(57)【要約】【課題】遮蔽体を利用して容易に膜厚分布の制御が可能なマグネトロンスパッタ装置及びマグネトロンスパッタ方法を提供する。【解決手段】本発明のマグネトロンスパッタ装置は、基板保持部１１と、基板保持部１１に対向して設けられる板状のターゲット１２の被スパッタ面１２ａの反対面に対向しつつ回転可能に設けられ、その回転中心Ｃ１に対して偏心した位置に中心Ｃ２を有する電子の周回軌道２０を被スパッタ面１２ａの近傍に生じさせるマグネット１３と、ターゲット１２と基板１０との間に設けられ、基板１０側からターゲット１２を見た平面視で電子の周回軌道２０の一部を遮蔽しつつ電子の周回軌道２０との相対位置は変えずに、マグネット１３と同期して回転する遮蔽体１４と、を備えている。【選択図】図１
2010138423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持可能な基板保持部と、
前記基板保持部に対向して設けられる板状のターゲットの被スパッタ面の反対面に対向しつつ回転可能に設けられ、その回転中心に対して偏心した位置に中心を有する電子の周回軌道を前記被スパッタ面の近傍に生じさせるマグネットと、
前記ターゲットと前記基板との間に設けられ、前記基板側から前記ターゲットを見た平面視で前記電子の周回軌道の一部を遮蔽しつつ前記電子の周回軌道との相対位置は変えずに、前記マグネットと同期して回転する遮蔽体と、
を備えたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２】
基板を保持可能な基板保持部と、
前記基板保持部に対向して設けられる筒状のターゲットの中心軸のまわりに回転可能に前記ターゲットの内周側に設けられ、前記ターゲットの外周面の近傍に電子の周回軌道を生じさせるマグネットと、
前記ターゲットと前記基板との間に設けられ、前記基板側から前記ターゲットの外周面を見た側面視で前記電子の周回軌道の一部を遮蔽しつつ前記電子の周回との相対位置は変えずに、前記マグネットと同期して回転する遮蔽体と、
を備えたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３】
基板を保持可能な基板保持部と、
前記基板保持部に対向して設けられる板状のターゲットの被スパッタ面の反対面に対向しつつ直線移動可能に設けられ、前記被スパッタ面の近傍に電子の周回軌道を生じさせるマグネットと、
前記ターゲットと前記基板との間に設けられ、前記基板側から前記ターゲットを見た平面視で前記電子の周回軌道の一部を遮蔽しつつ前記電子の周回軌道との相対位置は変えずに、前記マグネットと同期して直線移動する遮蔽体と、
を備えたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４】
前記遮蔽体は、前記電子の周回軌道との相対位置を変更可能に設けられ、
前記電子の周回軌道における前記遮蔽体によって遮蔽される箇所及び面積の少なくとも一方を変更可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項５】
板状のターゲットの被スパッタ面に基板を対向させ、
前記ターゲットにおける前記被スパッタ面の反対面にマグネットを対向させて前記被スパッタ面の近傍に電子の周回軌道を生じさせ、
前記ターゲットと前記基板との間に、前記基板側から前記ターゲットを見た平面視で前記電子の周回軌道の一部を遮蔽する遮蔽体を設け、
前記マグネットと前記遮蔽体とを、前記電子の周回軌道の中心に対して偏心した回転中心のまわりに同期させて回転させることで、前記遮蔽体を、前記電子の周回軌道の一部を遮蔽した状態のまま且つ前記電子の周回軌道に対する相対位置は変えずに回転させることを特徴とするマグネトロンスパッタ方法。
【請求項６】
筒状のターゲットの外周面に基板を対向させ、
前記筒状のターゲットの内周側に設けたマグネットによって前記ターゲットの外周面の近傍に電子の周回軌道を生じさせ、
前記ターゲットと前記基板との間に、前記基板側から前記ターゲットの外周面を見た側面視で前記電子の周回軌道の一部を遮蔽する遮蔽体を設け、
前記マグネットと前記遮蔽体とを、前記ターゲットの中心軸のまわりに同期させて回転させることで、前記遮蔽体を、前記電子の周回軌道の一部を遮蔽した状態のまま且つ前記電子の周回軌道に対する相対位置は変えずに回転させることを特徴とするマグネトロンスパッタ方法。
【請求項７】
板状のターゲットの被スパッタ面に基板を対向させ、
前記ターゲットにおける前記被スパッタ面の反対面にマグネットを対向させて前記被スパッタ面の近傍に電子の周回軌道を生じさせ、
前記ターゲットと前記基板との間に、前記基板側から前記ターゲットを見た平面視で前記電子の周回軌道の一部を遮蔽する遮蔽体を設け、
