JP6469434B2

JP6469434B2 - ロータリーカソード、および、スパッタ装置

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Publication number: JP6469434B2
Application number: JP2014251250A
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Inventors: 聖林; 良太郎鈴木
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Priority date: 2014-12-11
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Description

本発明は、円筒形状を有したターゲットの内部に磁気回路を備えるロータリーカソード、および、ロータリーカソードを備えるスパッタ装置に関する。

スパッタ装置に搭載されるカソードの一つとしてロータリーカソードが知られている。例えば、特許文献１には、円筒形状を有したターゲットの内部に、ターゲットの軸方向に沿って複数の磁気回路が配置されている。軸方向に沿って並ぶ複数の磁気回路の各々は、基板などの処理の対象と対向する位置に配置され、ターゲットの表面のなかで処理の対象と対向する部分にプラズマ密度を高めるための磁場を形成する。ロータリーカソードは、ターゲットの表面をターゲットの周方向に沿って回転させて、こうした磁場の形成される部位をターゲットの表面において周方向に沿って走査させる。

特許第３２８１３７１号公報

ところで、上述した磁気回路を構成する磁石には、磁場の強度や分布を安定させるために耐食性が求められている。特に、特許文献１に記載のロータリーカソードのように、ターゲットの内部に冷却液が流れる構成においては、ターゲットの筒内に配置された磁石が冷却液に浸されるため、冷却液に対する耐食性が強く求められている。

本発明の目的は、磁気回路を構成する磁石の耐食性を高めることのできるロータリーカソード、および、ロータリーカソードを備えるスパッタ装置を提供することにある。

上記課題を解決するロータリーカソードは、１つの方向である軸方向に沿って延びる円筒形状を有したバッキングチューブと、前記バッキングチューブの外周面の全体に固定されたターゲットと、前記バッキングチューブの筒内に配置された前記軸方向に沿って延びる固定チューブと、を備える。さらに、上記ロータリーカソードは、前記固定チューブの外周面と前記バッキングチューブの内周面とによって区画された空間において前記軸方向に沿って並び、かつ、前記固定チューブに固定された複数の磁気回路であって、前記複数の磁気回路の各々が、１つ以上の磁石から構成され、かつ、別々に樹脂によってモールドされている。
上記課題を解決するスパッタ装置は、スパッタリングにおけるカソードとして上記ロータリーカソードを備える。

上記構成によれば、ターゲットの筒内に配置された複数の磁気回路の各々が、別々に樹脂によってモールドされている。それゆえに、全ての磁気回路において耐食性が高められ、こうした磁気回路が軸方向に沿って並ぶため、ターゲットの外周面における磁場の強度や分布が安定させられる。

上記ロータリーカソードは、複数の前記磁気回路の各々と前記ターゲットの表面との間の距離を別々に変える位置調整機構をさらに備え、前記固定チューブの外周面のなかで複数の前記磁気回路の各々と対向する部位には、前記ターゲットの径方向に沿って前記固定チューブの全体を貫通する貫通部が１つの前記磁気回路ごとに形成されてもよい。こうした構成において、前記位置調整機構は、１つの前記磁気回路ごとに、前記固定チューブと前記磁気回路との間に着脱可能に挟まれた１つ以上のスペーサと、前記貫通部に通され、かつ、前記貫通部と対向する前記磁気回路を前記固定チューブに向けて締め付けるボルトと、を備えることが好ましい。

上記構成によれば、スペーサの装着と脱離とによって磁気回路とターゲットとの距離、すなわち、ターゲットの表面における磁場の強度を１つの磁気回路ずつ変えられる。また、磁気回路はボルトによって固定チューブに締め付けられるため、１つ以上のスペーサは磁気回路と固定チューブとに挟持される。それゆえに、磁場の強度が変えられた後においても、磁場の強度が変えられる前と同様に、磁場の強度を安定させられる。

上記ロータリーカソードにおいて、複数の前記貫通部は、前記磁気回路における前記軸方向の両端部と対向する部位に形成された引き付け孔を含み、複数の前記ボルトは、前記引き付け孔を通して前記磁気回路を前記固定チューブに向けて引き付ける引き付けボルトを含んでもよい。また、前記固定チューブの外周面のなかで前記磁気回路と対向し、かつ、前記引き付け孔に挟まれる部位には、前記ターゲットの径方向に沿って前記固定チューブの全体を貫通する雌ねじ孔が形成されてもよい。この際に、前記位置調整機構は、前記雌ねじ孔に螺合し、かつ、前記雌ねじ孔と対向する前記磁気回路を前記固定チューブから離す方向に向けて押す押圧ボルトをさらに備えることが好ましい。

上記構成によれば、磁気回路における軸方向の両端部が固定チューブに向けて引き付けられる一方で、磁気回路における軸方向の両端部の間は固定チューブから離される方向に向けて押される。それゆえに、磁気回路における軸方向の両端部が固定チューブに対して固定される一方で、磁気回路における軸方向の両端部の間では、こうした固定によって磁気回路と固定チューブとの間の距離が必要以上に小さくなることが抑えられる。

