磁控溅射装置以及磁控溅射方法
【专利摘要】本发明的磁控溅射装置具有：第1磁体列(33)，其呈螺旋状排列；第2磁体列(35)，其与第1磁体列(33)并列；固定磁体(38)，其配置于第1磁体列的周围和第2磁体列的周围；磁体旋转机构(30)，其使第1磁体列和第2磁体列(33、35)以旋转轴线(Ct)为中心旋转；以及多个磁感应构件(11)，从靶材(21)侧观察，在横截旋转轴线方向的方向上，其配置在第1磁体列的外周和第2磁体列(33、35)的外周与固定磁体(38)之间，并且沿旋转轴线方向排列，该多个磁感应构件(11)用于吸引自第1磁体列(33)出来的磁力线并将该出来的磁力线向靶材(21)侧引导，或者，吸引自靶材(21)侧进入的磁力线并将该进入的磁力线向第2磁体列(35)引导。
【专利说明】磁控溅射装置以及磁控溅射方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁控溅射装置以及磁控溅射方法。
【背景技术】
[0002] 在液晶显示元件、半导体元件等的制造过程中，需要在基板上形成由金属或绝缘 物等构成的薄膜的工序。在该薄膜形成工序中，采用基于溅射装置的成膜方法。在溅射装 置中，利用直流高电压或者高频电使氩气等非活性气体等离子体化，利用该等离子体化气 体使作为薄膜形成用的原材料的靶材活性化而熔解并且飞散，使其覆盖于基板上。作为溅 射装置，提出了一种使用磁体旋转机构的磁控溅射装置，该装置能够加快成膜速度，并且提 高靶材利用效率而降低生产成本，可实现稳定的长期运转（参照专利文献1)。该装置具有 磁体列和固定磁体，该磁体列由以相同磁性的磁极朝向外侧的方式、螺旋状地排列于旋转 轴的外周的多个磁体构成，该固定磁体以与靶材相对的方式设于该磁体列的周围，通过使 磁体列以旋转轴为中心旋转，使形成于靶材表面附近的与靶材表面水平的水平磁场的磁场 环沿旋转轴线方向移动而加快成膜速度，并且提高靶材的利用效率。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1 :国际公开2007/043476A1
【发明内容】
[0006] 发明要解决的问是页
[0007] 通常在磁控溅射中，为了以高产量向更大面积的基板进行成膜，行之有效的是扩 大靶材的面积并且增大侵蚀区域。在上述那样的使用磁体旋转机构的磁控溅射装置中，为 了增大侵蚀区域，能够通过在长度方向（旋转轴线方向）上延长磁体旋转机构的全长来进 行应对。然而，若为了增大横截磁体旋转机构的长度方向时的宽度方向上的侵蚀区域而延 长磁体列与固定磁体之间的距离，则靶材表面处的、磁体列与固定磁体之间的区域的磁场 强度就降低，难以将等离子体稳定地封闭于靶材表面。为了防止该情况而增大形成磁体列 的螺旋的直径、或者并列多个磁体旋转机构，则所使用的磁体的量变多，装置成本大幅上 升。另外，若所使用的磁体的量变多，则磁体间作用的力也变大，而难以确保装置稳定地动 作。
[0008] 本发明的目的之一在于提供一种在使用磁体旋转机构的磁控溅射装置中，将磁体 的使用量抑制到最小限度，并且能够伴随着靶材面积的扩大而增大侵蚀区域、特别是在靶 材的宽度方向上增大侵蚀区域的装置、以及使用该装置的磁控溅射方法。
[0009] 用于解决问题的方案
[0010] 本发明的磁控溅射装置的特征在于，其具有：靶材，其配置为面向等离子体形成空 间；
[0011] 第1磁体列，其相对于上述靶材配置在与上述等离子体形成空间相反的一侧，绕 与上述靶材的靠等离子体形成空间侧的表面平行的旋转轴线呈螺旋状排列，并且该第1磁 体列由N极朝向径向外侧的多个磁体构成；
