特許 6048319 マグネトロンスパッタ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6048319

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】マグネトロンスパッタ装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/35 20060101AFI20161212BHJP

   H01L 21/285 20060101ALI20161212BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/35 C

   C23C14/35 B

   H01L21/285 S

【請求項の数】6

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2013-119793(P2013-119793)

(22)【出願日】2013年6月6日

(65)【公開番号】特開2014-237866(P2014-237866A)

(43)【公開日】2014年12月18日

【審査請求日】2015年12月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091513

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 俊夫

(74)【代理人】

【識別番号】100162008

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧澤 宣明

(72)【発明者】

【氏名】水野 茂

(72)【発明者】

【氏名】戸島 宏至

(72)【発明者】

【氏名】沼田 実

【審査官】 國方 恭子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２５６４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２５４８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２７１９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３１６８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０１８４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１２６７２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｈ０１Ｌ ２１／２８５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空容器内に載置された被処理基板に対向するようにターゲットを配置し、このターゲットの背面側にマグネットを設けたマグネトロンスパッタ装置において、
前記ターゲットに電圧を印加する電源部と、
前記ターゲットの背面側に設けられた透磁性材料からなるベース体と、
前記ベース体のターゲット側の面に設けられた複数の第１のマグネットと、
前記ベース体におけるターゲットとは反対側の面に設けられた第２のマグネットと、を備え、
前記第１のマグネット及び第２のマグネットは、ターゲットの被処理基板側の面の近傍に環状の水平磁場を形成するように配置されていることと、
前記第１のマグネット及び第２のマグネットの各々は、ベース体側の部位及びベース体とは反対側の部位に、互いに異なる磁極が着磁されていることと、
前記第２のマグネットは、ベース体の中央部と当該中央部の両側部位とに間隔をおいて配置された複数個のマグネットを備え、前記中央部に位置するマグネットの磁束は発散していることと、を特徴とするマグネトロンスパッタ装置。

【請求項2】

前記ベース体は、前記第２のマグネットにおけるベース体側の部位の磁極の極性に磁化され、前記ベース体と第１のマグネットにおけるベース体とは反対側の部位の磁極との間で磁束が形成されていることを特徴とする請求項１記載のマグネトロンスパッタ装置。

【請求項3】

前記第１のマグネット及び第２のマグネットの少なくとも一方は、電磁石として構成され、電磁コイルの電流の向きに応じてベース体側の部位の磁極とベース体とは反対側の部位の磁極とが反転するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のマグネトロンスパッタ装置。

【請求項4】

前記ベース体を当該ベース体の面に沿って移動させるための移動機構を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のマグネトロンスパッタ装置。

【請求項5】

前記移動機構は、ベース体を当該ベース体の面に沿って回転させるための回転機構であることを特徴とする請求項４に記載のマグネトロンスパッタ装置。

【請求項6】

前記移動機構は、ベース体を当該ベース体の面に沿って直線移動させるための機構であることを特徴とする請求項４に記載のマグネトロンスパッタ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁場と電界とを利用してプラズマを発生させ、そのプラズマによりターゲットをスパッタするマグネトロンスパッタ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程で用いられるマグネトロンスパッタ装置は、真空容器内に被処理基板と対向するように成膜材料からなるターゲットを配置し、ターゲットの下面側に磁場と電界とを形成してプラズマを発生させ、プラズマのイオンによりターゲットをスパッタするように構成されている。被処理基板に成膜された膜について高い面内均一性を得るためには、ターゲットにおいて被処理基板の周縁部に対向する部位におけるスパッタ粒子の飛散量を多く確保することが必要となる。

【0003】

図３２はターゲット１０００から飛散するスパッタ粒子量の分布を示しており、ターゲットから離れるにつれて周縁部の山の部分（スパッタ粒子の飛散量が多い部分）がならされて、被処理基板１０の表面上ではスパッタ粒子の面内分布の均一性が高くなっている。

【0004】

図３３（ａ）は、ターゲット１０００に磁場を形成するためのマグネットユニットの一例を示している。このマグネットユニットは、ターゲット１０００の周縁部に沿って環状のマグネット２００１を配置し、ターゲット１０００の中央部の上方にマグネット２００２を配置して構成される。図中、Ｐはプラズマを示している（以下、同じ）。図３３（ｂ）は、ターゲット１０００側からマグネットユニットを見た平面図であり、同図（ｃ）は、ターゲット１０００のエロージョンの状態をエロージョンの深さを拡大（誇張）して示したものである。

【0005】

このような構成のマグネットユニットによれば、ターゲット１０００の下面近傍には、外側のマグネット２００１に基づくカスプ磁界と内側のマグネット２００２に基づくカスプ磁界とにより水平磁場Ｈの環、即ちレーストラックが形成される。水平磁場Ｈとは水平性の高い磁場である。そして真空容器内にアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガスを導入し、ターゲット１０００に例えば直流電圧を印加すると、電界によりアルゴンガスが電離して電子が生成される。この電子は水平磁場と電界とによりドリフトし、高密度プラズマが形成される。プラズマ中のアルゴンイオンは、ターゲット１０００をスパッタしてスパッタ粒子（金属粒子）を叩き出し、スパッタ粒子により被処理基板に対して成膜が行われる。
この例の場合には、中央部のマグネット２００２の直下ではプラズマが発生しないため、プラズマが発生しない部分にターゲット１０００のエロージョンが形成されないことから、ターゲット１０００の使用効率が悪く、また被処理基板上の成膜分布の均一性が悪い。

【0006】

図３４（ａ）、（ｂ）は、ターゲット１０００に磁場を形成するためのマグネットユニットの他の例を示している。このマグネットユニットは、ターゲット１０００の周縁部に沿って環状のマグネット３００２を配置して構成される。この場合には、ターゲット１０００において被処理基板の周縁部に対向する部位におけるスパッタ粒子の飛散量を多く確保することができるが、ターゲット１０００の中央部においてはプラズマが発生せず、やはり被処理基板１０上の成膜分布の均一性が悪い（図３４（ｃ））。

【0007】

そこで実際には、図３５（ａ）、（ｂ）に示すマグネットユニットを用いる場合がある。図３５（ａ）、（ｂ）において１００１は環状のマグネットであり、環状のマグネット１００１の内側における偏心した位置に当該マグネット１００１とは異なる極性のマグネット１００２が配置されている。これらマグネット１００１、１００２は、鉄板１００３を介して回転板１００４に取り付けられ、回転板１００４の偏心位置を回転中心として回転機構１００５によりマグネット１００１、１００２を回転させている。