上記ロータリーカソードにおいて、前記複数の磁気回路は、前記複数の磁気回路のなかで前記軸方向における中央に位置する中央磁気回路と、前記複数の磁気回路のなかで前記軸方向における端部に位置する端部磁気回路と、を備え、前記中央磁気回路の前記軸方向における長さは、前記端部磁気回路の軸方向における長さよりも長いことが好ましい。
ロータリーカソードを用いた成膜が成膜対象に施されるとき、成膜対象に対する成膜環境は、ロータリーカソードの軸方向の中央を基準として、通常、ロータリーカソードの軸方向の端部に近い部位ほど変わりやすい。そのため、ターゲット表面においてロータリーカソードの軸方向の中央部と、ターゲット表面においてロータリーカソードの軸方向の端部とは、成膜対象における膜質の均一性を高めるうえで、別々の磁場の強度を求められることが少なくない。この点で、上記構成によれば、複数の磁気回路によって形成される磁場が、軸方向における端部において、軸方向における中央よりも細やかに調整できる。それゆえに、成膜対象に対する成膜環境の調整に適している。

上記ロータリーカソードにおいて、前記樹脂は熱硬化性エポキシ樹脂であることが好ましい。
上記構成によれば、熱的に膨張し得る磁石の表面と樹脂との接着性が得られるため、磁気回路の耐食性の向上に加えてモールドの耐久性も高められる。

本開示におけるスパッタ装置の一実施の形態の装置構成を示す装置構成図。図１の２−２線矢視断面図。スパッタ装置が備える固定チューブの側面構造を示す側面図。スパッタ装置が備える固定チューブについて固定チューブの軸方向を含む断面の構造を示す断面図。スパッタ装置が備える位置調整機構において磁気回路を固定チューブに引き付ける構成を示す断面図である。スパッタ装置が備える位置調整機構において磁気回路を固定チューブから離す方向に向けて押す構成を示す断面図である。スパッタ装置が備える位置調整機構の構成をターゲットと共に示す構成図。スパッタ装置が備える固定チューブについて固定チューブの径方向を含む断面の構造を示す断面図。

以下、本開示におけるロータリーカソード、および、スパッタ装置の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、ロータリーカソードを備えたスパッタ装置を、基板の搬送方向に対して直交する面で切断した場合の断面図を示す。図２は、ロータリーカソードを備えたスパッタ装置を、基板の搬送方向に対して平行する鉛直な面で切断した場合の断面図を示す。

図１に示すように、スパッタ装置が備えるチャンバ１１には、真空雰囲気に設定される空間である処理空間が形成され、チャンバ１１に形成された処理空間には、ロータリーカソード１２と支持台１３とが収容されている。チャンバ１１の処理空間には、例えば、アルゴンガスなどのスパッタガスや、酸素ガスなどの反応ガスが、処理空間において実施される処理に応じて適宜供給される。
ロータリーカソード１２は、駆動装置１５、サポートブロック１６、２つの軸部材１７、および、ターゲット１８を備えている。

駆動装置１５は、凹部２１の形成された本体部２２を備え、本体部２２は、チャンバ１１の上壁に取り付けられている。本体部２２には、チャンバ１１の上壁に向けて開口する凹部２１の開口部が形成され、チャンバ１１の上壁に形成された貫通孔２３を通じて、凹部２１の内部とチャンバ１１の外部とが連通している。

本体部２２の有する壁のうちでサポートブロック１６と対向する壁には、本体部２２を水平方向に沿って貫通する支持貫通孔２４が形成されている。本体部２２の有する壁のうちで支持貫通孔２４と対向する壁には、支持貫通孔２４と対向する支持孔２５が形成されている。これら支持貫通孔２４、および、支持孔２５には、２つの軸部材１７のうちで一方の軸部材１７が挿通されている。一方の軸部材１７は、基端回転軸を構成し、支持貫通孔２４に設けられたベアリング２８、および、支持孔２５に設けられたベアリング２９によって、駆動装置１５に回転可能に支持されている。

一方の軸部材１７における軸方向の途中位置であって、かつ、凹部２１に位置する部位には、軸部材１７の外側から従動プーリ３１が嵌着されている。また、一方の軸部材１７における軸線方向において従動プーリ３１よりも基端側となる位置であって、かつ、凹部２１に位置する部位には、軸部材１７の外側からスリップリング３６が嵌着されている。これら従動プーリ３１、および、スリップリング３６もまた、一方の軸部材１７と共に基端回転軸を構成している。なお、一方の軸部材１７の内側には、図１に矢印で示すように、ターゲット１８を冷却するための冷却液が流通する流路Ｒ１が形成されている。

サポートブロック１６は、チャンバ１１の上壁に取り付けられ、サポートブロック１６において駆動装置１５と対向する壁である対向壁には、水平方向に沿って延びる挿通孔２６が形成されている。２つの軸部材１７のなかで他方の軸部材１７は、挿通孔２６に設けられたベアリング３０によって、サポートブロック１６に回転可能に支持されている。

円筒形状を有するターゲット１８は、駆動装置１５に支持される一方の軸部材１７と、サポートブロック１６に支持される他方の軸部材１７とに連結され、一方の軸部材１７が回転することによって回転する。

本体部２２の上壁には、駆動装置を構成するモーター３３が搭載されている。モーター３３に連結された出力軸３２は、これもまた駆動装置を構成し、軸部材１７の軸線方向と平行に延びる形状を有し、かつ、本体部２２に形成された凹部２１と対向する位置に配置されている。モーター３３の出力軸３２には、駆動プーリ３４が連結されている。

