【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、複数のマグネトロンカソード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。
【０００２】
【従来の技術】
マグネトロンスパッタリング法は、ターゲットの背面側のスペースに磁石機構を配備し、ターゲットにおける基板側空間であってターゲット表面近傍に上記磁石機構によって高密度プラズマ領域を作り、この高密度プラズマ中のイオンによるスパッタリング作用で基板表面に上記ターゲットの材料を堆積させる方法である。このようなマグネトロンスパッリング法を利用して、複数の基板に同時に膜堆積の処理を行う場合、あるいは一枚の基板の上に複数の異種あるいは同種の膜を積層させる場合には、マグネトロンスパッタリング装置では、それぞれターゲットを取り付けた複数のカソードが近接して配置される。複数のカソードのそれぞれの背面側には磁石機構が設けられる。
【０００３】
複数のカソードを近接して配置したマグネトロンスパッタリング装置では、別の観点から見ると、複数のカソードのそれぞれの箇所で磁石機構によって形成される磁場が互いに干渉し合うという関係が形成される。その結果、各カソードに対応して作られるプラズマ領域が領域変形作用を受け、基板上に成膜される膜について均一な膜厚分布を得ることができないという不具合が生じる。
【０００４】
特に、近年の高磁気記録密度の磁気ヘッドや磁気記録媒体においては、巨大磁気抵抗薄膜（ＧＭＲ）ヘッドやトンネル型磁気抵抗薄膜（ＴＭＲ）ヘッド、さらに次世代の半導体記憶素子として注目されているＴＭＲ構造を有するＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）が採用され、０．５〜２０ｎｍ程度の極薄い単数あるいは複数の膜を０．１％（１σ）の極めて均一な膜厚分布で基板上に堆積させることが要求されてきている。そのため、上記の磁場干渉の問題がより深刻になってきた。
【０００５】
上記の磁場干渉の問題に関連する従来技術として特許文献１〜４を挙げることができる。特許文献１は、１つの基板ホルダに複数の基板を所定間隔で並べ、複数の基板に対応させて複数のターゲットおよび磁石装置を並べて配置するようにしたマグネトロンスパッタリング装置において、磁石装置による磁場干渉をなくすため、ターゲットの近傍空間に、磁性体から成り、ターゲットからのスパッタ粒子を通過させるための通過孔と各ターゲットを仕切る仕切り板を有し、磁気シールドと兼用になった防着板を各ターゲットに対向して配置する構成を開示している。さらに特許文献２〜４では、ターゲットが寿命を迎えるまでの間ターゲット表面の近傍空間での磁場強度が均一に保たれるようにするため、例えば磁場の干渉を防止することができるように磁石装置の配置位置を適切に変化させることができる構成を開示している。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３１５１０３１号公報
【特許文献２】
特開平７−２５８８４２号公報
【特許文献３】
特開平１１−３３５８３０号公報
【特許文献４】
特開平１１−３５０１２９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示される従来技術では、各磁石機構による各ターゲットの表面側への漏洩磁場は、スパッタ粒子が他に飛散しないように設けられた防着板を磁気シールドとして兼用することにより、さらに外側に広がらないようになっている。しかしながら、防着板ではすべてのターゲットのそれぞれに対向する位置にターゲット粒子通過孔が設けられているので、特定のターゲットだけを使用する場合であっても、すべてのターゲットによる磁場はこれらのターゲット粒子通過孔を通して防着板から基板側に出ている。一方、多層膜形成のように異種の膜を堆積させるには、それぞれのターゲット材料に適した磁場の設計をするので、強磁性体のターゲット材料に適した磁場強度は、非磁性のターゲット材料の場合より強くしなければならない。そのため防着板に形成されたターゲット粒子通過孔から出る磁場の強さはそれぞれで異なり、完全に磁場の影響を回避できない場合が生じる。特に、各カソードが同一平面状に配置されておらず、特定の方向に傾斜されている場合には、例え同じ強度の漏洩磁場が形成されているときでも、互いの磁場の干渉を回避することができないという問題が生じる。
【０００８】
また特許文献２〜４のそれぞれに開示される従来技術では、１つのターゲットについて、スパッタ中に放電特性の経時変化を発生させないようにエロージョンの進行に従って背面側に設けられる磁石機構をターゲットから遠ざけ、常にターゲットの表面側での漏洩磁束密度を所要の一定な密度にすることにより、プラズマ密度を均一にするようにしている。このような技術的観点で構成されたこれらの従来技術では、隣接するターゲットからの磁場の影響を回避するという技術課題については何等考察されておらず、当該磁場影響を回避することができないという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題を解決することにあり、１つの基板に対向して配置された複数のターゲットのそれぞれの背面側空間に配置される磁石機構の間で生じる磁場の干渉を防止し、基板上に堆積される薄膜の良好な膜厚分布を得ることができるマグネトロンスパッタリング装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
【００１１】
第１のマグネトロンスパッタリング装置（請求項１に対応）は、少なくとも１枚の基板に対してターゲットと磁石機構を備える複数のカソード部を備え、各カソード部のターゲットに対して孔を有したターゲット選択用シャッタ機構を設け、このシャッタ機構の孔を用いて選択したターゲットをスパッタして基板を成膜するものであり、スパッタしないターゲットに対応する磁石機構による磁場をシャッタ機構の基板側スペースに出さないようにする磁場抑制部を設けるように構成される。
【００１２】
上記の第１のマグネトロンスパッタリング装置では、シャッタ機構によってスパッタしないものとして選択されたターゲットに係るカソード部に含まれる磁石機構による磁場が、スパッタするものとして選択されたターゲットに係る磁石機構が作る磁場に影響を与えないように、スパッタしないターゲットに対応する磁石機構による磁場をシャッタ機構の基板側スペースに出さないようにする磁場抑制部を設ける。この磁場抑制部によって、他の磁場の影響を回避でき、基板表面の全体にわたり均一な成膜を行うことができる。
【００１３】
第２のマグネトロンスパッタリング装置（請求項２に対応）は、上記の第１の構成において、好ましくは、磁場抑制部はシャッタ機構に設けられた磁場遮断部であることで特徴づけられる。この構成により、シャッタ機構の磁場遮断部は、スパッタしないターゲットのカソード部の磁石機構からの磁場を封じ込めることができる。
【００１４】
第３のマグネトロンスパッタリング装置（請求項３に対応）は、上記の第２の構成において、好ましくは、磁場遮断部は、シャッタ機構のシャッタ部材のターゲット側表面に設けられた磁性体による表面部であることで特徴づけられる。磁性体による表面部は、磁性体のコーティングまたは薄板部材等を施すことにより設けられる。
