JPH11500490A

JPH11500490A - 磁性ターゲット材料のスパッタ方法及び装置

Info

Publication number: JPH11500490A
Application number: JP7512729A
Authority: JP
Inventors: マンリー，バリー・ダブリュー
Original assignee: マンリー，ケリー
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1994-10-21
Publication date: 1999-01-12
Also published as: AU1829795A; ATE251233T1; DE69433208T2; DE69433208D1; WO1995012003A2; EP0724652A4; WO1995012003A3; EP0724652A1; EP0724652B1

Abstract

(57)【要約】スパッタ用磁石構造体は、磁性ターゲットの前面上にプラズマ閉込め磁気トンネルを生成するのに十分な強度を有する磁界を発生する。磁性ターゲットの背面からある離間距離の所に配置した磁気分路は、ターゲットの侵食によって解放される過剰磁束のために代替経路を提供する。磁気分路によって提供されるこの代替経路は、ターゲットの前面を出て、スパッタ領域に入り、そして再びターゲットの前面に入る殆どの経路よりも低い磁気抵抗を有する。従って、殆どの過剰磁束がスパッタ領域に侵入するのを阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】磁性ターゲット材料のスパッタ方法及び装置詳細な説明１．技術分野本発明は、一般的にはマグネトロン・スパッタ法の分野に関し、更に特定すれば、磁性ターゲット材料をスパッタするプレーナ型マグネトロン・スパッタリング装置に関するものである。２．背景技術グロー放電スパッタ法は、様々な種類のセラミック材料及び金属材料の薄膜を物体表面上に堆積させるため、広く用いられている公知のプロセスである。例えば、グロー放電スパッタ法は、電子産業において、集積回路半導体や光電セル、並びにオーディオ、ビデオ及びコンピュータの各用途に使用される磁気テープや磁気ディスクを生産するために、一般的に用いられている。また、スパッタ法は、建築用ガラス、コンピュータ・スクリーン、板状金属、サングラス、自動車部品、自動車グレージング、外科用インプラント(surgical implants)、宝石、工具ビット、板状プラスチック、繊維、及び光ファイバ（以上、ほんの一部を例示）の上に被膜を堆積させるのにも使用されている。グロー放電スパッタ法の一種に、２極スパッタ法がある。２極スパッタ法は、通常、真空室内において、しかも非常に低い圧力に保持されたアルゴンのような不活性スパッタ用ガスの存在下で行う。スパッタする材料（通常、ターゲットと呼ぶ）は、ＤＣ電源の負端子に接続して、陰極として機能させる。電源の正端子は、用途に応じて、別個の陽極構造体に接続したりあるいは真空室自体に接続できる。それらターゲット／陰極と陽極との間の強力な電界が、スパッタ用ガスをイオン化し、グロー放電を生成させる。ターゲット／陰極を強い負電位に保持するので、グロー放電からの正イオンはターゲット材料を衝撃して、ターゲット原子を放出させ、そしてこれが、ターゲットの視線内に通常配置する作業片又は基板上に堆積する。しかしながら、残念なことに、この２極スパッタ・プロセスは遅く、他の膜堆積技術と比べ、相対的に非効率である。２極スパッタ・プロセスの効率は、磁界を用いてグロー放電をターゲットの至近に閉じ込めることによって飛躍的に高まっている。基本的に、スパッタ率（即ち、入射イオン当たりの放出又はスパッタされるターゲット原子の数）は、入射イオンのエネルギに依存するが、総合的なスパッタ速度は、入射イオンのエネルギと、所与の時間中にターゲット表面を衝撃するイオンの数との双方に依存する。従って、スパッタ速度の上昇は、磁界を用いてグロー放電内において生成したイオン及び電子を、ターゲット表面の至近の領域に閉じ込めることによって図ることができる。このようなプラズマ閉込め磁界の存在によって、スパッタ処理をより低いガス圧で行うことができるようになること、グロー放電を電極の近傍に閉じ込めること、電子の基板への衝撃を減らすこと、等のその他の利点を得ることもできる。磁気スパッタリング装置のある一般的なタイプは、プレーナ型マグネトロンであり、このように命名されたのは、ターゲットが平らな円形又は矩形の板という形状であるからである。このターゲット板の背後に配置した強力な磁石は、ターゲットの前面に隣接して、強力なプラズマ閉込め磁界を生成し、従ってスパッタ効率を大幅に高める。プラズマ閉込め磁界には多数の形状や構成が存在するが、一般的なのは、プラズマ閉込め磁界がターゲット材料表面上で、閉ループ環又は「レーストラック」を形成するような形状とすることである。横断面でみると、その磁界の磁束線が、ターゲット表面上でループあるいはアーチを描いて磁気「トンネル」を形成し、これがグロー放電を、ターゲットの前面に隣接する環状又はレーストラック状の領域に閉じ込める。公知のように、陽極とターゲット／陰極との間の高電圧によって発生し、その閉ループ磁界と共に作用する電界は、グロー放電内の電子に、レーストラックに沿ったある正味速度(net velocity)を得させ、電子速度ベクトルの大きさ及び方向は、電界ベクトルＥと磁界ベクトルＢとのベクトル・クロス乗積によって与えられる（ＥｘＢ速度として知られている）。その支配的な電子経路の形状が、ターゲット材料の内のスパッタする部分を規定する。プレーナ型マグネトロンは、アルミニウムやその合金のような非磁性ターゲット材料のスパッタに、広範囲に使用されているが、例えば、鉄、ニッケル、鉄− ニッケル合金、及びコバルト−クロム合金のような、透磁率が１よりも相当に大きい磁性材料をスパッタするのには、特に効率的であるとは判明していない。単にプレーナ型マグネトロン内の非磁性ターゲットを、これと同一の全体的構造を有する強磁性ターゲットと置き換えるだけでは、通常、その磁界の全てではないにしても殆どを、その磁性ターゲットを通して分路(shunt)させることになる。このために、ターゲット上のプラズマ閉込め磁気トンネルの強度が、もはやターゲット表面上にプラズマを効果的に閉じ込められない点にまで低下し、従ってプレーナ型マグネトロン・スパッタリングを通常の２極スパッタリングのそれまで低下させてしまい、またそれに伴いスパッタ速度が比較的遅くなると共に非効率的となってしまう。磁性ターゲット材料（即ち、透磁率が１よりも相当に大きい材料）をスパッタする際の上記問題に対する解決策の１つとして、非常に薄いターゲットを使い、このターゲットが磁界全体をショートさせないようにしたものがある。ターゲットが十分薄ければ（高い強磁性の材料では約２〜３ｍｍ）、十分な過剰磁束がターゲットの前面上に残って、プラズマ閉込め磁気トンネルを生成する。しかしながら、残念なことに、このような薄いターゲットは急速に枯渇するため、頻繁な置き換え並びにスパッタリング装置のかなりのダウンタイムが必要となる。上記問題の別の解決策に、磁界を強めることによってより厚いターゲットのスパッタを可能にするというものがある。勿論、ターゲットが厚い程より多くの磁束が分路する傾向があるので、ターゲットの前面上にプラズマ閉込め磁気トンネルを生成するには、十分に大きな磁界が必要となる。通常、マグネトロン効果を実現するには、ターゲット表面に平行な方向に約８０ないし１００ガウスの範囲の磁界強度が必要である。磁石は強いほど高価であるが、少なくとも理論的には、より強い磁石の付加的なコストを相殺するのに十分な厚さの磁性ターゲットのスパッタに適したマグネトロンが得られる。しかしながら、残念なことに、磁性ターゲット材料と共に使用するのに設計されたスパッタ用マグネトロンには、更に克服が困難であることが判明した別の問題がある。即ち、プラズマの厳しい磁気狭窄(magnetic pinching)である。この磁気狭窄現象は、磁気トンネルの領域内の電子に作用する力を概略的に描いた第１図を参照することによって、最も良く理解できよう。ある従来技術のマグネトロンでは、磁石構造体Ｍは磁界を生成し、これは、複数の磁束線Ｆによって特徴付けることができ、そしてその磁束線の１本を第１図に示す。第１図に示す磁束線Ｆは、ターゲットの前面のすぐ近くの磁界形状を表わしている。点１及び点３は、トンネルの中央領域における、中心軸Ｃの左側及び右側の点である。点２は、トンネルの中心軸Ｃ上の点であり、磁束線Ｆと一致している。トンネル磁界内のターゲット位置は、点１、点２及び点３の各々がスパッタ・プロセスの間のある時に、ターゲットの前面と一致するような位置である。公知のように、磁界Ｆの曲率は、点１及び点３に位置する電子に、横方向の力Ｆ₁を受けさせ、これがそれらをトンネルの中心軸Ｃに向かって押すようになっている。点２において磁界は垂直方向成分（即ち極片の平面に直交する成分）を有しないので、点２では電子は横方向力を受けない。プラズマ内の電子に対する横方向力Ｆ₁の作用は、磁気トンネルの中心軸Ｃに向かってそれらを強制又は狭窄(pinch)する。スパッタによって生ずる侵食(erosion)はグロー放電プラズマ内の電子密度に関係するので、この狭窄現象の効果は、磁気トンネルの中心軸Ｃに沿った侵食速度を速めることになる。この狭窄現象はアーチ状磁気トンネルを有するプレーナ型マグネトロンの全てのタイプで発生するが、第２（ａ）図〜第２（ｄ）図において最も良く判るように、磁性ターゲット材料をスパッタする場合、問題は更に悪化する。