CN102725435B - 磁场产生装置、磁控管阴极及溅射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高靶材的利用率的磁场产生装置(10)。其配置于靶材(8)的背面并在靶材(8)的表面(8a)根据磁力线(11)产生磁场，其包括：将极轴保持在与靶材(8)的面平行的方向(X方向)上的外周磁体(144)；配置于外周磁体(144)内侧并将极轴保持在与外周磁体(144)的极轴的方向平行的方向(X方向)上的中心磁体(142)；从背面支承外周磁体(144)及中心磁体(142)的轭板(12)；改变靶材(8)的表面(8a)的磁场分布的导磁板(16)。导磁板(16)配置于外周磁体(144)及中心磁体(142)之间。另外导磁板(16)配置为由轭板(12)从背面支承。

Description

磁场产生装置、磁控管阴极及溅射装置

技术领域

本发明涉及磁场产生装置、磁控管阴极以及溅射装置，尤其适用于涉及溅射技术且利用了通过磁场将等离子体限制于靶材附近的磁控管溅射法的溅射技术(磁控管溅射)。

背景技术

在溅射法中，在被处理物即靶材背面配置具备多个磁体的磁场产生装置的磁控管溅射为溅射法中的主流。磁控管溅射为通过磁体在靶材的表面形成磁场，利用电子的漂移运动将等离子体限制于靶材的表面附近，因此形成高密度的等离子体的方法。由于这样的高密度等离子体存在于靶材的表面附近，因此可实现高速的成膜。

作为配置于靶材背面的磁场产生装置已有各种的实现方式(例如专利文献1)。

专利文献1：特表2003-514991号公报。

如专利文献1等所示，一般来说，在磁控管溅射中使用的磁场产生装置是在平板状的磁性体即轭上设置磁体而形成。此时，外围的磁体与内侧的磁体的极性相反，通过这两个磁极间生成的磁场而将电子限制于靶材的表面附近。因此，靶材上在该磁极间形成有出现侵蚀的区域(侵蚀区域)。若磁体固定于靶材的话，在靶材上会出现反映该磁体形状的侵蚀。

如此，在磁体固定于靶材，在靶材上出现的侵蚀区域为固定的情况下，在现有结构的磁场产生装置中，靶材利用率(侵蚀区域的体积相对于靶材体积的比)极低，并不经济。具体而言，在现有结构中，靶材的利用率仅有15～20％左右，在使用高价格的靶材材料进行成膜时会产生问题。因此，希望能有使靶材利用率提高的技术出现。

发明内容

在本发明的一方面中，提供了能够提高由作为薄膜原料的成膜物质构成的靶材的利用率的磁场产生装置、磁控管阴极以及溅射装置。

本发明根据以下的解决方案解决上述问题。除此的外，以下的解决方案中，标注了与表示发明的实施方式的附图对应的符号，但这些符号仅是为了更容易地理解本发明，并不被用来限制本发明。

本发明提供一种磁场产生装置(10)，其配置于靶材(8)的背面并在靶材(8)的表面根据磁力线(11)产生磁场，所述磁场产生装置的特征在于，

包括：环状的第一磁体(144)，其将极轴保持在与靶材(8)的面平行的方向(X方向)上；第二磁体(142)，其配置于第一磁体(144)的内侧并将极轴保持在与第一磁体(144)的极轴的方向(X方向)平行的方向上；导磁性的基盘(12)，其从背面支承第一磁体(144)以及第二磁体(142)；以及磁场分布改变部件(16)，其改变靶材(8)的表面(8a)的磁场分布，磁场分布改变部件(16)配置在第一磁体(144)以及第二磁体(142)之间，并由基盘(12)从背面支承磁场分布改变部件。

在上述构成的磁场产生装置(10)中，第二磁体(142)可由环状磁体来构成。在这种情况下，第一磁体(144)以及第二磁体(142)均由磁体集合体构成，且该磁体集合体将多个小磁体以一磁极朝向外侧面侧且另一磁极朝向内侧面侧的方式排列而成(参照图2(a)及图2(b))。另外，小磁体可由底面形状为四角形、三角形或扇形的柱体来构成。

在上述构成的磁场产生装置(10)中，磁场分布改变部件(16)带有第一磁体(144)的高度(h1)的60％以下且40％以上的高度(h3)。磁场分布改变部件(16)可由导磁率(μ2)为50以上的材料构成。

