(57)【要約】本発明は、ターゲットを有効に利用し、生産性に優れた、螺旋状の形状を低減した多層膜形成可能なスパッタリング装置と該装置を用いた多層膜形成方法を提供する。本発明の一実施形態は、回転可能なカソードユニット（３０）であって、回転中心に対し同一円周上に配置されるカソード（７ａ）、（７ｂ）と各カソードにそれぞれ電力を供給する電力供給機構とを有するカソードユニット（３０）と、カソードの位置を検知するセンサ（１４）と、カソードユニット（３０）を回転させる回転機構とを備える。
2010050359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能なカソードユニットであって、回転中心に対し同一円周上に配置されるｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードと、各カソードにそれぞれ電力を供給する電力供給機構とを有するカソードユニットと、
カソードの位置を検知するセンサと、
前記カソードユニットを回転させる回転機構と
を備えることを特徴とする多層膜スパッタリング装置。
【請求項２】
前記n個のカソードの各々と対応付けて配置されたｎ個の部材であって、前記カソードユニットの回転と同期して回転するn個の部材をさらに備え、
前記n個の部材は互いに反射率が異なることを特徴とする請求項１に記載の多層膜スパッタリング装置。
【請求項３】
前記センサの検知結果に従って、各カソードの放電開始および放電停止を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の多層膜スパッタリング装置。
【請求項４】
請求項１に記載の多層膜スパッタリング装置を用い、前記カソードユニットを回転させながら、成膜する膜に対応するターゲットに電力を供給して多層膜をスパッタリング成膜することを特徴とする多層膜形成方法。
【請求項５】
回転可能なカソードユニットであって、回転中心に対し同一円周上に配置されるｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードと、各カソードにそれぞれ電力を供給する電力供給機構とを有するカソードユニットと、
前記カソードの位置を検知するセンサと、
前記カソードユニットを回転させる回転機構と、
を備えるスパッタ装置を用いた多層膜の形成方法であって、
センサにより検知された情報により、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードを判別する工程と、
形成すべき多層膜の構造を示す構造情報に基づいて、前記判別する工程にて判別されたカソードの情報により、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードのうち第１のカソードに電力を供給して該第１のカソードを放電させ、基板上に第１の膜を形成する工程と、
前記センサにより前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方を検知する工程と、
前記構造情報に基づいて、前記判別する工程にて前記センサにより判別されたカソードの情報と、前記検知する工程にて検知されている前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方とから、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードのうち第２のカソードに電力を供給して該第２のカソードを放電させ、基板上に第２の膜を形成する工程と、
前記構造情報と、前記判別する工程にて前記センサにより判別されたカソードの情報と、前記検知する工程にて検知されている前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方とから、前記第１のカソードへの電力の供給を停止する工程と、
前記構造情報と、前記判別する工程にて前記センサにより判別されたカソードの情報と、前記検知する工程にて検知される前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方とから、前記第２のカソードへの電力の供給を停止する工程と
を有することを特徴とする多層膜の形成方法。
【請求項６】
前記第２のカソードを放電させる間、前記第１のカソードも放電させることを特徴とする請求項５に記載の多層膜の形成方法。
【請求項７】
前記第１のカソードへの電力の供給の停止と同時に、前記第２のカソードへの電力の供給を開始することを特徴とする請求項５に記載の多層膜の形成方法。
【請求項８】
前記第１のカソードへの電力の供給の停止から、所定時間経過後、または前記カソードユニットが所定の回転数回転した後に、前記第２のカソードへの電力の供給を開始することを特徴とする請求項５に記載の多層膜の形成方法。
【請求項９】
コンピュータに、スパッタ装置の制御方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記スパッタ装置は、
回転可能なカソードユニットであって、回転中心に対し同一円周上に配置されるｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードと、各カソードにそれぞれ電力を供給する電力供給機構とを有するカソードユニットと、
前記カソードの位置を検知するセンサと、
前記カソードユニットを回転させる回転機構とを備え、
前記制御方法は、
センサにより検知された情報により、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードを判別する工程と、
形成すべき多層膜の構造を示す構造情報に基づいて、前記判別する工程にて判別されたカソードの情報により、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードのうち第１のカソードの放電を開始させる工程と、
前記センサにより検知された情報に基づいて、前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方を計測する工程と、
前記構造情報に基づいて、前記判別する工程にて判別されたカソードの情報と、前記計測する工程にて計測されている前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方から、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードのうち第２のカソードの放電を開始させる工程と、
前記構造情報と、前記判別する工程にて判別されたカソードの情報と、前記計測する工程にて計測されている前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方から、前記第１のカソードの放電を停止させる工程と、
前記構造情報と、前記判別する工程にて判別されたカソードの情報と、前記計測する工程にて計測されている前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方から、前記第２のカソードの放電を停止させる工程と
を有することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層膜を連続成膜するための多層膜スパッタリング装置と、該装置を用いた多層膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現状のハードディスクにおける垂直記録媒体には、記録層にＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2やＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ2などの酸化物を含んだ組成が用いられている。また、将来的にはＨｉｇｈ−Ｋｕ材料であるＦｅ／ＰｔやＣｏ／Ｐｔのような多層膜構造になることが予想されている。
しかしながら、１週間以上のメンテナンスサイクルの確保という条件下において、多層膜構造を実現させるには、層数分のカソードユニットが必要であった。
このような多層膜を形成するためのスパッタリング装置として、特許文献１に開示されている装置の構成例を図５Ａ〜５Ｃ，図６に示し、簡単に説明する。【０００３】
図５Ａは、スパッタ室１０１の基板搬送方向に垂直な断面構造を示す模式図である。図に示すように、スパッタ室１０１の２つの側壁に、回転カソードユニット１０３がそれぞれ回転自在に取り付けられ、２枚の基板１２２を保持するキャリア１０２の両側で放電を発生させ、２枚の基板１２２の両面に同時に積層膜が形成される構成となっている。【０００４】
基板１２２は、図５Ｂに示すように、それぞれ例えば３つの支持爪１２１によりキャリア１０２に保持され、キャリア１０２は公知の搬送機構により各処理室に搬送される。【０００５】
図５Ｃは回転カソードユニット１０３を基板１２２方向から見た平面図である。回転カソードユニット１０３は、図５Ｃに示されるように、ＣｏＢターゲット１３２及びＰｄターゲット１３３と基板１２２を加熱するためのランプヒータ（加熱処理機構）１３４とが回転中心に対し同一円周上に取り付けられている。ターゲット１３２，１３３及びランプヒータ１３４の間には、相互の干渉及び汚染を防止するための隔壁板１３１が設けられている。【０００６】
図６は、回転カソードユニット１０３の詳細な構造及びメカニズムの詳細を説明するための、図５ＣのＡ−Ａ'線切断図である。
