特許 7438853 マグネトロンスパッタリング装置

(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】

(24)【登録日】2024-02-16

(45)【発行日】2024-02-27

(54)【発明の名称】マグネトロンスパッタリング装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/35 20060101AFI20240219BHJP

   H01L 21/285 20060101ALI20240219BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20240219BHJP

【ＦＩ】

C23C14/35 C

H01L21/285 S

H05H1/46 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020098128

(22)【出願日】2020-06-05

(65)【公開番号】P2021188113

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-02-09

(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

(73)【特許権者】

【識別番号】515315440

【氏名又は名称】アルバック コリア リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＵＬＶＡＣ ＫＯＲＥＡ，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】５，Ｈａｎｓａｎ－Ｇｉｌ，Ｃｈｅｏｎｇｂｕｋ－Ｍｙｅｏｎ，Ｐｙｅｏｎｇｔａｅｋ－Ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－Ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(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】クォン スンオプ

(72)【発明者】

【氏名】岩橋 照明

(72)【発明者】

【氏名】シム チャンミン

(72)【発明者】

【氏名】ウォン ヨンヒョン

(72)【発明者】

【氏名】ジョン ビョンファ

【審査官】西田 彩乃

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／０７３４４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１９９９２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／１３６２５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０００４９９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１１／００７８３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１０３８０１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２９８３０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００５－５０３６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５２５５１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １４／３５

Ｈ０１Ｌ ２１／２８５

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空チャンバと、真空チャンバ内で被処理基板を保持するステージと、ステージに対向させて真空チャンバに取り付けられるターゲットと、ステージに背向するターゲットの裏面側に配置されて被処理基板とターゲットとの間の空間に漏洩磁場を発生させる磁石ユニットとを備え、真空チャンバ内に発生させたプラズマを利用してステージで保持された被処理基板の処理面に成膜するマグネトロンスパッタリング装置であって、
処理面に直交する軸線方向をＺ軸方向、被処理基板の処理面側を上として、真空チャンバの側壁に設けられて処理面を通るＺ軸方向に沿う垂直磁場を発生させる磁場発生ユニットを備えるものにおいて、
磁場発生ユニットに、垂直磁場をＺ軸に対して所定範囲内の角度で傾ける傾動手段が備えられることを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置。

【請求項2】

前記磁場発生ユニットが、Ｚ軸方向にのびる前記真空チャンバの側壁に外挿されるリング状のヨークに導線を巻回してなるコイルとこのコイルに通電する電源とを備え、前記傾動手段が、ヨークの部分を上方向または下方向に移動させてＺ軸方向に対してコイルを全体として傾ける少なくとも１個の駆動部を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。

【請求項3】

前記磁場発生ユニットが、Ｚ軸方向にのびる前記真空チャンバの側壁に、Ｚ軸方向に直交する同一平面内に位置させると共に周方向に間隔を存して複数個の電磁石を配置してなる電磁石群を上下方向に所定間隔で複数段設けて構成され、
前記傾動手段が、各段の電磁石群の中から夫々選択される電磁石に対して通電可能なコントローラを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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空チャンバと、真空チャンバ内で被処理基板を保持するステージと、ステージに対向させて真空チャンバに取り付けられるターゲットと、ステージに背向するターゲットの裏面側に配置されて被処理基板とターゲットとの間の空間に漏洩磁場を発生させる磁石ユニットとを備え、真空チャンバ内に発生させたプラズマを利用してステージで保持された被処理基板の処理面に成膜するマグネトロンスパッタリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、半導体デバイスの製造工程では、真空チャンバ内にプラズマを発生させ、この発生させたプラズマを利用してステージで保持された被処理基板の処理面に所定処理を施す各種のプラズマ処理装置が利用されている。例えば、ビアホールやコンタクトホールの内面（内壁面及び底面）にシード層としてＣｕ膜等の金属膜を成膜する工程においては、金属膜を被処理基板全面に亘って被覆性よく成膜するために、スパッタリング装置が従来から利用されている（例えば、特許文献１参照）。この種のスパッタリング装置は、真空チャンバを備え、真空チャンバ内には、金属製のターゲットのスパッタ面と被処理基板の成膜面とを互いに対向させた姿勢でターゲットと被処理基板とが配置される。

