KR102257920B1 - 성막 방법 및 성막 장치 - Google Patents

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토모카즈 수다
히로히사 타카하시
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가부시키가이샤 아루박
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Abstract

본 발명의 성막 방법은, 타겟의 이면 측에, 상기 타겟의 이면과 평행한 제1 방향으로 이동 가능하게 구성된 복수의 자기 회로를 배치하는 것과 동시에, 상기 타겟의 표면 측에 기판을 배치하여, 마그네트론 스퍼터링법에 따라 성막을 실시하는 성막 방법에 있어서, 각 자기 회로는, 링상 자석과, 이 링상 자석의 내측에 배치되어 상기 타겟의 이면과의 대향면의 극성이 상기 링상 자석과 다른 극성을 가지는 중심 자석을 갖추고, 상기 타겟의 표면 측으로서, 상기 링상 자석과 상기 중심 자석과의 사이에는, 상기 자기 회로에서 발생하는 자장 중 상기 기판의 표면에 대한 수직 성분이 0이 되는 자장이 링상으로 형성되고, 상기 제1 방향에서, 상기 자기 회로는, 제1 이동 거리(L1)와, 상기 제1 이동 거리(L1)와는 다른 제2 이동 거리(L2)로 요동하고, 상기 자기 회로가 이동하는 단위시간 당 차지하는 상기 L1과 상기 L2의 비율을 제어한다.

Description

성막 방법 및 성막 장치
본 발명은, 타겟의 장기 수명화에 기여하는 성막 방법 및 성막 장치에 관한 것이다.
본원은, 2018년 6월 26일에 일본에 출원된 특원 2018-121131호에 근거해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래부터, 액정 디스플레이(LCD)나 유기 EL 디스플레이(OELD)로 대표되는 플랫 패널 디스플레이 및 박막 태양전지 등에서는, 투명 전극이 이용되고 있다. 투명 전극으로서는, ITO막(Indium　Tin　Oxide　film)으로 대표되는 산화물계의 투명 도전막(TCO막: transparent　conductive　film)이 이용되고 있다. 특히, 디스플레이의 대화면화에 따라, 대면적의 글라스 기판 위에 투명 도전막을 균일한 막 두께(膜厚)로, 연속적으로 성막하는 장치로서, 마그네트론(Magnetron) 스퍼터링 장치(이하, 스퍼터링 장치라고 한다)가 제안되고 있다.
이 스퍼터링 장치는, 타겟의 이면(裏面) 측에 배치된 복수의 자기 회로를 갖추고, 타겟의 표면 측에 기판을 배치하여, 상기 자기 회로에서 발생하는 자장에 의해 타겟 표면 근방에 플라즈마를 발생시켜서 성막을 실시한다.
그런데, 상술한 스퍼터링 장치에서는, 예를 들어, 이하의 과제 A, B가 있다.
(과제 A) ITO의 타겟을 이용해 성막할 때에, 타겟의 표면 상에서 스퍼터링 되지 않고 타겟의 구성 재료가 남은 영역, 이른바 노쥴(Nodule)이 발생한다.
(과제 B) 타겟의 표면 상에서 스퍼터링 되는 영역, 이른바 이로전(erosion) 영역에는 굴착량(digging amount)의 분포가 발생하고, 국소적으로 굴착량이 큰 개소(箇所)가 생긴다.
본 발명자들은, 이미, 과제 A를 해소하는 수법에 대해서는, 특허문헌 1에서 개시하고 있다.
상술한 과제 B에 대해서는, 아직도 해결책이 발견되지 않은 상황에 있다. 과제 B란, 예를 들어, 도 5에 도시한 것처럼, 이로전 영역에서 국소적으로 굴착량이 큰 개소(α1, α2)가 발생하는 현상을 의미한다. 도 5의 그래프에서, 횡축은 타겟의 짧은 쪽 방향의 위치를 나타내고, 종축은 타겟이 굴착량[%]을 나타내고 있다. 도 5에서는, 타겟의 초기 표면을 굴착량이 0[%]으로 표시하고, 굴착량이 최대가 되는 개소(α2)를 -100[%]으로 하였다.
이 국소적으로 굴착량이 큰 개소는, 타겟 수명을 결정한다. 즉, 국소적으로 굴착량이 큰 개소를 제외하면, 타겟의 구성 재료가 아직 충분히 잔존해 있는 상황이라도, 새로운 타겟으로 교환할 필요가 생긴다. 이는, 타겟의 이용 효율의 저하나, 타겟 교환에 따라, 성막 챔버의 내부의 대기 개방을 필요로 하는 메인터넌스(maintenance) 횟수의 증가 등을 초래하기 때문에, 제조 코스트가 증대하는 원인의 하나가 된다. 이 때문에, 국소적으로 굴착량이 큰 개소에서, 굴착량을 억제하는 것이 가능한, 성막 방법 및 성막 장치의 개발이 기대되고 있었다.
[특허문헌 1] 일본 특허 제5145020호 공보
본 발명은, 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 국소적으로 굴착량이 큰 개소에서, 굴착량을 억제하는 것이 가능한, 성막 방법 및 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태에 따른 성막 방법은, 타겟의 이면(裏面) 측에, 상기 타겟의 이면과 평행한 제1 방향으로 이동 가능하게 구성된 복수의 자기 회로를 배치하는 것과 동시에, 상기 타겟의 표면(表面) 측에 기판을 배치하여, 마그네트론 스퍼터링법에 따라 성막을 실시하는 성막 방법에 있어서, 각 자기 회로는, 링상 자석과, 이 링상 자석의 내측(內側)에 배치되어 상기 타겟의 이면과의 대향면(對向面)의 극성(極性)이 상기 링상 자석과 다른 극성을 가지는 중심 자석을 갖추고, 상기 타겟의 표면 측으로서, 상기 링상 자석과 상기 중심 자석과의 사이에는, 상기 자기 회로에서 발생하는 자장 중 상기 기판의 표면에 대한 수직 성분이 0이 되는 자장이 링상(Ring-shaped)으로 형성되고, 상기 제1 방향에서, 상기 자기 회로는, 제1 이동 거리(L1)와, 상기 제1 이동 거리(L1)와는 다른 제2 이동 거리(L2)로 요동(搖動)하고, 상기 자기 회로가 이동하는 단위시간 당 차지하는 상기 L1과 상기 L2의 비율을 제어한다.
본 발명의 제1 양태에 따른 성막 방법에서는, 상기 타겟이 각판형(角板型)으로서, 상기 제1 방향을 짧은 쪽, 상기 제1 방향과 직교하는 방향을 긴 쪽으로 하는 구형상(矩形狀)을 이루고, 상기 타겟에서 스퍼터링 되는 이로전 영역이, 상기 제1 방향과 직교하는 방향으로 연재(延在)하는 직선상(直線狀)의 2 라인(Line)의 스트레이트(Straight)부와, 상기 스트레이트부의 단부(端部)끼리 잇는 반원호상(半圓弧狀)의 코너(Corner)부로 구성되고, 상기 이로전 영역의 스트레이트부끼리, 이웃하는 위치에 있는 이로전 영역의 폭 방향에서, 적어도 겹치는 부위를 가지도록, 상기 L1의 크기를 선택해도 무방하다.
