CN110859041A - 成膜方法及成膜装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的成膜方法通过在靶的背面侧配置被构造为能够沿与所述靶的背面平行的第一方向移动的多个磁路的同时，在所述靶的正面侧配置基板，并且利用磁控溅射法来进行成膜，其中各磁路具备：环状磁铁；和中心磁铁，配置在该环状磁铁的内侧，所述中心磁铁的与所述靶的背面相对的面的极性与所述环状磁铁的极性不同，在所述靶的正面侧，由所述磁路产生的磁场中的与所述基板的正面垂直的成分为0的磁场在所述环状磁铁与所述中心磁铁之间形成为环状，所述磁路在所述第一方向上以第一移动距离L1和与所述第一移动距离L1不同的第二移动距离L2摇动，控制所述L1和所述L2在所述磁路移动的单位时间内所占的比率。

Description

成膜方法及成膜装置
技术领域
本发明涉及一种有助于靶的长寿命化的成膜方法及成膜装置。
本申请基于2018年6月26日在日本申请的专利申请2018-121131号要求优先权，并且在此援引其内容。
背景技术
一直以来，在以液晶显示器(LCD)或有机EL显示器(OELD)为代表的平板显示器及薄膜太阳能电池等中使用透明电极。作为透明电极，使用以ITO膜(Indium Tin OxideFilm，氧化铟锡薄膜)为代表的氧化物类透明导电膜(TCO膜：transparent conductivefilm，透明导电膜)。特别是，伴随显示器的大屏幕化，作为在大面积的玻璃基板上以均匀的膜厚连续形成透明导电膜的装置，提出磁控溅射装置(以下，称为溅射装置)。
该溅射装置具备配置在靶的背面侧的多个磁路，通过在靶的正面侧配置基板并利用由所述磁路产生的磁场来在靶正面附近产生等离子体而进行成膜。
但是，上述溅射装置例如具有以下问题A及B。
(问题A)在使用ITO靶进行成膜时，靶的正面产生未被溅射而残留有靶构成材料的区域即所谓的结瘤。
(问题B)在靶的正面上被溅射的区域即所谓的溅蚀区域中产生挖除量的分布，且产生挖除量局部较大的部位。
本发明人已经在专利文献1中公开了解决问题A的方案。
上述问题B处于尚未找出解决对策的状况。问题B是指例如像图5所示那样在溅蚀区域中产生挖除量局部较大的部位α1、α2的现象。在图5所示的图表中，横轴表示靶的短边方向的位置，纵轴表示靶的挖除量[％]。在图5中，将靶的初始正面表示为挖除量为0[％]，将挖除量最大的部位α2表示为-100[％]。
该挖除量局部较大的部位决定靶寿命。即，除了挖除量局部较大的部位，在尚有充分的靶构成材料残留的状况下，也需要更换新靶。这将导致靶利用效率的下降，并且随着靶更换，导致需要开放成膜腔室内部大气的维护次数的增加等，因此成为增加制造成本的原因之一。因此，期待开发能够在挖除量局部较大的部位抑制挖除量的成膜方法及成膜装置。
专利文献1：日本专利第5145020号公报
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的是提供一种能够在挖除量局部较大的部位抑制挖除量的成膜方法及成膜装置。
本发明的第一方式的成膜方法在靶的背面侧配置被构造为能够沿与所述靶的背面平行的第一方向移动的多个磁路，并且在所述靶的正面侧配置基板且利用磁控溅射法进行成膜，其中，各磁路具备：环状磁铁；和中心磁铁，配置在该环状磁铁的内侧，所述中心磁铁的与所述靶的背面相对的面的极性与所述环状磁铁的极性不同，在所述靶的正面侧，由所述磁路产生的磁场中的与所述基板的正面垂直的成分为0的磁场在所述环状磁铁与所述中心磁铁之间形成为环状，所述磁路在所述第一方向上以第一移动距离L1和与所述第一移动距离L1不同的第二移动距离L2摇动，控制所述L1和所述L2在所述磁路移动的单位时间内所占的比率。
本发明的第一方式的成膜方法也可以如下：所述靶为角板型且呈以所述第一方向为短边、以与该第一方向正交的方向为长边的矩形状，在所述靶中被溅射的溅蚀区域由沿与所述第一方向正交的方向延伸的直线状的两条直边部和将所述直边部的端部彼此相连的半圆弧状的角部构造，选择所述L1的大小，使得在处于相邻位置的溅蚀区域的宽度方向上，所述溅蚀区域的直边部彼此间至少具有重叠部位。
