(57)【要約】  ターゲットの利用率を高めること。  ターゲット８の背面に配置され、ターゲット８の表面８ａに磁力線１１に基づく磁場を発生させる磁場発生装置１０において、ターゲット８の面に対して平行な方向（Ｘ方向）に極軸を持つ環状の外周磁石体１４４と、外周磁石体１４４の内側に配置され、外周磁石体１４４の極軸の方向と平行な方向（Ｘ方向）に極軸を持つ中心磁石体１４２と、外周磁石体１４４及び中心磁石体１４２を背面から支持するヨーク板１２と、ターゲット８の表面８ａの磁界分布を変動させる導磁板１６とを有する。導磁板１６は、外周磁石体１４４及び中心磁石体１４２の間に配置されている。また導磁板１６は、ヨーク板１２により背面から支持されるように配置されている。
2012035970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットの背面に配置され、前記ターゲットの表面に磁力線に基づく磁場を発生させる磁場発生装置において、
前記ターゲットの面に対して平行な方向に極軸を持つ環状の第１の磁石体と、
前記第１の磁石体の内側に配置され、前記第１の磁石体の極軸の方向と平行な方向に極軸を持つ第２の磁石体と、
前記第１の磁石体及び前記第２の磁石体を背面から支持する透磁性の基盤と、
前記ターゲットの表面の磁界分布を変動させる磁界分布変動部材とを有し、
前記磁界分布変動部材は、前記第１の磁石体及び前記第２の磁石体の間に、かつ前記基盤によって背面から支持されるように配置されていることを特徴とする磁場発生装置。
【請求項２】
請求項１記載の磁場発生装置において、
前記第２の磁石体は、環状磁石体で構成されており、
前記第１の磁石体及び前記第２の磁石体の双方とも、小磁石を、一方の磁極が外側面側に、他方の磁極が内側面側を向くように複数配列して形成した磁石集合体で構成されていることを特徴とする磁場発生装置。
【請求項３】
請求項２記載の磁場発生装置において、
前記小磁石は、底面の形状が四角形、三角形又は扇形の柱体であることを特徴とする磁場発生装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項記載の磁場発生装置において、
前記磁界分布変動部材は、前記第１の磁石体の高さの４０〜６０％の高さを持つことを特徴とする磁場発生装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項記載の磁場発生装置において、
前記磁界分布変動部材は、透磁率が５０以上の材料で構成されていることを特徴とする磁場発生装置。
【請求項６】
ターゲットの背面に配置され、前記ターゲットの表面に磁力線に基づく磁場を発生させる磁場発生装置を有するマグネトロンカソードにおいて、
前記磁場発生装置は、
前記ターゲットの面に対して平行な方向に極軸を持つ環状の第１の磁石体と、
前記第１の磁石体の内側に配置され、前記第１の磁石体の極軸の方向と平行な方向に極軸を持つ第２の磁石体と、
前記第１の磁石体及び前記第２の磁石体を背面から支持する透磁性の基盤と、
前記ターゲットの表面の磁界分布を変動させる磁界分布変動部材とを有し、
前記磁界分布変動部材は、前記第１の磁石体及び前記第２の磁石体の間に、かつ前記基盤によって背面から支持されるように配置されていることを特徴とするマグネトロンカソード。
【請求項７】
マグネトロンカソードを備えたスパッタ装置において、
前記マグネトロンカソードは、ターゲットの背面に配置され、前記ターゲットの表面に磁力線に基づく磁場を発生させる磁場発生装置を有し、
前記磁場発生装置は、
前記ターゲットの面に対して平行な方向に極軸を持つ環状の第１の磁石体と、
前記第１の磁石体の内側に配置され、前記第１の磁石体の極軸の方向と平行な方向に極軸を持つ第２の磁石体と、
前記第１の磁石体及び前記第２の磁石体を背面から支持する透磁性の基盤と、
前記ターゲットの表面の磁界分布を変動させる磁界分布変動部材とを有し、
前記磁界分布変動部材は、前記第１の磁石体及び前記第２の磁石体の間に、かつ前記基盤によって背面から支持されるように配置されていることを特徴とするスパッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場発生装置、マグネトロンカソード及びスパッタ装置に関する。特に、スパッタ技術に関し、磁場によりプラズマをターゲット近傍に閉じ込めるマグネトロンスパッタ法を利用したスパッタ技術（マグネトロンスパッタ）に好適に適用される。
【背景技術】
【０００２】
