掌桥专利:专业的专利平台
掌桥专利
首页

技术领域

本发明涉及一种通过用电浆溅镀靶的原料物质使其堆积于基板上而进行成膜的溅镀装置。

背景技术

已知,为了提高溅镀装置中的成膜速度,而尝试用以提高于靶的表面附近生成的电浆的密度的方法。于图10中示出专利文献1所记载的装置的概略构成作为此种已知的溅镀装置的一例。

图10所示的溅镀装置90具备:第1靶架911及第2靶架912,所述第1靶架911及第2靶架912将2片板状的靶T1、T2以于一侧方间隔变宽的方式对向配置;第1主磁场生成部921及第2主磁场生成部922,所述第1主磁场生成部921及第2主磁场生成部922分别隔着第1靶架911与第2靶架912之间的区域即电浆生成区域R设于靶T1及靶T2各者的相反侧(第1靶架911及第2靶架912各者的背面侧),于靶T1、T2的表面附近生成磁场(将该磁场称为“主磁场”);及基板保持具96,其配置于第1靶架911与第2靶架912之间的区域即电浆生成区域R的侧方中靶T1与靶T2的间隔较宽者。

溅镀装置90进而具备第1辅助磁场生成部931及第2辅助磁场生成部932。第1辅助磁场生成部931由设于第1靶架911的靠近基板保持具96的端部的第1-1辅助磁铁9311、及设于第2靶架912的靠近基板保持具96的端部的第1-2辅助磁铁9312构成,生成自第1-1辅助磁铁9311朝向第1-2辅助磁铁9312的第1辅助磁场。第2辅助磁场生成部932由设于第1靶架911的与基板保持具96为相反侧的端部的第2-1辅助磁铁9321、及设于第2靶架912的与基板保持具96为相反侧的端部的第2-2辅助磁铁9322构成,生成自第2-1辅助磁铁9321朝向第2-2辅助磁铁9322的第2辅助磁场。

又,溅镀装置90具备:接地电极98,其于第1靶架911及第2靶架912各者的侧方以夹住所述靶架的方式各配置有2个;直流电源94,其通过在第1靶架911及第2靶架912各者与接地电极98之间施加电压而于电浆生成区域R内生成电场;及电浆原料气体供给部95,其对电浆生成区域R内供给作为电浆原料的电浆原料气体(例如氩(Ar)气)。以上所述的溅镀装置90的各构成要素除直流电源94以外,均收容于真空容器99内。

于该溅镀装置90中,自电浆原料气体供给部95供给于电浆生成区域R的电浆原料气体的原子或分子通过电浆生成区域R内生成的电场及主磁场而游离为阳离子及电子,由此生成电浆。而且,于靶T1、T2的表面,阳离子的轨迹被主磁场向第1靶架911及第2靶架912侧弯曲,阳离子入射至靶T1、T2的表面,由此溅镀靶T1、T2。以此方式生成的溅镀粒子由于靶T1、T2的表面以朝向基板保持具96侧的方式倾斜,因此主要向基板保持具96侧飞行,堆积于由基板保持具96保持的基板S的表面。由此,于基板S的表面制作由靶T1、T2的材料构成的膜。

电浆生成区域R内生成的阳离子及电子若向基板保持具96侧或其相反侧飞行,则行进方向由于自第1辅助磁场或第2辅助磁场接收的劳伦兹力而以返回电浆生成区域R内的方式弯曲。由此,于该溅镀装置90中,阳离子及电子被封闭于电浆生成区域R内,可提高电浆生成区域R内的电浆密度。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2008-127582号公报

发明内容

[发明所欲解决的问题]

于上述溅镀装置90中,通过提高由直流电源94施加的电压,理应可进一步提高电浆生成区域R内的电浆密度。然而,若提高该电压,则导致于电浆生成区域R内产生异常放电,因此为了提高电浆密度,需要另想办法。

本发明所欲解决的课题为提供一种可提高电浆密度,由此可加快成膜速度的溅镀装置。

[解决问题的手段]

