(57)【要約】  本発明のマグネトロンスパッタ用磁石装置は  ターゲットに対向した状態で前記ターゲットの被スパッタ面に対して略平行な方向に移動可能なマグネトロンスパッタ用磁石装置であって、前記移動の方向に対して略垂直な方向に延在し、Ｎ極またはＳ極が前記ターゲットに対向される内側磁石と、前記内側磁石から離間して前記内側磁石を囲み、前記内側磁石とは逆の磁極が前記ターゲットに対向される外側磁石と、前記内側磁石と前記外側磁石との間に設けられ、前記内側磁石及び前記外側磁石を保持する非磁性部材と、を備え、前記内側磁石及び前記外側磁石のそれぞれにおいて前記ターゲットに対向する磁極が反転可能に設けられたことを特徴とする。ターゲットの端における電子密度のばらつきを抑制して、その部分のプラズマ密度の均一化を図れる。これにより、ターゲット端におけるスパッタレートの均一化が図れ、成膜対象物への成膜分布のばらつきを抑制することができる。また、ターゲットエロージョンのばらつきも小さくして、ターゲットの利用効率を向上できる。
2007142265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットに対向した状態で前記ターゲットの被スパッタ面に対して略平行な方向に移動可能なマグネトロンスパッタ用磁石装置であって、
前記移動の方向に対して略垂直な方向に延在し、Ｎ極またはＳ極が前記ターゲットに対向される内側磁石と、
前記内側磁石から離間して前記内側磁石を囲み、前記内側磁石とは逆の磁極が前記ターゲットに対向される外側磁石と、
前記内側磁石と前記外側磁石との間に設けられ、前記内側磁石及び前記外側磁石を保持する非磁性部材と、
を備え、
前記内側磁石及び前記外側磁石のそれぞれにおいて前記ターゲットに対向する磁極が反転可能に設けられたことを特徴とするマグネトロンスパッタ用磁石装置。
【請求項２】
中心軸が前記移動の方向に対して略垂直な方向に対して略平行な円柱状であ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用磁石装置。
【請求項３】
ターゲットに対向した状態で前記ターゲットの被スパッタ面に対して略平行な方向に移動可能なマグネトロンスパッタ用磁石装置であって、
前記移動の方向に対して略垂直な方向に延在する内側磁性部材と、
前記内側磁性部材を囲んで巻回されたコイルと、
前記コイルを囲んで設けられた外側磁性部材と、
前記内側磁性部材、前記外側磁性部材および前記コイルにおける前記ターゲットに対向される面の反対側の面に設けられたヨークと、
を備え、
前記コイルに流す電流の向きを変えることで、前記内側磁性部材における前記ターゲットに対向する端部に生じる磁極を切り替えることを特徴とするマグネトロンスパッタ用磁石装置。
【請求項４】
ターゲットに対向した状態で前記ターゲットの被スパッタ面に対して略平行な方向に移動可能なマグネトロンスパッタ用磁石装置であって、
前記移動の方向に対して略垂直な方向に延在し、Ｎ極またはＳ極が前記ターゲットに対向される内側磁石と、
前記内側磁石から離間して前記内側磁石を囲むヨークと、
前記内側磁石と前記ヨークとの間に設けられ、前記内側磁石及び前記ヨークを保持する非磁性部材と、
を備え、
前記内側磁石における前記ターゲットに対向する磁極が反転可能に設けられたことを特徴とするマグネトロンスパッタ用磁石装置。
【請求項５】
ターゲットに対向した状態で前記ターゲットの被スパッタ面に対して略平行な方向に移動可能なマグネトロンスパッタ用磁石装置であって、
前記移動の方向に対して略垂直な方向に延在するヨークと、
前記ヨークから離間して前記ヨークを囲んで設けられ、Ｎ極またはＳ極が前記ターゲットに対向される外側磁石と、
前記ヨークと前記外側磁石との間に設けられ、前記ヨーク及び前記外側磁石を保持する非磁性部材と、
を備え、
前記外側磁石における前記ターゲットに対向する磁極が反転可能に設けられたことを特徴とするマグネトロンスパッタ用磁石装置。
【請求項６】
ターゲットに対向した状態で前記ターゲットの被スパッタ面に対して略平行な方向に移動可能なマグネトロンスパッタ用磁石装置であって、
前記移動の方向に対して略垂直な方向に延在し、Ｎ極またはＳ極が前記ターゲットに対向され、前記ターゲットに対向する磁極が反転可能に設けられた内側磁石と、
前記内側磁石から離間して前記内側磁石を囲むヨークと、
を備えたことを特徴とするマグネトロンスパッタ用磁石装置。
【請求項７】
ターゲットに対向した状態で前記ターゲットの被スパッタ面に対して略平行な方向に移動可能なマグネトロンスパッタ用磁石装置であって、
前記移動の方向に対して略垂直な方向に延在するヨークと、
