(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を載置する被処理基板設置台と、該被処理基板に対向するようにターゲットを設置する手段と、ターゲットの置かれる部分に対して前記被処理基板設置台とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込める構成を備えると共に、
前記磁石は、複数の板磁石が柱状回転軸に連続して設けられた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置されかつターゲット面と垂直方向に磁化した磁石又は予め磁化されていない強磁性体からなる固定外周体とを含み、前記回転磁石群を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成し、
前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔し、且つ、前記回転磁石群に対して前記ターゲットと反対側に設けられた遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材には前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットが設けられ、且つ、
前記ターゲットに、ＤＣ電力、第一の周波数をもつＲＦ電力、および第二の周波数をもつＲＦ電力のうちの少なくとも１つの電力をプラズマ励起電力として印加することによりターゲット表面にプラズマを励起させる構成を有し、
更に、前記被処理基板設置台にＲＦ印加電極が設けられており、スパッタプロセス中に、前記ＲＦ印加電極に基板ＲＦ電力を印加して、前記被処理基板設置台に載置される被処理基板にセルフバイアス電圧を発生させることができるように構成され、
前記被処理基板設置台と前記遮蔽部材間におけるプラズマ発生を抑制できる程度に、前記遮蔽部材とグランド間の前記基板ＲＦ電力の周波数におけるインピーダンスを前記基板ＲＦ電力の周波数以外の帯域におけるインピーダンスよりも高くした、
ことを特徴とする回転マグネットスパッタ装置。
【請求項２】
前記遮蔽部材とグランドとの間に、前記基板ＲＦ電力の周波数を共振周波数とする並列共振回路と、前記ターゲットに印加される前記ＲＦ電力の周波数を共振周波数とする直列共振回路とを設け、且つ、
前記ターゲットとグランドとの間に、前記基板ＲＦ電力の周波数を共振周波数とする直列共振回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の回転マグネットスパッタ装置。
【請求項３】
被処理基板を載置する被処理基板設置台と、該被処理基板に対向するようにターゲットを設置する手段と、ターゲットの置かれる部分に対して前記被処理基板設置台とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込める構成を備えると共に、
前記磁石は、複数の板磁石が柱状回転軸に連続して設けられた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置されかつターゲット面と垂直方向に磁化した磁石又は予め磁化されていない強磁性体からなる固定外周体とを含み、前記回転磁石群を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成し、
前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔し、且つ、前記回転磁石群に対して前記ターゲットと反対側に設けられた遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材には前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットが設けられ、且つ、
前記ターゲットに、ＤＣ電力、第一の周波数をもつＲＦ電力、および第二の周波数をもつＲＦ電力のうちの少なくとも１つの電力をプラズマ励起電力として印加することによりターゲット表面にプラズマを励起させる構成を有し、
更に、前記被処理基板設置台にＲＦ印加電極が設けられており、スパッタプロセス中に、前記ＲＦ印加電極に基板ＲＦ電力を印加して、前記被処理基板設置台に載置される被処理基板にセルフバイアス電圧を発生させることができるように構成され、
前記遮蔽部材とグランドとの間の、前記基板ＲＦ電力の周波数におけるインピーダンスが１０ｋΩ以上であり、且つ、
