(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットの裏面に、中心磁石の周りを該中心磁石と逆極性の外周磁石が取り囲むように配置された矩形状の磁石ユニットをその長手方向に垂直な方向に複数個並べて、該垂直な方向に往復運動させるスパッタリング装置のマグネトロンカソードにおいて、
往復運動する方向の両端に位置する前記磁石ユニットのさらに外側に、外周磁石と同極性の棒状磁石が配置されることを特徴とするマグネトロンカソード。
【請求項２】
ターゲットの裏面に、中心磁石の周りを該中心磁石と逆極性の外周磁石が取り囲むように配置された矩形状の磁石ユニットをその長手方向に垂直な方向に複数個並べて、該垂直な方向に往復運動させるスパッタリング装置のマグネトロンカソードにおいて、
往復運動する方向の両端に位置する前記磁石ユニットは、外周磁石の外側長手部と中心磁石との間に、前記外周磁石と同極性の補助磁石が配設されることを特徴とするマグネトロンカソード。
【請求項３】
前記補助磁石と前記中心磁石の間に、前記中心磁石と同極性の第２の補助磁石が配設されることを特徴とする請求項２に記載のマグネトロンカソード。
【請求項４】
前記棒状磁石のターゲット表面までの距離を、該棒状磁石の隣に配置された磁石ユニットのターゲット表面までの距離の変化に同期して変化させる機構を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマグネトロンカソード。
【請求項５】
前記複数の磁石ユニット間の間隔、又は、前記複数の磁石ユニット間の間隔及び前記棒状磁石とその隣に配置された磁石ユニットとの間隔を、磁石ユニットの短手方向長さの１／１０以上としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマグネトロンカソード。
【請求項６】
前記磁石ユニット及び前記棒状磁石からターゲット表面までの距離をターゲットの積算電力に応じて変化させる機構を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマグネトロンカソード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、スパッタリング装置のマグネトロンカソードに係り、特に、ターゲット面内の浸食を均一とし、ターゲットの長寿命化並びに形成される膜厚分布の経時変化を低減するマグネトロンカソードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
平板状ターゲットを有するマグネトロンカソードを用いたスパッタリング装置が半導体、表示装置、電子部品等の種々の薄膜形成に広く用いられている。例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル基板のように矩形状基板に薄膜を形成する場合には、矩形の平板状ターゲットを有するマグネトロンカソードが用いられているが、近年のＬＣＤパネルの大型化は急速に進み、それに伴ってより大面積の基板上に薄膜を均一に堆積させるスパッタリング技術が要求されている。
【０００３】
現在、矩形状の大面積基板に均一に薄膜を形成するスパッタリング方式としては、例えば、図９に示すように、矩形状ターゲット１００の裏側に、複数の磁石ユニット６０からなる磁石ユニット組立体１０を配置し、これを一方向に往復運動させながらスパッタリングを行う方式がある。なお、磁石ユニットは、図１０に示すように、長方形のヨークの上に長尺ブロック状の中心磁石２０と、これを囲んで４辺に配設された外周磁石２１とから構成される。中心磁石２０と外周磁石２１は、ヨーク２３面に垂直な方向で、互いに逆方向に磁化されている。
【０００４】