前記マグネットと前記遮蔽体とを同期させて直線移動させることで、前記遮蔽体を、前記電子の周回軌道の一部を遮蔽した状態のまま且つ前記電子の周回軌道に対する相対位置は変えずに直線移動させることを特徴とするマグネトロンスパッタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロンスパッタ装置及びマグネトロンスパッタ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタ成膜における成膜レートの改善を図るものとしてマグネトロンスパッタ技術が広く利用されている。そのマグネトロンスパッタにおいて、例えば特許文献１には、マグネットプレートの中心を通る法線を軸にして、マグネットプレートと、遮蔽板を含むスパッタリングトラップとをターゲットに対して相対的に回転させながらスパッタリングを行うことが開示されている。
【特許文献１】特開２００８−１６３３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１におけるスパッタリングトラップは、マグネットに対応した寸法の開口が設けられた遮蔽板を含んでおり、その開口は常にマグネットに対応した位置にある。そして、広角側に進行する反跳イオンや電子などの荷電粒子は遮蔽板によって遮られ、基板へ入射することはないとの開示があり、この特許文献１における遮蔽板の役割は、基板に到達させたくない粒子を遮ることにとどまり、基板上における成膜される部分の膜厚分布を遮蔽板によって積極的にコントロールするものではない。
【０００４】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、遮蔽体を利用して容易に膜厚分布の制御が可能なマグネトロンスパッタ装置及びマグネトロンスパッタ方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、基板を保持可能な基板保持部と、前記基板保持部に対向して設けられる板状のターゲットの被スパッタ面の反対面に対向しつつ回転可能に設けられ、その回転中心に対して偏心した位置に中心を有する電子の周回軌道を前記被スパッタ面の近傍に生じさせるマグネットと、前記ターゲットと前記基板との間に設けられ、前記基板側から前記ターゲットを見た平面視で前記電子の周回軌道の一部を遮蔽しつつ前記電子の周回軌道との相対位置は変えずに、前記マグネットと同期して回転する遮蔽体と、を備えたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が提供される。  
また、本発明の他の一態様によれば、基板を保持可能な基板保持部と、前記基板保持部に対向して設けられる筒状のターゲットの中心軸のまわりに回転可能に前記ターゲットの内周側に設けられ、前記ターゲットの外周面の近傍に電子の周回軌道を生じさせるマグネットと、前記ターゲットと前記基板との間に設けられ、前記基板側から前記ターゲットの外周面を見た側面視で前記電子の周回軌道の一部を遮蔽しつつ前記電子の周回との相対位置は変えずに、前記マグネットと同期して回転する遮蔽体と、を備えたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が提供される。  
また、本発明のさらに他の一態様によれば、基板を保持可能な基板保持部と、前記基板保持部に対向して設けられる板状のターゲットの被スパッタ面の反対面に対向しつつ直線移動可能に設けられ、前記被スパッタ面の近傍に電子の周回軌道を生じさせるマグネットと、前記ターゲットと前記基板との間に設けられ、前記基板側から前記ターゲットを見た平面視で前記電子の周回軌道の一部を遮蔽しつつ前記電子の周回軌道との相対位置は変えずに、前記マグネットと同期して直線移動する遮蔽体と、を備えたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が提供される。  
また、本発明のさらに他の一態様によれば、板状のターゲットの被スパッタ面に基板を対向させ、前記ターゲットにおける前記被スパッタ面の反対面にマグネットを対向させて前記被スパッタ面の近傍に電子の周回軌道を生じさせ、前記ターゲットと前記基板との間に、前記基板側から前記ターゲットを見た平面視で前記電子の周回軌道の一部を遮蔽する遮蔽体を設け、前記マグネットと前記遮蔽体とを、前記電子の周回軌道の中心に対して偏心した回転中心のまわりに同期させて回転させることで、前記遮蔽体を、前記電子の周回軌道の一部を遮蔽した状態のまま且つ前記電子の周回軌道に対する相対位置は変えずに回転させることを特徴とするマグネトロンスパッタ方法が提供される。  
