成膜装置及び成膜方法
【課題】膜厚補正板を設けることなく、複数の基板に対して均一な厚みの薄膜を形成することができる成膜装置を提供する。
【解決手段】内部を真空状態に維持した真空容器内で、同一の膜原料物質で構成される一対のターゲット２９ａ，２９ｂを交互にスパッタし、基板Ｓを保持して回転する回転ドラム１３の一部の領域に向けてスパッタされた何れかのターゲット２９ａ又は２９ｂから膜原料物質を供給し、回転ドラム１３の回転毎に間欠的に基板Ｓの表面に膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜装置である。一対のターゲット２９ａ，２９ｂのそれぞれを保持して電圧を印加する一対のスパッタ電極２１ａ，２１ｂと、この電極２１ａ，２１ｂに交流電力を供給する交流電源２３と、ターゲット２９ａ，２９ｂに向けてスパッタ用ガスを供給するスパッタ用ガス供給手段と、電極２１ａ，２１ｂの配置を真空容器の外部から変更可能な電極配置調整機構１００を有する。
【解決手段】内部を真空状態に維持した真空容器内で、同一の膜原料物質で構成される一対のターゲット２９ａ，２９ｂを交互にスパッタし、基板Ｓを保持して回転する回転ドラム１３の一部の領域に向けてスパッタされた何れかのターゲット２９ａ又は２９ｂから膜原料物質を供給し、回転ドラム１３の回転毎に間欠的に基板Ｓの表面に膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜装置である。一対のターゲット２９ａ，２９ｂのそれぞれを保持して電圧を印加する一対のスパッタ電極２１ａ，２１ｂと、この電極２１ａ，２１ｂに交流電力を供給する交流電源２３と、ターゲット２９ａ，２９ｂに向けてスパッタ用ガスを供給するスパッタ用ガス供給手段と、電極２１ａ，２１ｂの配置を真空容器の外部から変更可能な電極配置調整機構１００を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
成膜対象としての基板を保持した状態で回転する基板ホルダの所定領域に向けて成膜源から膜原料物質を供給し、基板ホルダの回転毎に間欠的に基板の表面に膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜装置において、膜厚補正板を成膜源と基板ホルダの間に配置する技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０４３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の成膜装置では、成膜源と基板ホルダの間に膜厚補正板が配置してあることから、成膜源から基板ホルダの所定領域に向けて供給される膜原料物質の一部が遮断され、これにより前記所定領域に供給される膜原料物質の量を均一化でき、前記所定領域を通過する複数の基板に対して均一な厚みの薄膜を形成することができる。
【０００５】
ところで、特許文献１の成膜装置において、成膜装置の作動を開始した後、基板に形成する薄膜の膜厚分布を変更することを望む場合、膜厚補正板の配置を調整する必要があるが、この場合、配置調整の都度、成膜装置を大気開放する必要があり、生産性の観点から改善が求められている。
【０００６】
また、成膜バッチが進むにつれて膜厚補正板に付着する膜原料物質の量が増加し、やがては付着した膜原料物質が補正板から剥離して飛散する。膜原料物質が補正板から剥離して飛散すると、これが成膜不良の原因となり、この観点からの改善も求められている。
【０００７】
発明が解決しようとする課題は、膜厚補正板を設けることなく、複数の基板に対して均一な厚みの薄膜を形成することができる成膜装置及び成膜方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下の解決手段では、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【０００９】
第１の発明に係る成膜装置（１）は、内部を真空状態に維持した真空容器（１１）内で、同一の膜原料物質で構成される複数のターゲット（２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ）を順次スパッタし、基体（Ｓ）を保持して回転する基体保持手段（１３）の一部の領域に向けてスパッタされた何れかのターゲットから膜原料物質を供給することで、基体保持手段（１３）の回転毎に間欠的に基体（Ｓ）の表面に膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜装置（１）であって、ターゲット（２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ）のそれぞれを保持して電圧を印加する複数のスパッタ電極（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ）と、複数のスパッタ電極（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ）に電力を供給する電力供給手段（２３，４３）と、ターゲット（２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ）に向けてスパッタ用ガスを供給するスパッタ用ガス供給手段（２５〜２８，４５〜４８）と、複数のスパッタ電極（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ）の配置を真空容器（１１）の外部から変更可能な電極配置調整機構（１００）とを有する。
【００１０】
第２の発明に係る成膜装置（１）は、内部を真空状態に維持した真空容器（１１）内で、同一の膜原料物質で構成される少なくとも一対のターゲット（２９ａ，２９ｂ、又は４９ａ，４９ｂ）を交互にスパッタし、基体（Ｓ）を保持して回転する基体保持手段（１３）の一部の領域に向けてスパッタされた何れかのターゲット（２９ａ又は２９ｂ，４９ａ又は４９ｂ）から膜原料物質を供給することで、基体保持手段（１３）の回転毎に間欠的に基体（Ｓ）の表面に膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜装置（１）であって、ターゲット（２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ）のそれぞれを保持して電圧を印加する複数のスパッタ電極（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ）と、複数のスパッタ電極（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ）に交流電力を供給する交流電力供給手段（２３，４３）と、ターゲット（２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ）に向けてスパッタ用ガスを供給するスパッタ用ガス供給手段（２５〜２８，４５〜４８）と、複数のスパッタ電極（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ）の配置を真空容器（１１）の外部から変更可能な電極配置調整機構（１００）とを有する。
【００１１】
上記発明において、基体保持手段（１３）の一部の領域における膜原料物質の付着分布を測定する付着分布測定手段（３００）と、前記付着分布に基づいて電極配置調整機構（１００）の作動を制御する付着分布制御手段（４００）とを有し、付着分布制御手段（４００）は、前記付着分布に基づいて算出される電極配置が、目的とする付着分布が得られる最適電極配置となるのに必要な変動情報を算出し、この算出した変動情報に基づいて電極配置調整機構（１００）を作動させることができる。
【００１２】
上記発明において、付着分布測定手段（３００）は、前記領域に向けてターゲット（２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ）から供給される膜原料物質が常時付着する位置に固定された複数の付着量検出部（３０２，３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６）と、この付着量検出部に付着する膜原料物質の付着量に基づいて、前記領域における膜原料物質の付着分布を算出する付着分布算出部（３０４）とを有することができる。
【００１３】
上記発明において、付着量検出部（３０２）は、基体保持手段（１３）が回転する軸線（Ｚ）の延出方向（Ｙ方向）に沿って断続的に配列されることができる。
【００１４】
発明に係る成膜方法は、内部を真空状態に維持した真空容器（１１）内で、同一の膜原料物質で構成される複数のターゲット（２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ）を順次スパッタし、基体（Ｓ）を保持して回転する基体保持手段（１３）の一部の領域に向けてスパッタされた何れかのターゲットから膜原料物質を供給することで、基体保持手段（１３）の回転毎に間欠的に基体（Ｓ）の表面に膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜方法であって、前記領域における膜原料物質の付着分布を測定する付着分布測定工程と、前記付着分布に基づいて、前記ターゲットのそれぞれを保持する複数のスパッタ電極（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ）の配置を算出する電極配置算出工程と、前記電極の配置が目的とする付着分布が得られる最適電極配置となるのに必要な変動情報を算出する変動情報算出工程と、前記変動情報に基づいて、真空容器（１１）の外部に設けられた電極配置調整機構（１００）を作動させて前記電極配置を前記最適電極配置に変動させる電極位置調整工程とを、有する。
【発明の効果】
【００１５】
上記発明によれば、複数のスパッタ電極の配置を真空容器の外部から変更可能な電極配置調整機構を有するので、膜厚補正板を設けることなく、基体保持手段に保持される複数の基板に対して均一な厚みの薄膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本実施形態に係る成膜装置を上面から見た部分横断面図である。
【図２】図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った部分縦断面図である。
【図３】図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線方向から見た成膜プロセス領域付近を示す要部拡大図である。
【図４】図４は図３をＩＶ方向から見たときの概略図である。
【図５】図５は図３をＶ方向から見た場合の概略図である。
【図６】図６は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線方向から見た他の態様の成膜プロセス領域付近を示す要部拡大図である。
【図７】図７は図６をＶＩＩ方向から見たときの概略図である。
【図８】図８は第２実施形態に係るシステム構成を説明する機能ブロック図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は平面視した場合の一対のターゲットの配置を説明する図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は平面視した場合の一対のターゲットの配置を説明する図である。
【図１１】図１１は回転ドラム１３の一部の領域（所定領域）における中心部分からの位置と、各位置での膜原料物質の付着量との関係を、一対のターゲットの配置毎に示した相関図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、上記発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
《第１実施形態》
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る成膜装置１は、略直方体状の中空体である真空容器１１を有する。真空容器１１には排気用の配管１５ａが接続され、この配管には容器１１内排気のための真空ポンプ１５が接続されている。真空ポンプ１５は、例えば、ロータリポンプやターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などで構成される。真空容器１１内には回転ドラム１３が配設されている。回転ドラム１３（基体保持手段）は、その外周面に成膜対象としての基板Ｓを真空容器１１内で保持可能な筒状部材で構成されている。本実施形態の回転ドラム１３は、筒方向に延びる回転軸線Ｚが真空容器１１の鉛直方向（Ｙ方向）へ向くように真空容器１１内に配設される。回転ドラム１３は、モータ１７を駆動させることにより軸線Ｚを中心に回転する。
【００１９】
本実施形態では、真空容器１１内の、回転ドラム１３の周りには、２つのスパッタ源と、１つのプラズマ源８０とが配設されている。ただし、本実施形態では、スパッタ源は、少なくとも１つ配設されていればよい。
【００２０】
本実施形態の各スパッタ源は、２つのマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）を備えたデュアルカソードタイプで構成されている。成膜に際し、各電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）の一端側表面には、それぞれ、金属などの膜原料物質で構成されるターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）が着脱自在に保持される。各電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）の他端側には、電力量を調整する電力制御手段としてのトランス２４（又は４４）を介して、電力供給手段としての交流電源２３（又は４３）が接続されており、各電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）に例えば１ｋ〜１００ｋＨｚ程度の交流電圧が印加されるように構成されている。
【００２１】
各スパッタ源には、スパッタ用ガス供給手段が接続されている。本実施形態のスパッタ用ガス供給手段は、スパッタ用ガスの一例としての反応性ガスを貯蔵する反応性ガスボンベ２６（又は４６）と、反応性ガスボンベ２６（又は４６）より供給される反応性ガスの流量を調整するマスフローコントローラ２５（又は４５）と、スパッタ用ガスの一例としての不活性ガスを貯蔵する不活性ガスボンベ２８（又は４８）と、不活性ガスボンベ２８（又は４８）より供給される不活性ガスの流量を調整するマスフローコントローラ２７（又は４７）とを含む。
【００２２】
スパッタ用ガスは、配管を通じてそれぞれ成膜プロセス領域２０（又は４０）に導入される。マスフローコントローラ２５，２７（又は４５，４７）はスパッタ用ガスの流量を調節する装置である。ボンベ２６，２８（又は４６，４８）からのスパッタ用ガスは、マスフローコントローラ２５，２７（又は４５，４７）により流量を調節されて成膜プロセス領域２０（又は４０）に導入される。
【００２３】
本実施形態のプラズマ源８０は、真空容器１１の壁面に形成された開口を塞ぐように固定されたケース体８１と、このケース体８１に固定された誘電体板８３とを有する。そして、誘電体板８３がケース体８１に固定されることで、ケース体８１と誘電体板８３により囲まれる領域にアンテナ収容室が形成されるように構成されている。アンテナ収容室は配管１５ａを介して真空ポンプ１５に連通しており、真空ポンプ１５で真空引きすることでアンテナ収容室内部を排気して真空状態にすることができる。
