CN104364417A - 磁控溅射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在使用由磁性材料构成的靶进行磁控溅射时能够提高装置的生产率的技术。在本发明中，构成的装置包括：由磁性材料构成的作为靶的圆筒体，其在基板的上方以该圆筒体的中心轴线从所述基板的中心轴线向沿着所述基板的面的方向偏移的方式配置；旋转机构，其用于使该圆筒体绕该圆筒体的轴线旋转；磁体排列体，其设在所述圆筒体的空洞部内；电源部，其用于对所述圆筒体施加电压。并且，在所述磁体排列体的与所述圆筒体的轴线正交的截面形状中，与该截面形状的在圆筒体的周向上的两端部相比，该截面形状的在圆筒体的周向上的中央部向该圆筒体的周面侧突出。由此，即使使用厚度比较厚的靶，也能够抑制自靶泄漏的磁场的强度降低，并且能够抑制侵蚀局部进行。

Description

磁控溅射装置

技术领域

本发明涉及一种用于对基板进行成膜的磁控溅射装置。

背景技术

作为新一代的存储器而备受期待的磁随机存取存储器(MRAM：Magnetic Random Access Memory)、硬盘驱动器使用较多的磁性材料，该磁性材料几乎都是由通过溅射形成在基板上的薄膜构成的。所述MRAM是利用作为铁磁性层的磁性体膜夹持绝缘膜的存储元件，其利用了通过磁性体膜的磁化方向是同一方向还是相反方向而使绝缘膜的通电量不同的特性。

所述溅射通常利用磁控溅射法进行，在该磁控溅射法中使用了如图24所示那样包括设在真空容器内的圆形平板状或矩形平板状的由磁性体构成的靶101和配置在所述靶101的背面的多个磁体102的装置。图中附图标记103是用于冷却靶101的水冷板，附图标记104是磁体102的支承构件。

因基于所述磁体102的泄漏磁场而形成沿着靶101的下表面的磁场。之后，若对靶101供给例如负直流电力或高频电力，则以与所述磁场正交的方式形成电场，使被导入在真空容器内的氩(Ar)气体等非活性气体离子化。并且，在正交电磁场的作用下，等离子体中的二次电子进行摆线运动，在靶101的附近被捕捉到，非活性气体的离子化效率提高，能够在靶附近形成高密度的等离子体。结果，能够实现磁性体膜在基板上的成膜速度的高速化、减少因捕捉二次电子导致所述基板受到该二次电子的冲击。另外，因能够降低非活性气体的压力而能够得到减少所述非活性气体混入磁性体膜、即减少杂质混入膜这样的效果。

然而，靶101为磁性体，因此由磁体102产生的磁场被该靶101吸收。其吸收量依赖于该靶101的磁导率、饱和磁通量密度等。即，利用未被靶101吸收完的泄漏磁场形成所述等离子体。对于如所述那样形成等离子体所需要的泄漏磁场强度，通常优选为200高斯以上。

然而，为了提高装置的生产率，要求减少靶101的更换频率。因此，考虑增厚靶101的厚度，但若该靶101的厚度增厚，则所述泄漏磁场的强度降低，因此难以充分地增厚该靶101的厚度。在磁体102的体积、由该磁体102构成的磁路上下工夫以得到较高的磁场强度，或者阴极磁体(日文：カソードマグネット)使用例如Nd-Fe-B(钕-铁-硼)等磁通量密度比较高的磁体。然而，即使是这样的对策，也难以充分地增厚靶101的厚度。例如在利用饱和磁通量密度Bs为2.4T的Co35Fe65(数值的单位为原子百分比(at％))合金构成靶101的情况下，靶101的厚度的上限为5mm左右。

另外，对于磁性体的靶101，存在侵蚀的进行加速增大这样的问题。图25表示通过溅射靶101而发生变化的侵蚀部105的轮廓。图中上层、中层、下层分别表示所述侵蚀部105的初期、中期、后期各自的轮廓。图中的右侧表示该靶101的轮廓，作为比较，左侧表示非磁性体的靶106的轮廓。在非磁性体的靶106的情况下，从初期到后期自磁体102泄漏的磁场没有发生变化，因此侵蚀部105被以恒定速度侵蚀。

然而，在磁性体的靶101的情况下，若形成有侵蚀部105且靶101的厚度在该靶101的面内发生变化，则靶101的厚度较小的部位相比其他部位而言泄漏磁场的强度较大，在该靶101的厚度较小的部位的周围集中有磁通量107。结果，该部位率先被溅射。并且，若进行溅射，则该现象明显，因此如后期的轮廓所示那样，侵蚀部105具有陡峭的梯度。即，对于靶101，在面内的特定的部位处侵蚀部105被较大地侵蚀，因此与非磁性体的靶106相比无法得到充分的利用效率。结果，靶101的更换频率升高。