为解决上述课题而成的本发明的溅镀装置的特征在于具备:

a)第1靶架及第2靶架,所述第1靶架及第2靶架分别保持第1靶及第2靶使所述第1靶及第2靶的表面相互对向;

b)基板保持具,其设于作为分别保持于上述第1靶架及上述第2靶架的第1靶及第2靶之间的区域的电浆生成区域的一侧方;

c)第1主磁场生成部及第2主磁场生成部,所述第1主磁场生成部及第2主磁场生成部分别隔着上述第1靶设于上述电浆生成区域的相反侧,及隔着上述第2靶设于上述电浆生成区域的相反侧,以相互相反的极对向的方式配置有磁铁,于该第1靶及该第2靶的表面分别生成第1主磁场及第2主磁场;

d)电源,其通过对上述第1靶架及上述第2靶架分别赋予特定电位而于上述电浆生成区域内生成电场;

e)高频电磁场生成部,其设于上述电浆生成区域的隔着该电浆生成区域与上述基板保持具对向的侧方,于该电浆生成区域内生成高频电磁场;及

f)电浆原料气体导入部,其将电浆原料气体导入至上述电浆生成区域内;且

于上述第1靶架及上述第2靶架的上述高频电磁场生成部侧的端部不存在生成磁场的手段。

于本发明的溅镀装置中,除上述电场及主磁场(上述第1主磁场及上述第2主磁场)以外,上述高频电磁场作用于自电浆原料气体供给部供给于电浆生成区域的电浆原料气体的原子或分子,由此促进游离。

于第1靶架及第2靶架的高频电磁场生成部侧的端部不存在磁场生成手段。即,于本发明的溅镀装置中,不存在相当于上述溅镀装置90中的第2辅助磁场生成部932者。其原因在于,若在该端部生成主磁场以外的磁场,则于高频电磁场生成部生成的高频电磁场受到扰动,导致妨碍该高频电磁场的电浆的生成。又,于本发明中,通过在第1主磁场生成部及第2主磁场生成部以相互相反的极(N极及S极)对向的方式配置有磁铁,从而由第1主磁场及第2主磁场形成的第1靶的表面附近及第2靶的表面附近的磁场具有将阳离子或电子封闭于电浆生成区域内的作用。因此,即便不设置相当于第2辅助磁场生成部932的磁场生成手段,亦可将阳离子或电子封闭于电浆生成区域内。

根据本发明的溅镀装置,通过以此方式将阳离子或电子封闭于电浆生成区域内,且利用高频电磁场生成部生成的高频电磁场促进电浆原料气体的原子或分子的游离,可提高电浆生成区域内的电浆的密度,由此可加快成膜速度。

于本发明的溅镀装置中,第1靶及第2靶只要以彼此的表面对向的方式保持于第1靶架及第2靶架即可。即,所述第1靶及第2靶的2个表面可相互倾斜,亦可相互平行。于第1靶的表面及第2靶的表面非平行的情形时,基板保持具如专利文献1所记载般,由于配置于两靶的间隔较宽的侧方者可使溅镀粒子更多地飞向基板保持具侧,因此较佳,但本发明中并不限定于此。即便于以此方式将第1靶及第2靶以任意方向配置的情形时,若将所述靶为相同方向者彼此对比,具有高频电磁场生成部的本发明可比没有高频电磁场生成部的已知构成进一步加快成膜速度。

第1靶及/或第2靶并不限定于平板状。例如,可采用如下构成:

上述第1靶架及上述第2靶架的任一者或两者为于圆筒状构件的侧面保持圆筒状靶的圆筒状构件,且为可以该圆筒的轴为中心旋转的靶架,

上述第1主磁场生成部及上述第2主磁场生成部中对应的靶架为上述圆筒状靶架者配置于上述圆筒状构件的内侧。

通过一面以圆筒的轴为中心使此种圆筒状靶架旋转一面进行溅镀,可均匀地近距离溅镀整个靶,可提高靶的利用效率。再者,如上所述,于第1主磁场生成部及第2主磁场生成部以相互相反的极对向的方式配置有磁铁(维持该状态),因此配置于圆筒状构件内侧的第1主磁场生成部及/或第2主磁场生成部不会伴随圆筒状构件的旋转而旋转。