図６に示す従来のスパッタリング装置は、ターゲット１３２，１３３及び基板１２２の表面処理機構（図６においてはランプヒータ１３４）のそれぞれ少なくとも１つを回転カソードユニット１０３の回転中心体１３０の回りに取り付けている。そして、１以上の基板１２２を保持する基板ホルダー（キャリア１０２）を前記ターゲット１３２，１３３及びランプヒータ１３４に対して対向配置し、回転中心体１３０又は基板ホルダーを回転する構成となっている。ターゲット１３２，１３３の裏面側の円筒状外枠１４０の段差部には、中心磁石１４１、周辺磁石１４２及びヨーク１４３からなる磁石ユニットが配置され、その中心軸１４５がベアリング１４６により回転可能に支持されている。さらに、ヨーク１４３底面にはギア１４４が取り付けられおり、このギア１４４は、円筒状外枠１４０と回転中心体１３０との間に配置された円筒部材１１６の先端部に設けられたギア１１９と噛合する。従って、モータ１１７を回転させると、ギア１１８、１４７を介して円筒状外枠１４０が回転し（即ち、ターゲット１３２，１３３及び磁石ユニットは回転中心体１３０の周りに公転し）、さらにギア１１９、１４４を介して磁石ユニットは自転することになる。尚、円筒部材１１６は、ベアリング１４８を介して回転中心体１３０及び円筒状外枠１４０に固定されている。【０００７】
図６のスパッタリング装置においては、磁石ユニットを回転させながらスパッタリングを行うが、中心磁石１４１の中心を中心軸１４５からずらすことにより、ターゲット１３２，１３３の中心に非エロージョン領域が形成されないように構成されている。
従来の他の多層膜成膜装置として、特許文献２に開示されている装置の構成例を図１０，図１１に示し、簡単に説明する。  【０００８】
図１０に示す多層膜成膜装置は、中心軸の回りに第１のターゲット１００１ａおよび第２のターゲット１００２ｂをそれぞれ備えた第１のカソード１００１および第２のカソード１００２が配列されている。図１１Ａ〜１１Ｄは、図１０に示す多層膜成膜装置における、複数のターゲットの配列及び形状を示す図である。この第１のカソード１００１及び第２のカソード１００２と対向して基板１００３が支持部材１００４により支持されて設けられている。図１０及び図１１Ａ〜１１Ｄの多層膜成膜装置において、基板１００３上に多層膜を成膜する場合には、中心軸上に第１のカソード１００１および第２のカソード１００２を回転しならが、基板１００３上に第１のターゲット１００１ａおよび第２のターゲット１００２ａのターゲット材料を螺旋状に成膜する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１４１７１９号公報
【特許文献２】米国特許第６３２８８５６号明細書
【発明の概要】
【００１０】
しかしながら、従来の図５及び図６に示すスパッタリング装置は、使用できるターゲットが小さくターゲットライフが早いことからメンテナンス周期が早いという問題があった。
【００１１】
また、従来のスパッタリング装置は、ターゲット及び磁石ユニットは回転中心体の周りに公転し、磁石ユニットは自転する構成となっているため、ターゲットの最大利用面積が限られるという問題があった。具体的には、磁石ユニットが自転するために、ターゲットとして利用できる領域は磁石ユニットが回転する円状の領域となる。
【００１２】
さらに、従来のスパッタリング装置において、例えばＰｄ／（Ｃｏ／Ｐｄ）×９／Ｐｄを成膜する場合、Ｐｄターゲットに３５０ＷのＤＣ電力を投入し、基板上に１０ｎｍのＰｄ膜を堆積させる。続いてＣｏ／Ｐｄターゲットに４００ＷのＤＣ電力を投入し、Ｃｏ（０．３ｎｍ）とＰｄ（１．０ｎｍ）の積層膜を連続して９周期堆積して人工格子膜を作製する。その後、Ｃｏ／Ｐｄターゲットへの電力投入を停止し、Ｐｄ膜のみを１．０ｎｍ堆積する。従って、少なくとも３工程が必要となり、工程毎に放電を停止しなければならず、処理時間がかかるという問題があった。
【００１３】
一方、図１０及び図１１Ａ〜１１Ｄに示す多層膜成膜装置は、多層膜の成膜という点では有効である。  
しかし、第１のカソード１００１および第２のカソード１００２を成膜開始時と成膜終了時を同時に行い回転しながら、基板１００３上に成膜しているため、基板１０３上に成膜される多層膜は、螺旋状の膜となる。この点を、図１１Ａを用いて説明する。例えば、図１１Ａに示すカソードを右回りに回転し、第１層としてＣｏ膜を成膜する場合、成膜開始時と成膜終了時とでは、基板に対向するＣｏターゲット（第１のターゲット１００１ａ）の面積が異なるため、成膜開始時は、Ｃｏ膜の膜厚は薄くなり、成膜終了時は、成膜開始時に比べてＣｏ膜の膜厚は厚くなる。
このようにして成膜されたＣｏ膜の上に、第２層目の膜としてＰｔ膜を成膜すると、同様に、成膜開始時と成膜終了時とでは、基板に対向するＰｔターゲットの面積が異なるため、成膜開始時は、Ｐｔ膜の膜厚は薄くなり、成膜終了時は、成膜開始時に比べてＰｔ膜の膜厚は厚くなる。
【００１４】
図１２Ａは、図１０及び図１１Ａ〜１１Ｄに示す多層膜成膜装置を用いて、多層膜を成膜した場合、螺旋状の多層膜が形成される工程を模式的に示したものである。即ち、カソードを右回りに０〜０．５回転（０度から１８０度）している間はＣｏ膜が成膜され、カソードを右回りに０．５から１回転（１８０度から３６０度））している間はＰｔ膜が成膜され、カソードを右回りに１から１．５回転（３６０度から５４０度）している間はＣｏ膜が成膜される。その結果、図１２Ｂに点線四角で囲んだ部分（領域１２０１）の多層膜を観察すると、図１２Ａに示すように多層膜の一部が螺旋状の膜になる。
このような螺旋状の膜が形成される理由としては、上記した以外に、図１１Ａに示すようなＣｏターゲット領域（第１のターゲット１００１ａ）とＰｔターゲット領域（第２のターゲット１００２ａ）とを回転する場合、それぞれのターゲット領域の位置を正確に検知して基板上に多層膜を成膜していないことが考えられる。更に、Ｃｏ膜、Ｐｔ膜の形成毎に放電を停止していることも考えられる。
いずれにせよ、図１０及び図１１Ａ〜１１Ｄの多層膜成膜装置では、基板上に螺旋状の多層膜しか成膜することができない。
【００１５】
本発明の課題は、上記問題を解決し、ターゲットを有効に利用し、生産性に優れた、螺旋状の形状を低減した多層膜形成可能なスパッタリング装置と該装置を用いた多層膜形成方法を提供することにある。
【００１６】
このような目的を達成するために、本発明は、多層膜スパッタリング装置であって、回転可能なカソードユニットであって、回転中心に対し同一円周上に配置されるｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードと、各カソードにそれぞれ電力を供給する電力供給機構とを有するカソードユニットと、カソードの位置を検知するセンサと、前記カソードユニットを回転させる回転機構とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、回転可能なカソードユニットであって、回転中心に対し同一円周上に配置されるｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードと、各カソードにそれぞれ電力を供給する電力供給機構とを有するカソードユニットと、前記カソードの位置を検知するセンサと、前記カソードユニットを回転させる回転機構と、を備えるスパッタ装置を用いた多層膜の形成方法であって、センサにより検知された情報により、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードを判別する工程と、形成すべき多層膜の構造を示す構造情報に基づいて、前記判別する工程にて判別されたカソードの情報により、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードのうち第１のカソードに電力を供給して該第１のカソードを放電させ、基板上に第１の膜を形成する工程と、前記センサにより前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方を検知する工程と、前記構造情報に基づいて、前記判別する工程にて前記センサにより判別されたカソードの情報と、前記検知する工程にて検知されている前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方とから、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードのうち第２のカソードに電力を供給して該第２のカソードを放電させ、基板上に第２の膜を形成する工程と、前記構造情報と、前記判別する工程にて前記センサにより判別されたカソードの情報と、前記検知する工程にて検知されている前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方とから、前記第１のカソードへの電力の供給を停止する工程と、前記構造情報と、前記判別する工程にて前記センサにより判別されたカソードの情報と、前記検知する工程にて検知される前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方とから、前記第２のカソードへの電力の供給を停止する工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、コンピュータに、スパッタ装置の制御方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記スパッタ装置は、回転可能なカソードユニットであって、回転中心に対し同一円周上に配置されるｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードと、各カソードにそれぞれ電力を供給する電力供給機構とを有するカソードユニットと、前記カソードの位置を検知するセンサと、前記カソードユニットを回転させる回転機構とを備え、前記制御方法は、センサにより検知された情報により、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードを判別する工程と、形成すべき多層膜の構造を示す構造情報に基づいて、前記判別する工程にて判別されたカソードの情報により、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードのうち第１のカソードの放電を開始させる工程と、前記センサにより検知された情報に基づいて、前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方を計測する工程と、前記構造情報に基づいて、前記判別する工程にて判別されたカソードの情報と、前記計測する工程にて計測されている前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方から、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードのうち第２のカソードの放電を開始させる工程と、前記構造情報と、前記判別する工程にて判別されたカソードの情報と、前記計測する工程にて計測されている前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方から、前記第１のカソードの放電を停止させる工程と、前記構造情報と、前記判別する工程にて判別されたカソードの情報と、前記計測する工程にて計測されている前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方から、前記第２のカソードの放電を停止させる工程とを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、ターゲットの利用効率が向上すると共に、螺旋状の形状を有しない多層膜をより短時間で成膜することが可能になり、生産性よく多層膜を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のスパッタリング装置の一実施形態のカソードユニットの構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１のカソードユニットを基板側から見た平面模式図である。
【図３】図１，図２に示すカソードユニットを用いた多層膜の成膜工程を示す平面模式図である。
【図４】本発明で形成される多層膜の一例の断面模式図である。
【図５Ａ】従来のスパッタリング装置の構成を示す模式図である。
【図５Ｂ】従来の、基板を保持したキャリアの正面図である。
【図５Ｃ】図５Ａに示すスパッタリング装置の回転カソードユニットを基板側から見た平面図である。
【図６】スパッタリング装置の回転カソードユニットの構成を示す断面模式図であって、図５ＣのＡ−Ａ'線切断図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る成膜処理の制御イメージを説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図８】図７に示す制御により得られる積層膜の膜厚と、カソードユニットの回転角（経過時間）との関係を示す図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態に係る成膜処理の制御イメージを説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態に係る成膜処理の制御イメージを説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図１０】従来の多層膜成膜装置の構成例を示す図である。
【図１１Ａ】図１０に示す多層膜成膜装置における、ターゲットの、配列および形状の一例を示す図である。
【図１１Ｂ】図１０に示す多層膜成膜装置における、ターゲットの、配列および形状の一例を示す図である。
【図１１Ｃ】図１０に示す多層膜成膜装置における、ターゲットの、配列および形状の一例を示す図である。
【図１１Ｄ】図１０に示す多層膜成膜装置における、ターゲットの、配列および形状の一例を示す図である。
【図１２Ａ】図１０に示す多層膜形成装置により螺旋状に形成された膜を説明するための図である。
【図１２Ｂ】図１０に示す多層膜形成装置により螺旋状に形成された膜を説明するための図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る、カソードユニットを制御する制御部の概略を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の多層膜スパッタリング装置の好ましい実施形態におけるカソードユニットの構成例であり、回転軸を含む面の断面模式図である。係るカソードユニットは図５Ａの回転カソードユニット１０３に相当し、回転カソードユニット以外の部分については同様であるため、説明を省略する。係るカソードユニットは、従来のスパッタリング装置と同様に、スパッタ室内に配置され、本発明のスパッタリング装置は、該カソードユニットとスパッタ室と、多層膜を形成する基板を保持する基板ホルダーとを有する。  
図１において、カソードユニット３０は、絶縁体４、磁石ユニット６、冷媒流路形成板８、冷媒流路９、ターゲットを載置するためのバッキングプレート１０、防着板１１、底板１９とを備えている。
【００２２】
図２は、図１のカソードユニットを基板側（紙面上方）から見た平面模式図である。図２において、カソード７ａと７ｂとは、図１に示すように所定の間隙を介して配置されており、カソード７ａと７ｂとの間には隔壁板２０が設けられている。このように、隔壁板２０を設けることによって、一方のカソード（例えば、カソード７ａ）に取り付けられたターゲットから生じたスパッタ粒子が、他方のカソード（例えば、カソード７ｂ）に取り付けられたターゲットと対向する基板面へと入射するのを抑制することができる。従って、カソード７ａおよび７ｂの放電がＯＮになり、双方のカソードに取り付けられたターゲットからそれぞれのスパッタ粒子が生じている場合であっても、基板上のある領域において、一方のスパッタ粒子（堆積させたいスパッタ粒子）の入射は許し、他方のスパッタ粒子（堆積させたくないスパッタ粒子）の入射を抑制することができる。
なお、図１、２に示す構成では、隔壁板２０を設けているが、設けなくても良い。また、カソー７ａと７ｂとの間に間隙を設けなくても良い。
【００２３】
本発明において、カソードユニット３０にはｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードが取り付けられる。本例においては、２個のカソード７ａ，７ｂを有する形態を示す。該カソード７ａ，７ｂは、図２に示すように、カソードユニット３０の回転中心に対し同一円周上に配置され、スパッタリング時にはカソード７ａ、７ｂのそれぞれに互いに異なる材料からなるターゲットが取り付けられる。例えば、カソード７ａに取り付けられるターゲットは、Ｃｏターゲットであり、カソード７ｂに取り付けられるターゲットはＰｔターゲットである。カソード７ａ，７ｂの後部（基板とは反対側）には、バッキングプレート１０を介してカソード７ａ，７ｂを冷却するための冷媒流路形成板８が設けられている。該冷媒流路形成板８には、不図示の冷媒流入管、冷媒流出管が接続され、不図示の冷媒供給部から冷媒流路９に冷媒（例えば、水）が供給される。
【００２４】
冷媒流路形成板８の後部には、絶縁体４上に中心磁石６ａと周辺磁石６ｂとヨーク６ｃとを有する磁石ユニット６が配置されている。中心磁石６ａと周辺磁石６ｂとは異なる極性となるように構成され、カソード７ａ，７ｂそれぞれの表面に閉じた磁界を形成するようになっている。図２において、実線２１で示される領域がターゲットとして最大に使用できる有効領域である。また、破線２３で示されるラインが垂直方向の磁場が０になるラインであり、このライン周辺でターゲットのエロージョンが進行する。本発明においては、各ターゲットにおいて、破線２３で示される領域の内部に非エロージョン領域が形成されないように磁石６ａ，６ｂを配置することが望ましい。
【００２５】
図２において、実線２２で示される領域が上記した従来のスパッタリング装置におけるターゲットの有効領域である。該従来の装置においては、スパッタリング時に回転カソードユニット内で磁石ユニットが回転するため、磁石ユニットの有効部は円状になり、ターゲットの有効領域もこれに対応して円状になる。
【００２６】
これに対して本発明では、カソードユニット３０を回転させながらスパッタリングを行うものの、磁石ユニット６はカソードユニット３０内で回転しない。そのため、カソードユニット内でターゲットの有効領域を円状にする必要が無く、該有効領域が最大限になるように磁石を配置し、カソードを配置すればよい。その結果、従来よりもターゲットの有効領域を広くとることができ、エロージョン領域を大きくとることが可能となる。
【００２７】
本例においては、２個のカソード７ａ，７ｂを用いるため、該カソード７ａ，７ｂをそれぞれ半円形とし、各領域内でターゲットの有効領域が最大になるように中心磁石６ａ、周辺磁石６ｂを配置すればよい。
【００２８】
