旋转磁铁溅射装置制造方法及图纸

在旋转磁铁溅射装置中，为了减少因靶的消耗而引起靶表面发生变化，导致成膜率经时变化的情况，对靶的消耗变位量进行测定，根据测定结果，调整旋转磁铁组与靶之间的距离，从而长时间实现均匀的成膜率。作为测定靶的消耗变位量的机构，可以使用超声波传感器，也可以使用激光发送接收装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及作为用于对液晶显示基板或半导体基板等被处理体实 施规定的表面处理的处理装置的磁控溅射装置。
技术介绍
在液晶显示元件与IC等半导体元件等的制造中，在其基板上形成金属或绝缘物等薄膜的薄膜形成工序必不可缺。在这些工序中，使用了 基于溅射装置的成膜方法，即，将薄膜形成用的原材料作为靶，利用直 流高电压或高频电力将氩气等等离子化，利用该等离子化气体，使靶活 性化而溶解飞散，使其附着在被处理基板上。在溅射成膜法中，为了使成膜速度高速化，通过在靶的后侧配置磁 铁，使磁力线方向与靶表面平行，将等离子封闭在靶表面，来获得高密 度的等离子，基于这样的磁控溅射装置的成膜法成为主流。图11是用于说明基于这样的现有技术的磁控溅射装置的主要构成部分的图，101是靶、102是形成薄膜的被处理基板、103是多个磁铁、 104是磁力线、105是乾101溶解剥离的区域，即烧蚀区域。如图11所示，在靶IOI的后侧配置多个磁铁103，并且使各自的N 极和S极的方向朝向规定的方向，在靶101与被处理基板102之间施加 高频电力(RF电力)106或直流高压电力107，在耙101上激励等离子。另一方面，在靶IOI的背面设置的多个磁铁103中，从邻接的N极 向S极产生磁力线104。靶表面上，在垂直磁场(与乾表面垂直的磁力 线成分)为零的位置，水平磁场(与靶表面平行的磁力线成分)局部成 为最大。在水平磁场成分多的区域中，由于电子被补充在靶表面附近， 形成高密度的等离子，所以，以该位置为中心，形成烧蚀区域105。由于烧蚀区域105与其他区域相比，被曝露在高密度的等离子之下， 所以靶101的消耗大。当因连续进行成膜在该区域中靶材料耗尽时，必须更换靶整体。结果，靶101的利用效率低下，并且，与靶101对置设 置的被处理基板102的薄膜的膜厚，还具有与烧蚀区域105对置的位置 的膜厚变厚，被处理基板102整体的膜厚均匀性劣化的性质。并且，由于烧蚀区域105被消耗，所以烧蚀区域的靶表面与磁铁103 的距离比消耗之前接近。由于如果与磁铁的距离接近，则磁场强度增大， 所以在烧蚀区域中，与靶消耗之前相比，激励起高密度的等离子。因此， 在长期使用过程中，导致成膜率随时间变化，存在着因进一步的局部性 靶消耗引起利用效率下降的问题。为了抑制成膜率的时间性变化，对应靶的消耗使磁铁103从初始靶 面远离是有效的方法(非专利文献l)。但是，如果靶的消耗不均匀，则 即便使磁铁103与初始靶面的距离对应烧蚀区域的消耗量而远离，由于 在烧蚀区域中被消耗成圆滑的曰形，所以消耗后的靶表面的磁场强度分 布也和初始时的磁场强度分布不同。因此，为了抑制成膜率的经时变化， 必须均匀地消耗靶。鉴于此，以往提出了一种将产生磁场的磁铁做成棒形磁铁，通过移 动或旋转该棒形磁铁，使烧蚀区域随时间而移动，通过时间平均，实质 上消除靶的局部消耗，进而提高被处理基板的膜厚的均匀性的方法(参 照专利文献1~3 )。非专利文献l:年卞/ 净乂》《技术vol.12 (第29~32页)专利文献l:特开平5-148642号7>才艮专利文献2:特开2000-309867号,〉才艮专利文献3:日本专利第3566327号7>才艮但是，在上述的现有方法中，如果为了提高对被处理基板的成膜速 度，而想要提高瞬时的烧蚀密度，即增加烧蚀区域相对整体的靶区域的 比例，则需要增强棒形磁铁的强度，并且使小型化的棒形磁铁彼此接近。 但如果采用这样的结构，则存在着因磁铁彼此的排斥力或吸引力使得磁 铁和固定的棒发生变形，或难以克服该力进行移动和旋转的问题。另外，随着与固定在周围的棒形磁铁邻接的旋转磁铁进行旋转，不7可避免地形成旋转磁铁与固定在周围的棒形磁铁的磁极成为相同的相 位，此时，存在着不能形成封闭的烧蚀的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术鉴于上述现有问题而提出，其目的之一是提供一种使 靶上的瞬时烧蚀密度提高，从而提高成膜速度的旋转磁铁溅射装置。