マグネトロンスパッタリング装置
【課題】ターゲットの使用効率や生産性を向上させることができるマグネトロンスパッタリング装置を提供する。
【解決手段】マグネトロンスパッタリング装置１は、ターゲットが保持される保持面１１ａを有するカソード電極１１と、ターゲット上に磁界を形成すると共に保持面１１ａに直交する回転軸Ｚ８１で回転する磁界形成部８０とを備える。磁界形成部８０は、重心Ｏ８２が回転軸以外の位置となるように配置されてカソード電極１１と対向する第１の磁極面８２ａを有する柱状の第１の磁石８２と、重心Ｏ８３が回転軸上又はその近傍に位置するように配置されて第１の磁石８２を囲う筒状の第２の磁石８３とを備えている。第１の磁極面８２ａは、保持面１１ａとの距離が、第１の磁石８２と第２の磁石８３との距離が最も短い位置Ａ８２で最も長く、最も長い位置Ｂ８２で最も短い傾斜面である。
【解決手段】マグネトロンスパッタリング装置１は、ターゲットが保持される保持面１１ａを有するカソード電極１１と、ターゲット上に磁界を形成すると共に保持面１１ａに直交する回転軸Ｚ８１で回転する磁界形成部８０とを備える。磁界形成部８０は、重心Ｏ８２が回転軸以外の位置となるように配置されてカソード電極１１と対向する第１の磁極面８２ａを有する柱状の第１の磁石８２と、重心Ｏ８３が回転軸上又はその近傍に位置するように配置されて第１の磁石８２を囲う筒状の第２の磁石８３とを備えている。第１の磁極面８２ａは、保持面１１ａとの距離が、第１の磁石８２と第２の磁石８３との距離が最も短い位置Ａ８２で最も長く、最も長い位置Ｂ８２で最も短い傾斜面である。
【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係り、特にターゲット上に磁界を形成するための磁界形成部をターゲットの表面に沿って回転させる機構を有する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、またはその他の材料を主成分とする構造体の表面に、金属或いはその化合物または混合物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、電気電子部品の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。
特に、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になっている。
【０００３】
マグネトロンスパッタリング装置は、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上近傍にプラズマの高密度領域を形成し、このプラズマの高密度領域で活性化されたアルゴン等の不活性原子がターゲットに加速度的に衝突することによって、ターゲット材料が飛散して構造体の表面に堆積されることによりこのターゲット材料からなる薄膜を形成するものである。
【０００４】
しかしながら、従来のマグネトロンスパッタリング装置では、磁界により形成されるプラズマの高密度領域が極狭い領域のみに形成されるため、この高密度領域に対応するターゲットの極狭い領域のみに不活性原子が集中して衝突する。
このため、ターゲットが部分的に削られてエロージョンと呼ばれる溝が形成される。
従って、従来のマグネトロンスパッタリング装置では、ターゲットの極一部のみをスパッタリングに用いることができるものの、それ以外の部分はスパッタリングに用いることができないので、ターゲットの使用効率が悪くその改善が望まれている。
【０００５】
そこで、ターゲットの使用効率を向上させる手段の一例が特許文献１〜３に開示されている。
特許文献１〜３に開示されている発明は、円柱状の第１の磁石と、この第１の磁石とは極性が逆向きになるようにかつ第１の磁石を囲うように設けられた円筒状の第２の磁石とを、ターゲットの表面に沿う方向に偏心回転運動させることにより、プラズマの高密度領域が２つの磁石の回転方向に沿って移動するため、ターゲットの削られる範囲を拡大させて、ターゲットの使用効率の向上を図るものである。
【特許文献１】特開平５−１７９４４１号公報
【特許文献２】特開２００４−１４３５９４号公報
【特許文献３】特開平７−１６６３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されているような従来のマグネトロンスパッタリング装置では、プラズマの高密度領域は、第１の磁石と第２の磁石との略中間の位置に形成されるためターゲットの外縁部近傍の領域にまでは及ばない。従って、ターゲットの外縁部近傍の領域をスパッタリングに用いることが難しく、ターゲットの使用効率のさらなる改善が望まれる。
【０００７】
ところで、第１の磁石及び第２の磁石とターゲットとの距離が短いほど、ターゲット上に強い磁界が形成されるので、より高い成膜速度が得られる。通常、第１の磁石は第２の磁石よりも磁界の強度が大きいので、成膜速度は、特に第１の磁石とターゲットとの距離に強く依存する。
そして、成膜速度が速いほど、所定の膜厚に達するまでのスパッタリング時間を短くできるため、生産性を向上させることができる。
しかしながら、特許文献２に開示されているような従来のマグネトロンスパッタリング装置では、第２の磁石とターゲットとの距離が、一部の領域で、第１の磁石とターゲットとの距離及び上記一部の領域を除く他の領域における第２の磁石とターゲットとの距離よりも短いので、この一部の領域におけるターゲットとの距離が、他の領域におけるターゲットとの距離を制限するため、第１の磁石及び他の領域における第２の磁石をターゲットに十分に接近されることが難しい。
そのため、ターゲット表面上での漏洩磁界を大きくすることが困難になるので、成膜速度を向上させることが困難になる。
また、ニッケルなどの強磁性体をスパッタリングする場合は、漏洩磁界がターゲットに吸収されやすいため、磁石とターゲットの距離を極力接近させ、吸収されてもなおかつ磁界がターゲット面上に漏れるようにしなければ、マグネトロン放電を起こすことが出来ない。そのため、特に成膜速度及び強磁性体の成膜において、それらの生産性についてさらなる改善が望まれる。
【０００８】
また、特許文献３に開示されているような従来のマグネトロンスパッタリング装置では、ターゲットの外縁部近傍の領域における第２の磁石とターゲットとの距離を短くすることによってこの領域のターゲットが選択的に削られていくので、成膜された膜の厚さ分布の均一性が向上するものの、今度はターゲットの外縁部近傍のみが削られていくので、ターゲットの使用効率についてさらなる改善が望まれる。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ターゲットの使用効率が向上し、生産性が向上するマグネトロンスパッタリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本願各発明は次のマグネトロンスパッタリング装置を提供する。
１）ターゲット（ＴＧ１）が保持される保持面（１１ａ）を有するカソード電極（１１）と、前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸（Ｚ８１）で回転する磁界形成部（８０）と、を備え、前記磁界形成部は、重心（Ｏ８２）が前記回転軸以外の位置となるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面（８２ａ）を有する柱状の第１の磁石（８２）と、重心（Ｏ８３）が前記回転軸上又はその近傍に位置するように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面（８３ａ）を有し、前記第１の磁石を囲う筒状の第２の磁石（８３）と、を備え、前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置（Ａ８２）で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置（Ｂ８２）で最も短い傾斜面であることを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置（１）。
２）前記第２の磁極面と前記保持面との距離（Ｈ８３）が、前記第１の磁極面と前記保持面との最長距離（Ｈ８２ｍａｘ）よりも長くなされていることを特徴とする１）記載のマグネトロンスパッタリング装置。
３）ターゲット（ＴＧ１）が保持される保持面（１１ａ）を有するカソード電極（１１）と、前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸（Ｚ２８１）で回転する磁界形成部（２８０）と、を備え、前記磁界形成部は、重心（Ｏ２８２）が前記回転軸以外の位置となるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面（２８２ａ）を有する円柱状の第１の磁石（２８２）と、重心（Ｏ２８３）が前記回転軸上又はその近傍に位置するように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面（２８３ａ）を有し、前記第１の磁石を囲う楕円筒状の第２の磁石（２８３）と、を備え、前記第１の磁石は、その重心（Ｏ２８２）が前記第２の磁石の重心（Ｏ２８３）から長径方向に所定の距離（Ｌ２８２）離間した位置になるように配置されていることを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置（２００）。
４）前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面であることを特徴とする３）記載のマグネトロンスパッタリング装置。
５）ターゲット（ＴＧ１）が保持される保持面（１１ａ）を有するカソード電極（１１）と、前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸（Ｚ３８１）で回転する磁界形成部（３８０）と、を備え、前記磁界形成部は、重心（Ｏ３８２）が前記回転軸以外の位置となるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面（３８２ａ）を有する楕円柱状の第１の磁石（３８２）と、重心（Ｏ３８３）が前記回転軸上又はその近傍に位置するように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面（３８３ａ）を有し、前記第１の磁石を囲う円筒状の第２の磁石（３８３）と、を備え、前記第１の磁石は、その重心（Ｏ３８２）が前記第２の磁石の重心（Ｏ３８３）から前記第１の磁石の短径方向に所定の距離（Ｌ３８２）離間した位置になるように配置されていることを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置（３００）。
６）前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面であることを特徴とする５）記載のマグネトロンスパッタリング装置。
７）ターゲット（ＴＧ２）が保持される保持面（１１１ａ）を有するカソード電極（１１１）と、前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸（ＺＴＧ２）で回転する磁界形成部（６８０）と、を備え、前記磁界形成部は、重心（Ｏ６８２）が前記回転軸から所定の距離（Ｌ６８２）離間した第１の位置になるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面（６８２ａ）を有する円柱状の第１の磁石（６８２）と、重心（Ｏ６８３）が前記回転軸と前記第１の位置との間の第２の位置になるように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面（６８３ａ）を有し、前記第１の磁石を囲う円筒状の第２の磁石（６８３）と、を備え、前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置（Ａ６８２）で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置（Ｂ６８２）で最も短い傾斜面であり、前記第２の磁石は、前記回転軸に対して前記第１の磁石の重心（Ｏ６８２）から離れた領域に、前記第２の磁極面よりも前記保持面との距離が短くなされた第３の磁極面（６８３ｂ）を有することを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置（６００）。
【発明の効果】
【００１１】
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、ターゲットの使用効率が向上し、成膜速度が向上し、生産性が向上するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例である第１実施例〜第９実施例により図１〜図１９を用いて説明する。
【００１３】
＜第１実施例＞
まず、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第１実施例について図１〜図５を用いて説明する。
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実施例を説明するための図であり、図１（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、図１（ａ）は図１（ｂ）中のＡ−Ｂ線における模式的断面図である。
図２は、ターゲットの中心からの位置とその位置におけるターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
図３は、ターゲットの中心からの位置とその位置におけるターゲット上の磁界強度との関係を示すグラフである。
図４は、図３中の”Ｄ１”及び”Ｄ２”をそれぞれ拡大したものである。
図５は、図４の測定結果に基づいて算出された、第１の磁石の傾斜表面における高低差と磁界強度の変化量との関係を示すグラフである。
なお、第１実施例では略円板状のターゲットを用いた場合を例に挙げて説明するが、ターゲットの形状についてはこれに限定されるものではない。
【００１４】
図１に示すように、マグネトロンスパッタリング装置１は、主として、カソード部１０と、カソード部１０を所定の間隙を有して囲うカソードシールド部２０と、カソード部１０に離間して対向配置されたアノード電極３０と、これらカソード部１０，カソードシールド部２０，及びアノード電極３０を収容する真空チャンバ４０と、真空チャンバ４０内を減圧する真空ポンプ等の減圧手段５０と、カソード部１０に接続された電源６０と、後述する磁界形成部８０を回転させる回転駆動装置７０と、を有して構成されている。
【００１５】
カソード部１０は、主として、略円板状のターゲットＴＧ１が固定される保持面１１ａを有するカソード電極１１と、カソード電極１１が固定されるカソード筐体１２と、カソード筐体１２内に収容されてターゲットＴＧ１上に磁界を形成する磁界形成部８０と、を有して構成されている。
また、カソード電極１１がカソード筐体１２に固定された際に、カソード筐体１２の内部Ａ１２は密閉された状態になる。
【００１６】
磁界形成部８０は、主として、略円板状の支持台８１と、支持台８１上に固定された柱状の第１の磁石８２と、支持台８１上に第１の磁石８２を囲うように固定された筒状の第２の磁石８３と、を有して構成されている。
第１実施例では、第１の磁石８２を円柱形状とし、第２の磁石８３を円筒形状とした。
また、第１の磁石８２及び第２の磁石８３としては、ＦｅＮｄＢ(鉄・ネオジム・ホウ素)やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石８２によって磁化された構成としても良い。
【００１７】
支持台８１には、ターゲットＴＧ１が、その中心軸ＺＴＧ１と支持台８１の中心軸Ｚ８１とが略一致するように固定されている。
【００１８】
第１の磁石８２は、その重心Ｏ８２を通り支持台８１の中心軸Ｚ８１に対して平行な中心線Ｚ８２と支持台８１の中心軸Ｚ８１とが所定の距離Ｌ８２を有するように支持台８１上に固定されている。
また、第１の磁石８２は、少なくともカソード電極１１（保持面１１ａ）に対向する磁極面８２ａ（図１における上側の面）が、保持面１１ａに対して所定の高低差Ｔ１（または所定の傾斜角度θ１）を有して傾斜した傾斜面となっている。
第１実施例では、支持台８１上に、第１の磁石８２の磁極面８２ａを傾斜面とするための傾斜部材８４を設け、この傾斜部材８４上に第１の磁石８２を固定した。傾斜部材８４の傾斜角度によって上記磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１及び傾斜角度θ１を調整することができる。
【００１９】
第２の磁石８３は、その重心Ｏ８３を通る中心線Ｚ８３が支持台８１の中心軸Ｚ８１と一致する又は上記中心軸Ｚ８１の近傍に位置するように、かつ、磁極の向きが第１の磁石８２とは逆向きになるように支持台８１上に固定されている。
図１では、保持面１１ａに対向する磁極面８２ａ，８３ａの磁極を、第１の磁石８２がＮ極、第２の磁石８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石８２がＳ極、第２の磁石８３がＮ極としてもよい。
また、第２の磁石８３は、その磁極面８３ａからカソード電極１１の保持面１１ａまでの距離Ｈ８３が、第１の磁石８２の磁極面８２ａから上記保持面１１ａまでの最長距離Ｈ８２maxよりも長くなるように設計されている。
【００２０】
また、磁界形成部８０は、これら第１の磁石８２と第２の磁石８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ１を通過してターゲットＴＧ１上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ１に近接して配置されている。
【００２１】
第１の磁石８２は、その磁極面（傾斜面）８２ａとカソード電極１１の保持面１１ａとの距離が、磁極面８２ａと磁極面８３ａとの距離が最も短い位置（図１における右側の位置）Ａ８２で最も長く、磁極面８２ａと磁極面８３ａとの距離が最も長い位置（図１における左側の位置）Ｂ８２で最も短くなるように、配置されている。
【００２２】
従って、位置Ａ８２においては、第１の磁石８２（磁極面８２ａ）と第２の磁石８３（磁極面８３ａ）との距離が最も短いため発生する磁界の強度は最も大きく、かつ、第１の磁石８２とターゲットＴＧ１との距離が最も長いためターゲットＴＧ１上に形成される磁界の強度は最も小さくなる。
また、位置Ａ８２においては、第１の磁石８２と第２の磁石８３との距離を２分する位置がターゲットＴＧ１の中心から離れた位置にあり、かつ、第２の磁石８３の磁極面８３ａが、第１の磁石８２の磁極面８２ａよりもターゲットＴＧ１から離れた位置にあるので、磁界は、ターゲットＴＧ１の中心から離れた位置からさらにその外側に向かって放物線を描くように形成される。
後述する第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１は、ターゲットＴＧ１上の上記磁界が形成されている領域、即ち、ターゲットＴＧ１の外縁近傍の領域上に形成される。
【００２３】
一方、位置Ｂ８２においては、第１の磁石８２（磁極面８２ａ）と第２の磁石８３（磁極面８３ａ）との距離が最も長いため発生する磁界の強度は最も小さく、かつ、第１の磁石８２とターゲットＴＧ１との距離が最も短いのでターゲットＴＧ１上に形成される磁界の強度は最も大きくなる。
また、位置Ｂ８２においては、第１の磁石８２と第２の磁石８３との距離を２分する位置がターゲットＴＧ１の中心近傍の位置となるので、磁界は、ターゲットＴＧ１の中心近傍に形成される。
後述する第２のプラズマの高密度領域ＰＬ２は、ターゲットＴＧ１の上記磁界が形成されている領域上、即ち、ターゲットＴＧ１の中心近傍の領域上に形成される。
【００２４】
そして、第１の磁石８２（磁極面８２ａ）と第２の磁石８３（磁極面８３ａ）との距離、及び、第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１（または傾斜角度θ１）のバランスを最適化することにより、位置Ａ８２及び位置Ｂ８２における各磁界の強度のバランスを調整することができると共に、第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１及び第２のプラズマの高密度領域ＰＬ２が形成されるターゲットＴＧ１の径方向のそれぞれの位置のバランスを調整することができる。
【００２５】
なお、図１では、磁界形成部８０によって生じる磁力線を破線で模式的に表している。
【００２６】
回転駆動装置７０は、主として、支持台８１に固定された回転軸部７１と、回転軸部７１をその軸中心に回転させるモータ等の駆動装置７２と、を有して構成されている。
そして、駆動装置７２により回転軸部７１を回転させることにより、磁界形成部８０は、支持台８１の中心軸Ｚ８１を回転軸として回転する。
【００２７】
カソードシールド部２０は、カソード電極１１を露出させる開口部２０ａを有している。
【００２８】
アノード電極３０は、基板やウエハ等の構造体Ｓ１を、ターゲットＴＧ１に対向させて保持することが可能である。
【００２９】
真空チャンバ４０は、主として、減圧手段５０に接続されて真空チャンバ４０内の気体が排気される排気口４１と、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスや所定の混合ガス等が導入されるガス導入口４２と、カソード筐体１２の内部Ａ１２に冷却水を導入するための給水管４３と、カソード筐体１２の内部Ａ１２から冷却水を排出するための排水管４４と、を有して構成されている。
回転軸部７１が通るカソード筐体１２の軸孔は、図示しないパッキン等のシール部材により防水対応がなされている。
そして、外部から給水管４３を通ってカソード筐体１２の内部Ａ１２に冷却水を導入しつつこの冷却水を排水管４４から排出することにより、ターゲットＴＧ１を、カソード電極１１を介して連続的に冷却することができる。
【００３０】
電源６０は、一側がカソード筐体１２に接続され、他側が接地されている。
電源６０としては、スパッタリング装置に一般的に用いられているＤＣ電源や高周波ＲＦ電源を用いることができる。
アノード電極３０は真空チャンバ４０を介して接地されており、カソード筺体１２は真空チャンバ４０に図示しない絶縁部材を介して固定されている。即ち、カソード筐体１２（カソード電極１１）と真空チャンバ４０とは互いに絶縁されている。
そして、電源６０から所定の電圧をアノード電極３０とカソード電極１１との間に印加することができる。
【００３１】
次に、上述したマグネトロンスパッタリング装置１を用いたスパッタリング方法について、同じく図１を用いて説明する。
【００３２】
構造体Ｓ１をアノード電極３０に保持した後、減圧手段５０を稼動させて真空チャンバ４０内の空気を排気口４１から排気することにより、真空チャンバ４０内を減圧する。
真空チャンバ４０内の圧力が所定の値に達したら、減圧手段５０を稼動させた状態で、真空チャンバ４０内に不活性ガスや混合ガスをガス導入口４２から導入する。第１実施例では、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを用いた。
カソード筐体１２の内部Ａ１２に冷却水を導入してターゲットＴＧ１を冷却する。
回転駆動装置７０により磁界形成部８０を回転させる。
【００３３】
電源６０から所定の電圧をアノード電極３０とカソード電極１１との間に印加することによって、ターゲットＴＧ１の外縁近傍の領域上に第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１が形成され、ターゲットＴＧ１の中心近傍の領域上に第２のプラズマの高密度領域ＰＬ２が形成される。
第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１及び第２のプラズマの高密度領域ＰＬ２は、磁界形成部８０の回転方向に沿って移動する。
即ち、第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１は、ターゲットＴＧ１の外縁近傍の領域上に環状に形成され、第２のプラズマの高密度領域ＰＬ２は、ターゲットＴＧ１の中心近傍の領域上に環状に形成される。
【００３４】
真空チャンバ４０内のアルゴン原子は、第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１及び第２のプラズマの高密度領域ＰＬ２でそれぞれ活性化されて正イオンとなり、カソード電極１１に引き寄せられる。
そして、この活性化されたアルゴン原子がターゲットＴＧ１に加速度的に衝突することによって、このターゲットＴＧ１を構成するターゲット材料が飛散して構造体Ｓ１の表面（図１における下面）側に堆積することにより、このターゲット材料からなる薄膜が形成される。
【００３５】
ここで、上述したマグネトロンスパッタリング装置１による効果について、図１を参照しながら、図２〜図５を用いて説明する。
【００３６】
まず、マグネトロンスパッタリング装置１（図１参照）における磁界形成部８０の第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１（傾斜角度θ１）とスパッタリングによりターゲットＴＧ１に形成されたエロージョンとの関係について、図２を用いて説明する。
図２は、マグネトロンスパッタリング装置１における磁界形成部８０の第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１（傾斜角度θ１）とスパッタリングによりターゲットＴＧ１に形成されたエロージョンとの関係を示すグラフである。横軸はターゲットＴＧ１の中心からの径方向の距離を示し、縦軸はターゲットＴＧ１の厚さを示している。
また、図２において、（ａ）は第１の磁石８２の磁極面８２ａの高低差Ｔ１が０ｍｍ（傾斜角度θ１が０°）の場合、即ち第１の磁石８２の磁極面８２ａを傾斜させなかった場合を、（ｂ）は上記高低差Ｔ１が１．５ｍｍ（傾斜角度θ１が１．７°）の場合を、（ｃ）は上記高低差Ｔ１が２．５ｍｍ（傾斜角度θ１が２．８６°）の場合を、それぞれ示している。
また、図２において、電源６０をＲＦ電源とし、この電源６０によりアノード電極３０とカソード電極１１との間に印加される電力の値を５００Ｗとして、１１５時間印加した結果を実線で、７５時間印加した結果を波線で、印加される前の状態を一点鎖線で、それぞれ示している。
また、ターゲットＴＧ１を、直径が５インチで厚さが４ｍｍのニッケル（Ｎｉ）を主成分とする磁性体ターゲットとし、第１の磁石８２の直径を５０ｍｍ、第１の磁石８２の中心線Ｚ８２と支持台８１の中心軸Ｚ８１との距離Ｌ８２を１２ｍｍとし、第２の磁石８３の外周径及び内周径を１００ｍｍ及び９０ｍｍとした。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、ターゲットＴＧ１の中心から半径方向の異なる２箇所にそれぞれエロージョンＥＲ１（ＥＲ１１），ＥＲ２（ＥＲ１２）が互いに重なり合うように形成されている。
ターゲットＴＧ１の外縁側のエロージョンＥＲ１（ＥＲ１１）は、上述した第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１により形成されたものである。
また、ターゲットＴＧ１の中心側のエロージョンＥＲ２（ＥＲ１２）は、上述した第２のプラズマの高密度領域ＰＬ２により形成されたものであり、上記中心側のエロージョンＥＲ１（ＥＲ１１）よりも浅く形成されている。
このことから、ターゲットＴＧ１の外縁側の磁界強度が中心側よりも強いことがわかる。
【００３８】
図２（ｂ）においても、ターゲットＴＧ１の中心から半径方向の異なる２箇所にそれぞれエロージョンＥＲ３（ＥＲ１３），ＥＲ４（ＥＲ１４）が互いに重なり合うように形成されているが、ターゲットＴＧ１の外縁側のエロージョンＥＲ３（ＥＲ１３）と中心側のエロージョンＥＲ４（ＥＲ１４）とは深さが同程度である。
このことから、ターゲットＴＧ１の外縁側の磁界強度と中心側の磁界強度とが略同じであり、バランスが取れていることがわかる。
【００３９】
