CN1811009A - 利用pvd法的成膜方法以及利用于pvd法的成膜用靶 - Google Patents

Abstract

一种成膜装置，具有：在其内部形成实施成膜处理的减压空间的处理容器；保持被实施所述成膜处理的基材的基材保持部；支持靶的靶支持部；向所述靶支持部施加电力，使得在所述减压空间中产生等离子体的电源装置，其中，所述靶在其表面上具有由粉体材料构成的粉体靶配置在其内周面上的凹部。通过使用所述靶进行成膜处理，可以提高成膜速度的面内均匀性，实现稳定的成膜。

Description

利用PVD法的成膜方法以及利用于PVD法的成膜用靶

技术领域

本发明涉及包括由物理气相生长法进行成膜处理的各种各样设备制造所利用的成膜，尤其涉及一种通过使用由粉体材料构成的靶的PVD法的成膜(利用物理气相生长法的成膜处理：physical vapor depositionprocessing)方法、以及PVD法所使用的成膜用靶。

背景技术

近年来，半导体等电子设备，朝着精密化迅速发展，并且要求高精度的加工处理。在这样的精细加工处理中，尤其是在薄膜形成工序中，一般是通过采用溅射法的成膜方法来进行的。所谓的溅射法是指，在真空气氛中通过引起气体放电而产生等离子体，使该等离子体的阳离子碰撞到在被称作溅射电极的负极上设置的靶(或者溅射靶)上，通过该碰撞，溅射的粒子附着在被处理基板而形成薄膜的方法。

这样的溅射法，由于组成的控制与装置的操作性比较容易，所以在成膜工序中被广泛应用。在成膜工序中，靶的形状多为板状，使得靶的表面很少能够均匀地消耗，从而导致了降低靶材料利用效率的问题。为了解决该问题，近年来，使用图10、图11所示的粉末状或颗粒状靶的技术逐渐渗透到人们的思想中(例如，参照特开平09-176845号公报(文献1)、以及特开平10-036962号公报(文献2))。

在图10所示的溅射装置500中，使颗粒状的靶材料502载置于配置在处理容器508内的靶载置用皿501内，通过穿过匹配器(matching box)，利用高频电源510施加电力，使得在处理容器508内产生等离子体，通过溅射进行成膜处理。

另外，在图11所示的溅射装置600中，是通过利用振动产生装置609对溅射载置皿601付与振动，从而谋求在溅射处理后不均匀消耗的颗粒形状的靶602的平坦化。

并且，如图12所示，有一种使用在设置有气体导入用的小孔的靶载置台701上，载置设置有多个小孔702a的板状靶702，进行溅射的反应性溅射装置(例如，参照特开平05-065642号公报)；如图13A以及图13B所示，使用的是在设置于靶板802上的多个孔部，嵌入由不同成分组成的嵌入物803的复合靶(例如，参照特开平02-085360号公报(文献4))。

但是，即使使用在文献1或文献2中所记载的，将粉末状或颗粒状的靶形成近似为平面的方法，也会由于靶的材料是粉末状或颗粒状，而不能完全地平坦化，很难控制凹凸的产生状况。成膜处理时，由于在靶上产生的赤热部依赖于靶表面凹凸的产生状况。所以，如果不能控制凹凸的产生状况，则也不能控制赤热部的产生地方，使得赤热部在不均匀的地方产生。由于这样的赤热部是靶表面上能量高的地方、且是对通过溅射进行成膜处理具有很大影响的地方，所以只要是赤热部在靶上的产生地方不均匀，就无法控制成膜速度，即成膜速度变得不稳定。

另外，在文献3或文献4所记载的靶中，也无法控制赤热部的产生地方，造成赤热部在不均匀的地方产生。

发明内容

因此，本发明为了解决上述问题，其目的在于，提供一种在含有粉末状靶而构成的靶中，通过可靠地控制成膜处理时的溅射区域，提高成膜速度的面内均匀性，且可以稳定成膜的利用PVD法的成膜装置、以及PVD法所使用的成膜用靶。

本发明为了达成上述目的，其构成如下。

根据本发明的第1实施方式，提供一种利用PVD法的成膜方法，即在处理容器内，对形成表面由粉体材料构成并且深度在1mm以上凹部的靶施加电力，使得在所述处理容器内产生等离子体，利用所述等离子体从所述靶产生溅射粒子，并且，通过所述溅射粒子对所述基材进行成膜处理。

根据本发明的第2实施方式，提供一种利用第1实施方式所记载的PVD法的成膜方法，即所述靶的所述凹部的内侧面与所述靶表面形成的角度在90度以上且不足180度的范围内。

根据本发明的第3实施方式，提供一种利用第1实施方式所记载的PVD法的成膜方法，即对于所述粉体材料，将热导率设为λ、稳定时间设为t、比热热导率设为Cp、堆密度设为ρ、所述凹部的深度设为L，则傅里叶数((λ·t)/(Cp·ρ·L²))满足下面的数学式：

