(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成膜基板と、
前記被成膜基板に対向配置されたターゲットと、前記ターゲットの前記被成膜基板とは反対側に、柱状の複数のマグネットまたは容器内に柱状のマグネットを容れた複数のマグネットユニットが、前記複数のマグネットの中心軸がそれぞれ互いに略々平行かつ前記ターゲット表面と略々平行となるよう配置され、
前記複数のマグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、
互いに隣接する前記複数のマグネットまたは前記複数のマグネットユニットは、９０°づつ磁化の向きの位相を取って配置され、
前記複数のマグネットは、前記中心軸を回転軸として同一方向に同一回転速度で回転し、
前記マグネットまたは前記マグネットユニットが冷媒溶液中に配置され、
前記冷媒溶液の少なくとも一部が前記マグネットの回転軸と同一方向に流れるように、前記冷媒溶液の通路が形成され、
前記マグネットまたは前記マグネットユニットの表面に、スクリュー状の羽根または溝が形成されたことを特徴とするマグネット回転スパッタ装置。
【請求項２】
被成膜基板と、
前記被成膜基板に対向配置されたターゲットと、前記ターゲットの前記被成膜基板とは反対側に、柱状の複数のマグネットまたは容器内に柱状のマグネットを容れた複数のマグネットユニットが、前記複数のマグネットの中心軸がそれぞれ互いに略々平行かつ前記ターゲット表面と略々平行となるよう配置され、
前記複数のマグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、
互いに隣接する前記複数のマグネットまたは前記複数のマグネットユニットは、９０°づつ磁化の向きの位相を取って配置され、
前記複数のマグネットは、前記中心軸を回転軸として同一方向に同一回転速度で回転し、
前記マグネットまたは前記マグネットユニットが冷媒溶液中に配置され、
前記冷媒溶液の少なくとも一部が前記マグネットの回転軸と垂直方向に流れるように、前記冷媒溶液の通路が形成され、前記マグネットまたは前記マグネットユニットの表面に、羽根または溝が形成されたことを特徴とするマグネット回転スパッタ装置。
【請求項３】
被成膜基板と、
前記被成膜基板に対向配置されたターゲットと、前記ターゲットの前記被成膜基板とは反対側に、柱状の複数のマグネットが、前記複数のマグネットの中心軸がそれぞれ互いに略々平行かつ前記ターゲット表面と略々平行となるよう配置され、
前記複数のマグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、互いに隣接する前記複数のマグネットは、９０°づつ磁化の向きの位相を取って配置され、前記複数のマグネットは、前記中心軸を回転軸として同一方向に同一回転速度で回転し、前記複数のマグネットは、複数の同一回転軸上のそれぞれに、隣り合うマグネットの磁化の向きが反転するように、所定の間隔で配置されたことを特徴とするマグネット回転スパッタ装置。
【請求項４】
被成膜基板と、
前記被成膜基板に対向配置されたターゲットと、前記ターゲットの前記被成膜基板とは反対側に、柱状の複数のマグネットが、前記複数のマグネットの中心軸がそれぞれ互いに略々平行かつ前記ターゲット表面と略々平行となるよう配置され、
前記複数のマグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、互いに隣接する前記複数のマグネットは、９０°づつ磁化の向きの位相を取って配置され、前記複数のマグネットは、前記中心軸を回転軸として同一方向に同一回転速度で回転し、柱状のマグネットＡが、前記マグネットの回転軸方向端部に、中心軸が前記マグネットの回転軸方向と略々垂直になるよう配置され、
前記マグネットＡは、Ｎ極とＳ極とが前記マグネットＡの中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、前記マグネットＡの中心軸を回転軸として前記マグネットと同一回転速度で回転することを特徴とするマグネット回転スパッタ装置。
【請求項５】
柱状の固定マグネットＢが、前記マグネットの回転軸方向と垂直方向の端部に、中心軸が前記マグネットの回転軸方向と略々平行になるよう配置され、前記固定マグネットＢは、Ｎ極とＳ極とが前記固定マグネットＢの中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成されることを特徴とする請求項４記載のマグネット回転スパッタ装置。