【００２４】
プラズマ源８０は、また、ケース体８１及び誘電体板８３の他に、アンテナ８５ａ，８５ｂを含む。アンテナ８５ａ，８５ｂは、マッチング回路を収容するマッチングボックス８７を介して高周波電源８９に接続されている。アンテナ８５ａ，８５ｂは、高周波電源８９から電力の供給を受けて真空容器１１の内部（反応プロセス領域６０）に誘導電界を発生させ、反応プロセス領域６０にプラズマを発生させる。本実施形態では、高周波電源８９からアンテナ８５ａ，８５ｂに周波数１〜２７ＭＨｚの交流電圧を印加して、反応プロセス領域６０に反応性ガスのプラズマを発生させるように構成されている。マッチングボックス８７内には、可変コンデンサが設けられており、高周波電源８９からアンテナ８５ａ，８５ｂに供給される電力を変更できるようになっている。
【００２５】
プラズマ源８０には、反応処理用ガス供給手段が接続されている。本実施形態の反応処理用ガス供給手段は、反応処理用ガスの一例としての反応性ガスを貯蔵する反応性ガスボンベ６６と、反応性ガスボンベ６６より供給される反応性ガスの流量を調整するマスフローコントローラ６５と、反応処理用ガスの一例としての不活性ガスを貯蔵する不活性ガスボンベ６８と、不活性ガスボンベ６８より供給される不活性ガスの流量を調整するマスフローコントローラ６７とを含む。
【００２６】
反応処理用ガスは、配管を通じて反応プロセス領域６０に導入される。マスフローコントローラ６５，６７は反応処理用ガスの流量を調節する装置である。ボンベ６６，６８からの反応処理用ガスは、マスフローコントローラ６５，６７により流量を調節されて反応プロセス領域６０に導入される。
【００２７】
なお、反応性ガスボンベ６６と不活性ガスボンベ６８は、成膜プロセス領域２０，４０の反応性ガスボンベ２６，４６及び不活性ガスボンベ２８，４８と同様の装置としたり、または兼用してもよい。また、マスフローコントローラ６５とマスフローコントローラ６７についても、成膜プロセス領域２０，４０のマスフローコントローラ２５，２７（又は４５，４７）と同様の装置としたり、または兼用してもよい。
【００２８】
各スパッタ源の前面には、それぞれ成膜プロセス領域２０，４０が形成されている。各領域２０，４０は、真空容器１１の内壁面から回転ドラム１３に向けて突出する仕切壁１２，１４により四方が取り囲まれており、それぞれが真空容器１１の内部で独立した空間を確保できるように区画されている。同じく、プラズマ源８０の前面には、反応プロセス領域６０が形成されている。該領域６０も領域２０，４０と同様に、真空容器１１の内壁面から回転ドラム１３に向けて突出する仕切壁１６により四方が取り囲まれており、これにより領域６０についても真空容器１１の内部で領域２０，４０とは独立した空間が確保される。
【００２９】
従って、モータ１７の駆動により回転ドラム１３が軸線Ｚを中心に回転すると、回転ドラム１３の外周面に保持される基板Ｓは、回転ドラム１３の自転軸である軸線Ｚを中心に公転し、成膜プロセス領域２０，４０に面する位置と反応プロセス領域６０に面する位置との間を繰り返し移動する。そして、何れかの領域２０，４０で行われるスパッタ処理と、領域６０で行われるプラズマ処理とが順次繰り返され、基板Ｓの表面に所定膜厚の最終的な薄膜が形成される。
【００３０】
本実施形態では、スパッタ処理で基板Ｓの表面に中間薄膜が形成され、その後のプラズマ処理でこの中間薄膜が膜変換して超薄膜とされる。そして、スパッタ処理とプラズマ処理とが繰り返し行われることで、超薄膜の上に次の超薄膜が堆積していき、最終的な薄膜となるまでこの操作が繰り返される。
【００３１】
なお、「中間薄膜」とは、本実施形態ではターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）を構成する金属あるいはその不完全酸化物からなり、領域２０（又は４０）で形成される薄膜のことである。「超薄膜」とは、超薄膜が複数回堆積されて最終的な薄膜（目標膜厚の薄膜）となることから、この最終的な「薄膜」との混同を防止するために用いる用語であり、最終的な「薄膜」より十分薄いという意味で用いる。
【００３２】
具体的にスパッタ処理は、例えば次のようにして行われる。マスフローコントローラ２５，２７（又は４５，４７）を介して、反応性ガスを貯蔵する反応性ガスボンベ２６（又は４６）や、不活性ガスを貯蔵する不活性ガスボンベ２８（又は４８）から所定流量のスパッタ用ガスが成膜プロセス領域２０（又は４０）に導入されると、ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）の周辺が所定ガス雰囲気になる。この状態で、交流電源２３（又は４３）からトランス２２（又は４２）を介して、各電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）に交流電圧を印加し、ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）に交番電界が掛かるようにする。これにより、ある時点においてはターゲット２９ａ（又は４９ａ）がカソード（マイナス極）となり、その時ターゲット２９ｂ（又は４９ｂ）は必ずアノード（プラス極）となる。次の時点において交流の向きが変化すると、今度はターゲット２９ｂ（又は４９ｂ）がカソード（マイナス極）となり、ターゲット２９ａ（又は４９ａ）がアノード（プラス極）となる。
【００３３】
このように一対のターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）が交互にアノードとカソードとなることにより、各ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）周辺のスパッタ用ガスの一部は電子を放出してイオン化する。各電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）に配置された磁石により各ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）の表面に漏洩磁界が形成されるため、この電子は各ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）の表面近傍に発生した磁界中を、トロイダル曲線を描きながら周回する。この電子の軌道に沿って強いプラズマが発生し、このプラズマ中のスパッタ用ガスのイオンが負電位状態（カソード側）のターゲットに向けて加速され、各ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）に衝突することで各ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）表面の原子や粒子（ターゲット２９ａ，２９ｂがＮｂの場合はＮｂ原子やＮｂ粒子、ターゲット４９ａ，４９ｂがＳｉの場合はＳｉ原子やＳｉ粒子）が叩き出される（スパッタ）。この原子や粒子は薄膜の原料である膜原料物質であり、基板Ｓの表面に付着して中間薄膜を形成する。
【００３４】
なお、スパッタを行っている最中に、アノード上には非導電性あるいは導電性の低い不完全酸化物などが付着することもあるが、このアノードが交番電界によりカソードに変換されると、これら不完全酸化物などがスパッタされ、ターゲット表面は元の清浄な状態となる。そして、一対のターゲット２９ａ、２９ｂが、交互にアノードとカソードとなることを繰り返すことにより、常に安定なアノード電位状態が得られ、プラズマ電位（通常アノード電位とほぼ等しい）の変化が防止され、基板Ｓの表面に安定して中間薄膜が形成される。
【００３５】
本実施形態において、基板Ｓは、回転ドラム１３の外周面に、（１）回転ドラム１３の回転方向に沿って断続的に複数配列され、かつ（２）回転ドラム１３の軸線Ｚと平行な方向（Ｙ方向）に沿って断続的に複数配列される。以下、（１）の並びを「横方向」と、（２）の並びを「縦方向」と呼ぶこととする。
【００３６】
基板Ｓとしては、酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）からなるガラス材料（例えば石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラスなど）の他に、プラスチック材料やセラミックス材料、金属などで構成することもできる。
【００３７】
ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）は、膜原料物質を平板状に形成したものであり、本実施形態では、回転ドラム１３の外周面と対向する方向の形状、すなわち平面視した場合の形状が略真円状に形成されている（図４，図７など参照）。略真円状に形成することで、後述する配置調整が容易となる。
【００３８】
各ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）は、その平面方向の面が、回転ドラム１３の軸線Ｚに対して垂直方向を向くように、各電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）の上記一端側表面にそれぞれ着脱可能に保持される。
【００３９】
各ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）の材質としては、例えば、Ｓｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｅ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｉｎ−Ｓｎなどの各種金属を用いることができる。また、単一種類の金属に限られるものではなく、複数種類の金属をターゲットとして使用してもよい。また、これらの金属の化合物、例えば、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＺｒＯ２ 、Ｔａ２ Ｏ５ 、ＨｆＯ２ 等を用いることもできる。
【００４０】
プラズマ処理は、例えば次のようにして行われる。マスフローコントローラ６５，６７を介して、反応性ガスを貯蔵する反応性ガスボンベ６６や、不活性ガスを貯蔵する不活性ガスボンベ６８から所定流量の反応処理用ガスが反応プロセス領域６０に導入されると、アンテナ８５ａ，８５ｂの周辺が所定ガス雰囲気になる。この状態で、アンテナ８５ａ，８５ｂに高周波電源８９から周波数１〜２７ＭＨｚの電圧が印加されると、反応プロセス領域６０内のアンテナ８５ａ，８５ｂに面した領域にプラズマが発生する。これにより、成膜プロセス領域２０，４０で基板Ｓの表面に形成された中間薄膜はプラズマ処理され、膜原料物質の完全反応物や不完全反応物に膜変換して超薄膜を形成する。
【００４１】
本実施形態では、不活性ガスとしては、例えばアルゴン，ヘリウムなどが考えられる。反応性ガスとしては、例えば酸素ガス，窒素ガス，弗素ガス，オゾンガスなどが考えられる。
【００４２】
以下では、代表的に、一方の成膜プロセス領域２０に関連する電極２１ａ，２１ｂ及びターゲット２９ａ，２９ｂを例に挙げて説明するが、本実施形態では、他方の成膜プロセス領域４０に関連する電極４１ａ，４１ｂ及びターゲット４９ａ，４９ｂについては、これと同様の構成もしくは異なる構成を採用することができる。
【００４３】
図３〜図５に示すように、本実施形態の各電極２１ａ，２１ｂは、対向する回転ドラム１３の外周面から見た場合（以下「平面視した場合」と略記することもある。）に、略真円の形状に形成されている。これに伴い本実施形態では、各電極２１ａ，２１ｂの表面に着脱自在に保持されるターゲット２９ａ，２９ｂも同様に、平面視した場合に、各電極２１ａ，２１ｂと同形状の略真円状に形成している（図４参照）。すなわち本実施形態では、各電極２１ａ，２１ｂ及び各ターゲット２９ａ，２９ｂの両者の形状を略真円状の同一形状としている。ただし、本発明では、両者の形状を必ずしも同一にする必要はなく、少なくとも各ターゲット２９ａ，２９ｂの形状を略真円状にすればよい。なお、各ターゲット２９ａ，２９ｂの形状は、略真円状に限らず、楕円状、多角形状とすることもできる。
【００４４】
《電極配置調整機構》
本実施形態では、各電極２１ａ，２１ｂ（引いては各ターゲット２９ａ，２９ｂ）の配置を大気側（真空容器１１の外側）から変更可能な電極配置調整機構１００が設けられている。この機構１００を設けることで、スパッタ源が元来有する膜原料物質の付着分布（例えば、回転ドラム１３の軸線Ｚの延出方向であるＹ方向の付着分布（以下「縦方向の付着分布」という。）など）を、真空容器１１内の真空状態を維持した状態で（大気開放することなく）変更することが可能となる。
【００４５】
ある配置で一対の電極を配置した場合、それぞれの電極に保持されるターゲットを含むスパッタ源が元来有する膜原料物質の付着分布は自ずと決定する。電極の配置を変更する度に、そのスパッタ源が有する付着分布も変動する。すなわち電極（ターゲット）の配置と、その電極を含むスパッタ源による膜原料物質の付着分布との間には相関関係がある。
【００４６】
例えば、Ｙ方向（図１，２参照）に細長い矩形状を呈する２つのターゲットを準備し、これらの長辺同士を所定間隔を空けて対向配置させるように２つの電極に保持させ、順次交互にスパッタを行った場合、回転ドラム１３の一部の領域（所定領域）へ向かう膜原料物質の量（付着量）は、回転ドラム１３のＹ方向の中心付近（以下単に「中心付近」と言う。）で多くなり、回転ドラム１３のＹ方向の上側と下側付近（以下「非中心付近」と言う。）で少なくなる。すなわち、前記所定領域における膜原料物質の縦方向の付着分布は中心付近で最大となり、上下非中心付近に向けて漸次小さくなる。その結果、中心付近に保持される基板Ｓに付着する膜原料物質からなる薄膜は厚くなる一方、非中心付近の基板Ｓに付着する薄膜は薄くなり、配置される位置によって基板Ｓに堆積する膜厚にバラツキを生じる。これは前記所定領域における膜原料物質の付着分布が異なるからである。また、単一の基板Ｓに付着する薄膜でも、膜形成面の上端付近に形成される膜の膜厚と、下端付近に形成される膜の膜厚との間でバラツキを生じることもある。各基板Ｓ単位で付着分布が異なる場合である。
【００４７】
このように前記所定領域における膜原料物質の付着分布、引いては各基板Ｓごとの膜厚分布のバラツキを解消するために従来は、前記所定領域に向けてターゲットから供給される膜原料物質が常時付着する位置（例えば、ターゲットと、回転ドラム１３の外周面に保持される基板Ｓとの間）に膜厚補正板を配置し、回転ドラム１３の前記所定領域へ向かう膜原料物質のうち、中心付近を通過しようとする膜原料物質の量を規制して、基板Ｓに堆積する膜原料物質の付着量を、各基板Ｓの基板全面に亘って均一になるように制御し、各基板ごとの膜厚のバラツキを解消するような手段を講じていたことは上述した通りである（特許文献１）。すなわち、補正板を配置することで前記所定領域における膜原料物質の付着分布を均一化するようにしていた。
【００４８】
具体的には、中心付近をより長い時間遮蔽することで、その分、回転ドラム１３の中心付近へ向かう膜原料物質の量を減らして、中心付近の膜厚を、膜厚補正板を設けない場合と比較して相対的に薄くする。これにより、膜厚補正板を設けない場合には膜厚が厚くなってしまう中心付近の膜厚を、膜厚補正板を設けることで薄くし、結果として基板Ｓの上下方向で、膜厚のバラツキがない（若しくは少ない）均一な厚さの薄膜を成膜することとしていた。
