WO2012165366A1 - スパッタ装置 - Google Patents

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WO2012165366A1
WO2012165366A1 PCT/JP2012/063602 JP2012063602W WO2012165366A1 WO 2012165366 A1 WO2012165366 A1 WO 2012165366A1 JP 2012063602 W JP2012063602 W JP 2012063602W WO 2012165366 A1 WO2012165366 A1 WO 2012165366A1
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target
magnet
magnet assembly
magnetic field
substrate
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PCT/JP2012/063602
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博和 今原
保裕 若森
杉本　修
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シャープ株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405—Magnetron sputtering
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    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
    • H01J37/3452—Magnet distribution
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    • H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
    • H01J37/3458—Electromagnets in particular for cathodic sputtering apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a sputtering process, and more particularly to a sputtering apparatus that performs a sputtering process on a substrate to be processed using a magnetic field formed by a magnet assembly.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-134640 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-1111915 (Patent Document 2), a magnetic field formed by a magnet assembly is used to form a substrate to be processed. Sputtering apparatuses that perform sputtering processing are known.
  • FIG. 18 is a plan view showing the magnet assembly 140.
  • a target 126 disposed opposite to the magnet assembly 140 and a sputtering power source 128 electrically connected to the target 126 are indicated by dotted lines.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line XIX-XIX in FIG.
  • the magnet assembly 140 includes a central magnet 141 and an outer peripheral magnet 142.
  • the center magnet 141 is formed in a rectangular parallelepiped shape.
  • the outer peripheral magnet 142 is arranged in an annular shape so as to surround the central magnet 141.
  • the center magnet 141 and the outer peripheral magnet 142 are fixed on the yoke 139.
  • a backing plate 127 is disposed above the magnet assembly 140 (corresponding to the upper side of FIG. 19) so as to face the magnet assembly 140 with a space therebetween.
  • a target 126 as a thin film material is provided on the opposite side of the magnet assembly 140 across the backing plate 127.
  • a substrate to be processed (not shown), which is a target for the sputtering process, is disposed further above the target 126.
  • the magnet assembly 140 may be configured to be swingable. In this case, the magnet assembly 140 swings the back surface side of the target 126 (backing plate 127) in a direction parallel to the target 126 along the arrangement direction of the targets 126 (the left and right directions in FIG. 18 and FIG. 19). .
  • the upper side of the center magnet 141 constitutes the N pole, and the lower side of the center magnet 141 constitutes the S pole.
  • the upper side of the outer peripheral magnet 142 constitutes the S pole, and the lower side of the outer peripheral magnet 142 constitutes the N pole.
  • the center magnet 141 and the outer magnet 142 form tunnel-like magnetic lines of force as indicated by arrows DR12 and DR13.
  • a magnetic field for sputtering treatment (poroidal magnetic field) is formed on the surface of the target 126.
  • this magnetic field is a magnetic field in a direction (in this case, a clockwise direction) as indicated by an arrow DR11 in FIG.
  • a voltage is applied from the sputtering power supply 128 to the target 126 in a state where a magnetic field is formed on the surface of the target 126.
  • the surface of the target 126 is collided with ions in a plasma state under the atmosphere of the material gas. Due to the collision, the material constituting the surface layer of the target 126 is scattered from the surface of the target 126. As particles scattered from the surface of the target 126 adhere and deposit on the substrate to be processed, a thin film is formed on the surface of the substrate to be processed.
  • magnet assembly 140 (see FIGS. 18 and 19) arranged on the back side of target 126 has a direction (in this case, clockwise as indicated by arrow DR11) on the surface of target 126 as well.
  • Direction magnetic field.
  • the direction of the magnetic field formed by the magnet assembly 140 is one direction.
  • the plasma intensity is biased due to the change in the traveling direction of the charged particles.
  • the speed of the sputtering performed on the target 126 the amount of excavation of the target 1266 between the region R100 and the region other than the region R100.
  • the useful life of the target 126 (use limit determined by the thickness of the target, etc.) is shortened, and the target 126 needs to be replaced early. It becomes.
  • a part of the target 126 (region R100) is locally consumed (etched), it is difficult to perform uniform film formation on the substrate to be processed, so that variation in thin film characteristics is avoided. From the viewpoint, the target 126 needs to be replaced at an early stage.
  • An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus capable of performing a film forming process.
  • a sputtering apparatus is a sputtering apparatus that performs a sputtering process on a substrate to be processed, the target being disposed so that the surface faces the substrate to be processed, and the substrate to be processed with the target interposed therebetween.
  • a magnetic assembly disposed on the opposite side of the target, and a magnetic field line formed by the magnet assembly passes over the surface of the target to form a magnetic field for sputtering treatment.
  • the direction in which the generated magnetic field lines pass on the surface of the target is configured to be reversible with respect to the target.
  • the direction in which the magnetic lines formed by the magnet assembly pass on the surface of the target is reversed.
  • the magnet assembly is composed of an electromagnet, and the direction of the current supplied to the electromagnet constituting the magnet assembly is reversed, so that the magnetic lines of force formed by the magnet assembly are the target of the target. The direction of passing over the surface is reversed.
  • the magnet assembly includes a first magnet assembly and a second magnet assembly provided side by side in a direction parallel to the target, and the first magnet assembly sandwiches the target.
  • the magnetic field lines formed by the first magnet assembly pass on the surface of the target in the first direction
  • the second magnet assembly is In a state where the target is disposed on the opposite side of the substrate to be processed, the magnetic field lines formed by the second magnet assembly pass on the surface of the target in a second direction, and The first direction and the second direction are opposite to each other, and the first magnet assembly and the second magnet assembly are alternately arranged on the opposite side of the substrate to be processed across the target.
  • Direction of magnetic field lines passing over the surface of the target is reversed.
  • a sputtering apparatus capable of extending the useful life of a target by using the target more uniformly and performing a more uniform film forming process on the substrate to be processed. it can.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the sputtering apparatus in the first embodiment.
  • 2 is a plan view showing a magnet assembly used in the sputtering apparatus in Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a part (center magnet) of a magnet assembly used in the sputtering apparatus in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a plan view showing a magnet assembly in a first state of the sputtering apparatus in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the sputtering apparatus in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view showing a magnet assembly in a second state of the sputtering apparatus in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view showing a target subjected to a sputtering process by a magnet assembly used in the sputtering apparatus in the first embodiment.
  • 7 is a cross-sectional view showing a cathode electrode of a sputtering apparatus in a first modification of the first embodiment.
  • FIG. FIG. 10 is a plan view showing a magnet assembly used in a sputtering apparatus in a second modification of the first embodiment.
  • 6 is a plan view showing a magnet assembly used in a sputtering apparatus in Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG. It is sectional drawing which shows a magnet assembly when the sputtering device in Embodiment 2 exists in a 1st state. It is sectional drawing which shows a magnet assembly when the sputtering device in Embodiment 2 exists in a 2nd state. It is sectional drawing which shows a cathode electrode when the sputtering device in Embodiment 3 exists in a 1st state. It is sectional drawing which shows a cathode electrode when the sputtering device in Embodiment 3 exists in a 2nd state. It is a top view which shows the magnet assembly used for a general sputtering device. FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line XIX-XIX in FIG. It is a top view which shows the target used for the sputtering process by the magnet assembly used for a general sputtering device.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the sputtering apparatus 100.
  • the sputtering apparatus 100 includes a chamber 20, a target 26, a backing plate 27, and a cathode electrode 30.
  • the sputtering apparatus 100 is a so-called magnetron sputtering apparatus that performs a sputtering process on the substrate 10 to be processed disposed inside the chamber 20.
  • the chamber 20 has a gas introduction pipe 21, a gas discharge part 22, and a carry-in / out part 23.
  • the chamber 20 forms a plasma processing space therein.
  • a material gas is introduced into the processing space inside the chamber 20 through the gas introduction pipe 21 (see arrow AR1).
  • the material gas filled in the processing space inside the chamber 20 is discharged through the gas discharge unit 22 (see arrow AR2).
  • the substrate 10 to be processed is carried into and out of the chamber 20 through the carry-in / out unit 23.
  • the substrate 10 to be processed disposed inside the chamber 20 is fixed to a substrate holder 25 disposed in advance inside the chamber 20.
  • the substrate 10 to be processed is disposed so as to face the target 26 described below.
  • the substrate 10 to be processed may be carried into and out of the chamber 20 together with the substrate holder 25 in a state of being fixed to the substrate holder 25 disposed outside the chamber 20 (so-called in-line type).
  • a heater 24 for heating the substrate to be processed 10 to a predetermined temperature is disposed on the opposite side of the substrate to be processed 10 with the substrate holder 25 interposed therebetween.
  • the target 26 is disposed so that the surface faces the substrate 10 to be processed.
  • the backing plate 27 is connected to the sputtering power source 28 and is disposed on the back side of the target 26.
  • the target 26 and the backing plate 27 are joined together by indium or the like.
  • the backing plate 27 is located on the chamber 20 side of the cathode electrode 30.
  • the chamber 20 is provided with an opening on one wall surface.
  • a cathode electrode 30 is provided so as to close the opening.
  • the cathode electrode 30 is insulated from the chamber 20.
  • the cathode electrode 30 is located on the opposite side of the target 26 across the backing plate 27.
  • the cathode electrode 30 includes a housing portion 29 and a magnet assembly 40 disposed inside the housing portion 29.
  • the magnet assembly 40 is disposed on the opposite side of the target substrate 10 with the target 26 interposed therebetween.
  • the magnet assembly 40 is configured to be swingable in the direction of the arrow AR3 by a motor 31 described below.
  • the magnet assembly 40 is fixed to the yoke 39.
  • the yoke 39 is joined to the support base 38.
  • the support base 38 is joined to the pedestal portion 37.
  • the pedestal portion 37 is screwed into ball screws 34 whose both ends are fixed to the fixing portions 35 and 36, respectively.
  • the ball screw 34 is provided with a gear 33 at the tip.
  • the ball screw 34 rotates together with the gear 33 by a gear 32 that rotates by receiving power from the motor 31.
  • the power from the motor 31 is transmitted to the yoke 39 and the magnet assembly 40 through the gear 32, the gear 33, the ball screw 34, the pedestal portion 37, and the support base 38.
  • the yoke 39 and the magnet assembly 40 swing in the direction of the arrow AR3.
  • FIG. 2 is a plan view showing the magnet assembly 40.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a part of the magnet assembly 40 (center magnet 41). 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • the magnet assembly 40 includes a central magnet 41 and an outer peripheral magnet 42.
  • the center magnet 41 is formed in a rectangular parallelepiped shape.
  • the outer peripheral magnet 42 is annularly arranged so as to surround the center magnet 41.
