(57)【要約】  静的な磁界（ＨS）を用いてスパッタリングが行なわれる。再堆積に晒されるスパッタリング表面（３）の腐食されない領域を、前記静的な磁界（ＨS）に対して変調磁界（Ｈm）を重畳させることにより、静的な磁界に関与する磁極のうちの１つの近くで静的な磁界（ＨS）を変調することによって最小化または取除かれる。
2009520878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのスパッタコーティングされた基板を製造する方法であって、
スパッタリング表面を有する少なくとも１つのスパッタ目標を含む目標構成からの前記少なくとも１つの基板を磁界向上スパッタコーティングするステップを含み、これにより、
・第１の静的細長磁極配列および第２の静的細長磁極配列により前記表面の上に時変の磁界を生成し、前記第１および第２の静的細長配列は互いに間隔を置くとともに、一方が他方に沿い、かつ少なくとも一方が前記スパッタリング表面の下にあるよう配置され、前記第１および第２の静的細長配列は、前記表面に垂直なそれぞれの面で考えると前記表面の上で弧を描き、前記面に垂直な方向で考えるとトンネルのようである磁力線のパターンを有する静的な磁界を共通に生成し、
・前記第１および前記第２の静的細長磁極配列のうちの一方の近くに、かつ前記一方の静的細長配列の少なくとも主な部分に沿って、前記静的な磁界に対して変調磁界を重畳させる、方法。
【請求項２】
時間および場所を関数として、前記少なくとも一方の静的細長配列に沿って、したがって前記一方の配列に沿った波のような態様で、前記変調を行なうステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記変調を行なうステップは、前記少なくとも一方の静的細長磁極配列の近くであって、それに対して垂直に、および／またはそれに沿って、単一または交互に異なる極性の磁極の配列を移動させるステップを含む、請求項１または２の１つに記載の方法。
【請求項４】
前記変調を行うステップは、前記少なくとも一方の静的細長磁極配列の近くであって、それに対して垂直に、および／またはそれに沿って、強磁性分路部材の配列を移動させるステップを含み、前記部材は前記移動の方向に相互に間隔を置く、請求項１〜請求項３の１つに記載の方法。
【請求項５】
第３の静的細長磁極配列を設けるステップをさらに含み、前記第２の静的配列は前記第１および第３の静的細長配列の間に、かつ前記スパッタリング表面の下に配置され、前記変調は、前記第２の静的細長磁極配列の近くで、かつそれに沿って前記変調を行なうステップを含む、請求項１〜請求項４の１つに記載の方法。
【請求項６】
前記重畳される変調磁界を前記静的な磁界よりも強くなるよう選択するステップを含む、請求項１〜請求項５の１つに記載の方法。
【請求項７】
前記重畳される変調磁界を、それが重畳される前記静的な磁界よりも弱くなるよう選択するステップを含む、請求項１〜請求項６の１つに記載の方法。
【請求項８】
前記変調磁界を実現することは、ある軸について回転可能であり、かつ前記少なくとも一方の静的細長配列の近くであるとともにそれに沿ってドラムを設けることを含み、前記ドラムは強磁性部材および磁極の少なくとも一方の少なくとも１つのパターンを有する、請求項１〜請求項７の１つに記載の方法。
【請求項９】
前記パターンは前記ドラムの表面の周りの螺旋パターンである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
一方が他方の傍にあるよう配置される少なくとも２つの目標を設けることで、前記一方の静的細長磁極配列は前記少なくとも２つの目標の間に実質的に存在する、請求項１〜請
求項９の１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記第１および第２の静的細長磁極配列に沿って、かつそれらの間に配される磁気双極子の静的細長配列を用いて、双極子の軸が前記表面に実質的に平行であるとともにその下にある状態で、前記静的な磁界を平坦化するステップをさらに含む、請求項１〜請求項１０の１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記第１および第２の静的細長磁極配列に沿って、かつそれらの間に配されるとともに、前記第３および第２の静的細長磁極配列の間に配される磁気双極子の静的細長配列を用いて、双極子の軸が前記スパッタリング表面に対して実質的に平行であるとともにその下にある状態で、前記静的な磁界を平坦化するステップをさらに含む、請求項５〜請求項１１の１つに記載の方法。
【請求項１３】
・スパッタリング表面を有する少なくとも１つのスパッタ目標と、
・前記目標に沿った第１の静的細長磁極配列と、
・前記第１の静的細長磁極配列と相互に間隔を置くとともにそれに沿って配置される第２の静的細長磁極配列とを含み、前記第１および前記第２の静的細長磁極配列のうちの少なくとも一方は前記スパッタリング表面の下に配置され、前記第１および第２の静的細長配列は、前記スパッタリング表面に垂直なそれぞれの面で考えると前記スパッタリング表面の上で弧を描くとともに、前記面に対して垂直な方向で考えるとトンネルのようである磁力線のパターンを有する静的な磁界を共通に生成し、さらに
・前記第１および第２の静的細長磁極配列の一方の近くに駆動により移動可能である、相隔たる強磁性部材および磁極の少なくとも一方の動的配列を含む、スパッタリングソース。
【請求項１４】
強磁性部材および磁極の少なくとも一方の前記動的配列は、前記第１および第２の静的細長磁極配列のうちの前記一方の近くであって、それに対して垂直に、および／またはそれに沿って駆動により移動可能である、請求項１３に記載のソース。
【請求項１５】
第３の静的細長磁極配列を含み、前記第２の静的細長配列は前記第１および前記第３の静的細長配列の間であるとともに、それらからは離れて、かつ前記スパッタリング表面の下に配置され、前記一方の静的細長磁極配列は前記第２の配列である、請求項１３または請求項１４の１つに記載のソース。
【請求項１６】
前記静的な磁界は、前記一方の静的細長磁極配列に沿うとともにその近くの共通位置で考えると、前記動的配列の前記磁極の少なくともある部分で生成される磁界よりも強い、請求項１３〜請求項１５の１つに記載のソース。
