CN101652499A - 磁控溅射装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提供一种通过升高靶子上的瞬时的等离子体密度而提高成膜速度的磁控溅射装置。本发明的磁控溅射装置是如下的磁控溅射装置，其具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的旋转磁铁，在靶子表面形成多个等离子体环，并且该等离子体环随着旋转磁铁的旋转而在旋转磁铁的轴向上产生、移动、消除。

Description

磁控溅射装置

技术领域

本发明涉及一种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，即磁控溅射装置。

背景技术

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的薄膜的薄膜形成步骤是必不可少的。在这些步骤中，使用如下的利用溅射装置的成膜方法，即，以薄膜形成用的原材料作为靶子，利用直流高压或高频电力使氩气等等离子体化，利用该等离子体化气体使靶子活性化、融解、飞散，被覆在被处理基板上。

在溅射成膜法中，为了使成膜速度高速化，主流的是使用如下的利用磁控溅射装置的成膜法，即，通过在靶子的背侧配置磁铁，使磁力线平行地扫过靶子表面，使等离子体封闭在靶子表面上，从而得到高密度的等离子体。

图14是用于说明利用此种以往技术的磁控溅射装置的主要部分构成的图，101是靶子，102是形成薄膜的被处理基板，103是多个磁铁，104是磁力线，105是靶子101融解剥离的区域，即腐蚀区域。

如图14所示，在靶子101的背侧配置多个磁铁103，使各自的N极和S极的朝向沿着规定的方向，向靶子101与基板102之间施加高频电力(RF电力)106或直流高压电力107，在靶子101上激发等离子体。

另一方面，在设置于靶子101的背面的多个磁铁103中，从相邻的N极朝向S极地产生磁力线104。在靶子表面的垂直磁场(与靶子表面垂直的磁力线成分)为零的位置，水平磁场(与靶子表面平行的磁力线成分)局部地达到最大。由于在水平磁场成分多的区域，电子被补充到靶子表面附近，形成密度高的等离子体，因此以该位置为中心形成腐蚀区域105。

由于腐蚀区域105与其他的区域相比暴露于高密度的等离子体中，因此靶子101的消耗变得剧烈。如果因持续成膜而在该区域中靶子材料消失，则必须更换整个靶子。其结果是，靶子101的利用效率差，此外，对于与靶子101相面对地设置的被处理基板102的薄膜的厚度来说，存在与腐蚀区域105相面对的位置的膜厚变厚，被处理基板102整体的膜厚均匀性劣化的性质。

所以，以往提出过如下的方法，即，使产生磁场的磁体设为棒磁铁，通过移动该棒磁铁或使其旋转，而使腐蚀区域随时间移动，在平均时间上看，实质上消除靶子局部被消耗的情况，进而提高被处理基板的膜厚的均匀性(参照专利文献1～3)。

在这些方法中，棒磁铁的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关于其长度方向为螺旋状的同磁极的各个排列。此外，为了使腐蚀区域在靶子内形成封闭的回路，在移动或旋转的棒磁铁的周围，配置固定了的棒磁铁。该固定了的棒磁铁的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。

另外，以往还提出过使用多个以螺旋状嵌设的成膜用旋转磁铁来连续形成波浪形磁场的方法(参照专利文献4)。

专利文献1：日本特开平5-148642号公报

专利文献2：日本特开2000-309867号公报

专利文献3：日本专利第3566327号公报

专利文献4：日本特开2001-32067号公报

但是，上述以往方法中，为了提高对被处理基板上的成膜速度，提高了瞬时的腐蚀密度，即提高了腐蚀区域相对于整个靶子区域设定为较大的比例时，需要增强棒磁铁的强度，还需要将紧凑化了的棒磁铁之间相互靠近。但是，如果采用此种构成，则会出现如下的问题，即因磁铁之间的斥力或引力而使磁铁或固定的棒发生扭曲，或者难以克服该力进行移动或旋转。具体来说，会出现如下等困难，即，在磁铁之间产生3000N的引力或斥力，使支承磁铁的金属发生扭曲，或同时产生30N·m的转矩，需要非常强力的电机，或无法提高旋转速度。基于该原因，而导致成膜的均匀性恶化、装置寿命短的问题。

另外，随着与固定于周边的棒磁铁相邻的旋转磁铁的旋转，无论怎样都会产生旋转磁铁与固定于周边的棒磁铁的磁极变得相同的相位，此时有无法形成封闭了的等离子体区域的问题。

此外，在以螺旋状嵌设的成膜用旋转磁铁中，也会有虽然可以形成波浪形磁场，然而未形成封闭的等离子体环，在相邻的旋转磁铁之间产生强大的力而难以克服该力旋转的问题。

发明内容

所以，本发明是鉴于上述以往的问题而完成的，其目的之一是，提供通过升高靶子上的瞬时的等离子体密度而提高成膜速度的磁控溅射装置。

此外，本发明的其他的目的在于，提供通过使等离子体环随时间移动来防止靶子的局部磨损、实现均匀的消耗而延长靶子的寿命的磁控溅射装置。

此外，本发明的其他的目的在于，提供具有不会对旋转装置或柱状旋转轴施加很大的负担、装置寿命长的磁铁旋转机构的磁控溅射装置。

根据本发明的第一方式，提供一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

上述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，上述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，上述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使上述旋转磁铁体与上述柱状旋转轴一起旋转，上述靶子表面的磁场图形随时间变动，

可以获得如下的磁控溅射装置，其特征在于，因上述旋转磁铁体与上述固定外周体的相互作用而发生的在上述柱状旋转轴上产生的转矩处于0.1N·m到1N·m的范围。

根据本发明的第二方式，提供一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

上述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，上述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，上述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使上述旋转磁铁体与上述柱状旋转轴一起旋转，上述靶子表面的磁场图形随时间变动，

可以获得如下的磁控溅射装置，其特征在于，因上述旋转磁铁体与上述固定外周体的相互作用而发生的在上述柱状旋转轴上产生的转矩处于0.1N·m到1N·m的范围，并且上述柱状旋转轴施加在任意的方向的力处于1N到300N之间。

根据本发明的第三方式，提供一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

上述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，上述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，上述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使上述旋转磁铁体与上述柱状旋转轴一起旋转，上述靶子表面的磁场图形随时间变动，

可以获得如下的磁控溅射装置，其特征在于，因上述旋转磁铁体与上述固定外周体的相互作用而发生的在上述柱状旋转轴上产生的转矩处于0.1N·m到10N·m的范围。

根据本发明的第四方式，提供一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

上述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，上述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，上述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使上述旋转磁铁体与上述柱状旋转轴一起旋转，上述靶子表面的磁场图形随时间变动，

可以获得如下的磁控溅射装置，其特征在于，因上述旋转磁铁体与上述固定外周体的相互作用而发生的在上述柱状旋转轴上产生的转矩处于0.1N·m到100N·m的范围。

根据本发明的第五方式，可以获得一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面形成多个等离子体环。

根据本发明的第六方式，可以获得一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面形成多个等离子体环，通过移动上述磁铁而移动上述多个等离子体环。

根据本发明的第七方式，可以获得一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

通过移动磁铁，而使形成于靶子表面的等离子体环反复地生成、移动、消除。

根据本发明的第八方式，可以获得一种磁控溅射装置，根据第五到第八方式的任意一项中所述的磁控溅射装置，其特征在于，

上述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，上述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，上述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使上述旋转磁铁体与上述柱状旋转轴一起旋转，来进行上述等离子体环的移动或生成、消除。

根据本发明的第九方式，可以获得一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面，以实质上没有与靶子垂直的方向的磁场成分而仅存在与靶子平行的方向的磁场成分即仅存在水平磁场的环上的区域为中心，形成等离子体环，仅存在上述水平磁场的环上的全部的位置上的上述水平磁场成分为500高斯以上1200高斯以下。

根据本发明的第十方式，可以获得一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面，以实质上没有与靶子垂直的方向的磁场成分而仅存在与靶子平行的方向的磁场成分即仅存在水平磁场的环上的区域为中心，形成等离子体环，仅存在上述水平磁场的环上的全部的位置上的上述水平磁场成分为500高斯以上750高斯以下。

根据本发明的第十一方式，可以获得一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面，以实质上没有与靶子垂直的方向的磁场成分而仅存在与靶子平行的方向的磁场成分即仅存在水平磁场的环上的区域为中心，形成等离子体环，仅存在上述水平磁场的环上的全部的位置上的上述水平磁场成分中的最小值处于最大值的25％到65％的范围内。

根据本发明的第十二方式，可以获得一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面，以实质上没有与靶子垂直的方向的磁场成分而仅存在与靶子平行的方向的磁场成分即仅存在水平磁场的环上的区域为中心，形成等离子体环，仅存在上述水平磁场的环上的全部的位置上的上述水平磁场成分中的最小值处于最大值的65％到100％的范围内。

根据本发明的第十三方式，可以获得一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面，以实质上没有与靶子垂直的方向的磁场成分而仅存在与靶子平行的方向的磁场成分即仅存在水平磁场的环上的区域为中心，形成等离子体环，仅存在上述水平磁场的环上的全部的位置上的上述水平磁场成分中的最小值处于最大值的75％到100％的范围内。

根据本发明的第十四方式，可以获得一种磁控溅射装置，根据第九到第十三方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，上述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，上述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使上述旋转磁铁体与上述柱状旋转轴一起旋转，来进行上述等离子体环的移动或生成、消除。

根据本发明的第十五方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第一到第四、第八或第十四方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁体是螺旋状磁铁组，其包含形成于上述柱状旋转轴周围的多个螺旋体，沿上述柱状旋转轴的轴向相邻的螺旋体之间在上述柱状旋转轴的径向外侧形成互相不同的磁极即N极和S极，

上述固定外周体从靶子侧看形成包围了上述旋转磁铁体的结构，并且在靶子侧形成N极或S极的磁极或者是未被预先磁化的磁极。

根据本发明的第十六方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第十五方式所述的磁控溅射装置，其特征在于，在以垂直于上述柱状旋转轴的轴的视线观看上述柱状旋转轴及上述旋转磁铁体时，形成螺旋的磁铁列的方向与上述柱状旋转轴的轴向所成的角度当中的锐角一方的角度处于35°到50°之间。

根据本发明的第十七方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第十五方式所述的磁控溅射装置，其特征在于，在以垂直于上述柱状旋转轴的轴的视线观看上述柱状旋转轴及上述旋转磁铁体时，形成螺旋的磁铁列的方向与上述柱状旋转轴的轴向所成的角度当中的锐角一方的角度处于30°到70°之间。

根据本发明的第十八方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第十五方式所述的磁控溅射装置，其特征在于，在以垂直于上述柱状旋转轴的轴的视线观看上述柱状旋转轴及上述旋转磁铁体时，形成螺旋的磁铁列的方向与上述柱状旋转轴的轴向所成的角度当中的锐角一方的角度处于70°到88°之间。

根据本发明的第十九方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第十五方式所述的磁控溅射装置，其特征在于，在以垂直于上述柱状旋转轴的轴的视线观看上述柱状旋转轴及上述旋转磁铁体时，形成螺旋的磁铁列的方向与上述柱状旋转轴的轴向所成的角度当中的锐角一方的角度处于75°到85°之间。

根据本发明的第二十方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第十五到第十九方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁体是螺旋状板磁铁组，其通过在上述柱状旋转轴上螺旋状地设置板磁铁而形成2个螺旋，沿上述柱状旋转轴的轴向相邻的螺旋彼此在上述柱状旋转轴的径向外侧形成互相不同的磁极即N极和S极。

根据本发明的第二十一方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第十五到第十九方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁体是螺旋状板磁铁组，其通过在上述柱状旋转轴上螺旋状地设置板磁铁而形成4个、6个、8个或10个螺旋，沿上述柱状旋转轴的轴向相邻的螺旋彼此在上述柱状旋转轴的径向外侧形成互相不同的磁极即N极和S极。

根据本发明的第二十二方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第十五到第二十一方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，除上述旋转磁铁体和上述固定外周体之外，还在上述旋转磁铁体的附近设置移动自由的磁铁。

根据本发明的第二十三方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第二十二方式所述的磁控溅射装置，其特征在于，除上述旋转磁铁体和上述固定外周体之外，还在上述旋转磁铁体的附近设置移动自由的磁铁，在旋转上述旋转柱状轴时因上述旋转磁铁体与上述固定外周体的相互作用而发生的在上述柱状旋转轴上产生的转矩及力与没有上述移动自由的磁铁的情况下相比始终减少。

根据本发明的第二十四方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第二十到第二十三方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述柱状旋转轴的至少一部分为顺磁性体。

根据本发明的第二十五方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第二十到第二十四方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述柱状旋转轴由中空结构的磁性体构成，其厚度被设定为，使得上述磁性体内部的全部的区域的磁通密度达到上述磁性体的饱和磁通密度的65％以下。

根据本发明的第二十六方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第二十到第二十五方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述柱状旋转轴由中空结构的磁性体构成，其厚度被设定为，使得上述磁性体内部的全部的区域的磁通密度达到上述磁性体的饱和磁通密度的60％以下，并且小于形成上述旋转磁铁体的磁铁的剩磁通密度。

根据本发明的第二十七方式，可以获得如下的的磁控溅射装置，根据第二十到第二十六方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述柱状旋转轴由中空结构的顺磁性体构成，其厚度被设定为，使得上述顺磁性体内的全部的区域的磁通密度小于形成上述旋转磁铁体的磁铁的剩磁通密度。

根据本发明的第二十八方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第二十到第二十七方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，在上述固定外周体的与上述靶子相反一侧的面上，与上述固定外周体相邻地设有固定外周顺磁性体。

根据本发明的第二十九方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第二十到第二十八方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，设置了使从上述固定外周体朝向上述靶子的外侧的磁通弱于从上述固定外周体朝向上述靶子的内侧的磁通的机构。

根据本发明的第三十方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第二十到第二十九方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述机构包含按照连续覆盖在上述固定外周体的表面中从上述靶子侧看外侧的侧面和上述靶子侧的面的一部分的方式设置的顺磁性体构件。

根据本发明的第三十一方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第二十到第三十方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁体与上述固定外周体可以在与靶子表面垂直的方向上移动。

根据本发明的第三十二方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第二十到第三十一方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁体与上述固定外周体设置于由靶子材料、贴附有靶子材料的背板及从背板周边连续地设置的壁面包围的空间内，上述空间可以减压。

根据本发明的第三十三方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第三十二方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述背板的厚度小于上述靶子的初始厚度。

根据本发明的第三十四方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第二十到第三十三方式中任意一项所述的磁控溅射装置，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地移动的机构。

根据本发明的第三十五方式，可以获得如下的磁控溅射装置，其特征在于，与上述柱状旋转轴的轴向平行地具备多个第二十到第三十四方式中任意一项所述的磁控溅射装置，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地移动的机构。