ここで、マグネトロンカソードと真空容器壁の間に負の電圧を印加して真空中でプラズマを発生させると、矩形マグネトロンカソードの平板状ターゲット表面上には磁力線が作る閉じたトンネル状経路に沿って電子がドリフト運動をし、ループ状の軌跡を描く。磁石ユニットが複数個ある場合には，このループ状の軌跡も複数生成され、ドリフト電子は、ガス分子と衝突してこれをイオン化するため、ドリフト電子の描く軌跡に沿って密度の高いプラズマが形成される。ドリフト電子の描く軌跡の真下のターゲット表面は、強いイオン衝撃を受けてスパッタリングされ、スパッタ粒子は基板上に堆積して薄膜が形成される。ここで、ドリフト電子は極めて多数であり、その軌跡はある程度の幅を有する帯形状となるため、ターゲット表面上のスパッタリングされる領域も帯形状のループ領域となる。このような状態でスパッタリングを継続すると、上記ループ領域のみが主に浸食されるため、ターゲット利用率は極めて低くなり、また、基板上に堆積する薄膜も膜厚の均一性が低下することから、磁石ユニット組立体１０を一方向に往復運動させて、ターゲット上の浸食領域を均一化させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上の構成としても、ターゲット浸食領域の均一化は十分ではなく、ターゲット利用率は１０数％程度しかないのが現状であり、特に、高価な材料の場合は製品コストを引き上げる原因となり、またターゲット交換頻度が多くなって生産性の低下の原因ともなっている。また、形成される薄膜の膜厚均一性は積算スパッタ時間に伴い低下するという問題も依然として残っている。これらの問題は、基板（それに伴いターゲット）が大型化すると一層顕在化する傾向にある。
【０００６】
そこで、本発明者がターゲット浸食の不均一性及び形成される膜厚分布の経時的低下の原因を調べるために、種々の磁石ユニット配置のカソード構成でスパッタリング状況を検討したところ、従来のマグネトロンカソードでは以下の問題があることが分かった。
【０００７】
まず、従来の構成では、全て同一の磁石ユニットを用いた場合であっても、磁石ユニットに対応するターゲット表面の浸食の程度は、その配置位置により異なり、特に、両端の磁石ユニットに対応する部分で浸食の程度が大きくなることが分かった。さらに、検討を加えたところ、この中心磁石の外側の部分のターゲット表面では、他の同等箇所に比べてプラズマの発光強度が強くなり、その一方、漏洩磁場強度は逆に低くなるという現象が起きていることが分かった。そして、この現象は、特に、ターゲット表面の漏洩磁場の強度を０．０１〜０．０４Ｔ程度に設定する場合により顕著になることが判明した。
【０００８】
これらの現象が起こる理由の詳細は現在のところ明らかではないが、次のように考えられる。即ち、両端の磁石ユニットの外側には、磁石ユニットが存在しないため、両端の磁石ユニットにおける中心磁石と外周磁石の外側長手部とで形成される磁力線の形状は、他の磁石ユニットの磁力線形状よりも外側に大回りするような軌跡をたどり、ターゲット表面を横切る磁力線の幅が他の磁石ユニットの磁力線よりも広くなる。このため、前述の帯状ループ領域の幅についても、両端の磁石ユニットの外側部と他の磁石ユニットによる同一箇所において異なり、両端の磁石ユニットの帯状ループ領域の幅が広くなることになる。
印加される電圧はどの帯状ループ領域も一定であるが、放電時に流れる電流は帯状ループ領域の幅や面積に依存するため、帯状領域の幅や面積が等しくないと、発生する複数のプラズマの発光強度は帯状ループの幅の広いところで強く、狭いところでは弱くなるというアンバランスを生じる。プラズマの発光強度はプラズマ密度に比例し、プラズマ密度が高いとターゲット表面上の浸食速度も速くなるため、その結果として、ターゲットの不均一な消費が起こると考えられる。
【０００９】
その一方、従来のマグネトロンカソードを用いた場合、基板上に堆積される薄膜は、両端磁石ユニットに対応した位置で膜厚が薄くなるという問題がある。ターゲット表面上の浸食速度が速いにもかかわらず、膜が薄くなる原因は現在のところ明らかではないが、この問題を回避し均一な膜厚分布を得るためには、例えば特開平８−１９９３５４号に記載されているように、両端の磁石ユニットを他の磁石ユニットよりもターゲット表面側に近づけ、両端の磁石ユニット部の漏洩磁場強度を強くしてターゲット表面からスパッタリングされる粒子量を増やすような磁石ユニット配置をとる必要がある。
【００１０】
