JP2021109995A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マグネトロンスパッタリングにおいて、基板周縁部で被覆量の偏りが生じるのを防ぐ、成膜装置の提供。【解決手段】ターゲットホルダの背面側に設けられたマグネットユニット７０と、ターゲットホルダに保持されたターゲット６０と成膜対象の基板との間に、ターゲットから基板に向かって延びるように設けられた一対の遮蔽部材と、マグネットユニットを、ターゲットの所定の方向にかかる一端と他端との間で往復運動を行うようにさせる移動機構と、を備え、マグネットユニットは、マグネット配列体１００が所定の方向に沿って並ぶように一対設けられ、遮蔽部材それぞれは、平面視において、マグネットユニットが往復運動をする間に一対のマグネット配列体のうち一方のみが通過する第１領域Ｒ１と、マグネットユニットが往復運動をする間に一対のマグネット配列体のうち両方が通過する第２領域Ｒ２との境界線Ｂ上に、設けられている。【選択図】図７

Description

本開示は、成膜装置及び成膜方法に関する。

特許文献１には、スパッタリング室と、スパッタリング室内に搬入搬出自在に設けられた基板ホルダと、マグネトロンカソードとを備えたスパッタリング装置が開示されている。このスパッタリング装置において、マグネトロンカソードは、基板ホルダに対向し、かつ離間して設けられ、矩形の長尺方向の両端部に楕円の弧状の突起部が付加された形状のターゲットと、ターゲットの裏面側に対向し、かつ離間して設けられている磁石ユニット構造体とを含む。また、磁石ユニット構造体は、取付部材と取付部材に取り付けられた複数個の磁石ユニットからなり、かつターゲットの長尺方向に往復運動させる運動機構と連結されている。そして、磁石ユニットのうち、取付部材の両端部に取り付けられた磁石ユニットが、ターゲットに対するエロージョン領域に対応するように設定される少なくとも一部が楕円の弧状のヨークと、ヨークの外周に沿って設けられている外周磁石と、ヨークの中心部近傍に設けられた該外周磁石とは逆極性の中心磁石と、を含んでいる。

特開２００３−２９３１３０号公報

本開示にかかる技術は、マグネトロンスパッタリングにより基板上に膜を形成する場合において、基板周縁部で、スパッタ粒子による被覆量の偏りが生じるのを防ぐ。

本開示の一態様は、マグネトロンスパッタリングにより基板上に膜を形成する成膜装置であって、ターゲットが成膜対象の基板に向き、且つ、水平面内の所定の方向に延在するように、当該ターゲットを正面に保持するターゲットホルダと、マグネットが配列されて構成されたマグネット配列体を有すると共に、前記ターゲットホルダの背面側に設けられたマグネットユニットと、前記ターゲットホルダに保持された前記ターゲットと前記成膜対象の基板との間に、当該ターゲットから当該成膜対象の基板に向かって延びるように設けられた一対の遮蔽部材と、前記マグネットユニットを、前記ターゲットホルダに保持された前記ターゲットの前記所定の方向にかかる一端と他端との間で往復運動を行うように移動させる移動機構と、を備え、前記マグネットユニットは、前記マグネット配列体が前記所定の方向に沿って並ぶように一対設けられ、前記遮蔽部材それぞれは、平面視において、前記マグネットユニットが前記往復運動をする間に前記一対の前記マグネット配列体のうち一方のみが通過する第１領域と、前記マグネットユニットが前記往復運動をする間に前記一対の前記マグネット配列体のうち両方が通過する第２領域との境界線上に、設けられている。

本開示によれば、マグネトロンスパッタリングにより基板上に膜を形成する場合において、基板周縁部で、スパッタ粒子による被覆量の偏りが生じるのを防ぐことができる。

マグネット配列体の一例を説明するための斜視図である。 従来技術の課題を説明するための図である。 従来技術の課題を説明するための図である。 本実施形態にかかる成膜装置の構成の概略を模式的に示した縦断面図である。 マグネットユニットを概略的に示す断面図である。 遮蔽部材を説明するための図であり、処理容器内の要部のみを示す図である。 遮蔽部材の位置を説明するための図である。 マグネットユニットが有する一対のマグネット配列体間の距離を説明するための図である。 成膜装置の成膜対象のウェハを説明するための断面図である。 マグネットユニットの移動工程の具体例を説明するための図である。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）等の基板に対して、金属膜等の所望の膜を形成する成膜処理が行われる。成膜処理としては、マグネトロンスパッタリングが知られている。
マグネトロンスパッタリングを行う成膜装置には、平板状のターゲットが例えば成膜対象の基板に対向するように設けられる。また、ターゲットの成膜対象の基板側を正面側としたときに、ターゲットの背面側には、例えば成膜対象の基板より大面積のマグネット配列体が設けられる。図１に示すように、マグネット配列体１００は、平板形状のヨーク１０１の上に、直方体形状の中心マグネット１０２と、平面視角環状の外周マグネット１０３とが配列されて構成される。中心マグネット１０２は、ヨーク１０１の長手方向に沿うように設けられ、外周マグネット１０３は、中心マグネット１０２の平面視における四辺を囲うように設けられている。また、中心マグネット１０２と外周マグネット１０３は、ヨーク１０１の上面に垂直な方向において、互いに逆向きに磁化されている。

