(57)【要約】  エロージョンされやすい部分の食刻速度を遅くし、ターゲットの利用効率が良好なスパッタ装置を提供する。マグネトロンカソード３１に取り付けられた矩形の磁気回路ユニット１１は、矩形の長辺部分磁石からなる直線部ユニット１１１と短辺部分の磁石を有する端部ユニット１１２の揺動距離が異なるように構成されている。ターゲット取付け面に平行なＸ方向において、端部ユニット１１２の揺動距離は直線部ユニット１１１よりも長い。
2013001715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、
前記真空容器の内部に配置され、成膜処理される基板を保持可能な基板ホルダーと、
前記基板ホルダーに対向してターゲットを取り付け可能なターゲット取付け面、及び、前記ターゲット取付け面に平行な第１方向に揺動可能な磁気回路ユニットを有するマグネトロンカソードと、を備え、
前記磁気回路ユニットは、前記第１方向と平行な方向に配置された磁石対を有する第１ユニットと、前記第１方向と交わる方向に配置された磁石対を有する第２ユニットを有し、
前記第２ユニットは、前記第１ユニットよりも揺動距離が長いことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記磁気回路ユニットは、２つの矩形の外周磁石と、前記２つの外周磁石の間に配置された中心磁石とを含み、
前記第１方向は、前記２つの外周磁石の前記矩形の長辺方向に直交し、且つ前記ターゲット取り付け面に平行な方向であり、
前記第２ユニットは、前記外周磁石の前記矩形の短辺部分を構成することを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記第２ユニットの前記第１方向における揺動距離は、前記第１ユニットの前記第１方向における揺動距離よりも長いことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタ装置。
【請求項４】
前記磁気回路ユニットは、前記第１方向に直交する第２方向にも揺動可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項５】
真空容器と、
前記真空容器の内部において基板を保持する基板ホルダーと、
前記基板ホルダーに対向してターゲットを取り付け可能なターゲット取付け面、及び、揺動可能な磁気回路ユニットを有するマグネトロンカソードと、を備え、
前記磁気回路ユニットは、磁石対を有する第１ユニットと、磁石対を有する第２ユニットとを含み、
前記第１ユニットの揺動範囲と前記第２ユニットとの揺動範囲とが互いに異な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、マグネトロンカソードを備えるスパッタ装置に係り、特に磁気回路ユニットが揺動するマグネトロンカソードを備えるスパッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタ装置のカソードには様々なものがある。これらの中で、平板状のターゲットの背面側に磁石を有するマグネトロンカソードが多く使われている。マグネトロンカソードは形状及び磁気回路ユニットの動作という二つの観点から分類できる。ここで、マグネトロンカソードの形状はマグネトロンカソードに取り付けられるターゲットの形状によって定まり、略円形と略矩形に大別できる。【０００３】
円形のマグネトロンカソードは半導体や磁気ディスクなど、被成膜物が円形のもの向けに多く用いられる。一方、矩形のマグネトロンカソードはディスプレイや太陽電池など、被成膜物が矩形のもの向けに多く用いられている。磁気回路ユニットの動作の観点からは、磁気回路ユニットが固定のものと揺動するものとに大別される。磁気回路ユニットを揺動させる理由は、ターゲットの利用効率を良くし寿命を長くするため、また、非エロージョン領域を無くすことによりターゲットからの発塵を低減するためである。【０００４】
