(57)【要約】【課題】マグネトロンスパッタ法において短冊形ターゲットを使用して半導体ウエハにスパッタ成膜を効率的かつ均一に行えるようにする。【解決手段】被成膜体の半導体ウエハをウエハ配置面Ｐ上の円形基準領域Ａにぴったり重ねて配置する。そして、円形基準領域Ａの中心ＡOを通る法線を回転中心軸として半導体ウエハを所定の回転数で同軸回転させる。そうすると、半導体ウエハ表面の各部は、一回転毎に、半径Ｒ／２よりも内側のウエハ中心部は短冊形堆積領域Ｂ1のみを通過する間に短冊形ターゲット１０(1)からのスパッタ粒子を浴び、半径Ｒ／２よりも外側のウエハ周辺部では両短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2を通過する間に両短冊形ターゲット１０(1)，１０(2)からのスパッタ粒子を浴びるという形態のスパッタ成膜処理を受ける。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の短冊形堆積領域を、第１の方向では半導体ウエハと同一の口径を有する円形基準領域をそれぞれ横断し、前記第１の方向と直交する第２の方向では互いに所定の間隔を空けて並ぶように配置し、
前記複数の短冊形堆積領域の中の一つを、前記第２の方向におけるその片側の側辺が前記円形基準領域の中心付近を通るように配置し、
前記複数の短冊形堆積領域の中の他の一つを、前記第２の方向におけるその片側の側辺が前記円形基準領域のエッジまたはその近くを通るように配置し、
前記第２の方向における前記複数の短冊形堆積領域のそれぞれの幅寸法を、それらの合計値が前記円形基準領域の半径に略等しくなるように選定し、
各々のターゲット表面より放出されたスパッタ粒子が各対応する前記短冊形堆積領域に入射するように、複数の短冊形ターゲットを前記複数の短冊形堆積領域に対向させてそれぞれ配置し、
前記円形基準領域と重なる位置に被成膜体としての半導体ウエハを配置し、
各々の前記ターゲットの裏側で可動の磁石を駆動して、マグネトロン放電により生成したプラズマを前記ターゲットの近傍に閉じ込めながら、前記ターゲット表面よりスパッタ粒子を放出させ、
前記円形基準領域の中心を通る法線を回転中心軸として前記半導体ウエハを所定の回転数で同軸回転させて、前記半導体ウエハ表面にスパッタ粒子の堆積膜を形成する、
マグネトロンスパッタ方法。
【請求項２】
複数の短冊形堆積領域を、第１の方向では半導体ウエハと同一の口径を有する円形基準領域をそれぞれ横断し、前記第１の方向と直交する第２の方向では互いに所定の間隔を空けて並ぶように配置し、
前記複数の短冊形堆積領域の中の一つを、前記第２の方向におけるその片側の側辺が前記円形基準領域の中心付近を通るように配置し、
前記複数の短冊形堆積領域の中の他の一つを、前記第２の方向におけるその片側の側辺が前記円形基準領域のエッジ付近を通るように配置し、
前記第２の方向における前記複数の短冊形堆積領域のそれぞれの幅寸法を、それらの合計値が前記円形基準領域の半径に略等しくなるように選定し、
各々のターゲット表面より放出されたスパッタ粒子が各対応する前記短冊形堆積領域に入射するように、複数の短冊形ターゲットを前記複数の短冊形堆積領域に対向させてそれぞれ配置し、
前記円形基準領域を含む面内で前記円形基準領域から所定距離だけオフセットした位置に被成膜体としての半導体ウエハを配置し、
各々の前記ターゲットの裏側で可動の磁石を駆動して、マグネトロン放電により生成したプラズマを前記ターゲットの近傍に閉じ込めながら、前記ターゲット表面よりスパッタ粒子を放出させ、
前記円形基準領域の中心を通る法線を回転中心軸として前記半導体ウエハを所定の回転数で偏心回転させて、前記半導体ウエハ表面にスパッタ粒子の堆積膜を形成する、
マグネトロンスパッタ方法。
【請求項３】
前記半導体ウエハの半径をＲ、前記短冊形堆積領域の個数をＮ（Ｎは２以上の整数）とすると、前記第２の方向における各々の前記短冊形堆積領域の幅寸法はＲ／Ｎである請求項１または請求項２に記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項４】
複数の短冊形堆積領域を、第１の方向では半導体ウエハと同一の口径を有する円形基準領域をそれぞれ横断し、前記第１の方向と直交する第２の方向では互いに所定の間隔を空けて並ぶように配置し、
前記複数の短冊形堆積領域の中の一つを、前記円形基準領域の中心がその領域の内側に入り、かつ前記第２の方向におけるその片側の側辺が前記円形基準領域の中心から第１の距離だけ離れた位置を通るように配置し、
前記複数の短冊形堆積領域の中の他の一つを、前記第２の方向においてその片側の側辺が前記円形基準領域のエッジからその外側に第２の距離だけ離れた位置を通るように配置し、
前記第２の方向における前記複数の短冊形堆積領域のそれぞれの幅寸法を、それらの合計値が前記円形基準領域の半径よりも所定の超過寸法だけ大きくなるように選定し、
各々のターゲット表面より放出されたスパッタ粒子が各対応する前記短冊形堆積領域に入射するように、複数の短冊形ターゲットを前記複数の短冊形堆積領域に対向させてそれぞれ配置し、
前記円形基準領域を含む面内で前記円形基準領域から第３の距離だけオフセットした位置に被成膜体としての半導体ウエハを配置し、
各々の前記ターゲットの裏側で可動の磁石を駆動して、マグネトロン放電により生成したプラズマを前記ターゲットの近傍に閉じ込めながら、前記ターゲット表面よりスパッタ粒子を放出させ、
前記円形基準領域の中心を通る法線を回転中心軸にして前記半導体ウエハを所定の回転数で偏心回転させ、前記半導体ウエハ表面にスパッタ粒子の堆積膜を形成する、
マグネトロンスパッタ方法。
【請求項５】
前記超過寸法が、第１の距離と前記第２の距離とを足し合わせた値に等しい請求項４に記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項６】
前記第３の距離が前記第２の距離に等しい請求項４または請求項５に記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項７】
前記半導体ウエハの口径が３００ｍｍで、前記短冊形堆積領域の個数が２であり、前記第２の距離が約１５ｍｍに選定される請求項４〜６のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項８】
前記半導体ウエハの口径が３００ｍｍで、前記短冊形堆積領域の個数が３であり、前記第２の距離が約１０ｍｍに選定される請求項４〜６のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項９】
前記短冊形堆積領域は、前記第１の方向と平行な一対の長辺を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項１０】
前記短冊形堆積領域は、前記第１の方向に延びる一対の長辺の少なくとも一方に凹部または凸部を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項１１】
前記第１の方向における前記複数の短冊形堆積領域の長さは、前記円形基準領域の中心に近いものほど長く、前記円形基準領域のエッジに近いものほど短い請求項１〜１０のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項１２】
前記ターゲット表面の略全域または大部分の領域がスパッタで侵食されるように前記マグネトロン放電を制御する請求項１〜１１のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項１３】
各々の前記ターゲットと前記半導体ウエハとの間に、各々の前記短冊形堆積領域を規定するスリットを配置する請求項１〜１２のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項１４】
各々の前記ターゲットより放出されたスパッタ粒子の方向性をコリメータにより前記短冊形堆積領域に対して垂直な方向に制御する請求項１〜１３のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項１５】
各々の前記ターゲットと前記半導体ウエハとの間でスパッタ粒子をイオン化する請求項１〜１４のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項１６】
同一の処理容器内で前記半導体ウエハを前記第１の方向に複数並べて配置し、
各々の前記ターゲットを、前記第１の方向で前記複数の半導体に跨って前記短冊形堆積領域と対向するように配置し、
前記複数の半導体ウエハを同時に回転させてそれらの半導体ウエハ上で同時にスパッタ成膜を行う、
請求項１〜１５のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項１７】
減圧可能な処理容器と、
前記処理容器内で半導体ウエハを支持する回転可能なステージと、
前記ステージを所望の回転数で回転させる回転駆動部と、
前記ステージと対向して、第１の方向ではそれぞれ所定値以上の長さを有し、前記第１の方向と直交する第２の方向では所定の間隔を空けて並ぶように配置された複数のターゲットと、
前記処理容器内にスパッタガスを供給するためのガス供給機構と、
前記処理容器内で前記スパッタガスを放電させるための電力供給機構と、
前記処理容器内で生成されたプラズマを各々の前記ターゲットの近傍に閉じ込めるために、各々の前記ターゲットの裏側に設けられる磁石を含む磁界発生機構と
を有し、
複数の短冊形堆積領域が、前記第１の方向では半導体ウエハと同一の口径を有する円形基準領域をそれぞれ横断し、前記第２の方向では互いに所定の間隔を空けて並ぶように配置され、
前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域の中の一つは、その片側の側辺が前記円形基準領域の中心付近を通るように配置され、
前記第２の方向において前記複数の短冊形堆積領域の中の他の一つは、その片側の側辺が前記円形基準領域のエッジまたはその近くを通るように配置され、
前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域のそれぞれの幅寸法を足し合わせた全堆積領域幅寸法が前記円形基準領域の半径に略等しく、
前記円形基準領域と重なる位置に前記半導体ウエハが配置され、
前記回転駆動部により前記ステージと一体に前記半導体ウエハを同軸回転させるとともに、各々の前記ターゲット表面より放出されたスパッタ粒子を各対応する前記短冊形堆積領域に入射させ、前記半導体ウエハ表面にスパッタ粒子の堆積膜を形成する、
マグネトロンスパッタ装置。
【請求項１８】
減圧可能な処理容器と、
前記処理容器内で半導体ウエハを支持する回転可能なステージと、
前記ステージを所望の回転数で回転させる回転駆動部と、
前記ステージと対向して、第１の方向ではそれぞれ所定値以上の長さを有し、前記第１の方向と直交する第２の方向では所定の間隔を空けて並ぶように配置された複数のターゲットと、
前記処理容器内にスパッタガスを供給するためのガス供給機構と、
前記処理容器内で前記スパッタガスを放電させるための電力供給機構と、
前記処理容器内で生成されたプラズマを各々の前記ターゲットの近傍に閉じ込めるために、各々の前記ターゲットの裏側に設けられる磁石を含む磁界発生機構と
を有し、
複数の短冊形堆積領域が、前記第１の方向では半導体ウエハと同一の口径を有する円形基準領域をそれぞれ横断し、前記第２の方向では互いに所定の間隔を空けて並ぶように配置され、
前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域の中の一つは、その片側の側辺が前記円形基準領域の中心付近を通るように配置され、
前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域の中の他の一つは、その片側の側辺が前記円形基準領域のエッジ付近を通るように配置され、
前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域のそれぞれの幅寸法を足し合わせた全堆積領域幅寸法が前記円形基準領域の半径に略等しく、
前記円形基準領域を含む面内で前記円形基準領域から所定距離だけオフセットした位置に前記半導体ウエハが配置され、
前記回転駆動部により前記ステージと一体に前記半導体ウエハを偏心回転させるとともに、各々の前記ターゲット表面より放出されたスパッタ粒子を各対応する前記短冊形堆積領域に入射させ、前記半導体ウエハ表面にスパッタ粒子の堆積膜を形成する、
マグネトロンスパッタ装置。
【請求項１９】
前記半導体ウエハの半径をＲ、前記短冊形堆積領域の個数をＮ（Ｎは２以上の整数）とすると、前記第２の方向における各々の前記短冊形堆積領域の幅寸法はＲ／Ｎである請求項１７または請求項１８に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２０】
減圧可能な処理容器と、
前記処理容器内で半導体ウエハを支持する回転可能なステージと、
前記ステージを所望の回転数で回転させる回転駆動部と、
前記ステージと対向して、第１の方向ではそれぞれ所定値以上の長さを有し、前記第１の方向と直交する第２の方向では所定の間隔を空けて並ぶように配置された複数のターゲットと、
前記処理容器内にスパッタガスを供給するためのガス供給機構と、
前記処理容器内で前記スパッタガスを放電させるための電力供給機構と、
前記処理容器内で生成されたプラズマを各々の前記ターゲットの近傍に閉じ込めるために、各々の前記ターゲットの裏側に設けられる磁石を含む磁界発生機構と
を有し、
複数の短冊形堆積領域が、前記第１の方向では円形基準領域をそれぞれ横断し、前記第２の方向では互いに所定の間隔を空けて並ぶように配置され、
前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域の中の一つは、前記円形基準領域の中心がその領域の内側に入り、かつ前記第２の方向におけるその片側の側辺が前記円形基準領域の中心から第１の距離だけ離れた位置を通るように配置され、
前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域の中の他の一つは、その片側の側辺が前記円形基準領域のエッジ付近を通るように配置され、
前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域のそれぞれの幅寸法を足し合わせた全堆積領域幅寸法が前記円形基準領域の半径よりも所定の超過寸法だけ大きく、
前記円形基準領域を含む面内で前記円形基準領域から第３の距離だけオフセットした位置に前記半導体ウエハが配置され、
前記回転駆動部により前記ステージと一体に前記半導体ウエハを偏心回転させるとともに、各々の前記ターゲット表面より放出されたスパッタ粒子を各対応する前記短冊形堆積領域に入射させ、前記半導体ウエハ表面にスパッタ粒子の堆積膜を形成する、
マグネトロンスパッタ装置。
【請求項２１】
前記超過寸法が、第１の距離と前記第２の距離とを足し合わせた値に等しい請求項２０に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２２】