上述のようなマグネット配列体によりターゲットの下面には水平な磁場が形成される。また、ターゲットに例えば高周波電力を供給すると、成膜処理雰囲気内に導入されたＡｒガス等の不活性ガスが電離する。電離によって生じた電子は、上述の磁場及び高周波電力による電界によりドリフト運動し、高密度なプラズマを発生させる。このプラズマ中で不活性ガス分子がイオン化されて生じたイオンによって、ターゲット表面がスパッタリングされ、スパッタ粒子が基板上に堆積され、薄膜が形成される。

ターゲット表面上のスパッタリングされる領域は、マグネット配列体におけるマグネットの配列に応じて環状となる。したがって、マグネット配列体を固定しておくと、ターゲット表面の一部のみが環状に侵食され、ターゲットの利用効率が低くなる。そのため、マグネット配列体をターゲットの延在方向に往復運動させ、ターゲットが均一に侵食されるようにしている。また、これにより、基板上に形成される薄膜の厚さが面内で均一になるようにしている。
例えば、特許文献１では、複数後の磁石ユニットからなる磁石ユニット構造体をターゲットの長尺方向に往復運動させている。

ところで、マグネトロンスパッタリング中に、成膜対象の基板を回転させる場合もあれば、当該基板を回転させずに、水平面内におけるターゲットの延在方向と直交する方向に移動させる場合や、上述のような回転や移動をさせない場合がある。成膜対象の基板を回転させない場合において、当該基板がラインアンドスペースパターンのような断面矩形状のパターンを有していると、特許文献１のように往復運動を行っても、基板中央と基板周縁とで、パターンの側面のスパッタ粒子による被覆態様が異なってしまうことがある。以下、具体的に説明する。

例えば、基板中央部では、図２に示すように、パターンＰ１００の基板中央側の側面Ｐ１０１に到達するスパッタ粒子Ｇの数と、パターンＰ１００の基板周縁側の側面Ｐ１０２に到達するスパッタ粒子Ｇの数と、は略同一である。そのため、基板中央部では、パターンＰ１００の基板中央側の側面Ｐ１０１と、基板周縁側の側面Ｐ１０２とでは、スパッタ粒子Ｇによる被覆量に、言い換えると、スパッタ膜Ｆの厚さに、偏りは生じない。それに対し、基板周縁部では、図３に示すようにパターンＰ１１０の基板中央側の側面Ｐ１１１と、基板周縁側の側面Ｐ１１２とでは、後者の側面Ｐ１１２の方が、スパッタ粒子Ｇの到達数は少ない。これは、ターゲットにおいて基板より外側にあたる部分からのスパッタ粒子Ｇの数は、ターゲットにおいて基板の上方にあたる部分からのスパッタ粒子Ｇの数より少ないためである。したがって、基板周縁部では、パターンＰ１１０の基板中央側の側面Ｐ１１１と、基板周縁側の側面Ｐ１１２とでは、スパッタ粒子Ｇによる被覆量に、言い換えると、スパッタ膜Ｆの厚さに、偏りが生じてしまう。なお、ターゲットの面積が基板の面積に対して非常に大きければ、このような偏りは生じないが、ターゲットの面積を大きくしすぎると、成膜に寄与するスパッタ粒子の割合が減り、高価なターゲットが無駄に消費されてしまう。

そこで、本開示にかかる技術は、マグネトロンスパッタリングにより基板上に膜を形成する場合において、基板周縁部で、スパッタ粒子による被覆量の偏りが生じるのを防ぐ。特に、本開示にかかる技術は、上述の偏りが生じるのを、ターゲットを大面積化させずに防ぐ。

以下、本実施形態にかかる成膜装置の構成について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図４は、本実施形態にかかる成膜装置１の構成の概略を模式的に示した縦断面図である。図５は、後述のマグネットユニットを概略的に示す断面図である。図６は、後述の遮蔽部材を説明するための図であり、後述の処理容器内の要部のみを示す図である。図７は、遮蔽部材の位置を説明するための図である。図８は、マグネットユニットが有する一対のマグネット配列体間の距離を説明するための図である。

図４の成膜装置１は、スパッタリングにより基板上に膜を形成するものであり、具体的には、例えば、基板としてのウェハＷ上に金属膜を形成する。この成膜装置１は、処理容器１０を備える。

処理容器１０は、減圧可能に構成され、ウェハＷを収容するものであり、容器本体１１及び蓋体１２を有する。容器本体１１及び蓋体１２は、アルミニウム等から形成され、接地電位に接続されている。

