JP2555004B2

JP2555004B2 - Sputtering equipment

Info

Publication number: JP2555004B2
Application number: JP5354024A
Authority: JP
Inventors: 司小林; 直吉細川
Original assignee: ANERUBA KK
Current assignee: ANERUBA KK
Priority date: 1993-12-30
Filing date: 1993-12-30
Publication date: 1996-11-20
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: JPH07197254A; TW272237B; KR950018638A; KR960011245B1

Description

Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、広い面積を有する基板
の表面に、ターゲット面の全体を有効に消費しながら、
均一の厚みでかつ均質な薄膜を作成できる電極を備えた
スパッタリング装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention effectively consumes the entire target surface on the surface of a substrate having a large area.
The present invention relates to a sputtering apparatus equipped with an electrode capable of forming a uniform thin film having a uniform thickness.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来のスパッタリング装置では各種方式
の電極構造が提案されているが、その中で、工業的に、
マグネトロン方式の電極構造が最も多く使用されてい
る。その理由は、成膜速度が大きく生産性が高いためで
ある。従来のマグネトロン方式の電極には、様々なタイ
プが存在するが、現在のところ、マグネトロン方式の電
極の中で、特に平面形状を有するターゲットを備えた平
板マグネトロンカソードが工業的に最も有用である。近
年、特に、液晶表示装置製造用として、大面積の基板上
に均質で膜厚の分布が均一な成膜が要求されている。こ
のためのスパッタ装置としては、従来カソード電極を静
止固定しておき、基板を連続的に移動させながらカソー
ド電極前面を通過させて成膜を行なう方式がとられてい
た。しかし、このような装置は、ロードロック室、加熱
室、搬送用緩衝空間、スパッタ室などから構成されるた
め、装置が巨大化する傾向があった。また、ターゲット
面上にイオンによるエッチングが生じない領域が残るた
めに、パーティクルが発生し、液晶表示装置製造の歩留
りを低下させていた。また、ターゲットの不均一消耗に
よる不経済性や、スパッタ膜の膜質不均一性も問題とな
っていた。2. Description of the Related Art In the conventional sputtering apparatus, various types of electrode structures have been proposed. Among them, industrially,
The magnetron type electrode structure is most often used. The reason is that the film forming rate is high and the productivity is high. There are various types of conventional magnetron type electrodes, but at present, among the magnetron type electrodes, a flat plate magnetron cathode having a target having a planar shape is industrially most useful. In recent years, in particular, for manufacturing a liquid crystal display device, there is a demand for forming a film on a large-area substrate with a uniform film thickness distribution. As a sputtering apparatus for this purpose, conventionally, a method has been adopted in which the cathode electrode is stationary and fixed, and the substrate is continuously moved to pass the front surface of the cathode electrode to form a film. However, since such an apparatus is composed of a load lock chamber, a heating chamber, a transfer buffer space, a sputtering chamber, etc., the apparatus tends to become huge. Further, since a region where etching due to ions does not occur remains on the target surface, particles are generated, which lowers the production yield of the liquid crystal display device. In addition, uneconomical consumption due to uneven consumption of the target and uneven film quality of the sputtered film have been problems.

【０００３】以上のような問題を解決するために、基板
および対向する電極を静止させ、ターゲットの消耗領域
を広範囲にしたスパッタ装置が、最近検討されている。
その中で特に、マグネトロンカソードで使用される磁石
の構造に注目すると、特開平５−２３９６４０号におい
て、マグネトロンカソード電極に、Ｎ極及びＳ極の磁極
の配置が互いに反対である第一及び第二の二種類の磁石
ユニットを交互に隣接させて配置するような構造の磁石
組立体を具備したスパッタ装置が開示されている。これ
には主として次のような作用があった。In order to solve the above problems, a sputtering apparatus in which the substrate and the opposing electrode are stationary and the target is consumed in a wide range has been recently studied.
In particular, paying attention to the structure of the magnet used in the magnetron cathode, in JP-A-5-239640, the first and second magnet poles in which the magnetic poles of N pole and S pole are opposite to each other are disclosed. There is disclosed a sputtering apparatus equipped with a magnet assembly having a structure in which the two types of magnet units are alternately arranged adjacent to each other. This mainly had the following effects.

【０００４】複数の磁石ユニットの磁極の選定とその配
列を、イオン電流発生領域が連結するように適切に決め
ることにより、ターゲット面上に複数のドリフト電子の
運動を表す環状軌跡を効率良く配置できる。これによ
り、隣接するドリフト電子の軌道同士が混成して、幅の
広いドリフト電子の軌道が形成される。この混成した幅
の広いドリフト電子の軌道により、ターゲット面を効率
良くエッチングできる。また、隣同士で接近したドリフ
ト電子の軌道が、反発せず混成されることで、ターゲッ
ト面上における放電を偏在させることなく安定に維持で
きる。By appropriately selecting the magnetic poles of the plurality of magnet units and arranging the magnetic poles so that the ion current generating regions are connected, an annular locus representing the motion of the plurality of drift electrons can be efficiently arranged on the target surface. . As a result, adjacent orbits of drift electrons are mixed with each other to form wide orbits of drift electrons. The target surface can be efficiently etched by the trajectories of the wide drift electrons which are mixed and have a wide width. Further, since the orbits of the drift electrons that are close to each other are mixed without repulsion, it is possible to stably maintain the discharge on the target surface without uneven distribution.

【０００５】これによる効果としては、ターゲット面上
のエッチング領域が拡大するために、ターゲットの利用
効率を高くし、エッチングされる領域の偏在を少なくす
ることができる。また、基板に形成される薄膜の膜厚の
均一性及び膜質の均質性を向上し、併せてターゲット面
上の堆積膜に起因して発生するパーティクルを抑制する
という効果があった。As an effect of this, since the etching region on the target surface is enlarged, the utilization efficiency of the target can be increased and uneven distribution of the region to be etched can be reduced. Further, there is an effect that the uniformity of the film thickness of the thin film formed on the substrate and the uniformity of the film quality are improved, and at the same time, particles generated due to the deposited film on the target surface are suppressed.

