特開 2024-107326 マグネトロンスパッタ装置及びマグネトロンスパッタ方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024107326

(43)【公開日】2024-08-08

(54)【発明の名称】マグネトロンスパッタ装置及びマグネトロンスパッタ方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/35 20060101AFI20240801BHJP

【ＦＩ】

C23C14/35 B

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024094568

(22)【出願日】2024-06-11

(62)【分割の表示】P 2020169360の分割

【原出願日】2020-10-06

(71)【出願人】

【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】110002756

【氏名又は名称】弁理士法人弥生特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮下 哲也

(72)【発明者】

【氏名】中村 貫人

(72)【発明者】

【氏名】菊池 祐介

(57)【要約】

【課題】マグネトロンスパッタ処理を行うにあたり、プラズマを形成するためにターゲットに印加される電圧の変動を抑制すること
【解決手段】真空容器と、ターゲットとマグネット配列体とマグネット配列体を第１の位置と第２の位置との間で往復移動させる移動機構とを各々備える複数のスパッタ機構と、選択されたスパッタ機構によって基板に成膜が行われるように前記ターゲットに電力を供給してプラズマを形成するための電源と、前記真空容器内に前記プラズマを形成するためのガスを供給するガス供給部と、前記成膜を行うにあたり、平面視で互いの前記マグネット配列体の移動路の延長線が交差する前記選択されたスパッタ機構の当該マグネット配列体と、前記非選択のスパッタ機構の当該マグネット配列体と、について近接しないように同期して移動させる制御信号を出力する制御部と、を備えるように装置を構成する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を格納する真空容器と、
一面が前記真空容器内に面するターゲットと、マグネット配列体と、前記ターゲットのスパッタを行うために前記マグネット配列体を当該ターゲットの他面側における第１の位置と第２の位置との間で往復移動させる移動機構と、を各々備える複数のスパッタ機構と、
前記複数のスパッタ機構のうちの一部を選択されたスパッタ機構、残りを非選択のスパッタ機構として、前記選択されたスパッタ機構によって前記基板に成膜が行われるように前記ターゲットに電力を供給してプラズマを形成するための電源と、
前記真空容器内に前記プラズマを形成するためのガスを供給するガス供給部と、
前記成膜を行うにあたり、平面視で互いの前記マグネット配列体の移動路の延長線が交差する前記選択されたスパッタ機構の当該マグネット配列体と、前記非選択のスパッタ機構の当該マグネット配列体と、について近接しないように同期して移動させるか、
あるいは前記選択されたスパッタ機構における前記マグネット配列体の移動路の延長線に対して平面視で移動路の延長線が交差する少なくとも２つの非選択のスパッタ機構の前記各マグネット配列体について、前記第１の位置及び前記第２の位置のうち前記選択されたスパッタ機構から離れた位置側に位置するように制御信号を出力する制御部と、
を備える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】

本開示は、マグネトロンスパッタ装置及びマグネトロンスパッタ方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置を製造するにあたり、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）に各種の膜が成膜され、この成膜は、マグネトロンスパッタ装置により行われる場合が有る。特許文献１には、マグネトロンスパッタ装置の一例が示されている。この特許文献１の装置は、カソード部、ターゲット及び磁石機構の組を４つ備えるチャンバと、開口を備えると共に成膜に使用するターゲットのみが当該開口を介して基板に向うようにチャンバ内にて回転可能なシャッタと、チャンバの外側で各磁石機構間を仕切る仕切り部材と、を備える。そして、成膜に使用するターゲットに係る磁石機構により形成される磁場が、他の磁石機構により形成される磁場により歪むことを抑制するために、上記の仕切り部材及び上記のシャッタを磁性体により構成することが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－４８２２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、マグネトロンスパッタ処理を行うにあたり、プラズマを形成するためにターゲットに印加される電圧の変動を抑制することができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示のマグネトロンスパッタ装置は、基板を格納する真空容器と、
一面が前記真空容器内に面するターゲットと、マグネット配列体と、前記ターゲットのスパッタを行うために前記マグネット配列体を当該ターゲットの他面側における第１の位置と第２の位置との間で往復移動させる移動機構と、を各々備える複数のスパッタ機構と、
前記複数のスパッタ機構のうちの一部を選択されたスパッタ機構、残りを非選択のスパッタ機構として、前記選択されたスパッタ機構によって前記基板に成膜が行われるように前記ターゲットに電力を供給してプラズマを形成するための電源と、
前記真空容器内に前記プラズマを形成するためのガスを供給するガス供給部と、
前記成膜を行うにあたり、平面視で互いの前記マグネット配列体の移動路の延長線が交差する前記選択されたスパッタ機構の当該マグネット配列体と、前記非選択のスパッタ機構の当該マグネット配列体と、について近接しないように同期して移動させるか、
あるいは前記選択されたスパッタ機構における前記マグネット配列体の移動路の延長線に対して平面視で移動路の延長線が交差する少なくとも２つの非選択のスパッタ機構の前記各マグネット配列体について、前記第１の位置及び前記第２の位置のうち前記選択されたスパッタ機構から離れた位置側に位置するように制御信号を出力する制御部と、
を備える。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、マグネトロンスパッタ処理を行うにあたり、プラズマを形成するためにターゲットに印加される電圧の変動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一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の上面図である。

【図3】前記マグネトロンスパッタ装置に設けられるマグネット配列体の下面図である。

【図4】前記マグネット配列体の動作例を示すための前記マグネトロンスパッタ装置の上面図である。

【図5】前記マグネット配列体の動作例を示すための前記マグネトロンスパッタ装置の上面図である。

【図6】前記マグネット配列体の動作例を示すための前記マグネトロンスパッタ装置の上面図である。

【図7】前記マグネット配列体の他の動作例を示すための前記マグネトロンスパッタ装置の上面図である。

【図8】前記マグネット配列体の他の動作例を示すための前記マグネトロンスパッタ装置の上面図である。

【図9】前記マグネット配列体の配置例を示すための前記マグネトロンスパッタ装置の上面図である。

【図10】前記マグネット配列体の配置例を示すための前記マグネトロンスパッタ装置の上面図である。

【図11】前記マグネトロンスパッタ装置の他の構成例を示す縦断側面図である。

【図12】前記マグネトロンスパッタ装置に設けられるスパッタ機構の縦断側面図である。

【図13】前記マグネトロンスパッタ装置の天井部の縦断側面を示す展開図である。

【図14】前記天井部の縦断側面図である。

【図15】前記マグネトロンスパッタ装置の変形例を示す当該装置の上面図である。

【図16】前記マグネトロンスパッタ装置の変形例を示す当該装置の上面図である。

【図17】評価試験におけるマグネトロンスパッタ装置の動作を示すための当該装置の上面図である。

【図18】評価試験の結果を示すグラフ図である。

【図19】評価試験の結果を示すグラフ図である。

【図20】評価試験の結果を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示の一実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置１について、図１の縦断側面図及び図２の上面図を参照しながら説明する。なお、図１は図２におけるＡ－Ａ′矢視断面図である。マグネトロンスパッタ装置１は、接地された金属製の真空容器１１を備えている。真空容器１１は円形であり、その側壁にはウエハＷを搬入出するための搬送口１２が開口している。当該搬送口１２は、ゲートバルブ１３により開閉される。

