(57)【要約】  基板２１の処理面に磁場を形成し、高放電電力を用いてで斜め入射スパッタリングにより磁性膜を成膜する場合に、膜厚又はシート抵抗の面内分布の均一性に優れた膜を成膜できるようにする。  基板２１をその処理面の面方向に沿って回転可能に保持する基板ホルダ２２と、基板２１の周囲に配設され、基板２１の処理面に磁場を形成する基板磁場形成装置３０と、基板２１の斜め上方に配置され、放電電力が供給されるカソード４１と、基板２１の回転位置を検出する位置検出装置２３と、位置検出装置２３の検出した回転位置に応じて、基板２１の回転速度を調整する制御装置５０とを備えたスパッタリング装置１とする。
2010038421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をその処理面に垂直な回転軸回りに回転可能に保持する基板ホルダと、
前記基板の周囲に配設され、前記基板と共に又は基板と同期して回転可能であって、前記基板の処理面に磁場を形成する基板磁場形成装置と、
前記基板の斜め向かいの位置に配置され、放電電力が供給されるカソードと、
前記基板の回転位置を検出する位置検出装置と、
前記位置検出装置の検出した前記基板の回転位置に応じて、前記基板の回転速度を制御する制御装置と
を備えることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記基板は、前記磁場の形成状態により生じる、スパッタリング粒子が引き付けられやすい第１部分と、前記第１部分よりもスパッタリング粒子の引き付け力が弱い第２部分とを備え、
前記制御装置は、前記基板の第１部分が、放電電力の供給により放電中のカソードに近い位置にあるときに前記基板の回転速度を第１の回転速度に制御し、前記基板の第２部分が前記放電中のカソードに近い位置にあるときに前記基板の回転速度を前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に制御することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１部分が放電電力の供給により放電中のカソードに近付くにしたがって徐々に前記基板の回転速度を増加させて前記第１の回転速度に制御し、前記第２部分が前記放電中のカソードに近付くにしたがって徐々に前記基板の回転速度を減少させて前記第２の回転速度に制御することを特徴とする請求項２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記基板磁場形成装置が、前記基板の処理面内で一方向を向いた一方向磁場を形成するもので、該一方向磁場の方向と平行に伸ばした、前記基板の中心を通る直線が、前記基板磁場形成装置のＮ極側で交差する前記基板の周縁部をＮ極側中央縁部とし、該直線が前記基板磁場形成装置のＳ極側で交差する前記基板の周縁部をＳ極側中央縁部とした時に、前記第１部分がＮ極側中央縁部で、前記第２部分がＳ極側中央縁部であることを特徴とする請求項２又は３に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記基板の回転角の正弦波関数として前記回転速度を算出して前記基板の回転速度を制御することを特徴とする請求項４に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
選択的に放電電力を供給可能な複数のカソードが設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
基板をその処理面に垂直な回転軸回りに回転可能に保持する基板ホルダと、
前記基板の周囲に配設され、前記基板と共に又は基板と同期して回転可能であって、前記基板の処理面内に一方向を向いた一方向磁場を形成する電磁石で構成された基板磁場形成装置と、
前記基板の斜め向かいの位置に配置され、放電電力が供給されるカソードと、
前記基板の回転位置を検出する位置検出装置と、
前記位置検出装置の検出した前記基板の回転位置に応じて、前記基板磁場形成装置へ供給する電流を制御する制御装置とを備え、
前記一方向磁場の方向と平行に伸ばした、前記基板の中心を通る直線が、前記基板磁場形成装置のＮ極側で交差する前記基板の周縁部をＮ極側中央縁部とし、前記直線が前記基板磁場形成装置のＳ極側で交差する前記基板の周縁部をＳ極側中央縁部とした時に、
前記制御装置は、前記基板磁場形成装置へ供給する電流の調整によって、前記Ｎ極側中央縁部が放電電力の供給により放電中のカソードに近づくにしたがってＮ極の磁力を徐々に減少させ、前記Ｓ極側中央縁部が前記放電中のカソードに近づくにしたがってＮ極の磁力を徐々に増加させることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項８】
基板の処理面に沿って磁場を形成した状態で、前記基板を前記処理面に対して垂直な回転軸回りに回転させながら、前記基板の処理面の斜め方向からのスパッタリングにより磁性膜を形成するスパッタリング方法において、
前記基板の回転位置に応じて、前記基板の回転速度を制御することを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項９】
前記基板は、前記磁場の形成状態により生じる、スパッタリング粒子が引き付けられやすい第１部分と、前記第１部分よりもスパッタリング粒子の引き付け力が弱い第２部分とを備え、
前記基板の第１部分が、放電電力の供給により放電中のカソードに近い位置にあるときに前記基板の回転速度を第１の回転速度とし、前記基板の第２部分が前記放電中のカソードに近い位置にあるときに前記基板の回転速度を前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度とすることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
【請求項１０】
前記第１部分が放電電力の供給により放電中のカソードに近付くにしたがって徐々に前記基板の回転速度を増加させて前記第１の回転速度とし、前記第２部分が前記放電中のカソードに近付くにしたがって徐々に前記基板の回転速度を減少させて前記第２の回転速度とすることを特徴とする請求項９に記載のスパッタリング方法。
【請求項１１】
前記基板の処理面に沿って形成する磁場を、前記基板の処理面内で一方向を向いた一方向磁場とし、該一方向磁場の方向と平行に伸ばした、前記基板の中心を通る直線が、前記基板磁場形成装置のＮ極側で交差する前記基板の周縁部をＮ極側中央縁部とし、前記直線が前記基板磁場形成装置のＳ極側で交差する前記基板の周縁部をＳ極側中央縁部とした時に、
前記第１部分がＮ極側中央縁部で、前記第２部分がＳ極側中央縁部であることを特徴とする請求項９又は１０に記載のスパッタリング方法。