前記ターゲットとグランドとの間の、前記基板ＲＦ電力の周波数におけるインピーダンスが１Ω以下であり、更に、前記遮蔽部材とグランドとの間のインピーダンスが、前記ターゲットに印加される一つまたは二つからなるＲＦ電力の全ての周波数において１Ω以下であることを特徴とする回転マグネットスパッタ装置。
【請求項４】
前記遮蔽部材とグランドとの間に接続された前記並列共振回路は、ＬＣ並列共振回路であり、且つ、前記ターゲットに印加される一つまたは二つからなるＲＦ電力の全ての周波数は、前記共振周波数、及び半値幅の領域以外から選ばれる周波数であることを特徴とする請求項２に記載の回転マグネットスパッタ装置。
【請求項５】
前記遮蔽部材とグランドとの間にＬＣ並列共振回路が設けられ、前記ＬＣ並列共振回路の共振周波数が、前記基板ＲＦ電力の周波数と実質的に等しく、且つ、前記遮蔽部材とグランドとの間に、一つまたは二つのＬＣ直列共振回路が設けられ、前記一つまたは二つのＬＣ直列共振回路の共振周波数が、前記ターゲットに印加される一つまたは二つからなる前記プラズマ励起電力の該一つまたはそれぞれの周波数と実質的に等しいことを特徴とする請求項１に記載の回転マグネットスパッタ装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のスパッタ装置を用いて、前記被処理基板に前記ターゲットの材料を成膜することを特徴とするスパッタ方法。
【請求項７】
請求項６に記載のスパッタ方法を用いて被処理基板にスパッタ成膜する工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属や絶縁物の成膜に広く使用されているスパッタ装置に関し、特に、回転マグネットを用いたスパッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタ装置は光ディスクの製造、液晶表示素子や半導体素子などの電子装置の製造、その他一般的に金属薄膜や絶縁物薄膜の作成において、広く使われている。スパッタ装置は薄膜形成用の原材料をターゲットとして、直流高電圧あるいは高周波電力によりアルゴンガス等をプラズマ化し、そのプラズマ化ガスによりターゲットを活性化して融解し飛散させ、被処理基板に被着させるものである。【０００３】
スパッタ成膜法においては、成膜速度を高速化するために、ターゲットの裏側に磁石を配置し、ターゲット表面に磁力線を平行に走らせることにより、ターゲット表面にプラズマを閉じ込め、高密度なプラズマを得るマグネトロンスパッタ装置による成膜法が主流となっている。【０００４】
ターゲット利用効率を向上させて生産コストを低減することや、安定した長期運転を可能とするために、発明者等は回転マグネットスパッタ装置を発案した。これは、柱状回転軸に複数の板磁石を連続的に配設してこれを回転させることによりターゲット表面の磁場パターンが時間とともに動くような構成とし、ターゲット材料の使用効率を大幅に向上させるとともに、プラズマによるチャージアップダメージ、イオン照射ダメージを無くした画期的なスパッタ装置である。（特許文献１参照）。【０００５】
【特許文献１】ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ２００７／０４３４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
更に、特許文献１に記載された回転マグネットスパッタ装置は、ターゲットの局所的磨耗を防止でき、ターゲットを長い時間に亘って使用できると言う利点を備えている。【０００７】
当該回転マグネットスパッタ装置によって成膜される薄膜の緻密性を向上させることや、細い穴の内部までスパッタ粒子を到達させて穴埋め特性を向上させることも、今後要求されるものと推測される。【０００８】
具体的には、本発明は、基板へ到達するイオン照射エネルギーを効率的に制御することが可能で、コンタミネーションやチャージアップダメージを発生させずに形成する薄膜の緻密性を向上させ、さらに細い孔の内部までスパッタ粒子を到達させて穴埋め特性を向上させることが可能な回転マグネットスパッタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、プラズマ中に生成されるアルゴンイオン等のイオン照射エネルギーを増大させるために、回転マグネットスパッタ装置において、基板にＲＦ電力を印加し、基板表面に負のセルフバイアス電圧を発生させる実験を行った。【００１０】