【0009】

真空容器１１内にはヒーターを備える円形のステージ１４が設けられており、ウエハＷを水平に載置すると共に、所望の温度に加熱する。なお、ステージ１４には昇降機構によって昇降する昇降ピンが設けられ、当該昇降ピンにより、搬送機構とステージ１４との間でウエハＷが受け渡されるが、これらの昇降ピン、昇降機構及び搬送機構の図示は省略している。そして、ステージ１４は垂直な回転軸１５を介して、真空容器１１の外部に設けられた回転機構１６に接続されている。成膜処理中は当該回転機構１６によりステージ１４が回転し、当該ステージ１４に載置されたウエハＷは当該ウエハＷの中心軸周りに回転する。図中１７は回転軸１５の周囲に設けられるシール部材であり、真空容器１１内の気密性を担保する。

【0010】

また、真空容器１１にはバルブや真空ポンプなどにより構成される排気機構１８が設けられており、当該排気機構１８によって真空容器１１内が排気されて所望の圧力の真空雰囲気とされる。そして、真空容器１１にはガス供給部２１が設けられている。当該ガス供給部２１は、真空容器１１の外部に設けられるＡｒ（アルゴン）ガス供給機構２２に接続されている。Ａｒガス供給機構２２は、プラズマ形成用のガスであるＡｒガスの供給源、マスフローコントローラ、バルブなどを含み、所望の流量のＡｒガスをＡｒガス供給部２１に供給することができるように構成されており、当該Ａｒガスはガス供給部２１から真空容器１１内に吐出される。

【0011】

マグネトロンスパッタ装置１は、スパッタ機構３Ａ～３Ｄを備える。スパッタ機構３Ａ～３Ｄは、ターゲット３１、電極形成板３２、マグネット配列体３３、移動機構３４及び保持部３５を各々構成部材として含み、ターゲット３１を構成する材料が互いに異なることを除いては互いに同様の構成である。以降、上記のスパッタ機構３Ａ～３Ｄの各構成部材について、どのスパッタ機構を構成している部材かを明確にするために、数字の符号の後にスパッタ機構を表す英字と同じ英字を付して示す。具体的にスパッタ機構３Ａの構成部材を例に挙げると、当該スパッタ機構３Ａを構成するターゲット、電極形成板、マグネット配列体、移動機構、保持部については、夫々３１Ａ、３２Ａ、３３Ａ、３４Ａ、３５Ａとして表す。

【0012】

スパッタ機構３Ａ～３Ｄのターゲット３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄを構成する材料は、夫々例えばＴａ（タンタル）、Ｃｕ（銅）、ＣｏＦｅＢ（コバルト、鉄、ホウ素）、Ｒｕ（ルテニウム）である。マグネトロンスパッタ装置１は、これらの各材料からなる膜を個別にウエハＷに成膜できるように構成されている。

【0013】

スパッタ機構３Ａ～３Ｄのうち、代表してスパッタ機構３Ａについて説明する。上記の電極形成板３２Ａは、概ね長方形の板状に構成されており、真空容器１１の天井部に設けられた開口を塞ぐように配置されている。電極形成板３２Ａの下方には、矩形板をなすターゲット３１Ａが当該電極形成板３２Ａに重なって設けられており、ターゲット３１Ａの下面（一面）は真空容器１１内に面している。保持部３５Ａが電極形成板３２Ａの側周を囲むように設けられ、真空容器１１の天井部と電極形成板３２Ａとを互いに接続し、当該電極形成板３２Ａを当該天井部に保持している。保持部３５Ａは絶縁部材３６を備え、真空容器１１と、電極形成板３２Ａ及びターゲット３１とを互いに絶縁している。

【0014】

電極形成板３２Ａの上方には、マグネット配列体３３Ａが当該電極形成板３２Ａに近接して設けられている。従って、マグネット配列体３３Ａは、ターゲット３１Ａの上面側（他面側）に設けられている。図３は、マグネット配列体３３Ａの下面を示している。当該マグネット配列体３３Ａは概ね直方体形状をなし、矩形状の支持体３７と、支持体３７の下方に設けられたマグネット３８、３９により構成されている。マグネット３８は支持体３７の中央部に設けられる。マグネット３９は支持体３７の周縁部に沿うように、マグネット３８から離れて設けられている。マグネット３８の下部側の磁極とマグネット３９の下部側の磁極とは互いに異なる。従って、マグネット３８の上部側の磁極とマグネット３９の上部側の磁極とについても互いに異なる。

【0015】

また、マグネット配列体３３Ａの支持体３７は、移動機構３４Ａに接続されている。移動機構３４Ａはモータを含む。当該モータの駆動によってマグネット配列体３３Ａは、電極形成板３２Ａ上における当該電極形成板３２Ａの長さ方向の一端側と他端側との間を、当該電極形成板３２Ａの上面に沿って直線移動する。

【0016】

上記の電極形成板３２Ａは直流電源４１Ａに接続されており、それによって電極形成板３２Ａ及びターゲット３１Ａはカソードとして構成されている。Ａｒガスが真空容器１１内に供給された状態で、当該直流電源４１Ａから電極形成板３２Ａに電力が供給されることで、ターゲット３１Ａの下面側の空間にプラズマが形成される。このプラズマ形成時において、マグネット配列体３３Ａが上記の電極形成板３２Ａの長さ方向の一端側と他端側との間を往復移動、即ち揺動する。

【0017】

ターゲット３１Ａの下面側の空間において、マグネット配列体３３Ａに重なる領域のプラズマ密度が高くなる。つまりターゲット３１Ａの下面において、マグネット配列体３３Ａに重なる部位におけるスパッタが促進され、多くの粒子が放出されて、当該粒子がウエハＷに付着し、成膜がなされる。上記のようにマグネット配列体３３Ａが揺動することで、ターゲット３１Ａの一部のみが局所的にスパッタされることが防止され、ターゲット３１Ａの利用効率が高まるように構成されている。

【0018】

スパッタ機構３Ｂ～３Ｄの電極形成板３２Ｂ～３２Ｄにも各々直流電源が接続されており、これらの直流電源を４１Ｂ～４１Ｄとして示している。従って、スパッタ機構３Ａ～３Ｄのターゲット３１Ａ～３１Ｄには、電極形成板３２Ａ～３２Ｄを介して個別に電力を供給することができ、ターゲット３１Ａ～３１Ｄのうち、電力が供給されたターゲットの下方側に限定的にプラズマが形成される。つまり、ターゲット３１Ａ～３１Ｄのうちの一部のみのターゲットを選択してスパッタし、スパッタされたターゲットの材料からなる膜をウエハＷに形成することができる。スパッタ機構３Ａ～３Ｄのうち、そのようにプラズマが形成されるように電力が供給されるスパッタ機構が選択されたスパッタ機構、残りが非選択のスパッタ機構であり、本例ではスパッタ機構３Ａ～３Ｄのうちの一つのみが選択されたスパッタ機構として成膜が行われる。

