JPH1136068A - スパッタリング用カソードマグネット取付け構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタリング装置のカソードユニットにカ
ソードマグネットを組み込む構造において、冷却水の作
用とマグネットの作用とを有効に得ることができ、耐久
性やメンテナンス性の改善、低コスト化を図る。 【解決手段】 ターゲット１２を保持したプレート３０
と冷却部１４との間に冷却水を通す流体室４４を設け
る。冷却部１４側に凹部１４Ａを設け、この凹部１４Ａ
にカソードマグネット２４を収容し、この凹部１４Ａの
開口部をマグネットカバー５０で閉蓋する。マグネット
カバー５０と冷却部１４との間にＯリング３６、４０を
介在させ、ボルト３８、４２によってマグネットカバー
５０を冷却部１４に締め付け固定することにより、カソ
ードマグネット２４を密封し、流体室４４の冷却水が浸
入しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング法
を使用した薄膜形成装置のカソードユニットに配置され
るカソードマグネットの取付け構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、スパッタリング法を用いた薄
膜形成装置が各種提供されている。この薄膜形成装置で
は、真空容器内に放電用ガスを導入して電極間に電圧を
印加することでプラズマ放電を発生させ、このプラズマ
中の正のイオンをカソード側に配置したターゲットに衝
突させて、ターゲット粒子をはじき出すスパッタ現象を
利用して、基板上に薄膜を形成するものである。

【０００３】また、上述したターゲットが組み込まれる
カソードユニットは、基板に対向してターゲットを保持
する保持プレート（いわゆるバックプレート）を有し、
この保持プレートの背面、すなわちターゲットと反対側
に、ターゲットを冷却するための冷却液を流通するため
の流体室を設けるとともに、プラズマを有効に制御する
ためのカソードマグネットを設けた構造となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した冷
却液による冷却作用と、カソードマグネットによる磁力
の作用とをターゲットに有効に与えるためには、流体室
とカソードマグネットの双方を保持プレートの背面に近
接して配置することが必要である。しかしながら、流体
室内に露出した状態でカソードマグネットを配置したの
では、冷却液によってカソードマグネットが錆びたり、
腐食等が発生し、冷却液による冷却効果の低下やカソー
ドマグネットによる磁力線分布の変化等を生じ、有効な
スパッタリングが妨げられる問題がある。

【０００５】そこで従来は、例えばカソードマグネット
の外周面をエポキシ系樹脂等を用いて覆った状態で、流
体室内に配置する方法が採用されている。しかしなが
ら、この方法では、長期間（例えば１年から１．５年）
の使用で、マグネットの錆びや腐食が生じてしまい、耐
久性の点で問題がある。また、マグネットをエポキシ系
樹脂等で覆うため、製造コストが高くなる。さらに、こ
の方法では、エポキシ系樹脂等で覆うため、マグネット
の破損や欠け、腐食等が生じた場合に、その交換が煩雑
となる等の問題があった。

【０００６】また、カソードマグネットを流体室より完
全に分離して後方に配置するような構造とした場合に
は、マグネットの錆びや腐食の問題はなくなるものの、
カソードマグネットのターゲットからの距離が遠くな
る。このため、カソードマグネットによる有効な磁力の
作用を得るためには、強力なマグネットを使用すること
が必要となって、装置の大型化やコストアップを招く問
題がある。

【０００７】そこで本発明の目的は、冷却液による冷却
作用と、カソードマグネットによる磁力の作用とをター
ゲットに有効に与えることができ、かつ耐久性やメンテ
ナンス性に優れ、さらに低コストのカソードマグネット
取付け構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、真空容器の所定部位にターゲットを組み込ん
だカソードユニットを配置するとともに、前記真空容器
内に前記ターゲットと対向した状態で基板を配置し、前
記真空容器内でプラズマ放電により生成したイオンを前
記ターゲットに衝突させて、ターゲット粒子を飛散させ
ることにより、前記基板上に薄膜を形成するスパッタリ
ング法を使用した薄膜形成装置のカソードマグネット取
付け構造において、前記カソードユニットは、前記真空
容器の所定部位に取付けられるカソードハウジングと、
前記ターゲットを前記真空容器内に臨む状態で保持する
保持プレートと、前記カソードハウジングに絶縁状態で
取付けられるとともに、前記保持プレートを着脱可能に
保持する支持部材と、前記支持部材及び保持プレートを
介して前記ターゲットにカソード電圧を印加する通電部
材と、前記保持プレートと前記支持部材との間に形成さ
れ、冷却流体が供給される流体室と、前記流体室に冷却
流体を供給する冷却流体供給部と、前記流体室からの冷
却流体を排出する冷却流体排出部と、前記支持部材の前
記保持プレートに対向する面に設けられるカソードマグ
ネットと、前記カソードマグネットを覆う状態で前記支
持部材に装着されるマグネットカバーと、前記マグネッ
トカバーと前記支持部材との間をシールし、前記カソー
ドマグネットと前記流体室内の冷却流体とを遮断するシ
ール部材と、前記マグネットカバーと前記支持部材との
間に前記シール部材を介在させた状態で前記マグネット
カバーを着脱自在に前記支持部材に締め付け固定する固
定部材とを有することを特徴とする。