カソード７ａ，７ｂ、パッキングプレート１０、冷媒流路形成板８は、底板１９に一体に固定され、各々の側面には、防着板１１が設けられている。この防着板１１は、カソード７ａ，７ｂ、パッキングプレート１０、冷媒流路形成板８に成膜物質が付着するのを防止するためのものである。底板１９に一体に固定されたカソード７ａ，７ｂ、パッキングプレート１０、冷媒流路形成板８には、係るカソードユニット３０の回転機構として、回転中心体１７、ロータリージョイント１が接続されている。また、スリップリング２は、カソード７ａ，７ｂのそれぞれに異なる電力を独立に供給可能にするための電力供給機構である。スリップリング２は磁性体シール３を介して、回転中心体１７に回転自在に接続されている。また、回転中心体１７には、ギア１６，１８を介してモータ１５が接続されている。従って、モータ１５の駆動により回転中心体１７が回転すると、該回転に伴い、カソードユニット３０は回転する。
【００２９】
円形の遮光板１３は回転中心体１７に取り付けられていて、回転中心体１７と共に回転する。遮光板１３の裏側（センサ１４側）には、後述する図３に示す黒体部２６が半円分形成されており、該黒体部２６はカソードユニット３０の回転と同期して回転するように構成されている。また、該黒体部２６をセンサ１４によって検知する。センサ１４は、図３に示す黒体部２６と黒体部以外を判別できるものであればよいが、例えば、キーエンス製のＦＵ−６Ｆ光ファイバが好ましく用いられる。
該黒体部２６を検知するセンサ１４には、図１３に示すプロセスコントローラ３１Ａ０が接続されている。また、プロセスコントローラ３１Ａ０には、モータ１５および電源３２が接続されている。  
すなわち、プロセスコントローラ３１Ａ０は、センサ１４からの入力信号を受け取り、一連の後述する図７及び図９に示す放電イメージ（制御イメージ）の動作をフローチャートで動作させるようにプログラムされたプログラムを動かし、動作指示を適宜モータ１５や電源３２に送信することによりスパッタ装置に出力できるようになっている。
【００３０】
プロセスコントローラ３１Ａ０の構成は、例えばコンピュータ３１Ａ１の構成を基本的に持つことができる。該コンピュータ３１Ａ１は、センサ１４といった各種装置からのデータを入力するための入力部３１Ａ２、プログラム及びデータを有する記憶媒体３１Ａ３を有する。さらに、コンピュータ３１Ａは、種々の演算、制御、判別などの処理動作を実行するプロセッサ３１Ａ４及びプロセッサ３１Ａ４からの動作指示を各装置に出力するための出力部３１Ａ５を有する。このような、構成により、プロセスコントローラ３１Ａ０は、対応の装置（センサ１４、モータ１５、電源３２等）を制御している。入力部３１Ａ２は所定の指令あるいはデータなどを入力するキーボードあるいは各種スイッチなどを含むことができ、センサ１４といった装置からのデータ入力機能の他に、外部（例えば、ユーザ）からの命令の入力を可能とする。
【００３１】
上記記憶媒体３１Ａ３に記憶されるプログラムは、後述する図７及び図９に示す放電イメージの動作を実施するためのプログラムを含む。本発明のプログラムは、コンピュータとしてのプロセスコントローラ３１Ａ０に、例えば、以下の工程を実行させるためのプログラムで構成されている。
工程ａ：プロセスコントローラ３１Ａ０が、センサ１４により検知された情報により、カソード７ａとカソード７ｂとを判別する。  
工程ｂ：プロセスコントローラ３１Ａ０が、上記工程ａにより判別された情報により、電源３２に動作指示を送信しスリップリング２を介してカソード７ａに電力が供給されるように電源３２を制御して、カソード７ａの放電を開始させる。  
工程ｃ：プロセスコントローラ３１Ａ０が、センサ１４により検知されたカソード７ａおよび７ｂそれぞれの、成膜の開始から終了までの回転角度及び回転数の少なくとも一方を取得し、記憶媒体３１Ａ３に記憶する。  
工程ｄ：プロセスコントローラ３１Ａ０が、センサ１４により検知された情報と、記憶媒体３１Ａ３に記憶された、カソード７ｂに対する成膜の開始から終了までの回転角度及び回転数の少なくとも一方から、カソード７ｂの放電開始のタイミング（例えば、時刻や経過時間など）を決定する。  
工程ｅ：プロセスコントローラ３１Ａ０が、工程ｄにて決定されたタイミングに従って、電源３２に動作指示を送信しスリップリング２を介してカソード７ｂに電力が供給されるように電源３２を制御して、カソード７ｂの放電を開始させる。
工程ｆ：プロセスコントローラ３１Ａ０が、記憶媒体３１Ａ０に記憶された、カソード７aに対する成膜の開始から終了までの回転角度及び回転数の少なくとも一方から、カソード７aの放電停止のタイミング（例えば、時刻や経過時間など）を決定する。  
工程ｇ：プロセスコントローラ３１Ａ０が、記憶媒体３１Ａ０に記憶された、カソード７ｂに対する成膜の開始から終了までの回転角度及び回転数から、カソード７ｂの放電停止のタイミング（例えば、時刻や経過時間など）を決定する。
工程ｈ：プロセスコントローラ３１Ａ０が、工程ｆにて決定されたタイミングに従って、電源３２に動作指示を送信し、カソード７ａへの電力の供給が停止されるように電源３２を制御して、カソード７ａの放電を停止させる。また、プロセスコントローラ３１Ａ０が、工程ｇにて決定されたタイミングに従って、電源３２に動作指示を送信し、カソード７ｂへの電力の供給が停止されるように電源３２を制御して、カソード７ｂの放電を停止させる。
なお、上記工程ａ〜ｈは、あくまで一例であることは言うまでもない。
【００３２】
次に、図１、図２のスパッタリングカソードを使用した多層膜の形成方法について、図３，図４を用いて説明する。図４は、本発明で好ましく形成される多層膜の一例を示す断面模式図であり、互いに異なる材料からなるターゲット１，ターゲット２をそれぞれカソード７ａ，７ｂに取り付けて形成される。図中の「ターゲット１」、「ターゲット２」はそれぞれターゲット１，ターゲット２で成膜された膜を意味する。
【００３３】
本発明の第１の特徴は、１つのカソードユニットで図４に示すような多層膜をスパッタリング成膜により形成する場合、従来のように、膜の形成毎に放電を停止せず、カソードユニットを回転しながら多層膜を連続成膜する点にある。これにより、生産性に優れた多層膜形成装置を提供することが可能となる。本発明において、このような連続成膜が可能となったのは、２つ以上のカソード７ａ、７ｂがカソードユニット３０の回転中心を取り囲むように配置されているためである。  
【００３４】
本発明の第２の特徴点は、２つ以上のカソード７ａ、７ｂの回転位置を検知可能なセンサ１４を設け、２つ以上のカソード７ａ、７ｂの回転位置に応じて、膜（カソード７ａ、７ｂ）の形成毎に放電を開始できるように、プロセスコントローラ３１Ａ０を設けて制御した点にある。
また、本発明では各カソード７ａ、７ｂの後部に配置させた磁石ユニット６が、カソードユニット３０内において回転しないため、各カソード７ａ、７ｂに取り付けたターゲットの有効領域が広く、多層膜を短い時間で成膜することが可能となる。
【００３５】
図３は、図４の多層膜を図１、図２に示すカソードユニット３０で連続成膜する工程を示す平面模式図であり、成膜は、工程１→工程２→工程３→工程４の順で進行し、再び工程１に戻る。図３中、符号２５はセンサ１４の検知位置である。黒体部２６は上述したように、図１に示す遮光体１３の裏側に設けられており、便宜上、図２においては、カソードユニットに重ねた状態で示している。
【００３６】
本発明においては、カソード７ａ，７ｂの後部にセンサ１４が配置されており、該センサ１４は装置に固定されている。回転する遮光板１３の裏側において、図３に示すように、カソード７ｂと対応する半円部のうちセンサ１４と対向する領域を黒体処理して黒体部２６とし、もう半円部を金属のムク（金属部２７）とする。これにより、黒体部２６と金属部２７の反射による光量差でセンサ１４のオン／オフを判断させる。またセンサ１４はカソードユニットが正常に回転しているかの判断にも使用する。
【００３７】
このように、本発明では、センサ１４および黒体部２６により、カソードの位置を検知している。上記黒体部２６をカソード７ｂと対応するように形成することにより、プロセスコントローラ３１Ａ０は、センサ１４による検知光量が相対的に小さい場合は、センサ１４に対向しているカソードはカソード７ｂであり、上記検知光量が相対的に大きい場合は、センサ１４に対向しているカソードはカソード７ａであることを認識することができる。よって、カソード７ｂに対応付けて配置された黒体部２６は、該カソード７ｂを検知するためのマーカと言え、上記金属部２７もカソード７ａを検知するためのマーカと言える。
【００３８】
すなわち、本発明で重要なことは、センサ１４により該センサ１４と対向するカソードがカソード７ａなのかあるいはカソード７ｂなのかを判別可能にすることであり、そのために、センサ１４を設け、第１のマーカとしての黒体部２６と第２のマーカとしての金属部２７とを設けている。上記第１のマーカとしての黒体部２６は、カソードユニット３０と同期して回転し、カソード７ｂと重なるように配置されている。また、第２のマーカとしての金属部２７は、カソードユニット３０と同期して回転し、カソード７ａと重なるように配置されている。また、第１のマーカと第２のマーカとは反射率が異なる。よって、プロセスコントローラ３１Ａ０は、センサ１４にて検出された光量により、センサ１４と対向するカソードを判別できるのである。
【００３９】
よって、本発明では、第１のマーカおよび第２のマーカとして、黒体部２６および金属部２７を用いているが、これらに限定されない。本発明では、センサによる光量によってカソードの判別を行うので、第１のマーカおよび第２のマーカとしては、互いに異なる反射率のものであれば、いずれの材料を適用しても良い。
【００４０】