在日本特开平6-17247号公报中记载了这样的技术：靶形成为圆筒，在圆筒进行旋转时基板在圆筒上穿过而对该基板进行基于溅射的成膜。另外，在日本特开平11-29866号公报中也记载了这样的技术：利用圆筒构成靶，对相对于靶而言沿横向固定、配置的基板进行基于溅射的成膜。另外，在日本特开2009-1912号公报中记载了这样的技术：以相对于旋转的晶圆倾斜的方式设置平板状的靶来进行溅射。然而，在所述公报中，使用磁性体的靶所导致产生的所述问题未受到关注，无法充分地解决该问题。另外，在日本特开平6-17247号公报的发明中，需要确保供基板移动的区域，因此还存在导致处理室大型化这样的问题。

发明内容

发明要解决的问题

本发明是在这样的情况下做成的，其目的在于提供一种在使用由磁性材料构成的靶进行磁控溅射时能够提高装置的生产率的技术。

用于解决问题的方案

本发明的磁控溅射装置用于通过磁控溅射法对载置在真空容器内的旋转自如的载置部上的基板进行成膜，其特征在于，

磁控溅射装置包括：

由磁性材料构成的作为靶的圆筒体，其在所述基板的上方以该圆筒体的中心轴线自所述基板的中心轴线向沿着所述基板的面的方向偏移的方式配置；

旋转机构，其用于使该圆筒体绕该圆筒体的轴线旋转；

磁体排列体，其设在所述圆筒体的空洞部内；

电源部，其用于对所述圆筒体施加电压，

在所述磁体排列体的与所述圆筒体的轴线正交的截面形状中，与该截面形状的在圆筒体的周向上的两端部相比，该截面形状的在圆筒体的周向上的中央部向该圆筒体的周面侧突出。

本发明的具体的技术方案例如如下述那样。

(a)构成所述靶的磁性材料为金属或合金，该金属或合金含有作为主要成分的由Fe、Co、Ni的3d过渡金属构成的元素中的一种以上的元素。

(b)该磁控溅射装置包括移动机构，该移动机构用于使所述磁体排列体沿圆筒体的轴向移动。

(c)该磁控溅射装置包括移动机构，该移动机构用于使所述磁体排列体沿圆筒体的周向移动。

(d)在所述磁体排列体的与所述圆筒体的轴线正交的截面形状中，该截面形状的靠该圆筒体的内周面侧的轮廓以从所述两端部朝向中央部去沿着该圆筒体的内周面的方式形成为曲线状或折线状。

(e)在所述磁体排列体的与所述圆筒体的轴线正交的截面形状中，该截面形状的靠该圆筒体的内周面侧的轮廓从所述两端部朝向中央部去而构成为多级台阶状的形状。

(f)磁体排列体包括多个磁体，各磁体与所述圆筒体的周面之间的距离为15mm以下。

(g)所述磁体排列体包括：第1磁体；第2磁体，其以该第2磁体的靠所述圆筒体的周面侧的磁极与所述第1磁体的靠所述圆筒体的内周面侧的磁极不同的方式隔着该第1磁体的方式设置；第3磁体，其设置在所述第1磁体与第2磁体之间，该第3磁体的磁极的朝向从第1磁体和第2磁体中的任一者的一侧朝向另一者的一侧，以增强由所述第1磁体和第2磁体形成的磁场，

所述第3磁体被设为比所述第2磁体向所述圆筒体的周面侧突出，所述第1磁体被设为比所述第3磁体向圆筒体的周面侧突出。

发明的效果

采用本发明，设有圆筒体，该圆筒体为靶，由磁性材料构成，以相对于基板倾斜地配置，该圆筒体绕其轴线进行旋转，磁体排列体的与所述圆筒体的轴线正交的截面形状被设为：与圆筒体的周向上的两端部相比，中央部向该圆筒体的周面侧突出。因而，即使增厚靶的厚度也能够抑制自磁体排列体向圆筒体的外部泄漏的磁场的强度减弱，并且能够抑制靶被局部地侵蚀。由此，抑制靶的更换频率升高，从而能够提高装置的生产效率。

附图说明

图1是本发明的磁控溅射装置的纵剖侧视图。

图2是所述磁控溅射装置的横剖俯视图。

图3是表示靶和构成磁体排列体的磁体的立体图。

图4是所述磁体排列体和靶的纵剖侧视图。

图5是表示成膜时的工作台和靶的动作的说明图。

图6是表示在所述靶中进行侵蚀的样子的说明图。

图7是表示在所述靶中进行侵蚀的样子的说明图。

图8是表示在所述靶中进行侵蚀的样子的说明图。

图9是另一磁控溅射装置的横剖俯视图。

图10是表示所述装置的磁体排列体的动作的说明图。

图11是又一磁控溅射装置的横剖俯视图。

图12是表示磁体排列体的另一结构例的侧视图。

图13是表示磁体排列体的又一结构例的侧视图。

图14是表示磁体排列体的再一结构例的侧视图。

图15是表示磁体排列体的再一结构例的侧视图。

图16是表示磁控溅射装置的各部的动作的时序图。

图17是表示磁体的角度的例的说明图。

图18是另一实施方式的磁控溅射装置的纵剖侧视图。

图19是所述磁控溅射装置的横剖俯视图。

图20是表示所述磁控溅射装置的各部的动作的时序图。

图21是表示评价试验的结果的示意图。

图22是表示评价试验的结果的示意图。

图23是表示评价试验的结果的坐标图。

图24是表示以往的装置的靶的结构的说明图。

图25是表示磁性体的靶和非磁性体的靶被侵蚀的样子的说明图。

具体实施方式

(第1实施方式)