上述电源赋予给上述第1靶架及上述第2靶架的电位亦可为连续施加的直流,亦可为呈脉冲状重复施加的直流(直流脉冲)或交流(高频)。亦可将赋予给第1靶架及第2靶架的一者的电位设为(连续)直流,将另一者设为直流脉冲或交流。

于高频电磁场生成部可使用通过对2个电极间或1个电极与接地之间施加高频电压而生成高频电磁场的电容耦合型天线(电容耦合型电极)、或者通过使导体流经高频电流而生成高频电磁场的感应耦合型天线等。较佳为于高频电磁场生成部使用尤其是即便生成较强的高频电磁场亦不易产生异常放电的感应耦合型天线。

本发明的溅镀装置较佳为进而具备:辅助磁场生成部(相当于上述溅镀装置90所具有的第1辅助磁场生成部931),其于上述第1靶架及上述第2靶架的上述基板保持具侧的端部生成自上述第1靶架及上述第2靶架的一侧朝向另一侧的辅助磁场。由此,可将阳离子或电子封闭于电浆生成区域内。又,与高频电磁场侧的端部不同,即便于电浆生成区域的基板保持具侧的端部生成此种辅助磁场,亦不会妨碍高频电磁场生成部所生成的高频电磁场的电浆的生成。因此,通过在基板保持具侧具备辅助磁场生成部可进一步提高电浆密度。

于本发明的溅镀装置中,可采用如下构成:于上述第1主磁场生成部及上述第2主磁场生成部中,一者具备1个或复数个永久磁铁且该1个或复数个第1永久磁铁的一极(N极或S极)朝向上述电浆生成空间侧,另一者具备1个或复数个永久磁铁且该1个或复数个第2永久磁铁的另一极朝向上述电浆生成空间侧(于将第1永久磁铁的N极朝向电浆生成空间侧的情形时,该另一极为S极,于将第1永久磁铁的S极朝向电浆生成空间侧的情形时,该另一极为N极)。由此,与许多溅镀装置中使用的磁控管作为第1主磁场生成部及第2主磁场生成部的情形相比,可容易地将阳离子或电子封闭于夹于第1靶架与第2靶架的电浆生成区域。因此,可进一步提高电浆生成空间内的电浆密度。

[发明的效果]

根据本发明的溅镀装置,可提高电浆密度,由此可加快成膜速度。

附图说明

[图1]为表示本发明的溅镀装置的第1实施方式的概略构成图。

[图2]为表示本发明的溅镀装置的第2实施方式的概略构成图。

[图3]为表示用于对第2实施方式的溅镀装置所具有的感应耦合型天线27供给高频电流的构成的平面图。

[图4]为表示比较例的溅镀装置的概略构成图。

[图5A]为表示对于第2实施方式的溅镀装置,对图2的一点链线(中心线)上的磁通密度的垂直及平行于该中心线的成分的强度进行测定的结果的图。

[图5B]为表示对于比较例的溅镀装置,对图4的一点链线(中心线)上的磁通密度的垂直及平行于该中心线的成分的强度进行测定的结果的图。

[图6]为表示由第2实施方式及比较例的溅镀装置制作的膜的示例的照片。

[图7]为表示测定第2实施方式及比较例的溅镀装置中的成膜速度的结果的图。

[图8]为表示本发明的溅镀装置的第3实施方式的概略剖视图。

[图9]为表示第2实施方式的溅镀装置的变形例的概略构成图。

[图10]为表示已知的溅镀装置的一例的概略构成图。

具体实施方式

使用图1~图9,对本发明的溅镀装置的实施方式进行说明。

(1)第1实施方式

(1-1)第1实施方式的溅镀装置的构成

图1所示的第1实施方式的溅镀装置10具有第1靶架111、第2靶架112、基板保持具16、第1主磁场生成部121、第2主磁场生成部122、辅助磁场生成部131、直流电源(相当于上述电源)14、感应耦合型天线(高频电磁场生成部)17、电浆原料气体导入部15及高频电源(与上述电源不同的电源)171。除直流电源14及高频电源171以外的各构成要素收容于真空容器19内。于溅镀装置10的动作时,真空容器19内的大气由真空泵(未图示)排出。

