JP7044887B2 - スパッタリング装置 - Google Patents

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Description

本発明は、スパッタリング装置に関し、特に、斜め成分を低減して高カバレッジとターゲットの高利用効率とが可能な成膜に用いて好適な技術に関する。
本願は、２０１８年８月１０日に日本に出願された特願２０１８－１５１５２７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来より、半導体デバイスの製造工程として、所定のアスペクト比を有するビアホールやコンタクトホールの内面（内壁面及び底面）にＣｕ膜からなるシード層を成膜する工程が知られている。このようなＣｕ膜の成膜に用いる成膜装置として、スパッタリング装置が、例えば、特許文献１で知られている。この装置は、処理すべき基板とターゲットとが対向配置される真空チャンバを備え、真空チャンバ内にスパッタガスを導入し、ターゲットに電力投入して基板とターゲットとの間にプラズマを形成し、ターゲットをスパッタリングして飛散したスパッタ粒子（ＣｕラジカルやＣｕイオン）を基板に付着、堆積することでＣｕ膜を基板上に成膜する。
上述した特許文献１に記載される技術では、基板とターゲットとの間に磁場を発生させることによってイオンの指向性を向上させ、これによって溝部内壁面に均一なカバレッジで成膜することができる。
日本国特開２０１３－８０７７９号公報
しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術では、エロージョンを大きくすると被処理基板に斜めに入射するスパッタ粒子の数が多くなり、カバレッジが悪化する可能性があり、エロージョンを小さくすると所謂リデポと呼ばれる再付着膜の剥離によって異物が発生するという問題があった。
また、エロージョンを小さくするためにターゲット寸法を小さくすると、ターゲット寿命が短くなるため、ターゲット交換に伴うメンテナンス頻度が増加し、装置の稼働率が低下するという問題があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．スパッタ粒子の斜め成分を低減して、非対称性を低減してカバレッジを向上すること。
２．ターゲットの利用効率を向上すること。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置は、カソードに取り付けられたターゲットに対して成膜すべき基板を対向させ、前記ターゲットの裏面に設けられた磁気回路を用いて前記ターゲットをスパッタリングして前記基板に成膜するスパッタリング装置であって、
前記磁気回路の径寸法が前記ターゲットの半径より小さく設定され、
前記スパッタリング装置は、
前記基板を、前記基板の回転軸線周りに回転する基板回転部と、
前記ターゲットを、前記ターゲットの回転軸線周りに回転するターゲット回転部と、
前記ターゲットと前記基板との間に設けられて前記磁気回路に対応する開口を有して前記磁気回路に対応しない部分を覆う板状のレギュレータと、
を有し、
前記レギュレータが少なくとも前記基板の面積の半分以上の面積を覆い、
前記開口の形状が、扇型輪郭を有し、
前記磁気回路の輪郭が前記ターゲットの前記回転軸線方向から見て前記開口の輪郭の内側に収まるように配置され、
前記ターゲットの前記回転軸線と前記基板の前記回転軸線とが平行に配置される。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記開口の形状における扇型輪郭の中心点が前記ターゲットの前記回転軸線から見て前記ターゲットの前記回転軸線と一致するように配置されてもよい。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記ターゲットの前記回転軸線と前記基板の前記回転軸線とが前記ターゲットの前記回転軸線から見て一致するように配置されてもよい。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記基板の前記回転軸線が、前記ターゲットの前記回転軸線方向から見て扇型輪郭を有する前記開口の円弧状縁の中心位置と一致するように配置されてもよい。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記基板の前記回転軸線が、前記ターゲットの前記回転軸線方向から見て扇型輪郭を有する前記開口におけるいずれかの半径の中心と一致するように配置されてもよい。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記レギュレータが、扇型輪郭を有する前記開口の中心点に対する径方向外側位置では、前記基板を覆わないように中心角が鈍角となる扇型輪郭の形状を有してもよい。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記ターゲットと前記基板とが、等しい径寸法を有してもよい。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、記ターゲットと前記基板との距離が、前記基板の径寸法に対して１倍～３倍の範囲となるよう設定されてもよい。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記磁気回路を前記ターゲットの半径より小さい範囲で前記開口の範囲からはみ出さないように前記ターゲットの面内方向に移動可能とする磁気回路移動部を有してもよい。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置は、カソードに取り付けられたターゲットに対して成膜すべき基板を対向させ、前記ターゲットの裏面に設けられた磁気回路を用いて前記ターゲットをスパッタリングして前記基板に成膜する。このスパッタリング装置においては、前記磁気回路の径寸法が前記ターゲットの半径より小さく設定されている。前記スパッタリング装置は、前記基板を、前記基板の回転軸線周りに回転する基板回転部と、前記ターゲットを、前記ターゲットの回転軸線周りに回転するターゲット回転部と、前記ターゲットと前記基板との間に設けられて前記磁気回路に対応する開口を有して前記磁気回路に対応しない部分を覆う板状のレギュレータとを有する。前記レギュレータが少なくとも前記基板の面積の半分以上の面積を覆い、前記開口の形状が、略扇型輪郭を有し、前記開口が前記ターゲットの前記回転軸線方向から見て前記磁気回路と略一致するように配置され、前記ターゲットの前記回転軸線と前記基板の前記回転軸線とが略平行に配置される。
これにより、磁気回路をターゲット半径より小さくしてエロージョンが基板の成膜領域に対して斜め位置となる領域を減らす。レギュレータによってターゲットから基板に入射するスパッタ粒子の方向を規制して、ターゲットから基板に対して斜め方向に入射するスパッタ粒子を削減する。非対称性を低減してカバレッジを向上するとともに、ターゲットを回転させてエロージョンが集中することを防止する。ターゲットにおけるエロージョンの発生する領域が時間的に分散させて拡大する。これにより、ターゲットライフ（ターゲットの寿命）を増大することが可能となり、ターゲット利用効率を向上した状態で、回転する基板に成膜することを可能にできる。
ここで、ターゲットから基板に入射する斜め方向のスパッタ粒子における入射角度が、ターゲットと基板との法線に対して、基板半径とターゲット基板間距離とのアークタンジェントにほぼ等しい角度であるか、これよりも小さい状態を維持することができる。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記開口の形状における略扇型輪郭の中心点が前記ターゲットの前記回転軸線から見て前記ターゲットの前記回転軸線と略一致するように配置される。