【０００９】本発明のカソードマグネット取付け構造で
は、支持部材と保持プレートとを分離した状態で、支持
部材にカソードマグネットを取付ける。そして、シール
部材を介在させた状態でマグネットカバーを固定部材に
よって支持部材に締め付け固定することにより、カソー
ドマグネットを密閉状態とする。そして、この支持部材
を保持プレートやカソードハウジング等と接合し、カソ
ードユニットとして組み立て、このカソードユニットを
真空容器の所定部位にネジ止め等によって組み付ける。

【００１０】また、スパッタリング法を使用して成膜処
理を行う場合に、支持部材と保持プレートの間に設けた
流体室内に冷却流体が供給された状態でも、カソードマ
グネットは、マグネットカバー、シール部材、固定部材
によって密閉状態に維持され、冷却流体より遮断した状
態に保持される。特に、マグネットカバー、シール部
材、固定部材は、一定以上の強度で支持部材に組み付け
ることが可能であるので、カソードマグネットを強固な
密閉状態に長く保持することができ、耐久性に優れた構
造を提供できる。

【００１１】また、カソードマグネットは、流体室内に
臨む位置に配置されるため、ターゲットと近い距離に置
かれる。よって、カソードマグネットの磁力を効率よく
ターゲットに作用させることができ、強力なマグネット
を用いなくてもよくなり、小型のマグネットによって十
分な効果を得ることができ、カソードユニットの小型化
及びコストダウンを達成できる。

【００１２】また、カソードマグネットを交換する場合
には、支持部材と保持プレートとを分離し、固定部材の
締め付けを弛めてマグネットカバーを支持部材より外す
ことで、容易に作業を行うことができる。また、カソー
ドマグネットには、エポキシ系樹脂皮膜等を施す必要が
ないので、低コストであり、また取扱いも容易で、直接
支持部材にネジ止め等で固定でき、容易に交換すること
が可能である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるカソードマグ
ネット取付け構造の実施の形態例について説明する。図
１は、本発明によるカソードマグネット取付け構造の第
１の例を適用した薄膜形成装置の全体構造を示す断面図
である。図１において、本発明によるカソードマグネッ
ト取付け構造を有するカソードユニット２は、Ｏリング
８Ａを介してスパッタリング装置の真空容器４に取付け
られている。

【００１４】真空容器４は、図示しない真空排気系によ
って排気孔４Ａより真空排気され、その後、図示しない
ガス供給系によってガス導入孔４Ｂよりスパッタガスが
導入される。また、真空容器４内のカソードユニット２
と対抗する位置には、図示しない基板保持手段が設けら
れ、この基板保持手段によって基板６が保持されてい
る。真空容器４内にスパッタガスを導入し、カソードユ
ニット２側のターゲット１２と基板６との間に電圧を印
加することにより、真空容器４内にプラズマが発生し、
ターゲット１２よりターゲット粒子が飛び出し、基板６
のターゲット１２と対向する面に堆積することによって
成膜される。

【００１５】このプラズマを保持するために、カソード
ユニット２にはカソードマグネット２４が組み込まれて
おり、また、スパッタリング中にターゲット１２に温度
上昇が生じるため、カソードユニット２には、ターゲッ
ト１２に温度上昇を抑制するための冷却水を流通する流
体室４４が設けられている。なお、冷却水によってター
ゲット１２に温度上昇を抑制する方法としては、流体室
４４を冷却水の流通路として用い、冷却水を常時循環さ
せる構成のものと、流体室４４を冷却水の貯留室として
用い、冷却水を一定時間貯留させる構成のものとがある
が、本発明ではどちらの構成をも含むものとする。

【００１６】次に、カソードユニット２の詳細な構造に
ついて説明する。図２は、カソードユニット２の詳細を
示す拡大要部断面図である。カソードユニット２は、真
空容器４の一側部に設けた開口部４Ａに設けられるもの
であり、この開口部４Ａを塞ぐ状態で取付けられるカソ
ードハウジング１０を有する。カソードハウジング１０
は、複数の止めネジ２８Ａによって真空容器４に締め付
け固定されている。また、カソードハウジング１０と真
空容器４との間には、Ｏリング８Ａが介在しており、真
空容器４の密閉構造を維持するようになっている。

【００１７】また、各止めネジ２８Ａのうち、１つの止
めネジ２８Ａにはアース線２８ａが接続され、カソード
ハウジング１０および真空容器４は接地されている。ま
た、カソードハウジング１０の内側面には、絶縁性の板
体１６を介して、支持部材を構成する冷却部１４が配置
されており、この冷却部１４に上述したカソードマグネ
ット２４が取付けられている。また、冷却部１４には、
保持プレートとしてのバックプレート３０が取付けら
れ、冷却部１４とバックプレート３０との間に、上述し
た流体室４４が設けられている。また、バックプレート
３０の内側、すなわち基板６と対向する面にターゲット
１２が装着されている。

