專利名稱：磁控濺射裝置和磁控濺射方法
磁控濺射裝置和磁控濺射方法技術(shù)區(qū)域本發(fā)明涉及磁控濺射裝置和磁控濺射方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造工序中所使用的磁控濺射裝置，例如如圖33所示的方式構(gòu)成為在設(shè)定為低壓氣氛的真空容器11內(nèi)，以與基板(基片)12相對(duì)的方式配置由成膜材料構(gòu)成的靶13，并在靶13的上表面?zhèn)仍O(shè)置有磁體14，在靶13為導(dǎo)體例如金屬的情況下，在施加有負(fù)的直流電壓的狀態(tài)下，在靶13的下表面附近形成磁場(chǎng)。另外，為了防止粒子附著在真空容器11的內(nèi)壁，設(shè)置有防附著屏蔽件(未圖示)。上述磁體14，如圖34所示，一般來講，例如在環(huán)狀的磁體15的內(nèi)側(cè)配置與該磁體15不同的極性的圓形的磁體16而構(gòu)成。此外，圖34是從靶13側(cè)觀看磁體14的平面圖，在該例中，外側(cè)的磁體15的極性設(shè)定為祀13側(cè)為S極，內(nèi)側(cè)的磁體16的極性設(shè)定為祀13側(cè)為N極。這樣,在祀13的下表面附近，由基于上述外側(cè)的磁體15的會(huì)切磁場(chǎng)(cusp magneticfield :勾型磁場(chǎng))和基于內(nèi)側(cè)的磁體16的會(huì)切磁場(chǎng)而形成有水平磁場(chǎng)。當(dāng)對(duì)上述真空容器11內(nèi)導(dǎo)入氬氣(Ar)氣體等的不活潑性氣體，從DC電源部15對(duì)靶13施加負(fù)的直流電壓時(shí)，Ar氣體由于該電場(chǎng)而電離，從而產(chǎn)生電子。該電子由于上述水平磁場(chǎng)和電場(chǎng)而發(fā)生漂移，從而形成有高密度等離子體。并且，等離子體中的Ar離子使靶13濺射(spatter)，從靶13轟擊出金屬粒子，并通過該放射出的金屬粒子進(jìn)行基板12的成膜。由于是這樣的機(jī)構(gòu)，因此在靶13的下表面，如圖35所示，在外側(cè)的磁體15和內(nèi)側(cè)的磁體16的中間部正下方，形成有沿著磁體的排列的環(huán)狀的腐蝕(erosion) 17。此時(shí)，為了在靶13整個(gè)面形成腐蝕17而使磁體14旋轉(zhuǎn)，但在已述的磁體排列中，在靶13的半徑方向上難以均勻地形成腐蝕17。另一方面，基板面內(nèi)的成膜速度分布依賴于靶13面內(nèi)的腐蝕17的強(qiáng)弱(濺射速度的大小)。所以，如上所述，在腐蝕17的不均勻的程度大的情況下，如圖35的點(diǎn)線所示，當(dāng)縮小靶13與基板12的距離時(shí)，腐蝕的形狀會(huì)按其原樣反映出來，基板面內(nèi)的成膜速度的均勻性變得惡化。由此，在現(xiàn)有技術(shù)中，使靶13與基板的距離增加至50mm IOOmm左右，進(jìn)行濺射處理。此時(shí)，從靶13通過濺射而放射出的粒子向外方飛散，所以當(dāng)基板12離開靶13時(shí)，附著在防附著屏蔽件的濺射粒子變多，基板外周部的成膜速度降低。因此，通過確保基板面內(nèi)的成膜速度的均勻性，以使得外周部的腐蝕變深、即提高外周的濺射速度。但是，在該結(jié)構(gòu)中，如上所述，附著在防附著屏蔽件上的濺射粒子變多，因此，成膜效率變?yōu)?0%左右，非常低，不能獲得快的成膜速度。這樣，在現(xiàn)有的磁控濺射裝置中，難以兼顧成膜效率和成膜速度的均勻性。另外，靶13需要在腐蝕17即將到達(dá)背面?zhèn)戎斑M(jìn)行更換，但是，如上所述，當(dāng)腐蝕17的面內(nèi)均勻性低，局部存在腐蝕17進(jìn)行得快的部位時(shí)，對(duì)應(yīng)該部位決定靶13的更換時(shí)期，因此靶13的使用效率降低為40%左右。為了減少制造成本且提高生產(chǎn)性，也要求提高靶13的使用效率。但是，近年來，鎢(W)膜作為存儲(chǔ)器器件的配線材料被關(guān)注，例如要求以300nm/min左右的成膜速度進(jìn)行成膜。在上述的結(jié)構(gòu)中，例如通過使施加電力增加至15kWh左右，能夠確保上述成膜速度，但機(jī)構(gòu)復(fù)雜，工作效率低，制造成本變高。在此，在專利文獻(xiàn)I中提案有將在任意的兩個(gè)之間具有相等距離并且具有交替的極性的多個(gè)磁體以與靶相對(duì)的方式平面地排列,在靶的下側(cè)生成尖點(diǎn)磁場(chǎng)(point cuspmagnetic-field)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)將生成尖點(diǎn)磁場(chǎng)的磁體稱為點(diǎn)狀磁體時(shí)，在排列有該點(diǎn)狀磁體的結(jié)構(gòu)中，電子被通過由靶附近的電場(chǎng)E和點(diǎn)狀磁體的水平磁場(chǎng)B產(chǎn)生的EXB加速，進(jìn)行漂移運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生等離子體。 但是，在磁體排列的外周部中，由于N和S的配置，存在EXB的矢量方向朝向靶外的開放端，因此，電子飛出到與靶外周相比靠外方的位置，從而電子損失變大。在此，由于在靶的整個(gè)面中形成腐蝕，因此需要以水平磁場(chǎng)覆蓋靶外周的方式排列點(diǎn)狀磁體。在這種情況下，上述開放端位于靶的外周附近，因此，當(dāng)在靶外周部發(fā)生電子的飛出時(shí)，在該外周部在圓周方向上產(chǎn)生電子密度的疏密，或發(fā)生電子密度沿靶的徑向降低的電子密度的不均勻。因此，在靶的正下方，電子密度根據(jù)位置而不同，等離子體密度的面內(nèi)均勻性降低。另夕卜，由于上述開放端附近的磁通量發(fā)散，所以磁通量的平衡被打破，電子密度的不均勻愈加嚴(yán)重。這樣，在僅點(diǎn)狀磁體的排列中，雖然在磁體間產(chǎn)生的水平磁場(chǎng)因磁體排列而二維地變寬，但不能獲得充足的等離子體密度，難以確保高的等離子體密度的面內(nèi)均勻性。另夕卜，腐蝕面內(nèi)的均勻性依賴于基于點(diǎn)狀磁體的排列的周期性的水平磁場(chǎng)的疏密而降低，但是由于根據(jù)等離子體密度的疏密而進(jìn)一步降低，所以其結(jié)果是導(dǎo)致靶的使用效率降低。此時(shí)，也能夠考慮使磁體組的形成區(qū)域比靶大從而消除因上述開放端引起的問題，但存在當(dāng)在靶與屏蔽部件之間具有強(qiáng)的磁場(chǎng)時(shí)引起異常放電的問題，因此，不優(yōu)選使磁體組的形成區(qū)域比祀大。另外，在專利文獻(xiàn)2中記載有如下技術(shù)將具有與各磁體的表面平行的中心軸的多個(gè)磁體以相互的中心軸大致平行的方式配置，并以N極和S極在與上述中心軸呈大致直角方向上相對(duì)的方式形成有多個(gè)磁體。并且，在專利文獻(xiàn)3中記載有通過拉近靶與晶片的距離來改善覆蓋范圍(coverage)的技術(shù)。但是，在這些專利文獻(xiàn)f專利文獻(xiàn)3中，并沒有著眼于使靶和基板的距離變窄，確保成膜速度的面內(nèi)均勻性并提高成膜效率，即使應(yīng)用這些專利文獻(xiàn)f專利文獻(xiàn)3的結(jié)構(gòu)，也不能解決本發(fā)明的課題。另外，如上所述，關(guān)于利用磁控濺射方法成膜W進(jìn)行了討論，但W作為即使在細(xì)微配線中也不會(huì)引起電阻上升的可靠性高的高熔點(diǎn)金屬而受到關(guān)注。因此，當(dāng)利用磁控濺射方法時(shí)，不僅要求成膜速度高，而且還要求所成膜的膜是低電阻的。W的體積(bulk)電阻率在室溫下為約5. 3 μ Ω 但是在近年來的多層配線電路中，被要求例如300nm/min以上的高速成膜和10 μ Ω · cm以下的電阻率。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，如上所述，除了成膜效率和靶的使用效率低之類的問題之外，還存在使W的膜為低電阻和獲得大的成膜速度是交替(trade off)的關(guān)系的問題。在增大成膜速度的情況下，通常增大從直流電源部19施加的電壓，但其結(jié)果是濺射膜的電阻率增大。作為例子，成膜速度為約50nm/min時(shí)獲得的膜的電阻率為約10 μ Ω · cm，但是，在成膜速度為約300nm/min的高速成膜中，電阻率為約11μ Ω · cm^20 μ Ω · cm或其以上，是體積值的約2 3倍的值。配線電阻增大的原因是膜晶粒的晶粒間界中的電子散射、膜中的晶格缺陷引起的電子散射、雜質(zhì)(濺射時(shí)含有Ar)引起的電子散射以及表面、界面中的電子散射。于是，為了使濺射膜低電阻化，重要的是使膜晶粒的大小和晶體取向一致以及使膜中的缺陷和雜質(zhì)減少。為了有效地進(jìn)行這些，需要使濺射成膜中的W粒子的表面擴(kuò)散激烈，以使得粒子的重新排列容易進(jìn)行。根據(jù)非專利文獻(xiàn)1，為了在濺射成膜中進(jìn)行粒子的重新配置，首先，重要的是提高基板溫度，但是，由于W膜是高熔點(diǎn)金屬，因此引起表面擴(kuò)散需要850°C以上的高溫。將這種方法應(yīng)用于通常的濺射技術(shù)是困難的。另外，也能夠在形成膜后利用退火使其重結(jié)晶化、低電阻化,但這更加需要1000°C的高溫，與半導(dǎo)·體制造工序不相容。另外，為了同樣地引起表面擴(kuò)散，優(yōu)選能夠利用被濺射而獲得的原子的能量的低壓條件。即，這是因?yàn)椋ǔ０须妷簽?00V100V，在此電壓下被加速的濺射氣體原子、例如氬(Ar)原子的能量為lOeVlOeV，如果由于低壓，沒有空間中的碰撞，則濺射原子以此能量到達(dá)基板上的膜表面，對(duì)膜表面中的能量擴(kuò)散產(chǎn)生幫助。如果靶-基板間距離=30mnTl00mm，則優(yōu)選< IOmTorr。但是，W和Ar的組合，在低壓條件下，Ar離子與作為靶的W發(fā)生彈性碰撞，變?yōu)榉礇_的中性的Ar原子，并且突入(轟擊)形成在基板上的W膜而造成損傷。由于該Ar原子向W膜的突入是彈性碰撞，因此靶原料元素的原子量越大，反沖Ar的能量越大。在靶為W的情況下，反沖Ar的能量為IOOe疒200eV。W的被濺射的閾值電壓為33eV左右，可以明確，如果與該值相比，則反沖Ar的能量大，這成為在膜中大量產(chǎn)生缺陷的原因。另外，膜中的Ar量也增大，與缺陷一起成為電阻增大的原因。在此狀況下，當(dāng)為了增大成膜速度而增大從直流電源部施加的電壓時(shí)，靶電壓也變大，從而在靶面反沖的Ar原子的能量也增大，因此，膜的缺陷進(jìn)一步惡化，導(dǎo)致膜電阻率增大。對(duì)于該反沖Ar的問題，專在利文獻(xiàn)4中公開有使用低壓Kr氣的方法。Kr由于質(zhì)量、體積都比Ar大，因此反沖時(shí)的能量比較小，從而認(rèn)為其難以進(jìn)入W膜。但是Kr氣由于需要Ar氣的100倍以上的成本，因此難以在半導(dǎo)體制造工序中使用。另一方面，相反地，如果增大壓力，則丟失因在空間中的碰撞而反沖的Ar原子能量，因此，由反沖Ar引起的缺陷變得難以產(chǎn)生，但是，濺射原子的能量也減少，到達(dá)基板上的膜表面的原子對(duì)擴(kuò)散沒有幫助。其結(jié)果，形成缺陷多、取向不一致的膜。并且，由于壓力的增大，放電電流增大，但發(fā)生濺射原子由于碰撞散射而向腔室壁擴(kuò)散的現(xiàn)象。由于此現(xiàn)象，在靶基板間距離大的現(xiàn)有技術(shù)中，基板上的成膜速度一般下降，因此，在成膜效率這一點(diǎn)上也不優(yōu)選。另一方面，也有如下方法通過對(duì)基板供給高頻電力并將Ar離子以一定的能量引入到基板，從而對(duì)膜表面給予動(dòng)能誘發(fā)W粒子的表面擴(kuò)散。但是，在現(xiàn)有的磁控濺射裝置中，由于靶和基板的距離長(zhǎng)并且通過在低壓環(huán)境下引起放電，基板附近的等離子體的密度低，因此需要使Ar離子高能量化。因此，必須對(duì)基板施加高電位的高頻電力，但是，其結(jié)果，因在基板產(chǎn)生需要以上的負(fù)電位，所以具有過剩能量的Ar離子會(huì)被引入到基板上，并如上述方式Ar離子突入到成膜而獲得的W膜，從而膜上產(chǎn)生缺陷。為了降低所施加的高頻電力也能夠考慮增大壓力，但是，如上述方式，成膜效率變得降低。如上所述，在現(xiàn)有的靶13和基板的距離為50mnTl00mm的磁控濺射裝置中，在成膜W這種的高熔點(diǎn)金屬的情況下，現(xiàn)狀是難以同時(shí)滿足高速成膜、成膜效率、靶使用效率、低電阻和良好的膜質(zhì)的條件。該問題，在其它的高熔點(diǎn)金屬(鉭(T a )、鈦(T i )、鑰(Mo )、釕(Ru )、鉿(Hf )、鈷(Co)、鎳(Ni )等)的濺射成膜中也相同?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-162138號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2000-309867號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本特開平9-118979號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 US2004/0214417 號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)I J. A. Thornton ；Ann. Rev. Mater. Sc1. , 7 (1977) p. 239.非專利文獻(xiàn)2 :J. J. Cuomo ;Handbook of Ion Beam Technol. , (1989) p. 194.非專利文獻(xiàn)3 :Μ· A. Liberman !Principles of Plasma Discharges andMaterials Processing, (1994)pp.469-470.