【請求項１７】
前記静的な磁界は、前記一方の静的細長磁極配列に沿うとともにその近くの共通位置で考えると、前記動的配列の前記磁極の少なくともある部分で生成される磁界よりも弱い、請求項１３〜請求項１６の１つに記載のソース。
【請求項１８】
前記動的配列は、ある軸について駆動回転可能であるとともに強磁性部材および磁極のうちの前記少なくとも一方のパターンを含むドラムを含む、請求項１３〜請求項１７の１つに記載のソース。
【請求項１９】
前記パターンは前記ドラムの表面の周りの螺旋パターンである、請求項１８に記載のソース。
【請求項２０】
一方が他方の傍にあるよう配置される少なくとも２つの目標を含み、前記一方の静的細
長磁極配列は前記少なくとも２つの目標の間に実質的に存在する、請求項１３〜請求項１９の１つに記載のソース。
【請求項２１】
少なくとも前記第１および前記第２の静的細長磁極配列に沿って、かつそれらの間に磁気双極子の静的細長配列を含み、前記双極子の軸は、前記スパッタリング表面と実質的に平行であり、前記スパッタリング表面の近くであるとともにその下にある、請求項１３〜請求項２０の１つに記載のソース。
【請求項２２】
プラズマ密度を変調する方法であって、
・磁極の螺旋パターンを有するとともに自身の軸について回転するドラムにより独占的にプラズマにおいて磁界を生成するステップを含む、方法。
【請求項２３】
少なくとも１つのスパッタコーティングされた基板を製造する方法であって、
・スパッタリング表面を有する少なくとも１つのスパッタ目標を含む目標構成からの前記少なくとも１つの基板を磁界向上スパッタコーティングするステップを含み、これにより、
・第１の静的細長磁極配列および第２の静的細長磁極配列により前記表面の上に時変の磁界を生成するステップを含み、前記第１および第２の静的細長配列は互いに間隔を置くとともに、一方が他方に沿い、かつ少なくとも一方が前記スパッタリング表面の下にあるよう配置され、前記第１および第２の静的細長配列は、前記表面に垂直なそれぞれの面で考えると前記表面の上で弧を描き、前記面に垂直な方向で考えるとトンネルのようである磁力線のパターンを有する静的な磁界を共通に生成し、前記方法はさらに、
・前記第１および前記第２の静的細長磁極配列のうちの少なくとも一方の近くで、変調の態様で前記静的な磁界を制御可能に不均衡にするステップを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は一般的に、少なくとも１つのスパッタコーティングされた基板を製造する方法に関し、この方法はスパッタリング表面を有する少なくとも１つのスパッタ目標を含む目標構成からの少なくとも１つの基板の磁界向上スパッタコーティングを含む。
【０００２】
この発明はさらに、スパッタリングを向上させるよう、スパッタリング表面と磁界生成部材とを有する少なくとも１つの目標を含むスパッタリングソースに関する。
【背景技術】
【０００３】
真空堆積処理により基板をコーティングする技術では、スパッタリングは長くから公知である。これによって、真空チャンバの中でアノードと目標のカソードとの間に電界が印加され、処理ガス、通常はたとえばアルゴンのような希ガス、が真空チャンバ内に注入される。単純に言えば、処理ガスは、上述した電界により目標のスパッタリング表面に向かって加速される正の希ガスイオンを形成するよう衝突によりイオン化され、そこから、目標材料が真空雰囲気内にスパッタリングされ、コーティングされることになる１つ以上の基板の上に堆積される。処理ガスを反応性ガスと置換または処理ガスに反応性ガスを加えることにより、このような反応性ガスはスパッタリング表面の近くのプラズマにおいて活性化され、反応性ガスとスパッタリングされた目標材料との反応生産物を用いて基板においてコーティングをする。
【０００４】
このガスイオン化処理により自由になる電子は、進行中のイオン化に実質的に貢献する。
【０００５】
このようなスパッタリング処理は、目標のカソードに印加される電界に対して垂直な磁界成分を用いて、目標のスパッタリング表面の近くに磁界を印加することにより向上され得る。このような磁界印加の一般的な効果には、特に軽量電子の付加的な加速があり、これによりガス分子のイオン化率が増加し、したがって印加された磁界の領域でプラズマ密度が増加する。
【０００６】
磁界向上スパッタリングの効果は上述した磁界を成形することによりさらに向上し、これにより、スパッタリング表面に垂直な面で考えると、スパッタリング表面の上で弧を描く（arc）磁力線のパターンが得られるとともに、さらに上述した面に垂直な方向で考えると、それぞれの技術ではしばしば磁力線の閉ループトンネルと述べられるスパッタリング表面に沿った閉ループが形成される。この技術は一般的にはマグネトロンスパッタリングとして公知である。磁力線の閉ループトンネルの効果は、このような磁界と電界との相互作用により、電子がトンネルループに沿ってかつトンネルループ内で加速され、そこでプラズマ密度が非常に増加することである。これにより、ループ領域でスパッタリング率が非常に増加する。電界と協働する磁力線のトンネルループの効果のため、このトンネル領域はしばしば「電子トラップ」と呼ばれる。目標に対する効果は、トンネルループに覆われる領域でのスパッタ率の増加である。スパッタリング表面で結果得られるループ形状のスパッタリングプロファイルは、しばしば「レーストラック」と呼ばれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明が取り組む一般的な問題は、磁界向上スパッタリングが行なわれる場合は、目標のスパッタリング表面において、他の領域よりもスパッタ腐食される領域があるという
問題である。明らかなことに、ある目標が他の領域よりも局所的にスパッタ腐食される場合は、目標の寿命は腐食が増加した領域で目標が費やされた時間によって決定される。したがって、目標に沿った不均一なスパッタ腐食分布によって、スパッタコーティングのために所与の目標から利用され得る材料の割合についての効率性が大きく決定される。さらに、局所的に顕著なスパッタ腐食により、基板に沿った、スパッタリングされる材料の堆積率の均一性が損なわれる。
【０００８】