$3.5\×e^{+03}\≤\mathrm{\λ}\·t/\mathrm{Cp}\·\mathrm{\ρ}\·L^2\≤2.0\×e^{+04}$

根据本发明的第4实施方式，提供一种利用第1实施方式所记载的PVD法的成膜方法，即对于所述粉体材料，将粒径设为D、堆密度设为ρ，比表面积设为S，则满足下面的数学式：

0.1≤D·ρ·S≤10

根据本发明的第5实施方式，提供一种利用第1实施方式所记载的PVD法的成膜方法，即在所述靶中所述凹部的宽度在20mm以下。

根据本发明的第6实施方式，提供一种利用第1实施方式所记载的PVD法的成膜方法，即相对于所述靶的中心，一个或多个所述凹部以点对称方式被配置。

根据本发明的第7实施方式，提供一种利用第1实施方式所记载的PVD法的成膜方法，即所述粉体材料的粒径为1μm以下。

根据本发明的第8实施方式，提供一种利用于PVD法的成膜用靶，在表面形成的凹部的内周面由粉体靶构成并且所述凹部的深度在1mm以上。

根据本发明的第9实施方式，提供一种第8实施方式所记载的利用于PVD法的成膜用靶，即以其内侧面与所述靶的表面形成的角度在90度以上且不足180度的方式形成所述凹部。

根据本发明的第10实施方式，提供一种第8实施方式所记载的利用于PVD法的成膜用靶，即以上述角度为120度的方式形成所述凹部。

根据本发明的第11实施方式，提供一种第8实施方式所记载的利用于PVD法的成膜用靶，即在所述靶中所述凹部的宽度在20mm以下。

根据本发明的第12实施方式，提供一种第8实施方式所记载的利用于PVD法的成膜用靶，即所述粉体材料的粒径为1μm以下。

根据本发明的第13实施方式，提供一种第8实施方式所记载的利用于PVD法的成膜用靶，即具备形成有粉体配置部的烧结体靶，所述粉体配置部具有配置所述粉体靶的凹形状或者贯通孔形状，以由所述粉体靶形成所述凹部的方式，在所述粉体配置部内配置所述粉体靶。

根据本发明的第14实施方式，提供一种第13实施方式所记载的利用于PVD法的成膜用靶，即所述烧结体靶的组成与所述粉体靶的组成相同。

根据本发明的第15实施方式，提供一种第8实施方式所记载的利用于PVD法的成膜用靶，即所述粉体靶由不同的两种以上的所述粉体材料混合而构成。

根据本发明的第16实施方式，提供一种第8实施方式所记载的利用于PVD法的成膜用靶，即所述粉体材料是典型金属元素、过渡金属元素、或者它们的氧化物、氟化物、氮化物、硫化物、氢氧化物、或碳氧化物。

根据本发明的第17实施方式，提供一种第8实施方式所记载的利用于PVD法的成膜用靶，即所述粉体材料的粒径为1μm以下。

根据本发明的第18实施方式，提供一种第8实施方式所记载的利用于PVD法的成膜用靶，即当对于所述粉体材料，将热导率设为λ、稳定时间设为t、比热热导率设为Cp、堆密度设为ρ、所述凹部的深度设为L，则傅里叶数((λ·t)/(Cp·ρ·L²))满足下面的数学式：

$3.5\×e^{+03}\≤\mathrm{\λ}\·t/\mathrm{Cp}\·\mathrm{\ρ}\·L^2\≤2.0\×e^{+04}$

根据本发明的第19实施方式，提供一种第8实施方式所记载的利用于PVD法的成膜用靶，即对于所述粉体材料，将粒径设为D、堆密度设为ρ，比表面积设为S，则满足下面的数学式：