边参照附图边说明本发明的一实施方式的磁控溅射装置1。图1是所述磁控溅射装置1的纵剖侧视图，图2是所述磁控溅射装置1的横剖俯视图。图中附图标记11是由例如铝(Al)构成且接地的真空容器。图中附图标记12是在真空容器11的侧壁开口的作为基板的晶圆W的搬送口，利用开闭机构13开闭。

在真空容器11内设有圆形的工作台21，作为基板的半导体晶圆(以下，简称为晶圆)W水平载置在该工作台21的表面。在工作台21上能够载置例如直径为150mm～450mm的晶圆W。工作台21的背面中央部与沿铅垂方向延伸的轴部22的一端连接。工作台21构成为具有升降机构，以能够对膜厚分布进行微调整，也可以根据处理条件的不同而变更该工作台21的高度。轴部22的另一端穿过设在真空容器11的底部的开口部14向真空容器11的外部延伸，并与旋转驱动机构23连接。工作台21构成为、在该旋转驱动机构23的驱动下借助轴部22以例如0rpm～300rpm的转速绕铅垂轴线旋转自如。在轴部22的周围以从真空容器11的外侧封堵所述真空容器11与轴部22之间的间隙的方式设有筒状的旋转密封件24。图中附图标记25是设于旋转密封件24的轴承。

在工作台21的内部设有未图示的加热器，该加热器用于将晶圆W加热到规定温度。另外，在该工作台21设有未图示的突出销，该突出销用于在该工作台21与真空容器11的外部的未图示的搬送机构之间交接晶圆W。

在真空容器11的下方开设有排气口31。该排气口31与排气管32的一端连接，排气管32的另一端与真空泵33连接。图中附图标记34是夹设于排气管32的排气量调整机构，具有调整真空容器11内的压力的作用。在真空容器11的侧壁的上部侧设有作为等离子体产生用气体的供给部的气体喷嘴35，气体喷嘴35与储存有例如Ar等非活性气体的气体供给源36连接。图中附图标记37是由质量流量控制器构成的流量调整部，用于控制Ar气体从气体供给源36向气体喷嘴35的供给量。

在真空容器11内沿水平轴设有圆筒体的靶41。靶41以其长度方向上的靠晶圆W的中心轴线侧的端部R高于该晶圆W的方式相对于晶圆W倾斜地配置。溅射粒子自该靶41按照余弦定理放出。即，同射出溅射粒子的靶41的面的法线与溅射粒子射出的方向所成的角度的余弦值成正比例的量的溅射粒子被射出。靶41如所述那样相对于晶圆W倾斜地配置是因为：与靶41配置在晶圆W的正上方的情况相比，能够从靶41的更大的范围向晶圆W入射溅射粒子，因此通过适当地设定后述的偏移距离、TS距离，能够使溅射粒子以较高的均匀性堆积在晶圆W上。另外，在靶41为合金的情况下，能够提高在晶圆W上形成的膜的合金成分的均匀性。

靶41与所述工作台21上的晶圆W的中心在横向上的距离L1(偏移距离)设定为例如0mm～300mm。若将靶41的下端与载置在工作台21上的晶圆W的中心之间的高度作为TS距离L2，则该TS距离L2设定为例如50mm～300mm。该偏移距离L1和TS距离L2由磁性体膜的期望膜厚、靶41的溅射率以及膜质决定。

靶41是由例如用于构成MRAM元件的Co-Fe-B(钴-铁-硼)合金、Co-Fe合金、Fe、Ta(钽)、Ru、Mg、IrMn、PtMn等中的任一材质构成的。在进一步进行说明时，该靶41由金属或合金构成，该金属或合金含有作为主要成分的由Fe、Co、Ni(镍)的3d过渡金属构成的元素中的一种以上的元素。作为主成分含有并不包括在制造时作为杂质混入的情况，更具体而言，是指相对于靶41整体而言含有例如10％以上的情况。

如图2所示，设有筒状的旋转轴42，该旋转轴42与所述靶41平行，且两端从真空容器11的内侧向外侧延伸。在该旋转轴42中，位于真空容器11的内侧的端部扩径而构成凸缘43，该凸缘43封堵靶41的一端侧。旋转轴42隔着用于使靶41与真空容器11绝缘的绝缘构件44被真空容器11支承。另外，为了从真空容器11的外侧封堵旋转轴42与真空容器11之间的未图示的间隙、确保真空容器11的气密性，而设有筒状的旋转密封件45。图中附图标记46是设于旋转密封件45的轴承。旋转轴42和凸缘43由导电性构件构成，并与靶41一起构成电极40。该电极40利用电源部47施加负直流电压。其中，也可以代替所述直流电压而施加高频电压。