【請求項１２】
前記基板の回転角の正弦波関数として前記回転速度を算出して前記基板の回転速度を制御することを特徴とする請求項１１に記載のスパッタリング方法。
【請求項１３】
基板の処理面内に一方向を向いた一方向磁場を電磁石により形成した状態で、前記基板を前記処理面に対して垂直な回転軸回りに回転させながら、前記基板の処理面の斜め方向からのスパッタリングにより磁性膜を形成するスパッタリング方法において、
前記一方向磁場の方向と平行に伸ばした、前記基板の中心を通る直線が、前記基板磁場形成装置のＮ極側で交差する前記基板の周縁部をＮ極側中央縁部とし、前記直線が前記基板磁場形成装置のＳ極側で交差する前記基板の周縁部をＳ極側中央縁部とした時に、
前記電磁石へ供給する電流の調整により、前記Ｎ極側中央縁部が放電電力の供給により放電中のカソードに近づくにしたがってＮ極の磁力を徐々に減少させ、前記Ｓ極側中央縁部が前記放電中のカソードに近づくにしたがってＮ極の磁力を徐々に増加させることを特徴とするスパッタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カソードに高い放電電力を供給して基板ホルダとの間で放電を発生させ、カソードに取り付けられたターゲットをスパッタして基板上に成膜するスパッタリング装置及びスパッタリング方法に関する。詳しくは、基板をその処理面（成膜面）に垂直な回転軸回りに回転させながら成膜を行うスパッタリング装置及びスパッタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板の斜め上方に、ターゲットを支持するカソードを備えたカソードユニットをオフセット配置し、基板をその処理面に垂直な回転軸回りに回転させながら、斜め入射スパッタリングによりターゲットをスパッタして基板上に成膜するスパッタリング装置が知られている。【０００３】
これに関連する技術としては、例えば、基板を適度の速さで回転させると共に、基板の法線に対し、ターゲットの中心軸線の角度θを、１５°≦θ≦４５°の関係に保ったスパッタリング方法および装置が提案されている（特許文献１参照）。このスパッタリング装置によれば、ターゲットの径を基板と同等以下にしても、均一な膜厚と膜質の膜を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６５２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の斜め入射スパッタリング技術を用いても、磁性膜を成膜する場合には、他の材料を成膜する場合に比べて、シート抵抗分布（又は膜厚分布）に大きな偏りが生じる。しかし、この磁性膜の成膜についても、シート抵抗（又は膜厚分布）の面内分布（１σ）は１％未満という値を実現していたため、大きな問題にはならなかった。【０００６】
一方、近年、スパッタレートの向上要請が高まるに従って、放電電力の高電力化が試みられている。具体的には、カソードへ供給する放電電力を高くすることでスパッタレートを高めることが試みられている。【０００７】
しかしながら、高い放電電力を用いた斜め入射スパッタリングにより磁性膜の成膜を行った場合、シート抵抗又は膜厚分布の偏りが一層増大し、無視できなくなる問題があった。【０００８】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、斜め入射スパッタリングにより成膜する場合に、シート抵抗の面内分布（又は膜厚の面内分布）の均一性に優れた膜を成膜することができるスパッタリング装置及びスパッタリング方法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べく成された本発明の構成は以下の通りである。【００１０】
即ち、本発明の第１に係るスパッタリング装置は、基板をその処理面に垂直な回転軸回りに回転可能に保持する基板ホルダと、前記基板の周囲に配設され、前記基板と共に又は基板と同期して回転可能であって、前記基板の処理面に磁場を形成する基板磁場形成装置と、前記基板の斜め向かいの位置に配置され、放電電力が供給されるカソードとを備えたている。そして、本発明の第１に係るスパッタリング装置は、更に、前記基板の回転位置を検出する位置検出装置と、前記位置検出装置の検出した前記基板の回転位置に応じて、前記基板の回転速度を制御する制御装置とを備えていることを特徴とする。【００１１】
本発明の第１において、前記基板は、前記磁場の形成状態により生じる、スパッタリング粒子が引き付けられやすい第１部分と、前記第１部分よりもスパッタリング粒子の引き付け力が弱い第２部分とを備えている。そして、前記制御装置は、前記基板の第１部分が、放電電力の供給により放電中のカソードに近い位置にあるときに前記基板の回転速度を第１の回転速度に制御し、前記基板の第２部分が前記放電中のカソードに近い位置にあるときに前記基板の回転速度を前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に制御するものであることが好ましい。【００１２】
前記制御装置は、前記第１部分が放電電力の供給により放電中のカソードに近付くにしたがって徐々に前記基板の回転速度を増加させて前記第１の回転速度に制御し、前記第２部分が前記放電中のカソードに近付くにしたがって徐々に前記基板の回転速度を減少させて前記第２の回転速度に制御するものであることが好ましい。【００１３】
また、本発明の第１は、前記基板磁場形成装置が、前記基板の処理面内で一方向を向いた一方向磁場を形成するもので、該一方向磁場の方向と平行に伸ばした、前記基板の中心を通る直線が、前記基板磁場形成装置のＮ極側で交差する前記基板の周縁部をＮ極側中央縁部とし、該直線が前記基板磁場形成装置のＳ極側で交差する前記基板の周縁部をＳ極側中央縁部とした時に、前記第１部分がＮ極側中央縁部で、前記第２部分がＳ極側中央縁部であることを好ましい態様として含む。【００１４】
更に本発明の第１における前記制御装置は、前記基板の回転角の正弦波関数として前記回転速度を算出して前記基板の回転速度を制御するものであることが好ましい。そして、本発明の第１は、選択的に放電電力を供給可能な複数のカソードが設けられていることをその好ましい態様として含む。【００１５】