前記ヨークから離間して前記ヨークを囲むと共に、Ｎ極またはＳ極が前記ターゲットに対向され、前記ターゲットに対向する磁極が反転可能に設けられた外側磁石と、
を備えたことを特徴とするマグネトロンスパッタ用磁石装置。
【請求項８】
成膜対象物が支持される支持部と、
前記支持部に対向して配設されるターゲットと、
請求項１〜７のいずれかに記載の磁石装置と、
を備えたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【請求項９】
成膜対象物とターゲットとを対向配置させ、
前記ターゲットにおける前記支持部に対向する面の反対面側で、前記ターゲットに対向させた状態で磁石装置を直線的に移動させながら、前記成膜対象物にスパッタ成膜を行うマグネトロンスパッタ方法であって、
前記磁石装置が前記ターゲットの端に位置するときに、前記ターゲットに対向する磁極を切り替えることを特徴とするマグネトロンスパッタ方法。
【請求項１０】
前記磁石装置の表裏を反転させることで、前記ターゲットに対向する磁極を切り替えることを特徴とする請求項９記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項１１】
前記磁石装置は電磁石であり、前記電磁石のコイルに流す電流を切り替えることで、前記ターゲットに対向する磁極を切り替えることを特徴とする請求項９記載のマグネトロンスパッタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロンスパッタ用磁石装置、マグネトロンスパッタ装置及びマグネトロンスパッタ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に大型の基板などにスパッタ成膜を行うマグネトロンスパッタ装置において、マグネットを基板の長手方向に往復移動させながらスパッタ成膜を行うものがある（例えば、特許文献１）。【０００３】
マグネットが発生する磁界によってターゲット表面に、磁界のトンネルがレーストラック状に形成され、放電空間中の電子はその磁界トンネルの中を周回運動するが、このとき長辺部分から短辺部分へと向かうコーナー部近傍で電子が軌道外へ飛び出しやすく、そのコーナー部近傍での電子密度が低下する傾向にある。すなわち、マグネット移動方向に対して略垂直な方向における電子密度のばらつきが生じ、これに起因して基板に形成される膜厚分布や、ターゲットエロージョンの分布がばらつく。【０００４】
マグネットがターゲット長手方向に移動することで、そのマグネットが通過していく部分では、マグネット移動方向の進行方向側半分の上記レーストラックが通過した後、その進行方向側トラックとは逆方向に電子が運動している残り半分のトラックが通過するため、電子の粗密のばらつきは相殺されるが、ターゲットの最も端（マグネットが通り過ぎず、レーストラックの半分しか対向しない部分）では、常に電子の運動方向は同じであり電子密度のばらつきを相殺できない。【０００５】
特許文献１では、図９に表すように、マグネットは、ターゲット１５０の長手方向の端位置Ａから、図において左方向に移動しつつ上方にも移動して弧を描くように位置Ｃに移動し、この後他方の端位置Ｅまでは横方向（左方向）の動作のみとなる。そして、位置Ｅから位置Ｆまで下方に移動した後、位置Ｆから、図において右方向に移動しつつ下方にも移動して弧を描くように位置Ｈに移動し、その後横方向（右方向）の移動及び上方向の移動により最初の端位置に戻る。このように、特許文献１によれば、往復動作端の近くでは、その往復動作に連動してターゲット１５０の幅方向（短手方向）にも移動させるようにして、マグネットの移動軌跡を往路と復路とで異ならせるようにしている。【０００６】
しかし、特許文献１のようなマグネットの動かし方をしても、ターゲット１５０の最も端における電子の運動方向を変えることはできない。
【特許文献１】特開平８−２６９７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ターゲットの端における電子密度のばらつきを抑制するマグネトロンスパッタ用磁石装置、マグネトロンスパッタ装置及びマグネトロンスパッタ方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、ターゲットに対向した状態で前記ターゲットの被スパッタ面に対して略平行な方向に移動可能なマグネトロンスパッタ用磁石装置であって、前記移動の方向に対して略垂直な方向に延在し、Ｎ極またはＳ極が前記ターゲットに対向される内側磁石と、前記内側磁石から離間して前記内側磁石を囲み、前記内側磁石とは逆の磁極が前記ターゲットに対向される外側磁石と、前記内側磁石と前記外側磁石との間に設けられ、前記内側磁石及び前記外側磁石を保持する非磁性部材と、を備え、前記内側磁石及び前記外側磁石のそれぞれにおいて前記ターゲットに対向する磁極が反転可能に設けられたことを特徴とするマグネトロンスパッタ用磁石装置が提供される。