JPH0621041A - プレーナマグネトロンスパッタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 マグネトロンスパッタ装置においてターゲットの使用効
率を改善するために、中央磁石（12；22；26）と長円環
状の外側磁石（13；23；27）との間にこれらの磁石に沿
って場所によって断面積の異なる一つまたは二つの補助
磁石（14、15；24、25；28）を設けて磁石組立体を構成
し、この磁石組立体の直線状部分、湾曲部分及びこれら
部分の間の遷移部分の全ての部分すなわち全周のあらゆ
る横断面において、ターゲット（17）の上方0.5 〜１mm
の平行面内における垂直磁場分布が三度ゼロとなるよう
に構成したことを特徴とする。またマグネトロンスパッ
タ装置においてターゲットにＩＴＯを使用し、電気伝導
度の良い透明電導薄膜を形成できるようにするために、
上記磁石組立体によって発生される磁場の水平成分が垂
直成分の最初のゼロレベル通過位置と最後のゼロレベル
通過位置とにおいて1000ガウス以上となるように構成し
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ターゲット前面にマグ
ネトロン放電プラズマを発生させ、ターゲット材料のス
パッタを起こさせて、基板面に薄膜を生成させるのに用
いられ得る非磁性材料ターゲット用プレーナマグネトロ
ンスパッタ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板にＩＴＯ（インジュウム・ス
ズ酸化物）等の薄膜を生成させる方法として永久磁石ま
たは電磁石によってポロイダル磁場を発生させ、磁石前
面に配置したターゲットの前面にマグネトロン放電プラ
ズマを発生させ、ターゲット材料のＩＴＯ等をスパッタ
するプレーナマグネトロンスパッタ装置が広く工業的に
用いられてきた。

【０００３】添付図面の図16、図17及びに図18は従来の
非磁性ターゲット用プレーナマグネトロン・スパッタ装
置の一例を示し、図面において、１はカソードアッセン
ブリで、長円形状の水冷パッキングプレート２と、この
パッキングプレートの後側に配置された長円形状の磁石
３及び長円形状の磁石３の内側で中心軸線に沿って伸び
る直線状の磁石４と、パッキングプレート２の表側にイ
ンジュウム等でボンディングされる長円形状のターゲッ
ト５とを備えている。ターゲット５の周囲にはアースシ
ールド６が配置され、その上方にはチムニ７が設けら
れ、またターゲット５に対向して基板８が配置されてい
る。カソードアッセンブリ１とチムニ７との間には普通
浮遊電源から直流電力が供給され、前者は負、後者は正
の電極に接続される。アースシールド６は接地され、こ
れらの構成要素を収容する真空容器の壁及び基板８も接
地電位に保たれる。

