JP2934042B2 - プレーナー・マグネトロン・スパッタリングシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】図面において、数字二つの参照番号の第１
数字は、その参照番号が指す要素が示されている最初の
図を指し、数字四つの参照番号の始めの二つの数字は、
その参照番号が指す要素が最初に示されている図を指
す。

【０００２】

【従来技術とその問題点】この発明は、スパッタリング
蒸着に関し、特に、プレーナー・マグネトロン・スパッ
タリングにより作られる被膜の厚みの均一性とステップ
カバレージの問題に関する。スパッタリング装置では、
ターゲットが高エネルギーイオンによる衝撃を受けてタ
ーゲットから物質を半導体ウェーハなどの工作物上に放
出する。一般に、ターゲット及びウェーハは、典型的に
は３・１０^-4Torr未満の程度の圧力まで排気される真空
チャンバ内に置かれる。物理的スパッタリングでは、衝
撃粒子は、一般には、アルゴンなどの重い不活性ガスの
イオンであり、ターゲットの露出した前面に実質的に垂
直な方向に高速に加速される。

【０００３】産業的に受け入れることの出来る速度で
は、割合に高密度のイオン化した衝撃粒子を生じさせる
ことが重要である。最も費用対効果の大きなイオン源
は、低圧グロー放電である。電気的にバイアスするグロ
ー放電スパッタリング装置では、ウェーハは、スパッタ
リング反応装置アノード又は別のアノードとしてバイア
スされるペデスタル上に取りつけられ、ターゲットはス
パッタリング反応装置カソードとしてバイアスされる。
これにより、ターゲットの位置に、ターゲットの露出し
た前面に対して実質的に垂直であって、ターゲットの前
面に対して実質的に垂直な軌道に沿ってターゲットの露
出した面にイオンを加速させる電界が生じる。

【０００４】高エネルギー電子とガス分子との衝突によ
って、これら中性粒子の一部がイオン化して、ターゲッ
トに衝突するイオンを補充する。このイオン化により、
反応チャンバ内にプラズマ・シース(plasma sheaths)と
呼ばれる自由電子不足領域によりカソード及びアノード
から分離された導電性プラズマ体が生じる。このプラズ
マ体は導電性であるので、加速する電界は、実質的に、
ウェーハ及びターゲットの位置のプラズマ・シース領域
に限定される。

【０００５】プレーナー・マグネトロン・スパッタリン
グ装置では、ターゲット・シース内に電子を捕らえてタ
ーゲット付近に向ける磁界を生じさせることによってタ
ーゲットの位置におけるイオン密度が、高められる。こ
れらのトラップ内の高い電子密度により、これらの領域
内でのイオン生成率が高まって、ターゲットの、これら
のトラップ領域付近の部分でのイオン密度が向上する。
ターゲット・シース内の電界Ｅはターゲットの露出した
面に対して実質的に垂直であるので、磁界Ｂがターゲッ
ト面に対して実質的に平行となる様な領域では、Ｅ×Ｂ
ドリフト場は電子をターゲットの表面に平行に押す。Ｅ
×Ｂドリフト場がターゲット表面に平行となる様な領域
が、電子を中に捕らえる閉じた通路を形成する様に磁界
を構成することによって電子が捕らえられる。該ドリフ
ト場の構成は、磁界の場所及び形状の協働的選択により
達成される。

【０００６】典型的には、ターゲット材料は、反応装置
内に装置される裏当て板に取りつけられる。裏当て板か
ら弾き出された粒子は集積製造プロセスを汚染するの
で、ターゲットのスパッタリングがこの裏当て板に達し
ないことが重要である。従って、裏当て板のスパッタリ
ングが行なわれる前に、普通はターゲットが置換され
る。遺憾なことに、その結果として、元のターゲット材
料をまだ相当の割合で含有しているターゲットが置換さ
れることになる。

【０００７】多くのターゲットは、金などの高価な材料
から成っており、ターゲットを置換するために生産時間
が失われるという著しい損失があるために、ターゲット
を置換しなければならなくなる前に行なえるスパッタリ
ングの量を最大にすることが大切である。１９７７年２
月１８日にスローンテクノロジーコープ(Sloan Technol
ogy Corp) が提出したカソードスパッタリング装置(Kat
hodenzerstaeubungsvorrichtung)という名称のドイツ公
開公報２７０７１４４号においては、磁石／磁極組立体
がｘ及びｙ方向に縦に掃引され、或いは軸外れ極組立体
が回転軸の周囲に半径方向に掃引されて、ターゲットか
らのスパッタの時間平均均一性が向上したターゲットス
パッタのパターンを生じさせる。

【０００８】１９８４年４月２４日にチャールズB.ギャ
レット(Charles B. Garrett)に対して発行されたプレー
ナー・マグネトロン・スパッタリング装置(Planar Magn
etron Sputtering Device)という名称の米国特許4,444,
643号においては、可動磁界源をターゲットの面に平行
に移動させて、ターゲット全体にわたって向上した均一
性を有するターゲットの時間平均スパッタを生じさせる
ことによって、一つのターゲットの使用により処理でき
るウェーハの数を増やす。

【０００９】１９８７年１２月２２日にケネスF.フリー
マン他（Kenneth F. Freeman et al.)に対して発行され
た「磁界が周方向及び半径方向に組合せ移動するプレー
ナー・マグネトロン・スパッタリング装置」（Planar M
agnetron SputteringDaviceWith Combined Circumferen
tial And Radial Movement Of Magnetic Fields) とい
う名称の米国特許4,714,536 号においては、この様な従
来の装置では磁石組立体上の一定の点が常にターゲット
上の与えられた半径方向位置の上を回転するので円形の
溝が形成される傾向があると述べられている。ターゲッ
トのもっと均一なスパッタを生じさせるために、磁界が
ターゲットの中心の周囲に軸外れに回転させられるとき
に該磁界は半径方向に出し入れされる。

【００１０】ターゲットの利用効率を向上させることに
は明らかなコスト上の利益があるけれども、均一な厚み
を有するウェーハ被膜を作ることも重要である。図１Ａ
及び図１Ｂはバリアンアソシエーツ（Varian Associate
s ）のCONMAG I及び CONMAG IIシステムをそれぞれ示し
ており、これらは各々、金属支持体１０上にステップカ
バレージ(step coverage) 及び均一性を改善する円錐形
ターゲット１１を有する。単一の電源が支持体１０及び
ウェーハペデスタルの間に接続されている。CONMAG II
実施例は、第２のターゲット１２を有し、これは円錐形
ターゲット１１の軸Ａを中心とし、且つこれに垂直であ
る。これらのターゲットは、いずれも回転はしない。円
錐形ターゲット１１は金属支持体１３上に装置され、タ
ーゲット１２は別の金属支持体１４上に装置される。２
個のプラズマ領域を生成出来る様に、別の電源がこれら
２個の金属支持体の各々のために設けられる。CONMAG I
I 実施例では、ターゲット１２と、別の金属支持体１４
とを付加するにはターゲット１１及び１２間の間隔が最
適でないことが必要であるので、これら二つのターゲッ
トからのコーティングの均一性が低下することになる。