また、本発明のさらに他の一態様によれば、筒状のターゲットの外周面に基板を対向させ、前記筒状のターゲットの内周側に設けたマグネットによって前記ターゲットの外周面の近傍に電子の周回軌道を生じさせ、前記ターゲットと前記基板との間に、前記基板側から前記ターゲットの外周面を見た側面視で前記電子の周回軌道の一部を遮蔽する遮蔽体を設け、前記マグネットと前記遮蔽体とを、前記ターゲットの中心軸のまわりに同期させて回転させることで、前記遮蔽体を、前記電子の周回軌道の一部を遮蔽した状態のまま且つ前記電子の周回軌道に対する相対位置は変えずに回転させることを特徴とするマグネトロンスパッタ方法が提供される。  
また、本発明のさらに他の一態様によれば、板状のターゲットの被スパッタ面に基板を対向させ、前記ターゲットにおける前記被スパッタ面の反対面にマグネットを対向させて前記被スパッタ面の近傍に電子の周回軌道を生じさせ、前記ターゲットと前記基板との間に、前記基板側から前記ターゲットを見た平面視で前記電子の周回軌道の一部を遮蔽する遮蔽体を設け、前記マグネットと前記遮蔽体とを同期させて直線移動させることで、前記遮蔽体を、前記電子の周回軌道の一部を遮蔽した状態のまま且つ前記電子の周回軌道に対する相対位置は変えずに直線移動させることを特徴とするマグネトロンスパッタ方法が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、遮蔽体を利用して容易に膜厚分布の制御が可能なマグネトロンスパッタ装置及びマグネトロンスパッタ方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【０００８】
［第１実施形態］
本実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置は、ガス導入系を介して各種ガスを導入可能であり、また排気系を介して真空排気可能である処理室を有し、それらガス導入量と排気量の制御により、その処理室内を所望のガスによる所望の圧力下にすることが可能である。
【０００９】
図１（ｂ）に示すように、処理室５０内には、基板１０とターゲット１２とが対向配置される。図１（ａ）は、図１（ｂ）において基板１０側から遮蔽体１４及びターゲット１２を平面視した図を示す。また、図２に、マグネット１３とターゲット１２との平面位置関係を示す。
【００１０】
成膜対象物である基板１０は、例えば、半導体ウェーハ、ディスク状記録媒体、磁気ディスク（ハードディスク）、ミラー、表示パネル、太陽電池パネルなどであり、例えば静電チャック機構を備えた基板保持部１１上に保持される。
【００１１】
ターゲット１２は、基板１０への成膜物質を含む材料から構成され例えば円形板状に形成されている。ターゲット１２は、その被スパッタ面１２ａが基板１０の被成膜面と対向した状態で、図示しないバッキングプレートに保持される。
【００１２】
ターゲット１２の被スパッタ面１２ａの反対面（裏面）側には、マグネット１３がターゲット１２の裏面に対向して設けられている。マグネット１３は、図２に示すように、リング状の内側マグネット１５と、その内側マグネット１５を囲むように配置された同じくリング状の外側マグネット１６とが、非磁性材料からなる保持部材７１によって保持された構造を有する。
【００１３】
マグネット１３はターゲット１２の中心Ｃ１を回転中心に回転可能に設けられている。図２に示すように、マグネット１３の平面方向の中心（重心）Ｃ２は回転中心Ｃ１に対して偏心している。したがって、図１を参照して以下に説明するように、処理室５０内にプラズマが生起された状態で、マグネット１３からの磁界により、被スパッタ面１２ａの近傍には、ターゲット１２の中心（マグネット１３の回転中心）Ｃ１に対して偏心した位置に中心Ｃ２を有するレーストラック状の電子の周回軌道２０が生じる。
【００１４】
すなわち、マグネット１３が発生する磁界によって図１（ｂ）に示すようにターゲット１２を貫く磁力線が形成され、これは内側マグネット１５及び外側マグネット１６の平面形状に合わせてレーストラック状の磁力線トンネルとなる。ターゲット１２の被スパッタ面１２ａの近傍には、その被スパッタ面１２ａに対して略平行な磁界Ｂが生じ、その磁界中で電子は磁力線の周りを回転するＬａｒｍｏｒ運動をする。また、スパッタ成膜時には、ターゲット１２側をカソード、基板１０側をアノードとした電界が印加され、被スパッタ面１２ａ近傍には電界Ｅも作用している。したがって、被スパッタ面１２ａ近傍には互いに直交するＥとＢがあり、この直交するＥとＢの中で電子はＬａｒｍｏｒ運動を行いつつＥ×Ｂドリフト運動を行い、被スパッタ面１２ａ近傍をレーストラック状に周回する。図１（ａ）に、その電子の周回軌道２０を模式的に示す。
【００１５】