[0012] 第2磁体列，其绕上述旋转轴线呈螺旋状排列，并且与上述第1磁体列并列，且该 第2磁体列由S极朝向径向外侧的多个磁体构成；
[0013] 固定磁体，从上述靶材侧观察，其配置于上述第1磁体列的周围和上述第2磁体列 的周围，由在与上述靶材相对的一侧具有N极或S极的磁体形成，用于与旋转的上述第1磁 体列和上述第2磁体列配合，在上述靶材的表面形成沿上述旋转轴线的方向移动的环状的 磁场图案；
[0014] 磁体旋转机构，其用于支承上述第1磁体列和上述第2磁体列，并使上述第1磁体 列和上述第2磁体列以上述旋转轴线为中心旋转；以及
[0015] 多个磁感应构件，从上述祀材侧观察，在横截上述旋转轴线方向的方向上，该多个 磁感应构件的至少一部分配置在上述第1磁体列的外周和上述第2磁体列的外周与上述固 定磁体之间，并且沿上述旋转轴线方向排列，该多个磁感应构件用于吸引自上述第1磁体 列出来的磁力线并将该磁力线向靶材侧引导，或者，吸引自靶材侧进入的磁力线并将该磁 力线向上述第2磁体列引导。
[0016] 在本发明的磁控溅射方法中，使用上述的磁控溅射装置，并使上述第1磁体列和 上述第2磁体列旋转，而将在上述等离子体形成空间中形成于上述靶材的表面附近的等离 子体封闭于上述靶材的表面附近，并且将上述靶材的材料成膜在被处理基板上。
[0017] 发明的效果
[0018] 采用本发明，将构成旋转的第1磁体列和第2磁体列的多个磁体中的、处于距靶材 相对较远的状态下的磁体的磁场有效灵活地用作等离子体封闭用的磁场，能够将磁体的使 用量抑制到最小限度，能够伴随着靶材面积的扩大而沿该靶材的宽度方向扩张侵蚀区域。 其结果，实现成膜速率、生产率的提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是表示磁控溅射装置的一例的剖视图。
[0020] 图2是图1中的磁体旋转机构、磁体列以及固定磁体的立体图。
[0021] 图3是用于说明侵蚀区域的图。
[0022] 图4是本发明的一实施方式的磁控溅射装置的剖视图。
[0023] 图5是表示图4的装置的磁体旋转机构、磁体列、固定磁体以及磁感应构件的图， 是从靶材侧观察的俯视图。
[0024] 图6是表示磁感应构件的形状的图。
[0025] 图7是表示磁感应构件的配置的图，是从与靶材表面水平的方向观察的侧视图。
[0026] 图8A是用于说明磁性体的性质的示意图。
[0027] 图8B是用于说明磁性体的性质的示意图。
[0028] 图8C是用于本发明的原理的示意图。
[0029] 图9是用于说明磁感应构件的作用的图。
[0030] 图10A是用于说明磁感应构件的作用的图，是图9中的XA-XA方向的剖视图。
[0031] 图10B是用于说明磁感应构件的作用的图，是图9的XB-XB方向的剖视图。
[0032] 图10C是用于说明磁感应构件的作用的图，是图9的XC-XC方向的剖视图。
[0033] 图11A是表示无磁感应构件的情况下的磁力线的分布的、与图10A相对应的剖视 图。
[0034] 图11B是表示无磁感应构件的情况下的磁力线的分布的、与图10B相对应的剖视 图。
[0035] 图12是表示固定磁体的开口宽度与水平磁场环图案的强度之间的关系的图表。
[0036] 图13是表不本发明的另一实施方式的磁感应构件的不意图。
【具体实施方式】