磁界向上スパッタリングの上述した影響を改良する多くの異なる方策が公知である。一つには、静的なトンネル形状の磁界の調整をして、スパッタリング表面に平行、したがって電界には垂直であり、かつその表面の近くにある磁力線の成分を増加させることが含まれる。
【０００９】
その他の方策は動的であり、磁界をスパッタリング表面に沿って移動させ、これによりその時間にわたって目標のスパッタ腐食を一様にする。
【００１０】
ＪＰ１４８６４２、図１１からは、たとえば目標に沿って第１の静的細長磁極配列を設けることが公知である。このような静的細長磁極配列に平行であるとともにそこから離れている軸について回転する細長いドラムで実現される動的細長磁極配列が、静的細長配列から離れるとともにそれに沿って、スパッタリング表面の下に設けられる。ドラムの磁極と静的配列の磁極との間にアーク磁界（arc magentic field）が生成される。目標のスパッタリング表面から見ると、上述したドラムの上に磁極が螺旋パターンで配されるという事実により、これらの磁極は静的細長磁極配列に沿って線形に動かされる。したがって、スパッタリング処理を向上させる磁界は、目標のスパッタリング表面の上で、静的細長磁極配列から線形に移動される磁極の動的細長配列へ、またはその逆に弧を描く。
【００１１】
このような方策にはいくつかの不都合がある。そのうちの１つは、得られる磁界は動的配列上の磁石の力に実質的に支配されるということである。第２には、得られる磁界は実際のところ、磁極の動的配列と静的細長磁極配列との間の非常に限られた中心領域に沿ったところでだけスパッタリング表面に平行であるということである。
【００１２】
この発明の目的は異なる方策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
これは、この発明に従って、少なくとも１つのスパッタコーティングされた基板を製造する方法により達成される。この方法は、スパッタリング表面を有する少なくとも１つのスパッタ目標を有する目標構成からの少なくとも１つの基板の磁界向上スパッタコーティングを含む。これにより、第１の静的細長磁極配列および第２の静的細長磁極配列によりスパッタ表面の上に時変の磁界が生成され、第１および第２の静的細長配列は互いに間隔を置くとともに、一方が他方に沿う。上述した静的細長配列の少なくとも一方がスパッタリング表面の下に位置する。これら２つの磁極配列は、スパッタリング表面に垂直なそれぞれの面で考えるとスパッタリング表面の上で弧を描く磁力線のパターンを有する静的な磁界を共通に生成する。さらに、上述した磁力線のパターンは、上述した面に垂直な方向で考えるとすなわちトンネルのようである。第１および第２の静的細長磁極配列のうちの少なくとも一方のすぐ近くに、かつ上述した一方の配列の長さ方向の延長部の少なくとも主な部分に沿って、静的な磁界に対して変調磁界が重畳される。
【００１４】
定義
・目標のスパッタリング表面に言及し、このような表面を他の幾何学的な実体に対する幾何学的な実体として用いる場合、目標搭載配列またはおよび特にスパッタ腐食プロファイルによってもたらされるような実際のスパッタリング表面のいかなる不安定さも考慮せ
ず、スパッタリング表面は幾何学的な面またはおそらく湾曲した幾何学的な表面として理解される。
【００１５】
・静的細長磁極配列に対して「近い」と言う場合は、このような「近い」という言葉は、他の静的細長磁極配列よりも上述した配列に対して実質的により近い位置を規定する言葉であると理解される。
【００１６】
一方では、磁力線のトンネル形状のパターンを有する静的な磁界が静的である細長磁極配列を用いて生成されるという事実により、磁界の全体の強度は、静的な磁極、したがってそれぞれの磁石配列によって支配される。静的な磁界は作用点の磁界として作用する。他方では、スパッタリング表面に平行な磁力線を最適化する措置を静的に活用するというオプションが開かれている。
【００１７】
静的細長配列の少なくとも一方の近くで動的な変調磁界を作用点の磁界に付加的に重畳することにより、スパッタリング表面に平行な磁力線成分の効果の範囲の増加が上述した一方の静的配列の近くで達成される。これにより、トンネル形状のパターンの磁界の全体の強度を支配する磁極を駆動部によって動的に移動させる必要はなくなる。
【００１８】
この発明に従った方法の一実施例では、上述した変調は、時間および場所に依存して、少なくとも一方の静的細長配列に沿ってに行われ、これにより一方の配列に沿った波のような変調がなされる。
【００１９】
さらなる実施例では、上述した変調は、一方の静的細長磁極配列の近くであって、それに対して垂直に、および／またはそれに沿って、単一または交互に異なる極性の磁極の動的配列を移動させるステップを含み、移動される配列の単一極性の磁極は移動方向に相互に間隔を置く。
【００２０】
さらなる実施例では、上述した変調は、少なくとも一方の静的細長磁極配列の近くであって、それに対して垂直に、および／またはそれに沿って、強磁性分路部材の配列を移動させるステップを含み、分路部材は移動の方向に相互に間隔を置く。両方の極性の磁極および強磁性分路部材は、移動される１つおよび同じ配列において組み合わされてもよい。
【００２１】
マグネトロンタイプの磁界向上スパッタリングに対して特に好適に適用されるさらなる実施例では、この方法は第３の静的細長磁極配列を設けるステップをさらに含み、第２の静的磁極配列は第１および第３の静的細長磁極配列の間に、かつスパッタリング表面の下に配置される。上述した変調は、第２の静的細長磁極配列の近くで、かつそれに沿って、すなわち他の２つの静的細長磁極配列の間に設けられる配列で行なわれる。
【００２２】
一実施例では、変調磁界は、それが重畳される静的な磁界よりも強くなるよう選択される。
【００２３】
別の実施例では、重畳される変調磁界は、それが重畳される静的な磁界よりも弱くなるよう選択される。
【００２４】
なお、一方の静的細長磁極配列に沿って、変調磁界は、延長部のいくつかのセグメントでは、自身が重畳される静的な磁界よりも強くてもよく、他のセグメントでは弱くてもよい。
【００２５】
この発明に従った方法のさらなる実施例では、上述した変調は、ある軸について回転可能であり、かつ上述した一方の静的細長配列の近くに位置するドラムを設けることを含む
。このドラムは強磁性部材および磁極の少なくとも一方のパターンを有する。
【００２６】
