JP2583407B2 - 磁性及び非磁性双方のタ−ゲット物質のためのマグネトロンスパッタコ−ティング源 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、真空コーティング装置の分野において、特
にマグネトロンスパッタコーティング源を用いて磁性及
び非磁性双方の物質でコーティングすることに関する。

従来の技術 グロー放電によって誘導される陰極スパッタリングを
用いるコーティングの真空蒸着が、一般に広く用いられ
ている。スパッタコーティング源が陰極及び陽極構造を
含み、これらはスパッタガス（代表的に大気圧以下での
アルゴン）下の排気チェンバ内で動作される。陽極と陰
極との間の空間で形成される正のイオンが、陰極面に設
置されたターゲットに衝突し、ターゲットの表面及び表
面下の原子層付近からターゲット物質の原子を（スパッ
タリングによって）排出する。これらのスパッタリング
された原子は、ターゲットの照準線にほぼ位置した加工
品又は基板上に蒸着する。

マグネトロンスパッタコーティング源において、ター
ゲット付近で電界と交差した磁界が形成される。そのよ
うな磁界の使用により、グロー放電強度及び関連したス
パタリング速度は高くなり、低いスパッタガス圧力にお
いて動作が強化され、グロー放電が電極の近傍に制限さ
れ、基板への電子衝撃が縮減する。

従来のマグネトロンスパッタコーティング源の一つの
タイプが、非磁性体スパッタターゲットである。そのタ
ーゲットの形状は、軸方向に関し対称的で、中心陽極を
取り巻くように環状となり、上下逆にした円錐状のもの
である。そのようなスパッタコーティング源の一例が、
本発明の出願人に譲渡された米国特許第4,100,055号（1
978年７月11日にロバート・エム・レイニー（Robert M.
Rainey）による、発行した「スパッタリング装着用ター
ゲット外形」）に説明されている。

発明が解決しようとする課題 今日の多くのマグネトロンスパッタコーティング源に
おいて、動作とともにスパッタターゲットは浸食され、
溝が形成されるが、一定の強度の磁界を形成しても、ス
パッタターゲットの上の磁界強度は、スパッタターゲッ
トの浸食とともにより強くなる。グロー放電はより高い
磁界強度の領域に移動することから、放電はますます集
中し、その浸食は進行し、ますます狭い溝を生じさせ
る。このことにより、スパッタされる物質の分布パター
ンが変化し（「ビーミング」効果）、ターゲットの有効
期間が減少し、使用できるスパッタターゲット物質の残
量が減少することになる。

さらに、スパッタターゲットの上の磁界強度がより強
くなると、グロー放電の電気的インピーダンスが低く導
かれる。このことにより、グロー放電を維持するための
電圧、電流が減少し、それとともにスパッタリング物質
が減少する。

一定のスパッタリング速度を維持すること、従って一
定のコーティング速度を維持することは、所望のスパッ
タガス圧力においてより高い電流及びより高い電力の双
方を必要とする。従って、グロー放電の電力供給は、こ
の必要性を満たすために、広範な範囲な電圧、電流及び
電力をもたらすことが可能でなければならず、その広範
な範囲は逆に電力供給及び電力消費コストに影響を及ぼ
す。

スパッタコーティング源のスパッタターゲットとし
て、非磁性体のものと同様に、鉄、ニッケル、鉄とニッ
ケルとの合金等のような磁性体のもの使用が望まれてき
た。特に、磁気ディスク基板において、磁性体から成る
多数の層でコーティングする必要が生じてきた。

前述したマグネトロンスパッタコーティング源という
装置において、前記した非磁性体のスパッタターゲット
をそれと同じ形状をした磁性体スパッタターゲットで単
に取り替えようとすると、磁界の大部分が磁性体ターゲ
ット内を通り（つまり、ターゲット内に拘束され）、こ
の結果、ターゲットの上の磁界の強度は、低くなりすぎ
て、一定の磁界しか形成できない磁界形成手段では、グ
ロー放電の限定に望ましい強度の磁気が形成できない。

磁性体スパッタターゲットとして、外方環状帯部分と
ドーナツ状の円盤部分とから成る、ほぼＬ形の外形をも
つ環状磁性体スパッタターゲットが、前述のスパッタコ
ーティング源において使用できるように開発されてき
た。そのような一つのＬ形磁性体スパッタターゲット
が、米国特許第4,060,470号（1977年11月29日ピーター
・ジェー・クラーク（Peter J.Clirke）による、発行さ
れた「スパッタリングの装置及び方法」）（第９図参
照）に説明されている。

Ｌ形の磁性体ターゲットの本質的な特徴は、外方環状
帯部分の半径方向厚さが該部分において磁気的に飽和さ
れるのに十分に薄く、ターゲットの上の磁界強度がグロ
ー放電の所望の磁気増大が起こるのに十分に大きくなっ
ているということである。ターゲットの透磁率及び飽和
磁化が増大するにつれて、環状帯部分は薄くならなけれ
ばならない。したがって、このようなＬ形の磁性体ター
ゲットは製造コストが高くなるばかりでなく、非磁性体
のターゲットを使用するグネトロンスパッタコーティン
グ源においてそのままでは使用できない。

また、Ｌ形磁性体ターゲットの上の磁界は、角領域に
集中し、そこでターゲットの浸食が起こる。これととも
に、スパッタリングとして利用できる磁性体ターゲット
物質の残量は非常に制限される。つまり、浸食しなかっ
たところはまだ利用できるターゲット物質があるにもか
かわらず、部分的に過度に浸食するためにターゲットが
使用できなくなる。

磁性体がキュラー温度まで又はそれ以上に加熱される
と、加熱されている間にその強磁性を失うことから、タ
ーゲットを加熱してそのキュリー温度で又はそれ以上で
維持することにより、強磁性体のターゲット内部に磁界
が拘束されることでターゲット上の磁界強度が過度に減
少することを、回避する方法がある。この方法を使用す
ることで、ターゲットの形状をＬ型にする必要はなくな
る。

しかし、この方法の問題点は、必要なキュリー温度を
達成して維持するためのフィードバック装置と連結し
た、ターゲットの温度を監視するための手段を必要とす
ることである。さらに、一般的に、磁性体のキュリー温
度は、コーティングされるべき隣接した基板に害を与
え、また装置のための真空気密を悪くする。さらに、タ
ーゲットの温度の上昇にともなう反りや過剰の熱膨張の
結果として、ターゲット自身のみならず、スパッタコー
ティング源に損傷を与える。

グロー放電を点火（放電の開始を意味し、以下この意
味で使用する）するための条件と定常状態動作のための
条件が異なることは、グロー放電において周知の特性で
ある。たとえば、非常に低いスパッタガス圧力で動作す
ることが所望される場合、グロー放電の点火は、スパッ
タ源において動作中の磁界では起こることはない。そこ
で、利用されている技術は、スパッタガス圧力を十分に
高めて点火が起こるのを可能にし、次にスパッタガス圧
力を所望の動作レベルまで減少させることである。

この方法の問題点は、必要な圧力変化と関連した比較
的長い動作時間が必要となり、加えてスパッタガス圧力
を十分に素早く（すなわち、コーティングサイクルと比
較して短い時間で）制御すること（スパッタガス圧力
は、通常流速及びポンピング速度によって制御される）
は、そのため装置を複雑化させ、コスト増をもたらす。

また、幾つかの応用で、一時的に又は長期間、使用し
ているマグネトロンスパッタコーティング源を非磁性体
ダイオードスパッタリング装置又はスパッタ・エッチ清
浄装置に替えることが所望される。