【００１５】
第４のマグネトロンスパッタリング装置（請求項４に対応）は、上記の第２の構成において、好ましくは、磁場遮断部は、シャッタ機構における磁性体で作られたシャッタ部材であることで特徴づけられる。この構成では、シャッタ機構のシャッタ部材そのものを磁性体で作るようにしている。
【００１６】
第５のマグネトロンスパッタリング装置（請求項５に対応）は、上記の各構成において、好ましくは、磁場抑制部は、ターゲットの周囲に配置される、少なくとも内面に磁性体による表面を有して磁場を遮断する仕切り部を含むことで特徴づけられる。この構成によれば、複数のカソード部の各々磁石機構による磁場が隣り等のカソード部の磁場に影響を与えないように仕切り部を設ける。この構成では、複数のカソード部のターゲットのそれぞれを、空間的に、磁場を遮る作用を有する仕切り板で仕切るようにし、これによって他の磁石機構の磁場の影響を排除するようにしている。
【００１７】
第６のマグネトロンスパッタリング装置（請求項６に対応）は、上記の各構成において、好ましくは、磁場抑制部は、ターゲットと磁石機構の間隔を、スパッタするターゲットに係る磁場を干渉しないように変化させる磁石機構の位置調整機構であることで特徴づけられる。この構成では、磁石機構の位置調整機構によって、各磁石機構から与えられる磁場が状況に応じて基板側スペースに入らないように、当該磁石機構を後退させ、磁場を抑制し、他のカソード部の磁場への影響を排除する。
【００１８】
第７のマグネトロンスパッタリング装置（請求項７に対応）は、上記の第６の構成において、好ましくは、位置調整機構は、磁石機構を、ターゲットの面に平行な状態を保って移動させることで特徴づけられる。この構成によれば、スパッタしないターゲットが取り付けられるカソード部の磁石機構を、スパッタに寄与しているターゲットの漏洩磁場に影響をなくす位置まで平行移動することができ、さらにこのターゲットをスパッタするために磁石機構を元の位置に戻すことが簡単で、再現性良く行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面を参照して説明する。
【００２０】
図１〜図４に基づいて本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の基本的構成および第１実施形態を説明する。
【００２１】
図１ではマグネトロンスパッタリング装置のチャンバ１０の内部構造が示され、図２ではチャンバ天井部の外側に設けられた４つのカソード部１１〜１４の配置状態とこれらのカソード部１１〜１４と基板１５（破線で示す）との位置関係が示されている。図１の縦断面図は、実際には、図２においてＡ−Ａ線で切って見た縦断面図となっている。
【００２２】
マグネトロンスパッタリング装置は、その側壁が例えば円筒形であるチャンバ１０を備えている。チャンバ１０の底壁１０ａの中央には基板ホルダ１６が設けられている。基板ホルダ１６と底壁１０ａの間にはリング状絶縁部材１７が設けられる。基板１５は、チャンバ１０の側壁に設けられたゲートバルブ１８を通して搬入・搬出される。成膜対象である基板１８は基板ホルダ１６の上に搭載される。基板ホルダ１６上の基板１５の上面に対してスパッタリング作用によって成膜が行われ、ターゲット材料が堆積される。
【００２３】
チャンバ１０の天井部１０ｂには、高い位置にある中心部から低い位置にある全周縁部に向かって傾斜する壁部が形成されている。傾斜した壁部において、例えば４ヶ所にカソード部１１〜１４が設けられている。４つのカソード部１１〜１４のそれぞれでは、例えば円板形状のターゲット２１，２２，２３，２４が傾斜した状態に設けられている。ターゲット２１〜２４の各材料は同一であるか、または異なる。ターゲット２１〜２４の下面は傾斜した状態でチャンバ１０の内部に面しており、ターゲット２１〜２４の傾斜した下面がスパッタされる。４つのカソード部１１〜１４のそれぞれで、各ターゲット２１〜２４の背面側のスペースには磁石機構（カソードマグネット機構）３１，３２，３３，３４が設けられている。磁石機構３１〜３４内の例えば板状の磁石部材（図３で示す）もターゲット２１〜２４の面に沿って傾斜して設けられ、かつターゲット２１〜２４の内側表面に所要の磁場が生成されるようにターゲットとの間で所望の間隔を有するように配置されている。図１において、各ターゲットの基板側のスペースにおける分布１９は磁場が生じている様子（磁束分布パターン）を示している。
【００２４】
チャンバ１０の天井部１０ｂの内側には、天井部壁面に沿って例えば２枚のシャッタ３５，３６が設けられている。２枚のシャッタ３５，３６は中央部の軸部３７に取り付けられている。シャッタ３５，３６は後述するように少なくとも一方が磁性体（「磁性材」または「磁性材料」）で作られている。またシャッタ３５，３６は、軸部３７を中心に個別に回転自在に設けられている。さらにシャッタ３５，３６のそれぞれには、任意に選択されるカソード部１１〜１４のターゲット２１〜２４に対してスパッタリングを行うときに、当該カソードの内側面がチャンバ１０の内部空間に向かって露出するように任意の数の孔または開口（図３と図４に示される３８、以下では「孔」という）が形成されている。
【００２５】
チャンバ１０内でプラズマが生成され、４つのターゲット２１〜２４のうち少なくとも１つの特定のターゲットをスパッタしようとするとき、シャッタ３５，３６のそれぞれを独立に適宜に回転させて、孔３８を介してスパッタしようとする当該ターゲットの内側面がチャンバ１０の内部に露出するようにセットされ、かつスパッタしないターゲットの内側面はシャッタによって覆われ、チャンバ内部から見て遮ぎられることになる。すなわち、スパッタしないターゲットはシャッタ３５，３６によってチャンバ１０の内部に生成されたプラズマから遮断される。
【００２６】
図１に示された構成では、２枚のシャッタ部材からなる二重シャッタの構成としているが、２枚目のシャッタ３６を基板１５の直上に平行に配置したシャッタとして設けることもできる。
【００２７】
また図１に示した構成では、４つのカソード部１１〜１４について、それぞれ、その外側部分を基板１５の側に傾斜させているが、基板１５と平行にしてもよい。またカソード部の個数は２つ以上であればよく、その個数が特定の数に限定されるものではない。またカソード部１１〜１４は静止状態でスパッタする構成でも、回転可能な構成でもよい。
【００２８】
本実施形態では、カソードユニットを形成する４つのカソード部１１〜１４の各々のカソード２１〜２４を天井部１０ｂの中心部に向かって高くなるように傾斜させており、さらに二重構成のシャッタ３５，３６を天井部１０ｂの中心に位置する軸部３７の周りに回転可能な構成としている。
【００２９】
なお図１および図２において、真空排気装置、電源、ガス供給装置、回転駆動機構、基板搬送機構等の周辺部分の装置の図示は省略されている。
【００３０】
