(57)【要約】【課題】磁界形成部からの磁界を外周側に広げ、プラズマの高密度領域をターゲットの外縁部周辺にまで形成することが可能な、ターゲット利用効率の高いマグネトロンスパッタリング装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置によれば、磁界形成部を、第２磁石と第１磁石とで構成し、更に第１磁石が形成する磁界の強度を第２磁石の形成する磁界の強度よりも強く、またターゲット面から第２磁石の磁極面までの距離を第１磁石の磁極面よりも離すことで、磁界形成部により生じる磁界をターゲットの外周側に向かって広げることができる。これにより、プラズマの高密度領域をターゲットの外縁部周辺を含むほぼ全面に亘って生じさせるもしくは移動させることが可能となり、ターゲットの利用効率の向上を図ることができる。【選択図】図１
2008297577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネトロンスパッタリング装置において、
所定の材料からなるターゲットが保持される平坦な保持面を有するカソード電極と、
前記保持面側に前記カソード電極と所定の間隙を有して対向配置されたアノード電極と、
前記カソード電極の前記保持面とは反対側に配置され、前記保持面に対して垂直方向に磁軸を有する第１の磁石、及び、該第１の磁石の周囲に離間して配置されて該第１の磁石とは磁極の方向が逆の磁軸を有する第２の磁石を備え、前記第１の磁石と前記第２の磁石とによって磁界を形成する磁界形成部と、
を有する構成とし、
前記第１の磁石を、前記第２の磁石よりも磁界の強度が強く磁極面と前記保持面との距離が短くな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リング装置。
【請求項２】
前記各磁軸を前記保持面に対して垂直方向に維持した状態で、前記磁界形成部を前記保持面に沿って移動させる移動手段を有する構成としたことを特徴とする請求項１記載のマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項３】
前記第１の磁石は、前記保持面との距離が、前記第２の磁石よりも短い第１の磁極面と、該第１の磁極面よりも長い第２の磁極面と、を有する構成としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のマグネトロンスパッタリング装置。
【請求項４】
前記カソード電極の前記保持面とは反対側に、前記第１の磁石の周囲、または該第１の磁石が移動可能な場合はその移動領域の周囲に配置されて、前記カソード電極を冷却する冷却手段を有する構成としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のマグネトロンスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はターゲット上に磁界を形成してスパッタリングを行うマグネトロンスパッタリング装置に関し、特にターゲットのエロージョン形成領域が広く材料利用効率の高いマグネトロンスパッタリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置は、スパッタリング法を用いてガラス、セラミックス、プラスチック、金属、その他の材料表面に金属等の薄膜を形成するものであり、光情報記録媒体、半導体デバイス、電気電子部品、その他、様々な分野における成膜装置として広く使用されている。
【０００３】
これらスパッタリング装置には様々な機構を有するものが知られているが、中でもターゲット上に磁界を生じさせこの磁界によりターゲット近傍にプラズマの高密度領域を形成するマグネトロンスパッタリング装置は、成膜効率に優れ、高い成膜速度が得られることから、近年のスパッタリング装置の主流となっている。
【０００４】
ここで、一般的なマグネトロンスパッタリング装置の構成の概略を、図８を用いて説明する。図８に示す、従来のマグネトロンスパッタリング装置４０の真空チャンバ１０には、真空ポンプが接続され真空チャンバ１０内の気体を排気するための排気口１１と、アルゴン等の不活性ガスや所定の混合ガス等を導入するためのガス導入路１２を有している。
【０００５】
真空チャンバ１０内の一方には、基板などのワーク１３を取り付けることが可能なワーク保持部を有するアノード電極１４が設けられ、またアノード電極１４に対向する位置にはカソード電極１６が配置される。カソード電極１６は磁界形成部２０を内在するカソード筺体１６ａに支持されると共に、ターゲット１５をカソード電極１６上の平坦な保持面に設置することができる。
【０００６】