前記第３の距離が前記第２の距離に等しい請求項２０または請求項２１に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２３】
前記半導体ウエハの口径が３００ｍｍで、前記ターゲットの個数が２であり、前記第２の距離が約１５ｍｍに選定される請求項２０〜２２のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２４】
前記半導体ウエハの口径が３００ｍｍで、前記ターゲットの個数が３であり、前記第２の距離が約１０ｍｍに選定される請求項２０〜２２のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２５】
前記短冊形堆積領域は、前記第１の方向と平行な一対の長辺を有する請求項１７〜２４のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２６】
前記短冊形堆積領域は、前記第１の方向に延びる一対の長辺の少なくとも一方に凹部または凸部を有する請求項１７〜２４のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２７】
前記第１の方向における前記複数の短冊形堆積領域の長さは、前記円形基準領域の中心に近いものほど長く、前記円形基準領域のエッジに近いものほど短い請求項１７〜２６のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２８】
前記磁界発生機構が、前記第２の方向で前記ターゲット表面の一端から他端まで延びる円形または楕円形のプラズマリングを形成し、前記プラズマリングを前記第１の方向で移動させる請求項１７〜２７のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２９】
前記磁界発生機構が、前記複数のターゲットの裏側にそれぞれ配置する磁石を共通のハウジング内に収容する請求項１７〜２８のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３０】
前記ハウジングが磁性体からなる請求項２９に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３１】
前記ハウジングを前記チャンバに気密に取り付け、前記ハウジング内を減圧する請求項２９または請求項３０に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３２】
前記ターゲット表面上の磁界の強度が一定に保たれるように、前記ターゲット表面の侵食度に応じて前記ターゲットと前記磁界発生機構との距離間隔を可変する機構を有する請求項１７〜３０のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３３】
各々の前記ターゲットと前記ステージとの間に配置され、各々の前記短冊形堆積領域を規定するスリットを有する請求項１７〜３２のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３４】
各々の前記ターゲットと前記ステージとの間に配置され、各々の前記ターゲットより放出されたスパッタ粒子の方向性を前記短冊形堆積領域に対して垂直な方向に制御するためのコリメータを有する請求項１７〜３３のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３５】
各々前記ターゲットと前記ステージとの間でスパッタ粒子をイオン化するためのプラズマを生成するイオン化プラズマ生成部を有する請求項１７〜３４のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３６】
前記複数のターゲットを連続した一つの面に並べて保持する一つの共通バッキングプレートを有する請求項１７〜３５のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３７】
前記電力供給機構が、前記複数のターゲットに前記バッキングプレートを介して電気的に共通接続された直流電源を有する請求項３６に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３８】
前記電力供給機構が、前記複数のターゲットに前記バッキングプレートを介して電気的に共通接続された高周波電源を有する請求項３６または請求項３７に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３９】
同一の処理容器内で前記ステージを前記第１の方向に複数並べて配置し、
各々の前記ターゲットを、前記第１の方向で前記複数の半導体ウエハに跨って前記短冊形堆積領域と対向するように配置し、
前記複数のステージ上で前記複数の半導体ウエハを同時に回転させてそれらの半導体ウエハ上で同時にスパッタ成膜を行う、
請求項１７〜３８のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４０】
減圧可能な処理容器と、前記処理容器内に設けられ、半導体ウエハを配置するための、回転軸の周りを回転可能なステージと、前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを支持することができ、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構と、を含むスパッタ装置において、前記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて複数個配置され、  前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くを通るように配置され、前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くを通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、前記複数のスパッタ機構の各々の短冊形堆積領域の前記第２の方向における幅は、その合計値が前記半導体ウエハ配置領域の半径に略等しくなるようになされたことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項４１】
減圧可能な処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、半導体ウエハを配置するための、回転軸の周りを回転可能なステージと、
前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを支持することができ、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構と、を含むスパッタ装置において、
前記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて複数個配置され、
前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くを通るように配置され、
前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くかまたはそこから最大で所定の距離だけ離れた場所を通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域内を通るように配置され、
さらに、前記半導体ウエハ配置領域の中心が、前記回転軸の中心から前記所定の距離と等しい距離だけ離れるように半導体ウエハを保持する機構を設けた、
ことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項４２】
前記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて３個またはそれ以上配置され、
前記複数のスパッタ機構の更に他の一つは、その短冊形堆積領域が、前記複数のスパッタ機構の前記一つの短冊形堆積領域に対して、前記複数のスパッタ機構の前記他の一つの短冊形堆積領域とは反対側に位置しかつ前記半導体ウエハ配置領域内を通るように配置された
ことを特徴とする請求項４０又は４１に記載のスパッタ装置。
【請求項４３】
前記複数のスパッタ機構の前記更に他の一つの短冊形堆積領域は、幅が、前記複数のスパッタ機構の前記一つの短冊形堆積領域と前記複数のスパッタ機構の前記他の一つの短冊形堆積領域との間隔と実質的に等しい
ことを特徴とする請求項４２に記載のスパッタ装置。
【請求項４４】
前記半導体ウエハ配置領域の半径をＲ、前記短冊形堆積領域の個数をＮ（Ｎは２以上の整数）とすると、前記第２の方向における各々の前記短冊形堆積領域の幅寸法はＲ／Ｎであることを特徴とする請求項４０乃至４３のいずれか一つに記載のスパッタ装置。
【請求項４５】
減圧可能な処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、半導体ウエハを配置するための、回転軸の周りを回転可能なステージと、
前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを支持することができ、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構と、を含むスパッタ装置において、
前記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて複数個配置され、
前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くから第１の距離を隔てて通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、
前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの前記半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くから第２の距離を隔てて通り他の片側の側辺は前記半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、
前記複数のスパッタ機構の各々の短冊形堆積領域の前記第２の方向における幅は、その合計値が前記半導体ウエハ配置領域の半径に対して少なくとも前記第２の距離だけ大きくなるようになされた
ことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項４６】
減圧可能な処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、半導体ウエハを配置するための、回転軸の周りを回転可能なステージと、
前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを支持することができ、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構と、を含むスパッタ装置において、
前記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて複数個配置され、
前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くから第１の距離を隔てて通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、
前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの前記半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くから第２の距離だけ隔たった場所または該第２の距離から最大で第３の距離だけ隔たった場所を通り他の片側の側辺は前記半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、
さらに、前記半導体ウエハ配置領域の中心が、前記回転軸の中心から前記第３の距離と等しい距離だけ離れるように半導体ウエハを保持する機構を設けた、
ことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項４７】
前記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて３個またはそれ以上配置され、
前記複数のスパッタ機構の更に他の一つは、その短冊形堆積領域が、前記複数のスパッタ機構の前記一つの短冊形堆積領域に対して、前記複数のスパッタ機構の前記他の一つの短冊形堆積領域とは反対側に位置しかつ前記半導体ウエハ配置領域内を通るように配置された
ことを特徴とする請求項４３又は４４に記載のスパッタ装置。
【請求項４８】
前記複数のスパッタ機構の前記更に他の一つの短冊形堆積領域は、幅が、前記複数のスパッタ機構の前記一つの短冊形堆積領域と前記複数のスパッタ機構の前記他の一つの短冊形堆積領域との間隔と実質的に等しい
ことを特徴とする請求項４７に記載のスパッタ装置。
【請求項４９】
前記短冊形堆積領域の少なくとも一つは、その片側または両側の側辺が凹状または凸状になされた部分を少なくとも一つ有することを特徴とする請求項４０乃至４８のいずれか一つに記載のスパッタ装置。
【請求項５０】
前記半導体ウエハ配置領域の直径が３００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４０乃至４９のいずれか一つに記載のスパッタ装置。
【請求項５１】
減圧可能な処理容器内に設けられ、回転軸の周りを回転可能なステージの半導体ウエハ配置領域に半導体ウエハを保持させる工程と、
前記ステージを回転させることによって前記半導体ウエハを回転させる工程と、
前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを保持し、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構を用いて、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記短冊形堆積領域に放射させる工程とを含むスパッタ方法において、
前記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて複数個配置され、
前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くを通るように配置され、
前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くを通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、
前記複数のスパッタ機構の各々の短冊形堆積領域の前記第２の方向における幅は、その合計値が前記半導体ウエハ配置領域の半径に略等しくなるようになされ、