【0019】

上記のようにプラズマを形成してウエハＷに成膜処理を行うにあたり、直流電源４１Ａ～４１Ｄは、各々接続される電極形成板３２Ａ～３２Ｄに供給される電力が一定となるように動作する。また、図示しない電圧監視部が設けられており、電極形成板３２Ａ～３２Ｄを介してターゲット３１Ａ～３１Ｄに印加される電圧（放電電圧）がモニターされる。そして、この放電電圧が許容値を越えた直流電源については、ターゲットへの電力供給が停止する。

【0020】

電極形成板３２Ａ～３２Ｄの配置についてさらに詳しく説明する。真空容器１１の天井部は、周縁部側よりも中心Ｐ側が高くなるように傾斜しており、その傾斜する天井部と平行になるように電極形成板３２Ａ～３２Ｄについては、当該中心Ｐ側に向う端部が天井部の周縁に向う端部よりも高くなるように傾斜して設けられている。なお、図１については、当該真空容器１１の天井部については周縁部側から中心Ｐ側に向って見た断面を表しているため、上記の天井部及び電極形成板３２Ａ～３２Ｄの各傾斜については示されていない。

【0021】

そして電極形成板３２Ａ～３２Ｄについては当該中心Ｐから離れると共に、平面視、当該中心Ｐに対して回転対称性を有するように配置されている。さらに詳しく述べると、中心Ｐから真空容器１１を周方向に見て、電極形成板３２Ａ～３２Ｄが９０°毎に設けられており、当該反時計回りに３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄの順で間隔を空けて並んでいる。従って、真空容器１１の天井部において、スパッタ機構３Ａ～３Ｄは周方向に配列されている。そして、電極形成板３２Ａ～３２Ｄの長さ方向（即ちマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの移動方向）は、平面視、天井部の半径方向に対して直交している。

【0022】

従って、スパッタ機構３Ａ～３Ｄについて平面視、周方向に隣接するものを組とすると、いずれの組においてもマグネット配列体同士、その移動方向の延長線が交差、より詳しくは直交する。つまり、具体的にはスパッタ機構３Ａ、３Ｂを組とすると、それらのマグネット配列体３３Ａ、３３Ｂの移動方向の延長線は平面視互いに直交し、スパッタ機構３Ａ、３Ｃを組とすると、それらのマグネット配列体３３Ａ、３３Ｃの移動方向の延長線は平面視互いに直交する。その他の平面視で周方向に隣接するスパッタ機構の組み合わせについて見ても、各マグネット配列体の移動方向は上記のマグネット配列体３３Ａ、３３Ｂの関係と同様である。

【0023】

また、上記のようにスパッタ機構３Ａ～３Ｄが配置されているので、真空容器１１の外周から中心Ｐに向けて任意の一つのスパッタ機構を見ると、当該スパッタ機構のマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄは左右に移動する。既述したように電極形成板３２Ａ～３２Ｄのうちプラズマを形成するために電力が供給される電極形成板上を、当該電極形成板に対応する（当該電極形成板と同じスパッタ機構を構成する）マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄが往復移動してスパッタが行われる。このスパッタを行うための往復移動路について、上記のように外周から中心Ｐに向けて見たときの右端を右位置Ｒ、左端を左位置Ｌとする。右位置Ｒ及び左位置Ｌのうちの一方が第１の位置、他方が第２の位置であり、本例では電極形成板と、当該電極形成板に対応するマグネット配列体の右位置Ｒ及び左位置Ｌとの位置関係は、スパッタ機構３Ａ～３Ｄ間で同じである。図２では右位置Ｒに位置するマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄを鎖線で、左位置Ｌに位置するマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄを実線で夫々示している。

【0024】

マグネトロンスパッタ装置１はコンピュータである制御部１０を備えており（図１参照）、この制御部１０は、プログラムを備えている。このプログラムは、例えばコンパクトディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤなどの記憶媒体に収納され、制御部１０にインストールされる。制御部１０は当該プログラムにより、マグネトロンスパッタ装置１の各部に制御信号を出力して、動作を制御する。具体的には、直流電源４１Ａ～４１Ｄのオンオフの切替え、回転機構１６によるステージ１４の回転、Ａｒガス供給機構２２によるＡｒガスの給断、排気機構１８による排気、移動機構３４Ａ～３４Ｄによるマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの揺動などの動作が、上記の制御信号により制御される。そのように各部の動作を制御し、後述の処理が行えるように、上記のプログラムについてはステップ群が組まれている。

【0025】

マグネトロンスパッタ装置１では、プラズマ形成のために電力が供給されるスパッタ機構のマグネット配列体が形成する磁場に対して、他のマグネット配列体による磁場の干渉が抑制されるように、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの動作が制御される。そのように磁場干渉が抑制されることで、プラズマの強度が変化することを防ぎ、それによって電極形成板に印加される直流電圧の変動を抑制し、結果として、当該電圧の最大値（最大放電電圧）について低減される。

【0026】

以下、マグネトロンスパッタ装置１の動作例について、上面図である図４～図６を参照しながら具体的に説明する。なお、この図４～図６及び以降に示す各上面図では、どのターゲットに電力供給して成膜処理を行っているかを明確に示すために、直流電源４１Ａ～４１Ｄのうちターゲットに電力を供給しているもののみを表示し、電力を供給していないものについては表示を省略する。

【0027】

先ず、ウエハＷが真空容器１１内に搬送されてステージ１４に載置され、所望の温度に加熱されると共に回転する。排気機構１８により真空容器１１内が所望の圧力の真空雰囲気となり、真空容器１１内には所望の流量でＡｒガスが供給される。そしてスパッタ機構３Ａ～３Ｄのマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄが、例えば左位置Ｌに位置した状態でスパッタ機構３Ｃを構成する電極形成板３２Ｃに直流電源４１Ｃから電力が供給され、当該電極形成板３２Ｃに接続されるターゲット３１Ｃの下方でＡｒガスがプラズマ化される。

【0028】

そのようにプラズマが形成される一方で、移動機構３４Ａ～３４Ｄを構成する各モータが互いに同じ速度で回転し、それによってマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄが互いに同じ速度で右位置Ｒへ向けて移動を開始する（図４）。なお、図５はマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄが、各々右位置Ｒと左位置Ｌとの中間に位置した状態を示している。

【0029】

そしてマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄが同時に右位置Ｒに到達すると、各モータの回転方向が切り替わって互いに同じ速度で回転し、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄは互いに同じ速度で左位置Ｌへ向けて移動を開始する（図６）。それによりマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄは、図５に示した位置状態を経て、左位置Ｌに同時に位置し、続いて再度、図４に示したように右位置Ｒに向けて互いに同じ速度で移動を開始する。

