CN109811320A - 溅射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种溅射装置，提供能够实现成膜精度的提高的技术，并能够实现成膜精度的提高并实现靶材料的浪费少的消耗的技术。在与圆筒形的靶(40A)的中心轴线正交的截面中，从靶(40A)的中心点开始以通过第一磁铁(401A)与第二磁铁(402A)之间的方式沿靶(40A)的径向延伸的假想直线中的、通过靶(40A)的表面中的该表面的法线方向上的磁通密度分量为0的第一点(Z1)的第一假想直线(L1)与基板(10)的被处理面(11)垂直地相交，假想直线中的通过靶(40A)的表面中的与第一点(Z1)不同且磁通密度分量为0的第二点(Z2)的第二假想直线(L2)与基板(10)不相交。

Description

溅射装置
技术领域
本发明涉及用于对基板进行成膜的溅射装置。
背景技术
作为在半导体器件等的制造中用于基板的成膜处理的溅射装置，使用磁控管溅射的装置在近年成为主流。通过在靶背侧配置的磁铁生成的磁场而在靶附近提高等离子体区域的密度，促进Ar等溅射气体的离子的生成，增加该离子与靶的碰撞机会，由此能够实现成膜速度的提高。此外，从靶材料的有效消耗的观点出发，提出了使用成形为圆筒形状的靶的装置结构(专利文献1)。靶表面中的因与溅射气体离子碰撞而更多地产生靶粒子的放出的部位根据与磁铁生成的磁场的磁力的朝向或大小的关系来决定。因此，通过溅射而使靶表面被挖掘的部位为局部性的部位。因此，相对于被固定的磁铁单元，通过使包围该磁铁单元的外周的圆筒靶旋转，能够使靶表面的削减在周向上均匀化，能够实现浪费少的靶材料的消耗。
【发明要解决的课题】
从靶表面放出的靶粒子的放出能量的强弱形成与形成的磁场对应的分布，基板的被成膜面上的靶粒子的堆积分布根据磁场及靶相对于基板的相对配置而进行各种变化。而且，即便是相同的相对配置，靶粒子的堆积方式也会根据基板的被成膜面的凹凸形状而变化，有时会给成膜精度造成影响。例如，当在被成膜面形成有狭缝或圆孔等凹形状部时，由于凹形状部的底面与侧壁的膜厚比的关系，凹形状部的开口部比底部先被靶粒子闭塞，有时会形成空洞(空穴)。而且，当在被成膜面存在凸形状部时，难以实现凸形状部的顶面与侧面的膜厚比的均匀化，成膜分布有时会变得不均匀。
另一方面，靶粒子从圆筒靶周面沿法线方向以最高的能量放出的部位沿着圆筒靶周面的周向形成多个。如果将从各个高能量部位放出的靶粒子的各自的方向相对于基板设为对成膜有效的方向、即如果要将从各个高能量部位放出的靶粒子浪费少地用于成膜，则在磁场(磁铁单元)相对于基板的相对配置中，在设计上产生制约。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2016-132807号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现成膜精度的提高的技术，实现成膜精度的提高且能够实现靶材料的浪费少的消耗的技术。
【用于解决课题的方案】
为了实现上述目的，本发明的溅射装置具备：
腔室，所述腔室收容基板；
圆筒形的靶，所述靶在所述腔室内与所述基板的被处理面相向地配置；及
磁场产生部，所述磁场产生部在所述靶的外周产生磁场，并包含第一磁铁和第二磁铁作为在所述靶内侧的中空部配置的磁铁，所述第一磁铁与所述靶的中心轴线平行地延伸并在与所述靶的内周面相向的端部具有第一极，所述第二磁铁以包围所述第一磁铁的方式设置成环状并在与所述靶的内周面相向的端部具有极性与所述第一极相反的第二极，
所述溅射装置的特征在于，
在与所述靶的中心轴线正交的截面中，
从所述靶的中心点开始以通过所述第一磁铁与所述第二磁铁之间的方式沿着所述靶的径向延伸的假想直线中的、通过所述靶的表面中的该表面的法线方向上的磁通密度分量为0的第一点的第一假想直线与所述被处理面垂直地相交，
所述假想直线中的、通过所述靶的表面中的与所述第一点不同且所述磁通密度分量为0的第二点的第二假想直线与所述基板不相交。
另外，为了实现上述目的，本发明的溅射装置具备：
腔室，所述腔室收容基板；
圆筒形的第一靶，所述第一靶在所述腔室内与所述基板的被处理面相向地配置；
第一磁场产生部，所述第一磁场产生部在所述第一靶的外周产生磁场，并包含第一磁铁和第二磁铁作为在所述第一靶内侧的中空部配置的磁铁，所述第一磁铁与所述第一靶的中心轴线平行地延伸并在与所述第一靶的内周面相向的端部具有第一极，所述第二磁铁以包围所述第一磁铁的方式设置成环状并在与所述第一靶的内周面相向的端部具有极性与所述第一极相反的第二极；