  • Four outer peripheral magnets 42 in the present embodiment are arranged so as to surround the center magnet 41.
  • the central magnet 41 and the outer peripheral magnet 42 are fixed on the yoke 39.
  • the rotary shaft support portions 43 and 43 are disposed at both ends of the center magnet 41, respectively.
  • Rotating shaft support portions 44 and 44 are disposed at both ends of the outer peripheral magnet 42, respectively.
  • rotating shafts 45 and 45 are provided at both ends of the center magnet 41.
  • Each rotating shaft support 43 sandwiches the center magnet 41 from both sides using each rotating shaft 45.
  • the central magnet 41 is pivotally supported by the respective rotation shaft support portions 43 so as to be rotatable.
  • the outer peripheral magnet 42 (see FIG. 2) is also pivotally supported by each rotation shaft support portion 44 (see FIG. 2).
  • the center magnet 41 and the outer peripheral magnet 42 are connected to a predetermined power source (not shown) (for example, an air cylinder) for rotating them.
  • the center magnet 41 pivotally supported by the rotation shaft support 43 is arranged around an axis (rotation shaft 45) parallel to the target 26 in the direction of arrow AR ⁇ b> 4 in FIG. Can rotate in the direction.
  • the outer peripheral magnet 42 pivotally supported by the rotation shaft support portion 44 can rotate around an axis (rotation axis) parallel to the target 26 in the direction indicated by the arrow AR5 and in the opposite direction.
  • the substrate 10 to be processed is disposed to face the target 26.
  • the substrate to be processed 10 is heated by the heater 24 in a state where the inside of the chamber 20 is maintained at a predetermined pressure (vacuum).
  • a material gas is introduced from the gas introduction pipe 21.
  • a predetermined voltage is applied from the sputtering power supply 28 to the backing plate 27 through the cathode electrode 30.
  • FIG. 5 is a plan view showing the state of the magnet assembly 40 at a certain point after the voltage is applied from the sputtering power supply 28 to the backing plate 27 (this state is referred to as a first state).
  • 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG.
  • the upper side of the center magnet 41 constitutes the N pole
  • the lower side of the center magnet 41 has the S pole. It is composed.
  • the upper side of the outer peripheral magnet 42 constitutes the S pole
  • the lower side of the outer peripheral magnet 42 constitutes the N pole.
  • the center magnet 41 and the outer peripheral magnet 42 form tunnel-like magnetic lines of force as indicated by arrows DR2 and DR3.
  • a magnetic field for sputtering treatment (poroidal magnetic field) is formed on the surface of the target 26.
  • this magnetic field is a magnetic field in a direction (in this case, a clockwise direction) as indicated by an arrow DR1 in FIG. 5 between the outer peripheral magnet 42 and the central magnet 41 on the yoke 39. .
  • a voltage is applied from the sputtering power supply 28 to the backing plate 27 in a state where a magnetic field is formed on the surface of the target 26.
  • the surface of the target 26 collides with ions that are in a plasma state in the atmosphere of the material gas. Due to the collision, the material constituting the vicinity of the surface layer of the target 26 is scattered from the surface of the target 26.
  • the particles scattered from the surface of the target 26 adhere and deposit on the substrate to be processed 10 (see FIG. 1), whereby a thin film is formed on the surface of the substrate 10 to be processed.
  • the magnet assembly 40 in the present embodiment is configured to be swingable in the direction of the arrow AR3.
  • the surface of the target 26 can be sputtered uniformly by the magnet assembly 40 swinging in the direction of the arrow AR3.
  • the magnet assembly 40 performs a film forming process on the substrate 10 (see FIG. 1) for a predetermined number of times (for example, one film forming process) or for a predetermined time.
  • the direction in which the magnetic field lines formed by the magnet assembly 40 pass on the surface of the target 26 (the direction of the arrow DR1 in FIG. 5 and the directions of the arrows DR2 and DR3 in FIG. 6) is relative to the target 26.
  • Configured to invert Since the strength of the magnetic field during the film forming process needs to be constant, the inversion is preferably performed before and after the film forming process.
  • FIG. 7 shows the state of the magnet assembly 40 at a certain time after a predetermined number of film formation processes have been performed in the first state or after a predetermined time has elapsed (this state is referred to as a second state).
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
  • the sputtering apparatus 100 in the first state After the sputtering apparatus 100 in the first state performs the film forming process on the substrate 10 (see FIG. 1) for a predetermined number of times or for a predetermined time, the sputtering apparatus 100 is changed from the first state to the second state. Transition to. The transition is performed by rotating the central magnet 41 and the outer peripheral magnet 42 by 180 ° by an air cylinder or the like.
  • the upper side of the center magnet 41 (see FIG. 8) constitutes the S pole, and the lower side of the center magnet 41 (see FIG. 8) has the N pole. It is composed.
  • the upper side (see FIG. 8) of the outer peripheral magnet 42 constitutes an N pole, and the lower side (see FIG. 8) of the outer peripheral magnet 42 constitutes an S pole.
  • the tunnel magnet lines of force as shown by the arrows DR5 and DR6 are formed by the center magnet 41 and the outer peripheral magnet 42.
  • the direction of the magnetic lines of force in the second state is opposite to the direction of the magnetic lines of force in the first state (the directions of arrows DR2 and DR3 in FIG. 6).
  • a magnetic field for sputtering treatment (poroidal magnetic field) is formed on the surface of the target 26.
  • this magnetic field is a magnetic field in a direction (in this case, counterclockwise) as indicated by an arrow DR4 in FIG. 7 between the outer peripheral magnet 42 and the central magnet 41 on the yoke 39.
  • arrow DR4 direction The direction of the magnetic field in the second state (arrow DR4 direction) is opposite to the direction of the magnetic field in the first state (arrow DR1 direction in FIG. 5).
  • a voltage is applied from the sputtering power supply 28 to the backing plate 27 in a state where a magnetic field is formed on the surface of the target 26.
  • the surface of the target 26 collides with ions that are in a plasma state in the atmosphere of the material gas. Due to the collision, the material constituting the vicinity of the surface layer of the target 26 is scattered from the surface of the target 26.
  • the particles scattered from the surface of the target 26 adhere and deposit on the substrate to be processed 10 (see FIG. 1), whereby a thin film is formed on the surface of the substrate 10 to be processed.
  • the magnet assembly 40 in the present embodiment is configured to be swingable in the direction of the arrow AR3.
  • the surface of the target 26 can be uniformly sputtered by swinging the magnet assembly 40 in the direction of the arrow AR3.
  • the direction in which the magnetic lines of force formed by the magnet assembly 40 pass over the surface of the target 26 is configured to be reversible with respect to the target 26. Is done.
  • the direction of the magnetic field formed by the magnet assembly 40 is formed in the direction of the arrow DR1 (see FIG. 5) in plan view.
  • the direction of the magnetic field formed by the magnet assembly 40 is formed in the direction of the arrow DR4 (see FIG. 7) in plan view.
  • the arrow DR1 direction and the arrow DR4 direction are opposite to each other.
  • a deviation in plasma intensity occurs in region R10 (first state), and a deviation in plasma intensity occurs in region R20 (second state). This is alternately performed every number of film forming processes (or at predetermined time intervals).
  • the target 26 used in the sputtering apparatus 100 is reversed by the direction in which the magnetic field lines forming the magnetic field pass through the surface of the target 26 are reversed.
  • the first state and the second state are switched.
  • the target 26 can be sputtered symmetrically in the vicinity of the end in the longitudinal direction. It is suppressed that a part of the target 26 (either the region R10 or the region R20) is locally consumed.
  • the sputtering apparatus 100 of the present embodiment it is possible to extend the useful life of the target 26 by using the target 26 more uniformly than in the prior art.
  • the sputtering apparatus 100 it is possible to perform a more uniform film forming process on the substrate 10 to be processed as compared with the conventional case.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the cathode electrode 30A of the sputtering apparatus in this modification.
  • one magnet assembly 40 is provided inside the cathode electrode 30.
  • a plurality of magnet assemblies 40 and yokes 39 are provided inside the cathode electrode 30A.
  • the plurality of magnet assemblies 40 also pass over the surface of the target 26 of the magnetic field formed by the plurality of magnet assemblies 40, as in the magnet assembly 40 (see FIG. 4) in the first embodiment.
  • the direction to be reversed is configured to be reversible with respect to the target 26.
  • Each of the central magnet 41 and the outer peripheral magnet 42 constituting the magnet assembly 40 is rotated every predetermined number of film forming processes (or every predetermined time interval).
  • the target 26 can be used more uniformly than in the prior art.
  • the service life of the target 26 can be extended, and the substrate 10 (see FIG. 1 and the like) to be processed can be subjected to a more uniform film formation process than in the prior art.
  • FIG. 11 is a plan view showing a magnet assembly 40A used in the sputtering apparatus according to this modification.
  • the center magnet 41 is formed in a rectangular parallelepiped shape (see FIG. 2).
  • Four outer peripheral magnets 42 are arranged so as to surround the center magnet 41.
  • the central magnet 41A is composed of five members.
  • a plurality of outer peripheral magnets 42A are also arranged so as to surround the central magnet 41A.
  • the rotation shaft support portions 43 are provided on both sides of each of the plurality of central magnets 41A.
  • the plurality of central magnets 41A may be configured to be independently rotatable, or five may be configured to be integrally rotatable.
  • the rotating shaft support portions 44 are provided on both sides of each of the plurality of outer peripheral magnets 42A for the outer peripheral magnet 42A.
  • the plurality of outer peripheral magnets 42A may be configured to be independently rotatable, or may be configured to be integrally rotatable.
  • each of the central magnet 41A and the outer peripheral magnet 42A constituting the magnet assembly 40A is rotated every predetermined number of film forming processes (or at every predetermined time interval).
  • the target 26 (see FIG. 1 and the like) can be used more uniformly than in the prior art.
  • the service life of the target 26 can be extended, and the substrate 10 (see FIG. 1 and the like) to be processed can be subjected to a more uniform film formation process than in the prior art.
  • Embodiment 2 With reference to FIG. 12 and FIG. 13, the sputtering apparatus in this Embodiment is demonstrated.
  • the overall configuration of the sputtering apparatus in the present embodiment is substantially the same as that of the sputtering apparatus 100 (see FIG. 1) in the first embodiment.
  • FIG. 12 is a plan view showing a magnet assembly 40B in the present embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
  • the magnet assembly 40B includes a center magnet 41B and an outer peripheral magnet 42B.
  • the center magnet 41B is formed in a rectangular parallelepiped shape.
  • the outer peripheral magnet 42B is annularly arranged so as to surround the center magnet 41B.
  • Four outer peripheral magnets 42B in the present embodiment are arranged so as to surround the center magnet 41B.