これにより、磁気回路をターゲット半径より小さくすることで、エロージョンが基板の成膜領域に対して斜め位置となる領域を減らす。同時に、レギュレータによってターゲットから基板に入射するスパッタ粒子の方向を規制して、ターゲットから基板に対して斜め方向に入射するスパッタ粒子を削減する。これにより、基板に入射するスパッタ粒子における非対称性を低減する。これにより、スパッタにおけるカバレッジを向上する。これと同時に、ターゲットを回転させてエロージョンが集中することを防止する。また、ターゲットにおけるエロージョンの発生する領域を時間的に分散させることで、ターゲットにおけるエロージョンの発生する領域を拡大する。これにより、ターゲットのライフを増大することが可能となる。また、ターゲットの利用効率を向上した状態で、回転する基板に成膜することを可能にできる。
ここで、ターゲットから基板に入射する斜め方向のスパッタ粒子における入射角度が、ターゲットと基板との法線に対して、基板半径とターゲット基板間距離とのアークタンジェントにほぼ等しい角度であるか、これよりも小さい状態を維持することができる。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記ターゲットの前記回転軸線と前記基板の前記回転軸線とが前記ターゲットの前記回転軸線から見て略一致するように配置される。
これにより、スパッタにおけるカバレッジを向上する。これと同時に、ターゲットを回転させてエロージョンが集中することを防止する。また、ターゲットにおけるエロージョンの発生する領域を時間的に分散させることで、ターゲットにおけるエロージョンの発生する領域を拡大する。これにより、ターゲットのライフを増大することが可能となる。また、ターゲットの利用効率を向上した状態で、回転する基板に成膜することを可能にできる。
ここで、ターゲットから基板に入射する斜め方向のスパッタ粒子における入射角度が、ターゲットと基板との法線に対して、基板半径とターゲット基板間距離とのアークタンジェントにほぼ等しい角度であるか、これよりも小さい状態を維持することができる。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記基板の前記回転軸線が、前記ターゲットの前記回転軸線方向から見て略扇型輪郭を有する前記開口の円弧状縁の中心位置と略一致するように配置される。
これにより、磁気回路をターゲット半径より小さくしてエロージョンが基板の成膜領域に対して斜め位置となる領域を減らす。レギュレータによってターゲットから基板に入射するスパッタ粒子の方向を規制して、ターゲットから基板に対して斜め方向に入射するスパッタ粒子を削減する。カバレッジを向上するとともに、ターゲットを回転させてエロージョンが集中することを防止する。ターゲットにおけるエロージョンの発生する領域が時間的に分散させて拡大する。ターゲットライフを増大することが可能となり、ターゲット利用効率を向上した状態で、回転する基板に成膜することを可能にできる。
ここで、ターゲットから基板に入射する斜め方向のスパッタ粒子における入射角度が、最大でも、ターゲットと基板との法線に対して基板半径とターゲット基板間距離とのアークタンジェントにほぼ等しい状態とすることができる。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記基板の前記回転軸線が、前記ターゲットの前記回転軸線方向から見て略扇型輪郭を有する前記開口におけるいずれかの半径の中心と略一致するように配置される。
これにより、磁気回路をターゲット半径より小さくしてエロージョンが基板の成膜領域に対して斜め位置となる領域を減らす。レギュレータによってターゲットから基板に入射するスパッタ粒子の方向を規制して、ターゲットから基板に対して斜め方向に入射するスパッタ粒子を削減する。カバレッジを向上するとともに、ターゲットを回転させてエロージョンが集中することを防止する。ターゲットにおけるエロージョンの発生する領域が時間的に分散させて拡大する。これにより、ターゲットライフを増大することが可能となり、ターゲット利用効率を向上した状態で、回転する基板に成膜することを可能にできる。
ここで、ターゲットから基板に入射する斜め方向のスパッタ粒子における入射角度が、最大でも、ターゲットと基板との法線に対して、レギュレータの開口における扇型の半径中心どうしの距離とのアークタンジェントにほぼ等しい状態とすることができる。本発明の一態様に係るスパッタリング装置は、上記課題を解決することができる。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記レギュレータが、略扇型輪郭を有する前記開口の中心点に対する径方向外側位置では、前記基板を覆わないように中心角が鈍角となる扇型輪郭の形状を有する。
これにより、レギュレータの面積を小さくして、スパッタリング装置を小型化することができる。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記ターゲットと前記基板とが、略等しい径寸法を有する。
これにより、回転するターゲットにおいてエロージョンの発生しない径方向外側の領域を最小化し、ターゲットライフを伸ばした状態で、ターゲットの利用効率を向上することができる。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記ターゲットと前記基板との距離が、前記基板の径寸法に対して１倍～３倍の範囲となるよう設定される。
これにより、ロングスロースパッタのように斜め入射するスパッタ粒子を削減してカバレッジを向上するとともに、成膜レートの減少を防止することが可能となる。
本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記磁気回路を前記ターゲットの半径より小さい範囲で前記ターゲットの面内方向に移動可能とする磁気回路移動部を有する。
これにより、エロージョンが発生する領域が集中することを防止して、ターゲットライフをより改善することができる。
さらに、本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記磁気回路を、前記磁気回路の回転軸線周りに回転する磁気回路回転部が設けられ、前記磁気回路の回転軸線と前記ターゲットの回転軸線とが略平行に配置され、前記磁気回路の回転軸線が、前記ターゲットの回転軸線方向から見て前記開口の内部に位置するように配置されることができる。
また、本発明の一態様に係るスパッタリング装置においては、前記ターゲットの回転軸線が、前記ターゲットの回転軸線方向視して前記開口の内部に位置するように配置されることができる。
本発明によれば、スパッタ粒子の斜め成分を低減して、非対称性を低減してカバレッジを向上することができるとともに、ターゲットの利用効率を向上することができるという効果を奏することが可能となる。
本発明の第１実施形態に係るスパッタリング装置を示す模式断面図である。 本発明の第１実施形態に係るスパッタリング装置を示す模式平面図である。 本発明の第１実施形態に係るスパッタリング装置におけるターゲットの消耗状態を示す模式断面図である。 本発明の第２実施形態に係るスパッタリング装置を示す模式断面図である。 本発明の第２実施形態に係るスパッタリング装置を示す模式平面図である。 本発明の第３実施形態に係るスパッタリング装置を示す模式平面図である。 本発明の第４実施形態に係るスパッタリング装置を示す模式平面図である。 本発明に係るスパッタリング装置の実施例におけるカバレッジを示すグラフである。
