JPH08134640A - スパッタ装置のマグネトロンカソード電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スパッタ装置においてターゲットを均一性よ
くエッチングし、基板に形成される膜厚の分布の均一性
を高め、ターゲットの利用効率の向上する。 【構成】 １個以上の磁石ユニット２５を配列してなり
ターゲット１７の裏側に配置される磁石組立体２７と、
この磁石組立体をターゲットに対して往復的に移動させ
る機構２８〜３３を備え、磁石ユニット２５における磁
石組立体の移動方向４４に平行となる部分を、当該部分
に基づくターゲット面上の磁界成分強度が他の部分に基
づくターゲット面上の磁界成分強度よりも小さくなるよ
うに設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスパッタ装置のマグネト
ロンカソード電極に関し、特に、スパッタ装置において
ターゲット面の全体を有効に消費しながら広面積の基板
に均一の厚みでかつ均質な薄膜を作成するのに適したマ
グネトロンカソード電極に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスパッタリング装置（以下スパッ
タ装置という）では各種方式の電極構造が提案されてい
る。その中で工業的にマグネトロン方式の電極が最も多
く使用される。その理由は、成膜速度が大きく生産性が
高いためである。

【０００３】従来のマグネトロン方式の電極にはさまざ
まなタイプが存在する。現在のところマグネトロン方式
の電極の中で特に平面形状を有するターゲットを備えた
平板マグネトロンカソードが工業的に有用である。近
年、特に、液晶表示装置製造用として大面積の基板上に
膜厚の分布が均一で均質な成膜が要求されている。この
要求を満たすスパッタ装置として、従来、カソード電極
を静止固定し、基板を連続的に移動させながらカソード
電極前面を通過させて成膜を行う方式がある。しかしこ
の装置は、ロードロック室、加熱室、搬送用緩衝空間、
スパッタ室などから構成されるため、装置が巨大化する
傾向があった。また、ターゲット面上にイオンによるエ
ッチングが生じない領域が残るため、ゴミ等のパーティ
クルが発生し、液晶表示装置製造の歩留りを低下させて
いた。さらにターゲットの不均一消耗による不経済性や
スパッタ膜の膜質不均一性も問題となった。

【０００４】最近では、上記各問題を解決するために、
基板とカソード電極の両方を静止させ、ターゲットの消
耗領域を広くしたスパッタ装置が検討されている。この
装置で特にマグネトロンカソード電極に注目すると、例
えば特願平3-194298号および特開平5-239640号では、複
数の磁石ユニットで構成された磁石組立体をターゲット
に対して往復運動させ、ターゲットにおけるエッチング
分布の均一性を改善している。

【０００５】また特開平4-329874号や特開平5-9724号で
も単一の磁石ユニットを運動させる類似例が開示されて
いる。

【０００６】上記の各構成によれば、ターゲットの表面
でのエッチング領域が拡大するため、ターゲットの利用
効率が向上し、エッチングされる領域の偏在を少なくす
ることできる。また基板に形成される薄膜の膜厚の均一
性および膜質の均質性を向上し、ターゲット面上の堆積
膜に起因して発生するパーティクルを抑制する利点を有
する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術のうち
特開平5-239640号による発明では、次のような改良すべ
き点がある。

【０００８】中心磁石と外周磁石からなる平面矩形の磁
石ユニットを１個だけ含む磁石組立体を用いたマグネト
ロンカソード電極の例を説明する。磁石組立体を、磁石
ユニットの短辺方向に往復運動させる場合を考える。駆
動機構には、図１３に示すクランク・シャフト機構を考
える。この駆動機構では、シャフト１００の長さが方向
１０１に回転するクランク板１０２の径に比べて十分大
きい場合、磁石組立体１０３の往復運動１０４は正弦関
数的に変化する運動になる。

