JP2017053005A - 除去方法および除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チャンバー内の全体で効果的に吸着ガスまたは吸着物の除去作業を実行可能な除去方法および除去装置を提供する。【解決手段】基材に処理を実行する処理期間の前または後に、チャンバーの内壁を貫通して設けられた複数のＬＩＡ（Low Inductance Antenna）に高周波電力を供給して、チャンバーの内部空間の全体にプラズマを生成する。このプラズマの作用により吸着ガスまたは吸着物を吸着箇所から脱離させて気化し、排気によりチャンバーの外部へと排出する。【選択図】図１

Description

本発明は、チャンバー内の吸着ガスまたは吸着物を除去する除去方法および除去装置に関する。

処理対象である基材を収容可能なチャンバー内の少なくとも一部に吸着する吸着ガスまたは吸着物を除去する技術が知られている。例えば、特許文献１には、チャンバー内を加熱することで吸着ガスまたは吸着物を除去する技術が開示されている。

特開２０１０−８４２１１号公報 特開２０１２−２６０２０号公報 特開２００５−１６３１８３号公報

しかしながら、プラズマ作用を用いず加熱のみによって吸着ガスまたは吸着物の除去作業を行う場合、除去作業に長時間を要する、十分に吸着ガスまたは吸着物を除去できない、などの問題があった。

そこで、引用文献２には、平行平板型のプラズマ装置によって２つの平板間にプラズマを生じさせ該プラズマの作用によって効率的に除去作業を実行する技術が開示されている。

しかしながら、この技術のようにチャンバーの内部空間のうち処理空間にのみプラズマを生成して除去作業を行う場合、チャンバーの内部空間のうち処理空間を除いた部分（非処理空間）においては吸着ガスまたは吸着物が残留する。これにより、チャンバー内に基材を搬入した際に基材が汚染されるリスクが高まり、チャンバー内の排気時における真空引きの速度および精度が低下し、チャンバーが処理チャンバーである場合にはその後の基材処理における精度も低下する、等の問題が生じていた。

そこで、引用文献３には、チャンバーの外部で生じさせたプラズマをチャンバー内の広範囲に作用させるリモートプラズマ技術が開示されている。

しかしながら、この技術のようにチャンバーの外部で生じさせたプラズマをチャンバー内の除去作業に用いる場合、プラズマ源から吸着箇所までの距離が大きいことに起因してプラズマ作用が弱まり、効果的に除去作業を実行することができないという問題（除去作業に長時間を要する、十分に吸着ガスまたは吸着物を除去できない、などの問題）が生じていた。

そこで、本発明は、チャンバー内の全体で効果的に吸着ガスまたは吸着物の除去作業を実行可能な除去方法および除去装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかる除去方法は、処理対象である基材を収容可能なチャンバー内の少なくとも一部に吸着する吸着ガスまたは吸着物を除去する除去方法であって、前記基材に処理を実行する処理期間の前または後に行われる工程として、前記チャンバー内の気体を排気する排気工程と、前記チャンバー内にガスを供給するガス供給工程と、前記チャンバーの内壁を貫通して設けられた複数のＬＩＡ（Low Inductance Antenna）に高周波電力を供給して、前記チャンバーの内部空間の全体にプラズマを生成するプラズマ生成工程と、を備え、前記プラズマ生成工程で前記プラズマの作用により前記吸着ガスまたは前記吸着物を吸着箇所から脱離させて気化し、前記排気工程で前記チャンバーの外部へと排出することを特徴とする。

本発明の第２の態様にかかる除去方法は、本発明の第１の態様にかかる除去方法であって、前記複数のＬＩＡは、前記チャンバーの内壁を貫通して前記内部空間に突出して設けられることを特徴とする。

本発明の第３の態様にかかる除去方法は、本発明の第１の態様または第２の態様にかかる除去方法であって、前記基材が前記チャンバー内に収容された状態で前記各工程が実行されることにより、前記基材に吸着する吸着ガスまたは吸着物も、前記プラズマ生成工程で前記プラズマの作用により吸着箇所から脱離させて気化し、前記排気工程で前記チャンバーの外部へと排出することを特徴とする。

本発明の第４の態様にかかる除去方法は、本発明の第１の態様または第２の態様にかかる除去方法であって、前記基材が前記チャンバー内に収容されていない状態で前記各工程が実行されることを特徴とする。

本発明の第５の態様にかかる除去方法は、本発明の第１の態様ないし第４の態様のいずれかにかかる除去方法であって、前記チャンバーは、前記処理が実行される際に前記基材が収容される処理チャンバーであることを特徴とする。

本発明の第６の態様にかかる除去方法は、本発明の第５の態様にかかる除去方法であって、前記プラズマ生成工程で用いられる前記複数のＬＩＡの少なくとも一部が前記処理の際にも用いられることを特徴とする。

本発明の第７の態様にかかる除去方法は、本発明の第１の態様ないし第４の態様のいずれかにかかる除去方法であって、前記チャンバーは、非処理チャンバーであることを特徴とする。

本発明の第８の態様にかかる除去方法は、本発明の第１の態様ないし第７の態様のいずれかにかかる除去方法であって、前記ガス供給工程で用いられるガス供給部の少なくとも一部が前記処理の際にも用いられることを特徴とする。

本発明の第９の態様にかかる除去装置は、処理対象である基材を収容可能なチャンバー内の少なくとも一部に吸着する吸着ガスまたは吸着物を除去する除去装置であって、チャンバーと、前記チャンバー内で基材を保持する基材保持部と、前記チャンバー内の気体を排気する排気部と、前記チャンバー内にガスを供給するガス供給部と、前記チャンバーの内壁を貫通して設けられた複数のＬＩＡ（Low Inductance Antenna）に高周波電力を供給して、前記チャンバーの内部空間の全体にプラズマを生成するプラズマ生成部と、を備え、前記基材に処理を実行する処理期間の前または後に、前記プラズマ生成部が生成する前記プラズマの作用により前記吸着ガスまたは前記吸着物を吸着箇所から脱離させて気化し、前記排気部の排気によって前記チャンバーの外部へと排出することを特徴とする。