なお、図１〜３においては、カソードを２つ設ける場合について説明したが、カソードを３つ以上設ける場合についても、各マーカを同様の要件で設ければ良い。例えば、カソードを４つ設ける場合は、互いに異なる反射率（第１の反射率＞第２の反射率＞第３の反射率＞第４の反射率）を有する４つのマーカを設ければ良い。すなわち、第１のカソードに対応付けて配置され（第１のカソードと重なるように配置され）、第１の反射率を有する第１のマーカと、第２のカソードに対応付けて配置され、第２の反射率を有する第２のマーカと、第３のカソードに対応付けて配置され、第３の反射率を有する第３のマーカと、第４のカソードに対応付けて配置され、第４の反射率を有する第４のマーカとを、カソードユニット３０と同期して回転するように設ける。
例えば、第１のマーカ〜第４のマーカのそれぞれから反射された光量を、センサ１４にてそれぞれ検出し、これら光量と各マーカとを関連付けたテーブルを作成し、該テーブルを予め記憶媒体３１Ａ３に格納しておく。これにより、プロセスコントローラ３１Ａ０は、センサ１４から送信された光量を示す光量情報に基づいて、上記テーブルを参照して該光量情報に対応するマーカを認識することができ、センサ１４に対向するカソードを判別することができる。
【００４１】
また、センサ１４および各マーカの周囲の照射環境が不安定な場合は、センサ１４にて検出された光量の相対的な大きさに応じて、対応するマーカを抽出するようにしても良い。すなわち、センサ１４にて検出された光量が相対的に一番大きい場合は、センサ１４に対向するマーカは第１のマーカであると関連付けたテーブルを用意する。同様に、該テーブルにおいて、センサ１４にて検出された光量が相対的に二番目に大きい場合は、センサ１４に対向するマーカは第２のマーカであり、センサ１４にて検出された光量が相対的に三番目に大きい場合は、センサ１４に対向するマーカは第３のマーカであり、センサ１４にて検出された光量が相対的に一番小さい場合は、センサ１４に対向するマーカは第４のマーカであると関連付ける。このテーブルを、記憶媒体３１Ａ３に予め格納しておく。カソードユニット３０を一回転させれば、センサ１４は第１〜第４のマーカの全ての反射光を検出するので、プロセスコントローラ３１Ａ０は、センサ１４にて検出された光量情報の序列を把握することができ、上記テーブルにより該序列中の光量の大きさに対応したマーカを抽出することができる。よって、プロセスコントローラ３１Ａ０は、対応するカソードを判別することができるのである。
【００４２】
実際に多層膜を形成する場合、図３の工程１に示すようにカソード７ａがセンサ１４をオンまたはオフするタイミングにより、プロセスコントローラ３１Ａ０は放電を開始させる。カソード７ｂについては、カソード７ａの放電が開始した後、カソードユニットが１８０°回転した時点〔図３の工程３〕で放電を開始させる。このタイミングは、カソードユニット３０の回転速度から割り出された時間とすることができる。例えばカソードユニット３０が６０ｒｐｍで回転する場合は１ｓｅｃで１回転するため、１８０°分の回転に要する時間は０．５ｓｅｃとなる。すなわち、プロセスコントローラ３１Ａ０は、カソードユニット３０の回転速度から、１回転当たりに要する時間を算出し、記憶媒体３１Ａ３に格納しておく。よって、プロセスコントローラ３１Ａ０は、上記１回転あたりに要する時間により、ある基準時刻からのカソードユニット３０の回転数（回転角度）に対応する、上記基準時刻からの経過時間を算出することができる。
【００４３】
カソード７ａ又は７ｂには異なる材料（組成）のターゲットを設置できるため、このようにカソード７ａと７ｂとがそれぞれ順次放電すると、図４に示すように、カソードユニット３０の１回転にてカソード７ａと７ｂにそれぞれ設置されたターゲットの膜を、それぞれ１層ずつ形成することができる。
【００４４】
カソード７ｂはカソード７ａの放電が開始した後、カソードユニット３０が１８０度回転した時点〔図３の工程３〕で放電を開始させることにより、基板上に形成された積層膜の膜厚は図８のようになる。図８に示すように、例えば、カソードユニット３０の回転角が０度〜３６０度においては、基板上に形成された積層膜の膜厚に影響するのはカソード７ａが０度〜１８０度の領域で、カソード７ｂが１８０度〜３６０度の領域となり、特許文献２のような螺旋状の積層膜構造にはならない。また放電開始位置検出を行なわない場合は、センサ１４のオンまたはオフのタイミングをみることなく放電を開始させてもよい。
【００４５】
（第１の実施形態）  
図７は、本実施形態に係る成膜処理の制御イメージを説明するためのタイミングチャートを示す図である。図８は、図７の制御イメージを用いて、基板上に多層膜を成膜した場合の、積層膜の膜厚時間発展図を示す。なお、図８に示す積層膜の膜厚時間発展図は、図１２Ｂの領域１２０１に対応する部分の展開図である。
【００４６】
本実施形態においては、膜の形成毎に放電を停止せず、カソードユニット３０を回転しながら多層膜を連続成膜する点が第１の特徴点である。また、２つ以上のカソード７ａ、７ｂの回転位置を検知可能なセンサ１４を設け、２つ以上のカソード７ａ、７ｂの回転位置に応じて、膜（カソード７ａ、７ｂ）の形成毎に放電を開始できるように、制御機構を設けた点が第２の特徴点である。
【００４７】
本実施形態では、基板上に、カソード７ａに載置されるターゲット１およびカソード７ｂに載置されるターゲット２の順に積層させた積層膜であって、ターゲット１およびターゲット２をそれぞれ３層有する積層膜を形成する。
【００４８】
本実施形態では、金属部２７がカソード７ａに対応し、黒体部２６がカソード７ｂに対応する。従って、センサ１４にて検出される光量が相対的に大きい場合はセンサ１４に対向するカソードはカソード７ａであり、上記光量が相対的に小さい場合はセンサに対向するカソードはカソード７ｂである。
【００４９】
ユーザが、入力部３１Ａ２を操作して、形成したい多層膜の構造を示す構造情報を入力する。本実施形態では、構造情報は、形成したい多層膜が、基板上にターゲット１およびターゲット２の順に、ターゲット１およびターゲット２をそれぞれ３層形成した多層膜であることを示す情報である。よって、プロセスコントローラ３１Ａ０は、構造情報を解析することで、基板上にどの順番でどのターゲットを堆積させれば良いかを認識することができる。
【００５０】
プロセスコントローラ３１Ａ０は、上記入力された構造情報を受信すると、モータ１５に動作指示を送信し、カソードユニット３０を回転させる。このとき、黒体部２６および金属部２７もカソードユニット３０と同期して回転することになる。このとき、プロセスコントローラ３１Ａ０は、センサ１４から送信される光量情報に基づいて、カソード７ａ、７ｂの位置を把握することができる。
【００５１】
プロセスコントローラ３１Ａ０は、構造情報を解析して基板上に１番目に堆積すべきターゲットはターゲット１であることを認識すると、最初に放電開始するカソードはカソード７ａであると決定する。次いで、プロセスコントローラ３１Ａ０は、該決定に従い、センサ１４にてカソード７ａの回転位置を検知し、検出光量が小から大に変わると（図７のタイミングｔ１）、電源３２に動作指示を送信し、カソード７ａの放電を開始させる。なお、このタイミングｔ１を基準時刻とし、該タイミングｔ１でのカソードユニット３０の回転数を０回、回転角を０度とする。すなわち、タイミングｔ１を、カソードユニット３０の回転数、回転角、および回転時間（経過時間）の基準とする。図７に示すように、先ず、カソード７ａの放電を開始しながら、カソードユニット３０全体を回転させる。カソードユニット３０が回転角０度から１８０度以下である時、カソード７ｂは放電していないので、基板上には、カソード７ａに載置されたターゲット１（例えば、ターゲット材料（Ｃｏ膜））のみが成膜される。
【００５２】
プロセスコントローラ３１Ａ０は、カソード７ａがカソードユニット３０の回転角が１８０度の回転位置に来たとき、センサ１４により、カソード７ｂの回転位置を検知し、カソード７ｂの放電を開始させる。すなわち、プロセスコントローラ３１Ａ０は、センサ１４にてカソード７ｂの回転位置を検知し、検出光量が大から小に変わると（図７のタイミングｔ２）、電源３２に動作指示を送信し、カソード７ｂの放電を開始させる。この時、カソード７ａの放電は持続されている。しかし、図１２Ｂの領域１２０１は、カソード７ｂと対向しており、また隔壁板２０によって、基板上には、カソード７ａのターゲット材料はほとんど堆積されず、カソード７ｂに載置されたターゲット２（ターゲット材料（Ｐｔ膜膜））が堆積される。この状態がカソードユニット３０の回転角が１８０度から３６０度の間、継続する。
【００５３】
このように、本実施形態では、カソードユニット３０の半回転毎に基板上に堆積するターゲットが切り替わる。すなわち、カソードユニット３０が１回転すると（回転角が３６０度；経過時間が１秒）、ターゲット１、２はそれぞれ１層ずつ形成される。本実施形態では、ターゲット１，２をそれぞれ３層ずつ形成するので、それに必要な放電時間（経過時間）は３秒（カソードユニット３０に対する、放電開始から放電停止までの、回転数（「放電回転数」とも呼ぶ）は３回、回転角（「放電回転角」とも呼ぶ）は１０８０度）である。よって、プロセスコントローラ３１Ａ０は、構造情報を解析してターゲット１、２を３層ずつ形成することを認識すると、カソードユニット３０の回転速度６０ｒｐｍに基づいて、プロセスコントローラ３１Ａ０は、放電時間（３秒）、放電回転数（３回）、および放電回転角（１０８０度）の少なくとも１つを算出し、記憶媒体３１Ａ３に格納する。なお、本実施形態では、回転数について説明するが、回転角および放電時間についても同様のことが言える。
【００５４】