  • the center magnet 41B and the outer peripheral magnet 42B are fixed on the yoke 39.
  • the central magnet 41B constitutes an electromagnet.
  • the central magnet 41B is connected to the power source 51.
  • the outer peripheral magnet 42B also constitutes an electromagnet.
  • the outer peripheral magnet 42B is connected to the power source 52.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state of the magnet assembly 40B at a certain point after the voltage is applied to the backing plate 27 (this state is referred to as a first state).
  • the upper side of the central magnet 41B (electromagnet) supplied with power from the power source 51 constitutes the N pole, and the lower side of the central magnet 41B constitutes the S pole.
  • the upper side of the outer peripheral magnet 42B (electromagnet) constitutes the S pole, and the lower side of the outer peripheral magnet 42B constitutes the N pole.
  • the center magnet 41B and the outer peripheral magnet 42B form tunnel-like magnetic lines of force as indicated by arrows DR2 and DR3.
  • a magnetic field for sputtering treatment (poroidal magnetic field) is formed on the surface of the target 26.
  • this magnetic field has a direction as indicated by an arrow DR1 (see FIG. 5) between the outer peripheral magnet 42B and the center magnet 41B on the yoke 39 (see FIG. 5), as in the first embodiment. In the case of a clockwise direction).
  • a voltage is applied to the backing plate 27 in a state where a magnetic field is formed on the surface of the target 26.
  • the surface of the target 26 collides with ions that are in a plasma state in the atmosphere of the material gas. Due to the collision, the material constituting the vicinity of the surface layer of the target 26 is scattered from the surface of the target 26.
  • the particles scattered from the surface of the target 26 adhere and deposit on the substrate to be processed 10 (see FIG. 1), whereby a thin film is formed on the surface of the substrate to be processed.
  • the magnet assembly 40B in the present embodiment may also be configured to be swingable in the left-right direction in FIG.
  • the magnet assembly 40B performs a film forming process on the substrate 10 (see FIG. 1) for a predetermined number of times (for example, one film forming process) or for a predetermined time.
  • the direction in which the magnetic field lines formed by the magnet assembly 40B pass on the surface of the target 26 is relative to the target 26. Configured to invert. Since the strength of the magnetic field during the film forming process needs to be constant, the inversion is preferably performed before and after the film forming process.
  • FIG. 15 shows a state of the magnet assembly 40B at a certain point after a predetermined number of film forming processes have been performed in the first state or after a predetermined time has elapsed (this state is referred to as a second state).
  • the sputtering apparatus in the present embodiment is changed from the first state to the first state. Transition to state 2. The transition is performed by reversing the direction of the current supplied to the central magnet 41B and the outer peripheral magnet 42B.
  • the upper side of the center magnet 41B (electromagnet) constitutes the S pole, and the lower side of the center magnet 41B constitutes the N pole.
  • the upper side of the outer peripheral magnet 42B (electromagnet) constitutes the N pole, and the lower side of the outer peripheral magnet 42B constitutes the S pole.
  • the tunnel magnet lines of force as shown by arrows DR5 and DR6 are formed by the center magnet 41B and the outer peripheral magnet 42B.
  • the direction of the magnetic lines of force in the second state is opposite to the direction of the magnetic lines of force in the first state (the directions of arrows DR2 and DR3 in FIG. 14).
  • a magnetic field for sputtering treatment (poroidal magnetic field) is formed on the surface of the target 26.
  • this magnetic field has a direction (in this case, as shown by an arrow DR4 (see FIG. 7) between the outer peripheral magnet 42B and the central magnet 41B on the yoke 39, as in the first embodiment. (Counterclockwise direction) magnetic field.
  • the direction of the magnetic field in the second state (arrow DR4 direction) is opposite to the direction of the magnetic field in the first state (arrow DR1 direction in FIG. 5).
  • a voltage is applied to the backing plate 27 in a state where a magnetic field is formed on the surface of the target 26.
  • the surface of the target 26 collides with ions that are in a plasma state in the atmosphere of the material gas. Due to the collision, the material constituting the vicinity of the surface layer of the target 26 is scattered from the surface of the target 26.
  • the magnet assembly 40B in the present embodiment may be configured to be swingable in the left-right direction in FIG.
  • the direction in which the magnetic lines of force formed by the magnet assembly 40 ⁇ / b> B pass on the surface of the target 26 is configured to be reversible with respect to the target 26.
  • the direction of the magnetic field formed by the magnet assembly 40B is formed in the direction of the arrow DR1 (see FIG. 5) in plan view.
  • the direction of the magnetic field formed by the magnet assembly 40B is formed in the direction of the arrow DR4 (see FIG. 7) in plan view.
  • the arrow DR1 direction and the arrow DR4 direction are opposite to each other.
  • the target 26 used in the sputtering apparatus in the present embodiment has a surface of the target 26 of magnetic field lines that forms a magnetic field.
  • the passing direction is reversed, the first state and the second state are switched.
  • the target 26 in the sputtering apparatus in the present embodiment can be sputtered symmetrically in the vicinity of the end in the longitudinal direction. It is suppressed that a part of target 26 is consumed locally.
  • the sputtering apparatus of the present embodiment it is possible to extend the useful life of the target 26 by using the target 26 more uniformly than in the prior art.
  • Embodiment 3 With reference to FIG. 16 and FIG. 17, the sputtering apparatus in this Embodiment is demonstrated.
  • the overall configuration of the sputtering apparatus in the present embodiment is substantially the same as that of the sputtering apparatus 100 (see FIG. 1) in the first embodiment.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the cathode electrode 30B when the sputtering apparatus in the present embodiment is in the first state.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing the cathode electrode 30B when the sputtering apparatus in the present embodiment is in the second state.
  • a plurality of (four in the present embodiment) targets 26a to 26d are used.
  • the targets 26a to 26d are arranged at substantially equal intervals in a state parallel to each other, and are disposed on the backing plate 27.
  • a plurality (five in the present embodiment) of magnet assemblies 401 to 405 are provided on the surface of the support base 38 with the yoke 39 interposed therebetween.
  • the magnet assemblies 401 to 405 are provided side by side in a direction parallel to the targets 26a to 26d.
  • the interval between the magnet assemblies 401 to 405 is equal to the interval between the targets 26a to 26d.
  • the magnet assemblies 401 to 405 are configured to be swingable in the direction of the arrow AR3 with respect to the targets 26a to 26d that are fixedly arranged.
  • Each of the magnet assemblies 401 to 405 includes a central magnet 41 and an outer peripheral magnet 42. Unlike the central magnet 41 and the outer peripheral magnet 42 in the first embodiment, the central magnet 41 and the outer peripheral magnet 42 constituting each of the magnet assemblies 401 to 405 are not configured to be rotatable.
  • the upper side of the center magnet 41 of the magnet assembly 401 constitutes the N pole, and the lower side of the center magnet 41 constitutes the S pole.
  • the upper side of the outer peripheral magnet 42 of the magnet assembly 401 constitutes the S pole, and the lower side of the outer peripheral magnet 42 constitutes the N pole.
  • the center magnet 41 and the outer peripheral magnet 42 form a tunnel-like magnetic field line as shown by an arrow DR7 (first direction).
  • the magnet assemblies 403 and 405 are configured in the same manner as the magnet assembly 401.
  • the upper side of the center magnet 41 of the magnet assembly 402 constitutes the S pole, and the lower side of the center magnet 41 constitutes the N pole.
  • the upper side of the outer peripheral magnet 42 of the magnet assembly 402 constitutes the N pole, and the lower side of the outer peripheral magnet 42 constitutes the S pole.
  • the center magnet 41 and the outer peripheral magnet 42 form a tunnel-like magnetic field line as shown by an arrow DR8 (second direction).
  • the magnet assembly 404 is configured in the same manner as the magnet assembly 402.
  • the arrow DR7 direction and the arrow DR8 direction are opposite to each other.
  • the magnet assembly 401 (first magnet assembly) is disposed at a position corresponding to the target 26a.
  • the magnet assembly 401 is located on the opposite side of the substrate 10 (see FIG. 1) with the target 26a interposed therebetween.
  • the magnet assembly 402 is disposed at a position corresponding to the target 26b.
  • a magnet assembly 403 is disposed at a position corresponding to the target 26c.
  • a magnet assembly 404 is disposed at a position corresponding to the target 26d.
  • the magnetic field lines in the direction of the arrow DR7 pass on the surface of the target 26a, whereby a magnetic field for sputtering treatment (poroidal magnetic field) is formed on the surface of the target 26a.
  • this magnetic field is a magnetic field in the direction (in this case, the clockwise direction) shown by the arrow DR1 (see FIG. 5), as in the first embodiment.
  • the target 26c corresponding to the magnet assembly 403.
  • a magnetic field for sputtering treatment (poroidal magnetic field) is formed on the surface of the target 26b when the magnetic field lines in the direction of the arrow DR8 pass on the surface of the target 26b.
  • this magnetic field is a magnetic field in a direction (in this case, a counterclockwise direction) as indicated by an arrow DR4 (see FIG. 7), as in the first embodiment.
  • a voltage is applied to the backing plate 27 in a state where a magnetic field is formed on the surfaces of the targets 26a to 26d.
  • the surfaces of the targets 26a to 26d collide with ions that are in a plasma state in the atmosphere of the material gas. Due to the collision, the material constituting the vicinity of the surface layer of the targets 26a to 26d is scattered from the surfaces of the targets 26a to 26d.
  • the particles scattered from the surfaces of the targets 26a to 26d adhere and deposit on the substrate to be processed 10 (see FIG. 1), whereby a thin film is formed on the surface of the substrate to be processed.
  • the magnet assemblies 401 to 405 in the present embodiment are formed on the substrate 10 (see FIG. 1) for a predetermined number of times (for example, one film forming process) or for a predetermined time.
  • the direction in which the magnetic lines of force formed by the magnet assemblies 401 to 405 pass on the surfaces of the targets 26a to 26d (the direction of the arrow DR1 in FIG. 5 and the directions of the arrows DR7 and DR8 in FIG. 16) , And configured to be inverted with respect to the targets 26a to 26d. Since the strength of the magnetic field during the film forming process needs to be constant, the inversion is preferably performed before and after the film forming process.
  • FIG. 17 shows the state of the magnet assemblies 401 to 405 at a certain time after a predetermined number of film formation processes have been performed in the first state or after a predetermined time has elapsed (this state is referred to as the second state).
  • the sputtering apparatus in the present embodiment is changed from the first state to the first state. Transition to state 2. The transition is performed by moving the magnet assemblies 401 to 405 by the distance between the targets 26a to 26d (to the left in the drawing).
  • the magnet assembly 402 is disposed at a position corresponding to the target 26a by the movement.