以下、本発明の第１実施形態に係るスパッタリング装置を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態におけるスパッタリング装置を示す模式断面図である。図２は、本実施形態におけるスパッタリング装置を示す模式平面図である。図１において、符号１０は、スパッタリング装置である。
本実施形態に係るスパッタリング装置１０によって処理される基板Ｗには、アスペクト比が高い微細なホールや段差等が形成されている。このホールの内面にＣｕ膜を形成する場合などに、本実施形態に係るスパッタリング装置１０は用いられてもよい。
本実施形態に係るスパッタリング装置１０は、マグネトロン方式のスパッタリング装置であり、図１、図２に示すように、処理室１１ａを画成する真空チャンバ１１を備える。真空チャンバ１１の天井部には、カソードユニット１２が取付けられている。
なお、本実施形態においては、図１において、真空チャンバ１１の底部側から天井部側を向く方向を「上」或いは「上方向」とし、真空チャンバ１１の天井部側から底部側を向く方向を「下」或いは「下方向」として説明するが、カソードユニット１２の他の部材（スパッタリング装置１０を構成する部材）配置状態は、この構成に限られない。
カソードユニット１２は、ターゲットアッセンブリ１３と、ターゲットアッセンブリ１３の上方に配置された磁石ユニット１６（磁気回路）とから構成されている。
ターゲットアッセンブリ１３は、基板Ｗの輪郭寸法に対応する寸法を有し、公知の方法で平面視円形の板状に形成されたＣｕ製のターゲット１４と、ターゲット１４の上面にインジウム等のボンディング材（図示省略）を介して接合されるバッキングプレート１５とで構成されている。ターゲットアッセンブリ１３は、スパッタによる成膜中、バッキングプレート１５の内部に冷媒（冷却水）を流すことでターゲット１４を冷却できるようになっている。ターゲット１４には、ＤＣ電源や高周波電源等のスパッタ電源１５ａからの出力が接続され、成膜時、ターゲット１４に、例えば、負の電位を持った電力が投入される。
ターゲット１４を装着した状態でバッキングプレート１５の中心が、鉛直方向に延在する回転軸（回転軸線）１５ｂを回転中心としてターゲット回転部１５ｃによりターゲット１４とともに回転可能として真空チャンバ１１の上部に配置される。
ターゲット１４の下面は、スパッタ面１４ａである。磁石ユニット１６は、スパッタ面１４ａの下方空間に磁場を発生させ、スパッタ時にスパッタ面１４ａの下方で電離した電子等を捕捉し、ターゲット１４から飛散したスパッタ粒子を効率よくイオン化する構造を有する。
平面視において、磁石ユニット１６の外形輪郭は、略円形であり、磁石ユニット１６の径寸法がターゲット１４の半径より小さく設定される。なお、磁石ユニット１６の外形輪郭の形状としては、略円形以外の形状を採用することもできるが、その場合、磁石ユニット１６の径寸法とは、最大となる径寸法（水平方向寸法）を意味する。
磁石ユニット１６は、平面視において、複数、例えば、二重とされる円形に複数の磁石が並んだ構造を有する。この構造においては、それぞれの円形列の磁石先端部の極性が互いに隣接する磁石の間で異なるように、複数の磁石が配置されていることができる。
真空チャンバ１１の底部には、ターゲット１４のスパッタ面１４ａに対向するようにステージ１７が配置されている。基板Ｗは、基板Ｗの成膜面が上側を向くようにステージ１７によって位置決め保持されている。ステージ１７は、高周波電源１７ａに接続され、ステージ１７及び基板Ｗにバイアス電位が印加され、スパッタ粒子のイオンを基板Ｗに引き込む役割を果たす。
ステージ１７の中心は、鉛直方向に延在する回転軸（回転軸線）１７ｂを回転中心に相当する。ステージ１７は、基板回転部１７ｃにより、基板Ｗとともに回転可能となるように、真空チャンバ１１の下部に設けられている。
基板Ｗの回転軸線１７ｂとターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂとは、いずれも、鉛直方向に延在して、互いに略平行となるように、基板Ｗ及びターゲット１４は、配置されている。
本実施形態においては、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと基板Ｗの回転軸線１７ｂとがターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと平行な鉛直方向から見て略一致するように配置されている。
ターゲット１４と基板Ｗとの大きさは、互いに略等しい径寸法を有する円形として設定される。
基板Ｗは、シリコン単結晶ウェーハとしての規格であるφ３００ｍｍ程度あるいはφ４５０ｍｍ程度の径寸法を有する円形基板とされることが可能である。
この場合、ターゲット１４と基板Ｗとの間の距離ｔ／ｓは、４００～９００ｍｍの範囲に設定することができる。
したがって、ターゲット１４と基板Ｗとの距離ｔ／ｓは、基板Ｗまたはターゲット１４の径寸法に対して、１倍～３倍の範囲、より好ましくは、１．５倍～２．５倍の範囲となるよう設定されることができる。
真空チャンバ１１の底部には、ターボ分子ポンプやロータリーポンプなどからなる真空排気部Ｐ１に通じる排気管が接続されている。また、真空チャンバ１１の側壁には、アルゴン等の希ガスたるスパッタガスを供給するスパッタガス供給部Ｐ２に通じるガス供給管が接続されおり、ガス管には、マスフローコントローラが設けられる。
スパッタガス供給部Ｐ２は、真空チャンバ１１の処理室１１ａ内に導入されるスパッタガスの流量を制御する。後述する真空排気部Ｐ１により一定の排気速度で真空チャンバ１１の処理室１１ａの内部が真空引きされ、処理室１１ａ内に供給されたスパッタガスが排気される。これによって、処理室１１ａに対してスパッタガスが導入されながら、成膜中において、処理室の圧力（全圧）が略一定に保持される。
また、基板Ｗとターゲット１４との間には、スパッタ粒子の通過を許容する開口１９が設けられた板状のレギュレータ１８が配置されている。レギュレータ１８は、開口１９以外の部分を覆って、スパッタ粒子の基板Ｗへの入射範囲を開口１９に対応する領域のみに規制している。
レギュレータ１８は、真空チャンバ１１の側壁の内側に配置された防着板などに支持部材等を介して固定されている。
レギュレータ１８において、開口１９の大きさは、磁石ユニット１６の大きさに対応する。
少なくとも基板Ｗの面積の半分以上を覆うように、レギュレータ１８の開口１９の大きさ・形状が設定される。
開口１９の形状は、図１、図２に示すように、略扇型輪郭とされており、ターゲット１４の回転軸線１４ｂの方向から見て（平面視において）、扇型の円弧１９ａにおける中心となる中心点１９ｂが、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂおよび基板Ｗの回転軸（回転軸線）１７ｂと略一致するように配置される。
開口１９における円弧１９ａは、基板Ｗの外縁位置と一致するか、基板Ｗの外縁位置よりも基板Ｗの径方向外側となるように配置されている。
また、開口１９は、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂの方向から見て（平面視において）、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと一致する方向に平面視して、磁石ユニット１６と略一致する。言い換えると、略円形とされる磁石ユニット１６の輪郭が、扇型形状を有する開口１９の輪郭の内側に収まった状態で最も大きくなるように、レギュレータ１８の開口１９、基板Ｗ、ターゲット１４、及び磁石ユニット１６の大きさ・形状の関係が設定されている。
