JP2555004B2

JP2555004B2 - スパッタリング装置

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Publication number: JP2555004B2
Application number: JP5354024A
Authority: JP
Inventors: 司小林; 直吉細川
Original assignee: ANERUBA KK
Current assignee: ANERUBA KK
Priority date: 1993-12-30
Filing date: 1993-12-30
Publication date: 1996-11-20
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: TW272237B; KR960011245B1; KR950018638A; JPH07197254A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広い面積を有する基板
の表面に、ターゲット面の全体を有効に消費しながら、
均一の厚みでかつ均質な薄膜を作成できる電極を備えた
スパッタリング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のスパッタリング装置では各種方式
の電極構造が提案されているが、その中で、工業的に、
マグネトロン方式の電極構造が最も多く使用されてい
る。その理由は、成膜速度が大きく生産性が高いためで
ある。従来のマグネトロン方式の電極には、様々なタイ
プが存在するが、現在のところ、マグネトロン方式の電
極の中で、特に平面形状を有するターゲットを備えた平
板マグネトロンカソードが工業的に最も有用である。近
年、特に、液晶表示装置製造用として、大面積の基板上
に均質で膜厚の分布が均一な成膜が要求されている。こ
のためのスパッタ装置としては、従来カソード電極を静
止固定しておき、基板を連続的に移動させながらカソー
ド電極前面を通過させて成膜を行なう方式がとられてい
た。しかし、このような装置は、ロードロック室、加熱
室、搬送用緩衝空間、スパッタ室などから構成されるた
め、装置が巨大化する傾向があった。また、ターゲット
面上にイオンによるエッチングが生じない領域が残るた
めに、パーティクルが発生し、液晶表示装置製造の歩留
りを低下させていた。また、ターゲットの不均一消耗に
よる不経済性や、スパッタ膜の膜質不均一性も問題とな
っていた。

【０００３】以上のような問題を解決するために、基板
および対向する電極を静止させ、ターゲットの消耗領域
を広範囲にしたスパッタ装置が、最近検討されている。
その中で特に、マグネトロンカソードで使用される磁石
の構造に注目すると、特開平５−２３９６４０号におい
て、マグネトロンカソード電極に、Ｎ極及びＳ極の磁極
の配置が互いに反対である第一及び第二の二種類の磁石
ユニットを交互に隣接させて配置するような構造の磁石
組立体を具備したスパッタ装置が開示されている。これ
には主として次のような作用があった。

【０００４】複数の磁石ユニットの磁極の選定とその配
列を、イオン電流発生領域が連結するように適切に決め
ることにより、ターゲット面上に複数のドリフト電子の
運動を表す環状軌跡を効率良く配置できる。これによ
り、隣接するドリフト電子の軌道同士が混成して、幅の
広いドリフト電子の軌道が形成される。この混成した幅
の広いドリフト電子の軌道により、ターゲット面を効率
良くエッチングできる。また、隣同士で接近したドリフ
ト電子の軌道が、反発せず混成されることで、ターゲッ
ト面上における放電を偏在させることなく安定に維持で
きる。

【０００５】これによる効果としては、ターゲット面上
のエッチング領域が拡大するために、ターゲットの利用
効率を高くし、エッチングされる領域の偏在を少なくす
ることができる。また、基板に形成される薄膜の膜厚の
均一性及び膜質の均質性を向上し、併せてターゲット面
上の堆積膜に起因して発生するパーティクルを抑制する
という効果があった。

【０００６】ところで、特開平５−２３９６４０号に述
べられた発明と類似した磁極構造を有する磁石ユニット
の使用例が米国特許第５１９６１０５号に述べられてい
る。ここに示された電極では、一つのカソード電極に於
て、その中に一つの磁石ユニットが含まれる。かかるカ
ソード電極を真空室内に対向して二個設置し、それらの
中間部に薄膜を堆積させるための基板を配置している。
更に、これらの一対のカソード電極を結ぶ軸に直行した
軸上に、対向する一対の補助電極を設置した。この補助
電極は、Ｎ極及びＳ極の磁極の配置が互いに反対である
第一及び第二の二種類の磁石ユニットを備えており、通
常はアノード電極として使用する。ただし、この補助電
極がカソード電極としても使用可能であることが、本文
中に記述されている。しかし、カソード電極として使用
する場合の具体的記述が、全く示されておらず、その作
用、効果が不明確である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた先行技術の
うち、特に特開平５−２３９６４０号に開示された発明
では、その効果が一応認められている。しかしながら、
その効果は完全なものでなく、次のような不具合があっ
た。