実験には、特許文献１に記載された回転マグネットスパッタ装置のうち、ターゲットの端部を覆うようにターゲットから離隔し、且つ、螺旋状板磁石群に対して反対側に電気的に接地される遮蔽部材を備えた回転マグネットスパッタ装置を使用した。この形式の回転マグネットスパッタ装置において、基板にＲＦ電力を印加すると、ターゲット周辺に設けられた遮蔽部材と基板との間にプラズマが不所望に励起される現象が発生した。この結果、遮蔽部材を構成する原子が基板へ付着してしまい、基板のコンタミネーションは避けられないと言う現象が見出された。更に、不所望に励起されたプラズマに起因するチャージアップダメージも問題になることが明らかになった。【００１１】
回転マグネットスパッタ装置について本発明者等が得た上記のような新規な知見にもとづき、本発明は、その問題点を解決せんとするものである。【００１２】
本発明の第１の態様によれば、被処理基板を載置する被処理基板設置台と該被処理基板に対向するようにターゲットを設置する手段と、ターゲットの置かれる部分に対して前記被処理基板設置台とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込める構成を備え、前記磁石は、複数の板磁石が柱状回転軸に連続して設けられた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置されかつターゲット面と垂直方向に磁化した磁石又は予め磁化されていない強磁性体からなる固定外周体とを含み、前記回転磁石群を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成し、更に、前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔してかつ前記回転磁石群に対して前記ターゲットと反対側に設けられた遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材には前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットが設けられ、且つ、前記ターゲットに、ＤＣ電力、第一の周波数をもつＲＦ電力、および第二の周波数をもつＲＦ電力のうちの少なくとも１つの電力を印加することによりターゲット表面にプラズマを励起させる構成を有し、更に、前記被処理基板設置台にＲＦ印加電極が設けられており、スパッタプロセス中に、前記ＲＦ印加電極に基板ＲＦ電力を印加して、前記被処理基板設置台に載置される被処理基板にセルフバイアス電圧を発生させることができるようにしたことを特徴とする回転マグネットスパッタ装置が得られる。【００１３】
本発明の第２の態様によれば、前記遮蔽部材とグランドとの間の、前記基板ＲＦ電力の周波数におけるインピーダンスが１ｋΩ以上であり、且つ、前記ターゲットとグランドとの間の、前記基板ＲＦ電力の周波数におけるインピーダンスが１０Ω以下であり、更に、前記遮蔽部材とグランドとの間のインピーダンスが、前記ターゲットに印加される一つまたは二つからなるＲＦ電力の全ての周波数において１０Ω以下であることを特徴とする第１の態様に記載の回転マグネットスパッタ装置が得られる。【００１４】
本発明の第３の態様によれば、前記遮蔽部材とグランドとの間の、前記基板ＲＦ電力の周波数におけるインピーダンスが１０ｋΩ以上であり、且つ、前記ターゲットとグランドとの間の、前記基板ＲＦ電力の周波数におけるインピーダンスが１Ω以下であり、更に、前記遮蔽部材とグランドとの間のインピーダンスが、前記ターゲットに印加される一つまたは二つからなるＲＦ電力の全ての周波数において１Ω以下であることを特徴とする第１の態様に記載の回転マグネットスパッタ装置が得られる。【００１５】
本発明の第４の態様によれば、前記遮蔽部材とグランドとの間にＬＣ並列共振回路が設けられ、前記ＬＣ並列共振回路の共振周波数が、前記基板ＲＦ電力の周波数と実質的に等しく、且つ、前記ターゲットに印加される一つまたは二つからなるＲＦ電力の全ての周波数が、前記共振周波数、及び半値幅の領域以外から選ばれる周波数であることを特徴とする第１の態様１乃至３の態様の一つに記載の回転マグネットスパッタ装置が得られる。【００１６】
本発明の第５の態様によれば、前記遮蔽部材とグランドとの間にＬＣ並列共振回路が設けられ、前記ＬＣ並列共振回路の共振周波数が、前記基板ＲＦ電力の周波数と実質的に等しく、且つ、前記遮蔽部材とグランドとの間に、一つまたは二つのＬＣ直列共振回路が設けられ、前記一つまたは二つのＬＣ直列共振回路の共振周波数が、ターゲットに印加される一つまたは二つからなるプラズマ励起電力の該一つまたはそれぞれの周波数と実質的に等しいことを特徴とする第１の態様乃至第３の態様の一つに記載の回転マグネットスパッタ装置が得られる。【００１７】
