技术领域
[0001] 本
发明涉及一种作为用于对
液晶显示
基板或
半导体基板等被处理体实施规定的
表面处理的处理装置的磁控溅射装置。
背景技术
[0002] 在液晶显示元件或IC等半导体元件等的制造中，在其基板上形成金属或绝缘物等
薄膜的薄膜形成工序必不可缺。在这些工序中采用了基于溅射装置的成膜方法，即，将薄膜形成用的原材料作为靶，利用直流高
电压或高频电
力，将氩气等等
离子化，利用该等离子化气体使靶活性化而溶解飞散，附着到被处理基板上。
[0003] 在溅射成膜法中，为了使成膜速度高速化，通过在靶的后侧配置磁
铁，使
磁力线方向与靶表面平行，将等离子封闭在靶表面，来获得高
密度的等离子，基于这样的磁控溅射装置的成膜法成为主流。
[0004] 图16是用于说明基于这样的
现有技术的磁控溅射装置的主要构成部分的图，101是靶，102是形成薄膜的被处理基板，103是多个
磁铁，104是磁力线，105是靶101溶解剥离的区域、即烧蚀区域。
[0005] 如图16所示，在靶101的后侧配置有多个磁铁103，并且使各自的N极和S极的方向朝向规定的方向，在靶101与被处理基板102之间施加高频电力(RF电力)106或直流高压电力107，在靶101上激励等离子。
[0006] 另一方面，在设置于靶101的背面的多个磁铁103中，从邻接的N极向S极产生磁力线104。靶表面上，在垂直
磁场(与靶表面垂直的磁力线成分)为零的
位置，
水平磁场(与靶表面平行的磁力线成分)局部成为最大。在水平磁场成分多的区域中，由于
电子被补充在靶表面附近，形成高密度的等离子，所以，以该位置为中心，形成烧蚀区域105。 [0007] 由于烧蚀区域105与其他区域相比，被曝露在高密度的等离子之下， 所以靶101的消耗大。当因连续进行成膜在该区域中靶材料耗尽时，必须更换靶整体。结果，靶101的利用效率低下，并且，与靶101对置设置的被处理基板102的薄膜的膜厚，还具有与烧蚀区域105对置的位置的膜厚变厚，被处理基板102整体的膜厚均匀性劣化的性质。 [0008] 因此，以往提出了一种将产生磁场的磁铁做成棒形磁铁，通过移动或旋转该棒形磁铁，使烧蚀区域随时间而移动，通过时间平均来实质上消除靶的局部消耗，进而提高被处理基板的膜厚的均匀性的方法(参照
专利文献1～3)。
[0009] 在这些方法中，对棒形磁铁而言，N极和S极在其直径方向的对置表面上，与其长度方向平行地具有同磁极的各个排列，或者在其直径方向的对置表面上，具有相对其长度方向成为螺旋状的同磁极的各个排列。并且，在移动或旋转的棒形磁铁周围，为了使烧蚀区域在靶内形成封闭的回路，配置有固定的棒形磁铁。对该固定的棒形磁铁而言，N极和S极在其直径方向的对置表面上与其长度方向平行地具有同磁极的各个排列。而且，在将用于进行成膜的等离子点火的瞬间、和消去等离子的瞬间的非常态时，向被处理基板前面照射离子、电子。
[0010] 专利文献1：特开平5-148642号
公报[0011] 专利文献2：特开2000-309867号公报
[0012] 专利文献3：日本专利第3566327号公报
[0013] 但是，在上述的现有方法中，如果为了提高对被处理基板的成膜速度，而想要提高瞬时的烧蚀密度，即增加烧蚀区域相对整个靶区域的比例，则需要增强棒形磁铁的强度，并且使小型化的棒形磁铁彼此接近。但是，如果采用这样的结构，则存在着磁铁彼此的排斥力或吸引力使磁铁和固定的棒发生
变形，或难以克服该力来进行移动或旋转的问题。 [0014] 而且，随着与固定在周围的棒形磁铁邻接的旋转磁铁的旋转，不可避免地产生旋转磁铁与固定在周围的棒形磁铁的磁极成为相同的
相位，此时，存在着不能形成封闭的烧蚀的问题。并且，在将等离子点火的瞬间、和消去的瞬间的非常态时，对被处理基板照射等离子的离子、电子，使被处理基板带电，由此会产生绝缘膜破坏等充电损伤的问题。 [0015] 并且，还存在着被溅射的粒子附着在被处理基板以外的防护板或接地板等遮挡部件上，在长期运转后，附着膜从大量粒子到达的区域变厚而剥离，产生灰尘的问题。如果产生灰尘，则需要将
处理室进行大气开放，更换大量附着了膜的遮挡部件等，因而不能进行高效率的成膜运转。
[0016] 发明内容
[0017] 因此，本发明鉴于上述以往的问题而提出，其目的之一是提供一种提高靶上的瞬时烧蚀密度，从而提高了成膜速度的磁控溅射装置。
[0018] 而且，本发明的其他目的在于，提供一种通过使烧蚀区域随时间移动，来防止靶的局部消耗，实现均匀的消耗，从而延长靶寿命的磁控溅射装置。
[0019] 并且，本发明的另一目的在于，提供一种不会发生对被处理基板的充电损伤的磁控溅射装置。
[0020] 进而，本发明的又一目的在于，提供一种实现了附着膜难以剥离的遮挡部件，而且无须将处理室进行大气开放即可剥离遮挡部件的附着膜，实现高效率的成膜运转的磁控溅射装置。
[0021] 本发明的其他目的在于，提供一种对磁控溅射装置内进行清洁的方法。 [0022] 根据本发明的第1方式，提供一种磁控溅射装置，其具有：与被处理基板对置设置并保持靶的
包装板、和被设置在靶的相对于被处理基板的背面侧的磁铁，通过由该磁铁在靶表面上形成磁场，将等离子封闭在靶表面，其特征在于，
[0023] 上述磁铁包含：多个板磁铁被设在柱状旋
转轴上的旋转磁铁组；和在旋转磁铁组的周边与靶面平行设置、且在与靶面垂直的方向磁化的固定外周板磁铁， [0024] 通过使上述旋转磁铁组随着上述柱状