【請求項６】
被成膜基板と、前記被成膜基板に対向配置されたターゲットと、前記ターゲットの前記被成膜基板とは反対側に、柱状の複数のマグネットが、前記複数のマグネットの中心軸がそれぞれ互いに略々平行かつ前記ターゲット表面と略々平行となるように配置され、前記複数のマグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、互いに隣接する前記複数のマグネットは、９０°づつ磁化の向きの位相を取って配置され、前記複数のマグネットは、前記中心軸を回転軸として同一方向に同一回転速度で回転し、柱状の固定マグネットＣが、前記マグネットの回転軸方向両端部に、中心軸が前記マグネットの回転軸方向と略々垂直になるように配置され、柱状の固定マグネットＤが、前記マグネットの回転軸方向と垂直方向の両端部に、中心軸が前記マグネットの回転軸方向と略々平行になるよう配置され、前記ターゲットの前記被成膜基板側の面に沿って、単一の電子ドリフトの閉ループが形成されることを特徴とするマグネット回転スパッタ装置。
【請求項７】
被成膜基板と、
前記被成膜基板に対向配置されたターゲットと、前記ターゲットの前記被成膜基板とは反対側に、柱状の複数のマグネットが、前記複数のマグネットの中心軸がそれぞれ互いに略々平行かつ前記ターゲット表面と略々平行となるよう配置され、
前記複数のマグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、互いに隣接する前記複数のマグネットは、１８０°づつ磁化の向きの位相を取って配置され、前記複数のマグネットは、前記中心軸を回転軸として同一方向に同一回転速度で回転し、柱状の固定マグネットが、前記マグネットの回転軸方向両端部に、中心軸が前記マグネットの回転軸方向と略々垂直になるよう配置され、前記固定マグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記固定マグネットの中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、前記固定マグネットの磁化の向きが前記マグネットの回転軸方向になるように配置されたことを特徴とするマグネット回転スパッタ装置。
【請求項８】
被成膜基板と、
前記被成膜基板に対向配置されたターゲットと、前記ターゲットの前記被成膜基板とは反対側に、柱状の複数のマグネットが、前記複数のマグネットの中心軸がそれぞれ互いに略々平行かつ前記ターゲット表面と略々平行となるよう配置され、
前記複数のマグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、互いに隣接する前記複数のマグネットは、１８０°づつ磁化の向きの位相を取って配置され、前記複数のマグネットは、前記中心軸を回転軸として同一方向に同一回転速度で回転し、前記複数のマグネットは、複数の同一回転軸上のそれぞれに、隣り合うマグネットの磁化の向きが反転するように、所定の間隔で配置されたことを特徴とするマグネット回転スパッタ装置。
【請求項９】
柱状の固定マグネットが、前記マグネットの回転軸方向と垂直方向の両端部に、中心軸が前記マグネットの回転軸方向と略々平行になるよう配置され、前記固定マグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記固定マグネットの中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、前記固定マグネットの磁化の向きが前記マグネットの回転軸方向と垂直方向になるように配置されたことを特徴とする請求項８に記載のマグネット回転スパッタ装置。
【請求項１０】
被成膜基板と、
前記被成膜基板に対向配置されたターゲットと、前記ターゲットの前記被成膜基板とは反対側に、柱状の複数のマグネットが、前記複数のマグネットの中心軸がそれぞれ互いに略々平行かつ前記ターゲット表面と略々平行となるよう配置され、
