JP2008157908A - 磁場透過率測定装置の磁界検出器保持機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＴＦ測定中に磁界検出器又は測定されるスパッタターゲットの表面にダメージを与えないようにする。
【解決手段】手動操作式又は自動式ＰＴＦ測定装置に適用可能な磁界検出器保持機構４００であって、磁界検出器４１０が配置可能な長溝を有し、磁界検出器保持機構本体内に保持される挿入部４２０と、磁界検出器保持機構本体に形成された少なくとも一つの孔に挿通され、挿入部４２０に機械的に接触して該挿入部４２０を磁界検出器保持機構本体内の所定位置に保持するように調整可能にされた少なくとも一つの留め具４３０と、を備えた構成とした。これにより、挿入部４３０で留め具４３０によって過度に締め付けられることによって磁界検出器４１０が損傷を受けるのを防止し、測定されるスパッタターゲット表面が引っ掻かれるのを防止することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、磁場透過率（以下、簡略のために、「Pass-Through Flux」の短縮形であるＰＴＦと記載する）測定装置の磁界検出器保持機構に関し、特に、手動操作式又は自動式ＰＴＦ測定装置の磁界検出器保持機構に関する。

スパッタリングプロセスは、所望の基板上に材料の薄膜を成膜するために広く使用されている。代表的なスパッタリング装置は、電子やイオンビームの発生源と、原子の状態にされる材料を含むターゲット材と、スパッタされた材料が成膜される基板とを含んで構成されている。そのプロセスにおいては、ターゲット材がスパッタされ又は侵食される角度でターゲット材に電子やイオンビームを衝突させる。その結果、基板上にスパッタターゲット材が薄膜状又は層状に成膜される。スパッタターゲット材は、純金属から様々な複雑な合金までの範囲に渡って製造される。

マグネトロンスパッタリングは、ターゲット材（カソード）の背後に永久磁石又は電磁石を配置し、ターゲットに磁界を作用させることができるようになっている。印加磁界は、ターゲットを透過し、ターゲットの表面に放電プラズマを集中させる。これにより、ターゲットの最表面は、ターゲット原子の状態にされ、その後、このターゲット原子がターゲットに隣接して配置された薄膜デバイス上に堆積される。

磁気ターゲット材のマグネトロンスパッタリングは、エレクトロニクス産業、特に、半導体やデータ記憶装置の製造分野においてに非常に普及している。しかしながら、ターゲット材が磁性合金の場合には、その軟磁気特性により、ターゲット材内部で印加磁界の大部分が短絡される。これにより、磁界が短絡して形成された侵食溝内に透過した磁界が集中するため、ターゲット利用率が低下する。上記磁界の集中による悪影響は、材料の透磁率が上昇して材料のＰＴＦが低下するほど大きくなる。

一方、ターゲット材の透磁率が下がると、侵食の形態はあまり深刻な状態とならない。したがって、ターゲット材の利用効率が向上し、原料コストの低減に寄与する。また反対に、ターゲットの侵食形態が深刻な状態となると、スパッタリング現象が一点を起点に発生し、最適な成膜厚みの均一性を損なうことになる。したがって、ターゲット材の透磁率を下げることは、成膜厚みを均一にさせることにも役立つ。

スパッタターゲットのＰＴＦは、印加磁界に対する透過した磁界の比率により決まる。ＰＴＦ値の１００％は非磁性体を示す。この場合、印加磁界の殆どがターゲット材で短絡されない。磁性ターゲット材のＰＴＦ値は、一般に０％〜１００％の範囲にあり、商業的に生産される大部分の材料はＰＴＦ値が３０％〜１００％のものである。

ＰＴＦを測定するには異なった様々な技術がある。その技術の一つは、０．４４（＋／−０．０４）テスラの棒磁石をターゲット材の一面に接触させて配置し、ターゲット材の反対面に接触させた軸状のホールプローブを使用して、透過した磁界を検出するものである。ＰＴＦは、ターゲット材を透過した磁界の最大値を磁石とプローブとの間にターゲットがない場合の印加磁界の強度で除算したもので定義される。なお、ターゲットがない場合の磁石とプローブとの間の距離は、ターゲットがある場合と同じ距離に維持されている。ＰＴＦは、割合又はパーセントのいずれかで表現される。

ＰＴＦを測定するための他の技術は、馬蹄形磁石と横型、つまりトランスバース型ホールプローブを使用して行なうものである。磁石とプローブとの配置を異ならせて測定されたＰＴＦ値は、産業界で一般的に利用されている磁界強度の値とよい直線的相関性を呈することが分かっている。ＰＴＦの測定技術は、実際のマグネトロンスパッタリング装置において発生する印加磁界に近づけるべく構築されている。したがって、ＰＴＦの測定結果は、マグネトロンスパッタリング中におけるターゲット材の性能に対する直接指標として適用することができる。

磁性材料のＰＴＦや透磁率は、相互排他的なものではない。それよりもむしろ、磁性材料のＰＴＦと最大透磁率との間には、非常に強い逆の相関性がある。材料の透磁率の値は、ＡＳＴＭ標準のＡ８９４−８９による振動試料型磁力計（ＶＳＭ）技術を使用して極めて正確に測定することができる。