[0037] 以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。而且，在本说明书以及附图中， 对实质上具有同一功能结构的结构要素标注同一附图标记从而省略重复说明。
[0038] 磁控溅射裝置的某本结构
[0039] 图1表示应用本发明的磁控溅射装置的一例的图，图2是表示图1的装置的磁体 旋转机构、磁体列以及固定磁体的立体图。该装置具有：靶材21，其配置为面向等离子体形 成空间SP ;磁体旋转机构30 ;多个磁体34,其构成后述的第1磁体列33 ;多个磁体36,其构 成后述的第2磁体列35 ;以及固定磁体35,其配置在第1磁体列33的周围和第2磁体列35 的周围。而且，在图1中，附图标记40是粘接有靶材21的包装板，附图标记50是磁性体罩， 附图标记51是用于等离子体激励的RF电源，附图标记52是隔直电容器，附图标记53是用 于等离子体激励和靶材直流电压控制的直流电源，附图标记60是铝罩，附图标记55是用于 经由铝罩60和包装板40向靶材21供电的馈线，附图标记90是被处理基板，附图标记200 是设置有被处理基板90并使该被处理基板90移动的移动工作台。
[0040] 磁体旋转机构30具有中空的旋转轴31，在旋转轴31的外周面支承第1磁体列33 和第2磁体列35,并使第1磁体列33和第2磁体列35以旋转轴线Ct为中心旋转。旋转轴 31的截面的外形形状为正十六边形，在各面安装有多个磁体34、36。旋转轴31的两端部以 旋转自如的方式支承于未图示的支承机构，并且其一端部与未图示的齿轮单元和马达相连 接，从而能够使该旋转轴31旋转。作为旋转轴31的材质，也可以是通常的不锈钢等，但优 选磁阻较低的强磁性体、例如以Ni-Fe系高磁导率合金、铁构成一部分或全部。在本实施方 式中，旋转轴31的形成材料为铁。
[0041] 如图2所示，第1磁体列33相对于靶材21配置在与等离子体形成空间SP相反的 一侧，绕与靶材21的靠等离子体形成空间SP侧的表面平行的旋转轴线Ct呈螺旋状排列， 并且该第1磁体列33由N极朝向径向外侧的多个磁体34构成。第2磁体列35绕旋转轴 线Ct呈螺旋状排列，并且该第2磁体列35与第1磁体列33并列，由S极朝向径向外侧的多 个磁体36构成。各磁体34、36由板状磁体构成，优选的是，为了稳定地产生较强的磁场而 使用剩余磁感应强度、矫顽力、能积较高的磁体。例如剩余磁感应强度为1. 1T程度的Sm-Co 系烧结磁体则较佳，剩余磁感应强度为1.3T程度的Nd-Fe-B系烧结磁体等则更佳。在本实 施方式中，使用Nd-Fe-B系烧结磁体。各磁体34、36在与其表面垂直的方向上被磁化。
[0042] 从靶材21侧观察，固定磁体35配置为包围在第1磁体列33和第2磁体列35的 周围，利用在与靶材21相对的一侧具有S极的磁体形成。而且，也可以是在与靶材21相对 的一侧具有N极的磁体。而且，固定磁体35通过将设于沿旋转轴线C方向的部分的端部和 与该部分正交的部分的端部连结起来而成，但也可以将上述部分分离。关于固定磁体35,也 与各磁体34、36同样地使用Nd-Fe-B系烧结磁体。
[0043] 包装板40借助未图示的绝缘体设置于未图示的处理室外壁。RF电源51的电频 率例如为13. 56MHz。在本实施方式中，直流电源也采用能够叠加施加的RF-DC结合放电方 式，但也可以采用仅有直流电源的DC放电溅射方式，也可以采用仅有RF电源的RF放电溅 射方式。
[0044] 接下来，利用图3对在磁控溅射装置中在靶材表面移动的环状的磁场图案的形成 进行说明。而且，形成该磁场图案的磁场的作用为将等离子体封闭于靶材的表面附近，并形 成作为靶材表面的被溅射的区域的侵蚀区域。
