JP6309353B2 - Sputtering apparatus and sputtering method - Google Patents
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Description
本発明は、スパッタリング装置およびスパッタリング方法に関する。 The present invention relates to a sputtering apparatus and a sputtering method.
外周面にターゲット材料が被覆されたマグネトロン型回転カソードを備えるスパッタリング装置が、その高い成膜速度と、従来の平板型マグネトロンスパッタリング装置に比べて格段に高いターゲット使用効率から、注目を集めている。 A sputtering apparatus including a magnetron type rotating cathode whose outer peripheral surface is coated with a target material has been attracting attention because of its high film formation rate and significantly higher target usage efficiency than a conventional flat plate type magnetron sputtering apparatus.
特許文献1には、処理空間にマグネトロン型回転カソードを備え、処理空間に導入された反応性ガスと、回転カソードからスパッタされたターゲット材料とを反応させて基板上に成膜を行うスパッタリング装置が開示されている。
特許文献2には、第1処理空間(成膜プロセス領域)にマグネトロン型回転カソードを備えるとともに、第2処理空間(反応プロセス領域)の外部から第2処理空間に誘導結合プラズマを発生させるスパイラルアンテナを備えるスパッタリング装置が開示されている。当該スパッタリング装置は、第1処理空間においてマグネトロン型回転カソードからスパッタされたターゲット材料を基板上に付着させた後、基板を第2処理空間に搬送し、第2処理空間に誘導結合プラズマを発生させることにより、反応性ガスと基板上のターゲット材料とを反応させて、反応生成物の膜を基板上に形成する。
特許文献1、2のスパッタリング装置において成膜レートを向上させる手法として、ターゲットに印加するターゲット電圧(スパッタ電圧)またはターゲット電力(スパッタ電力)を上げることが考えられる。しかしながら、ターゲット電圧またはターゲット電力を上げることによって成膜レートは向上するものの、ターゲット電圧またはターゲット電力の増加に誘発されたダメージが成膜対象の基材に及んでしまうといった問題がある。一方、ダメージを抑制するためにターゲット電圧を抑制すると、成膜レートが低下するといった問題がある。
As a technique for improving the film formation rate in the sputtering apparatuses of
本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、基材へのダメージを抑制しつつ処理全体として成膜レートを向上可能なスパッタリング装置およびスパッタリング方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a sputtering apparatus and a sputtering method that can improve the film formation rate as a whole while suppressing damage to the substrate.
本発明の第1の態様にかかるスパッタリング装置は、基材の主面に成膜処理を行うスパッタリング装置であって、その内部に処理空間を形成する真空チャンバーと、前記処理空間にスパッターガスを供給するスパッターガス供給部と、前記処理空間内に配される少なくとも1つのプラズマ処理部と、前記少なくとも1つのプラズマ処理部に対向した少なくとも1つの被成膜箇所を含む搬送経路面に沿って前記基材を搬送する搬送機構と、備え、前記少なくとも1つのプラズマ処理部は、円筒状でその外周面がターゲット材料で被覆された2つの回転カソードを前記処理空間内で一定距離を隔てて対向配置させたカソード対と、各回転カソードをそれぞれの中心軸線回りに回転させる2つの第1回転部と、前記2つの回転カソードにスパッター電圧を印加するスパッター電圧供給手段と、前記2つの回転カソードの内部にそれぞれ収容されて前記外周面のうち自身の近傍で磁界を形成するとともに、前記2つの回転カソードとは独立して前記2つの回転カソードの中心軸線回りに回転可能に設けられる2つの磁界形成部と、前記2つの磁界形成部を前記2つの回転カソードの中心軸線回りで前記2つの回転カソードの回転とは独立して回転させる2つの第2回転部と、前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマを発生する高密度プラズマ源と、前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、を備え、前記成膜処理の開始時には、前記2つの磁界形成部が略対向配置とされており、前記成膜処理の期間中に、前記2つの第2回転部が前記2つの磁界形成部のそれぞれを対応する被成膜箇所に近づける方向に回転させ、前記2つの第2回転部が前記2つの磁界形成部のそれぞれを前記被成膜箇所に近づける方向に回転させた後に、前記高周波電力供給手段によって前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給することを特徴とする。 A sputtering apparatus according to a first aspect of the present invention is a sputtering apparatus that performs a film forming process on a main surface of a substrate, and supplies a sputtering gas to the processing space and a vacuum chamber that forms a processing space inside the sputtering apparatus. The substrate along a transfer path surface including a sputtering gas supply unit, at least one plasma processing unit disposed in the processing space, and at least one film formation location facing the at least one plasma processing unit. A transport mechanism for transporting a material, wherein the at least one plasma processing section has two rotating cathodes that are cylindrical and whose outer peripheral surfaces are coated with a target material, and are arranged opposite to each other with a certain distance in the processing space. A pair of cathodes, two first rotating parts for rotating the respective rotating cathodes around their respective central axes, and sputtering on the two rotating cathodes. A sputtering voltage supply means for applying a pressure, and each of the two rotary cathodes is housed in each of the two outer cathodes to form a magnetic field in the vicinity thereof, and the two rotary cathodes are independent of the two rotary cathodes. Two magnetic field forming portions provided rotatably around the central axis of the rotating cathode, and the two magnetic field forming portions are rotated around the central axis of the two rotating cathodes independently of the rotation of the two rotating cathodes. Two second rotating parts, a high-density plasma source that generates high-density plasma in a space including a portion of the processing space where the magnetic field is formed, and high-frequency power that supplies high-frequency power to the high-density plasma source Supply means, and at the start of the film forming process, the two magnetic field forming portions are arranged substantially opposite to each other, and the two second magnetic field forming units are disposed during the film forming process. A rotating unit rotates each of the two magnetic field forming units in a direction to approach the corresponding film forming location, and the two second rotating units move each of the two magnetic field forming units to the film forming location. After the rotation, the high-frequency power is supplied to the high-density plasma source by the high-frequency power supply means .
本発明の第2の態様にかかるスパッタリング装置は、第1の態様にかかるスパッタリング装置であって、前記搬送機構は前記基材を前記搬送経路面に沿って双方向に搬送することが可能であることを特徴とする。 A sputtering apparatus according to a second aspect of the present invention is the sputtering apparatus according to the first aspect, wherein the transport mechanism is capable of transporting the base material bidirectionally along the transport path surface. It is characterized by that.
本発明の第3の態様にかかるスパッタリング装置は、本発明の第2の態様にかかるスパッタリング装置であって、前記少なくとも1つのプラズマ処理部は、前記高密度プラズマ源の近傍に配されるシャッターと、前記シャッターを変位させて、前記シャッターによって前記高密度プラズマ源が覆われる閉状態と、前記高密度プラズマ源が前記処理空間と連通した開状態と、の切替を行う変位機構と、を有し、前記成膜処理の序盤では前記閉状態とされる一方で、前記高周波電力供給手段によって前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給する際には前記開状態とされることを特徴とする。 A sputtering apparatus according to a third aspect of the present invention is the sputtering apparatus according to the second aspect of the present invention, wherein the at least one plasma processing unit includes a shutter disposed in the vicinity of the high-density plasma source. And a displacement mechanism that switches between a closed state in which the high-density plasma source is covered by the shutter and an open state in which the high-density plasma source communicates with the processing space by displacing the shutter. In the early stage of the film forming process, the closed state is set, while the high-frequency power supply means supplies the high-density plasma source with the high-frequency power, and the open state is set.
本発明の第4の態様にかかるスパッタリング装置は、本発明の第1の態様ないし第3態様のいずれかにかかるスパッタリング装置であって、前記基材が前記被成膜箇所に配されない期間中に、前記2つの第2回転部が前記2つの磁界形成部を回転することを特徴とする。 Sputtering apparatus according to a fourth aspect of the present invention, there is provided a sputtering apparatus according to any of the first aspect to the third aspect of the present invention, during the period in which the base material is not provided the deposition target locations The two second rotating parts rotate the two magnetic field forming parts.
本発明の第5の態様にかかるスパッタリング装置は、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スパッタリング装置であって、前記少なくとも1つのプラズマ処理部とは複数のプラズマ処理部であり、前記少なくとも1つの被成膜箇所とは複数の被成膜箇所であり、前記搬送機構は、前記基材が一の被成膜箇所を複数回通過するように該基材を前記搬送経路面に沿って往復移動させる往復動作と、該一の被成膜箇所に対して搬送下流側に隣接する他の被成膜箇所まで前記基材を搬送する送り動作と、を繰り返す機構であり、搬送上流側から搬送下流側にかけて、前記2つの磁界形成部が略対向配置とされるプラズマ処理部から前記2つの磁界形成部が対応する被成膜箇所に近づく配置とされるプラズマ処理部へと、各プラズマ処理部内の各磁界形成部の配置が設定されることを特徴とする。 Sputtering apparatus according to a fifth aspect of the present invention, first a sputtering apparatus according to any of embodiments to fourth aspect, the plurality of plasma processing unit and at least one plasma treatment unit of the present invention The at least one deposition location is a plurality of deposition locations, and the transport mechanism transports the substrate so that the substrate passes through one deposition location multiple times. It is a mechanism that repeats a reciprocating operation that reciprocates along a path surface and a feeding operation that conveys the base material to another deposition position adjacent to the downstream side of the one deposition position. From the upstream side of the transport to the downstream side of the transport, from the plasma processing unit in which the two magnetic field forming units are arranged substantially opposite to each other, the plasma processing unit in which the two magnetic field forming units are arranged closer to the corresponding film formation location And each plasma Wherein the arrangement of the magnetic field forming unit in the processing section is set.
基材の主面に成膜処理を行うスパッタリング装置であって、その内部に処理空間を形成する真空チャンバーと、前記処理空間にスパッターガスを供給するスパッターガス供給部と、前記処理空間内に配される少なくとも1つのプラズマ処理部と、前記少なくとも1つのプラズマ処理部に対向した少なくとも1つの被成膜箇所を含む搬送経路面に沿って前記基材を搬送する搬送機構と、備え、前記少なくとも1つのプラズマ処理部は、円筒状でその外周面がターゲット材料で被覆された2つの回転カソードを前記処理空間内で一定距離を隔てて対向配置させたカソード対と、各回転カソードをそれぞれの中心軸線回りに回転させる2つの第1回転部と、前記2つの回転カソードにスパッター電圧を印加するスパッター電圧供給手段と、前記2つの回転カソードの内部にそれぞれ収容されて前記外周面のうち自身の近傍で磁界を形成するとともに、前記2つの回転カソードとは独立して前記2つの回転カソードの中心軸線回りに回転可能に設けられる2つの磁界形成部と、を備え、前記少なくとも1つのプラズマ処理部とは複数のプラズマ処理部であり、前記少なくとも1つの被成膜箇所とは複数の被成膜箇所であり、前記複数のプラズマ処理部のうち最も搬送下流側のプラズマ処理部は、前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマを発生する高密度プラズマ源と、前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、を備え、前記搬送機構は前記基材を前記搬送経路面に沿って一方向に移動させる機構であり、搬送上流側から搬送下流側にかけて、前記2つの磁界形成部が略対向配置とされるプラズマ処理部から前記2つの磁界形成部が対応する被成膜箇所に近づく配置とされるプラズマ処理部へと、各プラズマ処理部内の各磁界形成部の配置が前記成膜処理に先立って設定され、前記成膜処理の開始時には、前記2つの磁界形成部が略対向配置とされており、前記最も下流側のプラズマ処理部によって前記基材に成膜する際には、前記高周波電力供給手段によって前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給することを特徴とする。 A sputtering apparatus that performs a film forming process on a main surface of a substrate, and includes a vacuum chamber that forms a processing space therein, a sputtering gas supply unit that supplies a sputtering gas to the processing space, and a processing chamber. And at least one plasma processing unit, and a transport mechanism that transports the base material along a transport path surface including at least one deposition location facing the at least one plasma processing unit, and the at least one Each of the plasma processing units includes a cathode pair in which two rotating cathodes having a cylindrical shape and an outer peripheral surface coated with a target material are arranged to face each other at a predetermined distance in the processing space, and each rotating cathode is connected to each central axis. Two first rotating parts that rotate around, a sputtering voltage supply means that applies a sputtering voltage to the two rotating cathodes, and the two 2 which is housed in each of the rotating cathodes and forms a magnetic field in the vicinity of itself on the outer peripheral surface, and is provided so as to be rotatable about the central axis of the two rotating cathodes independently of the two rotating cathodes. Two magnetic field forming units, wherein the at least one plasma processing unit is a plurality of plasma processing units, and the at least one film forming part is a plurality of film forming parts, and the plurality of plasma processings The plasma processing unit on the most downstream side of the transport unit includes a high-density plasma source that generates high-density plasma in a space including the portion where the magnetic field is formed in the processing space, and high-frequency power to the high-density plasma source. and a high frequency power supplying means for supplying said transport mechanism is a mechanism for moving in one direction along the substrate into the transport path surface, transportable from the transport upstream side From the plasma processing unit in which the two magnetic field forming units are disposed substantially opposite to each other toward the downstream side, the plasma processing unit in which each of the two magnetic field forming units is disposed closer to the corresponding deposition position is provided in each plasma processing unit. The arrangement of each magnetic field forming unit is set prior to the film forming process, and at the start of the film forming process, the two magnetic field forming units are arranged substantially opposite to each other, and the most downstream plasma processing unit in forming the base material, it characterized that you supply a high frequency power to the high-density plasma source by the high-frequency power supply means.
