JP4924835B2 - マグネトロンスパッタリング用磁気回路装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
2・・・磁気ヨーク板
21・・・中央溝
22・・・外周段差
23・・・水平溝
3・・・内側永久磁石列
4・・・外側永久磁石列
30,40・・・永久磁石
31,331,431・・・内側永久磁石列用の保護カバー部材
31a,331a、431a・・・第一の側板部
31b,331b、431b・・・第二の側板部
31c,331c、431c・・・上板部
31d,331d、431d・・・ネジ用開口部
31e,331e、431e・・・外方フランジ部
331f、431f,431g・・・スペーサ受承用切欠き
41,141,241,341,441・・・外側永久磁石列用の保護カバー部材
141a,241a,341a、441a・・・第一の側板部
141b,241b,341b、441b・・・第二の側板部
141c,241c,341c、441c・・・上板部
141d,241d,341d、441d・・・ネジ用開口部
141e,241e・・・外方フランジ部
141f,241g・・・内方突起部
441f・・・スペーサ受承用切欠き
5,51、52・・・ボルト
6・・・スペーサ
8・・・治具
100・・・マグネトロンスパッタリング装置
101:真空チャンバ
102・・・カソード
103・・・ターゲット
104・・・基板
105・・・アノード
106・・・直流電圧源
(1) 第一の態様
図1に示すように、磁気回路装置1は、長手方向両端部がほぼ半円状の平坦な磁気ヨーク板2と、磁気ヨーク板2の上面に機械的に固定された内側永久磁石列3及び外側永久磁石列4とを備えている。図2〜4に示すように、内側永久磁石列3は、高さ方向に予め磁化された複数の例えば直方体状の永久磁石30が、上面に所定の極性の磁極(例えばS極)を有するように直線状に連設されてなる。各永久磁石30の下端部は磁気ヨーク板2に長手方向に形成された中央溝21内に保持されている。少なくとも1つの永久磁石30は、非磁性保護カバー部材31に覆われ、各保護カバー部材31は磁気ヨーク板2の上面にねじ込みボルト(以下単に「ボルト」という)5等により機械的に固定されている。
保護カバー部材の形状は上記のものに限らず、図7に示す形状でもよい。図7において、図1〜6と同じ機能の部分には同じ(又は下二桁が同じ)参照符号を付してある。図7に示す例では、磁気ヨーク板2は上面に内側永久磁石列30を受承する中央溝21と、外側永久磁石列40を受承する外周段差22とを有するとともに、側面で外周段差22の下方の位置に水平溝23を有し、保護カバー部材141は、磁気ヨーク板2の上面に接する位置に少なくとも1つの開口部141dを有する外方フランジ部141eを有する第一の側板部141aと、永久磁石40の下端を越えて水平溝23に達するとともに先端に内方突起部141fを有する第二の側板部141bと、両側板部141a,141bを一体的に連結する上板部141cとを有する。内方突起部141fは第二の側板部141bの先端部を内側に直角に折り曲げることにより形成することができる。内方突起部141fを水平溝23に係合させ、永久磁石40を外周段差22に配置した状態で、開口部141dに係合するネジ5により、第一の側板部141aの外方フランジ部141eを磁気ヨーク板2に固定する。内方突起部141fが水平溝23に係合する形状にすることにより、永久磁石40をより強固に磁気ヨーク板2に固定することができるので、保護カバー部材141を薄くすることができる。
図8に示す例では、保護カバー部材241の上板部241cの内面に、永久磁石40の上面に当接する突起部241gが設けられている。図8の(b) に示すように、突起部241gは保護カバー部材241の長手方向に延在する。突起部241gはエンボス等の手法により形成することができる。この形状によれば、保護カバー部材241に挿入された永久磁石40を磁気ヨーク板2の外周段差22に装着し、保護カバー部材241を磁気ヨーク板2に螺合する時に、永久磁石40が保護カバー部材4で下向きに押え付けられるので、永久磁石40をより強固に磁気ヨーク板2に固定することができる。
