CN101532124A - 溅射阴极、溅射设备、控制设备、成膜方法及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种溅射阴极、溅射设备、控制设备、成膜方法及制造方法。该溅射阴极能够增加调整靶材和磁体单元之间的距离的自由度。根据本发明的一个实施例的溅射阴极包括布置在与靶材的背表面相对的位置处的多个磁体单元，以及用于针对各磁体单元分离地调整靶材和磁体单元之间的距离的距离调整机构。此外，该溅射阴极包括用于使多个磁体单元平行于靶材的背表面往复运动的往复运动机构。可以将多个磁体单元、距离调整机构和往复运动机构容纳在可进行抽真空的磁体室中。

Description

溅射阴极、溅射设备、控制设备、成膜方法及制造方法

技术领域

本发明涉及一种具体用于磁控管溅射设备的溅射阴极、设置有该溅射阴极的溅射设备、成膜方法及电子器件的制造方法。

背景技术

以往，作为溅射设备的溅射阴极，已经提出了各种类型的溅射阴极结构。在这些结构中，基于磁控管的溅射阴极具有高沉积率，并因此在产业上最为常用。

以往，已经有各种类型的基于磁控管的阴极。当前，在具有基于磁控管的溅射阴极的溅射设备中，配备了设置有平面状靶材的平面磁控管阴极的溅射设备在产业上最为有用。

设置有平面状靶材的溅射设备主要用于制造半导体和电子元件等电子器件。在其它电子器件中，在液晶显示(LCD)面板和太阳能电池的制造中，使用设置有矩形的基于磁控管的溅射阴极的溅射设备以形成电极和互连。近年来，随着LCD面板和太阳能电池的尺寸的增加，对溅射设备在大面积基板上沉积薄膜的需求逐渐增加。

例如，作为包括多层膜的电子器件的例子，有由常用的化合物半导体形成的薄膜太阳能电池。

作为太阳能电池的基本结构的例子，有如下结构：将用作为背电极(正电极)的Mo电极层成膜在SLG(soda-lime glass，钠钙玻璃)基板上，在Mo电极层上沉积光吸收层，并且通过由ZnS、CdS等制成的缓冲层在光吸收层上沉积由ZnO:Al等制成并意图用作为负电极的透明电极层。通过使用基于磁控管的阴极的溅射来分别沉积这些层。

通常，将一个或多个平面矩形磁体单元用于设置了具有平面矩形形状的靶材的平面磁控管阴极。通过在由软磁性物质制成的磁轭上布置意图用作为中心磁极的棒状磁体和围绕该棒状磁体的周边磁极来配置矩形磁体单元。使中心磁极的磁性和周边磁极的磁性相互相反。

日本特开平8-199354公开了一种用以在大面积基板上形成薄膜的技术。日本特开平8-199354公开了一种阴极的结构：使用了多个矩形磁体单元从而能够独立地调整各个磁体单元之间的间距，并且在各磁体单元沿其长边方向(纵向)的两端设置使得能够调整靶材与磁体表面之间的距离的机构。

如从上面给出的说明可见，在使用设置有磁体单元的阴极的成膜中，能够在磁体单元的纵向上将等离子体的密度分布均匀化。因此，在日本特开平8-199354中说明的方法相当有效。然而，为了进一步改善膜厚度分布，即使是上述这种有效结构也遗留有待解决的问题。

特别是在日本特开平8-199354中示出的结构中，仅在各磁体单元沿其长边方向(纵向)的两端设置使得能够调整靶材与磁体表面之间的距离的机构。因此，在磁体单元的长边方向上调整膜厚度分布的唯一方法是使磁体倾斜。因此，存在如下待解决的问题：对包括膜厚度分布的调整在内的成膜自由度施加了限制。

另一个问题是用于使各磁体单元进行滑动运动的驱动系统和用于调整靶材与磁体表面之间的距离的机构相互一体化。因此，用于驱动磁体单元的机构变得复杂。因此，该结构存在包括维护工作困难等的问题在内的待解决的问题。