磁性ターゲットＴをスパッタするとき、磁石構造体Ｍが生成する磁束（第２（ａ）〜（ｄ）図に定性的に示してある）の大部分は、磁性ターゲットを通して分路されることになる。しかしながら、磁界が十分強力であれば、十分な磁束がターゲットの前面上に残り、アーチ状のプラズマ閉込め磁気トンネルを生成する。先に説明したように、アーチ状磁気トンネルから生じる狭窄力は、最初に電子をトンネルの中央に向かって狭窄するので、その箇所において侵食速度が最大となる。しかしながら、ターゲットが侵食を受けるに連れて、その横断面積が減少するので、ターゲットから付加的な磁束を追いやることになる。この過剰磁束は常に最低エネルギ経路（即ち、抵抗が最も少ない経路）を取るので、通常、侵食領域内のターゲット表面に存在し、そしてターゲット材料が再びその過剰磁束を収容する点まで横断面積が増大するとすぐに、ターゲットに再び入る。ターゲットの前面上でアーチ状になった解放されたこの磁束は、グロー放電プラズマ内の電子に、更に大きな狭窄力を受けさせ、第２（ｃ）図において最も良く判るように、トンネルの中央に沿って電子密度従って侵食速度を上昇させる。更にターゲットの侵食が進むと、より多くの磁束が解放され、その結果更に、狭窄力が強まり、電子密度が高まり、侵食速度も上昇する。この結果、第２（ｄ）図において最も良く判るように、ターゲット内に深いスパイク状の侵食溝ができる。侵食溝の底がターゲットの背面に到達する時までにスパッタによって除去されるターゲット材料の割合を、ターゲット利用度と呼ぶが、これは、殆どの磁性ターゲットについて、せいぜい５％ないし１５％の範囲と、非常に低くなっている。殆どのターゲット材料は比較的高価な傾向があるため、そのような低ターゲット利用度は不経済であり、スパッタ・プロセスに関連したコストを上昇させることになる。例えば、使用済みのターゲットをリサイクルし再加工して新たなターゲットにすることは可能ではあるが、ターゲットを交換し再加工を行うのに費やす時間はかなりなものになる可能性があり、いずれにせよ、スパッタ処理全体のコストの上昇を招く。この問題に対する別の解決策は、ターゲット上部及び周囲に外部磁石を配置して、上記プラズマ閉込め磁気トンネルを生成することである。しかしながら、このようなシステムは上述の狭窄効果を受けやすく、かなりの複雑さ従ってコストをマグネトロン構造体に付加することになる。更に、適切にシールドしなければ、その追加した磁石自体がスパッタされ、被膜を汚染するおそれがある。更に別の手法は、ターゲット材料を飽和させるのに必要な磁界強度を低くすることである。磁性材料をそのキュリー温度以上に熱するとその強磁性を失うので、ターゲット材料をそのキュリー温度以上に加熱することによって、強磁性ターゲットのマグネトロン・スパッタリングはより簡単に実現することができる。この手法の欠点は、ターゲットの温度を監視する装置、並びにその所要のキュリー温度を達成しかつ維持するためのシステムが必要なことである。また、強磁性材料の殆どはキュリー温度が、４００℃ないし１１００℃の範囲と非常に高いので、かかる温度までターゲット材料を加熱すると、被覆対象の基板、又は真空システムのその他の部分に損傷を与える可能性がある。別の欠点は、殆どの高性能の永久磁石が、約１５０℃ないし２００℃以上の温度で、その磁性特性を喪失するので、冷却システムを設けて、永久磁石をその臨界温度より低く維持しなければならないことである。更にその他の変更形態のものも開発されたが、いずれも問題がない訳ではない。例えば、米国特許第4,652,358号においてデピッシュ外（Deppisch et al）は、ターゲットと磁石構造体との間に位置付けた特別構造の床の上に、強磁性ターゲットを配置することによって、ターゲットの厚さに関する問題を解決しようとした。その床の殆どは非磁性材料から作られているので、その磁石システムの極の領域に特殊な強磁性挿入体を含ませて、磁気結合効率を改善し、これによって、ターゲットを飽和させるのに必要な磁界密度を低下させている。しかしながら、この床は製造が難しくしかも高価であり、その好適実施例では、電子ビーム溶接によって強磁性プラグを非磁性床に接合することによって、機械的応力を最少に押さえ、しかも気密かつ液密接合を形成することを要する。更に、デピッシュ外は狭窄問題には対処しておらず、その装置のターゲット利用度は低いままである。アベ外（Abe et al）に発行された米国特許第4,401,539号は、永久磁石と電磁石との組み合わせを用いて、プラズマ閉込め磁気トンネルの生成に必要な強力な漏れ磁束密度をターゲット表面上に発生する、磁性ターゲット材料スパッタ方法及び装置を開示している。アベ外は、電磁石を使ってスパッタ・プロセスの間磁界の強度及び構成を変化させることによって、狭窄問題を最少に抑えようとした。しかし、残念なことに、このコンピュータ制御型電磁石構造体は、製造するには複雑でしかも高価である。ボイス外（Boys et al）は、米国特許第4,500,409号において、電磁石のみを用いてターゲット表面上にプラズマ閉込め磁界を生成する、高い強磁性のターゲットをスパッタするためのプレーナ型マグネトロンを開示している。また、ボイス外は、電磁石によって生成する磁界の強度を変化させることによって、狭窄問題に対処している。しかしながら、アベ特許において開示されたマグネトロンと同様に、ボイス外によって開示されたマグネトロンも、製造するには比較的複雑でしかも高価である。更に、殆どのマグネトロン陰極構造体に関連する設計上の制約のために、電磁石の大きさ、並びにその結果として得られる磁界が制限される傾向があるため、比較的薄いターゲットの使用が必要となる。モリソン（Morrison）に発行された米国特許第4,391,697号及び第4,431,505号は、強磁性ターゲットをスパッタするための、更に別のタイプのマグネトロン・スパッタリング装置を開示している。モリソンの装置は、二片から成っていて、そしてそれら二片の間にギャップを有する二片式ターゲットを利用する。モリソンによれば、印加した磁界の殆どはそれらターゲット片間のギャップに集中するが、ターゲットの表面上に弱いプラズマ捕捉磁界を形成するには十分な過剰磁束が残る。そのギャップはプラズマ源として作用し、そしてそのプラズマは次にその捕捉磁界に移動して、ターゲットのスパッタを行う。この場合の欠点は、モリソンの装置で必要な二片式ターゲットが比較的複雑なことである。また、モリソンは、ギャップ床(gap floor)がスパッタを起こすことがあるので、被膜を汚染する可能性があり、更に悪いことに、磁石構造体に至るまで侵食する可能性もある、ということを認めている。しかしながら、モリソンは、強磁性材料をスパッタするために支払うべき代償として、これらの欠点を受け入れているように思われる。最後に、米国特許第4,572,776号においてアイチャート外（Aichert et al）は、強磁性磁極シュー構造体を使ってターゲット表面上にプラズマ閉込めトンネルを生成する際の補助とすることにより、磁性ターゲットのスパッタを達成しようと試みた。しかし、その強磁性磁極シュー構造体の各部分もスパッタを起こすので、ターゲットと同一材料で作る必要がある。そうしなければ、被膜を汚染する危険性がある。しかしながら、磁極シューをターゲットと同一材料で作ると、コスト上の利点が全て失われ、従ってアイチャートの装置は、単に二片式ターゲットを有する別のマグネトロンに過ぎなくなってしまう。また、磁極シュー及びターゲット構造体は、互いに対して、ある詳細に規定した間隔及び許容差で配置しなければならないが、これをスパッタ処理の間保持するのは困難となる。要約すると、前述の各装置はある程度の改善を示すものの、通常、電力効率の低下、ターゲット置換間隔の短縮化という犠牲を払うものであり、あるいは二片式ターゲット構成又は別個のあるいは付加的な電磁コイルの追加を、電磁石を制御する装置と共に必要とする。スパッタリング装置全体のコストを上昇させることの他に、多数の部品をスパッタ室内に加入した場合、適切な予防策を講じて付加部品自体がスパッタを起こさないことを保証しないと、スパッタされた膜が望ましくない不純物で汚染される可能性がある。更に、上記引用した従来技術には、磁気狭窄問題に対する有効な解決策を提供するものは殆どない。従って、磁気狭窄問題に起因する重大な欠点のない、強磁性ターゲットのスパッタが可能なプレーナ型マグネトロンに対して、引き続きニーズがある。このようなマグネトロンはまた、高いターゲット利用率の実現を可能とすべきであるが、複雑なターゲット構成、電磁石構造体、また更に悪い場合、電磁石と永久磁石との双方を含む磁石構造体に頼る必要性がないものであるべきである。また、かかる永久磁石マグネトロンは、比較的厚い強磁性ターゲットを、そのキュリー温度に加熱しなくても、スパッタが可能であるべきである。発明の開示従って、本発明の一般的な目的は、磁性ターゲットをスパッタするためのマグネトロン・スパッタ被覆源を提供することである。本発明の別の目的は、ターゲット利用度を高めた、マグネトロン・スパッタ被覆源を提供することである。本発明の更に別の目的は、磁性ターゲット材料をそのキュリー温度より低い温度でスパッタすることである。本発明の更に別の目的は、磁性ターゲット材料に伴うグロー放電の磁気狭窄を減少させることである。本発明の更に別の目的は、グロー放電プラズマの磁気狭窄を減少させるために電磁石を必要としない、マグネトロン・スパッタリング源を提供することである。本発明の更に他の目的は、単一片の平板状磁性ターゲットをスパッタするための、マグネトロン・スパッタ被覆源を提供することである。本発明の更に他の目的、利点、及び新規な特徴は、一部以下の説明の中で記述するが、部分的には、以下の説明を検討すれば当業者には明白となろうし、また本発明の実施によって知ることができよう。