(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット表面に磁場を発生させ、前記ターゲットの原子を基板に付着させ、前記基板に薄膜を形成するマグネトロンスパッタ方法であって、
前記基板と対向する前記ターゲット表面を磁気トンネルで覆い、前記磁気トンネルを形成する磁場のうちターゲットに平行な成分Ｂ（Ｇａｕｓｓ）と放電電圧Ｖ（ｖｏｌｔ）と前記磁気トンネルの厚さｔ（ｍｍ）とが、下式を満たすようにすることを特徴とするマグネトロンスパッタ方法。
【数１】
0003764276.tif 000008
【請求項２】
ターゲット表面に磁場を発生させ、前記ターゲットの原子を基板に付着させ、前記基板に薄膜を形成するマグネトロンスパッタ方法であって、
前記基板と対向する前記ターゲット表面を磁気トンネルで覆うとともに前記磁気トンネルをアース部分を通り前記基板を通らない磁力線群で覆い、前記磁力線群を形成する磁場のうちターゲットに平行な成分Ｂ（Ｇａｕｓｓ）と放電電圧Ｖ（ｖｏｌｔ）と前記磁力線群の厚さｔ（ｍｍ）とが、下式を満たすようにすることを特徴とするマグネトロンスパッタ方法。
【数１】
0003764276.tif 000009
【請求項３】
前記磁気トンネルが前記ターゲット上に少なくとも２箇所以上あることを特徴とする請求項１又は２に記載のマグネトロンスパッタ方法。
【請求項４】
ターゲット表面に磁場を発生させる磁気回路を有し、前記ターゲットの原子を基板に付着させ、前記基板に薄膜を形成するマグネトロンスパッタ装置において、
前記基板と対向する前記ターゲット表面が磁気トンネルで覆われ、前記磁気トンネルを形成する磁場のうち前記ターゲットに平行な成分Ｂ（Ｇａｕｓｓ）と放電電圧Ｖ（ｖｏｌｔ）と前記磁気トンネルの厚さｔ（ｍｍ）とが、下式を満たし、しかも前記磁気トンネルが前記基板と接しないように前記磁気回路または前記ターゲットの形状を構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【数１】
0003764276.tif 000010
【請求項５】
前記ターゲットの内周と外周に壁を設けたことを特徴とする請求項４記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項６】
前記磁気回路が、前記ターゲットのスパッタされる表面の反対側に一部または全部が配置された主磁気回路と前記ターゲットの表面と同じ側に配置された主磁気回路とは独立の補助磁気回路からなり、前記主磁気回路の磁極が前記ターゲットの外周より外側にあり、前記補助磁気回路が前記ターゲット上に発生させる磁場の向きが、前記主磁気回路が前記ターゲット上に発生させる磁場の向きとほぼ一致するように構成したことを特徴とする請求項４又は５に記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項７】
ターゲットの表面に磁場を発生させる磁気回路を有し、前記ターゲットの原子を基板に付着させ、前記基板に薄膜を形成するマグネトロンスパッタ装置において、
前記基板と対向する前記ターゲット表面が磁気トンネルに覆われ、しかも前記磁気トンネルがアースを通り前記基板を通らない磁力線群にて覆われ、前記磁力線群を形成する磁場のうちターゲットに平行な成分Ｂ（Ｇａｕｓｓ）と放電電圧Ｖ（ｖｏｌｔ）と磁力線群の厚さｔ（ｍｍ）とが、下式を満たすように前記磁気回路または前記ターゲットの形状を構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
【数１】
0003764276.tif 000011
【請求項８】
前記磁気トンネルを前記ターゲット上に少なくとも２箇所以上形成したことを特徴とする請求項４〜７の何れかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
【請求項９】