一方の軸部材１７に連結された従動プーリ３１と、出力軸３２に連結された駆動プーリ３４とは、無端状のベルト３５によって連結されている。ベルト３５は、本体部２２に形成された凹部２１の開口部と、チャンバ１１の上壁に形成された貫通孔２３とを通じて、駆動プーリ３４と従動プーリ３１とに掛装され、出力軸３２の回転を受けて、基端回転軸を回転させる。

一方の軸部材１７に連結されたスリップリング３６の上方には、スリップリング３６の外周面に接触する給電ブラシ３８と、給電ブラシ３８の上方において給電ブラシ３８を支持するブラシホルダ３７とが配置されている。ブラシホルダ３７の上端部は、本体部２２に対して相対的に固定され、給電ブラシ３８をスリップリング３６に向けて押し付けている。給電ブラシ３８からスリップリング３６に伝達される電力は、スリップリング３６から軸部材１７を介してターゲット１８に供給される。

そして、駆動装置１５から伝達される駆動力に基づきターゲット１８を回転させながら駆動装置１５からターゲット１８に電力が供給される。こうした電力の供給によって、チャンバ１１の内部に含まれるガスからターゲット１８の周囲にプラズマが生成されるとともに、生成されたプラズマ中の正イオンがターゲット１８に衝突する。その結果、ターゲット１８から粒子が放出される。

このとき、図２に示すように、ターゲット１８から放出される粒子は、搬入口Ｓ１を通じてチャンバ１１の内部に搬入された基板１４がターゲット１８の下方を通過する過程で基板１４の上面に堆積する。そして、基板１４の上面には、ターゲット１８を構成する材料を含む薄膜が形成される。こうして薄膜が形成された基板１４は搬出口Ｓ２を通じてチャンバ１１の外部に搬出される。なお、本実施の形態では、搬入口Ｓ１から搬出口Ｓ２に至る基板１４の搬送経路上の３つの位置にロータリーカソード１２が配置されており、これら３つのロータリーカソード１２のターゲット１８から放出される粒子が１つの基板１４の上面に順次堆積する。

図３は、ロータリーカソード１２中央部の内部を示す。ここでは、ターゲット１８とバッキングチューブ２２Ｔとを軸方向に沿って切断した断面と、固定チューブ２１Ｔ（断面ではない）と磁気回路５１（断面ではない）を示している。
図３に示すように、ターゲット１８の内側には、固定チューブ２１Ｔとバッキングチューブ２２Ｔとが同一の中心軸になるように位置している。固定チューブ２１Ｔの形成材料、および、バッキングチューブ２２Ｔの形成材料は、例えば、ステンレス鋼やアルミニウム合金などのように、冷却液に対する耐食性と非磁性とを備えている。

固定チューブ２１Ｔは、１つの方向である軸方向に沿って延びる円筒形状を有した筒体である。固定チューブ２１Ｔの外周面で基板１４と対向する部位は、チャンバ１１に対して移動しないように設置されている。すなわち、本実施例では固定チューブ２１Ｔは中心軸を中心に回転方向に動かないように設置されている。なお、固定チューブ２１Ｔを、回転方向に動くように設置することもできる。

バッキングチューブ２２Ｔは、固定チューブ２１Ｔの通される円筒形状を有した導電性の筒体である。バッキングチューブ２２Ｔは、チャンバ１１に軸支される先端回転軸と基端回転軸とに連結されている。駆動装置１５の出力する駆動力は、基端回転軸を介してバッキングチューブ２２Ｔに伝達される。バッキングチューブ２２Ｔは、駆動装置１５の出力する駆動力によって、バッキングチューブ２２Ｔの中心を回転中心として回転する。外部から入力される冷却液もまた、基端回転軸を介してバッキングチューブ２２Ｔに供給される。バッキングチューブ２２Ｔは冷却液を筒内に受け入れ、バッキングチューブ２２Ｔの筒内において冷却液を循環させる。さらに、給電ブラシ３８から供給される電力は、これもまた基端回転軸を介してバッキングチューブ２２Ｔに伝達する。

ターゲット１８は、バッキングチューブ２２Ｔにおける外周面の全体を覆い、かつ、バッキングチューブ２２Ｔにおける外周面の全体に固着している。そして、バッキングチューブ２２Ｔは、給電ブラシ３８から供給される電力を受けて、基板１４とターゲット１８の間の処理空間にプラズマを生成する。ロータリーカソード１２は、ターゲット１８の回転する方向に沿ってターゲット１８の基板１４と対向する表面から順に粒子を放出させて、処理の対象である基板１４の表面に粒子を堆積させる。この際に、ロータリーカソード１２は、冷却液の循環によってバッキングチューブ２２Ｔおよびターゲット１８を冷却する。なお、冷却液は、ターゲット１８の温度を所望の温度にするように温度調整された温調液を含む。

固定チューブ２１Ｔの外周面には、複数（本実施例では４つ）の磁気回路５１が取り付けられている。複数の磁気回路５１の各々は、ターゲット１８の外周面１８Ｓのなかで基板１４と対向する部位に、プラズマ密度を高めるための磁場を形成する磁石を備えている。