【0008】

しかしながらターゲット１０００よりも小さい環状のマグネット１００１を回転中心の周りに公転させる場合には、マグネット１００１が１周する中でターゲット１０００の表面の大部分において放電していない時間が多く存在する。このため、放電していない領域にスパッタ粒子が再付着し、真空容器内にパーティクルが発生して、被処理基板の処理の歩留まりを低下させる要因になる懸念がある。

【0009】

特許文献１には、ターゲットにおける半導体ウエハ側の面に環状の堀（ボールト）を形成すると共に、回転自在なヨークの下面側に永久磁石を設けてユニットを構成し、このユニットをターゲットの上方側に配置したマグネトロン・プラズマ・スッパタ・リアクターが記載されているが、本発明を示唆するものではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００１−３１６８０９号公報：段落００３１〜００３４、図１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、被処理基板に対して面内均一性の高い成膜を行うことができ、ターゲットにおいて偏りの少ないエロージョンが得られるマグネトロンスパッタ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、真空容器内に載置された被処理基板に対向するようにターゲットを配置し、このターゲットの背面側にマグネットを設けたマグネトロンスパッタ装置において、
前記ターゲットに電圧を印加する電源部と、
前記ターゲットの背面側に設けられた透磁性材料からなるベース体と、
前記ベース体のターゲット側の面に設けられた複数の第１のマグネットと、
前記ベース体におけるターゲットとは反対側の面に設けられた第２のマグネットと、を備え、
前記第１のマグネット及び第２のマグネットは、ターゲットの被処理基板側の面の近傍に環状の水平磁場を形成するように配置されていることと、
前記第１のマグネット及び第２のマグネットの各々は、ベース体側の部位及びベース体とは反対側の部位に、互いに異なる磁極が着磁されていることと、
前記第２のマグネットは、ベース体の中央部と当該中央部の両側部位とに間隔をおいて配置された複数個のマグネットを備え、前記中央部に位置するマグネットの磁束は発散していることと、を特徴とする。

【0013】

前記マグネトロンスパッタ装置は、下記の構成を備えていてもよい。
（ａ）前記ベース体は、前記第２のマグネットにおけるベース体側の部位の磁極の極性に磁化され、前記ベース体と第１のマグネットにおけるベース体とは反対側の部位の磁極との間で磁束が形成されていること。
（ｂ）前記第１のマグネット及び第２のマグネットの少なくとも一方は、電磁石として構成され、電磁コイルの電流の向きに応じてベース体側の部位の磁極とベース体とは反対側の部位の磁極とが反転するように構成されていること。
（ｃ）前記ベース体を当該ベース体の面に沿って移動させるための移動機構を備えること。このとき前記移動機構は、ベース体を当該ベース体の面に沿って回転させるための回転機構であること。または、前記移動機構は、ベース体を当該ベース体の面に沿って直線移動させるための機構であること。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、透磁性材料からなるベース体のターゲット側に第１のマグネットを設けると共にベース体におけるターゲットとは反対側に第２のマグネットを設けている。このためターゲットの被処理基板側の近傍に形成する環状の水平磁場の位置調整の自由度が大きく、従って水平磁場を適切性の高い位置に形成することができる。この結果、被処理基板に対して面内均一性の高い成膜を行うことができ、またターゲットにおいて偏りの少ないエロージョンが得られるので、ターゲットに対して高い使用効率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置の縦断側面図である。

【図2】前記マグネトロンスパッタ装置に設けられているマグネットユニットの説明図である。

【図3】前記マグネットユニットに設けられている表マグネットの配置及びその作用を示す説明図である。

【図4】前記マグネットユニットに設けられている裏マグネットの配置を示す説明図である。

【図5】比較例に係るマグネットユニットの説明図である。

【図6】前記比較例に係る表マグネットの説明図である。

【図7】第１の実施形態の変形例に係るマグネットユニットの説明図である。

【図8】前記変形例に係る表マグネットの説明図である。

【図9】第１の実施形態の他の変形例に係るマグネットユニットの説明図である。

【図10】前記他の変形例に係る表マグネットの説明図である。

【図11】裏マグネットの変形例を示す説明図である。

【図12】第２の実施形態に係るマグネットユニットの第１の説明図である。

【図13】第２の実施形態に係るマグネットユニットの第２の説明図である。

【図14】第２の実施形態に係る表マグネットの第１の説明図である。

【図15】第２の実施形態に係るマグネットユニットの第３の説明図である。

【図16】第２の実施形態に係るマグネットユニットの第４の説明図である。

【図17】第２の実施形態に係る表マグネットの第２の説明図である。

【図18】第３の実施形態に係るマグネットユニットの説明図である。

【図19】第３の実施形態に係る表マグネットの説明図である。

【図20】第４の実施形態に係るマグネットユニットの説明図である。

【図21】第４の実施形態に係る表マグネットの説明図である。

【図22】第５の実施形態に係るマグネットユニットの第１の説明図である。

【図23】第５の実施形態に係る表マグネットの第１の説明図である。

【図24】第５の実施形態に係るマグネットユニットの第２の説明図である。

【図25】第５の実施形態に係る表マグネットの第２の説明図である。

【図26】第６の実施形態に係るマグネットユニットの第１の説明図である。

【図27】第６の実施形態に係るマグネットユニットの第２の説明図である。

【図28】第６の実施形態に係る表マグネットの説明図である。

【図29】第６の実施形態に係る裏マグネットの説明図である。

【図30】第６の実施形態の変形例に係るマグネットユニットの説明図である。

【図31】第６の実施形態の変形例に係る表マグネットの説明図である。

【図32】ターゲットから飛散するスパッタ粒子量の分布の変化を示す説明図である。

【図33】従来のマグネットユニットの第１の例を示す説明図である。

【図34】従来のマグネットユニットの第２の例を示す説明図である。

【図35】従来のマグネットユニットの第３の例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置の全体の構成について、図１の縦断側面図を参照しながら説明する。図中２は例えばアルミニウム（Ａｌ）により構成され、接地された真空容器２である。真空容器２は天井部が開口しており、開口部２１を塞ぐようにターゲット電極３が設けられている。ターゲット電極３は、成膜材料例えばタングステン（Ｗ）よりなるターゲット３１の上面に、例えば銅（Ｃｕ）若しくはアルミニウムよりなる導電性のベース板３２を接合することにより構成されている。ターゲット３１は例えば平面形状が円形状に構成され、その直径は被処理基板をなす半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）１０よりも大きくなるように、例えば４００〜５００ｍｍの範囲の５００ｍｍに設定されている。

【0017】

ベース板３２はターゲット３１よりも大きく形成され、ターゲット電極３は、ベース板３２の下面の周縁領域が真空容器２の開口部２１の周囲に載置されるように設けられている。ベース板３２の周縁部と真空容器２との間には、環状の絶縁部材２２が設けられており、ターゲット電極３は、真空容器２とは電気的に絶縁された状態で真空容器２に固定されている。また、このターゲット電極３には電源部３３により負の直流電圧が印加されるようになっている。

