專利名稱：磁控濺射裝置的制作方法
磁控濺射裝置技術(shù)區(qū)域本發(fā)明涉及用于對(duì)液晶顯示基板和半導(dǎo)體基板等被處理體施加規(guī)定 的表面處理的處理裝置，即磁控濺射裝置。10背景技術(shù)在液晶顯示元件和IC等半導(dǎo)體元件的制造中，在其基板上形成金屬或絕緣物等的薄膜的成膜工序是必不可少的。在這些工序中，采用的是通 過濺射裝置進(jìn)行成膜的方法，即，將成膜用的原材料作為耙，通過直流高 壓或高頻電力使氬氣等等離子體化，通過該等離子體化氣體將靶活性化，15使其熔解、飛散，被覆在被處理基板上。在濺射成膜法中，為了使成膜速度高速化，通過磁控濺射裝置進(jìn)行成 膜的方法成為主流，即，通過在靶的背面設(shè)置磁體，使磁力線平行通過靶 的表面，將等離子體封閉在靶表面上，從而獲得高密度的等離子體。圖10是表示對(duì)采用現(xiàn)有技術(shù)的磁控濺射裝置的要部構(gòu)成進(jìn)行說明的 20 圖，101表示靶；102表示形成薄膜的基板；103表示多個(gè)磁體；104表示 磁力線；105表示耙101熔解剝離的區(qū)域，即腐蝕區(qū)域。如圖10所示，在靶101的背面上設(shè)置磁體103，使各個(gè)磁體103的N 極和S極朝向規(guī)定的方向，向靶101和基板102之間，施加高頻電力(RF 電力)106或直流高壓電力107，在靶101上激發(fā)等離子體。25 另一方面，在設(shè)置在靶101背面的多個(gè)磁體103中，從相鄰的N極朝向S極產(chǎn)生磁力線104。在耙表面上，在垂直磁場(chǎng)(與靶表面垂直的磁力線 成分)為零的位置上，在局部水平磁場(chǎng)(與靶表面平行的磁力線成分)變?yōu)樽?大。在水平磁場(chǎng)成分多的區(qū)域內(nèi)，電子被補(bǔ)充到靶表面附近，可以形成高 密度的等離子體，因此以該位置為中心，可以形成腐蝕區(qū)域105。30 與其他區(qū)域相比，腐蝕區(qū)域105被暴露在高密度的等離子體中，因此靶101的消耗變得劇烈。連續(xù)進(jìn)行成膜時(shí)，該區(qū)域中的耙變無時(shí)，必須對(duì) 整個(gè)靶進(jìn)行更換。結(jié)果使靶101的利用效率變差，再者，關(guān)于與靶對(duì)向設(shè) 置的被處理基板102的薄膜的膜厚，也因?yàn)榕c腐蝕區(qū)域105對(duì)向的位置的 膜厚變厚，而存在整個(gè)被處理基板的膜厚均勻性劣化的問題。 5 因此，原先提出了一種方案，S卩，將棒磁體作為產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體，通過使該棒磁體移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)，使腐蝕區(qū)域時(shí)間性移動(dòng)，以時(shí)間平均計(jì)，實(shí) 質(zhì)上消除靶的局部性消耗，再使被處理基板的膜厚均勻性得到提高的方法 (參考特許文獻(xiàn)1 3)。在這些方法中，或者棒磁體的N極和S極在其直徑向的對(duì)向表面上，10具有與其長(zhǎng)度方向平行的同磁極的各種排列，或者在其直徑向的對(duì)向表面上，具有與其長(zhǎng)度方向相關(guān)的螺旋狀的同磁極的各種排列。再者，為了腐 蝕區(qū)域在靶內(nèi)形成封閉回路，在移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的棒磁體的周圍設(shè)置固定的棒磁體。該固定的棒磁體的N極和S極在其直徑向的對(duì)向表面上，具有與其長(zhǎng)度方向平行的同磁極的各種排列。15 特許文獻(xiàn)l:特開平5-148642號(hào)公報(bào)特許文獻(xiàn)2:特開2000-309867號(hào)公報(bào) 特許文獻(xiàn)3:特許第3566327號(hào)公報(bào)然而，在上述現(xiàn)有的方法中，為了提高對(duì)被處理基板迸行成膜的速度， 瞬時(shí)提高腐蝕密度，即提高腐蝕區(qū)域在整個(gè)靶區(qū)域中的比例，此時(shí)需要增 20加棒磁體的強(qiáng)度，并使小型化的棒磁體相互靠近。但是，采用這樣的構(gòu)成 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)在磁體之間的斥力或引力的作用下，磁體和固定的棒產(chǎn)生扭曲， 或者對(duì)抗該力使移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)變的困難的問題。另外，隨著與固定在周邊的棒磁體相鄰的旋轉(zhuǎn)磁體的旋轉(zhuǎn)，無論如何 都會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁體和固定在周邊的棒磁體的磁極變?yōu)橄嗤奈幌?，此時(shí)會(huì) 25出現(xiàn)不能形成封閉的腐蝕的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是鑒于上述現(xiàn)有的問題而設(shè)計(jì)的，其目的之一在于，提供一 種提高在靶上的瞬時(shí)的腐蝕密度，使成膜速度得以提高的磁控濺射裝置。30 再者，本發(fā)明的另外的目的在于，提供一種通過使腐蝕區(qū)域時(shí)間性移動(dòng)，防止靶的局部性磨損，實(shí)現(xiàn)均勻消耗，而延長(zhǎng)靶壽命的磁控濺射裝置。 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種磁控濺射裝置，其具有被成膜基 板和與被成膜基板相對(duì)設(shè)置的靶、以及被設(shè)置在與靶的被處理基板相反側(cè) 的磁體，通過該磁體，在耙表面形成磁場(chǎng)，由此將等離子體封閉在靶表面， 5 其特征在于，所述磁體包括在柱狀旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)有多個(gè)板磁體而成的旋轉(zhuǎn) 磁體群、和與靶面平行地設(shè)置在旋轉(zhuǎn)磁體群的周邊且在與靶面垂直的方向 上磁化的固定外周板磁體，通過使所述旋轉(zhuǎn)磁體群與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸一起 旋轉(zhuǎn)，以所述靶表面的磁場(chǎng)圖案與時(shí)間一起動(dòng)作的方式構(gòu)成。這里，所述磁控濺射裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)磁體群以在所述柱 10 狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向上相鄰的板磁體彼此具有相互不同的磁極的方式，并且以 在與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向垂直的面的外周上具有相鄰板磁體成為相互 不同的磁極的部分的方式，在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的外周設(shè)置多個(gè)板磁體而構(gòu) 成，所述固定外周板磁體在靶側(cè)形成有N極或S極的任一種磁極。另外，所述磁控濺射裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)磁體群是通過在所 15 述柱狀旋轉(zhuǎn)軸上螺旋狀地設(shè)置板磁體而形成多個(gè)螺旋，并且在所述柱狀旋 轉(zhuǎn)軸的軸向上相鄰的螺旋彼此在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向外側(cè)形成有作為 相互不同的磁極的N極和S極的螺旋狀板磁體群，所述固定外周板磁體從 靶側(cè)觀看，形成包圍所述旋轉(zhuǎn)磁體群的構(gòu)造，并且在靶側(cè)形成有N極或S 極的磁極。20 再者，所述磁控濺射裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)磁體群通過在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的外周環(huán)狀地設(shè)置板磁體且在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向上設(shè)置 多個(gè)該環(huán)而構(gòu)成，并且以在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向上相鄰的環(huán)彼此具有相 互不同的磁極的方式，并且以隨著所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向角度變化各環(huán)中 的板磁體在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向上的位置發(fā)生變化的方式構(gòu)成，所述固25 定外周板磁體從靶側(cè)觀看，形成包圍所述旋轉(zhuǎn)磁體群的構(gòu)造，并且在靶側(cè) 形成有N極或S極的磁極。優(yōu)選所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的至少一部分為常磁性體。