スパッタ法では、被処理物であるターゲットの背面に、複数の磁石を備えた磁場発生装置が配置されるマグネトロンスパッタが主流である。マグネトロンスパッタは、ターゲット表面に磁石による磁場を形成し、電子のドリフト運動を利用してプラズマをターゲット表面近傍に閉じ込め、その結果、高密度のプラズマを形成する方法である。このように高密度プラズマをターゲット表面近傍に存在させることにより、高速の成膜が可能となる。【０００３】
ターゲットの背面に配置される磁場発生装置として、種々の提案がなされている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５１４９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１などに開示される、マグネトロンスパッタで使用される磁場発生装置は、一般に、平板状の磁性体であるヨークの上に磁石を設置して形成される。このとき、外周の磁石と内側の磁石は極性が反対であり、この二つの磁極間に生じる磁場により、ターゲット表面付近に電子が拘束される。そのため、ターゲットにはこの磁極間にエロージョンが現れる領域（エロージョン領域）が形成される。磁石がターゲットに対して固定されていると、ターゲット上には、その磁石の形を反映したエロージョンが出現する。【０００６】
このように、磁石がターゲットに対して固定され、ターゲット上に出現するエロージョン領域が固定される場合、従来構成の磁場発生装置では、ターゲット利用率（ターゲットの体積に対するエロージョンの体積の比）が極めて低く、経済的ではなかった。具体的に従来構成では、ターゲットの利用率はおよそ１５〜２０％程度しかなく、高価なターゲット材料を用いて成膜する場合に問題となっていた。従って、ターゲットの利用率をより高める技術の出現が望まれている。【０００７】
本発明の一側面では、薄膜原料としての成膜物質からなるターゲットの利用率を高めることができる磁場発生装置、マグネトロンカソード及びスパッタ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下の解決手段では、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。【０００９】
本発明によれば、ターゲット（８）の背面に配置され、ターゲット（８）の表面（８ａ）に磁力線（１１）に基づく磁場を発生させる磁場発生装置（１０）において、
ターゲット（８）の面に対して平行な方向（Ｘ方向）に極軸を持つ環状の第１の磁石体（１４４）と、
第１の磁石体（１４４）の内側に配置され、第１の磁石体（１４４）の極軸の方向（Ｘ方向）と平行な方向に極軸を持つ第２の磁石体（１４２）と、
第１の磁石体（１４４）及び第２の磁石体（１４２）を背面から支持する透磁性の基盤（１２）と、ターゲット（８）の表面（８ａ）の磁界分布を変動させる磁界分布変動部材（１６）とを有し、
磁界分布変動部材（１６）は、第１の磁石体（１４４）及び第２の磁石体（１４２）の間に、かつ基盤（１２）によって背面から支持されるように配置されていることを特徴とする磁場発生装置（１０）が提供される。【００１０】
上記構成の磁場発生装置（１０）において、第２の磁石体（１４２）は、環状磁石体で構成することができる。この場合において、第１の磁石体（１４４）及び第２の磁石体（１４２）の双方とも、小磁石を、一方の磁極が外側面側に、他方の磁極が内側面側を向くように複数配列して形成した磁石集合体で構成することができる（図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）。なお、小磁石は、底面の形状が四角形、三角形又は扇形の柱体などで構成することができる。【００１１】
上記構成の磁場発生装置（１０）において、磁界分布変動部材（１６）は、第１の磁石体（１４４）の高さ（ｈ１）の６０％以下で、かつ４０％以上の高さ（ｈ３）を持つことができる。磁界分布変動部材（１６）は、透磁率（μ２）が５０以上の材料で構成することができる。【００１２】
本発明によれば、ターゲット（８）の背面に配置され、ターゲット（８）の表面（８ａ）に磁力線（１１）に基づく磁場を発生させる、上記構成の磁場発生装置（１０）を有するマグネトロンカソードが提供される。【００１３】
本発明によれば、上記構成のマグネトロンカソードを備えたスパッタ装置（１）が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