【０００６】ところで、特開平５−２３９６４０号に述
べられた発明と類似した磁極構造を有する磁石ユニット
の使用例が米国特許第５１９６１０５号に述べられてい
る。ここに示された電極では、一つのカソード電極に於
て、その中に一つの磁石ユニットが含まれる。かかるカ
ソード電極を真空室内に対向して二個設置し、それらの
中間部に薄膜を堆積させるための基板を配置している。
更に、これらの一対のカソード電極を結ぶ軸に直行した
軸上に、対向する一対の補助電極を設置した。この補助
電極は、Ｎ極及びＳ極の磁極の配置が互いに反対である
第一及び第二の二種類の磁石ユニットを備えており、通
常はアノード電極として使用する。ただし、この補助電
極がカソード電極としても使用可能であることが、本文
中に記述されている。しかし、カソード電極として使用
する場合の具体的記述が、全く示されておらず、その作
用、効果が不明確である。By the way, an example of using a magnet unit having a magnetic pole structure similar to the invention described in JP-A-5-239640 is described in US Pat. No. 5,196,105. In the electrode shown here, one magnet unit is included in one cathode electrode. Two such cathode electrodes are installed opposite to each other in a vacuum chamber, and a substrate for depositing a thin film is arranged in the middle portion thereof.
Further, a pair of auxiliary electrodes facing each other was installed on an axis perpendicular to the axis connecting the pair of cathode electrodes. This auxiliary electrode is provided with two types of magnet units, first and second, in which the arrangement of the N and S poles is opposite to each other, and is usually used as an anode electrode. However, it is described in the text that this auxiliary electrode can also be used as a cathode electrode. However, no specific description is given when it is used as a cathode electrode, and its action and effect are unclear.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上述べた先行技術の
うち、特に特開平５−２３９６４０号に開示された発明
では、その効果が一応認められている。しかしながら、
その効果は完全なものでなく、次のような不具合があっ
た。Among the above-mentioned prior arts, the effect disclosed in the invention disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-239640 is recognized. However,
The effect was not perfect, and had the following defects.

【０００８】前記先行技術では、Ｎ極及びＳ極の磁極の
配置が互いに反対である第一及び第二の二種類の磁石ユ
ニットを、図７の断面図に示すように交互に配置してい
た。そこでは、各磁石ユニットの寸法に関しては、全て
同一であり、磁極の極性のみが異なるものを使用してい
た。この場合、互いに隣接する磁石ユニットの外周磁石
の極性は反対であり、そのためこれらが互いに吸引しあ
う。これにより、単一磁石ユニットでは外周磁石と中心
磁石により構成されていた、電子の環状ドリフト運動を
発生させるためのトンネル状の磁力線が変化し、ターゲ
ット表面上の対応した位置における磁界が減少し、図７
の弱磁界部分が発生する。一方、互いに反対の磁極が隣
接することのない、端部に配置された磁石ユニットの外
周磁石の部分では、ターゲット表面上の磁界が他の部分
に比べて大きくなり、図７の強磁界部分が発生する。そ
のため、前記磁石ユニットを復数個配置した磁石組立体
を備えたマグネトロンカソード電極では、端部の磁石ユ
ニットの矩形長辺部分に対応するターゲット面の部分
が、選択的にエッチングされ、ターゲットの利用効率の
向上が十分でない。また、このことを反映して、基板上
に堆積した薄膜の膜厚分布にも不均一性が生じていた。In the above-mentioned prior art, two types of magnet units, the first and second magnet units in which the magnetic poles of the N pole and the S pole are opposite to each other, are alternately arranged as shown in the sectional view of FIG. . There, all the magnet units are the same in size, and only different magnetic pole polarities are used. In this case, the outer magnets of adjacent magnet units have opposite polarities, so that they attract each other. As a result, the tunnel-shaped magnetic lines of force for generating the annular drift motion of electrons, which were formed by the outer peripheral magnet and the central magnet in the single magnet unit, are changed, and the magnetic field at the corresponding position on the target surface is reduced, Figure 7
The weak magnetic field part of is generated. On the other hand, in the portion of the outer peripheral magnet of the magnet unit arranged at the end where the opposite magnetic poles are not adjacent to each other, the magnetic field on the target surface becomes larger than that of other portions, and the strong magnetic field portion of FIG. appear. Therefore, in the magnetron cathode electrode provided with a magnet assembly in which a plurality of magnet units are arranged, the target surface portion corresponding to the rectangular long side portion of the end magnet unit is selectively etched to utilize the target. Efficiency improvement is not sufficient. Further, reflecting this fact, the film thickness distribution of the thin film deposited on the substrate also has nonuniformity.

【０００９】更に、もう一つの問題が発生することがわ
かった。図８は図７と同一の磁石ユニットを上方から見
た図である。同図において、各磁石ユニット間における
磁界は、磁石中心付近のＢ部７０２より磁石上下端部の
Ａ部７０１のほうが大きくなる。これは磁石上下端部の
方が、互いに向い合う異なる極性の磁石の容量が大きい
ためである。この局所的に磁界の大きな部分、Ａ部７０
１の存在により、ターゲットのエッチングが不均一とな
り、膜厚分布の不均一性、ターゲット利用効率の低下が
生じていた。Furthermore, it has been found that another problem occurs. FIG. 8 is a view of the same magnet unit as that of FIG. 7 viewed from above. In the figure, the magnetic field between the magnet units is larger in the A portion 701 at the upper and lower ends of the magnet than in the B portion 702 near the center of the magnet. This is because the magnets having different polarities facing each other have a larger capacity in the upper and lower ends of the magnet. This locally large magnetic field, A part 70
Due to the presence of No. 1, the target was non-uniformly etched, resulting in non-uniformity of the film thickness distribution and reduction in target utilization efficiency.

【００１０】また、米国特許第５１９６１０５号に述べ
られた電極を、そのまま動作させたとしても、上記の問
題が生じることは明らかである。Further, it is obvious that the above problem will occur even if the electrode described in US Pat. No. 5,196,105 is operated as it is.