本発明の第６の態様によれば、被処理基板を載置する被処理基板設置台と該被処理基板に対向するようにターゲットを設置する手段と、ターゲットの置かれる部分に対して前記被処理基板設置台とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込める構成を備え、前記被処理基板設置台は前記ターゲットに対して位置が変化できるように移動可能とされ、且つ、前記被処理基板設置台にはＲＦ印加電極が設けられており、スパッタプロセス中に、前記ＲＦ印加電極に基板ＲＦ電力を印加して、前記被処理基板設置台に載置される被処理基板にセルフバイアス電圧を発生させることができるようにしたことを特徴とするスパッタ装置が得られる。【００１８】
本発明の第７の態様によれば、前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔してかつ前記磁石に対して前記ターゲットと反対側に設けられた遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材には前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットが設けられたことを特徴とする第６の態様に記載のスパッタ装置が得られる。【００１９】
本発明の第８の態様によれば、前記ターゲットに、ＤＣ電力、第一の周波数をもつＲＦ電力、および第二の周波数をもつＲＦ電力のうちの少なくとも１つの電力を印加することによりターゲット表面にプラズマを励起させることを特徴とする第６の態様または第７の態様に記載のスパッタ装置が得られる。【００２０】
本発明の第９の態様によれば、前記遮蔽部材は直流的に接地されていることを特徴とする第６の態様乃至第８の態様の一つに記載のスパッタ装置が得られる。【００２１】
本発明の第１０の態様によれば、前記ターゲットには、第一の周波数をもつＲＦ電力および第二の周波数をもつＲＦ電力のうちの１つの電力が少なくとも印加され、かつ前記遮蔽部材は第一の周波数をもつＲＦ電力および第二の周波数をもつＲＦ電力のうちの前記ターゲットに印加される１つまたは２つのＲＦ電力の周波数に対して実質的に接地されていることを特徴とする請求項６乃至９の一つに記載のスパッタ装置が得られる。【００２２】
本発明の第１１の態様によれば、前記遮蔽部材は前記基板ＲＦ電力の周波数に対して実質的に絶縁されていることを特徴とする請求項６乃至１０の一つに記載のスパッタ装置が得られる。【００２３】
本発明の第１２の態様によれば、第１の態様から第１１の態様のいずれかに記載のスパッタ装置を用いて、前記被処理基板に前記ターゲットの材料を成膜することを特徴とするスパッタ方法が得られる。【００２４】
本発明の第１３の態様によれば、第１２の態様に記載のスパッタ方法を用いて被処理基板にスパッタ成膜する工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法が得られる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、回転マグネットスパッタ装置において、基板へ到達するアルゴンイオン等のイオン照射エネルギーを効率的に制御することが可能となり、コンタミネーションやチャージアップダメージを発生させずに形成する薄膜の緻密性を向上させ、さらに細い孔の内部までスパッタ粒子を到達させて穴埋め特性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係るマグネット回転スパッタ装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示されたマグネット回転スパッタ装置の磁石部分をより詳細に説明するための斜視図である。
【図３】本発明におけるプラズマループ形成を説明する図である。
【図４】図１のプラズマ遮蔽部材１６付近の拡大図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      ターゲット
２      柱状回転軸
３      螺旋状板磁石群
４      固定外周板磁石
５      外周常磁性体
６      バッキングプレート
８      冷媒通路
９      絶縁材
１０    被処理基板
１１    処理室内空間
１２    フィーダ線
１３    カバー
１４    外壁