【０００８】前記先行技術では、Ｎ極及びＳ極の磁極の
配置が互いに反対である第一及び第二の二種類の磁石ユ
ニットを、図７の断面図に示すように交互に配置してい
た。そこでは、各磁石ユニットの寸法に関しては、全て
同一であり、磁極の極性のみが異なるものを使用してい
た。この場合、互いに隣接する磁石ユニットの外周磁石
の極性は反対であり、そのためこれらが互いに吸引しあ
う。これにより、単一磁石ユニットでは外周磁石と中心
磁石により構成されていた、電子の環状ドリフト運動を
発生させるためのトンネル状の磁力線が変化し、ターゲ
ット表面上の対応した位置における磁界が減少し、図７
の弱磁界部分が発生する。一方、互いに反対の磁極が隣
接することのない、端部に配置された磁石ユニットの外
周磁石の部分では、ターゲット表面上の磁界が他の部分
に比べて大きくなり、図７の強磁界部分が発生する。そ
のため、前記磁石ユニットを復数個配置した磁石組立体
を備えたマグネトロンカソード電極では、端部の磁石ユ
ニットの矩形長辺部分に対応するターゲット面の部分
が、選択的にエッチングされ、ターゲットの利用効率の
向上が十分でない。また、このことを反映して、基板上
に堆積した薄膜の膜厚分布にも不均一性が生じていた。

【０００９】更に、もう一つの問題が発生することがわ
かった。図８は図７と同一の磁石ユニットを上方から見
た図である。同図において、各磁石ユニット間における
磁界は、磁石中心付近のＢ部７０２より磁石上下端部の
Ａ部７０１のほうが大きくなる。これは磁石上下端部の
方が、互いに向い合う異なる極性の磁石の容量が大きい
ためである。この局所的に磁界の大きな部分、Ａ部７０
１の存在により、ターゲットのエッチングが不均一とな
り、膜厚分布の不均一性、ターゲット利用効率の低下が
生じていた。

【００１０】また、米国特許第５１９６１０５号に述べ
られた電極を、そのまま動作させたとしても、上記の問
題が生じることは明らかである。

【００１１】本発明の目的は、中心磁石及び外周磁石に
関する磁極の極性が互いに反対である異種の矩形磁石ユ
ニットを交互に隣接させて配置するような構造の磁石組
立体を用いたスパッタリング装置においても、前記ター
ゲットのエッチングの不均一性、膜厚分布の不均一性、
ターゲット利用効率の低下等が生じないような優れた特
性を有するスパッタリング装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、内部を真空状態にする排気系を備えた真空容器と、
この真空容器の内部に配置され、成膜処理される基板を
取り付けた基板保持部材と、前記基板に対して対向する
位置関係で配置され、前記基板の面に成膜する矩形平面
状ターゲットを備えた少なくとも一つのマグネトロンカ
ソード電極と、前記真空容器の内部にガスを流通させて
内部圧力を適切に維持するガス制御系と、前記マグネト
ロンカソード電極に電力を供給する電源系を含むスパッ
タリング装置であり、前記一つのマグネトロンカソード
電極は、中心磁石及び外周磁石に関する磁極の極性が互
いに反対である異種の矩形磁石ユニットを交互に隣接さ
せて配置した磁石組立体を備え、前記ターゲットの面上
に、隣接する前記磁石ユニットによって、ドリフト電子
の運動方向が反対である二種類の環状軌跡が交互に隣接
され、相隣接するドリフト電子の軌道が混成して形成さ
れるようなマグネトロンカソード電極において、複数配
置した矩形の磁石ユニットの内、端部に配置した磁石ユ
ニットの外周磁石の反対極が隣接しない長辺部分の幅
を、他の部分の幅より小さく設定した。