現在、ＰＴＦの測定は手動操作されるＰＴＦ装置によって遂行されている。ＡＳＴＭ(米国材料試験協会規格)のＦ１７６１−００及びＡＳＴＭのＦ２０８６−０１標準には、磁場透過率の試験方法及び複数の手動操作式試験治具が説明されている。これらの試験治具は、磁界検出器が筒状支持部材の中にねじで固定されるようになっている。この場合、ねじが過度に締められると、磁界検出器が容易に損傷を受けることがある。さらに、筒状支持部材の長さよりも長く伸びた状態で磁界検出器が筒状支持部材内に取り付けられているため、被試験体であるスパッタターゲットと磁界検出器が接触すると、損傷を受けることがあり、また磁界検出器がターゲットの表面を引っ掻くことがある。

そこで、磁界検出器を保持し、それをＰＴＦ測定装置に取り付けるための改善された磁界検出器保持機構が求められている。さらに、手動操作式又は自動式ＰＴＦ測定装置のいずれか一方を使用したＰＴＦ測定作業中に磁界検出器又は被測定スパッタターゲットの表面に損傷を与えないような磁界検出器保持機構が求められている。本発明は、このような求めに応じ得る磁場透過率測定装置の磁界検出器保持機構を提供することを目的とするものである。

すなわち、本発明の様々な実施形態は、代表的なＰＴＦ測定装置及び方法における上述の諸問題点の解決に対処せんとするものである。

本発明の少なくとも一つの代表的な実施形態においては、スパッタターゲット測定用の手動操作式又は自動操作式磁場透過率測定装置の磁界検出器保持機構であって、磁界検出器を配置可能にする長溝を備え、かつ磁界検出器保持機構本体内に保持される挿入部と、前記磁界検出器保持機構本体に形成された少なくとも一つの孔に挿通され、前記挿入部に機械的に結合して該挿入部を前記磁界検出器保持機構内の所定位置に保持するように調整可能にされた少なくとも一つの留め具と、を備えて構成したものである。そして、前記挿入部は、留め具を過度に締め付けることにより磁界検出器が損傷を受けるのを防止し、さらに、被試験スパッタターゲットの表面が引っ掻かれるのを防止するものである。

本発明の様々な実施形態は、スパッタターゲットの磁場透過率を測定する装置であって、前記スパッタターゲットを通り抜ける磁界を発生する磁界発生源と、磁界検出器を配置可能にする長溝を備えた挿入部を磁界検出器保持機構本体内部に具備する磁界検出器保持機構と、前記スパッタターゲット又は磁界検出器保持機構のいずれか一方又は両方を移動させるように構成されたスタンドと、を備えて構成したものである。

本発明の代表的な実施形態の様々な効果には、磁界検出器保持機構本体内に磁界検出器をしっかりと保持することが含まれるが、これに限定されるものではない。本発明の代表的な磁界検出器保持機構は、磁界検出器保持機構本体内に磁界検出器を固定するために留め具が過度に締め付けられることにより、磁界検出器が損傷を受けるのを最小にすることができる。さらに、本発明の代表的な実施形態は、磁界検出器でスパッタターゲットの表面が引っ掻かれるのを防止することができる。また、磁界検出器は所定位置に配置され、磁界検出器保持機構とスパッタターゲットとが接触しても、被測定スパッタターゲットが磁界検出器の接触によって損傷を受けないように構成されている。本発明の種々な実施形態においては、磁界検出器は挿入部の長溝内部に挿入、配置され、磁界検出器が挿入部の外に食み出さないように配設される。さらに、本発明の磁界検出器保持機構は、スパッタターゲットの測定をする手動操作式又は自動式のＰＴＦ測定装置のいずれにも適用することができる。

本発明の他の実施形態は、実例により本発明の実施形態を説明し又記載した以下の詳細な説明に基づいて、その技術に精通した者が容易に想到することができるであろう。本発明に基づいて他の実施形態及び異なった実施形態を実現することができることは自明である。また、本発明の技術的思想及び範囲を逸脱しなければ、各箇所を変形することができる。したがって、図面及び詳細な記載は、具体的な実例として見なされるべきであり、限定的なものとしてみなされるべきでない。

添付図面に基づいて以下に詳述されている事項は、本発明の様々な実施形態の説明を意図としたものであり、本発明の実施が可能なただ一つの実施形態を表わすように意図したものではない。詳述された事項には、本発明の理解を深めるために特定の事項を含んでいる。しかし、本発明がこれらの特定事項に限定されないことは、当該技術に精通した者にとって自明である。いくつかの例示において、周知な構造及び構成要素は、本発明の概念を不明瞭にしないために、ブロックダイヤグラム形式又は部分的な概要図で示されている。

