電位の位相との位相差と、ホルダーの電位との関係（図４に示す関係）を予め取得する必要がある。例えば、カソード４５４ａとカソード４５４ｂとの間の位相差（実質位相差）を９０度とする場合を考える。この場合には、カソード４５４ａから出力される電位の位相とカソード４５４ｂから出力される電位の位相との位相差と、ホルダーの電位との関係を参照して、設定位相差を制御（調整）する必要がある。

なお、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれに印加される電位の位相の制御は、一般的には、ターゲット４５３を交換したタイミングなどで実施され、放電の条件出しに用いられるが、プロセス中に（即ち、常時）実施してもよい。

本実施形態によれば、ターゲットに絶縁性の物質を用いた場合であっても、各カソードから出力される電位の位相差が予め定められた位相差となるように、複数の電源によって複数のカソードのそれぞれに与えられる電位の位相を最適に制御することができる。従って、複数のカソードのそれぞれからプラズマに印加される電位の位相を揃えることが可能となるため、プラズマの生じる位置を安定化させ、基板に形成される膜の均一性などの膜質を向上させることができる。

＜第２の実施形態＞
図６は、スパッタリング装置６００の構成の一例を示す概略平面図である。スパッタリング装置６００は、ロードロック室として機能するチャンバ６１０と、アンロードロック室として機能するチャンバ６２０と、複数の真空容器６３０乃至６７０と、搬送チャンバ６８０とを有する。真空容器６３０、６４０、６５０及び６６０は、スパッタリング（成膜）用の真空容器である。例えば、真空容器６３０乃至６６０のそれぞれにおいて、密着層、軟磁性層、シード層、中間層、磁性膜、保護膜などが基板に形成される。また、真空容器６７０は、酸化処理用の真空容器である。例えば、真空容器６７０において、基板に形成された金属層などが酸化される。ここで、チャンバ６１０、チャンバ６２０、及び、真空容器６３０乃至６７０は、搬送チャンバ６８０によって繋がれている。搬送チャンバ６８０には、チャンバ６１０と、チャンバ６２０と、真空容器６３０乃至６７０との間で基板を搬送するための搬送装置が配置されている。

図７は、スパッタリング用の真空容器６３０、６４０、６５０及び６６０のうちの任意の１つの真空容器、例えば、真空容器６３０の概略断面図である。真空容器６３０には、基板１を保持したホルダーが搬送され、かかる基板１（ホルダー）に対向するように３つ以上のカソード４５４が設けられている。また、真空容器６３０には、プロセス空間における電位を検出する検出部２１６として、プロセス空間内に電位測定電極２１６ａが配置されている。なお、本実施形態では、プロセス空間の１つの位置に１つの電位測定電極２１６ａを配置しているが、プロセス空間の複数の位置に複数の電位測定電極２１６ａを配置してもよい。また、第１の実施形態と同様に、プロセス空間における電位として、基板１を保持するホルダーの電位を検出してもよい。また、プロセス空間及びホルダーのそれぞれに電位測定電極を配置し、成膜条件に応じて、プロセス空間に配置された電位測定電極で電位を検出するのか、ホルダーに配置された電位測定電極で電位を検出するのかを切り替えてもよい。

本実施形態では、３つ以上のカソード４５４を有するスパッタリング装置６００において、３つ以上のカソード４５４のそれぞれに印加される電位の位相を制御（調整）する場合について説明する。まず、３つ以上のカソード４５４のうち、第１カソードに印加される電位の位相と第２カソードに印加される電位の位相とを第１の実施形態と同様な処理で制御する。次いで、３つ以上のカソード４５４のうち、第１カソードに印加される電位の位相と第３カソードに印加される電位の位相とを第１の実施形態と同様な処理で制御する。次に、３つ以上のカソード４５４のうち、第１カソードに印加される電位の位相と第４カソードに印加される電位の位相とを第１の実施形態と同様な処理で制御する。このように、複数のカソードから選択される２つのカソードの全ての組み合わせについて、２つのカソードのそれぞれから出力される電位の位相差が予め定められた位相差となるように、２つのカソードのそれぞれに与えられる電位の位相を制御する。

本実施形態によれば、各カソードから出力される電位の位相差が予め定められた位相差となるように、３つ以上のカソードのそれぞれに与えられる電位の位相を最適に制御することができる。従って、３つ以上のカソードのそれぞれからプラズマに印加される電位の位相を揃えることが可能となるため、プラズマの生じる位置を安定化させ、基板に形成される膜の均一性などの膜質を向上させることができる。

また、本実施形態のように、３つ以上のカソード４５４を有するスパッタリング装置６００では、少なくとも１つのカソードにターゲットとして絶縁性の物質を配置すると、設定位相差と実質位相差とが一致しない現象が生じやすい。従って、少なくとも１つのカソードにターゲットとして絶縁性の物質を配置する場合には、各カソードに印加される電位の位相を第１の実施形態と同様な処理で制御するとよい。