容器本体１１は、開口１１ａを有する中空形状に形成され、より具体的には、上部に開口１１ａを有する有底の円筒状に形成されている。
容器本体１１の底部には、処理容器１０内の密閉空間を減圧するための排気装置２０がＡＰＣバルブ（図示せず）を介して接続されている。容器本体１１の側壁には、ウェハＷの搬入出口１１ｂが形成されており、この搬入出口１１ｂには当該搬入出口１１ｂを開閉するためのゲートバルブ１３が設けられている。

蓋体１２は、ドーム状に形成されており、容器本体１１の上側に、当該容器本体１１の開口１１ａを塞ぐように取り付けられている。
なお、容器本体１１と蓋体１２との間には、これらの間を封止する封止部材としてのＯリング（図示せず）が設けられている。

処理容器１０内には、上面にウェハＷが水平に載置される載置台３０が設けられている。載置台３０には、ウェハＷを加熱するためのヒータ（図示せず）が設けられている。なお、ヒータに代えて冷却機構を設けてもよいし、ヒータと冷却機構の両方を設けてもよい。

載置台３０は、載置台移動機構３１に接続されている。
載置台移動機構３１は、ウェハＷの表面を水平に維持したまま、載置台３０を移動させる。載置台移動機構３１は、載置台３０に載置されたウェハＷが水平面内における一方向（図４のＸ方向）に移動するように、載置台３０を移動させる。

例えば、載置台移動機構３１は、多関節アーム３２と駆動装置３３とを有する。
多関節アーム３２の一端には、載置台３０が取り付けられており、他端には、駆動装置３３が接続されている。
駆動装置３３は、多関節アーム３２の一端を、水平面内における一方向（図４のＸ方向。以下、装置幅方向ということがある）に移動させ載置台３０を当該装置幅方向に移動させるための駆動力を発生する。また、駆動装置３３は、多関節アーム３２の一端を鉛直方向（図４のＺ方向。以下、装置高さ方向ということがある。）に移動させ載置台３０を当該装置高さ方向に移動させるための駆動力を発生する。
駆動装置３３は上記駆動力を発生するため例えばモータを有する。

さらに、処理容器１０内には、スリット板４０が設けられている。スリット板４０は、スリット４０ａを有する板状部材である。スリット板４０は、載置台移動機構３１によってウェハＷが移動する空間の上方に、水平に延在するように設けられている。

スリット４０ａは、スリット板４０を鉛直方向に貫通するように形成されている。スリット４０ａは、平面視において、載置台移動機構３１によるウェハＷの移動方向である装置幅方向（図４のＸ方向）と直交する方向（図４のＹ方向。以下、装置奥行き方向ということがある。）に長い矩形状を有する。スリット４０ａの装置幅方向（図４のＸ方向）の長さは、ウェハＷの直径よりも小さく、スリット４０ａの装置奥行き方向（図４のＹ方向）の長さは、ウェハＷの直径よりも大きい。

また、処理容器１０内における、スリット板４０の上方に、導電性材料で形成されたターゲットホルダ５０が設けられている。ターゲットホルダ５０は、処理容器１０内にターゲット６０が配置されるよう当該ターゲット６０を保持する。このターゲットホルダ５０は、蓋体１２に取り付けられている。蓋体１２におけるターゲットホルダ５０の取り付け位置には、貫通口１２ａが形成されている。貫通口１２ａを囲うように蓋体１２の内壁面に絶縁部材５１が設けられている。ターゲットホルダ５０は、貫通口１２ａを塞ぐように、絶縁部材５１を介して蓋体１２に取り付けられている。

ターゲットホルダ５０は、例えば、スリット板４０のスリット４０ａに対して斜め上方にターゲット６０が位置するように、当該ターゲット６０を保持する。また、ターゲットホルダ５０は、ターゲット６０がスリット４０ａに向き、すなわちターゲット６０がスリット４０ａを介して成膜対象のウェハＷに向き、且つ、ターゲット６０が装置奥行き方向（図４のＹ方向）に延在するように、当該ターゲット６０を正面に保持する。
ターゲット６０は平面視矩形状に形成されている。ターゲット６０の装置奥行き方向（図のＹ方向）の長さは、成膜対象のウェハＷの直径より大きい（図６参照）。成膜対象のウェハＷの直径が３００ｍｍの場合、ターゲット６０の装置奥行き方向（図のＹ方向）の長さは例えば４００〜５００ｍｍである。なお、ターゲット６０の装置奥行き方向（図のＹ方向）と直交する方向の長さは、例えば１５０〜２００ｍｍである。
また、ターゲットホルダ５０には、電源５２が接続され、当該電源５２から、負の直流電圧が印加される。負の直流電圧に代えて、交流電圧が印加されるようにしてもよい。

さらに、ターゲットホルダ５０の背面側であって、処理容器１０の外側となる位置に、マグネットユニット７０が設けられている。

マグネットユニット７０は、図５に示すように、一対のマグネット配列体１００と支持板７１とを有する。各マグネット配列体１００は、図１で示したように、平板形状のヨーク１０１の上に、直方体形状の中心マグネット１０２と、平面視角環状の外周マグネット１０３とが配列されて構成される。中心マグネット１０２は、ヨーク１０１の長手方向に沿うように設けられ、外周マグネット１０３は、中心マグネット１０２の平面視における四辺を囲うように設けられている。また、中心マグネット１０２と外周マグネット１０３は、ヨーク１０１の上面に垂直な方向において、互いに逆向きに磁化されている。