第1靶架111及第2靶架112均保持板状靶(将保持于第1靶架111者设为第1靶T1,将保持于第2靶架112者设为第2靶T2),并且具有由直流电源14赋予具有负特定值的电位的电极的功能。所述第1靶架111及第2靶架112以相对于保持于第1靶架111的第1靶T1的表面,保持于第2靶架112的第2靶T2的表面朝向倾斜方向的方式配置。

于所述保持于第1靶架111的第1靶T1与保持于第2靶架112的第2靶T2之间的区域生成电浆,因此将该区域称为电浆生成区域R。

基板保持具16设于电浆生成区域R的第1靶T1与第2靶T2的间隔较宽者(于图1中为较电浆生成区域R靠右侧)的侧方。基板保持具16的表面与电浆生成区域R对向,于该表面保持基板S。基板保持具16表面的法线(图1中的一点链线)与第1靶架111表面所成的角度、及该法线与第2靶架112表面所成的角度θ于本实施方式中均为10°(因此,第1靶架111表面与第2靶架112表面所成的角度2θ为20°)。角度θ并不限定于10°,但为了使电浆生成区域R的基板保持具16侧的开口部不会变得过大,较佳为设为22.5°以下(使2θ为45°以下)。

第1主磁场生成部121设于第1靶架111的背面(即,隔着第1靶T1与电浆生成区域R相反的)侧,于包含第1靶T1表面的电浆生成区域R内生成磁场。同样地,第2主磁场生成部122设于第2靶架112的背面(即,隔着第2靶T2与电浆生成区域R相反的)侧,于包含第2靶T2表面的电浆生成区域R内生成磁场。于本实施方式中,于第1主磁场生成部121及第2主磁场生成部122使用由永久磁铁制作的磁控管。磁控管为已知许多溅镀装置中使用的磁场生成装置。于第1主磁场生成部121,于与第1靶架111中央对应的位置以S极朝向电浆生成区域R侧的方式配置磁铁,于与第1靶架111的相互对向的2个端部对应的位置分别以N极朝向电浆生成区域R侧的方式配置磁铁。于第2主磁场生成部121,于与第2靶架112中央对应的位置以N极朝向电浆生成区域R侧的方式配置磁铁,于与第2靶架112的相互对向的2个端部对应的位置分别以S极朝向电浆生成区域R侧的方式配置磁铁。由此,第1主磁场生成部121及第2主磁场生成部122的各磁铁以隔着电浆生成区域R,相互相反的极对向的方式配置。再者,第1主磁场生成部121及第2主磁场生成部122的所有磁铁的极亦可以与上述相反的方式配置各磁铁。

于第1靶架111、第2靶架112、第1主磁场生成部121及第2主磁场生成部122配设有使它们冷却的冷却水供给机构(未图示)。

辅助磁场生成部131为设于第1靶架111及第2靶架112的靠近基板保持具16的端部的永久磁铁,且于电浆生成区域R的靠近基板保持具16的端部,生成自第1靶架111及第2靶架112的一侧朝向另一侧的磁场(称为“辅助磁场”)。于图1所示的示例中,辅助磁场生成部131由设于第1靶架111且以N极朝向电浆生成区域R侧(与第1主磁场生成部121中的两端的磁铁相同的方向)的方式配置的第1辅助磁铁1311、及设于第2靶架112且以S极朝向电浆生成区域R侧(与第2主磁场生成部122中的两端的磁铁相同的方向)配置的第2辅助磁铁1312构成。再者,于将第1主磁场生成部121及第2主磁场生成部122的各磁铁与上述例反方向配置的情形时,第1辅助磁铁1311及第2辅助磁铁1312亦与上述例反方向配置。

于第1靶架111及第2靶架112的与基板保持具16为相反侧(感应耦合型天线17侧)的端部,未设置与辅助磁场生成部131相同的辅助磁场生成部。

直流电源14与第1靶架111及第2靶架112并联连接,对所述2个靶架连续赋予负直流电位。由此,于包含第1靶T1及第2靶T2的表面的电浆生成区域R内生成与接地间的直流电场。再者,亦可代替直流电源14而使用(与高频电源171不同的)直流脉冲电源或高频电源,于第1靶架111及第2靶架112与接地之间施加高频电压,由此于电浆生成区域R内生成高频电场。