ドラムを回転することにより、強磁性部材および／または磁極は一方の静的細長配列の磁極に向かうようにおよび磁極から離れるように、したがって静的配列の長さ方向の延長部に対して垂直に動かされる。
【００２７】
さらなる実施例では、少なくとも２つの目標が一方が他方の傍にあるよう配置され、一方の静的細長磁極配列、すなわち変調が行われる配列、はこれら少なくとも２つの目標の間に実質的に配置される。これにより、上述した変調は、両方の目標の上で静的な磁界に影響を与える。
【００２８】
さらに、さらなる実施例では、この発明に従った方法は、第１および第２の静的細長磁極配列に沿って、かつそれらの間に配される磁気双極子の静的細長配列を用いて、静的な磁界を平坦化するステップを含む。そのために、双極子の軸は、目標のスパッタリング表面に実質的に平行であるとともにその下にある。
【００２９】
さらに、第１、第２、および第３の静的細長磁極配列を有する実施例から派生したさらなる実施例では、第１および第２の静的細長磁極配列に沿って、かつそれらの間に配されるとともに、第３および第２の静的細長磁極配列の間に配される磁気双極子の静的細長配列を用いて、静的な磁界が第３および第２の静的細長磁極配列の間で平坦化される。そのために、双極子の軸はスパッタリング表面に対して実質的に平行であるとともにその下にある。
【００３０】
この発明はさらに、
スパッタ表面を有する少なくとも１つのスパッタ目標と、
目標に沿った第１の静的細長磁極配列と、
第１の静的細長磁極配列と相互に間隔を置くとともにそれに沿って配置される第２の静的細長磁極配列とを含むスパッタリングソースに関する。
【００３１】
第１および第２の静的細長磁極配列のうちの少なくとも一方はスパッタリング表面の下に配置される。第１および第２の静的細長配列は、上述したスパッタリング表面に垂直なそれぞれの面で考えるとスパッタリング表面の上で弧を描く磁力線のパターンを有する静的な磁界を共通に生成する。さらに、このパターンは上述した面に対して垂直な方向で考えると、つまりトンネルのようである。
【００３２】
このスパッタリングソースは、第１および第２の静的細長磁極配列の一方の近くに駆動により移動可能である、少なくとも一方の相隔たる強磁性部材および磁極の動的配列をさらに含む。
【００３３】
そのために、相隔たる強磁性部材および／または磁極のさらなる動的配列が、第１および第２の静的細長磁極配列の他方の近くに、かつそれに沿って駆動により移動可能であるよう設けられてもよい。
【００３４】
この発明に従った製造方法を振り返ると、変調磁界を静的な磁界に重畳することは、第１および第２の静的細長磁極配列の他方の近くで付加的に行われてもよいと言うことは明らかである。しかしながら、考慮される１つの変調磁界でも、上述した第１および第２の静的細長磁極配列の一方に実質的に沿って静的な磁界に影響を与える。
【００３５】
この発明に従ったスパッタリングソースの実施例では、上述した動的配列は、第１および第２の静的細長磁極配列のうちの一方の近くであって、かつこの上述した一方の配列に
対して垂直に、および／またはそれに沿って駆動により移動可能である。これにより、静的な磁界の変調は、上述した一方の静的細長磁極配列に沿って、波のような態様で、時間および場所に依存して行われてもよい。
【００３６】
この発明に従ったスパッタリングソースの一実施例では、このソースは、第３の静的細長磁極配列を含み、第２の静的細長配列は第１および第３の静的細長配列の間であるとともに、スパッタリング表面の下に配置される。動的配列が近くにあるこの一方の静的細長磁極配列は、第２の静的磁極配列である。
【００３７】
この発明に従ったソースの一実施例では、静的な磁界は、動的配列が関連付けられる一方の静的細長磁極配列に沿うとともにその近くの共通位置で考えると、動的配列の磁極の少なくともある部分で生成される磁界よりも強い。
【００３８】
ソースのさらなる実施例では、静的な磁界は、一方の静的細長磁極配列に沿うとともにその近くの共通位置で考えると、動的配列の磁極の少なくともある部分で生成される磁界よりも弱い。
【００３９】
これにより、これら上述した実施例は、後者が、動的配列で生成されるそれぞれ関連付けられる磁界よりも、静的な磁界のある部分に沿っては強く、別の部分に沿っては弱くなるように組み合わされてもよい。
【００４０】
この発明に従ったソースの一実施例では、動的配列は、ある軸について駆動回転可能であるとともに強磁性部材および磁極のうちの上述した少なくとも一方のパターンを含むドラムを含む。
【００４１】
さらなる実施例では、この上述したパターンはドラムの表面の周りの螺旋パターンである。
【００４２】
さらなる実施例では、この発明に従ったソースは、一方が他方の傍にあるよう配置される少なくとも２つの目標を含み、上述したように動的配列に関連付けられる一方の静的細長磁極配列はこれら少なくとも２つの目標の間に実質的に配置される。
【００４３】
この発明に従ったソースのさらなる実施例では、少なくとも第１および第２の静的細長磁極配列に沿って、かつそれらの間に磁気双極子の静的細長配列が設けられ、双極子の軸は、スパッタリング表面と実質的に平行に配置されるとともに、スパッタリング表面の近くに、かつその下に配置される。
【００４４】
この発明のさらなる局面の下では、少なくとも１つのスパッタコーティングされた基板を製造する方法が提案され、この方法は、スパッタ表面を有する少なくとも１つのスパッタ目標を含む目標構成からの少なくとも１つの基板を磁界向上スパッタコーティングするステップを含む。これにより、第１の静的細長磁極配列および第２の静的細長磁極配列によりスパッタ目標の表面の上に時変の磁界が生成される。第１および第２の静的細長配列は相互に間隔を置くとともに、一方が他方に沿うよう配置される。これら上述した配列の少なくとも一方は、スパッタリング表面の下に位置する。第１および第２の静的細長配列は、スパッタリング表面に垂直なそれぞれの面で考えるとスパッタリング表面の上で弧を描く磁力線のパターンを有する静的な磁界を共通に生成する。さらに、これら磁力線は、上述した面に垂直な方向で考えるとトンネルのようにパターン化される。上述した静的な磁界は制御可能に不均衡にされ、これにより時変の磁界が得られる。
【００４５】
この発明のさらなる局面の下では、プラズマ密度を変調する方法が提案され、この方法