以封堵靶41的另一端侧的方式设有例如金属的圆形盖48，旋转轴49自该盖48的中心部沿靶41的轴向朝向真空容器11的外部延伸。以封堵该旋转轴49与真空容器11之间的方式与靶41的一端侧同样地设有包括轴承46的旋转密封件45。旋转轴49与旋转轴42同样地隔着绝缘构件44被真空容器11支承，利用该绝缘构件44使真空容器11与电极40绝缘。另外，也可以代替像这样利用旋转轴42、49将靶41的两端侧支承于真空容器11的结构，而是采用不设置旋转轴49、仅利用旋转轴42将靶41支承于真空容器11的结构。

在旋转轴42上卷绕有带51，利用构成旋转机构的电动机52驱动带51。由此靶41绕其轴线旋转。在靶41的空洞部50内设有磁体排列体53。该磁体排列体53具有沿所述轴向延伸的支承板54和支承于该支承板54的例如磁体55、55、56、57、57。在沿靶41的轴向进行观察时，各磁体55～57以朝向晶圆W且在侧视时向斜下方彼此平行地延伸的方式设在所述空洞部50内，而构成磁路。

图3表示磁体55～57的纵剖立体图，图4表示磁体55～57的纵剖侧视图。图中附图标记58是磁体的顶端面。各磁体55～57配置为在侧视时彼此隔有间隔。并且，磁体57、57配置为从左右夹着磁体56，而且，磁体55、55配置为从左右夹着所述磁体57、57。作为第1磁体的磁体56构成为在侧视时为长方形。作为第2磁体的磁体55和作为第3磁体的磁体57分别构成为这样的梯形：在从各自的侧面进行观察时，自支承板54延伸出的顶端侧为斜边。

磁体56、55是用于在靶41的外部形成磁通量60的磁体。磁体56、55的磁场方向(磁极的方向)沿着自支承板54起的伸长方向，对于磁体56，靶41侧为N极，对于磁体55，靶41侧为S极。磁体57是为了增强所述磁体56、55之间的磁通量60而设置的。出于这样的目的，磁体57的磁极的方向构成为与磁体56、55的磁极的方向正交，磁体56侧为N极。图4中的实线箭头表示各磁体55～57的磁极的方向。

并且，若观察各磁体55～57的顶端面58，则各磁体55～57的顶端面58构成为：在磁体55的排列方向上越朝向配置在中央部的磁体55的顶端面58去越远离支承板54地向靶41的周面突出。即，各磁体55～57的顶端面58构成为犹如沿着靶41的内周，在侧视时形成为折线状。换一种角度而言，在将靶41的内周的曲面近似为直线时，则所述各顶端面58设为与所近似的直线平行。

通过像这样构成各磁体，磁体55、56与靶41之间的距离接近，靶41外部的所述磁通量60增强。并且，能够比较大地发挥磁体57的作用，从而能够进一步增大该磁通量60。即，能够增大来自靶41的泄漏磁场。在图4中，附图标记d所示的磁体56的顶端面58与靶41的内周面之间的距离例如设定为15mm以下。其他的磁体55、57的顶端面58与所述靶41的内周面之间的距离例如也同样地设定为15mm以下。

返回到图2继续进行说明。支承板54与支架26连接，该支架26与沿轴向在靶41和旋转轴42内延伸的支承棒27连接而被支承。支承棒27的端部28向真空容器11的外部延伸出，被支承于例如未图示的壁部。

该磁控溅射装置1包括控制部6。控制部6具有用于向装置1的各部发送控制信号的程序。该程序如进行后述的成膜处理那样发送用于控制装置1的各部的动作的控制信号。具体而言，所述程序通过所述控制信号控制由电源部47向电极40供给电力的动作、利用流量调整部37调整Ar气体的流量、利用排气量调整机构34调整真空容器11内的压力、利用旋转驱动机构23驱动工作台21旋转、利用电动机52驱动靶41旋转等各动作。该程序存储于例如硬盘、光盘、磁光盘、存储卡等存储介质，由存储介质被安装到计算机上。

接着，说明所述磁控溅射装置1的作用。打开真空容器11的搬送口12，利用未图示的外部的搬送机构和顶销的协作向工作台21交接晶圆W。接着，关闭搬送口12，向真空容器11内供给Ar气体，并且利用排气量调整机构34控制排气量，将真空容器11内维持在规定压力。

接着，如图5的作用图中的箭头所示那样使工作台21绕铅垂轴线旋转并且利用电动机52驱动靶41绕轴线旋转。之后，由电源部47对靶41施加负直流电压，而在靶41的周围产生电场，在该电场的作用下Ar气体发生电离而产生电子。另一方面，在自磁体55未被靶41吸收地泄漏到外侧的磁场的作用下，如图5中的虚线所示那样在磁体55之间形成了构成磁通量60的泄漏磁场，在靶41的表面(欲被溅射的面)附近形成水平磁场61。