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明想要解決的問題本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于，提供一種能夠確保成膜速度的面內(nèi)均勻性并能夠提高成膜效率，并且能提高靶的使用效率的技術(shù)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種在大的成膜速度下能夠成膜低電阻的膜的技術(shù)。用于解決課題的方案本發(fā)明是一種磁控濺射裝置，以與載置于真空容器內(nèi)的被處理基板相對(duì)的方式配置靶，并且在該靶的背面?zhèn)仍O(shè)置有磁體，該磁控濺射裝置的特征在于，包括電源部，其對(duì)上述靶施加電壓；磁體排列體，其在基體上排列有磁體組；和 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其用于使該磁體排列體在與被處理基板正交的軸的周圍旋轉(zhuǎn)，上述磁體排列體，沿構(gòu)成磁體組的多個(gè)N極和S極與靶相對(duì)的面，相互隔開間隔地排列，以使得基于會(huì)切磁場(chǎng)引起的電子的漂移產(chǎn)生等離子體，上述磁體組中的位于最外周的磁體排列為線狀，以阻止電子擺脫會(huì)切磁場(chǎng)的束縛而飛出到會(huì)切磁場(chǎng)之外， 濺射時(shí)的上述靶和被處理基板的距離為30mm以下。在此，排列為線狀是指，磁體以直線狀或曲線狀的帶狀形成的結(jié)構(gòu)、將多個(gè)磁體以直線狀或曲線狀的帶狀排列的結(jié)構(gòu)之外，在起到阻止電子擺脫會(huì)切磁場(chǎng)的束縛而飛出到會(huì)切磁場(chǎng)之外的作用的情況下，也包括將多個(gè)磁體相互隔開微小的間隔，直線狀或曲線狀的帶狀地排列的結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明是一種磁控濺射裝置，以與載置于真空容器內(nèi)的被處理基板相對(duì)的方式配置靶，在該靶的背面?zhèn)仍O(shè)置有磁體，對(duì)作為直徑300mm的半導(dǎo)體晶片的被處理基板進(jìn)行磁控濺射處理，該磁控濺射裝置的特征在于，包括電源部，其對(duì)上述靶施加電壓；磁體排列體，其在基體上排列有磁體組；和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其用于使該磁體排列體在與被處理基板正交的軸的周圍旋轉(zhuǎn)，上述磁體排列體，沿構(gòu)成磁體組的多個(gè)N極和S極與靶相對(duì)的面，相互隔開間隔地排列，以使得基于會(huì)切磁場(chǎng)引起的電子的漂移產(chǎn)生等離子體，上述磁體組中的位于最外周的磁體排列為線狀，以阻止電子擺脫會(huì)切磁場(chǎng)的束縛而飛出到會(huì)切磁場(chǎng)之外，當(dāng)設(shè)靶的直徑為R (mm)、靶和被處理基板的距離為TS (mm)時(shí)，上述距離(TS)被設(shè)定為(TS' /R) XlOO (%)=0.0006151R2-0.5235R+113.4，且 TS 彡1.1TS'。進(jìn)而，本發(fā)明是一種磁控濺射裝置，以與載置于真空容器內(nèi)的被處理基板相對(duì)的方式配置靶，在該靶的背面?zhèn)仍O(shè)置有磁體，對(duì)作為直徑450mm的半導(dǎo)體晶片的被處理基板進(jìn)行磁控濺射處理，該磁控濺射裝置的特征在于，包括磁體排列體，其在基體上排列有磁體組；和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其用于使該磁體排列體在與被處理基板正交的軸的周圍旋轉(zhuǎn)，上述磁體排列體，沿構(gòu)成磁體組的多個(gè)N極和S極與靶相對(duì)的面，相互隔開間隔地排列，以使得基于會(huì)切磁場(chǎng)引起的電子的漂移產(chǎn)生等離子體，

上述磁體組中的位于最外周的磁體排列為線狀，以阻止電子擺脫會(huì)切磁場(chǎng)的束縛而飛出到會(huì)切磁場(chǎng)之外，當(dāng)設(shè)靶的直徑為R (mm)、靶和被處理基板的距離為TS (mm)時(shí)，上述距離(TS)被設(shè)定為(TS' /R) XlOO (%)=0.0003827R2-0.4597R+139.5，且 TS 彡1.1TS'。本發(fā)明的磁控濺射方法，其特征在于，使用本發(fā)明的磁控濺射裝置，將處理壓力設(shè)定為13.3Pa (IOOmTorr)以上，將對(duì)靶的投入電力除以靶的面積而獲得的投入電力密度設(shè)定為3W/cm2以上，在被處理基板形成金屬膜。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，多個(gè)N極磁體和S極磁體以沿著與靶相對(duì)的面相互隔開間隔地排列的方式構(gòu)成磁體組，該磁體組中的位于最外周的磁體排列為線狀。由此，基于會(huì)切磁場(chǎng)引起的電子的漂移產(chǎn)生等離子體，并阻止電子的飛出，因此，均勻地形成有高密度的等離子體。另外，多個(gè)N極磁體和S極磁體沿著與靶相對(duì)的面相互隔開間隔地排列，因此，基于這些磁體的水平磁場(chǎng)形成在靶上的腐蝕的面內(nèi)均勻性提高。因此，能夠使被處理基板接近靶進(jìn)行濺射，能夠確保成膜速度的面內(nèi)均勻性，并提高成膜效率。另外，等離子體密度的均勻性高，因此，在靶的面內(nèi)保持均勻性進(jìn)行腐蝕，因此，與局部進(jìn)行腐蝕的情況相比，靶的壽命變長(zhǎng)，靶的使用效率提高。根據(jù)另一發(fā)明，使用本發(fā)明的裝置，通過在lOOmTorr以上的高的工作壓力下，在高的電力密度狀態(tài)下進(jìn)行濺射的方法，在產(chǎn)生的等離子體中，離子密度變高且為穩(wěn)定的狀態(tài)，因此在基板上等離子體為均勻的密度。因此，能夠?qū)暹M(jìn)行高速且均勻的濺射，所以，能夠保證高速的成膜速度，并能夠在基板上進(jìn)行低電阻的成膜。


圖1是表示本發(fā)明的磁控濺射裝置的一個(gè)實(shí)施方式的縱截面圖。圖2是表示設(shè)置于上述磁控濺射裝置的磁體排列體的一個(gè)例子的平面圖。圖3是表示磁體排列體的側(cè)視圖。圖4是表示設(shè)置于磁體排列體的磁體的一個(gè)例子的立體圖。圖5是表示設(shè)置于磁體排列體的磁體的一個(gè)例子的立體圖。圖6是表示磁體排列體的平面圖。圖7是表示磁體排列體的其它的例子的平面圖。圖8是表示磁體排列體的另一例子的平面圖。圖9是表示靶和基板的距離與成膜效率以及成膜速度的面內(nèi)均勻性的關(guān)系的特性圖。圖10是表示磁體排列體的另一例子的平面圖。圖11是表示磁體排列體的另一例子的平面圖。圖12是表示磁體排列體的另一例子的平面圖。圖13是表示磁體排列體的另一例子的平面圖。圖14是表示磁體排列體的另一例子的平面圖。圖15是表示磁體排列體的另一例子的平面圖。圖16是表示實(shí)施例1的結(jié)果的特性圖。圖17是表示實(shí)施例2的結(jié)果的特性圖。圖18是表示實(shí)施例2的結(jié)果的特性圖。圖19是表示實(shí)施例3的結(jié)果的特性圖。圖20是表示實(shí)施例4的結(jié)果的特性圖。圖21是表示實(shí)施例5的結(jié)果的特性圖。圖22是表示磁體排列體的另一例子的平面圖。圖23是圖22的磁體排列體的放大平面圖。圖24是表示磁體排列體的側(cè)視圖。圖25是表示磁體排列體的側(cè)視圖。圖26是表示磁體排列體的另一例子的平面圖。圖27是表示膜厚分布的模擬(simulation)的結(jié)果的圖表。圖28是表示膜厚分布的模擬的結(jié)果的圖表。圖29是表示成膜速度的模擬的結(jié)果的圖表。圖30是表示實(shí)施例6的結(jié)果的特性圖。圖31是表示實(shí)施例7的結(jié)果的特性圖。圖32是表示實(shí)施例8的結(jié)果的特性圖。圖33是表示現(xiàn)有的磁控濺射裝置的縱截面圖。圖34是表示用于現(xiàn)有的磁控濺射裝置的磁體的平面圖。圖35是說明現(xiàn)有的磁控濺射裝置的作用的縱截面圖。附圖標(biāo)記說明S半導(dǎo)體晶片
2真空容器24真空泵3靶電極31 靶4載置部41高頻電源部5磁體排列體52磁體組53 返回(return)用磁體54內(nèi)側(cè)磁體組
具體實(shí)施例方式參照

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的磁控濺射裝置。圖1是表示上述磁控濺射裝置的一個(gè)例子的縱截面圖，圖中 2是例如由鋁(Al)構(gòu)成、接地的真空容器2。該真空容器2的頂部開口，以封閉該開口部21的方式設(shè)置有靶電極3。該靶電極3通過將由成膜材料例如鎢(W)構(gòu)成的靶31接合到例如由銅(Cu)或鋁(Al)構(gòu)成的導(dǎo)電性的基體板32的下表面而構(gòu)成。上述靶31例如構(gòu)成為平面形狀為圓形形狀，其直徑以比成為被處理基板的半導(dǎo)體晶片(以下稱為“晶片”)10大的方式例如設(shè)定為400 450mm。上述基體板32設(shè)置為其形成得比靶31大，基體板32的下表面的周邊區(qū)域載置于真空容器2的開口部21的周圍。此時(shí)，在基體板32的周邊部和真空容器2之間設(shè)置有環(huán)狀的絕緣部件22，這樣，靶電極3以與真空容器2電絕緣的狀態(tài)固定于真空容器2。另外，由電源部33對(duì)靶電極3施加負(fù)的直流電壓。在真空容器2內(nèi)，以與上述靶電極3平行相對(duì)的方式設(shè)置有水平地載置晶片10的載置部4。該載置部4構(gòu)成為例如由鋁構(gòu)成的電極(相對(duì)電極)，并且與供給高頻電力的高頻電源部41連接。該載置部4構(gòu)成為通過升降機(jī)構(gòu)42在相對(duì)于真空腔室2搬入或搬出晶片10的搬送位置和濺射時(shí)的處理位置之間自由升降。在上述處理位置，例如載置部4上的晶片10的上表面和靶31的下表面的距離TS例如被設(shè)定為IOmm以上30mm以下。另外，在該載置部4的內(nèi)部?jī)?nèi)置有構(gòu)成加熱機(jī)構(gòu)的加熱器43，其能夠?qū)⒕?0加熱到例如400°C。并且，在該載置部4設(shè)置有用于在該載置部4和未圖示的外部的搬送臂之間交接晶片10的未圖示的突出銷。在真空容器2的內(nèi)部，以沿圓周方向包圍靶電極3的下方側(cè)的方式設(shè)置有環(huán)狀的腔室屏蔽部件44，并且以沿著圓周方向包圍載置部4的側(cè)方的方式設(shè)置有環(huán)狀的保持屏蔽(hold shield)部件45。這些是為了抑制濺射粒子附著到真空容器2的內(nèi)壁而設(shè)置的，例如由鋁或以鋁為母材的合金等的導(dǎo)體構(gòu)成。腔室屏蔽部件44例如與真空容器2的頂部的內(nèi)壁連接，并經(jīng)由真空容器2接地。另外，以載置部4經(jīng)由保持屏蔽部件45接地的方式，保持屏蔽部件45接地。并且，真空容器2經(jīng)由排氣通路23與作為真空排氣機(jī)構(gòu)的真空泵24連接，并且經(jīng)由供給路25與不活潑性氣體例如氬氣(Ar)氣體的供給源26連接。圖中27是通過閘閥28構(gòu)成為自由開閉的晶片10的搬送口。
在靶電極3的上部側(cè)，以與該靶電極3接近的方式設(shè)置有磁體排列體5。該磁體排列體5，如圖2和圖3 (圖2的k-k'線側(cè)視圖)所示，通過將磁體組52排列在由磁導(dǎo)性高的材料例如鐵(Fe)的基體51上而構(gòu)成。上述基體51與靶31相對(duì)設(shè)置，如圖2所示，其平面形狀形成為圓形形狀，其直徑設(shè)定為例如比靶31大，例如設(shè)定為比靶經(jīng)大60mm左右的值。圖2是從靶31側(cè)觀看磁體組52時(shí)的平面圖。上述磁體排列體5，以基于靜止時(shí)因會(huì)切磁場(chǎng)引起的電子的漂移而在晶片10的整個(gè)投影區(qū)域產(chǎn)生等離子體的方式構(gòu)成磁體組的N極和S極、沿與靶31相對(duì)的面如后所述的方式相互隔開間隔地排列，并在磁體組52的最外周設(shè)置有返回用的磁體53。該返回用磁體53，如后面所述的方式排列為線狀，以阻止電子擺脫會(huì)切磁場(chǎng)的束縛而飛出到磁場(chǎng)之外。當(dāng)在磁體組52中，設(shè)與返回用磁體53相比更靠?jī)?nèi)側(cè)的磁體組54為“內(nèi)側(cè)磁體組54”，在內(nèi)側(cè)磁體組54中，當(dāng)將位于最外周的磁體稱為“外側(cè)磁體”時(shí)，以矩陣狀排列多個(gè)磁體6 (61、62)構(gòu)成上述內(nèi)側(cè)磁體組54。磁體6 (61、62)構(gòu)成為，如圖2所示，在靶31的左右方向(圖1和圖2中X方向)和縱深方向(圖1和圖2中Y方向)上縱橫地排列為η列Xm行例如3列Χ3行的矩陣狀，并排列為相鄰的磁體6 (61、62)具有相互不同的極性。在此例中，中央的磁體61a為N極，在其左右方向的兩側(cè)和縱深方向的兩側(cè)各個(gè)S極的磁體62a飛2d相互隔開間隔地并列設(shè)置。在此，本發(fā)明中所指的極性是指朝向靶31側(cè)的極性即從靶31側(cè)觀看時(shí)的極性。