図１（ａ）〜（ｃ） は、従来の機械操作式のＰＴＦ測定装置１００を示し、ＡＳＴＭ標準Ｆ１７６１−００規格に規定されたＰＴＦ測定を行なうためのものである。ベース部材１０２及びテーブル支持部材１０４によって、ターゲットテーブル１０６が支持されている。支柱１０８には、ターゲットテーブル１０６と支柱１０８を接続するためのカラー１１０が設けられている。また、支柱１０８は、腕金１１２及び図７（ａ）に示す磁界検出器１１５を備えた筒状支持部材１１４を支持するようになっている。腕金１１２及び筒状支持部材１１４は、オペレータによって機械的に矢印Ａ方向又はＡ′方向に移動させることができるようになっている。ここで、腕金１１２は、調整ねじ１１６を緩めることによって、支柱１０８に沿って矢印Ａ方向又はＡ′方向に移動させることができる。オペレータによって、ターゲットテーブル１０６上のアラインメントハブ１２０に位置合わせされたスパッタターゲット１１８の所望の位置に対して、腕金１１２及び図７（ａ）に示す磁界検出器１１５を備えた筒状支持部材１１４が位置決めされると、調整ねじ１１６を締めて腕金１１２が支柱１０８に固定される。したがって、被測定スパッタターゲット１１８は、例えば馬蹄形磁石からなる磁界発生源１２２と筒状支持部材１１４内にある磁界検出器１１５との間に位置することになる。磁界発生源１２２は、ベース部材１０２上の磁石用シム１２４の上に置かれている。磁界発生源１２２は、磁石固定部材１２８の留め具１２６を緩めることによってオペレータが手動により、軸周りに時計方向又は半時計方向に所望量だけ回転させることができる。磁界発生源１２２が所望の位置に位置付けられると、留め具１２６が締め付けられ、磁石クランプ１２８によって磁界発生源１２２が固定される。なお、磁界検出器１１５を矢印Ａ方向又はＡ′方向に移動可能とする上述のような機構を機械式スタンドと解することができる。

磁界検出器１１５は、図７（ａ）に示すように、筒状支持部材１１４内に備えられている。筒状支持部材１１４は、ねじ又は他の適当な留め具から成る調整可能な留め具１３０によって腕金１１２に固定されている。磁界検出器１１５は、二本の留め具１３２によって、筒状支持部材１１４内に固定されている。

図２（ａ）〜（ｃ）は、従来の機械操作式のＰＴＦ測定装置１００を示し、ＡＳＴＭ標準Ｆ２０８６−０１の規格に規定されたＰＴＦ測定を行なうためのものである。このＰＴＦ測定装置１００は、図１（ａ）〜（ｃ）に示され、上述されたものと同じである。しかしながら、磁界発生源１２２及び筒状支持部材１１４内の磁界検出器１１５は、Ｆ２０８６−０１に指定されているＰＴＦ標準試験測定法によるＰＴＦ測定を可能にするように図１（ａ）〜（ｃ）における位置と異なった配置となっている。

図３は、本発明のコンピュータ制御ＰＴＦ測定装置２００の側面図である。このコンピュータ制御ＰＴＦ測定装置２００は、ベース部材２０２を備えている。テーブル支持部材２０４が一端部をベース部材２０２上に固定し、他端部をターゲットテーブル２０６に固定して設けられている。このテーブル支持部材２０４はベース部材２０２と共にターゲットテーブル２０６を支持するものである。また、プローブ滑り棒支持構造体２０８がベース部材２０２に固定されており、テーブル支持部材２０４と同様にターゲットテーブル２０６を支持するようになっている。本実施形態において、装置の構成部材、例えばベース部材２０２、テーブル支持部材２０４、ターゲットテーブル２０６、プローブ滑り棒支持構造体２０８には、非磁性材が使用され、例えば磁界発生源２６０などの磁界発生源の磁気特性に影響を与えることなく装置を動作させることができるように成っている。

コンピュータ制御ＰＴＦ測定装置２００は、スパッタターゲットのＰＴＦを測定するために磁界検出器を移動できるように成っている。磁界検出器２１０は、磁界検出器保持機構２１２内に設けられている。この磁界検出器２１０は、ガウスメータや、テスラメータ、又は他の適当な磁界測定装置から成っている。図６に示すようないくつかの代表的な実施形態においては、磁界検出器は、磁界を検知する磁界プローブ及び磁界を測定するガウスメータ又はテスラメータの両方で構成される。

磁界検出器２１０は、垂直面内を矢印Ａ方向又はＡ′方向に移動可能とされ、ターゲットテーブル２０６上または上方に置かれたスパッタターゲットの測定位置に位置付けることができるようになっている。調整モータ２１４は、図６に示すコンピュータ３４０によって制御され、磁界検出器２１０を矢印Ａ方向又はＡ′方向に移動させる駆動力を供給するものである。

磁界検出器保持機構２１２は、腕金２１３によって滑り棒軸受組立体２１８に接続されている。磁界検出器調整アーム２１２は、滑り棒軸受組立体２１８に接続されている。滑り棒軸受組立体２１８は、プローブ滑り棒支持構造体２０８に固定された滑り棒２２０の途中に停止している。また、滑り棒軸受組立体２１８は、磁界検出器調整アーム２１６によって案内されて滑り棒２２０に沿った垂直方向に移動するようになっている。調整モータ２１４によって歯車２２２が回転すると、調整送りねじ２２４が回転して磁界検出器調整アーム２１６を矢印Ａ方向又はＡ′方向に移動させる。したがって、調整モータ２１４によって歯車２２２が回転されて調整送りねじ２２４が回転すると、磁界検出器調整アーム２１６は滑り棒２２０に沿って滑り棒軸受組立体２１８を移動させる。磁界検出器保持機構２１２が滑り棒軸受組立体２１８に接続されているので、磁界検出器２１０は矢印Ａ方向へ移動することになる。また、調整モータ２１４が反転した場合には、磁界検出器２１０はＡ′方向に移動する。