カソード筺体１６ａは真空チャンバ１０のカソードシールド部１０ａに、図示しない絶縁材を介して固定される。このとき、カソード電極１６の保持面上に設置されたターゲット１５を、カソードシールド部１０ａの開口部から真空チャンバ１０内に向け露出するようにする。また、カソード電極１６にはカソード筺体１６ａを介して電源１９が接続されると共に、アノード電極１４を真空チャンバ１０を介して接地することで、両電極間に電圧を印加することが可能となる。
【０００７】
カソード筺体１６ａ内の磁界形成部２０は、ターゲット１５が円形である場合には、円板状のヨーク３２の中央に円柱状の永久磁石２２を、その周囲に円環状の永久磁石２３をそれぞれ固定して形成する。このときの永久磁石２２、２３の極性は中央の永久磁石２２のＮ極をターゲット１５側に、また周囲の永久磁石２３のＳ極をターゲット１５側とする。尚、永久磁石２２、２３としては、ＦｅＮｄＢ（鉄・ネオジム・ボロン）、ＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）などの強い磁力を有する希土類磁石等を用いることが好ましい。そして、永久磁石２２、２３によって生じる磁界がターゲット１５表面上に漏れるように、磁界形成部２０をカソード電極１６下に近接して設置する。更に、通常カソード筺体１６ａ内には冷却水８を流動させ、カソード電極１６を介してターゲット１５を冷却する冷却部が設けられる。尚、図８及び後述する図１〜図７中の破線は磁界形成部によって生じる磁力線を模式的に表すものとする。
【０００８】
このマグネトロンスパッタリング装置４０を稼動してワーク１３の表面に所定の薄膜を成膜するためには、先ず、所定のワーク１３をアノード電極１４に、また所定のターゲット１５をカソード電極１６の保持面に設置する。次に、真空チャンバ１０内の空気を排気口１１を通じて排気した後、ガス導入路１２から所定のガスを導入することで真空チャンバ１０内を低圧のガス雰囲気とする。
【０００９】
次に、電源１９によりカソード電極１６とアノード電極１４の間に所定の電力を印加する。これにより、カソード電極１６とアノード電極１４との間にグロー放電が生じ、真空チャンバ１０内にプラズマが発生する。発生したプラズマは磁界形成部２０からの磁界によってターゲット１５の表面上に閉じ込められて収束し、プラズマの高密度領域を形成する。そして、このプラズマ中の正イオンは陰極であるカソード電極１６側に引き寄せられ、カソード電極１６上に配置されたターゲット１５の表面に衝突する。この衝突によりターゲット１５の原子がはじき出され、アノード電極１４側に保持されているワーク１３の表面に付着、堆積する。これにより、ワーク１３の表面に所定の薄膜が成膜される。
【００１０】
このように、マグネトロンスパッタリング装置は、ターゲット１５の表面上にプラズマの高密度領域を形成し、プラズマ中の正イオンを効率良くターゲット１５に衝突させるため、優れた成膜効率と高い成膜速度を得ることができる。
【００１１】
上記のようなマグネトロンスパッタリング装置の例として、下記[特許文献１]に開示された考案では、特殊な構造の磁界形成部を設計し、ターゲットの表面上に強いトロイダル磁界を形成して成膜効率を更に向上させている。
【００１２】
しかしながら、マグネトロンスパッタリング装置は、プラズマの高密度領域の下に位置するターゲット１５平面内の狭い領域のみを集中してスパッタリングするため、この領域が選択的に削られてエロージョンと呼ばれる溝が部分的に形成されてしまいターゲット１５が短時間で使用できなくなる。つまり、マグネトロンスパッタリング装置は成膜効率に優れ、高い成膜速度を有している反面、ターゲット１５の特定部分しかスパッタリングに用いられず、ターゲット１５の利用効率が極めて悪いという問題点を有している。
【００１３】
この問題に対して、下記[特許文献２]に開示された発明では、ターゲットのサイズよりも小さい磁界形成部（特許文献２における第１磁石、第２磁石）を支持台の中心から所定の距離だけずらして固定し、磁界形成部を支持台の中心を軸に偏心運動させる機構を備えている。この機構により[特許文献２]に開示された発明は、プラズマの高密度領域の形成位置を変化させることが可能となり、ターゲットが局所的に削られることを防止して、ターゲットの利用効率の向上を図っている。
【００１４】
また、下記[特許文献３]に開示された発明では、磁界形成部（特許文献３におけるヨーク型永久磁石）を構成する永久磁石の各々の磁力や配置位置、及び磁界形成部の磁極面をターゲット面に対して傾斜して配置するなどして、[特許文献２]同様、プラズマの高密度領域の形成位置を変化させ、ターゲットの利用効率の向上を図っている。
【００１５】
【特許文献１】実開平０５−２０３０３号公報