【0003】

また、上記スパッタリング装置は、スパッタ面と成膜面とに夫々直交する軸線方向をＺ軸方向、成膜面側を上として、ターゲットのＺ軸方向上方に配置されてターゲットを貫通してターゲットと被処理基板との間の空間に漏洩磁場を発生させる磁石ユニットと、成膜面を通るＺ軸方向下向きの垂直磁場を発生させる磁場発生ユニットと、成膜中に被処理基板に対してバイアス電力を投入する高周波電源とを備えている。磁場発生ユニットとしては、一般に、真空チャンバの外側壁に固定配置されるリング状のヨークに導線を巻回してなるコイルとこのコイルに通電する電源とで構成したものが利用される。

【0004】

上記スパッタリング装置を用いて金属膜を成膜するのに際しては、真空雰囲気の真空チャンバにアルゴンなどのスパッタガスを導入し、磁石ユニットによって漏洩磁場を作用させた状態で金属製のターゲットに、例えば負の電位を持つ所定電力を投入する。すると、成膜面とスパッタ面との間の空間にプラズマが形成され、プラズマ中で電離したスパッタガスのイオンがターゲットのスパッタ面に衝突してターゲットからスパッタ粒子が飛散される。この飛散したスパッタ粒子は、正電位を持つことで垂直磁場によりその向きが変えられ、被処理基板にバイアス電力が投入されていることと相俟って、成膜面に対して略垂直に入射して付着、堆積して所定の金属膜が成膜される。

【0005】

ここで、金属膜の成膜時、生産性向上のために成膜レートを速くしようとする場合、被処理基板に対して所定のバイアス電力を投入した状態で、コイルへの通電電流を大きくしていくと（即ち、第２の磁場発生ユニットにより発生させる垂直磁場の磁場強度を強くすると）、それに従い、成膜レートが速くなる。一方で、コイルへの通電電流を大きくすると、膜厚分布の面内均一性が低下することが判明した。そこで、本願発明者らは、鋭意研究を重ね、成膜レートを速くするために、磁場発生ユニットによって発生させる垂直磁場の磁場強度を強くすることで、膜厚分布の面内均一性が低下したとき、垂直磁場をＺ軸に対して所定範囲内の角度（例えば、－１５度～１５度以下の範囲内）で傾ければ、膜厚分布の面内均一性が調整できることを見出した。なお、例えば、ドライエッチング装置によりシリコンウエハの一方の面（処理面）に、処理面を通るＺ軸方向に沿う垂直磁場を発生させた状態でトレンチやホールを形成する際に、垂直磁場をＺ軸に対して傾ける構成は、処理面全面に亘ってエッチング形状を制御することにも期待できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１３－１９６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、以上の点に鑑みなされたものであり、処理面を通るＺ軸方向の垂直磁場を発生させた状態でプラズマを利用して所定処理を施す際に、垂直磁場をＺ軸に対して所定範囲内の角度で傾けることができるプラズマ処理装置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】

【0008】

上記課題を解決するために真空チャンバと、真空チャンバ内で被処理基板を保持するステージと、ステージに対向させて真空チャンバに取り付けられるターゲットと、ステージに背向するターゲットの裏面側に配置されて被処理基板とターゲットとの間の空間に漏洩磁場を発生させる磁石ユニットとを備え、真空チャンバ内に発生させたプラズマを利用してステージで保持された被処理基板の処理面に成膜する本発明のマグネトロンスパッタリング装置は、処理面に直交する軸線方向をＺ軸方向、被処理基板の処理面側を上として、真空チャンバの側壁に設けられて処理面を通るＺ軸方向に沿う垂直磁場を発生させる磁場発生ユニットを備え、磁場発生ユニットに、垂直磁場をＺ軸に対して所定範囲内の角度で傾ける傾動手段が備えられることを特徴とする。