４つの磁気回路５１は、バッキングチューブ２２Ｔの軸方向に沿って並んでいる。４つの磁気回路５１は、端部磁気回路の一例である基端磁気回路ＭＥ１と先端磁気回路ＭＥ２とを備え、これら基端磁気回路ＭＥ１と先端磁気回路ＭＥ２との間に、中央磁気回路の一例である第１磁気回路ＭＣ１と第２磁気回路ＭＣ２とを備えている。

バッキングチューブ２２Ｔの軸方向において、基端磁気回路ＭＥ１および先端磁気回路ＭＥ２の各々の有する長さは、第１磁気回路ＭＣ１や第２磁気回路ＭＣ２の有する長さよりも短い。バッキングチューブ２２Ｔの軸方向における磁界の強度は、互いに異なる４つの磁気回路５１によって形成され、軸方向における磁界の強度分布の自由度は、磁気回路５１が１つである構成と比べて高められている。

なお、ターゲット１８と基板１４との間における成膜環境は、バッキングチューブ２２Ｔの軸方向の中心を基準として、通常、基板１４における軸方向の端に近い部位ほど変化が大きい。こうした変化を抑えて基板１４における膜質の均一性を高めるうえでは、ターゲット１８の外周面１８Ｓにおいて軸方向の中央と、ターゲット１８の外周面１８Ｓにおいて軸方向の端部とにおいて、各別の磁界の強度を求められることが少なくない。この点、上述した構成であれば、軸方向に沿って４つの磁気回路５１が並べられるため、磁界の強度を軸方向において各別に設定することが可能である。例えば、ターゲット１８の外周面１８Ｓの軸方向における中央において、ターゲット１８の外周面１８Ｓにおける磁界の強度を軸方向に沿ってほぼ均一に設定する。一方で、ターゲット１８の外周面１８Ｓの軸方向における端部においては、ターゲット１８の外周面１８Ｓにおける磁界の強度を中央とは大きく異ならせることが可能である。そして、成膜環境が大きく変化する端部に特化した磁界の強度を個別に設定し、基板１４における膜質の均一性を軸方向において高めることが可能である。

次に、磁気回路５１の構造、および、磁気回路５１を支持する支持構造について詳細に説明する。なお、４つの磁気回路５１の各々の構成は、軸方向における長さや磁気回路５１の形成する磁界の強度が互いに異なる一方で、その他の構成に関しては同様である。そのため、以下では、第１磁気回路ＭＣ１についてその構成を詳細に説明し、その他の磁気回路５１の詳細な構成に関しては説明を割愛する。

図４に示すように、固定チューブ２１Ｔには、固定チューブ２１Ｔの径方向に沿って固定チューブ２１Ｔの全体を貫通する貫通部の一例である２組みの引き付け孔Ｈ１が形成されている。２組みの引き付け孔Ｈ１は、第１磁気回路ＭＣ１の軸方向における両端部と対向している。２組の引き付け孔Ｈ１の各々には、ボルトの一例である１本の引き付けボルトＢ１が固定チューブ２１Ｔの中心を通るように挿通されている。

固定チューブ２１Ｔは、２つの引き付けボルトＢ１と第１磁気回路ＭＣ１との締結を通じて、第１磁気回路ＭＣ１の軸方向における両端部を支持している。２つの引き付けボルトＢ１の各々は、固定チューブ２１Ｔを径方向に沿って貫通し、引き付けボルトＢ１の長手方向における２カ所において固定チューブ２１Ｔに支持されている。それゆえに、引き付けボルトＢ１の長手方向における１カ所で引き付けボルトＢ１が固定チューブ２１Ｔに支持される構成と比べて、２つの引き付けボルトＢ１の各々の姿勢は安定する。引き付けボルトＢ１は、第１磁気回路ＭＣ１を固定チューブ２１Ｔに引き付けるボルトであり、ターゲット１８に対して第１磁気回路ＭＣ１の位置を調整可能にした位置調整機構の一部を構成している。引き付けボルトＢ１は、第１磁気回路ＭＣ１とターゲット１８の外周面１８Ｓとの間の距離を、固定チューブ２１Ｔの外周面２１Ｓから突き出る引き付けボルトＢ１の突出量によって調整可能にしている。

固定チューブ２１Ｔには、固定チューブ２１Ｔの径方向に沿って固定チューブ２１Ｔの全体を貫通する１組みの雌ねじ孔Ｈ２が形成されている。１組みの雌ねじ孔Ｈ２は、第１磁気回路ＭＣ１の軸方向における中央と対向している。１組の雌ねじ孔Ｈ２には、固定チューブ２１Ｔの中心を通るように押圧ボルトＢ２が螺合している。押圧ボルトＢ２は、固定チューブ２１Ｔを径方向に沿って貫通し、押圧ボルトＢ２の長手方向における２カ所で固定チューブ２１Ｔに支持されている。それゆえに、押圧ボルトＢ２の長手方向における１カ所で押圧ボルトＢ２が固定チューブ２１Ｔに支持される構成と比べて、押圧ボルトＢ２の姿勢は安定する。