본 발명의 제1 양태에 따른 성막 방법에서는, 상기 타겟이 각판형으로서, 상기 제1 방향을 짧은 쪽, 상기 제1 방향과 직교하는 방향을 긴 쪽으로 하는 구형상을 이루고, 상기 타겟에서 스퍼터링 되는 이로전 영역이, 상기 제1 방향과 직교하는 방향으로 연재하는 직선상의 2 라인의 스트레이트부와, 상기 스트레이트부의 단부끼리 잇는 반원호상의 코너부로 구성되고, 상기 이로전 영역의 스트레이트부끼리, 이웃하는 위치에 있는 이로전 영역의 폭 방향에서, 적어도 겹치는 부위를 가지지 않도록, 상기 L2의 크기를 선택해도 무방하다.
본 발명의 제1 양태에 따른 성막 방법에서는, 상기 자기 회로가 상기 타겟의 표면에서 600 가우스 이상이 되는 자장을 발생시키는 것과 동시에, 상기 타겟으로서 산화물계 투명 도전 재료를 이용한 경우, 관계식 {L2/(L1+L2)}×100으로 표기되는 상기 비율을, 2.5 이상 20 이하의 범위 내로 해도 무방하다.
본 발명의 제1 양태에 따른 성막 방법에서는, 상기 자기 회로는, 상기 제1 방향에 교차(交差)하는 제2 방향으로 이동 가능하게 구성되어도 무방하다.
본 발명의 제2 양태에 따른 성막 장치는, 타겟의 이면 측에, 상기 타겟의 이면과 평행한 제1 방향으로 이동 가능하게 구성된 복수의 자기 회로가 배치되는 것과 동시에, 상기 타겟의 표면 측에 기판이 배치되어, 마그네트론 스퍼터링법에 따라 성막을 실시하는 성막 장치에 있어서, 각 자기 회로는, 링상 자석과, 이 링상 자석의 내측에 배치되어 상기 타겟의 이면과의 대향면의 극성이 상기 링상 자석과 다른 극성을 가지는 중심 자석을 갖추고, 상기 타겟의 표면 측으로서, 상기 링상 자석과 상기 중심 자석과의 사이에는, 상기 자기 회로에서 발생하는 자장 중 상기 기판의 표면에 대한 수직 성분이 0이 되는 자장이 링상으로 형성되고, 상기 제1 방향에서, 상기 자기 회로는, 제1 이동 거리(L1)와, 상기 제1 이동 거리(L1)와는 다른 제2 이동 거리(L2)로 요동하고, 상기 자기 회로가 이동하는 단위시간 당 차지하는 상기 L1과 상기 L2의 비율을 제어하는 제어 장치를 갖춘다.
본 발명의 제1 양태에 따른 성막 방법은, 제1 방향에서, 자기 회로는, 제1 이동 거리(L1)와, 제1 이동 거리(L1)와는 다른 제2 이동 거리(L2)로 요동하고, 자기 회로가 이동하는 단위시간 당 차지하는 L1과 L2의 비율을 제어한다. 이에 따라, 이로전 영역에서의, 국소적으로 굴착량이 큰 개소에 있어서, 굴착량이 억제된 성막 방법을 얻을 수 있다. 그러므로, 본 발명의 제1 양태에 따른 성막 방법은, 타겟의 장기 수명화(이용 효율의 향상)를 도모할 수 있는 동시에, 메인터넌스 횟수도 저감되므로, 성막 코스트의 억제에 기여한다.
본 발명의 제2 양태에 따른 성막 장치는, 제1 방향에서, 자기 회로는, 제1 이동 거리(L1)와, 제1 이동 거리(L1)와는 다른 제2 이동 거리(L2)로 요동하고, 자기 회로가 이동하는 단위시간 당 차지하는 L1과 L2의 비율을 제어하는 제어 장치를 갖춘다. 이에 따라, 상술한 성막 방법을 실현할 수 있는 성막 장치를 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 제2 양태에 따른 성막 장치에 의하면, 이로전 영역에서의, 국소적으로 굴착량이 큰 개소에 있어서, 굴착량의 억제를 도모할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 타겟의 장기 수명화(이용 효율의 향상), 메인터넌스 횟수의 저감에 의해, 성막 코스트를 억제 가능한 성막 장치의 제공에 공헌한다.
[도 1] 본 발명의 실시 형태에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치의 개략 구성도이다.
[도 2] 스퍼터링 장치의 주요부를 도시한 단면도이다.
[도 3] 자장 인가 장치의 평면도이다.
[도 4] 자장 인가 장치의 편도 이동 거리 L을 L=A+B-γ/2로 설정한 경우에서의, 이로전(erosion)의 단면 형상을 도시한 설명도이다.
[도 5] 국소적으로 굴착량이 큰 개소(α1, α2)가 발생한 상태를 도시한 그래프이다.
[도 6] 타겟 표면 위치와 B⊥0 위치와의 관계를 도시한 도면으로서, 타겟 표면 위치와 B⊥0 위치가 겹치는 위치(PC1~PC4)를 도시한 설명도이다.
[도 7] 도 6에 도시한 위치(PC1~PC4)와 타겟(ITO) 면상(面上)에서 플라즈마가 발생하는 위치와의 관계를 도시한 설명도이다.
[도 8a] 실험예 1에서의 타겟의 폭 방향의 위치와, 도 8b에 도시한 선(A-A)으로 나타낸 위치(스트레이트부)에서 측정된 굴착량과의 관계를 도시한 설명도이다.
[도 8b] 도 8a에 도시한 위치(PC1~PC4)와 타겟(ITO) 면상에서 플라즈마가 발생하는 위치와의 관계를 도시한 설명도이다.
[도 9a] 실험예 2에서의 타겟의 폭 방향의 위치와, 도 9b에 도시한 선(B-B)으로 나타낸 위치(스트레이트부)에서 측정된 굴착량과의 관계를 도시한 설명도이다.
[도 9b] 도 9a에 도시한 위치(PC1~PC4)와 타겟(ITO) 면상에서 플라즈마가 발생하는 위치와의 관계를 도시한 설명도이다.
[도 10a] 실험예 3에서의 타겟의 폭 방향의 위치와, 도 10b에 도시한 선(C-C)으로 나타낸 위치(코너부)에서 측정된 굴착량과의 관계를 도시한 설명도이다.
[도 10b] 도 10a에 도시한 위치(PC1~PC4)와 타겟(ITO) 면상에서 플라즈마가 발생하는 위치와의 관계를 도시한 설명도이다.
[도 11] 스트레이트부와 코너부에서의 요동비(搖動比)와 잔후(殘厚)와의 관계를 도시한 그래프이다.