根据本发明的第三十六方式，可以获得如下的磁控溅射装置，其特征在于，与上述柱状旋转轴的轴向平行地具备多个第二十到第三十四方式中任意一项所述的靶子材料不同的磁控溅射装置，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地移动的机构。

根据本发明的第三十七方式，可以获得如下的磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面形成多个等离子体环，使上述靶子表面与上述被处理基板表面的距离为30mm以下，并且上述被处理基板表面的磁场达到100高斯以下。

根据本发明的第三十八方式，可以获得如下的磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面形成多个等离子体环，使上述靶子表面与上述被处理基板表面的距离为30mm以下，并且上述被处理基板表面的磁场达到20高斯以下。

根据本发明的第三十九方式，可以获得如下的磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的靶子保持机构、隔着上述靶子保持机构与上述靶子相面对地设置的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面形成多个等离子体环，使上述靶子保持机构的厚度为上述靶子的初始厚度的30％以下。

根据本发明的第四十方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第三十九方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，能够使上述被处理基板与上述靶子之间的第一空间减压，能够使上述靶子保持机构与上述磁铁之间的第二空间减压，使上述第一及第二空间的压力实质上相等。

根据本发明的第四十一方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述背板的厚度小于上述靶子的初始厚度。

根据本发明的第四十二方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第三十九到第四十一方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，在上述靶子保持机构上设有冷却机构。

根据本发明的第四十三方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十二方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述冷却机构靠近上述靶子保持机构的两个端部并且设置于上述第二空间中。

根据本发明的第四十四方式，提供一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

上述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，上述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，上述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使上述旋转磁铁体与上述柱状旋转轴一起旋转，上述靶子表面的磁场图形随时间变动，

可以获得如下的磁控溅射装置，其特征在于，上述靶子被贴附在金属制的背板上，上述旋转磁铁体被与上述背板电连接的金属制的板包围，

具备经由上述金属制的板至少将高频电力作为激发等离子体的电力施加到靶子上的机构，上述高频电力是具有一个频率的高频电力或重叠了多个频率的高频电力，

以比上述高频电力中的具有最高频率的高频电力的在真空中的半波长的十分之一的距离更短的间距在旋转轴方向上具有多个馈电点。

根据本发明的第四十五方式，提供一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

上述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，上述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，上述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使上述旋转磁铁体与上述柱状旋转轴一起旋转，上述靶子表面的磁场图形随时间变动，

可以获得如下的磁控溅射装置，其特征在于，在上述被处理基板的与上述靶子相反一侧，具有产生磁场的机构。

根据本发明的第四十六方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十五方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，具有设置台，其设置于上述被处理基板的与上述靶子相反的一侧，载放上述被处理基板，

上述产生磁场的机构是设置于上述设置台的内部的磁铁。

根据本发明的第四十七方式，可以获得如下的磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

上述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，上述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，上述固定外周体由在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置的强磁性体构成，

通过使上述旋转磁铁体与上述柱状旋转轴一起旋转，上述靶子表面的磁场图形随时间变动。

根据本发明的第四十八方式，可以获得如下的磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

上述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，上述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，上述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

上述旋转磁铁体包含第一螺旋体和第二螺旋体，上述第一螺旋体是将表面被磁化为S极或N极中的任一个的磁铁以螺旋状设置于柱状旋转轴上而成的，上述第二螺旋体是与该第一螺旋体平行相邻地使未被预先磁化的强磁性体以螺旋状设置于上述柱状旋转轴上而成的，

通过使上述旋转磁铁体与上述柱状旋转轴一起旋转，上述靶子表面的磁场图形随时间变动。

根据本发明的第四十九方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十七或四十八方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，使上述旋转磁铁体构成为如下的磁铁结构：使靶子消耗分布决定的靶子利用效率为80％以上，该靶子消耗分布是由上述水平磁场所捕捉的电子的拉莫尔半径与磁场的曲率半径决定的。

根据本发明的第五十方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十九方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述靶子消耗分布是由以上述拉莫尔半径及磁场的曲率半径决定的腐蚀半值宽度决定的。

根据本发明的第五十一方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第五十方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，使用以下的式(1)来决定上述拉莫尔半径。

[数1]

$r_c=34\frac{\sqrt{\left|V_{\mathrm{DC}}\right|\left(V\right)}}{B\left(\mathrm{Gauss}\right)}\left(\mathrm{mm}\right)...\left(1\right)$

r_c：拉莫尔半径

B：磁通密度

V_DC：自偏置电压

根据本发明的第五十二方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第五十或第五十一方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，使用以下的式(2)来决定上述腐蚀半值宽度。

[数2]

$W\≈2\sqrt{{2\mathrm{Rr}}_c}\left(\mathrm{mm}\right)...\left(2\right)$

W：腐蚀半值宽度

R：磁场的曲率半径

根据本发明的第五十三方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第五十到第五十二方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述靶子消耗分布是根据上述旋转磁铁体旋转时的上述腐蚀半值宽度的平均相位决定的。

根据本发明的第五十四方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十九到第五十三方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，靶子利用效率是按照使上述靶子消耗分布实质上遍及上述靶子的全面地均匀化的方式决定的。

根据本发明的第五十五方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十九到第五十四方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁体具有将多个板磁铁形成多个螺旋地设置于柱状旋转轴上的板磁铁组，上述磁铁结构包括使得上述靶子的利用效率达到80％以上的相邻的上述板磁铁组的磁铁间隔。

根据本发明的第五十六方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十九到第五十五方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁体具有将多个板磁铁以螺旋状设置于柱状旋转轴上的板磁铁组，上述磁铁结构包括使得上述靶子的利用效率达到80％以上的上述板磁铁的厚度。

根据本发明的第五十七方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十九到第五十六方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁体具有将多个板磁铁以螺旋状设置于柱状旋转轴上的板磁铁组，上述磁铁结构包括使得上述靶子的利用效率达到80％以上的上述板磁铁的宽度。

根据本发明的第五十八方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十九到第五十七方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁体具有将多个板磁铁形成单一或多个环并以螺旋状设置于柱状旋转轴上的板磁铁组，上述磁铁结构包括使得上述靶子的利用效率达到80％以上的上述环的数目。

根据本发明的第五十九方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十九到第五十八方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁体具有将多个板磁铁以螺旋状设置于柱状旋转轴上的板磁铁组，上述磁铁结构包括使得上述靶子的利用效率达到80％以上的上述以螺旋状延伸的板磁铁的延伸方向与上述旋转轴的轴向的夹角。

根据本发明的第六十方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第五十九方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述角度为57°至85°。

根据本发明的第六十一方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十九到第六十方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁体具有板磁铁组，该板磁铁组是将表面为N极的板磁铁以螺旋状设置于柱状旋转轴上，并且与之相邻地将表面为S极的板磁铁以螺旋状设置于柱状旋转轴上而成的，上述表面为N极的板磁铁的宽度被设为与上述表面为S极的板磁铁的宽度不同。

根据本发明的第六十二方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第六十一方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述表面为N极的板磁铁的宽度小于上述表面为S极的板磁铁的宽度。

根据本发明的第六十三方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第五十八方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述环的数目为1或2。

根据本发明的第六十四方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第六十方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述角度为75°以上。

根据本发明的第六十五方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第五十六方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述厚度为5～15mm。

根据本发明的第六十六方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十八方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述第一螺旋体及/或上述第二螺旋体的构成被设为使得以下面的式(3)表示的上述靶子的利用效率达到80％以上的构成。

利用效率≡腐蚀部分的截面积/靶子初始的截面积...(3)

※其中，利用效率设为靶子的最小厚度为初始厚度的5％时的计算值。

根据本发明的第六十七方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第六十六方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，将上述第一螺旋体与上述第二螺旋体的间隔设为使得上述靶子的利用效率达到80％以上的间隔。

根据本发明的第六十八方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第六十七方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述间隔为11～17mm。

根据本发明的第六十九方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第六十六到第六十八方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，将上述第一螺旋体与上述第二螺旋体的板厚设为使得上述靶子的利用效率达到80％以上的厚度。

根据本发明的第七十方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第六十九方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述板厚为5～15mm。

根据本发明的第七十一方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第六十六到第七十方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，将上述第一螺旋体与上述第二螺旋体的环数目设为使得上述靶子的利用效率达到80％以上的数目。

根据本发明的第七十二方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第七十一方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述环数目为1～5。

根据本发明的第七十三方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第六十六到第七十二方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，将上述第一螺旋体与上述第二螺旋体的宽度设为不同的宽度，使得靶子的利用效率达到80％以上。

根据本发明的第七十四方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第七十三方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，使上述第一螺旋体与上述第二螺旋体中的在径向外侧形成N极的上述螺旋体的宽度大于在径向外侧形成S极的螺旋体的宽度。

根据本发明的第七十五方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第六十六到第七十四方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，将上述第一螺旋体与上述第二螺旋体的延伸方向与上述旋转轴的轴向的夹角设为使得上述靶子的利用效率达到80％以上的角度。

根据本发明的第七十六方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第七十五方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述角度约为57°～84°。

根据本发明的第七十七方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第七十五方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述角度为75°至85°。

根据本发明的第七十八方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十七或第四十八方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，具有：应当放置被处理基板的保持体、保持应当与该保持体相面对地设置的靶子的背板、设置于上述保持体与上述背板之间的等离子体遮蔽板，在该遮蔽板上在上述基板与上述靶子之间的空间中形成狭缝，使上述狭缝的宽度与上述等离子体的宽度的差为20mm以内。

根据本发明的第七十九方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十七或第四十八方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，具有：应当放置被处理基板的保持体、保持应当与该保持体相面对地设置的靶子的背板、设置于上述保持体与上述背板之间的等离子体遮蔽板，在该遮蔽板上在上述基板与上述靶子之间的空间中形成狭缝，使上述遮蔽板与靶子的间隔为3～15mm。

根据本发明的第八十方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十七或第四十八方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，具有在装置内可移动地设置的移动磁铁，

通过使上述移动磁铁对应着上述旋转磁铁组的旋转而移动，来缓解由上述旋转磁铁组的旋转坐标产生的强磁场。

根据本发明的第八十一方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第八十方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述移动磁铁被可移动地设置于上述旋转磁铁组与上述外周板磁铁或固定外周强磁性体之间。

根据本发明的第八十二方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第八十一方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述移动磁铁具有旋转轴，能够以该旋转轴为中心旋转，并且沿着与旋转方向垂直的方向被磁化，

此外，上述移动磁铁被设为，在上述柱状旋转轴的端部与上述外周板磁铁或固定外周强磁性体之间，上述移动磁铁的旋转轴处于与上述柱状旋转轴的轴向垂直的方向，

旋转上述移动磁铁，以减弱在因上述旋转磁铁组的旋转坐标而使上述旋转磁铁组的端部的极性、与上述固定外周磁铁或固定外周强磁性体中的与上述端部相面对的面的极性一致时所产生的磁场。

根据本发明的第八十三方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第八十一方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述移动磁铁被设计为，在上述柱状旋转轴的侧面与上述固定外周板磁铁或固定外周强磁性体之间，具有与上述旋转磁铁组的旋转轴平行的旋转轴，能够以该旋转轴为中心旋转，并且沿着与旋转方向垂直的方向被磁化，

旋转上述移动磁铁，以减弱在因上述旋转磁铁组的旋转坐标而使上述旋转磁铁组的侧面的一部分的极性与上述固定外周磁铁或固定外周强磁性体中的与上述侧面的一部分相面对的面的极性一致时所产生的磁场。

根据本发明的第八十四方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第八十一或第八十三方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述移动磁铁被设为，在上述柱状旋转轴的侧面与上述外周板磁铁或固定外周强磁性体之间，能够沿与上述旋转磁铁组的旋转轴平行的方向移动，

旋转上述移动磁铁，以减弱在因上述旋转磁铁组的旋转坐标而使上述旋转磁铁组的侧面的一部分的极性与上述固定外周磁铁或固定外周强磁性体中的与上述侧面的一部分相面对的面的极性一致时所产生的磁场。

根据本发明的第八十五方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第八十一到第八十四方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述移动磁铁是自由地旋转的旋转磁铁。

根据本发明的第八十六方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第八十到第八十五方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述移动磁铁的表面被非磁性体覆盖。

根据本发明的第八十七方式，可以获得一种磁控溅射装置的磁场的调整方法，是第八十到第八十六方式中任意一项所述的磁控溅射装置的磁场的调整方法，其特征在于，

具有如下的步骤：

在因上述旋转磁铁组的旋转坐标，使得上述旋转磁铁组与上述固定外周磁铁或固定外周强磁性体的相互面对的面的极性一致的情况下，

移动上述移动磁铁，以使与上述极性相反的极性朝向上述相面对的面。

根据本发明的第八十八方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十七或第四十八方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，具有准直器，

上述准直器按照使飞散出的上述靶子的飞散方向一致的方式构成。

根据本发明的第八十九方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第八十八方式所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述准直器设置于上述被处理基板与上述靶子之间，使飞散出的上述靶子的飞散方向与所形成的膜的膜厚方向一致。

根据本发明的第九十方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第八十九方式所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述准直器与上述靶子相邻地固定。

根据本发明的第九十一方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第八十九方式所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述准直器被设为，可以配合上述被处理基板的移动而移动。

根据本发明的第九十二方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第八十八到第九十一方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述磁铁具有：

旋转磁铁组，其将多个板磁铁以螺旋状设置于柱状旋转轴上，并可以旋转；

固定外周板磁铁，其与靶子面平行地设置于旋转磁铁组的周边，并且沿与靶子面垂直的方向被磁化。

根据本发明的第九十三方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第八十八到第九十二方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，构成上述准直器的材料含有Ti、Ta、Al、不锈钢中的至少一种。

根据本发明的第九十四方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第八十八到第九十三方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，还具有用于从上述准直器上除去附着于上述准直器上的上述靶子的材料的飞散体的除去机构。

根据本发明的第九十五方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第九十四方式中所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述除去机构是通过对上述准直器施加电压而除去所附着的上述靶子的材料的飞散体的机构。

根据本发明的第九十六方式，可以获得如下的靶子排列装置，是设置于第四十七或第四十八方式中所述的磁控溅射装置中，使飞散出的上述靶子的飞散方向一致的磁控溅射装置的靶子排列装置，其特征在于，

具有准直器，

上述准直器按照使飞散出的上述靶子的飞散方向一致的方式构成。

根据本发明的第九十七方式，可以获得如下的靶子排列装置，根据第九十六方式中所述的靶子排列装置，其特征在于，构成上述准直器的材料含有Ti、Ta、Al、不锈钢中的至少一种。