上記発明によれば、第１の磁石体と第２の磁石体とが双方とも、ターゲットの面に対して平行な方向（横方向）に磁極が向くように透磁性の基盤の表面に支持されることで、ターゲットの表面上に漏洩する磁力線のエロージョン領域の幅を拡げることができる。これにより、ターゲットの外周部分の利用率が向上する。【００１５】
また、第１の磁石体及び第２の磁石体の間で、かつ透磁性の基盤の表面に、ターゲットの表面の磁界分布を変動させる磁界分布変動部材を配置することで、第１の磁石体と第２の磁石体の間に磁力線パスを形成させ、これにより第１の磁石体と第２の磁石体との間に生じる磁気回路を強め、その結果、ターゲット上に生ずる磁場強度を高めることができる。これにより、ターゲットの厚み方向の利用率が向上する。【００１６】
すなわち本発明によれば、ターゲットの利用率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る磁場発生装置を備えたスパッタ装置を示す断面模式図である。
【図２】図２（ａ）は図１のスパッタ装置に用いられる一実施形態としての磁場発生装置をバッキングプレート側から見た平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＩＩｂ部分の拡大図（本発明の実施例）、図２（ｃ）は中心磁石体の他の例を示す平面図である。
【図３】図３は図２（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図４（ａ）は図３の断面図（本発明の実施例）、図４（ｂ）は磁力線の分布図、図４（ｃ）はターゲットの幅方向（Ｘ方向）位置と磁束密度との関係を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）は図３のＶａ部分の拡大図に相当し本発明の比較例を示す図、図５（ｂ）は磁力線の分布図、図５（ｃ）はターゲットの幅方向（Ｘ方向）位置と磁束密度との関係を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）は図３のＶＩａ部分の拡大図に相当し本発明の比較例を示す図、図６（ｂ）は磁力線の分布図、図６（ｃ）はターゲットの幅方向位置と磁束密度との関係を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は図３のＶＩＩａ部分の拡大図に相当し本発明の比較例を示す図、図７（ｂ）は磁力線の分布図、図７（ｃ）はターゲットの幅方向位置と磁束密度との関係を示すグラフである。
【図８】図８は図４（ｃ）、図５（ｃ）、図６（ｃ）及び図７（ｃ）の各曲線を同一スケールでまとめたグラフである。
【図９】図９は導磁板の構成材料の透磁率を変化させたときのターゲットの幅方向位置と磁束密度との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は図３のＸ部分の拡大図である。
【図１１】図１１は外周磁石体の高さに対して導磁板の高さ数値を変化させたときのターゲットの幅方向位置と磁束密度との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は外周磁石体の高さに対して外周磁石体及び中心磁石体の各基端部分の段差数値を変化させたときのターゲットの幅方向位置と磁束密度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、上記発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
《スパッタ装置》
まず、スパッタの一例であるマグネトロンスパッタを行うスパッタ装置を説明する。
【００２０】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るスパッタ装置１は、内部を真空排気可能な真空チャンバ２を有する。真空チャンバ２内上部には、下部に向けて成膜対象物５を保持するための基板ホルダ４が設置されている。スパッタ成膜に際し、基板ホルダ４に保持される成膜対象物５としては、例えばガラス基板やプラスチック基板などが挙げられる。なお、真空チャンバ２には、排気のためのポンプやガス導入部（何れも図示省略）などが接続されている。
【００２１】
本実施形態では、基板ホルダ４に対向する真空チャンバ２の下部内壁部は開口しており、この開口部を塞ぐように、バッキングプレート６が設置されている。バッキングプレート６は、カソード絶縁部材７を介して真空チャンバ２の外壁に接続されている。スパッタ成膜に際し、バッキングプレート６には、表面側が基板ホルダ４に保持される成膜対象物５と対向するように、ターゲット８が取り付けられる。バッキングプレート６の、ターゲット８取付面（表面）とは反対側の非取付面（裏面）側には、電極部９が配置されている。
