JPH04501585A - 改良されたマグネトロンスパッタリング陰極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 改良されたマグネトロンスパッタリング陰極発明の属する分野 この発明は、改善されたマグネＩ・ロンスパッタリング陰極装置及びその方法に 関し、これによりマグネトロンスパッタリング過程において優れた成果を得るこ マグネトロンスパッタリングは、生産現場又は実験室におい°Ｃ種々の金属又は セラミック材料の薄膜生成に広く用いられている。陰極（カソード）は、真空室 内に置かれ、閉ループ磁気トンネルによりその表面に近接した部分のみに限定さ れたＤＣ又はＲＦプラズマ放電によりその一つの面が侵食（ｅｒｏｄｅ）される 。

陰極の侵食面はターゲットと称され、一般に容易に交換可能である。

ターゲット（代表的には積層される板状の材料又は合成されて薄膜となる材料） はＤＣ電源のマイナス側に（又はＲＦ電源に）接続される。電源のプラス側は（ 金属ならば）真空室に、又は分離された陽極に接続される。下地は、被覆の対象 どなるものであり、ターゲットの前面数センチメートル内に置かれる。下地は電 気的には接地しているか、流れでいるか、又はバイアスをかけられているか、そ し２で加熱されているか、冷却されているか、又はそれらの組み合わせである。

その中でグロー放電をスタートさせ維持させる媒体を提供すべく不活性ガスが導 入される。１最も代表的なスパッタリングガスはアルゴ：ノである。

グミ−放電が始まると、正−イオンがターグツｌ−根をｆ、＝、、　ｉ’ニーき 、運動量交換によって主に中性のターゲット・原子がたたき出され、下地上に集 められ薄膜が形成される。さら（：、プラズマ中及びターゲラＩ・・付近で生じ る電子及び放射線（二次電子及びイオン、放出ガス及び−７オト・ン）が存在し 、それらの全てか薄膜特性に影響を及ばず。

放電中のプラズマ密度（え、夕・−ゲ・・Ｊｌ・本体のできろ）、ヒは大くの部 分イー侵食するようにタープ、　ｉ−面全体にわたー、てできるだけ均一とす゛ る、丁とか望よ（７、い、、７“ラズマ放電は、スバ・ソタリンゲＵスの、イオ ン化、すなわち主にプラズマからの正イＡンのガス及び）Ａ・ｉう・の衝撃によ り夕・−ゲ・ソト面から放出された二次電子により持続される。これらの電子は 、従来例では凸面アー・デー状のトニ弓−ルの形状をし７た磁場により閉じ込め られ、七の磁場はター・ゲット・前面文びターゲラＩ・本体内で閉ループを形成 １７、放電電流のイオン什効率を高めている。

ある例ではアルゴン以夕１のガス又はガス混合物か用いられる。これは、通常、 金属と反応ガス種（例えばＴ　１０２　）との化合物を生成するために、ある化 合物か、ある反応ガス（例えばＡ　ｒ　−０２混合物）の存在下で金属ターゲラ ｌ−（例えばＴｉ）をたたくことにより合成されるある種の逆（ｒｅａｃｔ　１ ｖｅ）　スパッタリング過程どなる。

従事技術で用いられできた磁場は、固定ヌはム１動の永久磁石又は電磁＝フィル により生成されたものであった。一般（１、磁場はターゲットの裏面に置かれた 磁石により生じ、タープ・ソト・表面に垂直及び水平な方向に磁化さイ１、これ によりター・ゲットイ」近における磁石上部の生成磁場は凸面ｙ−チ状のトンネ ルとなる。磁束線に対す、Ｓ勾配かり゛−ゲッＩ・面＋：：対し完全に平行又は ＵＢ＋貞′Ｃある磁場領域を除いＣ１磁石面のＬ部の２−の位置でも磁場は（タ ーゲット面：：ｓｂ）平行及び（ターゲラＩ面に対し）垂直な成分を有している 。

１・を加電圧（Ｔ、＜　Ｆ放電の場合は直流のオフセッＩ−電圧）（、−因る電 場（え１、平行、仏：磁場成分と協ド１ｊ、７て作用１１１、電−４’〜ｉ：： 、　Ｅ　Ｘ　Ｂトリ、ンＩ・によｄ′〕規定される方向に磁気トンネル（、−沿 った実速度・訃！Ｊ−ズ、る（プーラズマ物理の分野で１□１、一般的で゛ある ）。磁気２耐を円環状又は競技場のトラック形状にするこＪにより、電子はター ゲット面上の連続的なループ中を移動し、ターゲット面付近のガス原子と衝突、 イオン化させる。電子の進路形状は、たたき出される（スパッタリングされる） すなわぢ侵食されるターゲットの領域を定める。一般に、必要な磁束密度は、ト ンネル中心部のターゲラＩ・面での平行な磁場成分についで約２００ガウス以上 である。

トンネルに沿った速度とトンネル磁場との相互作用により、磁束線と速度（−Ｖ ｘＢ）の両者に対し垂直な方向で、電子に別な力が作用する。平行な磁場成分に 依るこの力の成分は電子をターゲットの方へ追いやり、電子をターゲツト面に垂 直な方向に限定する。

しかしながら、垂直の磁場成分は、トンネルに沿った速度と相互作用し、ターゲ ツト面に平行に、また移動行程に垂直に、電子に対し横方向の力を生じせしめる 。従来の凸面アーチ状のトンネルでは、この横方向の力は電子をトンネルの両側 から中心方向へ締め付ける。この締め付けによりプラズマ密度すなわちスパッタ リング侵食はトンネルの中央で最大のものとなる。

スパッタリング侵食がターゲット本体に及ぶと、侵食溝の底部の磁場の特に垂直 成分はさらに強度を増し、さらに強く締め付け、典型的にはターゲット中のＶ型 の侵食溝となる。侵食溝の底部がターゲットの裏面に到達する時までに、蒸発し ていくターゲット本体の一部は、ターゲットの利用率を考慮すると従来のマグネ トロンスパッタリング陰極装置では比較的小さい（典型的には約３０％）もので あった。

ターゲットの利用率を改良するために種々の努力がなされてきた。モリソンによ る米国特許４．１６２．９５４号及び４．１８０．４５０号は磁気トンネルを形 成する従来のアーチ状磁力線の曲率を平ｙ１にすることにより利用率を向上させ た。他の従来例では、簡単な永久磁石集合体及び平面のスパッタリングターゲッ トではなく、機械的又は電気的により複雑なものある。マクレオドによる米国特 許第３．９５６．０９３号は、電磁２．フィルを用いて静的な凸面アーチ状の磁 場に種々のバイアス磁場をかけることにより、また、侵食溝の中心位置を振動に より変位させることにより、侵食が生じる領域を拡大した。

同様にギャレッＩ・による米国特許第４．４４４．６４３号は、全ての磁石集合 体を物理的に動かすことにより侵食溝の中心を拡大した。クラス等による米国特 許第４．１９８゜２８３号は特殊な断面形状の複数のターゲツト片を用い１、ま た、ターゲット本体中の凸面アーチ状磁気トンネルを用いることによる利用率の 改善方法を提示した。