前記半導体ウエハの回転によって前記半導体ウエハが前記複数の短冊形堆積領域を通過し、前記半導体ウエハの表面に前記スパッタ粒子が堆積される
ことを特徴とするスパッタ方法。
【請求項５２】
減圧可能な処理容器内に設けられ、回転軸の周りを回転可能なステージの半導体ウエハ配置領域に半導体ウエハを保持させる工程と、
前記ステージを回転させることによって前記半導体ウエハを回転させる工程と、
前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを保持し、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構を用いて、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記短冊形堆積領域に放射させる工程とを含むスパッタ方法において、
前記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて複数個配置され、
前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くを通るように配置され、
前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くかまたはそこから最大で所定の距離だけ離れた場所を通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域内を通るように配置され、
前記半導体ウエハ配置領域の中心が、前記回転軸の中心から前記所定の距離と等しい距離だけ離れるように半導体ウエハが前記ステージに保持され、
前記半導体ウエハの偏心回転によって前記半導体ウエハが前記複数の短冊形堆積領域を通過し、前記半導体ウエハの表面に前記スパッタ粒子が堆積される
ことを特徴とするスパッタ方法。
【請求項５３】
前記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて３個またはそれ以上配置され、
前記複数のスパッタ機構の更に他の一つは、その短冊形堆積領域が、前記複数のスパッタ機構の前記一つの短冊形堆積領域に対して、前記複数のスパッタ機構の前記他の一つの短冊形堆積領域とは反対側に位置しかつ前記半導体ウエハ配置領域内を通るように配置された
ことを特徴とする請求項５１又は５２に記載のスパッタ方法。
【請求項５４】
減圧可能な処理容器内に設けられ、回転軸の周りを回転可能なステージの半導体ウエハ配置領域に半導体ウエハを保持させる工程と、
前記ステージを回転させることによって前記半導体ウエハを回転させる工程と、
前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを保持し、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構を用いて、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記短冊形堆積領域に放射させる工程とを含むスパッタ方法において、
前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くから第１の距離を隔てて通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、
前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの前記半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くから第２の距離を隔てて通り他の片側の側辺は前記半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、
前記複数のスパッタ機構の各々の短冊形堆積領域の前記第２の方向における幅は、その合計値が前記半導体ウエハ配置領域の半径に対して少なくとも前記第２の距離だけ大きくなるようになされ、
前記半導体ウエハの回転によって前記半導体ウエハが前記複数の短冊形堆積領域を通過し、前記半導体ウエハの表面に前記スパッタ粒子が堆積される
ことを特徴とするスパッタ方法。
【請求項５５】
減圧可能な処理容器内に設けられ、回転軸の周りを回転可能なステージの半導体ウエハ配置領域に半導体ウエハを保持させる工程と、
前記ステージを回転させることによって前記半導体ウエハを回転させる工程と、
前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを保持し、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構を用いて、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記短冊形堆積領域に放射させる工程とを含むスパッタ方法において、
前記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて複数個配置され、
前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くから第１の距離を隔てて通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、
前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの前記半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くから第２の距離だけ隔たった場所または該第２の距離から最大で第３の距離だけ隔たった場所を通り他の片側の側辺は前記半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、
さらに、前記半導体ウエハ配置領域の中心が、前記回転軸の中心から前記第３の距離と等しい距離だけ離れるように前記半導体ウエハが前記ステージに保持され、
前記半導体ウエハの偏心回転によって前記半導体ウエハが前記複数の短冊形堆積領域を通過し、前記半導体ウエハの表面に前記スパッタ粒子が堆積される
ことを特徴とするスパッタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタプロセスにマグネトロン放電を利用するマグネトロンスパッタ法に係り、特に半導体ウエハを被処理体とするマグネトロンスパッタ方法およびマグネトロンスパッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造では、半導体ウエハ上に所定の薄膜を形成する工程とその薄膜をリソグラフィでパターニングしてエッチング加工する工程とが数多く繰り返される。スパッタ法は、ターゲット（薄膜母材）をイオン衝撃でスパッタしてターゲット材料原子を半導体ウエハ上に堆積させる物理的気相成長法（ＰＶＤ: Physical Vapor Deposition）の薄膜形成技術であり、半導体プロセスで広く用いられている。中でも、マグネトロンスパッタ法が最も実用的でスパッタ法の主流になっている。
【０００３】
マグネトロンスパッタ法は、一般に平行平板型の２極スパッタ装置において、カソード側のターゲットの裏側に磁石を配置して、ターゲットの表側に漏れる磁界を形成する。ここで、漏れ磁界がターゲット表面と平行になる成分を有し、その平行磁界成分がターゲット表面と平行でかつ磁力線と直交する方向でループ状に分布するように、両極性（Ｎ極／Ｓ極）の磁石を配置する。そうすると、イオンの入射によってターゲット表面からたたき出された二次電子がローレンツ力を受けて上記ループに沿ってサイクロイドの閉じた軌跡を描いて運動しながらターゲット表面付近に束縛され、マグネトロン放電によりスパッタガスのプラズマ化ないしイオン化を促進する。この技法によれば、低い圧力でも大きな電流密度が得られ、低温・高速のスパッタ成膜が可能である。
【０００４】
マグネトロンスパッタ法において、典型的な平行平板型２極スパッタの形態を採る場合は円板形または角板形のターゲットが用いられている。この場合、ターゲット表面に形成される漏れ磁界が静止していると、上記ループつまりプラズマリングと対向する部分でのみ局所的にターゲット表面が侵食されてしまい、ターゲットの有効利用率が低いばかりか、スパッタ成膜の均一性の面でも望ましくない。そこで、プラズマリングがターゲット表面を出来るだけ広い範囲に亘ってなぞるように、ターゲットの裏側で磁石を適宜移動（回転・直進・揺動等）させる機構を設けている。
【０００５】
特許文献１には、比較的細長い角板形つまり短冊形のターゲットを使用し、ターゲット表面の侵食領域をターゲット長手方向で移動させて、ターゲット利用率およびスパッタ成膜の均一性を向上させたマグネトロンスパッタ装置が開示されている。このマグネトロンスパッタ装置においては、ターゲットの裏側で、ターゲット長手方向と平行に延びる柱状回転軸の外周にＮ極の板磁石およびＳ極の板磁石を軸方向に一定の間隔を空けてそれぞれ螺旋状に貼り付けてなる回転磁石群を構成するとともに、ターゲットと略同等の外郭寸法（幅寸法・長さ寸法）を有し、ターゲットの裏面に近接した位置でそれら回転磁石群の周囲を取り囲む矩形の枠状固定外周板磁石を設け、ターゲット表面上に螺旋のピッチに略等しい短軸とターゲットの幅寸法に略等しい長軸とを有する略楕円形のプラズマリングを軸方向に並べて多数形成し、回転磁石群を柱状回転軸と一体に回転させることにより、それら多数のプラズマリングをターゲット長手方向で移動させるようにしている。
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００７／０４３４７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような柱状回転軸に取り付けられる回転磁石群とその周囲に配置される固定外周板磁石との磁気的結合の構造上、原理的には、短冊形ターゲットのサイズは、軸方向では特に限界はないが、幅方向では１２０〜１３０ｍｍ位が限界であるとされている。したがって、単一の短冊形ターゲットを用いて、比較的大きな口径を有する円形の被処理体たとえば３００ｍｍ口径の半導体ウエハにスパッタ成膜を均一に施すのは不可能である。なお、ターゲットはそれよりも一回り大きなバッキングプレートに支持され、このバッキングプレート周りに絶縁部材や給電系統が結合されるので、複数の短冊形ターゲットを幅方向で詰めて配置する、つまり見かけ上のターゲット幅サイズを増倍させることも不可能である。
【０００７】
このような理由から、半導体ウエハを被処理体とするマグネトロンスパッタ法では、上記のような短冊形ターゲットの使用ないし実用化は非常に困難であるとされてきた。
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術の実状および問題点に鑑みてなされたものであって、短冊形ターゲットを使用して半導体ウエハにスパッタ成膜を効率的かつ均一に行えるようにしたマグネトロンスパッタ方法及びマグネトロンスパッタ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の観点におけるマグネトロンスパッタ方法は、複数の短冊形堆積領域を、第１の方向では半導体ウエハと同一の口径を有する円形基準領域をそれぞれ横断し、前記第１の方向と直交する第２の方向では互いに所定の間隔を空けて並ぶように配置し、前記複数の短冊形堆積領域の中の一つを、前記第２の方向におけるその片側の側辺が前記円形基準領域の中心付近を通るように配置し、前記複数の短冊形堆積領域の中の他の一つを、前記第２の方向におけるその片側の側辺が前記円形基準領域のエッジまたはその近くを通るように配置し、前記第２の方向における前記複数の短冊形堆積領域のそれぞれの幅寸法を、それらの合計値が前記円形基準領域の半径に略等しくなるように選定し、各々のターゲット表面より放出されたスパッタ粒子が各対応する前記短冊形堆積領域に入射するように、複数の短冊形ターゲットを前記複数の短冊形堆積領域に対向させてそれぞれ配置し、前記円形基準領域と重なる位置に被成膜体としての半導体ウエハを配置し、各々の前記ターゲットの裏側で可動の磁石を駆動して、マグネトロン放電により生成したプラズマを前記ターゲットの近傍に閉じ込めながら、前記ターゲット表面よりスパッタ粒子を放出させ、前記円形基準領域の中心を通る法線を回転中心軸として前記半導体ウエハを所定の回転数で同軸回転させて、前記半導体ウエハ表面にスパッタ粒子の堆積膜を形成する。
【００１０】
本発明の第１の観点におけるマグネトロンスパッタ装置は、減圧可能な処理容器と、前記処理容器内で半導体ウエハを支持する回転可能なステージと、  前記ステージを所望の回転数で回転させる回転駆動部と、前記ステージと対向して、第１の方向ではそれぞれ所定値以上の長さを有し、前記第１の方向と直交する第２の方向では所定の間隔を空けて並ぶように配置された複数のターゲットと、前記処理容器内にスパッタガスを供給するためのガス供給機構と、前記処理容器内で前記スパッタガスを放電させるための電力供給機構と、前記処理容器内で生成されたプラズマを各々の前記ターゲットの近傍に閉じ込めるために、各々の前記ターゲットの裏側に設けられる磁石を含む磁界発生機構とを有し、複数の短冊形堆積領域が、前記第１の方向では半導体ウエハと同一の口径を有する円形基準領域をそれぞれ横断し、前記第２の方向では互いに所定の間隔を空けて並ぶように配置され、前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域の中の一つは、その片側の側辺が前記円形基準領域の中心付近を通るように配置され、前記第２の方向において前記複数の短冊形堆積領域の中の他の一つは、その片側の側辺が前記円形基準領域のエッジまたはその近くを通るように配置され、前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域のそれぞれの幅寸法を足し合わせた全堆積領域幅寸法が前記円形基準領域の半径に略等しく、前記円形基準領域と重なる位置に前記半導体ウエハが配置され、前記回転駆動部により前記ステージと一体に前記半導体ウエハを同軸回転させるとともに、各々の前記ターゲット表面より放出されたスパッタ粒子を各対応する前記短冊形堆積領域に入射させ、前記半導体ウエハ表面にスパッタ粒子の堆積膜を形成する。
【００１１】
本発明の上記第１の観点における方法または装置によれば、半導体ウエハを１回転させる間に、１つまたは複数の短冊形堆積領域を通過させ、そこでウエハ表面の各部に一様に１８０°に相当する区間にわたってスパッタ粒子を浴びせて、半導体ウエハの回転数に関係なく、半導体ウエハ上に均一性の高い成膜レートで薄膜を形成することができる。
【００１２】