【００１１】本発明の目的は、中心磁石及び外周磁石に
関する磁極の極性が互いに反対である異種の矩形磁石ユ
ニットを交互に隣接させて配置するような構造の磁石組
立体を用いたスパッタリング装置においても、前記ター
ゲットのエッチングの不均一性、膜厚分布の不均一性、
ターゲット利用効率の低下等が生じないような優れた特
性を有するスパッタリング装置を提供することにある。An object of the present invention is also a sputtering apparatus using a magnet assembly having a structure in which different kinds of rectangular magnet units having different polarities of the magnetic poles of the central magnet and the outer peripheral magnet are alternately arranged adjacent to each other. , Non-uniformity of etching of the target, non-uniformity of film thickness distribution,
It is an object of the present invention to provide a sputtering apparatus having excellent characteristics such that the target utilization efficiency does not decrease.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、内部を真空状態にする排気系を備えた真空容器と、
この真空容器の内部に配置され、成膜処理される基板を
取り付けた基板保持部材と、前記基板に対して対向する
位置関係で配置され、前記基板の面に成膜する矩形平面
状ターゲットを備えた少なくとも一つのマグネトロンカ
ソード電極と、前記真空容器の内部にガスを流通させて
内部圧力を適切に維持するガス制御系と、前記マグネト
ロンカソード電極に電力を供給する電源系を含むスパッ
タリング装置であり、前記一つのマグネトロンカソード
電極は、中心磁石及び外周磁石に関する磁極の極性が互
いに反対である異種の矩形磁石ユニットを交互に隣接さ
せて配置した磁石組立体を備え、前記ターゲットの面上
に、隣接する前記磁石ユニットによって、ドリフト電子
の運動方向が反対である二種類の環状軌跡が交互に隣接
され、相隣接するドリフト電子の軌道が混成して形成さ
れるようなマグネトロンカソード電極において、複数配
置した矩形の磁石ユニットの内、端部に配置した磁石ユ
ニットの外周磁石の反対極が隣接しない長辺部分の幅
を、他の部分の幅より小さく設定した。In order to achieve the above object, a vacuum container provided with an exhaust system for evacuating the inside,
A substrate holding member, which is disposed inside the vacuum container and has a substrate to be subjected to film formation processing, and a rectangular planar target which is arranged in a positional relationship facing the substrate and forms a film on the surface of the substrate. A sputtering apparatus including at least one magnetron cathode electrode, a gas control system for appropriately maintaining an internal pressure by circulating a gas inside the vacuum container, and a power supply system for supplying electric power to the magnetron cathode electrode, The one magnetron cathode electrode is provided with a magnet assembly in which different types of rectangular magnet units having different polarities of the magnetic poles of the central magnet and the outer peripheral magnet are alternately arranged and are adjacent to each other on the surface of the target. Due to the magnet unit, two types of circular loci whose drift electron movement directions are opposite to each other are alternately adjacent to each other. In a magnetron cathode electrode in which orbits of lifted electrons are formed in a mixed manner, the width of the long side portion where the opposite poles of the outer peripheral magnets of the magnet units arranged at the ends are not adjacent among the plurality of rectangular magnet units arranged , Set smaller than the width of other parts.

【００１３】また、前記スパッタリング装置に於て、前
記磁石ユニットの中心磁石の端部の外周磁石短辺部に対
向する部分を、前記磁石ユニットの上方から見てT 字型
に形成し、このＴ字型に形成した中心磁石端部と、それ
に対向する外周磁石部との間隔を、各磁石ユニット間の
間隔より狭く設定した。Further, in the above sputtering apparatus, a portion of the end of the central magnet of the magnet unit facing the short side of the outer peripheral magnet is formed in a T shape when viewed from above the magnet unit. The distance between the end portion of the central magnet, which is formed in a V shape, and the outer peripheral magnet portion that faces the central magnet end portion is set to be narrower than the distance between the magnet units.

【００１４】また、前記スパッタリング装置に於て、前
記磁石ユニットを配置した磁石組立体全体を所定の方向
に揺動運動させるための駆動機構を備えた。Further, the sputtering apparatus is provided with a drive mechanism for swinging the entire magnet assembly in which the magnet unit is arranged in a predetermined direction.

【００１５】更に、前記スパッタリング装置に於て、前
記矩形平面状ターゲットを接着した裏板の反対面に、多
数の溝を有する水冷ジャケットを取り付け、前記磁石組
立体を、前記水冷ジャケットの外側の大気部に配設し
た。Further, in the sputtering apparatus, a water cooling jacket having a large number of grooves is attached to the opposite surface of the back plate to which the rectangular flat target is adhered, and the magnet assembly is attached to the atmosphere outside the water cooling jacket. Placed in the section.

【００１６】[0016]

【作用】まず、端部に配置した磁石ユニットの外周磁石
の反対極が隣接しない部分の幅を、反対極が隣接する部
分の幅より小さく設定することにより、この部分の磁界
が減少する。これにより、ターゲット面上の磁界の不均
一性が軽減される。上記の、反対極が隣接する部分の幅
を適切に設定すれば、外周磁石の反対極が隣接する部分
しない部分にかかわらず、偏りがなく、効率的に電子を
閉じ込めることのできるトンネル状の磁界を発生させる
ことができる。First, the magnetic field of this portion is reduced by setting the width of the portion of the outer peripheral magnet of the magnet unit arranged at the end portion that is not adjacent to the opposite pole to be smaller than the width of the portion where the opposite pole is adjacent. This reduces the non-uniformity of the magnetic field on the target surface. If the width of the part where the opposite poles are adjacent to each other is set appropriately, there is no bias regardless of the part where the opposite poles of the outer peripheral magnet are not adjacent to each other, and a tunnel-like magnetic field that can efficiently trap electrons. Can be generated.

【００１７】また、磁石ユニットの中心磁石端部の外周
磁石に対向する部分を、前記磁石ユニットの上方から見
てＴ字型に形成し、このＴ字型に形成した中心磁石部分
と、それに対向する外周磁石部との間隔を、各磁石ユニ
ット間の間隔より狭く設定することにより、各磁石ユニ
ット間の外周磁石端部で局所的に増大していたターゲッ
ト面上の磁界を減少させることができ、ターゲット面全
体にわたって、磁界の偏りを防止することができる。こ
の理由は以下に述べる通りである。各磁石ユニット間の
外周磁石端部では、対向する反対極性の磁石の体積が他
の部分に比べて大きいため、局所的に磁界が増大してい
た。ここで対向する磁石の磁束を考えると、外周磁石端
部のＮ極から出発する磁束は、ほとんどが対向する隣の
磁石ユニットの外周磁石端部のＳ極に流入し、同一磁石
ユニットの中心磁石のＳ極にはあまり流入しない。そこ
で、外周磁石端部に対向する同一磁石ユニットの中心磁
石の端部を、対向する面積が増加するような形、すなわ
ちＴ字型に形成し、かつそれらの間の間隔をより小さく
設定することにより、外周磁石端部のＮ極から出発する
磁束の多くを、同一磁石ユニットの中心磁石に流入させ
るようにできる。これにより、各磁石ユニット間の外周
磁石端部で増大していた磁界を減少させ、ターゲット全
面にわたって、磁界の偏りを防止することができる。Further, a portion of the center magnet end portion of the magnet unit facing the outer peripheral magnet is formed in a T-shape when viewed from above the magnet unit, and the T-shaped center magnet portion is opposed to the center magnet portion. The magnetic field on the target surface, which was locally increased at the end of the outer peripheral magnet between each magnet unit, can be reduced by setting the distance between the outer peripheral magnet part and the outer magnet portion that is smaller than the interval between each magnet unit. It is possible to prevent the magnetic field from being biased over the entire target surface. The reason for this is as described below. At the end portions of the outer peripheral magnets between the magnet units, the opposing magnets having opposite polarities have a larger volume than the other portions, so that the magnetic field locally increases. Considering the magnetic flux of the opposing magnets, most of the magnetic flux starting from the N pole of the outer magnet end flows into the S pole of the outer magnet end of the adjacent magnet unit, and the central magnet of the same magnet unit. It does not flow into the S pole. Therefore, the ends of the central magnets of the same magnet unit that face the ends of the outer peripheral magnets should be formed in a shape that increases the facing area, that is, T-shaped, and the gap between them should be set smaller. Thus, most of the magnetic flux starting from the N pole at the end of the outer peripheral magnet can be made to flow into the central magnet of the same magnet unit. As a result, it is possible to reduce the magnetic field that has increased at the outer peripheral magnet end portions between the magnet units and prevent the magnetic field from being biased over the entire surface of the target.