【０００４】このような従来装置の動作においては、磁
石３、４は、図19及び図20に示すようにターゲット５の
前面にポロイダル磁場を発生し、チムニ７とターゲット
５との間の電位差によりターゲット５の前面に直交電磁
場が生ずる。ターゲット５の表面から宇宙線、自然放射
能による二次電子またはエキソ電子が放射されたとする
と、これらの電子は、ターゲット５の表面上の直交電磁
場により、これに垂直な方向に数回のサイクロイド軌道
を描きながら運動する。この間にキャリヤ・ガス（普通
アルゴンが用いられる）の分子と衝突してエネルギの一
部を失った電子は、電子に対するポテンシャルの高いタ
ーゲット５には戻れず、直交電磁場中をトロコイド軌道
を描きながら、レーストラック状のポロイダル磁場の中
をドリフトしてゆく。この間にキャリヤ・ガスと衝突し
てイオン化し、電子とイオンの対を発生させる（α作
用）。生じたイオンはカソードすなわちターゲット５へ
向って加速され、ターゲット５に衝突し、ターゲット材
料のスパッタと二次電子の放出が行われる（γ作用）。
放出された二次電子は以上に述べた最初ターゲットから
放出された電子と同様に振舞うことになる。このように
して、プラズマが成長すると、トロコイド運動しながら
ポロイダル磁場中をドリフトしてゆく電子が１cmドリフ
トしてゆく間のトロコイド軌道の延べ軌道長はターゲッ
ト５の表面近くに生ずるイオン・シースの遷移領域では
特に長くなり、通常数十cmから200cm に達する。ターゲ
ット５の前面にレーストラック状のプラズマが発生され
る。発生されたプラズマとターゲット５との間のシース
電圧によってキャリヤガスイオンがターゲットへ向って
加速され、それによりターゲット材料はスパッタされて
基板８上に薄膜が形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のマグ
ネトロンスパッタ装置においては、トロコイド軌道を描
きながらＥ×Ｂドリフトをしてゆく電子は図５に示すよ
うに磁力線が上方に凸になるように湾曲し、シースまた
はシースの遷移領域における電場と直交しない場合に
は、電子が電場Ｅから受ける力−ｅＥの磁力線方向の力
の成分により、湾曲している磁力線の頂点の方向へと曲
がってゆき、この部分（図21に符号Ａで示す領域）にお
いて最も電子の濃度が高くなる。従ってイオンもこの領
域Ａに集まりプラズマはこの部分が最もスパッタされ、
部分的にエロードされる。そのため、図21に示すよう
に、深いＶ字型のエロージョンの谷Ｂができ、その結果
全体のターゲット材料の10〜15％を使っただけで、ター
ゲットに穴があいて使用不能となり、高価なターゲット
の使用効率が非常に低かった。また従来の水平磁場 200
〜300 ガウスのカソードではＩＴＯをスパッタする時基
板にできた膜の電気伝導度をあまり高くできなかった。
本発明者らは非磁性ターゲットの場合、ターゲットの表
面から0.5mm 〜２mmの範囲内において磁場の垂直成分が
長円形磁石の直線状部分、コーナー部分、直線状部分と
コーナー部分との間の遷移部分の各断面において、負の
数百ガウス以上から立上ってゼロラインを切り、あまり
大きくない極大値を通って減少に転じ、再びゼロライン
を切って負の値となり、絶対値のあまり大きくない極小
値を通って三度正に転じ正の数百ガウスまで達するか、
正の数百から立下って、ゼロラインを切り、絶対値のあ
まり大きくない極小値を通って増加に転じ、再びゼロラ
インを切り正の値となり、あまり大きくない極大値を通
って減少に転じ三度ゼロラインを切って負の数百ガウス
に達するまでにすればよいことを発見した。そこで、本
発明は、従来のマグネトロンスパッタ装置に伴うこのよ
うな問題点を解決してターゲットの使用効率を大幅に向
上させることができしかも高い電気伝導度をもつ良質の
透明電導薄膜を形成できる非磁性材料ターゲット用プレ
ーナマグネトロンスパッタ装置を提供することを目的と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、カソード上に取り付けられ、ス
パッタすべき材料で作られたターゲットと、カソードの
後側に設けられ、ターゲットの表面上にポロイダル磁場
を発生するポロイダル磁場発生手段とを有し、ターゲッ
トの表面上にレーストラック状のプラズマを発生させ、
プラズマからターゲットへのイオンの照射によってター
ゲット材料をスパッタし、ターゲットの表面に対向して
配置された基板上に薄膜を形成するプレーナマグネトロ
ンスパッタ装置において、ポロイダル磁場発生手段が、
ターゲットの長手方向中央軸線に沿ってそれと平行に位
置決めされた細長い中央磁石と、この中央磁石の周囲を
取り囲んで設けられ、中央磁石の極性と反対の極性をも
つ長円環状の外側磁石と、中央磁石と外側磁石との間で
これらの磁石に沿って位置決めされ、ターゲット上に形
成されるポロイダル磁場の各断面内のターゲットに平行
な面における垂直磁場成分が三度ゼロレベルを通る分布
となるように磁場を制御する少なくとも一つの補助磁石
とから成り、中央磁石に隣接して配置される補助磁石が
中央磁石の極性と反対の極性をもつことを特徴としてい
る。補助磁石は、中央磁石の極性と反対の極性をもつ一
つの長円環状の磁石から成ることができる。また補助磁
石は、中央磁石の極性と反対の極性をもつ一つの長円環
状の磁石とこの長円環状の磁石の外側でその直線部分に
沿って配置され、この長円環状の磁石の極性と反対の極
性をもつ直線状の磁石とから成り、長円環状の磁石及び
直線状の磁石が場所によって異なる断面形状をもつよう
に構成することができる。代わりに、補助磁石は、互い
に異なる極性の二つの長円環状の磁石から成り、中央磁
石に隣接して配置された一方の長円環状の磁石が、中央
磁石の極性と反対の極性をもち、各長円環状の磁石が場
所によって異なる断面形状をもつように構成してもよ
い。本発明の装置においては、好ましくは、長円形磁石
の直線状部分、コーナー部分、直線状部分とコーナー部
分との間の遷移部分の各断面において、ターゲット上及
びターゲット上１mmからターゲット内の磁場の垂直成分
は、ターゲットに平行な線上において正の数百ガウス以
上から立ち下がってゼロラインを切り、絶対値の余り大
きくない負の極小値を通って増加に転じ再びゼロライン
を切って正に転じ余り大きくない極大値を通って減少に
転じ三たびゼロラインを切って負に転じ負の数百ガウス
以上に達する磁場分布をもつようにされ得る。代わり
に、本発明の装置においては、ターゲット上及びターゲ
ット上１mmからターゲット内の磁場の垂直成分は、ター
ゲットに平行な線上において負の数百ガウス以上から立
ち上がってゼロラインを切り、余り大きくない正の極大
値を通って減少に転じ再びゼロラインを切って負に転じ
絶対値の余り大きくない極小値を通って正に転じ三たび
ゼロラインを切って正に転じ正の数百ガウス以上に達す
る磁場分布をもつようにすることもできる。さらに、好
ましくは、垂直磁場成分が最初及び三回目にゼロライン
を切る点において、水平磁場成分は1000ガウス以上の値
を示すようにされ得る。上記プレーナー・マグネトロン
・スパッター装置に於いて垂直磁場が最初及び三回目に
０ラインを切る点に於ける水平磁場が1000ガウスを越え
るような値を示すようすることである。