【００１８】カソードハウジング１０及び板体１６に
は、冷却部１４等の固定用ボルト２６を装着するための
複数の装着孔１０Ａが貫通形成されており、これら装着
孔１０Ａには、それぞれ絶縁性の円筒体２２が装着さ
れ、各円筒体２２に固定用ボルト２６が装着されてい
る。各固定用ボルト２６は、カソードハウジング１０の
外側から内側方向に挿入され、先端部が冷却部１４のネ
ジ孔と螺合し、カソードハウジング１０、板体１６、及
び冷却部１４を締め付け固定している。また、カソード
ハウジング１０と板体１６、並びに板体１６と冷却部１
４の間には、Ｏリング８Ｂ、８Ｃが介在しており、装着
孔１０Ａ等によって真空容器４の密閉構造が損なわれる
のを防止する。

【００１９】また、固定用ボルト２６のうち、１つの固
定用ボルト２６には、電力導入線２６ａが接続されてお
り、この電力導入線２６ａにより、冷却部１４、バック
プレート３０及びターゲット１２に電圧を印加するよう
になっている。また、絶縁性の板体１６及び円筒体２２
は、このような電圧がカソードハウジング１０及び真空
容器４に印加されるのを阻止するものである。

【００２０】また、カソードハウジング１０と板体１６
には、ターゲット１２の中心と基板６の中心とを結ぶ対
向軸αの延長線上に、貫通孔１０Ｂが形成されており、
この貫通孔１０Ｂには、絶縁性の円筒体１８がネジ止め
により装着され、この円筒体１８には、流体室４４に冷
却水を供給するための供給パイプ２０が接続具２０ａを
介して接続されている。また、冷却部１４には、供給パ
イプ２０と連通する連通孔１４ａが形成されており、こ
の連通孔１４ａより流体室４４に冷却水が供給される。
なお、絶縁性の円筒体１８は、供給パイプ２０への電圧
の印加を阻止するものである。また、図１及び図２に示
す例では省略しているが、流体室４４には冷却水を排出
するための排出孔が形成され、この排出孔には排出パイ
プが接続されているものとする。

【００２１】また、冷却部１４には、バックプレート３
０に対向する側の面に、上述したカソードマグネット２
４を収容するための凹部１４Ａが形成されている。本例
のカソードマグネット２４は、ほぼ直方体上に形成した
複数のマグネット２４をターゲット１２と基板６との対
向軸αに対し、その軸と直交する放射方向に分散して設
けたものである。したがって、冷却部１４の凹部１４Ａ
も、このような各マグネット２４を完全に収容可能な断
面形状を有し、上述した対向軸αの軸回り方向に円環状
に形成されている。各マグネット２４が凹部１４Ａに収
容された状態で、冷却部１４のバックプレート３０に対
向する面は、ほぼ面一の状態になる。

【００２２】各マグネット２４は、中心部に固定ネジ３
４を挿通する挿通孔を有し、この挿通孔に固定ネジ３４
を挿通して、冷却部１４に設けたネジ孔１４Ｂに螺合さ
せることにより、それぞれ冷却部１４（凹部１４Ａ）に
固定される。したがって、この固定ネジ３４を弛めるこ
とで、各マグネット２４を１つずつ冷却部１４より外し
て交換することが可能である。

【００２３】そして、このようなマグネット２４を収容
した凹部１４Ａは、マグネットカバー５０、シール部材
であるＯリング３６、４０、固定部材であるボルト３
８、４２によって密閉状態で閉蓋されるようになってい
る。マグネットカバー５０は、凹部１４Ａを閉蓋する円
環状に形成された十分な強度を有する平板状のものであ
り、中心部には上述した連通孔１４ａと流体室４４とを
連通させるための孔５０ａが形成されている。

【００２４】また、各Ｏリング３６、４０は、それぞれ
冷却部１４に形成した円環状の溝部に装着されている。
一方のＯリング３６は、マグネット２４及び凹部１４Ａ
の外周側に設けられ、他方のＯリング４０は、マグネッ
ト２４及び凹部１４Ａの内周側に設けられている。ま
た、一方のボルト３８は、マグネットカバー５０の外周
縁部をＯリング３６の更に外側で冷却部１４に締め付け
固定するものであり、マグネットカバー５０の外周に沿
って所定の間隔おきに複数設けられている。また、他方
のボルト４２は、マグネットカバー５０の内周縁部をＯ
リング４０の更に内側で冷却部１４に締め付け固定する
ものであり、マグネットカバー５０の内周に沿って所定
の間隔おきに複数設けられている。

【００２５】したがって、冷却部１４とマグネットカバ
ー５０との間に、Ｏリング３６、４０を介在させた状態
で、複数のボルト３８、４２によってマグネットカバー
５０を冷却部１４に締め付け固定することで、凹部１４
Ａを強力な密閉状態とすることができ、流体室４４から
の冷却水の浸入を有効に阻止するものである。また、ボ
ルト３８、４２を弛めることで、容易にマグネットカバ
ー５０を外すことができ、マグネット２４の交換等を行
うことができる。

【００２６】また、バックプレート３０は、複数の止め
ネジ２８Ｂによって冷却部１４に取付けられている。ま
た、バックプレート３０と冷却部１４との間には、Ｏリ
ング３２が介在しており、連通孔１４ａ等によって真空
容器４の密閉構造が損なわれるのを防止する。また、カ
ソードハウジング１０には、上述した冷却部１４、バッ
クプレート３０、ターゲット１２等の周囲を包囲するフ
レーム体６０が設けられ、このフレーム体６０の開口部
６０Ａに臨む位置にターゲット１６が配置され、基板６
と対向している。