前記複数のマグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、互いに隣接する前記複数のマグネットは、１８０°づつ磁化の向きの位相を取って配置され、前記複数のマグネットは、前記中心軸を回転軸として同一方向に同一回転速度で回転し、柱状の第１固定マグネットが、前記マグネットの回転軸方向両端部に、中心軸が前記マグネットの回転軸方向と略々垂直になるように配置され、柱状の第２固定マグネットが、前記マグネットの回転軸方向と垂直方向の両端部に、中心軸が前記マグネットの回転軸方向と略々平行になるよう配置され、柱状の第３固定マグネットが、前記マグネットの回転軸を横切るように、中心軸が前記マグネットの回転軸方向と略々垂直になるように配置されたことを特徴とするマグネット回転スパッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガラス基板あるいは半導体ウエハ等に導電性材料あるいは絶縁物の被膜を形成するスパッタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子やＩＣ等の半導体素子などの製造において、その基板上に金属あるいは絶縁物などの薄膜を形成する薄膜形成工程では、薄膜形成用の原材料をターゲットとし直流高圧あるいは高周波電圧による電界中でアルゴンガス等のプラズマ化ガスによって前記ターゲット材料を活性化して融解し、飛散させ、対象となる基板の表面に被着させるスパッタ装置による成膜方法が用いられている。
【０００３】
従来から、このスパッタ成膜を高速化するために、ターゲットの裏側にマグネットを配置し、ターゲット表面に磁力線を略云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、高密度の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。図１７はこのような従来技術によるマグネトロンスパッタ装置の主要部構成を説明するための図であり、１０１はターゲット、１０２は薄膜を形成する基板、１０３は複数のマグネット、１０４は磁力線、１０５はターゲット１０１が融解剥離する領域のエロージョンエリアである。
【０００４】
図１７に示すように、ターゲット１０１の裏側に複数のマグネット１０３をそれぞれのＮ極とＳ極の向きを所定の方向に配置し、ターゲット１０１と基板１０２との間に高周波（ＲＦ）電力１０６、あるいは図中の一点鎖線などで示すように直流高圧電力１０７を印加し、そのＮ極とＳ極との間のターゲット１０１の表面に磁力線１０４を這わせることで前記ターゲットの表面にプラズマを閉じ込め、高密度プラズマを形成する。このプラズマによってターゲット１０１を溶解し、活性化したターゲット材料を矢印１０８に示したように基板１０２の表面に飛散させて薄膜を形成する。このようにして、高速成膜が可能なスパッタ装置が実用化されている。
【０００５】
しかしながら、上述したような従来のマグネトロンスパッタ装置においては、高密度プラズマを形成する領域がターゲット１０１の裏面に配置したマグネット１０３のＮ極とＳ極で挾まれた部分に限られ、大きくは移動しないので、ターゲット１０１の表面であって高速スパッタが実現される領域（すなわち、エロージョンエリア１０５）は通常、ターゲット１０１表面の４分の１程度等と、ある限られた狭い範囲の領域となっている。
このように、ある限られた領域のエロージョンエリア１０５のみでターゲットの消耗が激しいので、ターゲット１０１は局部的に急速に消耗し、ターゲット材料の大部分が使用されずに残存した状態で前記ターゲットが寿命となり、新しいターゲットに交換される。従って、交換回数の増加し、ターゲット材料の利用効率が悪いなど、極めて不経済であるという問題がある。また、、従来技術においては、前記エロージョンエリア１０５が局部的に分布し、基板１０２の表面でスパッタ速度が増大するエリアが偏よってしまうので、成膜する膜厚などが場所により不均一であり、膜厚の均一化を図るためには基板１０２をスパッタ中に回転させたり移動させる事がある。
基板１０２上に形成される薄膜の膜厚均一性の制御を、対象基板の回転や平行移動により行う場合、その膜厚は上記回転あるいは移動の速度を主要ファクターとして制御することになる。しかし、その制御は極めて精密に行われる必要があると共に、前記回転あるいは移動を含めた基板搬送メカニズムを備えるスパッタ装置の構造は極めて複雑になり、特に、液晶表示装置のような大型基板の場合、装置が大型化し、真空引きの時間ロスが大きい、装置自体の製作と搬送据え付けが困難などの問題がある。
また、他の方法として、図１８に示すように、マグネット１０９を揺動１１０させてエロージョン１１１のエリアを広げ、ターゲット１１２の利用効率と膜厚の均一化を図ることもある。しかし、この場合でも、マグネット１０９の揺動１１０の幅や速度を製造条件に応じて制御しても、ターゲットの利用効率や膜厚の均一性を改善するには不十分である。また、マグネット１０９が揺動するので、その近傍に冷却パイプなどを配置するのが困難であったり、構造が複雑化する等の問題点があった。