さらに、調整モータ２１４が駆動されて磁界検出器調整アーム２１６が矢印Ａ方向又はＡ′方向に移動すると、位置エンコーダ２２６は磁界検出器２０２の移動を追跡する。調整モータ２１４には、ホームスイッチが設けられており、スパッタターゲットの移動又は測定開始前に、滑り棒軸受組立体２１８を滑り棒２２０に沿って少なくとも一つ予め設定された位置まで移動させてスタート位置を初期化することができるようになっている。これにより、位置エンコーダ２２６は、調整モータ２１４の駆動を記録すると共にその初期位置を記録する。

図６に示すコンピュータ３４０からの指令を受信すると、横移動モータ２２８は、回転板２３０を矢印Ｂ方向又はＢ′方向に移動させ、スパッタターゲットを磁界検出器の下にて磁界発生源の上方に位置付けてＰＴＦ測定が行えるようにする。

回転板横移動部２３２は、ターゲットテーブル２０６の下に設けられている。回転板２３０は回転板横移動軸受組立体２３４につながれており、この回転板横移動軸受組立体２３４は回転板横移動部２３２の途中に停止している。この回転板横移動軸受組立体２３４は、回転板２３０を回転板横移動部２３２に沿って矢印Ｂ方向又はＢ′方向に移動させることができる。回転板横移動アーム２３６がその一端部を回転板２３０に固定し、反対側端部を横送りねじ２３８に接続して設けられている。横移動モータ２２８は、回転板横移動アーム２３６及び回転板２３０を動かす横送りねじ２３８に接続された横送り歯車２４０を回転させる。

横移動モータ２２８には、ホームスイッチが設けられており、スパッタターゲットの移動又は測定開始前に、横移動モータ２２８のスタート位置を初期化することができるようになっている。横移動モータ２２８のホームスイッチは、回転板横移動軸受組立体２３４を回転板横移動部２３２に沿って少なくとも一つ予め設定された位置まで移動させてスタート位置を初期化するためのものである。横移動モータ２２８は、図６に示すコンピュータ３４０からの指令を受けて横送り歯車２４０を回転させる。横送りエンコーダ２４２は、横移動モータ２２８の駆動を記録すると共にその初期位置を記録する。横移動モータ２２８が駆動されて回転板横移動アーム２３６が矢印Ｂ方向又はＢ′方向へ移動すると、横送りエンコーダ２４２は回転板２３０の移動を追跡する。

回転板２３０の上面側には、様々な大きさのスパッタターゲットを保持することができるように、ドライブホイール２４４及びアイドラーホイール２４６が締結されている。図３、図４には、ドライブホイール２４４が一つだけで示されているが、スパッタターゲットを保持し、また回転させるために複数のドライブホイールを使用してもよい。この場合、回転モータ２４８から追加されたドライブホイールまで動力を供給するために必要に応じて駆動歯車を追加してもよい。同様に、スパッタターゲットを保持するために少なくとも二つのアイドラーホイールを使用してもよい。ターゲットテーブル２１４の面には、例えば図５に示すような楕円形の穴２５６が形成されており、ドライブホイール２４４及びアイドラーホイール２４６が通り抜けできるようになっている。ドライブホイール又はアイドラーホイールの追加に伴い、楕円形の穴を追加して設けてもよい。回転モータ２４８及び回転エンコーダ２５０が回転板２３０の下側に設けられている。また、ドライブホイール２４４を移動させる回転台調整部２５２が設けられている。この回転台調整部２５２は、ドライブホイール２４４と少なくとも二つのアイドラーホイール２４６との接点内に大きさの異なるスパッタターゲットを配置できるようにするものである。ドライブホイールの追加に対応するように、回転台調整部をさらに設けてもよい。駆動歯車２５４は、ドライブホイール２４４を回転させてスパッタターゲットを回転し、予め設定された複数の位置で異なるＰＴＦ測定を可能にするものである。

図４は、コンピュータ制御ＰＴＦ装置２００の平面図である。ターゲットテーブル２１４に形成された楕円形の穴２５６によって、回転板２３０上に取り付けられたドライブホイール２４４及びアイドラーホイール２４６は、スパッタターゲットをターゲットテーブル２１４の表面上方に位置付け、保持することができる。ターゲットテーブル２１４の下方に配置され、ドライブホイール２４４及びアイドラーホイール２４６を備えた回転板２３０は、上記楕円形の穴２５６によって矢印Ｂ方向又はＢ′方向に移動可能となる。これにより、大きさの異なったスパッタターゲットを載置して、このスパッタターゲット上の異なる位置における測定が可能となる。このようなコンピュータ制御ＰＴＦ装置２００によれば、回転板２３０が矢印Ｂ方向又はＢ′方向に移動されてスパッタターゲットの所定位置が磁界検出器２２６の下側に位置付けられ、そこで測定が行なわれる。