本発明の第２の観点におけるマグネトロンスパッタ方法は、複数の短冊形堆積領域を、第１の方向では半導体ウエハと同一の口径を有する円形基準領域をそれぞれ横断し、前記第１の方向と直交する第２の方向では互いに所定の間隔を空けて並ぶように配置し、前記複数の短冊形堆積領域の中の一つを、前記第２の方向におけるその片側の側辺が前記円形基準領域の中心付近を通るように配置し、前記複数の短冊形堆積領域の中の他の一つを、前記第２の方向におけるその片側の側辺が前記円形基準領域のエッジ付近を通るように配置し、前記第２の方向における前記複数の短冊形堆積領域のそれぞれの幅寸法を、それらの合計値が前記円形基準領域の半径に略等しくなるように選定し、各々のターゲット表面より放出されたスパッタ粒子が各対応する前記短冊形堆積領域に入射するように、複数の短冊形ターゲットを前記複数の短冊形堆積領域に対向させてそれぞれ配置し、前記円形基準領域を含む面内で前記円形基準領域から所定距離だけオフセットした位置に被成膜体としての半導体ウエハを配置し、各々の前記ターゲットの裏側で可動の磁石を駆動して、マグネトロン放電により生成したプラズマを前記ターゲットの近傍に閉じ込めながら、前記ターゲット表面よりスパッタ粒子を放出させ、前記円形基準領域の中心を通る法線を回転中心軸として前記半導体ウエハを所定の回転数で偏心回転させて、前記半導体ウエハ表面にスパッタ粒子の堆積膜を形成する。
【００１３】
本発明の第２の観点におけるマグネトロンスパッタ装置は、減圧可能な処理容器と、前記処理容器内で半導体ウエハを支持する回転可能なステージと、前記ステージを所望の回転数で回転させる回転駆動部と、前記ステージと対向して、第１の方向ではそれぞれ所定値以上の長さを有し、前記第１の方向と直交する第２の方向では所定の間隔を空けて並ぶように配置された複数のターゲットと、前記処理容器内にスパッタガスを供給するためのガス供給機構と、前記処理容器内で前記スパッタガスを放電させるための電力供給機構と、前記処理容器内で生成されたプラズマを各々の前記ターゲットの近傍に閉じ込めるために、各々の前記ターゲットの裏側に設けられる磁石を含む磁界発生機構とを有し、複数の短冊形堆積領域が、前記第１の方向では半導体ウエハと同一の口径を有する円形基準領域をそれぞれ横断し、前記第２の方向では互いに所定の間隔を空けて並ぶように配置され、前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域の中の一つは、その片側の側辺が前記円形基準領域の中心付近を通るように配置され、前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域の中の他の一つは、その片側の側辺が前記円形基準領域のエッジ付近を通るように配置され、前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域のそれぞれの幅寸法を足し合わせた全堆積領域幅寸法が前記円形基準領域の半径に略等しく、前記円形基準領域を含む面内で前記円形基準領域から所定距離だけオフセットした位置に前記半導体ウエハが配置され、前記回転駆動部により前記ステージと一体に前記半導体ウエハを偏心回転させるとともに、各々の前記ターゲット表面より放出されたスパッタ粒子を各対応する前記短冊形堆積領域に入射させ、前記半導体ウエハ表面にスパッタ粒子の堆積膜を形成する。
【００１４】
本発明の上記第２の観点における方法または装置によれば、上記第１の観点における効果に加えて、成膜レートの異常な特異点の発生を確実に防止して、成膜レートの均一性を一層向上させることができる。
【００１５】
上記第１および第２の観点における方法または装置において、好ましい一態様によれば、半導体ウエハの半径をＲ、短冊形堆積領域の個数をＮ（Ｎは２以上の整数）とすると、第２の方向における各々の短冊形堆積領域の幅寸法はＲ／Ｎである。
【００１６】
本発明の第３の観点におけるマグネトロンスパッタ方法は、複数の短冊形堆積領域を、第１の方向では半導体ウエハと同一の口径を有する円形基準領域をそれぞれ横断し、前記第１の方向と直交する第２の方向では互いに所定の間隔を空けて並ぶように配置し、前記複数の短冊形堆積領域の中の一つを、前記円形基準領域の中心がその領域の内側に入り、かつ前記第２の方向におけるその片側の側辺が前記円形基準領域の中心から第１の距離だけ離れた位置を通るように配置し、  前記複数の短冊形堆積領域の中の他の一つを、前記第２の方向においてその片側の側辺が前記円形基準領域のエッジからその外側に第２の距離だけ離れた位置を通るように配置し、前記第２の方向における前記複数の短冊形堆積領域のそれぞれの幅寸法を、それらの合計値が前記円形基準領域の半径よりも所定の超過寸法だけ大きくなるように選定し、各々のターゲット表面より放出されたスパッタ粒子が各対応する前記短冊形堆積領域に入射するように、複数の短冊形ターゲットを前記複数の短冊形堆積領域に対向させてそれぞれ配置し、前記円形基準領域を含む面内で前記円形基準領域から第３の距離だけオフセットした位置に被成膜体としての半導体ウエハを配置し、各々の前記ターゲットの裏側で可動の磁石を駆動して、マグネトロン放電により生成したプラズマを前記ターゲットの近傍に閉じ込めながら、前記ターゲット表面よりスパッタ粒子を放出させ、前記円形基準領域の中心を通る法線を回転中心軸にして前記半導体ウエハを所定の回転数で偏心回転させ、前記半導体ウエハ表面にスパッタ粒子の堆積膜を形成する。
【００１７】
また、本発明の第３の観点におけるマグネトロンスパッタ装置は、減圧可能な処理容器と、前記処理容器内で半導体ウエハを支持する回転可能なステージと、前記ステージを所望の回転数で回転させる回転駆動部と、前記ステージと対向して、第１の方向ではそれぞれ所定値以上の長さを有し、前記第１の方向と直交する第２の方向では所定の間隔を空けて並ぶように配置された複数のターゲットと、前記処理容器内にスパッタガスを供給するためのガス供給機構と、前記処理容器内で前記スパッタガスを放電させるための電力供給機構と、前記処理容器内で生成されたプラズマを各々の前記ターゲットの近傍に閉じ込めるために、各々の前記ターゲットの裏側に設けられる磁石を含む磁界発生機構とを有し、複数の短冊形堆積領域が、前記第１の方向では円形基準領域をそれぞれ横断し、前記第２の方向では互いに所定の間隔を空けて並ぶように配置され、前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域の中の一つは、前記円形基準領域の中心がその領域の内側に入り、かつ前記第２の方向におけるその片側の側辺が前記円形基準領域の中心から第１の距離だけ離れた位置を通るように配置され、前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域の中の他の一つは、その片側の側辺が前記円形基準領域のエッジ付近を通るように配置され、  前記第２の方向において、前記複数の短冊形堆積領域のそれぞれの幅寸法を足し合わせた全堆積領域幅寸法が前記円形基準領域の半径よりも所定の超過寸法だけ大きく、前記円形基準領域を含む面内で前記円形基準領域から第３の距離だけオフセットした位置に前記半導体ウエハが配置され、前記回転駆動部により前記ステージと一体に前記半導体ウエハを偏心回転させるとともに、各々の前記ターゲット表面より放出されたスパッタ粒子を各対応する前記短冊形堆積領域に入射させ、前記半導体ウエハ表面にスパッタ粒子の堆積膜を形成する。
【００１８】
本発明の上記第２の観点における方法または装置によれば、上記第１および第２の観点における効果に加えて、ウエハ中心部および周辺部の成膜レート特性を向上させ、面内成膜レートの均一性を一層向上させることができる。
【００１９】
本発明の好適な一態様においては、上記超過寸法が、第１の距離と第２の距離とを足し合わせた値に等しい。また、上記第３の距離が第２の距離に等しい。
【００２０】
また、好適な一態様においては、半導体ウエハの口径が３００ｍｍで、ターゲットの個数が２であり、第２の距離が約１５ｍｍに選定される。あるいは、半導体ウエハの口径が３００ｍｍで、ターゲットの個数が３であり、第２の距離が約１０ｍｍに選定される。
【００２１】
好適な一態様においては、短冊形堆積領域は、第１の方向と平行な一対の長辺を有する。更には、短冊形堆積領域は、第１の方向に延びる一対の長辺の少なくとも一方に凹部または凸部を有する。また、好適には、第１の方向における複数の短冊形堆積領域の長さは、円形基準領域の中心に近いものほど長く、円形基準領域のエッジに近いものほど短い。
【００２２】
好適な一態様においては、磁界発生機構が、第２の方向でターゲット表面の一端から他端まで延びる円形または楕円形のプラズマリングを形成し、プラズマリングを第１の方向で移動させる。
【００２３】
好適な一態様においては、磁界発生機構が、複数のターゲットの裏側にそれぞれ配置する磁石を共通のハウジング内に収容する。このハウジングは、好適な一態様として、磁性体からなる。
【００２４】
好適な一態様においては、ハウジングを前記チャンバに気密に取り付け、前記ハウジング内を減圧する。
【００２５】
また、好適な一態様においては、ターゲット表面上の磁界の強度が一定に保たれるように、ターゲット表面の侵食度に応じてターゲットと磁界発生機構との距離間隔を可変する機構が備えられる。
【００２６】
好適な一態様においては、各々のターゲットとステージとの間に配置され、各々の短冊形堆積領域を規定するスリットが設けられる。
【００２７】
好適な一態様においては、各々のターゲットとステージとの間に配置され、各々のターゲットより放出されたスパッタ粒子の方向性を短冊形堆積領域に対して垂直な方向に制御するためのコリメータが設けられる。
【００２８】
好適な一態様においては、各々ターゲットとステージとの間でスパッタ粒子をイオン化するためのプラズマを生成するイオン化プラズマ生成部が設けられる。
【００２９】
好適な一態様においては、複数のターゲットを連続した一つの面に並べて保持する一つの共通バッキングプレートが設けられる。
【００３０】
好適な一態様においては、電力供給機構が、複数のターゲットにバッキングプレートを介して電気的に共通接続された直流電源を有する。
電力供給機構が、複数のターゲットにバッキングプレートを介して電気的に共通接続された高周波電源を有する。
【００３１】
好適な一態様においては、同一の処理容器内でステージを第１の方向に複数並べて配置し、各々の前記ターゲットを、第１の方向で複数の半導体ウエハに跨って短冊形堆積領域と対向するように配置し、複数のステージ上で複数の半導体ウエハを同時に回転させてそれらの半導体ウエハ上で同時にスパッタ成膜を行う、
【００３２】
本発明の別の観点におけるスパッタ装置は、減圧可能な処理容器と、前記処理容器内に設けられ、半導体ウエハを配置するための、回転軸の周りを回転可能なステージと、前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを支持することができ、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構と、を含むスパッタ装置において、前記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて複数個配置され、  前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くを通るように配置され、前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くを通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、前記複数のスパッタ機構の各々の短冊形堆積領域の前記第２の方向における幅は、その合計値が前記半導体ウエハ配置領域の半径に略等しくなるようになされたことを特徴とする。
【００３３】
本発明の別の観点におけるスパッタ装置は、減圧可能な処理容器と、前記処理容器内に設けられ、半導体ウエハを配置するための、回転軸の周りを回転可能なステージと、前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを支持することができ、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構と、を含むスパッタ装置において、前記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて複数個配置され、前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くを通るように配置され、前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くかまたはそこから最大で所定の距離だけ離れた場所を通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域内を通るように配置され、さらに、前記半導体ウエハ配置領域の中心が、前記回転軸の中心から前記所定の距離と等しい距離だけ離れるように半導体ウエハを保持する機構を設けた、ことを特徴とする。
【００３４】
上記の装置構成において、好ましくは、スパッタ機構が第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて３個またはそれ以上配置され、複数のスパッタ機構の更に他の一つは、その短冊形堆積領域が、複数のスパッタ機構の一つの短冊形堆積領域に対して、複数のスパッタ機構の他の一つの短冊形堆積領域とは反対側に位置しかつ半導体ウエハ配置領域内を通るように配置されたことを特徴とする。
【００３５】
さらには、複数のスパッタ機構の更に他の一つの短冊形堆積領域は、幅が、複数のスパッタ機構の一つの短冊形堆積領域と複数のスパッタ機構の他の一つの短冊形堆積領域との間隔と実質的に等しい。
【００３６】
また、半導体ウエハ配置領域の半径をＲ、短冊形堆積領域の個数をＮ（Ｎは２以上の整数）とすると、第２の方向における各々の短冊形堆積領域の幅寸法はＲ／Ｎであることを特徴とする。
【００３７】
本発明の別の観点におけるスパッタ装置は、減圧可能な処理容器と、前記処理容器内に設けられ、半導体ウエハを配置するための、回転軸の周りを回転可能なステージと、前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを支持することができ、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構と、を含むスパッタ装置において、記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて複数個配置され、前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くから第１の距離を隔てて通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの前記半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くから第２の距離を隔てて通り他の片側の側辺は前記半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、前記複数のスパッタ機構の各々の短冊形堆積領域の前記第２の方向における幅は、その合計値が前記半導体ウエハ配置領域の半径に対して少なくとも前記第２の距離だけ大きくなるようになされたことを特徴とする。
【００３８】
