專(zhuān)利名稱(chēng)：磁控濺射陰極和成膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁控濺射陰極，更詳細(xì)地，涉及提高靶的使用效率的磁控濺射陰極和 具備該陰極的成膜裝置。本申請(qǐng)基于2008年8月四日申請(qǐng)的日本特愿2008-222170號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，在此 引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
至今，為了以均勻膜厚在液晶顯示器(IXD)或等離子體顯示器(PDP)等大面積玻 璃基板上連續(xù)形成ITOandium Tin Oxide)膜等氧化物類(lèi)透明導(dǎo)電膜，提出了使用磁控濺
射裝置。在該濺射裝置中，在靶的背面?zhèn)扰渲枚鄠€(gè)磁路，在靶的表面?zhèn)扰渲没?，通過(guò)由磁 路產(chǎn)生的磁場(chǎng)在靶表面附近產(chǎn)生等離子體，對(duì)基板進(jìn)行成膜。在使用現(xiàn)有的磁控濺射用磁路時(shí)，靶的使用效率為20 30%左右。這樣在靶的使 用效率低時(shí)，靶的壽命變短，所以存在靶的材料費(fèi)、靶交換相關(guān)的人工費(fèi)、靶結(jié)合所需的費(fèi) 用等增加，生產(chǎn)率惡化的問(wèn)題。作為解決此問(wèn)題的陰極，可以舉出下述的三個(gè)例子。專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了一種在主磁體之間配置輔助磁體的構(gòu)造。然而，在僅僅是單 純配置輔助磁體的構(gòu)造中，靶的使用效率難以提高，談不上實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)化。專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了一種通過(guò)組成復(fù)雜磁路而提高靶的使用效率的構(gòu)造。然而， 這種磁路非常復(fù)雜，使用了很多磁鐵而成本增加。進(jìn)而，由于使用了很多磁鐵，所以需要考 慮由各磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響，從而對(duì)靶表面和磁路的距離之間產(chǎn)生限制，必須縮短靶表 面和磁路的距離。因此，由于磁場(chǎng)只能到達(dá)距磁鐵表面較近的距離，所以很難增加靶的厚 度。例如，由專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的圖4可知，靶中央部的侵蝕深度很淺。此類(lèi)侵蝕發(fā)生 的原因認(rèn)為是由上述影響造成。專(zhuān)利文獻(xiàn)3或?qū)＠墨I(xiàn)4中不僅公開(kāi)了磁路形狀，還對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行了最優(yōu)化。專(zhuān)利 文獻(xiàn)3或?qū)＠墨I(xiàn)4中配置有板狀磁體，以形成相對(duì)于靶表面的磁場(chǎng)的垂直磁場(chǎng)成分的值 在零或零附近分布為平坦的區(qū)域、或者3次交叉零點(diǎn)的區(qū)域。然而，由于專(zhuān)利文獻(xiàn)3中的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)垂直成分的定義不夠充分，所以與專(zhuān)利文 獻(xiàn)2 —樣，專(zhuān)利文獻(xiàn)3的靶的中央部不能被明確地進(jìn)行濺射，因而產(chǎn)生未得到充分利用的形 狀的侵蝕。此外，專(zhuān)利文獻(xiàn)4中公開(kāi)了一種使磁鐵的相對(duì)位置發(fā)生變化的構(gòu)造，但該構(gòu)造難 以產(chǎn)生足夠的磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生未得到充分利用的形狀的侵蝕。如此，一直以來(lái)為了改善靶的使用效率，進(jìn)行了多種研究，但大部分的現(xiàn)有技術(shù)具 有以相對(duì)于靶表面為水平的磁場(chǎng)增加的方式形成磁路，防止靶表面上的等離子體的集中而 使該靶的侵蝕區(qū)域變寬的結(jié)構(gòu)。即使在應(yīng)用上述的專(zhuān)利文獻(xiàn)2和專(zhuān)利文獻(xiàn)3所公開(kāi)的陰極 構(gòu)造時(shí)，靶的使用效率也僅為50%左右。為此，希望開(kāi)發(fā)靶的使用效率超過(guò)50%的磁控濺射陰極。此外，現(xiàn)有的陰極在靶為IOmm以下時(shí)，能得到如上述一樣的靶的使用效率。然而， 在靶的厚度為IOmm左右時(shí)，使用壽命變短，結(jié)果是靶的材料費(fèi)、靶交換相關(guān)的人工費(fèi)、靶結(jié) 合所需的費(fèi)用等增加，生產(chǎn)率有可能惡化。因此，希望開(kāi)發(fā)一種靶的使用效率超過(guò)50%，且還能適用于IOmm以上厚度的靶的 磁控濺射陰極。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平5-25625號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本專(zhuān)利第3473954號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2006-16634號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)平2-34780號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而做出的，提供一種得到靶的使用效率超過(guò)50%的磁控濺 射陰極。本發(fā)明第一方式的磁控濺射陰極包括磁軛，具有表面和中央?yún)^(qū)域，且為平板狀； 磁路，具有在所述磁軛的所述中央?yún)^(qū)域直線狀地配置的中央磁鐵部、在所述中央磁鐵部的 周?chē)渲玫闹苓叴盆F部和在所述中央磁鐵部和所述周邊磁鐵部之間配置的輔助磁鐵部，并 具有所述中央磁鐵部、所述周邊磁鐵部和所述輔助磁鐵部相互平行的平行區(qū)域，并設(shè)置在 所述磁軛的所述表面；和背襯板，與所述磁路重疊配置。此外，在該磁控濺射陰極中，配置所 述中央磁鐵部、所述周邊磁鐵部和所述輔助磁鐵部，以使所述中央磁鐵部、所述周邊磁鐵部 和所述輔助磁鐵部的各前端部的極性在相鄰的磁鐵部之間不同。此外，在該磁控濺射陰極 中，在縱切所述平行區(qū)域中的所述中央磁鐵部、所述周邊磁鐵部和所述輔助磁鐵部的方向， 即與所述中央磁鐵部延伸的方向垂直的軸向上，從所述中央磁鐵部向著所述周邊磁鐵部， 自所述背襯板的上方觀測(cè)的磁場(chǎng)分布(磁場(chǎng)口 7 Τ" O )被設(shè)定為，所述背襯板的平行 面上的水平方向的磁通密度以對(duì)應(yīng)于所述中央磁鐵部的位置為界限，在第一區(qū)域?yàn)檎担?在第二區(qū)域?yàn)樨?fù)值。在本發(fā)明第一方式的磁控濺射陰極中，優(yōu)選所述水平方向的磁通密度值的正負(fù)符 號(hào)在所述周邊磁鐵部的附近顛倒。在本發(fā)明第一方式的磁控濺射陰極中，優(yōu)選所述背襯板的平行面上的垂直方向的 磁通密度以對(duì)應(yīng)于所述中央磁鐵部的位置為界限，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域分別具有 三個(gè)所述垂直方向的磁通密度為0的點(diǎn)。