ターゲットの利用率を向上する努力に注意が向けられてきたが、付随的な電気的 、機械的な複雑さを犠牲にしてのみ重要な改善がなされてきた。使用されたター ゲットは回収されるか新ターゲットに再度使用されるが、ターゲット利用率の向 上はコスト節約に大きく結びつくものである。さらに、ターゲット利用率の向上 は生産時間を長くし、ターゲット交換時間を短くする。

ターゲット利用率を向上させるためのこれまでの努力は、凹面の磁束線−領域を 有する磁気トンネル場を利用することの重要性及び可能性を認識していなか、っ た。ここでは垂直の磁場成分は、電子をター・ゲットの領域の方向に締め付ける よりも、トラップされた電子にかかる横方向の力が電子をｌ・ンネルの中心から 追い出すように向けられる。その結果、ターゲットの利用性の向上により、より 広いＶ型侵食溝をもった使用済みのターゲラＩ・を生成せしめたか、元々単純な 静的な磁気トンネル場を用いることにより広い平坦な領域のターゲット侵食を生 成せしめることは不可能であった。

発明の要約 この発明はマグネトロンスパッタリング陰極のターゲットの利用性を向」二させ るための方法に関し、磁石集合体及びターゲットの機械的及び電気的なシンプル さを保持したまま被膜プロセスの経済性を向上させるものである。この発明にお いて、ターゲット領域に入り込む磁束線は、磁石集合体の直ぐ前のトンネルの中 央領域で凹状となる閉ループトンネルを形成する。磁石集合体との距離が増加す るにつれ、トンネルの中心領域における磁束線は、ｌ・ンネルのかなりの部分（ ２０−５０％）にわたってターゲツト面に対し平坦かつ水平になる。さらに距離 か大きくなるにつれ、磁束線はトンネル幅全体にわたって凹曲面となる。スパッ タリングターゲットの前面は、磁束線かターゲツト面に対し平担か一〇水平どな る領域に置かれる。そのとき、ターゲット本体は、磁束線が広い範囲にわた−っ で凹状となるトンネルの中央領域と交差する。

この発明の方法及びここで開示されるマグネト口：ノスバッタリング陰極装置を 用いることにより、スパッタリング侵食は、磁束線が面に対し平担がっ平行であ るターゲットの前面でスタートする。それゆえに、ト〕／ネルの中央部の広い領 域にわたり、電子に対し横方向の力を生じさせる垂直の磁場成分は殆ど又は全く なくなる。トンネル］り、すなわちイオン化と侵食が集中して行われる領域内を 回転する閉じ込められた電子は、トンネル内の広い範囲に広がる。電子は、横方 向に一ついてはトンネルの外側端部で垂直な磁場成分によってのみ閉じ込められ る。スパッタリング侵食がターゲット内に進行していくと、元のターゲツト面の 下の凹状の磁束線は次第に表面に現れてくる。凹領域のトンネル中央線の両側の 垂直磁場成分は、トンネル（磁束線カーブが凹状）の内側及び外側端部ての垂直 成分に対し反対方向とな−っている。凹領域では、電子にかかる横方向のカーＶ ｘＢは、電子をトンネル中心から拡散させ、従来のマグネトロン陰極において侵 食プロセスを支配したプラズマピンチ（締め付け）効果をなくした。凹領域にお いては垂直の磁場成分は平行な磁場成分に比較して弱いため、拡散力は小さく、 実質的にプラズマの拡散傾向を失わせしめる。この改良された磁場形状により、 侵食溝は広く平坦な底部を有し、ターゲットの利用率は４０−６０％と大きく向 上した。

好適な実施例の詳細な説明 マグネトロンスパッタリング陰極は、通常、円環又は長方形の平板形状のターゲ ットよりなる。円環状ターゲットの磁気トンネル形状はシンプルな円環リングで ある。長方形ターゲットの磁気トンネル形状は、ターゲットの長さほぼ全体にわ たって平行に伸びる二つの平行な直線部分からなり、半円形の端部で結合し、平 坦な長円形の”レーストラック”形の連続的なループを形成する。ターゲット、 真空密封、電気コネクタ、等の設置及び冷却装置は当業者によく知られており、 ここでは図示されていない。

ある陰極によって生じた磁束線の方向、曲率及び密度は通常用いられる測定具、 ガウス計（磁束密度計）により容易に計測される。用語”磁束線”は連続で磁場 ベクトルに対しどこでも平行な想像上の線であり、したがって磁束形状の説明に 効果的である。前述の及び後述の用語凹、凸についてのリファレンス面は、この 面の背後の磁石及びこの面に平行かつ前面にあるターゲットとともに、ターゲッ トに近接する生成磁気集合体と同じ側にある。

図示されている磁束線図は有限要素（ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ）コンピュ ータモデルプログラムによりつくられた。この型の解析を実行することが可能な いくつかのプログラムは市販されており、また、一般に当業者によく知られてい る。磁束線の間の空間は磁束密度（磁場の強さ）に逆比例しており、例えば磁場 が強くなるほど間隔は狭くなる。磁気部材内の磁束線は図示されていないので、 構成がよくわかるようになっている。

この発明のトンネル磁場の形状は、トンネルの内、外端部での磁極にそれぞれ依 存する磁場、及び集合体内の透磁性材料内に誘起された磁化による磁場のスーパ ーポジション（追加ベクトル）により決定されると考えられる。本発明において 、内、外側磁極の磁気誘引力はバランスされており、これにより離間した磁極の 垂直磁場成分の相殺により、一つの領域が、ターゲツト面に垂直な磁場成分がゼ ロ（すなわち地場がターゲツト面に対し平坦かつ平行である）となるトンネル中 央部の広い範囲にわたって存在する。

本発明の好適な実施例では、二つの磁極の間に透磁性材料部材を置き、同心状の 磁極の間に磁気トンネルに沿って連続ループを形成せしめることにより、平坦な 磁場領域の幅は最大にされ、凹面領域の曲率は最小とされる。透磁性部材と各磁 極の間にギャップか存在し、そこでは二つの同心状のギャップからの磁気フリン ジング場と協同してトンネル磁場を形成する。内側及び外側のギャップを横切っ て伸びる磁気誘引力は磁石の大きさ及び形状、すなわちギャップの幅及び形状、 及び内、外側極からターゲツト面までの距離（磁石は必ずしも同一平面にな（と もよい）を調整することによりバランスされる。

全ての図面は平坦マグネトロンスパッタリング陰極、すなわち平坦な（フラット ）な侵食面のターゲットを存する陰極に関するものである。しかしながら、ここ で開示される改良されたスパッタリング方法は非平坦な装置にも同様に適用でき る。

