(57)【要約】  本発明の課題は、ターゲット上での瞬時瞬時のプラズマ密度を上昇させて成膜速度を向上させるようにしたマグネトロンスパッタ装置を提供することにある。  本発明のマグネトロンスパッタ装置は、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された回転磁石とを有し、ターゲット表面に複数のプラズマループが形成されると共に、当該プラズマループが回転磁石の回転にしたがって回転磁石の軸方向に発生、移動、消滅するマグネトロンスパッタ装置である。
2008126811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記回転磁石体と前記固定外周体との相互作用により生じる前記柱状回転軸に発生するトルクが０．１Ｎ・ｍから１Ｎ・ｍの範囲にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記回転磁石体と前記固定外周体との相互作用により生じる前記柱状回転軸に発生するトルクが０．１Ｎ・ｍから１Ｎ・ｍの範囲にあり、かつ前記柱状回転軸がいずれかの方向にかかる力が１Ｎから３００Ｎの間にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記回転磁石体と前記固定外周体との相互作用により生じる前記柱状回転軸に発生するトルクが０．１Ｎ・ｍから１０Ｎ・ｍの範囲にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記回転磁石体と前記固定外周体との相互作用により生じる前記柱状回転軸に発生するトルクが０．１Ｎ・ｍから１００Ｎ・ｍの範囲にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項５】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に複数のプラズマループが形成されることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項６】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に複数のプラズマループが形成され、前記複数のプラズマループが前記磁石を動かすことにより移動することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項７】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
磁石を動かすことにより、ターゲット表面に形成されるプラズマループが生成・移動・消滅を繰り返すことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項８】
請求項５から請求項７までに記載のいずれかのマグネトロンスパッタ装置であり、前記磁石が、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記プラズマループの移動、または生成・消滅することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項９】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に、ターゲットと垂直方向の磁場成分が実質的に無く、ターゲットと平行方向の磁場成分、すなわち水平磁場のみが存在するループ上の領域を中心にプラズマループが形成され、前記水平磁場のみが存在するループ上の全ての位置における前記水平磁場成分が、５００ガウス以上１２００ガウス以下であることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１０】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に、ターゲットと垂直方向の磁場成分が実質的に無く、ターゲットと平行方向の磁場成分、すなわち水平磁場のみが存在するループ上の領域を中心にプラズマループが形成され、前記水平磁場のみが存在するループ上の全ての位置における前記水平磁場成分が、５００ガウス以上７５０ガウス以下であることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１１】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に、ターゲットと垂直方向の磁場成分が実質的に無く、ターゲットと平行方向の磁場成分、すなわち水平磁場のみが存在するループ上の領域を中心にプラズマループが形成され、前記水平磁場のみが存在するループ上の全ての位置における前記水平磁場成分のうち、最小値が最大値の２５パーセントから６５パーセントの範囲内にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１２】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に、ターゲットと垂直方向の磁場成分が実質的に無く、ターゲットと平行方向の磁場成分、すなわち水平磁場のみが存在するループ上の領域を中心にプラズマループが形成され、前記水平磁場のみが存在するループ上の全ての位置における前記水平磁場成分のうち、最小値が最大値の６５パーセントから１００パーセントの範囲内にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１３】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に、ターゲットと垂直方向の磁場成分が実質的に無く、ターゲットと平行方向の磁場成分、すなわち水平磁場のみが存在するループ上の領域を中心にプラズマループが形成され、前記水平磁場のみが存在するループ上の全ての位置における前記水平磁場成分のうち、最小値が最大値の７５パーセントから１００パーセントの範囲内にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１４】
請求項９から請求項１３までに記載のいずれかのマグネトロンスパッタ装置であり、前記磁石が、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記プラズマループの移動、または生成・消滅することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１５】
前記回転磁石体は、前記柱状回転軸周囲に形成された複数の螺旋体を含み、前記柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋体同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極であるＮ極とＳ極を形成している螺旋状磁石群であり、
前記固定外周体はターゲット側からみて前記回転磁石体を囲んだ構造を成し、かつターゲット側にＮ極又はＳ極の磁極を形成しているかまたはあらかじめ磁化されていないものであることを特徴とする請求項１から４、請求項８または請求項１４のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１６】
前記柱状回転軸の軸に垂直な視線で前記柱状回転軸及び前記回転磁石体を見たときに、螺旋を形成する磁石の方向と、前記柱状回転軸の軸方向とがなす角度のうち、鋭角の方の角度が、３５°から５０°の間にあることを特徴とする請求項１５に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１７】
前記柱状回転軸の軸に垂直な視線で前記柱状回転軸及び前記回転磁石体を見たときに、螺旋を形成する磁石の方向と、前記柱状回転軸の軸方向とがなす角度のうち、鋭角の方の角度が、３０°から７０°の間にあることを特徴とする請求項１５に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１８】
前記柱状回転軸の軸に垂直な視線で前記柱状回転軸及び前記回転磁石体を見たときに、螺旋を形成する磁石の方向と、前記柱状回転軸の軸方向とがなす角度のうち、鋭角の方の角度が、７０°から８８°の間にあることを特徴とする請求項１５に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１９】
前記柱状回転軸の軸に垂直な視線で前記柱状回転軸及び前記回転磁石体を見たときに、螺旋を形成する磁石の方向と、前記柱状回転軸の軸方向とがなす角度のうち、鋭角の方の角度が、７５°から８５°の間にあることを特徴とする請求項１５に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２０】
前記回転磁石体は、前記柱状回転軸に板磁石を螺旋状に設置することにより２個の螺旋を形成し、前記柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極であるＮ極とＳ極を形成している螺旋状板磁石群であることを特徴とする請求項１５から請求項１９のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２１】
前記回転磁石体は、前記柱状回転軸に板磁石を螺旋状に設置することにより４個、６個、８個、または１０個の螺旋を形成し、前記柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極であるＮ極とＳ極を形成している螺旋状板磁石群であることを特徴とする請求項１５から請求項１９のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２２】
前記回転磁石体と前記固定外周体とは別に、自由に動く磁石が前記回転磁石体の近傍に設置されていることを特徴とする請求項１５から請求項２１のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２３】
前記回転磁石体と前記固定外周体とは別に、自由に動く磁石が前記回転磁石体の近傍に設置され、前記回転柱状軸を回転させた時に前記回転磁石体と前記固定外周体との相互作用により生じる前記柱状回転軸に発生するトルク及び力が、前記自由に動く磁石が無い場合に比べて常に減少していることを特徴とする請求項２２に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２４】
前記柱状回転軸の少なくとも一部が常磁性体であることを特徴とする請求項２０から２３のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２５】
前記柱状回転軸が中空構造の磁性体からなり、その厚みが、前記磁性体内部の全ての領域の磁束密度が、前記磁性体の飽和磁束密度の６５％以下となるように設定されていることを特徴とする請求項２０から２４のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２６】
前記柱状回転軸が中空構造の磁性体からなり、その厚みが、前記磁性体内部の全ての領域の磁束密度が、前記磁性体の飽和磁束密度の６０％以下、かつ前記回転磁石体を形成する磁石の残留磁束密度よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項２０から２５のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２７】
前記柱状回転軸が中空構造の常磁性体からなり、その厚みが、前記常磁性体内の全ての領域における磁束密度が、前記回転磁石体を形成する磁石の残留磁束密度よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項２０から２６のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２８】
前記固定外周体の前記ターゲットとは反対側の面に、前記固定外周体と隣接して固定外周常磁性体が設置されていることを特徴とする請求項２０から２７のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２９】
前記固定外周体から前記ターゲットの外側に向かう磁束が前記固定外周体から前記ターゲットの内側に向かう磁束よりも弱まるような手段を設けたことを特徴とする請求項２０から２８のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３０】
前記手段は、前記固定外周体の表面のうち、前記ターゲット側からみて外側の側面と前記ターゲット側の面の一部とを連続して覆うように設けられた常磁性体部材を含むことを特徴とする請求項２０から２９のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３１】
前記回転磁石体と、前記固定外周体とが、ターゲット表面と垂直方向に可動することを特徴とする請求項２０から３０のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３２】
前記回転磁石体と、前記固定外周体とが、ターゲット材とターゲット材が貼り付けられているバッキングプレート及びバッキングプレート周辺から連続して設置された壁面により囲まれた空間内に設置され、前記空間が減圧可能であることを特徴とする請求項２０から３１のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３３】
前記バッキングプレートの厚さは、前記ターゲットの初期厚さよりも薄いことを特徴とする請求項３２記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３４】
前記柱状回転軸の軸方向に交わる方向に前記被処理基板を相対的に移動させる手段を有することを特徴とする請求項２０から３３のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３５】
請求項２０から３４のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置を、前記柱状回転軸の軸方向に平行に複数備え、前記柱状回転軸の軸方向に交わる方向に前記被処理基板を相対的に移動させる手段を有することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３６】
請求項２０から３４のいずれかに記載の、ターゲット材料の異なる複数のマグネトロンスパッタ装置を、前記柱状回転軸の軸方向に平行に複数備え、前記柱状回転軸の軸方向に交わる方向に前記被処理基板を相対的に移動させる手段を有することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３７】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に複数のプラズマループが形成され、前記ターゲット表面と前記被処理基板表面との距離を３０ｍｍ以下とし、かつ前記被処理基板表面での磁場が１００ガウス以下になるようにしたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３８】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に複数のプラズマループが形成され、前記ターゲット表面と前記被処理基板表面との距離を３０ｍｍ以下とし、かつ前記被処理基板表面での磁場が２０ガウス以下になるようにしたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３９】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設けられたターゲット保持手段と、前記ターゲット保持手段を介して前記ターゲットに対向して設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に複数のプラズマループが形成され、前記ターゲット保持手段の厚さを前記ターゲットの初期厚さの３０％以下としたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４０】
前記被処理基板と前記ターゲットとの間の第１の空間を減圧可能とし、前記ターゲット保持手段と前記磁石との間の第２の空間を減圧可能とし、前記第１および第２の空間の圧力を実質的に等しくすることを特徴とする請求項３９に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４１】
前記バッキングプレートの厚さは、前記ターゲットの初期厚さよりも薄いことを特徴とする請求項４０記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４２】
前記ターゲット保持手段に冷却手段を設けたことを特徴とする請求項３９から４１のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４３】
前記冷却手段は前記ターゲット保持手段の両端部に近くかつ前記第２の空間に設けたことを特徴とする請求項４２に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４４】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記ターゲットは金属製のバッキングプレートに貼り付けられており、前記回転磁石体は前記バッキングプレートより電気的に接続された金属製のプレートで囲まれており、
プラズマを励起する電力として、少なくとも高周波電力を前記金属製のプレートを介してターゲットに印加する機構を備え、前記高周波電力は一つの周波数をもつ高周波電力、または複数の周波数を重畳させた高周波電力であり、
前記高周波電力のうち一番高い周波数をもつ高周波電力の真空における半波長の１０分の１の距離よりも短いピッチで回転軸方向に複数の給電点をもつことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４５】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記被処理基板の、前記ターゲットとは反対側に、磁界を発生させる機構を有していることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４６】
前記被処理基板の前記ターゲットとは反対側に設けられ、前記被処理基板を載せる設置台を有し、
前記磁界を発生させる機構は、前記設置台の内部に設けられた磁石であることを特徴とする請求項４５記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４７】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４８】
被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体は、表面がＳ極またはＮ極のいずれかになるように磁化された磁石を柱状回転軸に螺旋状に設けた第１の螺旋体と、該第１の螺旋体に平行して隣りあうように予め磁化されていない強磁性体を前記柱状回転軸に螺旋状に設けた第２の螺旋体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４９】
請求項４７または４８において、前記回転磁石体を、前記水平磁場に捕捉された電子のラーモア半径および磁場の曲率半径で決まるターゲット消耗分布により決定されるターゲット利用効率を８０％以上とするような磁石構造としたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項５０】
前記ターゲット消耗分布は、前記ラーモア半径および磁場の曲率半径で決まるエロージョン半値幅により決定されたものであることを特徴とする請求項４９記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項５１】
以下の式（１）を用いて前記ラーモア半径が決定されることを特徴とする請求項５０記載のマグネトロンスパッタ装置。
【数１】
2008126811.tif 000013
ｒｃ：ラーモア半径
Ｂ：磁束密度
ＶＤＣ：セルフバイアス電圧
【請求項５２】
以下の式（２）を用いて前記エロージョン半値幅が決定されることを特徴とする請求項５０または５１記載のマグネトロンスパッタ装置。
【数２】
2008126811.tif 000014
Ｗ：エロージョン半値幅
Ｒ：磁場の曲率半径
【請求項５３】
前記ターゲット消耗分布は、前記回転磁石体が回転した場合の前記エロージョン半値幅の位相平均から決定されることを特徴とする請求項５０〜５２の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置。
【請求項５４】
ターゲット利用効率は前記ターゲット消耗分布が前記ターゲットの実質的に全面にわたって均一化するように決定されることを特徴とする請求項４９〜５３の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置。
【請求項５５】
前記回転磁石体は複数の板磁石が柱状回転軸に複数の螺旋を形成するように設けられた板磁石群を有し、前記磁石構造は前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような隣り合う前記板磁石群の磁石間隔を含むことを特徴とする請求項４９〜５４の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置。