本発明では、チャンバーの内壁を貫通して設けられた複数のＬＩＡ（Low Inductance Antenna）に高周波電力を供給して、内部空間の全体にプラズマを生成する。このプラズマの作用により吸着ガスまたは吸着物を吸着箇所から脱離させて気化し、排気によりチャンバーの外部へと排出する。

このため、本発明の態様では、プラズマ作用を用いず加熱のみによって除去作業を行う他の態様（例えば、特許文献１）に比べ、プラズマ作用によって効率的に除去作業を実行できる。また、本発明の態様では、チャンバーの内部空間のうち処理空間にのみプラズマを生成して除去作業を行う他の態様（例えば、特許文献２）とは異なり、チャンバーの内部空間の全体について吸着ガスまたは吸着物の除去を行える。これにより、基材が汚染されるリスクの低下、排気時における真空引きの速度および精度の向上、その後の基材処理における精度の向上、等の効果が得られる。また、本発明の態様では、チャンバーの外部で生じさせたプラズマをチャンバー内に作用させるリモートプラズマ技術を用いる他の態様（例えば、特許文献３）に比べて、プラズマ作用を弱めることなくチャンバー内に付与して効果的に除去作業を実行することができる。

スパッタリング装置の構成例を示す断面模式図である。 スパッター処理部の周辺を示す断面模式図である。 誘導結合アンテナを示す側面図である。 スパッター処理部の周辺を示す斜視図である。 除去作業およびスパッター処理におけるタイミングチャートの一例を示す。 スパッタリング装置において除去作業後にスパッター処理を実行した場合に得られるＺｎＯ膜のＸＲＤチャートである。 スパッタリング装置において除去作業を実行せずにスパッター処理を実行した場合に得られるＺｎＯ膜のＸＲＤチャートである。 変形例において、スパッター処理部の周辺を示す断面模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付され、重複説明が省略される。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。また、図面においては、理解容易のため、各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。また、図面には、方向を説明するためにＸＹＺ直交座標軸がふされる場合がある。座標軸における＋Ｚ方向は鉛直上方向であり、ＸＹ平面は水平面である。

＜１ 実施形態＞
＜１．１ スパッタリング装置１の全体構成＞
図１は、スパッタリング装置１の概略構成を模式的に示す断面模式図である。図２は、スパッター処理部５０およびその周辺を示す断面模式図である。図３は、誘導結合アンテナ１５１の例を示す側面図である。また、図４は、スパッター処理部５０およびその周辺を示す斜視図である。

スパッタリング装置１は、搬送される基材９１の主面にＺｎＯ膜をスパッター成膜する装置である。基材９１は、例えば、ガラス基板などにより構成される。

スパッタリング装置１は、チャンバー１００（処理チャンバー）と、基材９１を搬送する搬送機構３０と、搬送される基材９１にスパッター処理を実行するスパッター処理部５０と、チャンバー１００内で誘導結合プラズマを生成するプラズマ生成部８０と、スパッタリング装置１の各部を統括制御する制御部１９０とを備える。チャンバー１００は、直方体形状の外形を呈する中空部材である。チャンバー１００は、その底板の上面が水平姿勢となるように配置されている。また、Ｘ軸およびＹ軸の各々は、チャンバー１００の側壁と平行な軸である。

スパッタリング装置１は、さらに、スパッター処理部５０の周囲を取り囲むように配置された筒状の遮蔽部材であるチムニー６０を備える。チムニー６０は、スパッター処理部５０にて発生するプラズマの範囲やターゲットからスパッタされたスパッタ粒子の飛散範囲を制限するシールドとしての機能と、チムニー内部の雰囲気を外部と遮断する雰囲気遮断機能と、を有する。以下では、チャンバー１００の内部空間のうち、チムニー６０の内側でありスパッター処理が実行される空間を処理空間Ｖ１と呼び、チムニー６０に仕切られた外側の空間を非処理空間Ｖ２と呼ぶ。

チャンバー１００内には、水平な搬送経路面Ｌがチムニー６０の上方に規定されている。搬送経路面Ｌの延在方向はＸ軸方向であり、基材９１はＸ軸方向に沿って搬送される。

また、スパッタリング装置１は、チャンバー１００内を搬送される基材９１を加熱する板状の加熱部４０を備える。加熱部４０は、例えば、搬送経路面Ｌの上側に配置されたシースヒータによって構成される。

チャンバー１００のうち搬送経路面Ｌの−Ｘ側の端部には、基材９１をチャンバー１００内に搬入するためのゲート１６０が設けられる。他方、チャンバー１００のうち搬送経路面Ｌの＋Ｘ側の端部には、基材９１をチャンバー１００外に搬出するためのゲート１６１が設けられている。また、チャンバー１００のＸ方向両端部には、ロードロックチャンバーや、アンロードロックチャンバーなどの他のチャンバーの開口部が気密を保った形態で接続可能に構成されている。各ゲート１６０、１６１は、開閉の切替可能に構成される。

また、チャンバー１００には、チャンバー１００内の気体を排気する排気部１７０が接続されている。排気部１７０は、例えば、それぞれ図示省略の真空ポンプと、排気配管と、排気バルブと備える。排気配管は、一端が真空ポンプに接続され、他端がチャンバー１００の内部空間に連通接続される。また、排気バルブは、排気配管の経路途中に設けられる。排気バルブは、具体的には、排気配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブである。この構成において、真空ポンプが作動された状態で、排気バルブが開放されると、チャンバー１００内の気体が排気され、チャンバー１００内が真空状態とされる。制御部１９０が排気部１７０による排気を制御することで、チャンバー１００内の圧力が特定の値に調整される。チャンバー１００内の圧力調整に関しては、後ほど図５を参照しつつ詳細に説明する。

搬送機構３０は、チャンバー１００の内部において、Ｙ方向において搬送経路面Ｌを挟んで対向配置された搬送ローラ３１の複数の対と、これらを同期させて回転駆動する駆動部（図示省略）とを含んで構成される。搬送ローラ３１は、搬送経路面Ｌの延在方向であるＸ方向に沿って複数対設けられる。なお、図１では、４対の搬送ローラ３１の図示手前側（−Ｙ側）に位置する４つのローラが描かれている。

