JP2003328122A - マグネトロンスパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの真空成膜室に一個以上のカソードが備
えらるマルチカソードシステムのマグネトロンスパッタ
リング装置において、安定した放電を可能にする漏洩磁
場を増強できる一方で、Ｔ／Ｓ距離を調整することなし
に、基板表面上に到達する磁場強度を低減させて、成膜
基板上の磁場を極力少なくし、また、基板上における各
カソードからの磁場の干渉を少なくする。 【解決手段】 成膜処理される基板を保持する基板ホル
ダーに対向するターゲットと、ターゲット面に垂直な方
向で相対する磁極を有する複数個の磁石からなり、ター
ゲット面に垂直な方向に延びる回転中心軸を中心にして
回動自在に当該ターゲットの裏側に配置されるカソード
マグネットとを備えているカソードが一つの真空成膜室
内に一個以上配備されるマグネトロンスパッタリング装
置において、前記カソードマグネットの中で最外周に配
置される最外周側磁石の着磁方向と逆方向に着磁してい
る環状磁石が当該最外周側磁石の外側に配置されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マグネトロンスパ
ッタリング装置に関し、特に、一つの真空成膜室に一個
以上のカソードが配備されていて、ＭＲＡＭ（magnetic
random access memory ）や、ＧＭＲ（巨大磁気抵
抗）、ＴＭＲ（トンネリング磁気抵抗）といった磁気抵
抗素子等を構成する磁性多層薄膜の作製に適した装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、マグネトロンスパッタリング装置
による成膜において、一つの真空成膜室に複数のカソー
ドを持つマルチカソードシステム、ならびに、成膜中に
複数の基板が自転と同時に公転する基板自公転成膜方式
が積極的に採用されている。

【０００３】このような成膜方式を採用する理由は、薄
膜を堆積させる基板上に均一性を高めた状態での極薄膜
（数ｎｍ程度）の成膜が可能になると同時に、複数のカ
ソードが同一の真空成膜室にあることで、各カソードに
より真空中で連続的に処理されるため、各積層された薄
膜間の界面が汚れずに成膜できるためである。

【０００４】このような特徴を持つマルチカソードシス
テムのマグネトロンスパッタリング装置は、特にＤＲＡ
Ｍ並みの集積密度でＳＲＡＭ並みの高速性を持ち、かつ
無制限に書き換え可能なメモリとして注目されている集
積化磁気メモリであるＭＲＡＭ（magnetic random acce
ss memory ）や、主に数ｎｍ程度の非磁性又は磁性膜の
積層で構成されるＴＭＲ（tunneling magnetoresistiv
e）膜の磁気ヘッド等の生産方式として注目されてい
る。

【０００５】しかし、このようなマルチカソードシステ
ムは、カソードマグネットが複数個近接して配置されて
いるため、相互のカソードマグネットから生じる磁場強
度が大きくなり、基板上に堆積する薄膜の膜質、特に磁
性薄膜の膜質に影響を与えることがある。

【０００６】例えば、基板上に軟磁性材料を堆積する場
合、複数のカソードマグネットから漏れて基板上までお
互いに干渉し合いながら到達する磁場によって、基板上
の望ましくない特定の方向に配向してしまい、デバイス
の特性に大きな影響を与えてしまうことがある。

【０００７】図１は、一つの真空成膜室に一個以上のカ
ソードが備えられているマルチカソードシステムのマグ
ネトロンスパッタリング装置における真空成膜室内部の
構造物の配置関係の一例を表すものである。

【０００８】図１図示のようにガス導入口及び排気口が
備えられている不図示の真空成膜室に、例えば、４個の
カソード４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが配備されており、こ
れに対向して複数の基板１ａ〜１ｈが基板ホルダー２上
に配置されている。基板ホルダー２上に配置されている
基板１ａ〜１ｈは全体として矢示３方向に回転する。各
カソード４ａ〜４ｄの基板ホルダー２に対向する側には
不図示のターゲットが装着されている。

【０００９】図２（ａ）は、例えば、図１図示のマルチ
カソードシステムのマグネトロンスパッタリング装置に
配備されている一つのカソードにおける従来の構造を説
明するものである。

