TWI448574B - 磁控管濺鍍裝置及磁控管濺鍍方法 - Google Patents

Description

磁控管濺鍍裝置及磁控管濺鍍方法

本發明，係有關於在真空中經由濺鍍來進行成膜之技術，特別是有關於磁控管濺鍍所致之成膜技術。

於先前技術中，在此種磁控管濺鍍裝置101中，例如，係如圖6(a)所示一般，在真空內槽102內，於與基板104相對向之標靶107的背面(擋板108)側處，成為被配設有複數之棒狀的磁鐵112。

在此種先前技術中，若是將標靶107長期間作使用，則由於標靶107之表面係被削掘，因此，在複數之磁鐵112的相互間，會於阻抗上產生差異，其結果，會有著在放電空間中之電漿的分佈成為不均一的問題。

例如，在圖6(a)所示之例中，如同圖6(b)、(c)所示一般，相較於對應於中央之磁鐵112的標靶區域107a，側部區域係更被削掘，其結果，基板104上之膜厚，其中央區域會成為較邊緣部區域更薄，而此係成為課題。

對於此種課題，在先前技術中，係藉由將相對於標靶107之磁鐵112的距離作變更並修正磁性電路來作對應，但是，係並未得到有充分之膜厚均一性。

[專利文獻1]日本特開平11-200037號公報

[專利文獻2]日本特開平11-302843號公報

本發明，係為了解決此種先前技術之課題而進行者，其目的，係在於提供一種：能夠在長期間中而進行均一之膜厚分佈的成膜之磁控管濺鍍技術。

為了達成上述目的所進行之本發明，係為一種磁控管濺鍍裝置，其特徵為，具備有：真空槽；和陰極部，係被設置在前述真空槽內，並具有於其之正面側保持標靶且於其之背面側保持複數之磁鐵的保持機構；和電源，係對於前述陰極部而供給電力，對於前述保持機構，在前述標靶側之放電空間中，被設置有可獨立進行電位之控制的複數之控制電極。

又，本發明，係於前述發明中，前述控制電極為分別對應於前述複數之磁鐵而設置者。

又，本發明，係於前述發明中，前述磁鐵係被形成為棒狀，前述控制電極，係以挾持前述保持機構而與前述磁鐵之端部作重疊的方式而被配置者。

又，本發明，係於前述發明中，前述控制電極，係以對於前述標靶之端緣部而突出於內方側的方式而被配置者。

另一方面，本發明，係為一種磁控管濺鍍方法，係為在真空中產生磁控管放電並進行濺鍍之磁控管濺鍍方法，其特徵為：將複數之控制電極配置在標靶之放電空間中；具備有：當在真空中對於標靶供給電力並使電漿產生時，使前述複數之控制電極的電位成為相異之工程。

又，本發明，係於前述發明中，當在真空中而對標靶供給電力並使電漿產生時，將前述複數之控制電極中的在前述標靶之特定區域處的控制電極之電位，設為較在前述標靶之前述特定區域以外之區域處的控制電極之電位更高者。

又，本發明，係於前述發明中，將前述標靶之特定區域設為了前述標靶之中央區域者。

又，本發明，係於前述發明中，將在前述標靶之特定區域處的控制電極之電位設為浮動電位，另一方面，將在前述標靶之特定區域以外之區域處的控制電極之電位設為接地電位者。

於本發明之情況，係將複數之控制電極配置在標靶之放電空間中，並當在真空中而對標靶供給電力並使電漿產生時，使複數之控制電極的電位成為相異，藉由此，能夠對在各磁鐵處之阻抗作調整，其結果，能夠對在放電空間中之電漿的分佈之偏差作修正，並謀求膜厚之均一化。

在本發明中，若是將複數之控制電極中的在標靶之特定區域(例如中央區域)處的控制電極之電位(的絕對值)，設為較在標靶之特定區域以外之區域(例如側部區域)處的控制電極之電位(的絕對值)更高，則能夠將在該當特定區域中之放電空間的電漿密度相對性的增大。其結果，若藉由本發明，則例如在對標靶作長期間使用而使標靶之中央區域被削掘的情況時，能夠謀求膜厚之均一化。

於此情況，若是將複數之控制電極中的在標靶之特定區域處的控制電極之電位設為浮動電位，另一方面，將在標靶之特定區域以外之區域處的控制電極之電位設為接地電位，則能夠將在標靶之特定區域處的成膜速度更加增大，而容易地謀求膜厚之均一化。