そこで、本発明の目的は、動作中に、スパッタターゲ
ットが浸食されるにつれて、スパッタターゲットの上の
グロー放電を限定、強化する磁界の強度が変化すること
にともなって変化するグロー放電のインピーダンスの変
動を、磁界形成のためのコイルの電流を調整することに
より抑制する、新規なマグネトロンスパッタコーティン
グ源を提供することである。

本発明の他の目的は、磁界形成のためのコイルの電流
を調整することで、非磁性から高い磁性までに亘る磁気
特性を有するスパッタターゲット物質を利用できるマグ
ネトロンスパッタリング源を提供することである。

本発明の他の目的は、ターゲットを取り付ける磁極片
を取り替えることで、非磁性から高い磁性までに亘る磁
気特性を有するスパッタターゲット物質を利用できるマ
グネトロンスパッタコーティング源を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、スパッタターゲットの形状がタ
ーゲットが磁性であるか非磁性であるかに無関係なくマ
グネトロンスパッタコーティング源を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、ターゲットを取り付ける磁極片
を取り替えて、ターゲットを配置する空間間隙を変える
ことで、スパッタされる物質の分布パターンを変化させ
ることができるマグネトロンスパッタコーティング源を
提供することである。

本発明の他の目的は、磁界形成をするコイルの電流を
瞬間的に増加させて、所望の定常状態のスパッタガス動
作圧力でもグロー放電点火を行えるマグネトロンスパッ
タコーティング源を提供することである。

本発明の他の目的は、動作中に、スパッタターゲット
が浸食されるにつれて、スパッタターゲットの上のグロ
ー放電を限定、強化する磁界の強度を測定する磁界測定
手段に基づいて磁界形成のためのコイルの電流を調整す
ることにより、グロー放電のインピーダンスの変動を抑
制する新規なマグネトロンスパッタコーティング源を提
供することである。

本発明の他の目的は、磁界形成をするコイルの電流を
調節することで、ダイオード装置への変換が行えるマグ
ネトロンスパッタコーティング源を提供することであ
る。

更に他の目的及び特徴が、本発明の以下の説明から、
明らかになるのであろう。

本発明の概要 本発明のマグネトロンスパッタコーティング源は、磁
界が永久磁石によってではなく電磁コイルを通して流れ
る電流を調節することで、スパッタターゲットの近傍で
の磁界を、ゼロを含む広い範囲の値に亘って好都合且つ
急速に変化させる。以下で説明する実施例において、電
磁コイルは、内方円筒を取り巻くき、内方円筒と外方円
筒とをベースプレートが連結して、磁気ヨークを形成す
る。

内方及び外方の磁極片が、内方及び外方の円筒から互
いに向かって放射状に延在する。磁極片間に半径方向の
空間間隙が設けられ、スパッタターゲットはこの間隙の
最上部に配置される。磁気ヨーク及び磁極片は、軟鉄又
は磁気ステレンレス鋼のような高い透磁率及び高い飽和
磁化を有する強磁性体から作られている。

ベースプレート及び円筒は、内部磁束線の方向に対し
て横切る十分に大きな断面積を有し、磁極片への非常に
低い磁気抵抗（reluctance）経路が、動作中必要とされ
る（最大起磁力を生じる）最大電磁コイル電流によりも
たらされる。

これらの電磁石コイルと、磁気ヨークと、磁極片とで
磁界形成手段が形成される。

グロー放電の多くの特徴及び特性が、ターゲットのスパ
ッタ面の上の磁界形状及び強度に依存し、放電インピー
ダンス、動作及び点火についてのスパッタガス圧力の範
囲、グロー放電の形状及び位置、並びに浸食パターンの
位置及び形状に依存する。所望のグロー放電に対する動
作電圧、電流をもたらすべく、スパッタターゲットの近
傍に磁界を形成する電磁コイル手段により、これらの磁
界を自在に制御及び変化させる。そのような制御は、本
発明の開示した実施例において必要とされる電磁コイル
の電流を調節することによりに、容易に達成される。

グロー放電インピーダンス制御が、例えば、広範囲の
放電電流に亘って一定の放電電圧の動作を可能にするた
め、特に重要である。

正常な動作中のスパッタターゲットの浸食に関して、
グロー放電は一般に磁界強度がより高い領域に移動し、
一定のスパッタガス圧力において、放電インピーダンス
及び電圧を下げる。放電電圧がより低くなると、ターゲ
ットからのスパッタ収量は減少することになる。一定の
コーティング蒸着速度を維持するために、放電に対し電
流及び電力の双方を増加することが必要である。

電磁コイル電流を減少することで磁界強度は減少し、
放電インピーダンス及び電圧は元に戻ることになる。

磁界を電気的に制御することにより、例えば、スパッ
タターゲットの有効期間に亘ってグロー放電電圧及び電
流を一定に維持できる。かくして、電力供給はもはや広
範囲の出力電圧をもたらす必要がなくなり、このことは
グロー放電の電力供給の設計及び構造を単純化する。

スパッタターゲットが浸食してグロー放電が磁界強度
のより高い領域に移動するとき、放電はますます集中す
る傾向があり、それによって、浸食の進行がますます進
み、狭い溝が生じることになる。このことは、スパッタ
される物質の分布パターンが変化し、使用できるスパッ
タターゲット物質の残量が減少（従って有効期間の減
少）する。この効果は、電磁コイル電流の制御を通して
磁界の強度を下げることによって軽減される。

スパッタターゲットの浸食のパターンの半径方向の位
置及び幅、したがってスパッタされる物質の分布パター
ンは、スパッタ面の上の磁界強度によって影響を受け
る。従って、これらの磁界強度を電気的に制御して、こ
の分布パターンに亘って制御の測定が行われる。

磁性体のスパッタターゲットが磁極片の間隙の最上部
に配置されるとき、その磁極片は十分に低いコイル電流
で磁気分路として機能し、したがってターゲットの近く
の磁界強度は無視できるほど小さい。そこで、コイル電
流を十分に増加すると、ターゲットの一部の磁気飽和の
開始が起こる。一様な厚さのリング形状磁性体ターゲッ
トの場合、この最初の飽和は内方磁極片の半径よりわず
かに大きい半径のところで起こり、周縁の磁界線がこの
半径付近のターゲットの上及び下のところに形成され
る。コイル電流が更に増加するとき、磁気飽和した領域
は半径方向の範囲で増加し、強度が増加した周縁の磁力
線が横切るようにして高い磁気抵抗の磁気間隙を形成す
る（つまり、ターゲットの上下の空間に磁力線が形成さ
れ、それがいわゆる磁気トンネルを形成する）。

このように、コイル電流が特定の必要な値（必要な第
２の値）をとることで、ターゲットの上の磁界の形状及
び強度が制御でき、グロー放電を所望に強化することが
できる。この必要値は、ターゲット物質の透磁率及び飽
和磁化とともに増加し、更にターゲットの厚さとともに
増加するであろう。

本発明の開示した実施例で、グロー放電を所望に強化
するのに十分に大きな磁界強度が、必要かつ少量の電磁
コイル電力を用いて達成される。例えば、50ワット以下
の電磁コイル電力が、グロー放電電力が１乃至10キロワ
ットの範囲にあるマグネトロンスパッタコーティング源
を動作するのに必要とされる。このことは、使用後に所
望の量が残る比較的厚い磁性体スパッタターゲットの場
合にもあてはまる。

