JPH10140345A

JPH10140345A - スパッタリング電極およびマグネトロンスパッタ装置

Info

Publication number: JPH10140345A
Application number: JP30268696A
Authority: JP
Inventors: Hidetsugu Setoyama; 英嗣瀬戸山; Mitsuhiro Kamei; 光浩亀井; Satoshi Umehara; 諭梅原; Tomoyuki Kiyono; 知之清野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 1998-05-26
Also published as: DE19749690A1

Abstract

(57)【要約】【課題】ターゲットの使用効率および成膜の均一性を向
上させる。【解決手段】本発明は、垂直方向に磁化を有する内側磁
石２を取り囲んで配設され、その内側磁石２とは反対の
極性の磁化を垂直方向に有する外側磁石３の少なくとも
コーナー部外側を含む位置に磁性材８を配置したことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスパッタリング電極
およびマグネトロンスパッタ装置に係り、特に液晶用ガ
ラス基板の如く大面積基板に薄膜を形成するのに好適な
スパッタリング電極および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、薄膜形成の分野ではマグネトロン
スパッタ法を用いたマグネトロンスパッタ装置が広く用
いられている。このマグネトロンスパッタ装置に用いら
れるスパッタリング電極は、通常、直方体の形状を有し
垂直方向に磁束を発生する内側磁石と、この内側磁石と
は反対の極性の磁束を垂直方向に発生し、内側磁石と所
定の間隙をもって取り囲むように配設された外側磁石と
をヨークにて構造的、かつ、磁気的に結合して構成され
ている。このスパッタリング電極を用いたマグネトロン
スパッタ法は、高速成膜や基板温度上昇の抑制が可能で
あるという利点を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たスパッタリング電極に発生するトンネル磁場は、その
電極の構成上、周辺端部が一部丸みを帯びたレーストラ
ック状になる。そして、この周辺端部におけるレースト
ラック状のコーナー部においては、他の部分と比較して
磁束密度が大きくなっている。このトンネル磁場内にお
ける放電プラズマ中の電子の運動方向は、基板電極との
間にかけられる電界の方向成分と、トンネル磁場の磁束
の方向成分とから、フレミング左手の法則により決定さ
れて、らせん状の周回運動を行う。そのため、磁束密度
が大きなコーナー部においては電子の衝突が多くなり、
イオンによるターゲット表面のエロージョン（食刻）が
多くなる。

【０００４】特に、電子が外側磁石と内側磁石の間の磁
束中を運動する際、スパッタリング電極の長辺方向に沿
う方向から短辺方向に沿う方向へ運動方向を変えるコー
ナー部（以下、コーナー部Ａと呼ぶ）と、短辺方向に沿
う方向から長辺方向に沿う方向へ運動方向を変えるコー
ナー部（以下、コーナー部Ｂと呼ぶ）とでは、このコー
ナー突入時における電子の速度に差が生じてくる(電子
の移動距離の差による)。このコーナー突入時における
電子の速度差により、コーナー部Ｂに比べてコーナー部
Ａの方が電子の衝突が激しくなり、エロージョンが多く
なる。

【０００５】また、大型基板に対しては、スパッタリン
グ電極が基板上を往復運動しながら成膜を行う装置があ
る。この装置の場合、スパッタリング電極の往復運動の
開始点、電極が運動方向を反転する反転位置、および終
点であるスパッタリング電極の移動面積の端部において
は、スパッタされる粒子が少なく、成膜分布を均一に保
つためには、この端部近傍においてスパッタリング電極
の移動速度を落とすか、停止させる必要があった。この
ため、ターゲットの両端、特に上述したスパッタリング
電極のコーナー部Ａによりスパッタリングされるターゲ
ットのコーナー部においては、さらにエロージョンが集
中する傾向にあった。

【０００６】このようなターゲットコーナー部における
局所的なエロージョンは、ターゲットの使用効率を低下
させ、大面積で高価なターゲットを使用せざるを得ない
液晶用基板の分野においては、生産性の低下とコストア
ップの要因となっていた。

【０００７】なお、ターゲットに生じる局所的なエロー
ジョンを減少させ、ターゲットの使用効率を向上させる
ものとしては、例えば特開平8−3740 号公報（以下、公
知例と言う）がある。これは、棒状の内側磁石の幅を大
きくするとともに、棒状の内側磁石と平行し、棒状の内
側磁石とほぼ同じ長さの部分の外側磁石の幅を大きく
し、ターゲット直線部分の磁場強度を強くすることで、
ターゲット中央部とコーナー部の間に生じるエロージョ
ンの差を少なくしようとするものである。