也可以在與所述固定外周板磁體的所述靶相反側(cè)的面上，與所述固定 外周板磁體鄰接設(shè)置固定外周常磁性體。 30 也可以設(shè)置使從所述固定外周板磁體朝向所述靶外側(cè)的磁通比從所述固定外周板磁體朝向所述靶內(nèi)側(cè)的磁通弱的機(jī)構(gòu)。優(yōu)選所述機(jī)構(gòu)包括常磁性體構(gòu)件，該常磁性體被設(shè)為在所述固定外周 板磁體的表面中從所述靶側(cè)觀看，連續(xù)覆蓋外側(cè)的側(cè)面和所述靶側(cè)的面的一部分。5 另外，在上述機(jī)構(gòu)中，以在所述固定外周板磁體的表面中所述耙側(cè)的表面向所述靶的內(nèi)側(cè)突出的方式構(gòu)成所述固定外周板磁體。所述磁控濺射裝置，其特征在于，所述磁控濺射裝置還具備以覆蓋所 述靶的端部的方式與所述靶隔離且相對(duì)于所述螺旋狀板磁體群設(shè)于相反 側(cè)并被電接地的遮蔽構(gòu)件，所述遮蔽構(gòu)件在與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向相同10 的方向上延伸，構(gòu)成使所述靶相對(duì)于所述被處理基板開口的狹縫，將該狹 縫的寬度及長(zhǎng)度設(shè)定為，在以一定頻率使所述板磁體群旋轉(zhuǎn)時(shí)的、形成在 耙表面的磁場(chǎng)中與耙面平行的成分的磁場(chǎng)強(qiáng)度的時(shí)間平均分布中，在最大 值的75%以上的區(qū)域從被處理基板觀看開口的寬度及長(zhǎng)度。另外，所述磁控濺射裝置，其特征在于，所述磁控濺射裝置還具備以15 覆蓋所述靶的端部的方式與所述靶隔離且相對(duì)于所述螺旋狀板磁體群設(shè) 于相反側(cè)并被電接地的遮蔽構(gòu)件，所述遮蔽構(gòu)件在與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸 向相同的方向上延伸，并構(gòu)成在其間使所述靶相對(duì)于所述被處理基板開口 的狹縫，將該狹縫的寬度及長(zhǎng)度設(shè)定為，在固定被處理基板且以一定頻率 使所述板磁體群旋轉(zhuǎn)時(shí)，在所述靶的端部不被遮蔽的情況下，遮蔽在單位20 時(shí)間在被處理基板進(jìn)行成膜的最大膜厚的80%以下的區(qū)域。所述磁控濺射裝置，其特征在于，所述固定外周常磁性體的一部分連 續(xù)構(gòu)成壁面，形成使所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸及板狀磁體群覆蓋所述靶側(cè)以外的部 分的構(gòu)造，并被延長(zhǎng)到與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸鄰接的部分為止，經(jīng)磁性流體與 所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的磁性體部分鄰接，在所述旋轉(zhuǎn)磁體群和所述固定外周板25 磁體之間形成有磁阻低的磁回路。優(yōu)選所述旋轉(zhuǎn)磁體群，將板磁體環(huán)狀地粘貼在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸上形成 多個(gè)環(huán)狀板磁體群，是在柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向上相鄰的所述環(huán)狀板磁體群彼 此在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向外側(cè)形成有作為相互不同的磁極的N極和S 極的環(huán)狀板磁體群，隨著所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向角度的變化各環(huán)狀板磁體30 群的軸向的位置連續(xù)地以相同的變位量發(fā)生變化。所述磁控濺射裝置，其特征在于，所述環(huán)狀板磁體群被形成為在所 述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向角度發(fā)生180度變化時(shí)，在鄰接的環(huán)狀板磁體的軸向 位置上發(fā)生變化，并且在發(fā)生180度變化時(shí)，返回到原來的軸向位置，所 述固定外周板磁體從靶側(cè)觀看形成包圍所述旋轉(zhuǎn)磁體群的構(gòu)造，且在所述 5 靶側(cè)形成有N極或S極的磁極。優(yōu)選所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的至少一部分為常磁性體。優(yōu)選在與所述固定外周板磁體的所述耙相反側(cè)的面上，與所述固定外 周板磁體鄰接而設(shè)置固定外周常磁性體。此外，所述固定外周常磁性體的一部分連續(xù)構(gòu)成壁面，形成使所述柱 10狀旋轉(zhuǎn)軸及板狀磁體群覆蓋所述靶側(cè)以外的部分的構(gòu)造，并被延長(zhǎng)到與所 述柱狀旋轉(zhuǎn)軸鄰接的部分為止，經(jīng)磁性流體與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的磁性體部 分鄰接，在所述旋轉(zhuǎn)磁體群和所述固定外周板磁體之間形成有磁阻低的磁 回路。優(yōu)選所述環(huán)狀板磁體群被形成為在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向角度發(fā)生 15 180度變化時(shí)，在鄰接的環(huán)狀板磁體的軸向位置上發(fā)生變化，并且在發(fā)生 180度變化時(shí)，返回到原來的軸向位置，所述固定外周板磁體設(shè)置有從 所述靶側(cè)觀看與所述旋轉(zhuǎn)磁體群的一側(cè)鄰接，在所述靶表面?zhèn)刃纬蒒極或 S極的磁極而設(shè)置的第一個(gè)板磁體；從靶側(cè)觀看形成包圍所述環(huán)狀旋轉(zhuǎn)磁 體群和所述第一個(gè)板磁體的構(gòu)造，且在所述靶側(cè)具有與所述第一個(gè)板磁體 20 相反的磁極的板磁體。所述環(huán)狀板磁體群也可以被形成為在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向角度發(fā) 生180度變化時(shí)，在鄰接的環(huán)狀板磁體的軸向位置上發(fā)生變化，并且在發(fā) 生180度變化時(shí)，返回到原來的軸向位置，所述固定外周板磁體從靶側(cè)觀看形成包圍所述旋轉(zhuǎn)磁體群的構(gòu)造，且在所述靶側(cè)形成有N極或S極的磁25 極。優(yōu)選所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的至少一部分為常磁性體。另外，在與所述固定外周板磁體的所述靶相反側(cè)的面上與所述固定外 周板磁體鄰接而設(shè)置固定外周常磁性體。優(yōu)選所述固定外周常磁性體的一部分連續(xù)構(gòu)成壁面，形成使所述柱狀 30 旋轉(zhuǎn)軸及板狀磁體群覆蓋所述靶側(cè)以外的部分的構(gòu)造，并被延長(zhǎng)到與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸鄰接的部分為止，經(jīng)磁性流體與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的磁性體部分 鄰接，在所述旋轉(zhuǎn)磁體群和所述固定外周板磁體之間形成有磁阻低的磁回 路。也可以具有所述旋轉(zhuǎn)磁體群和所述固定外周板磁體，在與靶表面垂直 5 的方向上可動(dòng)的構(gòu)成。也可以具有所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸和粘貼在柱狀旋轉(zhuǎn)軸上的所述旋轉(zhuǎn)磁體 群以及所述固定外周板磁體，被設(shè)置在靶和粘貼有靶的背板以及從背板周 圍起連續(xù)設(shè)置的壁面所包圍的空間內(nèi)，所述空間可以進(jìn)行減壓的構(gòu)成。也可以具有在與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向相交的方向上使所述被處理 10 基板相對(duì)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。也可以在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向上平行設(shè)置多個(gè)上述磁控濺射裝置， 在與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向相交的方向上，設(shè)置使所述被處理基板相對(duì)移 動(dòng)的機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，可以獲得一種濺射方法，其特征在于，采用上述的磁控 15濺射裝置，使所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，向被處理基板成膜所述靶的材料。再者，根據(jù)本發(fā)明，可以獲得一種電子裝置(半導(dǎo)體裝置或平板顯示器 裝置、其他的電子裝置)的制造方法，其特征在于，包含采用上述的濺射方 法，對(duì)被處理基板進(jìn)行濺射成膜的工序。 20 根據(jù)本發(fā)明，不僅可以提高成膜速度，而且可以防止靶的局部性損耗，實(shí)現(xiàn)均勻消耗，從而使提高靶的壽命成為可能。