図５に示すように、スパッタターゲット２５８は、磁界発生源２６０と磁界検出器２２６との間に配置される。磁界発生源２６０は、ベース部材２１０上に備えられた回転可能な台座２６２上に設けられている。磁界発生源２６０は、好ましくは馬蹄形磁石である。コンピュータ制御ＰＴＦ装置２００のオペレータは、例えば、ＡＳＴＭ１７６１又はＡＳＴＭ２０８６によって規定されているように磁界発生源２６０を回転して測定することができる。スパッタターゲット２５８は、好ましくはドライブホイール２４４及びアイドラーホイール２４６によって保持される。このように配置することによって、ドライブホイール２４４が駆動し、対応するアイドラーホイール２４６が駆動すると、スパッタターゲット２５８はターゲットテーブル１０６と接触することなく回転する。これにより、スパッタターゲット２５８は、回転中に、スパッタターゲット２５８によって擦られない。さらに、上述したように、回転板２３０は、磁界検出器２２６の下側にスパッタターゲット２５８を位置付けるために、矢印Ｂ方向又はＢ′方向に水平に移動される。磁界検出器は、スパッタターゲット２５８及び磁界発生源２６０に対して矢印Ａ方向又はＡ′で示す垂直方向に移動される。なお、磁界検出器２１０を矢印Ａ方向又はＡ′方向に、また回転板２３０を矢印Ｂ方向又はＢ′方向に移動可能とする上述のような機構を自動式スタンドという。

図６は、本発明のＰＴＦ測定装置２００の動作を制御するコンピュータ制御システム３００のブロック図である。図６に示すように、横送りエンコーダ２４２、横移動モータ２２８、位置エンコーダ２２６、調整モータ２１４、回転エンコーダ２５０及び回転モータ２４８が制御プロセサ３１０に通信可能に接続されている。したがって、各エンコーダ２２６，２４２，２５０、及び各モータ２１４，２２８，２４８と制御プロセサ３１０との間でデータ及び指令のやり取りが行なわれる。制御プロセサ３１０は、通信手段３２０によって通信網３３０と通信可能に接続されている。制御プロセサ３１０は、コンピュータ３４０からの指令を受信し、各モータ２１４，２２８，２４８に適宜オン又はオフの指示を出し、各エンコーダ２２６，２４２，２５０によって集められたデータを読み込み、又は「ホーム」から、或は横移動モータ２２８及び調整モータ２１４のホームスイッチから初期化情報を受け取るようになっている。コンピュータ３４０は、通信手段３２０を使用して通信網３３０に接続され、外部のデータベース３５０と通信可能となっている。

データベース３５０には、スパッタターゲットを測定して得られたデータを保存することができる。上記データには、部品番号、ロット番号、プレートナンバー、ターゲット番号、印加磁界、平均ガウス、磁束密度の範囲、最小磁束密度、最大磁束密度、又は平均ＰＴＦ％、それらいくつかの組合せ、或は他の適当な測定、又はデータが含まれる。また、データベース３５０には、コンピュータ３４０によって作成されたスパッタターゲットＰＴＦ地図が保存される。さらに、データベース３５０には、所定の特性が保存されてスパッタターゲットの測定中に利用することができるようになっている。例えば、データベース３５０には、測定されるスパッタターゲット上の位置、測定数、磁界発生源の印加磁界、平均ＰＴＦ％、平均ガウス、ガウスの範囲、それらいくつかの組合せ、或は他の適当な情報に関するデータが保存される。

コンピュータ３４０は、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、メインフレームコンピュータ、ダムターミナル、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、無線ターミナル、携帯電話、又はネットワーク化されたパーソナルコンピューティング装置の何らかの他の形式のものである。コンピュータ３４０は、データを送受信すべく通信網３３０に接続するためのネットワークカード３４２を含む。さらに、コンピュータ３４０は、制御プログラムを実行するプロセッサ３４４を備え、横送りエンコーダ２４２、横移動モータ２２８、位置エンコーダ２２６、調整モータ２１４、回転エンコーダ２５０、回転モータ２４８、制御プロセッサ３１０、データベース３５０又は通信網３３０に接続された他のデータ記憶装置、例えば磁界検出器２１０、テスラメータ３６０、磁界プローブ３７０等の磁界検出器、それらいくつかを組み合わせたもの、或は他の適当な装置からデータを取得する。ＰＴＦ測定データ、スパッタターゲットの地図、又は他の適当なデータや情報は、ディスプレイ３４６上に表示されてオペレータに提示される。

図６に示す実施形態においては、コンピュータ３４０は、テスラメータ３６０及び磁界プローブ３７０に通信可能に接続されている。この場合、磁界プローブ３７０はスパッタターゲットを透過した磁界強度を検出し、テスラメータ３６０はプローブから入力した磁界情報を解釈して定量化し、コンピュータ３４０へその集めたデータを送る。他の実施形態においては、テスラメータ３６０及び磁界プローブ３７０は、図３及び図５に示す磁界検出器２１０のような磁界検出器として一つの装置の中に組み込まれている。他の実施形態においては、テスラメータ３６０はガウスメータに置き換えることができる。