次いで、プロセスコントローラ３１Ａ０は、記憶媒体３１Ａ３に記憶された、放電回転数（３回）を読み出し、カソード７ａへの放電開始時間であるタイミングｔ１での回転数０回に放電回転数３回を加えて、カソード７ａの放電停止時間であるタイミングｔ３におけるカソードユニット３０の回転数３．０回を算出し、記憶媒体３１Ａ３に格納する。同様に、次いで、プロセスコントローラ３１Ａ０は、カソード７ｂへの放電開始時間であるタイミングｔ２での回転数０．５回に放電回転数３回を加えて、カソード７ｂの放電停止時間であるタイミングｔ４におけるカソードユニット３０の回転数３．５回を算出し、記憶媒体３１Ａ３に格納する。  
【００５５】
プロセスコントローラ３１Ａ０は、カソードユニット３０がタイミングｔ１から３回回転すると（タイミングｔ３）、カソード７ａの放電を停止させ、カソードユニット３０がタイミングｔ１から３．５回回転すると（タイミングｔ４）、カソード７ｂの放電を停止させる。
【００５６】
カソードユニット３０の回転角が３６０度から５４０度にある時、図１２Ｂの領域１２０１は、カソード７ａと対向しており、隔壁板２０も存在しているので、基板上には、カソード７ｂのターゲット材料（ターゲット２）はほとんど堆積されず、カソード７ａのターゲット材料であるターゲット１（Ｃｏ膜膜）が堆積される。
【００５７】
プロセスコントローラ３１Ａ０は、カソードユニット３０がタイミングｔ１から３回転（１０８０度）回転した時点、すなわち、上記算出されたタイミングｔ３になると、電源３２に動作指示を送信しカソード７ａの放電を停止させる。次に、プロセスコントローラ３１Ａ０は、カソードユニット３０がタイミングｔ１から３．５回転（１２６０度）回転した時点（タイミングｔ２から３．０回転した時点）、すなわち、上記算出されたタイミングｔ４になると、電源３２に動作指示を送信しカソード７ｂの放電を停止させる。
【００５８】
すなわち、本実施形態では、センサ１４、黒体部２６、および金属部２７によって、センサ１４に対向するカソードが何であるかを特定できる。従って、プロセスコントローラ３１Ａ０は、カソードユニット３０の回転数（回転角度、または経過時間）を取得することができる。例えば、センサ１４にて検出された光量が大から小になった場合に、プロセスコントローラ３１Ａ０は、カソードユニット３０の回転数を１つ増加させるようにすれば良い。このように、プロセスコントローラ３１Ａ０が、センサ１４により得られた情報に基づいてカソードユニット３０の回転数を計測することにより、形成する膜厚を変化させる場合など途中でカソードユニット３０の回転速度を変化させても、プロセスコントローラ３１Ａ０はカソードユニット３０が現在何回回転したのかを把握することができる。よって、上記カソードユニット３０の回転速度が変化しても、適切なタイミングで放電の停止を実行することができる。
上記のとおり、本実施形態のおいては、カソード７ａとカソード７ｂの回転位置を検知できるセンサを設け、基板がカソード７ａとカソード７ｂのそれぞれと対向した位置で、放電を開始し、また停止するように制御するので、螺旋条の膜を形成することがなく、多層膜を成膜できる。
【００５９】
また、放電の終わりは開始時と同様にカソード７ａがセンサ１４をオンまたはオフするタイミングにより放電を停止し、カソード７ｂについては、カソード７ａの放電がオフした後、カソードユニット３０が１８０°回転した時点〔図３の工程１〕で放電を停止させる。センサ１４のオンまたはオフのタイミングはスタート時と停止時でオンまたはオフのどちらかで統一させる。このような制御を行うと放電開始時と放電停止時の位置を制御して、基板には均一な膜を形成することができる。また均一な膜を形成させるために、放電停止時の位置を時間（回転角）により制御してもよい。
【００６０】
（第２の実施形態）  
本実施形態では、１層ずつの膜厚の制御を、独立に設置させた放電用電源の印加パワーを制御して行なう。よって、電源３２は、カソード７ａ用の電源と、カソード７ｂ用の電源とを有している。図９Ａ、９Ｂは、本実施形態に係る成膜処理の制御イメージを説明するためのタイミングチャートを示す図である。
図９Ａの制御イメージが図７の制御イメージと相違する点は、カソード７ａの放電開始および放電停止と、カソード７ｂの放電開始および放電停止とを独立に制御した点にある。具体的には、図９Ａの放電イメージでは、カソードユニット３０の回転角が０度の回転位置にあるとき、プロセスコントローラ３１Ａ０は、センサ１４により、カソード７ａの位置を検知し、電源３２が有するカソード７ａ用の電源を動作させてカソード７ａの放電を開始させる。一方、カソードユニット３０の回転角が３６０度の回転位置（１回転）にあるとき、プロセスコントローラ３１Ａ０は、センサ１４により、カソード７ａの位置を検知し、電源３２が有するカソード７ａ用の電源を動作させてカソード７ａの放電を停止させる。プロセスコントローラ３１Ａ０は、この停止と同時に電源３２が有するカソード７ｂ用の電源を動作させてカソード７ｂの放電を開始させる。一方、カソードユニット３０の回転角が７２０度の回転位置（２回転）にあるとき、プロセスコントローラ３１Ａ０は、センサ１４により、カソード７ｂの位置を検知し、電源３２が有するカソード７ｂ用の電源を動作させてカソード７ｂの放電を停止させる。
【００６１】
このように、図９Ａに示す制御イメージで放電を制御する場合は、プロセスコントローラ３１Ａ０は、カソード７ａの放電を停止させると同時に、カソード７ｂの放電を開始させる。すなわち、プロセスコントローラ３１Ａ０は、あるカソードの放電を所定の回転数（回転角、経過時間）だけカソードユニット３０を回転させてから停止させると同時に、他のカソードのうちの１つのカソードの放電を開始させる。よって、図９Ａに示す制御イメージでは、カソード７ａとカソード７ｂの放電が重複する時間がない。このため、例えば、基板上にカソード７ａのターゲット材料を成膜（Ｃｏ膜）する場合、カソード７ｂのターゲット材料（Ｐｔ膜）が混入することがないという図７の成膜イメージにはない特有の効果を奏する。
【００６２】
よって、例えば各カソードの放電に要するカソードユニット３０の回転数を１回（＝回転角を３６０度、または経過次男を１ｓｅｃ）とし、形成したい多層膜が、基板上にターゲット１およびターゲット２の順に、ターゲット１およびターゲット２をそれぞれ３層形成した多層膜であることを示す構造情報を受信する場合、プロセスコントローラ３１Ａ０は、電源３２を制御してターゲット１が載置されたカソード７ａの放電を開始させる（該開始を回転数０回とする）。該回転数０回から１回転カソードユニット３０が回転するまでカソード７ａへの放電を続けると、基板上にはターゲット１が１層分形成されることになる。
【００６３】
次いで、プロセスコントローラ３１Ａ０は、センサ１４による検知結果に従ってカソードユニット３０が１回転したと判断すると、ターゲット７ａへの放電を停止するのと同時に、電源３２を制御してターゲット２が載置されたカソード７ｂの放電を開始させる（このとき、カソードユニット３０の回転数は１回である）。該回転数１回から１回転カソードユニット３０が回転するまでカソード７ｂへの放電を続けると、基板上のターゲット１上にはターゲット２が１層分形成されることになる。これを、構造情報に含まれた、作製したい層分繰り返し、センサ１４の検知結果に従ってカソードユニット３０が６回転したら、プロセスコントローラ３１Ａ０は、カソード７ｂへの放電を停止させ、成膜処理を終了する。これにより、基板上には、ターゲット１およびターゲット２が交互に３層形成された多層膜を得ることができる。
【００６４】
図９Ｂに示す制御イメージは、１層ずつの膜厚の制御を独立して行う点は、図９Ａと同じであるが、図９Ａに示す制御イメージと異なる点は、カソード７ａの放電を開始し、基板上に成膜し、カソード７ａの放電を停止した後、ある一定の時間間隔をとった後、カソード７ｂの放電を開始している点にある。具体的には、図９Ｂの制御イメージ（放電イメージ）では、カソードユニット３０の回転角が０度の回転位置にあるとき、プロセスコントローラ３１Ａ０は、センサ１４により、カソード７ａの位置を検知し、電源３２が有するカソード７ａ用の電源を動作させてカソード７ａの放電を開始させる。一方、カソードユニット３０の回転角が３６０度の回転位置（１回転）にあるとき、プロセスコントローラ３１Ａ０は、センサ１４により、カソード７ａの位置を検知し、電源３２が有するカソード７ａ用の電源を動作させてカソード７ａの放電を停止させる。ここまでは、図９Ａの制御イメージと同じである。
【００６５】
図９Ｂの制御イメージが図９Ａの制御イメージと相違する点は、カソードユニット３０の回転角が３６０度の回転位置（１回転）から５４０度（１．５回転）の回転位置にあるとき、カソード７ａとカソード７ｂもいずれも放電させていない点にある。カソードユニット３０が５４０度の回転位置（１．５回転）にあるとき、プロセスコントローラ３１Ａ０は、センサ１４により、カソード７ｂの位置を検知し、電源３２が有するカソード７ｂ用の電源を動作させてカソード７ｂの放電を開始させる。一方、カソードユニット３０が９００度の回転位置（２．５回転）にあるとき、プロセスコントローラ３１Ａ０は、センサ１４により、カソード７ｂの位置を検知し、電源３２が有するカソード７ｂ用の電源を動作させてカソード７ｂの放電を停止させる。カソードユニット３０が９００度（２．５回転）の回転位置から１０８０度（３回転）の回転位置にある時には、カソード７ａとカソード７ｂもいずれも放電させない。  
このように、図９Ｂに示す制御イメージでは、カソード７ａとカソード７ｂのいずれも放電させない所定の時間（カソードユニット３０の、所定の回転数または所定の回転角）を設定し、成膜するようにしているため、基板上の不純物をより低減した、螺旋状でない多層膜を成膜する場合に、最も有効と考えられる。