本发明的第一方式的成膜方法也可以如下：所述靶为角板型且呈以所述第一方向为短边、以与该第一方向正交的方向为长边的矩形状，在所述靶中被溅射的溅蚀区域由沿与所述第一方向正交的方向延伸的直线状的两条直边部和将所述直边部的端部彼此相连的半圆弧状的角部构造，选择所述L2的大小，使得在处于相邻位置的溅蚀区域的宽度方向上，所述溅蚀区域的直边部彼此间至少具有重叠部位。
本发明的第一方式的成膜方法也可以如下：当所述磁路在所述靶的正面产生600高斯以上的磁场，并且将氧化物类透明导电材料作为所述靶使用时，将由关系式{L2/(L1+L2)}×100表示的所述比率设在2.5以上且20以下的范围内。
本发明的第一方式的成膜方法也可以如下：所述磁路被构造为能够沿与所述第一方向交叉的第二方向移动。
本发明的第二方式的成膜装置在靶的背面侧配置有被构造为能够沿与所述靶的背面平行的第一方向移动的多个磁路，并且在所述靶的正面侧配置基板且利用磁控溅射法来进行成膜，各磁路具备：环状磁铁；和中心磁铁，配置在该环状磁铁的内侧，所述中心磁铁的与所述靶的背面相对的面的极性与所述环状磁铁的极性不同，在所述靶的正面侧，由所述磁路产生的磁场中的与所述基板的正面对应的垂直成分为0的磁场在所述环状磁铁与所述中心磁铁之间形成为环状，所述磁路在所述第一方向上以第一移动距离L1和与所述第一移动距离L1不同的第二移动距离L2摇动，所述成膜装置具备控制装置，所述控制装置控制所述L1和所述L2在所述磁路移动的单位时间内所占的比率。
对于本发明的第一方式的成膜方法来说，磁路在第一方向上以第一移动距离L1和与第一移动距离L1不同的第二移动距离L2摇动，控制L1和L2在磁路移动的单位时间内所占的比率。由此，能得到在溅蚀区域中的挖除量局部较大的部位控制挖除量的成膜方法。因此，本发明的第一方式的成膜方法能够实现靶的长寿命化(提高利用效率)，还能降低维护次数，有助于控制成膜成本。
对于本发明的第二方式的成膜装置来说，磁路在第一方向上以第一移动距离L1和与第一移动距离L1不同的第二移动距离L2摇动，所述成膜装置具备控制装置，该控制装置控制L1和L2在磁路移动的单位时间内所占的比率。由此，得到能实现上述成膜方法的成膜装置。即，本发明的第二方式的成膜装置能够在溅蚀区域中的挖除量局部较大的部位实现挖除量的控制。因此，本发明有助于提供能够通过靶的长寿命化(提高利用效率)及维护次数的降低来控制成膜成本的成膜装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式的磁控溅射装置的大致结构图。
图2是表示溅射装置的主要部分的剖面图。
图3是磁场施加装置的俯视图。
图4是表示在将磁场施加装置的单程移动距离L设定为L＝A+B-γ/2时的溅蚀剖面形状的说明图。
图5是表示产生挖除量局部大的部位α1、α2的状态的图表。
图6是表示靶正面位置与B⊥O位置之间的关系的图，是表示靶正面位置和B⊥O位置彼此重叠的位置PC1～PC4的说明图。
图7是表示图6所示的位置PC1～PC4与在靶(ITO)面上产生等离子体的位置之间的关系的说明图。
图8A是表示实施例1中的靶宽度方向位置与在图8B所示的线A-A示出的位置(直边部)上测量的挖除量之间的关系的说明图。
图8B是表示图8A所示的位置PC1～PC4与在靶(ITO)面上产生等离子体的位置之间的关系的说明图。
图9A是表示实施例2中的靶宽度方向位置与图9B所示的线B-B示出的位置(直边部)上测量的挖除量之间的关系的说明图。
图9B是表示图9A所示的位置PC1～PC4与在靶(ITO)面上产生等离子体的位置之间的关系的说明图。
图10A是表示实施例3中的靶宽度方向位置与在图10B所示的线C-C示出的位置(角部)上测量的挖除量之间的关系的说明图。
图10B是表示图10A所示的位置PC1～PC4与在靶(ITO)面上产生等离子体的位置之间的关系的说明图。
图11是表示直边部和角部上的摇动比与残余厚度之间的关系的图表。
图12是表示直边部上的摇动比与挖除量之间的关系的图表。
图13是表示角部上的摇动比与挖除量之间的关系的图表。
图14是表示直边部上的应用本发明前后的靶宽度方向位置与挖除量之间的关系的说明图。
