JP2013082961A - Sputtering apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering apparatus capable of enhancing the in-plane uniformity of a magnesium oxide film.SOLUTION: The sputtering apparatus has a substrate stage 11 disposing a substrate surface Sa parallel to a target surface 12a, and a magnetic circuit forming a stray magnetic field on the target surface 12a. When the region having no stray magnetic field of a normal direction in the target surface 12a is defined as an erosion region 12e, a line connecting the center of the substrate surface Sa and the erosion region 12e as a first straight line L1, and a line extending from the center of the substrate surface Sa toward the radial direction of the substrate as a second straight line L2, the distance between the center of the target surface 12a and the erosion region 12e is longer than the substrate radius R1, and the angle between the first and second straight lines L1 and L2 is ≥43.5° and ≤54.5°.

Description

本開示の技術は、スパッタ装置、特にターゲットからスパッタされる酸化マグネシウムの粒子を基板上に堆積するスパッタ装置に関する。   The technology of the present disclosure relates to a sputtering apparatus, and more particularly to a sputtering apparatus that deposits magnesium oxide particles sputtered from a target on a substrate.

従来から、特許文献１に記載のように、トンネル磁気抵抗素子の高出力化を図る技術として、トンネル絶縁膜に酸化マグネシウムを用いることが広く検討されている。また、こうした酸化マグネシウム膜を含め、極めて小さい膜厚が求められるトンネル絶縁膜の形成方法には、下記二つの方法が鋭意研究されている。
（方法１）トンネル絶縁膜の材料である酸化物を基板上に直接堆積する方法。
（方法２）トンネル絶縁膜の構成元素である金属を基板上に堆積した後、該金属膜を酸化する方法。 Conventionally, as described in Patent Document 1, the use of magnesium oxide for a tunnel insulating film has been widely studied as a technique for increasing the output of a tunnel magnetoresistive element. In addition, the following two methods have been intensively studied as a method for forming a tunnel insulating film that requires an extremely small film thickness including such a magnesium oxide film.
(Method 1) A method of directly depositing an oxide, which is a material of a tunnel insulating film, on a substrate.
(Method 2) A method of oxidizing the metal film after depositing a metal, which is a constituent element of the tunnel insulating film, on the substrate.

例えば、特許文献２に記載の技術には、マイクロ波で励起されたアルゴンガスによって酸化マグネシウムからなるターゲットをスパッタするＥＣＲスパッタ法が、上記方法１の一例として開示されている。これに対し、特許文献３に記載の技術には、スパッタ法により形成されたマグネシウム膜をラジカル酸化により酸化する方法が、上記方法２の一例として開示されている。   For example, in the technique described in Patent Document 2, an ECR sputtering method is disclosed as an example of the method 1 in which a target made of magnesium oxide is sputtered by an argon gas excited by microwaves. On the other hand, in the technique described in Patent Document 3, a method of oxidizing a magnesium film formed by a sputtering method by radical oxidation is disclosed as an example of the method 2 described above.

また、特許文献４に記載の技術には、上記方法１の一例であるＲＦスパッタ法や反応性スパッタ法と、方法２の一例である自然酸化プロセスとが開示されている。そして、方法１による素子抵抗値ＲＡの面内均一性が１０％（１σ）を越えてしまう一方、方法２による素子抵抗値ＲＡの面内均一性が３％未満（１σ）であることが示されている。   Further, the technique described in Patent Document 4 discloses an RF sputtering method and a reactive sputtering method which are examples of the method 1 and a natural oxidation process which is an example of the method 2. The in-plane uniformity of the element resistance value RA by the method 1 exceeds 10% (1σ), while the in-plane uniformity of the element resistance value RA by the method 2 is less than 3% (1σ). Has been.

再公表特許ＷＯ２００５／０８８７４５号公報Republished patent WO2005 / 088745 特開２００１−１３４９３０号公報JP 2001-134930 A 特開２００７−１７３８４３号公報JP 2007-173843 A 特開２００７−１４２４２４号公報JP 2007-142424 A

ところで、トンネル磁気抵抗素子の素子抵抗値ＲＡとトンネル絶縁膜の膜厚Ｔとの関係は、一般に、ＲＡ＝αｅβＴ（α，βは定数）によって示される。こうした素子抵抗値ＲＡと膜厚Ｔとの関係から認められるように、素子抵抗値ＲＡの面内均一性を確保するうえでは、トンネル絶縁膜の膜厚Ｔに対して非常に高い面内均一性が求められることとなる。 Incidentally, the relationship between the element resistance value RA of the tunnel magnetoresistive element and the film thickness T of the tunnel insulating film is generally expressed by RA = αe βT (α and β are constants). As can be seen from the relationship between the element resistance value RA and the film thickness T, in order to ensure the in-plane uniformity of the element resistance value RA, the in-plane uniformity is very high with respect to the film thickness T of the tunnel insulating film. Will be required.

この点、上述した方法２によれば、酸化マグネシウム膜の形成される工程が、マグネシウム膜の形成と該マグネシウム膜の酸化とに分割されるため、膜厚Ｔと酸素濃度とを同時に調整する必要がある方法１と比べて、膜厚Ｔの面内均一性を確保することが容易なこととなる。そのため、上記特許文献４に開示されるように、方法２による素子抵抗値ＲＡの面内均一性は、確かに、方法１による面内均一性よりも優れているのが現状であって、方法１による素子抵抗値ＲＡの面内均一性は、トンネル磁気抵抗素子が量産されることに足る程度に至らないものとなっている。   In this regard, according to the method 2 described above, the process of forming the magnesium oxide film is divided into the formation of the magnesium film and the oxidation of the magnesium film, and thus it is necessary to adjust the film thickness T and the oxygen concentration at the same time. As compared with Method 1, it is easy to ensure in-plane uniformity of the film thickness T. Therefore, as disclosed in Patent Document 4 above, the in-plane uniformity of the element resistance value RA by the method 2 is certainly superior to the in-plane uniformity by the method 1, and the method The in-plane uniformity of the element resistance value RA due to 1 is not sufficient for mass production of tunnel magnetoresistive elements.

一方、マグネシウム膜の形成工程と該マグネシウム膜の酸化工程とが必要とされる方法２とは、これらが同時に進行する方法１に比べて、トンネル磁気抵抗素子の製造上、生産能力が低くなったり生産管理が煩雑になったりするという回避し難い問題を有している。それゆえに、トンネル磁気抵抗素子の量産化を図る技術の分野では、上述した方法１において素子抵抗値ＲＡの面内均一性を高めること、すなわち酸化マグネシウム膜の膜厚の面内均一性を高める技術が切望されている。
上述した実情を鑑みてなされた本開示の技術は、酸化マグネシウム膜の膜厚の面内均一性を高めることの可能なスパッタ装置を提供することを目的とする。 On the other hand, Method 2, which requires a magnesium film formation step and a magnesium film oxidation step, has a lower production capacity in the production of a tunnel magnetoresistive element than Method 1 in which these steps proceed simultaneously. There is an unavoidable problem that production management becomes complicated. Therefore, in the field of technology for mass production of tunnel magnetoresistive elements, in the method 1 described above, the in-plane uniformity of the element resistance value RA, that is, the in-plane uniformity of the thickness of the magnesium oxide film is increased. Is anxious.
An object of the technology of the present disclosure made in view of the above-described circumstances is to provide a sputtering apparatus capable of improving the in-plane uniformity of the film thickness of the magnesium oxide film.