【請求項５６】
前記回転磁石体は複数の板磁石が柱状回転軸に螺旋状に設けられた板磁石群を有し、前記磁石構造は前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような前記板磁石の厚さを含むことを特徴とする請求項４９〜５５の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置。
【請求項５７】
前記回転磁石体は複数の板磁石が柱状回転軸に螺旋状に設けられた板磁石群を有し、前記磁石構造は前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような前記板磁石の幅を含むことを特徴とする請求項４９〜５６の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置。
【請求項５８】
前記回転磁石体は複数の板磁石が単一または複数のループをなして柱状回転軸に螺旋状に設けられた板磁石群を有し、前記磁石構造は前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような前記ループの数を含むことを特徴とする請求項４９〜５７の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置。
【請求項５９】
前記回転磁石体は複数の板磁石が柱状回転軸に螺旋状に設けられた板磁石群を有し、前記磁石構造は前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような前記螺旋状に延在する板磁石の延在方向と前記回転軸の軸方向とのなす角度を含むことを特徴とする請求項４９〜５８の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置。
【請求項６０】
前記角度は５７°乃至８５°であることを特徴とする請求項５９に記載されたマグネトロンスパッタ装置。
【請求項６１】
前記回転磁石体は、表面がＮ極の板磁石が柱状回転軸に螺旋状に設けられると共にそれに隣接して表面がＳ極の板磁石が柱状回転軸に螺旋状に設けられた板磁石群を有し、前記表面がＮ極の板磁石の幅は前記表面がＳ極の板磁石の幅と異なるようにされていることを特徴とする請求項４９〜６０の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置。
【請求項６２】
前記表面がＮ極の板磁石の幅は前記表面がＳ極の板磁石の幅より小さいことを特徴とする請求項６１に記載されたマグネトロンスパッタ装置。
【請求項６３】
前記ループの数が１または２であることを特徴とする請求項５８に記載されたマグネトロンスパッタ装置。
【請求項６４】
前記角度が７５°以上であることを特徴とする請求項６０に記載されたマグネトロンスパッタ装置。
【請求項６５】
前記厚さが５〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項５６に記載されたマグネトロンスパッタ装置。
【請求項６６】
前記第１の螺旋体および／または前記第２の螺旋体の構成を、以下の式（３）で表される前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような構成にしたことを特徴とする請求項４８に記載のマグネトロンスパッタ装置。
利用効率≡エロージョン部分の断面積／ターゲット初期の断面積…（３）
※ただし、利用効率は、ターゲットの最小厚が初期厚みの５％の時の計算値とする。
【請求項６７】
前記第１の螺旋体と前記第２の螺旋体の間隔を、前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような間隔にしたことを特徴とする請求項６６記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項６８】
前記間隔は１１〜１７ｍｍであることを特徴とする請求項６７記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項６９】
前記第１の螺旋体と前記第２の螺旋体の板厚を、前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような厚さにしたことを特徴とする請求項６６〜６８の一つに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項７０】
前記板厚は５〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項６９記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項７１】
前記第１の螺旋体と前記第２の螺旋体のループ数を、前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような数にしたことを特徴とする請求項６６〜７０の一つに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項７２】
前記ループ数は１〜５であることを特徴とする請求項７１記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項７３】
前記第１の螺旋体と前記第２の螺旋体の幅を、ターゲットの利用効率が８０％以上となるように異なる幅としたことを特徴とする請求項６６〜７２の一つに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項７４】
前記第１の螺旋体と前記第２の螺旋体のうち、径方向外側にＮ極を形成している前記螺旋体の幅を、径方向外側にＳ極を形成している螺旋体の幅よりも大きく構成したことを特徴とする請求項７３記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項７５】
前記第１の螺旋体と前記第２の螺旋体の延在方向と前記回転軸の軸方向とのなす角度を、前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような角度にしたことを特徴とする請求項６６〜７４の一つに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項７６】
前記角度は約５７°〜約８４°であることを特徴とする請求項７５に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項７７】
前記角度は７５°乃至８５°であることを特徴とする請求項７５に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項７８】
被処理基板を載置すべき保持体と、該保持体に対向して設置されるべきターゲットを保持するバッキングプレートと、
前記保持体と前記バッキングプレートとの間に設置されたプラズマ遮蔽板を有し、該遮蔽板には前記基板と前記ターゲットとの間となる空間にスリットが形成され、前記スリットの幅と前記プラズマの幅との差が２０ｍｍ以内となるようにしたことを特徴とする請求項４７または４８のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項７９】
被処理基板を載置すべき保持体と該保持体に対向して設置されるべきターゲットを保持するバッキングプレートと、
前記保持体と前記バッキングプレートとの間に設置されたプラズマ遮蔽板を有し、該遮蔽板には前記基板と前記ターゲットとの間となる空間にスリットが形成され、前記遮蔽板とターゲットの間隔を３〜１５ｍｍとなるようにしたことを特徴とする請求項４７または４８のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項８０】
装置内を移動可能に設けられた移動磁石を有し、
前記移動磁石を前記回転磁石群の回転に応じて移動させることにより、前記回転磁石群の回転座標によって生じる強磁場を緩和するように構成したことを特徴とする請求項４７または請求項４８のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項８１】
前記移動磁石は、
前記回転磁石群と前記外周板磁石または固定外周強磁性体の間に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項８０記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項８２】
前記移動磁石は回転軸を有し、該回転軸を中心に回転可能であり、かつ回転方向と垂直な方向に磁化されており、さらに前記移動磁石は、
前記柱状回転軸の端部と前記外周板磁石または固定外周強磁性体との間に、前記移動磁石の回転軸が前記柱状回転軸の軸方向に垂直な方向になるように設けられ、
前記回転磁石群の回転座標により、前記回転磁石群の端部の極性と、前記固定外周磁石または固定外周強磁性体のうち、前記端部と対向する面の極性が一致する場合に発生する磁場を弱めるように前記移動磁石が回転するように構成したことを特徴とする請求項８１記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項８３】
前記移動磁石は、
前記柱状回転軸の側面と前記固定外周板磁石または固定外周強磁性体との間に、前記回転磁石群の回転軸と平行な回転軸を有するように設けられ、該回転軸を中心に回転可能であり、かつ回転方向と垂直な方向に磁化されており、
前記回転磁石群の回転座標により、前記回転磁石群の側面の一部の極性と、前記固定外周磁石または固定外周強磁性体の前記側面の一部と対向する面の極性が一致する場合に発生する磁場を弱めるように、前記移動磁石が回転するように構成したことを特徴とする請求項８１記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項８４】
前記移動磁石は、
前記柱状回転軸の側面と前記外周板磁石または固定外周強磁性体の間に、前記回転磁石群の回転軸と平行な方向に移動可能に設けられ、
前記回転磁石群の回転座標により、前記回転磁石群の側面の一部の極性と、前記固定外周磁石または固定外周強磁性体の前記側面の一部と対向する面の極性が一致する場合に発生する磁場を弱めるように、
前記移動磁石を前記回転磁石群の回転軸と平行な方向に移動するように構成したことを特徴とする請求項８１または８３のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項８５】
前記移動磁石は、自由に回転する回転磁石であることを特徴とする請求項８１乃至８４のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項８６】
前記移動磁石は、表面が非磁性体で覆われていることを特徴とする請求項８０〜８５のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項８７】
請求項８０〜請求項８６のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置の磁場の調整方法であって、
前記回転磁石群の回転座標により、前記回転磁石群と前記固定外周磁石または固定外周強磁性体の互いに対向する面の極性が一致する場合に、
前記移動磁石を、前記極性と反対の極性が前記対向する面を向くように移動させる工程を有することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置の磁場の調整方法。
【請求項８８】
コリメータを有し、
前記コリメータを、飛散した前記ターゲットの飛散方向をそろえるように構成したことを特徴とする請求項４７または４８のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項８９】
前記コリメータは、
前記被処理基板と前記ターゲットの間に設けられ、飛散した前記ターゲットの飛散方向を、成膜する膜の膜厚方向にそろえるように構成されていることを特徴とする請求項８８記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項９０】
前記コリメータは、前記ターゲットに隣接して固定されていることを特徴とする請求項８９記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項９１】
前記コリメータは、前記被処理基板の移動に合わせて移動可能に設けられていることを特徴とする請求項８９記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項９２】
前記磁石は、
複数の板磁石が柱状回転軸に螺旋状に設けられ、回転可能な回転磁石群と、
回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置され、かつターゲット面と垂直方向に磁化した固定外周板磁石と、
を有することを特徴とする請求項８８〜９１のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項９３】
前記コリメータを構成する材料は、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、ステンレススチールのうちの、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８８〜９２のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項９４】
前記コリメータに付着した前記ターゲットの材料の飛散体を、前記コリメータから除去する除去手段をさらに有することを特徴とする請求項８８〜９３のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項９５】
前記除去手段は、前記コリメータに電圧を付加することにより、付着した前記ターゲットの材料の飛散体を除去する手段であることを特徴とする請求項９４記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項９６】
請求項４７または請求項４８記載のマグネトロンスパッタ装置に設けられ、飛散した前記ターゲットの飛散方向をそろえる、マグネトロンスパッタ装置のターゲット整列装置であって、
コリメータを有し、
前記コリメータを、飛散した前記ターゲットの飛散方向をそろえるように構成したことを特徴とするターゲット整列装置。
【請求項９７】
前記コリメータを構成する材料は、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、ステンレススチールのうちの、少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項９６に記載のターゲット整列装置。
【請求項９８】
前記コリメータに付着した前記ターゲットを、前記コリメータから除去する除去手段をさらに有することを特徴とする請求項９７記載のターゲット整列装置。
【請求項９９】
前記除去手段は、前記コリメータに電圧を負荷することにより、付着した前記ターゲットを、除去する手段であることを特徴とする請求項９８記載のターゲット整列装置。
【請求項１００】
前記回転磁石体と、前記固定外周体とが、ターゲット表面と垂直方向に可動することを特徴とする請求項４４〜８６、８８〜９９のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１０１】
前記回転磁石体と、前記固定外周体とが、ターゲット材とターゲット材が貼り付けられているバッキングプレート及びバッキングプレート周辺から連続して設置された壁面により囲まれた空間内に設置され、前記空間が減圧可能であることを特徴とする請求項４４〜８６、８８〜１００のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１０２】
前記ターゲットはバッキングプレートに取り付けられており、該バッキングプレートの厚さは、前記ターゲットの初期厚さよりも薄いことを特徴とする請求項４４〜８６、８８〜１０１のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１０３】
前記柱状回転軸の軸方向に交わる方向に前記被処理基板を相対的に移動させる手段を有することを特徴とする請求項４０〜８６、８８〜１０２のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１０４】
請求項４０〜８６、８８〜１０２のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置を、前記柱状回転軸の軸方向に平行に複数備え、前記柱状回転軸の軸方向に交わる方向に前記被処理基板を相対的に移動させる手段を有することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１０５】
請求項４０〜８６、８８〜１０２のいずれかに記載の、ターゲット材料の異なる複数のマグネトロンスパッタ装置を、前記柱状回転軸の軸方向に平行に複数備え、前記柱状回転軸の軸方向に交わる方向に前記被処理基板を相対的に移動させる手段を有することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１０６】
請求項１〜８６、８８〜１０５のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置を用いて、前記柱状回転軸を回転させつつ被処理基板に前記ターゲットの材料を成膜することを特徴とするマグネトロンスパッタ方法。
【請求項１０７】
請求項１０６に記載のスパッタ方法を用いて被処理基板にスパッタ成膜する工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１０８】
請求項１０６に記載のスパッタ方法を用いて被処理基板にスパッタ成膜する工程を含むことを特徴とする磁気記録装置の製造方法。
【請求項１０９】
請求項１０６記載のスパッタリング方法により形成された薄膜を有することを特徴とする製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示基板や半導体基板等の被処理体に所定の表面処理を施すための処理装置であるマグネトロンスパッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子やＩＣ等の半導体素子などの製造において、その基板上に金属あるいは絶縁物などの薄膜を形成する薄膜形成工程は必要不可欠なものである。これらの工程では薄膜形成用の原材料をターゲットとして、直流高電圧あるいは高周波電力によりアルゴンガス等をプラズマ化し、そのプラズマ化ガスによりターゲットを活性化して融解し飛散させ、被処理基板に被着させるスパッタ装置による成膜方法が用いられている。【０００３】
スパッタ成膜法においては、成膜速度を高速化するために、ターゲットの裏側に磁石を配置し、ターゲット表面に磁力線を平行に走らせることにより、ターゲット表面にプラズマを閉じ込め、高密度なプラズマを得るマグネトロンスパッタ装置による成膜法が主流となっている。【０００４】
図１４はこのような従来技術によるマグネトロンスパッタ装置の主要部構成を説明するための図であり、１０１はターゲット、１０２は薄膜を形成する被処理基板、１０３は複数のマグネット、１０４は磁力線、１０５はターゲット１０１が融解剥離する領域すなわちエロージョン領域である。【０００５】
図１４に示すように、ターゲット１０１の裏側に複数の磁石１０３をそれぞれのＮ極とＳ極の向きを所定の方向に配置し、ターゲット１０１と基板１０２との間に高周波電力（ＲＦ電力）１０６あるいは直流高圧電力１０７を印加してターゲット１０１上にプラズマを励起する。【０００６】
一方、ターゲット１０１の背面に設置した複数の磁石１０３において、隣接するＮ極からＳ極に向かって磁力線１０４が発生する。ターゲット表面において垂直磁場（ターゲット表面と垂直な磁力線成分）がゼロの位置において、局所的に水平磁場（ターゲット表面と平行な磁力線成分）が最大となる。水平磁場成分が多い領域では、電子がターゲット表面近傍に補足され密度の高いプラズマが形成されるため、この位置を中心としてエロージョン領域１０５が形成される。【０００７】
エロージョン領域１０５は他の領域に比べて高密度のプラズマに晒されるため、ターゲット１０１の消耗が激しくなる。成膜を続けることでこの領域においてターゲット材料が無くなると、ターゲット全体を交換しなくてはならなくなる。結果として、ターゲット１０１の利用効率が悪くなってしまい、さらにターゲット１０１と対向して設置された被処理基板１０２の薄膜の膜厚についても、エロージョン領域１０５に対向する位置の膜厚が厚くなり、被処理基板１０２全体の膜厚均一性が劣化するという性質を持つ。【０００８】
そこで、磁場を発生させるマグネットを棒磁石とし、この棒磁石を移動もしくは回転させることでエロージョン領域を時間的に移動させ、時間平均で実質的にターゲットの局所的消耗を無くし、さらには被処理基板の膜厚の均一性を向上させる手法が従来提案されている（特許文献１〜３参照）。【０００９】
これらの手法においては、棒磁石はＮ極とＳ極がその直径方向の対向表面にその長手方向と平行に同磁極の各配列を有するか、もしくはその直径方向の対向表面にその長手方向に関して螺旋状の同時極の各配列を有している。さらに、移動もしくは回転する棒磁石の周りには、エロージョン領域がターゲット内で閉じた回路を形成するために、固定した棒磁石を配置している。この固定した棒磁石は、Ｎ極とＳ極がその直径方向の対向表面にその長手方向と平行に同磁極の各配列を有している。【００１０】
