TW555872B - Magnetron cathode of sputtering system - Google Patents

Description

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【發明之詳細說明】 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種濺鍍裝置之磁控管陰極；特別是本發 明係關於一種可以使得標靶面内之浸蝕呈均勻化，=二 Ad ^ Η ^ χ , 1疋成標 祀怎長哥命化，並且，降低所形成之薄膜厚度分布 變化之濺鍍裝置之磁控管陰極。 "月等 【先前技術】 該利 係被廣 各種之 板基板 著該具 年來之 步發展 發展， 而均勻 現在 出薄膜 顯不的 個之磁 得該磁 動，同 1 0所顯 成的· 用所謂具 泛地使用 薄膜形成 一樣、在 有矩形之 液晶顯示 ，隨著該 因此，就 地堆積著 ，該用以 之濺鑛方 ，在矩形 鐵單元60 鐵單元組 時，進行 示的，係 有平板狀標乾之磁控管陰極之濺鍍襄置， 於半導體、顯示用裝置、和電子零件等之 處理上。例如像液晶顯示器（Lcj))之面 矩形基板上而形成薄膜之狀態下，係使用 平板狀標靶的磁控管陰極，但是，由於近 器（LCD )面板之大型化，相當急速地進 液晶顯示器（LCD )面板之大型化之進步 被要求發展出所謂可以在大面積之基板/上 薄膜之錢锻技術。 作為在矩形之大面積基板上而均句地形成 式，係有以下所敘述之方式：例如圖9所 標靶1 00之背部部位上，配置有該由許多 所組成之磁鐵單元組裝體丨0，並 ”1。，沿著單-方向，進行著往復ί 者濺鍍處理。此外，磁鐵單元，就正如圖 在長方形之磁軛上，而由以下之構件所構 555872 、發明說明（2) 長方形之磁軛上之長條塊狀之中心磁鐵2 〇 ;以及， 外圍磁鐵21，而該外圍磁鐵2 1，圍繞著前述之中心磁鐵 20 ’而被配置於4邊上。中心磁鐵20和外圍磁鐵21，係在 垂直於磁軛2 3之面上，而沿著相互相反之方向，被進行磁 化。

在這裡，當在磁控管陰極和真空容器壁之間，施加著負 電壓’而在真空中，產生有電漿之時，在矩形之磁控管陰 極之平板狀標靶之表面上，電子係沿著所謂形成有磁力線 之呈禮、閉狀之隧道狀通路，進行著漂浮運動，而描繪出環 圈狀之軌跡。在具備有許多個之磁鐵單元之狀態下，也生 成有許多個之像前述一樣之環圈狀之軌跡，並且，該進行 著漂浮運動之電子’係衝撞到氣體分子，而使得該氣體分 子，成為離子化狀態，因此，會沿著該漂浮電子之所描繪 出之轨跡，而形成出高密度之電漿。該漂浮電子之所描綠 出之軌跡之正下方之標靶表面，係受到相當強烈之離子衝 撞而被進行著濺鍍處理，結果，所謂濺鍍粒子堆積於基板 上，而形成出薄膜。在這裡，由於濺鍍粒子之數目係相當 地多，而使得前述之漂浮電子之所描繪出之軌跡，成為所 謂具有某種程度之幅寬之帶狀，因此，標靶表面上之被進 行著濺鍍處理之區域，也成為帶狀之環圈區域。當在像前 述這樣之狀態下而繼續地進行著濺鍍處理之時，主要係$ 有前述之環圈區域被浸蝕，因此，標靶之使用率就會成 相當地低’並且尤该堆積於基板上之薄膜而言，其 厚度之均勻性也會降低’結果’就必須使得磁鐵單元組梦'

88120855.ptd 第6頁 555872 五、發明說明（3) 體1 0，沿著單 上之浸蝕區域 【發明所欲解 但是，即使 得標靶上之浸 際狀況下，標 材料之狀態下 成本升高之原 所謂生產效率 形成之薄膜之 問題。像前述 之時，則會有 因此，本發 形成之薄膜厚 之磁鐵單元配 討，結果，係 極，會有以下 首先，係可 構造中，即使 該對應著磁鐵 配置位置而有 之部分上，標 外，係可以得 討之時，比起 一方向 ，成為 決之問 成為像 姓區域 靶之使 ’該相 因，並 降低之 膜厚均 這些問 所謂更 明人們 度分布 置之陰 可以得 所敘述 以得知 是在全 單元之 所不同 乾表面 知會發 其他部 ’進行 所謂均 題】 以上之 ，成為 用率係 當低之 且，標 原因。 勻性隨 題，當 加地明 為了調 之經時 極構造 知：在 之問題 :在習 部使用 標靶表 ’特別 上之浸 生有以 分之相 著往復 勻化狀 構造， 所謂均 僅有1 0 標靶之 靶之交 此外， 著所謂 基板（ 顯化之 查標靶 降低之 而造成 習知之 產生。 知之先 著相同 面上之 是在該 飿程度 下所敘 同地點 運動，以便於使得標靶 態0 也並無法相 勻化狀態； 幾％ ’特別 使用率，係 換頻率過多 還會依然地 累積濺鍍時 與標輕一起 傾向產生。 浸蝕之不均 原因，因此 之濺鍍狀況 先前技術之 當充分地« 在目前之實 是在昂貴之 會成為製品 ，而會成為 存在著該戶斤 間呈降低之 )呈大型化 勻性以及所 ，係就各種 ’進行著檢 磁控管陰 前技術之磁控管陰極之 之磁鐵單元之狀態下， 浸蝕程度，係會隨著其 對應於兩端之磁鐵單元 ，會變得比較大。此 述之現象：在進行著檢 ，於該中心磁鐵之外側