【００４９】
しかしながら、上述したように、成膜装置の作動を開始した後、前記所定領域における膜原料物質の縦方向の付着分布の変更を望む場合、膜厚補正板の配置を調整する必要があるが、この場合、配置調整の都度、成膜装置を大気開放する必要があり、生産性が低下する不都合を生じていた。また、成膜バッチが進むにつれて膜厚補正板に付着する膜原料物質の量が増加し、やがては付着した膜原料物質が補正板から剥離して飛散する。膜原料物質が補正板から剥離して飛散すると、これが成膜不良の原因となることもあった。
【００５０】
そこで本実施形態では、膜厚補正板を設けることなく、成膜装置１に、真空容器１１の外側から各電極２１ａ，２１ｂの配置を変更可能な電極配置調整機構１００を設け、真空容器１１内の真空状態を維持した状態で、目標とする所望の、膜原料物質の付着分布が得られるよう電極の配置を調整できることとしたものである。
【００５１】
本実施形態で用いる電極配置調整機構１００の具体的構成は、特に限定されず、例えば図３〜図５に示すように、制御ユニット２００によって制御されるモータ１０２の回転軸１０４から径方向に延びる２つのアーム１０６ａ，１０６ｂを含むもので構成することができる。この場合、各アーム１０６ａ，１０６ｂのそれぞれの先端には、各電極２１ａ，２１ｂの一端を取付け可能な電極取付け部１０８ａ，１０８ｂが形成されていることが好ましい。
【００５２】
こうした構成の電極配置調整機構１００では、真空容器１１を大気開放することなく、各電極２１ａ，２１ｂを電極取付け部１０８ａ，１０８ｂに取付けた状態で各アーム１０６ａ，１０６ｂを介して回転軸１０４を中心に円弧状に回動（移動）させる。すなわち、制御ユニット２００から指令を受けたモータ１０２が駆動することで、回転軸１０４を中心に各アーム１０６ａ，１０６ｂが移動し、このアーム１０６ａ，１０６ｂの移動に伴って各電極２１ａ，２１ｂも移動する。各電極２１ａ，２１ｂの表面には、ターゲット２９ａ，２９ｂが着脱自在に保持されるので、各電極２１ａ，２１ｂが移動すれば、それに伴ってターゲット２９ａ，２９ｂも移動する。その結果、電極２１ａ，２１ｂ（引いてはターゲット２９ａ，２９ｂ）の配置が変動することに起因し、ターゲットを構成する膜原料物質の前記所定領域における付着分布も変動し、真空容器１１を大気開放することなく、膜厚分布を変更することが可能となる。
【００５３】
なお、電極配置調整機構１００の構成は、要するに真空容器１１の外側（つまり大気側）から電極配置を変更可能なものであれば、本実施形態の態様に限定されず、各電極２１ａ，２１ｂの移動経路も円弧状に限定されない。
【００５４】
本実施形態では、例えば、上述した電極配置調整機構１００を、膜原料物質の目標とする付着分布に合わせた電極配置となるよう成膜バッチ毎に予め作動させて電極２１ａ，２１ｂの位置を調整し、その後成膜装置１を立ち上げて成膜を開始し、所望の膜厚分布を持つ薄膜を基板Ｓ上に成膜することができる。
【００５５】
《第２実施形態》
本実施形態では、回転ドラム１３の一部の領域に向けて、スパッタされた何れかのターゲット２９ａ若しくは２９ｂ（又は４９ａ若しくは４９ｂ）から供給される膜原料物質の付着分布を測定し、その測定結果に基づいて、上述した第１実施形態の電極配置調整機構１００を作動させ、目的とする付着分布が得られるよう電極２１ａ，２１ｂの配置を変動させるシステム構成を有する。
【００５６】
こうしたシステム構成とする場合、成膜途中で膜原料物質の付着分布をリアルタイムに把握できるようなシステムを備えることが好ましい。このようなシステムの一例としては、例えば図１、図２及び図６〜図８に示すように、成膜装置１に付着分布測定手段３００を設け、成膜中のある時点における所定領域での膜原料物質の付着分布をリアルタイムに測定し、その測定結果を付着分布制御手段４００へ出力し、この出力結果に基づいて付着分布制御手段４００は電極配置調整機構１００を適切に作動させることにより達成することができる。以下、その構成例を説明する。なお、代表的に、成膜プロセス領域２０に関連する電極２１ａ，２１ｂ及びターゲット２９ａ，２９ｂを例に挙げて説明することは上述した通りである。
【００５７】
《付着分布測定手段》
図６〜図８に示すように、本実施形態の付着分布測定手段３００は、付着量検出部３０２と、この付着量検出部３０２に電気的に接続される付着分布算出部３０４とを有する（図８）。
【００５８】
《付着量検出部》
本実施形態の付着量検出部３０２は、例えば、複数の水晶膜厚センサ（以下単に「膜厚センサ」と略記することがある。）３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６で構成することができる（図６，７）。膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６は、ターゲット２９ａ，２９ｂから飛散する膜原料物質の付着量を検出し、各センサ毎に、付着量に応じた信号を付着分布算出部３０４に対して出力する。具体的には本実施形態の各膜厚センサは、その内部に、水晶振動子を備えたセンサ素子３５を有する（図８）。水晶振動子は、交流電場が印加されて周期的に共振振動しており、水晶振動子の表面に物質が付着するとその付着量に応じて水晶振動子の共振振動数が変化する。各膜厚センサは、それぞれこの共振振動数の変化をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路３８を有しており、この回路３８にて共振振動数の変化をデジタル信号に変換し、付着分布算出部３０４に出力する（図８）。
【００５９】
図６及び図７に示すように、膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６は、上述した回転ドラム１３の一部の領域（所定領域）に向けてターゲット２９ａ，２９ｂから供給される膜原料物質が常時付着する位置に固定されている。本実施形態では、成膜プロセス領域２０を形成する仕切壁１２の内側からターゲット２９ａ，２９ｂの前面方向に向けて延びるように取り付けられる左右一対の保持板３１ａ，３１ｂの先端部付近に、ターゲット２９ａ，２９ｂに向けて、しかも回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向（図１のＹ方向）に沿って断続的に一列に設けられている。具体的には、複数の膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６は、保持板３１ａの先端部付近に、ターゲット２９ａに向け、しかも回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向に沿って断続的に取り付けられ、複数の膜厚センサ３３ｂ１〜３３ｂ６は、保持板３１ｂの先端部付近に、ターゲット２９ｂに向け、しかも回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向に沿って断続的に取り付けられている。
【００６０】
本実施形態で用いる保持板３１ａ，３１ｂは、膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６を設置するために設けられるとともに、ターゲット２９ａ，２９ｂから飛翔する膜原料物質が基板Ｓに対して垂直方向に入射するように入射方向を規制する役割も果たしている。これにより膜原料物質が成膜プロセス領域２０の外側に膜原料物質が飛散し、装置１の内部や基板Ｓを不必要に汚染することを防止することもできる。
【００６１】
なお、本実施形態では、保持板３１ａ，３１ｂの両方に膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６を設けているが、何れか一方の保持板にのみ膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６を設けてもよい。また、膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６は、保持板３１ａ，３１ｂに設けられる必要はなく、ターゲット２９ａ，２９ｂと基板Ｓとの間であって、且つターゲット２９ａ，２９ｂから供給される膜原料物質が付着可能な位置であれば保持板３１ａ，３１ｂ以外の位置に設けてもよい。
【００６２】
また、水晶振動子を用いた膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６に代えて、膜厚検出が可能な他の手段を用いることもできる。例えば、保持板３１ａ，３１ｂのターゲット２９ａ，２９ｂに対向する面に小型のモニタ基板を配置して、このモニタ基板に付着する薄膜の膜厚を光ファイバなどで光学的にモニタする構成としてもよい。
【００６３】
《付着分布算出部》
本実施形態の付着分布算出部３０４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、入力端子及び出力端子などを備える。入力端子から膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６で測定した付着量の電流値が入力されると、各膜厚センサの配置に対応させて、回転ドラム１３の前記所定領域における膜原料物質の付着分布を算出する。
【００６４】
本実施形態では、複数の膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６により複数の位置で膜原料物質の付着量をモニタすることで、それぞれの位置に対応する、回転ドラム１３の所定領域における縦方向の付着分布を取得することが可能となる。取得した縦方向の付着分布の情報は、ハードディスクなどに記憶される。
【００６５】
具体的には、付着分布算出部３０４では、まず、各膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６から出力される信号（電流値の変化）を受信し、当該信号に基づいて各膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６の水晶振動子に付着した膜原料物質の量を演算する。次に、この演算した膜原料物質の付着量に基づいて、回転ドラム１３の前記所定領域における縦方向の付着分布を算出し、付着分布制御手段４００に出力する。
【００６６】
本実施形態では、各膜厚センサでの膜原料物質の付着量−回転ドラム１３の前記所定領域における縦方向付着分布の相関関係第１データと、付着分布算出プログラムがハードディスクなどに記憶してあるので、付着分布算出時にはハードディスクに記憶された相関関係第１データと算出プログラムをＲＡＭに読み出し、膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６で測定した付着量の値をもとに、付着分布算出部３０４のＣＰＵによって前記所定領域における膜原料物質の縦方向の付着分布の算出が行われる（付着分布測定工程）。
【００６７】
《付着分布制御手段》
本実施形態の付着分布制御手段４００は、付着分布測定手段３００と電気的に接続されており、例えば付着分布算出部３０４と同様に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、入力端子及び出力端子などを備える。
【００６８】
本実施形態では、入力端子から入力される付着分布測定手段３００（付着分布算出部３０４）からの算出結果（現在の付着分布情報）に基づいて、所望の付着分布となる電極２１ａ，２１ｂの最適な配置を算出するとともに、電極２１ａ，２１ｂがこの配置となるような電極配置調整機構１００の駆動方向及び駆動量（最適位置移動情報）を算出する。
【００６９】
具体的には、付着分布制御手段４００では、まず、付着分布算出部３０４による算出結果に基づいて、ターゲット２９ａ，２９ｂを保持する各電極２１ａ，２１ｂの現在の配置（以下「現在の電極配置」という。）を算出する（電極配置算出工程）。これは、予め求めておいた、各電極２１ａ，２１ｂの配置−回転ドラム１３の前記所定領域における縦方向付着分布の相関関係第２データ（例えば図１１参照）に基づいて算出することができる。
【００７０】
次に、現在の電極配置が、目的とする付着分布が得られる最適電極配置となるのに必要な変動情報を算出する（変動情報算出工程）。これは、予め求めたおいた、ターゲット２９ａとターゲット２９ｂの間の距離（本実施形態では各電極２１ａ，２１ｂの間の距離に等しい。）、（０，０）点と一方の電極の中心点Ｃ１を結ぶ線がＸ軸に対して為す角度α（何れも後述）、及びターゲット２９ａ，２９ｂと回転ドラム１３の外周面に保持される基板Ｓの距離の３者間での相関関係データに基づく最適電極配置算出プログラムを用いて算出することができる。ここで算出される変動情報は、電極２１ａ，２１ｂの移動方向及び距離などである。
【００７１】
次に、前記変動情報に基づいて、前記真空容器の外部に設けられた電極配置調整機構１００を作動させるように、モータ１０２の制御ユニット２００に対して出力し、現在の電極配置を前記最適電極配置に変動させる（電極位置調整工程）。
【００７２】
本実施形態では、相関関係第２データや各種プログラムがハードディスクなどに記憶してあるので、現在の電極配置や変動情報の算出の際にハードディスクに記憶された相関関係第２データや各種プログラムをＲＡＭに読み出し、付着分布制御手段４００のＣＰＵによって所定の演算をし、制御ユニット２００に対して所定の出力が行われる（付着分布制御工程）。
【００７３】
《ターゲットの配置と縦方向の付着分布との関係》
以下に、本発明者らによって取得した、回転ドラム１３の前記所定領域における膜原料物質の縦方向の付着分布と、ターゲット２９ａ，２９ｂ（引いては電極２１ａ，２１ｂ）の配置との関係（第２データ）を説明する。
【００７４】
この例では、ターゲット２９ａ，２９ｂとして直径２ｒが４インチ（約１００ｍｍ）で厚みが６ｍｍの円柱状ターゲット（材質はＳｉ）を２つ用い（デュアルカソード形式）、これらを距離ｄが５０ｍｍとなるように離間させて配置したものを用いた。
【００７５】
そして、図９（ａ）〜図９（ｃ）、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向の中点から該回転軸線Ｚ方向に直交する方向に延びるＸ軸及び前記中点から前記回転軸線Ｚ方向に延びるＹ軸の交錯点（以下「（０，０）点」とする。）と、一方の電極（例えば２１ｂ）に保持される一方のターゲット（例えば２９ｂ）の中心点Ｃ１とを結ぶ線Ｌ１（図９（ｂ）参照）が、前記Ｘ軸に対して為す角度をαとしたとき、それぞれαが、９０°（図９（ａ））、６０°（図９（ｂ））、４５°（図９（ｃ））、３０°（図１０（ａ））、０°（図１０（ｂ））の角度で、ターゲット２９ａ，２９ｂが配置される場合の、回転ドラム１３の前記所定領域における膜原料物質の縦方向の付着分布をグラフ化した（図１１参照）。
【００７６】
なお、図１１は、スパッタを行った際に膜原料物質が向かう回転ドラム１３の所定領域において、Ｙ軸方向（図２のＹ方向）の中心部分を０とし、かつそこから上下方向の領域をそれぞれ３００（単位ｍｍ）づつに区切った場合の、それぞれの位置における膜原料物質の付着量（単位ｎｍ）を、一対のターゲット２９ａ，２９ｂの配置毎にグラフ化したものである。この図１１には、α＝１５°、４０°、５０°、７５°の場合の付着分布も併記した。
【００７７】
以下、回転ドラム１３の外周面には、その回転軸線Ｚ方向に沿って５つの基板（以下、上から順にＳ１〜Ｓ５とする。）が保持されているものとし、各基板Ｓ１〜Ｓ５に形成される薄膜を上から順に薄膜１〜薄膜５とする。
