KR20150023629A

KR20150023629A - Sputtering device and sputtering film forming method

Info

Publication number: KR20150023629A
Application number: KR1020157000092A
Authority: KR
Inventors: 마사오 사사키
Original assignee: 캐논 아네르바 가부시키가이샤
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2015-03-05
Also published as: JP6058656B2; JPWO2013183202A1; KR20170010070A; KR101986920B1; KR101944149B1; TWI539022B; WO2013183202A1; CN104364418A; CN104364418B; TW201410901A

Abstract

스퍼터링 장치는 마그네트를 갖는 3개의 타깃을 구비하고 있으며, 마그네트(7a, 7b, 7c)의 각각은, 순방향의 스트로크단부터 역방향으로 이동시킨 후 정지시키는 제1 이동과, 제1 이동 후의 정지 위치부터 역방향의 스트로크단까지 이동시킨 후 정지시키는 제2 이동과, 역방향의 스트로크단부터 순방향의 스트로크단까지 이동시킨 후 정지시키는 제3 이동을 행하도록 제어된다. 그리고, 성막시, 제1 이동의 사이에 기판에 성막되는 제1 막과, 제2 이동의 사이에 기판에 성막되는 제2 막과, 제3 이동의 사이에 기판에 성막되는 제3 막은 각각 상이한 타깃(4a, 4b, 4c)에 의해 성막되고, 또한 제1, 제2, 제3 막이 기판 상에서 겹치도록 제어된다.Each of the magnets 7a, 7b, and 7c includes a first movement in which the magnet is moved in the reverse direction from the forward stroke end, and a second movement in which the magnet is moved from the stop position after the first movement to the stop position A second movement for stopping and moving to the stroke end of the reverse direction, and a third movement for moving from the stroke end in the reverse direction to the stroke end in the forward direction and then stopping. The first film formed on the substrate during the film formation and the first movement, the second film formed on the substrate during the second movement, and the third film formed on the substrate during the third movement are different from each other Is formed by the targets 4a, 4b, and 4c, and the first, second, and third films are controlled to overlap on the substrate.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a sputtering apparatus and a sputtering method,

본 발명은 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 성막 방법에 관한 것이다. 특히, 3개 이상의 마그네트론 캐소드를 구비하는 기판 반송식의 연속 스퍼터링 성막 장치에서 실시되며, 각 마그네트론 캐소드에서 마그네트를 왕복 이동시키면서 스퍼터링 작용으로 기판에 순차적으로 성막을 행하는 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 성막 방법에 적합하다.The present invention relates to a sputtering apparatus and a sputtering deposition method. Particularly, the present invention is suitable for a sputtering apparatus and a sputtering film forming method which are carried out in a substrate transport type continuous sputtering film forming apparatus having three or more magnetron cathodes and sequentially perform film formation on a substrate by sputtering while reciprocating the magnet in each magnetron cathode.

특허문헌 1에는 타깃의 이면측에 마그네트를 갖는 마그네트론 캐소드(마그네트론 스퍼터링 유닛)를 배치한 장치를 사용하여, 반송 방향을 따른 막 두께를 균일하게 하도록 각 마그네트의 왕복 이동의 위상을 조정하는 방법이 개시되어 있다. 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛에서 기판 상에 형성되는 막에 두꺼운 영역과 얇은 영역이 교대로 발생하는데, 마그네트의 왕복 이동의 기판 반송 방향(이하, 순방향)의 속도와 기판 반송 역방향(이하, 역방향)의 속도를 바꿈으로써 기판 상에 형성되는 막의 두꺼운 영역의 길이와 얇은 영역의 길이의 비가 약 1:2가 되도록 하여 성막한다. 제2 마그네트론 스퍼터링 유닛, 제3 마그네트론 스퍼터링 유닛도, 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛과 마찬가지로 왕복 이동을 하여 성막한다.Patent Document 1 discloses a method of adjusting the phase of reciprocating movement of each magnet so as to make the film thickness uniform along the carrying direction by using a device in which a magnetron cathode (magnetron sputtering unit) having a magnet on the back side of the target is disposed. . In the first magnetron sputtering unit, a thick region and a thin region are alternately generated in the film formed on the substrate. The velocity of the reciprocating movement of the magnet in the substrate transferring direction (hereinafter referred to as forward direction) and the velocity of the substrate transferring reverse direction So that the ratio of the length of the thick region of the film formed on the substrate to the length of the thin region is about 1: 2. Similarly to the first magnetron sputtering unit, the second magnetron sputtering unit and the third magnetron sputtering unit are formed by reciprocating movement.

제1 마그네트론 스퍼터링 유닛에서 기판 상에 두껍게 성막한 영역에는, 제2 마그네트론 스퍼터링 유닛, 제3 마그네트론 스퍼터링 유닛에서는 얇게 성막되는 영역이 겹치도록 한다. 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛에서 기판 상에 얇게 성막한 영역에는, 제2 마그네트론 스퍼터링 유닛, 제3 마그네트론 스퍼터링 유닛에서는 어느 한쪽이 얇고, 다른 한쪽이 두껍게 성막되는 영역이 겹치도록 한다. 이렇게 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛에 대한 제2 마그네트론 스퍼터링 유닛, 제3 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트의 왕복 이동의 위상을 조정하면, 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛으로 적층하여 성막하였을 때, 반송 방향을 따른 막 두께가 균일하게 된다.In the first magnetron sputtering unit, regions thinly formed in the second magnetron sputtering unit and the third magnetron sputtering unit are overlapped with each other in the region thickly formed on the substrate. In the first magnetron sputtering unit, regions where either one of the second magnetron sputtering unit or the third magnetron sputtering unit is thin and the other is thickly formed overlap in a region thinly formed on the substrate. When the phases of the reciprocating movements of the magnets of the second magnetron sputtering unit and the third magnetron sputtering unit with respect to the first magnetron sputtering unit are adjusted, when the three magnetron sputtering units are laminated and film-formed, the film thickness along the carrying direction becomes uniform .

국제 공개 제2009/093598호International Publication No. 2009/093598

마그네트를 왕복 이동하기 위해서는, 일정 속도의 마그네트를 스트로크단 앞에서 감속하여 스트로크단에서 정지하고, 이어서 역방향으로 가속할 필요가 있다. 정지 시간은 작게는 할 수 있지만, 감속과 가속은 반드시 필요하다. 특허문헌 1의 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛을 사용하여 기판 반송 방향을 따른 막 두께를 균일하게 하는 방법에서는, 마그네트 왕복 이동의 스트로크 양단에서 마그네트의 감속과 가속이 있기 때문에, 기판 상의 반송 방향의 막 두께 균일성은 양호해지지 않는다.In order to reciprocate the magnet, it is necessary to decelerate the magnet at a constant speed in front of the stroke end, stop at the stroke end, and then accelerate in the reverse direction. The stopping time can be small, but deceleration and acceleration are absolutely necessary. In the method of uniformizing the film thickness along the substrate transport direction by using the three magnetron sputtering units of Patent Document 1, since the magnet is slowed and accelerated at both ends of the stroke of the reciprocating movement of the magnet, Sex is not good.

이유는 이하와 같다. 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛에 의해 형성되는 막을 적층함으로써 막 두께를 균일하게 하는 방법은, 기판 상의 어느 위치에 있어서도 (두꺼운 막)+(얇은 막)+(얇은 막)의 3층의 적층이 되도록 함으로써 순서에 상관없이 반드시 이 조합으로 되어 있다. 여기에서 (두꺼운 막)은 마그네트가 순방향으로 일정 속도로 이동하면서 성막한 막이며, (얇은 막)은 마그네트가 역방향으로 일정 속도로 이동하면서 성막한 막이다. 특허문헌 1에서는 기판 상의 반송 방향에서의 (두꺼운 막)의 영역의 길이와 (얇은 막)의 영역의 길이를 1:2의 비가 되도록 하고 있기 때문에, 정확히 기판 상의 어느 위치에서도 (두꺼운 막)+(얇은 막)+(얇은 막)의 조합이 가능하게 되어 있다.The reason is as follows. The method of making the film thickness uniform by laminating the films formed by the three magnetron sputtering units can be achieved by stacking three layers of (thick film) + (thin film) + (thin film) at any position on the substrate This combination is always required. Here, the (thick film) is a film formed by moving the magnet at a constant velocity in the forward direction, and the (thin film) is a film formed by moving the magnet at a constant velocity in the reverse direction. In Patent Document 1, since the ratio of the length of the (thick film) region in the transport direction on the substrate to the length of the (thin film) region is 1: 2, Thin film) + (thin film) can be combined.

그러나, 실제로는, 마그네트가 왕복 이동의 스트로크단 부근에서 감속 중이나 가속 중으로 성막되는 막 두께는, 상기의 두꺼운 막이나 얇은 막이 아닌 중간의 막이 된다. 예를 들어 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트가 역방향으로 이동하면서 스트로크단 앞에서 감속 중인 경우에 성막하면, 기판 상의 막은 (약간 얇은 막)이 된다. 이 기판이 제2 마그네트론 스퍼터링 유닛에서 성막될 때에는, 마그네트는 순방향으로 이동하면서 스트로크단 앞에서 감속 중이 되어 기판 상의 막은 (약간 두꺼운 막)이 된다. 마찬가지로, 이 기판이 제3 마그네트론 스퍼터링 유닛에서 성막될 때에는, 마그네트는 역방향으로 이동하면서 스트로크 중앙을 등속으로 이동 중이게 되어 기판 상의 막은 (얇은 막)이 된다.Actually, however, the thickness of the film formed during deceleration or during acceleration in the vicinity of the stroke end of the reciprocating movement is not the above-mentioned thick film or thin film but an intermediate film. For example, when the magnet of the first magnetron sputtering unit is moving in the reverse direction while being decelerated in front of the stroke end, the film on the substrate becomes a (thin film). When this substrate is deposited in the second magnetron sputtering unit, the magnet is decelerated in front of the stroke end while moving in the forward direction, so that the film on the substrate becomes (a slightly thick film). Likewise, when this substrate is deposited in the third magnetron sputtering unit, the magnet moves in the opposite direction at the center of the stroke while moving in the opposite direction, so that the film on the substrate becomes (thin film).

즉, (약간 얇은 막)+(약간 두꺼운 막)+(얇은 막)의 3층의 적층이 된다. 이 경우, 상기 (두꺼운 막)+(얇은 막)+(얇은 막)의 3층의 적층에 비하면 막 두께는 얇아져 버린다. 그로 인해 기판 상의 반송 방향의 막 두께 균일성은 양호해지지 않는다. 만약, 제3 마그네트론 스퍼터링 유닛에서 성막되는 막 두께가 (약간 얇은 막)이 되면 반송 방향의 막 두께 균일성은 양호해지지만, 마그네트의 감속이나 가속이 스트로크의 양단에 2개밖에 없기 때문에 3층의 적층에서 감속 중이나 가속 중의 성막으로 하는 것은 불가능하다.That is, three layers of (thin film) + (slightly thick film) + (thin film) are laminated. In this case, the film thickness becomes thinner than the lamination of the three layers of (thick film) + (thin film) + (thin film). So that the film thickness uniformity in the transport direction on the substrate is not good. If the film thickness to be formed in the third magnetron sputtering unit is (a slightly thin film), the film thickness uniformity in the transport direction becomes good, but since there are only two deceleration and acceleration of the magnet at both ends of the stroke, It is impossible to perform deceleration or film formation during acceleration.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 막 두께의 균일성과 타깃 이용률을 향상시킨 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 성막 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus and a sputtering deposition method which are improved in film thickness uniformity and target utilization ratio.

본 발명에 관한 스퍼터링 장치는, 진공 용기와, 상기 진공 용기 내에서 기판을 반송하기 위한 기판 반송부와, 상기 기판 반송부에 의해 반송되는 상기 기판에 대하여 순차적으로 성막하기 위한 타깃을 보유 지지하기 위하여, 상기 기판의 반송 방향으로 배열된 적어도 3개의 타깃 보유 지지부와, 각각의 상기 타깃 보유 지지부의 이측(

)에 배치된 마그네트부와, 상기 마그네트부를 구동하는 마그네트 구동부와, 상기 타깃 보유 지지부에 상기 타깃을 보유 지지시켜 성막 처리할 때, 각각의 상기 마그네트부를, 상기 반송 방향의 스트로크단부터 상기 반송 방향과는 역방향으로 이동시켜 제1 소정 위치에 정지시키는 제1 이동과, 상기 제1 이동 후에 제1 소정 위치로부터 상기 역방향으로 이동시켜 제2 소정 위치에 정지시키는 제2 이동과, 상기 역방향의 스트로크단부터 상기 반송 방향으로 이동시켜 상기 반송 방향의 스트로크단에 정지시키는 제3 이동을 소정 주기로 실행함과 함께, 상기 제1, 제2, 제3 이동의 각각에 있어서, 상기 기판이 상기 마그네트부에 대하여 상기 반송 방향으로 상대적으로 이동하는 거리가 동등해지도록 상기 기판 반송부 및 상기 마그네트 구동부를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.A sputtering apparatus according to the present invention includes a vacuum container, a substrate transfer section for transferring the substrate in the vacuum container, and a holding section for holding a target for sequentially depositing the substrate on the substrate carried by the substrate transfer section , At least three target holding portions arranged in the carrying direction of the substrate, and at least three target holding portions

A magnet driving part for driving the magnet part; and a magnet driving part for moving the magnet part from the stroke end in the carrying direction to the carrying direction when the film is formed by holding the target on the target holding part, A second movement in which the first movement is stopped in a first predetermined position after the first movement and the second movement is moved in a reverse direction from the first predetermined position and stopped at a second predetermined position; A third movement in which the substrate is moved in the carrying direction and stopped at the stroke end in the carrying direction is performed at a predetermined cycle, and in each of the first, second, and third movements, A control for controlling the substrate transfer section and the magnet driving section such that a distance for moving in the transfer direction is equal In that it comprises the features.