0.1≤D·ρ·S≤10

根据本发明的第20实施方式，提供一种第8实施方式所记载的利用于PVD法的成膜用靶，即相对于其靶的中心，一个或多个所述凹部以点对称方式被配置。

根据本发明，可以谋求成膜速度以及靶面内均匀性的提高，并且可以确保成膜的批量生产稳定性。

附图说明

本发明的这些和其他目的与特征，通过附图和从优选的实施方式相关联的下面叙述中可以明了。这些附图包括：图1是表示本发明中第1实施方式的成膜装置的构成的模式构成图。

图2是表示装备在图1的成膜装置上的靶的构成的模式剖面图。

图3是表示在上述第1实施方式的靶和比较例的靶之间，对于ITO成膜速度和其面内均匀性的比较结果的图表。

图4是表示在上述第1实施方式的靶和比较例的靶之间，对于ITO电阻率和其面内均匀性的比较结果的图表。

从图5A至图5D分别是表示用于说明使用上述第1实施方式的靶，而进行溅射的机构的凹部附近的模式说明图：

图5A是表示凹部的边缘部发生赤热状态的图，

图5B是表示赤热在凹部的斜面扩大的状态的图，

图5C是表示在凹部进一步扩大赤热的状态的图，

图5D是表示凹部整体形成赤热的状态的图。

图6是说明上述第1实施方式的靶的凹部的形状的模式说明图。

图7是表示在使用第1实施方式的靶的成膜处理中，利用表示溅射数和傅里叶数关系的准数表示的粉体溅射产生量表。

图8A是表示上述第1实施方式的变形例中该靶的模式俯视图，

图8B是表示其他的变形例中该靶的模式俯视图，

图8C是表示另外的变形例中该靶的模式俯视图。

图9是表示本发明的第2实施方式中该靶的构成的模式剖视图。

图10是表示文献1中公开的以往的溅射装置的模式图。

图11是表示专利文献2中公开的以往的光学薄膜制造装置的模式图。

图12是表示专利文献3中公开的以往的反应性溅射装置中所使用的靶的模式图。

图13A是表示转利文献4中公开的以往的复合靶的图。

图13B是表示图13A的以往的靶的A-A线剖视图。

图14是表示在上述第2实施方式的靶和比较例的靶之间，对于CaO成膜速度和其面内均匀性的比较结果的图表。

具体实施方式

在本发明中，对附图中相同的部件付与相同的参照符号。

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。

(第1实施方式)

图1是表示本发明的第1实施方式的基于物理气相生长法的一个例子、即通过溅射法进行成膜的成膜装置的一个例子，也即成膜装置(溅射装置)20的模式构成图。

如图1所示，成膜装置20具有：通过溅射法进行成膜处理的减压空间、例如作为在其内部形成真空气氛的处理容器的一个例子的真空室1；在后述的靶(或者溅射靶)中，配置在烧结体靶附近的接地屏蔽2；在真空室1内，作为载置靶的靶支持部的一个例子的靶载置用皿3；在真空室1内，作为保持被实施成膜处理的基材(被处理物)11的部件即基材保持部12。而且，载置于靶载置用皿3上的靶13，由例如形成为圆板形状并且在其表面形成槽状的贯通孔即槽部4a的烧结体靶4、和配置在该槽部4a的内周面上的由形成凹部7的粉体材料构成的粉体靶5构成。凹部7，是在进行成膜处理之前，利用凹部形成用的部件，通过加压或除去粉体靶5形成为线状(或槽状)。由此，形成了线状(或槽状)的凹部7。认为在通过局部加压粉体靶5形成凹部7的时候，凹部7附近的密度比其他位置的粉体靶5的密度要大。以这样形成的凹部7与由基材保持部件12保持的基材11对置的方式，将靶13载置在靶载置用皿3上。粉体靶5，是2种以上相不同的粉体材料或颗粒状材料混合形成的靶材料。并且，成膜装置20还具备：将用于产生等离子体的气体导入真空室1内的导入装置8；排出真空室1内的气体，形成真空气氛的排气装置9；向靶载置用皿3施加电力，使在靶13之上的空间产生等离子体的电源装置10。另外，成膜装置20还具有：在成膜处理之际，控制电源装置10、气体导入装置8以及排气装置9的控制装置21。在靶13上已经形成凹部7的状态下进行排气的时候，需要慢慢地进行排气而不会损坏凹部7的形状。这是因为认为，如果快速进行排气，则形成凹部7的粉体靶5也会受到排气引起的压力变化影响，使得凹部7的形状损坏。

在此，使用图2所示的靶13的模式剖面图，对该靶13的构造进行说明。另外，图2是在图1的成膜装置20中，载置于靶载置用皿3上的状态的靶13的模式放大图。

如图2所示，烧结体靶4载置于靶载置用皿3的上面，由形成烧结体靶4的槽状贯通孔、和靶载置用皿3的上面，形成槽部4a。粉体靶5以覆盖这样构成的烧结体靶4的槽部4a的内周面整体的方式而配置，并且，由该粉体靶5形成凹部7。即，粉体靶5以没有完全填满槽部4a、形成凹部7的方式而配置。并且，这样构成的靶13，在载置于靶载置用皿3的状态下，配置在由真空室1内的接地屏蔽2包围的部分。另外，本第1实施方式中，槽部4a是作为粉体配置部的一个例子。此处，粉体靶5的配置位置，优选在靶表面方向上至少从接地屏蔽2的侧面远离20mm以上的地方。这是由于，如果粉体靶5配置在位于从接地屏蔽2的侧面远离20mm以内的地方，则会发生赤热反应。

形成这样的烧结体靶4的材料，例如可以使用ITO(Indium Tin Oxide)，粉体靶5，例如可以使用按照与ITO相同的组成比混合氧化铟和氧化锡的粉体材料。尤其是，构成粉体靶5的粉体材料，优选使用和形成烧结体靶4相同的材料。这是由于，如果构成粉体靶5的粉体材料和形成烧结体靶4的材料不同，则不仅是粉体靶5，连烧结体靶4也会变为成膜用的靶，这样，会造成在溅射粒子中混入目的材料以外的材料。