【０００８】しかしながら、この公知例は、ターゲット
中央部とコーナー部とで生じるエロージョンの差を少な
くすることについて論じているだけであり、上述したコ
ーナー部間に生じるエロージョンの差についての認識は
なかった。また、公知例のようにターゲット直線部背後
の磁石の幅を大きくして磁場強度を大きくした場合、確
かにエロージョンの進行速度は増すかもしれないが、こ
の直線部に生じるプラズマ半径が小さくなるため、エロ
ージョンの領域、すなわちターゲットの使用領域が減少
するといった問題も生じてしまう。

【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その第１の目的とするところは、ターゲットのコー
ナー部間で生じる局所的なエロージョンを減少させ、タ
ーゲットの使用効率および成膜の均一性を向上させるこ
とができるスパッタリング電極およびマグネトロンスパ
ッタ装置を提供することにある。

【００１０】また、第２の目的とするところは、大型基
板であっても上記の目的が達成できるマグネトロンスパ
ッタ装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために本発明のスパッタリング電極は、内側磁石とは
反対の極性の磁束を垂直方向に発生する外側磁石の少な
くともコーナー部外側を含む位置に、磁性材または外側
磁石とは反対の極性の磁束を垂直方向に発生する永久磁
石を配置したことを特徴としている。

【００１２】上記の構成によれば、外側磁石から発生す
る磁束が磁性材または永久磁石により分散され、スパッ
タリング電極コーナー部における電子の衝突散乱領域が
拡大する。それにより電極コーナー部での局所的な衝突
散乱が低減し、ひいては電極コーナー部によりスパッタ
されたターゲットコーナー部のエロージョンを抑えるこ
とができる。その結果、局所的なエロージョンの進行速
度が抑制されることによりターゲットの交換頻度が少な
くなり、ターゲットの使用効率が向上するとともに、全
体的に均一にスパッタされることにより成膜の均一性を
向上させることができる。

【００１３】また、上記第１の目的を達成するために本
発明のマグネトロンスパッタ装置は、ターゲットの裏面
に配置されたスパッタリング電極の少なくともコーナー
部外側を含む位置に磁性材または外側磁石とは反対の極
性の磁束を垂直方向に発生する永久磁石を配置したこと
を特徴としている。

【００１４】上記の構成によれば、外側磁石から発生す
る磁束が磁性材または永久磁石により分散され、スパッ
タリング電極コーナー部における電子の衝突散乱領域が
拡大する。それにより電極コーナー部での局所的な衝突
散乱が低減し、ひいては電極コーナー部によりスパッタ
されたターゲットコーナー部のエロージョンを抑えるこ
とができる。その結果、局所的なエロージョンの進行速
度が抑制されることによりターゲットの交換頻度が少な
くなり、ターゲットの使用効率が向上するとともに、全
体的に均一にスパッタされることにより成膜の均一性を
向上させることができる。

【００１５】さらに、上記第２の目的を達成するために
本発明の他のマグネトロンスパッタ装置は、スパッタリ
ング電極基板と対向する位置に配置されるターゲットの
裏面に配置されたスパッタリング電極を、ターゲットに
対して水平に往復運動させるようにし、スパッタリング
電極の移動面積の少なくともコーナー部近傍に磁性材ま
たは外側磁石とは反対の極性の磁束を垂直方向に発生す
る永久磁石を配置したことを特徴としている。

【００１６】上記の構成によれば、スパッタリング電極
の移動範囲の長辺方向コーナー部近傍に配した磁性材ま
たは永久磁石により、スパッタリング電極が反転部に近
づく度に電極コーナー部における磁束が分散され、電子
の衝突散乱領域が拡大する。それにより電極コーナー部
での局所的な衝突散乱が低減し、ひいては電極コーナー
部によりスパッタされたターゲットコーナー部のエロー
ジョンを抑えることができる。その結果、大型基板であ
ってもターゲットのコーナー部に生じる局所的なエロー
ジョンの進行速度が抑制されることによりターゲットの
交換頻度が少なくなり、ターゲットの使用効率が向上す
るとともに、全体的に均一にスパッタされることにより
成膜の均一性を向上させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のスパッタリング電
極の一実施例を図面を用いて説明する。

