專利名稱：濺射設(shè)備和成膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濺射設(shè)備和一種成膜方法。
背景技術(shù)：
為了應(yīng)對近來發(fā)達(dá)的信息社會，期望增加如硬盤等磁存儲介質(zhì)的存儲容量。增加 例如硬盤等的存儲容量需要小的寫頭(write head)前端(tip)。圖1示出傳統(tǒng)寫頭的制造方法。在圖1中的步驟1中，構(gòu)成寫頭的材料3被通過真空沉積或者濺射沉積在形成有V 形槽(以下稱為V形槽)2的基板1上。接著，在圖1的步驟2中，從在基板1上形成的材 料3去除寫頭不需要的部分4。接著，如圖1中的右側(cè)所示，寫頭的前端5被形成在V形槽 2中。然而，如圖2A所示，例如，如果通過濺射以濺射粒子7的通常入射(濺射粒子7垂 直入射至圖2A中的基板1的表面)使材料沉積在V形槽2的傾斜壁6上，則如圖2B所示， 將成形的材料以柱狀生長，在傾斜壁6上形成柱狀部8。該柱狀部8的形成降低了品質(zhì)。由 于濺射粒子7傾斜地入射至傾斜壁6而形成該柱狀部8。為了解決該問題，例如，如圖2C所 示，基板1被施加偏壓(bias)。這種偏壓減小柱狀生長，但 是產(chǎn)生空隙9。為了減少圖2B和圖2C所示的現(xiàn)象，需要濺射粒子7的入射角度盡可能地接近垂 直于傾斜壁6。因而，接近垂直于傾斜壁6的濺射粒子的入射可以減少膜的柱狀成長。專利 文獻(xiàn)1公開了一種用于以接近垂直于V形槽的角度入射濺射粒子的構(gòu)造。圖3示出專利文獻(xiàn)1中公開的濺射設(shè)備的構(gòu)造。在圖3中，形成有V形槽13的基板12被放置在具有傾斜的基板載置面的基板保 持器11上。在基板保持器11的上方設(shè)置靶14，磁體16位于與靶表面14A相反的表面。此 夕卜，靶15被與靶14相隔預(yù)定間隔地設(shè)置在比靶14高的位置，并且靶15在與靶表面15A相 反的表面上具有極性與磁體16的極性相反的磁體17。這種構(gòu)造生成用于包含等離子體的 磁場18。在專利文獻(xiàn)1中公開的濺射設(shè)備中，在圖3所示的構(gòu)造中，來自靶15的濺射粒子 用于沉積在V形槽的傾斜壁13a上，來自靶14的濺射粒子用于沉積在V形槽的傾斜壁13b 上。此時，調(diào)整基板12與靶14、15之間的位置關(guān)系，使得從靶15入射至傾斜壁13a的濺射 粒子的入射角度可以接近垂直于傾斜壁13a，并且使從靶14入射至傾斜壁13b的濺射粒子 的入射角度可以接近垂直于傾斜壁13b。專利文獻(xiàn)1 日本特開平10-330930號公報

發(fā)明內(nèi)容
專利文獻(xiàn)1中公開的濺射能夠減少在V形槽13的傾斜壁13a和13b上的柱狀生 長，并且在提交專利文獻(xiàn)1的申請時獲得足夠的膜品質(zhì)。然而，根據(jù)發(fā)達(dá)的信息社會的近期 發(fā)展對寫頭的要求，期望進(jìn)一步提高形成于V形槽中的膜的品質(zhì)。
具體地，在專利文獻(xiàn)1中，基板12和靶14、15的位置被固定，在傾斜的基板12的 傾斜方向上的某些位置中，濺射粒子相對于V形槽13的入射角度發(fā)生變化。這可能導(dǎo)致形 成在位于基板保持器11的傾斜方向上的下側(cè)(圖3中的左例)的V形槽中的膜的品質(zhì)與 形成在位于傾斜方向上的上側(cè)(圖3中的右側(cè))的V形槽中的膜的品質(zhì)之間發(fā)生變化。 鑒于這種情況而完成本發(fā)明，本發(fā)明的一個目的是提供能夠在諸如V形槽等具有 傾斜壁的槽中高品質(zhì)地形成膜的濺射設(shè)備和成膜方法。本發(fā)明的第一方面提供一種濺射設(shè)備，其包括陰極，該陰極具有能夠繞第一轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)動的濺射靶支持面；臺架，該臺架具有能夠繞與第一轉(zhuǎn)軸平行地配置的第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的 基板支持面；以及遮蔽板，該遮蔽板被設(shè)置在濺射靶支持面與基板支持面之間，并且該遮蔽 板能夠繞第一轉(zhuǎn)軸或者第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；其中，在濺射期間，當(dāng)具有至少一個V形槽的基板處 于被放置在基板支持面上時，濺射靶支持面、基板支持面和遮蔽板中的至少一方的轉(zhuǎn)動被 控制成使得以相對于ν形槽的傾斜壁的法線成50°以下的角度入射的濺射粒子入射至形 成于放置的基板的V形槽。本發(fā)明的第二方面提供一種濺射設(shè)備，其包括陰極，該陰極具有能夠繞第一轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)動的濺射靶支持面；臺架，該臺架具有能夠繞與第一轉(zhuǎn)軸平行地配置的第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的 基板支持面；以及遮蔽板，該遮蔽板被設(shè)置在濺射靶支持面與基板支持面之間，并且該遮蔽 板能夠繞第一轉(zhuǎn)軸或者第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；其中，遮蔽板具有縫狀的開口部，濺射粒子能夠通過 該開口部，及開口部的在與遮蔽板的轉(zhuǎn)動方向垂直的方向上的寬度大于開口部的在轉(zhuǎn)動方 向上的寬度。