圆筒形的第二靶，所述第二靶在所述腔室内与所述被处理面相向地配置；及
第二磁场产生部，所述第二磁场产生部在所述第二靶的外周产生磁场，并包含第三磁铁和第四磁铁作为在所述第二靶的内侧的中空部配置的磁铁，所述第三磁铁与所述第二靶的中心轴线平行地延伸并在与所述第二靶的内周面相向的端部具有第一极，所述第四磁铁以包围所述第三磁铁的方式设置成环状并在与所述第二靶的内周面相向的端部具有极性与所述第一极相反的第二极，
所述溅射装置的特征在于，
在与所述第一靶的中心轴线正交的截面中，
从所述第一靶的中心点开始以通过所述第一磁铁与所述第二磁铁之间的方式沿着所述第一靶的径向延伸的假想直线中的、通过所述第一靶的表面中的该表面的法线方向上的磁通密度分量为0的第一点的第一假想直线与所述被处理面相交，
所述假想直线中的、通过所述靶的表面中的与所述第一点不同且所述磁通密度分量为0的第二点的第二假想直线与所述第二靶相交。
【发明效果】
根据本发明，能够实现成膜精度的提高。而且，能够实现成膜精度的提高并实现靶材料的浪费少的消耗。
附图说明
图1是本发明的实施例1的溅射装置的示意性剖视图。
图2是图1的AA剖视图。
图3是磁铁单元的示意图。
图4是溅射单元的示意图。
图5是靶的旋转控制的说明图。
图6是表示靶表面的磁场分布的图。
图7是表示阴极电源的具体例的图。
图8是比较例1、2的溅射装置的说明图。
图9是说明变形例3的结构的示意图。
图10是说明变形例4的结构的示意图。
图11是说明变形例5的结构的示意图。
图12是说明变形例6的结构的示意图。
图13是说明变形例7的结构的示意图。
图14是本发明的实施例2的溅射装置的示意性剖视图。
图15是本发明的实施例3的溅射装置的示意性剖视图。
【附图标记说明】
1…溅射装置，10…基板，11…被成膜面，21…溅射室，26…排气装置，3…基板支架，4…阴极单元，40A、40B…靶，41A、41B…磁铁单元，42A、42B…阴电极，43A、43B…电源，50…气体供给源
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的优选的实施方式及实施例。但是，以下的实施方式及实施例只不过是例示性地表示本发明的优选的结构，没有将本发明的范围限定为这些结构。而且，以下说明中的装置的硬件结构及软件结构、处理流程、制造条件、尺寸、材质、形状等在没有特别的特定记载的情况下，不意味将本发明的范围仅限定于上述装置的硬件结构及软件结构、处理流程、制造条件、尺寸、材质、形状等。
(实施例1)
参照图1～图8，对本发明的实施例1的溅射装置进行说明。本实施例的溅射装置是在圆筒形状的靶内侧配置有磁铁单元的磁控管方式的溅射装置。本实施例的溅射装置在各种半导体器件、磁器件、电子部件、光学部件等的制造中为了在基板上堆积形成薄膜而使用。更具体而言，例如，适用于有机EL显示器等平板显示器(FPD)中的电极、配线的形成。
图1是表示本实施例的溅射装置的整体结构的示意性侧剖视图。图2的(a)是图1的AA剖视图。图2的(b)是表示驱动靶旋转的驱动机构的结构的示意性剖视图。图3是表示磁铁单元的结构的示意图，图3的(a)是本实施例的磁铁单元的示意性剖视图，图3的(b)是图3的(a)的示意性C向视图，图3的(c)是变形例1的磁铁单元的示意性剖视图，图3的(d)是变形例2的磁铁单元的示意性剖视图。图4的(a)是说明2个溅射单元的结构的示意性剖视图。图4的(b)是表示在2个溅射单元中生成的磁场的磁力线的图。图6是表示靶表面的磁场分布的坐标图。图7是表示阴极电源的具体例的示意图，图7的(a)是DC电源，图7的(b)是AC电源(MF电源)，图7的(c)是rf电源。图8的(a)是表示本实施例的比较例1的溅射装置的结构的示意性剖视图。图8的(b)是通过比较例1来说明在基板的被成膜面的凹形状部产生空穴的情况的示意性剖视图。图8的(c)是表示比较例2的基板的被成膜面的立体形状部的溅射的情况的示意图。
<溅射装置的整体结构>
图1所示的溅射装置1是直列式装置，是将基板10从加载锁定室20向溅射室21、卸载锁定室22依次传送的结构。在溅射室21内配置有具备后述的磁铁单元及靶的阴极单元4。在各室分别连接有由低温泵或TMP(涡轮分子泵)等构成的排气装置24、26、28，能够调节各室的压力。
基板10被载放(保持)于基板支架3而在各室间传送。在基板支架3设有使基板10的被成膜面(被处理面)11开放的开口部31，经由该开口部31，对被成膜面11实施成膜处理。基板支架3沿着在各室间延伸的传送引导件32而能够在箭头B方向上移动。