本開示のスパッタ装置の一態様は、酸化マグネシウムのターゲットをスパッタするスパッタ装置であって、ターゲット表面に対して基板表面を平行に配置するステージと、前記ターゲット表面に漏洩磁場を形成する磁気回路と、を有し、前記ターゲット表面にて前記漏洩磁場の法線方向の成分が０の部位をエロージョン部位とし、前記基板表面の中心と前記エロージョン部位とを結ぶ線を第１の直線とし、前記基板表面の中心から該基板の径方向に延びる直線を第２の直線とすると、前記ターゲット表面の中心と前記エロージョン部位との距離が基板半径より大きく、前記第１の直線と前記第２の直線とのなす角度が４３．５°以上、５４．５°以下である。   One aspect of the sputtering apparatus of the present disclosure is a sputtering apparatus that sputters a magnesium oxide target, a stage that arranges a substrate surface parallel to the target surface, and a magnetic circuit that forms a leakage magnetic field on the target surface. And a portion where the component of the leakage magnetic field in the normal direction of the target surface is 0 is defined as an erosion region, and a line connecting the center of the substrate surface and the erosion region is defined as a first straight line. When a straight line extending in the radial direction of the substrate from the center of the surface is a second straight line, the distance between the center of the target surface and the erosion site is larger than the substrate radius, and the first straight line and the second straight line are Is an angle between 43.5 ° and 54.5 °.

ターゲット表面から放出される粒子の進行方向と該ターゲット表面の法線方向とのなす角度を粒子の放出角度とすると、本発明者らの実測によれば、酸化マグネシウムのターゲットから粒子が放出される頻度である放出頻度とは、放出角度が２５°であるときに最大となる。そして、放出角度が２５°よりも小さい範囲では、放出角度が小さくなるに従って、放出頻度の減少の度合いが大きくなる。また、放出角度が２５°よりも大きい範囲では、放出角度が大きくなるに従って、放出頻度の減少の度合いが大きくなる。   When the angle formed between the traveling direction of the particles emitted from the target surface and the normal direction of the target surface is defined as the particle emission angle, the particles are emitted from the magnesium oxide target according to the actual measurement by the present inventors. The release frequency, which is the frequency, becomes maximum when the discharge angle is 25 °. In a range where the discharge angle is smaller than 25 °, the degree of decrease in the discharge frequency increases as the discharge angle decreases. In the range where the discharge angle is larger than 25 °, the degree of decrease in the discharge frequency increases as the discharge angle increases.

これに対し、従前のターゲットから放出される粒子の放出角度分布とは、一般に、放出角度が例えば９０°であるときに粒子の放出頻度が最大になる、いわゆるコサイン則に従うものと考えられている。そのため、本発明者らは、酸化マグネシウムのターゲットに固有のこうした放出角度分布を、従前のスパッタ装置にて膜厚の面内均一性が得られ難い一因として特定した。そして、酸化マグネシウムに固有の放出角度分布に基づき、ターゲット表面の中心とエロージョン部位との距離が基板半径より大きく、且つ第１の直線と前記第２の直線とのなす角度が４３．５°以上、５４．５°以下であれば、膜厚の面内均一性が２％（１σ）以下であることが見出された。   In contrast, the emission angle distribution of particles emitted from a conventional target is generally considered to follow a so-called cosine law in which the emission frequency of particles is maximized when the emission angle is 90 °, for example. . For this reason, the present inventors have identified such a discharge angle distribution specific to the target of magnesium oxide as one of the factors that makes it difficult to achieve in-plane uniformity of film thickness with a conventional sputtering apparatus. Based on the emission angle distribution inherent in magnesium oxide, the distance between the center of the target surface and the erosion site is larger than the substrate radius, and the angle formed between the first straight line and the second straight line is 43.5 ° or more. It was found that the in-plane uniformity of the film thickness was 2% (1σ) or less if it was 54.5 ° or less.

この点、本開示のスパッタ装置の一態様では、ターゲット表面の中心と前記エロージョン部位との距離が基板半径より大きく、且つ第１の直線と第２の直線とのなす角度が４３．５°以上、５４．５°以下である。それゆえに、酸化マグネシウム膜の膜厚の面内均一性を高めることが可能であって、特に２％（１σ）以下という量産性に適した面内均一性で酸化マグネシウム膜を形成することが可能となる。   In this regard, in one aspect of the sputtering apparatus of the present disclosure, the distance between the center of the target surface and the erosion part is larger than the substrate radius, and the angle formed by the first straight line and the second straight line is 43.5 ° or more. It is 54.5 degrees or less. Therefore, it is possible to increase the in-plane uniformity of the thickness of the magnesium oxide film, and it is possible to form the magnesium oxide film with in-plane uniformity suitable for mass production of 2% (1σ) or less. It becomes.

本開示のスパッタ装置の別の態様は、上記態様において、前記漏洩磁場の法線方向の成分が０の部分が幅を有し、前記漏洩磁場の法線方向の成分が０の部分のうち前記ターゲット表面の中心に最も近い部位を前記エロージョン部位とする。   According to another aspect of the sputtering apparatus of the present disclosure, in the above aspect, a portion where the component in the normal direction of the leakage magnetic field is 0 has a width, and the portion of the component in the normal direction of the leakage magnetic field is 0 The part closest to the center of the target surface is defined as the erosion part.

漏洩磁場の法線方向の成分が０の部分が幅を有する場合、酸化マグネシウム膜の膜厚の面内均一性が、こうした幅の大きさに応じて変わることも少なくない。例えば、漏洩磁場の法線方向の成分が０の部分が幅を有し、且つこうした部分のうちターゲット表面の中心から最も遠い部位がエロージョン部位となる場合、エロージョン部位の他、該エロージョン部位よりもターゲット表面の中心に近い部位においても酸化マグネシウムの粒子が同等に放出されることとなる。そして、ターゲット表面のうちでエロージョン部位以外の部位から酸化マグネシウムが放出されて、こうした酸化マグネシウムが基板表面に到達する結果、上述した効果が低減されてしまう場合もある。   When the portion of the leakage magnetic field in the normal direction has a width, the in-plane uniformity of the film thickness of the magnesium oxide film often changes depending on the size of the width. For example, when the component of the leakage magnetic field in the normal direction has a width and the portion farthest from the center of the target surface among these portions is an erosion portion, in addition to the erosion portion, Magnesium oxide particles are equally released even at a site close to the center of the target surface. Then, magnesium oxide is released from the target surface other than the erosion site, and as a result of the magnesium oxide reaching the substrate surface, the above-described effects may be reduced.

この点、本開示のスパッタ装置の別の態様によれば、漏洩磁場の法線方向の成分が０の部分が幅を有する場合には、ターゲット表面の中心に最も近い部位がエロージョン部位として定められる。それゆえに、酸化マグネシウム膜の膜厚の面内均一性が、こうした幅の大きさに応じて変わることを抑えることが可能にもなる。   In this regard, according to another aspect of the sputtering apparatus of the present disclosure, when the portion of the leakage magnetic field in the normal direction has a width, the portion closest to the center of the target surface is determined as the erosion portion. . Therefore, it is possible to suppress the in-plane uniformity of the film thickness of the magnesium oxide film from changing according to the width.

本開示のスパッタ装置の別の態様は、上記態様において、前記エロージョン部位から放出された粒子が前記基板表面に到達するまでに該粒子が他の粒子と衝突しない圧力まで前記ターゲット表面と前記基板表面との間を排気する排気部を有する。   According to another aspect of the sputtering apparatus of the present disclosure, in the above aspect, the target surface and the substrate surface up to a pressure at which the particles emitted from the erosion site do not collide with other particles until the particles reach the substrate surface. And an exhaust part for exhausting between the two.

エロージョン部位から放出された粒子がターゲット表面と基板表面との間で他の粒子と衝突する場合、該放出された粒子が基板表面に到達する前に、該放出された粒子の進行方向が変わってしまうことも少なくない。そのため、こうした粒子同士の衝突する機会が増えることになれば、上述した効果が低減されてしまうことにもなる。   When particles emitted from the erosion site collide with other particles between the target surface and the substrate surface, the traveling direction of the emitted particles changes before the emitted particles reach the substrate surface. It is not rare to end up. Therefore, if the chances of such particles colliding with each other increase, the above-described effects are also reduced.