基材９１は、キャリア９０の下面に設けられた図示省略の爪状部材などによってキャリア９０の下に着脱可能に保持されている。キャリア９０は、板状のトレーなどによって構成されている。なお、キャリア９０における基材９１の保持態様は、本実施形態の態様の他にも種々の態様を採用しうる。例えば、上下方向に貫通する中空部を有する板状トレーの該中空部に基材９１を嵌めこむことによって、基材９１の下面を成膜可能な状態で該基材９１を保持する態様であっても構わない。

基材９１が配設されたキャリア９０がゲート１６０を介してチャンバー１００内に導入されると、各搬送ローラ３１が該キャリア９０の端縁（±Ｙ側の端縁）付近に下方から当接する。そして、駆動部（図示省略）によって各搬送ローラ３１が同期回転されることによって、キャリア９０およびキャリア９０に保持される基材９１が搬送経路面Ｌに沿って搬送される。本実施形態では、各搬送ローラ３１が時計回りおよび反時計回りの双方に回転可能であり、キャリア９０およびキャリア９０に保持される基材９１が双方向（±Ｘ方向）に搬送される態様について説明する。搬送経路面Ｌは、スパッター処理部５０に対向した被成膜箇所Ｐを含む。このため、搬送機構３０によって搬送される基材９１の主面のうち被成膜箇所Ｐに配される箇所に成膜処理が行われる。

スパッタリング装置１は、処理空間Ｖ１に不活性ガスであるアルゴンガスなどのスパッターガスを供給するスパッターガス供給部５１０と、処理空間Ｖ１に酸素ガスなどの反応性ガスを供給する反応性ガス供給部５２０とを備える。したがって、スパッターガス供給部５１０および反応性ガス供給部５２０の双方がガスを供給した場合には、まず処理空間Ｖ１内にスパッターガスと反応性ガスとの混合雰囲気が形成され、時間経過とともに非処理空間Ｖ２内にもこの混合雰囲気が形成される。

スパッターガス供給部５１０は、具体的には、例えば、スパッターガスの供給源であるスパッターガス供給源５１１と、配管５１２とを備える。配管５１２は、一端がスパッターガス供給源５１１と接続され、他端が処理空間Ｖ１と連通する各ノズル５１４に接続される。また、配管５１２の経路途中には、バルブ５１３が設けられる。バルブ５１３は、制御部１９０の制御下で処理空間Ｖ１に供給されるスパッターガスの量を調整する。バルブ５１３は、配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブであることが好ましく、具体的には、例えば、マスフローコントローラ等を含んで構成することが好ましい。

各ノズル５１４は、回転カソード５、６間に設けられた１列の誘導結合アンテナ１５１の±Ｘ側に設けられ、チャンバー１００の底板を貫通して上側に向けて開口している。このため、スパッターガス供給源５１１から供給されたスパッターガスは、各ノズル５１４から処理空間Ｖ１に導入される。

反応性ガス供給部５２０は、具体的には、例えば、反応性ガスの供給源である反応性ガス供給源５２１と、配管５２２とを備える。配管５２２は、一端が反応性ガス供給源５２１と接続され、他端が複数（図４の例では、６つ）に分岐して処理空間Ｖ１に設けられた複数のノズル１２（図４の例では、＋Ｘ側と−Ｘ側とにそれぞれ３つずつ計６つのノズル１２）に接続される。配管５２２の経路途中には、バルブ５２３が設けられる。バルブ５２３は、制御部１９０の制御下で処理空間Ｖ１に供給される反応性ガスの量を調整する。

各ノズル１２は、処理空間Ｖ１のうち＋Ｚ側の領域においてＹ方向に延在するように設けられている。配管５２２の各他端は、各ノズル１２のＸ方向両端面のうち外側の各端面と接続されている。各ノズル１２には、当該各端面に開口して配管５２２の他端と接続されるとともにノズル内部で複数に分岐する各流路が形成されている。各流路の先端はノズル１２のＸ方向両端面のうち内側の各端面に達して開口し、この各端面には複数の吐出口１１が形成される。

−Ｘ側の各ノズル１２の下方には、光ファイバーのプローブ１３が設けられる。また、プローブ１３に入射するプラズマ発光の分光強度を測定可能な分光器１４が設けられている。分光器１４は制御部１９０と電気的に接続されており、分光器１４の測定値は制御部１９０に供給される。制御部１９０は、分光器１４の出力に基づいて、プラズマエミッションモニター（ＰＥＭ）法によりバルブ５２３を制御することで、反応性ガス供給部５２０からチャンバー１００内に供給される反応性ガスの導入量を制御する。バルブ５２３は、配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブであることが好ましく、例えば、マスフローコントローラ等を含んで構成することが好ましい。

スパッタリング装置１が備える各構成要素は、スパッタリング装置１が備える制御部１９０と電気的に接続されており、当該各構成要素は制御部１９０により制御される。制御部１９０は、具体的には、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ、プログラム等を記憶するＲＯＭ、演算処理の作業領域となるＲＡＭ、プログラムや各種のデータファイルなどを記憶するハードディスク、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有するデータ通信部等がバスラインなどにより互いに接続された、一般的なＦＡコンピュータにより構成される。また、制御部１９０は、各種表示を行うディスプレイ、キーボードおよびマウスなどで構成される入力部等と接続されている。

＜１．２ スパッター処理部５０およびプラズマ生成部８０＞
スパッタリング装置１では、制御部１９０の制御下で主としてプラズマ生成部８０を機能させることにより、チャンバー１００内の少なくとも一部に吸着する吸着ガスまたは吸着物の除去作業を実行可能である。

スパッタリング装置１では、制御部１９０の制御下で主としてスパッター処理部５０を機能させることにより、基材９１に対するスパッタリング処理を実行可能である。

以下、プラズマ生成部８０およびスパッター処理部５０について詳細に説明する。

＜１．２．１ プラズマ生成部８０＞
プラズマ生成部８０は、複数の誘導結合アンテナ１５１（ＬＩＡ）と、整合回路１５４と、整合回路１５４を介して各誘導結合アンテナ１５１に高周波電力を供給する高周波電源１５３と、を備える。