[도 12] 스트레이트부에서의 요동비와 굴착량과의 관계를 도시한 그래프이다.
[도 13] 코너부에서의 요동비와 굴착량과의 관계를 도시한 그래프이다.
[도 14] 스트레이트부에서의 본 발명을 적용하는 전후(前後)에 있어서의 타겟의 폭 방향의 위치와 굴착량과의 관계를 도시한 설명도이다.
이하, 도면을 이용해 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치 및 성막 방법에 대해 설명한다. 덧붙여, 각 도면에서 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 부분에 대해서는 그 상세한 설명은 생략한다.
(성막 장치)
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치(마그네트론 스퍼터링 장치)의 개략 구성도이다.
도 1에 도시한 성막 장치(10)는, 인라인식의 스퍼터링 장치이다. 성막 장치(10)는, 대기 분위기로부터 기판(W)이 투입되어, 감압 가능한 내부 공간을 가지는 준비실(preparation chamber)(11)과, 감압 분위기에서 기판(W)에 소망하는 스퍼터링 성막을 실시하는 내부 공간을 가지는 성막실(12)과, 스퍼터링 성막된 기판(W)을 대기 분위기로 취출(取出)하기 위한 내부 공간을 가지는 취출실(13)을 갖추고 있다.
준비실(11) 및 취출실(13)에는, 로터리 펌프 등의 조인(粗引) 배기 장치(41, 43)가 접속되고, 성막실(12)에는, 터보 분자 펌프 등의 고진공 배기 장치(42)가 접속되어 있다.
성막 장치(10)에서는, 기판(W)을 종형(縱型)으로 지지하여 준비실(11)에 반입(搬入)하고, 조인 배기 장치(41)에서 준비실(11)의 내부 공간이 진공 분위기가 되도록 배기한다. 다음으로, 고진공 배기 장치(42)에서 고진공 배기되고 있는 성막실(12)의 내부 공간에 기판(W)을 반송해, 성막 처리를 실시한다. 성막 후의 기판(W)은, 조인 배기 장치(43)에 의해 배기된 취출실(13)을 통해 외부로 반출(搬出)된다.
성막실(12)에는, Ar 등의 비활성 가스로 이루어진 스퍼터링 가스를 공급하는 가스 공급 장치(44)가 접속되어 있다. 덧붙여, 가스 공급 장치(44)로부터는, O2 등의 반응성 가스를 공급하는 것도 가능하다.
게다가, 성막 장치(10)는, 제어 장치(CONT)를 갖춘다. 제어 장치(CONT)는, 조인 배기 장치(41, 43), 고진공 배기 장치(42), 가스 공급 장치(44), 후술하는 모터(45), 플라즈마를 생성하는 전원(고주파 전원), 각종 밸브 등, 성막 장치(10)를 구성하는 장치의 구동을 제어한다.
도 2는, 도 1에 도시한 성막 장치(10)의 주요부를 도시한 단면도이다.
도 2에 도시한 것처럼, 성막실(12)의 내부 공간에는, 성막실(12)의 폭 방향에서의 일방의 벽면(37) 측에, 도시하지 않은 기판 보지 장치에 의해 보관유지(保持)된 기판(W)이 종형(縱型)으로 배치되어 있다.
도 2에서, 화살표 F는, 기판(W)이 반송되는 방향을 나타낸다. 또한, 타방의 벽면(39) 측에, 기판(W)의 표면(W1)과 대략 평행하게 스퍼터링 캐소드 기구(20)가 종형(縱型)으로 배치되어 있다. 이에 따라, 후술하는 것처럼, 기판(W)의 표면(W1)과 타겟(22)의 표면(스퍼터링면)(22a)과는, 대향해서 배치된다.
기판(W)으로서는, 예를 들어, 석영, 수지(플라스틱, 플라스틱 필름), 글라스 등으로 이루어진 평면시(平面視) 대략 구형상(矩形狀)의 기판이 바람직하게 이용된다. 기판(W)은, 기판 보지 장치(미도시)에 종형(縱型)으로 보관유지되어 있다. 기판 보지 장치에는, 도시하지 않은 반송 장치가 연결되어 있고, 이 반송 장치에 의해 기판(W)은, 기판(W)의 장변(長邊) 방향(X 방향: 화살표 F 참조)에 따른 방향으로 반송된다.
스퍼터링 캐소드 기구(20)는, 타겟(22)과 자장 인가 장치(26)를 갖추고 있다.
타겟(22)은, 평면시(平面視)에서 구형(矩形)의 형상을 가지고, 타겟(22)의 짧은 쪽 방향(X 방향)을 기판(W)의 반송 방향(장변 방향)에 일치시켜서 배치되어 있다. 또한, 타겟(22)은, 타겟(22)의 표면(22a)과 기판(W)의 표면(W1)과의 사이에 소정의 간격을 두고, 기판(W)에 대향 배치되어 있다.
타겟(22)의 모재(母材)는, 산화물계의 투명 도전막(TCO막)을 형성하는 소망의 재료로 구성된다면, 특별히 제한되지 않는다. ITO계의 투명 도전막을 기판 상에 형성하는 경우에는, In2O3 만, 혹은 In2O3에 소정 재료를 첨가한 재료에 의해 타겟(22)이 구성되어 있다. 또한, ZnO계, SnO2계로 이루어진 투명 도전막을 형성하는 경우에는, 타겟(22)의 모재를, ZnO 또는 SnO2 만, 혹은 ZnO 또는 SnO2에 소정 재료를 첨가한 재료로 구성해도 무방하다.
타겟(22)의 이면은, 배킹 플레이트(backing plate)(30)에 인듐 등의 로우재로 본딩되어 있다. 타겟(22)은, 배킹 플레이트(30)의 이면에서의 외주(外周) 부분에서, 절연 플레이트(38)를 통해 성막실(12)의 벽면(39)에 장착되어 있다. 그리고, 타겟(22)은, 배킹 플레이트(30)를 통해 도시하지 않은 외부 전원에 접속되어, 부 전위(캐소드)로 보관유지 되고 있다.
(자장 인가 장치)
도 3은, 자장 인가 장치의 평면도이다.
도 2와 도 3에 도시한 것처럼, 성막실(12)의 바깥쪽(外方)으로서, 배킹 플레이트(30)의 이면 측에는 자장 인가 장치(26)가 배치되어 있다. 자장 인가 장치(26)는, 타겟(22)의 표면(22a) 측을 향하여 자장을 인가하는 장치로서, 복수의 자기 회로(32a, 32b)와, 각 자기 회로(32a, 32b)를 연결하는 연결 부재(27)를 갖추고 있다.
각 자기 회로(32a, 32b)는, 복수의 요크(yoke)(36a, 36b)를 갖추고 있다. 각 요크(36a, 36b)는, 고투자율(高透磁率)을 가지는 판상(板狀)의 부재로서, 요크의 표면이 배킹 플레이트(30)의 이면과 평행이 되도록 배치되어 있다.