载放于基板支架3的基板10首先经由送入门阀23向加载锁定室20送入。将送入门阀23关闭，加载锁定室20由排气装置24排气至规定的低压力。将闸阀25打开，将基板10向溅射室21送入。溅射室21成为通过排气装置26预先排气至规定的高真空压的状态。收容于溅射室21的基板支架3在腔室内以恒定的速度移动，在此期间，对基板10实施由阴极单元4进行的成膜处理。成膜后的基板10经由闸阀27向卸载锁定室22送出。卸载锁定室22通过排气装置28预先排气为规定的高真空压。将闸阀27关闭，当卸载锁定室22返回大气压时，打开送出门阀29，将基板10向机外送出而成膜处理结束。
<溅射腔室及阴极单元>
如图1、图2所示，在溅射室21(腔室)的上方设有基板10的传送路径，在其下方配置有阴极单元4。溅射室21通过排气装置26调节成适合于溅射工艺的真空度(例如，2×10Pa～2×10-5Pa)，并从气体供给源50以进行流量控制的方式供给溅射气体。由此，在溅射室21的内部形成溅射气氛。作为溅射气体，可使用例如Ar、Kr、Xe等稀有气体或成膜用的反应性气体。
如图4所示，阴极单元4具备由靶40A和磁铁单元41A构成的第一单元14A以及由靶40B和磁铁单元41B构成的第二单元14B这2个成对的溅射单元。
靶40A、40B是成形为圆筒形状的成膜材料，在距基板10的传送路径分别为等距离的位置处配置成与基板10的被成膜面11(传送方向)平行且中心轴线为与基板10的传送方向正交的方向。在各靶40A、40B的内周面分别紧贴地设有阴电极42A、42B。磁铁单元41A、41B分别配置在各靶40A、40B(阴电极42A、42B)的内侧的中空部。在阴电极42A、42B分别连接有电源43A、43B，溅射室21被接地。在电源43A、43B施加电压下，阴电极42A、42B成为阴极，溅射室21的壁部成为阳极。
作为靶40A、40B的材料，可列举例如Cu、Al、Ti、Mo、Cr、Ag、Au、Ni等的金属靶及其合金材料。这种情况下，作为电源43A、43B，优选使用图7的(a)所示的DC电源431A、431B。而且，作为靶40A、40B的材料，例如，除了上述之外，可列举向Si、Ti、Cr、Al、Ta等的金属靶添加了反应性气体(O2、N2、H2O等)的材料。这种情况下，作为电源43A、43B，优选使用图7的(b)所示的AC电源(MF电源)432。需要说明的是，也可以不是正弦波类型而是矩形波类型。此外，作为靶40A、40B的材料，也存在使用例如SiO2、Ta2O5、Al2O3等绝缘材料的情况。这种情况下，作为电源43A、43B，优选使用图7的(c)所示的高频电源433A、433B。
如图3的(a)、(b)所示，磁铁单元41A具备作为第一磁铁的中心磁铁401A、作为第二磁铁的外周磁铁402A、以及磁轭403A。同样，磁铁单元41B具备作为第三磁铁的中心磁铁401B、作为第四磁铁的外周磁铁402B、以及磁轭403B。磁轭403A(403B)是以与基板10的传送方向正交的方向为长度方向的纵长形状的磁性构件。在磁轭403A上表面的中央部设有沿上述长度方向延伸的中心磁铁401A(401B)。而且，在磁轭403A的外周端设有以包围中心磁铁401A(401B)的外周的方式形成为环状的外周磁铁402A(402B)。
如图3的(b)所示，外周磁铁402A(402B)是由一对长边部4021A(4021B)、4022A(4022B)和一对短边部4023A(4023B)、2024A(4024B)构成的矩形(框形状)的磁铁。长边部4021A(4021B)、4022A(4022B)在与磁轭403A(403B)的长度方向正交的方向的两端部处，沿上述长度方向比中心磁铁401A(401B)长地延伸。短边部4023A(4023B)、4024A(4024B)在磁轭403A(403B)的长度方向上的两端部处，沿着与中心磁铁401A(401B)延伸的方向正交的方向延伸。
如图3的(a)所示，中心磁铁401A(401B)和外周磁铁402A(402B)在各自的与靶40A(40B)的内周面相向的端部具有相互成为相反极性的磁极。在本实施例中，中心磁铁401A(401B)具有作为第一极的N极，外周磁铁402A(402B)具有作为第二极的S极。
<溅射>
通过上述的溅射气氛的形成和从电源43A、43B向各阴电极42A、42B的电压施加，在靶40A、40B的外周面附近生成等离子体区域。通过等离子体区域的生成而生成的溅射气体离子与靶40A(40B)发生碰撞，由于该碰撞而从靶40A(40B)的外周面放出靶粒子。从各靶40A、40B放出的靶粒子朝向基板10飞翔并堆积，从而在基板10的被成膜面11上成膜。
如图4的(a)、(b)所示，通过上述的作为磁场产生部的磁铁单元41A(41B)，在靶40A(40B)的外周面形成闭合的环状的磁场M1、M2。通过该磁场，提高在靶40A、40B的外周面附近形成的跑道状的等离子体区域的密度，促进靶40A(40B)的外周面附近的溅射气体离子的生成。
如图2的(a)所示，靶40A(40B)及磁铁单元41A(41B)在圆筒靶40A(40B)的中心轴线方向上的各自的两端部由端块43和支承块44支承。相对于溅射室21，磁铁单元41A(41B)被固定支承，相对于此，靶40A(40B)被支承为能够绕其中心轴线旋转。溅射装置1具备在使磁铁单元41A(41B)保持静止的状态下仅使靶40A(40B)旋转的驱动机构。
图2的(b)是表示使靶40B旋转的驱动机构的结构的示意性剖视图。需要说明的是，靶40A的旋转驱动机构也具有同样的结构，省略说明。而且，在图2的(b)中，磁铁单元41B的结构省略图示。如图2的(b)所示，溅射装置1具备电机70作为用于得到使靶40A(40B)旋转的驱动力的动力源。而且，阴电极42B在中心轴线方向的两端分别具备轴部421B、422B。一方的轴部421B经由轴承72而旋转自如地支承于支承块44的轴孔。另一方的轴部422B经由轴承72而旋转自如地支承于端块43的轴孔，并经由带71而与电机70连结。电机70的旋转驱动力经由带71向另一方的轴部422B传递，由此阴电极42B相对于端块43和支承块44进行旋转。由此，在阴电极42B的外周设置的圆筒靶40B绕其中心轴线旋转。
另一方面，磁铁单元41B在轴线方向的两端部分别具备轴部141B、142B。一方的轴部141B经由轴承而旋转自如地支承于阴电极42B的一方的端部。另一方的轴部142B经由轴承72而相对于阴电极42B的另一方的轴部的轴孔内周面构成为旋转自如，并固定于端块43。即，磁铁单元41B通过另一方的轴部142B被固定支承于端块43，经由轴承72相对于通过电机70的驱动而旋转的阴电极42B进行相对旋转，而相对于腔室21维持静止状态。需要说明的是，在此所示的驱动机构为一例，可以采用以往周知的其他的驱动机构。
靶40A(40B)构成为相对于磁铁单元41A(41B)进行相对旋转。由于靶表面中的通过溅射而被挖掘的部位局部性地形成，因此能够使靶40A(40B)旋转而使靶表面的削减在周向上均匀化，实现浪费少的靶材料的消耗。在本实施例中，如图5所示，靶40A与靶40B被控制成以相互相同的速度(10～30rpm(rotation per minute))向彼此相反的方向等速旋转。
<本实施例的特征>
如图4、图6所示，当在与靶40A的中心轴线正交的截面观察时，在形成于靶表面的磁场中，靶表面的法线方向(靶的径向)上的磁通密度分量Br为0的部位形成两点(Z1、Z2)。需要说明的是，图6的Bθ是靶周面的周向的磁通密度分量。上述两点Z1、Z2在上述截面中，形成在与从靶40A的中心点开始通过中心磁铁401A与外周磁铁402A的相向区域的假想直线相交的位置。从靶表面放出的靶粒子的放出能量在从靶40A的中心点开始通过两点Z1(第一点)、Z2(第二点)的假想直线(第一假想直线L1、第二假想直线L2)延伸的方向上最强。因此，在通过两点Z1、Z2的假想直线L1、L2延伸的方向上有更多的靶粒子飞翔，在该假想直线L1、L2的到达目的地处，靶粒子的堆积量相对地增多。
在本实施例中，如图4的(a)所示，以2条假想直线L1、L2中的一方的假想直线L1沿着与基板10的被成膜面11正交的方向延伸的方式，设定以靶40A的中心为基准的磁铁单元41A的相位角度。通过这样的角度设定，即使在基板10的被成膜面11形成有狭缝或圆孔等凹形状部或凸型的立体形状部的情况下，也能够进行高精度的成膜。
图8的(a)所示的比较例1的磁铁单元441为假想直线L1、L2与基板10的被成膜面11相对于与面垂直的方向具有角度地相交的结构。在这样的结构中，如图8的(b)所示，在基板10的被成膜面11设有狭缝或圆孔等凹形状部12的情况下，根据凹形状部12的底面与侧壁的膜厚比的关系而存在凹形状部12处的靶粒子的埋入性下降的情况。其结果是，凹形状部12的开口部比底部先被靶粒子闭塞，在堆积形成于凹形状部12的薄膜13中形成空隙(空穴)14的概率升高。
关于图8的(c)所示的比较例2的磁铁单元541，也成为2条假想直线L1、L2都相对于基板10的被成膜面以不是直角的角度相交的结构。专利文献1公开的结构也为同样的结构。在这样的结构中，在被成膜面11上形成有凸状的立体形状部15的情况下，无论靶粒子相对于立体形状部15的飞来方向如何，侧面15b、15c的膜厚都容易减薄。因此，难以实现立体形状部15的顶面15a与侧面15b、15c之间的膜厚比的均匀化，存在成膜分布变得不均匀的情况。
相对于此，如图4的(a)所示，根据假想直线L1与基板10的被成膜面11正交的本实施例的结构，能够实现设置于被成膜面11的凹形状部12或立体形状部15处的膜厚的均匀化，能够实现成膜精度的提高。
另外，在本实施例中，如图4的(a)所示，2条假想直线L1、L2中的另一方的假想直线L2(第二假想直线)沿着与靶40B相交的方向延伸。即，2个溅射单元中的一方的单元的、从圆筒靶的中心点开始通过靶表面的法线方向上的磁通密度分布为0的点的2条假想直线的一条沿着与另一方单元的靶相交的方向延伸。由此，从第一溅射单元沿着假想直线L2放出的靶粒子堆积于靶40B的表面，在第二溅射单元的溅射中，供在基板10的被成膜面11上成膜。需要说明的是，在本实施例中，假想直线L2延伸的方向为与基板10的传送方向平行的方向，但是只要是与基板10(基板10的传送路径)不相交且能够使靶粒子向第二溅射单元的靶较多地飞翔的方向即可。
根据本实施例，在1个溅射单元中，以高能量放出靶粒子的2条假想直线的方向中的一方设定为适合于成膜的角度，另一方设定为与另一溅射单元的靶交叉的角度。在该溅射单元的溅射成膜中，沿着一方的假想直线放出的靶粒子以即使在基板10的被成膜面11形成有凹形状部12或立体形状部15也能得到高成膜精度的角度向基板飞翔。而且，沿着另一方的假想直线放出的靶粒子向另一溅射单元的靶飞翔并堆积，被用于另一溅射单元的溅射。
将2条假想直线双方设定为适合于成膜的角度有时在设计上存在困难，存在得到的成膜精度不能始终为高精度的情况。在本实施例中，2条假想直线的一方的假想直线设为更可靠地得到高成膜精度的角度，而另一方的假想直线不勉强用于成膜，而是在另一溅射单元的靶的再碰撞中利用。由此，能得到高成膜精度，并避免轻率地消耗靶材料的情况，能够实现有效的靶材料的消耗。
另外，如图4所示，在本实施例中，2个溅射单元中的另一方的单元14B(靶40B和磁铁单元41B)也与一方的单元14A(靶40A和磁铁单元41A)同样地构成。即，在与靶40B的中心轴线正交的截面中，中心磁铁401B、外周磁铁402B、磁轭403B与中心磁铁401A、外周磁铁402A、磁轭403A相对于基板10的传送方向为对称的配置结构。在上述截面中，在磁铁单元41B在靶40B表面生成的磁场中，靶表面的法线方向(靶的径向)上的磁通密度分量Br为0的部位形成有两点(Z3、Z4)。上述两点Z3、Z4在上述截面中形成在与从靶40B的中心点开始通过中心磁铁401B与外周磁铁402B的相向区域的假想直线相交的位置。从靶表面放出的靶粒子的放出能量在从靶40B的中心点开始通过两点Z3(第三点)、Z4(第四点)的假想直线(第三假想直线L3、第四假想直线L4)延伸的方向上最强。2条假想直线L3、L4中的一方的假想直线L3沿着与基板10的被成膜面11正交的方向延伸，另一方的假想直线L4沿着与靶40A相交的方向延伸。
因此，根据本实施例，形成为分别在2个单元14A、14B中向适合于成膜的方向放出靶粒子且2个单元14A、14B相互供给靶材料的结构。需要说明的是，如果2个单元14A、14B之间的距离、即靶40A与靶40B的间隔过近，则相互的磁场干涉会使等离子体区域的跑道形状成为歪斜的形状，可能无法保持成膜的膜厚均匀性。另一方面，在靶40A与靶40B之间为了使靶粒子相互附着而存在极限距离。考虑到这些情况，靶40A与靶40B的间隔根据装置结构而适当设定。
图5是说明靶40A、40B的旋转控制模式的示意图，图5的(a)示出从靶粒子的附着至再飞散的时间(距离)短的模式，图5的(b)示出从靶粒子的附着至再飞散的时间长的模式。从靶飞翔的靶粒子与腔室内的氧等残留气体混合，因此可能会产生由氧化等引起的劣化。例如，在使靶40A与靶40B相互向相同方向旋转的结构时，由于从附着至再飞翔的时间不同，因此在靶40A和靶40B上附着的靶粒子的氧化等的进展程度会产生差异。其结果是，在靶40A与靶40B中，成膜性能可能会产生差异。在本实施例中，如图5所示，设为使靶40A与靶40B相互向相反方向旋转的结构。由此，在靶40A和靶40B中，能够使从一方的靶向另一方的靶飞翔的靶粒子从附着于另一方的靶至再次飞翔的时间(距离)相同。由此，在靶40A与靶40B中能够使材料的状态相同。而且，如图5的(a)所示，更优选采用与氧等残留气体混合而附着的靶粒子到再次飞散为止的时间(距离)短的旋转模式。即，使靶40A、40B向靶40A、40B的周面上的任意的点从第二点(Z2、Z4)向第一点(Z1、Z3)移动时的距离更短的旋转方向旋转。由此，与图5的(b)的旋转模式相比，能够抑制靶40A、40B的劣化的产生、进展。
<变形例>
参照图3的(c)、(d)，说明本实施例的变形例1、2。如图3的(a)、(b)所示，本实施例的磁铁单元41采用中心磁铁401和外周磁铁402的相对于磁轭403竖立设置的竖立设置方向为相互正交的方向的结构，但是没有限定为上述结构。例如，可以如图3的(c)所示的变形例1那样，中心磁铁1401与外周磁铁1402以成为比直角窄的角度的方式从磁轭1403竖立设置。或者，可以如图3的(d)所示的变形例2那样，中心磁铁2401与外周磁铁2402分别向相同方向从磁轭2403的上表面竖立设置。通过使中心磁铁与外周磁铁之间的竖立设置方向的角度的大小变化而能够使通过靶表面的法线方向上的磁通密度分量Br为0的点的2条假想直线所成的角度变化。
图9是说明本实施例的变形例3的结构的示意图。在变形例3中，对于与实施例1同样的结构，标注相同的附图标记，省略再次的说明。变形例3中的在此未特别说明的事项与实施例1相同。在实施例1中，为基板10相对于在腔室21内固定的阴极单元4移动的结构。相对于此，在变形例3中，在成膜处理中将基板10静止支承在腔室21内，使阴极单元4在腔室21内相对于基板10而与基板10的被成膜面11平行地摆动移动。变形例3中的阴极单元4被构成为在下方设有车轮60，在腔室21的底面铺设的轨道61上能够沿着与被成膜面11平行的箭头D方向移动。在成膜处理中，通过使阴极单元4相对于基板10以恒定的速度沿着箭头D方向摆动移动，能够实现膜厚的均匀化。
图10是说明本实施例的变形例4的结构的示意图。在变形例4中，对于与实施例1同样的结构，标注相同的附图标记，省略再次的说明。变形例4中的在此未特别说明的事项与实施例1相同。变形例4在成膜处理中使基板10与阴极单元4不相对移动而分别以静止的状态相向配置。而且，构成阴极单元4的溅射单元对的个数增加为3组。通过在沿着基板10的被成膜面11的方向上增设溅射单元对，能够覆盖基板10的被成膜面11的整个区域，实现膜厚的均匀化。
图11是说明本实施例的变形例5的结构的示意图。在变形例5中，对于与实施例1同样的结构，标注相同的附图标记，省略再次的说明。变形例5中的在此未特别说明的事项与实施例1相同。变形例5在变形例4的结构的基础上，使基板10在沿着溅射单元对的并列方向的箭头E方向上以恒定速度摆动移动。由此，与变形例4相比能够进一步实现膜厚的均匀化。
图12是说明本实施例的变形例6的结构的示意图。在变形例6中，对于与实施例1同样的结构，标注相同的附图标记，省略再次的说明。变形例6中的在此未特别说明的事项与实施例1相同。变形例6与变形例5相反，在变形例4的结构的基础上，使阴极单元4与基板10的被成膜面11平行地沿着箭头F方向以恒定速度摆动移动。与变形例3同样，阴极单元4在下方设有车轮60，在腔室21的底面铺设的轨道61上能够沿着与被成膜面11平行的箭头F方向移动。由此，与变形例4相比能够进一步实现膜厚的均匀化。
图13是说明本实施例的变形例7的结构的示意图。在变形例7中，对于与实施例1同样的结构，标注相同的附图标记，省略再次的说明。变形例7中的在此未特别说明的事项与实施例1相同。变形例7是所谓的转盘型溅射装置。即，旋转鼓型的基板支架7将多个基板10支承为各自的被成膜面11朝向以基板支架7的旋转轴为中心的径向，并以包围其外周的方式相向配置多个阴极单元401、402、403。各阴极单元401构成为各自的溅射单元的上述假想直线L1、L3沿着与基板支架7的旋转中心相交的方向延伸。在成膜处理中，基板支架7沿着箭头G方向以恒定速度旋转。特别是在小型基板的成膜处理中，能够节省空间并一次性以高精度均匀地对大量的基板进行成膜处理。
(实施例2)
图14是表示本发明的实施例2的溅射装置1b的结构的示意性剖视图。在实施例2中，对于与实施例1同样的结构，标注相同的附图标记，省略再次的说明。实施例2中的在此未特别说明的事项与实施例1相同。