押圧ボルトＢ２は、第１磁気回路ＭＣ１を固定チューブ２１Ｔから離す方向に押圧するボルトであり、上述した位置調整機構の一部を構成している。押圧ボルトＢ２は、第１磁気回路ＭＣ１とターゲット１８の外周面１８Ｓとの間の距離を、固定チューブ２１Ｔの外周面２１Ｓから突き出る押圧ボルトＢ２の突出量によって調整可能にしている。

図５を参照して、引き付けボルトＢ１の締結構造に関する一例を説明し、図６を参照して、押圧ボルトＢ２の締結構造に関する一例を説明する。
図５に示すように、引き付けボルトＢ１は、固定チューブ２１Ｔに形成された１組の引き付け孔Ｈ１に挿通されている。引き付けボルトＢ１は、第１ボルトＢ１１と、第２ボルトＢ１２と、スリーブＢ１３とから構成されている。

スリーブＢ１３は、１組の引き付け孔Ｈ１に挿通される円筒体であり、スリーブＢ１３の筒内には、第１ボルトＢ１１が挿通されている。スリーブＢ１３は、一方の筒端であるスリーブ頭部Ｂ１３Ｈと、他方の筒端であるスリーブ先端部Ｂ１３Ｅとを備えている。スリーブ頭部Ｂ１３Ｈは、固定チューブ２１Ｔの外側面と当接し、スリーブＢ１３が第１磁気回路ＭＣ１に向けて変位することを規制している。スリーブ先端部Ｂ１３Ｅの有する先端面は、固定チューブ２１Ｔの外周面２１Ｓのなかで第１磁気回路ＭＣ１と対向する部位とほぼ面一である。

第１ボルトＢ１１は、スリーブＢ１３に挿通されるボルトであって、第１頭部Ｂ１１Ｈと、第１先端部Ｂ１１Ｅとを備えている。第１頭部Ｂ１１Ｈは、固定チューブ２１Ｔの外周面２１Ｓの中で第１磁気回路ＭＣ１と対向する部位とは反対側に位置する。第１先端部Ｂ１１Ｅは、第１磁気回路ＭＣ１に向けて先細りした二段の円柱状を有し、第１先端部Ｂ１１Ｅの小径部である雄ねじ部の全体は、第１磁気回路ＭＣ１に形成された雌ねじ部ＭＣ１Ｈに螺合している。

第１ボルトＢ１１の第１頭部Ｂ１１Ｈには、第１ボルトＢ１１の長軸方向に沿って延びる雌ねじ孔Ｂ１１Ｆが形成され、第１ボルトＢ１１に形成された雌ねじ孔Ｂ１１Ｆには、第２ボルトＢ１２が螺合している。

第２ボルトＢ１２は、第１ボルトＢ１１に形成された雌ねじ孔Ｂ１１Ｆに螺合するボルトであって、第２頭部Ｂ１２Ｈと、雄ねじ部である第２先端部Ｂ１２Ｅとを備えている。第２頭部Ｂ１２Ｈは、スリーブＢ１３のスリーブ頭部Ｂ１３Ｈに当接し、第２先端部Ｂ１２Ｅの全体は、第１ボルトＢ１１の雌ねじ孔Ｂ１１Ｆと螺合している。第２ボルトＢ１２が第１ボルトＢ１１に締め付けられるときの第２ボルトＢ１２の回転方向は、第１ボルトＢ１１が第１磁気回路ＭＣ１に締め付けられる方向である。

固定チューブ２１Ｔの外周面２１Ｓのなかで第１磁気回路ＭＣ１と対向する部位と、第１磁気回路ＭＣ１との間には、Ｏリング４１と、複数のスペーサ４２とが挟まれている。Ｏリング４１、および、複数のスペーサ４２には、第１ボルトＢ１１の第１先端部Ｂ１１Ｅが挿通されている。Ｏリング４１は、第１磁気回路ＭＣ１に形成された雌ねじ部ＭＣ１Ｈの内部に冷却液が入ることを抑えている。スペーサ４２は、固定チューブ２１Ｔの外周面２１ＳとＯリング４１とに挟まれている。スペーサ４２の個数は、第１ボルトＢ１１が固定チューブ２１Ｔから外されることによって変えることが可能である。

そして、スペーサ４２の個数が変えられた状態から、第１ボルトＢ１１が固定チューブ２１Ｔに再び螺着されることによって、第１磁気回路ＭＣ１が固定チューブ２１Ｔに引き付けられる。引き付けられた第１磁気回路ＭＣ１と、ターゲット１８の外周面１８Ｓとの間の距離は、変更後のスペーサ４２の個数に応じた大きさとなる。

図６に示すように、押圧ボルトＢ２は、固定チューブ２１Ｔに形成された１組みの雌ねじ孔Ｈ２に螺着されている。押圧ボルトＢ２の基端部、および、押圧ボルトＢ２の先端部は、固定チューブ２１Ｔの外周面２１Ｓから突き出ている。

押圧ボルトＢ２の先端部Ｂ２Ｅは、固定チューブ２１Ｔの外周面２１Ｓの中で第１磁気回路ＭＣ１と対向する部位に位置し、固定チューブ２１Ｔの外周面２１Ｓから第１磁気回路ＭＣ１に向けて突き出ている。押圧ボルトＢ２の先端部Ｂ２Ｅにおいて固定チューブ２１Ｔの外周面２１Ｓから突き出る量は、押圧ボルトＢ２の突出量であって、１組みの雌ねじ孔Ｈ２に対する押圧ボルトＢ２の回転によって変わる。押圧ボルトＢ２の先端部Ｂ２Ｅは、第１磁気回路ＭＣ１に形成された凹部ＭＣ１Ｋに嵌め込まれている。