本发明提供一种磁控管阴极，其具有配置于靶材(8)的背面且在所述靶材(8)的表面(8a)根据磁力线(11)产生磁场的上述构成的磁场产生装置(10)。

本发明提供一种溅射装置(1)，其具有上述构成的磁控管阴极。

发明的效果

根据上述发明，第一磁体与第二磁体两者均以使磁极朝向与靶材的面平行的方向(横向)的方式而支承于导磁性的基盘的表面上，从而能过扩宽泄漏到靶材的表面上的磁力线的侵蚀区域的宽度。由此，可以提升靶材的外周部分的利用率。

另外，在第一磁体与第二磁体之间、且导磁性的基盘的表面上配置有使靶材的表面的磁场分布改变的磁场分布改变部件，从而在第一磁体与第二磁体之间形成磁力线通路，由此增强第一磁体与第二磁体之间产生的磁路，其结果，可以提高靶材上生成的磁场强度。由此提高靶材厚度方向的利用率。

即，根据本发明可以提高靶材的利用率。

附图说明

图1是表示具备本发明的一实施方式涉及的磁场产生装置的溅射装置的剖面图。

图2(a)是表示从背板侧观看图1的溅射装置中使用的作为一实施方式的磁场产生装置的平面图；图2(b)是表示图2(a)的IIb部分的放大图(本发明的实施例)；图2(c)是表示中心磁体的其他例子的平面图。

图3是表示沿着图2(a)的III-III线的剖面图。

图4(a)是表示图3的剖面图(本发明的实施例)；图4(b)表示磁力线的分布图；图4(c)表示靶材的宽度方向(X方向)位置与磁通密度之间的关系图。

图5(a)是相当于图3的Va部分的放大图且表示本发明的比较例的图；图5(b)表示磁力线的分布图；图5(c)表示靶材的宽度方向(X方向)位置与磁通密度之间的关系图。

图6(a)是相当于图3的VIa部分的放大图且表示本发明的比较例的图；图6(b)表示磁力线的分布图；图6(c)表示靶材的宽度方向(X方向)位置与磁通密度之间的关系图。

图7(a)是相当于图3的VIIa部分的放大图且表示本发明的比较例的图；图7(b)表示磁力线的分布图；图7(c)表示靶材的宽度方向(X方向)位置与磁通密度之间的关系图；

图8表示在同一尺度下汇总图4(c)、图5(c)、图6(c)以及图7(c)各曲线的图形。

图9表示改变导磁板的构成材料的导磁率时靶材的宽度方向位置与磁通密度之间的关系图。

图10是图3的X部分的放大图。

图11是表示改变导磁板的高度相对于外周磁体的高度的数值时靶材的宽度方向位置与磁通密度之间的关系图。

图12表示改变外周磁体与中心磁体的各基端部分相对于外周磁体的高度的阶梯差数值时靶材的宽度方向位置与磁通密度之间的关系图。

具体实施方式

以下根据图示说明上述发明的一实施方式。

《溅射装置》

首先说明进行作为溅射的一例的磁控管溅射的溅射装置。

如图1所示，本发明一实施方式的溅射装置1包括可使内部真空排气的真空室2。在真空室2内部的上部设置有朝向下部而用于保持成膜对象物5的基板支架4。当溅射成膜时，作为基板支架4所保持的成膜对象物5例如为玻璃基板或塑料基板等。此外，在真空室2上连接有用于排气的泵或气体导入部(均省略图示)等。

在本实施方式中，与基板支架4相对的真空室2的下部内壁部具有开口，并设置有背板6以塞住该开口部。背板6隔着阴极绝缘部件7连接于真空室2的外壁。在溅射成膜时，在背板6上，以其表面侧与保持在基板支架4上的成膜对象物5相对的方式而安装有靶材8。在背板6的与靶材8安装面(表面)相反一侧的非安装面(背面)侧上配置有电极部9。

《电极部》

电极部9为公知的磁控管阴极，配置在真空室2外并从电源3供给电力。在该电极部9内配置有磁场产生装置10，该磁场产生装置10在溅射成膜时用于在靶材8的成膜对象物5侧的表面8a附近形成如磁力线11所示的磁场。

《磁场产生装置》

如图2(a)及图3所示，本实施方式的磁场产生装置10具有作为基底部件的轭板12，且在该轭板12的上表面配置有具备多个独立的磁体的磁体构造体14。

另外，以下单提到“导磁率”时是指“材料导磁率(μ)”。此外提到“相对导磁率”时是指“材料的相对导磁率(k)”。相对导磁率k通过材料导磁率μ相对于真空导磁率(μ0＝4π×10^-7)之比(k＝μ/μ0)而算出。