以上の問題を解決する一手法として、特開平５−１４８６４２号公報に示された装置を用いることが考えられる。これは、図１９に示すように、ターゲット１１２の裏面側に設置する磁界発生手段１１３をターゲット面と平行な軸の廻りで回転させて、ターゲット面上に形成される磁力線１１４を移動させることでエロージョンエリアをターゲット面上で均等化し、ターゲット消耗の片偏りを低減し、かつ、基板内の膜厚分布の一定化を図るものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−１４８６４２号公報において、ターゲット１１２近傍の冷却構造は、詳しく記載されていない。より効率良く、より均一に冷却を行い、成膜過程の温度の径時変化や温度分布を安定化し、ターゲットの消耗と成膜の均一化を図る必要がある。また、このようにしても、高速成膜を行うために供給電力を増加させると、温度上昇が高くなり、熱膨張による部材の変形が増したり、疲労破壊等の破損や消耗により寿命が縮まり、成膜トラブルが増大したり、部品交換ロスが生じる。
本発明の目的は、上記従来技術の問題を解消し、上記エロージョンエリアをターゲットのより広い領域に均一に分布させ、基板側を回転あるいは移動させることなく、より均一な膜質と膜厚を得ることが可能で、高速成膜時の製造トラブルや部品交換ロスを低減する高速スパッタを実現するマグネット回転スパッタ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のマグネット回転スパッタ装置は、被成膜基板と、前期被成膜基板に対向配置されたターゲットと、前記ターゲットの前記被成膜基板とは反対側に、柱状の複数のマグネットまたは容器内に柱状のマグネットを容れた複数のマグネットユニットが、前記複数のマグネットの中心軸がそれぞれ互いに略々平行かつ前記ターゲット表面と略々平行となるよう配置され、前記複数のマグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、前記複数のマグネットは、前記中心軸を回転軸として同一方向に同一回転速度で回転し、前記マグネットまたは前記マグネットユニットが冷媒溶液中に配置されることを特徴とする。
【０００８】
また、前記冷媒溶液の少なくとも一部が前記マグネットの回転軸と同一方向に流れるように、前記冷媒溶液の通路が形成されていることが好ましい。
【０００９】
また、前記マグネットまたは前記マグネットユニットの表面に、スクリュー状の羽根または溝が形成されていることが好ましい。
【００１０】
また、前記冷媒溶液の少なくとも一部が前記マグネットの回転軸と垂直方向に流れるように、前記冷媒の通路を形成し、前記マグネットまたは前記マグネットユニットの表面に、羽根または溝が形成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の請求項５記載のマグネット回転スパッタ装置は、被成膜基板と、前期被成膜基板に対向配置されたターゲットと、前記ターゲットの前記被成膜基板とは反対側に、柱状の複数のマグネットが、前記複数のマグネットの中心軸がそれぞれ互いに略々平行かつ前記ターゲット表面と略々平行となるよう配置され、前記複数のマグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、前記複数のマグネットは、前記中心軸を回転軸として同一方向に同一回転速度で回転し、前記複数のマグネットは、複数の同一回転軸上に、隣り合うマグネットの磁化の向きが反転するように、所定の間隔で配置されたことを特徴とする。
本発明の請求項６記載のマグネット回転スパッタ装置は、被成膜基板と、前期被成膜基板に対向配置されたターゲットと、前記ターゲットの前記被成膜基板とは反対側に、複数の柱状のマグネットが、前記複数のマグネットの中心軸がそれぞれ略々平行かつ前記ターゲット表面と略々平行となるよう配置され、前記複数のマグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、前記複数のマグネットは、前記中心軸を回転軸として同一方向に同一回転速度で回転し、柱状のマグネットＡが、前記マグネットの回転軸方向端部に、中心軸が前記マグネットの回転軸方向と略々垂直になるよう配置され、前記マグネットＡは、Ｎ極とＳ極とが前記マグネットＡの中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成されることを特徴とする。
また、前記マグネットＡは、前記マグネットＡの中心軸を回転軸として前記マグネットと同一回転速度で回転することが好ましい。