本発明の目的及び利点は、特に添付の請求の範囲において指摘した手段及び組み合わせによって、実現し達成することができよう。上述の及びその他の目的を達成するため、そして本発明の目的によれば、ここに具現化し広範に記載するように、本発明によるスパッタ用磁石構造体は、ターゲットの背面に隣接して配置し、前記ターゲットの前面上にプラズマ閉込め磁気トンネルを生成するのに十分な強度を有する磁界を発生する磁石構造体を含むようにできる。ターゲットの背面からある離間距離の所に配置した磁気分路(magne tic shunt)が、ターゲットの侵食によって解放された過剰磁束の殆どに対し、代替経路を与える。この代替経路は、ターゲットの前面から出てスパッタ領域内へ進入しそして再度ターゲットの前面に入る経路よりも、磁気抵抗が低いことを特徴とする。本発明による磁性ターゲット材料のスパッタ方法は、スパッタ室内に低圧スパッタ雰囲気を確立するステップと、前記スパッタ室内に配置した磁性ターゲット上のスパッタ領域上にグロー放電を生成するステップと、前記ターゲットの前面上にプラズマ閉込め磁気トンネルを生成するのに十分な強度を有する磁界を発生するステップと、及びターゲットの前面から出てスパッタ領域内へ進入しそして再び前記ターゲットの前面に入る経路よりも磁気抵抗が低いことを特徴とする代替経路を通して、前記ターゲットの侵食によって解放される過剰磁束を分路するステップと、を含む。図面の簡単な説明添付図面は、この中に組み入れてありそして明細書の一部を成すものであるが、本発明の好適実施例を例示し、そして記述と共に本発明の原理を説明するのに供するものである。この図面において、第１図は、磁気トンネルのアーチ状磁束線と、種々の点において電子に作用する力と、を定性的に示す、従来技術のスパッタ用マグネトロンの概略透視図である。第２（ａ）図〜第２（ｄ）図は、磁気トンネルの構成と、磁気狭窄現象に起因する侵食パターンとを定性的に示す、磁性ターゲットをスパッタするための従来技術のスパッタ用マグネトロンの概略正横断面図である。第３図は、硬磁性材料及び軟磁性材料に対する、磁気ヒステリシス曲線の初期分岐の定性的グラフ表現である。第４図は、矩形状ターゲットをスパッタするための、本発明によるスパッタ用磁石構造体の第１実施例の平面図であり、ターゲットの一部を切り欠いて、磁石及び磁気分路の位置及び方位を示す図である。第５図は、本発明によるスパッタ用磁石構造体の、第４図の線５−５に沿った概略正横断面図であり、磁石構造体及び磁気分路に対するターゲットの位置を示す。第６図は、第４図及び第５図に示した、スパッタ用磁石構造体の第１実施例の正横断面図であり、その磁界のコンピュータで生成したプロットを含む図である。第７図は、磁石及びターゲットの構造体の正横断面図であり、その磁界のコンピュータで生成したプロットを含む図である。第８図は、磁気分路を付加した場合の、第７図に示した磁石及びターゲットの構造体の正横断面図である。第９図は、分路の位置を若干再配置して磁界構成の最適化を図った、第８図に示したマグネトロン構造体の正横断面図である。第１０図は、ターゲットを除去して磁石及び磁気分路の位置及び方位を示す、円形ターゲットをスパッタするためのスパッタ用磁石構造体の第２実施例の平面図である。第１１図は、磁石構造体及び磁気分路に対するターゲットの位置を示す、第１０図の線１１−１１に沿ったスパッタ用磁石構造体の概略正横断面図である。第１２図は、コンピュータ生成の磁界プロットを示す、第１０図及び第１１図に示したタイプの円形磁石及びターゲットの構造体の正横断面図である。第１３図は、磁気分路を付加した場合の、第１２図に示した磁石構造体の正横断面図である。第１４図は、分路の幅及び位置を若干変更して、磁界構成の最適化を図った、第１３図に示した磁石構造体の正横断面図である。第１５図は、幅が広い矩形ターゲット又は大径の円形ターゲットをスパッタするためのスパッタ用磁石構造体の第３実施例の正横断面図である。第１６図は、磁気的に軟性の矩形ターゲットをスパッタするための二片式分路を有する、本発明によるスパッタ用磁石構造体の第４実施例の平面図である。第１７図は、磁石構造体及び二片式磁気分路に対するターゲットの位置を示す、第１６図の線１７−１７に沿った、本発明によるスパッタ用磁石構造体の概略正横断面図である。第１８図は、第１６図及び第１７図に示した磁石構造体によって生成される磁界構成のコンピュータ生成プロットを示す正横断面図である。第１９図は、二片式分路を再構成及び再配置して、磁界構成の最適化を図った、第１８図に示した磁石構造体の正横断面図である。第２０図は、幅広の矩形ターゲット又は大径の円形ターゲットをスパッタするための、二片式分路を有するスパッタ用磁石構造体の別の実施例の正横断面図である。発明を実施する最良の形態本発明によるスパッタ用磁石構造体１０は、平らな矩形の強磁性ターゲット１４の前面１２上に閉ループ磁気トンネル２４を発生するように構成したものとして、第４図、第５図、及び第６図において最も良く判る。磁気トンネル２４は、矩形ターゲット１４の殆どの全長に沿って平行に離間した関係で延びる直線状の２つの部分を含み、これらは半円状端部によって各終端で接合することにより、平坦な楕円形又はレーストラックの形状の連続磁気トンネルを形成する。磁石構造体１０はこれと同様な形状であり、陰極構造体２６内に取り付けた平坦楕円状ベース極片１６を含む。ベース極片１６の各半円端部１７は、半円端部１７の半径の中心、即ち、対称軸２８に配置した中央磁石２０を含み、これは、そのＮ極がターゲット１４の背面２２に隣接するように配向してある。複数の外側磁石２１はこの中央磁石２０を包囲し、そして反対の磁気方位を有する。即ち、それらのＳ極がターゲット１４の背面２２に隣接する。ベース極片１６の細長い矩形中央部１６’の構成は、各半円端部の構成と同様であり、唯一の相違は、これらの磁石は円形構成ではなく直線構成で配置してあることである。即ち、中央部１６ ’は、円柱状の各中央磁石２０間に延びる、細長い中央磁石２０’を含む。同様に、第４図において最も良く判るように、１対の細長い外側磁石２１’が各半円端部内の外側磁石２１間に延びている。平坦な楕円形の磁気分路１８は、中央磁石２０及び２０’と外側磁石２１及び２１’との間に配置してあり、これは、強磁性ターゲット１４の背面２２に近接している。中央磁石２０及び２０’、外側磁石２１及び２１’、ベース極片１６、並びに分路１８は、全て磁石構造体１０を形成するものであり、そして第６図に示す、複数の磁束線３２で表わすことができる、レーストラック形状の磁界を生成する。尚、第６図は一定の比率で描いたものである。実際、第６図〜第９図、第１２図〜第１４図、及び第１８図〜第２０図は、全て一定の比率で描いたものであり、その中に示す磁束線は、当業者には容易に商業的に入手可能な、公知の種類の有限要素コンピュータ・モデリング・プログラムで生成した。これらの図面では、磁束線間の間隔は、磁束密度、即ち、磁界強度に比例している。線間隔が狭いほど、磁界は強い。簡単にするため、磁石及び極片内の磁束線は示していない。磁束線の殆どは、ターゲット１４を通して分路されるが、第６図において最も良く判るように、ターゲット１４の前面１２上には、プラズマ閉込め磁気トンネル２４を生成するのに十分な磁束が残っている。プラズマ閉込め磁気トンネル２４は、ターゲット１４の前面に隣接したスパッタ領域を定める。また、磁束の一部分は、分路１８を通過するが、分路１８を磁気的に飽和させることはない。新しいターゲット１４をスパッタする際、プラズマ閉込め磁気トンネル２４は、グロー放電（図示せず）を、実質的にスパッタ領域３０の区域に閉じ込めることによって、マグネトロン効果を達成すると共に、スパッタ効率の最大化を図る。強磁性ターゲット１４の前面１２が侵食するに連れ、その横断面積は徐々に減少し、ターゲットを通して分路していた磁束のあるものに、代替の経路を見い出させることになる。従来技術の装置では、かかる過剰磁束はターゲットの前面から出て来て、スパッタ領域内にループし、そして横断面積が再び十分大きくなって過剰磁束を収容できるようになると再びターゲット板に入るという傾向があった。上述のように、過剰磁束がスパッタ領域内に漏れると、その結果厳しい磁気狭窄力が生じ、これは、最終的に、非常に狭いスパイク状の侵食溝を生じさせ、この侵食溝が、ターゲット材料が１０％もスパッタされない内に、早くもターゲットの背面に到達してしまう。従来技術とは対照的に、本発明の磁気分路１８は、ターゲット侵食によって解放される過剰磁束の殆どに対して、低エネルギの通路を提供する。従って、本発明では、徐々に侵食が進むターゲットから解放される過剰磁束は、ターゲットの背面から出て来て、分路１８を通過し、そしてターゲット１４の横断面積が再びその過剰磁束を収容するのに十分になると、ターゲット材料に再び入る。過剰磁束がスパッタ領域３０中へ出るのを防止することによって、本発明は、スパッタ領域における磁気狭窄力を大幅に低減し、これによってターゲット利用度を大幅に高めるものである。本発明による磁石構造体１０の別の重要な利点は、ターゲット材料の温度をそのキュリー温度以上に上昇させる必要なく、比較的厚いターゲットをスパッタするのに使用できる、ということである。より厚いターゲットをスパッタできるこの能力により、ある所与のターゲットに対する生産稼働時間を長くし、ターゲットのリサイクル及びターゲットの置換に伴うダウンタイムを短縮することができる。更にまた、本発明は単純な静磁界を用いてターゲット利用度の向上を図っているので、ターゲットに対して磁界を移動させるために複雑な機械的又は電気機械的装置（これには、それらに関連するあらゆる欠点が伴う）を必要としない。