本実施形態では、チャンバー１００内においてＸ方向に沿って間隔をあけた５列の誘導結合アンテナ１５１が設けられる。ここで、１列の誘導結合アンテナ１５１とは、Ｙ方向に沿って間隔をあけて設けられた５つの誘導結合アンテナ１５１のことを意味する。

より具体的には、チムニー６０よりも−Ｘ側に１列の誘導結合アンテナ１５１が設けられる。また、チムニー６０内でかつ回転カソード５よりも−Ｘ側に１列の誘導結合アンテナ１５１が設けられる。また、チムニー６０内でかつ回転カソード５、６間に１列の誘導結合アンテナ１５１が設けられる。また、チムニー６０内でかつ回転カソード６よりも＋Ｘ側に１列の誘導結合アンテナ１５１が設けられる。また、チムニー６０よりも＋Ｘ側に１列の誘導結合アンテナ１５１が設けられる。

このため、高周波電源１５３が各誘導結合アンテナ１５１に高周波電力（例えば、周波数１３．５６ＭＨｚの電力）を供給することにより、チムニー６０の内部に設けられた３列の誘導結合アンテナ１５１は処理空間Ｖ１内に誘導結合プラズマを生成し、チムニー６０の外部に設けられた２列の誘導結合アンテナ１５１は非処理空間Ｖ２内に誘導結合プラズマを生成する。このように、プラズマ生成部８０は、チャンバー１００の内部空間の全体に誘導結合プラズマを生成する。

各誘導結合アンテナ１５１は、石英硝子などからなる誘電体の保護部材１５２によって覆われて、チャンバー１００の内壁（本実施形態では、底板）を貫通してチャンバー１００の内部空間に突出して設けられる。

各誘導結合アンテナ１５１は、例えば、図３に示されるように、金属製のパイプ状導体をＵ字形に曲げたものであり、「Ｕ」の字を上下逆向きにした状態でチャンバー１００の底板を貫通してチャンバー１００の内部空間に突設されている。誘導結合アンテナ１５１は、内部に冷却水を循環させるなどして、適宜、冷却されている。

各誘導結合アンテナ１５１の一端は、整合回路１５４を介して、高周波電源１５３に電気的に接続されている。また、各誘導結合アンテナ１５１の他端は接地されている。この構成において、高周波電源１５３から誘導結合アンテナ１５１に高周波電力が供給されると、誘導結合アンテナ１５１の周囲に高周波誘導磁界が生じ、チャンバー１００の内部空間に誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasｍa：ＩＣＰ）が発生する。この誘導結合プラズマは、電子の空間密度が３×１０^１０個／ｃｍ^３以上の高密度プラズマである。

また、本実施形態のようにＵ字形状の誘導結合アンテナ１５１は、巻数が一周未満の誘導結合アンテナに相当し、巻数が一周以上の誘導結合アンテナよりもインダクタンスが低い。このため、誘導結合アンテナ１５１の両端に発生する高周波電圧が低減され、生成するプラズマへの静電結合に伴うプラズマ電位の高周波揺動が抑制される。このため、対地電位へのプラズマ電位揺動に伴う過剰な電子損失が低減され、プラズマ電位が特に低く抑えられる。これにより、基材９１上へのダメージを低減することが可能となる。

除去作業では、まず、チャンバー１００内の少なくとも一部に吸着する吸着ガスまたは吸着物が、プラズマ生成部８０が生成するプラズマの作用により、吸着箇所から脱離させて気化される。その後、排気部１７０が、プラズマ作用で気化された気体を排気してチャンバー１００の外部へと排出する。

＜１．２．２ スパッター処理部５０＞
スパッター処理部５０は、２つの回転カソード５、６と、２つの回転カソード５、６をそれぞれの中心軸線回りに回転させる２つの回転部１９と、２つの回転カソード５、６の内部にそれぞれ収容される２つの磁石ユニット２１、２２と、２つの回転カソード５、６にそれぞれスパッター電力を供給するスパッター用電源１６３と、を備える。

回転カソード５、６は、処理空間Ｖ１においてＸ方向に一定距離を隔てて対向配置されて、カソード対として構成される。このように回転カソード５、６が並設されることにより、基材９１上の被成膜箇所Ｐにラジカルがより集中し、スパッター処理により得られる膜の膜質が向上しうる。

また、スパッター処理部５０は、回転カソード５、６間に設けられた１列の誘導結合アンテナ１５１と、整合回路１５４と、整合回路１５４を介して各誘導結合アンテナ１５１に高周波電力を供給する高周波電源１５３とをさらに備える。すなわち、これらの各要素は、プラズマ生成部８０とスパッター処理部５０とで兼用される。

磁石ユニット２１（２２）は、回転カソード５（６）の外周面のうち自身の近傍で磁界（静磁場）を形成する。回転カソード５、６間に設けられた１列の誘導結合アンテナ１５１は、処理空間Ｖ１のうち磁石ユニット２１、２２によって磁界が形成されている部分を含む空間に誘導結合プラズマを発生する。

回転カソード５（６）は、水平面内において搬送方向に垂直なＹ方向に延設された筒状のベース部材８と、ベース部材８の外周を被覆する筒状のターゲット１６とを備えて構成されている。ベース部材８は導電体であり、ターゲット１６の材料としてはＺｎＯ成膜用の亜鉛（Ｚｎ）および酸素（Ｏ）を含む材料が用いられる。なお、回転カソード５（６）がベース部材８を含まず、円筒状のターゲット１６によって構成されてもよい。ターゲット１６の形成は、例えば、ターゲット材料の粉末を圧縮成型して筒状に形成し、その後、ベース部材８を挿入する手法などによって行われる。

本明細書では、並設される回転カソード５、６およびそれぞれの内部に配される磁石ユニット２１、２２を一体的に表現する場合には、マグネトロンカソード対と呼ぶ。

各ベース部材８の中心軸線２（３）方向の両端部は、中央部に円状の開口が設けられた蓋部によってそれぞれ塞がれている。回転カソード５（６）の中心軸線２（３）方向の長さは、例えば、１，４００ｍｍに設定され、直径は、例えば、１５０ｍｍに設定される。