【００７８】
まず、α＝９０°の電極配置（図９（ａ）の配置）であるが、この配置は、回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向に沿って、電極２１ａ，２１ｂを配置し、それぞれにターゲット２９ａ，２９ｂを保持させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の９０°ラインの軌跡を辿る。具体的には、薄膜１〜５の膜厚分布は概ね、薄膜１，薄膜５＞＞薄膜２，薄膜４＞＞薄膜３、となる。つまり縦方向の付着分布は、回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向の上下部（薄膜１，薄膜５）が最大となり、中央部（薄膜３）が最小となり、残り（薄膜２，薄膜４）が中間となって、付着分布が不均一となる。
【００７９】
次にα＝７５°の電極配置（図示省略）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向（基板側から見た場合、時計回り）に１５°移動させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の７５°ラインの軌跡を辿る。具体的には、上述した９０°ラインと略同一の軌跡であるが、９０°ラインの場合と比較して、薄膜１，薄膜５と薄膜２，薄膜４との厚み差、及び薄膜２，薄膜４と薄膜３との厚み差が少しだけ縮まる程度の膜厚分布となる。依然として付着分布は不均一と理解される。
【００８０】
次にα＝６０°の電極配置（図９（ｂ）の配置）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向に３０°移動させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の６０°ラインの軌跡を辿る。具体的には、７５°ラインと比較して、薄膜１，薄膜５と薄膜２，薄膜４との厚み差、及び薄膜２，薄膜４と薄膜３との厚み差がさらに縮まるの膜厚分布となる。依然として付着分布は不均一と判断される。
【００８１】
次にα＝５０°の電極配置（図示省略）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向に４０°移動させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の５０°ラインの軌跡を辿る。具体的には、６０°ラインよりも、薄膜１，薄膜５と薄膜２，薄膜４との厚み差、及び薄膜２，薄膜４と薄膜３との厚み差がさらに縮まり、薄膜１〜薄膜５の膜厚分布は略均一となり、本実施形態では好ましい付着分布の一つである。
【００８２】
次にα＝４５°の電極配置（図９（ｃ）の配置）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向に４５°移動させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の４５°ラインの軌跡を辿る。具体的には、５０°ラインと比較してより一層、薄膜１，薄膜５と薄膜２，薄膜４との厚み差、及び薄膜２，薄膜４と薄膜３との厚み差が縮まっており、薄膜１〜薄膜５の何れも均一な膜厚分布を示す。本実施形態では最も好ましい付着分布である。
【００８３】
次にα＝４０°の電極配置（図示省略）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向に５０°移動させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の４０°ラインの軌跡を辿る。具体的には、薄膜１〜５の膜厚分布は概ね、上述した６０°ライン〜９０°ラインの場合と比較して、薄膜３＞薄膜２，薄膜４＞薄膜１，薄膜５、となる。つまり縦方向の膜厚分布は、回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向の中央部（薄膜３）が最大となり、上下部（薄膜１，薄膜５）が最小となり、残り（薄膜２，薄膜４）が中間となるが、本実施形態では比較的均一な好ましい付着分布の一つである。
【００８４】
次にα＝３０°の電極配置（図１０（ａ）の配置）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向に６０°移動させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の３０°ラインの軌跡を辿る。具体的には、４０°ラインよりもさらに、中央部（薄膜３）と上下部（薄膜１，薄膜５）の厚み差が大きくなり、付着分布は不均一領域に入るものと理解される。
【００８５】
次にα＝１５°の電極配置（図示省略）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向に７５°移動させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の１５°ラインの軌跡を辿り、３０°ラインよりもより一層、中央部（薄膜３）と上下部（薄膜１，薄膜５）の厚み差が大きくなり、付着分布は不均一と理解される。
【００８６】
次にα＝０°の電極配置（図１０（ｂ）の配置）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向に９０°移動させた場合であり、回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向に直行する方向に沿って、電極２１ａ，２１ｂを配置し、それぞれにターゲット２９ａ，２９ｂを保持させた場合に相当する。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の０°ラインの軌跡を辿る。具体的には、薄膜１〜５の膜厚分布は概ね、薄膜３＞＞薄膜２，薄膜４＞＞薄膜１，薄膜５、となる。つまり縦方向の付着分布は、回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向の中央部（薄膜３）が最大となり、上下部（薄膜１，薄膜５）が最小となり、残り（薄膜２，薄膜４）が中間となって、１５°ラインの場合よりもさらに付着分布が不均一となる。
【００８７】
そして、付着分布制御手段４００からの出力を受けた制御ユニット２００は、モータ１０２を作動させて電極配置調整機構１００を駆動させ、所望の膜厚分布となるよう電極２１ａ，２１ｂの配置を最適化する。具体的には次の通りである。
【００８８】
《電極配置調整機構の駆動》
次に、上記例に基づいて、本実施形態の電極配置調整機構１００の駆動方法を説明する。
【００８９】
まず、付着分布算出部３０４による算出結果としての現在の付着分布情報が、図１１の０°ライン、１５°ライン、３０°ラインである場合、縦方向の付着分布を均一とすべく、付着分布制御手段４００は、制御ユニット２００を介して電極配置調整機構１００を駆動させ、少なくとも図１１の４０°ライン（好ましくは４５°ライン）の軌跡を辿るように電極位置を調整する。
【００９０】
これに対し、付着分布算出部３０４による現在の付着分布情報が、図１１の６０°ライン、７５°ライン、７０°ラインである場合、付着分布を均一とすべく、付着分布制御手段４００は、制御ユニット２００を介して電極配置調整機構１００を駆動させ、少なくとも図１１の５０°ライン（好ましくは４５°ライン）の軌跡を辿るように電極位置を調整する。
【００９１】
なお、付着分布算出部３０４による付着分布情報が、図１１の４０°ライン〜５０°ラインである場合は、このままの状態でも付着分布は均一と言えるので、電極配置調整機構１００を駆動させる必要はない。ただし、付着分布をより一層均一にするために、付着分布制御手段４００は、制御ユニット２００を介して電極配置調整機構１００を駆動させ、付着分布が４５°ライン付近の軌跡を辿るよう電極位置を調整してもよい。
【００９２】
本実施形態の成膜装置１では、電極配置調整機構１００を用い、成膜中に実際に形成されている薄膜の膜厚分布を検出し、その検出結果に基づいて電極配置調整機構１００を作動させ、より良い状態の膜厚分布が得られるよう電極２１ａ，２１ｂの配置を変動させることができるので、各成膜バッチ毎での膜厚分布の管理が容易となる。
【００９３】
本実施形態では、付着分布測定手段３００を設け、成膜中のある時点における所定領域での膜原料物質の付着分布をリアルタイムに測定し、その測定結果を付着分布制御手段４００へ出力する。付着分布制御手段４００は、付着分布測定手段３００からの出力結果に基づいて電極配置調整機構１００を適切に作動させ、目的とする付着分布が得られるよう電極２１ａ，２１ｂの配置を変動させる。このため、膜厚補正板を設けなくとも、成膜途中で膜原料物質の付着分布を変更することが容易であり、複数の基板Ｓに対する膜厚分布の管理が容易となるなど、種々のメリットを有する。
【００９４】
《その他の実施形態》
以上説明した実施形態は、上記発明の理解を容易にするために記載されたものであって、上記発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、上記発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００９５】
上述した実施形態では、スパッタの一例であるマグネトロンスパッタを行うスパッタリング装置を用いているが、マグネトロン放電を用いない２極スパッタ等、他の公知のスパッタを行うスパッタリング装置を用いることもできる。
【００９６】
上述した実施形態では、付着分布制御手段４００と、付着分布測定手段３００の付着分布算出部３０４と、モータ１０２の制御ユニット１０４を別々の装置としているが、何れかの装置に残りの装置の機能を搭載することで、何れかの装置のみを備えるようにしてもよい。例えば、付着分布測定手段３００に、付着分布制御手段４００に含まれる各種プログラムを記憶させておき、取得した付着分布情報に基づいて、これらのプログラムにより電極配置調整機構１００の駆動方向及び駆動量を決定し、モータ１０２の制御を行うようにしてもよい。
【００９７】
上述した実施形態では、成膜プロセス領域２０，４０と、軸線Ｚを中心に成膜プロセス領域２０，４０から約９０°離間した位置に配置される反応プロセス領域６０とが、真空容器１１の内部に形成してある場合を例示したものであるが、成膜プロセス領域は、少なくとも何れか一つを有する構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００９８】
１…成膜装置、１１…真空容器、１３…回転ドラム、Ｓ…基板、１２，１４，１６…仕切壁、３１ａ，３１ｂ…保持板、
２０，４０…成膜プロセス領域、
スパッタ源（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ…マグネトロンスパッタ電極、２３，４３…交流電源、２４，４４…トランス、２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ…ターゲット）、
スパッタ用ガス供給手段（２６，４６…反応性ガスボンベ、２８，４８…不活性ガスボンベ、２５，２７，４５，４７…マスフローコントローラ）、
６０…反応プロセス領域、
８０…プラズマ源（８１…ケース体、８３…誘電体板、８５ａ，８５ｂ…アンテナ、８７…マッチングボックス、８９…高周波電源）、反応処理用ガス供給手段（６６…反応性ガスボンベ、６８…不活性ガスボンベ、６５，６７…マスフローコントローラ）、
１００…電極配置調整機構（１０２…モータ、１０４…回転軸、１０６ａ，１０６ｂ…アーム、１０８ａ，１０８ｂ…電極取付け部）、
２００…制御ユニット、
３００…付着分布測定手段（３０２…付着量検出部（３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６…水晶膜厚センサ（３５…センサ素子、３８…Ａ／Ｄ変換回路））、３０４…付着分布算出部）、
４００…付着分布制御手段
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
成膜対象としての基板を保持した状態で回転する基板ホルダの所定領域に向けて成膜源から膜原料物質を供給し、基板ホルダの回転毎に間欠的に基板の表面に膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜装置において、膜厚補正板を成膜源と基板ホルダの間に配置する技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０４３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の成膜装置では、成膜源と基板ホルダの間に膜厚補正板が配置してあることから、成膜源から基板ホルダの所定領域に向けて供給される膜原料物質の一部が遮断され、これにより前記所定領域に供給される膜原料物質の量を均一化でき、前記所定領域を通過する複数の基板に対して均一な厚みの薄膜を形成することができる。
【０００５】
ところで、特許文献１の成膜装置において、成膜装置の作動を開始した後、基板に形成する薄膜の膜厚分布を変更することを望む場合、膜厚補正板の配置を調整する必要があるが、この場合、配置調整の都度、成膜装置を大気開放する必要があり、生産性の観点から改善が求められている。
【０００６】
また、成膜バッチが進むにつれて膜厚補正板に付着する膜原料物質の量が増加し、やがては付着した膜原料物質が補正板から剥離して飛散する。膜原料物質が補正板から剥離して飛散すると、これが成膜不良の原因となり、この観点からの改善も求められている。
【０００７】
発明が解決しようとする課題は、膜厚補正板を設けることなく、複数の基板に対して均一な厚みの薄膜を形成することができる成膜装置及び成膜方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下の解決手段では、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【０００９】
第１の発明に係る成膜装置（１）は、内部を真空状態に維持した真空容器（１１）内で、同一の膜原料物質で構成される複数のターゲット（２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ）を順次スパッタし、基体（Ｓ）を保持して回転する基体保持手段（１３）の一部の領域に向けてスパッタされた何れかのターゲットから膜原料物質を供給することで、基体保持手段（１３）の回転毎に間欠的に基体（Ｓ）の表面に膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜装置（１）であって、ターゲット（２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ）のそれぞれを保持して電圧を印加する複数のスパッタ電極（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ）と、複数のスパッタ電極（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ）に電力を供給する電力供給手段（２３，４３）と、ターゲット（２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ）に向けてスパッタ用ガスを供給するスパッタ用ガス供給手段（２５〜２８，４５〜４８）と、複数のスパッタ電極（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ）の配置を真空容器（１１）の外部から変更可能な電極配置調整機構（１００）とを有する。