旋转轴一同旋转，上述靶表面的磁场模式随着时间变动，
[0025] 该磁控溅射装置具备电接地的遮挡部件，该遮挡部件以
覆盖上述靶 的端部的方式与上述靶隔离，且相对上述旋转磁铁组设在上述靶的相反侧，上述遮挡部件构成向与上述柱状旋转轴的轴向相同的方向延伸，将上述靶向上述被处理基板开放的缝隙， [0026] 上述被处理基板被设置在被处理基板设置台上，在向上述靶施加DC电力或RF电力、或同时施加DC电力和RF电力，在靶表面激励等离子的期间，上述被处理基板或上述被处理基板设置台与上述遮挡部件之间的距离，比上述等离子在上述遮挡部件的位置处的鞘层厚度短。
[0027] 根据本发明的第2方式，提供一种磁控溅射装置，其具有：与被处理基板对置设置并保持靶的包装板、和被设置在靶的相对于被处理基板的背面侧的磁铁，通过由该磁铁在靶表面上形成磁场，将等离子封闭在靶表面，其特征在于，
[0028] 上述磁铁包含：多个板磁铁被设在柱状旋转轴上的旋转磁铁组；和在旋转磁铁组的周边与靶面平行设置、且在与靶面垂直的方向磁化的固定外周板磁铁， [0029] 通过使上述旋转磁铁组随着上述柱状旋转轴一同旋转，上述靶表面的磁场模式随着时间变动，
[0030] 该磁控溅射装置具有电接地的遮挡部件，其以覆盖上述靶的端部的方式与上述靶隔离，且相对上述旋转磁铁组设在上述靶的相反侧，上述遮挡部件构成向与上述柱状旋转轴的轴向相同方向延伸，将上述靶向上述被处理基板开放的缝隙，
[0031] 上述被处理基板被设置在被处理基板设置台上，在向上述靶施加DC电力或RF电力、或同时施加DC电力和RF电力，在靶表面激励等离子的期间，上述被处理基板或上述被处理基板设置台与上述遮挡部件之间的距离，比上述等离子在上述遮挡部件的位置处的电子的平均自由行程短。
[0032] 根据本发明的第3方式，提供一种磁控溅射装置，其具有：与被处理基板对置设置并保持靶的包装板、和被设置在靶的相对于被处理基板的背面侧的磁铁，通过由该磁铁在靶表面形成磁场，将等离子封闭在靶表面，其特征在于，
[0033] 上述磁铁包含：多个板磁铁被设在柱状旋转轴上的旋转磁铁组；和在旋转磁铁组的周边与靶面平行设置、且在与靶面垂直的方向磁化的固定外周板磁铁， [0034] 通过使上述旋转磁铁组随着上述柱状旋转轴一同旋转，上述靶表面的磁场模式随着时间变动，
[0035] 该磁控溅射装置具有电接地的遮挡部件，该遮挡部件以覆盖上述靶的端部的方式与上述靶隔离，且相对上述旋转磁铁组设在相反侧，上述遮挡部件构成向与上述柱状旋转轴的轴向相同方向延伸，将上述靶向上述被处理基板开放的缝隙，
[0036] 上述被成膜基板被设置在被处理基板设置台上，在向上述靶施加DC电力或RF电力、或同时施加DC电力和RF电力，在靶表面激励等离子的期间，上述被处理基板与上述遮挡部件之间的距离，比上述等离子在上述遮挡部件的位置处的电子的平均自由行程短，而且，在等离子点火时和消去时，上述被处理基板或上述被处理基板设置台与上述遮挡部件的距离，比上述遮挡部件的位置处的电子的平均自由行程短，并且，上述被处理基板与上述遮挡部件的从垂直方向观察的最近部分的距离，比上述遮挡部件的位置处的电子的平均自由行程长。
[0037] 根据本发明的第4方式，提供一种磁控溅射装置，在处理室内具有与被处理基板对置设置并保持靶的包装板，并具有被设置在上述靶的相对于被处理基板的背面侧的磁铁，通过由该磁铁在靶表面形成磁场，将等离子封闭在靶表面，其特征在于， [0038] 上述磁铁包含：多个板磁铁被设在柱状旋转轴上的旋转磁铁组；和在旋转磁铁组的周边与靶面平行设置、且在与靶面垂直的方向磁化的固定外周板磁铁， [0039] 通过使上述旋转磁铁组随着上述柱状旋转轴一同旋转，上述靶表面的磁场模式随着时间变动，
[0040] 所述磁控溅射装置具有遮挡部件，该遮挡部件以覆盖上述靶的端部的方式与上述靶隔离，且相对上述旋转磁铁组设在上述靶的相反侧，上述遮挡部件构成向与上述柱状旋转轴的轴向相同方向延伸，将上述靶向 上述被处理基板开放的缝隙，
[0041] 上述遮挡部件可以被设定为与上述处理室接地的第1状态、或与上述处理室及上述靶电绝缘的第2状态的任意状态，在上述第2状态时，向上述遮挡部件施加RF电力或DC电力、或施加RF电力及DC电力，能够将遮挡部件作为
电极来激励等离子。 [0042] 根据本发明的第5方式，提供一种磁控溅射装置，在处理室内具有与被处理基板对置设置并保持靶的包装板，并具有被设置在上述靶的相对于被处理基板的背面侧的磁铁，通过由该磁铁在靶表面形成磁场，将等离子封闭在靶表面，其特征在于， [0043] 上述磁铁包含：多个板磁铁被设在柱状旋转轴上的旋转磁铁组；和在旋转磁铁组的周边与靶面平行设置、且在与靶面垂直的方向磁化的固定外周板磁铁， [0044] 通过使上述旋转磁铁组随着上述柱状旋转轴一同旋转，上述靶表面的磁场模式随着时间变动，
[0045] 所述磁控溅射装置具有遮挡部件，该遮挡部件以覆盖上述靶的端部的方式与上述靶隔离，且相对上述旋转磁铁组设在上述靶的相反侧，上述遮挡部件构成向与上述柱状旋转轴的轴向相同方向延伸，将上述靶向上述被处理基板开放的缝隙，
[0046] 上述遮挡部件其内部是导电体，表面是绝缘体，可以被设定为上述内部的导体与上述处理室接地的第1状态、或与上述处理室及上述靶电绝缘的第2状态的任意状态，在上述第2状态时，向上述内部的导体施加DC电力，在上述遮挡部件中形成