【００１８】図１および図２に本発明のスパッタリング
電極の一実施例を示す。

【００１９】図１および図２において、１は成膜母材と
なるターゲット、２は直方体の形状を有し、垂直方向に
磁束を発生する内側磁石、３は内部に外縁部より一回り
小さな直方体の空洞を有し、直方体の形状をなしている
とともに、内側磁石２とは反対の極性の磁束を垂直方向
に発生する外側磁石、４は外側磁石３が内側磁石２を取
り囲むように配設され、これを構造的かつ磁気的に結合
するヨーク４である。なお、本実施例においては内側磁
石２のターゲット１側の極性をＳ極、外側磁石３のター
ゲット１側の極性をＮ極とする。

【００２０】５は図示しない基板電極とターゲット１の
間にかけられる電界、６は外側磁石３から発生する磁
束、７は電子の運動方向およびその軌跡、Ａは電子が外
側磁石３と内側磁石２の間の磁束６中を運動する際、ス
パッタリング電極の長辺方向に沿う方向から短辺方向に
沿う方向へと運動方向を変えるコーナー部、Ｂは電子が
外側磁石３と内側磁石２の間の磁束６中を運動する際、
短辺方向に沿う方向から長辺方向に沿う方向へと運動方
向を変えるコーナー部である。

【００２１】８は本実施例より用いられる磁性材であ
り、具体的には鉄を用いている。この磁性材８は、図１
に示すように、外側磁石３のコーナー部のうち、特に電
子の衝突が激しいコーナー部Ａの外側近傍、該図の右手
前と左奥に対角を成すように、スパッタリング電極の短
辺方向側に設置されている。なお、本実施例の図１にお
いては、上方を奥、下方を手前と定義する。

【００２２】次に本実施例における作用について説明す
る。今、電子は電界５の方向成分と磁束６の方向成分に
より運動方向７に示す向き、すなわち図１では左回り
（反時計方向）に周回運動を行っている。電子は運動の
最中、常に力を受け加速していくため、長い直線距離を
運動した後突入するコーナー部Ａと短い直線距離を運動
した後突入するコーナー部Ｂにおいては、その突入速度
に差が生じ、その結果、コーナー部Ａによりスパッタさ
れたターゲット１のコーナー部においてより多くエロー
ジョンが発生することは上述したが、本実施例の如く、
磁性材８を外側磁石３のコーナー部Ａの短辺方向外側近
傍に設けることにより、図３に示すように外側磁石３の
コーナー部Ａにおけるトンネル磁場の磁力、すなわち、
外側磁石３のＮ極から発せられる磁束６が、内側磁石２
のＳ極へ向かう磁束６ａと磁性材８のＳ極へ向かう磁束
６ｂに分散される。このため、電子をトラップするラー
マー半径が大きくなり、電子の衝突散乱領域は従来のタ
ーゲット１上の磁束６ａからターゲット１上の磁束６ａ
＋６ｂへと拡大する。したがって、スパッタリング電極
のコーナー部Ａにおける局所的な電子の衝突散乱、およ
びコーナー部Ａによりスパッタされたターゲット１のコ
ーナー部のエロージョンは周辺部へ拡散され、コーナー
部Ａにおけるエロージョンの進行速度が抑制される。そ
の結果、局所的なエロージョンの進行速度が抑制される
ことによりターゲット１の交換頻度が少なくなり、ター
ゲット１の使用効率が向上するとともに、全体的に均一
にスパッタされることにより成膜の均一性を向上させる
ことができる。

【００２３】図４では、磁性材８に代えて永久磁石９を
用いている。永久磁石９は、外側磁石３のコーナー部Ａ
外側近傍の短辺方向に外側磁石３とは反対の極性の磁束
を垂直方向に発生するように配置されている。本実施例
では、永久磁石９のターゲット１側の極性をＳ極とす
る。この構成において、外側磁石３のＮ極から発せられ
る磁束６は、内側磁石２のＳ極へ向かう磁束６ａと永久
磁石９のＳ極へ向かう磁束６ｂに分散される。このた
め、電子をトラップするラーマー半径が大きくなり、電
子の衝突散乱領域は従来のターゲット１上の磁束６ａか
らターゲット１上の磁束６ａ＋６ｂへと拡大する。した
がって、スパッタリング電極のコーナー部Ａにおける局
所的な電子の衝突散乱、およびコーナー部Ａによりスパ
ッタリングされたターゲット１のコーナー部のエロージ
ョンは周辺部へ拡散され、コーナー部Ａにおけるエロー
ジョンの進行速度が抑制される。その結果、局所的なエ
ロージョンの進行速度が抑制されることによりターゲッ
ト１の交換頻度が少なくなり、ターゲット１の使用効率
が向上するとともに、全体的に均一にスパッタされるこ
とにより成膜の均一性を向上させることができる。な
お、磁性材８や永久磁石９の代わりとして電磁コイルの
適用も可能である。

