JPH08333680A

JPH08333680A - スパッタリング装置

Info

Publication number: JPH08333680A
Application number: JP15878995A
Authority: JP
Inventors: Tomoo Uchiyama; 智雄内山; Tsukasa Kobayashi; 司小林
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 1996-12-17
Anticipated expiration: 2021-08-09
Also published as: JP3808114B2

Abstract

(57)【要約】【目的】カソード電極の内部に配置する磁石総組立体
の構成を工夫することにより、矩形ターゲットが不均一
に消耗されることによる不経済性を解消するとともに、
基板に堆積される膜厚の不均一性の問題を解決する。【構成】磁石総組立体７２は、２種類の短冊状組立体
１０４、１０６を合計で５列並べて構成してある。第１
列と第３列と第５列の短冊状組立体１０４は、両側の２
個の第２の磁石ユニット１０２と、中央の３個の第１の
磁石ユニット１００からなる。第２列と第４列の短冊状
組立体１０６は、６個の第１の磁石ユニット１００から
なる。この磁石総組立体７２は矢印９８の方向に、短冊
状組立体１０４、１０６の幅に等しい距離だけ往復移動
できる。短冊状組立体１０４における磁石ユニットの境
界線１１０と、隣の短冊状組立体１０６における磁石ユ
ニットの境界線１１２とは、その位置がずれている。磁
石総組立体７２を全体として見ると、磁石ユニットの境
界線１１０、１１２は千鳥配置となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスパッタリング装置に関
し、特に、比較的広い面積を有する基板の表面に、ター
ゲット面の全体を有効に消費しながら、均一な厚みの薄
膜を作成できるマグネトロンカソード電極を備えたスパ
ッタリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスパッタリング装置では各種方式
のカソード電極構造が提案されているが、その中で、工
業的には、マグネトロン方式のカソード電極構造が最も
多く使用されている。その理由は、膜形成速度が大きい
からである。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。これらのタイプは、例えば
“Thin Film Process”（アカデミック・プレス出版、
１９７８年、J. L. VossenとW. Kernによる編集）の７
５〜１７３頁に、または「薄膜ハンドブック」（１９８
３年、日本学術振興会薄膜第１３１委員会編集）の１８
６〜１８９頁に記述されている。

【０００３】現在のところ、マグネトロン方式のカソー
ド電極の中で、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電極が工業的に最も有用
である。

【０００４】矩形の平面形状を有する平板マグネトロン
カソード電極を用いた従来のスパッタリング装置では、
矩形ターゲットの表面に平行に基板を搬送しながらスパ
ッタリングを行って、基板の表面に薄膜を形成する方
式、いわゆる基板並進方式が採用されていた。しかし、
基板の大面積化に伴い、（１）装置の巨大化、（２）タ
ーゲットの不均一消耗による不経済性、（３）基板にお
けるスパッタリング膜の不均質性、などの問題が挙げら
れるようになった。

【０００５】現在では、これらの問題の解決のために、
基板よりも面積の広い矩形ターゲットを配置したスパッ
タリング装置の内部において、基板を静止した状態で矩
形ターゲットに平行に基板を配置してスパッタリングを
行う、いわゆる基板静止方式が採用されるようになって
きた。以下に、基板静止方式のマグネトロンカソード電
極について、図７と図８を用いて説明する。