前記磁気トンネル内に前記主磁気回路とは逆の磁場を形成する第３の磁気回路を設けたことを特徴とする請求項４〜８の何れかに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、光ディスク、電子部品等の薄膜形成に用いられるマグネトロンスパッタ方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、光ディスクや電子部品などの基板に薄膜を堆積させる技術としてマグネトロンスパッタ技術を利用したマグネトロンスパッタ装置が用いられている。このマグネトロンスパッタ技術は、高速かつ膜や基板の損傷の少ない成膜が可能で、現在のスパッタ技術を用いた成膜装置での主流になっている。
【０００３】
以下、従来のマグネトロンスパッタ装置について説明する。図８は、平板ターゲットを用いたマグネトロンスパッタ装置の本発明に関わる部分の断面図であり、中心軸２０に対して回転対称である。
【０００４】
１は真空チャンバで、排気機構とガス導入機構（図示せず）を備えており、電位的にはアースに落とされている。２は平板状のターゲットである。５は基板で、ターゲット２の表面と対向するように配置されている。３はターゲット２の裏面に配置された磁気回路、４は磁気回路３により形成される磁場の磁力線である。磁力線４の一部は、磁力線４ａのごとくターゲット２の表面から出てターゲット２の表面に帰る。このような磁力線４はターゲット２表面上にトンネル形状を形作る。
【０００５】
電子は、磁場から受けるローレンツ力によって捕捉され、トンネル形状を形作る磁力線とその近傍の磁力線に巻き付くが、磁力線４がターゲット２の表面の陰極シース８と交わったところでシース電界に反射されるので、長時間ターゲット２の表面近傍に閉じ込められる。このような機構で電子を閉じ込める磁場を磁気トンネルと呼ぶ。磁気回路３の構成は、磁力線４がターゲット２の表面上で磁気トンネルを形成するように工夫されている。
【０００６】
次に、動作を説明する。スパッタガス導入後、ターゲット２へグロー放電用の高圧電源（図示せず）により電力を供給すると、プラズマ７が発生し、ターゲット２表面に陰極シース８が形成される。このプラズマ７中のイオンが、陰極シース８で加速され、ターゲット表面にぶつかると、ターゲット２の原子がスパッタされ、基板５の向かいあった表面に付着し、薄膜が形成される。
【０００７】
次に、マグネトロンスパッタ技術の特徴について説明する。イオンがターゲット２の表面にぶつかった際、スパッタ粒子とともに電子も放出される。この電子は２次電子と呼ばれ、陰極シース８で加速され非常に高いエネルギーを持つ。マグネトロンスパッタ技術は、ターゲット２上に形成した磁気トンネルによって２次電子を捕捉し閉じ込める。このことによって、スパッタガスの電離を促進し、高密度プラズマを発生させ、高速成膜を実現する。また、マグネトロンスパッタ技術は、ターゲット２上に形成した磁気トンネルによって２次電子を捕捉して閉じ込めることにより、高いエネルギーを持つ電子の基板５への流入を防ぎ、膜や基板の損傷が少ない成膜を実現する。ここで、磁気トンネルが基板５に接してしまうと、膜や基板に損傷を与えるが、通常は基板５を磁気トンネルから遠ざける等によって磁気トンネルが基板５に接しないようにしている。
【０００８】
さらに、マグネトロンスパッタ技術は、高密度のプラズマ７が発生するため、単位電力あたりの放電電圧を低くすることができる。これによって、２次電子のエネルギーを低くすることができ、電子の捕捉をより完全にできる。
【０００９】
さらに、マグネトロンスパッタ技術は、図８の如く磁気トンネルを覆い基板５以外のアース部分を通る磁力線群４ｂによって磁気トンネルから漏れ出た高エネルギー電子を捕捉し、アースに吸収せしめることにより、電子の基板５への流入を防ぎ、膜や基板の損傷がより少ない成膜を実現しているものもある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、陰極シース８はターゲット２に垂直に電場を形成するため、ここで加速された電子はターゲット２に垂直な速度成分ＶT が増大する。電子が電場から受けるローレンツ力Ｆは、電子の電荷をｅ、速度ベクトルをＶ、磁場の磁束密度ベクトルをＢとして、Ｆ＝ｅＶ×Ｂ（×はベクトルの外積）であるから、電子を捕捉する力は磁場のＶT に垂直な成分、すなわち磁場の任意の位置（Ａ点）における磁束密度ベクトル９のターゲット２に平行な成分１０に比例する。このように磁束密度ベクトル９のターゲットに平行な成分１０が、陰極シース８で加速された電子を捕捉するのに重要な役割を果たす。