スパッター処理部５０は、２対のシール軸受９、１０と、２つの円筒状の支持棒７とをさらに備えている。シール軸受９、１０の各対は、回転カソード５（６）の長手方向（Ｙ方向）において回転カソード５（６）を挟んで設けられている。シール軸受９、１０は、それぞれ、チャンバー１００の底板の上面から立設された台部と、台部の上部に設けられた略円筒状の円筒部とを備えている。

各支持棒７の一端はシール軸受９の円筒部に軸受けされ、他端はシール軸受１０の円筒部に軸受けされている。各支持棒７は、ベース部材８の一端の蓋部の開口から回転カソード５（６）内に挿入されて、回転カソード５（６）を中心軸線２（３）に沿って貫通し、ベース部材８の他端の蓋部の開口から回転カソード５（６）外に出されている。

磁石ユニット２１（２２）は、透磁鋼などの磁性材料により形成されたヨーク２５（支持板）と、ヨーク２５上に設けられた複数の磁石（後述する中央磁石２３ａ、周辺磁石２３ｂ）とを備えて構成されている。

ヨーク２５は、平板状の部材であり、回転カソード５（６）の内周面に対向して回転カソード５の長手方向（Ｙ方向）に延在している。回転カソード５、６の内周面に対向するヨーク２５の表面上には、ヨーク２５の長手方向に延在する中央磁石２３ａが、ヨーク２５の長手方向に沿った中心線上に配置されている。ヨーク２５の表面の外縁部には、中央磁石２３ａの周囲を囲む環状（無端状）の周辺磁石２３ｂが、さらに設けられている。中央磁石２３ａ、周辺磁石２３ｂは、例えば、永久磁石によって構成される。

中央磁石２３ａと周辺磁石２３ｂとのそれぞれのターゲット１６側の極性は、互いに異なっている。また、２つの磁石ユニット２１、２２におけるそれぞれの極性は相補的に構成される。例えば、磁石ユニット２１ではターゲット１６側における中央磁石２３ａの極性がＮ極とされ周辺磁石２３ｂの極性がＳ極とされる一方で、磁石ユニット２２ではターゲット１６側における中央磁石２３ａの極性がＳ極とされ周辺磁石２３ｂの極性がＮ極とされる。

ヨーク２５の裏面には、固定部材２７の一端が接合されている。固定部材２７の他端は、支持棒７に接合されている。これにより、磁石ユニット２１、２２は支持棒７に連結される。本実施形態では、マグネトロンカソード対を構成する磁石ユニット２１、２２が、互いに向き合う位置から被成膜箇所Ｐに近づく＋Ｚ方向に所定角度だけ回転された状態で固定されている。このため、回転カソード５、６の間でかつ被成膜箇所Ｐ側の空間には、磁石ユニット２１、２２間によって相対的に強い静磁場が形成される。

各シール軸受９の台部には、モータと、モータの回転を伝達するギア（それぞれ図示省略）を備えた回転部１９が設けられている。また、回転カソード５、６のベース部材８の＋Ｙ側の蓋部の開口部の周囲には、各回転部１９のギアと噛み合うギア（図示省略）が設けられている。

各回転部１９は、モータの回転によって中心軸線２（３）を中心に回転カソード５（６）を回転させる。より詳細には、回転部１９は、回転カソード５、６のそれぞれの外周面のうち互いに対向している部分が下側から上側に向けてそれぞれ移動するように、中心軸線２、３回りで互いに逆方向に回転カソード５、６を回転させる。回転速度は例えば１０〜２０回転／分に設定され、スパッター処理の期間中は上記した回転速度および回転方向で定速回転される。また、回転カソード５、６は、シール軸受１０および支持棒７を介して内部に冷却水を循環させるなどして、適宜、冷却されている。

スパッター用電源１６３に接続される電線は、２つに分岐して回転カソード５、６の各シール軸受１０内に導かれている。各電線の先端には、回転カソード５、６のベース部材８の−Ｙ側の蓋部に接触するブラシが設けられている。スパッター用電源１６３は、このブラシを介してベース部材８に、スパッター電力を供給する。本実施形態では、スパッター用電源１６３が回転カソード５、６に負電位の直流電力を供給する。この他にも、例えば、スパッター用電源１６３が回転カソード５、６に相互に逆位相の交流スパッター電力を供給する態様であっても構わないし、スパッター用電源１６３が回転カソード５、６に負電位と正電位とからなるパルス状の電力を供給する態様であっても構わない。

各ベース部材８（ひいては、各ターゲット１６）にスパッター電力が供給されると、処理空間Ｖ１の各ターゲット１６の表面にスパッターガスのプラズマが生成される。このプラズマは、磁石ユニット２１、２２が形成する静磁場によって、回転カソード５、６間でかつ被成膜箇所Ｐ側の空間に高密度に閉じ込められる。本明細書では、このように磁界閉じ込め効果によって高密度化されたプラズマをマグネトロンプラズマと呼ぶ。本実施形態のようにマグネトロンカソード対がマグネトロンプラズマを生成する態様では、１つのマグネトロンカソードがマグネトロンプラズマを生成する場合よりもプラズマが高密度化される。このため、本実施形態の態様は成膜レート向上の観点から望ましい。

上述の通り、回転カソード５、６間に設けられた１列の誘導結合アンテナ１５１は、処理空間Ｖ１のうち磁石ユニット２１、２２によって磁界が形成されている部分を含む空間に誘導結合プラズマを発生する。その結果、マグネトロンカソード対により発生するマグネトロンプラズマと誘導結合アンテナ１５１によって発生する誘導結合プラズマとが互いに重なり合い、混合プラズマが形成される。誘導結合アンテナ１５１が発生させた高密度の誘導結合プラズマも、磁石ユニット２１、２２が回転カソード５、６の外周面の近傍に形成する磁界によるマグネトロンプラズマとともに、ターゲット１６のスパッターに寄与する。