【００１０】各カソードは、図２（ａ）図示のように、
成膜処理される複数枚の基板を保持する基板ホルダー２
に対向するターゲット１２と、カソードマグネット５と
を備えている各カソード（図１では符号４ａ〜４ｄで示
されている）に備えられているカソードマグネット５
は、ターゲット面に垂直な方向で相対する磁極を有する
複数個の磁石からなり、ターゲット面に垂直な方向に延
びる回転中心軸を中心にして回動自在に、例えば、不図
示の回転機構により、図２（ａ）に矢印９で示す方向あ
るいはこの逆方向に回動自在に、ターゲット１２の裏側
に配置されている。

【００１１】図２（ａ）図示の形態では、カソードマグ
ネット５は、各カソード（図１では符号４ａ〜４ｄで示
されている各カソード）の中心側に配備されていてター
ゲット面に垂直な方向で相対する磁極を有する中心磁石
７と、例えば、図４（ａ）に図示されているように、径
方向に所定の間隔をあけて中心磁石７の周囲に配置さ
れ、ターゲット面に垂直な方向で相対する磁極を有する
外周側磁石６とを備えている。図２（ａ）図示の形態で
は、この外周側磁石６がカソードマグネット中で最外周
に配置されている最外周側磁石となる。

【００１２】なお、図２（ａ）図示の形態では、中心磁
石７、外周側磁石６がそれぞれターゲット面に垂直な方
向で備えている相対する磁極は、図２（ａ）中に矢印で
示した方向であり、中心磁石７と外周側磁石６とで、タ
ーゲット面に垂直な方向で備えている相対する磁極が互
いに逆になっている。

【００１３】図２（ａ）図示の形態の場合、中心磁石７
と外周側磁石６との径方向の所定の間隔は、図２（ａ）
に符号１４、１５等で示される磁力線の方向、磁場の大
きさ等を考慮して適宜定められる。

【００１４】このように、ターゲット面に垂直な方向で
相対する磁極を有する複数個の磁石がヨークに固定され
てカソードマグネットが構成される。図２（ａ）図示の
形態の場合、径方向に隣接する磁石ごとにターゲット面
に垂直な方向に備えられている相対する磁極が互いに逆
になっている磁石（中心磁石７と外周側磁石６）が、ヨ
ーク８に固定されてカソードマグネット５が構成されて
いる。

【００１５】ターゲット１２は裏板１１に固定されてお
り、これがカソードボディ１０に取り付けられている。
裏板１１には水冷機構のような不図示の冷却機構が備え
られており、これによってターゲット１２が冷却され
る。

【００１６】各カソード４ａ〜４ｄは、不図示の絶縁体
を介して真空成膜室の壁に取り付けられている。

【００１７】裏板１１は不図示の直流又は高周波電源に
接続されていて、ターゲット１２の周囲にはシールド１
３が設けられている。

【００１８】図２（ａ）中、符号１４乃至符号２１で表
されているのがカソードマグネット５から生じる磁力線
である。これによって、例えば、ターゲット１２が磁性
材料である場合、対向する基板１ａ上に形成される薄膜
においては、図２（ｂ）に複数の矢印で示すように、様
々な方向に磁化容易軸が向くことになる。

【００１９】従来のマルチカソードシステムのマグネト
ロンスパッタリング装置においては、図２（ａ）を用い
て説明した前記の構造のカソードが、図１図示のように
近接して複数個配置されているので、複数のカソードに
内蔵されている各カソードマグネットから生じる磁場に
よる干渉の影響が大きくなり、これが基板上に堆積する
薄膜の膜質に悪影響を及ぼしてしまう。

【００２０】また、上述のようなＭＲＡＭやＴＭＲ膜の
磁気ヘッド等を構成するＣｏＦｅやＮｉＦｅ等の強磁性
薄膜を形成するための強磁性材ターゲットをスパッタリ
ングするためには、カソード内部のカソードマグネット
として、ＮｄＦｅＢ合金等の強力な磁石が使用される。
そのため、主に、強磁性材料をターゲットとするマルチ
カソードシステムのマグネトロンスパッタリング装置に
おいて、カソードマグネットから強磁性材料のターゲッ
ト等を透過して基板に到達する磁場の強度は、特に著し
く大きくなる。