つまり、扇型形状を有する開口１９における円弧１９ａの中心角は、磁石ユニット１６の輪郭が、平面視して扇型形状を有する開口１９の輪郭の内側にほぼ収まるように設定される。
次に、本実施形態におけるレギュレータ１８の開口１９、基板Ｗ、ターゲット１４、及び磁石ユニット１６の配置、および、スパッタ粒子の軌跡について説明する。
レギュレータ１８、基板Ｗ、ターゲット１４、及び磁石ユニット１６は、互いに略平行な位置に配置され、上から、磁石ユニット１６、ターゲット１４、レギュレータ１８、及び基板Ｗの順に配置されている。
基板Ｗとターゲット１４とは、平面視して略同一形状となる円形とされて、略同一の径寸法を有する。
円形の磁石ユニット１６の径寸法は、基板Ｗの半径およびターゲット１４の半径よりも小さく設定されている。
レギュレータ１８は、開口１９の部分を除いて、平面視して基板Ｗの全体を覆うとともに、開口１９の部分に、円形の磁石ユニット１６が収まるように位置されている。
基板Ｗの回転中心である回転軸（回転軸線）１７ｂと、ターゲット１４の回転中心である回転軸（回転軸線）１５ｂとは、鉛直方向に配置されて、互いに一致するように位置している。
この基板Ｗの回転軸（回転軸線）１７ｂおよびターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと、レギュレータ１８に設けられた開口１９の扇型輪郭における扇型の円弧１９ａにおける中心となる中心点１９ｂとは、平面視してほぼ一致するように配置されている。
回転軸（回転軸線）１５ｂを回転中心として回転するターゲット１４では、その回転軸（回転軸線）１５ｂよりも片側となる領域のみにおいて、円形の磁石ユニット１６によって、エロージョン領域が形成され、スパッタ粒子がターゲット１４のエロージョン領域から基板Ｗに向けて飛び出すことになる。
このとき、ターゲット１４における回転軸（回転軸線）１５ｂのエロージョン領域から飛び出したスパッタ粒子は、レギュレータ１８の開口１９の部分を通ったスパッタ粒子のみが基板Ｗへと到達する。従って、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における最も大きい入射角度である最大入射角度θｍａｘは、図１に示すように、円形の磁石ユニット１６の回転軸（回転軸線）１５ｂ上に位置する輪郭端部位置１４ＰＣから、水平方向における反対側となるレギュレータ１８の開口１９における扇型の円弧１９ａ上に位置する輪郭端部位置ＷＰＥへと飛翔するスパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘによって示されることになる。
つまり、スパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘと、回転軸（回転軸線）１５ｂまたは回転軸（回転軸線）１７ｂとの為す角が最大入射角度θｍａｘとなる。
これにより、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における入射角度は、回転軸（回転軸線）１５ｂと開口１９の輪郭との水平方向における位置関係によって規定された最大入射角度θｍａｘよりも大きくなることはない。
同時に、ターゲット１４における外縁部側のエロージョン領域から飛び出したスパッタ粒子は、レギュレータ１８の開口１９の部分を通ったスパッタ粒子のみが基板Ｗへと到達する。従って、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における最も大きい入射角度である最大入射角度θｍａｘは、図１に示すように、円形の磁石ユニット１６のターゲット１４における外縁部側である輪郭端部位置１４ＰＥから、水平方向における反対側となるレギュレータ１８の開口１９の中心点１９ｂ上に位置する輪郭端部位置ＷＰＣへと飛翔するスパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘによって示されることになる。
つまり、スパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘと、回転軸（回転軸線）１５ｂに平行なターゲット１４の法線との為す角が最大入射角度θｍａｘとなる。
これにより、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における入射角度θは、回転軸（回転軸線）１５ｂと開口１９の輪郭との水平方向における位置関係によって規定された最大入射角度θｍａｘよりも大きくなることはない。
したがって、磁石ユニット１６の径寸法が基板Ｗの半径およびターゲット１４の半径よりも小さく設定されているために、ターゲット１４から基板Ｗに入射する斜め方向のスパッタ粒子における入射角度θが、ターゲット１４と基板Ｗとの法線である回転軸（回転軸線）１５ｂに対して基板Ｗの半径とターゲット１４との距離ｔ／ｓとのアークタンジェントよりも小さい状態とすることができる。
図３は、本実施形態におけるスパッタリング装置のターゲットの消耗状態を示す模式断面図である。
ここで、ターゲット１４が、回転軸（回転軸線）１５ｂを回転中心として回転していることで、回転軸（回転軸線）１５ｂよりも片側となる領域のみにおいてエロージョン領域となるが、ターゲット１４に対しては相対的に磁石ユニット１６が回転している。このため、図３に示すように、ターゲット１４にとってエロージョンが回転している状態を維持しており、局所的にターゲット１４が消耗することがなく、ターゲット１４の寿命を延ばすことができる。
また、基板Ｗが、回転軸（回転軸線）１７ｂを回転中心として回転していることで、基板Ｗ全面に均一に成膜をおこなうことが可能となる。
基板Ｗとターゲット１４とが、略同一の径寸法を有する円形とされることで、ターゲット１４におけるエロージョンの発生しない領域、つまり、スパッタリングに用いられない無駄な面積を最小にすることができる。
本実施形態においては、磁石ユニット１６をターゲット１４半径より小さくして開口１９で規定される基板Ｗの成膜領域に対してエロージョンが斜め位置となる領域を減らす。レギュレータ１８によってターゲット１４から基板Ｗに入射するスパッタ粒子の方向を規制して、ターゲット１４から基板Ｗに対して斜め方向に入射するスパッタ粒子を削減する。非対称性を低減してカバレッジを向上するとともに、ターゲット１４を回転させてエロージョンが集中することを防止する。ターゲット１４におけるエロージョンが発生する領域を時間的に分散させて拡大する。これにより、ターゲットライフ（ターゲットの寿命）を増大することが可能となり、ターゲット利用効率を向上した状態で、回転する基板Ｗにスパッタ成膜することを可能にできる。
同時に、ターゲット１４と基板Ｗとが略等しい径寸法を有して、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと基板Ｗの回転軸（回転軸線）１７ｂとが一致する。これにより、回転するターゲット１４においてエロージョンの発生しない径方向外側の領域を最小化し、ターゲットライフを伸ばした状態で、ターゲットの利用効率を向上することができる。
なお、本実施形態において、真空チャンバ１１内には、ターゲット１４の周囲を覆う位置に設けれ、レギュレータ１８まで達するように下方に延びる筒状のシールド部材を配置することができる。これにより、スパッタ粒子のイオンが基板Ｗへと放出されることをアシストしてもよい。
以下、本発明の第２実施形態に係るスパッタリング装置を、図面に基づいて説明する。