感应耦合型天线17设于电浆生成区域R的侧方且隔着电浆生成区域R与基板保持具16对向的位置。于本实施方式中,感应耦合型天线17由U形的线状导体构成,由高频电源171供给的高频电流流经线状导体,由此于包含电浆生成区域R内的区域生成高频电磁场。于高频电源171与感应耦合型天线17之间设有阻抗匹配器172。

于第1靶架111及第2靶架112各者的侧方以夹住所述靶架的方式各配置2个接地的接地电极18。又,真空容器19的壁由导电性材构成并接地。

电浆原料气体导入部15将电浆原料气体导入至电浆生成区域R内。于本实施方式中,电浆原料气体使用Ar(氩)气或Ar与N

(1-2)第1实施方式的溅镀装置的动作

以下,说明溅镀装置10的动作。首先,分别于第1靶架111保持第1靶T1,于第2靶架112保持第2靶T2,于基板保持具16保持基板S。于该状态下,通过真空泵将真空容器19内的气体(大气)排出至外部。其后,由电浆原料气体导入部15将电浆原料气体供给于电浆生成区域R内。

此外,通过以直流电源14于第1靶架111及第2靶架112与接地电极18及真空容器19的壁(如上所述,接地)之间施加直流电压而于电浆生成区域R内生成直流电场。又,通过自高频电源171使感应耦合型天线17流通高频电流而于电浆生成区域R内生成高频电磁场。第1主磁场生成部121及第2主磁场生成部122于电浆生成区域R内生成主磁场。于电浆生成区域R的基板保持具16侧的端部附近,由辅助磁场生成部131生成辅助磁场。

电浆原料气体的原子或分子被直流电场、高频电磁场及主磁场游离为阳离子及电子。由此,生成电浆。而且,于靶T1、T2的表面,施加于所述靶T1、T2的电场(直流、直流脉冲、或高频)将阳离子吸引至靶表面,使阳离子入射至靶T1、T2的表面。由此,溅镀靶T1、T2。以此方式生成的溅镀粒子由于靶T1、T2的表面以朝向基板保持具16侧的方式倾斜,因此主要飞向基板保持具16侧,堆积于保持于基板保持具16的基板S的表面。由此,于基板S的表面制作由靶T1、T2的材料构成的膜。

于本实施方式的溅镀装置10中,除直流电场及主磁场以外,通过感应耦合型天线17的高频电磁场发挥作用,与没有该感应耦合型天线17的情形相比,可更加促进电浆原料气体的原子或分子的游离。

电浆生成区域R内生成的阳离子及电子中飞向基板保持具16侧者由于从由辅助磁场生成部131于电浆生成区域R的基板保持具16侧的端部附近生成的辅助磁场接收劳伦兹力,而使行进方向以返回电浆生成区域R内的方式弯曲。由此,可将阳离子或电子封闭于电浆生成区域R内。因此,抑制电浆中的电子或电荷粒子飞到基板S的表面,可抑制基板S表面的温度上升。另一方面,于电浆生成区域R的感应耦合型天线17侧的端部附近未生成辅助磁场。但是,阳离子及电子中飞向感应耦合型天线17侧者由于由第1主磁场生成部121及第2主磁场生成部122形成的第1靶T1及第2靶T2的表面附近的磁场,可封闭于电浆生成区域R内。

如上所述,根据本实施方式的溅镀装置10,利用感应耦合型天线17促进电浆原料气体的原子或分子的游离,并且利用由辅助磁场生成部131生成的辅助磁场及主磁场中所包含的自第1靶架111及第2靶架112的一侧朝向另一侧的磁场的成分而将阳离子或电子封闭于电浆生成区域R内,由此可提高电浆生成区域R内的电浆密度。

于本实施方式的溅镀装置10中,假设于电浆生成区域R的感应耦合型天线17侧的端部生成自第1靶架111及第2靶架112的一侧朝向另一侧的辅助磁场,则会扰动感应耦合型天线17所生成的高频电磁场,妨碍该高频电磁场的电浆的生成。如此一来,无法提高电浆生成区域R内的电浆密度。因此,如上所述,于本实施方式的溅镀装置10中,于第1靶架111及第2靶架112的感应耦合型天线17侧的端部未设置辅助磁场生成部。