【0030】

以降、図４～図６に示したマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの移動（揺動）が繰り返される。従って、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの全てが、右位置Ｒ、左位置Ｌのうち同じ位置に向うように同期して移動する。なお同期して移動するとは、複数のマグネット配列体が夫々の移動路（揺動路）を往復移動するにあたり、共に移動路の一端側に向けて移動し、且つ共に移動路の他端側に向けて移動することである。上記した真空容器１１の中心Ｐを中心とし、平面視マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの中心を通過する仮想円を考える。上記のようにマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄが同期して移動することで、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄが左位置Ｌに位置するときと、右位置Ｒに位置するときとで、この仮想円上における各マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの相対位置は同じである。なお、例えばマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄが右位置Ｒに向かうときの速度、左位置Ｌに向かうときの速度は互いに等しく、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄは右位置Ｒ、左位置Ｌの夫々に周期的に位置する。

【0031】

このような同期した揺動中においては、電力が供給されているスパッタ機構３Ｃのマグネット配列体３３Ｃが左位置Ｌに向けて移動する間、マグネット配列体３３Ｂはこのマグネット配列体３３Ｃに近接しないように左位置Ｌに向けて移動する。そして、マグネット配列体３３Ｃが右位置Ｒに向けて移動する間、マグネット配列体３３Ｄ（他のマグネット配列体）はマグネット配列体３３Ｂに近接しないように右位置Ｒに向けて移動する。このようにマグネット配列体３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄが同期して揺動することで、マグネット配列体３３Ｃは、移動路の延長線について交差する関係となっているマグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄに対して近接することが防止される。従ってマグネット配列体３３Ｃが形成する磁場が、マグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄが形成する磁場の干渉を受けることが抑制される。

【0032】

また、マグネット配列体３３Ａと３３Ｃとは比較的離れて位置するため、マグネット配列体３３Ｃにより形成される磁場は、マグネット配列体３３Ａにより形成される磁場による干渉を受けにくい。そして上記のようにマグネット配列体３３Ａ、３３Ｃが右位置Ｒ、左位置Ｌのうち同じ位置に向けて同期して移動する。それによって、これらマグネット配列体３３Ａ、３３Ｃが共に右位置Ｒまたは左位置Ｌに位置するが、そのときにマグネット配列体３３Ａ、３３Ｃ間の距離が、より長くなる（図４、図６参照）。このように距離がより長くなる状態が形成されるため、上記のマグネット配列体３３Ａ、３３Ｃ間での磁場干渉がさらに確実に抑制されると考えられる。

【0033】

このようにプラズマを形成するスパッタ機構３Ｃにおけるマグネット配列体３３Ｃによって形成される磁場は、マグネット配列体３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｄによって形成される磁場による干渉を受け難い。従って、当該磁場干渉によるターゲット３１Ｃの下方のプラズマ強度の変化が抑制され、結果として、ターゲット３１Ｃに印加される電圧の変動は抑制される。そして、マグネット配列体３３Ｃの揺動に応じてターゲット３１Ｃの下面に沿ってプラズマ強度が比較的高い領域、即ちターゲット３１Ｃにおいてスパッタが促進される領域が移動し、当該スパッタにより放出されたＣｏＦｅＢであるスパッタ粒子がウエハＷの表面に付着し、ＣｏＦｅＢ膜が形成される。

【0034】

ターゲット３１Ｃへの電力供給が開始されてから所定の時間が経過すると直流電源４１Ｃがオフになり、当該電極形成板３２Ｃへの電力供給が停止する。その代りに、直流電源４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｄのいずれかがオンになり、ターゲット３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｄのいずれかへの電力供給が開始される。ターゲット３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｄのいずれかへ電力供給する際も、ターゲット３１Ｃへの電力供給時と同様に、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄが右位置Ｒ、左位置Ｌのうち同じ位置へ向うように同期して揺動する。上記したようにスパッタ機構３Ａ～３Ｄは回転対称性をもって形成されている。従って、ターゲット３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｄのうちの電力が供給されるターゲットに対応するマグネット配列体の磁場は、上記のターゲット３１Ｃをスパッタする際のマグネット配列体３３Ｃの磁場と同様に、他のマグネット配列体による磁場の干渉を受けにくい。それ故に、当該ターゲットに印加される電圧の変動が抑えられつつ、そのターゲットの材料からなる膜がウエハＷに形成される。

【0035】

例えばこれ以降もターゲット３１Ａ～３１Ｄの中で電極形成板を介して電力が供給されるターゲットが順次切り替えられ、且つその電力供給によるプラズマ形成中に、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄが右位置Ｒ、左位置Ｌのうち同じ位置に向けて同期して揺動する。つまり、スパッタ機構３Ａ～３Ｄについて平面視、周方向に隣接するスパッタ機構を組とすると、いずれの組でもマグネット配列体が互いに近接せずに同期して揺動する状態が続けられる。それにより、ターゲット３１Ａ～３１Ｄに印加される電圧の変動が抑制されつつ、膜がウエハＷに順次積層される。そして、所望の構造の積層膜が形成されると、真空容器１１内へのＡｒガスの供給及びターゲット３１Ａ～３１Ｄへの電力供給が停止して、真空容器１１内におけるプラズマの形成が停止すると共に、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの移動及びウエハＷの回転が停止する。然る後、搬送機構によって、ウエハＷは真空容器１１内から搬出される。

【0036】

このようにマグネトロンスパッタ装置１によれば、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄ間での磁場干渉を抑制することができるので、電極形成板３２Ａ～３２Ｄの各々に印加される電圧の変動を抑制することができる。従って、電極形成板３２Ａ～３２Ｄへの供給電力を比較的高い値に設定しても、当該電極形成板３２Ａ～３２Ｄの各々に印加される電圧の最大値を比較的小さい値とすることができるので、当該電圧が許容値を越えることによる直流電源４１Ａ～４１Ｄの動作の停止を防いで、ウエハＷに安定した処理を行うことができる。そして、電極形成板３２Ａ～３２Ｄへの供給電力を高い値に設定することで、Ａｒガスを効率良くプラズマ化できる。従って、真空容器１１に供給するＡｒガスの流量の低減化及びウエハＷに対する成膜速度の高速化を図ることができる。

【0037】

なお、マグネトロンスパッタ装置１は、既述のように複数種類の材料の膜をウエハＷに成膜可能に構成されている。従って、例えばＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）やハードディスクの磁気ヘッドに用いられる多層膜であるＭＴＪ（磁気トンネル）素子の製造に好適に用いられる。ただし、その用途に限られるものではない。また、マグネトロンスパッタ装置１は、積層膜の形成に用いることに限られず、単層の膜の形成に用いてもよい。

【0038】

ところで、上記の例ではマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄ間で同様に揺動するものとして説明したが、この揺動に違いがあってもよい。具体的には例えば、上記の左位置Ｌと右位置Ｒとの間隔の大きさについて、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄ間で違いがあってもよい。その場合には、その間隔の違いに応じて移動機構３４Ａ～３４Ｄによるマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの速度が互いに異なるようにし、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄ間で右位置Ｒへ到達するタイミング、左位置Ｌへ到達するタイミングが夫々揃うようにしてもよい。

