JPS593546B2 - スパツタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスパツタ装置の磁力強化方法｝よび磁力強化ス
パツタ装置に関するものである。

スパツタ装置に｝いては一般に交叉した磁界と電界が形
成される。

その電界はアノード（室壁でもよい）とターゲツトの間
に延び、その電界によつてそのターゲツトから電子が飛
び出す。そのターゲツトは通常カソードと同じ電位にあ
り、前記アノードと回路を杉成している。ターゲツトか
ら飛び出した前記電子は気体粒子をイオン化させてプラ
ズマを形成させる。その気体イオンはターゲットに向か
つて加速されてそのターゲツトの材料の原子を追い出す
。その追い出された原子はコーテイングすべき物体の表
面に被膜に付着する。ガス圧の低いときのスパツタレー
トを上げるために交叉した電界が杉成され、ターゲツト
から飛び出した電子が運動する距離を長〈し、それによ
つてその電子のイオン化効率が高められる。その電子の
イオン化効率を更に高めるためにはプラズマの閉ループ
を形成してそのループの゛周囲をホール効果電流が循環
するようにするのが望ましい。前記イオン化電子は磁力
線が前記ターゲツトの表面に平行な領域に集中する傾向
がある。従来のプラズマの閉ループを使用したスパツタ
装置に｝いてはターゲツトの表面に磁力線に平行な領域
の面積が極めて小さく、したがつてターゲットの消費（
侵食）が均一でなくまたスパツタレートを余シ上げるこ
とができなかつた。第１Ａ、１Ｂ図はターゲツト面に対
して均一で平行な磁界を杉成するために本出願人が試み
た磁力構造（未公開である）を示すものである。

第１Ａ、１Ｂ図の磁力構造に｝いてはターゲツト１０は
エンドレスベルトの形状をして｝シ、長方杉のリング状
をした冷却システム１２上に配されている。そのエンド
レスベルト状のターゲツト１０の内側に複数の磁石１４
が配されて｝り、その磁石１４は全て第１Ａ図に示す方
向に配向されている。

また、その磁石１４の両端に≦対のスチールの磁極板１
６がそれぞれ結合されている。この磁力構造によつて、
プラズマはターゲツトの頂部、底部｝よび端部から飛び
出す楕円杉のベルト状パターンで循環するように捕捉？
れる。

また磁界は磁石がターゲツトに隣接しているかのように
スチールの磁極板から出ているようにみえる。またター
ゲツトの侵食パターンは中央で最も深く、縁部ではゼロ
になる。これは少なくとも部分的には静電効宋と平行磁
界の強さの関数である。そのスチールの磁極板はその磁
極板に直角でターゲツトに平行な方向に動くときに、主
にその磁極板からの距離の関数となるような磁力線を空
間内に放射することができる。したがつて、この意味で
は磁界は均一でない。本発明は上記のような問題を解決
し、ターゲツトの表面の大部分に対して平行な、均一な
磁界を使用した磁力強化スパツタ方法訃よび磁力強化ス
パツタ装置を提供することを目的とするものである。

本発明はさらに比較的厚い磁力透過性ターゲツトをもス
パツタすることのできる磁力強化スパツタ方法｝よび装
置を提供することを目的とするものである。

また本発明はスパツタレートを下げることなくターゲツ
トの使用率を極めて高くすることができ、極めて高いレ
ートに｝ける電流密度が極めて高く、さらに従来実用可
能であつた面積より小さい面積のターゲツトを使用する
ことができそれによつて高圃なターゲツトの消費量を少
なくすることができるスパツタ方法｝よび装置を提供す
ることを目的とするものである。

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

な訃、図面に卦いては同様な部分には同じ番号を付した
。第２，３図に｝いて一対のプロツク磁石２０，２２に
よつて磁界が形成される。

そのプロツク磁石２０，２２はミネソタマイニングアン
ドマニファクチャリングカンパニ一（ＭｉｎｎｅｓＯｔ
ａＭｉｎｉｎｇａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＣＯ
）のＰＬ−１．４Ｈのような配向されたフエライトを含
浸▲せたプラスチツク乃至ゴムのテープからなる帯状磁
石を複数枚重ね合わせてなつている。プロツク磁石２０
，２２の外端板２８，３０間は磁力的に接続されていな
いのが望ましい。これによつて、第２図に破線で示すよ
うにその両外端板２８，３０間をＵ字型のスチール３２
で接続した場合に比べて内端面３４，３６間の磁界が強
〈なる。また、その磁界は内端面３４，３６に平行に切
つた場合、一方のプロツク磁石２０の内端面３４の中心
から他方のプロツク磁石２２の内端面３６の中心まで殆
ど完全に平行で均一な磁束が存任するという特徴を備え
ている。第３図から明らかなように、両内端面３４，３
６間を接続する磁力線は殆ど平行であり、またその磁力
線はそれぞれのプロツク磁石２０，２２の外端に戻る磁
界の間に殆ど全体が封じ込められている。