このように誘導結合プラズマをスパッターに寄与させる場合、誘導結合プラズマの寄与がない場合に比べて、回転カソード５、６に供給するスパッター電力の大きさが同一でもスパッター電圧を低くすることができる（インピーダンスを低くすることができる）。これにより、ターゲット１６から飛翔する反跳アルゴンや負イオンが基材９１の被成膜面に与えるダメージが低下しつつ、高成膜レートで成膜処理が実行される。

スパッター処理では、チャンバー１００の処理空間Ｖ１にスパッターガスと反応性ガスとを導入して、上記混合プラズマの雰囲気において回転カソード５、６の外周を被覆するＺｎＯのターゲット１６をスパッターし、当該ターゲット１６に対向する基材９１上にＺｎＯ膜を成膜する。

＜１．３ 除去作業およびスパッター処理の一例＞
図５は、除去作業およびスパッター処理におけるタイミングチャートの一例を示す。

除去作業は、チャンバー１００内の少なくとも一部に吸着する吸着ガスまたは吸着物を除去する作業であり、基材９１にスパッター処理を実行する処理期間の前または後に行われる。

以下では、図５を参照しつつ、スパッター処理の処理期間（時刻ｔ７〜ｔ１０）の直前に除去作業の作業期間（時刻ｔ１〜ｔ５）が設定される態様について説明する。また、以下では、チャンバー１００内に基材９１が収容された状態で除去作業が実行される態様について説明する。

時刻ｔ０〜ｔ１において、排気部１７０がチャンバー１００内の気体を排気する。具体的には、チャンバー１００内の圧力がベース真空圧（例えば、２．０×１０−４[Ｐａ]）に到達するまで、排気部１７０がチャンバー１００内の気体を排気する。

チャンバー１００内の圧力がベース真空圧に達すると、時刻ｔ１においてスパッターガス供給源５１１によりスパッターガスの供給が開始される（ガス供給工程）。また、チャンバー１００内の圧力が誘導結合アンテナ１５１に高周波電力を印加する（各誘導結合アンテナ１５１をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替える）のに適した所定の圧力（例えば、３．０[Ｐａ]）に到達するまで、排気部１７０がチャンバー１００内の気体を排気する。

チャンバー１００内の圧力が上記所定の圧力に達すると、時刻ｔ２において高周波電源１５３により各誘導結合アンテナ１５１（５列の誘導結合アンテナ１５１）に高周波電力が供給される。これにより、チャンバー１００の内部空間の全体に誘導結合プラズマが生成される（プラズマ生成工程）。

チャンバー１００の内部空間の全体に誘導結合プラズマが生成されると、時刻ｔ３においてチャンバー１００内でプラズマ処理を行うのに適したプロセス圧（例えば、０．５[Ｐａ]）に到達するまで、排気部１７０がチャンバー１００内の気体を排気する。

その後も一定期間プラズマ生成工程が実行され、誘導結合プラズマの作用によりチャンバー１００内の少なくとも一部に吸着する吸着ガスまたは前記吸着物（例えば、水蒸気や水）が吸着箇所から脱離し、気化する。この期間が終えると、時刻ｔ４において高周波電源１５３による各誘導結合アンテナ１５１への高周波電力の供給が停止される。すなわち、各誘導結合アンテナ１５１がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えられる。

その後、時刻ｔ５において、スパッターガス供給源５１１によるスパッターガスの供給が停止される。また、チャンバー１００内の圧力がベース真空圧に到達するまで、排気部１７０がチャンバー１００内の気体を排気する。

このように、プラズマ作用によって吸着ガスまたは吸着物を気化し、この気化された気体を継続的に実行される排気工程によりチャンバー１００の外部へと排出することで、チャンバー１００内の各部（チャンバー１００の構成要素およびチャンバー１００内に配される基材９１など）に対する吸着ガスまたは吸着物の除去作業が完了する。

次に、スパッター処理が実行される。具体的には、チャンバー１００内の圧力がベース真空圧に達すると、時刻ｔ６においてスパッターガス供給源５１１によりスパッターガスの供給が開始される。また、反応性ガス供給源５２１により反応性ガスの供給が開始される。これにより、処理空間Ｖ１には、スパッターガスと反応性ガスとの混合雰囲気が形成される。また、チャンバー１００内の圧力が誘導結合アンテナ１５１に高周波電力を印加するのに適した所定の圧力（例えば、３．０[Ｐａ]）に到達するまで、排気部１７０がチャンバー１００内の気体を排気する。

チャンバー１００内の圧力が上記所定の圧力に達すると、時刻ｔ７において高周波電源１５３により回転カソード５、６間に配される１列の誘導結合アンテナ１５１に高周波電力が供給される。これにより、処理空間Ｖ１のＹ方向中央位置に誘導結合プラズマが生成される。また、処理空間Ｖ１のＹ方向中央位置に誘導結合プラズマが生成されると、チャンバー１００内でプラズマ処理を行うのに適したプロセス圧（例えば、０．５[Ｐａ]）に到達するまで、排気部１７０がチャンバー１００内の気体を排気する。

チャンバー１００内の圧力がプロセス圧に達すると、時刻ｔ８においてスパッター用電源１６３により回転カソード５、６にスパッター電力が供給される。これにより、処理空間Ｖ１のＹ方向中央位置にマグネトロンプラズマが生成される。その結果、処理空間Ｖ１のＹ方向中央位置に（具体的には、回転カソード５、６間でかつ被成膜箇所Ｐ側の空間に）おいて、マグネトロンプラズマと誘導結合プラズマとの混合プラズマが形成される。

時刻ｔ９においてスパッター用電源１６３による回転カソード５、６へのスパッター電力の供給が停止される。すなわち、回転カソード５、６がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えられる。

また、時刻ｔ８〜ｔ９の期間中において、搬送機構３０が搬送経路面Ｌに沿って基材９１を搬送する。より具体的には、搬送機構３０は、基材９１が被成膜箇所Ｐを複数回通過するように、基材９１を搬送経路面Ｌに沿って±Ｘ方向に移動させる。また、加熱部４０が搬送される基材９１を加熱する。加熱部４０は、例えば、基材９１を３００℃に加熱する。基材９１の加熱温度が２００℃以上であれば、基材９１に対してＺｎＯ膜が低抵抗率で結晶化成膜される。その結果、搬送される基材９１の−Ｚ側の主面には、回転カソード５、６のターゲット１６からスパッターされたＺｎＯ粒子が結晶化して堆積し、ＺｎＯ膜が成膜される。