上記の構成において、シャッタ３５，３６の材料がアルミニウム（Ａｌ）のような非磁性体である場合には、スパッタされないターゲットに対してシャッタが対向して覆いとして配置されたとしても、当該ターゲットに関して背面の磁石機構で形成される磁場は、シャッタより基板１５側に出てしまう。そのため、スパッタ対象であるターゲットの磁石機構で作られる磁場を本来の形状から歪める。この効果は、カソードの数が多くなるほど、さらに磁場強度が強いものほど大きく複雑になり、スパッタしようとするターゲットのカソード部が作るプラズマの領域を歪ませる原因となる。その結果、基板１５に堆積される膜の膜厚分布が悪化する。シャッタの材料がＡｌ材である場合には、膜厚分布は０．２〜０．５％（１σ）であった。
【００３１】
次に図３および図４を参照して例えばカソード部１１およびシャッタ３５の具体的な構成を説明する。
【００３２】
図３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実施形態の要部構造を示しており、カソード部１１とシャッタ３５の１つの孔３８の部分との対向状態にあるときの配置関係を示している。カソード部１１とシャッタ３５の１つの孔部分との配置関係は、図１で示す通り、本来は傾斜状態で並行な位置関係にあるが、図３では、説明の便宜上、水平状態で並行な位置関係にて示している。このことは、以下で説明される図４，５，７，９，１１，１４においても同じである。
【００３３】
図３で、例えばカソード部１１は、ターゲット２１と、ターゲット２１を下面に取り付けるケース部４１と、ケース部４１の内部に配置された磁石機構３１と、ターゲット２１に所要の電圧を印加する電源４２とから構成されている。この構成は、他のカソード部１２〜１４についても同じである。上記のカソード部１１のターゲット２１に対して、孔３８が形成されたシャッタ３５の部分が平行に対向して配置されている。図３の構成では、シャッタ３５はＡｌ材で作られ、かつターゲット２１に面する側の表面のすべてと孔３８の内面に例えば磁性体のコーティング４３が施されている。
【００３４】
図４の構成では、図３で示した同じ構成を有するカソード部１１に対して全体が磁性体で作られたシャッタ３５の一部の部分が対向して平行に配置されている。
【００３５】
第１実施形態では、２枚のシャッタ３５，３６のうち少なくともターゲット２１側のシャッタ３５の材質はＦｅやＣｏなどの高透磁率の磁性体で形成されている。図４に示すごとく、例えばシャッタ３５がＦｅ材（磁性体）の場合、７ｍｍ程度の厚さの板材であれば、ターゲット２１をシャッタ３５が覆う時（シャッタ３５の孔３８以外の部分が覆う時）、ターゲット２１とシャッタ３５の間のスペースにターゲット２１の表面からの漏洩磁場を閉じ込めることができ、磁石機構３１による漏洩磁場がシャッタ３５の基板側スペースへ出ることを防止することができる。
【００３６】
また一般的な非磁性体がターゲットに用いられる磁石機構であれば、強磁性ターゲットよりも作られる磁場強度は弱いので、前述した磁性体のシャッタ板材でなくとも、図３に示すごとく、例えば通常のアルミニウム板材（３５ａ）の表面にＦｅ等の磁性体（４３）をコーティングしたり、薄い磁性体の板（５３）を張り付けてもよい。
【００３７】
なお、シャッタ３５，３６に形成された孔３８の数は好ましくは２個であるが、カソード部の数、あるいは実施されるプロセスに応じて、その数と形成位置は任意に定められる。
【００３８】
上記の構成によれば、スパッタしないターゲットに係るカソード部の磁石機構により作られる磁場は、シャッタ３５で遮断されまたはその強度を弱められることにより抑制することができるので、スパッタするターゲットに係るカソード部の磁石機構が作る磁場を歪めることがない。そのため、基板１５に膜厚分布が良好な膜を堆積することができる。具体的に膜の膜厚分布は例えば０．１％（１σ）に向上させることができる。
【００３９】
次に、図５〜図１２を参照して本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の第２実施形態を説明する。図５と図６は第２実施形態の第１例、図７と図８は第２実施形態の第２例、図９と図１０は第２実施形態の第３例、図９と図１０は第２実施形態の第４例を示す。各図において、第１実施形態で説明した要素と同一の要素には同一の符合を付し、詳細な説明を省略する。図５と図７と図９と図１１は、上記の図３または図４と同様な図である。図６と図８と図１０と図１２は、４つのカソード部のレイアウトを下側から見た平面的な図として示ししている。
【００４０】
第２実施形態において、図５に示した第１例は、図３に示した構成において、さらにリング状の絶縁体５１を介してターゲット２１の下側スペースの全周囲を囲みかつその他の側方領域部分から仕切るリング状の仕切り部材５２を設けている。リング状仕切り部材５２の少なくとも内面には全面に渡り磁性体５３によるコーティングまたは薄板材が設けられている。リング状仕切り部材５２の軸方向の幅は、好ましくは、シャッタ３５にほぼ到るまでの寸法を有している。その他の構成は図３で説明した構成と同じである。
【００４１】
図６に示されるように、カソード部１１の仕切り構造は、他のカソード部１２〜１４のすべてに設けられる。
【００４２】
シャッタ３５と仕切り部材５２の少なくともターゲット側の内面を磁性体で構成すれば、隣接する他のカソード部からの磁場の影響を遮断することができ、かつターゲット２１に対向したシャッタ３５の部分の少なくとも表面を磁性体で構成すれば、第１実施形態と同様に、スパッタしないターゲットのカソード部からの磁場をシャッタ３５で閉じ込めることができる。これによってスパッタしようとするターゲットの磁場を歪めることがなく、基板に膜厚均一性の良好な膜を堆積することができる。
【００４３】
第２実施形態において、図７および図８に示した第２例は、図３に示した構成において、さらに４つのカソード部１１〜１４のそれぞれが存する領域を区切るためのための仕切り板５４が設けられる。この仕切り板５４は、４つのカソード部１１〜１４のそれぞれおよび各ターゲットの下側スペースの全周囲を囲みかつ他の側方領域部分から区切っている。仕切り板５４の少なくとも内面には全面に渡り磁性体５５によるコーティングまたは薄板材が設けられている。仕切り板５４の幅は、好ましくは、シャッタ３５にほぼ到るまでの寸法を有している。その他の構成は図３で説明した構成と同じである。
【００４４】
シャッタ３５と仕切り板５４の少なくともターゲット側の内面を磁性体で構成すれば、隣接する他のカソード部からの磁場の影響を遮断することができ、スパッタしないターゲットのカソード部からの磁場をシャッタ３５で閉じ込めることができる。これによってスパッタしようとするターゲットの磁場を歪めることがなく、基板に膜厚均一性の良好な膜を堆積することができる。
【００４５】
第２実施形態において、図９と図１０に示した第３例は、図５と図６で説明した第１例の構成において、シャッタ３５とリング状仕切り部材６１のそれぞれを全体として磁性体で作るようにした構成である。その他の構成は第２実施形態の第１例と同じであり、同様な作用・効果を発揮する。
【００４６】