図４は、本実施形態におけるスパッタリング装置を示す模式断面図である。図５は、本実施形態におけるスパッタリング装置を示す模式平面図である。本実施形態は、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂの位置に関する点で、上述した第１実施形態とは異なる。これ以外の上述した第１実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態においては、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと基板Ｗの回転軸線１７ｂとがいずれも鉛直方向に延在して、互いに略平行となるように配置されている。ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂは、基板Ｗの回転軸線１７ｂとは、水平方向に異なる位置に配置されている。
具体的には、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂが、図４、図５に示すように、扇型形状を有する開口１９の円弧１９ａ上における中点と略一致するように配置される。
レギュレータ１８において、開口１９の大きさは、磁石ユニット１６の大きさに対応する。
少なくとも基板Ｗの面積の半分以上を覆うように、レギュレータ１８の開口１９の大きさ・形状が設定される。
開口１９の形状は、図４、図５に示すように、略扇型輪郭とされており、ターゲット１４の回転軸線１４ｂの方向から見て（平面視において）、扇型の円弧１９ａにおける中心となる中心点１９ｂが、基板Ｗの回転軸（回転軸線）１７ｂと略一致するように配置される。
開口１９における円弧１９ａは、基板Ｗの外縁位置とほぼ一致するように配置されている。
また、開口１９は、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと一致する方向に平面視して、磁石ユニット１６と略一致する。言い換えると、略円形とされる磁石ユニット１６の輪郭が、扇型形状を有する開口１９の輪郭の内側に収まった状態で最も大きくなるように、レギュレータ１８の開口１９、基板Ｗ、ターゲット１４、及び磁石ユニット１６の大きさ・形状の関係が設定されている。
つまり、扇型形状を有する開口１９における円弧１９ａの中心角は、磁石ユニット１６の輪郭が、扇型形状を有する開口１９の輪郭の内側に収まるように設定される。
次に、本実施形態におけるレギュレータ１８の開口１９、基板Ｗ、ターゲット１４、及び磁石ユニット１６の配置、および、スパッタ粒子の軌跡について説明する。
レギュレータ１８、基板Ｗ、ターゲット１４、及び磁石ユニット１６は、互いに略平行な位置に配置され、上から、磁石ユニット１６、ターゲット１４、レギュレータ１８、及び基板Ｗの順に配置されている。
基板Ｗとターゲット１４とは、平面視して略同一形状となる円形とされて、略同一の径寸法を有する。
円形の磁石ユニット１６の径寸法は、基板Ｗの半径およびターゲット１４の半径よりも小さく設定されている。
レギュレータ１８は、開口１９の部分を除いて、平面視して基板Ｗの全体を覆うとともに、開口１９の部分に、円形の磁石ユニット１６が収まるように位置されている。
基板Ｗの回転中心である回転軸（回転軸線）１７ｂと、ターゲット１４の回転中心である回転軸（回転軸線）１５ｂとは、鉛直方向に配置されており、かつ、基板Ｗまたはターゲット１４の半径に等しい距離だけ互いに離間するように位置されている。
このターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと、レギュレータ１８に設けられた開口１９の扇型輪郭における扇型の円弧１９ａ上における中心点とは、平面視してほぼ一致するように配置されている。基板Ｗの回転軸（回転軸線）１７ｂとレギュレータ１８に設けられた開口１９の扇型輪郭における扇型の円弧１９ａにおける中心となる中心点１９ｂとは、基板Ｗまたはターゲット１４の半径に等しい距離だけ互いに離間するように位置されている。
回転軸（回転軸線）１５ｂを回転中心として回転するターゲット１４では、その回転軸（回転軸線）１５ｂよりも片側となる領域のみにおいて、円形の磁石ユニット１６によって、エロージョン領域が形成され、スパッタ粒子がターゲット１４のエロージョン領域から基板Ｗに向けて飛び出すことになる。
このとき、ターゲット１４における回転軸（回転軸線）１５ｂのエロージョン領域から飛び出したスパッタ粒子は、レギュレータ１８の開口１９の部分を通ったスパッタ粒子のみが基板Ｗへと到達する。従って、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における最も大きい入射角度である最大入射角度θｍａｘは、図４に示すように、円形の磁石ユニット１６の回転軸（回転軸線）１５ｂ上に位置する輪郭端部位置１４ＰＣから、水平方向における反対側となるレギュレータ１８の開口１９における扇型の円弧１９ａの中心点１９ｂ上に位置する輪郭端部位置ＷＰＣへと飛翔するスパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘによって示されることになる。
つまり、スパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘと、回転軸（回転軸線）１５ｂまたは回転軸（回転軸線）１７ｂとの為す角が最大入射角度θｍａｘとなる。
これにより、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における入射角度は、回転軸（回転軸線）１５ｂと開口１９の輪郭との水平方向における位置関係によって規定された最大入射角度θｍａｘよりも大きくなることはない。
同時に、ターゲット１４における外縁部側のエロージョン領域から飛び出したスパッタ粒子は、レギュレータ１８の開口１９の部分を通ったスパッタ粒子のみが基板Ｗへと到達する。従って、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における最も大きい入射角度である最大入射角度θｍａｘは、図４に示すように、円形の磁石ユニット１６のターゲット１４における外縁部側である輪郭端部位置１４ＰＥから、水平方向における反対側となるレギュレータ１８の開口１９の円弧１９ａ上に位置する輪郭端部位置ＷＰＥへと飛翔するスパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘによって示されることになる。
つまり、スパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘと、回転軸（回転軸線）１５ｂに平行なターゲット１４の法線との為す角が最大入射角度θｍａｘとなる。
これにより、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における入射角度θは、回転軸（回転軸線）１５ｂと開口１９の輪郭との水平方向における位置関係によって規定された最大入射角度θｍａｘよりも大きくなることはない。
したがって、磁石ユニット１６の径寸法が基板Ｗの半径およびターゲット１４の半径よりも小さく設定されているために、ターゲット１４から基板Ｗに入射する斜め方向のスパッタ粒子における入射角度θが、ターゲット１４と基板Ｗとの法線である回転軸（回転軸線）１５ｂに対して基板Ｗの半径とターゲット１４との距離ｔ／ｓとのアークタンジェントよりも小さい状態とすることができる。
本実施形態においては、磁石ユニット１６をターゲット１４半径より小さくして開口１９で規定される基板Ｗの成膜領域に対してエロージョンが斜め位置となる領域を減らす。レギュレータ１８によってターゲット１４から基板Ｗに入射するスパッタ粒子の方向を規制し、ターゲット１４から基板Ｗに対して斜め方向に入射するスパッタ粒子を削減し、非対称性を低減してカバレッジを向上することができる。