【００２１】一方、ＭＲＡＭやＴＭＲ膜の磁気ヘッド等
の用途に使用される強磁性薄膜は、デバイスとしての特
性上、堆積する基板表面上での磁場が極力ない状態の下
で成膜されることが要求されている。

【００２２】このように、マルチカソードシステムにお
いて、一つのカソードに注目した場合、安定したプラズ
マの生成を可能にする強力な磁場がターゲット等を透過
できることが望まれる一方で、基板に到達する磁場の強
度を所定の値以下に制限できる機構を設け、かつ、複数
のカソードに注目した場合、それぞれのカソードから漏
れてくる磁場の干渉等による影響を低減させることが求
められている。

【００２３】近年、さらに、産業上、基板サイズの広面
積化と生産効率の増大（主に、スパッタリング装置の性
能として、成膜速度と膜厚分布に関係）の要求に対し
て、直径３００ｍｍ以上の大型カソードを複数個搭載す
るマルチカソードシステムが採用されてきている。

【００２４】前述した、主に、強磁性材料をターゲット
とするマルチカソードシステムのマグネトロンスパッタ
リング装置の問題点、つまり、基板に到達する磁場の影
響に対して、従来は、カソードに内蔵するカソードマグ
ネットそのものの磁場強度を弱くしたり、基板上のカソ
ードマグネットからの磁場強度を弱めるため、カソード
マグネットと基板の距離を遠ざけることにより対処して
きた。

【００２５】しかし、カソードマグネットの磁場強度を
弱めることは、真空成膜室内に形成するプラズマの生成
を不安定にすることになり、上述の産業上の要求に充分
に応えているとは言い難い。

【００２６】また、強磁性材料のマルチカソードシステ
ムによるマグネトロンスパッタリング装置を鋭意研究し
てきた本発明の出願人は、このような大型化するカソー
ドについて、基板から遠ざけることによる基板表面上の
磁場強度の低減は期待できなくなってきていることを明
らかにした（図７）。

【００２７】図７は、カソードマグネットを内蔵したカ
ソードの直径が、それぞれφ１６２とφ３０８であるカ
ソードが図１図示のように４基配置された２つのシステ
ム（それぞれ、φ１６２×４システム、φ３０８×４シ
ステムと呼ぶ）を用い、ターゲットと基板間の距離（以
下、本明細書及び図面において「Ｔ／Ｓ距離」と表す）
と、カソードに対向配置される被処理基板上の磁場強度
との関係を表すものである。カソードマグネットはター
ゲットの裏面に配置されているので、Ｔ／Ｓ距離の大き
さは、カソードマグネットと基板との間の距離の大きさ
に対応している。図７中、縦軸は基板表面上の磁場強
度、横軸はＴ／Ｓ距離である。

【００２８】図７から、マルチカソードシステムにおい
て、個々のカソードが大きくなると、Ｔ／Ｓ距離を大き
くしても、つまり、カソードマグネットを基板から遠ざ
けても、基板表面上に達する磁場強度は減少し難くなっ
ていることが理解できる。

【００２９】つまり、主にマルチカソードシステムのマ
グネトロンスパッタリング装置において、プラズマの生
成を不安定にさせることなく、また、Ｔ／Ｓ距離を調整
することなしに、基板表面上に到達する磁場強度を低減
させ、基板上で各カソードからの磁場の干渉が少なく、
基板表面上の磁場を極力なくすることのできる装置が求
められてきた。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、主に、強磁
性材料をターゲットとするマルチカソードシステムのマ
グネトロンスパッタリング装置における前述した問題点
を解決し、安定した放電を可能にし、かつＴ／Ｓ距離を
調整することなしに、基板表面上に到達する磁場強度を
低減させて、成膜基板上の磁場を極力少なくすることが
でき、基板上における各カソードからの磁場の干渉を少
なくできるマグネトロンスパッタリング装置を提案する
ことを目的としている。

