JPH1088339A

JPH1088339A - スパッタリング装置のマグネトロンカソード電極

Info

Publication number: JPH1088339A
Application number: JP26661196A
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: 1996-09-18
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 1998-04-07
Anticipated expiration: 2016-09-18
Also published as: JP3925967B2

Abstract

(57)【要約】【課題】磁石ユニットの往復運動方向におけるエロー
ジョン断面積に関して、長手方向両端部近傍におけるエ
ロージョン断面積が長手方向中央部のエロージョン断面
積よりも大きくならないようにして、ターゲットの利用
率を改善する。【解決手段】磁石ユニット５０の内側磁石７０の上面
はＳ極、外側磁石７２の上面はＮ極である。磁石ユニッ
ト５０の長手方向の両端付近は、端部を頂点とする三角
形となっている。すなわち、外側磁石７２は、最大幅を
示す位置Ａ１−Ａ１から端部７３に向かって幅が小さく
なっていき、端部７３が三角形の頂点となる。内側磁石
７０も同様の三角形になっている。そして、この三角形
の部分において、外側磁石７２の内周面と内側磁石７０
の外周面との最短距離Ｌ２は、磁石ユニットの長手方向
中央付近における外側磁石７２と内側磁石７０との最短
距離Ｌ１よりも小さくなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はスパッタリング装
置のマグネトロンカソード電極に関し、特に、ターゲッ
トの全体を有効に消費できるように磁石ユニットの構造
を改良したマグネトロンカソード電極に関する。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリング装置では各種の電極構造
が提案されているが、その中でも、マグネトロン方式の
電極が工業的に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からである。従来のマグネト
ロン方式の電極には様々なタイプが存在する。現在のと
ころ、平板状の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
の製造用として、大面積の基板上に、均一な膜厚分布で
均質に成膜することが要求されている。この要求を満た
すスパッタリング装置として、カソード電極を静止状態
にして、基板の方を連続的に移動させながら成膜を行う
方式がある。しかし、この装置は、ロードロック室や、
加熱室、搬送用緩衝空間、スパッタ室等を備える必要が
あり、装置が巨大化する傾向があった。また、ターゲッ
ト面上にスパッタされない領域が残るため、ゴミなどの
パーティクルが発生し、液晶表示装置の歩留まりを低下
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。

【０００３】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て、ターゲットの
消耗領域を広くしたスパッタリング装置が検討されてい
る。特にマグネトロンカソードに注目すると、例えば特
開平５−２３９６４０号公報に開示された装置では、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て、ターゲットにおけるエロージ
ョン分布の均一性を改善している。また、特開平４−３
２９８７４号公報や特開平５−９７２４号公報に開示さ
れた装置でも、単一の磁石ユニットを往復運動させる類
似例が開示されている。

【０００４】上記の従来装置によれば、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でのエロージ
ョン領域が拡大するため、ターゲットの利用率が向上
し、エロージョンの遍在を少なくできる。また、基板に
形成される薄膜の膜厚の均一性及び膜質の均質性が向上
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も有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、磁石組立体
をターゲットに対して往復運動させる方式のマグネトロ
ンカソードでは、次のような問題点がある。

【０００６】図１２は、従来のマグネトロンカソードで
使われている細長い矩形の磁石ユニットを示すものであ
り、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。この磁石
ユニットは、内側磁石１０と外側磁石１２とからなる。

【０００７】図１３は、図１２の磁石ユニットを一つだ
け含む磁石組立体を往復運動させる運動機構を示す平面
図である。磁石組立体１４にはクランクシャフト１６の
一端が回転可能に連結され、クランクシャフト１６の他
端は回転円板１８に回転可能に連結されている。回転円
板１８が回転すると磁石組立体１４は矢印２０の方向に
往復運動する。クランクシャフト１６の長さが回転円板
１８の直径よりも十分大きい場合は、回転円板１８が等
速回転運動をすると磁石組立体１４の移動速度は正弦関
数的に変化する。ただし、回転円板１８の回転速度を適
当に変調すれば、磁石組立体１４の移動速度を等速にす
ることもできる。

