TWI830184B - 磁控管濺鍍裝置用之陰極單元及磁控管濺鍍裝置 - Google Patents

磁控管濺鍍裝置用之陰極單元及磁控管濺鍍裝置 Download PDF

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Abstract

提供一種磁控管濺鍍裝置(SM)用之陰極單元，其係具有能夠將被形成於在靶材之中央區域所殘留的非侵蝕區域處之再附著膜定期性地作去除的功能，並且能夠涵蓋具有高縱橫比之凹部的基板全面而被覆性佳地成膜。 陰極單元(CU 1)，係具備有：第1以及第2之各磁鐵單元(6 1、6 2)，係在與靶材(5)之濺鍍面(51)背向之側，分別在軸線(Cl)周圍而被旋轉驅動。第1磁鐵單元，係被構成為使第1洩漏磁場(Mf1)作用於在內側包含有靶材中心(Tc)之濺鍍面的前方空間處。第2磁鐵單元，係被構成為使第2洩漏磁場(Mf2)局部性地作用於位置在靶材中心與靶材之外緣部之間的濺鍍面的前方空間處，並且使被第2洩漏磁場所封入的電漿成為在低壓力下能夠自持放電。

Description

磁控管濺鍍裝置用之陰極單元及磁控管濺鍍裝置
本發明，係有關於磁控管濺鍍裝置用之陰極單元及具備有此陰極單元之磁控管濺鍍裝置。
於半導體裝置之製造工程中，例如，係有將在表面上形成有通孔或是溝渠之類的凹部之矽晶圓作為被處理基板(以下，係單純稱作「基板」)，並且在包含有該凹部內面(內側壁以及底面)的基板表面上成膜銅膜的工程，在這種成膜工程中，一般而言，係利用有磁控管濺鍍裝置。此種磁控管濺鍍裝置，係具有被配置有基板的真空腔，並且在真空腔處係被設置有陰極單元。陰極單元，係具備有：靶材，係與基板正對並以面臨真空腔內的姿勢而被作設置、和磁鐵單元，係被配置在與靶材之濺鍍面背向之側處。
作為磁鐵單元，通常，係使用有具有第1磁鐵體與第2磁鐵體，並將在換算成同磁化時之體積設計成第1磁鐵體與第2磁鐵體為同等(1：1)而成者(所謂的平衡磁)，該第1磁鐵體，係將具有圓筒狀之輪廓的單一或者是複數個之磁鐵片排列設置成環狀或是心形；該第2磁鐵體，係以等間隔地圍繞第1磁鐵體之周圍的方式來排列設置有複數個之磁鐵片。藉由此磁鐵單元，而使磁場之垂直成分成為零的位置呈無端狀地封閉之洩漏磁場，局部性地作用於位置在靶材中心與靶材之外緣部之間的靶材面之前方空間處(例如，參照專利文獻1)。接著，若是對於真空氛圍中之真空腔內，以特定流量來導入氬氣等之稀有氣體(濺鍍氣體)，並例如對於靶材投入具有負的電位之直流電力，則在濺鍍面之前方空間處會產生從靶材中心而偏離之無端狀的電漿。藉由此，藉由起因於電漿而被電離之濺鍍氣體的離子，來使靶材之濺鍍面被濺鍍。於濺鍍中，藉由使磁鐵單元在通過靶材中心之軸線周圍以特定的旋轉數來作旋轉驅動，而能夠涵蓋包含凹部內面之基板全面而被覆性佳地成膜銅膜。
若是如上述般地將靶材作濺鍍，則會有造成在靶材之中央區域處殘留有實際上並未藉由濺鍍而被侵蝕的非侵蝕區域之情形。於非侵蝕區域處，伴隨著濺鍍的進行，濺鍍粒子會再附著而被形成有所謂的再附著膜，再附著膜，例如，係會成為微粒之產生源而成為導致製品良率之降低的要因。因此，存在有必須在被形成特定之厚度以上的再附著膜之前將其有效率地去除的問題。另一方面，近年來，伴隨著配線圖案之更加的微細化，作為成膜對象之凹部也會成為更高縱橫比者。因此，也存在有需要能夠涵蓋包含有高縱橫比之凹部內面的基板全面而被覆性佳地成膜，亦即是能夠滿足覆蓋性之提昇的要求之方法。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2004-269952號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明，係鑑於以上之觀點，而以提供具有能夠將被形成於在靶材之中央區域所殘留的非侵蝕區域處之再附著膜定期性地作去除的功能，並且能夠涵蓋具有高縱橫比之凹部的基板全面而被覆性佳地成膜之磁控管濺鍍裝置用之陰極單元及磁控管濺鍍裝置作為其之課題。 [用以解決問題之手段]