具体实施方式
下面，使用附图对本发明的实施方式的成膜装置及成膜方法进行说明。此外，在各图中对相同的结构使用相同的附图标记，并对重复部分省略其详细说明。
(成膜装置)
图1是表示本发明的实施方式的成膜装置(磁控溅射装置)的大致结构图。
图1所示的成膜装置10为直列式溅射装置。成膜装置10具备：装入室11，从大气气氛被投入基板W，并且具有能够减压的内部空间；成膜室12，具有在减压气氛中对基板W进行期望的溅射成膜的内部空间；和取出室13，具有用于将溅射成膜后的基板W取出到大气气氛中的内部空间。
在装入室11及取出室13中连接有旋转泵等的粗抽排气装置41、43，在成膜室12中连接有涡轮分子泵等的高真空排气装置42。
在成膜装置10中，立式支撑基板W并运入到装入室11中，并且利用粗抽排气装置41进行排气以使装入室11的内部空间成为真空气氛。接着，向利用高真空排气装置42进行高真空排气的成膜室12的内部空间运送基板W，进行成膜处理。成膜后的基板W经由被粗抽排气装置43排气的取出室13运出到外部。
在成膜室12中连接有供给由Ar等惰性气体形成的溅射气体的气体供给装置44。此外，也可以从气体供给装置44供给O2等的反应性气体。
此外，成膜装置10具备控制装置CONT。控制装置CONT控制粗抽排气装置41、43、高真空排气装置42、气体供给装置44、后述的电动机45、生成等离子体的电源(高频电源)和各种阀等的构造成膜装置10的装置的驱动。
图2是表示图1所示的成膜装置10的主要部分的剖面图。
如图2所示，在成膜室12的内部空间中，在成膜室12的宽度方向上的一个壁面37侧立式配置有由未图示的基板保持装置保持的基板W。
在图2中，箭头F表示运送基板W的方向。另外，在另一个壁面39侧，与基板W的正面W1大致平行地立式配置有溅射阴极机构20。由此，如后述，基板W的正面W1和靶22的正面(溅射面)22a相对配置。
基板W例如适当使用由石英、树脂(塑料、塑料膜)或玻璃等形成的俯视大致矩形状的基板。基板W立式保持在基板保持装置(未图示)中。在基板保持装置中连结有未图示的运送装置，通过该运送装置在沿基板W的长边方向(X方向：参照箭头F)的方向上运送基板W。
溅射阴极机构20具备靶22和磁场施加装置26。
靶22具有俯视矩形的形状，并且以使靶22的短边方向(X方向)与基板W的运送方向(长边方向)一致的方式配置。另外，靶22在靶22的正面22a与基板W的正面W1之间隔开规定的间隔与基板W相对配置。
靶22的母材只要由形成氧化物类透明导电膜(TCO膜)的规定材料构造，则不受特别限制。在ITO类透明导电膜形成于基板上时，仅由In2O3构造靶22，或者通过在In2O3中添加规定材料而成的材料来构造靶22。另外，在形成由ZnO类或SnO2类构造的透明导电膜时，可以仅由ZnO或SnO2构造靶22的母材，或者也可以通过在ZnO或SnO2中添加规定材料而成的材料来构造靶22的母材。
靶22的背面通过铟等的焊接材而粘接在衬板30上。靶22在衬板30的背面上的外周部分通过绝缘板38安装在成膜室12的壁面39上。并且，靶22通过衬板30与未图示的外部电源连接，并且被保持为负电位(阴极)。
(磁场施加装置)
图3是磁场施加装置的俯视图。
如图2和图3所示，在成膜室12的外方，在衬板30的背面侧配置有磁场施加装置26。磁场施加装置26为朝向靶22的正面22a侧施加磁场的装置，具备多个磁路32a、32b和连结各磁路32a、32b的连结部件27。
各磁路32a、32b具备多个磁轭36a、36b。各磁轭36a、36b为具有高透磁率的板状部件，并且被配置为磁轭的正面与衬板30的背面平行。
在磁轭36a、36b的正面上配置有环状磁铁33a、33b和中心磁铁34a、34b，该环状磁铁33a、33b由永久磁铁形成，该中心磁铁34a、34b由在该环状磁铁33a、33b的内侧隔开规定间隔配置的永久磁铁形成。环状磁铁33a、33b在俯视观察时具有椭圆形状，并且被配置为环状磁铁33a、33b的短轴方向(X方向：第一方向)与基板W的运送方向(箭头F方向)一致。中心磁铁34a、34b为棒状，并且在环状磁铁33a、33b的短轴方向的中央部被配置为中心磁铁34a、34b的长边方向与环状磁铁33a、33b的长轴方向一致。