【０００７】

【作用】本発明によるプレーナマグネトロンスパッタ装
置では、磁場発生手段が、ターゲットの長手方向中央軸
線に沿ってそれと平行に位置決めされた細長い中央磁石
と、この中央磁石の周囲を取り囲んで設けられ、中央磁
石の極性と反対の極性をもつ長円環状の外側磁石との間
に、これらの磁石に沿って少なくとも一つの補助磁石を
設けて、ターゲット上に形成されるポロイダル磁場の各
断面内のターゲットに平行な面における垂直磁場成分が
三度ゼロレベルを通る分布となるような磁場を形成して
いるので、ほとんどの場合、およそ垂直磁場が二度目に
ゼロレベルを切る点で水平磁場は極小となる。すなわち
ターゲット上１mm〜0.5mm の位置における垂直及び水平
磁場成分は長円形状磁石配置の湾曲部分や平行部分すな
わち直線状部分を含めた全ての部分において例えば図６
に示すような分布となる。

【０００８】このような磁場分布ではＥ×Ｂドリフトす
る電子が電場Ｅから受ける力−ｅＥの磁力線方向の力の
成分により、湾曲している磁力線の頂点の方向へと曲が
ってゆき、磁力線の二つの山の部分で最も電子の濃度が
高くなるが、一方Ｅ×Ｂドリフトをする電子は-gradB/B
に比例する力も受けるので二つの山の中間部にも幾分広
がってくるような力を受け、磁力線の二つの山とその間
を埋める広い帯状の部分で電子の濃度が最も高くなり、
この部分にイオンも集まってきて、このイオンがシース
電圧で加速されてターゲットを打ち、従って広いＵ字型
のエロージョンプロファイルが得られることになる。