【0018】

真空容器２内にはターゲット電極３と平行に対向するように、ウエハ１０が水平な状態で載置される載置部４が設けられている。この載置部４は例えばアルミニウムからなる電極（対向電極）として構成され、高周波電力を供給する高周波電源部４１が接続されている。載置部４は、昇降機構４２により、ウエハ１０を真空チャンバ２に対して搬入出する搬送位置と、スパッタ時における処理位置との間で昇降自在に構成されている。前記処理位置では、例えば載置部４上のウエハ１０の上面と、エロージョン前のターゲット３１の下面との距離ｈが例えば１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲内に設定されている。

【0019】

載置部４の内部には、加熱機構をなすヒータ４３が内蔵され、ウエハ１０が例えば４００℃に加熱されるようになっている。さらに、載置部４には、当該載置部４と外部の搬送アーム（不図示）との間でウエハ１０を受け渡すための図示しない突き上げピンが設けられている。

【0020】

真空容器２の内部には、ターゲット電極３の下方側を周方向に沿って囲むように環状のチャンバシールド部材４４が設けられていると共に、載置部４の側方を周方向に沿って囲むように環状のホルダシールド部材４５が設けられている。これらは、真空容器２の内壁へのスパッタ粒子の付着を抑えるために設けられるものであり、例えばアルミニウム若しくはアルミニウムを母材とする合金等の導電体により構成されている。チャンバシールド部材４４は例えば真空容器２の天井部の内壁に接続されており、真空容器２を介して接地されている。また、ホルダシールド部材４５を介して載置部４が接地されるように、ホルダシールド部材４５は接地されている。

【0021】

さらに、真空容器２は、排気路２３を介して真空排気機構である真空ポンプ２４に接続されると共に、供給路２５を介して不活性ガス例えばＡｒガスの供給源２６に接続されている。図中２７は、ゲートバルブ２８により開閉自在に構成されたウエハ１０の搬送口である。

【0022】

ターゲット電極３の上部側には、当該ターゲット電極３と近接するようにマグネットユニットが設けられている。図２はマグネットユニットの縦断面図、図３はマグネットユニットをターゲット側から見た平面図、図４はマグネットユニットを上側から見た図である。なお図２ではベース板３２の記載は省略し、各マグネット５０１、５０２の高さを拡大（誇張）して表示している（以下、マグネットユニットの縦断面図において同じ）。

【0023】

マグネットユニットは、ターゲット３１の直径よりも少し大きな直径を有する円形のベース体である支持板５１と、この支持板５１のターゲット３１側の面（下面）に設けられた９つのマグネット５０１と、前記支持板５１のターゲット３１とは反対側の面(上面)に設けられた９つのマグネット５０２と、を備えている。支持板５１は、回転軸５５を介して回転機構５６に取り付けられており、その回転中心は支持板５１の中心から少し偏心した位置に設定されている。

【0024】

図３において、Ｃ１は支持板５１の中心、Ｃ２はターゲット３１の中心を各々示しており、図２のマグネットユニットは、図３に示したＡ−Ａ’の位置における支持板５１やマグネット５０１、５０２の位置関係を模式的に示している。既述のように本例のターゲット３１の直径は５００ｍｍであり、支持板５１の直径は５１０ｍｍである。支持板５１は透磁性の材料例えば鉄により作られる。この明細書では、支持板５１の下面側を表側、上面側を裏側と夫々呼ぶこととする。また支持板５１の表側のマグネット５０１を「表マグネット」、裏側のマグネット５０２を「裏マグネット」と呼ぶこととする。表マグネット５０１は、本発明の第１のマグネットに相当し、裏マグネット５０２は第２のマグネットに相当している。

【0025】

表マグネット５０１は各々円柱状に形成され、表面磁束密度が例えば２〜３Ｇ（２．０×１０^−４〜３．０×１０^−４Ｔ）程度のものが用いられる。これらの表マグネット５０１は、図３に示すように９個のマグネット５０１が３行、３列のマトリックス状に配列されている。各表マグネット５０１は、上下に互いに異なる磁極に着磁されており、下側の磁極はＮ極とＳ極とが千鳥状に並んでいる。中央部に位置する表マグネット５０１の中心部は支持板５１の中心部に位置しており、当該表マグネット５０１の下側の磁極はＮ極となっている。またマトリックス状の配列における角部に位置するマグネット５０１の中心部は、支持板５１の周縁の近傍例えば前記周縁から内側に寄って位置している。以後において、表マグネット５０１の下面側の磁極及び裏マグネット５０２の上面側の磁極をいずれも便宜上「表磁極」と呼ぶことにする。

【0026】

裏マグネット５０２は、各々円柱状に形成され、表マグネット５０１と同様の表面磁束密度を持つものが用いられる。これらの裏マグネット５０２は、図４に示すように表マグネット５０１の配列領域よりも支持板５１の中心部に寄った狭い領域に、９個のマグネット５０２が３行、３列のマトリックス状に配列されている。９個の裏マグネット５０２は、上下に互いに異なる磁極に着磁されており、表磁極は全てＳ極になっていると共に中央に位置するマグネット５０２の中心部は支持板５１の中心部の近傍に位置している。

【0027】

表マグネット５０１及び裏マグネット５０２の各中央のマグネット５０１、５０２の中心は、実際には、支持板５１を回転させる回転軸と干渉しないように支持板５１の中心部からわずかに偏心している。また本例の表マグネット５０１及び裏マグネット５０２はいずれも同じ大きさに形成されており、直径が３０ｍｍ、高さが１５ｍｍに設定されている。

【0028】

上述のマグネットユニットの周囲には、当該支持板５１や表マグネット５０１、裏マグネット５０２が回転する空間を形成しつつ、当該マグネットユニットの上面及び側面を覆うように、冷却ジャケット５７が設けられている。冷却ジャケット５７の内部には冷却媒体の流路５８が形成されており、当該流路５８内に所定温度に調整された冷却媒体例えば冷却水を供給部５９から循環供給することにより、マグネットユニット及び当該マグネットユニットを介してターゲット電極３を冷却する。

【0029】

以上に説明した構成を備えるマグネトロンスパッタ装置は、電源部３３や高周波電源部４１からの電力供給動作、Ａｒガスの供給動作、昇降機構４２による載置部４の昇降動作、回転機構５６によるマグネットユニットの回転動作、真空ポンプ２４による真空容器２の排気動作、ヒータ４３による加熱動作等を制御する制御部１００を備えている。この制御部１００は、例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、この記憶部には、当該マグネトロンスパッタ装置によってウエハ１０への成膜を行うために必要な制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記憶されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。