したがつて中央の空間殆ど全体にσつて単位面積当シの
磁力線の数がほぼ一定ｖ−なジ、極めて均一な磁界が形
成される。磁束のこのバンドが一旦捕えられると、ある
範囲内では両プロツク磁石２０，２２間の距離を変えて
も磁束密度が変化しなくなる。また中央の磁界のパター
ンが上方または下に弧を描くようにプロツク磁石２０，
２２を曲げた如、先端を削つたｖしても、磁束はそれ程
変化しない。この現象はそれぞれのプロツク磁石２０，
２２の外端に戻る前記磁束ルーブによるものと考えられ
る。後に第１２図を参照して詳細に説明するように、別
体の補助磁石を使用してよう多くの・中央の磁束が平行
になるようにすることができる。これによつて、捕えら
れた磁束バンドが独特な動きをするようになる。ターゲ
ツト３ｒの表面を横切つて一方向件のプラズマ流が形成
される。

これによつて従来技術に｝けるようにターゲツトの中央
だけが侵食されるようなことがなくなる。またブラズマ
流が湾曲して角部に向けられていないために角部が侵食
されないというようなこともなくすことができる。本発
明のように均一な平行磁界を使用しない場合にはターゲ
ツトの使用率は殆ど５０％であつた。本発明のように均
一な平行磁界を使用すると、ターゲツトの使用率はター
ゲツトの保持方法によつて強く左右されるようになシ、
実質的に９０％もの高率になる。ターゲツト３７は平行
磁束域内に送り込むことができ、それによつて保持手段
によつて押さえられている部分以外は全て使用すること
ができるようになる。またその保持手段に冷却等の機能
を持たせることもできる。前記のようなプロツク磁石２
０，２２の替シに第４Ａ，４Ｂ図に示すようにループ状
磁石３８，４０も使用することができる。

このような構成によつてそのループ状磁石３８，４０を
冷却されたターゲツト４２を滑動させたジ、あるいはそ
のターゲット４２をそのループ状磁石３８，４０内を滑
動させることができる。すなわちターゲット４２の一部
が限界まで侵食されたときに第４Ａ図に示すようにター
ゲツト４２をルーブ状磁石３８，４０に対して摺動させ
、ターゲツト４２の新たな部分を露出させることができ
る。これによつてターゲツトの使用率を殆ど１００（ｆ
ｌ）までワ目上げることができる。さらに、冷却プレー
ト４４の下面にもう１つのターゲツトを配することもで
きる。この場合には、ループ状磁石３８，４０によつて
６却プレート４４の上下両面に｝いてスパツタが行なわ
れ、したがつて製造速度が上がり、効率も高〈なる。ま
たこの場合には、従来のマグネトロンカソードに比べて
電力効率が２〜４倍にもなる。なお、冷却プレート４４
の両面にターゲツトが配づれる場合にはその冷却プレー
ト４４はカソードの一部をなすと見なすことができる。
例え、第４Ａ，４Ｂ図に示すように、一面だけでスパツ
タが行なわれたとしても従来と同じ電力効率は得ること
ができる。

ループ状磁石３８，４０のスパツタはアノード電位に維
持Ｇれるシールド４８によつて防止される。また、カソ
ード電位に維持されるシールド５４は電子をプラズマ内
に封じ込めるのに役立つ。シールド５４はその表面に対
して磁力線が９（５）以上をなすように配されているの
が望ましい。ループ状磁石３８，４０の上側の内面５６
，５８のスパツタ｝よびシールド５４のスパツタは、こ
れらの面に対して磁力線がほぼ直角をなしているために
、殆ど起きない。アノード６０はプラズマのループが戻
る部分にづいて必要な電界を形成する。な｝、室壁等の
他のアノード手段をターゲツト４２の上方に設けてター
ゲツト４２の上方で必要な電界をそのアノード手段で形
成するようにしてもよ〈、その場合にはアノード６０は
第４Ａ図に示すようにロツド状のものでよい。以上、カ
ソード構造をスパツタ部分（スパツタが起きる部分）と
非スパツタ部分（スパツタが起きない部分）とに分ける
ことについて説明したが、強いプラズマ放電が存任する
のにもかかわらず実質的なスパツタが起きないのは次の
ような場合であるとある程度までは考えることができる
。