しかしながら、このような配置をとると、両端の磁石ユニットで発生するターゲット表面における磁場強度は強くなり、両端の磁石ユニットに対応した部分でのターゲット浸食量は、他の磁石ユニットによるものに比べてさらに大きくなるという問題がある。さらに、磁石ユニットが往復運動する際に、両端の磁石ユニットのプラズマがターゲットシールド等の構造物と干渉して放電が消えてしまうという問題も含んでいることから、これによる膜厚ロスを補うため両端の磁石ユニットを必要以上にターゲット表面側に近づけなくては均一な厚さの薄膜を得ることはできない。この結果、両端の磁石ユニットに対応したターゲット部での浸食量はさらに大きくなってしまうことになる。
【００１１】
また、一般に磁場強度は磁石表面から距離の２乗に反比例して変化することが知られており、ターゲット表面が浸食され、浸食面と磁石ユニット表面が近づくにつれて磁場強度は加速的に強まり、これと同時に、ターゲットの浸食速度も加速的に増加すると考えられる。
【００１２】
以上述べたように、従来のマグネトロンカソードにおいては、ターゲットは全体的には均一に消費されず、またターゲットの寿命も最外側磁石ユニットに対応した部分で律速されてしまうため、ターゲットの利用率が低下すると考えられる。また、ターゲット消費の不均一性が加速度的に増加するため、それに伴い形成される薄膜の膜厚均一性が積算スパッタ時間とともに低下するものと考えられる。
【００１３】
本発明は、以上の知見を基に、マグネトロンカソードの構造、個々の磁石ユニットの構成、配置をさらに検討した結果として、完成したものである。即ち、本発明の目的は、ターゲットの消費の均一化を図り、ターゲットの利用率の向上及び長寿命化が可能なマグネトロンカソードを提供することにある。さらに、ターゲットの不均一な消費に伴う膜厚均一性の低下を防止し得るマグネトロンカソードを提供することを目的とする。
【００１４】
上記目的を達成すべく完成した本発明のマグネトロンカソードは、ターゲットの裏面に、中心磁石の周りを該中心磁石と逆極性の外周磁石が取り囲むように配置された矩形状の磁石ユニットをその長手方向に垂直な方向に複数個並べて、該垂直な方向に往復運動させるスパッタリング装置のマグネトロンカソードにおいて、往復運動する方向の両端に位置する前記磁石ユニットのさらに外側に、外周磁石と同極性の棒状磁石が配置されることを特徴とする。かかる構成とすることにより、外周磁石の長手部と中心磁石とにより形成されるターゲット表面漏洩磁場強度を、前記複数の磁石ユニットの対応する部分において、最も外側の外周磁石の長手部と中心磁石とに対応する部分で最大とすることができる。すなわち、両端の磁石ユニットにおいても、他の磁石ユニットと同等の磁場形状を作り出すことによって各磁石ユニットに対応したターゲット表面上の帯状ループ幅を同一にし、且つターゲット表面上の漏洩磁場強度を強めることができる。また、均一厚さの薄膜を形成するために必要以上に最外側磁石ユニットをターゲット表面に近づける必要もなくなることから、ターゲットの不均一な消費の問題を解決することができるとともに、膜厚分布均一性の経時的低下も少なくすることができる。
【００１５】
また、上記構成によりにより、最外側磁石ユニットの外周磁石の外側長手部と中心磁石によって発生される磁力線を立ち上げて外側への拡がりを抑えるとともに、磁場の強度を他の磁石ユニットと同じか若しくは大きくすることができる。なお、棒状磁石ユニットの磁場強度や配置する間隔を調整することで、最外側磁石ユニットにおける棒状磁石ユニットと隣合う長手側の磁場の強度及び形状を自由に変えることができる。このため、ターゲット材質や基板サイズによって最適な磁場強度・形状を容易に作り出すことが可能となる。
【００１６】
或いは、本発明のマグネトロンカソードは、ターゲットの裏面に、中心磁石の周りを該中心磁石と逆極性の外周磁石が取り囲むように配置された矩形状の磁石ユニットをその長手方向に垂直な方向に複数個並べて、該垂直な方向に往復運動させるスパッタリング装置のマグネトロンカソードにおいて、往復運動する方向の両端に位置する前記磁石ユニットは、外周磁石の外側長手部と中心磁石との間に、前記外周磁石と同極性の補助磁石が配設される構成としてもよく、具体的には、前記補助磁石と前記中心磁石の間に、前記中心磁石と同極性の第２の補助磁石を配置してもよい。以上の構成とすることにより、外周磁石の長手部と中心磁石とにより形成されるターゲット表面漏洩磁場強度を、前記複数の磁石ユニットの対応する部分において、最も外側の外周磁石の長手部と中心磁石とに対応する部分で最大とすることができる。すなわち、最外側磁石ユニットにおける外周磁石の外側長手部と中心磁石とが作り出す磁場の強度を最大とすることができ、即ち、他の磁石ユニットの磁場強度と同じか、それ以上とすることができ、上述したように、ターゲットの不均一な消費を抑え、膜厚分布の経時変化を低減することができる。