【0030】

続いて、上述のマグネトロンスパッタ装置の作用について説明する。先ず、真空容器２の搬送口２７を開き、載置部４を受け渡し位置に配置して、図示しない外部の搬送機構及び突き上げピンの協働作業により、載置部４にウエハ１０を受け渡す。次いで、搬送口２７を閉じ、載置部４を処理位置まで上昇させる。また、真空容器２内にＡｒガスを導入すると共に、真空ポンプ２４により真空排気して、真空容器２内を所定の真空度例えば１１〜１００ｍＴｏｒｒ（１．４６〜１３．３Ｐａ）に維持する。

【0031】

一方、マグネットユニットを回転機構５６により回転させながら、電源部３３からターゲット電極３に例えば１００Ｗ〜３ｋＷの負の直流電圧を印加すると共に、高周波電源部４１から載置部４に数百ＫＨｚ〜百ＭＨ程度の高周波電圧を１０Ｗ〜１ｋＷ程度印加する。また、冷却ジャケット５７の流路５８には、常時冷却水を通流させておく。

【0032】

ターゲット電極３に直流電圧を印加すると、周囲の電界によりＡｒガスが電離して電子を発生する。このとき、マグネットユニットの表マグネット５０１の下方側にはカスプ磁界が形成され、このカスプ磁界が連続してターゲット３１の表面（スパッタされる面）近傍に水平磁場Ｈが形成される（図３）。以下、裏マグネット５０２を設けたことによる水平磁場Ｈへの影響について説明する。

【0033】

図２、図３に示すように、マトリックス状に９個配列された表マグネット５０１の支持板５１側の磁極は、Ｓ極よりもＮ極が一つ少なくなっている。一方、裏マグネット５０２の支持板５１側の磁極は全てＮ極であり、さらに裏マグネット５０２のうち中心部側においては、Ｓ極から磁束ＭＦ１が発散する。支持板５１は既述のように鉄により作られているため、支持板５１はＮ極を帯び、支持板５１から表マグネット５０１の表磁極であるＳ極に対して磁束ＭＦ２が伸びる。図２は、表マグネット５０１の表磁極の配列がＳ極、Ｎ極、Ｓ極の並びに沿った縦断面（図３のＡ−Ａ’断面）で見たときの図であり、このときの状態を示している。

【0034】

一方、支持板５１の中心部に位置する表マグネット５０１と裏マグネット５０２とはカップリングしているので、図２に示すように中心部の表マグネット５０１の表磁極であるＮ極から周囲の表磁極であるＳ極に磁束ＭＦ３が伸びる。そして支持板５１がＮ極を帯びていることから、周囲の表マグネット５０１の支持板５１側のＮ極が見掛け上強くなる。このため中心部の表マグネット５０１のＮ極から周囲の表マグネット５０１のＳ極に伸びる磁束ＭＦ３と周囲の表マグネット５０１の支持板５１側の磁極であるＮ極から表磁極であるＳ極に伸びる磁束ＭＦ４とが結合する。そしてこの結合により、中心部の表マグネット５０１よりも周囲の表マグネット５０１側に寄った位置に水平磁場Ｈが形成される。より詳しくは、カスプ磁界が連続してターゲット３１の下面側近傍に水平磁場Ｈが形成される。

【0035】

更にまた、支持板５１がＮ極を帯びていることから、支持板５１の周縁部から周囲の表マグネット５０１の表磁極であるＳ極に磁束ＭＦ２が伸びる。即ち、表磁極がＳ極である周囲の表マグネット５０１よりも外側の領域（中心部の表マグネット５０１とは反対側）に着目すると、この磁束ＭＦ２と、当該表マグネット５０１の支持板５１側のＮ極から表磁極のＳ極に伸びる磁束ＭＦ４とにより、当該表マグネット５０１の真下よりも外側寄りに水平磁場が形成される。こうして図３に示すように、表マグネット５０１の表磁極であるＳ極の下方側周囲には、環状の水平磁場Ｈが形成される。

【0036】

なお、中心部の表マグネット５０１、及び表磁極がＮ極の周囲の表マグネット５０１の下方領域については、環状の水平磁場が形成されない。図３では、表磁極を囲む円が示されているものについては、当該表磁極の下方領域が環状の水平磁場Ｈで囲まれている状態に相当する。

【0037】

既述のようにターゲット３１には直流電圧が印加されているので、ターゲット３１の下方側には電界が形成され、この電界によりアルゴンガスが電離して電子を生成する。この電子は、上述のメカニズムで形成された環状の水平磁場Ｈに絡みつきながら水平磁場Ｈに沿ってドリフトする。そしてドリフトした電子がさらにアルゴンガスと衝突し、電離を起こしてプラズマＰを発生させる。表磁極がＳ極である周囲の表マグネット５０１の下方領域の周囲をドリフトする電子の移動方向は、ウエハ１０からターゲット３１を見て、反時計周りである。

【0038】

図３に示すように本マグネットユニットにおいては、表磁極がＳ極である表マグネット５０１が支持板５１に沿って分散して配置され、これらの表マグネット５０１の周囲に環状に広がる水平磁場Ｈ（プラズマＰ）が形成される。そして回転機構５６により、中心から偏心した位置にて支持板５１を鉛直軸回りに回転させると、各水平磁場Ｈが通過する軌跡に沿ってプラズマＰが移動し、ターゲット３１の全面に亘って、より均一にエロージョンを発生させることができる。

【0039】

また、このようにターゲット３１のエロージョンの面内均一性が高いことから、ウエハ１０とターゲット３１との距離を、例えば３０ｍｍ以下まで近接させてスパッタ処理を行っても面内均一性の高い成膜結果を得ることができる。ウエハ１０に近い位置にてスパッタ粒子を発生させることにより、ウエハ１０の外方へのスパッタ粒子の飛散によるロスを低減し、成膜効率を向上させることができる。なお、安定した放電を発生させる観点では、ターゲット３１とウエハ１０との距離ｈは１０ｍｍ以上に設定することが好ましい。

【0040】

上述の実施の形態によれば以下の効果がある。透磁性材料からなるベース体５１のターゲット３１側に表マグネット５０１（第１のマグネット）を設けると共にその反対側の面に裏マグネット５０２（第２のマグネット）を設けている。このためターゲット３１のウエハ１０側の近傍に形成する環状の水平磁場Ｈの位置調整の自由度が大きく、従って水平磁場Ｈを適切性の高い位置に形成することができる。この結果ウエハ１０に対して面内均一性の高い成膜を行うことができ、またターゲット３１において偏りの少ないエロージョンが得られるので、ターゲット３１に対して高い使用効率を得ることができる。