本發(fā)明的第三方面提供一種濺射設(shè)備，其包括陰極，該陰極具有能夠繞第一轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)動的濺射靶支持面；臺架，該臺架具有能夠繞與第一轉(zhuǎn)軸平行地配置的第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的 基板支持面；以及遮蔽板，該遮蔽板被設(shè)置在濺射靶支持面與基板支持面之間，并且該遮蔽 板能夠繞第一轉(zhuǎn)軸或者第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；其中，在濺射期間，當(dāng)具有至少一個V形槽的基板處 于被放置在基板支持面上時，濺射靶支持面、基板支持面和遮蔽板中的至少一方的轉(zhuǎn)動被 控制成使得以相對于形成于放置的基板的V形槽的傾斜壁的法線成50°以下的角度入射 的濺射粒子的百分比最大。本發(fā)明的第四方面提供一種使用濺射設(shè)備的成膜方法，濺射設(shè)備包括陰極，該陰 極具有能夠繞第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的濺射靶支持面；臺架，該臺架具有能夠繞與第一轉(zhuǎn)軸平行地 配置的第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的基板支持面；以及遮蔽板，該遮蔽板被設(shè)置在濺射靶支持面與基板 支持面之間，并且該遮蔽板能夠繞第一轉(zhuǎn)軸或者第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；其中，在濺射期間，當(dāng)具有 至少一個V形槽的基板處于被放置在基板支持面上時，使濺射靶支持面、基板支持面和遮 蔽板中的至少一方的轉(zhuǎn)動為使得以相對于V形槽的傾斜壁的法線成50°以下的角度入射 的濺射粒子入射至形成于放置的基板的V形槽。


圖1示出寫頭的前端(pole tip)的傳統(tǒng)制造方法；圖2A示出在傳統(tǒng)示例中垂直于具有V形槽的基板對該基板入射濺射粒子；圖2B示出通過圖2A中的濺射在V形槽中形成的柱狀部；圖2C示出通過圖2A中的濺射在V形槽中形成的空隙；
圖3示出傳統(tǒng)濺射設(shè)備的構(gòu)造；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的濺射設(shè)備的示例；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的遮蔽板(shield)的俯視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的形成在基板中的V形槽的剖視圖；圖7示出使用根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的濺射設(shè)備的成膜操作；圖8示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的相對于V形槽的傾斜面的入射角度與飽合 磁通密度之間的關(guān)系；圖9示出使用根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的濺射設(shè)備的成膜操作。
具體實施例方式現(xiàn)在，將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。在附圖中，由相同的附圖標(biāo)記指示 具有相同功能的組成部件，并且省略對這些具有相同功能的組成部件的重復(fù)說明。(第一實施方式)圖4示出根據(jù)本實施方式的濺射設(shè)備的一個示例。濺射設(shè)備100包括臺架101， 其上載置基板104 ；陰極102，其支撐靶103 ；以及遮蔽板105，其具有縫狀的開口部108。臺 架101和陰極102分別包括轉(zhuǎn)軸A和轉(zhuǎn)軸B，臺架101和陰極102中的至少一方可繞轉(zhuǎn)軸A 和轉(zhuǎn)軸B轉(zhuǎn)動任意角度。例如，可以由諸如電動機等轉(zhuǎn)動部件使臺架101和陰極102中的 至少一方轉(zhuǎn)動，并且可以由控制設(shè)備控制所述轉(zhuǎn)動部件。轉(zhuǎn)軸A和轉(zhuǎn)軸B被彼此平行地配 置，靶103以與轉(zhuǎn)軸B平行的方式由陰極102支撐。由可繞轉(zhuǎn)軸B轉(zhuǎn)動任意角度的陰極102支撐的靶103可以通過使等離子體中的離 子碰撞處于靜止?fàn)顟B(tài)或轉(zhuǎn)動狀態(tài)的靶103的表面來使濺射粒子沉積在基板104上。