JP4580781B2

JP4580781B2 - Sputtering method and apparatus

Info

Publication number: JP4580781B2
Application number: JP2005043618A
Authority: JP
Inventors: 新井　　真; 暁石橋; 孝小松; 典明谷; 淳也清田; 淳太田; 久三中村; 肇中村; 信一郎田口; 祐一大石
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2025-02-21
Also published as: KR20060044372A; TW200538569A; CN1670243A; CN100535178C; JP2005298966A; TWI377263B; KR101135389B1

Description

本発明は、スパッタリング方法及びその装置に関し、特に、マグネトロンスパッタリング方式で処理基板上に所定の薄膜を成膜するスパッタリング方法及びその装置に関する。 The present invention relates to a sputtering method and apparatus, and more particularly to a sputtering method and apparatus for forming a predetermined thin film on a processing substrate by a magnetron sputtering method.

マグネトロンスパッタリング方式では、ターゲットの後方に、交互に極性を変えて複数の磁石から構成される磁石組立体を配置し、この磁石組立体によってターゲットの前方にトンネル状の磁束を形成して、ターゲットの前方で電離した電子及びスパッタリングによって生じた二次電子を捕捉することで、ターゲットの前方での電子密度を高め、これらの電子と、真空チャンバ内に導入される希ガスのガス分子との衝突確率を高めてプラズマ密度を高くできる。このため、成膜速度を向上できる等の利点があり、処理基板上に所定の薄膜を形成することによく利用される。 In the magnetron sputtering method, a magnet assembly composed of a plurality of magnets with alternating polarities is arranged behind the target, and a tunnel-like magnetic flux is formed in front of the target by the magnet assembly, By capturing electrons ionized in the front and secondary electrons generated by sputtering, the electron density in front of the target is increased, and the probability of collision between these electrons and gas molecules of a rare gas introduced into the vacuum chamber To increase the plasma density. For this reason, there exists an advantage that the film-forming speed | rate can be improved and it is utilized well for forming a predetermined thin film on a process board | substrate.

その反面、マグネトロンスパッタリング方式では、磁石組立体の位置を固定にすると、プラズマ密度が局所的に高くなり、スパッタリングによるターゲットの侵食領域（エロージョン領域）は、プラズマ密度が高い部分だけに集中し、ターゲットを均一に侵食させることができず、非侵食領域が生じる。この場合、ターゲットの利用効率が低く、また、非侵食領域がパーティクルの原因となる。 On the other hand, in the magnetron sputtering method, if the position of the magnet assembly is fixed, the plasma density is locally increased, and the target erosion region (erosion region) due to sputtering is concentrated only in the portion where the plasma density is high. Cannot be uniformly eroded, resulting in a non-erodible area. In this case, the use efficiency of the target is low, and the non-erosion area causes particles.

このような問題を解決する方法として、例えば、成膜する間、矩形に形成したターゲットの後方に設けた磁石組立体を、ターゲットに平行でかつ等速で往復動させると共に、各処理基板での成膜速度が一定になるようにターゲットに印加する電圧を制御することで、ターゲットを均一に侵食してその利用効率を高めることが考えられている（例えば、特許文献１）。
特開平７−１８４３５号公報（例えば、特許請求の範囲の記載）。 As a method for solving such a problem, for example, during film formation, a magnet assembly provided behind a rectangular target is reciprocated at a constant speed in parallel with the target, and at each processing substrate. It has been considered that the voltage applied to the target is controlled so that the film formation rate is constant, so that the target is uniformly eroded and its utilization efficiency is increased (for example, Patent Document 1).
JP-A-7-18435 (for example, description of claims).

しかしながら、成膜する間、磁石組立体を連続して移動させると、それに伴って、ターゲットの前方のプラズマが揺らぎ、異常放電が発生し易くなるという問題が生じる。異常放電が生じると、基板に付着する薄膜の膜厚を均一にできず、また、活性ガスを用いてターゲット材料とガスとを反応させて化合物薄膜を形成するスパッタリングでは、膜質も均一にできない。 However, if the magnet assembly is continuously moved during the film formation, the plasma in front of the target fluctuates and abnormal discharge is likely to occur. When abnormal discharge occurs, the film thickness of the thin film attached to the substrate cannot be made uniform, and the film quality cannot be made uniform by sputtering in which the target material and the gas are reacted using an active gas to form a compound thin film.

そこで、本発明の課題は、上記点に鑑み、ターゲットを均一に侵食させて利用効率が高くなるようにしても、異常放電の発生が抑制できるスパッタリング方法及びその装置を提供することにある。 Therefore, in view of the above points, an object of the present invention is to provide a sputtering method and apparatus capable of suppressing the occurrence of abnormal discharge even when the target is uniformly eroded to increase the utilization efficiency.

上記課題を解決するために、本発明のマグネトロンスパッタリング方法は、真空チャンバ内に配置したターゲットに対向した位置に処理基板を順次搬送し、このターゲットの前方に磁束を形成すると共に、ターゲットと処理基板との間に電界を形成し、プラズマを発生させてターゲットをスパッタリングすることで処理基板上に成膜するスパッタリング方法において、処理基板への成膜が終了し、ターゲットに対向した位置に次の処理基板を搬送する際に、前記磁束をターゲットに対して平行移動させて保持し、この状態で成膜することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the magnetron sputtering method of the present invention sequentially transports a processing substrate to a position facing a target disposed in a vacuum chamber, forms a magnetic flux in front of the target, and also targets and processing substrate. In the sputtering method of forming a film on the processing substrate by generating an electric field between them and generating a plasma and sputtering the target, the film formation on the processing substrate is completed, and the next processing is performed at a position facing the target. When the substrate is transported, the magnetic flux is translated and held with respect to the target, and the film is formed in this state.

本発明によれば、処理基板への成膜が終了した後、次の処理基板をターゲットに対向した位置に搬送する際に磁束をターゲットに対して平行移動させて保持する。そして、ターゲットに電圧を印加してターゲットの前方にプラズマを発生させてターゲットをスパッタリングすることで処理基板上に成膜する。 According to the present invention, after film formation on the processing substrate is completed, the magnetic flux is translated and held with respect to the target when the next processing substrate is transported to a position facing the target. Then, a voltage is applied to the target to generate plasma in front of the target, and the target is sputtered to form a film on the processing substrate.

この場合、成膜する間だけ磁束の位置を固定することで、ターゲットの前方のプラズマが揺らがず、異常放電の発生を抑制できる。このため、処理基板に付着する薄膜の膜厚を均一にできると共に、膜質も均一にできる。また、処理基板への薄膜の形成が終了した後、次の処理基板をターゲットに対向した位置に搬送する際に磁束の位置を変えるので、スパッタリングによるターゲットへの侵食領域が変動し、ターゲットを均一に侵食させて利用効率を高めることが可能になる。 In this case, by fixing the position of the magnetic flux only during film formation, the plasma in front of the target does not fluctuate and the occurrence of abnormal discharge can be suppressed. For this reason, the film thickness of the thin film adhering to the processing substrate can be made uniform, and the film quality can be made uniform. In addition, after the formation of the thin film on the processing substrate is completed, the position of the magnetic flux is changed when the next processing substrate is transported to the position facing the target. It is possible to increase the efficiency of use by eroding.

尚、前記ターゲットの全面に亘って一様に侵食領域が得られるように、前記磁束の平行移動を、少なくとも２箇所の位置の間で間欠的に行うようにすればよい。 The parallel movement of the magnetic flux may be intermittently performed between at least two positions so that an erosion region can be obtained uniformly over the entire surface of the target.

また、前記磁束の平行移動を、前記ターゲットに対向した位置に処理基板を搬送する毎に行うことが好ましい。 Further, it is preferable that the parallel movement of the magnetic flux is performed every time the processing substrate is transported to a position facing the target.