【００１７】
本発明において、前記複数の磁石ユニット間の間隔、又は、前記複数の磁石ユニット間の間隔及び前記棒状磁石とその隣に配置された磁石ユニットとの間隔を、磁石ユニットの短手方向長さの１／１０以上とするのが好ましい。磁石ユニット間及び棒磁石との間隔をこのように設定することにより、ターゲット浸食の均一性は一層向上し、ターゲットの利用率がさらに向上するとともに、形成される膜の膜厚分布の経時変化を抑制することができる。
【００１８】
本発明において、前記棒状磁石のターゲット表面までの距離を、該棒状磁石の隣に配置された磁石ユニットのターゲット表面までの距離の変化に同期して変化させる機構を設けるのが好ましい。該機構を設けることにより、磁石ユニットとターゲット間距離を変化させる場合でも、最外側磁石ユニットの外周磁石の外側長手部と中心磁石とが作り出す磁場の形状を常に略一定に保つことができ、ターゲットの不均一な消費及び膜厚分布の経時変化を一層抑えることが可能となる。
【００１９】
さらに、前記磁石ユニット及び前記棒状磁石からターゲット表面までの距離をターゲットの積算電力に応じて変化させる機構を設けると好適である。棒状磁石を含めた磁石ユニットとターゲット表面との距離を、ターゲットに入力される積算電力に応じて調整することにより、ターゲットの不均一な消費及び膜厚分布の経時変化を一層低減できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に実施例をあげて、本発明の構成をより詳細に説明する。
（実施例１）
図１は本発明のマグネトロンカソードを用いたスパッタ装置を示す正面断面図である。このマグネトロンカソード１は、矩形平板状のターゲット１００と、ターゲット１００を保持し且つ冷却するためのバッキングプレート１０１と、バッキングプレートの裏面に配置された磁石ユニット組立体１０と、この磁石ユニット組立体１０を往復運動させる機構１１とからなる。
【００２１】
ターゲット１００の外周部にはターゲットシールド１５０が配置されている。バッキングプレート１０１の内部には、冷却水を通すための水路１０２が形成されて、インシュレータ１５１を介して真空容器の壁２４に取付られている。可変直流電源９００からバッキングプレートに電力が供給される。スパッタガスは、ガス導入管１７０を介して真空容器内に供給され、メインバルブ１７３を通して排気系により外部に排出される。なお、真空容器内の圧力は、メインバルブ又はガス流量の調節により所望の値に設定される。大型の矩形状基板１６０は、ゲートバルブ１７２を通して基板ステージ１６１にロボットハンド（不図示）により搬送され、その外周部はマスク１７１により覆われている。
【００２２】
磁石ユニット組立体１０は、図１０に示す構成の磁石ユニットが５個（１５ａ〜１５ｅ）磁石取付板１７に取り付けられた構成となっている。磁石ユニット１５は、図１０に示すように、平面形状がほぼ長方形であるヨーク２３の上に、長形板状の中心磁石２０と、その周囲に配設された矩形リング状の外周磁石２１とから構成される。中心磁石２０のヨーク２３側の磁極はＮ極、その反対側はＳ極であり、外周磁石はその逆の極性である。この磁極配置によって、ターゲット側では外周磁石２１から中心磁石２０に向かう磁力線が形成される。したがって、外周磁石２１の上方ではターゲット表面から磁力線が出ていき、中心磁石２０の上方ではターゲット表面に磁力線が入っていく。この磁力線は、環状に閉じたトンネル経路を形成する。
【００２３】