第１に、モータ／トと遠心力の作用が存任しないときに
は、ターゲット面に対して磁力線が約９６以上をなして
いる部分を越えてスパツタが起きることは通常ない。こ
れは１９７８年９月２７日出願の米国特許出願７！６．
９４６３７０（１９７８年８月２１日出願の米国特許出
願洸９３５３５８の一部継続出願）の一部継続出願であ
る米国特許出願滝１９２８４（１９７９年３月９日出願
）に詳細に記載されている。この出願においては、ある
部材を磁力線に対して約９♂以上の角度をなすように配
することによつてその部材をスパツタすることなく、強
い放電を維持することができることが開１示されている
。その部材は例えばターゲツトを保持するためのクラン
プリングである。第２に、プラズマとターゲツト面間を
物理的に分離することによつてスパツタ性プラズマと非
スパツタ件ブラズマ間を極め微妙に分離することが １
できる。

捕捉磁界がターゲツト面から上方に延び、ターゲツト面
に近づくにつれてその磁界が強くなるような、上述の米
国特許出願第１〜３図に示されたようなマグネトロン技
術によつてそのような微妙な分離は一般に不可能である
。ターゲツト面２に対するそのような関係が変えられ、
本発明にしたがつて、ターゲツト面に平行な磁界が形成
され、それによつて磁界の最も強い部分がターゲツト面
から分離されれば、非スパツタ状態に近つくことも可能
である。プラズマは強い磁界の領域内で中シ央に寄る傾
向がある。ターゲツトに向かつて加速されるプラズマか
らのイオンの平均的なフリーパスがターゲツトまでの距
離に比べて短いときにはエネルギーの相当低いイオンの
みしかターゲツト面に到達することができない。イオン
は電圧によＪつて与えられたエネルギーの殆どを衝突を
繰Ｖ）？すうちに失つてしまうであ５う。ターゲツト面
に到達するイオンのエネルギーがスパツタのスレツシヨ
ルド値よ）低いときにはスパツタは起ｂ得ない。スパツ
タが起こるためには、ターゲツト面に衝突する個々のイ
オンがターゲツトの構造からターゲツトの個々の原子を
たたき出すのに充分なエネルギーを持つている必要があ
る。そのイオンのエネルギーがそれよシ小さくなると、
イオンのエネルギーは加熱作用をするか、あるいは場合
によ・つて電子の放出量を増加させるだけである。意図
的にスパツタが起らないようにした領域に｝いては、カ
ソード電位にある全ての部分を第４Ａ図のシールド５４
に｝いて説明したように磁力線に対して９０）以上の角
度をなすようにし、磁力線に対して９θ臥上の角度をな
さない部分のイオンの平均的なフリーパスから充分距離
を置くようにしなければならない。また、その領域内の
ガス圧を高めることによつてその距離の影響を小さくす
ることができる。プラズマがターゲツトの上方｝よび下
方を通る第４Ａ図に示すようなトンネル型のシステムに
訃いては、第４Ａ図に示すようにトンネルを介してスパ
ツタガスを導入することによつてその領域内のガス圧を
高くすることができる。第４Ａ図に｝いては、トンネル
６３にライン６５を介してガス供給源６１が接続されて
お）、ターゲツト４２の上方の空間に接続されたポンプ
６ｒによつてガスが抜かれる。従来通ジ、そのガス供給
源６１卦よびポンプ６ｒは第４Ａ図の構造を収容した真
空室の外側に置かれている。トンネル内にスパツタガス
を導入することによつてトンネル内のガス圧を高くする
ことができ、しかもターゲツト４２のスパツタ領域の…
力をその圧力よジはるかに低い圧力に保つことができる
。さらに、これによつて、プラズマがターゲツト面に戻
るのにトンネル内を通過するときにそのプラズマが必要
なイオン臥外のイオンによつて汚染されるのが防止され
る。本発明の他の特徴によれば第５図に示すようにター
ゲツトを収容する部分の面積を小さくすることができ、
それによつて小さくなつたターゲツトも使用できる。

第５図に｝いて小さなターゲツト６２が冷却部材６４に
よつてクランプされる。磁力線はその小さなターゲツト
６２の全面にσつてほぼ平行であジ、７ラズマを閉じ込
めるのを助けるためにカソード電位面６９，７１が設け
られている。磁石の配向は第６Ａ図に示すように磁界が
一方の磁石６６の一端から外方に突出してターゲツト７
０を越えて他方の磁石６８に達するようにターゲツトＲ
Ｏに隣接して９０−′変えてもよい。