マグネトロンカソードが矩形であり、磁気回路ユニットが揺動するマグネトロンカソードにおいては、マグネトロンカソードの長辺方向における端部の食刻速度が速いため、ターゲット利用効率が悪く寿命が短いという課題があり、この課題に対して様々な提案がなされている。その一つとして、磁石ユニットに高透磁率の磁気シャントを配置し、マグネトロンカソードの長辺方向端部の漏洩磁束密度を低くして、食刻速度を遅くする方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１１９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、磁石ユニットに磁気シャントを配置し食刻速度を遅くする方法には限界がある。なぜなら、マグネトロン放電は磁力により電子を拘束することにより成立しているからである。マグネトロンカソードの長辺方向端部の漏洩磁束密度を低くすることは、この箇所での電子の拘束力を弱めることと同義である。漏洩磁束密度を低くしすぎると電子を拘束出来なくなり、無終端のプラズマリングが形成できなくなる。すなわち、マグネトロン放電が形成可能な漏洩磁束密度の下限における食刻速度の下限が、この方法によるターゲットの利用効率・寿命の改善の限界となる。【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、エロージョンされやすい部分の食刻速度を遅くし、ターゲットの利用効率が良好な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】
【０００８】
本発明のスパッタ装置は、真空容器と、真空容器の内部に配置され、成膜処理される基板を保持可能な基板ホルダーと、基板ホルダーに対向してターゲットを取り付け可能なターゲット取付け面、及び、ターゲット取付け面に平行な第１方向に揺動可能な磁気回路ユニットを有するマグネトロンカソードと、を備え、磁気回路ユニットは、第１方向と平行な方向に配置された磁石対を有する第１ユニットと、第１方向と交わる方向に配置された磁石対を有する第２ユニットを有し、第２ユニットは、第１ユニットよりも揺動距離が長いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によればターゲット全体でより均一なエロージョンを実現できる。そのため、ターゲットの利用効率が良く、ターゲット寿命の長いスパッタ装置を提供することができる。【００１０】
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマグネトロンカソードを備えたスパッタ装置の断面図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態に係るマグネトロンカソードの磁気回路ユニットの平面図である。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態に係るマグネトロンカソードの磁気回路ユニットの拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る揺動装置と磁気回路ユニットの揺動状態を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る揺動装置と磁気回路ユニットの揺動状態を示す平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る揺動装置と磁気回路ユニットの揺動状態を示す平面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態にマグネトロンカソードによって生じるプラズマリングとターゲットの位置関係を示す平面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態にマグネトロンカソードによって生じるプラズマリングとターゲットの位置関係を示す平面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態にマグネトロンカソードによって生じるプラズマリングとターゲットの位置関係を示す平面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る揺動装置と磁気回路ユニットの揺動状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る揺動装置と磁気回路ユニットの揺動状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る揺動装置と磁気回路ユニットの揺動状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る磁気回路ユニットのＸ方向の揺動範囲の中央にあるときのエロージョンの形状を表す平面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る磁気回路ユニットのＸ方向の揺動範囲の左端にあるときのエロージョンの形状を表す平面