磁石ユニット組立体１０の各磁石ユニット１５ａ〜１５ｅはそれぞれ同形状、同特性のものである。両端の磁石ユニット１５ａ、１５ｅの外側には、磁石ユニット１５ａ〜１５ｅの長手方向の長さと同じ長さで、幅、高さ、特性は外周磁石と同一の棒状磁石１６を台座１８を介して磁石取付板１７上に配置してある。このように棒状磁石を配置することにより、両端の磁石ユニット１５ａ、１５ｅにおける外周磁石の外側長手部と中心磁石とにより形成されるターゲット表面漏洩磁力線５０ａの密度を他の同等箇所の磁力線５０ｂ，５１よりも高くし、磁力線の外側への拡がりを抑えている。棒状磁石１６と磁石ユニット１５の取付間隔３００、磁石ユニット１５同士の取付間隔３０１およびターゲット表面と磁石ユニット表面間距離（Ｔ／Ｍ距離）３０２を適切に調整し、磁力線５０ａと磁力線５０ｂ，５１に対応する磁場強度をそれぞれ０．０４Ｔ、０．０２５Ｔとした。ここで、磁石ユニット及び棒状磁石とターゲット表面との距離は、例えば所定の厚さのスペーサをヨーク２３又は台座１８と磁石取付板１７との間に挟むことにより調整することができる。また、均一な膜厚の薄膜を形成するためには、まず各磁石ユニットのターゲット表面と磁石ユニット表面間距離（Ｔ／Ｍ距離）を適切な値に調整し、その後に、棒状磁石のＴ／Ｍ距離を調整する。棒状磁石のＴ／Ｍ距離は概ね両端磁石ユニットのＴ／Ｍ距離と同等程度で良い。
【００２４】
なお、棒状磁石と磁石ユニットとの間隔３００、及び磁石ユニット間の間隔３０１は、磁石ユニットの短辺長さに対し１／１０以上とするのが好ましい。この比を１／１０以上とすることにより、ターゲット浸食の均一性が向上し、ターゲットの利用率が向上するとともに、形成される膜の膜厚分布の経時変化を抑制することができる。往復運動のストロークは、通常、磁石ユニットの短辺長さとユニット間隔との和程度のストローク幅が採用されるが、磁石ユニット間の間隔が大きくなるとストローク幅が大きくなり、基板上に形成される薄膜の膜厚が均一となる領域の長さが狭くなるため、この比は１０／１０（＝１）以下とするのが好ましい。
【００２５】
往復運動機構１１は、モータの駆動により磁石ユニット組立体１０を往復運動させるものであり、モータ８１の回転軸に固定された回転円板８２が、ピン８５，アーム８６，ピン８７を介して磁石取付板１７に連結された構造となっている。磁石取付板１７にはスライドユニット８３が取付けられ、このスライドユニット８３はスライドレール８４とスライド可能に結合されている。モータ８１が回転すると回転円板８２が回転し、アーム８６を介して磁石ユニット組立体１０が矢印方向５５に往復運動することになる。このような機構としては、例えば特開平１１−２１６６６号公報に記載された機構が好適に用いられる。
【００２６】
以上のマグネトロンカソードを用いて、アルミニウム薄膜の成膜を行い、その膜厚分布測定した結果例を図２の等高線図に示す。比較のために、磁石ユニットの外側に棒状磁石を配置しない従来のマグネトロンカソードを用いた場合の結果も併せて図２に示す。用いたガラス基板１６０の大きさは６００ｍｍ×７２０ｍｍであり、その内の５８０ｍｍ×７００ｍｍの領域内の１２１点について膜厚測定を行った。図の等高線２０１は最大膜厚を１００％として規格化し、５％おきに表示したものである。
本実施例のスパッタリングカソードと従来例との違いは、棒状磁石１６の有無だけであり、サイズ、成膜条件等は同じである。図２が示すように、従来例に比べ、本実施例は、優れた膜厚均一性が得られることが分かる。両者の分布形状の違いは、ガラス基板１６０の短辺側（図面上では上下方向）の膜厚の変化にあり、この結果から分かるように均一な厚みをもった領域を最外側の漏洩磁場強度を強めただけで広い範囲で得ることができる。
【００２７】
図３は本実施例のスパッタリングカソードを用いて積算電力に対する堆積膜の膜厚分布の不均一性の変化２５１を従来の不均一性の変化２５０と比較したものである。従来例の膜厚分布の不均一性は、積算電力の進行に伴って大きくなり、ある値を過ぎるとほぼ一定となっていた。本実施例のスパッタリングカソードでは、初期から終了時まで多少の増加はあるものの、その変化量は従来に比べると極めて小さいものとなっている。ここで、積算電力はターゲットの使用状況をあらわし、積算電力０ｋＷｈはターゲット新品時を意味し、グラフの最後の点はターゲット使い切りの状態（交換時期）を意味している。
【００２８】