根据本发明的第九十八方式，可以获得如下的靶子排列装置，根据第九十七方式中所述的靶子排列装置，其特征在于，还具有用于从上述准直器上除去附着于上述准直器上的上述靶子的除去机构。

根据本发明的第九十九方式，可以获得如下的靶子排列装置，根据第九十八方式中所述的靶子排列装置，其特征在于，上述除去机构是通过对上述准直器施加电压而除去所附着的上述靶子的机构。

根据本发明的第一百方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十四到第八十六、第八十八到第九十九方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁体与上述固定外周体可以在与靶子表面垂直的方向上移动。

根据本发明的第一百零一方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十四到第八十六、第八十八到第一百方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，

上述旋转磁铁体与上述固定外周体被设置于由靶子材料、贴附有靶子材料的背板及从背板周边连续地设置的壁面包围的空间内，上述空间可以减压。

根据本发明的第一百零二方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十四到第八十六、第八十八到第一百零一方式中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，上述靶子安装于背板上，该背板的厚度小于上述靶子的初始厚度。

根据本发明的第一百零三方式，可以获得如下的磁控溅射装置，根据第四十到第八十六、第八十八到第一百零二方式中任意一项所述的磁控溅射装置，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地移动的机构。

根据本发明的第一百零四方式，可以获得如下的磁控溅射装置，其特征在于，与上述柱状旋转轴的轴向平行地具备多个第四十到第八十六、第八十八到第一百零二方式中任意一项所述磁控溅射装置，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地移动的机构。

根据本发明的第一百零五方式，可以获得如下的磁控溅射装置，其特征在于，与上述柱状旋转轴的轴向平行地具备多个第四十到第八十六、第八十八到第一百零二方式中任意一项所述的靶子材料不同的磁控溅射装置，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地移动的机构。

根据本发明的第一百零六方式，可以获得一种磁控溅射方法，其特征在于，使用第一到第八十六、第八十八到第一百零五方式中任意一项所述的磁控溅射装置，一边旋转上述柱状旋转轴，一边在被处理基板上使上述靶子的材料成膜。

根据本发明的第一百零七方式，可以获得一种电子装置的制造方法，其特征在于，包括使用第一百零六方式中所述的磁控溅射方法在被处理基板上溅射成膜的步骤。

根据本发明的第一百零八方式，可以获得一种磁记录装置的制造方法，其特征在于，包括使用第一百零六方式中所述的磁控溅射方法在被处理基板上溅射成膜的步骤。

根据本发明的第一百零九方式，可以获得一种产品，其特征在于，具有利用第一百零六方式中所述的磁控溅射方法形成的薄膜。

根据本发明，可以实现如下的磁控溅射装置，即，能够提高成膜速度，并且防止靶子的局部的磨损，实现均匀的消耗，从而能够延长靶子寿命，同时具有不会对旋转装置或柱状旋转轴施加很大的负担、装置寿命长的磁铁旋转机构。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的磁控溅射装置的概略构成图。

图2是用于更具体地说明图1所示的磁控溅射装置的磁铁部分的立体图。

图3是说明本发明的腐蚀形成的图，S极用点来表示。

图4是表示图1的磁控溅射装置中所用的柱状旋转轴的相对导磁率与水平磁场强度的关系的曲线图。

图5是说明在对固定外周板磁铁配置了用于构成磁回路的固定外周顺磁性体的情况下的水平磁场强度的变化的曲线图。

图6是表示靶子表面的等离子体随时间变化的照片。

图7是表示长时间使用后的靶子的消耗状态的照片。

图8(a)是说明使单一的螺旋状板磁铁组配置于柱状旋转轴上的结构及其作用的图，(b)是说明在使多个螺旋状板磁铁组配置于柱状旋转轴上的情况下的结构及该情况下的作用的图，S极用点来表示。

图9是说明本发明的第三实施方式的磁控溅射装置的概略图。

图10是表示磁性体的厚度与磁性体内产生的最大磁通密度的关系的曲线图。

图11是表示螺旋状磁铁组的螺旋个数与磁场的强度及螺旋角的关系的曲线图。

图12是表示本发明的第二实施方式的磁控溅射装置的图。

图13是表示距靶子表面的距离和水平磁场强度的关系的曲线图。

图14是说明以往的磁控溅射装置的图。

图15(a)是表示本发明的第四实施方式的磁控溅射装置的概略构成图，(b)是(a)的X方向视图。

图16是表示本发明的第五实施方式的磁控溅射装置的概略构成图。

图17是表示腐蚀半值宽度与拉莫尔半径的关系的示意图。

图18是本发明的第六实施方式中，比较了靶子表面的腐蚀分布的实测值与计算值的图。

图19是本发明的第六实施方式中，表示柱状旋转轴2及螺旋状板磁铁组3的尺寸的示意图。

图20是本发明的第六实施方式中，表示柱状旋转轴2及螺旋状板状磁铁组3的尺寸的示意图。

图21是本发明的第六实施方式中，靶子1的与柱状旋转轴2的旋转轴垂直的面的剖面图，(a)是表示使用前的靶子1的图，(b)是表示使用后(消耗后)的靶子1的图。

图22是表示本发明的第六实施方式中，磁铁间隔为8mm、12mm、17mm时的螺旋状板磁铁组3的形状的俯视图。

图23是表示本发明的第六实施方式中，使螺旋状板磁铁组3的磁铁间隔变化时的腐蚀分布的图。

图24是表示本发明的第六实施方式中，磁铁间隔与利用效率及水平磁场的关系的图。

图25是表示本发明的第六实施方式中，板厚tm与消耗分布的关系的图。

图26是表示本发明的第六实施方式中，板厚tm与水平磁场及利用效率的关系的图。

图27是表示本发明的第六实施方式中，螺旋状板磁铁组3的环数目m与角度α的关系的俯视图。

图28是表示本发明的第六实施方式中，螺旋状板磁铁组3的环数目m与消耗分布的关系的图。

图29是表示本发明的第六实施方式中，环数目m与利用效率及磁场强度的关系的图。

图30是表示本发明的第六实施方式中，角度α(螺旋角)与利用效率及磁场强度的关系的图。

图31是本发明的第六实施方式中，使螺旋状板磁铁组3的S磁铁宽度大于N磁铁宽度时的从靶子侧看到的图。

图32是在图31中表示S磁铁宽度与消耗分布的关系的图。

图33是本发明的第六实施方式中，使N极和S极的磁铁宽度变化时的与利用效率及水平磁场强度的关系的图。

图34是表示本发明的第六实施方式中，使磁铁直径变化时的腐蚀分布的图。

图35是表示本发明的第六实施方式中，使磁铁直径变化时的与等离子体环宽度及腐蚀宽度的关系的图。

图36是表示本发明的第六实施方式中，靶子1、被处理基板10、等离子体遮蔽构件16、狭缝18的位置关系的图。

图37是表示本发明的第六实施方式中，使靶子-狭缝距离变化时的狭缝18的宽度与附着效率的关系的图。

图38是用于更具体地说明本发明的第七实施方式的磁控溅射装置的磁铁部分的(从下方看到的)立体图。

图39是从A2方向看图38的图。

图40是表示本发明的第八实施方式的磁控溅射装置的概略构成图。

图41是用于更具体地说明图40所示的磁控溅射装置的磁铁部分的(从下方看到的)立体图。

图42是从A3方向看图41的图。

图43是用于更具体地说明本发明的第九实施方式的磁控溅射装置的磁铁部分的(从下方看到的)立体图。

图44是从A3方向看图43的俯视图。

图45是表示本发明的第十实施方式的磁控溅射装置的概略构成图。

图46是表示本发明的第十一实施方式的磁控溅射装置的概略构成图。

其中，1-靶子，2-柱状旋转轴，3-螺旋状旋转磁铁组，4-固定外周板磁铁，5-外周顺磁性体，6-背板(backing plate)，8-制冷剂通路，9-绝缘材料，10-被处理基板，11-处理室内空间，12-供电线，13-外罩，14-外壁，15-顺磁性体，16-等离子体遮蔽构件，17-绝缘材料，18-狭缝，19-设置台，20-空间。

具体实施方式

下面，使用附图对本发明的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

参照附图对本发明的第一实施方式进行详细说明。

图1是说明本发明的磁控溅射装置(旋转磁控溅射装置)的第一实施方式的构成的剖面图。

在图1中，1是靶子，2是柱状旋转轴，3是以螺旋状配置于旋转轴2的表面的多个螺旋状板磁铁组，4是配置于外周的固定外周板磁铁，5是在与靶子相反一侧与固定外周板磁铁4相面对地配置的外周磁性体，6是粘接了靶子1的背板，15是形成针对上述靶子1侧以外的部分覆盖柱状旋转轴2及螺旋状板磁铁组3的结构的磁性体，8是流通制冷剂的通路，9是绝缘材料，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是供电线，13是与处理室电连接的外罩，14是形成处理室的外壁，16是与外壁14电连接地设置的等离子体遮蔽构件，17是耐等离子体性优异的绝缘材料，此外18是设置于等离子体遮蔽构件17上的狭缝。

在供电线12上，连接着DC电源、RF电源以及匹配器。利用该DC电源及RF电源，经由匹配器，并经由供电线12及罩壳，向背板6及靶子1提供等离子体激发电力，在靶子表面激发等离子体。仅利用DC电力或仅利用RF电力也可以实现等离子体的激发。由于施加RF电力时，等离子体密度会大幅度地上升，因此在想要增大成膜时的对被处理基板10的离子照射量的情况下，仅利用RF电力进行等离子体激发，在想要进一步增大成膜速率的情况下，同时地施加RF电力和DC电力，而在想要减少离子照射量的情况下，则仅利用DC电力进行等离子体激发等，形成根据成膜种类或成膜条件的要求来选择激发手段或电力量的结构。另外，在使用绝缘体的靶子1的情况下，利用RF电力来进行等离子体激发。RF电力的频率通常来说是从数百kHz到数百MHz之间选择，然而从等离子体的高密度低电子温度化的方面考虑，优选高频率。本实施方式中设为13.56MHz。

等离子体遮蔽构件16也作为针对RF电力的接地板发挥作用，如果有该接地板，则即使被处理基板10处于电悬浮状态，也可以有效地激发等离子体。磁性体15具有对由磁铁产生的磁场的磁进行屏蔽的效果及减少由靶子附近的干扰造成的磁场的变动的效果。

为了更具体地说明磁铁部分，在图2中表示了柱状旋转轴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构成为随着柱状旋转轴2的旋转而旋转的旋转磁铁组。

作为柱状旋转轴2的材质也可以是普通的不锈钢等，然而优选用磁阻低的磁性体，例如用Ni-Fe系高导磁率合金、Fe系的材质来构成一部分或全部。同时，为了更为有效地在靶子表面上实现强磁通密度，饱和磁通密度为好。本实施方式中，使用作为结构用压延钢材的主成分为Fe的SS400(导磁率为100以上、饱和磁通密度为2T)来构成柱状旋转轴2。柱状旋转轴2可以利用未图示的齿轮单元及电机进行旋转。

柱状旋转轴2的截面形成正16边形，一边的长度设为16.7mm。在各个面上安装有多个菱形的板磁铁，构成多个螺旋状板磁铁组3。该柱状旋转轴2是在外周安装磁铁的结构，容易变粗，形成可以耐受由施加在磁铁上的磁力所造成的弯曲的结构。

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，优选剩磁通密度、顽磁力、能积高的磁铁，例如优选剩磁通密度为1.1T左右的Sm-Co系烧结磁铁，更优选剩磁通密度有1.3T左右的Nd-Fe-B系烧结磁铁等。本实施方式中，使用了Nd-Fe-B系烧结磁铁。

螺旋状板磁铁组3的各板磁铁沿其板面的垂直方向被磁化，在柱状旋转轴2上以螺旋状贴附而形成多个螺旋，沿柱状旋转轴的轴向相邻的螺旋彼此在上述柱状旋转轴的径向外侧形成相互不同的磁极即N极和S极。

固定外周板磁铁4如果从靶子1处看，则形成包围由螺旋状板磁铁组3构成的旋转磁铁组的结构，靶子2一侧被磁化为S极。对于固定外周板磁铁4，也是基于与螺旋状板磁铁组3的各板磁铁相同的理由，使用Nd-Fe-B系烧结磁铁。

而且，为了防止靶子的温度上升，在通路8中流通制冷剂而进行冷却。也可以与之一起地，或者取而代之地，在靠近背板6的两端的上方且在旋转磁铁3之下的两侧的空间部设置冷却机构。除此以外，例如通过使背板加靶子的上下两个空间(受到减压)的压力基本上相等，就可以使背板6比靶子1的初始厚度更薄，优选设为靶子的初始厚度的30％以下。

下面，使用图3对本实施方式的腐蚀形成进行具体说明。如上所述，在通过于柱状旋转轴2上配置多个板磁铁来构成螺旋状板磁铁组3的情况下，如果从靶子侧看螺旋状板磁铁组3，则近似地形成用其他的板磁铁的S极包围板磁铁的N极的周围的配置。图3是其示意图。此种构成之下，从板磁铁3的N极中产生的磁力线终止到周边的S极。作为其结果，在离开板磁铁面一定程度距离的靶子面上形成多个封闭的水平磁场区域(等离子体环)301。此外，通过旋转柱状旋转轴2，多个等离子体环301就随着旋转而移动。图3中，等离子体环301沿箭头所示的方向移动。而且，在旋转磁铁组3的端部，从端部的一方起依次产生等离子体环301，在另一方的端部依次消除。

而且，本实施方式中，虽然使柱状旋转轴2的截面制成正16边形而在各个面上贴附板磁铁，然而为了实现更为光滑的螺旋形状，可以使其截面制成数目更多的正多边形(例如正32边形)而贴附细小的板磁铁，只要是可以在靶子表面形成水平磁场环，为了削减成本，也可以制成数目较少的多边形(例如正8边形)。另外，为了使形成螺旋的相邻的板磁铁之间靠近，也可以使板磁铁的截面不是长方形，而是制成在旋转轴径向上外侧的一边较大的梯形。

下面，使用图4，对将柱状旋转轴2变为磁性体所带来的效果进行说明。

图4的纵轴及横轴分别表示等离子体环301的水平磁场强度及柱状旋转轴2的相对导磁率，表示水平磁场强度的、柱状旋转轴2的相对导磁率依赖性。图4中，以相对导磁率为1的情况来归一化。根据图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，则可以增强60％左右的磁场强度。这是因为，可以降低形成螺旋的板磁铁的旋转柱状轴侧的磁阻，有效地向靶子侧产生磁力线。这样提高激发等离子体时的封闭效果，等离子体的电子温度降低，可以减少对被处理基板的损伤，并且因等离子体密度上升，而可以提高成膜速度。