또한, 본 발명에 관한 스퍼터링 성막 방법은, 진공 용기와, 상기 진공 용기 내에서 기판을 반송하기 위한 기판 반송부와, 상기 기판 반송부에 의해 반송되는 상기 기판에 대하여 순차적으로 성막하기 위한 타깃을 보유 지지하기 위하여, 상기 기판의 반송 방향으로 배열된 적어도 3개의 타깃 보유 지지부와, 각각의 상기 타깃 보유 지지부의 이측에 배치된 마그네트부와, 상기 마그네트부를 구동하는 마그네트 구동부를 구비한 스퍼터링 장치를 사용하는 스퍼터링 성막 방법이며, 상기 타깃 보유 지지부에 상기 타깃을 보유 지지시켜 성막 처리할 때, 각각의 상기 마그네트부를, 상기 반송 방향의 스트로크단부터 상기 반송 방향과는 역방향으로 이동시켜 제1 소정 위치에 정지시키는 제1 이동과, 상기 제1 이동 후에 제1 소정 위치로부터 상기 역방향으로 이동시켜 제2 소정 위치에 정지시키는 제2 이동과, 상기 역방향의 스트로크단부터 상기 반송 방향으로 이동시켜 상기 반송 방향의 스트로크단에 정지시키는 제3 이동을 소정 주기로 실행함과 함께, 상기 제1, 제2, 제3 이동의 각각에 있어서, 상기 기판이 상기 마그네트부에 대하여 상기 반송 방향으로 상대적으로 이동하는 거리가 동등한 것을 특징으로 한다.A sputtering film forming method according to the present invention is a sputtering film forming method comprising a vacuum container, a substrate transfer section for transferring the substrate in the vacuum container, and a target for sequentially depositing the substrate on the substrate transferred by the substrate transfer section A sputtering apparatus having at least three target holding portions arranged in a conveying direction of the substrate, a magnet portion disposed on a side of each of the target holding portions, and a magnet driving portion for driving the magnet portion are used A method for sputtering film formation, comprising the steps of: moving each magnet part in a direction opposite to the carrying direction from a stroke end in the carrying direction and stopping the magnet part at a first predetermined position when the target holding part holds the target on the target holding part And a second movement from the first predetermined position to the reverse direction after the first movement, And a third movement for stopping at the stroke end in the carrying direction by moving in the carrying direction from the stroke end in the reverse direction at a predetermined cycle, 2, and the third movement, the distance by which the substrate moves relative to the magnet portion in the transport direction is equal to each other.

막 두께의 균일성과 타깃 이용률을 향상시킨 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 성막 방법을 제공할 수 있다.It is possible to provide a sputtering apparatus and a sputtering deposition method in which the film thickness uniformity and the target utilization ratio are improved.

본 발명의 그 밖의 특징 및 이점은, 첨부 도면을 참조로 한 이하의 설명에 의해 밝혀질 것이다. 또한, 첨부 도면에 있어서는, 동일하거나 혹은 마찬가지의 구성에는 동일한 참조 번호를 붙인다.Other features and advantages of the present invention will be apparent from the following description with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, the same or similar components are denoted by the same reference numerals.

첨부 도면은 명세서에 포함되어 그 일부를 구성하고, 본 발명의 실시 형태를 나타내며, 그 기술과 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위하여 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 인라인형 연속 스퍼터링 성막 장치의 성막실의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트의 기판 반송 방향의 움직임을 예시한 모식도이다.
도 3은 도 2의 마그네트의 움직임의 1주기분의 속도 변화를 나타낸 속도선도이다.
도 4a는 도 2의 마그네트가 움직일 때의 마그네트(7)와 기판의 위치 관계의 모식도이다.
도 4b는 도 2의 마그네트가 움직일 때의 마그네트(7)와 기판의 위치 관계의 모식도이다.
도 4c는 도 2의 마그네트가 움직일 때의 마그네트(7)와 기판의 위치 관계의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트의 움직임을 예시한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 인라인형 연속 스퍼터링 성막 장치에서 반송되는 기판을 기준으로 하는 마그네트의 상대 속도와 막 두께를 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트를 보았을 때의 마그네트(7)의 기판에 대한 상대 속도 V_ms를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트(7)의 캐소드(6)에 대한 속도를 설명한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 마그네트의 기판에 대한 상대 속도에 대한 설명도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트가 움직이기 시작하는 시간의 설명도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a, 10b, 10c)의 캐소드 중심간의 기판 반송 방향의 거리의 설명도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태의 스퍼터링 성막 방법에 의해 기판 상에 퇴적한 막의 반송 방향의 분포를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 11과는 상이한 성막 조건에서, 기판 상에 퇴적한 막의 반송 방향의 분포를 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
1 is a schematic sectional view of a deposition chamber of an in-line continuous sputtering deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a schematic diagram illustrating movement of a magnet in a substrate transport direction of a magnetron sputtering unit according to an embodiment of the present invention. Fig.
FIG. 3 is a speed diagram showing the velocity change of one period of the movement of the magnet of FIG. 2;
4A is a schematic view of the positional relationship between the magnet 7 and the substrate when the magnet of FIG. 2 is moved.
Fig. 4B is a schematic diagram of the positional relationship between the magnet 7 and the substrate when the magnet of Fig. 2 moves.
4C is a schematic diagram showing the positional relationship between the magnet 7 and the substrate when the magnet of FIG. 2 moves.
5 is a schematic view illustrating the movement of magnets of three magnetron sputtering units according to one embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram showing the relative velocity and the film thickness of a magnet based on a substrate carried in an in-line continuous sputtering film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing the relative speed V _ms of the magnet 7 to the substrate when the magnet of the magnetron sputtering unit according to the embodiment of the present invention is viewed.
8 is a view for explaining the speed of the magnet 7 of the magnetron sputtering unit with respect to the cathode 6 according to the embodiment of the present invention.
Fig. 9 is an explanatory view of the relative speed of a magnet to a substrate according to an embodiment of the present invention. Fig.
10 is an explanatory diagram of a time at which the magnets of the three magnetron sputtering units according to the embodiment of the present invention start moving.
11 is an explanatory diagram of distances in the substrate transport direction between the cathode centers of three magnetron sputtering units 10a, 10b and 10c according to one embodiment of the present invention.
12 is a view showing a distribution in the transport direction of a film deposited on a substrate by the sputtering film forming method of one embodiment of the present invention.
13 is a diagram showing the distribution of the film deposited on the substrate in the transport direction under the film formation conditions different from those in Fig.

이하에, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 부재, 배치 등은 발명을 구체화한 일례로서, 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 물론 본 발명의 취지에 따라 여러가지로 개변할 수 있다. 실시 형태에 있어서 스퍼터링 장치로서 1개의 성막 챔버 내에 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛을 구비한 장치를 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 스퍼터링 장치의 기판 반송 경로를 따라 3개 이상의 마그네트론 스퍼터링 유닛을 구비한 장치에 적용 가능한 것이다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, members, arrangements, and the like described below are not limitative of the present invention as an example of embodying the invention, but can be modified in various ways in accordance with the spirit of the present invention. The present invention is applied to a device having three or more magnetron sputtering units along a substrate transport path of a sputtering apparatus as an example of a sputtering apparatus having three magnetron sputtering units in one film forming chamber as an example of the sputtering apparatus It is possible.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 적용 가능한 기판 반송식의 인라인형 연속 스퍼터링 성막 장치의 성막실 구성을 설명하기 위한 개략 단면도이다. 통상, 로드 로크실, 버퍼실, 성막실(100), 언로드 로크실 등의 복수의 챔버가 게이트 밸브를 통하여 연결되어, 하나의 기판 반송식의 인라인형 연속 스퍼터링 성막 장치를 형성하지만, 도 1에서는 그 중의 성막실(100)만을 도시하고 있다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a configuration of a deposition chamber of a substrate transport type in-line continuous sputtering deposition apparatus applicable to the present invention. Typically, a plurality of chambers such as a load lock chamber, a buffer chamber, a deposition chamber 100, and an unload lock chamber are connected through a gate valve to form a single substrate transport type in-line continuous sputtering film forming apparatus. Only the deposition chamber 100 is shown.

도 1에 도시한 바와 같이, 성막실(100)은, 챔버(2)(진공 용기)와, 기판 반송부와, 챔버(2)의 상부에 설치된 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a, 10b, 10c)(스퍼터링 수단)으로 구성되어 있다. 기판 반송부는, 챔버(2) 내에 설치된 기판(1)을 반송하는 반송 롤러(3)와, 롤러(3)를 회전시키는 기판 구동 장치(21)로 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 기판(1)은 수평 상태로 반송 롤러(3)에 실려 있으며, 도 1에 나타내는 우측 방향으로 일정 속도로 반송된다. 챔버는 도시하지 않은 배기 펌프에 의해 진공으로 배기되어, 도시하지 않은 가스 배관에 의해 프로세스 가스, 예를 들어 Ar 가스가 소정의 압력이 되도록 공급된다.1, the deposition chamber 100 includes a chamber 2 (vacuum vessel), a substrate transfer section, and three magnetron sputtering units 10a, 10b, and 10c provided on the upper portion of the chamber 2, (Sputtering means). The substrate conveying section is constituted by a conveying roller 3 for conveying the substrate 1 provided in the chamber 2 and a substrate driving device 21 for rotating the roller 3. [ In the present embodiment, the substrate 1 is loaded on the conveying roller 3 in a horizontal state, and is conveyed at a constant speed in the rightward direction shown in Fig. The chamber is evacuated to a vacuum by an exhaust pump (not shown), and a process gas, for example Ar gas, is supplied at a predetermined pressure by a gas pipe (not shown).

스퍼터링 수단으로서의 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛은, 기판 반송 방향의 상류측에서부터 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a)(제1 스퍼터링 수단), 제2 마그네트론 스퍼터링 유닛(10b)(제2 스퍼터링 수단), 제3 마그네트론 스퍼터링 유닛(10c)(제3 스퍼터링 수단)으로서 배열되어 있으며, 기판 구동 장치(21)에 의해 반송되는 기판에 대하여 순차적으로 성막이 가능하다. 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛을 대표하여, 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a)의 구성에 대하여 설명한다. 각 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a, 10b, 10c)은 동일한 구성으로 되어 있다. 본 실시 형태에서는 타깃(4a, 4b, 4c)은 동일한 재료이다. 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a)의 캐소드 격벽(9a)(타깃 보유 지지부)은 챔버(2)의 천장벽에 캐소드 절연부(8a)를 개재하여 설치되어 있다. 캐소드 격벽(9a)에는 도시하지 않은 전력 공급 기구에 의해 전력이 공급되는 캐소드(6a)가 설치되어 있다. 여기에서는 캐소드(6a)에 DC 전력을 공급하고 있다.The three magnetron sputtering units as the sputtering means are composed of a first magnetron sputtering unit 10a (first sputtering means), a second magnetron sputtering unit 10b (second sputtering means), a third magnetron sputtering unit 10b Are arranged as a sputtering unit 10c (third sputtering means), and films can be sequentially formed on a substrate conveyed by the substrate driving device 21. [ The configuration of the first magnetron sputtering unit 10a will be described on behalf of three magnetron sputtering units. Each of the magnetron sputtering units 10a, 10b, and 10c has the same configuration. In this embodiment, the targets 4a, 4b and 4c are the same material. The cathode partition wall 9a (target holding portion) of the magnetron sputtering unit 10a is provided on the ceiling wall of the chamber 2 with the cathode insulation portion 8a interposed therebetween. The cathode partition wall 9a is provided with a cathode 6a to which electric power is supplied by a power supply mechanism (not shown). Here, DC power is supplied to the cathode 6a.