また磁石の配向は第５図に示す角度と第６Ａ図に示す角
度の間の角度で変えてもよい。ルーブ状磁石６ｆ），６
８間の距離が上部に訃いて下部におけるよジも小さいと
きには、先端を削られた外端板によつてもある程度有効
な磁界を形成することができる。実際に、第２〜６Ａ図
のどの磁界形成方法を使用しても、前記米国特許出願の
第１〜３図を参照して前述したようなターゲツトの中心
に穴が穿くような問題は発生しない。すなわち回転軸の
方向を変えることによつてこのような問題を解決するこ
とができる。さらに、第６Ｂ図に示すように、ループ状
磁石６６，６８を例えばＲｌ，７３のように９（５）曲
げて、ターゲツトＲＯを移動手段Ｒ５によつてスパッタ
ブラズマ７ｒ内を動かすことができるようにしてもよい
。

戻ｖのプラズマＲ９はターゲツトＲＯの運動路から離れ
て｝り、したがつてターゲツトＲＯをスパツタすること
はない。これに対して第６Ａ図の実施例に訃いてはルー
プ状磁石６６，６８の上方のスパツタプラズマと戻ｂプ
ラズマの両方によつてスパッタされることのないように
ターゲツトＴＯはそのルーブ状磁石６６，６８の下方の
戻りプラズマ内に迄延びていてはならない。次に本発明
の他の重要な特徴である磁力透過性（透磁性）材料の磁
力強化スパツタについて第７図を参照して説明する。透
磁性のターゲツトを従来の磁力構造上に載置すると、磁
束は優先的にそのターゲツトを通つて流れ、磁束がター
ゲツト上に突出しないため、ターゲット上に所望の磁束
パターンが彫成されない。極めて薄いターゲツトを使用
したシ、ターゲツトを磁力構造上の鏡走用トラツク状の
領域内にのみ配することによつてある程度のスパツタレ
ートを得ることはできたが、これは余）有効な解決策で
はない。透磁性ターゲツト１２に第６Ａ図の磁力構造を
使用したとすると磁界は第７図に示すようになる。

ターゲツトＲ２が高透磁性であるため、第６Ａ図ではタ
ーゲツトの上方をまたいで弧を描いていた磁束が第７図
ではターゲツト７２内に引き込まれて｝り、ターゲツト
面の上方３．１７５關〜１９．０５關という臨界的な高
さでの平行磁界は殆ど零になつている。プラズマを支え
るためには通常８０〜１００ガウスが必要である。した
がつてこれまでの実施例は高いパワーレベルで高透磁性
の材料をスパツタするのにはそのまま使用することがで
きない。ターゲツトＲ２の透磁注は磁力線に対するコン
ダクタンスと見なすことができる。

磁束は通ｂ易い所、すなわち通させられる所のみを通る
。ここで、そのような磁束がターゲツトＲ２内に入るこ
とができないようにするためには、高透磁性ターゲツト
Ｒ２の環境をどう変えればよいかということが問題にな
る。磁気に関する古輯的な述語は電気の述語程なじみが
ないから、その問題に対する第８Ａ図に示す磁気的な解
決を電気的に表現したものを第８Ｂ図に示す。もし、殆
ど抵抗なしにターゲツトＲ２を挿入することができる電
界があるとすると、そのターゲツト１２の電位はそのタ
ーゲツトＲ２が占めるべき位置の電界の電位と同じ電位
に調節されなければならないであろう。これと同じよう
に、ターゲツトＲ２を磁石６６のＮ極と磁石６８のＳ極
の中間の「磁気ポテンシヤル」と同じ磁気ポテンシヤル
にある位置に置かなければならない。これはプリツジ回
路内のメーター８０（すなわちターゲツト７２）を通過
する磁束を止める磁石Ｒ４，ｒ６によつて達成すること
ができる。その磁石７４，ｒ６は磁極板７５，７７によ
つてループ状磁石６６，６８に接続されているのが望ま
しい。これによつて、第８Ｂ図の平衡ブリツジ回路７８
がメーター８０の存在に殆ど影響されないのと同じよう
に、ターゲット７２の存任に全体的に殆ど影響されない
磁束界がターゲツト７２の上方に形成される。これは第
８Ｂ図のプリツジ回路７８に｝いて点ＥとＦの電位を同
じにすることによつてメーター８０を電流が流れないよ
うにするのと同様に、磁石６６の点Ａから磁石Ｔ４の点
Ｂまでの磁束のパス訃よび磁石６８の点Ｃ磁石Ｒ６の点
Ｄまでの磁束のパスを除去するというように見ることも
できる。