同時に、ターゲット１４を回転させてエロージョンが集中することを防止するとともに、ターゲット１４におけるエロージョンの発生する領域を時間的に分散させて拡大する。これにより、ターゲットライフを増大することが可能となり、ターゲット利用効率を向上した状態で、回転する基板Ｗにスパッタ成膜することを可能にできる。
さらに、ターゲット１４と基板Ｗとが略等しい径寸法を有して、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと基板Ｗの回転軸（回転軸線）１７ｂとが互いの半径に等しい距離だけ離間される。これにより、回転するターゲット１４においてエロージョンの発生しない径方向外側の領域を最小化し、ターゲットライフを伸ばした状態で、ターゲットの利用効率を向上することができる。
なお、本実施形態においては、磁石ユニット１６をターゲット１４の半径より小さい範囲で、ターゲット１４の面内方向（水平方向）、特に、径方向に移動可能とする磁気回路移動部１６ｃを有することもできる。
この場合、磁気回路移動部１６ｃは、磁石ユニット１６を開口１９に対応する領域からはみ出さないように水平方向に移動可能とすることができる。また、磁気回路移動部１６ｃは、磁石ユニット１６を上記領域の範囲であれば、円形に回動する、あるいは、上記領域の範囲内で揺動する、などの駆動方法が可能である。
これにより、さらに、ターゲット１４におけるエロージョンの発生する領域を時間的に分散させて拡大して、ターゲットライフを増大することが可能となり、ターゲット利用効率を向上することができる。
以下、本発明の第３実施形態に係るスパッタリング装置を、図面に基づいて説明する。
図６は、本実施形態におけるスパッタリング装置を示す模式平面図である。本実施形態は、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂの位置に関する点で、上述した第１および第２実施形態と異なる。これ以外の上述した第１および第２実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態においては、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと基板Ｗの回転軸線１７ｂとがいずれも鉛直方向に延在して、互いに略平行となるように配置されている。ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂは、基板Ｗの回転軸線１７ｂとは、水平方向に異なる位置に配置されている。
具体的には、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂが、図６に示すように、扇型形状を有する開口１９の半径１９ｃ上における中点と略一致するように配置される。
レギュレータ１８において、開口１９の大きさは、磁石ユニット１６の大きさに対応する。
少なくとも基板Ｗの面積の半分以上を覆うように、レギュレータ１８の開口１９の大きさ・形状が設定される。
開口１９の形状は、図６に示すように、略扇型輪郭とされており、ターゲット１４の回転軸線１４ｂの方向から見て（平面視において）、扇型の円弧１９ａにおける中心となる中心点１９ｂが、基板Ｗの回転軸（回転軸線）１７ｂと略一致するように配置される。
開口１９における円弧１９ａは、基板Ｗの外縁位置とほぼ一致するか、基板Ｗの外縁位置よりも基板Ｗの径方向外側となるように配置されている。
また、開口１９は、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと一致する方向に平面視して、磁石ユニット１６と略一致する。言い換えると、略円形とされる磁石ユニット１６の輪郭が、扇型形状を有する開口１９の輪郭の内側に収まった状態で最も大きくなるように、レギュレータ１８の開口１９、基板Ｗ、ターゲット１４、及び磁石ユニット１６の大きさ・形状の関係が設定されている。
つまり、扇型形状を有する開口１９における円弧１９ａの中心角は、磁石ユニット１６の輪郭が、扇型形状を有する開口１９の輪郭の内側に収まるように設定される。
次に、本実施形態におけるレギュレータ１８の開口１９、基板Ｗ、ターゲット１４、及び磁石ユニット１６の配置、および、スパッタ粒子の軌跡について説明する。
レギュレータ１８、基板Ｗ、ターゲット１４、及び磁石ユニット１６は、互いに略平行な位置に配置され、上から、磁石ユニット１６、ターゲット１４、レギュレータ１８、及び基板Ｗの順に配置されている。
基板Ｗとターゲット１４とは、平面視して略同一形状となる円形とされて、略同一の径寸法を有する。
円形の磁石ユニット１６の径寸法は、基板Ｗの半径およびターゲット１４の半径よりも小さく設定されている。
レギュレータ１８は、開口１９の部分を除いて、平面視して基板Ｗの全体を覆うとともに、開口１９の部分に、円形の磁石ユニット１６が収まるように位置されている。
基板Ｗの回転中心である回転軸（回転軸線）１７ｂと、ターゲット１４の回転中心である回転軸（回転軸線）１５ｂとは、鉛直方向に配置されており、かつ、基板Ｗまたはターゲット１４の半径の半分程度、または、基板Ｗまたはターゲット１４の半径の半分よりもやや大きい程度の距離だけ互いに離間するように位置されている。
このターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと、レギュレータ１８に設けられた開口１９の扇型輪郭における扇型の円弧１９ａにおける中心となる中心点１９ｂとは、平面視して基板Ｗまたはターゲット１４の半径の半分程度の距離だけ互いに離間するように配置されている。基板Ｗの回転軸（回転軸線）１７ｂとレギュレータ１８に設けられた開口１９の扇型輪郭における扇型の円弧１９ａにおける中心となる中心点１９ｂとは、基板Ｗまたはターゲット１４の半径の半分程度の距離だけ互いに離間するように位置されている。
回転軸（回転軸線）１５ｂを回転中心として回転するターゲット１４では、その回転軸（回転軸線）１５ｂよりも片側となる領域のみにおいて、円形の磁石ユニット１６によって、エロージョン領域が形成され、スパッタ粒子がターゲット１４のエロージョン領域から基板Ｗに向けて飛び出すことになる。
このとき、ターゲット１４における回転軸（回転軸線）１５ｂに近いエロージョン領域から飛び出したスパッタ粒子は、レギュレータ１８の開口１９の部分を通ったスパッタ粒子のみが基板Ｗへと到達する。従って、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における最も大きい入射角度である最大入射角度θｍａｘは、円形の磁石ユニット１６の回転軸（回転軸線）１５ｂに近い側である輪郭端部位置から、水平方向における反対側となる円形の磁石ユニット１６の回転軸（回転軸線）１５ｂから遠い側であるレギュレータ１８の開口１９における輪郭端部位置へと飛翔するスパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘによって示されることになる。
つまり、スパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘと、回転軸（回転軸線）１５ｂまたは回転軸（回転軸線）１７ｂとの為す角が最大入射角度θｍａｘ程度となる。
これにより、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における入射角度は、回転軸（回転軸線）１５ｂと開口１９の輪郭との水平方向における位置関係によって規定された最大入射角度θｍａｘよりも大きくなることはない。