本発明のマグネトロンスパッタリング装置は、真空チャンバ内にターゲットを有し、ターゲットの前方に磁束が形成されるように複数個の磁石から構成される磁石組立体をターゲットの後方に配置すると共に、ターゲットに対向した位置に処理基板を順次搬送する基板搬送手段を設けたスパッタリング装置において、処理基板への成膜が終了し、ターゲットに対向した位置に次の処理基板を搬送する際に、前記磁束をターゲットに対して平行移動させて保持するように前記磁石組立体を駆動する駆動手段を設けたことを特徴とする。 The magnetron sputtering apparatus of the present invention has a target in a vacuum chamber, and a magnet assembly composed of a plurality of magnets is arranged behind the target so that a magnetic flux is formed in front of the target. In the sputtering apparatus provided with the substrate transfer means for sequentially transferring the processing substrate to the opposed position, when the film formation on the processing substrate is completed and the next processing substrate is transferred to the position facing the target, the magnetic flux is used as the target. Drive means for driving the magnet assembly so as to be translated and held with respect to the magnet assembly.

この場合、前記ターゲットを複数とし、各ターゲットの後方に少なくとも１個の磁石組立体を配置するようにしてもよい。 In this case, a plurality of the targets may be provided, and at least one magnet assembly may be disposed behind each target.

また、前記駆動手段が、エアーシリンダまたはモータであるとすればよい。
The driving means, or an air cylinder may be set to a motor.

また、本発明の他のスパッタリング装置は、真空チャンバ内に所定の間隔を置いて並設した複数枚のターゲットと、各ターゲットの前方に磁束をそれぞれ形成するように各ターゲットの後方にそれぞれ設けられ、複数個の磁石から構成される磁石組立体と、各ターゲットに負電位及び接地電位または正電位のいずれか一方を交互に印加する交流電源と、前記各ターゲットに対向した位置に処理基板を順次搬送する基板搬送手段と、を備え、前記磁束をターゲットに対して平行移動させて保持するように各磁石組立体を一体に駆動する駆動手段を設け、前記処理基板への成膜が終了し、ターゲットに対向した位置に次の処理基板を搬送する際に、この駆動手段によって各磁石組立体を一体に駆動することを特徴とする。 In addition, another sputtering apparatus of the present invention is provided at the back of each target so as to form a plurality of targets arranged in parallel in the vacuum chamber at a predetermined interval and a magnetic flux in front of each target, respectively. A magnet assembly composed of a plurality of magnets, an alternating current power source for alternately applying any one of a negative potential and a ground potential or a positive potential to each target, and a processing substrate in order at a position facing each target. Substrate transfer means for transferring, and provided with drive means for integrally driving each magnet assembly so as to hold the magnetic flux translated relative to the target , film formation on the processing substrate is completed, When the next processing substrate is transported to a position facing the target, each magnet assembly is integrally driven by this driving means .

これによれば、交流電源を介して、並設したターゲットのうちいずれかに負の電位を印加した場合、接地電位または正の電位が印加されたターゲットがアノードの役割を果たすことで、その負の電位が印加されたターゲットがスパッタされ、交流電源の周波数に応じて、ターゲットの電位を交互に切り替えることで、各ターゲットがスパッタされるようになる。この場合、間欠的に磁束をターゲットに対して平行移動させて保持しつつ、磁束の位置を変えることで、スパッタリングによるターゲットへの侵食領域が変動し、ターゲットを均一に侵食させて利用効率を高めることが可能になる。 According to this, when a negative potential is applied to any of the targets arranged in parallel via an AC power source, the target to which a ground potential or a positive potential is applied plays the role of an anode. The target to which the potential of 1 is applied is sputtered, and each target is sputtered by alternately switching the potential of the target according to the frequency of the AC power supply. In this case, by changing the position of the magnetic flux while intermittently translating and holding the magnetic flux with respect to the target, the erosion region of the target due to sputtering changes, and the target is eroded uniformly to increase the utilization efficiency. It becomes possible.

これにより、アノードやシールドなどの構成部品を何ら設ける必要がないため、スパッタ粒子が放出されないこの空間を可能な限り小さくできることができ、処理基板に成膜する場合に、処理基板面内における膜厚分布を略均一にできると共に、膜質も均一にできる。 Thereby, since it is not necessary to provide any components such as an anode and a shield, this space where the sputtered particles are not released can be made as small as possible. When the film is formed on the processing substrate, the film thickness within the processing substrate surface is reduced. The distribution can be made substantially uniform and the film quality can be made uniform.

この場合、前記各ターゲットに対向した位置に処理基板を順次搬送する基板搬送手段を備え、前記処理基板への成膜が終了し、ターゲットに対向した位置に次の処理基板を搬送する際に、この駆動手段によって各磁石組立体を一体に駆動するようにすれば、成膜する間だけ磁束の位置を固定できることで、ターゲットの前方のプラズマが揺らがず、異常放電の発生を抑制でき、スパッタ粒子が放出されないこの空間を可能な限り小さくできることと相俟って、大面積の処理基板に成膜する場合でも処理基板面内における膜厚分布を略均一にできると共に、膜質も均一にできる。 In this case, the apparatus includes a substrate transport unit that sequentially transports the processing substrate to a position facing each of the targets, and when the film deposition on the processing substrate is finished and the next processing substrate is transported to the position facing the target, If each magnet assembly is integrally driven by this driving means, the position of the magnetic flux can be fixed only during film formation, so that plasma in front of the target does not fluctuate and the occurrence of abnormal discharge can be suppressed, and the sputtered particles Combined with the fact that this space in which no gas is released can be made as small as possible, even when a film is formed on a large-sized processing substrate, the film thickness distribution in the processing substrate surface can be made substantially uniform and the film quality can be made uniform.

ところで、上記のように、ターゲットを並設すると、磁石組立体相互の間の間隔も小さくなり、同方向に同一極性の磁石が相互に近接して磁場干渉が生じる場合がある。この場合、その箇所での磁束密度のみが高くなって磁場バランスが崩れる。このため、前記複数の磁石組立体を並設した際に、各磁石によって形成される磁束の密度を、その並設方向に沿って略均一にする磁束密度補正手段を備えておくのがよい。 By the way, when the targets are arranged side by side as described above, the interval between the magnet assemblies is also reduced, and magnets having the same polarity in the same direction may be close to each other to cause magnetic field interference. In this case, only the magnetic flux density at that location is increased and the magnetic field balance is lost. For this reason, it is preferable to provide magnetic flux density correction means for making the density of the magnetic flux formed by the magnets substantially uniform along the direction in which the plurality of magnet assemblies are arranged side by side.

この場合、前記磁束密度補正手段は、並設した磁石組立体の両側に設けた補助磁石であり、前記駆動手段によって磁石組立体と一体に平行移動されるようにすれば、簡単な構造で磁束の密度をその並設方向に沿って略均一にできてよい。 In this case, the magnetic flux density correcting means is auxiliary magnets provided on both sides of the magnet assembly arranged in parallel, and the magnetic flux is corrected with a simple structure if the driving means is moved in parallel with the magnet assembly. May be made substantially uniform along the parallel direction.

以上説明したように、本発明のスパッタリング方法及びその装置は、ターゲットを均一に侵食させて利用効率が高くなるようにしても、異常放電の発生が抑制できるという効果を奏する。 As described above, the sputtering method and apparatus of the present invention have an effect that the occurrence of abnormal discharge can be suppressed even when the target is uniformly eroded to increase the utilization efficiency.

図１を参照して、１は、第１実施の形態に係るマグネトロン方式のスパッタリング装置（以下、「スパッタ装置」という）である。スパッタ装置１は、インライン式のものであり、ロータリーポンプ、ターボ分子ポンプなどの真空排気手段（図示せず）を介して所定の真空度に保持されたスパッタ室１１を有する。スパッタ室１１の上部には基板搬送手段２が設けられている。この基板搬送手段２は、公知の構造を有し、例えば、処理基板Ｓが装着されるキャリア２１を有し、図示しない駆動手段を間欠駆動させて、後述するターゲットと対向した位置に処理基板Ｓを順次搬送する。 Referring to FIG. 1, reference numeral 1 denotes a magnetron type sputtering apparatus (hereinafter referred to as “sputtering apparatus”) according to the first embodiment. The sputtering apparatus 1 is of an in-line type and has a sputtering chamber 11 that is maintained at a predetermined degree of vacuum through vacuum exhausting means (not shown) such as a rotary pump and a turbo molecular pump. A substrate transfer means 2 is provided in the upper part of the sputtering chamber 11. The substrate transport unit 2 has a known structure, for example, has a carrier 21 on which the processing substrate S is mounted, and intermittently drives a driving unit (not shown) so as to face the target to be described later. Are transported sequentially.