这样，在靶41附近的电场和磁场的作用下，所述电子被加速而进行漂移。并且，因加速而具有足够能量的电子进一步与Ar气体发生碰撞，而引起电离，从而形成等离子体，等离子体中的Ar离子62溅射靶41。另外，通过该溅射生成的二次电子被所述磁场捕捉到而有助于再次电离，通过这样，电子密度升高，等离子体被高密度化。

图6～图8是表示靶41的表面状态随着时间变化的样子的示意图。如图6、图7所示，利用Ar离子62溅射靶41，溅射粒子63被放出而形成侵蚀部64，但靶41相对于磁体55旋转，因此如图7、图8所示那样靶41的欲被溅射的部位发生偏移，侵蚀部64形成为沿靶41的周向展开。因此，能够防止泄漏磁场的强度急剧增大。结果，能够抑制侵蚀部64局部地朝向靶41的厚度方向增大。

泄漏磁场中的相对于靶41表面而言的水平成分越强的部位，靶41的溅射进行得越早，自该部位放出较多的溅射粒子63。放出的溅射粒子63朝向进行旋转的晶圆W表面入射而附着于晶圆W表面。溅射粒子63所入射的位置沿晶圆W的周向偏移，由此向晶圆W的整个周向范围内供给溅射粒子，而形成磁性体膜。在电源部47的电源接通之后经过规定时间后，关闭该电源，停止产生等离子体，停止供给Ar气体，以规定的排气量对真空容器11内进行排气，通过与搬入晶圆W时的动作相反的动作从真空容器11内搬出晶圆W。

采用该磁控溅射装置1，由磁性体构成的圆筒型的靶41边绕轴线旋转边被溅射，而向绕中心轴线旋转的晶圆W入射溅射粒子，从而进行成膜。由此，能够抑制靶41被局部地侵蚀，因此能够提高靶41的利用效率。另外，磁体排列体53构成为这样的形状：在沿靶41的轴向进行观察时，与靶41的两端部侧相比，中央部朝向靶41的内周面突出。由此，能够增大自靶41泄漏的磁场的强度，因此能够使靶41的厚度比较厚。因而，利用一个靶41能处理的晶圆W的片数增加，因此能够抑制靶41的更换频率。结果，能够提高装置1的生产率。

在所述第1实施方式中，靶41相对于晶圆W倾斜地配置并且使晶圆W旋转来进行成膜，从而能够谋求在晶圆W面内的膜厚的均匀化。以下，说明用于进一步提高膜厚的均匀性的装置的例子。图9表示装置1的第1变形例。与所述实施方式的不同点在于，装置1的第1变形例构成为：支承棒27的端部与旋转机构71连接，磁体排列体53与靶41相对独立，能够绕该靶41的轴线旋转。由此，能够如图10所示那样变更磁体排列体53的倾斜度。

例如，根据成膜时的真空容器11内的压力、靶41的材质以及对靶41施加的电压等处理条件的不同，自靶41入射到晶圆W上的溅射粒子的角度发生变化。在此，预先通过实验取得磁体55的与所述压力、所述材质和所述施加电压的各种组合相对应的适当的倾斜度。并且，预先在控制部6的存储器内存储与所述压力、所述材质、所述施加电压和所述磁体55的倾斜度相对应的数据库。另外，使用者在为了在晶圆W的处理前利用控制部6进行处理而设定所述压力、材质和施加电压时，基于所述数据库决定磁体55的适当的倾斜度。之后，利用所述旋转机构71使支承棒27旋转，将磁体55固定在已决定的倾斜度来对晶圆W进行处理。

另外，在像这样设有旋转机构71的情况下，在晶圆W的处理中可以连续地变更磁体55的倾斜度而不是将倾斜度固定。例如，如图10所示那样，该磁体55的倾斜度以磁体55交替地反复成为朝向实线所示的水平的状态和朝向点划线所示的下方的状态的方式发生变化。另外，代替磁体55的倾斜度，而是将该磁体55的移动路径中的各地点的移动速度的数据以与所述各处理条件相对应的方式存储在控制部6的存储器内。另外，在使用者设定处理条件时，磁体55以与该处理条件相对应的移动速度在移动路径中的各位置移动。通过这样，也可以控制晶圆W的膜厚分布。

另外，图11表示装置1的第2变形例。在该第2变形例中，磁体排列体53形成为能够在靶41内沿其长度方向往复移动的大小。另外，支承棒27利用移动机构72在长度方向上进退，磁体排列体53的位置变更自如。也可以与第1变形例同样地，与处理条件相对应地固定磁体排列体53的位置来进行处理。另外，也可以在处理中使磁体排列体53连续地进行往复移动，根据所述处理条件设定该往复移动路径中的各位置的移动速度。