【００２７】以上のような構成により、冷却水による冷
却作用と、カソードマグネット２４による磁力の作用と
をターゲット１２に有効に与えることができ、かつ耐久
性やメンテナンス性に優れ、さらに低コストのカソード
マグネット取付け構造を提供できる。

【００２８】次に、本発明の変形例について説明する。
図３は、本発明の第１の変形例によるカソードユニット
２の詳細を示す拡大要部断面図である。なお、図１及び
図２に示す例と共通の構成については共通の符号を付し
て個々の説明は省略する。この例は、流体室４４に冷却
水を供給するための供給パイプ２０や連通孔１４ａを、
マグネットカバー５０Ａよりも外側に設けたものであ
る。

【００２９】このため、マグネットカバー５０Ａに上述
のような孔５０ａを形成する必要がないので、マグネッ
トカバー５０Ａは円板状のものとなる。また、孔５０ａ
がないため、マグネット２４及び凹部１４Ａの内周側を
シールする必要がなく、上述したＯリング４０及びボル
ト４２が不要となり、図１及び図２に示す例と比べて部
品点数の削減や構造の簡素化、マグネット交換の容易化
等を図ることができる。

【００３０】図４は、本発明の第２の変形例によるカソ
ードユニット２の詳細を示す拡大要部断面図である。な
お、図１及び図２に示す例と共通の構成については共通
の符号を付して個々の説明は省略する。この例は、冷却
部１４のバックプレート３０の対向面に凹部１４Ａを設
けずに、平坦面の状態で、マグネット２４を取付けたも
のである。したがって、マグネット２４は、流体室４４
内に突出しており、上述した例よりも更にバックプレー
ト３０側に近接して配置されている。

【００３１】また、これに合わせて、マグネットカバー
５０Ｂの形状は、マグネット２４をその周面に沿って包
囲する円環容器状に形成されている。なお、マグネット
２４を取付けるための固定ネジ３４や、Ｏリング３６、
４０とボルト３８、４２による密閉構造等は上述の例と
同様である。この例では、マグネット２４の磁力を、よ
り有効にターゲット１２に作用させることができる。

【００３２】図５は、本発明の第３の変形例によるカソ
ードユニット２の詳細を示す拡大要部断面図である。な
お、図１及び図２に示す例と共通の構成については共通
の符号を付して個々の説明は省略する。この例は、図３
の例と図４の例を組み合わせたものであり、流体室４４
に冷却水を供給するための供給パイプ２０や連通孔１４
をマグネットカバー５０Ｃの外側に配置するとともに、
マグネット２４をバックプレート３０側に近接配置した
ものである。

【００３３】これに合わせて、マグネットカバー５０Ｃ
は、有底円筒容器状に形成され、内周側のＯリング４０
及びボルト４２が不要となる。この結果、図３に示す例
と比べてマグネット２４の磁力を効率良く作用させるこ
とができ、かつ、図４に示す例と比べて部品点数の削減
や構造の簡素化、マグネット交換の容易化等を図ること
ができる。

【００３４】図６は、本発明の第４の変形例によるカソ
ードユニット２の詳細を示す拡大要部断面図である。な
お、図１及び図２に示す例と共通の構成については共通
の符号を付して個々の説明は省略する。本例は、上述し
た直方体状のマグネット２４に代えて、円環状のマグネ
ット２４Ａ、２４Ｂを設けたものである。各マグネット
２４Ａ、２４Ｂは、冷却部１４に設けた円環状の凹部１
４Ｃ内に嵌め込まれる状態で装着されている。詳しく
は、マグネット２４Ａは、大きい径を有し、凹部１４Ｃ
の外周側の面に嵌合する状態で配置され、一方、マグネ
ット２４Ｂは、小さい径を有し、凹部１４Ｃの内周側の
面に嵌合する状態で配置されている。そして、各マグネ
ット２４Ａ、２４Ｂは、円環状のマグネットカバー５０
Ｄによって凹部１４Ｃ内に押圧固定されている。

【００３５】本例は、上述した各例に比べて、基板６及
びターゲット１２の幅が大きい場合に対するカソードユ
ニット２の例であり、内外の２つのマグネット２４Ａ、
２４Ｂによって広い範囲で磁力をターゲット１２に与え
る構造である。これに合わせて、凹部１４Ｃやマグネッ
トカバー５０Ｄも全体として径方向に幅が広いものとな
っており、マグネットカバー５０Ｄの中心の孔５０ａも
広く開口している。なお、マグネット２４Ａ、２４Ｂを
取付けるための固定ネジ３４や、Ｏリング３６、４０と
ボルト３８、４２による密閉構造等は上述の例と同様で
ある。