【００１１】
しかしながら、上記従来の構成では、磁場のターゲットに平行な成分１０は、図８に示すように、磁気トンネルの中心付近１２では、電子の捕捉に十分な大きさを持つが、磁気トンネルの端の方１３では、磁極に近くなるため、ターゲット２に垂直な成分１１が大きくなり、平行な成分１０はほぼ０となる。
【００１２】
投入電力が小さいうちは、プラズマ７は磁気トンネルの中心付近にのみ存在するので、電子は良く捕捉されるが、成膜速度をさらに向上させるため投入する電力を上げていくとプラズマ７が磁気トンネルの端まで広がり、電子を捕捉することができず、膜や基板に損傷を与えてしまう。そのため、投入電力をあげて成膜速度を上げることができず、または投入電力を上げて成膜速度を上げた場合は、損傷の累積を避けるため短時間しか放電できず、薄い膜しか形成できないという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、膜や基板に損傷を与えずに成膜速度を向上することができ、また良好な膜厚分布を得ることができるマグネトロンスパッタ方法及び装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のマグネトロンスパッタ方法は、ターゲット表面に磁場を発生させ、前記ターゲットからスパッタさせた原子を基板上に付着させ、前記基板上に薄膜を形成するマグネトロンスパッタ方法であって、前記ターゲット表面のうち前記基板と対向するすべての位置を磁気トンネルで覆い、前記磁気トンネルを形成する磁場のターゲットに平行な成分Ｂを、前記ターゲット表面のうち前記基板と対向する位置において陰極シースで加速された電子を捕捉するのに十分な大きさとし、かつ前記磁気トンネルが前記基板と接しないようにするものである。
【００１５】
この方法によると、ターゲットが磁気トンネルに覆われているので、陰極シースでターゲットに垂直に加速された電子が磁場のターゲットに平行な成分に比例する力で捕捉され、ターゲット上の基板と対向するすべての位置において磁気トンネルに閉じ込められる。しかも、２次電子を磁気トンネル内に閉じ込めるためプラズマ密度が向上し、放電電圧が低減する。よって、陰極シースで加速される電子のエネルギーも低減し、電子は捕捉され易くなる。それ故、陰極シースで加速された電子が膜や基板に流入し損傷を与えることはない。また、磁気トンネルは基板に接していないので、磁気トンネル内の高エネルギー電子が膜や基板に損傷を与えることはない。
【００１６】
また、前記ターゲットに平行な成分Ｂを、前記ターゲット表面のうち前記基板と対向する位置において、放電電圧Ｖと前記磁気トンネルの厚さｔに対して、
【００１７】
【数１】
0003764276.tif 000002
【００１８】
を満たすようにしている。すなわち、放電電圧Ｖ（ｖｏｌｔ）の陰極シースで加速された電子がＢ（Ｇａｕｓｓ）の磁場に巻き付くときの回転半径ｒ（ｍｍ）は、
【００１９】
【数２】
0003764276.tif 000003
【００２０】
であるから、ｒ＝ｔ／２として、上式で決定されるＢが２次電子を磁気トンネル内に閉じ込める条件となる。こうして２次電子を確実に磁気トンネル内に閉じ込めることができ、その結果プラズマ密度が向上し、放電電圧が低減するので、陰極シースで加速された電子のエネルギーは低減し、電子の捕捉がより完全となる。
【００２１】
また、前記ターゲット表面のうち前記基板と対向するすべての位置を磁気トンネルで覆うとともに前記磁気トンネルをアース部分を通り前記基板を通らない磁力線群で覆い、前記磁力線群を形成する磁場のターゲットに平行な成分Ｂを、前記ターゲット表面のうち前記基板と対向する位置において陰極シースで加速された電子を捕捉するのに十分な大きさとしてもよい。