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る磁気回路ユニットのＸ方向の揺動範囲の右端にあるときのエロージョンの形状を表す平面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る磁気回路ユニットを揺動させながらスパッタリングを行うことによってターゲットに形成されるエロージョンの形状をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１６】比較例に係る磁気回路ユニットのＸ方向の揺動範囲の中央にあるときのエロージョンの形状を表す平面図である。
【図１７】比較例に係る磁気回路ユニットのＸ方向の稼動範囲の左端にあるときのエロージョンの形状を表す平面図である。
【図１８】比較例に係る磁気回路ユニットのＸ方向の稼動範囲の右端にあるときのエロージョンの形状を表す平面図である。
【図１９】比較例に係る磁気回路ユニットを揺動させながらスパッタリングを行うことによってターゲットに形成されるエロージョンの形状をシミュレーションした結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種種の変更が可能である。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係わるマグネトロンカソード１を備えたスパッタ装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、スパッタ装置は、チャンバ２、マグネトロンカソード１、基板ホルダー１０を主要な構成要素として有している。また、スパッタ装置は、ターゲット裏板４に対してスパッタ成膜処理に必要な電力を印加するための電源１２を備えている。チャンバ２（真空容器）には、ターゲット３が接合されたターゲット裏板４が絶縁体５を介して取り付けられている。絶縁体５は、チャンバ２とターゲット裏板４を電気的に絶縁する部材である。チャンバ２、ターゲット裏板４、絶縁体５により、真空排気可能な処理室６が構成されている。
【００１４】
ターゲット裏板４は、ターゲット３がボンディングにより接合されるターゲット取付け面を有する。ターゲット取付け面は基板ホルダー１０に対向する平滑な面として形成されている。ターゲット３は成膜材料であり、上述のようにターゲット裏板４のターゲット取り付け面にボンディングされている。ターゲット裏板４の背面側（即ち、ターゲット裏板４のターゲット３側の第１面とその反対側の第２面のうち第２面の側）には、磁気回路ユニット１１が配置されている。また、ターゲット裏板４の背面側には、少なくともターゲット取付け面に平行なＸ方向（第１方向）に、磁気回路ユニット１１を往復運動させる揺動装置が設けられている。揺動装置については図３に基づいて後述する。
【００１５】
チャンバ２の内部には、基板９をターゲット３に対向するように保持できる基板ホルダー１０が設けられている。チャンバ２の排気口７には、不図示のコンダクタンスバルブ等を介して排気ポンプ等の排気装置が接続されている。チャンバ２には、プロセスガスの導入手段として、流量制御器（ＭＦＣ）などを備えたガス導入系８が接続されている。ガス導入系８からプロセスガスを所定の流量で供給する。プロセスガスとしては、例えば、アルゴン（Ａｒ）等の希ガスや、窒素（Ｎ２）等を含む単体または混合ガスを用いることができる。
【００１６】
本実施形態においては、真空隔壁としての機能するターゲット裏板４の背面側に磁気回路ユニット１１が配置されているが、ターゲット裏板４と磁気回路ユニット１１との間の位置に仕切り板を設け、仕切り板を真空隔壁とする構成であってもよい。磁気回路ユニット１１は、例えば、板Ａ（Ａ１，Ａ２）と、中心磁石Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）と、外周磁石Ｃ（Ｃ１，Ｃ２）とを含む。マグネトロンカソード１は、例えば、磁気回路ユニット１１と、揺動装置と、ターゲット裏板４とを含む。
【００１７】
図２Ａは本実施形態に係る磁気回路ユニット１１の概略平面図、図２Ｂは磁気回路ユニット１１の端部（図２ＡのＥ部分）の拡大図である。板Ａ（Ａ１，Ａ２）の上に、永久磁石から構成された中心磁石Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）と外周磁石Ｃ（Ｃ１，Ｃ２）とが互いに離間して配置されている。軸状の中心磁石Ｂを矩形の外周磁石Ｃが取り囲むように配置されている。中心磁石Ｂと外周磁石Ｃは紙面に対して略垂直方向に着磁されており、中心磁石Ｂと外周磁石Ｃの着磁方向は互いに逆になっている。このため、中心磁石Ｂと外周磁石Ｃとの間に無終端の磁気トンネルが形成される。磁気トンネルはターゲット取付け面の基板側に形成される。より具体的にはターゲット取付け面に配置されたターゲットの表面側に磁気トンネルが形成されることで安定したマグネトロン放電が可能となっている。