【０００９】上記マグネトロンカソード電極のターゲッ
トのエッチング領域は、磁石組立体１０３が静止した状
態では環状になる。この環状の形状を図１４（ａ）に示
す。この場合のエッチング深さの分布を図１４（ｂ）に
示す。図１４（ｂ）において高さがエッチング深さに相
当する。図１４（ｂ）において１０５は図１４（ａ）に
おけるＡ−Ａ線に沿ったエッチング深さ分布を示し、１
０６はＢ−Ｂ線に沿ったエッチング深さ分布を示す。エ
ッチング深さ分布１０５の断面積とエッチング深さ分布
１０６の断面積の比は例えば１：１．３５である。

【００１０】上記磁石組立体１０３を振幅５００mmで往
復運動させた場合にターゲットのエッチング深さの分布
は図１５に示すようになる。図１５において山のように
見える部分の高さがエッチング深さに相当する。

【００１１】上記エッチング分布において特徴的な点
は、磁石組立体１０３の往復運動１０４の折り返し点付
近でかつ磁石ユニットの短辺部に対応する場所で、エッ
チング深さが急激に大きくなっている点である。ターゲ
ットの利用効率を考えた場合、エッチング領域の最深部
がターゲットの厚さに達した場合がそのターゲットの寿
命になるので、図１５のように急激なピーク１０７〜１
１０が存在すると、利用効率は低くなる。

【００１２】磁石組立体１０３が静止した場合では短辺
部と長辺部でエッチング深さは同等であるのに対して、
往復運動させた場合には、磁石ユニットの短辺部に対応
する場所が深くエッチングされる。この理由は、磁石ユ
ニットの運動方向に沿ってエッチング分布の断面をみた
場合、図１４（ｂ）に示すように、磁石ユニットの短辺
部分でエッチング分布を積分した面積が他の部分に比べ
て大きいためである。また折り返し点付近で全体的にエ
ッチング量が大きくなっている理由は、往復運動が正弦
関数的であるため、折り返し点付近では運動の速度が減
少し、磁石ユニットの滞在時間が中央部付近に比べて短
くなるためである。

【００１３】磁石組立体１０３の滞在時間がなるべく均
一になるように往復運動を等速にすると、図１６に示す
ように折り返し点付近でエッチング量が大きくなる傾向
はなくなる。しかしながら、図１６で明らかなように、
磁石ユニットの短辺部に対応する場所が深くエッチング
されるという傾向は変らず、この部分でターゲットの利
用効率が制限されるという欠点を有する。

【００１４】また磁石ユニットを複数設けた磁石組立体
を有するマグネトロンカソード電極でも、磁石ユニット
の短辺部、すなわち運動方向に平行となる部分に対応す
る場所１１１がより深くエッチングされるという傾向は
同じである。

【００１５】本発明の目的は、スパッタ装置においてタ
ーゲットを均一性よくエッチングし、基板に形成される
膜厚の分布の均一性を高め、ターゲットの利用効率の向
上した優れた特性を有するマグネトロンカソード電極を
提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るスパッタ装
置のマグネトロンカソード電極は、１個以上の磁石ユニ
ット（環状磁石を含む概念）を配列してなりターゲット
の裏側に配置される磁石組立体と、この磁石組立体をタ
ーゲットに対して往復的に移動させる機構を備え、磁石
ユニットにおける磁石組立体の移動方向に平行となる部
分を、当該部分に基づくターゲット面上の磁界成分強度
が他の部分に基づくターゲット面上の磁界成分強度より
も小さくなるように設定したことを特徴とする。

【００１７】前記の構成において、磁石ユニットが、中
心磁石とこの中心磁石を取り囲み中心磁石と極性が異な
る環状の外周磁石とからなり、中心磁石と外周磁石の磁
化の方向がターゲットの表面に垂直であり、磁石組立体
の移動方向に平行となる外周磁石の部分とそれに対向す
る中心磁石の部分との間の距離を、他の部分における同
様な距離に比べて大きくした。

【００１８】前記の構成において、磁石ユニットは磁化
の方向がターゲットの表面に平行となる環状の磁石で形
成され、この磁石における磁石組立体の移動方向に平行
となる部分のターゲットの表面に平行な方向の幅を、他
の部分の同様な幅に比べて小さくした。

