TWI839638B - 磁控管濺鍍裝置用之陰極單元及磁控管濺鍍裝置 - Google Patents
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Abstract
提供一種：不會造成電漿之局部性的消失，而能夠使伴隨著濺鍍之進行所導致的靶材之侵蝕區域成為略均勻並能夠提高靶材之利用效率的磁控管濺鍍裝置(SM)用之陰極單元(CU)。
被設置在與被配置於真空腔(1)內之靶材(4
1～4
4)的濺鍍面相背向之側的磁鐵單元(5
1～5
4)，係使靶材側之極性相互改變地而具備有線狀之中央磁鐵(52)和周邊磁鐵(53)，該周邊磁鐵(53)，係具有直線部(53a、53b)以及將兩直線部之兩自由端架橋之架橋部(53c)，並包圍中央磁鐵之周圍，以使通過磁場之垂直成分成為零的位置之線會沿著中央磁鐵的長邊方向而延伸並呈賽軌狀而封閉的方式，來產生從濺鍍面洩漏的磁場(Mf)，在將周邊磁鐵的姿勢作維持的狀態下，因應於中央磁鐵的靶材側之極性，來使中央磁鐵之兩端部分朝向周邊磁鐵之互為相異的直線部側而分別作了偏移。
Description
本發明，係有關於用以藉由磁控管濺鍍方式而於被處理基板上形成特定之薄膜的磁控管濺鍍裝置用之陰極單元及磁控管濺鍍裝置。
磁控管濺鍍裝置，一般而言，係於在真空腔內而與被處理基板(對向)配置的靶材之與濺鍍面相背向側處具備有磁鐵單元。而，當將氬氣等之稀有氣體導入至真空氛圍之真空腔內，並對於靶材施加具有負的電位之直流電壓或是交流電壓來對靶材之濺鍍面作濺鍍時，係將在靶材面前方所電離之電子以及藉由濺鍍所產生的二次電子作捕捉，而提高電子密度，並使電子與稀有氣體之氣體分子之間的碰撞機率增加，藉由此，而提高電漿密度。
在對於如同玻璃基板等之具有矩形的輪廓之被處理基板(以下，稱作「基板」)進行成膜一般的情況時，通常，係作為靶材而利用有具備與基板同等的輪廓之物。作為此時之磁鐵單元，一般係利用有使靶材側之極性相互改變地而具備有中央磁鐵以及周邊磁鐵者，該中央磁鐵，係呈線狀地被配置於被與靶材平行設置之矩形的支持板(軛)之其中一面，該周邊磁鐵，係具有在此中央磁鐵兩側處以等間隔而平行地延伸之直線部、和將兩直線部之兩自由端分別架橋之架橋部，並包圍中央磁鐵的周圍(以下，將從濺鍍面朝向基板之方向設為Z軸方向上方，將中央磁鐵之長邊方向設為X軸方向，並將與X軸方向正交的中央磁鐵之寬幅方向設為Y軸方向)。藉由此，而以使通過磁場之垂直成分成為零的位置之線會在X軸方向上延伸並呈賽軌狀而封閉的方式，來使從濺鍍面而洩漏的磁場發揮作用，而在濺鍍面與基板之間的空間(濺鍍面之上方空間)處產生賽軌狀的電漿。此時，電漿中的電子，係一邊在磁鐵單元之X軸方向兩端部處起因於電磁場來被扭曲而改變方向，一邊因應於中央磁鐵以及周邊磁鐵之上側的磁性，而沿著賽軌來在順時針或者是逆時針的環繞軌道上作運動。
在此，若使用上述磁控管濺鍍裝置來在基板上成膜特定之薄膜，則會使在位置於對角線上的基板之角部區域處的膜厚或是膜質之分布變差，此事係為周知。可以推測到，此係因為，當電漿中之電子起因於電磁場來被扭曲而改變方向時，起因於仍殘留有惰性的運動，特別是在磁鐵單元之X軸方向兩端部(亦即是，賽軌之角隅部)處，電漿會往Y軸方向外側而局部性地擴展。因此，當為了使伴隨著濺鍍之進行所導致的靶材之侵蝕區域成為均勻，而使磁鐵單元在Y軸方向上以特定的衝程長度來回移動時，若是考慮到上述電子之惰性的運動，則不得不將衝程長度設定為短，如此一來，反而使非侵蝕區域變大而使靶材之利用效率變差。因而，係提案有：以使中央磁鐵與周邊磁鐵之各直線部成為等間隔並且在磁鐵單元之長邊方向兩端部處使直線部之其中一方以及中央磁鐵之兩端部朝向另外一方之直線部側移動而使中央磁鐵與各直線部之間的間隔成為較位於中央區域處者而更狹窄的方式，來作配置之構成(例如，參照專利文獻1)。