  • the magnet assembly 402 is located on the opposite side of the substrate 10 (see FIG. 1) with the target 26a interposed therebetween.
  • the magnet assembly 403 is disposed at a position corresponding to the target 26b.
  • a magnet assembly 404 is disposed at a position corresponding to the target 26c.
  • a magnet assembly 405 is disposed at a position corresponding to the target 26d.
  • the magnet assembly 401 does not contribute to sputtering.
  • the upper side of the center magnet 41 of the magnet assemblies 403 and 405 constitutes an N pole
  • the lower side of the center magnet 41 constitutes an S pole
  • the upper side of the outer peripheral magnet 42 of the magnet assemblies 403 and 405 constitutes the S pole
  • the lower side of the outer peripheral magnet 42 constitutes the N pole.
  • the center magnet 41 and the outer peripheral magnet 42 form a tunnel-like magnetic field line as shown by an arrow DR7.
  • the upper side of the center magnet 41 of the magnet assemblies 402 and 404 constitutes the S pole, and the lower side of the center magnet 41 constitutes the N pole.
  • the upper side of the outer peripheral magnet 42 of the magnet assemblies 402 and 404 constitutes the N pole, and the lower side of the outer peripheral magnet 42 constitutes the S pole.
  • the center magnet 41 and the outer peripheral magnet 42 form tunnel-like magnetic lines of force as indicated by an arrow DR8.
  • the arrow DR7 direction and the arrow DR8 direction are opposite to each other.
  • the magnetic field lines in the direction of the arrow DR8 pass on the surface of the target 26a, so that a magnetic field for sputtering treatment (poroidal magnetic field) is formed on the surface of the target 26a.
  • this magnetic field is a magnetic field in a direction (in this case, a counterclockwise direction) as indicated by an arrow DR4 (see FIG. 7), as in the first embodiment.
  • a magnetic field for sputtering treatment (poroidal magnetic field) is formed on the surface of the target 26b when the magnetic field lines in the direction of the arrow DR7 pass on the surface of the target 26b.
  • this magnetic field is a magnetic field in the direction (in this case, the clockwise direction) shown by the arrow DR1 (see FIG. 5), as in the first embodiment.
  • the target 26d corresponding to the magnet assembly 405.
  • a voltage is applied to the backing plate 27 in a state where a magnetic field is formed on the surfaces of the targets 26a to 26d.
  • the surfaces of the targets 26a to 26d collide with ions that are in a plasma state in the atmosphere of the material gas. Due to the collision, the material constituting the vicinity of the surface layer of the targets 26a to 26d is scattered from the surfaces of the targets 26a to 26d.
  • the particles scattered from the surfaces of the targets 26a to 26d adhere and deposit on the substrate to be processed, whereby a thin film is formed on the surface of the substrate to be processed.
  • the first state and the second state described above are alternately repeated every predetermined number of film forming processes (or every predetermined time interval).
  • the direction in which the lines of magnetic force formed by the magnet assemblies 401 to 405 pass on the surfaces of the targets 26a to 26d is configured to be reversible with respect to the targets 26a to 26d.
  • the magnet assemblies 401 to 405 themselves are not reversed, but the direction of passing over the surfaces of the targets 26a to 26d by the movement of the magnet assemblies 401 to 405 is the targets 26a to 26d. Invert for.
  • the direction of the magnetic field formed by the magnet assemblies 401 and 403 with respect to the targets 26a and 26c is formed in the direction of the arrow DR7 in the cross-sectional view, and the arrow in the plan view. It is formed in the DR1 direction (see FIG. 5).
  • the direction of the magnetic field formed by the magnet assemblies 402 and 404 with respect to the targets 26b and 26d is formed in the direction of the arrow DR8 in the cross-sectional view, and is formed in the direction of the arrow DR4 (see FIG. 7) in the plan view.
  • the direction of the magnetic field formed by the magnet assemblies 402 and 404 with respect to the targets 26a and 26c is formed in the direction of the arrow DR8 in the cross-sectional view, and the arrow in the plan view. It is formed in the DR4 direction (see FIG. 7).
  • the direction of the magnetic field formed by the magnet assemblies 403 and 405 with respect to the targets 26b and 26d is formed in the direction of the arrow DR7 in the cross-sectional view, and is formed in the direction of the arrow DR1 (see FIG. 5) in the plan view.
  • the arrow DR7 direction and the arrow DR8 direction are opposite to each other, and the arrow DR1 direction and the arrow DR4 direction are opposite to each other.
  • the targets 26a to 26d in the sputtering apparatus of the present embodiment are magnetic field lines 26a to 26d that form magnetic fields.
  • the targets 26a to 26d in the sputtering apparatus in the present embodiment can be sputtered symmetrically in the vicinity of the ends in the longitudinal direction. It is suppressed that a part of the targets 26a to 26d is consumed locally.