【００２２】
《電極部》
電極部９は、マグネトロンカソードとして公知のもので、真空チャンバ２外に配置され電源３から電力が供給される。この電極部９内には、スパッタ成膜に際し、ターゲット８の成膜対象物５側の表面８ａ付近に、磁力線１１で示すような磁場を形成するための磁場発生装置１０が配置されている。
【００２３】
《磁場発生装置》
図２（ａ）及び図３に示すように、本実施形態の磁場発生装置１０は、ベース部材としてのヨーク板１２を有し、このヨーク板１２の上面には、複数の独立した磁石体を備えた磁石構造体１４が配置されている。
【００２４】
なお、以下、単に「透磁率」と言った場合「材料透磁率（μ）」を意味する。また「相対透磁率」と言った場合「材料の相対透磁率（ｋ）」を意味する。相対透磁率ｋは、真空透磁率（μ０＝４π×１０−７）に対する材料透磁率μの比（ｋ＝μ／μ０）で算出される。
【００２５】
本実施形態のヨーク板１２（基盤）は、透磁率（μ１）が例えば４０以上、好ましくは５０以上、より好ましくは６０以上の材料で構成することが望ましい。ヨーク板１２を構成する材料の透磁率μ１の下限は、好ましくは１０である。こうした材料としては、例えばステンレスやＦｅＳｉ合金などが考えられる。透磁率μ１が小さすぎる材質でヨーク板１２を構成した場合、ターゲット８表面の磁場が外部磁場あるいは外部磁性材料の影響を受けやすくなり、ターゲット８の表面に生ずる磁場が安定しなくなるので好ましくない。これに対し、ヨーク板１２の材料として透磁率μ１が４０以上、好ましくは５０以上、より好ましくは６０以上の材料を用いることで、上記不都合を生じることがない。
【００２６】
ヨーク板１２は、バッキングプレート６側から視認（平面視）した場合、バッキングプレート６と略同形状の外形を呈している。ヨーク板１２の厚みＴ１（図１０参照）は、例えば３〜１２ｍｍとする。
【００２７】
本実施形態の磁石構造体１４は、中心磁石体１４２（第２の磁石体）と外周磁石体１４４（第１の磁石体）とを含み、中心磁石体１４２と外周磁石体１４４との間には導磁板１６が配置してある。中心磁石体１４２の構成態様は特に限定されず、中実物（例えば円柱体や角柱体など）であってもよいし、中空物（例えば環状体など）で構成することもできる。本実施形態では、中心磁石体１４２を、中空物としての、小リング状の環状磁石体で構成する場合を例示する。外周磁石体１４４は、中心磁石体１４２の周囲に間隔を空けて配置される大リング状の環状磁石体で構成してある。中心磁石体１４２と外周磁石体１４４の間隔Ｗは、本実施形態では、ターゲット８側から電極部９を平面視した場合の当該電極部９の直径の２０〜３３％程度となるように決定することができる。この間隔Ｗが狭すぎると放電領域が小さくなりすぎる傾向にあり、その反面、Ｗが広すぎると放電が立ち上がり難くなる傾向がある。なお、「環状」であるので、環の形状は円状（真円状や楕円状など）に限定されるものではなく、多角形状に環をなすものを含むことは勿論である。
図２（ｂ）に示すように、本実施形態では、両磁石体１４２，１４４とも、底面形状が四角形の四角柱体（中実）の小磁石を、一方の磁極（例えばＳ極）が外側面側に、他方の磁極（例えばＮ極）が内側面側を向くように、断続的又は連続的に複数配列して形成した磁石集合体で構成する場合を例示する。なお、小磁石の形状は、四角柱体に限定されず、底面形状が三角形の三角柱体や、底面形状が扇形の柱体、その他の柱体で構成することもできる。
中心磁石体１４２を中実状の円柱体や中実状の角柱体で形成する場合には、例えば図２（ｃ）に示すがごとく、断面が扇形で円弧部分に一方の磁極（例えばＮ極）を配置した小磁石を複数作製し、これらを図のように連続的に配列させることで構成することができる。
【００２８】
中心磁石体１４２と外周磁石体１４４のターゲット８に向けられた面間は磁力線１１（図１参照）で結ばれるようになっている。中心磁石体１４２と外周磁石体１４４を結ぶ磁力線１１は、中央部分がターゲット８の表面８ａ上に漏洩し、中心磁石体１４２と外周磁石体１４４とが近い部分で幅狭で、遠い部分で幅広のドーム状のトンネルを形成する。
【００２９】
一般に、磁界の鉛直成分がゼロの下方位置(トンネルの頂点の下方位置)が強くスパッタリングされる。つまりトンネルの頂点の下方位置に相当するターゲット部分が深く掘られる。この深く掘られる領域がエロージョン領域である。このエロージョンは、磁石がターゲットに対して固定されていると、その磁石の形を反映してターゲット上に出現する。