また、図２（ｃ）においても、ターゲットＴＧ１の中心から半径方向の異なる２箇所にそれぞれエロージョンＥＲ５，ＥＲ６が互いに重なり合うように形成されているが、ターゲットＴＧ１の外縁側のエロージョンＥＲ５と中心側のエロージョンＥＲ６とは深さが同程度である。
このことから、ターゲットＴＧ１の外縁側の磁界強度と中心側の磁界強度とが略同じであり、バランスが取れていることがわかる。
また、上述した磁石構成であれば、強磁性体のニッケルターゲットの場合においても、第1の磁石をわずかに傾斜させるだけで上述した効果が得られ、ターゲット表面上にプラズマ収束が十分に可能な漏洩磁界を発生させることができるので、マグネトロン放電が可能である。
【００４０】
また、図２（ａ）〜（ｃ）において、エロージョンの断面積、即ちターゲットＴＧ１が削られた部分の断面積が大きいほど、ターゲットの使用効率がよいものである。そして、ターゲットＴＧ１の断面積に対する各エロージョンの断面積の比率を算出した結果、ターゲットの使用効率は、第１の磁石８２の磁極面８２ａを傾斜させなかった場合では約４０％｛図２（ａ）の実線｝であったのに対し、第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１を１．５ｍｍ（傾斜角度θ１を１．７°）とした場合には約４８％｛図２（ｂ）の実線｝に、上記高低差Ｔ１を２．５ｍｍ（傾斜角度θ１を２．８６°）とした場合には約４９％｛図２（ｃ）の実線｝にそれぞれ向上していることを確認した。
ところで、エロージョン領域において、第１の磁石８２の傾斜角度θ１が１．７°と２．８６°との場合を比較すると、傾斜角度θ１が１．７°の方が、ターゲットＴＧ１の中心側と外縁側のエロージョンの深さのバランスが取れているので、ターゲットＴＧ１の使用効率が高いと推察されるが、第１の磁石８２の傾斜角度θ１が大きいほど、ターゲットＴＧ１の中心付近の非エロージョン領域が小さくなるため、結果として、傾斜角度θ１が２．８６°の方が、ターゲットＴＧ１の使用効率は約１％向上した。しかしながら、それ以上の角度になると、外縁側のエロージョン部分がより浅くなるため、ターゲット使用効率は低下する。
【００４１】
次に、第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１（傾斜角度θ１）とこの高低差Ｔ１（傾斜角度θ１）に応じて形成される磁界のターゲットＴＧ１上のその径方向における強度分布との関係について、図３〜図５を用いて説明する。
【００４２】
図３は、マグネトロンスパッタリング装置１（図１参照）における磁界形成部８０の第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１（傾斜角度θ１）とこの高低差Ｔ１（傾斜角度θ１）に応じて形成される磁界のターゲットＴＧ１上のその径方向における強度分布との関係を示すグラフである。
図３において、“●”は、上記高低差Ｔ１が０ｍｍ（傾斜角度θ１が０°）の場合、即ち第１の磁石８２の表面を傾斜させなかった場合を、“□”は上記高低差Ｔ１が１．０ｍｍ（傾斜角度θ１が１．１５°）の場合を、“△”は上記高低差Ｔ１が２．０ｍｍ（傾斜角度θ１が２．３°）の場合を、“×”は上記高低差Ｔ１が２．５ｍｍ（傾斜角度θ１が２．８６°）の場合を、それぞれ示している。
【００４３】
図４は、図３におけるターゲットＴＧ１（図１参照）の中心から径方向の距離（図３の横軸）が、−（マイナス）５ｍｍ〜−（マイナス）２５ｍｍの範囲（Ｄ１）及び２５ｍｍ〜４５ｍｍの範囲（Ｄ２）をそれぞれ拡大した拡大図である。
【００４４】
図５は、図４における測定データ線の傾きから算出した単位長さ（ｍｍ）当りの磁界強度の変化量と、第１の磁石８２（図１参照）の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１との関係を示すグラフである。図５において、“●”は上述したターゲットＴＧ１の中心側の位置Ａ８２における磁界強度の変化量を、“■”は外縁側の位置Ｂ８２における磁界強度の変化量をそれぞれ示している。
【００４５】
図５に示すように、第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１が１．８ｍｍのときに、上記位置Ａ８２における磁界強度の変化量と上記位置Ｂ８２における磁界強度の変化量とが同じ値になっている。これは、ターゲットＴＧ１の中心側（位置Ａ８２）に発生する磁界の強度と外縁側（Ｂ８２）に発生する磁界の強度とのバランスが取れていることを表している。
ターゲットＴＧ１の中心側と外縁側とのエロージョンのバランスを取るためには、ターゲットＴＧ１の中心側と外縁側との磁界強度の差が±１０％の範囲内であることが好ましく、±２％の範囲内であることがより好ましい。
従って、ターゲットＴＧ１の中心側と外縁側とのエロージョンのバランスを取るためには、図５から、第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１を、１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内にする（または傾斜角度θ１を１．１５°〜２．８６°の範囲内にする）ことが好ましく、１．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内にする（または傾斜角度θ１を１．７°〜２．３°の範囲内にする）ことがより好ましい。
【００４６】
上述したマグネトロンスパッタリング装置１によれば、特に、ターゲット上に磁界を形成するための磁界形成部を、重心を通る中心線と磁界形成部の回転軸とが所定の距離を有するように配置されカソード電極と対向する第１の磁極面を有する柱状の第１の磁石と、重心を通る中心線が上記回転軸上に位置する又は上記回転軸の近傍に平行に位置するように配置されカソード電極と対向して第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面を有し第１の磁石を囲う筒状の第２の磁石と、を備え、第１の磁極面を、保持面に対して、保持面との距離が、第１の磁極面と第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、第１の磁極面と第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面とすることにより、ターゲットの中心近傍と外縁近傍とに、互いにバランスの取れたプラズマの高密度領域をそれぞれ形成することができるので、従来よりもターゲットの使用効率を向上させることができる。
【００４７】
また、上述したマグネトロンスパッタリング装置１によれば、第１の磁石とターゲットとの距離が第２の磁石による制限を受けないため、この距離を短くすることが可能になる。これにより、ターゲット上に強い強度の磁界を形成することができるので、強磁性体ターゲットを使用した場合でも、十分にプラズマ収束が可能な漏洩磁界を発生させることができると共にターゲットの使用効率を向上させることができ、また従来よりもスパッタリング速度を速くすることができ、生産性を向上させることができる。
【００４８】
＜第２実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第２実施例について、図６を用いて説明する。
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２実施例を説明するための図であり、（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、（ａ）は（ｂ）中のＣ−Ｄ線における模式的断面図である。
第２実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第１実施例のマグネトロンスパッタリング装置に対して、ターゲットを冷却するための冷却水が磁界形成部に接触しないように、磁界形成部をカソード筐体の外部に設けた構成としている点が主たる特徴である。
なお、第２実施例では略円板状のターゲットを用いた場合を例に挙げて説明するが、ターゲットの形状についてはこれに限定されるものではない。
【００４９】
図６に示すように、マグネトロンスパッタリング装置１００は、主として、カソード部１１０と、カソード部１１０を所定の間隙を有して囲うカソードシールド部１２０と、カソード部１１０に離間して対向配置されたアノード電極１３０と、カソード部１１０のアノード電極１３０とは反対側に設けられ磁界を発生する磁界形成部１８０と、これらカソード部１１０，カソードシールド部１２０，アノード電極１３０，及び磁界形成部１８０を収容する真空チャンバ１４０と、真空チャンバ１４０内を減圧する真空ポンプ等の減圧手段１５０と、カソード部１１０に接続された電源１６０と、磁界形成部１８０を回転する回転駆動装置１７０と、を有して構成されている。
【００５０】
カソード部１１０は、主として、略円板状のターゲットＴＧ２が固定される保持面１１１ａを有するカソード電極１１１と、カソード電極１１１が固定されるカソード筐体１１２と、を有して構成されている。
また、カソード電極１１１がカソード筐体１１２に固定された際に、カソード筐体１１２の内部Ａ１１２は密閉された状態になる。
また、カソード筐体１１２は、磁界形成部１８０を回転駆動装置１７０により回転した際に、磁界形成部１８０に接触しないように設計されている。
【００５１】
磁界形成部１８０は、主として、略円板状の支持台１８１と、支持台１８１上に固定された柱状の第１の磁石１８２と、支持台１８１上に第１の磁石１８２を囲うように固定された筒状の第２の磁石１８３と、を有して構成されている。
第２実施例では、第１の磁石１８２を円柱形状とし、第２の磁石１８３を円筒形状とした。
第１の磁石１８２及び第２の磁石１８３としては、ＦｅＮｄＢ(鉄・ネオジム・ホウ素)やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石１８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石１８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石１８２によって磁化された構成としても良い。
【００５２】
支持台１８１には、ターゲットＴＧ２が、その中心軸ＺＴＧ２と支持台１８１の中心軸Ｚ１８１とが略一致するように固定されている。
【００５３】
第１の磁石１８２は、その重心Ｏ１８２を通り支持台１８１の中心軸Ｚ１８１に対して平行な中心線Ｚ１８２と、支持台１８１の中心軸Ｚ１８１とが所定の距離Ｌ１８２を有するように支持台１８１上に固定されている。
また、第１の磁石１８２は、少なくともカソード電極１１１（保持面１１１ａ）に対向する磁極面１８２ａ(図６における上側の面)が、保持面１１１ａに対して所定の高低差Ｔ２（または所定の傾斜角度θ２）を有して傾斜した傾斜面となっている。
第２実施例では、支持台１８１上に、第１の磁石１８２の磁極面１８２ａを傾斜面とするための傾斜部材１８４を設け、この傾斜部材１８４上に第１の磁石１８２を固定した。傾斜部材１８４の傾斜角度によって上記磁極面（傾斜面）１８２ａの高低差Ｔ２及び傾斜角度θ２を調整することができる。
【００５４】
第２の磁石１８３は、その重心Ｏ１８３を通る中心線Ｚ１８３が、支持台１８１の中心軸Ｚ１８１と一致する又は上記中心軸Ｚ１８１の近傍に平行に位置するように、かつ、磁極の向きが第１の磁石１８２とは逆向きになるように、支持台１８１上に固定されている。
図６では、保持面１１１ａに対向する磁極面１８２ａ，１８３ａの磁極を、第１の磁石１８２がＮ極、第２の磁石１８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石１８２がＳ極、第２の磁石１８３がＮ極としてもよい。
また、第２の磁石１８３は、その磁極面１８３ａからカソード電極１１１の保持面１１１ａまでの距離Ｈ１８３が、第１の磁石１８２の磁極面１８２ａから上記保持面１１１ａまでの最長距離Ｈ１８２maxよりも長くなるように設計されている。
【００５５】
また、磁界形成部１８０は、これら第１の磁石１８２と第２の磁石１８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ２を通過してターゲットＴＧ２上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ２に近接して配置されている。
【００５６】
第１の磁石１８２は、その磁極面（傾斜面）１８２ａとカソード電極１１１の保持面１１１ａとの距離が、磁極面１８２ａと磁極面１８３ａとの距離が最も短い位置（図６における右側の位置）Ａ１８２で最も長く、磁極面１８２ａと磁極面１８３ａとの距離が最も長い位置（図６における左側の位置）Ｂ１８２で最も短くなるように、配置されている。
【００５７】
従って、位置Ａ１８２においては、第１の磁石１８２（磁極面１８２ａ）と第２の磁石１８３（磁極面１８３ａ）との距離が最も短いため発生する磁界の強度は最も大きく、かつ、第１の磁石１８２とターゲットＴＧ２との距離が最も長いためターゲットＴＧ２上に形成される磁界の強度は最も小さくなる。
また、位置Ａ１８２においては、第１の磁石１８２と第２の磁石１８３との距離を２分する位置がターゲットＴＧ２の中心から離れた位置にあり、かつ、第２の磁石１８３の磁極面１８３ａが、第１の磁石１８２の磁極面１８２ａよりもターゲットＴＧ２から離れた位置にあるので、磁界は、ターゲットＴＧ２の中心から離れた位置からさらにその外側に向かって放物線を描くように形成される。
後述する第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１１は、ターゲットＴＧ２上の上記磁界が形成されている領域、即ち、ターゲットＴＧ２の外縁近傍の領域上に形成される。
【００５８】
一方、位置Ｂ１８２においては、第１の磁石１８２（磁極面１８２ａ）と第２の磁石１８３（磁極面１８３ａ）との距離が最も長いため発生する磁界の強度は最も小さく、かつ、第１の磁石１８２とターゲットＴＧ２との距離が最も短いのでターゲットＴＧ２上に形成される磁界の強度は最も大きくなる。
また、位置Ｂ１８２においては、第１の磁石１８２と第２の磁石１８３との距離を２分する位置がターゲットＴＧ２の中心近傍の位置となるので、磁界は、ターゲットＴＧ２の中心近傍に形成される。
後述する第２のプラズマの高密度領域ＰＬ１２は、ターゲットＴＧ２の上記磁界が形成されている領域上、即ち、ターゲットＴＧ２の中心近傍の領域上に形成される。
【００５９】
そして、第１の磁石１８２（磁極面１８２ａ）と第２の磁石１８３（磁極面１８３ａ）との距離、及び、第１の磁石１８２の磁極面（傾斜面）１８２ａの高低差Ｔ２（または傾斜角度θ２）のバランスを最適化することにより、位置Ａ１８２及び位置Ｂ１８２における各磁界の強度のバランスを調整することができると共に、第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１１及び第２のプラズマの高密度領域ＰＬ１２が形成されるターゲットＴＧ２の径方向のそれぞれの位置のバランスを調整することができる。
【００６０】
なお、図６では、磁界形成部１８０によって生じる磁力線を破線で模式的に表している。
【００６１】
回転駆動装置１７０は、主として、支持台１８１に固定され第１のギア１７１を有する第１の回転軸部１７３、第２のギア１７４を有する第２の回転軸部１７５をその軸中心に回転させるモータ等の駆動装置１７２、及び第１のギア１７１と第２のギア１７４とに亘ってこれらを巻回するベルト１７６と、を有して構成されている。
そして、駆動装置１７２により第２の回転軸部１７５を回転させることにより、ベルト１７６及び第１のギア１７１を介して第１の回転軸部１７３が回転し、これにより、磁界形成部１８０は、支持台１８１の中心軸Ｚ１８１を回転軸として回転する。
【００６２】
カソードシールド部１２０は、カソード電極１１１を露出させる開口部１２０ａを有している。
【００６３】
アノード電極１３０は、基板やウエハ等の構造体Ｓ２を、ターゲットＴＧ２に対向させて保持することが可能である。
【００６４】
真空チャンバ１４０は、主として、減圧手段１５０に接続されて真空チャンバ１４０内の気体が排気される排気口１４１、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスや所定の混合ガス等が導入されるガス導入口１４２、カソード筐体１１２の内部Ａ１１２に冷却水を導入するための給水管１４３、及びカソード筐体１１２の内部Ａ１１２から冷却水を排出するための排水管１４４を有している。
そして、外部から給水管１４３を通ってカソード筐体１１２の内部Ａ１１２に冷却水を導入しつつこの冷却水を排水管１４４から排出することにより、ターゲットＴＧ２を、カソード電極１１１を介して連続的に冷却することができる。
【００６５】
電源１６０は、一側がカソード筐体１１２に接続され、他側が接地されている。
電源１６０としては、スパッタリング装置に一般的に用いられているＤＣ電源や高周波ＲＦ電源を用いることができる。
アノード電極１３０は真空チャンバ１４０を介して接地されており、カソード筺体１１２は真空チャンバ１４０に図示しない絶縁部材を介して固定されている。即ち、カソード部１１０と真空チャンバ１４０とは互いに絶縁されている。
そして、電源１６０により、アノード電極１３０とカソード電極１１１との間に電圧を印加することができる。
【００６６】
次に、上述したマグネトロンスパッタリング装置１００を用いたスパッタリング方法について、同じく図６を用いて説明する。
【００６７】
構造体Ｓ２をアノード電極１３０に保持した後、減圧手段１５０を稼動させて真空チャンバ１４０内の空気を排気口１４１から排気することにより、真空チャンバ１４０内を減圧する。
真空チャンバ１４０内の圧力が所定の値に達したら、減圧手段１５０を稼動させたままの状態で真空チャンバ１４０内に、不活性ガスや混合ガスをガス導入口１４２から導入する。第２実施例では、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを用いた。
カソード筐体１１２の内部Ａ１１２に冷却水を導入してターゲットＴＧ２を冷却する。
回転駆動装置１７０により磁界形成部１８０を支持台１８１の中心軸Ｚ１８１を回転軸として回転させる。
【００６８】
電源１６０によりアノード電極１３０とカソード電極１１１との間に所定の電圧を印加することによって、ターゲットＴＧ２の外縁近傍の領域上に第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１１が形成され、ターゲットＴＧ２の中心近傍の領域上に第２のプラズマの高密度領域ＰＬ１２が形成される。
第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１１及び第２のプラズマの高密度領域ＰＬ１２は、磁界形成部１８０の回転方向に沿って移動する。
即ち、第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１１は、ターゲットＴＧ２の外縁近傍の領域上に環状に形成され、第２のプラズマの高密度領域ＰＬ１２は、ターゲットＴＧ１の中心近傍の領域上に環状に形成される。
【００６９】
真空チャンバ１４０内のアルゴン原子は、第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１１及び第２のプラズマの高密度領域ＰＬ１２でそれぞれ活性化されて正イオンとなり、カソード電極１１１に引き寄せられる。
そして、この活性化されたアルゴン原子は、ターゲットＴＧ２に加速度的に衝突するため、このターゲットＴＧ２を構成するターゲット材料が飛散し、この飛散したターゲット材料が構造体Ｓ２の表面（図６における下面）側に堆積することにより、このターゲット材料からなる薄膜が形成される。
【００７０】
上述したマグネトロンスパッタリング装置１００によれば、特に、ターゲット上に磁界を形成するための磁界形成部を、重心を通る中心線と磁界形成部の回転軸とが所定の距離を有するように配置されカソード電極と対向する第１の磁極面を有する柱状の第１の磁石と、重心を通る中心線が上記回転軸と一致する又は上記回転軸の近傍に平行に位置するように配置されカソード電極と対向して第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面を有し第１の磁石を囲う筒状の第２の磁石と、を備え、第１の磁極面を、保持面に対して、保持面との距離が、第１の磁極面と第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、第１の磁極面と第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面とすることにより、ターゲットの中心近傍と外縁近傍とに、互いにバランスの取れたプラズマの高密度領域をそれぞれ形成することができるので、従来よりもターゲットの使用効率を向上させることができる。
【００７１】
また、上述したマグネトロンスパッタリング装置１００によれば、第１の磁石とターゲットとの距離が第２の磁石による制限を受けないため、この距離を短くすることが可能になる。これにより、ターゲット上に強い強度の磁界を形成することができるので、従来よりもスパッタリング速度を速くすることができ、生産性を向上させることができる。
【００７２】
また、上述したマグネトロンスパッタリング装置１００は、第１実施例のマグネトロンスパッタリング装置１に対して、第１の磁石１８２及び第２の磁石１８３が冷却水の流路の外側に配置されているため、磁石が冷却水中に長時間浸漬されることによって起こる錆の発生を防止することができる。この錆は冷却水の流路を詰まらせる原因になる。
また、第１実施例のマグネトロンスパッタリング装置１では、カソード筐体１２と回転軸部７１との境界部を通って冷却水が真空チャンバ４０内に漏れないようにこの境界部をＯリング等を用いて防水対応する必要があるが、Ｏリングは回転軸部７１の回転等によって磨耗するため定期的なメンテナンスが必要になる。
これに対し、第２実施例のマグネトロンスパッタリング装置１では、第１の磁石１８２及び第２の磁石１８３が冷却水の流路の外側に配置されているため、上述した定期的なメンテナンスは特に必要ではない。
【００７３】
上述したマグネトロンスパッタリング装置１００によれば、第２の磁石１８３が第１の磁石１８２よりもカソード電極１１１から離れた位置に設けられており、また第１の磁石１８２の磁極面１８２ａが傾斜面とされているので、これらによって形成された空隙部に冷却水の流路を配置することができる。
【００７４】
＜第３実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第３実施例について、図７及び図８を用いて説明する。
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３実施例を説明するための図であり、図７（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、（ａ）は（ｂ）中のＥ−Ｆ線における模式的断面図である。
図８は、ターゲットの中心からの位置とその位置におけるターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフであり、図８（ａ）は第３実施例を、図８（ｂ）は第３実施例に対する比較例をそれぞれ示すものである。
【００７５】
第３実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第１実施例のマグネトロンスパッタリング装置に対して磁界形成部の構成が異なり他の構成部は第１実施例と同じなので、磁界形成部について詳細に説明し、他の構成部についてはその説明を省略する。
【００７６】
図７に示すように、マグネトロンスパッタリング装置２００は、その磁界形成部２８０が、主として、略楕円板状の支持台２８１と、支持台２８１上に固定された略円柱状の第１の磁石２８２と、支持台２８１上に第１の磁石２８２を囲うように固定された略楕円筒状の第２の磁石２８３と、を有して構成されている。
また、第１の磁石２８２及び第２の磁石２８３としては、ＦｅＮｄＢ(鉄・ネオジム・ホウ素)やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石２８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石２８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石２８２によって磁化された構成としても良い。
【００７７】
支持台２８１には、ターゲットＴＧ１が、その中心軸ＺＴＧ１と支持台２８１の中心軸Ｚ２８１とが略一致するように固定されている。
【００７８】
第２の磁石２８３は、その重心Ｏ２８３を通る中心線Ｚ２８３が支持台２８１の中心軸Ｚ２８１と一致する又は上記中心軸Ｚ１８１の近傍に位置するように支持台２８１上に固定されている。
【００７９】
第１の磁石２８２は、その重心Ｏ２８２を通り支持台２８１の中心軸Ｚ２８１に対して平行な中心線Ｚ２８２が第２の磁石２８３の中心線Ｚ２８３に対して第２の磁石２８３の長径方向｛図７における右方向または左方向（第３実施例では右方向）｝に所定の距離Ｌ２８２を有するように、支持台２８１上に固定されている。
また、第１の磁石２８２と第２の磁石２８３とは、磁極の向きが互いに逆向きになされている。
図７では、保持面２１１ａに対向する磁極面２８２ａ，２８３ａの磁極を、第１の磁石２８２がＮ極、第２の磁石２８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石２８２がＳ極、第２の磁石２８３がＮ極としてもよい。
【００８０】
また、磁界形成部２８０は、これら第１の磁石２８２と第２の磁石２８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ１を通過してターゲットＴＧ１上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ１に近接して配置されている。
【００８１】
従って、磁界は、第１の磁石２８２（磁極面２８２ａ）と第２の磁石２８３（磁極面２８３ａ）との距離が短い領域｛図７（ａ）における中心線Ｚ２８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から離れた位置から径方向に放物線を描くように形成され、第１の磁石２８２（磁極面２８２ａ）と第２の磁石２８３（磁極面２８３ａ）との距離が長い領域｛図７（ａ）における中心線Ｚ２８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心に近い位置から径方向に放物線を描くように形成される。
そして、プラズマの高密度領域は、磁界の分布に応じて形成されるため、第１の磁石２８２（磁極面２８２ａ）と第２の磁石２８３（磁極面２８３ａ）との距離が短い領域｛図７（ａ）における中心線Ｚ２８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から離れた位置に形成され｛図７（ａ）では“ＰＬ２１”で示す｝、第１の磁石２８２（磁極面２８２ａ）と第２の磁石２８３（磁極面２８３ａ）との距離が長い領域｛図７（ａ）における中心線Ｚ２８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から近い位置に｛図７（ａ）では“ＰＬ２２”で示す｝形成される。
そして、第１の磁石２８２の直径、第２の磁石２８３の長径及び短径、並びに距離Ｌ２８２のバランスを最適化することにより、プラズマの高密度領域の位置及び幅並びに磁界の強度のバランスを調整することができる。
なお、図７では、磁界形成部２８０によって生じる磁力線を破線で模式的に表している。
【００８２】
ここで、上述したマグネトロンスパッタリング装置２００による効果について、図７と共に図８を用いて説明する。
図８は、マグネトロンスパッタリング装置２００を用いてスパッタリングを行ったときにターゲットＴＧ１に形成されたエロージョンを示すものであり、図８（ａ）は第３実施例を示すものであり、図８（ｂ）は第３実施例に対する比較例を示すものである。
また、図８は、横軸がターゲットＴＧ１の中心からの径方向の距離を示し、縦軸がターゲットＴＧ１の厚さを示している。