本例では、マグネット配列体１００はそれぞれ、中心マグネット１０２が平面視において装置奥行き方向（図５のＹ方向）と直交する方向に延在するように設けられる。また、マグネット配列体１００それぞれの装置奥行き方向（図５のＹ方向）の長さは、例えば、ターゲット６０の装置奥行き方向（図のＹ方向）の長さの約１／８〜１／５倍であり、具体的には４５ｍｍ〜１００ｍｍである。マグネット配列体１００それぞれは、装置奥行き方向（図のＹ方向）と直交する方向の長さが、ターゲット６０と略同一である。また、マグネット配列体１００の厚さは例えば２５ｍｍ〜３５ｍｍである。

支持板７１は、平板状に形成されている。支持板７１は、一対のマグネット配列体１００を支持する。具体的には、支持板７１は、一対のマグネット配列体１００間の距離が一定に保たれるように、当該一対のマグネット配列体１００を平行に支持する。つまり、支持板７１には、一対のマグネット配列体１００が平行に固定される。

支持板７１は、図４に示すように、移動機構７２に接続されている。
移動機構７２は、例えば、装置奥行き方向（図４のＹ方向）に沿って延在するレール７２ａと、モータ等を含む駆動部７２ｂとを有する。駆動部７２ｂが発生する駆動力によって、支持板７１がレール７２ａに沿って装置奥行き方向（図４のＹ方向）に移動することにより、マグネットユニット７０全体が装置奥行き方向（図４のＹ方向）に移動する。より具体的には、駆動部７２ｂが発生する駆動力により、マグネットユニット７０全体が、ターゲット６０の装置奥行き方向一端（図５のＹ方向負側端）と他端（図５のＹ方向正側端）との間で往復運動を行うように移動する。駆動部７２ｂは後述の制御部Ｕにより制御される。

図４に示すように、処理容器１０内における、ターゲットホルダ５０に保持されたターゲット６０と載置台３０に載置されたウェハＷとの間となる位置に、具体的には、上記ターゲット６０とスリット板４０との間には、一対の遮蔽部材８０が設けられている。遮蔽部材８０は、導電性材料、例えばチタンやステンレス等の金属材料から、板状に形成される。

遮蔽部材８０それぞれは、図６に示すように、ターゲットホルダ５０に保持されたターゲット６０から成膜対象のウェハＷに向かって延びるように設けられている。具体的には、遮蔽部材８０それぞれは、装置高さ方向（図６のＺ方向）に向かって延在するように設けられている。

さらに、遮蔽部材８０それぞれは、図７に示すように、平面視において、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との境界線Ｂ上に設けられている。第１領域Ｒ１は、平面視において、マグネットユニット７０が装置奥行き方向（図７のＹ方向）に往復運動する間に一対のマグネット配列体１００のうち一方のみが通過する領域である。第２領域Ｒ２は、マグネットユニット７０が装置奥行き方向（図のＹ方向）に往復運動する間に一対のマグネット配列体１００のうち両方が通過する領域である。
上述のように、遮蔽部材８０を設けることにより、ターゲット６０の装置奥行き方向（図６のＹ方向）中央部からのスパッタ粒子が、ウェハＷの装置奥行き方向（図６のＹ方向）周縁部に到達するのを防ぐことができる。
遮蔽部材８０は、例えば一端が蓋体１２に固定された支持部材（図示せず）の他端に接続され、当該支持部材によって支持される。

ここで、装置奥行き方向（図７のＹ方向）に関するマグネット配列体１００間の距離Ｌ１について説明する。
上記マグネット配列体１００間の距離Ｌ１は、前述の第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２が生じるように、設定される。具体的には、上記マグネット配列体１００間の距離Ｌ１は、マグネットユニット７０全体の装置奥行き方向（図７のＹ方向）の長さＬ２が、ターゲット６０の装置奥行き方向（図７のＹ方向）の長さＬ３の１／２以下となるように設定される。

ただし、上記マグネット配列体１００間の距離Ｌ１は、マグネットユニット７０全体の装置奥行き方向（図７のＹ方向）の長さＬ２が、ターゲット６０の装置奥行き方向（図７のＹ方向）の長さＬ３の１／２より若干大きくなるように設定されていてもよい。この場合、上記マグネット配列体１００間の距離は、ターゲット６０の装置奥行き方向（図のＹ方向）の最中央部分において侵食すなわちエロージョンが過剰に進まないように、以下の条件（Ａ）を満たすように設定されている。
（Ａ）図８に示すように、マグネットユニット７０がターゲット６０の装置奥行き方向一端（図のＹ方向正側端）に位置するときに当該ターゲット６０に形成されるエロージョン領域Ａ１と、マグネットユニット７０が上記ターゲット６０の装置奥行き方向他端（図のＹ方負側端）に位置するときに当該ターゲット６０に形成されるエロージョン領域Ａ２と、が重ならない。

上記条件（Ａ）は言い換えると以下の条件（Ｂ）となる。
（Ｂ）マグネットユニット７０全体で形成するエロージョン領域の装置奥行き方向（図８のＹ方向）の長さＬ４が、ターゲット６０の装置奥行き方向（図８のＹ方向）の長さＬ３の１／２以下である。

また、上記マグネット配列体１００間の距離Ｌ１を短くすると、マグネットユニット７０が一往復する間に入力される単位面積当たりの熱量が下がるため、ターゲットの溶融等が生じにくいので好ましい。ただし、短くしすぎると、マグネット配列体１００が形成する磁場同士の干渉が生じ、プラズマが効率的に発生しづらくなる。したがって、上記マグネット配列体１００間の距離Ｌ１は、マグネット配列体１００が形成する磁場同士の干渉が生じない条件を満たすように設定される。

以上の条件を全て満たす、上記マグネット配列体１００間の距離Ｌ１は、例えば、当該マグネット配列体１００の装置奥行き方向（図のＹ方向）の長さの約２倍である。つまり、例えば装置奥行き方向（図のＹ方向）に関するマグネット配列体１００間の隙間が当該マグネット配列体１つ分の幅とすることで、以上の条件を全て満たすことができる。

図４の説明に戻る。
蓋体１２には、ガス導入部材９０が支持されている。ガス導入部材９０は、ガス供給源（図示せず）からのガスを処理容器１０内に供給する。

さらにまた、成膜装置１は制御部Ｕを備える。制御部Ｕは、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータにより構成され、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、載置台移動機構３１や移動機構７２等を制御して、成膜装置１における後述の成膜処理を実現するためのプログラムも格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部Ｕにインストールされたものであってもよい。また、プログラムの一部または全ては専用ハードウェア（回路基板）で実現してもよい。

次に、成膜装置１を用いた成膜処理について説明する。図９は、成膜装置１の成膜対象のウェハを説明するための断面図である。

（搬入）
まず、所望の圧力に調整されている処理容器１０内にウェハＷが搬入される。具体的には、ゲートバルブ１３が開かれ、処理容器１０に隣接する真空雰囲気の搬送室（図示せず）から搬入出口１１ｂを介して、ウェハＷを保持した搬送機構（図示せず）が処理容器１０内に挿入される。そして、処理容器１０内の搬入出口１１ｂ近傍に設けられたリフトピン（図示せず）の上方に、ウェハＷが搬送される。この搬送の際、載置台３０は、リフトピンの配設位置に移動されている。次いで上昇したリフトピン（図示せず）の上にウェハＷが受け渡され、その後、上記搬送機構は処理容器１０から抜き出され、ゲートバルブ１３が閉じられる。それと共に、上記リフトピンの下降が行われ、ウェハＷが、載置台３０上に載置され保持される。そして、載置台３０上のウェハＷがスリット４０ａを介してターゲット６０に向くような位置まで、当該載置台３０が、装置幅方向（図４のＸ方向）に移動される。なお、図９に示すように、成膜対象のウェハＷ上に形成されている断面矩形状のパターンＰ１の両側面Ｐ１１、Ｐ１２の法線ｎ１、ｎ２が、載置台３０の移動方向（図９のＸ方向）と水平面内で直交する装置奥行き方向（図のＹ方向）と平行になるように、当該ウェハＷは向きが調節された状態で載置台３０上に載置される。つまり、ウェハＷ上に形成されているパターンＰ１がラインアンドスペースのパターンである場合、パターンのラインが載置台３０の移動方向（図のＸ方向）に沿って延在するように、当該ウェハＷは向きが調節された状態で載置台３０上に載置される。

（金属膜形成）
続いて、スパッタリングによる金属膜の形成処理が行われる。具体的には、ガス導入部材９０を介して処理容器１０内にＡｒガスが供給されると共に、排気装置２０による排気量が制御され、処理容器１０内が所望の圧力に調整される。また、電源５２からターゲットホルダ５０を介してターゲット６０に電力が供給されると共に、マグネットユニット７０が、ターゲット６０上を装置奥行き方向（図４のＹ方向）に沿って繰り返し往復運動するように移動される。マグネットユニット７０の往復運動の周波数は例えば０．２５〜２．５Ｈｚである。電源５２からの電力により、処理容器１０内のＡｒガスが電離し、電離によって生じた電子が、マグネットユニット７０により形成された磁場及び電源５２からの電力による電界によってドリフト運動し、高密度なプラズマを発生させる。このプラズマ中に生じたＡｒイオンによって、ターゲット６０の表面がスパッタリングされ、スパッタ粒子がウェハＷ上に堆積され、金属薄膜が形成される。金属薄膜は、例えば、ウェハＷ上のパターンＰ１の装置奥行き方向（図９のＹ方向）にかかる両側面Ｐ１１、Ｐ１２と、当該パターンＰ１の載置台３０の移動方向一端（図９のＸ方向負側）の側面と、当該パターンＰ１の上面に形成される。