【００３１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明が提案するマグネトロンスパッタリング装
置は、成膜処理される基板を保持する基板ホルダーに対
向するターゲットと、ターゲット面に垂直な方向で相対
する磁極を有する複数個の磁石からなり、ターゲット面
に垂直な方向に延びる回転中心軸を中心にして回動自在
に当該ターゲットの裏側に配置されるカソードマグネッ
トとを備えているカソードが一つの真空成膜室内に一個
以上配備される装置、いわゆる、マルチカソードシステ
ムのマグネトロンスパッタリング装置において、前記カ
ソードマグネットの中で最外周に配置される最外周側磁
石の着磁方向と逆方向に着磁している環状磁石が当該最
外周側磁石の外側に配置されていることを特徴とするも
のである。

【００３２】本発明のマグネトロンスパッタリング装置
は、マルチカソードシステムにおける各カソードが前述
した構成になっていて、前記環状磁石を有することによ
り、前記カソードマグネット中の最外周側磁石と、環状
磁石との間に閉じた磁気回路が形成される。これによっ
て、近接配備されている複数のカソードに内蔵されてい
る各カソードマグネットからの磁場が互いに干渉しあっ
て、基板上に形成される薄膜の膜質に悪影響を与えるお
それを減少させ、更に、カソードから対向する基板上に
到達する磁場を弱めて、基板上に到達する強い磁場によ
る膜質への悪影響を低減させることができる。

【００３３】前記本発明のマグネトロンスパッタリング
装置において、環状磁石は、カソードマグネットの中の
最外周側磁石に対してターゲット面に垂直な方向に移動
可能に配置されている構成にできる。

【００３４】このようにすれば、環状磁石をターゲット
面に垂直な方向に移動させることにより、カソードマグ
ネット中の最外周側磁石と、環状磁石との間に閉じた磁
気回路を形成しつつ、成膜処理される基板上への漏れ磁
場を最も効果的に減少させることのできる位置に環状磁
石を移動させることができる。

【００３５】ここで、環状磁石とは、カソードの外周を
一個の磁石が囲む形態、すなわち、閉じた環になってい
る形態の磁石の他、円周方向で一部閉じていない形態の
磁石をも含むものである。円周方向で一部閉じていない
形態の環状磁石には、環がその円周方向の一部で閉じて
いない形態の磁石及び、複数個の磁石が所定の間隔をあ
けて環状に配置されている形態の磁石、例えば、複数個
の磁石が所定の間隔をあけて環状の保持体上に配置され
ている形態の磁石が含まれる。

【００３６】つまり、前述した本発明のマグネトロンス
パッタリング装置において、環状磁石は、図４（ａ）図
示のように円周方向に連続している構造にすることもで
きるし、図４（ｂ）、（ｃ）図示のように、円周方向で
一部閉じていない構造にすることもできる。図４（ｂ）
図示の環状磁石２４は、一部分のみが閉じていず、他は
連続しているものである。図４（ｃ）図示の構造は、閉
じていない部分２６を所定の間隔で介在させて、複数の
磁石２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ
が環状に配置され、全体として環状磁石を形成している
ものである。

【００３７】円周方向で一部閉じていない構造にする
と、当該閉じていない部分において磁気回路が解放さ
れ、放電が立つ可能性がなくなるので有利である。

【００３８】なお、図４（ａ）〜（ｃ）図示の本発明の
実施形態においては、カソードマグネット中の最外周側
磁石は符号６で示されている環状の外周側磁石であり、
カソードマグネットを構成する磁石の中で、符号６で示
されている最外周側磁石以外の磁石を符号７で示される
中心磁石で代表させている。しかし、カソードマグネッ
トの構造はこれに限られず、ターゲット面に垂直な方向
で相対する磁極を有する複数個の磁石からなるものであ
ればよい。

【００３９】また、図４（ａ）〜（ｃ）図示の本発明の
実施形態において符号６で示されている最外周側磁石
は、閉じた一個の環状の磁石になっているが、前述した
カソードマグネット中の最外周側磁石の外側に配置さ
れ、当該最外周側磁石の着磁方向と逆方向に着磁してい
る環状磁石の場合と同じく、円周方向で一部閉じていな
い構造にすることもできる。