は、磁極の螺旋パターンを有するとともに自身の軸について回転するドラムにより独占的にプラズマにおいて磁界を生成するステップを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
ここで、例およびそれぞれの図面を用いて、この発明をさらに説明する。
図１には、この発明に従った一般的な方策を説明するために、この発明に従ったスパッタリングソースの部分が概略的に示される。点線で示される、スパッタリング表面３を有する目標１が設けられる。第１の磁極配列５が一方向ｙに延在し、双極子ＤＰの磁極を与える。これらの磁極は、具体的に選択される交互に異なる極性のものであってもよいが、通常は、配列５の少なくともある範囲に沿って、たとえばＳで示されるように同じ極性のものである。配列５は目標１に対して静的に搭載される。
【００４７】
方向ｙに同様に延在し、配列５から間隔を空ける双極子ＤＰの第２の磁極配列７が設けられる。配列７によって与えられる磁極も異なる極性のものであってもよいが、ここでもまた、Ｎで示されるように、通常は少なくとも配列７の延長部の一部に沿って同様のものである。これら２つの静的細長磁極配列５、７のうちの少なくとも一方は目標１のスパッタリング表面３の下に搭載される。これら２つの静的細長配列５および７ならびに実際に関連する双極子ＤＰによって、静的な磁界ＨSが生成される。これらの磁力線は、スパッタリング表面３に垂直である面Ｐ１において、スパッタリング表面３上で、これら２つの配列５および７の間で弧を描いている。図１の図によると、これらの面Ｐ１は方向ｙに対して垂直である。これら磁力線は一緒に、ｙ方向、すなわち面Ｐ１に垂直な方向で考えると、スパッタリング表面３の上に弧を描くトンネルを形成する。
【００４８】
図２には、図１の配列５でのような極性Ｓの磁極に当たっている静的な磁界ＨSの部分が概略的に示される。この発明に従えば、図２で概略的かつ拡大されて示されるように、静的な磁界Ｈsは、スパッタリング表面３に平行な磁界成分Ｈsxと、スパッタリング表面３に垂直な成分ＨSzとを有する。この発明に従えば、静的細長磁極配列の近くに、時変の磁界成分Ｈmx（t）を有する変調磁界Ｈmが印加される。スパッタリング表面に平行な静的な磁界成分Ｈｓｘと変調磁界Ｈmの時変成分Ｈmxとの重畳により、得られるスパッタリング表面３に平行な磁界成分も時変になる。
【００４９】
図３には、時間軸ｔ上に、磁界の作用点の値として静的な磁界ＨSの成分ＨSxと、重畳の結果、磁界Ｈ（ｔ）になる磁界の変調成分Ｈmx（ｔ）が示される。
【００５０】
したがって、目標１のスパッタリング表面３の上で一方の配列７から第２の配列５に弧を描く静的な磁界ＨSは、図１によれば、１つの静的細長磁極配列５の近くであるとともにそれに沿って変調時変磁界Ｈmが重畳される作用点の磁界について規定していると言い得る。点線で図１に示されるように、静的な磁界ＨSはさらに、第２の静的細長磁極配列７の近くにあるとともにそれに沿った、たとえば図３でも点線で示されるような位相が反対であるさらなる重畳される変調磁界によって変調されてもよい。
【００５１】
図４には、変調磁界Ｈmによって静的な磁界ＨSが近くで変調される一方の静的細長磁極配列５が拡大図で示される。この実施例では、磁極Ｓ1・・Ｓnの近くであるととも方向ｙに沿った変調は、波のように伝搬する配列５の延長部に沿った変調パターンＨmx（ｔ，ｙ）が実現されるように位相合わせについて関連付けられる。
【００５２】
図５には、図１に従った一方の静的細長磁極配列５が拡大図で示され、これについては他の図面と同様に、二重矢印は各々の配列での磁極となる磁気双極子を示す。図１〜図３に従った変調磁界Ｍmは、矢印
【００５３】
【数１】
2009520878.tif 000003
【００５４】
に従って、１つの静的配列の近くにかつそれに沿って磁極の配列を線形に移動させることによって実現される。図５にさらに示されるように、この実施例における動的配列９は、同様の極性の静的配列５の磁極と相互作用する磁極を与える。図５に示されるように１つより多い磁極が配列９に沿って設けられる場合は、動的配列９の延長部に沿った同様の磁極は相互に間隔を空ける。静的細長配列５の近くに、かつそれに沿って動的配列９を駆動により動かすことによって、静的な磁界（図５に図示せず）は静的細長配列５の磁極の各々で変調される。実践的には、配列５および９の同様の極性の磁極の２つが整列すると、図２でのような静的な磁界の磁界成分ＨSxは静的細長配列５の磁極の近くで増加し、したがってスパッタリング表面のそれぞれの領域の近くで増加すると言い得る。
【００５５】
図５の図と同様の図で、図６は磁極９ａの動的配列と協働する１つの静的細長磁極配列５の構成を示し、動的配列９ａの磁極は静的細長配列５の磁極と反対の極性である。さらに実践的には、静的および動的配列５、９ａの２つの磁極がそれぞれ整列しているかまたは整列すると、これによりスパッタリング表面の近くで、かつその上で、図２でのようなスパッタリング表面に平行な磁界成分Ｈmxが弱くなる。
【００５６】
図７は、動的磁極配列が交互に異なる極性の後続の磁極の少なくとも１対を有するということを除いて、図５および図６の図に類似する図を示す。動的細長配列９ｂを静的細長磁極配列５の近くにかつそれに沿って動かすことにより、スパッタリング表面に平行な磁界成分は、静的細長配列５の磁極の近くのスパッタリング表面の後続の領域で位相が反対の状態で交互に増加および低減される。
【００５７】
図５および図６に従った実施例を念頭に置くと、磁極のいくつかまたはすべておよび図５において１１で示されるそれぞれの磁気双極子は、強磁性部材と置換えられてもよい。これにより静的な磁界ＨSの一部が分路され、これにより、変調する態様でこのような強磁性分路部材が静的細長配列５のそれぞれの磁極の近くに瞬間的にあると、静的な磁界がそこで不均衡になる。さらに、このような強磁性分路部材は図５、図６または図７でのような磁極の間に適用されてもよい。このような強磁性分路部材により、静的な磁界ＨSは変調される。
【００５８】