本発明の別の観点におけるスパッタ装置は、減圧可能な処理容器と、前記処理容器内に設けられ、半導体ウエハを配置するための、回転軸の周りを回転可能なステージと、前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを支持することができ、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構と、を含むスパッタ装置において、記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて複数個配置され、前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くから第１の距離を隔てて通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの前記半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くから第２の距離だけ隔たった場所または該第２の距離から最大で第３の距離だけ隔たった場所を通り他の片側の側辺は前記半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、さらに、前記半導体ウエハ配置領域の中心が、前記回転軸の中心から前記第３の距離と等しい距離だけ離れるように半導体ウエハを保持する機構を設けた、ことを特徴とする。
【００３９】
好ましい一態様においては、スパッタ機構が第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて３個またはそれ以上配置され、複数のスパッタ機構の更に他の一つは、その短冊形堆積領域が、複数のスパッタ機構の一つの短冊形堆積領域に対して、複数のスパッタ機構の他の一つの短冊形堆積領域とは反対側に位置しかつ半導体ウエハ配置領域内を通るように配置される。
【００４０】
また、好ましい一態様においては、複数のスパッタ機構の更に他の一つの短冊形堆積領域は、幅が、複数のスパッタ機構の一つの短冊形堆積領域と複数のスパッタ機構の他の一つの短冊形堆積領域との間隔と実質的に等しい。
【００４１】
また、好ましい一態様においては、短冊形堆積領域の少なくとも一つは、その片側または両側の側辺が凹状または凸状になされた部分を少なくとも一つ有する。
【００４２】
また、好ましい一態様においては、半導体ウエハ配置領域の直径が３００ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００４３】
本発明の別の観点におけるスパッタ方法は、減圧可能な処理容器内に設けられ、回転軸の周りを回転可能なステージの半導体ウエハ配置領域に半導体ウエハを保持させる工程と、前記ステージを回転させることによって前記半導体ウエハを回転させる工程と、前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを保持し、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構を用いて、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記短冊形堆積領域に放射させる工程とを含むスパッタ方法において、前記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて複数個配置され、前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くを通るように配置され、前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くを通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、前記複数のスパッタ機構の各々の短冊形堆積領域の前記第２の方向における幅は、その合計値が前記半導体ウエハ配置領域の半径に略等しくなるようになされ、前記半導体ウエハの回転によって前記半導体ウエハが前記複数の短冊形堆積領域を通過し、前記半導体ウエハの表面に前記スパッタ粒子が堆積されることを特徴とする。
【００４４】
本発明の別の観点におけるスパッタ方法は、減圧可能な処理容器内に設けられ、回転軸の周りを回転可能なステージの半導体ウエハ配置領域に半導体ウエハを保持させる工程と、前記ステージを回転させることによって前記半導体ウエハを回転させる工程と、前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを保持し、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構を用いて、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記短冊形堆積領域に放射させる工程とを含むスパッタ方法において、記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて複数個配置され、前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くを通るように配置され、前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くかまたはそこから最大で所定の距離だけ離れた場所を通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域内を通るように配置され、前記半導体ウエハ配置領域の中心が、前記回転軸の中心から前記所定の距離と等しい距離だけ離れるように半導体ウエハが前記ステージに保持され、前記半導体ウエハの偏心回転によって前記半導体ウエハが前記複数の短冊形堆積領域を通過し、前記半導体ウエハの表面に前記スパッタ粒子が堆積されることを特徴とする。
【００４５】
本発明の好適な一態様においては、スパッタ機構が第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて３個またはそれ以上配置され、複数のスパッタ機構の更に他の一つは、その短冊形堆積領域が、複数のスパッタ機構の一つの短冊形堆積領域に対して、複数のスパッタ機構の他の一つの短冊形堆積領域とは反対側に位置しかつ半導体ウエハ配置領域内を通るように配置されたことを特徴とする。
【００４６】
また、本発明の別の観点におけるスパッタ方法は、減圧可能な処理容器内に設けられ、回転軸の周りを回転可能なステージの半導体ウエハ配置領域に半導体ウエハを保持させる工程と、前記ステージを回転させることによって前記半導体ウエハを回転させる工程と、前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを保持し、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構を用いて、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記短冊形堆積領域に放射させる工程とを含むスパッタ方法において、前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くから第１の距離を隔てて通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの前記半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くから第２の距離を隔てて通り他の片側の側辺は前記半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、前記複数のスパッタ機構の各々の短冊形堆積領域の前記第２の方向における幅は、その合計値が前記半導体ウエハ配置領域の半径に対して少なくとも前記第２の距離だけ大きくなるようになされ、前記半導体ウエハの回転によって前記半導体ウエハが前記複数の短冊形堆積領域を通過し、前記半導体ウエハの表面に前記スパッタ粒子が堆積されることを特徴とする。
【００４７】
また、本発明の別の観点におけるスパッタ方法は、減圧可能な処理容器内に設けられ、回転軸の周りを回転可能なステージの半導体ウエハ配置領域に半導体ウエハを保持させる工程と、前記ステージを回転させることによって前記半導体ウエハを回転させる工程と、前記ステージに対向して設けられ、第１の方向に延在するターゲットを保持し、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記第１の方向に延在する短冊形堆積領域に放射させることのできるスパッタ機構を用いて、前記ターゲット表面からスパッタ粒子を前記短冊形堆積領域に放射させる工程とを含むスパッタ方法において、前記スパッタ機構が前記第１の方向と直交する第２の方向に所定の間隔を空けて複数個配置され、前記複数のスパッタ機構の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記回転軸の中心またはその近くから第１の距離を隔てて通り他の片側の側辺は前記ステージの半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、前記複数のスパッタ機構の他の一つは、その短冊形堆積領域の前記第２の方向における片側の側辺が前記ステージの前記半導体ウエハ配置領域のエッジまたはその近くから第２の距離だけ隔たった場所または該第２の距離から最大で第３の距離だけ隔たった場所を通り他の片側の側辺は前記半導体ウエハ配置領域を通るように配置され、さらに、前記半導体ウエハ配置領域の中心が、前記回転軸の中心から前記第３の距離と等しい距離だけ離れるように前記半導体ウエハが前記ステージに保持され、前記半導体ウエハの偏心回転によって前記半導体ウエハが前記複数の短冊形堆積領域を通過し、前記半導体ウエハの表面に前記スパッタ粒子が堆積されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４８】
本発明のマグネトロンスパッタ方法及びマグネトロンスパッタ装置によれば、上記のような構成および作用により、短冊形ターゲットを使用して半導体ウエハにスパッタ成膜を効率的かつ均一に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００５０】
図１に、本発明で用いる短冊形ターゲットの一構成例を示す。この短冊形ターゲット１０は、薄膜原料となる任意の材質（金属、絶縁物等）からなる短冊形の細長い角板形ターゲットであり、例えば銅系の導電体からなるバッキングプレート１２に貼り付けられた状態でスパッタガン・ユニット１４の一面に取り付けられる。スパッタガン・ユニット１４は、その筐体内にマグネトロン放電用の可動磁石を含む磁界発生機構や給電系等を備えており、マグネトロンスパッタ装置に装着されスパッタプロセスで稼動する時にはターゲット１０表面の略全域よりスパッタ粒子を時間平均で略均一に放出するようになっている。
【００５１】
図２につき、本発明におけるマグネトロンスパッタ法の基本思想を説明する。本発明では、図２に示すように、短冊形ターゲット１０(1)，１０(2)と所定の間隔を隔てて対向する位置（通常は後述する回転ステージ２２上の位置）に被処理体の半導体ウエハＷよりも大きな面積を有する仮想のウエハ配置面Ｐが設定される。このウエハ配置面Ｐの形状は任意でよい。そして、このウエハ配置面Ｐに半導体ウエハＷと同一の口径２Ｒ（Ｒはウエハ半径）を有する仮想の円形基準領域Ａが設定されるとともに、ウエハ配置面Ｐ上の第１の方向（図のＹ方向）で円形基準領域Ａをそれぞれ横断する仮想の複数たとえば２つの短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2が第１の方向（Ｙ方向）と直交する第２の方向（図のＸ方向）に所定の間隔を空けて設定される。
【００５２】
ここで、ウエハ配置面Ｐ上で、一方の短冊形堆積領域Ｂ1は、Ｘ方向におけるその片側（図の右側）の側辺が円形基準領域Ａの中心Ａｏを通るように円形基準領域Ａの左半分内に配置される。また、他方の短冊形堆積領域Ｂ2は、Ｘ方向におけるその片側（右側）の側辺が円形基準領域Ａのエッジを通るように円形基準領域Ａの右半分内に配置される。Ｘ方向における両短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2のそれぞれの幅寸法は、それらを足し合わせた値つまり合計値が円形基準領域Ａの半径Ｒに等しくなるように選定される。典型的には、短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2の幅寸法（Ｘ方向サイズ）は均等にＲ／２に選定されてよい。この場合、Ｘ方向における両領域Ｂ1，Ｂ2間の隙間またはギャップはＲ／２となる。
【００５３】
なお、Ｙ方向における各短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2の長さ寸法は、円形基準領域Ａまたは半導体ウエハＷを横断する長さであればよい。もっとも、無駄を少なくする観点からすれば、Ｙ方向で各短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2が必要最小限で円形基準領域Ａの外にはみ出ているのが好ましく、その場合は円形基準領域Ａの中心ＡOに近い短冊形堆積領域Ｂ1は相対的に長く、円形基準領域Ａのエッジに近い短冊形堆積領域Ｂ2は相対的に短い寸法に選ばれる。
【００５４】
また、各短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2においては、一対の長辺同士が第１の方向と平行に延びていればよく、短辺同士は第２の方向と平行でなくてもよく、あるいは湾曲していてもよい。また、後述するように、各短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2の各長辺が一直線でなくてもよく、たとえば一箇所または複数個所に凹部または凸部を有していてもよい。
【００５５】
また、ターゲット１０から飛散してきたスパッタ粒子の中で短冊形堆積領域Ｂの外の領域に入射するものがあっても構わない。
【００５６】
２つの短冊形ターゲット１０(1)，１０(2)は、ウエハ配置面Ｐ上の短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2にそれぞれ対応するものであり、それらのターゲット表面より放出されたスパッタ粒子が短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2にそれぞれ入射するように、短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2と対向してそれぞれ配置される。なお、短冊形ターゲット１０(1)より放出されたスパッタ粒子を短冊形堆積領域Ｂ1に限定して入射させ、短冊形ターゲット１０(2)より放出されたスパッタ粒子を短冊形堆積領域Ｂ1に限定して入射させるために、後述するように短冊形開口のスリットあるいはコリメータ等を好適に用いることができる。
【００５７】
（第１の実施形態）