【００３０】
《中心磁石体及び外周磁石体》
図４（ａ）に示すように、本実施形態では、中心磁石体１４２及び外周磁石体１４４の双方とも、ターゲット８の面に対して平行な方向（例えばターゲット８の幅方向。Ｘ方向）に、磁石両端の磁極（Ｎ極，Ｓ極）が配置されるように、ヨーク板１２の上面に固定されている。ここでの中心磁石体１４２は、極軸が内側から外側に向けられており、中心部分は空洞となっている。具体的には、中心磁石体１４２は、外側から中心部分に向けて、Ｓ極、Ｎ極、空洞の順となり、中心部分から反対側の外側に向けて、空洞、Ｎ極、Ｓ極の順となっている。
つまり本実施形態の中心磁石体１４２及び外周磁石体１４４は、ヨーク板１２上に、ターゲット８の面に対して平行な方向に極軸が延びるように配置されている（本発明の実施例）。なお、「極軸」とは、磁石両端の磁極であるＮ極とＳ極を通る線を意味するものとする。
【００３１】
中心磁石体１４２及び外周磁石体１４４をこのように構成することで、両磁石体のうち少なくとも何れかの磁石体１４４ａ，１４２ａ，１４４ｂ（図５（ａ），図６（ａ）参照。本発明の比較例）がターゲット８の面に対して直交する方向（ターゲット８の厚み方向。Ｚ方向）に、磁極が配置される場合（つまりターゲット８の面に対して直交する方向に極軸が延びるように構成される場合）と比較して、ターゲット８の表面８ａ上に漏洩する磁力線１１のエロージョン領域の幅を拡げることができる（図４（ｃ）、図５（ｃ）、図６（ｃ）参照）。
【００３２】
なお、図４（ｂ）、図５（ｂ）及び図６（ｂ）は、それぞれ図４（ａ）、図５（ａ）及び図６（ａ）の磁石配置としたときの、ターゲット上に漏洩する磁力線の分布を示している。これら磁力線の分布は、汎用の検出ソフト（ＣＯＭＳＯＬＡＢ社製の商品名「ＣＯＭＳＯＬ  ＭＵＬＴＩ  ＰＨＹＳＩＣＳ」）を用いて検出されたものである。
【００３３】
図４（ｃ）、図５（ｃ）及び図６（ｃ）は、横軸をターゲット表面の幅方向（Ｘ方向）の位置とし、縦軸をターゲット表面上の磁束密度Ｂｒとしたときの、それぞれ図４（ｂ）、図５（ｂ）及び図６（ｂ）の磁力線分布に基づいて得られる数値データを使用してプロットしたグラフである。
【００３４】
本実施形態では磁束密度が１００ガウスを超える（Ｂｒ＞１００ガウス）領域をエロージョン領域と仮定し、この領域におけるターゲット表面の幅位置の最大を確認した。その結果、図４（ｃ）では５５ｍｍ弱、図５（ｃ）では４５ｍｍ強、図６（ｃ）では４７ｍｍ前後であった。従って、図４（ａ）の磁石配置が、エロージョン領域の幅の値が最も大きく、他の磁石配置の場合よりもエロージョン領域の幅が拡げられていることが理解できる。
【００３５】
本実施形態では、外周磁石体１４４の高さｈ１と中心磁石体１４２の高さｈ２は、ともに、上述した中心磁石体１４２と外周磁石体１４４の間隔Ｗの場合と同様、ターゲット８側から電極部９を平面視した場合の当該電極部９の直径の、例えば３．５〜２０％程度、好ましくは６〜１２％程度となるように決定される。本実施形態では、ｈ１＝ｈ２となるように外周磁石体１４４と中心磁石体１４２を形成してもよいし、あるいはｈ１≠ｈ２となるように外周磁石体１４４と中心磁石体１４２を形成することもできる。本実施形態では、ｈ１＜ｈ２となるように外周磁石体１４４と中心磁石体１４２を形成することが好ましい。
【００３６】
なお、本実施形態で用いる「高さ」とは、対象物の基端部分（ヨーク板１２の上面）からの高さを意味するものとする（以下同じ）。
【００３７】
《導磁板》
図４（ａ）に戻る。中心磁石体１４２と外周磁石体１４４との間に配置される導磁板１６は、ターゲット８の表面８ａ上のエロージョン領域の磁場強度を高めるための部材である。中心磁石体１４２と外周磁石体１４４との間に導磁板１６を設けた場合に、エロージョン領域の磁場強度が高められる理由は必ずしも明らかではない。発明者が考えるところによると、これを設けることで、まず中心磁石体１４２と外周磁石体１４４の間に磁力線パスを形成させる。ここに磁力線パスを形成することで、中心磁石体１４２及び外周磁石体１４４の各磁石体内に生じる磁気回路が弱められる。その反面、中心磁石体１４２と外周磁石体１４４との間に生じる磁気回路が強められる。その結果、中心磁石体と外周磁石体の間に磁力線パスを形成しない磁石構造と比較して（例えば図７（ａ）参照）、ターゲット８上に生ずる磁場強度を高める（具体的には、磁束密度曲線の山部分を上に持ち上げる）ことができる（図４（ｃ）、図７（ｃ）参照）。