【0009】

本発明において、磁場発生ユニットが、Ｚ軸方向にのびる前記真空チャンバの側壁に外挿されるリング状のヨークに導線を巻回してなるコイルとこのコイルに通電する電源とを備えるような場合、前記傾動手段が、ヨークの部分を上方向または下方向に移動させてＺ軸方向に対してコイルを全体として傾ける少なくとも１個の駆動部を備える構成を採用すればよい。これにより、コイルの部分を上方または下方に移動させるだけで、垂直磁場をＺ軸に対して所定範囲内の角度で傾ける構成が実現できる。このため、プラズマを利用して所定処理を施すプラズマ処理装置が、例えば、マグネトロンスパッタリング装置であり、このマグネトロンスパッタリング装置を用いて被処理基板の成膜面に銅などの金属膜を成膜するような場合に、成膜レートを速くするために、コイルへの通電電流を大きくして磁場発生ユニットによって発生させる垂直磁場の磁場強度を強くすることで、膜厚分布の面内均一性が低下しても、垂直磁場をＺ軸に対して所定範囲内の角度（例えば、－１５度～１５度以下の範囲内）で所定の方位に傾ければ、膜厚分布の面内均一性を調整することができる。その結果、速い成膜レートで膜厚分布の面内均一性よく金属膜を成膜することが可能になる。

【0010】

ところで、上記のように磁場発生ユニットをコイルで構成し、コイルの部分を機械的に上方または下方に移動させる構成では、Ｚ軸に対して垂直磁場を傾けることができる方位や傾斜角度が限られてしまう場合がある。そこで、磁場発生ユニットが、Ｚ軸方向にのびる前記真空チャンバの側壁に、Ｚ軸方向に直交する同一平面内に位置させ、且つ、周方向に間隔を存して複数個の電磁石を配置してなる電磁石群を上下方向に所定間隔で複数段設けて構成され、前記傾動手段は、各段の電磁石群の中から夫々選択される電磁石に対して通電可能なコントローラで構成することができる。これによれば、コントローラにより通電する電磁石を適宜選択するだけで、Ｚ軸に対して垂直磁場を傾けることができる傾斜角度や方位を自在に変更でき、しかも、成膜中に、Ｚ軸に対して傾けた垂直磁場をＺ軸回りに回転させるといったことも可能になる。

【0011】

なお、本発明は、被処理基板がその成膜面に全面に亘って高アスペクト比の微細ホールが複数形成されたものである場合に、各微細ホールにカバレッジよく金属膜を成膜するのにも適用することができる。他方、例えば、プラズマ処置装置をドライエッチング装置とし、ドライエッチング装置によりシリコンウエハの処理面に、断面形状の揃ったトレンチやホールを形成する場合にも本発明は適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１の実施形態のプラズマ処理装置を示す模式的断面図。

【図2】本発明の効果を示す実験で成膜されたＣｕ膜の成膜レート及び膜厚分布の面内均一性を示す図。

【図3】本発明の第２の実施形態のプラズマ処理装置を示す平面断面図。

【図4】図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、プラズマ処理装置をマグネトロン方式のスパッタリング装置とし、被処理基板をシリコンウエハ（以下、「基板Ｓｗ」という）、ターゲットを所定の純度を持つ銅製のものとして、基板Ｓｗの一方の面（以下、「成膜面Ｓｗ１」という）にＣｕ膜を成膜するものを例に本実施形態を説明する。以下において、図１に示す姿勢を基準とし、基板Ｓｗの成膜面Ｓｗ１に直交する軸線方向をＺ軸方向、成膜面Ｓｗ１に向かう方向を下として説明する。