【0039】

また、マグネット配列体３３Ａ～２３Ｄの一往復動作中において、右位置Ｒに位置するタイミング、左位置Ｌに位置するタイミングの夫々について、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄ間で若干のずれがあってもよい。従って、スパッタ機構３Ａ～３Ｄの動作制御の精度の限界により、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄ間で動作にずれが生じてもよい。ただし、上記の右位置Ｒに位置するタイミングのずれ、左位置Ｌに位置するタイミングのずれが夫々大きいと、電力供給されるスパッタ機構のマグネット配列体と、そのマグネット配列体に対して周方向両隣のマグネット配列体との距離を十分に離すことができなくなるおそれが有る。従って、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄが右位置Ｒに位置するタイミングのずれ（最も早く右位置Ｒに到達したマグネット配列体の到達時刻と最も遅く右位置Ｒに到達したマグネット配列体の到達時刻との差）については小さくすることが好ましく、例えば１秒以下とすることが好ましい。同様にマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄが左位置Ｌに位置するタイミングのずれについても小さくすることが好ましく、例えば１秒以下とすることが好ましい。

【0040】

既述したマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの全てを左位置Ｌ、右位置Ｒのうちの同じ位置に向けて同期して揺動させる動作を全同期揺動とする。ウエハＷを処理するにあたり、この全同期揺動を行うことには限られない。図７、図８はマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの他の動作例を示しており、この動作例について全同期揺動との差異点を中心に説明する。

【0041】

例えばマグネット配列体３３Ａ、３３Ｂが右位置Ｒ、マグネット配列体３３Ｃ、３３Ｄが左位置Ｌに夫々位置した状態で、電極形成板３２Ｃに電力が供給され、当該電極形成板３２Ｃに接続されるターゲット３１Ｃがスパッタされ、成膜が開始される（図７）。そして、マグネット配列体３３Ａ、３３Ｂが左位置Ｌ、マグネット配列体３３Ｃ、３３Ｄが右位置Ｒに移動する（図８）。続いて、マグネット配列体３３Ａ、３３Ｂが右位置Ｒ、マグネット配列体３３Ｃ、３３Ｄが左位置Ｌに夫々移動し、各マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの配置は図７に示した状態に戻る。その後は、以上に述べたマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの一連の移動が繰り返される。従ってマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの配置について、図７に示す状態、図８に示す状態が交互に切り替わる。

【0042】

このようにマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄを揺動させても、後述の評価試験で示すように電極形成板３２Ｃに印加される電圧の変動が抑制される。これは、全同期揺動する場合と同様、マグネット配列体３３Ｃ、３３Ｄについて互いに近接しないため、これらのマグネット配列体同士の磁場干渉が抑制されることによると考えられる。また、図８に示すようにマグネット配列体３３Ｃが右位置Ｒから左位置Ｌに向けて移動するとき、当該マグネット配列体３３Ｃに対して周方向に隣接したマグネット配列体３３Ｂは、右位置Ｒへ向けて移動することでマグネット配列体３３Ｃから離れるように移動する。そのため、例えばマグネット配列体３３Ｂを左位置Ｌに固定しておく場合に比べて、マグネット配列体３３Ｃ、３３Ｂが近接する期間が短く、マグネット配列体３３Ｃの磁場がマグネット配列体３３Ｂによる磁場の影響を受けにくいことによると考えられる。

【0043】

ただし、マグネット配列体３３Ｃが右位置Ｒに向けて移動するとき、左位置Ｌに向けて移動するマグネット配列体３３Ｂに近接するので、その際にこれらのマグネット配列体３３Ｃ、３３Ｂの磁場干渉により、既述した電圧変動が比較的大きくなるおそれがある。従って、より確実に電圧変動を抑制して直流電源４１Ｃの動作停止のリスクを低減させるためには、既述した全同期揺動を行うことがより好ましい。

【0044】

図７、図８に示したように、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄのうち周方向に隣接する２つずつが組となり、同じ組内では左位置Ｌ、右位置Ｒのうち同じ位置に向かうように同期して揺動するが、別の組同士の間では反対の位置に向うように同期して揺動することを、以降は半同期揺動と記載する。なお、このように半同期揺動させて処理を行うにあたり、上記の図７、図８の例では電極形成板３２Ｃに電力を供給したが、当該電極形成板３２Ｃの代わりに電極形成板３２Ａ、３２Ｂまたは３２Ｄに電力を供給して処理を行ってもよい。

【0045】

また、図７、図８の例ではマグネット配列体３３Ｃ、３３Ｄの２つを左右の同じ位置に向うように同期して揺動させているが、マグネット配列体３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄの３つを左右の同じ位置に向うように同期して揺動させてもよい。その場合には、全同期揺動の例で説明したようにマグネット配列体３３Ｂ、３３Ｃ間の磁場干渉がより確実に抑制されるので好ましい。

【0046】

さらに他のマグネット配列体３３Ａ～３３Ｃの動作例について、図９に示している。この例でもスパッタ機構３Ｃの電極形成板３２Ｃに電力が供給されてプラズマが形成され、マグネット配列体３３Ｃが揺動してウエハＷに処理が行われる。その間、マグネット配列体３３Ｂについては右位置Ｒ、マグネット配列体３３Ｄについては左位置Ｌで夫々静止する。つまり、スパッタ機構３Ｂ、３Ｄ（非選択のスパッタ機構）のマグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄは、左位置Ｌ及び右位置Ｒのうち、スパッタ機構３Ｃ（選択されたスパッタ機構）からより離れた方の位置にて静止させている。

【0047】

このようにマグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄについては揺動させる範囲内において最も離れた位置にて静止させているので、マグネット配列体３３Ｃと、マグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄとの間における磁場干渉が抑制され、既述した各例と同様に電極形成板３２Ｃに印加される電圧変動が抑制される。なお、この図９に示す例で、マグネット配列体３３Ａについては左位置Ｌで静止させているが、マグネット配列体３３Ｃから比較的大きく離れていることで上記したように磁場干渉が抑えられるので、当該左位置Ｌで静止させなくてもよく、右位置Ｒにて静止させてもよいし、左右に揺動させてもよい。

【0048】

なお、電極形成板３２Ｃに電力を供給して処理を行う例を示したが、他の電極形成板に電力を供給する場合は、揺動させるマグネット配列体及び静止させるマグネット配列体について、図９に示した例から回転対称性をもって変更すればよい。例えば電極形成板３２Ｂに電力を供給して処理を行う場合は、電極形成板３２Ｂに対応するマグネット配列体３３Ｂを右位置Ｒと左位置Ｌとの間で揺動させる一方で、マグネット配列体３３Ａ、３３Ｃについては夫々左位置Ｌ、右位置Ｒにて静止させることで、当該マグネット配列体３３Ｂから遠ざければよい。