第２実施形態において、図１１と図１２に示した第４例は、図７と図８で説明した第２例の構成において、シャッタ３５と仕切り板６２のそれぞれを全体として磁性体で作るようにした構成である。その他の構成は第２実施形態の第２例と同じであり、同様な作用・効果を発揮する。
【００４７】
上記の第２実施形態における第３例と第４例の場合には、磁石機構の作る磁場の強さに応じた厚みを有する磁性体製仕切り板を設けることが望ましい。
【００４８】
次に図１３と図１４を参照して本発明の第３実施形態について説明する。図１３と図１４において、上記の第１および第２の実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符合を付している。図１３は図１と同様な図である。
【００４９】
この実施形態のマグネトロンスパッタリング装置では、４つのカソード部１１〜１４のそれぞれにおいてその磁石機構の位置を変える（例えば後退・前進）位置調整装置を備えている。図１３では、当該位置調整装置によって、例えば、スパッタしないターゲット２３に係るカソード部１３の磁石機構３３の位置を変え、外側に移動するように後退させている。磁石機構３３が隣接するターゲット２２に影響しない位置を予め測定しておき、後退位置設定値として記憶させておく。実際の成膜にあたっては、スパッタしないターゲット２３の磁石機構３３を位置調整装置で後退位置設定値に対応する距離まで後退移動させるようにする。その結果、磁石機構３３による磁場１９も後退し、ターゲット２３の背面の後方に存する。なお他方のカソード部１２では、シャッタ３５，３６の孔を通して磁場１９がチャンバ１０の内部スペースに深く侵入し、基板１５の近くまで接近している。
【００５０】
例えば磁石機構３３の位置を変える位置調整装置７１の具体的構成は図１４に示される。カソード部１３において、ケース４１はチャンバ１０の天井部１０ｂの一部に固定されており、ケース４１の下面にはリング状絶縁体５１を介してリング状仕切り機構７２が設けられている。ケース４１に対してはガイド部材７３Ａ，７３Ｂが設けられ、当該ガイド部材に案内されて、磁石機構３３を固定する取付け板７４が図１４中上下動自在に設けられている。モータ７５を回転駆動させると、プーリ７６，７７とベルト７８から成る動力伝達機構によってネジ部材７９が回転され、ガイド部材７２，７３に沿って取付け板７４を上下動させることができる。これによって磁石機構３３の位置を変えることができる。なお磁石機構３３を回転させる磁石回転機構８０が設けられている。
【００５１】
別のターゲットをスパッタする場合には、ターゲット２３に対応する磁石機構３３を元の定位置に戻し、スパッタしない他のターゲットの磁石機構を予め測定して設定した位置まで後退移動させる。
【００５２】
上記のようにスパッタプロセスに応じて磁石機構の移動を連続的に行う。なおこの磁石機構はターゲットの利用効率を向上させるために図１４に示すごとく磁石回転機構８０を設けることが好ましい。さらにターゲット２３からの磁石機構３３の距離を変える移動は、手動で行ってもよいし、プロセスに従って自動制御により行ってもよい。
【００５３】
上記の構成を採用することによって、スパッタしないターゲットの磁石機構はターゲットから離れるので、スパッタしようとするターゲットの磁場に影響を与えることをなくす、または低減することができる。
【００５４】
上記の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成要素の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、説明される実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、複数のカソード部を備えかつ傾斜姿勢のターゲットでスパッタ成膜を行うマグネトロンスパッタリング装置において、スパッタしないターゲットに対応するカソード部の磁石機構に基づく磁場を、磁気的にシールしてターゲット側スペースに閉じ込める、あるいはターゲットから当該磁石機構を遠ざけるようにしたため、スパッタ成膜処理に不要な磁場を抑圧して磁場の間の相互干渉を防止することができる。この結果、スパッタするターゲットの磁場は設計した通りの歪みのない良好な形状となり、均一なスパッタリングが可能となり、基板上に良好な膜厚分布の薄膜を堆積させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の基本的な構成を概略的に描いた縦断面図である。
【図２】本発明に係るマグネトロンスパッタリング装置の基本的な構成の概略平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るマグネトロンスパッタリング装置のカソード部とシャッタとの関係の第１例を示す縦断面図である。
【図４】第１実施形態に係るマグネトロンスパッタリング装置のカソード部とシャッタとの関係の第２例を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るマグネトロンスパッタリング装置のカソード部とシャッタとの関係の第１例を示す縦断面図である。
【図６】第２実施形態に係るマグネトロンスパッタリング装置の第１例の複数のカソード部の平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るマグネトロンスパッタリング装置のカソード部とシャッタとの関係の第２例を示す縦断面図である。
【図８】第２実施形態に係るマグネトロンスパッタリング装置の第２例の複数のカソード部の平面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るマグネトロンスパッタリング装置のカソード部とシャッタとの関係の第３例を示す縦断面図である。
【図１０】第２実施形態に係るマグネトロンスパッタリング装置の第３例の複数のカソード部の平面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るマグネトロンスパッタリング装置のカソード部とシャッタとの関係の第４例を示す縦断面図である。
【図１２】第２実施形態に係るマグネトロンスパッタリング装置の第４例の複数のカソード部の平面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るマグネトロンスパッタリング装置を概略的に描いた縦断面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係るマグネトロンスパッタリング装置のカソード部の具体的構成を示す要部縦断面図である。
【符合の説明】
１０ チャンバ
１１〜１４ カソード部
１５ 基板
１９ 磁場
２１〜２４ ターゲット
３１〜３４ 磁石機構
３５，３６ シャッタ
３５ａ アルミニウム板材
４３ 磁性体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetron sputtering apparatus, and more particularly to a magnetron sputtering apparatus having a plurality of magnetron cathodes.