此处，在直径300mm、厚度6mm的圆板状靶13中，由图2所示的粉体靶5形成的凹部7的从底部厚度，即从粉体靶5的底开始的厚度为2mm。在使用这样的形成有凹部的第1实施方式的靶13的情况下(烧结体靶+粉体靶、有凹部)、和使用没有形成凹部的本发明的比较例(即以往例)的靶的情况下(以往靶、无凹部)，进行对基材的成膜处理，其中，第1实施方式的靶13具体是，本发明的比较例(即以往例)的靶具体是，没有形成凹部。并且在以下成膜条件下进行成膜：等离子体源电力1000W、氩气流量100sccm、压力0.35Pa、成膜时间60分钟、靶和基材之间的距离为100mm、作为基材使用160mm角玻璃。另外，在本第1实施方式中，靶载置用皿3的热导率为0.003cal/cm·sec·℃，粉体靶5的热导率为0.012cal/cm·sec·℃。

而且，图3表示，在如第1实施方式使用烧结体靶4和粉体靶5的情况、和使用以往靶的情况下，各自在放电10分钟后的IOT成膜速度(nm/min)和该成膜速度的面内均匀性(±％)的比较图。在图3中，如果比较使用第1实施方式中的靶13(烧结体+粉体靶、有凹部)的情况，和使用比较例的以往靶(无凹部)的情况，则成膜速度都是100nm/min，没有明显的差别。另一方面，在基材面内(全长150mm)的9个点测定的面内均匀性为：相对在使用以往靶情况下的±13.1％，在如本第1实施方式、使用烧结体靶和粉体靶的情况下，大幅度改善至±3.2％。

而且，图4表示使用各自的靶进行成膜处理所获得的膜的电阻率(ITO电阻率(Ω·cm))以及其面内的均匀性(±％)的测定结果。如图4所示，相对于在使用本第1实施方式的靶13的时获得的电阻率平均为9.5×10^-5Ω·cm，使用以往靶的时候为7.7×10^-4Ω·cm。在基材面内(全长150mm)的9个点测定的面内电阻率的均匀性，相对于在使用以往靶的时候，为±15.1％，在使用本第1实施方式的靶13的情况下，大幅度改善至±4.2％。由此，在如本第1实施方式，使用由烧结体靶4和形成凹部7的粉体靶5构成的靶13的时候，所获得的膜是具有优越的电气特性的ITO膜。

此处，一边主要关注由粉体靶5形成的凹部7，一边对使用本第1实施方式的靶13进行溅射的机构进行下述说明。与该说明对应，图5A、图5B、图5C以及图5D是表示靶13中凹部7附近的局部放大模式说明图。

在成膜装置20中配置基材11及靶13、向真空室供给规定的气体而形成真空气氛的状态下开始成膜处理。于是，首先如图5A所示，等离子体14集中在粉体靶5的凹部7的边缘即边缘部7a，并发生碰撞，从该边缘部7a开始发生赤热。此位置谓的赤热是指，通过向靶材料付与能量，并蓄热该能量，使得靶材料局部处于高能量的状态，从而发出红色或橙色等光的现象。

接着，如图5B所示，从边缘部7a沿着凹部7的斜面7b到凹部7的底部7c扩大赤热。粉体靶5，是由和烧结体靶4相同的组成材料形成的粉体形状，由于形成为粉体形状，所以与块状的靶4相比，其热传导性较低。而且，由于粉体靶5，是由烧结体靶4和具有优越隔热性的靶载置用皿3包围而配置，所以，粉体靶5的赤热部15被遮挡在这些部件和粉体靶5的边界，向凹部7附近集中。即，通过等离子体14集中在凹部7的边缘部7a，可以集中地向凹部7进行能量的付与，这些能量，被蓄热到与烧结体靶4相比蓄热性高的粉体靶5上，其结果是赤热部15向凹部7附近集中。另一方面，对配置于凹部7周围的烧结体靶4来说，由于热传导性比粉体靶5高，所以被付与的能量比较难蓄热，所以不会产生赤热部。因此，随着时间的经过，如图5C所示，通过向边缘部7a集中性付与等离子体，在凹部7处产生的赤热部15的面积扩大，不久如图5D所示，在粉体靶5中形成显著集中在凹部7的附近的赤热部15。这样，溅射粒子从这样形成的赤热部15的表面被加速，朝向基材11飞去。因此，通过由烧结体靶4和形成凹部7的粉体靶5构成靶13，可以仅在凹部7的部分上产生赤热部15，并且可以在靶13上，可靠地控制溅射粒子的产生源即赤热部15的产生位置。其结果，能够控制溅射粒子的产生位置、使成膜速度稳定。