【０００６】図７はマグネトロンカソード電極に内蔵さ
れる複数の磁石ユニットの一つを示したものである。図
７（Ａ）は矩形の磁石ユニットをその短辺に平行な平面
で切断した断面図、（Ｂ）はこの磁石ユニットの平面
図、（Ｃ）はその斜視図である。図７（Ａ）において、
磁石ユニット１０は、平面形状が矩形のヨーク１２の上
に、矩形の板状の中心磁石１４と、その周囲に配置され
た矩形リング形状の周辺磁石１６とから構成される。中
心磁石１４のヨーク１２側の磁極はＮ極、その反対側は
Ｓ極であり、周辺磁石１６のヨーク１２側の磁極はＳ
極、その反対側はＮ極である。この磁極配置によって、
ターゲット側では、周辺磁石１６から中心磁石１４へ向
かう磁力線１８が形成される。したがって、周辺磁石１
６の上方ではターゲット表面から磁力線１８が出てい
き、中心磁石１４の上方ではターゲット表面に磁力線１
８が入っていく。この磁力線１８は、図７（Ｃ）に示す
ように、環状に閉じたトンネル経路を形成する。

【０００７】図８は複数の磁石ユニット１０の従来の配
置を示す平面図である。ターゲットの背面には、磁石ユ
ニット１０を、その長辺が隣り合うように、複数個並べ
て、磁石組立体を構成している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】複数の磁石ユニットを
上述のように並べて配置すると、次の問題が生じる。各
磁石ユニットの磁極配置を同一にした場合には、各磁石
ユニットの磁場同士が相互干渉して、ターゲット表面に
平行な成分の磁場強度に関して、磁場強度の不均一な部
分、すなわち「むら」が発生する。この磁場干渉による
磁場強度「むら」に応じて、ターゲット面上でイオン電
流密度の「むら」が生じ、その結果、スパッタ量の「む
ら」が発生する。したがって、膜厚分布や膜質分布の不
均一性を生じる。

【０００９】この磁場強度「むら」の解決のために、い
くつかの方法が知られている。特開平５−２３９６４０
号公報に記載されたスパッタリング装置では、磁極配置
が互いに異なる２種類の磁石ユニットを交互に配置する
構造が提案された。この構造は有用ではあるが、近接し
た異極同士による磁場の打ち消しあいのために、磁場強
度が弱くなり易い。そのため、強い磁場を得るために
は、磁石寸法を大きくする必要があり、また、そのため
の費用も高くなる問題があった。一方、特開平６−１９
２８３３号公報に記載されたスパッタリング装置では、
この磁場強度「むら」の解決のために、磁極配置が同一
の隣接する磁石ユニットの間に、強磁性体からなる磁気
シールド壁を設置することを提案している。この方法に
おいても、磁気シールドを設置するために、磁石組立体
は大型化してしまうという問題があった。

【００１０】また、基板静止方式により大面積基板に薄
膜を作成する場合、膜厚分布は不均一になりやすく、特
に基板の端部に近づくに従って膜厚は薄くなりやすい。
そこで、上述の特開平６−１９２８３３号では、両側の
２つの磁石ユニットを、その内側の磁石ユニットよりも
ターゲット表面に近づけることにより、両側の２つの磁
石ユニットの作る磁場を、内側の磁石ユニットの作る磁
場よりも大きくしている。これにより、基板端部でイオ
ン電流が増加し、基板端部での膜厚低下を防ぐことがで
き、膜厚分布の均一性が改善される。ところが、この方
法では、磁石ユニットの短辺方向についての膜厚分布の
均一性は改善されるが、磁石ユニットの長辺方向につい
ての膜厚分布の均一性は改善されない。その理由は、磁
石ユニットの長辺方向においては磁石ユニットが１つで
あることから、長辺方向において磁石ユニットとターゲ
ット表面との距離を変化させることができないためであ
る。

【００１１】また、上述の特開平６−１９２８３３号で
は、磁石組立体を磁石ユニットの短辺方向に往復運動さ
せることによって、ターゲットの利用効率を向上させて
いる。すなわち、ドリフト電子による環状軌跡が磁石ユ
ニットの短辺方向に往復運動することにより、これまで
スパッタリングされなかったターゲット部分もスパッタ
リングされるようになる。しかし、この方法において
も、磁石ユニットの長辺方向におけるターゲットのスパ
ッタエッチング量が不均一であるという問題はそのまま
である。以下に、磁石ユニットの長辺方向の膜厚不均一
性について、図９と図１０を用いて説明する。