結果的に、本発明によるスパッタ用磁石構造体全体に不活性絶縁材料を被覆することにより、水又はその他の冷却剤にそれを浸漬する場合に、磁石構造体を腐食から防止することができる。磁気分路は、非磁性ターゲットをスパッタするために、あるタイプのプレーナ型マグネトロンで用いられているが、これらの中で磁性ターゲット材料と共に用いて成功したものはない。その理由は、疑いもなく、それらの装置に関連する教示事項は、磁性ターゲット材料のスパッタに伴う特殊な問題には対応できないからである。例えば、ウェルティ（Welty）は、米国特許第4,892,633号において、ターゲットの背面に隣接配置した磁気分路を用いて、非磁性ターゲット材料に対する磁気狭窄効果を減少させる、ということを教示している。ウェルティは、彼の分路を用いて、プラズマ閉込めトンネルの中央付近の磁界内に屈曲点即ち「窪み」を生成する。この窪みの目的は、プラズマ内の電子をトンネルの中央から追い出すことによって、プラズマ内の電子密度の均一性を高め、より均一な侵食速度を得ることである。しかしながら、ウェルティの磁界を磁性ターゲットと共に用いると、逆の結果が生じる。即ち、ウェルティによる窪みのある磁界のために、窪みのいずれの側にも、２本の深いスパイク状侵食溝が形成され、それ以外の所にはスパッタが殆ど又は全く生じない。磁性ターゲットの侵食によって解放される過剰磁束はその窪みの各側に隣接する凸状磁界領域に集中する傾向があり、勿論、上述のように、これが狭窄力を拡大するので、ウェルティの装置は磁性ターゲット材料とでは機能しない。しかしながら、非磁性ターゲットの侵食によって解放される過剰磁束はないので、ウェルティには、解放される磁束が彼の発明の挙動に与える影響を考慮する必要がなかった。本発明の種々の好適実施例の詳細な説明に進む前に、本発明はあらゆるタイプの強磁性ターゲット材料をスパッタするのにも使用可能であるが、全ての強磁性材料が同じ磁気特性を有する訳ではなく、従ってここに示し説明する種々の実施例は、使用しようとする強磁性材料のタイプに応じて、細かい構成上の変更を含み得る、ということを指摘しておくべきであろう。例えば、比較的「硬性」の強磁性材料であるコバルト合金をスパッタするのに用いる一好適実施例は、一片の磁気分路の使用を含む。しかしながら、鉄やニッケル、あるいはこれらの合金のような、より軟性の強磁性ターゲット材料と共に用いることを意図した他の実施例は、二片の分割形分路を用いる。強磁性材料の相対的な硬度又は軟度は、それを磁化させ得る容易性を示すものである。鉄のような軟磁性材料は容易に磁化する（即ち、飽和する）が、コバルトのようにより硬性の材料は、磁化もより困難になる。言い換えれば、材料を磁気的に飽和させるために比較的大きな磁界の印加が必要であるなら、その材料は磁気的に硬性と考えられる。逆に、材料が小さな磁界の印加の影響で容易に磁気的に飽和する場合、その材料は磁気的に軟性という訳である。強磁性材料の相対的な硬度又は軟度は、その磁気ヒステリシス曲線の初期分岐の傾きによっても判定することができる。第３図を参照されたい。コバルトのような硬磁性材料のヒステリシス曲線の初期分岐９７は、通常、約０.０６gauss-m/Aの範囲の比較的平坦な傾きを有するが、これに対して、鉄のような軟磁性材料のヒステリシス曲線９９の傾きは、約７gauss-m/Aの範囲である。ある特定の材料のヒステリシス曲線の傾きは、当該材料の特定の組成に依存して、１０倍以上変動する可能性があるが、これら２つのタイプの磁性材料の初期ヒステリシス曲線の傾きは、通常、大きさが約２桁（即ち、約１００倍）も異なる。硬性の強磁性材料と軟性の強磁性材料との間のこれらの差は、本発明の目的を達成するのに必要な磁石構造や分路構造体の構成に、相当な影響を与え得るものである。これについては、以下でより詳細に説明する。更に注記すべきは、磁石及び分路構造体は、特定のターゲット形状及び所望の侵食パターンに依存して、異なった構成を取るようにできる、ということである。例えば、第４図〜第９図及び第１６図〜第２０図に示す各実施例は、矩形ターゲットをスパッタするために特に構成したので、磁石及び分路構造体は、矩形ターゲットの全長の殆どに沿って延びる、平行で離間した関係の２つの直線部分を有するプラズマ閉込めトンネルを生成するような構成としている。それら直線部分は、各端部において半円状部分によって接合して、平坦な楕円又はレーストラック形状の連続磁気トンネルを形成する。一方、このマグネトロンを用いて円形ターゲットをスパッタする場合、第１０図〜第１４図、及び第１５図に示す各実施例のように、磁石及び分路構造体は、円形の環状のプラズマ閉込め磁気トンネルを生成するような構成とする。最後に、真空室、陰極／ターゲットを取り付けかつ冷却するための装置、及び陰極／ターゲットを電圧源に電気的に接続するための装置等のような、プレーナ型マグネトロン・スパッタリング装置を構築し動作させるのに必要なその他の構成部品の詳細は、当業者には公知であるので、かかる他の構成部品については、ここでは図示せずまた説明もしない。磁石構造体の望ましくないスパッタを防止するため、またアーク放電を防止するために、適切な接地シールドで磁石構造体を包囲する必要があることも、当業者は認めよう。次に、第４図〜第６図を参照する。スパッタ用磁石構造体１０は、具体的には、約１２.７ｃｍ（５インチ）の平均幅４４、及び約０.８０ｃｍ（０.３１インチ）の平均厚４２を有する、コバルト合金（比較的硬性の磁性材料）の板状矩形ターゲットをスパッタするため、レーストラック状磁気トンネル２４を発生する構成としている。その矩形ターゲットの長さは、本発明の目的を達成するに当たって、あるとしても、わずかな影響しかなく、従って矩形ターゲット長は、用途の特定の要件に応じて選択可能であることに注意されたい。本磁石構造体１０は、矩形ターゲットをスパッタするために特に構成したものであるので、ベース極片１６は平坦な楕円形となっており、そして磁気損を最少に抑えるために、パーマロイ、鉄、又はニッケルのような透磁性材料で構築してある。第４図において最も良く判るように、個々の磁石２０，２０’，２１及び２１’は、同様に平坦な楕円形状で、しかもベース極片１６上に直接配置してある。即ち、各円柱状中央磁石２０を、各半円端部１７の半径中心、即ち、対称軸２８と同心で、ベース極片１６上に取り付ける。各円柱状中央磁石２０は、そのＮ極がターゲット１４の背面２２に直接隣接するように配向してある。細長い中央磁石２０’は、各円柱状中央磁石２０間に延び、そして各対称軸２８を接続する縦軸２８’と位置合わせしてある。ベース極片１６の外周には、複数の外側磁石２１及び２１’を取り付けてあり、これらは中央磁石２０及び２０’とは反対の磁気方位を有する。即ち、第４図及び第５図において最も良く判るように、磁石２１及び２１’のＳ極がターゲット１４の背面に直接隣接する。この好適実施例では、各円柱状中央磁石２０は高さが９.５ｍｍ、直径が２５ｍｍであり、一方細長い中央磁石２０は高さが９.５ｍｍ、幅が１３ｍｍ、そして２つの円柱状磁石２０間を延在するような十分な長さとしてある。外側磁石２１は、各々、高さが９.５ｍｍ、幅が８ｍｍであり、２つの細長い外側磁石２１’は、各々、高さが９.５ｍｍ、幅が８ｍｍで、外側磁石２１の各半円端部１７間を延在するのに十分な長さとしてある。また、これの代替法として、当業者には明白であろうが、これらよりも小さい複数の磁石の端部同士を突き合せて、単一の細長い中央磁石２０’又は単一の細長い外側磁石２１’の各々の代わりに用いることもできる。これらの磁石は全て、希土類ネオジム鉄硼素(NdFeB)であり、少なくとも３５メガガウス−エルステッド(MGOe)の磁界エネルギ積を有する。しかしながら、サマリウム・コバルト(S mCo)磁石のような、他のタイプの希土類磁石と置き換えてもよく、同様の効力が得られる。また、磁石の相対的なＮ−Ｓ方位は任意であり、磁石の各Ｎ−Ｓ方位が逆であっても、本発明が同様に機能することは、当業者には判るであろう。平坦な楕円形又はレーストラック状の磁気分路１８は、幅３４及び厚さ４０を有し、第４図及び第５図において最も良く判るように、中央磁石２０及び２０’ と外側磁石２１及び２１’との間に配してある。分路１８とターゲット１４の背面２２との間にギャップ３６が存在するように、分路１８をターゲット１４の背面２２に隣接配置する。この磁気分路１８の目的は、過剰磁束のための低エネルギ通路を提供し、これによって磁束がスパッタ領域内に侵入するのを防止することであるので、ギャップ３６の各寸法、及び分路の幅３４及び厚さ４０は、本発明の目的を実現するには重要である。以下の説明は、これらのパラメータを決める方法に関するものである。本好適実施例では、磁石２０，２０’，２１及び２１’で生成する磁束の磁気結合は、これら磁石をベース極片１６上に直接配置することによって実現する。磁束は、磁石２０，２０’，２１及び２１’、ベース極片１６、ターゲット１４、及び分路１８から成る閉磁気回路に導入される。当該分野では公知のように、ターゲットを磁気的に飽和させそしてターゲット１４の前面１２上にプラズマ閉込め磁気トンネル２４を生成するには、以下の条件を満足しなければならない。 Φ_L ＞Ｍ_sｔ (１) ここで、Φ_Lは、磁石構造体が生成する単位長さ当たりの磁束Ｍ_sは、ターゲット材料の飽和磁化ｔは、ターゲット厚である。従って、所与の磁界強度及び所与のターゲット材料に対して、ターゲット１４の厚さ４２は、ターゲット材料の磁気的な飽和を確保する、重要なパラメータである。上述のように、マグネトロン効果を達成するには、ターゲット表面に平行な方向に少なくとも８０ないし１００ガウスの磁界強度が必要となる。