【００１３】また、前記スパッタリング装置に於て、前
記磁石ユニットの中心磁石の端部の外周磁石短辺部に対
向する部分を、前記磁石ユニットの上方から見てT 字型
に形成し、このＴ字型に形成した中心磁石端部と、それ
に対向する外周磁石部との間隔を、各磁石ユニット間の
間隔より狭く設定した。

【００１４】また、前記スパッタリング装置に於て、前
記磁石ユニットを配置した磁石組立体全体を所定の方向
に揺動運動させるための駆動機構を備えた。

【００１５】更に、前記スパッタリング装置に於て、前
記矩形平面状ターゲットを接着した裏板の反対面に、多
数の溝を有する水冷ジャケットを取り付け、前記磁石組
立体を、前記水冷ジャケットの外側の大気部に配設し
た。

【００１６】

【作用】まず、端部に配置した磁石ユニットの外周磁石
の反対極が隣接しない部分の幅を、反対極が隣接する部
分の幅より小さく設定することにより、この部分の磁界
が減少する。これにより、ターゲット面上の磁界の不均
一性が軽減される。上記の、反対極が隣接する部分の幅
を適切に設定すれば、外周磁石の反対極が隣接する部分
しない部分にかかわらず、偏りがなく、効率的に電子を
閉じ込めることのできるトンネル状の磁界を発生させる
ことができる。

【００１７】また、磁石ユニットの中心磁石端部の外周
磁石に対向する部分を、前記磁石ユニットの上方から見
てＴ字型に形成し、このＴ字型に形成した中心磁石部分
と、それに対向する外周磁石部との間隔を、各磁石ユニ
ット間の間隔より狭く設定することにより、各磁石ユニ
ット間の外周磁石端部で局所的に増大していたターゲッ
ト面上の磁界を減少させることができ、ターゲット面全
体にわたって、磁界の偏りを防止することができる。こ
の理由は以下に述べる通りである。各磁石ユニット間の
外周磁石端部では、対向する反対極性の磁石の体積が他
の部分に比べて大きいため、局所的に磁界が増大してい
た。ここで対向する磁石の磁束を考えると、外周磁石端
部のＮ極から出発する磁束は、ほとんどが対向する隣の
磁石ユニットの外周磁石端部のＳ極に流入し、同一磁石
ユニットの中心磁石のＳ極にはあまり流入しない。そこ
で、外周磁石端部に対向する同一磁石ユニットの中心磁
石の端部を、対向する面積が増加するような形、すなわ
ちＴ字型に形成し、かつそれらの間の間隔をより小さく
設定することにより、外周磁石端部のＮ極から出発する
磁束の多くを、同一磁石ユニットの中心磁石に流入させ
るようにできる。これにより、各磁石ユニット間の外周
磁石端部で増大していた磁界を減少させ、ターゲット全
面にわたって、磁界の偏りを防止することができる。

【００１８】以上のようにして、ターゲット上の磁界の
偏りを防止すれば、相隣接する環状ドリフト電子の軌道
の混成が有効に行なわれドリフト軌道の幅が増大するた
め、ターゲットのエッチングの均一性、膜厚分布の均一
性、ターゲット利用効率の増加が実現される。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明を実施例を添付図面を用いて
説明する。

【００２０】図ｌに示すように、スパッタリング装置
は、基板トレイ挿入室ｌと、トレイに装着された基板の
面に対して薄膜作製を行うためのスパッタリング室２
と、基板トレイ取出し室３から構成される。基板トレイ
挿入室ｌと、スパッタリング室２と、基板トレイ取出し
室３は直列的に連結される。これらの室は、それぞれ独
立に排気して真空状態に保持・管理することができる構
成を有した真空容器で形成される。基板トレイ挿入室ｌ
とスパッタリング室２の間にはゲートバルプ４が設けら
れ、スパッタリング室２と基板トレイ取出し室３の間に
はゲートバルプ５が設けられる。スパッタリング室２
は、通常、真空状態に保持・管珪される。基板トレイ挿
入室ｌは、リークバルプ６を用いて大気に開放すること
ができ、基板トレイ取出し室３は、リークバルプ７を用
いて大気に開放することができる。基板トレイ挿入室ｌ
では、排気パイプ８を経由して排気ポンプ（図示せず）
で矢印ｌ０の方向へ排気される。基板トレイ取出し室３
では、排気パイプ９を経由して、排気ポンプ（図示せ
ず）で矢印ｌｌの方向ヘ排気される。基板トレイ挿入室
ｌの図ｌにおける左端は入り口扉ｌ２であり、基板トレ
イ取出し室３の図ｌにおける右端は出ロ扉ｌ３である。