【０００９】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、ターゲットに対向した状態で前記ターゲットの被スパッタ面に対して略平行な方向に移動可能なマグネトロンスパッタ用磁石装置であって、前記移動の方向に対して略垂直な方向に延在する内側磁性部材と、前記内側磁性部材を囲んで巻回されたコイルと、前記コイルを囲んで設けられた外側磁性部材と、前記内側磁性部材、前記外側磁性部材および前記コイルにおける前記ターゲットに対向される面の反対側の面に設けられたヨークと、を備え、前記コイルに流す電流の向きを変えることで、前記内側磁性部材における前記ターゲットに対向する端部に生じる磁極を切り替えることを特徴とするマグネトロンスパッタ用磁石装置が提供される。【００１０】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、ターゲットに対向した状態で前記ターゲットの被スパッタ面に対して略平行な方向に移動可能なマグネトロンスパッタ用磁石装置であって、前記移動の方向に対して略垂直な方向に延在し、Ｎ極またはＳ極が前記ターゲットに対向される内側磁石と、前記内側磁石から離間して前記内側磁石を囲むヨークと、前記内側磁石と前記ヨークとの間に設けられ、前記内側磁石及び前記ヨークを保持する非磁性部材と、を備え、前記内側磁石における前記ターゲットに対向する磁極が反転可能に設けられたことを特徴とするマグネトロンスパッタ用磁石装置が提供される。【００１１】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、ターゲットに対向した状態で前記ターゲットの被スパッタ面に対して略平行な方向に移動可能なマグネトロンスパッタ用磁石装置であって、前記移動の方向に対して略垂直な方向に延在するヨークと、前記ヨークから離間して前記ヨークを囲んで設けられ、Ｎ極またはＳ極が前記ターゲットに対向される外側磁石と、前記ヨークと前記外側磁石との間に設けられ、前記ヨーク及び前記外側磁石を保持する非磁性部材と、を備え、前記外側磁石における前記ターゲットに対向する磁極が反転可能に設けられたことを特徴とするマグネトロンスパッタ用磁石装置が提供される。【００１２】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、ターゲットに対向した状態で前記ターゲットの被スパッタ面に対して略平行な方向に移動可能なマグネトロンスパッタ用磁石装置であって、前記移動の方向に対して略垂直な方向に延在し、Ｎ極またはＳ極が前記ターゲットに対向され、前記ターゲットに対向する磁極が反転可能に設けられた内側磁石と、前記内側磁石から離間して前記内側磁石を囲むヨークと、を備えたことを特徴とするマグネトロンスパッタ用磁石装置が提供される。【００１３】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、ターゲットに対向した状態で前記ターゲットの被スパッタ面に対して略平行な方向に移動可能なマグネトロンスパッタ用磁石装置であって、前記移動の方向に対して略垂直な方向に延在するヨークと、前記ヨークから離間して前記ヨークを囲むと共に、Ｎ極またはＳ極が前記ターゲットに対向され、前記ターゲットに対向する磁極が反転可能に設けられた外側磁石と、を備えたことを特徴とするマグネトロンスパッタ用磁石装置が提供される。【００１４】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、成膜対象物が支持される支持部と、前記支持部に対向して配設されるターゲットと、上記のいずれかの磁石装置と、を備えたことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が提供される。【００１５】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、成膜対象物とターゲットとを対向配置させ、前記ターゲットにおける前記支持部に対向する面の反対面側で、前記ターゲットに対向させた状態で磁石装置を直線的に移動させながら、前記成膜対象物にスパッタ成膜を行うマグネトロンスパッタ方法であって、前記磁石装置が前記ターゲットの端に位置するときに、前記ターゲットに対向する磁極を切り替えることを特徴とするマグネトロンスパッタ方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る磁石装置の平面的構造、およびターゲットに対する走査方法を説明するための模式図である。