比較例は、前述の特許文献２に開示されている磁石構成と同様の磁石構成であり、また第３実施例に対して、第２の磁石が略円筒状である点が異なりそれ以外は第３実施例と同じである。即ち、比較例は、第１の磁石と第２の磁石との距離が均一である。また、比較例の第２の磁石の直径と第３実施例の第２の磁石の長径とが同じ値を有する。
また、図８は、ターゲットＴＧ１に直径が５インチで厚さが５ｍｍである円板状のアルミニウム材を用い、電源６０をＲＦ電源とし、この電源６０によりアノード電極３０とカソード電極１１との間に印加される電力の値を５００Ｗとして、１００時間印加した結果を実線で示し、さらに電圧を印加してターゲットが使用限界に達したときのシミュレーション結果を波線で示している。
図８（ａ）及び（ｂ）の結果から、第３実施例は、比較例に比べてエロージョンの分布が広くかつ均一性が向上する。これにより、ターゲットの使用効率を向上させることができる。
【００８３】
ここで、上記効果を奏する理由について説明する。
第３実施例のマグネトロンスパッタリング装置２００は、比較例に対して、第２の磁石における長径方向の長さが同じであり短径方向の長さが短い。
そのため、第３実施例では、第２の磁石の短径方向における第１の磁石と第２の磁石との距離が比較例よりも短いので、上記短径方向の漏洩磁界の強度が大きくなる。これにより、短径方向に発生する磁界は、磁界形成部が回転したときにエロージョン領域の内周端および外周端以外の、中央及びその近傍の領域におけるエロージョンをより速い速度で形成するため、成膜速度が向上すると共にエロージョンの中央領域がより深く均一に削られるという効果が得られる。
なお、第３実施例における成膜速度は、比較例に対して約１．２倍に向上することを確認した。
【００８４】
＜第４実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第４実施例について、図９を用いて説明する。
図９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実施例を説明するための図であり、図９（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、（ａ）は（ｂ）中のＧ−Ｈ線における模式的断面図である。
【００８５】
第４実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第１実施例及び第３実施例のマグネトロンスパッタリング装置に対して磁界形成部の構成が異なり、他の構成部は第１実施例及び第３実施例と同じなので、磁界形成部について詳細に説明し、他の構成部についてはその説明を省略する。
【００８６】
図９に示すように、マグネトロンスパッタリング装置３００は、磁界形成部３８０が、主として、略円板状の支持台３８１と、支持台３８１上に固定された略楕円柱状の第１の磁石３８２と、支持台３８１上に第１の磁石３８２を囲うように固定された略円筒状の第２の磁石３８３と、を有して構成されている。
また、第１の磁石３８２及び第２の磁石３８３としては、ＦｅＮｄＢ(鉄・ネオジム・ホウ素)やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石３８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石３８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石３８２によって磁化された構成としても良い。
【００８７】
支持台３８１には、ターゲットＴＧ１が、その中心軸ＺＴＧ１と支持台３８１の中心軸Ｚ３８１とが略一致するように固定されている。
【００８８】
第２の磁石３８３は、その重心Ｏ３８３を通る中心線Ｚ３８３が支持台３８１の中心軸Ｚ３８１と一致する又は上記中心軸Ｚ３８１の近傍に位置するように支持台３８１上に固定されている。
【００８９】
第１の磁石３８２は、その重心Ｏ３８２を通り支持台３８１の中心軸Ｚ３８１に対して平行な中心線Ｚ３８２が第２の磁石３８３の中心線Ｚ３８３に対して第１の磁石３８２の短径方向｛図９における右方向または左方向（第４実施例では右方向）｝に所定の距離Ｌ３８２を有するように、支持台３８１上に固定されている。
また、第１の磁石３８２と第２の磁石３８３とは、磁極の向きが互いに逆向きになされている。
図９では、保持面３１１ａに対向する磁極面３８２ａ，３８３ａの磁極を、第１の磁石３８２がＮ極、第２の磁石３８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石３８２がＳ極、第２の磁石３８３がＮ極としてもよい。
【００９０】
また、磁界形成部３８０は、これら第１の磁石３８２と第２の磁石３８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ１を通過してターゲットＴＧ１上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ１に近接して配置されている。
【００９１】
従って、磁界は、第１の磁石３８２（磁極面３８２ａ）と第２の磁石３８３（磁極面３８３ａ）との距離が短い領域｛図９（ａ）における中心線Ｚ３８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から離れた位置から径方向に放物線を描くように形成され、第１の磁石３８２（磁極面３８２ａ）と第２の磁石３８３（磁極面３８３ａ）との距離が長い領域｛図９（ａ）における中心線Ｚ３８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心に近い位置から径方向に放物線を描くように形成される。
そして、プラズマの高密度領域は、磁界の分布に応じて形成されるため、第１の磁石３８２と第２の磁石３８３との距離が短い領域｛図９（ａ）における中心線Ｚ３８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から離れた位置に形成され｛図９（ａ）では“ＰＬ３１”で示す｝、第１の磁石３８２と第２の磁石３８３との距離が長い領域｛図９（ａ）における中心線Ｚ３８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から近い位置に｛図９（ａ）では“ＰＬ３２”で示す｝形成される。
そして、第１の磁石３８２の長径及び短径、第２の磁石３８３の直径、並びに距離Ｌ３８２のバランスを最適化することにより、プラズマの高密度領域の位置及び幅並びに磁界の強度のバランスを調整することができる。
なお、図９では、磁界形成部３８０によって生じる磁力線を破線で模式的に表している。
【００９２】
第４実施例のマグネトロンスパッタリング装置３００は、前述した第３実施例の比較例に対して、第１の磁石における短径方向の長さが同じであり、長径方向の長さが短い。
そのため、第３実施例では、第１の磁石の長径方向における第１の磁石と第２の磁石との距離が比較例よりも短いので、上記長径方向の漏洩磁界の強度が大きくなる。これにより、長径方向に発生する磁界は、磁界形成部が回転したときにエロージョン領域の内周端および外周端以外の、中央及びその近傍の領域におけるエロージョンをより速い速度で形成するため、成膜速度が向上すると共にエロージョンの中央領域がより深く均一に削られるという効果が得られる。
【００９３】
上述したマグネトロンスパッタリング装置によれば、第３実施例と同様に、プラズマの高密度領域をターゲットの中心近傍から外周近傍までの広い領域に亘って形成することができるので、従来よりもエロージョンの分布を広くかつ均一にすることができ、ターゲットの使用効率を向上させることができる。また、第３実施例と同様に従来よりも成膜速度を向上させることができる。
【００９４】
＜第５実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第５実施例について図１０及び図１１を用いて説明する。
図１０は、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第５実施例を説明するための図であり、図１０（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、図１０（ａ）は図１０（ｂ）中のＩ−Ｊ線における模式的断面図である。
図１１は、ターゲットの中心からの位置とその位置におけるターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
第５実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第１実施例の磁界形成部と第３実施例の磁界形成部とを組み合わせたものであり、他の構成部は第１実施例及び第３実施例と同じなので、磁界形成部について詳細に説明し、他の構成部についてはその説明を省略する。
【００９５】
図１０に示すように、マグネトロンスパッタリング装置４００は、磁界形成部４８０が、主として、略円板状の支持台４８１と、支持台４８１上に固定された略円柱状の第１の磁石４８２と、支持台４８１上に第１の磁石４８２を囲うように固定された略楕円筒状の第２の磁石４８３と、を有して構成されている。
また、第１の磁石４８２及び第２の磁石４８３としては、ＦｅＮｄＢ(鉄・ネオジム・ホウ素)やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石４８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石４８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石４８２によって磁化された構成としても良い。
【００９６】
支持台４８１には、ターゲットＴＧ１が、その中心軸ＺＴＧ１と支持台４８１の中心軸Ｚ４８１とが略一致するように固定されている。
【００９７】
第１の磁石４８２は、その重心Ｏ４８２を通り支持台４８１の中心軸Ｚ４８１に対して平行な中心線Ｚ４８２が、第２の磁石４８３の中心線Ｚ４８３に対して第２の磁石４８３の長径方向｛図１０における右方向または左方向（第５実施例では右方向）｝に所定の距離Ｌ４８２を有するように、支持台４８１上に固定されている。
また、第１の磁石４８２は、少なくともカソード電極４１１（保持面４１１ａ）に対向する磁極面４８２ａ（図１０における上側の面）が、保持面４１１ａに対して所定の高低差Ｔ３（または所定の傾斜角度θ３）を有して傾斜した傾斜面となっている。
第５実施例では、支持台４８１上に、第１の磁石４８２の磁極面４８２ａを傾斜面とするための傾斜部材４８４を設け、この傾斜部材４８４上に第１の磁石４８２を固定した。傾斜部材４８４の傾斜角度によって上記磁極面（傾斜面）４８２ａの高低差Ｔ３及び傾斜角度θ３を調整することができる。
【００９８】
第２の磁石４８３は、その重心Ｏ４８３を通る中心線Ｚ４８３が支持台４８１の中心軸Ｚ４８１と一致する又は上記中心軸Ｚ４８１の近傍に位置するように、かつ、磁極の向きが第１の磁石４８２とは逆向きになるように支持台４８１上に固定されている。
図１０では、保持面４１１ａに対向する磁極面４８２ａ，４８３ａの磁極を、第１の磁石４８２がＮ極、第２の磁石４８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石４８２がＳ極、第２の磁石４８３がＮ極としてもよい。
また、第２の磁石４８３は、その磁極面４８３ａからカソード電極４１１の保持面４１１ａまでの距離Ｈ４８３が、第１の磁石４８２の磁極面４８２ａから上記保持面４１１ａまでの最長距離Ｈ４８２maxよりも長くなるように設計されている。
【００９９】
また、磁界形成部４８０は、これら第１の磁石４８２と第２の磁石４８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ１を通過してターゲットＴＧ１上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ１に近接して配置されている。
【０１００】
第１の磁石４８２は、その磁極面（傾斜面）４８２ａとカソード電極４１１の保持面４１１ａとの距離が、第２の磁石４８３（磁極面４８３ａ）との距離が短い側（図１０における右側）の領域で長く、第２の磁石４８３（磁極面４８３ａ）との距離が長い側（図１０における左側）の領域で短くなるように配置されている。
【０１０１】
従って、磁界は、第１の磁石４８２（磁極面４８２ａ）と第２の磁石４８３（磁極面４８３ａ）との距離が短い領域｛図１０（ａ）における中心線Ｚ４８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から離れた位置から径方向に放物線を描くように形成され、第１の磁石４８２（磁極面４８２ａ）と第２の磁石４８３（磁極面４８３ａ）との距離が長い領域｛図１０（ａ）における中心線Ｚ４８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心に近い位置から径方向に放物線を描くように形成される。
そして、プラズマの高密度領域は、磁界の分布に応じて形成されるため、第１の磁石４８２（磁極面４８２ａ）と第２の磁石４８３（磁極面４８３ａ）との距離が短い領域｛図１０（ａ）における中心線Ｚ４８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から離れた位置に形成され｛図１０（ａ）では“ＰＬ４１”で示す｝、第１の磁石４８２（磁極面４８２ａ）と第２の磁石４８３（磁極面４８３ａ）との距離が長い領域｛図１０（ａ）における中心線Ｚ４８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から近い位置に｛図９（ａ）では“ＰＬ４２”で示す｝形成される。
そして、第１の磁石４８２の直径、第２の磁石３８３の長径及び短径、並びに距離Ｌ４８２のバランスを最適化することにより、プラズマの高密度領域の位置及び幅並びに磁界の強度のバランスを調整することができる。
なお、図１０では、磁界形成部４８０によって生じる磁力線を破線で模式的に表している。
【０１０２】
上述したマグネトロンスパッタリング装置によれば、第３実施例に対しては特に第１の磁石の高低差Ｔ３（または傾斜角度θ３）を調整することができ、第１実施例に対しては特に第１の磁石と第２磁石との距離を広い範囲で調整することができるので、第１実施例や第３実施例よりもプラズマの高密度領域の位置及び幅並びに磁界の強度のバランスをより高精度に調整することができる。これにより、エロージョンの分布をより広くかつより均一にすることができ、ターゲットの使用効率がさらに向上する。
【０１０３】
ここで、上述したマグネトロンスパッタリング装置４００による効果について、図１０と共に図１１を用いて説明する。
図１１は、マグネトロンスパッタリング装置４００を用いてスパッタリングを行ったときにターゲットＴＧ１に形成されたエロージョンを示すものであり、図１１（ａ）は第５実施例を、図１１（ｂ）は比較のために第１実施例をそれぞれ示すものである。
また、図１１は、横軸がターゲットＴＧ１の中心からの径方向の距離を示し、縦軸がターゲットＴＧ１の厚さを示している。
また、図１１は、ターゲットＴＧ１に直径が５インチで厚さが４ｍｍである円板状のニッケル材を用い、電源４６０をＲＦ電源とし、この電源４６０によりアノード電極４３０とカソード電極４１１との間に印加される電力の値を５００Ｗとし、傾斜角度θ１，θ３をそれぞれ２．５°として、ターゲットＴＧ１にスパッタリングを行った結果を示している。
図１１（ａ）及び（ｂ）の結果から、第５実施例は、第１実施例に比べて、特に±３５ｍｍ近傍の各領域の盛り上がり度合いが低減されるので、エロージョンの分布が広くかつ均一性が向上する。そのため、ターゲットの使用効率を第１実施例よりもさらに向上させることができる。
また、上記スパッタリング条件において、ターゲットＴＧ１と構造体Ｓ１との距離を１００ｍｍとしたときの成膜速度は、第５実施例では５７ｎｍ／分であり、第１実施例では５３ｎｍ／分であり、成膜速度についても第１実施例よりも向上していることを確認した。これは、第５実施例の方が第１実施例よりも第２の磁石の短径方向における第１の磁石（磁極面）との距離が短いため、磁束密度が向上してプラズマの高密度領域におけるプラズマ密度が向上したためと考えられる。
【０１０４】
また、上述したマグネトロンスパッタリング装置４００の変形例として、第２の磁石４８３が第１の磁石４８２よりもカソード電極１１から離れた位置に設けられ、また第１の磁石４８２の磁極面４８２ａが傾斜面とされているので、第２実施例と同様に、これらによって形成される空隙部に冷却水の流路を配置することもできる。これにより、前述した第２実施例と同様な効果が得られる。
【０１０５】
＜第６実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第６実施例について図１２を用いて説明する。
図１２は、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第６実施例を説明するための図であり、図１２（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、図１２（ａ）は図１２（ｂ）中のＫ−Ｌ線における模式的断面図である。
第６実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第３実施例のマグネトロンスパッタリング装置に対して磁界形成部の構成が異なり、他の構成部は第３実施例と同じなので、磁界形成部について詳細に説明し、他の構成部についてはその説明を省略する。
【０１０６】
図１２に示すように、マグネトロンスパッタリング装置５００は、磁界形成部５８０が、主として、略楕円板状の支持台５８１と、支持台５８１上に固定された略円柱状の第１の磁石５８２と、支持台５８１上に第１の磁石５８２を囲うように固定された略楕円筒状の第２の磁石５８３と、を有して構成されている。
第１の磁石５８２及び第２の磁石５８３としては、ＦｅＮｄＢ(鉄・ネオジム・ホウ素)やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石５８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石５８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石５８２によって磁化された構成としても良い。
【０１０７】
支持台５８１には、ターゲットＴＧ１が、その中心軸ＺＴＧ１と支持台５８１の重心を通る中心軸Ｚ５８１とが略一致するように固定されている。
【０１０８】
第２の磁石５８３は、その重心Ｏ５８３を通る中心線Ｚ５８３が支持台５８１の中心軸Ｚ５８１と一致する又は上記中心軸Ｚ５８１の近傍に位置するように支持台５８１上に固定されている。
【０１０９】
第１の磁石５８２は、その重心Ｏ５８２を通り支持台５８１の中心軸Ｚ５８１に平行な中心線Ｚ５８２が第２の磁石５８３の中心線Ｚ５８３に対して第２の磁石５８３の長径方向｛図１２における右方向または左方向（第６実施例では右方向）｝に所定の距離Ｌ５８２を有するように、支持台５８１上に固定されている。
また、第１の磁石５８２と第２の磁石５８３とは、磁極の向きが互いに逆向きになされている。
図１２では、保持面１１ａに対向する磁極面５８２ａ，５８３ａの磁極を、第１の磁石５８２がＮ極、第２の磁石５８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石５８２がＳ極、第２の磁石２８３がＮ極としてもよい。
【０１１０】
そして、磁界形成部５８０は、第２の磁石５８３の磁極面５８３ａとカソード電極１１の保持面１１ａとの距離が、第１の磁石５８２（磁極面５８２ａ）と第２の磁石５８３（磁極面５８３ａ）との距離が短い位置（図１２における右端）で最も長く、第１の磁石５８２（磁極面５８２ａ）と第２の磁石５８３（磁極面５８３ａ）との距離が長い位置（図１２における右端）で最も短くなるように傾斜して配置されている。
また、磁界形成部５８０は、これら第１の磁石５８２と第２の磁石５８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ１を通過してターゲットＴＧ１上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ１に近接して配置されている。
【０１１１】
従って、磁界は、第３実施例に対して、第１の磁石５８２（磁極面５８２ａ）と第２の磁石５８３（磁極面５８３ａ）との距離が短い領域｛図１２（ａ）における中心線Ｚ５８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１のさらに外周縁部近傍に形成され、第１の磁石５８２（磁極面５８２ａ）と第２の磁石５８３（磁極面５８３ａ）との距離が長い領域｛図１２（ａ）における中心線Ｚ５８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心により近い位置に形成される。
なお、図１２では、磁界形成部５８０によって生じる磁力線を破線で模式的に表している。
【０１１２】
そして、プラズマの高密度領域は、磁界の分布に応じて形成されるため、第１の磁石５８２（磁極面５８２ａ）と第２の磁石５８３（磁極面５８３ａ）との距離が短い領域｛図１２（ａ）における中心線Ｚ５８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１のさらに外周縁部近傍に形成され｛図１２（ａ）では“ＰＬ５１”で示す｝、第１の磁石５８２（磁極面５８２ａ）と第２の磁石５８３（磁極面５８３ａ）との距離が長い領域｛図１２（ａ）における中心線Ｚ５８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心により近い位置に｛図１２（ａ）では“ＰＬ５２”で示す｝形成される。
そして、第１の磁石５８２の直径、第２の磁石５８３の長径及び短径、並びに距離Ｌ５８２に加え、磁界形成部５８０の傾斜角度のバランスを最適化することにより、プラズマの高密度領域の位置及び幅並びに磁界の強度のバランスを第３実施例よりもさらに高精度に調整することができる。
【０１１３】
また、第６実施例では、第３実施例と同様に、第２の磁石の短径方向における第１の磁石（磁極面）と第２の磁石（磁極面）との距離が第３実施例の比較例よりも短いので、上記短径方向の漏洩磁界の強度が大きくなる。これにより、短径方向に発生する磁界は、磁界形成部が回転したときにエロージョン領域の内周端および外周端以外の、中央及びその近傍の領域におけるエロージョンをより速い速度で形成するため、成膜速度が向上すると共にエロージョンの中央領域がより深く均一に削られるという効果が得られる。
また、第６実施例は、第３実施例に対して第２の磁石の一側がターゲット面より大きく離れてしまうため、ニッケル等の強磁性体をターゲットとして用いる場合は、磁界がターゲット面上に漏れにくくなるためマグネトロン放電が起こりにくくなるが、非磁性体のターゲットであればターゲット表面上に磁界を発生させることができるのでマグネトロン放電が可能である。即ち、第６実施例は非磁性体のターゲットを用いる場合に特に有効である。
【０１１４】
＜第７実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第７実施例について図１３〜図１５を用いて説明する。
図１３は、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第７実施例を説明するための図であり、図１３（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、図１３（ａ）は図１３（ｂ）中のＭ−Ｎ線における模式的断面図である。
第７実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第２実施例のマグネトロンスパッタリング装置に対して磁界形成部の構成が異なり、他の構成部は第２実施例と同じなので、磁界形成部について詳細に説明し、他の構成部についてはその説明を省略する。
【０１１５】
図１３に示すように、マグネトロンスパッタリング装置６００は、磁界形成部６８０が、主として、略円板状の支持台６８１と、支持台６８１上に固定された略円柱状の第１の磁石６８２と、支持台６８１上に第１の磁石６８２を囲うように固定された略円筒状の第２の磁石６８３と、を有して構成されている。
第１の磁石６８２及び第２の磁石６８３としては、ＦｅＮｄＢ(鉄・ネオジム・ホウ素)やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石６８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石６８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石６８２によって磁化された構成としても良い。
【０１１６】
第１の磁石６８２は、その重心Ｏ６８２を通りターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２に対して平行な中心線Ｚ６８２と、ターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２とが所定の距離Ｌ６８２を有するように支持台６８１上に固定されている。
また、第１の磁石６８２は、少なくともカソード電極１１１（保持面１１１ａ）に対向する磁極面６８２ａ（図１３における上側の面）が、保持面１１１ａに対して所定の高低差Ｔ４（または所定の傾斜角度θ４）を有して傾斜した傾斜面となっている。
また、第１の磁石６８２は、その磁極面（傾斜面）６８２ａとカソード電極１１１の保持面１１１ａとの距離が、第１の磁石６８２（磁極面６８２ａ）と第２の磁石６８３（磁極面６８３ａ）との距離が最も短い位置（図１３における右側の位置）Ａ６８２で最も長く、第１の磁石６８２（磁極面６８２ａ）と第２の磁石６８３（磁極面６８３ａ，６８３ｂ）との距離が最も長い位置（図１３における左側の位置）Ｂ６８２で最も短くなるように、配置されている。
第７実施例では、支持台６８１上に、第１の磁石６８２の磁極面６８２ａを傾斜面とするための傾斜部材６８４を設け、この傾斜部材６８４上に第１の磁石６８２を固定した。傾斜部材６８４の傾斜角度によって上記磁極面（傾斜面）６８２ａの高低差Ｔ４及び傾斜角度θ４を調整することができる。
【０１１７】
第２の磁石６８３は、その重心Ｏ６８３を通りターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２に対して平行な中心線Ｚ６８３と、ターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２とが所定の距離Ｌ６８３（Ｌ６８３＜Ｌ６８２）を有するように、かつ、磁極の向きが第１の磁石６８２とは逆向きになるように、支持台６８１上に固定されている。
【０１１８】
また、第２の磁石６８３は保持面１１１ａに対向する２つの磁極面６８３ａ，６８３ｂを有し、一方の磁極面６８３ｂは第１の磁石６８２（磁極面６８２ａ）との距離が最も短い位置及びその近傍の領域（図１３における右端及びその近傍の領域）に、他方の磁極面６８３ａよりも保持面１１１ａに接近して設けられている。
【０１１９】
また、第２の磁石６８３は、その磁極面６８３ａ，６８３ｂからカソード電極１１１の保持面１１１ａまでの距離Ｈ６８３ａ，Ｈ６８３ｂが、第１の磁石６８２の磁極面６８２ａから上記保持面１１１ａまでの最長距離Ｈ６８２maxよりも長くなるように設計されている。
【０１２０】
図１３では、磁極面６８２ａ，６８３ａ，６８３ｂの磁極を、第１の磁石６８２がＮ極、第２の磁石６８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石６８２がＳ極、第２の磁石６８３がＮ極としてもよい。
【０１２１】
また、磁界形成部６８０は、これら第１の磁石６８２と第２の磁石６８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ２を通過してターゲットＴＧ２上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ２に近接して配置されている。
【０１２２】