この点、本開示のスパッタ装置の別の態様によれば、エロージョン部位から放出された粒子が基板表面に到達するまでに、該粒子と他の粒子とが衝突しない圧力にまで、ターゲット表面と基板表面との間が減圧される。それゆえに、エロージョン部位から放出された粒子がターゲット表面と基板表面との間で他の粒子と衝突する場合と比べて、上述した効果を高めることが可能でもある。   In this regard, according to another aspect of the sputtering apparatus of the present disclosure, the target surface and the substrate are brought to a pressure at which the particles released from the erosion site do not collide with other particles until the particles reach the substrate surface. The pressure between the surfaces is reduced. Therefore, it is possible to enhance the above-described effect as compared with the case where particles emitted from the erosion site collide with other particles between the target surface and the substrate surface.

本開示のスパッタ装置の一態様は、前記ターゲット表面にて前記漏洩磁場の法線方向の成分が０の部分が、前記ターゲット表面の中心を囲う環状である。
本開示のスパッタ装置の別の態様によれば、漏洩磁場の法線方向の成分が０の部分が環状でない場合と比べて、基板表面の中心を囲う環状の部位では、該部位とエロージョン部位との相対的な関係が互いに保たれやすくなる。そのため、基板表面に形成される酸化マグネシウム膜の膜厚均一性が高められるという上述した効果が、基板表面の中心を囲う環状の部位において、さらに顕著なものとなる。 In one aspect of the sputtering apparatus according to the present disclosure, a portion of the target surface where the component in the normal direction of the leakage magnetic field is zero surrounds the center of the target surface.
According to another aspect of the sputtering apparatus of the present disclosure, compared to the case where the portion of the leakage magnetic field in the normal line direction is not annular, in the annular portion surrounding the center of the substrate surface, the portion and the erosion portion The relative relationships of each other are easily maintained. For this reason, the above-described effect that the film thickness uniformity of the magnesium oxide film formed on the substrate surface is enhanced becomes more remarkable in the annular portion surrounding the center of the substrate surface.

本開示のスパッタ装置の一態様は、上記態様において、前記ターゲット表面にて前記漏洩磁場の法線方向の成分が０の部分の形状が、前記基板の外周部と相似形である。
本開示のスパッタ装置の別の態様によれば、漏洩磁場の法線方向の成分が０の部分の形状が基板の外周部と相似形であるため、基板の周方向における各部位にて、該部位とエロージョン部位との相対的な関係が互いに保たれやすくなる。そのため、基板表面に形成される酸化マグネシウム膜の膜厚均一性が高められるという上述した効果が、基板の周方向において、さらに顕著なものとなる。 In one aspect of the sputtering apparatus of the present disclosure, in the above aspect, the shape of the portion where the component of the leakage magnetic field in the normal direction is 0 on the target surface is similar to the outer peripheral portion of the substrate.
According to another aspect of the sputtering apparatus of the present disclosure, the shape of the portion in which the component in the normal direction of the leakage magnetic field is 0 is similar to the outer peripheral portion of the substrate. The relative relationship between the part and the erosion part is easily maintained. Therefore, the above-described effect that the film thickness uniformity of the magnesium oxide film formed on the substrate surface is improved becomes more remarkable in the circumferential direction of the substrate.

本開示のスパッタ装置の一態様は、上記態様において、前記磁気回路が、前記ターゲット表面の中心で前記漏洩磁場を回転する。
本開示のスパッタ装置の別の態様によれば、ターゲット表面の中心を回転中心としてエロージョン部位が回転することになるため、基板の周方向における各部位にて、該部位とエロージョン部位との相対的な関係が互いに保たれやすくなる。そのため、基板表面に形成される酸化マグネシウム膜の膜厚均一性が高められるという上述した効果が、さらに顕著なものとなる。 In one aspect of the sputtering apparatus of the present disclosure, in the above aspect, the magnetic circuit rotates the leakage magnetic field at the center of the target surface.
According to another aspect of the sputtering apparatus of the present disclosure, since the erosion part rotates about the center of the target surface as the rotation center, the relative part between the part and the erosion part is determined at each part in the circumferential direction of the substrate. Are more easily maintained. Therefore, the above-described effect that the film thickness uniformity of the magnesium oxide film formed on the substrate surface is improved becomes more remarkable.

本開示におけるスパッタ装置の一実施形態の構成を示す全体構成図。The whole block diagram which shows the structure of one Embodiment of the sputtering device in this indication. ターゲット表面におけるエロージョン部位を示すターゲット表面の平面図。The top view of the target surface which shows the erosion site | part in the target surface. ターゲット表面におけるエロージョン部位を示すターゲットの断面図であって、図２のＡ−Ａ線断面図。It is sectional drawing of the target which shows the erosion site | part in the target surface, Comprising: The AA sectional view taken on the line of FIG. 基板表面とターゲット表面との位置関係を基板ステージの配置とターゲットの配置に基づいて示す配置構成図。The arrangement block diagram which shows the positional relationship of a substrate surface and a target surface based on arrangement | positioning of a substrate stage, and arrangement | positioning of a target. 酸化マグネシウムの放出頻度を放出角度ごとに示す放出角度分布図。The emission angle distribution map which shows the discharge | release frequency of magnesium oxide for every discharge angle. アルミニウムの放出頻度を放出角度ごとに示す放出角度分布図。The discharge angle distribution map which shows the discharge frequency of aluminum for every discharge angle. 酸化マグネシウム膜の膜厚を数値計算で求める際の方式を示す概念図。The conceptual diagram which shows the system at the time of calculating | requiring the film thickness of a magnesium oxide film | membrane by numerical calculation. 酸化マグネシウム膜における膜厚の面内均一性の数値計算結果を示すグラフ。The graph which shows the numerical calculation result of the in-plane uniformity of the film thickness in a magnesium oxide film.

以下、本開示におけるスパッタ装置を具体化した一実施形態について図１〜図６を参照して説明する。まず、スパッタ装置の全体構成について図１及び図２を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment embodying a sputtering apparatus according to the present disclosure will be described with reference to FIGS. First, the overall configuration of the sputtering apparatus will be described with reference to FIGS.

図１に示されるように、円板状の基板Ｓが載置される基板ステージ１１の上方には、基板ステージ１１の載置面１１ａとターゲット表面１２ａとが互いに平行となるように、円板状をなす酸化マグネシウムのターゲット１２が配設されている。基板ステージ１１とターゲット１２とは、載置面１１ａの中心である基板中心Ｓｃとターゲット表面１２ａの中心であるターゲット中心１２ｃとが同一の直線上に並ぶように配置されている。なお、ターゲット１２の半径であるターゲット径Ｒ２は、基板Ｓの半径である基板半径Ｒ１よりも大きい。   As shown in FIG. 1, above the substrate stage 11 on which the disc-shaped substrate S is placed, the disc is placed so that the placement surface 11a of the substrate stage 11 and the target surface 12a are parallel to each other. A magnesium oxide target 12 having a shape is disposed. The substrate stage 11 and the target 12 are arranged such that the substrate center Sc that is the center of the mounting surface 11a and the target center 12c that is the center of the target surface 12a are aligned on the same straight line. The target diameter R2 that is the radius of the target 12 is larger than the substrate radius R1 that is the radius of the substrate S.