电流回路，在上述遮挡部件的周围产生磁场，同时通过电容向上述遮挡部件施加RF电力，能够产生磁控等离子。
[0047] 根据本发明的第6方式，可提供一种基于第4或5方式的磁控溅射装置，其特征在于，上述遮挡部件表面中的至少在上述靶表面激励了等离子时靶粒子飞散而附着的区域，只由曲面或平面构成。
[0048] 根据本发明的第7方式，提供一种磁控溅射装置，在处理室内具有 与被处理基板对置设置并保持靶的包装板，并具有被设置在上述靶的相对于被处理基板的背面侧的磁铁，通过由该磁铁在靶表面形成磁场，将等离子封闭在靶表面，其特征在于， [0049] 上述磁铁包含：多个板磁铁被设在柱状旋转轴上的旋转磁铁组；和在旋转磁铁组的周边与靶面平行设置、且在与靶面垂直的方向磁化的固定外周板磁铁， [0050] 通过使上述旋转磁铁组随着上述柱状旋转轴一同旋转，上述靶表面的磁场模式随着时间变动，
[0051] 所述磁控溅射装置具有遮挡部件，该遮挡部件以覆盖上述靶的端部的方式与上述靶隔离，且相对上述旋转磁铁组设在上述靶的相反侧，上述遮挡部件构成向与上述柱状旋转轴的轴向相同方向延伸，将上述靶向上述被处理基板开放的缝隙，
[0052] 上述遮挡部件表面中的至少在上述靶表面激励了等离子时靶粒子飞散而附着的区域，只由曲面或平面构成。
[0053] 根据本发明的第8方式，提供一种磁控溅射装置，在处理室内具有与被处理基板对置设置并保持靶的包装板，并具有被设置在上述靶的相对于被处理基板的背面侧的磁铁，通过由该磁铁在靶表面形成磁场，将等离子封闭在靶表面，其特征在于， [0054] 上述磁铁包含：多个板磁铁被设在柱状旋转轴上的旋转磁铁组；和在旋转磁铁组的周边与靶面平行设置、且在与靶面垂直的方向磁化的固定外周板磁铁， [0055] 通过使上述旋转磁铁组随着上述柱状旋转轴一同旋转，上述靶表面的磁场模式随着时间变动，
[0056] 所述磁控溅射装置具有遮挡部件，该遮挡部件以覆盖上述靶的端部的方式与上述靶隔离，且相对上述旋转磁铁组设在上述靶的相反侧，上述遮挡部件构成向与上述柱状旋转轴的轴向相同的方向延伸，将上述靶向上述被处理基板开放的缝隙， [0057] 在上述遮挡部件表面中的至少在上述靶表面激励了等离子时靶粒子飞散而附着的区域上，可拆下地设置有只由曲面或平面构成的板状部件。
[0058] 根据本发明的第9方式，提供一种基于方式8的磁控溅射装置，其特征在于，上述板状部件的一个端部具有曲面形状，另一个端部被可拆下地设在上述遮挡部件上。 [0059] 根据本发明的第10方式，提供一种基于方式1至9中任意一个的磁控溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁组是通过在上述柱状旋转轴上以螺旋状设置板磁铁而形成多个螺旋，并沿上述柱状旋转轴的轴向邻接的螺旋彼此在上述柱状旋转轴的径向外侧形成了相互不同的磁极，即N极和S极的螺旋状板磁铁组，
[0060] 上述固定外周板磁铁成为从靶侧观察包围了上述旋转磁铁组的构造，且在靶侧形成了N极或S极。
[0061] 根据本发明的第11方式，提供一种基于方式1至10中任意一个的磁控溅射装置，其特征在于，上述柱状旋转轴的至少一部分是永
磁性体。
[0062] 根据本发明的第12方式，提供一种基于方式1至11中任意一个的磁控溅射装置，其特征在于，在上述固定外周板磁铁的与上述靶的相反侧的面，与上述固定外周板磁铁邻接地设置有固定外周永磁性体。
[0063] 根据本发明的第13方式，提供一种基于方式1至12中任意一个的磁控溅射装置，其特征在于，设置有使从上述固定外周板磁铁朝向上述靶的外侧的磁通量，比从上述固定外周板磁铁朝向上述靶的内侧的磁通量弱的机构。
[0064] 根据本发明的第14方式，提供一种基于方式13的磁控溅射装置，其特征在于，上述机构包含下述的永磁性体部件，该永磁性体部件被设置成从上述靶侧观察，连续覆盖上述固定外周板磁铁的表面中的外侧的侧面和上述靶侧的面的一部分。
[0065] 根据本发明的第15方式，提供一种基于方式13或14的磁控溅射装置，其特征在于，上述机构包含以使上述固定外周板磁铁的表面中的上述靶侧的表面，向上述靶的内侧突出的方式构成上述固定外周板磁铁 的结构。
[0066] 根据本发明的第16方式，提供一种基于方式1至15中任意一个的磁控溅射装置，其特征在于，上述遮挡部件构成向与上述柱状旋转轴的轴向相同的方向延伸，将上述靶向上述被处理基板开放的缝隙，该缝隙的宽度和长度被设定为，从被处理基板侧观察，当使上述旋转磁铁组以一定
频率旋转时，在形成于靶表面的磁场中的平行于靶面成分的磁场强度的时间平均分布中，将成为最大值的75％以上的区域作为开口那样的宽度和长度。 [0067] 根据本发明的第17方式，提供一种基于方式1至15中任意一个的磁控溅射装置，其特征在于，上述遮挡部件构成向与上述柱状旋转轴的轴向相同的方向延伸，在其间将上述靶向上述被处理基板开放的缝隙，该缝隙的宽度和长度被设定为，当固定了被处理基板，且使上述板磁铁组以一定频率旋转时，在不遮挡上述靶的端部的情况下，遮挡单位时间在被处理基板上成膜的最大膜厚的80％以下的区域。
[0068] 根据本发明的第18方式，提供一种基于方式1至17中任意一个的磁控溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁组和上述固定外周板磁铁可沿着与上述靶表面垂直的方向移动。