在本發(fā)明第一方式的磁控濺射陰極中，優(yōu)選所述水平方向的磁通密度的最大強(qiáng)度 為100高斯以上且600高斯以下。本發(fā)明第一方式的磁控濺射陰極優(yōu)選包括調(diào)整所述背襯板和所述磁路的距離的 控制裝置。本發(fā)明的第二方式的成膜裝置包括上述的磁控濺射陰極。在本發(fā)明的磁控濺射陰極中，在縱切所述平行區(qū)域的上述中央磁鐵部、上述周邊 磁鐵部和上述輔助磁鐵部的方向，即與上述中央磁鐵部延伸的方向垂直的軸向上，從上述 中央磁鐵部向著上述周邊磁鐵部，自上述背襯板的上方觀測(cè)的磁場(chǎng)分布設(shè)定為，上述背襯板的平行面上的水平方向的磁通密度(Β〃)以對(duì)應(yīng)于上述中央磁鐵部的位置為界限，在第 一區(qū)域?yàn)檎?，在第二區(qū)域?yàn)樨?fù)值。因此，在靶表面上緩解了等離子體的局部集中，等離子體以從靶中央(配置中央 磁鐵部的區(qū)域)向第一區(qū)域的周邊部和第二區(qū)域的周邊部擴(kuò)大地生成。因此，靶被濺射在遍及靶表面的寬廣區(qū)域內(nèi)。因而，可使靶發(fā)生侵蝕的部位比以往 更寬廣，從而可提高靶的使用效率。


圖IA為簡(jiǎn)要表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的磁控濺射陰極的截面圖。圖IB為簡(jiǎn)要表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的磁控濺射陰極的俯視圖。圖IC為表示在本發(fā)明第一實(shí)施方式的磁控濺射陰極觀察到的磁場(chǎng)分布，表示與 靶表面平行的磁場(chǎng)成分和與靶表面垂直的磁場(chǎng)成分的圖。圖2為簡(jiǎn)要表示在本發(fā)明的磁控濺射陰極得到的磁力線和等離子體的圖。圖3Α為簡(jiǎn)要表示在靶的周邊部，磁場(chǎng)分布的水平方向的磁通密度大于0時(shí)生成的 等離子體的圖，為表示在靶的周邊部，水平方向的磁通密度不顛倒時(shí)的等離子體的圖。圖;3Β為表示圖3Α中的磁場(chǎng)分布和靶40的侵蝕深度的圖。圖4為表示在磁場(chǎng)分布之中改變水平方向的磁通密度的最大強(qiáng)度而測(cè)定的磁場(chǎng) 分布的圖。圖5Α為表示水平方向的磁通密度的最大強(qiáng)度為1200高斯時(shí)得到的靶的侵蝕的圖。圖5Β為表示水平方向的磁通密度的最大強(qiáng)度為1200高斯時(shí)得到的靶的侵蝕的 圖，為表示觀察到局部侵蝕的靶的圖。圖6Α為表示在本發(fā)明的磁控濺射陰極觀察的磁場(chǎng)分布的圖。圖6Β為簡(jiǎn)要表示在本發(fā)明的磁控濺射陰極得到的磁力線的圖。圖7為簡(jiǎn)要表示在本發(fā)明的磁控濺射陰極得到的靶的侵蝕的圖。圖8Α為簡(jiǎn)要表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的磁控濺射陰極的圖。圖8Β為表示在本發(fā)明第二實(shí)施方式的磁控濺射陰極觀察到的磁場(chǎng)分布的圖。圖9Α為簡(jiǎn)要表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的磁控濺射陰極的圖。圖9Β為表示在本發(fā)明第三實(shí)施方式的磁控濺射陰極觀察到的磁場(chǎng)分布的圖。圖IOA為簡(jiǎn)要表示本發(fā)明第四實(shí)施方式的磁控濺射陰極的圖。圖IOB為表示在本發(fā)明第四實(shí)施方式的磁控濺射陰極觀察到的磁場(chǎng)分布的圖。圖IlA為簡(jiǎn)要表示本發(fā)明第五實(shí)施方式的磁控濺射陰極的圖。圖IlB為表示在本發(fā)明第五實(shí)施方式的磁控濺射陰極觀察到的磁場(chǎng)分布的圖。圖12Α為簡(jiǎn)要表示本發(fā)明第六實(shí)施方式的磁控濺射陰極的圖。圖12Β為表示在本發(fā)明第六實(shí)施方式的磁控濺射陰極觀察到的磁場(chǎng)分布的圖。圖13為簡(jiǎn)要表示使用本發(fā)明的磁控濺射陰極的直列型成膜裝置的圖。圖14Α為簡(jiǎn)要表示使用本發(fā)明的磁控濺射陰極的單張型成膜裝置的俯視圖。圖14Β為簡(jiǎn)要表示在使用本發(fā)明的磁控濺射陰極的單張型成膜裝置中，作為電源 使用DC電源時(shí)的磁控濺射陰極的構(gòu)成的截面圖。
圖14C為簡(jiǎn)要表示在使用本發(fā)明的磁控濺射陰極的單張型成膜裝置中，作為電源 使用AC電源時(shí)的磁控濺射陰極的構(gòu)成的截面圖。圖15為簡(jiǎn)要表示使用本發(fā)明的磁控濺射陰極的卷繞式成膜裝置的截面圖。圖16為簡(jiǎn)要表示使用本發(fā)明的磁控濺射陰極的旋轉(zhuǎn)型成膜裝置的截面圖。圖17為表示實(shí)施例1中的磁控濺射陰極的磁場(chǎng)分布和侵蝕深度的圖。圖18為表示實(shí)施例2中的磁控濺射陰極的磁場(chǎng)分布和侵蝕深度的圖。圖19為表示實(shí)施例3中的磁控濺射陰極的磁場(chǎng)分布和侵蝕深度的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于以下描述的實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可 進(jìn)行多種變更。<第一實(shí)施方式>圖IA 圖IC為簡(jiǎn)要表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的磁控濺射陰極和在磁控濺射陰極 觀察的磁場(chǎng)分布的圖。圖IA為簡(jiǎn)要表示磁控濺射陰極IA的截面圖，為圖IB中的L-L'線的截面圖。圖IB為簡(jiǎn)要表示配置在磁軛表面的磁路的俯視圖。圖IC為表示在本發(fā)明的磁控濺射陰極觀察的磁場(chǎng)分布，表示與靶表面平行的磁 場(chǎng)成分和與靶表面垂直的磁場(chǎng)成分的圖。在圖IC中，橫軸對(duì)應(yīng)圖IB的L-L'線上的位置， 即磁控濺射陰極IA的寬度方向的位置。在圖IC的橫軸上，Omm的位置對(duì)應(yīng)于下述的中央磁 鐵部21的位置，即圖IC的橫軸表示距中央磁鐵部21的距離。此外，縱軸表示磁通密度。第一實(shí)施方式中的磁控濺射陰極1 (IA)由平板狀的磁軛10、在磁軛10的表面設(shè)置 的磁路20、與磁路20重疊配置的背襯板30構(gòu)成。此外，磁路20由在磁軛10的中央?yún)^(qū)域C直線狀地配置的中央磁鐵部21、在中央磁 鐵部21的周?chē)渲玫闹苓叴盆F部22、以及在中央磁鐵部21和周邊磁鐵部22之間配置的輔 助磁鐵部23構(gòu)成。此外，磁路20具有中央磁鐵部21和周邊磁鐵部22中的一部分以及輔 助磁鐵部23的一部分相互平行的平行區(qū)域S。此外，中央磁鐵部21、周邊磁鐵部22和輔助磁鐵部23被配置成中央磁鐵部21、周 邊磁鐵部22和輔助磁鐵部23的各前端部(31、32、33a、33b)的極性在相鄰的磁鐵部之間彼 此不同。此外，在縱切平行區(qū)域S中的中央磁鐵部21、周邊磁鐵部22和輔助磁鐵部23的方 向，即與中央磁鐵部21延伸的方向(中央磁鐵部21的直線部)垂直的軸向上，從中央磁鐵 部21向著周邊磁鐵部22，自背襯板33的上方觀測(cè)的磁場(chǎng)分布設(shè)定為，背襯板33的平行面 上的水平方向的磁通密度(Β〃)以對(duì)應(yīng)于中央磁鐵部21的位置為界限，在第一區(qū)域(一側(cè) 的區(qū)域)為正值，在第二區(qū)域(另一側(cè)的區(qū)域)為負(fù)值。此外，自背襯板33的上方觀測(cè)的 磁場(chǎng)分布是指自配置靶的位置觀察的磁場(chǎng)分布。以下，詳細(xì)說(shuō)明磁控濺射陰極I(IA)。圖IA 圖IC示出了輔助磁鐵部23由第一輔助磁鐵部23a和第二輔助磁鐵部23b 構(gòu)成，第一輔助磁鐵部23a和第二輔助磁鐵部2 包圍中央磁鐵部21而配置的例子。