555872 五、發明說明（4) 之部分之標無表面上，复φ4 , 列，哀冰一 士二 ，、電裝之發光強度會變得比較強 .、: ，所明洩漏磁場強度係相反地會變得比妒 低。並且，還可以相當、、主姑· 日吏仔比孕乂 A ^ ^ M ^ β楚地發現到··特別是在設定標靶 f面為漏磁％強度，成為〇·01〜0·04Τ左右之狀能下， 前述之現象就會變成為更加地顯著。 〜 雖然所謂引起前述這些現象 不是很清楚，但是，俜可LV % 在目别選並 从乂曰 了 M就以下所敘述之事項，而逡耔 耆考虿。也就是說，在兩側 — 、 丁 有磁鐵單*，因此，該Γ= 外側’並無存在 和外圍磁鐵之外侧長邊部之 ：：甲之中。磁鐵 起其他之磁鐵單元之所形磁力線之形狀’係比 加地裱繞著外侧之走向之軌跡 ：巧：更 ^ r^L JU ^ ^ ^ I且 忒褕切過標革巴表面 娩，令击A L命读 升他之磁鐵早疋之所形成之磁力 之幅官而山 .^ ^ P使疋就刖述之帶狀環圈區域 ϋ二： 鐵單元之外側部中以及在其他之 磁鐵皁7G之所形成之相同地點中， 幅官> * T h m . < 帶狀％圈區域之 巾田寬也並不相同，也就疋說，兩 區域之幅寬，會變得比較寬。 磁鐵早兀之帶狀％圈 J所，加之電壓’在任何一個之帶狀 成為一定，但是，該在放電時之 ν 1^ 帶狀環圈區域之幅寬和面積而有所L 々丨I·，係會隨著 圈區域之幅寬和面積並不相等ΐ不=此’當帶狀環 時，則該所發生之許多個之電衆之發光=== 88120855.ptd 第8頁

II 555872 五、發明說明（5) 強’而在帶狀環圈區域之幅寬成為比較狹窄之時，則該所 發生之許多個之電漿之發光強度也會變得比較弱。係認為 電聚之發光強度係與電漿密度呈比例；當電漿密度比較高 之時’則標乾表面上之浸蝕速度也會變得比較快，結果， 就會有所謂標靶之不均勻消耗之現象發生。 在另外一方面，於使用著習知之先前技術之磁控管陰極 之狀，了，係會有所謂在對應於兩側磁鐵單元之位置上， 而使知^ 1積於基板上之薄膜之膜厚變得比較薄之問題產 生二不菅標靶表面上之浸蝕速度是否迅速，而薄膜變得比 較薄之原f，一直到目前為止，還是不太明瞭，但是，為 :避J :前述這樣之問題發生，而得到均勻之薄膜厚度分 所9恭&，如就像日本專利特開平第8 —1 9 93 54號公報之 必須要得到像以下所敘述之磁鐵單元配置·· ί戴單元，比起其他之磁鐵單元，•更加地接 近.歡表面部位，以庙 場強度，並且，辦加ml兩端之磁鐵單元部之泡漏磁 之粒子量。 a 來自私靶表面而被進行著濺鍍處理 單所Ιίί J 之配置之時’則在兩端之磁鐵 以致於會有所謂對應於= 度，會變得比較強： 的問題產生。此外，、磁鐵早兀之所造成之標靶浸蝕量 單元進行著往復運動之=含有以下所敘述之問題：在磁鐵 標把用保護件等之:之磁鐵單元之電衆，會與 物發生干涉，而導致所謂放電現

555872 五、發明說明（6) -- 象消失；因此，為了彌補像前述這樣之問題而產生之薄膜 厚度上之損失，結果，並無法使得兩端之磁鐵單元，更接 近至需要量以上之標靶之表面部位，而無法得到相當均句 厚度之薄膜。結果，該對應於兩端之磁鐵單元之標乾部上 之浸蝕量，就會變得更大。 ' ° 此外，一般而言，係已經知道：磁場強度係與磁鐵表面 巧始之距離之2次方呈反比而發生著變化，並且，還認 ，：標靶表面被浸蝕，另外，還隨著標靶之浸蝕面和磁鐵 單元之表面的接近，而導致磁場強度急速地增強，同時， 也會更加速地增加標靶之浸蝕速度。 就正如以上所敘述的，在習知之先前技術之磁控管陰極 中，並無法均勻地消耗著整體之標靶，並且，就標靶之壽 =而言，該對應於最外側之磁鐵單元之部分上之標靶之壽 〒，係會變成為反應速率決定步驟，因此，就會導致標靶 之使用率呈降低。&外，係認為：由於係會更加速度地增 加所谓標乾消耗之不均句性，因此，會隨著濺鍍時間之累 f ’而導致所謂隨著前述之標靶消耗之不均勻性而形成之 薄膜之膜厚均勻性呈降低。 、，i、i則这之忍見’作為基礎’而就磁控管陰極之構造、 ^ 個之磁鐵軍元之構造和配置，更進一步地進行著檢 1 果，就元成了本發明。也就是說，本發明之目的， ^ M ^ 一種可以達到標把之消耗之均勻化’而提高標把 ,. 率 並且使得標把成為長壽命化之磁控管陰極。 ’本發明之目的’還為提供一種可以防止隨著標靶之