従って、ターゲットの前面上に生成される磁界強度が、ターゲットの前面上にグロー放電プラズマを閉じ込めるのに十分であることを確実にするために、十分な容量の磁石構造体を設ける必要がある。コバルトやコバルト合金のような比較的硬性の磁性材料については、ほぼ上述の磁石構造体で、プラズマをそのように閉じ込めるのには十分である。しかしながら、鉄やニッケル、あるいはそれらの合金のような軟磁性材料は、磁石構造によって生成される磁界の大部分を分路する傾向があり、またある条件の下では磁気的に飽和することもあり得るので、ターゲットの前面上の磁界が確実にプラズマを閉じ込めるのに十分な力を有するようにするためには、通常、より強い磁石又はより薄いターゲットに頼る必要がある。これについては、以下でより詳細に説明する。磁性材料が硬性か軟性かには拘わらず、磁気回路は、損失や結合非効率性を最少に抑え、従って許容可能なターゲット厚を最大とするように配置する必要がある。例えば、かかる磁気損は、例えば、パーマロイ、軟鉄、又はニッケルのような透磁率が高い材料をベース極片１６に用い、かつベース極片１６に適当な横断面積を与えることによって、最少に抑えることができる。これと同時に十分な容量の磁石構造を与えれば（即ち、式１を満足する）、ターゲット前方の過剰磁束は、マグネトロン効果を達成するのに十分な強度を有するプラズマ閉込め磁気トンネルを形成する。狭窄効果を最少に抑えるために、磁気分路１８は、スパッタ処理全体の間、磁気的に不飽和でなければならない。即ち、分路１８は、ターゲットから解放されることが予測される過剰磁束の全て又はほぼ全てを吸収可能でなければならない。通常、ターゲット１４のほぼ全厚を侵食することが望ましいので、磁気分路１８は、ターゲット１４を通る磁束の全てを吸収可能であるべきである。即ち、Ｍｓ_targetｔ_target≒Ｍｓ_shuntｔ_shunt (２) 分路１８の厚さ４０を最少にするには、通常、軟鉄のような高い磁気飽和を有する材料で分路を作成する。その場合、分路の飽和磁化は既知となり、分路１８の厚さは、次の式で近似的に与えられる。ｔ_shunt≒（Ｍｓ_targetｔ_target）／Ｍｓ_shunt (３) かかる材料を用いるとき、ターゲット１４から解放されると予測される磁束全てを、分路が確実に吸収可能であるようにするには、分路は約０.３ｃｍ（０.１２インチ）の範囲の厚さで十分である。分路１８はターゲット１４の背面２２に比較的接近して配置しなければならないが、背面に接触してはならない。コバルトやその合金のような比較的硬性の磁性材料をスパッタするときは、ギャップ３６は約０.０２５ｃｍないし０.２００ｃｍ（０.０１０〜０.０８０インチ）の間とすべきであり、そして好ましいギャップ幅３６は約０.００５ｃｍ（０.０２０インチ）である、ということが判っている。しかしながら、以下で説明するが、軟磁性材料をスパッタするときは、ギャップ３６をより大きくする必要がある場合もある。分路幅のギャップ幅に対する比率も、本発明の目的を達成するためには重要である。分路１８の幅３４をギャップ３６の幅の約１０ないし９０倍の間にすると、良い結果を得ることができ、分路の幅をギャップの幅の約３０ないし４０倍とすると、最良の結果が得られる。本発明の目的は、以上に図示しかつ説明した磁石構造及び分路を設けることによって達成可能であるが、多くの商業的に入手可能なコンピュータ・モデリング・プログラムの１つを用いて、その提案した構成を洗練させることにより、このマグネトロン構造体を最適化できることが多い。設計を最適化する際の第１段階は、磁石構造体とスパッタ対象のターゲット材料とを選択することである。次に、コンピュータ・プログラムを用いて、その結果として得られる磁界をプロットする。第７図を参照されたい。最良の結果のためには、磁界は「均衡」が取れていなければならない。即ち、磁気トンネルの中心軸Ｃは、各中央磁石２０及び２０’と外側磁石２１及び２１’とのほぼ中間に位置しなければならない。また、第７図において最も良く判るように、磁界は、中心軸Ｃの各側で適度に対称であるべきである。磁石及びターゲット構造体が初期状態でかかる磁界構成を生成しない場合、各磁石の相対的なサイズ及び／又は強度及び／又は位置を変更して、ほぼ第７図に示す磁界構成が生成されるまで、新たな構成をリモデリングすべきである。磁石及びターゲット構造体の均衡が取れた後、所望の厚さ４０及び幅３４を有する磁気分路（第４図）をそのモデルに加えて、磁界構成を再度計算する。第８図を参照されたい。最良の結果のためには、ターゲット１４の前面１２にほぼ平行な磁束線によって規定される領域を、可能な限り大きくしなければならない。通常、使用可能なターゲット表面（即ち、ターゲットの対称軸２８’から外側磁石２１’までの部分）の約３０％ないし５０％の範囲にわたって、磁束線がターゲットの前面にほぼ平行となるように、分路１８を位置付けることが可能であろう。第８図に示す実施例では、磁束線がターゲットの前面にほぼ平行となる領域を最大にするためには、分路１８を約２ｍｍ（０.０８インチ）右に、そして約０.５ｍｍ（０.２インチ）ターゲット１４の背面２２に近付くように動かすことが必要であった。結果的に得られた形状を第９図に示す。先に述べたが、ウェルティの教示のように、磁界内のどのような屈曲点又は窪みも避けなければならない。磁束線は可能な限り平坦で、しかもターゲットの前面にほぼ平行でなければならない。磁界内に窪み又は湾曲があると、深いスパイク状侵食溝ができ、それ以外の所にはスパッタは殆ど又は全く生じない。コバルトやその合金のような硬性の磁性材料をスパッタする場合、分路１８は、分路に隣接する領域５０において、ターゲット本体内の磁界強度を低下させる効果も有するが、この低下も本発明を達成する上で重要である。第９図に示す実施例では、領域５０内の磁界強度は、領域５２及び５４内の磁界強度の約４０％ないし６０％に過ぎない。一例として、上述の方法及び式を用いて、ターゲット１４及び磁気分路１８に対して、以下の寸法パラメータを得た。ターゲット材料コバルト合金ターゲット材料の飽和磁化〜６,０００gauss/cm² ターゲット幅１２.７cm ターゲット厚０.８０cm 分路の材料軟鉄分路の飽和磁化〜２１,０００gauss/cm² 分路幅２.０cm 分路厚０.３１８cm 分路とターゲットとの間のギャップ０.０５０cm 本発明によるスパッタ用磁石構造体は、矩形とは異なる、円形ターゲットと共に用いるように構成することも可能である。ここで第１０図及び第１１図を参照する。スパッタ用磁石構造体１１０は、平均直径１４４が約１２.７ｃｍ（５インチ）、及び平均厚１４２が約０.６０ｃｍ（０.２５インチ）のコバルト合金の、板状円形ターゲットをスパッタするための環状磁気トンネルを発生するよう特に構造してある。磁石構造体１１０は具体的に円形ターゲットをスパッタする構造としてあり、ベース極片１１６も円形であり、パーマロイ、鉄、又はニッケルのような透磁性材料で作ることによって、磁気損を最少に抑えている。第１０図において最も良く判るように、個々の磁石１２０及び１２１も同様に、円形に、ベース極片１１６上に直接配置してある。第１実施例１０の半円端部１７の場合と同様、ターゲット１１４の対称軸１２８と同心で、円柱状中央磁石１２０をベース極片１１６の中心に取り付け、そしてそのＮ極がターゲット１１４の背面１１２に直接隣接するように配向する。複数の外側磁石１２１をベース極片１１６の外周に取り付ける。これらは中央磁石１２０とは反対の磁気方位を有する。即ち、外側磁石１２１のＳ極がターゲット１１４の背面１２２に直接隣接する。第１０図〜第１４図に示すこの実施例では、中央磁石１２０は、高さが９.５ｍｍで、直径が３２ｍｍであり、一方外側磁石１２１は各々高さが９.５ｍｍで、幅が８ｍｍである。第１０図及び第１１図において最も良く判るように、平坦で環状の磁気分路１１８は、幅１３４と厚さ１４０とを有し、そして中央磁石１２０と外側磁石１２１との間に配置してある。分路１１８とターゲット１１４の背面１２２との間にギャップ１３６が存在するように、分路１１８をターゲット１１４の背面１２２に隣接して配置してある。矩形ターゲットをスパッタするための第１実施例１０の場合と同様、円形ターゲットをスパッタするための第２実施例も、コンピュータ・モデリング・プログラムを用いて、提案した構成を洗練させることによって、最適化を図ることができる。第１２図に示すように、まず磁気分路１１８がない状態で提案した構成のモデリングを行い、磁界の均衡を取った。第１実施例では、磁気トンネルの中心軸Ｃを、中央磁石と外側磁石とのほぼ中間に配置した。次に、幅２２ｍｍ（０.８７インチ）、厚さ３.２ｍｍ（０.１３インチ）の磁気分路１１８は、中心軸Ｃのほぼ真下に中心を置き、ターゲット１１４の背面１２２から２ｍｍ（０.０８インチ）の所に位置付けた。次いで、第１３図に示すように、磁界形状を再度計算した。第１３図に示す磁束線は、使用可能なターゲット表面の大部分上で比較的平坦であるが、上述のように、分路に隣接する領域１５０内の磁界強度が、領域１５２及び１５４内の磁界強度より低いことも重要である。第１３図に示す構成では、かかる低下は、最良の結果が得られるほど十分に大きくはない。その結果、分路１１８の構成及び位置付けを少し変更して、領域１５０内の磁界強度を更に低下させた。最終的な構成を第１４図に示す。これでは、ギャップを１ｍｍ（０.０４インチ）まで狭め、分路の幅も２０ｍｍ（０.７９インチ）まで狭めた。第１４図に示す最適化したマグネトロン構造体は、以下の寸法パラメータを有する。ターゲット材料コバルト合金ターゲット材料の飽和磁化〜６,０００gauss/cm² ターゲット直径１２.７cm ターゲット厚０.６０cm 分路材料軟鉄分路の飽和磁化〜２１,０００gauss/cm² 分路幅２.０cm 分路厚０.