요크(36a, 36b)의 표면에는, 영구자석으로 이루어진 링상 자석(33a, 33b)과, 이 링상 자석(33a, 33b)의 내측에 소정 간격을 두고 배치된 영구자석으로 이루어진 중심 자석(34a, 34b)이 배치되어 있다. 링상 자석(33a, 33b)은, 평면시에서 타원의 형상을 가지고, 링상 자석(33a, 33b)의 단축(短軸) 방향(X 방향: 제1 방향)이 기판(W)의 반송 방향(화살표 F의 방향)에 일치하도록 배치되어 있다. 중심 자석(34a, 34b)은, 막대(棒) 형상으로, 링상 자석(33a, 33b)의 단축 방향의 중앙부에서, 중심 자석(34a, 34b)의 길이 방향이 링상 자석(33a, 33b)의 장축(長軸) 방향에 일치하도록 배치되어 있다.
링상 자석(33a, 33b)과 중심 자석(34a, 34b)은, 배킹 플레이트(30) 측의 표면의 극성이 상호 다르도록 구성되어 있다. 즉, 링상 자석(33a, 33b)의 표면 극성이 N극인 경우에는, 중심 자석(34a, 34b)의 표면 극성은 S극으로 설정되어 있다. 링상 자석(33a, 33b)의 표면 극성이 S극인 경우에는, 중심 자석(34a, 34b)의 표면 극성은 N극으로 설정되어 있다. 덧붙여, 본 실시 형태에서는, 링상 자석(33a, 33b)의 표면 극성이 N극으로, 중심 자석(34a, 34b)의 표면 극성이 S극으로 설정되어 있다.
각 링상 자석(33a, 33b) 및 중심 자석(34a, 34b)에 의해, 도 2에 도시한 자력선(磁力線)(g)으로 표시되는 산(山)형의 자계(磁界)가 발생한다. 구체적으로는, 링상 자석(33a, 33b)의 표면으로부터 연장되는 자력선(g)은, 타겟(22)의 표면(22a)에 누설(漏洩)하고, 중심 자석(34a, 34b)의 표면에 입사한다. 그리고, 자력선(g)을 중심으로 플라즈마가 생성되고, 이 플라즈마에 의해 여기(勵起)된 스퍼터링 가스의 이온이 타겟(22)의 표면(22a)에 충돌하는 것에 의해, 타겟(22)의 표면(22a)으로부터 성막 재료의 입자를 비상시킨다.
이때, 링상 자석(33a, 33b)과 중심 자석(34a, 34b)의 사이에서의 타겟(22)의 표면(22a) 상에서, 각 자기 회로(32a, 32b)로부터 발생하는 자장 중 기판(W)의 표면(W1)에 대한 수직 성분이 0(수평 성분이 최대)이 되는 링상의 자장(p)이 발생한다. 이 자장(p)에서 생성되는 플라즈마는, 자력선(g)의 내측에서 생성되는 플라즈마 중 가장 고밀도(高密度)의 플라즈마이다. 플라즈마에 의해 타겟(22)의 표면(22a)은 스퍼터링 되지만, 특히, 상술한 가장 고밀도의 플라즈마에 의해, 가장 많은 굴착량으로, 타겟(22)의 표면(22a)이 스퍼터링 된다.
한편, 요크(36a, 36b)의 이면에는, 각 자기 회로(32a, 32b)를 연결하는 연결 부재(27)가 장착되어 있다. 연결 부재(27)는, 모터(45)에 접속되어 있고, 제어 장치(CONT)가 모터(45)의 동작을 제어함으로써, 자장 인가 장치(26)가 타겟(22)에 대해 상대 이동 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 자장 인가 장치(26)는, 타겟(22)의 이면과 평행한 X 방향(제1 방향), 즉, 링상의 자장(p)의 단축 방향에 따라 요동 가능하게 구성되어 있다. 게다가, 자장 인가 장치(26)는, X 방향에 직교하는 Y 방향(제2 방향), 즉, 링상의 자장(p)의 장축 방향에 따라 요동 가능하게 구성되어 있다. 덧붙여, X 방향 및 Y 방향에서, 자장 인가 장치(26)의 폭은 타겟(22)의 폭 보다 작게 구성되어 있고, 타겟(22) 이외(以外)가 스퍼터링 되지 않도록 구성되어 있다.
특히, 제어 장치(CONT)가 모터(45)를 제어함으로써, 모터(45)는, X 방향에서, 자기 회로(32a, 32b)를, 제1 이동 거리(L1)와, 제1 이동 거리(L1)와는 다른 제2 이동 거리(L2)로 요동시킨다(후술). 게다가, 제어 장치(CONT)는, 자기 회로(32a, 32b)가 이동하는 단위시간 당 차지하는 L1과 L2의 비율을 제어하도록 모터(45)를 구동한다.
여기서, 각 자기 회로(32a, 32b)에서 발생하는 자장(p)의 단축 방향의 지름을 A, 인접하는 자기 회로(32a, 32b)로부터 각각 발생하는 자장(p) 간의 X 방향에서의 거리를 B, 자장(p)에 의해 생성되는 플라즈마에 의해 타겟(22)이 스퍼터링 되는 X 방향의 폭(이로전 에리어)을 γ(도 2 참조)로 하면, 자장 인가 장치(26)의 X 방향에서의 편도 이동 거리(L)는, L=A+B±γ/2로 설정되어 있다. 「편도 이동 거리(L)」란, 요동 폭으로서, 모터(45)에 의해 왕복 이동하는 자장 인가 장치(26)의 이동 경로 중, 일방향 만에서의 이동 거리, 즉, 편도 만에서의 이동 거리를 의미한다. 환언하면, 자장 인가 장치(26)의 왕복 이동의 경로에서, 예를 들면, 도 2의 좌방향으로 향하는 이동이 개시하는 시점으로부터, 도 2의 좌방향으로 향하는 이동이 정지하는 종점까지의 이동 거리를 의미한다. 마찬가지로, 「편도 이동 거리(L)」란, 도 2의 우방향으로 향하는 이동이 개시하는 시점으로부터, 도 2의 우방향으로 향하는 이동이 정지하는 종점까지의 이동 거리를 의미한다.
이에 따라, X 방향에서의 시점부터 종점까지 자장 인가 장치(26)가 편도 이동하면, 타겟(22)의 중앙부(22c)는, 자장(p)이 적어도 2회 이상 통과하게 된다.
덧붙여, 자기 회로(32a, 32b)가 타겟(22)의 표면(22a)에서 600 가우스 이상이 되는 자장을 발생시키는 동시에, 타겟(22)의 모재(성막 재료)가 산화물계의 투명 도전막(TCO막)을 형성하는 소망의 재료인 경우에는, 상술한 이로전 에리어(γ)의 X 방향에서의 폭은, 40 mm 정도이다. 즉, 이로전 에리어(γ)의 폭은, 자장(p)을 중심으로 하여 X 방향으로 ±20 mm 정도이다.