非磁性体スパッタターゲットが使用されるとき、ター
ゲットの上及び下の周縁磁界は、磁極片形状及び電磁コ
イル電流によって決定されるであろう。一般に、非磁性
体ターゲットに関して、磁性体ターゲットに関してより
もより小さいコイル電流（必要な第１の値）が必要とさ
れるであろう。

高い透磁率及び高い飽和磁化のスパッタターゲット物
質に最適の磁極片形状及び空間間隙が、非磁性体ターゲ
ットの場合にもよく機能するであろう。しかし、スパッ
タターゲットの浸食パターン及び物質の利用化に基づく
よりよい性能を得るために、多少異なる磁極片形状及び
寸法を用いてもよい。本発明の一特徴が、容易に取り替
え可能で且つ交換可能な磁極片を提供して、特定の基礎
設計のマグネトロンスパッタコーティング源が広範囲の
磁気特性を有するスパッタターゲットを用いる最適又は
最適に近い方法で使用され得ることにある。

容易に取り替え可能で且つ交換可能な磁極片を有する
マグネトロンスパッタコーティング源において、スパッ
タターゲットの浸食パターンの半径方向の位置が特定の
マグネトロンスパッタコーティング源において有意な範
囲に亘ってシフトされることである。このシフトによ
り、基板上のコーティングの厚さにおいて、所望の分布
及び一様性のパターンが達成される。

一般に、特定の磁界分布において、グロー放電は、そ
の放電が開始され得る最低の圧力より多少下の圧力で安
定して動作する。幾つかの応用において、ターゲットか
ら基板への途中でスパッタされた物質のガスの分布が減
少するために、比較的低いスパッタガス圧力での動作が
所望されている。そのような場合に、所望の動作レベル
でスパッタガス圧力を維持する一方、点火の際に、瞬間
的に電磁コイル電流を増加させることである。これによ
り、比較的低いスパッタガス圧力でもグロー放電が点火
し、その後比較的低いスパッタガス圧力の下で安定に動
作する。

本発明の他の特徴が、スパッタターゲットの近傍に磁
界測定手段を配置し、使用することである。

本発明の開示した実施例において、磁界測定手段は、
最大の浸食の半径方向の位置近くのスパッタターゲット
の水冷側に隣接して設置されたホールプローブである。
磁性体ターゲットに関し、ホールプローブによって感知
される磁界は、ターゲットの浸食とともに急速に変化す
る。スパッタターゲットの有効期間の終わりは、例え
ば、キロワット時に基づいて実験的に設定され得る。磁
性体スパッタターゲットの浸食の状態についての独立し
た検査が、有効期間の終わりに近づくにつれて、前述し
た磁界測定手段を用いて有用且つ好都合に行われ得る。
したがって、ホールプローブは、価値ある判断装置とな
る。

非磁性体スパッタターゲットが使用されるとき、先に
述べたように、例えばグロー放電の電圧、電流を一定に
動作ができるように磁界を電気的に調整することは、有
用である。ホールプローブは、局部磁界をモニターする
ために有効に用いることが可能であって、スパッタター
ゲットの浸食及び有効期間の終わりに近づくことに関し
て独立して関連づけることが可能である。

特に磁性体ターゲットの場合に、ホールプローブは、
有効期間の終わりに近づくことに関する価値ある独立し
た情報をもたらし、それによって冷却水がチェンバから
スパッタターゲットを通して破局的漏れを回避すること
ができる。

一時的に又は長期間、使用しているマグネトロンスパ
ッタコーティング源を非磁性体ダイオードスパッタリン
グ装置又はスパッタ・エッチ清浄装置に替えることは、
（必要ならば、消磁を達成するために反転動作後に）電
磁コイル電流をゼロまで減少させることによって簡単に
本発明の開示した実施例を用いて達成される。

好適実施例の説明 第１図のスパッタコーティング源は、中心陽極組立体
10、外方陽極11及びスパッタターゲット13を含み、スパ
ッタターゲット13は陰極としても利用できる。スパッタ
ターゲット13から離れた磁気回路は、電気的フィードス
ルー及びコネクタ21を有する磁気コイル20、中空中心円
筒22、ベースプレート23、中空外方円筒24、外方磁極片
25（円筒24と一体で示される）並びに内方磁極片27から
成る。全部品22乃至27は、軟鉄及び磁気ステンレススチ
ールのように、高い透磁性で高い飽和磁化性の物質から
成り、比較的塊状で低い抵抗の磁気経路をもたらし、最
もも大きい磁気抵抗が磁極片25及び27の間の間隙を横切
るスパッタターゲット13によってもたらされる。

ベースプレート23は、複数のネジ（図示せず）によっ
て円筒22及び24に取り付けられて、磁気ヨークを形成す
る。磁極片27は複数のネジ30（２本示される）によって
円筒22に取り付けられている。Ｏリング31及び32によっ
て磁極片27及び中空中心円筒22の間に真空気密がもたら
される。内部フランジ34が、中心陽極組立体10を支持す
るために磁極片27に溶接され又はろう付けされる。外部
フランジ36が円筒24に溶接又はろう付けされて、第２図
の実施例について示されるのと同様の方法で、外方陽極
11との断熱接触をもたらす。スパッタターゲット13は、
外方クランプ38によって磁極片25に固着され、内方クラ
ンプ39によって磁極片27に固着される。複数のネジ40
（４本示される）がクランプ38及び39を磁極片25及び27
に取り付け、Ｏリング41及び42がスパッタターゲット13
と磁極片25及び27との間で真空気密をもたらす。

スパッタターゲット13における水冷が、マニホルド45
を使用して達成される。マニホルド45はベースプレート
23いよって磁極片25及び27としっかりと接触して保持さ
れ、マニホルド45と磁極片25及び27との間の、真空気密
がＯリング46及び47よりもたらされる。水の入口導管49
が、円筒24を通る間隙孔50を通り、マニホルド45に気密
に接続され、入口導管49内の第１水平孔51、第１垂直孔
52、第２水平孔53及び第２垂直孔54が、マニホルド45を
通る水の流路を形成する。孔プラグ55及び56が、水の流
路を設定すべく図示されるように気密にされる。円筒隔
壁60がマニホルド45の最上面に取り付けられて、入口環
61及び出口環62を形成する。入口部について示されるの
と同様の方法で、１又２以上の出口導管（図示せず）
が、一連の水平孔及び垂直孔を介して出口環62に接続さ
れる。隔壁60の最上縁とスパッタターゲット13の底面と
の間の間隔64が、一様に小さく作られて、底面下の水の
適切であるが高いインピーダンスの流れがターゲット13
の周囲を一様に冷却することを確実にする。

磁界の強さを測定するためのホールプローブ67が、ス
パッタターゲット13の下で入口環61と出口環62との間に
設置される。４本の電気的リード線68（２本図示され
る）が、導管69を通してホールプローブ67に接続されて
いる。導管69が、円筒24を通る水平間隙孔70を通過し
て、マニホルド45と気密になっている。導管69内の第１
水平孔71内、第２水平孔73及び第２垂直孔74が、ホール
プローブ67から導管69を通して電気的リード線68のため
の経路をもたらす。孔プラグ75及び76が、通路を気密す
るのに役立つ。１本の、キャップをした管80が、ホール
プローブ67を取り囲み、第２の垂直孔74にろう付け又は
溶接されている。第１図で図示されるように、導管69内
をホールプローブ67のから電気的リード線68が通過す
る。孔プラグ75及び76が、通路を気密するのに役立つ。
第１図で図示されるように、ホールプローブ67の半径方
向の位置は、本質的に隔壁60の半径方向位置と同じであ
る。従って、取り囲むキャップをした管80は、入口環61
と出口環２との間で円筒隔壁60と同じ働きをする。キャ
ップをした管80の最上面とスパッタターゲット13の底面
との間の間隔84が、隔壁60のための間隙64によってもた
らされるのと実質的に同一の水流に対する高いインピー
ダンスをもたらすように選択される。