本発明の第7の態様にかかるスパッタリング装置は、本発明の第1の態様ないし第6の態様のいずれかにかかるスパッタリング装置であって、前記2つの磁界形成部におけるそれぞれの極性が相補的であることを特徴とする。 A sputtering apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the sputtering apparatus according to any one of the first to sixth aspects of the present invention, wherein the polarities of the two magnetic field forming portions are complementary. It is characterized by being.
本発明の第8の態様にかかるスパッタリング装置は、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スパッタリング装置であって、前記スパッター電圧供給手段が前記2つの回転カソードに相互に逆位相の交流スパッター電圧を印加することを特徴とする。 A sputtering apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the sputtering apparatus according to any one of the first to seventh aspects of the present invention, wherein the sputtering voltage supply means mutually connects the two rotating cathodes. A reverse phase AC sputtering voltage is applied.
本発明の第9の態様にかかるスパッタリング装置は、本発明の第1の態様ないし第7の態様のいずれかに記載のスパッタリング装置であって、前記スパッター電圧供給手段が前記2つの回転カソードに負電圧を印加することを特徴とする。 A sputtering apparatus according to a ninth aspect of the present invention is the sputtering apparatus according to any one of the first to seventh aspects of the present invention, wherein the sputtering voltage supply means is negative on the two rotating cathodes. A voltage is applied.
本発明の第10の態様にかかるスパッタリング装置は、本発明の第1の態様ないし第7の態様のいずれかに記載のスパッタリング装置であって、前記スパッター電圧供給手段が前記2つの回転カソードに負電圧と正電圧とを含むパルス状の電圧を印加することを特徴とする。 A sputtering apparatus according to a tenth aspect of the present invention is the sputtering apparatus according to any one of the first to seventh aspects of the present invention, wherein the sputtering voltage supply means is negative on the two rotating cathodes. A pulsed voltage including a voltage and a positive voltage is applied.
本発明の第11の態様にかかるスパッタリング方法は、その内部に処理空間を形成する真空チャンバーと、前記処理空間内に配される少なくとも1つのプラズマ処理部と、を備える装置を用いて基材の主面に成膜処理を行うスパッタリング方法であって、前記少なくとも1つのプラズマ処理部は、円筒状でその外周面がターゲット材料で被覆された2つの回転カソードを前記処理空間内で一定距離を隔てて対向配置させたカソード対と、前記2つの回転カソードの内部でそれぞれの中心軸線回りに回転可能に設けられ、前記外周面のうち自身の近傍で磁界を形成する2つの磁界形成部と、前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマを発生する高密度プラズマ源と、を備え、前記方法は、前記処理空間にスパッターガスを供給する工程と、前記2つの磁界形成部を略対向配置とする工程と、各回転カソードをそれぞれの中心軸線回りに回転させる第1回転工程と、前記2つの回転カソードにスパッター電圧を印加する工程と、前記少なくとも1つのプラズマ処理部に対向した少なくとも1つの被成膜箇所を含む搬送経路面に沿って前記基材を双方向に移動する工程と、前記2つの磁界形成部のそれぞれが対応する被成膜箇所に近づく方向に前記2つの磁界形成部をそれぞれの中心軸線回りに回転させる第2回転工程と、前記第2回転工程の後に前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電力供給工程と、を有することを特徴とする。 A sputtering method according to an eleventh aspect of the present invention uses a device including a vacuum chamber for forming a processing space therein and at least one plasma processing unit disposed in the processing space. A sputtering method for performing a film forming process on a main surface, wherein the at least one plasma processing unit has a cylindrical shape and two rotating cathodes whose outer peripheral surfaces are coated with a target material at a certain distance in the processing space. a cathode pairs were opposed Te, and the interior of the two rotating cathodes with rotatably mounted respective central axis, the two magnetic field forming unit that forms a magnetic field in the vicinity of its one of the outer peripheral surface, wherein and a high-density plasma source for generating a high density plasma in a space including a portion where the magnetic field is formed within the processing space, the method comprising scan in the processing space A step of supplying a ter gas, a step of placing the two magnetic field forming portions substantially opposite to each other, a first rotation step of rotating the rotary cathodes around their central axes, and applying a sputtering voltage to the two rotary cathodes Each of the two magnetic field forming units, a step of bidirectionally moving the base material along a transfer path surface including at least one deposition position facing the at least one plasma processing unit, and A second rotating step of rotating the two magnetic field forming portions around their respective central axes in a direction approaching a corresponding deposition position; and a high frequency for supplying high-frequency power to the high-density plasma source after the second rotating step And a power supply step .
本発明の第12の態様にかかるスパッタリング方法は、本発明の第11の態様にかかるスパッタリング方法であって、前記少なくとも1つのプラズマ処理部は、前記高密度プラズマ源の近傍に配されるシャッター、を備え、前記方法は、前記高周波電力供給工程よりも前の工程では前記シャッターを変位させて前記シャッターによって前記高密度プラズマ源が覆われる閉状態とし、前記高周波電力供給工程において高周波電力を供給する際には前記高密度プラズマ源が前記処理空間と連通した開状態とする工程、を有することを特徴とする。 A sputtering method according to a twelfth aspect of the present invention is the sputtering method according to the eleventh aspect of the present invention, wherein the at least one plasma processing unit is disposed in the vicinity of the high-density plasma source, And the method displaces the shutter in a step prior to the high-frequency power supply step so that the high-density plasma source is covered by the shutter, and supplies the high-frequency power in the high-frequency power supply step. In some cases, the high-density plasma source includes a step of opening the high-density plasma source in communication with the processing space.
本発明の第13の態様にかかるスパッタリング方法は、本発明の第11の態様ないし第12の態様のいずれかにかかるスパッタリング方法であって、前記基材が前記被成膜箇所に配されない期間中に、前記第2回転工程が実行されることを特徴とする。 A sputtering method according to a thirteenth aspect of the present invention is the sputtering method according to any of the eleventh aspect to the twelfth aspect of the present invention, wherein the base material is not disposed at the deposition position. In addition, the second rotation step is performed.
本発明の第14の態様にかかるスパッタリング方法は、その内部に処理空間を形成する真空チャンバーと、前記処理空間内に配される複数のプラズマ処理部と、を備える装置を用いて、前記複数のプラズマ処理部に対向した複数の被成膜箇所を含む搬送経路面に沿って搬送される基材の主面に成膜処理を行うスパッタリング方法であって、各プラズマ処理部は、円筒状でその外周面がターゲット材料で被覆された2つの回転カソードを前記処理空間内で一定距離を隔てて対向配置させたカソード対と、前記2つの回転カソードの内部でそれぞれの中心軸線回りに回転可能に設けられ、前記外周面のうち自身の近傍で磁界を形成する2つの磁界形成部と、前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマを発生する高密度プラズマ源と、を備え、前記方法は、前記処理空間にスパッターガスを供給する工程と、搬送上流側から搬送下流側にかけて、前記2つの磁界形成部が略対向配置とされるプラズマ処理部から前記2つの磁界形成部が対応する被成膜箇所に近づく配置とされるプラズマ処理部へと、各プラズマ処理部内の各磁界形成部の配置を設定する工程と、各回転カソードをそれぞれの中心軸線回りに回転させる第1回転工程と、前記基材が一の被成膜箇所を複数回通過するように該基材を前記搬送経路面に沿って往復移動させる往復動作と、該一の被成膜箇所に対して搬送下流側に隣接する他の被成膜箇所まで前記基材を搬送する送り動作と、を繰り返す工程と、前記2つの回転カソードにスパッター電圧を印加する工程と、前記2つの磁界形成部のそれぞれが対応する被成膜箇所に近づく方向に前記2つの磁界形成部をそれぞれの中心軸線回りに回転させる第2回転工程と、前記第2回転工程の後に前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電力供給工程と、を有することを特徴とする。 A sputtering method according to a fourteenth aspect of the present invention uses an apparatus including a vacuum chamber for forming a processing space therein and a plurality of plasma processing units disposed in the processing space. A sputtering method for performing a film forming process on a main surface of a substrate transported along a transport path surface including a plurality of film forming locations facing a plasma processing unit, each plasma processing unit having a cylindrical shape A cathode pair in which two rotating cathodes whose outer peripheral surfaces are coated with a target material are arranged to face each other at a predetermined distance in the processing space, and the two rotating cathodes are provided so as to be rotatable around respective central axes. is, to generate a high density plasma in the space containing the two magnetic field forming unit that forms a magnetic field in the vicinity of its one of the outer peripheral surface, the portion where the magnetic field is formed within the processing space Comprising a high-density plasma source, wherein the method includes the step of supplying a sputtering gas into the processing space, toward the transport downstream from the transport upstream side, a plasma processing unit in which the two magnetic field forming portion is substantially opposed The step of setting the arrangement of each magnetic field forming unit in each plasma processing unit to the plasma processing unit in which the two magnetic field forming units are arranged close to the corresponding film-forming positions, and each rotating cathode at each center. A first rotation step of rotating around an axis, a reciprocating operation of reciprocating the base material along the transport path surface so that the base material passes through a deposition target position a plurality of times, A step of repeating the feeding operation of transporting the base material to another deposition target location adjacent to the deposition downstream side with respect to the deposition location, a step of applying a sputtering voltage to the two rotating cathodes, and 2 Magnetic field type A second rotation step of each part rotates corresponding the two toward the deposition target position a magnetic field forming portions on each of the central axis, high-frequency power to the high-density plasma source after the second rotation process And a high frequency power supply step for supplying the power .