所以，上述磁體61a的N極朝向靶31側(cè)，S極朝向基體51側(cè)。這些磁體61、62被分割為多個(gè)磁體單元而構(gòu)成。如圖4所示，磁體單元63例如構(gòu)成為圓柱狀，在上述磁體61a中，將磁體單元63在上述左右方向上排列兩個(gè)、在縱深方向排列兩個(gè)，并將這些層疊為兩層構(gòu)成為合計(jì)八個(gè)的磁體單元63的集合體。作為這種磁體單元63，能夠使用例如直徑為2(T30mm、厚度為l(Tl5mm、一個(gè)磁體單元63的表面磁通密度為2至3kG左右的磁體單元。這些磁體單元63收納于例如平面形狀為大致正方形形狀的殼(case)體64,并固定于基體51的下表面。這些磁體61、62，例如殼體64的相互相鄰的邊在上述左右方向和縱深方向上各自平行地設(shè)置，另外，以相對(duì)于相鄰的殼體64相互離開相等距離的方式排列。即，當(dāng)以中央的磁體61a為例進(jìn)行說明時(shí)，設(shè)置為，在左右方向上相鄰的磁體62a、62c的相隔距離LI與在縱深方向上相鄰的磁體62b、62d的相隔距離L2互相相等。這樣，以當(dāng)從內(nèi)側(cè)磁體組54的排列的中心觀看時(shí)，磁體62a飛2d的中心彼此各自位于同一半徑上，并且，磁體61lT61e的中心彼此各自位于同一半徑上的方式,磁體61、62矩陣狀地排列。在此例中，內(nèi)側(cè)磁體組54的排列的中心相當(dāng)于基體51的中心O。另外，內(nèi)側(cè)磁體組54構(gòu)成為，N極的磁體單元63的個(gè)數(shù)和S極的磁體單元63的個(gè)數(shù)為相同數(shù)目，并且從排列的中心O觀看時(shí)，在其中心位于同一半徑上的磁體62a飛2d彼此(磁體61lT61e彼此)中，磁體單元63的數(shù)目為相同數(shù)目。并且，內(nèi)側(cè)磁體組54設(shè)定為，從排列的中心O觀看時(shí)，磁力隨著朝向外側(cè)的磁體(在磁體單元63的個(gè)數(shù)的調(diào)整下)變小。上述磁體61、62被分割為多個(gè)磁體單元63而構(gòu)成，因此，通過磁體單元63的集合數(shù)目來調(diào)整磁體61、62的磁力。在此，在圖2中的畫在磁體單元63的數(shù)字表示磁體組的高度方向(圖4中的Z方向)的磁體單元63的層疊數(shù)，例如在圖5中，當(dāng)以外側(cè)磁體61b為例表示時(shí)，該磁體61b是組合四個(gè)磁體單元63而構(gòu)成的。這樣，該例的內(nèi)側(cè)磁體組54具有24個(gè)N極的磁體單元63和24個(gè)S極的磁體單元63，并且各自設(shè)定為，從排列的中心O觀看時(shí)，位于其中心的磁體61a的磁體單元63為八個(gè)，位于同一半徑上的磁體62a 62d的磁體單兀63為六個(gè),位于最外側(cè)的同一半徑上的磁體61lT61e的磁體單元63為四個(gè)。這樣，在內(nèi)側(cè)磁體組54中，位于最外周的外側(cè)磁體的磁力設(shè)定為比與該外側(cè)磁體相比位于內(nèi)側(cè)的磁體小。對(duì)于上述返回用磁體53a 53d，當(dāng)以返回用磁體53d為例進(jìn)行說明時(shí)，形成為在外側(cè)磁體的中央的磁體62d的周圍漂移的電子，當(dāng)平面地觀看磁體組52時(shí)，不從磁體組52的間隙飛出到磁體組52之外，而是返回內(nèi)側(cè)。因此，返回用磁體53d排列為線狀，在該例中，當(dāng)平面地觀看時(shí)，形成為直線狀(延伸為直線狀的帶狀)。另外，其長(zhǎng)度比磁體62d的長(zhǎng)度大，其長(zhǎng)度方向的兩端部，以延伸至與該磁體62d的兩側(cè)相鄰的外側(cè)磁體61c、61d側(cè)的方式形成。并且,設(shè)定為與位于外側(cè)磁體的中央的磁體62d不同的極性。并且，各自設(shè)置于內(nèi)側(cè)磁體組54的上述左右方向的兩側(cè)的返回用磁體53a、53c設(shè)置為其長(zhǎng)度方向與上述縱深方向平行，各自設(shè)置于內(nèi)側(cè)磁體組54的上述縱深方向的兩側(cè)的返回用磁體53b、53d設(shè)置為其長(zhǎng)度方向與上述左右方向平行。這些四個(gè)返回用磁體53a 53d設(shè)置為，與作為內(nèi)側(cè)磁體組54的最外周的外側(cè)磁體61、62的相隔距離L3互相相
坐寸ο
在本發(fā)明中，磁體組52構(gòu)成為晶片10的周緣位置比漂移的電子群的運(yùn)動(dòng)區(qū)域靠?jī)?nèi)側(cè)。并且，以各返回用磁體53的磁通量和與其對(duì)應(yīng)的內(nèi)側(cè)磁體組54的外側(cè)磁體61、62的磁通量的相抵(平衡)的方式,對(duì)返回用磁體53和內(nèi)側(cè)磁體組54各自的表面磁通密度(磁感應(yīng)強(qiáng)度)進(jìn)行調(diào)整。另外，為了獲得穩(wěn)定的放電，水平磁場(chǎng)(磁通密度)的強(qiáng)度優(yōu)選例如設(shè)定為10(T300G。該磁通密度根據(jù)磁體61、62的大小、磁體61、62的表面磁通密度、磁體61、62的排列數(shù)目、磁體61、62之間的距離、磁體單元63的個(gè)數(shù)、磁體單元63之間的距離、外側(cè)磁體的大小、外側(cè)磁體和內(nèi)側(cè)磁體組54的距離、后述的旋轉(zhuǎn)偏心量等適當(dāng)設(shè)計(jì)。并且，如后所述，在返回用的磁體53和內(nèi)側(cè)磁體組54各自發(fā)生電離，在返回用的磁體53和內(nèi)側(cè)磁體組54中電離的強(qiáng)度不同，但是，通過調(diào)整返回用的磁體53的大小、表面磁通密度與內(nèi)側(cè)磁體組54的相隔間隔L3，能夠控制電離的強(qiáng)度。另外，當(dāng)在距晶片10的外緣50mm的外部的區(qū)域存在內(nèi)側(cè)磁體組54和返回用的磁體53的相隔部分時(shí)，成膜速度分布的均勻性為良好的情況比模擬明顯，從而優(yōu)選這種構(gòu)成。另外，當(dāng)設(shè)定為靶31的外緣位置位于內(nèi)側(cè)磁體組54和返回用的磁體53的相隔部分時(shí)，返回用磁體53引起的水平磁場(chǎng)覆蓋靶31外周，從而能夠在靶31整個(gè)面進(jìn)行腐蝕。當(dāng)磁體的形成區(qū)域比靶31大時(shí)，有可能會(huì)發(fā)生異常放電，但是，通過使返回用磁體53的磁通量和構(gòu)成內(nèi)側(cè)磁體組54的磁體61、62的磁通量的相抵，能夠把握防止異常放電。這樣，通過調(diào)整磁體單元的大小、排列間隔等的各種條件，磁體排列體5被設(shè)計(jì)為在靶31的正下方形成均勻的磁場(chǎng)。此時(shí)，圖2中所示的例子表示磁體組52、晶片10和基體51的相對(duì)大小，這樣，晶片10的外緣與磁體組52的形成區(qū)域相比位于內(nèi)側(cè)。但是，圖2所示的例子中的磁體組52是構(gòu)成例的一個(gè)，相應(yīng)于晶片10的大小，適當(dāng)增減磁體61、62、返回用的磁體53的設(shè)置數(shù)目。
在此，當(dāng)表示一個(gè)設(shè)計(jì)例時(shí),返回用磁體53的縱截面的大小例如為10mmX20mm、長(zhǎng)度例如為120_、表面磁通密度為2至3kG，但是，通過調(diào)整起大小或?qū)盈B數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)磁力對(duì)內(nèi)側(cè)磁體組54的外側(cè)磁體的最優(yōu)化。另外,在內(nèi)側(cè)磁體組54中，磁體61、62彼此的左右方向上的相隔距離LI和縱深方向上的相隔距離L2例如均設(shè)定為5 10mm，內(nèi)側(cè)磁體組54的最外周的磁體61、62和返回用磁體53的相隔距離L3例如設(shè)定為5 30mm。另外，構(gòu)成磁體組54的磁體61、62、53設(shè)定為相同的厚度，因此，這些磁體61、62、63的下表面的高度位置一致。并且，這些磁體61、62、63的下表面和靶31的上表面的距離例如設(shè)定為15 40mm。此時(shí),通過將與磁體單元63相同形狀的鐵制的假(dummy)體插入到基體51側(cè)，能夠使磁體的下表面彼此的高度一致。由于鐵的磁導(dǎo)率高，因此朝向基體51的磁通量不會(huì)擴(kuò)散，所以朝向靶電極3側(cè)的磁通量與沒有假體時(shí)相同。這種情況的優(yōu)點(diǎn)在于能夠保持整體的平衡并能夠調(diào)整朝向靶電極3側(cè)的磁通量。上述磁體排列體5的基體51的上表面經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸55與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)56連接，通過該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)56，磁體排列體5構(gòu)成為在與晶片10正交的軸的周圍自由旋轉(zhuǎn)。此例中，如圖3所示，旋轉(zhuǎn)軸55設(shè)置于例如從基體板51的中心O偏心2(T30mm的位置。在該磁體排列體5的周圍設(shè)置有構(gòu)成冷卻機(jī)構(gòu)的冷卻套(jacket)57，該冷卻罩在形成該磁體排列體5的旋轉(zhuǎn)區(qū)域的狀態(tài)下，覆蓋磁體排列體5的上表面和側(cè)面。在該冷卻套57的內(nèi)部形成有冷卻介質(zhì)的流路58，通過從供給部59對(duì)該流路58內(nèi)循環(huán)供給被調(diào)整到規(guī)定溫度的冷卻介質(zhì)例如冷卻水，冷卻磁體排列體5并經(jīng)由該磁體排列體5冷卻靶電極3。具有以上已說明的構(gòu)成的磁控濺射裝置具有控制部100，該控制部100控制來自電源部33或高頻電源部41的電力供給動(dòng)作、Ar氣體的供給動(dòng)作、基于升降機(jī)構(gòu)42的載置部4的升降動(dòng)作、基于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)56的磁體排列體5的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作、基于真空泵24的真空容器2的排氣動(dòng)作、基于加熱器43的加熱動(dòng)作等。該控制部100例如包括具有未圖示的CPU和存儲(chǔ)部的計(jì) 算機(jī)，在該存儲(chǔ)部存儲(chǔ)有程序，該程序中編寫有關(guān)于為了通過該磁控濺射裝置進(jìn)行對(duì)晶片10的成膜所需的控制的步驟(命令)組。該程序例如存儲(chǔ)于硬盤、光盤(compactdisk)、磁光盤(magneto optical disk)、存儲(chǔ)卡(memory card)等存儲(chǔ)介質(zhì)，并由此安裝到計(jì)算機(jī)。接著，說明上述的磁控濺射裝置的作用。首先，打開真空容器2的搬送口 27，將載置部4配置于交接位置，由未圖示的外部的搬送機(jī)構(gòu)和推頂銷的協(xié)作工作，將晶片10移交至載置部4。接著，關(guān)閉搬送口 27，使載置部4上升至處理位置。另外，將Ar氣體導(dǎo)入到真空容器2內(nèi)，并且利用真空泵24進(jìn)行真空排氣，使真空容器2內(nèi)保持在規(guī)定的真空度例如1. 46 13. 3Pa (11 lOOmTorr)。另一方面,利用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)56使磁體排列體5旋轉(zhuǎn),并從電源部33對(duì)靶電極3施加例如100W 3kW的負(fù)的直流電壓，并且從高頻電源部43對(duì)載置部4施加10W IkW左右的數(shù)百kHz 百M(fèi)Hz左右的高頻電壓。另外，在冷卻套57的流路58中經(jīng)常流通冷卻水。當(dāng)對(duì)靶電極3施加直流電壓時(shí)，由于該電場(chǎng)，Ar氣體電離而產(chǎn)生電子。另一方面，由磁體排列體5的磁體組52，如圖3所示，在內(nèi)側(cè)磁體組54的磁體61、62彼此之間以及內(nèi)側(cè)磁體組54的外側(cè)磁體和返回用磁體53彼此之間形成會(huì)切磁場(chǎng)50,該會(huì)切磁場(chǎng)50連續(xù)且在靶31的表面(被濺射的面)附近形成有水平磁場(chǎng)。這樣，通過基于靶31附近的電場(chǎng)E和上述水平磁場(chǎng)B的EXB，上述電子被加速，發(fā)生漂移。并且，通過加速具有充分的能量的電子進(jìn)一步與Ar氣體碰撞，引起電離，形成等離子體，等離子體中的Ar離子對(duì)靶31進(jìn)行濺射(轟擊)。另外，通過該濺射產(chǎn)生的二次電子會(huì)被上述水平磁場(chǎng)捕捉，再次幫助電離，這樣，電子密度會(huì)變高，等離子體被高密度化。在此，圖6示意性地表示上述電子的漂移的方向。例如當(dāng)著眼于內(nèi)側(cè)磁體組54的中央的N極的磁體61a時(shí)，電子以順時(shí)針方向圍繞該磁體61a旋轉(zhuǎn)的方式漂移，在S極的磁體62a、62b、62c、62d中，電子以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的方式漂移。