(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】
(24)【登録日】2023-08-04
(45)【発行日】2023-08-15
(54)【発明の名称】マグネトロンスパッタリング装置用のカソードユニット
(51)【国際特許分類】
C23C 14/35 20060101AFI20230807BHJP
【ＦＩ】
C23C14/35 B
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2019110367
(22)【出願日】2019-06-13
(65)【公開番号】P2020200525
(43)【公開日】2020-12-17
【審査請求日】2022-05-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000231464
【氏名又は名称】株式会社アルバック
(74)【代理人】
【識別番号】110000305
【氏名又は名称】弁理士法人青莪
(72)【発明者】
【氏名】大野 幸亮
【審査官】有田 恭子
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第０１／００２６１８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２００８－５１４８１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－１１８９８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－１５８９６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－２８２２３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２３２５５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１５７８２０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２３Ｃ １４／００－１４／５８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空チャンバ内に設置されるターゲットのスパッタ面と背向する側に配置され、ターゲット中心を回転中心として回転駆動される磁石ユニットを備え、磁石ユニットが、第１ヨークのターゲット側の面に夫々環状に配置される第１磁石と第１間隔を存して第１磁石を囲う第２磁石とをターゲット側の極性を変えて有して、ターゲット中心からオフセットされた、磁場の垂直成分がゼロとなる位置が無端状に閉じる第１漏洩磁場をスパッタ面の前方に作用させるマグネトロンスパッタリング装置用のカソードユニットにおいて、
磁石ユニットが、第１磁石より内方に位置する第１ヨーク部分に形成される収容空間に配置される第２ヨークと、第２間隔を存して第１磁石で囲まれるように第２ヨークのターゲット側の面に環状に配置される第３磁石をこの第１磁石とターゲット側の極性を変えて更に備えて、第１漏洩磁場の内側で且つ当該第１漏洩磁場より弱い無端状の第２漏洩磁場をスパッタ面の前方に作用させ、真空雰囲気の真空チャンバにスパッタガスを導入した状態でターゲットに電力投入すると、無端状の第１プラズマと第２プラズマとが同心状に発生するように構成し、
第２ヨークを第１ヨーク磁石に対してターゲットのスパッタ面に近接離間する方向に相対移動させる第１移動手段を更に有して、ターゲットの侵食に伴って第２ヨークを近接方向に移動させて第２プラズマを安定させるように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置用のカソードユニット。
【請求項2】