环状磁铁33a、33b和中心磁铁34a、34b被构造为衬板30侧的正面极性互不相同。即，在环状磁铁33a、33b的正面极性为N极的情况下，中心磁铁34a、34b的正面极性被设定为S极。在环状磁铁33a、33b的正面极性为S极的情况下，中心磁铁34a、34b的正面极性被设定为N极。此外，在本实施方式中，环状磁铁33a、33b的正面极性被设定为N极，中心磁铁34a、34b的正面极性被设定为S极。
通过各环状磁铁33a、33b及中心磁铁34a、34b，来产生图2所示的用磁力线g表示的山型磁场。具体而言，从环状磁铁33a、33b的正面延伸的磁力线g泄漏到靶22的正面22a，并且向中心磁铁34a、34b的正面入射。并且，通过以磁力线g为中心生成等离子体，并且使由该等离子体激发的溅射气体离子与靶22的正面22a碰撞，从而成膜材料的粒子从靶22的正面22a飞翔。
此时，在环状磁铁33a、33b与中心磁铁34a、34b之间的靶22的正面22a上，产生由各磁路32a、32b产生的磁场中的与基板W的正面W1垂直的成分为0(水平成分最大)的环状磁场p，由该磁场p生成的等离子体为在磁力线g的内侧生成的等离子体中的密度最高的等离子体。虽然利用等离子体对靶22的正面22a进行溅射，但尤其利用上述密度最高的等离子体以最多的挖除量对靶22的正面22a进行溅射。
另一方面，在磁轭36a、36b的背面上安装有连结各磁路32a、32b的连结部件27。连结部件27与电动机45连接，并且控制装置CONT控制电动机45的操作，从而磁场施加装置26相对于靶22能够相对移动。具体而言，磁场施加装置26被构造为能够沿与靶22的背面平行的X方向(第一方向)即环状磁场p的短轴方向摇动。此外，磁场施加装置26被构造为也能够沿与X方向正交的Y方向(第二方向)即环状磁场p的长轴方向摇动。此外，在X方向及Y方向上，磁场施加装置26的宽度被设为小于靶22的宽度，并被设为不会对靶22以外进行溅射。
特别是，通过控制装置CONT控制电动机45，电动机45在X方向上使磁路32a、32b以第一移动距离L1和与第一移动距离L1不同的第二移动距离L2摇动(后述)。此外，控制装置CONT以控制L1和L2在磁路32a、32b移动的单位时间所占的比率的方式驱动电动机45。
在此，如果将由各磁路32a、32b产生的磁场p的短轴方向的直径设为A，将由相邻的磁路32a、32b分别产生的磁场p之间的在X方向上的距离设为B，将利用由磁场p生成的等离子体对靶22进行溅射的在X方向的宽度(溅蚀区域)设为γ(参照图2)，则磁场施加装置26的在X方向上的单程移动距离L被设定为L＝A+B±γ/2。“单程移动距离”L为摇动幅度，是指由电动机45往复移动的磁场施加装置26的移动路径中的只在一方向上的移动距离即只在单程中的移动距离。换言之，是指在磁场施加装置26的往复移动路径中，例如从图2的朝向左向的移动开始的始点至图2的朝向左向的移动停止的终点为止的移动距离。同样，“单程移动距离L”是指从图2的朝向右向的移动开始的始点至图2的朝向右向的移动停止的终点为止的移动距离。
由此，如果磁场施加装置26从X方向上的始点单程移动至终点，则磁场p至少经过两次以上靶22的中央部22c。
此外，在磁路32a、32b在靶22的正面22a上产生600高斯以上的磁场，并且靶22的母材(成膜材料)为形成氧化物类的透明导电膜(TCO膜)的期望的材料的情况下，上述溅蚀区域γ的在X方向的宽度为40mm左右。即，溅蚀区域γ的宽度以磁场p为中心在X方向上为±20mm左右。
图4表示相当于图2的剖面图，是表示在将磁场施加装置26的单程移动距离L设定为L＝A+B-γ/2时的溅蚀剖面形状的说明图。
此外，图4的上半部(a)是表示环状磁场p的俯视图。图4的下半部(b)表示由环状磁场p的移动生成的溅蚀剖面形状。图4的下半部(b)所描绘出的三角形表示由停止磁场施加装置26时的磁场p生成的溅蚀剖面形状。即，溅蚀剖面形状在磁场p的中心位置上最深，并且随着远离中心位置变浅。该三角形的在X方向上的宽度γ表示利用由垂直成分为0的磁场p产生的等离子体对靶进行溅射的溅蚀区域。