【０００９】ところで、この場合、トロコイド軌道を描
く電子は、長円形のポロイダル磁場に沿って、Ｅ×Ｂド
リフトをしながら、回っているので、仮に長円形のポロ
イダル磁場の一部でも、上記のような磁場分布になって
いないとすると、その部分で電子の濃度が偏り、その部
分にイオンが集まってきて、ターゲットが局所的にエロ
ードされるばかりか、一部での電子の濃度の偏りが全体
に広がって、他の部分も局所的にエロードされるように
なるが、本発明による装置においては、長円形磁石の直
線状部分だけではなく、湾曲部分、湾曲部分と直線状部
分との間の遷移部分でもターゲット表面における磁場分
布が図６に示すようになっているので、ターゲット全体
にわたって、広いＵ字型のエロージョンプロファイルが
得られることになる。

【００１０】また、長円形磁石は三次元構造を持ってい
るので、その磁場分布は直線状部分でも断面形状が全く
同一の、無限に長い二次元磁石とは異なるが、湾曲部
分、湾曲部分と直線状部分との間の遷移部分はそれぞれ
同一の断面形状であっても、直線状部分の磁場分布とそ
れぞれ異なる磁場分布をもつことになる。従って、補助
磁石の断面形状を場所によって適切に変えて、補助磁石
の強さを場所によって適当に変えることによって長円形
磁石のあらゆる断面で、例えば図６に示すような磁場分
布を得ることができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１及び図２には本発明の一実施例によるプレーナ
マグネトロンスパッタ装置の要部の構成を概略的に示し
ている。これらの図面において、10はカソードアッセン
ブリであり、このカソードアッセンブリ10は、長円形状
のバッキングプレート11と、このバッキングプレート11
の後側に配置され、中心軸線に沿って伸びる直線状の中
央磁石12、この中央磁石12の周囲に実質的に一定の間隔
を開けて配置された長円環状の外側磁石13、中央磁石12
と外側磁石13との間に同心的に配列された長円環状の補
助磁石14、この長円環状の補助磁石14と外側磁石13との
間にこれら磁石の直線状部分に沿って平行に配列された
直線状の補助磁石15を備えており、中央磁石12はこの実
施例では極性Ｓであり、外側磁石13の極性はＮであり、
長円環状の補助磁石14の極性はＮであり、そして直線状
の補助磁石15の極性はＳである。また中央磁石12及び外
側磁石13はほぼ同じ高さをもっているが、中央磁石12の
方が外側磁石13より断面幅を広くされている。そしてこ
れらの各磁石は共通の磁極板16上に立設されている。

【００１２】長円環状の補助磁石14及び直線状の補助磁
石15は中央磁石12及び外側磁石13より幅が狭く、高さも
低く形成されている。図３、図４及び図５に示すよう
に、長円環状の補助磁石14において、その直線状部分は
湾曲部分すなわちコーナー部分より低く、また直線状部
分と湾曲部分との間の遷移部分は直線状部分の高さより
高く湾曲部分の高さより低い階段状に形成されている。
従って、長円環状の補助磁石14の直線状部分、湾曲部分
及び遷移部分はそれぞれ互いに異なった一定の断面積を
もっている。直線状の補助磁石15は外側磁石13の直線状
部分に沿ってのびており、そして補助磁石14の遷移部分
に対応した直線状の補助磁石15の両端部分は他の部分よ
り低い階段状に形成されており、従って直線状の補助磁
石15の中央部分及び両端部分はそれぞれ一定でしかも互
いに異なる断面積をもっている。