  • the sputtering apparatus of the present embodiment it is possible to extend the useful life of the targets 26a to 26d by using the targets 26a to 26d more uniformly than in the prior art.

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Abstract

　被処理基板（１０）に対してスパッタ処理を行なうスパッタ装置（１００）は、表面が被処理基板（１０）に対向するように配置されるターゲット（２６）と、ターゲット（２６）を挟んで被処理基板（１０）の反対側に配置される磁石組立体（４０）と、を備え、磁石組立体（４０）によって形成される磁力線がターゲット（２６）の表面上を通過することによりスパッタ処理用の磁界が形成され、磁石組立体（４０）によって形成される磁力線がターゲット（２６）の表面上を通過する方向は、ターゲット（２６）に対して反転可能に構成される。スパッタ装置（１００）は、ターゲット（２６）をより均一に使用することでターゲット（２６）の耐用期間を延ばし、被処理基板（１０）に対してより均一な成膜処理を行なうことができる。

Description

スパッタ装置
　本発明は、スパッタ処理に関し、特に、磁石組立体によって形成される磁界を使用して被処理基板に対してスパッタ処理を行なうスパッタ装置に関する。
　特開平０８－１３４６４０号公報（特許文献１）および特開２０１０－１１１９１５号公報（特許文献２）に開示されるように、磁石組立体によって形成される磁界を使用して、被処理基板に対してスパッタ処理を行なうスパッタ装置が知られている。
　図１８および図１９を参照して、一般的なスパッタ装置に用いられる磁石組立体１４０について説明する。図１８は、磁石組立体１４０を示す平面図である。図１８においては、磁石組立体１４０と対向配置されるターゲット１２６、およびターゲット１２６に電気的に接続されるスパッタ電源１２８は点線で示される。図１９は、図１８中のＸＩＸ－ＸＩＸ線に沿った矢視断面図である。
　図１８に示すように、磁石組立体１４０は、中心磁石１４１および外周磁石１４２を備える。中心磁石１４１は、直方体状に形成される。外周磁石１４２は、中心磁石１４１の周りを囲うように環状に配置される。中心磁石１４１および外周磁石１４２は、ヨーク１３９上に固定される。
　図１９に示すように、磁石組立体１４０の上方（図１９紙面上方に相当）には、磁石組立体１４０と間隔を空けて対向するように、バッキングプレート１２７が配置される。バッキングプレート１２７を挟んで磁石組立体１４０の反対側には、薄膜材料としてのターゲット１２６が設けられる。ターゲット１２６のさらに上方には、スパッタ処理の対象である被処理基板（図示せず）が配置される。
　矢印ＡＲ３０に示すように、磁石組立体１４０は揺動可能に構成される場合もある。この場合、磁石組立体１４０は、ターゲット１２６の配列方向（図１８，図１９の紙面左右方向）に沿って、ターゲット１２６と平行な方向にターゲット１２６（バッキングプレート１２７）の裏面側を揺動する。
　磁石組立体１４０においては、中心磁石１４１の上方側はＮ極を構成し、中心磁石１４１の下方側はＳ極を構成している。外周磁石１４２の上方側はＳ極を構成し、外周磁石１４２の下方側はＮ極を構成している。中心磁石１４１および外周磁石１４２によって、矢印ＤＲ１２，ＤＲ１３に示すような、トンネル状の磁力線が形成される。
　磁力線がターゲット１２６の表面上を通過することによって、ターゲット１２６の表面上にはスパッタ処理用の磁界（ポロイダル磁界）が形成される。この磁界は、平面視で見た場合、図１８中の矢印ＤＲ１１に示すような方向（この場合、時計回り方向）の磁界となる。
　ターゲット１２６の表面上に磁界が形成された状態で、スパッタ電源１２８からターゲット１２６に電圧が印加される。ターゲット１２６の表面は、材料ガスの雰囲気下でプラズマ状態となったイオンに衝突される。当該衝突によって、ターゲット１２６の表層付近を構成する物質は、ターゲット１２６の表面から飛散する。ターゲット１２６の表面から飛散した粒子が被処理基板に付着および堆積することによって、被処理基板の表面に薄膜が形成される。
特開平０８－１３４６４０号公報 特開２０１０－１１１９１５号公報
　図２０を参照して、ターゲット１２６の裏面側に配置された磁石組立体１４０（図１８，図１９参照）は、ターゲット１２６の表面上においても矢印ＤＲ１１に示すような方向（この場合、時計回り方向）の磁界を発生させる。矢印ＤＲ１１に示されるように、磁石組立体１４０によって形成される磁界の方向は一方向である。
　磁石組立体１４０によって形成される磁界の湾曲する部分において（特に、湾曲の前段部分である領域Ｒ１００において）、荷電粒子の進行方向の変化が原因となってプラズマ強度に偏りが生じる。結果として、領域Ｒ１００と領域Ｒ１００以外の領域との間には、ターゲット１２６に対して行なわれるスパッタリングの進行速度（ターゲット１２６の掘れ量）に差が生じる。
　ターゲット１２６の一部（領域Ｒ１００）において局所的な掘れが進行すると、ターゲット１２６の耐用期間（ターゲットの厚さ等によって決められる使用限界）が短くなり、ターゲット１２６は早期に交換されることが必要となる。また、ターゲット１２６の一部（領域Ｒ１００）が局所的に消耗した（エッチングされた）状態では、被処理基板に対して均一な成膜処理が行なわれにくくなるため、薄膜特性のバラツキを避けるという観点からも、ターゲット１２６は早期に交換されることが必要となる。
　本発明は、上記のような実情に鑑みて為されたものであって、ターゲットをより均一に使用することによって、ターゲットの耐用期間を延ばすことができるとともに、被処理基板に対してより均一な成膜処理を行なうことができるスパッタ装置を提供することを目的とする。
　本発明に基づくスパッタ装置は、被処理基板に対してスパッタ処理を行なうスパッタ装置であって、表面が上記被処理基板に対向するように配置されるターゲットと、上記ターゲットを挟んで上記被処理基板の反対側に配置される磁石組立体と、を備え、上記磁石組立体によって形成される磁力線が上記ターゲットの上記表面上を通過することによりスパッタ処理用の磁界が形成され、上記磁石組立体によって形成される磁力線が上記ターゲットの上記表面上を通過する方向は、上記ターゲットに対して反転可能に構成される。
　好ましくは、上記磁石組立体が上記ターゲットに対して平行な軸回り方向に回転することによって、上記磁石組立体によって形成される磁力線が上記ターゲットの上記表面上を通過する方向は反転する。
　好ましくは、上記磁石組立体は電磁石から構成され、上記磁石組立体を構成する上記電磁石に通電される電流の向きが反転されることによって、上記磁石組立体によって形成される磁力線が上記ターゲットの上記表面上を通過する方向は反転する。
　好ましくは、上記磁石組立体は、上記ターゲットに対して平行な方向に並んで設けられた第１磁石組立体および第２磁石組立体を含み、上記第１磁石組立体が上記ターゲットを挟んで上記被処理基板の反対側に配置された状態では、上記第１磁石組立体によって形成される磁力線は、上記ターゲットの上記表面上を第１の方向に向かって通過し、上記第２磁石組立体が上記ターゲットを挟んで上記被処理基板の反対側に配置された状態では、上記第２磁石組立体によって形成される磁力線は、上記ターゲットの上記表面上を第２の方向に向かって通過し、上記第１の方向と上記第２の方向とは逆向きであり、上記第１磁石組立体および上記第２磁石組立体が上記ターゲットを挟んで上記被処理基板の反対側に交互に配置されることによって、上記ターゲットの上記表面上を通過する磁力線の方向は反転する。
　本発明によれば、ターゲットをより均一に使用することによって、ターゲットの耐用期間を延ばすことができるとともに、被処理基板に対してより均一な成膜処理を行なうことができるスパッタ装置を得ることができる。
実施の形態１におけるスパッタ装置を模式的に示す断面図である。 実施の形態１におけるスパッタ装置に用いられる磁石組立体を示す平面図である。 実施の形態１におけるスパッタ装置に用いられる磁石組立体の一部（中心磁石）を示す斜視図である。 図２中におけるＩＶ－ＩＶ線に沿った矢視断面図である。 実施の形態１におけるスパッタ装置の第１の状態における磁石組立体を示す平面図である。 図５中のＶＩ－ＶＩ線に沿った矢視断面図である。 実施の形態１におけるスパッタ装置の第２の状態における磁石組立体を示す平面図である。 図７中のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。 実施の形態１におけるスパッタ装置に用いられる磁石組立体によってスパッタ処理に供されたターゲットを示す平面図である。 実施の形態１の第１変形例におけるスパッタ装置のカソード電極を示す断面図である。 実施の形態１の第２変形例におけるスパッタ装置に用いられる磁石組立体を示す平面図である。 実施の形態２におけるスパッタ装置に用いられる磁石組立体を示す平面図である。 図１２中のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。 実施の形態２におけるスパッタ装置が第１の状態にある際の磁石組立体を示す断面図である。 実施の形態２におけるスパッタ装置が第２の状態にある際の磁石組立体を示す断面図である。 実施の形態３におけるスパッタ装置が第１の状態にある際のカソード電極を示す断面図である。 実施の形態３におけるスパッタ装置が第２の状態にある際のカソード電極を示す断面図である。 一般的なスパッタ装置に用いられる磁石組立体を示す平面図である。 図１８中のＸＩＸ－ＸＩＸ線に沿った矢視断面図である。 一般的なスパッタ装置に用いられる磁石組立体によってスパッタ処理に供されたターゲットを示す平面図である。
　本発明に基づいた各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。各実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。各実施の形態の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。特に制限が無い限り、各実施の形態に示す構成を適宜組み合わせて用いることは、当初から予定されていることである。
　［実施の形態１］
　図１を参照して、本実施の形態におけるスパッタ装置１００について説明する。図１は、スパッタ装置１００を模式的に示す断面図である。
　スパッタ装置１００は、チャンバ２０、ターゲット２６、バッキングプレート２７、およびカソード電極３０を備える。スパッタ装置１００は、チャンバ２０の内部に配置された被処理基板１０に対してスパッタ処理を行なう、いわゆるマグネトロンスパッタ装置である。
　チャンバ２０は、ガス導入管２１と、ガス排出部２２と、搬出入部２３とを有する。チャンバ２０は、内部にプラズマ処理用の空間を形成する。ガス導入管２１を通して、チャンバ２０内部の処理空間に材料ガスが導入される（矢印ＡＲ１参照）。ガス排出部２２を通して、チャンバ２０内部の処理空間に充填された材料ガスが排出される（矢印ＡＲ２参照）。
　搬出入部２３を通して、チャンバ２０の内部に被処理基板１０が搬入および搬出される。チャンバ２０の内部に配置された被処理基板１０は、チャンバ２０の内部に予め配置された基板ホルダ２５に対して固定される。被処理基板１０は、次述するターゲット２６に対向するように配置される。被処理基板１０は、チャンバ２０の外部に配置された基板ホルダ２５に固定された状態で、基板ホルダ２５とともにチャンバ２０の内部に搬入および搬出されてもよい（いわゆるインライン式）。