【0041】

また図２、図３に示すように、裏マグネット５０２を設け、磁束ＭＦ３−ＭＦ４、ＭＦ２−ＭＦ４を利用して、周囲の表マグネット５０１側に寄った位置に環状の水平磁場Ｈを集中させることにより、比較的強いプラズマＰを発生させて成膜速度を向上させることができる。

【0042】

図５は、第１の実施形態に用いたマグネットユニットにおいて、裏マグネット５０２を用いない比較例の構成を示している。図６は、図５に示すマグネットユニットを下から見たときの平面図である。なお、以下に示す各種の実施形態や比較例の説明図において、図１〜図４に示したものと共通の構成要素には、これらの図に付したものと共通の符号を付してある。

【0043】

図５に示したマグネットユニットにおいて、表マグネット５０１の支持板５１側の磁極は、Ｎ極よりもＳ極が一つ多い一方、図２に示した例と異なり裏マグネット５０２が設けられていないので、支持板５１は比較的弱くＳ極を帯びる。
支持板５１がＳ極を帯びていることにより、周囲の表マグネット５０１においては、発散した磁束ＭＦ５が形成されるため図６のＡ−Ａ’線上に位置する周囲の表マグネット５０１の下方領域には水平磁場Ｈは形成されない。

【0044】

一方、表磁極がＮ極である中心部の表マグネット５０１においては、中心部の表マグネット５０１のＮ極から周囲の表マグネット５０１の表磁極であるＳ極に伸びる磁束ＭＦ３が形成される。また、中心部の表マグネット５０１の支持板５１側の磁極であるＳ極から表磁極であるＮ極に伸びる磁束ＭＦ４が形成される。

【0045】

これらの磁束ＭＦ３、ＭＦ４の結合により、図６のＡ−Ａ’線上に示すように表磁極がＮ極である中心部の表マグネット５０１側に寄った位置に水平磁場Ｈが形成される。しかしながら既述のように、支持板５１が帯びているＳ極が比較的弱いため、磁束ＭＦ４の磁束密度も小さく、磁束ＭＦ３、ＭＦ４の結合も弱い。この結果、裏マグネット５０２を設けた図２、図３の場合に比べて、水平磁場Ｈの形成される領域が広がってしまいプラズマＰが弱くなる。

【0046】

従って裏マグネット５０２を設ける場合の方が、比較的狭い領域に集中して環状の水平磁場Ｈを形成することが可能であり、成膜速度を向上させる効果があるといえる。

【0047】

図７、図８は、第１の実施形態に用いたマグネットユニットにおいて、マトリックス状に配置された９個の裏マグネット５０２のうち、中心部の裏マグネット５０２を設けずに、裏マグネット５０２の設置数を減らした例を示している。

【0048】

裏マグネット５０２の数を減らすことにより、中心部に位置する表マグネット５０１と裏マグネット５０２とのカップリングが弱まり、図２のマグネットユニットと比較して、中心部の表マグネット５０１の表磁極であるＮ極から周囲の表磁極であるＳ極に伸びる磁束ＭＦ３が弱まる。この結果、磁束ＭＦ３、ＭＦ４の結合が弱くなって水平磁場Ｈの形成位置が中央側に移動する。一方、裏マグネット５０２の数を減らすことにより、支持板５１の周縁部から周囲の表マグネット５０１の表磁極であるＳ極に伸びる磁束ＭＦ２も弱くなって磁束ＭＦ４とにより形成される水平磁場Ｈは支持板５１の周縁部側へ移動する。

【0049】

これらの作用により、図８に示した水平磁場Ｈが形成される領域は、図３の例に比べてやや広がってしまい、水平磁場Ｈにより形成されるプラズマＰの強度も低下する。しかしながら、裏マグネット５０２を設けない図６の例に比べれば、依然として水平磁場Ｈを集中させる効果が得られる。

【0050】

図９、図１０は、第１の実施形態に用いたマグネットユニットにおいて、マトリックス状に配置された９個の表マグネット５０１のうち、中心部の表マグネット５０１を設けずに、表マグネット５０１の設置数を減らした例を示している。

【0051】

中心部に位置する表マグネット５０１を設けないことにより、支持板５１の中心部側からも表マグネット５０１の表磁極であるＳ極に対して磁束ＭＦ２’が伸びる。これら磁束ＭＦ４、ＭＦ２’の作用により、図２のマグネットユニットと比較して、水平磁場Ｈはさらに周囲の表マグネット５０１側に寄った位置に形成される。また、支持板５１側の極がＳ極である表マグネット５０１を１つ減らしたことにより、支持板５１から伸びる磁束ＭＦ２、ＭＦ２’も強くなり、これによっても水平磁場Ｈの形成位置が周囲の表マグネット５０１側に移動する。
これらの作用により、図１０に示した水平磁場Ｈが形成される領域は、図３の例に比べてより狭い領域に集中し、プラズマＰの強度は向上する。

【0052】

ここで、裏マグネット５０２の形状や配置は図４に示したように円筒形状の９個のマグネット５０２をマトリックス状に配置する例に限定されない。例えば、図１１（ａ）に示すように、中心部の裏マグネット５０２の前後左右に周囲の裏マグネット５０２を十字状に配置してもよい。また、図１１（ｂ）に示すように、円筒形状の中心部の裏マグネット５０２の周囲に、環状の裏マグネット５０２ａを配置してもよい。また、裏マグネット５０２の形状は、円筒形状や環状に限られるものでもなく、直方体や立方体形状のブロックをマトリックス状や十字状に配置してもよい。

【0053】

［第２の実施形態］
図１２〜図１７は、電磁コイル５０３の電流の向きに応じて磁極を反転させることが可能な電磁石を用いて表マグネット５０１を構成したマグネットユニットの例を示している。また、本例では裏マグネット５０２の支持板５１側の磁極を全てＳ極とした。なお、マグネトロンスパッタ装置の全体の構成については図１を用いて説明した例と同様なので、重複の説明を省略する。

【0054】

例えば図１４に示すように、あるタイミングにおいて、上記マグネットユニットのターゲット３１側から見た表磁極のＮ極、Ｓ極が、千鳥状に並ぶように、表マグネット５０１の磁極が設定されているとする（図１４における表磁極の配置は、図３に示した第１の実施形態と同じである）。このとき、表マグネット５０１の支持板５１側の磁極は、Ｎ極よりもＳ極が一つ多く、且つ、裏マグネット５０２の支持板５１側の磁極が全てＳ極となっていることにより、支持板５１はＳ極を帯びる（図１２、図１３）。