【００４０】更に、前記のカソードマグネット中の最外
周側磁石は、カソードの径方向で最外周に位置している
磁石であれば、前述したいずれかの形態の環状の磁石で
ある必要も特にない。

【００４１】なお、本願出願人は、低圧力での安定した
大電流の放電を目的とした低圧力放電スパッタ装置を提
案している（特開平９−２７２９７３号公報）。この低
圧力放電スパッタ装置において、カソードボディ内に、
ターゲットに平行な半径方向の内周側と外周側とで相対
する磁極を有する内部磁石を配置し、カソードボディの
外側に、ターゲットに平行な半径方向の内周側と外周側
とで相対する磁極を有し、かつ、内周側の磁極が前記内
部磁石の外周側の磁極に相対している外部磁石が配置さ
れている構成が提案されている。この低圧力放電スパッ
タ装置は、内部磁石によって形成される閉ループ状の磁
力線（閉塞磁力線）に、外部磁石によって形成される閉
ループ状の磁力線（閉塞磁力線）を重畳することによっ
て、内部磁石によって形成される閉ループ状の磁力線
（閉塞磁力線）をターゲットの中心方向に圧縮し、更
に、発散しようとしていた内部磁石によって形成される
磁力線の一部をも、外部磁石の働きによってターゲット
の中心方向へ閉じ込めることにより、低圧力での安定し
た大電流の放電を可能にしたものであり、前述した本発
明とは、その目的を異にし、構成、作用、効果が異なる
ものであった。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好ましい実施形態を説明する。

【００４３】図３は本発明のマグネトロンスパッタリン
グ装置において、図２（ａ）を用いて説明した従来の装
置における構造部分に対応する部分を表すものである。

【００４４】本発明のマグネトロンスパッタリング装置
においては、図２（ａ）図示の従来の構造に対して、カ
ソードマグネット５中、最外周に配置されている最外周
側磁石（図３図示の場合は、外周側磁石６）と逆方向に
着磁している環状磁石２２が最外周側磁石（図３図示の
実施形態の場合は外周側磁石６）の外側に配置されてい
る。

【００４５】これ以外の基本的な構造は、図２（ａ）を
用いて説明した従来のマグネトロンスパッタリング装置
における構造と同一であり、基本的な動作も同一である
ので、共通する構造部分には同一の参照符号をつけその
説明を省略する。

【００４６】図３図示のカソードによれば、外周側磁石
６と環状磁石２２との間で、矢印３１、３２で示すよう
に閉じた磁気回路が形成される。

【００４７】そこで、図１図示のように複数のカソード
４ａ〜４ｄが近接されて配置されていても、各カソード
に内蔵されているカソードマグネット５からの磁場が互
いに干渉しあうことが少なくなる。

【００４８】同時に、外周側磁石６と環状磁石２２との
間で、矢印３１、３２で示すように閉じた磁気回路が形
成されることによって、カソードから成膜対象の基板１
ａ上に到達する磁場が、図２（ａ）図示の従来の構造の
場合に比較して図３図示のように弱くなり、被処理基板
１ａ上に成膜される薄膜の膜質に対する悪影響が減少す
る。

【００４９】真空成膜室に配備されている複数のカソー
ドが図２（ａ）図示の従来の構造のものである従来のマ
ルチカソードシステムのマグネトロンスパッタリング装
置と、図３図示の構造のものである本発明のマルチカソ
ードシステムのマグネトロンスパッタリング装置とにつ
いて、ターゲットとして強磁性体（ＣｏＦｅ）を用い、
それぞれ同一の条件で成膜処理を行って、成膜処理後の
成膜基板上の磁場及び、ターゲット上の漏洩磁場につい
てそれぞれ測定して比較したところ、図６（ａ）、
（ｂ）図示の結果を得た。磁場の測定は、成膜基板面、
ターゲット面において、任意のラインをガウスプローブ
でスィープし、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の磁場（Ｂ_X、
Ｂ_Y、Ｂ_Z）を測定し、（Ｂ_X ^２＋Ｂ_Y ^２＋Ｂ_Z ^２）^１／２
を求めたものである。