これにより、電子が被スパッタ面１２ａ近傍で周回軌道２０に拘束されるため、その周回軌道２０でイオン化が促進され、被スパッタ面１２ａ近傍における高密度プラズマ状態を持続させ、スパッタレート（成膜レート）の向上が図れる。スパッタに実質寄与する十分な密度のプラズマは電子の周回軌道２０およびその近傍でのみ生じ、したがって、被スパッタ面１２ａにおいては電子の周回軌道（高密度プラズマ領域）２０に対向する部分で構成物質がスパッタされる（叩き出される）。
【００１６】
スパッタ成膜時、マグネット１３は回転するため、これに伴い電子の周回軌道２０も回転する。ここで、図１（ａ）を参照して前述したように、電子周回軌道２０の中心Ｃ２は回転中心（ターゲット１２の中心）Ｃ１に対して偏心しているため、電子周回軌道２０は被スパッタ面１２ａにおける同じ箇所に常時対向するのではなく、電子周回軌道２０の回転に伴って、被スパッタ面１２ａに対する高密度プラズマ領域の対向位置が刻々と変化していく。
【００１７】
図１（ｂ）に示すように、ターゲット１２と基板１０との間には遮蔽体１４が設けられている。基板１０側からターゲット１２を見た平面視で、図１（ａ）に示すように、遮蔽体１４は基板１０に対して電子周回軌道２０の一部を遮蔽している。遮蔽体１４は例えば扇状の板状に形成され、図１（ａ）に示す例では、ターゲット中心Ｃ１に対して電子周回軌道２０の偏心方向とは反対側に広がって位置しており、その内周側の部分で電子周回軌道２０における中心寄りの一部を遮蔽している。そして、電子周回軌道２０の一部を遮蔽した遮蔽体１４は、その状態のまま電子周回軌道２０との相対位置は変えずにマグネット１３と同期して、ターゲット中心Ｃ１のまわりに回転する。
【００１８】
マグネット１３と遮蔽体１４との同期回転を実現する構成の一例を図１（ｂ）に示す。この具体例では、マグネット１３の回転軸１７がターゲット１２の中心を貫通して処理室５０内に延在し、その回転軸１７の下端部に遮蔽体１４が取り付けられている。回転軸１７は処理室５０の外部で図示しない回転駆動機構に連結されている。マグネット１３と遮蔽体１４は、互いの位置関係（周方向、径方向および上下方向の位置関係）を変えずに、同期して（一体となって）回転される。
【００１９】
あるいは、図１０に示すように、遮蔽体１４を、連結部材１９を介して、基板保持部１１の軸部１１ａのまわりに回転可能に設けてもよい。基板保持部１１の軸部１１ａは、マグネット１３の回転中心線上に位置している。基板保持部１１は回転せず、静止しているその軸部１１ａのまわりに遮蔽体１４が回転する。マグネット１３の回転軸１７はターゲット１２を貫通せず、上方に延在して図示しない回転駆動機構と連結されている。遮蔽体１４の連結部材は、マグネット１３の回転駆動機構とは別に処理室５０の外部に設けられた回転駆動機構に連結されている。この場合でも、マグネット１３と遮蔽体１４とは、それぞれの回転駆動機構の制御により同期して回転される。
【００２０】
次に、本実施形態に係るマグネトロンスパッタ方法について説明する。
【００２１】
処理室５０内を所望のガスによる所望の圧力雰囲気にした状態で、ターゲット１２側をカソード、基板１０側をアノードとした放電を処理室２０内に起こしてプラズマを生起し、これにより生じたイオンがターゲット１２と基板１０との間の電界によりターゲット１２に向けて加速されてターゲット１２の被スパッタ面１２ａに衝突することで、ターゲット材料の粒子がターゲット１２からたたき出されて基板１０の被成膜面に付着堆積する。このスパッタ成膜時、基板１０およびターゲット１２は回転せず、静止している。
【００２２】
そして、本実施形態では、スパッタ成膜時、基板１０からターゲット１２を見た平面視で、遮蔽体１４が電子周回軌道（高密度プラズマ領域）２０の一部を遮蔽している。遮蔽体１４はマグネット１３との相対位置は変えずにマグネット１３と同期して回転するため、遮蔽体１４と電子周回軌道２０との相対位置は回転中も変わらない。したがって、遮蔽体１４は、回転中、電子周回軌道２０における同じ部分を常に遮蔽している。
【００２３】
マグネット１３（電子周回軌道２０）および遮蔽体１４を、図１の状態から中心Ｃ１のまわりに１８０°回転した状態を、図３に示す。電子周回軌道２０における遮蔽体１４によって遮蔽された部分が、遮蔽体１４及び電子周回軌道２０の同期回転に伴って回転中心Ｃ１のまわりに描く移動軌跡を図３（ａ）において２点鎖線で模式的に示す。
【００２４】
基板１０とターゲット１２との間における上記２点鎖線領域に対応する部分は常に遮蔽体１４で遮蔽されているため、基板１０において２点鎖線領域の下に位置する部分にはターゲット１２から叩き出された粒子が到達し難く、その部分の成膜レートは他の部分に比べて相対的に低くなる。なお、基板１０において２点鎖線領域の下に位置する部分にはまったくターゲット材粒子が飛来しないというわけではなく、２点鎖線領域以外の他の部分から斜め方向に飛来してくる粒子の到達は可能である。