타깃(4a)은 본딩 등의 방법으로 캐소드(6a)에 보유 지지되어 있어, 캐소드(6a)와 타깃(4a)은 일체의 상태로 캐소드 격벽(9a)에 고정된다. 타깃(4a)은 기판 반송 장치에 의해 반송되는 기판에 대향하도록 배치되어 있다. 캐소드(6a)는 타깃 뒤판 또는 백킹 플레이트라고 불리는 경우가 있다. 도시하지 않았지만, 캐소드(6a)의 내부에는 타깃 냉각을 위하여 수로가 만들어져 있다. 타깃(4a)의 표면 이외에서의 스퍼터링을 방지하기 위하여 타깃(4a) 측면, 캐소드(6a), 캐소드 격벽(9a)이 노출되어 있는 면에 대하여 2 내지 3mm의 간극을 두고 타깃 실드(5a)가 덮고 있다.The target 4a is held in the cathode 6a by bonding or the like so that the cathode 6a and the target 4a are fixed to the cathode partition wall 9a in an integrated state. The target 4a is disposed so as to face the substrate that is transported by the substrate transport apparatus. The cathode 6a may be referred to as a target back plate or a backing plate. Although not shown, a channel is formed inside the cathode 6a for cooling the target. In order to prevent sputtering on the surface other than the surface of the target 4a, a target shield 5a is provided with a gap of 2 to 3 mm with respect to the surface of the target 4a side, the cathode 6a and the side on which the cathode barrier wall 9a is exposed Covering.

캐소드 격벽(9a)의 캐소드(6a)와 반대측의 대기측(타깃(4a)의 이측)에는 마그네트(7a)(마그네트부)가 설치되어 있다. 마그네트(7a)는 평판 형상의 요크와 영구 자석을 포함하고, 캐소드(6a)측을 S극으로 한 중심극과, 캐소드(6a)측을 N극으로 한 외주극에 의해 구성되어 있다. 마그네트(7a)가 만드는 자력선은 타깃(4a) 표면 부근에서는 2개의 터널 형상 루프를 형성한다. 방전한 경우에는 타깃(4a) 표면 부근의 자력선 루프의 장소에서 고밀도의 플라즈마가 발생할 수 있다.A magnet 7a (magnet portion) is provided on the atmosphere side (the other side of the target 4a) of the cathode partition wall 9a opposite to the cathode 6a. The magnet 7a is composed of a flat plate-like yoke and a permanent magnet, and is composed of a center pole having the S electrode on the cathode 6a side and an outer pole having the N electrode on the cathode 6a side. The magnetic lines of force generated by the magnet 7a form two tunnel-like loops in the vicinity of the surface of the target 4a. In the case of discharging, a high-density plasma may be generated in the vicinity of the magnetic force line loop near the surface of the target 4a.

마그네트(7a)는 마그네트 이동부(11a)(마그네트 구동부)에 의해 기판 반송 방향을 따라 왕복 이동할 수 있다. 마그네트 이동부(11a)는, 예를 들어 모터와 볼 나사 등의 동력 전달 장치에 의해 구성되어 있어, 마그네트(7a)를 지정한 속도로 지정한 위치로 이동할 수 있다. 마그네트(7a)는 소정 주기, 소정 스트로크로 왕복 이동한다. 마그네트(7a)의 속도 제어 프로파일은, 가속, 등속, 감속을 포함하는 사다리꼴 구동으로 할 수 있다. 이 경우, 마그네트(7a)는 정지 상태로부터 일정한 가속도에 의한 가속 이동, 계속해서 등속 이동, 계속해서 일정한 가속도에 의한 감속 이동에 의해 다시 정지한다. 이 사이에 이동하는 거리는 종축 속도, 횡축 시간으로서 그린 속도선도의 사다리꼴 부분의 면적이 된다.The magnet 7a can reciprocate along the substrate carrying direction by the magnet moving portion 11a (magnet driving portion). The magnet moving portion 11a is constituted by, for example, a motor and a power transmitting device such as a ball screw, and can move the magnet 7a to a designated position at a specified speed. The magnet 7a reciprocates in a predetermined cycle with a predetermined stroke. The speed control profile of the magnet 7a may be a trapezoidal drive including acceleration, constant velocity, and deceleration. In this case, the magnet 7a is stopped again by the acceleration movement by the constant acceleration from the stop state, the constant velocity movement continuously, and the deceleration movement by the constant acceleration continuously. The distance traveled between them is the area of the trapezoidal portion of the drawn speed line as the longitudinal axis velocity and the transverse axis time.

3개의 마그네트 이동부(11a, 11b, 11c)와 기판 구동 장치(21)는 제어부(25)에 의해 제어되고 있다. 마그네트의 왕복 이동 속도나 3개의 마그네트의 위상차는 후술하는 바와 같이 기판 반송 속도에 의해 결정된다. 그로 인해 제어부(25)는 기판 반송 속도로부터 연산에 의해 이들 값을 결정하여 마그네트 이동부(11)를 제어하여, 마그네트(7)를 이동시킨다. 즉, 제어부(25)는 기판 반송의 타이밍에 맞추어 마그네트(7a, 7b, 7c) 이동의 위상을 제어할 수 있다.The three magnet moving parts 11a, 11b and 11c and the substrate driving device 21 are controlled by the control part 25. [ The reciprocating speed of the magnet and the phase difference of the three magnets are determined by the substrate conveying speed as described later. Therefore, the control unit 25 determines these values by calculation from the substrate transfer speed, and controls the magnet moving unit 11 to move the magnet 7. That is, the control unit 25 can control the phase of movement of the magnets 7a, 7b, and 7c in accordance with the timing of substrate transportation.

이어서 스퍼터링 성막 방법에 대하여 설명한다. 성막 처리시, 진공으로 배기한 챔버(2) 내가 소정의 압력이 되도록 Ar 가스와 같은 프로세스 가스를 챔버(2) 내에 도입하고, 기판 반송 장치에 의해 기판을 일정 속도로 반송한다. 캐소드의 수로에는 미리 냉각수를 공급해 둔다. 마그네트(7a, 7b, 7c)(이하, 부호를 7이라고 함)를 기판의 반송 방향으로 왕복 이동시키면서 캐소드(6a, 6b, 6c)(이하, 부호를 6이라고 함)에 일정한 DC 전력을 인가하여 마그네트론 스퍼터링 성막을 실시한다. 또한, 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a, 10b, 10c) 중 임의의 1개의 마그네트 이동부에 포함되는 특정한 구성 요소를 나타내는 경우에는 부호에서 알파벳을 제외하고 기재한다. 예를 들어, 마그네트(7a, 7b, 7c) 중에서 임의의 마그네트를 나타낼 때에는 마그네트(7)라고 하자.Next, the sputtering film forming method will be described. A process gas such as an Ar gas is introduced into the chamber 2 so that the chamber 2 evacuated with vacuum is at a predetermined pressure and the substrate is transported by the substrate transport apparatus at a constant speed. Cooling water is supplied in advance to the cathode water channel. Constant DC power is applied to the cathodes 6a, 6b, and 6c (hereinafter referred to as "6") while reciprocating the magnets 7a, 7b, 7c A magnetron sputtering film formation is performed. In addition, when a specific component included in any one of the magnet moving parts of the three magnetron sputtering units 10a, 10b, and 10c is shown, they are denoted by the same reference numerals. For example, when an arbitrary magnet among the magnets 7a, 7b, and 7c is represented, it is referred to as a magnet 7.

타깃(4) 표면에는, 플라즈마가 고밀도가 되는 장소에 침식(타깃의 침식)이 발생한다. 플라즈마가 고밀도가 되는 장소는 마그네트(7)에 의해 형성되는 자력선으로 결정된다. 마그네트(7)를 타깃(4)에 대하여 이동하면서 스퍼터링 성막함으로써 타깃(4) 표면에 균일한 깊이의 침식을 만듦으로써 타깃 이용률을 향상시킬 수 있다. 타깃(4)의 수명이 길어져 타깃 교환의 빈도를 줄일 수 있다.On the surface of the target 4, erosion (erosion of the target) occurs at a place where the plasma becomes high density. The place where the plasma becomes high density is determined by the magnetic line of force formed by the magnet 7. The target utilization rate can be improved by forming the sputtering film while moving the magnet 7 relative to the target 4, thereby making the surface of the target 4 eroded uniformly. The life of the target 4 becomes longer, and the frequency of target exchange can be reduced.

마그네트(7)를 기판 반송 방향을 따라 왕복 이동시키면, 기판 상의 반송 방향을 따른 막 두께가 불균일해지는 경우가 있다. 반송 속도 V_t, 마그네트(7)의 기판 반송 방향을 따른 왕복 이동의 주기를 T라고 한 경우, V_tㆍT<70mm가 만족되는 비교적 빠른 왕복 이동 속도의 경우에는 문제가 없지만, 그렇지 않은 경우, 즉 V_tㆍT≥70mm인 경우에는 1개의 마그네트론 스퍼터링 유닛만으로는 반송 방향에 균일한 성막은 불가능하다. 이하에서는 비교적 느린 마그네트 왕복 이동 속도의 경우의 스퍼터링 성막 방법에 대하여 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a, 10b, 10c)을 사용하여 막 두께를 균일하게 하는 방법을 설명한다.When the magnets 7 are reciprocated along the substrate transport direction, the film thickness along the transport direction on the substrate may become uneven. There is no problem in the case of a relatively fast reciprocating movement speed in which V _t · T <70 mm is satisfied when the conveying speed V _t and the cycle of reciprocating movement along the substrate conveying direction of the magnet 7 are T, That is, in the case of V _t占_T? 70 mm, it is impossible to form a uniform film in the transport direction by only one magnetron sputtering unit. Hereinafter, a method of making the film thickness uniform by using the three magnetron sputtering units 10a, 10b, and 10c will be described with respect to the sputtering film forming method in the case of the comparatively slow magnet reciprocating speed.

마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트(7)의 기판 반송 방향의 움직임의 예를 도 2에, 속도선도를 도 3에 나타낸다. 이때의 마그네트(7)와 기판의 위치 관계의 모식도를 도 4a 내지 도 4c에 도시한다. 이 예에서는 마그네트의 왕복 이동의 스트로크 L(편도)은 100mm, 왕복 이동의 주기 T는 9초로 하고 있다. 상세한 제어 방법에 대해서는 나중에 설명한다. 도 2의 그래프의 종축은, 기판 반송에서의 위치에서 마그네트(7)의 중심 위치가 캐소드(6)의 중심 위치와 겹치는 위치를 0mm로 하고, 또한 기판 반송 방향인 순방향을 정으로 역방향을 부로 나타내고 있다. 마그네트(7)의 초기 위치는 순방향의 스트로크단인 +50mm 위치(도 2, 4 중에 P0으로 나타냄)이다. 여기에서 출발하여 마그네트(7)는 역방향으로 이동하여 스트로크 중심인 0mm 위치(제1 소정 위치)(도 2, 4 중에 P1로 나타냄)에서 일단 정지한다. 여기까지의 이동을, 이하 제1 이동(도 3a 참조)이라고 칭한다.An example of the movement of the magnet 7 of the magnetron sputtering unit in the substrate transport direction is shown in Fig. 2, and a speed diagram is shown in Fig. Figs. 4A to 4C show schematic diagrams of the positional relationship between the magnet 7 and the substrate at this time. In this example, the stroke L (one-way) of the reciprocating movement of the magnet is 100 mm, and the cycle T of the reciprocating movement is 9 seconds. The detailed control method will be described later. The vertical axis of the graph in Fig. 2 indicates that the position where the center position of the magnet 7 overlaps with the center position of the cathode 6 at the position in the substrate transport is 0 mm, the forward direction as the substrate transport direction is defined as reverse have. The initial position of the magnet 7 is a +50 mm position (indicated by P0 in Figs. 2 and 4) which is a forward stroke end. Starting from this, the magnet 7 moves in the opposite direction and stops once at the 0 mm position (first predetermined position) (indicated by P1 in Figs. 2 and 4) at the center of the stroke. The movement up to this point is hereinafter referred to as the first movement (see Fig. 3A).

그 후, 또 역방향으로 이동하여 역방향의 스트로크단인 -50mm(제2 소정 위치)(도 2, 4a 내지 4c 중에 P2로 나타냄)까지 이동하여 다시 정지한다. 여기까지의 이동을, 이하 제2 이동(도 3b 참조)이라고 부른다. 이어서 마그네트는 반대 방향의 순방향으로 이동하여 순방향의 스트로크단인 +50mm 위치(제3 소정 위치, 도 2, 4a 내지 4c 중에 P3으로 나타냄)까지 이동하여 정지한다. 여기까지의 이동을, 이하 제3 이동(도 4c 참조)이라고 부른다. 여기까지가 9초로 1주기분이 된다. 제3 이동이 종료한 후에 마그네트(7)가 정지하는 위치(P3)는 제1 이동의 개시 위치(P0)이다. 마그네트(7)는, 이 제1 내지 제3 이동을 소정 주기(본 실시 형태에서는 9초 주기)로 반복한다. 제1, 제2, 제3 이동시에 각각 정지하는 시간은 동등하다.Thereafter, it moves again in the reverse direction and moves to the reverse stroke end -50 mm (second predetermined position) (indicated by P2 in Figs. 2, 4a to 4c) and stops again. The movement up to this point is hereinafter referred to as the second movement (see Fig. 3B). Then, the magnet moves in the forward direction in the opposite direction and moves to the + 50 mm position (the third predetermined position, indicated by P3 in Figs. 2, 4a to 4c), which is the forward stroking end, and stops. The movement up to this point is hereinafter referred to as the third movement (see Fig. 4C). This is nine seconds, one cycle. The position P3 at which the magnet 7 stops after the third movement ends is the start position P0 of the first movement. The magnet 7 repeats the first to third movements at a predetermined cycle (9 seconds cycle in this embodiment). The stopping times at the first, second, and third movements are equal.