従来は積算電力２０００ｋＷｈでターゲットの寿命となっていたが、本実施例では、従来のものに比べ２倍の４０００ｋＷｈまでターゲット寿命を延ばすことができることが分かった。また、本実施例の場合、（浸食領域重量／ターゲット使用前重量×１００）で定義されるターゲット利用率は４０％であり、従来例の１８％に比べ倍以上となった。なお、ターゲット寿命とは、浸食の最も大きい部分の残り厚さが０．５ｍｍとなる時点とした。
【００２９】
以上においては、Ｔ／Ｍ距離はヨークと磁石取付板１７との間にスペーサーを介在させることにより調整したが、さらにターゲット寿命を延ばすためには、各磁石ユニット１５と棒状磁石１６のＴ／Ｍ距離を、例えば特開平８−１９９３５４号公報に記載されたＴ／Ｍ距離調整機構を設け、各積算電力における膜厚均一性を高めるように精密調整すればよい。この際最外側磁石ユニット１５ａ、１５ｅと棒状磁石１６とは、同じ相対位置をもって移動させるようにするのが好ましい。
【００３０】
また、本実施例では、両端の磁石ユニット１５ａ、１５ｅにおいて、棒状磁石１６によって強められたターゲット表面磁場強度を０．０４Ｔとしたが、これに限定されるものではなく、ターゲット材質等によって適切な値をとることができる。なお、本発明のマグネトロンカソード構造は、ターゲット表面の漏洩磁場強度が０．０１〜０．０４Ｔの場合に特に有効である。
【００３１】
（実施例２）
図４は本発明の第２の実施形態を表す磁石ユニット組立体１０の正面断面図である。磁石ユニット組立体１０は、補助磁石を有する両端の磁石ユニット２５ａ，２５ｂの間に３個の磁石ユニット２６ａ，２６ｂ，２６ｃから構成されている。最外磁石ユニット２５と磁石ユニット２６は、補助磁石２８ａ，２８ｂを除いてその外形寸法、磁極材質等同一のものである。
第ｌの実施例と異なる点は、最外側磁石ユニット２５ａ，２５ｂの外周磁石の外側長手部２１と中心磁石２０の間に外周磁石及び中心磁石とそれぞれ同じ磁化の向きをもった補助磁石２８ａ，２８ｂを配設した点である。
【００３２】
図５は図４の磁石ユニット組立体１０のうち、最外側磁石ユニット２５ａの（ａ）上面図と（ｂ）断面図を示したものである。外周磁石２１の幅を６ｍｍ、中心磁石２０の幅を８ｍｍとして、その間に１０ｍｍ角の断面をもつ補助磁石２８ａ，２８ｂを２本、台座２９，ベース板３０に取付けて配設したものである。磁化の向き４０は図５（ｂ）に示すように、補助磁石２８ａは外周磁石２１と、補助磁石２８ｂは中心磁石２０とそれぞれ同じ向きとなっている。このときのターゲット表面における漏洩磁場強度は、補助磁石のある箇所で約０．０６Ｔ、補助磁石の無い箇所で約０．０２７Ｔであった。
【００３３】
本実施例の構成としても、実施例１と同様の効果を得ることができた。なお、台座２９，ベース板３０としては、特に材料の制限はないが、例えばヨークと同じ材質の磁性体（ＳＵＳ４３０等）が好適に用いられる。これにより、ターゲット表面の漏洩磁場強度をより高めることができる。
また、補助磁石の本数、磁力強度、大きさ、材質、取付位置、並びに台座、ベースの形状及び有無は、使用するターゲット材や所望の薄膜の膜厚分布および放電特性によって自由に選ぶことができる。例えば、図６のような構成の最外側磁石ユニット２５を用いても同様な効果を得ることができる。この場合、補助磁石２８ａとしては、外周磁石２１と同じ極性のものを用い、例えば、外周磁石、補助磁石、中心磁石の幅として、それぞれ、６，１０，８ｍｍとすればよい。
補助磁石２８ａ，２８ｂの全長は、概ね中心磁石２０の長さ程度であるが、これに限定されるものではない。また、補助磁石は、複数に分割し、任意の間隔をもって配置してもよい。
【００３４】
（実施例３）
図７は本発明の第３の実施形態を表す磁石ユニット組立体１０の正面断面図である。実施例１，２と異なる点は、両端の磁石ユニット３１ａ、３１ｂの外周磁石の外側長手部２１ａの幅と中心磁石２０の幅を、他の磁石ユニット３２ａ〜３２ｃに比べて、広くした点である。図８は図７の磁石ユニット組立体１０のうち、最外側磁石ユニット３１ａの（ａ）斜視図と（ｂ）断面図を示したものである。