【００２４】図５および図６に本発明のマグネトロンス
パッタ装置の一実施例を示す。なお、第１の実施例と同
一の構成要素については同一の符号をもって説明する。

【００２５】図５および図６において、１は成膜母材と
なるターゲット、２は直方体の形状を有し、垂直方向に
磁束を発生する内側磁石、３は内部に外縁部より一回り
小さな直方体の空洞を有し、直方体の形状をなしている
とともに、内側磁石２とは反対の極性の磁束を垂直方向
に発生する外側磁石、４は外側磁石３が内側磁石２を取
り囲むように配設され、これを構造的かつ磁気的に結合
するヨーク４である。なお、本実施例においては内側磁
石２のターゲット１側の極性をＳ極、外側磁石３のター
ゲット１側の極性をＮ極とする。

【００２６】１１は上部に開口部をもって形成された真
空容器、１２は成膜が施される基板、１３は基板１２を
保持し、かつ温めるヒータ機能を有する基板保持部材、
１４は真空容器１１の上部開口部を覆うバッキングプレ
ート、１５は絶縁物である。真空容器１１内には基板保
持部材１３が固着され、その基板保持部材１３の上部に
基板１２が保持される。基板１２に対向する位置にはタ
ーゲット１が裏面をバッキングプレート１４に支持され
る形で配置され、バッキングプレート１４が絶縁物１５
を介して真空容器１１の上部開口部を覆い、真空容器１
１内を真空に保っている。

【００２７】１６はプラズマの流入を防止するためのア
ースシールド、１７，１８はそれぞれスパッタリング現
象により飛散したスパッタ粒子が基板保持部材１３およ
び真空容器１１の内壁に付着するのを防止する第１およ
び第２の防着板である。アースシールド１６は、ターゲ
ット１の端部周りをターゲット１と間隙を保ちながら、
かつ、ターゲット１の端部を取り囲むようにして配置さ
れ、その間隙からプラズマが流入しないようにしてい
る。第１の防着板１７は、基板１２の上方をその端部を
覆うよう水平に配置され、さらに第２の防着板１８がア
ースシールド１６および第１の防着板１７を取り囲むよ
うにＬ字状に配置されており、これら第１，第２の防着
板１７，１８により、基板保持部材１３および真空容器
１１の内壁にスパッタ粒子が付着するのを防いでいる。

【００２８】５は図示しない基板電極とターゲット１の
間にかけられる電界、６は外側磁石３から発生する磁
束、７は電子の運動方向およびその軌跡、Ａは電子が外
側磁石３と内側磁石２の間の磁束６中を運動する際、ス
パッタリング電極の長辺方向に沿う方向から短辺方向に
沿う方向へと運動方向を変えるコーナー部、Ｂは電子が
外側磁石３と内側磁石２の間の磁束６中を運動する際、
短辺方向に沿う方向から長辺方向に沿う方向へと運動方
向を変えるコーナー部である。

【００２９】８は本実施例より用いられる磁性材であ
り、具体的には鉄系の磁性材を用いている。この磁性材
８は、図６に示すように、スパッタリング電極のコーナ
ー部のうち、特に電子の衝突の激しいコーナー部Ａ、左
奥と右手前コーナー近傍に対角を成すように、スパッタ
リング電極の長辺方向側に配置されている。なお、本実
施例の図６においては、上方を奥、下方を手前と定義す
る。