[0002]
[Prior art]
In the magnetron sputtering method, a magnet mechanism is provided in the space on the back side of the target, a high-density plasma region is created in the substrate-side space of the target and in the vicinity of the target surface by the magnet mechanism, and sputtering by ions in the high-density plasma is performed. In this method, the target material is deposited on the surface of the substrate by the action. When performing film deposition processing simultaneously on a plurality of substrates using such a magnetron sparing method, or when laminating a plurality of different or similar films on a single substrate, a magnetron sputtering apparatus Then, a plurality of cathodes each having a target attached thereto are arranged close to each other. A magnet mechanism is provided on the back side of each of the plurality of cathodes.
[0003]
In a magnetron sputtering apparatus in which a plurality of cathodes are arranged close to each other, when viewed from another viewpoint, a relationship is formed in which magnetic fields formed by a magnet mechanism interfere with each other at each location of the plurality of cathodes. As a result, a plasma region formed corresponding to each cathode is subjected to a region deforming action, resulting in a problem that a uniform film thickness distribution cannot be obtained for a film formed on the substrate.
[0004]
In particular, in recent magnetic heads and magnetic recording media with high magnetic recording density, giant magnetoresistive thin film (GMR) heads, tunnel magnetoresistive thin film (TMR) heads, and TMR attracting attention as next-generation semiconductor memory elements. An MRAM (Magnetic Random Access Memory) having a structure is adopted, and an extremely thin single or multiple film of about 0.5 to 20 nm is deposited on a substrate with an extremely uniform film thickness distribution of 0.1% (1σ). Has been required. Therefore, the problem of the magnetic field interference has become more serious.
[0005]
Patent Documents 1 to 4 can be cited as conventional techniques related to the above-described problem of magnetic field interference. Patent Document 1 discloses a magnetron sputtering apparatus in which a plurality of substrates are arranged at a predetermined interval on a single substrate holder, and a plurality of targets and a magnet device are arranged side by side so as to correspond to the plurality of substrates. In order to eliminate the target, each target has an adhesion plate made of a magnetic material, having a through hole for passing sputtered particles from the target and a partition plate for partitioning each target, and also serving as a magnetic shield. The structure arrange | positioned facing is disclosed. Further, in Patent Documents 2 to 4, in order to keep the magnetic field strength in the space near the target surface uniform until the target reaches the end of its life, for example, a magnet device can prevent interference of the magnetic field. The structure which can change appropriately the arrangement position of is disclosed.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3151031
[Patent Document 2]
JP-A-7-258842
[Patent Document 3]
JP-A-11-335830
[Patent Document 4]
JP-A-11-350129
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art disclosed in Patent Document 1, the leakage magnetic field to the surface side of each target by each magnet mechanism is also used as a magnetic shield by using an anti-adhesion plate provided so that the sputtered particles do not scatter to the other. Furthermore, it does not spread outward. However, since the deposition plate is provided with target particle passage holes at positions opposed to all of the targets, even when only a specific target is used, the magnetic field generated by all targets is not affected by these target particles. It protrudes from the deposition preventing plate to the substrate side through the passage hole. On the other hand, in order to deposit different types of films as in the formation of a multilayer film, the magnetic field strength suitable for each target material is designed, so the magnetic field strength suitable for the ferromagnetic target material is that of the nonmagnetic target material. It must be stronger than the case. For this reason, the strength of the magnetic field emitted from the target particle passage hole formed in the deposition preventing plate is different from each other, and the influence of the magnetic field cannot be completely avoided. In particular, when the cathodes are not arranged in the same plane and are inclined in a specific direction, even when leakage magnetic fields having the same strength are formed, interference between the magnetic fields is avoided. The problem that cannot be done.
[0008]
Moreover, in the prior art disclosed in each of Patent Documents 2 to 4, with respect to one target, the magnet mechanism provided on the back side is kept away from the target according to the progress of erosion so as not to cause a change in discharge characteristics with time during sputtering. The plasma density is made uniform by always setting the leakage magnetic flux density on the surface side of the target to the required constant density. In these conventional technologies configured from such a technical point of view, no consideration is given to the technical problem of avoiding the influence of the magnetic field from the adjacent target, and the problem that the magnetic field effect cannot be avoided. was there.
[0009]
An object of the present invention is to solve the above-described problem, and prevent magnetic field interference generated between magnet mechanisms arranged in the respective back side spaces of a plurality of targets arranged to face one substrate. Another object of the present invention is to provide a magnetron sputtering apparatus that can obtain a good film thickness distribution of a thin film deposited on a substrate.
[0010]
[Means and Actions for Solving the Problems]
The magnetron sputtering apparatus according to the present invention is configured as follows in order to achieve the above object.
[0011]
A first magnetron sputtering apparatus (corresponding to claim 1) includes a plurality of cathode portions each having a target and a magnet mechanism for at least one substrate, and a target selection having a hole for each cathode portion target. A shutter mechanism is provided, and a target is sputtered using a hole of the shutter mechanism to form a substrate, and a magnetic field by a magnet mechanism corresponding to a non-sputtered target is not emitted to the substrate side space of the shutter mechanism. It is comprised so that the magnetic field suppression part to make may be provided.
[0012]
In the first magnetron sputtering apparatus, the magnetic field generated by the magnet mechanism included in the cathode portion related to the target selected not to be sputtered by the shutter mechanism is changed to the magnetic field generated by the magnet mechanism related to the target selected to be sputtered. In order not to affect, a magnetic field suppression unit is provided to prevent the magnetic field generated by the magnet mechanism corresponding to the target that is not sputtered from being emitted to the substrate side space of the shutter mechanism. By this magnetic field suppression unit, the influence of other magnetic fields can be avoided, and uniform film formation can be performed over the entire substrate surface.