本発明による長方形の陰極を存した実施例が第１図に示されている。陰極集合体 の直線部断面図において、磁石の形状・配置、ターゲットの配置、及び磁束線が 図示されている。永久磁石１０．１１は長方形のターゲット２０の長手方向に平 行に３列に配列されており、平行な直線状のトンネル部両方に関し内側磁極を形 成するターゲット中央の第１列１０、及びトンネル部の外側端部にある外側の二 つの列１１よりなる。全ての磁石は磁化方向がターゲツト面に対し垂直に向けら れており、外側のトンネル端部における二重の磁石１１については同じ極であり 、中心列の磁石１０は外側列に対し反対極である。ターゲット２０とは反対側に 面する磁石１０．１１の端部は透磁性磁極ピースに接続されており、この端部と 磁極部材１２との間のギャップはゼロである。他の透磁性材料部材１３はターゲ ット２０の背後に平行に配置され、各磁極と透磁性部材との間のギャップ１４と ともに磁極間にトンネルループに沿って連続的な路を形成する。直線状の二重ト ンネル部の端部は、連続的な長円形のトンネルを形成するよう半円状のの端部と 結合し、半分の円形磁石集合体の各々は第５図に示されている。直線及び半内部 における磁極の間の透磁性片１３．５４は、全閉ループ磁気トンネルに沿って磁 気的に連続的な構造となるよう、連結されるか又は近接して置かれる。透磁性部 材１３は直線及び半内部の間で断面積が異なっており、これによりそれぞれの部 所で内側及び外側極の間のバランスを保っている。

第１図の磁束線で表されているように、トンネル中央部の凹曲面領域の存在とこ の磁場内のターゲット２０の方向はこの発明の最重要な要素である。磁気集合体 ２３はスパッタリングされる表面に反対のターゲット２０の側に置かれる。磁気 集合体２３は磁束線で構成される又は表される磁場をつくり、第１，２図に図示 のターゲット前面に接する閉ループ磁気トンネルを形成する。磁束線の曲率は磁 気集合体から、凹面１５から、平坦部１６までの、及び凸部１７までの距離が増 すにつれ連続的に変化する。磁束線が平坦１６である領域は実質的にターゲット ２０の前面においてであり、ターゲツト面に実質的に平行である。”平坦な”磁 束線の平坦部１６の幅は磁気集合体２３の幅全体の少なくとも２０％を占める。

この発明の好適な実施例では平坦領域１６は磁気集合体２３の幅の４０−５０％ にもなる。磁束線が凹状１５である磁気集合体上の領域はターゲット２０本体内 に位置する。

ここで図示される種々の実施例かられかるように、いかなる数のターゲット及び 磁気集合体配置によっても所望の形状の磁場及び磁場内のターゲットの向きが得 られる。この発明の方法はマグネトロンスパッタリングプロセスの改良に関する ものであり、そこではグロー放電プラズマがここで説明される磁場を用いること によりターゲット上部のかつ隣接した領域に磁気的に閉じ込められる。

第１図と同様な他の長方形陰極の実施例（図示されず）は、直線部の中央列の磁 石１０を２列の同じ極に分割され、例えばその間に陰極構成部材が置かれる２つ の列間のスペースが設けられている。

本発明と従来説明され用いられてきた方法との差異を明確にするために、従来の 装置での磁束線が第３図に示されている。磁束線が凸部１７から凹部１５へ曲面 を変化させている領域が図示されているが、凹部領域１５はターゲツト２０本体 内部にはな（、また、磁束線はゼロ曲率の領域でターゲツト面又はターゲツト面 近傍に対し平行でもない。

従来技術と本発明の方法との相違点は第４図にさらに明かに示されている。従来 の装置及び本発明の方法の両者とも、図は単一の典型的な磁束線により電子に作 用する横方向の力の向きを示している。その形状が位置毎に次第に変化する多量 の磁束線のスーパーポジションは磁気トンネルを構成する。特定の場所で電子に 働（力はその場所の磁場の形状及び強さにより決定される。従来技術では、トン ネル中央の横方向の部下らＦｘは磁場トンネルの中心線から電子を拡散させるよ うに作用する。

第４ａ図は、従来のマグネトロンにおけるターゲット内部及び前面の代表的な磁 場形状である凸状曲面の磁束線を示している。第４ｂ図は、本発明のマグネトロ ンにおけるターゲット本体中にある代表的な磁場形状である凹状曲面の磁束線を 示している。両者を参照すると、Ｐｌ及びＰ３は、トンネルの中央領域内の点で あり、トンネル中央線４２のそれぞれ右、左あり、Ｐ２はトンネルの中央線４２ 上の点である。トンネル磁場内のターゲットは、上記それぞれの点がターゲット ２０の侵食の間のある時点でターゲット２０の侵食面に゛　隣接するように位置 決めされる。図示の座標系によれば、元々のター・ゲット面はＸＺ平面に平行で ある。第４ａ５第４ｂ図の両方とも、点Ｐ２°ｒは磁場は、Ｂｘ゛Ｃ示されるよ うにターゲ・ブト面に平行な成分のろを有［７でいる。ターゲット表面での電場 はかけられている電圧の極性（７より実質的に　＞（の方向であり、トンネルの 沿って＋Ｚの向きにＥ　ｘ　Ｂのドリフｌ−速度、ＶＣｉどする。ベクトルカＦ は回転する電子にがかるー−Ｖ　ｃ、ｆｆ１ｘＢ力に関係し、Ｉ・ンネルの中央 線４２では両方とも−・Ｙ向きであり、かくしてプラズマをターゲット表面に閉 じ込める。

本発明の特質は、トンネルの中央領域において、この力の横方向成分Ｆｘの向き の違いにある。第４ａ図において、電子にかかる横方向の力Ｆｘは、点Ｐｉ、Ｐ ３において両側ともトンネルの中心に向いており。

これにより回転している電子をトンネルの中央方向ｌ＼締め付ける。第４ｂ図に おいて、横方向の力Ｆｘは、点Ｐ１、Ｐ３において両側とも中心から離れる向き であり、これにより電子をトンネルの中央方向から拡散させ、より広範囲な領域 での侵食を可能にする。

磁場線がターゲット本体中に凹領域を有するような本発明の方法は、いかなる数 のターゲット形状及び磁石の構成配置にも適用可能である。第５図は、本発明に かかる円形陰極の実施例の断面図において磁石の構成配置、ターゲットの配置、 及び磁束線を示している。

永久磁石５０．５１はターゲラ１−面に垂直の磁化方向であり、磁気トンネルの 内側及び外側端部で極性が反対の二つの同心状の１尺／グ５０．５１中に置かれ る。

磁石は透磁性の磁極片５３によりターゲット５２とは向かい合っていない磁極で 接続されている。−片の透磁性部材５４が、内側ｂＯ及び外側５１の磁極の間に か′つターゲット５２と平行に、磁気トンネルに沿って連続的なループ内に配置 され、磁極間に連続的なループを形成し、透磁性材５４とそれぞれの磁極との間 にギャップを形成する。

適切な磁気強度、ターゲットから及び中心線５５からの距離、透磁性部材５４の 量と間隔、及び磁石５０゜５１と磁性部材５４間のギャップの寸法を選択するこ とにより、本発明の所望の磁場特性が得られる。この選定はコンピュータモデル 実験により支援されうる。

この作業を実行できるいくつかの市販のプログラムが存在する。

この発明の一つの好適な実施例が第５図に示されている。第５図は直径５インチ のターゲットが実寸で示されている（他の図も同様）。透磁性磁極５３の直径は ４．３８インチである。環状の透磁性部材５４は内径２，０インチ、外径３．５ ６インチ、厚さ０．１２インチである。透磁性極片５３及び環状材５４の材料は 低含有炭素鋼である。内側磁気リング５０は内径０．５インチ、外径１．５イン チ、厚さ０．３８インチである。外側磁気リング５１は内径３．８８インチ、外 径４．３８インチ、厚さ０，１６インチである。磁石の材料は市販のネオディニ ウム−鉄−炭素、等級３５である。トンネル磁場中央のターゲット表面での平行 な磁場成分の強度は４００ガウスである。