同時に、ターゲット１４における外縁部側のエロージョン領域から飛び出したスパッタ粒子は、レギュレータ１８の開口１９の部分を通ったスパッタ粒子のみが基板Ｗへと到達する。従って、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における最も大きい入射角度である最大入射角度θｍａｘは、円形の磁石ユニット１６のターゲット１４における回転軸（回転軸線）１５ｂに近い側であるレギュレータ１８の開口１９における輪郭端部位置へと飛翔するスパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘによって示されることになる。
つまり、スパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘと、回転軸（回転軸線）１５ｂに平行なターゲット１４の法線との為す角が最大入射角度θｍａｘ程度となる。
これにより、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における入射角度θは、回転軸（回転軸線）１５ｂと開口１９の輪郭との水平方向における位置関係によって規定された最大入射角度θｍａｘよりも大きくなることはない。
したがって、磁石ユニット１６の径寸法が基板Ｗの半径およびターゲット１４の半径よりも小さく設定されているために、ターゲット１４から基板Ｗに入射する斜め方向のスパッタ粒子における入射角度θが、ターゲット１４と基板Ｗとの法線である回転軸（回転軸線）１５ｂに対して基板Ｗの半径とターゲット１４との距離ｔ／ｓとのアークタンジェントよりも小さい状態とすることができる。
本実施形態においては、磁石ユニット１６をターゲット１４半径より小さくして開口１９で規定される基板Ｗの成膜領域に対してエロージョンが斜め位置となる領域を減らす。レギュレータ１８によってターゲット１４から基板Ｗに入射するスパッタ粒子の方向を規制し、ターゲット１４から基板Ｗに対して斜め方向に入射するスパッタ粒子を削減し、非対称性を低減してカバレッジを向上することができる。
同時に、ターゲット１４を回転させてエロージョンが集中することを防止するとともに、ターゲット１４におけるエロージョンの発生する領域を時間的に分散させて拡大する。これにより、ターゲットライフを増大することが可能となり、ターゲット利用効率を向上した状態で、回転する基板Ｗにスパッタ成膜することを可能にできる。
さらに、ターゲット１４と基板Ｗとが略等しい径寸法を有して、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと基板Ｗの回転軸（回転軸線）１７ｂとが互いの半径に等しい距離だけ離間される。これにより、回転するターゲット１４においてエロージョンの発生しない径方向外側の領域を最小化し、ターゲットライフを伸ばした状態で、ターゲットの利用効率を向上することができる。
以下、本発明の第４実施形態に係るスパッタリング装置を、図面に基づいて説明する。
図７は、本実施形態におけるスパッタリング装置を示す模式平面図である。本実施形態は、レギュレータ１８の形状に関する点で、上述した第１から第３実施形態と異なる。これ以外の上述した第１から第３実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態においては、レギュレータ１８が、略扇型輪郭を有する開口１９の中心点１９ｂに対する径方向外側位置では、基板Ｗを覆わないように形成され、レギュレータ１８の輪郭が、中心角が鈍角となる扇型輪郭形状とされている。
本実施形態においても、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと基板Ｗの回転軸線１７ｂとがターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと平行な鉛直方向から見て略一致するように配置されている。
このとき、ターゲット１４における回転軸（回転軸線）１５ｂ側のエロージョン領域から飛び出したスパッタ粒子は、レギュレータ１８の開口１９の部分を通ったスパッタ粒子のみが基板Ｗへと到達する。従って、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における最も大きい入射角度である最大入射角度θｍａｘは、図１に示した第１実施形態と同様に、円形の磁石ユニット１６の回転軸（回転軸線）１５ｂ上に位置する輪郭端部位置１４ＰＣから、水平方向における反対側となる基板Ｗの外縁部側となる輪郭端部位置ＷＰＥへと飛翔するスパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘによって示されることになる。
つまり、スパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘと、回転軸（回転軸線）１５ｂまたは回転軸（回転軸線）１７ｂとの為す角が最大入射角度θｍａｘとなる。
これにより、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における入射角度は、回転軸（回転軸線）１５ｂと開口１９の輪郭との水平方向における位置関係によって規定された最大入射角度θｍａｘよりも大きくなることはない。
同時に、ターゲット１４における外縁部側のエロージョン領域から飛び出したスパッタ粒子は、レギュレータ１８の開口１９の部分を通ったスパッタ粒子のみが基板Ｗへと到達する。従って、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における最も大きい入射角度である最大入射角度θｍａｘは、図１に示した第１実施形態と同様に、円形の磁石ユニット１６のターゲット１４における外縁部側である輪郭端部位置１４ＰＥから、水平方向における反対側となる基板Ｗの回転軸（回転軸線）１５ｂの位置へと飛翔するスパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘによって示されることになる。
つまり、スパッタ粒子の軌跡Ｓｍａｘと、回転軸（回転軸線）１５ｂに平行なターゲット１４の法線との為す角が最大入射角度θｍａｘとなる。
これにより、基板Ｗへと到達するスパッタ粒子における入射角度θは、回転軸（回転軸線）１５ｂと基板Ｗの外縁輪郭との水平方向における位置関係によって規定された最大入射角度θｍａｘよりも大きくなることはない。
したがって、磁石ユニット１６の径寸法が基板Ｗの半径およびターゲット１４の半径よりも小さく設定されている。このため、ターゲット１４から基板Ｗに入射する斜め方向のスパッタ粒子における入射角度θが、ターゲット１４と基板Ｗとの法線である回転軸（回転軸線）１５ｂに対して基板Ｗの半径とターゲット１４との距離ｔ／ｓとのアークタンジェントよりも小さい状態とすることができる。
なお、上記の各実施形態において、基板Ｗとターゲット１４との間には、スパッタ粒子の通過を許容する透孔が複数開設されたコリメータが配置されてもよい。この場合、スパッタ粒子の基板Ｗへの入射角度が、レギュレータ１８の開口１９のみならず、さらに、所定の角度範囲に規制することができる。これにより、基板Ｗの縁部へスパッタ粒子の斜め入射が発生することを防止することもできる。
コリメータの板厚は、例えば、３０ｍｍ～２００ｍｍの範囲に設定することができる。コリメータは、真空チャンバ１１の側壁の内側に配置された防着板の内面に支持部材を介して固定されていてもよい。防着板を接地することにより、コリメータは、接地電位に保持される。なお、コリメータの下方には、他の防着板が配置されていることもできる。
ここで、コリメータを配置することで基板Ｗのエッジ部へのスパッタ粒子の斜入射を防止して、さらにカバレッジを改善することができる。