マグネトロンスパッタリング装置においては、磁気回路装置の幅は例えば170〜200 mmに設定されているが、ターゲット表面をできるだけ均一にスパッタしてターゲットの利用効率を向上させるために、幅を例えば100〜120 mm程度と狭くした磁気回路装置を多数(例えば12個又は14個)並べた構造とするのが好ましい。この狭幅の磁気回路装置においては、ターゲットの材質(例えば非磁性金属)によっては、ターゲットの表面に高い磁束密度を発生させることが必要となるので、図9に示すように幅の広い永久磁石30、40を磁気ヨーク板2に固定することが検討されている。
(1) 第一及び第三の態様
図1〜6及び8に示す態様では、各保護カバー部材31,41,231,241に永久磁石30,40を挿入する操作は基本的に同じであるので、各保護カバー部材41に永久磁石40を挿入する場合を図12(a)〜(c) を参照して説明する。両側板部41a,41bの開口端における内壁幅WO及び上板部41cにおける内壁幅WDは永久磁石40の幅WPに対して、WD>WP>WOの関係を満たすので、第二の側板部41bを治具8により拡げた状態で、永久磁石40を保護カバー部材41内に挿入する。図12(c) に示すように、永久磁石40の挿入後、治具8を取り外す。
図7に示す第二の態様は、第二の磁石組立体の磁気ヨーク板への固定方法以外、第一の態様と同じであるので、第二の磁石組立体の磁気ヨーク板への固定方法のみ図7(b) を参照して説明する。内方突起部141fを水平溝23に係合させるとともに、永久磁石40を外周段差22に配置する。この状態では、外方フランジ部141eの開口部141dは磁気ヨーク板2のネジ穴25と整合しているので、ネジ5により、保護カバー部材141の外方フランジ部141eを磁気ヨーク板2に機械的に固定する。
図9に示す第四の態様の磁気回路装置の製造方法の一例を図14に示す。まずボルト51をネジ穴26に螺合させることにより磁気ヨーク板2に各スペーサ6,6を固定する[工程(a)]。両スペーサ6,6の間の中央溝21に、永久磁石30を保護カバー部材31に挿入してなる第一の磁石組立体を載置し、保護カバー部材31の外方フランジ部31eをボルト5により磁気ヨーク板2に固定する[工程(b)]。永久磁石40を保護カバー部材41に挿入してなる第二の磁石組立体を外周段差22に載置し、ボルト52により第一の側板部41bを磁気ヨーク板2の側面に固定する[工程(c)]。最後に残りの第二の磁石組立体を他方の外周段差22に載置し、ボルト52により第一の側板部41bを磁気ヨーク板2の側面に固定する[工程(d)]。各スペーサ6,6が永久磁石30,40及び/又は保護カバー部材31,41と接する構造とすることにより、各永久磁石30,40の位置決めを精確にすることができる。
図15は、図1に示す磁気回路装置1を備えたマグネトロンスパッタリング装置100を示す。図示されていないが、磁気回路装置1は紙面に垂直な方向に複数個(例えば6個)設置されている。スパッタリング装置100は、真空チャンバ101内において、磁気回路装置1と、磁気回路装置1に近接した位置に配置されたカソード102と、カソード102に接するターゲット103と、基板104を挟んでターゲット103と対向する位置に配置されたアノード105とを有する。真空チャンバ101は、作動ガスの供給手段(図示せず)に接続された作動ガス流入口101a、及び真空ポンプ(図示せず)に接続された排気口101bを有する。真空チャンバ101は接地電位とされ、磁気回路装置1とカソード102は同電位とされる。カソード102及びアノード105はそれぞれ直流電圧源106に接続されている。ターゲット103とアノード105との間で、基板104は搬送される。
Claims (14)