為了解決上述課題，本發明之磁控管濺鍍裝置用之陰極單元，其特徵為，係具備有：第1以及第2之各磁鐵單元，係被配置在與以面臨真空腔內的姿勢而被作設置的靶材之濺鍍面背向之側，並且分別在與此濺鍍面相正交的方向上延伸之軸線周圍而被旋轉驅動，第1磁鐵單元，係被構成為使第1洩漏磁場作用於在內側包含有靶材中心之濺鍍面的前方空間處，該第1洩漏磁場，係使磁場之垂直成分成為零的位置呈無端狀地封閉，第2磁鐵單元，係被構成為使第2洩漏磁場局部性地作用於位置在靶材中心與靶材之外緣部之間的濺鍍面的前方空間處，並且使被第2洩漏磁場所封入的電漿成為在低壓力下能夠自持放電，該第2洩漏磁場，係使磁場之垂直成分成為零的位置呈無端狀地封閉。
於本發明中，前述第1磁鐵單元，係可採用使被前述第1洩漏磁場所封入的電漿成為在低壓力下不能自持放電的構成。另一方面，係可採用具備有驅動單元的構成，該驅動單元，係使前述第1磁鐵單元與前述第2磁鐵單元分別在對於前述靶材之濺鍍面而接近、遠離的方向上移動。
又，為了解決上述課題，本發明之磁控管濺鍍裝置，其特徵為，係具備有：上述之磁控管濺鍍裝置用之陰極單元、和真空腔，係使陰極單元之靶材以面臨其內部的姿勢而被作設置，並且被配置有被處理基板、和濺鍍電源，係對於靶材投入電力、和氣體導入手段，係成為能夠進行對於真空氛圍中之真空腔內的濺鍍氣體之導入、和遮蔽板，係在真空腔內以圍繞靶材之前方的方式而被作設置並被施加有特定之電位。於此情況中，係可採用在前述真空腔內被設置有供前述被處理基板作設置的平台，並具備有對於平台投入偏壓電力之偏壓電源的構成。
若依據以上內容，則在以使靶材面臨真空腔內的姿勢來設置陰極單元之後，將真空腔內作真空抽氣至特定壓力為止。對於真空氛圍中之真空腔內，以特定流量來導入氬氣等之稀有氣體(濺鍍氣體)，例如，對於靶材投入具有負的電位之直流電力。如此一來，於在內側包含有靶材中心之濺鍍面的前方空間處會產生無端狀之第1電漿，並且在位置於靶材中心與靶材之外緣部之間之濺鍍面的前方空間處會產生從靶材中心而偏離的無端狀之第2電漿。此時，例如，若是將第1磁鐵單元設為使電漿在低壓力下成為不能自持放電的構成，其後，在將真空腔內作了真空抽氣的狀態下停止濺鍍氣體之導入，則第1電漿會消失，另一方面，第2電漿會在低壓力下作自持放電。並且，藉由第2電漿中之氬離子，主要是與第2電漿之投影面略一致之濺鍍面的部分會被濺鍍，於濺鍍中，係藉由使第2磁鐵單元在通過靶材中心之軸線周圍以特定的旋轉數作旋轉驅動(亦即是，繞著以靶材中心為中心的同一圓周上旋轉)，而在以使成膜面朝向靶材側的姿勢而被作配置的基板處，涵蓋包含有凹部內面之全面而被覆性佳地被成膜(成膜工程)。另外，在直到第2電漿之在低壓力下自持放電為安定為止之期間，例如，係亦可將基板以閘門等來作覆蓋。接著，若是在靶材之中央區域處起因於殘留非侵蝕區域一事而被形成有特定之厚度以上的再附著膜，則與上述同樣地，以特定流量導入濺鍍氣體，並投入直流電力來產生第1以及第2之各電漿，並維持特定時間。藉由此，藉由第1電漿中之氬離子，被形成在濺鍍面的再附著膜也會被濺鍍，並藉此而被去除(去除工程)。