また、螺旋状に埋没した成膜用回転磁石を複数用いて磁界のウェーブを連続形成させる手法が従来提案されている（特許文献４参照）。【００１１】
【特許文献１】特開平５−１４８６４２号公報
【特許文献２】特開２０００−３０９８６７号公報
【特許文献３】特許第３５６６３２７号公報
【特許文献４】特開２００１−３２０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来手法においては、被処理基板への成膜速度を上げるために、瞬時瞬時のエロージョン密度を上げる、すなわちエロージョン領域が全体のターゲット領域に対して大きな割合にしようとすると、棒磁石の強度を増強し、さらにコンパクトにした棒磁石同士を近付ける必要がある。しかし、このような構成を採用すると、磁石同士の反発力もしくは吸引力により磁石や固定する棒が歪んでしまったり、あるいはその力に対抗して移動や回転を行うことが困難になるという問題点があった。具体的には、磁石同士に３０００Ｎの吸引力は反発力が生じ、磁石を支えている金属が歪んでしまったり、同時に３０Ｎ・ｍのトルクが発生し、非常に強力なモータが必要であったり、または回転速度を上げられない等の困難があった。そのことに起因して、成膜の均一性が悪化したり、装置寿命が短いという問題点があった。【００１３】
また、周辺に固定した棒磁石と隣接する回転磁石が回転するに従い、回転磁石と周辺に固定した棒磁石との磁極が同一になる位相がどうしても生じてしまい、その際に閉じたプラズマ領域が形成されないという問題点があった。【００１４】
さらに、螺旋状に埋没した成膜用回転磁石においても、磁界のウェーブは形成されるが閉じたプラズマループが形成されなかったり、隣り合う回転磁石同士に強力な力が生じて力に対向して回転することが困難であるという問題点があった。【００１５】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的の一つは、ターゲット上での瞬時瞬時のプラズマ密度を上昇させて成膜速度を向上させるようにしたマグネトロンスパッタ装置を提供することにある。【００１６】
さらに、本発明の他の目的は、プラズマループを時間的に移動させてターゲットの局所的磨耗を防いで均一な消耗を実現することによりターゲットを長寿命化するようにしたマグネトロンスパッタ装置を提供することにある。【００１７】
さらに、本発明の他の目的は、回転装置や柱状回転軸に多大な負担をかけない、装置寿命の長い磁石回転機構を有するマグネトロンスパッタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第１の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記回転磁石体と前記固定外周体との相互作用により生じる前記柱状回転軸に発生するトルクが０．１Ｎ・ｍから１Ｎ・ｍの範囲にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００１９】
本発明の第２の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記回転磁石体と前記固定外周体との相互作用により生じる前記柱状回転軸に発生するトルクが０．１Ｎ・ｍから１Ｎ・ｍの範囲にあり、かつ前記柱状回転軸がいずれかの方向にかかる力が１Ｎから３００Ｎの間にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００２０】
本発明の第３の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記回転磁石体と前記固定外周体との相互作用により生じる前記柱状回転軸に発生するトルクが０．１Ｎ・ｍから１０Ｎ・ｍの範囲にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００２１】
本発明の第４の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記回転磁石体と前記固定外周体との相互作用により生じる前記柱状回転軸に発生するトルクが０．１Ｎ・ｍから１００Ｎ・ｍの範囲にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００２２】
本発明の第５の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に複数のプラズマループが形成されることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００２３】
本発明の第６の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に複数のプラズマループが形成され、前記複数のプラズマループが前記磁石を動かすことにより移動することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００２４】
本発明の第７の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
磁石を動かすことにより、ターゲット表面に形成されるプラズマループが生成・移動・消滅を繰り返すことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００２５】
本発明の第８の態様によれば、第５から第７の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置であり、前記磁石が、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記プラズマループの移動、または生成・消滅することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００２６】
本発明の第９の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に、ターゲットと垂直方向の磁場成分が実質的に無く、ターゲットと平行方向の磁場成分、すなわち水平磁場のみが存在するループ上の領域を中心にプラズマループが形成され、前記水平磁場のみが存在するループ上の全ての位置における前記水平磁場成分が、５００ガウス以上１２００ガウス以下であることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００２７】
本発明の第１０の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に、ターゲットと垂直方向の磁場成分が実質的に無く、ターゲットと平行方向の磁場成分、すなわち水平磁場のみが存在するループ上の領域を中心にプラズマループが形成され、前記水平磁場のみが存在するループ上の全ての位置における前記水平磁場成分が、５００ガウス以上７５０ガウス以下であることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００２８】
本発明の第１１の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に、ターゲットと垂直方向の磁場成分が実質的に無く、ターゲットと平行方向の磁場成分、すなわち水平磁場のみが存在するループ上の領域を中心にプラズマループが形成され、前記水平磁場のみが存在するループ上の全ての位置における前記水平磁場成分のうち、最小値が最大値の２５パーセントから６５パーセントの範囲内にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００２９】
本発明の第１２の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に、ターゲットと垂直方向の磁場成分が実質的に無く、ターゲットと平行方向の磁場成分、すなわち水平磁場のみが存在するループ上の領域を中心にプラズマループが形成され、前記水平磁場のみが存在するループ上の全ての位置における前記水平磁場成分のうち、最小値が最大値の６５パーセントから１００パーセントの範囲内にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００３０】
本発明の第１３の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に、ターゲットと垂直方向の磁場成分が実質的に無く、ターゲットと平行方向の磁場成分、すなわち水平磁場のみが存在するループ上の領域を中心にプラズマループが形成され、前記水平磁場のみが存在するループ上の全ての位置における前記水平磁場成分のうち、最小値が最大値の７５パーセントから１００パーセントの範囲内にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００３１】
本発明の第１４の態様によれば、第９から第１３の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置であり、前記磁石が、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記プラズマループの移動、または生成・消滅することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００３２】
本発明の第１５の態様によれば、前記回転磁石体は、前記柱状回転軸周囲に形成された複数の螺旋体を含み、前記柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋体同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極であるＮ極とＳ極を形成している螺旋状磁石群であり、
前記固定外周体はターゲット側からみて前記回転磁石体を囲んだ構造を成し、かつターゲット側にＮ極又はＳ極の磁極を形成しているかまたはあらかじめ磁化されていないものであることを特徴とする第１から第４、第８または第１４の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００３３】
本発明の第１６の態様によれば、前記柱状回転軸の軸に垂直な視線で前記柱状回転軸及び前記回転磁石体を見たときに、螺旋を形成する磁石列の方向と、前記柱状回転軸の軸方向とがなす角度のうち、鋭角の方の角度が、３５°から５０°の間にあることを特徴とする第１５の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００３４】
本発明の第１７の態様によれば、前記柱状回転軸の軸に垂直な視線で前記柱状回転軸及び前記回転磁石体を見たときに、螺旋を形成する磁石列の方向と、前記柱状回転軸の軸方向とがなす角度のうち、鋭角の方の角度が、３０°から７０°の間にあることを特徴とする第１５の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００３５】
本発明の第１８の態様によれば、前記柱状回転軸の軸に垂直な視線で前記柱状回転軸及び前記回転磁石体を見たときに、螺旋を形成する磁石列の方向と、前記柱状回転軸の軸方向とがなす角度のうち、鋭角の方の角度が、７０°から８８°の間にあることを特徴とする第１５の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００３６】
本発明の第１９の態様によれば、前記柱状回転軸の軸に垂直な視線で前記柱状回転軸及び前記回転磁石体を見たときに、螺旋を形成する磁石列の方向と、前記柱状回転軸の軸方向とがなす角度のうち、鋭角の方の角度が、７５°から８５°の間にあることを特徴とする第１５の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００３７】
本発明の第２０の態様によれば、前記回転磁石体は、前記柱状回転軸に板磁石を螺旋状に設置することにより２個の螺旋を形成し、前記柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極であるＮ極とＳ極を形成している螺旋状板磁石群であることを特徴とする第１５から第１９の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００３８】
本発明の第２１の態様によれば、前記回転磁石体は、前記柱状回転軸に板磁石を螺旋状に設置することにより４個、６個、８個、または１０個の螺旋を形成し、前記柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極であるＮ極とＳ極を形成している螺旋状板磁石群であることを特徴とする第１５から第１９の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００３９】
本発明の第２２の態様によれば、前記回転磁石体と前記固定外周体とは別に、自由に動く磁石が前記回転磁石体の近傍に設置されていることを特徴とする第１５から第２１の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００４０】
本発明の第２３の態様によれば、前記回転磁石体と前記固定外周体とは別に、自由に動く磁石が前記回転磁石体の近傍に設置され、前記回転柱状軸を回転させた時に前記回転磁石体と前記固定外周体との相互作用により生じる前記柱状回転軸に発生するトルク及び力が、前記自由に動く磁石が無い場合に比べて常に減少していることを特徴とする第２２の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００４１】
本発明の第２４の態様によれば、前記柱状回転軸の少なくとも一部が常磁性体であることを特徴とする第２０から第２３の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００４２】
本発明の第２５の態様によれば、前記柱状回転軸が中空構造の磁性体からなり、その厚みが、前記磁性体内部の全ての領域の磁束密度が、前記磁性体の飽和磁束密度の６５％以下となるように設定されていることを特徴とする第２０から２４の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００４３】
本発明の第２６の態様によれば、前記柱状回転軸が中空構造の磁性体からなり、その厚みが、前記磁性体内部の全ての領域の磁束密度が、前記磁性体の飽和磁束密度の６０％以下、かつ前記回転磁石体を形成する磁石の残留磁束密度よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする第２０から２５の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００４４】
本発明の第２７の態様によれば、前記柱状回転軸が中空構造の常磁性体からなり、その厚みが、前記常磁性体内の全ての領域における磁束密度が、前記回転磁石体を形成する磁石の残留磁束密度よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする第２０から２６の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００４５】
本発明の第２８の態様によれば、前記固定外周体の前記ターゲットとは反対側の面に、前記固定外周体と隣接して固定外周常磁性体が設置されていることを特徴とする第２０から２７の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００４６】
本発明の第２９の態様によれば、前記固定外周体から前記ターゲットの外側に向かう磁束が前記固定外周体から前記ターゲットの内側に向かう磁束よりも弱まるような手段を設けたことを特徴とする第２０から２８の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００４７】
本発明の第３０の態様によれば、前記手段は、前記固定外周体の表面のうち、前記ターゲット側からみて外側の側面と前記ターゲット側の面の一部とを連続して覆うように設けられた常磁性体部材を含むことを特徴とする第２０から２９の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００４８】
本発明の第３１の態様によれば、前記回転磁石体と、前記固定外周体とが、ターゲット表面と垂直方向に可動することを特徴とする第２０から３０の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００４９】
本発明の第３２の態様によれば、前記回転磁石体と、前記固定外周体とが、ターゲット材とターゲット材が貼り付けられているバッキングプレート及びバッキングプレート周辺から連続して設置された壁面により囲まれた空間内に設置され、前記空間が減圧可能であることを特徴とする第２０から３１の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００５０】
本発明の第３３の態様によれば、前記バッキングプレートの厚さは、前記ターゲットの初期厚さよりも薄いことを特徴とする第３２の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００５１】
本発明の第３４の態様によれば、前記柱状回転軸の軸方向に交わる方向に前記被処理基板を相対的に移動させる手段を有することを特徴とする第２０から３３の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００５２】
本発明の第３５の態様によれば、第２０から３４の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置を、前記柱状回転軸の軸方向に平行に複数備え、前記柱状回転軸の軸方向に交わる方向に前記被処理基板を相対的に移動させる手段を有することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００５３】
本発明の第３６の態様によれば、第２０から３４の態様のいずれかに記載の、ターゲット材料の異なる複数のマグネトロンスパッタ装置を、前記柱状回転軸の軸方向に平行に複数備え、前記柱状回転軸の軸方向に交わる方向に前記被処理基板を相対的に移動させる手段を有することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００５４】
本発明の第３７の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に複数のプラズマループが形成され、前記ターゲット表面と前記被処理基板表面との距離を３０ｍｍ以下とし、かつ前記被処理基板表面での磁場が１００ガウス以下になるようにしたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００５５】
本発明の第３８の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に複数のプラズマループが形成され、前記ターゲット表面と前記被処理基板表面との距離を３０ｍｍ以下とし、かつ前記被処理基板表面での磁場が２０ガウス以下になるようにしたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００５６】
本発明の第３９の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設けられたターゲット保持手段と、前記ターゲット保持手段を介して前記ターゲットに対向して設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
ターゲット表面に複数のプラズマループが形成され、前記ターゲット保持手段の厚さを前記ターゲットの初期厚さの３０％以下としたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００５７】
本発明の第４０の態様によれば、前記被処理基板と前記ターゲットとの間の第１の空間を減圧可能とし、前記ターゲット保持手段と前記磁石との間の第２の空間を減圧可能とし、前記第１および第２の空間の圧力を実質的に等しくすることを特徴とする第３９の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００５８】
本発明の第４１の態様によれば、前記バッキングプレートの厚さは、前記ターゲットの初期厚さよりも薄いことを特徴とする第４０の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００５９】
本発明の第４２の態様によれば、前記ターゲット保持手段に冷却手段を設けたことを特徴とする第３９から４１のいずれかの態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００６０】
本発明の第４３の態様によれば、前記冷却手段は前記ターゲット保持手段の両端部に近くかつ前記第２の空間に設けたことを特徴とする第４２の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００６１】
本発明の第４４の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記ターゲットは金属製のバッキングプレートに貼り付けられており、前記回転磁石体は前記バッキングプレートより電気的に接続された金属製のプレートで囲まれており、
