(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置されたターゲットと基板のうちの少なくとも一方の背面側に配置され、ターゲット表面上のプラズマ密度を高くするように作用するマグネットユニットであって、
複数のマグネット片と、
前記マグネット片を挿入するための複数の第１の貫通孔が並列に穿設された非磁性材料からなるマグネットホルダーと、
前記マグネットホルダーの片面に配設され前記第１の貫通孔に連通する第２の貫通孔が穿設されたヨークと
を備え、かつマグネットホルダーの前記第１の貫通孔の数は
前記マグネット片の数よりも多く、前記第１の貫通孔がマグネットホルダーに千鳥足配列に配置された
マグネットユニット。
【請求項２】
第２の貫通孔に雌ねじを形成した請求項１記載のマグネットユニット。
【請求項３】
マグネットホルダーの第１の貫通孔のうちのマグネット片が挿入されていない貫通孔のうちの少なくとも一部に、非磁性材料からなる錘を設けた請求項１または請求項２記載のマグネットユニット。
【請求項４】
マグネットホルダーの第１の貫通孔のうちのマグネット片が挿入されていない貫通孔のうちの少なくとも一部に、非磁性材料からなり端部にヨークの第２の貫通孔に形成されている雌ねじに螺合する雄ねじが形成された錘を設けた請求項２記載のマグネットユニット。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れかのマグネットユニットを設けたマグネトロンスパッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空中で薄膜を形成するマグネトロンスパッタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ターゲットと対向して配置された基板の上に薄膜を形成するスパッタ装置では、膜厚のバラツキの精度向上、ターゲット材料の利用効率向上、ハイレート化などの目的から、マグネトロンスパッタ装置が多く用いられている。
【０００３】
マグネトロンスパッタ装置は、図８に示すように構成されている。
スパッタ室３１にはターゲット３２と基板３３とを対向して配置し、ターゲット３２の背面側にマグネットユニット３４を配置している。３５はバッキングプレート、３６は基板ホルダー、３７はアースシールドである。
【０００４】
このスパッタ室３１には、希ガス導入バルブ３８を介してアルゴンガス３９が導入され、またスパッタ室３１の雰囲気は真空排気バルブ４０を介して高真空ポンプユニット４１に接続されて排気されている。４２は高電圧電源である。
【０００５】
このようなマグネトロンスパッタ装置では、ターゲット３２の裏面側に配置したマグネットユニット３４により構成される磁界の影響により、電力印加時にターゲット３２の表面上に高密度プラズマ領域４３が形成される。
【０００６】
このようにマグネットユニット３４の磁界の作用を受けることによりターゲット表面上のプラズマ密度が高くでき、マグネットユニット３４を使用しないスパッタ工法と比較して、スパッタレートが１０〜３０倍早いという特徴がある。
【０００７】
また、所望していた磁場分布を得ようとマグネットユニット３４におけるマグネット片の配置の形状が複雑になってきており、マグネット片の配置を決定しマグネットユニットを作成しても、所望していた磁場分布が得られないことも多い。
【０００８】
この時、従来のようにマグネット片をマグネットホルダーに接着剤で接着した場合には修正するのが困難である。そこで、図９の（ａ）に示すように非磁性材のマグネットホルダー１３と磁性材のヨーク１１とを張り合わせ、マグネットホルダー１３の孔１４ａにマグネット片１５′を挿入し、マグネット片１５′をヨーク１１に吸着させると共に、隣接するマグネット片１５′とマグネット片１５′との磁気の反発力で孔１４ａの内周面に押し付けられて保持されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このようなマグネットユニット４において、マグネット片１５′の配置を修正する必要が発生した場合には、図９の（ｂ）に示すように孔１４ａから引き抜こうとするマグネット片１５′に手持ちのマグネット２０を合わせて引き抜くのであるが、磁力が強力になるほど、また、マグネット片１５′の配置が密になるほど、取り外したいマグネットの周辺の他のマグネット片１５′の磁力の影響を受けて、取り外したいマグネット片１５′にマグネット２０を合わせることが困難になって、マグネット片１５′の配置の修正作業の作業性が悪い。