押圧ボルトＢ２の基端部は、固定チューブ２１Ｔの外周面２１Ｓの中で第１磁気回路ＭＣ１と対向する部位とは反対側に位置し、固定チューブ２１Ｔの外周面２１Ｓから突き出ている。押圧ボルトＢ２の基端部にはナットＢ２Ｈが螺合し、ナットＢ２Ｈと固定チューブ２１Ｔの外周面２１Ｓとが当接して、押圧ボルトＢ２の回転が規制されている。

押圧ボルトＢ２の突出量は、第１磁気回路ＭＣ１を固定チューブ２１Ｔから離す方向へ第１磁気回路ＭＣ１を押し出す量である。押圧ボルトＢ２の押出量は、押圧ボルトＢ２が回ることによって変わる一方で、押圧ボルトＢ２の回転は、押圧ボルトＢ２とナットＢ２Ｈとの螺合によって止められている。

そして、固定チューブ２１Ｔの外周面２１Ｓに対してナットＢ２Ｈが緩められた状態から、突出量が大きくなるように押圧ボルトＢ２が回されることによって、第１磁気回路ＭＣ１が固定チューブ２１Ｔから離される。押圧ボルトＢ２に押圧される第１磁気回路ＭＣ１と、ターゲット１８の外周面１８Ｓとの間の距離は、押圧ボルトＢ２の突出量に応じた大きさとなる。

図７が示すように、例えば、２つの引き付けボルトＢ１における突出量の変更によって、ターゲット１８の外周面１８Ｓと第１磁気回路ＭＣ１の端部との間の距離が所望の値である距離Ｌに調整される。この際に、第１磁気回路ＭＣ１には、第１磁気回路ＭＣ１の自重による撓みが生じるため、図７の二点鎖線ＭＣ１Ｓが示すように、第１磁気回路ＭＣ１の端部の位置は、第１磁気回路ＭＣ１の中央部よりもターゲット１８の外周面１８Ｓに近い。

こうした場合に、例えば、押圧ボルトＢ２における突出量が大きくなるように、押圧ボルトＢ２の突出量が調整される。これによって、第１磁気回路ＭＣ１においては、第１磁気回路ＭＣ１とターゲット１８の外周面１８Ｓとの間の距離が、軸方向において均一に調整される。第１磁気回路ＭＣ１の形成する磁界の強度が軸方向において均一であることが求められる成膜環境において、こうした距離の分布は好ましい。

また、押圧ボルトＢ２における突出量がさらに大きくなるように、押圧ボルトＢ２の突出量が調整される。これによって、第１磁気回路ＭＣ１においては、第１磁気回路ＭＣ１の中央部とターゲット１８の外周面１８Ｓとの間の距離が他の部分よりも大きくなるように、第１磁気回路ＭＣ１と外周面１８Ｓとの間の距離が調整される。第１磁気回路ＭＣ１の形成する磁界の強度が軸方向における中央部から外側に向けて徐々に弱まることが求められる成膜環境において、こうした距離の分布は好ましい。

図８に示すように、第１磁気回路ＭＣ１は、押圧ボルトＢ２が当接する磁石基台５２を備えている。磁石基台５２は、固定チューブ２１Ｔの軸方向に沿って延び、六角形形状の断面を有した柱状体であり、非磁性体のステンレス鋼や、例えば、Ｔ７などのようなアルミニウム合金から形成されている。磁石基台５２の表面において基板１４と対向する部分には、固定チューブ２１Ｔの軸方向に沿って延び、矩形形状の断面を有する３つの磁石ＭＧが固定されている。

３つの磁石ＭＧの各々は、モールド樹脂によって各別に樹脂モールドされている。モールド樹脂としては、熱硬化性エポキシ樹脂、有機ジンクリッチプライマー、無機ジンクリッチプライマーなどが挙げられる。モールド樹脂は、磁石ＭＧ、および、磁石基台５２との高い接着性を有することが好ましい。

上述したように、バッキングチューブ２２Ｔの筒内、および、固定チューブ２１Ｔの筒内には、冷却液ＣＬが流れている。バッキングチューブ２２Ｔの内周面と、固定チューブ２１Ｔの外周面との間に位置する第１磁気回路ＭＣ１は、こうした冷却液ＣＬに浸っている。この点で、上記構成によれば、複数の磁気回路５１の各々が、別々にモールド樹脂によって樹脂モールドされている。それゆえに、全ての磁気回路５１において耐食性が高められ、こうした磁気回路５１が軸方向に沿って並ぶため、ターゲット１８の外周面１８Ｓにおける磁場の強度や分布が安定させられる。特に、モールド樹脂が熱硬化性エポキシ樹脂である場合には、冷却液ＣＬに対する耐水性が得られることに加え、熱的に膨張し得る磁石ＭＧや磁石基台５２の表面に対して、その接着性も得られることから、結果として高い耐久性が得られる。