ところで、スパッタリングによるターゲットＴＧ２の発熱量が大きい場合、冷却効率を上げるために、流路となるカソード筐体１１２の内部Ａ１１２の断面積を大きくする手段がある。
しかしながら、カソード筐体１１２の内部Ａ１１２の断面積を大きくすると、第１の磁石６８２の傾斜角度θ４を大きくしたり、第２の磁石６８３と保持面１１１ａとの距離を長くしなければならなくなるため、特に磁界強度の大きい第１の磁石６８２と保持面１１１ａとの距離が長い位置及びその近傍の領域（図１３における右端及びその近傍の領域）では影響が大きく、磁界強度が弱まってしまう。
そこで、上述したように、この領域に他の磁極面６８３ａよりも保持面１１１ａとの距離が短い磁極面６８３ｂを設けた構成とすることにより、第２の磁石６８３側からの磁界強度を強めることができるので上記問題を解決することができる。
【０１２３】
ここで、上記磁極面６８３ｂを設けた場合と設けない場合との磁界強度の分布を図１４を用いて説明する。図１４は、マグネトロンスパッタリング装置６００において磁極面６８３ｂを設けた場合と設けない場合との磁界強度の分布を示す図であり、磁極面６８３ｂを設けた場合を破線で示し、磁極面６８３ｂを設けない場合を実線で示している。
また、図１４は、横軸がターゲットＴＧ２の中心からの距離を示し、縦軸がターゲットＴＧ２上での垂直方向の磁界強度を示している。
また、図１４は、ターゲットＴＧ２に直径が５インチで厚さが４ｍｍである円板状のニッケル材を用い、第１の磁石６８２を直径が５０ｍｍであり厚さが２０ｍｍである円柱形状とし、第２の磁石６８３の外径を８４ｍｍとし、距離Ｌ６８３を１０ｍｍとし、距離Ｌ６８２を１７ｍｍとしたときの磁界強度の分布を示している。
【０１２４】
図１４において、左側の傾斜勾配ＺａはターゲットＴＧ２の中心部側のエロージョンの度合いに相当し、右側の傾斜勾配ＺｂはターゲットＴＧ２の外周部側のエロージョンの度合いに相当するものである。
従って、傾斜勾配Ｚａと傾斜勾配Ｚｂとのバランスを取ることにより、エロージョンの分布を広く、かつ、均一にすることができる。
図１４の結果から、磁極面６８３ｂを設けた場合（破線）は、磁極面６８３ｂを設けない場合（実線）に比べて、傾斜勾配Ｚａの度合いと傾斜勾配Ｚｂの度合いとがより等しくなっていることがわかる。
【０１２５】
そこで、マグネトロンスパッタリング装置６００において、上記スパッタリング条件にて磁極面６８３ｂを設けた場合について、スパッタリングによりターゲットＴＧ２に形成されたエロージョンの状態を調べ、その結果を図１５に示す。
図１５は、マグネトロンスパッタリング装置６００を用いてスパッタリングを行ったときにターゲットＴＧ２に形成されたエロージョンを示すものである。
また、図１５は、横軸がターゲットＴＧ２の中心からの径方向の距離を示し、縦軸がターゲットＴＧ２の厚さを示している。
図１５において、ターゲットＴＧ２の中心部側のエロージョンの窪み部Ｙａ１，Ｙａ２は上述した傾斜勾配Ｚａの度合いに応じて形成され、ターゲットＴＧ２の外周部側のエロージョンの窪み部Ｙｂ１，Ｙｂ２は上述した傾斜勾配Ｚｂの度合いに応じて形成されるものであり、傾斜勾配Ｚａの度合いと傾斜勾配Ｚｂの度合いとを略等しくすることにより、窪み部Ｙａ１，Ｙａ２の窪み度合いと窪み部Ｙｂ１，Ｙｂ２の窪み度合いとを略等しくすることができるので、磁極面６８３ｂを設けることにより、エロージョンの分布の均一性を向上させることができる。これにより、ターゲットの使用効率を向上させることができる。このときのターゲットの使用効率は約４５％であった。
【０１２６】
上述したように、第７実施例では、第２の磁石の磁極面（６８３ｂ）からカソード電極の保持面までの距離が第３実施例の比較例よりも短いので、この近接領域における漏洩磁界の強度が大きくなる。これにより、この近接領域で発生する磁界は、磁界形成部が回転したときにエロージョン領域の内周端および外周端以外の、中央及びその近傍の領域におけるエロージョンをより速い速度で形成するため、成膜速度が向上すると共にエロージョンの中央領域がより深く均一に削られるという効果が得られる。
【０１２７】
＜第８実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第８実施例について図１６及び図１７を用いて説明する。
図１６は、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第８実施例を説明するための図であり、図１６（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、図１６（ａ）は図１６（ｂ）中のＰ−Ｑ線における模式的断面図である。
第８実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第２実施例及び第７実施例のマグネトロンスパッタリング装置に対して磁界形成部の構成が異なり、他の構成部は第２実施例及び第７実施例と同じなので、磁界形成部について詳細に説明し、他の構成部についてはその説明を省略する。
【０１２８】
図１６に示すように、マグネトロンスパッタリング装置７００は、磁界形成部７８０が、主として、略円板状の支持台７８１と、支持台７８１上に固定された略円柱状の第１の磁石７８２と、支持台７８１上に第１の磁石７８２を囲うように固定された略円筒状の第２の磁石７８３と、を有して構成されている。
第１の磁石７８２及び第２の磁石７８３としては、ＦｅＮｄＢ（鉄・ネオジム・ホウ素）やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石７８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石７８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石７８２によって磁化された構成としても良い。
【０１２９】
第１の磁石７８２は、その重心Ｏ７８２を通りターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２に対して平行な中心線Ｚ７８２と、ターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２とが所定の距離Ｌ７８２を有するように支持台７８１上に固定されている。
また、第１の磁石７８２は、少なくともカソード電極１１１（保持面１１１ａ）に対向する磁極面７８２ａ（図１６における上側の面）が、保持面１１１ａに対して所定の高低差Ｔ５（または所定の傾斜角度θ５）を有して傾斜した傾斜面となっている。
また、第１の磁石７８２は、その磁極面（傾斜面）７８２ａとカソード電極１１１の保持面１１１ａとの距離が、第１の磁石７８２（磁極面７８２ａ）と第２の磁石７８３（磁極面７８３ａ，７８３ｂ）との距離が最も短い位置（図１６における右側の位置）Ａ７８２で最も長く、第１の磁石７８２（磁極面７８２ａ）と第２の磁石７８３（磁極面７８３ａ，７８３ｂ）との距離が最も長い位置（図１６における左側の位置）Ｂ７８２で最も短くなるように配置されている。
第８実施例では、支持台７８１上に、第１の磁石７８２の磁極面７８２ａを傾斜面とするための傾斜部材７８４を設け、この傾斜部材７８４上に第１の磁石７８２を固定した。傾斜部材７８４の傾斜角度によって上記磁極面（傾斜面）７８２ａの高低差Ｔ５及び傾斜角度θ５を調整することができる。
【０１３０】
第２の磁石７８３は、その重心Ｏ７８３を通りターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２に対して平行な中心線Ｚ７８３と、ターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２とが所定の距離Ｌ７８３（Ｌ７８３＜Ｌ７８２）を有するように、かつ、磁極の向きが第１の磁石７８２とは逆向きになるように、支持台７８１上に固定されている。
【０１３１】
また、第２の磁石７８３は保持面１１１ａに対向する２つの磁極面７８３ａ，７８３ｂを有し、一方の磁極面７８３ｂは第１の磁石７８２（磁極面７８２ａ）との距離が短い側の領域（図１６における中心線Ｚ７８３から右側の領域）に、他方の磁極面７８３ａよりも保持面１１１ａに接近して設けられている。これは、第７実施例のときよりも第２磁石の高くなった領域が広くなっていることを意味している。
【０１３２】
また、第２の磁石７８３は、その磁極面７８３ａ，７８３ｂからカソード電極１１１の保持面１１１ａまでの距離Ｈ７８３ａ，Ｈ７８３ｂが、第１の磁石７８２の磁極面７８２ａから上記保持面１１１ａまでの最長距離Ｈ７８２maxよりも長くなるように設計されている。
【０１３３】
図１６では、磁極面７８２ａ，７８３ａ，７８３ｂの磁極を、第１の磁石７８２がＮ極、第２の磁石７８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石７８２がＳ極、第２の磁石７８３がＮ極としてもよい。
【０１３４】
また、磁界形成部７８０は、これら第１の磁石７８２と第２の磁石７８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ２を通過してターゲットＴＧ２上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ２に近接して配置されている。
【０１３５】
ここで、上述したマグネトロンスパッタリング装置７００を用いてスパッタリングを行ったときのターゲットＴＧ２に形成されたエロージョンの状態を調べ、その結果を図１７に示す。
図１７は、マグネトロンスパッタリング装置７００を用いてスパッタリングを行ったときにターゲットＴＧ２に形成されたエロージョンを示すものである。
また、図１７は、横軸がターゲットＴＧ２の中心からの径方向の距離を示し、縦軸がターゲットＴＧ２の厚さを示している。
また、図１７は、ターゲットＴＧ２に直径が５インチで厚さが４ｍｍである円板状のニッケル材を用い、第１の磁石７８２を直径が５０ｍｍであり厚さが２０ｍｍである円柱形状とし、第２の磁石７８３の外径を８４ｍｍとし、距離Ｌ７８３を１０ｍｍとし、距離Ｌ７８２を１７ｍｍとしたときの結果である。
即ち、上記スパッタリング条件は上述した第７実施例（図１５）のスパッタリング条件と同じである。
【０１３６】
そこで、図１７と図１５とを比較すると、第８実施例（図１７）では、第７実施例（図１５）に比べて、ターゲットＴＧ２の中心から±３５ｍｍ近傍のエロージョン中央近傍領域の盛り上がり度合いが低減されており、エロージョンの分布の均一性が向上していることを確認した。このときのターゲットの使用効率は約５０％であった。しかしながら、エロージョンの最外周の深い部分の径は約±３９ｍｍとなり、第７実施例での結果（約±４２ｍｍ）よりも小さくなってしまった。従って、このエロージョン最外周の径が小さくならないようにすれば、さらにターゲット使用効率を向上することができる。
【０１３７】
従って、第８実施例では、第７実施例と同様に、第２の磁石の磁極面（７８３ｂ）からカソード電極の保持面までの距離が第３実施例の比較例よりも短いので、この近接領域における漏洩磁界の強度が大きくなる。これにより、この近接領域で発生する磁界は、磁界形成部が回転したときにエロージョン領域の内周端および外周端以外の、中央及びその近傍の領域におけるエロージョンをより速い速度で形成するため、成膜速度が向上すると共にエロージョンの中央領域がより深く均一に削られるという効果が得られる。
【０１３８】
＜第９実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第９実施例について図１８及び図１９を用いて説明する。
図１８は、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第９実施例を説明するための図であり、図１８（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、図１８（ａ）は図１８（ｂ）中のＲ−Ｕ線における模式的断面図である。
第９実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第２実施例，第７実施例及び第８実施例のマグネトロンスパッタリング装置に対して磁界形成部の構成が異なり、他の構成部は第２実施例，第７実施例及び第８実施例と同じなので、磁界形成部について詳細に説明し、他の構成部についてはその説明を省略する。
【０１３９】
図１８に示すように、マグネトロンスパッタリング装置８００は、磁界形成部８８０が、主として、略円板状の支持台８８１と、支持台８８１上に固定された略円柱状の第１の磁石８８２と、支持台８８１上に第１の磁石８８２を囲うように固定された略円筒状の第２の磁石８８３と、を有して構成されている。
第１の磁石８８２及び第２の磁石８８３としては、ＦｅＮｄＢ（鉄・ネオジム・ホウ素）やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石８８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石８８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石８８２によって磁化された構成としても良い。
【０１４０】
第１の磁石８８２は、その重心Ｏ８８２を通りターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２に対して平行な中心線Ｚ８８２と、ターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２とが所定の距離Ｌ８８２を有するように支持台８８１上に固定されている。
また、第１の磁石８８２は、少なくともカソード電極１１１（保持面１１１ａ）に対向する磁極面８８２ａ（図１８における上側の面）が、保持面１１１ａに対して所定の高低差Ｔ６（または所定の傾斜角度θ６）を有して傾斜した傾斜面となっている。
また、第１の磁石８８２は、その磁極面（傾斜面）８８２ａとカソード電極１１１の保持面１１１ａとの距離が、第１の磁石８８２（磁極面８８２ａ）と第２の磁石８８３（磁極面８８３ａ，８８３ｂ）との距離が最も短い位置（図１８における右側の位置）Ａ８８２で最も長く、第１の磁石８８２（磁極面８８２ａ）と第２の磁石８８３（磁極面８８３ａ，８８３ｂ）との距離が最も長い位置（図１８における左側の位置）Ｂ８８２で最も短くなるように配置されている。
第９実施例では、支持台８８１上に、第１の磁石８８２の磁極面８８２ａを傾斜面とするための傾斜部材８８４を設け、この傾斜部材８８４上に第１の磁石８８２を固定した。傾斜部材８８４の傾斜角度によって上記磁極面（傾斜面）８８２ａの高低差Ｔ６及び傾斜角度θ６を調整することができる。
【０１４１】
第２の磁石８８３は、その重心Ｏ８８３を通りターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２に対して平行な中心線Ｚ８８３と、ターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２とが所定の距離Ｌ８８３（Ｌ８８３＜Ｌ８８２）を有するように、かつ、磁極の向きが第１の磁石８８２とは逆向きになるように、支持台８８１上に固定されている。
【０１４２】
また、第２の磁石８８３は保持面１１１ａに対向する２つの磁極面８８３ａ，８８３ｂを有し、一方の磁極面８８３ｂは第１の磁石８８２（磁極面８８２ａ）との距離が短い側の領域（図１８における中心線Ｚ８８３から右側の領域）に３つに分割されて、かつ、他方の磁極面８８３ａよりも保持面１１１ａに接近して設けられている。
より詳しくは、一方の磁極面８８３ｂは、第１の磁石８８２（磁極面８８２ａ）との距離が最も短い位置及びその近傍の領域｛図１８（ｂ）における右端及びその近傍の領域｝と、図１８における中心線Ｚ８８３から右側の領域であってそれぞれ上記領域の周方向にそれぞれ所定の距離離間した領域とに設けられている。
第８実施例において、エロージョン最外周の最も深い部分の径が小さくなったのは、その分割された隙間部分で発生する磁界が最も強くなったため、その部分のみ磁界強度を少し弱めることにより、エロージョン中央近傍の深さをより均一にしつつ、最外周の深い部分の径を第７実施例のときと同様に大きくすることができたものと推察される。
【０１４３】
また、第２の磁石８８３は、その磁極面８８３ａ，８８３ｂからカソード電極１１１の保持面１１１ａまでの距離Ｈ８８３ａ，Ｈ８８３ｂが、第１の磁石８８２の磁極面８８２ａから上記保持面１１１ａまでの最長距離Ｈ８８２maxよりも長くなるように設計されている。
【０１４４】
図１８では、磁極面８８２ａ，８８３ａ，８８３ｂの磁極を、第１の磁石８８２がＮ極、第２の磁石８８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石８８２がＳ極、第２の磁石８８３がＮ極としてもよい。
【０１４５】
また、磁界形成部８８０は、これら第１の磁石８８２と第２の磁石８８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ２を通過してターゲットＴＧ２上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ２に近接して配置されている。
【０１４６】
ここで、上述したマグネトロンスパッタリング装置８００を用いてスパッタリングを行ったときのターゲットＴＧ２に形成されたエロージョンの状態を調べ、その結果を図１９に示す。
図１９は、マグネトロンスパッタリング装置８００を用いてスパッタリングを行ったときにターゲットＴＧ２に形成されたエロージョンを示すものである。
また、図１９は、横軸がターゲットＴＧ２の中心からの径方向の距離を示し、縦軸がターゲットＴＧ２の厚さを示している。
また、図１９は、ターゲットＴＧ２に直径が５インチで厚さが４ｍｍである円板状のニッケル材を用い、第１の磁石８８２を直径が５０ｍｍであり厚さが２０ｍｍである円柱形状とし、第２の磁石８８３の外径を８４ｍｍとし、距離Ｌ８８３を１０ｍｍとし、距離Ｌ８８２を１７ｍｍとしたときの結果である。
即ち、上記スパッタリング条件は上述した第７実施例（図１５）及び第８実施例（図１７）のスパッタリング条件と同じである。
【０１４７】
そこで、図１９と図１５及び図１７とを比較すると、第９実施例（図１９）では、第８実施例（図１７）と同様に、ターゲットＴＧ２の中心から±３５ｍｍ近傍の各領域の盛り上がり度合いが低減されており、エロージョンの分布の均一性が向上しており、さらにエロージョンの最外周の深い部分の径は±４２ｍｍと、第７実施例（図１５）のときのほぼ同等の径となった。このときのターゲットの使用効率は第８実施例よりもさらに向上し、約５５％であった。
【０１４８】
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
【０１４９】
例えば、第１実施例〜第９実施例において、第１の磁石８２，１８２，２８２，３８２，４８２，５８２，６８２，７８２，８８２及び第２の磁石８３，１８３，２８３，３８３，４８３，５８３，６８３，７８３，８８３として電磁石を用いても良い。
電磁石を電気的に制御することによって、磁界の強度や磁界の広がりの度合い等を最適化することができる。
【０１５０】
また、第１実施例，第２実施例，第７実施例，第８実施例，及び第９実施例，では、第１の磁石８２，１８２，６８２，７８２，及び８８２を略円柱形状とし、第２の磁石８３，１８３，６８３，７８３，及び８８３を略円筒形状としたが、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【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実施例を説明するための概略図である。
【図２】ニッケルターゲットの中心からの径方向の位置とその位置におけるターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
【図３】ニッケルターゲットの中心からの径方向の位置とその位置におけるターゲット上に形成される磁界の強度との関係を示すグラフである。
【図４】図３中の”Ｄ１”及び”Ｄ２”をそれぞれ拡大したものである。
【図５】図４の測定結果に基づいて算出された、第１の磁石の磁極面（傾斜面）における高低差と磁界強度の変化量との関係を示すグラフである。
【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２実施例を説明するための概略図である。
【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３実施例を説明するための概略図である。
【図８】第３実施例においてターゲットの中心からの径方向の位置とその位置におけるアルミニウムターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
【図９】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第４実施例を説明するための概略図である。
【図１０】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第５実施例を説明するための概略図である。
【図１１】第５実施例においてターゲットの中心からの径方向の位置とその位置におけるニッケルターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
【図１２】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第６実施例を説明するための概略図である。
【図１３】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第７実施例を説明するための概略図である。
【図１４】マグネトロンスパッタリング装置６００において磁極面６８３ｂを設けた場合と設けない場合との磁界強度の分布を示す図である。
【図１５】第７実施例においてターゲットの中心からの径方向の位置とその位置におけるニッケルターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
【図１６】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第８実施例を説明するための概略図である。
【図１７】第８実施例においてターゲットの中心からの径方向の位置とその位置におけるターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
【図１８】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第９実施例を説明するための概略図である。
【図１９】第９実施例においてターゲットの中心からの径方向の位置とその位置におけるニッケルターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１５２】
１，１００＿マグネトロンスパッタリング装置、 １０，１１０＿カソード部、 １１，１１１＿カソード電極、 １２，１１２＿カソード筐体、 ２０，１２０＿カソードシールド部、 ２０ａ，１２０ａ＿開口部、 ３０，１３０＿アノード電極、 ４０，１４０＿真空チャンバ、 ４１，１４１＿排気口、 ４２，１４２＿ガス導入口、 ４３，１４３＿給水管、 ４４，１４４＿排水管、 ５０，１５０＿減圧手段、 ６０，１６０＿電源、 ７０，１７０＿回転駆動装置、 ７１，１７３，１７５＿回転軸部、 ７２，１７２＿駆動装置、 ８０，１８０＿磁界形成部、 ８１，１８１＿支持台、 ８２，１８２＿第１の磁石、 ８３，１８３＿第２の磁石、 ８４，１８４＿傾斜部材、 １７１，１７４＿ギア、 １７６＿ベルト、 ＴＧ１，ＴＧ２＿ターゲット、 Ａ１２，Ａ１１２＿内部、 Ｚ８１，Ｚ８３，Ｚ１８１，Ｚ１８３，ＺＴＧ１，ＺＴＧ２＿中心軸、 Ｏ８２，Ｏ１８２＿重心、 Ｚ８２，Ｚ１８２＿中心線、 Ｌ８２，Ｌ１８２，Ｈ８２max，Ｈ８３，Ｈ１８３，Ｈ１８２max＿距離、 Ｔ１，Ｔ２＿高低差、 θ１，θ２＿傾斜角度、 Ａ８２，Ｂ８２，Ａ１８２，Ｂ１８２＿位置、 ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ１１，ＰＬ１２＿プラズマの高密度領域、 Ｓ１，Ｓ２ 構造体、 ＥＲ１〜ＥＲ６，ＥＲ１１〜ＥＲ１４＿エロージョン
【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係り、特にターゲット上に磁界を形成するための磁界形成部をターゲットの表面に沿って回転させる機構を有する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、またはその他の材料を主成分とする構造体の表面に、金属或いはその化合物または混合物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、電気電子部品の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。
特に、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になっている。
【０００３】
マグネトロンスパッタリング装置は、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上近傍にプラズマの高密度領域を形成し、このプラズマの高密度領域で活性化されたアルゴン等の不活性原子がターゲットに加速度的に衝突することによって、ターゲット材料が飛散して構造体の表面に堆積されることによりこのターゲット材料からなる薄膜を形成するものである。
【０００４】
しかしながら、従来のマグネトロンスパッタリング装置では、磁界により形成されるプラズマの高密度領域が極狭い領域のみに形成されるため、この高密度領域に対応するターゲットの極狭い領域のみに不活性原子が集中して衝突する。
このため、ターゲットが部分的に削られてエロージョンと呼ばれる溝が形成される。
従って、従来のマグネトロンスパッタリング装置では、ターゲットの極一部のみをスパッタリングに用いることができるものの、それ以外の部分はスパッタリングに用いることができないので、ターゲットの使用効率が悪くその改善が望まれている。
【０００５】
そこで、ターゲットの使用効率を向上させる手段の一例が特許文献１〜３に開示されている。
特許文献１〜３に開示されている発明は、円柱状の第１の磁石と、この第１の磁石とは極性が逆向きになるようにかつ第１の磁石を囲うように設けられた円筒状の第２の磁石とを、ターゲットの表面に沿う方向に偏心回転運動させることにより、プラズマの高密度領域が２つの磁石の回転方向に沿って移動するため、ターゲットの削られる範囲を拡大させて、ターゲットの使用効率の向上を図るものである。
【特許文献１】特開平５−１７９４４１号公報
【特許文献２】特開２００４−１４３５９４号公報
【特許文献３】特開平７−１６６３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されているような従来のマグネトロンスパッタリング装置では、プラズマの高密度領域は、第１の磁石と第２の磁石との略中間の位置に形成されるためターゲットの外縁部近傍の領域にまでは及ばない。従って、ターゲットの外縁部近傍の領域をスパッタリングに用いることが難しく、ターゲットの使用効率のさらなる改善が望まれる。
【０００７】
ところで、第１の磁石及び第２の磁石とターゲットとの距離が短いほど、ターゲット上に強い磁界が形成されるので、より高い成膜速度が得られる。通常、第１の磁石は第２の磁石よりも磁界の強度が大きいので、成膜速度は、特に第１の磁石とターゲットとの距離に強く依存する。
そして、成膜速度が速いほど、所定の膜厚に達するまでのスパッタリング時間を短くできるため、生産性を向上させることができる。
しかしながら、特許文献２に開示されているような従来のマグネトロンスパッタリング装置では、第２の磁石とターゲットとの距離が、一部の領域で、第１の磁石とターゲットとの距離及び上記一部の領域を除く他の領域における第２の磁石とターゲットとの距離よりも短いので、この一部の領域におけるターゲットとの距離が、他の領域におけるターゲットとの距離を制限するため、第１の磁石及び他の領域における第２の磁石をターゲットに十分に接近されることが難しい。
そのため、ターゲット表面上での漏洩磁界を大きくすることが困難になるので、成膜速度を向上させることが困難になる。