【0055】

そして、図１４に示したＡ−Ａ’線上の表マグネット５０１に着目すると（図１２）、表磁極がＳ極となっている周囲の表マグネット５０１においては、発散した磁束ＭＦ５が形成されるため水平磁場Ｈは形成されない。一方、表磁極がＮ極である中心部の表マグネット５０１においては、中心部の表マグネット５０１のＮ極から周囲の表マグネット５０１の表磁極であるＳ極に伸びる磁束ＭＦ３と中心部の表マグネット５０１の支持板５１側の磁極であるＳ極から表磁極であるＮ極に伸びる磁束ＭＦ４とが結合する。この結合により、図１４のＡ−Ａ’線上に示すように表磁極がＮ極である中心部の表マグネット５０１側に寄った位置に水平磁場Ｈが形成される。

【0056】

同じタイミングにおいて、図１４に示したＢ−Ｂ’線上の表マグネット５０１の状態を見ると（図１３）、Ｂ−Ｂ’線上に並ぶすべての表マグネット５０１には、支持板５１側の磁極であるＳ極から表磁極であるＮ極に伸びる磁束ＭＦ４、及びＭＦ２、ＭＦ２’が形成される。この結果、図１４のＢ−Ｂ’線上に示すように表磁極がＮ極である各表マグネット５０１側に寄った位置に水平磁場Ｈが形成される。
これら表マグネット５０１の状態により、図１４に示すように、表磁極がＮ極である表マグネット５０１の下方側周囲には、環状の水平磁場Ｈが形成される。

【0057】

次いで、図１２〜図１４に示した状態が形成されてから所定の時間が経過した後、各表マグネット５０１の電磁コイル５０３の電流の向きを反転させ、表磁極のＮ極、Ｓ極の配置を図１７に示す状態とする。このとき、表マグネット５０１の支持板５１側の磁極は、Ｓ極がＮ極よりも一つ少なくなっているが、裏マグネット５０２の支持板５１側の磁極が全てＳ極となっていることにより、支持板５１はＳ極を帯びる（図１５、図１６）。

【0058】

そして、図１７に示したＡ−Ａ’線上の表マグネット５０１に着目すると（図１５）、周囲の表マグネット５０１のＮ極から中心部の表マグネット５０１の表磁極であるＳ極に伸びる磁束ＭＦ３と周囲の表マグネット５０１の支持板５１側の磁極であるＮ極から表磁極であるＳ極に伸びる磁束ＭＦ４とが結合する。また、支持板５１がＳ極を帯びていることから、支持板５１の周縁部から周囲の表マグネット５０１の表磁極であるＮ極に磁束ＭＦ２が伸び、当該表マグネットの支持板５１側のＮ極から表磁極のＳ極に伸びる磁束ＭＦ４が形成される。これらの磁束ＭＦ３−ＭＦ４、ＭＦ２−ＭＦ４の作用により、図１７のＡ−Ａ’線上に示すように表磁極がＮ極である周囲の表マグネット５０１側に寄った位置に水平磁場Ｈが形成される。

【0059】

同じタイミングにおいて、図１４に示したＢ−Ｂ’線上の表マグネット５０１の状態を見ると（図１６）、Ｂ−Ｂ’線上に並ぶすべての表マグネット５０１は、表磁極がＳ極となっていて発散した磁束ＭＦが形成されるため水平磁場Ｈは形成されない。
これら表マグネット５０１の状態により、図１７に示すように、表磁極がＮ極である周囲の表マグネット５０１の下方側周囲には、環状の水平磁場Ｈが形成されることになる。

【0060】

以上に説明したように、電磁コイル５０３を用いて表マグネット５０１の表磁極をＮ極とＳ極との間で周期的に反転さることにより、図１４、図１７に示すように環状の水平磁場Ｈが形成される位置が支持板５１の面内で入れ替わる。そこで、表マグネット５０１の表磁極を周期的に反転させながら、支持板５１を回転させることにより、支持板５１面内に分散した水平磁場Ｈによって発生したプラズマＰを用いることが可能となり、成膜時の面内均一性の向上や効率的なターゲット３１の使用に寄与する。

【0061】

［第３の実施形態］
図１８（ａ）、（ｂ）、図１９は、円環状の表マグネット５０１ａを備えたマグネットユニットに裏マグネット５０２を設けた例を示している。このマグネットユニットを備えるマグネトロンスパッタ装置は、支持板５１を回転させる回転軸５５や回転機構５６が設けられていない点が図１に示した第１の実施の形態に係るマグネトロンスパッタ装置と異なる。

【0062】

図１８（ａ）、図１９に示すよう本例のマグネットユニットは、円板形状の支持板５１の周縁部の下面に、下方側へ伸び出すように環状の表マグネット５０１ａを配置し、支持板５１側の極をＮ極、表磁極をＳ極としている。一方、支持板５１の上面側には図４の例と同様に、例えば９個の裏マグネット５０２がマトリックス状に配置されていて、表磁極は全てＳ極になっている。

【0063】

このように表マグネット５０１ａ、裏マグネット５０２を配置すると、各マグネット５０１ａ、５０２の支持板５１側の磁極がすべてＮ極であることから支持板５１はＮ極を帯びる。この結果、図１８（ａ）に示すように支持板５１の中心部側から表マグネット５０１ａの表磁極であるＳ極に対して磁束ＭＦ２’が伸び、表マグネット５０１ａの内側に環状の水平磁場Ｈを形成することができる（図１９））。このとき、裏マグネット５０２の設置数や各裏マグネット５０２の表面磁束密度などを調節することにより、磁束ＭＦ２’が形成される領域を調節することができる。この結果、水平磁場Ｈが形成される領域、即ちプラズマＰの発生領域を広げることが可能となり、図３４を用いて説明した従来技術と比較して、図１８（ｂ）に示すようにターゲット３１の使用効率を向上させ、面内均一性の良好な成膜を行うことが可能となる。
なお、上述のように第３の実施形態では、支持板５１を回転させない場合について説明したが、必要に応じて回転させる回転軸５５や回転機構５６を設け、鉛直軸周りに支持板５１を回転させてもよいことは勿論である。

【0064】

［第４の実施形態］
図２０、図２１は直方体形状の表マグネット５０１ｂを支持板５１の中心周りに、径方向へ放射状に配置したマグネットユニットの例を示している。本例のマグネットユニットを備えるマグネトロンスパッタ装置の全体構成については、支持板５１の中心がターゲット３１の中心と一致するように支持板５１が配置され、この中心を通る鉛直軸周りに支持板５１を回転させる点を除いて図１を用いて説明した例と同様である。

【0065】

図２１に示すように、本例の表マグネット５０１ｂは、ターゲット３１側から見た平面の形状が細長い矩形である直方体のブロックとして形成され、４個の表マグネット５０１ｂが、支持板５１の中心部を挟んで径方向に伸びるように十字状に配置されている。十字状に配置され、周方向に隣り合う表マグネット５０１ｂ同士の中間位置には、さらに４個の表マグネット５０１ｂが、前記中心部を挟んで径方向に伸びるようにＸ字状に配置されている。ターゲット３１側から見た各表マグネット５０１ｂの長辺の長さは、表マグネット５０１ｂ同士が接触しないように調節されている。