さらに、上記の各実施形態において、それぞれの構成を互いに組み合わせた構成とすることもできる。
以下、本発明にかかる実施例を説明する。
＜実験例１＞
本発明における具体例として、図１、図２に示すように、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと基板Ｗの回転軸（回転軸線）１７ｂと開口１９の中心点１９ｂとがターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと平行な鉛直方向から見て略一致するように配置されたスパッタリング装置１０を用いた。ターゲット１４と基板Ｗ間の距離ｔ／ｓ、および、磁気回路１６面積Ｍｇを変化させて、スパッタリング成膜をおこなった。
このときの処理における諸元を示す。
ターゲット１４寸法、基板Ｗ寸法；φ３００ｍｍ
磁気回路１６面積（エロージョン面積に対応）Ｍｇ；～７００ｃｍ2（φ３００ｍｍ）～１２５０ｃｍ2（φ４００ｍｍ）
レギュレータ１８開口１９中心角；１２０°
ターゲット１４と基板Ｗ間の距離ｔ／ｓ；４００ｍｍ、６００ｍｍ
ターゲット１４材質；Ｃｕ
Ａｒ流量；プラズマ着火時；２０ｓｃｃｍ、成膜時；０ｓｃｃｍ
カソードパワー；ＤＣ ２０ｋＷ
ステージＢｉａｓパワー；３００Ｗ
ステージ温度；－２０℃
狙い成膜膜厚；４３ｎｍ
これらの成膜後、カバレッジＢ／Ｃを測定した。
カバレッジＢ／Ｃの測定は、測長ＳＥＭでおこなった。
また、
カバレッジＢ／Ｃ測定位置の基板Ｗ中心からの距離Ｒ；０ｍｍ～１４７ｍｍとした。
その結果を図８に示す。
この結果から、磁気回路１６面積（エロージョン面積に対応）Ｍｇを小さくすることで、カバレッジＢ／Ｃが改善していることがわかる。
これにより、通常、長い方がカバレッジＢ／Ｃのよい状態となるｔ／ｓを短く設定しても同程度にカバレッジＢ／Ｃが改善していることがわかる。
＜実験例２＞
次に、実験例１においてターゲット１４寸法を大きくしたスパッタリング装置１０を用いて、スパッタリング成膜をおこなった。また、比較のため、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂが基板Ｗの回転軸（回転軸線）１７ｂに対して開口１９の円弧１９ａ側にずれるとともに、ターゲット１４を回転させないとともに、このターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂに対応する中心軸と、磁気回路１６の回転軸とが一致するように配置されたスパッタリング装置１０を用いて、スパッタリング成膜をおこなった。
このときの処理における諸元を示す。
ターゲット１４寸法；φ４００ｍｍ
基板Ｗ寸法；φ３００ｍｍ
磁気回路１６面積Ｍｇ；７００ｃｍ2（φ３００ｍｍｍ）
レギュレータ１８開口１９中心角；１２０°
ターゲット１４と基板Ｗ間の距離ｔ／ｓ；６００ｍｍ
磁気回路１６回転心軸と基板Ｗ回転軸との距離；７５ｍｍ（レギュレータ１８開口１９の中央に磁気回路１６の回転軸が位置する）
ターゲット１４材質；Ｃｕ
Ａｒ流量；プラズマ着火時；２０ｓｃｃｍ、成膜時；０ｓｃｃｍ
カソードパワー；ＤＣ ２０ｋＷ
ステージＢｉａｓパワー；３００Ｗ
ステージ温度；－２０℃
狙い成膜膜厚；４３ｎｍ
この結果、磁気回路１６が小さくても、ターゲット１４が回転せずターゲット１４の中心軸と磁気回路１６の回転軸とが一致すると、エロージョンの発生する領域の面積は、磁気回路１６の面積と等しくなり、７００ｃｍ2（φ３００ｍｍｍ）であった。
これに対して、ターゲット１４を回転させて、ターゲット１４の回転軸（回転軸線）１５ｂと磁気回路１６の回転軸とを図１のようにずらした配置とすると、エロージョンの発生する領域の領域をターゲット１４の全面とすることができ、エロージョン面積は、１２５６ｃｍ2（φ４００ｍｍｍ）となった。
これにより、ターゲットライフは、エロージョン面積を～１２５０ｃｍ2→７００ｃｍ2としたことで約１．８倍に改善したことがわかる。
１０…スパッタリング装置
１１…真空チャンバ
１１ａ…処理室
１２…カソードユニット
１３…ターゲットアッセンブリ
１４…ターゲット
１４ａ…スパッタ面
１５…バッキングプレート
１５ａ…スパッタ電源
１５ｂ…回転軸（回転軸線）
１５ｃ…ターゲット回転部
１６…磁石ユニット（磁気回路）
１６ｃ…磁気回路移動部
１７…ステージ
１７ａ…高周波電源
１７ｂ…回転軸（回転軸線）
１７ｃ…基板回転部
１８…レギュレータ
１９…開口
１９ａ…円弧
１９ｂ…中心点
１９ｃ…半径
Ｗ…基板

Claims (9)

  1. カソードに取り付けられたターゲットに対して成膜すべき基板を対向させ、前記ターゲットの裏面に設けられた磁気回路を用いて前記ターゲットをスパッタリングして前記基板に成膜するスパッタリング装置であって、
    前記磁気回路の径寸法が前記ターゲットの半径より小さく設定され、
    前記スパッタリング装置は、
    前記基板を、前記基板の回転軸線周りに回転する基板回転部と、
    前記ターゲットを、前記ターゲットの回転軸線周りに回転するターゲット回転部と、
    前記ターゲットと前記基板との間に設けられて前記磁気回路に対応する開口を有して前記磁気回路に対応しない部分を覆う板状のレギュレータと、
    を有し、
    前記レギュレータが少なくとも前記基板の面積の半分以上の面積を覆い、
    前記開口の形状が、扇型輪郭を有し、
    前記磁気回路の輪郭が前記ターゲットの前記回転軸線方向から見て前記開口の輪郭の内側に収まるように配置され、
    前記ターゲットの前記回転軸線と前記基板の前記回転軸線とが平行に配置される、
    スパッタリング装置。
  2. 前記開口の形状における扇型輪郭の中心点が前記ターゲットの前記回転軸線から見て前記ターゲットの前記回転軸線と一致するように配置される、
    請求項１に記載のスパッタリング装置。
  3. 前記ターゲットの前記回転軸線と前記基板の前記回転軸線とが前記ターゲットの前記回転軸線から見て一致するように配置される、
    請求項１又は請求項２に記載のスパッタリング装置。
  4. 前記基板の前記回転軸線が、前記ターゲットの前記回転軸線方向から見て扇型輪郭を有する前記開口の円弧状縁の中心位置と一致するように配置される、
    請求項１又は請求項２に記載のスパッタリング装置。
  5. 前記基板の前記回転軸線が、前記ターゲットの前記回転軸線方向から見て扇型輪郭を有する前記開口におけるいずれかの半径の中心と一致するように配置される、
    請求項１又は請求項２に記載のスパッタリング装置。
  6. 前記レギュレータが、扇型輪郭を有する前記開口の中心点に対する径方向外側位置では、前記基板を覆わないように中心角が鈍角となる扇型輪郭の形状を有する、
    請求項３に記載のスパッタリング装置。
  7. 前記ターゲットと前記基板とが、等しい径寸法を有する、
    請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
  8. 前記ターゲットと前記基板との距離が、前記基板の径寸法に対して１倍～３倍の範囲となるよう設定される、
    請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
  9. 前記磁気回路を前記ターゲットの半径より小さい範囲で前記開口の範囲からはみ出さないように前記ターゲットの面内方向に移動可能とする磁気回路移動部を有する、
    請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
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