【図２】同磁石装置の断面構造を表す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置の要部を表す模式図である。
【図４】ターゲットに対する走査方法の他の具体例を説明するための模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る磁石装置の断面構造を表す模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る磁石装置の断面構造を表す模式図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る磁石装置の断面構造を表す模式図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る磁石装置の断面構造を表す模式図である。
【図９】従来例におけるスパッタ用マグネットの移動軌跡の説明図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  磁石装置磁石装置
３  内側磁石
５  外側磁石
７  非磁性部材
１２  軸部材
１３  回転軸受け
１４  ボールねじ
１５  モータ
２２  内側磁性部材
２４  外側磁性部材
２６  コイル
２８  ヨーク
３２  内側磁石
３４  外側磁石
３６  非磁性部材
３７，３８  ヨーク
４２  内側磁石
４４  ヨーク
４６  非磁性部材
５０  ターゲット
５１  バッキングプレート
５３  支持部
５４  成膜対象物
６２  内側磁石
６３  ヨーク
１００  電子の軌道
１０２  磁界
１５０  ターゲット
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。【００１９】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る磁石装置１の平面的構造、およびターゲット５０に対する走査方法を説明するための模式図である。  
図２は、同磁石装置１の断面構造を表す模式図である。  
図３は、同磁石装置１を備えたマグネトロンスパッタ装置の要部を表す模式図である。【００２０】
本実施形態に係る磁石装置１は、共に永久磁石である内側磁石３と外側磁石５とを有し、これら内側磁石３及び外側磁石５は非磁性部材７に保持されて、内側磁石３、外側磁石５および非磁性部材７は一体となって、ターゲット５０に対向した状態でターゲット５０の被スパッタ面に対して略平行な方向（例えばターゲットの長手方向）に往復移動される。【００２１】
図３に表すように、ターゲット５０はバッキングプレート５１に保持され、支持部５３に支持された成膜対象物５４の成膜対象面に対向される。成膜対象物５４は、例えば、半導体ウェーハやガラス基板などである。本具体例では、成膜対象物５４は、例えば液晶パネルや太陽電池パネルに用いられる比較的大型の矩形状のガラス基板であり、ターゲット５０は、そのガラス基板より大きな平面サイズを有する矩形板状を呈する。【００２２】
磁石装置１は、図３に表すように、バッキングプレート５１の裏側（ターゲット保持面の反対面側）に配設され、バッキングプレート５１をターゲット５０との間に挟んでターゲット５０に対向している。なお、図１では、バッキングプレート５１の図示を省略している。磁石装置１は、後述する移動手段によって、ターゲット５０の長手方向に沿って、ターゲット５０の長手方向の端から端まで移動可能となっている。【００２３】
その磁石装置１における内側磁石３は、直方体形状を呈し、その長手方向は、磁石装置１の移動方向に対して略垂直な方向（ターゲット５０の短手方向）に延在し、Ｎ極またはＳ極をターゲット５０に対向させている。【００２４】
外側磁石５は、内側磁石３から離間して、内側磁石３の磁極面以外の面を、長円または矩形リング状に囲んでいる。外側磁石５の磁化方向は内側磁石３とは逆になっており、内側磁石３とは逆の磁極がターゲット５０に対向される。【００２５】
内側磁石３と外側磁石５との間には、非磁性部材７が介在され、内側磁石３及び外側磁石５は、その非磁性部材７に保持されている。【００２６】
磁石装置１の長手方向寸法は、ターゲット５０の短手方向寸法よりわずかに小さい。磁石装置１の短手方向寸法は、ターゲット５０の長手方向寸法の半分以下である。磁石装置１において、ターゲット５０に対向する側、およびその反対側のいずれにもヨークは設けられていない。【００２７】