また、スパッタ室１１にはガス導入手段３が設けられている。ガス導入手段３は、マスフローコントローラ３１を介設したガス管３２を介してガス源３３に連通しており、アルゴンなどのスパッタガスや反応性スパッタリングの際に用いる酸素などの反応ガスがスパッタ室１１内に一定の流量で導入できるようになっている。スパッタ室１１の下側にはカソード組立体４が配置されている。 The sputter chamber 11 is provided with gas introduction means 3. The gas introduction means 3 communicates with a gas source 33 via a gas pipe 32 provided with a mass flow controller 31, and a sputtering gas such as argon or a reactive gas such as oxygen used in reactive sputtering is supplied to the sputtering chamber 11. It can be introduced at a constant flow rate. A cathode assembly 4 is disposed below the sputter chamber 11.

カソード組立体４は、例えば略直方体のターゲット４１を有している。ターゲット４１は、Ａｌ合金やＭｏなど、処理基板Ｓ上に成膜しようする薄膜の組成に応じて公知の方法で作製される。ターゲット４１は、スパッタリングの際にこのターゲット４１を冷却するバッキングプレート４２に接合され、バッキングプレート４２が、絶縁板４３を介してカソード組立体４のフレーム４４に取付けられている。 The cathode assembly 4 has a substantially rectangular parallelepiped target 41, for example. The target 41 is manufactured by a known method according to the composition of a thin film to be formed on the processing substrate S, such as an Al alloy or Mo. The target 41 is joined to a backing plate 42 that cools the target 41 during sputtering, and the backing plate 42 is attached to the frame 44 of the cathode assembly 4 via an insulating plate 43.

カソード組立体４にはまた、ターゲット４１の後方に位置して磁石組立体４５が設けられている。磁石組立体４５は、ターゲット４１に平行に配置された支持部４５ａを有し、この支持部４５ａ上には、交互に極性を変えてかつ所定の間隔を置いて３個の磁石４５ｂ、４５ｃが設置されている。これにより、ターゲット４１の前方に、閉ループのトンネル状の磁束Ｍが形成され、ターゲット４１の前方で電離した電子及びスパッタリングによって生じた二次電子を捕捉することで、ターゲット４１の前方での電子密度を高くしてプラズマ密度を高くできる。 The cathode assembly 4 is also provided with a magnet assembly 45 located behind the target 41. The magnet assembly 45 has a support portion 45a arranged in parallel with the target 41, and on this support portion 45a, three magnets 45b and 45c are alternately changed in polarity and at a predetermined interval. is set up. As a result, a closed loop tunnel-shaped magnetic flux M is formed in front of the target 41, and the electron density in front of the target 41 is captured by capturing the electrons ionized in front of the target 41 and the secondary electrons generated by sputtering. To increase the plasma density.

一般に、ターゲット４１の外形寸法は、処理基板Ｓの外形寸法より大きく設定されるため、処理基板Ｓが大きくなると、ターゲット４１の外形寸法も大きくなる。このような場合、ターゲット４１の後方には、複数個の磁石組立体４５が所定の間隔を置いて並設される。また、処理基板Ｓの外形寸法が大きい場合、スパッタ室１１に複数のカソード組立体４が配置される。 In general, the outer dimension of the target 41 is set to be larger than the outer dimension of the processing substrate S, so that the outer dimension of the target 41 increases as the processing substrate S increases. In such a case, a plurality of magnet assemblies 45 are arranged behind the target 41 at a predetermined interval. When the processing substrate S has a large external dimension, a plurality of cathode assemblies 4 are arranged in the sputtering chamber 11.

駆動手段によってキャリア２１を間欠駆動して、処理基板Ｓをターゲット４１と対向した位置に順次搬送し、ガス導入手段３を介して所定のスパッタガスを導入する。ターゲット４１に、スパッタ電源Ｅを介して負の直流電圧または高周波電圧を印加すると、処理基板Ｓ及びターゲット４１に垂直な電界が形成され、ターゲット４１の前方にプラズマが発生してターゲット４１がスパッタリングされることで処理基板Ｓ上に成膜される。 The carrier 21 is intermittently driven by the driving means to sequentially convey the processing substrate S to a position facing the target 41, and a predetermined sputtering gas is introduced through the gas introducing means 3. When a negative DC voltage or a high-frequency voltage is applied to the target 41 via the sputtering power source E, an electric field perpendicular to the processing substrate S and the target 41 is formed, and plasma is generated in front of the target 41 to sputter the target 41. Thus, a film is formed on the processing substrate S.

ここで、図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、３個の磁石４５ｂ、４５ｃを、交互に極性を変えてかつ所定の間隔を置いて構成した磁石組立体４５の位置を固定にすると、各磁石４５ｂ、４５ｃ相互の間でトンネル状の磁束Ｍが形成されるため、中央部の磁石４５ｂの上方におけるプラズマ密度は低くなる。その際、スパッタリングによるターゲット４１の侵食領域は、トンネル状の磁束Ｍが形成されることでプラズマ密度が高くなる部分だけに集中し、プラズマ密度が低くなる中央部の磁石４５ｂの上方に位置する部分は非侵食領域Ｕとして残る。 Here, as shown in FIG. 1, FIG. 2 (a) and FIG. 2 (b), three magnets 45b and 45c are configured by alternately changing the polarity and having a predetermined interval. Since the tunnel-like magnetic flux M is formed between the magnets 45b and 45c, the plasma density above the magnet 45b in the central portion is lowered. At that time, the erosion region of the target 41 by sputtering is concentrated only in the portion where the plasma density is increased by the formation of the tunnel-like magnetic flux M, and the portion located above the central magnet 45b where the plasma density is lowered. Remains as a non-erodible region U.

この場合、ターゲット４１の利用効率が低くなり、また、非侵食領域Ｕがパーティクルの原因となる。このため、Ａ点とＢ点との間で磁石組立体４５を平行移動させてトンネル状の磁束Ｍの位置を変えると、ターゲット４１を均一に侵食してその利用効率を高くできが、この場合、異常放電の発生を抑制することが必要である。 In this case, the utilization efficiency of the target 41 is lowered, and the non-eroding area U causes particles. For this reason, if the position of the tunnel-like magnetic flux M is changed by translating the magnet assembly 45 between the points A and B, the target 41 can be uniformly eroded to increase its utilization efficiency. It is necessary to suppress the occurrence of abnormal discharge.

そこで、本実施の形態では、磁石組立体４５に、駆動手段であるエアーシリンダ４６を設け、ターゲット４１の水平方向に沿った２箇所の位置（Ａ点、Ｂ点）の間で磁石組立体４５を平行移動させ、各位置で保持できるようにした。 Therefore, in the present embodiment, the magnet assembly 45 is provided with an air cylinder 46 as drive means, and the magnet assembly 45 is positioned between two positions (point A and point B) along the horizontal direction of the target 41. Were moved in parallel so that they could be held at each position.

そして、キャリア２１に装着した処理基板Ｓへの成膜が終了し、ターゲット４１への負の直流電圧または高周波電圧の印加を停止し、放電を一旦停止した後、次のキャリア２１上の処理基板Ｓをターゲット４１に対向した位置に搬送する際に、エアーシリンダ４６を駆動して磁石組立体４５を、即ち、トンネル状の磁束Ｍを、Ａ点からＢ点まで平行移動させて保持する。この場合、少なくとも次のキャリア２１に装着した処理基板Ｓへの成膜前に、磁石組立体４５をＡ点からＢ点まで平行移動すればよい。 Then, after the film formation on the processing substrate S mounted on the carrier 21 is completed, the application of the negative DC voltage or the high frequency voltage to the target 41 is stopped, and the discharge is temporarily stopped. When transporting S to a position facing the target 41, the air cylinder 46 is driven to hold the magnet assembly 45, that is, the tunnel-like magnetic flux M from the point A to the point B in parallel. In this case, the magnet assembly 45 may be translated from point A to point B at least before film formation on the processing substrate S mounted on the next carrier 21.