由靶103a至103c形成膜的基板104被載置在可繞轉(zhuǎn)軸A轉(zhuǎn)動任意角度的臺架 101上。V形槽(未示出)形成在基板104中。臺架101包括基板載置臺107，并且可以將 基板104設(shè)置在基板載置臺107上。臺架101的基板載置臺107可以繞與轉(zhuǎn)軸A垂直并且 通過基板104的中心的轉(zhuǎn)軸(未示出)轉(zhuǎn)動，并且臺架101的基板載置臺107可以使基板 104繞該轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動?？梢杂芍T如電動機等轉(zhuǎn)動部件使基板載置臺107轉(zhuǎn)動，并且可以由控制 設(shè)備控制轉(zhuǎn)動部件。此外，具有濺射粒子能夠通過的縫狀開口部108的遮蔽板105被設(shè)置在靶和臺架 101之間，遮蔽板105包括用于繞轉(zhuǎn)軸A轉(zhuǎn)動任意角度的部件，并且遮蔽板105具有用于微 調(diào)整沉積膜的厚度分布的功能和控制濺射粒子的入射角度的功能。通過控制設(shè)備適當(dāng)?shù)乜?制遮蔽板轉(zhuǎn)動部件106，可以使遮蔽板105獨立于陰極102或臺架101地繞轉(zhuǎn)軸A轉(zhuǎn)動。圖4示出繞轉(zhuǎn)軸A轉(zhuǎn)動的遮蔽板105，但是可以通過將遮蔽板轉(zhuǎn)動部件106設(shè)置于 陰極102等來使遮蔽板105繞轉(zhuǎn)軸B轉(zhuǎn)動。 期望由陰極102支撐多個靶103。下面將說明其原因。用于寫頭的諸如Fe-Co合金 等許多磁性材料都具有高飽合磁通密度，濺射處理中使用的靶材的厚度極限是4mm至5mm。 這阻止了成膜處理數(shù)量的增加。因而，設(shè)置多個相同的靶材以允許在無需更換靶等情況下 持續(xù)地進(jìn)行處理。在圖4所示的示例中，設(shè)置了多個靶103a、103b和103c，該多個靶103a、 103b和103c可以分別用于上述應(yīng)用或用于不同的應(yīng)用。轉(zhuǎn)軸A和轉(zhuǎn)軸B彼此平行地配置， 靶103a、103b和103c以與轉(zhuǎn)軸B平行的方式由陰極102支撐。能繞轉(zhuǎn)軸B轉(zhuǎn)動的靶103a、103b和103c通過使等離子體中的離子碰撞靶103的表面而在基板104上沉積濺射粒子。應(yīng)當(dāng)理解，靶的數(shù)目可以是一個或更多個。在本實施方式中，如在上面所述的構(gòu)造中那樣，在通過濺射成膜過程中，在基板和 靶之間設(shè)置有縫狀遮蔽板105，遮蔽板105在成膜期間被轉(zhuǎn)動，使得濺射粒子以盡可能接近 垂直于V形槽的傾斜壁(V形槽的傾斜面)的角度范圍(相對于傾斜壁的法線所成的角度 最小的角度范圍)從對象靶入射至形成于基板104中的V形槽。這種控制允許濺射粒子以 預(yù)定的角度范圍入射至V形槽的傾斜壁，以對成膜作出貢獻(xiàn)。這允許在減小入射至V形槽 的傾斜壁的濺射粒子的相對于傾斜壁的傾斜成分的情況下成膜(沉積)。這可以減少成膜 之后V形槽中的柱狀生長或者空隙形成。在本實施方式中，將說明在成膜期間使陰極102固定并且臺架101和遮蔽板105 轉(zhuǎn)動的示例。圖5是根據(jù)本實施方式的遮蔽板105的俯視圖?？梢酝ㄟ^在一個遮蔽板中形成開 口部108、或者通過使兩個遮蔽板分開預(yù)定距離來形成遮蔽板105。具體地，在本實施方式 中重要的是，遮蔽板105具有開口部108，該開口部108用于將從靶飛向基板的濺射粒子的 入射角度窄化到預(yù)定的角度范圍。如此形成開口部108，在成膜期間的每個時刻，可以由遮 蔽板105阻擋處于將不入射至形成于基板104的V形槽的入射角度的濺射粒子，并且處于 適當(dāng)?shù)娜肷浣嵌鹊臑R射粒子能夠通過開口部108入射至V形槽。 在說明書中，“入射角度”指的是濺射粒子入射至的表面(V形槽的傾斜壁的表面、 或者基板表面)的法線與入射的濺射粒子的入射方向之間形成的角度。如圖5所示，開口部108在與遮蔽板105的轉(zhuǎn)動方向(圖5中的水平方向)垂直 的方向(圖5中的鉛直方向)上的寬度比在轉(zhuǎn)動方向上的寬度大。另外，遮蔽板105的在 與轉(zhuǎn)動方向垂直的方法上的邊緣(edge)的曲率半徑為R。圖6是形成在基板104中的V形槽的剖視圖。如圖6所示，在基板104中，具有傾 斜壁602的V形槽601被形成為用于形成膜的基板上的圖案形狀。V形槽601以槽的長度方 向與垂直于轉(zhuǎn)動方向的方向(圖5中的鉛直方向)一致的方式形成在基板104中。因而，V 形槽601的傾斜面的形成方向與遮蔽板105的移動方向一致。在本實施方式中，重要的是， 通過遮蔽板105的轉(zhuǎn)動控制使在成膜期間的每個時刻相對于傾斜壁(V形槽的傾斜面)602 的入射角度最小化。