[0013]
The second magnetron sputtering apparatus (corresponding to claim 2) is preferably characterized in that, in the first configuration, the magnetic field suppressing unit is a magnetic field blocking unit provided in the shutter mechanism. With this configuration, the magnetic field blocking unit of the shutter mechanism can contain the magnetic field from the magnet mechanism of the cathode part of the target that is not sputtered.
[0014]
In the second magnetron sputtering apparatus (corresponding to claim 3), in the second configuration described above, preferably, the magnetic field blocking section is a surface portion made of a magnetic material provided on the target side surface of the shutter member of the shutter mechanism. It is characterized by being. The surface portion made of a magnetic material is provided by applying a magnetic material coating or a thin plate member.
[0015]
The fourth magnetron sputtering apparatus (corresponding to claim 4) is characterized in that, in the second configuration described above, the magnetic field blocking section is preferably a shutter member made of a magnetic material in a shutter mechanism. In this configuration, the shutter member itself of the shutter mechanism is made of a magnetic material.
[0016]
In the fifth magnetron sputtering apparatus (corresponding to claim 5), preferably, in each of the above-described configurations, the magnetic field suppressing unit is disposed around the target, and has at least an inner surface having a surface made of a magnetic material to generate a magnetic field. It is characterized by including a partition part for blocking. According to this configuration, the partition portion is provided so that the magnetic field generated by the magnet mechanism of each of the plurality of cathode portions does not affect the magnetic field of the adjacent cathode portion. In this configuration, each of the targets of the plurality of cathode portions is spatially partitioned by a partition plate having an action of shielding the magnetic field, thereby eliminating the influence of the magnetic field of other magnet mechanisms.
[0017]
In the sixth magnetron sputtering apparatus (corresponding to claim 6), preferably, in each of the above configurations, the magnetic field suppressing unit changes the interval between the target and the magnet mechanism so as not to interfere with the magnetic field related to the target to be sputtered. It is characterized by being a position adjustment mechanism of a magnet mechanism. In this configuration, the magnetic mechanism is moved backward by the position adjustment mechanism of the magnet mechanism so that the magnetic field applied from each magnet mechanism does not enter the substrate side space depending on the situation, the magnetic field is suppressed, Eliminate effects on the magnetic field.
[0018]
The seventh magnetron sputtering apparatus (corresponding to claim 7) is preferably characterized in that, in the sixth configuration, the position adjustment mechanism moves the magnet mechanism while maintaining a state parallel to the surface of the target. It is attached. According to this configuration, the magnet mechanism of the cathode part to which the target that is not sputtered is attached can be translated to a position where the influence of the leakage magnetic field of the target that contributes to sputtering is eliminated. It is easy to return the magnet mechanism to the original position, and it can be performed with good reproducibility.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0020]
A basic configuration and a first embodiment of a magnetron sputtering apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0021]
FIG. 1 shows the internal structure of the chamber 10 of the magnetron sputtering apparatus, and FIG. 2 shows the arrangement state of the four cathode portions 11 to 14 provided outside the chamber ceiling, the cathode portions 11 to 14 and the substrate 15 ( The positional relationship is shown with a broken line). The longitudinal sectional view of FIG. 1 is actually a longitudinal sectional view taken along line AA in FIG.
[0022]
The magnetron sputtering apparatus includes a chamber 10 whose side wall is, for example, cylindrical. A substrate holder 16 is provided at the center of the bottom wall 10 a of the chamber 10. A ring-shaped insulating member 17 is provided between the substrate holder 16 and the bottom wall 10a. The substrate 15 is carried in and out through a gate valve 18 provided on the side wall of the chamber 10. A substrate 18 to be deposited is mounted on the substrate holder 16. A film is formed on the upper surface of the substrate 15 on the substrate holder 16 by a sputtering action, and a target material is deposited.
[0023]
In the ceiling portion 10b of the chamber 10, a wall portion that is inclined from the central portion at a high position toward the entire peripheral edge portion at a low position is formed. In the inclined wall portion, for example, cathode portions 11 to 14 are provided at four locations. In each of the four cathode portions 11 to 14, for example, disk-shaped targets 21, 22, 23, and 24 are provided in an inclined state. Each material of the targets 21 to 24 is the same or different. The lower surfaces of the targets 21 to 24 face the inside of the chamber 10 in an inclined state, and the inclined lower surfaces of the targets 21 to 24 are sputtered. In each of the four cathode portions 11 to 14, magnet mechanisms (cathode magnet mechanisms) 31, 32, 33, and 34 are provided in the space on the back side of each of the targets 21 to 24. For example, plate-like magnet members (shown in FIG. 3) in the magnet mechanisms 31 to 34 are also provided to be inclined along the surfaces of the targets 21 to 24, and a required magnetic field is generated on the inner surfaces of the targets 21 to 24. So as to have a desired distance from the target. In FIG. 1, a distribution 19 in the space on the substrate side of each target shows a state in which a magnetic field is generated (magnetic flux distribution pattern).
[0024]
For example, two shutters 35 and 36 are provided inside the ceiling 10 b of the chamber 10 along the wall of the ceiling. The two shutters 35 and 36 are attached to the central shaft portion 37. As will be described later, at least one of the shutters 35 and 36 is made of a magnetic material (“magnetic material” or “magnetic material”). The shutters 35 and 36 are individually rotatable about the shaft portion 37. Further, the inner surfaces of the cathodes 35 and 36 are exposed toward the inner space of the chamber 10 when sputtering is performed on the targets 21 to 24 of the cathode portions 11 to 14 that are arbitrarily selected. Any number of holes or openings (38 shown in FIGS. 3 and 4, hereinafter referred to as “holes”) are formed.
[0025]
When plasma is generated in the chamber 10 and an attempt is made to sputter at least one specific target among the four targets 21 to 24, each of the shutters 35 and 36 is appropriately rotated independently through the hole 38. The inner surface of the target to be sputtered is set so as to be exposed inside the chamber 10, and the inner surface of the target that is not sputtered is covered with a shutter and is blocked when viewed from the inside of the chamber. That is, the target that is not sputtered is shielded from the plasma generated in the chamber 10 by the shutters 35 and 36.
[0026]
In the configuration shown in FIG. 1, the configuration is a double shutter composed of two shutter members, but the second shutter 36 can also be provided as a shutter arranged in parallel directly on the substrate 15.