【００１８】以上のようにして、ターゲット上の磁界の
偏りを防止すれば、相隣接する環状ドリフト電子の軌道
の混成が有効に行なわれドリフト軌道の幅が増大するた
め、ターゲットのエッチングの均一性、膜厚分布の均一
性、ターゲット利用効率の増加が実現される。As described above, if the bias of the magnetic field on the target is prevented, the orbits of adjacent annular drift electrons are effectively mixed and the width of the drift orbit is increased. The uniformity of the film thickness distribution and the increase of the target utilization efficiency are realized.

【００１９】[0019]

【実施例】以下に、本発明を実施例を添付図面を用いて
説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【００２０】図ｌに示すように、スパッタリング装置
は、基板トレイ挿入室ｌと、トレイに装着された基板の
面に対して薄膜作製を行うためのスパッタリング室２
と、基板トレイ取出し室３から構成される。基板トレイ
挿入室ｌと、スパッタリング室２と、基板トレイ取出し
室３は直列的に連結される。これらの室は、それぞれ独
立に排気して真空状態に保持・管理することができる構
成を有した真空容器で形成される。基板トレイ挿入室ｌ
とスパッタリング室２の間にはゲートバルプ４が設けら
れ、スパッタリング室２と基板トレイ取出し室３の間に
はゲートバルプ５が設けられる。スパッタリング室２
は、通常、真空状態に保持・管珪される。基板トレイ挿
入室ｌは、リークバルプ６を用いて大気に開放すること
ができ、基板トレイ取出し室３は、リークバルプ７を用
いて大気に開放することができる。基板トレイ挿入室ｌ
では、排気パイプ８を経由して排気ポンプ（図示せず）
で矢印ｌ０の方向へ排気される。基板トレイ取出し室３
では、排気パイプ９を経由して、排気ポンプ（図示せ
ず）で矢印ｌｌの方向ヘ排気される。基板トレイ挿入室
ｌの図ｌにおける左端は入り口扉ｌ２であり、基板トレ
イ取出し室３の図ｌにおける右端は出ロ扉ｌ３である。As shown in FIG. 1, the sputtering apparatus includes a substrate tray insertion chamber 1 and a sputtering chamber 2 for forming a thin film on the surface of the substrate mounted on the tray.
And a substrate tray take-out chamber 3. The substrate tray insertion chamber l, the sputtering chamber 2 and the substrate tray unloading chamber 3 are connected in series. Each of these chambers is formed by a vacuum container having a structure capable of independently evacuating and maintaining / managing in a vacuum state. Substrate tray insertion chamber l
A gate valve 4 is provided between the sputtering chamber 2 and the sputtering chamber 2, and a gate valve 5 is provided between the sputtering chamber 2 and the substrate tray take-out chamber 3. Sputtering room 2
Is usually kept in a vacuum state and vacuumed. The substrate tray insertion chamber 1 can be opened to the atmosphere by using the leak valve 6, and the substrate tray take-out chamber 3 can be opened to the atmosphere by using the leak valve 7. Substrate tray insertion chamber l
Then, an exhaust pump (not shown) via the exhaust pipe 8
Is exhausted in the direction of arrow l0. Substrate tray take-out room 3
Then, the gas is exhausted through the exhaust pipe 9 by the exhaust pump (not shown) in the direction of the arrow ll. The left end of the substrate tray insertion chamber 1 in FIG. 1 is an entrance door 12 and the right end of the substrate tray take-out chamber 3 in FIG. 1 is an exit door l3.

【００２１】基板が装着されたトレイｌ４は、入り口扉
１２から基板トレイ挿入室ｌの内部に搬入される。トレ
イｌ４は基板を保持するための器具である。この基板
は、比較的に大型の基板である。その後、入り口扉ｌ２
とゲートバルプ４を閉した状態で、排気系を用いて排気
が行われる。基板トレイ挿入室ｌの内部圧カが充分に低
下した時点でゲートバルプ４が開かれ、トレイｌ４はレ
ール（図示せず）に案内されて矢印ｌ５の方向に搬送さ
れ、スパッタリング室２に送り込まれる。The tray 14 on which the substrate is mounted is carried into the substrate tray insertion chamber 1 from the entrance door 12. The tray 14 is a device for holding the substrate. This substrate is a relatively large substrate. After that, the entrance door l2
With the gate valve 4 closed, exhaust is performed using the exhaust system. When the internal pressure of the substrate tray insertion chamber 1 is sufficiently reduced, the gate valve 4 is opened, the tray 14 is guided by a rail (not shown), conveyed in the direction of arrow 15 and fed into the sputtering chamber 2.

【００２２】スパツタリング室２では、後述される薄膜
作製機構により、トレイｌ４に装着された状態の基板の
表面に、スパッタリング法により薄膜が形成ざれる。基
板に薄膜が堆積される時、トレイｌ４は静止した状態に
ある。基板に薄膜を形成した後、トレイ１４は、ゲート
バルプ５を経由して、基板トレイ取出し室３に送り込ま
れる。トレイｌ４が基板トレイ取出し室３に送られた後
に、ゲートバルプ５が閉じられ、リークバルプ７が開か
れる。こうして、トレイｌ４に装着された基板は、大気
圧環境の中に置かれる。その後、出口扉ｌ３を開き、ト
レイｌ４を取出す。In the sputtering chamber 2, a thin film is formed by sputtering on the surface of the substrate mounted on the tray 14 by a thin film forming mechanism described later. The tray 14 is stationary when a thin film is deposited on the substrate. After forming the thin film on the substrate, the tray 14 is fed into the substrate tray unloading chamber 3 via the gate valve 5. After the tray 14 is sent to the substrate tray take-out chamber 3, the gate valve 5 is closed and the leak valve 7 is opened. Thus, the substrate mounted on the tray 14 is placed in the atmospheric pressure environment. Then, the outlet door 13 is opened and the tray 14 is taken out.