その後、時刻ｔ１０においてスパッターガス供給源５１１によるスパッターガスの供給が停止される。また、反応性ガス供給源５２１による反応性ガスの供給が停止される。また、高周波電源１５３による１列の誘導結合アンテナ１５１への高周波電力の供給が停止される。すなわち、誘導結合アンテナ１５１がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えられる。また、チャンバー１００内の圧力がベース真空圧に到達するまで、排気部１７０がチャンバー１００内の気体を排気する。

＜１．４ 効果＞
本実施形態では、プラズマ生成部８０がチャンバー１００の内部空間の全体（すなわち、処理空間Ｖ１および非処理空間Ｖ２）に誘導結合プラズマを生成する。このため、本実施形態の態様では、プラズマ作用を用いず加熱のみによって除去作業を行う他の態様（例えば、特許文献１）に比べ、プラズマ作用によって効率的に除去作業を実行できる。また、本実施形態の態様では、処理空間Ｖ１にのみプラズマを生成して除去作業を行う他の態様（例えば、特許文献２）とは異なり、チャンバー１００の内部空間の全体について吸着ガスまたは吸着物の除去を行える。これにより、基材９１が汚染されるリスクの低下、排気部１７０による真空引きの速度および精度の向上、その後のスパッター処理において成膜される膜質の向上、等の効果が得られる。

図６は、スパッタリング装置１において除去作業後にスパッター処理を実行した場合に得られるＺｎＯ膜のＸＲＤチャートである。図７は、スパッタリング装置１において除去作業を実行せずにスパッター処理を実行した場合に得られるＺｎＯ膜のＸＲＤチャートである。なお、図６および図７において、横軸はＺｎＯ膜表面から見たＸ線の入射角度２θを示し、縦軸は該Ｘ線の反射光の強度を示す。また、図６および図７では、ＺｎＯ膜の００２面および００４面にピークが表れている。

ＸＲＤチャートのピーク高は成膜されたＺｎＯ膜の結晶化率を表しており、ピークが高いことは結晶化率が高いことを意味する。したがって、図６および図７から分かるように、除去作業を行うことにより、スパッター処理により得られる膜の結晶化率が高くなる。すなわち、除去作業を行うことにより、スパッター処理により得られる膜の膜質が向上する。これは、除去作業でチャンバー１００内の不純物が前もって除去されており、スパッター処理中に成膜される膜に不純物が混入し難いことによるものである、と考えられる。

また、本実施形態では、チャンバー１００の内壁を貫通してチャンバー１００の内部空間に突出して設けられた複数のＬＩＡ（５列の誘導結合アンテナ１５１）を用いて、除去作業が実行される。このため、本実施形態の態様では、チャンバー１００の外部で生じさせたプラズマをチャンバー１００内に作用させるリモートプラズマ技術を用いる他の態様（例えば、特許文献３）に比べて、プラズマ作用を弱めることなくチャンバー１００内に付与して効果的に除去作業を実行することができる。

また、本実施形態では、プラズマ生成工程で用いられる複数のＬＩＡ（５列の誘導結合アンテナ１５１）の少なくとも一部（回転カソード５、６間の１列の誘導結合アンテナ１５１）が、除去作業およびスパッター処理で兼用されている。このため、装置の大型化を抑制することができ、望ましい。

また、本実施形態では、ガス供給工程で用いられるガス供給部（スパッターガス供給部５１０および反応性ガス供給部５２０）の少なくとも一部（スパッターガス供給部５１０）が除去作業およびスパッター処理で兼用されている。このため、装置の大型化を抑制することができ、望ましい。

また、本実施形態のように、基材９１がチャンバー１００内に収容された状態で各工程が実行されることにより、基材９１に吸着する吸着ガスまたは吸着物も除去される。したがって、一度の除去作業でスパッタリング装置１および基材９１の両方から不純物（吸着ガスまたは吸着物）を除去することができ、望ましい。

また、本実施形態では、除去作業が実行されるチャンバーが、スパッター処理が実行される際に基材９１が収容される処理チャンバーである。このため、本実施形態の態様では、除去作業が実行されるチャンバーが非処理チャンバーである他の態様に比べて、除去作業によって効果的に処理精度を向上させる（本実施形態では、膜質を向上させる）ことができ、望ましい。

＜２ 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。

図８は、変形例に係るスパッタリング装置１Ａのスパッター処理部およびその周辺を示す断面模式図である。スパッタリング装置１Ａでは、各誘導結合アンテナ１５１Ａが、石英硝子などからなる誘電体の保護部材１５２Ａによって覆われて、チャンバー１００の内壁を貫通して設けられる（チャンバー１００の内壁に埋め込まれる）。また、保護部材１５２Ａの上面とチャンバー１００の底板の上面とは面一に構成される。このような構成となっているため、各誘導結合アンテナ１５１Ａに高周波電力が供給されると、チャンバー１００の内部空間の全体にプラズマが生成される。その結果、本変形例では上記実施形態の態様と同様の効果が得られる。すなわち、本変形例の態様では、チャンバー１００の外部で生じさせたプラズマをチャンバー１００内に作用させるリモートプラズマ技術を用いる他の態様（例えば、特許文献３）に比べて、プラズマ作用を弱めることなくチャンバー１００内に付与して効果的に除去作業を実行することができる。

上記実施形態では、除去作業とスパッター処理とが連続して実行される態様について説明したが、除去作業とスパッター処理とが非連続に実行されてもよい。また、上記実施形態では、除去作業が処理期間の前に実行される態様について説明したが、除去作業が処理期間の後に実行されても構わない。