根據(jù)該磁體組52的布置(layout)，設(shè)定為與漂移的電子群的運(yùn)動(dòng)區(qū)域相比晶片10的邊緣位置成為內(nèi)側(cè)。由此，當(dāng)磁體排列體5靜止時(shí)，基于會(huì)切磁場(chǎng)引起的電子的漂移，在晶片10的整個(gè)投影區(qū)域產(chǎn)生等離子體。在此，當(dāng)以返回用磁體53d為例進(jìn)行說明時(shí)，該返回用磁體53d如上所述形成為在左右方向上直線狀延伸的帶狀，并與作為內(nèi)側(cè)磁體組54的最外周的外側(cè)磁體62d隔著相隔間隔L3設(shè)置。另外,其長(zhǎng)度方向上的兩端側(cè)伸出至與磁體62d相鄰的磁體61c、61d —側(cè)。所以，當(dāng)從在磁體62d和磁體61c之間漂移的電子觀看時(shí)，磁體53d以阻擋行進(jìn)方向的前方一側(cè)的方式存在。并且，由于來自該磁體53d的會(huì)切磁場(chǎng)的磁通量和來自源自磁體62d的會(huì)切磁場(chǎng)的磁通量結(jié)合，因此在磁體62d和磁體61c之間漂移的電子會(huì)原樣地沿會(huì)切磁場(chǎng)移動(dòng)，并向左方向轉(zhuǎn)彎。接著，當(dāng)?shù)竭_(dá)磁體62d和磁體61d之間時(shí)，被這些磁體之間的會(huì)切磁場(chǎng)束縛而向左方向轉(zhuǎn)彎，這樣，再次返回到內(nèi)側(cè)磁體組54的區(qū)域。這樣，通過設(shè)置返回用磁體53，通過會(huì)切磁場(chǎng)的束縛來阻止電子飛出到會(huì)切磁場(chǎng)之外，因此，電子損失被抑制，電子密度被高密度化。另一方面,在沒有返回用磁體53的情況下，在內(nèi)側(cè)磁體組54的外周部,如上所述，存在EXB的矢量方向朝向靶31的外側(cè)的開放端。因此，在磁體62d和磁體61c之間漂移的電子，由于在漂移方向的前方側(cè)不存在會(huì)切磁場(chǎng)，于是，電子從會(huì)切磁場(chǎng)的束縛解放，飛出到磁體組52的外方。這樣，電子從內(nèi)側(cè)磁體組54的最外周的磁體飛出，因此，電子損失變大，不能提高電子密度，而且外周部的電子密度降低，因此，電子密度的面內(nèi)均勻性也降低。圖6 圖8是從靶31側(cè)觀看磁體排列體5的平面圖。這樣，返回用磁體53起到不使電子從磁體組52的間隙飛出到磁體組52之外而返回到內(nèi)側(cè)的作用，因此，以發(fā)揮該作用的方式排列為線狀。當(dāng)以與外側(cè)磁體62d對(duì)應(yīng)設(shè)置的返回用磁體53d為例進(jìn)行說明時(shí)，則本發(fā)明人們能夠把握返回用的磁體53d具有與外側(cè)磁體62d不同的極性，并且當(dāng)與該外側(cè)磁體62d相對(duì)地以直線狀或曲線狀并且以使其兩端部延伸至該外側(cè)磁體62d的兩個(gè)相鄰的外側(cè)磁體61c、61d側(cè)的方式排列，能夠獲得上述作用。所以，也可以如圖7所示使用平面形狀為大致圓弧狀的返回用磁體531，也可以如圖8所示例如線狀地排列多個(gè)點(diǎn)狀磁體60而構(gòu)成的返回用磁體532。在該情況下，除了使點(diǎn)狀磁體60相互接觸排列的情況之外，在起到防止電子的飛出并使電子返回到內(nèi)側(cè)的作用的情況下，也可以將點(diǎn)狀磁體60相互稍微隔開間隔地排列。例如，在使用點(diǎn)狀磁體的情況下，也可以使用一個(gè)點(diǎn)狀磁體的直徑為15 25mm、高度為l(Tl5mm、表面磁通密度為2 3kG的磁體。此時(shí)，能夠通過其長(zhǎng)度方向的排列數(shù)目或?qū)盈B數(shù)目來調(diào)整磁力，為了調(diào)整磁力，也可以排列磁力的強(qiáng)度不同的磁體。這樣，電子以不僅圍繞一個(gè)磁體61、62而圍繞全部的磁體61、62旋轉(zhuǎn)的方式邊飛行邊并被加速,從而反復(fù)進(jìn)行與Ar氣體的碰撞 和電離。此時(shí)，在返回用磁體53和內(nèi)側(cè)磁體組54之間也發(fā)生電離，由此產(chǎn)生的二次電子同樣通過漂移進(jìn)入到內(nèi)側(cè)磁體組54的區(qū)域，幫助形成有磁體組52的整個(gè)區(qū)域的電離。該結(jié)果，在靶31的正下方附近，能夠以高的面內(nèi)均勻性生成高密度的等離子體。另外，內(nèi)側(cè)磁體組54的最外周的磁通量的發(fā)散被抑制，能夠確保磁通量的平衡，因此，從這點(diǎn)來說，等離子體密度的面內(nèi)均勻性變高。這樣，通過反復(fù)進(jìn)行Ar氣體的電離來生成Ar離子，利用該Ar離子使靶31發(fā)生濺射。由此，從靶31表面被轟擊出的鎢粒子飛散到真空容器2內(nèi)，該粒子附著在載置部4上的晶片10表面，從而在晶片10上形成有鎢的薄膜。另外，從晶片W離開的粒子附著在腔室屏蔽部件44或保持屏蔽部件45。此時(shí)，載置部4被供給有高頻電力，因此，引誘Ar離子入射到晶片10，并通過與基于加熱器43的加熱的協(xié)同作用，形成有致密且電阻低的薄膜。如上所述，靶31的腐蝕形成在相互不同極的磁體彼此之間的中間部(中心及其附近)，但是，在上述的磁體排列體5中，由于矩陣狀地排列磁體61、62，所以腐蝕發(fā)生的位置多，在靶31的整個(gè)面周期性地形成有腐蝕。另外，如上所述，在晶片10的整個(gè)投影區(qū)域，能夠使等離子體密度更加均勻，因此，腐蝕的進(jìn)行的程度變得一致，從這一點(diǎn)來說，面內(nèi)均勻性也變高。此時(shí)，為了進(jìn)一步提高腐蝕的均勻性，利用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)56使磁體排列體5在鉛直軸周圍旋轉(zhuǎn)。這是因?yàn)?，?dāng)從微觀上觀看等離子密度時(shí)，基于水平磁場(chǎng)形成有高低(凹凸)，但通過使磁體排列體5旋轉(zhuǎn)，該等離子體密度的高低變得均勻。并且，在本實(shí)施方式中，使磁體排列體5以從基體51的中心偏心的位置為中心旋轉(zhuǎn)，因此，從后述的可以明確，成膜速度分布的均勻性進(jìn)一步提高。S卩，在磁體排列體5中，水平磁通密度以在靶31的面內(nèi)均勻地分配的方式形成，在磁體61、62彼此之間的中間 部發(fā)生腐蝕，但在磁體61、62的正下方的會(huì)切部分不存在水平磁場(chǎng)，不引起電離，因此難以發(fā)生濺射。因此，磁體61、62的正下方的成膜速度比其它的部分的成膜速度小，當(dāng)在直徑方向上觀看時(shí)，成膜速度分布呈周期性地存在小的凹凸的形狀。所以，當(dāng)使磁體排列體5偏心旋轉(zhuǎn)時(shí)，該凹凸被抵消，從而能夠獲得更加均勻的成膜速度分布。此時(shí)，當(dāng)以產(chǎn)生腐蝕的部分在圓周方向交替地產(chǎn)生，腐蝕在時(shí)間上被平均化，腐蝕的旋轉(zhuǎn)對(duì)象變多的方式形成磁體排列體5時(shí)，即使旋轉(zhuǎn)數(shù)少也能夠?qū)崿F(xiàn)成膜速度的均勻化，所以，當(dāng)以高速在短時(shí)間進(jìn)行成膜時(shí)有利。另外，這樣，腐蝕的面內(nèi)均勻性高，所以，在本發(fā)明中，在使晶片10與靶31的距離接近至30mm以下的狀態(tài)下，進(jìn)行濺射處理。即，這是因?yàn)?，腐蝕的形狀反映于成膜速度分布，因此，在腐蝕的均勻性高的情況下，即便使晶片10靠近靶31，也能獲得高的成膜速度分布的均勻性。此時(shí)，若使晶片10離開靶31，則從后述的實(shí)施例可以明確，晶片10的外周部中的成膜速度會(huì)降低。這是因?yàn)椋诎?1的外周部濺射出的粒子向晶片10的外方飛散，成膜效率降低。這樣，在本發(fā)明中，為了確保成膜速度的面內(nèi)均勻性，需要使晶片10與靶31的距離接近至30mm以下進(jìn)行濺射處理。但是，如果使靶31與晶片10過于靠近，則等離子體的生成空間變得過小，難以發(fā)生放電，因此，優(yōu)選靶31與晶片10的距離設(shè)定為IOmm以上。并且，由于晶片10配置于靶31的正下方，所以，從靶31濺射出的粒子會(huì)迅速地附著到晶片10。因此，對(duì)晶片10的薄膜的形成有幫助的濺射粒子變多，成膜效率提高。在此，圖9表示靶31和晶片10的距離與成膜效率和成膜速度的面內(nèi)均勻性的各個(gè)關(guān)系。橫軸表示靶31和晶片10的距離，左縱軸表示成膜效率，右縱軸表示成膜速度的面內(nèi)分布。以實(shí)線Al表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的成膜效率的數(shù)據(jù)，以雙點(diǎn)劃線A2表示現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)(圖23所示的結(jié)構(gòu))的成膜效率的數(shù)據(jù)，以點(diǎn)劃線BI表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的成膜速度的面內(nèi)均勻性的數(shù)據(jù)，以虛線B2表示現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)的成膜速度的面內(nèi)均勻性的數(shù)據(jù)。當(dāng)著眼于面內(nèi)分布時(shí)，在本發(fā)明中，靶31和晶片10的距離越小均勻性越高，隨著上述距離變大而逐漸降低。另外，當(dāng)著眼于成膜效率時(shí)，靶31和晶片10的距離越小成膜效率越高，隨著上述距離增大而逐漸降低。這樣，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，靶31和晶片10的距離越小，成膜速度的面內(nèi)均勻性、成膜效率均邊得良好，從而能夠?qū)崿F(xiàn)成膜速度的面內(nèi)均勻性和成膜效率的并存。與此相對(duì)，在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中，在靶31和晶片10的距離小的情況下，成膜速度的面內(nèi)均勻性非常低，隨著上述距離增加而變高，若當(dāng)超過某個(gè)距離時(shí)再次降低。因此，當(dāng)想要確保高的面內(nèi)均勻性時(shí)，必須增大靶31和晶片10的距離，但是，當(dāng)增大上述距離時(shí)，與本發(fā)明的結(jié)構(gòu)相比，成膜效率變得相當(dāng)?shù)?。根?jù)上述的實(shí)施方式，由于形成沒有開放端的閉合的網(wǎng)眼狀的水平磁場(chǎng)，所以，如上所述，在靶31的正下方，能夠在晶片10的整個(gè)投影區(qū)域形成均勻的等離子體，并且腐蝕的面內(nèi)均勻性高。因此，能夠使晶片10和靶31的距離接近至30mm以下進(jìn)行濺射處理。其結(jié)果，離開晶片10而附著到腔室屏蔽部件44或保持屏蔽部件45的濺射粒子變少，所以能夠提高成膜效率，能夠獲得快的成膜速度。另外，從微觀上看，在靶31的腐蝕中存在凹凸，但不存在一部分的凹部比其它的部分深那樣的情況，而是在整個(gè)面內(nèi)一樣地進(jìn)行腐蝕。因此，靶31的壽命變長(zhǎng)，能夠提高靶31的使用效率。并且，根據(jù) 上述的實(shí)施方式，使用集合磁體單元63的磁體61、62，能夠較長(zhǎng)地獲得連續(xù)的水平磁場(chǎng)，因此，電子被加速而漂移的距離長(zhǎng)。因此，電離的機(jī)會(huì)變多，所以等離子體密度變高。其結(jié)果，在靶31中快速地進(jìn)行腐蝕，從而放出很多濺射粒子，所以成膜速度會(huì)增大。進(jìn)而，使磁體單元63集合而構(gòu)成磁體61、62，因此能夠容易調(diào)整一個(gè)磁體61、62的磁力。另外，能夠調(diào)整磁體61、62內(nèi)的磁體單元63的數(shù)目，因此能夠使N極的磁體單元63和S極的磁體單元63的數(shù)目為相同數(shù)目，并能夠取得N極和S極的磁通量的平衡。由此，水平磁場(chǎng)的偏差被抑制，能夠抑制腐蝕的形成和成模速度的面內(nèi)偏差的發(fā)生。進(jìn)而，當(dāng)從內(nèi)側(cè)磁體組54的排列的中心O觀看時(shí)，在其中心O在同一半徑上的磁體62a飛2d彼此(磁體61tT61e彼此)中，磁體單元63的數(shù)目設(shè)定為相同數(shù)目，當(dāng)從上述中心O觀看時(shí)，設(shè)定為磁體單元63的個(gè)數(shù)隨著朝向外側(cè)的磁體而變少，所以從后述的實(shí)施例可以明確，能夠進(jìn)一步提高成膜速度的面內(nèi)均勻性。S卩，在配置于內(nèi)側(cè)磁體組54的最外周的四個(gè)角部的N極的磁體61b、61c、61d、61e中，對(duì)于四個(gè)邊中的兩個(gè)邊，與這些邊相鄰地,存在作為磁通量的收斂端的S極的磁體62，但是，對(duì)于剩下的兩個(gè)邊，則處于沒有對(duì)應(yīng)的S極的磁體62的狀態(tài)。因此，與相鄰的磁體62之間的磁通量變多，此部分的水平磁場(chǎng)變強(qiáng)。從而，如上述的實(shí)施方式，如果減少構(gòu)成這些磁體61b、61c、61d、61e的磁體單元63的個(gè)數(shù)，減小磁力，則能夠取得水平磁場(chǎng)的平衡。