本発明の第２に係るスパッタリング装置は、基板をその処理面に垂直な回転軸回りに回転可能に保持する基板ホルダと、前記基板の周囲に配設され、前記基板と共に又は基板と同期して回転可能であって、前記基板の処理面内に一方向を向いた一方向磁場を形成する、電磁石で構成された基板磁場形成装置と、前記基板の斜め向かいの位置に配置され、放電電力が供給されるカソードとを備えている。そして、本発明の第２に係るスパッタリング装置は、前記基板の回転位置を検出する位置検出装置と、前記位置検出装置の検出した前記基板の回転位置に応じて、前記基板磁場形成装置へ供給する電流を制御する制御装置とを備え、前記一方向磁場の方向と平行に伸ばした、前記基板の中心を通る直線が、前記基板磁場形成装置のＮ極側で交差する前記基板の周縁部をＮ極側中央縁部とし、前記直線が前記基板磁場形成装置のＳ極側で交差する前記基板の周縁部をＳ極側中央縁部とした時に、前記制御装置は、前記基板磁場形成装置へ供給する電流の調整によって、前記Ｎ極側中央縁部が放電電力の供給により放電中のカソードに近づくにしたがってＮ極の磁力を徐々に減少させ、前記Ｓ極側中央縁部が前記放電中のカソードに近づくにしたがってＮ極の磁力を徐々に増加させるものであることを特徴とする。【００１６】
本発明の第３は、基板の処理面に沿って磁場を形成した状態で、前記基板を前記処理面に対して垂直な回転軸回りに回転させながら、前記基板の処理面の斜め方向からのスパッタリングにより磁性膜を形成する成膜方法において、前記基板の回転位置に応じて、前記基板の回転速度を制御することを特徴とする。【００１７】
本発明の第３において、前記基板は、前記磁場の形成状態により生じる、スパッタリング粒子が引き付けられやすい第１部分と、前記第１部分よりもスパッタリング粒子の引き付け力が弱い第２部分とを備えている。そして、本発明の第３においては、前記基板の第１部分が、放電電力の供給により放電中のカソードに近い位置にあるときに前記基板の回転速度を第１の回転速度とし、前記基板の第２部分が前記放電中のカソードに近い位置にあるときに前記基板の回転速度を前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度とすることが好ましい。【００１８】
本発明の第３においては、前記第１部分が放電電力の供給により放電中のカソードに近付くにしたがって徐々に前記基板の回転速度を増加させて前記第１の回転速度とし、前記第２部分が前記放電中のカソードに近付くにしたがって徐々に前記基板の回転速度を減少させて前記第２の回転速度とすることが好ましい。【００１９】
また、本発明の第３においては、前記基板の処理面に沿って形成する磁場を、前記基板の処理面内で一方向を向いた一方向磁場とし、該一方向磁場の方向と平行に伸ばした、前記基板の中心を通る直線が、前記基板磁場形成装置のＮ極側で交差する前記基板の周縁部をＮ極側中央縁部とし、前記直線が前記基板磁場形成装置のＳ極側で交差する前記基板の周縁部をＳ極側中央縁部とした時に、前記第１部分がＮ極側中央縁部で、前記第２部分がＳ極側中央縁部であることが好ましい。【００２０】
更に、前記基板の回転角の正弦波関数として前記回転速度を算出して前記基板の回転速度を制御することが好ましい。【００２１】
本発明の第４は、基板の処理面内に一方向を向いた一方向磁場を電磁石により形成した状態で、前記基板を前記処理面に対して垂直な回転軸回りに回転させながら、前記基板の処理面の斜め方向からのスパッタリングにより磁性膜を形成するスパッタリング方法である。そして、本発明の第４は、前記一方向磁場の方向と平行に伸ばした、前記基板の中心を通る直線が、前記基板磁場形成装置のＮ極側で交差する前記基板の周縁部をＮ極側中央縁部とし、前記直線が前記基板磁場形成装置のＳ極側で交差する前記基板の周縁部をＳ極側中央縁部とした時に、前記電磁石へ供給する電流の調整により、前記Ｎ極側中央縁部が放電電力の供給により放電中のカソードに近づくにしたがってＮ極の磁力を徐々に減少させ、前記Ｓ極側中央縁部が前記放電中のカソードに近づくにしたがってＮ極の磁力を徐々に増加させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高い放電電力を用いた斜め入射スパッタリングにより磁性膜を形成する場合にも、膜厚分布又はシート抵抗の面内分布の均一性に優れた膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一例に係るスパッタリング装置を模式的に示す概略断面図である。
【図２】基板磁場発生手段の一例と、当該基板磁場発生手段が形成する一方向磁場とを模式的に示す平面図である。
【図３】基板ホルダとカソードユニットとの配置関係を模式的に示す平面図である。
【図４】制御装置による基板ホルダの回転速度制御機構の説明図である。
【図５】本発明の原理を説明するための図である。
【図６】基板ホルダの回転速度の制御例の説明図である。
【図７】基板上に形成した膜のシート抵抗分布の説明図である。
【図８】本発明を適用して形成可能な電子部品の一例としてのＴＭＲ素子を示す説明図である。
【図９】本発明の他の例に係るスパッタリング装置を模式的に示す概略断面図である。
【図１０】本発明の更に他の例に係るスパッタリング装置を模式的に示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。
【００２５】
まず、図１から図８に基づいて、本発明に係るスパッタリング装置及びスパッタリング方法の一例について説明する。なお、図１は図３のＡ−Ｂ断面に相当する。また、図１及び図５において、破線の斜線部はプラズマを模式的に表したものである。
【００２６】
図１に示すように、本例のスパッタリング装置１は、処理空間を区画形成するチャンバ（反応容器）１０を備えている。このチャンバ１０には、その内部を所望の真空度まで排気可能な排気系として、ゲートバルブ等の不図示の主弁を介して排気ポンプ１１が接続されている。
【００２７】
このチャンバ１０にはガス注入口１２が開口され、このガス注入口１２にはチャンバ１０の内部に反応性の処理ガス（反応性ガス）を導入する反応性ガス導入系１３が接続されている。反応性ガス導入系１３は、例えば、マスフローコントローラなどの自動流量制御器（不図示）を介して、ガスボンベ（不図示）が接続され、ガス注入口１２から反応性ガスが所定の流量で導入される。この反応性ガス導入系１３は、チャンバ１０内で反応性スパッタリングを行う場合に、チャンバ１０内に反応性ガスを供給する。
【００２８】
チャンバ１０内の処理空間の下部には、上面に円盤状の基板２１を支持するための基板ホルダ２２が設けられている。処理対象である基板２１は、通常、ハンドリング・ロボット（図示せず）により、水平スロット（図示せず）を通じて基板ホルダ２２上に運ばれる。基板ホルダ２２は、円盤状の載置台であって、例えば、その上面に静電吸着により基板２１を吸着支持できるようになっている。基板ホルダ２２は、導電性部材により形成され、後述するカソードユニット４０，４０，…にそれぞれ設けられたカソード４１，４１，…との間で放電を発生させる電極としても機能する。
【００２９】