若藉由本發明裝置，則能夠將上述之本發明藉由簡單之構成來容易的實施。

特別是，例如，當控制電極為分別對應於前述複數之磁鐵而被設置的情況、或是磁鐵係被形成為棒狀，而控制電極係以挾持保持機構並與磁鐵之端部相重疊的方式而被配置之情況、或進而當控制電極係以對於標靶之端緣部而突出於內方側的方式而被作了配置的情況時，係能夠更有效地將在標靶之特定區域處的控制電極之電位設為較在標靶之特定區域以外之區域處的控制電極之電位更高。

若藉由本發明，則能夠提供一種能夠在長期間中而進行均一之膜厚分佈的成膜之磁控管濺鍍技術。

以下，參考圖面，針對本發明之理想實施形態作詳細說明。

圖1，係為展示本發明之磁控管濺鍍裝置的實施形態之內部構成的剖面圖，圖2，係為展示同磁控管濺鍍裝置之陰極部的外觀構成之平面圖。

如圖1中所示一般，本實施形態之濺鍍裝置1，係具備有被連接於未圖示之真空排氣系的真空槽2。另外，此真空槽2，係電位性地被設為接地狀態。

在真空槽2內，係構成為：平板狀之基板(成膜對象物)3係被保持在基板支持器4上，並隔著遮罩5而與陰極部6相對向。

陰極部6，係具備有將標靶7作保持之擋板(保持機構)8，藉由此，標靶7係成為相對於基板3而平行地相對向。此擋板8，係被連接於直流電源30。

在標靶7周圍之區域中，係被配設由例如環狀之由金屬所成的內側遮蔽構件9。

又，在擋板8周圍之區域中，係被配設由例如環狀之由金屬所成的外側遮蔽構件10。

於此，內側遮蔽構件9，係電位性地被設為浮動狀態。另一方面，外側遮蔽構件10，係相對於內側遮蔽構件9而被絕緣，並電位性地被設為接地狀態。

如圖2中所示，在擋板8之背面側處，係被設置有複數(於本例中係為5個)之由被保持在保持部11處的永久磁石所成之磁鐵12。

在本實施形態中，各磁鐵12a～12e，係使用棒狀者，並空出特定之間隔地被平行配置。另外，各磁鐵12a～12e，係以不會從標靶7之區域而超出的方式，而對於其之大小以及位置作制定。

進而，在本實施形態中，在內側遮蔽構件9之相對向的一對之邊緣部91、92處，係被配設有控制電極21、22。

控制電極21、22，例如係為由矩形板狀之構件所成者，並由例如不鏽鋼等之金屬材料所構成。又，控制電極21、22，和內側遮蔽構件9，係被作電性絕緣。

而，各控制電極21、22，係以從內側遮蔽構件之各邊緣部91、92起而朝向身為內方側之標靶7側來突出的方式，而對於其之大小以及位置作制定。

在本實施形態的情況中，控制電極21、22，係以分別對應於各磁鐵12a～12e的方式，而分別由5個的控制電極21a～21e、控制電極22a～22e所構成。

控制電極21a～21e及控制電極22a～22e，係分別被形成為相較於磁鐵12a～12e而具有若干寬廣之寬幅，並分別以使標靶7側之前端部挾持擋板8以及標靶7而與磁鐵12a～12e之各端部相重疊的方式而被作配置。

又，控制電極21a～21e以及控制電極22a～22e，係以使挾持各磁鐵12a～12e之相對向的一對之控制電極21a以及22a；控制電極21b以及22b；控制電極21c以及22c；控制電極21d以及22d；控制電極21e以及22e彼此成為相同電位的方式，而分別被作電性連接。

進而，控制電極21a～21e以及控制電極22a～22e，係在真空槽2之外部，分別經由可變電阻器23而被作接地。

在以上所述之本實施形態中，係將複數之控制電極21、22配置在標靶7之放電空間中，並當在真空中對於標靶7來供給直流電力並使電漿產生時，將複數之控制電極21、22中的在標靶7之例如中央區域處的控制電極21c、22c之電位例如設為浮動電位，並藉由此而將在標靶7之例如側部區域處的控制電極21a、21b、21d、21e以及控制電極22a、22b、22d、22e之電位設為更高。

其結果，能夠將標靶7之例如在中央區域處的放電空間之電漿密度相對性的增大，藉由此，就算是在由於對標靶7作長期間使用而使標靶7表面之例如中央區域被削掘的情況時，亦能夠謀求膜厚之均一化。