如此這般，為了涵蓋包含有高縱橫比之凹部內面的基板全面而被覆性佳地成膜例如銅膜，利用能夠實現電漿之高密度化的自持放電技術一事係為有利，作為此時之磁鐵單元，係為了產生電子封入能力為高的洩漏磁場，而採用與以往例有所差異之使用有使在換算成同磁化時之體積於第1磁鐵體與第2磁鐵體而為相異之所謂的非平衡磁，注意到此事，於本發明中，係藉由採用上述構成，而具有能夠將被形成於在靶材之中央區域所殘留的非侵蝕區域處之再附著膜定期性地作去除之功能，並且能夠涵蓋具有高縱橫比之凹部的基板全面而被覆性佳地成膜。並且，由於係藉由第1以及第2之各磁鐵單元來個別地產生去除再附著膜的第1電漿與被利用在對基板之成膜中的第2電漿，在成膜工程中而被利用的第2電漿，是構成為恆常將位置於同一圓周上的濺鍍面之部分作濺鍍，因此也不會產生像是在去除工程後濺鍍粒子之飛散分布發生大幅度的變化之類的問題。
另外，較理想，第1磁鐵單元與第2磁鐵單元，係以避免產生磁場干擾的方式來彼此隔著間隔地被作配置(例如，在旋轉軸線周圍作180°相位偏移地被作配置)，在成膜工程、去除工程中，皆使第1磁鐵單元與第2磁鐵單元彼此同步地在旋轉軸線周圍分別作旋轉驅動。然而，依據想要成膜之基板的尺寸或是凹部之縱橫比等，也會有為了在凹部處而被覆性佳地成膜並將再附著膜確實地去除，而不得不以會有磁場干擾產生之虞的程度來將第1磁鐵單元與第2磁鐵單元相互接近地作配置的狀況。於此種情況中，只要採用具備有使第1磁鐵單元與第2磁鐵單元分別在對於靶材之濺鍍面而接近、遠離的方向上移動之驅動單元之構造即可。
若是依據此，則於成膜工程中，係藉由驅動單元而使第1磁鐵單元移動至從靶材之濺鍍面而遠離的位置處，並且以避免磁場干擾產生的方式，來使第2磁鐵單元，移動至接近靶材之濺鍍面的位置處。另一方面，於去除工程中，係藉由驅動單元而使第2磁鐵單元移動至從靶材之濺鍍面而遠離的位置處，並且以避免磁場干擾產生的方式，來使第1磁鐵單元，移動至接近靶材之濺鍍面的位置處。藉由此，則能夠並不受到磁場干擾之影響地，而具備有將被形成於在靶材之中央區域所殘留的非侵蝕區域處之再附著膜定期性地作去除的功能並且也能夠涵蓋具有高縱橫比之凹部的基板全面而被覆性佳地成膜。於此情況，第1磁鐵單元，係只要能夠藉由濺鍍來將再附著膜去除，則亦可為平衡磁與非平衡磁之任一種。
又，在上述磁控管濺鍍裝置中，若是設置在真空腔內以圍繞靶材之前方的方式來被作設置並且被施加有特定之電位(例如，+5~200V)之遮蔽板，則在進行去除工程時，係能夠避免第1電漿成為不安定之情形，在進行成膜工程時，也能夠促進從靶材而飛散之濺鍍粒子的離子化，而為理想。又，於濺鍍中，只要對平台投入偏壓電力，則藉由使離子化後的濺鍍粒子積極性地被引導至基板，係能夠更確實地涵蓋具有高縱橫比之凹部的基板全面而被覆性佳地成膜。又，為了涵蓋具有高縱橫比之凹部的基板全面而被覆性佳地成膜，亦可在真空腔內而在位置於靶材與基板之間處設置準直儀。
以下，參照圖面，以將在表面形成有通孔或是溝渠之類的凹部之矽晶圓設為作為成膜對象物之被處理基板(以下，僅稱作「基板Sw」)，並在基板Sw之表面上成膜銅膜的情況為例，來對於本發明之磁控管濺鍍裝置用之陰極單元CU 1及具備有此陰極單元CU 1之磁控管濺鍍裝置SM之實施形態作說明。以下，對於「上」、「下」之類的方向作標示之用語，係以磁控管濺鍍裝置SM的設置姿勢作展示的第1圖作為基準。