而且，本专利技术的其他目的是，提供一种使烧蚀区域随时间移动，防 止靶的局部消耗，来实现均匀消耗，由此延长靶寿命的旋转磁铁溅射装 置。并且，本专利技术的又一个目的是，提供一种抑制乾表面的磁场强度分 布的经时变化，在长期运转时，抑制了成膜率的经时变化的旋转磁铁溅 射装置。根据本专利技术的第l方式，提供一种旋转磁铁溅射装置，具有被成 膜基板保持体、与被成膜基板对置设置的靶、和被设置在靶的与被处理 基板相反侧的磁铁，通过由该磁铁在靶表面形成磁场，将等离子封闭在 靶表面，其特征在于，上述磁铁包含多个板磁铁被设在柱状旋转轴上 的旋转磁铁组；和在旋转磁铁组的周边与靶面平行设置、且在与靶面垂 直的方向磁化的固定外周板磁铁；通过使上述旋转磁铁组随着上述柱状 旋转轴一同旋转，上述靶表面的磁场模式随着时间变动，该旋转磁铁溅 射装置具有测定上述靶的消耗量、即靶的消耗变位量的机构，具备通 过使上述柱状旋转轴、上述旋转磁铁组、以及上述固定外周板磁铁从靶 离开与该消耗变位量相等的距离，始终使靶表面与上述柱状旋转轴、上 述旋转磁铁组、以及上述固定外周板磁铁的距离保持相等的功能。根据本专利技术的第2方式，可提供一种基于第1方式的旋转磁铁溅射 装置，其特征在于，测定上述靶的消耗变位量的机构，从靶的旋转磁铁 组侧紧密贴附超声波振子，利用超声波放射的反射特性进行测定。根据本专利技术的第3方式，可提供一种基于第1方式的旋转磁铁溅射 装置，其特征在于，测定上述靶的消耗变位量的机构，从靶的激励等离 子一侧的固定的位置入射光线，根据其他的固定位置处的反射光的角度 变位量进行测定。根据本专利技术的第4方式，可提供一种基于第2或第3方式的旋转磁 铁溅射装置，其特征在于，测定靶的消耗变位量的机构在上述柱状旋转 轴的轴向具有多个。根据本专利技术的第5方式，可提供一种基于第l至4方式中任意一个 的旋转磁铁溅射装置，其特征在于，上述旋转磁铁组是通过在上述柱状 旋转轴上将板磁铁设置成螺旋状而形成多个螺旋，上述柱状旋转轴的轴极、即N极和S极的螺旋状板磁铁组，上述固定外周板磁铁成为从靶侧 观察，包围了上述旋转磁铁组的构造，且在靶侧形成有N极或S极的磁 极。根据本专利技术的第6方式，可提供一种基于第l至5方式中任意一个 的旋转磁铁溅射装置，其特征在于，上述柱状旋转轴的至少一部分是永 磁性体。根据本专利技术的第7方式，可提供一种基于第l至4方式中任意一个 的旋转磁铁溅射装置，其特征在于，在上述固定外周板磁铁的与上述靶 的相反侧的面上，与上述固定外周板磁铁邻接地设置有固定外周永磁性 体。根据本专利技术的第8方式，可提供一种基于第l至7方式中任意一个 的旋转磁铁溅射装置，其特征在于，设有使从上述固定外周板磁铁朝向 上述乾的外侧的磁通量，比从上述固定外周板磁铁朝向上述乾的内侧的 磁通量弱的机构。根据本专利技术的第9方式，可提供一种基于第8方式的旋转磁铁溅射 装置，其特征在于，上述机构包含永磁性体部件，该永磁性体部件被设 置成从上述靶侧观察，连续覆盖上述固定外周板磁铁的表面中的外侧的 侧面和上述乾侧的面的 一部分。根据本专利技术的第10方式，可提供一种基于第8或第9方式的旋转 磁铁溅射装置，其特征在于，上述机构包含以上述固定外周板磁铁的表 面中的上述靶侧的表面，向上述靶的内侧突出的方式构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转磁铁溅射装置，具有：被成膜基板保持体、与被成膜基板对置设置的靶、和被设置在靶的与被处理基板相反侧的磁铁，通过由该磁铁在靶表面形成磁场，将等离子封闭在靶表面，其特征在于，　所述磁铁包含：多个板磁铁被设在柱状旋转轴上的旋转磁铁组；和在 旋转磁铁组的周边与靶面平行设置、且在与靶面垂直的方向磁化的固定外周板磁铁，　通过使所述旋转磁铁组随着所述柱状旋转轴一同旋转，所述靶表面的磁场模式随着时间变动，　该旋转磁铁溅射装置具有：测定所述靶的消耗量、即靶的消耗变位量的机构，具备通过 使所述柱状旋转轴、所述旋转磁铁组、以及所述固定外周板磁铁从靶离开与该消耗变位量相等的距离，始终使靶表面与所述柱状旋转轴、所述旋转磁铁组、以及所述固定外周板磁铁的距离保持相等的功能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大见忠弘，后藤哲也，松冈孝明，
申请(专利权)人：国立大学法人东北大学，东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]