なお、成膜中の装置奥行き方向に沿ったマグネットユニット７０の移動速度の大きさ（絶対値）は例えば一定である。
また、成膜中、載置台３０は、装置幅方向一方向（図４のＸ方向正側から負側に向かう方向）に移動する。ただし、成膜中、載置台３０が、装置幅方向（図４のＸ方向）に往復運動するようにしてもよいし、回転や移動せずに静止していてもよい。

（搬出）
続いて、処理容器１０からウェハＷが搬出される。具体的には、搬入時と逆の動作で、ウェハＷが処理容器１０の外に搬出される。
その後、前述の搬入工程に戻り、次の成膜対象のウェハＷが同様に処理される。

以上のように、本実施形態では、マグネトロンスパッタリングによりウェハＷ上に膜を形成する成膜装置１が、ターゲット６０が成膜対象のウェハＷに向き、且つ、装置奥行き方向（Ｙ方向）に延在するように、当該ターゲット６０を正面に保持するターゲットホルダ５０と、マグネットが配列されて構成されたマグネット配列体１００を有すると共に、ターゲットホルダ５０の背面側に設けられたマグネットユニット７０と、を備える。また、成膜装置１が、ターゲットホルダ５０に保持されたターゲット６０と成膜対象のウェハＷとの間に、当該ターゲット６０から成膜対象のウェハＷに向かって延びるように設けられた一対の遮蔽部材８０と、マグネットユニット７０を、ターゲットホルダ５０に保持されたターゲット６０の装置奥行き方向（Ｙ方向）にかかる一端と他端との間で往復運動を行うように移動させる移動機構７２と、を備える。そして、本実施形態では、マグネットユニット７０が、マグネット配列体１００が装置奥行き方向に沿って並ぶように一対設けられ、遮蔽部材８０それぞれが、平面視において、マグネットユニット７０が上記往復運動をする間に一対のマグネット配列体１００のうち一方のみが通過する第１領域Ｒ１と、マグネットユニット７０が上記往復運動をする間に一対のマグネット配列体１００のうち両方が通過する第２領域Ｒ２との境界線Ｂ上に、設けられている。
そのため、上記第２領域Ｒ２に対応するターゲット６０の中央部からのスパッタ粒子は、遮蔽部材８０に遮られて、ウェハＷの周縁部に到達しない。ウェハＷの周縁部において、パターンＰ１を形成する側面には、上記第１領域Ｒ１に対応するターゲット６０の装置奥行き方向（Ｙ方向）端部からのスパッタ粒子のみが到達する。したがって、ウェハＷの周縁部において、パターンＰ１の装置奥行き方向（Ｙ方向）の両側面Ｐ１１、Ｐ１２では、スパッタ粒子による被覆量すなわちスパッタ膜の厚さに、偏りが生じない。このように、本実施形態によれば、ウェハ周縁部で、スパッタ粒子による被覆量の偏りが生じるのを防ぐことができる。
なお、上記第２領域Ｒ２に対応するターゲット６０の装置奥行き方向（Ｙ方向）端部からのスパッタ粒子は、遮蔽部材８０に遮られて、ウェハＷの中央部に到達しない。ウェハＷの中央部において、パターンＰ１を形成する側面には、上記第１領域Ｒ１に対応するターゲット６０の装置奥行き方向（Ｙ方向）中央部からのスパッタ粒子のみが到達する。したがって、ウェハＷの中央部においても、パターンＰ１の装置奥行き方向（Ｙ方向）の両側面Ｐ１１、Ｐ１２では、スパッタ粒子による被覆量すなわちスパッタ膜の厚さに、偏りが生じない。
また、本実施形態では、マグネットユニット７０がマグネット配列体１００を一対有しているため、マグネット配列体１００が１つの場合に比べて、同じパワーをターゲット６０に入力しても、ターゲット６０に対する単位面積あたりのパワー密度が低い。したがって、ターゲット６０の材料の熱伝導率が低い場合等において、成膜速度向上のために高パワーを入力したときに、ターゲット６０の表面の結晶粒径が大きくなったりターゲット６０が溶融したりすることがない。
さらにまた、本実施形態では、マグネットユニット７０を揺動させ、具体的にはターゲット６０に対して往復運動させているため、ターゲット６０において長時間プラズマに晒される部分がない。したがって、この観点からも、ターゲット６０の材料の熱伝導率が低い場合等において、成膜速度向上のために高パワーを入力したときに、ターゲット６０の表面の結晶粒径が大きくなったりターゲット６０が溶融したりすることがない。

なお、遮蔽部材８０それぞれについて、以上の説明では、前述の第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との境界線Ｂ上に設けられているものとした。ただし、遮蔽部材８０の平面視における位置は、境界線Ｂ上に完全に一致する必要はない。上記第２領域Ｒ２に対応するターゲット６０の中央部からのスパッタ粒子をウェハＷの周縁部に到達しないように遮蔽部材８０で遮ることができれば、平面視において遮蔽部材８０から境界線Ｂからずれていてもよい。