【０００８】図１２の磁石ユニットを用いたマグネトロ
ンカソード電極の場合、磁石組立体が静止していれば、
ターゲットのエロージョン領域は細長い環状になる。こ
のエロージョン領域のエロージョン深さを等高線表示し
たものを図１４（Ａ）に示す。図１４（Ｂ）はその場合
のエロージョン断面積を示すグラフであり、横軸は磁石
ユニットの長辺方向の位置であり、縦軸は磁石ユニット
の短辺方向の断面におけるエロージョン断面積である。
すなわち、図１４（Ｂ）のＢ１点のエロージョン断面積
は、図１４（Ａ）のＢ１−Ｂ１線に沿ったエロージョン
断面２０の合計の断面積を示す。同様に、図１４（Ｂ）
のＢ２点のエロージョン断面積は、図１４（Ａ）のＢ２
−Ｂ２線に沿ったエロージョン断面２２の断面積を示
す。そして、図１４（Ｂ）から分かるように、Ｂ２点の
エロージョン断面積は、Ｂ１点のエロージョン断面積よ
りも増加している。その断面積比はＢ１：Ｂ２＝１：
１．３５である。

【０００９】図１２の磁石ユニットを短辺方向に５００
ｍｍの振幅（以下、ストロークという。）で往復運動さ
せた場合、ターゲットのエロージョン深さの絶対値の分
布は図１５に示すようになる。この３次元グラフの高さ
がエロージョンの深さに相当する。矢印２４は往復運動
の方向である。このグラフで特徴的な点は、磁石ユニッ
トの往復運動の折り返し点付近（Ｙ方向の両端部付近）
でエロージョン深さが大きくなり、そのうちでも、磁石
ユニットの長辺方向（Ｘ方向）の両端部でエロージョン
深さが特に大きくなっていることである。ターゲットの
利用率を考えた場合、エロージョンの最深部がターゲッ
ト厚さに達した時点でターゲットの寿命になるので、図
１５に示すような急峻なピーク２６、２７、２８、２９
が存在すると、ターゲットの利用率は低くなる。

【００１０】ところで、細長い矩形の磁石ユニットが静
止している場合には、磁石ユニットの長手方向の両端付
近と長手方向中央部とではエロージョン深さがほぼ等し
くなるのに、往復運動させた場合には、長手方向の両端
付近が中央部よりもターゲットが深くエッチングされ
る。その理由は、図１４（Ｂ）に示すように、磁石ユニ
ットの短辺方向の断面において、磁石ユニットの長手方
向両端付近（Ｂ２点）におけるエロージョン断面積が長
手方向中央付近でのエロージョン断面積に比べて大きく
なっているためである。また、図１５に示すように往復
運動の折り返し点付近で全体的にエロージョン深さが大
きくなっている理由は、往復運動が正弦関数的であるた
めに、折り返し点付近で運動速度が減少して、磁石ユニ
ットの滞在時間が往復運動の中央部付近に比べて長くな
るためである。

【００１１】磁石ユニット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ロージョン深さが大きくなる傾
向は解消する。しかしながら、この図１６で明らかなよ
うに、磁石ユニットの長手方向両端付近においてエロー
ジョン深さが大きくなる傾向は依然として残っており、
この部分でターゲットの利用率が律速されるという欠点
を持つ。

【００１２】また、複数の磁石ユニットを含む磁石組立
体を持つマグネトロンカソード電極を考えると、磁石組
立体のストロークは単一の磁石ユニットを用いた場合に
比べて短くなる。そこで、図１２の磁石ユニットを静止
した場合と、ストロークを磁石ユニットの幅よりも短く
した場合の、単一の磁石ユニットで形成されるエロージ
ョン深さのグラフを図１７〜図２０に示す。これらのグ
ラフでは、細長い磁石ユニットのうち、長手方向の中点
から一方の端部までの領域（すなわち２分の１の領域）
についてだけエロージョン深さを示す。残り半分の領域
は図示したグラフと対称になる。図１７は磁石ユニット
を静止した場合、図１８はストロークが磁石ユニットの
幅の１／５、図１９はストロークが磁石ユニットの幅の
１／３、図２０はストロークが磁石ユニットの幅の３／
５の場合に対応するものである。往復運動方向はいずれ
もＹ方向である。