第１漏洩磁場がオフセットされた方向に沿って、第１磁石、第２磁石及び第３磁石を一体に且つスパッタ面に平行に往復動させる第２移動手段を更に備え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リング装置用のカソードユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マグネトロンスパッタリング装置用のカソードユニットに関し、より詳しくは、反応ガスをも導入して反応性スパッタリングにより酸化物膜や窒化物膜といった所定の薄膜を成膜するのに適したものに関する。
【背景技術】
【0002】
例えばアルミニウムや銅といった金属またはこれらを含む合金製のターゲットをスパッタリングして、±３％以下、より好ましくは±１％程度の良好な膜厚の面内均一性でシリコンウエハなどの基板表面に金属膜や合金膜を成膜するのに利用されるマグネトロンスパッタリング装置用のカソードユニットは例えば特許文献１で知られている。このものは、基板に一致させた円形の輪郭を持つターゲットのスパッタ面と背向する側に配置され、ターゲット中心を回転中心として回転駆動される磁石ユニットを備える。磁石ユニットは、板状のヨークの主面（ターゲット側の面）に、例えば円形、円形を変形した楕円形やハート形の輪郭に沿って複数個の磁石片を隙間なく列設した第１磁石と、所定間隔を存して第１磁石を囲う、同磁化の複数個の磁石片を隙間なく列設した第２磁石とをターゲット側の極性を変えて有する。そして、ターゲット中心に対して径方向一方にオフセットされた、磁場の垂直成分がゼロとなる位置が無端状に閉じる漏洩磁場がスパッタ面の前方に作用するようにしている。
【0003】
上記カソードユニットをスパッタリング装置の真空チャンバに取り付け、基板が存する真空雰囲気中の真空チャンバ内に、アルゴンガスなどの希ガス（スパッタガス）を所定流量で導入し、ターゲットに負の電位を持つ直流電力や所定周波数の交流電力を投入する。すると、基板とターゲットのスパッタ面との間のスパッタ面の前方に無端状のプラズマが発生する。そして、プラズマで電離されたスパッタガスのイオンでターゲットがスパッタリングされ、スパッタ面から所定の余弦則に従い飛散するスパッタ粒子が基板表面に付着、堆積して所定の薄膜が成膜される。このとき、ターゲットのスパッタ面はプラズマの形状が転写されるように侵食されるが、ターゲット中心を回転中心として磁石ユニットを所定の速度で回転駆動することで、良好な膜厚の面内均一性で基板表面に成膜しつつ、ターゲットをその略全面に亘って侵食できるようにしている。
【0004】
ここで、ターゲットを例えばＩＴＯターゲットとし、成膜時、スパッタガスとして希ガスと共に、反応ガスとしての酸素ガスをも所定流量で導入して反応性スパッタリングにより基板表面にＩＴＯ膜を成膜すると、金属膜等を成膜する場合と同等の膜厚の面内均一性が得られる。然し、成膜された薄膜の膜質を例えば比抵抗値で評価すると、基板面内に比抵抗値が比較的高くなる、ターゲット中心を内側に含む環状の領域が発生して、良好な膜質の面内均一性を得ることができないことが判明した。そこで、本発明者は、鋭意研究を重ね、比抵抗値が高い領域が、第１磁石の内側の常時漏洩磁場が作用していない領域に対応し、この領域にてスパッタ粒子と酸素ガスとの反応性が局所的に低下していることを知見するのに至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１０－２４５２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、以上の知見に基づきなされたものであり、反応性スパッタリングにより基板表面に所定の薄膜を成膜する場合に、良好な膜厚分布の均一性を得つつ、良好な膜質の面内均一性をも得ることができるようにしたマグネトロンスパッタリング装置用のカソードユニットを提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明のマグネトロンスパッタリング装置用のカソードユニットは、真空チャンバ内に設置されるターゲットのスパッタ面と背向する側に配置され、ターゲット中心を回転中心として回転駆動される磁石ユニットを備え、磁石ユニットが、環状に配置される第１磁石と、第１間隔を存して第１磁石を囲う第２磁石とをターゲット側の極性を変えて有して、ターゲット中心からオフセットされた、磁場の垂直成分がゼロとなる位置が無端状に閉じる第１漏洩磁場をスパッタ面の前方に作用させ、第１磁石の内側に第２間隔を存して環状に配置される第３磁石をこの第１磁石とターゲット側の極性を変えて更に備えて第１漏洩磁場の内側でスパッタ面の前方に無端状の第２漏洩磁場を作用させるように構成したことを特徴とする。
【0008】
以上によれば、上記カソードユニットをスパッタリング装置の真空チャンバに取り付け、基板が存する真空雰囲気中の真空チャンバ内にスパッタガスを所定流量で導入し、ターゲットに負の電位を持つ直流電力や所定周波数の交流電力を投入する。すると、スパッタ面の前方に、上記従来例のものと同様、無端状のプラズマ（以下、「第１プラズマ」という）が発生すると共に、この第１プラズマの内側に無端状の他のプラズマ（以下、「第２プラズマ」という）が略同心状に発生する。そして、成膜時、酸素ガスなどの反応ガスをも所定流量で導入して反応性スパッタリングにより基板表面に成膜すると、第２プラズマによりスパッタ粒子と反応ガスとの反応性が向上することで、良好な膜質の面内均一性を得ることができる。
【0009】
また、第２プラズマの存在によりスパッタ面の侵食領域がターゲットの中心側へと拡がることで、ターゲットの使用効率を向上でき、更に、上記従来例のものでは、漏洩磁場が作用しない領域では、電子や二次電子が基板に作用していたが、第２漏洩磁場でも電子及び二次電子がトラップされるため、基板の熱ダメージを低減することができる。その上、第１プラズマ中の電子と第２プラズマ中の電子とが第１磁石、第２磁石及び第３磁石のターゲット側の極性に応じて互いに逆方向に運動しているので、第１プラズマと第２プラズマの安定性が向上する。なお、上記のように第１プラズマの内側に第２プラズマを略同心状に発生させると、ターゲットのスパッタ面から飛散するスパッタ粒子の飛散分布が変化し、これに伴って膜厚の面内均一性が損なわれる場合がある。このような場合には、例えば、ターゲットのスパッタ面と基板表面との間の距離（所謂ＴＳ間距離を例えば短くする）や、スパッタリング時のスパッタガスの分圧といったスパッタ条件を適宜設定すれば、膜厚の面内均一性を調整することができる。
【0010】
ところで、第１磁石、第２磁石及び第３磁石が、例えば、同磁化の磁石片の複数個を所定の輪郭に沿って隙間なく列設して構成されている場合、第１漏洩磁場より第２漏洩磁場の漏洩磁場が弱くなる。この状態でターゲットをスパッタリングすると、第１漏洩磁場が作用してプラズマ密度が比較的高くなる領域に対面するターゲットの部分が優先的に侵食されることになる。そして、ターゲットの侵食に伴って、ターゲットと第１磁石、第２磁石または第３磁石との間の距離（ＴＭ間距離）が長くなると、第２漏洩磁場が作用してプラズマ密度が比較的低い（言い換えると、プラズマインピーダンスが比較的高い）第２プラズマが不安定になる（即ち、プラズマが消弧する）虞がある。そこで、本発明においては、少なくとも第３磁石を第１磁石に対してターゲットのスパッタ面に近接離間する方向に相対移動させる第１移動手段を更に備える構成を採用することが好ましい。これによれば、ターゲットの侵食に伴って、例えば、第３磁石をターゲットのスパッタ面に近接させて（即ち、ターゲットと第３磁石との間のＴＭ間距離を局所的に短くして）第２漏洩磁場の磁場強度を強くすることで、第２プラズマが不安定になることを防止できる。
【0011】