另外，在對於如同被利用於平面面板顯示器之製造中的玻璃基板一般之大面積之基板上而進行成膜之類的情況時，靶材也不得不製作為較長，伴隨於此，磁鐵單元之中央磁鐵和周邊磁鐵的長度也會變長。在這種情況時，係得知了：若是使用上述專利文獻1之磁鐵單元，並一邊使磁鐵單元在Y軸方向上來回移動一邊對濺鍍面作濺鍍，則在分別與磁鐵單元之長邊方向兩端部相鄰接而朝向其之內側的特定長度之範圍內，電漿會變得不安定或者是消失。
因此，本案之發明者們，係注目於沿著賽軌來作環繞運動之電漿中的電子和二次電子(以下，稱作「環繞電子」)之軌道和密度來反覆進行苦心研究，而得到了下述知識。亦即是，將具有「在中央磁鐵兩側處以等間隔而平行地延伸之直線部以及將兩直線部之兩自由端分別架橋之架橋部」的先前技術之磁鐵單元，設為初期磁鐵單元，並將如同上述專利文獻1一般之「使直線部之其中一方以及中央磁鐵之兩端部朝向另外一方之直線部側作移動而使中央磁鐵與各直線部之間的間隔成為較位於該中央區域處者而更狹窄」的磁鐵單元，設為校正磁鐵單元。又，將於在濺鍍面與被處理基板之間的空間內所產生的賽軌狀之電漿中較靠近中央磁鐵的區域設為中央區域，將其之相反方向的區域設為周邊區域。而，若模擬電漿中之環繞電子的密度分布，則係得知了：於初期磁鐵單元之情況中，在XY平面上，在起因於電磁場而被扭曲並改變方向之前的周邊區域處之環繞電子的密度係局部性地變高，而在改變方向之後的周邊區域處之環繞電子的密度係局部性地變低。依據此，係得知了：若在XZ平面上注目於環繞電子之軌道，則在改變方向之後的中央區域處，環繞電子會朝向被處理基板側(Z軸方向上方)飛散。
於校正磁鐵單元之情況中，係確認到：在XY平面上，在改變方向之前與之後的周邊區域處之環繞電子的密度之差係為少，在XZ平面上，在改變方向之後的中央區域處之環繞電子之朝向被處理基板側的飛散，係相較於初期磁鐵單元而更加被抑制(換言之，被洩漏磁場所捕捉)。另一方面，可確認到：在XY平面上，在改變方向之後，在分別與磁鐵單元之長邊方向兩端部相鄰接而朝向其之內側的特定長度之範圍(以「中央磁鐵與各直線部之間的間隔」恢復為與其之中央區域者同等之間隔的位置作為起點之特定長度的範圍)內，在周邊區域處之環繞電子的密度係變大，並且往Y軸方向擴展。可推測到，起因於此，當使磁鐵單元在Y軸方向上以特定之衝程長度作了來回移動時，會造成電漿之局部性的消失等之問題。故而，係得到了下述知識：亦即是，若是能夠在對於改變方向之後的中央區域處之環繞電子之朝向被處理基板側的飛散作抑制的同時，亦對於在改變方向之後的周邊區域處之環繞電子的擴展作抑制，則便能夠於濺鍍時，產生在X軸上為略對稱並且電子密度分布為均一的賽軌狀之電漿。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-127601號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明，係基於以上之知識而完成者，其目的，係在於提供一種：不會造成電漿之局部性的消失，而能夠使伴隨著濺鍍之進行所導致的靶材之侵蝕區域成為略均勻，並能夠提高靶材之利用效率的磁控管濺鍍裝置用之陰極單元及磁控管濺鍍裝置。