又一个问题是在日本特开平8-199354中说明的结构中，用于使各磁体单元进行往复运动的驱动系统和用于调整靶材与磁体表面之间的距离的机构被布置在大气侧。尽管通过用于支撑靶材的背板将作为真空侧的溅射室的内部和大气侧相互隔开，但是当对溅射室抽真空时，对背板施加了高压。因此，随着作为待成膜对象的基板的尺寸的增加，靶材和背板的尺寸也增加，使得由相对大气压力的压力差所导致的靶材和背板的弯曲量增加。结果，由于靶材上的磁场分布的不均匀性，膜厚度分布可能变得不均匀。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种使得能够增加相对于靶材和磁体单元之间的距离的位置调整自由度的溅射阴极以及设置有该溅射阴极的溅射设备。

本发明的另一个目的是提供一种使得能够缩短调整靶材和磁体单元之间的距离所需要的时间的溅射阴极以及设置有该溅射阴极的溅射设备。

本发明的又一个目的是提供一种成膜方法和电子器件的制造方法，该成膜方法和电子器件的制造方法使用设置有根据本发明的溅射阴极的溅射设备，由此即使在成膜的开始和结束之间在中途改变溅射条件，也不会增加膜厚度分布的变化。

本发明的第一方面是一种溅射阴极，其包括布置在与用于支撑靶材的表面相对的位置处的多个磁体单元，各所述磁体单元具有：所述磁体单元的磁体；距离调整机构，用于调整从所述磁体到所述表面的距离；以及往复运动机构，用于使所述磁体平行于所述表面往复运动，其中，所述磁体单元沿不同于所述往复运动的方向的预定方向布置。

本发明的第二方面是一种溅射设备，其包括根据第一方面所述的溅射阴极。

本发明的第三方面是一种控制设备，用于控制根据权利要求3所述的溅射设备，其中，当在使用同一靶材的预定成膜中，在成膜过程中改变溅射条件时，所述控制设备控制所述距离调整机构，以针对每次溅射条件的改变且在各所述磁体单元中调整所述距离，从而抑制由溅射条件的改变所引起的膜厚度分布的变化的增加。

本发明的第四方面是一种成膜方法，其利用使用基于磁控管的阴极的溅射，在所述基于磁控管的阴极中，靶材装载在与布置在减压室内的基板相对的位置处，并且多个磁体单元设置在所述靶材的背表面侧，其中，当在利用使用同一靶材的溅射的成膜过程中改变溅射条件时，所述成膜方法针对每次溅射条件的改变且在各所述磁体单元中控制所述靶材和磁体之间的距离，从而抑制由溅射条件的改变所引起的膜厚度分布的变化的增加。

本发明的第五方面是一种电子器件的制造方法，其利用使用基于磁控管的阴极的溅射，在所述基于磁控管的阴极中，靶材装载在与布置在减压室内的基板相对的位置处，并且多个磁体单元设置在所述靶材的背表面侧，其中，当在利用使用同一靶材的溅射的成膜过程中改变溅射条件时，所述制造方法针对每次溅射条件的改变且在各所述磁体单元中控制所述靶材和磁体之间的距离，从而抑制由溅射条件的改变所引起的膜厚度分布的变化的增加。

根据本发明，能够提供一种使得能够增加调整靶材和各磁体单元之间的距离的自由度和/或缩短调整所需要的时间的溅射阴极以及设置有该溅射阴极的溅射设备。

此外，由于磁体单元因此分别包括相互独立的距离调整机构和往复运动机构，因此，能够通过仅更换形状相同的多个磁体单元中有缺陷或要求调整的一个或多个磁体单元等，来进行维护。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的溅射阴极的垂直截面图。