１５    常磁性金属導電体
１６    プラズマ遮蔽部材
１７    絶縁材
１８    スリット
１９    設置台
２０    磁性体
２１    基板ＲＦ電極
２２    ＲＦ電源
２３    ブロッキングコンデンサ
２４    第一のＲＦ電源
２５    ブロッキングコンデンサ
２６    直列共振回路
４１    第一の直列共振回路
４２    第二の直列共振回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。【００２９】
図１は本発明によるマグネット回転スパッタ装置の実施の形態の構成を説明する断面図である。【００３０】
図１において、１はターゲット、２は柱状回転軸、３は柱状回転軸２の表面に螺旋状に配置した複数の螺旋状板磁石群、４は３の外周に配置した固定外周板磁石、５は固定外周板磁石４にターゲットとは反対側に対向して配置した外周常磁性体、６はターゲット１が接着されているバッキングプレート（熱伝導の良い導電体、たとえば銅製）、１５は柱状回転軸２及び螺旋状板磁石群３を、前記ターゲット１側以外の部分について覆う構造をなす常磁性金属導電体（たとえば、ステンレスまたはＡｌ製、ただし、その裾の部分１５ａは熱伝導の良い例えば銅製としている）、８は冷媒を通す通路、９は絶縁材（例えば石英）、１０は被処理基板、１９は被処理基板を設置する設置台（図面の左右方向に移動可能になっている）、１１は処理室内空間、１２はフィーダ線、１３は処理室と電気的に接続された金属製カバー、１４は処理室を形成する外壁（例えば、アルミニウム、又はアルミニウム合金製）、１６は金属製のプラズマ遮蔽部材、１７は耐プラズマ性に優れた絶縁材、１８はプラズマ遮蔽部材１６に設けられたスリット、２０は磁気回路を形成してターゲット１上に強磁場を形成するための磁性体（例えば鉄（ＳＴＣＣ）製）である。【００３１】
尚、以下では、複数の螺旋状板磁石群３の外周に、ターゲット１面と垂直に磁化した固定外周板磁石４を配置した例について説明するが、当該固定外周板磁石４は、予め磁化されていない強磁性体によって置き換えても良い。即ち、複数の螺旋状板磁石群３の外周には、磁石又は予め磁化されていない強磁性体からなる固定外周体が配置されれば良い。【００３２】
２４はプラズマ励起用の第一のＲＦ電源、２５はブロッキングコンデンサである。なお、図示してないが、ブロッキングコンデンサ２５には、付随してコンデンサやインダクタによりマッチング回路が形成されている。電源２４の電力周波数は４０ＭＨｚである。また、図示していないが、フィーダ線１２からは電源２４と並列に第二のＲＦ電源が、同じくブロッキングコンデンサ、マッチング回路を介して接続されている。第二のＲＦ電源の電力周波数は２ＭＨｚである。第一のＲＦ電源２４は、周波数が４０ＭＨｚと比較的高く設定されており、ターゲット表面に励起されるプラズマの高密度化、低電子温度化に寄与する。特に、プラズマが高密度化すると、被処理基板１０へのイオン照射量が向上し、膜質の向上につながる。【００３３】
また、第二のＲＦ電源の電力周波数は２ＭＨｚと比較的低い値に設定されている。第二のＲＦ電源から電力を印加することにより、プラズマ励起中のターゲットのセルフバイアス電圧が負に大きく発生する。これにより成膜レートの向上につながる。このような二周波励起プラズマを用いることで、膜質や成膜レートの制御が非常に容易になる。このような方式は絶縁物のターゲットを用いる時に非常に有効である。なお、ターゲットが導電性である場合は、第二のＲＦ電源の代わりにＤＣ電源をフィーダ線１２と並列に接続し、ターゲットのセルフバイアス電圧をＤＣ電源で制御することも可能である。本実施例においては、第一のＲＦ電源の電力周波数に４０ＭＨｚを、第二のそれに２ＭＨｚを用いたが、周波数について、これらに限られることは無く、所望のプラズマ密度や成膜レートに応じて適宜周波数を変化させて良い。【００３４】
２１は設置台１９に埋設された基板ＲＦ電極、２２は基板ＲＦ電極２１にＲＦ電力を供給するＲＦ電源、２３はブロッキングコンデンサである。なお、図示してないが、ブロッキングコンデンサ２３に付随してコンデンサやインダクタによりマッチング回路が形成されている。ＲＦ電源２２の電力周波数は４００ｋＨｚである。この周波数は、プラズマ励起に用いる電力と同じ周波数を用いても良い。その場合はプラズマ励起電力と干渉しないように、位相をずらして電力印加することが望ましく、またこの場合は後述の、直列共振回路２６は不要となる。【００３５】