【００１８】
磁気トンネルが形成される一対の磁石を磁石対とすると、中心磁石Ｂ１と外周磁石Ｃ１はＸ方向（第１方向）に磁石対を形成しており、中心磁石Ｂ２と外周磁石Ｃ２の短辺部分はＹ方向に磁石対を形成している。外周磁石Ｃ１は中心磁石Ｂ１のＸ方向の両側に配置されているため、中心磁石Ｂ１はＸ方向の両側の外周磁石Ｃ１とそれぞれ磁石対を形成している。ここで、外周磁石Ｃ２の短辺部分とは、矩形状の外周磁石Ｃの短辺部分のことであり、特に、中心磁石Ｂの長手方向に位置する外周磁石Ｃ２の部分である。
【００１９】
なお、中心磁石Ｂと外周磁石Ｃの形状は軸状と矩形に限定されるものではない。例えば、外周磁石Ｃは端部ユニット１１２の形状を湾曲形状や三角形などの多角形にしてもよく。また、小型の磁石を多数組み合わせて中心磁石Ｂや外周磁石Ｃを構成することもできる。この場合、中心磁石Ｂ２と外周磁石Ｃ２の磁石対はＹ方向とはずれた方向に形成された部分を有する。
【００２０】
また、磁気回路ユニット１１は、図２に示すＤの箇所で、直線部ユニット１１１と端部ユニット１１２とに分割されている。直線部ユニット１１１（第１ユニット）は、外周磁石Ｃの長辺部分の多くを占める部分（外周磁石Ｃ１）と、中心磁石Ｂの長辺部分の多くを占める部分（中心磁石Ｂ１）とが板Ａ１上に配置されて構成されている。端部ユニット１１２（第２ユニット）は、外周磁石Ｃの短辺部分（外周磁石Ｃ２）と、中心磁石Ｂの短辺部分（中心磁石Ｂ２）とが板Ａ２上に配置されて構成されている。
【００２１】
短辺部分は、直線部ユニット１１１の長辺方向の両側（即ち、直線部ユニット１１１の一端部側と他端部側）に配置されている。磁気回路ユニット１１の揺動方向は、図２中のＸ方向を含む。ここで、Ｘ方向は、矩形の外周磁石Ｃの長辺部分に直交する方向である。また、マグネトロンカソード１は、磁気回路ユニット１１の直線部ユニット１１１の揺動距離と端部ユニット１１２の揺動距離とをそれぞれ独立して設定できるように構成されている。
【００２２】
図３〜５は揺動装置と磁気回路ユニットの揺動状態を例示する平面図であり、スパッタ装置の上方からマグネトロンカソード１を見た模式図である。図３〜５に基づいて揺動装置の構成・動作を説明する。なお、磁気回路ユニット１１の位置をわかりやすく示すため、図３〜５中ではターゲット３を破線で示した。
【００２３】
図３は磁気回路ユニット１１がＸ方向の可動範囲の中央にある場合を示す。直線部ユニット１１１とその両側に配置された端部ユニット１１２のそれぞれにナット１１３ａ，１１３ｂが取り付けられており、直線部ユニット１１１と端部ユニット１１２はそれぞれ、ナット１１３ａ，１１３ｂを介してねじ軸１１４ａ，１１４ｂに接続されている。それぞれのねじ軸１１４ａ，１１４ｂは、モータ１１５ａ，１１５ｂにそれぞれ接続されている。ねじ軸１１４ａ，１１４ｂはモータ１１５ａ，１１５ｂによって回転（正転・反転）される。すなわち、ナット１１３ａ，１１３ｂとねじ軸１１４ａ，１１４ｂとでボールねじ機構が構成されている。直線部ユニット１１１と端部ユニット１１２は、ねじ軸１１４ａ，１１４ｂの回転に伴いＸ方向に揺動する。また、直線部ユニット１１１と端部ユニット１１２とは互いに異なるモータ１１５ａ，１１５ｂによって駆動されるため、モータ１１５ａとモータ１１５ｂとに互いに異なる回転動作をさせることにより、直線部ユニット１１１と端部ユニット１１２とを互いに異なる揺動距離で揺動させることが可能である。
【００２４】
図４、５はそれぞれ、磁気回路ユニット１１の直線部ユニット１１１と端部ユニット１１２がＸ方向の可動範囲の左端及び右端にある場合を示している。上述のように、直線部ユニット１１１と端部ユニット１１２とを互いに異なる揺動距離で揺動させることが可能であるので、端部ユニット１１２の揺動距離を直線部ユニット１１１の揺動距離に比べて長くすることができる。また、上述の構成によれば、直線部ユニット１１１と端部ユニット１１２の揺動距離をモータの制御の変更のみで行うことができるため簡便である。
【００２５】
上述の実施形態においては、Ｘ方向への揺動装置としてボールねじを用いた機構を採用した。しかしながら、本発明の効果は揺動装置の具体的な構成には依存しないため、揺動装置として、他の構造を採用することができる。
