JPH06136531A - マグネトロンスパッタリング装置 - Google Patents
マグネトロンスパッタリング装置Info
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- JPH06136531A JPH06136531A JP5112908A JP11290893A JPH06136531A JP H06136531 A JPH06136531 A JP H06136531A JP 5112908 A JP5112908 A JP 5112908A JP 11290893 A JP11290893 A JP 11290893A JP H06136531 A JPH06136531 A JP H06136531A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ターゲット２の中心部１００も十分にスパッ
タリングされて、そこがパーティクル汚染の源になるこ
とのないマグネトロンスパッタリング装置、また、ター
ゲット２の口径を大きくしても、十分に速い膜堆積速度
を確保することのできるマグネトロンスパッタリング装
置を提供する。 【構成】 平板状ターゲット２と、その裏面の近傍に設
けた磁場印加装置６，６Ｎ、６Ｓと、ターゲットの表面
上の磁場の位置を回転移動させる回転駆動手段とを備え
るマグネトロンスパッタリング装置にて、磁場印加手段
がターゲット２の中心部１００を囲む形態で異なる磁極
を離間させて対向させた配列を、少なくとも１組含んで
いる。
タリングされて、そこがパーティクル汚染の源になるこ
とのないマグネトロンスパッタリング装置、また、ター
ゲット２の口径を大きくしても、十分に速い膜堆積速度
を確保することのできるマグネトロンスパッタリング装
置を提供する。 【構成】 平板状ターゲット２と、その裏面の近傍に設
けた磁場印加装置６，６Ｎ、６Ｓと、ターゲットの表面
上の磁場の位置を回転移動させる回転駆動手段とを備え
るマグネトロンスパッタリング装置にて、磁場印加手段
がターゲット２の中心部１００を囲む形態で異なる磁極
を離間させて対向させた配列を、少なくとも１組含んで
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、マグネトロンスパッ
タリング装置に関するもので、特に磁石の配置に特徴を
有するマグネトロンスパッタリング装置に関するもので
ある。
タリング装置に関するもので、特に磁石の配置に特徴を
有するマグネトロンスパッタリング装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ターゲットの裏面の近傍に、電場に直交
する磁場を与えて高密度プラズマを作るマグネトロンス
パッタリング装置は、所望厚さの膜を高速に量産できる
ので特に開発が進んでいる。しかし、このようなマグネ
トロンスパッタリング装置であってもそれが磁場を発生
する磁石を固定して使用する型のものであると、ターゲ
ットの局部のみが侵食（エロージョン）されてターゲッ
ト材料の利用率が悪い。そこで、ターゲット全表面でエ
ロージョンが均一に起こるようにするために、特開昭５
３−７５８６に示されるように、スパッタリング中に磁
石が移動されるような方式が採用されている。そして、
磁石移動方式の一つの態様として、特に、例えば米国特
許５，０４７，１３０号に示されたように、磁石を回転
移動させる方式が開発されている。
する磁場を与えて高密度プラズマを作るマグネトロンス
パッタリング装置は、所望厚さの膜を高速に量産できる
ので特に開発が進んでいる。しかし、このようなマグネ
トロンスパッタリング装置であってもそれが磁場を発生
する磁石を固定して使用する型のものであると、ターゲ
ットの局部のみが侵食（エロージョン）されてターゲッ
ト材料の利用率が悪い。そこで、ターゲット全表面でエ
ロージョンが均一に起こるようにするために、特開昭５
３−７５８６に示されるように、スパッタリング中に磁
石が移動されるような方式が採用されている。そして、
磁石移動方式の一つの態様として、特に、例えば米国特
許５，０４７，１３０号に示されたように、磁石を回転
移動させる方式が開発されている。
【０００３】図４（Ａ）〜（Ｃ）は、この米国特許５，
０４７，１３０号に示された従来のマグネトロンスパッ
タリング装置の説明図である。特に図４（Ａ）は、この
マグネトロンスパッタリング装置に備わる磁場印加装置
を示した平面図、図４（Ｂ）は、このマグネトロンスパ
ッタリング装置の、図４（Ａ）のIII −III 線上の断面
に対応した、正面断面図である。また、図４（Ｃ）は、
このマグネトロンスパッタリング装置を磁石を回転させ
て使用した後のターゲットの様子を図４（Ｂ）のIII −
III 線に沿った断面図によって示した図である。ただ
し、図４（Ｃ）では、ターゲットの厚さ方向を誇張して
示してあり、また、スパッタリング前のターゲットの輪
郭を一点破線Ｐで示してあり、また、磁石を回転させず
にスパッタリングを行った後のターゲットの様子をも併
せて示してある（詳細は後述する。）。なお、図４
（Ｃ）中の太い破線Ｓは後に説明される本発明の装置で
形成されるエロージョンの一例である（詳細は後述す
る。） このマグネトロンスパッタリング装置は、図４（Ａ）及
び（Ｂ）に示したように、使用時に所定の真空状態とさ
れる容器（図示せず）内に、ターゲット２と、このター
ゲット２を載置するためのカソード４と、ターゲット２
の裏面近傍、即ち、カソード４の裏面側に配置されたヨ
ーク６と、このヨーク６のターゲット２側の面上に設け
られ表面磁極がＮ極、Ｓ極である永久磁石６Ｎ及び６Ｓ
と、ヨーク６を固定するためのヨーク固定台２１と、ヨ
ーク固定台２１に接続されている回転軸８と、ターゲッ
ト２の上方に設けられた基板保持電極６２（ただし、取
付け部材は図示せず。）とを具えている。ただし、磁石
６Ｓは、ヨーク６上であってターゲット２の中央部と対
向するヨーク部分上に設置されている。一方、磁石６Ｎ
は、磁石６Ｓを囲むループ状の領域ＥＡの回りに配置さ
れている。
０４７，１３０号に示された従来のマグネトロンスパッ
タリング装置の説明図である。特に図４（Ａ）は、この
マグネトロンスパッタリング装置に備わる磁場印加装置
を示した平面図、図４（Ｂ）は、このマグネトロンスパ
ッタリング装置の、図４（Ａ）のIII −III 線上の断面
に対応した、正面断面図である。また、図４（Ｃ）は、
このマグネトロンスパッタリング装置を磁石を回転させ
て使用した後のターゲットの様子を図４（Ｂ）のIII −
III 線に沿った断面図によって示した図である。ただ
し、図４（Ｃ）では、ターゲットの厚さ方向を誇張して
示してあり、また、スパッタリング前のターゲットの輪
郭を一点破線Ｐで示してあり、また、磁石を回転させず
にスパッタリングを行った後のターゲットの様子をも併
せて示してある（詳細は後述する。）。なお、図４
（Ｃ）中の太い破線Ｓは後に説明される本発明の装置で
形成されるエロージョンの一例である（詳細は後述す
る。） このマグネトロンスパッタリング装置は、図４（Ａ）及
び（Ｂ）に示したように、使用時に所定の真空状態とさ
れる容器（図示せず）内に、ターゲット２と、このター
ゲット２を載置するためのカソード４と、ターゲット２
の裏面近傍、即ち、カソード４の裏面側に配置されたヨ
ーク６と、このヨーク６のターゲット２側の面上に設け
られ表面磁極がＮ極、Ｓ極である永久磁石６Ｎ及び６Ｓ
と、ヨーク６を固定するためのヨーク固定台２１と、ヨ
ーク固定台２１に接続されている回転軸８と、ターゲッ
ト２の上方に設けられた基板保持電極６２（ただし、取
付け部材は図示せず。）とを具えている。ただし、磁石
６Ｓは、ヨーク６上であってターゲット２の中央部と対
向するヨーク部分上に設置されている。一方、磁石６Ｎ
は、磁石６Ｓを囲むループ状の領域ＥＡの回りに配置さ
れている。
【０００４】このマグネトロンスパッタリング装置で
は、基板保持電極６２に基板６０が固定される。また、
回転軸８が回転するとこれに伴いヨーク固定台２１、ヨ
ーク６及び磁石６Ｎ，６Ｓが回転する。また、容器内に
Ａｒ（アルゴン）ガスを導入した状態でカソード４及び
基板保持電極６０間に図示しない電圧印加装置から直流
電圧を印加すると、磁力線３０（図４（Ｂ）参照）の回
りに螺旋状に回転する電子を生じてマグネトロン放電が
生じる。これによってターゲット１１の表面がスパッタ
リングされるので、基板６０の表面上にターゲット材料
の薄膜が堆積する。
は、基板保持電極６２に基板６０が固定される。また、
回転軸８が回転するとこれに伴いヨーク固定台２１、ヨ
ーク６及び磁石６Ｎ，６Ｓが回転する。また、容器内に
Ａｒ（アルゴン）ガスを導入した状態でカソード４及び
基板保持電極６０間に図示しない電圧印加装置から直流
電圧を印加すると、磁力線３０（図４（Ｂ）参照）の回
りに螺旋状に回転する電子を生じてマグネトロン放電が
生じる。これによってターゲット１１の表面がスパッタ
リングされるので、基板６０の表面上にターゲット材料
の薄膜が堆積する。
【０００５】この薄膜堆積の際に、もしヨーク６を回転
させないで、即ち磁石６Ｎ，６Ｓを静止状態でスパッタ
リングを行なうと、ターゲット２の図４（Ｂ）に示した
ループ領域ＥＡにほぼ沿う部分に深い侵食部分が生じ
る。つまり、磁石６Ｎ，６Ｓを回転させない状態でスパ
ッタリングを行った後のターゲット２の侵食具合は、図
４（Ｃ）中に破線Ｑで示したようになり、かつ、図４
（Ｂ）に示したループ領域ＥＡに相当する部分に深い侵
食部分Ｅが生じたものとなる。ところが、この米国特許
５，０４７，１３０号に開示のマグネトロンスパッタリ
ング装置を、ヨーク２を回転させて正規に即ち磁石６
Ｎ，６Ｓを回転させて正規に使用すると、深い侵食部分
が生じることが緩和されるのである（図４（Ｃ）参
照）。
させないで、即ち磁石６Ｎ，６Ｓを静止状態でスパッタ
リングを行なうと、ターゲット２の図４（Ｂ）に示した
ループ領域ＥＡにほぼ沿う部分に深い侵食部分が生じ
る。つまり、磁石６Ｎ，６Ｓを回転させない状態でスパ
ッタリングを行った後のターゲット２の侵食具合は、図
４（Ｃ）中に破線Ｑで示したようになり、かつ、図４
（Ｂ）に示したループ領域ＥＡに相当する部分に深い侵
食部分Ｅが生じたものとなる。ところが、この米国特許
５，０４７，１３０号に開示のマグネトロンスパッタリ
ング装置を、ヨーク２を回転させて正規に即ち磁石６
Ｎ，６Ｓを回転させて正規に使用すると、深い侵食部分
が生じることが緩和されるのである（図４（Ｃ）参
照）。
【０００６】また、図示は省略するが、実開平２−９９
９６２にも、上記米国特許５，０４７，１３０号と同様
な思想のスパッタリング装置が開示されている。この実
開平２−９９９６２に開示のスパッタリング装置も、タ
ーゲットの一部に深い侵食部分が生じることを緩和でき
るものであった。
９６２にも、上記米国特許５，０４７，１３０号と同様
な思想のスパッタリング装置が開示されている。この実
開平２−９９９６２に開示のスパッタリング装置も、タ
ーゲットの一部に深い侵食部分が生じることを緩和でき
るものであった。
【０００７】一方、ターゲットのエロージョンの均一性
の改善を、磁石を移動せずに行い得るマグネトロンスパ
ッタリング装置が、例えば特開平４−２６８０７５に開
示されている。この装置では、図１２に平面図をもって
示したように、ヨーク２の、中央部分上及び縁部分上並
びにこれら両部分を橋渡しする幅狭の部分上にわたっ
て、表面磁極がＮ極の磁石Ｎを設け、然も、ヨーク２の