[用以解決問題之手段]
為了解決上述課題，本發明之磁控管濺鍍裝置用之陰極單元，其特徵為，係具備有被設置在與被配置於真空腔內之靶材的濺鍍面相背向之側的磁鐵單元，該磁鐵單元，係使靶材側之極性相互改變地而具備有中央磁鐵以及周邊磁鐵，該中央磁鐵，係被配置成線狀，該周邊磁鐵，係具有於此中央磁鐵兩側處以等間隔而平行地延伸之直線部、和將兩直線部之兩自由端分別架橋之架橋部，並包圍中央磁鐵的周圍，以使通過磁鐵之垂直成分成為零的位置之線會沿著中央磁鐵的長邊方向而延伸並呈賽軌狀而封閉的方式，來產生從濺鍍面洩漏的磁場，在將前述周邊磁鐵的姿勢作維持的狀態下，因應於前述中央磁鐵的靶材側之極性來使中央磁鐵之兩端部分朝向周邊磁鐵之互為相異的直線部側來分別作了偏移。
若依據此，則若是對電漿中之環繞電子的密度分布進行模擬，則在改變方向之後的中央區域處之環繞電子之朝向被處理基板側的飛散係被抑制，並且，在改變方向之後的周邊區域處之環繞電子之往Y軸方向的擴展亦被抑制。藉由此，若將本發明之陰極單元組裝於磁控管濺鍍裝置，而如上述般地產生電漿，則會成為涵蓋磁鐵單元之略全直徑地而在X軸上為略對稱且電子密度分布為均一的賽軌狀之電漿。於此情況，作偏移的中央磁鐵兩端部之長度，係因應於磁鐵單元的X軸方向長度、濺鍍面與被處理基板之間的距離、或是濺鍍時之對於靶材之投入電力等，而被適當設定，例如，被設定為兩直線部間之距離的1倍以上。此時，前述中央磁鐵之兩端部分，係若是採用以會隨著朝向中央磁鐵之兩端而使其之與前述直線部之間的間隔階段性地縮小的方式來作偏移的構成，則能夠將在改變方向之前與之後的周邊區域處之環繞電子的密度差更加縮小。另外，雖然亦可考慮與上述相反地而將中央磁鐵設為固定，並且相對於此中央磁鐵來使周邊磁鐵之兩直線部的兩端部(以及架橋部)朝向互為相異的方向作偏移之構成，但是，如此一來，係並無法對於在改變方向之後的周邊區域處之環繞電子的擴展作抑制。
又，為了解決上述課題，本發明之磁控管濺鍍裝置，其特徵為，係具備有：磁鐵單元，係將在真空腔內被與被處理基板作對向配置的靶材之濺鍍面側設為上，而被配置在此靶材之下方處、和電源，係對靶材投入電力、和氣體導入手段，係將惰性氣體導入至真空氛圍之真空腔中，磁鐵單元，係使靶材側之極性相互改變地而具備有中央磁鐵以及周邊磁鐵，該中央磁鐵，係配置成線狀，該周邊磁鐵，係具有在此中央磁鐵兩側處以等間隔而平行地延伸之直線部、和將兩直線部之兩自由端分別架橋之架橋部，並包圍中央磁鐵的周圍，該磁控管濺鍍裝置，係更進而設置有：驅動手段，係將中央磁鐵之長邊方向設為X軸方向，將與X軸方向正交而從中央磁鐵朝向周邊磁鐵之直線部的方向設為Y軸方向，而使磁鐵單元以特定之衝程長度至少在Y軸方向上來回移動，該磁控管濺鍍裝置，係設置有電子發散防止手段，該電子發散防止手段，係當藉由將惰性氣體導入至真空氛圍之真空腔中，並對靶材投入電力而在濺鍍面之上方空間內產生賽軌狀之電漿時，電漿中之電子起因於電磁場而在賽軌之角隅部改變方向之際，防止電子之往上方的發散。
於本發明中，係只要在將前述周邊磁鐵的姿勢作維持的狀態下，因應於前述中央磁鐵的靶材側之極性來使此中央磁鐵之兩端部分朝向周邊磁鐵之互為相異的直線部側來分別作偏移，而構成電子發散防止手段即可。另一方面，例如，亦可構成為，在真空腔內之濺鍍粒子不會飛散的位置處或是真空腔外，設置永久磁鐵或是電磁鐵來使磁場發揮作用，並將當在改變方向時而欲往上方(被處理基板側)發散的電子捕捉至原來的軌道上。