在此,這些磁體61b、61c、61d、61e的磁力也可以通過不改變磁體單元63的個(gè)數(shù)而使用表面磁通密度小的磁體單元63來變小。這樣，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，與圖33所示的現(xiàn)有的磁控濺射裝置相比，成膜效率能夠提高400%(四倍)左右，所以在靶31和晶片10的距離為20mm的情況下，即使施加電力為4kffh左右，也能夠確保300nm/min左右的成膜速度，能夠抑制消費(fèi)電力(耗電量)，實(shí)現(xiàn)低成本化。另外，靶31的使用效率也提高80%左右，所以從這一點(diǎn)來看，也能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。在上述的實(shí)施方式中，磁體61、62的平面形狀，并不限定于正方形形狀的情況，也可以是長(zhǎng)方形形狀，也可以是圓形形狀。另外，收納于一個(gè)磁體61、62中的磁體單元63的最大數(shù)目不限于八個(gè)。并且，收納于磁體61、62中的磁體單元63的數(shù)目不限于上述的圖2中記載的例子，例如，如圖10所示，也可以使全部的磁體61、62由八個(gè)磁體單元63的集合體構(gòu)成。在這種磁體排列體5A中，通過調(diào)整磁體單元63的表面磁通密度，在內(nèi)側(cè)磁體組54A中，也可以將位于最外周的外側(cè)磁體的磁力調(diào)整為比與該外側(cè)磁體相比位于內(nèi)側(cè)的磁體的磁力小。在此，在上述的例子中，磁體單元63收容于殼體64，因此，存在通過預(yù)先將規(guī)定的磁體單元63收容于殼體64能夠容易地進(jìn)行磁體排列體5的組裝的優(yōu)點(diǎn)，但是，不需要必須將磁體單兀63收容于殼體64。另外，如上所述,相應(yīng)于晶片10的大小增減磁體61、62、返回用的磁體53的設(shè)置數(shù)目即可，在該情況下能夠獲得同樣的效果。進(jìn)而，在上述的例子中，將靶31的外緣設(shè)定于磁體組52的內(nèi)側(cè)，但也可以將磁體31的外緣設(shè)定于磁體組52的外側(cè)。并且，使磁體排列體5從基體51的中心O偏心地旋轉(zhuǎn)，因此，若設(shè)定為當(dāng)進(jìn)行該偏心旋轉(zhuǎn)時(shí)，在距晶片10的外緣50mm的外部的區(qū)域具有內(nèi)側(cè)磁體組54和返回用的磁體組53的相隔部分，則能夠使成膜速度分布的均勻性良好。同樣，若將靶31和磁體排列體5的大小設(shè)定為，當(dāng)進(jìn)行偏心旋轉(zhuǎn)時(shí)靶31的外緣位于內(nèi)側(cè)磁體組54的外緣和返回用磁體53的相隔部分，則能夠在靶31的整個(gè)面形成腐蝕，能夠進(jìn)行均勻的成膜處理。接著，說明磁體排列體511的其它的例子。圖11中所示的磁體組521是3列X3行的矩陣狀地排列圓柱狀的點(diǎn) 狀磁體611、621而構(gòu)成內(nèi)側(cè)磁體組541的例子，各點(diǎn)狀磁體611、621排列為，相互隔開相等間隔且相鄰的點(diǎn)狀磁體611、621的極性相互為不同極。在此例中，返回用磁體531也以圍繞內(nèi)側(cè)磁體組542的方式線狀地排列，圖11中以箭頭表示電子漂移的方向。作為上述點(diǎn)狀磁體611、621能夠使用例如直徑為20 30mm、厚度為10 15mm、表面磁通密度為4飛kG的磁體，點(diǎn)狀磁體611、621的中心彼此的距離例如設(shè)定為60mm。即使在此例中，也與上述的實(shí)施方式同樣，在靶31的正下方，能夠在晶片10的整個(gè)投影區(qū)域形成均勻的等離子體，并且腐蝕的面內(nèi)均勻性高。因此，能夠使靶31和晶片10接近進(jìn)行濺射，所以能夠提高成膜效率，并且能確保高的成膜速度的面內(nèi)均勻性，而且還能夠提高了靶31的使用效率。另外，作為點(diǎn)狀磁體，不僅可以使用圓柱狀的磁體，而且還能夠使用例如一邊為2(T30mm的正三棱柱狀或一邊為2(T30mm的立方體狀的磁體等。另外，磁體也可以排列為η列Xm行的矩陣狀。圖12所示的磁體排列體512的磁體組522，以6列Χ6行的矩陣狀排列圓柱狀的點(diǎn)狀磁體611、621而構(gòu)成內(nèi)側(cè)磁體組542。在此例中，點(diǎn)狀磁體611、621也排列為，在縱橫向上相互隔開相等間隔并且相鄰的點(diǎn)狀磁體611、621的極性相互為不同極。圖12中箭頭表示電子漂移的方向。另外，在內(nèi)側(cè)磁體組542的外側(cè)，以圍繞這些內(nèi)側(cè)磁體組542的方式線狀地排列有相同極性的返回用磁體532。此例中，上述n、m為偶數(shù)，所以排列在內(nèi)側(cè)磁體組542的最外周的點(diǎn)狀磁體中的極性不同的點(diǎn)狀磁體位于其兩端。因此，在內(nèi)側(cè)磁體組542的角部的S極點(diǎn)狀磁體621a、621b的附近，以圍繞該點(diǎn)狀磁體621a、621b的方式圓弧狀地排列有N極的返回用磁體532a。所以，在該磁體排列體512中，即使在內(nèi)側(cè)磁體組542的角部中，也阻止電子飛出到會(huì)切磁場(chǎng)之外的問題，從而能夠抑制電子損失。因此，與上述的實(shí)施方式同樣，在靶31的正下方能夠在晶片10的整個(gè)投影區(qū)域形成均勻的等離子體，并且腐蝕的面內(nèi)均勻性變高。因此，能夠使靶31和晶片10接近進(jìn)行濺射，提高成膜效率，并且能夠確保高的成膜速度的面內(nèi)均勻性，而且提高靶31的使用效率。并且，點(diǎn)狀磁體的形狀，不限于上述的磁體單元63的集合體或圓柱狀，也可以是三棱柱狀。圖13所示的磁體排列體513的磁體組523是排列三棱柱狀的磁體612、622而構(gòu)成內(nèi)側(cè)磁體組543的例子。在該例中，磁體612、622的平面形狀構(gòu)成為大致等腰三角形的形狀，并以使相互的斜邊彼此隔開間隔相對(duì)地排列而形成一個(gè)單元631，并將該單元631排列為矩陣狀而形成內(nèi)側(cè)磁體組543。在該例中，也排列為相鄰的磁體611、622的極性相互為不同極。另外，在內(nèi)側(cè)磁體組543的外側(cè)，以圍繞這些內(nèi)側(cè)磁體組543的方式線狀地排列有返回用磁體533、534。該例中的返回用磁體533、534由平面形狀為長(zhǎng)方形形狀的四個(gè)磁體533a 533d、平面形狀為大致L字形狀的兩個(gè)磁體534a、534b構(gòu)成。上述返回用磁體533a 533d，在該例中，各自設(shè)置于內(nèi)側(cè)磁體組543的上述左右方向和縱深方向的兩側(cè)，并且設(shè)定為 與配置于內(nèi)側(cè)磁體組543的最外周的中央的磁體622a、622b、612a、612b不同的極性。并且，對(duì)應(yīng)于內(nèi)側(cè)磁體組543的彼此相對(duì)的兩個(gè)角部，在該例中，上述返回用磁體534a、534b設(shè)置于右下角部和左上角部。這樣，在內(nèi)側(cè)磁體組543的角部的磁體612c、622c的附近，以圍繞該磁體612c、622c的方式排列有不同極的返回用磁體534a、534b。圖13所不的箭頭表不電子的漂移方向。所以，即使在該磁體排列體513中，也以覆蓋內(nèi)側(cè)磁體組543的最外周的多個(gè)磁體612、622的方式配置有返回用磁體533、534，因此，電子飛出到會(huì)切磁場(chǎng)之外的問題被阻止，從而能夠抑制電子損失。所以，與上述的實(shí)施方式同樣，在靶31的正下方，能夠在晶片10的整個(gè)投影區(qū)域形成均勻的等離子體，并且腐蝕的面內(nèi)均勻性變高。因此，能夠使靶31和晶片10接近進(jìn)行濺射，提高成膜效率，并且能夠確保高的成膜速度的面內(nèi)均勻性，除此之外，靶31的使用效
率提高。并且，在本發(fā)明中，也可以如圖14所示，將平面形狀為長(zhǎng)方形形狀的磁體71、72例如以其長(zhǎng)度方向與縱深方向一致、相互隔開間隔且相鄰的磁體彼此相互為不同極的方式排列，并且在這些磁體71、72的周圍，為了抑制電子的飛出而排列線狀的磁體73 (731、732)。在該例的磁體排列體514中，為了使N極的磁體71和S極的磁體72的數(shù)目一致，設(shè)定為這些最外的磁體彼此相互為不同極。另外，線狀磁體73例如具有平面形狀形成為圓弧狀的N極的磁體731和S極的磁體732。這些線狀磁體731、732構(gòu)成為，以在上述左右方向上延伸的方式排列，并且通過多個(gè)線狀的磁體731、732連接上述左右方向的兩側(cè)的磁體71、72的長(zhǎng)度方向上的兩端彼此。這樣，由這些磁體71、72、線狀磁體731、732構(gòu)成磁體組524。圖14中的箭頭表示電子的漂移方向。在這種結(jié)構(gòu)中，由磁體71、72形成的會(huì)切磁場(chǎng)的磁通量相互結(jié)合，所以在這些磁體間71、72形成有水平磁場(chǎng)，電子進(jìn)行漂移運(yùn)動(dòng)，引起電離。在磁體71、72的兩端部，電子原來在開放端飛出到磁場(chǎng)之外，從而引起電子損失，但由于配置有線狀磁體731、732，所以阻止了電子擺脫會(huì)切磁場(chǎng)的束縛飛出到會(huì)切磁場(chǎng)之外的問題。因此，電子損失被抑制，能夠?qū)崿F(xiàn)電子密度的增大和均勻化。由此，與上述的實(shí)施方式同樣，在靶31的正下方，能夠在晶片10的整個(gè)投影區(qū)域形成均勻的等離子體，并且腐蝕的面內(nèi)均勻性變高。因此，能夠使靶31和晶片10接近進(jìn)行濺射，提高成膜效率，并且能夠確保高的成膜速度的面內(nèi)均勻性，除此之外，靶31的使用效
率提高。進(jìn)而，在本發(fā)明中，也可以如圖15所示的方式構(gòu)成磁體排列體515的磁體組525。該磁體組525構(gòu)成為，將平面形狀為正方形形狀的磁體81、82以相鄰的磁體81、82彼此相互為不同極的方式矩陣狀地排列，并以圍繞這些磁體81、82的方式設(shè)置平面形狀為大致-字狀且極性與磁體81、82不同的線狀的磁體83、84，并且在線狀的磁體82、83的外側(cè)排列平面形狀為長(zhǎng)方形形狀的線狀的磁體85。在這種結(jié)構(gòu)中，磁體81、82的會(huì)切磁場(chǎng)的磁通量和線狀磁體83、84、85的會(huì)切磁場(chǎng)的磁通量相互結(jié)合而形成有水平磁場(chǎng)回路網(wǎng)，所以電子在該水平磁場(chǎng)在圖15中箭頭所示的方向上進(jìn)行漂移運(yùn)動(dòng)，引起電離。此時(shí)，由于配置有線狀磁體8315，所以阻止了電子擺脫會(huì)切磁場(chǎng)的束縛而飛出到會(huì)切磁場(chǎng)之外。因此，電子損失被抑制，能夠?qū)崿F(xiàn)電子密度的增大和均勻化。由此，與上述的實(shí)施方式同樣，在靶31的正下方，能夠在晶片10的整個(gè)投影區(qū)域形成均勻的等離子體，并且腐蝕的面內(nèi)均勻性變高。因此，能夠使靶31和晶片10接近進(jìn)行濺射，提高成膜效率，并且能夠確保高的成膜速度的面內(nèi)均勻性，除此之外，靶31的使用效率提高。另外，作為靶的材質(zhì)，除鎢之外能夠使用銅(Cu)、鋁(Al)、鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鉭(Ta )、氮化鉭(TaNx )、釕(Ru )、鉿(Hf )、鑰(Mo )等的導(dǎo)體或氧化硅、氮化硅等的絕緣體。在該情況下，當(dāng)使用由絕緣體構(gòu)成的靶時(shí)，通過從電源部施加高頻電壓生成等離子體。另外，也可以對(duì)由導(dǎo)體構(gòu)成的靶施加高頻電壓產(chǎn)生等離子體。并且，也可以使磁體排列體通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以基體的中心為旋轉(zhuǎn)中心在鉛直軸周圍旋轉(zhuǎn)。進(jìn)而，不一定必需將載置部作為電極使用，不必需對(duì)該載置部供給高頻電力。并且，上述磁體排列體，以基于會(huì)切磁場(chǎng)引起的電子的漂移在被處理基板的整個(gè)投影區(qū)域產(chǎn)生等離子體的方式，將構(gòu)成磁體組的多個(gè)N極和S極沿與靶相對(duì)的面相互隔開間隔地排列即可，磁體的排列并不限于上述的例子。例如，也可以使構(gòu)成內(nèi)側(cè)磁體組的磁體的排列間隔或形狀在基體的面內(nèi)變化。另外，磁體組構(gòu)成為當(dāng)使磁體排列體旋轉(zhuǎn)時(shí)在被處理基板的整個(gè)投影區(qū)域產(chǎn)生等離子體即可。所以，當(dāng)使磁體排列體偏心旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)時(shí)被處理基板的外緣的一部分位于磁體組的外側(cè)的情況，也包含于在被處理基板的整個(gè)投影區(qū)域產(chǎn)生等離子體的情況。進(jìn)而，與上述返回用的磁體相比位于內(nèi)側(cè)的磁體組，使與N極對(duì)應(yīng)的磁體的合計(jì)的強(qiáng)度和與S極對(duì)應(yīng)的磁體的合計(jì)的強(qiáng)度一致即可，磁體的強(qiáng)度可以通過磁體的個(gè)數(shù)、大小等任一的方法進(jìn)行調(diào)整。