在本實施方式中，為了實現(xiàn)上述目的，通過遮蔽板105的開口部108、靶 和基板104之間的相對位置關(guān)系來控制入射至傾斜壁602的濺射粒子的入射角度，并且V 形槽的傾斜面的形成方向與遮蔽板105的移動方向一致，使得遮蔽板105阻擋以不需要的 入射角度從靶入射的濺射粒子的技術(shù)優(yōu)點適用于V形槽的傾斜壁602。在本實施方式中，說 明了 V形槽開口寬度為200nm且開口角度為30°的示例，但是，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明中V形槽 的開口寬度和開口角度不限于上述值。在說明書中，“開口角度”指的是V形槽的一個傾斜 面和另一個傾斜面之間形成的角度。下面將說明本實施方式中的濺射設(shè)備的操作。在本實施方式中，靶103a是對象靶。在靶103a與基板104平行時靶103a和基板 104之間的距離為lOOnm，靶103a尺寸為450mmX 130mm，基板104的直徑為200mm。如圖6 所示，基板104形成至少一個V形槽。遮蔽板105的開口部108在轉(zhuǎn)動方向上的寬度(在 圖5中的水平方向上的寬度)為25mm，遮蔽板105的寬度(在圖5中的鉛直方向上的寬度)為450mm，遮蔽板105的曲率半徑R為100mm。遮蔽板105的轉(zhuǎn)動半徑(轉(zhuǎn)軸A的中心與遮 蔽板105之間的距離)為330mm，并且靶的轉(zhuǎn)動半徑(轉(zhuǎn)軸B的中心與靶之間的距離)為 160mmo作為放電條件，濺射功率為4000W (直流)，偏壓(bias)為50W/13. 56MHz，氣體壓 強為0. 05Pa，靶103a的材料為Fe-Co合金。圖7示出了使用根據(jù)本實施方式的濺射設(shè)備的成膜操作。 在圖7中，在靶103a中形成矩形侵蝕軌跡(erosion track)(侵蝕部)701。在某 些情況下，侵蝕軌跡形成在靶103b和103c中。在本實施方式中，從侵蝕軌跡701在臺架101的轉(zhuǎn)動方向P上的上游區(qū)域(區(qū)域 701a)和下游區(qū)域(區(qū)域701b)中的一者(下文中稱為“將注意的侵蝕側(cè)”)產(chǎn)生的濺射粒 子的入射角度落入預(yù)定的范圍。具體地，在本實施方式中，開口部108的位置使得從侵蝕 軌跡的不是將注意的侵蝕側(cè)的區(qū)域(下文中稱為“非將注意的侵蝕側(cè)”)產(chǎn)生的濺射粒子中 的至少垂直于基板104或者以接近垂直于基板104的角度(例如0°至5° )入射至基板 104的濺射粒子盡可能多地被遮蔽板105阻擋，并且從將注意的侵蝕側(cè)產(chǎn)生的濺射粒子中 的處于預(yù)定入射角度的濺射粒子入射至基板104。在圖7中，基準(zhǔn)線α連接轉(zhuǎn)軸A的中心和轉(zhuǎn)軸B的中心。中心線β連接轉(zhuǎn)軸A的 中心和基板載置臺107的轉(zhuǎn)動中心。此外，線、連接將注意的侵蝕側(cè)的預(yù)定區(qū)域(例如， 侵蝕軌跡中的最深區(qū)域中的點)和開口部108的沿開口部108的長度方向的中心線(圖5 中的附圖標(biāo)記501)上的任意點(例如，中心線501上的開口部108的長度方向上的中點)。 線Y可以連接由侵蝕軌跡701包圍的區(qū)域中的任意點(例如，中心點)和中心線501上的 任意點(例如，中心線501上的開口部108的長度方向上的中點)。在本實施方式中，線Y 的位置不重要，重要的是使用設(shè)定的線Y作為控制基準(zhǔn)，因而，可以參考任何位置設(shè)定線Y。在本實施方式中，陰極102固定，臺架101沿箭頭P方向繞轉(zhuǎn)軸A轉(zhuǎn)動，使遮蔽板 105適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)動，并且執(zhí)行圖7中的從步驟1至步驟5的操作。在圖7的步驟1至步驟5完 成之后，膜被形成在基板104上的預(yù)定區(qū)域上一次，基板104被轉(zhuǎn)動180°，再次執(zhí)行圖7的 步驟1至步驟5。具體地，在圖7的各步驟中，遮蔽板105和臺架101以使基板104的法線與線Y之 間形成的角度落在預(yù)定角度內(nèi)的方式獨立地被轉(zhuǎn)動。例如，當(dāng)濺射粒子相對于基板104的主入射角度為30° (入射角為大約30°的濺 射粒子的百分比最多)時，以如下方式控制遮蔽板105和臺架101的轉(zhuǎn)動使基板104(臺 架101的基板支持面的法線)與線Y之間形成的角度為大約30°，即濺射粒子的最高百分 比的入射角度。此時，在開始濺射成膜時(圖7中的步驟1)，臺架101以基準(zhǔn)線α與中心線β之 間形成的角度θ為-25°的方式定位。具體地，在開始濺射成膜時(圖7中的步驟1)，遮 蔽板105的開口部108和基板104被如下定位使基板104的轉(zhuǎn)動方向(臺架101的轉(zhuǎn)動 方向)上的上游區(qū)域(區(qū)域701a)為將注意的侵蝕側(cè)。當(dāng)以預(yù)定的入射角(例如，上述主入射角)入射至基板上的濺射粒子的百分比最 多時，可以通過模擬計算出遮蔽板、陰極和臺架的最佳位置，以根據(jù)模擬結(jié)果控制遮蔽板、 陰極和臺架的轉(zhuǎn)動。