また、ニッケルなどの強磁性体をスパッタリングする場合は、漏洩磁界がターゲットに吸収されやすいため、磁石とターゲットの距離を極力接近させ、吸収されてもなおかつ磁界がターゲット面上に漏れるようにしなければ、マグネトロン放電を起こすことが出来ない。そのため、特に成膜速度及び強磁性体の成膜において、それらの生産性についてさらなる改善が望まれる。
【０００８】
また、特許文献３に開示されているような従来のマグネトロンスパッタリング装置では、ターゲットの外縁部近傍の領域における第２の磁石とターゲットとの距離を短くすることによってこの領域のターゲットが選択的に削られていくので、成膜された膜の厚さ分布の均一性が向上するものの、今度はターゲットの外縁部近傍のみが削られていくので、ターゲットの使用効率についてさらなる改善が望まれる。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ターゲットの使用効率が向上し、生産性が向上するマグネトロンスパッタリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本願各発明は次のマグネトロンスパッタリング装置を提供する。
１）ターゲット（ＴＧ１）が保持される保持面（１１ａ）を有するカソード電極（１１）と、前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸（Ｚ８１）で回転する磁界形成部（８０）と、を備え、前記磁界形成部は、重心（Ｏ８２）が前記回転軸以外の位置となるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面（８２ａ）を有する柱状の第１の磁石（８２）と、重心（Ｏ８３）が前記回転軸上又はその近傍に位置するように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面（８３ａ）を有し、前記第１の磁石を囲う筒状の第２の磁石（８３）と、を備え、前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置（Ａ８２）で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置（Ｂ８２）で最も短い傾斜面であることを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置（１）。
２）前記第２の磁極面と前記保持面との距離（Ｈ８３）が、前記第１の磁極面と前記保持面との最長距離（Ｈ８２ｍａｘ）よりも長くなされていることを特徴とする１）記載のマグネトロンスパッタリング装置。
３）ターゲット（ＴＧ１）が保持される保持面（１１ａ）を有するカソード電極（１１）と、前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸（Ｚ２８１）で回転する磁界形成部（２８０）と、を備え、前記磁界形成部は、重心（Ｏ２８２）が前記回転軸以外の位置となるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面（２８２ａ）を有する円柱状の第１の磁石（２８２）と、重心（Ｏ２８３）が前記回転軸上又はその近傍に位置するように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面（２８３ａ）を有し、前記第１の磁石を囲う楕円筒状の第２の磁石（２８３）と、を備え、前記第１の磁石は、その重心（Ｏ２８２）が前記第２の磁石の重心（Ｏ２８３）から長径方向に所定の距離（Ｌ２８２）離間した位置になるように配置されていることを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置（２００）。
４）前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面であることを特徴とする３）記載のマグネトロンスパッタリング装置。
５）ターゲット（ＴＧ１）が保持される保持面（１１ａ）を有するカソード電極（１１）と、前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸（Ｚ３８１）で回転する磁界形成部（３８０）と、を備え、前記磁界形成部は、重心（Ｏ３８２）が前記回転軸以外の位置となるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面（３８２ａ）を有する楕円柱状の第１の磁石（３８２）と、重心（Ｏ３８３）が前記回転軸上又はその近傍に位置するように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面（３８３ａ）を有し、前記第１の磁石を囲う円筒状の第２の磁石（３８３）と、を備え、前記第１の磁石は、その重心（Ｏ３８２）が前記第２の磁石の重心（Ｏ３８３）から前記第１の磁石の短径方向に所定の距離（Ｌ３８２）離間した位置になるように配置されていることを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置（３００）。
６）前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面であることを特徴とする５）記載のマグネトロンスパッタリング装置。
７）ターゲット（ＴＧ２）が保持される保持面（１１１ａ）を有するカソード電極（１１１）と、前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸（ＺＴＧ２）で回転する磁界形成部（６８０）と、を備え、前記磁界形成部は、重心（Ｏ６８２）が前記回転軸から所定の距離（Ｌ６８２）離間した第１の位置になるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面（６８２ａ）を有する円柱状の第１の磁石（６８２）と、重心（Ｏ６８３）が前記回転軸と前記第１の位置との間の第２の位置になるように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面（６８３ａ）を有し、前記第１の磁石を囲う円筒状の第２の磁石（６８３）と、を備え、前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置（Ａ６８２）で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置（Ｂ６８２）で最も短い傾斜面であり、前記第２の磁石は、前記回転軸に対して前記第１の磁石の重心（Ｏ６８２）から離れた領域に、前記第２の磁極面よりも前記保持面との距離が短くなされた第３の磁極面（６８３ｂ）を有することを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置（６００）。
【発明の効果】
【００１１】
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、ターゲットの使用効率が向上し、成膜速度が向上し、生産性が向上するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例である第１実施例〜第９実施例により図１〜図１９を用いて説明する。
【００１３】
＜第１実施例＞
まず、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第１実施例について図１〜図５を用いて説明する。
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実施例を説明するための図であり、図１（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、図１（ａ）は図１（ｂ）中のＡ−Ｂ線における模式的断面図である。
図２は、ターゲットの中心からの位置とその位置におけるターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
図３は、ターゲットの中心からの位置とその位置におけるターゲット上の磁界強度との関係を示すグラフである。
図４は、図３中の”Ｄ１”及び”Ｄ２”をそれぞれ拡大したものである。
図５は、図４の測定結果に基づいて算出された、第１の磁石の傾斜表面における高低差と磁界強度の変化量との関係を示すグラフである。
なお、第１実施例では略円板状のターゲットを用いた場合を例に挙げて説明するが、ターゲットの形状についてはこれに限定されるものではない。
【００１４】
図１に示すように、マグネトロンスパッタリング装置１は、主として、カソード部１０と、カソード部１０を所定の間隙を有して囲うカソードシールド部２０と、カソード部１０に離間して対向配置されたアノード電極３０と、これらカソード部１０，カソードシールド部２０，及びアノード電極３０を収容する真空チャンバ４０と、真空チャンバ４０内を減圧する真空ポンプ等の減圧手段５０と、カソード部１０に接続された電源６０と、後述する磁界形成部８０を回転させる回転駆動装置７０と、を有して構成されている。
【００１５】
カソード部１０は、主として、略円板状のターゲットＴＧ１が固定される保持面１１ａを有するカソード電極１１と、カソード電極１１が固定されるカソード筐体１２と、カソード筐体１２内に収容されてターゲットＴＧ１上に磁界を形成する磁界形成部８０と、を有して構成されている。
また、カソード電極１１がカソード筐体１２に固定された際に、カソード筐体１２の内部Ａ１２は密閉された状態になる。
【００１６】
磁界形成部８０は、主として、略円板状の支持台８１と、支持台８１上に固定された柱状の第１の磁石８２と、支持台８１上に第１の磁石８２を囲うように固定された筒状の第２の磁石８３と、を有して構成されている。
第１実施例では、第１の磁石８２を円柱形状とし、第２の磁石８３を円筒形状とした。
また、第１の磁石８２及び第２の磁石８３としては、ＦｅＮｄＢ(鉄・ネオジム・ホウ素)やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石８２によって磁化された構成としても良い。
【００１７】
支持台８１には、ターゲットＴＧ１が、その中心軸ＺＴＧ１と支持台８１の中心軸Ｚ８１とが略一致するように固定されている。
【００１８】
第１の磁石８２は、その重心Ｏ８２を通り支持台８１の中心軸Ｚ８１に対して平行な中心線Ｚ８２と支持台８１の中心軸Ｚ８１とが所定の距離Ｌ８２を有するように支持台８１上に固定されている。
また、第１の磁石８２は、少なくともカソード電極１１（保持面１１ａ）に対向する磁極面８２ａ（図１における上側の面）が、保持面１１ａに対して所定の高低差Ｔ１（または所定の傾斜角度θ１）を有して傾斜した傾斜面となっている。
第１実施例では、支持台８１上に、第１の磁石８２の磁極面８２ａを傾斜面とするための傾斜部材８４を設け、この傾斜部材８４上に第１の磁石８２を固定した。傾斜部材８４の傾斜角度によって上記磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１及び傾斜角度θ１を調整することができる。
【００１９】
第２の磁石８３は、その重心Ｏ８３を通る中心線Ｚ８３が支持台８１の中心軸Ｚ８１と一致する又は上記中心軸Ｚ８１の近傍に位置するように、かつ、磁極の向きが第１の磁石８２とは逆向きになるように支持台８１上に固定されている。
図１では、保持面１１ａに対向する磁極面８２ａ，８３ａの磁極を、第１の磁石８２がＮ極、第２の磁石８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石８２がＳ極、第２の磁石８３がＮ極としてもよい。
また、第２の磁石８３は、その磁極面８３ａからカソード電極１１の保持面１１ａまでの距離Ｈ８３が、第１の磁石８２の磁極面８２ａから上記保持面１１ａまでの最長距離Ｈ８２maxよりも長くなるように設計されている。
【００２０】
また、磁界形成部８０は、これら第１の磁石８２と第２の磁石８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ１を通過してターゲットＴＧ１上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ１に近接して配置されている。
【００２１】
第１の磁石８２は、その磁極面（傾斜面）８２ａとカソード電極１１の保持面１１ａとの距離が、磁極面８２ａと磁極面８３ａとの距離が最も短い位置（図１における右側の位置）Ａ８２で最も長く、磁極面８２ａと磁極面８３ａとの距離が最も長い位置（図１における左側の位置）Ｂ８２で最も短くなるように、配置されている。
【００２２】
従って、位置Ａ８２においては、第１の磁石８２（磁極面８２ａ）と第２の磁石８３（磁極面８３ａ）との距離が最も短いため発生する磁界の強度は最も大きく、かつ、第１の磁石８２とターゲットＴＧ１との距離が最も長いためターゲットＴＧ１上に形成される磁界の強度は最も小さくなる。
また、位置Ａ８２においては、第１の磁石８２と第２の磁石８３との距離を２分する位置がターゲットＴＧ１の中心から離れた位置にあり、かつ、第２の磁石８３の磁極面８３ａが、第１の磁石８２の磁極面８２ａよりもターゲットＴＧ１から離れた位置にあるので、磁界は、ターゲットＴＧ１の中心から離れた位置からさらにその外側に向かって放物線を描くように形成される。
後述する第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１は、ターゲットＴＧ１上の上記磁界が形成されている領域、即ち、ターゲットＴＧ１の外縁近傍の領域上に形成される。
【００２３】
一方、位置Ｂ８２においては、第１の磁石８２（磁極面８２ａ）と第２の磁石８３（磁極面８３ａ）との距離が最も長いため発生する磁界の強度は最も小さく、かつ、第１の磁石８２とターゲットＴＧ１との距離が最も短いのでターゲットＴＧ１上に形成される磁界の強度は最も大きくなる。
また、位置Ｂ８２においては、第１の磁石８２と第２の磁石８３との距離を２分する位置がターゲットＴＧ１の中心近傍の位置となるので、磁界は、ターゲットＴＧ１の中心近傍に形成される。
後述する第２のプラズマの高密度領域ＰＬ２は、ターゲットＴＧ１の上記磁界が形成されている領域上、即ち、ターゲットＴＧ１の中心近傍の領域上に形成される。
【００２４】
そして、第１の磁石８２（磁極面８２ａ）と第２の磁石８３（磁極面８３ａ）との距離、及び、第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１（または傾斜角度θ１）のバランスを最適化することにより、位置Ａ８２及び位置Ｂ８２における各磁界の強度のバランスを調整することができると共に、第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１及び第２のプラズマの高密度領域ＰＬ２が形成されるターゲットＴＧ１の径方向のそれぞれの位置のバランスを調整することができる。
【００２５】
なお、図１では、磁界形成部８０によって生じる磁力線を破線で模式的に表している。
【００２６】
回転駆動装置７０は、主として、支持台８１に固定された回転軸部７１と、回転軸部７１をその軸中心に回転させるモータ等の駆動装置７２と、を有して構成されている。
そして、駆動装置７２により回転軸部７１を回転させることにより、磁界形成部８０は、支持台８１の中心軸Ｚ８１を回転軸として回転する。
【００２７】
カソードシールド部２０は、カソード電極１１を露出させる開口部２０ａを有している。
【００２８】
アノード電極３０は、基板やウエハ等の構造体Ｓ１を、ターゲットＴＧ１に対向させて保持することが可能である。
【００２９】
真空チャンバ４０は、主として、減圧手段５０に接続されて真空チャンバ４０内の気体が排気される排気口４１と、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスや所定の混合ガス等が導入されるガス導入口４２と、カソード筐体１２の内部Ａ１２に冷却水を導入するための給水管４３と、カソード筐体１２の内部Ａ１２から冷却水を排出するための排水管４４と、を有して構成されている。
回転軸部７１が通るカソード筐体１２の軸孔は、図示しないパッキン等のシール部材により防水対応がなされている。
そして、外部から給水管４３を通ってカソード筐体１２の内部Ａ１２に冷却水を導入しつつこの冷却水を排水管４４から排出することにより、ターゲットＴＧ１を、カソード電極１１を介して連続的に冷却することができる。
【００３０】
電源６０は、一側がカソード筐体１２に接続され、他側が接地されている。
電源６０としては、スパッタリング装置に一般的に用いられているＤＣ電源や高周波ＲＦ電源を用いることができる。
アノード電極３０は真空チャンバ４０を介して接地されており、カソード筺体１２は真空チャンバ４０に図示しない絶縁部材を介して固定されている。即ち、カソード筐体１２（カソード電極１１）と真空チャンバ４０とは互いに絶縁されている。
そして、電源６０から所定の電圧をアノード電極３０とカソード電極１１との間に印加することができる。
【００３１】
次に、上述したマグネトロンスパッタリング装置１を用いたスパッタリング方法について、同じく図１を用いて説明する。
【００３２】
構造体Ｓ１をアノード電極３０に保持した後、減圧手段５０を稼動させて真空チャンバ４０内の空気を排気口４１から排気することにより、真空チャンバ４０内を減圧する。
真空チャンバ４０内の圧力が所定の値に達したら、減圧手段５０を稼動させた状態で、真空チャンバ４０内に不活性ガスや混合ガスをガス導入口４２から導入する。第１実施例では、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを用いた。
カソード筐体１２の内部Ａ１２に冷却水を導入してターゲットＴＧ１を冷却する。
回転駆動装置７０により磁界形成部８０を回転させる。
【００３３】
電源６０から所定の電圧をアノード電極３０とカソード電極１１との間に印加することによって、ターゲットＴＧ１の外縁近傍の領域上に第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１が形成され、ターゲットＴＧ１の中心近傍の領域上に第２のプラズマの高密度領域ＰＬ２が形成される。
第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１及び第２のプラズマの高密度領域ＰＬ２は、磁界形成部８０の回転方向に沿って移動する。
即ち、第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１は、ターゲットＴＧ１の外縁近傍の領域上に環状に形成され、第２のプラズマの高密度領域ＰＬ２は、ターゲットＴＧ１の中心近傍の領域上に環状に形成される。
【００３４】
真空チャンバ４０内のアルゴン原子は、第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１及び第２のプラズマの高密度領域ＰＬ２でそれぞれ活性化されて正イオンとなり、カソード電極１１に引き寄せられる。
そして、この活性化されたアルゴン原子がターゲットＴＧ１に加速度的に衝突することによって、このターゲットＴＧ１を構成するターゲット材料が飛散して構造体Ｓ１の表面（図１における下面）側に堆積することにより、このターゲット材料からなる薄膜が形成される。
【００３５】
ここで、上述したマグネトロンスパッタリング装置１による効果について、図１を参照しながら、図２〜図５を用いて説明する。
【００３６】
まず、マグネトロンスパッタリング装置１（図１参照）における磁界形成部８０の第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１（傾斜角度θ１）とスパッタリングによりターゲットＴＧ１に形成されたエロージョンとの関係について、図２を用いて説明する。
図２は、マグネトロンスパッタリング装置１における磁界形成部８０の第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１（傾斜角度θ１）とスパッタリングによりターゲットＴＧ１に形成されたエロージョンとの関係を示すグラフである。横軸はターゲットＴＧ１の中心からの径方向の距離を示し、縦軸はターゲットＴＧ１の厚さを示している。
また、図２において、（ａ）は第１の磁石８２の磁極面８２ａの高低差Ｔ１が０ｍｍ（傾斜角度θ１が０°）の場合、即ち第１の磁石８２の磁極面８２ａを傾斜させなかった場合を、（ｂ）は上記高低差Ｔ１が１．５ｍｍ（傾斜角度θ１が１．７°）の場合を、（ｃ）は上記高低差Ｔ１が２．５ｍｍ（傾斜角度θ１が２．８６°）の場合を、それぞれ示している。
また、図２において、電源６０をＲＦ電源とし、この電源６０によりアノード電極３０とカソード電極１１との間に印加される電力の値を５００Ｗとして、１１５時間印加した結果を実線で、７５時間印加した結果を波線で、印加される前の状態を一点鎖線で、それぞれ示している。
また、ターゲットＴＧ１を、直径が５インチで厚さが４ｍｍのニッケル（Ｎｉ）を主成分とする磁性体ターゲットとし、第１の磁石８２の直径を５０ｍｍ、第１の磁石８２の中心線Ｚ８２と支持台８１の中心軸Ｚ８１との距離Ｌ８２を１２ｍｍとし、第２の磁石８３の外周径及び内周径を１００ｍｍ及び９０ｍｍとした。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、ターゲットＴＧ１の中心から半径方向の異なる２箇所にそれぞれエロージョンＥＲ１（ＥＲ１１），ＥＲ２（ＥＲ１２）が互いに重なり合うように形成されている。
ターゲットＴＧ１の外縁側のエロージョンＥＲ１（ＥＲ１１）は、上述した第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１により形成されたものである。
また、ターゲットＴＧ１の中心側のエロージョンＥＲ２（ＥＲ１２）は、上述した第２のプラズマの高密度領域ＰＬ２により形成されたものであり、上記中心側のエロージョンＥＲ１（ＥＲ１１）よりも浅く形成されている。
このことから、ターゲットＴＧ１の外縁側の磁界強度が中心側よりも強いことがわかる。
【００３８】
図２（ｂ）においても、ターゲットＴＧ１の中心から半径方向の異なる２箇所にそれぞれエロージョンＥＲ３（ＥＲ１３），ＥＲ４（ＥＲ１４）が互いに重なり合うように形成されているが、ターゲットＴＧ１の外縁側のエロージョンＥＲ３（ＥＲ１３）と中心側のエロージョンＥＲ４（ＥＲ１４）とは深さが同程度である。
このことから、ターゲットＴＧ１の外縁側の磁界強度と中心側の磁界強度とが略同じであり、バランスが取れていることがわかる。
【００３９】
また、図２（ｃ）においても、ターゲットＴＧ１の中心から半径方向の異なる２箇所にそれぞれエロージョンＥＲ５，ＥＲ６が互いに重なり合うように形成されているが、ターゲットＴＧ１の外縁側のエロージョンＥＲ５と中心側のエロージョンＥＲ６とは深さが同程度である。
このことから、ターゲットＴＧ１の外縁側の磁界強度と中心側の磁界強度とが略同じであり、バランスが取れていることがわかる。
また、上述した磁石構成であれば、強磁性体のニッケルターゲットの場合においても、第1の磁石をわずかに傾斜させるだけで上述した効果が得られ、ターゲット表面上にプラズマ収束が十分に可能な漏洩磁界を発生させることができるので、マグネトロン放電が可能である。
【００４０】
また、図２（ａ）〜（ｃ）において、エロージョンの断面積、即ちターゲットＴＧ１が削られた部分の断面積が大きいほど、ターゲットの使用効率がよいものである。そして、ターゲットＴＧ１の断面積に対する各エロージョンの断面積の比率を算出した結果、ターゲットの使用効率は、第１の磁石８２の磁極面８２ａを傾斜させなかった場合では約４０％｛図２（ａ）の実線｝であったのに対し、第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１を１．５ｍｍ（傾斜角度θ１を１．７°）とした場合には約４８％｛図２（ｂ）の実線｝に、上記高低差Ｔ１を２．５ｍｍ（傾斜角度θ１を２．８６°）とした場合には約４９％｛図２（ｃ）の実線｝にそれぞれ向上していることを確認した。
ところで、エロージョン領域において、第１の磁石８２の傾斜角度θ１が１．７°と２．８６°との場合を比較すると、傾斜角度θ１が１．７°の方が、ターゲットＴＧ１の中心側と外縁側のエロージョンの深さのバランスが取れているので、ターゲットＴＧ１の使用効率が高いと推察されるが、第１の磁石８２の傾斜角度θ１が大きいほど、ターゲットＴＧ１の中心付近の非エロージョン領域が小さくなるため、結果として、傾斜角度θ１が２．８６°の方が、ターゲットＴＧ１の使用効率は約１％向上した。しかしながら、それ以上の角度になると、外縁側のエロージョン部分がより浅くなるため、ターゲット使用効率は低下する。
【００４１】
次に、第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１（傾斜角度θ１）とこの高低差Ｔ１（傾斜角度θ１）に応じて形成される磁界のターゲットＴＧ１上のその径方向における強度分布との関係について、図３〜図５を用いて説明する。
【００４２】
図３は、マグネトロンスパッタリング装置１（図１参照）における磁界形成部８０の第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１（傾斜角度θ１）とこの高低差Ｔ１（傾斜角度θ１）に応じて形成される磁界のターゲットＴＧ１上のその径方向における強度分布との関係を示すグラフである。
図３において、“●”は、上記高低差Ｔ１が０ｍｍ（傾斜角度θ１が０°）の場合、即ち第１の磁石８２の表面を傾斜させなかった場合を、“□”は上記高低差Ｔ１が１．０ｍｍ（傾斜角度θ１が１．１５°）の場合を、“△”は上記高低差Ｔ１が２．０ｍｍ（傾斜角度θ１が２．３°）の場合を、“×”は上記高低差Ｔ１が２．５ｍｍ（傾斜角度θ１が２．８６°）の場合を、それぞれ示している。
【００４３】
図４は、図３におけるターゲットＴＧ１（図１参照）の中心から径方向の距離（図３の横軸）が、−（マイナス）５ｍｍ〜−（マイナス）２５ｍｍの範囲（Ｄ１）及び２５ｍｍ〜４５ｍｍの範囲（Ｄ２）をそれぞれ拡大した拡大図である。
【００４４】
図５は、図４における測定データ線の傾きから算出した単位長さ（ｍｍ）当りの磁界強度の変化量と、第１の磁石８２（図１参照）の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１との関係を示すグラフである。図５において、“●”は上述したターゲットＴＧ１の中心側の位置Ａ８２における磁界強度の変化量を、“■”は外縁側の位置Ｂ８２における磁界強度の変化量をそれぞれ示している。
【００４５】
図５に示すように、第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１が１．８ｍｍのときに、上記位置Ａ８２における磁界強度の変化量と上記位置Ｂ８２における磁界強度の変化量とが同じ値になっている。これは、ターゲットＴＧ１の中心側（位置Ａ８２）に発生する磁界の強度と外縁側（Ｂ８２）に発生する磁界の強度とのバランスが取れていることを表している。
ターゲットＴＧ１の中心側と外縁側とのエロージョンのバランスを取るためには、ターゲットＴＧ１の中心側と外縁側との磁界強度の差が±１０％の範囲内であることが好ましく、±２％の範囲内であることがより好ましい。
従って、ターゲットＴＧ１の中心側と外縁側とのエロージョンのバランスを取るためには、図５から、第１の磁石８２の磁極面（傾斜面）８２ａの高低差Ｔ１を、１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内にする（または傾斜角度θ１を１．１５°〜２．８６°の範囲内にする）ことが好ましく、１．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内にする（または傾斜角度θ１を１．７°〜２．３°の範囲内にする）ことがより好ましい。
【００４６】