第10頁 555872 五、發明說明（7) 不均勻之消耗而造成薄膜厚度之均勻性呈降低之現象發生 之磁控管陰極。 解決問題之手段】 該用以達成前述之目的而 控管陰極，係為在標靶之背 長邊方向上之方向，排列著 於使得該矩形之磁鐵單元中 圍著與該外圍磁鐵呈逆極性 述之矩形之磁鐵單元，還沿 方向上之方向，進行著往復 極，其特徵為：在對應著前 中’而於該對應著最外侧之 的部分，由外圍磁鐵之長邊 表面之磁場洩漏強度係為最 藉由像前述這樣之構造， 元中，也可以製造出與其他 狀’結果，能夠使得該對應 上之帶狀環圈幅寬呈相同， 之洩漏磁場強度。此外，由 之薄膜而使得最外側之磁鐵 標靶之表面部位，因此，可 題’同時，還能夠減少薄膜 象。 完成之本發明之濺鍍裝置之磁 面，沿著所謂垂直於該標革巴之 許多個矩形之磁鐵單元，以便 之外圍磁鐵’配置成為所謂包 之中心磁鐵之周圍，並且，前 著前述之垂直於該標乾之長邊 運動的濺鍍裝置之磁控管陰r 述之許多個磁鐵單元之部分 外圍磁鐵之長邊部和中心磁鐵 部和中心磁鐵之所形成之標革巴 大的。 7 以便於即使是在兩端之磁鐵單 之磁鐵單元呈相同之磁場形 於各個之磁鐵單元之標靶表面 並且，還可以增強標靶表面上 ϋ並不需要為了形成均勻厚度 早疋，更接近至需要量以上之 =決標靶之不均勾消耗之問 旱度分布均勻性之經時降低現

如果說得更加具體一點 本發明之濺鍍t置之磁控管陰

555872 五、發明說明（8) =鐵，特徵為··係全由相同之磁鐵單元，構成許多個前述 早兀’並且，在兩端之磁鐵單元之外侧，配置有盥外 圍磁，呈相同極性之棒狀磁鐵。 一 也就疋說，係藉由在排列許多台完全相同之磁鐵單元之 後，還在兩端之磁鐵單元之外侧，配置著棒狀之單極磁 ^:以便於開始由最外側之磁鐵單元之外圍磁鐵之外侧長 々。卩和中心磁鐵而產生之磁力線，而抑制住磁力線向外擴 見象么生，同時，還使得該磁鐵單元之磁場強度等於 :者大=其他之磁鐵單元。此外，還藉由調整棒狀磁鐵單 =$磁場強度和所配置之間隔，以便於能夠自由地改變盥 最外側=磁鐵單元中之棒狀磁鐵單元呈相鄰之長邊部位^ =磁鐵單7G和形狀。因此，可以藉由標靶材質和基板尺 、2相當容易地製造出最適當之磁場強度和磁場形狀。 、生作為本發明之其他之濺鍍裝置之磁控管陰極之具體之構 k，係可以全由相同之磁鐵單元，構成許多個前述磁鐵單 二4’ ί且:在兩端之磁鐵單元中，於外圍磁鐵之外側長邊 " 心磁鐵之間，配置有與該外圍磁鐵呈相同極性之辅 ^用磁鐵，此彳’也可以在前述輔助用磁鐵和前述中心磁 2間乂己置有與前述中心磁鐵呈相同極性之第2輔助用 :鐵。另夕卜，本發明之其他之濺鍍裝置之磁控管陰極之具 押之，造，係也可以在許多個前述磁鐵單元之兩端之磁鐵 I:: ’ 卜圍磁鐵之外側長邊部之幅寬及/或中心磁鐵 之巾田寬，形成比起其他之磁鐵單元還寬。 藉由像以上所敘述之構造，而能夠使得該由最外側之磁 88120855.ptd 第12頁 555872 五、發明說明（9) 鐵單元中之外圍磁德夕々E # 之磁場強度，成為最夫卜:邊部和中心磁鐵之所製造出 磁鐵單元中之外5 ί 就是說，可以使得由最外侧之 出之磁場強度，相側長邊部和中心磁鐵之所製造 度，就正如前面斤：=疋$於f他之磁鐵單元之磁場強 成為磁鐵單元之磁鐵單元間之間隔， $ ^认疋磁鐵早兀間和棒狀磁鐵間之間隔，以便於 n m ί ί勻性，而更加地提升標乾之使用 時變化=象該所形成之薄膜之膜厚分布之經 在本發明中，較佳者為設置有一種機構，而該 使得前述棒狀磁鐵至標乾表面為止之距冑 棒狀磁鐵之旁邊上之磁鐵單元至標乾表面距己：= 以便於即使是在改變著棒狀磁鐵和標靶間距離之狀， 也能夠使得由最外侧之磁鐵單元中之外圍磁鐵之外=惠 部和中心磁鐵之所製造出之磁場之形狀，一邊 狀態下’而可以更進一步地抑制住標…以 耗現象以及薄膜厚度分布之經時變化現象。3勾消 此外，本發明之濺鍍裝置之磁控管陰極，其特徵為. 88120855.ptd 第13頁 555872 五、發明說明（ίο) 叹置有一種機構’而該機構，係按照著標靶之累積電力， 而改變著前述磁鐵單元及/或前述棒狀磁鐵和標靶表面為 止之距離。按照輪入至標靶中之累積電力，而調整包含棒 狀磁鐵之磁鐵單元和標靶表面間之距離，即可更進一步地 降低標靶之不均勻消耗現象以及薄膜厚度分布之經時變化 現象。 【發明之實施形態】 以下’則列舉出實施例，而更加詳細地說明本發明之構 造°