中央部分上に設けられた磁石Ｎの一部分を磁石Ｎに接す
ることなく囲うようにヨーク２上に表面磁極がＳ極の馬
蹄形状の磁石Ｓを設けた構成がとられていた。
の改善を、磁石を移動せずに行い得るマグネトロンスパ
ッタリング装置が、例えば特開平４−２６８０７５に開
示されている。この装置では、図１２に平面図をもって
示したように、ヨーク２の、中央部分上及び縁部分上並
びにこれら両部分を橋渡しする幅狭の部分上にわたっ
て、表面磁極がＮ極の磁石Ｎを設け、然も、ヨーク２の
中央部分上に設けられた磁石Ｎの一部分を磁石Ｎに接す
ることなく囲うようにヨーク２上に表面磁極がＳ極の馬
蹄形状の磁石Ｓを設けた構成がとられていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、米国特
許５，０４７，１３０号や実開平２−９９９６２に開示
の従来の装置では、ターゲットの局部に深い侵食部分が
生じることを緩和することはできるが、図４（Ｃ）から
理解できるように、ターゲットの中心部１００は殆んど
スパッタリングされないという問題点があった。
許５，０４７，１３０号や実開平２−９９９６２に開示
の従来の装置では、ターゲットの局部に深い侵食部分が
生じることを緩和することはできるが、図４（Ｃ）から
理解できるように、ターゲットの中心部１００は殆んど
スパッタリングされないという問題点があった。
【０００９】また、特開平４−２６８０７５に開示の装
置（図１２に示した磁石配置を有する装置）の場合も、
この磁石配置を磁石回転方式の装置例えば図４（Ａ）〜
（Ｃ）を用い説明した装置に適用したとすると、ヨーク
の中央部分に磁石を有した状態でヨークが回転されるこ
とになるから図４を用い説明した装置同様にターゲット
の中心部は殆んどスパッタリングされないことになる。
置（図１２に示した磁石配置を有する装置）の場合も、
この磁石配置を磁石回転方式の装置例えば図４（Ａ）〜
（Ｃ）を用い説明した装置に適用したとすると、ヨーク
の中央部分に磁石を有した状態でヨークが回転されるこ
とになるから図４を用い説明した装置同様にターゲット
の中心部は殆んどスパッタリングされないことになる。
【００１０】ターゲットにスパッタリングされない部分
があると、その部分にスパッタリング膜が堆積し、やが
てこの膜の剥離やこの膜に割れが生じて、これがパーテ
ィクル汚染の源になるので改善が望まれる。
があると、その部分にスパッタリング膜が堆積し、やが
てこの膜の剥離やこの膜に割れが生じて、これがパーテ
ィクル汚染の源になるので改善が望まれる。
【００１１】また、大規模集積回路用のＳｉ基板の直径
は、６インチ（１インチ＝２．５４ｃｍ）から８イン
チ、１０インチと次第に大口径化する傾向にあるため、
それに伴ってターゲットの口径も大きくする必要を生じ
ている。その際、図４の（Ａ）に示したような従来の磁
石の配置では、磁石６Ｎと６Ｓ間の距離が大きくなるた
め、発生するプラズマの密度が低くなるので、高速で薄
膜を生成することが困難になるという問題点があった。
これは次のようなことが原因である。(a).図６に示した
ように、表面磁極がＮ極の磁石Ｎ、同Ｓ極の磁石Ｓを互
いを離して置いた場合、両磁石の保持力が一定であると
すると、両磁石間の距離ｘが大きくなるに従い両磁石間
の単位面積（図６では円形の斜線部分。）当たりを通過
する磁力線３０の数が減る（磁束密度が低くなる）。
(b).また、通常マグネトロン放電は、磁場（磁力線）と
直交する電場（電気力線）Ｅを印加させて発生させる。
この際、もし印加された電場（電気力線）の強度が一定
ならば、マグネトロン放電によるプラズマの密度は、こ
の電場に沿う単位面積（図６では円形の斜線部分。）を
通過する磁束密度に比例する。したがって、上記(a) 及
び(b) から、磁場（磁力線）を形成する磁石の保持力が
一定で、かつ、その磁場（磁力線）と直交する電場（電
気力線）の強度が一定ならば、マグネトロン放電による
プラズマ密度は磁石間の距離に反比例するといえるの
で、磁石間距離が大きくなるとプラズマ密度は低くなる
のである。
は、６インチ（１インチ＝２．５４ｃｍ）から８イン
チ、１０インチと次第に大口径化する傾向にあるため、
それに伴ってターゲットの口径も大きくする必要を生じ
ている。その際、図４の（Ａ）に示したような従来の磁
石の配置では、磁石６Ｎと６Ｓ間の距離が大きくなるた
め、発生するプラズマの密度が低くなるので、高速で薄
膜を生成することが困難になるという問題点があった。
これは次のようなことが原因である。(a).図６に示した
ように、表面磁極がＮ極の磁石Ｎ、同Ｓ極の磁石Ｓを互
いを離して置いた場合、両磁石の保持力が一定であると
すると、両磁石間の距離ｘが大きくなるに従い両磁石間
の単位面積（図６では円形の斜線部分。）当たりを通過
する磁力線３０の数が減る（磁束密度が低くなる）。
(b).また、通常マグネトロン放電は、磁場（磁力線）と
直交する電場（電気力線）Ｅを印加させて発生させる。
この際、もし印加された電場（電気力線）の強度が一定
ならば、マグネトロン放電によるプラズマの密度は、こ
の電場に沿う単位面積（図６では円形の斜線部分。）を
通過する磁束密度に比例する。したがって、上記(a) 及
び(b) から、磁場（磁力線）を形成する磁石の保持力が
一定で、かつ、その磁場（磁力線）と直交する電場（電
気力線）の強度が一定ならば、マグネトロン放電による
プラズマ密度は磁石間の距離に反比例するといえるの
で、磁石間距離が大きくなるとプラズマ密度は低くなる
のである。
【００１２】この発明は、上述の問題を解決するために
なされたものである。従って、この発明の目的は、ター
ゲットの中心部も十分にスパッタリングされて、この部
分がパーティクル汚染の原因になることのないマグネト
ロンスパッタリング装置を提供することにある。
なされたものである。従って、この発明の目的は、ター
ゲットの中心部も十分にスパッタリングされて、この部
分がパーティクル汚染の原因になることのないマグネト
ロンスパッタリング装置を提供することにある。
【００１３】また、この発明の他の目的は、ターゲット
の口径を大きくしても、磁石間の距離を小さく出来て十
分に強力な磁力線を得ることのできるマグネトロンスパ
ッタリング装置を提供することにある。
の口径を大きくしても、磁石間の距離を小さく出来て十
分に強力な磁力線を得ることのできるマグネトロンスパ
ッタリング装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明は、平板形ターゲットと、該ターゲット裏
面の近傍に設けた磁場印加手段と、該磁場印加手段を前
記平板ターゲットの中心を軸に回転させる回転駆動手段
とを具えるマグネトロンスパッタリング装置において、
前記磁場印加手段を、それぞれの半径が順次異なる第１
の極性の複数の環状磁石と、第２の極性の複数の環状磁
石とを有し、各環状磁石は最外周のものを除き欠落セグ
メントを設けてあり、各第１の極性の環状磁石と第２の
極性の環状磁石とは前記ターゲット中心と同心円上に交
互に配置してあり、互いに隣あった同極の環状磁石はそ
の間の他極の環状磁石の欠落セグメントを通じて同極性
の板形磁石によって接続してあり、さらに、最内周にお
いては、ターゲットの中心上に磁力線が形成されるよう
に最内周の環状磁石の欠落セグメントから板形磁石が最
内周の環状磁石の円周内部に入り込んでいるもので構成
したことを特徴とする。
め、この発明は、平板形ターゲットと、該ターゲット裏
面の近傍に設けた磁場印加手段と、該磁場印加手段を前
記平板ターゲットの中心を軸に回転させる回転駆動手段
とを具えるマグネトロンスパッタリング装置において、
前記磁場印加手段を、それぞれの半径が順次異なる第１
の極性の複数の環状磁石と、第２の極性の複数の環状磁
石とを有し、各環状磁石は最外周のものを除き欠落セグ
メントを設けてあり、各第１の極性の環状磁石と第２の
極性の環状磁石とは前記ターゲット中心と同心円上に交
互に配置してあり、互いに隣あった同極の環状磁石はそ
の間の他極の環状磁石の欠落セグメントを通じて同極性
の板形磁石によって接続してあり、さらに、最内周にお
いては、ターゲットの中心上に磁力線が形成されるよう
に最内周の環状磁石の欠落セグメントから板形磁石が最
内周の環状磁石の円周内部に入り込んでいるもので構成
したことを特徴とする。
【００１５】また、ターゲットが比較的小さなものの場
合などは、前記磁場印加手段を、一部が欠落していて第
１の極性の環状磁石と、該第１の極性の環状磁石の外径
より内径が大きくされた第２の極性の環状磁石とを有
し、かつ、前記第１の極性の環状磁石と第２の極性の環
状磁石とは前記ターゲット中心と同心円上に配置してあ
り、さらに、ターゲットの中心上に磁力線が形成される
ように前記第１の極性の環状磁石の欠落セグメントから
板形磁石が前記第１の環状磁石の円周内部に入り込んで
いるもので構成しても良い。
合などは、前記磁場印加手段を、一部が欠落していて第
１の極性の環状磁石と、該第１の極性の環状磁石の外径
より内径が大きくされた第２の極性の環状磁石とを有
し、かつ、前記第１の極性の環状磁石と第２の極性の環
状磁石とは前記ターゲット中心と同心円上に配置してあ
り、さらに、ターゲットの中心上に磁力線が形成される
ように前記第１の極性の環状磁石の欠落セグメントから
板形磁石が前記第１の環状磁石の円周内部に入り込んで
いるもので構成しても良い。
【００１６】さらに、この発明は、平板形ターゲット
と、該ターゲット裏面の近傍に設けた磁場印加手段と、
該磁場印加手段を前記平板ターゲットの中心を軸に回転
させる回転駆動手段とを備えるマグネトロンスパッタリ
ング装置において、前記磁場印加手段は、複数の磁石を
有し、そのうちのひとつはループ形状磁石であり、前記
複数の磁石を、（１）前記ターゲットの中心を囲むよう
にそれぞれ配列してあり、（２）前記ループ形状磁石
を、もっとも外側に配置してあり、（３）前記複数の磁
石のうちの非接触で隣合う磁石を、反対の磁極のものと
してあり、接触する磁石を同じ磁極のものとしてあり、
（４）相互に非接触で隣合う磁石どうしで形成する磁力
線が存在する領域がひとつの閉曲線をえがくように配列
してあり、さらに、（５）前記ターゲット中心上に磁力
線が形成されように配列したもので構成したことを特徴
とする。
と、該ターゲット裏面の近傍に設けた磁場印加手段と、
該磁場印加手段を前記平板ターゲットの中心を軸に回転
させる回転駆動手段とを備えるマグネトロンスパッタリ
ング装置において、前記磁場印加手段は、複数の磁石を
有し、そのうちのひとつはループ形状磁石であり、前記
複数の磁石を、（１）前記ターゲットの中心を囲むよう
にそれぞれ配列してあり、（２）前記ループ形状磁石
を、もっとも外側に配置してあり、（３）前記複数の磁
石のうちの非接触で隣合う磁石を、反対の磁極のものと
してあり、接触する磁石を同じ磁極のものとしてあり、
（４）相互に非接触で隣合う磁石どうしで形成する磁力
線が存在する領域がひとつの閉曲線をえがくように配列
してあり、さらに、（５）前記ターゲット中心上に磁力
線が形成されように配列したもので構成したことを特徴
とする。
【００１７】さらに、この発明は、平板形ターゲット
と、該ターゲット裏面の近傍に設けた磁場印加手段と、
該磁場印加手段を前記平板ターゲットの中心を軸に回転
させる回転駆動手段とを具えるマグネトロンスパッタリ
ング装置において、前記磁場印加手段を、側面に磁極を
有するひとつの磁石であって下記（１）〜（３）の条件