また、柱状の固定マグネットＢが、前記マグネットの回転軸方向と垂直方向の端部に、中心軸が前記マグネットの回転軸方向と略々平行になるよう配置され、前記固定マグネットＢは、Ｎ極とＳ極とが前記固定マグネットＢの中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成されることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について以下の実施例を用い説明する。
【００１３】
（実施例１）
本発明の第1の実施例を、以下の図面を参照し、詳細の説明をする。図１は本発明によるマグネット回転スパッタ装置の第１実施例の構成を説明する断面図である。同図において、１はターゲット、２は複数個の回転マグネットユニット、３はガラス製などの基板、４は基板３の成膜室５への搬入口を示す。搬入口４から基板３を挿入した後、基板３を加熱支持するサセプタ６を上昇させて成膜時の基板３とターゲット１の成膜時間隔を得る。ターゲットのバッキングプレート７の内部に他の部材を介することなく直接、回転マグネット２を収容し、その周囲にはパイプに流す場合等と比べ、ターゲット１に水など冷媒溶液８を近づけて効率的に大量の冷媒溶液８を流し込むことにより、ターゲット１の全面を広く効率良く冷却できる。ここで、回転マグネットユニット２部は形状が円柱状や直方体のマグネットをＳＵＳなどの容器に入れてもよい、マグネットを防水被覆したものでもよい。
回転マグネットユニット２の近傍の拡大図を図２に示す。互いに隣接する回転マグネットユニット２は、９０°づつ磁化の向きの位相を取って配置している。回転マグネットユニット２は数十Ｈｚの回転数で成膜が均一化できる。
参考までに、マグネットを＋４５°、０°、―４５°の回転位置に配置した場合のマグネットの磁束密度分布変化のシミレーション値を図３に示す。図３に示すように、ほぼ全域の磁力が規則正しく変化することがわかる。
【００１４】
（実施例２）
他の発明の実施例を図４に示す。図４に示すように、回転マグネット９のバッキングプレート１０側の回転移動方向に冷媒溶液１１の流れる方向を一致させるように、冷媒溶液１１の流入口１２と流出口１３を設けて、冷却効率を向上し、装置全体を小型化できる。
【００１５】
（実施例３）
他の発明の実施例を図５に示す。バッキングプレート１５の裏側にジャケット１６を配置し、ジャケット１６には回転マグネット１７の回転軸と略云同一軸の円柱状の空洞部１８を形成し、その中に回転マグネット１７および冷媒溶液１９の流域を形成する。このような構造により、回転マグネット１７の回転軸と同一方向に、複数の回転マグネット１７のそれぞれの位置での流速や方向のばらつきを少なくして冷媒溶液１９を流すことが可能で、冷却効率を高め、安定した温度分布を得ることができる。
また、この場合、回転マグネット１７の表面に図示しない羽根あるいは溝などを形成し、各回転マグネット１７が同期回転するように図示しない機械機構（歯車やタイミングベルト）を設け、冷媒溶液の１９流れを各回転マグネット１７の回転動力源に活用すると、モーター等の部品を低減し、更に装置の部品削減と小型化を図ることができる。
【００１６】
（実施例４）
他の発明の実施例を図６に示す。バッキングプレート２０の中に、羽根２１付きの回転マグネット２２を収容する空洞部２３および前記空洞部２３を連結する通路２４を形成し、冷媒溶液２５を、回転マグネット２２の回転軸と垂直な方向に流し、冷却効率高く、安定した温度分布状態を得ることができる。この時、各回転マグネット２２が同期回転するように図示しない機械機構（歯車やタイミングベルト）を設けて、冷媒溶液２５の流れを各回転マグネット２２の回転動力源にすれば、モーター等の部品を低減し、装置の部品削減と小型化を図ることができる。
あるいは、回転マグネット２２を図示しないモーターなどで回転させて、前記空洞部２３のターゲット側の冷媒２５ａを強制循環させることにより、冷却効率を更に向上することもできる。
【００１７】
（実施例５）
他の発明の実施例を図７に示す。回転マグネット２６を同一回転２７軸上に磁化の向きが１８０°に反転させた複数のマグネットを間隔を置いて配置した。このようにし、互いに隣接する複数の回転マグネット２６の磁化の向きが９０°の位相を取って配置し装置の平面図を図８に示す。図８に示すように、配置したマグネット２６に対し磁力線２８の方向が形成され、電子のドリフト２９が小さなループ状に形成され、端部などを含めてより均一で高密度のプラズマ域を形成できる。図８の状態から、回転マグネット２６が９０°回転すると図９に示すように、電子のドリフト３０が小さなループ状に形成され、プラズマの封じ込み領域が移動する。このような移動が規則正しく繰り返され、面内方向にターゲットの消耗と成膜が均一化される。