此外，如图5所示，在固定外周板磁铁4下设置了固定外周顺磁性体5的情况下，与未设置的情况相比，水平磁场强度增强约10％，此外可知，将固定外周顺磁性体5的一部分延长至与柱状旋转轴2相邻的部分，并隔着磁性流体与柱状旋转轴2的磁性体部分相邻，在旋转磁铁组与固定外周板磁铁之间形成磁阻低的磁回路的情况下，水平磁场强度增强约30％，提高成膜性能。

对于柱状旋转轴2，为了在装置大型化之时可以抑制发生边形，以更小的转矩使之旋转，最好设为中空结构而使之较轻。为此研究了以何种程度减薄可以保持磁回路形成效果。

图10是调查了磁性体的厚度与磁性体内产生的最大磁通密度的关系的图。螺旋状磁铁(Ne-Fe-B系磁铁)的剩磁通密度为1.3T，磁性体(SS400)的导磁率为100，饱和磁通密度为2T。

使厚度从1mm变化到10mm。从图中可以看到，磁性体的厚度为1mm到2mm的区域中，磁性体内的磁场基本上饱和，无法体现磁回路形成效果。如果厚度达到4mm，则磁性体内的最大磁通密度就达到最大饱和磁通密度的65％的1.3T左右，可知开始出现磁回路形成效果。如果进一步使厚度设为6mm，则磁性体内部的全部区域的磁通密度就达到成为上述磁性体的饱和磁通密度的60％以下的1.2T以下，磁铁的剩磁通密度进一步变小。此时可知，靶子表面的水平磁场超过500高斯，即使进一步加大厚度，效果也不会改变。通过使磁性体的厚度设为6mm，就可以同时地实现轻量化和形成磁回路。

本实施例中，螺旋状磁铁结构形成8个螺旋，在上述柱状旋转轴2的轴向相邻的螺旋彼此在柱状旋转轴的径向外侧形成作为相互不同的磁极即N极和S极。即，具备4个径向外侧为N极的螺旋板磁铁组、4个径向外侧为S极的螺旋板磁铁组。为了在径向外侧形成作为相互不同的磁极即N极和S极，最少需要2个螺旋，而本实施例中通过具备8个螺旋结构，在以垂直于柱状旋转轴的轴的视线观看柱状旋转轴及螺旋板磁铁组时，形成螺旋的磁铁列的方向与上述柱状旋转轴的轴向所形成的夹角中的锐角一方的角度(以下称作螺旋角)达到41°，实现紧密的具有倾斜的螺旋结构。

图11中，表示螺旋磁铁组的螺旋个数、与之对应的螺旋角、以及封闭的等离子体环上的最大水平磁场和最小水平磁场。使螺旋磁铁的厚度设为12mm，图11的1101所示的实质上的宽度设为11mm。可知如果增加螺旋个数，则螺旋角减少，同时最大水平磁场增大。可知如果像本实施例那样使用8个螺旋结构，则螺旋角就达到41°，同时等离子体环上的最大水平磁场超过500高斯。可知，如果像这样一次规定好磁铁的厚度和宽度，则通过增加螺旋个数而减少螺旋角，就可以有效地产生水平磁场。可知如果螺旋角处于30°到70°，优选处于35°到50°之间，则此种效果很明显。

根据以上情况可知，腐蚀区域301的水平磁场，即与靶子面平行的磁场强度超过500高斯，对于封闭等离子体来说可以获得足够的强度。

为形成高密度等离子体的闭环，必须在旋转磁铁的周边设置固定磁铁，然而同时地减少由固定磁铁在柱状旋转轴2上产生的力和转矩，这对于使装置长时间稳定地运转来说是必不可缺的。

例如，如图8(b)所示，使以排列成螺旋状的板磁铁的柱状旋转轴排列多根，这虽然会拓宽腐蚀区域，拓宽被处理基板的成膜面积而有助于提高生产率，但是为形成封闭的高密度的等离子体环，就需要使相邻的旋转轴之间、同极的磁铁靠近。这样，在柱状旋转轴上产生的斥力及转矩增大，对于减少斥力和转矩的目的来说是不合适的。

本实施例如图8(a)所示，由于使极性不同的螺旋结构交互地排列，在周边固定的磁铁在垂直方向上全都以相同的朝向被磁化，因此如果从周边磁铁看，则旋转磁铁组的N极和S极交互地靠近，所以斥力与引力相互抵消，形成实质上仅由旋转轴的两端部分来决定力和转矩的结构。研究了施加在本实施例的柱状旋转轴上的力和转矩，结果发现，作为力来说，在垂直方向为220N，在横向(旋转方向)为60N。另外，旋转转矩为0.75(N·m)。与以往装置的典型例相比，可以大大地减少两者的值。由于该结果，就可以很容易地用小型电机来旋转柱状旋转轴2。

图6表示了一边使柱状旋转轴2旋转一边进行等离子体激发的情形。图6表示靶子表面的等离子体随时间变化的照片。等离子体激发条件是每分钟导入1000cc氩气，投入800W的13.56MHz的RF电力。以1Hz旋转柱状旋转轴2。可以在以不超过5Hz左右旋转的同时稳定地激发等离子体。从图6的左侧的照片(表示从上向下随时间变化的情形)可以看到，从旋转轴的左端稳定地生成等离子体环601(腐蚀环)，随着旋转而移动，从图6的右侧的照片(表示从上向下随时间变化的情形)可以看到，从旋转轴的右端稳定地消除。另外，图7中以照片表示长时间放电后的靶子的消耗状态。根据图可知，靶子1表面并非局部地消耗，而是均匀地消耗。

另一方面，对于靶子1表面的水平磁场强度，如果减薄背板6，则靶子1靠近磁铁，从而进一步增大。如果水平磁场强度增大，则等离子体的封闭就得到改善，可以实现更快的成膜速率或改善等离子体激发效率。由此，就能够使空间20减压，通过使背板6比靶子1的初始厚度更薄，而可以进一步提高成膜速率。

另外，由于靶子1被均匀地消耗，因此通过与靶子1的消耗相匹配地使磁铁沿垂直方向移动，就可以在靶子表面上的所有位置总是再现性良好地形成相等强度的水平磁场，提高长期连续运转时的成膜再现性。

(第二实施方式)

参照图12对本发明的第二实施方式进行详细说明。而且，对于与上述的实施方式重复的部分，为了方便而省略其说明。本发明的磁控溅射装置将螺旋个数设为2个。图11中是将螺旋个数设为2个的情况，可知最大水平磁场与最小水平磁场的差变小。如果环上的磁场变得均匀，则环上的等离子体密度也会变得均匀，由于旋转磁铁而造成的靶子1消耗的均匀化效果被进一步提高。这是因为，周边的固定磁铁与螺旋磁铁的朝向更接近垂直。此时的螺旋角为79°。为了获得此种均匀化效果，螺旋角优选为70°到88°之间，更优选为75°到85°之间。但是，从图11中也可以看到，在相同的磁铁的厚度以及实质性的磁铁宽度相同的情况下，如果减少螺旋个数，则最大磁场的值减少。该结果会导致等离子体密度的降低，进而使成膜速率减小，装置的生产率降低。由此，本实施例中，使磁铁厚度加到到12mm到20mm，增大了靶子表面的水平磁场强度。其结果是，环上的最大水平磁场达到654高斯，最小水平磁场达到510高斯，在全部的环上实现了超过500高斯的水平磁场分布。该情况下，水平磁场的最小值达到最大值的78％，可以确保在螺旋为8个的情况下难以实现的均匀性。

在本实施例中将如图12的1201所示的可以自由旋转的磁铁设置于磁性体外罩与旋转磁铁之间。该磁铁1201能够以轴1202为中心自由地旋转。由于该结果，如果旋转螺旋磁铁，则磁铁1201可以始终自由地移动，并与柱状旋转轴产生引力。利用这一点，收到防止由轴的重力造成的变形的效果，即使长度更长，也可以形成难以变形的结构。

另外，本实施例中，将被处理基板与靶子表面的距离设定为25mm。图13表示距靶子表面的距离和水平磁场的关系。横轴的负侧为磁铁侧，正侧为被处理基板侧。本实施例的溅射成膜法因成膜均匀性优异，在靶子表面产生500高斯以上的强磁场，而可以仅在靶子表面附近激发等离子体。根据图13可知，如果靶子表面与被处理基板离开25mm，则该位置的磁场强度就在100高斯以下，变为靶子表面的磁场强度的五分之一以下，因此对等离子体激发基本上没有影响。由此可知，即使靶子与被处理基板以30mm以下，优选以20mm以下靠近，通过旋转磁铁，也可以进行均匀的成膜。此外通过在磁铁结构方面下工夫，还可以使基板表面的磁场设为20高斯以下。通过像这样使被处理基板靠近靶子表面，从靶子中飞出的成膜粒子基本上不会附着于处理室壁或遮蔽构件上，而附着于被处理基板上。这样实现靶子利用效率高的成膜。

(第三实施方式)

参照以下的附图，对本发明的第三实施方式进行详细说明。而且，对于与上述的实施方式重复的部分，为了方便省略其说明。本发明的磁控溅射装置如图9所示，特别适于作为往复移动型成膜装置使用的情况。

图9中，401是处理室，402是门阀，403是被处理基板，404是第三实施例中所示的旋转磁体等离子体激发部。但是，第一实施方式中螺旋部分的轴向长度为307mm，而本实施例中，变为270mm。等离子体激发电力的频率设为13.56MHz。从等离子体的高密度化、低电子温度化的观点考虑，优选设为高频率，例如设为100MHz左右，然而等离子体激发部为2.7m左右，而100MHz的波长为3m。如果像这样激发部与波长达到相同程度，则会激发驻波，有可能使等离子体变得不均匀。如果频率为13.56MHz，则波长为22.1m，因此等离子体激发部的长度与波长相比足够短，不会有等离子体因驻波的影响而变得不均匀的情况。

本实施方式中，使用4条旋转磁体等离子体激发部404。利用这一点，就可以提高实质上的成膜速率。激发部的条数并不限定于4条。被处理基板403是2.2m×2.5m的玻璃基板，在本实施例中使纵向设置为2.5m，基板可以相对于旋转磁体等离子体激发部的柱状旋转轴沿垂直方向往复运动而在被处理基板上实质上均匀地成膜。为了均匀地成膜，既可以不使被处理基板403往复运动，而设定为沿一个方向通过，也可以使用移动旋转磁体等离子体激发部404的方法。本实施例中，通过使被处理基板403往复运动，连续地使基板的一部分暴露于由旋转磁体等离子体激发部激发出的等离子体区域中，可以均匀地形成薄膜。通过使旋转磁体的旋转速度设为，使旋转一周的时间比基板的通过时间快，就可以实现不受瞬时的腐蚀特性影响的均匀的成膜。典型地说，基板的通过速度为60秒/片，旋转磁体的旋转速度为10Hz。而且，虽然在本实施例中使被处理基板往复运动，然而也可以设为使1条或多条旋转磁体等离子体激发部仅通过一次而成膜的通过成膜型装置来构成装置。

(第四实施方式)

参照图15对本发明的第四实施方式进行详细说明。而且，对于与上述的实施方式重复的部分，为了方便省略其说明。本发明的磁控溅射装置使用于向背板6及靶子1提供等离子体激发电力的供电点分为多个。

首先，对以往的结构，即对供电点为一个时的问题进行简单说明。

在磁控溅射装置中，随着被处理基板的大型化，旋转磁体的旋转轴的长度也增大。例如如果是处理2.88m×3.08m的大型玻璃基板的装置，则需要具有3.2m的旋转轴长的溅射装置。靶子的长度也与之相伴地具有同等的长度。由于如果达到此种长度，则会与高频电力的波长达到同等程度，因此当例如仅从中央的一点供电来激发等离子体时，有激发出驻波而使等离子体变得不均匀的问题。此外由于从等离子体流来的大电流，会沿轴向流过大电流，因此基于电感的效应，会有在这里产生意想不到的电压而破坏均匀性的问题。

下面，对使供电点分为多个的磁控溅射装置进行说明。

图15中表示本发明的磁控溅射装置的略图。2是旋转磁体组(柱状旋转轴)，1是靶子，6是背板，15a是包围旋转磁体组2的与背板电连接的金属制的板，12a是产生激发等离子体的高频电力的电源，12b是用于向靶子施加高频电力的供电点。图中，图15(a)是垂直于旋转轴的面的剖面图，图15(b)是从横向看到的旋转轴的图(图15(b)的X方向视图)。由于是处理3m左右见方的基板的装置，因此靶子的轴向的长度是比该长度更长的3.2m。

高频电力的频率为13.56MHz。使下述说明中代表性的电力频率、其真空中的半波长、以及其十分之一的值表示于表1中。

[表1]

频率(MHz)

真空半波长(m)

真空半波长/10(m)

13.56	11.1	1.11
			27	5.6	0.56
40	3.8	0.38
			100	1.5	0.15

13.56MHz的真空中的半波长为11.1m。等离子体是在与靶子表面之间夹隔着厚度数mm的空间电荷层，即夹隔着鞘层(sheath)激发的。即，在等离子体与靶子之间存在鞘层。

由于等离子体是良导体，因此利用等离子体和靶子，沿轴向形成并行平板线路。在向并行平板线路传播电磁波的情况下，其波长与真空的波长相同。波长与频率成反比例，如果是13.56MHz，则其半波长就为11.1m，相对于靶子的长度3.2m来说是无法忽视的值。

另外，如果为了提高成膜速率或减少损伤而进行有效的等离子体的高密度化、低电子温度化，则频率越高越有利，使用100MHz左右的电力也是有效的。

该情况下，真空半波长变为1.5m，已经比3.2m的靶子长度短。如果像这样波长与靶子长度达到同等，则以某一点进行供电时，产生驻波模式，从而激发出不均匀的等离子体。

同时，在靶子中必然存在寄生电感，如果将每单位长度的寄生电感设为L，则会产生2πf×L的阻抗，如果沿靶子的轴向流过来自等离子体的几安培～几十安培的大电流I，则会产生2πf×L×I的电压，尤其会产生电力不能从供电点到达特别远的位置的问题。

由于阻抗与频率成比例，因此该效应也是频率越升高就越明显。

发明人等发现，为了抑制此种效应，通过使供电点分为多个，将其间距设为真空半波长的1/10以下，就可以消除远离供电点的位置，减少流向一个供电点的电流值，即减少沿靶子的轴向流动的电流，从而可以确保均匀性。

本实施例中，使用了13.56MHz的高频电力，由于其真空半波长的1/10为1.11m，因此以比之更小的0.8m间隔设置了3个供电点。利用该设置，就可以不损害等离子体的均匀性及成膜的均匀性地实现对3m见方级别的大型基板的成膜。而且，虽然在本实施例中仅用3.56MHz的高频电力来激发等离子体，然而也可以在其上重叠DC电力，或者重叠其他的频率的电力等，并不局限于该频率。