【００２５】
ここで、比較例として、マグネット１３すなわち電子周回軌道２０のみが回転し、遮蔽体１４が回転しない場合を考えると、基板１０において遮蔽体１４の下に位置する部分での成膜レートが低くなる。すなわち、基板１０の被成膜面において遮蔽体１４に対向している周方向の一部分の膜厚が局所的に薄くなり、周方向に見て膜厚分布のばらつきが生じる。
【００２６】
これに対して本実施形態では、遮蔽体１４は電子周回軌道２０の一部を遮蔽しつつ電子周回軌道２０と同期して回転するため、前述した図３（ａ）における２点鎖線で示すように、ターゲット中心（回転中心）Ｃ１からある直径の部分が周方向の全周にわたって常に遮蔽された状態となる。遮蔽体１４と電子周回軌道２０とは、図１、３に示す相対位置関係のまま回転して周方向に移動していくため、電子周回軌道２０において遮蔽体１４で遮蔽されていない部分が遮蔽体１４に重なることはなく、電子周回軌道２０の遮蔽されていない部分の移動軌跡は全周にわたって基板１０の被成膜面に対して露出された状態にある。したがって、本実施形態では、遮蔽体１４の存在によって、周方向に膜厚ばらつきは生じない。
【００２７】
径方向については、上記２点鎖線領域と、それ以外の領域とで成膜レートのばらつきが生じるが、例えばガス分布の条件などの他の要因で、元々径方向に膜厚のばらつきが生じる傾向がある場合には、膜厚が相対的に厚くなりがちな成膜レートが高い部分に対応する電子周回軌道２０の一部を遮蔽することで、結果として、成膜レートの径方向のばらつきを補正して、径方向の膜厚分布の均一化を図ることができる。
【００２８】
例えば、本実施形態を適用しない状態において基板中心付近の成膜レートが高くなりがちな場合には、図１、３に示すように、基板中心付近に対応する電子周回軌道２０の一部を遮蔽することで基板中心付近の成膜レートを抑えて、結果として、径方向における膜厚分布の均一化を実現することが可能である。なお、膜厚の均一化を図る目的だけではなく、意図的に径方向で膜厚差を生じさせたい場合にも、本実施形態は適用可能である。
【００２９】
遮蔽体１４と電子周回軌道２０との相対位置は変更可能であり、径方向のどの部分の成膜レートを抑えるかは、遮蔽体１４によって電子周回軌道２０のどの部分を遮蔽するかによって制御可能である。
【００３０】
例えば、図４、およびその図４の状態から中心Ｃ１のまわりに遮蔽体１４及び電子周回軌道２０を１８０°回転させた図５に示すように、電子周回軌道２０において、中心Ｃ１から比較的遠い外周側の部分が遮蔽されるように遮蔽体１４の周方向位置を調整した場合には、基板外周側における成膜レートを比較的低く、それ以外の部分における成膜レートを比較的高くすることによる膜厚分布制御が可能となる。
【００３１】
前述したように遮蔽体１４がマグネット１３の回転軸１７に取り付けられた構成においては、その回転軸１７を中心として遮蔽体１４を周方向に移動させることで、簡単に遮蔽体１４と電子周回軌道２０との相対位置を変えることができる。
【００３２】
また、図１１に示すように、複数枚（図１１では例えば２枚）の遮蔽体１４を回転軸１７に取り付け、それら遮蔽体１４を回転軸１７を中心として周方向に移動させることで相互の重なり面積を調整して、結果として複数枚の遮蔽体１４全体の面積を可変して、電子周回軌道２０における遮蔽部の面積の調整を行える。なお、電子周回軌道２０における遮蔽する部分は１箇所に限らず、同時に複数箇所を部分的に遮蔽してもよい。電子周回軌道２０における遮蔽する部分の位置、数、面積などは、どのような膜厚分布を得たいかに応じて適宜設定される。
【００３３】
本実施形態によれば、マグネット１３の設計変更、ガス分布制御などを行わずに、遮蔽体１４と、電子周回軌道２０すなわちマグネット１３との周方向の相対位置の調整だけで容易に膜厚分布の制御を行える。また、マグネット１３に対する遮蔽体１４の相対位置を変更するにあたっては、例えば処理室外部からの電気的制御により遮蔽体１４を回転軸１７まわりに周方向移動させて、電子周回軌道２０に対する周方向の位置を変えることも可能であり、その場合には、装置の停止や大気開放を必要とせずに、処理中にリアルタイムで膜厚分布の制御を行える。さらにその場合、処理中に膜厚を測定する膜厚測定機構を設け、その膜厚測定機構からの膜厚測定結果（信号）を、遮蔽体１４の周方向位置を調整する機構にフィードバックさせて、処理中にリアルタイムで遮蔽体１４の電子周回軌道２０に対する相対位置を調整して、所望の膜厚分布に制御することも可能となる。
【００３４】