(實施例1 ) 圖1係為用以顯示出該使用本發明之磁控管陰極之濺鍍 裝置之前視剖面圖。該磁控管陰極1，係由以下之構件而 組成的：矩形平板狀之標靶J 0 0 ;襯墊片i 0 J，而該襯墊片 101 ’係被用以保持及冷卻著標靶丨〇〇 ;磁鐵單元組裝體 1 0 ’而該磁鐵單元組裝體丨0，係配置於襯墊片1 〇丨之背面 上，以及’機構11，而該機構丨丨，係用以使得該磁鐵單元 組裝體1 0 ’進行著往復運動。

在標靶100之外圍部，係配置有標靶用保護件15〇。在襯 塾片1 01之内部，係形成有該用以通過冷卻用水之水通路 102 ’並且’還透過隔離件151，而將該襯墊片丨〇1，安裝 於真空谷器之壁部2 4上。係由可變式直流電源9 〇 〇，而供 應電力至襯墊片。係透過氣體用導入管17〇，而供應所謂 濺鍍用氣體至真空容器内，並且，還藉由排氣系統，而將 該濺鍍用氣體，通過主閥丨73，而被排放至外部。此外，

88120855.ptd 第14頁 555872 五、發明說明（11) 還藉由主閥或者氣體流量之調節，而將真空容器内之壓 力，設定成為所要求之值。係藉由機器人手臂（並未圖示 出），而將大型之矩形基板160，通過閘閥172，搬送至基 板台座161，並且，還藉由遮罩171，而覆蓋住該大型之矩 形基板1 6 0之外圍部。 將5個之圖10所示構造之磁鐵單元（〜15e )，安裝 於磁鐵用安裝板1 7上，而構成磁鐵單元組裝體1 〇。磁鐵單 元1 5，就正如圖1 〇所顯示的，係在平面形狀幾乎呈長方形 之磁輛23上，而由以下所敘述之構件而構成的：長方形板 狀之中心磁鐵20 ;以及，矩形環圈狀之外圍磁鐵21，而該 矩形環圈狀之外圍磁鐵21，係配置在前述之中心磁鐵2〇之 周圍上。中心磁鐵20之磁輛23部位上之磁極係為N極，而 該N極之相反部位係為S極；並且，外圍磁鐵係為該中心磁 鐵2 0之相反極性。係藉由像前述之磁極配置，而在標靶部 位上，形成由外圍磁鐵2丨朝向中心磁鐵2 〇之磁力線。因 此’在外圍磁鐵21之上方，将由許岔主 ! / . 上丄 々 你田知靶表面，放出磁力線， 而在中心磁鐵2 0之上方，蚀怨路士 a 乂 乃使付磁力線，進入至標靶面中。 月丨J述·之磁力線，係形成右％ 士田A % gg . # ^ % 4 # Μ , Λ攻有所明封閉成為環狀之隧道通路。 分別為相同形狀及相同特性 Μ0 係 π β 鐵皁兀。係在兩端之磁鐵 早兀15a、15e之外侧，透過a庙] (15a〜15e)之長邊方向而將該與磁鐵單元 高度和特性與外圍磁鐵呈相同^目同長度並且幅寬、 y ^ ^呈相门之棒狀磁鐵1 6，配置於磁鐵 用女裝板1 7上。像前述這樣，孫 贷、猎由配置棒狀磁鐵，以便