ターゲット１２におけるターゲット表面１２ａとは反対側の面には、高周波電源１３に接続されたバッキングプレート１４が連結され、該バッキングプレート１４の上方には、ターゲット表面１２ａ及びその下方に漏洩磁場を形成する磁気回路１５が搭載されている。磁気回路１５の形成する漏洩磁場は、ターゲット表面１２ａの法線方向に沿う磁場成分である垂直磁場成分Ｂ⊥を含まない領域、すなわち漏洩磁場の法線方向の成分が「０」の部分を有する。また、こうした垂直磁場成分Ｂ⊥の無い部位を結ぶ線は、ターゲット表面１２ａにおいてターゲット中心１２ｃを囲む楕円形状を呈している。また、磁気回路１５には、基板中心Ｓｃとターゲット中心１２ｃとを通る回転軸を中心に、磁気回路１５を回転する回転機構１６が連結されている。なお、基板ステージ１１とターゲット１２との間には、基板Ｓの表面である基板表面Ｓａとターゲット表面１２ａとの間を所定の圧力まで排気する排気部１７が接続されている。 A backing plate 14 connected to the high frequency power supply 13 is connected to the surface of the target 12 opposite to the target surface 12a, and a target magnetic surface 12a and a leakage magnetic field are formed above the backing plate 14 above the backing plate 14. A magnetic circuit 15 is mounted. Leakage magnetic field formed by the magnetic circuit 15, a region not including the vertical magnetic field component B ⊥ is a magnetic field component along the normal direction of the target surface 12a, i.e., the normal direction of the component of the leakage magnetic field having a portion of the "0" . Also, the line connecting the free sites such vertical magnetic field component B ⊥ has the shape an oval shape surrounding the target center 12c in the target surface 12a. The magnetic circuit 15 is connected to a rotation mechanism 16 that rotates the magnetic circuit 15 about a rotation axis that passes through the substrate center Sc and the target center 12c. An exhaust unit 17 is connected between the substrate stage 11 and the target 12 for exhausting the space between the substrate surface Sa, which is the surface of the substrate S, and the target surface 12a to a predetermined pressure.

そして、ターゲット１２がスパッタされる際には、まず、基板ステージ１１とターゲット１２との間にアルゴンガスなどのスパッタガスが供給されつつ、基板ステージ１１とターゲット１２との間が排気部１７によって所定の圧力まで減圧される。次いで、バッキングプレート１４に高周波電源１３からの高周波電力が供給されることにより、スパッタガスからプラズマが生成され、該プラズマ中の正イオンがターゲット表面１２ａに向けて引き込まれる。これによって、ターゲット表面１２ａから酸化マグネシウムの粒子が放出され、該粒子が基板表面Ｓａに堆積することとなる。   When the target 12 is sputtered, first, while the sputtering gas such as argon gas is supplied between the substrate stage 11 and the target 12, the space between the substrate stage 11 and the target 12 is predetermined by the exhaust unit 17. The pressure is reduced to Next, by supplying high frequency power from the high frequency power supply 13 to the backing plate 14, plasma is generated from the sputtering gas, and positive ions in the plasma are drawn toward the target surface 12a. As a result, magnesium oxide particles are released from the target surface 12a, and the particles are deposited on the substrate surface Sa.

この際、ターゲット表面１２ａの下方におけるプラズマの密度は、図２に示されるように、垂直磁場成分Ｂ⊥の無い部分を結んだ楕円形状の零磁場ラインＬＢ０で最も高くなる。そして、零磁場ラインＬＢ０がターゲット中心１２ｃで回転することから、ターゲット表面１２ａにおいては、垂直磁場成分Ｂ⊥の無い部分と互いに対向する部分である円環状のエロージョン領域１２Ｓでスパッタが進行し、該エロージョン領域１２Ｓに窪みが形成される。 At this time, plasma density below the target surface 12a, as shown in FIG. 2, highest at zero magnetic field lines LB0 the elliptical connecting portion having no vertical magnetic field component B ⊥. Then, since the zero magnetic field lines LB0 rotates at the target center 12c, in the target surface 12a, sputtering proceeds in an annular erosion region 12S is not part and opposite portions to each other of the vertical magnetic field component B ⊥, the A depression is formed in the erosion region 12S.

なお、垂直磁場成分Ｂ⊥の無い領域がターゲット表面１２ａの径方向に幅を有する場合、エロージョン領域１２Ｓも同じく径方向に幅を有することになる。例えば、上述したように、回転機構１６の駆動によって磁気回路１５が回転するため、垂直磁場成分Ｂ⊥の無い領域もターゲット中心１２ｃを回転中心として回転する。そして、ターゲット表面１２ａにおいて垂直磁場成分Ｂ⊥の無い部分が楕円形状を呈し、こうした楕円形状の部分が回転することになるため、エロージョン領域１２Ｓは、同楕円形状の長径と短径との差分に相当する幅であるエロージョン幅Ｗを有することになる。以下、図３に示されるように、垂直磁場成分Ｂ⊥の無い部分でターゲット中心１２ｃに最も近い部位、すなわちエロージョン領域１２Ｓのうちでターゲット中心１２ｃに最も近い部位を、エロージョン部位１２ｅとする。 The region with no vertical magnetic field component B ⊥ will have a width case, also in the radial direction erosion region 12S having a width in the radial direction of the target surface 12a. For example, as described above, since the magnetic circuit 15 is rotated by the driving of the rotation mechanism 16, the area with no vertical magnetic field component B ⊥ also rotates the target center 12c as the center of rotation. The vertical magnetic field component B portion without ⊥ in the target surface 12a is exhibits an elliptical shape, since a portion of this elliptical will rotate, erosion region 12S is the difference of the major axis to the minor axis of the elliptical shape It has an erosion width W which is a corresponding width. Hereinafter, as shown in FIG. 3, the site closest to the target center 12c in a portion having no vertical magnetic field component B ⊥, i.e. sites closest to the target center 12c within the erosion region 12S, and erosion site 12e.

次に、基板表面Ｓａとターゲット表面１２ａとの位置関係に関して、ステージ中心１１ｃ、ターゲット中心１２ｃ、及びエロージョン部位１２ｅを用い、図３〜図７を参照して以下に説明する。なお、以下では、基板中心Ｓｃとエロージョン部位１２ｅとを結ぶ線を第１の直線Ｌ１とし、基板中心Ｓｃから該基板Ｓの径方向に延びる直線を第２の直線Ｌ２とする。また、ターゲット中心１２ｃとエロージョン部位１２ｅとの距離をエロージョン径Ｒ３とし、第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２とのなす角度を成膜角度θｄとする。   Next, the positional relationship between the substrate surface Sa and the target surface 12a will be described below with reference to FIGS. 3 to 7 using the stage center 11c, the target center 12c, and the erosion part 12e. Hereinafter, a line connecting the substrate center Sc and the erosion part 12e is referred to as a first straight line L1, and a straight line extending from the substrate center Sc in the radial direction of the substrate S is referred to as a second straight line L2. Further, the distance between the target center 12c and the erosion part 12e is defined as an erosion diameter R3, and the angle formed between the first straight line L1 and the second straight line L2 is defined as a film forming angle θd.

図３に示されるように、基板ステージ１１とターゲット１２とは、所定の距離であるＴＳ間距離Ｈだけ互いに離れ、且つステージ中心１１ｃ、基板中心Ｓｃ、及びターゲット中心１２ｃが同一の直線上に並ぶように配置されている。また、基板ステージ１１とターゲット１２とは、ＴＳ間距離Ｈ、エロージョン径Ｒ３、及び成膜角度θｄが下記条件１及び条件２を満たすように配置されている。
（条件１）エロージョン径Ｒ３＞基板半径Ｒ１
（条件２）５４．５°≧θｄ≧４３．５° As shown in FIG. 3, the substrate stage 11 and the target 12 are separated from each other by a predetermined distance H between the TSs, and the stage center 11c, the substrate center Sc, and the target center 12c are aligned on the same straight line. Are arranged as follows. Further, the substrate stage 11 and the target 12 are arranged so that the distance H between TSs, the erosion diameter R3, and the film formation angle θd satisfy the following conditions 1 and 2.
(Condition 1) Erosion diameter R3> Substrate radius R1
(Condition 2) 54.5 ° ≧ θd ≧ 43.5 °

次に、上述した条件１及び条件２の詳細について図５〜図８を参照して以下に説明する。まず、条件１及び条件２の前提となる酸化マグネシウムの放出角度分布について図５及び図６を参照して説明する。   Next, details of Condition 1 and Condition 2 described above will be described below with reference to FIGS. First, the emission angle distribution of magnesium oxide, which is a precondition for Condition 1 and Condition 2, will be described with reference to FIGS.