在此，中央磁鐵部21的前端部31和第二輔助磁鐵部2 的前端部3 的極性為N 極時(shí)，第一輔助磁鐵部23a的前端部33a和周邊磁鐵部22的前端部32的極性為S極。此 外，中央磁鐵部21的前端部31和第二輔助磁鐵部23b的前端部33b的極性為S極時(shí)，第一 輔助磁鐵部23a的前端部33a和周邊磁鐵部22的前端部32的極性為N極。此外，前端部31、32、33a、33b為與背襯板30的背面接觸或?qū)ο虻牟课?。此外，圖IA 圖IC示出了在背襯板30上配置靶40的例子。磁場(chǎng)分布使用高斯計(jì)在距磁路20的表面上方15mm 35mm的范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。例如，在使用厚度15mm的背襯板時(shí)，在距背襯板30的表面30a上方Omm 20mm 的范圍內(nèi)測(cè)定磁場(chǎng)分布。而且，本發(fā)明的磁控濺射陰極IA可使用DC電源、AC電源、RF電源中的任意一種。磁軛10為平板狀，在磁軛10的表面IOa設(shè)置有磁路20 (中央磁鐵部21、周邊磁鐵 部22和輔助磁鐵部2 。磁軛10為通常用于磁控濺射陰極的磁軛，磁軛的種類(lèi)不被限定。該磁軛10例如可使用鐵氧體類(lèi)的不銹鋼等。此外，其大小例如為寬度200mm左右。在背襯板30的表面30a載置靶40。背襯板30為通常用于磁控濺射陰極的背襯 板，背襯板的種類(lèi)不被限定。另外，第一實(shí)施方式中描述了使用背襯板30的情況，但在本發(fā)明中，可省略背襯 板30，在磁路20的上方配置靶40。此時(shí)，可得到與使用背襯板30時(shí)同等的效果。靶40優(yōu)選例如磁導(dǎo)率為3H/m以下。這種靶40的構(gòu)成材料可使用例如以從Mg、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Pd、Pt、Cu、 Ag、Au、Zn、Al、In、C、Si和Sn等選擇的元素為主要成分的材料。背襯板30和靶40的總厚度優(yōu)選為15mm以上且35mm以下。例如，使用15mm厚的 背襯板30時(shí)，靶40的厚度為20mm以下。此外，未使用背襯板時(shí)，可使用35mm以下的靶40。 靶40的寬度例如為200mm左右。磁路20以在靶40的表面40b產(chǎn)生水平磁場(chǎng)的方式配置在磁軛10的表面IOa上， 由中央磁鐵部21、周邊磁鐵部22和輔助磁鐵部23構(gòu)成。在第一實(shí)施方式中，輔助磁鐵部 23由第一輔助磁鐵部23a和第二輔助磁鐵部2 構(gòu)成。中央磁鐵部21在靶40的長(zhǎng)度方向上直線狀地配置在靶40的中央部。周邊磁鐵部22包圍中央磁鐵部21地配置在磁軛10的表面IOa的周邊部，具有與 中央磁鐵部21平行的部位。第一輔助磁鐵部23a和第二輔助磁鐵部2 包圍中央磁鐵部21地配置在磁軛10 的表面IOa上，具有與中央磁鐵部21平行的部位。中央磁鐵部21、周邊磁鐵部22和輔助磁鐵部23可使用例如以釹、鐵和硼為主要成 分的各向異性燒結(jié)磁鐵、釤鈷磁鐵、鐵氧體磁鐵等。中央磁鐵部21、周邊磁鐵部22和輔助磁鐵部23的高度、寬度和各磁鐵部之間的距 離可適當(dāng)調(diào)節(jié)，以滿足圖IC所示的磁場(chǎng)分布。作為一個(gè)例子，中央磁鐵部21、周邊磁鐵部22和輔助磁鐵部23由以釹、鐵和硼為 主要成分的各向異性燒結(jié)磁鐵構(gòu)成時(shí)，各磁鐵部的高度為30mm，中央磁鐵部21的寬度為 15mm，第一輔助磁鐵部23a的寬度為12. 5mm，第二輔助磁鐵部23b的寬度為7. 5mm，周邊磁 鐵部22的寬度為12. 5mm。
此外，各磁鐵部之間的距離為，中央磁鐵部21與第一輔助磁鐵部23a的距離為 21mm,第一輔助磁鐵部23a和第二輔助磁鐵部2 的距離為20mm，第二輔助磁鐵部2 和周 邊磁鐵部22的距離為15mm。如圖IC所示，由磁路20在靶40的表面40b (背襯板30的上方)產(chǎn)生的水平方向 的磁通密度(Β〃)設(shè)定為自中央磁鐵部21向著周邊磁鐵部22，第一區(qū)域?yàn)檎?，第二區(qū)域 為負(fù)值。此外，水平方向的磁通密度(Β〃)以圖IC的原點(diǎn)為對(duì)稱(chēng)中心，分布為點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。因此，產(chǎn)生如圖2所示的磁力線G和等離子體P的分布，可使靶40發(fā)生侵蝕的部 位擴(kuò)大。而且，在圖IC中，第一區(qū)域?yàn)榈诙笙藓偷谌笙?，第二區(qū)域?yàn)榈谝幌笙藓偷谒?象限。此外，優(yōu)選水平方向的磁通密度(Β〃)設(shè)定為在周邊磁鐵部22的附近正負(fù)符號(hào)倒 轉(zhuǎn)(顛倒)。即，優(yōu)選水平方向的磁通密度(Β〃)設(shè)定為在上述周邊磁鐵部的附近，第一區(qū) 域?yàn)樨?fù)，第二區(qū)域?yàn)檎?。接著，?duì)周邊磁鐵部22的周邊(靶40的周邊)的水平方向的磁通密度(Β〃)不 顛倒的情況進(jìn)行說(shuō)明。圖3Α為簡(jiǎn)要表示水平方向的磁通密度在靶的周邊部不顛倒時(shí)的等離子體的圖。 圖:3Β為表示圖3Α中的磁場(chǎng)分布和靶40的侵蝕深度的圖。在圖:3Β中，橫軸表示磁控濺射 陰極的寬度方向的位置，縱軸表示磁通密度和侵蝕深度。此外，在圖3Β的橫軸上，Omm的位 置對(duì)應(yīng)于中央磁鐵部的位置，即圖:3Β的橫軸表示距中央磁鐵部的距離。如圖3Α和圖;3Β所示，在周邊磁鐵部22的周邊(靶40的周邊)，水平方向的磁通 密度(Β〃)不顛倒時(shí)，在靶40的外側(cè)也有洛倫茲力作用于電子。因而，等離子體P向接地屏 蔽裝置(τ· 一 7 * — > F )擴(kuò)散，如圖3Α所示，生成的等離子體P移動(dòng)至靶40的周邊部。因此，如圖;3Β所示地濺射至靶40的周邊部。此外，靶40的中央部形成有未發(fā)生侵 蝕的非侵蝕部。此外，發(fā)生侵蝕的部位的截面形狀未成為圖IA或圖7所示的梯形。因此， 靶40的使用效率降低。與此相對(duì)，如本發(fā)明第一實(shí)施方式中的圖IC所示的磁場(chǎng)分布，在靶40的周邊部的 磁場(chǎng)分布上，通過(guò)使水平方向的磁通密度(Β〃)顛倒，與電子相關(guān)的洛倫茲力在與前進(jìn)方向 相反的方向上產(chǎn)生，所以變得在靶40的周邊部難以發(fā)生放電。其結(jié)果，等離子體P沒(méi)有向接地屏蔽裝置45移動(dòng)，從而等離子體P形成為從靶40 的中央(配置中央磁鐵部21的區(qū)域)向周邊部(配置周邊磁鐵部22的區(qū)域)擴(kuò)大。因此，靶40在表面40b的更寬區(qū)域被濺射。因而，靶40的侵蝕區(qū)5的截面形狀為 梯形，相比以往的靶形成的侵蝕區(qū)，可使侵蝕區(qū)5的形狀變寬，從而可提高靶40的使用效率。此時(shí)，優(yōu)選靶40的表面40b上的水平方向的磁通密度(Β〃)的最大強(qiáng)度為100高 斯以上且600高斯以下。圖4示出了將水平方向的磁通密度(Β〃)的最大強(qiáng)度改變?yōu)?00高斯、600高斯和 1200高斯時(shí)的磁場(chǎng)分布。在圖4中，橫軸表示距中央磁鐵部21的距離。縱軸表示磁通密度。此外，在圖4 的橫軸上，Omm的位置對(duì)應(yīng)于中央磁鐵部21的位置。