磁体排列体53的结构并不限定于所述的例子。例如也可以如图12所示那样形成为：在沿靶41的轴向进行观察时，磁体55的顶端面58的轮廓为曲线状。另外，对于构成磁体排列体53的磁体的数量，只要能够如所述那样对靶41形成水平磁场即可。更具体而言，只要是这样的结构即可，即：以隔着一个磁体的方式配置两个磁体，内侧的磁体与外侧的磁体彼此相对于靶面朝向相反的方向，并且只要如该图12所示那样为3个以上即可。即，可以不设置磁场增强用的磁体57。另外，在该图12之后的各图中，与图4同样地，各磁体的磁极的方向由箭头表示。另外，也可以如图13所示那样随着从磁体排列体53的两端侧朝向中央部去而各顶端面58构成为朝向靶41地形成的台阶状。

另外，也可以如图14所示那样构成为：各磁体55～57自支承板54呈放射状延伸。在该例中，在从侧面进行观察时，磁体57的宽度随着朝向靶41去而增大。对于其他的磁体55、56，也与该磁体57同样地并不限定于在延伸方向上的宽度恒定。另外，若磁体55的磁极的方向为纵向，则在该例中磁体57的磁极的方向设定为自磁体55向磁体56倾斜的方向。这样，磁体57的磁极的方向并不限定于与磁体55、56的磁极的方向正交。

另外，在所述各例中，支承板54构成为在侧视时为长方形，但并不限定于构成为这样。图15表示支承板54构成为在侧视时为梯形的例子。磁体56自该梯形的上表面延伸出，磁体55、55自梯形的斜面呈放射状延伸出。磁体57自所述上表面与所述斜面所成的角部呈放射状延伸出。通过像这样构成支承板54，能够将磁体形状加工成简单的长方体形状，能够降低磁体的制造成本。此外，能够使用彼此为相同形状的磁体55、56。由此，能够抑制在制造装置时针对每个磁体调整形状所花费的工夫。支承板54的供磁体55～57设置的面并不限定于所述的例子，例如也可以为曲面，能够按照磁体55～57的形状构成为任意形状。

然而，在各图所示的例子中，也可以不设置磁体57。另外，也可以构成为：抑制磁体57的顶端面58比磁体56的顶端面58向靶41的内周面突出。但是，如所述那样，为了增大泄漏磁场，而设置磁体57，并且构成为磁体57的顶端面58比磁体56的顶端面58向所述周面突出是有效的。

对于使用图9、图10所说明的第1变形例的磁控溅射装置1进行的处理的一例，参照图16的时序图进一步详细地说明。构成该时序图的4个坐标图81～84表示从一片晶圆W的处理前到该晶圆W的处理后为止的所述装置1的各部的动作。坐标图81表示由电源部47向靶41投入电力的定时，坐标图82表示靶41的转速。坐标图83表示构成磁体排列体53的一磁体的角度，坐标图84表示晶圆W的角度。

对各坐标图81～84进一步进行说明。坐标图81的纵轴表示向靶41投入的电力，在电源接通时供给P瓦特的电力，在晶圆W上进行成膜处理。该电力量P的大小可以任意设定。坐标图82的纵轴表示靶41的转速。在成膜处理中，靶41例如以恒定速度V旋转。在靶41中，只要不是长时间连续地溅射同一部位即可，另外，若靶41的转速过大，则在靶41旋转的作用下在自靶41飞散的粒子中的向离开晶圆W的方向飞散的粒子增多。因而，优选转速V为比较慢的速度，具体而言例如为大于0rpm且为10rpm以下的速度。

坐标图83的纵轴表示所述磁体的角度。磁体的角度是指、例如构成磁体排列体53的一个磁体自支承板54延伸的方向与水平面所成的角度。将成膜处理开始时的磁体的角度作为T1。并且，将成膜处理结束时的磁体的角度作为T2。图17表示所述角度T1、T2的一例。图中附图标记80表示所述水平面。角度T1和角度T1～T2的范围能够根据靶41的材质、成膜条件适当设定。所述成膜条件包括欲形成在晶圆W上的膜的膜厚、向靶41投入的电力、真空容器11内的处理压力。若磁体排列体53的移动速度过大，则靶41表面的磁场不稳定，因此优选磁体排列体53的动作速度为比较小的速度。具体而言，例如优选以1.5°/秒～10°/秒的速度使磁体排列体53移动。另外，在成膜处理中，磁体排列体53的移动方向可以与靶41的旋转方向为同一方向，也可以为相反方向。

坐标图84的纵轴表示晶圆W的角度。该晶圆W的角度是指、在载置于工作台21的晶圆W中，设在该晶圆W的侧端的切口(缺口)朝向规定方向的状态时的角度为0°＝360°的角度。为了使在晶圆W旋转一周的期间内形成的膜的膜厚分布的偏差均匀化，优选在成膜处理中使晶圆W旋转多周、例如8周以上。但是，若晶圆W的转速过大，则因晶圆W的旋转导致朝向晶圆W入射的粒子被弹开，因此优选该转速为例如大于0rpm且为120rpm以下。另外，为了提高膜厚分布的均匀性，优选在成膜处理开始的时候和成膜处理结束的时候所述晶圆W的角度一致。