図５は、先に説明されたエロージョン部位１２ｅを原点とする極座標系で酸化マグネシウムの放出角度分布を示す放出頻度分布図である。なお、図５では、極座標上の点とエロージョン部位１２ｅとの距離である動径が放出頻度を示し、極座標上の点とエロージョン部位１２ｅとを結ぶ直線とターゲット表面１２ａとのなす角度である偏角が放出角度θを示す。また、図６は、アルミニウムのターゲットにおけるエロージョン部位１２Ｋから放出されるアルミニウムの放出角度分布を極座標系で示す放出頻度分布図である。なお、図６においても、極座標上の点とエロージョン部位１２Ｋとの距離である動径が放出頻度Ｆを示し、極座標上の点とエロージョン部位１２Ｋとを結ぶ直線とターゲット表面とのなす角度である偏角が放出角度θを示す。ちなみに、図５及び図６に示される放出角度分布は、基板Ｓ上における膜厚分布の実測値から得られるものであって、例えば、互いに異なるＴＳ間距離Ｈに配置された基板Ｓの各々における膜厚の分布から得られる。   FIG. 5 is a release frequency distribution diagram showing the release angle distribution of magnesium oxide in the polar coordinate system having the erosion part 12e described above as the origin. In FIG. 5, the radius vector, which is the distance between the point on the polar coordinates and the erosion part 12e, indicates the emission frequency, and the deviation is the angle between the straight line connecting the point on the polar coordinates and the erosion part 12e and the target surface 12a. The angle indicates the emission angle θ. FIG. 6 is a discharge frequency distribution diagram showing the discharge angle distribution of aluminum released from the erosion site 12K in the aluminum target in a polar coordinate system. In FIG. 6 as well, the radius vector, which is the distance between the point on the polar coordinates and the erosion part 12K, indicates the emission frequency F, and is the angle formed by the straight line connecting the point on the polar coordinates and the erosion part 12K and the target surface. The declination indicates the emission angle θ. Incidentally, the emission angle distribution shown in FIG. 5 and FIG. 6 is obtained from the actual measurement value of the film thickness distribution on the substrate S. For example, in each of the substrates S arranged at different TS distances H from each other. Obtained from film thickness distribution.

図５に示されるように、酸化マグネシウムの放出頻度の分布を示す分布曲線２０では、放出頻度Ｆの最も高い放出角度θが２５°である。そして、放出角度θが２５°よりも小さい範囲では、放出角度θが小さくなるに従って、放出頻度Ｆの減少の度合いが大きくなる。また、放出角度θが２５°よりも大きい範囲では、放出角度が大きくなるに従って、放出頻度Ｆの減少の度合いが大きくなる。これに対し、図６に示されるように、アルミニウムの放出頻度の分布を示す分布曲線２１では、放出頻度Ｆの最も高い放出角度θが９０°であって、放出頻度Ｆと放出角度θとの関係が、一般的なコサイン則、すなわちＦ＝ｃｏｓｎ（９０−θ）（ｎは１以上の整数）で与えられる。 As shown in FIG. 5, in the distribution curve 20 showing the distribution of the release frequency of magnesium oxide, the release angle θ with the highest release frequency F is 25 °. In a range where the discharge angle θ is smaller than 25 °, the degree of decrease in the discharge frequency F increases as the discharge angle θ decreases. In the range where the discharge angle θ is larger than 25 °, the degree of decrease in the discharge frequency F increases as the discharge angle increases. On the other hand, as shown in FIG. 6, in the distribution curve 21 showing the distribution of the release frequency of aluminum, the release angle θ with the highest release frequency F is 90 °, and the release frequency F and the release angle θ The relationship is given by a general cosine rule, that is, F = cos n (90−θ) (n is an integer of 1 or more).

本発明者らは、酸化マグネシウムのターゲット１２に固有のこうした放出角度分布を、従前のスパッタ装置にて膜厚の面内均一性が得られ難い一因として特定した。そして、酸化マグネシウムに固有の放出角度分布を用いた面内膜厚均一性の数値計算と実測とに基づき、エロージョン径Ｒ３が基板半径Ｒ１よりも大きく、且つ成膜角度θｄが４３．５°以上、５４．５°以下であれば、２％（１σ）以下の膜厚面内均一性を得られることが見出された。   The present inventors have identified such a discharge angle distribution specific to the magnesium oxide target 12 as one of the factors that makes it difficult to obtain in-plane film thickness uniformity with a conventional sputtering apparatus. Based on the numerical calculation of the in-plane film thickness uniformity using the emission angle distribution unique to magnesium oxide and the actual measurement, the erosion diameter R3 is larger than the substrate radius R1 and the film formation angle θd is 43.5 ° or more. It has been found that if it is 54.5 ° or less, a film thickness in-plane uniformity of 2% (1σ) or less can be obtained.

次に、上記面内膜厚均一性の数値計算の方式とその数値計算結果について図７及び図８を参照して以下に説明する。なお、図７では、基板Ｓ上の任意の点である着弾点Ｓｐにおける膜厚の数値計算の方式を示す。   Next, the method of numerical calculation of the in-plane film thickness uniformity and the result of the numerical calculation will be described below with reference to FIGS. FIG. 7 shows a numerical calculation method of the film thickness at the landing point Sp, which is an arbitrary point on the substrate S.

図７に示されるように、エロージョン部位１２ｅにおける任意の点であるエロージョン点１２ｎと基板Ｓ上の任意の点である着弾点Ｓｐとを結ぶ直線を飛行経路Ｌｎとし、該飛行経路Ｌｎとターゲット表面１２ａとのなす角度を飛行角度θｎとする。ここで、エロージョン点１２ｎから放出された酸化マグネシウムの粒子１２Ｄは、エロージョン点１２ｎと着弾点Ｓｐとの間で粒子１２Ｄが散乱されない限り、上記放出角度θを飛行角度θｎとした放出頻度Ｆｎで到達する。この際、一つの着弾点Ｓｐに対しては、他のエロージョン点１２ｎ＋１からも、該エロージョン点１２ｎ＋１の位置に応じた放出頻度Ｆｎ＋１で酸化マグネシウムの粒子１２Ｄが到達する。そのため、一つの着弾点Ｓｐにおける膜厚は、全てのエロージョン点１２ｎの各々における上記放出頻度Ｆｎの積算値に相当する。そして、基板Ｓの面内膜厚均一性は、基板Ｓ上の全ての着弾点Ｓｐの各々における膜厚の数値計算結果から得られることになる。このような数値計算から得られた面内膜厚均一性と上記エロージョン径Ｒ３及びＴＳ間距離Ｈとの関係について図８に示す。なお、図８における縦軸及び横軸は、それぞれ基板半径Ｒ１によって規格化されたＴＳ間距離Ｈ及びエロージョン径Ｒ３である。 As shown in FIG. 7, a straight line connecting an erosion point 12 n that is an arbitrary point in the erosion part 12 e and an impact point Sp that is an arbitrary point on the substrate S is defined as a flight path L n, and the flight path L n. and the angle between the target surface 12a and flight angle theta n. Here, the magnesium oxide particles 12D emitted from the erosion point 12 n are emitted with the above emission angle θ as the flight angle θ n unless the particle 12D is scattered between the erosion point 12 n and the landing point Sp. Reach with F n . At this time, the magnesium oxide particles 12D arrive at one landing point Sp from another erosion point 12 n + 1 at a release frequency F n + 1 according to the position of the erosion point 12 n + 1 . Therefore, the film thickness at one landing point Sp corresponds to the integrated value of the release frequency Fn at each of all the erosion points 12n. The in-plane film thickness uniformity of the substrate S is obtained from the numerical calculation result of the film thickness at each of all the landing points Sp on the substrate S. FIG. 8 shows the relationship between the in-plane film thickness uniformity obtained from such numerical calculation, the erosion diameter R3, and the distance H between TSs. Note that the vertical axis and the horizontal axis in FIG. 8 are the distance H between the TS and the erosion diameter R3 normalized by the substrate radius R1, respectively.