【００３６】図７は、本発明の第５の変形例によるカソ
ードユニット２の詳細を示す拡大要部断面図である。な
お、図１及び図２に示す例と共通の構成については共通
の符号を付して個々の説明は省略する。この例は、図６
に示した円環状のマグネット２４Ａ、２４Ｂを、上述し
た図４の例のように、バックプレート３０側に突出した
状態で設けたものである。マグネットカバー５０Ｅは、
バックプレート３０側に突出したマグネット２４Ａ、２
４Ｂを包囲する円環容器状に形成されている。なお、マ
グネット２４Ａ、２４Ｂを取付けるための固定ネジ３４
や、Ｏリング３６、４０とボルト３８、４２による密閉
構造等は上述の例と同様である。この例では、図６の例
に比べて、マグネット２４Ａ、２４Ｂの磁力を、より有
効にターゲット１２に作用させることができる。

【００３７】図８は、本発明の第６の変形例によるカソ
ードユニット２の詳細を示す拡大要部断面図である。な
お、図１及び図２に示す例と共通の構成については共通
の符号を付して個々の説明は省略する。本例は、図６で
示した円環状のマグネット２４Ａ、２４Ｂの中間のスペ
ースを利用して、冷却水の供給と排出を行うようにした
ものである。各マグネット２４Ａ、２４Ｂの直径の差
は、上述した図６の例よりを大きくなっており、冷却部
１４には、各マグネット２４Ａ、２４Ｂを収容する２つ
の凹部１４Ｄ、１４Ｅが形成されている。そして、外側
のマグネット２４Ａを収容する凹部１４Ｄは円環容器状
に形成され、内側のマグネット２４Ｂを収容する凹部１
４Ｅは円筒容器状に形成されている。また、冷却部１４
には、２つのマグネット２４Ａ、２４Ｂの中間スペース
に、２つの連通孔１４ａ、１４ｂが形成されている。

【００３８】一方、カソードハウジング１０と板体１６
には、２つの連通孔１４ａ、１４ｂに対応して２つの貫
通孔１０Ｂ、１０Ｃが形成され、各貫通孔１０Ｂ、１０
Ｃには、それぞれ絶縁性の円筒体１８、１８Ａがネジ止
めにより装着されている。そして、一方の円筒体１８に
は供給パイプ２０が接続され、この供給パイプ２０から
の冷却水が連通孔１４ａより流体室４４に供給される。
また、他方の円筒体１８Ａには排出パイプ２０Ａが接続
され、流体室４４の冷却水が連通孔１４ｂより排出パイ
プ２０Ａに排出される。また、マグネットカバー５０Ｆ
は、２つのマグネット２４Ａ、２４Ｂを覆うほぼ円板状
に形成されているが、連通孔１４ａ、１４ｂに対応する
位置に孔５０ａが形成されている。

【００３９】また、マグネットカバー５０Ｆの外周側に
は、Ｏリング３６が設けられ、その外側にボルト３８が
所定間隔で設けられている。マグネットカバー５０Ｆの
内径側には、各連通孔１４ａ、１４ｂに対応して２つの
Ｏリング４０Ａ、４０Ｂが設けられ、各連通孔１４ａ、
１４ｂと各Ｏリング４０Ａ、４０Ｂの中間にボルト４２
Ａ、４２Ｂが所定間隔で設けられている。このようなＯ
リング３６、４０Ａ、４０Ｂとボルト３８、４２Ａ、４
２Ｂの配置によって、マグネットカバー５０Ｆを冷却部
１４に密閉状態で締め付け固定し、流体室４４内の冷却
水が侵入しない構造となっている。

【００４０】図９は、本発明の第７の変形例によるカソ
ードユニット２の詳細を示す拡大要部断面図である。な
お、図１及び図２に示す例と共通の構成については共通
の符号を付して個々の説明は省略する。本例は、図８で
示したマグネット２４Ａ、２４Ｂを、凹部１４Ｄ、１４
Ｅに収容するのではなく、バックプレート３０側に突出
させた例である。これに合わせて、マグネットカバー５
０Ｇは、外側のマグネット２４Ａを包囲する円環容器状
の部分と、内側のマグネット２４Ｂを包囲する円筒容器
状の部分とを有する。なお、冷却水の給排用パイプ２
０、２０Ａに接続される連通孔１４ａ、１４ｂの配置
や、Ｏリング３６、４０Ａ、４０Ｂとボルト３８、４２
Ａ、４２Ｂの配置等は図８に示した例と同様である。

【００４１】図１０は、本発明の第８の変形例によるカ
ソードユニット２の詳細を示す拡大要部断面図である。
なお、図１及び図２に示す例と共通の構成については共
通の符号を付して個々の説明は省略する。本例は、２つ
の円環状のマグネット２４Ａ、２４Ｂを、底の浅い円筒
容器状の凹部１４Ｆに収容し、円板状のマグネットカバ
ー５０Ｈ、外側のＯリング３６及びボルト３８で密閉し
たものであり、流体室４４に冷却水を供給するための供
給パイプ２０や連通孔１４ａを、マグネットカバー５０
Ｈよりも外側に設けたものである。このようにすれば、
マグネット２４Ａ、２４Ｂを極めて簡素な構成で密閉で
きる。なお、凹部１４Ｆ内における各マグネット２４
Ａ、２４Ｂの固定は、例えば各マグネット２４Ａ、２４
Ｂの間にスペーサ（図示せず）を介在させるようにした
り、内側のマグネット２４Ｂについてだけネジ止めする
等、種々の方法を採用できる。