他の揺動装置の構成としては、揺動の動力は一つであり、動力から直線部ユニット１１１や端部ユニット１１２に至るまでの動力伝達経路においてギアを介し、それらのギア比を変える装置が考えられる。さらに他の揺動装置の構成としては、揺動の動力は一つであり、直線部ユニット１１１と端部ユニット１１２の夫々に設けられたクランクを備え、直線部ユニット１１１と端部ユニット１１２のクランク円盤を異なるものにする装置が考えられる。さらに他の揺動装置の構成としては、ラックアンドピニオンや偏芯カムを用いた構成が考えられる。
【００２６】
図６〜８はそれぞれ、磁気回路ユニット１１がマグネトロンカソード１のＸ方向の移動範囲の中央、同左の揺動端、同右の揺動端にあるときのプラズマリング１４の位置と形状を例示する平面図である。図１０、１１から明らかであるように、マグネトロンカソード１の直線部分の両側に配置された端部に対応する部分におけるプラズマリングの移動距離は、直線部分に対応する部分におけるプラズマリングの移動距離に比べて長い。端部ユニット１１２の移動距離（移動範囲）が直線部ユニット１１１の移動距離（移動範囲）よりも大きいためである。ここで、移動距離（移動範囲）が大きいことは、移動スピードが速いことを意味し、これは移動範囲における食刻速度の分布の平坦化（均一化）に寄与する。この磁気回路ユニット１１の動きによって、マグネトロンカソード１の長辺方向の端部におけるターゲットの食刻速度を遅くすること、あるいは、食刻速度の分布を平坦化（均一化）することが可能となり、ターゲットの利用効率を良くし寿命を長くすることができる。
【００２７】
以上のように、磁気回路ユニット１１を複数のユニットで構成し、該複数のユニットの移動範囲（揺動範囲）を個別に定めることによってターゲットの食刻速度の分布を平坦化（均一化）し、ターゲットの利用効率を向上させることができる。
【００２８】
（第２の実施形態）
図９〜１１は第２の実施形態に係るマグネトロンカソード３１に取り付けられた磁気回路ユニットの揺動状態を例示する断面図である。図９〜１１に基づいてマグネトロンカソード３１の構成・動作を説明する。図９は、磁気回路ユニット１１（１１１、１１２）がＹ方向の移動範囲の中央にあるときを示している。なお、以下の各実施の形態において、第１の実施形態と同様部材、配置等には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２９】
本実施形態のマグネトロンカソード３１は、上述のＸ方向の揺動装置（第１揺動装置）に加えて、ターゲット取り付け面に平行なＹ方向（図９参照）の揺動装置（第２揺動装置）を合わせて備えている点で第１の実施形態と異なっている。Ｙ方向の揺動装置は、磁気回路ユニット１１を支持するＸ方向の揺動装置全体を、Ｙ方向に揺動させる構成であり、Ｘ方向の揺動装置を支持する支持板１１７と、支持板１１７をＹ方向に揺動させるボールねじ機構とを主要な構成要素として備えている。本実施形態においてＹ方向はＸ方向と直交しているが、Ｙ方向とＸ方向が直交する構成に限定されない。
【００３０】
支持板１１７は、Ｘ方向の揺動装置を支持する部材であり、Ｘ方向の揺動装置には磁気回路ユニット１１（１１１、１１２）が取り付けられている。ボールねじ機構は、ナット１１８とねじ軸１１９を主要な構成要素として有している。ナット１１８は支持板１１７に取り付けられており、ねじ軸１１９及びねじ軸１１９に接続されたモータ１２０はチャンバ２側に取り付けられている。モータ１２０の動力により、ねじ軸１１９は回転（正転・反転）する。ナット１１８を介してねじ軸１１９に連結されている支持板１１７は、ねじ軸１１９の回転動作に伴いＹ方向に揺動する。
【００３１】
本実施形態のマグネトロンカソード３１を用いた成膜装置によれば、マグネトロンカソード３１の長辺方向の端部の食刻速度を遅くすることが可能となり、ターゲットの利用効率を良くし寿命を長くすることができる。本実施形態のマグネトロンカソード３１は、磁気回路ユニット１１の全体がＹ方向にも揺動するため、第１の実施形態のマグネトロンカソード１よりもカソードの長辺方向端部の食刻速度を遅くすることができる。
【００３２】