次のキャリア２１に装着した処理基板Ｓがターゲット４１に対向した位置に搬送されてくると、再度ターゲット４１に負の直流電圧または高周波電圧を印加して、ターゲット４１の前方にプラズマを発生してターゲット４１がスパッタリングされることで成膜を行う。さらに、次のキャリア２１に装着した処理基板Ｓがターゲット４１に対向した位置に搬送されてくる際に、エアーシリンダ４６を駆動して磁石組立体４５を、Ｂ点からＡ点まで再度平行移動させて保持して、上記手順で成膜を行う。この操作を繰り返すことで、順次搬送されてくる処理基板Ｓに順次成膜する。 When the processing substrate S mounted on the next carrier 21 is transported to a position facing the target 41, a negative DC voltage or a high frequency voltage is applied to the target 41 again to generate plasma in front of the target 41. Film formation is performed by sputtering the target 41. Further, when the processing substrate S mounted on the next carrier 21 is conveyed to a position facing the target 41, the air cylinder 46 is driven to move the magnet assembly 45 again from point B to point A again. The film is formed according to the above procedure. By repeating this operation, the film is sequentially formed on the processing substrate S which is sequentially transferred.

この場合、エアーシリンダによる磁石組立体４１の平行移動は、基板搬送手段２によってキャリア２１に装着した処理基板Ｓを、ターゲット４１に対向した位置に搬送する毎に行うのが好ましい。 In this case, it is preferable that the parallel movement of the magnet assembly 41 by the air cylinder is performed every time when the processing substrate S mounted on the carrier 21 is transported to the position facing the target 41 by the substrate transport means 2.

これにより、成膜する間だけトンネル状の磁束Ｍの位置を固定することで、ターゲット４１の前方のプラズマが揺らがず、異常放電の発生を抑制できる。このため、処理基板Ｓに付着する薄膜の膜厚を均一にできると共に、膜質も均一にできる。また、処理基板Ｓへの成膜が終了した後、次の処理基板Ｓをターゲット４１に対向した位置に搬送する際にトンネル状の磁束Ｍの位置を変えるので、スパッタリングによるターゲット４１への侵食領域が変動し、ターゲット４１を均一に侵食させて利用効率を高めることが可能になる。 Thus, by fixing the position of the tunnel-like magnetic flux M only during film formation, the plasma in front of the target 41 does not fluctuate, and the occurrence of abnormal discharge can be suppressed. For this reason, the film thickness of the thin film adhering to the processing substrate S can be made uniform, and the film quality can be made uniform. In addition, after the film formation on the processing substrate S is completed, the position of the tunnel-like magnetic flux M is changed when the next processing substrate S is transported to a position facing the target 41, so that the erosion region of the target 41 by sputtering is changed. Fluctuates, and it becomes possible to increase the utilization efficiency by uniformly eroding the target 41.

また、エアーシリンダ４６を用いることで、速度や位置などの制御しつつモータによって磁石組立体４５を駆動するものと比較して、低コストにできる。また、エアーシリンダ４６の空気圧を適宜設定すれば瞬時に磁石組立体４５を移動させることができる。 Further, by using the air cylinder 46, the cost can be reduced as compared with the case where the magnet assembly 45 is driven by a motor while controlling the speed and position. Further, if the air pressure of the air cylinder 46 is set appropriately, the magnet assembly 45 can be moved instantaneously.

尚、本第１の実施の形態では、ターゲット４１の後方に１個の磁石組立体４５を設けたものについて説明したが、複数個の磁石組立体４５を所定の間隔を置いて並設した場合でも、各磁石組立体４５を１個のエアーシリンダによって駆動するようにしてもよい。これにより、低コストにできる。 In the first embodiment, the case where one magnet assembly 45 is provided behind the target 41 has been described. However, when a plurality of magnet assemblies 45 are arranged in parallel at predetermined intervals. However, each magnet assembly 45 may be driven by one air cylinder. Thereby, it can be made low-cost.

本実施の形態では、エアーシリンダ４５を用いたものについて説明したが、少なくとも２点位置で磁石組立体４５を位置を迅速に変更できるものであれば、これに限定されるものではなく、例えば位置や速度などの制御を必要としないモータを用いることができる。 In the present embodiment, the air cylinder 45 is used. However, the present invention is not limited to this as long as the position of the magnet assembly 45 can be quickly changed at least two positions. A motor that does not require control of the speed and the like can be used.

また、本実施の形態では、インライン式のスパッタリング装置１について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、搬送室と、この搬送室に連結したスパッタ室とから構成され、搬送室に設けた搬送ロボットにより処理基板を搬送するようにしたスパッタリング装置など、ターゲット４１と対向した位置に処理基板Ｓが順次搬送されてくるものであれば、本発明のスパッタリング方法を適用できる。 In the present embodiment, the in-line type sputtering apparatus 1 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the in-line sputtering apparatus 1 includes a transfer chamber and a sputtering chamber connected to the transfer chamber. The sputtering method of the present invention can be applied as long as the processing substrate S is sequentially transported to a position facing the target 41, such as a sputtering apparatus in which the processing substrate is transported by a provided transport robot.

図３を参照して、１０は、第２の実施の形態に係るスパッタ装置である。スパッタ装置１０は、後述する複数枚のターゲットを用いたインライン式のものであり、ロータリーポンプ、ターボ分子ポンプなどの真空排気手段（図示せず）を介して所定の真空度に保持されるスパッタ室１１０を有する。スパッタ室１１０の上部には、処理基板Ｓが配置され、上記第１の実施の形態と同様の基板搬送手段（図示せず）によって、後述する各ターゲットと対向した位置に処理基板Ｓが順次搬送できるようになっている。 Referring to FIG. 3, reference numeral 10 denotes a sputtering apparatus according to the second embodiment. The sputtering apparatus 10 is an inline type using a plurality of targets described later, and is a sputtering chamber that is maintained at a predetermined degree of vacuum via a vacuum exhaust means (not shown) such as a rotary pump or a turbo molecular pump. 110. A processing substrate S is disposed on the upper part of the sputtering chamber 110, and the processing substrate S is sequentially transferred to a position facing each target, which will be described later, by a substrate transfer means (not shown) similar to that of the first embodiment. It can be done.

また、スパッタ室１１０にはガス導入手段３０が設けられている。ガス導入手段３０は、マスフローコントローラ３０ａを介設したガス管３０ｂを介してガス源３０ｃに連通しており、アルゴンなどのスパッタガスや反応性スパッタリングの際に用いる酸素などの反応ガスがスパッタ室１１０内に一定の流量で導入できるようになっている。スパッタ室１１０の下側には、カソード組立体４０が配置されている。 The sputtering chamber 110 is provided with gas introduction means 30. The gas introducing means 30 communicates with a gas source 30c through a gas pipe 30b provided with a mass flow controller 30a, and a sputtering gas such as argon or a reactive gas such as oxygen used in reactive sputtering is supplied to the sputtering chamber 110. It can be introduced at a constant flow rate. A cathode assembly 40 is disposed below the sputter chamber 110.

カソード組立体４０は、略直方体など同一形状に形成した６枚のターゲット４１０ａ〜４１０ｆを有している。各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆは、Ａｌ合金、ＭｏやＩＴＯなど処理基板Ｓ上に成膜しようする薄膜の組成に応じて公知の方法でそれぞれ作製され、冷却用のバッキングプレート（図示せず）に接合されている。各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆは、その未使時のスパッタ面４１１が、処理基板Ｓに平行な同一平面上に位置するように並設され、各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの向かい合う側面４１２相互の間には、アノードやシールドなどの構成部品を何ら設けていない。この場合、ターゲット４１０ａ〜４１０ｆ相互の間隔は、側面４１２相互の間の空間でプラズマが発生して各側面４１２がスパッタされない範囲に設定される。また、各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの外形寸法は、各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆを並設した際に処理基板Ｓの外形寸法より大きくなるように設定される。 The cathode assembly 40 has six targets 410a to 410f formed in the same shape such as a substantially rectangular parallelepiped. Each of the targets 410a to 410f is prepared by a known method according to the composition of a thin film to be formed on the processing substrate S such as an Al alloy, Mo, or ITO, and bonded to a cooling backing plate (not shown). ing. The targets 410a to 410f are arranged side by side so that the unused sputtering surface 411 is positioned on the same plane parallel to the processing substrate S, and between the opposing side surfaces 412 of the targets 410a to 410f, No components such as an anode or a shield are provided. In this case, the interval between the targets 410a to 410f is set to a range in which plasma is generated in the space between the side surfaces 412 and each side surface 412 is not sputtered. Further, the outer dimensions of the targets 410a to 410f are set to be larger than the outer dimensions of the processing substrate S when the targets 410a to 410f are arranged side by side.