【００１３】磁石ユニットを静止した場合には、図１７
に示すように、エロージョン深さのピークが二つの稜線
として明確に現れるが、そのピーク深さは、長手方向
（Ｘ方向）の中央付近と両端付近でほぼ同じである。次
に、ストロークが磁石ユニットの幅の１／５になるよう
に磁石ユニットをＹ方向に往復運動させると、図１８に
示すように、エロージョン深さの二つの稜線のピークが
少しだけ減少する。ただし、長手方向両端部ではピーク
があまり減少しない。さらに、ストロークが磁石ユニッ
トの幅の１／３になるように磁石ユニットをＹ方向に往
復運動させると、図１９に示すように、長手方向の中央
付近ではエロージョン深さの二つの稜線のピークはかな
り減少する。しかし、長手方向両端部ではピークの減少
はわずかであリ、依然として大きなピークを保ってい
る。さらに、ストロークが磁石ユニットの幅の３／５に
なるように磁石ユニットをＹ方向に往復運動させると、
図２０に示すように、長手方向の中央付近ではエロージ
ョン深さの三つの稜線ができる。長手方向両端部ではピ
ーク深さはかなり減少してくるが、やはり、中央付近よ
りも大きなピークを保っている。ところで、磁石ユニッ
トを静止した場合よりも往復運動させた方が、長手方向
中央部のピーク深さと両端部のピーク深さとの比率が大
きくなるのは、図１４（Ａ）から理解できるように、長
手方向中央部では往復運動によってプラズマ滞在部分が
ターゲット上を移動するが、長手方向両端付近では往復
運動しても同じターゲット領域に常にプラズマが滞在す
るような状況が起きるからである。この両端付近でのエ
ロージョン深さのピークによってターゲットの利用率は
制限される。

【００１４】この発明は上述の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、磁石ユニットを往復
運動させるタイプのマグネトロンカソード電極におい
て、ターゲットの利用率を向上することにある。この発
明の別の目的は、ターゲットを均一にスパッタして基板
に形成される膜厚分布の均一性を高めることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明のマグネトロン
カソード電極は、磁石ユニットの往復運動方向における
ターゲット表面上のエロージョン断面積に関して、エロ
ージョン領域の長手方向両端部近傍におけるエロージョ
ン断面積が長手方向中央部のエロージョン断面積よりも
大きくならないように、磁石ユニットが構成されてい
る。そのための磁石ユニットの構造としては、磁石ユニ
ットの長手方向両端部近傍における往復運動方向の磁石
ユニットの幅は、長手方向中央部における磁石ユニット
の幅よりも小さくなっている。さらに、磁石ユニットの
長手方向両端部近傍における外側磁石と内側磁石との最
短距離が、長手方向中央部における外側磁石と内側磁石
との最短距離よりも小さくなっている。また、別の観点
から言えば、磁石ユニットの長手方向両端部近傍におけ
る前記往復運動方向に沿った外側磁石と内側磁石との距
離は、長手方向中央部における前記往復運動方向に沿っ
た外側磁石と内側磁石との距離に等しくできる。

【００１６】このような構成により、磁石ユニットを往
復運動させた場合に、磁石ユニットの長手方向両端部に
おけるエロージョン深さは従来の磁石ユニットほどには
大きくならず、ターゲットの利用率が改善される。

【００１７】磁石ユニットの長手方向の両端部の形状は
三角形にするのが好ましい。すなわち、外側磁石の外形
を、磁石ユニットの長手方向両端部を頂点とする三角形
とし、この三角形の部分では、外側磁石と内側磁石との
最短距離を、磁石ユニットの長手方向中央部における外
側磁石と内側磁石との最短距離よりも小さくする。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１はこの発明のマグネトロンカ
ソード電極の一実施形態の全体構成を示す正面断面図で
ある。真空チャンバの壁部３０に形成された開口部に、
絶縁スペーサ３２とＯリング３４を介して、カソード本
体３６が取り付けられる。カソード本体３６の上部側
（真空室側）にはＯリング３８を介して裏板４０が取り
付けられる。カソード本体３６と裏板４０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側とを隔てている。大気側と真空側
の間の気密封止は上記Ｏリング３４、３８によりなされ
る。裏板４０の表面にはターゲット４２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４２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
防止するためにシールド４４が設けられる。

【００１９】裏板４０の大気側には、裏板４０とターゲ
ット４２を冷却するために、冷却水を流す流路４６を形
成するジャケット４８が、Ｏリング４９を介して取り付
けられる。流路４６を流れる冷却水によって裏板４０の
全体を均一に冷却できる。