參照第1圖(a)以及(b)，具備有第1實施形態之陰極單元CU 1的本實施形態之磁控管濺鍍裝置SM，係具備有真空腔1。在真空腔1處係被開設有排氣口11，並被連接有排氣管21之其中一端。排氣管21之另外一端，係被連接有以旋轉幫浦、低溫幫浦或是渦輪分子幫浦等所構成之真空幫浦2，而能夠將真空腔1內真空抽氣至特定壓力。在真空腔1處係也被開設有氣體導入口12，並被連接有氣體導入管31之其中一端。氣體導入管31之另外一端，係經由以質量流控制器等所構成的流量調整閥32來與圖外的氣體源相連通，而能夠將被作了流量控制之作為濺鍍氣體的氬氣(稀有氣體)導入至真空腔1內。於本實施形態中，係藉由氣體導入管31與流量調整閥32而構成氣體導入手段。
在真空腔1之下部處，係隔著絕緣體4a而被配置有平台4，該平台4，係供基板Sw以將其之成膜面(被形成有凹部之面)朝向上方的姿勢來被作配置。平台4，係藉由具有筒狀之輪廓的金屬製之基台41、和被接著於基台41之上面處的吸盤板42，而構成之，於由濺鍍所致之成膜中，係能夠將基板Sw藉由靜電吸盤來作吸附保持。作為靜電吸盤，係可利用單極型或是雙極型等之周知之構造。於此情況，亦可在基台41處組裝冷媒循環用之通路或是加熱器，而構成為在成膜中能夠將基板Sw控制為特定溫度。又，於平台4處，係被連接有來自偏壓電源43的輸出，於以濺鍍所致之成膜中，係能夠對於平台4投入偏壓電力。另外，雖然並無特別圖示來作說明，但是，亦可構成為設置有閘門者，該閘門，係在直到後述之第2電漿在低壓力下的自持放電成為安定為止之期間中，防止對於基板Sw之濺鍍粒子的附著。接著，在真空腔1之上部處，係使第1實施形態之陰極單元CU 1，以使靶材中心Tc與基板Sw之中心Sc位置於同一軸線Cl上的方式，來與平台4上之基板Sw正對而可自由裝卸地被作安裝。靶材5與基板Sw之間的距離(T-S間距離)，係考慮濺鍍粒子之直進性，而被設定為200~1000mm之範圍。
陰極單元CU 1，係具備有：銅製之靶材5，係以面臨真空腔1內的姿勢而被作設置、和第1以及第2之各磁鐵單元6 1、6 2，係被配置在位置於真空腔1外之與靶材5之濺鍍面51背向之上側處、和驅動單元7，係將第1磁鐵單元6 1與第2磁鐵單元6 2分別在與靶材5之濺鍍面51相正交的旋轉軸線Cl周圍作旋轉驅動。靶材5，係藉由周知的方法因應於基板Sw之輪廓而被製作成平面觀察時為圓形之物，在靶材5之上面處，係被接合有於以濺鍍所致之成膜中將靶材5作冷卻的背板52。並且，將靶材5以接合於背板52的狀態隔著絕緣體13而被安裝於真空腔1的上部處。作為靶材5，除了銅以外，係亦可利用鋁、鉭、鈦之類的金屬製者。又，在靶材5處，係被連接有來自周知之濺鍍電源Ps的輸出，而能夠在以濺鍍所致之成膜時，投入例如具有負的電位之直流電力(例如，5kW~50kW)或是脈衝狀之直流電力。
亦參照第1圖(b)，第1磁鐵單元6 1，係具備有圓板狀之軛61a，在軛61a的下面處，係將於靶材5側(該等之下面側)處的極性相互改變地而被設置有第1磁鐵體61b與第2磁鐵體61c，該第1磁鐵體61b，係將複數個之永久磁鐵片排列設置成圓形或者是心形的輪廓之環狀；該第2磁鐵體61c，係以等間隔包圍第1磁鐵體61b的方式來將複數個之永久磁鐵片排列設置成環狀。於此情況，第1磁鐵體61b與第2磁鐵體61c，係使用有將在換算成同磁化時之體積設計成同等(1：1)而成者(所謂的平衡磁)。並且，使磁場之垂直成分成為零的位置為呈無端狀地封閉之第1洩漏磁場Mf1，作用於在內側包含有靶材中心Tc之濺鍍面51的前方空間處，並且，如後述般地，構成為使被該第1洩漏磁場Mf1所封入的電漿成為在低壓力下不能自持放電。另一方面，第2磁鐵單元6 2，係具備有圓板狀之軛62a，在軛62a的下面處，係將於靶材5側(該等之下面側)的極性相互改變地而被設置有第3磁鐵體62b與第4磁鐵體62c，該第3磁鐵體62b，係身為具有圓筒狀之輪廓的永久磁鐵片；該第4磁鐵體62c，係以在徑方向上空出等間隔地來包圍第3磁鐵體62b的方式而將複數個之永久磁鐵片排列設置成環狀。