【００１６】
【特許文献２】特開平０５−１７９４４１号公報
【特許文献３】特開２００４−１４３５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、[特許文献２]に開示された発明では、プラズマの高密度領域の形成位置は磁界形成部２０よりも内側であり、磁界形成部２０を回転したとしても、ターゲット１５の外縁部周辺をスパッタリングに用いることはできない。
【００１８】
また、[特許文献３]に開示された発明では、磁界形成部を構成する永久磁石の磁力に差を設けることで、ターゲットの表面上に形成する磁界を外側に広げているが、ターゲットの外縁部周辺をスパッタリングに用いるには不十分である。また、磁界形成部の磁極面をターゲット面に対して傾斜して配置したり、磁界形成部を構成する磁石の高さに傾斜を設け、ターゲットの表面上に形成する磁界をターゲットの外縁部周辺にまで広げているが、磁界形成部を構成する永久磁石、特に磁界形成部の中央に位置する永久磁石がターゲットから離間することとなり、ターゲットの表面上に形成する磁界の強度が低下してスパッタリングの効率が悪化する虞がある。
【００１９】
このため、磁界強度を低下させること無く磁界形成部からの磁界を外側に広げ、プラズマの高密度領域をターゲットの外縁部周辺にまで形成することが可能な、ターゲットの利用効率の高いマグネトロンスパッタリング装置の実現が望まれる。
【００２０】
また、カソード筺体１６ａ内には、冷却水８を流動させてターゲット１５をカソード電極１６を介して冷却する冷却部が設けられる場合が多い。よって、磁界形成部をターゲット１５に近接配置するためには、磁界形成部を冷却部内、即ちカソード筺体１６ａ内の冷却水８中に設置する必要がある。しかしながら、磁界形成部を冷却水８中に設置すると磁界形成部に錆が生じ、この錆に起因する鉄分などが冷却水路などに溜まって冷却水の流動を妨げる場合がある。特に磁界形成部の永久磁石として多く用いられるＦｅＮｄＢ、ＣｏＳｍなどの希土類磁石は極めて錆易く、希土類磁石を冷却水中で使用する場合には、表面にメッキ皮膜を成膜するなどの防錆措置を講ずる必要がある。これは、生産効率の面、コストの面からも好ましいものではない。
【００２１】
また、[特許文献２]、[特許文献３]に開示された発明のように、磁界形成部が駆動する機構を有するものは、駆動軸部分の長期擦動により、防水措置としてのパッキンなどが磨耗し、冷却水が漏水するなどの不具合が生じる虞があり、更なる改善が望まれる。
【００２２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、磁界形成部からの磁界を外周側に広げ、プラズマの高密度領域をターゲットの外縁部周辺にまで形成することが可能な、ターゲット利用効率の高いマグネトロンスパッタリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、
（１）マグネトロンスパッタリング装置において、
所定の材料からなるターゲット１５が保持される平坦な保持面を有するカソード電極１６と、
前記保持面側に前記カソード電極１６と所定の間隙を有して対向配置されたアノード電極１４と、
前記カソード電極１６の前記保持面とは反対側に配置され、前記保持面に対して垂直方向に磁軸を有する第１の磁石（第１磁石３１）、及び、該第１の磁石の周囲に離間して配置されて該第１の磁石とは磁極の方向が逆の磁軸を有する第２の磁石（第２磁石３３）を備え、前記第１の磁石と前記第２の磁石とによって磁界を形成する磁界形成部３０ａ〜３０fと、
を有する構成とし、
前記第１の磁石を、前記第２の磁石よりも磁界の強度が強く磁極面と前記保持面との距離が短くな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リング装置５０ａ〜５０ｇを提供することにより、上記課題を解決する。
（２）前記各磁軸を前記保持面に対して垂直方向に維持した状態で、前記磁界形成部３０ｂ、３０ｃ、３０ｅ、３０ｆを前記保持面に沿って移動させる移動手段を有する構成としたことを特徴とする上記のマグネトロンスパッタリング装置５０ｂ、５０ｃ、５０ｅ、５０ｆ、５０ｇを提供することにより、上記課題を解決する。
（３）前記第１の磁石は、前記保持面との距離が、前記第２の磁石よりも短い第１の磁極面と、該第１の磁極面よりも長い第２の磁極面と、を有する構成としたことを特徴とする上記のマグネトロンスパッタリング装置５０ｄ〜５０ｇを提供することにより、上記課題を解決する。