この基板ホルダ２２は、回転駆動機構６０に接続されて、その中心軸周りに回転可能に構成されており、載置面に吸着支持した基板２１をその処理面に垂直な回転軸回りに回転させるものとなっている。また、基板ホルダ２２の回転駆動機構６０には、基板２１の回転位置（基板ホルダ２２の回転位置、後述する基板磁場発生手段３０により形成される磁界Ｍの回転位置）を検知する位置検出装置２３が設けられている。この位置検出装置２３としては、例えばロータリーエンコーダを用いることができる。なお、５０は制御装置で、これについては後述する。
【００３０】
図１及び図２に示すように、円盤状の基板ホルダ２２の外径は基板２１の外径よりも大きく設定され、この基板ホルダ２２における基板２１の周囲には基板磁場形成装置３０が配設されている。本例の基板磁場形成装置３０は、基板ホルダ２２の載置面の周囲に、永久磁石からなる複数の磁石片３１を基板ホルダ２２の周方向に沿って等間隔で配設することで構成されている。図２に示すように、基板磁場形成装置３０は、基板２１の処理面に沿って、処理面内で一方向を向いた一様な一方向磁場Ｍを形成する。図２に示される基板磁場形成装置３０は、ダイポールリングで、夫々異なる方向に磁化された複数の円弧状の磁石片３１を環状に組合せて、前記一方向磁場Ｍを形成するように構成されている。基板磁場形成装置３０は、基板ホルダ２２と一体に設けられていることによって基板２１と共に回転することから、上記一方向磁場Ｍも基板２１（基板ホルダ２２）の回転と共に回転するものとなっている。基板２１の中心を通り、一方向磁場Ｍの方向と平行に伸ばした直線が基板磁場形成装置３０のＮ極側で交差する基板２１の周縁部をＮ極側中央縁部Ｎｃとし、該直線が基板磁場形成装置３０のＳ極側で交差する基板２１の周縁部をＳ極側中央縁部Ｓｃとする。
【００３１】
本発明における基板磁場形成装置３０の構成は上記の構成に限定されるものではない。基板磁場形成装置３０を構成する磁石は磁石片３１を連ねたものではなく、環状に一体成形されているものでもよい。また、基板磁場形成装置３０は、基板ホルダ２２の周囲を囲む別の部材として設け、基板２１（基板ホルダ２２）の回転と同期して回転可能に構成してもよい。さらに、基板磁場形成装置３０を構成する磁石は永久磁石に限るものではなく、電磁石を用いてもよい。
【００３２】
図１に示されるように、基板２１は、基板ホルダ２２の載置面上に水平状態を保って保持されている。基板２１としては、例えば、円板状のシリコンウェハが用いられるが、これに限定されるものではない。
【００３３】
上記基板ホルダ２２の斜め上方には、それぞれターゲット４２，４２，…を保持し、放電電力が供給されるカソード４１，４１，…を備えた複数のカソードユニット４０，４０，…が配置されている。すなわち、一つの基板ホルダ２２に対して複数のカソードユニット４０，４０，…が設けられており、それぞれチャンバ１０の上壁部に傾斜した状態で取り付けられている。したがって、複数のカソード４１，４１，…が、一つの基板ホルダ２２に対してそれぞれ斜め向かいの位置に配置された状態となっている。
【００３４】
図１および図３に示すように、本例では、チャンバ１０の上壁部に５基のカソードユニット４０，４０，…が設けられているが、カソードユニット４０，４０，…の数はこれに限定されない。各カソードユニット４０，４０，…は、各カソード４１，４１，…が基板ホルダ２２上の基板２１の処理面に対して傾斜すると共に、各カソード４１，４１，…の中心が基板ホルダ２２の回転軸を中心とした円の周方向に等間隔で位置するように配置されている。このように同一のチャンバ１０内に複数のカソードユニット４０，４０，…を設けることにより、一つのチャンバ１０内で積層体の成膜が可能である。
【００３５】
なお、基板２１の直径や、カソード４１に保持されるターゲット４２，４２，…の直径は特に限定されないが、基板２１の中心とカソード４１，４１，…の中心をオフセット配置し、基板２１を回転さて成膜する場合には、ターゲット４２，４２，…の径が基板２１の径より小さくても均一な成膜が可能である。
【００３６】
各カソードユニット４０，４０，…におけるカソード４１，４１，…の裏面側には、複数の永久磁石を配置したマグネトロンが備えられ、ターゲット４２，４２，…の表面側に磁界を形成するようになっている。マグネトロンは、例えば、カソード４１，４１，…の裏面側に、永久磁石を縦横に配置した磁石アセンブリを構成し、ターゲット４２，４２，…の表面側にカスプ磁界を形成するように構成してもよい。
【００３７】
各カソードユニット４０，４０，…のカソード４１，４１，…の表面側には、それぞれ板状のターゲット４２，４２，…が取り付けられる。すなわち、各ターゲット４２，４２，…は、カソード４１，４１，…よりも処理空間側に設けられ、各ターゲット４２，４２，…は斜め下方へ臨んで配置されている。ターゲット４２，４２，…の材質は、基板２１上に成膜する膜の種類によって異なる。なお、本例では５基のカソードユニット４０，４０，…が配置されているので、例えば、材質の異なる５種類のターゲット４２，４２，…を取り付けることができるが、本発明はこれに限定されない。
【００３８】
各カソードユニット４０，４０，…には、それぞれが備えているカソード４１，４１，…に放電電力を供給する不図示の放電用電源が電気的に接続されている。放電用の電力は、高周波電力、ＤＣ電力、高周波電力とＤＣ電力との重畳のいずれであっても構わない。また、複数のカソードユニット４０，４０，…にそれぞれ設けられたカソード４１，４１，…に放電電力を選択的に供給するが、各カソード４１，４１…に個別の放電用電源を接続してもよいし、各カソード４１，４１，…に対して共通の放電用電源として選択的に電力供給を行うスイッチ等の切り替え機構を設けてもよい。
【００３９】
さらに、各カソードユニット４０，４０，…には、それぞれのカソード４１，４１，…近傍に放電用の処理ガス（放電用ガス）を供給する放電用ガス導入系４３が接続されている。放電用ガスとしては、例えば、Ａｒなどの不活性ガスが使用される。選択したカソード４１に放電電力を供給すると共に当該カソード４１の近傍放電ガスを供給することで、当該カソード４１と基板ホルダ２１との間でプラズマ放電を発生させ、当該カソード４１に取り付けられたターゲット４２をスパッタリング可能となる。
【００４０】
また、各カソードユニット４０，４０，…の前方には、カソード４１，４１，…と基板ホルダ２２との間を選択的に開閉できるシャッタ４４が設けられている。このシャッタ４４を選択的に開放することにより、複数のカソード４１，４１，…にそれぞれ保持されたターゲット４２，４２，…の中から目的のターゲット４２を選択してスパッタリングを実行することができる。また、スパッタされているターゲット４２とは別のターゲット４２，４２，…からのコンタミネーションを防止することができる。
【００４１】