【００２２】
この方法によると、ターゲットが磁気トンネルと磁力線群に覆われているので、陰極シースでターゲットに垂直に加速された電子が磁場のターゲットに平行な成分に比例する力で捕捉され、ターゲット上の基板と対向するすべての位置において磁力線群に閉じ込められる。しかも、磁力線はアース部分を通るので、高エネルギー電子が基板以外のアース部分に吸収される。それ故、陰極シースで加速された電子が膜や基板に流入し損傷を与えることはない。また、磁力線群は基板を通らないので、磁力線群内の高エネルギー電子が膜や基板に損傷を与えることはない。
【００２３】
また、前記ターゲットに平行な成分Ｂを、前記ターゲット表面のうち前記基板と対向する位置において、放電電圧Ｖと前記磁力線群の厚さｔに対して、
【００２４】
【数１】
0003764276.tif 000004
【００２５】
を満たすようにしている。これが上述のように２次電子を磁力線群内に閉じ込める条件であり、これによって２次電子を確実に磁気トンネル内に閉じ込めることができ、その結果高エネルギー電子を確実に基板以外のアース部分に吸収せしめることができる。
【００２６】
また、磁気トンネルがターゲット上に少なくとも２箇所以上あるようにすると、基板全体に対して良好な膜厚分布を形成するのに必要なプラズマ密度分布を実現することができる。
【００２７】
また、本発明のマグネトロンスパッタ装置は、ターゲット表面に磁場を発生させる磁気回路を有し、前記ターゲットからスパッタさせた原子を基板上に付着させ、前記基板上に薄膜を形成するマグネトロンスパッタ装置において、前記ターゲット表面のうち前記基板と対向するすべての位置が磁気トンネルで覆われ、前記磁気トンネルを形成する磁場の前記ターゲットに平行な成分Ｂが、前記ターゲット表面のうち前記基板と対向する位置において陰極シースで加速された電子を捕捉するのに十分な大きさを持ち、しかも前記磁気トンネルが前記基板と接しないように前記磁気回路または前記ターゲットの形状を構成したものである。
【００２８】
この構成によると、ターゲット上の基板と対向するすべての位置で磁場による２次電子の捕捉が可能となるので、陰極シースで加速された電子が膜や基板に流入し損傷を与えることがない。
【００２９】
また、前記ターゲットに平行な成分Ｂを、前記ターゲット表面のうち前記基板と対向する位置において、放電電圧Ｖと前記磁気トンネルの厚さｔに対して、
【００３０】
【数１】
0003764276.tif 000005
【００３１】
を満たすようにしているので、２次電子を確実に磁気トンネル内に閉じ込めることができ、その結果プラズマ密度が向上し、放電電圧が低減するので、陰極シースで加速された電子のエネルギーが低減し、電子の捕捉がより完全となる。
【００３２】
また、前記ターゲットの内周と外周に壁を設けると、壁の高さに対応して磁気トンネルの厚さｔを増すことができるので、印加電圧を上げて放電電圧Ｖが増加しても、上式のＢを満たすことができ、膜や基板に損傷を与えることなく、さらに大電力を投入できる。
【００３３】
また、好適には前記磁気回路が、前記ターゲットのスパッタされる表面の反対側に一部または全部が配置された主磁気回路と前記ターゲットの表面と同じ側に配置された主磁気回路とは独立の補助磁気回路からなり、前記主磁気回路の磁極が前記ターゲットの外周より外側にあり、前記補助磁気回路が前記ターゲット上に発生させる磁場の向きが、前記主磁気回路が前記ターゲット上に発生させる磁場の向きとほぼ一致するように構成される。
【００３４】
この構成によると、磁気トンネルを形成する際、磁場のターゲットに平行な成分が小さくなる位置である磁極がターゲットの外にあるので、ターゲット上での平行成分を大きくすることができる。さらに、主磁気回路による磁場のターゲットに平行な成分が小さくなるところ、例えば主磁気回路の磁極と磁極の間などの磁場のターゲットに平行な成分を、補助磁気回路の磁場によって大きくすることができ、これによって膜や基板に損傷を与えることなく、さらに大電力を投入できる。
