WO2009157186A1 - 磁場発生装置及びプラズマ処理装置 - Google Patents

磁場発生装置及びプラズマ処理装置 Download PDF

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伊折数幸
池田真義
佐護康実
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キヤノンアネルバ株式会社
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    • H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus used in film formation or microfabrication on a substrate and a magnetic field generator suitable for the plasma processing apparatus.
  • the present invention relates to a magnetic field generator that forms a point cusp magnetic field near a target of a plasma processing apparatus using a plurality of magnets, and a plasma processing apparatus including the magnetic field generator.
  • Patent Documents 1 and 2 show examples of a plasma processing apparatus to which a conventional point cusp magnetic field (PCM) is applied.
  • PCM point cusp magnetic field
  • plasma can be generated at high density in the vicinity of the target by forming a point cusp magnetic field on the target attached to the electrode.
  • a plurality of point magnets are arranged on the back surface of the target so that the distances between the adjacent magnets are equal and the polarities of the magnetic pole end faces of the adjacent magnets are opposite to each other.
  • the point cusp magnetic field is rotated on the sputtering target by rotating a magnet mechanism having a plurality of magnets that form the point cusp magnetic field, and is formed in the circumferential direction.
  • the magnetic field is made uniform.
  • the magnet mechanism when the magnet mechanism is rotated, the vertical magnetic field on the target surface is concentrated on the same circumference, the plasma density on the circumference is lower than that in other regions, and the sputtering rate is slow on the circumference.
  • a strongly sputtered erosion region some of the sputtered atoms are reflected back to their original direction due to scattering by gas molecules and are deposited again on the target member.
  • redeposition of the sputtered atoms dominates the region on the magnet where the sputtering rate is relatively slow, but the re-deposited film has a low density and adheres loosely on the target member. Therefore, such a film is easily detached from the target member and causes particles to adhere to the processing substrate surface.
  • the erosion region that is strongly sputtered becomes the same circumferential region, and there is a problem that the utilization efficiency of the target is reduced.
  • An object of the present invention is to provide a magnetic field generation apparatus that can be used in a plasma processing apparatus that prevents generation of particles in a processing target and improves target utilization efficiency.
  • a first aspect of the present invention is a magnetic field generator for generating a cusp magnetic field on an electrode, wherein the magnet is mounted on the electrode and a plurality of magnets are held on a holding plate.
  • a rotation mechanism for rotating the holding plate, and the plurality of magnets are arranged so as to be point-symmetric with respect to a specific point, and the specific point is determined by the rotation mechanism. It is provided at a position shifted from the rotation center of the holding plate.
  • a magnetic field generator for generating a cusp magnetic field on an electrode, wherein the magnet mechanism is mounted on the electrode and a plurality of magnets are held on a holding plate, and the holding plate.
  • a rotation mechanism for rotating the plurality of magnets, wherein the plurality of magnets are arranged so as to be point-symmetric with respect to a specific point, and the plurality of magnets have the holding plate rotated by the rotation mechanism.
  • the magnets are arranged so that there is no magnet having the same rotation trajectory.
  • a magnetic field generator that can be used in a plasma processing apparatus that prevents generation of particles in a processing target and improves target utilization efficiency.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a capacitively coupled sputtering apparatus according to this embodiment as an example of a plasma processing apparatus.
  • the reaction vessel 50 includes an upper electrode 1, a target member (a sputtering target) 2, a lower electrode 3, a cylindrical side wall 21, a ceiling plate (top plate) 22a, a bottom plate (bottom plate) 22b, and A wafer holder 23 is used.
  • the target member 2 is provided in a plate shape on the surface of the upper electrode 1 facing the wafer holder 23.
  • a magnet mechanism 6 in which a plurality of magnets 61 are held on a holding plate 62 is provided between the upper electrode 1 and the target member 2 in order to constitute the magnetic field generator of the present invention.
  • the reaction vessel 50 has a gas introduction part 4 and a vacuum exhaust part 5.
  • the evacuation unit 5 is connected to a vacuum pump (not shown).
  • the upper electrode 1 is made of a conductive material such as Al (aluminum), for example, and is disposed on a ring 14a made of a dielectric material such as ceramic.
  • the upper electrode 1 has a circular shape. The dimensions of the upper electrode 1 depend on the size of the wafer (substrate) 17 to be processed.
  • the cylindrical side wall 21, the ceiling plate 22a, and the bottom plate 22b are made of metal and are electrically grounded.
  • the target member 2 includes a metal such as copper, for example, and is deposited on the surface of the wafer 17 held by the wafer holder 23 by being sputtered.