【００１１】アネルバ(Anelva)による１０００シリーズ
・スパッタリングシステムでは、図２に示されている形
状を有する１対の磁極片２１及び２２によってターゲッ
トに単一の広い溝が作られる。外側磁極片２１の側は、
点Ｃを中心とする曲率半径Ｒを有する。上側２４及び下
側２５は、真っ直ぐであり、それぞれ距離ｄ₁ 及びｄ ₂
だけ点Ｃから垂直に離れている。内側磁極片２２は、外
側磁極片と実質的に同じ形状を有する周囲を持ってい
る。磁界は、これら２個の磁極片により形成される。

【００１２】上記文献には幾つかの問題点がある。米国
特許4,714,536 号では、回転及び半径方向の組合せ運動
を生じさせる歯車は、このターゲットのための冷却水中
に置かれる。これら歯車には潤滑がないので、これら歯
車は急速に腐食し、非常に頻繁な交換を必要とする。ま
た、プラズマシースは割合に短いので、何時でも、基板
の小部分だけにスパッタリング蒸着が行われる。

【００１３】ドイツ公開公報２７０７１４４号、米国特
許4,444,643号、及び米国特許4,714,536 号では、ター
ゲット利用効率が高められるけれども、スパッタリング
によりウェーハ上に作られる被膜の質に対する効果につ
いては何の考慮もしていない。特にサブミクロン集積回
路製造では、厚みが均一でステップカバレージが優れて
いる層を作ることが非常に大切である。層がパターン付
けされるとき、層の或る部分が他の部分より厚いなら
ば、その各々の部分は異なる時点でパターン完成を達成
することになる。若し或る領域が過剰エッチングされて
他の領域でエッチング完了したならば、その過剰エッチ
ングされた領域でのライン幅は設計値未満に減少する。
従って、これらのシステムの層の均一性及びステップカ
バレージは、現状の技術水準の回路における殆どのスパ
ッタリングアプリケーションには不十分である。上記の
プロセスからは２５％程度の厚み変動が生じる可能性が
あるので、該プロセスは実質的にウェーハのバックグラ
ウンド平面の蒸着にだけ適している。

【００１４】正確なマスク・アライメントを保つために
も均一なコーティングは重要である。アライメントマー
クは一般にはウェーハ上の隆起した特徴から成るので、
該ウェーハ上に数個の層が蒸着された後でもなお見え
る。アライメントマークの位置での非対称的コーティン
グは、これらのマークの見かけ上の位置に偽の結果を生
じさせて、その後のパターン付けのアライメントを狂わ
せる可能性がある。

【００１５】Anelvaスパッタリングシステムでは、ター
ゲットをウェーハから一般的距離（４０−５０mm程度）
よりも遠い距離（８０mm程度）に位置決めすることによ
って層の厚みの均一性を良好にすることが出来る（３％
程度の厚み変動）。遺憾なことに、この間隔では、この
システムは、広角入射スパッタリング粒子からの充分な
蒸着がないので、不十分なステップカバレージを生じさ
せる。

【００１６】

【発明の概要】図示した好適な実施例では、１対の磁極
片の形状が優れたコーティング均一性、優れたステップ
カバレージ及び優れたステップカバレージ均一性を生じ
させるプレーナー・マグネトロン・スパッタリングシス
テムが与えられる。これらの磁極片の、ターゲットの表
面に平行な断面の形状は、ターゲットから離れてゆくス
パッタリングされた粒子の角度分布の解析と、均一なコ
ーティング、優れたステップカバレージ及び優れたステ
ップカバレージ均一性を生じさせるのに必要なスパッタ
リングされた粒子の分布の分析とを動機とする。ある種
の実施例では、これらの磁極片の、ターゲットの表面に
垂直な断面の形状は、ターゲット利用効率と、コーティ
ング厚みの均一性、ステップカバレージ及びステップカ
バレージ均一性との両方を動機とする。

【００１７】図３に、ターゲット３５からウェーハ３４
へスパッタリングされた粒子３６の経路が図示されてい
る。特に、この経路は、この粒子の、穴３１への入射角
の効果を示す。穴３１に到達する粒子の入射角θが斜め
すぎると、この穴の一側壁の上隅３２が、この穴の反対
側の側壁のベース３３を陰にする可能性がある。よっ
て、幅がＷで深さがＤの穴については、０から tan^-1Ｗ
／Ｄまでの範囲内の角度θから到達する粒子だけが、左
側壁上にコーティングを生成するのに有効である。同様
に、０から tan^-1Ｗ／Ｄまでの範囲内の角度θから到達
する粒子だけが、右側壁上にコーティングを生成するの
に有効である。優れたステップカバレージを得るには、
ウェーハ全体にわたって、穴、溝、又はラインの両側か
ら充分な粒子のフラックスがあること、その様な構造の
両側がコーティングされることが必要である。優れたス
テップカバレージ均一性を得るには、ウェーハの上面全
体にわたって、全ての穴、溝及びラインの各側からほぼ
同じフラックスが来ること、及び、平らな面上の平均の
厚みの、側壁上の平均厚みに対する比が約５以下の程度
の適当に小さな数であることとが必要である。

【００１８】物理的スパッタリング（化学的スパッタリ
ングに対して）では、入射衝撃粒子は、ターゲット内
に、運動量方向の統計的分布を有する衝突カスケードを
生じさせると考えられている。この統計的プロセスによ
り、ターゲット粒子がランダムな方向に放出されるの
で、ターゲットからの粒子の放出は実質的にコサイン角
度分布をなす。経験的試験は、この分布が実際に２００
０ｅＶ程度のスパッタリング・電圧について発生するこ
と、そして、スパッタリング電圧がもっと高い場合に
は、この分布は、ターゲット面にもっと平行な方向に幾
分それることを示している。