[0045] 如图3所示，从靶材21侧观察设于旋转轴31的第1磁体列33和第2磁体列35 时,近似地，第1磁体列33的N极的周围被第2磁体列35的S极和固定磁体38的S极包 围。来自第1磁体列33的磁力线中的、来自相对地位于与靶材21较近的位置的磁体34的 磁力线在穿过靶材21后，在包围其周围的第2磁体列35的S极或固定磁体38的S极终止。 因此，在祀材21的表面，形成有多个闭合的环状的磁场图案601。磁场图案601是与革巴材 21的表面垂直的方向上的磁场成分为零且仅存在与祀材21的表面水平的方向上的磁场成 分的区域的轨迹，该闭合的环状的磁场图案（以下称作水平磁场环。）601内封闭有等离子 体，因此磁场图案601与侵蚀区域一致。伴随着旋转轴31的旋转，多个磁场图案601在靶 材21的表面沿箭头所示的方向移动。而且，在第1磁体列33的端部和第2磁体列35的端 部，自一侧的端部依次产生侵蚀区域，该侵蚀区域朝向另一侧的端部移动，在另一侧的端部 依次消失。
[0046] 靶材21的表面根据时间平均效果其整个面被高效率地削去（被侵蚀），因此靶材 21的使用效率提高。在侵蚀区域中被溅射而飞出的靶材21的原子到达并附着于设置于移 动工作台200的被处理基板90。由此，在被处理基板90上形成薄膜。而且，也能够对设置 有被处理基板90的移动工作台200进行驱动，在靶材21的表面激励等离子体期间，一边使 被处理基板90相对于祀材21移动一边进行成膜。
[0047](第1实施方式）
[0048] 在图1所示的磁控溅射装置中，使W1所示的固定磁体38的宽度方向（从靶材侧 观察，与旋转轴线Ct正交的方向）上的开口宽度与D1所示的第1磁体列33的直径和第2 磁体列35的直径的磁体列直径同等程度。其原因在于，在为了扩大靶材21的宽度方向上 的尺寸而扩大开口宽度W1时，如后述那样，在靶材21的表面，水平磁场环601的、距第1磁 体列33和第2磁体列35以及固定磁体38相对较远的区域的磁场强度降低，难以稳定地将 等离子体封闭于靶材表面。因此，在本实施方式中，对无需增加所使用的磁体的数量就能够 应对靶材21的宽度方向上的尺寸的扩大的磁控溅射装置进行说明。
[0049] 图4是表示本发明的第1实施方式的磁控溅射装置的剖视图。而且，在图4中，对 与图1的装置同样的结构部分使用同一附图标记。该装置形成为固定磁体38的开口宽度 W1比磁体列直径D1大很多，并且在旋转轴31与固定磁体38之间设有磁感应构件11。如 后所述，该磁感应构件11是为了提高形成于靶材21的表面附近的、移动的水平磁场环的磁 场强度、特别是为了提高第1磁体列33和第2磁体列35与固定磁体38之间的区域的磁场 强度而设置的。
[0050] 如图5以及图6所示，磁感应构件11利用薄板构件形成，磁感应构件11的形成材 料由因磁感应而产生磁极的磁性体形成，优选的是，利用磁阻较低的强磁性体、例如Ni-Fe 系高磁导率合金、铁等形成。在本实施方式中，磁感应构件11由铁形成。如图6所示，磁感 应构件11具有其一侧的两角为直角的梯形形状，图6所示的尺寸A、B、C例如分别为37_、 34mm、22mm。另外，厚度T例如为2mm。如图5所示，从靶材21侧观察，磁感应构件11在第 1磁体列33和第2磁体列35与固定磁体38之间并且在旋转轴线Ct两侧沿该旋转轴线Ct 方向排列有多个。