【００６６】
本実施形態においても、プロセスコントローラ３１Ａ０は、構造情報からどのターゲットを何層設けるかを認識できるので、図９Ａ、９Ｂといった制御イメージを構築することができる。
【００６７】
多層膜の最後にターゲット１の膜を積層する場合には、上記工程の最後にカソードユニット３０をさらに半回転させてカソード７ａへの放電をオンとすればよい。
また、多層膜の１層当りの膜厚を厚くする場合は、カソードユニット３０の回転速度を低速にし、上記と同様な制御をすればよい。もしくは、カソード７ａのみを数回転分放電させて、カソード７ａの放電停止後、カソード７ｂのみを数回転分放電させる。このカソード７ａと７ｂの放電を積層したい分繰り返す。全ての放電は上記のようにセンサ１４で制御する。
【００６８】
本発明のスパッタリング装置においては、カソードユニット３０と基板との距離を充分に離した場合（６０ｍｍ程度以上）、複数のカソード７ａ，７ｂを同時放電することにより、両カソードに取り付けたターゲットから同時にスパッタリングすることができる。
【００６９】
（実施例）  
本実施例では、カソード７ａにＰｄターゲットを、カソード７ｂにＣｏターゲットを取り付け、Ｐｄ／（Ｃｏ／Ｐｄ）×９／Ｐｄを成膜した。
カソードユニットが図３の工程１に示す位置状態である時、図１に示すセンサ１４は、黒体部２６が設けられたカソード７ｂと黒体部２６とが設けられていないカソード７ａの接点の部分に位置する。この状態をセンサ１４が感知し、プロセスコントローラ３１Ａ０は、カソード７ａの放電開始と判断する。不図示のガス導入機構からＡｒガスを１０Ｐａになるように導入し、同期させながら、カソード７ａのＰｄターゲットに３５０ＷのＤＣ電力を導入すると、放電が開始し、基板上に１０ｎｍのＰｄ膜を堆積した。
【００７０】
次にカソードユニットが図３の工程２に示す位置状態である時、センサ１４は、カソード７ｂの黒体部２６が設けられた部分に位置するので、プロセスコントローラ３１Ａ０は、放電継続と判断し、放電を継続した。
【００７１】
次に、図３の工程３に示すようにカソード７ｂが１８０°回転すると、センサ１４は、黒体部２６が設けられたカソード７ｂと黒体部２６が設けられていないカソード７ａの接点の部分に位置する。この状態をセンサ１４が感知し、プロセスコントローラ３１Ａ０は、カソード７ｂの放電開始と判断し、カソード７ｂのＣｏターゲットについても放電を開始する。カソードユニット３０を９．５回転（３４２０°回転）すると、ＣｄとＰｄの積層膜が９層分成膜された。
【００７２】
この時、センサ１４の検知位置２５を、黒体部２６が設けられたカソード７ｂと黒体部２６が設けられていないカソード７ａ（金属部２７が設けられたカソード７ａ）が９．５回通過する。この９．５回通過した状態をセンサ１４が感知し、プロセスコントローラ３１Ａ０がカソード７ｂの放電停止と判断するよう、別途設けたコンピュータの制御回路にインプットしておく。これによりその後、カソード７ｂのＣｏターゲットの放電を停止した。
【００７３】
カソード７ｂのＣｏターゲットの放電停止後も、カソード７ａのＰｄターゲットの放電は継続しているので、Ｐｄ層が１層分成膜できるようにカソードユニット３０を半回転（１８０度）させた。この状態をセンサ１４が感知し、プロセスコントローラ３１Ａ０はカソード７ａの放電停止と判断した。その後、カソード７ａのＰｄターゲットの放電を停止した。
【００７４】
Ｐｄ／（Ｃｏ／Ｐｄ）×９／Ｐｄを成膜する場合、図５，図６の装置を用いた場合には、ＰｄターゲットとＣｏ／Ｐｄターゲットを用いて処理するため、処理時間が１３ｓｅｃであった。これに対して、本スパッタ装置を用いた場合、処理時間は１１ｓｅｃであった。
【００７５】
（その他の実施形態）  
本発明は、複数の機器（例えばプロセスコントローラとしてのコンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリンタ、多層膜スパッタリング装置など）から構成されるシステムに適用することも、１つの機器からなる装置（プロセスコントローラを含む多層膜スパッタリング装置）に適用することも可能である。
【００７６】
前述した実施形態のプロセスコントローラ３１Ａ０の機能を実現するように前述した実施形態の構成を動作させるプログラムを記憶媒体に記憶させ、該記憶媒体に記憶されたプログラムをコードとして読み出し、コンピュータにおいて実行する処理方法も上述の実施形態の範疇に含まれる。即ちコンピュータ読み取り可能な記憶媒体も実施例の範囲に含まれる。また、前述のコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体はもちろんそのコンピュータプログラム自体も上述の実施形態に含まれる。
【００７７】
かかる記憶媒体としてはたとえばフロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性メモリカード、ＲＯＭを用いることができる。
【００７８】
また前述の記憶媒体に記憶されたプログラム単体で処理を実行しているものに限らず、他のソフトウエア、拡張ボードの機能と共同して、ＯＳ上で動作し前述の実施形態の動作を実行するものも前述した実施形態の範疇に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
2010050359.tif 000009
【図６】
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【図７】
2010050359.tif 000011
【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月25日(2010.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能なカソードユニットであって、回転中心に対し同一円周上に配置されるｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードと、各カソードにそれぞれ電力を供給する電力供給機構とを有するカソードユニットと、
カソードの位置を検知するセンサと、
前記カソードユニットを回転させる回転機構と、
前記回転機構および前記電力供給機構を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、多層膜の形成時において前記カソードユニットが回転し続けるように前記回転機構を制御し、かつ前記センサの検知結果に従って、前記多層膜に含まれる各層に対応するカソードに電力を供給するように前記電力供給機構を制御することを特徴とする多層膜スパッタリング装置。
【請求項２】
前記ｎ個のカソードの各々と対応付けて配置されたｎ個の部材であって、前記カソードユニットの回転と同期して回転するｎ個の部材をさらに備え、
前記ｎ個の部材は互いに反射率が異なり、
前記センサは、前記ｎ個の部材の互いに異なる反射率を検知するセンサであり、
前記制御部は、
前記センサにより検知された反射率により前記ｎ個のカソードの各々の回転角度および回転数の少なくとも一方を判別する手段と、
前記判別された回転角度および回転数の少なくとも一方から、前記対応するカソードへの電力の供給を開始し、かつ該対応するカソードへの電力を停止するように前記電力供給機構を制御する手段と
を有することを特徴とする請求項１に記載の多層膜スパッタリング装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記センサの検知結果に従って、各カソードの放電開始および放電停止を制御することを特徴とする請求項１に記載の多層膜スパッタリング装置。
【請求項４】
請求項１に記載の多層膜スパッタリング装置を用い、前記カソードユニットを回転させながら、成膜する膜に対応するターゲットに電力を供給して多層膜をスパッタリング成膜することを特徴とする多層膜形成方法。
【請求項５】
回転可能なカソードユニットであって、回転中心に対し同一円周上に配置されるｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードと、各カソードにそれぞれ電力を供給する電力供給機構とを有するカソードユニットと、
前記カソードの位置を検知するセンサと、
前記カソードユニットを回転させる回転機構と、
を備えるスパッタ装置を用いた多層膜の形成方法であって、
センサにより検知された情報により、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードを判別する工程と、
形成すべき多層膜の構造を示す構造情報に基づいて、前記判別する工程にて判別されたカソードの情報により、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードのうち第１のカソードに電力を供給して該第１のカソードを放電させ、基板上に第１の膜を形成する工程と、
前記センサにより前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方を検知する工程と、
前記構造情報に基づいて、前記判別する工程にて前記センサにより判別されたカソードの情報と、前記検知する工程にて検知されている前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方とから、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードのうち第２のカソードに電力を供給して該第２のカソードを放電させ、基板上に第２の膜を形成する工程と、