磁石装置１が発生する磁界１０２によってターゲット５０表面に、磁界１０２のトンネルがレーストラック状に形成され、放電空間中の電子は軌道１００で表したように、その磁界トンネルの中を周回運動しする。これにより、高真空状態であっても、ターゲット表面近傍における気体分子の電離を促進して、ターゲット表面近傍における高密度プラズマの状態を持続することができる。【００２８】
磁石装置１は、その内側磁石３及び外側磁石５のそれぞれにおいてターゲット５０に対向する磁極を逆にすることができるように反転可能に設けられている。例えば、図１に表すように、磁石装置１における長手方向の一端部に、その長手方向に延在する軸部材１２が設けられ、この軸部材１２は、回転軸受け１３に対して回転自在に保持されている。したがって、磁石装置１は、軸部材１２の中心軸まわりに回転可能となっている。【００２９】
また、回転軸受け１３は、ターゲット５０の長手方向に延在するボールねじ１４に螺合しており、モータ１５によってボールねじ１４が回転されると、回転軸受け１３は、ターゲット５０の長手方向に移動される。回転軸受け１３の移動に伴い、軸部材１２を介して回転軸受け１３に結合されている磁石装置１もターゲット５０の長手方向に移動される。【００３０】
スパッタ成膜中に、ターゲット５０の長手方向の端から端までを、磁石装置１が移動（走査）されることで、成膜対象物５４の面内膜厚分布のばらつきを抑えて膜厚の均一化が図れ、またターゲット５０のエロージョン（食刻）位置の偏りも抑えてターゲット利用効率を向上できる。【００３１】
１回のスパッタ成膜中に、磁石装置１はターゲット５０の長手方向を直線的に移動される。そして、本実施形態では、磁石装置１が、移動開始位置（走査開始点）、移動終了位置（走査終点）、往復の折り返し位置にあるときに、表裏を反転させる。【００３２】
図１（ａ）に表されるように、例えば、まず、内側磁石３はＮ極をターゲット５０に対向させ、外側磁石５はＳ極をターゲット５０に対向させた状態で、磁石装置１は実線で表される位置から１点鎖線で表される位置まで移動される。【００３３】
そして、図１（ａ）において１点鎖線で表される端位置まで磁石装置１を移動させたら、磁石装置１を軸部材１２まわりに回転させて表裏を反転させ、図１（ｂ）において実線で表すように、内側磁石３はＳ極がターゲット５０に対向するように、外側磁石５はＮ極がターゲット５０に対向するようにする。そして、その状態で、図１（ｂ）において、実線で表される位置から１点鎖線で表される位置まで、先ほどとは逆方向に磁石装置１を移動させる。【００３４】
そして、図１（ｂ）において１点鎖線で表される端位置まで磁石装置１を移動させたら、磁石装置１を軸部材１２まわりに回転させて表裏を反転させ、図１（ａ）において実線で表すように、内側磁石３はＮ極がターゲット５０に対向するように、外側磁石５はＳ極がターゲット５０に対向するようにする。【００３５】
１回のスパッタ成膜中に磁石装置１を２往復以上させる場合には、以上の動作を繰り返す。なお、磁石装置１をターゲット端位置で反転させるときは、ターゲット−成膜対象物間（カソード−アノード間）の放電を一旦停止させる。【００３６】
ターゲット５０の端位置で磁石装置１を反転させることで、ターゲット表面近傍における電子の軌道１００のレーストラック状の周回走行方向を逆にすることができる。これにより、ターゲット５０の最も端（磁石装置１が通り過ぎず、その短手方向の半分しか対向しない部分）におけるターゲット短手方向の電子密度のばらつきを相殺することができ（特に、磁石装置１における長辺部分から短辺部分へと向かうコーナー部近傍の低電子密度部分を解消でき）、ターゲット短手方向におけるプラズマ密度の均一化を図れる。これにより、ターゲット端部における短手方向のスパッタレートの均一化が図れ、成膜対象物への成膜分布のばらつきを抑制することができる。また、ターゲットエロージョンのばらつきも小さくして、ターゲットの利用効率を向上できる。【００３７】
磁石装置１を反転させるタイミングとしては、１回の往復走査ごとに、折り返すときと開始位置に戻ってきたときに行ってもよいし、複数回往復走査させる場合には、何往復かに１回の割合でターゲット端位置にて反転させるようにしてもよい。ターゲット端位置にて、電子がある方向に周回する回数と、これと逆方向に周回する回数とが同じになるようにすることが望ましい。【００３８】