[0069] 根据本发明的第19方式，提供一种基于方式1至18中任意一个的磁控溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁组和上述固定外周板磁铁被设置在由靶部件、粘接有靶部件的包装板、和从包装板周边连续设置的壁面所包围的空间内，上述空间可以被减压。 [0070] 根据本发明的第20方式，提供一种基于方式19的磁控溅射装置，其特征在于，上述包装板的厚度比上述靶的初始厚度薄。
[0071] 根据本发明的第21方式，提供一种基于方式1至20中任意一个的磁控溅射装置，其特征在于，具有在与上述柱状旋转轴的轴向相交的方向上使上述被处理基板相对移动的机构。
[0072] 根据本发明的第22方式，提供一种磁控溅射装置，其特征在于，与上述柱状旋转轴的轴向平行地具备多个第1至第21方式中任意一个的磁控溅射装置，并具有在与上述柱状旋转轴的轴向相交的方向上使上 述被处理基板相对移动的机构。
[0073] 根据本发明的第23方式，提供一种溅射方法，其特征在于，使用第1至第22中任意一种磁控溅射装置，一边使上述柱状旋转轴旋转，一边在被处理基板上将上述靶的材料成膜。
[0074] 根据本发明的第24方式，提供一种电子装置的制造方法，其特征在于，包含使用第23方式记载的溅射方法，在被处理基板上溅射成膜的工序。
[0075] 并且，根据本发明，可提供一种电子装置(半导体装置或平板显示器装置、以及其他电子装置)的制造方法，其特征在于，包含使用上述的溅射方法在被处理基板上溅射成膜的工序。
[0076] 根据本发明，通过在提高成膜速度的同时，防止靶的局部损耗，实现均匀的消耗，能够延长靶的寿命，并能够实现不发生充电损伤的成膜。
附图说明
[0077] 图1是表示本发明的第1实施方式涉及的磁控溅射装置的概略图。 [0078] 图2是表示图1所示的磁控溅射装置的磁铁部分的立体图。
[0079] 图3是概念性说明从靶侧观察螺旋状板磁铁组时的磁极排列的图，S极利用点画表示。
[0080] 图4是表示烧蚀区域的水平磁场强度、与柱状旋转轴的相对导磁率的关系的曲线图。
[0081] 图5是对设置了固定外周永磁铁的情况、和不设置的情况下的水平磁场强度进行比较说明的曲线图。
[0082] 图6是用于说明靶表面上的等离子的时间变化的图。
[0083] 图7是表示长时间放电后的靶的消耗状态的图。
[0084] 图8是表示由等离子遮挡部件形成的缝隙宽度与充电损伤的关系的曲线图。 [0085] 图9是表示本发明的第2实施方式涉及的磁控溅射装置的概略图。 [0086] 图10是表示缝隙宽度与成膜率的关系的曲线图。
[0087] 图11是用于更具体地说明被处理基板与遮挡部件之间的距离的图。 [0088] 图12是表示靶表面上的水平磁场分布的等高线图。
[0089] 图13是表示本发明的第3实施方式涉及的磁控溅射装置的概略图。 [0090] 图14是具体表示本发明的第4实施方式涉及的磁控溅射装置中的等离子遮挡部件的构造的图。
[0091] 图15是用于说明本发明的第5实施方式涉及的磁控溅射装置中的等离子遮挡部件的图。
[0092] 图16是用于说明以往的磁控溅射装置的概略图。
[0093] 图17是表示本发明的第7实施方式涉及的磁控溅射装置的概略图。 [0094] 图中：1-靶；2-柱状旋转轴；3-螺旋状板磁铁组；4-固定外周板磁铁；5-外周永磁性体；6-包装板(packing plate)；8-冷却介质通路；9-绝缘件；10-被处理基板；11-处理室内空间；12-馈电线；13-盖；14-外壁；15-永磁性体；16-等离子遮挡部件；16a-板部件；17-绝缘件；18-缝隙；19-设置被处理基板的设置台。
具体实施方式
[0095] 下面，结合附图，对本发明的实施方式进行说明。
[0096] (第1实施方式)
[0097] 参照附图，对本发明的第1实施方式进行说明。
[0098] 图1是对本发明的磁旋转溅射装置的第1实施方式的结构进行说明的剖面图。 [0099] 在图1中，1是靶，2是柱状旋转轴，3是以螺旋状配置在旋转轴2的表面的多个螺旋状板磁铁组，4是配置在外周的固定外周板磁铁，5 是与固定外周板磁铁4的靶的相反侧对置地配置在固定外周板磁铁4上的外周永磁性体，6是粘结了靶1的包装板，15是形成针对上述靶侧以外的部分覆盖柱状旋转轴2及螺旋状板磁铁组3的构造的永磁性体，8是流通冷却介质的通路，9是绝缘件，10是被处理基板，19是设置被处理基板的设置台，11是处理室内空间，12是馈电线，13是与处理室电连接的盖，14是形成处理室的外壁，16是与外壁14电连接设置的等离子遮挡部件，17是耐等离子性良好的绝缘件。
[0100] 馈电线12与DC电源、RF电源以及匹配器连接。从该DC电源和RF电源通过匹配器，进而通过馈电线12及
外壳，向包装板6和靶1供给等离子激励电力，在靶表面上激励等离子。虽然只通过DC电力或RF电力就可以激励等离子，但从膜质控制性和成膜速度控制性方面考虑，希望施加双方。而且，虽然RF电力的频率通常可以从几百kHz～几百MHz之间选择，但从等离子的高密度低电子