本発明の第15の態様にかかるスパッタリング方法は、その内部に処理空間を形成する真空チャンバーと、前記処理空間内に配される複数のプラズマ処理部と、を備える装置を用いて、前記複数のプラズマ処理部に対向した複数の被成膜箇所を含む搬送経路面に沿って搬送される基材の主面に成膜処理を行うスパッタリング方法であって、各プラズマ処理部は、円筒状でその外周面がターゲット材料で被覆された2つの回転カソードを前記処理空間内で一定距離を隔てて対向配置させたカソード対と、前記2つの回転カソードの内部でそれぞれの中心軸線回りに回転可能に設けられ、前記外周面のうち自身の近傍で磁界を形成する2つの磁界形成部と、を備え、前記複数のプラズマ処理部のうち最も下流側のプラズマ処理部は、前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマを発生する高密度プラズマ源、を備え、前記方法は、前記処理空間にスパッターガスを供給する工程と、搬送上流側から搬送下流側にかけて、前記2つの磁界形成部が略対向配置とされるプラズマ処理部から前記2つの磁界形成部が対応する被成膜箇所に近づく配置とされるプラズマ処理部へと、各プラズマ処理部内の各磁界形成部の配置を設定する工程と、各回転カソードをそれぞれの中心軸線回りに回転させる第1回転工程と、前記基材を前記搬送経路面に沿って搬送する工程と、前記2つの回転カソードにスパッター電圧を印加する工程と、前記最も下流側のプラズマ処理部の前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電力供給工程と、を有することを特徴とする。 A sputtering method according to a fifteenth aspect of the present invention uses an apparatus including a vacuum chamber that forms a processing space therein, and a plurality of plasma processing units disposed in the processing space. A sputtering method for performing a film forming process on a main surface of a substrate transported along a transport path surface including a plurality of film forming locations facing a plasma processing unit, each plasma processing unit having a cylindrical shape A cathode pair in which two rotating cathodes whose outer peripheral surfaces are coated with a target material are arranged to face each other at a predetermined distance in the processing space, and the two rotating cathodes are provided so as to be rotatable around respective central axes. provided, and a two magnetic field forming unit that forms a magnetic field in the vicinity of its one of the outer peripheral surface, the plasma processing unit of the most downstream side among the plurality of plasma processing unit, the processing space Among high-density plasma source for generating a high density plasma in a space including the portion where the magnetic field is formed, wherein the method includes the step of supplying a sputtering gas into the processing space, the transport downstream from the delivery upstream side From the plasma processing unit in which the two magnetic field forming units are arranged substantially opposite to the plasma processing unit in which the two magnetic field forming units are arranged so as to approach the corresponding deposition target positions, A step of setting the arrangement of the magnetic field forming unit, a first rotation step of rotating each rotary cathode around its central axis, a step of transferring the base material along the transfer path surface, and the two rotary cathodes comprising: the step of applying a sputtering voltage, and a high frequency power supply step of supplying a high frequency power to the high-density plasma source of the plasma processing unit of the most downstream To.
本発明の第1の態様ないし第15の態様では、プラズマ処理部における2つの磁界形成部が2つの回転カソードとは独立して回転可能に設けられる。このため、2つの磁界形成部の回転により該2つの磁界形成部の配置関係を調節することで、処理空間内に形成されるマグネトロンプラズマのイオンと二次電子の飛翔方向、言い換えれば基材へ飛翔するイオンおよび二次電子のエネルギーを調節することができる。これにより、基材へのダメージを抑制しつつ処理全体として成膜レートを向上できる。 In the first aspect to the fifteenth aspect of the present invention, the two magnetic field forming units in the plasma processing unit are rotatably provided independently of the two rotating cathodes. For this reason, by adjusting the arrangement relationship between the two magnetic field forming units by the rotation of the two magnetic field forming units, the flight direction of ions and secondary electrons of the magnetron plasma formed in the processing space, in other words, to the base material The energy of the flying ions and secondary electrons can be adjusted. Thereby, the film-forming rate can be improved as a whole process, suppressing the damage to a base material.
本発明の第1の態様および第11の態様の何れの態様にかかるスパッタリング装置によっても、成膜処理の開始時には2つの磁界形成部が略対向配置とされており、成膜処理の期間中に2つの第2回転部が2つの磁界形成部のそれぞれを対応する被成膜箇所に近づける方向に回転させる。これにより、基材への成膜レートが相対的に低く基材へのダメージが相対的に小さい成膜処理から、基材への成膜レートが相対的に高く基材へのダメージが相対的に大きい成膜処理へと、段階的に移行される。その結果、処理対象たる基材への直接的なダメージを抑制しつつ、処理全体としての成膜レートを向上させることができる。 In the sputtering apparatus according to any of the first aspect and the eleventh aspect of the present invention, the two magnetic field forming portions are arranged substantially opposite to each other at the start of the film forming process, and during the film forming process, The two second rotating parts rotate each of the two magnetic field forming parts in a direction approaching the corresponding film formation location. As a result, the film formation rate on the base material is relatively low and the damage to the base material is relatively small, so that the film formation rate on the base material is relatively high and the damage to the base material is relatively It shifts to a large film formation process step by step. As a result, it is possible to improve the film formation rate of the entire process while suppressing direct damage to the substrate to be processed.
本発明の第4の態様にかかるスパッタリング装置では、基材が被成膜箇所に配されない期間中に、2つの第2回転部が2つの磁界形成部を回転する。これにより、基材の主面に形成される薄膜の一部に2つの磁界形成部の回転動作の影響が生じることを防止でき、薄膜の均一性が保たれる。 In the sputtering apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the two second rotating units rotate the two magnetic field forming units during a period in which the base material is not disposed at the deposition position. Thereby, it can prevent that the influence of the rotation operation | movement of two magnetic field formation parts arises in a part of thin film formed in the main surface of a base material, and the uniformity of a thin film is maintained.
本発明の第7の態様にかかるスパッタリング装置では、2つの磁界形成部におけるそれぞれの極性が相補的である。このため、2つの磁界形成部間で閉じた磁界が形成され、マグネトロンプラズマが該磁界に閉じ込められやすい。その結果、2つの磁界形成部の配置関係を調節することで、処理空間内に形成されるマグネトロンプラズマの密度やイオンおよび二次電子の飛翔方向を調節しやすい。
In the sputtering apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the polarities of the two magnetic field forming units are complementary. For this reason, a closed magnetic field is formed between the two magnetic field forming portions, and the magnetron plasma is easily confined in the magnetic field. As a result, it is easy to adjust the density of magnetron plasma formed in the processing space and the flight direction of ions and secondary electrons by adjusting the positional relationship between the two magnetic field forming units.
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、下記説明では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、各図面には、方向を説明するためにXYZ直交座標軸が附されている。該座標軸における+Z方向は鉛直上方向を示し、XY平面は水平面である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, parts having the same configuration and function are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted in the following description. In addition, the following embodiment is an example which actualized this invention, and is not an example which limits the technical scope of this invention. In the drawings, the size and number of each part may be exaggerated or simplified for easy understanding. In each drawing, XYZ orthogonal coordinate axes are attached to describe directions. The + Z direction on the coordinate axes indicates a vertically upward direction, and the XY plane is a horizontal plane.
<1 第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、第1実施形態に係る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。スパッタリング装置1は、反応性スパッタリングによって膜付けの対象物(ここでは、例えば基材91)に薄膜を形成する装置である。基材91は、例えば、シリコンウェハなどにより構成される。
<1 First Embodiment>
<1.1 Overall Configuration of
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of a
スパッタリング装置1は、チャンバー100(真空チャンバー)と、その内部に配置されたプラズマ処理部50と、基材91を搬送する搬送機構30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。
The
スパッタリング装置1は、さらに、プラズマ処理部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、プラズマ処理部50にて発生するプラズマ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機能と、チムニー内部の雰囲気を外部と遮断する雰囲気維持機能と、を有する。処理空間Vは、チムニー60に仕切られてプラズマ処理部50を囲む空間である。このため、チャンバー100は内部に処理空間Vを有する。
The
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。
In the
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を加熱または冷却する板状の温調部40を備える。一例として、温調部40は、セラミックヒータなどのヒータを内蔵している。また別の例として、温調部40は、水冷ジャケットで構成される。温調部40は、例えば、搬送経路面Lの上側に配置される。
In addition, the
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。
A