磁石装置１は、往復走査させることに限らず、片道走査でもよい。例えば、図４（ａ）に表すように、ターゲット５０の一端部（走査開始位置）で、まず、内側磁石３はＮ極をターゲット５０に対向させ、外側磁石５はＳ極をターゲット５０に対向させた状態でスパッタ成膜を行った後、磁石装置１を反転させて図４（ｂ）の実線で表されるように、内側磁石３はＳ極がターゲット５０に対向するように、外側磁石５はＮ極がターゲット５０に対向するようにする。そして、その状態でスパッタ成膜を行った後、図４（ｂ）において、実線で表される端位置（走査開始位置）から１点鎖線で表される他端側の端位置（走査終了位置）まで磁石装置１を移動させる。【００３９】
そして、図４（ｂ）において１点鎖線で表される端位置まで磁石装置１を移動させたら、磁石装置１を反転させて、内側磁石３はＳ極がターゲット５０に対向するように、外側磁石５はＮ極がターゲット５０に対向した状態でスパッタ成膜を行う。この後、磁石装置１を反転させて、内側磁石３はＮ極がターゲット５０に対向するように、外側磁石５はＳ極がターゲット５０に対向するようにして、その状態でスパッタ成膜を行う。【００４０】
図４に表される片道走査においても、ターゲット５０の端位置で磁石装置１を反転させることで、ターゲット表面近傍における電子のレーストラック状の周回走行方向を逆にすることができる。これにより、ターゲット５０の最も端（磁石装置１が通り過ぎず、その短手方向の半分しか対向しない部分）におけるターゲット短手方向の電子密度のばらつきを相殺することができる。【００４１】
以下、本発明の他の実施形態について説明する。なお、前述したものと同様の要素については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。【００４２】
［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態に係る磁石装置の断面構造を表す模式図である。【００４３】
本実施形態に係る磁石装置は、電磁石である。すなわち、本実施形態に係る磁石装置はターゲット５０の短手方向に延在する内側磁性部材２２と、この内側磁性部材２２を囲んで巻回されたコイル２６と、このコイル２６を囲んで設けられた外側磁性部材２４と、内側磁性部材２２、外側磁性部材２４およびコイル２６におけるターゲット５０に対向される面の反対側の面に設けられたヨーク２８と、を備えている。【００４４】
本実施形態に係る磁石装置は、ヨーク２８が設けられた面の反対面側をターゲット５０に対向した状態でターゲット５０の長手方向に直線移動される。そして、ターゲット端位置で、コイル２６に流す電流の向きを変えることで、内側磁性部材２２におけるターゲット５０に対向する端部に生じる磁極を切り替えて、電子のレーストラック状の周回走行方向を逆にすることができる。これにより、ターゲット５０の最も端における短手方向の電子密度のばらつきを相殺することができ、ターゲット短手方向におけるプラズマ密度の均一化を図れる。【００４５】
本実施形態によれば、コイル２６に流す電流方向の切り替え制御だけで磁極を切り替えるので、磁石装置を反転させる機構を設けなくてよく、構成を簡単にできる。【００４６】
［第３の実施形態］
図６は、本発明の第３の実施形態に係る磁石装置の断面構造を表す模式図である。【００４７】
本実施形態における磁石装置では、内側磁石３２及び外側磁石３４と、これらの間に設けられた非磁性部材３６と、は、中心軸がターゲット５０の短手方向に対して略平行な円柱状をなす。内側磁石３２は、非磁性部材３６をターゲット５０の長手方向に分断するように非磁性部材３６の直径方向に組み込まれ、内側磁石３２は、その直径方向に磁化されている。内側磁石３２の磁極形成端面は、非磁性部材３６から露出している。【００４８】
内側磁石３２の磁極形成端面に対して約９０°隔てた非磁性部材３６の側面には、レーストラック状の溝が形成され、その溝内に外側磁石３４が嵌め込まれている。内側磁石３２と外側磁石３４との磁化方向は逆になっている。外側磁石３４の磁化方向の寸法は、内側磁石３２の磁化方向の寸法より小さい。外側磁石３４は、内側磁石３２の磁化方向の中央に配置されている。【００４９】
内側磁石３２、外側磁石３４、および非磁性部材３６は一体となって、内側磁石３２の磁化方向の中心のまわりに回転可能である。これら内側磁石３２、外側磁石３４、および非磁性部材３からなる円柱状の回転体において、ターゲット５０に対向する部分の反対側にはヨーク３８が設けられている。ヨーク３８において、回転体に対向する内側部分は、回転体の外周面に合わせた凹面となっている。【００５０】
内側磁石３２がＮ極またはＳ極をターゲット５０に対向させた位置にあるときに、その磁極の両脇に位置する非磁性部材３６の外側には、ヨーク３７が配設されている。これにより、図６に表すように、ターゲット５０表面近傍に閉ループ状の磁界１０２を生じさせる磁気回路を構成することができる。【００５１】