ターゲツト７２の巾方向の磁気ポテンシヤルには僅かに
ばらつきがあ楓ターゲツトＲ２上の磁界の杉状は全く完
全なものではないが、このような磁気ブリツジによつて
透磁性材料のスパツタが行なえるようになる。このよう
な、第８Ａ図に示すブリツジを形成する磁石の杉状とし
ては種々のものが考えられる。

この場合磁束がターゲツトを通つて流れる傾向が減少す
ることのみが必要とされる。第８Ａ図に｝いて、下の半
分の部分は取ジ除いてもよい。このとき、戻ｂのプラズ
マは、上半分の構造に｝ける下側の磁石７４，ｒ６のす
ぐ下を通ることになる。第８Ｃ図から第８Ｇ図に示す各
実施例に｝いても、それぞれの下方に、ちようど第８Ａ
図に示すように、下半分を対象的に加えてもよい。また
、これらの各実施例に｝いて、磁極片Ｒ５，ｒｒは除い
てもよい。この場合は、磁石６６，７４のＳ極同志を接
続する回か別の手段が必要になる。第８Ａ図に｝けるタ
ーゲツト７２が非常に長い場合は、これをスパツタリン
グが進むにつれて上方に移動させていくことにより１タ
ーゲツト７２の上端は連続的にスパツタされる。しかし
、戻シのプラズマ（第６Ａ図の最下端のプラズマに対応
する）が下方に生ずると、ターゲツトＲ２の下側もスパ
ツタされ、好ましくない。そこで、磁石の構造を、第６
Ｂ図に示すように、戻幻のプラズマ７９がターゲツトＲ
２（第６Ｂ図では７０）に影響しないように曲げるとよ
い。前記の２つの機能を持つブラケツト状のシステムは
一見極めて簡単に見えるが、高透磁性の材料のスパツタ
を可能にするものである。

な｝、第８Ａ〜８Ｇ図の実施例に｝いて、ターゲツトは
必らずしも透磁姓である必要はない。透磁件のターゲツ
トを内部に収容する磁気ブリッジ回路を杉成するための
臥上述べたような原理はプラズマのスパツタ部分に磁界
を形成するための主たる磁力構造とターゲツト面との相
対的な位置関係と無関係に殆ど全ての磁力強化スパツタ
装置に使用することができる。

またターゲツト面の後方に磁気ブリツジ回路を完成する
ための補助磁力構造によつて杉成される磁力線は透磁件
ターゲツトを通つても差し支えない。第２〜８図の実施
例に｝いてはターゲツトは磁力構造内に配されているが
、第９Ａ，９Ｂ図の実施例に｝いては、ルーブ状磁石３
８，４０はエンドレスベルト状ターゲツト８２内に配さ
れている。

アノード８４がそのループ状磁石３８，４０内に配され
プラズマを捕えるのに必要な電…関係を確立するように
なつている。本実施例のシステムは内側にスパツタする
。磁石の内面に対向して、カソード電位に保たれるシー
ルド（図不せず）が配される。そのシールドやアノード
は磁力線が直角になつているためにスパツタされない。
本実施例においてターゲツト８２のみを除去すると残ｖ
の部分はマグネトロン真空ゲージに似ている。ターゲツ
ト８２の底部セグメント８６のみを使用することもでき
る。この場合には第１０図に示すようにプラズマはター
ゲツト９０の上方の空間を通つて戻る。（アノード８４
の上に楕円で示すのがスパツタしないプラズマの戻ジで
、アノード８４の下に示すのがスパツタするプラズマの
流れである）またループ状磁石３８，４０の先端を削つ
たわ曲げたｂしてスパツタされた材料の流れが妨げられ
ないように頂部の開口８８を大きくしてもよい。これに
よつてターゲツトを横切つて流れる一方性プラズマを有
するカソードが杉成されるが、ターゲツトの下方のブラ
ズマのトンネルは必要でなくなる。さらに、ターゲツト
を支持するための構造およびカソードの構造が大巾に簡
単になる。▲らに第１０図の構造によればプラズマが汚
染される可能性が極めて小さくなる。また磁石３８，４
０の戻ジの部分３９，４１は第６図で示したようにター
ゲツト９０の下方でまたはターゲツト９０に隣接した位
置で曲げてもよい。さらに磁石３８，４０の下方に補助
磁石９２，９４を配して高透磁性のターゲツトに使用す
るようにすることもできる。必要に応じて磁極プレート
９６，９８を設けてもよい。さらに、冷却用プレート１
００でターゲツト９０を保持するようにしてもよい。磁
力構造によつて形成されるループは第１１Ａ，１１Ｂ図
に磁石１０２，１０４によつて示すようにほぼ同一平面
上にあつて差し支えない。