また、チャンバー100には、高真空排気系170が接続されており、チャンバー100の内部空間を真空状態に減圧できるようになっている。高真空排気系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の内部空間が排気される。高真空排気系170は、処理空間V内の圧力を所定のプロセス圧に保つように制御部190により制御される。
In addition, a high
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、2対の搬送ローラ31の図示手前側(−Y側)に位置する2つのローラが描かれている。
The transport mechanism 30 includes a pair of
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。
The
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、プラズマ処理部50に対向した被成膜箇所を含む。このため、搬送機構30によって搬送される基材91が被成膜箇所Pに配される期間中は基材91の主面への成膜処理が行われ(図5、図8〜図10)、基材91が被成膜箇所Pに配されない期間中は基材91の主面への成膜処理が行われない(図6、図7)。
When the
また、スパッタリング装置1は、処理空間Vに不活性ガスであるアルゴンガスあるいはキセノ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Vに酸素ガスあるいは窒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。これにより、処理空間V内には、スパッターガスと酸素の反応性ガスとの混合雰囲気が形成される。
The
スパッタリング装置1は、反応性スパッタリングにより基材91上にターゲット材料と反応性ガスとが反応した反応生成物(化合物)の膜を形成する。例えば、後述するターゲット16としてITOを用いて基材91上にITO膜を成膜する場合には、反応性ガスとして酸素ガスが採用される。なお、スパッタリング装置1が反応性ガス供給部520を備えておらず、反応性ガスを処理空間Vに供給することなくターゲット16をスパッタリングして基材91上にターゲット材料の膜を形成してもよい。
The
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Vと連通する各ノズル514(図2参照)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V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。
Specifically, the sputter
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個)に分岐して、各分岐端が、処理空間Vに設けられた複数のノズル12(図4の例では、搬送上流側と搬送下流側とにそれぞれ3個ずつ計6個のノズル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Vに供給される反応性ガスの量を調整する。
Specifically, the reactive
各ノズル12は、平面形状が長方形の板状の外形を有している。各ノズル12は、処理空間Vのうちプラズマ処理部50に対して基材91側の水平面内において搬送経路面Lと垂直な方向(Y方向)に延在するように設けられている。配管522の他端は、各ノズル12の幅方向の両端面のうちチムニー60の側壁側の一端面と接続されている。ノズル12には、当該一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12内部で複数の枝流路に分岐する流路が形成されている。各枝流路の先端は、ノズル12の幅方向の他端面に達して開口し、複数の吐出口11を形成している。
Each
搬送経路面Lの上流側の各ノズル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各分光器14が設けられている。各分光器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。
An
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。スパッタリング装置1においては、制御部190の制御下で、基材91に対して定められた処理が実行される。
Each component included in the
<1.2 プラズマ処理部50>
図2は、プラズマ処理部50およびその周辺を示す断面模式図である。図3は、プラズマ処理部50の誘導結合アンテナ151(高密度プラズマ源)の例を示す側面図である。また、図4は、プラズマ処理部50およびその周辺を示す斜視図である。
<1.2
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the
プラズマ処理部50は、回転カソード5、6と、回転カソード5、6の内部にそれぞれ収容された磁石ユニット21、22(磁界形成部)と、回転カソード5、6を回転させる各回転駆動部19Aと、回転カソード5、6の回転とは独立して磁石ユニット21、22を回転させる各回転駆動部19Bと、を備える。
The
回転カソード5、6(カソード対)は、処理空間VにおいてX方向に一定距離を隔てて対向配置されている。このように、回転カソード5、6を並設すれば、基材91上の成膜領域にラジカルをより集中させて成膜レートをより向上させることができる。
The
また、プラズマ処理部50は、回転カソード5、6にスパッター電圧を印加するスパッター用電源163(スパッター電圧供給手段)と、複数の誘導結合アンテナ151と、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(高周波電力供給手段)とをさらに備える。後述の各ベース部材8および磁石ユニット21(22)は、併せてマグネトロンカソード(円筒状マグネトロンカソード)とも称される。
Further, the
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。また、各誘導結合アンテナ151は、処理空間V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高密度プラズマ(誘導結合型プラズマ)を発生する。なお、この高密度プラズマは、電子の空間密度が3×1010個/cm3以上のプラズマである。
The magnet unit 21 (22) forms a magnetic field (static magnetic field) in the vicinity of itself on the outer peripheral surface of the rotating cathode 5 (6). Each inductively coupled
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、導電体である。ターゲット16に用いられる材料としては、例えば、ITO、アルミニウム、あるいはSi等が採用される。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、ロー付けする手法などによって行われる。
The rotary cathode 5 (6) includes a
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。
Both end portions in the direction of the central axis 2 (3) of each
プラズマ処理部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。
The
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。
One end of each
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。
The magnet unit 21 (22) includes a yoke 25 (support plate) formed of a magnetic material such as permeable steel, and a plurality of magnets (a
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の主面(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。
The
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。
The polarities on the
ヨーク25の他方の主面(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に連結されている。
One end of the fixing
回転カソード5、6は、ベース部材8の両端の蓋部の開口部において、封止可能な軸受けにより支持棒7と共通の中心軸線2、3を中心に回転可能に支持されている。これにより、回転カソード5、6の内部空間と、処理空間Vとは互いに遮断されている。また、磁石ユニット21、22は、支持棒7と共通の中心軸線2、3を中心に回転カソード5、6の回転とは独立して回転可能に支持されている。
The
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)を備えた回転駆動部19A,19B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のシール軸受9側(+Y側)の蓋部の開口部の周囲には、各回転駆動部19A,19Bのギアと噛み合うギア(図示省略)が設けられている。
The base of each seal bearing 9 is provided with
各回転駆動部19A(第1回転部)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、回転駆動部19A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誘導結合アンテナ151側から基材91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、成膜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。
Each
各回転駆動部19B(第2回転部)は、モータの回転によって中心軸線2(3)を中心に磁石ユニット21(22)を回転させる。より詳細には、回転駆動部19Bは、磁石ユニット21、22のそれぞれを中心軸線2、3回りで互いに逆方向に回転させる。磁石ユニット21、22の回転動作については、後述する<1.3 成膜処理>にて詳細に説明する。
Each
スパッター用電源163に接続される電線は、2つに分岐して処理空間Vに導入されて、回転カソード5、6の各シール軸受10内に導かれている。各分岐電線の先端には、回転カソード5、6のベース部材8のシール軸受10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、負電圧を含むスパッタ電圧を印加する。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圧を印加する。また該態様の他にも、スパッタ電圧として負電圧が印加される態様であっても構わないし、スパッタ電圧として負電圧と正電圧とからなるパルス状の電圧が印加される態様であっても構わない。スパッタ電圧として、パルス電圧または交流電圧を印加する場合には、並設された回転カソード5、6に交互にスパッタ電圧を印加して反応性スパッタを行ってもよい。スパッタ電圧は、別の表現として、ターゲット電圧、カソード印加電圧、またはバイアス電圧とも称される。
The electric wires connected to the
各ベース部材8(ひいては、各ターゲット16)にスパッタ電圧が印加されることによって、磁石ユニット21、22が形成する静磁場によって処理空間Vの各ターゲット16の表面にスパッターガスのプラズマ(マグネトロンプラズマ)が生成され、回転カソード5、6間には高密度なスパッターガスのプラズマが閉じ込められる。スパッター用電源163は、マグネトロンカソードが形成する静磁場によって処理空間Vにマグネトロンプラズマが発生するように、ターゲット16に負電圧を含むスパッタ電圧を印加する。
When a sputtering voltage is applied to each base member 8 (and thus each target 16), a sputtering gas plasma (magnetron plasma) is applied to the surface of each
複数の誘導結合アンテナ151は、チャンバー100の底板のうち回転カソード5、6の間の部分において、間隔をあけて回転カソード5、6の長手方向(Y方向)に沿って一列に配設されている。なお、図4の例では誘導結合アンテナ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る(例えば、7個にする)ことができる。
The plurality of inductively coupled
各誘導結合アンテナ151は、石英(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の底板を貫通して設けられる。また、基材91の搬送方向における各誘導結合アンテナ151の前後には、スパッターガス供給源511から供給されるスパッターガスを処理空間Vに導入する一対のノズル514がそれぞれ設けられている。
Each inductively coupled
より詳細には、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の底板を貫通して処理空間Vの内部に突設されている。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。誘導結合アンテナ151は、LIA(Low Inductance Antenna:株式会社イー・エム・ディーの登録商標)とも称される。
More specifically, each
誘導結合プラズマが作用する範囲にマグネトロンプラズマも作用するように、回転カソード5、6、磁石ユニット21、22、および各誘導結合アンテナ151の各部が配される。これにより、マグネトロンカソード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は、同じ処理空間Vにおいて互いに重なり合い混合プラズマを形成する。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とともに、ターゲット16のスパッタに寄与する。
The
このように誘導結合プラズマをスパッタに寄与させる場合、誘導結合アンテナ151が設けられない場合(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)に印加するスパッタ電力の大きさが同一でもスパッタ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が受けるダメージを低下させ、かつ、高成膜レートで成膜することができる。
Thus, when the inductively coupled plasma contributes to sputtering, the magnitude of the sputtering power applied to the rotating cathode 5 (6) is larger than when the inductively coupled
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。高周波電源153は、処理空間Vに誘導結合プラズマが発生するように、各誘導結合アンテナ151に高周波電力を供給する。
One end of each inductively coupled
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(例えば、13.56MHzの高周波電力)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、処理空間Vにスパッターガスと反応性ガスとのそれぞれの誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP)が発生する。発生した誘導結合プラズマは、マグネトロンプラズマを高密度化させる。また、誘導結合プラズマは、基材91の近傍に供給される反応性ガスの分解を促進する。上記誘導結合プラズマは、高周波誘導結合プラズマとも称される。
In this configuration, when high frequency power (for example, 13.56 MHz high frequency power) is supplied from the high
上述したとおり、誘導結合アンテナ151は、U字形状を呈している。このような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。
As described above, the inductively coupled
Y方向に沿って配列される各誘導結合アンテナ151の上方近傍には、水平面に沿ってY方向に伸びる板状のシャッター157が設けられる。また、シャッター157には、該シャッター157をX方向に沿って変位させる変位機構(図示せず)が設けられる。このため、該変位機構がシャッター157を変位することによって、シャッター157によって各誘導結合アンテナ151の上方が覆われる閉状態と、シャッター157が各シャッター157の上方から退避して各誘導結合アンテナ151が処理空間Vと連通した開状態と、の切替が行われる。シャッター157は、例えば、ステンレスを主として構成される。
A plate-
以上説明したスパッタリング装置1は、チャンバー100の処理空間Vに、スパッターガスと、酸素や窒素などの反応性ガスとを導入して回転カソード5、6の外周を被覆するアルミニウム、ITO、Si等のターゲット16をスパッタし、当該ターゲット16に対向する基材91上にターゲット材料の膜やその酸化膜や窒化膜などを成膜する。