【００１９】前記の構成において、磁石ユニットにおけ
る磁石組立体の移動方向に平行となる部分はその磁気的
特性が他の部分の磁気的特性と異なる部材で形成され
る。

【００２０】前記の構成において、磁石ユニットにおけ
る磁石組立体の移動方向に平行となる部分に磁界分布を
変化させるための軟磁性材を設置した。

【００２１】前記の構成において、該磁石ユニットにお
ける磁石組立体の移動方向に平行となる部分の磁石面と
ターゲットの表面との間隔が、他の部分における同様な
間隔より大きい。

【００２２】

【作用】本発明では、ターゲットの裏面側にて単一ある
いは複数の磁石ユニットを備えた磁石組立体を往復運動
させることによりターゲットの表面のエッチングを行う
スパッタ装置のマグネトロンカソード電極において、移
動方向と平行になる磁石ユニット部分を、さまざまな構
成によって、当該部分に基づくターゲット面上の平行成
分の磁界強度が他の部分に基づくターゲット面上の磁界
強度よりも小さくなるように作製したので、ターゲット
における磁石ユニット短辺部に対応する場所が深くエッ
チングされるという傾向がなくなり、磁石組立体の往復
運動に起因して生じた従来の不均一エッチングをなく
し、ターゲットの利用率を大幅に向上する。

【００２３】

【実施例】以下に、本発明を実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００２４】図１は本発明に係るマグネトロンカソード
電極の一実施例を示す。真空チャンバの壁部１１に形成
された開口部に、絶縁スペーサ１２およびＯリング１３
を介して、カソード本体１４が取り付けられる。カソー
ド本体１４の上部側（真空室側）にはＯリング１５を介
して裏板１６が取り付けられる。カソード本体１４と裏
板１６により真空チャンバの壁部の一部が形成される。
こうして形成された壁部は大気側と真空室側を隔てる。
大気側と真空側の間におけるシールは上記Ｏリング１
３，１５により行われる。裏板１６の表面には所定材質
のターゲット１７がインジウム等の低融点ろう材により
接合される。ターゲット１７の周辺には、ターゲット以
外の部分がエッチングされるのを防止するためシールド
１８が設けられる。

【００２５】裏板１６の大気側には、裏板１６とターゲ
ット１７を冷却するため、例えば冷却水を流す流路１９
を形成するジャケット２０が設けられる。流路１９によ
って裏板１６の全体を均一に冷却できる。流路１９には
水導入パイプ２１から冷却水が導入され、水排出パイプ
２２から冷却水が排出される。

【００２６】ジャケット２０の背後には、磁石（後述の
中心磁石と外周磁石からなる）２３とヨーク２４からな
る磁石ユニット２５が例えば４個配置されている。これ
らの４個の磁石ユニット２５は磁石ベース２６上に固定
される。４個の磁石ユニット２５と磁石ベース２６によ
り磁石組立体２７が構成される。磁石組立体２７はガイ
ドレール２８の上でこれに拘束されて図１の左右方向に
往復運動する。

【００２７】４個の磁石ユニット２５を設けた磁石ベー
ス２６は、ピン２９、アーム３０、ピン３１を介して回
転円板３２に連結される。回転円板３２はモータ３３の
回転軸に結合される。モータ３３が回転動作し回転板３
２が回転すると、磁石組立体２７は左右に往復運動（揺
動）する。図１に示した揺動距離Ｌは、回転円板３２に
おけるピン３１の位置で決まる直径に等しい。なお、回
転円板３２上にはピン３１を固定する孔が複数設けられ
ており、ピン３１の位置を変えることにより磁石ベース
２６の揺動距離Ｌを変えることが可能である。モータ３
３はカソード電極の背面全体を覆うカソードカバー３４
に固定される。カソード本体１４、裏板１６、ターゲッ
ト１７、ジャケット２０は電気的に結合され、かつ他の
部分からは絶縁されている。この部分には、外部の電源
（図示せず）から電力が供給される。