555872 五、發明說明G2) 於使得該由兩端之磁鐵單元15a、l5e中之外圍磁鐵之外側 長邊，和中心磁鐵而形成之標靶表面洩漏磁力線50a之密 度’而於其他之相同部位上之磁力線5 〇b、5丨，以便於抑 制住磁力線擴散至外側之現象發生。係適當地調整著棒狀 磁，16和磁鐵單元15間之安裝用間隔3〇〇、磁鐵單元15間 =安裝用間隔301、以及標靶表面和磁鐵單元表面間之距 ^nh(T/M距離）302，而使得該對應於磁力線50a和磁力線 、、51之磁場強度，分別地成為〇· 〇4T和0· 025T。在這 $，例如係可以藉由在磁軛23或者台座丨8和磁鐵用安裝板 之間’炎持著一定厚度之隔離件，以便於調整磁鐵單 :棒狀磁鐵間之距離、以及磁鐵單元和標靶表面間之距 :此外，為了形成均勻之薄膜厚度之薄膜，因此，首先 :^固之磁鐵單兀之標靶表面和磁鐵單元表面間之距離 夕搪*Μ ί離），凋整成為適當值，然後，再調整棒狀磁鐵 ^私靶表面和磁鐵單元表面間之距離（τ/μ距離）。棒狀 :鐵之標靶表面和磁鐵單元表面間之距離（T/Μ距離）， ::以大ί等於兩端之磁鐵單元之標靶表面和磁鐵單元表 面間之距離（τ /Μ距離）。 料平凡衣 二卜：=狀磁鐵和磁鐵單元間之安裝用間隔3〇〇、以及 县声/1 η ^ μ此 係竑好為磁鐵早兀之短邊 長度之1/10以上。係可以藉 :上，：便於提高標把浸飯之均句性，值二 = 還能Ϊ抑制住該所形成之薄膜之膜厚 時變化現象。往復運動之行程，料係㈣磁鐵單元之短

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第16頁 555872 五、發明說明（13) 邊長度和磁鐵單元之間隔之間 菩，舍磁鸫® - μ a日日 1之和之左右之行程幅寬，但 二口田=鐵早兀間之間隔變得比較大之時，則往復 行私幅寬也會變得比較大，並、^ ^ ^ ^ ^ ^ , 5亥形成於基板上之薄膜 之呈句勻之區域之長度，變得比較狹窄， 之比值係最好為1 〇 0 ( = J )以下。 月j过· ，在復運動用機構i J ’係成為以下所欽述之構造：藉 達之驅動’而使得磁鐵單元組裝體10，進行著往復運‘: 並且，該固定於馬達81之旋轉軸上之旋轉用 過插祕、臂件86、和插銷87，而連結於磁鐵用安裝S 上:在磁，用安裝板17上，係安裝有滑件單元83 ,並且， ，該f件單元83，係可自由滑動地結合著滑件軌道84。當 旋轉著馬達81之時，係旋轉著旋轉用圓板82，而透過臂^ 86、，使得磁鐵單元組裝體1〇，沿著箭號方向55，進行著往 復運動。該作為像前述這樣之機構，係相當適合使用例如 曰本專利特開平第1 1 —2 1 666號公報之所記載之機構。 使用以上所敘述之磁控管陰極，而進行著鋁薄膜之成膜 處理；其薄膜厚度分布之所測定之結果例，係顯示於圖2 之等高線圖中。為了與前述之薄膜厚度分布之所測定之結 果例，進行著比較，因此，合併所謂使用該並無在磁鐵單 元之外側而配置有棒狀磁鐵之習知之先前技術之磁控管陰 極之狀態下之結果，而顯示於圖2中。該所使用之玻璃基 板160之大小，係為〇_χ 72 Omm，並且，就該玻璃基板 160内之589mm X700mm之區域内之121點，進行著薄膜厚度 之測定處理。圖2之等高線201，係以最大之薄膜厚度，$

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五、發明說明（14) 為100_% —，而使得該圖2之等高線201，成為規格化， 且，還每隔5 % ，就顯示出前述之薄膜厚度。 、’ Φ 本實施例之濺鍍用陰極與習知之先前技術之例子 用陰極之不同處，係僅為棒狀磁鐵丨6之有無，至於尺’、鍍 薄膜形成條件等，本實施例之濺鍍用陰極係相同於習^和 先前技術之濺鍍用陰極。就正如圖2所顯示的，係 '可@以^寻之 知；比起習知之先前技術之例子之濺鍍用陰極，本實施仔例 j濺鍍用陰極，係可以得到相當良好之薄膜厚度均勻性。 前述之本實施例之濺鍍用陰極與習知之先前技術之例子之 濺鍍用陰極之兩者之分布形狀之不同處，係為玻璃基板 160之短邊部位（在圖式上之上下方向）之薄膜厚度之變 化，並且，由前述之結果，則可以得知：係可以僅藉由加 強最外侧之洩漏磁場強度，而在相當寬廣之範圍内，得到 該具有均勻厚度之區域。 圖3係為比較著習知之先前技術之例子之濺鍍用陰極之 不均勻性之變化250與該使用本實施例之濺鍍用陰極而針 對電力累積現象之所呈現出之堆積膜之薄膜厚度分布之不 均勻性之變化2 5 1之圖式。習知之先前技術之例子之錢艘 用陰極之不均勻性，係為隨著電力累積現象之進行，而變 成為更大，並且，該習知之先前技術之例子之濺鍍用陰極《釀 之不均勻性，係在超過某一個值之後，就幾乎成為一定之 狀態。在本實施例之濺鍍用陰極中，由初期開始而一直到 結束為止，係多少會有增加一些之薄膜厚度分布之不均勻 * 性之變化現象，並且，比起前述之習知之先前技術之例子