この場合にはターゲツト１０６は薄いリング乃至長方形
の管のような杉をとることになる。またそのターゲット
１０６はリング状磁石１０２と１０４の間の間隙を通つ
て上方に送られる。上記以外にも有利な磁石の組合わせ
がある。

例えば第１２図に示すような磁石の組合わせは、間隙１
１０の下方の補助的なリング状磁石１０８によつてその
間隙１１０内の磁束密度がループ状磁石３８，４０だけ
の場合よシ高くなるという点で有利なように思われる。
リング状磁石１０８の替ｂにリング状磁石１１２を使用
して導磁性ターゲツトをスパツタできるようにしてもよ
い。第１３図の本発明の他の実施例に訃いて一は、磁石
１１４と１１６がターゲツト１２０の両側に配されてい
る。

両磁石１１４，１１６から出る磁力線は互いに逆向きで
あ虱ターゲツト１２０内を通つて、ターゲツト１２０の
下方に配された磁石１１８に達する。そのターゲツト１
２０内の磁力線はターゲツト面に対してほぼ直角になつ
ている。第１３図の実施例は第１〜１２図の実施例の特
徴と前記米国特許出願の磁力構造の特徴とを組み合わせ
たものであシ、ターゲツトを通る磁界の平行性がターゲ
ツトの両側に配された磁石１１４，１１６によつて強め
られている。磁界の所望の均一性および平行姓を得るの
はフエライト磁石によるのが望ましく、配向されたフエ
ライト粒子を含浸させたゴム乃至プラスチツクのテーブ
によるのが特に望ましい。

ゴムやプラスチツクＱ透磁性の低いバインダー内に極め
て強い磁界を形成するフエライト粒子が存任するのは所
望の特件を有する磁界を杉成するのに明らかに効果があ
る。さらに、配向されたフエライトを含浸させたプラス
チツクは高透磁性の連結手段を使用せずに複数の部分か
らなる磁力構造を彫成するのに極めて便利である。事実
スチールの連結プレートによつて磁束レベルが低下する
ことがよくある。本発明の実施例の多くに訃いてはアー
ノルドマグネチツクス社（ＡｒｎＯｌｄＭａｇｎｅｔｉ
ｃｓ，Ｉｎｃ）やクルーシブルアイアン・アンド・スチ
ール社（ＣｒｕｃｉｂｌｅＩｒａｎａｎｄＳｔｅｅｌＣ
Ｏ）等のフエライト磁石を全部または一部に使用するこ
とができる。また前記実施例の多くに｝いてはその全部
または一部にアルニコ強磁性磁石のようなよ）一般的な
磁石も使用することができるが、余）実用的でない。電
磁石も使用できないことはないが、これも余ｂ実用的で
ない。本発明の磁力構造は円形、長円形、長方形等の平
面的なカソードとともに使用することができる。

またその平面的カソードは環状をしていてもよい。さら
に、カソードは米国特許第３８７８０８５号の第５，ｒ
図に示されているように凹部等の非直線的な部分を含ん
でいてもよい。平面的なカソード以外に、円筒状、円錐
状、エンドレスベルト状等のカソードも使用することが
できる。またカソードがスパツタされて行くうちに不均
一に侵食されることもあるが、そのように侵食されたと
きにも平面的、円筒杉等元の形状のものと見なすことに
する。また、侵食が一番多くなると予想される部分の肉
厚を厚くするなどしてターゲツトが比較的均一にスパツ
タされるようにすることもできる。このようなカソード
もスパツタされる前の概略的な杉状によつて平面的、円
筒彫等と称することにする。スパツタされるターゲツト
材料は装置のカソードであつてもそうでなくともよい。

装置のカソードでないときにはターゲツトはクランプに
よつてカソードに固定してもよ〈、さらにそのクランプ
によつてカソードをスパツタ装置内に固定してもよい。
また、以上の説明に訃いて使用したアノードはスパツタ
装置に交流がかけられたときに自己整流する作用がある
のでアノードというのが普通である。