在濺射成膜期間，臺架101沿箭頭方向P繞轉(zhuǎn)軸A轉(zhuǎn)動，進(jìn)行圖7中的步驟2至步 驟5。在完成濺射成膜時的圖7中的步驟5中，臺架101被轉(zhuǎn)動使得角度θ為7°。在本 說明書中，用“+角度”表示中心線β從基準(zhǔn)線α傾斜到圖7中的左側(cè)的狀態(tài)，用“_角度” 表示中心線β傾斜到右側(cè)的狀態(tài)。具體地，遮蔽板105和臺架101的轉(zhuǎn)動被控制成使得基板104的法線和線Y之間 形成的角度在濺射成膜期間的每一時刻(例如，圖7中的步驟1至5)均為30°。因而，入 射角度為30°的濺射粒子以最大的百分比入射到基板104上。這能夠減小入射至形成在基 板104中的V形槽的濺射粒子的入射角度，并且能夠在V形槽上提供均勻的磁膜。即使在 這種控制的情況下，也可能存在與基板104垂直或者以接近垂直于基板104的入射角度入 射至基板104的濺射粒子(濺射粒子以大角度入射至V形槽的傾斜壁)。然而，在本實施方 式中，遮蔽板105和臺架101的轉(zhuǎn)動被控制成，使得以允許磁膜令人滿意地形成在V形槽中 的入射角度入射的濺射粒子的百分比最大，從而減小與基板104垂直或者以接近垂直于基 板104的入射角度入射至基板104的濺射粒子，并且減小這些濺射粒子對成膜的貢獻(xiàn)。這樣，臺架101和遮蔽板105的轉(zhuǎn)動被控制成，使得以預(yù)定入射角度入射的濺射粒 子的百分比最大，并且濺射粒子沉積的區(qū)域被從基板104的轉(zhuǎn)動方向上的上游端(圖7中 的左端)逐漸移動到轉(zhuǎn)動方向上的下游端(圖7中的右端)，從而執(zhí)行圖7中的步 驟1 (開 始濺射成膜)至步驟5 (結(jié)束濺射成膜)。在本實施方式中，本質(zhì)在于，使濺射粒子以減少柱狀成長并且增大由濺射形成在V 形槽的膜中的原子密度的方式入射在V形槽的傾斜面上。為此目的，濺射粒子應(yīng)當(dāng)在適當(dāng) 的入射角度范圍內(nèi)入射至V形槽的傾斜壁(V形槽的傾斜面)。
圖8示出根據(jù)本實施方式的相對于V形槽的傾斜面的入射角度與飽合磁通密度之 間的關(guān)系。如圖8所示，當(dāng)相對于V形槽的傾斜面的入射角度大于50°時，飽合磁通密度降 低。具體地，形成在V形槽中的膜的原子密度降低。由于相對于V形槽的傾斜面的入射角 度的增大而引起大量的柱狀成長而導(dǎo)致該現(xiàn)象的發(fā)生。因而，在本實施方式中，優(yōu)選獨立地控制陰極、臺架和遮蔽板中的至少一方，以使 濺射粒子相對于V形槽的傾斜面的入射角度為50°以下。因而，在本實施方式中，相對于基 板的入射角度被設(shè)定為預(yù)定的入射角度，使得濺射粒子相對于V形槽的傾斜面的入射角度 為50°以下。因此，預(yù)定的入射角度(相對于基板的入射角度)為以50°以下的入射角度 入射至V形槽的傾斜面的濺射粒子的入射角度。對于將形成膜的V形槽的任意開口角度，濺射粒子相對于V形槽的傾斜面的入射 角度為50°以下時相對于基板的入射角度范圍可以根據(jù)開口角度通過幾何計算得到。因 而，例如，當(dāng)以濺射粒子相對于V形槽的傾斜面的入射角度為50°以下的范圍內(nèi)的預(yù)定角 度入射的濺射粒子的百分比最大時，可以通過幾何計算得到與所述預(yù)定角度對應(yīng)的相對于 基板的入射角度。接著，通過模擬等可以計算得到控制條件，使得以如此計算得到的入射角 度入射至基板的濺射粒子的百分比最大。在本實施方式中，當(dāng)完成圖7中的步驟5時，基板載置臺107轉(zhuǎn)動以使基板104轉(zhuǎn) 動180°。接著，遮蔽板105和臺架101轉(zhuǎn)動從而獲得圖7中的步驟1中的位置關(guān)系。具體 地，在前次濺射成膜中最后形成膜的區(qū)域被用作當(dāng)前濺射成膜的開始區(qū)域。這樣，進(jìn)行過一次濺射成膜的基板被轉(zhuǎn)動180°以在形成有膜的基板上再次執(zhí)行成膜，從而提高厚度分布。具體地，在本實施方式中，基板被轉(zhuǎn)動180°，以在一定條件下通過濺射從基板的一端到另一端形成的膜上執(zhí)行在所述一定條件下從所述另一端到所述一 端的濺射。因而，通過從基板的一端到另一端的成膜(第一成膜)及從所述另一端到所述 一端的成膜(第二成膜)在相同的條件下對基板104進(jìn)行濺射。因而，在基板104上的在 臺架101的轉(zhuǎn)動方向(基板104的移動方向)上的對稱位置中，沉積了在第一成膜中形成 的膜和在與第一成膜的條件相同的條件下在第二成膜中形成的膜。因而，能夠在基板104 的整個表面上消除第一成膜的影響和第二成膜的影響，以提供均一的厚度分布。另外，例如，當(dāng)濺射粒子相對于基板104的主入射角度為15°時，遮蔽板105和臺 架101的轉(zhuǎn)動被控制成，使得基板104和線γ之間形成的角度為大約15°，即為最高百分 比的濺射粒子的入射角度。此時，在圖7中的步驟1中，角度θ被設(shè)定為-23°，在步驟5 中，角度θ被設(shè)定為9°。