接著，說明通過在所述的磁體排列體上設(shè)置輔助磁體來調(diào)整靶的下表面?zhèn)鹊乃酱艌?chǎng)的強(qiáng)度的方法。圖22表示圖10所示的磁體排列體5上設(shè)置有輔助磁體65的例子，其為從靶31側(cè)觀看磁體排列體5A的平面圖。圖10所示的磁體排列體5的磁體61、62以及53，如后述的圖24所示的方式，在靶31側(cè)和其相反一側(cè)磁化(充磁)為相互為不同的磁極。并且，輔助磁體65以填埋磁體61和62的間隙以及磁體53和62的間隙的方式形成為長(zhǎng)方體形狀。如圖23所不,輔助磁體65在與長(zhǎng)度方向正交的方向上被分開有磁極,在作為長(zhǎng)邊的一邊側(cè)磁化有N極，與該邊相對(duì)的另一邊側(cè)磁化有S極。祀31側(cè)的輔助磁體65的磁極與磁體61 (62、53)的磁極的關(guān)系設(shè)定為，與輔助磁體65的一邊相鄰的磁體61 (62、53)的磁極和該輔助磁體65的一邊側(cè)的磁極為同極。所以，磁體排列體5A在與靶31相反一側(cè)(基板51側(cè))，如圖24所示，與輔助磁體65的一邊相鄰的磁體61 (62、53)的磁極和該輔助磁體65的一邊側(cè)的磁極為不同極的關(guān)系。以在磁體61、62之間設(shè)置有輔助磁體65的部位為例，圖24表不具有這種輔助磁體65的磁體排列體5A中的磁場(chǎng)的情況。另外，為了進(jìn)行比較，圖25表示不使用輔助磁體65的磁體排列體5中的磁場(chǎng)的情況。
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在基板51側(cè)，由磁體61、62產(chǎn)生的磁力線與由輔助磁體65產(chǎn)生的磁力線的方向?yàn)榉聪?，因此由磁體61、62產(chǎn)生的水平磁場(chǎng)被輔助磁體65的水平磁場(chǎng)抵消而變?nèi)趸蛳?。另一方面，在?1側(cè)，由磁體61、62產(chǎn)生的磁力線與由輔助磁體65產(chǎn)生的磁力線的方向?yàn)橥较?，因此由磁體61、62產(chǎn)生的水平磁場(chǎng)與輔助磁體65的水平磁場(chǎng)重疊,從而水平磁場(chǎng)變強(qiáng)。作為輔助磁體65,若使用與磁體61、62相同磁力的磁體，則磁體排列體5A中的革巴31側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度變?yōu)閮杀?，另一方面，在基?base plate) 51 一側(cè)，磁場(chǎng)幾乎為O。靶31側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度能夠根據(jù)輔助磁體65的磁力的進(jìn)行調(diào)整，并能夠根據(jù)表面磁通密度、輔助磁體65的高度或?qū)挾冗M(jìn)行調(diào)節(jié)。關(guān)于作為代表性的輔助磁體65的長(zhǎng)方體的大小，寬度尺寸為作為磁體61、62的直徑或與邊相同寬度尺寸的2(T30mm，長(zhǎng)度尺寸為作為磁體61和62之間的距離的30mm，高度尺寸為磁體61、62的高度的1/3、1/2、1/1。另外，輔助磁體65的表面磁通密度為r5kGauss。當(dāng)輔助磁體65的表面磁通密度和磁體61、62的表面磁通密度大致相同時(shí)，則磁體31側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)大致增大輔助磁體65的高度對(duì)磁體61、62的高度的比例。所以，如前面所述，當(dāng)輔助磁體65的高度設(shè)定為磁體61、62的高度的1/3、1/2、1/1時(shí)，靶31側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度各自增大約30%、約50%、約100%?；?1側(cè)的磁場(chǎng)的抵消量也是同樣的。另夕卜，當(dāng)使輔助磁體65的高度與磁體61、62相同并且寬度為1/3、1/2、1/1時(shí)，也能夠獲得同樣的效果。輔助磁體65不限于設(shè)置為圖10所不的磁體排列體5的情況。圖26表不在圖11所示的對(duì)磁體排列體511設(shè)置有輔助磁體651的例子，其中，輔助磁體651的磁極和磁體611、621、531的位置關(guān)系與圖22的例子相同。另外，作用效果也相同。并且，本發(fā)明的發(fā)明人基于從上述的實(shí)施方式獲得的知識(shí)，使用本實(shí)施方式的磁控濺射裝置，多次研究了保持濺射成膜的面內(nèi)均勻性并大幅度降低運(yùn)行成本的方法。被認(rèn)為為了降低運(yùn)行成本，使成膜效率和靶31的使用效率進(jìn)一步上升并提高成膜速度是重要的。
為了使成膜效率上升，縮小靶31的下表面和晶片10的表面之間的距離即TS是有效的。當(dāng)對(duì)靶31施加的電力固定時(shí)，TS越短成膜量越顯著提高。但是，當(dāng)過于縮小TS時(shí)，不能獲得充分的面內(nèi)均勻性。所以，需要把握保證高的成膜量并能夠獲得充分的面內(nèi)均勻性的TS的范圍。另一方面，為了提高靶31的使用效率，使在靶31上產(chǎn)生的腐蝕均勻化是有效的。這是因?yàn)楫?dāng)腐蝕的形狀均勻時(shí)能夠獲得最大的靶使用效率。所以，當(dāng)將TS設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹禃r(shí)，能夠獲得充分的成膜效率，并且能夠在均勻腐蝕下獲得所需的成膜分布。于是，著眼于成膜的均勻性，在已使用上述的實(shí)施方式中的磁控濺射裝置的濺射中，對(duì)TS和靶徑的關(guān)系進(jìn)行了模擬。對(duì)于腐蝕，假定為，從靶各向同性地放射出粒子，構(gòu)成靶的粒子的量以與TS的二次方成比例的方式通過濺射而減少，并形成均勻的腐蝕。圖27和圖28表示模擬的結(jié)果。在該模擬中，關(guān)于晶片10中的膜厚的面內(nèi)均勻性的評(píng)價(jià)，使用由下式算出的膜厚分布。 膜厚分布(％)=(標(biāo)準(zhǔn)偏差(1σ ) /各點(diǎn)的膜厚的平均值)X 100具體而言，在晶片直徑為300mm的情況下，使靶徑從300mm每次增大20mm至500mm,對(duì)各個(gè)祀徑,使TS從10. Omm每次增大IOmm至100. Omm,對(duì)膜厚分布進(jìn)行了模擬。圖27是以靶徑為橫軸，以膜厚分布為縱軸，以TS作為參數(shù)，表示靶徑和膜厚分布的關(guān)系的圖表，但是為了避免線圖的重合引起的圖不的復(fù)雜，省略了 TS為50 90mm的線圖的圖不。在圖27中，TS為5(T90mm的線圖位于TS為40mm的情況和IOOmm的情況之間。由此圖表可知，靶徑越大，另外TS越短，膜厚分布越提高。圖28的左側(cè)(實(shí)線)的圖表al是將圖27的圖表中的膜厚分布為3%的線和各曲線的交點(diǎn)重新描繪(plot)的圖表。圖28的橫軸為靶徑，縱軸為TS對(duì)靶徑的百分比。圖28的右側(cè)(虛線)的圖表bl是對(duì)晶片直徑為450mm的情況也進(jìn)行與上述的模擬同樣的模擬，并且同樣將膜厚分布為3%時(shí)的靶徑和TS對(duì)靶徑的百分比的關(guān)系各自作為橫軸和縱軸而繪制的圖表。在量產(chǎn)300mm直徑的晶片的現(xiàn)場(chǎng)所使用的祀徑一般為450mnT500mm,因此,450mm直徑晶片的祀假定為300mm晶片時(shí)的相似形,將祀徑設(shè)定為50mnT700mm。根據(jù)圖28的實(shí)線可知，對(duì)于300mm直徑晶片，膜厚分布為3%的TS是靶徑為450mm時(shí)的靶徑的約2. 4% (=約Ilmm),祀徑為500mm時(shí)的祀徑的約5.5% (=約27.5mm)。根據(jù)圖26的虛線可知，對(duì)于450mm直徑晶片，膜厚分布為3%的TS是靶徑為650mm時(shí)的靶徑的約2. 5% (=約16臟)，靶徑為700mm時(shí)的靶徑的約5. 3% (=約37mm)。所以，膜厚分布為3%以下的TS (mm)對(duì)祀徑(mm)的比率(百分比)在300mm直徑晶片時(shí)為圖28的圖表al的下方側(cè)區(qū)域,在450mm直徑晶片時(shí)為同圖的圖表bl的下方側(cè)區(qū)域。設(shè)上述比率((TS/R)X100%)S Y%，設(shè)靶徑為R (_)，圖表al、bl以Y和R的近似式進(jìn)行表示時(shí)各自為式(1)、(2)。300mm 直徑晶片…Y=O. 0006151R2-0. 5235R+113. 4... (I)450mm 直徑晶片…Υ=0· 0003827R2-0. 4597R+139. 5... (2)從而，當(dāng)是優(yōu)選膜厚分布為3%以下的處理(process)時(shí)，為了進(jìn)行該優(yōu)選的處理，在300mm直徑晶片中，式(I')的關(guān)系成立，在450mm直徑晶片中，式(2')的關(guān)系成立即可。
Y 彡 O. 0006151R2-0. 5235R+113. 4... (I')Y ^ O. 0003827R2-0. 4597R+139. 5— (2')但是，(I')式、(2')式為近似式，多少具有誤差。另外，對(duì)于已濺射在晶片上的薄膜，即使以所述的式子定義的膜厚分布多少超過3%，也能夠說對(duì)膜厚分布為良好的評(píng)價(jià)沒有影響。進(jìn)而，基于將TS改變?yōu)閿?shù)字時(shí)的模擬獲得的圖27的結(jié)果，求得圖28的圖表(所述的近似式(I))。若將這些綜合起來，則很難說僅依賴于所述的近似式(I)、(2)決定能夠獲得膜厚分布為良好的效果的TS的上限值(邊界值)是最適合的。例如，當(dāng)晶片直徑為300mm、靶徑為500mm時(shí)，如果由(I)式計(jì)算膜厚分布為3%以下的TS的上限值，則為27. 125mm。但是，當(dāng)TS為30mm時(shí)，根據(jù)圖27的圖表，雖然膜厚分布多少超過3%，但是能夠評(píng)價(jià)為膜厚分布為良好。另外，當(dāng)晶片直徑為300mm、祀徑為450mm時(shí),如果由(I)式計(jì)算膜厚分布為3%以下的TS的上限值，則為10. 722臟。但是，即使在TS為12mm時(shí)，根據(jù)圖27的圖表，雖然膜厚分布多少超過3%，但是超過的量微乎其微，因此，其效果與膜厚分布為3%的效果在本質(zhì)上是不變的。另外，當(dāng)晶片直徑為450mm、靶徑為700mm時(shí)，如果由(2)式計(jì)算膜厚分布為3%以下的TS的上限值，則為36. 631mm。但是，TS為40mm時(shí)，雖然膜厚分布也多少超過3%，但是能夠認(rèn)為膜厚分布為良好。于是，作為決定用于膜厚分布為良好的TS的上限值的指標(biāo)有效利用(I)、(2)式，并通過對(duì)獲得的TS的值給予一些裕度(margin)，從而給上限值(邊界值)的決定帶來恰當(dāng)性。當(dāng)該裕度過大時(shí)，難以獲得發(fā)明的效果，但是作為說明書的性質(zhì)要求使發(fā)明明確化，從這一點(diǎn)出發(fā)，在對(duì)獲得本發(fā)明的目的不產(chǎn)生懷疑的范圍中決定出裕度。具體而言，在晶片為300mm的情況下，在由(I)求得的TS的值上增加了 10%的值作為上限值，在晶片為450mm的情況下，在由(2)求得的TS的值上增加了 10%的值作為上限值。