【００４２】図１１は、本発明の第９の変形例によるカ
ソードユニット２の詳細を示す拡大要部断面図である。
なお、図１及び図２に示す例と共通の構成については共
通の符号を付して個々の説明は省略する。本例は、図１
０で示したマグネット２４Ａ、２４Ｂを、凹部１４Ｆに
収容するのではなく、バックプレート３０側に突出させ
た例である。これに合わせて、マグネットカバー５０Ｉ
は、２つのマグネット２４Ａ、２４Ｂを包囲する円筒容
器状に形成されている。その他は、図１０に示した例と
同様である。

【００４３】図１２は、本発明の第１０の変形例による
カソードユニット２の詳細を示す拡大要部断面図であ
る。なお、図１及び図２に示す例と共通の構成について
は共通の符号を付して個々の説明は省略する。本例は、
図８に示す例において、内側の円環状のマグネット２４
Ｂの代わりに、円柱状のマグネット２４Ｃを設けたもの
である。マグネット２４Ｃを収容する凹部１４Ｇは、上
述した図８の凹部１４Ｅに比べて幅の小さいものとなっ
ている。なお、マグネット２４Ａを収容する凹部１４Ｄ
は共通である。

【００４４】また、マグネットカバー５０Ｊは、図８に
示すマグネットカバー５０Ｆに比べて中心部分の幅が狭
いものとなっているが、全体としては図８に示す例と類
似した構成となっており、マグネット２４Ａとマグネッ
ト２４Ｃとの中間スペースを用いて冷却水の供給、排出
を行う構成も同様である。したがって、冷却水の給排用
パイプ２０、２０Ａに接続される連通孔１４ａ、１４ｂ
の配置や、Ｏリング３６、４０Ａ、４０Ｂとボルト３
８、４２Ａ、４２Ｂの配置等も図８に示した例と同様で
ある。

【００４５】図１３は、本発明の第１１の変形例による
カソードユニット２の詳細を示す拡大要部断面図であ
る。なお、図１及び図２に示す例と共通の構成について
は共通の符号を付して個々の説明は省略する。本例は、
図１２で示したマグネット２４Ａ、２４Ｃを、凹部１４
Ｄ、１４Ｇに収容するのではなく、バックプレート３０
側に突出させた例である。これに合わせて、マグネット
カバー５０Ｋは、外側のマグネット２４Ａを包囲する円
環容器状の部分と、内側のマグネット２４Ｃを包囲する
円筒容器状の部分とを有する。その他は、図１２に示し
た例と同様である。

【００４６】図１４は、本発明の第１２の変形例による
カソードユニット２の詳細を示す拡大要部断面図であ
る。なお、図１及び図２に示す例と共通の構成について
は共通の符号を付して個々の説明は省略する。本例は、
図１０に示す例において、内側の円環状のマグネット２
４Ｂの代わりに、円柱状のマグネット２４Ｃを設けたも
のである。マグネット２４Ａ、２４Ｃを収容する凹部１
４Ｈは、上述した図１０の凹部１４Ｆに比べて幅の小さ
いものとなっている。また、マグネットカバー５０Ｌ
は、図１０に示すマグネットカバー５０Ｈに比べて幅の
狭いものとなっているが、全体としては図１０に示す例
と類似した構成となっており、Ｏリング３６とボルト３
８の配置等も図１０に示した例と同様である。

【００４７】図１５は、本発明の第１３の変形例による
カソードユニット２の詳細を示す拡大要部断面図であ
る。なお、図１及び図２に示す例と共通の構成について
は共通の符号を付して個々の説明は省略する。本例は、
図１４で示したマグネット２４Ａ、２４Ｃを、凹部１４
Ｈに収容するのではなく、バックプレート３０側に突出
させた例である。これに合わせて、マグネットカバー５
０Ｍは、マグネット２４Ａ、２４Ｃを包囲する底浅円筒
容器状に形成されている。その他は、図１４に示した例
と同様である。

【００４８】以上のように、本発明によるカソードマグ
ネット取付け構造は、例えばカソードマグネットの形状
や配置、あるいは冷却水の供給、排出の経路の構造等、
必要とする設備の特性似応じて種々の変形が可能であ
り、各変形例において様々な固有の特性を得ることがで
きる。また、以上の説明では言及していないが、例えば
上述した対向軸α方向に視たカソードユニット２乃至真
空容器４の正面形状は、円形であってもよいし、矩形で
あってもよく、さらには、その他の多角形を含む異形構
造のものであってもよい。また、上述した例では、カソ
ードユニット２の背面、すなわち基板６と反対側の面か
ら各パイプ２０、２０Ａによる冷却水の供給や排出を行
ったが、カソードユニット２の上下、左右方向、すなわ
ち対向軸αと直交する方向から各パイプ２０、２０Ａを
接続して冷却水の供給や排出を行う構成であってもよ
い。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のカソードマ
グネット取付け構造では、ターゲットの保持プレートと
この保持プレートを支持した支持部材との間に冷却用の
流体室を設け、前記支持部材の流体室に臨む位置にカソ
ードマグネットを配置した構造において、前記カソード
マグネットを流体室内の冷却流体より遮断する方法とし
て、カソードマグネットを覆うマグネットカバーを設
け、マグネットカバーと支持部材との間にシール部材を
介在させた状態で、固定部材により、マグネットカバー
を支持部材に着脱自在に締め付け固定するようにした。