在实施例2的溅射装置1b中，构成阴极单元4b的作为溅射单元对的第一单元14A和第二单元14B与实施例1不同而非对称地构成。即，实施例2的阴极单元4b为第一单元14A与第二单元14B的成膜特性分别不同的结构。与实施例1同样，实施例2的第一单元14A构成为第一假想直线L1与基板10的被成膜面11垂直地相交。另一方面，实施例2的第二单元14B构成为沿着下述方向延伸，该方向为第三假想直线L3相对于与基板10的被成膜面11垂直的方向具有角度的方向、即向与基板10的传送方向(箭头B方向)相反的方向倾斜的方向。第二单元14B相对于第一单元14A位于基板10的传送方向上的下游侧，因此，第三假想直线L3与第一假想直线L1相交。第一假想直线L1与第三假想直线L3的交点处于基板10的被成膜面11上。
当在基板10的被成膜面11设有凸状的立体形状部15时，通过基于第一单元14A的沿着第一假想直线L1的靶粒子的飞翔而对立体形状部15的上表面(顶面)沿垂直方向实施成膜。而且，通过基于第二单元14B的沿着第三假想直线L3的靶粒子的飞翔而对立体形状部15的侧面从倾斜的方向实施成膜。通过这样的控制，能够对立体形状部15形成均匀的膜厚。
(实施例3)
图15是表示本发明的实施例3的溅射装置1c的结构的示意性剖视图。在实施例3中，对于与上述实施例同样的结构，标注相同的附图标记，省略再次的说明。实施例3中的在此未特别说明的事项与上述实施例相同。
在实施例1中，第一假想直线L1和第三假想直线L3分别与基板10的被成膜面11垂直地相交。相对于此，在实施例3的阴极单元4c中，第一假想直线L1和第三假想直线L3分别沿着相对于与被成膜面11垂直的方向而倾斜的方向延伸。更具体而言，第一假想直线L1相对于沿着靶40A的径向延伸的假想直线中的与被成膜面11垂直的假想直线，以向第二假想直线L2延伸的一侧的相反侧倾斜的角度延伸。而且，第三假想直线L3相对于沿着靶40B的径向延伸的假想直线中的与被成膜面11垂直的假想直线，以向第四假想直线L4延伸的一侧的相反侧倾斜的角度延伸。
根据基板10的被成膜面11的形状或装置结构的不同，相较于将第一假想直线L1和第三假想直线L3分别以与基板10的被成膜面11垂直地相交的方式延长的情况，有时带有角度的情况更能够提高成膜精度。在这样的情况下，只要如本实施例那样，适当设定第一假想直线L1和第三假想直线L3相对于基板10的被成膜面11的角度即可。
上述各实施例及各变形例可以尽可能地将各自的结构相互组合。

Claims (19)

1.一种溅射装置，所述溅射装置具备：
腔室，所述腔室收容基板；
圆筒形的靶，所述靶在所述腔室内与所述基板的被处理面相向地配置；及
磁场产生部，所述磁场产生部在所述靶的外周产生磁场，并包含第一磁铁和第二磁铁作为在所述靶内侧的中空部配置的磁铁，所述第一磁铁与所述靶的中心轴线平行地延伸并在与所述靶的内周面相向的端部具有第一极，所述第二磁铁以包围所述第一磁铁的方式设置成环状并在与所述靶的内周面相向的端部具有极性与所述第一极相反的第二极，
所述溅射装置的特征在于，
在与所述靶的中心轴线正交的截面中，
从所述靶的中心点开始以通过所述第一磁铁与所述第二磁铁之间的方式沿着所述靶的径向延伸的假想直线中的、通过所述靶的表面中的该表面的法线方向上的磁通密度分量为0的第一点的第一假想直线与所述被处理面垂直地相交，
所述假想直线中的、通过所述靶的表面中的与所述第一点不同且所述磁通密度分量为0的第二点的第二假想直线与所述基板不相交。
2.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，
将所述靶设为第一靶，
所述溅射装置还具备在所述腔室内与所述被处理面相向地配置的圆筒形的第二靶，
在所述截面中，
所述第二假想直线与所述第二靶相交。
3.根据权利要求2所述的溅射装置，其特征在于，
所述溅射装置还具备使所述第一靶和所述第二靶绕着各自的中心轴线相互向相反方向旋转的驱动机构。
4.根据权利要求3所述的溅射装置，其特征在于，
在所述截面中，
所述驱动机构使所述第一靶向使所述第一靶的周面上的任意的点从所述第二点向所述第一点移动时的距离更短的旋转方向旋转。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的溅射装置，其特征在于，
所述第一靶与所述第二靶相互平行地配置。
6.根据权利要求2～4中任一项所述的溅射装置，其特征在于，
将所述磁场产生部设为第一磁场产生部，