【0066】

図２０に示すように、本例においては全ての表マグネット５０１ｂの表磁極がＳ極となり、支持板５１側の極がＮ極となっている。また、裏マグネット５０２についても支持板５１側の磁極が全てＮ極であることにより、支持板５１はＮ極を帯びている。裏マグネット５０２の配置状態については、特に限定はないが、例えば図４や図１１（ａ）、（ｂ）に例示した配置を採用してよい。

【0067】

表マグネット５０１ｂ、裏マグネット５０２が上述のように配置されたマグネットユニットにおいて、図２１のＡ−Ａ’位置における状態を見ると、図２０に示すように、表マグネット５０１ｂの周囲には、支持板５１側の磁極であるＮ極から表磁極であるＳ極に伸びる磁束ＭＦ４と、Ｎ極を帯びた支持板５１から表マグネット５０１の表磁極であるＳ極に伸びる磁束ＭＦ２、ＭＦ２’が形成される。

【0068】

これらの磁束ＭＦ２−ＭＦ４、ＭＦ２’−ＭＦ４の作用により、図２１に示すように各表マグネット５０１ｂの下方側周囲には環状の水平磁場Ｈが形成される。本例においては、ターゲット３１側から見た表マグネット５０１ｂの平面形状に対応して、各水平磁場Ｈは支持板５１の中心部から径方向に放射状に伸び出した形状となっている。このため、中心周りに支持板５１を回転させることにより、ターゲット３１の使用効率が高く、面内均一性の良好な成膜を行うことができる。

【0069】

［第５の実施形態］
図２２〜図２５に示す第５の実施形態は、電磁コイル５０３を設け、電流の向きに応じて磁極を反転させることが可能な電磁石にて裏マグネット５０２を構成した点と、表マグネット５０１ｂの一部を径方向に分割した点と、半数の表マグネット５０１ｂにて表磁極をＳ極からＮ極に入れ替えた点とが第４の実施形態に係るマグネットユニットと異なる。

【0070】

図２３、図２５に示すように、本例のマグネットユニットにおいては、図２１に示した第４の実施形態において十字に交差する方向に伸びる比較的長い長辺を持つ表マグネット５０１ｂが各々径方向に二分割されている。この結果、支持板５１には合計１２個の表マグネット５０１ｂが支持板５１の中心周りに、径方向へ伸びるように放射状に配置されている。

【0071】

そしてこれらの表マグネット５０１ｂにおいて、十字状に配置された８個の表マグネット５０１ｂのうち、十字の縦線を構成する中心側の２個、及び横線を構成する外側の２個、ならびにＸ字状に配置された４個の表マグネット５０１ｂのうち、左上がりの直線を構成する２個、合計６個の表マグネット５０１ｂについては、表磁極がＮ極、支持板５１側の磁極がＳ極となるように配置されている。残る６個の表マグネット５０１ｂについて、表磁極がＳ極、支持板５１側の磁極がＮ極となっている。
さらに、本例のマグネットユニットは、裏マグネット５０２に電磁コイル５０３が設けられ、電流の向きに応じて磁極を反転させることができる。

【0072】

ここで例えば図２２に示すように、あるタイミングにおいて、裏マグネット５０２の支持板５１側の磁極が全てＮ極となるように電磁コイル５０３の電流の向きが設定されているとする。表マグネット５０１は支持板５１側の磁極がＳ極とＮ極とで同数となっているので、裏マグネット５０２の磁極の影響を受けて支持板５１はＮ極を帯びる。

【0073】

このとき、図２３に示したＡ−Ａ’線上の表マグネット５０１ｂにおいては、外側の表マグネット５０１ｂのＮ極から中心側の表マグネット５０１ｂの表磁極であるＳ極に伸びる磁束ＭＦ３と、中心側の表マグネット５０１ｂの支持板５１側の磁極であるＮ極から表磁極であるＳ極に伸びる磁束ＭＦ４とが結合する。また、支持板５１がＮ極を帯びていることから、支持板５１の中央部から中心側の表マグネット５０１ｂの表磁極であるＳ極に磁束ＭＦ２’が伸びると共に、当該表マグネットの支持板５１側のＮ極から表磁極のＳ極に伸びる磁束ＭＦ４が形成される。

【0074】

これらの磁束ＭＦ３−ＭＦ４、ＭＦ２’−ＭＦ４の作用により、図２３のＡ−Ａ’線上に示すように表磁極がＳ極である中心側の表マグネット５０１ｂの下方領域に環状の水平磁場Ｈが形成される。
一方、支持板５１がＮ極を帯びていることにより、外側の表マグネット５０１ｂにおいては、発散した磁束ＭＦ５が形成されるため図２３のＡ−Ａ’線上に位置する外側の表マグネット５０１ｂの下方領域には水平磁場Ｈは形成されない。

【0075】

そして、他の表マグネット５０１ｂにおいても、表磁極がＳ極である表マグネット５０１ｂの下方領域に環状の水平磁場Ｈが形成され、表磁極がＮ極である表マグネット５０１ｂの下方領域にはこの水平磁場Ｈが形成されない。
この結果、図２３に示すように、支持板５１の面内に水平磁場Ｈを分散させた状態でプラズマＰを発生させることが可能となる。

【0076】

次いで、図２２、図２３に示した状態が形成されてから所定の時間が経過した後、各裏マグネット５０２の電磁コイル５０３の電流の向きを反転させ、支持板５１側の磁極をＳ極とする（図２４）。この結果、支持板５１は裏マグネット５０２の磁極の影響を受けてＳ極を帯びる。

【0077】

このとき、図２５に示したＡ−Ａ’線上の表マグネット５０１ｂにおいては、外側の表マグネット５０１ｂのＮ極から中心側の表マグネット５０１ｂの表磁極であるＳ極に伸びる磁束ＭＦ３と、外側の表マグネット５０１ｂの支持板５１側の磁極であるＮ極から表磁極であるＳ極に伸びる磁束ＭＦ４とが結合する。また、支持板５１がＳ極を帯びていることから、支持板５１の周縁部から外側の表マグネット５０１ｂの表磁極であるＳ極に磁束ＭＦ２が伸びると共に、当該表マグネットの支持板５１側のＮ極から表磁極のＳ極に伸びる磁束ＭＦ４が形成される。