本实施方式的轭板12(基盘)期望由导磁率(μ1)例如为40以上，优选50以上，最优选60以上的材料来构成。构成轭板12的材料的导磁率μl的下限优选为10。作为这样的材料可考虑例如不锈钢或FeSi合金等。在以导磁率μ1过小的材料构成轭板12时，靶材8表面的磁场客易受到外部磁场或外部磁性材料的影响，在靶材8表面产生的磁场变得不稳定，因此不优选。相反地，通过使用导磁率μ1为40以上，优选是50以上，更优选是60以上的材料来作为轭板12的材料，并不会发生上述的不良状况。

当从背板6侧辨识(俯视)轭板12时，轭板12呈与背板6大致相同形状的外形。轭板12的厚度T1(参照图10)例如为3～12mm。

本实施方式的磁体构造体14包括中心磁体142(第二磁体)和外周磁体144(第一磁体)，中心磁体142与外周磁体144之间配置有导磁板16。中心磁体142的构成方式并不特别限定，既可由实心物(例如圆柱体或棱柱体等)构成，也可由空心物(例如环状体等)构成。在本实施方式中，例示由作为空心物的小环状的环状磁体来构成中心磁体142的情况。外周磁体144由在中心磁体142周围空出间隔地配置的大环状的环状磁体来构成。在本实施方式中，中心磁体142与外周磁体144的间隔W确定为从靶材8侧俯视电极部9时该电极部9的直径的20～33％左右。当该间隔W过窄时，存在放电区域变小的倾向，另一方面，当该间隔W过宽时，存在放电难以提升的倾向。另外，由于是“环状”，因此环的形状并不限于圆形(正圆形或椭圆形等)，当然也包括将多边形构成环的情况。

如图2(b)所示，在本实施方式中，例示了两磁体142、144均由磁体集合体构成的情况，其中该磁体集合体通过将多个底面形状为四边形的四角柱体(实心)的小磁体以一磁极(例如S极)朝向外侧面侧而另一磁极(例如N极)朝向内侧面侧的方式而断续地或连续地排列而形成。另外，小磁体的形状并不限于四角柱体，也可以由底面形状为三角形的三角柱体、底面形状为扇型的柱体或其他柱体构成。

在以实心的圆柱体或实心的角柱体形成中心磁体142的情况下，例如如图2(c)所示，可以通过制作剖面为扇型且在圆弧部分配置一磁极(例如N极)的多个小磁体，并如图所示将这些小磁体连续地排列来构成中心磁体142。

在中心磁体142与外周磁体144的朝向靶材8的面间以磁力线11(参照图1)连结。连结中心磁体142与外周磁体144的磁力线11的中央部分泄漏到靶材8的表面8a上，形成靠近中心磁体142与外周磁体144的部分宽度窄而远离的部分宽度宽的圆顶状的沟道。

一般来说，磁场的垂直分量为零的下方位置(隧道的顶点的下方位置)溅射最强。也就是说，相当于沟道的顶点的下方位置的靶材部分被深掘。该被深掘的区域为侵蚀区域。若磁体相对于靶材固定，则该侵蚀反映该磁体的形状而出现在靶材上。

《中心磁体及外周磁体》

如图4(a)所示，在本实施方式中，中心磁体142及外周磁体144两者均以在与靶材8的面平行的方向(例如靶材8的宽度方向。X方向)上配置磁体两端的磁极(N极、S极)的方式而固定于轭板12的上表面。此处的中心磁体142的极轴从内侧朝向外侧，且中心部分为空洞。具体而言，中心磁体142从外侧朝向中心部分依次为S极、N极、空洞的顺序，从中心部分朝向相反侧的外侧则依次为空洞、N极、S极的顺序。

也就是说，本实施方式中的中心磁体142及外周磁体144以极轴沿与靶材8的面平行的方向延伸的方式而配置在轭板12上(本发明的实施例)。另外，“极轴”是指通过磁体两端的磁极即N极与S极的线。