도 3은 도 2의 마그네트의 움직임의 1주기분의 속도 변화를 나타낸 속도선도이다. 횡축은 시간, 종축은 캐소드에 대한 마그네트의 속도 V_mc를 나타내고, 속도의 방향은 기판 반송 방향인 순방향을 부로, 역방향을 정으로 취하고 있다. 또한, 도 3 중에서 마그네트(7)가 정지(속도가 제로)하는 위치에는, 도 2 중의 위치에 대응하는 부호(P0 내지 P3)를 기재하였다. 마그네트(7)는 초기 위치(위치 P0)로부터 역방향으로 일정 시간 동안 등가속도로 가속하고, 그 후 역방향으로 등속으로 이동하고, 이어서 역방향으로 등가속도로 감속하여 속도는 제로가 되어 위치 P1에서 정지한다. 여기까지의 속도선도의 형태는 사다리꼴을 나타내고 있다. 본 실시 형태에서는 일반적으로 사다리꼴 구동(사다리꼴 제어)이라고 불리는 속도 제어를 채용하고 있다. 모터 구동의 제어 방법으로서 일반적인 방법이다. 여기까지의 속도 제어에 의해 마그네트는 도 2에 나타내는 초기 위치(위치 P0)의 순방향의 스트로크단인 +50mm 위치부터 스트로크 중심인 0mm 위치(제1 소정 위치, 위치 P1)까지 이동하게 된다. 그 후, 일정 시간 정지하기 위하여 속도는 0mm/s로 유지된다. 여기까지가 제1 이동이다.FIG. 3 is a speed diagram showing the velocity change of one period of the movement of the magnet of FIG. 2; The horizontal axis indicates time, the vertical axis indicates the velocity V _mc of the magnet to the cathode, the direction of the velocity is part of the substrate carrying direction of the forward, reverse by taking the tablet. 3, reference numerals (P0 to P3) corresponding to positions in FIG. 2 are described at positions where the magnet 7 stops (velocity is zero). The magnet 7 accelerates in an opposite direction from the initial position (position P0) at a constant speed for a certain period of time, then moves in a reverse direction at a constant speed, then decelerates at an equal speed in a reverse direction, . The shape of the velocity line up to this point is a trapezoid. In this embodiment, a speed control generally called a trapezoidal drive (trapezoidal control) is adopted. This is a general method for controlling the motor drive. By this speed control, the magnet moves from the position of +50 mm, which is the forward stroke position of the initial position (position P0) shown in FIG. 2, to the position of 0 mm (the first predetermined position, position P1), which is the stroke center. Thereafter, the speed is maintained at 0 mm / s in order to stop for a predetermined time. This is the first move.

이어서, 이제까지의 속도 변화와 마찬가지로 역방향의 가속, 등속, 감속의 사다리꼴 구동과 정지를 반복한다. 여기까지로 도 2에 나타내는 역방향의 스트로크단부터 -50mm 위치(제2 소정 위치, 위치 P2)까지 이동하게 된다. 여기까지가 제2 이동이다. 이어서, 순방향(도 3에서는 정의 속도)으로 가속, 등속, 감속의 사다리꼴 구동과 정지(제3 소정 위치, 위치 P3)를 행한다. 단, 순방향의 등속의 속도나 등속의 시간은 역방향의 것과 상이하다. 등속의 속도의 절대값은 역방향보다 작아지고, 등속의 시간은 길어진다. 여기까지가 제3 이동이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제3 이동을 종료한 위치(위치 P3)는 제1 이동의 개시 위치(위치 P0)와 일치한다.Subsequently, as in the case of the speed change up to now, trapezoidal drive and stop of reverse acceleration, constant speed and deceleration are repeated. And moves to the -50 mm position (second predetermined position, position P2) from the reverse stroke end shown in Fig. 2 up to this point. This is the second move. Then, trapezoidal drive and stop (third predetermined position, position P3) of acceleration, constant velocity, and deceleration are performed in the forward direction (the positive velocity in FIG. 3). However, the speed of the constant velocity in the forward direction and the time of the constant velocity are different from those in the reverse direction. The absolute value of the constant velocity becomes smaller than the reverse direction, and the constant velocity becomes longer. This is the third move. In the present embodiment, the position (position P3) at which the third movement ends is coincident with the start position (position P0) of the first movement.

여기까지는 1개의 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트(7)의 움직임의 예를 나타냈지만, 도 5에 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트(7)의 움직임의 예를 나타낸다. 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a)의 마그네트(7a)가 최초로 움직이기 시작하여 주기 9초로 계속해서 움직인다. 제2 마그네트론 스퍼터링 유닛(10b)의 마그네트(7b)가 여기에서는 5초 후로 지연되어 움직이기 시작하여 주기 9초로 마찬가지로 계속해서 움직인다. 또한, 제3 마그네트론 스퍼터링 유닛(10c)의 마그네트(7c)가 여기에서는 10초 후로 지연되어 움직이기 시작하여 주기 9초로 마찬가지로 계속해서 움직인다. 각각의 마그네트론 스퍼터링 유닛(10)의 마그네트(7)는 이렇게 시간을 어긋나게 해서 계속해서 움직인다. 마그네트(7b, 7c)가 움직이기 시작하는 시간의 어긋남에 대해서는 후술한다.Up to this point, an example of the movement of the magnet 7 of one magnetron sputtering unit is shown, but Fig. 5 shows an example of the movement of the magnet 7 of the three magnetron sputtering units. The magnet 7a of the first magnetron sputtering unit 10a starts to move for the first time and continues to move for 9 seconds. Here, the magnet 7b of the second magnetron sputtering unit 10b begins to move delayed after 5 seconds and continues to move in a cycle of 9 seconds as well. In addition, the magnet 7c of the third magnetron sputtering unit 10c starts to move in a delayed manner after 10 seconds and continues to move in a cycle of 9 seconds as well. The magnets 7 of each magnetron sputtering unit 10 move continuously in such a way that they deviate in time. Displacement of the time at which the magnets 7b and 7c start to move will be described later.

이어서, 마그네트론 스퍼터링 유닛(10)의 마그네트(7)의 움직임의 제어 방법을 설명한다. 처음에 본 실시 형태에서 기판 상의 반송 방향의 막 두께를 균일하게 하기 위한 사고 방식에 대하여 설명한다. 마그네트론 스퍼터링 유닛(10)의 마그네트(7)는, 캐소드(6)의 반송 방향의 중심 위치의 전후에서 왕복 이동을 행한다. 한편, 기판(1)도 마그네트(7)의 왕복 이동 중, 반송 방향으로 일정 속도(정속)로 이동하고 있다. 도 6은, 임의의 1개의 마그네트론 스퍼터링 유닛(10)에 대하여, 반송되는 기판을 기준으로 하는 마그네트(7)의 상대 속도와 막 두께를 나타내는 모식도이다. Next, a method of controlling the movement of the magnet 7 of the magnetron sputtering unit 10 will be described. Initially, in the present embodiment, a thinking method for making the film thickness uniform in the transport direction on the substrate will be described. The magnets 7 of the magnetron sputtering unit 10 reciprocate about the center position of the cathode 6 in the carrying direction. On the other hand, the substrate 1 is also moving at a constant speed (constant speed) in the transport direction during the reciprocating movement of the magnet 7. 6 is a schematic diagram showing the relative velocity and the film thickness of the magnet 7 with respect to any one magnetron sputtering unit 10 with reference to the substrate to be transported.

도 6은 기판 상의 막 두께와 마그네트(7)의 속도의 관계를 설명하기 위한 모식도이며, 도 6의 상단에, 기판을 기준으로 하여 마그네트(7)의 상대적인 속도를, 마그네트(7)의 기판에 대한 상대 속도 V_ms로서 나타내고, 도 6의 하단에는, 상단의 횡축에 대응하는 기판 상의 위치에 형성되는 막 두께를 모식적으로 나타내었다. 도 6의 횡축은 기판 반송 방향의 기판 상의 위치이다. 또한, 실제의 스퍼터링 성막 장치에서는, 기판은 도 6의 지면 상의 우측으로부터 좌측 방향으로 일정 속도로 반송되고 있으며, 여기에서는 편의상 기판을 고정하여 보고 있기 때문에, 마그네트(7)는 기판에 대하여 항상 좌측으로부터 우측 방향으로 속도를 바꾸면서 이동한다. 이 마그네트(7)의 기판에 대한 상대 속도 V_ms는, 도 6에서는 우측 방향을 정으로 취하여 그래프에 나타내고 있다.6 is a schematic view for explaining the relationship between the film thickness on the substrate and the velocity of the magnet 7 and the relative velocity of the magnet 7 on the substrate of the magnet 7 denotes a relative speed V for _ms, it is at the bottom of Figure 6, showing the film thickness is formed at a position on the substrate corresponding to the horizontal axis at the top. Fig. 6 is a position on the substrate in the substrate transfer direction. In the actual sputtering film forming apparatus, the substrate is transported at a constant speed from the right side to the left side on the paper surface of Fig. 6, and the substrate is fixedly held here for the sake of convenience. Move to the right while changing the speed. The relative velocity V _ms of the magnet 7 with respect to the substrate is plotted on the right side in FIG. 6 as a positive value.

도 6 중에 기재한 A 및 B의 범위는 마그네트(7)가 기판 반송 방향의 역방향으로 이동하고 있는 범위를 나타내며, 마그네트(7)의 기판에 대한 상대 속도는 비교적 빠른 영역이다. C의 범위는 마그네트(7)가 기판 반송 방향(순방향)으로 이동하고 있는 범위를 나타내며, 마그네트(7)의 기판에 대한 상대 속도는 비교적 느린 영역이다. 또한, A’, B’, C’는 마그네트가 정지하고 있는 영역을 나타내고 있다. 각 범위의 합 A+A’+B+B’+C+C’가, 마그네트(7)가 1주기의 왕복 이동을 하는 사이에 기판이 진행하는 거리를 나타내고 있다.The ranges A and B shown in FIG. 6 indicate the range in which the magnet 7 moves in the direction opposite to the substrate transport direction, and the relative speed of the magnet 7 with respect to the substrate is a relatively fast area. C indicates a range in which the magnet 7 is moving in the substrate transport direction (forward direction), and the relative speed of the magnet 7 with respect to the substrate is a relatively slow region. In addition, A ', B' and C 'denote the regions where the magnet stops. The sum A + A '+ B + B + B + C + C' of each range represents the distance the substrate travels while the magnet 7 reciprocates in one period.

도 6 중의 A 및 B에 대응하는 기판 상의 범위에는 비교적 얇은 막이 퇴적되고, 도 6 중의 C에 대응하는 범위에 대해서는 비교적 두꺼운 막이 퇴적된다. 이것은 캐소드에 공급되는 DC 전력이 일정하기 때문에 타깃으로부터 방출되는 스퍼터링 원자의 밀도가 일정하고, 또한 스퍼터링 원자의 방출 위치는 마그네트(7)의 위치에 대응한 위치인 것에 따른다. 따라서, 기판 상에는 마그네트(7)의 기판에 대한 상대 속도에 반비례한 막 두께가 퇴적되게 된다.A relatively thin film is deposited in the range on the substrate corresponding to A and B in Fig. 6, and a relatively thick film is deposited in the range corresponding to C in Fig. This is because the density of the sputtering atoms emitted from the target is constant because the DC power supplied to the cathode is constant and the emission position of the sputtering atoms corresponds to the position corresponding to the position of the magnet 7. [ Therefore, a film thickness in inverse proportion to the relative speed of the magnet 7 to the substrate is deposited on the substrate.

단, 기판 상의 막 두께 변화는 마그네트(7)의 기판에 대한 상대 속도의 변화와 같이 급격하게 변화하지 않고, 도 6의 아래 도면에 나타낸 바와 같이 완만하게 변화한다. 이것은 타깃으로부터 방출되는 스퍼터링 원자는 마그네트(7)의 폭 정도의 영역으로부터 스퍼터링되므로, 방출되는 스퍼터링 원자의 분포는 완만하고, 타깃과 기판 사이의 거리를 스퍼터링 원자가 비래하는 사이에 어느 정도 확대를 갖기 때문이다.However, the change in the film thickness on the substrate does not change abruptly as the change in the relative speed of the magnet 7 with respect to the substrate, but changes gently as shown in the lower drawing of Fig. 6. This is because the sputtering atoms emitted from the target are sputtered from a region around the width of the magnet 7, so that the distribution of the sputtering atoms emitted is gentle and the distance between the target and the substrate is somewhat enlarged between sputtering atoms to be.