於此情況，第3磁鐵體62b，係使用有以會使當與第4磁鐵體62c作比較而換算成同磁化時之體積成為較小(例如，1：4)的方式所設計者(所謂的非平衡磁)，使磁場之垂直成分成為零的位置為呈無端狀地封閉之第2洩漏磁場Mf2，局部性地作用於位置在靶材中心Tc與靶材5之外緣部之間的濺鍍面51的前方空間處，並且，構成為使被該第2洩漏磁場Mf2所封入的電漿成為在低壓力下能夠自持放電。
驅動單元7，係具備有相互同心地作配置的中間實心之第1旋轉軸71與中空之第2旋轉軸72。於第1旋轉軸71之下端處，係被設置有第1磁鐵單元6 1，於第2旋轉軸72之下端處，係經由在與旋轉軸線Cl相正交的方向(與濺鍍面51相平行地而延伸的方向)上而延伸之支持臂71a，而被設置有第2磁鐵單元6 2。於此情況，在從軛61a之中心起而在徑方向上有所偏移的位置處，係被連結有第1旋轉軸71之下端，支持臂71a，係以朝向與在徑方向上而偏移的方向相反之方向來延伸的方式而被作設置(亦即是，以盡可能地避免產生第1磁鐵單元6 1與第2磁鐵單元6 2之間的磁場干擾的方式，而在旋轉軸線Cl周圍作180°相位偏移)，第1磁鐵體61b與第2磁鐵體61c以及第3磁鐵體62b與第4磁鐵體62c的下面，係被設定成位置於與濺鍍面51相平行之同一平面上。雖然無特別圖示說明，但是，亦可在支持臂71a上設置使其在徑方向作伸縮之周知的機構，而將從第1磁鐵單元6 1之旋轉軸線Cl起之距離設為可變。又，驅動單元7，係具備有與第1旋轉軸71作連結的馬達M1、和與第2旋轉軸72作連結的馬達M2，而能夠將第1旋轉軸71以及第2旋轉軸72以特定的速度作旋轉驅動。此時，為了避免產生磁場干擾，係以使第1磁鐵單元6 1與第2磁鐵單元6 2之旋轉軸線Cl周圍的相位成為恆常一定的方式，來設定該等之旋轉速度。
在真空腔1內，係以圍繞靶材5之前方的方式來被設置有遮蔽板8，於以濺鍍所致之成膜中，在遮蔽板8處，係藉由直流電源8a而被施加有特定的電位。藉由此，由於在進行後述之去除工程時，在電漿中而電離的銅原子會在遮蔽板8處而反彈，藉由此係能夠迴避第1電漿成為不安定之情形，並且在進行成膜工程時，係可促進從靶材5之濺鍍面51而朝向基板Sw飛散之濺鍍粒子(銅原子)的離子化，因此係為理想。又，在真空腔1外係被設置有線圈9，藉由線圈用電源9a來對線圈9通電，藉由此而產生從靶材5而朝向基板Sw之垂直磁場(未圖示)，而更加促進從靶材5飛出之原子的離子化。又，在真空腔1內，在位置於靶材5與基板Sw之間處係被配置有準直儀Cm。作為準直儀Cm，由於係可利用周知之物，因此，在此詳細的說明係作省略。以下，對於使用有具備第1實施形態之陰極單元CU 1的濺鍍裝置SM之銅膜的成膜作說明。
在將基板Sw配置在平台4上之後，藉由真空幫浦2來將真空腔1內真空抽氣至特定之壓力(例如，10 -5Pa)為止。對於真空氛圍中之真空腔1內，以使其之全壓力成為10 -2~1Pa之範圍的方式來以特定流量導入氬氣，並對於靶材5投入具有負的電位之直流電力(5~50kW)。如此一來，於在內側包含有靶材中心Tc之濺鍍面51的前方空間處會產生無端狀之第1電漿，並且在位置於靶材中心Tc與靶材5之外緣部之間之濺鍍面51的前方空間處會產生從靶材中心Tc而偏離的無端狀之第2電漿。其後，若是在將真空腔1內作了真空抽氣的狀態下，停止氬氣的導入，則第1電漿會消失，另一方面，第2電漿會在低壓力下作自持放電。