In the
<1.3 成膜処理>
以下、図5〜図10を参照しつつ、本実施形態における成膜処理について説明する。図5〜図10は、成膜処理の過程におけるプラズマ処理部50およびその周辺を示す断面模式図である。なお、図5〜図10では、図示が煩雑になるのを防ぐ目的で、成膜処理の説明に不要な符号は省略している。
<1.3 Film formation process>
Hereinafter, the film forming process in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 10 are schematic cross-sectional views showing the
まず、スパッターガス供給部510が、処理空間Vに不活性ガスであるアルゴンガスあるいはキセノンガスなどのスパッターガスを供給する(供給工程)。また、反応性ガス供給部520が、処理空間Vに酸素ガスあるいは窒素ガスなどの反応性ガスを供給する。これにより、処理空間V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。
First, the sputtering
各回転駆動部19Bは、モータの回転によって中心軸線2(3)を中心に磁石ユニット21(22)を回転させる。そして、磁石ユニット21、22が略対向配置とされたタイミングで回転が停止される。
Each
各回転駆動部19A(第1回転部)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、回転駆動部19A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誘導結合アンテナ151側から基材91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(第1回転工程)。この第1回転工程は、成膜処理が終了するまで継続される。
Each
スパッター用電源163は、回転カソード5、6にスパッター電圧を印加する。回転カソード5、6の各ベース部材8(ひいては、各ターゲット16)にスパッタ電圧が印加されることによって、各回転カソード5、6やその間にマグネトロンプラズマ用の電界が生成され、スパッターガスのプラズマが生成される。
The
そして、搬送機構30が搬送経路面Lに沿って基材91を搬送する(搬送工程)。より具体的には、搬送機構30は、基材91が被成膜箇所P(搬送経路面Lのうちカソード対に対向する箇所)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。その結果、基材91の表面(−Z側の主面)には、回転カソード5、6のターゲット16からスパッタされたスパッタ粒子が堆積する(図5)。
And the conveyance mechanism 30 conveys the
既述の通り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ている。このため、磁石ユニット21、22が略対向配置とされた図5の態様では、マグネトロンプラズマが各回転カソード5、6やその間に形成される静磁場によって回転カソード5、6間に閉じこめられる。その結果、本態様では後述する図8〜図10に示す態様に比べて相対的に成膜レートが低く相対的に基材91へのプラズマダメージが小さい成膜処理が実現される。
As described above, the polarities of the two
そして、図5に示す態様での成膜処理を開始して一定期間が経過すると、回転駆動部19Bがモータの回転によって中心軸線2(3)を中心に磁石ユニット21(22)を回転させる(第2回転工程)。第2回転工程は、一回の回転動作によって構成されても良いし、複数回の回転動作によって構成されても良い。以下では、第2回転工程が2回の回転動作によって構成される場合について説明する。
Then, when the film forming process in the mode shown in FIG. 5 is started and a certain period of time elapses, the
第2回転工程における1回目の回転動作では、磁石ユニット21、22のそれぞれが被成膜箇所Pに近づく+Z方向に所定角度(例えば、20度)だけ回転される。特に、搬送経路面Lに沿って往復移動される基材91が被成膜箇所Pに配されない期間(基材91が退避した期間)中に上記回転動作が実行されることが望ましい(図6、図7)。これにより、基材91の主面に形成される薄膜の一部に上記回転動作の影響が生じることを防止でき、薄膜の均一性が保たれる。また、基材91が退避した際にも、プラズマ処理部50の上部開口がキャリア90の下面によって塞がれることが望ましい(図6、図7)。これにより、プラズマ処理部50の上部開口が開放する場合に比べて処理空間V内のプラズマ状態が安定する。
In the first rotation operation in the second rotation process, each of the
上記回転動作の後も、基材91の往復搬送とスパッタ成膜とが継続される。その結果、基材91の表面(−Z側の主面)には、回転カソード5、6のターゲット16からスパッタされたスパッタ粒子が堆積する(図8)。
Even after the rotating operation, the reciprocating conveyance of the
図8の態様では、マグネトロンプラズマが磁石ユニット21、22間に形成される静磁場によって回転カソード5、6間のやや上方に閉じこめられる。その結果、本態様では、上記した図5に示す態様に比べて相対的に成膜レートが高く相対的に基材91へのプラズマダメージが大きく、後述する図9、図10に示す態様に比べて相対的に成膜レートが低く相対的に基材91へのプラズマダメージが小さい成膜処理が実現される。
In the embodiment of FIG. 8, the magnetron plasma is confined slightly upward between the
そして、図8に示す態様での成膜処理を開始して一定期間が経過すると、回転駆動部19Bがモータの回転によって中心軸線2(3)を中心に磁石ユニット21(22)を回転させる(第2回転工程)。この第2回転工程における2回目の回転動作では、磁石ユニット21、22のそれぞれが被成膜箇所Pに近づく+Z方向に所定角度(例えば、25度)だけ回転される。この場合も、基材91の主面に形成される薄膜の均一性を確保する観点から、基材91が被成膜箇所Pに配されない期間中に上記回転動作が実行されることが望ましい。
Then, when the film formation process in the mode shown in FIG. 8 is started and a certain period of time elapses, the
第2回転工程における2回目の回転動作の後も、基材91の往復搬送とスパッタ成膜とが継続される。その結果、基材91の表面(−Z側の主面)には、回転カソード5、6のターゲット16からスパッタされたスパッタ粒子が堆積する(図9)。
Even after the second rotation operation in the second rotation step, the reciprocating conveyance of the
図9の態様では、マグネトロンプラズマが磁石ユニット21、22間に形成される静磁場によって回転カソード5、6間の上方に閉じこめられる。その結果、本態様では、上記した図5、図8に示す態様に比べて相対的に成膜レートが高く相対的に基材91へのプラズマダメージが大きく、後述する図10に示す態様に比べて相対的に成膜レートが低く相対的に基材91へのプラズマダメージが小さい成膜処理が実現される。
In the embodiment of FIG. 9, the magnetron plasma is confined above the
また、図5〜図9に示す通り、成膜処理の序盤ではシャッター157によって各誘導結合アンテナ151の上方が覆われる閉状態とされている。このため、図5〜図9に示す成膜処理の過程で、各誘導結合アンテナ151にスパッタ成膜がなされ各誘導結合アンテナ151におけるプラズマ生成性能が低下することが有効に防止される。
As shown in FIGS. 5 to 9, in the early stage of the film forming process, the
そして、図9に示す態様での成膜処理を開始して一定期間が経過すると、図示しない変位機構がシャッター157を変位することによって閉状態から開状態に切替えられる。さらに、開状態において高周波電源153が各誘導結合アンテナ151に高周波電力を供給する(高周波電力供給工程)。この際にも、基材91の往復搬送とスパッタ成膜とが継続される。その結果、基材91の表面(−Z側の主面)には、回転カソード5、6のターゲット16からスパッタされたスパッタ粒子が堆積する(図10)。
Then, when a certain period of time has elapsed since the film forming process in the mode shown in FIG. 9 is started, a displacement mechanism (not shown) displaces the
図10の態様では、マグネトロンプラズマが磁石ユニット21、22間に形成される静磁場によって回転カソード5、6間の上方に閉じこめられる。また、処理空間Vには、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雰囲気が形成される。その結果、本態様では、上記した図5、図8、図9に示す態様に比べて相対的に成膜レートが高く相対的に基材91へのプラズマダメージが大きい成膜処理が実現される。
In the embodiment of FIG. 10, the magnetron plasma is confined above the
以上説明したように、本実施形態では、基材91への成膜レートが相対的に低く基材91へのプラズマダメージが相対的に小さい成膜処理から、基材91への成膜レートが相対的に高く基材91へのプラズマダメージが相対的に大きい成膜処理へと、段階的に移行する。このため、処理対象たる基材91への直接的なプラズマダメージ(換言すると、成膜処理の序盤で生じうるプラズマダメージ)を抑制しつつ、処理全体としての成膜レートを向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, the film formation rate on the
また、本実施形態では、一のプラズマ処理部50が成膜処理の期間中に回転カソード5、6を回転させることによって、上記した成膜処理の段階移行を実現している。このため、本実施形態の態様では、後述する第2実施形態および第3実施形態のように複数のプラズマ処理部50を備える態様に比べ、スパッタリング装置1の小型化を実現できる。
In the present embodiment, the stage transition of the film forming process described above is realized by the one
<2 第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
<2 Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
<2.1 スパッタリング装置1Aの構成>
図11は、第2実施形態のスパッタリング装置1Aにおけるプラズマ処理部およびその周辺を示す断面模式図である。以下では、図11を参照しつつ第2実施形態のスパッタリング装置1Aについて説明するが、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付し重複説明を省略する。なお、図11では、図示が煩雑になるのを防ぐ目的で、ノズル12、プローブ13、ノズル514など一部の構成を省略して描いている。
<2.1 Configuration of
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the plasma processing unit and its periphery in the
スパッタリング装置1Aは、基材91の搬送方向に沿って4つのプラズマ処理部を有する。以下では、該4つのプラズマ処理部を区別せずに表現する場合は、「プラズマ処理部50A」と呼称する。また、該4つのプラズマ処理部を区別して表現する場合は、搬送方向(−X方向)に沿って上流側(+X側)から順に「プラズマ処理部501A〜504A」と呼称する。
The
各プラズマ処理部50Aが共通して第1実施形態のプラズマ処理部50と異なるのは、各プラズマ処理部50Aに回転駆動部19Bが設けられていない点である。このため、各プラズマ処理部50Aに設けられた各磁石ユニット21、22が成膜処理の期間中に回転されることはない。
Each
したがって、各プラズマ処理部50Aにおける各磁石ユニット21、22の位置決めは、成膜処理の開始前に装置の作業者によって行われる。この際、プラズマ処理部501Aでは、磁石ユニット21、22が略対向配置とされる。プラズマ処理部502Aでは、磁石ユニット21、22が略対向配置から被成膜箇所Pに近づく+Z方向に所定角度(例えば、20度)だけ回転された配置とされる。プラズマ処理部503Aでは、磁石ユニット21、22が略対向配置から被成膜箇所Pに近づく+Z方向に所定角度(例えば、45度)だけ回転された配置とされる。プラズマ処理部504Aでは、磁石ユニット21、22が略対向配置から被成膜箇所Pに近づく+Z方向に所定角度(例えば、45度)だけ回転された配置とされる。
Therefore, the positioning of the
プラズマ処理部501A〜503Aには、シャッター157および該シャッター157を変位する変位機構(図示せず)が設けられている。このため、成膜処理の処理条件に応じて、各誘導結合アンテナ151の開状態と閉状態との切替を行うことが可能である。他方、プラズマ処理部504Aには、シャッター157および該シャッター157を変位する変位機構(図示せず)が設けられておらず、誘導結合アンテナ151が常に開状態とされている。
The
プラズマ処理部501A〜503Aの周囲には、該周囲を取り囲むように配置された遮蔽部材であるチムニー601Aが設けられる。また、プラズマ処理部504Aの周囲には、該周囲を取り囲むように配置された遮蔽部材であるチムニー602Aが設けられる。一般に、誘導結合アンテナ151によって誘導結合プラズマを生成する場合と生成しない場合とでは、処理空間Vに形成されるべき雰囲気(換言すると、処理空間Vに供給すべきスパッターガスの量や反応性ガスの量)が異なる。このため、本実施形態のように、各誘導結合アンテナ151の開閉切替を行う空間(プラズマ処理部501A〜503Aが配される空間)と、各誘導結合アンテナ151の開状態が維持される空間(プラズマ処理部504Aが配される空間)と、をチムニー601A、602Aで仕切ることによって、各処理空間Vにおいてそれぞれ所望の雰囲気を形成しやすくなる。また、第2実施形態とは別の態様として、4つのプラズマ処理部501A〜504Aの周囲を個別に取り囲むように4つのチムニー(遮蔽部材)を設けても良い。
Around the
搬送機構30Aは、第1実施形態の搬送機構30と同様、キャリア90によって基材91を保持搬送する機構である。なお、搬送機構30Aはキャリア90および基材91を一方向(−X方向)にのみ搬送する機構であり、この点で第1実施形態の搬送機構30とは異なる。また、第2実施形態における搬送経路面Lには、4つのプラズマ処理部50Aに対向した4つの被成膜箇所Pが含まれるので、この点で第1実施形態とは異なる。以下では、搬送機構30Aが4つのキャリア90によって4枚の基材91を搬送する場合について説明する。
The transport mechanism 30 </ b> A is a mechanism that holds and transports the
スパッタリング装置1Aを構成する他の各部は、第1実施形態のスパッタリング装置1を構成する各部と同様である。
Other parts constituting the
<2.2 成膜処理>
以下、第2実施形態における成膜処理について説明する。
<2.2 Film formation process>
Hereinafter, the film forming process in the second embodiment will be described.
既述の通り、各プラズマ処理部50Aにおける各磁石ユニット21、22の位置決めは、成膜処理の開始前に装置の作業者によって行われる。
As described above, the positioning of the
図示省略のスパッターガス供給部が、処理空間Vに不活性ガスであるアルゴンガスあるいはキセノンガスなどのスパッターガスを供給する(供給工程)。また、反応性ガス供給部が、処理空間Vに酸素ガスあるいは窒素ガスなどの反応性ガスを供給する。これにより、処理空間V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。 A sputtering gas supply unit (not shown) supplies a sputtering gas such as argon gas or xenon gas, which is an inert gas, to the processing space V (supply process). Further, the reactive gas supply unit supplies a reactive gas such as oxygen gas or nitrogen gas to the processing space V. Thereby, a mixed atmosphere of the sputtering gas and the reactive gas is formed in the processing space V.