【００１０】
第２の発明に係る成膜装置（１）は、内部を真空状態に維持した真空容器（１１）内で、同一の膜原料物質で構成される少なくとも一対のターゲット（２９ａ，２９ｂ、又は４９ａ，４９ｂ）を交互にスパッタし、基体（Ｓ）を保持して回転する基体保持手段（１３）の一部の領域に向けてスパッタされた何れかのターゲット（２９ａ又は２９ｂ，４９ａ又は４９ｂ）から膜原料物質を供給することで、基体保持手段（１３）の回転毎に間欠的に基体（Ｓ）の表面に膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜装置（１）であって、ターゲット（２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ）のそれぞれを保持して電圧を印加する複数のスパッタ電極（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ）と、複数のスパッタ電極（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ）に交流電力を供給する交流電力供給手段（２３，４３）と、ターゲット（２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ）に向けてスパッタ用ガスを供給するスパッタ用ガス供給手段（２５〜２８，４５〜４８）と、複数のスパッタ電極（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ）の配置を真空容器（１１）の外部から変更可能な電極配置調整機構（１００）とを有する。
【００１１】
上記発明において、基体保持手段（１３）の一部の領域における膜原料物質の付着分布を測定する付着分布測定手段（３００）と、前記付着分布に基づいて電極配置調整機構（１００）の作動を制御する付着分布制御手段（４００）とを有し、付着分布制御手段（４００）は、前記付着分布に基づいて算出される電極配置が、目的とする付着分布が得られる最適電極配置となるのに必要な変動情報を算出し、この算出した変動情報に基づいて電極配置調整機構（１００）を作動させることができる。
【００１２】
上記発明において、付着分布測定手段（３００）は、前記領域に向けてターゲット（２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ）から供給される膜原料物質が常時付着する位置に固定された複数の付着量検出部（３０２，３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６）と、この付着量検出部に付着する膜原料物質の付着量に基づいて、前記領域における膜原料物質の付着分布を算出する付着分布算出部（３０４）とを有することができる。
【００１３】
上記発明において、付着量検出部（３０２）は、基体保持手段（１３）が回転する軸線（Ｚ）の延出方向（Ｙ方向）に沿って断続的に配列されることができる。
【００１４】
発明に係る成膜方法は、内部を真空状態に維持した真空容器（１１）内で、同一の膜原料物質で構成される複数のターゲット（２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ）を順次スパッタし、基体（Ｓ）を保持して回転する基体保持手段（１３）の一部の領域に向けてスパッタされた何れかのターゲットから膜原料物質を供給することで、基体保持手段（１３）の回転毎に間欠的に基体（Ｓ）の表面に膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜方法であって、前記領域における膜原料物質の付着分布を測定する付着分布測定工程と、前記付着分布に基づいて、前記ターゲットのそれぞれを保持する複数のスパッタ電極（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ）の配置を算出する電極配置算出工程と、前記電極の配置が目的とする付着分布が得られる最適電極配置となるのに必要な変動情報を算出する変動情報算出工程と、前記変動情報に基づいて、真空容器（１１）の外部に設けられた電極配置調整機構（１００）を作動させて前記電極配置を前記最適電極配置に変動させる電極位置調整工程とを、有する。
【発明の効果】
【００１５】
上記発明によれば、複数のスパッタ電極の配置を真空容器の外部から変更可能な電極配置調整機構を有するので、膜厚補正板を設けることなく、基体保持手段に保持される複数の基板に対して均一な厚みの薄膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本実施形態に係る成膜装置を上面から見た部分横断面図である。
【図２】図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った部分縦断面図である。
【図３】図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線方向から見た成膜プロセス領域付近を示す要部拡大図である。
【図４】図４は図３をＩＶ方向から見たときの概略図である。
【図５】図５は図３をＶ方向から見た場合の概略図である。
【図６】図６は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線方向から見た他の態様の成膜プロセス領域付近を示す要部拡大図である。
【図７】図７は図６をＶＩＩ方向から見たときの概略図である。
【図８】図８は第２実施形態に係るシステム構成を説明する機能ブロック図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は平面視した場合の一対のターゲットの配置を説明する図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は平面視した場合の一対のターゲットの配置を説明する図である。
【図１１】図１１は回転ドラム１３の一部の領域（所定領域）における中心部分からの位置と、各位置での膜原料物質の付着量との関係を、一対のターゲットの配置毎に示した相関図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、上記発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
《第１実施形態》
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る成膜装置１は、略直方体状の中空体である真空容器１１を有する。真空容器１１には排気用の配管１５ａが接続され、この配管には容器１１内排気のための真空ポンプ１５が接続されている。真空ポンプ１５は、例えば、ロータリポンプやターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などで構成される。真空容器１１内には回転ドラム１３が配設されている。回転ドラム１３（基体保持手段）は、その外周面に成膜対象としての基板Ｓを真空容器１１内で保持可能な筒状部材で構成されている。本実施形態の回転ドラム１３は、筒方向に延びる回転軸線Ｚが真空容器１１の鉛直方向（Ｙ方向）へ向くように真空容器１１内に配設される。回転ドラム１３は、モータ１７を駆動させることにより軸線Ｚを中心に回転する。
【００１９】
本実施形態では、真空容器１１内の、回転ドラム１３の周りには、２つのスパッタ源と、１つのプラズマ源８０とが配設されている。ただし、本実施形態では、スパッタ源は、少なくとも１つ配設されていればよい。
【００２０】
本実施形態の各スパッタ源は、２つのマグネトロンスパッタ電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）を備えたデュアルカソードタイプで構成されている。成膜に際し、各電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）の一端側表面には、それぞれ、金属などの膜原料物質で構成されるターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）が着脱自在に保持される。各電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）の他端側には、電力量を調整する電力制御手段としてのトランス２４（又は４４）を介して、電力供給手段としての交流電源２３（又は４３）が接続されており、各電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）に例えば１ｋ〜１００ｋＨｚ程度の交流電圧が印加されるように構成されている。
【００２１】
各スパッタ源には、スパッタ用ガス供給手段が接続されている。本実施形態のスパッタ用ガス供給手段は、スパッタ用ガスの一例としての反応性ガスを貯蔵する反応性ガスボンベ２６（又は４６）と、反応性ガスボンベ２６（又は４６）より供給される反応性ガスの流量を調整するマスフローコントローラ２５（又は４５）と、スパッタ用ガスの一例としての不活性ガスを貯蔵する不活性ガスボンベ２８（又は４８）と、不活性ガスボンベ２８（又は４８）より供給される不活性ガスの流量を調整するマスフローコントローラ２７（又は４７）とを含む。
【００２２】
スパッタ用ガスは、配管を通じてそれぞれ成膜プロセス領域２０（又は４０）に導入される。マスフローコントローラ２５，２７（又は４５，４７）はスパッタ用ガスの流量を調節する装置である。ボンベ２６，２８（又は４６，４８）からのスパッタ用ガスは、マスフローコントローラ２５，２７（又は４５，４７）により流量を調節されて成膜プロセス領域２０（又は４０）に導入される。
【００２３】
本実施形態のプラズマ源８０は、真空容器１１の壁面に形成された開口を塞ぐように固定されたケース体８１と、このケース体８１に固定された誘電体板８３とを有する。そして、誘電体板８３がケース体８１に固定されることで、ケース体８１と誘電体板８３により囲まれる領域にアンテナ収容室が形成されるように構成されている。アンテナ収容室は配管１５ａを介して真空ポンプ１５に連通しており、真空ポンプ１５で真空引きすることでアンテナ収容室内部を排気して真空状態にすることができる。
【００２４】
プラズマ源８０は、また、ケース体８１及び誘電体板８３の他に、アンテナ８５ａ，８５ｂを含む。アンテナ８５ａ，８５ｂは、マッチング回路を収容するマッチングボックス８７を介して高周波電源８９に接続されている。アンテナ８５ａ，８５ｂは、高周波電源８９から電力の供給を受けて真空容器１１の内部（反応プロセス領域６０）に誘導電界を発生させ、反応プロセス領域６０にプラズマを発生させる。本実施形態では、高周波電源８９からアンテナ８５ａ，８５ｂに周波数１〜２７ＭＨｚの交流電圧を印加して、反応プロセス領域６０に反応性ガスのプラズマを発生させるように構成されている。マッチングボックス８７内には、可変コンデンサが設けられており、高周波電源８９からアンテナ８５ａ，８５ｂに供給される電力を変更できるようになっている。
【００２５】
プラズマ源８０には、反応処理用ガス供給手段が接続されている。本実施形態の反応処理用ガス供給手段は、反応処理用ガスの一例としての反応性ガスを貯蔵する反応性ガスボンベ６６と、反応性ガスボンベ６６より供給される反応性ガスの流量を調整するマスフローコントローラ６５と、反応処理用ガスの一例としての不活性ガスを貯蔵する不活性ガスボンベ６８と、不活性ガスボンベ６８より供給される不活性ガスの流量を調整するマスフローコントローラ６７とを含む。
【００２６】
反応処理用ガスは、配管を通じて反応プロセス領域６０に導入される。マスフローコントローラ６５，６７は反応処理用ガスの流量を調節する装置である。ボンベ６６，６８からの反応処理用ガスは、マスフローコントローラ６５，６７により流量を調節されて反応プロセス領域６０に導入される。
【００２７】
なお、反応性ガスボンベ６６と不活性ガスボンベ６８は、成膜プロセス領域２０，４０の反応性ガスボンベ２６，４６及び不活性ガスボンベ２８，４８と同様の装置としたり、または兼用してもよい。また、マスフローコントローラ６５とマスフローコントローラ６７についても、成膜プロセス領域２０，４０のマスフローコントローラ２５，２７（又は４５，４７）と同様の装置としたり、または兼用してもよい。
【００２８】
各スパッタ源の前面には、それぞれ成膜プロセス領域２０，４０が形成されている。各領域２０，４０は、真空容器１１の内壁面から回転ドラム１３に向けて突出する仕切壁１２，１４により四方が取り囲まれており、それぞれが真空容器１１の内部で独立した空間を確保できるように区画されている。同じく、プラズマ源８０の前面には、反応プロセス領域６０が形成されている。該領域６０も領域２０，４０と同様に、真空容器１１の内壁面から回転ドラム１３に向けて突出する仕切壁１６により四方が取り囲まれており、これにより領域６０についても真空容器１１の内部で領域２０，４０とは独立した空間が確保される。
【００２９】
従って、モータ１７の駆動により回転ドラム１３が軸線Ｚを中心に回転すると、回転ドラム１３の外周面に保持される基板Ｓは、回転ドラム１３の自転軸である軸線Ｚを中心に公転し、成膜プロセス領域２０，４０に面する位置と反応プロセス領域６０に面する位置との間を繰り返し移動する。そして、何れかの領域２０，４０で行われるスパッタ処理と、領域６０で行われるプラズマ処理とが順次繰り返され、基板Ｓの表面に所定膜厚の最終的な薄膜が形成される。
【００３０】
本実施形態では、スパッタ処理で基板Ｓの表面に中間薄膜が形成され、その後のプラズマ処理でこの中間薄膜が膜変換して超薄膜とされる。そして、スパッタ処理とプラズマ処理とが繰り返し行われることで、超薄膜の上に次の超薄膜が堆積していき、最終的な薄膜となるまでこの操作が繰り返される。
【００３１】
なお、「中間薄膜」とは、本実施形態ではターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）を構成する金属あるいはその不完全酸化物からなり、領域２０（又は４０）で形成される薄膜のことである。「超薄膜」とは、超薄膜が複数回堆積されて最終的な薄膜（目標膜厚の薄膜）となることから、この最終的な「薄膜」との混同を防止するために用いる用語であり、最終的な「薄膜」より十分薄いという意味で用いる。
【００３２】
具体的にスパッタ処理は、例えば次のようにして行われる。マスフローコントローラ２５，２７（又は４５，４７）を介して、反応性ガスを貯蔵する反応性ガスボンベ２６（又は４６）や、不活性ガスを貯蔵する不活性ガスボンベ２８（又は４８）から所定流量のスパッタ用ガスが成膜プロセス領域２０（又は４０）に導入されると、ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）の周辺が所定ガス雰囲気になる。この状態で、交流電源２３（又は４３）からトランス２２（又は４２）を介して、各電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）に交流電圧を印加し、ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）に交番電界が掛かるようにする。これにより、ある時点においてはターゲット２９ａ（又は４９ａ）がカソード（マイナス極）となり、その時ターゲット２９ｂ（又は４９ｂ）は必ずアノード（プラス極）となる。次の時点において交流の向きが変化すると、今度はターゲット２９ｂ（又は４９ｂ）がカソード（マイナス極）となり、ターゲット２９ａ（又は４９ａ）がアノード（プラス極）となる。