【００１８】
（実施例６）
他の発明の実施例を図１０に示す。図１０は回転マグネット３１の配置の平面図を示す、図示しないターゲットの端部近傍、すなわち、個々の回転マグネット３１の両端の端部近傍に、固定マグネット３２を配置している。このようにして、電子ドリフトの閉ループ３３が、ターゲットの端部近傍にも確実に形成されて成膜される。
【００１９】
（実施例７）
他の発明の実施例を図１１に示す。図１１は、図１０に対して固定させたマグネットＡ３４の磁化の向きを回転マグネット３１の軸方向に配置したことが異なる。このようにすると、固定したマグネットＡ３４を装置の内部に寄せて配置できるので、電極構造を小型化できる。
【００２０】
（実施例８）
他の発明の実施例を図１２に示す。図１２は、図１１に対して、回転マグネット３１の回転周期に同期して回転するマグネットＡ３５を回転マグネット３１の両端の端部近傍に配置したことが異なる。これにより、電子ドリフトの閉ループ３６が回転マグネット３１の両端の端部近傍においても規則正しく移動し、ターゲットをより広範に均一に消耗できる。
【００２１】
（実施例９）
他の発明の実施例を図１３に示す。隣接する回転マグネット３７は、磁化の向きを１８０°の位相をもって配置されている。一方、回転マグネット３７の両端側には、固定マグネット３８が配置され、これにより、電子ドリフトの閉ループ３９が、ターゲットの端部近傍に確実に形成されて成膜される。
【００２２】
（実施例１０）
他の発明の実施例を図１４、１５に示す。少なくとも中央側の互いに隣接する回転マグネット３７は、磁化の向きを１８０°の位相をもって配置され、同期して回転するマグネット回転スパッタ装置であって、同一回転軸上に磁化の向きを１８０°の反転させた複数の回転マグネット４０を配置した構造を平面図で表している。このようにして、電子のドリフト４１が小さなループ状に形成され、より均一なプラズマ域を形成できる。また、図１４の状態から回転マグネットを９０°回転すると電子のドリフト４２が移動し、これらが繰り返されて、面内のターゲットの消耗と成膜が均一化される。尚、図８に示すように、隣接する回転マグネットの磁化の向きを９０°反転させる場合より、電子のドリフト４１、４２を、より小さなループに形成しているが、回転マグネット４０の配列ピッチを広げ、回転マグネット４０の使用本数を減らすこともできる。
【００２３】
（実施例１１）
他の発明の実施例を図１６に示す。図１６は、図１５に対して、回転マグネット４３の並びの両端近傍に、固定マグネットＢ４４を更に配置していることが異なる。これにより、回転マグネット３１の並びの両端近傍でも、電子ドリフトの閉ループ４５が形成され、プラズマの封じ込みの効果を向上できる。
【００２４】
（実施例１２）
他の発明の実施例を図２０に示す。少なくとも中央側の複数の回転マグネット４６は、隣り合う回転マグネットの磁化方向の位相差が１８０°となるように配置されている。一方、回転マグネット４６を取り囲むように、固定マグネット４７，４８が配置されている。さらに、回転マグネット４６の回転軸を横切るように、固定マグネット４９が配置されている。このようなマグネットの配置により、ターゲットの基板側の面近傍には、プラズマ中に単一の電子ドリフトの閉ループ５０が形成される。実施例１〜１１では、ターゲット面上に複数の電子ドリフトの閉ループが形成される。複数の電子ドリフトの閉ループが存在すると、電子ドリフトの経路に必要的に枝分かれが生じる。枝分かれ部では、電子はプラズマインピーダンスの低い経路、すなわちプラズマ密度の高い経路に進む傾向があるため、特定の閉ループにプラズマが集中して不均一な分布になりやすい。一方、本実施例では、単一の閉ループしか存在しないため、この問題が生じない。むしろ、ターゲット全面を巡回する電子ドリフトの効果で、より均一なプラズマを得ることが可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以下、本発明の効果について説明する。
請求項１記載のマグネット回転スパッタ装置のように、被成膜基板と、前記被成膜基板に対向配置されたターゲットと、前記ターゲットの前記被成膜基板とは反対側に、柱状の複数のマグネットまたは容器内に柱状のマグネットを容れた複数のマグネットユニットが、前記複数のマグネットの中心軸がそれぞれ互いに略々平行かつ前記ターゲット表面と略々平行となるよう配置され、前記複数のマグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、前記複数のマグネットは、前記中心軸を回転軸として同一方向に同一回転速度で回転し、前記マグネットまたは前記マグネットユニットが冷媒溶液中に配置されていることにより、