【００１０】
本発明はマグネット片１５′の配置の修正作業の作業性が良好なマグネットユニットとこのマグネットユニットを有するマグネトロンスパッタ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のマグネットユニットは、ヨークに穿設した貫通孔から操作棒を差し込んでマグネットホルダーからマグネット片を取り出しやすくしたことを特徴とする。
【００１２】
この本発明によると、マグネット片の配置の修正作業の作業性が良好なマグネットユニットとこのマグネットユニットを有するマグネトロンスパッタ装置を実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載のマグネットユニットは、対向して配置されたターゲットと基板のうちの少なくとも一方の背面側に配置され、ターゲット表面上のプラズマ密度を高くするように作用するマグネットユニットであって、複数のマグネット片と、前記マグネット片を挿入するための複数の第１の貫通孔が並列に穿設された非磁性材料からなるマグネットホルダーと、前記マグネットホルダーの片面に配設され前記第１の貫通孔に連通する第２の貫通孔が穿設されたヨークとを備え、かつマグネットホルダーの前記第１の貫通孔の数は前記マグネット片の数よりも多く、前記第１の貫通孔がマグネットホルダーに千鳥足配列に配置されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載のマグネットユニットは、請求項１において、第２の貫通孔に雌ねじを形成したことを特徴とする。
請求項３記載のマグネットユニットは、請求項１または請求項２において、マグネットホルダーの第１の貫通孔のうちのマグネット片が挿入されていない貫通孔のうちの少なくとも一部に、非磁性材料からなる錘を設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載のマグネットユニットは、請求項２において、マグネットホルダーの第１の貫通孔のうちのマグネット片が挿入されていない貫通孔のうちの少なくとも一部に、非磁性材料からなり端部にヨークの第２の貫通孔に形成されている雌ねじに螺合する雄ねじが形成された錘を設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載のマグネトロンスパッタ装置は、請求項１〜請求項４の何れかのマグネットユニットを設けたことを特徴とする。
以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図５は本発明のマグネットユニット５０を使用したマグネトロンスパッタ装置を示す。
【００１８】
スパッタ室３１にはターゲット３２と基板３３とを対向して配置し、ターゲット３２の背面側にマグネットユニット５０を配置している。
このスパッタ室３１には、図８と同様に希ガス導入バルブ３８を介してアルゴンガス３９が導入され、またスパッタ室３１の雰囲気は真空排気バルブ４０を介して高真空ポンプユニット４１に接続されて排気されている。
【００１９】
マグネットユニット５０はモータ５１によって支持軸５２の軸芯５３の回りに回転駆動されている。
マグネットユニット５０は図１と図２に示すように構成されている。
【００２０】
マグネットホルダー１３は、図９に示した場合と同様に非磁性材料でマグネット片１５′を挿入する複数の第１の貫通孔１４ａが並列に穿設されている。具体的には、マグネットホルダー１３はジュラルミン製で、第１の貫通孔１４ａの大きさは直径が８ｍｍで深さが２４ｍｍである。第１の貫通孔１４ａの配列は、図１に示すように千鳥足配列でマグネットホルダー１３のほぼ全面に形成されており、ピッチは９ｍｍである。