【００３８】
なお、図７（ｂ）は、上述した図４（ｂ）、図５（ｂ）及び図６（ｂ）と同様、図７（ａ）の磁石配置としたときの、ターゲット上に漏洩する磁力線の分布を示している。図７（ｃ）は、上述した図４（ｃ）、図５（ｃ）及び図６（ｃ）と同様、横軸をターゲット表面の幅方向（Ｘ方向）の位置とし、縦軸をターゲット表面上の磁束密度Ｂｒとしたときの、図７（ｂ）の磁力線分布に基づいて得られる数値データを使用してプロットしたグラフである。
【００３９】
本実施形態では磁束密度が１００ガウスを超える（Ｂｒ＞１００ガウス）領域におけるターゲット表面の幅位置の最大は、図４（ｃ）では５５ｍｍ弱、図７（ｃ）では５７ｍｍ弱であり、ほぼ同等であった。これに対し、ターゲット幅が１０ｍｍ強、２５ｍｍ強、４０ｍｍ前後の各位置におけるターゲット表面の磁束密度の値を確認した。その結果、図４（ｃ）ではそれぞれ２７０Ｇｓ、２２０Ｇｓ、２８０Ｇｓであった。図７（ｃ）では２００Ｇｓ、１００Ｇｓ、２２０Ｇｓであった。以上より、図４（ａ）の導磁板１６を設けた場合、これを設けない場合（図７（ａ）の構造）と比較して、磁場強度が増加していることが理解できる。なお、参考までに、図４（ｃ）、図５（ｃ）、図６（ｃ）及び図７（ｃ）の各曲線を同一スケールでまとめたものを図８に示す。
【００４０】
図４（ａ）に戻る。本実施形態の導磁板１６は、透磁率（μ２）が例えば５０以上、好ましくは５５以上、より好ましくは６０以上の材料で構成することが望ましい。導磁板１６の構成材料は、ヨーク板１２の構成材料と同じ材料でも良いし、あるいは異なる材料で構成することもできる。こうした材料としては、例えばステンレス、Ｎｉ、ＮｉＲｅ合金、ＭｎＺｎＦｅＯなどが考えられる。透磁率μ２が小さすぎる材質で導磁板１６を構成した場合、導磁板１６を設ける意味がない。透磁率μ２が５０以上の材質で導磁板１６を構成した場合、ターゲット８表面の磁場が導磁板１６の相対透磁率（ｋ２）の影響を受けることがなく、中心磁石体１４２と外周磁石体１４４の間の中心領域（ターゲットの幅方向位置と磁束密度との関係を示すグラフにおいて、下に凸となる部分）の磁束密度が高められる。
【００４１】
図９に示すグラフによれば、導磁板１６の相対透磁率ｋ２が６０以下の場合（ｋ２≦６０）、導磁板１６を構成する材料の透磁率ｂが増加するにつれて、磁束密度の最小値及び最大値とも次第に上昇することが理解できる。
【００４２】
まず導磁板１６の相対透磁率ｋ２が１のとき（ｋ２＝１）、導磁板１６を導入する効果が見られない。具体的には、中心磁石体１４２のＮ極から出て行く磁力線１１の大部分が中心磁石体１４２のＳ極に入る。このため、外周磁石体１４４のＮ極から出て行く磁力線１１の大部分は外周磁石体１４４のＳ極に入る。これにより中心磁石体１４２と外周磁石体１４４の間の中心領域（図中、下に凸になっている部分。以下同じ。）の磁束密度の低下をもたらす。
【００４３】
次に導磁板１６の相対透磁率ｋ２が１を超えるとき（ｋ２＞１）、導磁板１６を導入する効果が見られる。具体的には、中心磁石体１４２のＮ極から出て行く磁力線１１の一部は、導磁板１６内部を伝わり外周磁石体１４４のＳ極に入り、外周磁石体１４４のＮ極から出され、その後、外周磁石体１４４の上方を通過して中心磁石体１４２のＳ極に入る。このようなメカニズムで、中心磁石体１４２と外周磁石体１４４の間の中心領域の磁束密度が高められる。
【００４４】
これに対し、導磁板１６の相対透磁率ｋ２が６０を超える場合（ｋ２＞６０）、導磁板１６の透磁率μ２が増加しても、これに伴う磁束密度の上昇は確認できず、この実験例では相対透磁率ｋ２が６０の時点で磁束密度の上昇は頭打ちとなった。
【００４５】
図１０に示すように、導磁板１６の高さｈ３は、外周磁石体１４４の高さｈ１の６０％以下（ｈ３≦（０．６・ｈ１））であることが好ましい。ｈ３がｈ１の６０％を超えると、ターゲット８の表面８ａに生じるエロージョン領域の磁場強度を高める効果が少なくなり、無用に導磁板材料を使用することとなって経済的でない。一方、ｈ３がｈ１に対して低すぎると、そもそも導磁板１６を設ける意味がない。このため、導磁板１６の高さｈ３の下限は、好ましくはｈ１の４０％程度（つまり（０．４・ｈ１）≦ｈ３）とする。
【００４６】
図１１に示すグラフによれば、図１０に示す構造において、ｈ３をｈ１の１０％、３０％、５０％と変動させることで、ターゲット８表面に漏洩される磁力線１１の形状が変動し、これによりターゲット８表面の掘れ込み方が変わることが理解できる。図１１のグラフでは、５０％のケースがよりベターであると理解できる。すなわち５０％のケースでは、磁力線１１の形状が外周磁石体１４４と中心磁石体１４２の間で、山の高さの均一が取れており、他のものと比較して、ターゲット８を均一に彫り込むことが可能となる。