如图4所示，在靶22的正面22a中，对磁场p或溅蚀区域γ的轨迹所经过的区域进行溅射。此时，由于将磁场施加装置26的单程移动距离L设定为L＝A+B-γ/2，因此磁场P至少经过一次以上靶22的正面22a(在X方向的两端部为一次，在中央部22c为两次)。在此，靶22的正面22a中的X方向的两端部(两个端部)与磁场施加装置26的单程移动中的始点及终点对应。
具体而言，在磁场p经过两次的区域及磁场p经过一次且溅蚀区域γ经过两次的区域被溅射至深度D1。另外，在磁场p经过一次的区域被溅射至深度D2(D2＜D1)。
但是，可知现实中未必得到如图4所示的溅蚀区域γ与溅蚀深度(挖除量)之间的关系。
图5是表示产生挖除量局部较大的部位α1、α2的状态的图表。
在图5的图表中，横轴表示靶的短边方向的位置，纵轴表示靶的挖除量。从图5中，挖除量的平均值在-3.5-4.0的范围内，与此相对地观测到两个挖除量局部较大的部位α1、α2。
图6是表示靶正面位置(TG正面位置)与B⊥O位置(B⊥O线)之间的关系的图，是表示靶正面位置与B⊥O位置重叠的位置PC1～PC4的说明图。图6中的“小黑三角形”是指表示该三角形的位置上的“局部磁场方向”。
在图6中，“TG正面位置”是指靶正面位置，“B⊥O线”是指B⊥O位置。
在图6中，“TG正面位置”与“B⊥O线”重叠(相交)的位置为PC1～PC4，相当于图4的上半部(a)所示的生成“环状磁场p”的位置。
图7是表示图6所示的位置PC1～PC4与在靶(ITO)面上产生等离子体的位置之间的关系的说明图，是俯视观察靶22的正面22a的俯视图。如图7所示，利用由“环状磁场p”产生的等离子体(标记为“等离子体”)对靶(ITO)进行溅射的溅蚀区域以具有与等离子体同样的形状的方式由直边部和角部构造。相当于该直边部的位置分别为图6所示的PC1～PC4。
本发明人着眼于图6及图7所示的位置PC1～PC4改变磁路的摇动幅度来对靶的挖除量进行了评价。在实验例1和实验例2中进行了直边部的评价。在实验例3中进行了角部的评价。
(实验例1)
图8A是表示实验例1中的靶的宽度方向的位置与在图8B所示的线A-A示出的位置(直边部)测量到的挖除量之间的关系的说明图。
图8A示出在将位置PC1～PC4上的各溅蚀区域设定为PW1、PW2、PW3、PW4时，相互邻接的两个溅蚀区域产生彼此重叠的区域的情况。在此，将磁路的摇动幅度设定为70mm。
图8B是相当于图7的图，是表示图8A所示的位置PC1～PC4与在靶(ITO)面上产生等离子体的位置之间的关系的说明图。
图8A的纵轴上的挖除量[％]表示的是，将靶的初始正面上的挖除量表示为0[％]、将挖除量最大的部位α2上的挖除量表示为-100[％]时的比率。
在图8A中示出四个剖面线区域。四个剖面线区域的各个中心(点划线)与位置PC1～PC4对应。四个剖面线区域为因磁场施加装置26沿与靶22的背面平行的X方向(第一方向)即环状磁场p的短轴方向摆动而产生的溅蚀区域PW1～PW4。
另外，在图8A中，附图标记Δ12表示溅蚀区域PW1和PW2所重叠的区域。附图标记Δ23表示溅蚀区域PW2和PW3所重叠的区域。附图标记Δ34表示溅蚀区域PW3和PW4所重叠的区域。
在实验例1中，如图1及图2所示，在衬板30上安装有短边方向的宽度为300mm的ITO膜用靶22，进行成膜室12、装入室11及取出室13内的真空排气。并且，向成膜室12(参照图1)内导入5mTorr的Ar气体，并且使磁场施加装置摇动的同时使用直流电源施加电力密度为4W/m2的电压来进行成膜。
由图8A所示的结果可知，在溅蚀区域PW1和PW2所重叠的区域Δ12及溅蚀区域PW3和PW4所重叠的区域Δ34中，产生如图5所示的挖除量局部较大的部位α1、α2。即，可知无法解决上述问题B(在溅蚀区域上产生挖除量分布且生成挖除量局部较大的部位的问题)。
但是，在实验例1中确认到，由于设置有溅蚀区域PW2和PW3所重叠的区域Δ23，因此能够解决上述问题A(在靶的正面产生未被溅射而残留有靶构成材料的区域即所谓结瘤的问题)。
(实验例2)
图9A是表示实验例2中的靶的宽度方向的位置与在图9B所示的线B-B示出的位置(直边部)测量到的挖除量之间的关系的说明图。