接著，隨著從圖7中的步驟1至步驟5，臺架101被轉(zhuǎn)動，使得角 度θ在-23°至9°之間改變，并且遮蔽板105和臺架101的轉(zhuǎn)動被控制成使得基板104 的法線與線Y之間形成的角度被保持為15°。具體地，遮蔽板105和臺架101的轉(zhuǎn)動被控 制成，使得濺射粒子相對于形成在基板104中的V形槽的傾斜面的入射角度為50°以下。此外，例如，當(dāng)濺射粒子相對于基板104的主入射角度將為5°時，遮蔽板105和臺 架101的轉(zhuǎn)動被控制成，使得基板104和線γ之間形成的角度為大約5°，即為最高百分 比的濺射粒子的入射角度。此時，在圖7中的步驟1中，角度θ被設(shè)定為-20°，在步驟5 中，角度θ被設(shè)定為13°。接著，隨著從圖7中的步驟1至步驟5，臺架101被轉(zhuǎn)動，使得 角度θ在-20°至13°之間改變，遮蔽板105和臺架101的轉(zhuǎn)動被控制成使得基板104的 法線與線Y之間形成的角度被保持為5°。具體地，遮蔽板105和臺架101的轉(zhuǎn)動被控制 成，使得濺射粒子相對于形成在基板104中的V形槽的傾斜面的入射角度為50°以下。上面說明了使用形成有侵蝕軌跡的靶的情況，但是本實施方式可以適用于使用沒 有侵蝕軌跡的靶例如新靶的情況。例如，當(dāng)使用具有帶一種極性的第一磁體和被配置成包 圍第一磁體的矩形的帶另一種極性的第二矩形磁體的陰極時，在第一磁體和第二矩形磁體 之間生成的磁場的相對于陰極的靶支持面的垂直成分為零的區(qū)域的集合在靶中限定形成 侵蝕軌跡的區(qū)域。在本實施方式中，可以使用環(huán)形磁體來代替第二矩形磁體。在本實施方式中，由帶 另一極性的磁體包圍第一磁體以形成環(huán)路(loop)是重要的，該環(huán)路可以具有任何形狀。(第二實施方式)在第一實施方式中，說明了陰極固定的示例。在本實施方式中，將說明陰極也與臺 架和遮蔽板一起轉(zhuǎn)動的示例。圖9示出使用根據(jù)本實施方式的濺射設(shè)備的成膜操作。在本實施方式中，除了陰極102沿與臺架101的轉(zhuǎn)動方向相同的方向繞轉(zhuǎn)軸B轉(zhuǎn) 動之外，執(zhí)行與第一實施方式的操作相同的操作。具體地，在圖9中的各步驟中，遮蔽板 105、臺架101和陰極102以使基板104的法線與線、之間形成的角度落在預(yù)定角度范圍 的方式獨立地轉(zhuǎn)動。此時，在本實施方式中，陰極102和臺架101的轉(zhuǎn)動被控制成，使得在 濺射成膜期間陰極102的載置對象靶的靶支持面與臺架101的基板支持面平行。接著，在本實施方式中，當(dāng)完成圖9中的步驟1至步驟4時，基板載置臺107被轉(zhuǎn) 動180°，再次執(zhí)行步驟1至步驟4。
例如，當(dāng)濺射粒子相對于基板104的主入射角度為15°時，遮蔽板105、臺架101 和陰極102的轉(zhuǎn)動被控制成使得基板與線Y之間形成的角度為大約15°，即為最高百分比 的濺射粒子的入射角度。具體地，遮蔽板105和臺架101的轉(zhuǎn)動被控制成使得濺射粒子相 對于形成在基板104中的V形槽的傾斜壁的入射角度為50°以下。
在開始濺射成膜時(圖9中的步驟1)，臺架101和陰極102被定位成使得在基準(zhǔn) 線α與中心線β之間形成的角度θ和在基準(zhǔn)線α，和中心線β，之間形成的角度θ， 為-16°。因而，臺架101的基板支持面與放置濺射用靶103a的陰極支持面平行。遮蔽板 105的開口部108被定位成使得侵蝕軌跡701的區(qū)域701b為將注意的侵蝕側(cè)。中心線β ’連接轉(zhuǎn)軸B的中心和對象靶103a的中心。接著，在濺射成膜期間，臺架101沿箭頭方向P繞轉(zhuǎn)軸A轉(zhuǎn)動，陰極102沿箭頭Q方 向繞轉(zhuǎn)軸B轉(zhuǎn)動，執(zhí)行圖9中的步驟2至步驟4。在各步驟中，使陰極102和臺架101以使 靶103a與基板104平行的方式轉(zhuǎn)動。在完成濺射成膜的步驟4中，使陰極102和臺架101 以使角度θ和角度θ，均為8°的方式轉(zhuǎn)動。在本實施方式中，在濺射成膜期間，濺射用靶103a的表面與基板104平行，因而， 盡管陰極102和臺架101轉(zhuǎn)動，靶103a和基板104之間的相對位置關(guān)系在濺射的各時刻也 沒有改變。這能夠減小濺射粒子相對于基板104的入射角度的變動。在本實施方式中，在濺射成膜期間，陰極102也轉(zhuǎn)動，因而，靶103a能夠在濺射成 膜期間的任何時刻均與基板104平行，以減小入射角度的變動。這樣，根據(jù)本實施方式，對象靶103a在濺射成膜期間平行于基板104，從而允許相 對于基板104的入射角度更加一致。另外，當(dāng)圖9中的步驟4完成時，基板104被轉(zhuǎn)動，進(jìn) 一步執(zhí)行圖9中的步驟1至步驟4，從而改善厚度分布。(第三實施方式)具有基板支持面的臺架101可以包括靜電粘附機構(gòu)。傳統(tǒng)的普通方法是用環(huán)狀部 件機械地固定基板的邊緣。如果沒有用于夾持的裝置，臺架自身轉(zhuǎn)動和傾斜使得基板可能 落下。而且，為了封閉基板冷卻氣體，在臺架和基板之間插入0形環(huán)等以防止冷卻氣體的泄漏。在本實施方式中，提供靜電粘附機構(gòu)以允許在沒有0形環(huán)等的情況下將基板104 固定在基板載置臺107上。這可以防止基板在0形環(huán)上翹曲及基板的落下。此外，在使用 環(huán)狀部件的固定方法中，基板表面與環(huán)狀部件接觸，因而從污染的方面看，難以對基板施加 偏壓，但是，靜電附著機構(gòu)允許僅基板受到偏壓?？梢詫⑵珘弘娫催B接至臺架101以向臺架101供給偏置電壓(直流偏壓或者高頻 偏壓)。如此施加偏置電壓以允許更致密地沉積濺射粒子。