如果考虑到在这样的凹部7中能够一系列地产生赤热部15的机制，成膜装置20所具备的控制装置21可以是像以下的装置，即，是一种能够以首先使凹部7的边缘部7a发生赤热，之后，沿着凹部7的表面，使赤热的位置扩大，然后，在凹部7的整体上形成赤热部15的方式，控制用于进行成膜处理的例如电源装置10等各构成部件的装置。

此处，使用图6所示的凹部7的模式说明图，对凹部7的剖面形状进行说明。如图6所示，例如，对于形成V字形剖面形状的凹部7进行考虑。通过在凹部7上形成赤热部15，粉体靶5作为溅射粒子16可以在规定角度α的范围内飞出。

因此，在图6的凹部7中，从图示左侧的斜面7b，在角度α范围内飞出的溅射粒子16的一部分，被对置的图示右侧斜面7b遮挡。这样，如果在凹部7内，被遮挡的溅射粒子16的比例变大，则靶材料的利用效率会降低，是不理想的。因此，从提高靶材料利用效率的观点出发，则凹部7的边缘部7a的角度θ越大越好。尤其是，如果边缘角度θ小于90度，则由于溅射粒子16的阻断量过多，所以，优选至少设定在90度以上。另一方面，由于边缘角度θ接近180度左右，则边缘部7a作为边缘将不存在，从而使得无法产生等离子体集中，所以从这样的观点出发，边缘角度θ必须在可以产生等离子体集中的限度之下。从以上观点出发，例如优选边缘角度θ设定为120度左右。另外，所谓的“边缘角度θ”是指，凹部7的内周侧面即侧面7b与靶13的表面形成的角度。而且，由于这样的凹部7由粉体靶5形成，所以，凹部7的侧面7b，如图5A所示，是指由其表面光洁度的平均值构成的平面P2，靶13的表面是指以相同的该表面光洁度的平均值构成的平面P1。因此，上述成角，在图5A中，是指平面P1与平面P2相交构成的交角。

另外，图7表示了使用上述的本第1实施方式的靶13而进行成膜处理的实验结果。图7是纵轴表示溅射数、横轴采用傅里叶数的双对数坐标图。另外，在本第1实施方式的粉体靶中，热导率设为λ、到成膜处理稳定为止的稳定时间设为t、比热热导率设为Cp、粒径设为D、凹部的深度设为L、堆密度设为ρ，比表面积设为S。此处，表比面积例如是通过贝特电解精炼铅法而求得的值。

如图7所示，可以明白，傅里叶数比3.5e⁺⁰³小则蓄热性下降，因此不会产生赤热；傅里叶数比2.0e⁺⁰⁴大则粉体材料产生粉末，使得放电不稳定。如果溅射数超过10，则会随机产生赤热部，使得进行成膜速度的控制变得十分困难。

根据以上结果可以知道，为了稳定控制成膜速度，则必须满足下面的[数学式1]、[数学式2]。

[数学式1]

$3.5\×e^{+03}\≤\mathrm{\λ}\·t/\mathrm{Cp}\·\mathrm{\ρ}\·L^2\≤2.0\×e^{+04}$

[数学式2]

0.1≤D·ρ·S≤10

如上所述，在本第1实施方式中，虽然可以获得很大的效果，但是，对该机制进一步进行考察如下。

这是由于，从通过本发明获得的成膜速度和热传导性的关系，可以认为控制具有和热传导性具有相似性的傅里叶数，与稳定控制成膜速度相关联。

此外，从成膜速度考虑，分别是粒径更小、堆密度更小、比表面积更大时，成膜速度变大。

靶材料使用的是厚度6mm的ITO烧结体靶，在其上形成槽深5mm的槽部，在该部分上配置粉体靶、使表面均匀之后，在凹部的底部形成粉体靶的厚度为2mm的凹部。通过这样形成，在放电开始的同时，开始产生赤热，逐渐地在粉体靶整体上，即凹部整体上扩大赤热。但是，其周围的烧结体靶不产生赤热，即使长时间放电也能够使成膜面内均匀性良好。与之相对，如上述比较例的以往靶，即在不使用烧结体靶、没有通过粉体材料形成靶整体的凹部的靶来说，从开始放电经过10分钟之后，引起赤热在靶急剧扩大，使得赤热蔓延至靶的全部，造成无法控制赤热部的产生区域、成膜的面内均匀性恶化。

在本第1实施方式的靶中通过使用烧结体靶可以控制赤热区域的机制，可以说明如下。

由于粉体靶比烧结体靶的比热小、热容量也小，所以，特别是在粉体靶的凹部的边缘部温度会上升，产生赤热。之后，在凹部上，赤热部分以凹部的表面为中心扩大。由于靶载置用皿使用隔热性良好的材质，所以，尤其是加速了凹部的温度上升，靶材料通过热量被活性化，加快溅射的效果。之后，继续热传导，使得赤热部进一步向凹部周边扩大，但是，通过在其周围配置烧结体靶，可以防止赤热向凹部周围的扩大。这是因为烧结体靶的导热度比粉体靶的导热度大，从而促进了热扩散。因此，通过仅对基材上的希望确保面内均匀性的部分所对应的靶区域配置由粉体靶形成的凹部，与以往靶现比，可以提高成膜的面内均匀性。因此，通过使用本第1实施方式的靶，能够提高成膜速度和成膜的面内均匀性的同时，还可以大幅度提高连续成膜速度的稳定性。