プラズマを励起する電力として、少なくとも高周波電力を前記金属製のプレートを介してターゲットに印加する機構を備え、前記高周波電力は一つの周波数をもつ高周波電力、または複数の周波数を重畳させた高周波電力であり、
前記高周波電力のうち一番高い周波数をもつ高周波電力の真空における半波長の１０分の１の距離よりも短いピッチで回転軸方向に複数の給電点をもつことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００６２】
本発明の第４５の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記被処理基板の、前記ターゲットとは反対側に、磁界を発生させる機構を有していることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００６３】
本発明の第４６の態様によれば、前記被処理基板の前記ターゲットとは反対側に設けられ、前記被処理基板を載せる設置台を有し、
前記磁界を発生させる機構は、前記設置台の内部に設けられた磁石であることを特徴とする第４５の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００６４】
本発明の第４７の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００６５】
本発明の第４８の態様によれば、被処理基板と被処理基板に対向して設置されたターゲットと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺にターゲット面と平行に設置された固定外周体であってターゲット面と垂直方向に磁化した磁石または予め磁化していない強磁性体からなる固定外周体とを含み、
前記回転磁石体は、表面がＳ極またはＮ極のいずれかになるように磁化された磁石を柱状回転軸に螺旋状に設けた第１の螺旋体と、該第１の螺旋体に平行して隣りあうように予め磁化されていない強磁性体を前記柱状回転軸に螺旋状に設けた第２の螺旋体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００６６】
本発明の第４９の態様によれば、第４７または第４８の態様において、前記回転磁石体を、前記水平磁場に捕捉された電子のラーモア半径および磁場の曲率半径で決まるターゲット消耗分布により決定されるターゲット利用効率を８０％以上とするような磁石構造としたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００６７】
本発明の第５０の態様によれば、前記ターゲット消耗分布は、前記ラーモア半径および磁場の曲率半径で決まるエロージョン半値幅により決定されたものであることを特徴とする第４９の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００６８】
本発明の第５１の態様によれば、以下の式（１）を用いて前記ラーモア半径が決定されることを特徴とする第５０の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００６９】
【数１】
2008126811.tif 000003
【００７０】
ｒｃ：ラーモア半径
Ｂ：磁束密度
ＶＤＣ：セルフバイアス電圧【００７１】
本発明の第５２の態様によれば、以下の式（２）を用いて前記エロージョン半値幅が決定されることを特徴とする第５０または第５１の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００７２】
【数２】
2008126811.tif 000004
【００７３】
Ｗ：エロージョン半値幅
Ｒ：磁場の曲率半径【００７４】
本発明の第５３の態様によれば、前記ターゲット消耗分布は、前記回転磁石体が回転した場合の前記エロージョン半値幅の位相平均から決定されることを特徴とする第５０〜第５２の態様の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００７５】
本発明の第５４の態様によれば、ターゲット利用効率は前記ターゲット消耗分布が前記ターゲットの実質的に全面にわたって均一化するように決定されることを特徴とする第４９〜第５３の態様の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００７６】
本発明の第５５の態様によれば、前記回転磁石体は複数の板磁石が柱状回転軸に複数の螺旋を形成するように設けられた板磁石群を有し、前記磁石構造は前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような隣り合う前記板磁石群の磁石間隔を含むことを特徴とする第４９〜第５４の態様の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００７７】
本発明の第５６の態様によれば、前記回転磁石体は複数の板磁石が柱状回転軸に螺旋状に設けられた板磁石群を有し、前記磁石構造は前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような前記板磁石の厚さを含むことを特徴とする第４９〜第５５の態様の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００７８】
本発明の第５７の態様によれば、前記回転磁石体は複数の板磁石が柱状回転軸に螺旋状に設けられた板磁石群を有し、前記磁石構造は前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような前記板磁石の幅を含むことを特徴とする第４９〜第５６の態様の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００７９】
本発明の第５８の態様によれば、前記回転磁石体は複数の板磁石が単一または複数のループをなして柱状回転軸に螺旋状に設けられた板磁石群を有し、前記磁石構造は前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような前記ループの数を含むことを特徴とする第４９〜第５７の態様の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００８０】
本発明の第５９の態様によれば、前記回転磁石体は複数の板磁石が柱状回転軸に螺旋状に設けられた板磁石群を有し、前記磁石構造は前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような前記螺旋状に延在する板磁石の延在方向と前記回転軸の軸方向とのなす角度を含むことを特徴とする第４９〜第５８の態様の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００８１】
本発明の第６０の態様によれば、前記角度は５７°乃至８５°であることを特徴とする第５９の態様に記載されたマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００８２】
本発明の第６１の態様によれば、前記回転磁石体は、表面がＮ極の板磁石が柱状回転軸に螺旋状に設けられると共にそれに隣接して表面がＳ極の板磁石が柱状回転軸に螺旋状に設けられた板磁石群を有し、前記表面がＮ極の板磁石の幅は前記表面がＳ極の板磁石の幅と異なるようにされていることを特徴とする第４９〜第６０の態様の一つに記載されたマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００８３】
本発明の第６２の態様によれば、前記表面がＮ極の板磁石の幅は前記表面がＳ極の板磁石の幅より小さいことを特徴とする第６１の態様に記載されたマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００８４】
本発明の第６３の態様によれば、前記ループの数が１または２であることを特徴とする第５８の態様に記載されたマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００８５】
本発明の第６４の態様によれば、前記角度が７５°以上であることを特徴とする第６０の態様に記載されたマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００８６】
本発明の第６５の態様によれば、前記厚さが５〜１５ｍｍであることを特徴とする第５６の態様に記載されたマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００８７】
本発明の第６６の態様によれば、前記第１の螺旋体および／または前記第２の螺旋体の構成を、以下の式（３）で表される前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような構成にしたことを特徴とする第４８の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００８８】
利用効率≡エロージョン部分の断面積／ターゲット初期の断面積…（３）
※ただし、利用効率は、ターゲットの最小厚が初期厚みの５％の時の計算値とする。【００８９】
本発明の第６７の態様によれば、前記第１の螺旋体と前記第２の螺旋体の間隔を、前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような間隔にしたことを特徴とする第６６の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００９０】
本発明の第６８の態様によれば、前記間隔は１１〜１７ｍｍであることを特徴とする第６７の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００９１】
本発明の第６９の態様によれば、前記第１の螺旋体と前記第２の螺旋体の板厚を、前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような厚さにしたことを特徴とする第６６〜第６８の態様の一つに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００９２】
本発明の第７０の態様によれば、前記板厚は５〜１５ｍｍであることを特徴とする第６９の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００９３】
本発明の第７１の態様によれば、前記第１の螺旋体と前記第２の螺旋体のループ数を、前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような数にしたことを特徴とする第６６〜第７０の態様の一つに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００９４】
本発明の第７２の態様によれば、前記ループ数は１〜５であることを特徴とする第７１の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００９５】
本発明の第７３の態様によれば、前記第１の螺旋体と前記第２の螺旋体の幅を、ターゲットの利用効率が８０％以上となるように異なる幅としたことを特徴とする第６６〜第７２の態様の一つに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００９６】
本発明の第７４の態様によれば、前記第１の螺旋体と前記第２の螺旋体のうち、径方向外側にＮ極を形成している前記螺旋体の幅を、径方向外側にＳ極を形成している螺旋体の幅よりも大きく構成したことを特徴とする第７３の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００９７】
本発明の第７５の態様によれば、前記第１の螺旋体と前記第２の螺旋体の延在方向と前記回転軸の軸方向とのなす角度を、前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような角度にしたことを特徴とする第６６〜第７４の態様の一つに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００９８】
本発明の第７６の態様によれば、前記角度は約５７°〜約８４°であることを特徴とする第７５の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【００９９】
本発明の第７７の態様によれば、前記角度は７５°乃至８５°であることを特徴とする第７５の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１００】
本発明の第７８の態様によれば、被処理基板を載置すべき保持体と、該保持体に対向して設置されるべきターゲットを保持するバッキングプレートと、
前記保持体と前記バッキングプレートとの間に設置されたプラズマ遮蔽板を有し、該遮蔽板には前記基板と前記ターゲットとの間となる空間にスリットが形成され、前記スリットの幅と前記プラズマの幅との差が２０ｍｍ以内となるようにしたことを特徴とする第４７または第４８の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１０１】
本発明の第７９の態様によれば、被処理基板を載置すべき保持体と該保持体に対向して設置されるべきターゲットを保持するバッキングプレートと、
前記保持体と前記バッキングプレートとの間に設置されたプラズマ遮蔽板を有し、該遮蔽板には前記基板と前記ターゲットとの間となる空間にスリットが形成され、前記遮蔽板とターゲットの間隔を３〜１５ｍｍとなるようにしたことを特徴とする第４７または第４８の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１０２】
本発明の第８０の態様によれば、装置内を移動可能に設けられた移動磁石を有し、
前記移動磁石を前記回転磁石群の回転に応じて移動させることにより、前記回転磁石群の回転座標によって生じる強磁場を緩和するように構成したことを特徴とする第４７または第４８の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１０３】
本発明の第８１の態様によれば、前記移動磁石は、
前記回転磁石群と前記外周板磁石または固定外周強磁性体の間に移動可能に設けられていることを特徴とする第８０の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１０４】
本発明の第８２の態様によれば、前記移動磁石は回転軸を有し、該回転軸を中心に回転可能であり、かつ回転方向と垂直な方向に磁化されており、さらに前記移動磁石は、
前記柱状回転軸の端部と前記外周板磁石または固定外周強磁性体との間に、前記移動磁石の回転軸が前記柱状回転軸の軸方向に垂直な方向になるように設けられ、
前記回転磁石群の回転座標により、前記回転磁石群の端部の極性と、前記固定外周磁石または固定外周強磁性体のうち、前記端部と対向する面の極性が一致する場合に発生する磁場を弱めるように前記移動磁石が回転するように構成したことを特徴とする第８１の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１０５】
本発明の第８３の態様によれば、前記移動磁石は、
前記柱状回転軸の側面と前記固定外周板磁石または固定外周強磁性体との間に、前記回転磁石群の回転軸と平行な回転軸を有するように設けられ、該回転軸を中心に回転可能であり、かつ回転方向と垂直な方向に磁化されており、
前記回転磁石群の回転座標により、前記回転磁石群の側面の一部の極性と、前記固定外周磁石または固定外周強磁性体の前記側面の一部と対向する面の極性が一致する場合に発生する磁場を弱めるように、前記移動磁石が回転するように構成したことを特徴とする第８１の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１０６】
本発明の第８４の態様によれば、前記移動磁石は、
前記柱状回転軸の側面と前記外周板磁石または固定外周強磁性体の間に、前記回転磁石群の回転軸と平行な方向に移動可能に設けられ、
前記回転磁石群の回転座標により、前記回転磁石群の側面の一部の極性と、前記固定外周磁石または固定外周強磁性体の前記側面の一部と対向する面の極性が一致する場合に発生する磁場を弱めるように、
前記移動磁石を前記回転磁石群の回転軸と平行な方向に移動するように構成したことを特徴とする第８１または第８３の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１０７】
本発明の第８５の態様によれば、前記移動磁石は、自由に回転する回転磁石であることを特徴とする第８１乃至第８４の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１０８】
本発明の第８６の態様によれば、前記移動磁石は、表面が非磁性体で覆われていることを特徴とする第８０〜８５の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１０９】
本発明の第８７の態様によれば、第８０〜第８６の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置の磁場の調整方法であって、
前記回転磁石群の回転座標により、前記回転磁石群と前記固定外周磁石または固定外周強磁性体の互いに対向する面の極性が一致する場合に、
前記移動磁石を、前記極性と反対の極性が前記対向する面を向くように移動させる工程を有することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置の磁場の調整方法が得られる。【０１１０】
本発明の第８８の態様によれば、コリメータを有し、
前記コリメータを、飛散した前記ターゲットの飛散方向をそろえるように構成したことを特徴とする第４７または第４８の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１１１】
本発明の第８９の態様によれば、前記コリメータは、
前記被処理基板と前記ターゲットの間に設けられ、飛散した前記ターゲットの飛散方向を、成膜する膜の膜厚方向にそろえるように構成されていることを特徴とする第８８の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１１２】
本発明の第９０の態様によれば、前記コリメータは、前記ターゲットに隣接して固定されていることを特徴とする第８９の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１１３】
本発明の第９１の態様によれば、前記コリメータは、前記被処理基板の移動に合わせて移動可能に設けられていることを特徴とする第８９の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１１４】
本発明の第９２の態様によれば、前記磁石は、
複数の板磁石が柱状回転軸に螺旋状に設けられ、回転可能な回転磁石群と、
回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置され、かつターゲット面と垂直方向に磁化した固定外周板磁石と、
を有することを特徴とする第８８〜第９１の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１１５】
本発明の第９３の態様によれば、前記コリメータを構成する材料は、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、ステンレススチールのうちの、少なくとも１つを含むことを特徴とする第８８〜第９２のいずれかの態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１１６】
本発明の第９４の態様によれば、前記コリメータに付着した前記ターゲットの材料の飛散体を、前記コリメータから除去する除去手段をさらに有することを特徴とする第８８〜第９３の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１１７】
本発明の第９５の態様によれば、前記除去手段は、前記コリメータに電圧を付加することにより、付着した前記ターゲットの材料の飛散体を除去する手段であることを特徴とする第９４の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１１８】
本発明の第９６の態様によれば、第４７または第４８の態様に記載のマグネトロンスパッタ装置に設けられ、飛散した前記ターゲットの飛散方向をそろえる、マグネトロンスパッタ装置のターゲット整列装置であって、
コリメータを有し、
前記コリメータを、飛散した前記ターゲットの飛散方向をそろえるように構成したことを特徴とするターゲット整列装置が得られる。【０１１９】
本発明の第９７の態様によれば、前記コリメータを構成する材料は、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、ステンレススチールのうちの、少なくとも１つを含むことを特徴とする第９６の態様に記載のターゲット整列装置が得られる。【０１２０】
本発明の第９８の態様によれば、前記コリメータに付着した前記ターゲットを、前記コリメータから除去する除去手段をさらに有することを特徴とする第９７の態様に記載のターゲット整列装置が得られる。【０１２１】