図７は、図１及び図２に示す機械式のＰＴＦ測定装置及び図３〜図６に示す自動式のＰＴＦ測定装置に使用される磁界検出器及び磁界検出器保持機構の部分概要図である。図７において、図１及び図２の構成要素と同一の要素には、同一の符号を用いて示す。図７（ａ）に示すように、磁界発生源１２２は、ターゲットテーブル１０６の下方に配置されている。磁界発生源１２２は、留め具１２６及び磁石固定部材１２８によって所定の位置に保持されている。被測定ないし被試験スパッタターゲット１１８は、ターゲットテーブル１０６の表面又は同表面に近接した上方位置に設置される。磁界検出器１１５は、留め具１３２によって筒状支持部材１１４内に保持される。筒状支持部材は、腕金１１２によって保持されており、スパッタターゲット１１８に対して矢印Ａ又はＡ′方向に移動可能となっている。

図７（ｂ）は、本発明の種々の実施形態に係る、図１及び図２に示す機械式ＰＴＦ測定装置、及び図３〜図５に示す自動式ＰＴＦ測定装置に使用される改善された磁界検出器保持機構の部分概要図である。図７（ａ）と同様に、図７（ｂ）には、磁界発生源１２２、ターゲットテーブル１０６及びスパッタターゲット１１８が示されている。さらに、図７（ｂ）には、本発明の実施形態の改善された磁界検出器保持機構４００が示されており、図７（ｃ）には、上記磁界検出器保持機構４００が拡大して詳示されている。

図７（ｃ）は、本発明の代表的な実施形態による改善された磁界検出器保持機構の縦断面図である。図７（ｃ）に拡大して示すように、磁界検出器４１０は、挿入部４２０内に保持され、さらに同挿入部が、磁界検出器保持機構４００内に保持されている。適当なねじ又は調整機能を持った他の留め具のような留め具４３０は、磁界検出器保持機構４００内の挿入部４２０に接触し、該挿入部４２０をそこにそのまま留まらせるように調整可能となっている。代表的な実施形態において、留め具４３０はプラスチック製のねじであることが望ましい。図７（ｃ）に示すように、磁界検出器４１０は、挿入部４２０および磁界検出器保持機構４００内に位置決めされ、磁界検出器４１０の一端部、即ち、スパッタターゲットに隣接する磁界検出器４１０の端部と挿入部４２０の一端部、即ち、スパッタターゲットに隣接する挿入部４２０の端部との間に所定の空隙４４０が存在するように配設される。空隙４４０を設けることによって、磁界検出器保持機構４００又は挿入部４２０がスパッタターゲット１１８に接触した場合にも、磁界検出器４１０が受ける損傷を極力、低減化することができる。空隙４４０は、０．０２５４ｍｍ以上であるとよいが、この空隙は、磁界検出器４１０の損傷を防止でき、かつ磁界検出器４１０で磁界を検知することができる適当な大きさなら他の大きさに設定してもよい。磁界検出器４１０は、テスラメータ、ガウスメータ、或は他の適当な装置であってもよい。又は、磁界検出器４１０は、磁界プローブとテスラメータ或はガウスメータとの組合せとしてもよい。

図８は、本発明の実施形態による磁界検出器保持機構本体の縦断面図である。磁界検出器保持機構本体５００は、上部材５１０と下部材５２０に分けられる。この場合、上部材５１０の長さは約７６．２ｍｍに、下部材５２０の長さは約３８．１ｍｍに形成するとよい。上部材５１０は、円筒部５３０と内部領域５４０とから成る。この内部領域５４０には、例えば図７（ｃ）に示す磁界検出器４１０のような磁界検出器が収容される。

図８（ｂ）は、上部材５１０の横断面図であり、円筒部５３０及び内部領域５４０を示している。この場合、例えば、内部領域５４０の直径は約４．８ｍｍに、円筒部５３０の直径は約１２．６ｍｍに形成するとよい。

下部材５２０は、円筒部５５０と内部領域５６０とから成る。この内部領域５６０には、例えば図７（ｃ）に示すような挿入部４１０、及び磁界検出器４１０等の挿入部や磁気検出器が収容される。内部領域５６０の長さ５７０は、約３３ｍｍに形成される。孔５８０が円筒部５５０の外周面から内部領域５６０まで形成されている。さらに、孔５８０には、例えば図７（ｃ）に示す留め具４３０のような留め具が孔に挿通されており、例えば図７（ｃ）に示す挿入部４２０のような挿入部を固定できるように成っている。そして、孔５８０には、例えば１０−３２タップ又は他の適当なねじ条によるねじ山が形成されており、例えばねじ又は他の適当な締結装置のようなねじ留め具が収容できるように成っている。円筒部５３０，５５０は、０．７５０黄銅ロッドから形成するのが望ましいが、他の適当な非磁性材料で形成してもよい。磁界検出器保持機構本体５００の各構成要素（例えば、構成要素５１０〜５８０等）の製造においては、それぞれ異なる許容範囲が適用されてもよい。