上述の本実施形態のマグネトロンカソード３１は、Ｙ方向に磁気回路ユニット１１の全体が同じ距離揺動し、Ｘ方向では直線部ユニット１１１と端部ユニット１１２の揺動距離が互いに異なる構成である。しかしながら、Ｘ方向に磁気回路ユニット１１の全体が同じ揺動距離で揺動し、Ｙ方向で直線部ユニット１１１と端部ユニット１１２の揺動距離が互いに異なるように構成することもできる。この場合、２つの端部ユニット１１２を直線部ユニット１１１からＹ方向にそれぞれ離間させて配置しておき、Ｙ方向の揺動端において直線部ユニット１１１よりも端部ユニット１１２が大きくＹ方向に揺動する構成とすることが考えられる。この場合は支持板に連結されるのはＸ方向の揺動装置である。
【００３３】
（実施例）
上述の第２の実施形態のマグネトロンカソード３１を用いて、端部ユニット１１２の揺動距離を直線部ユニット１１１の揺動距離よりも長く設定した実施例について説明する。図１２、１３、１４にそれぞれ、磁気回路ユニット１１がＸ方向の稼動範囲の中央、同左の揺動端、同右の揺動端にあるときのターゲットのエロージョン１５の形状を表す平面図を示す。エロージョンの形状はプラズマリング１４の位置からシミュレーションした。このとき、エロージョンは、プラズマリング１４のリングを横切る断面方向においてガウス分布に従うものとした。
【００３４】
なお図１２〜１４においては、図６〜８のプラズマリング１４の形状に対応させたエロージョン１５を描いた。すなわち、磁気回路ユニット１１が左右の揺動端に位置しているとき、直線部ユニット１１１よりも端部ユニット１１２がＸ方向の外側に位置する条件でのエロージョン１５の形状とした。
【００３５】
図１５は、磁気回路ユニット１１を揺動させながらスパッタリングを行うことによってターゲット４に形成されるエロージョン１６の形状をシミュレーションした結果を示している。図１５のシミュレーションにおいて、磁気回路ユニット１１のＸ方向の揺動距離は、直線部ユニット１１１を±５５ｍｍ、端部ユニット１１２を±７０ｍｍとした。また、磁気回路ユニット１１のＹ方向の揺動距離は±２５ｍｍである。なお、カソードの寸法は、３００ｍｍ × ９２０ｍｍである。このシミュレーション結果において、ターゲット４の利用効率は５０．０％であった。図１５中でエロージョン１６の深さに応じて符号１６ａ，１６ｂ，１６ｃを付した。符号１６ｃが最もエロージョンの深い場所を示している。なお、ターゲット利用率は、エロージョンが最も深い部分がターゲット裏板４に達したときのターゲット３全体の使用量の割合である。
【００３６】
（比較例）
本比較例では、端部ユニット１１１と直線部ユニット１１２とに分割されていない磁気回路ユニット（一体の磁気回路ユニット）について説明する。図１６、１７、１８にそれぞれ、一体の磁気回路ユニットがマグネトロンカソードのＸ方向の移動範囲の中央、同左の揺動端、同右の揺動端にあるときのエロージョン１８の形状を表す平面図を示す。エロージョンの形状はプラズマリング１５の位置からシミュレーションした。このとき、エロージョン１８は、プラズマリング１５のリングを横切る断面方向においてガウス分布に従うものとした。
【００３７】
図１９は、一体の磁気回路ユニットを揺動させながらスパッタリングを行うことによってターゲット４に形成されるエロージョン１９の形状をシミュレーションした結果を示している。図１９のシミュレーションにおいて、一体の磁気回路ユニットのＸ方向の揺動距離は±５５ｍｍ、Ｙ方向の揺動距離は±２５ｍｍとした。なお、カソードの寸法は、３００ｍｍ × ９２０ｍｍである。図１９中でエロージョン１９の深さの違いに応じて符号１９ａ，１９ｂ，１９ｃを付した。符号１９ｃが最もエロージョンの深い場所を示している。
【００３８】
このシミュレーションにおけるターゲット４の利用効率は３９．９％と算出された。なお、実測されたエロージョンにおけるターゲット４の利用効率は３９．３％であった。ターゲット４の利用効率の実測は、実測されたエロージョンの体積を求めることにより行った。エロージョンはレーザ変位センサを備えた三次元測定器を用いて測定された。図１９のシミュレーション結果を、図１５に示した実施例のシミュレーション結果と比較すると、実施例は比較例に比べて端部付近と直線部分のエロージョン深さの差が小さく、ターゲットの利用効率が高いことがわかる。
【００３９】
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
【００４０】
本願は、２０１１年６月３０日提出の日本国特許出願特願２０１１−１４５７０８を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
【符号の説明】
【００４１】
Ｘ，Ｙ  揺動方向
１、３１  マグネトロンカソード
２  チャンバ
３  ターゲット
４  ターゲット裏板
５  絶縁体
６  処理室
７  排気口
８  ガス導入系