(2)第2实施方式

(2-1)第2实施方式的溅镀装置的构成及动作

图2示出第2实施方式的溅镀装置20的构成。除了第1主磁场生成部221及第2主磁场生成部222以及感应耦合型天线27的构成与第1实施方式的溅镀装置10中的第1主磁场生成部121及第2主磁场生成部122以及感应耦合型天线17的构成不同的方面以外,该溅镀装置20具有与第1实施方式的溅镀装置10相同的构成。因此,以下仅对第1主磁场生成部221及第2主磁场生成部222以及感应耦合型天线27的构成进行说明。

第1主磁场生成部221具备复数个永久磁铁,所述复数个永久磁铁均为相同的极(于图2所示的示例中,为N极)朝向电浆生成区域R侧。第2主磁场生成部222亦具有复数个永久磁铁,所述复数个永久磁铁均为相同的极且与第1主磁场生成部221的复数个永久磁铁相反的极(于图2所示的示例中,为S极)朝向电浆生成区域R侧。通过此种构成,于整个电浆生成区域R内生成自第1主磁场生成部221及第2主磁场生成部222的一者朝向另一者的主磁场。通过此种主磁场,飞向基板保持具16侧或感应耦合型天线27侧的阳离子及电子自该主磁场接收劳伦兹力而使行进方向弯曲,可将所述阳离子及电子封闭于电浆生成区域R内。再者,与第1实施方式同样地,于第1主磁场生成部221及第2主磁场生成部222亦配设利用冷却水的冷却机构(未图示)。

感应耦合型天线27为由铜等良导体的金属板构成的面状天线。再者,就不易受到热膨胀影响的方面而言,感应耦合型天线27可使用金属纤维片材。于本实施方式中,感应耦合型天线27具有长方形形状,经由沿着两短边安装的棒状的供电端子271导入高频电流(图3)。

第2实施方式的溅镀装置20的动作基本与第1实施方式的溅镀装置10的动作相同。如上所述,可通过第1主磁场生成部221及第2主磁场生成部222所生成的主磁场将阳离子及电子封闭于电浆生成区域R内,因此可进一步提高电浆生成区域R内的电浆密度。

(2-2)第2实施方式及比较例的溅镀装置的实验

其次,示出使用第2实施方式的溅镀装置20、及图4所示的比较例的溅镀装置80进行的实验的结果。比较例的溅镀装置80为于第2实施方式的溅镀装置20追加设置第2辅助磁场生成部832者。第2辅助磁场生成部832由设于第1靶架111的靠近感应耦合型天线27的端部的永久磁铁即第2-1辅助磁铁8321、及设于第2靶架112的靠近感应耦合型天线27的端部的永久磁铁即第2-2辅助磁铁8322构成。第2-1辅助磁铁8321以N极朝向电浆生成区域R侧的方式配置,第2-2辅助磁铁8322以S极朝向电浆生成区域R侧的方式配置。

<实验1>

首先,对于第2实施方式的溅镀装置20及比较例的溅镀装置80各者,对作为基板保持具16表面的法线且距第1靶架111表面及第2靶架112表面等距离的线的中心线(图2及图4中的一点链线)上的各位置的磁通密度的垂直于该中心线的方向的成分(垂直成分)及平行于该中心线的方向的成分(平行成分)的强度进行测定。分别将第2实施方式的溅镀装置20的测定结果示于图5A,将比较例的溅镀装置80的测定结果示于图5B。均为磁通密度的垂直成分充分大于平行成分。于第2实施方式中,电浆生成区域R的基板保持具16侧的端部附近的磁通密度的垂直成分(自第1靶架111及第2靶架112的一者中的基板保持具16侧的端部朝向另一者中的基板保持具16侧的端部的磁通密度的成分)大于其他部位,为0.03T以上。与此相对,电浆生成区域R的感应耦合型天线27侧的端部附近的磁通密度的垂直成分(自第1靶架111及第2靶架112的一者中的感应耦合型天线27侧的端部朝向另一者中的感应耦合型天线27侧的端部的磁通密度的成分)小于其他部位,为0.015T以下。另一方面,于比较例中,于电浆生成区域R的基板保持具16侧、感应耦合型天线27侧的任一端部,磁通密度的垂直成分均大于其他部位,为0.03T以上。