上述したマグネトロンスパッタリング装置１によれば、特に、ターゲット上に磁界を形成するための磁界形成部を、重心を通る中心線と磁界形成部の回転軸とが所定の距離を有するように配置されカソード電極と対向する第１の磁極面を有する柱状の第１の磁石と、重心を通る中心線が上記回転軸上に位置する又は上記回転軸の近傍に平行に位置するように配置されカソード電極と対向して第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面を有し第１の磁石を囲う筒状の第２の磁石と、を備え、第１の磁極面を、保持面に対して、保持面との距離が、第１の磁極面と第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、第１の磁極面と第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面とすることにより、ターゲットの中心近傍と外縁近傍とに、互いにバランスの取れたプラズマの高密度領域をそれぞれ形成することができるので、従来よりもターゲットの使用効率を向上させることができる。
【００４７】
また、上述したマグネトロンスパッタリング装置１によれば、第１の磁石とターゲットとの距離が第２の磁石による制限を受けないため、この距離を短くすることが可能になる。これにより、ターゲット上に強い強度の磁界を形成することができるので、強磁性体ターゲットを使用した場合でも、十分にプラズマ収束が可能な漏洩磁界を発生させることができると共にターゲットの使用効率を向上させることができ、また従来よりもスパッタリング速度を速くすることができ、生産性を向上させることができる。
【００４８】
＜第２実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第２実施例について、図６を用いて説明する。
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２実施例を説明するための図であり、（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、（ａ）は（ｂ）中のＣ−Ｄ線における模式的断面図である。
第２実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第１実施例のマグネトロンスパッタリング装置に対して、ターゲットを冷却するための冷却水が磁界形成部に接触しないように、磁界形成部をカソード筐体の外部に設けた構成としている点が主たる特徴である。
なお、第２実施例では略円板状のターゲットを用いた場合を例に挙げて説明するが、ターゲットの形状についてはこれに限定されるものではない。
【００４９】
図６に示すように、マグネトロンスパッタリング装置１００は、主として、カソード部１１０と、カソード部１１０を所定の間隙を有して囲うカソードシールド部１２０と、カソード部１１０に離間して対向配置されたアノード電極１３０と、カソード部１１０のアノード電極１３０とは反対側に設けられ磁界を発生する磁界形成部１８０と、これらカソード部１１０，カソードシールド部１２０，アノード電極１３０，及び磁界形成部１８０を収容する真空チャンバ１４０と、真空チャンバ１４０内を減圧する真空ポンプ等の減圧手段１５０と、カソード部１１０に接続された電源１６０と、磁界形成部１８０を回転する回転駆動装置１７０と、を有して構成されている。
【００５０】
カソード部１１０は、主として、略円板状のターゲットＴＧ２が固定される保持面１１１ａを有するカソード電極１１１と、カソード電極１１１が固定されるカソード筐体１１２と、を有して構成されている。
また、カソード電極１１１がカソード筐体１１２に固定された際に、カソード筐体１１２の内部Ａ１１２は密閉された状態になる。
また、カソード筐体１１２は、磁界形成部１８０を回転駆動装置１７０により回転した際に、磁界形成部１８０に接触しないように設計されている。
【００５１】
磁界形成部１８０は、主として、略円板状の支持台１８１と、支持台１８１上に固定された柱状の第１の磁石１８２と、支持台１８１上に第１の磁石１８２を囲うように固定された筒状の第２の磁石１８３と、を有して構成されている。
第２実施例では、第１の磁石１８２を円柱形状とし、第２の磁石１８３を円筒形状とした。
第１の磁石１８２及び第２の磁石１８３としては、ＦｅＮｄＢ(鉄・ネオジム・ホウ素)やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石１８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石１８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石１８２によって磁化された構成としても良い。
【００５２】
支持台１８１には、ターゲットＴＧ２が、その中心軸ＺＴＧ２と支持台１８１の中心軸Ｚ１８１とが略一致するように固定されている。
【００５３】
第１の磁石１８２は、その重心Ｏ１８２を通り支持台１８１の中心軸Ｚ１８１に対して平行な中心線Ｚ１８２と、支持台１８１の中心軸Ｚ１８１とが所定の距離Ｌ１８２を有するように支持台１８１上に固定されている。
また、第１の磁石１８２は、少なくともカソード電極１１１（保持面１１１ａ）に対向する磁極面１８２ａ(図６における上側の面)が、保持面１１１ａに対して所定の高低差Ｔ２（または所定の傾斜角度θ２）を有して傾斜した傾斜面となっている。
第２実施例では、支持台１８１上に、第１の磁石１８２の磁極面１８２ａを傾斜面とするための傾斜部材１８４を設け、この傾斜部材１８４上に第１の磁石１８２を固定した。傾斜部材１８４の傾斜角度によって上記磁極面（傾斜面）１８２ａの高低差Ｔ２及び傾斜角度θ２を調整することができる。
【００５４】
第２の磁石１８３は、その重心Ｏ１８３を通る中心線Ｚ１８３が、支持台１８１の中心軸Ｚ１８１と一致する又は上記中心軸Ｚ１８１の近傍に平行に位置するように、かつ、磁極の向きが第１の磁石１８２とは逆向きになるように、支持台１８１上に固定されている。
図６では、保持面１１１ａに対向する磁極面１８２ａ，１８３ａの磁極を、第１の磁石１８２がＮ極、第２の磁石１８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石１８２がＳ極、第２の磁石１８３がＮ極としてもよい。
また、第２の磁石１８３は、その磁極面１８３ａからカソード電極１１１の保持面１１１ａまでの距離Ｈ１８３が、第１の磁石１８２の磁極面１８２ａから上記保持面１１１ａまでの最長距離Ｈ１８２maxよりも長くなるように設計されている。
【００５５】
また、磁界形成部１８０は、これら第１の磁石１８２と第２の磁石１８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ２を通過してターゲットＴＧ２上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ２に近接して配置されている。
【００５６】
第１の磁石１８２は、その磁極面（傾斜面）１８２ａとカソード電極１１１の保持面１１１ａとの距離が、磁極面１８２ａと磁極面１８３ａとの距離が最も短い位置（図６における右側の位置）Ａ１８２で最も長く、磁極面１８２ａと磁極面１８３ａとの距離が最も長い位置（図６における左側の位置）Ｂ１８２で最も短くなるように、配置されている。
【００５７】
従って、位置Ａ１８２においては、第１の磁石１８２（磁極面１８２ａ）と第２の磁石１８３（磁極面１８３ａ）との距離が最も短いため発生する磁界の強度は最も大きく、かつ、第１の磁石１８２とターゲットＴＧ２との距離が最も長いためターゲットＴＧ２上に形成される磁界の強度は最も小さくなる。
また、位置Ａ１８２においては、第１の磁石１８２と第２の磁石１８３との距離を２分する位置がターゲットＴＧ２の中心から離れた位置にあり、かつ、第２の磁石１８３の磁極面１８３ａが、第１の磁石１８２の磁極面１８２ａよりもターゲットＴＧ２から離れた位置にあるので、磁界は、ターゲットＴＧ２の中心から離れた位置からさらにその外側に向かって放物線を描くように形成される。
後述する第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１１は、ターゲットＴＧ２上の上記磁界が形成されている領域、即ち、ターゲットＴＧ２の外縁近傍の領域上に形成される。
【００５８】
一方、位置Ｂ１８２においては、第１の磁石１８２（磁極面１８２ａ）と第２の磁石１８３（磁極面１８３ａ）との距離が最も長いため発生する磁界の強度は最も小さく、かつ、第１の磁石１８２とターゲットＴＧ２との距離が最も短いのでターゲットＴＧ２上に形成される磁界の強度は最も大きくなる。
また、位置Ｂ１８２においては、第１の磁石１８２と第２の磁石１８３との距離を２分する位置がターゲットＴＧ２の中心近傍の位置となるので、磁界は、ターゲットＴＧ２の中心近傍に形成される。
後述する第２のプラズマの高密度領域ＰＬ１２は、ターゲットＴＧ２の上記磁界が形成されている領域上、即ち、ターゲットＴＧ２の中心近傍の領域上に形成される。
【００５９】
そして、第１の磁石１８２（磁極面１８２ａ）と第２の磁石１８３（磁極面１８３ａ）との距離、及び、第１の磁石１８２の磁極面（傾斜面）１８２ａの高低差Ｔ２（または傾斜角度θ２）のバランスを最適化することにより、位置Ａ１８２及び位置Ｂ１８２における各磁界の強度のバランスを調整することができると共に、第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１１及び第２のプラズマの高密度領域ＰＬ１２が形成されるターゲットＴＧ２の径方向のそれぞれの位置のバランスを調整することができる。
【００６０】
なお、図６では、磁界形成部１８０によって生じる磁力線を破線で模式的に表している。
【００６１】
回転駆動装置１７０は、主として、支持台１８１に固定され第１のギア１７１を有する第１の回転軸部１７３、第２のギア１７４を有する第２の回転軸部１７５をその軸中心に回転させるモータ等の駆動装置１７２、及び第１のギア１７１と第２のギア１７４とに亘ってこれらを巻回するベルト１７６と、を有して構成されている。
そして、駆動装置１７２により第２の回転軸部１７５を回転させることにより、ベルト１７６及び第１のギア１７１を介して第１の回転軸部１７３が回転し、これにより、磁界形成部１８０は、支持台１８１の中心軸Ｚ１８１を回転軸として回転する。
【００６２】
カソードシールド部１２０は、カソード電極１１１を露出させる開口部１２０ａを有している。
【００６３】
アノード電極１３０は、基板やウエハ等の構造体Ｓ２を、ターゲットＴＧ２に対向させて保持することが可能である。
【００６４】
真空チャンバ１４０は、主として、減圧手段１５０に接続されて真空チャンバ１４０内の気体が排気される排気口１４１、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスや所定の混合ガス等が導入されるガス導入口１４２、カソード筐体１１２の内部Ａ１１２に冷却水を導入するための給水管１４３、及びカソード筐体１１２の内部Ａ１１２から冷却水を排出するための排水管１４４を有している。
そして、外部から給水管１４３を通ってカソード筐体１１２の内部Ａ１１２に冷却水を導入しつつこの冷却水を排水管１４４から排出することにより、ターゲットＴＧ２を、カソード電極１１１を介して連続的に冷却することができる。
【００６５】
電源１６０は、一側がカソード筐体１１２に接続され、他側が接地されている。
電源１６０としては、スパッタリング装置に一般的に用いられているＤＣ電源や高周波ＲＦ電源を用いることができる。
アノード電極１３０は真空チャンバ１４０を介して接地されており、カソード筺体１１２は真空チャンバ１４０に図示しない絶縁部材を介して固定されている。即ち、カソード部１１０と真空チャンバ１４０とは互いに絶縁されている。
そして、電源１６０により、アノード電極１３０とカソード電極１１１との間に電圧を印加することができる。
【００６６】
次に、上述したマグネトロンスパッタリング装置１００を用いたスパッタリング方法について、同じく図６を用いて説明する。
【００６７】
構造体Ｓ２をアノード電極１３０に保持した後、減圧手段１５０を稼動させて真空チャンバ１４０内の空気を排気口１４１から排気することにより、真空チャンバ１４０内を減圧する。
真空チャンバ１４０内の圧力が所定の値に達したら、減圧手段１５０を稼動させたままの状態で真空チャンバ１４０内に、不活性ガスや混合ガスをガス導入口１４２から導入する。第２実施例では、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを用いた。
カソード筐体１１２の内部Ａ１１２に冷却水を導入してターゲットＴＧ２を冷却する。
回転駆動装置１７０により磁界形成部１８０を支持台１８１の中心軸Ｚ１８１を回転軸として回転させる。
【００６８】
電源１６０によりアノード電極１３０とカソード電極１１１との間に所定の電圧を印加することによって、ターゲットＴＧ２の外縁近傍の領域上に第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１１が形成され、ターゲットＴＧ２の中心近傍の領域上に第２のプラズマの高密度領域ＰＬ１２が形成される。
第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１１及び第２のプラズマの高密度領域ＰＬ１２は、磁界形成部１８０の回転方向に沿って移動する。
即ち、第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１１は、ターゲットＴＧ２の外縁近傍の領域上に環状に形成され、第２のプラズマの高密度領域ＰＬ１２は、ターゲットＴＧ１の中心近傍の領域上に環状に形成される。
【００６９】
真空チャンバ１４０内のアルゴン原子は、第１のプラズマの高密度領域ＰＬ１１及び第２のプラズマの高密度領域ＰＬ１２でそれぞれ活性化されて正イオンとなり、カソード電極１１１に引き寄せられる。
そして、この活性化されたアルゴン原子は、ターゲットＴＧ２に加速度的に衝突するため、このターゲットＴＧ２を構成するターゲット材料が飛散し、この飛散したターゲット材料が構造体Ｓ２の表面（図６における下面）側に堆積することにより、このターゲット材料からなる薄膜が形成される。
【００７０】
上述したマグネトロンスパッタリング装置１００によれば、特に、ターゲット上に磁界を形成するための磁界形成部を、重心を通る中心線と磁界形成部の回転軸とが所定の距離を有するように配置されカソード電極と対向する第１の磁極面を有する柱状の第１の磁石と、重心を通る中心線が上記回転軸と一致する又は上記回転軸の近傍に平行に位置するように配置されカソード電極と対向して第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面を有し第１の磁石を囲う筒状の第２の磁石と、を備え、第１の磁極面を、保持面に対して、保持面との距離が、第１の磁極面と第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、第１の磁極面と第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面とすることにより、ターゲットの中心近傍と外縁近傍とに、互いにバランスの取れたプラズマの高密度領域をそれぞれ形成することができるので、従来よりもターゲットの使用効率を向上させることができる。
【００７１】
また、上述したマグネトロンスパッタリング装置１００によれば、第１の磁石とターゲットとの距離が第２の磁石による制限を受けないため、この距離を短くすることが可能になる。これにより、ターゲット上に強い強度の磁界を形成することができるので、従来よりもスパッタリング速度を速くすることができ、生産性を向上させることができる。
【００７２】
また、上述したマグネトロンスパッタリング装置１００は、第１実施例のマグネトロンスパッタリング装置１に対して、第１の磁石１８２及び第２の磁石１８３が冷却水の流路の外側に配置されているため、磁石が冷却水中に長時間浸漬されることによって起こる錆の発生を防止することができる。この錆は冷却水の流路を詰まらせる原因になる。
また、第１実施例のマグネトロンスパッタリング装置１では、カソード筐体１２と回転軸部７１との境界部を通って冷却水が真空チャンバ４０内に漏れないようにこの境界部をＯリング等を用いて防水対応する必要があるが、Ｏリングは回転軸部７１の回転等によって磨耗するため定期的なメンテナンスが必要になる。
これに対し、第２実施例のマグネトロンスパッタリング装置１では、第１の磁石１８２及び第２の磁石１８３が冷却水の流路の外側に配置されているため、上述した定期的なメンテナンスは特に必要ではない。
【００７３】
上述したマグネトロンスパッタリング装置１００によれば、第２の磁石１８３が第１の磁石１８２よりもカソード電極１１１から離れた位置に設けられており、また第１の磁石１８２の磁極面１８２ａが傾斜面とされているので、これらによって形成された空隙部に冷却水の流路を配置することができる。
【００７４】
＜第３実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第３実施例について、図７及び図８を用いて説明する。
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３実施例を説明するための図であり、図７（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、（ａ）は（ｂ）中のＥ−Ｆ線における模式的断面図である。
図８は、ターゲットの中心からの位置とその位置におけるターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフであり、図８（ａ）は第３実施例を、図８（ｂ）は第３実施例に対する比較例をそれぞれ示すものである。
【００７５】
第３実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第１実施例のマグネトロンスパッタリング装置に対して磁界形成部の構成が異なり他の構成部は第１実施例と同じなので、磁界形成部について詳細に説明し、他の構成部についてはその説明を省略する。
【００７６】
図７に示すように、マグネトロンスパッタリング装置２００は、その磁界形成部２８０が、主として、略楕円板状の支持台２８１と、支持台２８１上に固定された略円柱状の第１の磁石２８２と、支持台２８１上に第１の磁石２８２を囲うように固定された略楕円筒状の第２の磁石２８３と、を有して構成されている。
また、第１の磁石２８２及び第２の磁石２８３としては、ＦｅＮｄＢ(鉄・ネオジム・ホウ素)やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石２８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石２８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石２８２によって磁化された構成としても良い。
【００７７】
支持台２８１には、ターゲットＴＧ１が、その中心軸ＺＴＧ１と支持台２８１の中心軸Ｚ２８１とが略一致するように固定されている。
【００７８】
第２の磁石２８３は、その重心Ｏ２８３を通る中心線Ｚ２８３が支持台２８１の中心軸Ｚ２８１と一致する又は上記中心軸Ｚ１８１の近傍に位置するように支持台２８１上に固定されている。
【００７９】
第１の磁石２８２は、その重心Ｏ２８２を通り支持台２８１の中心軸Ｚ２８１に対して平行な中心線Ｚ２８２が第２の磁石２８３の中心線Ｚ２８３に対して第２の磁石２８３の長径方向｛図７における右方向または左方向（第３実施例では右方向）｝に所定の距離Ｌ２８２を有するように、支持台２８１上に固定されている。
また、第１の磁石２８２と第２の磁石２８３とは、磁極の向きが互いに逆向きになされている。
図７では、保持面２１１ａに対向する磁極面２８２ａ，２８３ａの磁極を、第１の磁石２８２がＮ極、第２の磁石２８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石２８２がＳ極、第２の磁石２８３がＮ極としてもよい。
【００８０】
また、磁界形成部２８０は、これら第１の磁石２８２と第２の磁石２８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ１を通過してターゲットＴＧ１上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ１に近接して配置されている。
【００８１】
従って、磁界は、第１の磁石２８２（磁極面２８２ａ）と第２の磁石２８３（磁極面２８３ａ）との距離が短い領域｛図７（ａ）における中心線Ｚ２８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から離れた位置から径方向に放物線を描くように形成され、第１の磁石２８２（磁極面２８２ａ）と第２の磁石２８３（磁極面２８３ａ）との距離が長い領域｛図７（ａ）における中心線Ｚ２８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心に近い位置から径方向に放物線を描くように形成される。
そして、プラズマの高密度領域は、磁界の分布に応じて形成されるため、第１の磁石２８２（磁極面２８２ａ）と第２の磁石２８３（磁極面２８３ａ）との距離が短い領域｛図７（ａ）における中心線Ｚ２８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から離れた位置に形成され｛図７（ａ）では“ＰＬ２１”で示す｝、第１の磁石２８２（磁極面２８２ａ）と第２の磁石２８３（磁極面２８３ａ）との距離が長い領域｛図７（ａ）における中心線Ｚ２８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から近い位置に｛図７（ａ）では“ＰＬ２２”で示す｝形成される。
そして、第１の磁石２８２の直径、第２の磁石２８３の長径及び短径、並びに距離Ｌ２８２のバランスを最適化することにより、プラズマの高密度領域の位置及び幅並びに磁界の強度のバランスを調整することができる。
なお、図７では、磁界形成部２８０によって生じる磁力線を破線で模式的に表している。
【００８２】
ここで、上述したマグネトロンスパッタリング装置２００による効果について、図７と共に図８を用いて説明する。
図８は、マグネトロンスパッタリング装置２００を用いてスパッタリングを行ったときにターゲットＴＧ１に形成されたエロージョンを示すものであり、図８（ａ）は第３実施例を示すものであり、図８（ｂ）は第３実施例に対する比較例を示すものである。
また、図８は、横軸がターゲットＴＧ１の中心からの径方向の距離を示し、縦軸がターゲットＴＧ１の厚さを示している。
比較例は、前述の特許文献２に開示されている磁石構成と同様の磁石構成であり、また第３実施例に対して、第２の磁石が略円筒状である点が異なりそれ以外は第３実施例と同じである。即ち、比較例は、第１の磁石と第２の磁石との距離が均一である。また、比較例の第２の磁石の直径と第３実施例の第２の磁石の長径とが同じ値を有する。
また、図８は、ターゲットＴＧ１に直径が５インチで厚さが５ｍｍである円板状のアルミニウム材を用い、電源６０をＲＦ電源とし、この電源６０によりアノード電極３０とカソード電極１１との間に印加される電力の値を５００Ｗとして、１００時間印加した結果を実線で示し、さらに電圧を印加してターゲットが使用限界に達したときのシミュレーション結果を波線で示している。
図８（ａ）及び（ｂ）の結果から、第３実施例は、比較例に比べてエロージョンの分布が広くかつ均一性が向上する。これにより、ターゲットの使用効率を向上させることができる。
【００８３】
ここで、上記効果を奏する理由について説明する。
第３実施例のマグネトロンスパッタリング装置２００は、比較例に対して、第２の磁石における長径方向の長さが同じであり短径方向の長さが短い。
そのため、第３実施例では、第２の磁石の短径方向における第１の磁石と第２の磁石との距離が比較例よりも短いので、上記短径方向の漏洩磁界の強度が大きくなる。これにより、短径方向に発生する磁界は、磁界形成部が回転したときにエロージョン領域の内周端および外周端以外の、中央及びその近傍の領域におけるエロージョンをより速い速度で形成するため、成膜速度が向上すると共にエロージョンの中央領域がより深く均一に削られるという効果が得られる。
なお、第３実施例における成膜速度は、比較例に対して約１．２倍に向上することを確認した。
【００８４】
＜第４実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第４実施例について、図９を用いて説明する。
図９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実施例を説明するための図であり、図９（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、（ａ）は（ｂ）中のＧ−Ｈ線における模式的断面図である。
【００８５】
第４実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第１実施例及び第３実施例のマグネトロンスパッタリング装置に対して磁界形成部の構成が異なり、他の構成部は第１実施例及び第３実施例と同じなので、磁界形成部について詳細に説明し、他の構成部についてはその説明を省略する。
【００８６】
図９に示すように、マグネトロンスパッタリング装置３００は、磁界形成部３８０が、主として、略円板状の支持台３８１と、支持台３８１上に固定された略楕円柱状の第１の磁石３８２と、支持台３８１上に第１の磁石３８２を囲うように固定された略円筒状の第２の磁石３８３と、を有して構成されている。
また、第１の磁石３８２及び第２の磁石３８３としては、ＦｅＮｄＢ(鉄・ネオジム・ホウ素)やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石３８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石３８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石３８２によって磁化された構成としても良い。
【００８７】
支持台３８１には、ターゲットＴＧ１が、その中心軸ＺＴＧ１と支持台３８１の中心軸Ｚ３８１とが略一致するように固定されている。
【００８８】
第２の磁石３８３は、その重心Ｏ３８３を通る中心線Ｚ３８３が支持台３８１の中心軸Ｚ３８１と一致する又は上記中心軸Ｚ３８１の近傍に位置するように支持台３８１上に固定されている。
【００８９】
第１の磁石３８２は、その重心Ｏ３８２を通り支持台３８１の中心軸Ｚ３８１に対して平行な中心線Ｚ３８２が第２の磁石３８３の中心線Ｚ３８３に対して第１の磁石３８２の短径方向｛図９における右方向または左方向（第４実施例では右方向）｝に所定の距離Ｌ３８２を有するように、支持台３８１上に固定されている。
また、第１の磁石３８２と第２の磁石３８３とは、磁極の向きが互いに逆向きになされている。
図９では、保持面３１１ａに対向する磁極面３８２ａ，３８３ａの磁極を、第１の磁石３８２がＮ極、第２の磁石３８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石３８２がＳ極、第２の磁石３８３がＮ極としてもよい。
【００９０】
また、磁界形成部３８０は、これら第１の磁石３８２と第２の磁石３８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ１を通過してターゲットＴＧ１上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ１に近接して配置されている。
【００９１】
従って、磁界は、第１の磁石３８２（磁極面３８２ａ）と第２の磁石３８３（磁極面３８３ａ）との距離が短い領域｛図９（ａ）における中心線Ｚ３８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から離れた位置から径方向に放物線を描くように形成され、第１の磁石３８２（磁極面３８２ａ）と第２の磁石３８３（磁極面３８３ａ）との距離が長い領域｛図９（ａ）における中心線Ｚ３８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心に近い位置から径方向に放物線を描くように形成される。