도 4는, 도 2에 상당하는 단면도를 도시하고, 자장 인가 장치(26)의 편도 이동 거리 L을 L=A+B-γ/2로 설정한 경우에서의, 이로전의 단면 형상을 도시한 설명도이다.
덧붙여, 도 4의 상반부(上半部)(a)는, 링상의 자장(p)을 나타내는 평면도를 나타낸다. 도 4의 하반부(下半部)(b)는, 링상의 자장(p)의 이동에 의해 생기는 이로전의 단면 형상을 나타낸다. 도 4의 하반부(b)에 묘화(描畵)한 삼각형은, 자장 인가 장치(26)의 정지 시에서의 자장(p)에 의해 생기는 이로전의 단면 형상을 나타내고 있다. 즉, 이로전의 단면 형상은, 자장(p)의 중심 위치에서 가장 깊어지고, 중심 위치로부터 멀어짐에 따라 얕아진다. 이 삼각형의 X 방향에서의 폭 γ은, 수직 성분이 0이 되는 자장(p)으로부터 발생하는 플라즈마에 의해 타겟이 스퍼터링 되는 이로전 에리어를 나타내고 있다.
도 4에 도시한 것처럼, 타겟(22)의 표면(22a)에서, 자장(p) 또는 이로전 에리어(γ)의 궤적이 통과한 영역이 스퍼터링 된다. 이때, 자장 인가 장치(26)의 편도 이동 거리(L)를 L=A+B-γ/2로 설정함으로써, 타겟(22)의 표면(22a)에서, 자장(p)이 적어도 1회 이상(X 방향의 양단부에서는 1회, 중앙부(22c)에서는 2회) 통과하게 된다. 여기서, 타겟(22)의 표면(22a)에서의 X 방향의 양단부(2개의 단부)는, 자장 인가 장치(26)의 편도 이동에서의 시점 및 종점에 대응한다.
구체적으로는, 자장(p)이 2회 통과한 영역 및 자장(p)이 1회 통과하고 이로전 에리어(γ)가 2회 통과한 영역에서는, 깊이(D1)까지 스퍼터링 된다. 또한, 자장(p)이 1회 통과한 영역에서는 깊이(D2)까지 스퍼터링 된다(D2＜D1).
그런데, 현실에서는, 도 4에 도시한 이로전 에리어(γ)와 스퍼터링 되는 깊이(굴착량)와의 관계가 반드시 얻어지지는 않는 것으로 나타났다.
도 5는, 국소적으로 굴착량이 큰 개소(α1, α2)가 발생한 상태를 도시한 그래프이다.
도 5의 그래프에서, 횡축은 타겟의 짧은 쪽 방향의 위치를 나타내고, 종축은 타겟의 굴착량을 나타내고 있다. 도 5로부터, 굴착량의 평균치가 -3.5 ~ -4.0의 범위에 있는데 반해, 국소적으로 굴착량이 큰 개소가 2개소(α1, α2) 관측되었다.
도 6은, 타겟 표면 위치(TG 표면 위치)와 B⊥0 위치(B⊥0　Line)와의 관계를 도시한 도면으로서, 타겟 표면 위치와 B⊥0 위치가 겹치는 위치(PC1~PC4)를 도시한 설명도이다. 도 6에서의 「작고 검은 삼각형」은, 그 삼각형이 표시된 위치에서의 「국소적인 자장의 방향」을 나타내고 있다.
도 6에서, 「TG 표면 위치」는 타겟 표면 위치를 나타내고, 「B⊥0　Line」은 B⊥0 위치를 나타내고 있다.
도 6에서, 「TG 표면 위치」와「B⊥0　Line」가 겹치는(엇갈리는) 위치가 PC1~PC4이며, 도 4의 상반부(a)에 도시한 「링상의 자장(p)」이 생기는 위치에 상당한다.
도 7은, 도 6에 도시한 위치(PC1~PC4)와 타겟(ITO) 면상(面上)에서 플라즈마가 발생하는 위치와의 관계를 도시한 설명도로서, 타겟(22)의 표면(22a)을 평면에서 본 평면도이다. 도 7에 도시한 것처럼, 「링상의 자장(p)」으로부터 발생하는 플라즈마(Plasma로 표기)에 의해 타겟(ITO로 표기)이 스퍼터링 되는 이로전 에리어는, 플라즈마와 유사한 형상을 가지도록, 스트레이트부와 코너부로 구성되어 있다. 이 스트레이트부에 상당하는 위치가, 각각 도 6에 도시한 위치(PC1~PC4)이다.
본 발명자들은, 도 6 및 도 7에 도시한 위치(PC1~PC4)에 주목해, 자기 회로의 요동 폭을 바꾸어, 타겟의 굴착량에 대해 평가하였다. 실험예 1과 실험예 2에서는, 스트레이트부에서의 평가를 실시하였다. 실험예 3에서는, 코너부에서의 평가를 실시하였다.
(실험예 1)
도 8a는, 실험예 1에서의 타겟의 폭 방향의 위치와, 도 8b에 도시한 선(A-A)으로 나타낸 위치(스트레이트부)에서 측정된 굴착량과의 관계를 도시한 설명도이다.
도 8a는, 위치(PC1~PC4)에서의 각 이로전 에리어를 PW1, PW2, PW3, PW4라고 정의했을 때, 서로 인접하는 2개의 이로전 에리어끼리 겹치는 영역이 생기는 경우를 나타내고 있다. 여기서, 자기 회로의 요동 폭은 70 mm로 설정되어 있다.
도 8b는, 도 7에 상당하는 도면으로서, 도 8a에 도시한 위치(PC1~PC4)와 타겟(ITO) 면상에서 플라즈마가 발생하는 위치와의 관계를 도시한 설명도이다.
도 8a의 종축에서의 굴착량[%]은, 타겟의 초기 표면에서의 굴착량을 0[%]으로 표시하고, 굴착량이 최대가 되는 개소(α2)에서의 굴착량을 -100[%]으로 표시한 경우의 비율을 나타내고 있다.
도 8a에서는, 4개의 해칭(hatching) 영역이 도시되어 있다. 4개의 해칭 영역의 중심(일점 쇄선)의 각각은, 위치(PC1~PC4)에 대응한다. 4개의 해칭 영역은, 자장 인가 장치(26)가, 타겟(22)의 이면과 평행한 X 방향(제1 방향), 즉, 링상의 자장(p)의 단축 방향에 따라 요동한 것에 의해 발생한, 이로전 에리어(PW1~PW4)이다.
또한, 도 8a에서, 부호 Δ12는, 이로전 에리어 PW1과 PW2가 겹치는 영역을 나타내고 있다. 부호 Δ23은, 이로전 에리어 PW2와 PW3이 겹치는 영역을 나타내고 있다. 부호 Δ34는, 이로전 에리어 PW3과 PW4가 겹치는 영역을 나타내고 있다.