温度化方面考虑，希望使用高的频率。在本实施方式中，采用了13.56MHz。遮挡部件16还作为RF电力的接地板发挥功能，如果存在该接地板，则即使被处理基板10处于电悬浮状态，也能够高效率地激励等离子。永磁性体15具有磁铁所产生的磁场的磁屏蔽的效果、和减少因靶附近的外部干扰导致磁场变动的效果。 [0101] 为了更详细地说明磁铁部分，图2表示了柱状旋转轴2、多个螺旋状板磁铁组3、固定外周板磁铁4的立体图。这里，多个螺旋状板磁铁组3构成了随着柱状旋转轴2的旋转而旋转的旋转磁铁组。
[0102] 作为柱状旋转轴2的材质，虽然可以使用通常的不锈
钢等，但优选使用磁阻低的永磁性体，例如Ni-Fe类高导磁率
合金等构成其一部分或全部。在本实施方式中，由Ni-Fe类高导磁率合金构成柱状旋转轴2。柱状旋转轴2能够在未图示的
齿轮组及
马达的驱动下旋转。
[0103] 对于柱状旋转轴2而言，其剖面呈正16边形，一边的长度为16.7mm。在各个面上安装了多个菱形的板磁铁，构成了多个螺旋状板磁铁组3。该柱状旋转轴2是在外周安装了磁铁的构造，容易将其加粗，成为对于因磁铁被施加的磁力而引起的弯曲抗力强的构造。为了使构成螺旋状板磁铁组3的各板磁铁稳定地产生强磁场，优选使用残留磁通密度、
矫顽力、
能量积高的磁铁，例如，优选采用残留磁通密度为1.1T 左右的Sm-Co类
烧结磁铁，进而优选残留磁通密度为1.3T左右的Nd-Fe-B类烧结磁铁等。在本实施方式中，使用了Nd-Fe-B类烧结磁铁。螺旋状板磁铁组3的各板磁铁在其
板面的垂直方向上被磁化，通过粘贴在柱状旋转轴2上而形成多个螺旋，柱状旋转轴的轴向上邻接的螺旋彼此之间，在上述柱状旋转轴的径向外侧形成了互不相同的磁极，即N极和S极。
[0104] 如果从靶1观察，则固定外周板磁铁4成为包围了由螺旋状板磁铁组3构成的旋转磁铁组的构造，被磁
化成靶2的一侧成为S极。对于固定外周板磁铁4而言，基于与螺旋状板磁铁组3的各板磁铁同样的理由，也使用了Nd-Fe-B类烧结磁铁。
[0105] 下面，结合图3，对本实施方式中的烧蚀形成进行详细说明。如上所述，当通过在柱状旋转轴2上配置多个板磁铁而构成了螺旋状板磁铁组3时，如果从靶侧观察螺旋状板磁铁组3，则近似成为由其他板磁铁的S极包围了板磁铁的N极周围的配置。图3是其
概念图。在这样的结构的情况下，从板磁铁3的N极产生的磁力线，其终端到达周边的S极。结果，在从板磁铁面离开了某种程度的靶面上形成多个封闭的烧蚀区域301。并且，通过旋转柱状旋转轴2，多个烧蚀区域301随着旋转一同移动。在图3中，烧蚀区域301向箭头所示的方向移动。其中，在旋转磁铁组3的端部，从端部的一方依次产生烧蚀区域301，在另一端部依次消失。
[0106] 另外，在本实施方式中，虽然是将柱状旋转轴2的剖面做成正8边形，在各个面上粘贴板磁铁，但为了实现更圆滑的螺旋形状，也可以将其剖面做成数量更多的正多边形，并粘贴细小的板磁铁，或为了使形成螺旋的相邻的板磁铁彼此接近，也可以将板磁铁的剖面不做成长方形，而做成在旋转轴径向上外侧的边大的梯形。
[0107] 下面，结合图4，对将柱状旋转轴2改变成永磁性体的效果进行说明。 [0108] 图4的纵轴和横轴分别表示烧蚀区域301的水平磁场强度和柱状旋转轴2的相对导磁率，表示了水平磁场强度与柱状旋转轴2的相对导磁率的依存性。图4中，以相对导磁率为1的情况进行了标准化。由图4 可知，随着柱状旋转轴2的相对导磁率上升，水平磁场强度也增加，特别是如果相对导磁率为100以上，则获得了60％左右的磁场强度增强。其原因在于，能够降低形成了螺旋的板磁铁的旋转柱状轴侧的磁阻，可高效率地向靶侧产生磁力线。由此，可提高激励等离子时的封闭效果，降低等离子的电子温度，减少对被处理基板的损伤，且通过等离子密度上升，可提高成膜速度。
[0109] 并且，如图5所示，在固定外周板磁铁4的下面设置了固定外周永磁性体的情况下，与不设置的情况相比，水平磁场强度增强约10％，并且，在将固定外周永磁性体的一部分延长到与柱状旋转轴2邻接的部分，通过磁性
流体使其与柱状旋转轴2的磁性体部分邻接，在旋转磁铁组与固定外周板磁铁之间形成了低磁阻的磁回路的情况下，水平磁场强度增强约30％，提高了成膜性能。
[0110] 在本
实施例中，烧蚀区域301的水平磁场，即与靶面平行的磁场强度超过了500高斯，获得了封闭等离子的充分的强度。图6表示靶表面的等离子的时间变化的照片。等离子激励条件为，每分钟导入1000cc氩气，接通了800W的13.56MHz的RF电力。使柱状旋转轴以1Hz旋转。从图6左侧的照片(表示从上到下的时间性变化的样子)可知，从旋转轴的左端稳定地生成等离子环路601(烧蚀环路)，并随着旋转而移动，从图6的右侧照片(表示从上到下的时间性变化的样子)可知，从旋转轴的右端稳定地消失。另外，图7通过照片表示了长时间放电后的靶的消耗状态。从图中可看出，靶表面没有局部性消耗，而是均匀消耗。
[0111] 本实施方式中，在靶1的上述螺旋状板磁铁组3的相反侧，即设置了被处理基板一侧的面，设有在与螺旋状板磁铁组的轴向相同的方向对置延伸、且开口的被电接地的部件，即，被设置成使等离子遮挡部件16(图1)覆盖靶1的端部，且与靶1隔离而与处理室壁14连接，使靶1开放的缝隙18。即，由接地的等离子遮挡部件16形成了缝隙18。 [0112] 在将等离子点火及消去时，被处理基板10如图1所示那样，先从缝隙18的正下方退避到别处，在将等离子点火后，一边使设置台19移动，一边使被处理基板连续地向缝隙开口部，即成膜区域移动，进行成膜。此时，为了增加成膜的膜厚，也可以进行多次的往复移动。但是，在进行等离子的点火和消去的瞬间，使被处理基板从缝隙18避开。 [0113] 并且，在图示的例子中，设置台19与等离子遮挡部件16的距离W设定为比等离子电子的平均自由行程短。因此，因在等离子点火或消去时的非常态下产生的