【0014】

図１を参照して、ＳＭ_１は、第１の実施形態のマグネトロンスパッタリング装置である。スパッタリング装置ＳＭ_１は、成膜室１ａを画成する真空チャンバ１を備え、真空チャンバ１の上部にはカソードユニットＣｕが取り付けられている。カソードユニットＣｕは、ターゲットアッセンブリ２と、真空チャンバ１外に位置させてターゲットアッセンブリ２の上方に配置される磁石ユニット３とを備える。ターゲットアッセンブリ２は、公知の方法で円筒状の輪郭を持つ所定の組成比の銅製のターゲット２１と、ターゲット２１の上面にインジウム等のボンディング材（図示省略）を介して接合されるバッキングプレート２２とを備える。なお、ターゲット２１は銅製ものに限られるものではなく、チタンやタングステンなどの他の金属製のものや金属化合物製のものを使用することができる。そして、ターゲット２１の下面（スパッタ面２１ａ）が成膜室１ａを臨むようにして絶縁体Ｉ_１を介して真空チャンバ１の上部にターゲットアッセンブリ２が着脱自在に取り付けられる。ターゲット２１にはまた、電源Ｅ１からの出力が接続され、スパッタリング中、ターゲット２１に例えば、負の電位を持つ所定電力が投入される。磁石ユニット３としては、ターゲット２１の下面（スパッタ面）２１ａの下方空間に漏洩磁場を発生させ、スパッタリング時にスパッタ面２１ａの下方で電離した電子等を捕捉してターゲット２１から飛散したスパッタ粒子を効率よくイオン化する公知の構造を有するものを用いることができるため、ここでは、詳細な説明を省略する。

【0015】

真空チャンバ１の下部には、ターゲット２１のスパッタ面２１ａに対向する基板載置面４１を持つステージ４が絶縁体Ｉ_２を介して設けられ、基板Ｓｗをその成膜面Ｓｗ１を上方に向けて位置決め保持することができる。ステージ４にはまた、電源Ｅ２からの出力が接続され、スパッタリング中、ステージ４、ひいては基板Ｓｗに所定周波数のバイアス電力が投入されて、正電位を持つスパッタ粒子を基板Ｓｗに積極的に引き込むことができる。スパッタ面２１ａと成膜面Ｓｗ１との間の間隔は、例えば３００ｍｍ～６００ｍｍの範囲に設定される。真空チャンバ１の下壁には、排気管５ａが接続されている。排気管５ａは、ターボ分子ポンプやロータリーポンプ等で構成される真空ポンプユニットＰｕに連通し、真空チャンバ１内を所定圧力以下に真空引きすることができる。真空チャンバ１の側壁１ｂには、スパッタガスとしてアルゴンガスを導入するガス管５ｂが接続されている。ガス管５ｂは、マスフローコントローラＭｃを介して図外のガス源に連通し、流量制御されたアルゴンガスを成膜室１ａ内に導入することができる。なお、電極としてのターゲット２１、電源Ｅ１，Ｅ２やガス管５ｂなどの各種の構成部品が本実施形態のプラズマ発生手段を構成する。

【0016】

真空チャンバ１の側壁１ｂには、基板Ｓｗの成膜面Ｓｗ１を通るＺ軸方向下向きの垂直磁場ＭＦ_１を発生させる磁場発生ユニット６_１が設けられている。磁場発生ユニット６_１は、真空チャンバ１の側壁１ｂに隙間を存して外挿されるリング状のヨーク６１ａに導線６１ｂを巻回してなるコイル６１と、導線６１ｂの自由端が接続されてコイル６１への通電を可能とする電源６２とを備える。真空チャンバ１の側壁１ｂに対するコイル６１の位置や導線６１ｂの巻数は、例えばターゲット２１のスパッタ面２１ａの面積、ターゲット２１と基板Ｓｗとの間の距離や、発生させようとする垂直磁場ＭＦ_１の磁場強度に応じて適宜設定される。また、ヨーク６１ａには、その一部を上方向または下方向に移動させてＺ軸方向に対してコイル６１を全体として傾ける傾動手段７_１が連結されている。