圖4中的符號(hào)1、2、3分別示出了水平方向的磁通密度(Β〃)的最大強(qiáng)度設(shè)定為 1200高斯、600高斯和300高斯時(shí)的磁場(chǎng)分布。此外，符號(hào)4、5、6分別示出了對(duì)應(yīng)于符號(hào)1、 2、3的垂直方向的磁通密度(Β±)的磁場(chǎng)分布。通過(guò)使靶40的表面40b和磁路20的距離(T/M)為35mm，水平方向的磁通密度 (Bx/)的最大強(qiáng)度變成300高斯，通過(guò)使Τ/Μ為25mm，水平方向的磁通密度(B 〃)的最大強(qiáng) 度變成600高斯，通過(guò)使T/M為15mm，水平方向的磁通密度(B 〃)的最大強(qiáng)度變成1200高斯。由圖4觀察到，水平方向的磁通密度(Β〃)的最大強(qiáng)度為1200高斯時(shí)，水平方向 的磁通密度(Β〃)的極性顛倒。這樣，在具有極性發(fā)生顛倒的磁場(chǎng)分布的磁控濺射陰極中，在背襯板的平行面上 的垂直方向的磁通密度(Bi)的強(qiáng)度在靶表面上為0的地點(diǎn)附近集中等離子體。因此，如圖5Α和圖5Β所示，在等離子體集中的部位觀察到局部侵蝕。圖5Α為表 示靶的寬度方向上的位置與侵蝕深度的關(guān)系圖。圖5Β為表示觀察到局部發(fā)生侵蝕的靶40 的圖。此現(xiàn)象被確認(rèn)為水平方向的磁通密度(Β〃)的最大強(qiáng)度超出600高斯。S卩，使用 例如15mm厚的背襯板和20mm厚的靶時(shí)，開(kāi)始濺射之前的初始T/M值為35mm，水平方向的 磁通密度(Β〃)的最大強(qiáng)度為300高斯，但隨著侵蝕的進(jìn)行，例如發(fā)生超出IOmm的侵蝕時(shí)， Τ/Μ值不到25mm，水平方向的磁通密度(B 〃)的最大強(qiáng)度為超出600高斯的值。此時(shí)，如上 述一樣，由于發(fā)生局部侵蝕，隨著侵蝕的進(jìn)行，需要調(diào)節(jié)靶40和磁路20的距離(使磁路20 離開(kāi)靶40)，以使水平方向的磁通密度(Β〃)的最大強(qiáng)度為100高斯以上且600高斯以下。調(diào)節(jié)靶40和磁路20的距離使用如后所述地使磁路20在Z軸方向上移動(dòng)的控制裝置。另一方面，水平方向的磁通密度(Β〃)的最大強(qiáng)度小于100高斯時(shí)，不發(fā)生放電現(xiàn) 象，因而不能進(jìn)行濺射。根據(jù)第一實(shí)施方式的磁控濺射陰極1Α，可得到如圖IC所示的磁場(chǎng)分布。此外，優(yōu)選垂直方向的磁通密度的磁場(chǎng)分布在第一區(qū)域和第二區(qū)域分別具有三個(gè) 垂直方向的磁通密度為O的點(diǎn)。具體地，如圖6Α和圖6Β所示，在第一區(qū)域，在靶40與中央 磁鐵部21的直線部垂直的軸向上，對(duì)靶40的一半進(jìn)而進(jìn)行四等分的部位為L(zhǎng)1、L3、L5，在靶 40與中央磁鐵部21的直線部垂直的軸向上，對(duì)靶40的一半進(jìn)而進(jìn)行三等分的部位為L(zhǎng)2、 L4。優(yōu)選靶40的平行面上的垂直方向的磁通密度(B±)的磁場(chǎng)分布在L2 L4區(qū)域中三 次穿過(guò)0。此外，優(yōu)選垂直方向的磁通密度(B±)的磁場(chǎng)分布中的中央部的值為0的位置在 L3附近。此外，優(yōu)選水平方向的磁通密度(Β〃)的兩個(gè)峰的大小相等，各峰位于Ll和L5的 附近，水平方向磁通密度(Β〃)分布的底部位于L3的附近。由于本實(shí)施方式的磁控濺射陰極具有上述的磁場(chǎng)分布，所以等離子體P以L3為中 心擴(kuò)散，因而侵蝕區(qū)5的截面形狀為圖7所示的完美梯形，從而可進(jìn)一步提高靶40的使用效率。此時(shí)，侵蝕區(qū)5的截面形狀的梯形上底如(靶40的表面40b側(cè))為靶40的一半寬度左右，梯形5的下底恥(靶40的背面40e)為靶40寬度的1/6左右(參照?qǐng)D7)。而 且，在圖7中，“1/2TG寬度”是指“靶寬度的1/2寬度”。通過(guò)滿足上述條件，可使用具有20mm左右厚度的靶40，可得到60%左右的使用效率。而且，靶40的使用效率可根據(jù)使用前后的靶40的重量變化計(jì)算出(使用后的靶 40的重量/使用前的靶40的重量)。而且，在上述第一實(shí)施方式中，盡管對(duì)第一區(qū)域中的磁場(chǎng)分布進(jìn)行了說(shuō)明，但第二 區(qū)域中的磁場(chǎng)分布與第一區(qū)域一樣。只是，第二區(qū)域中的水平方向的磁通密度(Β〃)值的 符號(hào)與第一區(qū)域中的水平方向的磁通密度(Β〃)值的符號(hào)顛倒。〈第二實(shí)施方式〉圖8Α和圖8Β為簡(jiǎn)要表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的磁控濺射陰極IB(I)的圖。圖8Α為簡(jiǎn)要表示磁控濺射陰極IB的截面圖，圖8Β為表示在第二實(shí)施方式的磁控 濺射陰極IB觀察的磁場(chǎng)分布的圖。在圖8Β中，橫軸與磁控濺射陰極IB的寬度方向的位置 對(duì)應(yīng)。在圖8Β的橫軸上，Omm的位置對(duì)應(yīng)于下述的中央磁鐵部21的位置，即圖8Β的橫軸表 示距中央磁鐵部21的距離。此外，縱軸表示磁通密度。第二實(shí)施方式的磁控濺射陰極IB與第一實(shí)施方式中的磁控濺射陰極IA的不同點(diǎn) 為在第二輔助磁鐵部23b的側(cè)面配置有分路6。分路6為調(diào)整各磁鐵部的磁場(chǎng)而設(shè)置，根據(jù)中央磁鐵部21、周邊磁鐵部22、第一輔 助磁鐵部23a和第二輔助磁鐵部23b的磁力等，可使用現(xiàn)有的公知的分路。在第二實(shí)施方式中，將在第二輔助磁鐵部23b的外側(cè)面配置的分路6作為一個(gè)例 子示出，對(duì)分路6的方式?jīng)]有限定。例如，也可在中央磁鐵部21、第一輔助磁鐵部23a或周 邊磁鐵部22的側(cè)面設(shè)置分路6。此外，不只是磁鐵部的外側(cè)面，還可設(shè)置在磁鐵部的內(nèi)側(cè)分路6的尺寸可根據(jù)使用的各磁鐵部的磁力或從各磁鐵部至靶40的表面40b的 距離等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，以得到圖8B所示的磁場(chǎng)分布。即便如第二實(shí)施方式在磁鐵的側(cè)面設(shè)置分路6的情況下，各磁鐵部的高度、寬度 和各磁鐵部之間的距離也可適當(dāng)調(diào)節(jié)設(shè)置，以滿足圖8B所示的、與第一實(shí)施方式相同的磁 場(chǎng)分布。作為一個(gè)例子，中央磁鐵部21、周邊磁鐵部22和輔助磁鐵部23由以釹、鐵和硼為 主要成分的各向異性燒結(jié)磁鐵構(gòu)成時(shí)，各磁鐵部的高度為30mm，中央磁鐵部21的寬度為 15mm，第一輔助磁鐵部23a的寬度為12. 5mm，第二輔助磁鐵部23b的寬度為7. 5mm，周邊磁 鐵部22的寬度為12. 5mm。此外，各磁鐵部之間的距離為，中央磁鐵部21與第一輔助磁鐵部23a的距離為 21mm,第一輔助磁鐵部23a和第二輔助磁鐵部2 的距離為20mm，第二輔助磁鐵部2 和周 邊磁鐵部22的距離為15mm。此時(shí)，分路6例如由SUS430形成時(shí)，可使用寬度為5mm、高度為30mm(與磁鐵相同 的高度)的部件。如第二實(shí)施方式所示，即使將分路6配置在磁鐵側(cè)面并調(diào)整磁場(chǎng)的情況下，由于 磁控濺射陰極IB也具有如圖8B所示地與第一實(shí)施方式相同的磁場(chǎng)分布，所以可得到與上述的第一實(shí)施方式相同的效果?！