各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの裏面には、各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆと同一の外形に形成した電極４２０と絶縁板４３０が順次取付けられ、カソード組立体４０の所定の位置に取付けられている。電極４２０は、スパッタ室１１の外部に配置した３個の交流電源Ｅ１にそれぞれ接続され、交流電圧が印加できる。 An electrode 420 and an insulating plate 430 formed in the same outer shape as the targets 410a to 410f are sequentially attached to the back surfaces of the targets 410a to 410f, and are attached to predetermined positions of the cathode assembly 40. The electrodes 420 are respectively connected to three AC power sources E1 arranged outside the sputtering chamber 11, and an AC voltage can be applied.

この場合、相互に隣接する２個のターゲット（例えば４１０ａと４１０ｂ）に対して１個の交流電源Ｅ１を割り当て、一方のターゲット４１０ａに対し負の電位を印加した際に、他のターゲット４１０ｂに接地電位または正の電位が印加されると共に、各交流電源Ｅ１から電位を印加する際に、相互に隣接する各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの電位が相互に一致しないようにしている。 In this case, when one AC power supply E1 is allocated to two targets (for example, 410a and 410b) adjacent to each other and a negative potential is applied to one target 410a, the other target 410b is grounded. A potential or a positive potential is applied, and when a potential is applied from each AC power supply E1, the potentials of the targets 410a to 410f adjacent to each other are not matched with each other.

これにより、例えば、各交流電源Ｅ１を介してターゲット４１０ａ、４１０ｃ、４１０ｅに負の電位を印加した場合、交流電源Ｅ１を介して接地電位または正の電位が印加された両側の各ターゲット４１０ｂ、４１０ｄ、４１０ｆがアノードの役割を果たすことになる（両端に位置するターゲット４１０ａ、４１０ｆの外側には、接地電位の防着板１１１が設けられ、この防着板１１１が、ターゲット４１０ａ、４１０ｆがスパッタされる際、アノードの役割を果たす）。そして、その負の電位が印加された各ターゲット４１０ａ、４１０ｃ、４１０ｅがスパッタされ、交流電源の周波数に応じて、各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの電位が交互に切り替わることで、各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆがスパッタされる。 Thereby, for example, when a negative potential is applied to the targets 410a, 410c, and 410e via the AC power supplies E1, the targets 410b and 410d on both sides to which a ground potential or a positive potential is applied via the AC power supply E1. 410f serves as an anode (a grounding-proof deposition plate 111 is provided outside the targets 410a and 410f located at both ends, and the deposition plates 111 are sputtered by the targets 410a and 410f. To act as an anode). Then, the targets 410a, 410c, 410e to which the negative potential is applied are sputtered, and the potentials of the targets 410a to 410f are alternately switched according to the frequency of the AC power source, so that the targets 410a to 410f are sputtered. Is done.

ところで、上記のようにターゲット４１０ａ〜４１０ｆを並設した場合、側面４１２相互の間の空間４１３からはスパッタ粒子が放出されないが、その空間４１３にアノードやシールドなどの構成部品を何ら設ける必要がないため、このスパッタ粒子が放出されない領域を可能な限り小さくできる。その結果、処理基板Ｓ面内における膜厚分布を略均一にできる。 By the way, when the targets 410a to 410f are arranged side by side as described above, sputtered particles are not emitted from the space 413 between the side surfaces 412, but it is not necessary to provide any components such as an anode or a shield in the space 413. Therefore, the region where the sputtered particles are not emitted can be made as small as possible. As a result, the film thickness distribution in the processing substrate S surface can be made substantially uniform.

カソード組立体４０には、各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの後方にそれぞれ位置させて６個の磁石組立体４４０ａ〜４４０ｆが設けられている。各磁石組立体４４０ａ〜４４０ｆは同一構造に形成され、ターゲット４１０ａ〜４１０ｆに平行に設けた磁性材料製の支持部４４１を有し、支持部４４１上には、ターゲット４１０ａ〜４１０ｆと対向する面の極性を交互に変えて、中央磁石４４２とその両側に設けた２個の周辺磁石４４３、４４４が設けられている。 The cathode assembly 40 is provided with six magnet assemblies 440a to 440f positioned behind the targets 410a to 410f, respectively. Each of the magnet assemblies 440a to 440f is formed in the same structure, and has a support portion 441 made of a magnetic material provided in parallel to the targets 410a to 410f. On the support portion 441, a surface facing the targets 410a to 410f is provided. The polarity is changed alternately, and a central magnet 442 and two peripheral magnets 443 and 444 provided on both sides thereof are provided.

この場合、中央磁石４４２は、ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの長手方向に沿った細長でリング状のものであり、両端の周辺磁石は４４３、４４４は棒状のものであり、中央磁石４４２の同磁化に換算したときの体積を、各周辺磁石４４３の同磁化に換算したときの体積の和（周辺磁石：中心磁石：周辺磁石＝１：２：１）に等しくなるように設計している。 In this case, the center magnet 442 is an elongated ring shape along the longitudinal direction of the targets 410a to 410f, the peripheral magnets at both ends are 443 and 444, and are converted into the same magnetization of the center magnet 442. The volume is designed to be equal to the sum of the volumes when converted to the same magnetization of the peripheral magnets 443 (peripheral magnet: center magnet: peripheral magnet = 1: 2: 1).

これにより、各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの前方に、釣り合った閉ループのトンネル状の磁束がそれぞれ形成され、ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの前方で電離した電子及びスパッタリングによって生じた二次電子を捕捉することで、ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの前方での電子密度を高くしてプラズマ密度を高くできる。 Thereby, balanced closed-loop tunnel-like magnetic fluxes are formed in front of the targets 410a to 410f, respectively, and by capturing the electrons ionized in front of the targets 410a to 410f and secondary electrons generated by sputtering, The plasma density can be increased by increasing the electron density in front of 410a to 410f.

そして、処理基板Ｓを、並設した各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆと対向した位置に搬送し、ガス導入手段３０を介して所定のスパッタガスを導入し、各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの電極に３個の交流電源Ｅ１を介して電位をそれぞれ印加すると、処理基板Ｓ及びターゲット４１０ａ〜４１０ｆに垂直な電界が形成され、ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの前方にプラズマが発生して各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆが交互にスパッタリングされることで処理基板Ｓ上に成膜される。 Then, the processing substrate S is transported to a position facing each of the targets 410a to 410f arranged side by side, a predetermined sputtering gas is introduced through the gas introduction means 30, and three alternating currents are applied to the electrodes of the targets 410a to 410f. When a potential is applied via the power source E1, an electric field perpendicular to the processing substrate S and the targets 410a to 410f is formed, plasma is generated in front of the targets 410a to 410f, and the targets 410a to 410f are alternately sputtered. Thus, a film is formed on the processing substrate S.

ところで、各磁石組立体４４０ａ〜４４０ｆの位置を固定にすると、中央磁石４４２と両周辺磁石４４３、４４４相互の間でトンネル状の磁束Ｍが形成されるため、中央磁石４４２の上方におけるプラズマ密度は低くなる。その際、スパッタリングによる各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの侵食領域は、トンネル状の磁束Ｍが形成されることでプラズマ密度が高くなる部分だけに集中し、プラズマ密度が低くなる中央磁石４４２の上方に位置する部分は非侵食領域として残る。その結果、各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの利用効率が低くなり、また、非侵食領域がパーティクルの原因となる。 By the way, if the positions of the magnet assemblies 440a to 440f are fixed, a tunnel-like magnetic flux M is formed between the central magnet 442 and the peripheral magnets 443 and 444, so the plasma density above the central magnet 442 is Lower. At that time, the erosion region of each of the targets 410a to 410f by sputtering is concentrated only in the portion where the plasma density is increased by the formation of the tunnel-like magnetic flux M, and is located above the central magnet 442 where the plasma density is decreased. The part remains as a non-erodible area. As a result, the utilization efficiency of each target 410a-410f becomes low, and a non-erosion area | region becomes a cause of a particle.