［第２実施形態］
次に、図６は本発明の第２実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置における処理室内に設けられたターゲット３１、基板３４および遮蔽体３２の配置関係を示す模式図である。
【００３５】
本実施形態では、ターゲット３１は円筒状に形成されている。このターゲット３１の外周面が被スパッタ面となる。ターゲット３１の周囲には基板保持部３３が配置されている。基板３４はその被成膜面をターゲット３１の被スパッタ面（外周面）に対向させて基板保持部３３に保持される。
【００３６】
図８に示すように、円筒状のターゲット３１の内側には、マグネット３５と回転体３６が設けられている。回転体３６は、ターゲット３１の中心軸Ｃのまわりに回転可能に設けられ、その回転体３６の外周面にマグネット３５が設けられている。回転体３６の回転に伴って、マグネット３５もターゲット３１の中心軸Ｃのまわりに回転する。
【００３７】
マグネット３５の磁極は、ターゲット３１の軸方向に延在し、ターゲット３１の内周面に対向している。処理室内におけるターゲット３１と基板３４との間の放電空間にプラズマが生起された状態で、マグネット３５からの磁界により、被スパッタ面であるターゲット３１の外周面の近傍には、図６に示すようにターゲット３１の軸方向に延在するレーストラック状の電子の周回軌道３０が生じる。
【００３８】
本実施形態においても、前述した実施形態と同様、ターゲット３１の被スパッタ面近傍には互いに直交する電界Ｅと磁界Ｂがあり、この直交するＥとＢの中で電子は、Ｌａｒｍｏｒ運動を行いつつＥ×Ｂドリフト運動を行い、被スパッタ面近傍の電子周回軌道３０をレーストラック状に周回する。
【００３９】
電子が被スパッタ面近傍で周回軌道３０に拘束されるため、その周回軌道３０でイオン化が促進され、被スパッタ面近傍における高密度プラズマ状態を持続させ、スパッタに実質寄与する十分な密度のプラズマは電子の周回軌道３０およびその近傍でのみ生じ、よって、被スパッタ面においては電子の周回軌道（高密度プラズマ領域）３０に対向する部分で構成物質がスパッタされる。
【００４０】
スパッタ成膜時、マグネット３５はターゲット３１の中心軸Ｃのまわりに回転するため、これに伴い電子の周回軌道３０も回転する。
【００４１】
ターゲット３１の外周面（被スパッタ面）と基板３４との間には遮蔽体３２が設けられている。基板３４側からターゲット３１の外周面を見た側面視で、図６に示すように、遮蔽体３２は電子周回軌道３０の一部を遮蔽している。
【００４２】
遮蔽体３２において、ターゲット回転方向に見た一端部（図６において左端部）はターゲット軸方向の略中央に位置している。遮蔽体３２は上記一端部から他端部にかけて、ターゲット軸方向に広がるように二股状に形成され、その二股に分かれた部分によって、図６に示す例では電子周回軌道３０におけるターゲット軸方向の両端部付近が遮蔽されている。
【００４３】
遮蔽体３２は、処理室の外部に設けられた回転駆動機構と連結され、電子周回軌道３０の一部を遮蔽した状態のまま電子周回軌道３０との相対位置は変えずにマグネット３５と同期して、ターゲット中心軸Ｃのまわりに回転する。すなわち、マグネット３５と遮蔽体３２は、互いの位置関係（周方向、径方向および上下方向の位置関係）を変えずに、同期して回転される。
【００４４】
次に、本実施形態に係るマグネトロンスパッタ方法について説明する。
【００４５】
処理室内を所望のガスによる所望の圧力雰囲気にした状態で、ターゲット３１側をカソード、基板３４側をアノードとした放電をそれら両者間に起こしてプラズマを生起し、これにより生じたイオンがターゲット３１と基板３４との間の電界によりターゲット３１に向けて加速されてターゲット３１の外周面（被スパッタ面）に衝突することで、ターゲット材料の粒子がターゲット３１からたたき出されて基板３４の被成膜面に付着堆積する。このスパッタ成膜時、基板３４及びターゲット３１は回転せず、静止している。
【００４６】
そして、本実施形態では、スパッタ成膜時、遮蔽体３２が電子周回軌道（高密度プラズマ領域）３０の一部を遮蔽している。遮蔽体３２はマグネット３５との相対位置は変えずにマグネット３５と同期して回転するため、遮蔽体３２と電子周回軌道３０との相対位置は回転中も変わらない。したがって、遮蔽体３２は、回転中、電子周回軌道３０における同じ部分を常に遮蔽している。
【００４７】
したがって、基板３４において、上記電子周回軌道３０が常に遮蔽されている部分に対向する部分にはターゲット３１から叩き出された粒子が到達し難く、その部分の成膜レートは他の部分に比べて相対的に低くなる。
【００４８】