図３に、本発明の第１の実施形態におけるウエハ配置面Ｐ上の各部（Ａ，Ｂ1，Ｂ2）と半導体ウエハＷとの位置関係を示す。この実施形態では、被成膜体の半導体ウエハＷをウエハ配置面Ｐ上の円形基準領域Ａにぴったり重ねて配置する。そして、円形基準領域Ａの中心ＡOを通る法線を回転中心軸として半導体ウエハＷを所定の回転数で同軸回転させる。そうすると、半導体ウエハＷ表面の各部は、一回転毎に、半径Ｒ／２よりも内側のウエハ中心部は短冊形堆積領域Ｂ1のみを通過する間に短冊形ターゲット１０(1)からのスパッタ粒子を浴び、半径Ｒ／２よりも外側のウエハ周辺部では両短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2を通過する間に両短冊形ターゲット１０(1)，１０(2)からのスパッタ粒子を浴び、短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2以外の場所ではスパッタ粒子を浴びないという形態のスパッタ成膜処理を受ける。
【００５８】
図３に示したようなウエハ配置面Ｐ上の各部（Ａ，Ｂ1，Ｂ2，Ｗ）の配置関係（レイアウト）は、スパッタ成膜処理に関しては、図４に示すようなウエハ配置面Ｐ上の各部（Ａ，Ｂ1，Ｂ2，Ｗ）の配置関係（レイアウト）と等価である。ここで、図４の配置関係は、図３の配置関係において半径方向外側の短冊形堆積領域Ｂ2を円形基準領域Ａの中心ＡOを基準として点対称の反対位置に移したものである。この場合、短冊形堆積領域Ｂ2は、Ｘ方向におけるその片側（図の左側）の側辺が円形基準領域Ａのエッジを通り、他方（右側）の側辺が短冊形堆積領域Ｂ1の他方（図の左側）の側辺とぴったり接するように配置される。
【００５９】
図４において、半導体ウエハＷ表面の各部は、一回転中に、半径Ｒ／２よりも内側のウエハ中心部では短冊形堆積領域Ｂ1のみの連続的な左半分の１８０°区間を通過する間に短冊形ターゲット１０(1)からのスパッタ粒子を浴び、半径Ｒ／２よりも外側のウエハ周辺部では両短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2に亘って連続的な左半分の１８０°区間を通過する間に両短冊形ターゲット１０(1)，１０(2)からのスパッタ粒子を浴び、短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2以外の場所（右半分の１８０°区間）ではスパッタ粒子を浴びないという形態のスパッタ成膜処理を受ける。したがって、理論的には、短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2上の薄膜堆積速度つまり成膜レートをＪ（nm／min）とすると、半導体ウエハＷの回転数に関係なく、半導体ウエハＷ上のどの位置でも成膜レートはＪ／２（nm／min）となることが容易に理解される。
【００６０】
図３の場合も、半導体ウエハＷ表面の各部が１回転中に両短冊形ターゲット１０(1)，１０(2)からのスパッタ粒子を浴びる時間および量は図４の場合と同じであるから、理論的には半導体ウエハＷ上のどの位置でも成膜レートが同じくＪ／２（nm／min）となることが理解される。
【００６１】
また、図３および図４から理解されるように、Ｘ方向における各短冊形ターゲット１０(1)，１０(2)の幅サイズは、それらの合計値が半導体ウエハＷの半径Ｒに等しくなる条件を満たせばよく、均等サイズ（Ｒ／２）でなくてもよい。
【００６２】
図３のレイアウトと図４のレイアウトとの相違点は、短冊形ターゲット１０(1)，１０(2)側の機構上の理由に基づく実現性の有無にある。
【００６３】
すなわち、両短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2の配置関係について図４のレイアウトを実現するには、両短冊形ターゲット１０(1)，１０(2)を詰めて（ぴったり並べて）配置しなくてはならない。しかし、図１にも示したように、各短冊形ターゲット１０(1)，１０(2)はそれよりも一回り大きな面積のバッキングプレート１２に支持され、さらにバッキングプレート１２はそれよりも一回り大きな面積のスパッタガン・ユニット１４に取付けられるのが通常の形態であるから、両短冊形ターゲット１０(1)，１０(2)をぴったり並べて配置する構成は現実的には不可能である。したがって、図４のレイアウトは実施できない。
【００６４】
その点、図３のレイアウトでは、両短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2を十分大きな隙間（Ｒ／２）を空けて配置するので、それらの短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2とそれぞれ対向する位置に両短冊形ターゲット１０(1)，１０(2)を配置する構成、つまりＸ方向で２台のスパッタガン・ユニット１４を並べて配置する構成は容易に実現できる。
【００６５】
したがって、両短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2における成膜レートが領域全体で均一にＪ（nm／min）であると仮定すると、半導体ウエハＷ上の成膜レート分布は理想的には径方向で図５に示すようなＪ／２（nm／min）の値でフラット（均一）なプロファイルを示す。
【００６６】
もっとも、この実施形態（図３のレイアウト）においては、短冊形ターゲット１０(1)，１０(2)および半導体ウエハＷの実際の配置位置に非常に厳しい精度が要求される。
【００６７】
たとえば、図６に示すように、半導体ウエハＷが円形基準領域Ａに正確に重なって配置されたとしても、中心部寄りの短冊形ターゲット１０(1)の配置位置が図の左側に僅かでもずれると、この短冊形ターゲット１０(1)に対応する実際の短冊形堆積領域Ｂ1'も図の左側にずれることで、Ｘ方向におけるその片側（図の右側）の側辺が円形基準領域Ａの中心ＡOつまり半導体ウエハＷの中心ＷOから左側にずれてしまう。その場合は、回転運動のどの角度位置でも半導体ウエハＷ表面の中心ＷO付近が短冊形ターゲット１０(1)からのスパッタ粒子を浴びる実際の短冊形堆積領域Ｂ1'の外に常時置かれてしまい、図７に示すようにウエハ中心付近に成膜レートの異常に低い特異点が発生する。
【００６８】
あるいは、図８に示すように、内側の短冊形ターゲット１０(1)の配置位置が図の右側に僅かでもずれると、この短冊形ターゲット１０(1)に対応する実際の短冊形堆積領域Ｂ1'も図の右側にずれることで、Ｘ方向におけるその片側（図の右側）の側辺が円形基準領域Ａの中心ＡOつまり半導体ウエハＷの中心ＷOから右側にずれてしまう。その場合は、回転運動のどの角度位置でも半導体ウエハＷ表面の中心ＷO付近が短冊形ターゲット１０(1)からのスパッタ粒子を浴びる実際の短冊形堆積領域Ｂ1'の中に常時置かれてしまい、図９に示すようにウエハ中心付近に成膜レートの異常に高い特異点が発生する。
【００６９】
また、両短冊形ターゲット１０(1)，１０(2)が正確に設定位置に配置されても、半導体ウエハＷの配置位置が設定位置から少しでもずれると、半導体ウエハＷ上の成膜レート分布に上記と同様な特異点が発生する。
【００７０】
（第２の実施形態）
以下に、上記のような第１の実施形態における各部の配置位置精度の厳格性を回避する手法を、第２の実施形態として説明する。
【００７１】
この第２の実施形態は、ウエハ配置面Ｐ上で半導体ウエハＷを円形基準領域Ａから適度に所定距離αだけオフセットさせて配置し、円形基準領域Ａの中心ＡOを通る法線を回転中心軸として偏心回転させることを特徴とし、他は全て上記第１の実施形態と同じ条件とする。
【００７２】
図１０〜図１３に、この第２の実施形態における１回転中の半導体ウエハＷと他の各部（Ａ，Ｂ1，Ｂ2）との位置関係を１／４周期（９０°）間隔で示す。
【００７３】
図１０は、半導体ウエハＷがＸ方向の＋側（図の右側）に最大偏倚した時の位置関係を示す。この時は、半導体ウエハＷの中心ＷOおよび右端が確実に短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2の外に、つまりオフセット距離αに等しい距離だけ外にはみ出る。
【００７４】
図１１は、図１０の時点から１／４周期経過し、半導体ウエハＷがＹ方向の−側（図の下方）に最大偏倚した時の位置関係を示す。この時は、半導体ウエハＷの下端がＹ方向で短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2の外にはみ出ることはなく、半導体ウエハＷと短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2との間の相対的位置関係は図３の場合つまり半導体ウエハＷを円形基準領域Ｐにぴったり重ねて配置した場合と同じである。
【００７５】
図１２は、図１１の時点から１／４周期経過し、半導体ウエハＷがＸ方向の−側（図の左側）に最大偏倚した時の位置関係を示す。この時は、半導体ウエハＷの中心ＷOおよび右端が確実に短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2の内側に、つまりオフセット距離αに等しい距離だけ内側に入る。
【００７６】
図１３は、図１２の時点から１／４周期経過し、半導体ウエハＷがＹ方向の＋側（図の上方）に最大偏倚した時の位置関係を示す。この時も、図１１の場面と同様に半導体ウエハＷの下端がＹ方向で短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2の外にはみ出ることはなく、半導体ウエハＷと短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2との間の相対的位置関係は図３の場合つまり半導体ウエハＷを円形基準領域Ａにぴったり重ねて配置した場合と同じである。
【００７７】
上記のように、半導体ウエハＷを偏心回転させると、半導体ウエハＷの中心ＷOが円形基準領域Ａの中心ＡOの周りにオフセット量の半径αで回転運動するので、各部の位置精度に多少の誤差があっても１回転のうち確実に略１８０°の区間で短冊形堆積領域Ｂ1を通過することになる。これによって、半導体ウエハＷの中心ＷO付近にも他の部分と変わらないスパッタ成膜を施すことが可能であり、ウエハ上の成膜レート分布において上記のような特異点の発生を確実に防止することができる。
【００７８】
図１４および図１５に、この第２の実施形態における具体的なシミュレーション（計算）結果を示す。このシミュレーションでは、口径３００ｍｍの半導体ウエハＷを被処理体とし、短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2の幅サイズをそれぞれ７５ｍｍ（Ｒ／２）に選定した。この場合、図１４に示すように、ウエハ回転中の一瞬間におけるウエハ上の堆積領域はＸ方向で２箇所（−７５ｍｍ〜０ｍｍ、７５ｍｍ〜１５０ｍｍ）に分布する。ここで、Ｘ方向において短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2上の成膜レートはフラット（均一）ではなく二次関数的な山形であると仮定し、その場合の中心部の成膜レートと側辺（エッジ）部の成膜レートとの比（Ｅ／Ｃ）が０．８であると仮定した。また、オフセット（偏心）量αを１５ｍｍに設定した。
【００７９】
かかる条件の下で、上記のような半導体ウエハＷの偏心回転における成膜レート分布の平均値（近似値）を求めるために、上述した図１０〜図１３の配置パターンを代表点に選んで半導体ウエハＷをそのパターン内の位置でスピン回転させると仮定した場合のウエハ上の規格化成膜レート分布を計算した結果、図１５に示すようなプロファイルが得られ、面内均一性は±５．４％であった。
【００８０】
（第３の実施形態）
次に、図１６〜図１８につき、本発明においてスパッタ成膜の均一性を一層向上させる手法を第３の実施形態として説明する。
【００８１】
この第３の実施形態においては、図１６に示すように、ウエハ配置面Ｐ上に３つの短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3が設定される。これらの短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3は、Ｘ方向に所定の間隔を空けて並置され、Ｙ方向で円形基準領域Ａをそれぞれ横断する。
【００８２】
ここで、短冊形堆積領域Ｂ1は、Ｘ方向におけるその片側（図の右側）の側辺が円形基準領域Ａの中心Ａｏを通るように、円形基準領域Ａの左側領域内で中心寄りに配置される。また、短冊形堆積領域Ｂ3は、Ｘ方向におけるその片側（図の左側）の側辺が円形基準領域Ａのエッジを通るように、円形基準領域Ａの左半分内でエッジ寄りに配置される。短冊形堆積領域Ｂ2は、その配置位置から円形基準領域Ａの中心ＡOを基準として点対称の反対側の位置に移したならば短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ3の間に隙間無くぴったり挟まって、円形基準領域Ａの片側（左側）半分の全域が短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3で覆われた状態になるように、円形基準領域Ａの右半分内で中間部に配置される。
【００８３】
Ｘ方向における短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3の幅サイズは、それらの合計値が半導体ウエハＷの半径Ｒ／２に等しくなるような任意の値に選定可能であり、典型的には均等にＲ／３の値に選定されてよい。
【００８４】
図示省略するが、ウエハ配置面Ｐの上方（対向位置）には、３つの短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3にそれぞれ対向して３つの短冊形ターゲット１０(1)，１０(2) ，１０(3)が配置される。ここで、短冊形ターゲット１０(1)より放出されたスパッタ粒子は短冊形堆積領域Ｂ1に限定して入射し、短冊形ターゲット１０(2)より放出されたスパッタ粒子は短冊形堆積領域Ｂ2に限定して入射し、短冊形ターゲット１０(3)より放出されたスパッタ粒子は短冊形堆積領域Ｂ3に限定して入射するようにしてよい。
【００８５】
図１６は、上述した第１の実施形態（図３）と同様に、半導体ウエハＷを円形基準領域Ａにぴったり重ねて配置し（オフセット量α＝０）、円形基準領域Ａの中心ＡOを通る法線を回転中心軸として同軸回転させる形態を示している。もちろん、半導体ウエハＷを円形基準領域Ａからオフセットさせて偏心回転させる形態も可能である。
【００８６】
図１７および図１８に、この第３の実施形態における具体的なシミュレーション（計算）結果を示す。このシミュレーションでは、口径３００ｍｍの半導体ウエハＷを被処理体とし、短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3の幅サイズをそれぞれ５０ｍｍ（Ｒ／３）に選定した。この場合、図１７に示すように、ウエハ回転中の一瞬間におけるウエハ上の堆積領域はＸ方向で３箇所（−１００ｍｍ〜−５０ｍｍ、０ｍｍ〜５０ｍｍ、１００ｍｍ〜１５０ｍｍ）に分布する。ここで、Ｘ方向において短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3上の成膜レートはフラット（均一）ではなく二次関数的な山形であると仮定し、その場合の中心部の成膜レートと側辺（エッジ）部の成膜レートとの比（Ｅ／Ｃ）が０．８であると仮定した。また、オフセット（偏心）量αを１０ｍｍに設定した。