中心陽極組立体10は、内部フランジ34に断熱的に取り
付けられる。断熱リング86が複数のネジ87（１本図示さ
れる）によってフランジ34に固定され、リング86とフラ
ンジ34との間の真空気密がＯリング88によってもたらさ
れる。ベース部材90が複数のネジ91（１本図示される）
を用いて断熱リング86に固定され、真空気密がＯリング
92により達成される。ベース部材90は、最上部キャップ
95が取り付けられている中空円筒部片94を含み、これに
より水冷チェンバ96が形成される。水の入路97及び水の
出路98がチェンバ96に接続し、これにより中心陽極組立
体10の水冷が達成されることになる。中心ディスク100
が、中心ネジ101によって最上部キャップ95に取り付け
られる。円筒部104及び平坦リング部105から成る直角部
材103が、中心ディスク100に取り付けられる。

外方陽極11のための支持部材は、第１図で図示してい
ない。しかしながら、外方陽極11は、第２図の実施例の
陽極について以下に示される方法で支持されてもよい。

第２図のマグネトロンスパッタコーティング源は、陽
極111及びスパッタターゲット（陰極）113を含む。ター
ゲット113から離れたところの磁気回路は、電磁コイル1
20、嵌合体及び接続部121、中心円筒122、ベースプレー
ト123、中空外方円筒124、外方磁極片125、トッププレ
ート127、並びに一体内方磁極片128から成る。同時に、
部品122、123、124及び127は、磁極片125及び128の間に
磁気ヨークを形成する。部品122乃至128は比較的大きい
断面積で高い透磁率の高い飽和磁化性物質から成り、磁
極片125及び128を通して低いインピーダンスの磁気経路
をもたらす。非磁性リング129が、磁極片125及び128に
ろう付け又は溶接され、それら磁極片に真空気密接合す
る。ネジ130がトッププレート127を中心円筒122に固定
し、Ｏリング131はプレート127及び円筒122の間に真空
気密をもたらす。同様に底部においてネジ133がベース
プレート123を円筒122に固定し、Ｏリング134はベース1
23と円筒122との間に真空気密接合をもたらす。複数の
ネジ（図示せず）がベースプレート123を外方円筒124に
固定し、Ｏリング135はプレート123と円筒124との間に
真空気密をもたらす。外部フランジ136が、外方円筒124
の外側に溶接又はろう付けされて、真空チェンバ又は処
理装置からの遮断的取付けを可能にし、更に陽極111へ
の断熱的接触も可能にする。

複数のネジ138（２本図示される）が磁極片125を外方
円筒124に固定し、Ｏリング139が磁極片125と円筒の124
との間に真空気密をもたらす。スパッタターゲット113
は、外方クランプ141及び内方クランプ142によって磁極
片125及び128に固定される。これらクランプ141及び142
はまた、複数のネジ143（クランプ142のために２本が図
示され、クランプ141のためには図示されない）によっ
て固定される。

コイル120は、部分的に中心円筒122を取り巻く。コイ
ルジャケット145が、部分的にコイル120を取り巻く。ジ
ャケット145は、円筒部146及び平坦リング部147を含
む。Ｏリング148がベース123と円筒部146との間に耐水
接合をもたらし、Ｏリング149が内部円筒122と平坦リン
グ部147との間に耐水接合をもたらす。内部円筒122での
ステップ151が、平坦リング部147の最上面と係合する。
水冷チェンバ153が形成され、円筒124の内面、ベース12
3の最上面、コイルジャケット145の外面、ステップ151
の外部、磁極片125及び128の部分、並びに非磁性リング
129の底面によって囲まれる。水が複数の噴出管154（２
本図示される）を通してチェンバ153内に導入され、ベ
ースプレート123に導入される。これらの噴出管は、複
数の噴射水を非磁性リング129の底面に向かい、スパッ
タターゲット113の冷却をもたらす。戻り流水のための
出口が、図示されていないが、形成されている。

スパッタ陰極13に隣接するホールプローブ67の位置
は、第１図との関係で前述されているとおりである。キ
ャップをした管157の内側のホールプローブ156が、非磁
性リング129に隣接するチェンバ153の内側に概略的に図
示される。第２図で示されてはいないが、噴出管154
が、例えば、ホールプローブ156を導入し且つ位置づけ
る直接の手段を設けるための容易に変形させることがで
きる。

陽極111が、外方ディスク部160、円筒部161及び内方
ディスク部162から形成される。複数のネジ164（２本図
示される）が、陽極111を取り付け板165に固定する。断
熱リング167が複数のネジ168（１本図示される）によっ
て取付け板165に固定され、Ｏリング169が断熱プレート
167と取付け板165との間に真空気密をもたらす。外部フ
ランジ136が、図示されない手段によって係合され、断
熱リング167と接触して保持される。Ｏリング171が、フ
ランジ136とリング167との間に真空気密をもたらす。取
付け板165は、図示されない手段によってフランジ180と
係合される。例えば、フランジ180は、真空装置又は処
理装置に接続してもよい。取付け板165とフランジ180と
の間の真空接合は、Ｏリング181によってもたらされ
る。

第３図は、第２図のスパッタターゲット113の断片部
を示す。第３図で、スパッタターゲット113は、内径1.7
5インチ（約4.45cm）、外形3.56インチ（約9.04cm）及
び厚さ又は垂直の高さ約0.375インチ（約0.953cm）を有
する。

第３図において、代表的な磁力線201が、ターゲット
の上に図示されている。特に、磁力線201の形状は、タ
ーゲット113の磁性体の磁気飽和のレベルに強く依存す
る。スパッタターゲット113は、新しく、浸食されない
面の外径203を有する。410ステンレス綱から成るスパッ
タターゲット113を用いて、電磁コイル120への電流を一
定とし、52.6キロワット時後において、外形204が得ら
れた。

パーマロイ（鉄とニッケルの永久磁石用合金の商品
名）から成るスパッタターゲット113において、ホール
プローブ156によって測定された磁界を一定に維持すべ
く電磁コイル120への電流を調整し、57.5キロワット時
後に、外形205が得られた。このパーマロイターゲット
について、有効期間の終わりではその外形は符号207に
示されるものになると推定される。ターゲットの有効期
間は、100キロワト時よりも長いと推定される。

第４図は、パーマロイスパッタターゲット113の動作
期間（キロワット時で測定される）の関数としてホール
プローブ156の出力電圧の曲線210を示す。これは、第３
図で外形205を生じさせたのと同じターゲットである。
前述したように、外形205は、ホールプローブ156によっ
て測定された磁界を一定に維持すべくコイル120への電
流を調整し（つまり減少する）、57.5キロワット時後に
得られた。

曲線210は、コイル120の電流を周期的にスパッタ源の
動作を中断し、固定した電流値（4.0アンペア）に戻し
て、ホールプローブ156の出力電圧を測定することによ
って形成された。この電圧値はホールプローブの位置で
磁界に比例しているが、曲線210から電流を固定電流値
に戻したときの磁界が40時間後の動作で50％以上増加す
ることは、わかるであろう。