圖1是表示本發(fā)明的磁控濺射裝置的剖面圖。 25 圖2是表示柱狀旋轉(zhuǎn)軸、多個(gè)磁體群、板磁體以及常磁性體的鳥瞰圖和從靶一側(cè)的剖視圖。圖3是表示腐蝕區(qū)域的圖。圖4是表示本發(fā)明的第8實(shí)施方式中的往返移動(dòng)型成膜裝置的圖。 圖5是表示水平磁場(chǎng)強(qiáng)度的柱狀旋轉(zhuǎn)軸材料的比導(dǎo)磁率依存性的圖。 30 圖6表示(1)沒有形成磁回路、(2)在固定外周板磁體之下設(shè)置常磁性體(比導(dǎo)磁率100)、 (3)在固定外周板磁體之下的常磁性體和柱狀旋轉(zhuǎn)軸之間 形成磁回路的各種情況下的規(guī)格化水平磁場(chǎng)強(qiáng)度的圖。圖7是表示旋轉(zhuǎn)板磁體中，僅是柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向外側(cè)的磁極為S極， 即和固定外周磁體的靶一側(cè)的磁極相同的磁體，將其軸向的長(zhǎng)度縮短后的 5 情況下的腐蝕圖案的圖。圖8是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式中的磁體配置的圖。 圖9是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式中的磁體配置的圖。 圖IO是表示現(xiàn)有的磁控濺射裝置的圖。 圖11是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式中的磁體配置的圖。io 圖12是表示水平磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁體間隔依存性的圖。圖13是表示水平磁場(chǎng)強(qiáng)度的固定外周磁體寬度依存性的圖。 圖14是表示水平磁場(chǎng)強(qiáng)度的從固定外周磁體的靶一側(cè)的面起的垂直 方向距離依存性的圖。圖15是表示本發(fā)明的第6實(shí)施方式中的磁體配置的圖。15 圖16是表示螺旋狀板磁體和固定外周磁體的圖。圖17是表示模擬靶表面的等離子體照片的圖。 圖18是表示模擬長(zhǎng)時(shí)間放電后的靶的消耗狀態(tài)照片的圖。 圖19是表示本發(fā)明的第7實(shí)施方式中的磁體配置的圖。 圖20是表示與靶表面相對(duì)，在距離30mm的位置上設(shè)置硅基板時(shí)的、20與柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸垂直的方向上的成膜率分布的圖。 圖21是表示靶表面的水平磁場(chǎng)分布的等高線圖。 圖22是表示天線MOS電容器的成品率的天線比依存性的圖。 圖23是表示天線MOS電容器的成品率的圖。圖24是表示通過朗繆爾測(cè)量?jī)x測(cè)得的等離子體的電子溫度、電子密 25度、等離子體電位的壓力依存性的圖。圖25是表示本發(fā)明的第9實(shí)施方式中的磁體配置的圖。 圖26是表示本發(fā)明的第9的另一個(gè)實(shí)施方式中的磁體配置的圖。 符號(hào)說明 1革巴30 2 柱狀旋轉(zhuǎn)軸3螺旋狀板磁體群 4固定外周板磁體 5外周長(zhǎng)磁性體6 背板(backing plate) 5 7殼體8 通道 9絕緣材 10被處理基板 11 處理室內(nèi)空間 io 12 饋線13罩子 14 外壁 15常磁性體 16 接地板(ground plate)1具體實(shí)施方式
以下，參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。 (第1實(shí)施方式)參考附圖，對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。 20 圖1是表示對(duì)本發(fā)明的磁控旋轉(zhuǎn)濺射裝置的第1實(shí)施方式的構(gòu)成進(jìn)行說明的剖面圖。在圖1中，l表示靶；2表示柱狀旋轉(zhuǎn)軸；3表示螺旋狀配置在旋轉(zhuǎn)軸 2的表面上的多個(gè)螺旋狀板磁體群；4表示配置在外周的固定外周板磁體；5表示與靶相反一側(cè)對(duì)向，配置在固定外周板磁體4上的外周長(zhǎng)磁性體；625 表示粘接有靶1的背板；15表示形成用所述耙一側(cè)以外的部分覆蓋柱狀旋 轉(zhuǎn)軸2及螺旋狀板磁體群3的構(gòu)造的常磁性體；8表示冷媒流經(jīng)的通道；9 表示絕緣材；IO表示被處理基板；ll表示處理室內(nèi)空間；12表示饋線； 13表示與處理室電氣連接的罩子；14表示形成處理室的外壁；16表示連 接在外壁14上的接地板；17表示具有優(yōu)異耐等離子腐蝕性的絕緣材。30 在饋線12上連接有DC電源18、 RF電源19以及匹配器20。通過該DC電源18及RF電源19，經(jīng)匹配器20，再經(jīng)過饋線12及殼體，將等離 子體激發(fā)電力供給到背板6及靶1，可以在靶表面上激發(fā)出等離子體。僅 用DC電源或僅用RF電源也能激發(fā)出等離子體，但考慮到膜質(zhì)控制性和 成膜速度控制性，優(yōu)選施加兩種電源。另外，RF電源的頻率可以在通常 5 的數(shù)百kHz到數(shù)百M(fèi)Hz之間進(jìn)行選擇，但從等離子體的高密度低電子溫 度化這一點(diǎn)來看，優(yōu)選為高頻。在本實(shí)施方式中采用的是lOOMHz。接地 板16是針對(duì)RF電力的接地板，有該接地板的話，即使在電浮游狀態(tài)下， 被處理基板也可以高效低激發(fā)出等離子體。常磁性體15具有屏蔽磁體產(chǎn) 生的磁場(chǎng)，以及減少因靶附近產(chǎn)生的干擾引起的磁場(chǎng)變動(dòng)的效果。 o 為了對(duì)磁體部分進(jìn)行更詳細(xì)地說明，圖2表示柱狀旋轉(zhuǎn)軸2、多個(gè)磁體群3、板磁體4、常磁性體5的鳥瞰圖和從靶1及背板6 —側(cè)窺視狀態(tài) 下的俯視圖。作為柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的材質(zhì)，可以采用一般的不銹鋼等，但優(yōu)選用磁致 電阻低的常磁性體，例如Ni-Fe類高導(dǎo)磁率合金等構(gòu)成柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的一15 部分或者全部。在本實(shí)施方式中，由Ni-Fe類高導(dǎo)磁率合金構(gòu)成柱狀旋轉(zhuǎn) 軸2?？梢酝ㄟ^未圖示的齒輪單元及電機(jī)使柱狀旋轉(zhuǎn)軸2產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的截面呈正八角形，將其一邊的長(zhǎng)度設(shè)為30mm。在各 個(gè)面上安裝有多個(gè)菱形的板磁體3。該柱狀旋轉(zhuǎn)軸2具有在外周上安裝有 磁體的構(gòu)造，也容易使直徑變粗，該構(gòu)造對(duì)于施加到磁體上的磁力產(chǎn)生的20 彎曲具有強(qiáng)影響。為了使板磁體3穩(wěn)定地產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，優(yōu)選采用剩余磁通 密度、保磁力、能積高的磁體，例如優(yōu)選采用剩余磁通密度為1.1T左右 的Sm-Co類燒結(jié)磁體，以及剩余磁通密度為1.3T左右的Nd-Fe-B類燒結(jié) 磁體等。在本實(shí)施方式中，使用的是Nd-Fe-B類燒結(jié)磁體。板磁體3在其 板面的垂直方向上受到磁化，螺旋狀地粘貼在柱狀旋轉(zhuǎn)軸2上，形成多個(gè)25 螺旋，在柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向上，相鄰的螺旋在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向外側(cè) 上形成有相異的磁極，即N極和S極。從靶2—側(cè)看，固定外周板磁體4形成包圍上述旋轉(zhuǎn)磁體群的構(gòu)造， 耙2的一側(cè)受到磁化，成為S極。將固定外周板磁體4的寬度設(shè)為12mm， 厚度設(shè)為10mm。因?yàn)榕c板磁體3相同的理由，固定外周板磁體4也采用30 Nd-Fe-B類燒結(jié)磁體。其次，參考圖3對(duì)本實(shí)施方式中的腐蝕形成進(jìn)行詳細(xì)說明。 如上所述，在柱狀旋轉(zhuǎn)軸2上螺旋狀地配置多個(gè)板磁體3時(shí)，從靶一側(cè)觀察板磁體3，近似于板磁體3的S極包圍板磁體的N極的周圍。圖3(a) 為其概念圖。在這樣的構(gòu)成下，從板磁體3的N極產(chǎn)生的磁力線以周圍的 5 S極為終端。結(jié)果，在與板磁體面具有一定距離的靶面上，可以形成多個(gè) 封閉的腐蝕區(qū)域301。