接著，藉由第2電漿中之氬離子，主要是與第2電漿之投影面略一致之濺鍍面51的部分會被濺鍍，於濺鍍中，係使第1以及第2之各磁鐵單元6 1、6 2在旋轉軸線Cl周圍以特定的旋轉數作旋轉驅動。藉由此，來涵蓋包含有凹部內面之基板Sw的表面全體地使銅膜被覆性佳地而被成膜(成膜工程)。接著，若起因於在靶材5之中央區域處殘留有非侵蝕區域一事而被形成有特定之厚度以上的再附著膜(未圖示)，則與上述同樣地，以特定流量導入濺鍍氣體，並投入直流電力來產生第1以及第2之各電漿，並維持特定時間。藉由此，藉由第1電漿中之氬離子，被形成在濺鍍面51的再附著膜也會被濺鍍，並藉此而被去除(去除工程)。
若依據以上內容，則藉由利用可實現電漿之高密度化的自持放電技術，而能夠涵蓋包含有凹部內面之基板Sw全面地而被覆性佳地成膜銅膜，又，係能夠將被形成於在靶材5之中央區域所殘留之非侵蝕區域處的再附著膜定期性地作去除。並且，由於係藉由個別地產生將再附著膜作去除的第1電漿與利用於對於基板Sw之成膜中的第2電漿，在成膜工程中被作利用的第2電漿，係構成為恆常將位置於同一圓周上的濺鍍面51之部分作濺鍍，因此也不會產生在去除工程後而濺鍍粒子之飛散分布發生大幅度的變化之類的問題。除此之外，由於係設置有被施加有特定之電位的遮蔽板8，因此，在進行去除工程時，係能夠避免第1電漿成為不安定之情形，在進行成膜工程時，亦可促進從靶材5而飛散之濺鍍粒子(銅原子)的離子化，而為理想。又，於濺鍍中，由於係對平台4投入偏壓電力，因此，藉由使離子化後的濺鍍粒子積極性地被引導至基板Sw，而能夠更確實地涵蓋具有高縱橫比(例如，2~10)之凹部的基板Sw全面而被覆性佳地成膜。
於此，與上述第1實施形態相異地，也會有為了在凹部處被覆性佳地成膜並且將再附著膜確實地去除，而不得不以會有磁場干擾產生之虞的程度來將第1磁鐵單元6 1與第2磁鐵單元6 2相互接近地作配置的狀況。因此，於第2實施形態之陰極單元CU 2中，係具備有：驅動單元70，係使第1磁鐵單元6 1與第2磁鐵單元6 2分別在對於靶材5之濺鍍面51而接近、遠離的方向(第2圖中，為上下方向)上移動。以下，參照對於相同之構件或者是要素附加相同之元件符號的第2圖，來對於第2實施形態之陰極單元CU 2的構成作具體性地說明。
第2實施形態之陰極單元CU 2，係如第2圖(a)以及(b)所展示般地，具備有設置在背板52之支持框架701。在與濺鍍面51相平行地而被作配置的支持框架701之第1支持板部702處，係被形成有供第1旋轉軸71與第2旋轉軸72作插通的安裝開口703。在從第2旋轉軸72朝上方突出的第1旋轉軸71的部分處，係被連結有具備將第1旋轉軸71作支承的軸承711之第1驅動板712，第1驅動板712，係被構成為藉由設置在第1支持板部702處的汽缸或是線性馬達等之驅動手段713而被上下移動。又，第1旋轉軸71之上端部分714，係作為花鍵軸部而被形成，並與被安裝在與第1支持板部702相平行地而被作配置之支持框架701的第2支持板部703處之套筒狀之第1滾珠花鍵螺帽704卡合。在第1滾珠花鍵螺帽704之外周面處係被形成有第1齒輪705，在第1齒輪705處，係被咬合有設置於馬達M3之輸出軸處的第2齒輪706。藉由此，藉由將馬達M3作旋轉驅動，使第1旋轉軸71以特定的速度而被旋轉驅動。於此情況，亦可構成為將第1旋轉軸71藉由設置於第2旋轉軸72之內面處的軸承707來支持。