内側磁石３２、外側磁石３４および非磁性部材３からなる円柱状の回転体と、ヨーク３７、３８とは、一体となってターゲット５０の長手方向に直線移動される。そして、回転体は内側磁石３２の磁化方向の中心のまわりに回転可能であり（ヨーク３７、３８は回転しない）、ターゲット５０の端位置で回転体を反転させることで、ターゲット５０に対向する磁極を切り替えて、ターゲット表面近傍における電子のレーストラック状の周回走行方向を逆にすることができる。これにより、ターゲット５０の最も端における短手方向の電子密度のばらつきを相殺することができ、ターゲット短手方向におけるプラズマ密度の均一化を図れる。【００５２】
前述した第１の実施形態では、磁石装置とターゲット（厳密にはバッキングプレート）との間隔が小さい場合には、磁石装置を反転させるにあたって、磁石装置をターゲットから一旦遠ざける必要があり、そのための機構が別途必要になってくる。これに対して、図６に表される本実施形態では、断面略円形の回転体を回転させるので、所定間隔に設定された回転体とターゲットとの間隔を変えることなく回転体を回転させることができ、磁極の切り替えを容易且つ速やかに行える。【００５３】
［第４の実施形態］
図７は、本発明の第４の実施形態に係る磁石装置の断面構造を表す模式図である。【００５４】
本実施形態に係る磁石装置は、ターゲット５０の短手方向に延在し、Ｎ極またはＳ極がターゲットに対向される内側磁石４２と、内側磁石４２から離間して内側磁石４２を囲むヨーク４４と、内側磁石４２とヨーク４４との間に設けられ、内側磁石４２及びヨーク４４を保持する非磁性部材４６と、を備えている。【００５５】
内側磁石４２がＮ極またはＳ極をターゲットに対向させた状態で、内側磁石４２、非磁性部材４６およびヨーク４４は一体となってターゲット５０の長手方向に直線移動される。そして、ターゲット端位置でこの磁石装置を反転させることで、ターゲットに対向する内側磁石４２の磁極を切り替えて、ターゲット表面近傍における電子のレーストラック状の周回走行方向を逆にすることができる。これにより、ターゲットの最も端における短手方向の電子密度のばらつきを相殺することができ、ターゲット短手方向におけるプラズマ密度の均一化を図れる。【００５６】
また、図７とは、内側と外側の部材の配置を逆にして、内側にヨークを設け、そのヨークから離間してヨークを囲むように外側磁石を設け、ヨークと外側磁石との間にこれらを保持する非磁性部材を設け、外側磁石におけるターゲットに対向する磁極が反転可能にした構成にしてもよい。【００５７】
［第５の実施形態］
図８は、本発明の第５の実施形態に係る磁石装置の断面構造を表す模式図である。【００５８】
本実施形態に係る磁石装置は、ターゲット５０の短手方向に延在し、Ｎ極またはＳ極がターゲットに対向される内側磁石６２と、内側磁石６２から離間して内側磁石６２を囲むヨーク６３と、を備えている。内側磁石６２は、ターゲットに対向する磁極が逆になるように反転可能に設けられている。【００５９】
内側磁石６２がＮ極またはＳ極をターゲットに対向させた状態で、内側磁石６２とヨーク６３とは一体となってターゲット５０の長手方向に直線移動される。そして、ターゲット端位置で内側磁石６２のみを反転させることで、ターゲットに対向する内側磁石６２の磁極を切り替えて、ターゲット表面近傍における電子のレーストラック状の周回走行方向を逆にすることができる。これにより、ターゲットの最も端における短手方向の電子密度のばらつきを相殺することができ、ターゲット短手方向におけるプラズマ密度の均一化を図れる。【００６０】
また、図８とは、内側と外側の部材の配置を逆にして、内側にヨークを設け、そのヨークから離間してヨークを囲むように外側磁石を設け、外側磁石におけるターゲットに対向する磁極が反転可能にした構成にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明によれば、ターゲットの端における電子密度のばらつきを抑制して、その部分のプラズマ密度の均一化を図れる。これにより、ターゲット端におけるスパッタレートの均一化が図れ、成膜対象物への成膜分布のばらつきを抑制することができる。また、ターゲットエロージョンのばらつきも小さくして、ターゲットの利用効率を向上できる。
【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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【国際調査報告】
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