各回転駆動部19Aは、モータの回転によって各中心軸線2、3を中心に各回転カソード5、6を回転させる。より詳細には、回転駆動部19A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誘導結合アンテナ151側から基材91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(第1回転工程)。この第1回転工程は、成膜処理が終了するまで継続される。
Each
スパッター用電源は、各回転カソード5、6にスパッター電圧を印加する。各回転カソード5、6の各ベース部材8(ひいては、各ターゲット16)にスパッタ電圧が印加されることによって、マグネトロンプラズマ用の電界が生成され、スパッターガスのプラズマが生成される。
The power supply for the sputter applies a sputtering voltage to the
そして、搬送機構30Aが搬送経路面Lに沿って4枚の基材91を搬送する(搬送工程)。より具体的には、搬送機構30Aは、各キャリア90に保持される各基材91を搬送経路面Lに沿って−X方向に移動させる。その結果、基材91の表面(−Z側の主面)には、各回転カソード5、6のターゲット16からスパッタされたスパッタ粒子が堆積する(図11)。
Then, the
基材91の表面には、まず、最も搬送上流側(+X側)のプラズマ処理部501Aによってプラズマ成膜がなされる。既述の通り、プラズマ処理部501Aでは、磁石ユニット21、22が略対向配置とされている。このため、プラズマ処理部501Aでは、プラズマ処理部502A〜504Aでの成膜処理に比べて相対的に成膜レートが低く相対的に基材91へのプラズマダメージが小さい成膜処理が実現される。
First, a plasma film is formed on the surface of the
基材91が−X方向に搬送されることによって、該基材91の表面には、次にプラズマ処理部502Aによってプラズマ成膜がなされる。既述の通り、プラズマ処理部502Aでは、磁石ユニット21、22が略対向配置から被成膜箇所Pに近づく+Z方向に所定角度(例えば、20度)だけ回転された配置とされている。このため、プラズマ処理部502Aでは、プラズマ処理部501Aでの成膜処理に比べて相対的に成膜レートが高く相対的に基材91へのプラズマダメージが大きく、プラズマ処理部503A、504Aでの成膜処理に比べて相対的に成膜レートが低く相対的に基材91へのプラズマダメージが小さい成膜処理が実現される。
When the
基材91が−X方向に搬送されることによって、該基材91の表面には、次にプラズマ処理部503Aによってプラズマ成膜がなされる。既述の通り、プラズマ処理部503Aでは、磁石ユニット21、22が略対向配置から被成膜箇所Pに近づく+Z方向に所定角度(例えば、45度)だけ回転された配置とされている。このため、プラズマ処理部503Aでは、プラズマ処理部501A、502Aでの成膜処理に比べて相対的に成膜レートが高く相対的に基材91へのプラズマダメージが大きく、プラズマ処理部504Aでの成膜処理に比べて相対的に成膜レートが低く相対的に基材91へのプラズマダメージが小さい成膜処理が実現される。
When the
基材91が−X方向に搬送されることによって、該基材91の表面には、最後にプラズマ処理部504Aによってプラズマ成膜がなされる。既述の通り、プラズマ処理部504Aでは、磁石ユニット21、22が略対向配置から被成膜箇所Pに近づく+Z方向に所定角度(例えば、45度)だけ回転された配置とされている。また、処理空間Vには、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雰囲気が形成される。このため、プラズマ処理部504Aでは、プラズマ処理部501A〜503Aでの成膜処理に比べて相対的に成膜レートが高く相対的に基材91へのプラズマダメージが大きい成膜処理が実現される。
By transporting the
以上説明したように、第2実施形態では、搬送上流側から搬送下流側にかけて、各磁石ユニット21、22が略対向配置とされるプラズマ処理部501Aから各磁石ユニット21、22が対応する被成膜箇所Pに近づく配置とされるプラズマ処理部504Aへと、各プラズマ処理部501A〜504A内の各磁石ユニット21、22の配置が設定される。
As described above, in the second embodiment, each
このため、第2実施形態においても、第1実施形態と同様、基材91への成膜レートが相対的に低く基材91へのプラズマダメージが相対的に小さい成膜処理から、基材91への成膜レートが相対的に高く基材91へのプラズマダメージが相対的に大きい成膜処理へと、段階的に移行する。このため、処理対象たる基材91への直接的なプラズマダメージ(換言すると、成膜処理の序盤で生じうるプラズマダメージ)を抑制しつつ、処理全体としての成膜レートを向上させることができる。
For this reason, also in the second embodiment, as in the first embodiment, the
また、第2実施形態では、搬送方向を一方向として複数の基材91を連続搬送しつつ、上記した成膜処理を行う。このため、第2実施形態の態様では、装置全体のスループットを向上することができる。
In the second embodiment, the film forming process described above is performed while continuously transporting the plurality of
<3 第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
<3 Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
<3.1 スパッタリング装置1Bの構成>
図12〜図14は、成膜処理の過程におけるプラズマ処理部およびその周辺を示す断面模式図である。以下では、図12〜図14を参照しつつ第3実施形態のスパッタリング装置1Bについて説明するが、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付し重複説明を省略する。なお、図12〜図14では、図示が煩雑になるのを防ぐ目的で、ノズル12、プローブ13、ノズル514など一部の構成を省略して描いている。
<3.1 Configuration of Sputtering Apparatus 1B>
12 to 14 are schematic cross-sectional views showing the plasma processing unit and its periphery in the course of film formation. Hereinafter, the sputtering apparatus 1B according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 14. However, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In FIGS. 12 to 14, some components such as the
スパッタリング装置1Bは、基材91の搬送方向に沿って4つのプラズマ処理部を有する。以下では、該4つのプラズマ処理部を区別せずに表現する場合は、「プラズマ処理部50B」と呼称する。また、該4つのプラズマ処理部を区別して表現する場合は、搬送方向(−X方向)に沿って上流側(+X側)から順に「プラズマ処理部501B〜504B」と呼称する。
The
プラズマ処理部501B〜503Bは、誘導結合プラズマを生成するための各部(誘導結合アンテナ151など)を有さず、この点で第1実施形態のプラズマ処理部50とは異なる。また、プラズマ処理部504Bは、誘導結合プラズマを生成するための各部(誘導結合アンテナ151など)を有するが、シャッター157および該シャッター157を変位する変位機構(図示せず)を有さず、この点で第1実施形態のプラズマ処理部50とは異なる。
The plasma processing units 501B to 503B do not have each unit (
各プラズマ処理部50Bの周囲には、該周囲を取り囲むように配置された遮蔽部材であるチムニー60が設けられる。
Around each
搬送機構30Bは、第1実施形態の搬送機構30と同様、キャリア90によって基材91を保持搬送する機構であり、キャリア90および基材91を双方向に搬送可能な機構である。
The transport mechanism 30 </ b> B is a mechanism that holds and transports the
スパッタリング装置1Bを構成する他の各部は、第1実施形態のスパッタリング装置1を構成する各部と同様である。
Other parts constituting the sputtering apparatus 1B are the same as those constituting the
<3.2 成膜処理>
以下、第3実施形態における成膜処理について説明する。
<3.2 Film formation process>
Hereinafter, the film forming process in the third embodiment will be described.
まず、成膜処理の開始に先立って、各プラズマ処理部50における各磁石ユニット21、22の位置決めがなされる。この際、プラズマ処理部501Bでは、磁石ユニット21、22が略対向配置から被成膜箇所Pと離れる−Z方向に所定角度(例えば、20度)だけ回転された配置とされる。プラズマ処理部502Bでは、磁石ユニット21、22が略対向配置とされている。プラズマ処理部503Bでは、磁石ユニット21、22が略対向配置から被成膜箇所Pに近づく+Z方向に所定角度(例えば、20度)だけ回転された配置とされる。プラズマ処理部504Bでは、磁石ユニット21、22が略対向配置から被成膜箇所Pに近づく+Z方向に所定角度(例えば、45度)だけ回転された配置とされる。
First, prior to the start of the film forming process, the
スパッターガス供給部が、処理空間Vに不活性ガスであるアルゴンガスあるいはキセノンガスなどのスパッターガスを供給する(供給工程)。また、反応性ガス供給部が、処理空間Vに酸素ガスあるいは窒素ガスなどの反応性ガスを供給する。これにより、処理空間V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。 A sputter gas supply unit supplies a sputtering gas such as argon gas or xenon gas, which is an inert gas, to the processing space V (supply process). Further, the reactive gas supply unit supplies a reactive gas such as oxygen gas or nitrogen gas to the processing space V. Thereby, a mixed atmosphere of the sputtering gas and the reactive gas is formed in the processing space V.
各回転駆動部19Aは、モータの回転によって各中心軸線2、3を中心に各回転カソード5、6を回転させる。より詳細には、回転駆動部19A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誘導結合アンテナ151側から基材91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(第1回転工程)。この第1回転工程は、成膜処理が終了するまで継続される。
Each
スパッター用電源は、各回転カソード5、6にスパッター電圧を印加する。各回転カソード5、6の各ベース部材8(ひいては、各ターゲット16)にスパッタ電圧が印加されることによって、マグネトロンプラズマ用の電界が生成され、スパッターガスのプラズマが生成される。
The power supply for the sputter applies a sputtering voltage to the
そして、搬送機構30Bが搬送経路面Lに沿って基材91を搬送する(搬送工程)。より具体的には、搬送機構30Bは、基材91が一の被成膜箇所Pを複数回通過するように該基材91を搬送経路面Lに沿って往復移動させる往復動作と、該一の被成膜箇所Pに対して搬送下流側に隣接する他の被成膜箇所Pまで基材91を搬送する送り動作と、を繰り返す。
And the
搬送機構30Bは、まず、キャリア90に保持される基材91が最も搬送上流側(+X側)の被成膜箇所Pに到達したタイミングで上記往復動作を実行する。
The transport mechanism 30 </ b> B first performs the reciprocating operation at a timing when the
その結果、基材91の表面には、まず、最も搬送上流側(+X側)のプラズマ処理部501Bによってプラズマ成膜がなされる。そして、図12に示す態様での成膜処理を開始して一定期間が経過すると、回転駆動部19Bがモータの回転によって各プラズマ処理部50Bにおける各磁石ユニット21、22を回転させる。この回転動作では、各プラズマ処理部50Bにおける各磁石ユニット21、22のそれぞれが被成膜箇所Pに近づく+Z方向に所定角度だけ回転される(図13)。
As a result, first, plasma film formation is performed on the surface of the
この回転によって、プラズマ処理部501Bでは、磁石ユニット21、22が略対向配置とされる。プラズマ処理部502Bでは、磁石ユニット21、22が略対向配置から被成膜箇所Pに近づく+Z方向に所定角度(例えば、20度)だけ回転された配置とされる。プラズマ処理部503Bでは、磁石ユニット21、22が略対向配置から被成膜箇所Pに近づく+Z方向に所定角度(例えば、45度)だけ回転された配置とされる。プラズマ処理部504Bでは、磁石ユニット21、22が略対向配置から被成膜箇所Pに近づく+Z方向に所定角度(例えば、90度)だけ回転された配置とされる。上記回転動作の後も、搬送機構30Bによる基材91の往復動作およびプラズマ処理部501Bによるスパッタ成膜が継続される。
By this rotation, the
このため、プラズマ処理部501Bでは、第1実施形態のプラズマ処理部50における図12に示す態様(図5に示す態様に相当)および図13に示す態様(図8に示す態様に相当)での成膜処理が実現される。
Therefore, in the plasma processing unit 501B, the
そして、図13に示す態様での成膜処理を開始して一定期間が経過すると、搬送機構30Bが、一の被成膜箇所Pに対して搬送下流側に隣接する他の被成膜箇所Pまで基材91を搬送する送り動作を行う。これにより、該送り動作の直前にプラズマ処理部501Bの被成膜箇所Pに位置した基材91は、プラズマ処理部502Bの被成膜箇所Pまで搬送される。また、該基材91に後続する基材91がプラズマ処理部501Bの被成膜箇所Pまで搬送される。後述の図14では、先行基材と後続基材とを区別する目的で、先行基材を91aと図示し、後続基材を91bと図示する。
Then, after a certain period of time has elapsed since the film forming process in the mode shown in FIG. 13 is started, the
さらに、この送り動作の際に、上記回転動作と同一の回転量で逆向きに各磁石ユニット21、22が回転される(図14)。したがって、図14における各磁石ユニット21、22の配置は、図12における各磁石ユニット21、22の配置と同様となる。
Further, during this feeding operation, the
以降も、搬送機構30Bが、上記往復動作と上記送り動作とを繰り返す。そして、各回転駆動部19Bが、上記往復動作の過程で各磁石ユニット21、22を回転させることによって図12に示す配置から図13に示す配置とし、上記送り動作の過程で各磁石ユニット21、22を逆回転させることによって図13に示す配置から図14(図12)に示す配置とする。
Thereafter, the
これにより、各基材91について、プラズマ処理部501B〜504Bでの成膜処理が順次に実行される。また、搬送上流側から搬送下流側にかけて、各磁石ユニット21、22が略対向配置とされるプラズマ処理部501Bから各磁石ユニット21、22が対応する被成膜箇所Pに近づく配置とされるプラズマ処理部504Bへと、各プラズマ処理部501B〜504B内の各磁石ユニット21、22の配置が設定される(図12〜図14)。
Thereby, the film forming process in the plasma processing units 501B to 504B is sequentially executed for each
このため、第3実施形態においても、第1実施形態と同様、基材91への成膜レートが相対的に低く基材91へのプラズマダメージが相対的に小さい成膜処理から、基材91への成膜レートが相対的に高く基材91へのプラズマダメージが相対的に大きい成膜処理へと、段階的に移行する。このため、処理対象たる基材91への直接的なプラズマダメージ(換言すると、成膜処理の序盤で生じうるプラズマダメージ)を抑制しつつ、処理全体としての成膜レートを向上させることができる。
For this reason, also in the third embodiment, as in the first embodiment, the film formation rate on the
また、第3実施形態では、搬送機構30による往復動作と送り動作とを繰り返すことで複数の基材91を連続搬送しつつ、上記した成膜処理を行う。このため、第3実施形態の態様では、装置全体のスループットを向上することができる。
In the third embodiment, the above-described film forming process is performed while continuously transporting the plurality of
<4 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。
<4 Modification>
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention.