第２の実施の形態では、支持部４４１の幅寸法を、各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの並設方向に沿った幅寸法より小さすると共に、カソード組立体４０にエアーシリンダ４５０を設け、その駆動軸４５１に、各磁石組立体４４０ａ〜４４０ｆを取付け、各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの並設方向に沿った水平な２箇所の位置（Ａ１点、Ｂ１点）で磁石組立体４４０ａ〜４４０ｆを一体に平行移動させてトンネル状の磁束Ｍの位置を変えるようにした。 In the second embodiment, the width dimension of the support portion 441 is made smaller than the width dimension along the parallel arrangement direction of the targets 410a to 410f, the air cylinder 450 is provided in the cathode assembly 40, and its drive shaft 451 is provided. In addition, the magnet assemblies 440a to 440f are attached, and the magnet assemblies 440a to 440f are integrally translated at two horizontal positions (points A1 and B1) along the parallel arrangement direction of the targets 410a to 410f. Thus, the position of the tunnel-like magnetic flux M is changed.

この場合、異常放電の発生を抑制するため、Ａ１点またはＢ１点で磁石組立体４４０ａ〜４４０ｆを保持するようにし、例えば処理基板Ｓへの成膜が終了し、ターゲット４１０ａ〜４１０ｆへの交流電圧の印加を停止し、放電を一旦停止した後、次の処理基板Ｓをターゲット４１に対向した位置に搬送する際に、エアーシリンダ４５０を駆動して磁石組立体４４０ａ〜４４０ｆを、即ち、トンネル状の磁束Ｍを、Ａ１点からＢ１点まで平行移動させるのが好ましい。これにより、侵食領域を拡大できて各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの利用効率が高めることが可能になる。 In this case, in order to suppress the occurrence of abnormal discharge, the magnet assemblies 440a to 440f are held at the points A1 or B1, for example, the film formation on the processing substrate S is completed, and the AC voltage to the targets 410a to 410f is finished. After the discharge is stopped and the discharge is temporarily stopped, the air cylinder 450 is driven to move the magnet assemblies 440a to 440f, that is, in a tunnel shape, when the next processing substrate S is transported to the position facing the target 41. The magnetic flux M is preferably translated from the point A1 to the point B1. Thereby, an erosion area | region can be expanded and the utilization efficiency of each target 410a-410f can be improved.

ところで、上記のように各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆを相互に近接させて設けた場合、磁石組立体４４０ａ〜４４０ｆもまた相互に近接して設けられることになる。この場合、図４（ａ）に示すように、各磁石組立体４４０ａ〜４４０ｆの各磁石４４２、４４３、４４４の上面から所定の間隔を置いた位置における磁石組立体４４０ａ〜４４０ｆの並設方向に沿った垂直方向の磁場強度Ｂｓ及び水平方向の磁場強度Ｂｐを測定すると、同方向に同一極性の周辺磁石４４３、４４４（例えば、磁石組立体４４０ｂの周辺磁石４４４と磁石組立体４４０Ｃの周辺磁石４４３）が相互に近接することで磁場干渉が生じて、その箇所での磁束密度が、両端部に位置する磁石組立体４４０ａ、４４０ｆの周辺磁石４４３、４４４の上方での磁束密度より高くなって、磁場バランスが崩れる。この状態で成膜すると、処理基板Ｓ面内における膜厚分布を略均一にできない。 By the way, when the targets 410a to 410f are provided close to each other as described above, the magnet assemblies 440a to 440f are also provided close to each other. In this case, as shown in FIG. 4A, the magnet assemblies 440a to 440f are arranged in parallel with each other at a predetermined distance from the upper surfaces of the magnets 442, 443, and 444 of the magnet assemblies 440a to 440f. When the vertical magnetic field strength Bs and the horizontal magnetic field strength Bp are measured, the peripheral magnets 443 and 444 having the same polarity in the same direction (for example, the peripheral magnet 444 of the magnet assembly 440b and the peripheral magnet 443 of the magnet assembly 440C). ) Are close to each other, magnetic field interference occurs, and the magnetic flux density at that point becomes higher than the magnetic flux density above the peripheral magnets 443 and 444 of the magnet assemblies 440a and 440f located at both ends, Magnetic field balance is lost. If the film is formed in this state, the film thickness distribution in the processing substrate S plane cannot be made substantially uniform.

第２の実施の形態では、図３に示すように、並設した磁石組立体４４０ａ〜４４０ｆの両側に、磁束密度補正手段である補助磁石４６０を、隣接する磁石組立体４４０ａの周辺磁石４４３と磁石組立体４４０ｆの周辺磁石４４４との極性にそれぞれ一致させて設け、補助磁石４６０を支持する支持部４６１を、エアーシリンダ４６０の駆動軸４６１に取付け、磁石組立体４４０ａ〜４４０ｆと一体に移動するようにした。 In the second embodiment, as shown in FIG. 3, auxiliary magnets 460 serving as magnetic flux density correction means are provided on both sides of magnet assemblies 440a to 440f arranged side by side with peripheral magnets 443 of adjacent magnet assemblies 440a. The magnet assembly 440f is provided so as to match the polarity of the peripheral magnet 444, and a support portion 461 that supports the auxiliary magnet 460 is attached to the drive shaft 461 of the air cylinder 460, and moves integrally with the magnet assemblies 440a to 440f. I did it.

この場合、補助磁石４６０は周辺磁石４４３、４４４と同一とし、この補助磁石４６０と周辺磁石４４３、４４４との間の間隔Ｄ１を、相互に近接する周辺磁石の間の間隔Ｄ２と同一とした。これにより、図４（ｂ）に示すように、磁石組立体４４０ａ〜４４０ｆの両端での磁束密度も高くなって磁場バランスが改善され、ひいては処理基板Ｓ面内における膜厚分布を略均一にできる。 In this case, the auxiliary magnet 460 is the same as the peripheral magnets 443 and 444, and the interval D1 between the auxiliary magnet 460 and the peripheral magnets 443 and 444 is the same as the interval D2 between the adjacent magnets. As a result, as shown in FIG. 4B, the magnetic flux density at both ends of the magnet assemblies 440a to 440f is also increased, the magnetic field balance is improved, and as a result, the film thickness distribution in the processing substrate S plane can be made substantially uniform. .

尚、第２の実施の形態では、磁束密度補正手段として補助磁石４６０を用いるものについて説明したが、磁石組立体を並設した場合に磁場バランスが図れるものであれば、これに限定されるものではない。例えば、並設した磁石組立体の両外側に位置する周辺磁石のみの幅寸法を大きくしたり、磁石から発生する磁束密度が大きくなる材料に変更して自足密度補正手段としてもよい。 In the second embodiment, the auxiliary magnet 460 is used as the magnetic flux density correcting means. However, the magnetic field balance is limited to this as long as the magnetic assemblies can be arranged in parallel. is not. For example, the width dimension of only the peripheral magnets located on both outer sides of the magnet assemblies arranged side by side may be increased, or the material may be changed to a material that increases the magnetic flux density generated from the magnets, and the self-foot density correcting means may be used.

本実施例では、図１に示すスパッタ装置１を用い、処理基板Ｓとしてガラス基板（１０００ｍｍ×１２００ｍｍ）を用い、このガラス基板を基板搬送手段２１によってターゲット４１に対向した位置に順次搬送した。ターゲット４１としてＡｌを用い、Ａｌを公知の方法で、１２００ｍｍ×２０００ｍｍの外形寸法を有するように作製し、バッキングプレート４２に接合した。また、ターゲット４１とガラス基板との間の距離を１６０ｍｍに設定した。この場合、ターゲット４１の外形寸法が大きいため、ターゲット４１の後方に、図１に示す磁石組立体４５を４個設け、これらの磁石組立体４５を所定の間隔を置いて平行に並設してカソード組立体４を構成した。 In this example, the sputtering apparatus 1 shown in FIG. 1 was used, a glass substrate (1000 mm × 1200 mm) was used as the processing substrate S, and this glass substrate was sequentially transferred to a position facing the target 41 by the substrate transfer means 21. Al was used as the target 41, and Al was produced by a known method so as to have an outer dimension of 1200 mm × 2000 mm, and joined to the backing plate 42. Further, the distance between the target 41 and the glass substrate was set to 160 mm. In this case, since the external dimensions of the target 41 are large, four magnet assemblies 45 shown in FIG. 1 are provided behind the target 41, and these magnet assemblies 45 are arranged in parallel at a predetermined interval. A cathode assembly 4 was constructed.