【００１９】図４に示されている様に、ウェーハ４２の
点Ｐにおいて、角度極座標θ、φを中心とする立体角ｄ
θｄφの中に入射する粒子の強度Ｉ（Ｐ、θ、φ）は次
の（１）ないし（４）の因子の積に等しい：即ち、
（１）角度範囲ｄθ及びｄφの中のターゲットの部分の
面積ｒ² tan θ・ｄθｄφ；（２）フラックスの球対称
分布についての強度低下のｒ^-2因子；（３）ウェーハへ
の法線と、これら粒子についての入射フラックスベクト
ルとの間の角度θを考慮するcos （θ）射影因子；
（４）時間平均局所プラズマ強度により決まる、ターゲ
ットのこの無限小面積からのスパッタリング速度Ｓ。よ
って、ガス散乱の効果を無視すれば、この立体角内で点
Ｐに入射する粒子の強度は Ｉ（Ｐ、θ、φ）＝Ｓ（Ｑ）・sin θ・ｄθｄφ （１） となり、ここでＱは、スパッタリングがそこからこれら
の入射粒子を生じさせるところのターゲットの点であ
る。

【００２０】ターゲットの効用を最大にしようとする上
記従来特許の目的がそうである様に、Ｓ（Ｑ）が実質的
に定数であるときには、点Ｐにおけるこのフラックス
は、ウェーハの点Ｐにおいて、ターゲットのこの無限小
面積と対向する立体角に丁度等しい。従って、これらの
装置については、ウェーハの点Ｐ上の粒子の総強度Ｉ
（Ｐ）＝∫Ｉ（Ｐ、θ、φ）ｄθｄφは、点Ｐでターゲ
ットと相対する立体角に等しい。一般に、ウェーハは、
ターゲットの下に中心を有すると共にターゲットに平行
であるので、点Ｐがウェーハの中心にあるときに最大対
向立体角が生じる。従って、これらの従来のスパッタリ
ングシステムは、ウェーハ上に確かに不均一なコーティ
ング厚みを生じさせる。ウェーハ／ターゲット・システ
ムは軸対称であるので、厚みＴは、点Ｐの、ウェーハ中
心Ｃ_w からの半径方向距離ｒ_w のみの関数であり、図５
に示されている形状を有する。

【００２１】ターゲットは有限の半径Ｒ_t を有するの
で、点Ｐを通る垂直線の周囲の任意の与えられた角度φ
について、それについてフラックスがゼロでないところ
の方位角θの最大値がある。θの値がもっと大きいと、
方向θ、φの立体角ｄθｄφの円錐はターゲットと交差
しないので、この方向からは粒子はスパッタリングされ
ない。従って、点Ｐでの粒子の角度分布は、点Ｐの軸Ａ
からの距離、ターゲットの半径Ｒ_t 、ウェーハの半径Ｒ
_w 、ウェーハとターゲットとの間の距離Ｄ、及び、ター
ゲット内でのスパッタリング強度分布の関数である。タ
ーゲットからの空間的に均一なスパッタリング速度で
は、軸Ａの方向から点Ｐ上へのスパッタリング蒸着速度
は、軸Ａから点Ｐまでの距離と共に増大し、ターゲット
の周囲上の最も近い点の方向からのスパッタリング速度
は、軸Ａから点Ｐまでの距離と共に減少する。従って、
ターゲットの均一なスパッタリングを生じさせる従来の
システムは、ステップカバレージ均一性が良くない。

【００２２】ターゲットの中心Ｃ_t とウェーハの中心Ｃ
_w とを通る軸Ａに関してシステムが軸対称であるので、
Ｓがターゲットの中心Ｃ_t からの半径方向距離ｒ_t のみ
の関数である場合に限って蒸着された強度Ｉ（Ｐ、θ、
φ）は軸対称性を保つ。即ち、Ｓ＝Ｓ（ｒ_t ）であり、
ターゲットの半径Ｒ_t より大きなｒ_t についてはゼロと
なる。この選択では、ウェーハの中心から半径方向距離
ｒ_w にある点Ｐで、総強度Ｉ（Ｐ）は、点Ｐの（軸Ａの
周囲の）角度位置φ_wから独立しており、従ってｒ_w の
みの関数である。数学的には、Ｉ（ｒ_w ）は、全てのθ
及びφについての積分であり、角θ及びφについて、点
Ｑは、この方向に入射粒子を生じさせるように位置す
る。回転対称性であるので、ウェーハ上のｘ＝ｒ_w 及び
ｙ＝０の点という特別の場合について、その値を図６に
示されている様に計算出来る。 I(r_w)=∫_E〔S(｛u²＋v²｝^1/2)・D・｛(r_w-u)²＋v²＋D²｝^-3/2〕dudv (2) ここでＤはウエーハとターゲットとの間の間隔であり、
∫_E は、ターゲット内の（ｕ，ｖ）範囲上の積分であ
り、Ｓ（｛ｕ² ＋ｖ² ｝^1/2)は｛ｕ² ＋ｖ² ｝^1/2 がタ
ーゲット半径Ｒ_t より大きければゼロである。被積分関
数は点（ｕ，ｖ，Ｄ）でのスパッタリング強度分布（即
ち、ターゲットからのスパッタリング粒子の率の分布）
と、ウェーハへの法線と、点（ｕ，ｖ，Ｄ）及び
（ｒ_w ，０，０）を結ぶベクトルとのなす角のコサイン
と、球対称フラックスのｒ^-2因子特性との積である。

【００２３】ウェーハ上に実質的に均一なコーティング
厚みを生じさせるために、Ｓ（ｒ_t ）は、図７に示され
ている理想的関数従属性Ｓ_I （ｒ_t ）を持たなければな
らない。このスパッタリングプロフィールは、ターゲッ
トにＮ個の軸対称の溝の組をエッチングすることにより
近似することが出来、ここでｋ番目の溝はスパッタリン
グ強度分布Ｓ_k （ｒ_t ）を生じさせ、実際のスパッタリ
ング率Ｓ_a （ｒ_t ）は、 Ｓ_a (r_t )=Σ^N _k=1S_k (r_t ) (3) である。これは、Ｎ＝２の場合について図８Ａ及び図８
Ｂのグラフに示されている。図８Ａは、二つの溝の各々
についてのスパッタリング強度分布を示し、図８Ｂは実
際の総スパッタリング強度分布と理想的スパッタリング
強度分布とを比較し、理想的分布への適度な近似を実際
に生じさせて１対の同心円形溝を適切な半径、幅及び深
さのターゲットにスパッタリングすることが出来る。

【００２４】ターゲットにおける選択された溝の形成
は、スパッタリング強度Ｓ_a （ｒ_t ）を生じさせる磁極
片を有する特別に設計されたマグネトロン源により達成
することが出来る。Ｎ＝２で、この実際のスパッタリン
グプロフィールを達成する磁極片が図９Ａに示されてい
る。このデザインを他のＮの値に容易に適合させること
が出来る。