前記構造情報と、前記判別する工程にて前記センサにより判別されたカソードの情報と、前記検知する工程にて検知されている前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方とから、前記第１のカソードへの電力の供給を停止する工程と、
前記構造情報と、前記判別する工程にて前記センサにより判別されたカソードの情報と、前記検知する工程にて検知される前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方とから、前記第２のカソードへの電力の供給を停止する工程と
を有することを特徴とする多層膜の形成方法。
【請求項６】
前記第２のカソードを放電させる間、前記第１のカソードも放電させることを特徴とする請求項５に記載の多層膜の形成方法。
【請求項７】
前記第１のカソードへの電力の供給の停止と同時に、前記第２のカソードへの電力の供給を開始することを特徴とする請求項５に記載の多層膜の形成方法。
【請求項８】
前記第１のカソードへの電力の供給の停止から、所定時間経過後、または前記カソードユニットが所定の回転数回転した後に、前記第２のカソードへの電力の供給を開始することを特徴とする請求項５に記載の多層膜の形成方法。
【請求項９】
コンピュータに、スパッタ装置の制御方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記スパッタ装置は、
回転可能なカソードユニットであって、回転中心に対し同一円周上に配置されるｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードと、各カソードにそれぞれ電力を供給する電力供給機構とを有するカソードユニットと、
前記カソードの位置を検知するセンサと、
前記カソードユニットを回転させる回転機構とを備え、
前記制御方法は、
センサにより検知された情報により、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードを判別する工程と、
形成すべき多層膜の構造を示す構造情報に基づいて、前記判別する工程にて判別されたカソードの情報により、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードのうち第１のカソードの放電を開始させる工程と、
前記センサにより検知された情報に基づいて、前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方を計測する工程と、
前記構造情報に基づいて、前記判別する工程にて判別されたカソードの情報と、前記計測する工程にて計測されている前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方から、ｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードのうち第２のカソードの放電を開始させる工程と、
前記構造情報と、前記判別する工程にて判別されたカソードの情報と、前記計測する工程にて計測されている前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方から、前記第１のカソードの放電を停止させる工程と、
前記構造情報と、前記判別する工程にて判別されたカソードの情報と、前記計測する工程にて計測されている前記カソードユニットの回転角度及び回転数の少なくとも一方から、前記第２のカソードの放電を停止させる工程と
を有することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１０】
回転可能なカソードユニットであって、回転中心に対し同一円周上に配置されるｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードと、各カソードにそれぞれ電力を供給する電力供給機構とを有するカソードユニットと、
前記カソードユニットを回転させる回転機構と、
前記ｎ個のカソードの各々の回転角度及び回転数の少なくとも一方の情報を検出する検出手段と、
多層膜の形成時において前記カソードユニットが回転し続けるように前記回転機構を制御し、かつ前記検出された、回転角度及び回転数の少なくとも一方の情報に基づいて、前記ｎ個のカソードのうち第１のカソードの放電を開始し、該放電を停止した後または該停止と同時に、前記ｎ個のカソードのうち第２のカソードの放電を開始し、該放電を停止するように前記電力供給機構を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする多層膜スパッタリング装置。
【請求項１１】
回転可能なカソードユニットであって、回転中心に対し同一円周上に配置されるｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードと、各カソードにそれぞれ電力を供給する電力供給機構とを有するカソードユニットと、
前記カソードユニットを回転させる回転機構と
を備えるスパッタ装置を用いた多層膜の形成方法であって、
前記ｎ個のカソードの各々の回転角度及び回転数の少なくとも一方の情報を検出する検出工程と、
前記情報に基づいて、前記ｎ個のカソードのうち第１のカソードに電力を供給して該第１のカソードを放電させ、基板上に第１の膜を形成する工程と、
前記情報に基づいて、前記第１のカソードへの電力の供給を停止する工程と、
前記第１のカソードへの電力の供給を停止した後または該停止と同時に、前記情報に基づいて、前記ｎ個のカソードのうち第２のカソードに電力を供給して該第２のカソードを放電させ、前記基板上に第２の膜を形成する工程と、
前記情報に基づいて、前記第２のカソードへの電力の供給を停止する工程とを有し、
前記カソードユニットを回転させながら、前記各工程を行うことを特徴とする多層膜の形成方法。
【請求項１２】
回転可能なカソードユニットであって、回転中心に対し同一円周上に配置されるｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードと、各カソードにそれぞれ電力を供給する電力供給機構とを有するカソードユニットと、
前記カソードユニットを回転させる回転機構と、
多層膜の形成時において前記カソードユニットが回転し続けるように前記回転機構を制御し、前記ｎ個のカソードのうち第１のカソードの放電を開始し、該放電を停止した後または該停止と同時に、前記ｎ個のカソードのうち第２のカソードの放電を開始し、該放電を停止するように前記電力供給機構を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする多層膜スパッタリング装置。
【請求項１３】
回転可能なカソードユニットであって、回転中心に対し同一円周上に配置されるｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードと、各カソードにそれぞれ電力を供給する電力供給機構とを有するカソードユニットと、
前記カソードユニットを回転させる回転機構と
を備えるスパッタ装置を用いた多層膜の形成方法であって、
前記ｎ個のカソードのうち第１のカソードに電力を供給して該第１のカソードを放電させ、基板上に第１の膜を形成する工程と、
前記第１のカソードへの電力の供給を停止する工程と、
前記第１のカソードへの電力の供給を停止した後または該停止と同時に、前記ｎ個のカソードのうち第２のカソードに電力を供給して該第２のカソードを放電させ、前記基板上に第２の膜を形成する工程と、
前記第２のカソードへの電力の供給を停止する工程とを有し、
前記カソードユニットを回転させながら、前記各工程を行うことを特徴とする多層膜の形成方法。
【請求項１４】
回転可能なカソードユニットであって、回転中心に対し同一円周上に配置されるｎ個（ｎは２以上の整数）のカソードと、各カソードにそれぞれ電力を供給する電力供給機構とを有するカソードユニットと、
前記カソードユニットを回転させる回転機構と、
前記カソードユニットが設けられている処理容器の外に設けられ、前記回転機構の回転中心体と共に回転する遮光板であって、前記ｎ個のカソードの各々と対応付けて配置され、互いに異なる反射率を有するｎ個の部材が設けられた遮光板と、
前記ｎ個の部材から反射した光の光量を検知するセンサと、
前記センサで検知された光量により、前記カソードの各々の位置を検知する手段と
を備えることを特徴とする多層膜スパッタリング装置。
【請求項１５】
前記回転機構および前記電力供給機構を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、多層膜の形成時において前記カソードユニットが回転し続けるように前記回転機構を制御し、かつ前記検知する手段による検知結果に従って、前記多層膜に含まれる各層に対応するカソードに電力を供給するように前記電力供給機構を制御することを特徴とする請求項１４に記載の多層膜スパッタリング装置。
【請求項１６】
前記回転機構は、回転中心体と該回転中心体を回転させるためのモータとを有し、
前記多層膜スパッタリング装置は、前記回転中心体と共に回転する遮光板をさらに備え、
前記ｎ個の部材は、前記遮光板に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の多層膜スパッタリング装置。
【国際調査報告】
2010050359.tif 000023
2010050359.tif 000024
2010050359.tif 000025
2010050359.tif 000026