本発明の第９９の態様によれば、前記除去手段は、前記コリメータに電圧を負荷することにより、付着した前記ターゲットを、除去する手段であることを特徴とする第９８の態様に記載のターゲット整列装置が得られる。【０１２２】
本発明の第１００の態様によれば、前記回転磁石体と、前記固定外周体とが、ターゲット表面と垂直方向に可動することを特徴とする第４４〜第８６、第８８〜第９９のいずれかの態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１２３】
本発明の第１０１の態様によれば、前記回転磁石体と、前記固定外周体とが、ターゲット材とターゲット材が貼り付けられているバッキングプレート及びバッキングプレート周辺から連続して設置された壁面により囲まれた空間内に設置され、前記空間が減圧可能であることを特徴とする第４４〜第８６、第８８〜第１００のいずれかの態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１２４】
本発明の第１０２の態様によれば、前記ターゲットはバッキングプレートに取り付けられており、該バッキングプレートの厚さは、前記ターゲットの初期厚さよりも薄いことを特徴とする第４４〜第８６、第８８〜第１０１のいずれかの態様に記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１２５】
本発明の第１０３の態様によれば、前記柱状回転軸の軸方向に交わる方向に前記被処理基板を相対的に移動させる手段を有することを特徴とする第４０〜第８６、第８８〜第１０２のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１２６】
本発明の第１０４の態様によれば、第４０〜第８６、第８８〜第１０２のいずれかの態様に記載のマグネトロンスパッタ装置を、前記柱状回転軸の軸方向に平行に複数備え、前記柱状回転軸の軸方向に交わる方向に前記被処理基板を相対的に移動させる手段を有することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１２７】
本発明の第１０５の態様によれば、第４０〜第８６、第８８〜第１０２のいずれかの態様に記載の、ターゲット材料の異なる複数のマグネトロンスパッタ装置を、前記柱状回転軸の軸方向に平行に複数備え、前記柱状回転軸の軸方向に交わる方向に前記被処理基板を相対的に移動させる手段を有することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０１２８】
本発明の第１０６の態様によれば、第１〜第８６、第８８〜第１０５の態様のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置を用いて、前記柱状回転軸を回転させつつ被処理基板に前記ターゲットの材料を成膜することを特徴とするマグネトロンスパッタ方法が得られる。【０１２９】
本発明の第１０７の態様によれば、第１０６の態様に記載のスパッタ方法を用いて被処理基板にスパッタ成膜する工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法が得られる。【０１３０】
本発明の第１０８の態様によれば、第１０６の態様に記載のスパッタ方法を用いて被処理基板にスパッタ成膜する工程を含むことを特徴とする磁気記録装置の製造方法が得られる。【０１３１】
本発明の第１０９の態様によれば、第１０６の態様に記載のスパッタリング方法により形成された薄膜を有することを特徴とする製品が得られる。
【発明の効果】
【０１３２】
本発明によれば、成膜速度を向上させると共に、ターゲットの局所的磨耗を防いで均一な消耗を実現することによりターゲットを長寿命化することが可能になると同時に、回転装置や柱状回転軸に多大な負担をかけない、装置寿命の長い磁石回転機構を有するマグネトロンスパッタ装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示されたマグネトロンスパッタ装置の磁石部分をより詳細に説明するための斜視図である。
【図３】本発明におけるエロージョン形成を説明する図であって、Ｓ極は点描で表している。
【図４】図１のマグネトロンスパッタ装置に用いられる柱状回転軸の比透磁率と、水平磁場強度との関係を示すグラフである。
【図５】固定外周板磁石に対して磁気回路を構成する固定外周常磁性体を配置した場合における水平磁場強度の変化を説明するグラフである。
【図６】ターゲット表面のプラズマの時間的変化を示す写真である。
【図７】長時間使用されたターゲットの消耗状態を示す写真である。
【図８】（ａ）は単一の螺旋状板磁石群を柱状回転軸上に配置した構造及びその作用を説明する図であり、（ｂ）は複数の螺旋状板磁石群を柱状回転軸上に配置した場合の構造及びその場合における作用を説明する図であって、Ｓ極は点描で表している。
【図９】本発明の第３の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置を説明する概略図である。
【図１０】磁性体の厚みと磁性体内に発生する最大磁束密度との関係を表すグラフである。
【図１１】螺旋状磁石群の螺旋個数と磁場の強度及び螺旋角との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置を示す図である。
【図１３】ターゲット表面からの距離と水平磁場強度の関係を示すグラフである。
【図１４】従来のマグネトロンスパッタ装置を説明する図である。
【図１５】（ａ）は本発明の第４の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置を示す概略構成図であって、（ｂ）は（ａ）のＸ方向矢視図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置を示す概略構成図である。
【図１７】エロージョン半値幅とラーモア半径の関係を示す模式図である。
【図１８】本発明の第６の実施形態において、ターゲット表面のエロージョン分布の実測値と計算値を比較した図である。
【図１９】本発明の第６の実施形態において、柱状回転軸２および螺旋状板磁石群３の寸法を示す模式図である。
【図２０】本発明の第６の実施形態において、柱状回転軸２および螺旋状板磁石群３の寸法を示す模式図である。
【図２１】本発明の第６の実施形態において、ターゲット１における柱状回転軸２の回転軸と垂直な面の断面図であって、（ａ）は使用前のターゲット１を示す図、（ｂ）は使用後（消耗後）のターゲット１を示す図である。
【図２２】本発明の第６の実施形態において、磁石間隔が８ｍｍ、１２ｍｍ、１７ｍｍの場合の螺旋状板磁石群３の形状を示す平面図である。
【図２３】本発明の第６の実施形態において、螺旋状板磁石群３の磁石間隔を変化させた場合のエロージョン分布を示す図である。
【図２４】本発明の第６の実施形態において、磁石間隔と利用効率および水平磁場の関係を示す図である。
【図２５】本発明の第６の実施形態において、板厚ｔｍと消耗分布の関係を示す図である。
【図２６】本発明の第６の実施形態において、板厚ｔｍと水平磁場および利用効率の関係を示す図である。
【図２７】本発明の第６の実施形態において、螺旋状板磁石群３のループ数ｍと角度αの関係を示す平面図である。
【図２８】本発明の第６の実施形態において、螺旋状板磁石群３のループ数ｍと消耗分布の関係を示す図である。
【図２９】本発明の第６の実施形態において、ループ数ｍと利用効率および磁場強度の関係を示す図である。
【図３０】本発明の第６の実施形態において、角度α（螺旋角）と利用効率および磁場強度の関係示す図である。
【図３１】本発明の第６の実施形態において、螺旋状板磁石群３のＳ磁石幅をＮ磁石幅より大きくした場合のターゲット側から見た図である。
【図３２】図３１において、Ｓ磁石幅と消耗分布の関係を示す図である。
【図３３】本発明の第６の実施形態において、Ｎ極とＳ極の磁石幅を変化させた場合の利用効率および水平磁場強さとの関係を示す図である。
【図３４】本発明の第６の実施形態において、磁石径を変化させた場合のエロージョン分布を示す図である。
【図３５】本発明の第６の実施形態において、磁石径を変化させた場合のプラズマループ幅およびエロージョン幅との関係を示す図である。
【図３６】本発明の第６の実施形態において、ターゲット１、被処理基板１０、プラズマ遮蔽部材１６、スリット１８の位置関係を示す図である。
【図３７】本発明の第６の実施形態において、ターゲット−スリット距離を変化させた場合のスリット１８の幅と付着効率の関係を示す図である。
【図３８】本発明の第７の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置の磁石部分をより詳細に説明するための（下方から見た）斜視図である。
【図３９】図３８をＡ２方向からみた図である。
【図４０】本発明の第８の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置を示す概略構成図である。
【図４１】図４０に示されたマグネトロンスパッタ装置の磁石部分をより詳細に説明するための（下方から見た）斜視図である。
【図４２】図４１をＡ３方向から見た図である。
【図４３】本発明の第９の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置の磁石部分をより詳細に説明するための（下方から見た）斜視図である。
【図４４】図４３のＡ４方向からみた平面図である。
【図４５】本発明の第１０の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置を示す概略構成図である。
【図４６】本発明の第１１の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１                ターゲット
２                柱状回転軸
３                螺旋状回転磁石群
４                固定外周板磁石
５                外周常磁性体
６                バッキングプレート
８                冷媒通路
９                絶縁材
１０              被処理基板
１１              処理室内空間
１２              フィーダ線
１３              カバー
１４              外壁
１５              常磁性体
１６              プラズマ遮蔽部材
１７              絶縁材
１８              スリット
１９              設置台
２０              空間
【発明を実施するための最良の形態】
【０１３５】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。【０１３６】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明をする。【０１３７】
図１は本発明によるマグネトロンスパッタ装置（回転マグネットスパッタ装置）の第１の実施の形態の構成を説明する断面図である。【０１３８】
図１において、１はターゲット、２は柱状回転軸、３は回転軸２の表面に螺旋状に配置した複数の螺旋状板磁石群、４は外周に配置した固定外周板磁石、５は固定外周板磁石４にターゲットとは反対側に対向して配置した外周磁性体、６はターゲット１が接着されているバッキングプレート、１５は柱状回転軸２及び螺旋状板磁石群３を、前記ターゲット１側以外の部分について覆う構造をなす磁性体、８は冷媒を通す通路、９は絶縁材、１０は被処理基板、１９は被処理基板を設置する設置台、１１は処理室内空間、１２はフィーダ線、１３は処理室と電気的に接続されたカバー、１４は処理室を形成する外壁、１６は外壁１４に電気的に設置されて接続されたプラズマ遮蔽部材、１７は耐プラズマ性に優れた絶縁材、及び１８はプラズマ遮蔽部材１７に設けられたスリットである。【０１３９】
フィーダ線１２には、ＤＣ電源、ＲＦ電源、及び整合器が接続されている。このＤＣ電源およびＲＦ電源により、整合器を介し、さらに、フィーダ線１２及びハウジングを介してバッキングプレート６及びターゲット１へプラズマ励起電力が供給され、ターゲット表面にプラズマが励起される。ＤＣ電力のみ若しくはＲＦ電力のみでもプラズマの励起は可能である。ＲＦ電力を印加するとプラズマ密度が大幅に上昇することから、成膜時の被処理基板１０へのイオン照射量を増大させたい場合には、ＲＦ電力のみ、さらに成膜レートをも増大させたい場合にはＲＦ電力とＤＣ電力を同時に印加し、一方、イオン照射量を減少させたい場合にはＤＣ電力のみでプラズマ励起を行うなど、成膜種や成膜条件の要求により励起手段や電力量を選べる構造としている。また、絶縁体のターゲット１を用いる場合にはＲＦ電力でプラズマ励起を行う。ＲＦ電力の周波数は、通常数１００ｋＨｚから数１００ＭＨｚの間から選ばれるが、プラズマの高密度低電子温度化という点から高い周波数が望ましい。本実施の形態では１３．５６ＭＨｚとした。【０１４０】
プラズマ遮蔽部材１６はＲＦ電力に対するグランド板としても機能し、このグランド板があると、被処理基板１０が電気的浮遊状態にあっても効率良くプラズマが励起可能となる。磁性体１５は、磁石で発生した磁界の磁気シールドの効果及びターゲット近辺での外乱による磁場の変動を減少する効果を持つ。【０１４１】
より詳細に磁石部分を説明するために、柱状回転軸２、複数の螺旋状板磁石群３、固定外周板磁石４の斜視図を図２に示す。ここで、複数の螺旋状板磁石群３は柱状回転軸２の回転にしたがって回転する回転磁石群を構成している。【０１４２】
柱状回転軸２の材質としては通常のステンレス鋼等でも良いが、磁気抵抗の低い磁性体、例えば、Ｎｉ−Ｆｅ系高透磁率合金や、Ｆｅ系の材質で一部または全てを構成することが望ましい。同時に、より効率的にターゲット表面上に強い磁束密度を実現するためには、飽和磁束密度も大きい方が良い。本実施の形態においては、構造用圧延鋼材であり、主成分がFeであるＳＳ４００（透磁率１００以上、飽和磁束密度２Ｔ）を用いて柱状回転軸２が構成されている。柱状回転軸２は、図示しないギアユニットおよびモータにより回転させることが可能となっている。【０１４３】
柱状回転軸２はその断面が正１６角形となっており、一辺の長さは１６．７ｍｍとした。それぞれの面に菱形の板磁石が多数取り付けられ、複数の螺旋状板磁石群３を構成している。この柱状回転軸２は外周に磁石を取り付ける構造であり、太くすることも容易であり磁石にかかる磁力による曲がりには強い構造となっている。【０１４４】
螺旋状板磁石群３を構成する各板磁石は強い磁界を安定して発生させるために、残留磁束密度、保磁力、エネルギー積の高い磁石が望ましく、例えば残留磁束密度が１．１Ｔ程度のＳｍ−Ｃｏ系焼結磁石、さらには残留磁束密度が１．３Ｔ程度あるＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石等が好適である。本実施の形態においては、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を使用した。【０１４５】
螺旋状板磁石群３の各板磁石はその板面の垂直方向に磁化されており、柱状回転軸２に螺旋状に貼り付けて複数の螺旋を形成し、柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極、すなわちＮ極とＳ極を形成している。【０１４６】
固定外周板磁石４は、ターゲット１から見ると、螺旋状板磁石群３からなる回転磁石群を囲んだ構造をなし、ターゲット２の側がＳ極となるように磁化されている。固定外周板磁石４についても、螺旋状板磁石群３の各板磁石と同様の理由でＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を用いている。【０１４７】
なお、ターゲットの温度上昇を防ぐため通路８に冷媒を流通させて冷却している。これに加えて、またはこれの代わりに、バッキングプレート６の両端に近い上方であって回転磁石３の下の両側の空間部に冷却手段を設置してもよい。それに加えて、例えばバッキングプレートプラスターゲットの上下両空間（減圧されている）の圧力をほぼ等しくすることによって、バッキングプレート６をターゲット１の初期厚さよりも薄くし、好ましくはターゲットの初期厚さの３０％以下とすることができる。【０１４８】
次に、図３を用いて本実施の形態におけるエロージョン形成についてその詳細を説明する。上述のように、柱状回転軸２に多数の板磁石を配置することによって螺旋状板磁石群３を構成した場合、ターゲット側から螺旋状板磁石群３を見ると、近似的に板磁石のＮ極の周りを他の板磁石のＳ極が囲んでいる配置となる。図３はその概念図である。このような構成の下、板磁石３のＮ極から発生した磁力線は周辺のＳ極へ終端する。この結果として、板磁石面からある程度離れたターゲット面においては閉じた水平磁場領域（プラズマループ）３０１が多数形成される。さらに、柱状回転軸２を回転させることで、多数のプラズマループ３０１は回転と共に動く。図３においては、矢印の示す方向へプラズマループ３０１が動くこととなる。なお、回転磁石群３の端部においては、端部の一方からプラズマループ３０１が順次発生し、他方の端部で順次消滅する。【０１４９】
なお、本実施の形態では、柱状回転軸２の断面を正１６角形としてそれぞれの面に板磁石を貼り付けているが、より滑らかな螺旋形状を実現するために、その断面をさらに数の多い正多角形（例えば、正３２角形）にして細かな板磁石を貼り付けたり、ターゲット表面に水平磁場ループが形成される限りにおいて、コスト削減のために、数の少ない多角形（例えば、正８角形）としても良い。また、螺旋を形成する隣り合う板磁石同士を近付けるために、板磁石の断面を長方形でなく回転軸径方向で外側の辺が大きい台形にしたりしても良い。【０１５０】
次に、図４を用いて、柱状回転軸２を磁性体へ変えたことによる効果を説明する。【０１５１】
図４の縦軸及び横軸は、それぞれ、プラズマループ３０１の水平磁場強度及び柱状回転軸２の比透磁率を示し、水平磁場強度の、柱状回転軸２の比透磁率依存性を示している。図４では、比透磁率が１の場合で規格化している。図４より、柱状回転軸２の比透磁率が上昇するにつれて水平磁場強度も増加することが分かり、特に、比透磁率が１００以上であれば６０％程度の磁場強度増強が得られた。これは螺旋を形成している板磁石の回転柱状軸側の磁気抵抗を下げ、効率よくターゲット側へ磁力線を発生させることができたためである。これにより、プラズマを励起したときの閉じ込め効果が向上し、プラズマの電子温度が下がり被処理基板へのダメージを低減すると共に、プラズマ密度が上昇することで成膜速度を向上させることが可能となった。【０１５２】
さらに、図５に示すように、固定外周板磁石４の下に固定外周常磁性体５を設置した場合には設置しない場合に比べて水平磁場強度が約１０％増強し、さらに固定外周常磁性体５の一部を柱状回転軸２に隣接する部分まで延長し、磁性流体を介して柱状回転軸２の磁性体部分に隣接させ、回転磁石群と固定外周板磁石との間に磁気抵抗の低い磁気回路を形成した場合については水平磁場強度が約３０％増強し、成膜性能が向上することが分かった。【０１５３】
柱状回転軸２は、装置が大型化した際には歪みの発生を抑え、さらに小さなトルクで回転させるには、中空構造として軽くすることが望ましい。そこでどれだけ薄くしても磁気回路形成効果が保たれるか検討した。【０１５４】
図１０は、磁性体の厚みと、磁性体内に発生する最大磁束密度との関係を調査したものである。螺旋状磁石（Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ系磁石）の残留磁束密度は１．３Ｔであり、磁性体（ＳＳ４００）の透磁率は１００、飽和磁束密度は２Ｔである。【０１５５】
厚みは１ｍｍから１０ｍｍまで変化させた。図から分かるとおり、磁性体の厚さが１ｍｍから２ｍｍの領域は、磁性体内の磁場がほぼ飽和してしまい、磁気回路形成効果が現れていないことが分かる。厚さが４ｍｍになると、磁性体内の最大磁束密度が最大飽和磁束密度の６５％の１．３Ｔ程度となり、磁気回路形成効果が出始めることが分かった。さらに厚さを６ｍｍとすると、磁性体内部の全ての領域の磁束密度が、前記磁性体の飽和磁束密度の６０％以下となる１．２Ｔ以下となり、磁石の残留磁束密度よりも小さくなった。このときターゲット表面での水平磁場が５００ガウスを越え、さらに厚さを厚くしても効果が変わらないことが分かった。磁性体の厚みを６ｍｍとすることで、軽量化と磁気回路形成を同時に実現することができた。【０１５６】
本実施例において、螺旋磁石構造は、８個の螺旋を形成し、前記柱状回転軸２の軸方向に隣り合う螺旋同士が柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極であるＮ極とＳ極を形成している。すなわち４個の径方向外側がＮ極である螺旋板磁石群、４個の径方向外側がＳ極である螺旋板磁石群を具備している。径方向外側に互いに異なる磁極であるＮ極とＳ極を形成するには、最低２個の螺旋が必要であるが、本実施例では８個の螺旋構造を具備することにより、柱状回転軸の軸に垂直な視線で柱状回転軸及び螺旋板磁石群を見たときに、螺旋を形成する磁石列の方向と、前記柱状回転軸の軸方向とがなす角度のうち、鋭角の方の角度（以下、螺旋角と呼ぶ）が、４１°となっており、きつい傾斜をもつ螺旋構造が実現している。【０１５７】