【００２５】このデザインは、マグネトロンスパッタリ
ングシステムでは、スパッタリングの大半は、磁界がタ
ーゲットとほぼ平行となる場所で生じ、これが生じる領
域は、その中に電子が捕らえられてイオン生成と、それ
に付随する局所スパッタリング率とを高めることの出来
るところの閉じた通路を形成しなければならないという
事実を利用している。ターゲットに円形対称的スパッタ
リングパターンを生じさせるために、ターゲットの中心
軸の周囲に磁極片と磁石とを回転させる。

【００２６】磁界がターゲットに実質的に平行となる領
域は２個の磁極片の間のトラックに沿って生じる。磁極
片は、このトラックが次の３個の領域、即ち、（１）軸
Ａを中心とする半径Ｒ₁ の第１のほぼ円形の弓形、
（２）軸Ａを中心とする半径Ｒ₂ の第２のほぼ円形の弓
形、及び（３）この第１及び第２の弓形を結合させて閉
じた経路を形成する２個のセクションと、から成ること
となる様に設計される。軸Ａにおいて、第１の弓形は角
度α₁ に対向し、第２の弓形は角度α₂ に対向する。こ
れらの磁極片が軸Ａの周囲に回転させられるとき、α₁
／α₂ の相対的深さを有する半径Ｒ₁ 及びＲ₂ の２個の
溝が作られる。これら２個の弓形を結合させるトラック
のセクションは、これら２個の溝の間の領域のスパッタ
リングを生じさせることにより、これら２個の溝の間の
スパッタリングされた領域を平らにする。該トラックの
第１及び第２のセクションの弓形の長さ及び半径は、タ
ーゲットからウェーハ上にスパッタリングされるコーテ
ィング厚みの平坦性を最適にするように選択される。

【００２７】優れたステップカバレージを得るには、両
方の側壁が充分にコーティングされるのに充分な程度に
ステップ全体に充分な厚みのカバレージを設けること、
及び、ライン、溝又は穴の両方の側壁に充分なスパッタ
リング蒸着が行われることが必要である。優れたステッ
プカバレージ均一性を得るには、ステップが非対称的に
被覆されない様に、上向き及び下向きの両方のステップ
が実質的に均等に覆われることが必要である。アライメ
ントマークが非対称的に覆われると、後続の層のアライ
メント外れを生じさせる可能性がある。下側の特徴が非
対称的に覆われると、それらの特徴が、後続の層の特徴
とアライメント外れになる可能性がある。スパッタリン
グ率Ｓ（ｒ_t ）の単調に増大する形は、ウェーハの中心
に向かう方向において点Ｐに斜めに入射する粒子の割合
を増大させることによりステップカバレージ均一性を向
上させる。ステップカバレージの均一性は、ターゲット
半径Ｒ_t 及びウェーハ半径Ｒ_w の比Ｒ_t ／Ｒ_w の関数で
もある。この比及びスパッタリング率Ｓ（ｒ_t ）を選ん
で、優れたステップカバレージ均一性及び優れたコーテ
ィング厚み均一性を達成することが出来る。

【００２８】回転軸Ａはこれらの磁極の境界内にあるの
で、何時でも、これらの磁極によりカバーされる面積は
ターゲットの全面積の相当の部分となっている。これ
は、何時でもターゲットの小部分だけからスパッタリン
グが行われる米国特許4,714,536 号及びドイツ公開公報
２７０７１４４号のシステムにより生成されるスパッタ
リング率より遥かに大きなスパッタリング率を生じさせ
る。単一トラップ領域トラックが生成されるので、上記
のCONMAGII の場合の様に、複数のプラズマ領域のうち
のどれが実際にプラズマを生じさせるかという不安定性
はない。この不安定性は、プラズマの非線形性の故に発
生するものである。若しプラズマの一部が過剰なイオン
化を生じさせると、それは導電性を大きくさせて、その
領域により大きな電流を引込み、更に一層イオン化を促
進する。よって、この単一のトラップ領域は、上記のCO
NMAG II で各トラップ領域に必要とされる別々の電源を
必要としない。

【００２９】一実施例では、一組の馬蹄型磁石により磁
界が生成されるが、その各磁石は、第１磁極片に付され
た第１極性の極を有し、その反対の極性の極は第２磁極
片に付されている。これらの磁極片の間のギャップに、
該磁極片間の磁界と、イオンをターゲットへ加速する電
界とによってトラップ領域が生成される。これら磁極片
は、ターゲットと、磁極片を含む平面とに対して垂直な
軸Ａの周囲に回転させられるので、円筒対称的スパッタ
リングパターンがターゲットに生じる。この形状は、図
８Ａ及び８Ｂに示されているピークに似た１対のピーク
を有するスパッタリング強度パターンを生じさせる。タ
ーゲットからのスパッタリングの実際の深さの測定され
た分布が図１１に示されている。

【００３０】別の実施例では、第１の磁極片は実質的に
平らであり、第２の磁極片は、第１磁極片の平面に垂直
な平面内にＵ形状の断面を有する。この実施例は、ター
ゲットの外側の境界に遥かに近い実質的スパッタリング
を可能にして、ターゲット利用率を向上させる。半径ｒ
における幅Ｗのスパッタリングされていないバンドはほ
ぼ２πｒＷに等しい面積を有するので、増大したｒの最
大値までスパッタリングする能力は、ターゲットの利用
率を著しく増大させる。この実施例は、マグネトロン組
立体内により大量の磁性材料を詰め込むことが出来るの
で、磁極片間の磁界の強度を強めることも可能にするも
のである。

【００３１】本発明のこれらの目的、長所、及びその他
の目的、長所は、図面と関連させて好適な実施例を説明
する以下の詳細な記述から明らかとなる。この詳細な記
述は本発明を説明するものであるが、それを限定するも
のではない。

【００３２】

【実施例】図９Ａ及び９Ｂは、均一な厚み、優れたステ
ップカバレージ及び優れたステップカバレージ均一性を
有するスパッタリングコーティングの生成を可能にする
強磁性磁極片９１及び９２を有するマグネトロン組立体
９０の上断面図及び側断面図をそれぞれ示す。このマグ
ネトロン組立体は、図１０に示されている様なスパッタ
リングシステム真空チャンバの蓋として利用されてい
る。