權(quán)利要求
一種濺射設(shè)備，其包括陰極，該陰極具有能夠繞第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的濺射靶支持面；臺架，該臺架具有能夠繞與所述第一轉(zhuǎn)軸平行地配置的第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的基板支持面；以及遮蔽板，該遮蔽板被設(shè)置在所述濺射靶支持面與所述基板支持面之間，并且該遮蔽板能夠繞所述第一轉(zhuǎn)軸或者所述第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；其中，在濺射期間，當(dāng)具有至少一個V形槽的基板處于被放置在所述基板支持面上時，所述濺射靶支持面、所述基板支持面和所述遮蔽板中的至少一方的轉(zhuǎn)動被控制成使得以相對于所述V形槽的傾斜壁的法線成50°以下的角度入射的濺射粒子入射至形成于放置的所述基板的所述V形槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺射設(shè)備，其特征在于，在所述濺射期間，所述濺射靶支持面 固定，并且所述遮蔽板和所述基板支持面轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濺射設(shè)備，其特征在于，所述臺架包括基板載置臺，該基板載 置臺能夠繞與所述第二轉(zhuǎn)軸垂直的第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，以及在所述濺射期間，當(dāng)所述基板上的將形成膜的區(qū)域的成膜完成時，使所述基板載置臺 繞所述第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動180°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺射設(shè)備，其特征在于，在所述濺射期間，使所述濺射靶支持 面和所述基板支持面沿相同的方向且彼此平行地轉(zhuǎn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的濺射設(shè)備，其特征在于，所述臺架包括基板載置臺，該基板載 置臺能夠繞與所述第二轉(zhuǎn)軸垂直的第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，以及在所述濺射期間，當(dāng)所述基板上的將形成膜的區(qū)域的成膜完成時，使所述基板載置臺 繞所述第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動180°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺射設(shè)備，其特征在于，所述濺射設(shè)備還包括控制設(shè)備，該控 制設(shè)備用于控制所述濺射靶支持面、所述基板支持面和所述遮蔽板中的至少一方的轉(zhuǎn)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺射設(shè)備，其特征在于，所述陰極包括多個濺射靶支持面，所 述多個濺射靶支持面圍繞所述陰極配置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺射設(shè)備，其特征在于，所述臺架包括靜電粘附機構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濺射設(shè)備，其特征在于，所述臺架被電連接至偏壓電源，該偏 壓電源能夠?qū)⑵秒妷菏┘又了雠_架。
10.一種濺射設(shè)備，其包括陰極，該陰極具有能夠繞第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的濺射靶支持面；臺架，該臺架具有能夠繞與所述第一轉(zhuǎn)軸平行地配置的第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的基板支持面；以及遮蔽板，該遮蔽板被設(shè)置在所述濺射靶支持面與所述基板支持面之間，并且該遮蔽板 能夠繞所述第一轉(zhuǎn)軸或者所述第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；其中，所述遮蔽板具有縫狀的開口部，濺射粒子能夠通過該開口部，及 所述開口部的在與所述遮蔽板的轉(zhuǎn)動方向垂直的方向上的寬度大于所述開口部的在 所述轉(zhuǎn)動方向上的寬度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的濺射設(shè)備，其特征在于，所述開口部的在所述轉(zhuǎn)動方向上的寬度大于5mm且小于40mm。