以下，參照圖面，並以將被處理基板設為被利用在平面面板顯示器之製造中的大面積之玻璃基板(以下，稱作「基板Sw」)並且於其中一方向上以等間隔並列設置有具有矩形之輪廓的複數枚之靶材的所謂多靶式之磁控管濺鍍裝置為例，來對於本發明之磁控管濺鍍裝置用之陰極單元及磁控管濺鍍裝置之實施形態作說明。以下，對於上、下之類的方向作標示之用語，係以身為磁控管濺鍍裝置SM之設置姿勢的第1圖作為基準，而將從靶材之濺鍍面朝向基板Sw的方向設為Z軸方向上方，將後述之中央磁鐵的長邊方向設為X軸方向，並將與X軸方向正交之中央磁鐵的寬幅方向設為Y軸方向。
參照第1圖，本實施形態之磁控管濺鍍裝置SM，係具備有區劃出成膜室11之真空腔1。在真空腔1之壁面處係被開設有排氣口12，在排氣口12處，係被連接有來自由旋轉幫浦、乾式幫浦、渦輪分子幫浦等所構成的真空排氣單元Pu之排氣管13，而能夠將成膜室11內作真空排氣而保持在特定壓力(例如，1×10
-5Pa)。又，在真空腔1之壁面處，係被開設有氣體供給口21a、21b，在氣體供給口21a、21b處，係分別被連接有中介設置有質量流控制器22a、22b的氣體管23a、23b，而能夠將被作了流量控制的氬氣等之稀有氣體(惰性氣體)與因應於需要之氧氣等之反應氣體導入至成膜室11內，該等係構成本實施形態之氣體導入手段。
在真空腔1內之上部空間處，係被設置有基板搬送手段3。基板搬送手段3，係具備有將基板Sw使其之下面(成膜面)開放地而作保持之載體31、和能夠將載體31在Y軸方向上自由搬送的圖外之驅動源。另外，作為基板搬送手段3，由於係可利用公知之物，因此，在此係將詳細之說明作省略。又，係與被搬送至成膜室11內的特定位置處之藉由載體31而被保持的基板Sw相對向地，而在真空腔1內的下部處被設置有本實施形態之陰極單元CU。陰極單元CU，係具備有：4枚之靶材4
1～4
4，係以使未使用時之上面(濺鍍面)位置於XY平面內的方式而在Y軸方向上以等間隔而被作並列設置、和磁鐵單元5
1～5
4，係分別被配置在各靶材4
1～4
4之(真空腔外之)下方空間處。因應於欲在基板Sw之下面所成膜的膜之組成所製作的各靶材4
1～4
4，係具有同一之略直方體形狀，並以當與基板Sw正對時會使被作了並列設置的各靶材4
1～4
4之輪廓成為較基板Sw而更大上一圈的方式，來分別設定各靶材4
1～4
4之尺寸(X軸方向之長度與Y軸方向之寬幅)。在各靶材4
1～4
4之下面處，係經由銦等之黏結材(未圖示)來分別接合有銅製之背板41，並於濺鍍中，以能夠將各靶材4
1～4
4各別冷卻的狀態來經由絕緣體42而被設置在真空腔1的底面處。將相互鄰接的靶材4
1、4
2以及4
3、4
4分別配對，於各對的靶材4
1～4
4處，係分別連接有來自作為電源之交流電源6的輸出61，而能夠藉由交流電源6來對於分別成對的靶材4
1、4
2以及4
3、4
4之間投入特定頻率(例如，1kHz～100kHz)之交流電力。另外，依據靶材種類，例如，係亦可對靶材4
1～4
4之各者投入具有負的電位之直流電力。
亦參照第2圖，各磁鐵單元5
1～5