【0017】

傾動手段７_１は、駆動部としてのモータ７１を有する送りねじ７２と送りねじ７２に螺合するスライダ７３とを備え、スライダ７３がヒンジ７４を介してヨーク６１ａの所定位置に連結されている。本実施形態では、４個の傾動手段７_１が周方向に９０度間隔で設けられている。これにより、例えば、いずれか１個の傾動手段７_１のスライダ７３をＺ軸方向上方（または下方）に移動させれば、コイル６１が全体としてＺ軸方向に対して傾き、これに応じて、コイル６１によって発生する垂直磁場ＭＦ_１が、仮想線で示す磁場ＭＦ_２のように、Ｚ軸に対して傾斜角度θ（例えば、－１５度～１５度以下の範囲内）で傾く（図１参照）。この場合、各傾動手段７_１のスライダ７３をＺ軸方向上方または下方への移動量を適宜調整すれば、垂直磁場ＭＦ_１を傾ける傾斜角度や方位を適宜調整することができる。なお、本実施形態では、傾動手段７_１の駆動部として送りねじ７２を備えるものを例に説明するが、これに限定されるものではなく、単軸ロボットなどの他のアクチュエータを利用してコイル６１を全体として傾けるようにしてもよい。スパッタリング装置ＳＭ_１はまた、マイクロコンピュータやシーケンサ等を備えた公知の制御コントローラＣｒを有し、制御コントローラＣｒにより上記各電源Ｅ１，Ｅ２，６２の作動、マスフローコントローラＭｃの作動、真空排気手段Ｐｕの作動やモータ７１の作動等を統括管理するようになっている。以下、上記スパッタリング装置ＳＭ_１を用いた成膜方法について、基板ＳｗにＣｕ膜を成膜する場合を例に説明する。

【0018】

真空チャンバ１内でステージ４の基板載置面４１にその成膜面Ｓｗ１を上側に向けた姿勢で基板Ｓｗをセットし、真空排気手段Ｐｕにより真空チャンバ１内を所定圧力（例えば、１０^－５Ｐａ）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、電源６２によりコイル６１に所定の電流値で通電し、基板Ｓｗの成膜面Ｓｗ１を通るＺ軸方向下向きの垂直磁場ＭＦ_１を発生させる。このとき、予め実験的に求めたコイル６１への電流値とそのときの基板Ｓｗ面内の膜厚分布との相関から、いずれかの傾動手段７_１のモータ７１によりスライダ７３をＺ軸方向上方（または下方）に移動させ、コイル６１を全体としてＺ軸方向に対して所定の角度で傾ける（例えば、基板Ｓｗ内で膜厚が局所的に厚く（または薄く）なる領域と同方位となるコイル６１の部分を起点にし、このコイル６１の部分が上方または下方に移動されるようにスライド７３を移動する傾動手段７_１と、その移動量とを選択すればよい）。これにより、Ｚ軸に対して傾斜角度θ（例えば、－１５度～１５度以下の範囲内）で傾いた垂直磁場ＭＦ_２が基板Ｓｗに発生する。

【0019】

次に、マスフローコントローラＭｃを制御して真空チャンバ１内にアルゴンガスを所定の流量で導入し、電源Ｅ１よりターゲット２１に負の電位を持つ所定電力（１０～３０ｋＷ）を投入して、成膜室１ａ内にプラズマを発生させ、プラズマを発生させてから所定時間が経過した後、ターゲット２１への電力投入を維持しながら、マスフローコントローラＭｃを制御してアルゴンガスの導入を停止して自己放電させる。これにより、プラズマ雰囲気で電離したスパッタガスのイオンによりターゲット２１がスパッタリングされてターゲット２１からのスパッタ粒子が飛散する。このとき、電源Ｅ２によりステージ４（基板Ｓｗ）に所定のバイアス電力（０～１２５０Ｗ）を投入することで、正電位を持つスパッタ粒子が基板Ｓｗに積極的に引き込まれながら、基板Ｓｗの成膜面Ｓｗ１にＣｕ膜が成膜される。これにより、速い成膜レートで膜厚分布の面内均一性良くＣｕ膜を成膜することができる。