図８は、図５〜図７の図に似た図で、図１でのような静的な磁界ＨSの変調を実現するためのさらなる実施例を示す。１つの静的細長配列５に対して平行に方向付けされた軸Ａについて駆動回転するドラムが、静的細長磁極配列５の近くに、かつそれに沿って設けられる。ドラム１３では、静的細長配列５に沿って磁極とそれぞれ整列する磁気双極子部材１５が設けられる。図８の実施例では、部材１５の双極子は方向および極性においてすべて整列する。ドラム１３を回転することにより、静的配列５の磁極の近くでスパッタリング表面の上に当たる静的な磁界ＨSは、ここでは実際にｘ軸に沿って配列５に向かうようにおよび配列５から離れるように動くとともに回転ドラム１３に沿った双極子部材１５の交互に現れる有効な極性によって、すべて同様にかつ同時に変調される。
【００５９】
図９は、図８の実施例と似た実施例を同様の図で示す。図８の実施例と図９の実施例との違いは、図９の実施例のドラム１３ａは、ドラム１３ａに沿って配されるとともに交互に異なる極性の磁極を有する磁極部材１５を有することである。この実施例によって、図７の実施例により達成された変調と実質的に同じ変調が実現される。しかしながら、構造上の観点から言えば、図７でのような線形に動かされる配列を用いての実現と比較して、
図９の実施例でのような駆動回転可能なドラムを用いての実現のほうが非常に有利である。
【００６０】
図５〜図７に従った実施例を念頭に置くと、それぞれの動的配列９、９ａおよび９ｂの長さ方向の延長部はそれぞれ、けっして静的細長配列５のこのような長さ方向の延長部と等しい必要はないということは強調されなければならない。したがって、図５および図６の実施例を念頭に置くと、動的細長配列は、１つの磁気的極性のついて規定する１つの部材のみを含むよう縮小されてもよい。図７の実施例では、上述の長さは、反対の極性のただ１対の磁極片を含むよう縮小されてもよい。
【００６１】
図１０には、図８および図９に示されるような実施例に似たさらなる実施例が示される。図１０に従った実施例と図８および図９の実施例との違いは、双極子部材１５が駆動回転可能なドラム１３ｂに沿って配され、ドラム１３ｂの延長部に沿って磁極のねじ山のような螺旋パターンを形成することである。これにより、静的な磁界ＨSの変調は、１つの双極子部材１５から次のものへ、規定された位相合わせで時間とともに行なわれる。これにより、より一般的な図４の文脈で言及したように、変調が波のように伝搬されることになる。明らかなことであるが、軸Ａに対する双極子部材の相対的な角位置と実際に一致する、続く双極子部材１５の間のそれぞれの相互の位相合わせは自由に選択されてもよい。これにより、膨大な数の異なる変調パターンが用いられることになる。
【００６２】
ここまで、図１、図２、または図３にあるような静的な磁界ＨSを変調するための異なる実施例を具体的に述べてきた。
【００６３】
既に述べたように、この発明に従った原理には、印加される変調磁界Ｈmから独立して、形状および強度について静的な磁界が調整され得るという利点がある。図１１は、図１の図と類似した図で、この発明のある実施例を示す。具体的には、この実施例では静的な磁界ＨSがスパッタリング表面に平行である最適な磁界成分ＨSxを有するよう調整される。静的細長磁極配列７ａは、一例として、図１の配列７と比較すると反対方向に極性を付与される。これは純粋にただの例であり、上述した極性の付与は図１に示されるのと全く同じであり得る。ここでも、スパッタリング表面を有する（図示されない）目標から間隔を置いた第１の静的細長磁極配列５ａが設けられる。配列５および７ａは、弧を描く静的な磁界ＨSを生成するために、図１〜図１０のほかのすべての実施例においても実際に設けられる強磁性橋渡部材１７によって橋渡しされる。これら２つの静的細長配列５ａと７ａとの間には、静的細長双極子配列１９が存在する。双極子の方向は、配列１９、５ａ、１７、および７ａを有する磁気回路に沿って、双極子の極性の反転が確立されないように選択される。
【００６４】
有利なことに、双極子配列１９は、それぞれの配列７ａおよび５ａの表面を形成する磁極よりも、スパッタリング表面（図示せず）から少しだけさらに間隔を空けている。この配列により、概略的に図示されるように、図１の文脈で記載されたようにそれぞれのアークおよびトンネルをそれでも形成する磁力線の実質的に平坦化されたパターンが達成される。これにより、図１でのようなスパッタリング表面３に平行な磁界成分ＨSxは、方向ｘで考えるとともに図１の実施例と比較すると、実質的に均一化される。図１〜図１０を用いて記載されてきたすべての変調実施例は、図１１に示される変調ユニットＭＯＤ２１を実現するよう適用され得る。
【００６５】
ここまで示してきたすべての実施例は、この発明に従って変調される静的な磁界ＨSの１つの延在トンネルを提供する。この発明に従ったこの方策は、しかしながら、マグネトロンタイプの磁界向上スパッタリングに非常に好適に適用される。該マグネトロンタイプの磁界向上スパッタリングでは、静的な磁界はスパッタリング表面の上に閉トンネルルー
プを形成し、特に上述したトンネルループの内側のスパッタリング表面の中心領域はあまり腐食されず、これにより目標の利用は最適にはならず、スパッタリングコーティングされることになる基板の表面に沿ったスパッタ堆積分布が最適に均一化されない。
【００６６】
図１２は、マグネトロンタイプの磁界向上スパッタリングのためのこの発明の方法に従って動作するとともにこの発明に従ったスパッタリングソースの実施例を示す。図１２に従った実施例は、図１１に示される実施例を鏡面対称にして二重にするということから実際に得られる。最も外側で左側の静的細長磁極配列７a1は、静的細長双極子配列１９1と強磁性橋渡部分１７とを介して、より中心に配される静的細長磁極配列５a1と協働する。これにより、図１でのようなｙ方向で考えると、静的な磁界ＨSの左側脚部ＨS1が生成される。最も外側で右側の静的細長磁極配列７arは、静的細長双極子配列１９rおよびより中心に位置する静的細長磁極配列５arと協働して、ＨSrに従って磁界トンネルの右側脚部を生成する。より中心に位置する静的配列５a1および５arの対の間には、一般的に言えば、変調ユニットが存在する。
【００６７】
当業者には完全に明らかであるが、このような変調ユニットは、図５〜図１０を用いて具体的に記載されたように実現され得る。図１２に示されるように、このような変調ユニット２１ａはここでは図８〜図１０のうちの１つでのようなドラム１３、１３ａ、または１３ｂを用いて実現される。
【００６８】