4，係具有同一之形態，並具備有與背板41平行地而被作設置且由磁性材料製之平板所構成的支持板51(軛)。在支持板51上面中央處，係使靶材側之極性相互改變(例如，中央磁鐵52為S極，周邊磁鐵53為N極)地而具備有中央磁鐵52以及周邊磁鐵53，該中央磁鐵52，係在X軸方向上被配置成線狀，該周邊磁鐵53，係具有於此中央磁鐵52兩側處以等間隔而平行地延伸之直線部53a、53b、和將兩直線部53a、53b之兩自由端分別架橋的架橋部53c、53c，並包圍中央磁鐵52的周圍。於此情況中，中央磁鐵52以及周邊磁鐵53，係以釹磁鐵等而被一體地製作，或者是以將釹磁鐵等之磁鐵片作並列設置而構成並且會使中央磁鐵52與周邊磁鐵53之當換算成同磁化時之體積成為同等程度的方式而被作設計。藉由此，在各靶材4
1～4
4的上面(濺鍍面)與基板Sw的下面之間的成膜室11內之空間內，分別產生使通過磁場之垂直成分成為零的位置之線會在X軸方向上延伸並呈賽軌狀而封閉之從濺鍍面洩漏的磁場Mf。又，在各磁鐵單元5
1～5
4之支持板51的下面處，係分別突設有螺帽構件54，在各螺帽構件54處，係螺合有被連結於馬達Mt處的進送螺桿Fs，而於濺鍍時，能夠使各磁鐵單元5
1～5
4以特定衝程長度而在Y軸方向上來回移動，此些係構成本實施形態之驅動手段。另外，係亦可構成為使各磁鐵單元5
1～5
4也以特定衝程長度而在X軸方向上來回移動。
在使用上述磁控管濺鍍裝置SM來在基板Sw之下面處成膜的情況時，係藉由基板搬送手段3來將基板Sw搬送至與各靶材4
1～4
4正對之成膜室11內的特定位置處，並將成膜室11真空排氣至特定壓力。若是成膜室11到達特定壓力，則一邊藉由質量流控制器22a、22b作流量控制一邊導入稀有氣體(因應於需要，亦導入反應氣體)，並藉由交流電源6而對分別成對之各靶材4
1～4
4之間投入交流電力。如此一來，在各靶材4
1～4
4之濺鍍面上方處係分別產生賽軌狀之電漿PL。此時，電漿PL中的電子，係一邊在各磁鐵單元5
1～5
4之X軸方向兩端部處起因於電磁場來被扭曲而改變方向，一邊因應於中央磁鐵52以及周邊磁鐵53之上側的磁性而沿著賽軌來在順時針或者是逆時針的環繞軌道上作運動。而，藉由在電漿PL中作了電離之稀有氣體的離子，濺鍍面係被濺鍍，依據特定的餘弦定理而從濺鍍面飛散的濺鍍粒子會附著、堆積在基板Sw之下面處而被成膜。於此情況中，藉由使各磁鐵單元5
1～5
4在Y軸方向上以特定之衝程長度來一體性地來回移動，而使各靶材4
1～4
4在Y軸方向上略均等地被侵蝕。
在此，如第3圖(a)所示般地，係將具有於設置在支持板510上的中央磁鐵520兩側而以等間隔來平行地延伸之直線部530a、530b和將兩直線部530a、530b之兩自由端分別架橋之架橋部530c的先前技術之磁鐵單元，設為初期磁鐵單元Mu1。又，如第4圖(a)所示般地，係以具有於被設置在支持板511上之中央磁鐵521兩側處以等間隔而平行地延伸之直線部531a、531b以及將兩直線部531a、531b之兩自由端分別架橋之架橋部531c的磁鐵單元作為基準，而將如同上述專利文獻1一般之「使直線部531a之其中一方以及中央磁鐵521之兩端部朝向另外一方之直線部531b側移動而使中央磁鐵521與各直線部531a、531b之間的間隔成為較位於其之中央區域處者而更狹窄」的磁鐵單元，設為校正磁鐵單元Mu2。又，如同在第1圖中以一點鏈線所示一般地，將在濺鍍面與基板Sw之間的空間中所產生的賽軌狀之電漿PL之中之較靠近中央磁鐵521的區域，設為中央區域Pc，並將其之相反方向的區域，設為周邊區域Pp1、Pp2。