例えば、他の条件等によって基板３４においてターゲット軸方向の両端部側の成膜レートが高くなりがちな場合には、図６に示すように、電子周回軌道３０におけるターゲット軸方向の両端部付近を遮蔽することでターゲット軸方向両端部側の成膜レートを抑えて、結果として、基板３４におけるターゲット軸方向の膜厚分布の均一化を実現することが可能である。なお、膜厚の均一化を図る目的だけではなく、意図的に軸方向で膜厚差を生じさせたい場合にも、本実施形態は適用可能である。
【００４９】
本実施形態においても、遮蔽体３２と、マグネット３５すなわち電子周回軌道３０との相対位置は変更可能であり、どの部分の成膜レートを抑えるかを、遮蔽体３２によって電子周回軌道３０のどの部分を遮蔽するかによって制御可能である。
【００５０】
例えば、図７に示すように、電子周回軌道３０において、ターゲット軸方向の中央付近が遮蔽されるように遮蔽体３２の位置を調整した場合には、基板３４におけるターゲット軸方向の中央付近の成膜レートを比較的低く、それ以外の部分の成膜レートを比較的高くすることによる膜厚分布制御が可能となる。
【００５１】
本実施形態においても、マグネット３５の設計変更、ガス分布制御などを行わずに、遮蔽体３２と、電子周回軌道３０すなわちマグネット３５との周方向の相対位置の調整だけで容易に膜厚分布の制御を行える。
【００５２】
［第３実施形態］
次に、図９（ａ）は、本発明の第３実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置におけるターゲット４１とマグネット４２との平面配置関係を示す模式図であり、図９（ｂ）は、同マグネトロンスパッタ装置におけるターゲット４１と電子周回軌道４０と遮蔽体４５との平面配置関係を示す模式図である。
【００５３】
本実施形態では、ターゲット４１は、例えば矩形の板状に形成されている。図９（ｂ）はターゲット４１の被スパッタ面４１ａ側を示し、その被スパッタ面に対向して図示しない基板が処理室内に配置される。
【００５４】
ターゲット４１における被スパッタ面４１ａの反対面には、図９（ａ）に示すように、マグネット４２が対向配置されている。マグネット４２は、内側マグネット４３と、その内側マグネット４３の周囲を囲むように配置されたリング状の外側マグネット４４とが、非磁性体によって保持された構造を有する。マグネット４２は、静止しているターゲット４１に対して直線移動可能に設けられている。
【００５５】
処理室内におけるターゲット４１と基板との間の放電空間にプラズマが生起された状態で、マグネット４２からの磁界により、ターゲット４１の被スパッタ面４１ａの近傍には、マグネット４２の形状に合わせて、図９（ｂ）に示すようなレーストラック状の電子の周回軌道４０が生じる。
【００５６】
本実施形態においても、前述した実施形態と同様、被スパッタ面４１ａ近傍には互いに直交する電界Ｅと磁界Ｂがあり、この直交するＥとＢの中で電子は、Ｌａｒｍｏｒ運動を行いつつＥ×Ｂドリフト運動を行い、被スパッタ面４１ａ近傍の電子周回軌道４０をレーストラック状に周回する。
【００５７】
スパッタ成膜時、マグネット４２は、例えば矩形状のターゲット４１の長手方向に直線移動するため、これに伴い電子周回軌道４０もターゲット４１の長手方向に直線移動する。
【００５８】
ターゲット４１の被スパッタ面４１ａと基板との間には、図９（ｂ）に示すような遮蔽体４５が設けられている。基板側からターゲット４１の被スパッタ面４１ａを見た平面視で、図９（ｂ）に示すように、遮蔽体４５は電子周回軌道４０の一部を遮蔽している。
【００５９】
図９（ｂ）に例示される遮蔽体４５においては、マグネット移動方向に見た一端部（図９（ｂ）において左端部）はターゲット短手方向の略中央に位置している。遮蔽体４５は上記一端部から他端部にかけて、ターゲット短手方向に広がるように二股状に形成され、その二股に分かれた部分によって、図９（ｂ）に示す例では電子周回軌道４０におけるターゲット短手方向の両端部付近が遮蔽されている。
【００６０】
遮蔽体４５は、処理室の外部に設けられた駆動機構と連結され、電子周回軌道４０の一部を遮蔽した状態のまま電子周回軌道４０との相対位置は変えずにマグネット４２と同期して、ターゲット長手方向に直線移動する。すなわち、マグネット４２と遮蔽体４５は、相対位置関係を変えずに、同期して直線移動される。
【００６１】
次に、本実施形態に係るマグネトロンスパッタ方法について説明する。
【００６２】
処理室内を所望のガスによる所望の圧力雰囲気にした状態で、ターゲット４１側をカソード、基板側をアノードとした放電をそれら両者間に起こしてプラズマを生起し、これにより生じたイオンがターゲット４１と基板との間の電界によりターゲット４１に向けて加速されてターゲット４１の被スパッタ面４１ａに衝突することで、ターゲット材料の粒子がターゲット４１からたたき出されて基板の被成膜面に付着堆積する。このスパッタ成膜時、基板及びターゲット４１は静止している。