また、本発明においては、第１漏洩磁場がオフセットされた方向に沿って、第１磁石、第２磁石及び第３磁石を一体に且つスパッタ面に平行に往復動させる第２移動手段を更に備えることが好ましい。これによれば、前記第１磁石、第２磁石及び第３磁石を所定周期で移動させ、または、成膜中に、一定のストロークで往復動させることで、スパッタ面をその全面に亘って侵食領域とすることができてターゲットの使用効率をより一層向上でき、有利である。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して、ターゲットをＩＴＯターゲットとし、酸素ガスをも導入した反応性スパッタリングによりシリコンウエハなどの円形の輪郭を持つ基板Ｓｗ表面にＩＴＯ膜を成膜できるマグネトロン方式のスパッタリング装置に適用した場合を例に本発明の実施形態のカソードユニットＣＵを説明する。以下において、上、下といった方向は図１に示すスパッタリング装置の設置姿勢を基準とする。
【0014】
図１を参照して、Ｓｍは、本実施形態のカソードユニットを備えるマグネトロン方式のスパッタリング装置である。スパッタリング装置Ｓｍは真空チャンバ１を備える。真空チャンバ１には排気口１１が開設され、排気管２１の一端が接続されている。排気管２１の他端は、ロータリーポンプ、クライオポンプやターボ分子ポンプ等で構成される真空ポンプ２に接続され、真空チャンバ１内を所定圧力に真空排気できるようにしている。真空チャンバ１にはまた、ガス導入口１２が開設され、ガス導入管３１の一端が接続されている。ガス導入管３１の他端は、マスフローコントローラなどで構成される流量調整弁３２ａ，３２ｂを介して図外のガス源に連通し、流量制御されたスパッタガスとしてのアルゴンガス（希ガス）と酸素ガス（反応ガス）が真空チャンバ１内に導入できるようにしている。
【0015】
真空チャンバ１の下部には、ステージ４が絶縁体４１を介して配置され、このステージ４上に基板Ｓｗが設置されるようになっている。ステージ４は、特に図示して説明しないが、例えば筒状の輪郭を持つ金属製の基台と、この基台の上面に接着されるチャックプレートとで構成され、スパッタリングによる成膜中、基板Ｓｗを吸着保持できるようにしている。なお、静電チャックの構造については、単極型や双極型等の公知のものが利用できるため、これ以上の詳細な説明は省略する。また、基台には、冷媒循環用の通路やヒータを内蔵し、成膜中、基板Ｓｗを所定温度に制御することができるようにしてもよい。そして、ステージ４上に設置される基板Ｓｗに対向させて真空チャンバ１の上部には、本実施形態のカソードユニットＣＵが着脱自在に取付けられている。
【0016】
図２も参照して、カソードユニットＣＵは、ＩＴＯ製のターゲット５と、このターゲット５の上方に配置される磁石ユニット６とで構成されている。ターゲット５は、公知の方法で基板Ｓｗの輪郭に応じて平面視円形に製作されたものである。ターゲット５は、バッキングプレート５１に装着した状態で、そのスパッタ面５２を下方にして絶縁体５３を介して真空チャンバ１の上部に取り付けられている。また、ターゲット５には、公知の構造を持つスパッタ電源Ｐｓが接続され、スパッタリングによる成膜時、負の電位を持つ直流電力、パルス直流電力や高周波電力が投入できるようにしている。ターゲット５の上方に配置される磁石ユニット６は、ターゲット中心Ｔｃに対して径方向一方にオフセットさせて、略ハート形の輪郭の環状に配置される第１磁石６１ａと、第１間隔Ｄ１を存して第１磁石６１ａを囲う第２磁石６１ｂと、第１磁石６１ａの内側に第２間隔Ｄ２を存して環状に配置される第３磁石６１ｃとをターゲット５側（それらの下面側）の極性を互いに変えて備える。なお、良好な膜厚分布の均一性が得られる第１磁石６１ａと第２磁石６１ｂとの配置としては、公知のものが利用できるため、これ以上の説明は省略する。
【0017】