【００２３】スパッタリング室２では、図示しないボン
ベからガス導入管ｌ６を経て、矢印ｌ８ａの方向にガス
が導入される。またスパッタリング室２では、図示しな
い排気ポンプにより排気口ｌ７を経て矢印１８ｂの方向
に排気される。この結果、導入ガス流量と排気ガス流量
が均衡した状態で、スパッタリング室２は、放電状態に
維持され、且つスパッタリングを行うのに適したｌ０^-3
〜ｌ０^-2Torrの圧力範囲内に含まれる一定圧に保たれ
る。In the sputtering chamber 2, gas is introduced from a cylinder (not shown) through the gas introduction pipe 16 in the direction of arrow 18a. In the sputtering chamber 2, an exhaust pump (not shown) exhausts air in the direction of the arrow 18b through the exhaust port 17. As a result, in a state in which the introduced gas flow rate and the exhaust gas flow rate are balanced, the sputtering chamber 2 is maintained in a discharged state, and suitable for performing sputtering l0 ^-3
Maintained at a constant pressure within the pressure range of ~ 10 ^-2 Torr.

【００２４】スパッタリング室２の中の入り口側の箇所
には、基板加熱ランプｌ９が配設される。基板加熱ラン
プｌ９は必要に応じて設けられる。この基板加熱ランプ
ｌ９の熱線輻射により、薄膜を形成する前段階で、基板
の温度を高めることができるスパッタリング室２の後段
側には、矩形平面状の大型ターゲットを備えるマグネト
ロンカソード電極２０（以下カソード電極２０という）
が絶縁体２ｌを介して配設される。カソード電極２０の
上部には、ターゲット組立体２２が取り付けられる。図
ｌ中タ一ゲット組立体２２の上面がターゲット面であ
る。またカソード電極２０には、電源２４、カソード電
極と電源の間の給電線２５、電源とアースの間の結線２
６からなる電源系２３が接続される。電源系２３の構成
によりカソード電極２０に対して電力が供給される。A substrate heating lamp 19 is arranged at the entrance side of the sputtering chamber 2. The substrate heating lamp 19 is provided as needed. The magnetron cathode electrode 20 (hereinafter referred to as a cathode) having a large rectangular flat target is provided on the rear side of the sputtering chamber 2 in which the temperature of the substrate can be raised by the heat radiation of the substrate heating lamp 19 before forming a thin film. Electrode 20)
Are arranged via an insulator 21. A target assembly 22 is mounted on the cathode electrode 20. The upper surface of the target assembly 22 in FIG. 1 is the target surface. The cathode electrode 20 has a power supply 24, a power supply line 25 between the cathode electrode and the power supply, and a connection line 2 between the power supply and the ground.
A power supply system 23 composed of 6 is connected. Electric power is supplied to the cathode electrode 20 by the configuration of the power supply system 23.

【００２５】スパッタリング室２において、トレイｌ４
はカソード電極２０に対して静止する。この静止状態
で、トレイｌ４上の基板は、ターゲット組立体２２のタ
ーゲット面に対向する。基板の対向面には、ターゲット
組立体２２から飛来するスパッタリング粒子が堆積し、
基板上に薄膜が形成される。図ｌにおける例では、１つ
のトレイｌ４と１つのカソード電極２０との組み合わせ
が示されている。スパッタリング室２において、任意の
数のカソード電極２０を設けることができる。スパツタ
リング室２の壁部はアースされている。In the sputtering chamber 2, the tray 14
Is stationary with respect to the cathode electrode 20. In this stationary state, the substrate on the tray 14 faces the target surface of the target assembly 22. Sputtered particles flying from the target assembly 22 are deposited on the opposite surface of the substrate,
A thin film is formed on the substrate. In the example in FIG. 1, a combination of one tray 14 and one cathode electrode 20 is shown. Any number of cathode electrodes 20 can be provided in the sputtering chamber 2. The wall of the spattering chamber 2 is grounded.