而，若藉由本實施形態之磁控管濺鍍裝置1，則能夠將上述之本發明藉由簡單之構成來容易的實施。

另外，本發明，係不限定為上述所示之實施形態，而可作各種之變更。

例如，在上述之實施形態中，係將複數之控制電極21、22中的位在標靶7之例如中央區域處的控制電極21c、22c之電位，設為較其他之控制電極21a、21b、21d、21e以及控制電極22a、22b、22d、22e之電位為更高，但是，本發明係並不被限定於此，而亦可對其他之控制電極21a、21b、21d、21e以及控制電極22a、22b、22d、22e的任一之電位作調整。

又，在上述實施形態中，雖係設為以分別對應於各磁鐵12a～12e的方式，而分別設置5個的控制電極21a～21e、控制電極22a～22e，但是，本發明係並不被限定於此，而亦能夠以僅對應於特定之磁鐵的方式來設置控制電極。

進而，關於控制電極之形狀、位置，亦並不被限定於上述實施形態者，只要是在本發明之範圍內，則可作適宜之變更。

[實施例]

以下，針對本發明之實施例，與比較例一同作詳細說明。

使用圖1以及圖2中所示之磁控管濺鍍裝置，並作為標靶而使用鋁(Al)，而以標靶-磁鐵間距離45mm、標靶-基板間距離125mm的條件，來進行了濺鍍。

於此情況，投入電力係為42.8kW，並在真空槽內將氬(Ar)以100sccm來作流入，而將壓力保持為0.35Pa。

又，作為控制電極，係使用由不鏽鋼所成之平板狀者(寬幅140mm)，並設定為在從標靶之各端緣部而朝向標靶內方側而突出20mm的同時，使其與標靶間之間隙成為5mm。

而後，一面使各磁鐵作100mm之搖動，一面在56秒間進行濺鍍，而在基板上成膜。將結果展示於表1～表3中。

於此，表1係為將所有之控制電極設定為了接地電位的情況時之膜厚(條件1)，表2係為僅將中央之控制電極(21c、22c)設定為浮動電位的情況時之膜厚(條件2)，表3係為展示計算出了條件2之膜厚與條件1之膜厚的差分後之結果者。

另外，表1～表3中之數字，係為對應於各磁鐵之中央部份的基板上之測定位置處的膜厚(為了參考，係附加有與基板端部間之距離)，單位係為。

又，在表1、表2之外側處的橫列以及縱列之數字，係為展示各表中之橫列以及縱列之膜厚的平均值者。

如同由表1～表3而能夠理解一般，相較於將所有之控制電極設定為了接地電位的情況，在僅將中央之控制電極(21c、22c)設定為浮動電位的情況時，以此中央之控制電極(21c、22c)為中心，於其之兩側的區域處之膜厚係變大(最大700)。

可以想見，此係因為，在被設定為浮動電位之控制電極(21c、22c)的近旁，電漿密度係上升，而成膜速度係變大。

又，表4，係為僅在中央之控制電極(21c、22c)處連接了100Ω之電阻器的情況時之膜厚(條件3)，表5，係為展示計算出了條件3之膜厚與上述條件1(將所有的控制電極設定為了接地電位的情況)之膜厚的差分後之結果者。

於此條件3的情況，在中央之控制電極(21c、22c)處所流動之電流，係為-0.7。

如同由表1、表4、表5而能夠理解一般，相較於將所有之控制電極設定為了接地電位的情況，當在中央之控制電極處連接了100Ω之電阻器的情況時，以此中央之控制電極為中心，於其之兩側的區域處之膜厚係變大(最大300)。

可以想見，此係因為，在被連接了100Ω之電阻器的控制電極(21c、22c)之近旁，電漿密度係上升，而成膜速度係變大。

圖3，係為展示在上述之例中，於控制電極中所流動之電流的大小與成膜速度間之關係的圖表。

如同由圖3而可理解一般，當在控制電極中所流動之電流的大小為0的情況時，亦即是當中央之控制電極係為浮動電位的情況時，成膜速度係成為最大，而伴隨著在控制電極處所流動之電流的大小變大，成膜速度係有變小的傾向。

於此情況，當於控制電極處所流動之電流為0A～2A時，成膜速度係變化，而就算是在控制電極處所流動之電流成為較2A更大，成膜速度亦不會變化(降低)。

另外，如同由表1、表2亦能夠理解一般，經由本發明者們之實驗，係確認了：當使在控制電極處所流動之電流的大小作改變的情況時，在磁鐵之長度方向上，成膜速度係不會變化。

又，經由本發明者們的實驗，係確認了：不論是在將內側遮蔽構件的電位設為了接地電位或是設為了浮動電位的情況之任一者中，成膜速度均不會變化，而能夠進行由上述之控制電極的電位變更所致的成膜速度之調整。