- 上面に所定の極性の磁極を有するように直線状に連設された複数の直方体状の永久磁石からなる内側永久磁石列と、前記内側永久磁石列を取り囲み、上面に前記内側永久磁石列の磁極と逆極性の磁極を有するように連設された複数の直方体状の永久磁石からなる外側永久磁石列と、前記内側永久磁石列及び前記外側永久磁石列の永久磁石を着脱自在に保持する磁気ヨーク板と、前記永久磁石を少なくとも1つずつ覆うほぼ断面コの字状の弾性変形可能な非磁性保護カバー部材とを具備し、各保護カバー部材は、前記永久磁石の一方の側面を覆うとともに、前記磁気ヨーク板に機械的に固定された第一の側板部と、前記永久磁石の他方の側面を覆う第二の側板部と、両側板部を一体的に連結する上板部とからなり、前記永久磁石の磁極面の幅W P と、前記保護カバー部材の両側板部の開口端における内壁幅W O 及び前記上板部における内壁幅W D は、W D >W P >W O の関係を満たし、各保護カバー部材の両側板部により前記永久磁石は把持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用磁気回路装置。
- 請求項1に記載のマグネトロンスパッタリング用磁気回路装置において、前記磁気ヨーク板は上面に直方体状の前記永久磁石を受承する凹部を有することを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁気回路装置。
- 請求項2に記載のマグネトロンスパッタリング用磁気回路装置において、前記内側永久磁石列を構成する前記永久磁石を受承する凹部は中央溝であり、前記外側永久磁石列を構成する前記永久磁石を受承する凹部は外周段差であることを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁気回路装置。
- 請求項2又は3に記載のマグネトロンスパッタリング用磁気回路装置において、前記保護カバー部材の前記第一の側板部は少なくとも1つの開口部を有する外方フランジ部を有し、各永久磁石の下端部が前記磁気ヨーク板の前記凹部に配置された状態で、前記開口部に係合するボルトにより前記フランジ部が前記磁気ヨーク板に固定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用磁気回路装置。
- 請求項1に記載のマグネトロンスパッタリング用磁気回路装置において、前記磁気ヨーク板は上面に前記内側永久磁石列を受承する中央溝と、前記外側永久磁石列を受承する外周段差とを有するとともに、側面に水平溝を有し、前記外側永久磁石列における各保護カバー部材の前記第一の側板部は前記磁気ヨーク板の上面に接する位置に少なくとも1つの開口部を有する外方フランジ部を有し、前記第二の側板部は前記水平溝に達する長さを有するとともに先端に内方突起部を有し、もって前記内方突起部が前記水平溝に係合するとともに、前記永久磁石が前記外周段差に配置された状態で、前記開口部に係合するボルトにより前記第一の側板部の前記外方フランジ部が前記磁気ヨーク板に固定されることを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁気回路装置。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のマグネトロンスパッタリング用磁気回路装置において、前記保護カバー部材の前記上板部の内面に前記永久磁石の上面に当接する突起部を有することを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁気回路装置。
- 上面に所定の極性の磁極を有するように直線状に連設された複数の直方体状の永久磁石からなる内側永久磁石列と、前記内側永久磁石列を取り囲み、上面に前記内側永久磁石列の磁極と逆極性の磁極を有するように連設された複数の直方体状の永久磁石からなる外側永久磁石列と、前記内側永久磁石列及び前記外側永久磁石列の永久磁石を着脱自在に保持する磁気ヨーク板と、前記内側永久磁石列と前記外側永久磁石列との間に設けられたスペーサと、前記永久磁石を少なくとも1つずつ覆うほぼ断面コの字状の弾性変形可能な非磁性保護カバー部材とを具備し、前記内側永久磁石列における各保護カバー部材は、前記永久磁石の一方の側面を覆うとともに、前記磁気ヨーク板に機械的に固定された第一の側板部と、前記永久磁石の他方の側面を覆う第二の側板部と、両側板部を一体的に連結する上板部とからなり、前記外側永久磁石列における各保護カバー部材は、前記永久磁石の一方の側面及び前記磁気ヨーク板の側面の少なくとも一部を覆う長さを有し、前記磁気ヨーク板に機械的に固定された第一の側板部と、前記永久磁石の他方の側面を覆う第二の側板部と、両側板部を一体的に連結する上板部とからなり、前記永久磁石の磁極面の幅W