図８に示されるように、基板半径Ｒ１に対するエロージョン径Ｒ３が１．０より大きく、且つ縦軸とのなす角度が第１の境界角度θｄ１（＝４３．５°）である境界線Ｌ３と、縦軸とのなす角度が第２の境界角度θｄ２（＝５４．５°）である境界線Ｌ４との間でのみ、２％（１σ）以下の良好な面内均一性が認められる。   As shown in FIG. 8, a boundary line L3 having an erosion diameter R3 with respect to the substrate radius R1 larger than 1.0 and an angle formed with the vertical axis is a first boundary angle θd1 (= 43.5 °); A good in-plane uniformity of 2% (1σ) or less is recognized only between the boundary line L4 and the second boundary angle θd2 (= 54.5 °).

ここで、基板半径Ｒ１に対するエロージョン径Ｒ３が１．０となる範囲とは、エロージョン径Ｒ３が基板半径Ｒ１よりも大きい範囲である。すなわち、上述した条件１である「エロージョン径Ｒ３＞基板半径Ｒ１」が満たされる範囲である。   Here, the range in which the erosion diameter R3 with respect to the substrate radius R1 is 1.0 is a range in which the erosion diameter R3 is larger than the substrate radius R1. In other words, this is a range in which the above-described condition 1 “erosion diameter R3> substrate radius R1” is satisfied.

また、図８における横軸とは、基板中心Ｓｃから該基板Ｓの径方向に延びる上述した第２の直線Ｌ２に相当する。また、図８における原点とは、エロージョン径Ｒ３が０、及びＴＳ間距離Ｈが０となる点、すなわち基板中心Ｓｃに相当し、図８における各座標点とは、基板中心Ｓｃからエロージョン径Ｒ３だけ離れた点、すなわちエロージョン部位１２ｅの直下に相当する。そのため、図８における各座標点と原点とを通る直線は、上述した第１の直線Ｌ１であり、上記境界線Ｌ３と横軸とがなす第１の境界角度θｄ１、及び上記境界線Ｌ４と横軸とがなす第２の境界角度θｄ２は、上述した成膜角度θｄに相当する。それゆえに、境界線Ｌ３と境界線Ｌ４とに挟まれる範囲とは、上述した条件２である「５４．５°≧θｄ≧４３．５°」が満たされる範囲である。
次に、上述したスパッタ装置の作用について以下に説明する。 The horizontal axis in FIG. 8 corresponds to the above-described second straight line L2 extending in the radial direction of the substrate S from the substrate center Sc. 8 corresponds to the point where the erosion diameter R3 is 0 and the distance H between TSs is 0, that is, the substrate center Sc. Each coordinate point in FIG. 8 is the erosion diameter R3 from the substrate center Sc. It corresponds to a point that is far away, that is, directly below the erosion part 12e. Therefore, the straight line passing through each coordinate point and the origin in FIG. 8 is the first straight line L1 described above, the first boundary angle θd1 formed by the boundary line L3 and the horizontal axis, and the boundary line L4 and the horizontal line. The second boundary angle θd2 formed by the axis corresponds to the film formation angle θd described above. Therefore, the range between the boundary line L3 and the boundary line L4 is a range in which “54.5 ° ≧ θd ≧ 43.5 °”, which is the condition 2 described above, is satisfied.
Next, the operation of the above-described sputtering apparatus will be described below.

まず、基板ステージ１１とターゲット１２との間にアルゴンガスなどのスパッタガスが供給され、ターゲット１２から放出される粒子が基板Ｓに到達するまで他の粒子と衝突しない程度の圧力まで、基板ステージ１１とターゲット１２との間が排気部１７によって減圧される。次いで、バッキングプレート１４に高周波電源１３からの高周波電力が供給されることにより、スパッタガスからプラズマが生成され、該プラズマ中の正イオンがターゲット表面１２ａに向けて引き込まれる。これによって、ターゲット表面１２ａから酸化マグネシウムの粒子が放出され、該粒子が基板表面Ｓａに堆積することとなる。この際、上述したスパッタ装置では、上記条件１及び条件２の双方が満たされるように、基板ステージ１１とターゲット１２とが配置されている。それゆえに、酸化マグネシウム膜の膜厚の面内均一性を高めることが可能であって、特に２％（１σ）以下という量産性に適した面内均一性で酸化マグネシウム膜を形成することが可能となる。
［実施例］ First, a sputtering gas such as argon gas is supplied between the substrate stage 11 and the target 12, and the substrate stage 11 is brought to a pressure that does not collide with other particles until the particles emitted from the target 12 reach the substrate S. And the target 12 is depressurized by the exhaust unit 17. Next, by supplying high frequency power from the high frequency power supply 13 to the backing plate 14, plasma is generated from the sputtering gas, and positive ions in the plasma are drawn toward the target surface 12a. As a result, magnesium oxide particles are released from the target surface 12a, and the particles are deposited on the substrate surface Sa. At this time, in the above-described sputtering apparatus, the substrate stage 11 and the target 12 are arranged so that both the above conditions 1 and 2 are satisfied. Therefore, it is possible to increase the in-plane uniformity of the thickness of the magnesium oxide film, and it is possible to form the magnesium oxide film with in-plane uniformity suitable for mass production of 2% (1σ) or less. It becomes.
[Example]

上述したスパッタ装置を用い下記複数の条件下で酸化マグネシウム膜を形成した。そして、複数の条件の各々から得られた酸化マグネシウム膜の面内膜厚均一性を計測した結果、図８に示される膜厚均一性と同等の結果が得られた。
・基板Ｓ：シリコン基板
・基板半径Ｒ１： ４インチ〜６インチ
・ターゲット１２： 酸化マグネシウムターゲット
・ターゲット径Ｒ２： ６．５インチ〜９．５インチ
・ＴＳ間距離Ｈ： １８ｃｍ〜２４ｃｍ
・エロージョン径Ｒ３：５．５インチ〜８．５インチ
・成膜圧力： ０．３Ｐａ〜１．５Ｐａ
以上説明したように、本実施形態によれば以下の効果が得られるようになる。 A magnesium oxide film was formed under the following conditions using the sputtering apparatus described above. As a result of measuring the in-plane film thickness uniformity of the magnesium oxide film obtained from each of the plurality of conditions, a result equivalent to the film thickness uniformity shown in FIG. 8 was obtained.
-Substrate S: Silicon substrate-Substrate radius R1: 4 inches-6 inches-Target 12: Magnesium oxide target-Target diameter R2: 6.5 inches-9.5 inches-Distance H between TS: 18 cm-24 cm
Erosion diameter R3: 5.5 inch to 8.5 inch Film forming pressure: 0.3 Pa to 1.5 Pa
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

（１）上記実施形態によれば、ターゲット中心１２ｃとエロージョン部位との距離であるエロージョン径Ｒ３が基板半径Ｒ１より大きく、且つ第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２とのなす角度である成膜角度θｄが４３．５°以上、５４．５°以下である。   (1) According to the above embodiment, the erosion diameter R3, which is the distance between the target center 12c and the erosion site, is larger than the substrate radius R1, and is an angle formed by the first straight line L1 and the second straight line L2. The film angle θd is 43.5 ° or more and 54.5 ° or less.