第５．６図は、本発明及び従来の円環状ター・ゲット及び磁気簗合体５Ｇの磁力 線を示すとともに、図示の磁場を採用したことに、より得られた実際の成果の軌 跡（ト１）・−シンク）を示し゛でいる。、これらの図に示されているように、 ターゲット表面の侵食形状は、ターゲ・ブト本体内及び表面の磁力線の形状に劇 的に影響される。従来技術の凸状の磁力線の利用は、必ずＶ形状の侵食形となり 、この発明の実施例の成果にみられるようないかなる広い範囲のものもなかつた 。第５図のターゲットに−〕いては、元均・のターゲット本体の４８％が侵食さ 才］、だが、第６図の従来のものは３３９６が侵食された。このケースでは、本 発明によりターゲット利用率は４５％向」ニした。。

第７図では、この発明に従う他の円形陰極の実施例の断面図であり、磁石の構成 ・配置、ターデフ１〜配置、及び磁束線が示されている。永久磁石７０．７１は ターゲラ１−面に平行かつターゲット５２の半径に平行な磁化方向であり、磁気 トンネルの内側及び外側端部で極性が同じの二つの同心状のリング中に置かれる 。磁石７０．７１は、透磁性部材７３によりトンネルの中央部の方へ向いている 磁極面の間に接続され、これらの内部極と透磁性材７３との間にギャップが生じ ないように磁石７０．７１の間に連続的なリングを形成する。同心状のフ１１ン ジング（ｆ　ｒ　ｉｎｇ　ｉｎｇ）場を形成せしめ、協同して磁気トンネルを形 成するギャップは透磁性部材７３とトンネルの内側及び外側端部に面し透磁性部 材とは接触しない磁極面との間に存在する。内側及び外側ギャップを横切って伸 びる磁気透因力は、この実施例では磁石７０．７１の領域及び厚さ、及びターゲ ット表面からの距離を調整することによりバランスされる。

第８図は他の長方形陰極の実施例の断面図であり、磁石の構成・配置、ターゲッ ト配置、及び磁束線が示されている。この実施例の永久Ｇ石８０．８１は、ター ゲット面２０に平行かつその長手方向に垂直な磁化方向で、ターゲットの軸方向 の中央線８２の両側の磁石８０．８１は同じ極性であるが側面間では反対極性で ある、磁気二重ｌ・ンネルの内側及び外側端部において、長方形ターゲット２０ の長手方向に平行な４列の中に配置されている。磁石８０．８１は透磁性部材８ ３によりトンネルの中央方向に向いている端部の間に接続され、これらの内側磁 極８０と透磁性部材８３どの間にギャップが生じないよう磁石の間に高透磁性の 連続的な磁路か形成される。同心的なフリンジ：、Ｉ磁場を形成せしめ、協同し て磁気トンネルを形成するギトップは、透磁性部材８３ど透磁性部）４８３とは 接触ｊ。、ない磁極面８５との間に存在づる１、内側及び外側ギャップを横切っ て伸びる磁気誘因力は、磁石８０，８１の領域及び厚さ、及びターゲラＩ・表！ ｆｆｉからの距離イ駐４．μ整することによりバランスされる。直線状の二″″ Ｌｍｌ−”・ネル部の端部は、半円形端部により連続的な長円形のトンネルを形 成するよう連結される。！１≦環状磁石集８一体よりなる部材は第７図に示され ている。各部で磁極８０．８１の間に配置される透磁性部材８３は、閉ループ磁 気ｌ・ンネル全体にわたって磁気的に連続的な構成にするために、合体されるか 近接して置かれる。、透磁性部材８３．７３は、各部において内側磁極８０．７ ０ど外側磁極８１，７１との間のバランスを保持せしめるように、直線部と半円 部との間の断面領域が異なる。

永久磁石を使用する本発明の好適な実施例では、希土類の磁性材（サマリウム− コバルト又はネオディニウム−鉄−ボロン）が用いられる。この材料は高磁気エ ネルギー密度を有している。これらの材料に使用により、他の磁性材よりもかな り小さい容量で所望の磁場強度を得ることがｉｉ丁能Ｃあり５、」れＩＺ、、に りハ５　：、ｒ　−・ゲットの大きさに・ついて磁極を、より離す、゛どが可能 となる。

第９図は、円形のマグｆ、　ｌ・１７：ｙ“ベバ・ソん′ｉｌング陰極の他の実 施例の断面図を示１，１−項イリ、〈１−：で（−表型−２）の同心円環代の電 磁−□ｊイル９０、））Ｉからのミン、］ンジ〕、・、：、Ｓ　、８　Ｂ）ズ・ ・・バ・−ボぐラシ］ンによ・て磁場か牛成さ５１“１１、＜＋だ（極１−゛・ −ス（３２，９３ｆ−１磁気トン、トルの内伸１．ダび夕）侵１ｊ端部での磁気 回路中＋＝’Ｆヤツデが形成ぜらＰｉるよ一伺一醒、同さ、Ｊｌ、ト）。・団− の造）１゛係性４４４料こ］３はニー〕のコイル間（ごタ　ゲッＩ＝表１箱（、 ″平行に配置３）れ、かつ１．ニア）（’Ｄニアー（ルを含む磁極集合体９２（ ：、付設、されるかその−・・部とム：る。電流は、二゛２イル９０、：〕１と も間一方向である。２そね２ぞれの一フィル９０．９１のワーイヤの巻数及び− ン五へ強度、及び磁極Ａイヤツブの大きさ及び形状は、Ｆ１発明の磁場を得るた めにＩ−ンネルの内、外径内に伸びる磁気誘引力とバランスするよう；；選ばれ る１゜第１０図は第９図のものと同様な実施例の断面図であるが、こ、二では単 一の電磁コ・イル１００を用いている。透磁性部材１０３はターゲット・５２に 平行にかｍ。つ部分的にこいる１００を覆うように配置され、コ、イル１００が 設置さ第１る透磁性磁極ピース１０２の中央及び外側部材との間にギャップを形 成する。内側及び外側ギャップの幅及び領域は、本発明の磁場を得るためにトン ネルの内、外径内に伸びる磁気誘引力とバラシスするように選ばれる。

第１１図は他の長方形陰極の実施例の直線部の断面図であり、磁石の構成・配置 、ターゲット配置、及び磁束線が示されている。永久磁石ｉｉｏ、ｚｉは、磁気 二重トンネルの内側及び外側端部において中心線に沿って長方形ターゲット２０ の長手方向に平イ）に三つの列の中に配置される。３中央列１１０のｉｉａ石の 磁化は夕・−ゲラｉ・に垂直方向となるが７．端部の列における磁化は互いに極 性が反対でターゲツト面に対し平行な向きとなる。磁石は、ギャップが両側にお いで磁気：パだれルの内側及び夕）側端部で形成されるよう透ら性ビー・ス１１ ２に付設される。内側及び外側の磁極の強度は前５４口、たようにバランスされ る。この記音）により、同じ大きさの磁石集合体で、これまで示された磁気た。

、′４置よりも広範囲な磁気１−゛ノネルか得られ１．孔り、ｌ二重よｉ］より 二〕ン、ぺ′；′１−な陰極集合体が得られ”Ｑ　。

本発明Ｃ述べられてきフコ−４よ・うな平坦か・つ凹状の＠東線を勺゛する長方 形及び円形の陰極の他の実施例は、６Ｌ１、化方向を中央の夕・−ゲラＩ・に平 行か一つ端部０）７か−・パフゞツ！・１”−垂直に磁石を方向付５１゛る。− 二とｆ二重：、す、又（、Ｌ　内側又は外側研石の磁化方向を０°又は９（）° 以外０）　、ちる角度にするＪｍとにより作成し得る、τとは明かである。

円形々−・Ｊ７′′ツＩ・及び長方形陰極の円環状端部（１，関゛４゛るこの発 明の好適な実施例では、第１２図の磁束線図に示されている磁（）形状を用いる ことか望ま１５．い。この実施例では、平坦な（曲率上口）領域におけるの東線 は、ターゲツト面表面に平行な線に対し僅か′／ｉ角−′だけ傾けられる。、′ ″、−の傾きは、トントルの中央領域を横切る円形路の中心方向へ、内側に向く 小さｒ’ｌニー’ＸＩ　ｄ　ｘ　Ｂの横方向力を第１の磁場に付加ｌ−６，↓、 ・う（、°二面けられ、５−れ）二重上りトンネ、ルの幅にわたっでよりＶ４　 ・なブ・ラズマ分市が得られろ。いかなる半径、ｆＴ向の力も存旬しない場合（ 平坦域（ご１πける磁束線が１７・−ゲット表面に完全に千１″Ｆな場合）、ト ンネ、ルク）径方向の円運動、ジ、・イ゛；、　Ｊ′、−ｉ’ニー・ている電ｆ −の濃度は、・チの円運動のｉ虞心力（：’：、ｊ、Ｓ）、より正確に；−（電 子にＲ路べτ移←ｈさけ、りの）二必゛厚ｌ、（半１そ内側ブ）向の加速を生じ さぜる゛１毛径ｈ゛向のブ７が乍在し・は。

いＪｍ　、！Ｔ　ｉｌｍより−、トンネルの他の瀝度ヨ゛′比′・１大きくなる １、リング１ｊ７）夕！住ｔ＋　＋＝　’、ｓ　ｉ、ｒる”ｌ　ノ’ｒａ　ｉ’ Ｎ３　Ｉｔ　Ｅ−ｆ−ｒ２＞　：ｌｆｌ　、ｕ、　、５３．ｐ　V：、二 より抵抗を受けるが１、育：）図の実際の侵・ｉ）、され１・、＋ア　〜ろ−・ ・、・）へＩ’、ｌ）断１１自′Ｃ−わメ）・・Ｓ　よ　−）　（二重Ｓ　１・ 　リ　ネノ）２イー９川、＋Ｌ貞力）旬−・のイザ食率・′バ多少高くなり、そ 、−′白、；、イ；（ミー５ρ゛悼）、に磁気１１　、・ネルの中失領ｊ、ｉを 横切−〕ご４′ヘゲ・・、・）・表面ｉ、゛、’ｉｌ’、ａ行ス″８鈴ろ１、僅 かし傾いた磁束線は、ター・ノ、′ツｉ−；％体内（２パ）バ、本釣ｊ！二凹状 σ）磁気形状のイ】′利性を犠１ゞｆ：ｉｒ−ｇ、ｉ−るこ２ニーなく；−１、 −の非均−・ＨＦｊ：を修正するために半径方向の力に付、’／Ｔ１１される。

本発明のこの実施例によれば、ターゲットの前面に存在ｒる平坦領域の磁場は磁 気トンネルの非線形部におけるターゲットの平坦面１′正確に平行ではなし・。

平坦な磁束線とターゲット表面の平面との間の角度は１から１５°の間であるが 、角度は５−・１０°が望ましい、この角度は平坦な磁束線の低部端部（タヘー ゲッ）・表面近傍）が円形陰極の外側方向へ１・〕／ネルの側部５、又は長方形 状の陰極の長円径競技トラックの半円部にあるように向けられる。

第１２図は上述したわずかに傾いた平坦磁場領域を具現化した円形陰極の実施例 の断面図で、磁石の構成、配置、ターゲット配置、及び磁束線が示されている。

永久磁石１２０．１２１は磁気トンネル内側及び外側端部における二つの同心円 リングの間に設置され、磁化の方向は内側リング１２０内のターゲラ）・５２面 に垂直であり、外側リング１２＋内のターゲット面前平行である。磁石リング１ ２０．１２１は、ギャップ１２４が内側磁石１２０と磁極ピース１２３との間に 生じるよう透磁性磁極ピースに取り付けられる。内側及び外側磁気リングにより 伸びる磁気誘引力は、内側磁極が外側磁極よりも少し強い磁石１２０．１２１の 厚さ及び領域、及びギャップ１２３の幅を調節することにより、又は内側又は外 側磁石とターゲット表面との間の距離を変えることによりバランスされる。これ により、所望の磁場形状が得られ、ここでは平坦域１２５がターゲット表面に対 してわずかに傾いている一方、ターゲット本体は磁気ｌ・ンネルの凹領域内に実 質的に置かれる。

Ｉ・ンネル磁場がターゲット表面に対しわずかに傾いている円形陰極の他の実施 例が、ここで特に説明さ１］たいかなる配置の永久磁石又は電磁石を用いても、 又はここでは特に説明されなかったがこの発明の範晴に入る磁石を用いても作成 可能であることは極めて明かである。」−述し、。た効果を達成するためには、 内側磁極ギャップで生じた磁場が外側ギャップのところよりもわずかに強くなる ように、トンネルの内径及び外径における磁極強度のバランスを変更するだけで よい。

これまで詳細に開示してきた本発明の実施例は単に説明のためだけのものである 。本発明は、他の実施態様も有り得ることから、本発明が上述の特定の詳細な構 成に限定されるものではない。また、ここで用いられた用語も説明のためのもの であり、何の制限も受けない。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明の一つの実施例の垂直磁気モジュール及びターゲットの直線部 の断面図、及び磁束線図である。

第２図は、従来例の長方形平板（ｐｌａｎａｒ）マグネトロン陰極の磁石集合体 及びターゲットの概略図であり、磁束線はターゲットを通り閉ループトンネルを 形成している。

第３図は、第２図の従来の装置の磁石集合体及びターゲットの直線部の断面図、 及び磁束線図である。

第４図は、従来例の（ａ）凸面アーチ状磁気トンネルの断面図の磁束線概略図、 及び凹曲面を有する（ｂ）本発明の磁気トンネルであり、閉じ込められた電子に かかる力が図示されている。

第５図は、本発明の実施例を使用して侵食された実際の５インチ直径の円板状の ターゲットの断面図のトレーシング、及びこの装置により生じた磁束線図が加筆 図示されている。

第６図は、従来の（モリソンによる）磁気装置を使用して侵食された実際の５イ ンチ直径の円板状のターゲットの断面図のトレーシング、及びこの装置により生 じた磁束線図が加筆図示されている。

第７図は、ターゲットに平行な方向の磁極を有する本発明の他の実施例に基づく 円環状の磁気モジュール及びターゲットの断面図、及び磁束線図を示している。

第８図は、ターゲットに平行な方向の磁極を有する本発明の他の実施例に基づく 長方形の磁気モジュール及びターゲットの直線部の断面図及び磁束線図を示して いる。

第９図は、一つの電磁コイルを用いた本発明の他の実施例に基づく円形の磁気モ ジュール及びターゲットの断面図、及び磁束線図を示している。

第１０図は、複数の電磁コイルを用いた本発明の他の実施例に基づく円形の磁気 モジュール及びターゲットの断面図、及び磁束線図を示している。

第１１図は、ターゲット中央の磁石がターゲットに垂直な磁化方向となっている 一方、ターゲット端部ではターゲットに平行となっている本発明の他の実施例に 基づく長方形の磁気モジュール、及びターゲットの直線部の断面図、及び磁束線 図を示している。

第１２図は、第１１図と同様な方向の磁石を有する円形の磁気モジュール及びタ ーゲットの断面図、及びそれによる磁束線を示し、電子の円運動の”遠心力”に バランスするために内向けの半径方向の微小な力を与えることにより侵食の均一 性をさらに改善するために、磁束線が平坦な（曲率ゼロ）領域における磁束線は ターゲツト面に対しわずかに傾斜している。

Ｆ’１ＧＵＲＥ　１ （ＰＲＩＯＲＡＲＴ） （ＰＲＩＯＲＡＲＴ） ＦＩＧＵＲＥ　６ （ＰＲＩＯＲＡＲＴ） ＦＩＧＵＲＥ　８ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．前面、本体、裏面を有するターゲット；前面及び裏面を有する磁石手段、前 記ターゲットの裏面に近接して置かれ、かつ前記ターゲットの前記前面近傍及び 前記ターゲット本体内に閉ループ磁気トンネルを形成する磁束線を生成する前記 磁気手段の前面；凹状から平坦に、また前記磁石からの距離が増加するにつれ凸 状に連続的に変化する前記トンネルの中央部の前記磁束線の曲率；前記磁束線が 平坦な領域では前記ターゲットの前面に位置する前記磁石の幅の少なくとも２０ ％の平坦な領域；前記ターゲット本体の中に位置する前記磁束線が凹状の領域； からなるマグネトロンスパツタリング陰極 ２．前面、本体、裏面を有するターゲット；前面及び裏面を有する磁石手段、前 記ターゲットの裏面に近接して置かれ、かつ前記ターゲットの前記前面近傍及び 前記ターゲット本体内に閉ループ磁気トンネルを形成する磁束線を生成する前記 磁気手段の前面；凹状から平坦に、また前記磁石からの距離が増加するにつれ凸 状に連続的に変化する前記トンネルの中央部の前記磁束線の曲率；前記磁束線が 平坦な領域では案質的に前記ターゲットに平行な前記ターゲットの前面に位置す る前記磁石の幅の少なくとも２０％の平坦領域；前記ターゲット本体の中に位置 する前記磁束線が凹状の領域；からなるマグネトロンスパツタリング陰極 ３．反対極性の２つの磁極からなる前記磁気手段、前記磁極の間に置かれた透磁 性部材；前記トンネルに沿って及び前記磁極間に磁気的に連続的なループを形成 する前記磁気手段；互いにバランスする前記各磁極における磁気誘引力；からな る特許請求の範囲第２項のマグネトロンスパッタリング陰極４．環状円板の前記 ターゲット；２つの同心状リングの１または２以上の永久磁石よりなる前記各磁 極；前記ターゲットに垂直な向きに磁化された前記リング；反対方向の磁気極性 を有する前記内側及び外側のリング；前記磁気手段の裏面で前記リングに取付ら れた透磁性磁極ピース；前記磁極の間に設置されるた円環状の透磁性材、及び前 記各磁極と前記円環状部材の間に存在するギャップ；からなる特許請求の範囲第 ３項のマグネトロンスパッタリング陰極５．長方形の前記ターゲット；前記ター ゲットに垂直な磁化方向の永久磁石からなる前記磁気手段；直線状の中央部及び 二つの端部からなり、そこでは前記直線部がターゲットの長さ方面に整列してい る前記磁気手段；前記磁気手段の端部に沿って設けられた一つの極性方面の多数 の磁石からなる前記直線部、及び前記ターゲットの中心の背後に置かれた少なく とも一つの反対極性の磁石；前記磁気手段の裏面で磁極を結合する透磁性磁極ピ ースに取り付けられた全ての磁石；長方形ターゲットの長手方向の中心線の各側 の一つが反対極性の二つの平行な磁気トンネルを形成する磁気手段；前記磁極の 間に設けられ前記磁極と前記透磁性部材との間ギャップを形成する二つの透磁性 材料；からなる特許請求の範囲第３項のマグネトロンスパッタリング陰極 ６．磁気的に連続の構造体を形成するために、半円環状の磁石の間に設けられた 二つの半円環状透磁性部材と二つの半円環状端部を有する前記直線部に一体化又 は隣接する前記磁気手段；前記直線部及び半円環状部との間で断面積が変化する 前記連続的構造体；からなる特許請求の範囲第５項のマグネトロンスパッタリン グ陰極 ７．円環状の前記陰極；１又は２以上の磁石の内側及び外側同心状リングからな り、前記ターゲットに平行及び前記ターゲットの半径に平行な前記リングの磁化 方向を有する前記磁気手段；環状の閉ループ磁気トンネルを形成するために前記 半径に沿って磁化された前記リング；前記リングの間に設置され前記内側リング に接触する透磁性材料の円環状磁極ピース；からなる特許請求の範囲第３項のマ グネトロンスパッタリング陰極 ８．長方形の陰極；直線状の中央部及び２つの端部からなり、そこでは前記直線 部が前記ターゲットの長手方向に沿って整列している磁気手段；前記ターゲット に平行かつ前記ターゲットの長手方向の中央線に垂直なな磁化方向の多数の永久 磁石よりなる前記直線部；前記ターゲットの中央線のそれぞれの側にある前記多 数の磁石；前記中央線のそれぞれの側で同じ同きに磁化され、及び前記中央線の 他の側の前記磁石と反対向きの前記磁石；前記磁石の間に置かれ、前記中央線の それぞれの側にある少なくとも一つの透磁性部材；からなる特許請求の範囲第３ 項のマグネトロンスパッタリング陰極 ９．前記磁気手段の一部がネオディニウムー鉄−ボロン又はサマリウムーコバル トを主成分とする永久磁石からなる特許請求の範囲第２項のマグネトロンスパツ タリング陰極 １０．円環状ターゲット；１つ又は２つの同心状の電磁コイルであって、透磁性 磁極ピースに設置される磁気手段；電磁極の間の透磁性部材；からなる特許請求 の範囲第３項のマグネトロンスパッタリング陰極 １１．前記透磁性部材が前記磁極ピースに一体化されているか、又は取り付けら れている特許請求の範囲第３項のマグネトロンスパッタリング陰極１２．前記平 坦な領域が前記磁気手段の幅の４０％である特許請求の範囲第２項のマグネトロ ンスパッタリング陰極 １３．グロー放電プラズマが前面、本体、裏面よりなるターゲットの上部及びそ の近傍の領域に閉じ込められるマグネトロンスパッタリング過程において：前記 ターゲット前面の近傍及び前記ターゲット本体内部に閉ループ磁気トンネルを形 成する磁束線を生じる磁気手段を用いること；前記トンネルの中央部で前記磁束 線の曲率が凹状から平坦に、また前記磁石からの距離が増えるにつれ凸状に連続 的に変化し；前記磁束線が平坦な領域では前記磁石の幅の少なくとも２０％の実 質的に前記ターゲットに平行な前記ターゲットの前記前面に位置する平坦領域； 磁束線が凹状の領域では凹状領域が前記ターゲット本体の中に位置する；ターゲ ット利用率を向上させる方法１４．前記平坦な領域が前記磁気手段の幅の４０％ である特許請求の範囲第１３項の方法 １５．前記磁気手段が多数の永久磁石、前記永久磁石に取り付けられた透磁性磁 極ピース、及び前記いくつかの永久磁石の間の透磁性材からなる特許請求の範囲 第１３項の方法 １６．前記永久磁石がネオディニウムー鉄−ボロン又はサマリウムーコバルトで ある特許請求の範囲第１５項の方法 １７．前記磁気手段が前記ターゲットの裏面に隣接している特許請求の範囲第１ ５項の方法 １８．前記磁気手段が多数の電磁コイル及び前記磁気手段の磁極の間の透磁性部 材よりなる特許請求の範囲第１３項の方法 １９．前記ターゲットが長方形であり、前記磁気手段が直線部及び前記直線部の 二つの端部に結びついた二つの半円環状部からなる特許請求の範囲第１５項の方 法 ２０．前記ターゲットが円環状であり、前記磁石が円環状磁石及び透磁性部材で ある特許請求の範囲第１５項の方法 ２１．ターゲット手段及び磁気手段；前面、本体、裏面を有する前記ターゲット ；前面及び裏面を有する前記磁石手段、前記ターゲットの裏面に近接して置かれ 、かつ前記ターゲットの前記前面近傍及び前記ターゲット本体内に閉ループ磁気 トンネルを形成する磁束線を生成する前記磁気手段の前面；凹状から平坦に、ま た前記磁石からの距離が増えるにつれ凸状に連続的に変化するし前記トンネルの 中心部の前記磁束線の曲率；前記磁束線が平坦な領域では前記磁石の幅の少なく とも２０％の前記ターゲットの前記前面に位置する平坦な領域、前記ターゲット の前記前面に対しある角度で方向付けされる前記平坦領域を有する前記磁気トン ネルの少なくとも一部の領域；前記磁束線が凹状の領域では前記ターゲット本体 中に位置する凹状領域；からなるマグネトロンスパッタリング陰極 ２２．磁束線の平坦領域が前記前面に対しある角度方向付けされているトンネル の前記領域が前記磁気トンネルの全ての円環状部に対応する特許請求の範囲第２ １項のマグネトロンスパッタリング陰極２３．反対の極性を有する二つの磁極及 び前記磁極間に置かれた透磁性材料部材からなる前記磁気手段；前記磁極間の及 び前記トンネルに沿った連続的な磁気ループを形成する前記磁気手段；前記表面 について前記平坦な領域の前記角度を誘記するために互いにバランスしている前 記それぞれの磁極における磁気誘引力；からなるマグネトロンスパッタリング陰 極 ２４．円環状のターゲット；それぞれが二つの同心状リングの１又は２以上の永 久磁石からなる磁気集合体；前記ターゲットに垂直方向に磁化される前記リング ；反対方向の極性となる内側及び外側リング；前記磁気手段の前記裏面上の前記 リングに取り付けられた透磁性磁極ピース；及び前記磁極間に設置された円環状 の透磁性材料部材、前記磁極と前記円環状部材間のギャップ；からなる特許請求 の範囲第２３項のマグネトロンスパッタリング陰極２５．長方形の陰極；磁化方 角が前記ターゲットに垂直な永久磁石よりなる前記磁気手段；直線状の中央部及 び２つの端部からなり、そこでは前記直線部が前記ターゲットの長手方向に沿っ て整列している磁気手段；前記磁気手段の端部に沿って設置される一つの磁極方 面の多数の磁石からなる前記直線部、前記ターゲットの中央部の背後に設置され る少なくとも一つの反対極性の磁石；前記磁気手段の前記裏面上の磁極に一体化 している透磁性磁極ピースに取り付けられた全ての前記磁石；長方形ターゲット の長手方向のそれぞれの側上の一つで、反対極性の二つの平行な磁気チューンを 形成する前記磁気手段；前記磁極間の間に置かれた二つの透磁性材料部材、及び 前記それぞれの透磁性磁極部材間に形成されるギャップ；連続的な磁気的構造体 を形成するよう前記直線部に一体化されるか、近接して置かれる前記半円環状磁 石間に設置された二つの半円環状透磁性部材及び反対極性の二つの半円環状磁石 端部を有する前記端部；特許請求の範囲第２３項のマグネトロンスパッタリング 陰極 ２６．円環状の前記陰極；１又は２以上の磁石の内側及び外側同心状リングから なり、前記ターゲットに平行及び前記ターゲットの半径に平行な同じ極性の前記 リングの磁化方面を有する前記磁気手段；環状の閉ループ磁気トンネルを形成す るために前記半径に沿って磁化された前記リング；前記リングの間に設置され前 記内側及び外側リングに接触する透磁性材料の円環状磁極ピース；からなる特許 請求の範囲第２３項のマグネトロンスパツタリング陰極２７．前記長方形の陰極 ；直線状の中央部及び２つの端部からなり、そこでは前記直線部が前記ターゲッ トの長手方向に沿って整列している磁気手段；前記ターゲットに平行かつ前記タ ーゲットの長手方向の中央線に垂直な磁化方向の多数の永久磁石よりなる前記直 線部；前記ターゲットの中央線のそれぞれの側で同じ方向に磁化され、かつ前記 中央線の他の側にある前記磁石に反対向きの前記多数の磁石；前記磁石の間に置 かれ、前記中央線のそれぞれの側にある少なくとも一つの透磁性部材；連続的な 磁気的構造体を形成するよう前記直線部に一体化されるか、近接して置かれる前 記半円環状磁石間荷設置された二つの半円環状透磁性部材及び反対極性の二つの 半円環状磁石端部を有する前記端部；からなる特許請求の範囲第２３項のマグネ トロンスパッタリング陰極 ２８．前記長方形の陰極；直線状の中央部及び２つの端部からなり、そこでは前 記直線部が前記ターゲットの長手方向に沿って整列している磁気手段；磁化方向 が前記ターゲット面に平行であり、かつ長さ方向に垂直な前記磁気手段の端部に 沿った列中に配置された多数の磁石を有する前記直線部、及び一端部、上の前記 磁石の極性は他の他の端部の極性と反対向きである前記磁石；前記磁気手段の中 央線に沿って磁化方向が前記ターゲット面に垂直な１又は２以上の列の磁石；連 続的な磁気的構造体を形成するよう前記直線部に一体化されるか、近接して置か れる前記半円環状磁石間に設置された二つの半円環状透磁性部材及び反対極性の 二つの半円環状磁石端部を存する前記端部；からなる特許請求の範囲第２３項の マグネトロンスパッタリング陰極 ２９．円環状の前記陰極：１又は２以上の磁行の内側及び外側同心状リングから なる磁化手段、前記ターゲット面に垂直な磁化方向を有する前記内側リング；前 記ターゲツト面に平行な平行でかつ前記ターゲツトの半径に平行な磁化方向を有 する前記外側リング；からなる特許請求の範囲第２３項のマグネトロンスパッタ リング陰極 ３０．前記磁気手段がネオディニウムー鉄−ボロン又はサマリウム−コバルトを 成分とする永久磁石からなる特許請求の範囲第２１項のマグネトロンスパッタリ ング陰極 ３１．円環状ターゲット；多数の同心状の電磁コイルであって、透磁性磁極ピー スに設置される磁気手段；電磁極の間の透磁性材；からなる特許請求の範囲第２ ３項のマグネトロンスパッタリング陰極３２．前記透磁性部材が前記磁極ピース に一体化されているか、又は取り付けられている特許請求の範囲第２３項のマグ ネトロンスパッタリング陰極３３．前記平坦な領域が前記磁気手段の幅の４０％ である特許請求の範囲第２１項のマグネトロンスパッタリング陰極 ３４．トンネルの中央部においてターゲット表面に対し前記１°一１５°の角度 傾けられた箇所における前記平坦領域の前記磁束線が前記磁気トンネルの回りを 回転する電子に半径方向の内向き力を与える特許請求の範囲第２項のマグネトロ ン陰極３５．前面、本体、裏面を有するターゲット；前面及び裏面を有する磁石 手段、前記ターゲットの裏面に近接して置かれ、かつ前記ターゲットの前記前面 近傍及び前記ターゲット本体内に閉ループ磁気トンネルを形成する磁束線を生成 する前記磁気手段の前面；凹状から平坦に、また前記磁石からの距離が増えるに つれ凸状に連続的に変化する前記トンネルの中心部の前記磁束線の曲率；前記磁 束線が平坦な領域では実質的に前記ターゲットに平行な前記ターゲットの前記前 面に位置する前記磁石の幅の少なくとも２０％の平坦領域；前記ターゲット本体 の中に位置する前記磁束線が凹状の領域；反対極性の２つの磁極からなる前記磁 気手段、前記磁極の間に置かれた一片の透磁性部材；前記トンネルに沿って及び 前記磁極間に磁気的に連続的なループを形成する前記磁気手段；互いにバランス する前記各磁極における磁気誘引力；長方形の前記ターゲット；直線状の中央部 及び二つの端部からなり、そこでは前記直線部がターゲットの長さ方向に整列し ている前記磁気手段；磁化方向が前記ターゲット面に平行でかつ長さ方面に垂直 であり一端部の前記磁石の極性が他端部の極性とは反対両きであり、前記磁気手 段の端部に沿った列の間に設けられた多数の磁石を有する前記直線部；磁化方向 が前記ターゲット面に垂直である前記磁気手段の中央線に沿った１又は２以上の 列の磁石；からなるマグネトロンスパッタリング陰極３６．連続的な磁気的構造 体を形成するよう前記直線部に一体化されるか、近接して置かれる前記半円環状 磁石間に設置された二つの半円環状透磁性部材及び反対極性の二つの半円環状磁 石端部を有する前記磁気手段；からなる特許請求の範囲第３５項のマグネトロン スパッタリング陰極 ３７．前面、本体、裏面を有するターゲット；前面及び裏面を有する磁石手段、 前記ターゲットの裏面に隣接して置かれ、かつ前記ターゲットの前記前面近傍及 び前記ターゲット本体内に閉ループ磁気トンネルを形成する磁束線を生成する前 記磁気手段の前面；凹状から平坦に、また前記磁石からの距離が増えるにつれ凸 状に連続的に変化する前記トンネルの中心部の前記磁束線の曲率；前記磁束線が 平坦な領域では実質的に前記ターゲットに平行な前記ターゲットの前記前面に位 置する前記磁石の幅の少なくとも２０％の平坦領域；前記ターゲット本体の中に 位置する前記磁束線が凹状の領域；反対極性の２つの磁極からなる前記磁気手段 、前記磁極の間に置かれた一片の透磁性材；前記トンネルに沿って及び前記磁極 間に磁気的に連続的なループを形成する前記磁気手段；互いにバランスする前記 各磁極における磁気誘引力；前記円環状のターゲット；１又は２以上の磁石の内 側及び外側同心状リングからなる磁化手段、前記ターゲット面に垂直な磁化方向 を有する前記内側リング；前記ターゲット面に平行な平行でかつ前記ターゲット の半径に平行な磁化方向を有する前記外側リング；からなるマグネトロンスパッ タリング陰極 ３８．グロー放電プラズマが全面、本体、裏面よりなるターゲットの上部及びそ の近傍の領域に閉じ込められるマグネトロンスパッタリング過程において：前記 ターゲット前面の近傍及び前記ターゲット本体内部に閉ループ磁気トンネルを形 成する磁束線を生成する磁気手段を用いること；前記ターゲットの及び前記ター ゲット本体内の曲率であって、前記トンネルの中央部で前記磁束線の曲率が凹状 から平坦に、また前記磁石からの距離が増えるにつれ凸状に連続的に変化し；前 記磁束線が平坦な領域では前記磁石の幅の少なくとも２０％が平坦であり、そこ では少なくとも一部の前記磁気トンネルが前記ターゲットの前面に対しある角度 の向きをもった平坦領域を有しており、実質的に前記ターゲットの前記前面に位 置し；磁束線が凹状の領域では凹状領域が前記ターゲット本体の中に位置する； ことからなるターゲット利用率を同上させる方法 ３９．磁束線の平坦領域が前記前面に対しある角度の向きをもったトンネルの前 記箇所が前記磁気トンネルの全ての円環状部に対応する特許請求の範囲第３８項 の方法 ４０．トンネルの中央部においてターゲット表面に対し１°−１５°の角度に傾 けられる前記部所における前記平坦領域の前記磁束線が前記磁気トンネルの回り を回転する電子に半径方向の内向きの力を与える特許請求の範囲第３８項の方法 ４１．前記平坦な領域が前記磁気手段の幅の４０％である特許請求の範囲第３８ 項の方法 ４２．前記磁気手段が多数の永久磁石、前記永久磁石に取り付けられた透磁性磁 極ピース、及び前記いくつかの永久磁石の間の透磁性材からなる特許請求の範囲 第３８頂の方法 ４３．前記永久磁石がネオデイニウムー鉄ーボロン又はサマリウムーコバルトで ある特許請求の範囲第３８項の方法 ４４．前記磁気手段が前記ターゲットの裏面に隣接している特許請求の範囲第３ ８項の方法 ４５．前記磁気手段が多数の電磁コイル及び前記磁気手段の磁極の間の透磁性材 よりなる特許請求の範囲第３８項の方法 ４６．前記ターゲットが長方形であり、前記磁気手段が直線部及び前記直線部の 二つの端部に結びついた二つの半円環状部からなる特許請求の範囲第３８項の方 法 ４７．前記ターゲットが円環状であり、前記磁石が円環状磁石及び透磁性材であ る特許請求の範囲第３８頂の方法発明の詳細な説明