３２cm 分路とターゲットとの間のギャップ０.１cm 本発明によるスパッタ用磁石構造体の第３実施例２１０を第１５図に示す。第３実施例は、約１２.７ｃｍ（５インチ）よりも幅広の矩形ターゲット、又は直径が約１２.７ｃｍ（５インチ）よりも大きい円形ターゲットをスパッタする際に好適である。本質的に、第３実施例２１０は、第１及び第２実施例１０及び１１０と同一であるが、但し、円柱状中央磁石２０（第１実施例１０の半円端部において、また第２実施例１１０の単一中央磁石として用いた）を、対称軸２２８を中心として円形に配列した複数の小形磁石２２０で置き換えてある。円柱形磁石を複数の小形磁石２２０で置き換えることにより、得られる磁界の均衡を取り易くなり、円柱形中央磁石の中心付近で、ターゲット材料内の過度に高い磁束レベルから生じる磁界の歪みを少なくする。前述の各実施例は、コバルトやその合金のように比較的「硬性」の磁性ターゲット材料をスパッタするには良好に作用するが、鉄やニッケルのような軟磁性ターゲット材料をスパッタする場合には、第１６図及び第１７図に示すような二片式又は分割形分路構造体３１８を用いることによって、より良い結果を得ることができる。分割形分路式スパッタ用磁石構造体３１０は、平均幅３４４が約１２.７ｃｍ（５インチ）、平均厚３４２が約０.６３ｃｍ（０.２５インチ）のニッケル合金の磁気的に軟性の矩形ターゲット３１４をスパッタするための、レーストラック状磁気トンネルを発生する構成としてある。第４図及び第５図に示した磁石構造体１０の場合と同様、磁石構造体３１０は、矩形ターゲットをスパッタするために特に構成してあり、平坦な楕円状のベース極片３１６を含み、パーマロイ、鉄、又はニッケルのような透磁性材料で作って、磁気損失を最少に抑えている。第１６図において最も良く判るように、個々の磁石３２０’，３２１，及び３２１ ’も同様に平坦な楕円形状で、ベース極片１６上に直接配置してある。第４図及び第５図に示した実施例とは異なり、第１６図に示す実施例は、円柱状中央磁石は全く含まないことに注意されたい。磁気的に軟性の材料をスパッタする場合、円柱状磁石があると、各半円端部付近の磁気トンネルの形状が分裂し、その結果スパッタが不均一となってしまうことが判っている。従って、軟磁性材料をスパッタする場合は、細長い中央磁石３２０’を縦軸３２８’と位置合せして、その両端が第１６図に示す位置当たりに到達すれば十分である。複数の外側磁石３２１及び３２１’は、ベース極片３１６の外周に取り付けるが、これらは、中央磁石３２０’とは反対の磁気方位を有する。即ち、第１７図において最も良く判るように、外側磁石３２１及び３２１’のＳ極がターゲット３１４の背面３２２に直接隣接する。この好適実施例３１０では、細長い中央磁石３２０’は、高さが９ .５ｍｍ、幅が１３ｍｍで、第１６図において最も良く判るように、各半円端部３１７の対称軸３２８を超えて延びるのに十分な長さとなっている。外側磁石３２１は、各々高さが９.５ｍｍ、幅が８ｍｍであり、一方２つの細長い外側磁石３２１’は、各々高さが９.５ｍｍ、幅が８ｍｍで、各半円端部３１７の外側磁石３２１間を延在するのに十分な長さとなっている。また、これの代替法として、当業者には明白であろうが、単一の細長い中央磁石３２０’又は単一の細長い外側磁石３２１’の各々の代わりに、端部同士を互いに突き合せた複数の小形磁石で代用してもよい。これらの磁石は全て、希土類ネオジム鉄硼素(NdFeB)であり、少なくとも３５メガガウス−エルステッド(MGOe)の磁界エネルギ積を有する。二片式分路構造体３１８は、中心の一部を除去した単一片分路であって、分路ギャップ３１４で分離した内側分路３２３と外側分路３１９とを形成したものとみなすことができる。楕円形の分路幅３３４、分路厚３４０及びギャップ３３６のサイズの初期決定は、多少の違いはあるが、上述の単一片分路で上述したプロセスによって決めることができる。例えば、ギャップ幅３３６は、軟磁性材料をスパッタする場合は幾らか広げる必要がある場合があり、従ってギャップ３３６の幅は約０.１００ｃｍないし０.４００ｃｍ（０.０４〜０.１６インチ）の間とすべきであり、そしてギャップ３３６の好適な幅は約０.３００ｃｍ（０.１２インチ）である、ということが判った。また、分路全体の幅３３４のギャップ厚３３６に対する比は、約５：１ないし３０：１の範囲とすべきであり、そして好適な比は約７：１である。一旦これら初期寸法を決定したなら、分路を２つの部分３２３及び３１９に効果上分割する、分路ギャップ３４１を選択する。分路ギャップ３４１のサイズは、磁石構造体３１０の構成並びにターゲット３１４として使用する材料の関数であるので、分路ギャップ３４１のサイズ及び位置を決定する最良の方法は、まず分路ギャップを約０.０５ｃｍないし０.５ｃｍ（０.０２〜０.２０インチ）の範囲で選択し、次に以下に述べるコンピュータ・モデリング・プロセスの結果に基づいて、ギャップ３４１のサイズ及び位置を微調整することである、ということが判った。もし、そのように構成のモデリングを行うのが不可能であれば、約０ . ２ｃｍ（０.０８インチ）の分路ギャップ３４１を分路のほぼ中央に位置付ければ、満足のいく結果が得られよう。設計を最適化する最初の段階は、磁石構造体とスパッタすべきターゲット材料を選択することである。この結果得られる構成は、未だ分路構造体３１８を含んでいないが、次に、これをモデリングして、磁界の均衡を取るためには、即ち、対称的な磁界を作り、その中心をほぼ中央磁石と外側磁石との間に位置付けるためには、変更を行う必要があるか否か決める。次に、二片式磁気分路構造体３１８を挿入し、磁石及び分路構造体の再モデリングを行い、そして得られる磁界の形状を判定する。上述の方法を用いて単一分路に対する適切な寸法を導出することにより、良好な初期構成を得ることができる。次に、先に特定した範囲のギャップを分路のほぼ中央に挿入し、第１６図及び第１７図において最も良く判るように、分路構造体３１８を内側分路３２３と外側分路３１９とに分割する。例えば、ニッケル合金のターゲットを有する実施例３１０では、前述の方法を用いて、初期全幅３３４が２８.５ｍｍ（１.１２インチ）、初期全厚３４０が３.２ｍｍ（０.１３インチ）の分路を定めた。次いで、この分路のほぼ中央に１.５ｍｍ（０.０６インチ）のギャップを挿入することにより、分路を二片にした。得られた二片式分路構造体３１８の中心を、次に、中央磁石３２０’と外側磁石３２１’との間のほぼ中央に位置付け、かつターゲット３１４の背面３２２から１.５ｍｍ（０.０６インチ）に配置した。この初期の二片式分路構造で生成される磁界形状を、第１８図に示す。第１８図に示す磁束線は、ターゲット３１４の前面３１２の殆どにわたって、比較的平坦であるが、磁界は中央磁石及び外側磁石３２０’及び３２１’付近に２つの屈曲点３１３及び３１５を含み、これらが結果的に２つの深いスパイク状侵食溝を有する不均一な侵食パターンを生じる可能性がある。従って、二片式分路構造体３１８の構成及び配置を多少変更して、屈曲点３１３及び３１５を減少又は消滅させた。最終的な構成を第１９図に示す。これでは、分路とターゲット３１４の背面３２２との間のギャップ３３６を１.５ｍｍ（０.０６インチ）から３.０ｍｍ（０.１２インチ）に広げ、分路ギャップ３４１を１.５ｍｍ（０.０６インチ）から２.０ｍｍ（０.０８インチ）に広げた。第１９図に示した最適マグネトロン構造体は、以下の寸法パラメータを有する。ターゲット材料ニッケル合金ターゲット幅１２.７cm ターゲット厚０.６３cm 分路材料軟鉄分路材料の飽和磁化〜２１,０００gauss/cm² 分路全体の幅２.８５cm 内側分路の幅１.２５cm 外側分路の幅１.４０cm 分路ギャップ０.２０cm 分路厚０.３２cm 分路とターゲットとの間のギャップ０.３cm ここで注記すべきは、磁石構造体３１０のような、磁気的に軟性のターゲットをスパッタするための磁石構造体を最適化する場合でも、結果的に得られる磁界が、可能な限り広い領域にわたってターゲットの前面にほぼ平行な磁束線を含むように、磁石構造体を構成することが望ましいということである。一般的に言えば、使用可能なターゲット表面（即ち、ターゲット表面の対称軸３２８’から外側磁石３２１’まで延在する部分）の約３０％ないし５０％の範囲にわたって、磁束線がターゲットの前面にほぼ平行となるように、磁石及び二片式分路構造体の構成を最適化することは可能であろう。更に、磁界内のいかなる屈曲点又は窪みをも最少化するか又は除去して、不均一なターゲット侵食を最少化するか又は除去しなければならない。第１９図に示した磁束線３３２はある程度のうねりを呈するが、このようなうねりの大きさは、第１８図に示したものよりも小さく、ターゲット侵食パターンに悪影響を及ぼすことはない。即ち、コンピュータ・プログラムのプロット用パラメータを調節して狭い間隔で磁束線を生成すれば、磁束線にある程度のうねりは常に見い出し得ることを、当業者は認めよう。しかしながら、磁束線に少量のうねりがあっても、本発明の性能に悪影響を及ぼすことはない。また、磁石構造体３１０の二片式分路構造体３１８は、磁気的硬性のターゲット材料について上述したように、ターゲット本体内の磁界強度を低下させる効果を有するが、鉄やニッケルのような磁気的軟性のターゲットの飽和させ易さが、磁気的軟性のターゲット体の本体内の磁界強度低下を、かなり鈍らせることになる。従って、磁気的軟性のターゲットで作ったターゲットをスパッタする場合、先に述べ第９図に示したコバルト合金のような、より硬性の磁性材料では可能な磁界強度低減と同じ量の低減を達成できない場合もある。磁気的に軟性の鉄合金ターゲットをスパッタするための別の実施例４１０を、第２０図に示す。