图2是在图1中示出的溅射阴极的水平截面图。

图3是示出在例如图1中示出的溅射阴极的磁体室的内部结构的前视图。

图4是示出在例如图1中示出的溅射阴极的磁体室的内部结构的后视图。

图5A是示出本发明的实施例1中的下层的膜厚度分布状态以及在对下层进行成膜时磁体单元的图解布置的示意图。

图5B是示出本发明的实施例1中的上层的膜厚度分布状态以及在对上层进行成膜时磁体单元的图解布置的另一示意图。

图5C是示出本发明的实施例1中的结合后的上层和下层的膜厚度分布状态的又一示意图。

图6A是示出本发明的比较例1中的下层的膜厚度分布状态以及在对下层进行成膜时磁体单元的图解布置的示意图。

图6B是示出本发明的比较例1中的上层的膜厚度分布状态以及在对上层进行成膜时磁体单元的图解布置的另一示意图。

图6C是示出本发明的比较例1中的结合后的上层和下层的膜厚度分布状态的又一示意图。

具体实施方式

在下文中，将根据附图说明本发明的典型实施例。注意，在本说明书中描述的附图中，用相同的附图标记表示具有相同功能的组成元件并且不再进行解释。

图1是根据本发明的一个实施例的溅射阴极的垂直截面图，而图2是在图1中示出的溅射阴极沿箭头20的方向的水平截面图。图1和2两者主要示出溅射阴极的磁体室10a的内部结构。

图3是沿箭头30的方向观察的、在图1中示出的溅射阴极的磁体室10a的内部结构的前视图，而图4是沿箭头40方向观察的、磁体室10a的内部结构的后视图。

如图1所示，本实施例的溅射阴极包括与靶材1接触并支撑靶材1的背板2、包括绝缘体3的分隔板9、以及阴极体10。磁体室10a形成在阴极体10内部，并且在磁体室10a中布置有多个磁体单元7(用虚线表示)。注意，阴极体10的内部空间被分隔板9和O型圈5密封为磁体室10a。因此，能够使用与用来对布置有靶材1的溅射室(未示出)抽真空的排气系统不同的排气系统，对阴极体10内的磁体室10a抽真空。分隔板9附接到真空室壁4，该真空室壁4形成溅射设备中进行溅射的未示出空间(下文中称为“溅射室”)。通过O型圈5使分隔板9和真空室壁4相互密封。这里，“溅射设备”是指至少设置了布置有靶材1的溅射室以及溅射阴极的设备。溅射设备还可以设置有用于在通过溅射的成膜之前进行的加热等的处理室，或者用于在真空侧和大气侧之间运送待成膜对象的运送室等。根据本发明的溅射阴极的特征在于，包括用于调整靶材1和磁体6之间的距离的距离调整机构和用于使磁体单元7平行于靶材1的背表面往复运动的往复运动机构这两者的多个磁体单元7容纳在阴极体10的磁体室10a中，使得多个磁体单元7沿预定方向(例如，构成各磁体单元的中心磁体的纵向)排列。在下文中，将对各磁体单元7的距离调整机构进行说明。

注意，在这里，各磁体单元7包括磁体6、磁体单元支撑部11、磁体基座12、滑动单元16、导轨13和轴14，并且磁体单元7通过致动器15与阴极体10连接。在各磁体单元7中分离地设置磁体单元支撑部11、磁体基座12、滑动单元16、导轨13、轴14和致动器15。

从致动器15输出的驱动力通过轴14、导轨13、滑动单元16、磁体基座12和磁体单元支撑部11驱动磁体6。轴14延伸通过设置在阴极体10中的孔。设置在阴极体10中的孔和轴14相互真空密封，以使得轴14可以沿垂直于靶材1的背表面的方向自由运动。

磁体单元支撑部11通过设置在滑动基座8中的孔与磁体6连接，并且由滑动基座8支撑磁体单元支撑部11，从而使磁体单元支撑部11能够沿垂直于靶材1的背表面的方向自由运动。

接着，将对致动器15进行说明。由包括计算机19、控制器18和显示器21的控制设备控制致动器15，并且致动器15能够将各磁体单元7移动到由计算机19设置的位置(距离)。计算机19可以自由设置各磁体单元7的位置。即，计算机19驱动与待驱动的磁体单元7相对应的致动器15，从而沿垂直于靶材1的背表面的方向(垂直于磁体6的平面的方向)移动包括在待驱动的磁体单元7中的磁体6。

控制设备还可以设置有包括用于输入预定命令、数据等的键盘或各种类型的开关的输入操作单元(未示出)。因此，当操作者通过输入操作单元输入预定指令时，控制设备(计算机)可以根据所接受的指令，将包括在作为目标的磁体单元7中的磁体6移动到预定位置。