按顺序说明时序图所表示的处理。首先，由使用者设定期望的所述成膜条件，根据该设定利用控制部6决定处理时间。在将晶圆W搬入真空容器11时，使靶41的转速自0rpm上升到Vrpm，并且使磁体的角度自规定角度变化为T1。与所述靶41的转速上升和磁体的角度变化同时地进行对准，以使晶圆W的角度为0°(＝360°)。

在靶41的转速达到Vrpm时，停止转速的上升，使靶41以Vrpm的速度继续旋转。之后，在磁体的角度成为T1、晶圆W的角度成为0°时，对靶41供给电力，开始成膜处理(图16中的时刻t1)。在该成膜处理中，靶41以Vrpm的速度继续旋转，磁体排列体53以恒定的速度继续移动。并且，晶圆W也以规定速度继续旋转。在从开始对靶41供给电力之后经过晶圆W例如旋转8周、成为成膜开始时的角度时并且经过所决定的处理时间后，停止向所述靶41供给电力，使成膜处理结束。与该电力供给停止同时地使晶圆W的旋转和磁体排列体53的移动停止(图16中的时刻t2)。之后，使靶41的旋转也停止。

在图16的坐标图的成膜处理中，磁体排列体53以角度从T1转变成T2的方式向一方向移动，但也可以如图10所说明的那样进行往复移动。即，也可以在成膜处理中以使构成磁体排列体53的磁体的角度例如从T1变成任意角度T3的方式移动之后，使移动方向反转，以使角度从T3变成T1的方式移动。也可以反复进行这样的往复移动。

接着，说明磁控溅射装置的另一结构例。图18、图19分别是磁控溅射装置9的纵剖侧视图、横剖俯视图。该磁控溅射装置9构成为与图9、图10所说明的第1变形例的磁控溅射装置1大致相同。作为不同点，能够列举出设有遮挡板91。遮挡板91形成为例如伞状，以将靶41和工作台21分隔开的方式设置。在遮挡板91的中央部上侧连接有旋转轴92，该旋转轴92构成为、利用设在真空容器11的外部的旋转机构93旋转自如。旋转机构93利用磁力使旋转轴92旋转，而使遮挡板91旋转。

在遮挡板91形成有开口部94。为了在进行成膜处理时自靶41飞散的粒子能够供给到晶圆W上，而使开口部94位于靶41的下方。该位置在图19中利用实线表示，将开口部94位于该位置的状态作为遮挡板91打开的状态。在不进行成膜处理时，为了遮挡靶41与晶圆W之间，而使开口部94位于离开靶41的下方的位置。该位置在图19中利用点划线表示，将开口部94位于该位置的状态作为遮挡板91关闭的状态。

图20是表示磁控溅射装置9的各部的动作的一例的时序图。在该图20的时序图中，图示了坐标图85和所述的坐标图81～84。坐标图85的纵轴表示所述遮挡板91的开闭状态。

以与所述磁控溅射装置1的第1变形例的动作的不同点为中心说明图20的时序图所示的磁控溅射装置9的动作。在遮挡板91关闭的状态下，使靶41的转速上升到Vrpm。与此同时，将磁体的角度调整到T1并且将晶圆W的角度调整到0°。在靶41的转速达到Vrpm时，对靶41供给电力，对靶41进行溅射。朝向晶圆W去的溅射粒子被遮挡板91遮挡住。在所述磁体的角度成为T1并且晶圆W的角度成为0°时，打开遮挡板91，所述溅射粒子穿过遮挡板91的开口部75而入射到晶圆W上，从而开始溅射处理(时刻t3)。在从遮挡板91打开之后经过由设定的成膜条件决定的处理时间后，停止向靶41供给电力，使成膜处理停止(时刻t4)。

即，在所述的处理中，利用打开遮挡板91的定时控制成膜处理开始的定时。在所述的处理中，也可以代替停止电力供给而是通过关闭遮挡板91来停止成膜处理。

(评价试验)

评价试验1

针对所述的包括磁体排列体53的靶41的泄漏磁通量密度的分布，通过进行摸似实验来进行确认。将靶41设定为：材质为Bs(黄铜)，磁通量密度为2.2特斯拉，并且，厚度为4mm。图21和图22表示该摸似实验的结果。图21和图22表示从靶41表面向外侧离开0.5mm的面内的磁通量密度分布。在图21、22中，以磁体55～57的排列方向为X方向、靶41的圆筒的长度方向为Y方向、自磁体55～57的顶端侧朝向基端侧的方向为Z方向的方式进行了图示。即，X方向、Y方向、Z方向是彼此正交的方向。图21是斜视靶41而得到的磁通量密度分布，图22是沿Z方向观察靶41而得到的XY平面内的磁通量密度分布。