そして、プラズマの高密度領域は、磁界の分布に応じて形成されるため、第１の磁石３８２と第２の磁石３８３との距離が短い領域｛図９（ａ）における中心線Ｚ３８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から離れた位置に形成され｛図９（ａ）では“ＰＬ３１”で示す｝、第１の磁石３８２と第２の磁石３８３との距離が長い領域｛図９（ａ）における中心線Ｚ３８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から近い位置に｛図９（ａ）では“ＰＬ３２”で示す｝形成される。
そして、第１の磁石３８２の長径及び短径、第２の磁石３８３の直径、並びに距離Ｌ３８２のバランスを最適化することにより、プラズマの高密度領域の位置及び幅並びに磁界の強度のバランスを調整することができる。
なお、図９では、磁界形成部３８０によって生じる磁力線を破線で模式的に表している。
【００９２】
第４実施例のマグネトロンスパッタリング装置３００は、前述した第３実施例の比較例に対して、第１の磁石における短径方向の長さが同じであり、長径方向の長さが短い。
そのため、第３実施例では、第１の磁石の長径方向における第１の磁石と第２の磁石との距離が比較例よりも短いので、上記長径方向の漏洩磁界の強度が大きくなる。これにより、長径方向に発生する磁界は、磁界形成部が回転したときにエロージョン領域の内周端および外周端以外の、中央及びその近傍の領域におけるエロージョンをより速い速度で形成するため、成膜速度が向上すると共にエロージョンの中央領域がより深く均一に削られるという効果が得られる。
【００９３】
上述したマグネトロンスパッタリング装置によれば、第３実施例と同様に、プラズマの高密度領域をターゲットの中心近傍から外周近傍までの広い領域に亘って形成することができるので、従来よりもエロージョンの分布を広くかつ均一にすることができ、ターゲットの使用効率を向上させることができる。また、第３実施例と同様に従来よりも成膜速度を向上させることができる。
【００９４】
＜第５実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第５実施例について図１０及び図１１を用いて説明する。
図１０は、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第５実施例を説明するための図であり、図１０（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、図１０（ａ）は図１０（ｂ）中のＩ−Ｊ線における模式的断面図である。
図１１は、ターゲットの中心からの位置とその位置におけるターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
第５実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第１実施例の磁界形成部と第３実施例の磁界形成部とを組み合わせたものであり、他の構成部は第１実施例及び第３実施例と同じなので、磁界形成部について詳細に説明し、他の構成部についてはその説明を省略する。
【００９５】
図１０に示すように、マグネトロンスパッタリング装置４００は、磁界形成部４８０が、主として、略円板状の支持台４８１と、支持台４８１上に固定された略円柱状の第１の磁石４８２と、支持台４８１上に第１の磁石４８２を囲うように固定された略楕円筒状の第２の磁石４８３と、を有して構成されている。
また、第１の磁石４８２及び第２の磁石４８３としては、ＦｅＮｄＢ(鉄・ネオジム・ホウ素)やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石４８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石４８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石４８２によって磁化された構成としても良い。
【００９６】
支持台４８１には、ターゲットＴＧ１が、その中心軸ＺＴＧ１と支持台４８１の中心軸Ｚ４８１とが略一致するように固定されている。
【００９７】
第１の磁石４８２は、その重心Ｏ４８２を通り支持台４８１の中心軸Ｚ４８１に対して平行な中心線Ｚ４８２が、第２の磁石４８３の中心線Ｚ４８３に対して第２の磁石４８３の長径方向｛図１０における右方向または左方向（第５実施例では右方向）｝に所定の距離Ｌ４８２を有するように、支持台４８１上に固定されている。
また、第１の磁石４８２は、少なくともカソード電極４１１（保持面４１１ａ）に対向する磁極面４８２ａ（図１０における上側の面）が、保持面４１１ａに対して所定の高低差Ｔ３（または所定の傾斜角度θ３）を有して傾斜した傾斜面となっている。
第５実施例では、支持台４８１上に、第１の磁石４８２の磁極面４８２ａを傾斜面とするための傾斜部材４８４を設け、この傾斜部材４８４上に第１の磁石４８２を固定した。傾斜部材４８４の傾斜角度によって上記磁極面（傾斜面）４８２ａの高低差Ｔ３及び傾斜角度θ３を調整することができる。
【００９８】
第２の磁石４８３は、その重心Ｏ４８３を通る中心線Ｚ４８３が支持台４８１の中心軸Ｚ４８１と一致する又は上記中心軸Ｚ４８１の近傍に位置するように、かつ、磁極の向きが第１の磁石４８２とは逆向きになるように支持台４８１上に固定されている。
図１０では、保持面４１１ａに対向する磁極面４８２ａ，４８３ａの磁極を、第１の磁石４８２がＮ極、第２の磁石４８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石４８２がＳ極、第２の磁石４８３がＮ極としてもよい。
また、第２の磁石４８３は、その磁極面４８３ａからカソード電極４１１の保持面４１１ａまでの距離Ｈ４８３が、第１の磁石４８２の磁極面４８２ａから上記保持面４１１ａまでの最長距離Ｈ４８２maxよりも長くなるように設計されている。
【００９９】
また、磁界形成部４８０は、これら第１の磁石４８２と第２の磁石４８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ１を通過してターゲットＴＧ１上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ１に近接して配置されている。
【０１００】
第１の磁石４８２は、その磁極面（傾斜面）４８２ａとカソード電極４１１の保持面４１１ａとの距離が、第２の磁石４８３（磁極面４８３ａ）との距離が短い側（図１０における右側）の領域で長く、第２の磁石４８３（磁極面４８３ａ）との距離が長い側（図１０における左側）の領域で短くなるように配置されている。
【０１０１】
従って、磁界は、第１の磁石４８２（磁極面４８２ａ）と第２の磁石４８３（磁極面４８３ａ）との距離が短い領域｛図１０（ａ）における中心線Ｚ４８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から離れた位置から径方向に放物線を描くように形成され、第１の磁石４８２（磁極面４８２ａ）と第２の磁石４８３（磁極面４８３ａ）との距離が長い領域｛図１０（ａ）における中心線Ｚ４８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心に近い位置から径方向に放物線を描くように形成される。
そして、プラズマの高密度領域は、磁界の分布に応じて形成されるため、第１の磁石４８２（磁極面４８２ａ）と第２の磁石４８３（磁極面４８３ａ）との距離が短い領域｛図１０（ａ）における中心線Ｚ４８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から離れた位置に形成され｛図１０（ａ）では“ＰＬ４１”で示す｝、第１の磁石４８２（磁極面４８２ａ）と第２の磁石４８３（磁極面４８３ａ）との距離が長い領域｛図１０（ａ）における中心線Ｚ４８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心から近い位置に｛図９（ａ）では“ＰＬ４２”で示す｝形成される。
そして、第１の磁石４８２の直径、第２の磁石３８３の長径及び短径、並びに距離Ｌ４８２のバランスを最適化することにより、プラズマの高密度領域の位置及び幅並びに磁界の強度のバランスを調整することができる。
なお、図１０では、磁界形成部４８０によって生じる磁力線を破線で模式的に表している。
【０１０２】
上述したマグネトロンスパッタリング装置によれば、第３実施例に対しては特に第１の磁石の高低差Ｔ３（または傾斜角度θ３）を調整することができ、第１実施例に対しては特に第１の磁石と第２磁石との距離を広い範囲で調整することができるので、第１実施例や第３実施例よりもプラズマの高密度領域の位置及び幅並びに磁界の強度のバランスをより高精度に調整することができる。これにより、エロージョンの分布をより広くかつより均一にすることができ、ターゲットの使用効率がさらに向上する。
【０１０３】
ここで、上述したマグネトロンスパッタリング装置４００による効果について、図１０と共に図１１を用いて説明する。
図１１は、マグネトロンスパッタリング装置４００を用いてスパッタリングを行ったときにターゲットＴＧ１に形成されたエロージョンを示すものであり、図１１（ａ）は第５実施例を、図１１（ｂ）は比較のために第１実施例をそれぞれ示すものである。
また、図１１は、横軸がターゲットＴＧ１の中心からの径方向の距離を示し、縦軸がターゲットＴＧ１の厚さを示している。
また、図１１は、ターゲットＴＧ１に直径が５インチで厚さが４ｍｍである円板状のニッケル材を用い、電源４６０をＲＦ電源とし、この電源４６０によりアノード電極４３０とカソード電極４１１との間に印加される電力の値を５００Ｗとし、傾斜角度θ１，θ３をそれぞれ２．５°として、ターゲットＴＧ１にスパッタリングを行った結果を示している。
図１１（ａ）及び（ｂ）の結果から、第５実施例は、第１実施例に比べて、特に±３５ｍｍ近傍の各領域の盛り上がり度合いが低減されるので、エロージョンの分布が広くかつ均一性が向上する。そのため、ターゲットの使用効率を第１実施例よりもさらに向上させることができる。
また、上記スパッタリング条件において、ターゲットＴＧ１と構造体Ｓ１との距離を１００ｍｍとしたときの成膜速度は、第５実施例では５７ｎｍ／分であり、第１実施例では５３ｎｍ／分であり、成膜速度についても第１実施例よりも向上していることを確認した。これは、第５実施例の方が第１実施例よりも第２の磁石の短径方向における第１の磁石（磁極面）との距離が短いため、磁束密度が向上してプラズマの高密度領域におけるプラズマ密度が向上したためと考えられる。
【０１０４】
また、上述したマグネトロンスパッタリング装置４００の変形例として、第２の磁石４８３が第１の磁石４８２よりもカソード電極１１から離れた位置に設けられ、また第１の磁石４８２の磁極面４８２ａが傾斜面とされているので、第２実施例と同様に、これらによって形成される空隙部に冷却水の流路を配置することもできる。これにより、前述した第２実施例と同様な効果が得られる。
【０１０５】
＜第６実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第６実施例について図１２を用いて説明する。
図１２は、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第６実施例を説明するための図であり、図１２（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、図１２（ａ）は図１２（ｂ）中のＫ−Ｌ線における模式的断面図である。
第６実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第３実施例のマグネトロンスパッタリング装置に対して磁界形成部の構成が異なり、他の構成部は第３実施例と同じなので、磁界形成部について詳細に説明し、他の構成部についてはその説明を省略する。
【０１０６】
図１２に示すように、マグネトロンスパッタリング装置５００は、磁界形成部５８０が、主として、略楕円板状の支持台５８１と、支持台５８１上に固定された略円柱状の第１の磁石５８２と、支持台５８１上に第１の磁石５８２を囲うように固定された略楕円筒状の第２の磁石５８３と、を有して構成されている。
第１の磁石５８２及び第２の磁石５８３としては、ＦｅＮｄＢ(鉄・ネオジム・ホウ素)やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石５８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石５８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石５８２によって磁化された構成としても良い。
【０１０７】
支持台５８１には、ターゲットＴＧ１が、その中心軸ＺＴＧ１と支持台５８１の重心を通る中心軸Ｚ５８１とが略一致するように固定されている。
【０１０８】
第２の磁石５８３は、その重心Ｏ５８３を通る中心線Ｚ５８３が支持台５８１の中心軸Ｚ５８１と一致する又は上記中心軸Ｚ５８１の近傍に位置するように支持台５８１上に固定されている。
【０１０９】
第１の磁石５８２は、その重心Ｏ５８２を通り支持台５８１の中心軸Ｚ５８１に平行な中心線Ｚ５８２が第２の磁石５８３の中心線Ｚ５８３に対して第２の磁石５８３の長径方向｛図１２における右方向または左方向（第６実施例では右方向）｝に所定の距離Ｌ５８２を有するように、支持台５８１上に固定されている。
また、第１の磁石５８２と第２の磁石５８３とは、磁極の向きが互いに逆向きになされている。
図１２では、保持面１１ａに対向する磁極面５８２ａ，５８３ａの磁極を、第１の磁石５８２がＮ極、第２の磁石５８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石５８２がＳ極、第２の磁石２８３がＮ極としてもよい。
【０１１０】
そして、磁界形成部５８０は、第２の磁石５８３の磁極面５８３ａとカソード電極１１の保持面１１ａとの距離が、第１の磁石５８２（磁極面５８２ａ）と第２の磁石５８３（磁極面５８３ａ）との距離が短い位置（図１２における右端）で最も長く、第１の磁石５８２（磁極面５８２ａ）と第２の磁石５８３（磁極面５８３ａ）との距離が長い位置（図１２における右端）で最も短くなるように傾斜して配置されている。
また、磁界形成部５８０は、これら第１の磁石５８２と第２の磁石５８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ１を通過してターゲットＴＧ１上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ１に近接して配置されている。
【０１１１】
従って、磁界は、第３実施例に対して、第１の磁石５８２（磁極面５８２ａ）と第２の磁石５８３（磁極面５８３ａ）との距離が短い領域｛図１２（ａ）における中心線Ｚ５８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１のさらに外周縁部近傍に形成され、第１の磁石５８２（磁極面５８２ａ）と第２の磁石５８３（磁極面５８３ａ）との距離が長い領域｛図１２（ａ）における中心線Ｚ５８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心により近い位置に形成される。
なお、図１２では、磁界形成部５８０によって生じる磁力線を破線で模式的に表している。
【０１１２】
そして、プラズマの高密度領域は、磁界の分布に応じて形成されるため、第１の磁石５８２（磁極面５８２ａ）と第２の磁石５８３（磁極面５８３ａ）との距離が短い領域｛図１２（ａ）における中心線Ｚ５８２から右側の領域｝ではターゲットＴＧ１のさらに外周縁部近傍に形成され｛図１２（ａ）では“ＰＬ５１”で示す｝、第１の磁石５８２（磁極面５８２ａ）と第２の磁石５８３（磁極面５８３ａ）との距離が長い領域｛図１２（ａ）における中心線Ｚ５８２から左側の領域｝ではターゲットＴＧ１の中心により近い位置に｛図１２（ａ）では“ＰＬ５２”で示す｝形成される。
そして、第１の磁石５８２の直径、第２の磁石５８３の長径及び短径、並びに距離Ｌ５８２に加え、磁界形成部５８０の傾斜角度のバランスを最適化することにより、プラズマの高密度領域の位置及び幅並びに磁界の強度のバランスを第３実施例よりもさらに高精度に調整することができる。
【０１１３】
また、第６実施例では、第３実施例と同様に、第２の磁石の短径方向における第１の磁石（磁極面）と第２の磁石（磁極面）との距離が第３実施例の比較例よりも短いので、上記短径方向の漏洩磁界の強度が大きくなる。これにより、短径方向に発生する磁界は、磁界形成部が回転したときにエロージョン領域の内周端および外周端以外の、中央及びその近傍の領域におけるエロージョンをより速い速度で形成するため、成膜速度が向上すると共にエロージョンの中央領域がより深く均一に削られるという効果が得られる。
また、第６実施例は、第３実施例に対して第２の磁石の一側がターゲット面より大きく離れてしまうため、ニッケル等の強磁性体をターゲットとして用いる場合は、磁界がターゲット面上に漏れにくくなるためマグネトロン放電が起こりにくくなるが、非磁性体のターゲットであればターゲット表面上に磁界を発生させることができるのでマグネトロン放電が可能である。即ち、第６実施例は非磁性体のターゲットを用いる場合に特に有効である。
【０１１４】
＜第７実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第７実施例について図１３〜図１５を用いて説明する。
図１３は、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第７実施例を説明するための図であり、図１３（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、図１３（ａ）は図１３（ｂ）中のＭ−Ｎ線における模式的断面図である。
第７実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第２実施例のマグネトロンスパッタリング装置に対して磁界形成部の構成が異なり、他の構成部は第２実施例と同じなので、磁界形成部について詳細に説明し、他の構成部についてはその説明を省略する。
【０１１５】
図１３に示すように、マグネトロンスパッタリング装置６００は、磁界形成部６８０が、主として、略円板状の支持台６８１と、支持台６８１上に固定された略円柱状の第１の磁石６８２と、支持台６８１上に第１の磁石６８２を囲うように固定された略円筒状の第２の磁石６８３と、を有して構成されている。
第１の磁石６８２及び第２の磁石６８３としては、ＦｅＮｄＢ(鉄・ネオジム・ホウ素)やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石６８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石６８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石６８２によって磁化された構成としても良い。
【０１１６】
第１の磁石６８２は、その重心Ｏ６８２を通りターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２に対して平行な中心線Ｚ６８２と、ターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２とが所定の距離Ｌ６８２を有するように支持台６８１上に固定されている。
また、第１の磁石６８２は、少なくともカソード電極１１１（保持面１１１ａ）に対向する磁極面６８２ａ（図１３における上側の面）が、保持面１１１ａに対して所定の高低差Ｔ４（または所定の傾斜角度θ４）を有して傾斜した傾斜面となっている。
また、第１の磁石６８２は、その磁極面（傾斜面）６８２ａとカソード電極１１１の保持面１１１ａとの距離が、第１の磁石６８２（磁極面６８２ａ）と第２の磁石６８３（磁極面６８３ａ）との距離が最も短い位置（図１３における右側の位置）Ａ６８２で最も長く、第１の磁石６８２（磁極面６８２ａ）と第２の磁石６８３（磁極面６８３ａ，６８３ｂ）との距離が最も長い位置（図１３における左側の位置）Ｂ６８２で最も短くなるように、配置されている。
第７実施例では、支持台６８１上に、第１の磁石６８２の磁極面６８２ａを傾斜面とするための傾斜部材６８４を設け、この傾斜部材６８４上に第１の磁石６８２を固定した。傾斜部材６８４の傾斜角度によって上記磁極面（傾斜面）６８２ａの高低差Ｔ４及び傾斜角度θ４を調整することができる。
【０１１７】
第２の磁石６８３は、その重心Ｏ６８３を通りターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２に対して平行な中心線Ｚ６８３と、ターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２とが所定の距離Ｌ６８３（Ｌ６８３＜Ｌ６８２）を有するように、かつ、磁極の向きが第１の磁石６８２とは逆向きになるように、支持台６８１上に固定されている。
【０１１８】
また、第２の磁石６８３は保持面１１１ａに対向する２つの磁極面６８３ａ，６８３ｂを有し、一方の磁極面６８３ｂは第１の磁石６８２（磁極面６８２ａ）との距離が最も短い位置及びその近傍の領域（図１３における右端及びその近傍の領域）に、他方の磁極面６８３ａよりも保持面１１１ａに接近して設けられている。
【０１１９】
また、第２の磁石６８３は、その磁極面６８３ａ，６８３ｂからカソード電極１１１の保持面１１１ａまでの距離Ｈ６８３ａ，Ｈ６８３ｂが、第１の磁石６８２の磁極面６８２ａから上記保持面１１１ａまでの最長距離Ｈ６８２maxよりも長くなるように設計されている。
【０１２０】
図１３では、磁極面６８２ａ，６８３ａ，６８３ｂの磁極を、第１の磁石６８２がＮ極、第２の磁石６８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石６８２がＳ極、第２の磁石６８３がＮ極としてもよい。
【０１２１】
また、磁界形成部６８０は、これら第１の磁石６８２と第２の磁石６８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ２を通過してターゲットＴＧ２上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ２に近接して配置されている。
【０１２２】
ところで、スパッタリングによるターゲットＴＧ２の発熱量が大きい場合、冷却効率を上げるために、流路となるカソード筐体１１２の内部Ａ１１２の断面積を大きくする手段がある。
しかしながら、カソード筐体１１２の内部Ａ１１２の断面積を大きくすると、第１の磁石６８２の傾斜角度θ４を大きくしたり、第２の磁石６８３と保持面１１１ａとの距離を長くしなければならなくなるため、特に磁界強度の大きい第１の磁石６８２と保持面１１１ａとの距離が長い位置及びその近傍の領域（図１３における右端及びその近傍の領域）では影響が大きく、磁界強度が弱まってしまう。
そこで、上述したように、この領域に他の磁極面６８３ａよりも保持面１１１ａとの距離が短い磁極面６８３ｂを設けた構成とすることにより、第２の磁石６８３側からの磁界強度を強めることができるので上記問題を解決することができる。
【０１２３】
ここで、上記磁極面６８３ｂを設けた場合と設けない場合との磁界強度の分布を図１４を用いて説明する。図１４は、マグネトロンスパッタリング装置６００において磁極面６８３ｂを設けた場合と設けない場合との磁界強度の分布を示す図であり、磁極面６８３ｂを設けた場合を破線で示し、磁極面６８３ｂを設けない場合を実線で示している。
また、図１４は、横軸がターゲットＴＧ２の中心からの距離を示し、縦軸がターゲットＴＧ２上での垂直方向の磁界強度を示している。
また、図１４は、ターゲットＴＧ２に直径が５インチで厚さが４ｍｍである円板状のニッケル材を用い、第１の磁石６８２を直径が５０ｍｍであり厚さが２０ｍｍである円柱形状とし、第２の磁石６８３の外径を８４ｍｍとし、距離Ｌ６８３を１０ｍｍとし、距離Ｌ６８２を１７ｍｍとしたときの磁界強度の分布を示している。
【０１２４】
図１４において、左側の傾斜勾配ＺａはターゲットＴＧ２の中心部側のエロージョンの度合いに相当し、右側の傾斜勾配ＺｂはターゲットＴＧ２の外周部側のエロージョンの度合いに相当するものである。
従って、傾斜勾配Ｚａと傾斜勾配Ｚｂとのバランスを取ることにより、エロージョンの分布を広く、かつ、均一にすることができる。
図１４の結果から、磁極面６８３ｂを設けた場合（破線）は、磁極面６８３ｂを設けない場合（実線）に比べて、傾斜勾配Ｚａの度合いと傾斜勾配Ｚｂの度合いとがより等しくなっていることがわかる。
【０１２５】
そこで、マグネトロンスパッタリング装置６００において、上記スパッタリング条件にて磁極面６８３ｂを設けた場合について、スパッタリングによりターゲットＴＧ２に形成されたエロージョンの状態を調べ、その結果を図１５に示す。
図１５は、マグネトロンスパッタリング装置６００を用いてスパッタリングを行ったときにターゲットＴＧ２に形成されたエロージョンを示すものである。
また、図１５は、横軸がターゲットＴＧ２の中心からの径方向の距離を示し、縦軸がターゲットＴＧ２の厚さを示している。
図１５において、ターゲットＴＧ２の中心部側のエロージョンの窪み部Ｙａ１，Ｙａ２は上述した傾斜勾配Ｚａの度合いに応じて形成され、ターゲットＴＧ２の外周部側のエロージョンの窪み部Ｙｂ１，Ｙｂ２は上述した傾斜勾配Ｚｂの度合いに応じて形成されるものであり、傾斜勾配Ｚａの度合いと傾斜勾配Ｚｂの度合いとを略等しくすることにより、窪み部Ｙａ１，Ｙａ２の窪み度合いと窪み部Ｙｂ１，Ｙｂ２の窪み度合いとを略等しくすることができるので、磁極面６８３ｂを設けることにより、エロージョンの分布の均一性を向上させることができる。これにより、ターゲットの使用効率を向上させることができる。このときのターゲットの使用効率は約４５％であった。
【０１２６】
上述したように、第７実施例では、第２の磁石の磁極面（６８３ｂ）からカソード電極の保持面までの距離が第３実施例の比較例よりも短いので、この近接領域における漏洩磁界の強度が大きくなる。これにより、この近接領域で発生する磁界は、磁界形成部が回転したときにエロージョン領域の内周端および外周端以外の、中央及びその近傍の領域におけるエロージョンをより速い速度で形成するため、成膜速度が向上すると共にエロージョンの中央領域がより深く均一に削られるという効果が得られる。
【０１２７】
＜第８実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第８実施例について図１６及び図１７を用いて説明する。
図１６は、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第８実施例を説明するための図であり、図１６（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、図１６（ａ）は図１６（ｂ）中のＰ−Ｑ線における模式的断面図である。
第８実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第２実施例及び第７実施例のマグネトロンスパッタリング装置に対して磁界形成部の構成が異なり、他の構成部は第２実施例及び第７実施例と同じなので、磁界形成部について詳細に説明し、他の構成部についてはその説明を省略する。
【０１２８】
図１６に示すように、マグネトロンスパッタリング装置７００は、磁界形成部７８０が、主として、略円板状の支持台７８１と、支持台７８１上に固定された略円柱状の第１の磁石７８２と、支持台７８１上に第１の磁石７８２を囲うように固定された略円筒状の第２の磁石７８３と、を有して構成されている。
第１の磁石７８２及び第２の磁石７８３としては、ＦｅＮｄＢ（鉄・ネオジム・ホウ素）やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石７８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石７８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石７８２によって磁化された構成としても良い。
【０１２９】