図１１に、螺旋磁石群の螺旋個数と、それに対応する螺旋角、及び閉じたプラズマループ上の、最大水平磁場と最小水平磁場を示している。螺旋磁石の厚みを１２ｍｍとし、図１１の１１０１に示す実質的な幅は１１ｍｍとした。螺旋個数を増やすと螺旋角が減少し、同時に最大水平磁場が増大することが分かる。本実施例のように８個の螺旋構造を用いると、螺旋角が４１°となり、同時にプラズマループ上の最大水平磁場が５００ガウスを越えることが分かった。このように、磁石の厚みと幅を一度規定すると、螺旋個数を増やして螺旋角を減少させることで効率よく水平磁場を発生できることが分かった。このような効果は螺旋角が３０°から７０°、望ましくは３５°から５０°の間にあれば顕著であることが分かった。【０１５８】
以上より、エロージョン領域３０１の水平磁場すなわちターゲット面と平行な磁場強度は、５００ガウスを越えており、プラズマを閉じ込めるには十分の強度が得られていることが分かった。【０１５９】
高密度プラズマの閉ループを形成するには、回転磁石の周辺に固定磁石を設置することは必須であるが、同時に固定磁石により柱状回転軸２に生じる力とトルクを減らすことは、装置を長期的に安定して運転させるために必要不可欠である。【０１６０】
例えば、図８（ｂ)に示すように、螺旋状に板磁石を並べた柱状回転軸を複数本並べることは、エロージョン領域を広げ、被処理基板の成膜面積を広げてスループットを向上にことには寄与するが、閉じた高密度プラズマループを形成するには、隣り合う回転軸同士、同極の磁石を近付ける必要がある。よって、柱状回転軸に発生する反発力及びトルクは増大してしまい、これらを減少させるという目的には不適当である。【０１６１】
本実施例は、図８（ａ）に示すように、極性の異なる螺旋構造を交互に並べ、周辺に固定する磁石を垂直方向に全て同じ向きに磁化させているため、周辺磁石から見ると、回転磁石群のＮ極とＳ極が交互に近づくため、反発力と吸引力が打ち消しあって、実質的には、回転軸の両端部分のみで力とトルクが決まるような構造としている。本実施例の柱状回転軸にかかる力とトルクを調べたところ、力としては、垂直方向に２２０Ｎ、横方向（回転方向）に６０Ｎであった。また、回転トルクは０．７５（Ｎ・ｍ）であった。従来装置の典型例に比べ、両者の値を大きく減少させることができた。このことから、柱状回転軸２を、小型モータで容易に回転させることが出来た。【０１６２】
柱状回転軸２を回転させながら、プラズマ励起を行った様子を図６に示す。図６は、ターゲット表面におけるプラズマの時間変化の写真を示している。プラズマ励起条件は、アルゴンガスを毎分１０００ｃｃ導入し、１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力を８００W投入した。柱状回転軸２は１Ｈｚで回転させた。５Ｈｚ程度までは回転しながら安定にプラズマが励起できた。図６の左側の写真（上から下に時間的に変化する様子を示す）から分かるように、回転軸の左端から安定してプラズマループ６０１（エロージョンループ）が生成され、回転とともに移動して、図６の右側の写真（上から下に時間的に変化する様子を示す）から分かるように、回転軸の右端から安定して消滅している。また図７に長時間放電後のターゲットの消耗状態を写真で示す。図から、ターゲット１表面が局所的ではなく、均一に消耗していることが分かる。【０１６３】
一方、ターゲット１表面の水平磁場強度は、バッキングプレート６を薄くすれば、ターゲット１は磁石と近くなり、より増大する。水平磁場強度が増大すればプラズマ閉じ込めが改善され、より速い成膜レートやプラズマ励起効率が改善する。このために、空間２０を減圧可能とし、バッキングプレート６をターゲット１の初期厚さより薄くすることで、さらなる成膜レート向上が図れた。【０１６４】
また、均一にターゲット１が消耗されるため、ターゲット１の消耗に合わせて磁石を垂直方向に動かすことで、ターゲット表面上のあらゆる位置に常に再現性良く等しい強度の水平磁場が形成可能となり、長期連続運転した際の成膜再現性が向上した。【０１６５】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を、図１２を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する。本発明によるマグネトロンスパッタ装置は、螺旋個数を２個としている。図１１において螺旋個数を２個の場合は、最大水平磁場と最小水平磁場の差が少なくなっていることが分かる。ループ上の磁場が均一になると、ループ上でのプラズマ密度も均一となり、磁石を回転することによるターゲット１消耗の均一化効果がより向上する。これは、周辺の固定磁石と螺旋磁石の向きがより垂直に近づくためである。このときの螺旋角は７９°であった。このような均一化効果を得るには、螺旋角が７０°から８８°の間であれば好ましく、７５°から８５°の間であればより好適であることが分かった。ただし、図１１からも分かるとおり、同じ磁石の厚さ、及び実質的な磁石幅が同じ場合には最大磁場の値が螺旋個数を減らすと減少してしまうことが分かる。このことは、プラズマ密度の低下を招き、ひいては成膜レートが減少し、装置のスループットが低下してしまう。よって、本実施例においては、磁石厚を１２ｍｍから２０ｍｍと厚くして、ターゲット表面の水平磁場強度を増大させた。その結果、ループ上の最大水平磁場が６５４ガウス、最小水平磁場が５１０ガウスとなり、全てのループ上で５００ガウスを超える水平磁場分布が実現した。この場合、水平磁場の最小値が最大値の７８パーセントとなり、螺旋が８個の場合では実現が難しかった均一性を確保できた。【０１６６】
本実施例においては図１２の１２０１に示すような、自由に回転できる磁石を、磁性体カバーと回転磁石の間に設置した。この磁石１２０１は、軸１２０２を中心に自由に回転できるようになっている。このことから、螺旋磁石を回転させると常に磁石１２０１が自由に動いて柱状回転軸と引力を発生させる。このことより、軸の重力による歪みを防ぐ効果があり、長尺化しても歪みにくい構造としている。【０１６７】
また、本実施例においては、被処理基板とターゲット表面との距離を２５ｍｍに設定している。図１３は、ターゲット表面からの距離と水平磁場の関係を示している。横軸の負側が磁石側であり、正側が被処理基板側である。本実施例におけるスパッタ成膜法は、成膜均一性が優れていることと、ターゲット表面に５００ガウス以上の強磁場を発生させていることで、プラズマがターゲット表面近傍でのみ励起される。図１３より、ターゲット表面と被処理基板とが２５ｍｍ離れていれば、その位置での磁場強度は１００ガウスを下回り、ターゲット表面の磁場強度の５分の１以下となっているため、プラズマ励起には影響を殆ど与えない。よって、ターゲットと被処理基板を３０ｍｍ以下、好ましくは２０ｍｍｍ以下に近付けても、磁石を回転させることで、均一な成膜ができることが分かった。さらに磁石構造を工夫することにより基板表面での磁場を２０ガウス以下にすることも可能である。このように被処理基板をターゲット表面に近付けることによって、ターゲットから飛び出た成膜粒子が処理室壁や遮蔽部材に殆ど付着することなく被処理基板へ付着する。よって、ターゲット利用効率の高い成膜が実現した。【０１６８】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態を、以下の図面を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する。本発明によるマグネトロンスパッタ装置は、図９に示すように、往復移動型成膜装置として使用した場合に特に好適である。【０１６９】
図９において、４０１は処理室、４０２はゲートバルブ、４０３は被処理基板、４０４は第３の実施例に示した回転マグネットプラズマ励起部である。ただし、第１の実施の形態では螺旋部分の軸方向長さは３０７ｍｍであったが、本実施例においては、２７０ｍｍとなっている。プラズマ励起電力の周波数は１３．５６ＭＨｚとした。プラズマの高密度化・低電子温度化という観点からは高い周波数、例えば１００ＭＨｚ程度にすることが望ましいが、プラズマ励起部が２．７ｍ程度あり、一方１００ＭＨｚの波長は３ｍである。このように励起部が波長と同程度になると、定在波が励起され、プラズマが不均一になる恐れがある。周波数が１３．５６ＭＨｚであれば波長が２２．１ｍであるからプラズマ励起部の長さは波長に比べて十分短く、プラズマが定在波の影響で不均一になることは無い。【０１７０】
本実施の形態では、回転マグネットプラズマ励起部４０４を４本使用している。このことにより、実質的な成膜レートを上げることが可能となる。励起部の本数は４本に限定されるものではない。被処理基板４０３は２．２ｍ×２．５ｍのガラス基板であり、本実施例においては縦方向を２．５ｍとして設置し、基板が回転マグネットプラズマ励起部の柱状回転軸に対して垂直方向に往復運動して被処理基板上に実質的に均一に成膜することが可能となっている。均一に成膜するためには、被処理基板４０３を往復運動せずに一方向に通過するように設定しても良いし、回転マグネットプラズマ励起部４０４を移動させる方法を使用しても良い。本実施例においては、被処理基板４０３を往復運動させることで、連続的に基板の一部を回転マグネットプラズマ励起部により励起されたプラズマ領域へ晒し、均一に薄膜を成膜することが可能となる。回転マグネットの回転速度は、一回転する時間を基板の通過時間に比べて早くすることで、瞬時瞬時のエロージョンパターンに影響されない均一な成膜が可能となる。典型的には、基板の通過速度は６０秒／枚、回転マグネットの回転速度は１０Ｈｚである。なお、本実施例においては被処理基板を往復運動させたが、１本もしくは複数本の回転マグネットプラズマ励起部を一度のみ通過させて成膜する、通過成膜型装置として装置を構成することも可能である。【０１７１】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態を、図１５を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する。本発明によるマグネトロンスパッタ装置は、バッキングプレート６及びターゲット１へプラズマ励起電力を供給するための給電点を複数に分けたものである。【０１７２】
まず、従来の構造、即ち給電点がひとつである場合の問題点について簡単に説明する。【０１７３】
マグネトロンスパッタ装置においては、被処理基板の大型化とともに、回転磁石の回転軸の長さも増大する。例えば２．８８ｍ×３．０８ｍの大型ガラス基板を処理する装置であると、３．２ｍの回転軸長さを有するスパッタ装置が必要となる。ターゲットの長さもこれに伴い同等の長さを有する。このような長さになると、高周波電力の波長と同等程度になってくるため、例えば中央の一点のみから給電してプラズマを励起すると、定在波が励起されてプラズマが不均一になるという問題がある。さらにはプラズマから流れる大電流により、軸方向に大きな電流が流れるため、インダクタンスの効果により、そこで意図しない電圧が発生して均一性が崩れるという問題点があった。【０１７４】
次に、給電点を複数に分けたマグネトロンスパッタ装置について説明する。【０１７５】
図１５に本発明によるマグネトロンスパッタ装置の略図を示す。２は回転磁石群（柱状回転軸）、１はターゲット、６はバッキングプレート、１５ａは回転磁石群２を囲む、バッキングプレートより電気的に接続された金属製のプレート、１２ａはプラズマを励起する高周波電力を発生させる電源、１２ｂは高周波電力をターゲットに印加するための給電点である。図中、図１５（ａ）は、回転軸に垂直な面における断面図、図１５（ｂ）は回転軸を横から見た図（図１５（ｂ）のＸ方向矢視図）である。３ｍ角程度の基板を処理する装置であるため、ターゲットの軸方向の長さは、その長さより長い３．２ｍである。【０１７６】
高周波電力の周波数は１３．５６ＭＨｚである。下記に代表的な電力周波数と、その真空での半波長、さらにはその１０分の１の値を表１に示す。【０１７７】
【表１】
2008126811.tif 000005
【０１７８】
１３．５６ＭＨｚの真空での半波長は１１．１ｍである。プラズマは、ターゲット表面との間に厚さ数ｍｍの空間電荷層、すなわちシースを介して励起される。すなわち、プラズマとターゲットの間にはシースが存在する。【０１７９】
プラズマは良導体であるから、プラズマとターゲットにより、軸方向に並行平板線路が形成される。並行平板線路に電磁波が伝播する場合、その波長は真空の波長と同じになる。波長は周波数に反比例し、１３．５６ＭＨｚではその半波長は１１．１ｍとなり、ターゲットの長さ３．２ｍに対して無視できない値となる。【０１８０】
また、成膜レート向上やダメージを低減させることに効果的なプラズマの高密度化・低電子温度化をしようとすると、周波数が高い方が有利となり、１００ＭＨｚ程度の電力を使用することも有効である。【０１８１】
この場合、真空半波長は１．５ｍとなり、もはや３．２のターゲット長さより短くなる。このように波長とターゲット長さが同等になると、給電をある一点で行うと定在波モードが発生し、不均一なプラズマが励起されてしまう。【０１８２】
同時に、ターゲットには寄生インダクタンスが必ず存在し、単位長さあたりの寄生インダクタンスをLとすると、2πf×Lというインピーダンスが生じてしまい、プラズマからの数〜数十アンペアの大電流Iがターゲットの軸方向に流れると、2πf×L×Iという電圧が発生してしまい、特に給電点から遠い位置まで電力が到達しないという問題も生じる。【０１８３】
この効果も、インピーダンスが周波数に比例するため、周波数が上がるほど顕著になる。【０１８４】
発明者らは、このような効果を抑えるために、給電点を複数に分け、そのピッチを真空半波長の１／１０以下とすることで、給電点から遠い位置を無くし、ひとつの給電点に流れる電流値を減少させ、すなわちターゲットの軸方向へ流れる電流を減らすことで均一性が確保されることを見出した。【０１８５】
本実施例においては、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を用いており、その真空半波長の１／１０は１．１１ｍであることから、それより小さい０．８ｍ間隔に給電点を３点設けた。このことにより、プラズマ均一性及び成膜均一性を損なうことなく３ｍ角クラスの大型基板への成膜が可能となった。なお、本実施例においては３．５６ＭＨｚの高周波電力のみでプラズマを励起しているが、これにＤＣ電力を重畳させる、もしくは別の周波数の電力を重畳させる等も可能であり、この周波数に特定されるものではない。【０１８６】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態を、図１６を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する。本発明によるマグネトロンスパッタ装置は、被処理基板１０を搭載する設置台１９の内部、即ち、被処理基板１０のターゲット１とは反対側に、磁界を発生させる機構として、磁石１９ａを設けたものである。【０１８７】
図１５に本発明の実施例を示す２は回転磁石群（柱状回転軸）、１０は被処理基板、１９は被処理基板１０のターゲット１とは反対側に設けられ、被処理基板１０を載せる載置台、１９ａは設置台１９内に設置された磁界を発生させる機構としてのステージ内磁石である。この設置台１９内に設置された磁石が無い場合、螺旋回転磁石で形成される、図３に示すプラズマループにおいて、ループの内部に対応する螺旋磁石、すなわちＮ極磁石から発生した磁力線は、被処理基板１０に到達するため、同時にプラズマも磁力線に沿って輸送され、成膜中にプラズマダメージが発生する。ステージ内磁石１９ａを、ターゲット１側に向かってＮ極を形成するようにすると、その磁力線を被処理基板１０へ到達させずに横方向に逸らすことが可能となる。このことにより、プラズマを被処理基板１０へ到達させることなく成膜することが可能となり、特に成膜初期に被処理基板１０にダメージを与えずに成膜することが可能となった。なお、本実施例においては、プラズマループの内部に対応する螺旋磁石、すなわちＮ極磁石から発生した磁力線を被処理基板１０へ到達させないために、ステージ内磁石もターゲット側に向かってＮ極を形成するようにさせたが、螺旋磁石の設計に依ってはループとループの間の磁石からの磁力線が被処理基板１０へ到達する場合もある。それにより、ステージ内磁石１９ａの極性は適宜変更すればよい。また、本実施例においてはステージ内磁石１９ａを設置台１９内に設置させたが、これに限られることは無く、ターゲット１の下、さらには通過する設置台１９の下に固定した磁石を置いても良いし、さらには電流によって磁場を発生させても良い。【０１８８】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態を、図１７〜図３７を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する。本発明によるマグネトロンスパッタ装置は、第１の実施の形態において、回転磁石を、前記水平磁場に捕捉された電子のラーモア半径および磁場の曲率半径で決まるターゲット消耗分布により決定されるターゲット利用効率を８０％以上とするような磁石構造としたものである。【０１８９】
なお、マグネトロンスパッタ装置の構造は図１と同様であるため、説明を省略する。【０１９０】
図７で示したように、第１の実施の形態において、マグネトロンスパッタ装置におけるターゲットの局所的消耗は、従来のスパッタ装置に比較すれば劇的に改善されている。【０１９１】
しかしながら、ターゲットの回転軸方向、すなわちプラズマループの進行方向においてはエロ−ジョン、すなわち消耗分布は均一であるが、回転軸方向（プラズマループの進行方向）に直角の方向においてはターゲットの消耗分布の偏りが若干見られる。すなわち、図１８の実測値で見られるように、ターゲットの両端部（プラズマループの端部）で中央部よりも多く消耗している。【０１９２】
本発明者等は、このようなターゲット表面の消耗分布と装置構造との因果関係を追及すべく、次のような考察を行った。【０１９３】
本発明者等は、まず、磁場に捕捉された電子のラーモア半径に着目した。【０１９４】
図１７に示すように、磁場に捕捉された電子のラーモア半径ｒｃとは、磁場中を運動する荷電粒子が、ローレンツ力を受けて円運動する際の半径のことであるが、完全軸対対称の円形の水平磁場ループが形成された場合、エロージョン半値幅とラーモア半径の間には、次の関係がある。【０１９５】
Ｗ：エロージョン半値幅
Ｒ：水平磁場の曲率半径
ｒｃ：ラーモア半径【０１９６】
ここで、水平磁場の曲率半径が、ラーモア半径に対して十分に大きい場合、式ａは以下のように近似できる。【０１９７】
【数３】
2008126811.tif 000006
【０１９８】
一方、ラーモア半径は、以下の式で表される。【０１９９】
【数４】
2008126811.tif 000007
【０２００】
ｍｅ：電子質量
ｖ⊥：電子速度の磁場に垂直な成分
ｅ：素電荷
Ｂ：磁束密度【０２０１】
また、ターゲットから発生した２次電子は、シースの電場により、水平磁場と垂直に加速されるが、エロージョン領域では垂直磁場成分が小さいため、シース電場は磁場とほぼ直交する。【０２０２】
そのため、以下の式が成立する。【０２０３】
【数５】
2008126811.tif 000008
【０２０４】
ＶＤＣ：セルフバイアス電圧（グランドに対してターゲット１に生じる直流電圧）【０２０５】
式ｄを式ｃを式に代入すると、以下の式が成立する。【０２０６】
【数６】
2008126811.tif 000009
【０２０７】
セルフバイアス電圧ＶＤＣと磁束密度Ｂを変化させた場合のラーモア半径は表２の通りとなる。そして、そのときのエロージョン半値幅Ｗは表３に示す。表３は、磁場の曲率半径Ｒが２０ｍｍの場合と１０ｍｍの場合のものである。【０２０８】
【表２】
2008126811.tif 000010
【０２０９】
【表３】
2008126811.tif 000011
【０２１０】
ところで、本発明によるマグネトロンスパッタ装置では、図６のプラズマループ形状が示すように、水平磁場ループは完全軸対称の円形ではない。従って、ループ内の位置により、水平磁場（すなわちラーモア半径）及び磁場の曲率が変わる。【０２１１】
よって、エロージョン半値幅もループ内の位置により変わる。【０２１２】
本発明によるマグネトロンスパッタ装置において、水平磁場ループ内のどの位置でもプラズマ密度が一定といえるかどうかは自明ではないが、本発明者等は、ループ内のどの位置でもプラズマ密度が一定と仮定し、磁石を回転させて位相を変化させ、それぞれの場合についてエロージョン半値幅の計算を行い、位相平均を求めてターゲットのエロージョン分布を算出した。そして、図１８に示すように、この計算値を実際のエロージョン分布（実験値）と比べてみたところ、非常に良く一致することが判明した。すなわち、本発明によるマグネトロンスパッタ装置において、完全軸対称の円形の水平磁場ループが形成された場合の式を用いて上記のように計算を行えばエロージョン分布が計算できることが分かった。【０２１３】
即ち、磁場の曲率半径Ｒと、電子のラーモア半径ｒｃ（セルフバイアス電圧ＶＤＣと磁束密度Ｂによって決まる）から、ターゲットの消耗分布を計算可能であることが分かった。【０２１４】
従って、本発明によるマグネトロンスパッタ装置の装置各部の構造を選択することによってターゲットの消耗分布を計算し、ターゲットの消耗分布を均一化する、すなわちターゲット使用効率を向上させる、ことが可能になった。これによって、従来到底不可能だった、８０％以上のターゲット使用効率が本発明によって実現可能になった。【０２１５】
すなわち、発生するセルフバイアス電圧で規定されるラーモア半径と、磁場の曲率半径とで決まるターゲット消耗分布により決定されるターゲット利用効率が８０％以上であることを特徴とする磁石構造を有するマグネトロンスパッタ装置が得られる。【０２１６】