【００２８】次に磁石ユニット２５の構成の一例を図２
〜図４に従って説明する。磁石組立体２７は同一形態の
磁石ユニット２５を４個備える。図２は１つの磁石ユニ
ット２５の外観形状を示す。磁石ユニット２５は、ロッ
ド形状の中心磁石４１と、中心磁石４１の周囲に配置さ
れる矩形の外周磁石４２と、中心磁石４１と外周磁石４
２を載置する上記ヨーク２４から構成される。中心磁石
４１と外周磁石４２の磁化の方向（矢印４３）はターゲ
ット１７の表面に垂直となっており、中心磁石４１と外
周磁石４２の間で磁化の向きは互いに反対である。図２
中、各矢印は磁化の方向を示している。この実施例で
は、中心磁石４１の上面はＳ極（下面はＮ極）、外周磁
石４２の上面はＮ極（下面はＳ極）となっている。

【００２９】図３は４個の磁石ユニット２５を組合せて
なる磁石組立体２７の平面図を示す。各磁石ユニット２
５は、中心磁石（または外周磁石の長辺部）が平行にな
るように配置される。本実施例では、中心磁石４１の端
部と外周磁石４２の短辺部４２ａとの距離GBを、中心磁
石４１と外周磁石４２の長辺部４２ｂとの距離GAに比べ
て約１．５倍に設定した。磁石組立体２７の往復運動の
方向は図３中の矢印４４の方向である。この方向４４は
矩形の磁石ユニット２５の短辺部に沿った方向と一致し
ている。換言すれば、磁石ユニット２５の短辺部、およ
び中心磁石端部との間の周辺部は、磁石組立体２７の往
復的な移動方向４４に平行となる部分である。

【００３０】上記実施例による磁石ユニット２５に基づ
くターゲット表面上の磁界分布を図４に示す。図４で
は、ターゲット１７の面（表面または裏面）に平行とな
る成分の磁界強度を５０ガウスの間隔で等高線によって
表示している。

【００３１】図４で明らかなように、本実施例では、タ
ーゲット１７の表面において、短辺部４２ａの部分に基
づいて生成される表面に平行となる成分の磁界強度が、
他の部分に比較して局所的に弱くなるように、当該短辺
部４２ａの構造を形成している。そのため、図５に示す
ように、短辺部近傍のターゲット面のエッチング深さが
他の部分に比べて小さくなる。図５において（ａ）はタ
ーゲット表面におけるエッチング分布、（ｂ）は（ａ）
におけるＣ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線のターゲットのエッチ
ング深さ分布が示される。図５（ｂ）において４５はＣ
−Ｃ線に沿ったエッチング深さ分布、４６はＤ−Ｄ線に
沿ったエッチング深さ分布を示す。

【００３２】図２の構造を有する磁石ユニット２５を使
用することによって、図５のエッチング深さ分布が生じ
る作用について説明する。

【００３３】マグネトロンスパッタリングでは、ターゲ
ット１７の裏面側（背後）に磁石ユニット２５を配置
し、これにより生じる磁力線がターゲット１７の表面上
でトンネル形状の磁力線分布を作る。さらにこのトンネ
ル状の磁力線は環状に閉じるように形成される。このよ
うな磁界中で放電が生じると、電子は磁界に拘束されて
運動する。電界をＥ、磁界をＢと表すと、電子はＥ×Ｂ
等の３種のドリフトに基づき運動して環状のトラックを
形成する。この作用については文献ジェー・エー・ソル
ントン・アンド・エー・エス・ペンホールド・イン・
「ティン・フィルム・プロセス」・ジェー・エル・フォ
ッセン・アンド・ダブリュ・ケルン（アカデミック・ニ
ュヨーク,1978 ） p.75. [J.A.Thornton and A.S.Penfo
ld,in "ThinFilm Process", edited by J. L. Vossen a
nd W. Kern (Academic, New York, 1978), p.75.]に述
べられている。