P と、前記保護カバー部材の両側板部の開口端における内壁幅W O 及び前記上板部における内壁幅W D は、W D >W P >W O の関係を満たし、各保護カバー部材の両側板部により前記永久磁石は把持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用磁気回路装置。
- 請求項7に記載のマグネトロンスパッタリング用磁気回路装置において、前記磁気ヨーク板は上面に前記内側永久磁石列における直方体状の前記永久磁石を受承する中央溝を有するとともに、前記外側永久磁石列における直方体状の前記永久磁石を受承する外周段差を有し、前記内側永久磁石列における各保護カバー部材の前記第一の側板部は少なくとも1つの開口部を有する外方フランジ部を有し、前記外側永久磁石列における各保護カバー部材の前記第一の側板部は前記磁気ヨーク板の側面に接する先端部分に少なくとも1つの開口部を有し、各永久磁石の下端部が前記磁気ヨーク板の前記溝又は段差に配置された状態で、前記開口部に係合するボルトにより前記第一の側板部が前記磁気ヨーク板に固定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用磁気回路装置。
- 請求項7又は8に記載のマグネトロンスパッタリング用磁気回路装置において、前記内側永久磁石列における各保護カバー部材の前記第一の側板部は、前記スペーサを受承する切欠きを有することを特徴とするマグネトロンスパッタリング用磁気回路装置。
- 上面に所定の極性の磁極を有するように直線状に連設された複数の直方体状の永久磁石からなる内側永久磁石列と、前記内側永久磁石列を取り囲み、上面に前記内側永久磁石列の磁極と逆極性の磁極を有するように連設された複数の直方体状の永久磁石からなる外側永久磁石列とを磁気ヨーク板に着脱自在に組み立てることにより、マグネトロンスパッタリング用磁気回路装置を製造する方法であって、前記磁気ヨーク板は上面に中央溝及び外周段差及び側面に水平溝を有し、(a) 前記磁気ヨーク板との係合部を有する第一の側板部と、前記第一の側板部に対向する第二の側板部と、両側板部を一体的に連結する上板部とからなるほぼ断面コの字状の第一の非磁性保護カバー部材を作製し、(b) 前記磁気ヨーク板との係合部を有する外方フランジ部を有する第一の側板部と、前記第一の側板部に対向する第二の側板部(前記水平溝に達する長さを有するとともに、先端に内方突起部を有する。)と、両側板部を一体的に連結する上板部とからなるほぼ断面コの字状の第二の非磁性保護カバー部材を作製し、(c) 前記第一の保護カバー部材に、高さ方向に磁化された少なくとも1つの永久磁石を前記上板部側が同極性となるように挿入することにより、第一の磁石組立体を作製し、(d) 前記第二の保護カバー部材に、高さ方向に磁化された少なくとも1つの永久磁石を、前記上板部側が前記第一の磁石組立体と逆極性となるように挿入することにより、第二の磁石組立体を作製し、(e) 前記第一の磁石組立体の前記第一の側板部を介して前記第一の磁石組立体を前記磁気ヨーク板に機械的に固定し、(f) 前記第二の磁石組立体の前記第二の側板部の前記内方突起部を前記磁気ヨーク板の前記水平溝に係合させるとともに、前記永久磁石を前記外周段差に配置した状態で、前記第一の側板部の前記外方フランジ部を前記磁気ヨーク板に機械的に固定することを特徴とする方法。
- 請求項10に記載のマグネトロンスパッタリング用磁気回路装置の製造方法において、前記中央溝に前記第一の磁石組立体の永久磁石を配置することを特徴とする方法。