【００２１】
マグネットホルダー１３の片面に接合され第１の貫通孔１４ａに連通する第２の貫通孔１１ａが穿設されたヨーク１１は、裏面への磁場の影響を遮蔽すると共に表面への磁場強度を強めるために磁性材料の鉄で構成されている。第２の貫通孔１１ａの直径は第１の貫通孔１４ａよりも小径であり、この第２の貫通孔１１ａの内周面には雌ねじ１１ｂが形成されている。
【００２２】
マグネットホルダー１３の第１の貫通孔１４ａのうちの一部には図１に示す極性でマグネット片１５′が挿入されている。Ｎはマグネット片１５′のＮ極、Ｓはマグネット片１５′のＳ極を表しており、ＮまたはＳが記されていない第１の貫通孔１４ａにはマグネット片１５′は挿入されていない。
【００２３】
具体的には、マグネットホルダー１３の第１の貫通孔１４ａの大きさが直径が８ｍｍで深さが２４ｍｍの場合に、マグネット片１５′はほぼ直径が８ｍｍで高さが２４ｍｍである。マグネット片１５′はネオジュウム製である。
【００２４】
マグネットホルダー１３の第１の貫通孔１４ａのうちのマグネット片１５′が挿入されていない貫通孔の全てには、図４に示すように錘２１がセットされている。錘２１は非磁性材料で形成されており、下端にはヨーク１１の雌ねじ１１ｂに螺合する雄ねじ２１ａが形成されている。具体的には、錘２１は真鍮製であり、その１個の重量はマグネット片１５′の１個と同等の重さに調整されている。
【００２５】
このようにマグネットホルダー１３の第１の貫通孔１４ａにマグネット片１５′を所定の磁気分布を形成するように挿入することによって、各孔１４ａに配置したマグネット片１５′は隣接するマグネット片１５′同士の磁力によって吸着し、かつマグネット片１５′の基底にあるヨーク１１とも磁力によって吸着してしている。さらに、隣接する孔１４に配置されたマグネット片との反発力により孔１４の内壁と面接触をしているため、マグネットユニット５０を逆さにしてもマグネット１５′が落下することはない。
【００２６】
マグネット片１５′の配置の修正作業が発生した場合には、図３の（ｂ）に示すようにヨーク１１に穿設した第２の貫通孔１１ａから操作棒としてのボルトを差し込んでマグネットホルダー１３からマグネット片１５′を取り出しやすくなっている。
【００２７】
具体的には、図３の（ａ）に示すようにマグネットホルダー１３にセットされたマグネット片１５′を取り出す場合には、図３の（ｂ）に示すようにヨーク１１の雌ねじ１１ｂに螺合する雄ねじ２２ａが形成されたボルト２２を、ヨーク１１の裏面からねじ込んで、取り出そうとするマグネット１５′を押し上げて他のマグネット１５′よりもマグネットホルダー１３の表面から突出させた状態で、図３の（ｃ）に示すように取り外したいマグネット１５′に他の手持ちのマグネット２０を吸着させて、互いの磁力で引き合わせながら引き抜く。
【００２８】
このように、図３の（ｂ）のように取り外したいマグネット片１５′を周辺の他のマグネット片１５′よりも押し上げた状態で手持ちのマグネット２０を合わせるので、周辺の他のマグネット片１５′の磁力の影響を受けずに、マグネット２０をマグネットホルダー１３から取り外そうとする目的のマグネット片１５′に容易に押し当てて引き上げることができる。
【００２９】
したがって、マグネットホルダー１３におけるマグネット片１５′の配置の修正作業が容易である。
また、錘２１をマグネットホルダー１３にセットしたことによって、図５に示したようにマグネットホルダー１３を垂直に立てて回転させる場合でも安定した等速度回転が得られる。
【００３０】
（実施の形態２）
図６は（実施の形態２）を示す。マグネットユニット５０は（実施の形態１）のそれと同一である。
【００３１】
（実施の形態１）ではマグネットユニット５０は内部が真空のスパッタ室３１の外部に設けられていたが、この（実施の形態２）ではターゲット３２と基板３３とが対向して配置されている真空の第１のチャンバー３１ａに隣接して真空の第２のチャンバー３１ｂを設け、この第２のチャンバー３１ｂにマグネットユニット５０を配設し、第２のチャンバー３１ｂから外部に引き出された駆動軸５２を回転させてマグネットユニット５０をターゲット３２の背面で回転させている。