<实验2>

对于所述第2实施方式的溅镀装置20及比较例的溅镀装置80各者,以100sccm的流量供给Ar气作为电浆原料气体,于将压力设为0.5Pa的条件下,于第1靶架111与接地之间及第2靶架112与接地之间,分别由直流电源14以80kHz的重复频率施加ON时间为3微秒、ON时间下的电压为-220V的脉冲状直流电压,并且自高频电源171对感应耦合型天线27供给高频电功率(频率13.56MHz)。于第2实施方式的溅镀装置20中,确认于高频电功率为100~1500W的范围内稳定生成感应耦合天线的电浆。推测尤其是于高频电功率1100W以上时,根据阻抗匹配器172中的匹配位置的变化,生成感应耦合模式的电浆。另一方面,于比较例的溅镀装置80中,于高频电功率为100~600W的任意范围内,均无法由感应耦合型天线27稳定生成电浆。认为此为由感应耦合型天线27附近的磁场结构与本实施方式的溅镀装置20不同而带来的影响,表示感应耦合型天线附近的磁场结构的优化较为重要。

<实验3>

其次,对于第2实施方式的溅镀装置20,进行如下实验:将由Al(铝)构成的靶T1及T2安装于第1靶架111及第2靶架112,供给Ar与N

将由该实验获得的膜的照片示于图6。于第2实施方式及比较例中,均分别于N

对于第2实施方式及比较例,将测定该实验中的成膜速度(所获得的的膜的厚度除以成膜所需时间而得的值)的结果示于图7。可知于N

(3)第3实施方式

于图8示出第3实施方式的溅镀装置30的构成。该溅镀装置30的第1靶架311、第2靶架312、第1主磁场生成部321及第2主磁场生成部322的构成与第1实施方式的溅镀装置10中的第1靶架111、第2靶架112、第1主磁场生成部211及第2主磁场生成部212的构成不同。

第1靶架311由圆筒状构件构成。图8中以与该圆筒状构件的轴垂直的剖面示出整个溅镀装置30。圆筒状构件沿与图8的纸面垂直的方向延伸。于该圆筒状构件的整个侧面保持靶T1。第1靶架311可使用马达(未图示)以上述圆筒的轴为中心旋转。第2靶架312亦具有与第1靶架311相同的构成,于圆筒的整个侧面保持靶T2,可以圆筒的轴为中心旋转。伴随第1靶架311及第2靶架312的旋转,靶T1及T2亦旋转。第1靶架311及第2靶架312均由导电性材料构成,于旋转时与连接于直流电源14的导线滑动并接触。

第1主磁场生成部321设于第1靶架311的圆筒的内侧,3个磁铁并列配置于相对于第1靶架311及第2靶架312的中间线(垂直于基板保持具16表面的线。图8中的一点链线)倾斜的方向上。所述3个磁铁的磁极按照排列顺序以S极、N极、S极朝向圆筒外侧的方式配置。第2主磁场生成部322设于第2靶架312的圆筒的内侧,以关于第1主磁场生成部321及上述中间线对称的方式配置3个磁铁。但是,所述第2主磁场生成部322的3个磁铁的磁极与对向的第1主磁场生成部321的3个磁铁为相反极性,按照N极、S极、N极的顺序排列。再者,所述第1主磁场生成部321及第2主磁场生成部322(于第1靶架311及第2靶架312旋转时亦)不旋转。

于第1靶架311及第2靶架312的圆筒内部流动冷却水,使靶T1、T2、第1主磁场生成部321及第2主磁场生成部322冷却。

于第3实施方式的溅镀装置30中,进而于第1靶架311及第2靶架312的外侧设有接地电位的屏蔽板34。屏蔽板34于感应耦合型天线17侧开放,并且于与基板保持具16对向的位置设有开口341。又,于溅镀装置30设有以隔着开口341使相互不同的极对向的方式配置第1辅助磁铁3311及第2辅助磁铁3312而成的辅助磁场生成部331。通过以此方式配置辅助磁场生成部331,相对于屏蔽板34的开口341形成水平方向的磁力线,将生成于第1靶架311与第2靶架312之间的电浆封闭。因此,抑制电浆中的电子或电荷粒子飞至基板S的表面,可抑制基板S表面的温度上升。