电弧和异常放电而产生的不受控制的电子，无法到达被处理基板。另一方面，如果距离W比电子的平均自由行程长，则大量的等离子到达被处理基板10。电子的平均自由行程λen在氩气气氛中为λen＝0.4/P。这里，λen的单位是mm，P是以Torr为单位的氩气压力。由于成膜时的氩气压力为5mTorr，所以平均自由行程为8mm。
[0114] 图8是在200mm直径的晶片上形成的多个热
氧化膜的天线MOS电容(氧化膜厚4nm)的充电损伤评价结果。天线与各个MOS电容连接。是天线比(天线的面积与有源区域-9
的面积之比)为100万倍，对栅极施加了5V时的
漏电流的正规图表。在流过10 A以上的情况下定义了为不良。
[0115] 根据图8可看出，在W＝20mm的情况下，等离子点火和消去时产生的电子到达了晶片，使其带电，产生了接近30％的不良。另一方面，在W＝5mm的情况下，未发生任何成为不良的天线MOS电容。由此可知，通过将W设定为比平均自由行程短，可大幅降低对被处理基板的充电损伤。
[0116] 另外，虽然在本实施例中将W设定为电子的平均自由行程以下，但为了使等离子遮挡16更加可靠，希望将该距离设定为等离子遮挡部件16附近的等离子的鞘层厚度以下(通常鞘层厚度比平均自由行程短)。具体而言，由于等离子遮挡部件16的等离子密度为10 -3
10 cm 、电子温度为2eV、鞘层电压为12V左右，所以，该情况下设定的W＝0.4mm。 [0117] 另一方面，如果使包装板6变薄，则与磁铁接近，靶1表面的水平磁场强度会进一步增大。如果水平磁场强度增大，则可改善等离子的封闭，改善更快速的成膜率和等离子激励效率。因此，通过使设置了旋转磁铁组的空间能够减压，使包装板6比靶的初始厚度薄，可进一步提高成膜率。
[0118] 而且，由于靶1被均匀消耗，所以通过根据靶1的消耗状况将磁铁向垂直方向移动，可在靶表面上的所有位置上始终形成再现性良好的相等强度的水平磁场，从而提高了长期连续运转时的成膜再现性。
[0119] (第2实施方式)
[0120] 下面，参照以下的附图，对本发明的第2实施方式进行详细说明。其中，为了便于说明，省略了与上述实施方式重复的部分。在图9所示的本实施方式中，缝隙18的缝隙宽度20和长度被设定为，在固定被处理基板，并且以一定频率使螺旋状板磁铁组旋转时，遮挡了无缝隙的情况下在被处理基板上单位时间成膜的最大膜厚的80％以下的区域。在本实施例中，靶材质是纯
铝。下面，结合图10进行更详细的说明。
[0121] 图10是在与靶表面对置离开了30mm的位置设置了
硅基板的情况下，与柱状旋转轴的轴垂直的方向的成膜率分布。针对上述缝隙宽度20为114mm和60mm的情况进行了表示，并以中央的最大成膜率进行了标准化。形成缝隙18的等离子遮挡部件(即接地板)16，在从靶1表面离开了25mm的位置，由厚度为2mm的
不锈钢板形成。由于靶1的宽度为102mm，所以，在缝隙宽度为114mm的情况下，实质飞散的靶1粒子未被等离子遮挡部件16遮挡，到达作为被处理基板10的硅基板而成膜。另一方面，在缝隙宽度为60mm的情况下，最大成膜率的80％以下的部分被遮挡。
[0122] 参照图11，1301是上述被处理基板设置台与上述遮挡部件的垂直方向距离，其被设定为比上述遮挡部件的位置处的电子的平均自由行程短。而1302是上述被处理基板与上述遮挡部件的从垂直方向观察的最近的部分的水平方向距离，其被设定为比上述遮挡部件的位置处的电子的平均自由行程长。即，退避位置处的被处理基板与遮挡部件之间的距离，也被设定为比遮挡部件的位置处的电子的平均自由行程长。根据这样的设定，在等离子点火时和等离子消去时，电子不会到达被处理基板，由于比电子大的氩那样的离子等比电子的平均自由行程更短，所以不会到达被处理基板。由此，可避免充电损伤。 [0123] 另外，图12表示靶表面的水平磁场分布的等高线图。虽然该图是柱状旋转轴处于某个相位的情况，但实质上如果取得所有相位的时间平均，则最大平均水平磁场强度为392G，通过使缝隙宽度为60mm，从被处理基板观察，遮挡了成为最大平均水平磁场强度的
75％的295G以下的区域。通过使缝隙宽度为60mm，当在被处理基板上成膜时，由于在被等离子照射的同时，铝
原子迅速成膜而成为金属膜，所以，可防止 被处理基板的带电。由此，可避免充电损伤。下面，结合图8来更详细地说明。图8是将W设定为电子的平均自由行程以下，并且将缝隙宽度设定为60mm的情况。相对天线比为100万倍的天线MOS，表示了不仅不良率为0％，而且与成膜前几乎相同的漏电流的分布。由此，如果在生成MOS晶体管等时的金属成膜工序中使用，则意味着可实现
阈值电压偏差和低频噪声的大幅降低。 [0124] (第3实施方式)
[0125] 下面，参照以下的附图，对本发明的第3实施方式进行详细说明。其中，为了便于说明，省略了对与上述实施方式重复的部分的说明。本发明的旋转磁控溅射装置如图13所示，特别适合作为往复移动型成膜装置而使用。
[0126] 在图13中，401是处理室、402是