【００３０】次に、この実施例の作用について図３，図
５、および図６を用いて説明する。図５において、図示
しないスイッチをＯＮにすると、ターゲット１と基板保
持部材１３の間に電界５が加えられスパッタリングが開
始され、基板１２に対して成膜処理を行う。このとき、
上述したスパッタリング電極の実施例と同様、図６に示
すようにコーナー部Ａによりスパッタされたターゲット
１のコーナー部にエロージョンが生じる。ここで、スパ
ッタリング電極のコーナー部Ａの外側近傍に磁性材８を
配置することにより、このコーナー部Ａにおけるトンネ
ル磁場のラーマー半径が大きくなり、電子の衝突散乱領
域が拡大する。これは、図３に示すように、コーナー部
Ａの外側磁石３のＮ極から発せられる磁束６が、内側磁
石２のＳ極へ向かう磁束６ａと磁性材８のＳ極へ向かう
磁束６ｂに分散されるためである。

【００３１】したがって、スパッタリング電極のコーナ
ー部Ａにおける局所的な電子の衝突散乱、およびコーナ
ー部Ａによりスパッタされたターゲット１のコーナー部
のエロージョンは周辺部へ拡散され、コーナー部Ａにお
けるエロージョンの進行速度が抑制される。その結果、
局所的なエロージョンの進行速度が抑制されることによ
りターゲット１の交換頻度が少なくなり、ターゲット１
の使用効率が向上するとともに、全体的に均一にスパッ
タされることにより成膜の均一性を向上させることがで
きる。なお、上述したスパッタリング電極での実施例同
様、本実施例においても磁性材８の代わりに永久磁石や
電磁コイルの適用も可能である。

【００３２】図７および図８に本発明のマグネトロンス
パッタ装置の他の実施例を示す。なお、上述の実施例と
同一の構成要素については同一の符号を用い、その説明
は省略する。

【００３３】図７において、１９はモータ、２０はモー
タ１９により回転駆動する揺動軸、２１は揺動軸２０の
回転運動を直線運動に変換するブラケットである。モー
タ１９の回転軸には揺動軸２０が接続されており、モー
タ１９の回転を揺動軸２０に伝えるようになっている。
また、揺動軸２０には回転運動を直線運動に変換するブ
ラケット２１が係合されており、モータ１９の回転運動
により揺動軸２０上を直線的に往復運動する。スパッタ
リング電極のヨーク部４にはブラケット２１が取り付け
られているため、スパッタリング電極はブラケット２１
と共に揺動軸２０に沿りながら、ターゲット１と平行な
直線運動を行う。なお、本実施例においては、モータ１
９，揺動軸２０，ブラケット２１をあわせて摺動手段と
定義する。

【００３４】図８において、８は本実施例より用いられ
る磁性材であり、具体的には鉄系の磁性材を用いてい
る。Ｓは摺動手段によりスパッタリング電極が移動する
移動面積、１はスパッタリング電極の往復運動の開始
点、電極が運動方向を反転する反転位置、および終点で
あるスパッタリング電極の移動面積Ｓの端部である。磁
性材８は、ターゲット１のコーナー部近傍、より詳しく
言えば、図中斜線で示したスパッタリング電極の移動面
積Ｓのコーナー部のうち、特に電子の衝突の激しいコー
ナー部Ａによりスパッタされるターゲット１のコーナー
部近傍、左奥と右手前に対角をなして配置されている。
なお、本実施例の図８においては、上方を奥、下方を手
前と定義する。

【００３５】次に、この実施例の作用について図３，図
７、および図８を用いて説明する。図７において、図示
しないスイッチをＯＮにすると、スパッタリングが開始
されると同時に、スパッタリング電極がターゲット１に
対して平行に、図中に示した矢印方向に往復運動を行い
ながら基板１２に対して成膜処理を行う。このとき、ス
パッタリング電極はターゲット１上のうち移動面積Ｓ内
を往復運動する。このスパッタリング電極の往復運動の
開始点、電極が運動方向を反転する反転位置、および終
点であるスパッタリング電極の移動面積Ｓの端部１のう
ち、先に説明したスパッタリング電極のコーナー部Ａに
よりスパッタされるターゲット１のコーナー部近傍に磁
性材８を配置することにより、スパッタリング電極が反
転位置１に近づく度にこのコーナー部Ａにおけるトンネ
ル磁場のラーマー半径が大きくなり、電子の衝突散乱領
域が拡大する。これは、図３に示すように、コーナー部
Ａの外側磁石３のＮ極から発せられる磁束６が、内側磁
石２のＳ極へ向かう磁束６ａと磁性材８のＳ極へ向かう
磁束８ｂに分散されるためである。