【0078】

これらの磁束ＭＦ３−ＭＦ４、ＭＦ２−ＭＦ４の作用により、図２５のＡ−Ａ’線上に示すように表磁極がＮ極である外側の表マグネット５０１ｂの下方領域に環状の水平磁場Ｈが形成される。
一方、支持板５１がＳ極を帯びていることにより、中心側の表マグネット５０１ｂにおいては、発散した磁束ＭＦ５が形成されるため図２５のＡ−Ａ’線上に位置する中心側の表マグネット５０１ｂの下方領域には水平磁場Ｈは形成されない。

【0079】

そして、他の表マグネット５０１ｂにおいても、表磁極がＮ極である表マグネット５０１ｂの下方領域に環状の水平磁場Ｈが形成され、表磁極がＳ極である表マグネット５０１ｂの下方領域にはこの水平磁場Ｈが形成されない。
この結果、図２５に示すように、図２３の位置とは異なる位置にて支持板５１の面内に水平磁場Ｈを分散させ、プラズマＰを発生させることが可能となる。

【0080】

以上に説明したように、電磁コイル５０３を利用して、支持板５１の面内に分散して形成される水平磁場Ｈの位置を周期的に変化させながら支持板５１を回転させることにより、時間平均で見たプラズマＰの発生領域がより均一になる。この結果、成膜時の面内均一性やターゲット３１の効率的に使用に寄与する効果をさらに向上させることができる。

【0081】

また、表マグネット５０１ｂや裏マグネット５０２の形状、配置数、配置位置、表磁極の極性の選択などを適宜、調節することによって、より精密にプラズマの発生位置を調節することが可能となる。
この他、第２の実施形態や第５の実施形態では、表マグネット５０１や裏マグネット５０２のいずれか一方に電磁コイル５０３を設けて磁極を反転させる例について説明したが、これら表マグネット５０１、裏マグネット５０２の双方に電磁コイル５０３を設けて磁極を反転させてもよいことは勿論である。

【0082】

［第６の実施形］
図２６〜図２９は、矩形の被処理基板を処理するために、下面側から見たターゲット３１や支持板５１、表マグネット５０１ｃの形状が矩形になっている点と、表マグネット５０１ｃを横方向に移動させる移動機構５６ａが設けられている点とが図１に示した第１の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置と異なる。

【0083】

図２８に示すように本実施形態の支持板５１は、ターゲット３１の形状及び寸法に対応した長方形の板材として構成され、その板面中央部には、表マグネット５０１ｃを支持する支持軸５５ｃを移動させる軌道を成す溝部５１１が板面の長辺方向に沿って設けられている。

【0084】

直方体形状に形成された表マグネット５０１ｃは、下面側から見た形状が角を丸めた長方形になっており、その長辺が前記支持板５１の短辺に沿って伸びるように、支持板５１の長辺と交差する方向に配置されている。表マグネット５０１ｃの長辺の寸法は、ターゲット３１の短辺（図２８中に破線で示してある）よりもやや短くなっている一方、表マグネット５０１ｃの短辺の寸法は、ターゲット３１の長辺の数分の一程度に設定されている。

【0085】

本例の表マグネット５０１ｃは、表磁極がＳ極、支持板５１側の磁極がＮ極となるように配置されている。
また、表マグネット５０１ｃは、その上面側中央部を支持棒５５ａによって吊り下げ支持され、支持棒５５ａの上端部は、支持板５１の長辺方向に沿って配置されたレール５４上を直線移動自在に構成された移動機構５６ａに接続されている（図２６、図２７）。

【0086】

図２９に示すように、支持板５１の上面側には直方体形状の裏マグネット５０２ｂが、合計１２個配置されている。裏マグネット５０２ｂは、３個を一組として、前記溝部５１１及び支持板５１の長辺方向の中央領域を挟んで４つの領域に分けて配置されている。また、本例の裏マグネット５０２ｂは、全ての表磁極がＳ極となるように配置されている。

【0087】

以上に説明したマグネットユニットは、表マグネット５０１ａ、裏マグネット５０２の支持板５１側の磁極がすべてＮ極であることから支持板５１はＮ極を帯びる。この結果、図２６に示すように支持板５１から表マグネット５０１の表磁極であるＳ極に伸びる磁束ＭＦ２が形成され、この磁束により表マグネット５０１ｃの下方側周囲に環状の水平磁場Ｈが形成される（図２８）。また、既述の各実施形態と同様に、本例の表マグネット５０１ｃにおいても、支持板５１側の磁極であるＮ極から表磁極であるＳ極に伸びる磁束ＭＦ４が形成され、磁束ＭＦ４−ＭＦ２の結合によっても水平磁場Ｈが形成されるが、図示の便宜上、図２６、図２７では磁束ＭＦ２の記載を省略してある。

【0088】

図２８に示すように、表マグネット５０１ｃの近傍に形成された水平磁場Ｈは、ターゲット３１の短辺方向に沿って伸びる２本の水平磁場Ｈと、ターゲット３１の長辺方向に伸びる２本の水平磁場Ｈとを備える。そこで図２６、図２７に示すように、表マグネット５０１ｃを周期的に横方向に移動させることにより、前記短辺方向に沿って伸びる水平磁場Ｈを、当該水平磁場Ｈと交差する方向（即ち、ターゲット３１の長辺方向）に走査させることができる。この結果、これらの水平磁場Ｈにより発生したプラズマＰがターゲット３１の全面を走査して面内均一性の高いエロージョンを得ることができる。

【0089】

図３０、図３１は、複数の表マグネット５０１ｃを設け、これらの表マグネット５０１ｃを移動機構５６ａにより移動させる例である。複数の表マグネット５０１ｃを用いることにより高い成膜速度が得られる。また、一つの表マグネット５０１ｃを移動させた場合には、ターゲット３１の短辺方向に沿って伸びる２本の水平磁場Ｈの走査範囲が重複する領域と重複しない領域とが形成されるので、重複しない領域を補うように別の表マグネット５０１ｃを移動させることにより、より均一なエロージョンが得られる。

【0090】

複数の表マグネット５０１ｃは、移動機構５６ａの動作を同期させてその移動方向や移動距離が一致するように移動させてもよいし、各表マグネット５０１ｃが分担する領域を設定し、当該領域内で独立して移動機構５６ａを移動させてもよい。

【0091】

以上に説明した各実施の形態において、マグネトロンスパッタ装置の構成は、適宜、変更することが可能である。例えば、必要に応じてチャンバシールド部材４４やホルダシールド部材４５の設置を省略してもよいし、プラズマを発生するためのガス種の種類を変更してもよい。

【符号の説明】

【0092】

Ｓ 半導体ウエハ
２ 真空容器
２４ 真空ポンプ
３ ターゲット電極
３１ ターゲット
４ 載置部
４１ 高周波電源部
５１ 支持板
５０１、５０１ａ〜５０１ｃ
表マグネット
５０２、５０２ａ、５０２ｂ
裏マグネット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】