マグネットまたはマグネットユニットの表面は、プラスチックやＳＵＳなどの耐水腐食性に優れた材料を被覆している、あるいは容器内に封入され、マグネットの近傍に水などの冷媒溶液を流すことにより、マグネットとターゲット間の距離を短くし、磁界強度を保ったまま、効率良くターゲットを冷却できる。したがって、成膜雰囲気の温度分布を均一化、安定化し、高速成膜で大電流を負荷しても、装置の故障や突発不良の発生確率を低減できる効果を奏する。
更に、前記冷媒溶液の少なくとも一部が前記マグネットの回転軸と同一方向に流れるように、前記冷媒溶液の通路が形成すことにより、より均一で効率良くターゲットを冷却できる。
更に、前記マグネットまたは前記マグネットユニットの表面に、スクリュー状の羽根または溝が形成することにより、マグネットの回転力源となるモーターや外部動力源と内部の軸部の間のシール構造などを削減して、装置の小型化や省電力化を図ることができる。あるいは、冷媒溶液を規則良く大量に強制循環させて、温度分布の均一化、安定化を向上することもできる。
また、前記冷媒溶液の少なくとも一部が前記マグネットの回転軸と垂直方向に流れるように、前記冷媒の通路を形成し、前記マグネットまたは前記マグネットユニットの表面に、羽根または溝が形成しても、マグネットの回転力源となるモーターや外部動力源と内部の軸部の間のシール構造などを削減して、装置の小型化や省電力化を図ることができる。あるいは、冷媒溶液を規則良く大量に強制循環させて、温度分布の均一化、安定化を向上することもできる。
請求項５記載のマグネット回転スパッタ装置のように、被成膜基板と、前期被成膜基板に対向配置されたターゲットと、前記ターゲットの前記被成膜基板とは反対側に、柱状の複数のマグネットが、前記複数のマグネットの中心軸がそれぞれ互いに略々平行かつ前記ターゲット表面と略々平行となるよう配置され、前記複数のマグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、前記複数のマグネットは、前記中心軸を回転軸として同一方向に同一回転速度で回転し、前記複数のマグネットは、複数の同一回転軸上のそれぞれに、隣り合うマグネットの磁化の向きが反転するように、所定の間隔で配置されたことにより、ターゲット上に電子ドリフトの閉ループがより小さい領域で形成され、より均一なプラズマが得られ、より均一な成膜が得られる。
請求項６記載のマグネット回転スパッタ装置のように、被成膜基板と、前期被成膜基板に対向配置されたターゲットと、前記ターゲットの前記被成膜基板とは反対側に、柱状の複数のマグネットが、前記複数のマグネットの中心軸がそれぞれ互いに略々平行かつ前記ターゲット表面と略々平行となるよう配置され、前記複数のマグネットは、Ｎ極とＳ極とが前記中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成され、前記複数のマグネットは、前記中心軸を回転軸として同一方向に同一回転速度で回転し、柱状のマグネットＡが、前記マグネットの回転軸方向端部に、中心軸が前記マグネットの回転軸方向と略々垂直になるよう配置され、前記マグネットＡは、Ｎ極とＳ極とが前記マグネットＡの中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成することにより、ターゲットの端部にもターゲット上に電子ドリフトの閉ループが形成され、端部まで均一な成膜ができる。
更に、前記マグネットＡは、前記マグネットＡの中心軸を回転軸として前記マグネットと同一回転速度で回転することにより、ターゲットの端部にもターゲット上に電子ドリフトの閉ループが形成されとともに、閉ループが規則的に移動して、ターゲットの端部近傍でより均一な成膜ができる。
【００２６】
更に、柱状の固定マグネットＢが、前記マグネットの回転軸方向と垂直方向の端部に、中心軸が前記マグネットの回転軸方向と略々平行になるよう配置され、前記固定マグネットＢは、Ｎ極とＳ極とが前記固定マグネットＢの中心軸に対して略々直角方向に互いに対向して形成することにより、前記マグネットの回転軸方向と垂直方向の端部近傍でもターゲット上に電子ドリフトの閉ループが形成され、端部まで均一な成膜ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第１の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第１の実施例のマグネット近傍の拡大図である。