另外，本第1实施方式中在靶13上形成的凹部7、或在烧结体靶4上形成的槽部4a的平面配置，如图8A、图8B以及图8C的模式俯视图所示，可以采用各种各样的方式。具体地说，如图8A所示，靶23形成一个或多个环形凹部27的情况，或者如图8C所示，靶43形成放射线形状凹部47的情况下，由于相对载置靶的面的中心，各凹部27、47为点对称，所以飞向基材11的溅射粒子也形成为点对称，这样，可以均匀地进行溅射、使成膜进度良好。并且，也可以如图8B所示的靶33，将具有圆形或正方形状的多个凹部37配置为矩阵形状。其他的虽然没有图示，但是还可以将多个直线形状的凹部并行配置为条纹形状。另外，在使用工具进行靶加工的时候，可以通过一次动作而加工的图8A的环状凹部，比图8C的放射线状凹部容易加工。而且，还可以不形成点对称的靶，例如，通过一边旋转靶载置用皿3一边进行成膜处理等，也可以确保成膜的面内均匀性。

而且，凹部7也可以是1个，如果是2个以上，则在凹部间的距离相等的情况下，可以更均匀地成膜。

并且，在本第1实施方式中，靶的厚度与其他区域相比为较薄的区域，即凹部7的形成区域与靶整体的表面积相比，在50％以下为好。这是因为，如果凹部7的形成区域在50％以上，则在凹部7的形成区域内会随机产生赤热部，从而导致赤热部的控制变得困难。

而且，当形成的凹部存在多个的情况下，虽然也可以使每个凹部以交叉的方式配置，但是，该情况下，必须留意在交叉部和在其他部分的成膜上限条件是不同的。

而且，作为靶材料可以使用典型金属元素或过渡金属元素、或这些金属元素的氧化物、氟化物、氮化物、氢氧化物、碳氧化物，或硫化物。尤其是，如果上述金属元素的氧化物、氟化物、氮化物、氢氧化物、碳氧化物，或硫化物作为靶材料而使用，则会有效地获得本第1实施方式的效果。

而且，在靶13上形成的凹部7中靶材料的厚度，即凹部7底部的厚度，必须至少比0mm大。即，在凹部7的底部，不露出靶载置用皿3的表面，即必须存在靶材料。这是因为，如果靶材料的厚度为0mm，则在该部分将不产生赤热。另外，如果凹部7中靶材料的厚度大于5mm，则由于靶材料的粉末之间的热扩散变得强烈，导致隔热性、即蓄热性下降，使得在粉体靶5处很难产生赤热部。因此，凹部7中靶材料的厚度优选在5mm以下。

而且，在靶13上形成的凹部7的深度，优选在1mm以下。这是因为，如果凹部7的深度不足1mm，则在粉体靶材料之间的热传导会变得强烈，使得隔热性降低，从而容易发生赤热。

并且，在靶13上形成凹部7，可以在从真空室排气之前或之后进行。另外，在排气之前形成凹部7的情况下，必须考虑进行排气会对凹部7造成怎样的影响。

而且，如果圆板状的靶的半径为150mm，则从圆板状的靶的中心到形成粉体靶5的区域的距离是75mm左右为妥。这是因为，如果粉体靶5的配置位置相互靠的过近，则从粉体5飞出的溅射粒子会发生干涉，导致成膜速度不能够均匀。

另外，虽然根据各种条件数值会发生变动，但是，在对靶13施加的电力为2kW，从圆板状的靶的中心到粉体靶5的距离为75mm的妥当条件情况下，优选如果施加在粉体靶13的电力变为50kW，则从圆板状的靶中心到粉体靶5的距离为375mm左右。这是因为认为是，溅射粒子的飞出是依赖于施加在靶上电力的大小。

而且，凹部7的宽度，优选在20mm以下。这是因为，如果凹部7的宽度比20mm大，则凹部7的剖面形状会变得不稳定，使得来自凹部7的溅射粒子的飞出状态变得不稳定。

并且，虽然在本实施方式中，使用真空等粒子体装置进行了说明，但是，只要是在室内的压力为1013hPa的大气压等粒子体中，通过使用本第1实施方式的靶，可以获得同样的效果。