(第五实施方式)

参照图16，对本发明的第五实施方式进行详细说明。而且，对于与上述的实施方式重复的部分，为了方便省略其说明。本发明的磁控溅射装置在搭载被处理基板10的设置台19的内部，即在被处理基板10的与靶子1相反的一侧，作为产生磁场的机构，设置了磁铁19a。

图15中表示本发明的实施例，2是旋转磁铁组(柱状旋转轴)，10是被处理基板，19是设置于被处理基板10的与靶子1相反一侧而载置被处理基板10的载置台，19a是设置于设置台19内的作为产生磁场的机构的载台内磁铁。在该设置台19内没有设置磁铁的情况下，由于在由螺旋旋转磁铁形成的图3所示的等离子体环中，从与环的内部对应的螺旋磁铁，即N极磁铁中产生的磁力线到达被处理基板10，因此等离子体也同时地被沿着磁力线输送，在成膜中产生等离子体损伤。如果按照载台内磁铁19a朝向靶子1侧的方式形成N极，则可以使该磁力线不到达被处理基板10而沿横向散逸。这样，就可以使等离子体不到达被处理基板10而进行成膜，特别是可以在成膜初期不对被处理基板10造成损伤地成膜。而且，本实施例中，为了使从等离子体环的内部所对应的螺旋磁铁即N极磁铁中产生的磁力线不到达被处理基板10，使载台内磁铁也朝向靶子侧地形成N极，然而根据螺旋磁铁的设计，也会有来自环与环之间的磁铁的磁力线到达被处理基板10的情况。由此，只要适当地变更载台内磁铁19a的极性即可。另外，虽然在本实施例中将载台内磁铁19a设置于设置台19内，然而并不限定于此，也可以在靶子1下，以及也可以在所通过的设置台19下放置固定了的磁铁，此外还可以利用电流来产生磁场。

(第六实施方式)

参照图17～图37对本发明的第六实施方式进行详细说明。而且，对于与上述的实施方式重复的部分，为了方便省略其说明。本发明的磁控溅射装置是在第一实施方式中，使旋转磁铁设为如下的磁铁结构：使靶子利用效率在80％以上，该靶子利用效率是由以上述水平磁场所捕捉的电子的拉莫尔半径及磁场的曲率半径决定的靶子消耗分布而决定的。

而且，由于磁控溅射装置的结构与图1相同，因此省略其说明。

如图7中所示，第一实施方式中，磁控溅射装置的靶子的局部的消耗与以往的溅射装置相比得到很大的改善。

但是，虽然在靶子的旋转轴方向，即在等离子体环的行进方向上腐蚀，也就是消耗分布是均匀的，然而在与旋转轴方向(等离子体环的行进方向)成直角的方向可以看到少许靶子的消耗分布的偏差。即，如图18的实测值中所看到的那样，在靶子的两个端部(等离子体环的端部)与中央部相比更多地消耗。

本发明人等为了追查这种靶子表面的消耗分布与装置结构的因果关系，进行了如下所示的考察。

本发明人等首先着眼于磁场所捕捉的电子的拉莫尔半径。

如图17所示，所谓磁场所捕捉的电子的拉莫尔半径rc是在磁场中运动的带电粒子受到洛仑兹力而进行圆周运动时的半径，在形成了完全轴对称的圆形的水平磁场环的情况下，在腐蚀半值宽度与拉莫尔半径之间，有如下的关系。

W：腐蚀半值宽度

R：水平磁场的曲率半径

r_c：拉莫尔半径

这里，在水平磁场的曲率半径相对于拉莫尔半径而言足够大的情况下，式a可以如下所示地近似。

[数3]

$W\≈2\sqrt{{2\mathrm{Rr}}_c}$ ...式b(式2)

另一方面，拉莫尔半径可以用以下的式子表示。

[数4]

$r_c=\frac{m_e{v}_{\⊥}}{\mathrm{eB}}$ ...式c

m_e：电子质量

v_⊥：电子速度的垂直于磁场的成分

e：元电荷

B：磁通密度

另外，由靶子产生的二次电子被鞘层的电场在与水平磁场垂直地加速，然而由于在腐蚀区域中垂直磁场成分小，因此鞘层电场与磁场大致正交。

由此，以下的式子成立。

[数5]

$v_{\⊥}\≈\sqrt{2e\left|V_{\mathrm{DC}}\right|/m_e}$ ...式d

V_DC：自偏置电压(相对于地(ground)在靶子1中产生的直流电压)

如果使式d代入式c，则以下的式子成立。

[数6]

$r_c=34\frac{\sqrt{\left|V_{\mathrm{DC}}\right|\left(V\right)}}{B\left(\mathrm{Gauss}\right)}\left(\mathrm{mm}\right)$ ...式e(式1)

在改变自偏置电压V_DC和磁通密度B时的拉莫尔半径如表2所示。此外，表3表示了此时的腐蚀半值宽度W。表3是磁场的曲率半径R为20mm的情况和10mm的情况的值。

[表2]

改变|VDC|、磁场时的拉莫尔半径(mm)

[表3]

磁场的曲率为20mm时的腐蚀半值宽度(mm)

磁场的曲率为10mm时的腐蚀半值宽度(mm)

但是，本发明的磁控溅射装置中，如图6的等离子体环形状所示，水平磁场环并非完全轴对称的圆形。所以，水平磁场(即拉莫尔半径)及磁场的曲率随着环内的位置而改变。

由此，腐蚀半值宽度也随着环内的位置而改变。

本发明的磁控溅射装置中，在水平磁场环内的哪个位置上等离子体密度是否可以说都是一定的，虽然尚不清楚，然而本发明人等均假定在环内的哪个位置上等离子体密度都是一定的，旋转磁铁而改变相位，对各个情况进行腐蚀半值宽度的计算，求出平均相位而算出了靶子的腐蚀分布。此外，如图18所示，使该计算值与实际的腐蚀分布(实验值)对比，结果判明非常好地一致。即可知，在本发明的磁控溅射装置中，如果使用形成了完全轴对称的圆形的水平磁场环时的式子如上所述地进行计算，则可以计算腐蚀分布。

即可知，根据磁场的曲率半径R、电子的拉莫尔半径r_c(由自偏置电压V_DC与磁通密度B决定)，可以计算靶子的消耗分布。

所以，通过选择本发明的磁控溅射装置的装置各部的结构，就可以计算靶子的消耗分布，使靶子的消耗分布均匀化，即，提高靶子使用效率。由此，就可以利用本发明来实现以往一直不可能实现的80％以上的靶子使用效率。

即，可以获得具有如下特征的磁铁结构的磁控溅射装置，即，由以产生的自偏置电压所规定的拉莫尔半径、磁场的曲率半径决定的靶子消耗分布决定的靶子利用效率为80％以上。

下面，参照附图，对基于上述计算的靶子的消耗分布的最佳化，即均匀化的手法进行说明。

本发明人为了使靶子的消耗分布最佳化，着眼于磁控溅射装置的参数，特别是着眼于螺旋状板磁铁组3的形状，基于上述计算，尝试了靶子的消耗分布的最佳化。

首先，定义了成为最佳化的指标的利用效率。

如前所述，如果驱动磁控溅射装置，则靶子1就被等离子体活性化而融解、飞散，从图21(a)的状态消耗变为图21(b)的状态。

此时，设为在消耗最深的部分的剩余厚度1b达到使用前的初始厚度1a的5％的情况下，靶子寿命耗尽而被更换，在旋转磁铁组的旋转轴足够长的情况下，作为利用效率定义了以下的式子。

利用效率≡消耗部分的(与轴向垂直的面的)截面积/初始截面积...式(f)

基于式(f)，本发明人等以如下所示，改变螺旋状板磁铁组3的形状，计算了靶子的消耗分布及利用效率。

首先，参照图19及图20，对靶子的消耗分布及利用效率的计算时所着眼的螺旋状板磁铁组3的形状参数进行说明。

如图19所示，螺旋状板磁铁组3具有卷绕在柱状旋转轴2上的形状，相邻的螺旋状板磁铁组3以间隔s分离。

另外，螺旋状板磁铁组3的延伸方向相对于柱状旋转轴2的旋转轴倾斜，在这里使相互的夹角的锐角成分设为α。

而且，如果不改变磁铁的宽度Wn、Ws而增加螺旋状板磁铁组3的数目(环数目m)，则如图27所示，螺旋状板磁铁3的相对于旋转轴的角度α变小。一旦确定旋转磁铁直径Da、磁铁的宽度Wn、Ws、磁铁间隔s、环数目m，角度α即自动地确定。

另外，如图19所示，相邻的螺旋状板磁铁组3之间在柱状旋转轴2的径向外侧形成相互不同的磁极即N极和S极，螺旋状板磁铁组3具有一定的宽度Wn、Ws。

图19中，使在柱状旋转轴2的径向外侧形成N极的螺旋状板磁铁组3的宽度设为Wn，使在柱状旋转轴2的径向外侧形成S极的螺旋状板磁铁组3的宽度设为Ws。

此外，如图20所示，螺旋状板磁铁组3(在柱状旋转轴2的径向)具有厚度tm。

下面，对基于上述的参数进行了消耗分布的最佳化的结果进行说明。

首先，本发明人等着眼于图19所示的螺旋状板磁铁组3的磁铁间隔s。

使螺旋状板磁铁组3的磁铁间隔s以8mm～17mm变化，计算了靶子的消耗分布，计算了利用效率。

螺旋状板磁铁组3的环数目设为1，磁铁直径Da设为150mm，磁铁宽度Wn·Ws设为14mm，磁铁厚度tm设为12mm。使磁铁间隔为8mm、12mm、17mm的情况表示于图22中，使磁铁间隔s与消耗分布的关系表示于图23中，使磁铁间隔与利用效率及水平磁场的关系表示于图24中。

如图24所示，可知在磁铁间隔s为11mm以上时利用效率稳定地超过80％，在磁铁间隔s为12mm时利用效率最为优异。

另外可知，水平磁场强度随着增大磁铁间隔s而变大。

然后，本发明人着眼于图20所示的螺旋状板磁铁组3的板厚tm。

使螺旋状板磁铁组3的板厚tm以5～15mm变化，计算了靶子的消耗分布，计算了利用效率。

柱状旋转磁铁的直径设为150mm，磁铁宽度设为14mm，磁铁间隔设为12mm。

图25表示了此时的板厚tm和消耗分布的关系，图26表示了板厚和利用效率及磁场强度的关系。

如图26所示，可知虽然在板厚tm为5～15mm时利用效率超过了80％，然而如果板厚tm为9～12mm，则利用效率超过85％，在该范围中可以获得最高的利用效率。

然后，本发明人着眼于图19所示的螺旋状板磁铁组3的环数目m。

使螺旋状板磁铁组3的环数目m以1～5变化，计算了靶子的消耗分布，计算了利用效率。

柱状旋转磁铁直径设为150mm，磁铁宽度设为14mm，磁铁间隔设为12mm。

图27表示了此时的各环数目m与角度α的关系，图28表示了环数目m与消耗分布的关系，图29表示了环数目m与利用效率及磁场强度的关系。

如图29所示，可知虽然无论在环数目m为几的情况下利用效率都超过80％，然而如果增加环数目m，则利用效率有下降的倾向。

另外可知，利用效率最高的环数目m为2，优选1重或2重的环。另外，角度α与利用效率及磁场强度的关系如图30所示，如果角度为约57°～约84°，则效率超过80％，特别优选75°到85°。倾斜角度越接近90°越好，这是因为这样的话等离子体环相对于靶子更为均匀地移动。在以往的磁控溅射装置中，倾斜角度为49°。可以认为，以往的磁控溅射装置的靶子使用效率为50％左右也是由于这一点。

然后，本发明人着眼于图19所示的螺旋状板磁铁组3中的N极朝向表面的磁铁的宽度Wn、S极朝向表面的磁铁的宽度Ws。

具体来说，使S极朝向表面的磁铁的宽度Ws以14mm固定，使N极朝向表面的磁铁的宽度Wn设为14mm和18mm，计算了靶子的消耗分布，计算了利用效率。磁铁直径设为150mm，磁铁间隔设为12mm。

图30表示了着眼于Ws为18mm的使S磁铁宽度大于N磁铁宽度、不怎么改变环形状而仅增强水平磁场时的从靶子侧看到的图，图32表示了S磁铁宽度与消耗分布的关系，图33表示了与利用效率及水平磁场强度的关系。

如图32及图33所示，在Ws为18mm时水平磁场为500高斯以上，削去宽度为12mm，利用效率实现了87.6％。所以可知，优选使S磁铁宽度大于N磁铁宽度。

然后，对使磁铁大型化进行了研究。在图34中表示了使磁铁直径变化为94mm(此时的等离子体环宽度为76mm，磁场超过500高斯的宽度为42mm)、150mm、260mm(此时的等离子体环宽度为118mm，磁场超过500高斯的宽度为50mm)时的腐蚀分布，图35表示了与等离子体环宽度及腐蚀宽度的关系。而且，环设为一重。如图35所示，即使增大磁铁直径，腐蚀宽度也没怎么变宽，可知优选设为150mm左右，排列多台使用。特别是为了实现对大型基板的高速成膜，优选排列多台，即，使旋转磁体等离子体激发部按照使旋转轴与基板的移动方向正交的方式，在基板的移动方向上排列多条。

而且，用于将利用效率设为80％的参数并不限定于上述值，可以选择各种参数。但是，对于自偏置电压，发现虽然从100V变化到700V左右，然而对于靶子使用效率没有什么影响。所以，磁铁结构的各参数是重要的。

像这样，根据第六实施方式可知，通过根据磁场的曲率半径和电子的拉莫尔半径来模拟靶子的消耗分布，调整螺旋状板磁铁组3的磁铁间隔s、螺旋状板磁铁组3的环数目m、磁铁板厚tm、N极朝向表面的磁铁的宽度Wn与S极朝向表面的磁铁的宽度Ws的差、旋转磁铁直径等参数，就可以使靶子的利用效率设为80％以上。

继而，对可以不浪费地使用靶子的材料、提高材料的使用效率的手法进行了研究。参照图36，从靶子1中飞出的材料粒子一部分附着于等离子体遮蔽构件16上。如果将使用从靶子1中飞出的材料粒子的合计除以附着于基板10上的材料粒子的合计后的值设为附着效率，则材料使用效率可以用靶子使用效率与附着效率的乘积来表示。所以，为了提高材料的使用效率，需要如上所述地增加靶子使用效率，并且增大附着效率。为此，最好如图37所示，使狭缝18的宽度接近等离子体的宽度，使宽度的差设为20mm以内，优选设为10mm以内。此外可知，使狭缝18，进而使等离子体遮蔽构件16尽可能地接近靶子(两者的距离优选设为15～3mm)。