第１磁石６１ａと第２磁石６１ｂは、第２磁石６１ｂの輪郭に略一致するハート形で板状の第１ヨーク６２ａの下面に配置される。即ち、第１ヨーク６２ａの下面（主面）に、同磁化の円柱状の磁石片６３の複数個をハート形の輪郭に沿って隙間なく列設することで第１磁石６１ａと第２磁石６１ｂとが構成されている。また、第１ヨーク６２ａの所定位置には、板厚方向に貫通する収容空間６４が形成され（図１参照）、収容空間６４には、第１ヨーク６２ａに相似のハート形で板状の第２ヨーク６２ｂが配置されている。この場合、第２ヨーク６２ｂは、後述するように、第２回転軸が連結できると共に、これを上下動したときに第１ヨーク６２ａと干渉しないように略Ｚ状の縦断面を持つようにしている。そして、第２ヨーク６２ｂの下面（主面）に、上記と同磁化の円柱状の磁石片６３の複数個をハート形の輪郭に沿って隙間なく列設することで第３磁石６１ｃが構成されている。これにより、ターゲット中心Ｔｃに対して径方向一方にオフセットされた、磁場の垂直成分がゼロとなる位置が無端状に閉じる第１漏洩磁場Ｍｆ１と、第１漏洩磁場Ｍｆ１の内側で磁場の垂直成分がゼロとなる位置が無端状に閉じる第２漏洩磁場Ｍｆ２とがスパッタ面５２の下方に作用する。この場合、第１磁石６１ａ、第２磁石６１ｂ及び第３磁石６１ｃを構成する磁石片６３の数は次第に少なくなるため、スパッタ面５２に平行な同一平面内に第１磁石６１ａ、第２磁石６１ｂ及び第３磁石６１ｃの下面を位置させた状態では、第１漏洩磁場Ｍｆ１より第２漏洩磁場Ｍｆ２の磁場強度は弱くなる。
【0018】
第１ヨーク６２ａは、これと同材料で構成される回転板７１下面に取り付けられている。回転板７１には、ターゲット中心Ｔｃを通って上下方向にのびる仮想軸線上に一致させて配置される中空の第１回転軸７２が連結されている。第１回転軸７２には第１歯車７２ａが外挿され、この第１歯車７２ａには第２歯車７２ｂが噛み合っている。そして、モータＭ１により第２歯車７２ｂを回転駆動することで、第１回転軸７２を介して回転板７１が所定の速度で回転駆動されるようになっている。また、回転板７１には、仮想軸線上に一致する孔軸を持つその板厚方向に貫通する中央開口（図示せず）が形成され、中央開口には、第１回転軸７２内に同心状に配置される中実の第２回転軸７３の下端が挿通して、第２ヨーク６２ｂの上面に連結されている。
【0019】
第１回転軸７２内に位置する第２回転軸７３の部分はスプライン軸部（図示せず）として形成され、第１回転軸７２内の所定位置に設けたボールスプラインナット７４に係合している。これにより、第１回転軸７２の回転に同期して第２回転軸７３が回転され、ひいては、モータＭ１により、第１磁石６１ａ、第２磁石６１ｂ及び第３磁石６１ｃがターゲット中心Ｔｃ回りに回転駆動される。また、第１回転軸７２から上方に突出した第２回転軸７３の部分はネジ部（図示せず）として形成され、ボールネジナット７５が螺合している。そして、モータＭ２によりボールネジナット７５を回転駆動することで、第２回転軸７３が上下方向に所定のストロークで上下動し、ひいては、第３磁石６１ｃを第１磁石６１ａに対して上下方向（ターゲットに近接離間する方向）に相対移動できるようになっている。本実施形態では、モータＭ２やボールネジナット７５といった部品が第１移動手段を構成する。第３磁石６１ｃの上下動のストロークは、未使用時のターゲット５の厚さに応じて適宜設定される。以下に、本実施形態のカソードユニットＣＵを備えるスパッタリング装置Ｓｍを用いたＩＴＯ膜の成膜を説明する。
【0020】
ステージ４上に基板Ｓｗを配置した後、真空ポンプ２より真空チャンバ１内を所定圧力まで真空排気する。真空チャンバ１内が所定圧力に達すると、アルゴンガスと酸素ガスとを所定流量で導入し、スパッタ電源Ｐｓによりターゲット５に負の電位を持つ直流電力、パルス状の直流電力や高周波電力を投入する。すると、スパッタ面５２の下方に、第１漏洩磁場Ｍｆ１により無端状の第１プラズマ（図示せず）が発生すると共に、第１プラズマの内側に無端状の第２プラズマ（図示せず）が略同心状に発生する。これに併せて、モータＭ１により、第１磁石６１ａ、第２磁石６１ｂ及び第３磁石６１ｃをターゲット中心回りに所定の速度で回転駆動させる。これにより、第１、第２の両プラズマで電離されたスパッタガスのイオンでターゲット５がスパッタリングされ、スパッタ面５２から所定の余弦則に従い飛散するスパッタ粒子が酸素ガスと反応しつつ基板Ｓｗ上面に付着、堆積してＩＴＯ膜が成膜される。