【００３３】
このように一対のターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）が交互にアノードとカソードとなることにより、各ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）周辺のスパッタ用ガスの一部は電子を放出してイオン化する。各電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）に配置された磁石により各ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）の表面に漏洩磁界が形成されるため、この電子は各ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）の表面近傍に発生した磁界中を、トロイダル曲線を描きながら周回する。この電子の軌道に沿って強いプラズマが発生し、このプラズマ中のスパッタ用ガスのイオンが負電位状態（カソード側）のターゲットに向けて加速され、各ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）に衝突することで各ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）表面の原子や粒子（ターゲット２９ａ，２９ｂがＮｂの場合はＮｂ原子やＮｂ粒子、ターゲット４９ａ，４９ｂがＳｉの場合はＳｉ原子やＳｉ粒子）が叩き出される（スパッタ）。この原子や粒子は薄膜の原料である膜原料物質であり、基板Ｓの表面に付着して中間薄膜を形成する。
【００３４】
なお、スパッタを行っている最中に、アノード上には非導電性あるいは導電性の低い不完全酸化物などが付着することもあるが、このアノードが交番電界によりカソードに変換されると、これら不完全酸化物などがスパッタされ、ターゲット表面は元の清浄な状態となる。そして、一対のターゲット２９ａ、２９ｂが、交互にアノードとカソードとなることを繰り返すことにより、常に安定なアノード電位状態が得られ、プラズマ電位（通常アノード電位とほぼ等しい）の変化が防止され、基板Ｓの表面に安定して中間薄膜が形成される。
【００３５】
本実施形態において、基板Ｓは、回転ドラム１３の外周面に、（１）回転ドラム１３の回転方向に沿って断続的に複数配列され、かつ（２）回転ドラム１３の軸線Ｚと平行な方向（Ｙ方向）に沿って断続的に複数配列される。以下、（１）の並びを「横方向」と、（２）の並びを「縦方向」と呼ぶこととする。
【００３６】
基板Ｓとしては、酸化ケイ素（ＳｉＯ２ ）からなるガラス材料（例えば石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラスなど）の他に、プラスチック材料やセラミックス材料、金属などで構成することもできる。
【００３７】
ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）は、膜原料物質を平板状に形成したものであり、本実施形態では、回転ドラム１３の外周面と対向する方向の形状、すなわち平面視した場合の形状が略真円状に形成されている（図４，図７など参照）。略真円状に形成することで、後述する配置調整が容易となる。
【００３８】
各ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）は、その平面方向の面が、回転ドラム１３の軸線Ｚに対して垂直方向を向くように、各電極２１ａ，２１ｂ（又は４１ａ，４１ｂ）の上記一端側表面にそれぞれ着脱可能に保持される。
【００３９】
各ターゲット２９ａ，２９ｂ（又は４９ａ，４９ｂ）の材質としては、例えば、Ｓｉ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｅ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｉｎ−Ｓｎなどの各種金属を用いることができる。また、単一種類の金属に限られるものではなく、複数種類の金属をターゲットとして使用してもよい。また、これらの金属の化合物、例えば、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 、ＺｒＯ２ 、Ｔａ２ Ｏ５ 、ＨｆＯ２ 等を用いることもできる。
【００４０】
プラズマ処理は、例えば次のようにして行われる。マスフローコントローラ６５，６７を介して、反応性ガスを貯蔵する反応性ガスボンベ６６や、不活性ガスを貯蔵する不活性ガスボンベ６８から所定流量の反応処理用ガスが反応プロセス領域６０に導入されると、アンテナ８５ａ，８５ｂの周辺が所定ガス雰囲気になる。この状態で、アンテナ８５ａ，８５ｂに高周波電源８９から周波数１〜２７ＭＨｚの電圧が印加されると、反応プロセス領域６０内のアンテナ８５ａ，８５ｂに面した領域にプラズマが発生する。これにより、成膜プロセス領域２０，４０で基板Ｓの表面に形成された中間薄膜はプラズマ処理され、膜原料物質の完全反応物や不完全反応物に膜変換して超薄膜を形成する。
【００４１】
本実施形態では、不活性ガスとしては、例えばアルゴン，ヘリウムなどが考えられる。反応性ガスとしては、例えば酸素ガス，窒素ガス，弗素ガス，オゾンガスなどが考えられる。
【００４２】
以下では、代表的に、一方の成膜プロセス領域２０に関連する電極２１ａ，２１ｂ及びターゲット２９ａ，２９ｂを例に挙げて説明するが、本実施形態では、他方の成膜プロセス領域４０に関連する電極４１ａ，４１ｂ及びターゲット４９ａ，４９ｂについては、これと同様の構成もしくは異なる構成を採用することができる。
【００４３】
図３〜図５に示すように、本実施形態の各電極２１ａ，２１ｂは、対向する回転ドラム１３の外周面から見た場合（以下「平面視した場合」と略記することもある。）に、略真円の形状に形成されている。これに伴い本実施形態では、各電極２１ａ，２１ｂの表面に着脱自在に保持されるターゲット２９ａ，２９ｂも同様に、平面視した場合に、各電極２１ａ，２１ｂと同形状の略真円状に形成している（図４参照）。すなわち本実施形態では、各電極２１ａ，２１ｂ及び各ターゲット２９ａ，２９ｂの両者の形状を略真円状の同一形状としている。ただし、本発明では、両者の形状を必ずしも同一にする必要はなく、少なくとも各ターゲット２９ａ，２９ｂの形状を略真円状にすればよい。なお、各ターゲット２９ａ，２９ｂの形状は、略真円状に限らず、楕円状、多角形状とすることもできる。
【００４４】
《電極配置調整機構》
本実施形態では、各電極２１ａ，２１ｂ（引いては各ターゲット２９ａ，２９ｂ）の配置を大気側（真空容器１１の外側）から変更可能な電極配置調整機構１００が設けられている。この機構１００を設けることで、スパッタ源が元来有する膜原料物質の付着分布（例えば、回転ドラム１３の軸線Ｚの延出方向であるＹ方向の付着分布（以下「縦方向の付着分布」という。）など）を、真空容器１１内の真空状態を維持した状態で（大気開放することなく）変更することが可能となる。
【００４５】
ある配置で一対の電極を配置した場合、それぞれの電極に保持されるターゲットを含むスパッタ源が元来有する膜原料物質の付着分布は自ずと決定する。電極の配置を変更する度に、そのスパッタ源が有する付着分布も変動する。すなわち電極（ターゲット）の配置と、その電極を含むスパッタ源による膜原料物質の付着分布との間には相関関係がある。
【００４６】
例えば、Ｙ方向（図１，２参照）に細長い矩形状を呈する２つのターゲットを準備し、これらの長辺同士を所定間隔を空けて対向配置させるように２つの電極に保持させ、順次交互にスパッタを行った場合、回転ドラム１３の一部の領域（所定領域）へ向かう膜原料物質の量（付着量）は、回転ドラム１３のＹ方向の中心付近（以下単に「中心付近」と言う。）で多くなり、回転ドラム１３のＹ方向の上側と下側付近（以下「非中心付近」と言う。）で少なくなる。すなわち、前記所定領域における膜原料物質の縦方向の付着分布は中心付近で最大となり、上下非中心付近に向けて漸次小さくなる。その結果、中心付近に保持される基板Ｓに付着する膜原料物質からなる薄膜は厚くなる一方、非中心付近の基板Ｓに付着する薄膜は薄くなり、配置される位置によって基板Ｓに堆積する膜厚にバラツキを生じる。これは前記所定領域における膜原料物質の付着分布が異なるからである。また、単一の基板Ｓに付着する薄膜でも、膜形成面の上端付近に形成される膜の膜厚と、下端付近に形成される膜の膜厚との間でバラツキを生じることもある。各基板Ｓ単位で付着分布が異なる場合である。
【００４７】
このように前記所定領域における膜原料物質の付着分布、引いては各基板Ｓごとの膜厚分布のバラツキを解消するために従来は、前記所定領域に向けてターゲットから供給される膜原料物質が常時付着する位置（例えば、ターゲットと、回転ドラム１３の外周面に保持される基板Ｓとの間）に膜厚補正板を配置し、回転ドラム１３の前記所定領域へ向かう膜原料物質のうち、中心付近を通過しようとする膜原料物質の量を規制して、基板Ｓに堆積する膜原料物質の付着量を、各基板Ｓの基板全面に亘って均一になるように制御し、各基板ごとの膜厚のバラツキを解消するような手段を講じていたことは上述した通りである（特許文献１）。すなわち、補正板を配置することで前記所定領域における膜原料物質の付着分布を均一化するようにしていた。
【００４８】
具体的には、中心付近をより長い時間遮蔽することで、その分、回転ドラム１３の中心付近へ向かう膜原料物質の量を減らして、中心付近の膜厚を、膜厚補正板を設けない場合と比較して相対的に薄くする。これにより、膜厚補正板を設けない場合には膜厚が厚くなってしまう中心付近の膜厚を、膜厚補正板を設けることで薄くし、結果として基板Ｓの上下方向で、膜厚のバラツキがない（若しくは少ない）均一な厚さの薄膜を成膜することとしていた。
【００４９】
しかしながら、上述したように、成膜装置の作動を開始した後、前記所定領域における膜原料物質の縦方向の付着分布の変更を望む場合、膜厚補正板の配置を調整する必要があるが、この場合、配置調整の都度、成膜装置を大気開放する必要があり、生産性が低下する不都合を生じていた。また、成膜バッチが進むにつれて膜厚補正板に付着する膜原料物質の量が増加し、やがては付着した膜原料物質が補正板から剥離して飛散する。膜原料物質が補正板から剥離して飛散すると、これが成膜不良の原因となることもあった。
【００５０】
そこで本実施形態では、膜厚補正板を設けることなく、成膜装置１に、真空容器１１の外側から各電極２１ａ，２１ｂの配置を変更可能な電極配置調整機構１００を設け、真空容器１１内の真空状態を維持した状態で、目標とする所望の、膜原料物質の付着分布が得られるよう電極の配置を調整できることとしたものである。
【００５１】
本実施形態で用いる電極配置調整機構１００の具体的構成は、特に限定されず、例えば図３〜図５に示すように、制御ユニット２００によって制御されるモータ１０２の回転軸１０４から径方向に延びる２つのアーム１０６ａ，１０６ｂを含むもので構成することができる。この場合、各アーム１０６ａ，１０６ｂのそれぞれの先端には、各電極２１ａ，２１ｂの一端を取付け可能な電極取付け部１０８ａ，１０８ｂが形成されていることが好ましい。
【００５２】
こうした構成の電極配置調整機構１００では、真空容器１１を大気開放することなく、各電極２１ａ，２１ｂを電極取付け部１０８ａ，１０８ｂに取付けた状態で各アーム１０６ａ，１０６ｂを介して回転軸１０４を中心に円弧状に回動（移動）させる。すなわち、制御ユニット２００から指令を受けたモータ１０２が駆動することで、回転軸１０４を中心に各アーム１０６ａ，１０６ｂが移動し、このアーム１０６ａ，１０６ｂの移動に伴って各電極２１ａ，２１ｂも移動する。各電極２１ａ，２１ｂの表面には、ターゲット２９ａ，２９ｂが着脱自在に保持されるので、各電極２１ａ，２１ｂが移動すれば、それに伴ってターゲット２９ａ，２９ｂも移動する。その結果、電極２１ａ，２１ｂ（引いてはターゲット２９ａ，２９ｂ）の配置が変動することに起因し、ターゲットを構成する膜原料物質の前記所定領域における付着分布も変動し、真空容器１１を大気開放することなく、膜厚分布を変更することが可能となる。
【００５３】
なお、電極配置調整機構１００の構成は、要するに真空容器１１の外側（つまり大気側）から電極配置を変更可能なものであれば、本実施形態の態様に限定されず、各電極２１ａ，２１ｂの移動経路も円弧状に限定されない。
【００５４】
本実施形態では、例えば、上述した電極配置調整機構１００を、膜原料物質の目標とする付着分布に合わせた電極配置となるよう成膜バッチ毎に予め作動させて電極２１ａ，２１ｂの位置を調整し、その後成膜装置１を立ち上げて成膜を開始し、所望の膜厚分布を持つ薄膜を基板Ｓ上に成膜することができる。
【００５５】
《第２実施形態》
本実施形態では、回転ドラム１３の一部の領域に向けて、スパッタされた何れかのターゲット２９ａ若しくは２９ｂ（又は４９ａ若しくは４９ｂ）から供給される膜原料物質の付着分布を測定し、その測定結果に基づいて、上述した第１実施形態の電極配置調整機構１００を作動させ、目的とする付着分布が得られるよう電極２１ａ，２１ｂの配置を変動させるシステム構成を有する。
【００５６】
こうしたシステム構成とする場合、成膜途中で膜原料物質の付着分布をリアルタイムに把握できるようなシステムを備えることが好ましい。このようなシステムの一例としては、例えば図１、図２及び図６〜図８に示すように、成膜装置１に付着分布測定手段３００を設け、成膜中のある時点における所定領域での膜原料物質の付着分布をリアルタイムに測定し、その測定結果を付着分布制御手段４００へ出力し、この出力結果に基づいて付着分布制御手段４００は電極配置調整機構１００を適切に作動させることにより達成することができる。以下、その構成例を説明する。なお、代表的に、成膜プロセス領域２０に関連する電極２１ａ，２１ｂ及びターゲット２９ａ，２９ｂを例に挙げて説明することは上述した通りである。
【００５７】
《付着分布測定手段》
図６〜図８に示すように、本実施形態の付着分布測定手段３００は、付着量検出部３０２と、この付着量検出部３０２に電気的に接続される付着分布算出部３０４とを有する（図８）。
【００５８】
《付着量検出部》
本実施形態の付着量検出部３０２は、例えば、複数の水晶膜厚センサ（以下単に「膜厚センサ」と略記することがある。）３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６で構成することができる（図６，７）。膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６は、ターゲット２９ａ，２９ｂから飛散する膜原料物質の付着量を検出し、各センサ毎に、付着量に応じた信号を付着分布算出部３０４に対して出力する。具体的には本実施形態の各膜厚センサは、その内部に、水晶振動子を備えたセンサ素子３５を有する（図８）。水晶振動子は、交流電場が印加されて周期的に共振振動しており、水晶振動子の表面に物質が付着するとその付着量に応じて水晶振動子の共振振動数が変化する。各膜厚センサは、それぞれこの共振振動数の変化をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路３８を有しており、この回路３８にて共振振動数の変化をデジタル信号に変換し、付着分布算出部３０４に出力する（図８）。