第１図のマグネトロンスパッタコーティング源を動作
するために、例えば、このコーティング源は、排気可能
なチェンバと結合するフランジに最初に取り付けられ
る。中心陽極組立体10及び外方陽極11が、ともに電気的
に連結され、グロー放電電力源の正の電圧端子に接続さ
れてもよい。この電力源の正の端子は、任意にアース接
続されてもよい。変形的に、中心陽極組立体10は、外方
陽極11に関してバイアスを可能にすべく個々に接続され
てもよい。磁気回路は、磁極片25及び27を付設した磁気
ヨーク（ベースプレート23、円筒22及び24から成る）並
びにスパッタターゲット13を含む。これらの部品は、と
もに電気的に接続されて、陽極10及び11から電気的に絶
縁されている。陽極10及び11に対する位置並びに磁極片
25及び27に対する位置のため、スパッタターゲット13
は、スパッタ源の陰極として働く。

動作中、磁気回路及び陰極は、グロー放電電力源の負
の端子に接続される。電磁コイル20は、可変電圧磁石電
力源によって電気的コネクタ21を通して付勢される。

ターゲット13のスパッタ面の上の磁界は、電磁コイル
20での電流並びにスパッタターゲット13が作られる物質
の透磁率及び飽和磁化特性の双方に依存する。

ホールプローブ67が検知可能となるために必要とされ
る電流は、電気的リード線68に接続したホールプローブ
制御ユニットによってもたらされる。結果として生じる
ホール電圧は、ホールプローブ67の位置での磁界に比例
し、ホールプローブ制御ユニットによって測定される。

冷却水が、スパッタターゲット13のために水の入口導
管49に供給され、中心陽極組立体10のための水の入路97
に供給される。排出後、マグネトロンスパッタコーティ
ング源が停止しているチェンバは、スパッタガス（普通
アルゴンである）から成る半大気圧下に戻される。

スパッタガス圧及びスパッタターゲット13の上に磁界
強度は適切な範囲内にあることで、マグネトロンスパッ
タコーティング源の動作はグロー放電電力源からの必要
とされる電圧を適用して開始されることが可能であり、
基板のスパッタターゲット13からの物質での被覆が開始
する。

第２図のマグネトロンスパッタコーティング源の動作
は、本質的に第１図のコーティング源の場合と同じであ
る。第１図のコーティング源と違って、第２図のコーテ
ィング源は、中心陽極を有しない。陽極111は、グロー
放電電力源の正の端子に接続される。磁気回路は、ベー
スプレート123、円筒122及び124、トッププレート127並
びにスパッタターゲット113から成る。トッププレート1
27は、磁気ヨーク並びに磁極片125及び128を形成する。
非磁性リング129は、磁極片125及び128に対して真空気
密を形成する。磁気回路の部品は、ともに電気的に接合
され、陽極111から絶縁される。陽極111並びに磁極片12
5及び128に対し、スパッタターゲット113は、スパッタ
源の陰極として働く。動作中、磁気回路及び陰極は、グ
ロー放電電力源の負の電圧端子に接続される。電磁コイ
ル120が、可変電圧磁石電力源によって電気的コネクタ1
21を通して付勢される。スパッタターゲット113のスパ
ッタ面の上の磁界強度は、電磁コイル120での電流並び
にスパッタターゲット113が作られる物質の透磁率及び
飽和磁化特性の双方に依存する。

ホールプローブ156が検知可能となるために必要な電
流はホールプローブ制御ユニットによってもたらされ、
ホールプローブ156によって発生したホール電圧はホー
ルプローブ制御ユニットによって測定される。スパッタ
ターゲット113を冷却するための水は、非磁性リング129
の底部に向う複数の噴出管154によってチェンバ153内に
注入される。排出後、マグネトロンスパッタコーティン
グ源が停止しているチェンバは、スパッタガス（普通ア
ルゴンである）から成る半大気圧に戻される。スパッタ
ガス圧及びスパッタターゲット113の上の磁界強度が適
切な範囲内にあることから、マグネトロンスパッタコー
ティング源の動作は、グロー放電電力源に対し必要とさ
れる電圧を適用して開始でき、基板のスパッタターゲッ
ト113からの物質での被覆が開始できる。

例として、第３図で示され、パーマロイから成るスパ
ッタターゲット113（内径1.75インチ（約4.45cm）、外
径3.56インチ（約9.04cm）、垂直の高さ0.375インチ
（約0.953cm））は、電磁コイル120に対して、ほぼ６ア
ンペア（30ワット以下の電磁電力の場合５ボルト以下
で）の電流を必要とし、これによりスパッタターゲット
113の浸食されない面203の上に磁界強度がもたらされ、
グロー放電の正常な磁気増大が十分可能となる。浸食さ
れない面203上の代表的磁力線201が、第３図で示され
る。対応する「磁気トンネル」（すなわち磁気間隙）
は、グロー放電を制御すべく働く。結果として生じる磁
気的に増大したグロー放電は、４×10^-3Torrのアルゴン
スパッタガス圧力で600ボルト及び1.7アンペア（1.0キ
ロワットのグロー放電電力の場合）で動作し、2.5イン
チ（約6.35cm）のスパッタのターゲットから基板までの
距離で毎分ほぼ1400オングストロームの基板コーティン
グ速度をもたらす。

マグネトロンスパッタコーティング源の動作が続くと
き、ターゲット113のスパッタ面は、徐々に浸食され
る。410ステンレス綱から成り、電磁コイル120に対し７
アンペアの固定した電流で動作されるターゲット113を
用いる一つの実験で、浸食された面の外径204が、52.5
キロワット時の動作の後に得られた。浸食が進行したと
き、スパッタ面の上の磁界強度は増加して、より制限さ
れたより低い電圧のグロー放電に導く。外径204が得ら
れた時までに、外径204よりすぐ上の磁界強度は、グロ
ー放電を不安定にするのに十分大きくなった。この不安
定な動作のため、７アンペアのコイル電流でのこのター
ゲットの有効期間は終了してしまった。

第２の実験で、本発明に従い、パーマロイから成るス
パッタターゲット113に対して、電磁コイル120への電流
を絶えず減少させて、ホールプローブ156からのホール
電圧が一定出力となるように維持する。このようにする
ことで、ホールプローブ156の位置での磁界強度は、タ
ーゲット113のスパッタ面が徐々に浸食されても、一定
に保持された。このとき、ターゲット113のスパッタ面
の上の磁界強度は、ターゲットの浸食が進んでも比較的
殆んど変化せず、そしてほぼ一定のグロー放電インパー
ダンス及び安定な動作へと導く。浸食された面の外径20
5は、57.5キロワット時の動作の後に得られた。

スパッタターゲット113の浸食が外形205に向かって進
行したとき、動作を周期的に中断し、電磁コイル120へ
の電流を４アンペアの基準値まで戻し、ホールプローブ
156からのホール電圧が測定された。これらの測定の結
果は、第４図の曲線210で図示される。ホールプローブ1
56によって感知された磁界が最初の40キロワット時の動
作中50％以上上昇したことは、曲線210からわかるであ
ろう。

外形204及び205の比較により、電磁コイル電流を一定
して動作したときの浸食（外径204）は、本発明に従っ
て電磁コイル電流を減少させてホイール電圧を一定にし
て動作したときの浸食（外形205）よりも深く且つ更に
鋭く集中することがわかるであろう。

このことから有効期間が終了する前の使用できるター
ゲット物質の残量が、外形204についての動作条件より
も外径205の動作条件下で、すなわち本発明に従うこと
で顕著に多くなることは、明らかである。