次に、上記計算に基づく、ターゲットの消耗分布の最適化、即ち均一化の手法について図を参照して説明する。【０２１７】
本発明者は、ターゲットの消耗分布を最適化するために、マグネトロンスパッタ装置のパラメータ、特に螺旋状板磁石群３の形状に着目して、上記計算に基づく、ターゲットの消耗分布の最適化を試みた。【０２１８】
まず、最適化の指標となるべき利用効率を定義した。【０２１９】
前述のように、マグネトロンスパッタ装置を駆動すると、ターゲット１はプラズマによって活性化されて融解、飛散し、図２１（ａ）の状態から図２１（ｂ）の状態へと消耗する。【０２２０】
この際、最も深く消耗した部分の残り厚さ１ｂが、使用前の初期厚さ１ａの５％になった場合に、ターゲットは寿命が尽きて交換されるものとして、回転磁石群の回転軸が十分長い場合に、利用効率として以下の式を定義した。【０２２１】
利用効率≡消耗部分の（軸方向と垂直な面の）断面積／初期断面積…式（ｆ）【０２２２】
式（ｆ）をもとに、本発明者等は以下に示すように、螺旋状板磁石群３の形状を変化させ、ターゲットの消耗分布および利用効率を計算した。【０２２３】
まず、ターゲットの消耗分布および利用効率の計算の際に着目した螺旋状板磁石群３の形状パラメータについて、図１９および図２０を参照して説明する。【０２２４】
図１９に示すように、螺旋状板磁石群３は柱状回転軸２に巻きつけられた形状を有しており隣り合う螺旋状板磁石群３は間隔ｓだけ離間している。【０２２５】
また、螺旋状板磁石群３の延在方向は柱状回転軸２の回転軸に対して傾斜しており、互いのなす角の鋭角成分をここではαとする。【０２２６】
なお、磁石の幅Ｗｎ、Ｗｓを変えずに螺旋状板磁石群３の数（ループ数ｍ）を増やすと、図２７に示すように螺旋状板磁石群３の回転軸に対する角度αが小さくなる。回転磁石径Ｄａ、磁石の幅Ｗｎ、Ｗｓ、磁石間隔ｓ、ループ数ｍを決めると、自動的に角度αが決まる。【０２２７】
また、図１９に示すように、隣り合う螺旋状板磁石群３同士は、柱状回転軸２の径方向外側に互いに異なる磁極であるＮ極とＳ極を形成しており、螺旋状板磁石群３は一定の幅Ｗｎ、Ｗｓを持っている。【０２２８】
図１９では、柱状回転軸２の径方向外側にＮ極を形成している螺旋状板磁石群３の幅をＷｎ、柱状回転軸２の径方向外側にＳ極を形成している螺旋状板磁石群３の幅をＷｓとしている。【０２２９】
さらに、図２０に示すように、螺旋状板磁石群３は（柱状回転軸２の径方向）に厚さｔｍを有している。【０２３０】
次に、上記したパラメータに基づき、消耗分布の最適化を行った結果について説明する。【０２３１】
まず本発明者等は、図１９に示す螺旋状板磁石群３の磁石間隔ｓに着目した。【０２３２】
螺旋状板磁石群３の磁石間隔ｓを８ｍｍ〜１７ｍｍへと変化させ、ターゲットの消耗分布を計算し、利用効率を計算した。【０２３３】
螺旋状板磁石群３のループ数は１、磁石径Ｄａは１５０ｍｍ、磁石幅Ｗｎ・Ｗｓは１４ｍｍ、磁石厚ｔｍは１２ｍｍとした。磁石間隔が８ｍｍ、１２ｍｍ、１７ｍｍの場合を図２２に示し、磁石間隔ｓと消耗分布の関係を図２３に、磁石間隔と利用効率および水平磁場の関係を図２４に示す。【０２３４】
図２４に示すように、磁石間隔ｓは１１ｍｍ以上の場合に利用効率が安定して８０％を越え、磁石間隔ｓが１２ｍｍの場合に最も利用効率が優れていることが分かった。【０２３５】
また、水平磁場強度は、磁石間隔ｓを大きくするに従い、大きくなることが分かった。【０２３６】
次に、本発明者は図２０に示す螺旋状板磁石群３の板厚ｔｍに着目した。【０２３７】
螺旋状板磁石群３の板厚ｔｍを５〜１５ｍｍへと変化させ、ターゲットの消耗分布を計算し、利用効率を計算した。【０２３８】
柱状回転磁石の径は１５０ｍｍ、磁石幅は１４ｍｍ、磁石間隔は１２ｍｍとした。【０２３９】
この場合の板厚ｔｍと消耗分布の関係を図２５に、板厚と利用効率および磁場強度の関係を図２６に示す。【０２４０】
図２６に示すように、板厚ｔｍが５〜１５ｍｍの場合に利用効率は８０％を越えたが、板厚ｔｍが９〜１２ｍｍでは利用効率が８５％を越え、この範囲で最も高い利用効率が得られることが分かった。【０２４１】
次に、本発明者は図１９に示す螺旋状板磁石群３のループ数ｍに着目した。【０２４２】
螺旋状板磁石群３のループ数ｍを１〜５へと変化させ、ターゲットの消耗分布を計算し、利用効率を計算した。【０２４３】
柱状回転磁石径は１５０ｍｍ、磁石幅は１４ｍｍ、磁石間隔は１２ｍｍとした。【０２４４】
この場合の各ループ数ｍと角度αの関係を図２７に、ループ数ｍと消耗分布の関係を図２８に、ループ数ｍと利用効率および磁場強度の関係を図２９に示す。【０２４５】
図２９に示すように、ループ数ｍがいずれの場合も利用効率は８０％を越えたが、ループ数ｍを増やすと利用効率が下降する傾向にあることが分かった。【０２４６】
また、最も利用効率が高いループ数ｍは２であり、１重または２重のループが好ましいことが分かった。また角度αと利用効率および磁場強度の関係は図３０に示す通りであり、角度約５７°〜約８４°で効率は８０％を超え、特に７５°から８５°が好ましいことが分かった。傾斜角度が９０°に近い方かよいのは、その方がターゲットに対してより均一にプラズマループが移動するためである。従来のマグネトロンスパッタ装置においては、傾斜角度は４９°であった。従来のマグネトロンスパッタ装置のターゲット使用効率が５０％程度であった理由は、そこにもあると考えられる。【０２４７】
次に、本発明者は図１９に示す螺旋状板磁石群３のうち、Ｎ極が表面を向いている磁石の幅Ｗｎと、Ｓ極が表面を向いている磁石の幅Ｗｓに着目した。【０２４８】
具体的には、Ｓ極が表面を向いている磁石の幅Ｗｓを１４ｍｍで固定し、Ｎ極が表面を向いている磁石の幅Ｗｎを１４ｍｍと１８ｍｍとし、ターゲットの消耗分布を計算し、利用効率を計算した。磁石径は１５０ｍｍ、磁石間隔は１２ｍｍとした。【０２４９】
Ｗｓが１８ｍｍと、Ｓ磁石幅をＮ磁石幅より大きくして、ループ形状をあまり変化させずに水平磁場だけを増強することを狙った場合のターゲット側から見た図を図３１に示し、Ｓ磁石幅と消耗分布の関係を図３２に、利用効率および水平磁場強さとの関係を図３３に示す。【０２５０】
図３２および図３３に示すように、Ｗｓが１８ｍｍの時に水平磁場５００ガウス以上、削れ幅１２ｃｍ、利用効率は８７．６％を実現した。従って、Ｓ磁石幅をＮ磁石幅より大きくすることが好ましいことが分かった。【０２５１】
次に、磁石を大型化することについて検討した。磁石径を９４ｍｍ（このときのプラズマループ幅は７６ｍｍ、磁場が５００Ｇを超える幅は４２ｍｍであった）、１５０ｍｍ、２６０ｍｍ（このときのプラズマループ幅は１１８ｍｍ、磁場が５００Ｇを超える幅は５０ｍｍであった）に変化させた場合のエロージョン分布を図３４に、プラズマループ幅およびエロージョン幅との関係を図３５にそれぞれ示す。なお、ループは一重とした。図３５に示すように磁石径を大きくしてもエロ−ジョン幅はあまり広くならず、１５０ｍｍ程度として、複数台を並べて使用した方が好ましいことが分かった。特に大型基板への高速成膜のためには複数台を並べる、すなわち、回転マグネットプラズマ励起部を、回転軸が基板の移動方向に直交するように、基板の移動方向に複数本並べるのが好ましい。【０２５２】
なお、利用効率を８０％にするためのパラメータは上記に限定されるものではなく、種々のパラメータを選択可能である。ただし、セルフバイアス電圧については、１００Ｖから７００Ｖ程度まで変化させてみたが、ターゲット使用効率にはあまり影響しないことが分かった。従って、磁石構造の各パラメーターが重要である。【０２５３】
このように、第６の実施の形態によれば、磁場の曲率半径と、電子のラーモア半径から、ターゲットの消耗分布をシムレーションし、螺旋状板磁石群３の磁石間隔ｓ、螺旋状板磁石群３のループ数ｍ、磁石板厚ｔｍ、Ｎ極が表面を向いている磁石の幅ＷｎとＳ極が表面を向いている磁石の幅Ｗｓとの差、回転磁石径などのパラメータを調整することにより、ターゲットの利用効率を８０％以上にできることが分かった。【０２５４】
次に、ターゲットの材料を無駄なく使用でき、材料の使用効率を向上させる手法について検討する。図３６を参照すると、ターゲット１から飛び出した材料粒子は一部がプラズマ遮蔽部材１６に付着してしまう。ターゲット１から飛び出した材料粒子の合計で基板１０に付着した材料粒子の合計を割った値を付着効率とすれば、材料使用効率はターゲット使用効率と付着効率との積で表すことができる。従って、材料の使用効率を向上させるためには、上に述べたようにしてターゲット使用効率を増加させると共に、付着効率を大きくする必要がある。そのためには、図３７に示すように、スリット１８の幅をプラズマの幅に近付け、幅の差を２０ｍｍ以内、好ましくは１０ｍｍ以内とすることが良い。さらに、スリット１８、従ってプラズマ遮蔽部材１６をなるべくターゲットに近付けること、（両者の距離は１５〜３ｍｍとするのが好ましい）が分かった。【０２５５】
表４に各パラメータと材料使用効率との関係を示す。材料使用効率を向上させるためには、上に述べたように、ターゲット使用効率の向上、プラズマの幅を大きくすること、スリットの幅をプラズマの幅に近付けること、スリットとターゲットをなるべく近付けること、が必要である。【０２５６】
【表４】
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【０２５７】
なお、磁石寸法、基板寸法等は上記の例に限定されるものではない。また、上記の例では周辺固定磁石の表面磁極をＳ極としたが、これをＮ極としてもよい。その場合には、螺旋状板磁石の幅はＮ極の方をＳ極より大きくした方がよい。【０２５８】
また、第６の実施の形態では第１の実施の形態と同様に、螺旋状板磁石群３の各板磁石はその板面の垂直方向に磁化されており、柱状回転軸２に螺旋状に貼り付けて複数の螺旋を形成し、柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極、すなわちＮ極とＳ極を形成している。【０２５９】
また、第６の実施の形態では固定外周板磁石４は、ターゲット１から見ると、螺旋状板磁石群３からなる回転磁石群を囲んだ構造をなし、ターゲット２の側がＳ極となるように磁化されている。【０２６０】
ただし、固定外周板磁石４は強磁性体であれば、必ずしもあらかじめ磁化されていなくてもよい。【０２６１】
また、螺旋状板磁石群３の各板磁石も、隣り合う螺旋の一方（第１の螺旋体）があらかじめ磁化されていれば、他方（第２の螺旋体）は磁化されていない強磁性体であってもよい。【０２６２】
このような構造であっても、あらかじめ磁化された螺旋体が他の強磁性体を磁化するため、表面のＮ極（またはＳ極）をループ状に取り囲むようなループ状の平面磁界が得られ、従来と同様のループ状のプラズマが得られる。【０２６３】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態を、図３８〜図３９を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する。本発明によるマグネトロンスパッタ装置は、第１の実施の形態において、螺旋状固定磁石群３の端部と固定外周板磁石４の回転軸方向と直交する短辺との間に自由回転磁石（移動磁石）２１を設けたものである。【０２６４】
図３８および図３９に示すように、自由回転磁石（移動磁石）２１は螺旋状固定磁石群３の端部と固定外周板磁石４の回転軸方向と直交する短辺との間に設けられている。【０２６５】
移動磁石２１は、固定外周磁石４の短辺に平行な回転軸２１ａを有するように設けられた柱状の形状を有し、回転軸２１ａを中心に図３９のＢ１方向に自由に回転可能である。【０２６６】
なお、移動磁石２１は回転軸２１ａと垂直な方向に磁化されている。【０２６７】
移動磁石２１の材質としては、後述する強磁場を緩和するために残留磁束密度、保磁力、エネルギー積が高い磁石が望ましい。本例では主成分がＦｅであるＳＳ４００が用いられている。【０２６８】
なお、移動磁石２１は、表面がプラズマに対して耐食性の非磁性体で覆われているのが望ましい。【０２６９】
移動磁石２１の表面を上記非磁性体（図示せず）で覆うことにより、移動磁石２１の表面がプラズマで腐食されるのを防いだり、表面に磁性体のゴミが付着するのを防止したりすることができ、装置内部が汚染されるのを防止できる。【０２７０】
非磁性体の材料としてはプラズマ耐食性材料が望ましく、例えばステンレス、アルミ合金が用いられる。【０２７１】
なお、本発明によるマグネトロンスパッタ装置は、ターゲットの温度上昇を防ぐため通路８に冷媒を流通させて冷却している。これに加えて、またはこれの代わりに、バッキングプレート６の両端に近い上方であって螺旋状板磁石群３の下の両側の空間部に冷却手段を設置してもよい。【０２７２】
それに加えて、例えばターゲットを取り付けたバッキングプレートの上下両空間（減圧されている）の圧力をほぼ等しくすることによって、バッキングプレートを薄くし、好ましくはターゲットの初期厚さの３０％以下とすることができる。【０２７３】
次に、第７の実施の形態におけるエロージョン形成およびその際の移動磁石２１の動作についてその詳細を説明する。第１の実施形態と同様、柱状回転軸２に多数の板磁石を配置することによって螺旋状板磁石群３を構成した場合、ターゲット側から螺旋状板磁石群３を見ると、図３に示すように、近似的に板磁石のＮ極の周りを両隣りの板磁石のＳ極および外周固定磁石のＳ極が囲んでいる配置となる。このような構成の下、螺旋状板磁石群３のＮ極から発生した磁力線は周辺のＳ極へ終端する。この結果として、板磁石面からある程度離れたターゲット面においては閉じたプラズマループ３０１が多数形成される。さらに、柱状回転軸２を回転させることで、多数のプラズマループ３０１は回転と共に回転軸方向へ動く。図３においては、矢印の示す方向へ動くこととなる。なお、螺旋状板磁石群３の端部においては、端部の一方からプラズマループ３０１が順次発生し、他方の端部で順次消滅する。【０２７４】
第７の実施の形態においても、第１の実施形態と同様に、柱状回転軸２を回転させながら、アルゴンガスを導入し、プラズマ励起を行うと、図６と同様に、回転軸の左端から安定してプラズマループ６０１が生成され、回転とともに移動して、図６の右側の写真（上から下に時間的に変化する様子を示す）から分かるように、回転軸の右端から安定して消滅している。【０２７５】
この状態ではプラズマ化ガスによりターゲット１は活性化して融解し、飛散するため、設置台１９を移動させ、被処理基板としての被処理基板１０をターゲット１と対向させることにより、飛散したターゲット１が被処理基板１０の表面に付着し、薄膜が形成（成膜）される。【０２７６】
ここで、螺旋状板磁石群３の極性の向きは時間とともに変化するため、回転座標によって、固定外周板磁石４の短辺とその対向面での螺旋状磁石の極性が一致し、強磁場が形成される。【０２７７】
例えば、図３９に示すように、Ｓ極が表面を向いている螺旋状板磁石群３の端面が固定外周板磁石４の短辺と対向した場合、対向面２３の極性がいずれもＳ極となる部分が存在するため、極性の反発により強磁場が形成されることになる。【０２７８】
強磁場が発生した領域は、ターゲット１の消耗速度が相対的に上昇するため、エロージョン分布が不均一となる。【０２７９】
エロージョン分布が不均一となると、ターゲットの使用効率が悪化し、また成膜した薄膜の膜厚も不均一となる。【０２８０】
第７の実施の形態においては、螺旋状板磁石群３と固定外周板磁石４との対向面２３の間に自由回転する移動磁石２１が設けられているため、磁石２１は自由回転によって対向面２３に逆の極性を向けることになり、図３９に示すように、発生する強磁場を緩和することができる。なお、移動磁石を自由回転とせず、図示しないアクチュエータ等を用いて、螺旋磁石の回転と同期して移動磁石２１を図３９のＢ１方向に回転させ、対向面２３に逆の極性を向けるようにしてもよい。【０２８１】
このように、第７の実施の形態によれば、マグネトロンスパッタ装置が螺旋状板磁石群３と固定外周板磁石４との対向面２３の間に設けられた移動磁石２１を有し、移動磁石２１を回転させ、対向面２３の極性と逆の極性を向けることにより、発生する強磁場を緩和する。【０２８２】
この結果、螺旋磁石の端部で７００Ｇ以上の強磁場が発生していたのを、６００Ｇ程度に抑制することができた。これによりターゲット１の局所的な消耗を防ぎ、エロージョン分布を均一にしてターゲット使用効率を向上させることができた。【０２８３】
なお、第７の実施の形態では第１の実施の形態と同様に、螺旋状板磁石群３の各板磁石はその板面の垂直方向に磁化されており、柱状回転軸２に螺旋状に貼り付けて複数の螺旋を形成し、柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極、すなわちＮ極とＳ極を形成している。【０２８４】
また、第７の実施の形態では固定外周板磁石４は、ターゲット１から見ると、螺旋状板磁石群３からなる回転磁石群を囲んだ構造をなし、ターゲット２の側がＳ極となるように磁化されている。【０２８５】
ただし、固定外周板磁石４は強磁性体であれば、必ずしもあらかじめ磁化されていなくてもよい。【０２８６】
また、螺旋状板磁石群３の各板磁石も、隣り合う螺旋の一方（第１の螺旋体）があらかじめ磁化されていれば、他方（第２の螺旋体）は磁化されていない強磁性体であってもよい。【０２８７】
このような構造であっても、あらかじめ磁化された螺旋体が他の強磁性体を磁化するため、表面のＮ極（またはＳ極）をループ状に取り囲むようなループ状の平面磁界が得られ、従来と同様のループ状のプラズマが得られる。【０２８８】
（第８の実施の形態）
本発明の第８の実施の形態を、図４０〜図４２を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する。【０２８９】
図４０〜図４２に示すように、本発明によるマグネトロンスパッタ装置は、螺旋状磁石の両端部において移動磁石３３を柱状回転軸２の側面と固定外周板磁石４の長辺との間に設けている。【０２９０】
移動磁石３３は、柱状回転軸２の回転軸と平行な回転軸３３ａを有するように設けられた柱状の形状を有し、図示しないアクチュエータ等を用いて、回転軸３３ａを中心に図４２のＢ２方向に回転可能である。【０２９１】
なお、移動磁石３３は回転方向と垂直な方向に磁化されている。【０２９２】
次に、移動磁石３３の動作について説明する。【０２９３】
前述のように、本発明によるマグネトロンスパッタ装置は螺旋状板磁石群３を回転させながら成膜を行うため、螺旋状板磁石群３の極性の向きが時間とともに変化する。【０２９４】
そのため、回転座標によっては、固定外周板磁石４の長辺との対向面の極性が一致し、強磁場が形成される場合がある。【０２９５】
例えば、図４２に示すように、Ｓ極が表面を向いている螺旋状板磁石群３の側面が固定外周板磁石４の長辺と対向した場合、対向面２３ａの極性がいずれもＳ極となる部分が存在するため、極性の反発により強磁場が形成されることになる。【０２９６】
強磁場が発生した領域は、ターゲット１の消耗速度が相対的に上昇するため、エロージョン分布が不均一となる。【０２９７】
エロージョン分布が不均一となると、ターゲットの使用効率が悪化することとなる。【０２９８】
ところが、第８の実施の形態においては、螺旋状板磁石群３と固定外周板磁石４との対向面２３ａの間に移動磁石３３が設けられているため、図示しないアクチュエータ等を用いて、移動磁石３３を図４２のＢ２方向に回転させ、対向面２３ａと逆の極性を向けることにより、図４２に示すように、発生する強磁場を緩和することができる。なお、移動磁石３３は自由回転するものとしてもよい。【０２９９】
すなわち、移動磁石３３を用いて磁場を調整することにより、エロージョン分布を均一にすることができ、ターゲット１の消耗および成膜した薄膜の膜厚を均一にすることができ、ターゲットの使用効率を向上させることができる。【０３００】
このように、第８の実施の形態によれば、マグネトロンスパッタ装置が柱状回転軸２の側面と固定外周板磁石４長辺との間に設けられた移動磁石３３を有し、移動磁石３３を回転させ、対向面２３ａの極性と逆の極性を向けることにより、発生する強磁場を緩和する。【０３０１】
従って、第７の実施形態と同一の効果を奏する。【０３０２】
なお、第８の実施の形態では第１の実施の形態と同様に、螺旋状板磁石群３の各板磁石はその板面の垂直方向に磁化されており、柱状回転軸２に螺旋状に貼り付けて複数の螺旋を形成し、柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極、すなわちＮ極とＳ極を形成している。【０３０３】
また、第８の実施の形態では固定外周板磁石４は、ターゲット１から見ると、螺旋状板磁石群３からなる回転磁石群を囲んだ構造をなし、ターゲット２の側がＳ極となるように磁化されている。【０３０４】
ただし、固定外周板磁石４は強磁性体であれば、必ずしもあらかじめ磁化されていなくてもよい。【０３０５】
また、螺旋状板磁石群３の各板磁石も、隣り合う螺旋の一方（第１の螺旋体）があらかじめ磁化されていれば、他方（第２の螺旋体）はあらかじめ磁化されていない強磁性体であってもよい。【０３０６】
このような構造であっても、あらかじめ磁化された螺旋体が他の強磁性体を磁化するため、表面のＮ極（またはＳ極）をループ状に取り囲むようなループ状の平面磁界が得られ、従来と同様のループ状のプラズマが得られる。【０３０７】
（第９の実施の形態）
本発明の第９の実施の形態を、図４３および図４４を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する。【０３０８】