本例のスパッタリング装置１は、一般的な同種の装置と同様に、所定のプログラム及び検出データにしたがって成膜処理動作を制御する制御装置を備えている。制御装置は、一般的なコンピューターと各種ドライバで構成され、カソード４１，４１，…への放電電力のオン・オフ、シャッタ４４の開閉、放電用ガス供給系４３による放電用ガスの供給と停止、反応性ガス導入系１３による反応性ガスの供給と停止、排気ポンプ１１の作動、回転駆動機構６０の作動などを制御する。
【００４２】
本発明においては、上記公知の成膜処理動作を制御する制御システムの一部として又はこの制御システムとは別に、基板２１の回転速度を調整する制御装置５０を備えている点に特徴を有する。
【００４３】
制御装置５０は、図４に示すように、位置検出装置２３の検出した基板２の回転位置に応じて、基板ホルダ２２の回転速度（基板２１の回転速度）を調整する。制御装置５０は、目標速度算出部５１と駆動信号生成部５２とを備え、基板２１の回転位置に基づいて、基板ホルダ２２の回転速度を予め定められた速度に制御する機能を有する。基板２１の回転位置は、図２で説明したＮ極側中央縁部Ｎｃ又はＳ極側中央縁部Ｓｃの位置を基準に検出することができる。目標速度算出部５１は、位置検出装置２３で検知した回転位置に基づいて、基板ホルダ２２の目標回転速度を算出する。この目標回転速度の値は、例えば、回転位置と目標回転速度との対応関係を予め図６に示されるようなマップとして保持しておくことで演算可能である。また、駆動信号生成部５２は、目標速度算出部５１により算出された目標回転速度に基づき、当該目標回転速度とするための駆動信号を生成し、回転駆動機構６０に出力する。
【００４４】
回転駆動機構６０は、フィードバック制御部６２とホルダ回転駆動部６１とを備えている。上記駆動信号生成部５２によって生成された駆動信号は、回転駆動機構６０のフィードバック制御部６２へ送られる。本例における位置検出装置２３は、前述の基板２１の回転位置の他に基板ホルダ２２の回転速度（基板２１の回転速度）も検出可能となっている。フィードバック制御部６２では、前記目標速度算出部５１で算出された目標回転速度と、この位置検出装置２３から出力される基板ホルダ２２の回転速度との偏差に基づきホルダ回転駆動部６１の操作値を決定する。そして、この操作値に基づいて、サーボモータであるホルダ回転駆動部６１の駆動が制御され、基板ホルダ２２の回転速度が制御される。
【００４５】
本例においては、上記のように回転駆動機構６０がホルダ回転駆動部６１とフィードバック制御部６２とを備えているが、フィードバック制御部６２は必須ではなく、前記駆動信号によって直接ホルダ回転駆動部６１を動作させるようにしても良い。
【００４６】
次に、本例のスパッタリング装置１の作用と共に、これを用いて実施するスパッタリング方法について説明する。
【００４７】
本発明に係る装置を用いたスパッタリング方法は、まず、基板ホルダ２２上に処理対象である基板２１を設置する。基板２１は、例えば、ハンドリング・ロボット（図示せず）を用いて、水平スロット（図示せず）を通じて基板ホルダ２２上に運ばれる。そして、必要に応じて、不図示の電源から基板ホルダ２２に基板バイアス電圧を印加する。
【００４８】
次に、チャンバ１０の内部を排気系により所定の真空度まで排気する。さらに、チャンバ１０の内部に放電用ガス導入系４３からＡｒ等の放電用ガスを導入する。反応性スパッタリングを行う場合には、チャンバ１０の内部に反応性ガス導入系１３から反応性ガスを導入する。
【００４９】
５基のカソードユニット４０，４０，…の各カソード４１，４１，…には、例えばそれぞれ材料成分の異なる５種類のターゲット４２，４２，…を取り付ける。各ターゲット４２，４２，…は、例えば円板状を呈し、全て同じサイズに形成されている。前述したように、カソード４１，４１，…の傾斜角は本発明においては特に限定されないが、基板２１の処理面の法線に対するカソード４１，４１，…の中心軸の角度θが０°を超えて４５°以下の角度を成すようにカソードユニット４０，４０，…を配置することが好ましい。より好ましくは、上記角度θを５°以上３５°以下に設定すると、得られる膜の膜厚又はシート抵抗値の面内均一性が向上する。
【００５０】
この状態で、まず、第１のカソードユニット４０の第１のターゲット４２の表面に磁界を形成し、不図示の放電用電源から第１のカソード４１へ放電電力を供給して、基板ホルダ２２との間でプラズマ放電を発生させて、第１のターゲット４２をスパッタリングし、基板２１上に第１層を成膜する。放電電力は５０Ｗ以上とし、高いスパッタレートが得られるようにすることが好ましい。また、本発明によれば、このような高い放電電力（例えば、１ｋＷ以上）を用いた場合でも、得られる膜の膜厚又はシート抵抗の面内分布を低く押さえることができ、効率良く均一性の高い膜を得ることができる。
【００５１】
その成膜の際、基板２１の処理面に一方向磁場Ｍを形成すると共に、基板２１をその処理面に垂直な回転軸回りに回転させる。さらに、第１のカソード４１の放電中に、位置検出装置２３が基板２１の回転位置を検出すると共に、位置検出装置２３が検出した回転位置に応じて、基板２１の回転速度を調整する。その後、放電電力を供給するカソードユニット４０，４０，…を順次切り替え、第２のカソードユニット４０から第５のカソードユニット４０まで同様にして成膜操作を行う。
【００５２】
以下に、基板の回転速度の制御についてさらに詳しく説明する。
【００５３】
図５は、基板２１の処理面内に図２で説明した一方向磁場Ｍを形成する一方、基板２１の回転位置に拘わらず一定速度で基板２１（基板ホルダ２２）を回転させながら磁性材料（例えば、ＮｉＦｅ）を成膜した状態を示している。この形態では、基板２１の処理面内における一方向磁場Ｍと強く相関した特定の部分で膜厚が厚くなる。具体的には、図２で説明したＮ極側中央縁部Ｎｃ側の膜厚が大きくなり、Ｓ極側中央縁部Ｓｃ側の膜厚が小さくなって、Ｎ極側中央縁部Ｎｃ付近とＳ極側中央縁部Ｓｃ付近間の膜厚が大きくなる。また、基板２１の処理面内に磁場を形成しない場合には、スパッタ粒子の堆積量は、ターゲット４２に近い位置で多く、ターゲット４２から離れると少ない。基板２１の処理面内に磁場を形成した場合には、この基本的な分布においては変わらないものの、基板２１の処理面に形成する磁場の形成状態により、基板２１の処理面内に、スパッタ粒子が引き付けられやすい第１部分と、この第１部分よりもスパッタリング粒子の引き付け力が弱い第２部分を生じるものと考えられる。
【００５４】
なお、基板２１の処理面に形成する磁場が一方向磁場Ｍではない場合、どの部分が第１部分と第２部分になるかは、カソード４１と基板ホルダ２２の位置関係、基板ホルダ２２の回転速度、マグネトロンスパッタを行う場合はカソード４１側に設けるマグネットの構成等によっても異なる。したがって、予め予備実験を行って第１部分と第２部分を求めておき、それに応じた回転速度制御を行うことが好ましい。この第１部分と第２部分を求める予備実験は、基板ホルダ２２の回転速度を一定にして成膜を行い、得られた膜の厚さ分布を測定することで行うことができる。