실험예 1에서는, 도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 배킹 플레이트(30)에 짧은 쪽 방향의 폭이 300 mm인 ITO막용의 타겟(22)을 장착하고, 성막실(12) 및 준비실(11), 취출실(13) 내의 진공 배기를 실시하였다. 그리고, 성막실(12)(도 1 참조) 내에 Ar 가스를 5 mTorr 도입해, 자장 인가 장치를 요동시키면서 직류 전원을 이용해 전력 밀도가 4 W/m2인 전압을 인가하여 성막을 실시하였다.
도 8a에 도시한 결과로부터, 이로전 에리어 PW1과 PW2가 겹치는 영역 Δ12, 및 이로전 에리어 PW3과 PW4가 겹치는 영역 Δ34에서는, 도 5에 도시한, 국소적으로 굴착량이 큰 개소(α1, α2)가 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 상술한 과제 B(이로전 영역에는 굴착량의 분포가 발생하고, 국소적으로 굴착량이 큰 개소가 생긴다는 과제)는 해소되지 않은 것을 알 수 있다.
다만, 실험예 1에서는, 이로전 에리어 PW2와 PW3이 겹치는 영역 Δ23을 마련한 것에 의해, 상술한 과제 A(타겟의 표면 상에서 스퍼터링 되지 않고 타겟의 구성 재료가 남은 영역, 이른바 노쥴이 발생한다는 과제)는 해소하고 있는 것이 확인되었다.
(실험예 2)
도 9a는, 실험예 2에서의 타겟의 폭 방향의 위치와, 도 9b에 도시한 선(B-B)으로 나타낸 위치(스트레이트부)에서 측정된 굴착량과의 관계를 도시한 설명도이다.
도 9a는, 위치(PC1~PC4)에서의 각 이로전 에리어를 PW1, PW2, PW3, PW4라고 정의했을 때, 서로 인접하는 2개의 이로전 에리어끼리 겹치는 영역을 마련하지 않는 경우를 나타내고 있다. 여기서, 자기 회로의 요동 폭은 40 mm로 설정되어 있다.
도 9b는, 도 7에 상당하는 도면으로서, 도 9a에 도시한 위치(PC1~PC4)와 타겟(ITO) 면상에서 플라즈마가 발생하는 위치와의 관계를 도시한 설명도이다.
도 9a의 종축에서의 굴착량[%]은, 타겟의 초기 표면에서의 굴착량을 0[%]으로 표시하고, 굴착량이 최대가 되는 개소(α2)에서의 굴착량을 -100[%]으로 표시한 경우의 비율을 나타내고 있다.
도 9a에서는, 4개의 해칭 영역이 도시되어 있다. 4개의 해칭 영역의 중심(일점 쇄선)의 각각은, 위치(PC1~PC4)에 대응한다. 4개의 해칭 영역은, 자장 인가 장치(26)가, 타겟(22)의 이면과 평행한 X 방향(제1 방향), 즉, 링상의 자장(p)의 단축 방향에 따라 요동한 것에 의해 발생한, 이로전 에리어(PW1~PW4)이다.
또한, 도 9a에서, 부호 Δ12는, 이로전 에리어 PW1과 PW2가 접하는 위치를 나타내고 있다. 부호 D23는, 이로전 에리어 PW2와 PW3이 이간해 있는 영역을 나타내고 있다. 부호 Δ34는, 이로전 에리어 PW3과 PW4가 접하는 위치를 나타내고 있다.
실험예 2에서는, 실험예 1과 마찬가지로, 도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 배킹 플레이트(30)에 짧은 쪽 방향의 폭이 300 mm인 ITO막용의 타겟(22)을 장착하고, 성막실(12) 및 준비실(11), 취출실(13) 내의 진공 배기를 실시하였다. 그리고, 성막실(12)(도 1 참조) 내에 Ar 가스를 5 mTorr 도입해, 자장 인가 장치를 요동시키면서 직류 전원을 이용해 전력 밀도가 4 W/m2인 전압을 인가하여 성막을 실시하였다.
도 9a에 도시한 결과로부터, 이로전 에리어 PW1과 PW2가 접하는 위치(Δ12)의 근방, 및 이로전 에리어 PW3과 PW4가 접하는 위치(Δ34)의 근방에서, 상술한 과제 A(타겟의 표면 상에서 스퍼터링 되지 않고 타겟의 구성 재료가 남은 영역, 이른바 노쥴이 발생한다는 과제)가 발생하고 있는 것이 확인되었다.
또한, 실험예 2에서는, 이로전 에리어 PW2와 PW3이 이간해 있는 영역(D23)을 마련한 것에 의해, 상술한 과제 A(타겟의 표면 상에서 스퍼터링 되지 않고 타겟의 구성 재료가 남은 영역, 이른바 노쥴이 발생한다는 과제)에 대해서는 해소하지 못한 것이 확인되었다.
(실험예 3)
도 10a는, 실험예 3에서의 타겟의 폭 방향의 위치와, 도 10b에 도시한 선(C-C)으로 나타낸 위치(코너부)에서 측정된 굴착량과의 관계를 도시한 설명도이다.
도 10a는, 위치(PC5, PC6)에서의 각 이로전 에리어를 PW5, PW6이라고 정의했을 때, 서로 인접하는 2개의 이로전 에리어끼리 겹치는 영역을 마련하지 않는 경우를 나타내고 있다. 여기서, 자기 회로의 요동 폭은 70 mm로 설정되어 있다.
도 10b는, 도 7에 상당하는 도면으로서, 도 10a에 도시한 위치(PC5, PC6)와 타겟(ITO) 면상에서 플라즈마가 발생하는 위치와의 관계를 도시한 설명도이다.
도 10a의 종축에서의 굴착량[%]은, 타겟의 초기 표면에서의 굴착량을 0[%]으로 표시하고, 굴착량이 최대가 되는 개소를 -100[%]으로 표시한 경우의 비율을 나타내고 있다.
도 10a에서는, 2개의 해칭 영역이 도시되어 있다. 2개의 해칭 영역의 중심(일점 쇄선)의 각각은, 위치(PC5, PC6)에 대응한다. 2개의 해칭 영역은, 자장 인가 장치(26)가, 타겟(22)의 이면과 평행한 X 방향(제1 방향), 즉, 링상의 자장(p)의 단축 방향에 따라 요동한 것에 의해 발생한, 이로전 에리어(PW5, PW6)이다.
또한, 도 10a에서, 부호 D56은 이로전 에리어 PW5와 PW6가 이간해 있는 영역을 나타내고 있다.
실험예 3에서는, 실험예 1과 마찬가지로, 도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 배킹 플레이트(30)에 짧은 쪽 방향의 폭이 300 mm인 ITO막용의 타겟(22)을 장착하고, 성막실(12) 및 준비실(11), 취출실(13) 내의 진공 배기를 실시하였다. 그리고, 성막실(12)(도 1 참조) 내에 Ar 가스를 5 mTorr 도입해, 자장 인가 장치를 요동시키면서 직류 전원을 이용해 전력 밀도가 4 W/m2인 전압을 인가하여 성막을 실시하였다.