【００５０】このため、マグネットカバー、シール部
材、固定部材によってカソードマグネットを強固な密閉
状態に長く保持することができ、耐久性に優れた構造を
提供できる。また、カソードマグネットは、流体室内に
臨む位置に配置されるため、ターゲットと近い距離に置
くことが可能である。よって、カソードマグネットの磁
力を効率よくターゲットに作用させることができ、強力
なマグネットを用いる必要性を小さくでき、小型のマグ
ネットによって十分な効果を得ることができるので、カ
ソードユニットの小型化及びコストダウンを達成でき
る。

【００５１】また、カソードマグネットを交換する場合
には、固定部材の締め付けを弛めてマグネットカバーを
支持部材より外すことにより、容易に作業を行うことが
できる。さらに、カソードマグネットには、エポキシ系
樹脂皮膜等を施す必要がないので、低コストであり、ま
た取扱いも容易で、直接支持部材にネジ止め等で固定で
き、容易に交換することが可能であり、コストの低減と
ともに、メンテナンス性の向上を達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカソードマグネット取付け構造の
一例を適用した薄膜形成装置の全体構造を示す断面図で
ある。

【図２】図１に示す薄膜形成装置におけるカソードユニ
ットの詳細を示す拡大要部断面図である。

【図３】本発明の第１の変形例によるカソードユニット
の詳細を示す拡大要部断面図である。

【図４】本発明の第２の変形例によるカソードユニット
の詳細を示す拡大要部断面図である。

【図５】本発明の第３の変形例によるカソードユニット
の詳細を示す拡大要部断面図である。

【図６】本発明の第４の変形例によるカソードユニット
の詳細を示す拡大要部断面図である。

【図７】本発明の第５の変形例によるカソードユニット
の詳細を示す拡大要部断面図である。

【図８】本発明の第６の変形例によるカソードユニット
の詳細を示す拡大要部断面図である。

【図９】本発明の第７の変形例によるカソードユニット
の詳細を示す拡大要部断面図である。

【図１０】本発明の第８の変形例によるカソードユニッ
トの詳細を示す拡大要部断面図である。

【図１１】本発明の第９の変形例によるカソードユニッ
トの詳細を示す拡大要部断面図である。

【図１２】本発明の第１０の変形例によるカソードユニ
ットの詳細を示す拡大要部断面図である。

【図１３】本発明の第１１の変形例によるカソードユニ
ットの詳細を示す拡大要部断面図である。

【図１４】本発明の第１２の変形例によるカソードユニ
ットの詳細を示す拡大要部断面図である。

【図１５】本発明の第１３の変形例によるカソードユニ
ットの詳細を示す拡大要部断面図である。

【符号の説明】

２……カソードユニット、４……真空容器、６……基
板、１０……カソードハウジング、１２……ターゲッ
ト、１４……冷却部、１４Ａ……凹部１４、２４……カ
ソードマグネット、３０……バックプレート、３６、４
０……Ｏリング、３８、４２……ボルト、４４……流体
室、５０……マグネットカバー。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器の所定部位にターゲットを組み
   込んだカソードユニットを配置するとともに、前記真空
   容器内に前記ターゲットと対向した状態で基板を配置
   し、 前記真空容器内でプラズマ放電により生成したイオンを
   前記ターゲットに衝突させて、ターゲット粒子を飛散さ
   せることにより、前記基板上に薄膜を形成するスパッタ
   リング法を使用したスパッタリング用カソードマグネッ
   ト取付け構造において、 前記カソードユニットは、 前記真空容器の所定部位に取付けられるカソードハウジ
   ングと、 前記ターゲットを前記真空容器内に臨む状態で保持する
   保持プレートと、 前記カソードハウジングに絶縁状態で取付けられるとと
   もに、前記保持プレートを着脱可能に保持する支持部材
   と、 前記支持部材及び保持プレートを介して前記ターゲット
   にカソード電圧を印加する通電部材と、 前記保持プレートと前記支持部材との間に形成され、冷
   却流体が供給される流体室と、 前記流体室に冷却流体を供給する冷却流体供給部と、 前記流体室からの冷却流体を排出する冷却流体排出部
   と、 前記支持部材の前記保持プレートに対向する面に設けら
   れるカソードマグネットと、 前記カソードマグネットを覆う状態で前記支持部材に装
   着されるマグネットカバーと、 前記マグネットカバーと前記支持部材との間をシール
   し、前記カソードマグネットと前記流体室内の冷却流体
   とを遮断するシール部材と、 前記マグネットカバーと前記支持部材との間に前記シー
   ル部材を介在させた状態で前記マグネットカバーを着脱
   自在に前記支持部材に締め付け固定する固定部材と、 を有することを特徴とするカソードマグネット取付け構
   造。
2. 【請求項２】 前記固定部材は、前記マグネットカバー
   を前記支持部材にネジによって固定するものであること
   を特徴とする請求項１記載のカソードマグネット取付け
   構造。
3. 【請求項３】 前記シール部材は、前記マグネットカバ
   ーと前記支持部材との間に介在するＯリングを有し、前