而且，在本第1实施方式中，对于粉体靶5是采用了在200℃下进行3小时加热处理的材料。这是因为，构成粉体靶5的粉体材料处于容易吸着水分等杂质的状态，因此通过加热处理将吸着的水分除去，提高形成膜的纯度。这样的加热处理，例如只要在100℃以上进行10分钟以上即可。其原因是，如果不到100℃则很难获得水分挥发的效果，如果且不足10分钟，则对粉体靶整体无法获得满意的效果。

而且，虽然在本第1实施方式中，粉体靶5的粒径采用了0.2μm，但是，作为该粒子，只要是最大粒径在1μm以下即可。其原因是，在将最大粒直径比1μm大的粉末作为粉体靶材料而使用的时候，粉末之间的隔热性变差，使得热容量大，这样很难产生赤热。

而且，虽然在本第1实施方式中，靶载置用皿3采用了石英，但是除此之外还可以采用如氧化钙、氧化锆或氧化硅等具有优越温度耐性的陶瓷材料。

而且，虽然在本第1实施方式中，成膜所使用的工艺气体采用了氩气，但是，只要使用氩、氧、氢、氮中的至少1个即可。

而且，虽然在本第1实施方式中，从组成的控制或装置的易操作性出发选择了溅射法，但是，只要是能够使靶产生赤热，采用其他的成膜方法也可。例如认为也可以采用蒸镀法或使用激光的成膜法等。

而且，由于随着成膜处理的进展，粉体靶逐渐减少，所以优选在真空室1内进一步设置粉体靶的材料供给机构。作为该材料供给机构，例如，可以考虑为计算从靶的总量的减少量，按照计算的残余量，进行靶材料供给的单元。进而，该材料供给机构只要具有供给箱及供给喷嘴、平坦化机构、槽形成头，则在使材料均匀平坦化之后，可以形成槽。该槽形成头，与所述凹部形成用的部件相同，是通过局部加压或除去粉体靶5而形成凹部。

而且，通过使靶13和基材相对旋转，即使没有在靶13的中心以点对称形成凹部7，也可以进行均匀的成膜处理。

另外，优选在靶下方设置磁铁。这是由于，通过在靶的凹部或其周边形成电子密度最高的腐蚀(erosion)，可以提高成膜速度。

(第2实施方式)

另外，本发明并不限定于上述实施方式，也可以通过其他的各种方式进行实施。例如，图9表示本发明的第2实施方式中，在成膜装置中所使用的靶的一个例子，即靶113的构造模式剖面图。

如图9所示，第2实施方式的靶113，在成膜装置的靶载置用皿3上没有载置烧结体靶，而是仅载置粉体靶5这一点上，与上述第1实施方式的靶13不同。而且，如图9所示，在被载置于靶载置用皿3上的情况下，由粉体靶5形成凹部107。

该凹部107，是例如在将粉体靶5填充配置在靶载置用皿3的整体上之后，通过使用与凹部形状对应的压模进行模压、或者刮掉粉体靶的表面等而形成。

在仅由粉体靶5构成的靶113中，也可以在凹部107的附近控制赤热部的产生，能够获得与上述第1实施方式相同的效果。但是，从通过烧结体靶包围粉体靶的配置区域而进一步限定赤热部的产生区域的观点、以及进而从为了反复实施成膜处理而向靶供给粉体材料的方便性的观点出发，优选由烧结体靶和粉体靶构成的上述第1实施方式的靶。从该观点考虑，则即使代替烧结体靶，设置对溅射没有影响、具有隔热性的隔壁，也可以获得相同的效果。

图14是在作为仅由粉体靶5构成的靶113的凹部7的靶材料，均匀地铺设氧化钙，以和上述实施方式1相同的成膜条件成膜的情况(粉体靶、有凹部)，以及与本发明的比较例中使用该靶的情况(以往靶、无凹部)下，对基材进行成膜处理的测定结果。在图14中，相对于使用本第2实施方式的靶(粉体靶、有凹部)的情况下所获得的CaO速度为345.2nm/min，在以往靶中为198.3nm/min。由此可知，如本第2实施方式，在使用碱土类的氧化物的粉体靶的情况下，可以进行具有优越成膜速度的成膜处理。

另外，虽然在上述实施方式中，对由粉体靶构成靶的凹部整体的情况进行了说明，但是替代该情况，也可以采用仅在凹部的底部露出烧结体靶的构成。虽然从赤热部的控制的观点出发，不优选在凹部的底部露出靶材料之外的材料，但是，烧结体靶仅从底部露出的构成中，由于露出的表面积比较少，对赤热部的产生也没有大的影响，因此认为可以采用。

另外，在上述实施方式中，当靶的大小很大，即使设置一个凹部也使得赤热部随机产生的时候，认为有必要设置多个凹部。

另外，通过适当地组合上述各种实施方式中任意的实施方式，可以起到各自具有的效果。

虽然本发明一边参照附图，一边对相关联的优选实施方式进行了充分的记载，但是，对于熟知该技术的人们来说，应该知道还可以进行各种变形和修正。根据添加的技术方案，只要是没有偏离本发明的范围，则所述变形和修正都包括在其中。