スパッタリング条件として、真空排気されているスパッタ室１１内の圧力が０．３Ｐａに保持されるように、マスフローコントローラ３１を制御してスパッタガスであるアルゴンをスパッタ室１１内に導入した。また、ターゲット４１への投入電力を１３０ＫＷ、スパッタ時間を６０秒に設定した。 As sputtering conditions, argon, which is a sputtering gas, was introduced into the sputtering chamber 11 by controlling the mass flow controller 31 so that the pressure in the sputtering chamber 11 being evacuated was maintained at 0.3 Pa. Further, the input power to the target 41 was set to 130 kW, and the sputtering time was set to 60 seconds.

そして、上記スパッタ条件の下で、３枚のガラス基板Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を順次搬送して各ガラス基板Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３にＡｌを成膜した。この場合、最初のガラス基板への成膜が終了し、ターゲット４１への電力投入を一旦停止した後、次のキャリア２１上のガラス基板Ｓ２をターゲット４１に対向した位置に搬送する際に、エアーシリンダ４６を駆動して４個の磁石組立体４５を同時に平行移動させて保持するようにして一連の成膜処理を行った。
（比較例１） And under the said sputtering conditions, three glass substrate S1, S2, S3 was conveyed sequentially, and Al was formed into a film on each glass substrate S1, S2, S3. In this case, after the film formation on the first glass substrate is completed and the power supply to the target 41 is temporarily stopped, the air is transferred when the glass substrate S2 on the next carrier 21 is transported to a position facing the target 41. A series of film forming processes were performed so that the cylinder 46 was driven and the four magnet assemblies 45 were simultaneously translated and held.
(Comparative Example 1)

比較例１として、スパッタ条件を上記実施例１と同じとし、３枚のガラス基板Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６をターゲット４１に対向した位置に順次搬送してＡｌの成膜処理を行った。この場合、磁石組立体４５の駆動手段として位置や速度の制御ができるモータに変更し、成膜する間、ターゲット４１の水平方向に沿った２箇所の位置の間で４個の磁石組立体４５を等速で平行に連続して往復動させた。 As Comparative Example 1, the sputtering conditions were the same as in Example 1, and three glass substrates S4, S5, and S6 were sequentially transferred to a position facing the target 41 to perform Al film formation. In this case, the magnet assembly 45 is changed to a motor capable of controlling the position and speed as a driving means, and the four magnet assemblies 45 are positioned between two positions along the horizontal direction of the target 41 during film formation. Were reciprocated continuously in parallel at a constant speed.

表１は、３枚のガラス基板上に連続してＭＯ膜を成膜したときの、処理基板ＳのＸＹ方向に沿った所定位置におけるＡｌ膜の膜厚分布を示す。これによれば、比較例１では、３枚の処理基板Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６の膜厚分布を均一にできないことが判る。それに対して、実施例１では、３枚のガラス基板Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３とも、±８前後の安定したＡｌ膜の厚分布が得られ、均一にできることが判る。 Table 1 shows the film thickness distribution of the Al film at a predetermined position along the XY direction of the processing substrate S when MO films are continuously formed on three glass substrates. According to this, in Comparative Example 1, it can be seen that the film thickness distribution of the three processing substrates S4, S5, and S6 cannot be made uniform. On the other hand, in Example 1, it can be seen that a stable Al film thickness distribution of around ± 8 is obtained and uniform for all three glass substrates S1, S2, and S3.

また、表２は、３枚のガラス基板上に連続してＡｌ膜を成膜したときの、異常放電（アーク放電）の回数をカウントしたものである。これによれば、比較例１では、各ガラス基板Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６へのスパッタリング中における異常放電の回数がそれぞれ３０回を超えた。これに対して、実施例１では、異常放電の回数が比較例１と比較して、約半分に抑制されていることが判る。

Table 2 counts the number of abnormal discharges (arc discharges) when an Al film is continuously formed on three glass substrates. According to this, in Comparative Example 1, the number of abnormal discharges during sputtering on each glass substrate S4, S5, S6 exceeded 30 times. On the other hand, in Example 1, it turns out that the frequency | count of abnormal discharge is suppressed by about half compared with the comparative example 1. FIG.

本実施例では、上記実施例１の条件において、ターゲット４１への投入電力を、０〜２００ＫＷの範囲で変化させたときの、アーク放電（異常放電）の回数をカウントし、その結果を図３に示す。併せて、比較例２として、上記比較例１の条件において、ターゲット４１への投入電力を、０〜２００ＫＷの範囲で変化させたときの、アーク放電（異常放電）の回数をカウントし、図５に示す。この場合、線１が実施例２であり、線２が比較例２である。 In this example, the number of arc discharges (abnormal discharges) when the input power to the target 41 was changed in the range of 0 to 200 KW under the conditions of Example 1 above was counted, and the results are shown in FIG. Shown in In addition, as Comparative Example 2, the number of arc discharges (abnormal discharges) when the input power to the target 41 is changed in the range of 0 to 200 KW under the conditions of Comparative Example 1 is counted. Shown in In this case, line 1 is Example 2 and line 2 is Comparative Example 2.

これによれば、比較例２の場合、ターゲット４１への投入電力が大きくなるに従い、比例してアーク放電の回数が増加し、投入電力が１００ＫＷを超えると、アーク放電の回数が２０回を超えた。それに対して、実施例２では、ターゲット４１への投入電力が大きくなっても、アーク放電の回数は極端に増加せず、一般にＡｌのスパッタに用いられる投入電力の範囲（５０〜１３０ＫＷ）で、比較例２のものと比較して、アーク放電の回数が約半分に抑制できた。 According to this, in the case of Comparative Example 2, the number of arc discharges increases proportionally as the input power to the target 41 increases, and when the input power exceeds 100 KW, the number of arc discharges exceeds 20 times. It was. On the other hand, in Example 2, even when the input power to the target 41 increases, the number of arc discharges does not increase extremely, and in the range of input power generally used for sputtering of Al (50 to 130 kW), Compared with that of Comparative Example 2, the number of arc discharges was suppressed to about half.

本実施例では、図３に示すスパッタ装置１０を用い、処理基板Ｓとしてガラス基板（１０００ｍｍ×１２５０ｍｍ）を用い、このガラス基板を基板搬送手段によって、並設したターゲット４１０ａ〜４１０ｆに対向した位置に順次搬送した。この場合、ターゲット４１０ａ〜４１０ｆとして、Ｉｎ_２Ｏ_３にＳｎＯ_２を１０重量％添加したものを用い、公知の方法で、各ターゲットが２００ｍｍ×１７００ｍｍの外形寸法で１０ｍｍの厚さを有するように作製し、バッキングプレート４２にそれぞれ接合した後、ターゲット４１０ａ〜４１０ｆ相互の間の間隔が２ｍｍになるように並設した。ターゲット４１０ａ〜４１０ｆとガラス基板との間の距離を１６０ｍｍに設定した。補助磁石４６０、各周辺磁石４４３、４４４相互の間の間隔Ｄ１、Ｄ２は１７０ｍｍに設定した。 In the present embodiment, the sputtering apparatus 10 shown in FIG. 3 is used, a glass substrate (1000 mm × 1250 mm) is used as the processing substrate S, and this glass substrate is placed at a position facing the targets 410a to 410f arranged in parallel by the substrate transport means. Conveyed sequentially. In this case, produced as a target 410A～410f, used after the SnO ₂ was added 10 wt% to _{an In} 2 _{O 3,} in a known manner, so that each target has a thickness of 10mm in outer dimensions of 200 mm × 1700 mm Then, after bonding to the backing plate 42, the targets 410a to 410f were arranged in parallel so that the distance between them was 2 mm. The distance between the targets 410a to 410f and the glass substrate was set to 160 mm. The distances D1 and D2 between the auxiliary magnet 460 and the peripheral magnets 443 and 444 were set to 170 mm.