以上、上記ロータリーカソード、および、スパッタ装置によれば、以下に列記するような効果が得られる。
（１）全ての磁気回路５１において耐食性が高められ、こうした磁気回路５１が軸方向に沿って並ぶため、ターゲット１８の外周面１８Ｓにおける磁場の強度や分布が軸方向において安定させられる。

（２）磁気回路５１とターゲット１８との距離、すなわち、ターゲット１８の外周面１８Ｓにおける磁場の強度は、スペーサ４２の装着と脱離とによって、１つの磁気回路５１ずつ変えられる。

（３）磁気回路５１は引き付けボルトＢ１によって固定チューブ２１Ｔに締め付けられ、１つ以上のスペーサ４２が磁気回路５１と固定チューブ２１Ｔとに挟持される。それゆえに、磁場の強度が変えられた後においても、磁場の強度が変えられる前と同様に、磁場の強度を安定させられる。

（４）磁気回路５１における軸方向の両端部が固定チューブ２１Ｔに向けて引き付けられる一方で、磁気回路５１における軸方向の両端部の間は固定チューブ２１Ｔから離される方向に向けて押される。それゆえに、磁気回路５１における軸方向の両端部が固定チューブ２１Ｔに対して固定される一方で、磁気回路５１における軸方向の両端部の間では、こうした固定によって磁気回路５１と固定チューブ２１Ｔとの間の距離が必要以上に小さくなることが抑えられる。

（５）引き付けボルトＢ１や押圧ボルトＢ２は、固定チューブ２１Ｔを貫通するボルトであって、このように姿勢が安定したボルトによって、磁気回路５１が固定チューブ２１Ｔに支持されている。それゆえに、磁気回路５１の姿勢、ひいては、磁気回路５１とターゲット１８との間の距離の安定化を図ることが可能である。

（６）バッキングチューブ２２Ｔの軸方向において、基端磁気回路ＭＥ１および先端磁気回路ＭＥ２の各々の有する長さは、第１磁気回路ＭＣ１や第２磁気回路ＭＣ２の有する長さよりも短い。それゆえに、複数の磁気回路５１によって形成される磁場が、軸方向における端部において、軸方向における中央よりも細やかに調整できる。結果として、成膜対象に対する成膜環境の調整に好適である。

（７）モールド樹脂を熱硬化性エポキシ樹脂とすることによって、モールド樹脂に耐水性が得られる。また、熱的に膨張し得る磁石ＭＧの表面に対して接着性が得られることから樹脂モールドの耐久性が高まる。

なお上記実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
［樹脂モールド］
・複数の磁気回路５１の各々は、互いに異なるモールド樹脂によって樹脂モールドされる構成であってもよい。
・複数の磁石ＭＧは、外観上において各別の構造体であるように別々に樹脂モールドされていてもよいし、一体となるように樹脂モールドされていてもよい。

［磁気回路］
・固定チューブ２１Ｔに固定される磁気回路５１の個数は、２つ以上４つ以下であってもよいし、５つ以上であってもよい。
・バッキングチューブ２２Ｔの軸方向において、基端磁気回路ＭＥ１、および、先端磁気回路ＭＥ２の有する長さは、第１磁気回路ＭＣ１や第２磁気回路ＭＣ２と同じであってもよいし、第１磁気回路ＭＣ１や第２磁気回路ＭＣ２よりも長くてもよい。また、バッキングチューブ２２Ｔの軸方向において、固定チューブ２１Ｔに固定された複数の磁気回路５１の各々の長さは、互いに異なっていてもよい。

・ターゲット１８における熱的な変形が無視される程度においては、バッキングチューブ２２Ｔの筒内や固定チューブ２１Ｔの筒内に冷却液ＣＬが流されない構成であってもよい。こうした構成においても、磁気回路５１の耐食性は少なからず求められるため、上記（１）に準じた効果は得られる。

［位置調整機構］
・引き付けボルトＢ１は、引き付け孔Ｈ１に通され、かつ、その引き付け孔Ｈ１と対向する磁気回路５１を固定チューブ２１Ｔに向けて締め付けるボルトであればよく、例えば、第１ボルトＢ１１と第２ボルトＢ１２とが一体に形成されたボルトであってもよいし、スリーブＢ１３が割愛されたボルトであってもよい。

・スペーサ４２の個数は１つであってもよく、こうした構成であっても、固定チューブ２１Ｔと磁気回路５１との間にスペーサ４２が挟まれているか否かによって、磁気回路５１とターゲット１８との間の距離を変えることは可能である。

・スペーサ４２の有する形状は、固定チューブ２１Ｔと磁気回路５１との間に着脱可能に挟まれる１つ以上の構造体であればよく、円環形状に限らず、引き付けボルトＢ１が通されない円板形状であってもよいし、複数のスペーサ４２の各々の有する形状が互いに異なる構成であってもよい。スペーサ４２は、引き付けボルトＢ１を外すことなく挿入、および、取り外しができるようＵ字形状の一方向が解放された穴を有するものでもよい。