それゆえに、酸化マグネシウム膜の膜厚の面内均一性を高めることが可能であって、特に２％（１σ）以下という量産性に適した面内均一性で酸化マグネシウム膜を形成することが可能となる。   Therefore, it is possible to increase the in-plane uniformity of the thickness of the magnesium oxide film, and it is possible to form the magnesium oxide film with in-plane uniformity suitable for mass production of 2% (1σ) or less. It becomes.

（２）上述したように、磁気回路１５の回転により、垂直磁場成分Ｂ⊥の無い部分がエロージョン幅Ｗを有する場合、酸化マグネシウム膜の膜厚の面内均一性が、こうしたエロージョン幅Ｗの大きさに応じて変わることも少なくない。例えば、垂直磁場成分Ｂ⊥の無い部分がエロージョン幅Ｗを有し、且つこうした部分のうちターゲット中心１２ｃから最も遠い部位がエロージョン部位となる場合、エロージョン部位の他、該エロージョン部位よりもターゲット中心１２ｃに近い部位においても酸化マグネシウムの粒子が同等に放出されることとなる。そして、ターゲット表面１２ａのうちでエロージョン部位以外の部位から酸化マグネシウムが放出されて、こうした酸化マグネシウムが基板表面Ｓａに到達する結果、上述した（１）の効果が低減されてしまう場合もある。 (2) As described above, by the rotation of the magnetic circuit 15, if the portion having no vertical magnetic field component B ⊥ has erosion width W, the in-plane uniformity of the film thickness of the magnesium oxide film, the size of such erosion width W It often changes depending on the situation. For example, when the portion without the vertical magnetic field component B を has the erosion width W and the portion farthest from the target center 12c among these portions is the erosion portion, the target center 12c is more than the erosion portion in addition to the erosion portion. Even in a region close to, the magnesium oxide particles are released equally. In addition, as a result of magnesium oxide being released from the target surface 12a other than the erosion site and the magnesium oxide reaching the substrate surface Sa, the effect (1) described above may be reduced.

この点、上記実施形態によれば、図３に示されるように、垂直磁場成分Ｂ⊥の無い部分がエロージョン幅Ｗを有し、ターゲット中心１２ｃに最も近い部位がエロージョン部位１２ｅとして定められる。それゆえに、酸化マグネシウム膜の膜厚の面内均一性が、こうしたエロージョン幅Ｗの大きさに応じて変わることを抑えることが可能にもなる。 In this regard, according to the above embodiment, as shown in FIG. 3, a portion having no vertical magnetic field component B ⊥ has erosion width W, the site closest to the target center 12c is defined as the erosion site 12e. Therefore, it is possible to suppress the in-plane uniformity of the film thickness of the magnesium oxide film from changing according to the size of the erosion width W.

（３）エロージョン部位１２ｅから放出された粒子がターゲット表面１２ａと基板表面Ｓａとの間で他の粒子と衝突する場合、該放出された粒子が基板表面Ｓａに到達する前に、該放出された粒子の進行方向が変わってしまうことも少なくない。そのため、こうした粒子同士の衝突する機会が増えることになれば、上述した（１）（２）の効果が低減されてしまうことにもなる。   (3) When particles emitted from the erosion site 12e collide with other particles between the target surface 12a and the substrate surface Sa, the emitted particles are emitted before reaching the substrate surface Sa. In many cases, the traveling direction of particles changes. Therefore, if the chances of such particles colliding with each other increase, the effects (1) and (2) described above are also reduced.

この点、上記実施形態によれば、エロージョン部位１２ｅから放出された粒子が基板表面Ｓａに到達するまでに、該粒子と他の粒子とが衝突しない圧力にまで、ターゲット表面１２ａと基板表面Ｓａとの間が減圧される。それゆえに、エロージョン部位１２ｅから放出された粒子がターゲット表面１２ａと基板表面Ｓａとの間で他の粒子と衝突する場合と比べて、上述した効果を高めることが可能でもある。   In this regard, according to the above-described embodiment, the target surface 12a and the substrate surface Sa are reduced to a pressure at which the particles and the other particles do not collide before the particles emitted from the erosion site 12e reach the substrate surface Sa. During that time, the pressure is reduced. Therefore, compared with the case where the particles emitted from the erosion site 12e collide with other particles between the target surface 12a and the substrate surface Sa, the above-described effect can be enhanced.

（４）エロージョン領域１２Ｓがターゲット中心１２ｃを囲う環状であるから、こうしたエロージョン領域１２Ｓが環状でない場合と比べて、基板中心Ｓｃを囲う環状の部位では、該部位とエロージョン部位１２ｅとの相対的な関係が互いに保たれやすくなる。そのため、基板表面Ｓａに形成される酸化マグネシウム膜の膜厚均一性が高められるという上述した効果が、基板中心Ｓｃを囲う環状の部位において、さらに顕著なものとなる。   (4) Since the erosion region 12S has a ring shape surrounding the target center 12c, the ring portion surrounding the substrate center Sc has a relative relationship between the portion and the erosion portion 12e as compared to the case where the erosion region 12S is not circular. Relationships can be easily maintained. Therefore, the above-described effect that the film thickness uniformity of the magnesium oxide film formed on the substrate surface Sa is improved becomes more remarkable in the annular portion surrounding the substrate center Sc.

（５）エロージョン領域１２Ｓの形状が、基板Ｓの外周部と相似形であるから、基板Ｓの周方向における各部位にて、該部位とエロージョン部位１２ｅとの相対的な関係が互いに保たれやすくなる。そのため、基板表面Ｓａに形成される酸化マグネシウム膜の膜厚均一性が高められるという上述した効果が、基板Ｓの周方向において、さらに顕著なものとなる。   (5) Since the shape of the erosion region 12S is similar to the outer peripheral portion of the substrate S, the relative relationship between the portion and the erosion portion 12e is easily maintained at each portion in the circumferential direction of the substrate S. Become. Therefore, the above-described effect that the film thickness uniformity of the magnesium oxide film formed on the substrate surface Sa is improved becomes more remarkable in the circumferential direction of the substrate S.

（６）磁気回路１５がターゲット中心１２ｃで回転する、すなわちターゲット中心１２ｃを回転中心としてエロージョン部位１２ｅが回転することになるため、基板Ｓの周方向における各部位にて、該部位とエロージョン部位１２ｅとの相対的な関係が互いに保たれやすくなる。そのため、基板表面Ｓａに形成される酸化マグネシウム膜の膜厚均一性が高められるという上述した効果が、さらに顕著なものとなる。
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することも可能である。 (6) Since the magnetic circuit 15 rotates at the target center 12c, that is, the erosion part 12e rotates around the target center 12c, the part and the erosion part 12e at each part in the circumferential direction of the substrate S. The relative relationship between and is easily maintained. Therefore, the above-described effect that the film thickness uniformity of the magnesium oxide film formed on the substrate surface Sa is enhanced becomes more remarkable.
In addition, the said embodiment can also be changed and implemented suitably as follows.

・回転機構１６が割愛されるとともに、ターゲット１２と磁気回路１５との相対的な位置が変わらない構成であってもよい。このような構成であっても、上述した条件１、及び条件２が満たされる構成であれば、上記（１）〜（５）に準じた効果を得ることは可能である。   The rotation mechanism 16 may be omitted, and the relative position between the target 12 and the magnetic circuit 15 may be unchanged. Even in such a configuration, it is possible to obtain the effects according to the above (1) to (5) as long as the above-described condition 1 and condition 2 are satisfied.

・エロージョン領域１２Ｓは、楕円形状や多角形状をなす環状であってもよく、また開環された形状であってもよい。このような構成であっても、上述した条件１、及び条件２が満たされる構成であれば、上記（１）〜（３）、（６）に準じた効果を得ることは可能である。   -The erosion area | region 12S may be the cyclic | annular form which makes elliptical shape and polygonal shape, and may be the shape opened. Even in such a configuration, it is possible to obtain the effects according to the above (1) to (3) and (6) as long as the above-described condition 1 and condition 2 are satisfied.