吹谌龑?shí)施方式〉圖9A和圖9B為簡(jiǎn)要表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的磁控濺射陰極IC(I)的圖。圖9A為簡(jiǎn)要表示磁控濺射陰極IC的截面圖，圖9B為表示在第三實(shí)施方式的磁控 濺射陰極IC觀察的磁場(chǎng)分布的圖。在圖9B中，橫軸與磁控濺射陰極IC的寬度方向的位置 對(duì)應(yīng)。在圖9B的橫軸上，Omm的位置對(duì)應(yīng)于下述的中央磁鐵部21的位置，即圖9B的橫軸表 示距中央磁鐵部21的距離。此外，縱軸表示磁通密度。第三實(shí)施方式的磁控濺射陰極IC與第一實(shí)施方式中的磁控濺射陰極IA的不同點(diǎn) 為在磁鐵部和靶40 (圖9A所示的例子中的背襯板30)之間配置有分路6。分路6為調(diào)整各磁鐵部的磁場(chǎng)而設(shè)置，使用與第二實(shí)施方式相同的分路。在第三實(shí)施方式中，示出了分路6配置在第二輔助磁鐵部2 和背襯板30之間的 例子。第三實(shí)施方式不限定此結(jié)構(gòu)，例如，也可設(shè)置在中央磁鐵部21、第一輔助磁鐵部23a 或周邊磁鐵部22與背襯板30之間。而且，在不使用背襯板30時(shí)，也可在各磁鐵部與靶40之間設(shè)置分路6。即便如第三實(shí)施方式在磁路20和靶40 (圖9A所示的例子中的背襯板30)之間設(shè) 置分路6的情況下，磁鐵部21、22、23a、2 的高度、寬度和各磁鐵部之間的距離也可適當(dāng)調(diào) 節(jié)設(shè)置，以滿足如圖9B所示的、與第一實(shí)施方式相同的磁場(chǎng)分布。作為一個(gè)例子，磁鐵部21、22、23a、23b由以釹、鐵和硼為主要成分的各向異性燒 結(jié)磁鐵構(gòu)成時(shí)，各磁鐵部的高度為30mm，中央磁鐵部21的寬度為15mm，第一輔助磁鐵部23a 的寬度為12. 5mm，第二輔助磁鐵部23b的寬度為7. 5mm，周邊磁鐵部22的寬度為12. 5mm。此外，中央磁鐵部21與第一輔助磁鐵部23a的距離為21mm，第一輔助磁鐵部23a 和第二輔助磁鐵部23b的距離為20mm，第二輔助磁鐵部2 和周邊磁鐵部22的距離為 15mm。此時(shí)，分路6例如由SUS430形成時(shí)，可使用厚度為2mm的部件。如第三實(shí)施方式所示，通過(guò)將分路6配置在磁路20和背襯板30之間并調(diào)整磁場(chǎng)， 磁控濺射陰極IC具有如圖9B所示地與第一實(shí)施方式相同的磁場(chǎng)分布，所以可得到與上述 的第一實(shí)施方式相同的效果?！吹谒膶?shí)施方式〉圖IOA和圖IOB為簡(jiǎn)要表示本發(fā)明第四實(shí)施方式的磁控濺射陰極ID(I)的圖。圖IOA為簡(jiǎn)要表示磁控濺射陰極ID的截面圖，圖IOB為表示在第四實(shí)施方式的磁 控濺射陰極ID觀察的磁場(chǎng)分布的圖。在圖IOB中，橫軸與磁控濺射陰極ID的寬度方向的 位置對(duì)應(yīng)。在圖IOB的橫軸上，Omm的位置對(duì)應(yīng)于下述的中央磁鐵部21的位置，即圖IOB的 橫軸表示距中央磁鐵部21的距離。此外，縱軸表示磁通密度。第四實(shí)施方式的磁控濺射陰極ID與第一實(shí)施方式中的磁控濺射陰極IA的不同點(diǎn) 為第一輔助磁鐵部23a和第二輔助磁鐵部23b的材質(zhì)與中央磁鐵部21和周邊磁鐵部22的 材質(zhì)互不相同。具體地，例如中央磁鐵部21和周邊磁鐵部22的材質(zhì)使用以釹、鐵和硼為主要成分 的各向異性燒結(jié)磁鐵時(shí)，第一輔助磁鐵部23a和第二輔助磁鐵部23b的材質(zhì)可使用釤鈷磁 鐵、鐵氧體磁鐵等。
另外，不一定必須改變第一輔助磁鐵部23a和第二輔助磁鐵部2 的材質(zhì)，也可改 變?nèi)我庵坏拇盆F部的材質(zhì)，還可為改變中央磁鐵部21或周邊磁鐵部22的材質(zhì)的構(gòu)成。即便如第四實(shí)施方式改變各磁鐵部的材質(zhì)時(shí)，磁鐵部21、22、23a、23b的高度、寬 度和各磁鐵部之間的距離也可適當(dāng)調(diào)節(jié)設(shè)置，以滿足如圖IOB所示的、與第一實(shí)施方式相 同的磁場(chǎng)分布。作為一個(gè)例子，如上述一樣，中央磁鐵部21和周邊磁鐵部22由以釹、鐵和硼為主 要成分的各向異性燒結(jié)磁鐵形成，第一輔助磁鐵部23a和第二輔助磁鐵部23b由釤鈷磁鐵 或鐵氧體磁鐵形成時(shí)，各磁鐵部的高度為30mm，中央磁鐵部21的寬度為15mm，第一輔助磁 鐵部23a的寬度為12. 5mm，第二輔助磁鐵部23b的寬度為9mm，周邊磁鐵部22的寬度為 12. 5mm。此外，中央磁鐵部21與第一輔助磁鐵部23a的距離為18. 5mm，第一輔助磁鐵部 23a和第二輔助磁鐵部23b的距離為19. 5mm，第二輔助磁鐵部2 和周邊磁鐵部22的距離 為 14mm。如第四實(shí)施方式所示，通過(guò)變更磁鐵的材質(zhì)來(lái)調(diào)整磁場(chǎng)，由于磁控濺射陰極ID也 具有如圖IOB所示地與第一實(shí)施方式相同的磁場(chǎng)分布，所以可得到與上述的第一實(shí)施方式 相同的效果?！吹谖鍖?shí)施方式〉圖IlA和圖IlB為簡(jiǎn)要表示本發(fā)明第五實(shí)施方式的磁控濺射陰極IE(I)的圖。圖IlA為簡(jiǎn)要表示磁控濺射陰極IE的截面圖，圖IlB為表示在第五實(shí)施方式的磁 控濺射陰極IE得到的磁場(chǎng)分布的圖。在圖IlB中，橫軸與磁控濺射陰極IE的寬度方向的 位置對(duì)應(yīng)。在圖IlB的橫軸上，Omm的位置對(duì)應(yīng)于下述的中央磁鐵部21的位置，即圖IlB的 橫軸表示距中央磁鐵部21的距離。此外，縱軸表示磁通密度。第五實(shí)施方式的磁控濺射陰極IE與第一實(shí)施方式中的磁控濺射陰極IA的不同點(diǎn) 為磁鐵部的尺寸不同。在圖IlA所示的例子中，第一輔助磁鐵部23a和第二輔助磁鐵部23b的高度被設(shè) 定為小于磁鐵部21、22的高度，在背襯板30之間形成有空隙7。另外，不一定必須改變第一輔助磁鐵部23a和第二輔助磁鐵部2 的尺寸，也可改 變?nèi)我庵坏拇盆F部的尺寸，還可改變中央磁鐵部21或周邊磁鐵部22的尺寸。作為磁鐵部的尺寸可采用滿足如圖IlB所示地與第一實(shí)施方式相同的磁場(chǎng)分布 的尺寸，磁鐵部的尺寸沒(méi)有特別限定。此外，也可根據(jù)磁控濺射陰極IE中使用的磁鐵的磁 力等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)來(lái)設(shè)置磁鐵部。作為一個(gè)例子，磁鐵部21、22、23a、23b由以釹、鐵和硼為主要成分的各向異性燒 結(jié)磁鐵形成時(shí)，中央磁鐵部21的寬度為15mm，第一輔助磁鐵部23a的寬度為17mm，第二輔 助磁鐵部23b的寬度為13mm，周邊磁鐵部22的寬度為12. 5mm。此外，中央磁鐵部21與第一輔助磁鐵部23a的距離為12. 5mm，第一輔助磁鐵部 23a和第二輔助磁鐵部23b的距離為23mm，第二輔助磁鐵部2 和周邊磁鐵部22的距離為 8mm ο此時(shí)，中央磁鐵部21的高度為30mm，第一輔助磁鐵部23a的高度為20mm，第二輔 助磁鐵部23b的高度為20mm，周邊磁鐵部22的高度為30mm。