図15は、スパッタリング装置1Cのプラズマ処理部50C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1Cは、上記第1実施形態のスパッタリング装置1の変形例に係る装置である。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing the
図15に示すように、1つのチムニー60内に2つのプラズマ処理部50Cが配される構成でも構わない。この場合においても、基材91への成膜レートが相対的に低く基材91へのプラズマダメージが相対的に小さい成膜処理から、基材91への成膜レートが相対的に高く基材91へのプラズマダメージが相対的に大きい成膜処理へと、段階的に移行する構成であれば、処理対象たる基材91への直接的なプラズマダメージ(換言すると、成膜処理の序盤で生じうるプラズマダメージ)を抑制しつつ、処理全体としての成膜レートを向上させることができる。
As shown in FIG. 15, two
例えば、スパッタリング装置1Cにおいて2つのプラズマ処理部50Cにおける磁石ユニット21、22の回転を同期して行う場合、各磁石ユニット21、22の配置を対向配置から上向き配置(被成膜箇所Pに近づく配置)に徐々に移行させることで、上記した成膜処理を実現することができる。他方、スパッタリング装置1Cにおいて2つのプラズマ処理部50Cにおける磁石ユニット21、22の回転を個別に行ってもよい。この場合、搬送下流側に配されるプラズマ処理部50Cでの磁石ユニット21、22の配置を、搬送上流側に配されるプラズマ処理部50Cでの磁石ユニット21、22の配置よりも上向き配置とすることによって、上記した成膜処理を実現することができる。
For example, when the rotation of the
上記した各成膜処理は、有機EL上のカソード電極成膜や太陽電池半導体のパッシベーション成膜など種々の成膜処理に適用可能である。 Each of the film forming processes described above can be applied to various film forming processes such as a cathode electrode film forming on an organic EL and a solar cell semiconductor passivation film forming.
以上、実施形態およびその変形例に係るスパッタリング装置およびスパッタリング方法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省略が可能である。 As mentioned above, although the sputtering apparatus and sputtering method which concern on embodiment and its modification were demonstrated, these are examples of preferable embodiment for this invention, Comprising: The scope of implementation of this invention is not limited. Within the scope of the invention, the present invention can be freely combined with each embodiment, modified with any component in each embodiment, or omitted with any component in each embodiment.
1,1A〜1C スパッタリング装置
50,50A〜50C,501A〜504A,501B〜504B プラズマ処理部
100 チャンバー
151 誘導結合アンテナ
153 高周波電源
163 スパッター用電源
30 搬送機構
31 搬送ローラ
5,6 回転カソード
7 支持棒
8 ベース部材
16 ターゲット
19A,19B 回転駆動部
21,22 磁石ユニット
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
V 処理空間
1, 1A to 1C
Claims (15)
その内部に処理空間を形成する真空チャンバーと、
前記処理空間にスパッターガスを供給するスパッターガス供給部と、
前記処理空間内に配される少なくとも1つのプラズマ処理部と、
前記少なくとも1つのプラズマ処理部に対向した少なくとも1つの被成膜箇所を含む搬送経路面に沿って前記基材を搬送する搬送機構と、
備え、
前記少なくとも1つのプラズマ処理部は、
円筒状でその外周面がターゲット材料で被覆された2つの回転カソードを前記処理空間内で一定距離を隔てて対向配置させたカソード対と、
各回転カソードをそれぞれの中心軸線回りに回転させる2つの第1回転部と、
前記2つの回転カソードにスパッター電圧を印加するスパッター電圧供給手段と、
前記2つの回転カソードの内部にそれぞれ収容されて前記外周面のうち自身の近傍で磁界を形成するとともに、前記2つの回転カソードとは独立して前記2つの回転カソードの中心軸線回りに回転可能に設けられる2つの磁界形成部と、
前記2つの磁界形成部を前記2つの回転カソードの中心軸線回りで前記2つの回転カソードの回転とは独立して回転させる2つの第2回転部と、
前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマを発生する高密度プラズマ源と、
前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
を備え、
前記成膜処理の開始時には、前記2つの磁界形成部が略対向配置とされており、
前記成膜処理の期間中に、前記2つの第2回転部が前記2つの磁界形成部のそれぞれを対応する被成膜箇所に近づける方向に回転させ、
前記2つの第2回転部が前記2つの磁界形成部のそれぞれを前記被成膜箇所に近づける方向に回転させた後に、前記高周波電力供給手段によって前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給することを特徴とするスパッタリング装置。 A sputtering apparatus for performing a film forming process on a main surface of a substrate,
A vacuum chamber for forming a processing space therein;
A sputtering gas supply unit for supplying a sputtering gas to the processing space;
At least one plasma processing unit disposed in the processing space;
A transport mechanism for transporting the base material along a transport path surface including at least one deposition position facing the at least one plasma processing unit;
Prepared,
The at least one plasma processing unit includes:
A cathode pair in which two rotating cathodes, which are cylindrical and whose outer peripheral surfaces are coated with a target material, are arranged to face each other at a predetermined distance in the processing space;
Two first rotating parts for rotating each rotating cathode around a respective central axis;
Sputtering voltage supply means for applying a sputtering voltage to the two rotating cathodes;
Each of the two rotating cathodes is housed inside and forms a magnetic field in the vicinity of itself on the outer peripheral surface, and can rotate about the central axis of the two rotating cathodes independently of the two rotating cathodes. Two magnetic field forming portions provided;
Two second rotating parts for rotating the two magnetic field forming parts around the central axis of the two rotating cathodes independently of the rotation of the two rotating cathodes;
A high-density plasma source for generating high-density plasma in a space including a portion where the magnetic field is formed in the processing space;
High-frequency power supply means for supplying high-frequency power to the high-density plasma source;
With
At the start of the film formation process, the two magnetic field forming portions are arranged substantially opposite to each other,
During the film forming process, the two second rotating units rotate each of the two magnetic field forming units in a direction approaching a corresponding film forming position,
Supplying the high-frequency power to the high-density plasma source by the high-frequency power supply means after the two second rotating portions rotate each of the two magnetic field forming portions in a direction approaching the film formation location. A sputtering apparatus characterized.
前記搬送機構は前記基材を前記搬送経路面に沿って双方向に搬送することが可能であることを特徴とするスパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 1,
The sputtering apparatus, wherein the transport mechanism can transport the base material bidirectionally along the transport path surface.
前記少なくとも1つのプラズマ処理部は、
前記高密度プラズマ源の近傍に配されるシャッターと、
前記シャッターを変位させて、前記シャッターによって前記高密度プラズマ源が覆われる閉状態と、前記高密度プラズマ源が前記処理空間と連通した開状態と、の切替を行う変位機構と、
を有し、
前記成膜処理の序盤では前記閉状態とされる一方で、前記高周波電力供給手段によって前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給する際には前記開状態とされることを特徴とするスパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 2 ,
The at least one plasma processing unit includes:
A shutter disposed in the vicinity of the high-density plasma source;
A displacement mechanism that displaces the shutter to switch between a closed state in which the high-density plasma source is covered by the shutter and an open state in which the high-density plasma source communicates with the processing space;
Have
The sputtering apparatus is characterized in that it is in the closed state in the early stage of the film forming process, and is in the open state when high-frequency power is supplied to the high-density plasma source by the high-frequency power supply means.
前記基材が前記被成膜箇所に配されない期間中に、前記2つの第2回転部が前記2つの磁界形成部を回転することを特徴とするスパッタリング装置。 A sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The sputtering apparatus, wherein the two second rotating units rotate the two magnetic field forming units during a period in which the base material is not disposed at the deposition position.
前記少なくとも1つのプラズマ処理部とは複数のプラズマ処理部であり、前記少なくとも1つの被成膜箇所とは複数の被成膜箇所であり、
前記搬送機構は、前記基材が一の被成膜箇所を複数回通過するように該基材を前記搬送経路面に沿って往復移動させる往復動作と、該一の被成膜箇所に対して搬送下流側に隣接する他の被成膜箇所まで前記基材を搬送する送り動作と、を繰り返す機構であり、
搬送上流側から搬送下流側にかけて、前記2つの磁界形成部が略対向配置とされるプラズマ処理部から前記2つの磁界形成部が対応する被成膜箇所に近づく配置とされるプラズマ処理部へと、各プラズマ処理部内の各磁界形成部の配置が設定されることを特徴とするスパッタリング装置。 A sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The at least one plasma processing unit is a plurality of plasma processing units, and the at least one film forming location is a plurality of film forming locations,
The transport mechanism includes a reciprocating operation for reciprocating the base material along the transport path surface so that the base material passes through the single film-formed location a plurality of times, and the one film-forming location. It is a mechanism that repeats the feeding operation of transporting the base material to another deposition position adjacent to the transport downstream side,
From the upstream side of the transfer to the downstream side of the transfer, from the plasma processing unit in which the two magnetic field forming units are arranged substantially opposite to the plasma processing unit in which the two magnetic field forming units are arranged closer to the corresponding film formation location The sputtering apparatus is characterized in that the arrangement of each magnetic field forming unit in each plasma processing unit is set.
その内部に処理空間を形成する真空チャンバーと、
前記処理空間にスパッターガスを供給するスパッターガス供給部と、
前記処理空間内に配される少なくとも1つのプラズマ処理部と、
前記少なくとも1つのプラズマ処理部に対向した少なくとも1つの被成膜箇所を含む搬送経路面に沿って前記基材を搬送する搬送機構と、
備え、
前記少なくとも1つのプラズマ処理部は、
円筒状でその外周面がターゲット材料で被覆された2つの回転カソードを前記処理空間内で一定距離を隔てて対向配置させたカソード対と、
各回転カソードをそれぞれの中心軸線回りに回転させる2つの第1回転部と、
前記2つの回転カソードにスパッター電圧を印加するスパッター電圧供給手段と、
前記2つの回転カソードの内部にそれぞれ収容されて前記外周面のうち自身の近傍で磁界を形成するとともに、前記2つの回転カソードとは独立して前記2つの回転カソードの中心軸線回りに回転可能に設けられる2つの磁界形成部と、
を備え、
前記少なくとも1つのプラズマ処理部とは複数のプラズマ処理部であり、前記少なくとも1つの被成膜箇所とは複数の被成膜箇所であり、
前記複数のプラズマ処理部のうち最も搬送下流側のプラズマ処理部は、前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマを発生する高密度プラズマ源と、前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、
を備え、
前記搬送機構は前記基材を前記搬送経路面に沿って一方向に移動させる機構であり、
搬送上流側から搬送下流側にかけて、前記2つの磁界形成部が略対向配置とされるプラズマ処理部から前記2つの磁界形成部が対応する被成膜箇所に近づく配置とされるプラズマ処理部へと、各プラズマ処理部内の各磁界形成部の配置が前記成膜処理に先立って設定され、
前記成膜処理の開始時には、前記2つの磁界形成部が略対向配置とされており、
前記最も下流側のプラズマ処理部によって前記基材に成膜する際には、前記高周波電力供給手段によって前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給することを特徴とするスパッタリング装置。 A sputtering apparatus for performing a film forming process on a main surface of a substrate,
A vacuum chamber for forming a processing space therein;
A sputtering gas supply unit for supplying a sputtering gas to the processing space;
At least one plasma processing unit disposed in the processing space;
A transport mechanism for transporting the base material along a transport path surface including at least one deposition position facing the at least one plasma processing unit;
Prepared,
The at least one plasma processing unit includes:
A cathode pair in which two rotating cathodes, which are cylindrical and whose outer peripheral surfaces are coated with a target material, are arranged to face each other at a predetermined distance in the processing space;
Two first rotating parts for rotating each rotating cathode around a respective central axis;
Sputtering voltage supply means for applying a sputtering voltage to the two rotating cathodes;
Each of the two rotating cathodes is housed inside and forms a magnetic field in the vicinity of itself on the outer peripheral surface, and can rotate about the central axis of the two rotating cathodes independently of the two rotating cathodes. Two magnetic field forming portions provided;
With
The at least one plasma processing unit is a plurality of plasma processing units, and the at least one film forming location is a plurality of film forming locations,
Among the plurality of plasma processing units, the plasma processing unit closest to the conveyance downstream includes a high-density plasma source that generates high-density plasma in a space including a portion where the magnetic field is formed in the processing space, and the high-density plasma source. High-frequency power supply means for supplying high-frequency power to the plasma source;
With
The transport mechanism is a mechanism that moves the base material in one direction along the transport path surface;
From the upstream side of the transfer to the downstream side of the transfer, from the plasma processing unit in which the two magnetic field forming units are arranged substantially opposite to the plasma processing unit in which the two magnetic field forming units are arranged closer to the corresponding film formation location The arrangement of each magnetic field forming unit in each plasma processing unit is set prior to the film forming process ,
At the start of the film formation process, the two magnetic field forming portions are arranged substantially opposite to each other,
The most downstream side by plasma treatment in forming the base material, a sputtering apparatus, characterized that you supply a high frequency power to the high-density plasma source by the high-frequency power supply means.