【００１２】図９は、図８の磁石組立体をターゲット背
面に配置した場合のターゲット表面上のエロージョン領
域を示す平面図である。４個の磁石ユニット１０に対応
して４個の環状のエロージョン領域２０が形成される。
また、図１０（Ａ）は、磁石ユニットを静止してスパッ
タリングした場合の一つの磁石ユニットに対応したエロ
ージョン領域を拡大して等高線表示で示した平面図であ
る。図１０（Ｂ）はエロージョンの深さ分布を示すグラ
フであり、横軸はエロージョンを横切る切断線上の位
置、縦軸はエロージョンの深さである。図１０（Ｂ）の
曲線Ｂ１は、（Ａ）のＢ１−Ｂ１切断面におけるグラフ
であり、曲線Ｂ２は、（Ａ）のＢ２−Ｂ２切断面におけ
るグラフである。このグラフから分かるように、Ｂ２切
断面は、Ｂ１切断面よりも、エロージョン領域の断面積
が大きい。したがって、Ｂ１切断面（エロージョン領域
の長手方向中央部）に比べてＢ２切断面（エロージョン
領域の長手方向両端部近傍）の方がスパッタエッチング
量が多くなる。図９に示すようにエロージョン領域が並
んで形成される場合、ターゲット背後の磁石組立体を矢
印２２の方向に往復移動させると、エロージョン領域の
長手方向両端部近傍が通過するターゲット領域２４は、
エロージョンの長手方向中央部に比べて深く削られてし
まう。したがって、磁石ユニットを往復移動しても、磁
石ユニットの長辺方向においてはスパッタエッチング量
は不均一になる。

【００１３】本発明の目的は、矩形ターゲットが不均一
に消耗されることによる不経済性を解消するとともに、
基板に堆積される膜の膜厚の不均一性の問題を解決でき
る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】本発明は、マグネトロン
カソード電極の背面に配置される磁石総組立体の構造に
特徴がある。本発明の適用されるカソード電極は矩形平
面状ターゲットを備えており、磁石総組立体の形状も、
ターゲットの表面に平行な断面形状が矩形である。この
磁石総組立体はターゲットの矩形の１辺に平行な方向に
往復運動が可能である。この磁石総組立体は、前記往復
運動に垂直な方向に延びる複数の短冊状組立体から構成
され、この短冊状組立体の長辺の長さは、前記磁石総組
立体の矩形の１辺の長さに等しくて、これらの短冊状組
立体はその長辺が互いに隣り合うように配置されてい
る。短冊状組立体のそれぞれは、前記往復運動に垂直な
方向に一列に配置された複数の磁石ユニットから構成さ
れ、磁石ユニットのそれぞれは、ターゲットの表面に平
行な断面形状が矩形をしていて、かつ、ターゲットの表
面上に環状の電子ドリフト運動軌跡を生じさせるような
磁場を形成している。そして、各短冊状組立体における
磁石ユニット間の境界線の位置が、前記往復運動に垂直
な方向において、隣り合う短冊状組立体同士でずれてい
る、ことを特徴としている。好ましくは、各磁石ユニッ
トのターゲット側の磁極面からターゲット表面までの距
離を任意に設定できるようにする。

【００１５】

【作用】本発明によれば、磁石総組立体を複数の短冊状
組立体で構成して、この短冊状組立体をさらに複数の磁
石ユニットで構成し、さらに、各短冊状組立体における
磁石ユニット間の境界線の位置が、前記往復運動に垂直
な方向において、隣り合う短冊状組立体同士でずれるよ
うにしたので、磁石総組立体を往復運動させたときに、
エロージョン断面積の大きい部分と小さい部分とがター
ゲット上で重なるようになる。その結果、往復運動方向
のスパッタエッチング量が均一になるのに加えて、往復
運動に垂直な方向のスパッタエッチング量も均一にな
り、ターゲットの利用効率は大幅に改善される。