　基板ホルダ２５を挟んで被処理基板１０の反対側には、被処理基板１０を所定の温度に加熱するためのヒータ２４が配置される。ターゲット２６は、表面が被処理基板１０に対向するように配置される。バッキングプレート２７は、スパッタ電源２８に接続されるとともに、ターゲット２６の裏面側に配置される。ターゲット２６とバッキングプレート２７とは、インジウムなどによって互いに接合される。バッキングプレート２７は、カソード電極３０のチャンバ２０側に位置する。
　（カソード電極３０）
　チャンバ２０は、一方の壁面に開口が設けられる。当該開口を塞ぐように、カソード電極３０が設けられる。カソード電極３０は、チャンバ２０とは互いに絶縁されている。カソード電極３０は、バッキングプレート２７を挟んでターゲット２６の反対側に位置する。
　カソード電極３０は、筐体部２９と、筐体部２９の内部に配置された磁石組立体４０とを備える。磁石組立体４０は、ターゲット２６を挟んで被処理基板１０の反対側に配置される。磁石組立体４０は、次述するモータ３１などによって、矢印ＡＲ３方向に揺動可能に構成される。
　磁石組立体４０は、ヨーク３９に固定される。ヨーク３９は、支持台３８に接合される。支持台３８は、台座部３７に接合される。台座部３７は、両端が固定部３５，３６にそれぞれ固定されたボールネジ３４に螺合する。ボールネジ３４は、先端に歯車３３が設けられる。ボールネジ３４は、モータ３１からの動力を受けて回転する歯車３２によって、歯車３３とともに回転する。
　モータ３１からの動力は、歯車３２、歯車３３、ボールネジ３４、台座部３７、および支持台３８を通して、ヨーク３９および磁石組立体４０に伝達される。モータ３１が駆動されることによって、ヨーク３９および磁石組立体４０は、矢印ＡＲ３方向に揺動する。
　（磁石組立体４０）
　図２～図４を参照して、スパッタ装置１００（図１参照）に用いられる磁石組立体４０について詳細に説明する。図２は、磁石組立体４０を示す平面図である。図３は、磁石組立体４０の一部（中心磁石４１）を示す斜視図である。図４は、図２中のＩＶ－ＩＶ線に沿った矢視断面図である。
　図２に示すように、磁石組立体４０は、中心磁石４１および外周磁石４２を備える。中心磁石４１は、直方体状に形成される。外周磁石４２は、中心磁石４１の周りを囲うように環状に配置される。本実施の形態における外周磁石４２は、中心磁石４１の周りを囲うように４本配置される。中心磁石４１および外周磁石４２は、ヨーク３９上に固定される。
　本実施の形態においては、中心磁石４１の両端に、回転軸支部４３，４３がそれぞれ配置される。外周磁石４２の両端に、回転軸支部４４，４４がそれぞれ配置される。
　図３を参照して、より具体的には、中心磁石４１の両端には回転軸４５，４５が設けられる。各回転軸支部４３は、各回転軸４５を利用して、中心磁石４１を両側から挟み込む。各回転軸支部４３によって、中心磁石４１は回動可能に軸支される。外周磁石４２（図２参照）も、中心磁石４１と同様に、各回転軸支部４４（図２参照）によって回動可能に軸支される。中心磁石４１および外周磁石４２は、これらを回転させるための所定の動力源（図示せず）（たとえばエアシリンダーなど）に接続される。
　図４を参照して、回転軸支部４３によって回動可能に軸支された中心磁石４１は、ターゲット２６に対して平行な軸（回転軸４５）の周りに、図中矢印ＡＲ４方向およびその反対方向に回転することができる。回転軸支部４４によって回動可能に軸支された外周磁石４２は、ターゲット２６に対して平行な軸（回転軸）の周りに、図中矢印ＡＲ５方向およびその反対方向に回転することができる。
　（スパッタ装置１００の動作）
　図１を再び参照して、スパッタ装置１００が動作される際には、被処理基板１０がターゲット２６と対向配置される。チャンバ２０の内部が所定の圧力（真空）に維持された状態で、被処理基板１０はヒータ２４によって加熱される。ガス導入管２１から材料ガスが導入される。カソード電極３０を通して、スパッタ電源２８からバッキングプレート２７に所定の電圧が印加される。
　（第１の状態）
　図５は、バッキングプレート２７にスパッタ電源２８から電圧が印加された後のある時点における磁石組立体４０の状態（この状態を第１の状態とする）を示す平面図である。図６は、図５中のＶＩ－ＶＩ線に沿った矢視断面図である。
　図５および図６に示すように、第１の状態においては、中心磁石４１の上方側（図６参照）はＮ極を構成し、中心磁石４１の下方側（図６参照）はＳ極を構成している。外周磁石４２の上方側（図６参照）はＳ極を構成し、外周磁石４２の下方側（図６参照）はＮ極を構成している。中心磁石４１および外周磁石４２によって、矢印ＤＲ２，ＤＲ３に示すような、トンネル状の磁力線が形成される。
　磁力線がターゲット２６の表面上を矢印ＤＲ２，ＤＲ３方向に通過することによって、ターゲット２６の表面上にはスパッタ処理用の磁界（ポロイダル磁界）が形成される。この磁界は、平面視で見た場合、ヨーク３９上の外周磁石４２と中心磁石４１との間において、図５中の矢印ＤＲ１に示すような方向（この場合、時計回り方向）の磁界となる。
　ターゲット２６の表面上に磁界が形成された状態で、スパッタ電源２８からバッキングプレート２７に電圧が印加される。ターゲット２６の表面は、材料ガスの雰囲気下でプラズマ状態となったイオンに衝突される。当該衝突によって、ターゲット２６の表層付近を構成する物質は、ターゲット２６の表面から飛散する。
　ターゲット２６の表面から飛散した粒子が被処理基板１０（図１参照）に付着および堆積することによって、被処理基板１０の表面に薄膜が形成される。
　本実施の形態における磁石組立体４０は、上述のとおり、矢印ＡＲ３方向に揺動可能に構成される。被処理基板１０（図１参照）の表面に薄膜を形成する際、磁石組立体４０が矢印ＡＲ３方向に揺動することによって、ターゲット２６の表面は均一にスパッタリングされることが可能となる。
　ここで、本実施の形態における磁石組立体４０は、所定の成膜回数（たとえば１回の成膜処理）または所定の時間の間だけ被処理基板１０（図１参照）に対して成膜処理が行なわれた後、磁石組立体４０によって形成される磁力線がターゲット２６の表面上を通過する方向（図５における矢印ＤＲ１方向、および図６における矢印ＤＲ２，ＤＲ３方向）は、ターゲット２６に対して反転するように構成される。成膜処理中の磁場の強さは一定にされる必要があるため、当該反転は、成膜処理の前後に行なわれることが好ましい。
　（第２の状態）
　図７は、第１の状態において所定の回数の成膜処理が行なわれた後または所定の時間が経過した後のある時点における磁石組立体４０の状態（この状態を第２の状態とする）を示す平面図である。図８は、図７中におけるＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。
　第１の状態にあるスパッタ装置１００によって被処理基板１０（図１参照）に対する成膜処理が所定の回数または所定の時間だけ行なわれた後、スパッタ装置１００は第１の状態から第２の状態に遷移する。当該遷移は、中心磁石４１および外周磁石４２がエアシリンダーなどによって１８０°回動されることによって行なわれる。
　図７および図８に示すように、第２の状態においては、中心磁石４１の上方側（図８参照）はＳ極を構成し、中心磁石４１の下方側（図８参照）はＮ極を構成している。外周磁石４２の上方側（図８参照）はＮ極を構成し、外周磁石４２の下方側（図８参照）はＳ極を構成している。
　中心磁石４１および外周磁石４２によって、矢印ＤＲ５，ＤＲ６に示すような、トンネル状の磁力線が形成される。第２の状態における磁力線の方向は、第１の状態における磁力線の方向（図６における矢印ＤＲ２，ＤＲ３方向）とは逆向きである。
　磁力線がターゲット２６の表面上を矢印ＤＲ５，ＤＲ６方向に通過することによって、ターゲット２６の表面上にはスパッタ処理用の磁界（ポロイダル磁界）が形成される。この磁界は、平面視で見た場合、ヨーク３９上の外周磁石４２と中心磁石４１との間において、図７中の矢印ＤＲ４に示すような方向（この場合、反時計回り方向）の磁界となる。第２の状態におけるこの磁界の方向（矢印ＤＲ４方向）は、第１の状態における磁界の方向（図５における矢印ＤＲ１方向）とは逆向きである。
　ターゲット２６の表面上に磁界が形成された状態で、スパッタ電源２８からバッキングプレート２７に電圧が印加される。ターゲット２６の表面は、材料ガスの雰囲気下でプラズマ状態となったイオンに衝突される。当該衝突によって、ターゲット２６の表層付近を構成する物質は、ターゲット２６の表面から飛散する。
　ターゲット２６の表面から飛散した粒子が被処理基板１０（図１参照）に付着および堆積することによって、被処理基板１０の表面に薄膜が形成される。
　第２の状態においても、本実施の形態における磁石組立体４０は、矢印ＡＲ３方向に揺動可能に構成される。被処理基板の表面に薄膜を形成する際、磁石組立体４０が矢印ＡＲ３方向に揺動することによって、ターゲット２６の表面は均一にスパッタリングされることが可能となる。
　（作用・効果）
　上述のとおり、本実施の形態におけるスパッタ装置１００（図１参照）においては、磁石組立体４０によって形成される磁力線がターゲット２６の表面上を通過する方向は、ターゲット２６に対して反転可能に構成される。
　第１の状態（図５，図６参照）においては、磁石組立体４０によって形成される磁界の方向は、平面視においては矢印ＤＲ１方向（図５参照）に形成される。第２の状態（図７，図８参照）においては、磁石組立体４０によって形成される磁界の方向は、平面視においては矢印ＤＲ４方向（図７参照）に形成される。矢印ＤＲ１方向と矢印ＤＲ４方向とは互いに逆向きである。
　図９を参照して、第１の状態にある磁石組立体４０によって形成される磁界の湾曲する部分においては（特に、湾曲の前段部分である領域Ｒ１０において）、荷電粒子の進行方向の変化が原因となってプラズマ強度に偏りが生じる。一方、第２の状態にある磁石組立体４０によって形成される磁界の湾曲する部分においても（特に、湾曲の前段部分である領域Ｒ２０において）、荷電粒子の進行方向の変化が原因となってプラズマ強度に偏りが生じる。
　本実施の形態におけるスパッタ装置１００においては、領域Ｒ１０においてプラズマ強度の偏りが生じることと（第１の状態）、領域Ｒ２０においてプラズマ強度の偏りが生じることとが（第２の状態）、所定の回数の成膜処理毎に（または所定の時間的な間隔毎に）交互に実施される。
　冒頭に図２０を参照して説明した場合とは異なり、本実施の形態におけるスパッタ装置１００に用いられるターゲット２６は、磁界を形成する磁力線のターゲット２６の表面を通過する方向が反転することによって、第１の状態と第２の状態とが入れ替わる。ターゲット２６は、その長手方向の端部付近において左右対称にスパッタリングされることが可能となる。ターゲット２６の一部（領域Ｒ１０または領域Ｒ２０のいずれか）が局所的に消耗されることは抑制される。
　したがって、本実施の形態におけるスパッタ装置１００によれば、ターゲット２６を従来に比べてより均一に使用することによって、ターゲット２６の耐用期間を延ばすことが可能となる。また、スパッタ装置１００によれば、被処理基板１０に対して従来に比べてより均一な成膜処理被処理を行なうことも可能となる。
　［実施の形態１の第１変形例］
　図１０を参照して、上述の実施の形態１の第１変形例について説明する。図１０は、本変形例におけるスパッタ装置のカソード電極３０Ａを示す断面図である。
　上述の実施の形態１におけるスパッタ装置１００（図１参照）においては、カソード電極３０の内部に１つの磁石組立体４０が設けられる。
　図１０に示すように、本変形例におけるカソード電極３０Ａでは、磁石組立体４０およびヨーク３９が、カソード電極３０Ａの内部に複数設けられる。これらの複数の磁石組立体４０においても、上述の実施の形態１における磁石組立体４０（図４参照）と同様に、複数の磁石組立体４０によって形成される磁界のターゲット２６の表面上を通過する方向がターゲット２６に対して反転可能なように構成される。