したがつて本明細書においては同じような作用をする電
極を総称してアノードと称することにする。例えばその
アノードはスパツタ装置の器壁でもよい。またアノード
とカソード間にかける電圧は直流電圧でも、例えば６０
Ｈ２の低周波数の交流でも１３．５６ＭＨｚ５２７．１
２ＭＨｚ等の工業用無線周波数の交流でもよい。ＲＦ分
離をするために、高周波数の交流を使用するときにはア
ノードは殆どの場合器壁である。もちろん直流を使用し
たときにもアノードとして器壁を使用することがよ〈あ
る。使用するガスはスパツタ層のタイブによつて活性ガ
スの場合もあるし、不活性ガスの場合もある。

また、本発明の原理はスパツタエツチングにも使用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ，１Ｂ図はターゲツト面に対して平行で均一な磁
界を杉成するために本出願人によつて試みられた初期の
未公開の磁力構造の一例の斜視図および断面図、第２，
３図は本発明の一実施例の斜視図｝よび断面図、第４Ａ
，４Ｂ図は本発明の他の実施例の斜視図訃よび断面図、
第５図は小さなターゲツトをスパツタするための本発明
の他の実施例の断面図、第６Ａ図は本発明の更に他の実
施例の断面図、第６Ｂ図は第６Ａ図の一部を変更した例
の断面図、第ｒ図は透磁性のターゲツト上に互いに交叉
する電界訃よび磁界を杉成する際の問題を説明するため
の図、第８Ａ図は透磁件のターゲットをスバツタするた
めの本発明の他の実施例の断面図、第８Ｂ図は第８Ａ図
の構造を電気に置き換えて説明するための図、第８Ｃ〜
８Ｇ図は本発明に使用される磁気ブリツジの種々の例を
示す断面図、第９Ａ，９Ｂ図は本発明の更に他の実施例
の平面図および断面図、第１０図は非スパツタプラズマ
の戻ｂのパスがターゲツト面上に形成されない本発明の
他の実施例の断面図、第１１Ａ，１１Ｂ図は本発明の更
に他の実施例の平面図卦よび断面図、第１２図は本発明
の更に他の実施例の断面図、第１３図は本発明の更に他
の実施例の断面図である。 ２０，２２・・・プロツク磁石、２８，３０・・・外端
板、３ｒ，６２，７０・・・ターゲツト、３８，４０，
６６，６８・・・ループ状磁石、４４・・・冷却プレー
ト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも一部にスパッタ面を備えたカソード、こ
   のカソードに間隔を置いて配され、そのカソードとの間
   に電界を形成するアノード手段、および前記電界と交叉
   する磁界を形成する第１、第２の磁石手段からなり、前
   記電界と前記磁界によつて少なくとも一部が前記スパッ
   タ面と隣接する閉鎖プラズマループが形成され、前記第
   １、第２の磁石手段のそれぞれの少なくとも一部が、前
   記磁界の磁力線の何本かが第１の磁石手段から前記スパ
   ッタ面を越えて第２の磁石手段に達するようにそのスパ
   ッタ面の上方乃至側方に配されており、さらに前記磁界
   の強さが前記第１、第２の磁石手段間の距離の相当部分
   に亘ってほぼ均一であることを特徴とする磁力強化スパ
   ッタ装置。 ２ 前記第１の磁石手段の少なくとも一部が前記スパッ
   タ面の一側に隣接して配されており、前記第２の磁石手
   段の少なくとも一部がそのスパッタ面の他側に隣接して
   配されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のスパッタ装置。 ３ 前記第１、第２の磁石手段がフェライト磁石である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または２項記載
   のスパッタ装置。 ４ 前記フェライト磁石が配向されたフェライトを含浸
   させた複数枚のテープからなつており、その複数枚のテ
   ープの少なくとも１枚が少なくとも部分的には隣接する
   他のテープと重なつていることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項記載のスパッタ装置。 ５ 前記第１、第２の磁石手段の磁束が前記スパッタ面
   の少なくとも一部を含む面に対してある角度をなすよう
   に配されており、前記磁力線が前記スパッタ面を跨いで
   弧をなしていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載のスパッタ装置。 ６ 前記磁束が前記面に対してほぼ直角をなすことを特
   徴とする特許請求の範囲第５項記載のスパッタ装置。 ７ 前記第１、第２の磁石手段の磁束が前記スパッタ面
   にほぼ平行をなしており、前記磁力線がそのスパッタ面
   に平行に出ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは２項記載のスパッタ装置。 ８ 前記第１、第２の磁石手段がそれぞれ環状をなして
   おり、かつ実質的に異なる面内に配されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または２項記載のスパッ
   タ装置。 ９ 前記環状の第１、第２の磁石手段の少なくとも一方
   が曲げられており、一つの面内に配された第１の部分と
   その一つの面に対して傾斜した他の面内に配された第２
   の部分とを備えていることを特徴とする特許請求の範囲
   第８項記載のスパッタ装置。 １０ 前記第１、第２の磁石手段が配されている２つの
   面が互いにほぼ平行であることを特徴とする特許請求の
   範囲第８項記載のスパッタ装置。 １１ 前記スパッタ面が前記環状の第１、第２の磁石手