【００３３】上断面図は、本書では『平行断面』とも称
するが、それは、この断面が、ターゲットに平行な平面
内にあるからである。同様に、側断面図を本書では『垂
直断面図』とも称するが、それは、それがターゲットに
対して垂直だからである。代表的スパッタリングシステ
ムは真空チャンバ１００１を包含しており、その中に高
真空が生成される。チャンバ１００１は、一般的には、
側壁１００２と、該真空チャンバの蓋としても作用する
マグネトロン組立体９０とにより閉塞される。該側壁
は、しばしば、ステンレススチール又はアルミニウムな
どの金属から成る。該蓋の下側には、ウェーハ４２にス
パッタリングされるべき材料から成るターゲット４１が
取りつけられている。チャンバ１００１の底にペデスタ
ル１００３があり、処理時にはその上にウェーハが置か
れる。電圧源１００４は壁１００２とマグネトロン組立
体９０との間にｄｃ又はｒｆ電位差を生成してイオンを
ターゲット中へ加速してターゲット粒子をウェーハ上に
スパッタリングする。金属リング１００５は、側壁の頂
部に取りつけられていて、溝１００６を包含し、その中
にゴム製Ｏリングがある。このＯリングは、金属リング
１００５と、テフロン又はセラミックなどの非導電性材
料から成るリング１００７との間に真空シールを形成す
る。非導電性リング１００６は、側壁１００２とマグネ
トロン組立体９０との間に電圧差を生じさせることを可
能にするものである。ターゲット上に高エネルギーイオ
ンが衝突して熱を発生させるので、水冷チャンバ９４な
どの冷却システムがターゲットに熱的に接続されてい
る。ターゲットの冷却を強化するために、マグネトロン
組立体内の受け板９１１は、銅などの高度に熱伝導性の
材料から成る。

【００３４】マグネトロンスパッタリングシステム内で
は、ターゲット付近に電子を捉えることによりターゲッ
ト付近でのイオンの生成を増大させるためにチャンバ１
００１内でターゲット４１付近に磁界が生成される。こ
の電子トラップは、一般的には、その中では磁界がター
ゲットに実質的に平行となるところの１個以上の閉じた
ループから成る。これらの領域内では、電界及び磁界は
実質的に垂直で、電子をターゲットの表面に平行に押す
Ｅ×Ｂドリフト場を生成する。これらの領域は閉じたル
ープを形成するので、電子はターゲット付近に捉えられ
て、ターゲットに衝突するイオンを効果的に生じさせ
る。

【００３５】このスパッタリングシステムでは、マグネ
トロン組立体９０がこれらの電子トラップ領域を生じさ
せる。図９Ａ及び９Ｂに示されている様に、マグネトロ
ン組立体９０は、磁極片９１及び９２、磁石９３、シー
リング・リム９６、ターゲット４１、及び、磁極片９１
及び９２をモータ９５に結合させるモータ取付け板９４
を包含する。これらの磁石の全てが、磁極片９１と接触
する同一極性磁極を有する。電磁石を使って磁極片間に
磁界を生じさせることも出来るが、永久磁石の方が磁界
強度が大きいので好都合である。

【００３６】モータ９５は、ウェーハペデスタル１００
３上に中心を有する軸Ａの周囲に磁極片９１及び９２及
び磁石９３を回転させて、円形対称の時間平均スパッタ
リングパターンを生じさせる。以下にもっと詳しく述べ
るように、この回転は、ターゲット４１に、軸Ａを中心
とする円形のスパッタリングされた溝９７及び９８を生
じさせる。軸Ａに対するこれらの溝の幅、深さ及び間隔
は、ウェーハ４２上に非常に均一なコーティング厚みを
生じさせるために選択される。溝９８はターゲット全体
に多数の斜行イオンを生じさせ、これらのイオンがあら
ゆる横部分（即ち、ウェーハ４２に平行なあらゆるベク
トル成分）を有するので、あらゆる向きのステップにつ
いてウェーハ全体に優れたステップカバレージが得られ
る。

【００３７】図１３において、溝９８の部分１３０１
は、点Ｐに、軸Ａに向かって内向きの半径方向成分を有
するイオンのフラックスを生じさせることが分かる。溝
９８の部分１３０２と、溝９７の全てとは、点Ｐに、軸
Ａから外向きの半径方向成分を有するイオンのフラック
スを生じさせる。溝９８の部分１３０１は、溝９７より
深く長くて、且つ溝９７の大部分及び部分１３０２の大
部分より点Ｐに近いので、部分１３０１からのフラック
スは、これらの他の発生源からのフラックスと同じ大き
さとなり得る。溝９７、溝９８、ウェーハ４２及びター
ゲット４１の半径は、これらの溝の幅及び深さと関連し
て、ウェーハ全体にわたって実質的に一定の層厚みと最
大のステップコーティング均一性とを生じさせる。これ
を達成する１対の磁極片が図９Ａに示されている。

【００３８】図１２Ａ−１２Ｃは、図９Ａの磁極片形状
を得るのに利用されるステップを示す。図１２Ａは、そ
れぞれ半径Ｒ₁ 及びＲ₂ の２個のギャップ領域１２０４
及び１２０５を作る一組の３個の強磁性磁極片を示す。
これらのギャップ領域の各々を中心とするバンド内で
は、磁界は実質的にターゲット４１に平行であるので、
これら領域の各々は電子トラップとして作用することが
出来る。しかし、プラズマプロセスは非線形であるの
で、プラズマは一般的にはこれらトラックの一つにだけ
に生じる。これを避けるために、磁極片は、半径Ｒ₁ の
弓形の部分１２０４′と、半径Ｒ₂ の弓形の部分１２０
５′と、これら２個の弓形を結合させて閉じた経路を形
成させる１対の半径方向セクション１２０６及び１２０
７とを含む単一のトラックを形成する様に作り直され
る。この磁極片の組は、今、Ｃ形状の磁極片１２０２′
と、円形磁極片１２０１、環状磁極片１２０３、及びこ
れら先の２個の磁極片を結合させる半径方向セグメント
を含む磁極片１２０３′とから成っている。

【００３９】磁極片１２０２′及び１２０３′の経験に
基づく変更の結果として、図９Ａの磁極片９１及び９２
が得られた。磁極片９１は腎臓形状であり、磁極片９２
は、磁極片９１の外側縁９１０にほぼ平行な内側縁９９
を有するので、これら２個の縁の間のギャップ９１２は
実質的に一定の幅を有する。このギャップの一定の幅
は、ギャップ９１２の全長にわたって磁界を実質的に一
定にすることにより、磁極片１２０２′及び１２０３′
間のギャップの部分付近にだけプラズマが生じる傾向を
弱める。