本実施例では中心磁石２０と外周磁石長手部２１ａ，２１ｂの幅を図８に示すような寸法とした。なお、外周磁石の短手部の幅は２１ｂと同じである。中心磁石は中心線に対して幅の広い外周磁石長手部側（外側）に偏って取付られている。本実施例の場合も、最外側磁石ユニットの外周磁石の外側長手部と中心磁石とが形成するターゲット表面漏洩磁場の強度を、他の外周磁石長手部と中心磁石とによる漏洩磁場よりも大きくすることができ、ターゲットの不均一な消費及び膜厚分布均一性の経時的低下を抑えることができた。
【００３５】
なお、外周磁石と中心磁石の磁極の幅は、本実施例に示される寸法に限定されるものではなく、磁力強度、大きさ、材質、取付位置は使用するターゲット材や所望の薄膜の膜厚分布および放電特性によって自由に選ぶことができる。また、本発明においては、中心磁石のみを幅広とし、外周磁石の幅は他の磁石ユニットと同じものを用いることもできる。ただし、この場合、中心磁石の中心を外側にずらして配置する必要がある。このようにしても、同様の効果を得ることができる。
また、各磁石の磁極高さについても前述同様所望の特性に応じて任意に選ぶことができる。
【００３６】
以上の実施例では、磁石ユニット組立体１０は、５本の磁石ユニットで構成される場合について述べてきたが、本発明はこの数に限定されないことは言うまでもない。また、前述した棒状磁石、補助磁石、更には外周磁石、中心磁石を異なる材質、磁化強度の磁性体を用いることにより、最外側磁石ユニットの外周磁石の外側長手部と中心磁石とによるターゲット表面の漏洩磁場強度を、他の部分と同一若しくはそれ以上の磁場強度としてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明により、磁石ユニット複数個並べたマグネトロンカソードにおいて、外周磁石の長手部と中心磁石とにより形成されるターゲット表面漏洩磁場を、複数の磁石ユニットの対応する部分において、最も外側の外周磁石の長手部と中心磁石とに対応する部分で最大（即ち、同等か、それ以上）とすることにより、ターゲットの浸食の不均一性を大幅に抑えることができ、それとともに、膜厚分布の均一性の経時的低下を抑えることが可能となる。この結果、ターゲット交換頻度が延びるとともに、膜厚均一性が向上し、成膜コスト並びに生産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のスパッタリング装置の構成を示す正面断面図である。
【図２】薄膜の膜厚分布を示す等高線図である。
【図３】薄膜の膜厚分布の不均一性の経時変化を示すグラフである。
【図４】実施例２の磁石ユニット組立体の構成を示す正面断面図である。
【図５】実施例２の最外側磁石ユニットの構成を示す上面図及び断面図である。
【図６】実施例２の最外側磁石ユニットの他の構成例を示す斜視図及び断面図である。
【図７】実施例３の磁石ユニット組立体の構成を示す正面断面図である。
【図８】実施例３の最外側磁石ユニットの構成を示す斜視図及び断面図である。
【図９】従来のマグネトロンカソードの構成を示す断面図である。
【図１０】磁石ユニットの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  マグネトロンカソード、
１０  磁石ユニット組立体、
１１  往復運動機構、
１５，２５，２６，３１，３２  磁石ユニット、
１７  磁石取付板、
１８，２９  台座、
２０  中心磁石、
２１  外周磁石、
２３  ヨーク、
２４  真空容器壁、
２８ａ，２８ｂ  補助磁石、
３０  ベース板、
１００  矩形平板状ターゲット、
１０１  バッキングプレート、
１６０  矩形状基板、
１６１  基板ステージ、
１７０  ガス導入管、
９００  可変直流電源。
【図１】
0004592852.tif 000002
【図２】
0004592852.tif 000003
【図３】
0004592852.tif 000004
【図４】
0004592852.tif 000005
【図５】
0004592852.tif 000006
【図６】
0004592852.tif 000007
【図７】
0004592852.tif 000008
【図８】
0004592852.tif 000009
【図９】
0004592852.tif 000010
【図１０】
0004592852.tif 000011