  • the wafer 17 is mounted on the lower electrode 3 provided on the wafer holder 23.
  • the target member 2 is fixed to the upper electrode 1 by, for example, bolts or diffusion bonding.
  • the target member 2 is held by the upper electrode 1, but may be held by a holding member that is disposed between the upper electrode 1 and the lower electrode 3 and that is different from the upper electrode 1. .
  • the shapes of the upper electrode 1 and the target member 2 are designed such that a cavity 13 exists between the upper electrode 1 and the target member 2.
  • the diameters of the upper electrode 1 and the target member 2 are selected depending on the diameter of the wafer 17.
  • the size of the wafer 17 is not particularly limited, but this sputtering apparatus can be used for processing a 200 to 300 mm wafer or a flat panel, for example.
  • the magnet mechanism 6 includes a large number of columnar magnets 61 having the same magnetic force, and a holding plate 62 on which these magnets 61 are arranged.
  • the holding plate 62 has a disk shape in the present embodiment, and the material is not particularly limited, but is preferably formed of a metal that becomes a yoke.
  • each magnet 61 is attached to the holding plate 62, and the other magnetic pole side is directed to the wafer holder 23 side.
  • the disc-shaped holding plate 62 is supported in the cavity 13 between the upper electrode 1 and the target member 2 by a bearing 8 so as to be rotatable around the central axis of the upper electrode 1. For this reason, the center of the holding plate 62 serving as the rotation center of the magnet mechanism 6 coincides with the central axis of the circular upper electrode 1. Further, a small gap, preferably about 1 mm, is provided between the lower surface of the magnet mechanism 6 and the upper surface of the target member 2.
  • the upper surface of the holding plate 62 is connected to the motor 9 via appropriate gear devices 10a and 10b.
  • the gear devices 10a and 10b on the upper surface of the holding plate 62 are connected by a rod 11 made of an insulating material. This prevents high-frequency current from flowing through the motor 9 and the magnet mechanism 6.
  • the rod 11 made of an insulating material is allowed to pass through a small hole 12 formed in the upper electrode 1.
  • the diameter of the small hole 12 formed in the upper electrode 1 is made as small as possible. This is to prevent a high-frequency current from flowing through the cavity 13 between the upper electrode 1 and the target member 2.
  • the magnet mechanism 6 including the holding plate 62 is rotated at a predetermined rotation speed (for example, 1 to 100 rpm).
  • the motor 9 is preferably arranged outside the side wall 21 of the reaction vessel 50 and is operated by a DC or AC current. Other different techniques can be used to rotate the magnet mechanism 6, such as some kind of magnetic coupling that can eliminate the use of small holes 12.
  • the rotation speed is a ratio of the rotation speed (min ⁇ 1 ) to the film formation speed (nm / min) according to the rotation speed (rotation speed / It is preferable to set the film formation rate to be 1/8 or higher.
  • FIG. 7 shows a linear line with a slope of 1/8. Since the plasma density distribution on the target surface is not sufficiently uniform at the initial stage of plasma generation, erosion also becomes non-uniform. In particular, when the film formation rate is high, the amount of sputtering of the target is large even in the initial stage of plasma, and thus the erosion non-uniformity also increases.
  • a function of automatically calculating the rotation speed may be added to the apparatus according to the film type, film formation time, and film thickness.
  • the rotation mechanism for rotating the magnet mechanism 6 of the present embodiment is composed of the motor 9, the rod 11, the gear devices 10a and 10b, the bearing 8, and the like. It is not limited to a simple component.
  • FIG. 2 shows a plan view of the magnet mechanism 6 viewed from the target member 2 side.
  • the plurality of magnets 61 are regularly arranged so that the distance between the two adjacent magnets 61 is equal, and the magnetic poles of the adjacent magnets 61 have opposite polarities.
  • the magnets 61 are arranged so as to constitute lattice points of a regular polygonal lattice.
  • the plurality of magnets 61 are arranged so as to be point-symmetric with respect to a specific point A1 (hereinafter referred to as a magnet center point).
  • each magnet 61 is arranged so as to constitute each vertex of a square lattice.
  • the interval between the adjacent magnets 61 is set, for example, in the range of 10 mm to 50 mm.
  • the dimensions of each magnet 61 are the same.
  • the cross-sectional shape of the magnet 616 (the shape of the cross section perpendicular to the extending direction of the columnar magnet 61) is, for example, a quadrangular shape or a circular shape. If the cross-sectional shape is a circular shape, its diameter can vary, for example, in the range of 5 mm to 40 mm. If the cross-sectional shape is a square shape, equivalent dimensions are employed.