【００４０】図１２Ｃは、図９Ａ及び１２Ａの磁極片の
組を比較して、軸ＡからほぼＲ₁ 及びＲ₂ の距離にある
部分を含むギャップ９１２を生じさせる磁極片９１を磁
極片９１及び９２が作り出すことを示す。点ａから点ｂ
までのギャップ９１２の部分は、ギャップ１２０５の約
５０％とほぼ同じで、ターゲットから半径Ｒ₁ の環状溝
をスパッタリングする。若しこの部分が回転軸Ａから僅
かに心外れになっていると、それは、その溝がターゲッ
BR>トに食い込んでエッチングされるという結果をもた
らす。該溝の幅は、ギャップ１２０５の幅にも影響され
る。該溝の深さは、この弓形が軸Ａに対向する程度を変
えることによって、変化させることが出来る。

【００４１】ギャップ９１２の、点ｃから点ｄまでの部
分、及び点ｅから点ｆまでの部分とは、ギャップ１２０
４の約１５％とほぼ同じである。ギャップ９１２の、点
ｂから点ｃまでの部分と、点ｆから点ａまでの部分と
は、図１２Ａの磁極片１２０２の真下のターゲット環状
領域のスパッタリングを生じさせる。ギャップ９１２
の、点ｄから点ｅまでの部分は、図１２Ａの磁極片１２
０１により覆われる円形領域のスパッタリングを生じさ
せる。電子は、ギャップ９１２の中心付近に位置するト
ラック（図１２及び１４で破線１２０８により表されて
いる）の中に捉えられる。ギャップ９１２の幅は実質的
に一定であるので、電子捕獲特性は、電子トラップ領域
全体にわたって実質的に一定である。図９Ａにおいて、
ギャップ９１２が回転軸Ａを覆うので、ターゲットのス
パッタリングもターゲットの中心で行われることが分か
る。これは、図８の領域８１及び８２のスパッタリング
強度を向上させて、Ｓ_i ( ρ_t ) にほぼ等しいスパッタ
リング分布を生じさせる。剥落してウェーハ上に積もる
可能性のある微粒子を生じさせる薄いバックスパッタリ
ングされた領域の形成を防止するために、ターゲットの
全ての点に少なくともある程度のスパッタリングを生じ
させることが重要である。

【００４２】図９Ａ及び１２Ｃの実施例は、４個のセク
ション１４０１−１４０４（図１４に示されている）か
ら成るギャップを有し、その各々が円の弓形となってい
る。その結果として、半径Ｒ₁ 、ｒ₁ 、ｒ₂ 及びｒ₃ の
連続する４個の円形弓形を順次にフライス削りする様に
プログラムされたプログラマブルな工作機械による切削
によりギャップを容易に製造することが出来ることとな
る。これにより、一定幅のギャップが生じると共に、両
方の縁９９及び９１０（図９に示されている）が生じ
る。これらの弓形の半径ｒ₁ 、ｒ₂ 及びｒ₃ と、それぞ
れの弓形の長さとは、点ｄ及びｅ間のトラック１２０８
の部分が実質的に回転軸Ａから距離Ｒ₂ に位置すること
となる様に選ばれる。点ｂから点ｃまでのトラック１２
０８の部分を作って領域８２の下側部分をスパッタリン
グさせるために、半径ｒ₁ はｒ₃ より小さく選ばれる。
同様に、半径ｒ₃ は、点ｆからａまでのトラック１２０
８の部分を作って、領域８２の上側部分の追加のスパッ
タリングを生じさせる様に選ばれる。

【００４３】コーティング厚みの均一性は、平均の厚み
の分数としての厚みの可変性として測定される。磁極片
のパラメータは、この厚みの分数変化を最小にするため
に選ばれる。ステップカバレージは次のようにして測定
される。穴又は溝において、コーティングの最小厚みは
１対の相対する側壁の各々の垂直高さに沿って測定され
る。ウェーハ面上のフィルム厚さに対する最小側壁厚み
の比は、その穴又は溝の分数ステップカバレージであ
る。ステップカバレージ均一性は、この比の平均値の分
数として、この比の可変性として測定される。

【００４４】回転軸ａから距離ρ_t に位置するトラップ
領域の分数のプロットはＳ_i ( ρ_t ) にほぼ等しいの
で、磁極片が軸ａの周囲に回転させられるときには、Ｓ
_i ( ρ _t ) にほぼ等しい回転対称スパッタリングパター
ンが生じる。同じく、ギャップの中心線は、その和が回
転軸Ａから距離ｒに位置するトラップ領域の分数に等し
い２個の単調なセクションを有する軸Ａから該中心線ま
での半径方向距離ｒの角度関数θ（ｒ）により数学的に
表される。

【００４５】ウェーハ直径は典型的には１００、１２
５、１５０又は２００mmであり、ターゲット直径は、１
００mmの直径のウェーハについての２５０mmから、直径
２００mmのウェーハについての３２５mmまでの範囲にわ
たる。ウェーハとターゲットとの間の間隔Ｄは、典型的
には３５mmないし５５mmの範囲内にある。直径１５０mm
のウェーハについては、図１２Ａにおける半径Ｒ₁ は１
０２mmであり、半径Ｒ₂ は３５mmである。半径１０２mm
の溝におけるスパッタリングの相対的深さは、半径３５
mmの溝におけるそれの２倍である。

【００４６】図９Ａ及び９Ｂのマグネトロン組立体９０
は、優れたコーティング厚み均一性、ステップカバレー
ジ及びステップカバレージ均一性を生じさせるけれど
も、馬蹄形磁石の厚みＴは、トラック１２０８のマグネ
トロンの側壁９１２までの最接近距離Ｄ（図９Ａに示さ
れている）をＴより大きくすることを余儀無くさせる。
マグネトロン組立体９０の別の実施例が図１５ＡＢ−１
６ＡＢに示されている。電子は、２個の磁極片１５０１
及び１５０２の間に形成されたギャップの中に位置する
電子トラップ（破線の中心線で指示されている）の中に
捉えられる。該ギャップの幅は実質的に一定であるの
で、電子捕獲特性は電子トラップ領域全体にわたって実
質的に一定である。図１５Ａにおいて、ギャップが回転
軸Ａを覆うのでターゲットのスパッタリングがターゲッ
トの中心でも行われることが分かる。これにより、図８
の領域８１でのスパッタリング強度が高まる。図１５Ａ
Ｂ−１６ＡＢ及び１０のシステムにより生じる実際のス
パッタリング分布Ｓ_a ( ρ_t ) は図１２に示されてい
る。ある程度のスパッタリングがターゲットの全ての点
で行われることに注意するべきである。これは、剥落し
てウェーハ上に積る可能性のある微粒子を生じさせる薄
いバックスパッタリングされた領域の形成を防止するた
めに重要である。