さらに、外形204及び205を比較すると、最大の浸食半
径は外径205の場合よりも外形204の場合、より大きいこ
とが示されている。このことは、おそらくターゲット11
3のスパッタ面の上の磁界強度が動作中に増加したため
である。

基板に到達するスパッタされる物質の分布パターンの
変化が、最大浸食半径の変化と関連している。加えて、
外径204及び205についての最大浸食半径の差は、磁界強
度の変化（電磁コイル120への電流の変化によって生じ
た変化）が最大浸食半径に亘って制御するための測定を
なすために利用することができ、従って、分布パターン
の制御を行うことができることを示す。

スパッタターゲット113において、有効期間の終わり
における外形207が推定される。100キロワット時以上の
動作が外形207に達するのに必要とされることが、さら
に推定される。このことの重要性は、スパッタターゲッ
ト113内にある、使用できる磁性体の残量が磁気ディス
ク製造用のコーティング設備で実際の役に立つのに十分
なほど大きいことである。実際、使用できる磁性体の量
は、多くの従来技術のマグネトロンスパッタコーティン
グ源のターゲット内に含まれる使用できる非磁性体の量
に匹敵する。

本発明の成功への手段の一つが、永久磁石ではなく電
磁石の使用である。永久磁石及び非磁性スパッタターゲ
ットを用いる従来技術のマグネトロンスパッタコーティ
ング源では、ターゲットの浸食は、普通累進的により大
きい強度の磁界での動作へと導き、結果として放電イン
ピーダンスの変化を生じさせる。

磁性体スパッタターゲットを用いて、外形204に導く
前述の実験が示すように、ターゲット近傍の磁界強度
は、ターゲットの浸食とともに非常に急速に変化する。
そのため、最初に述べたように、浸食した外形204が52.
6キロワット時の動作の後には、グロー放電は、不安定
になった。そのとき、有効期間は事実上終了する。この
場合に、本発明に従い、電磁コイル120への電流を減少
させることによって容易に達成できる起磁力を減少させ
ることだけで、安定なグロー放電の動作が達成され得
る。

非磁性体から成るスパッタターゲット13及び113が第
１及び第２図で示されるマグネトロンスパッタコーティ
ング源で効果的且つ効率的に使用可能であることは、マ
グネトロンスパッタコーティング源の設計の当業者には
明白である。もちろん、非磁性体のスパッタターゲット
の場合は、動作に必要なコイル電流（第１の値）は磁性
体のスパッタターゲットの場合の動作に必要なコイル電
流（第２の電流）よりも小さい。

第１図の磁極片25及び27並びに第２図の磁極片125及
び128の最適な形状は、強い強磁性体を用いる場合と非
磁性体を用いる場合とで、幾分異なるようにすることも
可能である。第１図での内部磁極片27は、円筒22と別個
に示され、その磁極片27を異なる形状のものと取り替え
るのを容易にし、そのことは必要であり、又は望まし
い。第２図において、一体の磁極片128を有するトップ
プレート127は、外方磁極片125のように、容易に取り外
し可能である。従って、第１及び第２図のマグネトロン
スパッタコーティング源は、非磁性から強い強磁性まで
に亘る特性を有するスパッタターゲット13及び113で使
用するのに十分適している。

スパッタターゲットの浸食はスパッタターゲット面の
上の磁界強度の増加に導き、グロー放電のより低い電気
的インピーダンスへ更に導き、特定の電力レベルでの放
電に亘って維持され得る電圧を減少することが、前述さ
れている通りである。

所望のスパッタガス圧力で固定したスパッタリング速
度を維持するために、より高い電流及びより高い電力レ
ベルで動作することが必要である。そのため、従来技術
では、グロー放電電力源が電圧、電流及び電力の広範な
範囲をもたらすことが可能でなければならず、この電力
源は、逆に電力源及び電力消費の双方のコストに影響を
及ぼしていた。これに対し、本発明にしたがって、マグ
ネトロンスパッタコーティング源において永久磁石では
なく電磁石を使用することは、スパッタターゲットの上
の磁界強度の直接の電気的制御に役立ち、それによって
例えばスパッタターゲットの有効期間を通じて、グロー
放電電圧、電流及び電力の一定値で動作するのに適した
磁界強度にできる。このことは、磁性体ターゲット及び
非磁性体ターゲットの方向についてそのとおりである。
従って、グロー放電電力源及び電力消費の双方のコスト
において顕著な節約が、達成可能である。

本発明の開示した実施例で使用される磁気回路は、非
常に低い抵抗の磁気経路及び低い磁気損失のものであ
る。従って、必要とされる電磁力は低く、電磁コイル20
又は120への電流の制御は比較的ダイレクトなものとな
る。グロー放電が一定電圧の動作であると、結果として
グロー放電電力源に関連する費用の節約が、磁石の電力
源の費用を非常によく補うであろう。

前述したように、放電がグロー放電電力源からの電圧
の正常な適用を用いて自然点火する最小の圧力以下のス
パッタガス圧力で、グロー放電を動作することが、時に
必要となる。従来技術において、この問題に対する一つ
の方法が、点火が生じるのを可能にするのに十分な圧力
にスパッタガスの圧力を上昇させ、次にそのスパッタガ
ス圧力を所望の動作レベルまで減少させることである。
この従来の方法の不利な点は、費用、複雑さ、及び最初
に述べたように、比較的長い時間定数（スパッタコーテ
ィング時間の顕著な関数）を含むことである。

これに対し、本発明において、グロー放電点火は、電
極コイル20及び120への電流を短時間の間増加すること
で、ターゲット13及び113のスパッタ面に隣接する磁界
強度に対し容易な電気的制御でもって、容易に行える。

マゲネトロンスパッタコーティング源において、一般
にスパッタターゲットの冷却は、難しい多くの問題の１
つをもたらしている。例えば、前述の米国特許第4,100,
055号で説明したターゲット冷却方法は、ターゲットの
外周を取り巻く冷却ジャケットを使用する。最初に述べ
たように、比較的低い熱伝導率を有するスパッタターゲ
ットを冷却するこの方法は、磁性体の多くがそうである
ように不十分である。

第２図で示される実施例で、スパッタターゲット113
が、磁極片125及び128並びに非磁性リング129とクラン
プ141及び142と接触して保持される。図示されるよう
に、複数の噴出管154が、外方磁極片125及びリング126
に冷却水の噴出を向ける。スパッタターゲット113から
の熱移動への主なインピーダンスは、スパッタターゲッ
ト113の底面と磁極片125及び128の最上面並びにリング1
29との間の接触面で起こる。スパッタターゲット113の
冷却は、したがって「間接的」と適切に称される。この
間接的冷却形状は、たぶん１乃至２キロワットのグロー
放電電力レベルまで第３図で示される寸法の大部分の磁
性体スパッタターゲット113に適しているが、より高い
電力で不適切になるであろう。ターゲットのひずみ、亀
裂、及び局部的溶融でさえ、不適切な冷却の結果を引き
起こすかもしれない。