  • the height of the magnet 61 can be in the range of 5 mm to 30 mm, for example. Further, the strength of the magnet 61 is selected so as to generate a magnetic field 24 (see FIG. 1) having a strength of about 100 to 600 gauss, for example, on the lower surface of the target member 2.
  • the arrangement conditions and strength of such a magnet 61 are not limited to the above, and can be arbitrarily changed according to the design of the plasma apparatus.
  • the plurality of magnets 61 are arranged on the holding plate 62 so that the center point A1 of the plurality of magnets 61 and the rotation center A2 of the holding plate 62 serving as the rotation center of the magnet mechanism 6 are different.
  • the center point A ⁇ b> 1 of the plurality of magnets 61 is eccentric from the rotation center of the magnet mechanism 6.
  • each magnet 61 by the rotating mechanism of the magnet mechanism 6 is used. All the rotation trajectories of do not match.
  • a point cusp magnetic field is formed on the target member 2 by a large number of dot-like magnets 61 arranged in a lattice pattern, uniform plasma can be generated in the radial direction near the surface of the target member 2. .
  • the strength of the magnetic field formed by each point magnet can be made relatively small. As a result, it is possible to prevent a magnetic field from being formed on the wafer 17, and to increase local charges in the case where a high-frequency bias voltage is applied to a substrate such as the wafer 17 and to cause electrical breakdown of elements based on this. Can be prevented.
  • FIGS. 9A and 9B are explanatory views when the center A2 ′ of the holding plate 62 serving as the rotation center of the magnet mechanism 6 and the center point A1 ′ of the plurality of magnets 61 coincide with each other.
  • the magnet 61 shown by hatching has an N pole at the end facing the wafer holder 23, and the magnet 61 shown by white outline has an S pole at the end facing the wafer holder 23.
  • the plurality of magnets 61 are located on the same circumference C around the center of the holding plate 62.
  • the vertical magnetic field on the surface of the target member is concentrated on the circumference C, and the plasma density on the circumference C is lower than that in other regions. Therefore, the surface of the target member 2 corresponding to the inner and outer regions of the circumference C is strongly sputtered, but the sputtering speed is relatively smaller on the circumference C, and the redeposition of the sputtered atoms dominates. It becomes the target.
  • 3A and 3B are explanatory diagrams when the center A2 of the fixing member 62 serving as the rotation center of the magnet mechanism 6 and the center point A1 of the plurality of magnets 61 are eccentric.
  • the magnet 61 shown by hatching has an N pole at the end facing the wafer holder 23, and the magnet 61 shown by white outline has an S pole at the end facing the wafer holder 23.
  • each magnet 61 of the magnet mechanism 6 is disposed asymmetrically with respect to the center (rotation axis) A2 of the holding plate 62, as shown in FIG. 3A.
  • the center of the holding plate 62 is rotated about the rotation axis.
  • the magnets 61 have the same diameter and height, but as shown in the side view of FIG. 4, the magnets 61 having different heights are used so that the strength of the magnets 61 is different. Also good.
  • the rotation center of the magnet mechanism 6 and the center point of the magnet 62 are set in a state where the center of the holding plate 62 serving as the rotation center of the magnet mechanism 6 is aligned with the center axis of the circular upper electrode 1.
  • the rotation axis of the magnet mechanism 6 and the center point of the magnet 62 may be different, and the center of the target member 2 and the rotation center of the magnet mechanism 6 may be different.
  • the distances of the magnets 61 from the center A2 (rotation center of the magnet mechanism 6) of the disc-shaped holding plate 62 are different, that is, the rotation trajectories of all the magnets 61 are not matched.
  • a large number of magnets 61 are arranged.
  • the present invention is not limited to such a magnet arrangement. As long as the center of the square lattice (the center of gravity of the square) is shifted from the rotation axis, two of the four magnets 61 constituting each lattice point of the unit square lattice have the same rotational trajectory. Good. However, if the rotation trajectories of all the magnets 61 are made different, the effect of the present invention is high.
  • the magnet 61 in the tetragonal lattice shape, it is not restricted to this, For example, it may comprise each lattice point of the regular hexagonal lattice (refer FIG. 5) which connected the some regular hexagon in the honeycomb form.
  • the magnets 61 may be arranged.