本说明书中整体参照并引用了2005年1月28日申请的日本国专利申请NO.2005-020704号、2005年6月7日申请的日本国专利申请NO.2005-166486号、以及2005年10月26日申请的日本国专利申请NO.2005-310746号的说明书、附图、以及权利要求范围的公开内容。

(工业上的可利用性)

本发明的成膜装置，可以提高成膜速度以及靶的面内均匀性，进而具有能够确保成膜速度的批量生产稳定性的性能。因此，本发明的成膜处理可以适用于显示器及电池或半导体等各种设备的制造。

Claims (20)

1.一种利用PVD法的成膜方法，在处理容器内，对表面形成有由粉体材料构成并且深度在1mm以上的凹部的靶施加电力，使得在所述处理容器内产生等离子体，

利用所述等离子体从所述靶产生溅射粒子，同时通过所述溅射粒子对所述基材进行成膜处理。

2.根据权利要求1所述的利用PVD法的成膜方法，其特征在于，按照所述靶上的所述凹部的内侧面与所述靶的表面所形成的角度在90度以上且不足180度的方式形成。

3.根据权利要求1所述的利用PVD法的成膜方法，其特征在于，对于所述粉体材料，将热导率设为入、稳定时间设为t、比热热导率设为Cp、堆密度设为ρ、所述凹部的深度设为L，则傅里叶数((λ·t)/(Cp·ρ·L²))满足[数学式1]，

[数学式1]

3.5×e⁺⁰³≤λ·t/Cp·ρ·L²≤2.0×e⁺⁰⁴。

4.根据权利要求1所述的利用PVD法的成膜方法，其特征在于，对于所述粉体材料，将粒径设为D、堆密度设为ρ，比表面积设为S，则满足[数学式2]，

[数学式2]

0.1≤D·ρ·S≤10。

5.根据权利要求1所述的利用PVD法的成膜方法，其特征在于，所述靶中的所述凹部的宽度在20mm以下。

6.根据权利要求1所述的利用PVD法的成膜方法，其特征在于，相对于所述靶的中心，一个或多个所述凹部以点对称方式被配置。

7.根据权利要求1所述的利用PVD法的成膜方法，其特征在于，所述粉体材料的粒径为1μm以下。

8.一种利用于PVD法的成膜用靶，在表面形成的凹部的内周面由粉体靶构成并且所述凹部的深度在1mm以上。

9.根据权利要求8所述的利用于PVD法的成膜用靶，其特征在于，以其内侧面与所述靶的表面形成的角度在90度以上且不足180度的方式形成所述凹部。

10.根据权利要求8所述的利用于PVD法的成膜用靶，其特征在于，以所述角度成为120度的方式形成所述凹部。

11.根据权利要求8所述的利用于PVD法的成膜用靶，其特征在于，所述靶中的所述凹部的宽度在20mm以下。

12.根据权利要求8所述的利用于PVD法的成膜用靶，其特征在于，所述粉体材料的粒径为1μm以下。

13.根据权利要求8所述的利用于PVD法的成膜用靶，其特征在于，具备形成有粉体配置部的烧结体靶，所述粉体配置部具有配置所述粉体靶的凹形状或者贯通孔形状，以由所述粉体靶形成所述凹部的方式，在所述粉体配置部内配置所述粉体靶。

14.根据权利要求13所述的利用于PVD法的成膜用靶，其特征在于，所述烧结体靶的组成与所述粉体靶的组成相同。

15.根据权利要求8所述的利用于PVD法的成膜用靶，其特征在于，所述粉体靶由不同的两种以上的所述粉体材料混合而构成。

16.根据权利要求8所述的利用于PVD法的成膜用靶，其特征在于，所述粉体材料是典型金属元素、过渡金属元素、或者它们的氧化物、氟化物、氮化物、硫化物、氢氧化物、或碳氧化物。

17.根据权利要求8所述的利用于PVD法的成膜用靶，其特征在于，所述粉体材料的粒径为1μm以下。

18.根据权利要求8所述的利用于PVD法的成膜用靶，其特征在于，当对于所述粉体材料，将热导率设为λ、稳定时间设为t、比热热导率设为Cp、堆密度设为ρ、所述凹部的深度设为L，则傅里叶数((λ·t)/(Cp·ρ·L²))满足[数学式3]：

[数学式3]

3.5×e⁺⁰³≤λ·t/Cp·ρ·L²≤2.0×e⁺⁰⁴。

19.根据权利要求8所述的利用于PVD法的成膜用靶，其特征在于，对于所述粉体材料，将粒径设为D、堆密度设为ρ，比表面积设为S，则满足[数学式4]：

[数学式4]

0.1≤D·ρ·S≤10。

20.根据权利要求8所述的利用于PVD法的成膜用靶，其特征在于，相对于其中心，一个或多个所述凹部以点对称方式被配置。

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