   記支持部材は、前記Ｏリングを係止するための溝部を有
   することを特徴とする請求項１記載のカソードマグネッ
   ト取付け構造。
4. 【請求項４】 前記カソードマグネットは、ネジ止めに
   よって前記支持部材に取付けられていることを特徴とす
   る請求項１記載のカソードマグネット取付け構造。
5. 【請求項５】 前記カソードマグネットは、前記ターゲ
   ットと前記半導体基板との対向軸に対し、その軸と直交
   する放射方向に分散して設けられていることを特徴とす
   る請求項１記載のカソードマグネット取付け構造。
6. 【請求項６】 前記カソードマグネットは、前記ターゲ
   ットと前記半導体基板との対向軸に対し、その軸回り方
   向に沿って円環状に形成されていることを特徴とする請
   求項１記載のカソードマグネット取付け構造。
7. 【請求項７】 前記カソードマグネットは、前記ターゲ
   ットと前記半導体基板との対向軸に対し、その軸回り方
   向に沿って円環状に形成された第１のマグネットと、前
   記第１のマグネットの内径側に設けられた第２のマグネ
   ットより構成されていることを特徴とする請求項１記載
   のカソードマグネット取付け構造。
8. 【請求項８】 前記第２のマグネットは、前記第１のマ
   グネットと同心状の円環状に形成されていることを特徴
   とする請求項７記載のカソードマグネット取付け構造。
9. 【請求項９】 前記マグネットカバーは、前記カソード
   マグネットを全体的に覆う板状に形成され、前記シール
   部材は、前記マグネットカバーの外周部に沿って前記マ
   グネットカバーと前記支持部材との間をシールすること
   を特徴とする請求項１記載のカソードマグネット取付け
   構造。
10. 【請求項１０】 前記マグネットカバーは、前記カソー
    ドマグネットをその配置に沿って覆う環状に形成され、
    前記シール部材は、前記マグネットカバーの内周部に沿
    って前記マグネットカバーと前記支持部材との間をシー
    ルする第１のシール部材と、前記マグネットカバーの外
    周部に沿って前記マグネットカバーと前記支持部材との
    間をシールする第２のシール部材とを有することを特徴
    とする請求項１記載のカソードマグネット取付け構造。
11. 【請求項１１】 前記支持部材は、前記環状に形成され
    たマグネットカバーの内径側に位置する部位に、前記冷
    却流体供給部または前記冷却流体排出部と前記流体室と
    を連通する連通孔を有することを特徴とする請求項１０
    記載のカソードマグネット取付け構造。
12. 【請求項１２】 前記支持部材は、前記環状に形成され
    たマグネットカバーの外径側に位置する部位に、前記冷
    却流体排出部または前記冷却流体供給部と前記流体室と
    を連通する連通孔を有することを特徴とする請求項１１
    記載のカソードマグネット取付け構造。
13. 【請求項１３】 前記支持部材は、前記第１のマグネッ
    トと前記第２のマグネットとの中間スペースに対応する
    部位に、前記冷却流体供給部および／または前記冷却流
    体排出部と前記流体室とを連通する連通孔を有すること
    を特徴とする請求項７記載のカソードマグネット取付け
    構造。
14. 【請求項１４】 前記マグネットカバーは、前記第１の
    マグネットと前記第２のマグネットとを覆うものであ
    り、前記連通孔に対応する部位に孔を形成したことを特
    徴とする請求項１３記載のカソードマグネット取付け構
    造。
15. 【請求項１５】 前記第１のマグネットと前記連通孔と
    の間、および前記第２のマグネットと前記連通孔との間
    が、前記シール部材と固定部材とによってシールされて
    いることを特徴とする請求項１４記載のカソードマグネ
    ット取付け構造。
16. 【請求項１６】 前記支持部材は、前記保持プレートと
    の対向面に前記カソードマグネットを収容する凹部を有
    し、前記マグネットカバーは、前記カソードマグネット
    が収容された前記凹部の開口を閉蓋する平板状に形成さ
    れていることを特徴とする請求項１記載のカソードマグ
    ネット取付け構造。
17. 【請求項１７】 前記カソードマグネットは、前記支持
    部材の前記保持プレートとの対向面に取り付けられて、
    前記流体室内に突出した状態で配置され、前記マグネッ
    トカバーは、前記カソードマグネットをその周面に沿っ
    て包囲する略容器状に形成されていることを特徴とする
    請求項１記載のカソードマグネット取付け構造。
18. 【請求項１８】 前記冷却流体供給部は、前記支持部材
    を貫通して前記流体室に連通する貫通孔に接続されるパ
    イプより前記冷却流体を流体室に供給し、前記冷却流体
    排出部は、前記支持部材を貫通して前記流体室に連通す
    る貫通孔に接続されるパイプより前記冷却流体を流体室
    より排出することを特徴とする請求項１記載のカソード
    マグネット取付け構造。
19. 【請求項１９】 前記冷却流体供給部と前記冷却流体排
    出部とを兼用したことを特徴とする請求項１記載のカソ
    ードマグネット取付け構造。