【００５５】
本発明における制御装置５０は、基板２１の処理面上に形成する磁場の形成状態により生じる、スパッタリング粒子が引き付けられやすい基板２１の第１部分が、放電電力の供給により放電中のカソード４１（ターゲット４２）に近い位置にあるときに基板２１（基板ホルダ２２）の回転速度を第１の回転速度に制御する。また、上記第１部分よりもスパッタリング粒子の引き付け力が弱い基板２１の第２部分が上記放電中のカソード４１（ターゲット４２）に近い位置にあるときに基板２１（基板ホルダ２２）の回転速度を第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に制御する。そして、このような制御を行うことにより、膜厚の偏りを打ち消し合うことができる。通常、第１の回転速度が最高速であり、第２の回転速度が最低速である。
【００５６】
基板２１の処理面上に一方向磁場Ｍを形成する場合、第１部分はＮ極側中央縁部Ｎｃ付近であり、第２部分はＳ極側中央縁部Ｓｃ付近である。この場合、制御装置５０は、Ｎ極側中央縁部Ｎｃが放電電力の供給により放電中のカソード４１（ターゲット４２）に近い位置にあるときに基板２１（基板ホルダ２２）の回転速度を第１の回転速度に制御する。そして、Ｓ極側中央縁部Ｓｃが放電中のカソード４１（ターゲット４２）に近い位置にあるときに基板２１（基板ホルダ２２）の回転速度を第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に制御する。
【００５７】
上記制御装置５０による制御により、基板２１（基板ホルダ２２）は、第１の回転速度から第２の回転速度への変化と、第２の回転速度から第１の回転速度への変化を繰り返すことになる。第１の回転速度から第２の回転速度又は第２の回転速度から第１の回転速度への変化は、２段階以上のステップで段階的に行ってもよいが、得られる膜の膜厚又はシート抵抗分布を抑制しやすくするためには連続的に行うことが好ましい。また、回転速度を一定割合で変化させても良いが、基板２１（基板ホルダ２２）の回転位置（回転角）の正弦波関数として回転速度を算出して制御することがより好ましい。
【００５８】
更に具体的に説明すると、本発明においては、図６及び下記式（１）に示すように、基板２１の回転位置（回転角）θに対し、基板２１の回転速度ｙが正弦波となるように、回転速度を制御することが好ましい。
【００５９】
ｙ＝Ａｓｉｎ（θ＋α）＋Ｂ・・・（１）
Ａ＝ａ・Ｂ・・・（２）
【００６０】
すなわち、制御装置５０は、上記式（１）に基づいて、基板２１の回転角の正弦波関数として、基板ホルダ２２の回転速度（基板２１の回転速度）を算出する。なお、θは０°≦θ≦３６０°である。また、Ａは回転速度の振幅、αは位相角、Ｂは回転速度の振幅の中心値、ａは回転速度の変動率である。
【００６１】
上記式（１）中、振幅Ａは、均一な成膜を実現可能な範囲で任意に設定することができる。例えば、前記式（２）のように中心値Ｂの値に応じて決定することができ、この場合、変動率ａは０．１から０．４のような値とすることが好ましい。あまりに小さいと、本発明の効果が得にくく、あまりに大きいと、変速しない場合の偏りを打ち消すレベルを超えてしまいかえって均一性が悪化しやすい。Ｂは０ｒｐｍを超えて１００ｒｐｍ以下とすることが好ましい。
【００６２】
図７は、形成した膜のシート抵抗分布を等高線で表示したものであり、等高線は規格化されたシート抵抗値で、その間隔は０．０１である。なお、シート抵抗値は、膜厚の逆数にほぼ比例した値となる。規格化したシート抵抗値Ｒｎは、下記式（３）により表される。なお、式（３）中、Ｒｓはシート抵抗値、Ｒｓ，ｍａｘはシート抵抗値の最大値である。
【００６３】
Ｒｎ＝Ｒｓ／Ｒｓ，ｍａｘ  ・・・（３）
【００６４】
図７（ａ）は基板２１の回転速度の正弦波制御を行って形成した膜のシート抵抗分布（実施形態）であり、（ｂ）は成膜中の回転速度を一定にして形成した膜のシート抵抗分布（比較形態）である。実施形態の成膜条件は、ターゲット４２の材料がＮｉＦｅ、放電電力が４ｋＷ、成膜圧力０．０５Ｐａ、基板２１の回転速度の振幅Ａの変動率ａが１４％、振幅の中心Ｂが３０ｒｐｍである。比較形態は、基板２１の回転速度を３０ｒｐｍで一定とし、他の条件は実施形態と同一である。
【００６５】
図７に示すように、実施形態ではシート抵抗の面内分布（１σ）が０．５％であったのに対し、比較形態ではシート抵抗の面内分布（１σ）が３．１％となり、実施形態で面内分布の均一性が非常に優れていることが確認された。なお、図７（ｂ）において、図２で説明した磁場Ｍの方向は等高線と略直交する方向であり、Ｎ極側でシート抵抗が小さく（すなわち膜厚が厚い）、Ｓ極側でシート抵抗値が大きく（すなわち膜厚が小さい）なっている。図７（ａ）においても磁場Ｍの方向は等高線と略直交する方向であるが、図７（ｂ）に比してシート抵抗分布は大幅に解消されている。
【００６６】
本実施形態の基板２１の回転速度制御は正弦波制御に限られず、回転位置の一次関数や二次関数などを合成したりしてもよい。また、成膜の間中同じ正弦波制御を行ってもよいが、例えば、成膜の初期、中期、後期で回転速度の制御方法を変更してもよい。また、第１部分と第２部分の他に第３部分を求めて、第１部分と第２部分とは異なる回転速度に設定するようにしてもよい。
【００６７】
本発明を用いて製造するに適した電子部品の例としてＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子がある。
【００６８】
図８に示すように、ＴＭＲ素子１１０の基本層構成は、第２磁化固定層１０７、トンネルバリア層１０８及び磁化自由層１０９からなる磁気トンネルジャンクション部分（ＭＴＪ部分）１１１を含む。例えば、第２磁化固定層１０７は強磁性材料、トンネルバリア層１０８は金属酸化物（酸化マグネシウム、アルミナなど）絶縁材料、および磁化自由層１０９は強磁性材料からなっている。なお、図８（ａ）において、１１２は下部電極層、１１３は緩衝層、１１４は反強磁性層、１１５は第１磁化固定層、１１６は交換結合用非磁性層、１１７は保護層、１１８は上部電極層である。
【００６９】
ＴＭＲ素子１１０は、図８（ｂ）に示すように、トンネルバリア層１０８の両側の強磁性層である第２磁化固定層１０７と磁化自由層１０９の間に所要電圧を印加して一定電流を流した状態において、外部磁場を掛け、上記強磁性層の磁化の向きが平行で同じであるとき（「平行状態」という）、電気抵抗は最小になる。また、図８（ｃ）に示すように、上記強磁性層の磁化の向きが平行で反対であるとき（「反平行状態」という）、ＴＭＲ素子１１０の電気抵抗は最大になるという特性を有する。トンネルバリア層１０８の両側の強磁性層のうち、第２磁化固定層１０７は磁化を固定すると共に、磁化自由層１０９は書き込み用の外部磁場の印加により磁化方向が反転可能な状態に形成される。