再者，通過使柱狀旋轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)，使多個(gè)腐蝕區(qū)域 301隨之一起運(yùn)動(dòng)。在圖3(a)中，腐蝕區(qū)域301向著箭頭所指方向運(yùn)動(dòng)。 此外，在旋轉(zhuǎn)磁體群3的端部上，從端部的一側(cè)起，依次產(chǎn)生腐蝕區(qū)域301 ， 在另一側(cè)的端部依次消失。io 圖3(b)表示本實(shí)施方式的實(shí)際構(gòu)造產(chǎn)生的距離固定外周板磁體4的表面21mm的靶表面的腐蝕區(qū)域301，可知形成有多個(gè)腐蝕區(qū)域301 。同時(shí)， 腐蝕區(qū)域301的水平磁場(chǎng)，即與靶面平行的磁場(chǎng)強(qiáng)度為310高斯，可知獲 得了能夠封閉等離子體的足夠的強(qiáng)度。這里參考圖12及圖13，對(duì)腐蝕區(qū)域301的水平磁場(chǎng)強(qiáng)度分布迸行說15明。圖12表示固定板磁體群3的磁體的柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的軸向長(zhǎng)度，改變 相鄰螺旋之間的間隔(磁體間隔)時(shí)的、靶面的腐蝕區(qū)域301的水平磁場(chǎng)強(qiáng) 度。表示旋轉(zhuǎn)軸向和與旋轉(zhuǎn)軸向垂直的旋轉(zhuǎn)方向。著眼于旋轉(zhuǎn)軸向時(shí)，可 知磁體間隔為20mm左右，最大磁場(chǎng)強(qiáng)度為310高斯左右。磁體間隔短時(shí)， 磁體間產(chǎn)生的磁力線不會(huì)泄漏過來，不能獲得大的磁場(chǎng)強(qiáng)度，另外距離過20遠(yuǎn)時(shí)，磁力線會(huì)產(chǎn)生空間性擴(kuò)散，因此可知在某值下具有最佳值。另外，由圖13可知，使固定外周板磁體4的寬度發(fā)生變化，根本不 會(huì)對(duì)旋轉(zhuǎn)軸向的水平磁場(chǎng)強(qiáng)度產(chǎn)生影響，僅可以對(duì)旋轉(zhuǎn)方向的水平磁場(chǎng)強(qiáng) 度進(jìn)行調(diào)節(jié)。由此可知，通過調(diào)節(jié)板磁體群3以及固定外周板磁體4的尺 寸和間隔，即使在腐蝕區(qū)域301的任何一個(gè)位置上，都可以獲得相等的水25 平磁場(chǎng)。其次，圖14表示從固定外周板磁體4的靶一側(cè)的面起，到靶面為止 的垂直方向距離和水平磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。通過該曲線圖可知，通過使靶面 靠近固定外周板磁體4，可以獲得更強(qiáng)的磁場(chǎng)。此外，在本實(shí)施方式中，將柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的截面設(shè)為正八角形，在各 30個(gè)面上貼有板磁體，但為了獲得更平滑的螺旋形狀，也可以將其截面設(shè)為具有更多數(shù)量的正多角形，并貼上更細(xì)小的板磁體，或者為了使形成螺旋 的相鄰的板磁體靠近，而將板磁體的截面設(shè)為非長(zhǎng)方形的在旋轉(zhuǎn)軸徑向上 外側(cè)的邊大的梯形。其次，參考圖5對(duì)將柱狀旋轉(zhuǎn)軸2變?yōu)槌４判泽w的效果進(jìn)行說明。5 圖5表示腐蝕區(qū)域301的水平磁場(chǎng)強(qiáng)度的、柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的比導(dǎo)磁率依存性。比導(dǎo)磁率為1的情況下為規(guī)格化。由圖5可知隨著柱狀旋轉(zhuǎn)軸2 的比導(dǎo)磁率的上升，水平磁場(chǎng)強(qiáng)度也隨之增加，特別是比導(dǎo)磁率為100以 上時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度可以增加60%左右。這是因?yàn)槟軌蚪档托纬陕菪陌宕朋w 的柱狀旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)的磁致電阻，使磁力線高效地產(chǎn)生在靶一側(cè)。由此，激 io發(fā)等離子體時(shí)的封閉效果得到提高，等離子體的電子溫度下降，不僅可以 降低對(duì)被處理基板造成的損害，而且通過提高等離子體密度使提高成膜速 度成為可能。再者，如圖6所示，與沒有設(shè)置固定外周常磁性體的情況相比，設(shè)置 固定外周常磁性體的水平磁場(chǎng)強(qiáng)度增加大約10%，再者，將固定外周常磁 15 性體的一部分延長(zhǎng)到與柱狀旋轉(zhuǎn)軸2相鄰的部分為止，經(jīng)磁性流體使其與 柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的磁性體部分相鄰，在旋轉(zhuǎn)磁體群和固定外周常磁性體之間 形成低磁致電阻的磁回路的情況下，可知水平磁場(chǎng)強(qiáng)度增加大約30%，成 膜性能得到提高。 (第2實(shí)施方式)20 參考以下的附圖，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，對(duì)于與所述實(shí)施方式重復(fù)的部分，為了方便省略其說明。圖7是表示本實(shí)施方式中的旋轉(zhuǎn)磁體的配置的圖，與第1實(shí)施方式相 比，旋轉(zhuǎn)瓷體中，僅將柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的徑向外側(cè)的磁極為S極，即與固定 外周常磁性體的耙一側(cè)的磁極相等的磁體的軸向上的長(zhǎng)度調(diào)短。由此，相25 對(duì)于柱狀旋轉(zhuǎn)軸上的板磁體的S極，由柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的N極磁體產(chǎn)生的磁 力線，終止于固定磁體S極一側(cè)的比例變高，因此如圖所示，可知腐蝕區(qū) 域701相互連接。如此，由于腐蝕區(qū)域701同時(shí)連接，電子通過漂移在腐 蝕區(qū)域701中自由移動(dòng)。結(jié)果，在各個(gè)腐蝕區(qū)域701中不會(huì)出現(xiàn)等離子體 密度不均的情況，使均勻性良好的成膜成為可能。還有，如此連接腐蝕區(qū)30域701彼此能夠?qū)崿F(xiàn)降低S極磁體的殘留磁通密度，和調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)板磁體之間的距離。 (第3實(shí)施方式)參考以下的附圖，對(duì)本發(fā)明的第3實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，對(duì) 于與所述實(shí)施方式重復(fù)的部分，為了方便省略其說明。5 圖8(a)是表示柱狀旋轉(zhuǎn)軸2及安裝在柱狀旋轉(zhuǎn)軸2上的板磁體，以及固定外周常磁性體的配置的圖。安裝在柱狀旋轉(zhuǎn)軸2上的板磁體群3，將 板磁體環(huán)狀粘貼，形成多個(gè)環(huán)狀板磁體群，柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的軸向上相鄰的 環(huán)狀板磁體群，在柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的徑向外側(cè)上，形成相異的磁極，即N極 和S極。在這樣的構(gòu)成下，隨著柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的徑向角發(fā)生變化，各環(huán)狀io板磁體群的軸向的位置產(chǎn)生連續(xù)性變化。優(yōu)選該變化的程度更加平穩(wěn)。 圖8(b)是表示將柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的表面與粘貼的板磁體同時(shí)展開的圖。 從該圖可知，環(huán)狀板磁體群被形成為當(dāng)柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向角發(fā)生180度 變化時(shí)，在相鄰的環(huán)狀板磁體的軸向位置上發(fā)生變化，再發(fā)生180度變化 時(shí)，返回到原先的軸向位置。15 另外，如圖8(a)所示，從所述靶表面來看，固定外周板磁體與旋轉(zhuǎn)磁體群的一側(cè)相鄰，在所述靶表面一側(cè)形成N極的磁極，形成包圍環(huán)狀旋轉(zhuǎn) 磁體群和第1個(gè)板磁體的構(gòu)造，且靶表面一側(cè)上設(shè)有具有與所述第1個(gè)板 磁體相反的S極的磁極的板磁體。根據(jù)本構(gòu)造，腐蝕區(qū)域801形成單一的一個(gè)回路(lo叩)，在腐蝕區(qū)域20 游動(dòng)的漂移電子的作用下，可以在腐蝕區(qū)域內(nèi)形成均勻的等離子體。