【００５９】
図６及び図７に示すように、膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６は、上述した回転ドラム１３の一部の領域（所定領域）に向けてターゲット２９ａ，２９ｂから供給される膜原料物質が常時付着する位置に固定されている。本実施形態では、成膜プロセス領域２０を形成する仕切壁１２の内側からターゲット２９ａ，２９ｂの前面方向に向けて延びるように取り付けられる左右一対の保持板３１ａ，３１ｂの先端部付近に、ターゲット２９ａ，２９ｂに向けて、しかも回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向（図１のＹ方向）に沿って断続的に一列に設けられている。具体的には、複数の膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６は、保持板３１ａの先端部付近に、ターゲット２９ａに向け、しかも回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向に沿って断続的に取り付けられ、複数の膜厚センサ３３ｂ１〜３３ｂ６は、保持板３１ｂの先端部付近に、ターゲット２９ｂに向け、しかも回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向に沿って断続的に取り付けられている。
【００６０】
本実施形態で用いる保持板３１ａ，３１ｂは、膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６を設置するために設けられるとともに、ターゲット２９ａ，２９ｂから飛翔する膜原料物質が基板Ｓに対して垂直方向に入射するように入射方向を規制する役割も果たしている。これにより膜原料物質が成膜プロセス領域２０の外側に膜原料物質が飛散し、装置１の内部や基板Ｓを不必要に汚染することを防止することもできる。
【００６１】
なお、本実施形態では、保持板３１ａ，３１ｂの両方に膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６を設けているが、何れか一方の保持板にのみ膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６を設けてもよい。また、膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６は、保持板３１ａ，３１ｂに設けられる必要はなく、ターゲット２９ａ，２９ｂと基板Ｓとの間であって、且つターゲット２９ａ，２９ｂから供給される膜原料物質が付着可能な位置であれば保持板３１ａ，３１ｂ以外の位置に設けてもよい。
【００６２】
また、水晶振動子を用いた膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６に代えて、膜厚検出が可能な他の手段を用いることもできる。例えば、保持板３１ａ，３１ｂのターゲット２９ａ，２９ｂに対向する面に小型のモニタ基板を配置して、このモニタ基板に付着する薄膜の膜厚を光ファイバなどで光学的にモニタする構成としてもよい。
【００６３】
《付着分布算出部》
本実施形態の付着分布算出部３０４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、入力端子及び出力端子などを備える。入力端子から膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６で測定した付着量の電流値が入力されると、各膜厚センサの配置に対応させて、回転ドラム１３の前記所定領域における膜原料物質の付着分布を算出する。
【００６４】
本実施形態では、複数の膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６により複数の位置で膜原料物質の付着量をモニタすることで、それぞれの位置に対応する、回転ドラム１３の所定領域における縦方向の付着分布を取得することが可能となる。取得した縦方向の付着分布の情報は、ハードディスクなどに記憶される。
【００６５】
具体的には、付着分布算出部３０４では、まず、各膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６から出力される信号（電流値の変化）を受信し、当該信号に基づいて各膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６の水晶振動子に付着した膜原料物質の量を演算する。次に、この演算した膜原料物質の付着量に基づいて、回転ドラム１３の前記所定領域における縦方向の付着分布を算出し、付着分布制御手段４００に出力する。
【００６６】
本実施形態では、各膜厚センサでの膜原料物質の付着量−回転ドラム１３の前記所定領域における縦方向付着分布の相関関係第１データと、付着分布算出プログラムがハードディスクなどに記憶してあるので、付着分布算出時にはハードディスクに記憶された相関関係第１データと算出プログラムをＲＡＭに読み出し、膜厚センサ３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６で測定した付着量の値をもとに、付着分布算出部３０４のＣＰＵによって前記所定領域における膜原料物質の縦方向の付着分布の算出が行われる（付着分布測定工程）。
【００６７】
《付着分布制御手段》
本実施形態の付着分布制御手段４００は、付着分布測定手段３００と電気的に接続されており、例えば付着分布算出部３０４と同様に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、入力端子及び出力端子などを備える。
【００６８】
本実施形態では、入力端子から入力される付着分布測定手段３００（付着分布算出部３０４）からの算出結果（現在の付着分布情報）に基づいて、所望の付着分布となる電極２１ａ，２１ｂの最適な配置を算出するとともに、電極２１ａ，２１ｂがこの配置となるような電極配置調整機構１００の駆動方向及び駆動量（最適位置移動情報）を算出する。
【００６９】
具体的には、付着分布制御手段４００では、まず、付着分布算出部３０４による算出結果に基づいて、ターゲット２９ａ，２９ｂを保持する各電極２１ａ，２１ｂの現在の配置（以下「現在の電極配置」という。）を算出する（電極配置算出工程）。これは、予め求めておいた、各電極２１ａ，２１ｂの配置−回転ドラム１３の前記所定領域における縦方向付着分布の相関関係第２データ（例えば図１１参照）に基づいて算出することができる。
【００７０】
次に、現在の電極配置が、目的とする付着分布が得られる最適電極配置となるのに必要な変動情報を算出する（変動情報算出工程）。これは、予め求めたおいた、ターゲット２９ａとターゲット２９ｂの間の距離（本実施形態では各電極２１ａ，２１ｂの間の距離に等しい。）、（０，０）点と一方の電極の中心点Ｃ１を結ぶ線がＸ軸に対して為す角度α（何れも後述）、及びターゲット２９ａ，２９ｂと回転ドラム１３の外周面に保持される基板Ｓの距離の３者間での相関関係データに基づく最適電極配置算出プログラムを用いて算出することができる。ここで算出される変動情報は、電極２１ａ，２１ｂの移動方向及び距離などである。
【００７１】
次に、前記変動情報に基づいて、前記真空容器の外部に設けられた電極配置調整機構１００を作動させるように、モータ１０２の制御ユニット２００に対して出力し、現在の電極配置を前記最適電極配置に変動させる（電極位置調整工程）。
【００７２】
本実施形態では、相関関係第２データや各種プログラムがハードディスクなどに記憶してあるので、現在の電極配置や変動情報の算出の際にハードディスクに記憶された相関関係第２データや各種プログラムをＲＡＭに読み出し、付着分布制御手段４００のＣＰＵによって所定の演算をし、制御ユニット２００に対して所定の出力が行われる（付着分布制御工程）。
【００７３】
《ターゲットの配置と縦方向の付着分布との関係》
以下に、本発明者らによって取得した、回転ドラム１３の前記所定領域における膜原料物質の縦方向の付着分布と、ターゲット２９ａ，２９ｂ（引いては電極２１ａ，２１ｂ）の配置との関係（第２データ）を説明する。
【００７４】
この例では、ターゲット２９ａ，２９ｂとして直径２ｒが４インチ（約１００ｍｍ）で厚みが６ｍｍの円柱状ターゲット（材質はＳｉ）を２つ用い（デュアルカソード形式）、これらを距離ｄが５０ｍｍとなるように離間させて配置したものを用いた。
【００７５】
そして、図９（ａ）〜図９（ｃ）、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向の中点から該回転軸線Ｚ方向に直交する方向に延びるＸ軸及び前記中点から前記回転軸線Ｚ方向に延びるＹ軸の交錯点（以下「（０，０）点」とする。）と、一方の電極（例えば２１ｂ）に保持される一方のターゲット（例えば２９ｂ）の中心点Ｃ１とを結ぶ線Ｌ１（図９（ｂ）参照）が、前記Ｘ軸に対して為す角度をαとしたとき、それぞれαが、９０°（図９（ａ））、６０°（図９（ｂ））、４５°（図９（ｃ））、３０°（図１０（ａ））、０°（図１０（ｂ））の角度で、ターゲット２９ａ，２９ｂが配置される場合の、回転ドラム１３の前記所定領域における膜原料物質の縦方向の付着分布をグラフ化した（図１１参照）。
【００７６】
なお、図１１は、スパッタを行った際に膜原料物質が向かう回転ドラム１３の所定領域において、Ｙ軸方向（図２のＹ方向）の中心部分を０とし、かつそこから上下方向の領域をそれぞれ３００（単位ｍｍ）づつに区切った場合の、それぞれの位置における膜原料物質の付着量（単位ｎｍ）を、一対のターゲット２９ａ，２９ｂの配置毎にグラフ化したものである。この図１１には、α＝１５°、４０°、５０°、７５°の場合の付着分布も併記した。
【００７７】
以下、回転ドラム１３の外周面には、その回転軸線Ｚ方向に沿って５つの基板（以下、上から順にＳ１〜Ｓ５とする。）が保持されているものとし、各基板Ｓ１〜Ｓ５に形成される薄膜を上から順に薄膜１〜薄膜５とする。
【００７８】
まず、α＝９０°の電極配置（図９（ａ）の配置）であるが、この配置は、回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向に沿って、電極２１ａ，２１ｂを配置し、それぞれにターゲット２９ａ，２９ｂを保持させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の９０°ラインの軌跡を辿る。具体的には、薄膜１〜５の膜厚分布は概ね、薄膜１，薄膜５＞＞薄膜２，薄膜４＞＞薄膜３、となる。つまり縦方向の付着分布は、回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向の上下部（薄膜１，薄膜５）が最大となり、中央部（薄膜３）が最小となり、残り（薄膜２，薄膜４）が中間となって、付着分布が不均一となる。
【００７９】
次にα＝７５°の電極配置（図示省略）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向（基板側から見た場合、時計回り）に１５°移動させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の７５°ラインの軌跡を辿る。具体的には、上述した９０°ラインと略同一の軌跡であるが、９０°ラインの場合と比較して、薄膜１，薄膜５と薄膜２，薄膜４との厚み差、及び薄膜２，薄膜４と薄膜３との厚み差が少しだけ縮まる程度の膜厚分布となる。依然として付着分布は不均一と理解される。
【００８０】
次にα＝６０°の電極配置（図９（ｂ）の配置）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向に３０°移動させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の６０°ラインの軌跡を辿る。具体的には、７５°ラインと比較して、薄膜１，薄膜５と薄膜２，薄膜４との厚み差、及び薄膜２，薄膜４と薄膜３との厚み差がさらに縮まるの膜厚分布となる。依然として付着分布は不均一と判断される。
【００８１】
次にα＝５０°の電極配置（図示省略）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向に４０°移動させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の５０°ラインの軌跡を辿る。具体的には、６０°ラインよりも、薄膜１，薄膜５と薄膜２，薄膜４との厚み差、及び薄膜２，薄膜４と薄膜３との厚み差がさらに縮まり、薄膜１〜薄膜５の膜厚分布は略均一となり、本実施形態では好ましい付着分布の一つである。
【００８２】
次にα＝４５°の電極配置（図９（ｃ）の配置）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向に４５°移動させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の４５°ラインの軌跡を辿る。具体的には、５０°ラインと比較してより一層、薄膜１，薄膜５と薄膜２，薄膜４との厚み差、及び薄膜２，薄膜４と薄膜３との厚み差が縮まっており、薄膜１〜薄膜５の何れも均一な膜厚分布を示す。本実施形態では最も好ましい付着分布である。
【００８３】
次にα＝４０°の電極配置（図示省略）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向に５０°移動させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の４０°ラインの軌跡を辿る。具体的には、薄膜１〜５の膜厚分布は概ね、上述した６０°ライン〜９０°ラインの場合と比較して、薄膜３＞薄膜２，薄膜４＞薄膜１，薄膜５、となる。つまり縦方向の膜厚分布は、回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向の中央部（薄膜３）が最大となり、上下部（薄膜１，薄膜５）が最小となり、残り（薄膜２，薄膜４）が中間となるが、本実施形態では比較的均一な好ましい付着分布の一つである。
【００８４】
次にα＝３０°の電極配置（図１０（ａ）の配置）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向に６０°移動させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の３０°ラインの軌跡を辿る。具体的には、４０°ラインよりもさらに、中央部（薄膜３）と上下部（薄膜１，薄膜５）の厚み差が大きくなり、付着分布は不均一領域に入るものと理解される。
【００８５】
次にα＝１５°の電極配置（図示省略）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向に７５°移動させた場合である。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の１５°ラインの軌跡を辿り、３０°ラインよりもより一層、中央部（薄膜３）と上下部（薄膜１，薄膜５）の厚み差が大きくなり、付着分布は不均一と理解される。
【００８６】