[0051] 接下来，参照图7,对磁感应构件11的具体配置例进行说明。图7是从与靶材21 的表面水平的方向观察第1磁体列和第2磁体列与磁感应构件11的侧视图。磁感应构件 11与图7中Θ D所示的第1磁体列33和第2磁体列35的倾斜角度（螺旋的倾斜角度）相 匹配地相对于旋转轴线Ct倾斜地配置。在本实施方式中，由于螺旋的倾斜角度为65°，因 此磁感应构件11也相对于旋转轴线Ct倾斜65°。为了防止相邻的第1磁体列33和第2 磁体列35间的磁力线的干涉，使磁感应构件11与螺旋的倾斜角度相匹配地配置。而且，在 螺旋的倾斜角度较小的情况下，也能够将磁感应构件11配置为不相对于旋转轴线Ct倾斜 而与旋转轴线Ct正交。
[0052] 多个磁感应构件11以规定的排列间距P1排列，间距P1例如为4mm程度。另外， 根据图7可知，磁感应构件11的旋转轴线Ct方向上的厚度比构成第1磁体列33和第2磁 体列35的磁体的旋转轴线Ct方向上的宽度E薄，磁感应构件11的旋转轴线Ct方向上的 排列间距P1构成为比第1磁体列与第2磁体列之间的间隔F小。宽度E和间隔F例如为 19mm和25mm。在这样的尺寸条件下，磁感应构件11在第1磁体列和第2磁体列的宽度E 的范围内设置2?3个。而且，关于将磁感应构件11的厚度以及排列间距P1设置为上述 那样的结构的理由，后面将进行阐述。
[0053] 磁感应构件11的下端部（与靶材21相对的端部）的位置设定于在与靶材21的 表面垂直的方向上与第1磁体列33和第2磁体列35的磁体中的最接近靶材21的位置的 磁体大致相同的高度。
[0054] 虽然省略了用于支承磁感应构件11的支承构件的图示，但是为了将磁感应构件 11固定于支承构件，也能够将由例如铝、树脂等非磁性材料形成的板状构件夹于多个磁感 应构件11之间。此时，优选一体化成形多个磁感应构件11与多个上述板状构件。在上述板 状构件为铝那样的非磁性金属材料的情况下，既可以利用铝制的螺栓?螺母、铆钉紧固，也 可以利用带状框体以牢固密合的方式固定。在上述板状构件为树脂的情况下，也可以将以 等间隔的方式临时排列维持的多个磁感应构件11浸渍于熔融树脂中并使树脂固化，从而 进行一体成型。多个磁感应构件11各自如图6所示那样由相同的材质形成为相同形状、相 同尺寸为佳，但从材质的均质性、加工精度这点考虑，并不一定为相同材质?相同形状?相 同尺寸。而且，也有时被其他的因素、例如靶材21、磁体旋转机构30的形状方面的均质性、 或者构造方面的均质性左右。考虑到上述情况，期望的是，该磁感应构件11的材质?形 状?尺寸的容许范围设置为使得形成于靶材21与磁体旋转机构30之间的等离子体无场所 依赖性地成为均质或者实质上均质的范围。磁感应构件11的排列间隔优选设置为等间隔 或者实质上或者实效上等间隔。但是，若依赖于靶材21和磁体旋转机构30的均质性而设 置为等间隔或者实质上或者实效上等间隔，则妨碍被形成于靶材21与磁体旋转机构30之 间的等离子体的均质性的话，也可以有意地改变磁感应构件11的排列间隔以保证等离子 体的均质性。例如，若沿着磁体旋转机构30的旋转轴线Ct向磁体旋转机构30的中央以使 其排列间隔逐渐扩大的方式排列多个磁感应构件11，则前述的课题较容易解决，因此是优 选该方式。在本发明的实施方式例的说明中，将第1磁体列33和第2磁体列35沿旋转轴 线Ct的周边以等间距呈螺旋状配置的例子作为优选的例子之一进行了说明，但除此之外， 根据实施方式例的不同也可以以不等间距呈螺旋状配置，不等间距也可以是以沿磁体旋转 机构30的旋转轴线Ct向磁体旋转机构30的中央使间距间隔连续地扩大的方式呈螺旋状 配设。第1磁体列的宽度E和第2磁体列的宽度E为了便于说明以等宽度的方式进行了说 明以及图示，但与构成磁体列的磁体的磁力的强弱的差异相对应地或为了所期望的等离子 体按照既定目的那样形成而使上述宽度E不同也为优选的例子之一。例如，作为期望的例 子可以例举与构成磁体列的磁体的磁力的强弱的差异相对应地使N型磁体列的宽度比S型 磁体列的宽度宽。