【0049】

ところで、例えば図９で説明したようにスパッタ機構３Ｃに電力を供給して処理を行うとした場合、移動機構３４Ｂによりマグネット配列体３３Ｂを右位置Ｒよりもさらにスパッタ機構３Ｃから離れた位置に移動させることが可能であれば、そのような位置に移動させることが好ましい。同様に、移動機構３４Ｄによりマグネット配列体３３Ｄを左位置Ｌよりもさらにスパッタ機構３Ｃから離れた位置に移動させることが可能であれば、そのような位置に移動させることが好ましい（図１０参照）。つまり、スパッタ機構３Ｂ、３Ｄに夫々電力を供給して処理を行う場合には、図２等で示したようにマグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄは左位置Ｌと右位置Ｒとの間を揺動して処理が行われる。しかしマグネット配列体３３Ｃとの磁場干渉を抑えるためには、そのように処理を行うために揺動が行われる範囲から外れ、さらにマグネット配列体３３Ｃから遠ざかった位置にマグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄを退避させてもよいということである。

【0050】

なお、図９等で示したようにスパッタ機構３Ｃに電力を供給して処理を行うにあたり、マグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄの位置については、マグネット配列体３３Ｃから大きく離れるほど磁場干渉を抑えて電圧変動を抑制できると考えられる。ただし、マグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄとマグネット配列体３３Ｃとの間に、ある程度の距離が確保されていれば十分な効果を得られると推定される。つまり、図９で述べた位置よりも若干スパッタ機構３Ｃ寄りの位置にマグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄを退避させてもよく、マグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄは右位置Ｒ及び左位置Ｌのうち、スパッタ機構３Ｃからより離れた位置側にて位置させておけばよい。右位置Ｒ及び左位置Ｌのうちのスパッタ機構３Ｃからより離れた位置側とは、より具体的には右位置Ｒと左位置Ｌとの間の往復移動路を二等分する中間位置に対してスパッタ機構３Ｃからより離れた側の領域である。なお、当該領域において、マグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄは静止させておくことに限られず、移動していてもよい。

【0051】

続いて、マグネトロンスパッタ装置１の変型例であるマグネトロンスパッタ装置１Ａについて、図１１の縦断側面図を参照しながら、マグネトロンスパッタ装置１Ａとの差異点を中心に説明する。マグネトロンスパッタ装置１Ａのスパッタ機構３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、制御部１０から出力制御信号によって動作が制御される昇降機構３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを夫々備える。図示の便宜上、図１１ではこれらの昇降機構３０Ａ～３０Ｄのうち、３０Ａ、３０Ｂのみを示している。また、このマグネトロンスパッタ装置１Ａにおいてもスパッタ機構３Ａ～３Ｄは互いに同様の構成であり、代表してスパッタ機構３Ａについて、図１１とは異なる方向から見た縦断側面を図１２に示している。

【0052】

昇降機構３０Ａ～３０Ｄは真空容器１１の天井部に設けられ、移動機構３４Ａ～３４Ｄに夫々接続されている。そして、昇降機構３０Ａ～３０Ｄは当該移動機構３４Ａ～３４Ｄを介してマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄを電極形成板３２Ａ～３２Ｄの面方向に直交する方向に沿って昇降させ、電極形成板３２Ａ～３２Ｄに近接する処理位置と、当該処理位置の上方の退避位置との間で移動させる。図１２ではマグネット配列体３３Ａについて、実線で処理位置（第１の高さ位置）に位置する状態を、鎖線で退避位置（第２の高さ位置）に位置する状態を夫々状態を示している。

【0053】

図１３は、マグネトロンスパッタ装置１Ａを真空容器１１の周方向に沿って縦断し、且つ展開した断面図であり、この図１３を参照してマグネトロンスパッタ装置１Ａの動作例を説明する。例えば図４～図６で述べたようにターゲット３１Ｃに電力を供給し、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄについては全同期揺動させて処理を行う。その際に、マグネット配列体３３Ｃについてはターゲット３１Ｃの下面にプラズマを形成するために処理位置にて揺動する。プラズマの形成に関与しないマグネット配列体３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｄについては、退避位置にて揺動する。そのように互いの高さが異なるため、マグネット配列体３３Ｃと、マグネット配列体３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｄとの距離は、図４～図６で示した処理例よりも大きい。従って、既述した磁場干渉がより確実に抑制され、マグネット配列体３３Ｃに印加される電圧変動をより確実に抑制することができる。

【0054】

図７、図８で説明したように半同期揺動させて処理を行う場合や、図９で説明したように電力を供給しないターゲットに対応するマグネット配列体を静止させて処理を行う場合にも、このマグネトロンスパッタ装置１Ａを用いることができる。その場合に、電力が供給されるターゲットに対応するマグネット配列体は処理位置に、電力が供給されないターゲットに対応するマグネット配列体は退避位置に、夫々位置させて処理を行えばよい。

【0055】

ところで、スパッタ機構３Ａ～３Ｄの電極形成板３２Ａ～３２Ｄのうちの一つを選択して電力を供給して処理を行う例を示してきたが、複数を選択して電力を供給して処理を行ってもよい。図１４に示す例では全同期揺動を行った状態で、電極形成板３２Ｃ、３２Ｄに電力を供給して処理を行っている。従って、ターゲット３１Ｃ、３１Ｄが共にスパッタされ、これらのターゲット３１Ｃ、３１Ｄを構成する材料からなる合金膜がウエハＷに形成される。既述したように全同期揺動を行うことで、マグネット配列体３３Ｃは他のマグネット配列体に対して近接することが防止されるし、マグネット配列体３３Ｄについても他のマグネット配列体に対して近接することが防止される。そのため、電極形成板３２Ｃ、３２Ｄに印加される電圧の変動が抑制される。

【0056】

なお、全同期揺動によりマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの各々の近接が防止されるため、電力を供給するターゲットの組み合わせとしては、図１４に示したような周方向に隣接するスパッタ機構のターゲットには限られない。つまり、スパッタ機構３Ａ～３Ｄのうちの任意の一のスパッタ機構のターゲットと、その一のスパッタ機構の２つ隣のスパッタ機構のターゲットに各々電力を供給してもよい。また、スパッタ機構３Ａ～３Ｄのうちの３つのターゲットに電力を供給して処理を行ってもよい。このようにプラズマ処理を行うように選択されるスパッタ機構としては、複数であってもよい。

【0057】

また、ターゲット３１Ｃ、３１Ｄに電力を供給して処理を行う場合、図１５に示すようにマグネット配列体３３Ｃ、３３Ｄについては、左位置Ｌ、右位置Ｒのうち同じ位置に向けて同期させて移動させる。その一方でマグネット配列体３３Ｃとの磁場干渉を防ぐために、マグネット配列体３３Ｂについては右位置Ｒで静止させると共に、マグネット配列体３３Ｄとの磁場干渉を防ぐためにマグネット配列体３３Ａについては左位置Ｌで夫々静止させるようにしてもよい。このように選択されたスパッタ機構に対して、２つのスパッタ機構を左位置Ｌ、右位置Ｒのうち選択されたスパッタ機構から離れた位置側に位置させるにあたり、選択されたスパッタ機構としては複数であってもよい。