여기에서 중요한 것은, A, B, C 각 범위에 대응하여 기판 상에 성막되는 기판 반송 방향의 길이가 각각 동일해지도록 마그네트(7)의 캐소드에 대한 이동 속도와 기판의 반송 속도를 조정하는 것이다. 또한, A’, B’, C’각 범위에 대응하여 기판 상에 성막되는 기판 반송 방향의 거리도 각각 동일하다. 성막되는 길이(기판 반송 방향의 거리)를 동일하게 함으로써, 이후에 설명하는 제2, 제3 마그네트론 스퍼터링 유닛에 의한 성막에 의해 적층된 막 두께를 반송 방향에서 균일하게 할 수 있다.What is important here is to adjust the moving speed of the magnet 7 with respect to the cathode and the conveying speed of the substrate so that the lengths of the films 7 formed on the substrate correspond to the respective ranges of A, B and C, respectively. The distances in the substrate transport direction, which are formed on the substrate corresponding to the respective ranges A ', B' and C ', are also the same. By making the length (distance in the substrate transport direction) of the film to be formed the same, the thickness of the film deposited by the film formation by the second and third magnetron sputtering units described later can be made uniform in the transport direction.

도 7에는 기판을 기준으로 하여 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트(7)를 보았을 때의 마그네트(7)의 기판에 대한 상대 속도 V_ms를 각각 나타낸다. 횡축의 기판 상의 위치는 3개의 그래프로 정렬하여 나타내고 있다. 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a)의 마그네트(7a)의 상대 속도 V_ms는 도 6과 동일하다. 제2 마그네트론 스퍼터링 유닛(10b)의 마그네트(7b)는, 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a)의 마그네트(7a)에 대하여 기판 상의 위치에서 A+A’의 거리만큼 어긋나 동일한 반복 이동을 하고 있다. 제3 마그네트론 스퍼터링 유닛(10c)의 마그네트(7c)는, 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a)의 마그네트(7a)의 움직임에 대하여 기판 상의 위치에서 A+A’+B+B’의 거리만큼 어긋나 동일한 반복 이동을 하고 있다. 바꾸어 말하면, 마그네트(7)는 소정 주기의 반복 이동을 하고 있으며, 기판을 기준으로 하면, 마그네트(7b)는 마그네트(7a)에 대하여 임의의 일방향으로 1/3 주기 어긋나 있고, 마그네트(7c)는 마그네트(7a)에 대하여 일방향으로 2/3 주기(또는 역방향으로 1/3 주기) 어긋나 있다.7 shows the relative velocity V _ms of the magnet 7 with respect to the substrate when the magnets 7 of the three magnetron sputtering units are viewed with reference to the substrate. The positions of the abscissa on the substrate are shown by three graphs. The relative velocity V _ms of the magnet 7a of the first magnetron sputtering unit 10a is the same as in Fig. The magnet 7b of the second magnetron sputtering unit 10b is displaced from the magnet 7a of the first magnetron sputtering unit 10a by a distance of A + The magnet 7c of the third magnetron sputtering unit 10c is shifted by a distance of A + A '+ B + B' from the position on the substrate with respect to the movement of the magnet 7a of the first magnetron sputtering unit 10a, It is moving repeatedly. In other words, the magnet 7 is repeatedly moved in a predetermined cycle. With respect to the substrate, the magnet 7b is shifted by 1/3 period in any one direction with respect to the magnet 7a, and the magnet 7c (Or 1/3 period in the reverse direction) in one direction with respect to the magnet 7a.

이렇게 하면, 도 7 중의 영역(A)에 대응하는 기판 상의 영역(영역(A))은, 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a)에서는 마그네트(7a)와 기판의 상대 속도가 비교적 빠른 상태로 성막되고, 제2 마그네트론 스퍼터링 유닛(10b)에서는 마그네트(7b)와 기판의 상대 속도가 비교적 느린 상태로 성막되고, 제3 마그네트론 스퍼터링 유닛(10c)에서는 마그네트(7c)와 기판의 상대 속도가 비교적 빠른 상태로 성막된다. 도 7 중의 B와 C의 영역도 마찬가지로, 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛 중 2개에서 마그네트와의 상대 속도는 비교적 빠른 상태로 성막되고, 1개에서 마그네트의 상대 속도는 비교적 느린 상태로 성막되게 된다. 이러한 마그네트의 상대 속도로 성막하면, 각 영역에는 비교적 얇은 막이 2회, 비교적 두꺼운 막이 1회 성막된다. 따라서 A, B, C 각각의 영역에서는 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛에 의해 적층된 막 두께는 동일해진다.In this way, in the first magnetron sputtering unit 10a, the region (region A) on the substrate corresponding to the region A in FIG. 7 is deposited in such a manner that the relative speed between the magnet 7a and the substrate is relatively fast, In the second magnetron sputtering unit 10b, the relative velocity between the magnet 7b and the substrate is relatively slow. In the third magnetron sputtering unit 10c, the relative velocity between the magnet 7c and the substrate is relatively fast, do. Likewise, in the regions B and C in FIG. 7, two of the three magnetron sputtering units are relatively fast relative to the magnet, and the relative velocity of the magnet in one region is relatively slow. When the film is formed at the relative velocity of the magnet, a relatively thin film is formed twice in each region, and a relatively thick film is formed once in each region. Therefore, the film thicknesses laminated by the three magnetron sputtering units in the regions A, B and C become equal.

상기에서는 마그네트가 캐소드에 대하여 등속 이동 중이며 상대 속도가 일정한 부분에 대하여 설명하였지만, A, B, C 각 영역에는 마그네트의 가속 영역과 감속 영역이 각 영역의 양단에 존재한다. 이 부분도 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛으로 생각하면, 2개의 비교적 상대 속도가 빠른 영역과 1개의 비교적 상대 속도가 느린 영역이 동일한 기판 상의 위치에서 겹치게 되어 있다. 이로 인해, 이 가속 영역, 감속 영역의 부분도 포함시켜 A, B, C 각각의 영역에서의 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛에 의해 적층된 막 두께는 동일해진다.In the above description, the magnet is moving at a constant speed with respect to the cathode and the relative speed is constant. However, in each of the regions A, B, and C, the acceleration region and the deceleration region of the magnet are present at both ends of each region. Considering this portion as a three-magnetron sputtering unit, two regions with relatively high relative speed and regions with relatively relatively low relative speed overlap at the same position on the substrate. As a result, the film thicknesses laminated by the three magnetron sputtering units in the regions A, B, and C, including the portions of the acceleration region and the deceleration region, are the same.

이어서 마그네트(7)가 캐소드에 대하여 정지한 상태로 성막되는 도 7의 영역(A’, B’, C’)에 대하여 설명한다. 영역(A’, B’, C’)에서의 막 두께는, 상술한 A, B, C의 영역에서의 마그네트(7)가 기판 반송 방향으로 이동하고 있을 때 기판에 성막되는 막 두께(비교적 두꺼운 막 두께)와, 마그네트(7)가 역방향으로 이동하고 있을 때 기판에 성막되는 막 두께(비교적 얇은 막 두께)의 중간의 막 두께가 된다. 물론, 영역(A’, B’, C’)에서 기판 상에 성막되는 막 두께는 동일해진다. 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛에서 이 영역(A’, B’, C’)은 동일한 막 두께로 기판 상에 3층의 적층이 이루어진다. 나중에 설명하는 계산식에 의해 얻어지는 마그네트(7)의 움직임으로 제어함으로써, 이 영역(A’, B’, C’)을 통과하여 3층으로 적층된 막 두께는, A, B, C의 영역을 통과하여 3층으로 적층된 막 두께와 동일하게 되는 것을 알 수 있다.Next, the regions A ', B' and C 'of FIG. 7 in which the magnet 7 is formed in a state of being stopped with respect to the cathode will be described. The film thicknesses in the regions A ', B' and C 'are set such that the thicknesses of the films 7 formed on the substrate when the magnets 7 in the regions A, B, and C are moving in the substrate transport direction (Relatively thin film thickness) formed on the substrate when the magnet 7 is moving in the reverse direction. Of course, the film thicknesses formed on the substrate in the regions A ', B' and C 'become equal. In the three magnetron sputtering units, these regions A ', B' and C 'are laminated in three layers on the substrate with the same film thickness. By controlling the movement of the magnet 7 obtained by a calculation formula to be described later, the film thickness of the three layers passing through the regions A ', B' and C 'passes through the regions A, B and C And the film thickness is the same as that of the three layers.

이상이 본 실시 형태의 성막 방법 및 성막 장치의 제어 방법의 사고 방식이다. 즉 A, B, C의 영역에서 성막되는 기판 상의 길이를 동일하게 한다. A’, B’, C’의 영역에서 성막되는 기판 상의 길이를 동일하게 한다. 기판 상에서 A+A’의 영역에서 성막되는 길이만큼, 기판 상에서의 성막 위치가 진행되도록 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트(7)의 움직임(위상)을 각각 어긋나게 한다.The above is the thinking method of the film forming method and the film forming apparatus control method of the present embodiment. That is, the lengths on the substrate to be formed in the regions A, B, and C are the same. A ', B', and C 'have the same length on the substrate. (Phases) of the magnets 7 of the three magnetron sputtering units are shifted such that the film formation position on the substrate advances by the length of the film formed in the region of A + A 'on the substrate.

좀 더 구체적으로 말하자면, 성막시, 제1 이동의 사이에 기판에 성막되는 제1 막과, 제2 이동의 사이에 기판에 성막되는 제2 막과, 제3 이동의 사이에 기판에 성막되는 제3 막은 각각 상이한 마그네트론 스퍼터링 유닛(타깃)에 의해 행해진다. 이때, 기판 반송 속도와 마그네트(7)의 이동 타이밍을 맞춤으로써, 하나의 타깃으로 성막된 제1 막과, 다른 타깃으로 성막된 제2 막과, 나머지 타깃으로 성막된 제3 막이 기판 상에서 겹치도록 성막된다. 그리고, 제1, 제2, 제3 이동의 각각에서 마그네트(7)가 정지하고 있을 때 퇴적된 부분이 기판 상에서 겹치도록 제어된다. 이러한 성막 방법에 의해, 성막실(100)의 3개의 타깃(4a, 4b, 4c)의 전방면(하측)을 통과한 후의 기판에는 균일한 두께의 막이 형성되게 된다.More specifically, the first film is formed on the substrate during the film formation and the first movement, the second film is formed on the substrate during the second movement, and the second film is formed on the substrate during the third movement. The three films are each made by a different magnetron sputtering unit (target). At this time, by matching the substrate transfer speed and the movement timing of the magnet 7, the first film formed by one target, the second film formed by the other target, and the third film formed by the remaining target are overlapped on the substrate Lt; / RTI > Then, in each of the first, second, and third movements, the portion deposited when the magnet 7 is stopped is controlled to overlap on the substrate. By this film forming method, a film having a uniform thickness is formed on the substrate after passing through the front faces (lower side) of the three targets 4a, 4b, and 4c of the deposition chamber 100.

이어서 마그네트론 스퍼터링 유닛(10)의 마그네트(7)의 제어 방법에 대하여 설명한다. 도 8은 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트(7)의 캐소드(6)에 대한 속도를 설명한 것이다. 횡축은 시간이며, 1주기분을 나타내고 있다. 종축은 마그네트(7)의 캐소드(6)에 대한 속도 V_mc이며, 역방향의 속도를 정으로 하고 있다. 마그네트(7)의 속도 제어는 2개의 동일한 형태의 역방향 이동의 사다리꼴 구동과 1개의 순방향 이동의 사다리꼴 구동, 및 각 사다리꼴 구동 후의 정지로 이루어져 있다. 왕복 이동의 주기를 T, 스트로크(편도)를 L, 마그네트(7)의 가속 시간을 T_acc1, 감속 시간을 T_acc2로 한다. 여기에서는 3개의 사다리꼴 구동의 가속 시간 및 3개의 사다리꼴 구동의 감속 시간은 각각 동등하게 하고 있다. 또한, 마그네트(7)가 3군데에서 정지하는데, 그 정지 시간 T_sew도 동등하게 한다. 이들 값은 통상 마그네트론 스퍼터링 장치의 구성이나 성막의 요구로부터 결정되는 것이다.Next, a method of controlling the magnet 7 of the magnetron sputtering unit 10 will be described. Fig. 8 illustrates the speed of the magnet 7 of the magnetron sputtering unit with respect to the cathode 6. The abscissa represents time and represents one cycle. The vertical axis indicates the speed V _mc of the magnet 7 with respect to the cathode 6, and the reverse speed is defined as a constant. The speed control of the magnet 7 consists of two kinds of trapezoidal drive of reverse movement in the same form, trapezoidal drive of one forward movement, and stop after each trapezoidal drive. The acceleration time of a cycle of the reciprocating T, stroke (one way) L, a magnet 7 to the T _acc1, the deceleration time T _acc2. Here, the acceleration times of the three trapezoidal drives and the deceleration times of the three trapezoidal drives are equal to each other. Further, the magnet 7 is stopped at three places, and the stopping time T _sew is made equal. These values are usually determined from the constitution of the magnetron sputtering apparatus and the demand for the film formation.