　磁石組立体４０を構成する中心磁石４１および外周磁石４２の各々は、所定の回数の成膜処理毎に（または所定の時間的な間隔毎に）回動する。ターゲット２６は従来に比べてより均一に使用されることができる。ターゲット２６の耐用期間を延ばすことが可能となり、被処理基板１０（図１等参照）に対しても従来に比べてより均一な成膜処理被処理を行なうことが可能となる。
　［実施の形態１の第２変形例］
　図１１を参照して、上述の実施の形態１の第２変形例について説明する。図１１は、本変形例におけるスパッタ装置に用いられる磁石組立体４０Ａを示す平面図である。
　上述の実施の形態１におけるスパッタ装置１００においては、中心磁石４１が直方体状に形成される（図２参照）。外周磁石４２は、中心磁石４１の周りを囲うように４本配置される。
　図１１に示すように、本変形例における磁石組立体４０Ａでは、中心磁石４１Ａが５つの部材から構成される。外周磁石４２Ａも、中心磁石４１Ａの周りを囲うように複数配置される。複数の中心磁石４１Ａにおける各々の両側に、回転軸支部４３がそれぞれ設けられる。複数の中心磁石４１Ａは、それぞれ独立して回動可能に構成されてもよいし、５つが一体的に回動可能に構成されてもよい。
　外周磁石４２Ａについても同様に、複数の外周磁石４２Ａにおける各々の両側に、回転軸支部４４がそれぞれ設けられる。複数の外周磁石４２Ａは、それぞれ独立して回動可能に構成されてもよいし、複数が一体的に回動可能に構成されてもよい。
　本変形例における構成であっても、磁石組立体４０Ａを構成する中心磁石４１Ａおよび外周磁石４２Ａの各々は、所定の回数の成膜処理毎に（または所定の時間的な間隔毎に）回動する。ターゲット２６（図１等参照）は従来に比べてより均一に使用されることができる。ターゲット２６の耐用期間を延ばすことが可能となり、被処理基板１０（図１等参照）に対しても従来に比べてより均一な成膜処理被処理を行なうことが可能となる。
　［実施の形態２］
　図１２および図１３を参照して、本実施の形態におけるスパッタ装置について説明する。本実施の形態におけるスパッタ装置の全体的な構成は、実施の形態１におけるスパッタ装置１００（図１参照）と略同様である。
　図１２は、本実施の形態における磁石組立体４０Ｂを示す平面図である。図１３は、図１２中のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。
　図１２に示すように、磁石組立体４０Ｂは、中心磁石４１Ｂおよび外周磁石４２Ｂを備える。中心磁石４１Ｂは、直方体状に形成される。外周磁石４２Ｂは、中心磁石４１Ｂの周りを囲うように環状に配置される。本実施の形態における外周磁石４２Ｂは、中心磁石４１Ｂの周りを囲うように４本配置される。中心磁石４１Ｂおよび外周磁石４２Ｂは、ヨーク３９上に固定される。
　図１２および図１３に示すように、本実施の形態においては、中心磁石４１Ｂは電磁石を構成している。中心磁石４１Ｂは、電源５１に接続される。外周磁石４２Ｂも、電磁石を構成している。外周磁石４２Ｂは、電源５２に接続される。
　（第１の状態）
　図１４は、バッキングプレート２７に電圧が印加された後のある時点における磁石組立体４０Ｂの状態（この状態を第１の状態とする）を示す断面図である。
　第１の状態においては、電源５１から電力を供給された中心磁石４１Ｂ（電磁石）の上方側はＮ極を構成し、中心磁石４１Ｂの下方側はＳ極を構成している。外周磁石４２Ｂ（電磁石）の上方側はＳ極を構成し、外周磁石４２Ｂの下方側はＮ極を構成している。中心磁石４１Ｂおよび外周磁石４２Ｂによって、矢印ＤＲ２，ＤＲ３に示すような、トンネル状の磁力線が形成される。
　磁力線がターゲット２６の表面上を矢印ＤＲ２，ＤＲ３方向に通過することによって、ターゲット２６の表面上にはスパッタ処理用の磁界（ポロイダル磁界）が形成される。この磁界は、平面視で見た場合、上述の実施の形態１と同様に、ヨーク３９上の外周磁石４２Ｂと中心磁石４１Ｂとの間において矢印ＤＲ１（図５参照）に示すような方向（この場合、時計回り方向）の磁界となる。
　ターゲット２６の表面上に磁界が形成された状態で、バッキングプレート２７に電圧が印加される。ターゲット２６の表面は、材料ガスの雰囲気下でプラズマ状態となったイオンに衝突される。当該衝突によって、ターゲット２６の表層付近を構成する物質は、ターゲット２６の表面から飛散する。
　ターゲット２６の表面から飛散した粒子が被処理基板１０（図１参照）に付着および堆積することによって、被処理基板の表面に薄膜が形成される。本実施の形態における磁石組立体４０Ｂも、図１４紙面左右方向に揺動可能に構成されるとよい。
　ここで、本実施の形態における磁石組立体４０Ｂは、所定の成膜回数（たとえば１回の成膜処理）または所定の時間の間だけ被処理基板１０（図１参照）に対して成膜処理が行なわれた後、磁石組立体４０Ｂによって形成される磁力線がターゲット２６の表面上を通過する方向（図５における矢印ＤＲ１方向、および図１４における矢印ＤＲ２，ＤＲ３方向）は、ターゲット２６に対して反転するように構成される。成膜処理中の磁場の強さは一定にされる必要があるため、当該反転は、成膜処理の前後に行なわれることが好ましい。
　（第２の状態）
　図１５は、第１の状態において所定の回数の成膜処理が行なわれた後または所定の時間が経過した後のある時点における磁石組立体４０Ｂの状態（この状態を第２の状態とする）を示す断面図である。
　第１の状態にあるスパッタ装置によって被処理基板１０（図１参照）に対する成膜処理が所定の回数または所定の時間だけ行なわれた後、本実施の形態におけるスパッタ装置は第１の状態から第２の状態に遷移する。当該遷移は、中心磁石４１Ｂおよび外周磁石４２Ｂに対して通電される電流の向きが反転することによって行なわれる。
　図１５に示すように、第２の状態においては、中心磁石４１Ｂ（電磁石）の上方側はＳ極を構成し、中心磁石４１Ｂの下方側はＮ極を構成している。外周磁石４２Ｂ（電磁石）の上方側はＮ極を構成し、外周磁石４２Ｂの下方側はＳ極を構成している。
　中心磁石４１Ｂおよび外周磁石４２Ｂによって、矢印ＤＲ５，ＤＲ６に示すような、トンネル状の磁力線が形成される。第２の状態における磁力線の方向は、第１の状態における磁力線の方向（図１４における矢印ＤＲ２，ＤＲ３方向）とは逆向きである。
　磁力線がターゲット２６の表面上を矢印ＤＲ５，ＤＲ６方向に通過することによって、ターゲット２６の表面上にはスパッタ処理用の磁界（ポロイダル磁界）が形成される。この磁界は、平面視で見た場合、実施の形態１と同様に、ヨーク３９上の外周磁石４２Ｂと中心磁石４１Ｂとの間において矢印ＤＲ４（図７参照）に示すような方向（この場合、反時計回り方向）の磁界となる。第２の状態におけるこの磁界の方向（矢印ＤＲ４方向）は、第１の状態における磁界の方向（図５における矢印ＤＲ１方向）とは逆向きである。
　ターゲット２６の表面上に磁界が形成された状態で、バッキングプレート２７に電圧が印加される。ターゲット２６の表面は、材料ガスの雰囲気下でプラズマ状態となったイオンに衝突される。当該衝突によって、ターゲット２６の表層付近を構成する物質は、ターゲット２６の表面から飛散する。
　ターゲット２６の表面から飛散した粒子が被処理基板１０（図１参照）に付着および堆積することによって、被処理基板１０の表面に薄膜が形成される。第２の状態においても、本実施の形態における磁石組立体４０Ｂは、図１５紙面左右方向に揺動可能に構成されるとよい。
　（作用・効果）
　本実施の形態におけるスパッタ装置においても、磁石組立体４０Ｂによって形成される磁力線がターゲット２６の表面上を通過する方向は、ターゲット２６に対して反転可能に構成される。
　第１の状態（図１４参照）においては、磁石組立体４０Ｂによって形成される磁界の方向は、平面視においては矢印ＤＲ１方向（図５参照）に形成される。第２の状態（図１５参照）においては、磁石組立体４０Ｂによって形成される磁界の方向は、平面視においては矢印ＤＲ４方向（図７参照）に形成される。矢印ＤＲ１方向と矢印ＤＲ４方向とは互いに逆向きである。
　上述の実施の形態１と同様に、冒頭に図２０を参照して説明した場合とは異なり、本実施の形態におけるスパッタ装置に用いられるターゲット２６は、磁界を形成する磁力線のターゲット２６の表面を通過する方向が反転することによって、第１の状態と第２の状態とが入れ替わる。
　本実施の形態におけるスパッタ装置におけるターゲット２６は、その長手方向の端部付近において左右対称にスパッタリングされることが可能となる。ターゲット２６の一部が局所的に消耗されることは抑制される。
　したがって、本実施の形態におけるスパッタ装置によれば、ターゲット２６を従来に比べてより均一に使用することによって、ターゲット２６の耐用期間を延ばすことが可能となる。また、本実施の形態におけるスパッタ装置によれば、被処理基板１０（図１参照）に対して従来に比べてより均一な成膜処理被処理を行なうことも可能となる。
　［実施の形態３］
　図１６および図１７を参照して、本実施の形態におけるスパッタ装置について説明する。本実施の形態におけるスパッタ装置の全体的な構成は、実施の形態１におけるスパッタ装置１００（図１参照）と略同様である。
　図１６は、本実施の形態におけるスパッタ装置が第１の状態にある際の、カソード電極３０Ｂを示す断面図である。図１７は、本実施の形態におけるスパッタ装置が第２の状態にある際の、カソード電極３０Ｂを示す断面図である。
　図１６に示すように、本実施の形態においては、複数の（本実施の形態においては４つの）ターゲット２６ａ～２６ｄが用いられる。ターゲット２６ａ～２６ｄは、互いに対して平行な状態で略等間隔に並べられ、バッキングプレート２７上に配置される。
　カソード電極３０Ｂの内部には、支持台３８の表面上に、ヨーク３９を挟んで複数の（本実施の形態においては５つの）磁石組立体４０１～４０５が設けられる。磁石組立体４０１～４０５は、ターゲット２６ａ～２６ｄに対して平行な方向に並んで設けられる。
　磁石組立体４０１～４０５同士の間の間隔は、ターゲット２６ａ～２６ｄ同士の間の間隔に等しい。磁石組立体４０１～４０５は、固定配置されたターゲット２６ａ～２６ｄに対して矢印ＡＲ３方向に揺動可能に構成される。
　磁石組立体４０１～４０５の各々は、中心磁石４１および外周磁石４２から構成される。磁石組立体４０１～４０５の各々を構成する中心磁石４１および外周磁石４２は、上述の実施の形態１における中心磁石４１および外周磁石４２とは異なり、回動可能には構成されない。
　磁石組立体４０１の中心磁石４１の上方側はＮ極を構成し、中心磁石４１の下方側はＳ極を構成している。磁石組立体４０１の外周磁石４２の上方側はＳ極を構成し、外周磁石４２の下方側はＮ極を構成している。
　磁石組立体４０１においては、中心磁石４１および外周磁石４２によって、矢印ＤＲ７（第１の方向）に示すような、トンネル状の磁力線が形成される。磁石組立体４０３，４０５についても、磁石組立体４０１と同様に構成される。
　また、磁石組立体４０２の中心磁石４１の上方側はＳ極を構成し、中心磁石４１の下方側はＮ極を構成している。磁石組立体４０２の外周磁石４２の上方側はＮ極を構成し、外周磁石４２の下方側はＳ極を構成している。
　磁石組立体４０２においては、中心磁石４１および外周磁石４２によって、矢印ＤＲ８（第２の方向）に示すような、トンネル状の磁力線が形成される。磁石組立体４０４についても、磁石組立体４０２と同様に構成される。矢印ＤＲ７方向と矢印ＤＲ８方向とは、互いに逆向きである。
　第１の状態においては、ターゲット２６ａに対応する位置に、磁石組立体４０１（第１磁石組立体）が配置される。磁石組立体４０１は、ターゲット２６ａを挟んで被処理基板１０（図１参照）の反対側に位置している。同様に、ターゲット２６ｂに対応する位置に、磁石組立体４０２が配置される。ターゲット２６ｃに対応する位置に、磁石組立体４０３が配置される。ターゲット２６ｄに対応する位置に、磁石組立体４０４が配置される。
　ターゲット２６ａについて、矢印ＤＲ７方向の磁力線がターゲット２６ａの表面上を通過することによって、ターゲット２６ａの表面上にはスパッタ処理用の磁界（ポロイダル磁界）が形成される。この磁界は、平面視で見た場合、上述の実施の形態１と同様に、矢印ＤＲ１（図５参照）に示すような方向（この場合、時計回り方向）の磁界となる。これは、磁石組立体４０３に対応するターゲット２６ｃについても同様である。
　一方、ターゲット２６ｂについて、矢印ＤＲ８方向の磁力線がターゲット２６ｂの表面上を通過することによって、ターゲット２６ｂの表面上にはスパッタ処理用の磁界（ポロイダル磁界）が形成される。この磁界は、平面視で見た場合、上述の実施の形態１と同様に、矢印ＤＲ４（図７参照）に示すような方向（この場合、反時計回り方向）の磁界となる。これは、磁石組立体４０４に対応するターゲット２６ｄについても同様である。
　ターゲット２６ａ～２６ｄの表面上に磁界が形成された状態で、バッキングプレート２７に電圧が印加される。ターゲット２６ａ～２６ｄの表面は、材料ガスの雰囲気下でプラズマ状態となったイオンに衝突される。当該衝突によって、ターゲット２６ａ～２６ｄの表層付近を構成する物質は、ターゲット２６ａ～２６ｄの表面から飛散する。
　ターゲット２６ａ～２６ｄの表面から飛散した粒子が被処理基板１０（図１参照）に付着および堆積することによって、被処理基板の表面に薄膜が形成される。
　ここで、本実施の形態における磁石組立体４０１～４０５は、所定の成膜回数（たとえば１回の成膜処理）または所定の時間の間だけ被処理基板１０（図１参照）に対して成膜処理が行なわれた後、磁石組立体４０１～４０５によって形成される磁力線がターゲット２６ａ～２６ｄの表面上を通過する方向（図５における矢印ＤＲ１方向、および図１６における矢印ＤＲ７，ＤＲ８方向）は、ターゲット２６ａ～２６ｄに対して反転するように構成される。成膜処理中の磁場の強さは一定にされる必要があるため、当該反転は、成膜処理の前後に行なわれることが好ましい。
　（第２の状態）
　図１７は、第１の状態において所定の回数の成膜処理が行なわれた後または所定の時間が経過した後のある時点における磁石組立体４０１～４０５の状態（この状態を第２の状態とする）を示す断面図である。
　第１の状態にあるスパッタ装置によって被処理基板１０（図１参照）に対する成膜処理が所定の回数または所定の時間だけ行なわれた後、本実施の形態におけるスパッタ装置は第１の状態から第２の状態に遷移する。当該遷移は、磁石組立体４０１～４０５がターゲット２６ａ～２６ｄの間隔の分だけ（紙面左方向に）移動することによって行なわれる。
　当該移動によって、ターゲット２６ａに対応する位置に、磁石組立体４０２が配置される。磁石組立体４０２は、ターゲット２６ａを挟んで被処理基板１０（図１参照）の反対側に位置している。同様に、ターゲット２６ｂに対応する位置に、磁石組立体４０３が配置される。ターゲット２６ｃに対応する位置に、磁石組立体４０４が配置される。ターゲット２６ｄに対応する位置に、磁石組立体４０５が配置される。
　第２の状態においては、磁石組立体４０１は、スパッタリングには寄与しない。磁石組立体４０３，４０５については、上述のとおり、磁石組立体４０３，４０５の中心磁石４１の上方側はＮ極を構成し、中心磁石４１の下方側はＳ極を構成している。磁石組立体４０３，４０５の外周磁石４２の上方側はＳ極を構成し、外周磁石４２の下方側はＮ極を構成している。
　磁石組立体４０３，４０５においては、中心磁石４１および外周磁石４２によって、矢印ＤＲ７に示すような、トンネル状の磁力線が形成される。
　一方、磁石組立体４０２，４０４についても、上述とおり、磁石組立体４０２，４０４の中心磁石４１の上方側はＳ極を構成し、中心磁石４１の下方側はＮ極を構成している。磁石組立体４０２，４０４の外周磁石４２の上方側はＮ極を構成し、外周磁石４２の下方側はＳ極を構成している。
　磁石組立体４０２，４０４においては、中心磁石４１および外周磁石４２によって、矢印ＤＲ８に示すような、トンネル状の磁力線が形成される。上述のとおり、矢印ＤＲ７方向と矢印ＤＲ８方向とは、互いに逆向きである。
　ターゲット２６ａについて、矢印ＤＲ８方向の磁力線がターゲット２６ａの表面上を通過することによって、ターゲット２６ａの表面上にはスパッタ処理用の磁界（ポロイダル磁界）が形成される。この磁界は、平面視で見た場合、上述の実施の形態１と同様に、矢印ＤＲ４（図７参照）に示すような方向（この場合、反時計回り方向）の磁界となる。これは、磁石組立体４０４に対応するターゲット２６ｃについても同様である。
　一方、ターゲット２６ｂについて、矢印ＤＲ７方向の磁力線がターゲット２６ｂの表面上を通過することによって、ターゲット２６ｂの表面上にはスパッタ処理用の磁界（ポロイダル磁界）が形成される。この磁界は、平面視で見た場合、上述の実施の形態１と同様に、矢印ＤＲ１（図５参照）に示すような方向（この場合、時計回り方向）の磁界となる。これは、磁石組立体４０５に対応するターゲット２６ｄについても同様である。
　ターゲット２６ａ～２６ｄの表面上に磁界が形成された状態で、バッキングプレート２７に電圧が印加される。ターゲット２６ａ～２６ｄの表面は、材料ガスの雰囲気下でプラズマ状態となったイオンに衝突される。当該衝突によって、ターゲット２６ａ～２６ｄの表層付近を構成する物質は、ターゲット２６ａ～２６ｄの表面から飛散する。
　ターゲット２６ａ～２６ｄの表面から飛散した粒子が被処理基板に付着および堆積することによって、被処理基板の表面に薄膜が形成される。本実施の形態におけるスパッタ装置においては、上述の第１の状態および第２の状態が、所定の回数の成膜処理毎に（または所定の時間的な間隔毎に）交互に繰り返される。
　（作用・効果）
　本実施の形態におけるスパッタ装置においても、磁石組立体４０１～４０５によって形成される磁力線がターゲット２６ａ～２６ｄの表面上を通過する方向は、ターゲット２６ａ～２６ｄに対して反転可能に構成される。上述のとおり、本実施の形態においては、磁石組立体４０１～４０５自身は反転しないが、磁石組立体４０１～４０５の移動によって、ターゲット２６ａ～２６ｄの表面上を通過する方向が、ターゲット２６ａ～２６ｄに対して反転する。
　第１の状態においては（図１６参照）、ターゲット２６ａ，２６ｃに対して磁石組立体４０１，４０３によって形成される磁界の方向は、断面視においては矢印ＤＲ７方向に形成され、平面視においては矢印ＤＲ１方向（図５参照）に形成される。ターゲット２６ｂ，２６ｄに対して磁石組立体４０２，４０４によって形成される磁界の方向は、断面視においては矢印ＤＲ８方向に形成され、平面視においては矢印ＤＲ４方向（図７参照）に形成される。
　第２の状態においては（図１７参照）、ターゲット２６ａ，２６ｃに対して磁石組立体４０２，４０４によって形成される磁界の方向は、断面視においては矢印ＤＲ８方向に形成され、平面視においては矢印ＤＲ４方向（図７参照）に形成される。ターゲット２６ｂ，２６ｄに対して磁石組立体４０３，４０５によって形成される磁界の方向は、断面視においては矢印ＤＲ７方向に形成され、平面視においては矢印ＤＲ１方向（図５参照）に形成される。
　矢印ＤＲ７方向と矢印ＤＲ８方向とは互いに逆向きであり、矢印ＤＲ１方向と矢印ＤＲ４方向とは互いに逆向きである。上述の実施の形態１と同様に、冒頭に図２０を参照して説明した場合とは異なり、本実施の形態におけるスパッタ装置におけるターゲット２６ａ～２６ｄは、磁界を形成する磁力線のターゲット２６ａ～２６ｄの表面を通過する方向が反転することによって、第１の状態と第２の状態とが入れ替わる。
　本実施の形態におけるスパッタ装置におけるターゲット２６ａ～２６ｄは、その長手方向の端部付近において左右対称にスパッタリングされることが可能となる。ターゲット２６ａ～２６ｄの一部が局所的に消耗されることは抑制される。
　したがって、本実施の形態におけるスパッタ装置によれば、ターゲット２６ａ～２６ｄを従来に比べてより均一に使用することによって、ターゲット２６ａ～２６ｄの耐用期間を延ばすことが可能となる。また、本実施の形態におけるスパッタ装置によれば、被処理基板１０（図１参照）に対して従来に比べてより均一な成膜処理被処理を行なうことも可能となる。
　以上、本発明に基づいた各実施の形態について説明したが、今回開示された各実施の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。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１０　被処理基板、２０　チャンバ、２１　ガス導入管、２２　ガス排出部、２３　搬出入部、２４　ヒータ、２５　基板ホルダ、２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，１２６　ターゲット、２７，１２７　バッキングプレート、２８，１２８　スパッタ電源、２９　筐体部、３０，３０Ａ，３０Ｂ　カソード電極、３１　モータ、３２，３３　歯車、３４　ボールネジ、３５，３６　固定部、３７　台座部、３８　支持台、３９，１３９　ヨーク、４０，４０Ａ，４０Ｂ，１４０，４０１，４０２，４０３，４０４，４０５　磁石組立体、４１，４１Ａ，４１Ｂ，１４１　中心磁石、４２，４２Ａ，４２Ｂ，１４２　外周磁石、４３，４４　回転軸支部、４５　回転軸、５１，５２　電源、１００　スパッタ装置、ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３０，ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３，ＤＲ４，ＤＲ５，ＤＲ６，ＤＲ７，ＤＲ８，ＤＲ１１，ＤＲ１２，ＤＲ１３　矢印、Ｒ１０，Ｒ２０，Ｒ１００　領域。

Claims (4)

  1. 　被処理基板（１０）に対してスパッタ処理を行なうスパッタ装置（１００）であって、
    　表面が前記被処理基板に対向するように配置されるターゲット（２６）と、
    　前記ターゲットを挟んで前記被処理基板の反対側に配置される磁石組立体（４０）と、を備え、
    　前記磁石組立体によって形成される磁力線が前記ターゲットの前記表面上を通過することによりスパッタ処理用の磁界が形成され、
    　前記磁石組立体によって形成される磁力線が前記ターゲットの前記表面上を通過する方向は、前記ターゲットに対して反転可能に構成される、
    スパッタ装置。
  2. 　前記磁石組立体（４０）が前記ターゲット（２６）に対して平行な軸回り方向に回転することによって、前記磁石組立体によって形成される磁力線が前記ターゲットの前記表面上を通過する方向は反転する、
    請求項１に記載のスパッタ装置。
  3. 　前記磁石組立体（４０）は電磁石から構成され、
    　前記磁石組立体を構成する前記電磁石に通電される電流の向きが反転されることによって、前記磁石組立体によって形成される磁力線が前記ターゲット（２６）の前記表面上を通過する方向は反転する、
    請求項１に記載のスパッタ装置。
  4. 　前記磁石組立体は、前記ターゲットに対して平行な方向に並んで設けられた第１磁石組立体（４０１）および第２磁石組立体（４０２）を含み、
    　前記第１磁石組立体（４０１）が前記ターゲット（２６）を挟んで前記被処理基板の反対側に配置された状態では、前記第１磁石組立体によって形成される磁力線は、前記ターゲットの前記表面上を第１の方向（ＤＲ７）に向かって通過し、
    　前記第２磁石組立体（４０２）が前記ターゲット（２６）を挟んで前記被処理基板の反対側に配置された状態では、前記第２磁石組立体によって形成される磁力線は、前記ターゲットの前記表面上を第２の方向（ＤＲ８）に向かって通過し、
    　前記第１の方向（ＤＲ７）と前記第２の方向（ＤＲ８）とは逆向きであり、
    　前記第１磁石組立体（４０１）および前記第２磁石組立体（４０２）が前記ターゲット（２６）を挟んで前記被処理基板の反対側に交互に配置されることによって、前記ターゲット（２６）の前記表面上を通過する磁力線の方向は反転する、
    請求項１に記載のスパッタ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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