[0027]
In the configuration shown in FIG. 1, the outer portions of the four cathode portions 11 to 14 are inclined toward the substrate 15, but they may be parallel to the substrate 15. Moreover, the number of cathode parts should just be two or more, and the number is not limited to a specific number. Further, the cathode portions 11 to 14 may be configured to be sputtered in a stationary state or may be configured to be rotatable.
[0028]
In the present embodiment, the cathodes 21 to 24 of the four cathode parts 11 to 14 forming the cathode unit are inclined so as to become higher toward the center part of the ceiling part 10b, and the shutter 35 having a double structure is further provided. , 36 are configured to be rotatable around a shaft portion 37 located at the center of the ceiling portion 10b.
[0029]
1 and 2, peripheral devices such as a vacuum exhaust device, a power source, a gas supply device, a rotation drive mechanism, and a substrate transfer mechanism are not shown.
[0030]
In the above configuration, when the material of the shutters 35 and 36 is a non-magnetic material such as aluminum (Al), even if the shutter is arranged as a cover facing the non-sputtered target, The magnetic field formed by the magnet mechanism on the back surface comes out to the substrate 15 side from the shutter. Therefore, the magnetic field produced by the magnet mechanism of the target to be sputtered is distorted from the original shape. This effect becomes larger and more complicated as the number of cathodes increases and the magnetic field strength becomes stronger, and causes distortion of the plasma region created by the cathode portion of the target to be sputtered. As a result, the film thickness distribution of the film deposited on the substrate 15 is deteriorated. When the shutter material was an Al material, the film thickness distribution was 0.2 to 0.5% (1σ).
[0031]
Next, specific configurations of the cathode portion 11 and the shutter 35 will be described with reference to FIGS.
[0032]
FIG. 3 shows a main part structure of the first embodiment of the magnetron sputtering apparatus according to the present invention, and shows the arrangement relationship when the cathode part 11 and the one hole 38 part of the shutter 35 are opposed to each other. ing. As shown in FIG. 1, the arrangement relationship between the cathode portion 11 and one hole portion of the shutter 35 is originally a parallel positional relationship in an inclined state, but in FIG. Shown in relationship. This also applies to FIGS. 4, 5, 7, 9, 11, and 14 described below.
[0033]
In FIG. 3, for example, the cathode portion 11 includes a target 21, a case portion 41 that attaches the target 21 to the lower surface, a magnet mechanism 31 disposed inside the case portion 41, and a power source 42 that applies a required voltage to the target 21. It consists of and. This structure is the same also about the other cathode parts 12-14. The portion of the shutter 35 in which the hole 38 is formed is disposed in parallel with the target 21 of the cathode portion 11. In the configuration of FIG. 3, the shutter 35 is made of an Al material, and all of the surface facing the target 21 and the inner surface of the hole 38 are coated with, for example, a magnetic material 43.
[0034]
In the configuration of FIG. 4, a part of the shutter 35, which is entirely made of a magnetic material, is disposed in parallel to the cathode portion 11 having the same configuration shown in FIG. 3.
[0035]
In the first embodiment, at least the shutter 35 on the target 21 side of the two shutters 35 and 36 is made of a high permeability magnetic material such as Fe or Co. As shown in FIG. 4, for example, when the shutter 35 is made of an Fe material (magnetic material), if the plate 21 has a thickness of about 7 mm, when the target 21 is covered by the shutter 35 (when a portion other than the hole 38 of the shutter 35 is covered). ), The leakage magnetic field from the surface of the target 21 can be confined in the space between the target 21 and the shutter 35, and the leakage magnetic field due to the magnet mechanism 31 can be prevented from coming out to the substrate-side space of the shutter 35.
[0036]
Further, if a general non-magnetic material is a magnet mechanism used for a target, the magnetic field intensity produced is weaker than that of a ferromagnetic target. Therefore, for example, as shown in FIG. The surface of the aluminum plate (35a) may be coated with a magnetic material (43) such as Fe, or a thin magnetic plate (53) may be attached.
[0037]
The number of holes 38 formed in the shutters 35 and 36 is preferably two, but the number and formation position are arbitrarily determined according to the number of cathode portions or the process to be performed.
[0038]
According to the above configuration, since the magnetic field generated by the magnet mechanism of the cathode portion related to the target that is not sputtered can be suppressed by being blocked by the shutter 35 or weakened, the cathode portion relating to the target to be sputtered. It does not distort the magnetic field created by the magnet mechanism. Therefore, a film having a good film thickness distribution can be deposited on the substrate 15. Specifically, the film thickness distribution of the film can be improved to, for example, 0.1% (1σ).
[0039]
Next, a second embodiment of the magnetron sputtering apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6 are a first example of the second embodiment, FIGS. 7 and 8 are a second example of the second embodiment, FIGS. 9 and 10 are a third example of the second embodiment, and FIGS. 9 and 10. Shows a fourth example of the second embodiment. In each figure, the same elements as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. 5, FIG. 7, FIG. 9 and FIG. 11 are similar to FIG. 3 or FIG. 6, 8, 10, and 12 show the layout of the four cathode portions as a plan view viewed from below.
[0040]
In the second embodiment, the first example shown in FIG. 5 is the same as the configuration shown in FIG. 3, and further surrounds the entire lower space of the target 21 via the ring-shaped insulator 51 and other side portions. A ring-shaped partition member 52 that partitions from the region portion is provided. At least an inner surface of the ring-shaped partition member 52 is provided with a coating or a thin plate material with a magnetic body 53 over the entire surface. The width in the axial direction of the ring-shaped partition member 52 preferably has a dimension that substantially reaches the shutter 35. Other configurations are the same as those described in FIG.
[0041]
As shown in FIG. 6, the partition structure of the cathode portion 11 is provided in all the other cathode portions 12 to 14.
[0042]
If at least the inner surface on the target side of the shutter 35 and the partition member 52 is made of a magnetic material, the influence of the magnetic field from other adjacent cathode portions can be blocked, and at least the portion of the shutter 35 facing the target 21 is at least. If the surface is made of a magnetic material, the magnetic field from the cathode portion of the target that is not sputtered can be confined by the shutter 35 as in the first embodiment. This makes it possible to deposit a film with good film thickness uniformity on the substrate without distorting the magnetic field of the target to be sputtered.