・ターゲット表面１２ａと基板表面Ｓａとの間の圧力は、エロージョン部位１２ｅから放出された粒子がターゲット表面１２ａと基板表面Ｓａとの間で他の粒子と衝突する圧力であってもよい。このような構成であっても、基板Ｓに到達する粒子の頻度が上述した放出頻度に依存する以上、少なからず上記（１）、（２）に準じた効果を得ることは可能である。   The pressure between the target surface 12a and the substrate surface Sa may be a pressure at which particles emitted from the erosion site 12e collide with other particles between the target surface 12a and the substrate surface Sa. Even with such a configuration, it is possible to obtain the effects equivalent to the above (1) and (2) as long as the frequency of particles reaching the substrate S depends on the above-described emission frequency.

・エロージョン領域１２Ｓがエロージョン幅Ｗを有する場合、例えば、ターゲット中心１２ｃから最も遠い部位がエロージョン部位１２ｅとして定められてもよい。このような構成であっても、基板Ｓに到達する粒子がエロージョン領域１２Ｓから放出される以上、上述した条件１、及び条件２が満たされる構成であれば、少なからず上記（１）に準じた効果を得ることは可能である。   When the erosion region 12S has the erosion width W, for example, a portion farthest from the target center 12c may be defined as the erosion portion 12e. Even in such a configuration, as long as the particles that reach the substrate S are emitted from the erosion region 12S, as long as the conditions 1 and 2 described above are satisfied, the configuration conforms to (1). It is possible to obtain an effect.

・基板ステージ１１は、該基板ステージ１１に載置された基板Ｓの成膜中に、静止してもよく、あるいはステージ中心１１ｃを通り基板Ｓの法線方向に沿う中心軸で回転してもよい。すなわち、上述したスパッタ装置における成膜の態様は、基板Ｓを静止させてもよく、あるいは基板中心Ｓｃを中心に基板Ｓを回転させてもよい。   The substrate stage 11 may be stationary while the substrate S placed on the substrate stage 11 is formed, or may be rotated about the central axis along the normal direction of the substrate S through the stage center 11c. Good. That is, in the above-described film forming mode in the sputtering apparatus, the substrate S may be stationary, or the substrate S may be rotated about the substrate center Sc.

θ…放出角度、Ｆ，Ｆｎ…放出頻度、Ｈ…ＴＳ間距離、Ｓ…基板、Ｔ…膜厚、Ｗ…エロージョン幅、θｄ…成膜角度、θｎ…飛行角度、Ｌ１…第１の直線、Ｌ２…第２の直線、Ｌ３，Ｌ４…境界線、Ｌｎ…飛行経路、Ｒ１…基板半径、Ｒ２…ターゲット径、Ｒ３…エロージョン径、ＲＡ…素子抵抗値、Ｓａ…基板表面、Ｓｃ…基板中心、Ｓｐ…着弾点、θｄ１…第１の境界角度、θｄ２…第２の境界角度、ＬＢ０…零磁場ライン、Ｆｎ＋１…放出頻度、１１…基板ステージ、１１ａ…載置面、１１ｃ…ステージ中心、１２…ターゲット、１２ａ…ターゲット表面、１２ｃ…ターゲット中心、１２Ｄ…粒子、１２ｅ，１２Ｋ…エロージョン部位、１２ｎ，１２ｎ＋１…エロージョン点、１２Ｓ…エロージョン領域、１３…高周波電源、１４…バッキングプレート、１５…磁気回路、１６…回転機構、１７…排気部、２０，２１…分布曲線。 θ: emission angle, F, F n ... emission frequency, H: distance between TS, S: substrate, T: film thickness, W: erosion width, θd: film formation angle, θ n ... flight angle, L1: first linear, L2 ... second straight, L3, L4 ... boundary, L n ... flight path, R1 ... substrate radius, R2 ... target diameter, R3 ... erosion diameter, RA ... element resistance value, Sa ... substrate surface, Sc ... Substrate center, Sp ... landing point,? D1 ... first boundary angle,? D2 ... second boundary angle, LB0 ... zero magnetic field line, Fn + 1 ... emission frequency, 11 ... substrate stage, 11a ... mounting surface, 11c ... stage center, 12 ... target, 12a ... target surface, 12c ... target center, 12D ... particles, 12e, 12K ... erosion site, 12 n, 12 n + 1 ... erosion point, 12S ... erosion region, 13 ... high frequency power source, 14 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Backing plate, 15 ... Magnetic circuit, 16 ... Rotation mechanism, 17 ... Exhaust part, 20, 21 ... Distribution curve.

Claims (6)

酸化マグネシウムのターゲットをスパッタするスパッタ装置であって、
ターゲット表面に対して基板表面を平行に配置するステージと、
前記ターゲット表面に漏洩磁場を形成する磁気回路と、を有し、
前記ターゲット表面にて前記漏洩磁場の法線方向の成分が０の部位をエロージョン部位とし、
前記基板表面の中心と前記エロージョン部位とを結ぶ線を第１の直線とし、
前記基板表面の中心から該基板の径方向に延びる直線を第２の直線とすると、
前記ターゲット表面の中心と前記エロージョン部位との距離が基板半径より大きく、
前記第１の直線と前記第２の直線とのなす角度が４３．５°以上、５４．５°以下である
ことを特徴とするスパッタ装置。 A sputtering apparatus for sputtering a magnesium oxide target,
A stage for placing the substrate surface parallel to the target surface;
A magnetic circuit for forming a leakage magnetic field on the target surface,
A site where the component in the normal direction of the leakage magnetic field is 0 on the target surface is an erosion site,
A line connecting the center of the substrate surface and the erosion site is a first straight line,
When a straight line extending in the radial direction of the substrate from the center of the substrate surface is a second straight line,
The distance between the center of the target surface and the erosion site is larger than the substrate radius,
An angle formed by the first straight line and the second straight line is 43.5 ° or more and 54.5 ° or less. 前記漏洩磁場の法線方向の成分が０の部分が幅を有し、
前記漏洩磁場の法線方向の成分が０の部分のうち前記ターゲット表面の中心に最も近い部位が前記エロージョン部位である
請求項１に記載のスパッタ装置。 A portion where the component in the normal direction of the leakage magnetic field is 0 has a width,
2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein a portion closest to the center of the target surface among the portions where the component in the normal direction of the leakage magnetic field is 0 is the erosion portion. 前記エロージョン部位から放出された粒子が前記基板表面に到達するまでに該粒子が他の粒子と衝突しない圧力まで前記ターゲット表面と前記基板表面との間を排気する排気部を有する
請求項１又は２に記載のスパッタ装置。 The exhaust part which exhausts between the said target surface and the said substrate surface to the pressure which the particle | grains discharge | released from the said erosion site | part reaches the said substrate surface until the particle | grain does not collide with another particle | grain. The sputtering apparatus described in 1. 前記ターゲット表面にて前記漏洩磁場の法線方向の成分が０の部分が、前記ターゲット表面の中心を囲う環状である
請求項１〜３のいずれか一項に記載のスパッタ装置。 The sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a portion of the target surface where the component in the normal direction of the leakage magnetic field is zero is a ring surrounding the center of the target surface. 前記ターゲット表面にて前記漏洩磁場の法線方向の成分が０の部分の形状が、前記基板の外周部と相似形である
請求項１〜４のいずれか一項に記載のスパッタ装置。 5. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein a shape of a portion where a component in a normal direction of the leakage magnetic field is 0 on the target surface is similar to an outer peripheral portion of the substrate. 前記磁気回路が、前記ターゲット表面の中心で前記漏洩磁場を回転する
請求項１〜５のいずれか一項に記載のスパッタ装置。 The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the magnetic circuit rotates the leakage magnetic field at the center of the target surface.
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