２６は、ＬＣ直列共振回路であり、フィーダ線１２とグランドの間に設けられている。この直列共振回路は、インダクタンスL1をもつインダクタ、キャパシタンスC1をもつキャパシタにより構成されており、共振周波数ｆ２（下式参照）が、基板ＲＦ電力周波数と等しくなるように設定されている。【００３６】
【数１】
0005463591.tif 000002
【００３７】
常磁性体１５は、その内部に設置された磁石で発生した磁界の磁気シールドの効果及びターゲット近辺での外乱による磁場の変動を減少する効果を持つ。【００３８】
より詳細に磁石部分を説明するために、柱状回転軸２、複数の螺旋状板磁石群３、固定外周板磁石４の斜視図を図２に示す。ここで、複数の螺旋状板磁石群３は柱状回転軸２の回転にしたがって回転する回転磁石群を構成している。【００３９】
柱状回転軸２の材質としては通常のステンレス鋼等でも良いが、磁気抵抗の低い常磁性体、例えば、Ni-Fe系高透磁率合金等で一部または全てを構成することが望ましい。本実施の形態においては、Ni-Fe系高透磁率合金で柱状回転軸２が構成されている。柱状回転軸２は、図示しないギアユニットおよびモータにより回転させることが可能となっている。【００４０】
柱状回転軸２はその断面が正１６角形となっており、一辺の長さは16.7mmとした。それぞれの面に菱形の板磁石が多数取り付けられ、複数の螺旋状板磁石群３を構成している。【００４１】
この柱状回転軸２は外周に磁石を取り付ける構造であり、太くすることも容易であり磁石にかかる磁力による曲がりには強い構造となっている。螺旋状板磁石群３を構成する各板磁石は強い磁界を安定して発生させるために、残留磁束密度、保磁力、エネルギー積の高い磁石が望ましく、例えば、残留磁束密度が1.1T程度のSm-Co系焼結磁石、さらには残留磁束密度が1.3T程度あるNd-Fe-B系焼結磁石等が好適である。本実施の形態においては、Nd-Fe-B系焼結磁石を使用した。螺旋状板磁石群３の各板磁石はその板面の垂直方向に磁化されており、柱状回転軸２に螺旋状に貼り付けて複数の螺旋を形成し、柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋同士が前記柱状回転軸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。なお、Ｎ極とＳ極のどちらか一方は極性を附与せずに、強磁性体のものを設けても良い。【００４２】
固定外周板磁石４は、ターゲット１から見ると、螺旋状板磁石群３からなる回転磁石群を囲んだ構造をなし、ターゲット１の側がＳ極となるように磁化されている。固定外周板磁石４についても、螺旋状板磁石群３の各板磁石と同様の理由でNd-Fe-B系焼結磁石を用いている。なお、Ｓ極でなくＮ極としても良いし、極性を附与せずに、強磁性体のものを設けても良い。【００４３】
次に、図３を用いて本実施の形態におけるプラズマループ形成についてその詳細を説明する。図２を参照して説明したように、柱状回転軸２に多数の板磁石を配置することによって螺旋状板磁石群３を構成した場合、ターゲット側から螺旋状板磁石群３を見ると、近似的に板磁石のＮ極の周りを、当該板磁石の両隣に配置された板磁石のＳ極および固定外周板磁石４のＳ極が囲んでいる配置となる。図３はその概念図である。このような構成の下、板磁石のＮ極から発生した磁力線は周辺のＳ極へ終端する。この結果として、板磁石面からある程度離れたターゲット面においては閉じたプラズマループ領域３０１が多数形成される。さらに、柱状回転軸２を回転させることで、多数のプラズマループ領域３０１は回転と共に動く。図３においては、矢印の示す方向へプラズマループ領域３０１が動くこととなる。こうして、ターゲットの全表面はプラズマループ３０１によって均等にスキャンされることになる。なお、板磁石の端部においては、端部の一方からプラズマループ領域３０１が順次発生し、他方の端部で順次消滅する。【００４４】
なお、Ｓ極の螺旋状板磁石群およびＳ極の固定外周板磁石のどちらか一方または両方の代わりに極性を附与せずに強磁性体のものを設けた場合でも、板磁石のＮ極から発生した磁力線は周辺の当該強磁性体へ終端するから、動作は同様のものとなる。【００４５】
被処理基板１０が設置された設置台１９は、ターゲット１の下を通過する移動機構を有し、ターゲット表面にプラズマを励起している間に、被処理基板１０を図１に示されたスリット１８の真下へ移動させることで成膜を行う。【００４６】