【００４７】
上述したように、本実施形態では、導磁板１６の材料透磁率μ２及び高さｈ３の一方又は双方を変化させることで、磁力線１１の形状の適正化、特に外周磁石体１４４と中心磁石体１４２の間の中心領域（下に凸となる領域）の磁束密度値の調整（下に凸の程度の改変）を行うことが可能となる。従って、導磁板１６の材料透磁率μ２や高さｈ３の変更といった比較的簡易な設計変更を行うことで、わざわざ磁石の寸法や配列を変えることなく磁力線１１形状の適正化を図ることができる。
【００４８】
図１０に戻る。本実施形態では、外周磁石体１４４及び中心磁石体１４２の各基端部分に段差（ｄｈ１。ｄｈ２−ｄｈ３に等しい。後述）がつけられていてもよい。すなわち外周磁石体１４４と中心磁石体１４２の各基端部が、厚み方向に対して段差が生じるように中心磁石体１４２と外周磁石体１４４とが配置されていてもよい。こうすることで、導磁板１６の配置と相まって、ターゲット８の表面付近に生じる磁力線１１の凹凸形状を最適化することができる。具体的には、磁力線１１の凹凸形状における谷の高さを、山の高さ側へ引き上げ、均一な磁場の形成に役立たせることができる。
【００４９】
本実施形態では、段差ｄｈ１は、外周磁石体１４４の高さｈ１の１０％以上あればよく、好ましくは１０〜３０％程度とする。
【００５０】
図１２に示すグラフによれば、図１０に示す構造において、ｄｈ１を０％、２０％、６０％、８０％と変動させることで、ターゲット８表面に漏洩される磁力線１１の形状が変動し、これによりターゲット８表面の掘れ込み方が変わることが理解できる。図１２のグラフでは、２０％のケースがよりベターであると理解できる。すなわち２０％のケースでは、磁力線１１の形状が外周磁石体１４４と中心磁石体１４２の間で、山の高さの均一が取れており、ターゲット８を均一に彫り込むことが可能となる。
【００５１】
図１０に戻る。本実施形態では、中心磁石体１４２と導磁板１６、外周磁石体１４４と導磁板１６、の各基端部分にも段差がつけられていてもよい。中心磁石体１４２及び導磁板１６の各基端部分に段差（ｄｈ２）を設けることで、ターゲット８表面の掘れ込み深さを全掘れ込み領域において均一にすることができる。外周磁石体１４４及び導磁板１６の各基端部分に段差（ｄｈ３）を設けることで、上記段差（ｄｈ２）を設けた場合と同様の効果を得ることができる。段差ｄｈ２と段差ｄｈ３は、ともに、例えば２〜８ｍｍとする。
【００５２】
《スパッタ成膜方法》
次に、図１〜図３を参照し、上述した磁場発生装置１０を備えたスパッタ装置１での成膜手順の一例を説明する。
【００５３】
スパッタ装置１の真空チャンバ２内を真空排気した後、チャンバ２内に成膜対象物５を搬送し、バッキングプレート６上に配置されたターゲット８に対向するように基板ホルダ４に保持させる。ターゲット８としては、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｎｂなどの金属ターゲットが用いられる。チャンバ２にはスパッタガスが導入されてチャンバ２内を所定の圧力にする。スパッタガスとしては、例えばＡｒガスなどである。なお、スパッタガスに反応性ガス（酸素ガスなど）を添加して反応性スパッタリングを行なってもよい。
【００５４】
電極部９を介してバッキングプレート６上のターゲット８に電源３より電力（ＤＣ電力）を供給すると、チャンバ２内で放電が生じ、ターゲット８がスパッタされ、成膜対象物５上に例えばＡｌ膜が堆積する。
【００５５】
所定の時間、成膜した後、電力とスパッタガスの供給を停止し、チャンバ２内を真空排気し、その後、チャンバ２内から成膜終了後の成膜対象物５が取り出される。
【００５６】
本実施形態では、スパッタ成膜に際し、電極部９の磁場発生装置１０を作動させると、ターゲット８の成膜対象物５側の表面付近に所定形状の磁力線１１が生じる。生じた磁力線１１による磁場に基づくターゲット８表面付近の磁界と、電源３により投入された電力とによって、ターゲット８と成膜対象物５の間に高密度プラズマが生成され、ターゲット８がスパッタされる。スパッタリング粒子が成膜対象物５の表面に到達すると、その表面に薄膜が成長する。
【００５７】
《作用効果》