所述溅射装置还具备第二磁场产生部，所述第二磁场产生部在所述第二靶的外周产生磁场，并包含第三磁铁和第四磁铁作为在所述第二靶的内侧的中空部配置的磁铁，所述第三磁铁与所述第二靶的中心轴线平行地延伸并在与所述第二靶的内周面相向的端部具有第一极，所述第四磁铁以包围所述第三磁铁的方式设置成环状并在与所述第二靶的内周面相向的端部具有极性与所述第一极相反的第二极，
在所述截面中，
从所述第二靶的中心点开始以通过所述第三磁铁与所述第四磁铁之间的方式沿所述第二靶的径向延伸的假想直线中的、通过所述第二靶的表面中的所述磁通密度分量为0的第三点的第三假想直线与所述被处理面相交，
沿所述第二靶的径向延伸的假想直线中的、通过所述第二靶的表面中的与所述第三点不同且所述磁通密度分量为0的第四点的第四假想直线与所述被处理面不相交。
7.根据权利要求6所述的溅射装置，其特征在于，
在所述截面中，
所述第四假想直线与所述第一靶相交。
8.根据权利要求6所述的溅射装置，其特征在于，
在所述截面中，
所述第三假想直线与所述被处理面垂直地相交。
9.根据权利要求6所述的溅射装置，其特征在于，
在所述截面中，
所述第三假想直线与所述第一假想直线相交。
10.一种溅射装置，所述溅射装置具备：
腔室，所述腔室收容基板；
圆筒形的第一靶，所述第一靶在所述腔室内与所述基板的被处理面相向地配置；
第一磁场产生部，所述第一磁场产生部在所述第一靶的外周产生磁场，并包含第一磁铁和第二磁铁作为在所述第一靶内侧的中空部配置的磁铁，所述第一磁铁与所述第一靶的中心轴线平行地延伸并在与所述第一靶的内周面相向的端部具有第一极，所述第二磁铁以包围所述第一磁铁的方式设置成环状并在与所述第一靶的内周面相向的端部具有极性与所述第一极相反的第二极；
圆筒形的第二靶，所述第二靶在所述腔室内与所述被处理面相向地配置；及
第二磁场产生部，所述第二磁场产生部在所述第二靶的外周产生磁场，并包含第三磁铁和第四磁铁作为在所述第二靶的内侧的中空部配置的磁铁，所述第三磁铁与所述第二靶的中心轴线平行地延伸并在与所述第二靶的内周面相向的端部具有第一极，所述第四磁铁以包围所述第三磁铁的方式设置成环状并在与所述第二靶的内周面相向的端部具有极性与所述第一极相反的第二极，
所述溅射装置的特征在于，
在与所述第一靶的中心轴线正交的截面中，
从所述第一靶的中心点开始以通过所述第一磁铁与所述第二磁铁之间的方式沿着所述第一靶的径向延伸的假想直线中的、通过所述第一靶的表面中的该表面的法线方向上的磁通密度分量为0的第一点的第一假想直线与所述被处理面相交，
所述假想直线中的、通过所述靶的表面中的与所述第一点不同且所述磁通密度分量为0的第二点的第二假想直线与所述第二靶相交。
11.根据权利要求10所述的溅射装置，其特征在于，
在所述截面中，
所述第一假想直线与所述被处理面垂直地相交。
12.根据权利要求10所述的溅射装置，其特征在于，
在所述截面中，
所述第一假想直线相对于沿所述第一靶的径向延伸的假想直线中的与所述被处理面垂直的假想直线，以向所述第二假想直线延伸的一侧的相反侧倾斜的角度延伸。
13.根据权利要求10～12中任一项所述的溅射装置，其特征在于，
所述溅射装置还具备使所述第一靶和所述第二靶绕着各自的中心轴线相互向相反方向旋转的驱动机构。
14.根据权利要求13所述的溅射装置，其特征在于，
在所述截面中，
所述驱动机构使所述第一靶向使所述第一靶的周面上的任意的点从所述第二点向所述第一点移动时的距离更短的旋转方向旋转。
15.根据权利要求10～12中任一项所述的溅射装置，其特征在于，
在所述截面中，
从所述第二靶的中心点开始以通过所述第三磁铁与所述第四磁铁之间的方式沿所述第二靶的径向延伸的假想直线中的、通过所述第二靶的表面中的所述磁通密度分量为0的第三点的第三假想直线与所述被处理面相交，
沿所述第二靶的径向延伸的假想直线中的、通过所述第二靶的表面中的与所述第三点不同且所述磁通密度分量为0的第四点的第四假想直线与所述第一靶相交。
16.根据权利要求15所述的溅射装置，其特征在于，
在所述截面中，
所述第三假想直线与所述被处理面垂直地相交。
17.根据权利要求15所述的溅射装置，其特征在于，
在所述截面中，
所述第三假想直线与所述第一假想直线相交。
18.根据权利要求15所述的溅射装置，其特征在于，
在所述截面中，
所述第三假想直线相对于沿所述第二靶的径向延伸的假想直线中的与所述被处理面垂直的假想直线，以向所述第四假想直线延伸的一侧的相反侧倾斜的角度延伸。
19.根据权利要求10～12中任一项所述的溅射装置，其特征在于，
所述第一靶与所述第二靶相互平行地配置。
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