图9A表示在将位置PC1～PC4上的各溅蚀区域定义为PW1、PW2、PW3、PW4时，未设置相互邻接的两个溅蚀区域彼此重叠的区域的情况。在此，磁路的摇动幅度被设定为40mm。
图9B是相当于图7的图，是表示图9A所示的位置PC1～PC4与在靶(ITO)面上产生等离子体的位置之间的关系的说明图。
图9A的纵轴上的挖除量[％]表示的是，将靶的初始正面上的挖除量表示为0[％]、将挖除量最大的部位α2上的挖除量表示为-100[％]时的比率。
在图9A中示出四个剖面线区域。四个剖面线区域的各个中心(点划线)与位置PC1～PC4对应。四个剖面线区域为因磁场施加装置26沿与靶22的背面平行的X方向(第一方向)即环状磁场p的短轴方向摆动而产生的溅蚀区域PW1～PW4。
另外，在图9A中，附图标记Δ12表示溅蚀区域PW1和PW2相接的区域。附图标记Δ23表示溅蚀区域PW2和PW3相隔的区域。附图标记Δ34表示溅蚀区域PW3和PW4相接的区域。
实验例2与实验例1同样，如图1及图2所示，在衬板30上安装有短边方向的宽度为300mm的ITO膜用靶22，进行成膜室12、装入室11及取出室13内的真空排气。并且，向成膜室12(参照图1)内导入5mTorr的Ar气体，并且使磁场施加装置摇动的同时使用直流电源施加电力密度为4W/m2的电压来进行成膜。
由图9A所示的结果确认到，在溅蚀区域PW1和PW2相接的位置Δ12附近以及溅蚀区域PW3和PW4相接的位置Δ34附近产生上述问题A(在靶的正面产生未被溅射而残留有靶构成材料的区域即所谓结瘤的问题)。
另外，在实验例2中确认到，由于设置有溅蚀区域PW2和PW3相隔的区域D23，因此无法解决上述问题A(在靶的正面产生未被溅射而残留有靶构成材料的区域即所谓结瘤的问题)。
(实验例3)
图10A是表示实验例3中的靶的宽度方向的位置与在图10B所示的线C-C示出的位置测量到的挖除量之间的关系的说明图。
图10A是表示在将位置PC5、PC6上的各溅蚀区域定义为PW5、PW6时未设置相互邻接的两个溅蚀区域彼此重叠的区域的情况。在此，磁路的摇动幅度被设定在70mm。
图10B是相当于图7的图，是表示图10A所示的位置PC5、PC6与在靶(ITO)面上产生等离子体的位置之间的关系的说明图。
图10A的纵轴上的挖除量[％]表示的是，将靶的初始正面上的挖除量表示为0[％]、将挖除量最大的部位表示为-100[％]时的比率。
在图10A中示出两个剖面线区域。两个剖面线区域的各个中心(点划线)与位置PC5、PC6对应。两个剖面线区域为因磁场施加装置26沿与靶22的背面平行的X方向(第一方向)即环状磁场p的短轴方向摇动而产生的溅蚀区域PW5、PW6。
另外，在图10A中，附图标记D56表示将溅蚀区域PW5和PW6相隔的区域。
实验例3与实验例1同样，如图1及图2所示，在衬板30上安装有短边方向的宽度为300mm的ITO膜用靶22，进行成膜室12、装入室11及取出室13内的真空排气。并且，向成膜室12(参照图1)内导入5mTorr的Ar气体，并且使磁场施加装置摇动的同时使用直流电源施加电力密度为4W/m2的电压来进行成膜。
由图10A所示的结果确认到，在溅蚀区域PW5和PW6的作为各区域的中心的位置PC5、PC6附近产生挖除量大的部位。
还可知PC5、PC6附近即角部中的挖除量大的部位(-7.5～-10)的挖除量与在前述的实验例1及实验例2中观测到的直边部中的局部挖除量(-5.5～-6)大50％左右。
另外，在实验例3中确认到，由于存在将溅蚀区域PW5和PW6相隔的区域D56，因此存在上述问题A(在靶的正面产生未被溅射而残留有靶构成材料的区域即所谓结瘤的问题)。
在上述实验例1～3中均未改变摇动幅度，即未改变多个摇动幅度在磁路移动的单位时间所占的比率(以下，称为摇动比)。即，通过将摇动幅度设为期望的规定值来评价靶的挖除量。
换言之，关于实验例1，通过将磁路的摇动幅度设定为70mm的规定值来得到图8A所示的结果。关于实验例2，通过将磁路的摇动幅度设定为40mm的规定值来得到图9A所示的结果。关于实验例3，通过将磁路的摇动幅度设定为70mm的规定值来得到图10A所示的结果。
(实验例4)