注意，计算机可以内置于溅射设备中或者可以是分离设备。

显示器21连接到计算机19，从而能够显示在计算机19中设置的溅射条件和磁体单元7的位置之间的关系。还可以使得能够从该显示器选择溅射条件和磁体单元7的位置的组合。在这种情况下，操作者可以选择溅射条件和磁体单元7的位置的组合，并且通过输入操作单元将该组合输入到控制设备。

作为应用上述结构的结果，各磁体单元7形成用于独立地调整靶材1和磁体6之间的距离的距离调整机构。对于该距离调整机构，主要用于调整靶材1和磁体6之间的距离。至少在成膜时将靶材1放置在用作为靶材支撑部的背板2上。因此，如果磁体6相对背板2的靶材支撑表面的距离是可调整的，则能够调整靶材1和磁体6之间的距离。因此，也可以说，本发明的距离调整机构调整磁体6相对靶材支撑表面的距离。

例如，如果使用本发明的溅射阴极，则如将在后面说明的，在成膜期间，至少可以将靶材和磁体单元之间的距离改变一次，从而能够使在使用同一靶材进行成膜的开始和结束之间所形成的膜的如表面粗糙度等的物理特性变化。

在没有对阴极体10的磁体室10a抽真空的情况下，大气压力施加在分隔板9上。在这种情况下，如已经在“背景技术”部分中所说明的，可能导致分隔板9弯曲。然而，在本实施例中，能够在磁体室10a中设置不同于溅射室的排气系统的排气系统来对磁体室10a抽真空。因此，在对溅射室抽真空时也能够对磁体室10a抽真空。即，根据本实施例的结构，能够减小通过与用于对阴极体10的磁体室10a抽真空的排气系统不同的排气系统进行了减压的溅射室(未示出)和阴极体10内的磁体室之间的压力差，由此减小了施加到分隔板9上的压力。因此，即使在溅射室被抽真空的情况下，也能够抑制溅射室和磁体室10a的内部压力之间的差别，从而抑制否则可能在分隔板9中出现的弯曲。

因此，根据本实施例，能够显著减小分隔板9的厚度。因此，能够缩短靶材1的背表面和磁体6之间的距离。结果，能够进一步增加磁场强度而不会使在靶材1上形成的磁场分布变得不均匀。

然而，当从大气压力起对溅射室(未示出)抽真空时，为了防止大气压力施加到分隔板9，溅射室必须总是与阴极体10内的磁体室10a一同被抽真空。同样，当阴极体10内的磁体室10a从真空状态转变成大气压力状态时，磁体室10a必须与溅射室(未示出)一同成为大气压力状态。

由于靶材1和背板2通过绝缘体3附接到分隔板9，当进行溅射时，只向靶材1和背板2供电。因此，能够将阴极体10内的结构体保持为相同电位。因此，不管内部压力如何，都能够防止发生任何不正常的放电。

注意，在背板2内形成有用于使冷却水流动的水流动路径(未示出)。通过使冷却水流过该水流动路径来冷却靶材1。

接着，将对包括磁体单元7的往复运动机构进行说明。

滑动基座8通过滑动单元16附接到阴极体10。滑动基座8被配置成在由未示出的驱动系统转动附接到滑动基座8的滚珠螺杆17时，沿平行于靶材1的背表面的方向在导轨13上滑动(往复运动)。

因此，作为滑动基座8进行这种滑动的结果，磁体6、磁体单元支撑部11、磁体基座12和滑动单元16也沿平行于靶材1的背表面的方向(沿图3中箭头31的方向)在导轨13上滑动。

使各磁体单元7平行于靶材1的背表面往复运动的往复运动机构包括上述滑动基座8、滚珠螺杆17、磁体单元支撑部11、磁体基座12和滑动单元16。

注意，由于导轨、轴和致动器固定在阴极体10上，当滑动基座8滑动时，导轨13、轴14和致动器15不沿平行于靶材1的背表面的方向移动。

如上所述，在本实施例的结构中，将用于平行于靶材1的背表面移动各磁体6的往复运动机构、以及用于垂直于靶材1的背表面移动包括磁体6的各磁体单元7的距离调整机构配置成相互独立地进行操作。