【００２６】図２はカソード電極２０の構成を示した断
面図である。真空チャンバーの一部の壁部３３に絶縁ス
ペーサー２１を介してカソードボディ１０２が、またカ
ソードボディの上部に裏板１０３が、それぞれＯリング
１０４及びＯリング１０５を介して取り付けられてい
る。このカソードボディと裏板により、チャンバー壁の
一部が構成され、大気部と真空室内とが隔てられてい
る。真空と大気とのシールはＯリング１０４、Ｏリング
１０５により行なわれる。裏板１０３の表面には所定の
材質のターゲット１０６がインジウム等の低融点ろう材
により接着されている。ターゲット１０６の周辺には、
ターゲット以外の部分がエッチングされるのを防止する
ためのシールド１０７が設けられている。裏板１０３の
大気側には裏板１０３とターゲット１０６を冷却するた
めの水冷ジャケット１０８が設けられている。この水冷
ジャケット１０８の内部には裏板１０３全体を均一に冷
却するために、全域にわたって水路１０９が設けられて
いて、水導入パイプ１１０から冷却用水が導入され、水
排出パイプ１１１から使用後の冷却用水が排出されるよ
うになっている。水冷ジャケット１０８の背後には、磁
石１１２及びヨーク１１３からなる磁石ユニット１１４
が４個配置されている。これら４個の磁石ユニットは磁
石ベース１１５上に固定されている。磁石ユニット１１
４と磁石ベース１１５により磁石組立体１５０が構成さ
れている。さらに磁石組立体１５０はガイドレール１１
６に拘束されて図２の左右方向に運動することが可能と
なっている。４個の磁石ユニットを搭載した磁石ベース
１１５は、ピン１１７、アーム１１８、ピン１１９を介
して回転円板１２０に接続される。また、この回転円板
１２０はモーター１２１に結合されており、モーター１
２１のシャフトの回転により回転し、磁石組立体１５０
が左右に揺動されるようになっている。図２に示した揺
動距離１２２は、回転円板１２０に設けられたピン１１
９の位置における直径に等しい。回転円板１２０上には
ピン１１９を固定する穴が複数設けられており、ピン１
１９の位置を変えることにより、磁石ベース１１５の揺
動距離１２２を変えることが可能である。モーター１２
１はカソード電極全体を覆うカソードカバー１２３に固
定される。カソードボディ１０２、裏板１０３、ターゲ
ット１０６、水冷ジャケット１０８は電気的に結合さ
れ、しかも他の部分からは絶縁されており、この部分に
外部の電源２４から電力が供給される。FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the cathode electrode 20. The cathode body 102 is attached to the wall 33 of a part of the vacuum chamber via the insulating spacer 21, and the back plate 103 is attached to the upper part of the cathode body via the O-ring 104 and the O-ring 105, respectively. A part of the chamber wall is constituted by the cathode body and the back plate, and the atmosphere portion and the vacuum chamber are separated from each other. The O-ring 104 and the O-ring 105 seal the vacuum and the atmosphere. A target 106 of a predetermined material is adhered to the surface of the back plate 103 with a low melting point brazing material such as indium. In the vicinity of the target 106,
A shield 107 is provided to prevent portions other than the target from being etched. A water cooling jacket 108 for cooling the back plate 103 and the target 106 is provided on the atmosphere side of the back plate 103. Inside the water cooling jacket 108, a water passage 109 is provided over the entire area in order to uniformly cool the entire back plate 103, cooling water is introduced from a water introduction pipe 110, and cooling after use is performed from a water discharge pipe 111. The water is designed to be discharged. Behind the water cooling jacket 108 is a magnet unit 114 including a magnet 112 and a yoke 113.
4 are arranged. These four magnet units are fixed on the magnet base 115. Magnet unit 11
4 and the magnet base 115 form a magnet assembly 150. Further, the magnet assembly 150 has a guide rail 11
It is possible to move in the left-right direction of FIG. The magnet base 115 on which four magnet units are mounted is connected to the rotating disk 120 via the pin 117, the arm 118, and the pin 119. The rotating disk 120 is connected to the motor 121,
The magnet assembly 150 is rotated by the rotation of the shaft 21.
Is swingable to the left and right. The swing distance 122 shown in FIG. 2 corresponds to the pin 11 provided on the rotating disk 120.
Equal to the diameter at position 9. A plurality of holes for fixing the pin 119 are provided on the rotating disk 120.
By changing the position of 19, the swing distance 122 of the magnet base 115 can be changed. Motor 12
1 is fixed to a cathode cover 123 that covers the entire cathode electrode. The cathode body 102, the back plate 103, the target 106, and the water cooling jacket 108 are electrically coupled to each other and are insulated from other portions, and power is supplied from an external power source 24 to these portions.

【００２７】次に、磁石ユニット１１４の構成について
図３に従って説明する。図３の（ａ）は４個の磁石ユニ
ットを上側から見たもの、また図３の（ｂ）はこれの中
心部分での断面図である。図３において、各磁石ユニッ
トは等間隔に設置した。ここでは、各磁石ユニットを上
側から順番に、磁石ユニットＡ、磁石ユニットＢ、磁石
ユニットＣ、磁石ユニットＤと呼ぶことにする。また、
中心磁石、外周磁石、ヨークのそれぞれにも、Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄを付して区別する。各磁石ユニットは平面形状が
長方形である平板状のヨークの上に配置した、中心磁石
及びその周囲の矩形リング状の外周磁石とから構成され
る。中心磁石はその端部がＴ字型に形成される。これら
の磁石はヨークにエポキシ系の接着剤で固定される。ま
た、磁石の材質は、ここでは高い抗磁力及び残留磁束密
度を有するNd-Fe-B 系のものを用いているが、ターゲッ
ト表面上で２００ガウス程度の磁界が得られればSm-Co
等他の材質の磁石でもかまわない。これら４個の磁石ユ
ニットの極性、寸法は同一ではない。磁石上面の極性が
磁石ユニットＡ３０１では中心磁石Ａ３０５がＮ極、外
周磁石Ａ３０９がＳ極であり、隣接する磁石ユニットＢ
３０２では中心磁石Ｂ３０６がＳ極、外周磁石Ｂ３１４
がＮ極である。このように、すべての磁石ユニットにお
いて、隣接する磁石ユニットは、Ｎ極及びＳ極に関する
磁極の配置が互いに反対であるように構成している。ま
た、図３中で、外周磁石Ａ３１３の反対極が隣接しない
長辺部分の幅WAO320は、反対極が隣接する長辺部分の幅
WAI321よりも狭く設定している。同様に、最下部の外周
磁石D316においても、反対極が隣接しない長辺部分の幅
WDO327を反対極が隣接する長辺部分の幅WDI326よりも狭
く設定している。ここで、WAO320とWDO327は等しく設定
している。また、WAI321、WBI322、 WCI324、WDI326は
等しくした。また、外周磁石のうち、Ｔ型に形成した中
心磁石端部に向い合う部分の幅は、ＡからＤの磁石ユニ
ットで等しく、またWAI321、 WBI322、WCI324、WDI326
とも等しくした。Next, the structure of the magnet unit 114 will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a top view of the four magnet units, and FIG. 3B is a sectional view of the central portion of the magnet unit. In FIG. 3, each magnet unit was installed at equal intervals. Here, each magnet unit will be referred to as a magnet unit A, a magnet unit B, a magnet unit C, and a magnet unit D in order from the upper side. Also,
For each of the central magnet, the peripheral magnet, and the yoke, A, B,
It is distinguished by adding C and D. Each magnet unit is composed of a central magnet and a rectangular ring-shaped outer peripheral magnet arranged on a flat plate-shaped yoke having a rectangular planar shape. The end portion of the central magnet is formed in a T shape. These magnets are fixed to the yoke with an epoxy adhesive. Also, the material of the magnet used here is Nd-Fe-B system having high coercive force and residual magnetic flux density, but if a magnetic field of about 200 Gauss is obtained on the target surface, Sm-Co
Other materials such as magnets may be used. The polarities and dimensions of these four magnet units are not the same. In the magnet unit A301, the center magnet A305 has an N pole, the outer magnet A309 has an S pole, and the polarity of the magnet upper surface is adjacent to the adjacent magnet unit B.
In 302, the center magnet B306 is the south pole, and the outer magnet B314 is
Is the N pole. As described above, in all the magnet units, the adjacent magnet units are configured such that the arrangement of the magnetic poles regarding the N pole and the S pole is opposite to each other. Also, in FIG. 3, the width WAO320 of the long side portion where the opposite poles of the outer peripheral magnet A313 are not adjacent is the width of the long side portion where the opposite poles are adjacent.
It is set narrower than WAI321. Similarly, for the outermost magnet D316 at the bottom, the width of the long side where the opposite poles are not adjacent
WDO327 is set narrower than the width WDI326 of the long side part where the opposite pole is adjacent. Here, WAO320 and WDO327 are set equal. Also, WAI321, WBI322, WCI324, and WDI326 were made equal. Further, among the outer peripheral magnets, the width of the portion facing the end portion of the T-shaped central magnet is the same in the magnet units A to D, and is WAI321, WBI322, WCI324, WDI326.
And made them equal.