【００３５】
また、前記ターゲット表面のうち前記基板と対向するすべての位置が磁気トンネルに覆われ、しかも前記磁気トンネルがアースを通り前記基板を通らない磁力線群にて覆われ、前記磁力線群を形成する磁場のターゲットに平行な成分Ｂが、前記ターゲット表面のうち前記基板と対向する位置において陰極シースで加速された電子を捕捉するのに十分な大きさを持つように前記磁気回路または前記ターゲットの形状を構成してもよい。
【００３６】
この構成によると、ターゲット上の基板と対向するすべての位置で磁場による２次電子を捕捉し、アースに吸収せしめることができるので、陰極シースで加速された電子が膜や基板に流入し損傷を与えることがない。
【００３７】
また、前記ターゲットに平行な成分Ｂを、前記ターゲット表面のうち前記基板と対向する位置において放電電圧Ｖと磁力線群の厚さｔに対して、
【００３８】
【数１】
0003764276.tif 000006
【００３９】
を満たすようにしているので、２次電子を確実に磁力線群内に閉じ込め、アースに吸収せしめることができる。
【００４０】
また、磁気トンネルをターゲット上に少なくとも２箇所以上形成すると、基板全体に対して良好な膜厚分布を形成するのに必要なプラズマ密度分布を実現することができる。
【００４１】
さらに、磁気トンネル内に主磁気回路とは逆の磁場を形成する第３の磁気回路を設けると、割れ易いターゲットを使用する場合にターゲットに流れる電流を低減でき、ターゲットの割れを防止できる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のマグネトロンスパッタ方法及び装置の第１の実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
【００４３】
図１において図示の部分では中心線２０に対して回転対称である。１は真空チャンバで、アルミニウムなどの非磁性の物質で構成されており、電位的にはアースに落とされている。また、他の構成要素として排気機構やスパッタガス導入機構などを備えているが、図示は省略している。
【００４４】
２は平板状のターゲットで、純度９９．９９％のＡｌにて構成され、内径２０ｍｍ、外径１６０ｍｍ、厚さ６ｍｍのリング状をした部分と、高さ５ｍｍ、幅３ｍｍの内周壁３１と、高さ５ｍｍ、幅７ｍｍの外周壁３２を設けた構成で、これらの壁３１、３２にも負の電位が印加されて電子を反射する壁として機能する。
【００４５】
このターゲット２は内径２０ｍｍ、外径１９４ｍｍ、厚さ８ｍｍの銅のプレート３３にボンディングされている。プレート３３は冷却ジャケット３４に固定されており、冷却ジャケット３４に水を流すことでターゲット２を冷却するように構成されている。水の導入排出手段は図では省略している。
【００４６】
また、水冷ジャケット３４にはターゲット２にグロー放電用の電力を印加するための端子が設けられているが図では省略しており、グロー放電用の電力を印加するための電源も図では省略している。
【００４７】
５は基板で、光ディスクの基板のように内径４０ｍｍ、外径１２０ｍｍの成膜範囲を持つリング状である。この基板５は中心軸がターゲット２の中心軸２０と一致するとともに、表面がターゲット２と対向するように、ターゲット表面から距離２０ｍｍで設置されている。
【００４８】
４０は主磁気回路で、銅のパイプを９０回巻いた電磁石用のコイル４１と、Ｓ１０Ｃ相当の鉄でできたヨーク４２にて構成されており、その磁極４３、４４がターゲット２の表面を見込んだときターゲット２の外にあるように構成されている。また、ヨーク４２はアースと導線で接続されてアース電位とされている。コイル４１を形成する銅のパイプには冷却用の水を流しているが、水の導入排出手段は図では省略している。また、コイル４１には１１０Ａの直流電流を流している。ただし、その導入端子及び電源は図では省略している。
【００４９】
ヨーク４２は電力の印加される部分から絶縁リング２１、２２で絶縁されている。ヨーク４２は真空チャンバー１内では、アースシールドの役目も担っており、電力の印加される部分との間で放電が起こらない距離（具体例では２ｍｍ）に保たれている。