【００４７】図１５Ａに示されている磁極片断面を作る
能力は、磁極片及び磁石の構造全体によりもたらされる
ものである。この構造が図１５ＡＢ−１６ＡＢに示され
ている。図１５Ｂは、磁石を通る高さでマグネトロン９
０を横切る平行断面である。この図は、該マグネトロン
内の磁石１５０３の位置を示す。これらの磁石は、外側
磁極片１５０５の底に機械で作られた溝１５０４内に位
置する。該溝の主な目的は、磁石の頂部を全て確実に均
一な高さに位置せしめることである。磁極片は、ステン
レススチールの程度の磁性を有する強い強磁性を有する
材料であるので、外側磁極片１５０５と磁石１５０３と
の間の磁気的引力は磁石をこの溝の底に極めて固く結合
させる。しかし、図１６Ａに示されている様に、マグネ
トロンがモータ９５により回転させられるとき、外側磁
極片内での磁石の心出しを保証するために、ナイロンな
どの非圧縮性の非磁性材料１５０６を磁石１５０３と外
側磁極片１５０５の側壁との間に包含させて、外側磁極
片１５０５内での磁石１５０３の実質的横心出しを保証
する。磁界強度がトラップ領域の全長にわたって実質的
に一定となって、このトラップ領域内において実質的に
均一にイオンを生成せしめるために、磁石１５０３を外
側磁極片１５０５の側壁の間に心出しすることが重要で
ある。

【００４８】この磁極片の対は、概ね３の形状を有す
る。これら磁極片の回転の故に、３の字の先端にブリッ
ジ１５０７が含まれていて、構造的強度を外側磁極片に
与えている。この磁極片の、モータ取つけ板９４への取
り付けを可能にするために、外側磁極片に板１５０８が
取り付けられている。図１６Ａは、図１５Ｂに指示され
ているカットに沿う垂直断面図である。この図は、外側
磁極片１５０５が、内側磁極片１５１０と実質的に同一
平面をなす縁１５０９のあるボウル形状であることを示
す。縁１５０９と内側磁極片１５１０との間には、ほぼ
一定の幅を有するギャップ１５０２がある。

【００４９】この図は、これらの磁極片が、ターゲット
の外周囲に遥かに近い強い磁界を提供することを可能に
する構造上の利点をも示している。トラップ領域とマグ
ネトロンの側壁７７との間隔は、外側磁極片１５０５の
側壁の厚みに磁石１５０３と外側磁極片の側壁との間の
ギャップの幅の約半分を加えた程度である。この距離は
一般には図９の実施例の最小距離Ｄより遥かに小さいの
で、最も外側の溝は、図９の実施例で達成できるよりも
遥かにターゲットの周囲に接近し得る。

【００５０】この構造は、図９の実施例におけるよりも
大量の強磁性材料をマグネトロンに包含させることを可
能にする。これにより、トラップ領域における磁界強度
が増し、従って電子捕獲の有効性が向上する。これによ
り、該ギャップにおける電子密度が高まり、従って捕獲
された電子によるイオン化も大量となる。図１６Ｂは、
カバー板１５１１を通る平行断面図である。その中で磁
極片が回転するところの凹部は、ターゲットから受け板
を通して冷却水への熱伝達を促進するために、一般的に
は水で満たされる。磁石はその水で腐食するので、磁石
のために耐水性環境を与えることが重要である。これ
は、カバー板１５１１を外側磁極片の側壁の上縁に取り
つけることによって達成される。外側磁極片には強磁性
ステンレススチールが使われ、非磁性ステンレススチー
ルが面板に使われる。

【００５１】磁石１５０３の各々は好ましくはネオジム
−鉄−硼素磁石又はサマリウム−コバルト磁石などの極
めて強い希土類元素磁石であるので、特に強い磁界が生
成される。強い磁界は、電子の捕獲力を改善することに
より、これらトラップ領域でのイオンの生成を改善す
る。しかし、使用される磁石の種類は別として、図１５
Ｂ及び９Ａを比較すれば、図９の実施例に使用すること
が出来るよりも遥かに多数の磁石を図１５Ａ−１６Ｂの
実施例に利用出来ることが分かる。ボウル形状の外側磁
極片は、馬蹄形磁石の代わりに棒磁石を使うことを可能
にすることにより、２個の磁極片の間の磁石材料の密度
を遥かに高くすることを可能にする。

【００５２】このマグネトロンにより作られる実際のス
パッタリング強度プロフィールが図１７に示されてい
る。最も外側のピークが最も深く、且つそれが回転軸か
ら最も遠いところに生じるので、このピークが少し半径
方向外側に位置決めされても、ターゲット利用が著しく
向上する。これは、図１７の強度プロフィールが、図９
Ａの磁極片による３４．６％のターゲット利用に比べて
（図１１に示されている）４８．６％のターゲット利用
を行わせることに留意すれば分る。これは、ターゲット
利用の４０％向上を表す。ターゲット利用は、均一な腐
食でスパッタリングされる最大量に比してスパッタリン
グされるターゲット材料のパーセンテージを表す。

【００５３】図１１及び１７は、１１．３”ターゲット
の場合についてのデータを示す。図１９は、スパッタリ
ング強度プロフィールと、図１８に示されている別の実
施例の場合の様な磁極片について１０”ターゲットに得
られるターゲット利用とを示す。５３．３％のターゲッ
ト利用は、図１１のそれに比べて５４％の向上を表す。
この構造の他の利点は、図７の従来の実施例により作る
ことが出来るよりも鋭い曲がりを持ったトラップ領域を
作ることが出来ることである。これにより、図９Ａの実
施例の２ピークの代わりに３スパッタリングピークの生
成が可能になる。これにより、内側磁極片の形状の選択
の柔軟性も大いに増す。

【００５４】磁極片の平行断面形状は、３という数字の
形状でなくてもよい。この形状が選択された理由は、そ
れが、コーティング厚み均一性、ステップカバレージ及
びステップカバレージ均一性を実質的に最適化する３個
のスパッタリングピークを作るからである。しかし、上
記の分析によると、内側磁極片の形状は、図８Ａ及び８
Ｂに示されている理想的分布Ｓ_i ( ｒ_t ) に近似するス
パッタリング強度分布をつくり出す様に選択される。