次に、図１におけるプラズマ遮蔽部材１６について、図４を用いて詳細に説明する。プラズマ遮蔽部材１６と、グランドに接地された処理室を形成する金属製の外壁１４との間に、第一の直列共振回路４１、第二の直列共振回路４２、並列共振回路４３が設けられている。第一の直列共振回路４１、及び第二の直列共振回路４２のそれぞれの共振周波数は、インダクタンス、キャパシタンスを調整することで、第一のプラズマ励起電力の電力周波数である４０ＭＨｚ、第二のプラズマ励起電力の電力周波数である２ＭＨｚにそれぞれ設定されている。また、並列共振回路４３は、インダクタンスL2、キャパシタンスC2を有するインダクタ、キャパシタにより構成されており、その共振周波数ｆ２（下式参照）が基板ＲＦ電力の周波数４００ｋＨｚに設定されている。【００４７】
【数２】
0005463591.tif 000003
【００４８】
直列共振回路は、共振周波数においてのみ非常に低いインピーダンスを有しており、バンドパスフィルタとして機能する。本実施例の場合には、プラズマ遮蔽部材１６とグランドとの間のインピーダンスは１Ω以下となっている。一方、並列共振回路では、共振周波数においてのみ非常に高いインピーダンスを有し、その他の周波数帯では低インピーダンスである。本実施例においては、共振周波数においてインピーダンスは１０ｋΩ以上となっている。このような構造を用い、被処理基板１０を移動させて成膜する際に基板ＲＦ電力を印加する。移動する際に被処理基板１０はプラズマ遮蔽部材１６の下を通過するが、基板ＲＦ電力と遮蔽部材１６との間のインピーダンスが非常に高いため、被処理基板１０とプラズマ遮蔽部材１６との間でのプラズマ発生を抑制することが可能となった。【００４９】
また、ターゲット１とグランドとの間は、直列共振回路２６が設けられており、基板ＲＦ電力の周波数におけるインピーダンスは１Ω以下となっている。よって、被処理基板１０がターゲット１の下を通過する領域のみに効率よくＲＦ電力が供給され、セルフバイアス電圧が発生する。これにより、基板ＲＦ電力を調整することでイオン照射エネルギーを制御し、穴埋め特性に優れ、かつ緻密な膜を形成することが可能となった。また、プラズマ遮蔽部材１６とターゲット１との間の、プラズマ励起のためにターゲット１に印加する電力周波数においては、それぞれの周波数に対応する直列共振回路が設けられ、非常に低インピーダンスとなっているため、プラズマ遮蔽部材１６はグランド面として機能する。よって、効率良く安定にプラズマを励起することが可能である。また、それぞれの周波数に対応する直列共振回路が無い場合においても、プラズマ励起に用いる電力周波数が、前記並列共振回路の共振周波数、及びその半値幅の領域と異なる周波数であれば、並列共振回路もグランド面として機能するため、直列共振回路が無い場合でもプラズマ遮蔽部材１６はグランド面として機能し、効率良いプラズマ励起が可能である。【００５０】
なお、プラズマ遮蔽部材１６は直流的には並列共振回路４３のインダクタを介して外壁１４に接続され接地されているので、ＤＣバイアスも可能となっており、ＤＣ電源によるプラズマ励起も可能になっている。ＤＣ電源を用いない場合には、プラズマ遮蔽部材１６を直流的には外壁１４から絶縁するようにしてもよい。【００５１】
また、被処理基板１０にＲＦ電力を供給するための基板ＲＦ電極２１は、セラミックス製の設置台１９に埋設して形成されているが、その代わりに、金属製（たとえばアルミニウム合金やステンレス製）の設置台の上にセラミックス板を設置し、そのセラミックス板に電極２１を埋設して設けても良い。この場合、被処理基板１０はセラミックス板に載置され、電極は被処理基板１０や金属製設置台とは直流的に絶縁される。セラミックスとしては、たとえばアルミナや窒化アルミニウム、電極としてはＭｏ等の耐熱性金属材料が用いられる。【００５２】
以上、本発明を実施の形態によって説明したが、磁石の構成や各種電力周波数等は実施例に限定されるものではない。特に、固定外周板磁石４および／または螺旋状板磁石群の一方は磁化されていない強磁性体のものによって構成されても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係るマグネトロンスパッタ装置は、半導体ウェハ等に絶縁膜或いは導電性膜を形成するために使用できるだけでなく、フラットパネルディスプレイ装置のガラス等の基板に対して種々の被膜を形成するのにも適用でき、記憶装置、磁気記録装置やその他の電子装置の製造、更に一般的に金属薄膜や絶縁物薄膜等の形成においてスパッタ成膜のために使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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