另外， 通過使柱狀旋轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)，使圖中雙點(diǎn)劃線802所示的柱狀旋轉(zhuǎn)部的環(huán)狀 板磁體群和由其周圍的固定磁體形成的波狀的腐蝕區(qū)域與旋轉(zhuǎn)一起在軸 向上進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由此，可以防止靶的局部性損耗，再者，因?yàn)楦g區(qū) 域80I變?yōu)椴ㄐ?，腐蝕區(qū)域在靶面積中所占的比例增加，可以提高成膜速25 度。(第4實(shí)施方式)參考以下的附圖，對(duì)本發(fā)明的第4實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，對(duì) 于與所述實(shí)施方式重復(fù)的部分，為了方便省略其說明。圖9(a)是表示柱狀旋轉(zhuǎn)軸2及安裝在柱狀旋轉(zhuǎn)軸2上的板磁體，以及 30固定外周板磁體的配置的圖。安裝在柱狀旋轉(zhuǎn)軸2上的板磁體群3，將板個(gè)環(huán)狀板磁體群，柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的軸向上相鄰的環(huán) 狀板磁體群，在柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的徑向外側(cè)上，形成相異的磁極，即N極和S極。隨著柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的徑向角發(fā)生變化，各環(huán)狀板磁體群的軸向的位置產(chǎn)生連續(xù)性變化。5 圖9(b)是表示將柱狀旋轉(zhuǎn)軸的表面與粘貼的板磁體同時(shí)展開的圖。從該圖可知，環(huán)狀板磁體群被形成為當(dāng)柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的徑向角發(fā)生180度 變化時(shí)，在相鄰的環(huán)狀板磁體的軸向位置上發(fā)生變化，再發(fā)生180度變化 曰寸，返回到原先的軸向位置。從靶表面來看，固定外周板磁體形成包圍旋 轉(zhuǎn)磁體群的構(gòu)造，且在靶表面一側(cè)上形成有S極的磁極。10 根據(jù)本構(gòu)造，各腐蝕區(qū)域901隨著旋轉(zhuǎn)磁體的旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在軸向上進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)，使靶均勻消耗。另外，與螺旋狀的配置不同，在旋轉(zhuǎn)磁體端 部，不會(huì)出現(xiàn)腐蝕區(qū)域901生成及消失，因此等離子體阻抗的變動(dòng)變小， 使電力的穩(wěn)定供給成為可能。另外，當(dāng)然也可以與第2實(shí)施方式類似，將 環(huán)狀板磁體群的一側(cè)的磁極設(shè)為S極磁體的軸向?qū)挾刃∮贜極磁體，或者i5通過調(diào)整磁體間隔，使腐蝕區(qū)域相互接觸，從而實(shí)現(xiàn)等離子體的均勻化。 (第5實(shí)施方式)參考以下的附圖，對(duì)本發(fā)明的第5實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，對(duì) 于與所述實(shí)施方式重復(fù)的部分，為了方便省略其說明。圖11是表示對(duì)本發(fā)明的磁控旋轉(zhuǎn)濺射裝置的第5實(shí)施方式的構(gòu)成進(jìn) 20 行說明的截面圖。在圖11中，3表示螺旋狀配置在柱狀旋轉(zhuǎn)軸2的表面上的多個(gè)螺旋狀 板磁體群；4表示配置在外周的固定外周板磁體；5表示與靶相反一側(cè)對(duì) 向設(shè)置在固定外周板磁體4上的外周常磁性體；15表示形成用所述靶一側(cè) 以外的部分覆蓋柱狀旋轉(zhuǎn)軸2及螺旋狀板磁體群3的構(gòu)造的常磁性體；1825 表示DC電源；19表示RF電源；20表示匹配器；21表示從背板周圍起連續(xù)設(shè)置的壁面；22表示用壁面20和背板包圍的空間；23表示密封環(huán)。 由于設(shè)有密封環(huán)23，因此可以通過未圖示的排氣泵對(duì)空間22進(jìn)行減 壓。使柱狀旋轉(zhuǎn)軸2旋轉(zhuǎn)的齒輪單元及電機(jī)，即使設(shè)置在減壓空間內(nèi)，由 于設(shè)有軸封，因此也可以從大氣一側(cè)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。通過本構(gòu)造，可以減少處 30理室內(nèi)和空間22之間的壓力差，并可以使背板116變薄。SP，可以增加耙lll的厚度，減少靶的更換頻率，從而提高生產(chǎn)性。耙產(chǎn)生消耗時(shí)，靶表面會(huì)接近磁體。從圖14可知，靠近磁體時(shí)磁場(chǎng) 強(qiáng)度升高，等離子體密度上升，成膜率也得到提高。在本實(shí)施方式中，柱狀旋轉(zhuǎn)軸2、固定外周板磁體4、螺旋狀板磁體群3、外周常磁性體5、常 5 磁性體15，可以通過未圖示的線性滑軌，在與靶表面垂直的方向上同時(shí)運(yùn) 動(dòng)(圖中粗線的部分)。因此，對(duì)應(yīng)靶的消耗，靶與背板之間僅隔開消耗部 分的距離，可以在均勻消耗的靶表面上時(shí)常形成相同的磁場(chǎng)強(qiáng)度。因此， 即使靶消耗，也可以實(shí)現(xiàn)與初期相同的成膜速度，使經(jīng)常性穩(wěn)定成膜成為 可能。io (第6實(shí)施方式)參考以下的附圖，對(duì)本發(fā)明的第6實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，對(duì) 于與所述實(shí)施方式重復(fù)的部分，為了方便省略其說明。本實(shí)施方式對(duì)圖1 所示構(gòu)造中的問題進(jìn)行了改良。即，本發(fā)明的發(fā)明人員發(fā)現(xiàn)，采用圖l所 示的構(gòu)造時(shí)，源自固定外周磁體4的磁通，不僅流出到靶1的內(nèi)側(cè)部分，15 而且以大致相等的強(qiáng)度流出到靶的外側(cè)，在靶的外側(cè)也產(chǎn)生等離子體，這 些等離子體不僅無助于濺射卻消耗多余的能量，而且還會(huì)對(duì)靶外的構(gòu)件造 成腐蝕。為了防止這些問題，在圖15所示的實(shí)施方式中，在固定外周磁 體的形狀和對(duì)其進(jìn)行覆蓋的固定外周常磁性體的構(gòu)成進(jìn)行了研究。以下，參考圖15對(duì)本發(fā)明的第6實(shí)施方式進(jìn)行說明，如圖16所示，20 采用外徑74mm、內(nèi)徑58mm，即壁厚為8mm的Ni-Fe類高導(dǎo)磁率合金的 柱狀中空旋轉(zhuǎn)軸1502，形成厚度為12mm的螺旋狀板磁體1503，使該螺 旋狀板磁體1503嵌入到其外周2mm。此外，圖16還表示有固定外周磁體 1504。螺旋部分的軸向長(zhǎng)度為307mm。通過將柱狀中空旋轉(zhuǎn)軸1502制成 中空構(gòu)造，可以實(shí)現(xiàn)輕量化。另外，如圖15所示，將固定外周磁體150425 設(shè)為梯形構(gòu)造，靶1501—側(cè)長(zhǎng)llmm，于靶相反一側(cè)長(zhǎng)8mm，高15mm。 再者，固定外周磁體1504的、與靶1501相反一側(cè)的面，和從靶一側(cè)看位 外側(cè)的側(cè)面，在從靶一側(cè)的面的外側(cè)起到7.3mm內(nèi)側(cè)的區(qū)域內(nèi)，與所述固 定外周磁體1504相鄰，設(shè)置連續(xù)的固定外周常磁性體1505。由此，可以 抑制源自固定外周磁體1504的磁通到達(dá)靶的外側(cè)，僅能在靶面1501上高30效形成水平磁場(chǎng)，僅能在靶面上高效激發(fā)等離子體。此時(shí)的靶表面的等離子體的時(shí)間變化的照片如圖17所示。等離子體激發(fā)條件為每分鐘導(dǎo)入1000cc的氬氣，投入800W的13.56MHz的RF電力。以1Hz使柱狀旋轉(zhuǎn) 軸旋轉(zhuǎn)。由圖7左側(cè)的照片(表示自上向下的時(shí)間變化的狀況)可知，從旋 轉(zhuǎn)軸的左端可以穩(wěn)定地生成等離子體回路(plasma loop) 1701 (erosion loop),5 與旋轉(zhuǎn)同時(shí)移動(dòng)，從圖17右側(cè)的照片(表示自上而下時(shí)間性變化的狀態(tài)) 可知，從旋轉(zhuǎn)軸的右端起穩(wěn)定地消失。另外，圖18表示長(zhǎng)時(shí)間放電后的 耙的消耗狀態(tài)的照片。從該圖可知，靶表面并非局部性消耗，而是均勻地 消耗。另外，圖24表示用朗繆爾測(cè)量?jī)x測(cè)得的電子溫度、電子密度、等 離子體電位的壓力依存性。是氬氣的等離子體，RF電源為800W，在距離io 耙表面40mm的位置進(jìn)行了測(cè)量。表示不施加DC電源時(shí)和施加400W時(shí) 的結(jié)果。從該圖可知，特別是壓力為20mTorr左右以上的話，電子溫度變 為2eV以下，可以生成電子溫度非常低的等離子體。照射到處于電浮游狀 態(tài)的被處理基板上的離子的照射能量，為kTe/2Xln(0.43Xmi/me)。