【００２１】基板が装着されたトレイｌ４は、入り口扉
１２から基板トレイ挿入室ｌの内部に搬入される。トレ
イｌ４は基板を保持するための器具である。この基板
は、比較的に大型の基板である。その後、入り口扉ｌ２
とゲートバルプ４を閉した状態で、排気系を用いて排気
が行われる。基板トレイ挿入室ｌの内部圧カが充分に低
下した時点でゲートバルプ４が開かれ、トレイｌ４はレ
ール（図示せず）に案内されて矢印ｌ５の方向に搬送さ
れ、スパッタリング室２に送り込まれる。

【００２２】スパツタリング室２では、後述される薄膜
作製機構により、トレイｌ４に装着された状態の基板の
表面に、スパッタリング法により薄膜が形成ざれる。基
板に薄膜が堆積される時、トレイｌ４は静止した状態に
ある。基板に薄膜を形成した後、トレイ１４は、ゲート
バルプ５を経由して、基板トレイ取出し室３に送り込ま
れる。トレイｌ４が基板トレイ取出し室３に送られた後
に、ゲートバルプ５が閉じられ、リークバルプ７が開か
れる。こうして、トレイｌ４に装着された基板は、大気
圧環境の中に置かれる。その後、出口扉ｌ３を開き、ト
レイｌ４を取出す。

【００２３】スパッタリング室２では、図示しないボン
ベからガス導入管ｌ６を経て、矢印ｌ８ａの方向にガス
が導入される。またスパッタリング室２では、図示しな
い排気ポンプにより排気口ｌ７を経て矢印１８ｂの方向
に排気される。この結果、導入ガス流量と排気ガス流量
が均衡した状態で、スパッタリング室２は、放電状態に
維持され、且つスパッタリングを行うのに適したｌ０^-3
〜ｌ０^-2Torrの圧力範囲内に含まれる一定圧に保たれ
る。

【００２４】スパッタリング室２の中の入り口側の箇所
には、基板加熱ランプｌ９が配設される。基板加熱ラン
プｌ９は必要に応じて設けられる。この基板加熱ランプ
ｌ９の熱線輻射により、薄膜を形成する前段階で、基板
の温度を高めることができるスパッタリング室２の後段
側には、矩形平面状の大型ターゲットを備えるマグネト
ロンカソード電極２０（以下カソード電極２０という）
が絶縁体２ｌを介して配設される。カソード電極２０の
上部には、ターゲット組立体２２が取り付けられる。図
ｌ中タ一ゲット組立体２２の上面がターゲット面であ
る。またカソード電極２０には、電源２４、カソード電
極と電源の間の給電線２５、電源とアースの間の結線２
６からなる電源系２３が接続される。電源系２３の構成
によりカソード電極２０に対して電力が供給される。

【００２５】スパッタリング室２において、トレイｌ４
はカソード電極２０に対して静止する。この静止状態
で、トレイｌ４上の基板は、ターゲット組立体２２のタ
ーゲット面に対向する。基板の対向面には、ターゲット
組立体２２から飛来するスパッタリング粒子が堆積し、
基板上に薄膜が形成される。図ｌにおける例では、１つ
のトレイｌ４と１つのカソード電極２０との組み合わせ
が示されている。スパッタリング室２において、任意の
数のカソード電極２０を設けることができる。スパツタ
リング室２の壁部はアースされている。