図１３には、静的な磁界ＨS1、ＨSrの変調がない場合に、スパッタリング表面３において得られる腐食プロファイル、特に腐食されないスパッタリング表面の領域Ｆが存在する図１２に従った実施例が示される。
【００６９】
図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、図８〜図１０のドラム１３、１３ａ、または１３ｂによって実現される変調ユニットを有する図１３の実施例を示す。これについて、具体的な図１４ａ〜図１４ｄは、図１３でのような静的な磁界ＨSと、駆動回転するドラム１３、１３ａ、１３ｂによって生成される変調磁界Ｈmとの重畳の結果得られる磁界の時間変化を示す。示されるように、磁気双極子を有するドラムは、図（ａ）から図（ｄ）まで、時計回りの方向にそれぞれ９０°回転される。さらに、陰影が付与された態様でドラムの位置の各々での腐食プロファイルが示されるとともに、スパッタリング表面上の腐食のない領域Ｆの相対的なシフトとが示される。明確さのため、図１４にはほとんど参照番号を差し込まない。１つ以上の基板のスパッタリングおよびスパッタコーティングの間、ドラムは一定または可変角速度ωで駆動回転される。
【００７０】
図８、図９、もしくは図１０に従った実施例のうちの１つに従った回転ドラムに沿って配される磁気双極子部材の代わりに、またはそれらに加えて、強磁性材料部材がドラムに設けられてもよい。ドラムが良好な解決策として図１０の実施例に従って実現される場合は、一実施例では図１０でのようなドラム１３bの延長部に沿ったねじ山のような螺旋パターンの旋回数は整数である。これにより、ドラム１３bに沿って配される磁石と、静的細長磁極配列５a1および５arとの間のトルク力が最小化される。
【００７１】
それぞれの実施例において、図１２〜図１４から分かり得るように、上述したトンネルの脚部の両端の上で磁界のトンネルのようなパターンによって形成される電子トラップをそれぞれ閉じることにより、マグネトロンタイプの磁界向上スパッタリングが実現される。ドラム１３ｂの回転速度は、同時に１つ以上の基板をスパッタコーティングするための処理時間に従って調節され得る。回転速度ωは、処理時間が回転期間を下回る場合にのみ危機的になる。スパッタ堆積コーティングの良好な均一性を達成するよう、処理時間ごとにドラム１３ｂを少なくとも１回転または数回転させることが提案される。図１４ａ〜図１４ｄから分かり得るように、ドラム１３ｂのどのような回転角度でも、スパッタリング
表面３上における磁力線および瞬間のスパッタリング腐食プロファイルは異なる。回転する双極子が静的磁極配列の双極子と平行ならば、左側および右側の腐食プロファイルは対称となるが、図１３でのような変調がないスパッタリングと比べるとそれでも異なる。
【００７２】
回転する双極子の任意の他の角度では、２つの静的細長磁極配列のすぐ近くの磁界パターンと腐食プロファイルとが、より小さくまたはより大きく左および右へ横方向にシフトする。スパッタ材料が再堆積するスパッタされない領域Ｆが実質的に消える。結果得られる全体の腐食プロファイルは図１５に示される。
【００７３】
図１６には、図１０でのようなドラム１３bの実施例がより詳細に概略的に示される。磁力線のトンネルがドラムでのそれぞれの磁極の間に形成される。このようなドラム１３ｂはプラズマ放電のプラズマ密度を変調するのに用いられ得る。ドラム１３ｂを回転することにより、磁極のパターンは軸Ａの方向に線形に移動する。
【００７４】
図１７には、付加的磁界なしに、プラズマの下に図１６でのようなドラムを適用することにより得られる増加したプラズマ密度の領域が図示される。
【００７５】
磁極のねじ山のような螺旋パターンを有するドラム１３bを利用する図１２の実施例では、図１８に示すように、一方では、マグネトロン電子トラップが静的細長磁極配列およびこのような磁極の終端配列２３とによって生成される。付加的には、ドラム１３bによって実現される変調磁界と、図１２に従った近傍の静的細長磁極配列５a1および５arとの相互作用により、図１８においてＴで示される中央の電子トラップが生成され、回転するドラム１３ｂの軸Ａの方向に移動する。
【００７６】
これについて、図１８に従った実施例では、図１２でのような静的な磁界ＨSは、たとえば１０ガウスから２００ガウスのように比較的弱く、ドラム１３ｂによって生成される変調磁界は１００ガウスから１０００ガウスである。
【００７７】
しかしながら、静的な磁界は磁界の移動する閉トンネルを変調磁界とともに形成するには十分強く、これにより図１８でのような電子トラップＴが得られる。
【００７８】
変調磁界Ｈmに対する静的な磁界ＨSの相対的強度が、静的な磁界が変調磁界と比較して相対的に強くなるように変更されると、図１８でのような電子トラップの得られるパターンは図１９に示されるパターンに切換わる。これにより、変調磁界は２００ガウスの範囲において選択され、静的な磁界は約２５０ガウスの範囲で選択される。図１８に示される静的細長磁極配列は図１９に示されていない。ドラム１３bが回転すると、連続する蛇のような移動電子トラップが形成される。
【００７９】
図２０には、図１４の図に従った図に基づき、目標１ごとに２つのロッドを有する２つの実施例ａ）およびｂ）が示される。図２０（ａ）に従った実施例では、それぞれのドラム１３、１３ａ、１３ｂによる変調は、近隣の目標の近くの静的細長磁極配列７a1と７arとの間、したがって実際にはこれら目標１の間であって、付加的にかつ図１２によると、それぞれの静的細長磁極配列５a1と５arとの間で行われ、後者は図２０には図示されない。図２０（ｂ）の実施例では、図１２を念頭に置くと、複数の目標１の各々の外側の静的細長磁極配列７a1、７arの近くで磁界変調が行なわれる。
【００８０】
それぞれの磁気双極子によって実現される変調磁界を用いた静的な磁界ＨSの変調に類似して、この変調を提供するのに強磁性材料を用いることが可能である。このような材料は自身の磁界を生成することはないが、変調磁界を重畳することでなされるのと同様な方法で、存在する磁界を修正し得る。
【００８１】