這里k 表示波耳茲曼常數(shù)、Te表示電子溫度，mi表示等離子體離子的質(zhì)量，me15表示電子的質(zhì)量。在氬氣的情況下，電子溫度為1.9eV以下的話，離子照 射能量變?yōu)?0eV以下，可以盡可能地抑制成膜初期時(shí)對(duì)底層基板造成的 損傷。因此，成膜初期優(yōu)選在高壓區(qū)域幵始進(jìn)行成膜。 (第7實(shí)施方式)參考以下的附圖，對(duì)本發(fā)明的第7實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，對(duì) 20于與所述實(shí)施方式重復(fù)的部分，為了方便省略其說明。如圖19所示，在 本實(shí)施例中，在靶1501的、所述螺旋狀板磁體群1503的相反一側(cè)，即設(shè) 有被處理基板的一側(cè)的面上，與螺旋狀板磁體群的軸向相同的方向相對(duì)延 伸、開口的、被電接地的構(gòu)件l卯l，覆蓋靶1501的端部，且與靶1501 隔離，與處理室壁1902連接，形成在靶1501上開口的狹縫1903。 g卩，通 25過接地板1901形成狹縫。狹縫1903的寬度1904以及長(zhǎng)度被設(shè)為固定 被處理基板，且以一定頻率使螺旋狀板磁體群旋轉(zhuǎn)時(shí)，沒有狹縫的情況下， 遮蔽單位時(shí)間內(nèi)可以對(duì)被處理基板進(jìn)行成膜的最大膜后的80%以下的區(qū) 域。在本實(shí)施例中，靶材質(zhì)為純鋁。參考圖20進(jìn)行更詳細(xì)地說明。圖20 表示在相對(duì)于靶表面，距離30mm的位置上設(shè)置硅基板時(shí)的、與柱狀旋轉(zhuǎn) 30軸的軸垂直的方向的成膜率分布。表示所述狹縫寬度1904為114mm和60mm時(shí)的情況，用中央的最大成膜率進(jìn)行規(guī)格化。在距離靶表面26mm 的位置上，用厚度2mm的不銹鋼板形成接地板1901，該接地板1901形成 狹縫1903。因?yàn)榘袑挾葹?02mm，狹縫寬度為114mm的情況下，實(shí)質(zhì)上 飛散的靶顆粒不會(huì)被狹縫板遮斷，可以到達(dá)硅基板進(jìn)行成膜。另一方面， 5 狹縫寬度為60mm的情況下，對(duì)最大成膜率的80%以下部分進(jìn)行遮蔽。另 夕卜，圖21表示耙表面的水平磁場(chǎng)分布的等高線圖。此為存在柱狀旋轉(zhuǎn)軸 的位相的場(chǎng)合，實(shí)質(zhì)上對(duì)所有的位相取時(shí)間平均時(shí)，最大平均水平磁場(chǎng)強(qiáng) 度為392G，通過將狹縫寬度設(shè)為60mm，從被成膜基板來看，變?yōu)閷?duì)最大 平均水平磁場(chǎng)強(qiáng)度的75%，即295G以下的區(qū)域進(jìn)行遮蔽。通過將狹縫寬io 度設(shè)為60mm，對(duì)被處理基板進(jìn)行成膜時(shí)，在被等離子體照射的同時(shí)，迅 速地對(duì)成膜鋁原子而形成金屬膜，可以防止被處理基板帶電。如此，可以 避免充電損傷。參考圖22和圖23進(jìn)行更詳細(xì)的說明。圖22表示在搭載 有使天線比在10到100萬之間變化的天線MOS電容器(氧化膜厚4nm)的 200mm直徑晶圓上，形成鋁膜時(shí)的成品率的天線比依存性。天線比是指15 MOS電容器的門電極(天線電極)的面積與門面積之比，天線電極越大，會(huì) 集中更多的等離子體電荷，因此向門絕緣膜上施加過剩的電場(chǎng)，導(dǎo)致泄漏 電流增加或引起絕緣破壞。硅基板被設(shè)在距離靶表面30mm的位置上，在 狹縫的長(zhǎng)度方向和垂直方向上，以每秒lcm的速度，使基板在晶圓的全部 區(qū)域通過狹縫開口部的下方，進(jìn)行l(wèi)次往返運(yùn)動(dòng)。通過1次往返，變?yōu)樵?0 晶圓的全部區(qū)域，2次通過狹縫開口部。成膜條件為壓力80mTorr、 RF 功率IOOOW、 DC功率IOOOW。如圖可知，當(dāng)狹縫寬度為114mm的情況 下，天線比從10萬起開始產(chǎn)生充電損傷，成品率劣化，與此相反，通過 將狹縫寬度設(shè)為60mm，到天線比為100萬為止，沒有出現(xiàn)充電損傷。接 著，圖23表示對(duì)天線比為l萬，天線形狀變?yōu)槭嵝蔚奶炀€MOS進(jìn)行同樣25的成膜，對(duì)成品率進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果。在梳子的線幅為0.2um、 0.4um時(shí)，使線幅空間的比率變化為l: 1、 1: 2、 1: 3。即使是梳形天線，在狹縫寬度為114mm的情況下，在所有的條件下，都會(huì)產(chǎn)生充電損傷(Chargeup damage),成品率在80%左右，與此相對(duì)，狹縫寬度為60mm的情況下， 根本沒有出現(xiàn)充電損傷。 30 (第S實(shí)施方式)參考以下的附圖，對(duì)本發(fā)明的第8實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，對(duì) 于與所述實(shí)施方式重復(fù)的部分，為了方便省略其說明。如圖4所示，本發(fā) 明的旋轉(zhuǎn)磁控濺射裝置，特別適用于用作往返移動(dòng)型成膜裝置。在圖4中，401表示處理室；402表示門閥；403表示被處理基板；404 5表示第7實(shí)施方式中所示的旋轉(zhuǎn)磁控等離子體激發(fā)部。但，在第7實(shí)施例 中，螺旋部分的軸向長(zhǎng)度為307mm，但在本實(shí)施例中，該長(zhǎng)度為2.7m。 將等離子體激發(fā)電力的頻率設(shè)為13.56MHz。從等離子體的高密度化、低 電子溫度化的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選采用高頻，例如100MHz左右，但等離子體 激發(fā)部為2.7m左右，另一方面，100MHz的波長(zhǎng)為3m。這樣當(dāng)激發(fā)部與io波長(zhǎng)變?yōu)橥瘸潭葧r(shí)，激發(fā)出定在波，有可能導(dǎo)致等離子體的不均。如果 頻率為13.56MHz的話，波長(zhǎng)為22.1m,因此與波長(zhǎng)相比，等離子激發(fā)部 的長(zhǎng)度足夠短，不會(huì)因?yàn)槎ㄔ诓ǖ挠绊懯沟入x子體變得不均。在本實(shí)施方 式中，使用4根旋轉(zhuǎn)磁控等離子體激發(fā)部404。由此，可以實(shí)質(zhì)性提高成 膜率。激發(fā)部的數(shù)量并不限定于4根。被處理基板403為2.2mmX2.5mm15 的玻璃基板，在本實(shí)施例中，將縱方向設(shè)置為2.5m，基板相對(duì)于旋轉(zhuǎn)磁控 等離子體激發(fā)部的柱狀旋轉(zhuǎn)部，向垂直方向往返運(yùn)動(dòng)，使在被處理基板上 進(jìn)行實(shí)質(zhì)性均勻的成膜成為可能。為了進(jìn)行均勻成膜，也可以將被處理基 板403設(shè)為不進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)，而通過一個(gè)方向，也可以采用使旋轉(zhuǎn)磁控等 離子體激發(fā)部404移動(dòng)的方法。在本實(shí)施例中，通過使被處理基板往返運(yùn)20動(dòng)，連續(xù)性地將基板的一部分暴露在由旋轉(zhuǎn)磁控等離子體激發(fā)部激發(fā)的等 離子體區(qū)域中，使均勻成膜成為可能。通過將旋轉(zhuǎn)磁控的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為一 個(gè)旋轉(zhuǎn)的時(shí)間快于基板的通過時(shí)間，可以使不對(duì)瞬時(shí)的腐蝕圖案造成影響 的均勻成膜成為可能。典型的基板通過速度為60秒/張，旋轉(zhuǎn)磁控的旋轉(zhuǎn) 速度為10Hz。此外，在本實(shí)施例中，使被處理基板往返運(yùn)動(dòng)，但也可以25采用使1根或者多根旋轉(zhuǎn)磁控等離子體激發(fā)部?jī)H通過一次而進(jìn)行成膜的通 過成膜型裝置。 (第9實(shí)施方式)參考以下的附圖，對(duì)本發(fā)明的第9實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。此外， 對(duì)于與所述實(shí)施方式重復(fù)的部分，為了方便省略其說明。圖25所示為本 30發(fā)明的旋轉(zhuǎn)磁控濺射裝置。柱狀旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)磁體群以及固定外周板磁體與實(shí)施例7中的具有相同的尺寸、構(gòu)造。被處理基板2502為直徑200mm 的半導(dǎo)體晶圓，被設(shè)置在臺(tái)座之上，該臺(tái)座與靶表面對(duì)向設(shè)置，可以進(jìn)行 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。使柱狀旋轉(zhuǎn)軸選裝，在靶表面上，以時(shí)間平均生成均勻的等離 子體的同時(shí)，通過使所述臺(tái)座旋轉(zhuǎn)，在晶圓2502上進(jìn)行了成膜。狹縫開 5 口部2501，當(dāng)縮小晶圓中心附近的狹縫寬度時(shí)，可以在晶圓上進(jìn)行更均勻 的成膜。另外，如圖26所示，將狹縫開口部2601設(shè)為長(zhǎng)方形，通過將被 處理基板2602的中心偏離所述狹縫幵口部的中心，也可以實(shí)現(xiàn)成膜分布 的均勻化。以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但磁體尺寸、基板尺寸等并 io不限定于實(shí)施例。產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用可能性本發(fā)明涉及的磁控濺射裝置，不僅可以用于向半導(dǎo)體晶圓等形成絕緣 膜或?qū)щ娦阅?，還可以適用于對(duì)平板顯示器裝置的玻璃等的基板形成各種15被膜，也可以用于存貯裝置和其它電子裝置的制造中的濺射成膜。