여기에서 구하고자 하는 것은 역방향 이동시의 등속 이동의 속도 V_b와 그 시간 T_b, 순방향(기판 반송 방향) 이동시의 등속 이동의 속도 V_f와 그 시간 T_f이다. 또한, 역방향 이동시의 등속 이동의 시간 T_b는 2개의 사다리꼴 구동에 대한 것이며, 1개의 사다리꼴 구동에서는 T_b/2로 되어 있다. 또한, 순방향 이동시의 등속 이동의 속도 V_f는 정이 되도록 취하고 있다. 도면 중에서는 -V_f로 나타내고 있다. 마그네트(7)는 최초로 순방향의 스트로크단(초기 위치)에서 정지하고 있다. 그로부터 역방향으로 시간 T_acc1의 사이에 등가속도로 가속한다. 그 후, 역방향의 등속 이동을 시간 T_b/2만큼 행한다. 이때의 속도가 V_b이다. 그 후, 등가속도로 시간 T_acc2만큼 감속하여 속도가 0이 된 시점에서, 시간 T_sew간 계속해서 정지한다. 이 사이에 캐소드(6)에 대하여 이동한 거리는, 도 7의 최초의 (가장 좌측의) 사다리꼴의 면적이 된다. 또한, 후술하겠지만, 마그네트(7)의 캐소드(6)에 대한 순방향의 속도 V_f는 기판 반송 속도 V_t보다 작은 속도로 설정되어 있다.Intended to obtain here a uniform velocity of the backward movement of the moving velocity V _b and the time T _b, the forward (the substrate transport direction), the speed V _f of the constant-speed movement of the moving and the time T _f. Further, the time T _b for constant-velocity movement in the backward movement is for two trapezoidal drives, and T _b / 2 for one trapezoidal drive. Further, taking the speed V _f so that the affection of the constant-speed movement of the forward movement. In the figure, it is represented by -V _f . The magnet 7 stops at the first forward stroke end (initial position). And accelerates from there in the reverse direction at an equivalent speed _during the time T _acc1 . Thereafter, the constant velocity movement in the reverse direction is performed for the time T _b / 2. The velocity at this time is V _b . Thereafter, when the speed decelerates by the time T _acc2 at the equivalent speed and the speed becomes 0, the operation is continuously stopped for the time T _sew . The distance traveled between the cathode 6 and the cathode 6 becomes the area of the first (leftmost) trapezoid in Fig. As will be described later, the velocity V _f of the magnet 7 in the forward direction with respect to the cathode 6 is set to a velocity smaller than the substrate transfer velocity V _t .

이어서, 마찬가지로 역방향으로 사다리꼴 구동으로 이동하여 역방향측의 스트로크단에 도달하여 정지하고, 또한 T_sew만큼 계속해서 정지한다. 여기에서도 마그네트(7)는 캐소드(6)에 대하여 동일한 거리를 이동한다. 이 2개의 사다리꼴 구동에 의해 이동하는 거리는 스트로크 L과 동등하지 않으면 안된다. 1개의 사다리꼴 구동에 의한 이동 거리는 L/2이므로, Subsequently, similarly, the trapezoidal drive is performed in the reverse direction to reach the stroke end on the reverse side and stops, and further, continues to stop by T _sew . Here again, the magnet 7 moves the same distance with respect to the cathode 6. The distance traveled by these two trapezoidal drives must be equal to the stroke L. [ Since the travel distance by one trapezoidal drive is L / 2,

이다. 여기에서 T_acc는 가속 시간 T_acc1과 감속 시간 T_acc2의 평균으로to be. Where T _acc is the average of the acceleration time T _acc1 and the deceleration time T _acc2

이다.

to be.

이어서, 마그네트(7)는 순방향으로 시간 T_acc1간 등가속도로 가속한다. 그 후, 순방향의 등속 이동을 시간 T_f만큼 행한다. 이때의 속도가 V_f이다. 그 후, 등가속도로 시간 T_acc2만큼 감속하여 속도가 0이 된 시점에서 시간 T_sew간 계속해서 정지한다. 이때 마그네트(7)는 순방향 스트로크단(초기 위치)으로 복귀한다. 이 순방향 이동의 사이에 캐소드(6)에 대하여 이동한 거리는, 도 7의 마지막(가장 우측의) 사다리꼴의 면적이 되어 스트로크 L과 동등하지 않으면 안되므로,Subsequently, the magnet 7 accelerates in the forward direction at an equivalent speed between the time T _acc1 . Then, the forward constant velocity movement is performed for a time T _f . The speed at this time is V _f . Thereafter, the speed is decelerated by the time T _acc2 at the equivalent speed, and the stop is continued for the time T _sew at the time when the speed becomes zero. At this time, the magnet 7 returns to the forward stroking end (initial position). Since the distance traveled with respect to the cathode 6 during this forward movement becomes equal to the area of the trapezoid at the end (rightmost) in Fig. 7 and equal to the stroke L,

가 된다. 주기 T에서 정지 시간 T_sew를 뺀 시간을 T’라고 정의한다.. The time obtained by subtracting the stopping time T _sew from the cycle T is defined as T '.

1주기 사이의 각 이동 중의 시간을 더하면When the time during each movement between one cycle is added

가 된다..

이어서, 도 9에 기초하여 마그네트의 기판에 대한 상대 속도에 대하여 설명한다. 도 9의 횡축은 시간이며, 도 8과 마찬가지로 왕복 이동의 1주기분을 나타내고 있다. 종축은 마그네트의 기판에 대한 상대 속도 V_ms이며, 기판 반송 방향의 역방향을 정으로서 나타내고 있다. 기판의 반송 속도를 V_t라고 하면, 마그네트의 기판에 대한 상대 속도 V_ms는 캐소드에 대한 속도 V_mc에 V_t를 더하면 되므로,Next, the relative speed of the magnet with respect to the substrate will be described with reference to Fig. The horizontal axis in FIG. 9 is time, and represents one cycle of reciprocating movement as in FIG. The vertical axis indicates the relative speed of the magnet with respect to the substrate V _ms , and the reverse direction in the substrate transport direction is shown as a positive value. Assuming that the transporting speed of the substrate is V _t , since the relative speed V _ms of the magnet to the substrate can be obtained by adding V _t to the speed V _mc for the cathode,

로 나타낼 수 있다. 따라서, 도 8의 그래프를 종축 방향으로 V_t만큼 평행 이동하면, 도 9의 상대 속도의 그래프가 된다. 마그네트(7)가 캐소드(6)에 대하여 역방향으로 등속 이동하고 있을 때의 기판에 대한 상대 속도는 V_t+V_b가 되고, 순방향으로 등속 이동하고 있을 때의 기판에 대한 상대 속도는 V_t-V_f(V_f는 정)가 된다. 또한, 마그네트(7)가 캐소드(6)에 대하여 정지하고 있을 때의 기판에 대한 상대 속도는 V_t가 된다.. Therefore, when the graph of FIG. 8 is moved in parallel by V _t in the vertical direction, the graph of the relative speed in FIG. 9 is obtained. The relative velocity of the magnet 7 to the substrate when the magnet 7 is moving at the constant velocity in the reverse direction to the cathode 6 is V _t + V _b , and the relative velocity to the substrate when moving in the forward direction at the constant velocity is V _t - V _f (V _f is positive). The relative speed of the magnet 7 with respect to the substrate when the magnet 7 is stopped with respect to the cathode 6 is V _t .

도 8 중의 최초(좌측)의 사다리꼴 구동에 의해 마그네트(7)가 기판에 대하여 이동하는 거리는, 도 9의 a로 나타낸 부분의 면적(사다리꼴 부분과 그 아래의 직사각형 부분의 면적의 합계)이 된다. 이 a로 표시된 거리가 도 5에서 나타낸 A에서의 상대 이동 거리와 동일하게 된다. 마찬가지로, 도 8 중의 2번째(중앙)의 사다리꼴 구동에 의해 마그네트(7)가 기판에 대하여 이동하는 거리는, 도 9의 b로 나타낸 사선의 면적이 된다. 이 b로 표시된 거리가 도 6에서 나타낸 B의 상대 거리와 동일하게 된다. 도 8 중의 최후(우측)의 사다리꼴 구동에 의해 마그네트(7)가 기판에 대하여 이동하는 거리는, 도 8의 c로 나타낸 사선의 면적이 된다. 이 c로 표시된 거리가 도 6에서 나타낸 C에서의 상대 이동 거리와 동일하게 된다. 이들 a, b, c의 면적은 각각 동등하지 않으면 안된다. 따라서, 다음 식이 성립하지 않으면 안된다. 또한, 사다리꼴 부분의 면적은 스트로크 L과 동등하기 때문에 L을 사용하여 나타내고 있다.The distance by which the magnet 7 moves relative to the substrate by the first (left) trapezoidal drive in Fig. 8 becomes the area (the sum of the areas of the trapezoidal portion and the rectangular portions below the portion) of the portion shown by a in Fig. The distance indicated by a becomes equal to the relative movement distance at A shown in FIG. Likewise, the distance by which the magnet 7 moves relative to the substrate by the second (central) trapezoidal drive in FIG. 8 becomes the area of the slant line shown by b in FIG. The distance indicated by b becomes equal to the relative distance of B shown in Fig. The distance by which the magnet 7 moves relative to the substrate by the trapezoidal drive at the rearmost (right) end in FIG. 8 is the area indicated by the hatched area shown in FIG. 8C. The distance indicated by c becomes equal to the relative movement distance at C shown in Fig. These areas a, b, and c must be equal to each other. Therefore, the following equation must be established. Since the area of the trapezoidal portion is equal to the stroke L, L is used.

이상의 (1) 내지 (4)식을 연립하여 풀어 마그네트(7)의 역방향 이동시의 등속 이동의 속도 V_b와 그 시간 T_b, 순방향 이동시의 등속 이동의 속도 V_f와 그 시간 T_f는 이하와 같이 나타낼 수 있다.Or more of (1) to (4) of a constant-velocity traveling speed of the backward movement V _b and the time T _b, the constant-speed movement of the forward moving speed V _f and the time T _f of the release magnet (7) by simultaneous equation is less than the As shown in Fig.

이것으로 모든 값을 알았으므로, 마그네트론 스퍼터링 유닛(10)의 마그네트(7)의 왕복 이동의 제어가 가능하게 된다.Since all the values are known, the control of the reciprocating movement of the magnet 7 of the magnetron sputtering unit 10 becomes possible.

예로서 이하의 조건의 경우에 (5) 내지 (8)식으로 계산한 결과를 나타낸다. 기판 반송 속도 V_t=33.33mm/s, 주기 T=9초, 스트로크 L=100mm, 가속 시간 T_acc1과 감속 시간 T_acc2를 모두 0.3초, 정지 시간 T_sew=0.4초일 때의 계산 결과는 이하와 같다.As an example, the results obtained by the equations (5) to (8) in the case of the following conditions are shown. The calculation results when the substrate transfer speed V _t = 33.33 mm / s, the cycle T = 9 seconds, the stroke L = 100 mm, the acceleration time T _acc1 and the deceleration time T _acc2 are 0.3 seconds and the stop time T _sew = same.

마그네트(7)의 역방향 이동시의 등속 이동의 속도 V_b=62.5mm/s, 그 시간 T_b=1.0s,A constant-speed traveling speed of the backward movement of the magnet _{(7) V b = 62.5mm /} s, the time T _b = 1.0s,

마그네트(7)의 순방향 이동시의 등속 이동의 속도 V_f=18.87mm/s, 그 시간 T_f=5.0s,The velocity V _f of the constant velocity movement at the time of forward movement of the magnet 7 = 18.87 mm / s, the time T _f = 5.0 s,

이때의 마그네트(7)의 움직임과 속도는 도 2, 도 3에서 나타낸 것이다.The movement and speed of the magnet 7 at this time are shown in Figs.