[0055] 接下来，参照图8A?图11B对磁感应构件11的作用、效果进行说明。如图8A所 示，磁极朝向相反的两个磁体301、302并列配置时，自一侧的磁体301出来的磁力线MF被 吸引而进入到另一侧的磁体302。在分别与磁体301、302相对的位置配置端面的宽度与磁 体301、302大致相同的磁性体401、402时，因磁感应的作用磁力线尽可能穿过磁性体里面， 因此如图8A所示，能够使磁力线MF的路径延伸至距磁体301、302更远的位置。然而，如图 8B所示，磁体301、302移动至不与磁性体401、402相对的位置时，磁在磁体间短路，磁力线 MF不会延伸至远离磁体301、302的位置。因此，如图8C所示，将具有比磁体301、302的端 面的宽度窄的端面的多个磁性体501以比磁体301、302的端面的宽度窄的间隔排列。利 用磁性体501，能够使磁力线MF的路径延伸至距磁体301、302更远的位置，并且即使磁体 301、302相对于磁性体501发生了移动，也能够维持延长后的磁力线MF的路径。其原因在 于，磁性体板彼此孤立，因此磁不会在磁体间分流\ >卜）。
[0056] 在水平磁场环区域中，为了高效地将等离子体封闭，需要使水平磁场环区域的最 低水平磁场强度为至少100高斯以上、期望的是200高斯以上、进一步期望的是300高斯以 上。如上所述，在固定磁体38的开口宽度W1形成为比磁体列直径D1大很多时，水平磁场 环区域的最低水平磁场强度降低。在本实施方式中，利用图8C所示的原理，利用磁感应构 件11进行作用以延长在第1磁体列33、第2磁体列35以及固定磁体38间形成的磁力线的 路径，提高水平磁场环的磁场强度。
[0057] 图9是从靶材方向观察第1磁体列和第2磁体列、磁感应构件和固定磁体的图。在 图9中，单点划线所示的轨迹601为形成于靶材21的表面的水平磁场环。图10A是沿图9 中的第1磁体列33的XA-XA线剖视图，图10B是沿图9中的与XA-XA线正交的XB-XB线剖 视图，图10C是沿图9中第2磁体列35的XC-XC线剖视图。而且，图10A以及图10C仅示 出了相对于旋转轴线Ct的单侧半部分的磁体列。
[0058] 如图10A所示，根据前述的磁性体的性质，自位于距靶材21的表面相对较远的位 置而非靶材21的表面的附近的第1磁体列33的磁体34出来的磁力线被吸引至配置于该第 1磁体列33与固定磁体38之间的磁感应构件11的一端部，进入到磁感应构件11内。磁力 线会尽可能地集中于磁导率较高的材质，并且磁力线具有彼此欲相互排斥的性质，因此进 入到磁感应构件11内的磁力线穿过磁感应构件11的内部而被引导至靶材侧，从磁感应构 件11的下端部朝向靶材21出来。自磁感应构件11出来的磁力线中的、位于接近固定磁体 38的位置的磁力线终止于固定磁体38。此时，如图10A所示，在靶材21的表面形成水平磁 场区域（垂直磁场为零），该处封闭有等离子体PL。该位置与图9中的位置802相对应。