实际的测量结果中的磁通量密度分布是通过彩色图像表示的，该彩色图像是与磁场强度相应地颜色及颜色的浓度不同的计算机制图。在图21和图22中，为了便于图示，代替该彩色图像，利用等高线划分表示规定范围的磁场强度的区域，对划分开的各区域标注彼此不同的图案进行图示。将磁场强度为1350高斯以下且大于1200高斯的区域涂黑，对磁场强度为1200高斯以下且大于1050高斯的区域标注网格图案。对磁场强度为1050高斯以下且大于900高斯的区域标注斜线，对磁场强度为900高斯以下且大于600高斯的区域标注垂直线。磁场强度为600高斯以下且大于300高斯的区域由比较浓的灰度表示，磁场强度为300高斯以下且0高斯以上的区域由比较淡的灰度表示。

通常认为，为了对作为磁性材料的靶施加直流电压来进行磁控溅射，需要使自该靶泄漏的磁场强度为500高斯以上。如图21和图22所示，能够确认出：在靶41表面存在磁场强度为500高斯以上的区域，最高的磁场强度为1200以上。即，表示使用如所述那样构成的磁体排列体53和靶41能够没有问题地对晶圆W进行成膜处理。

评价试验2

作为评价试验2-1，实施如图16的时序图所说明的那样进行成膜处理的摸似实验。即，在该评价试验2-1中，在成膜处理中将磁体排列体53设定为进行移动。另外，以百分比计算晶圆W的各部的通过该成膜处理得到的膜厚的分布，算出1σ(标准偏差)。另外，作为评价试验2-2，在成膜处理中不使磁体排列体53移动的前提下实施进行成膜处理的摸似实验。除了在成膜处理中不使磁体排列体53移动之外，该评价试验2-2的摸似实验在设定为与评价试验2-1为相同的成膜条件下进行。另外，对于通过该摸似实验得到的膜厚的分布，与评价试验2-1同样地算出1σ。

图23的棒坐标图是表示评价试验2-1、2-2的结果的棒坐标图。坐标图的纵轴表示所述1σ。即，该纵轴的数值越小晶圆W的各部的膜厚的均匀性越高。在评价试验2-1中，1σ为0.75左右，在评价试验2-2中1σ为2.75左右。即，与评价试验2-2相比，评价试验2-1的膜厚的均匀性较高。另外，将构成磁体排列体53的磁体的排列作成多种模式，使用各模式进行评价试验2-1、2-2。即使像这样变更磁体的排列模式，也是相比评价试验2-2而言评价试验2-1的膜厚的均匀性较高。即，表示在成膜处理中使磁体排列体53移动能够提高膜厚的均匀性。

Claims (8)

1.一种磁控溅射装置，该磁控溅射装置用于通过磁控溅射法对载置在真空容器内的旋转自如的载置部上的基板进行成膜，其特征在于，

该磁控溅射装置包括：

由磁性材料构成的作为靶的圆筒体，其在所述基板的上方以该圆筒体的中心轴线自所述基板的中心轴线向沿着所述基板的面的方向偏移的方式配置；

旋转机构，其用于使该圆筒体绕该圆筒体的轴线旋转；

磁体排列体，其设在所述圆筒体的空洞部内；

电源部，其用于对所述圆筒体施加电压，

在所述磁体排列体的与所述圆筒体的轴线正交的截面形状中，与该截面形状的在圆筒体的周向上的两端部相比，该截面形状的在圆筒体的周向上的中央部向该圆筒体的周面侧突出。

2.根据权利要求1所述的磁控溅射装置，其特征在于，

构成所述靶的磁性材料为金属或合金，该金属或合金含有作为主要成分的由Fe、Co、Ni的3d过渡金属构成的元素中的一种以上的元素。

3.根据权利要求1或2所述的磁控溅射装置，其特征在于，

该磁控溅射装置包括移动机构，该移动机构用于使所述磁体排列体沿圆筒体的轴向移动。

4.根据权利要求1或2所述的磁控溅射装置，其特征在于，

该磁控溅射装置包括移动机构，该移动机构用于使所述磁体排列体沿圆筒体的周向移动。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，

在所述磁体排列体的与所述圆筒体的轴线正交的截面形状中，该截面形状的靠该圆筒体的内周面侧的轮廓以从所述两端部朝向中央部去沿着该圆筒体的内周面的方式形成为曲线状或折线状。

6.根据权利要求1～4中的任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，

在所述磁体排列体的与所述圆筒体的轴线正交的截面形状中，该截面形状的靠该圆筒体的内周面侧的轮廓从所述两端部朝向中央部去构成为多级台阶状的形状。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，

磁体排列体包括多个磁体，各磁体与所述圆筒体的周面之间的距离为15mm以下。

8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的磁控溅射装置，其特征在于，

所述磁体排列体包括：第1磁体；第2磁体，其以该第2磁体的靠所述圆筒体的周面侧的磁极与所述第1磁体的靠所述圆筒体的内周面侧的磁极不同的方式隔着该第1磁体设置；第3磁体，其设置在所述第1磁体与第2磁体之间，该第3磁体的磁极的朝向为从第1磁体和第2磁体中的任一者的一侧朝向另一者的一侧，以增强由所述第1磁体和第2磁体形成的磁场，

所述第3磁体被设为比所述第2磁体向所述圆筒体的周面侧突出，所述第1磁体被设为比所述第3磁体向圆筒体的周面侧突出。