在实验例1～3的评价结果基础上，在实验例4中，在0％～30％的范围内改变40mm摇动幅度(第一移动距离L1)在磁路移动的单位时间所占的比率(摇动比、40mm摇动比率)，从而评价靶的残余厚度。
此外，关于摇动比，相对于0％～30％的40mm摇动比率，剩余的100％～70％为磁路的摇动幅度(第二移动距离L2)为70mm的70mm摇动比率。
即，在实验例4的成膜方法中，通过在X方向上使磁路32a、32b以70mm(第一移动距离L1)和40mm(第二移动距离L2)摇动，从而控制磁路32a、32b移动的单位时间内所占的70mm摇动比率和40mm摇动比率。
在此，靶的残余厚度为靶的(溅射前的初始)板厚除以(溅射规定时间后的)挖除量的数值。
此外，由上述的实验例1～3的评价结果可知，角部的挖除量与直边部的挖除量相比大50％左右。因此，在实验例4中使用靶板厚局部不同的靶即角部的板厚比直边部的板厚大的靶，由此评价上述残余厚度。具体而言，在实验例4中，使用直边部的板厚为6mm且角部的板厚为12mm的靶。
关于实验例4的实验条件，除摇动比以外，采用与实验例1同样的条件来进行成膜。即，如图1及图2所示，在衬板30上安装有短边方向的宽度为300mm的ITO膜用靶22，进行成膜室12、装入室11及取出室13内的真空排气。并且，向成膜室12(参照图1)内导入5mTorr的Ar气体，并且使磁场施加装置摇动的同时使用直流电源施加电力密度为4W/m2的电压来进行成膜。
图11是表示直边部和角部上的摇动比与残余厚度之间的关系的图表。在图11中，□标志为直边部的评价结果，◇标志为角部的评价结果。
由图11明确了以下几点。
(A1)伴随摇动比(40mm摇动比率)[％]的增加，直边部的残余厚度呈现出单调增加的倾向，与此相对地角部的残余厚度呈现出单调减少的倾向。
(A2)当摇动比(40mm摇动比率)[％]在0以上且20以下的范围内时，能够将残余厚度[mm]设为0～2的范围内。特别是，当摇动比[％]在5以上且15以下的范围内时，残余厚度收敛于0.5以上且1.5以下的范围内，提高靶的使用效率，因此优选。
(A3)当摇动比(40mm摇动比率)[％]大于20时，角部的残余厚度为负。在此残余厚度为负是指支撑靶的衬板被挖除。
由以上内容可知，通过将摇动比[％]设为0以上且20以下的范围内，优选设为5以上且15以下的范围内来将残余厚度[mm]设在0～2的范围内，能够充分利用靶板厚。即，通过使用靶板厚局部不同的靶，并且将摇动比[％]控制在规定的范围内，提高靶使用效率。因此，本发明有助于提供能够在挖除量局部较大的部位控制挖除量的成膜方法及成膜装置。
图12是表示直边部上的摇动比与挖除量之间的关系的图表。图13是表示角部上的摇动比与挖除量之间的关系的图表。图12及图13表示与前述的图11的“残余厚度”对应的“挖除量”。
图12和图13所示的“挖除量”有与图11的“残余厚度”相反的倾向。即，对于直边部来说，伴随摇动比的增加，残余厚度单调增加(图11)，与此相对地挖除量单调减少(图12)。对于角部来说，伴随摇动比的增加，残余厚度单调减少(图11)，与此相对地挖除量单调增加(图13)。
另外，图12和图13的图表表示使用靶板厚局部不同的靶是重要的，即使用角部的板厚大于直边部的板厚的靶是重要的。
图14是表示应用本发明之前和应用本发明之后的靶的宽度方向的位置与挖除量之间的关系的说明图。在此，“应用之前”为在图11中摇动比为0[％]的情况(图5的状态)，“应用之后”是指在图11中摇动比为10[％]的情况。
在图14中，用虚线表示的曲线为评价“应用之前”的挖除量的结果。
用多个实线表示的曲线为评价“应用之后”的挖除量的结果。在图14中，与横轴平行的虚线为表示“应用之前”的挖除量的曲线上的“极小值”。与横轴平行的实线为表示“应用之后”的挖除量的曲线上的“极小值”。
由图14确认到，通过应用本发明，能够控制挖除量局部较大的部位(应用之前：-4.90、应用之后：-4.05)。
由图14可以认为，在溅蚀区域PW1和PW2所重叠的区域Δ12及溅蚀区域PW3和PW4所重叠的区域Δ34中产生如图5所示的挖除量局部较大的部位α1、α2。然而可知挖除量局部较大的部位α1、α2受到控制。由此明确通过本发明改善上述问题B(在溅蚀区域上产生挖除量分布且生成挖除量局部较大的部位的问题)。