即，由设置有计算机19、控制器18和显示器21的控制设备控制致动器15和滑动单元16的操作，从而可以将各磁体单元7(磁体6)移动到由计算机19设置的位置。

这意味着能够使用计算机19自由设置各磁体单元7的位置。此外，显示器21连接到计算机19，从而能够显示在计算机19中设置的溅射条件和磁体单元7(磁体6)的位置之间的关系。另外，可以使得能够从该显示器选择溅射条件和磁体单元7(磁体6)的位置的组合。因此，操作者可以根据在显示器21上示出的信息，通过输入操作单元设置想要的条件。

在本发明的一个实施例中，溅射设备进行连续测试，在该连续测试中，在使用根据本发明的溅射阴极在一定的溅射条件下预先形成膜的情况下，设备重复如下处理：使用非接触膜厚度传感器测量膜厚度的状态；将该测量的结果输入计算机19；以及调整靶材1和各磁体单元7(磁体6)之间的垂直距离。在这种测量中，计算机19可以知道在该溅射条件下能够更大程度地抑制膜厚度分布的变化的各磁体单元7(磁体6)的位置。可以将这样获得的位置信息存储到作为存储部件设置在计算机19中的存储器中。

如上所述，作为这种测量，例如，溅射设备在一定的溅射条件下进行成膜，并使用上述膜厚度传感器等测量这样获得的膜的厚度分布的状态。在进行测量时，计算机19根据测量的结果计算各磁体单元7的位移量，从而减少膜厚度分布的变化，并基于位移量控制距离调整机构。通过这种控制，溅射设备进行如下尝试成膜，其中，溅射设备重复如下处理：在使得膜厚度不规则性(膜厚度分布的变化)降低的方向上调整靶材1和预定磁体单元7之间的距离，并在相同的溅射条件下再次进行成膜。在这种成膜中，计算机19可以知道在该溅射条件下能够更大程度地抑制膜厚度分布的变化的各磁体单元7(磁体6)的位置。可以将这样获得的位置信息存储到作为存储部件设置在计算机19中的存储器中。

通常，通过如下方式进行靶材1和各磁体单元7之间的垂直距离的调整：朝远离靶材1的方向移动与膜厚度大的位置相对应的磁体单元7(磁体6)，并且朝靠近靶材1的方向移动与膜厚度小的位置相对应的磁体单元7(磁体6)。因此，在计算上述位移量时，例如，计算机19从膜厚度测量结果提取出膜厚度相对于其它区域较大(或较小)的区域。接着，根据提取的结果，如果膜厚度相对较大，则计算机19可以进行控制，以增加与所关注的区域相对应的磁体单元和靶材之间的距离。如果膜厚度相对较小，则计算机19可以进行控制，以减小与所关注的区域相对应的磁体单元和靶材之间的距离。

这样，在本发明的一个实施例中，可以将靶材类型、功耗和溅射功率等各种溅射条件和能够在该溅射条件下将膜厚度分布的变化抑制为更小值的各磁体单元7的位置的关系预先存储在计算机19中。此外，将在实际制造时要使用的溅射条件预先输入到计算机19中。因此，能够将各磁体单元7自动移动到不增加膜厚度分布的变化的最佳位置。

另外，由于计算机19存储与上述这样的溅射条件相对应并且不增加膜厚度分布的变化的磁体单元7(磁体6)的最佳位置，因此能够在成膜开始和结束之间以及成膜的一个步骤过程中改变溅射条件。即，在本发明的一个实施例中，对于各磁体单元7，将与用于各溅射条件的最佳位置相关的位置信息存储在计算机19的存储器中。因此，当在使用同一靶材的预定成膜期间改变溅射条件时，在改变之后，计算机19参照上述存储器并获取适合于溅射条件的位置信息。然后，对于上述溅射条件的各个改变，计算机19可以基于位置信息，在各磁体单元7中控制磁体单元和靶材之间的垂直距离，从而抑制由于溅射条件改变而导致的膜厚度分布的变化的增加。