【００１６】また、前記磁石ユニットが、磁石総組立体
の往復運動方向だけでなく、往復運動に垂直な方向にも
複数並んでおり、かつ、各磁石ユニットのターゲット側
の磁極面からターゲット表面までの距離を任意に可変で
きるような構造にしたことにより、複数個の磁石ユニッ
トを並べて配置した場合に発生する磁場強度の「むら」
を、往復運動方向に垂直な方向に対しても調節できる。
従って、膜厚分布の均一性をさらに改善できる。また、
磁石ユニット間の磁気シールドは必要なくなり、磁石総
組立体を小型化できる。

【００１７】

【実施例】図３は、本発明における一実施例のスパッタ
リング装置の基本的な構成を示す正面断面図である。こ
のスパッタリング装置は、基板トレイ挿入室２６と、ト
レイに装着された基板の面に対して薄膜作製を行うため
のスパッタリング室２８と、基板トレイ取出し室３０と
から構成される。基板トレイ挿入室２６と、スパッタリ
ング室２８と、基板トレイ取出し室３０は、互いに直列
的に連結される。これらの室は、それぞれ独立に排気し
て真空状態に保持できる構成を有した真空容器で形成さ
れる。基板トレイ挿入室２６とスパッタリング室２８の
間にはゲートバルブ３２が設けられ、スパッタリング室
２８と基板トレイ取出し室３０の間にはゲートバルブ３
４が設けられる。

【００１８】スパッタリング室２８は、通常、常に真空
状態に保持・管理される。基板トレイ挿入室２６は、リ
ークバルブ３６を用いて大気に開放することができ、基
板トレイ取出し室３０は、リークバルブ３８を用いて大
気に開放することができる。基板トレイ挿入室２６で
は、排気バルブを経由して排気ポンプ（図示せず）で矢
印４０の方向へ排気される。基板トレイ取出し室３０で
は、排気バルブを経由して排気ポンプ（図示せず）で矢
印４２の方向へ排気される。基板トレイ挿入室２６の図
３における左端は入り口扉４４であり、基板トレイ取出
し室３０の図３における右端は出口扉４６である。

【００１９】基板が装着されたトレイ４８は、入り口扉
４４から基板トレイ挿入室２６の内部に搬入される。ト
レイ４８は基板を保持するための器具である。トレイ４
８が搬入された後、入り口扉４４とゲートバルブ３２を
閉じた状態で、排気系を用いて排気が行われる。基板ト
レイ挿入室２６の内部圧力が十分に低下した時点でゲー
トバルブ３２が開かれ、トレイ４８はレール（図示せ
ず）に案内されて矢印５０の方向に搬送され、スパッタ
リング室２８に送り込まれる。

【００２０】スパッタリング室２８では、トレイ４８に
装着された基板の表面に、スパッタリング法により薄膜
が形成される。この実施例では、基板に薄膜を堆積する
ときには、トレイ４８は静止した状態にある。基板に薄
膜を形成した後、トレイ４８は、ゲートバルブ３４を経
由して基板トレイ取出し室３０に送り込まれる。トレイ
４８が基板トレイ取出し室３０に送られた後に、ゲート
バルブ３４が閉じられ、リークバルブ３８が開かれる。
こうして、トレイ４８に装着された基板は、大気圧環境
の中に置かれ、その後、出口扉４６を開いて、トレイ４
８を取り出す。

【００２１】スパッタリング室２８では、図示しないガ
スボンベからガス導入管５２を経て、矢印５４の方向か
らガスが導入される。またスパッタリング室２８では、
図示しない排気ポンプにより排気口５６を経て矢印５８
の方向に排気される。この結果、導入ガス流量と排気ガ
ス流量が均衡した状態で、スパッタリング室２８は、ス
パッタリングを行うのに適した１０^-3〜１０^-2Ｔｏｒｒ
の圧力範囲内の一定圧力に保たれる。