【0020】

以上の効果を確認するため、上記スパッタリング装置ＳＭ_１を用いて、次の実験を行った。発明実験では、基板ＳｗをΦ３００ｍｍのシリコン基板として、シリコン基板の表面にＣｕ膜を成膜した。即ち、ターゲット２１としてΦ３２０ｍｍの銅製（純度９９．９９９９％）のものを用い、ターゲット２１と基板Ｓｗとの間の距離を６００ｍｍに設定し、電源６２によりコイル６１に３Ａの電流値で通電し、基板Ｓｗの成膜面Ｓｗ１を通るＺ軸方向下向きの垂直磁場ＭＦ_１を発生させた。そして、モータ７１を駆動させて、垂直磁場ＭＦ_１をＺ軸に対して３．５度の傾斜角度で傾けた後、マスフローコントローラＭｃを制御して、アルゴンガスを所定の流量（例えば、２０ｓｃｃｍ）で導入した（このときの処理室１ａの圧力は０．４Ｐａ）。これと併せて、電源Ｅ１からターゲット２１に負の電位を持つ直流電力（例えば、３０ｋＷ）を投入して、成膜室１ａ内にプラズマを発生させた後、ターゲット２１への電力投入を維持しながら、アルゴンガスの導入を停止して自己放電させた（このときの成膜室１ａの圧力は１×１０^－５Ｐａ）。このとき、電源Ｅ２によりステージ４に２５０Ｗまたは４００Ｗの所定のバイアス電力を投入して、ターゲット２１のスパッタ面２１ａをスパッタリングすることで飛散したスパッタ粒子を基板Ｓｗに付着、堆積させてＣｕ膜を成膜し、成膜したＣｕ膜の膜厚分布の面内均一性及び成膜レートを夫々測定した。なお、比較実験として、垂直磁場ＭＦ_１をＺ軸に対して所定の傾斜角度で傾ける点を除いて、基板ＳｗにＣｕ膜を成膜し、成膜したＣｕ膜の膜厚分布の面内均一性及び成膜レートを夫々測定した。夫々測定したＣｕ膜の膜厚分布の面内均一性及び成膜レートを図２に示す。

【0021】

これによれば、垂直磁場ＭＦ_１をＺ軸に対して３．５度の傾斜角度で傾けて成膜されたＣｕ膜の膜厚分布の面内均一性は、ステージ４への投入電力２５０Ｗまたは４００Ｗの夫々において、１．８２％、１．３４％であり、比較実験の２．３０％、１．４６％と比べて、膜厚分布の面内均一性よく成膜できることが確認された。また、垂直磁場ＭＦ_１をＺ軸に対して３．５度の傾斜角度で傾けて成膜されたＣｕ膜の成膜レートは、ステージ４への投入電力２５０Ｗまたは４００Ｗの夫々において、２．２０ｎｍ／ｓｅｃ、１．８０ｎｍ／ｓｅｃであり、比較実験の２．２９ｎｍ／ｓｅｃ、１．９８ｎｍ／ｓｅｃと同程度の成膜レートであることが確認された。

【0022】

次に、上記第１の実施形態と同一の部材、要素につき同一の符号を付した図３，４を参照して、ＳＭ_２は、第２の実施形態のスパッタリング装置である。スパッタリング装置ＳＭ_２では、真空チャンバ１の側壁１ｂに設けられる第２の磁場発生ユニット６_２が次のように構成されている。即ち、第２の磁場発生ユニット６_２は、Ｚ軸方向に直交する同一平面内に位置させて、且つ、側壁１ｂの周方向に等間隔に配置される複数個（本実施形態では、８個）の電磁石６３を磁石群６３ｕ，６３ｍ，６３ｄとし、各電磁石６３が上下方向で整列するように各磁石群６３ｕ，６３ｍ，６３ｄを上下方向に等間隔の三段で配置して構成される。各電磁石６３は、同一の構成を有し、円柱状や角柱状の鉄心に巻線を巻回してなる公知のものが利用される。磁石群６３ｕ，６３ｍ，６３ｄを構成する電磁石６３の数やその位置は、例えばターゲット２１のスパッタ面２１ａの面積、ターゲット２１と基板Ｓｗとの間の距離や、発生させようとする垂直磁場ＭＦ_１の磁場強度に応じて適宜設定される。