图3是示出从靶材1的背表面侧观察到的滑动基座8的上表面的示意图。

如图3所述，磁体6包括用作为中心磁极的棒状磁体、以及在磁体周围并具有与中心磁极的磁性相反的磁性的周边磁极。沿该图的纵向(各磁体6的中心磁极的纵向)排列有五个包括磁体6的磁体单元7。此外，沿该图的横向排列有另外五个磁体单元7(磁体6)。因此，图3示出以矩阵形式排列总共25个磁体单元7(磁体6)的例子。箭头31表示磁体6的移动方向。

在本实施例中，通过沿预定方向(例如，各磁体的中心磁极的纵向)排列多个磁体单元7(在图3中为五个磁体单元)来形成磁体单元组。此外，上述磁体单元组沿垂直于上述预定方向的方向(在图3中为箭头31的方向)布置为多个列。这种布置意味着在作为垂直于磁体单元7的往复运动方向的方向的上述预定方向上分割一个主磁体单元，并且在分割得到的各子磁体单元中设置距离调整机构。因此，在本发明中，还能够在沿上述预定方向的任意区域中进行距离调整，而在过去，只能在上述主磁体单元的两端进行距离调整。即，在本实施例中，位置可调区域能够分布为跨越布置有磁体单元的区域的整个范围。因此不但可以在沿上述预定方向布置的各磁体单元组的两端设定靶材和磁体单元之间的正确距离，还可以在任意区域进行上述设定。因此，能够改善相对于靶材和各磁体单元之间的距离的位置调整自由度。

注意，上述预定方向不限于垂直于上述往复运动方向的方向，而可以是与上述往复运动方向相对应的方向以外的任意方向。如果上述预定方向被设置为垂直于往复运动方向的方向以外的方向，则可以以预定距离的间隔布置磁体单元，以使得各磁体单元组的纵向为该预定方向。

然而，由于如果将垂直于往复运动方向的方向定义为上述预定方向，则能够关于靶材对称地布置各磁体单元，因而如图3所示，优选将预定方向定义为垂直于往复运动方向的方向。

如图4所示，在大致平行于靶材1的背表面的平面内，在与靶材1的背表面相对的位置处以矩阵形式在纵向和横向上布置多个磁体单元7。例如，在图3中由附图标记32表示的磁体6对应于在图4中由附图标记42表示的磁体。

如上所述，将各导轨13布置成即使在布置了各自包括五个磁体单元7的五行的情况下，也至少不与两个相邻行的导轨13在位置上重合。

换言之，在纵向和横向上相互交错地布置构成各磁体单元7的导轨13和滑动单元16等组件。

如图4所示，如上所述，在分别包括在磁体单元7的构成组件中的全部导轨13沿相同的方向(图4的横向，即，往复运动方向)延伸的情况下，以矩阵形式布置多个磁体单元7的构成组件。因此，可以按如下方式配置溅射阴极：各导轨13延伸至接近相邻导轨13的中央部分。

即使以这种方法配置溅射阴极，导轨13也不会在结构上相互干扰。因此，可以将磁体单元7的振动幅度设置成足够宽的范围。此外，能够自由改变振动幅度和振动周期。

即，在本发明的一个实施例中，各导轨13的纵向对应于各磁体单元7的往复运动方向，并且以在垂直于导轨13的纵向的方向上相对在其纵向上相邻的导轨偏离的方式布置各导轨13。因此，可以将在其纵向上相邻的导轨布置成相互重叠，由此实现节省空间。此外，在以矩阵方式布置磁体单元的结构中，也可以使得在其纵向上相邻的导轨的中心相互间更加接近，以增加相对于靶材和磁体单元之间的距离的位置调整自由度，这是本发明的特征结构之一。因此，能够使得通过将磁体单元沿各磁体的中心磁极的纵向布置成多个列而形成的磁体单元组相互间更接近。因此，能够进一步使膜厚度均匀。