【００２６】図２はカソード電極２０の構成を示した断
面図である。真空チャンバーの一部の壁部３３に絶縁ス
ペーサー２１を介してカソードボディ１０２が、またカ
ソードボディの上部に裏板１０３が、それぞれＯリング
１０４及びＯリング１０５を介して取り付けられてい
る。このカソードボディと裏板により、チャンバー壁の
一部が構成され、大気部と真空室内とが隔てられてい
る。真空と大気とのシールはＯリング１０４、Ｏリング
１０５により行なわれる。裏板１０３の表面には所定の
材質のターゲット１０６がインジウム等の低融点ろう材
により接着されている。ターゲット１０６の周辺には、
ターゲット以外の部分がエッチングされるのを防止する
ためのシールド１０７が設けられている。裏板１０３の
大気側には裏板１０３とターゲット１０６を冷却するた
めの水冷ジャケット１０８が設けられている。この水冷
ジャケット１０８の内部には裏板１０３全体を均一に冷
却するために、全域にわたって水路１０９が設けられて
いて、水導入パイプ１１０から冷却用水が導入され、水
排出パイプ１１１から使用後の冷却用水が排出されるよ
うになっている。水冷ジャケット１０８の背後には、磁
石１１２及びヨーク１１３からなる磁石ユニット１１４
が４個配置されている。これら４個の磁石ユニットは磁
石ベース１１５上に固定されている。磁石ユニット１１
４と磁石ベース１１５により磁石組立体１５０が構成さ
れている。さらに磁石組立体１５０はガイドレール１１
６に拘束されて図２の左右方向に運動することが可能と
なっている。４個の磁石ユニットを搭載した磁石ベース
１１５は、ピン１１７、アーム１１８、ピン１１９を介
して回転円板１２０に接続される。また、この回転円板
１２０はモーター１２１に結合されており、モーター１
２１のシャフトの回転により回転し、磁石組立体１５０
が左右に揺動されるようになっている。図２に示した揺
動距離１２２は、回転円板１２０に設けられたピン１１
９の位置における直径に等しい。回転円板１２０上には
ピン１１９を固定する穴が複数設けられており、ピン１
１９の位置を変えることにより、磁石ベース１１５の揺
動距離１２２を変えることが可能である。モーター１２
１はカソード電極全体を覆うカソードカバー１２３に固
定される。カソードボディ１０２、裏板１０３、ターゲ
ット１０６、水冷ジャケット１０８は電気的に結合さ
れ、しかも他の部分からは絶縁されており、この部分に
外部の電源２４から電力が供給される。

【００２７】次に、磁石ユニット１１４の構成について
図３に従って説明する。図３の（ａ）は４個の磁石ユニ
ットを上側から見たもの、また図３の（ｂ）はこれの中
心部分での断面図である。図３において、各磁石ユニッ
トは等間隔に設置した。ここでは、各磁石ユニットを上
側から順番に、磁石ユニットＡ、磁石ユニットＢ、磁石
ユニットＣ、磁石ユニットＤと呼ぶことにする。また、
中心磁石、外周磁石、ヨークのそれぞれにも、Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄを付して区別する。各磁石ユニットは平面形状が
長方形である平板状のヨークの上に配置した、中心磁石
及びその周囲の矩形リング状の外周磁石とから構成され
る。中心磁石はその端部がＴ字型に形成される。これら
の磁石はヨークにエポキシ系の接着剤で固定される。ま
た、磁石の材質は、ここでは高い抗磁力及び残留磁束密
度を有するNd-Fe-B 系のものを用いているが、ターゲッ
ト表面上で２００ガウス程度の磁界が得られればSm-Co
等他の材質の磁石でもかまわない。これら４個の磁石ユ
ニットの極性、寸法は同一ではない。磁石上面の極性が
磁石ユニットＡ３０１では中心磁石Ａ３０５がＮ極、外
周磁石Ａ３０９がＳ極であり、隣接する磁石ユニットＢ
３０２では中心磁石Ｂ３０６がＳ極、外周磁石Ｂ３１４
がＮ極である。このように、すべての磁石ユニットにお
いて、隣接する磁石ユニットは、Ｎ極及びＳ極に関する
磁極の配置が互いに反対であるように構成している。ま
た、図３中で、外周磁石Ａ３１３の反対極が隣接しない
長辺部分の幅WAO320は、反対極が隣接する長辺部分の幅
WAI321よりも狭く設定している。同様に、最下部の外周
磁石D316においても、反対極が隣接しない長辺部分の幅
WDO327を反対極が隣接する長辺部分の幅WDI326よりも狭
く設定している。ここで、WAO320とWDO327は等しく設定
している。また、WAI321、WBI322、 WCI324、WDI326は
等しくした。また、外周磁石のうち、Ｔ型に形成した中
心磁石端部に向い合う部分の幅は、ＡからＤの磁石ユニ
ットで等しく、またWAI321、 WBI322、WCI324、WDI326
とも等しくした。