【００７０】
第２磁化固定層１０７の成膜工程で、所定方向へ磁化するために、基板磁場形成装置３０を用いてスパッタリング成膜を行う。この際、成膜中に、基板２１の回転位置に応じて回転速度を正弦波とする制御を行うことで、膜厚分布又はシート抵抗分布が均一な第２磁化固定層１０７を形成することが可能である。第２磁化固定層１０７の形成材料としては、例えば、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉなどの強磁性材料を主成分として含み、これらに適宜Ｂなどの材料を添加したものを用いることができる。また、第２磁化固定層１０７のほか、第１磁化固定層１０６、磁化自由層１０９などの成膜時も、基板磁場形成装置３０を用いて所定方向への磁化を行う。この場合にも、本発明の回転速度制御方法を用いることで、膜厚分布又はシート抵抗分布の均一性に優れた膜を形成可能である。
【００７１】
以上説明したように、本発明者らは、得られる膜の膜厚又はシート抵抗値の面内分布に偏りが生じる現象の原因について、放電プラズマの電場、基板２１の表面に形成される磁場Ｍの影響によりスパッタ粒子がある一方向に力を受けるためと考察した。この傾向は、高電力で放電によりプラズマ密度が増加すると、プラズマの電場およびマグネットの磁場の影響がより顕著になるものと考えられる。そこで本発明では、基板２１の処理面に一方向へ向いた方向性のある磁場Ｍを形成すると共に、基板２１をその処理面に垂直な回転軸回りに回転させながら成膜するに際し、基板２１の回転位置に応じて基板２１の回転速度を調整することにより、成膜時における面内分布の偏りを制御することとしているものである。本発明に係るスパッタリング装置１及びスパッタリング方法によれば、高電力で斜め入射スパッタリングにより磁性膜を成膜する場合にも、面内分布の均一性に優れた膜を成膜することができる。
【００７２】
なお、本発明は発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００７３】
例えば、図９に示すスパッタリング装置１００においては、基板２１（基板ホルダ２２）の中心と、カソード４１（ターゲット４２）の中心とが水平方向にずれているが、基板２１の処理面（基板ホルダ２２の表面）と、カソード４１の表面（ターゲット４２の表面）とは平行に位置している。このように基板２１とターゲット４２とを平行に配置したスパッタリング装置１００であっても、磁性膜の形成に際しては、制御装置５０で既に述べたような基板２１（基板ホルダ２２）の回転速度の制御を行うことで、膜厚分布又はシート抵抗分布の発生を抑制することができる。
【００７４】
また、図２で説明した基板磁場形成装置３０の代わりに電磁石３０’を用い、基板２１の回転位置に応じてこの電磁石３０’に供給する電流を制御し、基板２１の処理面に形成される磁場の強さを調整することで成膜の均一性を向上させることもできる。例えば、図１０に示されるスパッタリング装置１０１は、基本的には図１に示されるスパッタリング装置１と同様であるが、制御装置５０が、電磁石３０’への電流制御をも行うものとなっている点が図１のスパッタリング装置１とは相違している。図中１０２は電磁石３０’へ磁場形成用の電流を供給する磁場形成用電源である。また、電磁石３０’は、図２で説明した一方向磁場Ｍを形成する電磁石片をものとなっている。具体的には、例えば、電磁石３０’は、少なくとも基板のＮ極側中央縁部Ｎｃ近傍、及び、Ｓ極側中央縁部Ｓｃ近傍に夫々設けられ、図２で説明した一方向磁場Ｍを形成する電磁石片を有する。電磁石片は、互いに電気的に接続された状態として電流制御を行ってもよいし、いずれか一方のみ（例えば、Ｎ極側中央縁部Ｎｃ近傍のみ）を電流制御するようにしてもよい。
【００７５】
本例における制御装置１０１においては、膜厚が大きくなりやすい、図２に示されるＮ極側中央縁部Ｎｃが放電中のカソード４１側となったときに最小の電流値である第１の電流を供給し、膜厚が小さくなりやすい、図２に示されるＳ極側中央縁部Ｓｃが放電中のカソード４１側となったときに最大の電流値である第１の電流を供給するように、制御装置５０が磁場形成用電源１０２を制御するものとなっている。第１の電流と第２の電流間は徐々に電流値を増加又は減少させることが好ましく、前述の正弦波制御とすることが最も好ましい。この基板磁場形成装置３０を構成する電磁石への電流制御は、既に詳述した基板２１（基板ホルダ２２）の回転速度の制御と併せて行っても、独立に行ってもよい。
【００７６】
本発明は、例示した基板処理装置（マグネトロンスパッタリング装置）のみならず、ドライエッチング装置、プラズマアッシャ装置、ＣＶＤ装置および液晶ディスプレイ製造装置等のプラズマ処理装置に応用して適用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１：スパッタリング装置，１００：スパッタリング装置，１０１：スパッタリング装置，１０：チャンバ（反応容器），１１：排気ポンプ，１２：ガス注入口，１３：反応性ガス導入系，２１：基板，２２：基板ホルダ，２３：位置検出装置，３０：基板磁場形成装置，３０’：電磁石，３１：磁石片，４０：カソードユニット，４１：カソード，４２：ターゲット，４３：放電用ガス導入系，４４：シャッタ，５０：制御装置，５１：ホルダ回転制御部，５２：駆動信号生成部，６０：回転駆動機構，６１：ホルダ回転駆動部，６２：フィードバック制御部，Ｎｃ：Ｎ極側中央縁部，Ｓｃ：Ｓ極側中央縁部
【図１】
2010038421.tif 000003
【図２】
2010038421.tif 000004
【図３】
2010038421.tif 000005
【図４】
2010038421.tif 000006
【図５】
2010038421.tif 000007
【図６】
2010038421.tif 000008
【図７】
2010038421.tif 000009
【図８】
2010038421.tif 000010
【図９】
2010038421.tif 000011
【図１０】
2010038421.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月14日(2010.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をその処理面に垂直な回転軸回りに回転可能に保持する基板ホルダと、
前記基板の周囲に配設され、前記基板と共に又は基板と同期して回転可能であって、前記基板の処理面に磁場を形成する基板磁場形成装置と、
前記基板の斜め向かいの位置に配置され、放電電力が供給されるカソードと、
前記基板の回転位置を検出する位置検出装置と、