  • FIG. 6 in the relationship in which the magnets are arranged in a square lattice shape, it is preferable that the center of gravity of one of the right-angled isosceles triangles formed by equally dividing the unit lattice of the square lattice is the rotation center A2. . As described above, when the center of gravity is the rotation center, uniform erosion can be formed regardless of the magnet size and distance, regardless of the height.
  • the present invention may be applied to other plasma processing apparatuses such as a CVD apparatus.
  • FIGS. 8A to 8D show an application example of a sputtering apparatus to device manufacture.
  • FIGS. 8A to 8D show an example in which an aluminum wiring is formed in the trench.
  • FIG. 8A shows a state in which the trench 330 is formed of silicon dioxide 331.
  • FIG. 8B uses the sputtering apparatus of FIG. 1, a barrier layer (eg, TiN) 332 is formed by sputtering (FIG. 8B), and an intermediate layer (eg, Ti) 333 is formed using different targets (FIG. 8B).
  • FIG. 8C shows the intermediate layer 333 improves the wettability of the barrier layer 332 and facilitates embedding of the wiring layer 334.
  • the barrier layer 332 and the intermediate layer 333 are formed with good coverage even for a trench with a high aspect ratio. It can be formed. Moreover, according to the present invention, the use efficiency of the target is high, and the generation of particles is also suppressed.
  • a wiring layer can be embedded in the trench 330 as shown in FIG. 8D by depositing aluminum or an aluminum alloy by sputtering under a condition where the substrate is at a temperature of 300 ° C. or higher, for example.
  • the application of the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be applied to trenches and holes.

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Abstract

　電極１上にカスプ磁場を発生する磁場発生装置は、電極１に取り付けられ、複数の磁石６１が保持板６２上に保持された磁石機構６と、保持板６２を回転させる回転機構と、を備える。複数の磁石６１は、規則的に配列され、かつ、特定の点Ａ１に対して点対称となるように配列されている。特定の点Ａ１は、回転機構による保持板６２の回転中心Ａ２とずれた位置に位置に設けられている。

Description

磁場発生装置及びプラズマ処理装置
　本発明は、基板への成膜や微細加工等において利用されるプラズマ処理装置及び当該プラズマ処理装置に好適な磁場発生装置に関する。特に本発明は、複数の磁石によりプラズマ処理装置のターゲット近傍にポイントカスプ磁場を形成する磁場発生装置、及び該磁場発生装置を備えたプラズマ処理装置に関する。