与将两磁体中的至少任一个的磁体144a、142a、144b(参照图5(a)、图6(a)。本发明的比较例)的磁极配置在与靶材8的面正交的方向(靶材8的厚度方向。Z方向)的情况(也就是极轴沿与靶材8的面正交的方向延伸的情况)相比，通过如此构成中心磁体142及外周磁体144，可以扩展泄漏到靶材8的表面8a上的磁力线11的侵蚀区域的宽度(参照图4(c)、图5(c)、图6(c))。

另外，图4(b)、图5(b)以及图6(b)分别表示图4(a)、图5(a)及图6(a)的磁体配置时泄漏到靶材上的磁力线的分布。上述磁力线的分布是使用通用的检测软件(COMSOALB公司生产的商品“COMSOLMULTI PHYSICS”)而检测得到的。

图4(c)、图5(c)及图6(c)是将横轴设为靶材表面的宽度方向(X方向)的位置、纵轴设为靶材表面上的磁通密度Br时，使用分别根据图4(b)、图5(b)及图6(b)的磁力线分布所得到的数值数据而绘制的图形。

在本实施方式中将磁通密度超过100高斯(Br＞100高斯)的区域假定为侵蚀区域，并确认该区域中靶材表面的宽度位置的最大值。结果，图4(c)为小于55mm，图5(c)为大于45mm，图6(c)为47mm左右。由此可知，图4(a)的磁体配置使侵蚀区域的宽度值最大，与其他磁体配置的情况相比，扩展了侵蚀区域的宽度。

在本实施方式中，与上述中心磁体142和外周磁体144的间隔W的情况相同，外周磁体144的高度h1和中心磁体142的高度h2确定为从靶材8侧俯视电极部9时该电极部9的直径的例如3.5～20％左右，优选6～12％左右。在本实施方式中，既可使h1＝h2的方式来形成外周磁体144和中心磁体142，也可使h1≠h2的方式来形成外周磁体144和中心磁体142。在本实施方式中，优选使h1＜h2的方式来形成外周磁体144和中心磁体142。

另外，本实施方式中所使用的“高度”是指距对象物的基端部分(轭板12的上表面)的高度(以下相同)。

《导磁板》

返回图4(a)，配置在中心磁体142与外周磁体144之间的导磁板16是用于提高靶材8的表面8a上的侵蚀区域的磁场强度的部件。在中心磁体142与外周磁体144之间设有导磁板16的情况下，侵蚀区域的磁场强度提高的理由并不一定明确。根据发明人的考虑，通过设置导磁板，首先在中心磁体142与外周磁体144之间形成磁力线通路。在此通过形成磁力线通路，中心磁体142及外周磁体144的各磁体内产生的磁路减弱。另一方面，中心磁体142与外周磁体144之间的磁路增强。结果，与未在中心磁体与外周磁体之间形成磁力线通路的磁体构造(例如参照图7(a))相比，能够提高靶材8上产生的磁场强度(具体而言，磁通密度曲线的顶端部分向上提高)(参照图4(c)、图7(c))。

另外，与上述图4(b)、图5(b)及图6(b)同样，图7(b)表示在图7(a)的磁体配置时泄漏到靶材上的磁力线的分布。与上述图4(c)、图5(c)及图6(c)同样，图7(c)是横轴设为靶材表面的宽度方向(X方向)的位置、纵轴设为靶材表面上的磁通密度Br时，使用根据图7(b)的磁力线分布所得到的数值数据而绘制的图形。

在本实施方式中，磁通密度超过100高斯(Br＞100高斯)的区域中的靶材表面的宽度位置的最大值为：图4(c)为小于55mm，图7(c)为小于57mm，大致相等。对此，确认到靶材宽度为大于10mm、大于25mm、40mm左右的各位置处的靶材表面的磁通密度的值。结果，在图4(c)中分别为270Gs、220Gs以及280Gs。在图7(c)中分别为200Gs、100Gs以及220Gs。由以上可知，与没有配置导磁板16(图7(a)的构造)的情况相比，在设有图4(a)的导磁板16的情况下，磁场强度增加。另外，作为参考，图8表示以同一尺度汇总图4(c)、图5(c)、图6(c)及图7(c)的各曲线。

返回图4(a)，本实施方式的导磁板16期望导磁率(μ2)例如为50以上、优选55以上、更优选60以上的材料来构成。导磁板16的构成材料既可是与轭板12的构成材料相同的材料，也可以是不同的材料构成。作为此种材料，可考虑例如不锈钢、Ni、NiRe合金、MnZnFeO等。在以导磁率μ2过小的材质来构成导磁板16的情况下，失去了设置导磁板16的意义。以导磁率μ2为50以上的材质构成导磁板16的情况下，靶材8表面的磁场不会受导磁板16的相对导磁率(k2)的影响，而中心磁体142与外周磁体144之间的中心区域(在表示靶材的宽度方向位置与磁通密度的关系的图表中向下凸出的部分)的磁通密度提高。