【００３４】ここで電子のドリフト速度に注目すると、
３種類のいずれのドリフト運動においても、そのドリフ
ト速度は磁界Ｂの大きさが大きいほど小さくなる。例え
ば、Ｅ×Ｂドリフトにおいては、ドリフト速度はＥ／Ｂ
と表され、磁界Ｂに反比例してドリフト速度は減少す
る。この場合の磁界Ｂとしては、電界Ｅと直交する成
分、すなわちターゲットの表面に平行な成分が重要とな
る。そのため、［課題を解決する手段］で述べたような
方法で、環状に形成されるトンネル状の磁界の一部分に
おいて、仮にターゲットの表面に平行となる成分の磁界
強度を他の部分の磁界強度に比べて弱くすれば、その部
分での電子のドリフト速度が上昇し、それに対応してそ
の部分における電子の滞在時間が減少する。電子の滞在
時間が局所的に減少すると、電子により発生するイオン
の密度も減少し、ターゲットのエッチング量も局所的に
減少させることができる。

【００３５】上記のように、単一の矩形の磁石ユニット
２５を備えたマグネトロンカソード電極によって、図１
４に示すごとく従来ではあまり偏りのなかったターゲッ
トのエッチング分布を、図５に示すごとく偏りが生じる
ように変更できる。

【００３６】次に上記磁石ユニット２５を、矩形の外周
磁石４２の短辺部に平行な方向４４に往復運動させた場
合を考える。この場合、図５（ａ）においてＣ−Ｃ線に
沿ったエッチング深さ分布４５の断面積とＤ−Ｄ線に沿
ったエッチング深さ分布４６の断面積との比は例えば
１：１．０９である。従って図５（ａ）のエッチング分
布によれば、エッチング深さ分布４５とエッチング深さ
分布４６との間でエッチング深さの差が小さく、磁石ユ
ニット２５を往復運動させた後のターゲットのエッチン
グ分布の均一性を高めることができる。

【００３７】実際に図５（ａ）のエッチング分布を持つ
磁石ユニット２５を単一で往復運動させた場合のターゲ
ット１７のエッチング分布を図６に示す。ここで磁石ユ
ニット２５を正弦的に往復運動させている。図６によれ
ば、図１５で見られたような４つの端部で局所的にエッ
チングが深くなる傾向が消失している。図５（ａ）のエ
ッチング分布を持つ磁石ユニット２５を等速で往復運動
させた場合のターゲットのエッチング分布を図７に示
す。図７によれば、図１６で見られたような端部の極大
部１１１がかなり消失しており、ターゲットの利用効率
が大幅に改善される。

【００３８】上記実施例では、短辺部４２ａの近傍のタ
ーゲット部分のエッチング深さが、他の部分に比べて約
半分になっている。４個の磁石ユニット２５を備える磁
石組立体２７を往復運動させた場合、上記作用によりタ
ーゲット１７のエッチング分布の均一性が向上する。磁
石組立体２７を磁石ユニット２５の幅の約半分の振幅で
正弦的に往復運動させた場合におけるターゲットのエッ
チング分布を図８に示す。この分布では、図１６に見ら
れるようなターゲットのエッチングが短辺部で局所的に
深くなる傾向は観測されない。この場合、ターゲットの
利用率は約５５％となり、環状の磁界分布に特に偏りの
ない従来型の磁石ユニットを用いた場合の値３５％に比
べて約１．６倍も利用効率が改善された。

【００３９】上記実施例では、中心磁石４１の端部と外
周磁石４２の短辺部との距離を、中心磁石４１と外周磁
石４２の長辺部との距離に対して約１．５倍に設定した
が、この倍率は１より大きいという条件の下で任意に設
定できる。その極限として、当該倍率を無限大、すなわ
ち外周磁石４２の短辺部を取り除いたような構成も本実
施例の範囲に含まれる。

【００４０】図９を参照して本発明の第２の実施例を説
明する。本実施例と前記実施例との相違点は磁石ユニッ
トの構造が異なる点とである。本実施例の磁石ユニット
は中心磁石およびヨークは備えず、１つの矩形環状磁石
のみからなる。そこで本実施例では「磁石ユニット」の
代りに「環状磁石」という。マグネトロンカソード電極
の他の部分の構造は前述の実施例と同様であるので、詳
細な説明を省略する。図９において（ａ）は環状磁石の
外観斜視図、（ｂ）は４個の環状磁石の配置関係を示し
た平面図である。