【００２８】中心磁石Ａ端部３０９と向い合う外周磁石
Ａ３１３との距離、GAH328及びGAV329は等しくとってあ
り、かつ各磁石ユニットの間隔GM330 よりも狭く設定し
てある。また、他の磁石ユニットＡ、Ｃ、Ｄにおいて
も、中心磁石端部と外周磁石との間隔はGAH328、GAV329
に等しくした。GAH328 and GAV329, the distance between the end portion 309 of the center magnet A and the facing outer magnet A313, are equal, and are set to be narrower than the distance GM330 between the magnet units. Also in the other magnet units A, C and D, the distance between the center magnet end and the outer magnet is GAH328, GAV329.
Equal to.

【００２９】この様にして、偏りがなく、効率的に電子
を閉じ込めることのできるトンネル状の磁界を発生させ
ることができる。図３の磁石ユニットから構成される磁
石組立体により発生するターゲット表面上の磁界によ
り、電子の分布及びイオン電流密度分布が決定される。
ターゲット表面上の磁界の内、ターゲット表面に平行な
磁界成分は、電界と磁界に直行する電子ドリフト、すな
わちＥ×Ｂドリフトに直接影響するため、この磁界成分
の分布はターゲットのエッチング分布を決定する上で重
要である。図４は図３の構成の磁石組立体から発生する
ターゲット表面に平行な磁界成分の分布であり、ターゲ
ット表面位置におけるものである。ここでは５０ガウス
間隔で、ターゲット表面に平行な磁界成分の絶対値の等
高線を示している。この図より、ターゲット表面に平行
な磁界成分の分布は、極大値をとる位置が、４つの磁界
の環状トラック４０１を形成し、一つのトラック上では
平行成分の磁界の絶対値は局所的に偏ることなく全周に
わたって均一であり、しかも２００ガウス以上の領域で
形成される４つのトラックの幅もほぼ同等であることが
わかる。In this way, it is possible to generate a tunnel-like magnetic field that is free of bias and can efficiently trap electrons. The distribution of electrons and the distribution of ion current density are determined by the magnetic field generated on the target surface by the magnet assembly including the magnet unit shown in FIG.
Of the magnetic field on the target surface, the magnetic field component parallel to the target surface directly affects the electric field and the electron drift orthogonal to the magnetic field, that is, the E × B drift, and thus the distribution of this magnetic field component determines the etching distribution of the target. Important above. FIG. 4 is a distribution of magnetic field components parallel to the target surface generated from the magnet assembly having the configuration of FIG. 3, and is at the target surface position. Here, contour lines of absolute values of magnetic field components parallel to the target surface are shown at 50 Gauss intervals. From this figure, the distribution of the magnetic field component parallel to the target surface forms the annular tracks 401 of the four magnetic fields at the position where the maximum value occurs, and the absolute value of the magnetic field of the parallel component locally deviates on one track. It can be seen that the four tracks formed in the region of 200 gausses or more are almost equal in width, without any change.

【００３０】次に、図２のモーター１２１を回転させず
に、磁石組立体１５０を静止したままの状態でスパッタ
成膜を行なった場合に生じる、ターゲットのエッチング
分布を図５に濃淡図として示した。同図において濃い部
分はターゲットが深くエッチングされていることを表し
ている。スパッタ時の圧力は１０mTorr とした。この図
からわかるように、環状のドリフト電子により形成され
た４つのエッチングの環状トラック５０１のうち、どれ
か一つが他に比べてエッチングが深くなることはなく、
４つのトラックが均一に形成される。また、隣合うエッ
チングの環状トラックの中間部分においても、かなりの
エッチングが生じていることがわかる。この場合、隣合
うトラックの電子ドリフトの方向５０２は同一となり、
電子の軌道が隣合うトラックで混成することにより、タ
ーゲット上のエッチング領域が拡大し、ターゲットの利
用効率を増加させている。こうして、磁石を静止したま
までも、ターゲットの利用率を３０％以上まで高めるこ
とが可能になった。Next, FIG. 5 is a light and shade diagram of the etching distribution of the target, which occurs when sputtering film formation is performed with the magnet assembly 150 kept stationary without rotating the motor 121 of FIG. It was In the figure, the dark portion indicates that the target is deeply etched. The pressure during sputtering was 10 mTorr. As can be seen from this figure, one of the four etching annular tracks 501 formed by the annular drift electrons does not become deeper than the others,
Four tracks are formed uniformly. Further, it can be seen that a considerable amount of etching also occurs in the middle portion of the adjacent etching annular tracks. In this case, the electron drift directions 502 of adjacent tracks are the same,
When the orbits of electrons are mixed in adjacent tracks, the etching area on the target is expanded and the utilization efficiency of the target is increased. In this way, it is possible to increase the target utilization rate to 30% or more even when the magnet is stationary.

【００３１】さらに、図２のモーター１２１を６０rpm
程度の速度で駆動させ、磁石組立体１５０全体を左右に
揺動運動させた。この場合の揺動距離は、回転円板上の
ピン１１９の位置を適当に設定して、図５の環状トラッ
クの中心部のエッチングされていない領域の幅程度とし
た。この揺動運動により、エッチングがターゲット全面
に亙って発生し、ターゲットの利用効率を約６０％にま
で増大させることができた。またこれに対応して、均一
性の良い膜厚・膜質の分布がえられた。Further, the motor 121 of FIG.
The entire magnet assembly 150 was oscillated to the left and right by driving at a moderate speed. In this case, the swing distance was set to about the width of the non-etched region in the center of the annular track of FIG. 5 by appropriately setting the position of the pin 119 on the rotating disk. Due to this swinging motion, etching occurred over the entire surface of the target, and the utilization efficiency of the target could be increased to about 60%. Correspondingly, a uniform distribution of film thickness and film quality was obtained.