【００５０】
なお、本実施形態では主磁気回路４０を電磁石で構成したが、永久磁石を用いても同様の効果が得られる。
【００５１】
補助磁気回路５０は、残留磁束密度１３ｋガウス、保持力１２ｋエルステッド、内径１００ｍｍ、外径１２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの永久磁石５１と、その内側の内径４０ｍｍ、外径１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのＳ１０Ｃ相当のヨーク５２とからなり、ターゲット２の表面より３０ｍｍの位置に配設されている。永久磁石５１は径方向に磁化されており、内側の極性が主磁気回路４０の内磁極の極性と同じになるようにしている。
【００５２】
補助磁気回路６０は、残留磁束密度１３ｋガウス、保持力１２ｋエルステッド、内径２１０ｍｍ、外径２３０ｍｍ、厚さ６ｍｍの永久磁石６１と、その内側の内径１５０ｍｍ、外径２１０ｍｍ、厚さ６ｍｍのＳ１０Ｃ相当のヨーク６２とからなり、ターゲット表面より２５ｍｍの位置に配設されている。永久磁石６１は径方向に磁化されており、内側の極性が主磁気回路４０の内磁極の極性と同じになるようにしている。
【００５３】
以上のように構成されたマグネトロンスパッタ装置の動作を説明する。ガス導入機構からスパッタガスＡｒを真空チャンバ１内に導入すると同時に排気機構で排気する。このとき、真空チャンバ１内の圧力を２．５ｍＴｏｒｒに保つ。この状態でグロー放電用の電力を投入すると、磁力線４にて閉じ込められたスパッタ用の高密度プラズマ７が発生する。このプラズマ７中のイオンが、陰極シース８で加速され、ターゲット２の表面にぶつかると、ターゲット２の原子がスパッタされ、基板５の向かいあった表面に付着し、薄膜が形成される。
【００５４】
図２は、図１におけるターゲット２上の磁力線を、コンピュータシミュレーションによって描いたものである。磁力線は中心軸２０を通る平面上で描いてある。ただし、磁力線は中心軸２０に対して対称に形成されるので片側のみを図示している。図２よりターゲット２の内周壁３１と外周壁３２によって磁気トンネルの厚さが増していることがわかる。特に、ターゲット２の内周付近、外周付近では２ｍｍ程度であったものが約５ｍｍとなっている。
【００５５】
図３にターゲット２上３ｍｍの位置の磁束密度の平行成分の実測値を示す。主磁気回路４０の磁極４３、４４がターゲット２の表面を見込んだときターゲット２の外にあるように構成しているため、ターゲット２の端においても十分な大きさになっていることが分かる。また、ターゲット２の中心から４０ｍｍ付近は磁極４３、４４から遠いため磁束密度の平行成分は弱くなるが、補助磁気回路５０の磁場を重ね合わせることによって十分な大きさになっていることがわかる。
【００５６】
本実施形態では、１０ｋＷの直流電力を印加したとき放電電圧は６００ｖｏｌｔであり、それ以上の電力を印加してもほぼ同じ放電電圧となる。図２から分かるように磁気トンネルの厚さはおよそ５ｍｍであるので、下式
【００５７】
【数１】
0003764276.tif 000007
【００５８】
から計算される磁場の平行成分は３４０Ｇａｕｓｓとなり、図３よりターゲット２上のすべての位置で十分な大きさとなっていることが分かる。
【００５９】
本実施形態での成膜速度は１０ｋＷの直流電力印加で６００オングストローム／秒であり、１０００オングストロームの薄膜を形成したときの基板温度上昇は２５℃であった。従来方式での温度上昇は６０℃であるので、膜や基板の損傷が大幅に低減できた。
【００６０】
図４にターゲット２上３ｍｍの位置の磁束密度の垂直成分の実測値を示す。垂直成分が０である点が３点存在し、２つの磁気トンネル９１、９２の存在を示している。図５にターゲット２上５ｍｍの位置で測った電子密度分布、すなわちプラズマ密度分布を示す。上記の２つの磁気トンネル９１、９２に対応して２つのピークを持つことがわかる。この２つのピークの位置は基板５とターゲット２の距離に関して好適に調整されているので、図６に示すように３％以内の良好な膜厚分布を得ることができた。