12.—種濺射設(shè)備，其包括陰極，該陰極具有能夠繞第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的濺射靶支持面；臺架，該臺架具有能夠繞與所述第一轉(zhuǎn)軸平行地配置的第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的基板支持面；以及遮蔽板，該遮蔽板被設(shè)置在所述濺射靶支持面與所述基板支持面之間，并且該遮蔽板 能夠繞所述第一轉(zhuǎn)軸或者所述第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；其中，在濺射期間，當(dāng)具有至少一個V形槽的基板處于被放置在所述基板支持面上時， 所述濺射靶支持面、所述基板支持面和所述遮蔽板中的至少一方的轉(zhuǎn)動被控制成使得以相 對于形成于放置的所述基板的所述V形槽的傾斜壁的法線成50°以下的角度入射的濺射 粒子的百分比最大。
13.一種使用濺射設(shè)備的成膜方法，所述濺射設(shè)備包括 陰極，該陰極具有能夠繞第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的濺射靶支持面；臺架，該臺架具有能夠繞與所述第一轉(zhuǎn)軸平行地配置的第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的基板支持面；以及遮蔽板，該遮蔽板被設(shè)置在所述濺射靶支持面與所述基板支持面之間，并且該遮蔽板 能夠繞所述第一轉(zhuǎn)軸或者所述第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；其中，在濺射期間，當(dāng)具有至少一個V形槽的基板處于被放置在所述基板支持面上時， 使所述濺射靶支持面、所述基板支持面和所述遮蔽板中的至少一方的轉(zhuǎn)動為使得以相對于 所述V形槽的傾斜壁的法線成50°以下的角度入射的濺射粒子入射至形成于放置的所述 基板的所述V形槽。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的成膜方法，其特征在于，在所述濺射期間，所述濺射靶支持 面固定，并且所述遮蔽板和所述基板支持面轉(zhuǎn)動。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的成膜方法，其特征在于，所述臺架包括基板載置臺，該基板 載置臺能夠繞與所述第二轉(zhuǎn)軸垂直的第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，以及在所述濺射期間，當(dāng)所述基板上的將形成膜的區(qū)域的成膜完成時，使所述基板載置臺 繞所述第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動180°。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的成膜方法，其特征在于，在所述濺射期間，使所述濺射靶支 持面和所述基板支持面沿相同的方向且彼此平行地轉(zhuǎn)動。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的成膜方法，其特征在于，所述臺架包括基板載置臺，該基板 載置臺能夠繞與所述第二轉(zhuǎn)軸垂直的第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，以及在所述濺射期間，當(dāng)所述基板上的將形成膜的區(qū)域的成膜完成時，使所述基板載置臺 繞所述第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動180°。
全文摘要
本發(fā)明提供濺射設(shè)備和成膜方法，能夠在諸如V形槽等具有傾斜壁的槽中形成高品質(zhì)的膜。本發(fā)明的濺射設(shè)備包括可轉(zhuǎn)動的陰極(102)、可轉(zhuǎn)動的臺架(101)和可轉(zhuǎn)動的遮蔽板(105)。所述濺射設(shè)備控制陰極(102)、臺架(101)和遮蔽板(105)中的至少一方的轉(zhuǎn)動，使得濺射粒子以相對于形成于基板(104)的V形槽的傾斜壁的法線成50°以下的角度入射至所述V形槽。
文檔編號C23C14/34GK101842512SQ20088001699
公開日2010年9月22日 申請日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者愛因斯坦·諾埃爾·阿巴拉, 遠(yuǎn)藤徹哉 申請人:佳能安內(nèi)華股份有限公司