【００２８】中心磁石Ａ端部３０９と向い合う外周磁石
Ａ３１３との距離、GAH328及びGAV329は等しくとってあ
り、かつ各磁石ユニットの間隔GM330 よりも狭く設定し
てある。また、他の磁石ユニットＡ、Ｃ、Ｄにおいて
も、中心磁石端部と外周磁石との間隔はGAH328、GAV329
に等しくした。

【００２９】この様にして、偏りがなく、効率的に電子
を閉じ込めることのできるトンネル状の磁界を発生させ
ることができる。図３の磁石ユニットから構成される磁
石組立体により発生するターゲット表面上の磁界によ
り、電子の分布及びイオン電流密度分布が決定される。
ターゲット表面上の磁界の内、ターゲット表面に平行な
磁界成分は、電界と磁界に直行する電子ドリフト、すな
わちＥ×Ｂドリフトに直接影響するため、この磁界成分
の分布はターゲットのエッチング分布を決定する上で重
要である。図４は図３の構成の磁石組立体から発生する
ターゲット表面に平行な磁界成分の分布であり、ターゲ
ット表面位置におけるものである。ここでは５０ガウス
間隔で、ターゲット表面に平行な磁界成分の絶対値の等
高線を示している。この図より、ターゲット表面に平行
な磁界成分の分布は、極大値をとる位置が、４つの磁界
の環状トラック４０１を形成し、一つのトラック上では
平行成分の磁界の絶対値は局所的に偏ることなく全周に
わたって均一であり、しかも２００ガウス以上の領域で
形成される４つのトラックの幅もほぼ同等であることが
わかる。

【００３０】次に、図２のモーター１２１を回転させず
に、磁石組立体１５０を静止したままの状態でスパッタ
成膜を行なった場合に生じる、ターゲットのエッチング
分布を図５に濃淡図として示した。同図において濃い部
分はターゲットが深くエッチングされていることを表し
ている。スパッタ時の圧力は１０mTorr とした。この図
からわかるように、環状のドリフト電子により形成され
た４つのエッチングの環状トラック５０１のうち、どれ
か一つが他に比べてエッチングが深くなることはなく、
４つのトラックが均一に形成される。また、隣合うエッ
チングの環状トラックの中間部分においても、かなりの
エッチングが生じていることがわかる。この場合、隣合
うトラックの電子ドリフトの方向５０２は同一となり、
電子の軌道が隣合うトラックで混成することにより、タ
ーゲット上のエッチング領域が拡大し、ターゲットの利
用効率を増加させている。こうして、磁石を静止したま
までも、ターゲットの利用率を３０％以上まで高めるこ
とが可能になった。

【００３１】さらに、図２のモーター１２１を６０rpm
程度の速度で駆動させ、磁石組立体１５０全体を左右に
揺動運動させた。この場合の揺動距離は、回転円板上の
ピン１１９の位置を適当に設定して、図５の環状トラッ
クの中心部のエッチングされていない領域の幅程度とし
た。この揺動運動により、エッチングがターゲット全面
に亙って発生し、ターゲットの利用効率を約６０％にま
で増大させることができた。またこれに対応して、均一
性の良い膜厚・膜質の分布がえられた。