【0023】

また、スパッタリング装置ＳＭ_２では、傾動手段７_２がコントローラで構成される。この場合、コントローラ７_２は、スパッタリング装置の制御コントローラＣｒと通信自在としてもよい。コントローラ７_２は、マイクロコンピュータ、シーケンサや電源回路等を備える公知のものであり、上段の磁石群６３ｕの中から選択される少なくとも１個の電磁石６３、中段の磁石群６３ｍの中から選択される少なくとも１個の電磁石６３、下段の磁石群６３ｄの中から選択される少なくとも１個の電磁石６３の巻線に対して夫々通電可能となっている。そして、各段の磁石群６３ｕ，６３ｍ，６３ｄを構成する全ての電磁石６３に対してコントローラ７_２から同等の電流を夫々通電すると、基板Ｓｗの成膜面Ｓｗ１に対して垂直磁場ＭＦ_１を発生させることができる。他方で、例えば、上段の磁石群６３ｕのいずれか１個の電磁石６３を基準電磁石６３ｓとし、基準電磁石６３ｓに時計方向で隣接する電磁石６３（図３中、６３ｎ）への通電を停止し、この通電停止された電磁石６３の直下に位置する中段の磁石群６３ｕの電磁石６３への通電を維持すると共に、この通電が維持された中段の磁石群６３ｕの電磁石６３に時計方向で隣接する電磁石６３への通電を停止し、この通電停止された電磁石６３の直下に位置する下段の磁石群６３ｄの電磁石６３への通電を維持すると共に、この通電が維持された下段の磁石群６３ｄの電磁石６３に時計方向で隣接する電磁石６３への通電を停止する。これを繰り返すことでＺ軸に対して所定の傾斜角度θで傾いた磁場ＭＦ_２を発生させることができる（図４参照）。

【0024】

以上によれば、各段の磁石群６３ｕ，６３ｍ，６３ｄの中から任意に選択した電磁石６３にコントローラ７_２により通電するだけで、Ｚ軸に対して垂直磁場ＭＦ_１を傾けることができる角度や方位を自在に変更することができる。しかも、処理中に、Ｚ軸に対して傾けた磁場ＭＦ_２をＺ軸回りに回転させるといったことも可能になる。

【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。上記第１及び第２の各実施形態では、プラズマ処理装置としてマグネトロンスパッタリング装置を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置にて、ステージに保持された被処理基板に対して下向きの垂直磁場を作用させた状態でプラズマを利用して所定処理を施す場合に、本発明の技術思想は広く適用することができる。

【符号の説明】

【0026】

ＳＭ_１，ＳＭ_２…スパッタリング装置（プラズマ処理装置）、Ｓｗ…基板（被処理基板）、Ｓｗ１…成膜面（処理面）、Ｅ１，Ｅ２…電源（プラズマ発生手段）、ＭＦ_１…垂直磁場、１…真空チャンバ、１ｂ…真空チャンバの側壁、４…ステージ、５ｂ…ガス管（プラズマ発生手段）、６_１，６_２…磁場発生ユニット、７_１…傾動手段、７_２…コントローラ（傾動手段）、６１…コイル（磁場発生ユニット）、６１ａ…ヨーク、６１ｂ…導線、６２…電源（磁場発生ユニット）、６３…電磁石（磁場発生ユニット）、６３ｕ，６３ｍ，６３ｄ…電磁石群７１…モータ（駆動部）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】