도 10a에 도시한 결과로부터, 이로전 에리어 PW5와 PW6에서는, 각 에리어의 중심인 위치(PC5, PC6)의 근방에서, 굴착량이 큰 개소가 발생하고 있는 것으로 밝혀졌다.
PC5, PC6의 근방, 즉, 코너부에서의 굴착량이 큰 개소(-7.5 ~ -10)는, 전술한 실험예 1이나 실험예 2에서 관측된 스트레이트부에서의 국소적인 굴착량(-5.5 ~ -6) 보다 50% 정도 큰 것도 알 수 있다.
또한, 실험예 3에서는, 이로전 에리어 PW5와 PW6가 이간해 있는 영역(D56)이 존재하는 것에 의해, 상술한 과제 A(타겟의 표면 상에서 스퍼터링 되지 않고 타겟의 구성 재료가 남은 영역, 이른바 노쥴이 발생한다는 과제)가 존재하고 있는 것이 확인되었다.
상술한 실험예 1~3에서는 각각, 요동 폭을 변화시키지 않고, 즉, 자기 회로가 이동하는 단위시간 당 차지하는 복수의 요동 폭의 비율(이하, 요동비로 칭한다)을 변화시키지 않았다. 즉, 요동 폭을 소망하는 일정값으로 하여 타겟의 굴착량을 평가하였다.
환언하면, 실험예 1에 관하여, 도 8a에 도시한 결과는, 자기 회로의 요동 폭을 70 mm의 일정값으로 설정해 얻어지고 있다. 실험예 2에 관하여, 도 9a에 도시한 결과는, 자기 회로의 요동 폭을 40 mm의 일정값으로 설정해 얻어지고 있다. 실험예 3에 관하여, 도 10a에 도시한 결과는, 자기 회로의 요동 폭을 70 mm의 일정값으로 설정해 얻어지고 있다.
(실험예 4)
실험예 1~3의 평가 결과를 근거로, 실험예 4에서는, 자기 회로가 이동하는 단위시간 당 차지하는 40 mm 요동 폭(제1 이동 거리(L1))의 비율(요동비, 40 mm 요동 비율)을 0% ~ 30%의 범위 내에서 변화시켜서, 타겟의 잔후[mm]를 평가하였다.
덧붙여, 요동비에 관하여, 0% ~ 30%의 40 mm 요동 비율에 대해, 나머지의 100%~70%는, 자기 회로의 요동 폭(제2 이동 거리(L2))이 70 mm인 70 mm 요동 비율이다.
즉, 실험예 4의 성막 방법에서는, X 방향에서, 자기 회로(32a, 32b)를, 70 mm(제1 이동 거리(L1))와, 40 mm(제2 이동 거리(L2))로 요동시켜서, 자기 회로(32a, 32b)가 이동하는 단위시간 당 차지하는 70 mm 요동 비율과 40 mm 요동 비율을 제어한다.
여기서, 타겟의 잔후(殘厚)란, 타겟의 (스퍼터링하기 전의 초기) 판 두께(板厚)로부터 (소정 시간 스퍼터링한 후의) 굴착량을 제산(除算)한 수치이다.
덧붙여, 상술한 실험예 1~3의 평가 결과로부터 알 수 있듯이, 스트레이트부와 비교하여 코너부가 굴착량이 50% 정도 크다. 이 때문에, 실험예 4에서는 타겟 판 두께가 국부적으로 다른 타겟, 즉, 스트레이트부에 비해 코너부의 판 두께가 큰 타겟을 이용하여, 상기의 잔후를 평가하였다. 구체적으로는, 실험예 4에서는, 스트레이트부의 판 두께가 6 mm, 코너부의 판 두께가 12 mm인 타겟을 이용하였다.
실험예 4의 실험 조건에 관하여, 요동비 외에는, 실험예 1과 마찬가지의 조건을 채용해, 성막을 실시하였다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 배킹 플레이트(30)에 짧은 쪽 방향의 폭이 300 mm인 ITO막용의 타겟(22)을 장착하고, 성막실(12) 및 준비실(11), 취출실(13) 내의 진공 배기를 실시하였다. 그리고, 성막실(12)(도 1 참조) 내에 Ar 가스를 5 mTorr 도입해, 자장 인가 장치를 요동시키면서 직류 전원을 이용해 전력 밀도가 4 W/m2인 전압을 인가하여 성막을 실시하였다.
도 11은, 스트레이트(Straight)부와 코너(Corner)부에서의 요동비와 잔후와의 관계를 도시한 그래프이다. 도 11에서, □표는 스트레이트부, ◇표는 코너부의 평가 결과이다.
도 11로부터, 이하의 점이 분명해졌다.
(A1) 요동비(40 mm 요동 비율)[%]의 증가에 따라, 스트레이트부의 잔후는 단조롭게 증가하는 경향을 나타내는 반면, 코너부의 잔후는 단조롭게 감소하는 경향을 나타냈다.
(A2) 요동비(40 mm 요동 비율)[%]가 0 이상 20 이하의 범위 내에 있는 경우는, 잔후[mm]를 0~2의 범위 내로 할 수 있다. 특히, 요동비[%]가 5 이상 15 이하의 범위 내에 있는 경우에는, 잔압(殘壓)이 0.5 이상 1.5 이하의 범위 내로 들어가, 타겟 사용 효율이 향상되므로 보다 바람직하다.
(A3) 요동비(40 mm 요동 비율)[%]가 20을 넘으면, 코너부의 잔후가 마이너스가 된다. 여기서, 잔후가 마이너스란, 타겟을 지지하는 배킹 플레이트를 굴착할 수 있는 것을 의미한다.
이상으로부터, 요동비[%]를 0 이상 20 이하의 범위, 바람직하게는 5 이상 15 이하의 범위로 하는 것에 의해, 잔후[mm]를 0 ~ 2의 범위 내로 하여, 타겟 판 두께를 충분히 이용 가능한 것을 알 수 있다. 즉, 타겟 판 두께가 국부적으로 다른 타겟을 이용하고 또한 요동비[%]를 소정의 범위 내로 제어함으로써, 타겟 사용 효율의 향상을 도모할 수 있다. 그러므로, 본 발명은, 국소적으로 굴착량이 큰 개소에서, 굴착량을 억제하는 것이 가능한, 성막 방법 및 성막 장치의 제공에 기여한다.
도 12는, 스트레이트부에서의 요동비와 굴착량과의 관계를 도시한 그래프이다. 도 13은, 코너부에서의 요동비와 굴착량과의 관계를 도시한 그래프이다. 도 12와 도 13은, 전술한 도 11의 「잔후」에 대응하는 「굴착량」을 나타내고 있다.
도 12와 도 13에 도시한 「굴착량」은, 도 11의 「잔후」와 반대(逆)의 경향이 된다. 즉, 스트레이트부에서는, 요동비가 증가함에 따라, 잔후가 단조증가(單調增加)(도 11)하는 반면, 굴착량이 단조감소(單調減少)(도 12)한다. 코너부에서는, 요동비가 증가함에 따라, 잔후가 단조감소(도 11)하는 반면, 굴착량이 단조증가(도 13)한다.