门阀、403是被处理基板、404是第3实施例所示的旋转磁铁等离子激励部。不过，在第1实施方式中，螺旋部分的轴向长度为307mm，而在本实施例中为270mm。等离子激励电力的频率为13.56MHz。虽然从等离子的高密度化、低电子温度化的观点出发，希望采取高频率、例如100MHz左右，但等离子激励部为2.7m左右，而100MHz的
波长为3m。如果这样地使激励部与波长相同程度，则有可能
驻波被激励，使等离子不均匀。由于如果频率为13.56MHz，则波长为22.1m，所以等离子激励部的长度与波长相比充分短，不会发生等离子因驻波的影响而变为不平均的情况。
[0127] 在此例子中，上述被处理基板也被设置在被处理基板设置台上，在向上述靶施加DC电力或RF电力、或同时施加DC电力和RF电力，在靶表面激励等离子的期间，上述被处理基板或上述被处理基板设置台与上述遮挡部件的距离被设定为比上述等离子在上述遮挡部件的位置处的电子的平均自由行程短。
[0128] 在本实施方式中，使用了4个旋转磁铁等离子激励部404。由此，可提高实质的成膜率。激励部的个数不限定于4个。被处理基板403是2.2m×2.5m的玻璃基板，在本实施例中，将纵方向设置为2.5m，通过使基板相对旋转磁铁等离子激励部的柱状旋转轴沿垂直方向往复移动，能够在被处理基板上实质地均匀成膜。为了均匀地成膜，也可以设定成 使被处理基板403不往复移动，而向单方向通过，还可以采用使旋转磁铁等离子激励部404移动的方法。在本实施方式中，通过使被处理基板往复移动，将基板的一部分连续地曝露在由旋转磁铁等离子激励部激励的等离子区域，可均匀地形成薄膜。对旋转磁铁的旋转速度而言，通过使旋转一周的时间比基板的通过时间快，可形成不受瞬时的烧蚀图案影响的均匀薄膜。典型的情况是，基板的通过速度为60秒/枚，旋转磁铁的旋转速度为10Hz。另外，虽然在本实施例中使被处理基板往复移动，但也可以将装置构成为1次只通过1个或多个旋转磁铁等离子激励部来进行成膜的通过成膜型装置。
[0129] (第4实施方式)
[0130] 下面，参照以下的附图，对本发明的第4实施方式进行详细说明。其中，为了便于说明，省略对与上述实施方式重复的部分的说明。
[0131] 在本实施方式中，图1所示的等离子遮挡部件16具有在柱状旋转轴2的轴向上延伸，使靶1相对被处理基板10开放的缝隙18。在此例中，将缝隙18的宽度和长度设定为，当使旋转磁铁组3以一定频率旋转时，在形成于靶1表面的磁场中与靶1面平行的成分的磁场强度的时间平均分布中，成为最大值的75％以上的区域从被处理基板10观察被开放。同时，缝隙18的宽度和长度被设定为，在靶1的端部未被遮挡的情况下，单位时间在被处理基板10上成膜的最大膜厚的80％以下的区域被遮挡。未被等离子遮挡部件16遮挡的区域(即，基于缝隙18相对靶1开放的区域)，是磁场强度强、高密度生成低电子温度的等离子，且对被处理基板不产生充电损伤和离子照射损伤的区域，并且同时是成膜率快的区域。通过利用等离子遮挡部件16遮挡该区域以外的区域，能够不实质降低成膜率地进行无损伤的成膜。
[0132] 另外，上述的等离子遮挡部件16还作为针对RF电力的接地板发挥功能，如果存在该接地板，则即使被处理基板10处于电悬浮的状态，也能够高效率激励等离子。永磁性体15具有对磁铁所产生的磁场的磁屏蔽的效果、和减少因靶附近的干扰而引起磁场变动的效果。
[0133] 下面，参照图14，对本实施方式涉及的等离子遮挡部件16的构造进一步具体说明。如图14所示，在等离子遮挡部件16和外壁14上分 别设有
端子，构成了端子对801。通过使等离子遮挡部件16和外壁14的端子对801成为电连接状态，能够使等离子遮挡部件16与外壁14电连接。另一方面，通过使等离子遮挡部件16和外壁14的端子对801成为电绝缘状态，能够使等离子遮挡部件16与外壁14成为电绝缘状态。
[0134] 在通常运转中、即在被处理基板10上通过溅射工艺形成薄膜时，通过将等离子遮挡部件16与地电连接，将其作为向靶1施加的电力的接地面发挥功能。另外，为了尽量降低与外壁14的
电阻，希望设置多个等离子遮挡部件16与外壁14的端子对801。 [0135] 这里，对在等离子遮挡部件16和外壁14上分别设置端子，构成了端子对801的理由进行说明。如果长期运转图示的磁控溅射装置，则在等离子遮挡部件16上附着大量的膜，附着的膜将会脱落。脱落的膜将造成对处理室内产生污染的问题。因此，为了解决该问题，本发明在等离子遮挡部件16上附着了膜的阶段，不对处理室空间实施大气开放地进行清洁。
[0136] 在图示的例子中，当进行清洁时，使等离子遮挡部件16和外壁14处于电绝缘状态。接着，向处理室空间11流入用于激励等离子的氩气，并由未图示的RF电源向等离子遮挡部件16施加电力，将等离子遮挡部件16作为电极，激励等离子。由于将等离子遮挡部件16作为电极，所以，在靶1上只到达密度小的等离子，离子照射能量也只有几十V左右，因此实质上没有靶1的消耗。另一方面，由于向遮挡部件16表面产生负的几百V的自偏置电压，被照射高能量的等离子的离子，所以能够清除附着的膜。另外，虽然在本实施方式中只使用RF电力进行清洁，但为了积极地控制自
偏压，也可以同时施加RF电力和DC电力，还可以只使用DC电力进行等离子激励。
[0137] 在进行清洁时，只要计测附着的粒子(即靶材料的粒子)所引起的发光波长，在其发光消失时、或充分弱时，结束清洁即可。在本实施方式中，由于通过使磁铁旋转，在轴方向均匀地附着膜，所以，清洁也可以高效率地进行。