【００２０】ジャケット４８の背後には磁石ユニット５
０が１個配置されている。この磁石ユニット５０は磁石
固定板５２に固定される。磁石ユニット５０と磁石固定
板５２により磁石組立体５４が構成される。磁石組立体
５４はガイドレール５６に沿って移動でき、矢印５８の
方向に往復運動する。磁石固定板５２は、ピン６０とア
ーム６２とピン６４とを介して回転円板６６に連結され
る。回転円板６６はモータ６８の回転軸に連結される。
モータ６８が回転すると回転円板６６が回転し、磁石組
立体５４は左右に往復運動する。磁石組立体５４のスト
ロークは、回転円板６６上のピン６４の取り付け位置で
定まる直径Ｄに等しい。なお、回転円板６６上にはピン
６４を連結できる孔が複数個設けられており、ピン６４
の位置を変えることにより磁石組立体５４のストローク
を変えることができる。モータ６８はカソード電極の背
面全体を覆うカソードカバー（図示せず）に固定され
る。カソード本体３６と裏板４０とジャケット４８は電
気的に接続され、かつ、これらの部材は他の部分からは
電気的に絶縁されている。カソード本体３６には外部の
電源（図示せず）から電力が供給される。

【００２１】図２（Ａ）は磁石ユニット５０の斜視図で
あり、（Ｂ）はその平面図である。磁石ユニット５０
は、内側磁石７０と外側磁石７２とヨーク７４から構成
される。内側磁石７０と外側磁石７２では磁極の極性は
互いに反対である。この実施例では、内側磁石７０の上
面（ターゲットに対向する表面）はＳ極（下面はＮ
極）、外側磁石７２の上面はＮ極（下面はＳ極）となっ
ている。

【００２２】図３は図２の磁石ユニットの長手方向の両
端付近の拡大平面図である。この両端付近は、端部を頂
点とする三角形となっている。すなわち、外側磁石７２
は、最大幅を示す位置Ａ１−Ａ１から端部７３に向かっ
て幅が小さくなっていき、端部７３が三角形の頂点とな
る。内側磁石７０も同様の三角形になっている。そし
て、この三角形の部分において、外側磁石７２の内周面
と内側磁石７０の外周面との最短距離Ｌ２は、磁石ユニ
ットの長手方向中央付近における外側磁石７２と内側磁
石７０との最短距離Ｌ１よりも小さくなっている。この
実施形態では、Ｌ１＝２０ｍｍ、Ｌ２＝１７．３ｍｍで
ある。また、磁石ユニットの長手方向中央部での外側磁
石７２の幅Ｗは１２０ｍｍであり、Ａ１−Ａ１線から端
部７３までの長さＨは１２０ｍｍである。そして、長手
方向中央部から端部７３に至るまでの全ての領域におい
て、Ｙ方向に沿っての外側磁石７２と内側磁石７０の距
離は２０ｍｍである。すなわち、磁石ユニットの往復運
動方向（Ｙ方向）に沿った外側磁石と内側磁石との距離
は、磁石ユニットの長手方向両端部近傍と長手方向中央
部とで互いに等しくなる。

【００２３】図４（Ａ）は、図２の磁石ユニットを静止
してスパッタリングした場合におけるターゲットのエロ
ージョン深さを等高線表示したものである。図４（Ｂ）
はその場合のエロージョン断面積を示すグラフであり、
横軸は磁石ユニットの長辺方向の位置、縦軸は磁石ユニ
ットの長手方向に垂直な方向の断面におけるエロージョ
ン断面積である。すなわち、図４（Ｂ）のＣ１点のエロ
ージョン断面積は、図４（Ａ）のＣ１−Ｃ１線に沿った
エロージョン断面７６の合計の断面積を示す。同様に、
図４（Ｂ）のＣ２点のエロージョン断面積は、図４
（Ａ）のＣ２−Ｃ２線に沿ったエロージョン断面７８の
断面積を示す。そして、図４（Ｂ）から分かるように、
Ｃ１断面とＣ２断面におけるエロージョン断面積はほぼ
等しい。換言すれば、磁石ユニットの長手方向両端部の
エロージョン断面積は、長手方向中央付近のエロージョ
ン断面積よりも大きくならない。この点が、従来の磁石
ユニットと大きく異なっている。図４（Ｂ）に示すよう
なエロージョン断面積を有する磁石ユニットを、長手方
向に垂直な方向に往復運動させると、Ｃ２断面（長手方
向の両端部近傍）とＣ１切断（長手方向の中央部）での
エロージョン深さはほぼ等しくなる。