【００３２】以上に示した実施例においては、一つの磁
石組立体は４個の磁石ユニットから構成されていた。し
かし、本発明はこの磁石ユニットの個数を限定していな
い。図６（ａ）に示すような磁石ユニットが２個の場
合、図６（ｂ）に示すような磁石ユニットが３個の場
合、図６（ｃ）に示すような磁石ユニットが５個の場
合、及び図６（ｄ）に示すような磁石ユニットが6 個の
場合、あるいは更に多数の磁石ユニットを組み合わせて
用いた場合においても、本発明が有効であることは言う
までもない。In the embodiment described above, one magnet assembly is composed of four magnet units. However, the present invention does not limit the number of magnet units. When there are two magnet units as shown in FIG. 6A, when there are three magnet units as shown in FIG. 6B, and when there are five magnet units as shown in FIG. 6C. It is needless to say that the present invention is effective even when there are six magnet units as shown in FIG. 6D, or when a larger number of magnet units are used in combination.

【００３３】[0033]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば隣接
する2 つの電子ドリフト軌道が混成することにより、幅
広いイオン電流発生領域が生じ、ターゲット面上のエッ
チング領域を拡大させることができる。しかも、この際
発生する環状のエッチング・トラックは局所的に偏るこ
とがなく、さらに磁石の揺動を併用することにより、タ
ーゲットの消耗が均一に行なわれ、ターゲットの利用率
の飛躍的な向上が実現される。また、これにより、大面
積の基板上に成膜した薄膜の膜厚分布及び膜質分布の均
一性を向上させることが可能となった。As described above, according to the present invention, a mixture of two adjacent electron drift trajectories causes a wide ion current generation region, and the etching region on the target surface can be expanded. In addition, the annular etching track generated at this time is not locally biased, and by using the rocking of the magnet together, the consumption of the target is uniformly performed, and the target utilization rate is dramatically improved. Will be realized. Further, this makes it possible to improve the uniformity of the film thickness distribution and film quality distribution of a thin film formed on a large-area substrate.

[Brief description of drawings]

【図１】本発明のスパッタリング装置の構成の一実施例
である。FIG. 1 is an example of the configuration of a sputtering apparatus of the present invention.

【図２】同実施例のカソード電極の構造を示す図であ
る。FIG. 2 is a view showing a structure of a cathode electrode of the same example.

【図３】同実施例の磁石組立体を示した平面図及び断面
図である。3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view showing the magnet assembly of the embodiment.

【図４】図３の磁石組立体から発生する磁界のうち、タ
ーゲット面に平行な成分の、ターゲット表面上における
分布であり、５０ガウス間隔で等高線表示したものであ
る。4 is a distribution of a component parallel to the target surface in the magnetic field generated from the magnet assembly of FIG. 3 on the target surface, which is expressed by contour lines at 50 Gauss intervals.

【図５】本実施例の装置を用いた場合に生じるターゲッ
トのエッチング分布を濃淡図で表したものであり、濃い
部分ほどエッチング深さが大きいことを示している。FIG. 5 is a density chart showing the etching distribution of the target that occurs when the apparatus of this embodiment is used, and shows that the darker the portion, the greater the etching depth.

【図６（ａ）】本発明のスパッタリング装置に使用する
磁石組立体に関する他の実施例であり、磁石ユニットが
２個の場合の図を示す。FIG. 6 (a) shows another embodiment of the magnet assembly used in the sputtering apparatus of the present invention, showing a case where there are two magnet units.

【図６（ｂ）】磁石ユニットが３個の場合の他の実施例
を示す図である。FIG. 6B is a diagram showing another embodiment in the case of three magnet units.

【図６（ｃ）】磁石ユニットが５個の場合の他の実施例
を示す図である。FIG. 6 (c) is a diagram showing another embodiment in the case of five magnet units.

【図６（ｄ）】磁石ユニットが６個の場合の他の実施例
を示す図である。FIG. 6 (d) is a diagram showing another embodiment in the case of six magnet units.

【図７】従来の装置で使用されていた磁石の構造を示す
図である。FIG. 7 is a diagram showing a structure of a magnet used in a conventional device.

【図８】従来の装置で使用されていた磁石の構造を示す
図である。FIG. 8 is a diagram showing a structure of a magnet used in a conventional device.

[Explanation of symbols]

２スパッタリング室１４トレイ２２ターゲット組立体１０６ターゲット１５０磁石組立体 2 Sputtering chamber 14 Tray 22 Target assembly 106 Target 150 Magnet assembly

Claims

(57) [Claims]

1. A vacuum container provided with an exhaust system for evacuating the interior, a substrate holding member disposed inside the vacuum container and having a substrate to be subjected to a film forming process, facing the substrate. At least one magnetron cathode electrode arranged in a positional relationship and provided with a rectangular planar target for forming a film on the surface of the substrate, and a gas control system for circulating a gas inside the vacuum container to appropriately maintain an internal pressure. And a sputtering device including a power supply system for supplying electric power to the magnetron cathode electrode, wherein the one magnetron cathode electrode is formed by alternately disposing different kinds of rectangular magnet units whose polarities of the central magnet and the outer magnet are opposite to each other. The direction of movement of drift electrons is provided on the surface of the target by the adjacent magnet units, which includes magnet assemblies arranged adjacent to each other. In a magnetron cathode electrode in which two types of annular trajectories with opposite directions are alternately adjacent to each other and adjacent orbits of drift electrons are mixed and formed, at the end of a rectangular magnet unit arranged in plural. A sputtering apparatus characterized in that a width of a long side portion of the arranged magnet unit where the opposite poles of the outer peripheral magnets are not adjacent to each other is set to be smaller than widths of other portions.

2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein a portion of the end of the central magnet of the magnet unit facing the short side of the outer peripheral magnet is formed in a T shape when viewed from above the magnet unit. The sputtering apparatus is characterized in that the interval between the end portion of the T-shaped central magnet and the outer peripheral magnet portion facing the central magnet end portion is set to be narrower than the interval between the magnet units.

3. The sputtering apparatus according to claim 1, further comprising a drive mechanism for swinging the entire magnet assembly in which the magnet unit is arranged in a predetermined direction. apparatus.

4. The sputtering apparatus according to claim 3, wherein a water cooling jacket having a large number of grooves is attached to the opposite surface of the back plate to which the rectangular planar target is adhered, and the magnet assembly is provided outside the water cooling jacket. A sputtering apparatus, which is disposed in the atmosphere part of.