を満たすよう加工された磁石を含むものとしても良い。
と、該ターゲット裏面の近傍に設けた磁場印加手段と、
該磁場印加手段を前記平板ターゲットの中心を軸に回転
させる回転駆動手段とを具えるマグネトロンスパッタリ
ング装置において、前記磁場印加手段を、側面に磁極を
有するひとつの磁石であって下記（１）〜（３）の条件
を満たすよう加工された磁石を含むものとしても良い。
【００１８】（１）前記ターゲットの中心を囲むように
複数の削り取り部分を形成する。
複数の削り取り部分を形成する。
【００１９】（２）削り取り部分の側面の磁極と相互に
非連結で隣り合う他の削り取り部分の側面の磁極同士で
形成する磁力線が存在する領域はひとつの閉曲線を描く
ように前記複数の削り取り部分を配列する。
非連結で隣り合う他の削り取り部分の側面の磁極同士で
形成する磁力線が存在する領域はひとつの閉曲線を描く
ように前記複数の削り取り部分を配列する。
【００２０】（３）前記ターゲットの中心に磁力線が形
成されるように削り取り部分を形成する。
成されるように削り取り部分を形成する。
【００２１】
【作用】異なる磁極がターゲットの中心部を囲む形態で
対立する構成を磁場印加装置に含ませたので、ターゲッ
トの中央部も磁力線が形成される領域に含まれるように
なる。たとえば図３に４０で示した破線は磁力線が形成
される領域を結んだものであるが、ターゲットの中央部
上をこの破線４０が通っている。これに対し、たとえば
図１２に示した従来構成では、磁力線が形成される領域
を結んだ線（図１２中に破線で示した領域）はターゲッ
トの中央部を通っていない。従って、この発明の場合
は、回転を静止させた状態におけるスパッタリングでタ
ーゲットの中心部にエロージョン領域を生じるようにな
り、回転を行なう正規のスパッタリング処理で、ターゲ
ットの中心部に十分なエロージョンを確保することがで
きる。
対立する構成を磁場印加装置に含ませたので、ターゲッ
トの中央部も磁力線が形成される領域に含まれるように
なる。たとえば図３に４０で示した破線は磁力線が形成
される領域を結んだものであるが、ターゲットの中央部
上をこの破線４０が通っている。これに対し、たとえば
図１２に示した従来構成では、磁力線が形成される領域
を結んだ線（図１２中に破線で示した領域）はターゲッ
トの中央部を通っていない。従って、この発明の場合
は、回転を静止させた状態におけるスパッタリングでタ
ーゲットの中心部にエロージョン領域を生じるようにな
り、回転を行なう正規のスパッタリング処理で、ターゲ
ットの中心部に十分なエロージョンを確保することがで
きる。
【００２２】また、異なる磁極がターゲットの中心部を
囲む形態で対立する構成を複数組具える構成によって
は、ターゲットの口径をいくら大きくしても、磁石間の
距離を小さく出来、十分に強力な磁力線をターゲットの
上方に作ることができる。
囲む形態で対立する構成を複数組具える構成によって
は、ターゲットの口径をいくら大きくしても、磁石間の
距離を小さく出来、十分に強力な磁力線をターゲットの
上方に作ることができる。
【００２３】
【実施例】以下、この発明を好適ないくつかの実施例を
用いて説明する。尚、この説明をいくつかの図面を参照
して行う。しかしながらこれらの図はこの発明が理解で
きる程度に、各構成部品の形状、大きさおよび配置関係
を概略的に示してあるにすぎない。
用いて説明する。尚、この説明をいくつかの図面を参照
して行う。しかしながらこれらの図はこの発明が理解で
きる程度に、各構成部品の形状、大きさおよび配置関係
を概略的に示してあるにすぎない。
【００２４】１．個別の磁石を配列して用いる例の説明 この発明はヨーク上に複数の磁石を配列する際のその配
列にある。複数の磁石のうちのひとつはループ形状磁石
とする。ここにおいて、前記複数の磁石は、少なくとも
以下の（１）〜（５）の条件を満足するように配列して
ある。 （１）マグネトロンスパッタリング装置のターゲットの
中心を囲むようにそれぞれ配列してあり、（２）前記ル
ープ形状磁石は、もっとも外側に配置してあり、（３）
前記複数の磁石のうちの非接触で隣合う磁石は、反対の
磁極のものとしてあり、接触する磁石は同じ磁極のもの
としてあり、（４）相互に非接触で隣合う磁石どうしで
形成する磁力線が存在する領域がひとつの閉曲線をえが
くように配列してあり、さらに、（５）前記ターゲット
中心上に磁力線が形成されように配列してある。
列にある。複数の磁石のうちのひとつはループ形状磁石
とする。ここにおいて、前記複数の磁石は、少なくとも
以下の（１）〜（５）の条件を満足するように配列して
ある。 （１）マグネトロンスパッタリング装置のターゲットの
中心を囲むようにそれぞれ配列してあり、（２）前記ル
ープ形状磁石は、もっとも外側に配置してあり、（３）
前記複数の磁石のうちの非接触で隣合う磁石は、反対の
磁極のものとしてあり、接触する磁石は同じ磁極のもの
としてあり、（４）相互に非接触で隣合う磁石どうしで
形成する磁力線が存在する領域がひとつの閉曲線をえが
くように配列してあり、さらに、（５）前記ターゲット
中心上に磁力線が形成されように配列してある。
【００２５】このような磁石の配列の仕方の具体例を、
以下図７、図８、図９、図１０及び図１１を参照して説
明し、さらに後に図１、図２及び図３を参照してより詳
細な具体例を説明する。
以下図７、図８、図９、図１０及び図１１を参照して説
明し、さらに後に図１、図２及び図３を参照してより詳
細な具体例を説明する。
【００２６】（１）．この第１実施例では、ｎ個の環状
磁石Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、……、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒi+1 、
……、Ｒn-1 、Ｒn と、ｎ−１個の板型磁石Ｂ1 、
Ｂ2 、Ｂ3 、……、Ｂi-1 、Ｂi 、Ｂi+1 、……、Ｂ
n-1 のｎ−１個の板形磁石とを用意する。ただし、ｎは
２以上の所望に応じた整数である。
磁石Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、……、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒi+1 、
……、Ｒn-1 、Ｒn と、ｎ−１個の板型磁石Ｂ1 、
Ｂ2 、Ｂ3 、……、Ｂi-1 、Ｂi 、Ｂi+1 、……、Ｂ
n-1 のｎ−１個の板形磁石とを用意する。ただし、ｎは
２以上の所望に応じた整数である。
【００２７】そしてこれら環状磁石及び板形磁石をヨー
ク上に配列する。しかし、ここで、ｎ個の環状磁石につ
いて次のような３つの関係をもたす。これらの関係を主
に図７を参照して説明する。
ク上に配列する。しかし、ここで、ｎ個の環状磁石につ
いて次のような３つの関係をもたす。これらの関係を主
に図７を参照して説明する。
【００２８】（ｉ）環状磁石Ｒi-1 の外径円は、環状磁
石Ｒi の内径円より小さくする。この関係によって、ｎ
個の環状磁石のうちの最も大きな環状磁石はＲ1 とな
り、最も小さな環状磁石はＲn となる。
石Ｒi の内径円より小さくする。この関係によって、ｎ
個の環状磁石のうちの最も大きな環状磁石はＲ1 とな
り、最も小さな環状磁石はＲn となる。
【００２９】（ｉｉ）Ｒ2 、Ｒ3 、……、Ｒi-1 、
Ｒi 、Ｒi+1 、……、Ｒn-1 、Ｒn で示される各環状磁
石には、円弧形の欠落セグメントがある。これに対し環
状磁石Ｒ1 は完全な環状磁石となっている。
Ｒi 、Ｒi+1 、……、Ｒn-1 、Ｒn で示される各環状磁
石には、円弧形の欠落セグメントがある。これに対し環
状磁石Ｒ1 は完全な環状磁石となっている。
【００３０】（ｉｉｉ）一部が欠落している環状磁石の
その欠落部（欠落セグメント）は、環状磁石Ｒi の中心
円の欠落セグメントの円弧の中心角θi が１８０゜より
小さく、かつ、環状磁石Ｒi の内径円の欠落セグメント
の円弧の弦ＩＣi は、板形磁石Ｂi-1 の短辺の幅よりも
大きいものとしている。もし、となりの環状磁石の欠落
セグメントの円弧の中心角θ1 が１８０゜ より大きい
と、となりの環状磁石の欠落セグメントの円弧の中心角
θi が１８０゜ より小さいときにくらべ、環状磁石の中
心点Ｏからみて環状磁石どうしの重なる部分がすくな
る。これでは、ターゲット上のマグネトロン放電の発生
領域が局所的になる。さらに、もし、それぞれの欠落セ
グメントの円弧の中心角θi が１８０゜ より大きいと、
図９の（Ｂ）に示すように、環状磁石どうし、たとえば
Ｒi とＲi+1 、の重なる部分が全くなくなる。これで
は、一応マグネトロン放電は発生するが、プラズマ密度
が低く、マグネトロン放電が不安定になる。もし、環状
磁石Ｒi の内径円の欠落セグメントの円弧の弦ＩＣ
i が、板形磁石Ｂi-1 の短辺の幅と等しくなると、図９
の（Ａ）に示すように、環状磁石Ｒi がＢi-1 に接触す
る。相互に非接触で隣合う磁石どうしで形成する磁力線
が存在する領域でひとつの閉曲線をえがくように配列す
ることができなくなる。ここで、磁力線が存在する領域
とはマグネトロン放電が発生する領域を意味する。マグ
ネトロン放電は、磁場（磁力線）と垂直の電場（電気力
線）を印加すると発生する。マグネトロンスパッタリン
グにおいては、通常、ターゲットの面に対して垂直の電
場（電気力線）を印加して、マグネトロン放電をターゲ
ット表面上に発生させる。したがって、相互に非接触で
隣合う磁石どうしでターゲット表面上に形成する磁力線
の存在する領域は、マグネトロン放電が発生する領域と
いえる。さらに、マグネトロン放電をもっとも安定に存
在させ、かつ、もっともプラズマ密度を高くさせるため
には、マグネトロン放電の発生領域がひとつの閉曲線を
えがくようにしなければならない。このようなことか
ら、磁石の配列は、磁石どうしで磁力線が形成される領
域がひとつの閉曲線をえがくようにしなければならな
い。たとえば、図１、図３および後述の第２実施例で参
照される図５では、閉曲線４０がえがかれている。
その欠落部（欠落セグメント）は、環状磁石Ｒi の中心
円の欠落セグメントの円弧の中心角θi が１８０゜より
小さく、かつ、環状磁石Ｒi の内径円の欠落セグメント
の円弧の弦ＩＣi は、板形磁石Ｂi-1 の短辺の幅よりも
大きいものとしている。もし、となりの環状磁石の欠落
セグメントの円弧の中心角θ1 が１８０゜ より大きい
と、となりの環状磁石の欠落セグメントの円弧の中心角
θi が１８０゜ より小さいときにくらべ、環状磁石の中
心点Ｏからみて環状磁石どうしの重なる部分がすくな
る。これでは、ターゲット上のマグネトロン放電の発生
領域が局所的になる。さらに、もし、それぞれの欠落セ
グメントの円弧の中心角θi が１８０゜ より大きいと、
図９の（Ｂ）に示すように、環状磁石どうし、たとえば
Ｒi とＲi+1 、の重なる部分が全くなくなる。これで
は、一応マグネトロン放電は発生するが、プラズマ密度
が低く、マグネトロン放電が不安定になる。もし、環状
磁石Ｒi の内径円の欠落セグメントの円弧の弦ＩＣ
i が、板形磁石Ｂi-1 の短辺の幅と等しくなると、図９
の（Ａ）に示すように、環状磁石Ｒi がＢi-1 に接触す
る。相互に非接触で隣合う磁石どうしで形成する磁力線
が存在する領域でひとつの閉曲線をえがくように配列す
ることができなくなる。ここで、磁力線が存在する領域
とはマグネトロン放電が発生する領域を意味する。マグ
ネトロン放電は、磁場（磁力線）と垂直の電場（電気力
線）を印加すると発生する。マグネトロンスパッタリン
グにおいては、通常、ターゲットの面に対して垂直の電
場（電気力線）を印加して、マグネトロン放電をターゲ
ット表面上に発生させる。したがって、相互に非接触で
隣合う磁石どうしでターゲット表面上に形成する磁力線
の存在する領域は、マグネトロン放電が発生する領域と
いえる。さらに、マグネトロン放電をもっとも安定に存
在させ、かつ、もっともプラズマ密度を高くさせるため
には、マグネトロン放電の発生領域がひとつの閉曲線を
えがくようにしなければならない。このようなことか
ら、磁石の配列は、磁石どうしで磁力線が形成される領
域がひとつの閉曲線をえがくようにしなければならな
い。たとえば、図１、図３および後述の第２実施例で参
照される図５では、閉曲線４０がえがかれている。
【００３１】（２）また環状磁石の配置関係は、次のよ
うにする。
うにする。
【００３２】（ｉ）Ｒ2 、Ｒ3 、……、Ｒi-1 、Ｒi 、
Ｒi+1 、……、Ｒn-1 、Ｒn で示される各環状磁石は、
環状磁石Ｒ1 の中心Ｏを当該磁場発生手段をターゲット
の中心で回転させるための回転駆動手段（後に図１によ
り説明する。）の中心に配置して、それぞれの環状磁石
Ｒ2 〜Ｒn を同心円状に配列する。同心円状の配列する
ことで、環状磁石Ｒ1 の径方向ｒにおける相互に非接触
で隣合う磁石どうしの距離、たとえば、環状磁石Ｒi と
Ｒi+1 との距離ｌi （図１参照）が、環状磁石Ｒi とＲ
i+1 との重なる部分においてどこでも同じとなる。後述
するように環状磁石Ｒi とＲi+1 の距離ｌi の設定を変
えることで、図１０に示すようにターゲットのエロージ
ョン領域の断面形状が容易に達しえる。
Ｒi+1 、……、Ｒn-1 、Ｒn で示される各環状磁石は、
環状磁石Ｒ1 の中心Ｏを当該磁場発生手段をターゲット
の中心で回転させるための回転駆動手段（後に図１によ
り説明する。）の中心に配置して、それぞれの環状磁石
Ｒ2 〜Ｒn を同心円状に配列する。同心円状の配列する
ことで、環状磁石Ｒ1 の径方向ｒにおける相互に非接触
で隣合う磁石どうしの距離、たとえば、環状磁石Ｒi と
Ｒi+1 との距離ｌi （図１参照）が、環状磁石Ｒi とＲ
i+1 との重なる部分においてどこでも同じとなる。後述
するように環状磁石Ｒi とＲi+1 の距離ｌi の設定を変
えることで、図１０に示すようにターゲットのエロージ
ョン領域の断面形状が容易に達しえる。
【００３３】（ｉｉ）Ｒ3 、……、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒ
i+1 、……、Ｒn-1 、Ｒn で示される各環状磁石は、環
状磁石Ｒ1 の中心点Ｏと環状磁石Ｒ2 の中心円の欠落セ
グメントの円弧の弦Ｃ2 の中点ＭＰ2 とを結ぶ線上に、
それぞれの中心円の欠落セグメントの円弧の弦Ｃ3 、…
…、Ｃi-1 、Ｃi 、Ｃi+1 、……、Ｃn-1 、Ｃn の中点
ＭＰ3 、……ＭＰi-1 、ＭＰi 、ＭＰi+1 、……、ＭＰ
n-1 、ＭＰn が位置するように配置する。このように配
置することで、ターゲットのエロージョンの断面形状を
容易に任意の形状にすることができる。とくに、環状磁
石Ｒi と板形磁石Ｂi-1 との距離Ｃｌi と、環状磁石Ｒ
1 とＲi+1 との距離ｌ1 とが等しいと、図１０の
（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すようなエロージョンの
断面形状を容易に作り出すことができる。
i+1 、……、Ｒn-1 、Ｒn で示される各環状磁石は、環
状磁石Ｒ1 の中心点Ｏと環状磁石Ｒ2 の中心円の欠落セ
グメントの円弧の弦Ｃ2 の中点ＭＰ2 とを結ぶ線上に、
それぞれの中心円の欠落セグメントの円弧の弦Ｃ3 、…
…、Ｃi-1 、Ｃi 、Ｃi+1 、……、Ｃn-1 、Ｃn の中点
ＭＰ3 、……ＭＰi-1 、ＭＰi 、ＭＰi+1 、……、ＭＰ
n-1 、ＭＰn が位置するように配置する。このように配
置することで、ターゲットのエロージョンの断面形状を
容易に任意の形状にすることができる。とくに、環状磁
石Ｒi と板形磁石Ｂi-1 との距離Ｃｌi と、環状磁石Ｒ
1 とＲi+1 との距離ｌ1 とが等しいと、図１０の
（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すようなエロージョンの
断面形状を容易に作り出すことができる。
【００３４】（３）前記環状磁石と前記板形磁石との配
置関係は、次のようにする。
置関係は、次のようにする。
【００３５】（ｉ）板形磁石Ｂi-1 は、環状磁石Ｒi-1
とＲi+1 とに板形磁石Ｂi-1 のそれぞれ短辺が接触する
ようにする。ただし、板形磁石Ｂn-1 のひとつの短辺は
どの磁石とも接触しないようにする。このように配置す
ることで、図１、図３及び図５に示すようにひとつの閉
曲線４０がえがける。
とＲi+1 とに板形磁石Ｂi-1 のそれぞれ短辺が接触する
ようにする。ただし、板形磁石Ｂn-1 のひとつの短辺は
どの磁石とも接触しないようにする。このように配置す
ることで、図１、図３及び図５に示すようにひとつの閉
曲線４０がえがける。
【００３６】（ｉｉ）板形磁石Ｂi-1 の短辺の幅のいず
れかの中点が、環状磁石Ｒi の中心円の欠落セグメント
の円弧の弦Ｃi の中点ＭＰi 上に位置するように配置す
る。上記環状磁石の配置関係の説明（２）の（ｉｉ）の
理由と同様にターゲットのエロージョンの断面形状を容
易に任意の形状にできる。板形磁石Ｂi-1 と環状磁石Ｒ
i との間に磁力線が形成され、マグネトロン放電が発生
することで、環状磁石Ｒi の真上のターゲッ表面もエロ
ージョンされる。もし板形磁石Ｂi-1 を配置せず環状磁
石Ｒi が完全な環状（欠落セグメントのないもの）だと
すると、このとき一応、不安定ではあるがマグネトロン
放電によるプラズマが生成する。しかし、この場合はタ
ーゲットのエロージョンの断面形状は図１１に示すよう
なものとなる。すなわち各環状磁石の真上のターゲット
部分の表面が全くエロージョンされないことになる。
れかの中点が、環状磁石Ｒi の中心円の欠落セグメント
の円弧の弦Ｃi の中点ＭＰi 上に位置するように配置す
る。上記環状磁石の配置関係の説明（２）の（ｉｉ）の
理由と同様にターゲットのエロージョンの断面形状を容
易に任意の形状にできる。板形磁石Ｂi-1 と環状磁石Ｒ
i との間に磁力線が形成され、マグネトロン放電が発生
することで、環状磁石Ｒi の真上のターゲッ表面もエロ
ージョンされる。もし板形磁石Ｂi-1 を配置せず環状磁
石Ｒi が完全な環状（欠落セグメントのないもの）だと
すると、このとき一応、不安定ではあるがマグネトロン
放電によるプラズマが生成する。しかし、この場合はタ
ーゲットのエロージョンの断面形状は図１１に示すよう
なものとなる。すなわち各環状磁石の真上のターゲット
部分の表面が全くエロージョンされないことになる。
【００３７】（ｉｉｉ）板形磁石Ｂn-1 のひとつの短辺
は、環状磁石Ｒn-1 に接触し、かつ、板形磁石Ｂi-1 の
短辺の幅のいずれかの中点が、環状磁石Ｒi の中心円の
欠落セグメントの円弧の弦Ｃi の中点ＭＰi 上に位置す
るように板形磁石Ｂn-1 を配置してあり、さらに、中心
点Ｏと板形磁石Ｂn-1 の他方の短辺との距離はＲn-1 の
内径円の半径よりも短いという配置関係としてある。中
心点Ｏと板形磁石Ｂn-1 の他方の短辺との距離がＲn-1
の内径円の半径よりも短いということは、板形磁石自体
が中心点Ｏ上に重ならないことを意味する。このような
配置関係は別ないい言い方をすれば、中心点Ｏ上に磁力
線が形成されることを意味する。もし板形磁石Ｂn-1 自
体が中心点Ｏ上に重なると中心点Ｏに対応するターゲッ
ト表面がエロージョンされない。
は、環状磁石Ｒn-1 に接触し、かつ、板形磁石Ｂi-1 の
短辺の幅のいずれかの中点が、環状磁石Ｒi の中心円の
欠落セグメントの円弧の弦Ｃi の中点ＭＰi 上に位置す
るように板形磁石Ｂn-1 を配置してあり、さらに、中心
点Ｏと板形磁石Ｂn-1 の他方の短辺との距離はＲn-1 の
内径円の半径よりも短いという配置関係としてある。中
心点Ｏと板形磁石Ｂn-1 の他方の短辺との距離がＲn-1
の内径円の半径よりも短いということは、板形磁石自体
が中心点Ｏ上に重ならないことを意味する。このような
配置関係は別ないい言い方をすれば、中心点Ｏ上に磁力
線が形成されることを意味する。もし板形磁石Ｂn-1 自
体が中心点Ｏ上に重なると中心点Ｏに対応するターゲッ
ト表面がエロージョンされない。
【００３８】（４）環状磁石Ｒi-1 、Ｒi+1 と板形磁石
Ｂi-1 の表面磁極は同極とし、環状磁石Ｒi と板形磁石
Ｂi の表面磁極は反対の磁極とする。この磁極関係と環
状磁石及び板形磁石の配置（３）の（ｉ）により、同極
磁石どうしは、ひとつづきにつながっている。
Ｂi-1 の表面磁極は同極とし、環状磁石Ｒi と板形磁石
Ｂi の表面磁極は反対の磁極とする。この磁極関係と環
状磁石及び板形磁石の配置（３）の（ｉ）により、同極
磁石どうしは、ひとつづきにつながっている。
【００３９】さらに、板形磁石Ｂn-1 の長辺の長さを、
環状磁石Ｒn-1 の内径円と環状磁石Ｒn の内径円との距
離よりも長くする。この設定では板形磁石Ｂn-1 の短辺
の先端が、環状磁石Ｒn の内径円内部の領域に位置する
ようになる。状磁石Ｒn の内径円内の領域上でのプラズ
マの密度をより高くすることができる。
環状磁石Ｒn-1 の内径円と環状磁石Ｒn の内径円との距
離よりも長くする。この設定では板形磁石Ｂn-1 の短辺
の先端が、環状磁石Ｒn の内径円内部の領域に位置する
ようになる。状磁石Ｒn の内径円内の領域上でのプラズ
マの密度をより高くすることができる。
【００４０】図６を用いて既に述べたが、磁場（磁力
線）を形成する磁石の保持力が一定で、かつ、その磁場
（磁力線）と直交する電場（電気力線）の強度が一定な
らば、マグネトロン放電によるプラズマの密度は磁石の
距離に反比例する。他方、プラズマの密度とエロージョ
ン（侵食）の密度が正比例することも、一般に知られて
いる。したがって、磁石間の距離とエロージョン（侵
食）の速度とは反比例するといえる。もし、侵食の深さ
をより深くしようとすれば、磁石間の距離を短くすれば
よい。
線）を形成する磁石の保持力が一定で、かつ、その磁場
（磁力線）と直交する電場（電気力線）の強度が一定な
らば、マグネトロン放電によるプラズマの密度は磁石の
距離に反比例する。他方、プラズマの密度とエロージョ
ン（侵食）の密度が正比例することも、一般に知られて
いる。したがって、磁石間の距離とエロージョン（侵
食）の速度とは反比例するといえる。もし、侵食の深さ
をより深くしようとすれば、磁石間の距離を短くすれば
よい。
【００４１】このような見地に基づいて、環状磁石間の
距離を変化させることで、ターゲットの任意のエロージ
ョンの断面形状を達し得る。たとえば、図１０の（Ａ）
に示す断面形状を得たいならば、環状磁石間の距離を ｌ1 ＜ｌ2 ＜ｌ3 ＜・・＜ｌi-1 ＜ｌi ＜ｌi+1 ＜・・
＜ｌn-1 ＜ｌn に設定する。ただし、ｌn は、図８の（Ａ）に示したよ
うに、中心点Ｏを通る板形磁石Ｂn-1 と環状磁石Ｒn と
の間の距離である。中心点Ｏ上のターゲットの侵食の深
さを決定するには、結局、図８の（Ｂ）に示すように、
中心点Ｏ上に形成される磁力線３０の磁束密度によるか
らである。いいかえると、上記距離ｌn は環状磁石Ｒn
の内径円の直径の約３／４程度が良いことが実験で知り
得た。図１０の（Ｂ）に示すようにターゲット全面で均
一の侵食を得たいならば、 ｌ1 ＝ｌ2 ＝ｌ3 ＝・・＝ｌi-1 ＝ｌi ＝ｌi+1 ＝・・
＝ｌn-1 ＝ｌn い設定すればよい。さらに、図１０の（Ｃ）に示すよう
に特定の部分のターゲット面の侵食深さを他の部分より
深くしたいときは、その部分に対応する環状磁石間の距
離を他のどの部分よりも短くすればよい。図１０の
（Ｃ）では、最も侵食されている２箇所の部分に対応す
る環状磁石距離ｌk 、ｌm を他のどの環状磁石間距離よ
りも短くしている。
距離を変化させることで、ターゲットの任意のエロージ
ョンの断面形状を達し得る。たとえば、図１０の（Ａ）
に示す断面形状を得たいならば、環状磁石間の距離を ｌ1 ＜ｌ2 ＜ｌ3 ＜・・＜ｌi-1 ＜ｌi ＜ｌi+1 ＜・・
＜ｌn-1 ＜ｌn に設定する。ただし、ｌn は、図８の（Ａ）に示したよ
うに、中心点Ｏを通る板形磁石Ｂn-1 と環状磁石Ｒn と
の間の距離である。中心点Ｏ上のターゲットの侵食の深
さを決定するには、結局、図８の（Ｂ）に示すように、
中心点Ｏ上に形成される磁力線３０の磁束密度によるか
らである。いいかえると、上記距離ｌn は環状磁石Ｒn
の内径円の直径の約３／４程度が良いことが実験で知り
得た。図１０の（Ｂ）に示すようにターゲット全面で均
一の侵食を得たいならば、 ｌ1 ＝ｌ2 ＝ｌ3 ＝・・＝ｌi-1 ＝ｌi ＝ｌi+1 ＝・・
＝ｌn-1 ＝ｌn い設定すればよい。さらに、図１０の（Ｃ）に示すよう
に特定の部分のターゲット面の侵食深さを他の部分より
深くしたいときは、その部分に対応する環状磁石間の距
離を他のどの部分よりも短くすればよい。図１０の
（Ｃ）では、最も侵食されている２箇所の部分に対応す
る環状磁石距離ｌk 、ｌm を他のどの環状磁石間距離よ
りも短くしている。
【００４２】また、さらに、前記環状磁石Ｒ1 、Ｒ2 、
Ｒ3 、……、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒi+1、……、Ｒn-1 、Ｒ
n のそれぞれの幅及び前記板形磁石Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 、
……、Ｂi-1 、Ｂi 、Ｂi+1 、……、Ｂn-1 のそれぞれ
の短辺の幅をすべて等しくする。こうすることにより、
磁石の配列を設計するのが容易となる。
Ｒ3 、……、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒi+1、……、Ｒn-1 、Ｒ
n のそれぞれの幅及び前記板形磁石Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 、
……、Ｂi-1 、Ｂi 、Ｂi+1 、……、Ｂn-1 のそれぞれ
の短辺の幅をすべて等しくする。こうすることにより、
磁石の配列を設計するのが容易となる。
【００４３】次に、磁石のより具体的な配置例とそうし
た配置の磁気発生手段を用いた場合のターゲットのエロ
ージョンの具合などについて説明する。この説明を主に
図１、図２及び図３を参照して説明する。
た配置の磁気発生手段を用いた場合のターゲットのエロ
ージョンの具合などについて説明する。この説明を主に
図１、図２及び図３を参照して説明する。
【００４４】図１の（Ａ）は、この発明の実施例のマグ
ネトロンスパッタリング装置に用いているヨークに配設
した、電極裏面側の磁石の配置状態を示す平面図であ
る。参考用に、磁石についてその寸法の一例の数値（単
位はｍｍ）を述べると、図１の（Ａ）において、Ｌ1 ＝
１０、Ｌ2 ＝４４、Ｌ3 ＝３０８、Ｌ4 ＝１８５、Ｌ5
＝１０、Ｌ6 ＝１０、Ｌ8 ＝２０、Ｌ8 ＝８７である。
ネトロンスパッタリング装置に用いているヨークに配設
した、電極裏面側の磁石の配置状態を示す平面図であ
る。参考用に、磁石についてその寸法の一例の数値（単
位はｍｍ）を述べると、図１の（Ａ）において、Ｌ1 ＝
１０、Ｌ2 ＝４４、Ｌ3 ＝３０８、Ｌ4 ＝１８５、Ｌ5
＝１０、Ｌ6 ＝１０、Ｌ8 ＝２０、Ｌ8 ＝８７である。
【００４５】図１の（Ｂ）は、図１の（Ａ）のＩ−Ｉ線
断面に対応するマグネトロンスパッタリング装置のター
ゲットと電極と磁石部の状態および磁力線の状態を示す
正面断面図である。尚、真空容器と基板部分の図示は省
略する。各構成成分の符号は図４の構成成分の符号に合
わせてある。図１の（Ｃ）は、図１の（Ｂ）と同様の、
図１の（Ａ）のＩＩ−ＩＩ断面側面図である。
断面に対応するマグネトロンスパッタリング装置のター
ゲットと電極と磁石部の状態および磁力線の状態を示す
正面断面図である。尚、真空容器と基板部分の図示は省
略する。各構成成分の符号は図４の構成成分の符号に合
わせてある。図１の（Ｃ）は、図１の（Ｂ）と同様の、
図１の（Ａ）のＩＩ−ＩＩ断面側面図である。
【００４６】ターゲット２の裏面の近傍、即ち、ターゲ
ットを載置する電極４の裏面と対向して配設したヨーク
６に取り付けた永久磁石６Ｎは、ターゲット２に対向す
る側の表面の磁極がＮ極の磁石である。この永久磁石６
Ｎは電極４の外周縁に沿う環状の磁石１０と、それより
小径の、中心部１００を囲む円弧形の欠落セグメントを
有する磁石１４（以下、欠環状磁石１４という。）と、
両者を橋絡する板形の磁石１２とを以って構成する。同
じヨーク６に取り付けた永久磁石６Ｓは、ターゲット２
に対向する側の表面の磁極がＳ極の磁石であり、これ
は、環状の磁石１０と欠環状の磁石１４とに挟まれた形
の欠環状磁石２０と、磁石２０の中央部からターゲット
２の中心部に向かって伸びる板形磁石２２とを以って構
成してある。欠環状磁石１４と板形磁石２２は中心部１
００を囲んでいて、それぞれは互いに離間して対向配列
させてあり、かつ、それぞれの先端部は互いに離間して
設けられている。ターゲット２の一つの半径ｒに注目す
ると、この半径ｒ上で、少なくとも、Ｎ極２個とＳ極が
交互に配置されている。
ットを載置する電極４の裏面と対向して配設したヨーク
６に取り付けた永久磁石６Ｎは、ターゲット２に対向す
る側の表面の磁極がＮ極の磁石である。この永久磁石６
Ｎは電極４の外周縁に沿う環状の磁石１０と、それより
小径の、中心部１００を囲む円弧形の欠落セグメントを
有する磁石１４（以下、欠環状磁石１４という。）と、
両者を橋絡する板形の磁石１２とを以って構成する。同
じヨーク６に取り付けた永久磁石６Ｓは、ターゲット２
に対向する側の表面の磁極がＳ極の磁石であり、これ
は、環状の磁石１０と欠環状の磁石１４とに挟まれた形
の欠環状磁石２０と、磁石２０の中央部からターゲット
２の中心部に向かって伸びる板形磁石２２とを以って構
成してある。欠環状磁石１４と板形磁石２２は中心部１
００を囲んでいて、それぞれは互いに離間して対向配列
させてあり、かつ、それぞれの先端部は互いに離間して
設けられている。ターゲット２の一つの半径ｒに注目す
ると、この半径ｒ上で、少なくとも、Ｎ極２個とＳ極が
交互に配置されている。
【００４７】緻密な磁力線３０がターゲットの上部に閉
じたループを形成し、真空容器内にＡｒ（アルゴン）ガ
スを導入して電極間に直流電圧を印加すると、磁力線３
０の回りに螺旋状に回転する電子を生じてプラズマが豊
富に発生し、ターゲット２の表面がスパッタリングさ
れ、基板６上にターゲット材料の薄膜が堆積する。
じたループを形成し、真空容器内にＡｒ（アルゴン）ガ
スを導入して電極間に直流電圧を印加すると、磁力線３
０の回りに螺旋状に回転する電子を生じてプラズマが豊
富に発生し、ターゲット２の表面がスパッタリングさ
れ、基板６上にターゲット材料の薄膜が堆積する。
【００４８】図２の（Ａ）は、ヨーク６を回転させない
で、即ち静止状態でスパッタリングを行なったときにタ
ーゲット２の表面に生じたエロージョンの様子を示す平
面図であり、ハッチング部分のＥがそのエロージョン領
域、ＮＥが非エロージョン領域である。エロージョン領
域Ｅは中心部１００を覆い、また、ターゲットの一つの
半径ｒに注目すると、この半径上でエロージョン領域は
非エロージョンによって二つに分離されている。
で、即ち静止状態でスパッタリングを行なったときにタ
ーゲット２の表面に生じたエロージョンの様子を示す平
面図であり、ハッチング部分のＥがそのエロージョン領
域、ＮＥが非エロージョン領域である。エロージョン領
域Ｅは中心部１００を覆い、また、ターゲットの一つの
半径ｒに注目すると、この半径上でエロージョン領域は
非エロージョンによって二つに分離されている。
【００４９】図２の（Ｂ）は、ヨーク６を回転させなが
ら正規通りのスパッタリングを行なったときにターゲッ
ト２の表面に生じたエロージョン領域５０と非エロージ
ョン領域５２の平面図である。尚、図４の（Ｃ）の太い
破線Ｓにて、その正規スパッタリング時のエロージョン
の断面図（ターゲットはその厚さ方向が誇張されてい
る）を示す。従来と異なり、ターゲット２の中心部１０
０もかなりスパッタリングされており、これだけスパッ
タリングされれば、この中心部がパーティクルの発生源
になる心配はない。
ら正規通りのスパッタリングを行なったときにターゲッ
ト２の表面に生じたエロージョン領域５０と非エロージ
ョン領域５２の平面図である。尚、図４の（Ｃ）の太い
破線Ｓにて、その正規スパッタリング時のエロージョン
の断面図（ターゲットはその厚さ方向が誇張されてい
る）を示す。従来と異なり、ターゲット２の中心部１０
０もかなりスパッタリングされており、これだけスパッ
タリングされれば、この中心部がパーティクルの発生源
になる心配はない。
【００５０】図３にはこの発明の別の実施例のマグネト
ロンスパッタリング装置の磁石配置の正面図を示す。こ
の実施例の場合は、ターゲットの径が大きくなったとき
に対応する磁石の配列であり、図１の（Ａ）に示した配
列に対し、一番外側に環状磁石２４を設け、さらに、図
１の（Ａ）の環状磁石１０を欠環状磁石２６に置き換
え、さらに、長方形磁石２８を追加して設け、ターゲッ
トの１つの半径ｒ上にＮ極とＳ極を夫々２個宛交互に配
置させた構成となっている。半径ｒ上でエロージョン領
域は、非エロージョン領域によって２個所で分離される
ことになる。ターゲットの径が更に大きくなるときは、
交互配置するＮ極とＳ極の数を増し、半径Ｒ上でエロー
ジョン領域が非エロージョン領域で更に多数回分離され
るようにすればよい。
ロンスパッタリング装置の磁石配置の正面図を示す。こ
の実施例の場合は、ターゲットの径が大きくなったとき
に対応する磁石の配列であり、図１の（Ａ）に示した配
列に対し、一番外側に環状磁石２４を設け、さらに、図
１の（Ａ）の環状磁石１０を欠環状磁石２６に置き換
え、さらに、長方形磁石２８を追加して設け、ターゲッ
トの１つの半径ｒ上にＮ極とＳ極を夫々２個宛交互に配
置させた構成となっている。半径ｒ上でエロージョン領
域は、非エロージョン領域によって２個所で分離される
ことになる。ターゲットの径が更に大きくなるときは、
交互配置するＮ極とＳ極の数を増し、半径Ｒ上でエロー
ジョン領域が非エロージョン領域で更に多数回分離され
るようにすればよい。
【００５１】２．ひとつの磁石を部分的に切削したもの
を用いる例の説明 この発明の別の態様として、側面に磁極を有するひとつ
の磁石を次の条件で部分的に削り取って加工した磁石も
上記の実施例（個別の環状磁石を用いた例）と同じ技術
的効果が得られる。その条件とは次の（１）〜（３）で
ある。
を用いる例の説明 この発明の別の態様として、側面に磁極を有するひとつ
の磁石を次の条件で部分的に削り取って加工した磁石も
上記の実施例（個別の環状磁石を用いた例）と同じ技術
的効果が得られる。その条件とは次の（１）〜（３）で
ある。
【００５２】（１）側面に磁極を有するひとつの磁石
の、ターゲット中心と対応する部分を囲むようにこの磁
石に複数の削り取り部分を形成する。
の、ターゲット中心と対応する部分を囲むようにこの磁
石に複数の削り取り部分を形成する。
【００５３】（２）削り取った部分の側面の磁極と相互
に非連結で隣り合う他の削り取った部分の側面の磁極同
士で形成する磁力線が存在する領域はひとつの閉曲線を
描くように前記複数の削り取り部分を形成する。
に非連結で隣り合う他の削り取った部分の側面の磁極同
士で形成する磁力線が存在する領域はひとつの閉曲線を
描くように前記複数の削り取り部分を形成する。
【００５４】（３）前記ターゲットの中心に磁力線が形
成されるように削り取り部分を形成する。
成されるように削り取り部分を形成する。
【００５５】これら条件を満足するための具体的な例と
して、側面に磁極を有するひとつの磁石を次のように切
削加工する例が挙げられる。
して、側面に磁極を有するひとつの磁石を次のように切
削加工する例が挙げられる。
【００５６】すなわち、側面に磁極を有する円形磁石
に、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、……、Ｒi-1、Ｒi 、Ｒi+1 、
……、Ｒn-1 、Ｒn のｎ個の環状切削加工部と、Ｂ1 、
Ｂ2 、Ｂ3 、……、Ｂi-1 、Ｂi 、Ｂi+1 、……、Ｂ
n-1 のｎ−１個の板形切削加工部を形成する。ただし、 （１）前記環状切削加工部については、（ｉ）Ｒi-1 の
外径円は、Ｒi の内径円より小さく、（ｉｉ）Ｒ2 、Ｒ
3 、……、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒi+1 、……、Ｒn-1 、Ｒn
には、円弧形の欠落セグメントがあり、（ｉｉｉ）その
欠落セグメントは、Ｒi の中心円の欠落セグメントの円
弧の中心角θi が１８０゜より小さく、かつ、Ｒi の内
径円の欠落セグメントの円弧の弦ＩＣi が、Ｂi-1 の短
辺の幅よりも大きくされているものであり、 （２）前記環状切削加工部の配置関係については、
（ｉ）Ｒ2 、Ｒ3 、……、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒi+1 、…
…、Ｒn-1 、Ｒn は、Ｒ1 の中心Ｏを前記回転駆動手段
の中心になるようにして、それぞれの環状切削加工部を
同心円状に切削加工し、（ｉｉ）Ｒ3 、……、Ｒi-1 、
Ｒi 、Ｒi+1 、……、Ｒn-1 、Ｒn は、中心点ＯとＲ2
の中心円の欠落セグメントの円弧の弦Ｃ2 の中点ＭＰ2
とを結ぶ線上に、それぞれの中心円の欠落セグメントの
円弧の弦Ｃ3 、……、Ｃi-1 、Ｃi 、Ｃi+1 、……、Ｃ
n-1 、Ｃn の 中点ＭＰ3 、……ＭＰi-1 、ＭＰi 、Ｍ
Ｐi+1 、……、ＭＰn-1 、ＭＰn が位置する配置関係を
有しており、 （３）前記環状切削加工部と前記板形切削加工部との配
置関係については、（ｉ）Ｂi-1 は、Ｒi-1 とＲi+1 と
にＢi-1 のそれぞれ短辺がつながっており、（ｉｉ）Ｂ
i-1 の短辺の幅のいずれかの中点が、Ｒi の中心円の欠
落セグメントの円弧の弦Ｃi の中点ＭＰi 上に位置する
ように配置してあり、（ｉｉｉ）Ｂn-1 のひとつの短辺
は、Ｒn-1 につながっており、かつ、Ｂi-1 の短辺の幅
のいずれかの中点が、Ｒi の中心円の欠落セグメントの
円弧の弦Ｃi の中点ＭＰi 上に位置するように配置して
あり、さらに、中心点ＯとＢn-1 の他方の短辺との距離
はＲn-1 の内径円の半径よりも短いという配置関係を有
し、さらに、 （４）Ｒi-1 、Ｒi+1 とＢi-1 の側面磁極は同極として
あり、Ｒi とＢi との側面磁極は反対の磁極とする。
に、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、……、Ｒi-1、Ｒi 、Ｒi+1 、
……、Ｒn-1 、Ｒn のｎ個の環状切削加工部と、Ｂ1 、
Ｂ2 、Ｂ3 、……、Ｂi-1 、Ｂi 、Ｂi+1 、……、Ｂ
n-1 のｎ−１個の板形切削加工部を形成する。ただし、 （１）前記環状切削加工部については、（ｉ）Ｒi-1 の
外径円は、Ｒi の内径円より小さく、（ｉｉ）Ｒ2 、Ｒ
3 、……、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒi+1 、……、Ｒn-1 、Ｒn
には、円弧形の欠落セグメントがあり、（ｉｉｉ）その
欠落セグメントは、Ｒi の中心円の欠落セグメントの円
弧の中心角θi が１８０゜より小さく、かつ、Ｒi の内
径円の欠落セグメントの円弧の弦ＩＣi が、Ｂi-1 の短
辺の幅よりも大きくされているものであり、 （２）前記環状切削加工部の配置関係については、
（ｉ）Ｒ2 、Ｒ3 、……、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒi+1 、…
…、Ｒn-1 、Ｒn は、Ｒ1 の中心Ｏを前記回転駆動手段
の中心になるようにして、それぞれの環状切削加工部を
同心円状に切削加工し、（ｉｉ）Ｒ3 、……、Ｒi-1 、
Ｒi 、Ｒi+1 、……、Ｒn-1 、Ｒn は、中心点ＯとＲ2
の中心円の欠落セグメントの円弧の弦Ｃ2 の中点ＭＰ2
とを結ぶ線上に、それぞれの中心円の欠落セグメントの
円弧の弦Ｃ3 、……、Ｃi-1 、Ｃi 、Ｃi+1 、……、Ｃ
n-1 、Ｃn の 中点ＭＰ3 、……ＭＰi-1 、ＭＰi 、Ｍ
Ｐi+1 、……、ＭＰn-1 、ＭＰn が位置する配置関係を
有しており、 （３）前記環状切削加工部と前記板形切削加工部との配
置関係については、（ｉ）Ｂi-1 は、Ｒi-1 とＲi+1 と
にＢi-1 のそれぞれ短辺がつながっており、（ｉｉ）Ｂ
i-1 の短辺の幅のいずれかの中点が、Ｒi の中心円の欠
落セグメントの円弧の弦Ｃi の中点ＭＰi 上に位置する
ように配置してあり、（ｉｉｉ）Ｂn-1 のひとつの短辺
は、Ｒn-1 につながっており、かつ、Ｂi-1 の短辺の幅
のいずれかの中点が、Ｒi の中心円の欠落セグメントの
円弧の弦Ｃi の中点ＭＰi 上に位置するように配置して
あり、さらに、中心点ＯとＢn-1 の他方の短辺との距離
はＲn-1 の内径円の半径よりも短いという配置関係を有
し、さらに、 （４）Ｒi-1 、Ｒi+1 とＢi-1 の側面磁極は同極として
あり、Ｒi とＢi との側面磁極は反対の磁極とする。
【００５７】図５の（Ａ）は、上記条件で切削加工され
た磁石２００を非磁性の支持体６ａ（図５（Ｂ）参照）
に配設した状態を示した平面図である。図５の（Ｂ）
は、図５の（Ａ）のＩ−Ｉ線断面に対応するマグネトロ
ンスパッタリング装置のターゲットと電極と磁石部の状
態および磁力線の状態を示す正面断面図である。真空容
器と基板部分の図示は省略している。各構成成分の符号
は図１の構成成分の符号に合わせてある。図５の（Ｃ）
は、図５の（Ｂ）と同様の、図５の（Ａ）のＩＩ−ＩＩ
断面側面図である。図１の各磁石が（Ｎ−Ｓ）極をヨー
ク上に立てた構成であったのに対して、図５の磁石は
（Ｎ−Ｓ）極をヨーク上に横たえた構成になっている。
図１の（Ａ）の磁石の配列と比較すると、磁石部分と空
白部分とが互いに逆になる構成になっている。ターゲッ
トの上方に出る磁力線は、図１の場合よりもやや弱くな
る傾向にある。
た磁石２００を非磁性の支持体６ａ（図５（Ｂ）参照）
に配設した状態を示した平面図である。図５の（Ｂ）
は、図５の（Ａ）のＩ−Ｉ線断面に対応するマグネトロ
ンスパッタリング装置のターゲットと電極と磁石部の状
態および磁力線の状態を示す正面断面図である。真空容
器と基板部分の図示は省略している。各構成成分の符号
は図１の構成成分の符号に合わせてある。図５の（Ｃ）
は、図５の（Ｂ）と同様の、図５の（Ａ）のＩＩ−ＩＩ
断面側面図である。図１の各磁石が（Ｎ−Ｓ）極をヨー
ク上に立てた構成であったのに対して、図５の磁石は
（Ｎ−Ｓ）極をヨーク上に横たえた構成になっている。
図１の（Ａ）の磁石の配列と比較すると、磁石部分と空
白部分とが互いに逆になる構成になっている。ターゲッ
トの上方に出る磁力線は、図１の場合よりもやや弱くな
る傾向にある。
【００５８】上述においてはこの発明のマグネトロンス
パッタリング装置の実施例について説明したが、この発
明は上述の実施例に限られない。この発明は、少なくと
もターゲットの中心部を、互いに離間して対向する異な
る磁極で囲む配列を構成してあれば足り、その外側部分
の磁極の配列構造は、設計に応じて適宜選定すればよ
い。
パッタリング装置の実施例について説明したが、この発
明は上述の実施例に限られない。この発明は、少なくと
もターゲットの中心部を、互いに離間して対向する異な
る磁極で囲む配列を構成してあれば足り、その外側部分
の磁極の配列構造は、設計に応じて適宜選定すればよ
い。
【００５９】また、上述の各実施例では、環状磁石（一
部欠落しているもの、完全に閉塞しているもの両者）や
環状切削部をそれぞれ平面形状がリング状のものとして
いたが、環状磁石や環状切削部の平面形状はこれにかぎ
られず、たとえば四角形状など多角形状としても良いと
考える。
部欠落しているもの、完全に閉塞しているもの両者）や
環状切削部をそれぞれ平面形状がリング状のものとして
いたが、環状磁石や環状切削部の平面形状はこれにかぎ
られず、たとえば四角形状など多角形状としても良いと
考える。
【００６０】また、上述の各実施例では環状磁石の数
（一部欠落しているもの、完全に閉塞しているもの両者
を合わせた数）が最少３個の例（図１に示した例）を示
したが、たとえばターゲットがそれほど大型でない場合
などは環状磁石を２個とすることもできる。具体的に
は、一部が欠落している第１の極性（たとえば表面側の
磁極がＮ極で裏面側がＳ極）の環状磁石と、該第１の極
性の環状磁石の外径より内径が大きい第２の極性（表面
側の磁極がＳ極で裏面側がＮ極）の環状磁石とを、第１
の極性の環状磁石と第２の極性の環状磁石とが前記ター
ゲット中心と同心円状になるように配置し、さらに、タ
ーゲット中心上に磁力線が形成されるように前記第１の
極性の環状磁石の前記一部欠落で生じる欠落セグメント
から板状磁石が前記第１の環状磁石の円周内部に入り込
んでいるような構成の磁気印加手段とすることができ
る。
（一部欠落しているもの、完全に閉塞しているもの両者
を合わせた数）が最少３個の例（図１に示した例）を示
したが、たとえばターゲットがそれほど大型でない場合
などは環状磁石を２個とすることもできる。具体的に
は、一部が欠落している第１の極性（たとえば表面側の
磁極がＮ極で裏面側がＳ極）の環状磁石と、該第１の極
性の環状磁石の外径より内径が大きい第２の極性（表面
側の磁極がＳ極で裏面側がＮ極）の環状磁石とを、第１
の極性の環状磁石と第２の極性の環状磁石とが前記ター
ゲット中心と同心円状になるように配置し、さらに、タ
ーゲット中心上に磁力線が形成されるように前記第１の
極性の環状磁石の前記一部欠落で生じる欠落セグメント
から板状磁石が前記第１の環状磁石の円周内部に入り込
んでいるような構成の磁気印加手段とすることができ
る。
【００６１】
【発明の効果】この発明によれば、ターゲットの中心部
も充分にスパッタリングされて、この中心部分がパーテ
ィクル汚染の源になることを防止できる。また、ターゲ
ットの口径を大きくしても、磁石間の距離を小さく出来
て十分高速にスパッタリングを行うマグネトロンスパッ
タリング装置を提供出来る。
も充分にスパッタリングされて、この中心部分がパーテ
ィクル汚染の源になることを防止できる。また、ターゲ
ットの口径を大きくしても、磁石間の距離を小さく出来
て十分高速にスパッタリングを行うマグネトロンスパッ
タリング装置を提供出来る。
【図１】（Ａ）は、この発明の好適な実施例の電極裏面
に置かれた磁石の配置を示す平面図である。（Ｂ）は、
（Ａ）図のＩ−Ｉ断面正面図である。（Ｃ）は、（Ａ）
図ＩＩ−ＩＩ断面側面図である。
に置かれた磁石の配置を示す平面図である。（Ｂ）は、
（Ａ）図のＩ−Ｉ断面正面図である。（Ｃ）は、（Ａ）
図ＩＩ−ＩＩ断面側面図である。
【図２】（Ａ）は、図１の磁石配置で磁石の回転をしな
い場合のスパッタリングにおけるターゲット表面のエロ
ージョンの分布を説明する図である。（Ｂ）は、図１の
磁石配置で磁石を回転した場合のスパッタリングにおけ
るターゲット表面のエロージョンの分布を説明する図で
ある。
い場合のスパッタリングにおけるターゲット表面のエロ
ージョンの分布を説明する図である。（Ｂ）は、図１の
磁石配置で磁石を回転した場合のスパッタリングにおけ
るターゲット表面のエロージョンの分布を説明する図で
ある。
【図３】この発明の別の好適な実施例の電極裏面に置か
れた磁石の配置を示す平面図である。
れた磁石の配置を示す平面図である。
【図４】（Ａ）は、従来のマグネトロンスパッタリング
装置の電極裏面に置かれた磁石の配置を示した平面図で
ある。（Ｂ）は、（Ａ）図のＩＩＩ−ＩＩＩ断面正面図
である。（Ｃ）は、磁石を回転させて正規通りのスパッ
タリングを行なったときのターゲットの表面に生ずるエ
ロージョンの断面図である。
装置の電極裏面に置かれた磁石の配置を示した平面図で
ある。（Ｂ）は、（Ａ）図のＩＩＩ−ＩＩＩ断面正面図
である。（Ｃ）は、磁石を回転させて正規通りのスパッ
タリングを行なったときのターゲットの表面に生ずるエ
ロージョンの断面図である。
【図５】（Ａ）は、この発明のさらに別の好適な実施例
の電極裏面側に置かれた磁石の配置を示した平面図であ
る。（Ｂ）は、（Ａ）図のＩ−Ｉ断面正面図である。
（Ｃ）は、（Ａ）図のＩＩ−ＩＩ断面側面図である。
の電極裏面側に置かれた磁石の配置を示した平面図であ
る。（Ｂ）は、（Ａ）図のＩ−Ｉ断面正面図である。
（Ｃ）は、（Ａ）図のＩＩ−ＩＩ断面側面図である。
【図６】磁石間の距離の変化によって単位面積当たりを
通過する磁力線数が変化することを説明するための図で
ある。
通過する磁力線数が変化することを説明するための図で
ある。
【図７】磁石の配列を一般化した好適な実施例を示した
図である。
図である。
【図８】（Ａ）は、中心部の一般化した磁石の配列の好
適な実施例を示した図である。（Ｂ）は、中心部上の磁
力線の状態を示す（Ａ）図のＩ−Ｉ断面図である。
適な実施例を示した図である。（Ｂ）は、中心部上の磁
力線の状態を示す（Ａ）図のＩ−Ｉ断面図である。
【図９】（Ａ）は、環状磁石と板形磁石の接触した状態
を示した平面図である。（Ｂ）は、各環状磁石の円弧形
の欠落セグメントの中心角が１８０゜であるときの磁石
の配置を示した平面図である。
を示した平面図である。（Ｂ）は、各環状磁石の円弧形
の欠落セグメントの中心角が１８０゜であるときの磁石
の配置を示した平面図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は各環状磁石間の
距離を変えたときのターゲットのエロージョンの断面形
状を示した図である。
距離を変えたときのターゲットのエロージョンの断面形
状を示した図である。
【図１１】板形磁石を配置せず完全な環状磁石のときの
ターゲットのエロージョンの断面形状を示した図であ
る。
ターゲットのエロージョンの断面形状を示した図であ
る。
【図１２】従来のマグネトロンスパッタリング装置のヨ
ークの磁石配置を示した平面図である。
ークの磁石配置を示した平面図である。
２：ターゲット ４：電極 ６：ヨーク ６Ｎ、６Ｓ、２００：磁石 ８：回転軸 １０、２４：環状磁石 １２、２２、２８：板形磁石 １４、２０、２６：一部が欠落している環状磁石（欠環
状磁石） ２１：ヨーク固定台 ３０：磁力線 Ｅ、５０：磁石静止時のエロージョン領域 ４０：磁力線が形成される領域を結んだ線（この場合閉
曲線になる） ＮＥ、５２：磁石回転時の非エロージョン領域 １００：ターゲットの中心部 ６ａ：支持板 ＥＥ：激しい局部的エロージョン部分 ＥＡ：ＥＥが作る閉曲線
状磁石） ２１：ヨーク固定台 ３０：磁力線 Ｅ、５０：磁石静止時のエロージョン領域 ４０：磁力線が形成される領域を結んだ線（この場合閉
曲線になる） ＮＥ、５２：磁石回転時の非エロージョン領域 １００：ターゲットの中心部 ６ａ：支持板 ＥＥ：激しい局部的エロージョン部分 ＥＡ：ＥＥが作る閉曲線
Claims (17)
- 【請求項１】 平板形ターゲットと、該ターゲット裏面
の近傍に設けた磁場印加手段と、該磁場印加手段を前記
平板形ターゲットの中心を軸に回転させる回転駆動手段
とを具えるマグネトロンスパッタリング装置において、 前記磁場印加手段は、それぞれの半径が順次異なる第１
の極性の複数の環状磁石と、第２の極性の複数の環状磁
石とを有し、 各環状磁石は最外周のものを除き欠落セグメントが設け
られており、 各第１の極性の環状磁石と第２の極性の環状磁石とは前
記ターゲット中心と同心円上に交互に配置してあり、互
いに隣あった同極性の環状磁石はその間の他極性の環状
磁石の欠落セグメントを通じて同極性の板形磁石によっ
て接続してあり、 さらに、最内周においては、ターゲットの中心上に磁力
線が形成されるように最内周の環状磁石の欠落セグメン
トから板形磁石が最内周の環状磁石の円周内部に入り込
んでいることを特徴とするマグネトロンスパッタリング
装置。 - 【請求項２】 平板形ターゲットと、該ターゲット裏面
の近傍に設けた磁場印加手段と、該磁場印加手段を前記
平板形ターゲットの中心を軸に回転させる回転駆動手段
とを備えるマグネトロンスパッタリング装置において、 前記磁場印加手段は、複数の磁石を有し、そのうちのひ
とつはループ形状磁石であり、ここにおいて、前記複数
の磁石は、（１）前記ターゲットの中心を囲むようにそ
れぞれ配列してあり、（２）前記ループ形状磁石は、も
っとも外側に配置してあり、（３）前記複数の磁石のう
ちの非接触で隣合う磁石は、反対の磁極のものとしてあ
り、接触する磁石は同じ磁極のものとしてあり、（４）
相互に非接触で隣合う磁石どうしで形成する磁力線が存
在する領域がひとつの閉曲線をえがくように配列してあ
り、さらに、（５）前記ターゲット中心上に磁力線が形
成されように配列してあることを特徴とするマグネトロ
ンスパッタリング装置。 - 【請求項３】 前記複数の磁石には、曲線形状の磁石と
板形状の磁石とが含まれることを特徴とする請求項２に
記載のマグネトロンスパッタリング装置。 - 【請求項４】 前記複数の磁石各々は少なくとも１個所
でその磁石と同極の他の磁石と接触させて配列してある
ことを特徴とする請求項２に記載のマグネトロンスパッ
タリング装置。 - 【請求項５】 平板形ターゲットと、該ターゲット裏面
の近傍に設けた磁場印加手段と、該磁場印加手段を前記
平板形ターゲットの中心を軸に回転させる回転駆動手段
とを具えるマグネトロンスパッタリング装置において、 前記磁場印加手段は、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、……、
Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒi+1 、……、Ｒn-1 、Ｒn のｎ個の環
状磁石と、Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 、……、Ｂi-1 、Ｂi 、Ｂ
i+1 、……、Ｂn-1 のｎ−１個の板形磁石とを有してお
り、 （１）前記環状磁石については、（ｉ）Ｒi-1 の外径円
は、Ｒi の内径円より小さく、（ｉｉ）Ｒ2 、Ｒ3 、…
…、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒi+1 、……、Ｒn-1 、Ｒnには、
円弧形の欠落セグメントがあり、（ｉｉｉ）その欠落セ
グメントは、Ｒi の中心円の欠落セグメントの円弧の中
心角θi が１８０゜より小さく、かつ、Ｒi の内径円の
欠落セグメントの円弧の弦ＩＣi が、Ｂi-1 の短辺の幅
よりも大きくされているものであり、 （２）前記環状磁石の配置関係については、（ｉ）
Ｒ2 、Ｒ3 、……、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒi+1 、……、Ｒ
n-1 、Ｒn は、Ｒ1 の中心Ｏを前記回転駆動手段の中心
に配置して、それぞれの環状磁石を同心円状に配列して
あり、（ｉｉ）Ｒ3 、……、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒi+1 、…
…、Ｒn-1 、Ｒn は、中心点ＯとＲ2 の中心円の欠落セ
グメントの円弧の弦Ｃ2 の中点ＭＰ2 とを結ぶ線上に、
それぞれの中心円の欠落セグメントの円弧の弦Ｃ3 、…
…、Ｃi-1 、Ｃi 、Ｃi+1 、……、Ｃn-1 、Ｃn の 中
点ＭＰ3 、……ＭＰi-1 、ＭＰi 、ＭＰi+1 、……、Ｍ
Ｐn-1 、ＭＰn が位置する配置関係を有しており、ここ
において、 （３）前記環状磁石と前記板形磁石との配置関係につい
ては、（ｉ）Ｂi-1 は、Ｒi-1 とＲi+1 とにＢi-1 のそ
れぞれ短辺が接触しており、（ｉｉ）Ｂi-1 の短辺の幅
のいずれかの中点が、Ｒi の中心円の欠落セグメントの
円弧の弦Ｃi の中点ＭＰi 上に位置するように配置して
あり、（ｉｉｉ）Ｂn-1 のひとつの短辺は、Ｒn-1 に接
触し、かつ、Ｂi-1 の短辺の幅のいずれかの中点が、Ｒ
i の中心円の欠落セグメントの円弧の弦Ｃi の中点ＭＰ
i 上に位置するように配置してあり、さらに、中心点Ｏ
とＢn-1 の他方の短辺との距離はＲn-1 の内径円の半径
よりも短いという配置関係を有し、さらに、 （４）Ｒi-1 、Ｒi+1 とＢi-1 の表面磁極は同極として
あり、Ｒi とＢi の表面磁極は反対の磁極としてあるこ
とを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置。 - 【請求項６】 前記板形磁石Ｂn-1 の長辺の長さを前記
環状磁石Ｒn-1 の内径円と前記環状磁石Ｒn の内径円の
距離よりも長くしてあることを特徴とする請求項５に記
載のマグネトロンスパッタリング装置。 - 【請求項７】 前記環状磁石Ｒi と前記板形磁石Ｂi-1
との距離Ｃｌi と、前記環状磁石Ｒi の内径円と環状磁
石Ｒi+1 の外径円の距離ｌi とを等しくしてあること特
徴とする請求項５に記載のマグネトロンスパッタリング
装置。 - 【請求項８】 前記環状磁石Ｒi の内径円と環状磁石Ｒ
i+1 の外径円との距離をｌi とし、中心点Ｏを通る板形
磁石Ｂn-1 と環状磁石Ｒn との距離をｌn としたとき、 ｌ1 ＜ｌ2 ＜ｌ3 ＜・・＜ｌi-1 ＜ｌi ＜ｌi+1 ＜・・
＜ｌn-1 ＜ｌn に設定してあることを特徴とする請求項５に記載のマグ
ネトロンスパッタリング装置。 - 【請求項９】 前記ｌn を環状磁石Ｒn の内径円の直径
の約３／４に設定してあることを特徴とする請求項８に
記載のマグネトロンスパッタリング装置。 - 【請求項１０】 前記環状磁石Ｒi の内径円と環状磁石
Ｒi+1 の外径円との距離をｌi とし、中心点Ｏを通る板
形磁石Ｂn-1 と環状磁石Ｒn との距離をｌnとしたと
き、 ｌ1 ＝ｌ2 ＝ｌ3 ＝・・＝ｌi-1 ＝ｌi ＝ｌi+1 ＝・・
＝ｌn-1 ＝ｌn に設定してあることを特徴とする請求項５に記載のマグ
ネトロンスパッタリング装置。 - 【請求項１１】 前記環状磁石Ｒi の内径円と環状磁石
Ｒi+1 の外径円との距離をｌi とし、板形磁石Ｂn-1 と
環状磁石Ｒn との間で環状磁石の中心点Ｏを通る距離を
ｌn としたとき、所望の環状磁石間距離ｌk 、ｌm を他
のどれよりも短くすることを特徴とする請求項５に記載
のマグネトロンスパッタリング装置。 - 【請求項１２】 前記環状磁石Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、…
…、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒi+1 、……、Ｒn-1 、Ｒn のそれ
ぞれの幅及び前記板形磁石Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 、……、Ｂ
i-1 、Ｂi 、Ｂi+1 、……、Ｂn-1 のそれぞれの短辺の
幅をすべて等しくしてあることを特徴とする請求項５に
記載のマグネトロンスパッタリング装置。 - 【請求項１３】 平板形ターゲットと、該ターゲット裏
面の近傍に設けた磁場印加手段と、該磁場印加手段を前
記平板形ターゲットの中心を軸に回転させる回転駆動手
段とを具えるマグネトロンスパッタリング装置におい
て、 前記磁場印加手段は、側面に磁極を有するひとつの磁石
を含み、 該磁石は、 （１）前記ターゲットの中心を囲むように複数の削り取
り部分を形成したものであり、 （２）削り取り部分の側面の磁極と相互に非連結で隣り
合う他の削り取り部分の側面の磁極同士で形成する磁力
線が存在する領域はひとつの閉曲線を描くように前記複
数の削り取り部分を配列したものであり、さらに （３）前記ターゲットの中心に磁力線が形成されるよう
に削り取り部分を形成したものとしてあることを特徴と
するマグネトロンスパッタリング装置。 - 【請求項１４】 平板形ターゲットと、該ターゲット裏
面の近傍に設けた磁場印加手段と、該磁場印加手段を前
記平板形ターゲットの中心を軸に回転させる回転駆動手
段とを具えるマグネトロンスパッタリング装置におい
て、 前記磁場印加手段は、側面に磁極を有するひとつの磁石
を含み、 該磁石は、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、……、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒ
i+1 、……、Ｒn-1 、Ｒn のｎ個の環状切削加工部と、
Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 、……、Ｂi-1 、Ｂi 、Ｂi+1 、…
…、Ｂn-1 のｎ−１個の板形切削加工部とを有するよう
切削加工したものであり、 （１）前記環状切削加工部については、（ｉ）Ｒi-1 の
外径円は、Ｒi の内径円より小さく、（ｉｉ）Ｒ2 、Ｒ
3 、……、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒi+1 、……、Ｒn-1 、Ｒn
には、円弧形の欠落セグメントがあり、（ｉｉｉ）その
欠落セグメントは、Ｒi の中心円の欠落セグメントの円
弧の中心角θi が１８０゜より小さく、かつ、Ｒi の内
径円の欠落セグメントの円弧の弦ＩＣi が、Ｂi-1 の短
辺の幅よりも大きくされているものであり、 （２）前記環状切削加工部の配置関係については、
（ｉ）Ｒ2 、Ｒ3 、……、Ｒi-1 、Ｒi 、Ｒi+1 、…
…、Ｒn-1 、Ｒn は、Ｒ1 の中心Ｏが前記回転駆動手段
の中心になるようにして、それぞれの環状切削加工部を
同心円状に切削加工し、（ｉｉ）Ｒ3 、……、Ｒi-1 、
Ｒi 、Ｒi+1 、……、Ｒn-1 、Ｒn は、中心点ＯとＲ2
の中心円の欠落セグメントの円弧の弦Ｃ2 の中点ＭＰ2
とを結ぶ線上に、それぞれの中心円の欠落セグメントの
円弧の弦Ｃ3 、……、Ｃi-1 、Ｃi 、Ｃi+1 、……、Ｃ
n-1 、Ｃn の 中点ＭＰ3 、……ＭＰi-1 、ＭＰi 、Ｍ
Ｐi+1 、……、ＭＰn-1 、ＭＰn が位置する配置関係を
有しており、 （３）前記環状切削加工部と前記板形切削加工部との配
置関係については、（ｉ）Ｂi-1 は、Ｒi-1 とＲi+1 と
にＢi-1 のそれぞれ短辺がつながっており、（ｉｉ）Ｂ
i-1 の短辺の幅のいずれかの中点が、Ｒi の中心円の欠
落セグメントの円弧の弦Ｃi の中点ＭＰi 上に位置する
ように配置してあり、（ｉｉｉ）Ｂn-1 のひとつの短辺
は、Ｒn-1 につながっており、かつ、Ｂi-1 の短辺の幅
のいずれかの中点が、Ｒi の中心円の欠落セグメントの
円弧の弦Ｃi の中点ＭＰi 上に位置するように配置して
あり、さらに、中心点ＯとＢn-1 の他方の短辺との距離
はＲn-1 の内径円の半径よりも短いという配置関係を有
し、さらに、 （４）Ｒi-1 、Ｒi+1 とＢi-1 の側面磁極は同極として
あり、Ｒi とＢi との側面磁極は反対の磁極としてある
ことを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置。 - 【請求項１５】 平板形ターゲットと、該ターゲット裏
面の近傍に設けた磁場印加手段と、該磁場印加手段を前
記平板形ターゲットの中心を軸に回転させる回転駆動手
段とを具えるマグネトロンスパッタリング装置におい
て、 前記磁場印加手段は、一部が欠落している第１の極性の
環状磁石と、該第１の極性の環状磁石の外径より内径が
大きい第２の極性の環状磁石とを有し、 前記第１の極性の環状磁石と第２の極性の環状磁石とは
前記ターゲット中心と同心円上に配置してあり、 さらに、ターゲットの中心上に磁力線が形成されるよう
に前記第１の極性の環状磁石の前記一部欠落で生じる欠
落セグメントから板形磁石が前記第１の環状磁石の円周
内部に入り込んでいることを特徴とするマグネトロンス
パッタリング装置。 - 【請求項１６】 前記各環状磁石の代わりに、多角形状
の平面形状を有した各環状磁石であって、それら環状磁
石間が内側の環状磁石は外側の環状磁石に内包されると
いう大小関係を有した環状磁石を用いることを特徴とす
る請求項１、５又は１５に記載のマグネトロンスパッタ
リング装置。 - 【請求項１７】 前記環状切削部の代わりに、多角形状
の平面形状を有した環状切削加工部を用いることを特徴
とする請求項１４に記載のマグネトロンスパッタリング
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11290893A JP2505724B2 (ja) | 1992-05-15 | 1993-05-14 | マグネトロンスパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-123879 | 1992-05-15 | ||
| JP12387992 | 1992-05-15 | ||
| JP11290893A JP2505724B2 (ja) | 1992-05-15 | 1993-05-14 | マグネトロンスパッタリング装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06136531A true JPH06136531A (ja) | 1994-05-17 |
| JP2505724B2 JP2505724B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=26451964
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11290893A Expired - Fee Related JP2505724B2 (ja) | 1992-05-15 | 1993-05-14 | マグネトロンスパッタリング装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2505724B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001279439A (ja) * | 2000-02-04 | 2001-10-10 | Unaxis Deutschland Gmbh | 基板を製造する方法、マグネトロン源、およびスパッタリング成膜チャンバ |
| JP2008240112A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Toshiba Corp | マグネトロンスパッタリング装置および半導体装置の製造方法 |
| JP2010257516A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Showa Denko Kk | マグネトロンスパッタ装置、インライン式成膜装置、磁気記録媒体の製造方法、磁気記録再生装置 |
| JP2019535899A (ja) * | 2016-10-31 | 2019-12-12 | 北京北方華創微電子装備有限公司Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｎａｕｒａ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． | マグネトロン、マグネトロンスパッタリングチャンバー及びマグネトロンスパッタリング装置 |
| WO2019236370A1 (en) * | 2018-06-07 | 2019-12-12 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for magnetron assemblies in semiconductor process chambers |
| CN116426893A (zh) * | 2023-06-13 | 2023-07-14 | 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 | 磁控溅射设备及方法 |
-
1993
- 1993-05-14 JP JP11290893A patent/JP2505724B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN116426893B (zh) * | 2023-06-13 | 2023-08-18 | 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 | 磁控溅射设备及方法 |
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| JP2505724B2 (ja) | 1996-06-12 |
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