【００１３】バッキングプレート11は図１に示したよう
に水冷ジャケット11a を備え、その上面にはターゲット
17がインジュウム等でボンディングされている。ターゲ
ット17の周囲にはアースシールド18が配置され、その上
方にはチムニ19が設けられ、また、ターゲット17に対向
して基板20が配置されている。カソードアッセンブリ10
とチムニ19との間には浮遊電源（図示してない）から直
流電力が供給され、前者は負、後者は正の電極に接続さ
れる。アースシールド18は接地され、これらの構成要素
を収容する真空容器（図示してない）の壁及び基板20も
接地電位に保たれる。

【００１４】このように構成した図示装置の動作につい
て説明する。中央磁石12、外側磁石13、長円環状の補助
磁石14及び直線状の補助磁石15の各々が図示のように着
磁されると、各磁石の直線状部分、湾曲部分及びこれら
部分間の遷移部分の全体にわたってターゲット17の面上
約0.5mm 〜１mmのレベルに図６に示すような垂直磁場Ｈ
v 及び水平磁場Ｈh が形成される。すなわち、垂直磁場
Ｈv の分布は、負の数百ガウス以上から立ち上がってゼ
ロラインを切り余り大きくない極大値を通って減少に転
じ再びゼロラインを切って負に転じ、絶対値の余り大き
くない極小値を通って正に転じ、三度ゼロラインを切っ
て正に転じ正の数百ガウス以上に達している。このよう
に形成された磁場は、図面から認められるように垂直磁
場Ｈv がほぼ二度目にゼロを切る位置で水平磁場Ｈh は
最小となる。

【００１５】磁力線の形態を模式的に描くと図７のよう
になる。このような磁場分布ではＥ×Ｂドリフトする電
子が電場Ｅから受ける力−ｅＥの磁力線方向の力の成分
により、湾曲している磁力線の頂点の方向へと曲がって
ゆき、磁力線の二つの山の部分で最も電子の濃度が高く
なる。一方Ｅ×Ｂドリフトをする電子は−gradB/Ｂに比
例する力も受けるので、二つの山の中間部にも幾分広が
ってくるような力を受けることになる。磁力線の二つの
山とその間を埋める広い帯状の部分で電子の濃度が最も
高くなり、この部分にイオンも集まってきて、シース電
圧で加速されてターゲット17を打ち、従って、広いＵ字
型のエロージョンプロファイルが得られることになる。
このように磁石の直線状部分、湾曲部分及びこれら部分
間の遷移部分でも磁場分布が図６に示すような磁場分布
となっているので、ターゲットの全周にわたってＵ字型
のプロファイルが得られ、非常に高いターゲット使用効
率を得ることができる。

【００１６】図８には変形実施例を示し、図１〜図７に
示す実施例と対応した部分は同じ符号で示している。図
８に示す実施例ではバッキングプレート11の下側に中央
磁石12及び外側磁石13の上端を受ける溝21を備えてい
る。各磁石の上側の極性は、中央磁石12がＮ極、外側磁
石13がＳ極、長円環状の補助磁石14がＳ極、そして直線
状の補助磁石15がＮ極となるように配列されている。こ
の場合の磁場は、図示したような分布となり、すなわ
ち、垂直磁場成分Ｈv は数百ガウスから立ち下がってゼ
ロラインを切り、絶対値の余り大きくない負の極小値を
通って増加に転じ再びゼロラインを切って正に転じ余り
大きくない極大値を通って減少に転じ三たびゼロライン
を切って負に転じ負の数百ガウス以上に達する。磁力線
は図７と同様であるが向きが逆になっている。

