磁控溅射装置以及溅射方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种磁控溅射装置以及溅射方法，该磁控溅射装置的磁铁单元具有：内侧磁铁、外侧磁铁、将这些固定的非磁体、以及将内侧磁铁和外侧磁铁的磁极连接的磁轭。磁轭具有板状的形状，被与矩形状地排列的外侧磁铁的长度方向正交的面分割为多个，且被分割的各个磁轭能够更换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁控溅射装置、以及溅射方法。
技术介绍
作为在太阳能电池用基板、半导体晶片等上形成薄膜的方法，有溅射法。特别是， 在安装有靶的阴极的背面侧配置了磁铁的磁控溅射装置，膜形成的稳定性优良，并且靶的大型化容易，因而被广泛使用。为了提高生产性能，尝试了使靶的侵蚀深度尽可能均勻来增加能够由一张靶生产的基板张数。另外，为了提高基板上的膜厚分布均勻性，还将侵蚀深度形状控制为所期望的形状。这样，控制靶的侵蚀深度形状与控制靶表面侧的放电空间的等离子体密度分布几乎相同。等离子体密度分布主要由放电空间的电场和磁场来决定，特别是，受到配置在靶背面侧的磁铁在靶表面侧的放电空间产生的磁场形状很大影响。因此，为了控制侵蚀深度形状，大多情况下设法改进磁铁形状、或者使磁铁旋转或往复运动。在磁控溅射中，作为通常的磁铁结构，具有如图8A-8C所示的结构。图8A是磁铁结构的主视图，图8B是图8A的磁铁结构的A-A截面图，图8C是图8A的B-B截面图。如图 8A所示，例如，在S极成为表面的方向上，永磁铁(下面称作内侧磁铁)11配置在磁轭14上的某个区域。而且，以包围内侧磁铁11的方式在相反极性的N极成为表面的方向上配置有永磁铁(下面称作外侧磁铁)12。内侧磁铁11以及外侧磁铁12配置在通常的强磁体的磁轭14上。下面，将内侧磁铁11、外侧磁铁12、磁轭14合在一起称作磁铁单元10。大多情况下，内侧磁铁11和外侧磁铁12通过粘接剂固定于磁轭14。因此，为了容易操作，磁轭14使用平面板状的磁轭。由于内侧磁铁11和外侧磁铁12在吸附的方向上产生力，所以为了将它们牢牢地固定，在磁轭中还需要一定程度的强度。另外，磁轭14具有与没有它时的磁铁相比磁场强度提高的作用。因此，为了避免磁饱和，磁轭14通常使用高磁导率程度的厚度的磁轭。在大型溅射装置中，多数情况下使用被溅射的面为矩形的矩形靶，在这种情况下，作为磁铁单元使用如图8A那样的矩形磁铁单元。针对一个矩形靶，排列一个或者多个这样的磁铁单元10来进行磁控溅射。作为使用了这样的磁铁单元10的大型溅射装置，例如有日本特开2001-140069号公报中所公开的装置。然而，以往的磁铁单元10具有以下问题。即，作为容易地变更靶表面侧的磁场形状、磁场强度的方法，有在磁铁单元10的内侧磁铁11和外侧磁铁12的靶侧表面粘贴强磁体的薄板(下面称作磁体板)的方法。通过由磁体板将内侧磁铁11和外侧磁铁12的N极和S极在磁路上短路，能够降低从粘贴了磁体板的区域的N极和S极产生的磁场强度。磁体板减薄到磁饱和的程度，穿过磁体板，而在靶表面侧形成一定程度的磁场。因此，能够通过改变粘贴的磁体板的位置和厚度来控制磁铁单元10整体的磁场强度。然而，大多情况下，磁铁单元10通常与靶侧的结构物靠近地设置。具体地说，有时在靶与磁铁单元10之间存在腔壁等。为了尽可能加强靶表面侧的磁场强度，需要减小磁铁单元10与靶之间的距离，大多情况下，磁铁单元10相对于腔壁等以几毫米左右的间隙设置。因此，为了将所述的磁体板粘贴在磁铁单元10表面，需要将磁铁单元10向靶的相反侧大幅移动，而在磁铁单元10的表面侧形成空间。在最近的例如基板大小超过Im那样的大型溅射装置中，磁铁单元10也大，重量也大，因此导致用于将磁铁单元10向靶侧大幅移动的机构变得大型且复杂，存在装置制造成本变高的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种技术，通过不用将磁铁单元从靶侧大幅移动而从磁铁单元的背面侧变更磁轭厚度，能够变更靶表面侧的磁场形状、磁场强度，能够降低装置的制造成本。