根据图9所示的图表可知，在导磁板16的相对导磁率k2为60以下(k2≤60)的情况下，随着构成导磁板16的材料的导磁率b增加，磁通密度的最小值及最大值均逐渐上升。

首先，当导磁板16的相对导磁率k2为1时(k2＝1)，无法发现导入导磁板16的效果。具体而言，从中心磁体142的N极发出的磁力线11的大部分进入中心磁体142的S极。因此，从外周磁体144的N极发出的磁力线11的大部分进入外周磁体144的S极。由此带来中心磁体142与外周磁体144之间的中心区域(图中向下凸出的部分。以下相同)的磁通密度降低。

接下来，当导磁板16的相对导磁率k2超过1时(k2＞1)，能够发现导入导磁板16的效果。具体而言，从中心磁体142的N极发出的磁力线11的一部分在导磁板16内部传输并进入外周磁体144的S极，从外周磁体144的N极出来，然后，通过外周磁体144的上方并进入中心磁体142的S极。在这样的机制中，中心磁体142与外周磁体144之间的中心区域的磁通密度提高。

相对于此，当导磁板16的相对导磁率k2超过60时(k2＞60)，即使导磁板16的导磁率μ2增加，也无法确认与之相伴的磁通密度的上升，在该实验例中相对导磁率k2为60的时刻磁通密度的上升达到顶点。

如图10所示，导磁板16的高度h3优选为外周磁体144的高度h1的60％以下(h3≤0.6·h1)。当h3超过h1的60％时，提高靶材8的表面8a所产生的侵蚀区域的磁场强度的效果减少，使用磁导板材料变得无用而导致不经济。另一方面，若h3相对于h1过低，则失去原本设置导磁板16的意义。因此，导磁板16的高度h3的下限优选为h1的40％左右(也就是(0.4·h1)≤h3)。

根据图11所示的图表，在图10所示的构造中，通过使h3变动为h1的10％、30％、50％，泄漏到靶材8表面的磁力线11的形状也发生变动，由此可知，靶材8表面的陷入方式改变。从图11的图表可知，可以得知50％的事例较好。即，在50％的事例中，在外周磁体144与中心磁体142之间，可以使磁力线11的形状中的凸部高均匀，与其他情况相比，能够均匀地侵蚀靶材8。

如上所述，在本实施方式中，通过改变导磁板16的材料导磁率μ2及高度h3其中一方或双方，能够进行磁力线11的形状的最佳化，尤其是外周磁体144与中心磁体142之间的中心区域(向下凸的区域)的磁通密度值的调整(改变向下凸的程度)。因此，通过改变导磁板16的材料导磁率μ2或高度h3这样比较简单的设计变更，不需要特意改变磁体的尺寸或排列而能够实现磁力线11的形状的最佳化。

返回图10，在本实施方式中，也可在外周磁体144及中心磁体142的各基端部分设置阶梯差(dh1。等于dh2-dh3，详见后述)。也就是说，也可以外周磁体144与中心磁体142的各基端部分相对于厚度方向产生阶梯差的方式来配置中心磁体142与外周磁体144。由此，与导磁板16的配置相配合，能够使靶材8的表面附近产生的磁力线11的凹凸形状最佳化。具体而言，将磁力线11的凹凸形状中的凹部的高度向凸部的高度侧抬高，能够有助于形成均匀的磁场。

在本实施方式中，阶梯差dh1只要在外周磁体144的高度h1的10％以上即可，优选为10～30％左右。

根据图12所示的图表可知，在图10所示的构造中，通过使dh1变为0％、20％、60％、80％，泄漏到靶材8表面的磁力线11的形状变动，由此靶材8表面的陷入方式也改变。根据图12的图表可知，20％的事例为较好的。也就是说，在20％的事例中，使磁力线11的形状在外周磁体144与中心磁体142之间获得均匀的凸部的高度，能够均匀地侵蚀靶材8。