図９は、本発明の実施形態による磁界検出器の挿入部を示す図であり（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。図９（ａ）に示すように、挿入部６００には、開口状の長溝６１０が形成されており、該長溝６１０に磁界検出器が配置可能となっている。例えば、図９（ａ）に示すように、長溝６１０の寸法Ｃは、約幅１．５ｍｍである。また、挿入部６００の寸法Ｄは、約直径１０．２ｍｍである。また、同図（ａ）に示すように、挿入部６００の一端部にはキャップ部６２０が設けられており、このキャップ部６２０の直径寸法Ｅは、約１５．２ｍｍとなっている。そして、同図（ａ）に示すように、挿入部６００の長さ寸法Ｆは、２５．４ｍｍであり、キャップ６２０の高さ寸法Ｇは、約３．８ｍｍである。好ましくは、挿入部６００又はキャップ部６２０は、デルリン（デュポン社の登録商標）、テフロン（デュポン社の登録商標）、プラスチック、ナイロン、非磁性材料、又は他の適当な材料から作られる。これにより、挿入部６００又はキャップ部６２０がスパッタターゲットに接触してもスパッタターゲットが引っ掻かれることがない。また、挿入部６００は、留め具の締め付けによって機械的に変形するが、留め具が過度に締め付けられても磁界検出器が損傷を受ける可能性を最小にすることができる。図９（ｂ）に示すように、長溝６１０の深さＨは、約９．９ｍｍである。挿入部６００、長溝６１０、又はキャップ部６２０の形成においては、それぞれ異なる許容範囲が適用されてもよい。

添付図面に関する記載は、本発明の様々な実施形態を説明することを意図したものであって、本発明を実施可能な唯一の実施形態を示したものではない。以上の説明においては、本発明の理解を深めることを目的として特定事項を含んでいるが、本発明はこれら特定事項がなくても実施でき、それは技術に精通している者に自明である。一部、周知な構造及び要素が本発明の概念を明瞭にするためにブロック図で示されている。

開示されているプロセスにおいて、各ステップの特定の順番又は階層は、代表例を示したものである。設計を優先する場合には、本開示の範囲を維持しながらも、プロセスの各ステップの特定の順番又は階層を入れ替えてもよい。他の方法においては、一順番例として開示された上記各ステップの要素を要求するが、開示された特定の順番又は階層に制限されない。

様々な実例となる論理ブロック、モジュール、回路、要素、及び／又はここに開示された実施形態に関して記載された構成要素は、汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は他のプログラマブルロジック要素、離散的なゲート又はトランジスタロジック、離散的なハードウェアの構成、又はここに記載された機能を実行することを意図してそれらのいくつかを組み合わせて実施できる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよく、別の方法では、プロセッサはいくつかの従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、或は状態機械であってもよい。さらに、プロセッサは、演算器の組み合わせ、例えばＤＳＰと、マイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに接続された１個以上のマイクロプロセッサ、又は他の同様な構成との組合せとして実施してもよい。

ここに開示された実施形態に関して記載されている方法又はアルゴリズムは、ハードウェア、プロセッサによって実行されたソフトウェアモジュール、又は上記二つの組合せでそのまま実施されてもよい。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスター、ハードディスク、可搬性ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、又は技術的に周知の他の形式の記憶媒体に保存されていてもよい。記憶媒体をプロセッサに接続して、このプロセッサによって記憶媒体から情報を読出し、記憶媒体に情報を書き込むようにしてもよい。別の方法では、記憶媒体はプロセッサに不可欠なものである。

以上の説明によれば、当業者はここに記載された様々な実施形態を実行することができる。これら実施形態の様々な改良は、技術に精通している者にとって容易である。また、ここに規定されている一般的な原理は、他の実施形態においても適用することができる。したがって、請求項は、ここに示された実施形態に制限されることを意図していないが、請求項の文言と一致する十分な範囲を許容する。ここで、単数の要素への言及は、特にそのような状態にある場合を除いて、「一つ及び一つだけ」を意味するものでなく、むしろ「一つ以上」を意味するものである。当業者に周知の又は周知となった後のこの開示の中に記載された様々な実施形態の要素に等価な全ての構造及び機能は、参照することによりここに組み込まれ、請求項に包含される。さらに、ここに開示されていないものは、そのような開示が請求項で明示的に記載されているかどうかにかかわらず公にするように意図されている。請求項に記載されていない要素は、その要素が「手段」の文言を使用して明示的に記載され、又は方法の請求項の場合には「ステップ」の文言を使用して記載されているときを除いて、米国特許法第３５巻第１１２条第６項に基づいて解釈される。

（ａ）〜（ｃ）の図は、それぞれＡＳＴＭ規準Ｆ１７６１−００のＰＴＦ測定に使用される従来の機械操作式ＰＴＦ測定装置を示す三面図である。 （ａ）〜（ｃ）の図は、ＡＳＴＭ規準Ｆ２０８６−０１のＰＴＦ試験に使用される従来の機械操作式ＰＴＦ測定装置を示す三面図である。 本発明のコンピュータ制御ＰＴＦ測定装置の側面略図である。 図３の平面図である。 図４の部分拡大図であり、磁界発生源と磁界検出器との間にスパッタターゲットを配置した状態を示す図である。 図３のＰＴＦ測定装置の動作を制御するコンピュータ制御システムのブロック図である。 機械操作式ＰＴＦ測定スタンド及び自動式ＰＴＦ測定スタンドに使用される磁界検出器保持機構を示す説明図であり、（ａ）は改善前の磁界検出器保持機構の側面図、（ｂ）は本発明による改善された磁界検出器保持機構の側面図、（ｃ）は（ｂ）の縦断面図である。 （ａ）〜（ｃ）の図は、本発明の代表的な実施形態による磁界検出器保持機構本体の縦断面図である。 （ａ）、（ｂ）の図は、本発明の代表的な実施形態による磁界検出器の挿入部の縦断面図である。