555872 五、發明說明（15) 之濺鍍用陰極之不均勻性，該薄膜厚度分布之不均句性之 變化量，係非常地微少。在這裡，所謂電力累積現象，係 顯示出標靶之使用狀況；當所謂累積電力〇kWh，係意味著 標靶之新品之時，則圖形之最後點，係意味著標靶使用完 畢之狀態（交換時期）。

可以得知：向來，在習知之先前技術中，標靶之使用壽 命係為累積電力2 0 0 0 kWh，但是，在本實施例中，係比起 習知之先前技術，而使得標$巴之使用壽命，延長成為2倍 之累積電力4000 kWh為止。此外，在本實施例之狀態下， 該在（浸蝕區域重量/標靶使用前重量X100)之所定義 之標靶使用率，係為40 % ，而比起習知之先前技術之例子 之1 8 % ’係成為2倍以上。此外，所謂標把壽命，係指浸 姓程度最大之部分之所殘留之厚度成為〇· 5min之時間點。

在以上之敘述中，係藉由在磁軛和磁鐵用安裝板丨7之間 而介在夾入有隔離件，以便於調整T /M距離，此外，為了 延長標靶之壽命，因此，係可以設置例如曰本專利特開平 第8-1 99354號公報之所記載之丁/^!距離調整用機構，而精 密地調整著各個之磁鐵單元15和棒狀磁鐵162Τ/μ距離， 以便於提高各個之電力累積中之薄膜厚度均勻性。此時， 係最好在使得最外側磁鐵單元15&、15e和棒狀磁鐵16具有 相同之相對位置之情況下，而移動著該最外側磁鐵單元 1 5a、1 5e和棒狀磁鐵1 6。 ★此外，在本實施例中，於兩端之磁鐵單元丨5a、丨5e，該 藉由棒狀磁鐵1 6而被進行著增強之標靶表面磁場強度，^

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值。此外，特另J θ 表面磁場強度’ A為相當適當之 n 疋在靶表面之洩漏磁場強度為0.01〜 效 。 恶下，本發明之磁控管陰極之構造係相當地有 (實施例2 ) 圖4係為用以顯示出本發明之實施例2之磁鐵

1〇:=;圖。磁鐵單元組讓，係在該具備心 用磁鐵之兩★而之磁鐵單元25a、25b之間，由3個之磁鐵單 疋26a、2 6b、26c而構成的。最外側磁鐵單元25和磁鐵單 元2 6係除了輔助用磁鐵2 8 a、2 8 b之外，其外形尺寸和每 極材質等係為相同的。 實施例2和前述之實施例丨之不同處，係為：在最外側磁 鐵單元25a、25b之外圍磁鐵之外侧長邊部21和中心磁鐵2〇 之間’配置有該具有分別地與外圍磁鐵、中心磁鐵呈相同 磁化之方向之輔助用磁鐵28a、28b。

圖5係為用以顧示出圖4之磁鐵單元組裝體1 〇中之最外側 磁鐵單元25a之（a )俯視圖及（b )剖面圖。外圍磁鐵21 之幅寬係為6mm，而中心磁鐵20之幅寬係為8mm，並且，在 該外圍磁鐵21和中心磁鐵20之間，係將該具備有l〇mm角部 之剖面之辅助用磁鐵28a、28b，配置及安裝於2條之台座 29和基板30上。磁化之方向40，就正如圖5 (b )所顯示 的，即輔助用磁鐵28a係分別與外圍磁鐵21呈相同方向， 而輔助用磁鐵28b係分別與中心磁鐵20呈相同方向。就此

88120855.ptd 第20頁 555872 五、發明說明（17) 時之標靶表面中之洩漏磁場強度而言，在 磁鐵存在之部位上，則大約為0· 02 7T左右。“、、 用 即使為本實施例之構造，也可以得到與實施 之效果。並且，該作為台座29和基板3G，係、並目同 之：料上之限制，例如係相當適合使用與磁輛為、= 之磁性體（SUS430等）。藉由像前述這樣之構造^ = ¾ 更進一步地提高標靶表面之洩漏磁場強度。 ’、D以 此外，係可以由所使用之標靶材料和所要求之 厚分布以及放電特性，❿自*地選擇輔助用磁鐵之條數、 目、磁力強度、大小、材f、安裝用位£、以及台座 底之形狀和有無。即使是使用例如像圖6所示之構口 、： 外側磁鐵單元25 ’也可以得到相同之效果。在像 η 為辅助用磁鐵…，係、可以使用與外：磁 丄鐵，並且’該作為例如外圍磁鐵和中 心磁鐵之幅寬，係可以分別為6、1 〇、8mm。 用，28a、28b之全長，係大概為中心磁鐵2。 之長度左右，但疋，該辅助用磁鐵28&、28b之全長，並 僅限定於此。此外’輔助用磁鐵係可以被分割成為許多個 之磁鐵，而具備有任意之間隔。 (實施例3 ) 圖7係為用以顯示出本發明之實施例3之磁鐵單元組裝體 10之前視剖面囷。該實施例3與前述之實施州、實施例2 之不同處，係^ :比起其他之磁鐵單元32a〜32。，兩端之

555872 五、發明說明（18) 磁鐵單元3 1 a、31 b之外圍磁鐵之外侧長邊部2 1 a之幅寬， 退來得更見。圖8係為用以顯不出圖7之磁鐵單元組裝體1 〇 中之最外侧磁鐵單元3 la之（a )立體圖及（b )剖面圖。 在本實施例中，中心磁鐵2 0和外圍磁鐵長邊部2 1 a、21 b 之幅寬，係為圖8所示之尺寸。此外，外圍磁鐵之短邊部 之幅寬，係相同於 之中心磁鐵，係相 圍磁鐵長邊部之部 形成有最外側磁鐵 鐵的標靶表面洩漏 鐵長邊部和中心磁 度，並且，還能夠 分布均勻性之經時 此外，外圍磁鐵 於本實施例所示之 要求之薄膜之膜厚 強度、大小、材質 係能夠僅以中心磁 可以使用與其他之 須要使得該所配置 像前述這樣，也可 此外，有關於各 敘述呈相同之所要 極南度。 外圍磁鐵長邊部21 b 對於中心線，而偏向 位（外侧）。在本實 單元之外圍磁鐵之外 磁場之強度，係可以 鐵之所形成之標乾表 抑制住標革巴之不均勻 降低現象之發生。 和中心磁鐵之磁極之 尺寸，也可以由所使 分布以及放電特性， 、和安裝用位置。此 鐵，作為幅寬，而外 磁鐵單元呈相同之幅 之中心磁鐵之中心， 以得到相同之效果。 個磁鐵之磁極高度， 求之特性，而任意地 L幅寬。該所安裝 . 於幅寬比較寬之外 施例之狀態下，該 側長邊部和中心磁 大於其他之外圍磁 > 面洩漏磁場之強 消耗以及薄膜厚度 幅寬，並不僅限定 用之標乾材料和所 而自由地選擇磁力 外，在本發明中， 圍磁鐵之幅寬，係 寬者。但是，係必 偏離外側。即使是 _ 也可以按照與前面 選擇各個磁鐵之磁 '

555872 五、發明說明（19) 在以上之貫施例中，係就由5根之磁鐵單元而構成磁鐵 單元組裝體1 0之狀態’進行著相關之說明，然而，本發明 之磁鐵單元之數目’可以說並不僅限定於前述之數目。此 外’係可以藉由對於前述之棒狀磁鐵、輔助用磁鐵、甚至 外圍磁鐵、中心磁鐵，使用不同之材質和磁化強度之磁性 體，以便於使得最外側磁鐵單元之外圍磁鐵之外側長邊部 和中心磁鐵之所造成之標靶表面之洩漏磁場強度，相同於 其他部分之磁場強度，或者是大於其他部分之磁場強度。 【發明之效果】

藉由本發明，則在排列著許多個之磁鐵單元之磁控管陰 極中，於該對應著前述之許多個之磁鐵單元之部分中，^ 在該對應著最外側之外圍磁鐵之長邊部和中心磁鐵的部 分’該由外圍磁鐵之長邊部和中心磁鐵之所形成之標乾表 面之磁場洩漏強度係為最大的（也就是相同或者以上）， 以便於能夠大幅度地抑制住標靶之浸蝕之不均勻性，並 且，還可以防止隨著標靶之浸蝕之不均勻性而造成膜厚分 布之均勻性呈經時降低之現象發生。結果，本發明之賤^ 裝置之磁控管陰極，係可以延長標靶之交換頻率，同時，x 提高薄膜厚度之均勻性，而降低薄膜形成之成本，並且， 提升其生產效率。 【元件編號之說明】 I 磁控管陰極 10 磁鐵單元組裝體 II 往復運動用機構

88120855.ptd 第23頁 555872 五、發明說明（20) 15 磁鐵單元 15a 磁鐵單元 15b 磁鐵單元 15c 磁鐵單元 15d 磁鐵單元 15e 磁鐵單元 16 棒狀磁鐵 17 磁鐵用安裝板 18 台座 20 中心磁鐵 21 外圍磁鐵 21a 外圍磁鐵之外侧長邊部 21b 外圍磁鐵之外側長邊部 23 磁輛（yoke) 24 真空容器壁部 25 磁鐵單元 26 磁鐵單元 26a 磁鐵單元 26b 磁鐵單元 26c 磁鐵單元 28a 輔助用磁鐵 28b 辅助用磁鐵 29 台座 30 基板 Φ

88120855.ptd 第24頁 555872 五、發明說明（21) 31 磁鐵單元 31a 磁鐵單元 31b 磁鐵單元 32 磁鐵單元 32a 磁鐵單元 32b 磁鐵單元 32c 磁鐵單元 40 方向 5 0a 標輕表面之泡漏磁力線 50b 磁力線 51 磁力線 55 箭號方向 60 磁鐵單元 81 馬達 82 旋轉用圓板 83 滑件單元 84 滑件軌道 85 插銷 86 臂件 87 插銷 100 矩形平板狀標靶 101 襯墊片 102 水通路 150 標靶用保護件