如上所述，在本实施例中，将用于通过驱动多个磁体单元7来调整靶材1和磁体6之间的距离的距离调整机构和用于使磁体单元7平行于靶材1的背表面往复运动的往复运动机构容纳在阴极体10的磁体室10a中。通过应用上述这种结构，能够在保持溅射室(未示出)和阴极体10的磁体室10a为真空状态的同时，降低施加到分隔板9的压力并由此减小其弯曲。此外，能够在保持各磁体单元7相对于靶材1的平行度的同时，任意调整各磁体6和靶材1的背表面之间的距离。另外，能够在调整之后保持磁体单元7的位置布置的同时，在平行于靶材1的背表面的方向上使全部磁体单元7同步地振动，并在预定的处理条件下进行溅射。

示例1

使用包括在图1和2中说明的根据本发明的溅射阴极的溅射设备在730mm×920mm的基板上制造作为电子器件的一个例子的太阳能电池，其中，溅射阴极设置有钼靶材并且在靶材的背表面侧设置了具有平面矩形形状的七个磁体单元。

通过如下来制造设置有化合物半导体的太阳能电池：成膜Mo电极层以用作为背电极(正电极)，在Mo电极层上成膜光吸收层，以及通过由ZnS、CdS等制成的缓冲层在光吸收层上成膜用作为负电极的、由ZnO:Al等制成的透明电极层。

通过使用基于磁控管的阴极的溅射来分别沉积这些层。这里，对成膜用作为电极的Mo电极层进行尝试。

在成膜中，当将溅射条件改变一次时，基于在成膜过程中存储在计算机中并且不增加膜厚度分布的变化的磁体单元的最佳位置，连续形成由下层(基于初始溅射条件的层)和上层(基于改变后的溅射条件的层)构成的双层层叠膜。这是由于通过改变溅射条件，能够使膜质量在成膜开始时和成膜完成之后形成的膜之间变化。这样，能够控制层叠膜之间的粘合等薄膜的相互关联特性。使用氩气作为用于形成Mo电极层的溅射气体。将基板放置在溅射室内，对室抽真空，然后在对室进行排气的同时以90sccm的流速将氩气提供至室，并且将室的内部压力保持在0.4Pa。将60kW的溅射功率从可变DC电源提供至阴极以通过溅射30秒进行成膜，由此形成具有150nm的平均厚度的钼膜作为下层。

当对该下层进行成膜时，应用了磁体单元的如下布置：该布置预先存储在计算机中，并且在上述溅射功率和压力下形成钼膜时能够用以降低膜厚度分布的变化。下层的膜厚度分布的变化为±14％。

接着，将溅射功率改变为45kW，将氩气流速设置为300sccm(4.91ml/sec)，并且将室的内部压力改变为4pa，以通过溅射30秒进行成膜，由此形成具有100nm的平均厚度的钼膜作为上层。

当对该上层进行成膜时，应用了磁体单元的如下布置：该布置预先存储在计算机中，并且在上述溅射功率和压力下形成钼膜时能够用以降低膜厚度分布的变化。上层的膜厚度分布的变化为±4.6％，并且结合后的上层和下层的膜厚度分布的变化为±8.5％。

图5A到5C示出下层、上层以及结合后的上层和下层的层叠层的膜厚度分布状态，以及在对下层和上层进行成膜时磁体单元的图解布置。

比较例1

除了对下层进行成膜时磁体单元的布置与在示例1中对上层进行成膜时磁体单元的布置相同之外，如在示例1中一样在相同的溅射条件下对上层和下层进行成膜。结果，下层的膜厚度分布的变化为±38％，上层的膜厚度分布的变化为±4.6％，并且结合后的上层和下层的膜厚度分布的变化为±23％。

图6A到6C示出下层、上层以及结合后的上层和下层的层叠层的膜厚度分布状态，以及在对下层和上层进行成膜时磁体单元的图解布置。

通过使用设置有如上所述的根据本发明的溅射阴极的溅射设备进行成膜，已经确认了即使成膜的开始和结束之间改变了溅射条件，膜厚度分布的变化也不增加。

使用与上述相同的制造方法，通过在Mo电极层上成膜光吸收层并且通过由ZnS、CdS等制成的缓冲层在光吸收层上成膜用作为负电极的、由ZnO:Al等制成的透明电极层，来制造作为电子器件的一个例子的太阳能电池。