[0043]
In the second embodiment, the second example shown in FIG. 7 and FIG. 8 has a partition plate 54 for dividing the region where each of the four cathode portions 11 to 14 exists in the configuration shown in FIG. Provided. The partition plate 54 surrounds each of the four cathode portions 11 to 14 and the entire lower space of each target and is separated from other side region portions. At least the inner surface of the partition plate 54 is provided with a coating with a magnetic body 55 or a thin plate material over the entire surface. The width of the partition plate 54 preferably has a dimension that substantially reaches the shutter 35. Other configurations are the same as those described in FIG.
[0044]
If at least the inner surface on the target side of the shutter 35 and the partition plate 54 is made of a magnetic material, the influence of the magnetic field from other adjacent cathode portions can be blocked, and the magnetic field from the cathode portion of the target that is not sputtered can be blocked. Can be confined. This makes it possible to deposit a film with good film thickness uniformity on the substrate without distorting the magnetic field of the target to be sputtered.
[0045]
In the second embodiment, the third example shown in FIGS. 9 and 10 is the same as the first example described with reference to FIGS. 5 and 6, but the shutter 35 and the ring-shaped partition member 61 are made of a magnetic material as a whole. It is a configuration that I made. Other configurations are the same as those of the first example of the second embodiment, and the same operations and effects are exhibited.
[0046]
In the second embodiment, in the fourth example shown in FIGS. 11 and 12, the shutter 35 and the partition plate 62 are made of a magnetic material as a whole in the configuration of the second example described in FIGS. It is the composition made. Other configurations are the same as those of the second example of the second embodiment, and the same operations and effects are exhibited.
[0047]
In the case of the third example and the fourth example in the second embodiment, it is desirable to provide a magnetic partition plate having a thickness corresponding to the strength of the magnetic field created by the magnet mechanism.
[0048]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 13 and FIG. 14, substantially the same elements as those described in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals. FIG. 13 is a view similar to FIG.
[0049]
The magnetron sputtering apparatus of this embodiment includes a position adjusting device that changes the position of the magnet mechanism (for example, backward and forward) in each of the four cathode portions 11 to 14. In FIG. 13, for example, the position of the magnet mechanism 33 of the cathode portion 13 related to the target 23 that is not sputtered is changed by the position adjusting device, and is moved backward so as to move outward. A position where the magnet mechanism 33 does not affect the adjacent target 22 is measured in advance and stored as a retracted position setting value. In actual film formation, the magnet mechanism 33 of the target 23 that is not sputtered is moved backward to a distance corresponding to the retracted position setting value by the position adjusting device. As a result, the magnetic field 19 by the magnet mechanism 33 is also retracted and exists behind the back surface of the target 23. In the other cathode portion 12, the magnetic field 19 penetrates deeply into the internal space of the chamber 10 through the holes of the shutters 35 and 36 and approaches the vicinity of the substrate 15.
[0050]
For example, a specific configuration of the position adjusting device 71 that changes the position of the magnet mechanism 33 is shown in FIG. In the cathode portion 13, the case 41 is fixed to a part of the ceiling portion 10 b of the chamber 10, and a ring-shaped partition mechanism 72 is provided on the lower surface of the case 41 via a ring-shaped insulator 51. Guide members 73A and 73B are provided for the case 41, and a mounting plate 74 which is guided by the guide members and fixes the magnet mechanism 33 is provided to be movable up and down in FIG. When the motor 75 is driven to rotate, the screw member 79 is rotated by the power transmission mechanism including the pulleys 76 and 77 and the belt 78, and the mounting plate 74 can be moved up and down along the guide members 72 and 73. As a result, the position of the magnet mechanism 33 can be changed. A magnet rotation mechanism 80 that rotates the magnet mechanism 33 is provided.
[0051]
When another target is sputtered, the magnet mechanism 33 corresponding to the target 23 is returned to the original fixed position, and the magnet mechanism of the other target that is not sputtered is moved back to the position set in advance.
[0052]
As described above, the magnet mechanism is continuously moved according to the sputtering process. Note that this magnet mechanism is preferably provided with a magnet rotation mechanism 80 as shown in FIG. 14 in order to improve the utilization efficiency of the target. Further, the movement for changing the distance of the magnet mechanism 33 from the target 23 may be performed manually, or may be performed by automatic control according to the process.
[0053]
By adopting the above configuration, since the magnet mechanism of the target that is not sputtered is separated from the target, it is possible to eliminate or reduce the influence of the magnetic field of the target to be sputtered.
[0054]
The configurations, shapes, sizes, and arrangement relationships described in the above embodiments are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood and implemented, and the numerical values and the compositions (materials) of the respective components. Is just an example. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.
[0055]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, in a magnetron sputtering apparatus having a plurality of cathode portions and performing sputtering film formation with a tilted target, a magnetic field based on a magnet mechanism of the cathode portion corresponding to a target that is not sputtered. Is magnetically sealed and confined in the space on the target side, or the magnet mechanism is moved away from the target, so that a magnetic field unnecessary for the sputter film formation process can be suppressed and mutual interference between the magnetic fields can be prevented. . As a result, the magnetic field of the target to be sputtered has a good shape with no distortion as designed, uniform sputtering is possible, and a thin film with a good film thickness distribution can be deposited on the substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a basic configuration of a magnetron sputtering apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of a basic configuration of a magnetron sputtering apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a first example of a relationship between a cathode portion and a shutter of the magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a second example of the relationship between the cathode part and the shutter of the magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a first example of a relationship between a cathode portion and a shutter of a magnetron sputtering apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view of a plurality of cathode portions of a first example of a magnetron sputtering apparatus according to a second embodiment.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a second example of the relationship between the cathode part and the shutter of the magnetron sputtering apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view of a plurality of cathode portions of a second example of the magnetron sputtering apparatus according to the second embodiment.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a third example of the relationship between the cathode portion and the shutter of the magnetron sputtering apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a plan view of a plurality of cathode portions of a third example of the magnetron sputtering apparatus according to the second embodiment.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a fourth example of the relationship between the cathode portion and the shutter of the magnetron sputtering apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view of a plurality of cathode portions of a fourth example of the magnetron sputtering apparatus according to the second embodiment.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view schematically showing a magnetron sputtering apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a longitudinal sectional view of an essential part showing a specific configuration of a cathode part of a magnetron sputtering apparatus according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of sign]
10 chambers
11-14 Cathode part
15 substrate
19 Magnetic field
21-24 targets
31-34 Magnet mechanism
35, 36 Shutter
35a Aluminum plate
43 Magnetic material