返回图10。在本实施方式中，在中心磁体142与导磁板16、外周磁体144与导磁板16、的各基端部分设置阶梯差。通过在中心磁体142及导磁板16的各基瑞部分设置阶梯差(dh2)，能够使靶材8表面的陷入深度在整个陷入区域内均匀。通过在外周磁体144及导磁板16的各基端部分设置阶梯差(dh3)，能够获得与设置上述阶梯差(dh2)的情况相同的效果。阶梯差dh2与阶梯差dh3例如均为2～8mm。

《溅射成膜方法》

接着，参照图1～图3，说明通过具备上述磁场产生装置10的溅射装置1的成膜顺序的一例。

在将溅射装置1的真空室2内真空排气之后，将成膜对象物5搬运至真空室2内，以与背板6上配置的靶材8相对方式而保持在基板支架4上。作为靶材8可使用例如Al、Si、Nb等金属靶材。向真空室2导入溅射气体并使真空室2内达到规定的压力。作为溅射气体例如为Ar气体等。另外，也可向溅射气体添加反应性气体(例如氧气)而进行反应性溅射。

当从电源3经由电极部9而向背板6上的靶材8供给电力(DC电)时，在真空室2内产生放电，靶材8发生溅射，在成膜对象物5上堆积例如Al膜。

在规定的时间成膜后，停止供给电力与溅射气体，将真空室2内真空排气，然后，从真空室2内取出成膜结束后的成膜对象物5。

在本实施方式中，在溅射成膜时，若通过使电极部9的磁场产生装置10工作，则在靶材8的成膜对象物5侧的表面附近产生规定形状的磁力线11。根据所产生的磁力线11所形成的磁场而形成的靶材8附近的磁场以及由电源3接通而得到的电力，靶材8与成膜对象物5之间生成高密度等离子体，使靶材8溅射。当溅射粒子到达成膜对象物5的表面时，在其表面上成长薄膜。

《作用效果》

在本实施方式中，在设置于真空室2内的背板6的背面侧配置电极部9，该电极部9包括特定构造的磁场产生装置10。该磁场产生装置10在作为基底部件的轭板12上表面配置有具备多个独立的磁体的磁体构造体14。磁体构造体14包括以与靶材8的面平行的方向(X方向)上配置磁体两端的磁极的方式而固定在轭板12的上表面上的中心磁体142及外周磁体144，并且，在中心磁体142与外周磁体144之间配置有导磁板16。具备如此构成、配置的特定的磁体构造体14。

中心磁体142和外周磁体144均以使磁极配置在与靶材8的面平行的方向的两端的方式而固定于轭板12上表面，从而与两磁体中至少一者的磁体将磁极配置在与靶材8的面正交的方向(Z方向)上的情况相比，能够扩大泄漏到靶材8的表面8a上的磁力线11的侵蚀区域的宽度。由此，可以提升靶材8的外周部分的利用率。具体而言，可以将外周部分的利用率提升3～5％左右。

通过在中心磁体142与外周磁体144之间配置导磁板16，首先在中心磁体142与外周磁体144之间形成磁力线通路，在此通过形成磁力线通路，可以增强中心磁体142与外周磁体144之间产生的磁路。其结果，与中心磁体142与外周磁体144之间未形成磁力线通路的磁体构造相比，能够提高靶材8上生成的磁场强度。由此，能够提高靶材8的厚度方向的利用率。具体而言。厚度方向的利用率提高10～15％左右。

即，根据本实施方式，可将靶材整体的利用率提升30％至40％左右以上。

《其他方式》

为了方便理解上述发明而记载了以上说明的实施方式，并不用于限定上述发明。因此，上述实施方式中公开的各要件也包括属于上述发明的技术范围内的全部的变更设计或等同物。

作为溅射装置并不限定于上述结构，例如也可适用于国际公开2004/108979或国际公开2004/108980等所示的旋转式溅射装置。此种旋转式的溅射装置在真空室内将圆筒状的基板支架配置为可旋转，并在其周围的一个或多个位置设置靶材及电极部(溅射源)以及等离子体源，一边使基板支架旋转(自转)，一边对保持在基板支架的外周面上的作为成膜对象物的基板，反覆进行溅射处理和等离子体处理，从而在基板上层叠多层具有目标膜厚的单层薄膜而形成多层膜。

在该情况下，进行溅射处理的溅射源可由具备二个磁控溅射电极的双阴极型来构成。在各电极的一端侧表面上保持金属靶材，而在另一端侧配置本实施方式的磁场产生装置10。另外，在各电极的另一端侧上除了磁场产生装置10以外还可经由作为电力控制机构的变压器连接作为电力供给机构的交流电源，并构成为向各电极施加交流电压。