若將其含義用式子來表示時(shí)，在晶片為300_的情況下，適當(dāng)?shù)腡S (mm)的值能夠由下式求得。Y= (TS' /R) X 100 (%) =0. 0006151R2-0. 5235R+113. 4TS (1.1Ts'…(3)TS'為根據(jù)(I)式求得的晶片和靶之間的適當(dāng)?shù)南喔艟嚯x，TS為在該TS'上賦予10%的裕度的適當(dāng)?shù)南喔艟嚯x的上限值。另外,在晶片為450mm的情況下,適當(dāng)?shù)腡S的值能夠由下式求得。Y= (TS' /R) X 100 (%) =0. 0003827R2-0. 4597R+139. 5TS (1.1TS'…(4)雖然沒有規(guī)定TS的下限值，但是，稍微比上限值小時(shí)還能夠得到本發(fā)明的效果，因此認(rèn)為，準(zhǔn)確地規(guī)定下限值是沒有意義的。另外，本發(fā)明人推測(cè)，若將濺射的機(jī)制等進(jìn)行綜合，如果TS比5mm大，則能夠獲得例如與圖28所示的各結(jié)構(gòu)中的TS的值同等的效果。另一方面，從提高成膜速度的方面出發(fā)，對(duì)成膜速度和TS的關(guān)系也進(jìn)行了模擬。具體而言，在晶片直徑為300mm和450mm的情況中,各自使用三個(gè)種類的直徑不同的祀,模擬了成膜速度對(duì)TS的依賴性。圖29上表示獲得的結(jié)果。(a2)為晶片直徑為300mm的模擬的結(jié)果，(b2)為晶片直徑為450mm的模擬的結(jié)果。在300mm直徑晶片的情況下，現(xiàn)有一般將TS設(shè)定為70mm的情況較多，因此，以TS=70mm時(shí)的成膜速度作為基準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。另外，在450mm直徑晶片的情況下，單純以相似進(jìn)行考慮，TS是以1. 5倍的105mm時(shí)的成膜速度作為基準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)的。根據(jù)圖29 (a2)的圖表，若求得能夠獲得TS=70mm時(shí)的成膜速度的1. 5倍的成膜速度的TS，則為約35mm。同樣，以圖29 (b2)的圖表，在450mm直徑晶片的情況下，若求得能夠獲得TS=105mm時(shí)的成膜速度的1. 5倍的成膜速度的TS，則為約55mm。所以，相對(duì)于評(píng)價(jià)基準(zhǔn)能夠獲得1. 5倍以上的成膜速度的TS的距離，在晶片直徑為300mm的情況下為35mm以下，在450mm的情況下為55mm以下。若將該TS的距離換算為比率(TS/靶徑)，則在晶片直徑為300mm的情況下，若靶徑為450mm，則TS/靶徑為約8%以下。在晶片直徑為450mm的情況下，若靶徑為700mm，則TS/靶徑為約8%以下。此結(jié)果意味著，若為圖28的圖表al和bl的下方側(cè)區(qū)域，則對(duì)于成膜速度，也能夠獲得評(píng)價(jià)基準(zhǔn)的成膜速度的1. 5倍的成膜速度。所以，若比率Y (TS/靶徑R)和靶徑R的關(guān)系滿足已述的式子(Γ )和(2')，則能夠兼顧膜厚分布為3%以下和成膜速度為1. 5倍以上的成膜。 進(jìn)而，通過使用本實(shí)施方式的磁控濺射裝置調(diào)整工作壓力，能夠高速地對(duì)低電阻的線路(包含導(dǎo)電路或電極)進(jìn)行成膜。若說明該方法，則將磁體組調(diào)整為靶表面中的磁場(chǎng)強(qiáng)度例如為100G以上。而且，處理壓力設(shè)定為13. 3Pa (IOOmTorr)以上，并且從電源部33(參照?qǐng)D1)對(duì)靶31施加直流電力，將其電力值設(shè)定為除以靶的面積之后的放電電力密度例如為3W/cm2以上的值。另外，對(duì)靶31施加的電壓例如設(shè)為300V以下，從高頻電源部41對(duì)載置部4施加的高頻電力例如設(shè)定為500W 2000W。若在該條件下進(jìn)行濺射，則如后述的實(shí)驗(yàn)例的研究中詳細(xì)說明的那樣，靶和基板(被處理基板)的距離狹窄以及如后面所述由磁體在基板的整個(gè)面進(jìn)行放電，所以即使在基板附近也能夠保持離子密度高的狀態(tài)，并且通過在13. 3Pa以上的高壓力條件下以大的成膜速度成膜W膜，能夠兼顧高速且高效率的濺射和所成膜的膜的低電阻化。以上，本發(fā)明的磁控濺射裝置也適用于半導(dǎo)體晶片以外的液晶或太陽能電池用玻璃、塑料等的被處理基板的濺射處理。實(shí)施例(實(shí)施例1)在具有圖11的磁體排列體511的磁控濺射裝置中，在已述的處理?xiàng)l件下進(jìn)行成膜處理，并評(píng)價(jià)對(duì)靶電極3施加的直流電壓和電力密度的關(guān)系。此時(shí)，靶31和晶片10之間的距離設(shè)為30mm。另外，對(duì)磁體排列體511中沒有設(shè)置返回用磁體531的構(gòu)成(比較例I)、圖23所示的使用現(xiàn)有的磁控濺射裝置的構(gòu)成(比較例2)、不使用磁體而通過施加直流電壓進(jìn)行放電的結(jié)構(gòu)(比較例3)，也同樣進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖16表示該結(jié)果。圖中橫軸表示對(duì)靶電極3施加的直流電壓，縱軸表示靶31和晶片10之間的電流密度，對(duì)實(shí)施例1用□、對(duì)比較例I用 、對(duì)比較例2用Λ、對(duì)比較例3用X，各自進(jìn)行了描繪。其結(jié)果，電流密度在實(shí)施例1中為2 4mA/cm2，在比較例I中為O. 2^0. 5mA/cm2,能夠確認(rèn)通過設(shè)置返回用磁體，電流密度提高相當(dāng)多。由此，能夠理解，通過返回用磁體的排列能夠抑制電子損失，能夠增大等離子體密度。另外，能夠確認(rèn)實(shí)施例1與比較例2相比，即使在施加電壓較小時(shí)也能夠確保高的電流密度。另外，確認(rèn)通過施加400W的電力，能夠獲得約100nm/min的成膜速度。(實(shí)施例2)
在具有圖2的磁體排列體5的磁控濺射裝置中，不使磁體排列體5旋轉(zhuǎn)，而在已述的處理?xiàng)l件下各自進(jìn)行成膜處理，并求出晶片直徑方向上的成膜速度分布。另外，對(duì)于代替圖2的磁體排列體5而設(shè)置有圖10的磁體排列體5A的情況，也同樣測(cè)定成膜速度。對(duì)于該結(jié)果，圖17表示設(shè)置有磁體排列體5的構(gòu)成，圖18表示設(shè)置有磁體排列體5A的構(gòu)成。在此，磁體排列體5和磁體排列體5A的差異僅在于構(gòu)成磁體61、62的磁體單元63的個(gè)數(shù)，但是已確認(rèn)，通過調(diào)整該磁體單元63的個(gè)數(shù)，能夠改變晶片10的徑向的成膜速度分布。由此，能夠知道，通過調(diào)整磁體單元63的個(gè)數(shù)，調(diào)整一個(gè)磁體61、62的磁力，其結(jié)果，能夠控制成膜速度的面內(nèi)均勻性。另外，磁體排列體5的N極和S極的個(gè)數(shù)相同，從排列中心O開始位于同一半徑上的磁體單元63的數(shù)目相同，并且，構(gòu)成為，磁體單元63的數(shù)目隨著遠(yuǎn)離排列中心O而減少，但是，從圖17的結(jié)果能夠確認(rèn)，通過采用磁體排列體5的構(gòu)成，成膜速度在晶片10的徑向上一致，面內(nèi)均勻性提高。并且，在使全部的磁體61、62的磁體單元63的個(gè)數(shù)相等的情況下，從圖18的結(jié)果能夠確認(rèn)晶片10的徑向上的周緣部的一側(cè)的成膜速度變大。據(jù)推測(cè)，這是因?yàn)椋趦?nèi)側(cè)磁體組54A的四個(gè)角部的磁體61a飛Id中，如上所述，與相鄰的磁體之間的磁通量變多，該部分的水平磁場(chǎng)比取得內(nèi)側(cè)的磁通量的平衡的區(qū)域強(qiáng)。但是，通過調(diào)整內(nèi)側(cè)磁體54A的最外周的外側(cè)磁體和返回用磁體的距離、靶31和晶片10的距離，或通過使磁體排列體5A在鉛直軸周圍旋轉(zhuǎn)，這種成膜速度分布能夠接近于更加均勻的分布。

(實(shí)施例3)在具有圖2的磁體排列體5的磁控濺射中，將靶31和晶片10的距離設(shè)定為20mm，不使磁體排列體5旋轉(zhuǎn)而在已述的處理?xiàng)l件下各自進(jìn)行成膜處理，并求出了晶片徑向的成膜速度分布。另外，對(duì)將靶31和晶片10的距離設(shè)定為50mm的情況，也同樣測(cè)定了成膜速度。該結(jié)果與磁體排列體5的磁體組5的排列和靶31的腐蝕的情況一起表示在圖19。此夕卜，在此實(shí)施例3中，使用比磁體排列體5的磁體組52大的靶31。由此，能夠確認(rèn)，當(dāng)靶31和晶片10的距離為20mm時(shí)，與50mm時(shí)相比，成膜速度的面內(nèi)均勻性高。另外，已確認(rèn)，當(dāng)上述距離為20mm時(shí)，以約4kWh的電力對(duì)靶電極3施加有直流電壓時(shí)的成膜速度為300nm/min，與50mm時(shí)相比，平均的成膜速度變大。并且，能夠確認(rèn)，成膜速度的晶片10的徑向上的分布，呈稍微凹凸的形狀，但是，在晶片10的徑向上以一定的周期形成有凹凸。腐蝕形成在相互為不同極的磁體彼此的中間部，因此，能夠理解成膜速度反映腐蝕形狀。進(jìn)而，能夠確認(rèn)，當(dāng)上述距離為50mm時(shí)，晶片10的外周部的成膜速度急劇下降。據(jù)推測(cè)，這是因?yàn)?，在?1外周部所濺射的粒子飛散到外方側(cè)，導(dǎo)致到達(dá)晶片10的粒子變少，從而成膜效率降低。此外，在晶片10的中央側(cè)，成膜速度的凹凸變?nèi)?，被認(rèn)為這是因?yàn)殡x靶31的距離大，粒子擴(kuò)散，從而難以受到腐蝕的影響。根據(jù)該實(shí)施例3認(rèn)為，本發(fā)明的磁體排列體5，當(dāng)使靶31和晶片10接近時(shí)，能夠確保成膜速度的均勻性，并且確認(rèn)能夠?qū)崿F(xiàn)兼顧膜速度的均勻性和成膜效率。(實(shí)施例4)在具有圖2的磁體排列體5的磁控濺射裝置中，將靶31和晶片10的距離設(shè)定為20mm,使磁體排列體5旋轉(zhuǎn)并在所述的處理?xiàng)l件下各自進(jìn)行成膜處理，并求出了晶片徑向的成膜速度分布。此時(shí)，磁體排列體5以從基體51的中心偏心25_的位置為中心在鉛直軸周圍旋轉(zhuǎn)。圖20中用實(shí)線表示該結(jié)果，并在同圖中，將不使磁體排列體5旋轉(zhuǎn)而使其靜止于某個(gè)位置從而進(jìn)行濺射處理時(shí)的數(shù)據(jù)用點(diǎn)劃線、將使其靜止于從該位置旋轉(zhuǎn)1/4的位置而進(jìn)行濺射處理時(shí)的數(shù)據(jù)用虛線(點(diǎn)線)，一并表示。根據(jù)該結(jié)果，能夠確認(rèn)，在使磁體排列體5靜止時(shí)的成膜速度分布中，在晶片10的徑向上，周期性地形成有凹凸，但是，通過使其從基體51的中心偏心旋轉(zhuǎn)，上述凹凸被抵消，其結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)成膜速度分布的均勻化。(實(shí)施例5)在具有圖2的磁體排列體5的磁控濺射裝置中，將靶31和晶片10的距離設(shè)定為20mm,使磁體排列體5旋轉(zhuǎn)并在已述的處理?xiàng)l件下進(jìn)行各自的成膜處理，并求出了晶片徑向的成膜速度分布。磁體排列體5的偏心量設(shè)定得與實(shí)施例4相同。這時(shí)，各自評(píng)價(jià)將內(nèi)側(cè)磁體組54的最外周的外側(cè)磁體和返回用磁體53的相隔距離L3設(shè)定為5mm的情況Pl和設(shè)定為30mm的情況P2。圖21表示該結(jié)果，用實(shí)線表示P1，用虛線表示P2。由此，能夠確認(rèn)，如果改變上述相隔間隔L3，則成膜速度分布就會(huì)改變，并能夠理解，通過調(diào)整磁體的位置，能夠控制腐蝕位置。這樣，能夠確認(rèn)，通過使磁體的大小或排列、磁體彼此的間隔最優(yōu)化，能夠形成所希望的腐蝕，能夠?qū)崿F(xiàn)成膜速度分布的最優(yōu)化。(實(shí)施例6)在具有圖2的磁體排列體5的磁控濺射裝置中，將直徑為400mm的靶31和300mm晶片10的距離設(shè)定為20mm，在圖2所示的裝置中使磁體排列體5旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行成膜處理，并求出了晶片徑向的成膜速度分布。投入電力密度為投入電力除以靶的面積而獲得的值，在這些為4. 5W/cm2、3. 2ff/cm2以及1. 6ff/cm2的條件下實(shí)施。圖30表示該結(jié)果。橫軸為真空容器2內(nèi)的壓力，縱軸為成膜速度。用實(shí)線表示投入電力為4. 5ff/cm2的情況，用點(diǎn)線表示3. 2ff/cm2的情況，用虛線表示1. 6ff/cm2的情況，用點(diǎn)劃線表示圖33所示的濺射裝置的情況。施加在靶上的電力越大，成膜速度越良好，在4. 5W/cm2的情況,至13. 3Pa( IOOmTorr)附近,成膜速度與壓力一起增大，當(dāng)成膜速度達(dá)到450mm/min之后，大致保持固定。另外，在3. 2ff/cm2的情況，直到13. 3Pa (IOOmTorr)附近，成膜速度與壓力一起增大，當(dāng)成膜速度達(dá)到300mm/min之后,大致成為固定。另一方面，圖33所示的裝置中的現(xiàn)有技術(shù)的濺射(靶-基板間距離=50mm)中，壓力超過一定值時(shí)成膜速度下降。對(duì)于該結(jié)果的不同點(diǎn)的研究，與實(shí)施例7 —并討論。(實(shí)施例7)通過實(shí)施例6中所使用的磁控濺射裝置，改變各種工作壓力，求出在每個(gè)壓力下的靶電壓(對(duì)靶施加的直流電壓)和在靶中流動(dòng)的電流密度的關(guān)系。作為處理壓力設(shè)定有O. 91,3. 59,13. 0,19. 6,23. 3Pa (7、27、98、147、175mTorr)的五種。圖31表示該結(jié)果。橫軸為靶電壓，縱軸為在靶中流動(dòng)的電流密度(參照凡例)。即使對(duì)靶31供給的電力相同，在壓力高的條件下，也變?yōu)殡娏髅芏雀?、電壓低的狀態(tài)。從描繪能夠確認(rèn)，對(duì)于同一靶電壓，在高壓下，電流密度變高，另一方面，在低壓下，電流密度降低。另外，若在高壓力下使靶電力增大，則與低壓力下的情況不同，幾乎不使靶電壓增加，就能夠增加靶電流密度。該電流高的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于等離子體中的Ar離子增大的情況。若壓力高則電子和氬原子的碰撞頻率變高，強(qiáng)烈地進(jìn)行電離，因此，氬離子的數(shù)目增加，在靶中流動(dòng)的電流增大。在壓力高的情況下，所濺射的原子和氬離子或?yàn)R射原子彼此的碰撞激烈，引起擴(kuò)散，不僅朝向垂直于靶面的方向的基板方向，而且朝向與靶面水平的方向的周圍的壁，濺射原子也擴(kuò)散，因此成膜速度降低。