１４に示した第３実施例２１０と同様、第２０図に示す実施例４１０は、約１２.７ｃｍ（５インチ）よりも広い矩形ターゲットをスパッタする場合に好適である。また、これの代替法として、第２０図に示す構成を、約１２.７ｃｍ（５インチ）より大きい直径の円形ターゲットと共に用いることもできる。矩形ターゲットをスパッタするための第２０図に示すこの実施例は、本質的に第３実施例２１０と同一であり、磁石は全て、高さが９.５ｍｍ、幅が８ｍｍで、３７〜４０メガガウス−エルステッド(MGOe)の磁界エネルギ積を有する。第２０図に示す最適マグネトロン構造体は、以下の寸法パラメータを有する。ターゲット材料鉄合金ターゲット幅１２.７cm ターゲット厚０.３０cm 分路材料軟鉄分路材料の飽和磁化〜２１,０００gauss/cm² 分路全体の幅１.８０cm 内側分路の幅０.８０cm 外側分路の幅０.８０cm 分路ギャップ０.２０cm 分路厚０.３０cm 分路とターゲットとの間のギャップ０.３０cm 以上、本発明によるスパッタ用磁石構造体１０の各好適実施例について、その詳細な説明を終えた。本発明のこれら好適実施例について、その多数の具体的な構成部品を以上に記述したが、現在及び将来において、その他の代替構成部品や代替の構成部品組合わせも利用可能であり、そのようにすることにより本発明によるスパッタ用磁石装置に比肩し得る機能を達成可能であることは、当業者は容易に認めよう。例えば、本発明によれば、多数の材料及びサイズのターゲットをスパッタすることができ、ターゲット材料及び磁気分路の相対的なサイズ及び構成を計算するための上述の方法を、殆どの一般的なターゲット・サイズに用いることが可能である。同様に、プラズマ閉込め磁界のために無数の構成が可能であり、磁気分路が過剰磁束のためにより低いエネルギの通路を提供するように構成されていれば、その磁気分路は、そのような他の磁界構成と共に用いることもできる。従って、本発明は、ここに図示しかつ説明した特定のターゲット及び磁界構成に限定されるものとみなされるべきではない。その他の可能な代替案については、この説明全体にわたって既に述べたが、更に多くの等価的なものも可能である。例えば、本発明による磁石構造体１０は、永久磁石に限定される訳ではなく、同等な代替法としては、ボイス外又はアベ外が開示したように、電磁石、又は電磁石と永久磁石との組合わせの使用等があろう。従って、本開示を参考に、必要な構成部品を組み立てて本発明を実施することは、かかる構成部品の内のあるものがここに記述したものと同一でないかどうかということには無関係に、当業者には可能であろう。従って、これまでの記述は、本発明の原理の例示に過ぎないものと考えるべきである。更に、多数の修正や変更が当業者には容易に想起されるであろうから、ここに図示し記述したのと正確に同じ構造及び動作に本発明を限定するということを望んでおらず、従って、全ての適当な修正や等価物は、以下に続く請求の範囲に規定した本発明の範囲に入るものとして訴えることができるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．プレーナ型マグネトロン・スパッタリング装置において磁性ターゲットをスパッタするための磁石構造体であって、前記ターゲットは，飽和磁化と前面と本体と背面とを有し、前記磁石構造体は、前記ターゲットの前記背面に隣接して配置しかつ前記ターゲットの前記前面上にプラズマ閉込め磁気トンネルを生成するのに十分な強度を有する磁界を発生し、前記磁界は、磁束のあるものがターゲット内にあり、磁束のあるものが前記ターゲット外にあって前記ターゲットの前記前面に隣接するスパッタ領域を規定する磁束を特徴とし、前記磁石構造体はまた、飽和磁化とある幅とを有する磁気分路も含み、該磁気分路は、前記ターゲットの前記背面からある離間距離にて配置して、前記ターゲットの侵食によって解放される過剰磁束のための代替経路を提供し、該代替経路は前記ターゲットの前記前面から出て前記スパッタ領域内に入りそして再び前記ターゲットの前記前面に戻る殆どの経路よりも小さい磁気抵抗を有し、これによって、前記ターゲットの前記前面がスパッタによる侵食を受けるとき、前記過剰磁束の殆どが、前記ターゲットの前面前面から出て前記スパッタ領域に入りそして再び前記ターゲットに戻るのを防止すること、を特徴とする磁石構造体。２．請求項１記載の磁石構造体において、前記磁気分路と前記ターゲットの前面背面との間の前面離間距離は、約０.０２５ｃｍないし０.２００ｃｍの範囲内にあること、を特徴とする磁石構造体。３．請求項２記載の磁石構造体において、前記磁気分路の幅は、前記磁気分路と前記ターゲットの背面との離間距離の幅の約１０〜９０倍の範囲であること、を特徴とする磁石構造体。４．請求項１記載の磁石構造体において、前記ターゲットは円形であってかつ対称軸を有し、前記磁気分路は前記円形のターゲットの前記対称軸と同心の円形リングから成ること、を特徴とする磁石構造体。５．請求項４記載の磁石構造体であって、更に、前記円形ターゲットの前記対称軸と位置合わせした対称軸を有し、前記ターゲットの前記背面にほぼ平行な、円形で透磁性のベース極片と、該ベース極片の中央に取り付けてあり、前記ターゲットの前記背面にほぼ垂直なＮ−Ｓ磁気方位を有する中央磁石と、該中央磁石と前記磁気分路と同心状に、前記ベース極片の外周に取り付けた外側磁石であって、該外側磁石は、前記磁気分路がほぼ前記外側磁石と前記中央磁石との間となるように位置付けてあり、また前記外側磁石は前記ターゲットの前記背面にほぼ垂直でありかつ前記中央磁石の磁気方位とは反対のＮ−Ｓ磁気方位を有する、前記の外側磁石と、を含むこと、を特徴とする磁石構造体。６．請求項１記載の磁石構造体において、前記ターゲットは、矩形状であって縦軸と横軸とを含み、前記磁石構造体は、直線状中央部と２つの端部とを含み、前記直線状部は、前記ターゲットの縦軸と位置合わせしてあり、前記磁気分路は、前記矩形ターゲットの前記縦軸の両側に、平行でかつ離間関係で配置した２つのほぼ直線状の部分から成り、前記磁気分路の各前記平行直線部は、各終端において、ほぼ半円状の各端部によって接合してあること、を特徴とする磁石構造体。７．請求項６記載の磁石構造体であって、更に、細長い中央部と２つの半円状端部とを有する細長く透磁性のベース極片であって、該ベース極片の前記細長い中央部は前記矩形ターゲットの前記縦軸と位置合わせしてありかつ前記矩形ターゲットの前記背面にほぼ平行である、前記のベース極片と、前記ベース極片の中央に取り付けた中央磁石構造体であって、該中央磁石構造体は、前記矩形ターゲットの前記縦軸と位置合わせした細長い中央磁石と、該細長い中央磁石の一端に取り付けた第１円柱状磁石と、前記細長い中央磁石の他端に取り付けた第２円柱状磁石とを含み、前記細長い中央磁石と前記第１及び第２円柱状磁石とは、前記ターゲットの前記背面にほぼ垂直なＮ−Ｓ磁気方位を有する、前記の中央磁石構造体と、前記ベース極片の外周に取り付けた複数の外側磁石であって、該外側磁石の各々は前記中央磁石構造体及び前記磁気分路からほぼ等距離にあり、また各々、前記ターゲットの前記背面にほぼ垂直でかつ前記中央磁石構造体の前記磁気方位とは反対のＮ−Ｓ磁気方位を有する、前記の複数の外側磁石と、を含むこと、を特徴とする磁石構造体。８．グロー放電スパッタリング方法であって、スパッタ室内に低圧スパッタ雰囲気を確立するステップと、前面と、本体と、背面とを有する強磁性ターゲットを前記スパッタ室内に配置し、該強磁性ターゲット上のスパッタ領域上にグロー放電を生成するステップと、前記ターゲットの前記前面上にプラズマ閉込め磁気トンネルを生成するのに十分な強度を有する磁界を生成するステップであって、該磁界は、その磁束のあるものが前記ターゲット内にあり、磁束のあるものが前記ターゲット外にあって前記ターゲットの前記前面に隣接したスパッタ領域を規定することを特徴とする、前記のステップと、及び前記ターゲットの侵食によって解放される過剰磁束に代替経路を提供することによって、前記過剰磁束を分路させるステップであって、前記代替経路は、前記ターゲットの前記の前面から出て前記スパッタ領域に入りそして再び前記ターゲットの前面に戻る殆どの経路よりも小さい磁気抵抗を有し、これによって、前記ターゲットの前記前面がスパッタによる侵食を受けるとき、前記過剰磁束の殆どが、前記ターゲットの前記前面から出て前記スパッタ領域に入りそして再び前記ターゲットに戻るのを防止する、前記のステップと、から成ること、を特徴とするグロー放電スパッタリング方法。９．前面と、本体と、背面とを有するターゲットをスパッタするためのマグネトロン・スパッタ用陰極であって、平面を規定しかつ透磁性材料から成る、全体的に板状の極片と、該極片上に配置してあり、前記平面にほぼ垂直なＮ−Ｓ磁気方位を有する第１磁石手段と、前記極片上に、前記第１磁石手段からある離間距離にて配置してあり、かつ前記平面にほぼ垂直でありしかも前記第１磁石手段の前記磁気方位とほぼ反対のＮ −Ｓ磁気方位を有する第２磁石手段であって、前記第１及び第２磁石手段は互いに離間させて、前記ターゲットの前記前面上にプラズマ閉込め磁気トンネルを生成するのに十分な強度を有する磁界を生成し、前記磁界は、その磁束のあるものが前記ターゲット内にあり、磁束のあるものが前記ターゲット外にあって前記ターゲットの前記前面に隣接したスパッタ領域を規定することを特徴とする、前記の第２磁石手段と、及びある幅を有する透磁性材料から成る磁気分路手段であって、該磁気分路手段は、前記第１磁石手段と前記第２磁石手段との間に、前記平面にほぼ平行でかつ前記ターゲットの前記背面に密接に隣接して配置して前記ターゲットの前記背面と該磁気分路手段との間にギャップが存在するようにし、また前記磁気分路手段は、前記ターゲットの侵食によって解放される過剰磁束のための代替経路を提供し、該代替経路は、前記ターゲットの前記前面から出て前記スパッタ領域に入りそして再び前記ターゲットの前記前面に戻る殆どの経路よりも小さい磁気抵抗を有し、これによって、前記ターゲットの前記前面がスパッタによる侵食を受けるとき、前記過剰磁束の殆どが、前記ターゲットの前面前面から出て前記スパッタ領域に入りそして再び前記ターゲットに戻るのを防止する、前記の磁気分路手段と、から成ること、を特徴とするマグネトロン・スパッタ用陰極。