之後，若是模擬電漿PL中之環繞電子的軌道和密度分布，則於初期磁鐵單元Mu1之情況中，如第3圖(a)以及(b)所示般地，在XY平面上，(在初期磁鐵單元Mu1之兩端部處)起因於電磁場而被扭曲並改變方向之前的周邊區域Pp1處之環繞電子的密度係局部性地變高，另一方面，在改變方向之後的周邊區域Pp2處之環繞電子的密度係局部性地變低。又，若在XZ平面上注目於環繞電子之軌道，則在改變方向之後的中央區域Pc處，環繞電子係朝向Z軸方向上方飛散。另外，於第2圖～第4圖中，係以細的曲線來表示環繞電子之軌道，並且以濃淡來表示在該軌道中之環繞電子的密集度。
於校正磁鐵單元Mu2之情況中，如第4圖(a)以及(b)所示般地，在XY平面上，在改變方向之前與之後的周邊區域Pp1、Pp2處之環繞電子的密度之差係為少，在XZ平面上，在改變方向之後的中央區域Pc處之環繞電子之往基板Sw側的飛散，係較初期磁鐵單元Mu1的情況而更加被抑制(換言之，係被洩漏磁場Mf所捕捉)。另一方面，在改變方向之後，與長邊方向兩端部處分別相鄰接而朝向其之內側的特定長度之範圍Lp(以中央磁鐵521與各直線部531a、531b之間的間隔會恢復為與其之中央區域者同等之間隔的位置作為起點之特定長度的範圍)內，在周邊區域Pp2處之環繞電子的密度係變大，而往Y軸方向擴展。可以推測到，起因於此，在使校正磁鐵單元Mu2在Y軸方向上以特定之衝程長度作了來回移動時，係會造成電漿之局部性的消失等的問題。
於本實施形態之各磁鐵單元5
1～5
4中，如第2圖(a)所示一般地，係採用有下述構成：亦即是，在將周邊磁鐵53的姿勢作了維持的狀態下，因應於中央磁鐵52之靶材側的極性(換言之，因應於電子進行環繞的方向)，使中央磁鐵52之兩端部分52a、52b朝向周邊磁鐵53之互為相異的直線部53a、53b側來分別作偏移。於此情況中，使其作偏移的中央磁鐵52之兩端部分52a、52b之長度L1，係因應於磁鐵單元5
1～5
4的X軸方向長度、濺鍍面與基板Sw之間的距離、或是濺鍍時之對於靶材4
1～4
4之投入電力等而被適當設定，例如，被設定為兩直線部53a、53b間之距離L2的1倍以上。此時，中央磁鐵52之兩端部分52a、52b，係能夠以會隨著朝向中央磁鐵端而使其之與直線部53a、53b之間的間隔階段性地縮小的方式來(階梯狀地)作偏移。另一方面，中央磁鐵52之兩端部分52a、52b，係亦能夠以會隨著朝向中央磁鐵端而使其之與直線部53a、53b之間的間隔連續性地縮小的方式來作偏移(例如，將中央磁鐵52之兩端部分52a、52b相對於X軸方向來傾斜地作設置)。
若使用本實施形態之磁鐵單元5
1～5
4，而模擬電漿PL中之環繞電子之軌道以及密度分布，則可確認到，如第2圖(b)及(c)所示般地，在XY平面上，在改變方向之前與之後的周邊區域Pp1、Pp2處之環繞電子的密度之差係為少，又，在XZ平面上，在改變方向之後的中央區域Pc處之環繞電子之往基板Sw側的飛散，亦相較於校正磁鐵單元Mu2的情況而被更進一步作抑制(換言之，係被洩漏磁場Mf所捕捉)。並且，可確認到，即便是在改變方向之後，周邊區域Pp2處之環繞電子的密度亦係與其他之部位同等地而不會往Y軸方向擴展。藉由此，係可得知，使中央磁鐵52之兩端部分52a、52b朝向周邊磁鐵53之互為相異的直線部53a、53b側來分別作偏移的構成，係成為防止進行環繞的電子之往上方的發散之電子發散防止手段。
若依據本實施形態，則能夠形成涵蓋磁鐵單元5
1～5