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五、發明說明（22) 151 隔 離 件 160 矩 形 基板 ( 玻璃 基 板 ) 161 基 板 台 座 170 氣 體 用 導 入 管 171 遮 罩 172 閘 閥 173 主 閥 201 等 線 250 薄 膜 厚 鍍 分 布 之 不 均 勻 性 之 變 化 251 薄 膜 厚 鍍 分布 之 不 均 勻 性 之 變 化 300 安 裝 用 間 隔 301 安 裝 用 間 隔 302 標 靶 表 面 和 磁 鐵 單 元 表 面 間 之 距離 900 可 變 式 直 流 電 源 88120855.ptd 第26頁 555872 圖式簡單說明 圖1係為用以顯示出實施例1之濺鍍裝置之構造之前視剖 面圖。 圖2係為用以顯示出薄膜之膜厚分布之等高線圖。 圖3係為用以顯示出薄膜之膜厚分布之不均勻性之經時 變化之圖形。 圖4係為用以顯示出實施例2之磁鐵單元組裝體之構造之 前視剖面圖。 圖5係為用以顯示出實施例2之最外侧磁鐵單元之構造之 俯視圖及剖面圖。 圖6係為用以顯示出實施例2之最外側磁鐵單元之其他之 構造例之立體圖及剖面圖。 圖7係為用以顯示出實施例3之磁鐵單元組裝體之構造之 前視剖面圖。 圖8係為用以顯示出實施例3之最外側磁鐵單元之構造之 俯視圖及剖面圖。 圖9係為用以顯示出習知之先前技術之磁控管陰極之構 造之剖面圖。 圖1 0係為用以顯示出磁鐵單元之構造之立體圖。 叫

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Claims (1)

1. 555872 六、申請專利範圍 1 · 一種賤 著所謂垂直 矩形之磁鐵 磁鐵，配置 磁鐵之周圍 之垂直於該 濺鍍裝置之 在對應著 著最外側之 磁鐵之長邊 強度係為最 2.如申請 中係全由相 且’在兩端 極性之棒狀 3·如申請 中係全由相 且，在兩端 心磁鐵之間 鐵。 4·如申請 中係在前述 述中心磁鐵 5·如申請 鍍裝置，係為在標靶之背面，沿 於該標靶之長邊方向上之方向，排列著許多^ 單元，以便於使得該矩形之磁鐵單元中之外圍 成為所謂包圍著與該外圍磁鐵呈逆極性之中心 ，並且，前述之矩形之磁鐵單元，還沿著前述 標靶之長邊方向上之方向，進行著往復運動= 磁控管陰極，其特徵為： 前述之許多個磁鐵單元之部分中，而於該對應 外圍磁鐵之長邊部和中心磁鐵的部分，由外^ 部和中心磁鐵之所形成之標靶表面之磁 大的。 勿残馮 專利範圍第1項之濺鍍裝置之磁控管陰極，复 同之磁鐵單元，構成許多個前述磁鐵單元，/、 之磁鐵單元之外側，配置有與外圍磁二 磁鐵。 土邳同 專利範圍第1項之濺鍍裝置之磁控管陰極，政 同之磁鐵單元，構成許多個前述磁鐵單元，/、、 之磁鐵單元中，於外圍磁鐵之外側長邊部和並 ，配置有與該外圍磁鐵呈相同極性之輔^ ϋ中 用石兹 專利範圍第3項之濺鍍裝置之磁控管陰極， 輔助用磁鐵和前述中心磁鐵之間，配置有 呈相同極性之第2輔助用磁鐵。 *、前 專利範圍第1項之濺鍍裝置之磁控管陰極，其

   88120855.ptd 第28頁 555872 六、申請專利範圍 中係在許多個前逃磁 磁鐵之外側長邊部之 起其他之磁鐵單元還 6 ·如申請專利範園 中没置有一種機構， 乾表面為止之距離， 鐵單元至標靶表面為 化。 7 ·如申請專利範圍 管陰極，其中係使得 許多個前述磁鐵單元 於前述棒狀磁鐵之旁 單元之短邊方向長度 8·如申請專利範圍 管陰極，其中設置有 之累積電力，而改變 和標乾表面為止之距 鐵單元之兩端之磁鐵單元中，將外圍 幅寬及/或中心磁鐵之幅寬，形成比 寬。 第2項之濺鍍裝置之磁控管陰極，其 而該機構，係使得前述棒狀磁鐵至標 k者配置於遠棒狀磁鐵之旁邊上之磁 止之距離之變化，而進行著同步之變 第1至6項中任一項之濺鍍裝置之磁控 許多個前述磁鐵單元間之間隔、或者 間之間隔以及前述棒狀磁鐵與該配置 邊上之磁鐵單元間之間隔，成 之1 /10以上。 H Ξ中任：項之濺鍍裝置之磁控 荖勹if磁抖而該機構，係按照著標靶 y述磁鐵單元及/或前述棒狀磁鐵

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