權(quán)利要求
1.一種磁控濺射裝置，其具有被成膜基板和與被成膜基板相對(duì)設(shè)置的靶、以及被設(shè)置在與靶的被處理基板相反側(cè)的磁體，通過該磁體，在靶表面形成磁場(chǎng)，由此將等離子體封閉在靶表面，其特征在于，所述磁體包括在柱狀旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)有多個(gè)板磁體而成的旋轉(zhuǎn)磁體群、和與靶面平行地設(shè)置在旋轉(zhuǎn)磁體群的周邊且在與靶面垂直的方向上磁化的固定外周板磁體，通過使所述旋轉(zhuǎn)磁體群與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)，以所述靶表面的磁場(chǎng)圖案與時(shí)間一起動(dòng)作的方式構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)磁體 群以在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向上相鄰的板磁體彼此具有相互不同的磁極 的方式，并且以在與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向垂直的面的外周上具有相鄰板磁體成為相互不同的磁極的部分的方式，在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的外周設(shè)置多 個(gè)板磁體而構(gòu)成，所述固定外周板磁體在靶側(cè)形成有N極或S極的任一種磁極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)磁 體群是通過在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸上螺旋狀地設(shè)置板磁體而形成多個(gè)螺旋，并 且在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向上相鄰的螺旋彼此在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向外側(cè)形成有作為相互不同的磁極的N極和S極的螺旋狀板磁體群，所述固定外周板磁體從靶側(cè)觀看，形成包圍所述旋轉(zhuǎn)磁體群的構(gòu)造，并且在耙側(cè)形成有N極或S極的磁極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)磁 體群通過在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的外周環(huán)狀地設(shè)置板磁體且在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向上設(shè)置多個(gè)該環(huán)而構(gòu)成，并且以在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向上相鄰 的環(huán)彼此具有相互不同的磁極的方式，并且以隨著所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向 角度變化各環(huán)中的板磁體在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向上的位置發(fā)生變化的方式構(gòu)成， 所述固定外周板磁體從靶側(cè)觀看，形成包圍所述旋轉(zhuǎn)磁體群的構(gòu)造，并且在靶側(cè)形成有N極或S極的磁極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于， 所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的至少一部分為常磁性體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于，5在所述固定外周板磁體的與所述靶相反側(cè)的面上，與所述固定外周板磁體 鄰接而設(shè)有固定外周常磁性體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于， 設(shè)有使從所述固定外周板磁體朝向所述靶外側(cè)的磁通比從所述固定外周 板磁體朝向所述耙內(nèi)側(cè)的磁通弱的機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁控濺射裝置，其特征在于，所述機(jī)構(gòu)包括常磁性體構(gòu)件，該常磁性體被設(shè)為在所述固定外周板磁體的表面中從所 述靶側(cè)觀看，連續(xù)覆蓋外側(cè)的側(cè)面和所述靶側(cè)的面的一部分。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的磁控濺射裝置，其特征在于，在上述 機(jī)構(gòu)中，以在所述固定外周板磁體的表面中所述靶側(cè)的表面向所述耙的內(nèi) 側(cè)突出的方式構(gòu)成所述固定外周板磁體。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于， 所述磁控濺射裝置還具備以覆蓋所述靶的端部的方式與所述靶隔離且相 對(duì)于所述螺旋狀板磁體群設(shè)于相反側(cè)并被電接地的遮蔽構(gòu)件，所述遮蔽構(gòu) 件在與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向相同的方向上延伸，構(gòu)成使所述靶相對(duì)于所 述被處理基板開口的狹縫，將該狹縫的寬度及長(zhǎng)度設(shè)定為，在以一定頻率 使所述板磁體群旋轉(zhuǎn)時(shí)的、形成在靶表面的磁場(chǎng)中與靶面平行的成分的磁 場(chǎng)強(qiáng)度的時(shí)間平均分布中，在最大值的75。/。以上的區(qū)域從被處理基板觀看 開口的寬度及長(zhǎng)度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于， 25 所述磁控濺射裝置還具備以覆蓋所述靶的端部的方式與所述靶隔離且相對(duì)于所述螺旋狀板磁體群設(shè)于相反側(cè)并被電接地的遮蔽構(gòu)件，所述遮蔽構(gòu) 件在與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向相同的方向上延伸，并構(gòu)成在其間使所述靶 相對(duì)于所述被處理基板開口的狹縫，將該狹縫的寬度及長(zhǎng)度設(shè)定為，在固 定被處理基板且以一定頻率使所述板磁體群旋轉(zhuǎn)時(shí)，在所述靶的端部不被 30遮蔽的情況下，遮蔽在單位時(shí)間在被處理基板進(jìn)行成膜的最大膜厚的80%以下的區(qū)域。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1 11中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于， 所述固定外周常磁性體的一部分連續(xù)構(gòu)成壁面，形成使所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸及 板狀磁體群覆蓋所述耙側(cè)以外的部分的構(gòu)造，并被延長(zhǎng)到與所述柱狀旋轉(zhuǎn)5軸鄰接的部分為止，經(jīng)磁性流體與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的磁性體部分鄰接，在 所述旋轉(zhuǎn)磁體群和所述固定外周板磁體之間形成有磁阻低的磁回路。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的磁控濺射裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)磁 體群，將板磁體環(huán)狀地粘貼在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸上形成多個(gè)環(huán)狀板磁體群， 是在柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向上相鄰的所述環(huán)狀板磁體群彼此在所述柱狀旋轉(zhuǎn)io 軸的徑向外側(cè)形成有作為相互不同的磁極的N極和S極的環(huán)狀板磁體群，隨著所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向角度的變化各環(huán)狀板磁體群的軸向的位置連 續(xù)地以相同的變位量發(fā)生變化。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁控濺射裝置，其特征在于，所述環(huán)狀板磁體群被形成為在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向角度發(fā)生180度變化時(shí)，在15鄰接的環(huán)狀板磁體的軸向位置上發(fā)生變化，并且在發(fā)生180度變化時(shí)，返回到原來的軸向位置，所述固定外周板磁體從靶側(cè)觀看形成包圍所述旋轉(zhuǎn)磁體群的構(gòu)造，且在所述靶側(cè)形成有N極或S極的磁極。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的磁控濺射裝置，其特征在于，所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的至少一部分為常磁性體。 20