【００８７】
かかる条件の下で、上記のような半導体ウエハＷの偏心回転における成膜レート分布の平均値（近似値）を計算で求めるために、上述した図１０〜図１３の配置パターンにそれぞれ対応する４つの配置パターン（図示省略）を代表点に選んで半導体ウエハＷをそのパターン内の位置でスピン回転させると仮定した場合のウエハ上の規格化成膜レート分布を計算した結果、図１８に示すようなプロファィルが得られ、面内均一性が±４．５％に向上した。
【００８８】
図１９に、上記した２ターゲット方式（第２の実施形態）および３ターゲット方式（第３の実施形態）において、各短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3上の中心／エッジ間の成膜レート比（Ｅ／Ｃ）を０．８，０．９，１．０の３通りに選び、ウエハ偏心回転のオフセット量αを０〜２０ｍｍの範囲内で５ｍｍずつ変えたときに、各場合の総平均の規格化成膜レート分布特性（図１５，図１８）で得られた面内均一性の計算結果をプロットしたグラフを示す。
【００８９】
図１９から、Ｅ／Ｃ＝０．８の場合、２ターゲット方式においては、面内均一性がα＝０のときに最大（約±８．０％）で、αを大きくしていくと面内均一性は単調に減少し、α＝１５ｍｍ付近で極小（約±５．５％）になり、それから緩やかに増大することがわかる。３ターゲット方式においても、面内均一性がα＝０のときに最大（約±７．８％）で、αを大きくするほど単調に減少し、α＝１０ｍｍ付近で極小（約±４．５％）になり、それから緩やかに増大することがわかる。
【００９０】
Ｅ／Ｃ＝０．９の場合、２ターゲット方式においては、α＝を０のときの面内均一性は相当低い値（約±４．０％）になり、αを大きくしていくと、面内均一性はα＝５ｍｍ付近で極小（約±３．５％）になり、それから緩やかに増大して、α＝１５ｍｍ付近で約±５．５％になる。３ターゲット方式においても、α＝０のときの面内均一性は相当低い値（約±３．８％）になり、αを大きくしていくと、面内均一性はα＝５ｍｍ付近で極小（約±３．０％）になり、それから緩やかに増大して、途中のα＝１０ｍｍ付近で約±３．８％になる。
【００９１】
Ｅ／Ｃ＝１．０の場合、２ターゲット方式においては、α＝０のときの面内均一性は殆ど±０であり、αを大きくしていくと面内均一性は略リニアに増大し、途中のα＝１５ｍｍ付近で約±４．０％になる。３ターゲット方式においては、α＝０のときの面内均一性は約±１．０％と極度に小さく、αを大きくしていくと面内均一性は略リニアに増大し、途中のα＝１０ｍｍ付近で約±３．５％になる。
【００９２】
図１９の特性から、Ｅ／Ｃの依存性が最も少なく安定した面内均一性が得られる観点からすれば、オフセット量αは、２ターゲット方式では約１５ｍｍに選定されてよく、３ターゲット方式では約１０ｍｍに選定されてよい。
【００９３】
なお、３ターゲット方式の場合は、３つの短冊形ターゲット１０(1)，１０(2) ，１０(3)間のマージン（隙間）を出来るだけ大きくとる観点も重要である。この点、α＝１５ｍｍでは非常に厳しいが、α＝１０ｍｍはこの要件を十分クリアできる。
【００９４】
もっとも、第２および第３の実施形態において上記のように半導体ウエハＷを偏心回転させると、回転運動中に半導体ウエハＷが短冊形堆積領域（Ｂ1，Ｂ2），（Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3）との位置関係で図４と等価な理想状態からずれる場面が有ることから、図１６の（ｄ）および図１８の（ｄ）に示すようにウエハ中心部とウエハ周辺部において成膜レートの落ち込みが見られ、これが面内均一性を下げる大きな要因になっている。
【００９５】
（第４の実施形態）
以下、上記のような成膜レート分布特性におけるウエハ中心部および周辺部の落ち込みを少なくして面内均一性を一層向上させるための手法を第４の実施形態として説明する。
【００９６】
この第４の実施形態では、図２０に示すように、２ターゲット方式の場合は、Ｘ方向で円形基準領域Ａの中心寄りに配置される短冊形堆積領域Ｂ1は、円形基準領域Ａの中心ＡOがその領域Ｂ1の内側に入り、かつＸ方向におけるその片側（中心寄り）の側辺が円形基準領域Ａの中心ＡOから適当な距離γだけ離れた位置を通るように設定される。また、Ｘ方向で円形基準領域Ａのエッジ寄りに配置される短冊形堆積領域Ｂ2は、Ｘ方向においてその片側（エッジ寄り）の側辺が円形基準領域Ａのエッジからその外側に第２の距離βだけ離れた位置を通るように設定される。そして、Ｘ方向における短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2のそれぞれの幅寸法は、それらの合計値が円形基準領域Ａの半径Ｒ／２よりも所定の超過寸法λだけ大きくなるように選定される。ここで、λ＝βとするのが最も好ましい。
【００９７】
要するに、図３あるいは図１０〜図１３のレイアウトにおいて、Ｘ方向における短冊形堆積領域Ｂ1の幅サイズを右側にγだけ拡大し、短冊形堆積領域Ｂ2の幅サイズを右側にβだけ拡大すると、図２０のレイアウトになる。
【００９８】
また、図示省略するが、短冊形ターゲット１０(1)， １０(2)より放出されたスパッタ粒子が上記のように幅サイズを拡張させた短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2にそれぞれ限定して入射するように、短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2をそれぞれ規定する部材（たとえば後述するスリット６０(1)，６０(2)）の形状・サイズを選定してよい。
【００９９】
図２０は、上述した第１の実施形態（図３）と同様に、半導体ウエハＷを円形基準領域Ａにぴったり重ねて配置し（オフセット量α＝０）、円形基準領域Ａの中心ＡOを通る法線を回転中心軸として同軸回転させる形態を示している。もちろん、半導体ウエハＷを円形基準領域Ａからオフセットさせて偏心回転させる形態も可能である。
【０１００】
この第４の実施形態において、２ターゲット方式につき上記第２の実施形態と同一条件で上記のようなシミュレーション（計算）をしたところ、図２１の（ｂ）に示すように、成膜レート分布特性においてウエハ中心部および周辺部の落ち込みが殆どなくなり、面内均一性が±２．７％まで大きく向上することがわかった。なお、図２１（ａ）の成膜レート分布特性は図１５と同じものである。
【０１０１】
この第４の実施形態において、３ターゲット方式の場合は、図２２に示すようなレイアウトになる。すなわち、短冊形堆積領域Ｂ1は、円形基準領域Ａの中心ＡOがその領域Ｂ1の内側に入り、かつＸ方向におけるその片側（図の右側）の側辺が円形基準領域Ａの中心ＡOから適当な距離γだけ離れた位置を通るように円形基準領域Ａの左側領域および右側領域に跨って配置される。また、短冊形堆積領域Ｂ3は、Ｘ方向においてその片側（左側）の側辺が円形基準領域Ａのエッジからその外側に第２の距離βだけ離れた位置を通るように、円形基準領域Ａの左側領域およびその外側の外部領域に跨って配置される。短冊形堆積領域Ｂ2は、その配置位置から円形基準領域Ａの中心ＡOを基準として点対称の反対側の位置に移したならば短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ3の間に隙間無くぴったり挟まって、円形基準領域Ａの片側（左側）半分の全域が短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3で覆われた状態になるように、円形基準領域Ａの右側領域内で中間部に配置される。
【０１０２】
要するに、図３あるいは図１０〜図１３のレイアウトにおいて、Ｘ方向における短冊形堆積領域Ｂ1の幅サイズを右側にγだけ拡大し、短冊形堆積領域Ｂ2の幅サイズを右側にβだけ拡大すると、図２０のレイアウトになる。
【０１０３】
また、図示省略するが、短冊形ターゲット１０(1)，１０(2)，１０(3)より放出されたスパッタ粒子が上記のように幅サイズの拡張した短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3にそれぞれ限定して入射するように、短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2をそれぞれ規定する部材（たとえば後述するスリット６０(1)，６０(2) ，６０(3)）の形状・サイズを選定してよい。
【０１０４】
図２２は、上述した第１の実施形態（図３）と同様に、半導体ウエハＷを円形基準領域Ａにぴったり重ねて配置し（オフセット量α＝０）、円形基準領域Ａの中心ＡOを通る法線を回転中心軸として同軸回転させる形態を示している。もちろん、半導体ウエハＷを円形基準領域Ａからオフセットさせて偏心回転させる形態も可能である。
【０１０５】
この第４の実施形態において、３ターゲット方式につき上記第３の実施形態と同一条件で上記のようなシミュレーション（計算）をしたところ、図２３の（ｂ）に示すように、やはり成膜レート分布特性においてウエハ中心部および周辺部の落ち込みは殆どなく、面内均一性が±２．４％まで大きく向上することがわかった。なお、図２３（ａ）の成膜レート分布特性は図１８と同じものである。
【０１０６】
（第５の実施形態）
次に、図２４〜図２９につき、本発明の一実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置を説明する。このマグネトロンスパッタ装置は、２ターゲット方式のものである。
【０１０７】
図２４に示すように、このマグネトロンスパッタ装置は、減圧可能なチャンバ２０の中央部に半導体ウエハＷを載置する回転ステージ２２を設けている。チャンバ２０は、たとえばアルミニウム等の導電体からなり、保安接地されている。回転ステージ２２は、チャンバ２０の外（下）に配設されている回転駆動部２４に回転駆動軸２６を介して接続されており、回転駆動部２４の回転駆動力によって所望の回転数でスピン回転するようになっている。チャンバ２０の底壁には、回転駆動部２４を回転可能かつ気密に貫通させる軸受２８が取り付けられている。
【０１０８】
このマグネトロンスパッタ装置においては、回転ステージ２２の上面に上述した本発明におけるウエハ載置面Ｐおよびこのウエハ載置面Ｐ上の円形基準領域Ａ、短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2を設定することができる。その場合、円形基準領域Ａの中心ＡOを回転ステージ２２の中心に一致させてよい。もっとも、回転ステージ２２の上面は動く（回転する）物体であるのに対して、ウエハ載置面Ｐ、円形基準領域Ａおよび短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2は静止した仮想上のものである。
【０１０９】
チャンバ２０の側壁あるいは底壁には、スパッタガス供給部３０からのガス供給管３２と接続するガス供給口３４や、排気装置３６に通じる排気管３８と接続する排気口４０等が設けられている。また、図示省略するが、チャンバ２０の側壁には半導体ウエハＷを出し入れするための開閉可能な搬入出口も設けられている。
【０１１０】
チャンバ２０の天井には、２つのターゲット１０(1)，１０(2)が１つ（共通）のバッキングプレート１２のターゲット取付面（図の下面）に並べて配置される。ここで、両ターゲット１０(1)，１０(2)のサイズ・配置位置は、上記第１〜第４実施形態にしたがいウエハ載置面Ｐ上に設定される短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2のサイズ・配置位置にそれぞれ応じて決定されてよい。
【０１１１】
バッキングプレート１２は、リング状の絶縁体４２を介してチャンバ２０の上面開口を閉塞するようにチャンバ２０の天井に取り付けられる。このバッキングプレート１２には、図示省略するが、チラー装置等より循環供給される冷却媒体を流すための通路が形成されている。
【０１１２】
バッキングプレート１２の裏側（図の上方）には共通の内側ハウジング４４および外側ハウジング４６内に両ターゲット１０(1)，１０(2)の表面（下面）にマグネトロン放電用の漏れ磁界を形成するための２つの磁石ユニット４８(1)，４８(2)が収容されている。これら磁石ユニット４８(1)，４８(2)のより詳細な構成および作用は後に詳述する。
【０１１３】
内側ハウジング４４は磁性体たとえば鉄板からなり、磁石ユニット４８(1)，４８(2)より発生される磁界をハウジング内に閉じ込めるとともに、周囲の外部磁界からの影響を防止（遮断）するための磁気シールドとして機能する。外側ハウジング４６は、電気伝導度の高い金属たとえば銅板からなり、後述する高周波電源５０からの高周波および／または直流電源５２からのＤＣ電圧をバッキングプレート１２およびターゲット１０(1)，１０(2)に印加するための伝送路または給電路を形成する。外側ハウジング４６を覆う保護カバー４７は、導電板からなり、チャンバ２０を介して接地されている。
【０１１４】
内側ハウジング４４または外側ハウジング４６あるいは磁石ユニット４８(1)，４８(2)を収容する他のハウジングをチャンバ１０に真空封止して気密に取り付け、ハウジング内を真空ポンプ（図示せず）で減圧する構成も可能である。かかる構成によれば、バッキングプレート１２に加わる圧力（背圧）が著しく低減するので、バッキングプレート１２の板厚を小さくすることが可能であり、そのぶん磁石ユニット４８(1)，４８(2)とターゲット１０(1)，１０(2)との距離間隔を縮めてターゲット表面の磁界強度を大きくすることができる。
【０１１５】
また、各ターゲット１０(1)，１０(2)表面上の磁界の強度が常時一定に保たれるように、ターゲット表面の侵食度または侵食状態に応じて各ターゲット１０(1)，１０(2)と磁石ユニット４８(1)，４８(2)との距離間隔を可変する機構（図示せず）を設けることもできる。
【０１１６】
高周波電源５０は、整合器５４、給電線（または給電棒）５６および外側ハウジング４６を介してバッキングプレート１２に電気的に接続されている。直流電源５２は、給電線５６および外側ハウジング４６を介してバッキングプレート１２に電気的に接続されている。通常、ターゲット１０(1)，１０(2)が誘電体であるときは、高周波電源５０のみが使用される。ターゲット１０(1)，１０(2)が金属であるときは、直流電源５２のみが使用され、あるいは直流電源５２と高周波電源５０が併用される。
【０１１７】