【0058】

なおスパッタ機構の数及びレイアウトについては既述の例に限られない。例えば図１６に示すようにスパッタ機構３Ａ～３Ｃの３つのみが設けられ、平面視、天井部の中心Ｐを重心とした三角形の一辺に沿って各々揺動するように構成されていてもよい。このようにスパッタ機構が３つのみ設けられる場合であっても、全同期揺動させて処理を行うことができる。図１６では電極形成板３２Ａに電力を供給して処理を行う例を示している。そのように電極形成板３２Ａに電力を供給して処理を行う場合は、図１７に示すように、他の電極形成板３２Ｂ、３２Ｃに対応するマグネット配列体３３Ｂ、３３Ｃについては、電極形成板３２Ａから遠ざかるように左位置Ｌ、右位置Ｒで夫々静止させるようにしてもよい。

【0059】

なお、４つよりも多くのスパッタ機構を設けてもよい。また、電極形成板３２Ａ～３２Ｄには直流電源４１Ａ～４１Ｄの代わりに交流電源が各々接続され、交流電圧が印加されることでプラズマが形成されてもよい。そして、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄについては適切な磁界が形成できればよく、既述したマグネットの配置には限られないし、直線移動することに限られず、円弧に沿って移動してもよい。このように今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【0060】

〔評価試験〕
本技術に関連する評価試験について説明する。
評価試験１
評価試験１－１～１－３として、マグネトロンスパッタ装置１において電極形成板３２Ｃに電力を供給すると共にマグネット配列体３３Ｃを揺動させ、電極形成板３２Ｃに印加される電圧をモニターした。マグネット配列体３３Ｃ以外のマグネット配列体の動作については、評価試験１－１～１－３間で異なるようにした。

【0061】

評価試験１－１においてはマグネット配列体３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｄについては左位置Ｌで静止させた。従って、マグネット配列体３３Ｂについては、マグネット配列体３３Ｃに近接する状態となる。評価試験１－２においては図７、図８で述べた半同期揺動が行われるようにマグネット配列体３３Ａ～３３Ｄを揺動させた。評価試験１－３においては図４～図６で述べた全同期揺動が行われるようにした。

【0062】

図１８、図１９、図２０は、評価試験１－１、１－２、１－３の結果を夫々示すグラフである。グラフの横軸は試験開始時点からの経過時間を示している。図示を省略したが、真空容器１１内にはステージ１４と真空容器１１の天井部とを区画する図示しないシャッタが設けられる。時刻ｔ１は当該シャッタが開き、ウエハＷへの成膜が可能になるタイミングを示している。グラフの縦軸はマグネット配列体の位置、ターゲット３１Ｃへの印加電圧（単位：Ｖ）を夫々示している。マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄの位置については、数値が大きいほど右位置Ｒ寄りであることを示す。なお、評価試験１－１～１－３ではマグネット配列体３３Ａ、３３Ｂについては同様に揺動させているため、図中ではこれらの位置を共通のグラフ線により示している。

【0063】

評価試験１－１～１－３において、時刻ｔ１後の電圧の急上昇が停止して当該電圧が比較的安定化した後における電圧の最大値及び最小値を検出した。評価試験１－１では、電圧の最大値、最小値は夫々５１２Ｖ、４７６Ｖであり、従って最大値－最小値＝３６Ｖである。評価試験１－２では、電圧の最大値、最小値は夫々５１０Ｖ、４７９Ｖであり、従って最大値－最小値＝３１Ｖである。評価試験１－３では、電圧の最大値、最小値は夫々４９８Ｖ、４７２Ｖであり、従って最大値－最小値＝２６Ｖである。

【0064】

このように電圧の最大値及び最大値－最小値について、半同期揺動させた評価試験１－２、全同期揺動させた評価試験１－３については、評価試験１－１に比べて抑制されており、評価試験１－２、１－３間では評価試験１－３の方がより抑制されていた。従って、この評価試験の結果から、マグネット配列体同士の距離が小さくなることを防ぐことで、プラズマを形成するために印加する電圧の変動を抑え、その最大値についても抑制できることが分かる。また、マグネット配列体同士の距離が小さくなることによって起こる磁場干渉の程度によって、上記の電圧の変動の程度が変化することが分かる。そして、マグネット配列体３３Ａ～３３Ｄについて、図４～図６で述べた全同期揺動あるいは図７、図８で述べた半同期揺動させることが有効であり、全同期揺動させることが、より有効であることが示された。

【0065】

評価試験２
評価試験２－１～２－４として、マグネット配列体３３Ａ、３３Ｃを左位置Ｌに静止させ、マグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄの配置の組み合わせが当該評価試験２－１～２－４間で互いに異なるようにして、ターゲット３１Ｃに電力を供給し、当該電圧をモニターした。このターゲット３１Ｃの周方向両隣のマグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄの配置について、評価試験２－１～２－４間で異なるようにした。評価試験２－１ではマグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄを共に左位置Ｌに配置し、評価試験２－２ではマグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄを左位置Ｌ、右位置Ｒに夫々配置した。評価試験２－３ではマグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄを右位置Ｒ、左位置Ｌに夫々配置した。従って、評価試験２－３におけるマグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄの配置は、図９に示した配置である。評価試験２－４ではマグネット配列体３３Ｂ、３３Ｄを共に右位置Ｒに配置した。なお、評価試験２－１～２－４では、Ａｒガスを１８ｓｃｃｍで真空容器１１内に供給しており、また、ターゲット３１Ａ～３１Ｄの材料としては実施形態で述べた材料とは異なり、３１Ａがモリブデン、３３Ｂ、３３ＣがＣｏＦｅＢ、３１ＤがＣｏＦｅである。ターゲット３１Ｂ、３１Ｃ間ではＣｏの含有率が異なる。

【0066】

モニターされた電圧について、最大値、最小値、平均値を夫々示すと、評価試験２－１では、最大値、最小値、平均値は夫々７９３Ｖ、６４９Ｖ、７１６Ｖであり、評価試験２－２では、最大値、最小値、平均値は夫々８０９Ｖ、６５４Ｖ、７２７Ｖであった。評価試験２－３では、最大値、最小値、平均値は夫々７９０Ｖ、６５０Ｖ、７２０Ｖであり、評価試験２－４では、最大値、最小値、平均値は夫々８００Ｖ、６５８Ｖ、７３０Ｖであった。このように、マグネット配列体３３Ｃに対してマグネット配列体３３Ｄが近接した配置となる評価試験２－２、２－４については各電圧値が比較的高い。そして、マグネット配列体３３Ｃに対してマグネット配列体３３Ｄが比較的離れた評価試験２－１、２－３間では、マグネット配列体３３Ｃに対してマグネット配列体３３Ｂがより離れて位置する評価試験２－３の方が、各電圧値が低い。