【図３】磁束分布のシミレーションを示す図である。
【図４】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第２の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第３の実施例を示す断面図である。
【図６】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第４の実施例を示す部分断面図である。
【図７】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第５の実施例を示すマグネット部分の斜視図である。
【図８】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第５の実施例を示す平面図である。
【図９】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第５の実施例の変化を示す平面図である。
【図１０】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第６の実施例を示す平面図である。
【図１１】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第７の実施例を示す平面図である。
【図１２】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第８の実施例を示す平面図である。
【図１３】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第９の実施例を示す平面図である。
【図１４】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第１０の実施例を示す平面図である。
【図１５】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第１０の実施例の変化を示す平面図である。
【図１６】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第１１の実施例を示す平面図である。
【図１７】従来のスパッタ装置の例を示す図である。
【図１８】従来のスパッタ装置の他の例を示す図である。
【図１９】従来のスパッタ装置の更に他の例を示す図である。
【図２０】本発明のマグネット回転スパッタ装置の第１２の実施例を示す平面図である。
【符号の説明】
１      ターゲット
２      回転マグネットユニット
３      基板
４      搬入口
５      成膜室
６      サセプタ
７      バッキングプレート
８      冷媒
９      回転マグネット
１０    バッキングプレート
１１    冷媒
１２    流入口
１３    流出口
１４    ターゲット
１５    バッキングプレート
１６    ジャケット
１７    回転マグネット
１８    空洞部
１９    冷媒
２０    バッキングプレート
２１    羽根
２２    回転マグネット
２３    空洞部
２４    通路
２５    冷媒
２６    回転マグネット
２７    軸
２８    磁力線
２９    電子のドリフト
３０    電子のドリフト
３１    回転マグネット
３２    固定マグネット
３３    電子ドリフトの閉ループ
３４    マグネットＡ
３５    マグネットＡ
３６    電子ドリフトの閉ループ
３７    回転マグネット
３８    固定マグネット
３９    電子のドリフトの閉ループ
４０    回転マグネット
４１    電子ドリフトの閉ループ
４２    電子ドリフトの閉ループ
４３    回転マグネット
４４    固定マグネットＢ
４５    電子ドリフトの閉ループ
４６    回転マグネット
４７    固定マグネット
４８    固定マグネット
４９    固定マグネット
５０    電子ドリフトの閉ループ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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