【００６１】
なお、焼結体ターゲットなどの割れ易いターゲットを使用するときは、磁気トンネルの磁束密度を大きくすると、ターゲット２に電流が流れ過ぎてターゲット２が割れるため、次の第２の実施形態の方が有効である。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施形態について図７を参照して説明する。なお、図１と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００６３】
図７において、７１、７２は磁気回路であって、これらの磁気回路７１、７２がターゲット２上に形成する磁場の向きが磁気回路４０、５０、６０がターゲット上に形成する磁場の向きと逆になるように、主磁気回路４０とは逆向きに磁化されている。
【００６４】
動作は図１の実施形態と同様である。磁気回路７１、７２は、磁気トンネル９１、９２の磁束密度を小さくするため、磁気トンネル９１、９２内のプラズマ密度を低減し、ターゲット２に流れる電流を低減する。そのため、ＧｅＳｂＴｅの焼結体など割れ易いターゲット２を使用できる。しかも、磁気トンネル９１、９２を覆う磁力線群４ｂは磁気回路７１、７２から離れていて殆ど弱められておらず、その磁場のターゲット２に平行な成分は、陰極シース８で加速された電子を捕捉するのに十分な大きさを持つ。磁力線群４ｂはアースである磁極４４を通るので、捕捉された電子はアースに吸収され、膜や基板に流入して損傷を与えることはない。
【００６５】
なお、通常のターゲット２に対しては、プラズマ密度が高く、放電電圧が低い第１の実施形態の方が有効であることは言うまでもない。
【００６６】
【発明の効果】
本発明のマグネトロンスパッタ方法及び装置によれば、以上のようにターゲット表面のうち基板と対向するすべての位置で磁場による電子の捕捉が可能となり、また放電電圧を低減でき、陰極シースで加速された電子のエネルギーを低減し、捕捉をより完全にできる。さらに、上記特長を持ちながら、良好な膜厚分布を形成するのに必要なプラズマ密度分布を実現できる。かくして、膜や基板に損傷がなく、成膜速度が速く、膜厚分布が良好な成膜ができるという大きな効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマグネトロンスパッタ装置の第１の実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】同実施形態における磁力線の様子を示す説明図である。
【図３】同実施形態における磁場の平行成分の分布図である。
【図４】同実施形態における磁場の垂直成分の分布図である。
【図５】同実施形態におけるプラズマ密度分布図である。
【図６】同実施形態における膜厚分布図である。
【図７】本発明のマグネトロンスパッタ装置の第２の実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図８】従来例のマグネトロンスパッタ装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１  真空チャンバ
２  ターゲット
４  磁力線
４ｂ  磁気トンネルを覆う磁力線群
７  プラズマ
８  陰極シース
３１  内周壁
３２  外周壁
４０  主磁気回路
５０  補助磁気回路
６０  補助磁気回路
７１  磁気回路
７２  磁気回路
９１  磁気トンネル
９２  磁気トンネル
【図１】
0003764276.tif 000012
【図２】
0003764276.tif 000013
【図３】
0003764276.tif 000014
【図４】
0003764276.tif 000015
【図５】
0003764276.tif 000016
【図６】
0003764276.tif 000017
【図７】
0003764276.tif 000018
【図８】
0003764276.tif 000019