[0138] 作为激励等离子的气体，本实施例中使用了氩气，但也可以使用对附着膜具有
反应性并具有蚀刻作用的气体。
[0139] 虽然需要等离子遮挡部16的材质是不锈钢或铝等导体，但优选在最表面形成有牢固的保护膜，以便在清洁结束时不受损伤。
[0140] 在本实施方式中，通过对含有3％的Al的奥氏体类不锈钢的表面进行100nm程度的选择性氧化，形成了Al2O3保护膜。但保护膜不限定于此，例如，也可以通过对含有0.1％的Zr、2％的Mg的Al表面进行无氢氧基氧化，形成厚度为0.5μm的Al2O3保护膜，或通过溶射形成Al2O3或Y2O3的保护膜。
[0141] 在图14所示的例子中，如对802放大表示那样，在靶1表面激励了等离子时，靶粒子飞散而附着的等离子遮挡部件16的区域，即至少与靶1对置的等离子遮挡部件16的区域，只由曲面或平面构成。换言之，缝隙附近的等离子遮挡部件16不具有
角型、锐角等尖塔形状。由于等离子遮挡部件16的长期运转的膜脱落，首先从尖状部位发生，所以，本构造为了避免该情况，采用了本身不容易膜脱落的构造。
[0142] 另外，如果使包装板6变薄，则接近磁铁，靶1表面的水平磁场强度更加增大。如果水平磁场强度增大，则等离子封闭得到改善，从而可实现更快的成膜率和改善等离子激励效率。因此，通过使图1所示的设置了旋转磁铁组的空间能够减压，并将包装板6做成比靶的初始厚度薄，实现了成膜率的进一步提高。
[0143] 而且，由于靶1被均匀消耗，所以，通过对应靶1的消耗使磁铁向垂直方向移动，能够在靶表面上的所有位置始终形成再现性良好的相等强度的水平磁场，提高了长期连续运转时的成膜再现性。
[0144] 如上所述，能够在不将处理室空间大气开放，且不进行遮挡部件的更换的情况下，稳定地进行长期成膜运转。
[0145] (第5实施方式)
[0146] 下面，参照以下的附图，对本发明的第5实施方式进行详细说明。其中，为了便于说明，省略了对与上述实施方式相同重复的说明。图15表示本发明的旋转磁控溅射装置。等离子遮挡部件901由电阻低的
铜形成，在表面上形成由Y2O3的溶射膜。即，内部是导体，外部是绝缘体。内部的导体设有多个端子，其中在端子902与另一个端子903之间设有DC电源904，在等离子遮挡部件901中可以形成DC电流回路。同时，在该电流回路中，同时借助电容905设有RF电源906，还能够对电流回路施加RF电力。
[0147] 通过由DC电源904形成电流回路，可在等离子遮挡部件901的周围产生磁场。由于图示的等离子遮挡部件901内侧的导体是铜，电阻低，所以在端子902与端子903之间几乎不产生电位差。另一方面，在该电流回路中通过电容905设有RF电源906。通过由该RF电源向等离子遮挡部件901内侧的导体施加RF电力，能够在等离子遮挡部件901表面激励等离子。由于具有基于磁场的等离子封闭效果，所以可进一步缩短清洁时间。而且，由于等离子遮挡部件901的表面是绝缘体，所以，在电流回路中不会流入等离子电流。 [0148] (第6实施方式)
[0149] 下面，参照以下的附图，对本发明的第6实施方式进行详细说明。其中，为了便于说明，省略了对与上述实施方式重复的部分的说明。本发明的旋转磁控溅射装置如图13所示，特别适合作为往复移动型成膜装置而使用。
[0150] 本实施例中，在图13中设定为能够使遮挡部件与外壁电连接或绝缘，采用了在绝缘的状态下对遮挡部件表面施加RF电力，可激励等离子的构造，并且不需要大气开放处理室内即可清洁遮挡部件。
[0151] (第7实施方式)
[0152] 下面，参照以下的附图，对本发明的第7实施方式进行详细说明。其中，为了便于说明，省略了对与上述实施方式重复的部分的说明。图17表示本发明的旋转磁控溅射装置。
[0153] 本实施例中，在等离子遮挡部件16的内侧(靶1侧)设置有图17中用16a表示的端部为曲面形状的板部件。
[0154] 如果更具体说明，则板部件16a的一个端部具有曲面形状，另一个端部被设置成能够从等离子遮挡部件16中靶粒子飞散附着的区域拆下。
[0155] 该板部件16a例如可以由不锈钢构成，预先对靶侧的面进行梨地 加工。 [0156] 该板部件16a被可拆下地安装在等离子遮挡部件16上，在经过了规定的时间后，拆下来清洗表面的附着物，然后再装上，或者更换成新的。
[0157] 这样，通过在等离子遮挡部件16的内侧设置端部为曲面形状的板部件16a，可以只用曲面或平面构成靶粒子飞散附着的板部件16a。
[0158] 即，本构造与第4实施方式同样，可避免长期运转中的膜脱落，使本身不容易引起膜脱落，从而可延长维护的周期。
[0159] 另外，通过可拆下地设置板部件16a，清洁变得容易进行。
[0160] 以上，对本发明的实施方式进行了说明，但磁铁尺寸、基板尺寸不受实施例的限定。
[0161] 工业上的可利用性
[0162] 本发明的磁控溅射装置不仅可用于在
半导体晶片等上形成绝缘膜或
导电性膜，而且可应用于对平板显示装置的玻璃等基板形成各种被膜的工艺中，在存储装置或其他电子装置的制造中可用于溅射成膜。
[0163] 其中，本发明
申请将2007年3月16日提出的日本国专利申请第2007-67940号、和2007年4月5日提出的日本国专利申请第2007-099778号的优先权作为
基础，主张其利益，并且在本
说明书中，作为参考文献引用了其公开的全体内容。