【００３２】
この（実施の形態２）ではターゲット３２と基板３３とが上下方向に配置されて対向しているため、マグネットユニット５０をターゲット３２の背面で水平方向に回転させたが、図５に示したようにターゲット３２と基板３３とが横方向に配置されて対向してマグネットユニット５０をターゲット３２の背面で垂直回転させ場合にも同様に真空のチャンバー内でマグネットユニット５０を回転駆動することができる。
【００３３】
上記の各実施の形態では、マグネットホルダー１３の第１の貫通孔１４の内の前記マグネット片１５′がセットされていない貫通孔の全てに錘２１をセットしたが、マグネット片１５′がセットされていない貫通孔の全てに錘２１をセットしなくても、回転バランスを見ながら必要最小限の貫通孔にだけ錘２１をセットしてマグネットユニット５０を構成することもできる。
【００３４】
上記の各実施の形態では、マグネットホルダー１３の第１の貫通孔１４ａの必要なものには各１個のマグネット片１５′をセットしたとして説明したが、図７に示すように複数のマグネット片１５′ａ，１５′ｂ，１５′ｃしても同様である。具体的には、第１の貫通孔１４の大きさが直径が８ｍｍで深さが２４ｍｍの場合に、マグネット片１５′ａ，１５′ｂ，１５′ｃはネオジュウム製で、ほぼ直径が８ｍｍで高さが８ｍｍである。
【００３５】
上記の各実施の形態では、ヨーク１１に穿設された第２の貫通孔１１ａの内周面には雌ねじを形成したが、このような雌ねじを形成していない場合であっても第２の貫通孔１１ａから操作棒を差し込んでマグネットホルダー１３からマグネット片１５′を押し上げることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ヨークに穿設した貫通孔から操作具を押し込んでマグネット片を押し上げることができるので、取り外したいマグネット片に他の手持ちのマグネットを合わせて引き抜く際に、マグネットホルダーに埋められたマグネット片の磁力が強力であっても、マグネット片の配置が密であっても、マグネットホルダーに埋められた取り外したいマグネット片の周辺の他のマグネット片の磁力の影響を受けずに、取り外したいマグネットに他の手持ちのマグネットを合わせることが容易にできる。故に、マグネットの交換が今までよりも容易に交換可能となる。
【００３７】
また、ヨークに穿設された貫通孔に雌ねじを形成した場合には、この雌ねじにボルトを螺合させることによってマグネット片の押し上げを安定して行える。
また、ヨークに穿設された貫通孔に雌ねじを形成した場合には、この雌ねじを利用して、錘の雄ねじをマグネットホルダーのマグネット片セットされていない貫通孔に埋め込むことにより、回転バランスを容易にとることができ、マグネットホルダーを垂直に立てて回転させる場合でも安定した等速度回転が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の（実施の形態１）のマグネットユニットの平面図
【図２】同実施の形態のマグネットユニットの断面側面図
【図３】同実施の形態のマグネットユニットのマグネットホルダーの孔内で保持されたマグネット片を取り出す場合の説明図
【図４】同実施の形態のマグネットユニットのマグネットホルダーの孔に錘を取り付ける場合の説明図
【図５】同実施の形態のマグネットユニットを採用したマグネトロンスパッタ装置の断面図
【図６】別の実施の形態のマグネットユニットを採用したマグネトロンスパッタ装置の断面図
【図７】別の実施の形態のマグネットユニットの断面図
【図８】従来のマグネトロンスパッタ装置の断面図
【図９】従来のマグネットホルダーの断面図
【符号の説明】
１１    ヨーク
１１ａ  第２の貫通孔
１１ｂ  雌ねじ
１３    マグネットホルダー
１４ａ  第１の貫通孔
１５’  マグネット片
２１    錘
２１ａ  雄ねじ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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