第１の磁石７８２は、その重心Ｏ７８２を通りターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２に対して平行な中心線Ｚ７８２と、ターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２とが所定の距離Ｌ７８２を有するように支持台７８１上に固定されている。
また、第１の磁石７８２は、少なくともカソード電極１１１（保持面１１１ａ）に対向する磁極面７８２ａ（図１６における上側の面）が、保持面１１１ａに対して所定の高低差Ｔ５（または所定の傾斜角度θ５）を有して傾斜した傾斜面となっている。
また、第１の磁石７８２は、その磁極面（傾斜面）７８２ａとカソード電極１１１の保持面１１１ａとの距離が、第１の磁石７８２（磁極面７８２ａ）と第２の磁石７８３（磁極面７８３ａ，７８３ｂ）との距離が最も短い位置（図１６における右側の位置）Ａ７８２で最も長く、第１の磁石７８２（磁極面７８２ａ）と第２の磁石７８３（磁極面７８３ａ，７８３ｂ）との距離が最も長い位置（図１６における左側の位置）Ｂ７８２で最も短くなるように配置されている。
第８実施例では、支持台７８１上に、第１の磁石７８２の磁極面７８２ａを傾斜面とするための傾斜部材７８４を設け、この傾斜部材７８４上に第１の磁石７８２を固定した。傾斜部材７８４の傾斜角度によって上記磁極面（傾斜面）７８２ａの高低差Ｔ５及び傾斜角度θ５を調整することができる。
【０１３０】
第２の磁石７８３は、その重心Ｏ７８３を通りターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２に対して平行な中心線Ｚ７８３と、ターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２とが所定の距離Ｌ７８３（Ｌ７８３＜Ｌ７８２）を有するように、かつ、磁極の向きが第１の磁石７８２とは逆向きになるように、支持台７８１上に固定されている。
【０１３１】
また、第２の磁石７８３は保持面１１１ａに対向する２つの磁極面７８３ａ，７８３ｂを有し、一方の磁極面７８３ｂは第１の磁石７８２（磁極面７８２ａ）との距離が短い側の領域（図１６における中心線Ｚ７８３から右側の領域）に、他方の磁極面７８３ａよりも保持面１１１ａに接近して設けられている。これは、第７実施例のときよりも第２磁石の高くなった領域が広くなっていることを意味している。
【０１３２】
また、第２の磁石７８３は、その磁極面７８３ａ，７８３ｂからカソード電極１１１の保持面１１１ａまでの距離Ｈ７８３ａ，Ｈ７８３ｂが、第１の磁石７８２の磁極面７８２ａから上記保持面１１１ａまでの最長距離Ｈ７８２maxよりも長くなるように設計されている。
【０１３３】
図１６では、磁極面７８２ａ，７８３ａ，７８３ｂの磁極を、第１の磁石７８２がＮ極、第２の磁石７８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石７８２がＳ極、第２の磁石７８３がＮ極としてもよい。
【０１３４】
また、磁界形成部７８０は、これら第１の磁石７８２と第２の磁石７８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ２を通過してターゲットＴＧ２上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ２に近接して配置されている。
【０１３５】
ここで、上述したマグネトロンスパッタリング装置７００を用いてスパッタリングを行ったときのターゲットＴＧ２に形成されたエロージョンの状態を調べ、その結果を図１７に示す。
図１７は、マグネトロンスパッタリング装置７００を用いてスパッタリングを行ったときにターゲットＴＧ２に形成されたエロージョンを示すものである。
また、図１７は、横軸がターゲットＴＧ２の中心からの径方向の距離を示し、縦軸がターゲットＴＧ２の厚さを示している。
また、図１７は、ターゲットＴＧ２に直径が５インチで厚さが４ｍｍである円板状のニッケル材を用い、第１の磁石７８２を直径が５０ｍｍであり厚さが２０ｍｍである円柱形状とし、第２の磁石７８３の外径を８４ｍｍとし、距離Ｌ７８３を１０ｍｍとし、距離Ｌ７８２を１７ｍｍとしたときの結果である。
即ち、上記スパッタリング条件は上述した第７実施例（図１５）のスパッタリング条件と同じである。
【０１３６】
そこで、図１７と図１５とを比較すると、第８実施例（図１７）では、第７実施例（図１５）に比べて、ターゲットＴＧ２の中心から±３５ｍｍ近傍のエロージョン中央近傍領域の盛り上がり度合いが低減されており、エロージョンの分布の均一性が向上していることを確認した。このときのターゲットの使用効率は約５０％であった。しかしながら、エロージョンの最外周の深い部分の径は約±３９ｍｍとなり、第７実施例での結果（約±４２ｍｍ）よりも小さくなってしまった。従って、このエロージョン最外周の径が小さくならないようにすれば、さらにターゲット使用効率を向上することができる。
【０１３７】
従って、第８実施例では、第７実施例と同様に、第２の磁石の磁極面（７８３ｂ）からカソード電極の保持面までの距離が第３実施例の比較例よりも短いので、この近接領域における漏洩磁界の強度が大きくなる。これにより、この近接領域で発生する磁界は、磁界形成部が回転したときにエロージョン領域の内周端および外周端以外の、中央及びその近傍の領域におけるエロージョンをより速い速度で形成するため、成膜速度が向上すると共にエロージョンの中央領域がより深く均一に削られるという効果が得られる。
【０１３８】
＜第９実施例＞
次に、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第９実施例について図１８及び図１９を用いて説明する。
図１８は、本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第９実施例を説明するための図であり、図１８（ｂ）はターゲット側から見たときの磁界形成部の平面図、図１８（ａ）は図１８（ｂ）中のＲ−Ｕ線における模式的断面図である。
第９実施例のマグネトロンスパッタリング装置は、第２実施例，第７実施例及び第８実施例のマグネトロンスパッタリング装置に対して磁界形成部の構成が異なり、他の構成部は第２実施例，第７実施例及び第８実施例と同じなので、磁界形成部について詳細に説明し、他の構成部についてはその説明を省略する。
【０１３９】
図１８に示すように、マグネトロンスパッタリング装置８００は、磁界形成部８８０が、主として、略円板状の支持台８８１と、支持台８８１上に固定された略円柱状の第１の磁石８８２と、支持台８８１上に第１の磁石８８２を囲うように固定された略円筒状の第２の磁石８８３と、を有して構成されている。
第１の磁石８８２及び第２の磁石８８３としては、ＦｅＮｄＢ（鉄・ネオジム・ホウ素）やＣｏＳｍ（コバルト・サマリウム）等の強い磁界強度を有する希土類を主成分とする永久磁石を用いることが好ましい。また、第１の磁石８８２のみに上記の永久磁石を用い、第２の磁石８８３としてベース部分と共に軟鉄等の材料を用い、第1の磁石８８２によって磁化された構成としても良い。
【０１４０】
第１の磁石８８２は、その重心Ｏ８８２を通りターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２に対して平行な中心線Ｚ８８２と、ターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２とが所定の距離Ｌ８８２を有するように支持台８８１上に固定されている。
また、第１の磁石８８２は、少なくともカソード電極１１１（保持面１１１ａ）に対向する磁極面８８２ａ（図１８における上側の面）が、保持面１１１ａに対して所定の高低差Ｔ６（または所定の傾斜角度θ６）を有して傾斜した傾斜面となっている。
また、第１の磁石８８２は、その磁極面（傾斜面）８８２ａとカソード電極１１１の保持面１１１ａとの距離が、第１の磁石８８２（磁極面８８２ａ）と第２の磁石８８３（磁極面８８３ａ，８８３ｂ）との距離が最も短い位置（図１８における右側の位置）Ａ８８２で最も長く、第１の磁石８８２（磁極面８８２ａ）と第２の磁石８８３（磁極面８８３ａ，８８３ｂ）との距離が最も長い位置（図１８における左側の位置）Ｂ８８２で最も短くなるように配置されている。
第９実施例では、支持台８８１上に、第１の磁石８８２の磁極面８８２ａを傾斜面とするための傾斜部材８８４を設け、この傾斜部材８８４上に第１の磁石８８２を固定した。傾斜部材８８４の傾斜角度によって上記磁極面（傾斜面）８８２ａの高低差Ｔ６及び傾斜角度θ６を調整することができる。
【０１４１】
第２の磁石８８３は、その重心Ｏ８８３を通りターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２に対して平行な中心線Ｚ８８３と、ターゲットＴＧ２の中心軸ＺＴＧ２とが所定の距離Ｌ８８３（Ｌ８８３＜Ｌ８８２）を有するように、かつ、磁極の向きが第１の磁石８８２とは逆向きになるように、支持台８８１上に固定されている。
【０１４２】
また、第２の磁石８８３は保持面１１１ａに対向する２つの磁極面８８３ａ，８８３ｂを有し、一方の磁極面８８３ｂは第１の磁石８８２（磁極面８８２ａ）との距離が短い側の領域（図１８における中心線Ｚ８８３から右側の領域）に３つに分割されて、かつ、他方の磁極面８８３ａよりも保持面１１１ａに接近して設けられている。
より詳しくは、一方の磁極面８８３ｂは、第１の磁石８８２（磁極面８８２ａ）との距離が最も短い位置及びその近傍の領域｛図１８（ｂ）における右端及びその近傍の領域｝と、図１８における中心線Ｚ８８３から右側の領域であってそれぞれ上記領域の周方向にそれぞれ所定の距離離間した領域とに設けられている。
第８実施例において、エロージョン最外周の最も深い部分の径が小さくなったのは、その分割された隙間部分で発生する磁界が最も強くなったため、その部分のみ磁界強度を少し弱めることにより、エロージョン中央近傍の深さをより均一にしつつ、最外周の深い部分の径を第７実施例のときと同様に大きくすることができたものと推察される。
【０１４３】
また、第２の磁石８８３は、その磁極面８８３ａ，８８３ｂからカソード電極１１１の保持面１１１ａまでの距離Ｈ８８３ａ，Ｈ８８３ｂが、第１の磁石８８２の磁極面８８２ａから上記保持面１１１ａまでの最長距離Ｈ８８２maxよりも長くなるように設計されている。
【０１４４】
図１８では、磁極面８８２ａ，８８３ａ，８８３ｂの磁極を、第１の磁石８８２がＮ極、第２の磁石８８３がＳ極として表しているが、これに限定されるものではなく、第１の磁石８８２がＳ極、第２の磁石８８３がＮ極としてもよい。
【０１４５】
また、磁界形成部８８０は、これら第１の磁石８８２と第２の磁石８８３とによって生じる磁界がターゲットＴＧ２を通過してターゲットＴＧ２上にまで強い磁界強度を有して及ぶように、ターゲットＴＧ２に近接して配置されている。
【０１４６】
ここで、上述したマグネトロンスパッタリング装置８００を用いてスパッタリングを行ったときのターゲットＴＧ２に形成されたエロージョンの状態を調べ、その結果を図１９に示す。
図１９は、マグネトロンスパッタリング装置８００を用いてスパッタリングを行ったときにターゲットＴＧ２に形成されたエロージョンを示すものである。
また、図１９は、横軸がターゲットＴＧ２の中心からの径方向の距離を示し、縦軸がターゲットＴＧ２の厚さを示している。
また、図１９は、ターゲットＴＧ２に直径が５インチで厚さが４ｍｍである円板状のニッケル材を用い、第１の磁石８８２を直径が５０ｍｍであり厚さが２０ｍｍである円柱形状とし、第２の磁石８８３の外径を８４ｍｍとし、距離Ｌ８８３を１０ｍｍとし、距離Ｌ８８２を１７ｍｍとしたときの結果である。
即ち、上記スパッタリング条件は上述した第７実施例（図１５）及び第８実施例（図１７）のスパッタリング条件と同じである。
【０１４７】
そこで、図１９と図１５及び図１７とを比較すると、第９実施例（図１９）では、第８実施例（図１７）と同様に、ターゲットＴＧ２の中心から±３５ｍｍ近傍の各領域の盛り上がり度合いが低減されており、エロージョンの分布の均一性が向上しており、さらにエロージョンの最外周の深い部分の径は±４２ｍｍと、第７実施例（図１５）のときのほぼ同等の径となった。このときのターゲットの使用効率は第８実施例よりもさらに向上し、約５５％であった。
【０１４８】
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
【０１４９】
例えば、第１実施例〜第９実施例において、第１の磁石８２，１８２，２８２，３８２，４８２，５８２，６８２，７８２，８８２及び第２の磁石８３，１８３，２８３，３８３，４８３，５８３，６８３，７８３，８８３として電磁石を用いても良い。
電磁石を電気的に制御することによって、磁界の強度や磁界の広がりの度合い等を最適化することができる。
【０１５０】
また、第１実施例，第２実施例，第７実施例，第８実施例，及び第９実施例，では、第１の磁石８２，１８２，６８２，７８２，及び８８２を略円柱形状とし、第２の磁石８３，１８３，６８３，７８３，及び８８３を略円筒形状としたが、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【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実施例を説明するための概略図である。
【図２】ニッケルターゲットの中心からの径方向の位置とその位置におけるターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
【図３】ニッケルターゲットの中心からの径方向の位置とその位置におけるターゲット上に形成される磁界の強度との関係を示すグラフである。
【図４】図３中の”Ｄ１”及び”Ｄ２”をそれぞれ拡大したものである。
【図５】図４の測定結果に基づいて算出された、第１の磁石の磁極面（傾斜面）における高低差と磁界強度の変化量との関係を示すグラフである。
【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２実施例を説明するための概略図である。
【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３実施例を説明するための概略図である。
【図８】第３実施例においてターゲットの中心からの径方向の位置とその位置におけるアルミニウムターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
【図９】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第４実施例を説明するための概略図である。
【図１０】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第５実施例を説明するための概略図である。
【図１１】第５実施例においてターゲットの中心からの径方向の位置とその位置におけるニッケルターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
【図１２】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第６実施例を説明するための概略図である。
【図１３】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第７実施例を説明するための概略図である。
【図１４】マグネトロンスパッタリング装置６００において磁極面６８３ｂを設けた場合と設けない場合との磁界強度の分布を示す図である。
【図１５】第７実施例においてターゲットの中心からの径方向の位置とその位置におけるニッケルターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
【図１６】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第８実施例を説明するための概略図である。
【図１７】第８実施例においてターゲットの中心からの径方向の位置とその位置におけるターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
【図１８】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第９実施例を説明するための概略図である。
【図１９】第９実施例においてターゲットの中心からの径方向の位置とその位置におけるニッケルターゲットのスパッタリング後の厚さとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１５２】
１，１００＿マグネトロンスパッタリング装置、 １０，１１０＿カソード部、 １１，１１１＿カソード電極、 １２，１１２＿カソード筐体、 ２０，１２０＿カソードシールド部、 ２０ａ，１２０ａ＿開口部、 ３０，１３０＿アノード電極、 ４０，１４０＿真空チャンバ、 ４１，１４１＿排気口、 ４２，１４２＿ガス導入口、 ４３，１４３＿給水管、 ４４，１４４＿排水管、 ５０，１５０＿減圧手段、 ６０，１６０＿電源、 ７０，１７０＿回転駆動装置、 ７１，１７３，１７５＿回転軸部、 ７２，１７２＿駆動装置、 ８０，１８０＿磁界形成部、 ８１，１８１＿支持台、 ８２，１８２＿第１の磁石、 ８３，１８３＿第２の磁石、 ８４，１８４＿傾斜部材、 １７１，１７４＿ギア、 １７６＿ベルト、 ＴＧ１，ＴＧ２＿ターゲット、 Ａ１２，Ａ１１２＿内部、 Ｚ８１，Ｚ８３，Ｚ１８１，Ｚ１８３，ＺＴＧ１，ＺＴＧ２＿中心軸、 Ｏ８２，Ｏ１８２＿重心、 Ｚ８２，Ｚ１８２＿中心線、 Ｌ８２，Ｌ１８２，Ｈ８２max，Ｈ８３，Ｈ１８３，Ｈ１８２max＿距離、 Ｔ１，Ｔ２＿高低差、 θ１，θ２＿傾斜角度、 Ａ８２，Ｂ８２，Ａ１８２，Ｂ１８２＿位置、 ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ１１，ＰＬ１２＿プラズマの高密度領域、 Ｓ１，Ｓ２ 構造体、 ＥＲ１〜ＥＲ６，ＥＲ１１〜ＥＲ１４＿エロージョン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットが保持される保持面を有するカソード電極と、
前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸で回転する磁界形成部と、
を備え、
前記磁界形成部は、
重心が前記回転軸以外の位置となるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面を有する柱状の第１の磁石と、
重心が前記回転軸上又はその近傍に位置するように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面を有し、前記第１の磁石を囲う筒状の第２の磁石と、
を備え、
前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面である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】
前記第２の磁極面と前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記保持面との最長距離よりも長くなされてい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リング装置。
【請求項３】
ターゲットが保持される保持面を有するカソード電極と、
前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸で回転する磁界形成部と、
を備え、
前記磁界形成部は、
重心が前記回転軸以外の位置となるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面を有する円柱状の第１の磁石と、
重心が前記回転軸上又はその近傍に位置するように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面を有し、前記第１の磁石を囲う楕円筒状の第２の磁石と、
を備え、
前記第１の磁石は、その重心が前記第２の磁石の重心から長径方向に所定の距離離間した位置になるように配置されている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４】
前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面であ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リング装置。
【請求項５】
ターゲットが保持される保持面を有するカソード電極と、
前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸で回転する磁界形成部と、
を備え、
前記磁界形成部は、
重心が前記回転軸以外の位置となるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面を有する楕円柱状の第１の磁石と、
重心が前記回転軸上又はその近傍に位置するように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面を有し、前記第１の磁石を囲う円筒状の第２の磁石と、
を備え、
前記第１の磁石は、その重心が前記第２の磁石の重心から前記第１の磁石の短径方向に所定の距離離間した位置になるように配置されている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６】
前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面であ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リング装置。
【請求項７】
ターゲットが保持される保持面を有するカソード電極と、
前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸で回転する磁界形成部と、
を備え、
前記磁界形成部は、
重心が前記回転軸から所定の距離離間した第１の位置になるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面を有する円柱状の第１の磁石と、
重心が前記回転軸と前記第１の位置との間の第２の位置になるように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面を有し、前記第１の磁石を囲う円筒状の第２の磁石と、
を備え、
前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面であり、
前記第２の磁石は、前記回転軸に対して前記第１の磁石の重心から離れた領域に、前記第２の磁極面よりも前記保持面との距離が短くなされた第３の磁極面を有する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１】
ターゲットが保持される保持面を有するカソード電極と、
前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸で回転する磁界形成部と、
を備え、
前記磁界形成部は、
重心が前記回転軸以外の位置となるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面を有する柱状の第１の磁石と、
重心が前記回転軸上又はその近傍に位置するように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面を有し、前記第１の磁石を囲う筒状の第２の磁石と、
を備え、
前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面である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】
前記第２の磁極面と前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記保持面との最長距離よりも長くなされてい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リング装置。
【請求項３】
ターゲットが保持される保持面を有するカソード電極と、
前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸で回転する磁界形成部と、
を備え、
前記磁界形成部は、
重心が前記回転軸以外の位置となるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面を有する円柱状の第１の磁石と、
重心が前記回転軸上又はその近傍に位置するように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面を有し、前記第１の磁石を囲う楕円筒状の第２の磁石と、
を備え、
前記第１の磁石は、その重心が前記第２の磁石の重心から長径方向に所定の距離離間した位置になるように配置されている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４】
前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面であ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リング装置。
【請求項５】
ターゲットが保持される保持面を有するカソード電極と、
前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸で回転する磁界形成部と、
を備え、
前記磁界形成部は、
重心が前記回転軸以外の位置となるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面を有する楕円柱状の第１の磁石と、
重心が前記回転軸上又はその近傍に位置するように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面を有し、前記第１の磁石を囲う円筒状の第２の磁石と、
を備え、
前記第１の磁石は、その重心が前記第２の磁石の重心から前記第１の磁石の短径方向に所定の距離離間した位置になるように配置されている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６】
前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面であ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リング装置。
【請求項７】
ターゲットが保持される保持面を有するカソード電極と、
前記カソード電極の前記保持面とは反対側に離間して設けられ、前記保持面に保持された前記ターゲット上に磁界を形成すると共に前記保持面に直交する回転軸で回転する磁界形成部と、
を備え、
前記磁界形成部は、
重心が前記回転軸から所定の距離離間した第１の位置になるように配置され、前記カソード電極と対向する第１の磁極面を有する円柱状の第１の磁石と、
重心が前記回転軸と前記第１の位置との間の第２の位置になるように配置され、前記カソード電極と対向し前記第１の磁極面とは磁極の異なる第２の磁極面を有し、前記第１の磁石を囲う円筒状の第２の磁石と、
を備え、
前記第１の磁極面は、前記保持面に対し、前記保持面との距離が、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も短い位置で最も長く、前記第１の磁極面と前記第２の磁極面との距離が最も長い位置で最も短い傾斜面であり、
前記第２の磁石は、前記回転軸に対して前記第１の磁石の重心から離れた領域に、前記第２の磁極面よりも前記保持面との距離が短くなされた第３の磁極面を有することを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００９−１９１３５８（Ｐ２００９−１９１３５８Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２９５００（Ｐ２００８−３２９５００）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
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