次にα＝０°の電極配置（図１０（ｂ）の配置）であるが、この配置は、図９（ａ）の配置から、図６及び図７に示す電極配置調整機構１００のアーム１０６ａ，１０６ｂをｄ１方向に９０°移動させた場合であり、回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向に直行する方向に沿って、電極２１ａ，２１ｂを配置し、それぞれにターゲット２９ａ，２９ｂを保持させた場合に相当する。この配置での、縦方向の付着分布は、図１１の０°ラインの軌跡を辿る。具体的には、薄膜１〜５の膜厚分布は概ね、薄膜３＞＞薄膜２，薄膜４＞＞薄膜１，薄膜５、となる。つまり縦方向の付着分布は、回転ドラム１３の回転軸線Ｚ方向の中央部（薄膜３）が最大となり、上下部（薄膜１，薄膜５）が最小となり、残り（薄膜２，薄膜４）が中間となって、１５°ラインの場合よりもさらに付着分布が不均一となる。
【００８７】
そして、付着分布制御手段４００からの出力を受けた制御ユニット２００は、モータ１０２を作動させて電極配置調整機構１００を駆動させ、所望の膜厚分布となるよう電極２１ａ，２１ｂの配置を最適化する。具体的には次の通りである。
【００８８】
《電極配置調整機構の駆動》
次に、上記例に基づいて、本実施形態の電極配置調整機構１００の駆動方法を説明する。
【００８９】
まず、付着分布算出部３０４による算出結果としての現在の付着分布情報が、図１１の０°ライン、１５°ライン、３０°ラインである場合、縦方向の付着分布を均一とすべく、付着分布制御手段４００は、制御ユニット２００を介して電極配置調整機構１００を駆動させ、少なくとも図１１の４０°ライン（好ましくは４５°ライン）の軌跡を辿るように電極位置を調整する。
【００９０】
これに対し、付着分布算出部３０４による現在の付着分布情報が、図１１の６０°ライン、７５°ライン、７０°ラインである場合、付着分布を均一とすべく、付着分布制御手段４００は、制御ユニット２００を介して電極配置調整機構１００を駆動させ、少なくとも図１１の５０°ライン（好ましくは４５°ライン）の軌跡を辿るように電極位置を調整する。
【００９１】
なお、付着分布算出部３０４による付着分布情報が、図１１の４０°ライン〜５０°ラインである場合は、このままの状態でも付着分布は均一と言えるので、電極配置調整機構１００を駆動させる必要はない。ただし、付着分布をより一層均一にするために、付着分布制御手段４００は、制御ユニット２００を介して電極配置調整機構１００を駆動させ、付着分布が４５°ライン付近の軌跡を辿るよう電極位置を調整してもよい。
【００９２】
本実施形態の成膜装置１では、電極配置調整機構１００を用い、成膜中に実際に形成されている薄膜の膜厚分布を検出し、その検出結果に基づいて電極配置調整機構１００を作動させ、より良い状態の膜厚分布が得られるよう電極２１ａ，２１ｂの配置を変動させることができるので、各成膜バッチ毎での膜厚分布の管理が容易となる。
【００９３】
本実施形態では、付着分布測定手段３００を設け、成膜中のある時点における所定領域での膜原料物質の付着分布をリアルタイムに測定し、その測定結果を付着分布制御手段４００へ出力する。付着分布制御手段４００は、付着分布測定手段３００からの出力結果に基づいて電極配置調整機構１００を適切に作動させ、目的とする付着分布が得られるよう電極２１ａ，２１ｂの配置を変動させる。このため、膜厚補正板を設けなくとも、成膜途中で膜原料物質の付着分布を変更することが容易であり、複数の基板Ｓに対する膜厚分布の管理が容易となるなど、種々のメリットを有する。
【００９４】
《その他の実施形態》
以上説明した実施形態は、上記発明の理解を容易にするために記載されたものであって、上記発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、上記発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００９５】
上述した実施形態では、スパッタの一例であるマグネトロンスパッタを行うスパッタリング装置を用いているが、マグネトロン放電を用いない２極スパッタ等、他の公知のスパッタを行うスパッタリング装置を用いることもできる。
【００９６】
上述した実施形態では、付着分布制御手段４００と、付着分布測定手段３００の付着分布算出部３０４と、モータ１０２の制御ユニット１０４を別々の装置としているが、何れかの装置に残りの装置の機能を搭載することで、何れかの装置のみを備えるようにしてもよい。例えば、付着分布測定手段３００に、付着分布制御手段４００に含まれる各種プログラムを記憶させておき、取得した付着分布情報に基づいて、これらのプログラムにより電極配置調整機構１００の駆動方向及び駆動量を決定し、モータ１０２の制御を行うようにしてもよい。
【００９７】
上述した実施形態では、成膜プロセス領域２０，４０と、軸線Ｚを中心に成膜プロセス領域２０，４０から約９０°離間した位置に配置される反応プロセス領域６０とが、真空容器１１の内部に形成してある場合を例示したものであるが、成膜プロセス領域は、少なくとも何れか一つを有する構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００９８】
１…成膜装置、１１…真空容器、１３…回転ドラム、Ｓ…基板、１２，１４，１６…仕切壁、３１ａ，３１ｂ…保持板、
２０，４０…成膜プロセス領域、
スパッタ源（２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ…マグネトロンスパッタ電極、２３，４３…交流電源、２４，４４…トランス、２９ａ，２９ｂ，４９ａ，４９ｂ…ターゲット）、
スパッタ用ガス供給手段（２６，４６…反応性ガスボンベ、２８，４８…不活性ガスボンベ、２５，２７，４５，４７…マスフローコントローラ）、
６０…反応プロセス領域、
８０…プラズマ源（８１…ケース体、８３…誘電体板、８５ａ，８５ｂ…アンテナ、８７…マッチングボックス、８９…高周波電源）、反応処理用ガス供給手段（６６…反応性ガスボンベ、６８…不活性ガスボンベ、６５，６７…マスフローコントローラ）、
１００…電極配置調整機構（１０２…モータ、１０４…回転軸、１０６ａ，１０６ｂ…アーム、１０８ａ，１０８ｂ…電極取付け部）、
２００…制御ユニット、
３００…付着分布測定手段（３０２…付着量検出部（３３ａ１〜３３ａ６，３３ｂ１〜３３ｂ６…水晶膜厚センサ（３５…センサ素子、３８…Ａ／Ｄ変換回路））、３０４…付着分布算出部）、
４００…付着分布制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を真空状態に維持した真空容器内で、同一の膜原料物質で構成される複数のターゲットを順次スパッタし、基体を保持して回転する基体保持手段の一部の領域に向けてスパッタされた何れかのターゲットから膜原料物質を供給することで、前記基体保持手段の回転毎に間欠的に前記基体の表面に前記膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜装置であって、
前記ターゲットのそれぞれを保持して電圧を印加する複数のスパッタ電極と、
前記電極に電力を供給する電力供給手段と、
前記ターゲットに向けてスパッタ用ガスを供給するスパッタ用ガス供給手段と、
前記電極の配置を前記真空容器の外部から変更可能な電極配置調整機構とを有することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
内部を真空状態に維持した真空容器内で、同一の膜原料物質で構成される少なくとも一対のターゲットを交互にスパッタし、基体を保持して回転する基体保持手段の一部の領域に向けてスパッタされた何れかのターゲットから膜原料物質を供給することで、前記基体保持手段の回転毎に間欠的に前記基体の表面に前記膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜装置であって、
前記ターゲットのそれぞれを保持して電圧を印加する複数のスパッタ電極と、
前記電極に交流電力を供給する交流電力供給手段と、
前記ターゲットに向けてスパッタ用ガスを供給するスパッタ用ガス供給手段と、
前記電極の配置を前記真空容器の外部から変更可能な電極配置調整機構とを有し、
前記電極に前記電力供給手段から交流電圧を印加して前記ターゲットに交番電界を掛け、前記一対のターゲットの一方と他方を交互に負電位状態としてスパッタするように構成されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の成膜装置において、
前記領域における前記膜原料物質の付着分布を測定する付着分布測定手段と、
前記付着分布に基づいて前記電極配置調整機構の作動を制御する付着分布制御手段とを有し、
前記付着分布制御手段は、前記付着分布に基づいて算出される電極配置が、目的とする付着分布が得られる最適電極配置となるのに必要な変動情報を算出し、この算出した変動情報に基づいて前記電極配置調整機構を作動させることを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項３記載の成膜装置において、
前記付着分布測定手段は、
前記領域に向けて前記ターゲットから供給される前記膜原料物質が常時付着する位置に固定された複数の付着量検出部と、
前記付着量検出部に付着する膜原料物質の付着量に基づいて、前記領域における前記膜原料物質の付着分布を算出する付着分布算出部とを有することを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項４記載の成膜装置において、
前記付着量検出部は、前記基体保持手段が回転する軸線の延出方向に沿って断続的に配列されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
内部を真空状態に維持した真空容器内で、同一の膜原料物質で構成される複数のターゲットを順次スパッタし、基体を保持して回転する基体保持手段の一部の領域に向けてスパッタされた何れかのターゲットから膜原料物質を供給することで、前記基体保持手段の回転毎に間欠的に前記基体の表面に前記膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜方法であって、
前記領域における前記膜原料物質の付着分布を測定する付着分布測定工程と、
前記付着分布に基づいて、前記ターゲットのそれぞれを保持する複数のスパッタ電極の配置を算出する電極配置算出工程と、
前記電極の配置が目的とする付着分布が得られる最適電極配置となるのに必要な変動情報を算出する変動情報算出工程と、
前記変動情報に基づいて、前記真空容器の外部に設けられた電極配置調整機構を作動させて前記電極配置を前記最適電極配置に変動させる電極位置調整工程とを、有することを特徴とする成膜方法。
【請求項１】
内部を真空状態に維持した真空容器内で、同一の膜原料物質で構成される複数のターゲットを順次スパッタし、基体を保持して回転する基体保持手段の一部の領域に向けてスパッタされた何れかのターゲットから膜原料物質を供給することで、前記基体保持手段の回転毎に間欠的に前記基体の表面に前記膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜装置であって、
前記ターゲットのそれぞれを保持して電圧を印加する複数のスパッタ電極と、
前記電極に電力を供給する電力供給手段と、
前記ターゲットに向けてスパッタ用ガスを供給するスパッタ用ガス供給手段と、
前記電極の配置を前記真空容器の外部から変更可能な電極配置調整機構とを有することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
内部を真空状態に維持した真空容器内で、同一の膜原料物質で構成される少なくとも一対のターゲットを交互にスパッタし、基体を保持して回転する基体保持手段の一部の領域に向けてスパッタされた何れかのターゲットから膜原料物質を供給することで、前記基体保持手段の回転毎に間欠的に前記基体の表面に前記膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜装置であって、
前記ターゲットのそれぞれを保持して電圧を印加する複数のスパッタ電極と、
前記電極に交流電力を供給する交流電力供給手段と、
前記ターゲットに向けてスパッタ用ガスを供給するスパッタ用ガス供給手段と、
前記電極の配置を前記真空容器の外部から変更可能な電極配置調整機構とを有し、
前記電極に前記電力供給手段から交流電圧を印加して前記ターゲットに交番電界を掛け、前記一対のターゲットの一方と他方を交互に負電位状態としてスパッタするように構成されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の成膜装置において、
前記領域における前記膜原料物質の付着分布を測定する付着分布測定手段と、
前記付着分布に基づいて前記電極配置調整機構の作動を制御する付着分布制御手段とを有し、
前記付着分布制御手段は、前記付着分布に基づいて算出される電極配置が、目的とする付着分布が得られる最適電極配置となるのに必要な変動情報を算出し、この算出した変動情報に基づいて前記電極配置調整機構を作動させることを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項３記載の成膜装置において、
前記付着分布測定手段は、
前記領域に向けて前記ターゲットから供給される前記膜原料物質が常時付着する位置に固定された複数の付着量検出部と、
前記付着量検出部に付着する膜原料物質の付着量に基づいて、前記領域における前記膜原料物質の付着分布を算出する付着分布算出部とを有することを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項４記載の成膜装置において、
前記付着量検出部は、前記基体保持手段が回転する軸線の延出方向に沿って断続的に配列されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
内部を真空状態に維持した真空容器内で、同一の膜原料物質で構成される複数のターゲットを順次スパッタし、基体を保持して回転する基体保持手段の一部の領域に向けてスパッタされた何れかのターゲットから膜原料物質を供給することで、前記基体保持手段の回転毎に間欠的に前記基体の表面に前記膜原料物質を付着させて薄膜を形成する成膜方法であって、
前記領域における前記膜原料物質の付着分布を測定する付着分布測定工程と、
前記付着分布に基づいて、前記ターゲットのそれぞれを保持する複数のスパッタ電極の配置を算出する電極配置算出工程と、
前記電極の配置が目的とする付着分布が得られる最適電極配置となるのに必要な変動情報を算出する変動情報算出工程と、
前記変動情報に基づいて、前記真空容器の外部に設けられた電極配置調整機構を作動させて前記電極配置を前記最適電極配置に変動させる電極位置調整工程とを、有することを特徴とする成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２４２１７６（Ｐ２０１０−２４２１７６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９２９５６（Ｐ２００９−９２９５６）
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【出願人】（３９０００７２１６）株式会社シンクロン (52)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月７日（２００９．４．７）
【出願人】（３９０００７２１６）株式会社シンクロン (52)
【Ｆターム（参考）】
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