如第五實(shí)施方式所示，通過(guò)變更磁鐵的尺寸來(lái)調(diào)整磁場(chǎng)，磁控濺射陰極IE具有如 圖IlB所示地與第一實(shí)施方式相同的磁場(chǎng)分布，所以可得到與上述的第一實(shí)施方式相同的 效果?！吹诹鶎?shí)施方式〉圖12A和圖12B為簡(jiǎn)要表示本發(fā)明第六實(shí)施方式的磁控濺射陰極IF(I)的圖。圖12A為簡(jiǎn)要表示磁控濺射陰極IF的截面圖，圖12B為表示在第六實(shí)施方式的磁 控濺射陰極IF觀測(cè)的磁場(chǎng)分布的圖。在圖12B中，橫軸與磁控濺射陰極IF的寬度方向的 位置對(duì)應(yīng)。在圖12B的橫軸上，Omm的位置對(duì)應(yīng)于下述的中央磁鐵部21的位置，即圖12B的 橫軸表示距中央磁鐵部21的距離。此外，縱軸表示磁通密度。第六實(shí)施方式的磁控濺射陰極IF與第一實(shí)施方式中的磁控濺射陰極IA的不同點(diǎn) 為代替第一輔助磁鐵部23a和第二輔助磁鐵部23b，一個(gè)輔助磁鐵部23橫向配置在背襯板 30的背面30b。輔助磁鐵部25的構(gòu)成材料可使用與上述的第一輔助磁鐵部23a的構(gòu)成材料或第 二輔助磁鐵部23b的構(gòu)成材料相同的材料。另外，輔助磁鐵部25的第一端25a(—端，靠近中央磁鐵部21的端部)具有與中 央磁鐵部21 (前端部31)不同的極性，輔助磁鐵部25的第二端2 (另一端，靠近周邊磁鐵 部22的端部)具有與周邊磁鐵部22 (前端部3 不同的極性。作為輔助磁鐵部25的尺寸可采用滿足如圖12B所示地與第一實(shí)施方式相同的磁 場(chǎng)分布的尺寸，輔助磁鐵部25的尺寸沒(méi)有特別限定。此外，也可根據(jù)磁控濺射陰極IF中使 用的磁鐵的磁力等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)來(lái)設(shè)置。作為一個(gè)例子，中央磁鐵部21、周邊磁鐵部22和輔助磁鐵部25由以釹、鐵和硼為 主要成分的各向異性燒結(jié)磁鐵形成時(shí)，中央磁鐵部21的寬度為13mm，輔助磁鐵部25的寬度 為40. 5mm，周邊磁鐵部22的寬度為12. 5mm。此外，中央磁鐵部21與輔助磁鐵部25的距離為27. 5mm,輔助磁鐵部25和周邊磁 鐵部22的距離為13mm。此外，中央磁鐵部21和周邊磁鐵部22的高度為30mm，輔助磁鐵部25的高度為 13mm0如第六實(shí)施方式所示，通過(guò)使用橫向配置的輔助磁鐵部25來(lái)代替第一輔助磁鐵 部23a和第二輔助磁鐵部23b，在背襯板30的背面30b配置輔助磁鐵部25來(lái)調(diào)整磁場(chǎng)，磁 控濺射陰極IF也具有如圖12B所示地與第一實(shí)施方式相同的磁場(chǎng)分布，所以可得到與上述 的第一實(shí)施方式相同的效果。而且，在上述的第一實(shí)施方式 第五實(shí)施方式的磁控濺射陰極1(1A 1E)中，優(yōu) 選具備可使磁路20在靶40的厚度方向(Z軸方向)上移動(dòng)的控制裝置，即、可使配置有磁 路20的磁軛10在靶40的厚度方向上移動(dòng)的控制裝置。在形成侵蝕區(qū)5的靶40上，也可通過(guò)配置控制裝置，調(diào)節(jié)靶40的表面40b和磁 路20的距離，使靶40的表面40b上的磁場(chǎng)分布(水平方向和垂直方向的磁通密度(B 〃和 BJ)保持一定。S卩，即使為形成侵蝕區(qū)5的靶40的表面40b，磁場(chǎng)分布也與在圖6A和圖6B中所說(shuō) 明的一樣，垂直方向的磁通密度(B±)在L2 L4的區(qū)域內(nèi)三次穿過(guò)0，垂直方向的磁通密度(B±)的中央的值為0的位置位于L3附近，水平方向的磁通密度(Β〃)的兩個(gè)峰的大小 相等，各峰分別位于Ll和L5的附近，水平方向磁通密度(Β〃)的底部位于L3附近，因而等 離子體以L3為中心擴(kuò)散。因此，可避免如以往一樣在靶的內(nèi)側(cè)和外側(cè)因侵蝕的進(jìn)行速度不同而產(chǎn)生的靶的 偏向挖掘(片掘&)。因而，即使靶40的厚度厚為20mm以上時(shí)，侵蝕區(qū)5的截面形狀也會(huì) 成為圖7所示的完美梯形，從而進(jìn)一步提高靶40的使用效率。作為控制裝置，采用可使磁路20與磁軛10 —起在Z軸方向上移動(dòng)的裝置?？刂?裝置的種類(lèi)沒(méi)有特別限定。此外，如果靶40的侵蝕區(qū)5形成而磁場(chǎng)強(qiáng)度變強(qiáng)時(shí)，則濺射電壓降低，所以在固定 濺射用的功率時(shí)觀察到電壓降低或電流增加。因此，通過(guò)監(jiān)測(cè)累積功率或電壓，可隨時(shí)調(diào)節(jié)磁路20與靶40的表面40b的距離。〈成膜裝置〉接下來(lái)，對(duì)使用本發(fā)明的磁控濺射陰極1的成膜裝置進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的磁控濺 射陰極1可適用于例如直列型成膜裝置、單張型成膜裝置、卷繞式成膜裝置、旋轉(zhuǎn)型成膜裝 置等。以下，對(duì)成膜裝置進(jìn)行說(shuō)明?！粗绷行统赡ぱb置〉圖13為簡(jiǎn)要表示使用本發(fā)明的磁控濺射陰極1的直列型成膜裝置50的截面圖的 圖。直列型成膜裝置50依次包括裝入室51、成膜室52和取出室53。該成膜裝置50中，在縱向(基板與重力方向一致的方向)上支撐基板57并運(yùn)入 裝入室51，通過(guò)粗抽排氣部M對(duì)裝入室進(jìn)行減壓。接著，將基板57運(yùn)送到由高真空排氣部55減壓至高真空的成膜室52，進(jìn)行成膜處理。將成膜后的基板51從由粗抽排氣部56減壓的取出室53運(yùn)出到成膜裝置50的外部。成膜室52中，在基板57的運(yùn)送方向上并排配置有與電源58電連接的多個(gè)磁控濺 射陰極1。電源可使用DC電源、AC電源、RF電源。在基板57通過(guò)多個(gè)磁控濺射陰極1的前面的過(guò)程中，使用各磁控濺射陰極1在基 板57的表面形成薄膜。由此，可在基板57上形成均勻的膜，而且，可提高成膜處理的生產(chǎn)能力。通過(guò)將本發(fā)明的磁控濺射陰極1應(yīng)用于直列型成膜裝置50，可提高靶40的使用效 率，延長(zhǎng)靶40的壽命，降低靶40交換相關(guān)的人工費(fèi)、靶40的材料費(fèi)和結(jié)合靶40時(shí)的費(fèi)用， 進(jìn)而減少靶40的停工時(shí)間，從而提高生產(chǎn)率。此外，與安裝搖動(dòng)型陰極的成膜裝置相比，本發(fā)明的成膜裝置為小型裝置。并且， 由于不需要搖動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以可降低成膜裝置的成本。進(jìn)而，在固定接通功率時(shí)，由于功率覆蓋了寬廣的區(qū)域，所以單位面積的功率密度 降低，也有利于電弧放電。<單張型成膜裝置>