１０．請求項９記載のマグネトロン・スパッタ用陰極において、前記磁気分路手段と前記ターゲットの前記背面との間の前記ギャップは、約０.０２５ｃｍないし０.４００ｃｍの範囲内にあること、を特徴とするマグネトロン・スパッタ用陰極。１１．請求項１０記載のマグネトロン・スパッタ用陰極において、前記透磁性材料の前記幅は、前記磁気分路手段と前記ターゲットの前記背面との間の前記ギャップの幅の約５ないし９０倍の範囲内にあること、を特徴とするマグネトロン・スパッタ用陰極。１２．請求項１１記載のマグネトロン・スパッタ用陰極において、前記透磁性材料は軟鉄であること、を特徴とするマグネトロン・スパッタ用陰極。１３．請求項１１載のマグネトロン・スパッタ用陰極において、前記透磁性材料はパーマロイであること、を特徴とするマグネトロン・スパッタ用陰極。１４．請求項１１載のマグネトロン・スパッタ用陰極において、前記透磁性材料はニッケルであること、を特徴とするマグネトロン・スパッタ用陰極。１５．プレーナ型マグネトロン・スパッタリング装置において磁性ターゲットをスパッタするための磁石構造体であって、前記ターゲットは、前面と本体と背面とを有し、前記磁石構造体は、前記ターゲットの前記背面に隣接して配置しそして前記ターゲットの前記前面上にプラズマ閉込め磁気トンネルを生成するのに十分な強度を有する磁界を生成し、該磁界は、前記ターゲットの前記前面に隣接しまた前記ターゲット本体内にあるスパッタ領域を規定する複数の磁束線によって特徴付けられ、前記磁石構造体は、前記磁束線が、使用可能なターゲット表面の約３０％ないし５０％の範囲にわたって前記ターゲットの前記前面にほぼ平行となるように、前記スパッタ領域内の前記磁束線の曲率を変化させるために、前記ターゲットの前記背面に隣接して配置した磁気分路手段を含むこと、を特徴とする磁石構造体。１６．プレーナ型マグネトロン・スパッタリング装置において磁性ターゲットをスパッタするための磁石構造体であって、前記ターゲットは、前面と本体と背面とを有し、前記磁石構造体は、前記ターゲットの前記背面に隣接して配置しそして前記ターゲットの前記前面上にプラズマ閉込め磁気トンネルを生成するのに十分な強度を有する磁界を生成し、該磁界は、前記ターゲットの前記前面に隣接しまた前記ターゲット本体内にあるスパッタ領域を規定する複数の磁束線を特徴とし、前記磁石構造体は、前記ターゲット本体内でかつ前記スパッタ領域外の磁界強度と比べ前記ターゲット本体内でかつ前記スパッタ領域内の磁界強度を低下させるために、前記ターゲットの前記背面に隣接して配置した磁気分路手段を含むこと、を特徴とする磁石構造体。１７．請求項１６記載の磁石構造体において、前記ターゲット本体内でかつ前記スパッタ領域内の磁界強度は、前記ターゲット本体内でかつ前記スパッタ領域外の磁界強度の約４０％ないし６０％の範囲内にあること、を特徴とする磁石構造体。１８．プレーナ型マグネトロン・スパッタリング装置において磁性ターゲットをスパッタするための磁石構造体に関して、磁気分路の位置を最適化する方法であって、前記ターゲットは、前面と本体と背面とを有し、前記磁石構造体は、第１磁石手段と、該第１磁石手段からある離間距離にて配置した第２磁石手段とを有し、前記第１及び第２磁石手段は、前記ターゲットの前記前面上にプラズマ閉込め磁気トンネルを生成するのに十分な強度を有する磁界を生成し、該磁界は、前記ターゲットの前記前面に隣接しまた前記ターゲット本体内にあるプラズマ閉込め磁気トンネルを規定する複数の磁束線を特徴とし、前記プラズマ閉込め磁気トンネルは中心軸を有し、該中心軸の両側においてプラズマ内の電子に作用する横方向力が互いにほぼ反対方向であって、前記中心軸の電子に作用する前記横方向力の合計が実質的にゼロとなる、前記方法において、前記ターゲットの前記背面に隣接して、かつ前記第１磁石手段と前記第２磁石手段とのほぼ中間に、磁気分路を位置付けるステップと、前記磁束線が前記ターゲットの前記前面にほぼ平行である、前記ターゲットの前記前面に直接隣接しまた前記ターゲット本体内にある領域のサイズを決定するステップと、及び前記磁束線が前記ターゲットの前記前面にほぼ平行である前記領域のサイズを最大にするように、前記磁気分路を移動させるステップと、から成ること、を特徴とする磁気分路位置最適化方法。１９．請求項１８記載の方法であって、前記ターゲットの前記背面に隣接しかつ前記第１磁石手段と前記第２磁石手段とのほぼ中間に磁気分路を位置付ける前記のステップの前に、前記プラズマ閉込め磁気トンネルの前記の中心軸の位置を決定するステップと、及び前記第１磁石手段と前記第２磁石手段との相対的位置を調節して、前記プラズマ閉込め磁気トンネルの前記の中心軸を、前記第１磁石手段と前記第２磁石手段とのほぼ中央の位置に移動させるステップと、を含むこと、を特徴とする磁気分路位置最適化方法。２０．請求項１記載の磁石構造体において、前記磁気分路は、ある幅を有する第１磁気分路と、ある幅を有する第２磁気分路とを含み、前記第１及び第２磁気分路は分路ギャップによって分離すること、を特徴とする磁石構造体。２１．請求項２０記載の磁石構造体において、前記磁気分路と前記ターゲットの前記背面との間の前記離間距離は、約０.１００ｃｍないし０.４００ｃｍの範囲内にあること、を特徴とする磁石構造体。２２．請求項２１記載の磁石構造体であって、前記分路ギャップは、約０. ０５ｃｍないし０.５ｃｍの範囲内にあること、を特徴とする磁石構造体。２３．請求項２２記載の磁石構造体において、前記第１磁気分路の幅と、前記第２磁気分路の幅と、前記分路ギャップの幅との合計が、前記磁気分路と前記ターゲットの前記背面との前記離間距離の幅の約５〜３０倍の範囲内にあること、を特徴とする磁石構造体。２４．請求項１記載の磁石構造体において、前記ターゲットは円形であって対称軸を有し、前記磁気分路は第１円形リングと第２円形リングとから成り、該第１及び第２円形リングは互いに同心であってかつ分路ギャップによって分離しており、前記第１及び第２円形リングも前記円形ターゲットの前記対称軸と同心であること、を特徴とする磁石構造体。２５．請求項２４記載の磁石構造体であって、更に、前記円形ターゲットの前記対称軸と位置合わせした対称軸を有し、前記ターゲットの前記背面にほぼ平行な、円形で透磁性のベース極片と、該ベース極片の中央に取り付けてあり、前記ターゲットの前記背面にほぼ垂直なＮ−Ｓ磁気方位を有する中央磁石と、前記ベース極片の外周に、前記中央磁石及び前記磁気分路と同心で取り付けた外側磁石であって、該外側磁石は、前記磁気分路がほぼ前記外側磁石と前記中央磁石との間となるように位置付けてあり、前記外側磁石は、前記ターゲットの前記背面にほぼ垂直でかつ前記中央磁石の前記磁気方位と反対のＮ−Ｓ磁気方位を有する、前記の外側磁石と、を含むこと、を特徴とする磁石構造体。２６．請求項１記載の磁石構造体において、前記ターゲットは矩形であって縦軸と横軸とを含み、前記磁石構造体は、直線状中央部と２つの端部とを含み、前記直線状部は、前記ターゲットの前記縦軸と位置合わせしてあり、前記磁気分路は、第１楕円部分と第２楕円部分とから成り、該第１及び第２楕円部分の各々は、前記矩形ターゲットの前記縦軸の両側に平行に離間関係で配置したほぼ直線状の２つの部分を含み、前記第１及び第２楕円部分の各々の各平行直線部分は、各終端において、ほぼ半円形の各端部によって接合することにより、前記第１及び第２楕円部分を分路ギャップで分離すること、を特徴とする磁石構造体。２７．請求項２６記載の磁石構造体であって、更に、細長い中央部分と２つの半円端部とを有する細長い透磁性のベース極片であって、該ベース極片の前記細長い中央部分は、前記矩形ターゲットの前記縦軸と位置合わせしてありかつ前記矩形ターゲットの前記背面にほぼ平行である、前記の細長い透磁性のベース極片と、前記ベース極片の中央に取り付けた中央磁石構造体であって、該中央磁石構造体は、前記矩形ターゲットの前記縦軸と位置合わせした細長い中央磁石と、該細長い中央磁石の一端に配置した第１円柱状磁石と、該細長い中央磁石の他端に配置してある第２円柱状磁石とを含み、前記細長い中央磁石並びに前記第１及び第２円柱状磁石は、前記ターゲットの前記背面にほぼ垂直なＮ−Ｓ磁気方位を有する、前記の中央磁石構造体と、前記ベース極片の外周に取り付けた複数の外側磁石であって、該外側磁石の各々は、前記中央磁石構造体及び前記磁気分路からほぼ等距離にあり、前記外側磁石の各々は、前記ターゲットの前記背面にほぼ垂直でかつ前記中央磁石構造体の磁気方位とは反対のＮ−Ｓ磁気方位を有する、前記の複数の外側磁石と、を含むこと、を特徴とする磁石構造体。２８．請求項１記載の磁石構造体において、前記ターゲットの厚さに前記ターゲットの飽和磁化を乗算したものが、前記磁気分路の厚さに前記磁気分路の飽和磁化を乗算したものにほぼ等しいこと、を特徴とする磁石構造体。２９．請求項９記載のマグネトロン・スパッタ用陰極において、前記磁気分路手段は、飽和磁化と、ある幅と、ある厚さを有する透磁性材料から成り、前記透磁性材料の前記飽和磁化に前記透磁性材料の厚さを乗算したものが、前記ターゲットの前記飽和磁化に前記ターゲットの厚さを乗算したものにほぼ等しいこと、を特徴とするマグネトロン・スパッタ用陰極。