[0059] 如图10A以及图10B所示，自磁感应构件11出来的余下的磁力线MFA被引导至靶 材21侧。而且，被引导至靶材21的表面侧的磁力线MFA最终作为磁力线MFB终止于在旋转 轴线方向上相邻的第2磁体列35的磁体36。如图10B以及图10C所示，在该情况下，自靶 材21侧进入的磁力线MFB也被吸引至配置于第2磁体列35与固定磁体38之间的磁感应 构件11的下端部，穿过磁感应构件11的内部而被引导至第2磁体列35的磁体36。此时， 如图10B所示，在靶材表面形成水平磁场区域（垂直磁场为零），该处封闭有等离子体PL。 这与图9的位置803相对应。像这样，通过利用磁感应构件11将处于距靶材21相对较远 的状态的磁体的磁场灵活地用作等离子体封闭用的磁场，即使扩大固定磁体38的开口宽 度W1，也能够稳定地激励宽度较宽的水平磁场环。
[0060] 为了进行比较，对不引入磁感应构件11而扩大固定磁体38的开口宽度W1的情况 进行说明。在该情况下，如图11A所示，自位于距靶材21的表面较远的位置而非靶材21的 表面的附近的磁体出来的磁力线向与磁体面大致垂直方向发散，而非向靶材21侧发散。一 部分的磁力线朝向固定磁体38行进，但由于不存在磁感应构件11，因此难以形成如图10A 所示那样的水平磁场环，难以稳定地将等离子体PL封闭。另外，在图9的位置803的附近， 在靶材21的表面上形成较强的磁场强度的水平磁场环区域是非常困难的。其原因在于，如 图11B所示，自位于远离靶材21的表面的位置的磁体的N极出来的磁力线MFA'朝向相邻 的磁体的S极行进而非向靶材21侧行进，从而不经由靶材21的表面。因此，在不存在磁感 应构件11的情况下，即使在图9所示的磁体与靶材21的距离较近的位置801处激励了较 多的等离子体，等离子体也在水平磁场较弱的位置802、803发生扩散，难以稳定地激励等 离子体。
[0061] 图12是对改变了固定磁体38的开口宽度W1后的水平磁场环内的最低水平磁场 的强度进行标识而得到的图表。比较例表示不存在磁感应构件11的装置中的水平磁场环 内的最低水平磁场的强度。可知：在本实施例中，即使将固定磁体38的开口宽度W1扩大至 磁体列直径D1的两倍，最低水平磁场也超过200高斯。而且，水平磁场环内的最高水平磁 场在靶材的宽度方向上的中央附近为750高斯程度，即使改变固定磁体38的开口宽度W1， 该水平磁场环内的最高水平磁场也几乎不变化。通过引入磁感应构件11，将靶材21的宽度 增大至磁体列直径D1的两倍，能够将水平磁场环扩大至该靶材的宽度的整个范围。另一方 面，在不存在磁感应构件11的比较例中，在开口宽度W1超过磁体列直径D1的约1. 5倍时， 最低水平磁场就低于100高斯，变得不能够稳定地激励等离子体。
[0062] (第2实施方式）
[0063] 图13是表示本发明的另一实施方式的磁感应构件的构造的图。图13所示的磁感 应构件与第1实施方式同样地在旋转轴线ct方向上分别排列有多个，但如附图标记11A? 11C所示，也在旋转轴31的旋转方向R1排列有多个磁感应构件。而且，磁感应构件11A? 11C以其一端部与第1磁体列33的远离靶材21的表面的磁体相对、且其另一端部与靶材 21相对的方式弯曲。
[0064] 对于第1实施方式的由一个磁性体形成的磁感应构件11，该磁感应构件11的内部 的磁阻为各向同性，因此大部分的磁力线朝向靶材21的表面行进，但一部分产生自图10A 的右端部扩散并沿水平方向扩散的成分。
[0065] 另一方面，在本实施方式中，磁感应构件11A?11C在旋转方向R1上被分割为多 个，其形状为自第1磁体列33朝向靶材21的表面的弯曲形状，因此能够减小磁力线的扩散 的比例，能够将磁力线高效率地引导至靶材表面。