【００２２】スパッタリング室２８の内部のゲートバル
ブ３２に近い箇所（前段側）には、必要に応じて、基板
加熱ランプ６０が配置される。基板加熱ランプ６０の輻
射熱により、薄膜を形成する前に基板の温度を高めるこ
とができる。スパッタリング室２８の後段側には、矩形
平面状の大型ターゲットを備えるマグネトロンカソード
電極６２（以下、単にカソード電極という。）が絶縁体
６４を介して設置される。カソード電極６２の上部には
ターゲット組立体６６が取り付けられる。図３のターゲ
ット組立体６６の上面がターゲット面である。また、カ
ソード電極６２には電源６８が接続されて電力が供給さ
れる。

【００２３】スパッタリング室２８において、トレイ４
８はカソード電極６２に対して静止する。この静止状態
で、トレイ４８上の基板は、ターゲット組立体６６のタ
ーゲット面に対向する。ターゲットに対向する基板面に
は、ターゲット組立体６２から飛来するスパッタリング
粒子が堆積し、基板上に薄膜が形成される。図３におけ
る例では、１つのトレイ４８と１つのカソード電極６２
との組み合わせが示されているが、スパッタリング室２
８の内部には、任意の数のカソード電極６２を設けるこ
とができる。スパッタリング室２８の壁は接地されてい
る。

【００２４】図４はカソード電極６２をその中心線で左
右に分離して上下に配置して示した正面断面図であり、
この図を参照してカソード電極６２の構造を詳述する。
カソード電極６２は、電極ハウジング７０と、この電極
ハウジング７０の内部に配置された磁石総組立体７２
と、ターゲット組立体６６とから構成される。カソード
電極６２は、スパッタリング室を形成する真空容器の壁
部７３に形成された開口部７４に対して、ターゲット組
立体６６のターゲット面が真空室の内部に露出するよう
に、絶縁体６４を介して取り付けられる。取り付けのた
めの固定具の図示は省略してある。

【００２５】ターゲット組立体６６は、ターゲット板７
６とターゲット押え治具７８とターゲット裏板８０とか
らなり、図示されない結合具により電極ハウジング７０
に固定される。

【００２６】電極ハウジング７０の内部に形成された凹
状空間８２には、本発明による磁石総組立体７２が配置
される。磁石総組立体７２では、磁石固定板８４の上に
複数の磁石ユニット８６が固定されている。

【００２７】なお、図示されていないが、凹状空間８２
には、電極ハウジング７０の外部から冷却水が導入され
る。冷却水はターゲット裏板８０に接触して、これを冷
却する。これにより、ターゲット組立体６６のターゲッ
ト面に発生する熱を、冷却水を媒体として外部に放出し
ている。

【００２８】電極ハウジング７０とターゲット裏板８０
の間にはＯリング８８が配置されて気密性を保つ。電極
ハウジング７０と絶縁体６４の間の気密性はＯリング９
０により、絶縁体６４と真空容器の壁部７３の気密性は
Ｏリング９２により、それぞれ維持される。

【００２９】ターゲット組立体６６のうち、スパッタリ
ングすべき面以外の箇所がイオン衝撃されるのは望まし
くない。そこで、スパッタリングされたくない面がイオ
ン衝撃されるのを防止するために、ターゲットシールド
９４が、壁部７３の内面の開口部７４の周辺部分に取り
付けられる。

【００３０】電極ハウジング７０の内部の前記凹状空間
８２には、磁石総組立体７２が往復運動できるように、
磁石ユニット１個の幅に相当する空間９６が残存する。
したがって、凹状空間８２内において、磁石総組立体７
２を、矢印９８の方向に往復移動させることが可能にな
る。磁石総組立体７２は、モータとカムを用いた往復運
動機構により往復運動する。