另外，在实施例4中，还确认到通过设置溅蚀区域PW2和PW3所重叠的区域Δ23，解决上述问题A(在靶的正面产生未被溅射而残留有靶的构成材料的区域即所谓结瘤的问题)。
因此，根据本发明，能够得到在挖除量局部较大的部位控制挖除量的成膜方法。本发明的实施方式所涉及的成膜方法由于能提高靶的利用效率，并且还能降低维护次数，因此有助于控制成膜成本。
另外，本发明提供能够通过提高靶的利用效率及降低维护次数来控制成膜成本的成膜装置。
附图标记说明
A 磁场p的短轴方向的直径 B 磁场p之间的X方向上的距离
F 基板的运送方向(X方向、第一方向) g 磁力线
L 单程移动距离 p 环状磁场
Y 与X方向正交的Y方向(第二方向) W 基板
W1 基板的正面 γ 溅蚀区域
10 成膜装置 12 成膜室
20 溅射阴极机构 22 靶
22a 靶的正面(溅射面) 26 磁场施加装置
27 连结部件 30 衬板
32a、32b 磁路 33a、33b 环状磁石
34a、34b 中心磁石 36a、36b 磁轭
37 一侧壁面 39 另一侧壁面
45 电动机

Claims (6)

1.一种成膜方法，在靶的背面侧配置被构造为能够沿与所述靶的背面平行的第一方向移动的多个磁路，并且在所述靶的正面侧配置基板且利用磁控溅射法进行成膜，其中，
各磁路具备：环状磁铁；和中心磁铁，配置在该环状磁铁的内侧，所述中心磁铁的与所述靶的背面相对的面的极性与所述环状磁铁的极性不同，在所述靶的正面侧，由所述磁路产生的磁场中的与所述基板的正面垂直的成分为0的磁场在所述环状磁铁与所述中心磁铁之间形成为环状，
所述磁路在所述第一方向上以第一移动距离L1和与所述第一移动距离L1不同的第二移动距离L2摇动，
控制所述L1和所述L2在所述磁路移动的单位时间内所占的比率。
2.根据权利要求1所述的成膜方法，其中，
所述靶为角板型且呈以所述第一方向为短边、以与该第一方向正交的方向为长边的矩形状，
在所述靶中被溅射的溅蚀区域由沿与所述第一方向正交的方向延伸的直线状的两条直边部和将所述直边部的端部彼此相连的半圆弧状的角部构造，
选择所述L1的大小，使得在处于相邻位置的溅蚀区域的宽度方向上，所述溅蚀区域的直边部彼此间至少具有重叠部位。
3.根据权利要求1所述的成膜方法，其中，
所述靶为角板型且呈以所述第一方向为短边、以与该第一方向正交的方向为长边的矩形状，
在所述靶中被溅射的溅蚀区域由沿与所述第一方向正交的方向延伸的直线状的两条直边部和将所述直边部的端部彼此相连的半圆弧状的角部构造，
选择所述L2的大小，使得在处于相邻位置的溅蚀区域的宽度方向上，所述溅蚀区域的直边部彼此间至少具有重叠部位。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的成膜方法，其中，
当所述磁路在所述靶的正面产生600高斯以上的磁场，并且将氧化物类透明导电材料作为所述靶使用时，
将由关系式{L2/(L1+L2)}×100表示的所述比率设在2.5以上且20以下的范围内。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的成膜方法，其中，
所述磁路被构造为能够沿与所述第一方向交叉的第二方向移动。
6.一种成膜装置，在靶的背面侧配置有被构造为能够沿与所述靶的背面平行的第一方向移动的多个磁路，并且在所述靶的正面侧配置基板且利用磁控溅射法来进行成膜，
各磁路具备：环状磁铁；和中心磁铁，配置在该环状磁铁的内侧，所述中心磁铁的与所述靶的背面相对的面的极性与所述环状磁铁的极性不同，在所述靶的正面侧，由所述磁路产生的磁场中的与所述基板的正面对应的垂直成分为0的磁场在所述环状磁铁与所述中心磁铁之间形成为环状，
所述磁路在所述第一方向上以第一移动距离L1和与所述第一移动距离L1不同的第二移动距离L2摇动，
所述成膜装置具备控制装置，所述控制装置控制所述L1和所述L2在所述磁路移动的单位时间内所占的比率。
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