又，在第2旋轉軸72處，係被連結有具備對其作支承的軸承721之第2驅動板722，第2驅動板722，係被構成為藉由設置在第1支持板部702處的汽缸或是線性馬達等之驅動手段723而被上下移動。又，從安裝開口703而位置於上方處的第2旋轉軸72之上端部分，係作為花鍵軸部(未圖示)而被形成，並與將其下端插設於安裝開口703處的套筒狀之第2滾珠花鍵螺帽724卡合。在第2滾珠花鍵螺帽724之外周面處係被形成有第1齒輪725，在第1齒輪725處，係被咬合有設置於馬達M4之輸出軸處的第2齒輪726。藉由此，藉由將馬達M4作旋轉驅動，使第1旋轉軸71以特定的速度而被旋轉驅動。
若依據以上內容，則在將基板Sw配置在平台4上之後，藉由真空幫浦2來將真空腔1內真空抽氣至特定壓力為止。此時，藉由驅動單元70而使第1磁鐵單元6 1被上昇至從背板52而分離的位置處，並且使第2磁鐵單元6 2被下降至接近背板52的位置處，而設為於濺鍍面51之前方(第2圖中，為下方空間)處僅作用有第2洩漏磁場Mf2的狀態。接著，對於真空氛圍中之真空腔1內，以使其之全壓力成為10 -2~1Pa之範圍的方式來以特定流量導入氬氣，並對於靶材5投入具有負的電位之直流電力(5~50kW)。如此一來，在位置於靶材中心Tc與靶材5之外緣部之間之濺鍍面51的前方空間處，係僅會產生從靶材中心Tc而偏離的無端狀之第2電漿。其後，若是在將真空腔1內真空抽氣後的狀態下停止濺鍍氣體的導入，則第2電漿會在低壓力下作自持放電。藉由此，藉由第2電漿中之氬離子，主要是與第2電漿之投影面略一致之濺鍍面51的部分會被濺鍍，於濺鍍中，係使第2磁鐵單元6 2在旋轉軸線Cl周圍以特定的旋轉數作旋轉驅動。此時，係使第1磁鐵單元6 1在旋轉軸線Cl周圍以特定的旋轉數作旋轉驅動。又，與上述同樣地，在遮蔽板8處，係被施加有特定之電位(例如，+5~200V)，並對於線圈9通電(例如，0.5~15A)，而對濺鍍面51產生垂直的磁場。又，於平台4處，係被投入有10~1000W之範圍的偏壓電力。藉由此，而於基板Sw上，涵蓋包含有凹部內面之其全面而被覆性佳地被成膜(成膜工程)。
接著，若是起因於在靶材5之中央區域處殘留有非侵蝕區域一事而被形成有特定之厚度以上的再附著膜，則係藉由驅動單元70而使第2磁鐵單元6 2被上昇至從背板52而分離的位置處，並且使第1磁鐵單元6 1被下降至接近背板52的位置處，而成為於濺鍍面51之前方(第1圖中，為下方空間)處僅作用有第1洩漏磁場Mf1的狀態。接著，於在平台4上設置有虛擬基板(未圖示)的狀態下，與上述同樣地，以使其之全壓力成為10 -2~1Pa之範圍的方式來以特定流量導入氬氣，並對於靶材5投入具有負的電位之直流電力(5~50kW)。此時，於遮蔽板8處，為了謀求放電之安定性，係以施加特定之電位(例如，+5~200V)為理想。藉由此，藉由第1電漿中之氬離子，再附著膜會被濺鍍而被去除(去除工程)。於此情況，作為第1磁鐵單元6 1，係只要能夠藉由濺鍍來將再附著膜去除即可，亦可為平衡磁與非平衡磁之任一種。
以上，雖然是針對本發明之實施形態作了說明，但是，在不脫離本發明之技術思想的範圍內，係可作各種的變形。於上述實施形態中，雖然是以將被處理基板設為於表面形成有通孔或是溝渠之類的凹部之矽晶圓者為例來作了說明，但是，係並不被限定於此，於在被處理基板之表面上而膜厚之面內均一性為佳地來成膜特定之金屬膜的情況時也能夠廣泛地適用本發明。又，在上述實施形態中，雖係以設置有2個之磁鐵單元6 1、6 2者為例而作了說明，但是，係並不被限定於此，就算是設置3個以上的磁鐵單元者亦可適用本發明。又，在上述實施形態中，雖係以作為第1以及第2之各磁鐵單元6 1、6 2，而使用永久磁鐵片者為例而作了說明，但是，係並不被限定於此。例如，亦可構成為將永久磁鐵片之一部分作為電磁鐵，而將對電磁鐵之通電作適當控制，而能夠將第1以及第2之各磁鐵單元6 1、6 2，在平衡磁與非平衡磁之間作適當切換。