【００５５】実際の分布Ｓ_a ( ｒ_t ）は、トラップ領域
の半径方向分布により決定される。回転軸Ａから距離ｒ
_t に位置するトラップ領域の一部のプロットはＳ_a ( ｒ
_t ) に実質的に等しいので、磁極片が軸Ａの周囲に回転
させられるとき、実質的にＳ _a ( ｒ_t ) に等しい回転対
称スパッタリングパターンが生じる。磁極片の別の形状
が図１８に示されている。これらの磁極片は、両端で互
いに結合された１対の部分的螺旋の形状を有するギャッ
プを生じさせる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１Ａ及び１Ｂは、コーティング均一性及びス
テップカバレージを改善する円錐形ターゲットを含むバ
リアンアソシエーツ (Varian Associates)のCONMAG I及
びCONMAG II システムをそれぞれ示す。

【図２】図２は、アネルバ (Anelva) によるスパッタリ
ングシステムを示し、このシステムでは中心点Ｃの周囲
に回転させられる１対の磁極片によって広い単一の溝が
ターゲットに生成される。

【図３】図３は、高度に斜めの入射粒子について生じる
陰を示す。

【図４】図４は、ウェーハ上にスパッタリングされる粒
子の角度分布を決定する因子を示す。

【図５】図５は、ターゲットが実質的に均一にスパッタ
リングされるときにウェーハ上にスパッタリング蒸着さ
れる粒子の半径方向分布を示す。

【図６】図６は、半径ｒ_w におけるウェーハの点Ｐでの
総フラックスの計算を示す。

【図７】図７は、スパッタリング蒸着されるコーティン
グ厚みを実質的に均一にするのに必要なスパッタリング
強度への理想的半径依存性を示す。

【図８】図８Ａ及び８Ｂは、深さ、幅及び位置を制御さ
れた１対の溝をスパッタリングすることにより得られる
スパッタリングの理想的半径依存性の近似を示す。

【図９】図９Ａ及び９Ｂは、優れたスパッタリング蒸着
コーティング厚み均一性、優れたステップカバレージ及
び優れたステップカバレージ均一性を生じさせる磁極片
を有するマグネトロン組立体の上面図及び側面図であ
る。

【図１０】図１０は、図９Ａ及び９Ｂのマグネトロン組
立体を利用するスパッタリングシステムを示す。

【図１１】図１１は、図９Ａに示されている磁極片から
生じる実際の２ピーク・スパッタリング分布を示す。

【図１２】図１２Ａ−１２Ｃは、２トラックスパッタリ
ングシステムから図９Ａ及び９Ｂのそれへの展開を示
す。

【図１３】図１３は、ウェーハの点Ｐ上に半径方向内向
きの粒子のフラックスを生じさせるスパッタリングされ
る溝の一部を示す。

【図１４】図１４は、４個の円形弓形から成る一定幅閉
塞カットのある金属シートのフライス削りによりトラッ
クを形成する磁極片の実施例を示す。

【図１５】図１５Ａは、１対の磁極片の形状が、外側ス
パッタリングピークを、図９Ａに示されているマグネト
ロンの磁極片により達成されるよりも遥かにターゲット
の外周囲近くまで延長させるマグネトロンの上断面図で
ある。図１５Ｂは磁石の位置を示す図１５Ａのマグネト
ロンの断面図を示す。

【図１６】図１６Ａは外側磁極片、内側磁極片及び永久
磁石の構造を示す磁極片の垂直断面図を示す。図１６Ｂ
は磁極片／磁石組立体の遮蔽板を通した頂部断面図を示
す。

【図１７】１1.３インチターゲットの図１５Ａ及び図１
０のシステムによって発生された実際のスパッタリング
分布Ｓ_a ( ρ_t ) を示す。

【図１８】マグネトロン磁極片の図９Ａと類似する別の
実施例の図。

【図１９】図１７で示された図９Ａの別の実施例によっ
て発生された１０インチターゲットに生成された実際の
スパッタリング分布Ｓ_a ( ρ_t ) を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ノーマン ウィリアム パーカー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94533 フェアフィールド バーレル ドライヴ 2611 (56)参考文献 特開 昭60−224775（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−259078（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−7586（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターゲット及びウェーハが配置されるよ
   うな真空チャンバを有しているスパッタリング装置にお
   いて、該スパッタリング装置は、該ターゲットの方向に
   イオンを加速して該ターゲットをスパッタするために該
   ターゲットに入射する電界を生成する手段を更に含み、
   該ターゲット上の他の領域に比較して該ターゲット上に
   少なくとも一つの増大したスパッタ強度の領域を生成す
   るマグネトロン組立体を有しており、 前記マグネトロン組立体は、 内側磁極片と、 前記内側磁極片の同一平面にありかつ該内側磁極片を囲
   み当該内側磁極片との間に一様なギャップを生成する外
   側磁極片と、 一つの前記磁極片に磁気極性をかつ他の前記磁極片に反
   対の磁気極性を付与して前記ギャップを横切って磁界を
   生成する磁石構造体と、 前記内側磁極片及び前記外側磁極片を含む平面に実質的
   に垂直な軸の回りに共通の回転速度で前記内側磁極片及
   び前記外側磁極片を回転するモータとを備え、 前記ウェーハは、当該ウェーハの中心を前記軸が垂直に
   通るように前記平面上に位置決めされ、 前記ギャップは、閉じた経路を形成すべく実質的に一定
   の幅及び複数の弧からなる形状を有し、 前記軸は、前記ギャップの内側で前記内側磁極片と交差
   するかまたは前記ギャップの縁に沿って前記内側磁極片
   と交差し、 前記複数の弧は、中心が前記軸に位置決めされかつ特定
   の半径及び特定の弧長を有する一つの弧と、前記軸の回
   りの前記特定の半径の円内にあるその他の弧とからな
   り、 前記一つの弧の前記特定の弧長に比例する深さを有する
   スパッタリングされた溝がターゲットに形成されること
   を特徴とするマグネトロン組立体。
2. 【請求項２】 前記ギャップの前記形状は、異なる中心
   を有する実質的に一定の半径の複数の弧からなることを
   特徴とする請求項１に記載のマグネトロン組立体。
3. 【請求項３】 前記ギャップの前記形状は、前記軸から
   の半径方向距離におけるギャップの小部分が前記ウェー
   ハ上にスパッタリングされた粒子の均一な厚みを生じさ
   せる理想的分布に実質的に等しい閉じた経路であること
   を特徴とする請求項２に記載のマグネトロン組立体。
4. 【請求項４】 前記複数の弧は、４つの数の弧から構成
   され、前記ギャップの前記形状は、腎臓に類似した形状
   であることを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン
   組立体。
5. 【請求項５】 前記複数の弧は、６つの数の弧から構成
   され、前記ギャップの前記形状は、数字の３に類似した
   形状であることを特徴とする請求項１に記載のマグネト
   ロン組立体。