【００６３】
そして、本実施形態では、スパッタ成膜時、遮蔽体４５が電子周回軌道（高密度プラズマ領域）４０の一部を遮蔽している。遮蔽体４５はマグネット４２との相対位置は変えずにマグネット４２と同期して直線移動するため、遮蔽体４５と電子周回軌道４０との相対位置は移動中も変わらない。したがって、遮蔽体４５は、移動中、電子周回軌道４０における同じ部分を常に遮蔽している。
【００６４】
したがって、基板において、上記電子周回軌道４０が常に遮蔽されている部分に対向する部分にはターゲット４１から叩き出された粒子が到達し難く、その部分の成膜レートは他の部分に比べて相対的に低くなる。
【００６５】
例えば、他の条件等によって基板においてターゲット短手方向の両端部側の成膜レートが高くなりがちな場合には、図９（ｂ）に示すように、電子周回軌道４０におけるターゲット短手方向の両端部付近を遮蔽することでターゲット短手方向両端部側の成膜レートを抑えて、結果として、基板におけるターゲット短手方向の膜厚分布の均一化を実現することが可能である。なお、膜厚の均一化を図る目的だけではなく、意図的に径方向で膜厚差を生じさせたい場合にも、本実施形態は適用可能である。
【００６６】
本実施形態においても、遮蔽体４５と、マグネット４２すなわち電子周回軌道４０との相対位置は変更可能であり、どの部分の成膜レートを抑えるかを、遮蔽体４５によって電子周回軌道４０のどの部分を遮蔽するかによって制御可能である。
【００６７】
本実施形態においても、マグネット４２の設計変更、ガス分布制御などを行わずに、遮蔽体４５と、電子周回軌道４０すなわちマグネット４２との相対位置の調整だけで容易に膜厚分布の制御を行える。
【００６８】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００６９】
電子周回軌道の形状は、前述した実施形態のようにレーストラック状あるいは楕円状に限らず、マグネットの平面形状に応じて種々の形状が取り得る。また、遮蔽体の形状も、任意に選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置における主要要素の配置関係を示す模式図。
【図２】同マグネトロンスパッタ装置におけるマグネットとターゲットとの平面配置関係を示す模式図。
【図３】図１に示す状態から、遮蔽体及びマグネット（電子周回軌道）が回転中心Ｃ１のまわりに１８０°回転した状態を示す模式図。
【図４】遮蔽体とマグネット（電子周回軌道）との周方向の相対位置が図１とは異なる状態の図１と同様な模式図。
【図５】図４に示す状態から、遮蔽体及びマグネット（電子周回軌道）が回転中心Ｃ１のまわりに１８０°回転した状態を示す模式図。
【図６】本発明の第２実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置における主要要素の配置関係を示す模式図。
【図７】遮蔽体とマグネット（電子周回軌道）との周方向の相対位置が図６とは異なる状態の図１と同様な模式図。
【図８】同第２実施形態におけるマグネットとターゲットとの位置関係を示す模式図。
【図９】本発明の第３実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置における主要要素の配置関係を示す模式図。
【図１０】第１実施形態において、マグネットと遮蔽体の回転駆動機構が別々である形態の一例を示す模式図。
【図１１】第１実施形態において、遮蔽体の面積を可変する構成の一例を示す模式図。
【符号の説明】
【００７１】
１０，３４…基板、１１，３３…基板保持部、１２，３１，４１…ターゲット、１２ａ…被スパッタ面、１３，３５，４２…マグネット、１４，３２，４５…遮蔽体、２０，３０，４０…電子の周回軌道、５０…処理室
【図１】
2010138423.tif 000003
【図２】
2010138423.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010138423.tif 000006
【図５】
2010138423.tif 000007
【図６】
2010138423.tif 000008
【図７】
2010138423.tif 000009
【図８】
2010138423.tif 000010
【図９】
2010138423.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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