また、本実施形態では、前述の第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２が生じるように、マグネットユニット７０全体の装置奥行き方向（図のＹ方向）の長さＬ２が、ターゲット６０の装置奥行き方向（図７のＹ方向）の長さＬ３の１／２以下となるように設定されている。そして、このマグネットユニット７０が装置奥行き方向（図のＹ方向）に往復運動する。したがって、ターゲット６０全体を使用することができる。

次に、マグネットユニット７０の往復運動時の移動速度の他の例を説明する。
以上の例では、マグネットユニット７０の往復運動時の移動速度の大きさは一定であるものとした。上記往復運動時の移動速度の大きさはこの例に限られない。
例えば、マグネットユニット７０が平面視において装置奥行き方向（Ｙ方向）に関する外側部分に位置する区間で、他の区間に比べて、マグネットユニット７０の往復運動時の移動速度を低くしてもよい。具体的には、マグネットユニット７０がターゲット６０の装置奥行き方向（Ｙ方向）にかかる端部と対向する低速区間Ｔ１で、他の区間Ｔ２に比べて、マグネットユニット７０の往復運動時の移動速度を低くしてもよい。
これにより、往復運動中に前述の第２領域Ｒ２に対応するターゲット６０の装置奥行き方向（Ｙ方向）の中央部から放出されるスパッタ粒子の量より、往復運動中に前述の第１領域Ｒ１に対応するターゲット６０の装置奥行き方向（Ｙ方向）の端部から放出されるスパッタ粒子の量が多くなる。したがって、到達するスパッタ粒子の量が少なく膜厚が小さくなる傾向にある前述の第１領域Ｒ１に対応するウェハＷの周縁部において、到達するスパッタ粒子の数が相対的に増加するため、スパッタ膜の厚さをウェハＷの面内で均一にすることができる。さらに、ウェハ周縁部で、スパッタ粒子による被覆量の偏りが生じるのをより確実に防ぐことができる。

前述の低速区間Ｔ１とは、例えば、図７に示すように、一対のマグネット配列体１００のうち外側のマグネット配列体１００の中心が、平面視において、前述の第１領域Ｒ１を装置奥行き方向（図のＹ方向）に沿って２等分した領域のうち外側の領域Ｒ１２に位置する区間である。一対のマグネット配列体１００のうち外側のマグネット配列体１００が上記領域Ｒ１２より装置奥行き方向（図のＹ方向）内側に位置すると、内側のマグネット配列体１００により生じたスパッタ粒子がウェハ周縁部に到達するのを、境界線Ｂ上に設けられた遮蔽部材８０で遮ることができなくなる場合がある。これを防ぐため、低速区間Ｔ１は上述のような区間とされる。

本例の場合、成膜方法におけるマグネットユニット７０の移動工程は例えば以下のようになる。図１０はマグネットユニット７０の移動工程の具体例を説明するための図である。
マグネットユニット７０が図１０（Ａ）に示すように装置奥行き方向一方端（図の左端）に位置する状態から図１０（Ｂ）に示すように装置奥行き方向位置方側（図の左側）のマグネット配列体１００の中央が第１領域Ｒ１の装置奥行き方向の中間に到達するまでの間、マグネットユニット７０は第１速度Ｖ１で移動する。次いで、図１０（Ｃ）に示すように装置奥行き方向他方側（図の右側）のマグネット配列体１００の中央が反対側の第１領域Ｒ１の装置奥行き方向の中間に到達するまでの間、マグネットユニット７０は、第１速度Ｖ１より速い第２速度Ｖ２で移動する。そして、その後、マグネットユニット７０が図１０（Ｄ）に示すように装置奥行き方向他方端（図の右側）に到達するまで、当該マグネットユニット７０は上記第１速度で移動する。

なお、低速区間Ｔ１におけるマグネットユニット７０の移動速度すなわち上記第１速度Ｖ１は、例えば区間Ｔ２における当該移動速度すなわち上記第２速度Ｖ２の１／５〜１／２である。

ここで、本例における、装置奥行き方向（図７のＹ方向）に関するマグネット配列体１００間の距離Ｌ１について説明する。
上記マグネット配列体１００間の距離Ｌ１を短くしすぎると、マグネット配列体１００が形成する磁場同士の干渉が生じる。そのため、予期しない磁場が形成されてしまう。
ただし、上記マグネット配列体１００間の距離Ｌ１を長くしすぎると、ターゲット６０内に平面視において、往復運動中にマグネット配列体１００が通過しない領域が発生してしまう。また、上記距離Ｌ１が長いと、マグネットユニット７０の加減速のための距離が稼げないため、マグネットユニット７０がターゲット６０の装置奥行き方向（Ｙ方向）にかかる端部と対向する低速区間Ｔ１で、マグネットユニット７０の往復運動時の移動速度を低くすることができない。そのため、スパッタ膜の厚さをウェハＷの面内で均一にすること、ターゲット６０を均一に消費すること等ができない。
したがって、上記マグネット配列体１００間の距離Ｌ１は、短いことが好ましいが、短くしすぎると磁場の干渉が生じてしまうことから、当該マグネット配列体１００の幅の１／２以上より長い値に設定される。マグネット配列体１００間の距離Ｌ１が当該マグネット配列体１００の幅の１／２以上であれば、磁場の干渉が生じないことは本発明者らの調査で確認ができている。