- 請求項10又は11に記載のマグネトロンスパッタリング用磁気回路装置の製造方法において、前記第一の保護カバー部材は前記第一の側板部の先端に外方フランジ部を有し、前記外方フランジ部を介して前記第一の保護カバー部材を前記磁気ヨーク板に機械的に固定することを特徴とする方法。
- 上面に所定の極性の磁極を有するように直線状に連設された複数の直方体状の永久磁石からなる内側永久磁石列と、前記内側永久磁石列を取り囲み、上面に前記内側永久磁石列の磁極と逆極性の磁極を有するように連設された複数の直方体状の永久磁石からなる外側永久磁石列とを、スペーサを介して磁気ヨーク板に着脱自在に組み立てることにより、マグネトロンスパッタリング用磁気回路装置を製造する方法であって、(a) 前記磁気ヨーク板との係合部を有する第一の側板部と、前記第一の側板部に対向する第二の側板部と、両側板部を一体的に連結する上板部とからなり、少なくとも前記第一の側板部に前記スペーサを受承する切欠きを有するほぼ断面コの字状の第一の非磁性保護カバー部材と、前記磁気ヨーク板に達する長さを有するとともに先端部に少なくとも1つの前記磁気ヨーク板との係合部を有する第一の側板部と、前記第一の側板部に対向する第二の側板部と、両側板部を一体的に連結する上板部とからなるほぼ断面コの字状の第二の非磁性保護カバー部材とを作製し、(b) 前記第一の保護カバー部材に、高さ方向に磁化された少なくとも1つの永久磁石を前記上板部側が同極性となるように挿入することにより、第一の磁石組立体を作製し、(c) 前記第二の保護カバー部材に、高さ方向に磁化された少なくとも1つの永久磁石を、前記上板部側が前記第一の磁石組立体と逆極性となるように挿入することにより、第二の磁石組立体を作製し、(d) 前記磁気ヨーク板にスペーサを機械的に固定し、(e) 前記スペーサが前記切欠きに入るように、前記第一の磁石組立体を前記磁気ヨーク板に前記第一の側板部を介して機械的に固定し、(f) 前記第二の磁石組立体を前記磁気ヨーク板に前記第一の側板部を介して機械的に固定することを特徴とする方法。
- 上面に所定の極性の磁極を有するように直線状に連設された複数の直方体状の永久磁石からなる内側永久磁石列と、前記内側永久磁石列を取り囲み、上面に前記内側永久磁石列の磁極と逆極性の磁極を有するように連設された複数の直方体状の永久磁石からなる外側永久磁石列とを、スペーサを介して、上面に所定方向に伸びる中央溝及び外周段差を有する磁気ヨーク板に着脱自在に組み立てることにより、マグネトロンスパッタリング用磁気回路装置を製造する方法であって、(a) 少なくとも1つの開口部を有する外方フランジ部を有する第一の側板部と、前記第一の側板部に対向する第二の側板部と、両側板部を一体的に連結する上板部とからなり、少なくとも前記第一の側板部に前記スペーサを受承する切欠きを有するほぼ断面コの字状の第一の非磁性保護カバー部材と、前記磁気ヨーク板に達する長さを有するとともに先端部に少なくとも1つの開口部を有する第一の側板部と、前記第一の側板部に対向する第二の側板部と、両側板部を一体的に連結する上板部とからなるほぼ断面コの字状の第二の非磁性保護カバー部材とを作製し、(b) 前記第一の保護カバー部材に、高さ方向に磁化された少なくとも1つの永久磁石を前記上板部側が同極性となるように挿入することにより、第一の磁石組立体を作製し、(c) 前記第二の保護カバー部材に、高さ方向に磁化された少なくとも1つの永久磁石を、前記上板部側が前記第一の磁石組立体と逆極性となるように挿入することにより、第二の磁石組立体を作製し、(d) 前記磁気ヨーク板にスペーサを機械的に固定し、(e) 前記第一の磁石組立体の永久磁石を前記中央溝に配置した状態で、前記スペーサが前記切欠きに入るように、前記外方フランジ部の開口部に係合するボルトにより前記第一の磁石組立体を前記磁気ヨーク板に固定し、(f) 前記第二の磁石組立体の永久磁石を前記外周段差に配置した状態で、前記第一の側板部の開口部に係合するボルトにより前記第二の磁石組立体を前記磁気ヨーク板に固定することを特徴とする方法。
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