4之略全直徑地在X軸上略對稱並且電子密度分布為均一的賽軌狀之電漿PL。因此，若是使用設置有上述磁鐵單元5
1～5
4之磁控管濺鍍裝置SM來在基板Sw上成膜特定之薄膜，則能夠涵蓋其全面地而以良好的膜厚和膜質之分布來成膜，並且，能夠將由驅動手段Mt、Fs所致之在Y軸方向上的來回移動之衝程長度設定為更長，藉由此，係能夠提昇各靶材4
1～4
4之利用效率。另外，雖然並無特別圖示來作說明，但是，亦確認到，雖然亦可考慮與上述構成相反地而將中央磁鐵52設為固定，並且相對於此中央磁鐵52來使周邊磁鐵53之兩直線部53a、53b的兩端部(以及架橋部)朝向互為相異的方向來作偏移的，但是，如此一來，係並無法對於在改變方向之後的周邊區域處之環繞電子的擴展作抑制。
以上，雖然是針對本發明之實施形態作了說明，但是，在不脫離本發明之技術思想的範圍內，係可作各種的變形。於上述實施形態中，雖然是以使中央磁鐵52之兩端部分52a、52b朝向周邊磁鐵53之互為相異的直線部53a、53b側來分別作偏移而構成電子發散防止手段者為例來作了說明，但是，只要能夠抑制改變方向之後的在中央區域Pc處之環繞電子之朝向基板Sw側的飛散者，則不被限定於此。雖然並無特別圖示來作說明，但是，例如，係亦可構成為，在真空腔1內之濺鍍粒子不會飛散的位置處或是真空腔1外，設置永久磁鐵或是電磁鐵來使磁場發揮作用，並將在改變方向時欲往上方(被處理基板側)發散的電子捕捉至原來的軌道上。
又，於上述實施形態中，雖然是以將複數枚之靶材4
1～4
4以等間隔作並列設置之所謂多靶式之磁控管濺鍍裝置SM為例而作了說明，但是，係並不被限定於此。本發明係亦適用於在一枚之靶材上配置有單一之磁鐵單元的磁控管濺鍍裝置、或是對於一枚之靶材而以等間隔來並列設置有複數個磁鐵單元之所謂多管式之磁控管濺鍍裝置。
SM:磁控管濺鍍裝置
CU:陰極單元
1:真空腔
21a,21b:氣體供給口(氣體導入手段之構成要素)
22a,22b:質量流控制器(氣體導入手段之構成要素)
23a,23b:氣體管(氣體導入手段之構成要素)
4
1~4
4:靶材
5
1~5
4:磁鐵單元
52:中央磁鐵
52a,52b:中央磁鐵52之兩端部分(電子發散防止手段)
53:周邊磁鐵
53a,53b:直線部
53c:架橋部
Mf:磁場
6:交流電源(電源)
Mt:馬達(驅動手段之構成要素)
Fs:進送螺桿(驅動手段之構成要素)
54:螺帽構件(驅動手段之構成要素)
[第1圖]係為具備有本實施形態的陰極單元之磁控管濺鍍裝置的示意部分剖面圖。
[第2圖](a)係對於被使用在本實施形態之陰極單元中的磁鐵單元而將其中一部分作了省略之平面圖，(b)係對於XY平面之電漿中的環繞電子之密度分布作說明之圖，(c)係對於XZ平面之電漿中的環繞電子之密度分布作說明之圖。
[第3圖](a)係對於先前技術例之磁鐵單元的XY平面之電漿中的環繞電子之密度分布作說明之圖，(b)係對於XZ平面之電漿中的環繞電子之密度分布作說明之圖。
[第4圖](a)係對於其他之先前技術例之磁鐵單元的XY平面之電漿中的環繞電子之密度分布作說明之圖，(b)係對於XZ平面之電漿中的環繞電子之密度分布作說明之圖。
51:支持板
52:中央磁鐵
52a,52b:中央磁鐵52之兩端部分(電子發散防止手段)
51~54:磁鐵單元
53a,53b:直線部
53c:架橋部
Claims (3)