以上の例では、マグネットユニットが装置奥行き方向に沿って有するマグネット配列体の数は２つであったが、３以上であってもよい。この場合、平面視において、往復運動中にマグネット配列体ｎ（ｎは３以上）個のうち１個が通過する第１領域とマグネット配列体ｎ個のうち２個通過する第２領域との間の境界線上と、上記第２領域と往復運動中にマグネット配列体ｎ個のうち３個が通過する第３領域との間の境界線上等に、遮蔽部材が設けられる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１ 成膜装置
５０ ターゲットホルダ
６０ ターゲット
７０ マグネットユニット
７２ 移動機構
８０ 遮蔽部材
１００ マグネット配列体
Ｂ 境界線
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域
Ｗ ウェハ

Claims (7)

1. マグネトロンスパッタリングにより基板上に膜を形成する成膜装置であって、
   ターゲットが成膜対象の基板に向き、且つ、水平面内の所定の方向に延在するように、当該ターゲットを正面に保持するターゲットホルダと、
   マグネットが配列されて構成されたマグネット配列体を有すると共に、前記ターゲットホルダの背面側に設けられたマグネットユニットと、
   前記ターゲットホルダに保持された前記ターゲットと前記成膜対象の基板との間に、当該ターゲットから当該成膜対象の基板に向かって延びるように設けられた一対の遮蔽部材と、
   前記マグネットユニットを、前記ターゲットホルダに保持された前記ターゲットの前記所定の方向にかかる一端と他端との間で往復運動を行うように移動させる移動機構と、を備え、
   前記マグネットユニットは、前記マグネット配列体が前記所定の方向に沿って並ぶように一対設けられ、
   前記遮蔽部材それぞれは、平面視において、前記マグネットユニットが前記往復運動をする間に前記一対の前記マグネット配列体のうち一方のみが通過する第１領域と、前記マグネットユニットが前記往復運動をする間に前記一対の前記マグネット配列体のうち両方が通過する第２領域との境界線上に、設けられている、成膜装置。
2. 前記成膜対象の基板は、断面矩形状のパターンが表面に形成されている、請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記成膜対象の基板は、成膜中、水平面内における、前記所定の方向と直交する方向に移動する、請求項１または２に記載の成膜装置。
4. 前記移動機構は、前記マグネットユニットが前記ターゲットホルダに保持された前記ターゲットの前記所定の方向にかかる端部と対向する低速区間で、他の区間より低速で当該マグネットユニットを移動させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の成膜装置。
5. 前記低速区間は、前記一対の前記マグネット配列体のうち外側の前記マグネット配列体の中心が、前記第１領域を前記所定の方向に沿って２等分した領域のうち外側の領域に位置する区間である、請求項４に記載の成膜装置。
6. 前記低速区間での前記マグネットユニットの移動速度は、前記他の区間での前記マグネットユニットの移動速度の０．２〜０．５倍である、請求項４または５に記載の成膜装置。
7. 成膜装置を用いマグネトロンスパッタリングにより基板上に膜を形成する成膜方法であって、
   前記成膜装置は、
   ターゲットが成膜対象の基板に向き、且つ、水平面内の所定の方向に延在するように、当該ターゲットを正面に保持するターゲットホルダと、
   マグネットが配列されて構成されたマグネット配列体を有すると共に、前記ターゲットホルダの背面側に設けられたマグネットユニットと、
   前記ターゲットホルダに保持された前記ターゲットと前記成膜対象の基板との間に、当該ターゲットから当該成膜対象の基板に向かって延びるように設けられた一対の遮蔽部材と、を備え、
   前記マグネットユニットは、前記マグネット配列体が前記所定の方向に沿って並ぶように一対設けられ、
   当該成膜方法は、前記マグネットユニットを、前記ターゲットホルダに保持された前記ターゲットの前記所定の方向にかかる一端と他端との間で往復運動を行うように移動させる工程を含み、
   前記遮蔽部材それぞれは、平面視において、前記マグネットユニットが前記往復運動をする間に前記一対の前記マグネット配列体のうち一方のみが通過する第１領域と、前記マグネットユニットが前記往復運動をする間に前記一対の前記マグネット配列体のうち両方が通過する第２領域との境界線上に、設けられ、
   前記移動させる工程は、
   前記マグネットユニットが前記ターゲットホルダに保持された前記ターゲットの前記所定の方向にかかる端部と対向する区間で、当該マグネットユニットを第１速度で移動させる工程と、
   他の区間で、前記マグネットユニットを前記第１速度より速い第２速度で移動させる工程と、を含む、成膜方法。

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