第１図で開示されるスパッタターゲット13のための冷
却手段は、（スパッタターゲット113に関して）間接的
冷却を「直接的」冷却で置き替える。「直接的」冷却で
は、冷却水（又は他の冷却剤）は、スパッタターゲット
13の底面と直接物理的に接触しており、第２図の非磁性
リング129の等価物によって課される熱インピーダンス
を介在しない。第２図の噴出管154に類似の複数の噴出
管が、スパッタターゲット13の底面に冷却水の噴出を方
向づけるべく用いられ得る。冷却は間接的ではなく直接
的であるため、これは、実質的に増加したグロー放電電
力レベルでの動作に適しているであろう。第１図で示さ
れる冷却手段は、マニホルド45の最上部の円筒隔壁60を
使用して、冷却水チェンバを入口環61及び出口環62に分
ける。隔壁60の最上部とスパッタターゲット13の底面と
の間の間隔64は、隔壁60の周囲に沿って入口環61から出
口環62まで、本質的に一様である半径方向の流れの水を
押し進めるべく選択される。このように、１組の分離し
た噴出管から生じ得る冷却の周囲の変動は、回避され
る。さらに、水の分布システムの単純化が達成される。
間隔64及び水の流速を適切に選択することによって、ス
パッタターゲット13の底面下に乱流が確実に生じ、それ
によって熱移動を抑制するよどんだ流体層の形成を回避
できる。

このように間隔64に関して隔壁60を使用する前述の直
接冷却装置は、マグネトロンスパッタコーティング源で
のスパッタターゲットの冷却の問題に新規な方法をもた
らす。

スパッタターゲット13の直接の冷却により、スパッタ
ターゲット13のひずみ、亀裂又は溶融を回避することに
ついて特別の重要性が認められる。亀裂等が起こるなら
ば、スパッタターゲット13は、真空装置を「水」びたし
にする。このことは、常に回避されるべきことである。

隔壁60及び隔壁64によりもたらされる一様な周囲の冷
却により、ひずみ、亀裂又は溶融による漏出の問題が非
常に軽減する。

一方、スパッタターゲットの有効期間の終わりが近い
とき、スパッタターゲット13で現れる漏出の危険は増加
する。そこで、その有効期間の終わりを知ることで漏出
の危険性は回避される。

スパッタターゲットの有効期間の終わりが差し迫って
いる時を決定する一つの方法が、例えばキロワット時で
測定され既に用いられたスパッタターゲットの有効期間
の量を単に身失わないようにし、且つ経験的に分かった
有効期間の終わりの点に達したとき動作を停止する方法
である。

第２の方法が、固定したスパッタガス圧力及び固定し
た放電電力レベルで、一定のグロー放電動作電圧を維持
するのに必要とされる、電気コイル20への電流とスパッ
タターゲット13への浸食状態とを相互に関連させる方法
である。このコイル電流はターゲットの浸食が進行する
とともに減少し、必要とされるコイル電流の大きさは非
磁性体ターゲットの場合よりも磁性体ターゲットの場合
により高いであろう。

第３の方法が、ホールプローブ67からのホール電圧の
変化を、例えば（第４図でのように）電磁コイル20への
電流の、固定した関連する値で監視し、このホール電圧
とスパッタターゲット13の浸食とを相互に関係させる方
法である。

本発明はグロー放電電力源、放電点火、及びターゲッ
トの有効期間の監視に関する付加的で役に立つ特徴とと
もに、非磁性から高い強磁性までに亘る磁気特性を有す
るスパッタターゲット物質に対し比較的大きい残量をも
たらす新規なマグネトロンスパッタコーティング源を提
供することが、前述したことから理解されるであろう。
開示した実施例の多くの修正が当業者によって可能であ
るが、本発明は特許請求の範囲によってのみ限定され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の円形マグネトロンスパッタコーティ
ング源の好適実施例の側方断面図である。 第２図は、本発明の変形実施例の側方断面図である。 第３図は、浸食の種々の段階での第２図のスパッタター
ゲットの一部を示す部分断面図である。 第４図は、第２図のマグネトロンスパッタコーティング
源で用いられるパーマロイスパッタターゲットについて
動作する有効期間の関数としてのホールプローブ電圧の
曲線を示す。 〔主要符号の説明〕 10……中心陽極組立体、11、111……陽極 13、113……スパッタターゲット、20、120……電磁コイ
ル 22、122……中心円筒、23、123……ベースプレート 24、124……中空外方円筒、25、125……外方磁極片 27、128……内方磁極片、36、136……外部フランジ 45……マニホルド、49……入口導管 50……間隙孔、52……第１垂直孔 53……第２水平孔、54……第２垂直孔 60……円筒隔壁、61……入口環 62……出口環、67、156……ホールプローブ 90……ベース部材、96、153……水冷チェンバ 97……水の入路、98……水の出路 100……中心ディスク、103……直角部材 127……トッププレート、129……非磁性リング 145……コイルジャケット、154……噴出管 167……断熱リング、201……磁力線

フロントページの続き (72)発明者 ウオルター・エドガー・グレイブズ・ジ ユニア アメリカ合衆国カリフオルニア州サン・ ホセ、パークランド・アベニユー3514 (56)参考文献 特開 昭58−87270（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−16068（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−3976（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−71372（ＪＰ，Ａ)