【００３６】したがって、スパッタリング電極の反転部
１において、スパッタリング電極のコーナー部Ａにおけ
る局所的な衝突散乱、およびコーナー部Ａによりスパッ
タされたターゲット１のコーナー部のエロージョンは周
辺部へ拡散され、コーナー部Ａにおけるエロージョンの
進行速度が抑制される。その結果、大型基板成膜の際、
特に顕著に現れるターゲット１のコーナー部に生じる局
所的なエロージョンの進行速度が抑制されることにより
ターゲット１の交換頻度が少なくなり、ターゲット１の
使用効率が向上するとともに、全体的に均一にスパッタ
されることにより成膜の均一性を向上させることができ
る。なお、上述したスパッタリング電極の実施例同様、
本実施例においても磁性材８の代わりに永久磁石や電磁
コイルの適用も可能である。

【００３７】また、本実施例では磁性材８や永久磁石９
を固定して配置しているが、移動可能な構成にしてもよ
いし、対する角度を変えて斜めに配置するようにしても
構わない。例えば、マイコン等によりターゲット１のス
パッタを管理し、そのターゲット１のエロージョンの進
行具合に対応して、磁性材８や永久磁石９を自動もしく
は手動で移動したり、対する角度を変えることにしても
よい。そうすることにより、ターゲットの消耗に伴うエ
ロージョンの進行具合の変化に対応して容易にコーナー
部における磁力強度やラーマー半径を調整することがで
き、局所的なエロージョンをより正確に抑制することが
できる。

【００３８】また、矩形の磁性材８を、第１の実施例で
はスパッタリング電極の短辺方向コーナー部近傍に、第
２の実施例ではスパッタリング電極の長辺方向コーナー
部近傍に、第３の実施例ではスパッタリング電極の移動
範囲の長辺方向コーナー部近傍に配置しているが、それ
ぞれ短辺，長辺方向を反対に設置しても良く、さらにコ
ーナー部に沿うようなＬ型の磁性材を用いても構わな
い。要するに磁性材がコーナー部の少なくとも一部に位
置するように配置されていれば、その効果は達成され
る。

【００３９】また、第１の実施例では２つの磁性材８を
外側磁石３のコーナー近傍，右奥，左手前の対角する位
置に、第２の実施例では２つの磁性材８をターゲット１
端部のコーナー部近傍，左奥，右手前の対角する位置に
配置しているが、スパッタリング電極の極性に応じてこ
の反対に配置しても良いし、四方に配置しても良いし、
もちろんエロージョンが激しい部分の近傍に適宜配置し
ても構わない。

【００４０】さらに、スパッタリング電極は真空容器内
でも真空容器外でも構わない。

【００４１】

【発明の効果】本発明のスパッタリング電極は、外側磁
石の少なくともコーナー部外側を含む位置に磁性材また
は外側磁石とは反対の極性の磁束を垂直方向に発生する
永久磁石を配するようにしたので、外側磁石のＮ極から
発せられる磁束は、内側磁石のＳ極へ向かう磁束と磁性
材または永久磁石のＳ極へ向かう磁束に分散され、電子
の衝突散乱領域が拡大する。したがって、スパッタリン
グ電極のコーナー部における局所的な電子の衝突散乱、
およびターゲットのコーナー部のエロージョンが抑制さ
れ、その結果、局所的なエロージョンの進行速度が抑制
されることによりターゲットの交換頻度が少なくなり、
ターゲットの使用効率が向上するとともに、全体的に均
一にスパッタされることにより成膜の均一性を向上させ
ることができる。

【００４２】また、本発明のマグネトロンスパッタ装置
は、ターゲットの裏面に配置されたスパッタリング電極
の少なくともコーナー部外側を含む位置に磁性材または
外側磁石とは反対の極性の磁束を発生する永久磁石を配
するようにしたので、外側磁石のＮ極から発せられる磁
束は、内側磁石のＳ極へ向かう磁束と磁性材または外側
磁石とは反対の極性の磁束を発生する永久磁石のＳ極へ
向かう磁束に分散され、電子の衝突散乱領域が拡大す
る。したがって、スパッタリング電極のコーナー部にお
ける局所的な電子の衝突散乱、およびターゲットのコー
ナー部のエロージョンが抑制され、その結果、局所的な
エロージョンの進行速度が抑制されることによりターゲ
ットの交換頻度が少なくなり、ターゲットの使用効率が
向上するとともに、全体的に均一にスパッタされること
により成膜の均一性を向上させることができる。