　従来のポイントカスプ磁場（ＰＣＭ）を適用したプラズマ処理装置の例が特許文献１及び２に示されている。これらに開示される装置では、電極に取り付けられたターゲット上にポイントカスプ磁場を形成することで、ターゲット近傍でプラズマを高密度に発生させることができる。ポイントカスプ磁場を生成するためには、複数の点状磁石がターゲットの背面に、隣接磁石間の距離が等しく、かつ、隣接磁石の磁極端面の極性が互いに反対になるように配列されている。
　とりわけ特許文献１に示されるプラズマ処理装置では、ポイントカスプ磁場を形成する複数の磁石を持つ磁石機構を回転させることで、スパッタ用ターゲット上でポイントカスプ磁場を回転させて、周方向に形成される磁場を均一化している。
特開２００２－３６３７４０号公報 特開２００３－４９２７４号公報
　しかしながら、特許文献１に示されるポイントカスプ磁場を形成する磁石機構では、磁石機構の回転中心の同心円上に複数の磁石が配されている。各磁石の直上ではターゲット表面に対し水平磁場（ＸＹ成分）が発生しない、つまり垂直磁場（Ｚ成分）だけが発生する。
　そのため、磁石機構を回転した際ターゲット表面における垂直磁場は同一の円周上に集中し、当該円周上のプラズマ密度が他領域に比べて低くなり、当該円周上でスパッタリング速度が遅くなる。一方、強くスパッタされるエロージョン領域では、スパッタされた原子の一部はガス分子による散乱が原因で元の方向へ反射され、そしてターゲット部材の上に再び堆積する。
　このとき、スパッタ速度が相対的に遅い磁石上の領域に対する、スパッタされた原子の再堆積が支配的になるが、再度堆積した膜は密度が低く、ターゲット部材上に緩く付着する。そのため、このような膜がターゲット部材から容易に離脱して、処理基板表面に付着するパーティクルの原因となる。
　また、強くスパッタされるエロージョン領域も同一円周領域となり、ターゲットの利用効率が減少するという課題もある。
　本発明の目的は、処理対象におけるパーティクルの発生を防止し、ターゲットの利用効率を向上するプラズマ処理装置に使用し得る磁場発生装置を提供することである。
　上記目的を達成するため、本発明の第１の側面は、電極上にカスプ磁場を発生する磁場発生装置であって、前記電極上に取り付けられ、複数の磁石が保持板上に保持された磁石機構と、前記保持板を回転させる回転機構と、を備え、前記複数の磁石は、特定の点に対して点対称となるように配列されており、前記特定の点は、前記回転機構による前記保持板の回転中心とずれた位置に位置に設けられている、ことを特徴とする。
　また本発明の第２の側面は、電極上にカスプ磁場を発生する磁場発生装置であって、前記電極上に取り付けられ、複数の磁石が保持板上に保持された磁石機構と、前記保持板を回転させる回転機構と、を備え、前記複数の磁石は、特定の点に対して点対称となるように配列されており、前記複数の磁石は、前記回転機構により前記保持板が回転される場合に、その回転軌道が一致する磁石が存在しないように配列されている、ことを特徴とする。
　本発明によれば、処理対象におけるパーティクルの発生を防止し、ターゲットの利用効率を向上するプラズマ処理装置に使用し得る磁場発生装置を提供することができる。
　添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置の構成を示す模式的断面図である。 本実施形態の磁石機構における磁石の配置を示す平面図である。 磁石機構の回転中心（保持板の回転中心）と、多数の磁石の中心点とを偏心させた場合の例（本発明）を示す図である。 円盤状保持板の径方向で磁石の強さを変えた変形例を示す側断面図である。 他の実施形態による磁石配置例を示す図である。 他の実施形態による磁石の配置例を示す図である。 磁石の回転速度と成膜速度の関係を示すグラフである。 デバイス製造への適用例を示す図である。 磁石機構の回転中心（保持板の回転中心）と、多数の磁石の中心点とが一致している場合の例（従来例）を示す図である。
　以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
　図１に、プラズマ処理装置の一例として本実施形態に係る容量結合型のスパッタ装置の概略図を示す。
　図１のスパッタ装置において、反応容器５０は、上部電極１、ターゲット部材（スパッタ用ターゲット）２、下部電極３、円筒形側壁２１、天井板（トッププレート）２２ａ、底板（ボトムプレート）２２ｂ、及びウェハホルダ２３から構成されている。
　ターゲット部材２は、上部電極１の、ウェハホルダ２３と対面する側の面にプレート状に設けられている。上部電極１とターゲット部材２の間には、本発明の磁場発生装置を構成するために複数の磁石６１が保持板６２上に保持された磁石機構６が設けられている。さらに、反応容器５０はガス導入部４と真空排気部５を有している。この真空排気部５は真空ポンプ（図示されず）に接続されている。
　上部電極１は例えばＡｌ（アルミニウム）のような導電性物質で作られており、誘電体物質、例えばセラミックで作られたリング１４ａの上に配置されている。上部電極１は円形の形状を有している。上部電極１の寸法は、処理されるべきウェハ（基板）１７の大きさに依存している。円筒形側壁２１、天井板２２ａ、そして底板２２ｂは金属で作られており、電気的に接地されている。