前記カソードと前記位置検出装置の検出した前記基板の回転位置との位置関係に応じて、前記基板の回転速度を制御する制御装置と
を備えることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記基板は、前記磁場の形成状態により生じる、スパッタリング粒子が引き付けられやすい第１部分と、前記第１部分よりもスパッタリング粒子の引き付け力が弱い第２部分とを備え、
前記制御装置は、前記基板の第１部分が、放電電力の供給により放電中のカソードに近い位置にあるときに前記基板の回転速度を第１の回転速度に制御し、前記基板の第２部分が前記放電中のカソードに近い位置にあるときに前記基板の回転速度を前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に制御することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１部分が放電電力の供給により放電中のカソードに近付くにしたがって徐々に前記基板の回転速度を増加させて前記第１の回転速度に制御し、前記第２部分が前記放電中のカソードに近付くにしたがって徐々に前記基板の回転速度を減少させて前記第２の回転速度に制御することを特徴とする請求項２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記基板磁場形成装置が、前記基板の処理面内で一方向を向いた一方向磁場を形成するもので、該一方向磁場の方向と平行に伸ばした、前記基板の中心を通る直線が、前記基板磁場形成装置のＮ極側で交差する前記基板の周縁部をＮ極側中央縁部とし、該直線が前記基板磁場形成装置のＳ極側で交差する前記基板の周縁部をＳ極側中央縁部とした時に、前記第１部分がＮ極側中央縁部で、前記第２部分がＳ極側中央縁部であることを特徴とする請求項２又は３に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記基板の回転角の正弦波関数として前記回転速度を算出して前記基板の回転速度を制御することを特徴とする請求項４に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
選択的に放電電力を供給可能な複数のカソードが設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
基板をその処理面に垂直な回転軸回りに回転可能に保持する基板ホルダと、
前記基板の周囲に配設され、前記基板と共に又は基板と同期して回転可能であって、前記基板の処理面内に一方向を向いた一方向磁場を形成する電磁石で構成された基板磁場形成装置と、
前記基板の斜め向かいの位置に配置され、放電電力が供給されるカソードと、
前記基板の回転位置を検出する位置検出装置と、
前記位置検出装置の検出した前記基板の回転位置に応じて、前記基板磁場形成装置へ供給する電流を制御する制御装置とを備え、
前記一方向磁場の方向と平行に伸ばした、前記基板の中心を通る直線が、前記基板磁場形成装置のＮ極側で交差する前記基板の周縁部をＮ極側中央縁部とし、前記直線が前記基板磁場形成装置のＳ極側で交差する前記基板の周縁部をＳ極側中央縁部とした時に、
前記制御装置は、前記基板磁場形成装置へ供給する電流の調整によって、前記Ｎ極側中央縁部が放電電力の供給により放電中のカソードに近づくにしたがってＮ極の磁力を徐々に減少させ、前記Ｓ極側中央縁部が前記放電中のカソードに近づくにしたがってＮ極の磁力を徐々に増加させることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項８】
基板の処理面に沿って磁場を形成した状態で、前記基板を前記処理面に対して垂直な回転軸回りに回転させながら、前記基板の処理面の斜め方向からのスパッタリングにより磁性膜を形成するスパッタリング方法において、
前記カソードと前記基板の回転位置との位置関係に応じて、前記基板の回転速度を制御することを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項９】
前記基板は、前記磁場の形成状態により生じる、スパッタリング粒子が引き付けられやすい第１部分と、前記第１部分よりもスパッタリング粒子の引き付け力が弱い第２部分とを備え、
前記基板の第１部分が、放電電力の供給により放電中のカソードに近い位置にあるときに前記基板の回転速度を第１の回転速度とし、前記基板の第２部分が前記放電中のカソードに近い位置にあるときに前記基板の回転速度を前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度とすることを特徴とする請求項８に記載のスパッタリング方法。
【請求項１０】
前記第１部分が放電電力の供給により放電中のカソードに近付くにしたがって徐々に前記基板の回転速度を増加させて前記第１の回転速度とし、前記第２部分が前記放電中のカソードに近付くにしたがって徐々に前記基板の回転速度を減少させて前記第２の回転速度とすることを特徴とする請求項９に記載のスパッタリング方法。
【請求項１１】
前記基板の処理面に沿って形成する磁場を、前記基板の処理面内で一方向を向いた一方向磁場とし、該一方向磁場の方向と平行に伸ばした、前記基板の中心を通る直線が、前記基板磁場形成装置のＮ極側で交差する前記基板の周縁部をＮ極側中央縁部とし、前記直線が前記基板磁場形成装置のＳ極側で交差する前記基板の周縁部をＳ極側中央縁部とした時に、
前記第１部分がＮ極側中央縁部で、前記第２部分がＳ極側中央縁部であることを特徴とする請求項９又は１０に記載のスパッタリング方法。
【請求項１２】
前記基板の回転角の正弦波関数として前記回転速度を算出して前記基板の回転速度を制御することを特徴とする請求項１１に記載のスパッタリング方法。
【請求項１３】
基板の処理面内に一方向を向いた一方向磁場を電磁石により形成した状態で、前記基板を前記処理面に対して垂直な回転軸回りに回転させながら、前記基板の処理面の斜め方向からのスパッタリングにより磁性膜を形成するスパッタリング方法において、
前記一方向磁場の方向と平行に伸ばした、前記基板の中心を通る直線が、前記基板磁場形成装置のＮ極側で交差する前記基板の周縁部をＮ極側中央縁部とし、前記直線が前記基板磁場形成装置のＳ極側で交差する前記基板の周縁部をＳ極側中央縁部とした時に、
前記電磁石へ供給する電流の調整により、前記Ｎ極側中央縁部が放電電力の供給により放電中のカソードに近づくにしたがってＮ極の磁力を徐々に減少させ、前記Ｓ極側中央縁部が前記放電中のカソードに近づくにしたがってＮ極の磁力を徐々に増加させることを特徴とするスパッタリング方法。
【国際調査報告】
2010038421.tif 000013
2010038421.tif 000014