【００１７】図８に示す構成で実際にターゲット上に形
成される磁場の垂直成分Ｈv 及び水平成分Ｈh を測定し
た例を図９〜図13に示し、これらの図面において横軸に
は中心軸線から外方への横方向の距離（mm）を示し、右
縦軸に水平磁場成分（Ｏe ）を示し、左縦軸に垂直磁場
成分（Ｏe ）を示し、そして三角点は垂直成分Ｈv をま
た丸点は水平成分Ｈh をそれぞれ表している。図９は図
中に略示したようにターゲットの中心Ｏから右横方向ｘ
における磁場分布を示す。図10は磁石組立体の直線状部
分と湾曲部分との間の遷移部分に対応した位置における
磁場分布を示す。図11は湾曲部分と遷移部分向との境界
部分に対応した位置における磁場分布を示す。図12は中
心軸線から45°における湾曲部分に対応した位置におけ
る磁場分布を示す。図13は中心軸線上における湾曲部分
に対応した位置における磁場分布を示す。これらの図面
に示すグラフから認められるように、ターゲット上の各
部位において磁場の垂直成分Ｈv はゼロレベルを三度横
切っており、また水平成分Ｈh は垂直磁場成分が最初と
最後（三回目）にゼロレベルを切る位置において1000エ
ルステッド以上の値を示している。

【００１８】図14は本発明の別の実施例における磁石組
立体の構成を示し、この実施例は二つの補助磁石が共に
長円環状に構成されている点において図１〜図７に示す
実施例における構成と相違している。すなわち、直線状
の中央磁石22の周囲に一定の間隔をおいて長円環状の外
側磁石23が配列され、中央磁石22と長円環状の外側磁石
23との間には二つの長円環状の補助磁石24、25が配置さ
れている。これらの補助磁石24、25は図１〜図７に示す
実施例における長円環状の補助磁石14と同様に構成され
得る。また各磁石の極性は中央磁石22から長円環状の外
側磁石23へ向って順にＮ極、Ｓ極、Ｎ極及びＳ極、また
は逆にＳ極、Ｎ極、Ｓ極及びＮ極となるようにされ得
る。前者の極性配列では図８に示すように発生される磁
場の垂直成分は、数百ガウスから立ち下がってゼロライ
ンを切り、絶対値の余り大きくない負の極小値を通って
増加に転じ再びゼロラインを切って正に転じ余り大きく
ない極大値を通って減少に転じ三たびゼロラインを切っ
て負に転じ負の数百ガウス以上に達するような分布な
り、また後者の極性配列では図６に示すように磁場の垂
直成分は、負の数百ガウス以上から立ち上がってゼロラ
インを切り余り大きくない極大値を通って減少に転じ再
びゼロラインを切って負に転じ、絶対値の余り大きくな
い極小値を通って正に転じ、三度ゼロラインを切って正
に転じ正の数百ガウス以上に達するような分布となる。

【００１９】図15には本発明のさらに別の実施例を示
し、この場合には一つの補助磁石が設けられている。す
なわち、図15において、直線状の中央磁石26と長円環状
の外側磁石27との間には一つの長円環状の補助磁石28が
同心状に配置され、この補助磁石28はその全周において
高さは一様であるが、幅が異なっている。補助磁石28の
直線状部分は一様な幅をもち、湾曲部分は直線状部分よ
り幅の広い一様な幅をもち、また直線状部分と湾曲部分
との間の遷移部分は直線状部分より広く湾曲部分より狭
い幅をもっている。この場合も各磁石の極性は、中央磁
石26をＮ極性にすると外側磁石27はＳ極性、補助磁石28
もＳ極性にされ、逆に中央磁石26をＳ極性にすると、外
側磁石27及び補助磁石28はＮ極性される。そしてターゲ
ット上に発生される磁場は前者の場合には図８に示すよ
うになり、また後者の場合には図６に示すようになる。
なお補助磁石28の各部部分の寸法特に横幅の比率は、中
央磁石26及び外側磁石28の形状、相互の位置、発生され
る磁場の強さ等に応じてターゲット上に形成される磁場
の垂直成分の分布が中央磁石26から外側磁石27に至る横
断面において三度ゼロレベルを横切るように設定され
る。