본 실시 형태에 있어서, 마그네트(7)의 캐소드(6)에 대한 순방향의 속도 V_f는 기판 반송 속도 V_t보다 작은, 즉 마그네트(7)는 기판을 앞지르지 않는 것을 전제 조건으로 하고 있다. 그 조건은 (5) 내지 (8)식이 모두 정이 아니면 안된다고 하는 것으로부터 명시할 수 있다. 이 중에서 (7)식의 T_b>0이 성립하면, (5) 내지 (8)식은 모두 정이 된다. 따라서, 속도 V_f는 기판 반송 속도 V_t보다 작다고 하는 조건을 만족하기 위해서는, 주기 T에 대하여 이하의 식이 성립한다.In the present embodiment, the forward velocity V _f of the magnet 7 with respect to the cathode 6 is smaller than the substrate transfer velocity V _t , that is, the magnet 7 does not exceed the substrate. The condition can be specified from the fact that the equations (5) to (8) must be positive. When _Tb > 0 in the equation (7) is satisfied, the equations (5) to (8) are all positive. Therefore, in order to satisfy the condition that the speed V _f is smaller than the substrate transport speed V _t , the following expression holds for the period T:

주기 T에는 일정 하한이 있어 그보다 큰 값으로 설정할 필요가 있다. 주기 T를 크게 하는 것은 마그네트(7)의 이동 속도 V_f를 느리게 함으로써, 마그네트(7)의 구동 기구의 부하는 작아지기 때문에 기구 상의 문제는 발생하지 않는다.In the period T, there is a certain lower limit, and it is necessary to set the value to a larger value. Increasing the period T makes the moving speed V _f of the magnet 7 slow, so that the load of the driving mechanism of the magnet 7 becomes small, so that the problem of the mechanism does not occur.

이어서, 기판 상에 퇴적하는 막 두께가 적어도 반송 방향에서 균일해지는 것을 식을 사용하여 설명한다. 도 7의 기판 상의 A, B, C의 범위는 마그네트(7)가 이동하면서 성막하고 있는 범위이다. 영역(A, B, C)을 포함하는 3개의 범위에서는 각각 (두꺼운 막) 1회와 (얇은 막) 2회의 적층을 하는 것을 나타내고 있다. 여기에서 (얇은 막)이란, 마그네트(7)가 캐소드(6)에 대하여 역방향으로 이동하면서 성막하는 부분이며, 기판에 대한 상대 속도는 (V_t+V_b)이다. 막 두께는 상대 속도에 반비례하므로, 비례 상수를 D라고 하면 (얇은 막)의 막 두께는,Subsequently, the film thickness deposited on the substrate is at least uniform in the transport direction. The range of A, B, and C on the substrate in Fig. 7 is the range in which the magnet 7 is moving. (Thick film) and two times (thin film) in the three ranges including the regions A, B, and C, respectively. Here, a part of the film forming means, the magnet 7 is moving in the reverse direction with respect to the cathode (6) (thin film), the relative speed of the substrate (V _t + V _b). Since the film thickness is inversely proportional to the relative speed, when the proportionality constant is D, the film thickness of the (thin film)

로 나타낼 수 있다.

.

이어서, (두꺼운 막)이란, 마그네트(7)가 캐소드(6)에 대하여 순방향으로 이동하면서 성막하는 부분이며, 기판에 대한 상대 속도는 (V_t-V_f)이다(단, V_f>0). (두꺼운 막)의 막 두께는 마찬가지의 비례 상수 D를 사용하면,Subsequently, the (thick film) is a portion where the magnet 7 is formed while moving in the forward direction with respect to the cathode 6, and the relative velocity with respect to the substrate is (V _t -V _f ) (where V _f > 0) . (Thick film) has the same proportional constant D,

로 나타낼 수 있다. A, B, C 범위의 (두꺼운 막) 1회와 (얇은 막) 2회가 적층된 막 두께는,

. The film thickness in which one (thick film) in the range of A, B and C and one (thin film)

가 된다. 상기 식에 (5), (6)식을 대입하면,

. When the equations (5) and (6) are substituted into the above equation,

가 된다. 이것은 마그네트(7)의 기판에 대한 상대 속도가 V_t로 3회 적층되었을 때의 막 두께를 의미하고 있다. 즉, 도 7의 A’, B’, C’의 범위의 마그네트가 정지하고 있을 때의 막 두께를 3층 적층한 것과 동일하다.

. This means the film thickness when the relative speed of the magnet 7 with respect to the substrate is laminated three times at V _t . That is, it is the same as that obtained by laminating three layers of the film thickness when the magnet in the range of A ', B', C 'in Fig. 7 is stopped.

이로부터, 도 7의 A, B, C의 범위와 A’, B’, C’의 범위의 막 두께는 동등하며, 기판 상에 퇴적하는 막 두께가 적어도 반송 방향에서 균일해지는 것을 나타내고 있다. 이상이 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트의 속도 제어 방법이다. 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트는 동일한 속도 제어 방법으로 계속해서 움직이지만, 각각은 시간의 어긋남을 갖고 움직이고 있다. 이하에서는 시간의 어긋남에 대하여 설명한다.Accordingly, the film thicknesses in the range of A ', B' and C 'in FIG. 7 are equal to those in the range of A', B 'and C', and the film thickness deposited on the substrate is at least uniform in the transport direction. The above is a method of controlling the magnet speed of the magnetron sputtering unit. The magnets of the three magnetron sputtering units continue to move with the same speed control method, but each is moving with time deviations. Hereinafter, the time shift will be described.

도 10에 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a, 10b, 10c)의 마그네트(7a, 7b, 7c)가 움직이기 시작하는 시간의 설명을 나타낸다. 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a)의 마그네트(7a)가 움직이기 시작하는 시간을 0초로 하고 있다. 제2 마그네트론 스퍼터링 유닛(10b)의 마그네트(7b)가 움직이기 시작하는 시간은 T_w12, 제3 마그네트론 스퍼터링 유닛(10c)의 마그네트(7c)가 움직이기 시작하는 시간은 T_w13이라고 하자. 이들 시간을 대기 시간이라고 칭하기로 하고, 이들을 구한다.Fig. 10 shows a description of the time at which the magnets 7a, 7b and 7c of the three magnetron sputtering units 10a, 10b and 10c start to move. The time at which the magnet 7a of the first magnetron sputtering unit 10a starts to move is set to 0 second. The time to begin to magnet (7b) of the two magnetron sputtering unit (10b) will move the time that the magnet (7c) of the T _w12, the third magnetron sputtering unit (10c) starts to move is Let T _w13. These times are referred to as waiting time, and they are obtained.

우선, 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a, 10b, 10c)의 캐소드 중심이 기판 반송 방향의 동일한 위치에 겹쳐 배치되어 있다고 가정하고 대기 시간을 생각한다. 도 6에서 나타낸 바와 같이 제2 마그네트론 스퍼터링 유닛(10b)의 마그네트(7b)는, 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a)의 마그네트(7a)와 기판 상에서 A+A’의 거리만큼 어긋난 상태로 기판에 대응한다. 이것은 마그네트가 1주기의 1/3의 시간만큼 지연되어 움직이기 시작한 것에 상당한다. 1주기를 360°라고 하면 그 1/3은 120°가 되며, 이것을 위상차 θ₁₂라고 칭하기로 한다. 즉, 이 경우의 대기 시간 T_w12는,Assume that the cathode centers of the three magnetron sputtering units 10a, 10b and 10c are superimposed at the same position in the substrate transport direction and the waiting time is considered. The magnet 7b of the second magnetron sputtering unit 10b is displaced from the magnet 7a of the first magnetron sputtering unit 10a by a distance of A + do. This is equivalent to the magnet starting to move by a delay of 1/3 of one cycle. If one period is 360 degrees, 1/3 thereof is 120 degrees, which is referred to as a phase difference? ₁₂ . That is, the waiting time T _w12 in this case is

가 된다. 마찬가지로, 제3 마그네트론 스퍼터링 유닛(10c)의 마그네트(7c)의 위상차 θ₁₃은 240°이다. 일반적으로 제n 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트의 위상차를 θ_1n이라고 하면, 제n 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트의 슬레이브 대기 시간 T_w1n은. Similarly, the phase difference? ₁₃ of the magnet 7c of the third magnetron sputtering unit 10c is 240 °. In general, when the phase difference of the magnet of the n-th magnetron sputtering unit is? _1n , the slave waiting time T _w1n of the magnet of the n-th magnetron sputtering unit is

가 된다..

실제로는 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛의 캐소드 중심이 동일한 위치에 있는 것은 아니므로, 이어서 캐소드 중심 위치가 상이한 경우에 대하여 생각한다. 도 11에 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a, 10b, 10c)의 캐소드 중심간의 기판 반송 방향의 거리를 나타낸다. 기판은 반송 속도 V_t로 도면에서는 우측 방향으로 이동하고 있다고 하자. 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a)의 캐소드 중심과 제2 마그네트론 스퍼터링 유닛(10b)의 캐소드 중심의 거리를 X₁₂, 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a)의 캐소드 중심과 제3 마그네트론 스퍼터링 유닛(10c)의 캐소드 중심의 거리를 X₁₃이라고 하자. 일반적으로 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a)의 캐소드 중심과 제n 마그네트론 스퍼터링 유닛의 캐소드 중심의 거리를 X_1n이라고 하자. 이 거리를 기판이 이동하는 데 필요한 시간은 X_1n/V_t이므로, 대기 시간 T_w1n은Actually, since the cathode centers of the three magnetron sputtering units are not located at the same position, the case where the cathode center positions are different next will be considered. 11 shows distances in the substrate transport direction between the cathode centers of the three magnetron sputtering units 10a, 10b and 10c. It is assumed that the substrate is moving in the rightward direction in the drawing at the transporting speed V _t . The distance between the center of the cathode of the first magnetron sputtering unit 10a and the center of the cathode of the second magnetron sputtering unit 10b is X ₁₂ , the distance between the center of the first magnetron sputtering unit 10a and the center of the third magnetron sputtering unit 10c Let X ₁₃ be the distance from the center of the cathode. Generally, let X _1n be the distance between the center of the cathode of the first magnetron sputtering unit 10a and the center of the cathode of the nth magnetron sputtering unit. Since the time required for the substrate to move at this distance is X _1n / V _t , the waiting time T _w1n is

이 된다.

.

또한, 마그네트는 주기 T로 계속해서 움직이므로 대기 시간은 주기 T만큼 어긋나도 기판에 대한 위치 관계는 변하지 않는다. 따라서, 제n 마그네트론 스퍼터링 유닛의 대기 시간 T_w1n은Further, since the magnet continues to move in the period T, the positional relationship with respect to the substrate does not change even if the waiting time is shifted by the period T. Therefore, the standby time T _w1n of the n-th magnetron sputtering unit is

로 나타낼 수 있다. 여기에서, m은 임의의 정수이다. 정수 m은 적당하게 결정하여도 되지만, 본 실시 형태에서는 우변 제1항, 제2항의. Here, m is an arbitrary integer. The integer m may be appropriately determined, but in the present embodiment, the right side first and second paragraphs

를 주기 T로 나눈 나머지를 대기 시간 T_w1n으로서 채용하고 있다. 이렇게 하면 최단 대기 시간으로 모든 마그네트론 스퍼터링 유닛의 마그네트를 움직이게 할 수 있어, 스퍼터링 성막의 준비를 빠르게 할 수 있다.As a waiting time T _w1n . This makes it possible to move the magnets of all the magnetron sputtering units with the shortest waiting time, thereby making it possible to speed up preparation of the sputtering film formation.

이어서, 본 스퍼터링 성막 방법을 이용한 경우의 기판 상의 막 두께 분포에 대하여 설명한다. 도 12에 기판 상에 퇴적한 막의 반송 방향의 분포를 나타낸다. 막 두께는 실제 장치의 타깃의 침식 측정값을 사용하여 시뮬레이션에 의해 구하였다. 기판은 반송 방향으로 충분히 길게 하였다. 실제의 장치, 성막 조건은 이하와 같다. 마그네트(7)의 반송 방향의 길이는 200mm, 타깃(4)의 반송 방향의 길이는 300mm, 타깃(4)과 기판의 거리는 75mm이다. 타깃(4)은 Al이고, 프로세스 가스로서 Ar을 압력 0.1Pa로 성막하였다.Next, the film thickness distribution on the substrate when the present sputtering film forming method is used will be described. Fig. 12 shows the distribution in the transport direction of the film deposited on the substrate. The film thickness was obtained by simulation using the erosion measurement value of the target of the actual apparatus. The substrate was sufficiently long in the transport direction. Actual apparatus, film forming conditions are as follows. The length of the magnet 7 in the carrying direction is 200 mm, the length of the target 4 in the carrying direction is 300 mm, and the distance between the target 4 and the substrate is 75 mm. The target 4 was Al, and Ar was used as a process gas at a pressure of 0.1 Pa.