注意，致动器15安装在处于大气侧的阴极体10的外部。因此从致动器15生成的热量能够释放到致动器周围的空气中。在将致动器15设置在真空空间内的结构的情况下，需要设置用于释放从致动器15生成的热量的部件。然而，在如在本实施例中那样将致动器15设置在大气侧的情况下，不必设置上述这种部件。

另外，在将致动器15设置在真空空间内的结构的情况下，需要选择还能在真空空间中工作的致动器。然而，在如在本实施例中那样将致动器15设置在大气侧的情况下，不必使用如上所述的这种特殊致动器。

另外，根据本实施例的结构，能够根据靶材1的消耗量通过分离地控制致动器15的位移量来自动调整磁体单元7的各块和靶材1之间的距离。可选地，根据来自设置在溅射设备的溅射室(未示出)内的膜厚度测量器件(未示出)的读取，通过分离地控制致动器15的位移量，能够自动调整所形成的膜的厚度分布。

尽管已经参照附图说明了本申请的发明的优选实施例，但本发明不限于这些实施例。因此，在从所附的权利要求书中所领会的技术范围内，本发明可以变形为各种形式。

Claims (8)

1.一种溅射阴极，其包括布置在与用于支撑靶材的表面相对的位置处的多个磁体单元，

各所述磁体单元具有：

所述磁体单元的磁体；

距离调整机构，用于调整从所述磁体到所述表面的距离；以及

往复运动机构，用于使所述磁体平行于所述表面往复运动，

其中，所述磁体单元沿不同于所述往复运动的方向的预定方向布置。

2.根据权利要求1所述的溅射阴极，其特征在于，沿所述预定方向布置的所述磁体单元构成纵向为所述预定方向的磁体单元组，并且多个所述磁体单元组沿所述往复运动的方向布置。

3.一种溅射设备，其包括根据权利要求1所述的溅射阴极。

4.根据权利要求3所述的溅射设备，其特征在于，还包括：

溅射室，用于布置所述靶材；以及

磁体室，用于布置所述磁体单元，

其中，由与用于对所述溅射室抽真空的排气系统不同的排气系统对所述磁体室抽真空。

5.一种控制设备，用于控制根据权利要求3所述的溅射设备，其中，当在使用同一靶材的预定成膜中，在成膜过程中改变溅射条件时，所述控制设备控制所述距离调整机构，以针对每次溅射条件的改变且在各所述磁体单元中调整所述距离，从而抑制由溅射条件的改变所引起的膜厚度分布的变化的增加。

6.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于，还包括：

存储部件，用于针对各所述磁体单元，存储与对于各溅射条件最佳的所述磁体的位置有关的位置信息；

获取部件，用于在成膜过程中改变溅射条件的情况下，通过参照所述存储部件，获取各所述磁体单元的与改变后的溅射条件相对应的所述位置信息；以及

用于基于所获取的所述位置信息来控制所述距离调整机构从而控制各所述磁体单元的所述距离的部件。

7.一种成膜方法，其利用使用基于磁控管的阴极的溅射，在所述基于磁控管的阴极中，靶材装载在与布置在减压室内的基板相对的位置处，并且多个磁体单元设置在所述靶材的背表面侧，

其中，当在利用使用同一靶材的溅射的成膜过程中改变溅射条件时，所述成膜方法针对每次溅射条件的改变且在各所述磁体单元中控制所述靶材和磁体之间的距离，从而抑制由溅射条件的改变所引起的膜厚度分布的变化的增加。

8.一种电子器件的制造方法，其利用使用基于磁控管的阴极的溅射，在所述基于磁控管的阴极中，靶材装载在与布置在减压室内的基板相对的位置处，并且多个磁体单元设置在所述靶材的背表面侧，

其中，当在利用使用同一靶材的溅射的成膜过程中改变溅射条件时，所述制造方法针对每次溅射条件的改变且在各所述磁体单元中控制所述靶材和磁体之间的距离，从而抑制由溅射条件的改变所引起的膜厚度分布的变化的增加。

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