９  基板
１０  基板ホルダー
１１  磁気回路ユニット
１２  電源
１４  プラズマリング
１５，１６，１８，１９  エロージョン
Ａ，Ａ１，Ａ２  板
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２  中心磁石
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２  外周磁石
１１１  直線部ユニット
１１２  端部ユニット
１１３ａ，１１３ｂ，１１８  ナット
１１４ａ，１１４ｂ，１１９  ねじ軸
１１５ａ，１１５ｂ，１２０  モータ
１１７  支持板
【図１】
2013001715.tif 000003
【図２Ａ】
2013001715.tif 000004
【図２Ｂ】
2013001715.tif 000005
【図３】
2013001715.tif 000006
【図４】
2013001715.tif 000007
【図５】
2013001715.tif 000008
【図６】
2013001715.tif 000009
【図７】
2013001715.tif 000010
【図８】
2013001715.tif 000011
【図９】
2013001715.tif 000012
【図１０】
2013001715.tif 000013
【図１１】
2013001715.tif 000014
【図１２】
2013001715.tif 000015
【図１３】
2013001715.tif 000016
【図１４】
2013001715.tif 000017
【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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【手続補正書】
【提出日】平成25年12月10日(2013.12.10)
【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】
真空容器と、
前記真空容器の内部に配置され、成膜処理される基板を保持可能な基板ホルダーと、
前記基板ホルダーに対向してターゲットを取り付け可能なターゲット取付け面、及び、磁気回路ユニットを有するマグネトロンカソードと、を備え、
前記磁気回路ユニットは、磁石対を有し前記ターゲット取付け面に平行な第１方向に揺動可能な第１ユニットと、磁石対を有し前記第１方向に搖動可能な前記第２ユニットとを含み、
前記第１ユニットと前記第２ユニットとは、前記第１方向と交わる方向における位置が互いに異なり、
前記第２ユニットは、前記第１ユニットよりも揺動距離が長いことを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
前記磁気回路ユニットは、矩形の長辺方向を構成する２つの軸状の外周磁石と、前記２つの外周磁石の間に配置された中心磁石とを含み、
前記第１方向は、前記２つの外周磁石の前記矩形の長辺方向に直交し、且つ前記ターゲット取り付け面に平行な方向であり、
前記第２ユニットは、前記外周磁石の前記矩形の短辺部分を構成することを特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記第２ユニットの前記第１方向における揺動スピードは、前記第１ユニットの前記第１方向における揺動スピードよりも遅いことを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタ装置。
【請求項４】
前記第１および第２ユニットは、前記第１方向に直交する第２方向にも揺動可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
【請求項５】
真空容器と、
前記真空容器の内部において基板を保持する基板ホルダーと、
前記基板ホルダーに対向してターゲットを取り付け可能なターゲット取付け面、及び、磁気回路ユニットを有するマグネトロンカソードと、を備え、
前記磁気回路ユニットは、磁石対を有し第１方向に搖動可能な第１ユニットと、磁石対を有し前記第１方向に搖動可能な第２ユニットとを含み、
前記第１ユニットと前記第２ユニットとは、前記第１方向と交わる方向における位置が互いに異なり、
前記第１ユニットの揺動範囲と前記第２ユニットとの揺動範囲とが互いに異なることを特徴とするスパッタ装置。
【国際調査報告】
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