　ターゲット部材２は、例えば銅等の金属を含み、スパッタされることで、ウェハホルダ２３に保持されたウェハ１７の表面に堆積される。ウェハ１７はウェハホルダ２３に設けられた下部電極３の上に搭載される。ターゲット部材２は上部電極１に対して例えばボルトまたは拡散接合によって固定されている。本実施形態において、ターゲット部材２は上部電極１によって保持されているが、上部電極１と下部電極３との間に配置された、上部電極１とは別の保持部材によって保持されていてもよい。上部電極１とターゲット部材２の形状は上部電極１とターゲット部材２の間にキャビティ１３が存在するように設計されている。上部電極１とターゲット部材２の直径は、ウェハ１７の直径に依存して選択される。
　ウェハ１７のサイズは特に限定されないが、このスパッタ装置は例えば、２００～３００ミリウェハまたは平板パネルの処理に利用できる。
　磁石機構６は、同じ磁気力を持つ多数の柱状の磁石６１と、これらの磁石６１が配される保持板６２と、を備える。保持板６２は、本実施形態では円板状であり、材料は特に限定されないが、好ましくは、ヨークとなる金属で形成される。
　各磁石６１の一方の磁極側は保持板６２に取り付けられ、他方の磁極側はウェハホルダ２３の側に向けられている。円板状の保持板６２は上部電極１とターゲット部材２の間のキャビティ１３に、ベアリング８によって、上部電極１の中心軸周りに回転可能に支持されている。このため、磁石機構６の回転中心となる保持板６２の中心は円形の上部電極１の中心軸と一致している。また、磁石機構６の下面とターゲット部材２の上面との間に小さい間隔、好ましくは、およそ１ｍｍの間隔を持つように設けられている。
　多数の磁石６１を備えた保持板６２を回転させるために、保持板６２の上面は適当なギア装置１０ａ，１０ｂを介してモータ９につながっている。保持板６２の上面におけるギア装置１０ａ，１０ｂは絶縁物質で作られたロッド１１によって接続されている。これによりモータ９と磁石機構６に高周波電流が流れるのを防ぐ。
　絶縁物質で作られたロッド１１は、上部電極１に形成された小さな孔１２を通過させられる。上部電極１に作られた小さな孔１２の直径はできるだけ小さいものとされ、これは上部電極１とターゲット部材２の間のキャビティ１３に高周波電流が通電するのを防止するためである。
　保持板６２を含む磁石機構６は予め定められた回転速度（例えば、１～１００ｒｐｍ）で回転させられる。モータ９は好ましくは反応容器５０の側壁２１の外側に配置され、ＤＣまたはＡＣ電流によって動作させられる。磁石機構６を回転させるためには、異なる他の技術を用いることもでき、例えば小さな孔１２を用いることを省略できる或る種の磁気結合を用いることができる。
　この回転速度は、プラズマ処理装置がスパッタ装置である場合は、図７に示すように、回転速度に応じ、回転速度（ｍｉｎ－１）と成膜速度（ｎｍ／ｍｉｎ）の比（回転速度／成膜速度）が１／８以上になるように設定することが好ましい。図７は、傾き１／８の１次直線を示す。プラズマ生成初期においてはターゲット表面におけるプラズマ密度分布が十分に均一でないため、エロージョンも不均一になる。特に、成膜速度が速いと、プラズマ初期においてもターゲットのスパッタ量が多いことから、エロージョンの不均一も大きくなる。従って、成膜速度に応じ、回転速度／成膜速度を１／８以上とすることで、エロージョンの均一化、ターゲット利用効率の向上をさらに図ることができる。なお、この値が１／８未満であると、ターゲット寿命が短くなることが確認された。膜種、成膜時間、成膜厚さに応じて、回転速度を自動的に算出する機能を装置に付加してもよい。
　本実施形態の磁石機構６を回転させる回転機構はモータ９、ロッド１１、ギア装置１０ａ，１０ｂ、ベアリング８等で構成されているが、スパッタ装置としての性能が出る回転機構であれば、このような構成要素に限定されない。
　図２に、磁石機構６をターゲット部材２側から見た平面図を示す。
　複数の磁石６１は、隣接する２つの磁石６１間の距離が等しく、かつ、隣接する磁石６１の磁極が互いに逆極性になるように規則的に配されている。その上、各磁石６１が正多角形格子の格子点を構成するように配されている。また、複数の磁石６１は、特定の点Ａ１（以下、磁石の中心点という）に対して点対称となるように配列されている。
　図２の例では、各磁石６１が正方格子の各頂点を構成するように配されている。隣り合う磁石６１の間隔は、例えば、１０ｍｍから５０ｍｍの範囲に設定される。各磁石６１の寸法は同じである。磁石６１６の横断面形状（柱状の磁石６１の延びる方向に直角な断面の形状）は例えば四角形状あるいは円形状である。もし横断面の形状が円の形状であるならば、その直径は例えば５ｍｍから４０ｍｍの範囲において変わり得る。もし横断面の形状が四角の形状であるならば、同等の寸法が採用される。
　磁石６１の高さは、たとえば５ｍｍから３０ｍｍの範囲にすることができる。さらに、磁石６１の強さは、ターゲット部材２の下面で例えばおよそ１００ガウスから６００ガウスの強さの磁界２４(図１参照)を生成するように選択される。