【００４１】５１は上記の矩形環状磁石である。各環状
磁石５１の磁化方向は、図９（ａ）中の矢印５２で示し
たように、ターゲットの表面に平行な方向となってい
る。また、矩形の環状磁石５１の長辺部５１ｂの幅WA
は、短辺部５１ａの幅WBに比べて約２倍に広く形成され
る。このような磁石形状を採用することにより、ターゲ
ットの表面上の短辺部５１ａに対応する場所の磁界強度
が局所的に減少する。これにより、前述した実施例と同
様な作用に従って短辺部５１ａに対応する場所のターゲ
ットのエッチング量が局所的に減少する。またターゲッ
トのエッチング分布の均一性に関しても前記実施例とま
ったく同様の結果が得られる。

【００４２】上記環状磁石５１を図９（ｂ）のように配
置して磁石組立体２７を形成し、この磁石組立体２７を
矢印４４の方向に往復運動させると、前述したようにタ
ーゲットの短辺部５１ａに対応する場所のエッチングが
抑制され、ターゲットの消耗が均一に行われる。

【００４３】本実施例では、環状磁石５１の長辺部５１
ｂの幅を短辺部５１ａの幅に比べて約２倍に設定した
が、この倍率は１より大きいという条件の下で任意に設
定できる。その極限としてこの倍率を無限大、すなわち
磁石短辺部を取り除いたような構成も本実施例の範囲に
含まれる。

【００４４】図１０を参照して本発明の第３の実施例を
説明する。図１０において（ａ）は本実施例で用いられ
る磁石ユニットの外観斜視図、（ｂ）は磁石組立体にお
ける磁石ユニットの配置関係を示した平面図である。マ
グネトロンカソード電極の他の部分の構造は最初の実施
例と同様であるため、同一要素には同一の符号を付し、
詳細な説明を省略する。本実施例では、中心磁石４１、
外周磁石４２における短辺部に対応する部分の材質を変
更した点に特徴がある。

【００４５】具体的に、図１０で斜線を施した部分６
１，６２に残留磁束密度の比較的小さいアルニコ磁石を
使用し、その他の部分にはNd-Fe-B 系の残留磁束密度の
大きい磁石を使用した。部分６１は外周磁石４２の短辺
部であり、６２は中心磁石４１の両端部のＴ字部であ
る。他の構成要素であるヨーク２４、磁化の方向４３等
は最初の実施例と同様である。また本実施例の中心磁石
４１の端部形状は、上からみてＴ字型に形成され、外周
磁石４２の短辺部との距離GA、および長辺部との距離GB
は等しくなるように設定される。かかる構造の磁石ユニ
ット２５を用いると、ターゲット面上の短辺部に対応す
る場所の磁界強度が減少する。これにより短辺部に対応
する場所のターゲットのエッチング量が減少する。

【００４６】上記磁石ユニット２５を図１０（ｂ）のよ
うに４個配置し、矢印４４の方向に往復運動させると、
短辺部に対応するターゲットの場所のエッチングが抑制
され、ターゲットの消耗が均一に行われる。仮に同一材
質の磁石のみで本実施例と同形状の磁石ユニットを形成
した場合、環状磁界分布としては偏りのない分布が得ら
れるが、前述のごとくターゲットの不均一エッチングが
生じる。しかし、磁石の形状としては同一でも、本実施
例のように短辺部の材質を変更した構造を採用すること
により、ターゲットのエッチングの均一性を大幅に向上
させることができる。

【００４７】図１１を参照して本発明の第４の実施例を
説明する。図１１において（ａ）は磁石ユニットの外観
斜視図、（ｂ）は４個の磁石ユニットの配置関係を示す
平面図である。本実施例において、マグネトロンカソー
ド電極の他の部分の構造は最初の実施例と同様であるた
め、詳細な説明を省略する。また本実施例で磁石ユニッ
トの形状および寸法は第３の実施例と同様であり、長辺
部における中心磁石４１と外周磁石４２との間隔GAと、
短辺部における同様な間隔GBは等しい。

【００４８】本実施例では、中心磁石４１の両端部のそ
れぞれと外周磁石４２の短辺部との間に軟磁性材料（例
えば鉄）で作成された磁気シャント７１が設置される。
かかる構成により、外周磁石４２の短辺部ではＮ極から
出た磁束が磁気抵抗の小さい磁気シャント７１を経由し
て対向する中心磁石４１の端部のＳ極に流れ込むため、
磁石上面から一定の距離をおいたターゲット表面上にお
ける磁界強度が減少する。ターゲット表面上の磁界の減
少は、短辺部に対応する場所で局所的に生じる。これに
より短辺部４１に対応する場所のターゲットのエッチン
グ量が局所的に減少する。かかる磁石ユニット２５を図
１１（ｂ）のように配置し、同図中の矢印４４の方向に
往復運動させると、ターゲットの短辺部に対応する場所
の局所的なエッチングが抑制され、ターゲット１７が均
一に消耗する。

【００４９】磁気シャント７１は中心磁石４１の両端部
と外周磁石４２の端部との間に設置されたが、同様の効
果を生ずる場所であれば他の場所、例えば磁石の上面に
板状の磁気シャントを設置してもかまわない。またヨー
ク２４も同じく軟磁性材料で形成されるため、ヨークを
磁気シャントに含めて解釈することもできる。この考え
を発展させれば、短辺部でヨークの形状を変形しても、
同様の効果が期待できる。

【００５０】図１２を参照して本発明の第５の実施例を
説明する。図１２において（ａ）は磁石ユニットの外観
斜視図、（ｂ）は４個の磁石ユニットの位置関係を示す
平面図である。マグネトロンカソード電極の他の部分の
構造は最初の実施例と同様であるので、詳細な説明は省
略する。本実施例において磁石ユニットの平面形状およ
び寸法は前述の第３の実施例と同様であり、長辺部にお
ける中心磁石４１と外周磁石４２との間隔GAと、短辺部
における同様な間隔GBとは等しい。特徴的な点は、図１
２（ａ）に示されるように短辺部に対応する中心磁石４
１および外周磁石４２の各部分４１Ａ，４２Ａのおける
高さが、他の部分の高さに比べて低くなっている。この
ような形状により、短辺部において磁石上面とターゲッ
ト面との間隔が大きくなり、局所的にターゲット面上の
磁界強度が減少する。このため、短辺部に対応する場所
のターゲットのエッチング量が局所的に減少する。かか
る磁石ユニットを４個配置して同図中の矢印４４の方向
に往復運動させると、ターゲットにおける短辺部に対応
する場所の局所的なエッチングが抑制され、ターゲット
が均一に消耗される。

【００５１】上記の各実施例では磁石ユニット（または
磁石）の個数が４個の場合の例を示したが、これに限定
されず、磁石ユニットの個数は任意である。また各磁石
ユニットのＮ極やＳ極に関する配置等も種々変形でき
る。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、移動方向に平行な磁石ユニットの短辺部に基づく
ターゲット面上の平行な磁界強度が他の部分に基づく磁
界強度よりも弱くなるように、前記短辺部近傍の構造を
形成したたため、磁石組立体を往復運動させる際に生じ
るターゲットの不均一なエッチングを防止でき、さらに
ターゲットの消耗が均一に行われるため、ターゲットの
利用率の飛躍的な向上が実現される。またこれにより大
面積の基板上に成膜した薄膜の膜厚分布および膜質分布
の均一性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマグネトロンカソード電極の構造
を示す断面図である。

【図２】磁石ユニットの一例を示す外観斜視図である。

【図３】磁石組立体における磁石ユニットの配列状態を
示す平面図である。

【図４】単一の磁石ユニットによるターゲット面上の磁
界分布を示す図である。

【図５】磁石ユニットによるターゲット面上のエッチン
グ分布とエッチング深さを示す図である。

【図６】単一の磁石ユニットを正弦的に往復移動したと
きに形成されるエッチング深さを示す分布図である。

【図７】単一の磁石ユニットを等速で往復移動したとき
に形成されるエッチング深さを示す分布図である。

【図８】磁石組立体を往復移動させた場合のエッチング
深さを示す分布図である。

【図９】磁石ユニットの他の例、および磁石組立体にお
ける磁石ユニットの配列状態を示す図である。

【図１０】磁石ユニットの他の例、および磁石組立体に
おける磁石ユニットの配列状態を示す図である。

【図１１】磁石ユニットの他の例、および磁石組立体に
おける磁石ユニットの配列状態を示す図である。

【図１２】磁石ユニットの他の例、および磁石組立体に
おける磁石ユニットの配列状態を示す図である。

【図１３】磁石組立体の往復移動機構を示す図である。

【図１４】従来の磁石ユニットによるターゲット面上の
エッチング分布とエッチング深さを示す図である。

【図１５】従来の磁石ユニットを正弦的に往復移動した
ときに形成されるエッチング深さを示す分布図である。

【図１６】従来の磁石ユニットを等速で往復移動したと
きに形成されるエッチング深さを示す分布図である。

【符号の説明】

１１ …真空チャンバの壁部 １４ …カソード電極 １６ …裏板 １７ …ターゲット ２３ …磁石 ２４ …ヨーク ２５ …磁石ユニット ２６ …磁石ベース ２７ …磁石組立体 ４１ …中心磁石 ４２ …外周磁石 ４２ａ …短辺部 ４２ｂ …長辺部 ４３ …磁化の方向 ４４ …移動方向 ５１ …環状磁石 ７１ …磁気シャント

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １個以上の磁石ユニットを含みターゲッ
   トの裏側に配置される磁石組立体と、この磁石組立体を
   前記ターゲットに対して往復的に移動させる機構を備え
   たスパッタ装置のマグネトロンカソード電極において、 前記磁石ユニットにおける前記磁石組立体の移動方向に
   平行となる部分を、当該部分に基づく前記ターゲット面
   上の磁界成分強度が他の部分に基づく前記ターゲット面
   上の磁界成分強度よりも小さくなるように設定したこと
   を特徴とするスパッタ装置のマグネトロンカソード電
   極。
2. 【請求項２】 請求項１記載のスパッタ装置のマグネト
   ロンカソード電極において、前記磁石ユニットが、中心
   磁石とこの中心磁石を取り囲み中心磁石と極性が異なる
   環状の外周磁石とからなり、前記中心磁石と前記外周磁
   石の磁化の方向が前記ターゲットの表面に垂直であり、
   前記磁石組立体の前記移動方向に平行となる前記外周磁
   石の部分とそれに対向する前記中心磁石の部分との間の
   距離を、他の部分における同様な距離に比べて大きくし
   たことを特徴とするスパッタ装置のマグネトロンカソー
   ド電極。
3. 【請求項３】 請求項１記載のスパッタ装置のマグネト
   ロンカソード電極において、前記磁石ユニットは磁化の
   方向が前記ターゲットの表面に平行となる環状の磁石で
   形成され、この磁石における前記磁石組立体の前記移動
   方向に平行となる部分の前記ターゲットの表面に平行な
   方向の幅を、他の部分の同様な幅に比べて小さくしたこ
   とを特徴とするスパッタ装置のマグネトロンカソード電
   極。
4. 【請求項４】 請求項１記載のスパッタ装置のマグネト
   ロンカソード電極において、前記磁石ユニットにおける
   前記磁石組立体の前記移動方向に平行となる部分は、そ
   の磁気的特性が他の部分の磁気的特性と異なる部材で形
   成されることを特徴とするスパッタ装置のマグネトロン
   カソード電極。
5. 【請求項５】 請求項１記載のスパッタ装置のマグネト
   ロンカソード電極において、前記磁石ユニットにおける
   前記磁石組立体の前記移動方向に平行となる部分に磁界
   分布を変化させるための軟磁性材を設置したことを特徴
   とするスパッタ装置のマグネトロンカソード電極。
6. 【請求項６】 請求項１記載のスパッタ装置のマグネト
   ロンカソード電極において、該磁石ユニットにおける磁
   石組立体の移動方向に平行となる部分の磁石面と前記タ
   ーゲットの表面との間隔が、他の部分における同様な間
   隔より大きいことを特徴とするスパッタ装置のマグネト
   ロンカソード電極。