符号の説明

１１８…スパッタターゲット
１２２…磁界発生源
４００…磁界検出器保持機構
４１０…磁界検出器
４２０，６００…挿入部
４３０…留め具
４４０…空隙
５００…磁界検出器保持機構本体
５８０…孔
６１０…長溝

Claims (22)

1. ターゲットを測定する磁場透過率測定装置の磁界検出器保持機構であって、
   磁界検出器を配置することが可能な長溝を有して前記磁界検出器保持機構内に保持される挿入部と、
   前記磁界検出器保持機構に形成された少なくとも一つの孔に装設され、前記挿入部に機械的に接触して該挿入部を前記磁界検出器保持機構内の所定位置に保持するように調整可能に設けられた少なくとも一つの留め具と、
   を備えて構成したことを特徴とする磁界検出器保持機構。
2. 前記挿入部は、非金属材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載の磁界検出器保持機構。
3. 前記挿入部は、デルリン（デュポン社の登録商標）、テフロン（デュポン社の登録商標）、プラスチック、ナイロン、又は非磁性材料で形成されたことを特徴とする請求項２記載の磁界検出器保持機構。
4. 前記磁界検出器保持機構に形成された少なくとも一つの孔には、ねじ山が削設されて成ることを特徴とする請求項１記載の磁界検出器保持機構。
5. 前記少なくとも一つの留め具は、前記少なくとも一つの孔に螺入されたねじであることを特徴とする請求項４記載の磁界検出器保持機構。
6. 前記磁界検出器の一端部と前記挿入部の一端部との間に空隙を設けたことを特徴とする請求項１記載の磁界検出器保持機構。
7. 前記磁界検出器保持機構は、黄銅又は非磁性材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載の磁界検出器保持機構。
8. 前記磁界検出器保持機構は、上部材及び下部材からなり、上部材の外径寸法を下部材の外径寸法以下としたことを特徴とする請求項１記載の磁界検出器保持機構。
9. 前記磁界検出器保持機構本体は、第１の内径を有する上部材と、第２の内径を有する下部材とからなり、前記第１の内径寸法を第２の内径寸法以下としたことを特徴とする請求項１記載の磁界検出器保持機構。
10. スパッタターゲットの磁場透過率を測定する装置であって、
    前記スパッタターゲットを通り抜ける磁界を発生する磁界発生源と、
    磁界検出器を配置することが可能な長溝を備えた挿入部を磁界検出器保持機構内部に具備する磁界検出器保持機構と、
    前記スパッタターゲット又は前記磁界検出器保持機構のいずれか一方又は両方を移動させるように構成されたスタンドと、
    を備えて構成したことを特徴とする磁場透過率測定装置。
11. 前記スタンドは、手動操作される機械式スタンドであることを特徴とする請求項１０記載の磁場透過率測定装置。
12. 前記スタンドは、自動式の磁場透過率測定スタンドであることを特徴とする磁場透過率測定装置。
13. 前記磁界発生源は、回転可能にされたことを特徴とする請求項１０記載の磁場透過率測定装置。
14. 前記挿入部は、非金属材料で形成されたことを特徴とする請求項１０記載の磁場透過率測定装置。
15. 前記挿入部は、デルリン（デュポン社の登録商標）、テフロン（デュポン社の登録商標）、プラスチック、ナイロン、又は非磁性材料で形成されたことを特徴とする請求項１４記載の磁場透過率測定装置。
16. 前記磁界検出器保持機構は、前記磁界検出器保持機構に形成された少なくとも一つの孔に挿通され、前記挿入部に機械的に接触して該挿入部を前記磁界検出器保持機構本体内の所定位置に保持するように調整可能に構成された少なくとも一つの留め具を備えたことを特徴とする請求項１０記載の磁場透過率測定装置。
17. 前記磁界検出器保持機構本体に形成された少なくとも一つの孔には、ねじ山が削設されていることを特徴とする請求項１６記載の磁場透過率測定装置。
18. 前記少なくとも一つの留め具は、前記少なくとも一つの孔に螺入されたねじから成ることを特徴とする請求項１６記載の磁場透過率測定装置。
19. 前記磁界検出器の一端部と前記挿入部の一端部との間に空隙を設けたことを特徴とする請求項１０記載の磁場透過率測定装置。
20. 前記磁界検出器保持機構は、黄銅又は非磁性材料で形成されたことを特徴とする請求項１０記載の磁場透過率測定装置。
21. 前記磁界検出器保持機構は、上部材及び下部材からなり、上部材の外径寸法を下部材の外径寸法以下に形成したことを特徴とする請求項１０記載の磁場透過率測定装置。
22. 前記磁界検出器保持機構本体は、第１の内径を有する上部と、第２の内径を有する下部とからなり、前記第１の内径寸法を第２の内径寸法以下に形成したことを特徴とする請求項１０記載の磁場透過率測定装置。

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