図２１の実施例に従えば、静的な磁界は図１２の文脈で説明したように生成される。静的細長磁極配列５a1および５arの間には、駆動回転可能なドラム１３cが設けられる。ドラム１３cに沿って、図８〜図１０のそれぞれのドラムでの双極子と同様に配され、強磁性材料の半径方向に延在するバー２５が設けられる。ドラム１３cは単一極性の磁極２９が集められる強磁性磁極片２７で回転する。したがって、強磁性のバー２５は、このようなバーが磁極片２７の近くにあると、磁極（Ｓ）を提供する。バー２５の角度位置に依存して、左および右側脚部での静的な磁極の変調は図１４の文脈で説明した変調と非常に似た形で実現される。
【００８２】
特に、ここまで述べてきたような駆動されるドラムを用いて静的な磁界ＨSの変調を行なう場合には、このようなドラムに沿って、異なる変調が行なわれるセグメントが規定されてもよい。したがって、ねじ山のような螺旋パターンを用いる場合には、ドラムの表面に沿った磁極および／または強磁性部材表面であれ、ドラムに沿った異なるセグメントにおいて、異なるねじ山ピッチが適用され得、異なる回転速度などさえもが適用され得る。図２２には、磁極の螺旋パターンが設けられたドラムの５つの例が図示され、これら螺旋パターンはドラムの延長部に沿った所定のセグメントにおいて異なる。
【００８３】
たとえば図１〜図９を用いて一般的に説明したこの発明を思い返すとともに理解すると、この発明はさらなる局面の下で異なる観点からも考慮され得るということが分かり得る。図２３（ａ）〜図２３（ｃ）を用いてこれについて説明する。図２３（ａ）は、ここまでに述べられたような第１および第２の磁極配列５、７と静的な磁界ＨSとを概略図で示す。図２３（ｂ）によると、静的な磁界ＨSは、概略的に示されるように補助磁極配列５aを静的細長磁極配列５の近くに適用することにより制御可能に不均衡にされる。図２３（ｃ）によると、静的細長磁極配列５の近くに補助配列７aが設けられる。これら補助配列５aおよび７aが静的な磁界ＨSに与えるそれぞれの極性Ｓ、Ｎの機能として、図２３（ａ）でのような上述した静的な磁界ＨSが変調により不均衡となり、これにより図２３の配列５に従った単一極性の静的細長磁極配列の近くで、トンネル形状を有しかつ弧を描く静的な磁界ＨSを強くするかまたは弱くする。
【００８４】
補助磁極配列の制御Ｃによって概略的に示されるように、上述した静的細長磁極配列５に対して代替的な磁極を代替的に提供するよう、静的な磁界ＨSはこの発明に従って１つの静的細長磁極配列５の近くで変調される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】この発明の一般的な方策を説明するための、この発明およびこの発明の方法に従ったソースに設けられる磁石配列の概略斜視図である。
【図２】この発明が利用する静的な磁界とその変調とをさらに概略的に示す図である。
【図３】時間軸上で、作用点規定磁界として静的な磁界の変調を示す図である。
【図４】静的な磁界の波のような変調が適用された、この発明に従ったソースおよび方法の一実施例で用いられる磁界配列の一部を示す図である。
【図５】この発明に従った静的な磁界を変調する第１の実施例を有する磁石配列の一部を概略的に示す図である。
【図６】この発明の、静的な磁界の変調を実現する第２の実施例を有する図５の図に類似した図である。
【図７】図５および図６の図に類似した図で、静的な磁界を変調するこの発明に従った第３の実施例を示す図である。
【図８】図５〜図７の図に類似した図で、静的な磁界を変調するこの発明に従ったさらなる実施例を示すさらなる図である。
【図９】図５〜図７の図に類似した図で、静的な磁界を変調するこの発明に従ったさらなる実施例を示すさらなる図である。
【図１０】図５〜図７の図に類似した図で、静的な磁界を変調するこの発明に従ったさらなる実施例を示すさらなる図である。
【図１１】この発明の実施例において用いられる、平坦化された静的な磁界を実現するための実施例を概略斜視図で示す図である。
【図１２】この発明の実施例に従った、図１１の実施例によりマグネトロンタイプのパターンで生成される静的な磁界の変調を実現することを示す図である。
【図１３】変調のない図１２の実施例を示す図であって、結果得られる平坦化された静的な磁界を示す図である。
【図１４】ａ）〜ｄ）は、図１２に従った実施例から派生して、この発明に従った図１３での静的な磁界を変調する際における磁界の発達とスパッタリング表面に沿ったスパッタ腐食プロファイルとを示す図である。
【図１５】図１４に示される実施例で、目標のスパッタリング表面に沿って得られる腐食プロファイルを示す図である。
【図１６】静的な磁界を変調するために、この発明のいくつかの実施例において用いられる得られる磁界とともに、磁極の螺旋パターンを有するドラムを示す図である。
【図１７】図１６に示されるような、ドラムそれ自体によって引起されるスパッタリング目標上のより高いプラズマ密度の得られる領域を示す図である。
【図１８】静的な磁界がドラムの変調磁界と比較して相対的に低い場合に得られる移動電子トラップを有する図１６に示されるようなドラムを用いる図１２に従った実施例を上面図で示す図である。
【図１９】図１８の図に似た図で、ドラムの変調磁界と比べて静的な磁界が反対に相対的に強い場合に、図１８の実施例で得られる蛇のような移動電子トラップを示す図である。
【図２０】図１４の図に類似した図で、複数の目標および目標ごとに複数の変調があるこの発明に従った２つの実施例を示す図である。
【図２１】図１３に従った実施例において実現される、静的な磁界を変調するために強磁性部材を利用するこの発明のさらなる実施例を示す図である。
【図２２】長さ方向の延長部に沿って考えると、ドラムの続くセグメントに沿って異なって調節された磁極の螺旋パターンを有する、この発明のいくつかの実施例に適用される変調ドラムの５つの例を示す図である。
【図２３】この発明に従って印加される静的な磁界と制御された不均衡化によるその変調とを概略的に示す図である。
【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（ａ）】
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【図２３（ｂ）】
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【図２３（ｃ）】
2009520878.tif 000028
【国際調査報告】
2009520878.tif 000029
2009520878.tif 000030