表4中表示各参数与材料使用效率的关系。为了提高材料使用效率，需要如上所述那样，提高靶子使用效率，增大等离子体的宽度，使狭缝的宽度接近等离子体的宽度，使狭缝与靶子尽可能地接近。

[表4]

高密度等离子体的宽度：120mm、靶子-狭缝之间：15mm

总的材料使用效率(％)	靶子使用效率(％)	基板附着效率(％)	狭缝的宽度(mm)
				24	50	48	60
32	50	63	80

44	50	88	120
				53	60	88	120
82	85	96	120
				91	95	96	120

而且，磁铁尺寸、基板尺寸等并不限定于上述的例子。另外，虽然在上述例子中使周边固定磁铁的表面磁极设为S极，然而也可以将其设为N极。该情况下，对于螺旋状板磁铁的宽度，最好使N极一方大于S极一方。

另外，第六实施方式中与第一实施方式相同，螺旋状板磁铁组3的各板磁铁沿其板面的垂直方向被磁化，在柱状旋转轴2上以螺旋状贴附而形成多个螺旋，沿柱状旋转轴的轴向相邻的螺旋彼此在上述柱状旋转轴的径向外侧形成相互不同的磁极，即N极和S极。

另外，第六实施方式中，固定外周板磁铁4如果从靶子1处看，则形成包围由螺旋状板磁铁组3构成的旋转磁铁组的结构，靶子2的一侧被磁化为S极。

但是，如果固定外周板磁铁4是强磁性体，则不一定要预先磁化。

另外，如果螺旋状板磁铁组3的各板磁铁都使相邻的螺旋的一方(第一螺旋体)预先磁化，则另一方(第二螺旋体)也可以是未被磁化的强磁性体。

即使是此种结构，由于被预先磁化了的螺旋体使另一方的强磁性体磁化，因此可以得到将表面的N极(或S极)以环状包围的环状平面磁场，可以得到与以往相同的环状的等离子体。

(第七实施方式)

参照图38～图39，对本发明的第七实施方式进行详细说明。而且，对于与上述实施方式重复的部分，为了方便省略其说明。本发明的磁控溅射装置在第一实施方式中，在螺旋状固定磁铁组3的端部与固定外周板磁铁4的与旋转轴方向正交的短边之间设置了自由旋转磁铁(移动磁铁)21。

如图38及图39所示，自由旋转磁铁(移动磁铁)21设置于螺旋状固定磁铁组3的端部与固定外周板磁铁4的与旋转轴方向正交的短边之间。

移动磁铁21具有被设计为具有平行于固定外周磁铁4的短边的旋转轴21a的柱状的形状，能够以旋转轴21a为中心沿图39的B1方向自由地旋转。

而且，移动磁铁21沿着与旋转轴21a垂直的方向被磁化。

作为移动磁铁21的材质，为了缓解后述的强磁场，优选剩磁通密度、顽磁力、能积高的磁铁。本例中使用主成分为Fe的SS400。

而且，移动磁铁21最好将表面用相对于等离子体具有耐腐蚀性的非磁性体覆盖。

通过用上述非磁性体(未图示)覆盖移动磁铁21的表面，就可以防止移动磁铁21的表面被等离子体腐蚀，防止在表面附着磁性体的细尘，从而可以防止装置内部被污染。

作为非磁性体的材料，优选耐等离子体腐蚀性材料，例如可以使用不锈钢、铝合金。

而且，本发明的磁控溅射装置为了防止靶子的温度上升而在通路8中流通制冷剂来进行冷却。也可以与之一起地，或取而代之地，在靠近背板6的两端的上方且在螺旋状板磁铁组3下的两侧的空间部中设置冷却机构。

除此以外，例如通过使安装有靶子的背板的上下两空间(受到减压)的压力大致相等，就可以减薄背板，优选设为靶子的初始厚度的30％以下。

下面，对第七实施方式的腐蚀形成及此时的移动磁铁21的动作进行详细说明。与第一实施方式相同，通过在柱状旋转轴2上配置多个板磁铁而构成螺旋状板磁铁组3的情况下，如果从靶子侧观看螺旋状板磁铁组3，则如图3所示，近似地形成使板磁铁的N极的周围用两旁的板磁铁的S极及外周固定磁铁的S极包围的配置。此种构成之下，从螺旋状板磁铁组3的N极中产生的磁力线终止到周边的S极。作为其结果，在离开板磁铁面一定程度距离的靶子面上形成多个封闭的等离子体环301。此外，通过旋转柱状旋转轴2，多个等离子体环301就随着旋转而沿旋转轴方向移动。图3中，沿箭头所示的方向移动。而且，在螺旋状板磁铁组3的端部，从端部的一方起依次产生等离子体环301，在另一方的端部依次消除。

第七实施方式中，也与第一实施方式相同，如果一边旋转柱状旋转轴2，一边导入氩气，进行等离子体激发，则与图6相同，从旋转轴的左端稳定地生成等离子体环601，随着旋转而移动，从图6的右侧的照片(表示从上向下随时间变化的情形)可知，从旋转轴的右端起稳定地消除。

由于在该状态下利用等离子体化气体使靶子1活性化而融解、飞散，因此通过移动设置台19，使作为被处理基板的被处理基板10与靶子1相面对，就可以在被处理基板10的表面附着飞散出的靶子1，形成薄膜(成膜)。

这里，由于螺旋状板磁铁组3的极性的朝向随时间变化，因此因旋转坐标，而使固定外周板磁铁4的短边与其对置面的螺旋状磁铁的极性一致，形成强磁场。

例如，在如图39所示，S极朝向表面的螺旋状板磁铁组3的端面朝向固定外周板磁铁4的短边的情况下，由于对置面23的极性都存在成为S极的部分，因此因极性的排斥而形成强磁场。

产生了强磁场的区域由于靶子1的消耗速度相对地上升，因此腐蚀分布变得不均匀。

一旦腐蚀分布变得不均匀，靶子的使用效率恶化，另外所形成的薄膜的膜厚也会变得不均匀。

第七实施方式中，由于在螺旋状板磁铁组3与固定外周板磁铁4的对置面23之间设有自由旋转的移动磁铁21，因此磁铁21因自由旋转而使相反的极性朝向对置面23，如图39所示，可以缓解所产生的强磁场。而且，也可以不使移动磁铁自由旋转，而使用未图示的致动器等，与螺旋磁铁的旋转同步地使移动磁铁21沿图39是B1方向旋转，使相反的极性朝向对置面23。

像这样，根据第七实施方式，磁控溅射装置具有设置于螺旋状板磁铁组3与固定外周板磁铁4的对置面23之间的移动磁铁21，通过旋转移动磁铁21使与对置面23的极性相反的极性朝向对置面，来缓解所产生的强磁场。

其结果是，可以使原本在螺旋磁铁的端部产生700G以上的强磁场的情况抑制为600G左右。由此就可以防止靶子1的局部的消耗，使腐蚀分布均匀而提高靶子使用效率。

而且，第七实施方式中与第一实施方式相同，螺旋状板磁铁组3的各板磁铁沿其板面的垂直方向被磁化，在柱状旋转轴2上以螺旋状贴附而形成多个螺旋，沿柱状旋转轴的轴向相邻的螺旋彼此在上述柱状旋转轴的径向外侧形成相互不同的磁极，即形成N极和S极。

另外，第七实施方式中，固定外周板磁铁4如果从靶子1处看，则形成包围了由螺旋状板磁铁组3构成的旋转磁铁组的结构，靶子2的一侧被磁化为S极。

但是，如果固定外周板磁铁4是强磁性体，则不一定要预先磁化。

另外，如果螺旋状板磁铁组3的各板磁铁都使相邻的螺旋的一方(第一螺旋体)预先磁化，则另一方(第二螺旋体)也可以是未被磁化的强磁性体。

即使是此种结构，由于被预先磁化了的螺旋体使另一方的强磁性体磁化，因此可以得到将表面的N极(或S极)以环状包围的环状平面磁场，可以得到与以往相同的环状的等离子体。

(第八实施方式)

参照图40～图42对本发明的第八实施方式进行详细说明。而且，对于与上述的实施方式重复的部分，为了方便省略其说明。

如图40～图42所示，本发明的磁控溅射装置在螺旋状磁铁的两个端部在柱状旋转轴2的侧面与固定外周板磁铁4的长边之间设有移动磁铁33。

移动磁铁33具有柱状的形状，并被设计为具有与柱状旋转轴2的旋转轴平行的旋转轴33a，能够使用未图示的致动器等以旋转轴33a为中心沿图42的B2方向旋转。

而且，移动磁铁33在与旋转方向垂直的方向被磁化。

下面，对移动磁铁33的动作进行说明。

如前所述，由于本发明的磁控溅射装置一边使螺旋状板磁铁组3旋转一边进行成膜，因此螺旋状板磁铁组3的极性的朝向随时间变化。

由此，会有因旋转坐标而使与固定外周板磁铁4的长边的对置面的极性一致、形成强磁场的情况。

例如，在如图42所示，S极朝向表面的螺旋状板磁铁组3的侧面与固定外周板磁铁4的长边相面对的情况下，由于存在对置面23a的极性都变为S极的部分，因此因极性的排斥而形成强磁场。

产生了强磁场的区域由于靶子1的消耗速度相对地上升，因此腐蚀分布变得不均匀。

一旦腐蚀分布变得不均匀，靶子的使用效率恶化。

但是，在第八实施方式中，由于在螺旋状板磁铁组3与固定外周板磁铁4的对置面23a之间设有移动磁铁33，因此使用未图示的致动器等，通过使移动磁铁33沿图42的B2方向旋转，使与对置面23a相反的极性朝向对置面，就可以如图42所示，缓解所产生的强磁场。而且，移动磁铁33也可以设为自由旋转的磁铁。

即，通过使用移动磁铁33来调整磁场，就可以使腐蚀分布均匀，可以使靶子1的消耗及所形成的薄膜的膜厚均匀，可以提高靶子的使用效率。

像这样，根据第八实施方式，磁控溅射装置具有设置于柱状旋转轴2的侧面与固定外周板磁铁4长边之间的移动磁铁33，通过旋转移动磁铁33使与对置面23a的极性相反的极性朝向对置面，来缓解所产生的强磁场。

所以，起到与第七实施方式相同的效果。

而且，第八实施方式中与第一实施方式相同，螺旋状板磁铁组3的各板磁铁在其板面的垂直方向被磁化，在柱状旋转轴2上以螺旋状贴附而形成多个螺旋，沿柱状旋转轴的轴向相邻的螺旋彼此在上述柱状旋转轴的径向外侧形成相互不同的磁极，即形成N极和S极。

另外，第八实施方式中，固定外周板磁铁4如果从靶子1处看，则形成包围了由螺旋状板磁铁组3构成的旋转磁铁组的结构，靶子2的一侧被磁化为S极。

但是，如果固定外周板磁铁4是强磁性体，则不一定要预先磁化。

另外，如果螺旋状板磁铁组3的各板磁铁都使相邻的螺旋的一方(第一螺旋体)预先磁化，则另一方(第二螺旋体)也可以是未被磁化的强磁性体。

即使是此种结构，由于被预先磁化了的螺旋体使另一方的强磁性体磁化，因此可以得到将表面的N极(或S极)以环状包围的环状平面磁场，可以得到与以往相同的环状的等离子体。

(第九实施方式)

参照图43及图44对本发明的第九实施方式进行详细说明。而且，对于与上述的实施方式重复的部分，为了方便省略其说明。

如图43及图44所示，本发明的磁控溅射装置形成如下的结构，即，在柱状旋转轴2的侧面与固定外周板磁铁4的长边之间设有移动磁铁43，并使移动磁铁43能够沿柱状旋转轴2的轴向移动。

移动磁铁43具有柱状的形状，能够使用未图示的致动器等沿图44的B3方向，即沿柱状旋转轴2的轴向移动。

而且，移动磁铁43在与移动方向垂直的方向被磁化。

下面，对移动磁铁43的动作进行说明。

如前所述，由于螺旋状板磁铁组3的极性的朝向随时间变化，因此会因旋转坐标而使其与固定外周板磁铁4的对置面的极性一致，形成强磁场。

例如，在如图44所示，S极朝向表面的螺旋状板磁铁组3的侧面的一部分与固定外周板磁铁4的长边相面对的情况下，由于存在对置面的极性都变为S极的部分，因此因极性的排斥而形成强磁场。

产生了强磁场的区域由于靶子1的消耗速度相对地上升，因此腐蚀分布变得不均匀。

一旦腐蚀分布变得不均匀，靶子1的使用效率恶化。

但是，在第九实施方式中，由于在螺旋状板磁铁组3与固定外周板磁铁4的对置面之间设有移动磁铁43，因此通过使用未图示的致动器等，使移动磁铁43沿图44的B3方向移动，使对置面的相反的极性朝向对置面，可以缓解所产生的强磁场。

即，通过使用移动磁铁43来调整磁场，可以使腐蚀分布均匀，可以使靶子1的消耗及所形成的薄膜的膜厚均匀，可以提高靶子的使用效率。

而且，移动磁铁43也可以按照能够以柱状旋转轴2的轴向作为旋转轴旋转的方式构成。

通过如此构成，起到与第八实施方式相同的效果。

像这样，根据第九实施方式，磁控溅射装置具有设置于柱状旋转轴2的侧面与固定外周板磁铁4之间的移动磁铁43，通过旋转移动磁铁43使与对置面的极性相反的极性朝向对置面，来缓解所产生的强磁场。

所以，起到与第八实施方式相同的效果。

而且，第九实施方式中与第一实施方式相同，螺旋状板磁铁组3的各板磁铁沿其板面的垂直方向被磁化，在柱状旋转轴2上以螺旋状贴附而形成多个螺旋，沿柱状旋转轴的轴向相邻的螺旋彼此在上述柱状旋转轴的径向外侧形成相互不同的磁极，即形成N极和S极。

另外，第九实施方式中，固定外周板磁铁4如果从靶子1处看，则形成包围了由螺旋状板磁铁组3构成的旋转磁铁组的结构，靶子2的一侧被磁化为S极。

但是，如果固定外周板磁铁4是强磁性体，则不一定要预先磁化。

另外，螺旋状板磁铁组3的各板磁铁如果都使相邻的螺旋的一方预先磁化(如果是磁铁)，则另一方也可以是未被磁化的强磁性体。

即使是此种结构，由于被预先磁化了的螺旋体使另一方的强磁性体磁化，因此可以得到将表面的N极(或S极)以环状包围的环状平面磁场，可以得到与以往相同的环状的等离子体。

(第十实施方式)