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陽極（10、11、111）、スパッタターゲッ
   ト（13、113）を含む陰極手段、並びに電磁コイル（2
   0、120）と、磁気ヨーク（22、23、24、122、123、12
   4）と、該磁気ヨークに接続され、空間的間隙を間に形
   成する磁極片（25、27、125、128）とを含む磁界形成手
   段から成るマグネトロンスパッタコーティング源であっ
   て、 前記磁気ヨーク（22、23、24、122、123、124）および
   前記磁極片（25、27、125、128）は、高い磁気透過率及
   び高い飽和磁化の物質から成り、 前記スパッタターゲット（13、113）は、前記磁極片（2
   5、27、125、128）の最上部に位置して、前記空間的間
   隙を完全に覆い、 前記磁界形成手段により形成される磁力線が、前記スパ
   ッタターゲット（13、113）の上にグロー放電を磁気的
   に限定し、かつ磁気的に強化し、 前記磁力線の形状及び強度は前記電磁コイル（20、12
   0）に流れる電流及び前記スパッタターゲット（13、11
   3）が作られる物質に依存し、 前記電流の値は、所望のスパッタガス圧で、前記グロー
   放電に対して所望の予め定められた動作電圧及び電流を
   もらたす磁界を前記スパッタターゲット（13、113）の
   上に形成すべく調整される、ところのマグネトロンスパ
   ッタコーティング源。
2. 【請求項２】請求の範囲第１項に記載されたマグネトロ
   ンスパッタコーティング源であって、 前記磁気ヨーク及び前記磁極片が該磁気ヨーク及び該磁
   極片を通して低い磁気抵抗の磁気回路を形成すべく形状
   付けられ、前記磁気ヨーク及び前記磁極片は前記電流の
   値により形成される磁界により磁気的に飽和していな
   い、ところのマグネトロンスパッタコーティング源。
3. 【請求項３】請求の範囲第１項に記載されたマグネトロ
   ンスパッタコーティング源であって、 前記電流は前記スパッタターゲットの物質が非磁性体で
   あるときに所望のグロー放電の形成のために必要な第１
   の値を有し、 前記電流は前記スパッタターゲットの物質が磁性体であ
   るときに所望のグロー放電の形成のために必要な第２の
   値を有し、 前記必要な第２の値は、前記必要な第１の値よりも大き
   くて、前記磁性体スパッタターゲットに磁気飽和をもた
   らし、それにより前記磁性体スパッタターゲットの上
   に、グロー放電を限定し、かつ強化することができる磁
   界の磁気間隙が形成される、ところのマグネトロンスパ
   ッタコーティング源。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項に記載されたマグネ
   トロンスパッタコーティング源であって、 前記スパッタターゲットの形状は、該スパッタターゲッ
   トが磁性であるか、非磁性であるかに無関係である、と
   ころのマグネトロンスパッタコーティング源。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第３項に記載されたマグネ
   トロンスパッタコーティング源であって、 前記磁極片が前記磁気ヨークから取り外し可能で、その
   磁気ヨークの上に異なる形状の磁極片で置き換えること
   ができ、これにより非磁性体を含む広範囲な磁気特性を
   有する物質から成るスパッタターゲットが使用できる、
   ところのマグネトロンスパッタコーティング源。
6. 【請求項６】請求の範囲第３項に記載されたマグネトロ
   ンスパッタコーティング源であって、 前記磁極片が前記磁気ヨークから取り外し可能で、その
   磁気ヨークの上に異なる形状の磁極片で置き換えること
   ができ、これにより前記磁極片の形状が変わって前記空
   間的間隙の位置も変わるが、前記磁気ヨークおよび電磁
   コイルは変わらず、 前記空間的間隙の位置の前記変化が前記グロー放電の位
   置を対応して変化させ、それにより前記スパッタターゲ
   ットからのスパッタされる物質の分布のパターンを対応
   して変化させる、ところのスパッタコーティング源。
7. 【請求項７】特許請求の範囲３項に記載されたマグネト
   ロンスパッタコーティング源であって、 前記電流の前記第１の必要な値は前記非磁性体スパッタ
   ターゲットの有効期間を通じて、所望のスパッタガス電
   圧で、前記グロー放電に対して所望の予め定められた動
   作電圧及び電流をもたら磁界を前記スパッタターゲット
   の上に形成すべく調整される、ところのマグネトロンス
   パッタコーティング源。
8. 【請求項８】特許請求の範囲第３項に記載されたマグネ
   トロンスパッタコーティング源であって、 前記電流の前記第２の必要な値は、前記磁性体スパッタ
   ターゲットの有効期間を通じて、所望のスパッタガス電
   圧で、前記グロー放電に対して所望の予め定められた動
   作電圧及び電流をもらたす磁界を前記スパッタターゲッ
   トの上に形成すべく調整される、ところのマグネトロン
   スパッタコーティング源。
9. 【請求項９】特許請求の範囲第１項に記載されたマグネ
   トロンスパッタコーティング源であって、 前記電流が瞬間的に増加され、これにより前記スパッタ
   ターゲットの上の磁界強度が瞬間的に増加され、それに
   よりグロー放電が点火するスパッタガス圧力以下の所望
   のスパッタガス動作圧力でグロー放電の点火が可能な、
   マグネトロンスパッタコーティング源。
10. 【請求項１０】陽極（10、11、111）、スパッタターゲ
    ット（13、113）を含む陰極手段、並びに電磁コイル（2
    0、120）と、磁気ヨーク（22、23、24、122、123、12
    4）と、該磁気ヨークに接続され、空間的間隙を間に形
    成する磁極片（25、27、125、128）とを含む磁界形成手
    段から成るマグネトロンスパッタコーティング源であっ
    て、 前記スパッタターゲットの近傍の磁界強度を測定する磁
    界測定手段（67、156）を含み、 前記磁界形成手段（67、156）が、前記磁界測定手段の
    測定に基づいて前記磁界強度を制御すべく調整可能で、 前記磁気ヨーク（22、23、24、122、123、124）および
    前記磁極片（25、27、125、128）は、高い磁気透過率及
    び高い飽和磁化の物質から成り、 前記スパッタターゲット（13、113）は、前記磁極片の
    最上部に位置して、前記空間的間隙を完全に覆い、 前記磁界形成手段（67、156）により形成される磁力線
    が、前記スパッタターゲット（13、113）の上にグロー
    放電を磁気的に限定し、かつ磁気的に強化し、 前記磁力線の形状及び強度は前記電磁コイルに流れる電
    流及び前記スパッタターゲット（13、113）が作られる
    物質に依存する、ところのマグネトロンスパッタコーテ
    ィング源。
11. 【請求項１１】特許請求の範囲第10項に記載されたスパ
    ッタコーティング源であって、 前記磁界形成手段が、前記磁極片の間の空間間隙に磁界
    を形成し、 前記測定手段が前記磁気片の間の磁界内に位置付けられ
    る、ところのスパッタコーティング源。
12. 【請求項１２】特許請求の範囲第11項に記載されたマグ
    ネトロンスパッタコーティング源であって、 前記測定手段がホールプローブであり、 前記ホールプローブは前記グロー放電によって生じる最
    大のターゲット浸食の領域付近で前記スパッタターゲッ
    トの下の近傍に位置づけられ、 前記ホールプローブからの出力ホールプローブ電圧は該
    ホールプローブの位置での磁界強度に比例する、ところ
    のスパッタコーティング源。
13. 【請求項１３】特許請求の範囲第10項に記載されたスパ
    ッタコーティング源であって、 前記陰極にスパッタ面及び反対面を有するスパッタター
    ゲットが取り付けられ、 前記測定装置は前記スパッタターゲットが前記陰極手段
    に取り付けられるときに、前記反対面の近傍に位置づけ
    られる、ところのスパッタコーティング源。
14. 【請求項１４】請求の範囲第10項に記載されたマグネト
    ロンスパッタコーティング源であって、 前記磁気ヨーク及び前記磁極片が該磁気ヨーク及び該磁
    極片を通して低い磁気抵抗の磁気回路を形成すべく形状
    付けられ、前記磁気ヨーク及び前記磁極片は前記電流の
    値により形成される磁界により磁気的に飽和していな
    い、ところのマグネトロンスパッタコーティング源。
15. 【請求項１５】請求の範囲第10項に記載されたマグネト
    ロンスパッタコーティング源であって、 前記電流は前記スパッタターゲットの物質が非磁性体で
    あるときに所望のグロー放電の形成のために必要な第１
    の値を有し、 前記電流は前記スパッタターゲットの物質が磁性体であ
    るときに所望のグロー放電の形成のために必要な第２の
    値を有し、 前記必要な第２の値は、前記必要な第１の値よりも大き
    くて、前記磁性体スパッタターゲットに磁気飽和をもた
    らし、それにより前記磁性体スパッタターゲットの上
    に、グロー放電を限定し、かつ強化することができる磁
    界の磁気間隙が形成される、ところのマグネトロンスパ
    ッタコーティング源。
16. 【請求項１６】特許請求の範囲第15項に記載されたマグ
    ネトロンスパッタコーティング源であって、 前記電流の前記第２の必要な値は、前記磁性体スパッタ
    ターゲットの有効期間を通じて前記ホールプローブ電圧
    に対して所望の一定値をもらたす磁界を前記スパッタタ
    ーゲットの上に形成すべく調整されている、ところのマ
    グネトロンスパッタコーティング源。
17. 【請求項１７】特許請求の範囲第10項に記載されたマグ
    ネトロンスパッタコーティング源であって、 非磁性のダイオード装置への前記マグネトロンスパッタ
    コーティング源の変換が、前記電流をゼロまで減少させ
    ることによって行える、ところのマグネトロンスパッタ
    コーティング源。
18. 【請求項１８】特請求の範囲第10項に記載されたマグネ
    トロンスパッタコーティング源であって、 非磁性のダイオード装置への前記マグネトロンスパッタ
    コーティング源の、より完全な変換が、前記電磁コイル
    に適切な値の逆の電流を印加することで行われ、続いて
    前記逆の電流がゼロまで減少され、ことによって前記磁
    気ヨーク、前記磁極片および前記磁性体スパッタターゲ
    ットの完全な消磁が行える、ところのマグネトロンスパ
    ッタコーティング源。