【００５０】図６（ａ）は、成膜基板上の磁場について
比較したものであるが、本発明のマグネトロンスパッタ
リング装置を用いて成膜処理を行った場合の方が、成膜
基板上では磁場が減少していた。

【００５１】一方、図６（ｂ）は、ターゲット上の漏洩
磁場について比較したものであるが、本発明のマグネト
ロンスパッタリング装置を用いてターゲット上の磁場強
度を増加させても、成膜基板上では磁場が減少している
ことに示されるように、すなわち、本発明のマグネトロ
ンスパッタリング装置によれば、ターゲットが強磁性体
であっても、ターゲット上に強力な磁場を生成させて安
定した放電を可能にし、かつ基板上に到達する漏洩磁場
を減少させて基板上に達した磁場による膜質への悪影響
を低減させることができる。

【００５２】本発明のマグネトロンスパッタリング装置
において、環状磁石２２は、カソードマグネット中の最
外周側磁石（図３図示の実施形態の場合は外周側磁石
６）との間で、矢印３１、３２で示すように閉じた磁気
回路が形成されるように配置されていることが必須であ
る。このような配置形態としては、例えば、図３中、環
状磁石２２の上下の水平面の高さが、カソードマグネッ
ト中の最外周側磁石の上下の水平面の高さと同等になる
配置形態を採用することができる。

【００５３】また、環状磁石２２とカソードマグネット
中の最外周側磁石（図３図示の実施形態の場合は外周側
磁石６）との間で、矢印３１、３２で示すように閉じた
磁気回路が形成されるように配置されていさえすれば、
環状磁石２２を、カソードマグネット中の最外周側磁石
に対して、ターゲット１２の面に垂直な方向（図３図示
の実施形態の場合は両方向矢印２３で示す上下方向）に
移動可能に配置されている構成にすることもできる。

【００５４】このようにして、例えば、成膜処理される
基板上１ａに到達する磁場を最も効果的に減少させるこ
とのできる位置に環状磁石２２を移動させることができ
る。なお、環状磁石２２が移動できる範囲は、最大で、
例えば、ターゲット１２の水平面（図３中、ターゲット
１２の下側の水平面）と、図３中、ヨーク８の下側の水
平面（カソードマグネットを構成している磁石の上側水
平面）との間を移動できるものであればよい。

【００５５】図５（ａ）は、環状磁石２２を両方向矢印
２３で示す上下方向に移動可能にする機構を説明するも
のである。カソード側の大気側３０に配備されている不
図示の駆動機構によって上下動する駆動ピンの先端に環
状磁石２２を支持する支持部材２７が取り付けられてい
る。図５（ａ）中、符号２８で示されているものはベロ
ーズである。

【００５６】図５（ｂ）では、環状磁石２２が４つの支
持部材２７で支持されている。ただし、支持部材２７の
箇所等はこの限りではない。

【００５７】中心磁石７、最外周側磁石に該当する外周
側磁石６は大気側３０に配置されるものであるため、Ｎ
ｄＦｅＢ材などで形成しておくことができるが、環状磁
石２２は、真空側２９に配置されるものであるため、耐
熱性の高い部材で形成されていることが望ましく、例え
ば、ＳｍＣｏ材からなる磁石とすることができる。

【００５８】以上、添付図面を参照して本発明の好まし
い実施形態を説明したが、添付図面における各構成、形
状及び配置関係は、本発明が理解できる程度に概略的に
示したものに過ぎない。また、前記で示した構成部材の
材質は例示に過ぎない。したがって、本発明は、前述し
た実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載から把
握される技術的範囲において、種々の形態に変更可能で
ある。