本実施形態では、真空チャンバ２内に設置されるバッキングプレート６の裏面側に電極部９が配置され、この電極部９は特定構造の磁場発生装置１０を含む。この磁場発生装置１０は、ベース部材としてのヨーク板１２の上面に、複数の独立した磁石体を備えた磁石構造体１４が配置されている。磁石構造体１４は、ターゲット８の面に対して平行な方向（Ｘ方向）に磁石両端の磁極が配置されるようにヨーク板１２の上面に固定される、中心磁石体１４２及び外周磁石体１４４を含み、かつ、中心磁石体１４２と外周磁石体１４４との間に導磁板１６が配置してある。このように構成、配置された特定の磁石構造体１４を備える。
【００５８】
中心磁石体１４２と外周磁石体１４４が、ともに、ターゲット８の面に対して平行な方向の両端に磁極が配置されるようにヨーク板１２の上面に固定されていることで、両磁石体のうち少なくとも何れかの磁石体がターゲット８の面に対して直交する方向（Ｚ方向）に磁極が配置される場合と比較して、ターゲット８の表面８ａ上に漏洩する磁力線１１のエロージョン領域の幅を拡げることができる。これにより、ターゲット８の外周部分の利用率が向上する。具体的には、外周部分の利用率が３〜５％程度、上昇する。
【００５９】
中心磁石体１４２と外周磁石体１４４との間に導磁板１６を配置することで、まず中心磁石体１４２と外周磁石体１４４の間に磁力線パスを形成させ、ここに磁力線パスを形成することで、中心磁石体１４２と外周磁石体１４４との間に生じる磁気回路が強められる。その結果、中心磁石体と外周磁石体の間に磁力線パスを形成しない磁石構造と比較して、ターゲット８上に生ずる磁場強度が高められる。これにより、ターゲット８の厚み方向の利用率が向上する。具体的には、厚み方向の利用率が１０〜１５％程度、上昇する。
【００６０】
すなわち本実施形態によれば、全体としてのターゲットの利用率を３０％から４０％程度以上に高めることができる。
【００６１】
《その他の形態》
以上説明した実施形態は、上記発明の理解を容易にするために記載されたものであって、上記発明を限定するために記載されたものではない。従って、上記の実施形態に開示された各要素は、上記発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００６２】
スパッタ装置としては上記構成に限定されず、例えば国際公開２００４／１０８９７９や同じく２００４／１０８９８０などに示される、カルーセル型のスパッタ装置に適用することもできる。このカルーセル型のスパッタ装置は、真空チャンバ内に円筒状の基板ホルダを回転可能に配置し、その周囲の１又は複数の箇所に、ターゲット及び電極部（スパッタ源）と、プラズマ源とを設け、基板ホルダを回転（自転）させながら基板ホルダの外周面に保持された成膜対象物としての基板に対して、スパッタ処理とプラズマ処理を繰り返すことで、基板上に目標膜厚の単層薄膜を複数積層させて多層膜を形成することができる。
【００６３】
この場合、スパッタ処理を行うスパッタ源は、２つのマグネトロンスパッタ電極を備えたデュアルカソードタイプで構成することができる。各電極の一端側表面に金属ターゲットが保持され、他端側に本実施形態の磁場発生装置１０が配置される。なお、各電極の他端側には磁場発生装置１０の他、電力制御手段としてのトランスを介して電力供給手段としての交流電源を接続し、各電極に交流電圧が印加されるように構成することができる。
【００６４】
基板ホルダが中心軸回りに一回転すると、１回のスパッタ処理とプラズマ処理がなされ、これにより基板上に平均０．０１ｎｍ〜１．５ｎｍ程度の膜厚を持つ超薄膜が形成される。この処理を基板ホルダの回転毎に繰り返すことで、超薄膜の上に次の超薄膜を堆積させていき、基板上に数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の目標膜厚を持つ単層薄膜が形成される。この単層薄膜を複数積層させて多層膜を形成する。本発明は、このようなカルーセル型マグネトロンスパッタ装置に適用しても有効である。
【符号の説明】
【００６５】
１…スパッタ装置、２…真空チャンバ（真空槽）、３…電源、４…基板ホルダ、５…成膜対象物、６…バッキングプレート、７…カソード絶縁部材、８…ターゲット、９…電極部（マグネトロンカソード）、１０…磁場発生装置、１１…磁力線、１２…ヨーク板（基盤）、１４…磁石構造体、１４２…中心磁石体（第２の磁石体）、１４４…外周磁石体（第１の磁石体）、１６…導磁板（磁界分布変動部材）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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