図４３および図４４に示すように、本発明によるマグネトロンスパッタ装置は、移動磁石４３を柱状回転軸２の側面と固定外周板磁石４の長辺との間に設け、さらに移動磁石４３を柱状回転軸２の軸方向に移動可能な構造としている。【０３０９】
移動磁石４３は、柱状の形状を有し、図示しないアクチュエータ等を用いて、図４４のＢ３方向、即ち、柱状回転軸２の軸方向に移動可能である。【０３１０】
なお、移動磁石４３は移動方向と垂直な方向に磁化されている。【０３１１】
次に、移動磁石４３の動作について説明する。【０３１２】
前述のように、螺旋状板磁石群３の極性の向きは時間とともに変化するため、回転座標によって、固定外周板磁石４との対向面の極性が一致し、強磁場が形成される。【０３１３】
例えば、図４４に示すように、Ｓ極が表面を向いている螺旋状板磁石群３の側面の一部が固定外周板磁石４の長辺と対向した場合、対向面の極性がいずれもＳ極となる部分が存在するため、極性の反発により強磁場が形成されることになる。【０３１４】
強磁場が発生した領域は、ターゲット１の消耗速度が相対的に上昇するため、エロージョン分布が不均一となる。【０３１５】
エロージョン分布が不均一となると、ターゲット１の消耗が不均一となりターゲットの使用効率が悪化する。【０３１６】
ところが、第９の実施形態においては、螺旋状板磁石群３と固定外周板磁石４との対向面の間に移動磁石４３が設けられているため、図示しないアクチュエータ等を用いて、移動磁石４３を図４４のＢ３方向に移動させ、対向面の逆の極性を向けることにより、発生する強磁場を緩和することができる。【０３１７】
すなわち、移動磁石４３を用いて磁場を調整することにより、エロージョン分布を均一にすることができ、ターゲット１の消耗および成膜した薄膜の膜厚を均一にすることができ、ターゲットの使用効率を向上させることができる。【０３１８】
なお、移動磁石４３は柱状回転軸２の軸方向を回転軸として回転可能に構成してもよい。【０３１９】
このように構成することにより、第８の実施の形態と同様の効果を奏する。【０３２０】
このように、第９の実施の形態によれば、マグネトロンスパッタ装置が柱状回転軸２の側面と固定外周板磁石４の間に設けられた移動磁石４３を有し、移動磁石４３を移動させ、対向面の極性との逆の極性を向けることにより、発生する強磁場を緩和する。【０３２１】
従って、第８の実施の形態と同一の効果を奏する。【０３２２】
なお、第９の実施の形態では第１の実施の形態と同様に、螺旋状板磁石群３の各板磁石はその板面の垂直方向に磁化されており、柱状回転軸２に螺旋状に貼り付けて複数の螺旋を形成し、柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極、すなわちＮ極とＳ極を形成している。【０３２３】
また、第９の実施の形態では固定外周板磁石４は、ターゲット１から見ると、螺旋状板磁石群３からなる回転磁石群を囲んだ構造をなし、ターゲット２の側がＳ極となるように磁化されている。【０３２４】
ただし、固定外周板磁石４は強磁性体であれば、必ずしもあらかじめ磁化されていなくてもよい。【０３２５】
また、螺旋状板磁石群３の各板磁石も、隣り合う螺旋の一方があらかじめ磁化されていれば（磁石であれば）、他方は磁化されていない強磁性体であってもよい。【０３２６】
このような構造であっても、あらかじめ磁化された螺旋体が他の強磁性体を磁化するため、表面のＮ極（またはＳ極）をループ状に取り囲むようなループ状の平面磁界が得られ、従来と同様のループ状のプラズマが得られる。【０３２７】
（第１０の実施の形態）
本発明の第１０の実施の形態を、図４５を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する。【０３２８】
図４５に示すように、ターゲット１と対向して設けられたプラズマ遮蔽部材１６のスリット１８には、コリメータ５１が設けられている。【０３２９】
コリメータ５１はプラズマ遮蔽部材１６に固定されている。【０３３０】
コリメータ５１の材質は例えばＴｉ、Ｔａ、Ａｌ、ステンレススチール、またはそれらを含む金属である。【０３３１】
なお、コリメータ５１には除去手段として、コリメータ５１に電圧を印加する図示しない電源回路が接続されており、コリメータ５１と電源回路とでターゲット整列装置を構成している。【０３３２】
マグネトロンスパッタ装置を作動させると、飛散したターゲット材料がコリメータ５１に到達するが、コリメータ５１の方向と角度成分が一致しないターゲット材料は、コリメータ５１で反射されるか、コリメータ５１に付着する。【０３３３】
そのため、被処理基板１０（図の位置から右に移動してスリット１８の真下に配置される）に到達するターゲットの角度成分をそろえることができる。【０３３４】
なお、コリメータ５１に付着したターゲットは、コリメータ５１に除去手段としての図示しない電源回路を用いて電圧を印加することにより、除去できる。【０３３５】
なお、第１０の実施の形態では第１の実施の形態と同様に、螺旋状板磁石群３の各板磁石はその板面の垂直方向に磁化されており、柱状回転軸２に螺旋状に貼り付けて複数の螺旋を形成し、柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極、すなわちＮ極とＳ極を形成している。【０３３６】
また、第１０の実施の形態では固定外周板磁石４は、ターゲット１から見ると、螺旋状板磁石群３からなる回転磁石群を囲んだ構造をなし、ターゲット２の側がＳ極となるように磁化されている。【０３３７】
ただし、固定外周板磁石４は強磁性体であれば、必ずしもあらかじめ磁化されていなくてもよい。【０３３８】
また、螺旋状板磁石群３の各板磁石も、隣り合う螺旋の一方（第１の螺旋体）があらかじめ磁化されていれば、他方（第２の螺旋体）は磁化されていない強磁性体であってもよい。【０３３９】
このような構造であっても、あらかじめ磁化された螺旋体が他の強磁性体を磁化するため、表面のＮ極（またはＳ極）をループ状に取り囲むようなループ状の平面磁界が得られ、従来と同様のループ状のプラズマが得られる。【０３４０】
（第１１の実施の形態）
本発明の第１１の実施の形態を、図４６を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する
この実施例では、コリメータ６１はスリット１８ではなく、被処理基板１０を覆うように設けられ、被処理基板１０と一体となって搬送される。【０３４１】
コリメータ６１は被処理基板１０上に被せられており、スパッタ装置本体には固定されていない。【０３４２】
そのため、被処理基板１０の移動に伴い、コリメータ６１も移動する。【０３４３】
このように、被処理基板１０上にコリメータ６１を被せ、被処理基板１０の移動に伴って移動する構造としてもよく、このような構造とすることにより、第１０の実施の形態と比べて、コリメータ６１に付着するターゲットの量が少なくなる。【０３４４】
なお、第１１の実施の形態では第１の実施の形態と同様に、螺旋状板磁石群３の各板磁石はその板面の垂直方向に磁化されており、柱状回転軸２に螺旋状に貼り付けて複数の螺旋を形成し、柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極、すなわちＮ極とＳ極を形成している。【０３４５】
また、第１１の実施の形態では固定外周板磁石４は、ターゲット１から見ると、螺旋状板磁石群３からなる回転磁石群を囲んだ構造をなし、ターゲット２の側がＳ極となるように磁化されている。【０３４６】
ただし、固定外周板磁石４は強磁性体であれば、必ずしもあらかじめ磁化されていなくてもよい。【０３４７】
また、螺旋状板磁石群３の各板磁石も、隣り合う螺旋の一方（第１の螺旋体）があらかじめ磁化されていれば、他方はあらかじめ磁化されていない強磁性体であってもよい。【０３４８】
このような構造であっても、あらかじめ磁化された螺旋体が他の強磁性体を磁化するため、表面のＮ極（またはＳ極）をループ状に取り囲むようなループ状の平面磁界が得られ、従来と同様のループ状のプラズマが得られる。【０３４９】
以上、本発明を実施の形態によって説明したが、磁石寸法、基板寸法等は実施例に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０３５０】
本発明に係るマグネトロンスパッタ装置は、半導体ウェハ等に絶縁膜或いは導電性膜等の薄膜を形成するために使用できるだけでなく、フラットディスプレイ装置のガラス等の基板に対して種々の被膜を形成するのにも適用でき、記憶装置、磁気記録装置やその他の電子装置の製造においてスパッタ成膜のために使用することができる。【０３５１】
なお、本出願は、２００７年４月６日に出願された、日本国特許出願第２００７−１０１１５９号、２００８年３月４日に出願された、日本国特許出願第２００８−０５３９８１号、２００８年３月４日に出願された、日本国特許出願第２００８−０５２９３４号、および２００８年３月４日に出願された、日本国特許出願第２００８−０５２８９１号からの優先権を基礎として、その利益を主張するものであり、その開示はここに全体として参考文献として取り込む。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2008126811.tif 000040
【図２７】
2008126811.tif 000041
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
2008126811.tif 000050
【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年10月6日(2009.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を支持する設置台と、当該設置台に対向して設置され、ターゲットを取り付けるためのプレートと、前記プレートの前記設置台とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺に前記プレート面と平行に設置された固定外周体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記プレート上に前記ターゲットが取り付けられた場合、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記回転磁石体と前記固定外周体との相互作用により生じる前記柱状回転軸に発生するトルクが０．１Ｎ・ｍから１００Ｎ・ｍの範囲にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項３】
被処理基板を支持する設置台と、当該設置台に対向して設置され、ターゲットを取り付けるためのプレートと、前記プレートの前記設置台とは反対側に設置された磁石とを有し、前記プレートに前記ターゲットが取り付けられた場合、この磁石によって前記ターゲット表面に磁場を形成することにより前記ターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記ターゲット表面に、前記ターゲットと垂直方向の磁場成分が実質的に無く、前記ターゲットと平行方向の磁場成分、すなわち水平磁場のみが存在するループ上の領域を中心にプラズマループが形成され、前記水平磁場のみが存在するループ上の全ての位置における前記水平磁場成分が、５００ガウス以上１２００ガウス以下であることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４】
被処理基板を支持する設置台と、当該設置台に対向して設置され、ターゲットを取り付けるためのプレートと、前記プレートの前記設置台とは反対側に設置された磁石とを有し、前記プレートに前記ターゲットが取り付けられた場合、この磁石によって前記ターゲット表面に磁場を形成することにより前記ターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記ターゲット表面に、前記ターゲットと垂直方向の磁場成分が実質的に無く、前記ターゲットと平行方向の磁場成分、すなわち水平磁場のみが存在するループ上の領域を中心にプラズマループが形成され、前記水平磁場のみが存在するループ上の全ての位置における前記水平磁場成分のうち、最小値が最大値の６５パーセントから１００パーセントの範囲内にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項５】
請求項２において、
前記回転磁石体は、前記柱状回転軸周囲に形成された複数の螺旋体を含み、前記柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋体同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極であるＮ極とＳ極を形成している螺旋状磁石群であり、
前記固定外周体は前記プレート側からみて前記回転磁石体を囲んだ構造を成し、かつ前記プレート側にＮ極又はＳ極の磁極を形成しているかまたはあらかじめ磁化されていないものであることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項６】
請求項５において、前記柱状回転軸の軸に垂直な視線で前記柱状回転軸及び前記回転磁石体を見たときに、螺旋を形成する磁石の方向と、前記柱状回転軸の軸方向とがなす角度のうち、鋭角の方の角度が、７０°から８８°の間にあることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項７】
請求項５において、前記回転磁石体は、前記柱状回転軸に板磁石を螺旋状に設置することにより２個の螺旋を形成し、前記柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極であるＮ極とＳ極を形成している螺旋状板磁石群であることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項８】
請求項５において、前記回転磁石体は、前記柱状回転軸に板磁石を螺旋状に設置することにより４個、６個、８個、または１０個の螺旋を形成し、前記柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極であるＮ極とＳ極を形成している螺旋状板磁石群であることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項９】
請求項７において、前記柱状回転軸が中空構造の磁性体からなり、その厚みが、前記磁性体内部の全ての領域の磁束密度が、前記磁性体の飽和磁束密度の６５％以下となるように設定されていることを特徴とする記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１０】
請求項７において、前記柱状回転軸が中空構造の常磁性体からなり、その厚みが、前記常磁性体内の全ての領域における磁束密度が、前記回転磁石体を形成する磁石の残留磁束密度よりも小さくなるように設定されていることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１１】
請求項７において、前記固定外周体の前記ターゲットを取り付ける前記プレートとは反対側の面に、前記固定外周体と隣接して固定外周常磁性体が設置されていることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１２】
請求項７において、前記プレートに前記ターゲットを取り付けた場合、前記固定外周体から前記ターゲットの外側に向かう磁束が前記固定外周体から前記プレートに取り付けられた前記ターゲットの内側に向かう磁束よりも弱まるような手段を設けたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１３】
請求項７において、前記ターゲットを取り付ける前記プレートの厚さは、前記ターゲットの初期厚さよりも薄いことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１４】
被処理基板を支持する設置台と、当該設置台に対向して設置され、ターゲットを取り付けるためのプレートと、前記プレートの前記設置台とは反対側に設置された磁石とを有し、前記プレートに前記ターゲットが取り付けられた場合、
この磁石によって前記ターゲット表面に磁場を形成することにより前記ターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記ターゲット表面に複数のプラズマループが形成され、前記ターゲット表面と前記被処理基板表面との距離を３０ｍｍ以下とし、かつ前記設置台上に前記被処理基板を設置した場合、前記被処理基板表面での磁場が１００ガウス以下になるようにしたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１５】
被処理基板を支持する設置台と、当該設置台に対向して設置され、ターゲットを取り付けるためのプレートと、前記プレートの前記設置台とは反対側に設置された磁石とを有し、前記プレートに前記ターゲットが取り付けられた場合、
この磁石によって前記ターゲット表面に磁場を形成することにより前記ターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記ターゲット表面に複数のプラズマループが形成され、前記ターゲットを取り付ける前記プレートの厚さを前記ターゲットの初期厚さの３０％以下としたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１６】
請求項１５において、前記設置台と前記プレートとの間の第１の空間を減圧可能とし、前記プレートと前記磁石との間の第２の空間を減圧可能とし、前記第１および第２の空間の圧力を実質的に等しくすることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１７】
請求項１において、前記プレートは、前記ターゲットを貼り付ける金属製のバッキングプレートであり、前記回転磁石体は前記バッキングプレートより電気的に接続された金属製のプレートで囲まれており、
プラズマを励起する電力として、少なくとも高周波電力を前記金属製のプレートを介して前記ターゲットに印加する機構を備え、前記高周波電力は一つの周波数をもつ高周波電力、または複数の周波数を重畳させた高周波電力であり、
前記高周波電力のうち一番高い周波数をもつ高周波電力の真空における半波長の１０分の１の距離よりも短いピッチで回転軸方向に複数の給電点をもつことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１８】
請求項１において、前記磁石は、柱状回転軸の周囲に螺旋状に設けられた回転磁石体と、回転磁石体の周辺に前記プレート面と平行に設置された固定外周体とを含み、
前記回転磁石体は、表面がＳ極またはＮ極のいずれかになるように磁化された磁石を柱状回転軸に螺旋状に設けた第１の螺旋体と、該第１の螺旋体に平行して隣りあうように予め磁化されていない強磁性体を前記柱状回転軸に螺旋状に設けた第２の螺旋体とを含み、
前記回転磁石体を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１９】
請求項１において、前記回転磁石体を、前記水平磁場に捕捉された電子のラーモア半径および磁場の曲率半径で決まるターゲット消耗分布により決定されるターゲット利用効率を８０％以上とするような磁石構造としたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２０】
請求項１９において、前記第１の螺旋体および／または前記第２の螺旋体の構成を、以下の式（１）で表される前記ターゲットの利用効率が８０％以上となるような構成にしたことを特徴とする請求項４８に記載のマグネトロンスパッタ装置。
利用効率≡エロージョン部分の断面積／ターゲット初期の断面積…（１）
※ただし、利用効率は、ターゲットの最小厚が初期厚みの５％の時の計算値とする。
【請求項２１】
請求項１において、前記設置台と前記ターゲットを取り付ける前記プレートとの間に設置されたプラズマ遮蔽板を有し、該遮蔽板には前記基板と前記ターゲットとの間となる空間にスリットが形成され、前記スリットの幅と前記プラズマの幅との差が２０ｍｍ以内となるようにしたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２２】
請求項１において、前記設置台と前記プレートとの間に設置されたプラズマ遮蔽板を有し、前記設置台に前記被処理基板が設置され、前記プレートに前記ターゲットが取り付けられた場合、該遮蔽板は、前記被処理基板と前記ターゲットの間の空間に、スリットを形成し、前記遮蔽板と前記ターゲットの間隔を３〜１５ｍｍとなるようにしたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２３】
請求項１において、更に、装置内を移動可能に設けられた移動磁石を有し、
前記移動磁石を前記回転磁石体の回転に応じて移動させることにより、前記回転磁石体の回転座標によって生じる強磁場を緩和するように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２４】
請求項１において、更に、コリメータを有し、
前記コリメータを、飛散した前記ターゲットの飛散方向をそろえるように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【国際調査報告】
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