[0066] 而且，磁感应构件的宽度在旋转轴线C的方向以及旋转方向R1的方向的任一者上 均比相对的磁体的宽度窄，排列间距优选为磁体宽度那样的大小以及磁体间至少排列两个 以上磁感应构件那样的大小。
[0067] 以上参照附图对本发明的实施方式进行了详细说明，但本发明不限于该例。在上 述实施方式中，将螺旋状的磁体列设置为两列，但并不限于此，例如也能够形成四列、六列、 八列等更多的磁体列。在上述实施方式中，从靶材侧观察时，将磁感应构件配置于磁体列的 外周与固定磁体之间，但只要是磁感应构件的至少一部分配置于磁体列的外周与固定磁体 之间即可，也能够将磁感应构件设置为在从靶材侧观察时与磁体列重叠的结构。对具有本 发明所述的【技术领域】的通常的知识的人员而言，在权利要求的范围所记载的技术构思的范 畴内能够想到各种的变更例或修改例是显而易见的，应该能够理解上述情况也当然属于本 发明的保护范围。
[0068] 产业h的可利用件
[〇〇69] 本发明的磁控溅射装置不仅能够用于在半导体晶片等上形成绝缘膜或者导电性 膜，也能够应用于对平板显示器装置的玻璃等的基板形成各种覆膜，能够在存储装置、其他 的电子装置的制造中用于溅射成膜。
【权利要求】
1. 一种磁控溅射装置，其特征在于， 其具有： 靶材，其配置为面向等离子体形成空间； 第1磁体列，其相对于上述靶材配置在与上述等离子体形成空间相反的一侧，绕与上 述靶材的靠等离子体形成空间侧的表面平行的旋转轴线呈螺旋状排列，并且该第1磁体列 由N极朝向径向外侧的多个磁体构成； 第2磁体列，其绕上述旋转轴线呈螺旋状排列，并且与上述第1磁体并列，且该第2磁 体列由S极朝向径向外侧的多个磁体构成； 固定磁体，从上述靶材侧观察，其配置于上述第1磁体列的周围和上述第2磁体列的周 围，由在与上述靶材相对的一侧具有N极或S极的磁体形成，用于与旋转的上述第1磁体列 和上述第2磁体列配合，在上述靶材的表面形成沿上述旋转轴线的方向移动的环状的磁场 图案； 磁体旋转机构，其用于支承上述第1磁体列和上述第2磁体列，并使上述第1磁体列和 上述第2磁体列以上述旋转轴线为中心旋转；以及 多个磁感应构件，从上述祀材侧观察，在横截上述旋转轴线方向的方向上，该多个磁感 应构件的至少一部分配置在上述第1磁体列的外周和上述第2磁体列的外周与上述固定磁 体之间，并且沿上述旋转轴线方向排列，该多个磁感应构件吸引自上述第1磁体列出来的 磁力线并将该出来的磁力线向靶材侧引导，或者，吸引自靶材侧进入的磁力线并将该进入 的磁力线向上述第2磁体列引导。
2. 根据权利要求1所述的磁控溅射装置，其特征在于， 上述多个磁感应构件各自的上述旋转轴线方向上的厚度比构成上述第1磁体列和上 述第2磁体列的磁体的上述旋转轴线方向上的宽度薄，上述多个磁感应构件的上述旋转轴 线方向上的排列间距比上述第1磁体列与上述第2磁体列之间的间隔小。
3. 根据权利要求1所述的磁控溅射装置，其特征在于， 上述多个磁感应构件沿上述磁体旋转机构的旋转方向排列有多个。
4. 一种磁控溅射方法，其特征在于， 其使用权利要求1?3中任一项所述的磁控溅射装置，并使上述第1磁体列和上述第2 磁体列旋转，而将在上述等离子体形成空间中形成于上述靶材的表面附近的等离子体封闭 于上述靶材的表面附近，并且将上述靶材的材料成膜在被处理基板上。
【文档编号】C23C14/35GK104114742SQ201280070032
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年10月26日 优先权日:2012年10月26日
【发明者】后藤哲也 申请人:国立大学法人东北大学