（４）前記カソード電極１６の前記保持面とは反対側に、前記第１の磁石の周囲、または該第１の磁石が移動可能な場合はその移動領域の周囲に配置されて、前記カソード電極１６を冷却する冷却手段を有する構成としたことを特徴とする上記の（１）乃至（３）のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング装置５０ｇを提供することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置は、上記のような構成のため、
（１）磁界形成部からの磁界を外側に広げることが可能で、プラズマの高密度領域をターゲットの外縁部周辺にまで形成することができる。これにより、ターゲットの外縁部周辺もスパッタリングに利用できることとなり、よってターゲット利用効率の向上を図ることができる。
（２）磁界形成部の外側に位置する第２磁石は内側に位置する第１磁石よりもターゲットから離間して配置される。よって、そのスペースに冷却部を設けることで磁界形成部を冷却部の外側に配置することができる。これにより、冷却部の防水対策や磁界形成部の防錆対策にかかるコストの削減や、冷却部及び磁界形成部等のメンテナンス作業の軽減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第１の形態の概略構成図である。図２は本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第２の形態の概略構成図である。図３は本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第２の形態の変形例の概略構成図である。図４は本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第３の形態の概略構成図である。図５、図６は本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第３の形態の変形例の概略構成図である。図７は本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第４の形態の概略構成図である。尚、ここで示す各実施の形態の磁界形成部に関わる以外の部位に関しては、基本的に図８に示した従来技術と同等なため詳細な説明は省略する。また、従来技術と同様の部材に関しては同符号にて示す。更に、図１〜図７中では、第１磁石３１、３１ｃのターゲット１５側の磁極をＮ極、第２磁石３３のターゲット１５側の磁極をＳ極として説明を行うが、これらはそれぞれ逆としても良い。
【００２６】
図１に、本発明に係る第１の形態のマグネトロンスパッタリング装置５０ａの概略構成図を示す。本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置５０ａは、カソード筺体１６ａ内のカソード電極１６下に、磁界形成部３０ａが円板状のターゲット１５に近接して設置される。また、カソード筺体１６ａはターゲット１５の冷却部を兼ねており、給水管８ａからカソード筺体１６ａ内に冷却水８を供給するとともに排水管８ｂから排出することで、カソード筺体１６ａ内を冷却水８で満たしつつ所定の流量で流動させターゲット１５をカソード電極１６を介して冷却する。
【００２７】
磁界形成部３０ａはターゲット１５とほぼ同等な直径を有する円板状のヨーク３２と、ヨーク３２の略中央部に配置された円柱状の第１磁石３１と、ヨーク３２の外周に沿うように配置された円環状の第２磁石３３とを有している。
【００２８】
第１磁石３１及び第２磁石３３の磁軸は、ターゲット１５面に対して垂直な方向を向いており、かつ第１磁石３１と第２磁石３３の磁極の向きは互いに逆方向となっている。また、第１磁石３１と第２磁石３３とは形成する磁界の強度が異なり、第１磁石３１が形成する磁界の強度は第２磁石３３が形成する磁界の強度よりも所定の量だけ強くなるように、第１磁石３１と第２磁石３３の材質、組成、形状等は適宜選択される。また更に、第２磁石３３の高さ寸法は第１磁石３１の高さ寸法よりも低く設定され、ターゲット１５面から見て第２磁石３３の磁極面は第１磁石３１の磁極面よりも離れた位置となる。尚、第２磁石３３と第１磁石３１の磁極面の位置の差は、上記のように用いる磁石の高さ寸法を変えて形成しても良いが、ヨーク３２に凹凸を設けることで形成しても、これら双方の手法を組み合わせても良い。
【００２９】
上記の磁界形成部３０ａによって生じる磁力線（図1中の破線）は、第１磁石３１のターゲット１５面側の磁極から、ターゲット１５面を横切って第２磁石３３のターゲット１５面側の磁極へと収束する。このとき、第１磁石３１によって形成される磁界の強度は第２磁石３３によって形成される磁界の強度よりも強く、かつ第２磁石３３の高さ位置は第１磁石３１の高さ位置よりも低いため、生じる磁力線はターゲット１５の外周側に向かって大きく広がることとなる。従って、磁界形成部３０ａによって生じる磁界もターゲット１５の外周側に向かって広がり、プラズマの高密度領域をターゲットの外縁部周辺にまで形成することが可能となる。このため、ターゲット１５の外縁部周辺にもプラズマ中の正イオンが多く衝突することとなり、エロージョン形成領域が分散してターゲット１５の利用効率が向上する。尚、これらのことはターゲット１５が円板形状の場合に特に顕著に現れる。
【００３０】
次に、図２に本発明に係る第２の形態のマグネトロンスパッタリング装置５０ｂの概略構成図を示す。本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置５０ｂのカソード筺体１６ａの底部には、ターゲット１５の中心軸と略同一の位置に所定の径の軸穴が形成されており、その軸穴に回転軸３４が可動な状態で嵌入される。このとき、軸穴には図示しないパッキン等の防水措置が施され、カソード筺体１６ａ内を流動する冷却水８の漏水を防止する。また、回転軸３４の下端は回転軸３４を回転させるための駆動装置３６に接続される。尚、駆動装置３６、回転軸３４及びこれらに関与する部分が、磁界形成部３０ｂの移動手段に相当する。
【００３１】
そして、回転軸３４の上端には、磁界形成部３０ａと同等の構成を有しその外形寸法がターゲット１５よりも小さい磁界形成部３０ｂが固定される。このとき、磁界形成部３０ｂの中心と回転軸３４の中心とを所定の距離だけずらすとともに、磁界形成部３０ｂの外側の磁力線Ａがターゲット１５の外縁部にかかるような位置に設置する。
【００３２】
ここで、駆動装置３６を稼動させると回転軸３４がそれに伴って回転する。回転軸３４が回転すると、磁界形成部３０ｂは第１磁石３１及び第２磁石３３の磁軸の方向を維持した状態で、カソード電極１６下をカソード電極１６の保持面に対して略平行に、回転軸３４の中心からずれた距離だけ偏心して回転する。この磁界形成部３０ｂの偏心回転運動によりターゲット１５表面上に形成される磁界の位置も移動し、それに伴ってのプラズマの高密度領域の形成位置も移動する。尚、磁界形成部３０ｂも磁界形成部３０ａと同様、磁界形成部３０ｂによって形成される磁界はターゲット１５の外周側に向かって広がっており、これが偏心回転するためプラズマの高密度領域はターゲット１５の外縁部周辺を含むほぼ全面に亘って移動する。このため、プラズマ中の正イオンが衝突して削られるターゲット１５の位置（エロージョン形成領域）が更に分散し、ターゲット１５の利用効率がより向上する。
【００３３】
次に、図３に本発明に係る第２の形態の変形例であるマグネトロンスパッタリング装置５０ｃの概略構成図を示す。本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置５０ｃは、磁界形成部３０ｃが移動手段を構成する回転軸３４の上端に、磁界形成部３０ｃを構成するヨーク３２の中心と回転軸３４の中心とが略同一になるように固定されている。
【００３４】
磁界形成部３０ｃは、ターゲット１５とほぼ同等な直径を有する円板状のヨーク３２と、ヨーク３２の外周に沿うように配置された円環状の第２磁石３３とを有し、さらに第２磁石３３の内側に第１磁石３１がヨーク３２の中心から所定の距離だけ離れた位置に配置される。尚、第１磁石３１と第２磁石３３との、磁極の方向、形成する磁界の強度、磁極面の位置等の関係は磁界形成部３０ａのものと同様である。
【００３５】
ここで、駆動装置３６を稼動させると回転軸３４がそれに伴って回転する。回転軸３４が回転すると、磁界形成部３０ｃは第１磁石３１及び第２磁石３３の磁軸の方向を維持した状態で、カソード電極１６下をカソード電極１６の保持面に対して略平行に回転する。このとき、ヨーク３２の中心から所定の距離だけずらして配置された第１磁石３１は、実質的に回転軸３４の中心からずれた距離だけ偏心して回転し、この第１磁石３１の偏心回転運動により、ターゲット１５表面上に形成されるプラズマの高密度領域の形成位置が移動する。尚、磁界形成部３０ｃも磁界形成部３０ａと同様、磁界形成部３０ｃによって形成される磁界はターゲット１５の外周側に向かって広がっているため、プラズマの高密度領域はターゲット１５の外縁部周辺を含むほぼ全面に亘って移動し、これによりターゲット１５の利用効率は向上する。
【００３６】
次に、図４に本発明に係る第３の形態のマグネトロンスパッタリング装置５０ｄの概略構成図を示す。本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置５０ｄは、マグネトロンスパッタリング装置５０ａとほぼ同等の構成を有しているが、磁界形成部３０ｄの特に第１磁石３１ｃの形状が第１磁石３１と異なっている。
【００３７】
磁界形成部３０ｄの第１磁石３１ｃは、ヨーク３２上の略中央に配置され、第２の磁極面を有する円柱状の第１磁石下部３１ｂと、第１磁石下部３１ｂ上に配置され、第２の磁極面よりも面積が小さい第１の磁極面を有する円柱状の第１磁石上部３１ａとで構成されている。
【００３８】
ところで、プラズマの高密度領域を形成するための磁界をより強くするためには、磁界形成部から放出される磁束の量を増やす必要がある。このためには、第１磁石３１の磁極面積を大きくすることが有効である。しかしながら、第１磁石３１の磁極面積が大きくなると第１磁石３１の上方に位置するプラズマの高密度領域が形成されない部位の面積が増加し、特に磁界形成部を回転させる移動手段を有する構成のものでは、ターゲット１５の中央部分の利用効率が大幅に低下してしまう。また、第１磁石３１に用いる磁石の磁極面積を小さくすれば発生する磁束量が少なくなるので、磁界の強度が小さくなりスパッタリング速度が低下する。
【００３９】
しかしながら、磁界形成部３０ｄの第１磁石３１ｃのように、磁極面積の異なる磁石を大きい方から順にヨーク３２側から配置することで、ターゲット１５に近接する第１磁石上部３１ａの磁極面積を削減もしくは維持しながら、第１磁石３１ｃを大面積化することができる。これにより、ターゲット１５の中央部分の利用効率を低下させることなく、第１磁石３１ｃ全体としては強い磁界を形成することが可能となる。また、磁極面積の大きな第１磁石下部３１ｂの段差部分からも磁束は放出され、第１磁石上部３１ａからの磁束とも相まってターゲット１５の外周側に向かって広がることから、プラズマの高密度領域はターゲット１５の外縁部周辺を含むほぼ全面に亘って生じ、よってターゲット１５の利用効率を向上させることができる。尚、第１磁石上部３１ａ及び第１磁石下部３１ｂの形状は円柱に限らず、円錐台形状としても良い。また、磁力の異なる磁石をそれぞれ第１磁石上部３１ａ、第１磁石下部３１ｂに用いて、これを接着するなどして第１磁石３１ｃとすれば、第１磁石３１ｃが形成する磁界の自由度をより拡げることができる。
【００４０】
更に、第１磁石３１ｃの構成を、前述したマグネトロンスパッタリング装置５０ｂ、５０ｃの構成に適用した図５、図６に示すマグネトロンスパッタリング装置５０ｅ、５０ｆは、磁極面積の大きな第１磁石３１ｃによる強度の強い磁界をターゲット１５上で回転させることができるため、より広範囲にプラズマの高密度領域を移動させることが可能となり、ターゲット１５の利用効率を更に向上させることができる。
【００４１】
尚、第１磁石下部３１ｂの高さは、第２磁石３３と同等であることが好ましいが、特にこれに限定する必要はない。また、上記の例では第１磁石３１ｃが２段の例を示したが特に２段に限定する必要は無く、下方に位置するものの外形寸法（磁極面積）よりも上方に位置するものの外形寸法（磁極面積）の方が小さければ、３段としても、４段、５段、その他、任意の段数としても良い。
【００４２】
次に、図７に本発明に係る第４の形態のマグネトロンスパッタリング装置５０ｇの概略構成図を示す。本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置５０ｇでは、カソード電極１６下部に冷却水８が流動可能な冷却水路８ｃを備えたカソード筺体１６ｂを設けて、磁界形成部及びその移動手段と冷却部（冷却手段）とを分離している。尚、図７においては、移動手段と磁界形成部３０ｂとを用いた例を示しているが、これは、磁界形成部３０ａ〜３０ｆのいずれの構成を用いても構わない。
【００４３】
前述のように磁界形成部３０ａ〜３０ｆは、ヨーク３２の外周に沿うように配置される第２磁石３３の高さが、第２磁石３３の内側に配置される第１磁石３１、３１ｃの高さよりも低い。このため、第１磁石３１、３１ｃをカソード電極１６側に近接するように磁界形成部３０ａ〜３０ｆを配置しても、第１磁石３１、３１ｃの移動領域より外側には第１磁石３１、３１ｃと第２磁石３３との高低差の分だけスペースが存在する。この第１磁石３１、３１ｃの移動領域外のカソード電極１６と第２磁石３３間のスペースに、第１磁石３１、３１ｃの移動領域を囲うように冷却水８の冷却水路８ｃを設け、冷却水路８ｃの下に第２磁石３３もしくは第２磁石３３の移動領域が位置するようにすれば、磁界形成部３０ａ〜３０ｆをターゲット１５に近接して配置しながら、磁界形成部３０ａ〜３０ｆを冷却部の外へ設置することが可能となる。尚、マグネトロンスパッタリング装置が移動手段を持たない場合は第１磁石３１、３１ｃの移動領域は存在しないため、第１磁石３１、３１ｃを囲うように冷却水路８ｃを設ければよい。
【００４４】