また、上記実施形態では、基材９１がチャンバー１００内に収容された状態で除去作業が実行される態様について説明したが、基材９１がチャンバー１００内に収容されていない状態で除去作業が実行されても構わない。この場合、除去作業によって基材９１がダメージを受けることなどを考慮しなくてすむので、チャンバー１００内の各部に対して実行される除去作業の各処理条件（圧力、温度、ガスの種類、電力値など）が緩和される。

また、上記実施形態では、処理チャンバー（チャンバー１００）で除去作業が実行される態様について説明したが、非処理チャンバー（例えば、上記実施形態におけるロードロックチャンバーやアンロードロックチャンバー）で除去作業が実行されても構わない。除去作業により、吸着ガスまたは吸着物を除去できるという効果は、基材９１を処理するか否かを問わず、種々のチャンバーで有効である。

また、上記実施形態では、吸着ガスまたは吸着物として水蒸気または水を想定し、スパッターガス（アルゴンガス）を用いて除去作業を実行する態様について説明したが、これに限られるものではない。想定される種々の吸着ガスまたは吸着物（例えば、処理液が気化したものまたは処理液）を吸着箇所から脱離させるのに有効なガスを適宜用いることができる。

また、上記実施形態では、スパッタリング装置１が除去装置としての機能を有する態様について説明したが、これに限られるものではない。他の基材処理装置（例えば、エッチング処理装置やＣＶＤ装置など）が除去装置としての機能を有する態様でもよい。

また、上記実施形態では、基材保持部として基材９１を保持しつつ搬送する搬送機構３０が用いられる態様について説明したが、基材９１を静止状態で保持する基材保持部が用いられても構わない。また、搬送機構３０が基材９１を搬送する方向についても、上記実施形態のように水平方向の場合の他に、例えば垂直方向であっても構わない。

また、上記実施形態では、各誘導結合アンテナ１５１がチャンバー１００の底板を貫通してチャンバー１００の内部空間に突出して設けられる態様について説明したが、これに限られるものではない。各誘導結合アンテナ１５１がチャンバー１００の側壁や天板などを貫通してチャンバー１００の内部空間に突出して設けられてもよい。

また、上記実施形態では、１列を構成する誘導結合アンテナ１５１の個数が５個の場合について説明しているが、該個数は回転カソード５（６）の長さに応じて適宜変更すればよい。その他にも、各部の位置、個数、長さなどの設計事項は適宜に変更可能である。

以上、実施形態およびその変形例に係る除去方法および除去装置について説明したが、これらは本発明に好ましい実施形態の例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。本発明は、その発明の範囲内において、各実施形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施形態において任意の構成要素の増減が可能である。

１，１Ａ スパッタリング装置
５，６ 回転カソード
７ 支持棒
８ ベース部材
１６ ターゲット
１９ 回転部
２１，２２ 磁石ユニット
３０ 搬送機構
３１ 搬送ローラ
５０ スパッター処理部
８０ プラズマ生成部
１００ チャンバー
１５１，１５１Ａ 誘導結合アンテナ
１５３ 高周波電源
１６３ スパッター用電源
６０ チムニー
９０ キャリア
９１ 基材
５１０ スパッターガス供給部
５２０ 反応性ガス供給部
Ｖ１ 処理空間
Ｖ２ 非処理空間

Claims (9)

1. 処理対象である基材を収容可能なチャンバー内の少なくとも一部に吸着する吸着ガスまたは吸着物を除去する除去方法であって、
   前記基材に処理を実行する処理期間の前または後に行われる工程として、
   前記チャンバー内の気体を排気する排気工程と、
   前記チャンバー内にガスを供給するガス供給工程と、
   前記チャンバーの内壁を貫通して設けられた複数のＬＩＡ（Low Inductance Antenna）に高周波電力を供給して、前記チャンバーの内部空間の全体にプラズマを生成するプラズマ生成工程と、
   を備え、
   前記プラズマ生成工程で前記プラズマの作用により前記吸着ガスまたは前記吸着物を吸着箇所から脱離させて気化し、前記排気工程で前記チャンバーの外部へと排出することを特徴とする除去方法。
2. 請求項１に記載の除去方法であって、
   前記複数のＬＩＡは、前記チャンバーの内壁を貫通して前記内部空間に突出して設けられることを特徴とする除去方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の除去方法であって、
   前記基材が前記チャンバー内に収容された状態で前記各工程が実行されることにより、
   前記基材に吸着する吸着ガスまたは吸着物も、前記プラズマ生成工程で前記プラズマの作用により吸着箇所から脱離させて気化し、前記排気工程で前記チャンバーの外部へと排出することを特徴とする除去方法。
4. 請求項１または請求項２に記載の除去方法であって、
   前記基材が前記チャンバー内に収容されていない状態で前記各工程が実行されることを特徴とする除去方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の除去方法であって、
   前記チャンバーは、前記処理が実行される際に前記基材が収容される処理チャンバーであることを特徴とする除去方法。
6. 請求項５に記載の除去方法であって、
   前記プラズマ生成工程で用いられる前記複数のＬＩＡの少なくとも一部が前記処理の際にも用いられることを特徴とする除去方法。
7. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の除去方法であって、
   前記チャンバーは、非処理チャンバーであることを特徴とする除去方法。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の除去方法であって、
   前記ガス供給工程で用いられるガス供給部の少なくとも一部が前記処理の際にも用いられることを特徴とする除去方法。
9. 処理対象である基材を収容可能なチャンバー内の少なくとも一部に吸着する吸着ガスまたは吸着物を除去する除去装置であって、
   チャンバーと、
   前記チャンバー内で基材を保持する基材保持部と、
   前記チャンバー内の気体を排気する排気部と、
   前記チャンバー内にガスを供給するガス供給部と、
   前記チャンバーの内壁を貫通して設けられた複数のＬＩＡ（Low Inductance Antenna）に高周波電力を供給して、前記チャンバーの内部空間の全体にプラズマを生成するプラズマ生成部と、
   を備え、
   前記基材に処理を実行する処理期間の前または後に、前記プラズマ生成部が生成する前記プラズマの作用により前記吸着ガスまたは前記吸着物を吸着箇所から脱離させて気化し、前記排気部の排気によって前記チャンバーの外部へと排出することを特徴とする除去装置。

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