チャンバ２０内において、両ターゲット１０(1)，１０(2)と回転ステージ２２との間には、上述したウエハ載置面Ｐ上の短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2を規定する形状・サイズ・配置位置の開口を有するスリット６０(1)，６０(2)が設けられる。これらのスリット６０(1)，６０(2)を回転ステージ２２に近づけて配置することで、本発明において両ターゲット１０(1)，１０(2)からのスパッタ粒子を短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2にそれぞれ限定して入射させるスパッタ成膜の精度を十分高くすることができる。したがって、Ｘ方向における短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2の幅寸法を均等にＲ／２に設定した場合は、同方向におけるスリット６０(1)，６０(2)の幅サイズもそれぞれＲ／２に設定してよい。
【０１１８】
スリット６０(1)，６０(2)を形成する板体６２は、たとえばアルミニウム等の導体からなり、物理的かつ電気的にチャンバ２０に結合されており、両ターゲット１０(1)，１０(2)のスパッタ放出空間を隔離するための隔壁板６４を有している。
【０１１９】
このマグネトロンスパッタ装置において、被成膜体の半導体ウエハＷは、回転ステージ２２上の所定位置に、つまり円形基準領域Ａにぴったり重なる位置に、あるいは所定量オフセットした位置に位置決めして載置される。回転ステージ２２には、半導体ウエハＷを一緒（一体）に回転させるためのウエハ固定部が備わっている。
【０１２０】
この半導体ウエハＷに対してスパッタ成膜処理を行うには、スパッタガス供給部３０よりスパッタガス（たとえばＡｒガス）を所定の流量で密閉状態のチャンバ２０内に導入し、排気装置３６によりチャンバ２０内の圧力を設定値にする。さらに、高周波電源５０および／または直流電源５２をオンにして、高周波（たとえば１３．５６ＭＨｚ）および／または直流電圧を所定のパワーでカソードの両ターゲット１０(1)，１０(2)に印加する。
【０１２１】
また、磁石ユニット４８(1)，４８(2)の磁界発生機構をオンにして、ターゲット１０(1)，１０(2)の表面付近にマグネトロン放電によって生成されるプラズマをリング状に閉じ込め、かつリング状のプラズマ（プラズマリング）を所定方向（ターゲット長手方向つまりＹ方向）で移動させる。プラズマリングからのイオンの入射によって各ターゲット１０(1)，１０(2)の表面から放出されたスパッタ粒子は、各スリット６０(1)，６０(2)を通り、回転ステージ２２上に設定された仮想の短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2に向かって飛散する。
【０１２２】
一方で、回転駆動部２４をオンにして回転ステージ２２を所定の回転数（たとえば６〜６０ｒｐｍ）でスピン回転させる。半導体ウエハＷは、回転ステージ２２の中心を通る法線を回転中心軸として同軸回転または偏心回転することになる。
【０１２３】
上記のような動作により、チャンバ２０内で本発明のマグネトロンスパッタ方法が実施され、回転ステージ２２上の半導体ウエハＷの表面にスパッタ粒子が堆積して所望の薄膜が形成される。
【０１２４】
なお、各短冊形堆積領域Ｂ1，Ｂ2に向かって飛散したスパッタ粒子のうち半導体ウエハＷの外に達するものは、回転ステージ２２の上面に入射する。したがって、回転ステージ２２の上面には、半導体ウエハＷを囲む周辺部分に着脱可能なカバーを被せてもよい。
【０１２５】
次に、図２５〜図２７につき、磁石ユニット４８(1)，４８(2)の構成および作用を説明する。両者はサイズが異なるだけで、構成および作用は実質的に同じであるから、両者共通に磁石ユニット４８として説明する。
【０１２６】
図２５に、磁石ユニット４８を構成する柱状回転軸７０、複数の磁石群７２、固定外周板磁石７４、常磁性体７６について、その鳥瞰図とバッキングプレート１２側から除き見た状態の平面図を示す。
【０１２７】
柱状回転軸７０は、たとえばNi-Fe系高透磁率合金からなり、図示しない伝動機構を介してモータに接続され、所望の回転数（たとえば６００ｒｐｍ）で回転駆動されるようになっている。
【０１２８】
柱状回転軸７０の外周面は多角形たとえば正八角形となっており、八面体の各面に菱形の板磁石７２が所定の配列で多数取り付けられている。これらの板磁石７２には、残留磁束密度が１．１Ｔ程度のSm-Co系焼結磁石あるいは残留磁束密度が１．３Ｔ程度のNd-Fe-Ｂ系焼結磁石を好適に使用できる。板磁石７２はその板面の垂直方向（板厚方向）に磁化されており、柱状回転軸７０に螺旋状に貼り付けられて複数の螺旋を形成し、柱状回転軸７０の軸方向に隣り合う螺旋同士が柱状回転軸７０の径方向外側に互いに異なる磁極、すなわちＮ極とＳ極を形成している。いわば、帯状のＮ極と帯状のＳ極とが共通の柱状回転軸７０の外周面に沿って並進しながら螺旋状に巻かれた構造になっている。
【０１２９】
固定外周板磁石７４は、ターゲット１０に近接した位置で回転磁石群７２を取り囲むように矩形の枠状に形成されており、ターゲット１０あるいはバッキングプレート１２と対向する側の面がＳ極で反対側の面がＮ極になっている。この固定外周板磁石７４も、たとえばNd-Fe-Ｂ系焼結磁石で構成されてよい。
【０１３０】
上記のように柱状回転軸７０に多数の板磁石７２を螺旋状に配置した場合、図２６の（ａ）に示すように、近似的にはターゲット１０側と対向する面で帯状に延びる板磁石７２のＮ極の周りを付近の他の板磁石７２および固定外周板磁石７４のＳ極が囲んでいる。これにより、板磁石７２のＮ極から出た磁力線の一部は、曲線を描いて、バッキングプレート１２を貫通してターゲット１０表面にいったん抜け出た後、そこから反対方向にバッキングプレート１２を通り抜けて付近のＳ極で終端する。ここで、ターゲット１０表面上の漏れ磁界の中の水平成分が二次電子をローレンツ力で補足するのに寄与する。
【０１３１】
かかる構成の磁石ユニット４８によれば、ターゲット１０表面に、図２６の（ａ），（ｂ）に点線で示すような楕円ループ状のパターン７８に二次電子ないしプラズマを閉じ込めて、同形状のプラズマリングを軸方向に並べて多数生成することができる。これらのプラズマリングは、固定外周板磁石７４の幅寸法に応じた長軸と螺旋ピッチに応じた短軸とを有する。したがって、ターゲット１０の幅寸法に応じて固定外周板磁石７４の幅寸法を選定することで、プラズマリングの長軸がターゲットの一端から他端までカバーするサイズに調整できる。そして、柱状回転軸７０を回転駆動することにより、その回転方向および回転速度に応じた進行方向および進行速度で各プラズマリングを軸方向つまりターゲット長手方向で移動させることができる。
【０１３２】
なお、ターゲット１０側から見て固定外周板磁石７４の裏面には同形の固定外周常磁性体７６が取り付けられ、この固定外周常磁性体７６は常磁性体からなる板状のジョイント７８を介して内側ハウジング４４に接続されている。固定外周板磁石７４の裏面（Ｎ極）から出た磁力線は固定外周常磁性体７６に入り、外部に拡散しないようになっている。
【０１３３】
このマグネトロンスパッタ装置は、上述したような構成により、スパッタ成膜中の半導体ウエハＷの帯電を効果的に防止できるので、チャージアップダメージを効果的に回避し、歩留まりを向上できるという一面も有している。
【０１３４】
以上好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。
【０１３５】
たとえば、磁石ユニット４８において固定外周板磁石７４の主面の磁極（図示の例ではＳ極）およびそれと対応する板磁石７２の磁極（Ｓ極）を強磁性体で置き換えることも可能である。
【０１３６】
本発明における短冊形堆積領域Ｂあるいはスリット６０は、半導体ウエハＷ上の成膜レート分布を均一化するように様々な変形形状を有することができる。たとえば、各短冊形堆積領域Ｂ１，Ｂ２を矩形にした場合に半導体ウエハＷ上の成膜レート分布が図２７に示すようにウエハ中間部（−Ｒ／２，Ｒ／２付近）で高く突出し中心部（０付近）で低く落ち込むようなプロファイルを示すときは、図２８に示すように、たとえば円形基準領域Ａの中心寄りの短冊形堆積領域Ｂ１の長辺において、中心（ＡO）付近の部位に凸部８０を設け、半径Ｒ／２付近の部位に凹部８２を設けるような変形を加えてよい。
【０１３７】
図２９の（ａ）に示すように、各ターゲット１０と半導体ウエハＷ（回転ステージ２２）との間に、各ターゲットより放出されたスパッタ粒子の方向性を短冊形堆積領域Ｂに対して垂直な方向に制御するためのコリメータ８４を配置する構成も可能である。コリメータ８４は、たとえば図２９の（ｂ）に示すように板８６にパンチングで多数の孔８８を穿孔したものでよく、好ましくは、孔８８の位置がずれるように複数枚たとえば２枚の板８６を重ねたものでよい。
【０１３８】
図３０に示すように、各ターゲット１０と半導体ウエハＷ（回転ステージ２２）との間でスパッタ粒子をイオン化するためのプラズマを生成するイオン化プラズマ生成部８８を設けてもよい。スパッタ粒子のイオン化によって、半導体ウエハＷに入射するスパッタ粒子の方向に異方性（垂直性）を持たせ、深い孔や深い溝での薄膜成膜を良好に行うことができる。
【０１３９】
また、図３１の（ａ）に示すように、同一のチャンバ２０内に複数の回転ステージ２２をＹ方向に一列に並べて、各回転ステージ２２上に半導体ウエハＷを配置し、各々のターゲット１０(1)，１０(2)，１０(3)をＹ方向で複数の半導体ウエハＷに跨って短冊形堆積領域Ｂ1,Ｂ2，Ｂ3（図示せず）と対向するように配置し、複数の半導体ウエハＷを同時に回転させてそれらの半導体ウエハＷ上で同時にスパッタ成膜を行うことも可能である。
【０１４０】
この場合、図３１の（ｂ）に示すように、スリット６０は各短冊形堆積領域Ｂと対向する必要な位置にだけ限定して設けてよい。
【０１４１】
この装置構成例において、９０はウエハ搬入出口に取り付けられるゲートバルブである。このゲートバルブを開けて、チャンバ２０に対する複数の半導体ウエハＷの出し入れを、１台または複数台の搬送装置または搬送アームにより同時または順次に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明で用いる短冊形ターゲットの一構成例を示す斜視図である。
【図２】本発明におけるマグネトロンスパッタ法の基本思想を説明するための斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるウエハ配置面上の各部と半導体ウエハＷとの位置関係を示す平面図である。
【図４】スパッタ成膜に関して図３のレイアウトと等価なレイアウトを示す平面図である。
【図５】第１の実施形態における理想的なウエハ上の成膜レート分布特性を示す図である。
【図６】第１の実施形態において問題が生じる一例を示す平面図である。
【図７】図６の場合にウエハ上の成膜レート分布特性に特異点が発生する様子を示す図である。
【図８】第１の実施形態において問題点が生じる別の例を示す平面図である。
【図９】図８の場合にウエハ上の成膜レート分布特性に特異点が発生する様子を示す図である。
【図１０】第２の実施形態における各部の位置関係とウエハ回転位置の一場面を示す平面図である。
【図１１】第２の実施形態における各部の位置関係とウエハ回転位置の一場面を示す平面図である。
【図１２】第２の実施形態における各部の位置関係とウエハ回転位置の一場面を示す平面図である。
【図１３】第２の実施形態における各部の位置関係とウエハ回転位置の一場面を示す平面図である。
【図１４】第２の実施形態におけるシミュレーションで用いた条件設定を示す図である。
【図１５】第２の実施形態におけるシミュレーションで得られた規格化成膜レート分布特性を示す図である。
【図１６】第３の実施形態における各部の位置関係とウエハ配置位置の一例を示す平面図である。
【図１７】第３の実施形態におけるシミュレーションで用いた条件設定を示す図である。
【図１８】第３の実施形態におけるシミュレーションで得られた規格化成膜レート分布特性を示す図である。
【図１９】第２および第３の実施形態において短冊形堆積領域上の中心／エッジ間の成膜レート比とウエハ偏心回転のオフセット量とをパラメータとした場合の面内均一性を示すグラフである。
【図２０】第４の実施形態における２ターゲット方式の場合の各部の位置関係とウエハ配置位置の一例を示す平面図である。
【図２１】第４の実施形態において２ターゲット方式の場合の規格化成膜レート分布特性を示す図である。
【図２２】第４の実施形態における３ターゲット方式の場合の各部の位置関係とウエハ配置位置の一例を示す平面図である。
【図２３】第４の実施形態において３ターゲット方式の場合の規格化成膜レート分布特性を示す図である。
【図２４】本発明の一実施形態におけるマグネトロンスパッタ装置の構成を示す略断面図である。
【図２５】実施形態のマグネトロンスパッタ装置において柱状回転軸、複数の磁石群、板磁石および常磁性体についてその鳥瞰図とターゲット側から矢視した図である。
【図２６】実施形態のマグネトロンスパッタ装置におけるプラズマリング生成領域を示す斜視図である。
【図２７】ウエハ上の成膜分布レート特性で問題となるプロファイルの一例を示す図である。
【図２８】図２７の成膜分布レート特性を改善するための短冊形堆積領域あるいはスリットの形状の一変形例を示す平面図である。
【図２９】実施形態のマグネトロンスパッタ装置においてコリメータを設ける構成の一例を示す図である。
【図３０】実施形態のマグネトロンスパッタ装置においてイオン化プラズマ生成部を設ける構成の一例を示す図である。
【図３１】実施形態のマグネトロンスパッタ装置において同一のチャンバ２０内に複数の回転ステージ２２を設ける構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１４３】
Ｐ    ウエハ配置面
Ａ    円形基準領域
Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3    短冊形堆積領域
１０，１０(1)，１０(2)，１０(3)    ターゲット
１２    バッキングプレート
１４    スパッタガン・ユニット
２０    チャンバ
２２    回転ステージ
２４    回転駆動部
３０    スパッタガス供給部
３６    排気装置
４８，４８(1)，４８(2)    磁石ユニット
６０    スリット
４４    内側ハウジング
４６    外側ハウジング
【図１】
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【図２】
2010001526.tif 000004
【図３】
2010001526.tif 000005
【図４】
2010001526.tif 000006
【図５】
2010001526.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010001526.tif 000009
【図８】
2010001526.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2010001526.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2010001526.tif 000032
【図３１】
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