【００２０】ところで、図示実施例はターゲットとして
長方形や長円形のものを使用する場合に適用した例であ
るが、本発明の概念は矩形や円形のターゲットを使用す
る場合にも応用でき、その場合には当然中央磁石を中心
として外側磁石及びそれらの間に配置される一つまたは
二つの補助磁石は多角形または円形状に配列される多角
形または円形の磁石として構成することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明おいて
は、中央磁石と長円環状の外側磁石との間にこれらの磁
石に沿って場所によって断面積の異なる一つまたは二つ
の補助磁石を設け、磁石組立体の直線状部分、湾曲部分
及びこれら部分の間の遷移部分の全ての部分すなわち全
周のあらゆる横断面において、ターゲットの上方0.5 〜
１mmの平行面内における垂直磁場分布が三度ゼロとなる
ように構成しているので、ターゲット上のすべての場所
で幅の広いプラズマを発生させることができ、広いＵ字
型のエロージョンプロファイルを生じ、非常に高いター
ゲットの使用効率を得ることができるようになる。実
際、従来の15％から50％以上へと使用効率を高めること
ができ、その結果、高価なターゲットの材料コストを下
げることができる。

【００２２】また、本発明においては1000ガウス以上の
上記のような分布特性をもつ磁場を形成することができ
るので、ターゲットにＩＴＯ（インジュウム・錫・酸化
物）を用いた場合には、放電電極を250 ボルト以下の低
電圧に下げることができ、それにより、ターゲット表面
で発生し、放電電圧で基板へと加速される酸素負イオン
（Ｏ^- ）のターゲットに入射するエネルギを低くでき、
その結果、生成された薄膜へのダメージを減らし、従来
の３倍以上の高い電気伝導度の良質の透明電導薄膜を得
ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す、図２の線Ａ−Ａに
沿った要部の概略線断面図。