圖4，係為在上述之例中，用以對控制電極之突出長度與膜厚間的關係之測定方法作說明的圖，圖5，係為在上述之例中，展示控制電極之前端部與測定點(B⊥O)間的距離(Δx)與膜厚間的關係之圖表。於此，測定點(B⊥O)，係指：在標靶之表面上，相對於標靶的藉由磁鐵所形成之磁場向量正交成分成為0之點。

如同由圖4以及圖5而能夠理解一般，隨著控制電極21、22的前端部與測定點間之距離Δx的變小，亦即是隨著控制電極21、22之朝向標靶7內方側之突出長度的變大，相對於接地電位膜厚之浮動電位膜厚的比，係有變大的傾向。

此係代表了：如同由上述之圖3中所示的結果而可明顯得知一般，藉由將控制電極21、22之突出長度增大，成膜速度係提昇。

1．．．濺鍍裝置

2．．．真空槽

3．．．基板(成膜對象物)

6．．．陰極部

7．．．標靶

8．．．擋板

9．．．內側遮蔽構件

10．．．外側遮蔽構件

21．．．控制電極

22．．．控制電極

23．．．可變電阻器

30．．．直流電源

[圖1]展示本發明之磁控管濺鍍裝置的實施形態之內部構成的剖面圖。

[圖2]展示同磁控管濺鍍裝置的陰極部之外觀構成的平面圖。

[圖3]展示在控制電極中所流動之電流的大小與成膜速度間之關係的圖表。

[圖4]用以對控制電極之突出長度與膜厚間的關係之測定方法作說明之圖。

[圖5]展示控制電極之前端部與測定點(B⊥O)間的距離與膜厚間之關係的圖表。

[圖6](a)：展示先前技術之磁控管濺鍍裝置的內部構成之剖面圖。(b)：用以對先前技術之課題作說明的圖。(c)：用以對先前技術之課題作說明的圖。

1．．．濺鍍裝置

2．．．真空槽

3．．．基板(成膜對象物)

4．．．基板支持器

5．．．遮罩

6．．．陰極部

7．．．標靶

8．．．擋板

9．．．內側遮蔽構件

10．．．外側遮蔽構件

11．．．保持部

12．．．磁鐵

21．．．控制電極

22．．．控制電極

23．．．可變電阻器

30．．．直流電源

Claims (5)

1. 一種磁控管濺鍍裝置，其特徵為，具備有：真空槽；和陰極部，係被設置在前述真空槽內，並具有於其之正面側保持標靶且於其之背面側保持複數之棒狀之磁鐵的保持機構；和電源，係對於前述陰極部而供給電力，對於前述保持機構，在前述標靶側之放電空間中，可獨立進行電位之控制的複數對控制電極，係分別對應於前述複數之磁鐵地而被設置，前述複數對之控制電極，係以相對於前述標靶之端緣部而突出於內方側並且與前述磁鐵之端部作重疊的方式而分別被配置。
2. 一種磁控管濺鍍方法，係為在真空中產生磁控管放電並進行濺鍍之磁控管濺鍍方法，其特徵為：將複數之棒狀之磁鐵配置在標靶之背面側，將分別與前述複數之磁鐵相對應地而被設置並且可獨立進行電位之控制的複數對之控制電極，在前述標靶之正面側處，以相對於前述標靶之端緣部而突出於內方側並且與前述磁鐵之端部作重疊的方式而分別作配置，並且，係具備有：當在真空中對於標靶供給電力並使電漿產生時，使前述複數對之控制電極的電位成為相異之工程。
3. 如申請專利範圍第2項所記載之磁控管濺鍍方 法，其中，當在真空中對標靶供給電力並使電漿產生時，將前述複數之控制電極中的在前述標靶之特定區域處的控制電極之電位，設為較在前述標靶之前述特定區域以外之區域處的控制電極之電位更高。
4. 如申請專利範圍第3項所記載之磁控管濺鍍方法，其中，前述標靶之特定區域，係為前述標靶之中央區域。
5. 如申請專利範圍第3項所記載之磁控管濺鍍方法，其中，將在前述標靶之特定區域處的控制電極之電位設為浮動電位，另一方面，將在前述標靶之特定區域以外之區域處的控制電極之電位設為接地電位。