圖14A 圖14C為表示使用本發(fā)明的磁控濺射陰極1的單張型成膜裝置60的示 意圖。圖14A為單張型成膜裝置60的俯視圖。圖14B為簡(jiǎn)要表示作為電源68使用DC 電源68A時(shí)的磁控濺射陰極1結(jié)構(gòu)的截面圖。圖14C為簡(jiǎn)要表示作為電源68使用AC電源 68B時(shí)的磁控濺射陰極1結(jié)構(gòu)的截面圖。單張型成膜裝置60包括加載互鎖(α — K α 7々)室61、多個(gè)成膜室62和基板 運(yùn)送室63。在加載互鎖室61中，暫時(shí)保管由不同于單張型成膜裝置60的裝置向單張型成 膜裝置60運(yùn)送的基板67，也暫時(shí)保管在單張型成膜裝置60中成膜的基板。在加載互鎖室 61中暫時(shí)保管且成膜的基板轉(zhuǎn)移到不同于單張型成膜裝置60的裝置中。在多個(gè)成膜室 62(圖14Α中為三個(gè))中，在基板67上形成薄膜?；暹\(yùn)送室63具有用于運(yùn)送基板67的 基板運(yùn)送機(jī)器。此外，單張型成膜裝置60配置為，以基板運(yùn)送室63為中心，加載互鎖室61 和成膜室62對(duì)應(yīng)于四邊形的各邊。在加載互鎖室61中，載置成膜前的基板67或成膜前的基板67。此外，加載互鎖室 61可具有運(yùn)送成膜前的基板67或成膜前的基板67的運(yùn)送機(jī)構(gòu)。此外，加載互鎖室61連接 有未示出的真空泵，以能夠?qū)⑹覂?nèi)保持為真空狀態(tài)?；暹\(yùn)送室63設(shè)置有載置基板67并可在各室間運(yùn)送的基板運(yùn)送機(jī)器?；暹\(yùn)送 機(jī)器形成有在水平方向或垂直方向上可移動(dòng)的機(jī)器臂。成膜室62具有用于在基板67表面成膜的磁控濺射陰極1。作為電源68使用DC 電源68Α時(shí)，如圖14Β所示配置磁控濺射陰極1和DC電源68Α。作為電源68使用AC電源 68Β時(shí)，如圖14C所示配置磁控濺射陰極1和AC電源68Β。由于成膜室62設(shè)置有三個(gè)室，所以可縮短每張基板67的生產(chǎn)時(shí)間。通過(guò)將本發(fā)明的磁控濺射陰極1應(yīng)用于單張型成膜裝置60，可提高靶40的使用效 率，延長(zhǎng)靶40的壽命，降低靶40交換相關(guān)的人工費(fèi)、靶40的材料費(fèi)和結(jié)合靶40時(shí)的費(fèi)用， 進(jìn)而減少靶40的停工時(shí)間，從而提高生產(chǎn)率。此外，與裝載搖動(dòng)型陰極的成膜裝置相比，本發(fā)明的成膜裝置為小型裝置。并且， 由于不需要搖動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以可降低成膜裝置的成本。進(jìn)而，考慮到固定接通功率時(shí)，由于功率覆蓋了寬廣的區(qū)域，所以單位面積的功率 密度降低，也有利于電弧放電。〈卷繞式成膜裝置〉圖15為簡(jiǎn)要表示使用本發(fā)明的磁控濺射陰極1的卷繞式成膜裝置70的截面圖。卷繞式成膜裝置70由卷繞室71、濺射室72和蒸鍍室73構(gòu)成。卷繞室71內(nèi)至少設(shè)置有保持卷裝在輥上的基板并依次送出基板的開(kāi)卷輥74、多 個(gè)導(dǎo)輥75和將成膜后的基板卷繞的卷繞輥76?；逄钛b于開(kāi)卷輥74。此外，濺射室72內(nèi)設(shè)置有用于保持基板與蒸發(fā)源對(duì)向的輥狀的桶77、和具有靶40 的本發(fā)明的磁控濺射陰極1。首先，基板由開(kāi)卷輥74開(kāi)卷后，被多個(gè)導(dǎo)輥75引導(dǎo)并外接到桶77，進(jìn)而經(jīng)其他導(dǎo) 輥75到達(dá)卷繞輥76 (卷回)。桶77的周?chē)O(shè)置有具備靶的多個(gè)磁控濺射陰極1，通過(guò)濺射法在卷回到桶77的基 板表面上形成薄膜。
接著，形成薄膜的基板被相反側(cè)的導(dǎo)輥75引導(dǎo)，由卷繞輥76卷繞。通過(guò)該濺射法成膜時(shí)，卷繞式成膜裝置70內(nèi)經(jīng)常由真空泵(未圖示)減壓，由儲(chǔ) 氣瓶(未圖示)導(dǎo)入成膜所需的工作氣體或反應(yīng)氣體。對(duì)于卷繞時(shí)使用的導(dǎo)輥75a，在導(dǎo)輥內(nèi)具有冷卻裝置，以冷卻卷回到表面的基板。 作為該冷卻裝置，例如為在旋轉(zhuǎn)輥內(nèi)配置有制冷卻劑配管。通過(guò)將本發(fā)明的磁控濺射陰極1應(yīng)用于卷繞式成膜裝置70，可提高靶40的使用效 率，延長(zhǎng)靶40的壽命，降低靶40交換相關(guān)的人工費(fèi)、靶40的材料費(fèi)和結(jié)合靶40時(shí)的費(fèi)用， 進(jìn)而減少靶40的停工時(shí)間，從而提高生產(chǎn)率。此外，與安裝搖動(dòng)型陰極的成膜裝置相比，本發(fā)明的成膜裝置為小型裝置。而且， 由于不需要搖動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以可降低成膜裝置的成本。進(jìn)而，考慮到固定接通功率時(shí)，由于功率覆蓋了寬廣的區(qū)域，所以單位面積的功率 密度降低，也有利于電弧放電。<旋轉(zhuǎn)型成膜裝置>圖16為簡(jiǎn)要表示使用本發(fā)明的磁控濺射陰極1的旋轉(zhuǎn)型成膜裝置80的截面圖。旋轉(zhuǎn)型成膜裝置80由渦輪分子泵81、機(jī)械增壓泵82、回轉(zhuǎn)泵83和真空腔室84構(gòu) 成。真空腔室84內(nèi)配置有多個(gè)磁控濺射陰極1、將多個(gè)基板87保持在側(cè)面的多邊形旋轉(zhuǎn)基 板托盤(pán)85和氧化源86。真空腔室84通過(guò)渦輪分子泵81、機(jī)械增壓泵82和回轉(zhuǎn)泵83的組 合進(jìn)行減壓。圖16所示的旋轉(zhuǎn)基板托盤(pán)85為八棱柱形，在其側(cè)面上可保持八張基板87。另外，旋轉(zhuǎn)基板托盤(pán)85不限于八棱柱形，也可具有八個(gè)面以上的形狀。此時(shí)，保持 的基板87也可為八張以上。供給至真空腔室84內(nèi)的多個(gè)基板87通過(guò)旋轉(zhuǎn)基板托盤(pán)85的旋轉(zhuǎn)，以與磁控濺射 陰極1對(duì)向而被運(yùn)送，從而在基板87上形成薄膜。之后，基板87通過(guò)旋轉(zhuǎn)基板托盤(pán)85的旋轉(zhuǎn)被運(yùn)送至供給取出基板的位置，從而取
出ο通過(guò)將本發(fā)明的磁控濺射陰極1應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)型成膜裝置80，可提高靶40的使用效 率，延長(zhǎng)靶40的壽命，降低靶40交換相關(guān)的人工費(fèi)、靶40的材料費(fèi)和結(jié)合靶40時(shí)的費(fèi)用， 進(jìn)而減少靶40的停工時(shí)間，從而提高生產(chǎn)率。此外，與安裝搖動(dòng)型陰極的成膜裝置相比，本發(fā)明的成膜裝置為小型裝置。并且， 由于不需要搖動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以可降低成膜裝置的成本。進(jìn)而，考慮到固定接通功率時(shí)，由于功率覆蓋了寬廣的區(qū)域，所以單位面積的功率 密度降低，也有利于電弧放電。實(shí)施例<實(shí)施例1>制作圖1所示的磁控濺射陰極。作為靶使用寬200mm、厚20mm的Cu。此夕卜，T/M為35mm，使用磁軛寬度為 200mm(SUS430)的磁軛。此外，各磁鐵部的高度為30mm，材質(zhì)為NEOMAX HS-50AH。中央磁鐵部的寬度為15mm，第一輔助磁鐵部的寬度為12. 5mm，第二輔助磁鐵部的 寬度為7. 5mm，周邊磁鐵部的寬度為12. 5mm。中央磁鐵部距第一輔助磁鐵部的距離為21mm，第一輔助磁鐵部距第二輔助磁鐵部的距離為20mm，第二輔助磁鐵部距周邊磁鐵部的距離為 15mm，周邊磁鐵部距磁軛端的距離為6. 5mm。進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間放電，確認(rèn)靶上形成的侵蝕。其結(jié)果示于圖17中。在圖17中，橫軸表示磁控濺射陰極的寬度方向的位置，縱軸表示磁通密度和侵蝕 深度。此外，在圖17的橫軸上，Omm的位置對(duì)應(yīng)于中央磁鐵部的位置，即圖17的橫軸表示距 中央磁鐵部的距離。另外，下述的圖18、19中的縱軸和橫軸與圖17相同。如圖17所示，侵蝕深度超出約12. 5mm時(shí)，觀察到侵蝕的偏向挖掘。