このとき、第２プラズマによりスパッタ面５２から飛散するスパッタ粒子と反応ガスとの反応性が向上することで、良好な膜質の面内均一性を得ることができる。なお、上記のように第１プラズマの内側に第２プラズマを略同心状に発生させると、スパッタ面５２から飛散するスパッタ粒子の飛散分布が変化し、これに伴って膜厚の面内均一性が損なわれる場合がある。このような場合には、例えば、ターゲット５のスパッタ面５２と基板Ｓｗ上面との間のＴＳ間距離や、スパッタリング時のスパッタガスの分圧といったスパッタ条件を適宜設定すれば、膜厚の面内均一性を調整することができる。
【0021】
ところで、上記磁石ユニット６では、第１漏洩磁場Ｍｆ１より第２漏洩磁場Ｍｆ２の漏洩磁場が弱いため、第１漏洩磁場Ｍｆ１が作用してプラズマ密度が比較的高くなる領域に対面するターゲット５のスパッタ面５２の部分が優先的に侵食されることになる。そして、ターゲット５の侵食に伴って、スパッタ面５２と、第１磁石６１ａ、第２磁石６１ｂまたは第３磁石６１ｃとの間のＴＭ間距離が長くなると、第２漏洩磁場Ｍｆ２が作用してプラズマ密度が比較的低い（言い換えると、プラズマインピーダンスが比較的高い）第２プラズマが不安定になる（即ち、プラズマが消弧する）虞がある。この場合には、モータＭ２によりボールネジナット７５を回転駆動して第２回転軸７３を介して、第３磁石６１ｃを第１磁石６１ａに対してスパッタ面５２に近接する方向に相対移動させて（即ち、第３磁石６１ｃのＴＭ間距離を短くして）第２漏洩磁場Ｍｆ２の磁場強度を強くすることで、第２プラズマが不安定になることを防止できる。
【0022】
以上によれば、本実施形態のカソードユニットＣＵを備えるスパッタリング装置ＳｍによりＩＴＯ膜を成膜すれば、良好な膜厚分布の均一性を得つつ、良好な膜質の面内均一性をも得ることが可能になる。また、第２プラズマの存在によりスパッタ面５２の侵食領域をターゲット中心Ｔｃ側へと拡げることで、ターゲット５の使用効率を向上できる。この場合、回転板７１に、第２移動手段としての直動モータＭ３を設けて、第１漏洩磁場Ｍｆ１がオフセットされた方向としての径方向（図２中、左右方向）に、第１磁石６１ａ、第２磁石６１ｂ及び第３磁石６１ｃを含むカソードユニットＣＵ全体をスパッタ面５２に平行に所定周期で移動させ、または、成膜中に、一定のストロークで往復動させてもよい。これにより、侵食領域をターゲット５の外周側へと拡げて、ターゲット５２の使用効率をより一層向上できる。また、上記従来例のものでは、漏洩磁場が作用しない領域では、電子や二次電子が基板Ｓｗに作用していたが、第２漏洩磁場Ｍｆ２でも電子及び二次電子がトラップされるため、基板Ｓｗの熱ダメージを低減することができる。その上、第１プラズマ中の電子と第２プラズマ中の電子とが第１磁石６１ａ、第２磁石６１ｂ及び第３磁石６１ｃのターゲット側の極性に応じて互いに逆方向に運動しているので、第１プラズマと第２プラズマの安定性が向上する。
【0023】
以上の効果を確認するため、次の実験を行った。即ち、カソードユニットＣＵのターゲット５をΦ４００ｍｍのＩＴＯ製のものとし、また、磁石ユニット６として第１磁石６１ａと第２磁石６１ｂとが第１間隔Ｄ１でハート形に同心配置され、アルミニウムや銅等の金属またはこれらを含む合金製のターゲットをスパッタリングして金属膜や合金膜を成膜すると、±３％以下の良好な膜厚の面内均一性で成膜できる既存のアルバック社製のもの（従来品）と、従来品のカソードユニットＣＵの第１磁石６１ａの内側に第２間隔Ｄ２で第３磁石６１ｃをハート形に更に同心配置すると共に、第３磁石６１ｃのＴＭ距離を変化できるように構成したもの（発明品）とを準備し、これを上記スパッタリング装置Ｓｍに夫々取り付けて、Φ３００ｍｍのシリコンウエハＳｗ表面にＩＴＯ膜を成膜した。スパッタ条件としては、ターゲット５とシリコンウエハＳｗとの間の距離を９５ｍｍ、スパッタ電源Ｐｓによる投入電力を４．０ｋＷ、スパッタ時間を２５ｓｅｃ、磁石ユニット６の回転速度を３０ｒｐｍに設定した。また、スパッタガスとしてアルゴンガスと酸素ガスを用い、アルゴン２００ｓｃｃｍ、酸素ガス１ｓｃｃｍの流量で真空チャンバ１内に導入し、スパッタリング中、スパッタガスの分圧を０．４Ｐａとした。
【0024】
以上の実験によれば、従来品では、成膜後のＩＴＯ膜の膜厚分布をみると、１００ｎｍ±１．９％であり、金属膜や合金膜を成膜する場合と同等の膜厚分布が得られる。一方で、比抵抗値の分布をみると、２２０μΩｍ±１０％であり、シリコンウエハＳｗ中心とその外縁部との中間付近に、被抵抗値が比較的高くなる、径方向に所定幅を持つ環状の領域（即ち、反応性の低い領域）が形成されることが確認された。一方、発明品では、第１磁石６１ａ、第２磁石６１ｂ及び第３磁石６１ｃをスパッタ面５２に平行な同一平面内に位置する状態とした場合、成膜後のＩＴＯ膜の比抵抗値の分布をみると、１９０μΩｍ±５％であり、比抵抗値の面内均一性を向上できることが確認された。このとき、成膜後のＩＴＯ膜の膜厚分布をみると、１００ｎｍ±１．４％であった。また、発明品において、複数枚の基板Ｓｗに対して成膜を連続して実施したところ、ターゲット５への積算電力が増加するのに伴い（即ち、ターゲット５のスパッタ面５２の侵食が進行するのに伴い）、膜厚分布、比抵抗値分布が悪くなっていく傾向が見られた。そこで、第３磁石６１ｃを第１磁石６１ａに対して所定ストロークで下方に相対移動させた（ＴＭ間距離を短くした）ところ、成膜後のＩＴＯ膜の膜厚分布をみると、１００ｎｍ±１．４％、比抵抗値分布をみると、１９０μΩｍ±５％であり膜厚分布、比抵抗値分布と共に面内均一性が損なわれないことが確認された。
【0025】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。上記実施形態では、第１磁石６１ａに対して第３磁石６１ｃを上下方向に相対移動させるものを例に説明したが、第３磁石６１ｃに対して第１磁石６１ａ及び第２磁石６１ｂを上下方向に相対移動するように構成してもよく、また、第１磁石６１ａまたは第２磁石６１ｂを単独で上下方向に相対移動できるように構成してもよい。
【0026】
上記実施形態では、第１磁石６１ａ、第２磁石６１ｂ及び第３磁石６１ｃとして、ハート形の輪郭に沿って同磁化の磁石片６３を隙間なく列設して構成したものを例に説明したが、金属膜や合金膜を成膜したときに所定の膜厚の面内均一性が得られるものであれば、これに限定されるものではなく、第１磁石６１ａ、第２磁石６１ｂ及び第３磁石６１ｃを一体の磁石で構成でき、また、その輪郭も円形、円形を変形した楕円形などとしてもよい。また、膜質分布の均一性や膜厚分布の均一性を考慮して、第３磁石６１ｃの輪郭を、第１磁石６１ａ及び第２磁石６１ｂのものと異なるものとすることもできる。更に、第１磁石６１ａと第２磁石６１ｂと第３磁石６１ｃとで同一磁化の磁石片６３を用いるものを例に説明しているが、これに限定されるものでなく、第３磁石６１ｃの磁石片６３として、第１磁石６１ａ及び第２磁石６１ｂのものと磁化の異なるものを使用し、第２漏洩磁場Ｍｆ２の漏洩磁場を適宜調整するようにしてもよい。
【0027】
また、上記実施形態では、ターゲット５をＩＴＯとし、酸素ガスを導入した反応性スパッタリングにより基板Ｓｗ表面にＩＴＯ膜を成膜する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ＩＺＯ膜などの他の酸化物膜や、ＴｉＮやＳｉＮなどの窒化物膜を反応性スパッタリングにより成膜する場合にも本発明は広く適用することができる。
【符号の説明】
【0028】
ＣＵ…カソードユニット、Ｄ１…第１間隔、Ｄ２…第２間隔、Ｍ２…モータ（第１移動手段）、Ｍ３…直動モータ（第２移動手段）、Ｍｆ１…第１漏洩磁場、Ｍｆ２…第２漏洩磁場、Ｓｍ…スパッタリング装置、Ｔｃ…ターゲット中心、１…真空チャンバ、５…ターゲット、５２…スパッタ面、６…磁石ユニット、６１ａ…第１磁石、６１ｂ…第２磁石、６１ｃ…第３磁石、７５…ボールネジナット（第１移動手段）。
【図1】
【図2】