参照图45对本发明的第十实施方式进行详细说明。而且，对于与上述的实施方式重复的部分，为了方便省略其说明。

如图45所示，在与靶子1相面对地设置的等离子体遮蔽构件16的狭缝18上，设有准直器51。

准直器51被固定于等离子体遮蔽构件16上。

准直器51的材质例如是Ti、Ta、Al、不锈钢或含有它们的金属。

而且，在准直器51上，作为除去机构，连接有对准直器51施加电压的未图示的电源电路，由准直器51和电源电路构成靶子排列装置。

如果使磁控溅射装置动作，则飞散出的靶子材料到达准直器51，而角度成分与准直器51的方向不一致的靶子材料或被准直器51反射，或附着于准直器51上。

由此，就可以使到达被处理基板10(从图中的位置向右移动而配置于狭缝18的正下方)的靶子的角度成分一致。

而且，附着于准直器51上的靶子可以通过对准直器51使用作为除去机构的未图示的电源电路施加电压来除去。

而且，第十实施方式中与第一实施方式相同，螺旋状板磁铁组3的各板磁铁在沿其板面的垂直方向被磁化，在柱状旋转轴2上以螺旋状贴附而形成多个螺旋，沿柱状旋转轴的轴向相邻的螺旋彼此在上述柱状旋转轴的径向外侧形成相互不同的磁极，即形成N极和S极。

另外，第十实施方式中，固定外周板磁铁4如果从靶子1处看，则形成包围了由螺旋状板磁铁组3构成的旋转磁铁组的结构，靶子2的一侧被磁化为S极。

但是，如果固定外周板磁铁4是强磁性体，则不一定要预先磁化。

另外，如果螺旋状板磁铁组3的各板磁铁都使相邻的螺旋的一方(第一螺旋体)预先磁化，则另一方(第二螺旋体)也可以是未被磁化的强磁性体。

即使是此种结构，由于被预先磁化了的螺旋体使另一方的强磁性体磁化，因此可以得到将表面的N极(或S极)以环状包围的环状平面磁场，可以得到与以往相同的环状的等离子体。

(第十一实施方式)

参照图46对本发明的第十一实施方式进行详细说明。而且，对于与上述的实施方式重复的部分，为了方便省略其说明。

该实施例中，准直器61并非狭缝18，而被设计为覆盖被处理基板10，与被处理基板10一体化地搬送。

准直器61被覆在被处理基板10上，而未固定于溅射装置主体上。

由此，伴随着被处理基板10的移动，准直器61也移动。

像这样，也可以做成在被处理基板10上被覆准直器51、随着被处理基板10的移动而移动的结构，通过做成此种结构，与第十实施方式相同，附着于准直器61上的靶子的量变少。

而且，第十一实施方式中与第一实施方式相同，螺旋状板磁铁组3的各板磁铁沿其板面的垂直方向被磁化，在柱状旋转轴2上以螺旋状贴附而形成多个螺旋，沿柱状旋转轴的轴向相邻的螺旋彼此在上述柱状旋转轴的径向外侧形成相互不同的磁极，即形成N极和S极。

另外，第十一实施方式中，固定外周板磁铁4如果从靶子1处看，则形成包围了由螺旋状板磁铁组3构成的旋转磁铁组的结构，靶子2的一侧被磁化为S极。

但是，如果固定外周板磁铁4是强磁性体，则不一定要预先磁化。

另外，如果螺旋状板磁铁组3的各板磁铁都使相邻的螺旋的一方(第一螺旋体)预先磁化，则另一方也可以是未被磁化的强磁性体。

即使是此种结构，由于被预先磁化了的螺旋体使另一方的强磁性体磁化，因此可以得到将表面的N极(或S极)以环状包围的环状平面磁场，可以得到与以往相同的环状的等离子体。

以上虽然利用实施方式对本发明进行了说明，然而磁铁尺寸、基板尺寸等并不限定于实施例。

工业上的利用可能性

本发明的磁控溅射装置不仅可以用于在半导体晶片等上形成绝缘膜或导电性膜等薄膜，而且还可以适用于对平板显示器装置的玻璃等基板形成各种覆盖膜，可以在存储装置、磁记录装置或其他的电子装置的制造中用于溅射成膜。

而且，本申请以于2007年4月6日申请的日本专利申请第2007-101159号、于2008年3月4日申请的日本专利申请第2008-053981号、于2008年3月4日申请的日本专利申请第2008-052934号、以及于2008年3月4日申请的日本专利申请第2008-052981号的优先权为基础，主张其权益，在这里使其公开内容整体地作为参考文献引入。

Claims (109)

1.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

所述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，所述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，所述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使所述旋转磁铁体与所述柱状旋转轴一起旋转，所述靶子表面的磁场图形随时间变动，

因所述旋转磁铁体与所述固定外周体的相互作用而发生的在所述柱状旋转轴上产生的转矩处于0.1N·m到1N·m的范围。

2.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

所述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，所述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，所述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使所述旋转磁铁体与所述柱状旋转轴一起旋转，所述靶子表面的磁场图形随时间变动，

因所述旋转磁铁体与所述固定外周体的相互作用而发生的在所述柱状旋转轴上产生的转矩处于0.1N·m到1N·m的范围，并且所述柱状旋转轴施加在任意的方向的力处于1N到300N之间。

3.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

所述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，所述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，所述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使所述旋转磁铁体与所述柱状旋转轴一起旋转，所述靶子表面的磁场图形随时间变动，

因所述旋转磁铁体与所述固定外周体的相互作用而发生的在所述柱状旋转轴上产生的转矩处于0.1N·m到10N·m的范围。

4.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

所述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，所述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，所述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使所述旋转磁铁体与所述柱状旋转轴一起旋转，所述靶子表面的磁场图形随时间变动，

因所述旋转磁铁体与所述固定外周体的相互作用而发生的在所述柱状旋转轴上产生的转矩处于0.1N·m到100N·m的范围。

5.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面形成多个等离子体环。

6.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面形成多个等离子体环，通过移动上述磁铁而移动上述多个等离子体环。

7.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

通过移动磁铁，而使形成于靶子表面的等离子体环反复地生成、移动、消除。

8.根据权利要求5到7中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，

所述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，所述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，所述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使所述旋转磁铁体与所述柱状旋转轴一起旋转，来进行所述等离子体环的移动或生成、消除。

9.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面，以实质上没有与靶子垂直的方向的磁场成分而仅存在与靶子平行的方向的磁场成分即仅存在水平磁场的环上的区域为中心，形成等离子体环，仅存在所述水平磁场的环上的全部的位置上的所述水平磁场成分为500高斯以上1200高斯以下。

10.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面，以实质上没有与靶子垂直的方向的磁场成分而仅存在与靶子平行的方向的磁场成分即仅存在水平磁场的环上的区域为中心，形成等离子体环，仅存在所述水平磁场的环上的全部的位置上的所述水平磁场成分为500高斯以上750高斯以下。

11.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面，以实质上没有与靶子垂直的方向的磁场成分而仅存在与靶子平行的方向的磁场成分即仅存在水平磁场的环上的区域为中心，形成等离子体环，仅存在所述水平磁场的环上的全部的位置上的所述水平磁场成分中的最小值处于最大值的25％到65％的范围内。

12.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面，以实质上没有与靶子垂直的方向的磁场成分而仅存在与靶子平行的方向的磁场成分即仅存在水平磁场的环上的区域为中心，形成等离子体环，仅存在所述水平磁场的环上的全部的位置上的所述水平磁场成分中的最小值处于最大值的65％到100％的范围内。

13.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面，以实质上没有与靶子垂直的方向的磁场成分而仅存在与靶子平行的方向的磁场成分即仅存在水平磁场的环上的区域为中心，形成等离子体环，仅存在所述水平磁场的环上的全部的位置上的所述水平磁场成分中的最小值处于最大值的75％到100％的范围内。

14.根据权利要求9到13中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，所述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，所述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使所述旋转磁铁体与所述柱状旋转轴一起旋转，来进行所述等离子体环的移动或生成、消除。

15.根据权利要求1-4、8和14中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述旋转磁铁体是螺旋状磁铁组，其包含形成于所述柱状旋转轴周围的多个螺旋体，沿所述柱状旋转轴的轴向相邻的螺旋体彼此在所述柱状旋转轴的径向外侧形成不同的磁极即N极和S极，

所述固定外周体从靶子侧看形成包围了所述旋转磁铁体的结构，并且在靶子侧形成N极或S极的磁极或者未被预先磁化。

16.根据权利要求15所述的磁控溅射装置，其特征在于，在以垂直于所述柱状旋转轴的轴的视线观看所述柱状旋转轴及所述旋转磁铁体时，形成螺旋的磁铁的方向与所述柱状旋转轴的轴向所成的角度当中的锐角一方的角度处于35°到50°之间。

17.根据权利要求15所述的磁控溅射装置，其特征在于，在以垂直于所述柱状旋转轴的轴的视线观看所述柱状旋转轴及所述旋转磁铁体时，形成螺旋的磁铁的方向与所述柱状旋转轴的轴向所成的角度当中的锐角一方的角度处于30°到70°之间。

18.根据权利要求15所述的磁控溅射装置，其特征在于，在以垂直于所述柱状旋转轴的轴的视线观看所述柱状旋转轴及所述旋转磁铁体时，形成螺旋的磁铁的方向与所述柱状旋转轴的轴向所成的角度当中的锐角一方的角度处于70°到88°之间。

19.根据权利要求15所述的磁控溅射装置，其特征在于，在以垂直于所述柱状旋转轴的轴的视线观看所述柱状旋转轴及所述旋转磁铁体时，形成螺旋的磁铁的方向与所述柱状旋转轴的轴向所成的角度当中的锐角一方的角度处于75°到85°之间。

20.根据权利要求15到19中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述旋转磁铁体是螺旋状板磁铁组，其通过在所述柱状旋转轴上螺旋状地设置板磁铁而形成2个螺旋，沿所述柱状旋转轴的轴向相邻的螺旋彼此在所述柱状旋转轴的径向外侧形成不同的磁极即N极和S极。

21.根据权利要求15到19中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述旋转磁铁体是螺旋状板磁铁组，其通过在所述柱状旋转轴上螺旋状地设置板磁铁而形成4个、6个、8个或10个螺旋，沿所述柱状旋转轴的轴向相邻的螺旋彼此在所述柱状旋转轴的径向外侧形成不同的磁极即N极和S极。

22.根据权利要求15到21中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，除上述旋转磁铁体和上述固定外周体之外，还在上述旋转磁铁体的附近设置移动自由的磁铁。

23.根据权利要求22所述的磁控溅射装置，其特征在于，除上述旋转磁铁体和上述固定外周体之外，还在上述旋转磁铁体的附近设置移动自由的磁铁，在旋转上述旋转柱状轴时因上述旋转磁铁体与上述固定外周体的相互作用而发生的在上述柱状旋转轴上产生的转矩及力与没有上述移动自由的磁铁的情况下相比始终减少。

24.根据权利要求20到23中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述柱状旋转轴的至少一部分为顺磁性体。

25.根据权利要求20到24中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述柱状旋转轴由中空结构的磁性体构成，其厚度被设定为，使得所述磁性体内部的全部的区域的磁通密度达到所述磁性体的饱和磁通密度的65％以下。

26.根据权利要求20到25中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述柱状旋转轴由中空结构的磁性体构成，其厚度被设定为，使得所述磁性体内部的全部的区域的磁通密度达到所述磁性体的饱和磁通密度的60％以下，并且小于形成所述旋转磁铁体的磁铁的剩磁通密度。

27.根据权利要求20到26中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述柱状旋转轴由中空结构的顺磁性体构成，其厚度被设定为，使得所述顺磁性体内的全部的区域的磁通密度小于形成所述旋转磁铁体的磁铁的剩磁通密度。

28.根据权利要求20到27中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，在所述固定外周体的与所述靶子相反一侧的面上，与所述固定外周体相邻地设有固定外周顺磁性体。

29.根据权利要求20到28中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，设置了使从所述固定外周体朝向所述靶子的外侧的磁通弱于从所述固定外周体朝向所述靶子的内侧的磁通的机构。

30.根据权利要求20到29中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述机构包含按照连续覆盖在上述固定外周体的表面中从上述靶子侧看外侧的侧面和上述靶子侧的面的一部分的方式设置的顺磁性体构件。

31.根据权利要求20到30中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述旋转磁铁体与所述固定外周体可以在与靶子表面垂直的方向上移动。

32.根据权利要求20到31中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述旋转磁铁体与所述固定外周体设置于由靶子材料、贴附有靶子材料的背板及从背板周边连续地设置的壁面包围的空间内，所述空间可以减压。

33.根据权利要求32所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述背板的厚度小于所述靶子的初始厚度。

34.根据权利要求20到33中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，具有在与所述柱状旋转轴的轴向相交的方向上使所述被处理基板相对地移动的机构。

35.一种磁控溅射装置，其特征在于，与所述柱状旋转轴的轴向平行地具备多个权利要求20到34中任意一项所述的磁控溅射装置，具有在与所述柱状旋转轴的轴向相交的方向上使所述被处理基板相对地移动的机构。

36.一种磁控溅射装置，其特征在于，与所述柱状旋转轴的轴向平行地具备多个权利要求20到34中任意一项所述的靶子材料不同的磁控溅射装置，具有在与所述柱状旋转轴的轴向相交的方向上使所述被处理基板相对地移动的机构。

37.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面形成多个等离子体环，使所述靶子表面与所述被处理基板表面的距离为30mm以下，并且所述被处理基板表面的磁场为100高斯以下。

38.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面形成多个等离子体环，使所述靶子表面与所述被处理基板表面的距离为30mm以下，并且所述被处理基板表面的磁场为20高斯以下。

39.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的靶子保持机构、隔着上述靶子保持机构与上述靶子相面对地设置的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

在靶子表面形成多个等离子体环，使所述靶子保持机构的厚度为所述靶子的初始厚度的30％以下。

40.根据权利要求39所述的磁控溅射装置，其特征在于，能够使所述被处理基板与所述靶子之间的第一空间减压，能够使所述靶子保持机构与所述磁铁之间的第二空间减压，使所述第一及第二空间的压力实质上相等。

41.根据权利要求40所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述背板的厚度小于所述靶子的初始厚度。

42.根据权利要求39到41中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，在所述靶子保持机构上设有冷却机构。

43.根据权利要求42所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述冷却机构靠近所述靶子保持机构的两个端部并且设置于所述第二空间中。

44.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

所述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，所述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，所述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使所述旋转磁铁体与所述柱状旋转轴一起旋转，所述靶子表面的磁场图形随时间变动，