于第1靶架311及第2靶架312的与基板保持具16为相反侧(感应耦合型天线17侧)的端部,未设置与辅助磁场生成部331相同的辅助磁场生成部。再者,于第3实施方式的溅镀装置30未设置与接地电极18对应者,但亦可于第1靶架311及第2靶架312附近设置接地电极。

除了于溅镀处理中使第1靶架311及第2靶架312旋转的方面以外,第3实施方式的溅镀装置30的动作与第1实施方式的溅镀装置10的动作相同。通过以此方式使第1靶架311及第2靶架312旋转,可均匀地溅镀保持于所述第1靶架311及第2靶架312的整个靶T1及T2。

(4)变形例

本发明并不限定于上述实施方式,可进行各种变形。

例如,于第1实施方式的溅镀装置10及第3实施方式的溅镀装置30中,亦可使用第2实施方式中使用的金属板或金属纤维性的面状感应耦合型天线27代替U形的感应耦合型天线17。又,感应耦合型天线并不限定于U形及面状者,亦可使用将线状导体卷绕多次而得的线圈或其他感应耦合型天线。

亦可使用电容耦合型天线(电极)代替感应耦合型天线作为高频电磁场生成部。但是,与电容耦合型天线相比,感应耦合型天线即便生成较强的高频电磁场亦不易产生异常放电,因此较佳。

于第1实施方式的溅镀装置10中,亦可使用第2实施方式中使用的第1主磁场生成部221及第2主磁场生成部222代替作为磁控管的第1主磁场生成部121及第2主磁场生成部122。又,各实施方式中的第1主磁场生成部及第2主磁场生成部并不限定于上述例,可使用各种磁场生成手段。

于第2实施方式的溅镀装置20使用的第1主磁场生成部221及第2主磁场生成部222、以及第3实施方式的溅镀装置30使用的第1主磁场生成部321及第2主磁场生成部322中,分别使用了复数个永久磁铁,但亦可于所述主磁场生成部中的一者或两者中仅使用1个永久磁铁。

于本发明中,辅助磁场生成部131并非必须,亦可如图9所示例的溅镀装置20A那样省略。再者,于图9中示出自第2实施方式的溅镀装置20省略辅助磁场生成部131的示例,但亦可于第1实施方式或第3实施方式等其他构成中省略辅助磁场生成部。

于第1实施方式的溅镀装置10及第2实施方式的溅镀装置20中,以2个平板状的靶相互不平行的方式配置2个靶架,但亦可将它们相互平行地配置。又,于第3实施方式的溅镀装置30中,以2个圆筒状的靶的轴相互平行的方式配置2个靶架,但亦可将它们相互不平行地配置。

分别于第1实施方式的溅镀装置10及第2实施方式的溅镀装置20中使用2个平板状的靶,于第3实施方式的溅镀装置30中使用2个圆筒状的靶,但亦可将2个靶中的一者设为平板状,将另一者设为圆筒状。

附图标记说明

10、20、20A、30、80、90:溅镀装置

111、311、911:第1靶架

112、312、912:第2靶架

121、221、321、921:第1主磁场生成部

122、222、322、922:第2主磁场生成部

131、331:辅助磁场生成部

1311、3311:第1辅助磁铁

1312、3312:第2辅助磁铁

14、94:直流电源

15、95:电浆原料气体导入部

16、96:基板保持具

17、27:感应耦合型天线

171:高频电源

172:阻抗匹配器

18、98:接地电极

19、99:真空容器

271:供电端子

832、932:第2辅助磁场生成部

8321、9321:第2-1辅助磁铁

8322、9322:第2-2辅助磁铁

931:第1辅助磁场生成部

9311:第1-1辅助磁铁

9312:第1-2辅助磁铁

R:电浆生成区域

S:基板

T1:第1靶

T2:第2靶。

相关技术
  • 一种用于溅镀载具的清洁装置
  • 金属溅镀机
  • 一种溅镀夹具以及具有溅镀夹具的溅镀装置
  • 溅镀载具及包括该溅镀载具的溅镀装置
技术分类

06120116481005