   段の間に配されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第８項記載のスパッタ装置。 １２ 前記スパッタ面が、前記環状の第１、第２の磁石
   手段が配されている前記２つの面の間の第３の面内を前
   記第１、第２の磁石手段に対して動かされるようになつ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の
   スパッタ装置。 １３ 前記スパッタ面が前記環状の第１、第２の磁石手
   段の空間内に配されており、前記プラズマループの第１
   の部分が前記スパッタ面をスパッタし、そのプラズマル
   ープの戻りの部分が前記カソードの前記スパッタ面の反
   対側の面の下方に延び前記第１の部分に戻つていること
   を特徴とする特許請求の範囲第８項記載のスパッタ装置
   。 １４ 前記プラズマループの戻り部分が前記カソードの
   前記スパッタ面と反対側の面から充分離れており、その
   面がスパッタされないようになつていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１３項記載のスパッタ装置。 １５ 前記プラズマループが前記カソードの前記スパッ
   タ面の反対側の面の下方に延びる部分にイオン化可能な
   スパッタガスが導入されるようになつていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１３項記載のスパッタ装置。 １６ 前記カソードの前記スパッタ面と反対側の面の少
   なくとも一部に第２のスパッタ面が設けられており、そ
   の第２のスパッタ面が前記プラズマループの戻りの部分
   によつてスパッタされるようになつていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１３項記載のスパッタ装置。 １７ 前記カソードを冷却し、かつ支持する冷却手段を
   備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１３項記
   載のスパッタ装置。 １８ 前記カソードの前記スパッタ面の反対側に前記第
   １、第２の磁石手段間の磁界を強める補助磁石手段が配
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１３項記
   載のスパッタ装置。 １９ 前記スパッタ面を前記空間に対して相対的に動か
   す手段を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １３項記載のスパッタ装置。 ２０ 前記環状の第１、第２の磁石手段がともに前記ス
   パッタ面の上方に配されており、それによつて前記プラ
   ズマループの前記第１の部分がそのスパッタ面をスパッ
   タするとともに前記戻りの部分がそのスパッタ面の上方
   に位置するようになつていることを特徴とする特許請求
   の範囲第８項記載のスパッタ装置。 ２１ 前記第１、第２の磁石手段の前記スパッタ面に最
   も近い部分間の距離が両者の反対側の部分間の距離より
   小さく、スパッタされた材料がスパッタ面から離れる方
   向に移動し易いようになつていることを特徴とする特許
   請求の範囲第２０項記載のスパッタ装置。 ２２ 前記カソードが環状をしており、前記スパッタ面
   がその環状カソードの内面の少なくとも一部に沿つて延
   びており、前記第１、第２の磁石手段がその環状カソー
   ドの両開口端の近傍に配されており、前記プラズマルー
   プが前記スパッタ面の少なくとも一部に沿つて延びるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第８項記載のスパッタ装
   置。 ２３ 前記第１、第２の磁石手段が環状をなしており、
   同一平面上で同心に配されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または２項記載のスパッタ装置。 ２４ 前記カソードが環状をなしていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２３項記載のスパッタ装置。 ２５ 前記環状スパッタ面を前記第１、第２の磁石手段
   間で動かず手段を備えていることを特徴とする特許請求
   の範囲第２４項記載のスパッタ装置。 ２６ 前記スパッタ面が透磁性材料からなつており、前
   記磁界がその透磁性のスパッタ面内を通る傾向が、他の
   磁石手段によつて形成される他の磁界によつて大巾に減
   少されるようになつていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または２項記載のスパッタ装置。 ２７ 前記２つの磁界が前記スパッタ面の両側に配され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２６項記載のスパ
   ッタ装置。 ２８ 前記２つの磁界の磁力線が互いにほぼ平行をなし
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２７項記載の
   スパッタ装置。 ２９ 前記スパッタ面が透磁性材料からなつており、前
   記磁界の磁力線の他の何本かが前記透磁性材料の中を通
   過していることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載のスパッタ装置。