　このような磁石６１の配置条件や強さは上記に限定されず、プラズマ装置の設計に応じて任意に変更可能である。
　また図２に示すように、複数の磁石６１の中心点Ａ１と、磁石機構６の回転中心となる保持板６２の回転中心Ａ２と、が異なるように、複数の磁石６１が保持板６２に配置されている。言い換えれば、複数の磁石６１の中心点Ａ１が磁石機構６の回転中心から偏芯している。
　具体的には、磁石機構６の固定部材６２の中心Ａ２から、複数の磁石６１が形作る正多角形（図２では正四角形）の重心をずらすことにより、磁石機構６の回転機構による各磁石６１の回転軌道は、すべて一致しなくなる。
　したがって、ターゲット表面の同一円周Ｃ上において垂直磁場のみではなく、水平磁場と垂直磁場とが交互に通過することになる。このため、ターゲット表面の同一円周上に垂直磁場が支配的（集中的）に配向される状態を防ぐことができ、ターゲット表面の同一円周におけるスパッタリング速度の相対的な低下が抑えられる。この結果、スパッタされた物質がターゲット部材２の上で再堆積することを抑え、これに起因したパーティクルの発生を抑えることができる。また、これは、スパッタされるターゲット部材２のエロージョン領域がターゲット部材２の表面でほとんど均一になって、ターゲットの利用効率の増大という結果をもたらす。
　さらに、格子状に配列された多数の点状の磁石６１によってターゲット部材２上にポイントカスプ磁場が形成されたことで、ターゲット部材２の表面近傍で径方向に均一なプラズマを生成することができる。また、ポイントカスプ磁場の場合、各々の点状磁石が形成する磁界の強さを比較的小さくできる。その結果、ウェハ１７にまで磁界が形成されるのを防ぎ、ウェハ１７等の基板に高周波のバイアス電圧を印加するような場合における局所的な電荷の増大と、これに基づく素子の電気的破壊を防止できる。
　図９Ａ、９Ｂは、磁石機構６の回転中心となる保持板６２の中心Ａ２′と、複数の磁石６１の中心点Ａ１′とが一致している場合の説明図である。この図にハッチで示す磁石６１はウェハホルダ２３と対面する側の端部がＮ極で、白抜きで示す磁石６１はウェハホルダ２３と対面する側の端部がＳ極である。
　図９Ｂに示すように、保持板６２を中心Ａ２’を軸に右回りに４５度回転しても、複数の磁石６１が保持板６２の中心周りの同じ円周Ｃ上に位置する。このため、ターゲット部材表面における垂直磁場が円周Ｃ上に集中し、当該円周Ｃ上のプラズマ密度が他領域に比べて低くなる。よって、円周Ｃの内側及び外側の領域にそれぞれ対応するターゲット部材２の面は強くスパッタされるが、円周Ｃ上ではスパッタ速度は相対的により小さくなり、スパッタされた原子の再堆積が支配的となる。
　図３Ａ，３Ｂは、磁石機構６の回転中心となる固定部材６２の中心Ａ２と、複数の磁石６１の中心点Ａ１とが偏心している場合の説明図である。この図にハッチで示す磁石６１はウェハホルダ２３と対面する側の端部がＮ極で、白抜きで示す磁石６１はウェハホルダ２３と対面する側の端部がＳ極である。
　スパッタされた物質がターゲット部材２上へ再堆積することを避けるため、図３Ａに示されるように、磁石機構６の各磁石６１は保持板６２の中心（回転軸）Ａ２に対して非対称に配置され、かつ、当該保持板６２の中心を回転軸として回転させられる。
　このとき、図３Ｂに示すように、保持板６２を中心Ａ２を軸に右回りに４５度回転したとき、磁石機構６の回転機構による複数の磁石６１の各軌道６３は、一致しない。このため、ターゲット部材２の磁石６１に対応する場所にスパッタ物質の再堆積があったとしても、再堆積した膜はすぐに、磁石機構６の回転が原因でスパッタされてプラズマの中に戻される。したがって、プラズマ処理におけるパーティクルの源は除去される。
　なお、本実施形態では、各磁石６１は、同じ径及び高さであるが、図４に示す側面図のように、異なる高さの磁石６１を用い、磁石６１の強さが異なるようにしてもよい。
　また本実施形態では、磁石機構６の回転中心となる保持板６２の中心と円形の上部電極１の中心軸とを一致させた状態で、磁石機構６の回転中心と磁石６２の中心点とを異なるようにしている。しかし、これに替えて、磁石機構６の回転軸と磁石６２の中心点とを異ならせ、かつ、ターゲット部材２の中心と磁石機構６の回転中心とを異ならせてもよい。
　また、上記実施形態では、円板状の保持板６２の中心Ａ２（磁石機構６の回転中心）からの各磁石６１の距離が異なるように、つまり全ての磁石６１の回転軌道が一致しないように多数の磁石６１が配列されている。しかし、本発明はこのような磁石配列に限られない。正方格子の中心（正四角形の重心）を回転軸からずらした位置であれば、単位四角格子の各格子点を構成する４つの磁石６１のうちの２つずつが同じ回転軌道になっていてもよい。但し、全ての磁石６１の回転軌道を異なるようにすれば、本発明の効果は高い。
　また、磁石６１を正方格子状に配置した例を示したが、これに限らず、例えば、複数の正六角形をハニカム状に連結した正六角形格子（図５参照）の各格子点を構成するように、磁石６１が配列されていてもよい。また、図６に示すように、磁石が正方格子状に配置された関係において、正方格子の単位格子を八等分してできた直角２等辺三角形のいずれかの重心を回転中心Ａ２とすると好ましい。このように重心を回転中心とすると、磁石のサイズ、距離によらず、高さによらず均一なエロージョンを形成することが出来る。