【００４３】さらに、本発明の他のマグネトロンスパッ
タ装置は、基板と対向する位置に配置されたターゲット
の裏面に配置されたスパッタリング電極を、ターゲット
に対して平行に往復運動させ、スパッタリング電極が移
動する移動面積の少なくともコーナー部近傍を含む位置
に磁性材または外側磁石とは反対の極性の磁束を発生す
る永久磁石を配置するようにしたので、スパッタリング
電極が反転部に近づく度に外側磁石のＮ極から発せられ
る磁束が、内側磁石のＳ極へ向かう磁束と磁性材または
永久磁石のＳ極へ向かう磁束に分散され、このコーナー
部における電子の衝突散乱領域が拡大する。したがっ
て、スパッタリング電極のコーナー部における電子の局
所的な衝突散乱、およびターゲットのコーナー部のエロ
ージョンが抑制され、その結果、大型基板であってもタ
ーゲットのコーナー部に生じる局所的なエロージョンの
進行速度が抑制されることによりターゲットの交換頻度
が少なくなり、ターゲットの使用効率が向上するととも
に、全体的に均一にスパッタされることにより成膜の均
一性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパッタリング電極の一実施例を示す
平面図である。

【図２】本発明のスパッタリング電極の一実施例を示す
側断面図である。

【図３】本発明のスパッタリング電極の一実施例を示す
要部断面図である。

【図４】本発明のスパッタリング電極の他の実施例を示
す平面図である。

【図５】本発明のマグネトロンスパッタ装置の一実施例
を示す側断面図である。

【図６】本発明のマグネトロンスパッタ装置の一実施例
を示す平面図である。

【図７】本発明のマグネトロンスパッタ装置の他の実施
例を示す側断面図である。

【図８】本発明のマグネトロンスパッタ装置の他の実施
例を示す平面図である。

【符号の説明】

１…ターゲット、２…内側磁石、３…外側磁石、４…ヨ
ーク、８…磁性材、９…永久磁石、１１…真空容器、１
２…基板、１３…基板保持部材、１４…バッキングプレ
ート、１９…モータ（摺動手段）、２０…揺動軸（摺動
手段）、２１…ブラケット（摺動手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清野知之茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】垂直方向に磁束を発生するほぼ直方体形状
の内側磁石と、該内側磁石の周囲を所定間隙をもって取
り囲み、該内側磁石とは反対の極性の磁束を垂直方向に
発生する外側磁石と、該外側磁石と内側磁石とを結合す
るヨークとを備えたスパッタリング電極において、前記外側磁石の少なくともコーナー部外側を含む位置に
磁性材を配置したことを特徴とするスパッタリング電
極。
【請求項２】垂直方向に磁束を発生するほぼ直方体形状
の内側磁石と、該内側磁石の周囲を所定間隙をもって取
り囲み、該内側磁石とは反対の極性の磁束を垂直方向に
発生する外側磁石と、該外側磁石と内側磁石とを結合す
るヨークとを備えたスパッタリング電極において、前記外側磁石の少なくともコーナー部外側を含む位置
に、前記外側磁石とは反対の極性の磁束を垂直方向に発
生する永久磁石を配置したことを特徴とするスパッタリ
ング電極。
【請求項３】請求項１または２記載のスパッタリング電
極において、前記磁性材、または永久磁石が配置される
外側磁石のコーナー部は、電子が前記外側磁石と内側磁
石の間の磁束中を運動するときに、前記外側磁石の長辺
方向に沿う方向から短辺方向に沿う方向へ運動方向を変
えるコーナー部であることを特徴とするスパッタリング
電極。
【請求項４】真空容器と、この真空容器内に配置され、
膜を付着させるべき基板を保持する基板保持部材と、該
基板保持部材と対向する位置に配置されたターゲット
と、該ターゲットの裏面に配置され、垂直方向に磁束を
発生するほぼ直方体形状の内側磁石，該内側磁石の周囲
を所定間隙をもって取り囲み、該内側磁石とは反対の極
性の磁束を垂直方向に発生する外側磁石，該外側磁石と
内側磁石とを結合するヨークから成るスパッタリング電
極とを備え、前記スパッタリング電極によりターゲット