또한, 도 12와 도 13의 그래프로부터, 타겟 판 두께가 국부적으로 다른 타겟을 이용하는 것, 즉, 스트레이트부에 비해 코너부의 판 두께가 큰 타겟을 이용하는 것이, 중요한 것을 나타내고 있다.
도 14는, 본 발명을 적용하기 전과 적용한 후에서의 타겟의 폭 방향의 위치와 굴착량과의 관계를 도시한 설명도이다. 여기서, 「적용하기 전」이란 도 11에서 요동비가 0[%]인 경우(도 5 상태)이며, 「적용한 후」란 도 11에서 요동비가 10[%]인 경우를 의미한다.
도 14에서, 점선으로 나타낸 곡선이 「적용하기 전」의 굴착량을 평가한 결과이다.
복수의 실선으로 나타낸 곡선이 「적용한 후」의 굴착량을 평가한 결과이다. 도 14에서, 횡축에 평행한 점선은, 「적용하기 전」의 굴착량을 나타내는 곡선에서의 「극소값」이다. 횡축에 평행한 실선은, 「적용한 후」의 굴착량을 나타내는 곡선에서의 「극소값」이다.
도 14로부터, 본 발명을 적용하는 것에 의해, 국소적으로 굴착량이 큰 개소가 억제되는(적용하기 전: -4.90, 적용한 후: -4.05) 것이 확인되었다.
도 14로부터, 이로전 에리어 PW1과 PW2가 겹치는 영역(Δ12), 및 이로전 에리어 PW3과 PW4가 겹치는 영역(Δ34)에서는, 도 5에 도시한, 국소적으로 굴착량이 큰 개소(α1, α2)가 발생하고 있는 것이 인정된다. 그렇지만, 국소적으로 굴착량이 큰 개소(α1, α2)가 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 그러므로, 상술한 과제 B(이로전 영역에는 굴착량의 분포가 발생하고, 국소적으로 굴착량이 큰 개소가 생긴다고 하는 과제)는, 본 발명에 의해 개선된 것이 분명해졌다.
또한, 실험예 4에서는, 이로전 에리어 PW2와 PW3이 겹치는 영역(Δ23)을 마련한 것에 의해, 상술한 과제 A(타겟의 표면 상에서 스퍼터링 되지 않고 타겟의 구성 재료가 남은 영역, 이른바 노쥴이 발생한다는 과제)는 해소되는 것도 확인되었다.
따라서, 본 발명에 의하면, 국소적으로 굴착량이 큰 개소에서, 굴착량이 억제된 성막 방법을 얻을 수 있다. 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 방법은, 타겟의 이용 효율의 향상을 도모할 수 있는 것과 동시에, 메인터넌스 횟수도 저감되므로, 성막 코스트의 억제에 기여한다.
또한, 본 발명은, 타겟의 이용 효율의 향상, 메인터넌스 횟수의 저감에 의해, 성막 코스트를 억제 가능한 성막 장치를 가져온다.
A: 자장(p)의 단축 방향의 지름
B: 자장(p) 간의 X 방향에서의 거리
F: 기판의 반송 방향(X 방향, 제1 방향)
g: 자력선,
L　편도 이동 거리
p: 링상의 자장,
Y: X 방향에 직교하는 Y 방향(제2 방향)
W: 기판
W1: 기판의 표면
γ: 이로전 에리어
10: 성막 장치
12: 성막실
20: 스퍼터링 캐소드 기구
22: 타겟
22a: 타겟의 표면(스퍼터링면)
26: 자장 인가 장치
27: 연결 부재
30: 배킹 플레이트
32a, 32b: 자기 회로
33a, 33b: 링상 자석
34a, 34b: 중심 자석
36a, 36b: 요크
37: 일방의 벽면
39: 타방의 벽면
45: 모터

Claims (8)

  1. 타겟의 이면 측에, 상기 타겟의 이면과 평행한 제1 방향으로 이동 가능하게 구성된 복수의 자기 회로를 배치하는 것과 동시에,
    상기 타겟의 표면 측에 기판을 배치하여, 마그네트론 스퍼터링법에 따라 성막을 실시하는 성막 방법에 있어서,
    각 자기 회로는, 링상 자석과, 이 링상 자석의 내측에 배치되어 상기 타겟의 이면과의 대향면의 극성이 상기 링상 자석과 다른 극성을 가지는 중심 자석을 갖추고, 상기 타겟의 표면 측으로서, 상기 링상 자석과 상기 중심 자석과의 사이에는, 상기 자기 회로에서 발생하는 자장 중 상기 기판의 표면에 대한 수직 성분이 0이 되는 자장이 링상(Ring-shaped)으로 형성되고,
    상기 제1 방향에서, 상기 자기 회로는, 제1 이동 거리(L1)와, 상기 제1 이동 거리(L1)와는 다른 제2 이동 거리(L2)로 요동하고,
    상기 자기 회로가 이동하는 단위시간 당 차지하는 상기 L1과 상기 L2의 비율을 제어하는
    성막 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타겟이 각판형(角板型)으로서, 상기 제1 방향을 짧은 쪽, 상기 제1 방향과 직교하는 방향을 긴 쪽으로 하는 구형상(矩形狀)을 이루고,
    상기 타겟에서 스퍼터링 되는 이로전 영역이, 상기 제1 방향과 직교하는 방향으로 연재(延在)하는 직선상(直線狀)의 2 라인의 스트레이트부와, 상기 스트레이트부의 단부끼리 잇는 반원호상(半圓弧狀)의 코너부로 구성되고,
    상기 이로전 영역의 스트레이트부끼리, 이웃하는 위치에 있는 이로전 영역의 폭 방향에서, 적어도 겹치는 부위를 가지도록, 상기 L1의 크기를 선택하는
    성막 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 타겟이 각판형으로서, 상기 제1 방향을 짧은 쪽, 상기 제1 방향과 직교하는 방향을 긴 쪽으로 하는 구형상을 이루고,
    상기 타겟에서 스퍼터링 되는 이로전 영역이, 상기 제1 방향과 직교하는 방향으로 연재하는 직선상의 2 라인의 스트레이트부와, 상기 스트레이트부의 단부끼리 잇는 반원호상의 코너부로 구성되고,
    상기 이로전 영역의 스트레이트부끼리, 이웃하는 위치에 있는 이로전 영역의 폭 방향에서, 적어도 겹치는 부위를 가지지 않도록, 상기 L2의 크기를 선택하는
    성막 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 회로가 상기 타겟의 표면에서 600 가우스 이상이 되는 자장을 발생시키는 것과 동시에, 상기 타겟으로서 산화물계 투명 도전 재료를 이용한 경우,
    관계식 {L2/(L1+L2)}×100으로 표기되는 상기 비율을, 2.5 이상 20 이하의 범위 내로 하는
    성막 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 회로는, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있는
    성막 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 자기 회로는, 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있는
    성막 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
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