該現(xiàn)象在靶和基板間距離大時(shí)變得顯著是當(dāng)然的，在現(xiàn)有的濺射技術(shù)中，在6.65Pa (50mTorr)以上的壓力下，成膜速度降低，但是，在本發(fā)明的窄縫隙(narrow gap)中,在更高的壓力下,成膜速度也不降低。另外,在實(shí)施例6中,在3. 2W/cm2能夠獲得充分的成膜速度，因此，能夠推測(cè)，電力密度為3W/cm2以上就能充分達(dá)到本發(fā)明的目的。即使在此高壓條件下，成膜速度高而且不降低是因?yàn)槠錇檎p隙，并且，通過本發(fā)明的磁體,在靶整個(gè)面上進(jìn)行放電。(實(shí)施例8)通過使用實(shí)施例6的磁控濺射裝置，將靶投入電力密度設(shè)定為4. 5W/cm2、3. 2ff/cm2和1. 6W/cm2三種，并按各設(shè)定條件，對(duì)工作壓力和形成在晶片10上的W膜的電阻率的關(guān)系進(jìn)行了研究。圖32表示該結(jié)果。橫軸為工作壓力，縱軸為W膜的電阻率。用實(shí)線表示投入電力為4. 5ff/cm2的情況，用點(diǎn)線表示3. 2ff/cm2的情況，用虛線表示1. 6ff/cm2的情況。從圖表可知，在投入電力密度為4. 5ff/cm2的情況和3. 2ff/cm2的情況中，W膜的電阻率與壓力一起下降至10 μ Ω · cm附近,而在1. 6W/cm2的情況中，僅下降至11 μ Ω · cm左右。被認(rèn)為，電阻率與壓力一起下降的原因之一在于，當(dāng)壓力增大時(shí)，Ar離子的數(shù)目也增大，入射到晶片10側(cè)的Ar離子的數(shù)目增加的結(jié)果，對(duì)W膜表面給予能量，從而W粒子的表面擴(kuò)散被促進(jìn)。作為其它的理由，能夠推測(cè)，與壓力增大一起，上述的反沖Ar原子喪失能量，無法到達(dá)晶片10。若與圖32的圖表 一并研究，則真空容器2內(nèi)的壓力的上限為W膜能夠在低電阻例如10μ Ω · cm附近成膜的壓力即可，在該情況下，例如為約200mTorr。投入電力密度的上限也同樣，若能夠在例如10μ Ω · cm附近形成膜即可，則能夠推測(cè)投入電力密度的上限值例如為I Off/cm2 O在此，進(jìn)一步推想W粒子的表面擴(kuò)散。在非專利文獻(xiàn)2中提案有用于在濺射中由入射粒子引起膜表面的表面擴(kuò)散的條件。據(jù)此，提出了當(dāng)入射到膜表面的能量的總和比W的結(jié)合能的總和大時(shí)，W粒子能夠移動(dòng)的意思的解釋。即，W 的結(jié)合能的總和<(J+/Jm) XVd?！ぁ? (5)在此，J+、Jffl以及Vd。各自是入射粒子全部為離子的情況下的離子的數(shù)目、相同情況下的W原子的數(shù)目以及從高頻電源部41對(duì)形成在基板的正上方的鞘層施加的直流電壓。如上所述，若使對(duì)基板施加的高頻電力變大，則會(huì)對(duì)成膜的W膜帶來破壞，因此，與使Vd。變大相比，更優(yōu)選使J+變大。W膜的濺射閾值為33eV，W的金屬結(jié)合能為9eV。所以，由(5)(J+/Jm) X33eV > 9eV... (6)成立。若W膜的成膜速度為300nm/min，則Jm=3 X 1016/cm2sec，因此，離子入射量J+最低也應(yīng)為J+=8X IO1Vcm2sec。若J+確定，則空間離子密度也確定。該密度比J+相比低IO4的量級(jí)，所以空間離子密度的量級(jí)最低也為10n/Cm2。另外，若增大壓力，則離子密度增大，所以成膜速度也增大。另外，在靶-基板間距離比30mm寬的通常的濺射裝置的條件下，成為低壓氣體環(huán)境，因此空間離子密度的量級(jí)為107cm2。因此，在通常的濺射裝置中，需要增大Vd。相當(dāng)于離子密度減小的量，但是，如上所述，具有過剩能量的Ar離子被引入到W膜，在所成膜的W膜上產(chǎn)生缺陷。W的濺射閾值為33eV，因此，離子的能量應(yīng)為數(shù)十eV左右的量級(jí)。在此，在單位靶面積的直流電力投入密度為4. 5ff/cm2的情況下，若直流電壓設(shè)為300V，則算出電子漂移部的電流密度為15mA/cm2。靶的面積比這小，因此，靶附近的電力密度比該值大，所以靶附近的離子密度為約IXlO1Vcm3以上。根據(jù)非專利文獻(xiàn)3，能夠通過以下的式子算出此時(shí)的J+。J+=0. 61e · Iii · uB··· (7)在此，e是一個(gè)電子的電荷，Iii是離子密度，uB是玻姆速度。在本實(shí)施例中，靶和基板間的距離為20mm的近距離，因此，離子密度在基板附近和靶附近的密度之間沒有大的差異，能夠推定為IO1Vcm3左右的數(shù)據(jù)。所以，能夠推測(cè)，與現(xiàn)有技術(shù)的濺射相比，離子密度提高了兩個(gè)量級(jí)左右。如上所述，為了降低W膜的電阻率，重要的是提高離子密度和將￥(1。抑制得較低。但是，現(xiàn)有的磁控濺射裝置中，保證高速的成膜速度并滿足這樣的條件是困難的。因此，W膜的電阻率提聞。當(dāng)具體說明時(shí)，在現(xiàn)有的磁控濺射裝置中，靶和基板間的距離長(zhǎng)，因此，基板上的例子密度為107cm3左右，較低，放電也不均勻只能斷斷續(xù)續(xù)地產(chǎn)生離子，因此，認(rèn)為存在只能局部地等離子化的部分。在基板上沒有等離子化的部分，所濺射的W飛來，但是由于不存在離子，因此，飛來的W粒子在基板表面不能良好地成膜。另一方面，在已等離子化的部分存在離子，因此，飛來的W粒子在基板表面良好地成膜。因此，W粒子的狀態(tài)良好的部分和低劣的部分層疊，整體上形成條件不好的膜。作為結(jié)果，所形成的W膜的電阻率變高。

另一方面，在本發(fā)明中，靶和基板間的距離為20mm的窄縫隙，并始終滿足上述的式子(5)W的結(jié)合能的總和< (J+/Jm) XVdc,除此之外，由于是整個(gè)面放電，因此即使磁體旋轉(zhuǎn)，粒子也高密度地連續(xù)地照射，所以，在整個(gè)基板能夠良好地層積W粒子，作為結(jié)果，能夠形成電阻率低的膜。另外，成膜速度也維持400nm/min以上的高速性。對(duì)于W以外的Ta、T1、Mo、Ru、Hf、Co、Ni的成膜也是同樣的。
權(quán)利要求
1.一種磁控濺射裝置，以與載置于真空容器內(nèi)的被處理基板相對(duì)的方式配置靶，并且在該靶的背面?zhèn)仍O(shè)置有磁體，該磁控濺射裝置的特征在于，包括 電源部，其對(duì)所述靶施加電壓； 磁體排列體，其在基體上排列有磁體組；和 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其用于使該磁體排列體在與被處理基板正交的軸的周圍旋轉(zhuǎn)， 所述磁體排列體，沿構(gòu)成磁體組的多個(gè)N極和S極與靶相對(duì)的面，相互隔開間隔地排列，以使得基于會(huì)切磁場(chǎng)引起的電子的漂移產(chǎn)生等離子體， 所述磁體組中的位于最外周的磁體排列為線狀，以阻止電子擺脫會(huì)切磁場(chǎng)的束縛而飛出到會(huì)切磁場(chǎng)之外， 濺射時(shí)的所述靶和被處理基板的距離為30mm以下。
2.一種磁控濺射裝置，以與載置于真空容器內(nèi)的被處理基板相對(duì)的方式配置靶，在該靶的背面?zhèn)仍O(shè)置有磁體，對(duì)作為直徑300mm的半導(dǎo)體晶片的被處理基板進(jìn)行磁控濺射處理，該磁控濺射裝置的特征在于，包括 電源部，其對(duì)所述靶施加電壓； 磁體排列體，其在基體上排列有磁體組；和 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其用于使該磁體排列體在與被處理基板正交的軸的周圍旋轉(zhuǎn)， 所述磁體排列體，沿構(gòu)成磁體組的多個(gè)N極和S極與靶相對(duì)的面，相互隔開間隔地排列，以使得基于會(huì)切磁場(chǎng)引起的電子的漂移產(chǎn)生等離子體， 所述磁體組中的位于最外周的磁體排列為線狀，以阻止電子擺脫會(huì)切磁場(chǎng)的束縛而飛出到會(huì)切磁場(chǎng)之外， 當(dāng)設(shè)靶的直徑為R (mm)、靶和被處理基板的距離為TS (mm)時(shí)，所述距離(TS)被設(shè)定為(TS' /R) XlOO (%) =0. 0006151R2-0. 5235R+113. 4，且 TS 彡1.1TS'。
3.—種磁控濺射裝置，以與載置于真空容器內(nèi)的被處理基板相對(duì)的方式配置靶，在該靶的背面?zhèn)仍O(shè)置有磁體，對(duì)作為直徑450mm的半導(dǎo)體晶片的被處理基板進(jìn)行磁控濺射處理，該磁控濺射裝置的特征在于，包括 磁體排列體，其在基體上排列有磁體組；和 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其用于使該磁體排列體在與被處理基板正交的軸的周圍旋轉(zhuǎn)， 所述磁體排列體，沿構(gòu)成磁體組的多個(gè)N極和S極與靶相對(duì)的面，相互隔開間隔地排列，以使得基于會(huì)切磁場(chǎng)引起的電子的漂移產(chǎn)生等離子體， 所述磁體組中的位于最外周的磁體排列為線狀，以阻止電子擺脫會(huì)切磁場(chǎng)的束縛而飛出到會(huì)切磁場(chǎng)之外， 當(dāng)設(shè)靶的直徑為R (mm)、靶和被處理基板的距離為TS (mm)時(shí)，所述距離(TS)被設(shè)定為(TS' /R) XlOO (%)=0.0003827R2-0.4597R+139.5，且 TS 彡1.1TS'。
4.如權(quán)利要求廣3中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于 所述磁體排列體以使得在被處理基板的整個(gè)投影區(qū)域產(chǎn)生等離子體的方式排列有構(gòu)成磁體組的多個(gè)N極和S極。
5.如權(quán)利要求廣3中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于所述磁體排列體包括主磁體組和輔助磁體組，所述主磁體組的N極和S極配置在所述靶面的法線方向上，所述輔助磁體組的N極和S極配置在與所述靶面水平的方向上，并且設(shè)定為在靶側(cè)與輔助磁體的一邊相鄰的主磁體的磁極和該輔助磁體的一邊側(cè)的磁極為同極。
6.如權(quán)利要求廣3中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于，包括 電極，其設(shè)置于所述被處理基板的與靶相反的一側(cè)；和 高頻電源部，其對(duì)該電極供給高頻電力。
7.如權(quán)利要求廣3中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置，其特征在于 當(dāng)將所述位于最外周的磁體稱為返回用磁體時(shí)，在除返回用的磁體之外的磁體組之中，位于最外周的外側(cè)磁體中的至少一個(gè)磁體的磁力，比與該外側(cè)磁體相比位于內(nèi)側(cè)的磁體的磁力小。
8.如權(quán)利要求7所述的磁控濺射裝置，其特征在于 與所述返回用的磁體相比位于內(nèi)側(cè)的磁體，被分割為多個(gè)磁體單元而構(gòu)成，并能夠通過磁體單元的集合數(shù)目調(diào)整磁體的磁力。
9.如權(quán)利要求7所述的磁控濺射裝置，其特征在于 與所述返回用的磁體相比位于內(nèi)側(cè)的磁體組的、與N極對(duì)應(yīng)的磁體的強(qiáng)度的合計(jì)和與S極對(duì)應(yīng)的磁體的強(qiáng)度的合計(jì)一致。
10.如權(quán)利要求7所述的磁控濺射裝置，其特征在于 與所述返回用的磁體相比位于內(nèi)側(cè)的磁體組，通過將磁體排列為矩陣狀而構(gòu)成。
11.一種磁控派射方法,其特征在于 使用權(quán)利要求廣10中任一項(xiàng)所述的磁控濺射裝置， 將處理壓力設(shè)定為13.3Pa (IOOmTorr)以上，將對(duì)靶的投入電力除以靶的面積而獲得的投入電力密度設(shè)定為3W/cm2以上，在被處理基板形成金屬膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁控濺射裝置，其確保成膜速度的面內(nèi)均勻性，并且提高成膜效率，提高靶的使用效率。以與載置于真空容器(2)內(nèi)的晶片(10)相對(duì)的方式配置靶(31)，并在該靶(31)的背面?zhèn)仍O(shè)置磁體排列體(5)。該磁體排列體(5)具有內(nèi)側(cè)磁體組(54)，其矩陣狀地排列有磁體(61、62)；和返回用的磁體(53)，其設(shè)置于該內(nèi)側(cè)磁體組(54)的周圍，阻止電子的飛出。由此，在靶(31)的正下方，基于會(huì)切磁場(chǎng)引起的電子的漂移產(chǎn)生高密度的等離子體，另外，腐蝕的面內(nèi)均勻性提高。因此，能夠使靶(31)和晶片(10)接近進(jìn)行濺射，能夠確保成膜速度的面內(nèi)均勻性，并且提高成膜效率，提高靶的使用效率。
文檔編號(hào)C23C14/35GK103031529SQ20121037611
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者水野茂, 戶島宏至, 五味淳, 宮下哲也, 波多野達(dá)夫, 水澤寧 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社