スパッタリング条件として、真空排気されているスパッタ室１１内の圧力が０．７Ｐａに保持されるように、ガス導入手段３０のマスフローコントローラを制御してスパッタガスであるアルゴンと、反応ガスである水素、酸素をスパッタ室１１内に導入した。また、交流電源Ｅ１によるターゲット４１への投入電力を２０ＫＷとし、周波数を５０Ｈｚに設定した。そして、５０Ｈｚの周波数で並設した各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆに交互に負電位及び正電位または接地電位のいずれか一方を印加しつつ、、投入電力を０ＫＷから１０ＫＷまで徐々に上げながら、３０秒間スパッタした。 As sputtering conditions, the mass flow controller of the gas introduction means 30 is controlled so that the pressure in the evacuated sputtering chamber 11 is maintained at 0.7 Pa, and argon as a sputtering gas and hydrogen as a reactive gas, Oxygen was introduced into the sputtering chamber 11. Moreover, the input power to the target 41 by the AC power supply E1 was set to 20 kW, and the frequency was set to 50 Hz. Then, while applying any one of negative potential and positive potential or ground potential alternately to each of the targets 410a to 410f arranged in parallel at a frequency of 50 Hz, the input power is gradually increased from 0 KW to 10 KW, and sputtering is performed for 30 seconds. did.

図６は、上記条件でガラス基板にＩＴＯ膜を成膜したときの膜厚分布を示す図である。この実施例３によれば、ガラス基板面内の３５点の膜厚（図６中の単位はÅ）を測定したところ、１０００Å±８％と良好な膜厚分布の面内均一性が得られた。また、上記条件で、処理基板Ｓをターゲット４１０ａ〜４１０ｆと対向した位置に搬送する毎に、エアーシリンダ４６０を駆動させつつ連続して長時間スパッタした後、ターゲット４１０ａ〜４１０ｆ表面を確認したところ、ターゲット４１０ａ〜４１０ｆ表面に非侵食領域は確認されなかった。 FIG. 6 is a diagram showing a film thickness distribution when an ITO film is formed on a glass substrate under the above conditions. According to this Example 3, when measuring the film thickness at 35 points in the glass substrate surface (the unit in FIG. 6 is Å), in-plane uniformity with a good film thickness distribution of 1000Å ± 8% is obtained. It was. In addition, every time the processing substrate S is transported to a position facing the targets 410a to 410f under the above conditions, after sputtering for a long time continuously while driving the air cylinder 460, the surfaces of the targets 410a to 410f were confirmed. The non-erosion area | region was not confirmed on the target 410a-410f surface.

尚、比較例３として、上記実施例３と同構造のスパッタ装置１０を用い、上記実施例３と同条件でガラス基板Ｓ上に成膜を行うこととした。但し、磁束密度補正手段である補助磁石４６０を配置せず、また、エアーシリンダー４５０を位置や速度の制御ができるモータに変更して、成膜する間、ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの水平方向に沿った２箇所の位置の間で各磁石組立体４４０ａ〜４４０ｆを等速で平行に連続して往復動（１０ｍｍ／ｓｅｃ）させることとした。 As Comparative Example 3, a sputtering apparatus 10 having the same structure as in Example 3 was used, and film formation was performed on the glass substrate S under the same conditions as in Example 3. However, the auxiliary magnet 460 which is a magnetic flux density correction means is not disposed, and the air cylinder 450 is changed to a motor capable of controlling the position and speed, and the film is formed along the horizontal direction of the targets 410a to 410f during film formation. The magnet assemblies 440a to 440f were continuously reciprocated in parallel at a constant speed between two positions (10 mm / sec).

これによれば、比較例３では、交流電源Ｅ１による投入電力を０ＫＷから徐々に上げていき、１０ＫＷに到達したときに、各ターゲット４１０ａ〜４１０ｆの上方で激しい異常放電が確認され、成膜の続行が不可能になった。 According to this, in Comparative Example 3, the input power from the AC power supply E1 is gradually increased from 0 KW, and when 10 KW is reached, severe abnormal discharge is confirmed above each of the targets 410a to 410f. It was impossible to continue.

本発明のスパッタリング装置を概略的に説明する図。1 is a diagram schematically illustrating a sputtering apparatus of the present invention. （ａ）及び（ｂ）は、磁石組立体の平行移動を説明する図。(A) And (b) is a figure explaining the parallel displacement of a magnet assembly. 第２の実施の形態に係るスパッタリング装置の構成を説明する図。FIG. 9 illustrates a configuration of a sputtering apparatus according to a second embodiment. （ａ）及び（ｂ）は、磁石組立体を並設したときの磁束密度の分布を説明する図。(A) And (b) is a figure explaining distribution of magnetic flux density when a magnet assembly is arranged in parallel. 投入電力と、アーク放電の回数との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between input electric power and the frequency | count of arc discharge. 第２の実施の形態に係るスパッタリング装置を用いて成膜したときの膜厚分布を説明する図。The figure explaining film thickness distribution when forming into a film using the sputtering device which concerns on 2nd Embodiment.

Explanation of symbols

１マグネトロンスパッタリング装置
４カソード組立体
４１ターゲット
４５磁石組立体
４６駆動手段
Ｍトンネル状の磁束
Ｓ処理基板 1 Magnetron sputtering device 4 Cathode assembly 41 Target
45 Magnet assembly 46 Driving means M Tunnel-like magnetic flux S Processing substrate

Claims

The processing substrate is sequentially transferred to a position facing the target disposed in the vacuum chamber, and a magnetic flux is formed in front of the target. An electric field is formed between the target and the processing substrate, and plasma is generated to generate the target. In a sputtering method for forming a film on a processing substrate by sputtering, when the film formation on the processing substrate is completed and the next processing substrate is transported to a position facing the target, the magnetic flux is translated with respect to the target. A sputtering method characterized in that the film is formed and held in this state.

The sputtering method according to claim 1, wherein the parallel movement of the magnetic flux is intermittently performed between at least two positions so that an erosion region can be obtained uniformly over the entire surface of the target.

The sputtering method according to claim 1 or 2, wherein the parallel movement of the magnetic flux is performed every time the processing substrate is transported to a position facing the target.

A magnet assembly comprising a plurality of magnets is arranged behind the target so that a magnetic flux is formed in front of the target in the vacuum chamber, and the processing substrate is sequentially placed at a position facing the target. In a sputtering apparatus provided with a substrate transfer means for transferring, when the film formation on the processing substrate is completed and the next processing substrate is transferred to a position facing the target, the magnetic flux is translated and held with respect to the target. A sputtering apparatus is provided, wherein drive means for driving the magnet assembly is provided.

The sputtering apparatus according to claim 4, wherein a plurality of the targets are provided, and at least one magnet assembly is disposed behind each target.

It said drive means, a sputtering apparatus according to claim 4, wherein the or an air cylinder is a motor.

A plurality of targets arranged in parallel in the vacuum chamber at a predetermined interval, and a magnet set including a plurality of magnets provided behind each target so as to form a magnetic flux in front of each target. A solid body, an alternating current power source that alternately applies any one of a negative potential and a ground potential or a positive potential to each target, and a substrate transport unit that sequentially transports a processing substrate to a position facing each target ,
Drive means for integrally driving the magnet assemblies so as to hold the magnetic flux in parallel translation with respect to the target is provided , the film formation on the processing substrate is completed, and the next processing substrate is located at a position facing the target. A sputtering apparatus characterized in that, when transporting the magnet, each magnet assembly is integrally driven by the driving means .

Claim 7, characterized in that when juxtaposed with said plurality of magnet assembly, the density of the magnetic flux generated by each magnet, with a magnetic flux density correcting means for substantially uniform along the arrangement direction The sputtering apparatus as described.

The magnetic flux density correcting means is an auxiliary magnet provided on both sides of the juxtaposed the magnet assembly, according to claim 7 or claim 8, wherein to be moved parallel to the magnet assembly integrally by said driving means Sputtering equipment.