表面にトンネル状の磁界を形成することにより該ターゲ
ットをスパッタし、このスパッタにより飛散した粒子を
前記基板に付着させて膜を形成するマグネトロンスパッ
タ装置において、前記スパッタリング電極の少なくともコーナー部外側を
含む位置に磁性材を配置したことを特徴とするマグネト
ロンスパッタ装置。
【請求項５】真空容器と、この真空容器内に配置され、
膜を付着させるべき基板を保持する基板保持部材と、該
基板保持部材と対向する位置に配置されたターゲット
と、該ターゲットの裏面に配置され、垂直方向に磁束を
発生するほぼ直方体形状の内側磁石，該内側磁石の周囲
を所定間隙をもって取り囲み、該内側磁石とは反対の極
性の磁束を垂直方向に発生する外側磁石，該外側磁石と
内側磁石とを結合するヨークから成るスパッタリング電
極とを備え、前記スパッタリング電極によりターゲット
表面にトンネル状の磁界を形成することにより該ターゲ
ットをスパッタし、このスパッタにより飛散した粒子を
前記基板に付着させて膜を形成するマグネトロンスパッ
タ装置において、前記スパッタリング電極の少なくともコーナー部外側を
含む位置に、前記外側磁石とは反対の極性の磁束を垂直
方向に発生する永久磁石を配置したことを特徴とするマ
グネトロンスパッタ装置。
【請求項６】請求項４または５記載のマグネトロンスパ
ッタ装置において、前記磁性材、または永久磁石が配置
されるスパッタリング電極のコーナー部は、電子が前記
外側磁石と内側磁石の間の磁束中を運動するときに、前
記スパッタリング電極の長辺方向に沿う方向から短辺方
向に沿う方向へ運動方向を変えるコーナー部であること
を特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項７】真空容器と、この真空容器内に配置され、
膜を付着させるべき基板を保持する基板保持部材と、該
基板保持部材と対向する位置に配置されたターゲット
と、該ターゲットの裏面に配置され、垂直方向に磁束を
発生するほぼ直方体形状の内側磁石，該内側磁石の周囲
を所定間隙をもって取り囲み、該内側磁石とは反対の極
性の磁束を垂直方向に発生する外側磁石，該外側磁石と
内側磁石とを結合するヨークから成るスパッタリング電
極と、該スパッタリング電極をターゲットに対して平行
に往復運動させる摺動手段とを備えたマグネトロンスパ
ッタ装置において、前記摺動手段により往復運動することにより、前記スパ
ッタリング電極が移動する移動面積の少なくともコーナ
ー部近傍を含む位置に磁性材を配置したことを特徴とす
るマグネトロンスパッタ装置。
【請求項８】真空容器と、この真空容器内に配置され、
膜を付着させるべき基板を保持する基板保持部材と、該
基板保持部材と対向する位置に配置されたターゲット
と、該ターゲットの裏面に配置され、垂直方向に磁束を
発生するほぼ直方体形状の内側磁石，該内側磁石の周囲
を所定間隙をもって取り囲み、該内側磁石とは反対の極
性の磁束を垂直方向に発生する外側磁石，該外側磁石と
内側磁石とを結合するヨークから成るスパッタリング電
極と、該スパッタリング電極をターゲットに対して平行
に往復運動させる摺動手段とを備えたマグネトロンスパ
ッタ装置において、前記摺動手段により往復運動することにより、前記スパ
ッタリング電極が移動する移動面積の少なくともコーナ
ー部近傍を含む位置に、前記外側磁石とは反対の極性の
磁束を垂直方向に発生する永久磁石を配置したことを特
徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項９】請求項７または８記載のマグネトロンスパ
ッタ装置において、前記スパッタリング電極の移動面積
のコーナー部は、電子が前記外側磁石と内側磁石の間の
磁束中を運動するときに、前記マグネトロンスパッタ電
極の長辺方向に沿う方向から短辺方向に沿う方向へ運動
方向を変えるコーナー部であることを特徴とするマグネ
トロンスパッタ装置。
【請求項１０】請求項７および８記載のマグネトロンス
パッタ装置において、前記摺動手段はモータと、該モー
タにより回転駆動する揺動軸と、該揺動軸の回転運動を
直線運動に変換するブラケットから成ることを特徴とす
るマグネトロンスパッタ装置。