【００３１】図１は磁石総組立体７２の平面図である。
この磁石総組立体７２は、全体として矩形の形状をして
いて、その長辺の長さＬＨが６２５ｍｍ、短辺の長さＬ
Ｗが４７０ｍｍである。この磁石総組立体７２は、図７
に示した構造の磁石ユニットを２種類用意して、これを
多数組み合わせて構成してある。第１の磁石ユニット１
００は、長辺の長さＬＡ１が１００ｍｍ、短辺の長さＬ
Ｂが９０ｍｍである。第２の磁石ユニット１０２は、長
辺の長さＬＡ２が１５２．５ｍｍ、短辺の長さＬＢが９
０ｍｍである。すなわち、短辺の長さが同じで長辺の長
さが異なる２種類の磁石ユニットが存在する。

【００３２】また、磁石総組立体７２は、２種類の短冊
状組立体１０４、１０６を合計で５列並べて構成してあ
る。いずれの短冊状組立体も、その幅は磁石ユニット１
００、１０２の幅ＬＢと等しく、その長さは磁石総組立
体７２の長辺の長さＬＨに等しい。第１列と第３列と第
５列の短冊状組立体１０４は、５個の磁石ユニットを一
列に並べて構成してあり、両側（図１において上端と下
端）の２個が第２の磁石ユニット１０２であり、中央の
３個が第１の磁石ユニット１００である。また、第２列
と第４列の短冊状組立体１０６は、６個の磁石ユニット
を一列に並べて構成してあり、その６個の全てが第１の
磁石ユニット１００である。

【００３３】この磁石総組立体７２は矢印９８の方向
に、短冊状組立体１０４、１０６の幅に等しい距離だけ
往復移動できる。

【００３４】短冊状組立体１０４における磁石ユニット
の境界線１１０は、隣の短冊状組立体１０６における磁
石ユニットの境界線１１２とは、その位置がずれてい
る。すなわち、往復運動９８に垂直な方向において、境
界線１１０の位置と境界線１１２の位置が互いにずれて
いる。特に、この実施例の磁石総組立体では、短冊状組
立体１０４における３本の（すなわち全ての）境界線１
１０の位置は、その隣の短冊状組立体１０６における１
対の境界線１１２の中央に位置している。このように境
界線１１０、１１２が配置される結果、磁石総組立体７
２を全体として見ると、磁石ユニットの境界線１１０、
１１２は千鳥配置となっている。

【００３５】図２は、図１の磁石総組立体をターゲット
背面に配置した場合の、ターゲット表面における電子ド
リフトの運動軌跡を示した平面図である。この図では、
磁石ユニット１００、１０２の外形線と電子ドリフトの
運動軌跡１１４だけを示してある。

【００３６】図５（Ａ）はターゲット表面に形成される
エロージョン領域の配列状態を示す平面図であり、図５
（Ｂ）は、図５（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線で切断した断面図
である。エロージョン領域１１６は、図２に示す電子ド
リフトの運動軌跡１１４に対応している。エロージョン
領域１１６におけるスパッタエッチング量の深さ分布
は、図５（Ｂ）の斜線部Ｓのようになる。ところで、本
実施例では、磁石総組立体７２が矢印９８の方向に往復
運動するので、エロージョン領域１１６も同様に往復運
動する。したがって、エロージョン断面は、一点鎖線１
１８で示すように均一化される。さらに、磁石ユニット
の境界線が千鳥状に配置されているので、エロージョン
領域１１６の配置も千鳥状になり、例えば、Ｃ−Ｃ線の
断面においては、図１０のＢ１のエロージョン断面とＢ
２のエロージョン断面とが交互に配列される。したがっ
て、磁石総組立体を矢印９８の方向に往復移動させれ
ば、Ｃ−Ｃ断面において、Ｂ１のエロージョン断面とＢ
２のエロージョン断面とがターゲット表面上で重なるこ
とになり、Ｂ１とＢ２を平均化したようなエロージョン
断面が得られる。このような状況は、往復運動に垂直な
方向に沿ったそれぞれの位置において生じるので、往復
運動に垂直な方向においても、エロージョン断面が平均
化される。

【００３７】以上説明したような磁石総組立体を用い
て、次のような条件で、基板上に薄膜の作成を行った。
スパッタリング条件は、ターゲットと基板の距離が１２
５ｍｍ、Ａｒガスの圧力が５ｍＴｏｒｒであり、ターゲ
ット材料は銅を用いた。磁石総組立体は往復移動させて
いる。矩形の基板の寸法は、磁石ユニットの短辺に平行
な方向がＸ＝４５０ｍｍ、磁石ユニットの短辺に平行な
方向がＹ＝５５０ｍｍである。基板上に成膜した薄膜の
膜厚測定範囲は、磁石ユニットの短辺に平行な方向がＬ
Ｘ＝４００ｍｍ、長辺に平行な方向がＬＹ＝５００ｍｍ
であり、このうち、膜厚の均一性の評価範囲（目的とす
る有効領域）はＬＸ＝３６０ｍｍ、ＬＹ＝４５０ｍｍで
ある。このような条件で成膜した薄膜は、上記評価範囲
において、膜厚の均一性は±５％以内になった。これに
対して、図８に示す従来の磁石配置を用いて磁石ユニッ
トを往復移動させて成膜した場合は、膜厚の均一性は±
１０％程度である。したがって、本発明の磁石配置によ
り膜厚の均一性が改善された。

【００３８】図６（Ａ）は、図１の６Ａ−６Ａ線で切断
した断面図であるが、このように、すべての磁石ユニッ
ト１００、１０２において、磁石ユニットのターゲット
側の磁極面からターゲット表面までの距離を同じにした
場合、磁場の相互干渉で発生する磁場強度の「むら」
と、基板端部の膜厚の落ち込み、の理由により、膜厚分
布の均一性が悪くなる。そこで、図６（Ｂ）に示すよう
に、磁石ユニット１００、１０２と磁石固定板８４の間
にスペーサ１２０を入れるのが好ましい。スペーサ１２
０の厚さは、個々の磁石ユニット１００、１０２によっ
て異なり、膜厚分布が均一になるよう調整する。一般的
には、両側の磁石ユニットほど中央の磁石ユニットより
もターゲットに近づける。このような磁石総組立体を往
復運動させながら薄膜の作成を行うと、膜厚分布の均一
性とターゲットの利用効率は大幅に改善される。上述の
説明では図１の往復運動方向９８に沿って、各磁石ユニ
ットに挿入するスペーサの厚さを変更しているが、往復
運動に垂直な方向に沿っても、各磁石ユニットに挿入す
るスペーサの厚さを変更するのが好ましい。このように
すると、往復運動に垂直な方向においても膜厚分布の均
一性を改善できる。

【００３９】本発明は上述の実施例に限定されるもので
はなく、次のような変更が可能である。（１）磁石総組
立体及び磁石ユニットの寸法、材料、個数等は、上述の
実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱
することなく任意の変更が可能である。（２）上述の実
施例では、磁石ユニットの磁極配置として、中心磁石の
ターゲット側の磁極面がＳ極で、周辺磁石のターゲット
側の磁極面がＮ極となっているが、これと反対の磁極配
置を採用してもよい。（３）上述の磁石総組立体の磁場
強度の調節は、磁石ユニットと磁石固定板との間にスペ
ーサを入れる方法をとっているが、これ以外の方法（例
えば、磁石自体の強度を磁石ユニットごとに変更するな
ど）を採用することもできる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、各短冊状組立体におけ
る磁石ユニット間の境界線の位置が、往復運動に垂直な
方向において、隣り合う短冊状組立体同士でずれている
ので、磁石総組立体を往復運動させたときに、エロージ
ョン断面積の大きい部分と小さい部分とがターゲット上
で重なるようになる。その結果、往復運動方向のスパッ
タエッチング量が均一になるのに加えて、往復運動に垂
直な方向のスパッタエッチング量も均一になり、ターゲ
ットの利用効率は大幅に改善される。