16.根據(jù)權(quán)利要求13-15中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于，在與所述固定外周板磁體的所述靶相反側(cè)的面上，與所述固定外周板磁體 鄰接而設(shè)有固定外周常磁性體。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13-16中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于， 所述固定外周常磁性體的一部分連續(xù)構(gòu)成壁面，形成使所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸及25 板狀磁體群覆蓋所述靶側(cè)以外的部分的構(gòu)造，并被延長(zhǎng)到與所述柱狀旋轉(zhuǎn) 軸鄰接的部分為止，經(jīng)磁性流體與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的磁性體部分鄰接，在 所述旋轉(zhuǎn)磁體群和所述固定外周板磁體之間形成有磁阻低的磁回路。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁控濺射裝置，其特征在于，所述環(huán)狀 板磁體群被形成為在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向角度發(fā)生180度變化時(shí)，在 鄰接的環(huán)狀板磁體的軸向位置上發(fā)生變化，并且在發(fā)生180度變化時(shí)，返回到原來的軸向位置，所述固定外周板磁體設(shè)置有從所述靶側(cè)觀看與所述旋轉(zhuǎn)磁體群的一 側(cè)鄰接，在所述靶表面?zhèn)刃纬蒒極或S極的磁極而設(shè)置的第一個(gè)板磁體； 從靶側(cè)觀看形成包圍所述環(huán)狀旋轉(zhuǎn)磁體群和所述第一個(gè)板磁體的構(gòu)造，且 5 在所述靶側(cè)具有與所述第一個(gè)板磁體相反的磁極的板磁體。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的磁控濺射裝置，其特征在于，所述環(huán)狀 板磁體群被形成為在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的徑向角度發(fā)生180度變化時(shí)，在 鄰接的環(huán)狀板磁體的軸向位置上發(fā)生變化，并且在發(fā)生180度變化時(shí)，返 回到原來的軸向位置，所述固定外周板磁體從靶側(cè)觀看形成包圍所述旋轉(zhuǎn) 磁體群的構(gòu)造，且在所述靶側(cè)形成有N極或S極的磁極。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的磁控濺射裝置，其特征在于，所述 柱狀旋轉(zhuǎn)軸的至少一部分為常磁性體。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18-20中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于， 在與所述固定外周板磁體的所述靶相反側(cè)的面上，與所述固定外周板磁體15鄰接而設(shè)有固定外周常磁性體。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19 21中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于， 所述固定外周常磁性體的一部分連續(xù)構(gòu)成壁面，形成使所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸及 板狀磁體群覆蓋所述靶側(cè)以外的部分的構(gòu)造，并被延長(zhǎng)到與所述柱狀旋轉(zhuǎn) 軸鄰接的部分為止，經(jīng)磁性流體與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的磁性體部分鄰接，在20 所述旋轉(zhuǎn)磁體群和所述固定外周板磁體之間形成有磁阻低的磁回路。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1~22中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)磁體群和所述固定外周板磁體，在與靶表面垂直的方向上可動(dòng)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1 23中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)磁體群和所述固定外周板磁體設(shè)置在被靶和粘貼有靶的背板以 25及從背板周邊連續(xù)設(shè)置的壁面所包圍的空間內(nèi)，可以對(duì)所述空間進(jìn)行減壓。
25. 據(jù)權(quán)利要求1 24中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于， 在與所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向相交的方向上，具有使所述被處理基板相對(duì)移 動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
26. —種磁控濺射裝置，其特征在于，在所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向上平行地設(shè)置多個(gè)權(quán)利要求1 25中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，在與所述柱 狀旋轉(zhuǎn)軸的軸向相交的方向上，具有使所述被處理基板相對(duì)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
27. —種濺射方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1~26中任一項(xiàng)所述 的磁控濺射裝置，使所述柱狀旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在被處理基板上成膜所述5靶的材料。
28. —種電子裝置的制造方法，其特征在于，包括采用權(quán)利要求27 所述的濺射方法在被處理基板上進(jìn)行濺射成膜的工序。
全文摘要
提供一種磁控濺射裝置，通過提高靶上的瞬時(shí)的腐蝕密度，使成膜速度提高，并且使腐蝕區(qū)域時(shí)間性移動(dòng)，防止靶的局部性損耗，使靶實(shí)現(xiàn)均勻損耗，從而延長(zhǎng)靶的使用壽命。在柱狀旋轉(zhuǎn)軸(2)的周圍設(shè)置多個(gè)板磁體(3)，通過使柱狀旋轉(zhuǎn)軸(2)旋轉(zhuǎn)，在靶(1)上形成高密度的腐蝕區(qū)域，使成膜速度提高，同時(shí)隨著柱狀旋轉(zhuǎn)軸(2)旋轉(zhuǎn)，腐蝕區(qū)域產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，使靶(1)均勻消耗。
文檔編號(hào)C23C14/35GK101283114SQ20068003719
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2006年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月7日
發(fā)明者后藤哲也, 大見忠弘, 松岡孝明 申請(qǐng)人:國(guó)立大學(xué)法人東北大學(xué);東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社