与本专利技术的一个方面有关的磁控溅射装置，其特征在于，具备阴极，将靶的安装面作为表面侧；以及磁铁单元，配置在所述阴极的背面侧，其中，(a)所述磁铁单元具有由永磁铁构成的内侧磁铁，将一个极性的磁极面朝向所述阴极侧；由永磁铁构成的外侧磁铁，以包围所述内侧磁铁的方式矩形状地排列，将与所述内侧磁铁相反的极性的磁极面朝向所述阴极侧；非磁体，将所述内侧磁铁和所述外侧磁铁固定；以及由强磁体材料构成的磁轭，位于朝向所述阴极的所述内侧磁铁以及所述外侧磁铁的磁极面的相反侧，将所述内侧磁铁和所述外侧磁铁的磁极连接，(b)所述磁轭具有板状的形状，被与所述矩形状地排列的外侧磁铁的长度方向正交的面分割为多个，且被分割的各个磁轭能够更换，(c)所述磁铁单元能够在相对于所述阴极的背面平行的方向上移动。另外，与本专利技术的其它方面有关的溅射方法是使用磁控溅射装置的溅射方法，其特征在于，具有膜形成工序，使用所述的磁控溅射装置来形成膜；评价工序，评价由所述膜形成工序形成的膜厚；以及变更工序，根据所述评价工序的评价结果来变更所述磁控溅射装置的所述磁轭的厚度。根据本专利技术，通过不用将磁铁单元从靶侧大幅移动而从磁铁单元的背面侧变更磁轭厚度，能够容易地变更靶表面侧的磁场形状、磁场强度，能够降低装置的制造成本。本专利技术的其它特征以及优点可以通过参照附图的以下说明来明确。附图说明图1示出与本专利技术的一个实施方式有关的磁控溅射装置的概要图。图2A示出与本专利技术有关的磁铁单元的主视图。图2B示出与本专利技术有关的磁铁单元的A-A截面图。图2C示出与本专利技术有关的磁铁单元的B-B截面图。图2D示出在图2A中没有磁轭的状态。图3是用于在与本专利技术有关的磁铁单元中说明其磁场分析的图。图4是示出与本专利技术有关的磁铁单元的磁场分析的结果的图。图5是说明用于在与本专利技术有关的磁铁单元中使尖端部磁场强度弱于中央部的方法的图。图6是说明用于在与本专利技术有关的磁铁单元中使尖端部磁场强度强于中央部的方法的图。图7A、图7B是与本专利技术的一个实施方式有关的磁铁单元中使用了磁体时的概要图。图8A是说明以往的磁铁单元的主视图。图8B是图8A的A-A截面图。图8C是图8A的B-B截面图。具体实施例方式(第1实施方式)下面，参照附图说明与本专利技术的第1实施方式有关的磁控溅射装置。图1中示出与本实施方式有关的磁控溅射装置的概要结构。腔1中的基板架5上放置有基板2。腔1 通过未图示的排气泵排气成真空，通过未图示的气体配管供给工艺气体、例如Ar气体，从而形成规定的压力。与基板2相对置地在上方配置有靶3。阴极4能够将靶3安装在安装面，阴极4隔着绝缘物6设置在腔1中。在本实施方式中，示出能够安装靶3的阴极4的背面侧暴露在大气中的例子。阴极 4连接在未图示的DC电源上。在阴极4的背面侧，隔着几毫米间隙地设置有磁铁单元10。 磁铁单元10能够通过未图示的移动机构在膜形成过程中不改变与阴极4之间的间隔地在平行于阴极4的方向上进行往复运动。接着，参照图2A-D来说明与本实施方式有关的磁控溅射装置的磁铁单元10。图 2A是磁铁单元10的主视图，示出从靶3侧看到的样子。在从靶3侧看时的跟前侧表面配置有内侧磁铁11，所述内侧磁铁11是磁化成表示S极的细长矩形形状的永磁铁。在从靶3 侧看时的跟前侧表面以包围内侧磁铁11的方式配置有外侧磁铁12，所述外侧磁铁12是磁化成表示N极的永磁铁。如作为图2A的A-A截面图的图2B、作为图2A的B-B截面图的图2C所示，内侧磁铁11和外侧磁铁12之间用非磁体13来连接固定。非磁体13例如使用铝、非磁体的不锈钢等，通过粘接剂来将内侧磁铁11和外侧磁铁12固定。没有磁轭14的状态的截面在图2D 中示出，内侧磁铁1本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种磁控溅射装置，其特征在于，具备：阴极，将靶的安装面作为表面侧；以及磁铁单元，配置在所述阴极的背面侧，其中，（ａ）所述磁铁单元具有：由永磁铁构成的内侧磁铁，将一个极性的磁极面朝向所述阴极侧；由永磁铁构成的外侧磁铁，以包围所述内侧磁铁的方式矩形状地排列，将与所述内侧磁铁相反的极性的磁极面朝向所述阴极侧；非磁体，将所述内侧磁铁和所述外侧磁铁固定；以及由强磁体材料构成的磁轭，位于朝向所述阴极的所述内侧磁铁以及所述外侧磁铁的磁极面的相反侧，将所述内侧磁铁和所述外侧磁铁的磁极连接，（ｂ）所述磁轭具有板状的形状，被与所述矩形状地排列的外侧磁铁的长度方向正交的面分割为多个，且被分割的各个磁轭能够更换，（ｃ）所述磁铁单元能够在相对于所述阴极的背面平行的方向上移动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木雅夫，
申请(专利权)人：佳能安内华股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP