(57)【要約】【課題】マグネトロンスパッタ装置において、最適の磁場によって、ターゲット使用効率化及び所望の基板の面内膜厚分布を得る。【解決手段】本発明のマグネトロンスパッタ装置の磁極装置は、環状磁極と環状磁極の内部に配置される中心磁極により構成し、具体的には、次の２つのいずれか一方又は双方を可変調整できることを特徴としたものである。１）中心磁極を環状磁極の中心から偏心して配置し、偏心距離を任意に調整することで磁場形状及び磁場強度を変更できる構造であること、２）中心磁極からカソード中央部方向へ強磁性体でできた板を設置しその厚さを変化させることでマグネトロン放電に必要な磁場強度を調整できる構造であること。【選択図】  図１
2004269952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と対向配置したカソード及び該カソード上に磁界を発生させるマグネトロン磁極とを含み、該マグネトロン磁極を回転させながら該カソード上のターゲットをスパッタするマグネトロンスパッタ装置において、
該マグネトロン磁極は、中心磁極と、該中心磁極を囲む逆極性の環状磁極と、該カソード平面に略平行な磁場調整板とからなり、中心磁極位置と磁場調整板厚の一方又は双方を変化させることができるよう構成されたマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２】
前記マグネトロン磁極の中心は、該カソードの中心に対して偏心する位置に配置され、該マグネトロン磁極は、該カソードの中心を回転軸に回転する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装置。
【請求項３】
前記マグネトロン磁極の中心磁極は、該環状磁極の中心に対して偏心する位置に配置され、該環状磁極の中心に対する偏心距離を可変に調整制御可能になっていることを特徴とする請求項１又は２記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項４】
前記環状磁極の外形は、該カソード上に置かれるべき最大ターゲットの外形の５０〜９０％、より好ましくは７０〜８０％であることを特徴とする請求項１乃至３記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項５】
前記マグネトロン磁極の磁場調整板は、強磁性体材料により構成されることを特徴とする請求項１又は２記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項６】
前記マグネトロン磁極の磁場調整板は、該中心磁極と環状磁極の間で該中心磁極に対して該カソードの中心側に配置されることを特徴とする請求項５記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項７】
前記マグネトロン磁極の磁場調整板は、前記環状磁極の略半円形状であることを特徴とする請求項５又は６記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項８】
前記磁場調整板は積層構造とし、積層枚数を変化させることで全体の厚みを変化させることを特徴とする請求項５乃至７記載の１のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項９】
前記マグネトロン磁極の該中心磁極と該環状磁極はヨークに固定され、該ヨークに略楕円型の貫通穴を設け、該貫通穴にネジを貫通させて、任意の偏心距離を定めて中心磁極を固定することを特徴とする請求項３記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１０】
前記マグネトロン磁極の環状磁極は、該カソードの外形が該環状磁極の内径に略接する位置に配置することを特徴とする請求項１乃至９記載の１のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１１】
基板と対向配置したカソード及び該カソード上に磁界を発生させるマグネトロン磁極からなるマグネトロンスパッタ装置を用いて、該マグネトロン磁極を回転させながら該カソード上のターゲットをスパッタするマグネトロンスパッタ方法において、
該マグネトロン磁極は、中心磁極と、該中心磁極を囲む逆極性の環状磁極と、該カソード平面に平行な磁場調整板とからなり、
該中心磁極を該環状磁極の中心に対して偏心する位置に配置し、
該中心磁極の偏心距離と該磁場調整板の板厚の一方又は双方のパラメータを変化させることにより、所望のターゲット使用効率及び基板の面内膜厚分布を得ることを特徴とするマグネトロンスパッタ方法。
【請求項１２】
前記マグネトロンスパッタ方法において、該中心磁極位置をターゲット外周方向に移動し、該磁場調整板の板厚を大きくすることで、ターゲット中心部に対して円周部のプラズマ密度を高めることを特徴とする請求項１１記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項１３】
基板と対向配置したカソード内部にマグネトロン磁極を搭載し、該マグネトロン磁極を回転させながらターゲットをスパッタするマグネトロンスパッタ方法において、
該マグネトロン磁極を、中心磁極と、該中心磁極を囲む逆極性の環状磁極と、該ターゲット平面に平行な磁場調整板により構成し、
該中心磁極を該環状磁極の中心に対して偏心する位置に配置し、
中心磁極の偏心距離、該磁場調整板の板厚、ターゲート基板間距離の全てを操作することにより基板の面内膜厚分布を制御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１４】
ターゲットが載置されるディスク状カソード、該カソードと対向する位置に設けられた試料支持手段、及び該カソードに関して該試料支持手段と反対側に設けられたマグネトロン磁極とからなるマグネトロンスパッタ装置において、
該マグネトロン磁極は、中心磁極（３）と該中心磁極を囲む該中心磁極と反対の極性の環状磁極とからなり、
該マグネトロン磁極は、該カソードの略中心位置を回転軸として回転するよう構成され、
該中心磁極は、該回転の半径方向に取付け位置が可変調整できるよう取付けられているマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１５】
前記環状磁極の幾何的中心と該回転軸とは所定の距離（Ｄｍ）だけ偏心している請求項１４のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１６】
前記環状磁極の幾何的中心と該中心磁極とは所定の距離（Ｄｃ）だけ偏心している請求項１４記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１７】
前記マグネトロン磁極は、該中心磁極と該環状磁極に関し該カソードと反対側にディスク状ヨークを含み、該中心磁極と該環状磁極は該ヨーク上に載置されて、該中心磁極、該環状磁極及び該ヨークが磁気回路を構成して磁界を該カソード上に発生している請求項１４記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１８】
該ヨークに該回転の半径方向に延在する細長のスロットが形成され、該中心磁極は該スロットに係合する中心磁極取付け手段で位置可変的にヨークに取り付けられている請求項１４記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項１９】
該磁気回路の該中心磁極から該環状磁極への空隙磁路中に配置された磁性体磁場調整板を含むマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２０】
ターゲットが載置されるディスク状カソード、該カソードと対向する位置に設けられた試料支持手段、及び該カソードに関して該試料支持手段と反対側に設けられたマグネトロン磁極とからなるマグネトロンスパッタ装置において、
該マグネトロン磁極は、中心磁極（３）と該中心磁極を囲む該中心磁極と反対の極性の環状磁極とからなり、
該マグネトロン磁極は、該カソードの略中心位置を回転軸として回転するよう構成され、
該磁気回路の該中心磁極から該環状磁極への空隙磁路中に配置された磁性体磁場調整板を含むマグネトロンスパッタ装置。
【請求項２１】
該磁場調整板は、置き換え可能に取りつけられている請求項２０記載のマグネトロンスパッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマグネトロンスパッタ装置に使用される磁極の構成に関するものであり、特に円形ターゲットをスパッタするマグネトロンカソードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１にマグネトロン方式を採用したスパッタ装置の構成例を示す。マグネトロン方式は、ターゲットに磁場を印加することによりプラズマの生成を強化し、高スパッタ効率にて成膜が可能なため、成膜速度が速く量産性に優れ、スパッタ装置において広く採用されている方式である。
【０００３】
図中５０は真空排気口５６とガス導入口５７を備えた真空槽であり、真空槽５０内部には陽極５１と陰極であるカソード５２とが配置され、カソード５２上にはターゲット５４が、ターゲット５４と対向する位置には支持板に成膜基板５３が配される。５５はターゲット５４表面に磁界を形成するための磁極装置であり、ターゲット５４の背面に配置され、ターゲット中心５８を軸に回転可能に設けられる。磁極装置５５は、中心磁極５９と中心磁極を取り囲む環状磁極６０とヨーク６１とで構成され、中心磁極５９と環状磁極６０の極性が互いに逆極性となるように構成している。
【０００４】
本構成において、ガス導入口５７よりＡｒ等の放電用ガスを導入し、陽極と陰極との間に電圧を印加すると、ターゲット５４表面上の磁界により電子が捕捉され、電子とガス分子とが衝突してガス分子をイオン化し高密度のプラズマが形成される。ターゲット５４表面は強いイオン衝撃を受けてスパッタされ、飛び出したスパッタ原子が基板５３上に堆積して薄膜が形成される。
【０００５】
高密度のプラズマは、補足された電子の描くループ状の軌跡に沿って形成される為、ターゲットの侵食部６２も同様の軌跡に沿ったものとなりターゲット全体から見ると不均一に侵食されることになるが、本構成は、磁極装置５５を回転駆動させながらスパッタ成膜を行うことにより、プラズマ密度の偏りを制御しターゲット５４を均一に侵食しようとするものである。
【０００６】
しかし、磁極装置５５を回転駆動させるのみでは、ターゲット５４を均一に侵食することは難しいため、従来より種々の磁極構造が提案されている。
例えば図３は、ターゲットサイズより小さい丸型の磁石をターゲット５４の中心から偏心させて配置し、ターゲットを回転させターゲット表面の広域を侵食させようとするものである。このような構成は例えば特開平７−２９２４６９号公報等に開示されている。
【０００７】
ところで、回転中心側磁石の一定時間における移動距離は外側磁石よりも短いため、回転中心側の平均磁場強度が外側の磁場強度よりもが高まり、回転中心側に高密度のプラズマが集中する傾向にある。
そこで、図４に示すような、外周部でスパッタされる侵食を磁石の構造を変えて回転により制御するものがある。このような回転中心部に比して外周部の磁場を強める為の構成は、例えば特開平２−１０７７６６号公報等に開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
マグネトロンスパッタ装置の普及に伴い、ターゲット材料の高使用効率化が課題となっている。特に材料自体のコストに留まらず、高効率化はスパッタ装置のメンテナンスタイムの向上という点でも課題となっている。さらに、ターゲットを効率良く使用することができないと、ターゲット表面のスパッタされない部分若しくはスパッタ効率の低い部分に一度蒸発したスパッタ粒子が再付着して、ターゲット表面に堆積部分ができ、チャンバ内のパーティクル発生の原因になることがあるが、ターゲットの高効率化が実現されればターゲットの全面が侵食されることによりターゲット表面に堆積部分がなくなり、再スパッタによるパーティクルの発生抑制にも繋がる。
また、ターゲットの使用効率の向上に併せて、対向する基板内での膜厚分布を向上させることも重要な課題である。
【０００９】
課題解決のためには、所望のターゲット効率及び膜厚分布に適合した回転磁石構造を定める必要があり、上述のように、従来より磁石構造については多くの形状が提案されている。しかし従来の磁石構造は、一旦形状を決定してしまうと侵食を変えようとするときに磁石全体を組替える必要があった。
ここで、スパッタによる原子の飛散方向の分布はターゲットを構成する原子により異なる為、所望の膜厚分布を得る為の磁石配置は、ターゲットの材質により異なるものとなる。又、ターゲットの厚さが異なると、ターゲット表面に漏洩する磁場が異なる為、ターゲットの厚さによっても最適な磁石配置は異なるものになる。
【００１０】
つまりターゲットの材質、厚さ等に応じて、その都度最適な磁場を得る為の磁石構成は変化するが、従来の磁石装置では磁場を変更する為に、磁石装置そのものを変更しなくてはならないという不都合があった。
更に、最適な磁場を得るためのパラメータを磁石の配置のみで操作し磁場形状を変化させるのでは、所望のターゲット使用効率及び基板の面内膜厚分布を得るのに限界があった。
【００１１】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、所望のターゲット使用効率及び基板の面内膜厚分布を得るために磁場を制御することを目的とし、課題解決手段として、磁場形状と磁場強度の双方を操作して磁場を変更できる磁極装置を提案するものである。磁場形状は磁極の配置を変化させることにより調整し、磁場強度は磁極の配置を変化させることと磁性体材料よりなる板を挿入することで調整する。磁場の調整は、磁極装置全体を組替えるのではなく、可変に取付けた中心磁極と磁場調整板の双方または一方を変えることで制御する。
【００１２】
本発明の磁極装置は、環状磁極と環状磁極の内部に配置される中心磁極により構成し、具体的には、次の２つのいずれか一方又は双方を可変調整できることを特徴としたものである。
１）  中心磁極を環状磁極の中心から偏心して配置し、偏心距離を任意に調整することで磁場形状及び磁場強度を変更できる構造であること。
２）  中心磁極からカソード中央部方向へ強磁性体でできた板を設置しその厚さを変化させることでマグネトロン放電に必要な磁場強度を調整できる構造であること。
この磁場を調整する板材は鉄材、ＳＵＳ材、など磁性体材料であればよい。
【００１３】
また、環状磁極は、ターゲット直径に対して５０％〜９０％、より好ましくは７０％〜８０％の外径とし、環状磁極の中心をターゲット中心に対して偏心して配置し、環状磁極をターゲット中心を回転軸に回転することを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明磁極装置にターゲット−基板間距離の調整手段を付与することにより、基板の面内分布を制御するマグネトロンスパッタ方法を提供することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（１）実施例の構成の説明
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明磁極装置の概略平面図であり、図２は侵食されたターゲットと基板、および本発明の磁極構造の位置関係を示す概略断面図である。本発明磁極装置は図１１に示す装置に搭載し、従来と同様のものには同一符号を付し説明を省略する。
【００１６】
同図に示す磁極装置は、環状磁石２と、環状磁石２と反対の極性を有する中心磁石３と、環状磁石２と中心磁石３を配置するヨーク６と、磁場強度を調整する磁場調整板５により構成される。
【００１７】
図１において１はディスク状カソード５２上のターゲットを示したものである。ターゲット１の厚さはマグネトロンスパッタが可能である範囲内の厚さであればよい。円形の環状磁石２はカソード５２又はターゲット１の中心７に対して偏心した位置に設置し、偏心距離をＤｍとする。尚、ここで動作上言及されるべきはターゲットの中心であるが、本明細書ではターゲットの中心がカソードの中心となるようカソード上にターゲットを置くと予定しているので、ターゲットの中心とカソードの中心とは同義語として用いられている。換言すると、カソードの中心とは、通常に置かれるターゲットの中心を意味し、必ずしもカソード構造の幾何的中心を意味しない。本実施例では環状磁石２を円形磁石としたが、環状磁石２は分割磁石にして多角形構造としても、楕円構造としてもよい。環状磁石２の大きさは、ターゲット１と平行に回転するためにターゲットサイズより小さくターゲットサイズの５０％〜９０％、より好ましくは７０％〜８０％のものであればよい。さらに環状磁石２に対して反対の極性を有する中心磁石３を環状磁石２の中心８から偏心した位置に配置し、偏心距離をＤｃとする。このとき中心磁石３は偏心距離Ｄｃを可変できる構造にする。本実施例では、図１２に示すような略楕円型の貫通穴２０をヨークに設け、所望の偏心距離Ｄｃを定めてヨーク６下方からネジ４で固定する構造とするが、中心磁石３の固定構造はこれに限られるものではない。位置を変化させる必要がある場合はネジ４を緩めて調整すればよい。
【００１８】
環状磁石の偏心距離Ｄｍと中心磁石偏心距離をＤｃの２つの偏心によりターゲット１の外周部付近の磁場は内側の磁場より強くなる。しかし、これだけではターゲット表面をより一様にするには内側の磁場が強すぎることがあり、更にこれを弱めるために磁場調整板５をターゲット１と平行に挿入する。磁場調整板５には、鉄などの強磁性体の板材を採用する。磁性体材料は透磁率が大きく磁束の通路となるため、磁界中に挿入することにより周囲の空間の磁界強度を減少させることが可能となる。本発明で中心磁石３と環状磁石２の間に磁性体材料の板を挿入することにより、中心磁石３から出る磁力線の一部が磁場調整板５の内部を通過し、ターゲット１表面に漏洩する磁力線が減少しターゲット表面の磁界強度を弱める効果がある。磁場調整板５の厚みが大きいほど、周囲の磁界強度を減少させ、プラズマの生成を抑制することができるため、ターゲット表面の磁界強度の調整は磁場調整板５の厚さにより制御する。調整板５の厚さは板全体を変えてもよいが、積層構造にして必要な厚さに抜き取る構造にしてもよい。磁場調整板５自体は非磁性体の支柱１２を作りネジで固定した方がよい。磁場調整板５は中心磁石３と環状磁石２との中間部でマグネトロンスパッタが行われる領域に位置していればよいが、本実施例では環状磁石の半分をカバーする半円形のものを作製した。なお、環状磁石２についてはターゲット１の全面が侵食できるようにするため、平面図で見た場合磁石２の内径が円形ターゲット１の外側に接するような位置に設置してある。
【００１９】
図２を参照に、本発明の磁極構造とターゲットの侵食状態を説明する。
中心磁石３は同心円上に二重にできる侵食部分（エロージョン）９，１０の内側及び外側の侵食速度を制御するものであり、磁場調整板５は内側の侵食速度を制御するものである。この場合、基板５３側に堆積する膜の膜厚分布をより一様にするためにはターゲット中央部の磁場の強さは外側のものよりも弱くする必要がある。例えば、内側の侵食部９と外側の侵食部１０との深さを同じにするには、円環状侵食部の内側と外側の単位面積あたりのスパッタ量を同じになるように内側と外側との磁場の強さを調整すればよい。
なお、膜厚分布をより一様にするには、磁石の回転数の整数倍を要する時間でスパッタ成膜を行うとよい。
中心磁石３の位置と、磁場調整板５の厚さを制御することにより、磁石の回転によるスパッタの結果二重にできる円環状の侵食部９，１０において内側部分の磁場の強さを外側より弱くすることが可能となる。
【００２０】
本発明磁極装置で、中心磁石３の偏心距離Ｄｃと磁場調整板５の厚みの２つのパラメータを操作することにより、任意の磁場を提供することが可能となる。さらに、本発明磁極装置に、ターゲット−基板間距離１１（以下ＴＳ距離と称する）の調整手段を付与することにより、操作可能なパラメータが追加され、調整範囲が広がりより最適な基板の面内分布を得ることが可能となる。ＴＳ距離の調整は、先の出願である特開２０００−６４０３７号公報に開示の方法等を用いればよい。
【００２１】
（２）実施例の作用・動作の説明
ターゲット材料を銅（Ｃｕ）、ターゲットサイズをφ４００ｍｍ×１０ｍｍ、回転磁石サイズをφ３１３ｍｍ（ターゲットの７８％の大きさ、磁石の高さ４０ｍｍ、磁石幅１９ｍｍ、中心磁石の直径φ８０ｍｍ）、環状磁石２の偏心距離Ｄｍ＝６２．５ｍｍ、磁石材料にＳｍＣｏ材を用いた場合の実施例を説明する。
【００２２】
図１及び図２の構造で構成されたカソードを図１１に示す真空槽５０に設置し、真空槽５０を５×１０−３Ｐａ程度の真空領域まで排気後、スパッタリング用Ａｒガスを真空槽５０内に導入し０．０８Ｐａ〜３Ｐａ程度のマグネトロン放電できる圧力にてターゲット１にＤＣ電力を印加し、スパッタリングを行う。この際、ＴＳ距離１１を５０ｍｍ〜２００ｍｍ程度にして、ターゲット１と平行に基板５３を静止状態で設置する。スパッタリングの際は、ヨーク６を含む磁石ユニットを図示しないモータによりターゲット中心線７を回転軸として回転する。この場合、１回転または、この整数倍にて磁石を回転することにより同心円方向に対称的な膜厚分布が基板５３内で得られる。膜厚分布はＴＳ距離１１によりプロファイルが変化するため、所望するプロファイルにてＴＳ距離１１を定める必要がある。
【００２３】
図５にターゲット−基板間距離（ＴＳ距離）と膜厚プロファイルの関係を示す。
【００２４】
表１は、ＴＳ距離１１を変化させることによりφ３００ｍｍ基板内で得られた膜厚と膜厚分布を示す。測定は、磁極のパラメータである中心磁石３の偏心距離Ｄｃ＝６３ｍｍ、磁場調整板５の厚さ６ｍｍ、スパッタ圧力０．７Ｐａ、スパッタ電力ＤＣ  ３．８ｋＷ、磁石回転数  １ｒ．ｐ．ｍ、成膜時間  ６０ｓｅｃ、にて行った。
【表１】
ＴＳ距離と膜厚及び膜厚分布
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【００２５】
ここで、膜厚はφ３００ｍｍ内の基板ホルダー内にφ１３ｍｍのＡＴカット５ＭＨｚ水晶振動子を１５個埋め込み、成膜前後の周波数の変化から膜厚値に換算し測定した。また、膜厚分布の値は、［数１］に示す式によって評価した。
【数１】
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【００２６】
表１の実験結果を基板ホルダー内の１５個の水晶振動子の位置と膜厚の関係（プロファイル）を示すと図５のようになり、ＴＳ距離１１が大きくなるに従ってＭ型から凸型へとプロファイルが変化している様子がわかる。水晶基板は直径方向に１５個配列した。図はプロファイルが比較しやすいように中央の値を１に規格化してプロットした。また図中のＴＳ＝７４はＴＳ距離が７４ｍｍであることを、ＴＳ＝８８はＴＳ距離８８ｍｍを、ＴＳ＝９８はＴＳ距離９８ｍｍを表す。
【００２７】
図６に中心磁石の偏心距離と膜厚プロファイルの関係を示す。
磁石パラメータである中心磁石３の偏心距離Ｄｃを大きくすると、外側の侵食部１０はより外側に移動するため膜厚分布も外側に広がる。図は、ＴＳ距離７４ｍｍにて中心磁石３の偏心距離Ｄｃを５０ｍｍから６３ｍｍにした場合についての膜厚プロファイルの変化を示している。スパッタ条件などは表１と同条件である。図中のＣ＝５０は偏心距離５０ｍｍを、Ｃ＝６３は６３ｍｍを表す。偏心量を大きくすることで膜厚分布は外側に移動していることがわかる。
【００２８】
図７に磁場調整板の厚み（Ｍ）と膜厚プロファイルの関係を示す。
図は、磁場調整板５の厚み（Ｍ）を３．５ｍｍと６ｍｍの場合について膜厚プロファイルをプロットしたものを示している。スパッタ条件はＴＳ距離７４ｍｍ、中心磁石の偏心距離Ｄｃ５０ｍｍとし、それ以外は表１と同条件である。図中Ｍ＝６は板厚６ｍｍ、Ｍ＝３．５は板厚３．５ｍｍを表す。Ｍ＝０は磁場調整板５がない場合である。板がない場合は凸型のプロファイルとなるが板を挿入することによってＭ型の分布となり、板が厚いほどよりＭ型になることが分かる。
【００２９】
以上、中心磁石３の偏心距離Ｄｃと磁場調整板５の厚みのいずれか、または双方を調整することによって、基板内膜厚分布を制御することができることを実験的に示した。
【００３０】
ターゲット１の使用効率に関しては、中心磁石３の偏心距離Ｄｃ＝６３ｍｍ、磁場調整板５の厚さ６ｍｍにて、圧力０．７Ｐａ、スパッタ電力ＤＣ  ５ｋＷ、磁石回転数１．０  ｒ．ｐ．ｍ、にて５９３．３ｋＷｈ放電し続けた場合のターゲット１の重量変化より求めた。このときの使用効率は４８．５％であった。使用効率の定義を［数２］に示す。
【数２】
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【００３１】
上記使用効率４８．５％のときのターゲット表面プロファイルを図８に示す。このときの最大侵食深さは８．１２ｍｍであった。表面プロファイルはレーザー変位計により測定した。
【００３２】
基板の面内膜厚分布の制御を回転磁石パラメータにより制御する方法は、ターゲット側の侵食部の位置を制御することになるので、所望するターゲットの使用効率と基板の面内膜厚分布は同時に制御することになる。上記の例で言えば、φ３００ｍｍ基板内で±５％以内の膜厚分布を得るには、圧力０．７Ｐａ、ＴＳ距離７４ｍｍのとき、中心磁石の偏心距離６３ｍｍ、磁場調整板厚み６ｍｍにすればよく、このときのターゲット使用効率は４５％以上が得られることになる。また、ターゲット１の侵食とともに面内膜厚分布は変化するので、使用するターゲット厚み分の変化を考慮したＴＳ距離１１を選定することで基板の面内膜厚分布は一定の範囲内に納めることができる。
【００３３】
次に、パーティクル発生の低減を目的にターゲット１の全面で侵食させる場合での実施例を示す。
【００３４】
図１及び図２に示すカソード構成においてターゲットサイズφ２５０ｍｍ、環状磁石外径φ１９４ｍｍ（ターゲットに対して７８％の直径）、中心磁石の偏心距離Ｄｃ＝２５ｍｍ、磁石幅１２ｍｍ、中心磁石直径φ５０ｍｍ、磁場調整板の厚さ４．８ｍｍとして６ｍｍ厚のＴｉターゲットを侵食させる場合について説明する。磁石の材質はＳｍＣｏ材、磁場調整板５の材質はＳＵＳ４３０を使用した。磁石の回転速度  １．０  ｒ．ｐ．ｍ、スパッタ圧力０．４Ｐａ（Ａｒ）、スパッタ電力ＤＣ  １．４７ｋＷにて積算電力量４８６．８３ｋＷｈ放電したときのＴｉターゲットの侵食状態を図９に示す。図より、ターゲット厚み６ｍｍに対して、厚みはすべての領域で６ｍｍ未満となって、ターゲット１の全面にて侵食が行われていることがわかる。侵食の最大深さは５．４ｍｍであり、このときの使用効率を［数２］に示す式にて測定すると６３．０％であった。
【００３５】
表２に、図９に示すターゲットを使用したときの成膜状態を、積算電力量と照らし合わせて比較した結果を示す。成膜状態は、φ１００ｍｍ基板内５個の水晶振動子により測定した。
【表２】
積算電力量と成膜速度及び膜厚分布
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表より、ターゲットの初期状態である積算電力量０．３５ｋＷｈ時においても、ターゲットの寿命時付近である積算電力量４８６ｋＷｈ時においても、成膜状態の変化は殆どなく、安定した成膜が行われていることがわかる。
【００３６】
図１０にターゲットの初期状態と寿命時付近での膜厚分布プロファイルを示す。図より、ターゲットの全面を侵食することが可能となったことによりパーティクルの発生が抑制され、ターゲット寿命時である４８６ｋＷｈ近傍においても、初期状態である０．３５ｋＷｈ時と殆ど変わらない膜厚分布を得ることが可能となったことがわかる。
【００３７】
（３）他の実施例の説明、他の用途への転用例の説明
以上は、金属ターゲットを使用した場合のＤＣマグネトロン・スパッタの例で説明したが、誘電体ターゲットの場合はＲＦマグネトロン・スパッタに転用してもよい。
【００３８】
本実施例では、磁極構造を磁石で構成したが、電磁石を用いてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によりターゲットの侵食領域を制御することができようになり、所望するターゲットの使用効率及び対向する基板内の膜厚分布が得られるようになった。侵食領域の制御に伴い、ターゲットの使用効率を飛躍的に向上させることが可能となる為、パーティクルの発生抑制のみならず、金などの高価なターゲット材ではコストの低減、銀や銅などの寿命の早いターゲット材ではターゲットの交換頻度を低減することにより装置のメンテナンス・サイクルの改善が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明磁極装置概略平面図
【図２】本発明磁極装置概略断面図
【図３】従来の磁極装置概略平面図（例１）
【図４】従来の磁極装置概略平面図（例２）
【図５】ターゲット−基板間距離（ＴＳ距離）と膜厚プロファイルの関係図
【図６】中心磁石の偏心距離と膜厚プロファイルの関係図
【図７】磁場調整板の厚みと膜厚プロファイルの関係図
【図８】本発明磁極装置によるφ４００ｍｍ  Ｃｕターゲットの侵食状態説明図
【図９】本発明磁極装置によるφ２５０ｍｍ  Ｔｉターゲットの侵食状態説明図
【図１０】本発明磁極装置によるφ４００ｍｍ  Ｔｉターゲットの侵食初期とターゲット寿命付近での成膜速度分布説明図
【図１１】マグネトロンスパッタ装置概略構成図
【図１２】本発明ヨーク説明図
【符号の説明】
１  ターゲット
２  環状磁石
３  中心磁石
４  中心磁石位置調整ネジ
５  磁場調整板
６  ヨーク
７  ターゲット中心線
８  環状磁石中心線
９  内側侵食部
１０  外側侵食部
１１  ＴＳ距離
１２  支柱
２０  貫通穴
５０  真空槽
５１  陽極
５２  カソード
５３  基板
５４  磁極装置
５５  ターゲット
５６  真空排気口
５７  ガス導入口
５８  中心軸
５９  中心磁極
６０  環状磁極
６１  ヨーク
６２  侵食部
【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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