前記2つの磁界形成部におけるそれぞれの極性が相補的であることを特徴とするスパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 6 ,
The sputtering apparatus, wherein the polarities of the two magnetic field forming portions are complementary.
前記スパッター電圧供給手段が前記2つの回転カソードに相互に逆位相の交流スパッター電圧を印加することを特徴とするスパッタリング装置。 A sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 7 ,
The sputtering apparatus, wherein the sputtering voltage supply means applies AC sputtering voltages having opposite phases to the two rotating cathodes.
前記スパッター電圧供給手段が前記2つの回転カソードに負電圧を印加することを特徴とするスパッタリング装置。 A sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 7 ,
The sputtering apparatus, wherein the sputtering voltage supply means applies a negative voltage to the two rotating cathodes.
前記スパッター電圧供給手段が前記2つの回転カソードに負電圧と正電圧とを含むパルス状の電圧を印加することを特徴とするスパッタリング装置。 A sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 7 ,
The sputtering apparatus, wherein the sputtering voltage supply means applies a pulsed voltage including a negative voltage and a positive voltage to the two rotating cathodes.
前記少なくとも1つのプラズマ処理部は、円筒状でその外周面がターゲット材料で被覆された2つの回転カソードを前記処理空間内で一定距離を隔てて対向配置させたカソード対と、前記2つの回転カソードの内部でそれぞれの中心軸線回りに回転可能に設けられ、前記外周面のうち自身の近傍で磁界を形成する2つの磁界形成部と、
前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマを発生する高密度プラズマ源と、
を備え、
前記方法は、
前記処理空間にスパッターガスを供給する工程と、
前記2つの磁界形成部を略対向配置とする工程と、
各回転カソードをそれぞれの中心軸線回りに回転させる第1回転工程と、
前記2つの回転カソードにスパッター電圧を印加する工程と、
前記少なくとも1つのプラズマ処理部に対向した少なくとも1つの被成膜箇所を含む搬送経路面に沿って前記基材を双方向に移動する工程と、
前記2つの磁界形成部のそれぞれが対応する被成膜箇所に近づく方向に前記2つの磁界形成部をそれぞれの中心軸線回りに回転させる第2回転工程と、
前記第2回転工程の後に前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電力供給工程と、
を有することを特徴とするスパッタリング方法。 A sputtering method for performing a film forming process on a main surface of a base material using an apparatus including a vacuum chamber for forming a processing space therein and at least one plasma processing unit disposed in the processing space. ,
The at least one plasma processing unit includes a cathode pair in which two rotating cathodes having a cylindrical shape and an outer peripheral surface coated with a target material are arranged to face each other at a predetermined distance in the processing space, and the two rotating cathodes Two magnetic field forming portions that are provided so as to be rotatable around respective central axis lines and that form a magnetic field in the vicinity of the outer peripheral surface,
A high-density plasma source for generating high-density plasma in a space including a portion where the magnetic field is formed in the processing space;
With
The method
Supplying a sputtering gas to the processing space;
Placing the two magnetic field forming portions substantially opposite to each other;
A first rotation step of rotating each rotating cathode around its central axis;
Applying a sputtering voltage to the two rotating cathodes;
Bi-directionally moving the substrate along a transfer path surface including at least one deposition position facing the at least one plasma processing unit;
A second rotation step of rotating the two magnetic field forming units around their respective central axes in a direction in which each of the two magnetic field forming units approaches a corresponding deposition position;
A high frequency power supply step of supplying high frequency power to the high density plasma source after the second rotation step;
A sputtering method comprising:
前記少なくとも1つのプラズマ処理部は、前記高密度プラズマ源の近傍に配されるシャッター、を備え、
前記方法は、
前記高周波電力供給工程よりも前の工程では前記シャッターを変位させて前記シャッターによって前記高密度プラズマ源が覆われる閉状態とし、前記高周波電力供給工程において高周波電力を供給する際には前記高密度プラズマ源が前記処理空間と連通した開状態とする工程、
を有することを特徴とするスパッタリング方法。 It is a sputtering method of Claim 11 , Comprising:
The at least one plasma processing unit includes a shutter disposed in the vicinity of the high-density plasma source;
The method
In a step prior to the high frequency power supply step, the shutter is displaced so that the high density plasma source is covered with the shutter, and the high density plasma is supplied when the high frequency power is supplied in the high frequency power supply step. A source having an open state communicating with the processing space;
A sputtering method comprising:
前記基材が前記被成膜箇所に配されない期間中に、前記第2回転工程が実行されることを特徴とするスパッタリング方法。 A sputtering method according to any one of claims 11 to 12,
The sputtering method, wherein the second rotation step is performed during a period in which the base material is not disposed at the deposition position.
各プラズマ処理部は、円筒状でその外周面がターゲット材料で被覆された2つの回転カソードを前記処理空間内で一定距離を隔てて対向配置させたカソード対と、前記2つの回転カソードの内部でそれぞれの中心軸線回りに回転可能に設けられ、前記外周面のうち自身の近傍で磁界を形成する2つの磁界形成部と、
前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマを発生する高密度プラズマ源と、
を備え、
前記方法は、
前記処理空間にスパッターガスを供給する工程と、
搬送上流側から搬送下流側にかけて、前記2つの磁界形成部が略対向配置とされるプラズマ処理部から前記2つの磁界形成部が対応する被成膜箇所に近づく配置とされるプラズマ処理部へと、各プラズマ処理部内の各磁界形成部の配置を設定する工程と、
各回転カソードをそれぞれの中心軸線回りに回転させる第1回転工程と、
前記基材が一の被成膜箇所を複数回通過するように該基材を前記搬送経路面に沿って往復移動させる往復動作と、該一の被成膜箇所に対して搬送下流側に隣接する他の被成膜箇所まで前記基材を搬送する送り動作と、を繰り返す工程と、
前記2つの回転カソードにスパッター電圧を印加する工程と、
前記2つの磁界形成部のそれぞれが対応する被成膜箇所に近づく方向に前記2つの磁界形成部をそれぞれの中心軸線回りに回転させる第2回転工程と、
前記第2回転工程の後に前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電力供給工程と、
を有することを特徴とするスパッタリング方法。 Using a device including a vacuum chamber for forming a processing space therein and a plurality of plasma processing units disposed in the processing space, a plurality of deposition locations facing the plurality of plasma processing units are provided. A sputtering method for performing a film forming process on a main surface of a base material transported along a transport path surface including:
Each plasma processing unit includes a cathode pair in which two rotating cathodes having a cylindrical shape and an outer peripheral surface coated with a target material are arranged to face each other at a predetermined distance in the processing space, and inside the two rotating cathodes. Two magnetic field forming portions provided so as to be rotatable around respective central axes, and forming a magnetic field in the vicinity of the outer peripheral surface;
A high-density plasma source for generating high-density plasma in a space including a portion where the magnetic field is formed in the processing space;
With
The method
Supplying a sputtering gas to the processing space;
From the upstream side of the transfer to the downstream side of the transfer, from the plasma processing unit in which the two magnetic field forming units are arranged substantially opposite to the plasma processing unit in which the two magnetic field forming units are arranged closer to the corresponding film formation location , Setting the arrangement of each magnetic field forming unit in each plasma processing unit,
A first rotation step of rotating each rotating cathode around its central axis;
A reciprocating operation for reciprocating the base material along the transport path surface so that the base material passes through the same film forming location a plurality of times, and adjacent to the downstream side of transport with respect to the one film forming location. A step of repeating the feeding operation of transporting the base material to the other deposition position to be performed,
Applying a sputtering voltage to the two rotating cathodes;
A second rotation step of rotating the two magnetic field forming units around their respective central axes in a direction in which each of the two magnetic field forming units approaches a corresponding deposition position;
A high frequency power supply step of supplying high frequency power to the high density plasma source after the second rotation step;
A sputtering method comprising:
各プラズマ処理部は、円筒状でその外周面がターゲット材料で被覆された2つの回転カソードを前記処理空間内で一定距離を隔てて対向配置させたカソード対と、前記2つの回転カソードの内部でそれぞれの中心軸線回りに回転可能に設けられ、前記外周面のうち自身の近傍で磁界を形成する2つの磁界形成部と、を備え、
前記複数のプラズマ処理部のうち最も下流側のプラズマ処理部は、
前記処理空間のうち前記磁界が形成されている部分を含む空間に高密度プラズマを発生する高密度プラズマ源、
を備え、
前記方法は、
前記処理空間にスパッターガスを供給する工程と、
搬送上流側から搬送下流側にかけて、前記2つの磁界形成部が略対向配置とされるプラズマ処理部から前記2つの磁界形成部が対応する被成膜箇所に近づく配置とされるプラズマ処理部へと、各プラズマ処理部内の各磁界形成部の配置を設定する工程と、
各回転カソードをそれぞれの中心軸線回りに回転させる第1回転工程と、
前記基材を前記搬送経路面に沿って搬送する工程と、
前記2つの回転カソードにスパッター電圧を印加する工程と、
前記最も下流側のプラズマ処理部の前記高密度プラズマ源に高周波電力を供給する高周波電力供給工程と、
を有することを特徴とするスパッタリング方法。 Using a device including a vacuum chamber for forming a processing space therein and a plurality of plasma processing units disposed in the processing space, a plurality of deposition locations facing the plurality of plasma processing units are provided. A sputtering method for performing a film forming process on a main surface of a base material transported along a transport path surface including:
Each plasma processing unit includes a cathode pair in which two rotating cathodes having a cylindrical shape and an outer peripheral surface coated with a target material are arranged to face each other at a predetermined distance in the processing space, and inside the two rotating cathodes. Two magnetic field forming portions provided so as to be rotatable around respective central axes, and forming a magnetic field in the vicinity of the outer peripheral surface,
The most downstream plasma processing unit among the plurality of plasma processing units is
A high-density plasma source for generating high-density plasma in a space including a portion where the magnetic field is formed in the processing space;
With
The method
Supplying a sputtering gas to the processing space;
From the upstream side of the transfer to the downstream side of the transfer, from the plasma processing unit in which the two magnetic field forming units are arranged substantially opposite to the plasma processing unit in which the two magnetic field forming units are arranged closer to the corresponding film formation location , Setting the arrangement of each magnetic field forming unit in each plasma processing unit,
A first rotation step of rotating each rotating cathode around its central axis;
Transporting the base material along the transport path surface;
Applying a sputtering voltage to the two rotating cathodes;
A high-frequency power supply step of supplying high-frequency power to the high-density plasma source of the most downstream plasma processing unit;
A sputtering method comprising:
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