此原因在于，如圖17中所示，隨著侵蝕的進(jìn)行，功率量(累積功率)增加，水平方 向的磁通密度(Β〃)的最大強(qiáng)度變大。在該情況下，Τ/Μ不到25mm，最大強(qiáng)度超出600高斯 時(shí)，如圖3A和圖;3B所示地，水平方向磁通密度(Β〃)分布的底部的值的符號(hào)顛倒。其結(jié)果是，由于水平方向磁通密度(Β〃)分布的底部中作用于電子的洛倫茲力逆 向發(fā)生作用，等離子體變得容易局部集中而分成兩部分。因此，靶產(chǎn)生偏向挖掘。其理由在于，由于實(shí)施例1的磁控濺射陰極通過(guò)Τ/Μ為35mm的這種用于得到理想 磁場(chǎng)的設(shè)計(jì)而進(jìn)行制作，所以T/M低至不到25mm時(shí)，理想磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生變化。這通過(guò)如下述的實(shí)施例2所示一樣，可引入將磁路整體自靶面向Z軸方向下降的 控制裝置來(lái)避免。而且，實(shí)施例1中的靶的使用效率為50%左右。<實(shí)施例2>在實(shí)施例2中，在實(shí)施例1的磁控濺射陰極上引入了在水平方向磁通密度(Β〃)分 布的底部的值顛倒之前將磁路整體自靶面向Z軸方向下降的控制裝置。在實(shí)施例2中，由 累積功率進(jìn)行5mm侵蝕時(shí)，使磁路下降5mm。其結(jié)果示于圖18中。根據(jù)圖18，即使侵蝕深度超出約12. 5mm時(shí)，偏向挖掘也得到改善，靶的使用效率 也達(dá)到60%以上。<實(shí)施例3>制作圖1所示的磁控濺射陰極。作為靶使用寬135mm、厚12mm的Cu。此夕卜，T/M為27mm，使用磁軛寬度為 135mm(SUS430)的磁軛。磁鐵部的高度和材質(zhì)與實(shí)施例1相同。此外，中央磁鐵部的寬度為12. 5mm，第一輔助磁鐵部的寬度為9. 5mm，第二輔助磁 鐵部的寬度為7. 5mm,周邊磁鐵部的寬度為10. 0mm。中央磁鐵部距第一輔助磁鐵部的距離 為9mm，第一輔助磁鐵部距第二輔助磁鐵部的距離為15. 5m，第二輔助磁鐵部距周邊磁鐵部 的距離為7mm。與實(shí)施例1同樣進(jìn)行放電，確認(rèn)靶上形成的侵蝕。其結(jié)果示于圖19中。如圖19所示，靶在12mm厚度內(nèi)僅挖掘8mm左右，但使用效率已為60%，如果使用 靶至最后，預(yù)計(jì)可得到70%以上的使用效率。由以上可確認(rèn)，如果在靶表面上使用本發(fā)明的磁控濺射陰極，則與磁體的材質(zhì)、磁 體間的距離、磁路的構(gòu)造無(wú)關(guān)，可得到60%以上的高使用效率的陰極。進(jìn)而通過(guò)使用Z軸，確認(rèn)了在本發(fā)明中，即使靶為20mm以上也可使用，延長(zhǎng)靶的使 用壽命。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明可適用于使用磁控濺射陰極的成膜裝置，相比現(xiàn)有的成膜裝置可提高靶的使用效率的同時(shí)，即使靶的厚度超出20mm時(shí)也可使用。符號(hào)說(shuō)明1(1A、1B、1C、1D、1E、1F)磁控濺射陰極，10磁軛，20磁路，21中央磁鐵部，22周邊 磁鐵部，23,25輔助磁鐵部，23a第一輔助磁鐵部，23b第二輔助磁鐵部，30背襯板，40靶，45 接地屏蔽裝置，5侵蝕區(qū)，6分路，7間隙，50直列型成膜裝置，51裝入室，52,62成膜室，53取 出室，54,56粗抽排氣部，55高真空排氣部，57、67、77基板，58電源，60單張型成膜裝置，61 加載互鎖室，63基板運(yùn)送室，68電源，68A DC電源，68B AC電源，70卷繞式成膜裝置，71卷 繞室，72濺射室，73蒸鍍室，74開(kāi)卷輥，75,75a導(dǎo)輥，76卷繞輥，77桶，80旋轉(zhuǎn)型成膜裝置， 81渦輪分子泵，82機(jī)械增壓泵，83回轉(zhuǎn)泵，84真空腔室，85旋轉(zhuǎn)基板托盤(pán)，86氧化源，G磁 力線，P等離子體，C磁軛的中央?yún)^(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種磁控濺射陰極，其特征在于，包括磁軛，具有表面和中央?yún)^(qū)域，且為平板狀；磁路，具有在所述磁軛的所述中央?yún)^(qū)域直線狀地配置的中央磁鐵部、在所述中央磁鐵 部的周?chē)渲玫闹苓叴盆F部和在所述中央磁鐵部和所述周邊磁鐵部之間配置的輔助磁鐵 部，并具有所述中央磁鐵部、所述周邊磁鐵部和所述輔助磁鐵部相互平行的平行區(qū)域，并設(shè) 置在所述磁軛的所述表面；和背襯板，與所述磁路重疊配置，配置所述中央磁鐵部、所述周邊磁鐵部和所述輔助磁鐵部，以使所述中央磁鐵部、所述 周邊磁鐵部和所述輔助磁鐵部的各前端部的極性在相鄰的磁鐵部之間不同，在縱切所述平行區(qū)域中的所述中央磁鐵部、所述周邊磁鐵部和所述輔助磁鐵部的方 向，即與所述中央磁鐵部延伸的方向垂直的軸向上，從所述中央磁鐵部向著所述周邊磁鐵 部，自所述背襯板的上方觀測(cè)的磁場(chǎng)分布被設(shè)定為，所述背襯板的平行面上的水平方向的 磁通密度以對(duì)應(yīng)于所述中央磁鐵部的位置為界限，在第一區(qū)域?yàn)檎担诘诙^(qū)域?yàn)樨?fù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控濺射陰極，其特征在于，所述水平方向的磁通密度值的 正負(fù)符號(hào)在所述周邊磁鐵部的附近顛倒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁控濺射陰極，其特征在于，所述背襯板的平行面上的垂 直方向的磁通密度以對(duì)應(yīng)于所述中央磁鐵部的位置為界限對(duì)稱(chēng)，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域分別具有三個(gè)所述垂直方向的磁通密度為0的點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的磁控濺射陰極，其特征在于，所述水平方向的 磁通密度的最大強(qiáng)度為100高斯以上且600高斯以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的磁控濺射陰極，其特征在于，包括調(diào)整所述背 襯板和所述磁路的距離的控制裝置。
6.一種成膜裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的磁控濺射陰極。
全文摘要
該磁控濺射陰極包括磁軛(10)；具有中央磁鐵部(21)、周邊磁鐵部(22)、輔助磁鐵部(23、23a、23b、25)和平行區(qū)域(S)的磁路(20)；和背襯板(30)，配置所述中央磁鐵部(21)、所述周邊磁鐵部(22)和所述輔助磁鐵部(23、23a、23b、25)，以使所述中央磁鐵部(21)、所述周邊磁鐵部(22)和所述輔助磁鐵部(23、23a、23b、25)的各前端部(31、32、33a、33b)的極性在相鄰的磁鐵部之間不同，自所述背襯板(30)的上方觀測(cè)的磁場(chǎng)分布設(shè)定為，水平方向的磁通密度(B∥)以對(duì)應(yīng)于所述中央磁鐵部(21)的位置為界限，在第一區(qū)域?yàn)檎?，在第二區(qū)域?yàn)樨?fù)值。
文檔編號(hào)H01L21/285GK102131954SQ200980132949
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者佐久間幸平, 山田晉也, 石橋曉, 高橋明久 申請(qǐng)人:株式會(huì)社愛(ài)發(fā)科