　また、本明細書ではスパッタ装置について説明したが、本発明は他のプラズマ処理装置、たとえばＣＶＤ装置に適用してもよい。
　[デバイスの製造方法の例]
　上記実施形態のプラズマ処理装置の一例としてスパッタ装置のデバイス製造への適用例を図８Ａ－８Ｄに示す。図８Ａ－８Ｄは、トレンチにアルミニウム配線を成膜する例であり、図８Ａは、二酸化シリコン３３１によりトレンチ３３０が形成された状態を示す。これに対し、図１のスパッタ装置を用い、スパッタリング法によりバリア層（例えば、ＴｉＮ）３３２を成膜し（図８Ｂ）、さらに、異なるターゲットにより中間層（例えば、Ｔｉ）３３３を成膜する（図８Ｃ）。中間層３３３は、バリア層３３２の濡れ性を改善し、配線層３３４を埋め込みやすくする。
　このような工程において、図１の装置を用い、比較的高圧（４Ｐａ以上）の条件下で成膜を行うと、アスペクトが高いトレンチに対してもカバレッジ性良く、バリア層３３２や中間層３３３を形成可能である。また、本発明によればターゲットの利用効率が高く、パーティクルの発生も抑制される。
　なお、基板を例えば３００℃以上とした条件下でのスパッタリングによりアルミニウム又はアルミニウム合金を成膜することで、図８Ｄに示すようにトレンチ３３０に配線層を埋め込むことができる。
　以上、アルミ配線について説明したが、本発明の適用はこれに限られない。特にトレンチやホールの埋め込みには非常に好適に適用できる。
　以上、本発明の好ましい実施形態を添付図面の参照により説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々な形態に変更可能である。
　本願は、２００８年６月２４日提出の日本国特許出願特願２００８－１６４６５４を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims (9)

  1. 　電極上にカスプ磁場を発生する磁場発生装置であって、
    　前記電極に取り付けられ、複数の磁石が保持板上に保持された磁石機構と、
    　前記保持板を回転させる回転機構と、を備え、
    　前記複数の磁石は、特定の点に対して点対称となるように配列されており、
    　前記特定の点は、前記回転機構による前記保持板の回転中心とずれた位置に位置に設けられている、ことを特徴とする磁場発生装置。
  2. 　前記複数の磁石は、正多角形格子の格子点に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁場発生装置。
  3. 　前記正多角形格子は、正方格子又は正六角形格子であることを特徴とする請求項２に記載の磁場発生装置。
  4. 　電極上にカスプ磁場を発生する磁場発生装置であって、
    　前記電極に取り付けられ、複数の磁石が保持板上に保持された磁石機構と、
    　前記保持板を回転させる回転機構と、を備え、
    　前記複数の磁石は、特定の点に対して点対称となるように配列されており、
    　前記複数の磁石は、前記回転機構により前記保持板が回転される場合に、その回転軌道が一致する磁石が存在しないように配列されている、ことを特徴とする磁場発生装置。
  5. 　前記複数の磁石は、互いに隣接する２つの磁石間の距離が等しく、互いに異なる極性を有するように規則的に配列されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁場発生装置。
  6. 　前記電極の中心と前記回転機構よる前記保持板の回転中心とは同軸上にあることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁場発生装置。
  7. 　上部電極と、
    　前記上部電極に取り付けられた請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の磁場発生装置と、
    　処理されるべき基板が搭載される下部電極と、
    　前記上部電極と前記下部電極との間に配置され、ターゲット部材を保持する保持部材と、を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
  8. 　回転速度（ｍｉｎ－１）と成膜速度（ｎｍ／ｍｉｎ）の比（回転速度／成膜速度）が１／８以上となるように前記磁石を回転させる回転制御手段を備えることを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理装置。
  9. 　請求項７又は８に記載のプラズマ処理装置を用いて、スパッタリング法により成膜処理を施す成膜ステップを含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
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