上記のように磁界形成部３０ａ〜３０ｆを冷却部の外へ配置すれば、冷却部の防水措置及び構造の簡素化が可能となる他、磁界形成部３０ａ〜３０ｆの第２磁石３３、第１磁石３１、３１ｃ等に防錆措置等を施す必要がなく、工程の簡略化、及びこの工程にかかるコストを削減することができる。更に、磁界形成部３０ａ〜３０ｆを冷却部の外へ配置することで、移動手段の動作信頼性の向上、磁界形成部３０ａ〜３０ｆ及び移動手段のメンテナンス作業の軽減等を図ることができる。
【００４５】
以上のことから、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置によれば、磁界形成部３０ａ〜３０ｆを、第２磁石３３と第２磁石３３の内側に配置された第１磁石３１、３１ｃとで構成し、更に第１磁石３１、３１ｃが形成する磁界の強度を第２磁石３３の形成する磁界の強度よりも強く、またターゲット１５面から第２磁石３３の磁極面までの距離を第１磁石３１の磁極面よりも離すことで、第１磁石３１をターゲット１５に近接配置しながら、磁界形成部３０ａ〜３０ｆにより生じる磁界をターゲット１５の外周側に向かって広げることができる。これにより、プラズマの高密度領域をターゲット１５の外縁部周辺を含むほぼ全面に亘って生じさせるもしくは移動させることが可能となり、よってエロージョンの形成位置が分散し、ターゲット１５の利用効率の向上を図ることができる。
【００４６】
尚、上記の実施の形態においては、ターゲット１５が円形の例を示したが、ターゲット１５が角型形状の場合には、磁界形成部３０ａ〜３０ｆも角型形状とし磁界形成部３０ａ〜３０ｆをターゲット１５面と平行な方向に移動もしくは遥動させることで、同様にターゲット１５の利用効率の向上を図ることができる。
【００４７】
また、第１磁石３１、３１ｃ及び第２磁石３３としては、前述のように強い磁力を有するＦｅＮｄＢ、ＣｏＳｍ等の希土類磁石を用いることが好ましいが、フェライト磁石、その他の周知の永久磁石を用いることができる。また、第１磁石３１、３１ｃ及び第２磁石３３の双方もしくは一方を電磁石とすれば、プラズマの高密度領域形成のための磁界の強度、磁界の広がりの程度を電気的に制御することが可能となる。
【００４８】
更に、第１磁石３１、３１ｃの端面形状は円形が、第２磁石３３の形状は円環状がそれぞれ好ましいが、特にこれに限定する必要は無く、多角形、楕円、棒形状、放射形状、その他、任意の形状として、形成する磁界を適正化しても良い。また、複数の磁石をヨーク３２の外周に沿うように配置して第２磁石３３を構成すれば、成形の容易な比較的小型の磁石を用いて第２磁石３３を形成することができる。また更に、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第１の形態の概略構成図である。
【図２】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第２の形態の概略構成図である。
【図３】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第２の形態の変形例の概略構成図である。
【図４】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第３の形態の概略構成図である。
【図５】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第３の形態の変形例の概略構成図である。
【図６】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第３の形態の変形例の概略構成図である。
【図７】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第４の形態の概略構成図である。
【図８】従来のマグネトロンスパッタリング装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５０】
８ｃ    冷却水路
１０    真空チャンバ
１５    ターゲット
１６    カソード電極
１６ａ、１６ｂ    カソード筺体
３０ａ〜３０ｆ    磁界形成部
３１、３１ｃ    第１磁石
３１ａ    第１磁石上部
３１ｂ    第１磁石下部
３２    ヨーク
３３    第２磁石
３４    回転軸
３６    駆動装置
５０ａ〜５０ｇ    マグネトロンスパッタリング装置
【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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