所述靶子被贴附在金属制的背板上，所述旋转磁铁体被与所述背板电连接的金属制的板包围，

具备经由所述金属制的板至少将高频电力作为激发等离子体的电力施加到靶子上的机构，所述高频电力是具有一个频率的高频电力或重叠了多个频率的高频电力，

以比所述高频电力中的具有最高频率的高频电力的在真空中的半波长的十分之一的距离更短的间距在旋转轴方向上具有多个馈电点。

45.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

所述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，所述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，所述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

通过使所述旋转磁铁体与所述柱状旋转轴一起旋转，所述靶子表面的磁场图形随时间变动，

在所述被处理基板的与所述靶子相反一侧，具有产生磁场的机构。

46.根据权利要求45所述的磁控溅射装置，其特征在于，具有设置台，其设置于所述被处理基板的与所述靶子相反的一侧，载放所述被处理基板，

所述产生磁场的机构是设置于所述设置台的内部的磁铁。

47.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

所述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，所述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，所述固定外周体由在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置的强磁性体构成，

通过使所述旋转磁铁体与所述柱状旋转轴一起旋转，所述靶子表面的磁场图形随时间变动。

48.一种磁控溅射装置，是具有被处理基板、与被处理基板相面对地设置的靶子、设置于靶子的与被处理基板相反一侧的磁铁，通过利用该磁铁在靶子表面形成磁场而使等离子体封闭在靶子表面的磁控溅射装置，其特征在于，

所述磁铁包括旋转磁铁体和固定外周体，所述旋转磁铁体以螺旋状设置在柱状旋转轴的周围，所述固定外周体在旋转磁铁体的周边与靶子面平行地设置，由沿着与靶子面垂直的方向被磁化的磁铁或未预先磁化的强磁性体构成，

所述旋转磁铁体包含第一螺旋体和第二螺旋体，所述第一螺旋体是将表面被磁化为S极或N极中的任一个的磁铁以螺旋状设置于柱状旋转轴上而成的，所述第二螺旋体是与该第一螺旋体平行相邻地使未被预先磁化的强磁性体以螺旋状设置于上述柱状旋转轴上而成的，

通过使所述旋转磁铁体与所述柱状旋转轴一起旋转，所述靶子表面的磁场图形随时间变动。

49.根据权利要求47或48所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述旋转磁铁体构成为如下的磁铁结构：使靶子消耗分布决定的靶子利用效率为80％以上，该靶子消耗分布是由以所述水平磁场所捕捉的电子的拉莫尔半径及磁场的曲率半径决定的。

50.根据权利要求49所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述靶子消耗分布是由以所述拉莫尔半径及磁场的曲率半径决定的腐蚀半值宽度决定的。

51.根据权利要求50所述的磁控溅射装置，其特征在于，使用以下的式(1)来决定所述拉莫尔半径，

[数1]

$r_c=34\frac{\sqrt{\left|V_{\mathrm{DC}}\right|\left(V\right)}}{B\left(\mathrm{Gauss}\right)}\left(\mathrm{mm}\right)...\left(1\right)$

r_c：拉莫尔半径，

B：磁通密度，

V_DC：自偏置电压。

52.根据权利要求50或51所述的磁控溅射装置，其特征在于，使用以下的式(2)来决定所述腐蚀半值宽度，

[数2]

$W\≈2\sqrt{2{\mathrm{Rr}}_c}\left(\mathrm{mm}\right)\·\·\·\left(2\right)$

W：腐蚀半值宽度，

R：磁场的曲率半径。

53.根据权利要求50～52中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述靶子消耗分布是由所述旋转磁铁体旋转时的所述腐蚀半值宽度的平均相位决定的。

54.根据权利要求49～53中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，靶子利用效率是按照使上述靶子消耗分布实质上遍及上述靶子的全面地均匀化的方式决定的。

55.根据权利要求49～54中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述旋转磁铁体具有将多个板磁铁形成多个螺旋地设置于柱状旋转轴上的板磁铁组，所述磁铁结构包括使得所述靶子的利用效率达到80％以上的相邻的所述板磁铁组的磁铁间隔。

56.根据权利要求49～55中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述旋转磁铁体具有将多个板磁铁以螺旋状设置于柱状旋转轴上的板磁铁组，所述磁铁结构包括使得所述靶子的利用效率达到80％以上的所述板磁铁的厚度。

57.根据权利要求49～56中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述旋转磁铁体具有将多个板磁铁以螺旋状设置于柱状旋转轴上的板磁铁组，所述磁铁结构包括使得所述靶子的利用效率达到80％以上的所述板磁铁的宽度。

58.根据权利要求49～57中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述旋转磁铁体具有使多个板磁铁形成单一或多个环并以螺旋状设置于柱状旋转轴上的板磁铁组，所述磁铁结构包括使得所述靶子的利用效率达到80％以上的所述环的数目。

59.根据权利要求49～58中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述旋转磁铁体具有将多个板磁铁以螺旋状设置于柱状旋转轴上的板磁铁组，所述磁铁结构包括使得所述靶子的利用效率达到80％以上的所述以螺旋状延伸的板磁铁的延伸方向与所述旋转轴的轴向的夹角。

60.根据权利要求59所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述角度为57°至85°。

61.根据权利要求49～60中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述旋转磁铁体具有板磁铁组，该板磁铁组是使表面为N极的板磁铁以螺旋状设置于柱状旋转轴上，并且与之相邻地使表面为S极的板磁铁以螺旋状设置于柱状旋转轴上而成的，所述表面为N极的板磁铁的宽度被设为与所述表面为S极的板磁铁的宽度不同。

62.根据权利要求61所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述表面为N极的板磁铁的宽度小于所述表面为S极的板磁铁的宽度。

63.根据权利要求58所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述环的数目为1或2。

64.根据权利要求60所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述角度为75°以上。

65.根据权利要求56所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述厚度为5～15mm。

66.根据权利要求48所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述第一螺旋体及/或所述第二螺旋体构成为使得以下面的式(3)表示的所述靶子的利用效率达到80％以上，

利用效率≡腐蚀部分的截面积/靶子初始的截面积...(3)

※其中，利用效率设为靶子的最小厚度为初始厚度的5％时的计算值。

67.根据权利要求66所述的磁控溅射装置，其特征在于，将所述第一螺旋体与所述第二螺旋体的间隔设为使得所述靶子的利用效率达到80％以上的间隔。

68.根据权利要求67所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述间隔为11～17mm。

69.根据权利要求66～68中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，将所述第一螺旋体与所述第二螺旋体的板厚设为使得所述靶子的利用效率达到80％以上的厚度。

70.根据权利要求69所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述板厚为5～15mm。

71.根据权利要求66～70中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，将所述第一螺旋体与所述第二螺旋体的环数目设为使得所述靶子的利用效率达到80％以上的数目。

72.根据权利要求71所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述环数目为1～5。

73.根据权利要求66～70中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，将所述第一螺旋体与所述第二螺旋体的宽度设为不同的宽度，使得靶子的利用效率达到80％以上。

74.根据权利要求73所述的磁控溅射装置，其特征在于，使所述第一螺旋体与所述第二螺旋体中的在径向外侧形成N极的所述螺旋体的宽度大于在径向外侧形成S极的螺旋体的宽度。

75.根据权利要求66～74中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，将所述第一螺旋体与所述第二螺旋体的延伸方向与所述旋转轴的轴向的夹角设为使得所述靶子的利用效率达到80％以上的角度。

76.根据权利要求75所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述角度约为57°～84°。

77.根据权利要求75所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述角度为75°至85°。

78.根据权利要求47或48所述的磁控溅射装置，其特征在于，具有：应当放置被处理基板的保持体、保持应当与该保持体相面对地设置的靶子的背板、设置于所述保持体与所述背板之间的等离子体遮蔽板，

在该遮蔽板上在所述基板与所述靶子之间的空间中形成狭缝，使所述狭缝的宽度与所述等离子体的宽度的差为20mm以内。

79.根据权利要求47或48所述的磁控溅射装置，其特征在于，具有：应当放置被处理基板的保持体、保持应当与该保持体相面对地设置的靶子的背板、设置于所述保持体与所述背板之间的等离子体遮蔽板，在该遮蔽板上在成为所述基板与所述靶子之间的空间中形成狭缝，使所述遮蔽板与靶子的间隔为3～15mm。

80.根据权利要求47或48所述的磁控溅射装置，其特征在于，具有在装置内可移动地设置的移动磁铁，

通过使所述移动磁铁对应着所述旋转磁铁组的旋转而移动，来缓解由所述旋转磁铁组的旋转坐标产生的强磁场。

81.根据权利要求80所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述移动磁铁被可移动地设置于所述旋转磁铁组与所述外周板磁铁或固定外周强磁性体之间。

82.根据权利要求81所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述移动磁铁具有旋转轴，能够以该旋转轴为中心旋转，并且沿着与旋转方向垂直的方向被磁化，

此外，所述移动磁铁被设为，在所述柱状旋转轴的端部与所述外周板磁铁或固定外周强磁性体之间，所述移动磁铁的旋转轴处于与所述柱状旋转轴的轴向垂直的方向，

旋转所述移动磁铁，以减弱在因所述旋转磁铁组的旋转坐标而使所述旋转磁铁组的端部的极性、与所述固定外周磁铁或固定外周强磁性体的与所述端部相面对的面的极性一致时所产生的磁场。

83.根据权利要求81所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述移动磁铁被设为，在所述柱状旋转轴的侧面与所述固定外周板磁铁或固定外周强磁性体之间，具有与所述旋转磁铁组的旋转轴平行的旋转轴，能够以该旋转轴为中心旋转，并且沿着与旋转方向垂直的方向被磁化，

旋转所述移动磁铁，以减弱在因所述旋转磁铁组的旋转坐标而使所述旋转磁铁组的侧面的一部分的极性、与所述固定外周磁铁或固定外周强磁性体的与所述侧面的一部分相面对的面的极性一致时所产生的磁场。

84.根据权利要求81或83所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述移动磁铁被设为，在所述柱状旋转轴的侧面与所述外周板磁铁或固定外周强磁性体之间，能够沿与所述旋转磁铁组的旋转轴平行的方向移动，

旋转所述移动磁铁，以减弱在因所述旋转磁铁组的旋转坐标而使所述旋转磁铁组的侧面的一部分的极性、与所述固定外周磁铁或固定外周强磁性体的与所述侧面的一部分相面对的面的极性一致时所产生的磁场。

85.根据权利要求81～84中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述移动磁铁是自由地旋转的旋转磁铁。

86.根据权利要求80～85中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述移动磁铁的表面被非磁性体覆盖。

87.一种磁控溅射装置的磁场的调整方法，是权利要求80～86中任意一项所述的磁控溅射装置的磁场的调整方法，其特征在于，

具有如下的步骤，即，

在因所述旋转磁铁组的旋转坐标，使得所述旋转磁铁组与所述固定外周磁铁或固定外周强磁性体的相互面对的面的极性一致的情况下，

移动所述移动磁铁，以使与所述极性相反的极性朝向所述相面对的面。

88.根据权利要求47或48所述的磁控溅射装置，其特征在于，具有准直器，

所述准直器按照使飞散出的所述靶子的飞散方向一致的方式构成。

89.根据权利要求88所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述准直器设置于所述被处理基板与所述靶子之间，使飞散出的所述靶子的飞散方向与所形成的膜的膜厚方向一致。

90.根据权利要求89所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述准直器与所述靶子相邻地固定。

91.根据权利要求89所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述准直器被设为，可以配合上述被处理基板的移动而移动。

92.根据权利要求88～91中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述磁铁具有：

旋转磁铁组，其将多个板磁铁以螺旋状设置于柱状旋转轴上，并可以旋转；

固定外周板磁铁，其与靶子面平行地设置于旋转磁铁组的周边，并且沿与靶子面垂直的方向被磁化。

93.根据权利要求88～92中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，构成所述准直器的材料含有Ti、Ta、Al、不锈钢中的至少一种。

94.根据权利要求88～93中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，还具有用于从所述准直器上除去附着于所述准直器上的所述靶子的材料的飞散体的除去机构。

95.根据权利要求94所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述除去机构是通过对所述准直器施加电压而除去所附着的所述靶子的材料的飞散体的机构。

96.一种靶子排列装置，是设置于权利要求47或48中所述的磁控溅射装置中，使飞散出的所述靶子的飞散方向一致的磁控溅射装置的靶子排列装置，其特征在于，

具有准直器，

所述准直器按照使飞散出的所述靶子的飞散方向一致的方式构成。

97.根据权利要求96所述的靶子排列装置，其特征在于，构成所述准直器的材料含有Ti、Ta、Al、不锈钢中的至少一种。

98.根据权利要求97所述的靶子排列装置，其特征在于，还具有用于从所述准直器上除去附着于所述准直器上的所述靶子的除去机构。

99.根据权利要求98所述的靶子排列装置，其特征在于，所述除去机构是通过对所述准直器施加电压而除去所附着的所述靶子的机构。

100.根据权利要求44～86、88～99中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述旋转磁铁体与所述固定外周体可以在与靶子表面垂直的方向上移动。

101.根据权利要求44～86、88～100中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，

所述旋转磁铁体与所述固定外周体被设置于由靶子材料、贴附有靶子材料的背板及从背板周边连续地设置的壁面包围的空间内，所述空间可以减压。

102.根据权利要求44～86、88～101中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述靶子安装于背板上，该背板的厚度小于所述靶子的初始厚度。

103.根据权利要求40～86、88～102中任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，具有在与所述柱状旋转轴的轴向相交的方向上使所述被处理基板相对地移动的机构。

104.一种磁控溅射装置，其特征在于，与所述柱状旋转轴的轴向平行地具备多个权利要求40～86、88～102中任意一项所述的磁控溅射装置，具有在与所述柱状旋转轴的轴向相交的方向上使所述被处理基板相对地移动的机构。

105.一种磁控溅射装置，其特征在于，与所述柱状旋转轴的轴向平行地具备多个权利要求40～86、88～102中任意一项所述的靶子材料不同的磁控溅射装置，并具有在与所述柱状旋转轴的轴向相交的方向上使所述被处理基板相对地移动的机构。

106.一种磁控溅射方法，其特征在于，使用权利要求1～86、88～105中任意一项所述的磁控溅射装置，一边旋转所述柱状旋转轴，一边在被处理基板上使所述靶子的材料成膜。

107.一种电子装置的制造方法，其特征在于，包括使用权利要求106中所述的磁控溅射方法在被处理基板上溅射成膜的步骤。

108.一种磁记录装置的制造方法，其特征在于，包括使用权利要求106中所述的磁控溅射方法在被处理基板上溅射成膜的步骤。

109.一种产品，其特征在于，具有利用权利要求106中所述的磁控溅射方法形成的薄膜。

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