【図２】 図１の装置のターゲット表面上から見た概略
平面図。

【図３】 図１及び図２における磁石組立体の一部を示
す概略斜視図。

【図４】 図３の線Ｂ−Ｂに沿った線断面図。

【図５】 図３の線Ｃ−Ｃに沿った線断面図。

【図６】 図１の装置のターゲット表面上に形成される
磁場を概略的に示す概略線図。

【図７】 図１の装置のターゲット表面上における磁力
線を概略的に示す概略線図。

【図８】 本発明の変形実施例を示す概略線断面図。

【図９】 図８の実施例による装置を用いて実際に測定
した直線状部分における磁場の分布を示すグラフ。

【図１０】図８の実施例による装置を用いて実際に測定
した遷移部分における磁場の分布を示すグラフ。

【図１１】図８の実施例による装置を用いて実際に測定
した遷移部分と湾曲部分との境界部位における磁場の分
布を示すグラフ。

【図１２】図８の実施例による装置を用いて実際に測定
した中央軸線に対して45°における湾曲部分との境界部
位における磁場の分布を示すグラフ。

【図１３】図８の実施例による装置を用いて実際に測定
した中央軸線上における湾曲部分との境界部位における
磁場の分布を示すグラフ。

【図１４】本発明の別の実施例を示す概略平面図。

【図１５】本発明のさらに別の実施例を示す概略平面
図。

【図１６】従来のプレーナマグネトロンスパッタ装置の
一例を示す概略線断面図。

【図１７】図16の装置のターゲット上ら見た概略平面
図。

【図１８】図16の装置の概略斜視図。

【図１９】ターゲット上に形成されるポロイダル磁場及
びその中における電子の動きを示す図。

【図２０】ターゲット上における直交電磁場内における
電子の運動を説明する図。

【図２１】図16の装置におけるターゲットのスパッタ状
態を示す図。

【符号の説明】

10 カソードアッセンブリ 11 長円形状のバッキングプレート 12 直線状の中央磁石 13 長円環状の外側磁石 14 長円環状の補助磁石 15 直線状の補助磁石 16 磁極板 17 ターゲット 18 アースシールド 19 チムニ 20 基板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カソード上に取り付けられ、スパッタすべ
   き材料で作られたターゲットと、カソードの後側に設け
   られ、ターゲットの表面上にポロイダル磁場を発生する
   ポロイダル磁場発生手段とを有し、ターゲットの表面上
   にレーストラック状のプラズマを発生させ、プラズマか
   らターゲットへのイオンの照射によってターゲット材料
   をスパッタし、ターゲットの表面に対向して配置された
   基板上に薄膜を形成するプレーナマグネトロンスパッタ
   装置において、ポロイダル磁場発生手段が、ターゲット
   の長手方向中央軸線に沿ってそれと平行に位置決めされ
   た細長い中央磁石と、この中央磁石の周囲を取り囲んで
   設けられ、中央磁石の極性と反対の極性をもつ長円環状
   の外側磁石と、中央磁石と外側磁石との間でこれらの磁
   石に沿って位置決めされ、ターゲット近傍に形成される
   磁場の各断面内のターゲットに平行な面における垂直磁
   場成分が三度ゼロレベルを通る分布となるように磁場を
   制御する少なくとも一つの補助磁石とから成り、中央磁
   石に隣接して配置される補助磁石が中央磁石の極性と反
   対の極性をもつことを特徴とするプレーナマグネトロン
   スパッタ装置。
2. 【請求項２】補助磁石が、中央磁石の極性と反対の極性
   をもつ一つの長円環状の磁石から成り、この長円環状の
   磁石が場所によって異なる断面形状をもつ請求項１に記
   載のプレーナマグネトロンスパッタ装置。
3. 【請求項３】補助磁石が、中央磁石の極性と反対の極性
   をもつ一つの長円環状の磁石とこの長円環状の磁石の外
   側でその直線部分に沿って配置され、この長円環状の磁
   石の極性と反対の極性をもつ直線状の磁石とから成り、
   長円環状の磁石及び直線状の磁石が場所によって異なる
   断面形状をもつ請求項１に記載のプレーナマグネトロン
   スパッタ装置。
4. 【請求項４】補助磁石が、互いに異なる極性の二つの長
   円環状の磁石から成り、中央磁石に隣接して配置された
   一方の長円環状の磁石が、中央磁石の極性と反対の極性
   をもち、各長円環状の補助磁石が場所によって異なる断
   面形状をもつ請求項１に記載のプレーナマグネトロンス
   パッタ装置。
5. 【請求項５】ターゲット上及びターゲット上１mmからタ
   ーゲット内の磁場の垂直成分が、ターゲットに平行な線
   上において正の数百ガウス以上から立ち下がってゼロラ
   インを切り、絶対値の余り大きくない負の極小値を通っ
   て増加に転じ再びゼロラインを切って正に転じ余り大き
   くない極大値を通って減少に転じ三たびゼロラインを切
   って負に転じ負の数百ガウス以上に達する磁場分布をも
   つように中央磁石、外側磁石及び補助磁石を構成した請
   求項１〜４のいずれか一項に記載のプレーナマグネトロ
   ンスパッタ装置。
6. 【請求項６】ターゲット上及びターゲット上１mmからタ
   ーゲット内の磁場の垂直成分が、ターゲットに平行な線
   上において負の数百ガウス以上から立ち上がってゼロラ
   インを切り、余り大きくない正の極大値を通って減少に
   転じ再びゼロラインを切って負に転じ絶対値の余り大き
   くない極小値を通って正に転じ三たびゼロラインを切っ
   て正に転じ正の数百ガウス以上に達する磁場分布をもつ
   ように中央磁石、外側磁石及び補助磁石を構成した請求
   項１〜４のいずれか一項に記載のプレーナマグネトロン
   スパッタ装置。
7. 【請求項７】垂直磁場成分が最初及び三回目にゼロライ
   ンを切る点における水平磁場成分が1000ガウス以上の値
   を示す請求項５または請求項６に記載のプレーナマグネ
   トロンスパッタ装置。