【００３２】以上に示した実施例においては、一つの磁
石組立体は４個の磁石ユニットから構成されていた。し
かし、本発明はこの磁石ユニットの個数を限定していな
い。図６（ａ）に示すような磁石ユニットが２個の場
合、図６（ｂ）に示すような磁石ユニットが３個の場
合、図６（ｃ）に示すような磁石ユニットが５個の場
合、及び図６（ｄ）に示すような磁石ユニットが6 個の
場合、あるいは更に多数の磁石ユニットを組み合わせて
用いた場合においても、本発明が有効であることは言う
までもない。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば隣接
する2 つの電子ドリフト軌道が混成することにより、幅
広いイオン電流発生領域が生じ、ターゲット面上のエッ
チング領域を拡大させることができる。しかも、この際
発生する環状のエッチング・トラックは局所的に偏るこ
とがなく、さらに磁石の揺動を併用することにより、タ
ーゲットの消耗が均一に行なわれ、ターゲットの利用率
の飛躍的な向上が実現される。また、これにより、大面
積の基板上に成膜した薄膜の膜厚分布及び膜質分布の均
一性を向上させることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスパッタリング装置の構成の一実施例
である。

【図２】同実施例のカソード電極の構造を示す図であ
る。

【図３】同実施例の磁石組立体を示した平面図及び断面
図である。

【図４】図３の磁石組立体から発生する磁界のうち、タ
ーゲット面に平行な成分の、ターゲット表面上における
分布であり、５０ガウス間隔で等高線表示したものであ
る。

【図５】本実施例の装置を用いた場合に生じるターゲッ
トのエッチング分布を濃淡図で表したものであり、濃い
部分ほどエッチング深さが大きいことを示している。

【図６（ａ）】本発明のスパッタリング装置に使用する
磁石組立体に関する他の実施例であり、磁石ユニットが
２個の場合の図を示す。

【図６（ｂ）】磁石ユニットが３個の場合の他の実施例
を示す図である。

【図６（ｃ）】磁石ユニットが５個の場合の他の実施例
を示す図である。

【図６（ｄ）】磁石ユニットが６個の場合の他の実施例
を示す図である。

【図７】従来の装置で使用されていた磁石の構造を示す
図である。

【図８】従来の装置で使用されていた磁石の構造を示す
図である。

【符号の説明】

２スパッタリング室１４トレイ２２ターゲット組立体１０６ターゲット１５０磁石組立体

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内部を真空状態にする排気系を備えた真
空容器と、この真空容器の内部に配置され、成膜処理さ
れる基板を取り付けた基板保持部材と、前記基板に対し
て対向する位置関係で配置され、前記基板の面に成膜す
る矩形平面状ターゲットを備えた少なくとも一つのマグ
ネトロンカソード電極と、前記真空容器の内部にガスを
流通させて内部圧力を適切に維持するガス制御系と、前
記マグネトロンカソード電極に電力を供給する電源系を
含むスパッタリング装置であり、前記一つのマグネトロ
ンカソード電極は、中心磁石及び外周磁石に関する磁極
の極性が互いに反対である異種の矩形磁石ユニットを交
互に隣接させて配置した磁石組立体を備え、前記ターゲ
ットの面上に、隣接する前記磁石ユニットによって、ド
リフト電子の運動方向が反対である二種類の環状軌跡が
交互に隣接され、相隣接するドリフト電子の軌道が混成
して形成されるようなマグネトロンカソード電極におい
て、複数配置した矩形の磁石ユニットの内、端部に配置
した磁石ユニットの外周磁石の反対極が隣接しない長辺
部分の幅を、他の部分の幅より小さく設定したことを特
徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】請求項１記載のスパッタリング装置に於
て、前記磁石ユニットの中心磁石の端部で外周磁石短辺
部に対向する部分を、前記磁石ユニットの上方から見て
Ｔ字型に形成し、このＴ字型に形成した中心磁石端部
と、それに対向する外周磁石部との間隔を、各磁石ユニ
ット間の間隔より狭く設定したことを特徴とするスパッ
タリング装置。
【請求項３】請求項１または２記載のスパッタリング
装置に於て、前記磁石ユニットを配置した磁石組立体全
体を所定の方向に揺動運動させるための駆動機構を備え
たことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項４】請求項３記載のスパッタリング装置にお
いて、前記矩形平面状ターゲットを接着した裏板の反対
面に、多数の溝を有する水冷ジャケットを取り付け、前
記磁石組立体は、前記水冷ジャケットの外側の大気部に
配設されることを特徴とするスパッタリング装置。