CU 1,CU 2:磁控管濺鍍裝置用之陰極單元 SM:磁控管濺鍍裝置 Sw:基板(被處理基板) 1:真空腔 31:氣體導入管(氣體導入手段之構成要素) 32:流量調整閥(氣體導入手段之構成要素) 4:平台 43:偏壓電源 5:靶材 51:濺鍍面 Ps:濺鍍電源 6 1:第1磁鐵單元 6 2:第2磁鐵單元 Cl:軸線 Mf1:第1洩漏磁場 Mf2:第2洩漏磁場 7,70:驅動單元 8:遮蔽板
[第1圖](a)係為對於第1實施形態之磁控管濺鍍裝置的構成作說明之剖面圖，(b)係為第1實施形態之陰極單元之俯視圖。 [第2圖](a)以及(b)，係為對於第2實施形態之陰極單元的構成作說明之剖面圖。
CU1:磁控管濺鍍裝置用之陰極單元
SM:磁控管濺鍍裝置
Sw:基板(被處理基板)
Sc:基板中心
Tc:靶材中心
1:真空腔
11:排氣口
12:氣體導入口
13:絕緣體
2:真空幫浦
21:排氣管
31:氣體導入管(氣體導入手段之構成要素)
32:流量調整閥(氣體導入手段之構成要素)
4:平台
4a:絕緣體
41:基台
42:吸盤板
43:偏壓電源
5:靶材
51:濺鍍面
52:背板
Ps:濺鍍電源
61:第1磁鐵單元
62:第2磁鐵單元
61a:軛
61b:第1磁鐵體
61c:第2磁鐵體
62a:軛
62b:第3磁鐵體
62c:第4磁鐵體
Cl:軸線
Cm:準直儀
M1:馬達
M2:馬達
Mf1:第1洩漏磁場
Mf2:第2洩漏磁場
7:驅動單元
71:第1旋轉軸
71a:支持臂
72:第2旋轉軸
8:遮蔽板
8a:直流電源
9:線圈
9a:線圈用電源

Claims (4)

  1. 一種磁控管濺鍍裝置用之陰極單元，其特徵為，係具備有：第1以及第2之各磁鐵單元，係被配置在與以面臨真空腔內的姿勢而被作設置的靶材之濺鍍面背向之側，並且分別於在與此濺鍍面相正交的方向上延伸之軸線周圍而被旋轉驅動，第1磁鐵單元，係被構成為使第1洩漏磁場作用於在內側包含有靶材中心之濺鍍面的前方空間處，該第1洩漏磁場，係使磁場之垂直成分成為零的位置呈無端狀地封閉，第2磁鐵單元，係被構成為使第2洩漏磁場局部性地作用於位置在靶材中心與靶材之外緣部之間的濺鍍面的前方空間處，並且使被第2洩漏磁場所封入的電漿成為在低壓力下能夠自持放電，該第2洩漏磁場，係使磁場之垂直成分成為零的位置呈無端狀地封閉，該磁控管濺鍍裝置用之陰極單元，係具備有：驅動單元，係使前述第1磁鐵單元與前述第2磁鐵單元分別在對於前述靶材之濺鍍面而接近、遠離的方向上移動。
  2. 如請求項1所記載之磁控管濺鍍裝置用之陰極單元，其中，前述第1磁鐵單元，係被構成為使被前述第1洩漏磁場所封入的電漿成為在低壓力下不能自持放電。
  3. 一種磁控管濺鍍裝置，其特徵為，係具備有：如請求項1或請求項2所記載之磁控管濺鍍裝置用之 陰極單元；和真空腔，係使陰極單元之靶材以面臨該真空腔內部的姿勢而被作設置，並且被配置有被處理基板；和濺鍍電源，係對於靶材投入電力；和氣體導入手段，係成為能夠進行對於真空氛圍中之真空腔內的濺鍍氣體之導入；和遮蔽板，係在真空腔內以圍繞靶材之前方的方式而被作設置並被施加有特定之電位。
  4. 如請求項3所記載之磁控管濺鍍裝置，其中，係在前述真空腔內被設置有供前述被處理基板作設置的平台，並且具備有對於平台投入偏壓電力之偏壓電源。
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