【００５９】例えば、図３、図４（ａ）〜（ｃ）図示の
本発明のマグネトロンスパッタリング装置のカソードマ
グネット５は、中心磁石７と、最外周側磁石に該当する
外周側磁石６との構成で説明されているが、ターゲット
面に垂直な方向（図３図示の実施形態の場合は図中上下
方向）で相対する磁極を有する複数個の磁石から構成さ
れていて、カソードの径方向で最外周側に配置される最
外周側磁石が、当該最外周側磁石の外側に配置され最外
周側磁石の着磁方向と逆方向に着磁している環状磁石と
の間で閉じた磁気回路を形成するようになるものであれ
ば、種々の形態のカソードマグネットを採用することが
できる。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、一つの真空成膜室に一
個以上のカソードを備えることができるマルチカソード
システムのマグネトロンスパッタリング装置、特に、強
磁性材料をターゲットとするマルチカソードシステムの
マグネトロンスパッタリング装置において、安定した放
電を可能にするターゲット上での磁場強度の増強を図る
ことができる一方で、Ｔ／Ｓ距離を調整することなし
に、基板表面上に到達する磁場強度を低減させて、成膜
基板上の磁場を極力少なくすることができ、基板上にお
ける各カソードからの磁場の干渉を少なくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のマグネトロンスパッタリング装置に
おける真空成膜室内部の構造物の配置関係の一例を表す
斜視図。

【図２】 （ａ）はマグネトロンスパッタリング装置に
複数備えられている従来のカソードの構造を説明する縦
断面図、（ｂ）は図２（ａ）図示のカソードに対向配置
される被処理基板上における磁化方向を説明する平面
図。

【図３】 本発明のマグネトロンスパッタリング装置に
採用されるカソードの構造を説明する縦断面図。

【図４】 （ａ）は、本発明のマグネトロンスパッタリ
ング装置に採用されるカソードの構造を説明する横断面
図、（ｂ）は他のカソードの構造を説明する横断面図、
（ｃ）は更に他のカソードの構造を説明する横断面図。

【図５】 （ａ）は、本発明のマグネトロンスパッタリ
ング装置に採用されるカソードにおいて環状磁石が移動
する機構の一例を説明する側面図、（ｂ）は図５（ａ）
の横断面図。

【図６】（ａ）は、マグネトロンスパッタリング装置を
用いて成膜処理を行った場合における成膜基板上の磁場
について、従来の装置の場合と本発明の装置の場合との
比較実験結果を表すグラフ。（ｂ）は、マグネトロンス
パッタリング装置を用いて成膜処理を行った場合におけ
るターゲット上の漏洩磁場について、従来の装置の場合
と本発明の装置の場合との比較実験結果を表すグラフ。

【図７】 マルチカソードシステムのマグネトロンスパ
ッタリング装置において、カソードの直径を変化させた
時のＴ／Ｓ距離と、カソードに対向配置される被処理基
板上の磁場強度との関係についての実験結果を表すグラ
フ。

【符号の説明】

１ａ〜１ｈ 基板 ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ カソード ５ カソードマグネット ６ 外周側磁石 ７ 中心磁石 ８ ヨーク １０ カソードボディ １１ 裏板 １２ ターゲット １３ シールド １４〜２１ 磁力線 ２２、２４ 環状磁石 ２５ａ〜２５ｆ 環状磁石

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成膜処理される基板を保持する基板ホル
   ダーに対向するターゲットと、ターゲット面に垂直な方
   向で相対する磁極を有する複数個の磁石からなり、ター
   ゲット面に垂直な方向に延びる回転中心軸を中心にして
   回動自在に当該ターゲットの裏側に配置されるカソード
   マグネットとを備えているカソードが一つの真空成膜室
   内に一個以上配備されるマグネトロンスパッタリング装
   置において、 前記カソードマグネットの中で最外周に配置される最外
   周側磁石の着磁方向と逆方向に着磁している環状磁石が
   当該最外周側磁石の外側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。
2. 【請求項２】 前記環状磁石は、前記カソードマグネッ
   ト中の最外周側磁石に対してターゲット面に垂直な方向
   に移動可能に配置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。
3. 【請求項３】 前記環状磁石は、円周方向に連続してい
   ることを特徴とする請求項１又は２記載のマグネトロン
   スパッタリング装置。
4. 【請求項４】 前記環状磁石は、円周方向で一部閉じて
   いないことを特徴とする請求項１又は２記載のマグネト
   ロンスパッタリング装置。