当基板支架围绕中心轴转一圈时，进行一次溅射处理与等离子体处理，由此，在基板上形成带有平均0.01nm～1.5nm左右的膜厚的超薄膜。在每次基板支架旋转时重复进行该处理，从而可在超薄膜之上堆积下一超薄膜，在基板上形成带有数nm～数百nm左右的目标膜厚的单层薄膜。通过层叠多个该单层薄膜而形成多层膜。本发明也可有效适用于此种旋转式磁控溅射装置。

符号说明

1-溅射装置

2-真空室(真空槽)

3-电源

4-基板支架

5-成膜对象物

6-背板

7-阴极绝缘部件

8-靶材

9-电极部(磁控管阴极)

10-磁场产生装置

11-磁力线

12-轭板(基盘)

14-磁体构造体

142-中心磁体(第二磁体)

144-外周磁体(第一磁体)

16-导磁板(磁场分布改变部件)

Claims (6)

1.一种磁场产生装置，其配置于靶材的背面并在所述靶材的表面根据磁力线产生磁场，所述磁场产生装置的特征在于，

包括：环状的第一磁体，其将极轴保持在与所述靶材的面平行的方向上；

第二磁体，其配置于所述第一磁体的内侧并将极轴保持在与所述第一磁体的极轴的方向平行的方向上；

导磁性的基盘，其从背面支承所述第一磁体以及所述第二磁体；以及

磁场分布改变部件，其改变所述靶材的表面的磁场分布，

所述第二磁体由环状磁体构成，

所述第一磁体以及所述第二磁体两者均由磁体集合体构成，且该磁体集合体将多个小磁体以一磁极朝向外侧面侧且另一磁极朝向内侧面侧的方式排列而成，

所述磁场分布改变部件配置在所述第一磁体以及所述第二磁体之间，并由所述基盘从背面支承所述磁场分布改变部件。

2.如权利要求1所述的磁场产生装置，其中，

所述小磁体是底面形状为四边形、三角形或扇形的柱体。

3.如权利要求1或2所述的磁场产生装置，其中，

所述磁场分布改变部件的高度为所述第一磁体的高度的40～60％。

4.如权利要求1或2所述的磁场产生装置，其中，

所述磁场分布改变部件由导磁率为50以上的材料构成。

5.一种磁控管阴极，其具有配置于靶材的背面并在所述靶材的表面根据磁力线产生磁场的磁场产生装置，所述磁控管阴极的特征在于：

所述磁场产生装置包括：环状的第一磁体，其将极轴保持在与所述靶材的面平行的方向上；

第二磁体，其配置于所述第一磁体的内侧并将极轴保持在与所述第一磁体的极轴的方向平行的方向上；

导磁性的基盘，其从背面支承所述第一磁体以及所述第二磁体；以及

磁场分布改变部件，其改变所述靶材的表面的磁场分布，

所述第二磁体由环状磁体构成，

所述第一磁体以及所述第二磁体两者均由磁体集合体构成，且该磁体集合体将多个小磁体以一磁极朝向外侧面侧且另一磁极朝向内侧面侧的方式排列而成，

所述磁场分布改变部件配置在所述第一磁体以及所述第二磁体之间，并由所述基盘从背面支承所述磁场分布改变部件。

6.一种具备磁控管阴极的溅射装置，其特征在于：

所述磁控管阴极具有配置于靶材的背面并在所述靶材的表面根据磁力线产生磁场的磁场产生装置，

所述磁场产生装置包括：环状的第一磁体，其将极轴保持在与所述靶材的面平行的方向上；

第二磁体，其配置于所述第一磁体的内侧并将极轴保持在与所述第一磁体的极轴的方向平行的方向上；

导磁性的基盘，其从背面支承所述第一磁体以及所述第二磁体；以及

磁场分布改变部件，其改变所述靶材的表面的磁场分布，

所述第二磁体由环状磁体构成，

所述第一磁体以及所述第二磁体两者均由磁体集合体构成，且该磁体集合体将多个小磁体以一磁极朝向外侧面侧且另一磁极朝向内侧面侧的方式排列而成，

所述磁场分布改变部件配置在所述第一磁体以及所述第二磁体之间，并由所述基盘从背面支承所述磁场分布改变部件。

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