- 一種磁控管濺鍍裝置用之陰極單元，其特徵為，係具備有被設置在與被配置於真空腔內之靶材的濺鍍面相背向之側的磁鐵單元，磁鐵單元，係使靶材側之極性相互改變地而具備有中央磁鐵以及周邊磁鐵，該中央磁鐵，係被配置成線狀，該周邊磁鐵，係具有於此中央磁鐵兩側處以等間隔而平行地延伸之直線部、和將兩直線部之兩自由端分別架橋之架橋部，並包圍中央磁鐵的周圍，以使通過磁場之垂直成分成為零的位置之線會沿著中央磁鐵的長邊方向而延伸並呈賽軌狀而封閉的方式，來產生從濺鍍面而洩漏的磁場，在將前述周邊磁鐵的姿勢作維持的狀態下，因應於前述中央磁鐵的靶材側之極性來使此中央磁鐵之兩端部分朝向周邊磁鐵之互為相異的直線部側來分別作了偏移。
- 如請求項1所記載之磁控管濺鍍裝置用之陰極單元，其中，前述中央磁鐵之兩端部分，係以會隨著朝向中央磁鐵之兩端而使其之與前述直線部之間的間隔階段性地縮小的方式來作偏移。
- 一種磁控管濺鍍裝置，其特徵為，係具備有：磁鐵單元，係將在真空腔內被與被處理基板作對向配置的靶材之濺鍍面側設為上，而被配置在此靶材之下方處、和電源，係對靶材投入電力、和氣體導入手段，係將惰性氣體導入至真空氛圍之真空腔中，磁鐵單元，係使靶材側之極性相互改變地而具備有中 央磁鐵以及周邊磁鐵，該中央磁鐵，係被配置成線狀，該周邊磁鐵，係具有於此中央磁鐵兩側處以等間隔而平行地延伸之直線部、和將兩直線部之兩自由端分別架橋之架橋部，並包圍中央磁鐵的周圍，該磁控管濺鍍裝置，係更進而設置有：驅動手段，係將中央磁鐵之長邊方向設為X軸方向，將與X軸方向正交的中央磁鐵之寬幅方向設為Y軸方向，而使磁鐵單元以特定之衝程長度來至少在Y軸方向上來回移動，該磁控管濺鍍裝置，係設置有電子發散防止手段，該電子發散防止手段，係當藉由將惰性氣體導入至真空氛圍之真空腔中並對於靶材投入電力而在濺鍍面之上方空間內產生賽軌狀之電漿時，電漿中之電子起因於電磁場而在賽軌之角隅部改變方向之際，防止電子之往上方的發散，在將前述周邊磁鐵的姿勢作維持的狀態下，因應於前述中央磁鐵的靶材側之極性來使此中央磁鐵之兩端部分朝向周邊磁鐵之互為相異的直線部側處分別作偏移，而構成電子發散防止手段。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021006574 | 2021-01-19 | ||
| JP2021-006574 | 2021-01-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202229594A TW202229594A (zh) | 2022-08-01 |
| TWI839638B true TWI839638B (zh) | 2024-04-21 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001164362A (ja) | 1999-12-06 | 2001-06-19 | Ulvac Japan Ltd | プレーナーマグネトロンスパッタリング装置 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001164362A (ja) | 1999-12-06 | 2001-06-19 | Ulvac Japan Ltd | プレーナーマグネトロンスパッタリング装置 |
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