【００４１】また、前記磁石ユニットが、磁石総組立体
の往復運動方向だけでなく、往復運動に垂直な方向にも
複数並んでおり、かつ、各磁石ユニットのターゲット側
の磁極面からターゲット表面までの距離を任意に可変で
きるような構造にしたことにより、複数個の磁石ユニッ
トを並べて配置した場合に発生する磁場強度の「むら」
を、往復運動方向に垂直な方向に対しても調節できる。
従って、膜厚分布の均一性をさらに改善できる。また、
磁石ユニット間の磁気シールドは必要なくなり、磁石総
組立体を小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における磁石総組立体の平面
図である。

【図２】ターゲット表面における電子ドリフトの運動軌
跡を示した平面図である。

【図３】本発明の一実施例のスパッタリング装置の基本
的な構成を示す正面断面図である。

【図４】カソード電極をその中心線で左右に分離して上
下に配置して示した正面断面図である。

【図５】ターゲット表面に形成されるエロージョン領域
を示す平面図と、その断面図である。

【図６】磁石ユニットと磁石固定板の間にスペーサを挿
入することを説明する断面図である。

【図７】磁石ユニットの断面図、平面図及び斜視図であ
る。

【図８】複数の磁石ユニットの従来の配置を示す平面図
である。

【図９】従来の磁石配置の場合のターゲット表面上のエ
ロージョン領域を示す平面図である。

【図１０】エロージョン領域を拡大して等高線表示で示
した平面図と、エロージョンの深さ分布を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

６６ターゲット組立体７０電極ハウジング７２磁石総組立体７６ターゲット板８２凹状空間８４磁石固定板８６磁石ユニット９６残存空間９８往復運動の矢印１００第１の磁石ユニット１０２第２の磁石ユニット１０４、１０６短冊状組立体１１０、１１２境界線１１４電子ドリフトの運動軌跡１１６エロージョン領域１２０スペーサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成膜処理される基板を取り付ける基板保
持部材と、基板に対向する位置に配置されたマグネトロ
ンカソード電極とを備えるスパッタリング装置におい
て、前記マグネトロンカソード電極は、矩形平面状ターゲッ
トと、このターゲットの背面に配置されてターゲットの
表面に平行な断面形状が矩形の磁石総組立体とを備え、前記磁石総組立体は、前記ターゲットの矩形の１辺に平
行な方向に往復運動が可能であり、前記磁石総組立体は、前記往復運動に垂直な方向に延び
る複数の短冊状組立体から構成され、前記短冊状組立体の長辺の長さは、前記磁石総組立体の
矩形の１辺の長さに等しくて、これらの短冊状組立体は
その長辺が互いに隣り合うように配置され、前記短冊状組立体のそれぞれは、前記往復運動に垂直な
方向に一列に配置された複数の磁石ユニットから構成さ
れ、前記磁石ユニットのそれぞれは、ターゲットの表面に平
行な断面形状が矩形をしていて、かつ、ターゲットの表
面上に環状の電子ドリフト運動軌跡を生じさせるような
磁場を形成しており、前記各短冊状組立体における磁石ユニット間の境界線の
位置は、前記往復運動に垂直な方向において、隣り合う
短冊状組立体同士でずれている、ことを特徴とするスパ
ッタリング装置。
【請求項２】請求項１記載のスパッタリング装置にお
いて、前記各磁石ユニットのターゲット側の磁極面から
ターゲット表面までの距離を任意に設定できることを特
徴としたスパッタリング装置。