【0067】

この評価試験２の結果からは、電圧が印加されるターゲットに対応するマグネット配列体に対し、周方向に隣接したマグネット配列体を離れて配置することで、電圧の変動を抑制できると共に電圧の最大値を低下させることが示された。これは既述したように、そのような配置にすることでマグネット配列体間の磁場干渉が弱まることによると考えられる。また、この評価試験２の結果からは図９で説明したように各マグネット配列体を配置することが有効であることが示された。

【符号の説明】

【0068】

Ｗ ウエハ
１０ 制御部
１１ 真空容器
１４ ステージ
３Ａ～３Ｄ スパッタ機構
３１Ａ～３１Ｄ ターゲット
３３Ａ～３３Ｄ マグネット配列体
３４Ａ～３４Ｄ 移動機構
２１ ガス供給部
４１Ａ～４１Ｄ 直流電源

【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】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-18

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を格納する真空容器と、
一面が前記真空容器内に面するターゲットと、マグネット配列体と、前記ターゲットのスパッタを行うために前記マグネット配列体を当該ターゲットの他面側における第１の位置と第２の位置との間で往復移動させる移動機構と、を各々備える複数のスパッタ機構と、
前記複数のスパッタ機構のうちの一部を選択されたスパッタ機構、残りを非選択のスパッタ機構として、前記選択されたスパッタ機構によって前記基板に成膜が行われるように前記ターゲットに電力を供給してプラズマを形成するための電源と、
前記真空容器内に前記プラズマを形成するためのガスを供給するガス供給部と、
前記成膜を行うにあたり、前記選択されたスパッタ機構における前記マグネット配列体の前記第１の位置と前記第２の位置との間隔と、前記非選択のスパッタ機構における前記マグネット配列体の前記第１の位置と前記第２の位置との間隔と、が異なる場合において、前記各マグネット配列体の前記第１の位置、または前記第２の位置に到達するタイミングが揃うように、前記非選択のスパッタ機構の前記マグネット配列体の位置を制御する制御部と、
を備えるマグネトロンスパッタ装置。

【請求項2】

前記第１の位置及び前記第２の位置のうち、前記各マグネット配列体が到達するタイミングが揃う位置に前記選択されたスパッタ機構における前記マグネット配列体が位置するときに、
前記非選択のスパッタ機構の前記マグネット配列体は前記第１の位置及び前記第２の位置のうち、前記選択されたスパッタ機構のマグネット配列体からより離れた方に位置する請求項１記載のマグネトロンスパッタ装置。

【請求項3】

前記制御部は、平面視で互いの前記マグネット配列体の移動路の延長線が交差する前記選択されたスパッタ機構の当該マグネット配列体と、前記非選択のスパッタ機構の当該マグネット配列体と、について、近接しないように同期して移動させる請求項２記載のマグネトロンスパッタ装置。

【請求項4】

前記スパッタ機構は３つ以上設けられ、
２つ以上の当該スパッタ機構が選択されて成膜が行われる請求項１ないし３のいずれか一つに記載のマグネトロンスパッタ装置。

【請求項5】

前記複数のスパッタ機構は前記真空容器の天井部において、当該真空容器の周方向に配列され、
平面視で当該周方向に隣接する前記スパッタ機構の互いの前記マグネット配列体の移動路の延長線が交差し、当該周方向に隣接する前記スパッタ機構について、一方が前記選択されたスパッタ機構、他方が前記非選択のスパッタ機構として成膜が行われる請求項１ないし４のいずれか一つに記載のマグネトロンスパッタ装置。

【請求項6】

前記スパッタ機構は４つ、前記真空容器の周方向に配列され、
平面視で当該周方向に隣接する前記スパッタ機構を組とすると、いずれの組でも前記マグネット配列体の移動路の延長線が交差すると共に、当該マグネット配列体同士が互いに近接しないように同期して移動する請求項５記載のマグネトロンスパッタ装置。

【請求項7】

前記複数のスパッタ機構は、第１の高さ位置と当該第１の高さ位置よりも前記ターゲットから離れる第２の高さ位置との間で前記マグネット配列体を昇降させる昇降機構を各々備え、
前記選択されたスパッタ機構の前記マグネット配列体は前記第１の高さ位置にて、前記非選択のスパッタ機構の前記マグネット配列体は前記第２の高さ位置にて、各々往復移動する請求項１ないし６のいずれか一つに記載のマグネトロンスパッタ装置。

【請求項8】

前記各マグネット配列体は、前記第１の位置と前記第２の位置との間隔の違いに応じて異なる速度で当該第１の位置と当該第２の位置との間を移動する請求項１ないし７のいずれか一つに記載のマグネトロンスパッタ装置。

【請求項9】

基板を真空容器に格納する工程と、
一面が前記真空容器内に面するターゲットと、マグネット配列体と、移動機構と、を各々備え、平面視、前記マグネット配列体の移動方向が互いに交差する複数のスパッタ機構における前記マグネット配列体を、前記ターゲットのスパッタを行うために、当該ターゲットの他面側における第１の位置と第２の位置との間で往復移動させる工程と、
前記複数のスパッタ機構のうちの一部を選択されたスパッタ機構、残りを非選択のスパッタ機構として、電源により、前記選択されたスパッタ機構によって前記基板に成膜が行われるように前記ターゲットに電力を供給してプラズマを形成する工程と、
ガス供給部により前記真空容器内に前記プラズマを形成するためのガスを供給する工程と、
前記成膜を行うにあたり、前記選択されたスパッタ機構における前記マグネット配列体の前記第１の位置と前記第２の位置との間隔と、前記非選択のスパッタ機構における前記マグネット配列体の前記第１の位置と前記第２の位置との間隔と、が異なる場合において、前記各マグネット配列体の前記第１の位置、または前記第２の位置に到達するタイミングが揃える工程と、
を含むマグネトロンスパッタ方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0005】

本開示のマグネトロンスパッタ装置は、基板を格納する真空容器と、
一面が前記真空容器内に面するターゲットと、マグネット配列体と、前記ターゲットのスパッタを行うために前記マグネット配列体を当該ターゲットの他面側における第１の位置と第２の位置との間で往復移動させる移動機構と、を各々備える複数のスパッタ機構と、
前記複数のスパッタ機構のうちの一部を選択されたスパッタ機構、残りを非選択のスパッタ機構として、前記選択されたスパッタ機構によって前記基板に成膜が行われるように前記ターゲットに電力を供給してプラズマを形成するための電源と、
前記真空容器内に前記プラズマを形成するためのガスを供給するガス供給部と、
前記成膜を行うにあたり、前記選択されたスパッタ機構における前記マグネット配列体の前記第１の位置と前記第２の位置との間隔と、前記非選択のスパッタ機構における前記マグネット配列体の前記第１の位置と前記第２の位置との間隔と、が異なる場合において、前記各マグネット配列体の前記第１の位置、または前記第２の位置に到達するタイミングが揃うように、前記非選択のスパッタ機構の前記マグネット配列体の位置を制御する制御部と、
を備える。