＜第３の実施形態＞
図８は、スパッタリング装置２００Ａの構成の一例を示す概略図である。本実施形態のスパッタリング装置２００Ａは、図２に示すスパッタリング装置２００と同様であるが、プロセス空間における電位を検出する検出部２１６の構成が異なる。また、スパッタリング装置２００Ａは、位相調整器２１４ａ及び２１４ｂの機能と制御部２１８の機能とを備えた位相調整部８１０を有する。

検出部２１６は、本実施形態では、電位を測定するための電位測定電極２１６ｂを、ホルダーではなく、真空容器内に搬送されたホルダーとターゲット４５３との間に配置することで構成している。但し、電位測定電極２１６ｂは、カソード４５４（ターゲット４５３）から見て、ホルダーに保持された基板１の処理面（成膜面）に重ならないように配置する必要がある。また、本実施形態では、ホルダーを挟んで対向するように２つの線形状の電位測定電極２１６ｂを配置しているが、一方のカソード側、或いは、カソード間の中心付近に１つの電位測定電極２１６ｂを配置してもよい。また、ホルダーを取り囲むようにリング状の電位測定電極２１６ｂを配置してもよい。

本実施形態では、２つの線形状の電位測定電極２１６ｂは、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれからの距離が等しくなるように左右対称に配置されている。但し、本実施形態では、カソード４５４ａ及び４５４ｂのそれぞれに印加される電位の位相を、カソード４５４ａ及び４５４ｂからの高周波放電波形の重なりによる電位の変化に基づいて制御している。従って、電位測定電極２１６ｂは、各カソードから出力される電位を検出できる位置であれば、真空容器内のどこに配置されていてもよい。

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。例えば、本発明は、ターゲットとして絶縁性の物質を用いた場合に限らず、カソード（ターゲット電極）から出力される電位の位相が、電源側で設定された電位の位相からシフトする場合にも適用することができる（有効である）。例えば、高周波導入経路長の違いに起因する位相のシフトが発生した場合にも、本発明を用いればカソードから出力される電位の位相を最適に制御することができる。

本願は、２０１４年２月２１日提出の日本国特許出願特願２０１４−３２１０４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. 真空容器と、
   前記真空容器内に配置された複数の電極と、
   前記複数の電極のそれぞれに電位を与える複数の電源と、
   前記真空容器内に搬送される基板と前記複数の電極のそれぞれとの間のプロセス空間における電位を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された電位に基づいて、前記複数の電源によって前記複数の電極のそれぞれに与えられる電位の位相を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする処理装置。
2. 前記複数の電極は、第１電極と、第２電極とを含み、
   前記複数の電源は、前記第１電極に電位を与える第１電源と、前記第２電極に電位を与える第２電源とを含み、
   前記制御部は、前記検出部によって検出された電位から得られる、前記第１電極から出力される電位の位相と前記第２電極から出力される電位の位相との位相差が予め定められた位相差となるように、前記第１電源から前記第１電極に与えられる電位の位相と前記第２電源から前記第２電極に与えられる電位の位相との位相差を制御することを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
3. 前記予め定められた位相差は、０度又は１８０度であることを特徴とする請求項２に記載の処理装置。
4. 前記プロセス空間における電位を表す情報と、前記第１電極から出力される電位の位相と前記第２電極から出力される電位の位相との位相差との関係を記憶する記憶部を更に有し、
   前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記関係を参照して、前記第１電源から前記第１電極に与えられる電位の位相と前記第２電源から前記第２電極に与えられる電位の位相との位相差を制御する請求項２又は３に記載の処理装置。
5. 前記情報は、前記プロセス空間における電位の波形の振幅の値を含むことを特徴とする請求項４に記載の処理装置。
6. 前記情報は、前記真空容器内に基板が搬送されていない状態において前記検出部によって検出された電位であることを特徴とする請求項４又は５に記載の処理装置。
7. 前記制御部は、前記複数の電極から選択される２つの電極の全ての組み合わせについて、前記２つの電極のそれぞれから出力される電位の位相差が予め定められた位相差となるように、前記２つの電極のそれぞれに与えられる電位の位相を制御することを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
8. 前記基板を保持して前記真空容器内に搬送されるホルダを更に有し、
   前記検出部は、前記真空容器内に搬送された前記ホルダにおける電位を検出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項に記載の処理装置。
9. 前記検出部は、前記プロセス空間の複数の位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の処理装置。
10. 前記複数の電極のそれぞれは、ターゲットを保持し、
    前記複数の電極のうち少なくとも１つの電極は、前記ターゲットとして絶縁性の物質を保持することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の処理装置。

Images