이하는 계산 조건(도 2, 도 3에서 나타낸 것)이다. 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a)의 캐소드 중심과 제2 마그네트론 스퍼터링 유닛(10b)의 캐소드 중심의 기판 반송 방향의 거리 X₁₂=300mm, 제1 마그네트론 스퍼터링 유닛(10a)의 캐소드 중심과 제3 마그네트론 스퍼터링 유닛(10c)의 캐소드 중심의 기판 반송 방향의 거리 X₁₃=600mm로 하였다. 기판 반송 속도 V_t=33.33mm/s, 주기 T=9초, 스트로크 L=100mm, 가속 시간 T_acc1과 감속 시간 T_acc2를 모두 0.3초, 정지 시간 T_sew=0.4초.The following are calculation conditions (shown in Figs. 2 and 3). A distance X ₁₂ = 300 mm between the cathode center of the first magnetron sputtering unit 10a and the cathode center of the second magnetron sputtering unit 10b in the substrate conveying direction and the cathode center of the first magnetron sputtering unit 10a and the third magnetron sputtering The distance X _{13 in} the substrate transport direction of the cathode center of the unit 10c was 600 mm. The substrate transfer speed V _t = 33.33 mm / s, the cycle T = 9 seconds, the stroke L = 100 mm, the acceleration time T _acc1 and the deceleration time T _acc2 are all 0.3 seconds, and the stop time T _sew = 0.4 seconds.

도 12에는 각 마그네트론 스퍼터링 유닛에 의한 기판 상의 막 두께가 그래프의 하방에 3개의 선으로 표시되어 있다. 각 막 두께는 비교적 두꺼운 영역이 얇은 영역보다 약간 길게 되어 있다. 각각의 기판 상에서의 주기는 V_tㆍT=300mm이다. 이들이 기판 상에서 100mm씩 어긋나 막으로서 퇴적되어 있다. 상방의 굵은 선은 3개의 마그네트론 스퍼터링 장치에 의해 적층된 막 두께이며, 하방의 3개의 막 두께를 합계한 것이다. 적층한 막 두께는 거의 균일하게 된다. 이하의 막 두께 분포의 계산식을 사용하면, 막 두께 분포는 ±0.02％가 된다. 또한, 막 두께 분포 계산식은 이하와 같다.In Fig. 12, the film thicknesses on the substrates by the respective magnetron sputtering units are indicated by three lines below the graph. Each film thickness is slightly longer than a relatively thin region. The period on each substrate is V _t T = 300 mm. These are shifted by 100 mm on the substrate and deposited as a film. The thick line on the upper side is the thickness of the film stacked by the three magnetron sputtering apparatuses and is the sum of the film thicknesses of the three films below. The laminated film thickness becomes almost uniform. Using the following calculation formula of the film thickness distribution, the film thickness distribution becomes ± 0.02%. The formula of the film thickness distribution is as follows.

막 두께 분포(±％)=(최대값-최소값)/(최대값+최소값)×100Film thickness distribution (占%) = (maximum value-minimum value) / (maximum value + minimum value) 占 100

이어서, 다른 조건에서 본 스퍼터링 성막 방법을 이용한 경우의 기판 상의 막 두께 분포에 대하여 도 13에서 설명한다. 도 11의 조건에서 주기 T만 60초로 변경하였다. 각 마그네트론 스퍼터링 장치에 의한 기판 상의 막 두께가 그래프의 하방에 3개의 선으로 표시되어 있다. 각 막 두께는 비교적 얇은 영역이 두꺼운 영역보다 길게 되어 있다. 그 비는 2:1에 가깝다. 각각의 기판 상에서의 주기는 V_tㆍT=2000mm이다. 이들이 기판 상에서 666.7mm씩 어긋나 막으로서 퇴적되어 있다. 상방의 굵은 선은 3개의 마그네트론 스퍼터링 장치에 의해 적층된 막 두께이며, 하방의 3개의 막 두께를 합계한 것이다. 적층한 막 두께는 거의 균일하게 된다. 막 두께 분포의 계산식을 사용하면 막 두께 분포는 ±0.00％가 된다.Next, the film thickness distribution on the substrate in the case where the sputtering film formation method viewed under other conditions is used will be described with reference to FIG. Under the condition of FIG. 11, only the cycle T was changed to 60 seconds. The film thickness on the substrate by each magnetron sputtering apparatus is indicated by three lines below the graph. Each film thickness is longer than a relatively thin region. The ratio is close to 2: 1. The period on each substrate is V _t T = 2000 mm. These are shifted by 666.7 mm on the substrate and deposited as a film. The thick line on the upper side is the thickness of the film stacked by the three magnetron sputtering apparatuses and is the sum of the film thicknesses of the three films below. The laminated film thickness becomes almost uniform. Using the formula of the film thickness distribution, the film thickness distribution is ± 0.00%.

상술한 실시 형태에서는 3개의 마그네트론 스퍼터링 유닛을 구비하는 스퍼터링 장치를 중심으로 설명하였지만, 4개 이상의 마그네트론 스퍼터링 유닛을 구비하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 예를 들어 4개의 마그네트론 스퍼터링 유닛을 구비하는 경우에는, 마그네트(7)의 주기를 4개로 나누어 움직이게 된다. 즉, 각각의 마그네트(7)를, 이하의 제1 내지 제4 이동에서 1주기가 되도록 구동한다. 즉, 순방향의 스트로크단부터 역방향으로 이동시킨 후 제1 소정 위치에 정지시키는 제1 이동과, 제1 이동 후의 정지 위치부터 역방향의 제2 소정 위치까지 이동시킨 후 정지시키는 제2 이동과, 제2 소정 위치부터 역방향의 스트로크단까지 이동시킨 후 정지시키는 이동(제4 이동)과, 역방향의 스트로크단부터 기판 반송 방향(순방향)의 스트로크단까지 이동시킨 후 정지시키는 제3 이동을 행하도록 각 마그네트를 구동한다.Although the sputtering apparatus having three magnetron sputtering units has been described in the above embodiment, the present invention can also be applied to a case in which four or more magnetron sputtering units are provided. For example, when four magnetron sputtering units are provided, the period of the magnet 7 is divided into four. That is, each of the magnets 7 is driven to be one cycle in the following first to fourth movements. That is, a first movement in which the robot moves from a forward stroke end to a reverse direction and then stops at a first predetermined position, a second movement in which the robot moves from a stop position after the first movement to a second predetermined position in a reverse direction and then stops, (Fourth movement) for moving from the predetermined position to the opposite stroke end and then stopping (fourth movement) for moving the magnet from the reverse stroke end to the stroke end in the substrate transfer direction .

그리고, 성막시, 제1 이동의 사이에 기판에 성막되는 제1 막과, 제2 이동의 사이에 기판에 성막되는 제2 막과, 제3 이동의 사이에 기판에 성막되는 제3 막과, 제2와 제3 이동의 사이에 행해지는 이동(제4 이동)의 사이에 기판에 성막되는 제4 막은 각각 상이한 마그네트론 스퍼터링 유닛(타깃)에 의해 행해진다. 또한, 제1 막, 제2 막, 제3 막, 제4 막이 기판 상에서 겹치도록 제어됨으로써 기판 상의 성막층의 막 두께가 균일하게 된다. 이때, 제1 내지 제4 이동시에 형성되는 막의 순방향의 길이는 모두 동등해지도록 제어부에 의해 제어된다. 마찬가지로, 5개의 마그네트론 스퍼터링 유닛을 구비하는 경우에는, 마그네트(7)의 주기를 5개로 나누어 움직이게 하고, 6개의 마그네트론 스퍼터링 유닛을 구비하는 경우에는, 마그네트(7)의 주기를 6개로 나누어 움직이게 하면 된다.The first film is formed on the substrate during the film formation and the first movement. The second film is formed on the substrate during the second movement. The third film is formed on the substrate during the third movement. The fourth film to be formed on the substrate during the movement (fourth movement) performed between the second and third movements is performed by a different magnetron sputtering unit (target). Further, by controlling the first film, the second film, the third film and the fourth film so as to overlap on the substrate, the film thickness of the film formation layer on the substrate becomes uniform. At this time, the forward direction lengths of the films formed during the first to fourth movements are controlled by the control unit to be equal. Similarly, when five magnetron sputtering units are provided, the period of the magnet 7 is divided into five, and when six magnetron sputtering units are provided, the period of the magnet 7 is divided into six .

본 발명은 상기 실시 형태에 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 여러가지 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 명확하게 하기 위하여, 이하의 청구항을 첨부한다.The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, for clarity of scope of the present invention, the following claims are attached.

본원은 2012년 6월 8일에 제출된 일본 특허 출원 제2012-131132호를 기초로서 우선권을 주장하는 것이며, 그 기재 내용 모두를 여기에 원용한다.The present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-131132 filed on June 8, 2012, and all of the contents thereof are hereby incorporated herein by reference.

1: 기판
2: 챔버
3: 반송 롤러
4: 타깃
5, 5a, 5b, 5c: 타깃 실드
6, 6a, 6b, 6c: 캐소드
7, 7a, 7b, 7c: 마그네트
8, 8a: 캐소드 절연부
9, 9a, 9b, 9c: 캐소드 격벽(타깃 보유 지지부)
10, 10a, 10b, 10c: 마그네트론 스퍼터링 유닛
11a, 11b, 11c: 마그네트 이동부
21: 기판 구동 장치
25: 제어부
100: 성막실1: substrate
2: chamber
3: conveying roller
4: Target
5, 5a, 5b, 5c: target shield
6, 6a, 6b, 6c: cathode
7, 7a, 7b, 7c: magnet
8, 8a: cathode insulation part
9, 9a, 9b, 9c: cathode partition wall (target holding portion)
10, 10a, 10b, 10c: magnetron sputtering unit
11a, 11b, and 11c:
21: Substrate driving device
25:
100: Tent of Meeting

Claims

A vacuum container,
A substrate carrying section for carrying the substrate in the vacuum container,
At least three target holding portions arranged in a carrying direction of the substrate to hold a target for successively forming a film on the substrate carried by the substrate carrying portion,
And each of the target holding portions

), A magnet portion
A magnet driving unit for driving the magnet unit,
A first movement in which each of the magnet portions is moved from a stroke end in the carrying direction to a direction opposite to the carrying direction and stopped at a first predetermined position when the target is held on the target holding and supporting portion, A second movement to move from the first predetermined position to the reverse direction and stop at a second predetermined position after the first movement and a second movement to move from the stroke end in the reverse direction to the stroke end in the carrying direction, 3 movement is performed at a predetermined cycle and in each of the first, second, and third movements, a distance, at which the substrate moves relative to the magnet portion in the transport direction, becomes equal, And a control unit for controlling the magnet driving unit.

The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the substrate is transported at a constant speed.

The control apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the control section is configured to control the magnetization of the magnet A second film deposited on the substrate by the target corresponding to the other one magnet portion during the second movement of the one magnet portion and the other film, And controls the third film deposited on the substrate to overlap on the substrate by the target corresponding to the other one magnet portion during the third movement.

The sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein, in the respective strokes of the first movement, the second movement and the third movement, the time at which the magnet section is stopped is equivalent.

The control method according to claim 3, characterized in that the control unit performs control such that a portion of the first film, the second film, and the third film that is deposited while the magnet portions are stopped is superimposed on the substrate .

6. The sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the second predetermined position is the reverse stroke end.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the moving speed of the magnet portion during the first movement or the second movement is controlled to be different from the moving speed of the magnet portion during the third movement Sputtering device.

A vacuum container,
A substrate carrying section for carrying the substrate in the vacuum container,
At least three target holding portions arranged in a carrying direction of the substrate to hold a target for successively forming a film on the substrate carried by the substrate carrying portion,
A magnet portion disposed on a side of each of the target holding and supporting portions,
And a magnet driving unit for driving the magnet unit, wherein the sputtering apparatus comprises:
A first movement step of moving each of the magnet portions from a stroke end in the carrying direction to a direction opposite to the carrying direction and stopping the magnet portions at a first predetermined position when the film formation process is performed by holding the target on the target holding and supporting portion; A second movement of moving from the first predetermined position in the reverse direction to the second predetermined position after the first movement and a second movement of moving from the reverse stroke end in the carrying direction to the stroke end in the carrying direction Wherein a distance in which the substrate moves relative to the magnet portion in the transport direction is equal in each of the first, second, and third movements, How to deposit.

9. The sputtering film forming method according to claim 8, wherein the substrate is transported at a constant speed.

10. The magnetic sensor according to claim 8 or 9, further comprising: a first film deposited on the substrate by the target corresponding to any one of the magnet parts during any one of the magnet parts performing the first movement; A second film on which the other magnet part is deposited on the substrate by the target corresponding to the other magnet part during the second movement, and another magnet film part on which the magnet part is moved by the third movement Wherein a third film deposited on the substrate is overlapped on the substrate by the target corresponding to another one of the magnet parts during the sputtering.

The sputtering deposition method according to any one of claims 8 to 10, wherein the time for stopping the magnet section in each of the first movement, the second movement and the third movement is equivalent .

12. The sputtering method according to claim 11, wherein a portion of the first film, the second film, and the third film that is deposited while the magnet portions are stopped is controlled so as to overlap on the substrate .

13. The sputtering film forming method according to any one of claims 8 to 12, wherein the second predetermined position is the reverse stroke end.

14. The method according to any one of claims 8 to 13, characterized in that the moving speed of the magnet part during the first movement or the second movement is controlled to be different from the moving speed of the magnet part during the third movement Sputtering.