・押圧ボルトＢ２は、引き付けボルトＢ１に変更されてもよく、こうした構成においては、固定チューブ２１Ｔの軸方向における３点以上の部位で、磁気回路５１とターゲット１８との間の距離が、引き付けボルトＢ１における突出量の変更によって調整可能である。なお、押圧ボルトＢ２は、位置調整機構から割愛されてもよい。
また、引き付けボルトＢ１と押圧ボルトＢ２の数は上記の例に限定されない。一つの磁気回路に３以上の引き付けボルトＢ１を配置し、引き付けボルトＢ１の間にそれぞれ押圧ボルトＢ２を配置してもよい。また、隣り合う引き付けボルトＢ１の間に複数の押圧ボルトＢ２を配置してもよい。
さらに、引き付けボルトＢ１と押圧ボルトＢ２の構造は上記の例に限定されない。引き付けボルトＢ１は、磁気回路を固定チューブ２１Ｔに引き付けて固定することができればよく、押圧ボルトＢ２は磁気回路を固定チューブ２１Ｔから離すように力を発生させることができればよい。また、引き付けボルトＢ１と押圧ボルトＢ２は、固定チューブ２１Ｔを貫通し、固定チューブ２１Ｔの磁気回路と対向する側の反対側で、磁気回路と対向する側への突出量を調整することができることが好ましい。固定チューブ２１Ｔに磁気回路をクランプなどで固定する方法に比べ、磁気回路の位置調整が容易になるからである。

［貫通部］
・引き付け孔Ｈ１は、円形孔に限らず、例えば、固定チューブ２１Ｔの軸方向に沿って延びる矩形孔であってもよいし、固定チューブ２１Ｔに挿通された状態で固定チューブ２１Ｔに固定された筒体であってもよい。要は、引き付け孔Ｈ１に具体化された貫通部とは、ターゲット１８の径方向に沿って固定チューブ２１Ｔの全体を貫通する孔であって、磁気回路５１ごとに形成されていればよい。
［スパッタ装置］
・スパッタ装置による処理の対象は、基板１４に限らず、フィルムであってもよい。
・スパッタ装置による処理は、反応性スパッタであってもよいし、非反応性スパッタであってもよい。また、ターゲット１８に接続される電源は、直流電源であってもよいし、高周波電源であってもよい。

Ｂ１…引き付けボルト、Ｂ２…押圧ボルト、Ｈ１…引き付け孔、Ｈ２，Ｂ１１Ｆ…雌ねじ孔、Ｌ…距離、ＭＧ…磁石、ＭＣ１…第１磁気回路、ＭＣ２…第２磁気回路、ＭＥ１…先端磁気回路、ＭＥ２…基端磁気回路、１１…チャンバ、１２…ロータリーカソード、１８…ターゲット、１８Ｓ，２１Ｓ…外周面、２１Ｔ…固定チューブ、２２Ｔ…バッキングチューブ、４２…スペーサ、５１…磁気回路。

Claims

１つの方向である軸方向に沿って延びる円筒形状を有したバッキングチューブと、
前記バッキングチューブの外周面の全体に固定されたターゲットと、
前記バッキングチューブの筒内に配置された前記軸方向に沿って延びる固定チューブと、
前記固定チューブの外周面と前記バッキングチューブの内周面とによって区画された空間において前記軸方向に沿って並び、かつ、前記固定チューブに固定された複数の磁気回路であって、前記複数の磁気回路の各々が、１つ以上の磁石から構成され、かつ、別々に樹脂によってモールドされた複数の前記磁気回路と、を備え、
複数の前記磁気回路の各々と前記ターゲットの表面との間の距離を別々に変える位置調整機構をさらに備え、
前記固定チューブの外周面のなかで複数の前記磁気回路の各々と対向する部位には、前記ターゲットの径方向に沿って前記固定チューブの全体を貫通する貫通部が１つの前記磁気回路ごとに形成され、
前記位置調整機構は、
１つの前記磁気回路ごとに、
前記固定チューブと前記磁気回路との間に着脱可能に挟まれた１つ以上のスペーサと、
前記貫通部に通され、かつ、前記貫通部と対向する前記磁気回路を前記固定チューブに向けて締め付けるボルトと、を備え、
複数の前記貫通部は、前記磁気回路における前記軸方向の両端部と対向する部位に形成された引き付け孔を含み、
複数の前記ボルトは、前記引き付け孔を通して前記磁気回路を前記固定チューブに向けて引き付ける引き付けボルトを含み、
前記固定チューブの外周面のなかで前記磁気回路と対向し、かつ、前記引き付け孔に挟まれる部位には、前記ターゲットの径方向に沿って前記固定チューブの全体を貫通する雌ねじ孔が形成され、
前記位置調整機構は、
前記雌ねじ孔に螺合し、かつ、前記雌ねじ孔と対向する前記磁気回路を前記固定チューブから離す方向に向けて押す押圧ボルトをさらに備える
ロータリーカソード。
複数の前記磁気回路は、
前記複数の磁気回路のなかで前記バッキングチューブの軸方向における中央に位置する中央磁気回路と、
前記複数の磁気回路のなかで前記軸方向における端部に位置する端部磁気回路と、
を備え、
前記中央磁気回路の前記軸方向における長さは、前記端部磁気回路の軸方向における長さよりも長い
請求項１に記載のロータリーカソード。
前記樹脂は、熱硬化性エポキシ樹脂である
請求項１または２に記載のロータリーカソード。
スパッタリングにおけるカソードとして、請求項１から３のいずれか一項に記載のロータリーカソードを備えるスパッタ装置。