【００２４】図５は図２の磁石ユニットを長手方向に垂
直な方向にストローク５００ｍｍで往復運動させた場合
のターゲットのエロージョンの深さの絶対値の分布のグ
ラフである。矢印８０は往復運動の方向である。図５に
よれば、図１６の従来例に見られるような、磁石ユニッ
トの長手方向両端部で深くエッチングされる傾向は観測
されない。図５の場合、ターゲットの利用率は約６４％
となり、図１６の従来例の場合の利用率５２％に比べて
改善されている。なお、ターゲットの利用率とは、使用
前のターゲットの体積に対する、スパッタリングされて
利用限界に達したターゲットの体積の割合をいう。

【００２５】磁石ユニットの長手方向両端付近の形状は
図３のような三角形に限定されない。磁石ユニットの往
復運動方向におけるターゲット表面上のエロージョン断
面積に関して、長手方向両端部近傍におけるエロージョ
ン断面積が長手方向中央部のエロージョン断面積よりも
大きくならなければ、磁石ユニットの長手方向両端付近
の形状を三角形以外の形状にしてもよい。

【００２６】図６は、図２の磁石ユニット５０を複数個
設けた磁石組立体の平面図である。この実施形態では、
磁石組立体８２は５個の磁石ユニット５０を含んでい
る。各磁石ユニット５０は、その長手方向が互いに平行
になるように磁石固定板に固定される。それ以外のマグ
ネトロンカソード電極の構成は、図１に示すものと同じ
である。ただし、磁石ユニット５０の個数が増加した分
だけ磁石組立体８２のストロークは短くなる。矢印８４
は往復運動方向である。この実施形態では、磁石ユニッ
ト５０の個数は５個になっているが、本発明はこれに限
定されず、磁石ユニットの数はいくつにしてもよい。

【００２７】次に、複数の磁石ユニットを磁石組立体に
設ける場合を想定して、図２の磁石ユニットを静止した
場合と、ストロークを磁石ユニットの幅よりも短くした
場合の、単一の磁石ユニットで形成されるエロージョン
深さのグラフを図７〜図１０に示す。これらのグラフで
は、細長い磁石ユニットのうち、長手方向の中点から一
方の端部までの領域（すなわち２分の１の領域）につい
てだけエロージョン深さを示す。残り半分の領域は図示
したグラフと対称になる。図７は磁石ユニットを静止し
た場合、図８はストロークが磁石ユニットの幅の１／
５、図９はストロークが磁石ユニットの幅の１／３、図
１０はストロークが磁石ユニットの幅の３／５の場合に
対応するものである。いずれのグラフでも、往復運動方
向はＹ方向である。

【００２８】図７〜図１０のグラフは、従来の磁石ユニ
ットに対する図１７〜図２０のグラフに対応しており、
ストロークをゼロから増加させていった場合のエロージ
ョン深さの変化状況は、互いに類似している。すなわ
ち、ストロークを増加させていくに従って（すなわち図
７から図１０に移行するに従って）、磁石ユニットの長
手方向両端付近のエロージョン深さのピーク値は少しず
つ減少していく。そして、その減少割合を従来例の図１
７〜図２０と比較すると、本発明における図７〜図１０
の方が、ストロークの増加に伴う長手方向両端部付近の
エロージョン深さのピーク値の減少割合が大きくなって
いる。

【００２９】図１１は、この減少割合を本発明と従来例
とで比較したグラフである。横軸は往復運動のストロー
ク、縦軸はエロージョンの最大深さ（長手方向両端部付
近のエロージョン深さのピーク値）である。このグラフ
から分かるように、本発明の実施形態（図２の磁石ユニ
ットを用いたもの）の方が従来例に比べて、ストローク
の増加によるエロージョン最大深さの減少の度合が大き
い。すなわち、同一のストロークに対して、本発明の実
施形態の方がターゲット利用率は大きくなる。その理由
は次のとおりである。図２の磁石ユニットは、磁石ユニ
ットの長手方向両端付近において、長手方向に垂直な方
向（往復運動の方向）における磁石ユニットの幅は、図
１２の従来の磁石ユニットよりも小さくなっている。そ
のために、磁石ユニットを往復運動したときに、磁石ユ
ニットの長手方向両端付近に対応するターゲット上の一
点を着目すると、この場所のプラズマの滞在時間は、従
来の磁石ユニットの場合よりも短くなり、その結果とし
て、往復運動時のエロージョン深さのピークが低くな
る。

【００３０】図２１は、磁石ユニットの変更例について
の図３と同様の図であり、長手方向の両端付近の拡大平
面図を示している。この磁石ユニットの端部は、三つの
領域からなっている。第１領域８６は外側磁石８８の幅
が徐々に狭くなっていく領域であり、第２領域９０は外
側磁石８８の幅が一定の領域であり、第３領域９２は外
側磁石８８の幅がさらに狭くなっていって三角形を作る
領域である。この変更例では、磁石ユニットの長手方向
中央部での外側磁石８８の幅Ｗは１２０ｍｍであり、第
１領域８６が始まる地点から頂点９４までの長さＨは１
２０ｍｍである。磁石ユニットの長手方向中央部では外
側磁石８８と内側磁石８９の最短距離Ｌ３は２０ｍｍで
あり、第１領域８６での最短距離Ｌ４は１７．３ｍｍで
あり、第２領域９０での最短距離Ｌ５は２０ｍｍであ
り、第３領域９２での最短距離Ｌ６は１４．１ｍｍであ
る。そして、長手方向中央部から第３領域９２に至るま
での全ての領域において、Ｙ方向に沿っての外側磁石８
８と内側磁石８９の距離はすべて２０ｍｍである。

【００３１】図２２（Ａ）は図２１に示す磁石ユニット
の平面図であり、（Ｂ）はこの磁石ユニットを用いた場
合のターゲット上のエロージョン断面積を示すグラフで
ある。（Ｂ）のグラフから分かるように、磁石ユニット
の長手方向中央部から第２領域９０の先端付近までは、
エロージョン断面積がほぼ一定となり、それよりも端部
に行くに従ってエロージョン断面積は低下していく。し
たがって、この磁石ユニットを用いた場合もターゲット
の利用率は改善する。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、磁石ユニットを往復運
動させた場合に、磁石ユニットの長手方向両端部におけ
るエロージョン深さは従来の磁石ユニットほどには大き
くならず、ターゲットの利用率が改善される。また、大
面積の基板上に成膜した薄膜の膜厚分布及び膜質の均一
性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のマグネトロンカソード電極の一実施
形態の全体構成を示す正面断面図である。

【図２】図１のマグネトロンカソード電極に設けた磁石
ユニットの斜視図と平面図である。

【図３】図２の磁石ユニットの長手方向の両端付近の拡
大平面図である。

【図４】図２の磁石ユニットによるエロージョン深さの
等高線表示のグラフと、エロージョン断面積のグラフで
ある。

【図５】図２の磁石ユニットを往復運動させたときのエ
ロージョン深さの３次元グラフである。

【図６】磁石ユニットを複数個設けた磁石組立体の平面
図である。

【図７】図２の磁石ユニットを静止した状態のエロージ
ョン深さの３次元グラフである。

【図８】図２の磁石ユニットをその幅の１／５のストロ
ークで往復運動させたときのエロージョン深さの３次元
グラフである。

【図９】図２の磁石ユニットをその幅の１／３のストロ
ークで往復運動させたときのエロージョン深さの３次元
グラフである。

【図１０】図２の磁石ユニットをその幅の３／５のスト
ロークで往復運動させたときのエロージョン深さの３次
元グラフである。

【図１１】ストロークの増加に伴う長手方向両端部付近
のエロージョン深さのピーク値の減少割合を本発明と従
来例とで比較したグラフである。

【図１２】従来の磁石ユニットの斜視図と平面図であ
る。

【図１３】磁石組立体を往復運動させる運動機構を示す
平面図である。

【図１４】従来の磁石ユニットによるエロージョン深さ
の等高線表示のグラフと、エロージョン断面積のグラフ
である。

【図１５】従来の磁石ユニットを往復運動させたときの
エロージョン深さの３次元グラフである。

【図１６】従来の磁石ユニットを等速往復運動させたと
きのエロージョン深さの３次元グラフである。

【図１７】従来の磁石ユニットを静止した状態のエロー
ジョン深さの３次元グラフである。

【図１８】従来の磁石ユニットをその幅の１／５のスト
ロークで往復運動させたときのエロージョン深さの３次
元グラフである。

【図１９】従来の磁石ユニットをその幅の１／３のスト
ロークで往復運動させたときのエロージョン深さの３次
元グラフである。

【図２０】従来の磁石ユニットをその幅の３／５のスト
ロークで往復運動させたときのエロージョン深さの３次
元グラフである。

【図２１】磁石ユニットの変更例の長手方向の両端付近
の拡大平面図である。

【図２２】図２１の磁石ユニットの平面図とエロージョ
ン断面積のグラフである。

【符号の説明】

３６カソード本体４０裏板４２ターゲット５０磁石ユニット５２磁石固定板５４磁石組立体５６ガイドレール６２アーム６６回転円板６８モータ７０内側磁石７２外側磁石７４ヨーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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運動さ
せる運動機構とを備える、スパッタリング装置のマグネ
トロンカソード電極において、次の特徴を備えるマグネ
トロンカソード電極。（イ）前記磁石組立体は少なくとも一つの磁石ユニット
を含む。（ロ）各磁石ユニットはターゲットの表面に環状の細長
いエロージョン領域を発生させる。（ハ）各磁石ユニットは、前記エロージョン領域の長手
方向に垂直な方向に往復運動できる。（ニ）前記磁石ユニットは、ターゲットに対向する表面
側に磁極を有する細長い内側磁石と、ターゲットに対向
する表面側に磁極を有していて前記内側磁石を取り囲む
外側磁石とを含み、前記内側磁石の磁極と前記外側磁石
の磁極は互いに逆極性である。（ホ）前記磁石ユニットの長手方向両端部近傍における
往復運動方向の磁石ユニットの幅は、長手方向中央部に
おける磁石ユニットの幅よりも小さい。（ヘ）前記磁石ユニットの長手方向両端部近傍における
外側磁石と内側磁石との最短距離は、長手方向中央部に
おける外側磁石と内側磁石との最短距離よりも小さい。
【請求項２】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運動さ
せる運動機構とを備える、スパッタリング装置のマグネ
トロンカソード電極において、次の特徴を備えるマグネ
トロンカソード電極。（イ）前記磁石組立体は少なくとも一つの磁石ユニット
を含む。（ロ）各磁石ユニットはターゲットの表面に環状の細長
いエロージョン領域を発生させる。（ハ）各磁石ユニットは、前記エロージョン領域の長手
方向に垂直な方向に往復運動できる。（ニ）前記磁石ユニットは、ターゲットに対向する表面
側に磁極を有する細長い内側磁石と、ターゲットに対向
する表面側に磁極を有していて前記内側磁石を取り囲む
外側磁石とを含み、前記内側磁石の磁極と前記外側磁石
の磁極は互いに逆極性である。（ホ）前記磁石ユニットの長手方向両端部近傍における
往復運動方向の磁石ユニットの幅は、長手方向中央部に
おける磁石ユニットの幅よりも小さい。（ヘ）前記磁石ユニットの長手方向両端部近傍における
前記往復運動方向に沿った外側磁石と内側磁石との距離
は、長手方向中央部における前記往復運動方向に沿った
外側磁石と内側磁石との距離に等しい。
【請求項３】前記磁石ユニットの長手方向両端部近傍
では、ターゲット表面に平行な断面における外側磁石の
外形が、磁石ユニットの長手方向両端部を頂点とする三
角形になっていることを特徴とする請求項１または２に
記載のマグネトロンカソード電極。
【請求項４】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運動さ
せる運動機構とを備える、スパッタリング装置のマグネ
トロンカソード電極において、次の特徴を備えるマグネ
トロンカソード電極。（イ）前記磁石組立体は少なくとも一つの磁石ユニット
を含む。（ロ）各磁石ユニットはターゲットの表面に環状の細長
いエロージョン領域を発生させる。（ハ）各磁石ユニットは、前記エロージョン領域の長手
方向に垂直な方向に往復運動できる。（ニ）前記磁石ユニットの往復運動方向におけるターゲ
ット表面上のエロージョン断面積に関して、エロージョ
ン領域の長手方向両端部近傍におけるエロージョン断面
積が長手方向中央部のエロージョン断面積よりも大きく
ならないように、磁石ユニットが構成されている。