[发明专利]旋转磁铁溅射装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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是靶101溶解剥离的区域，即烧蚀区域。

如图11所示，在靶101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，在靶101上激励等离子。

另一方面，在靶101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(与靶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1)。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凹形，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1：キヤノンアネルバ技术vol.12(第29～32页) 

专利文献1：特开平5-148642号公报

专利文献2：特开2000-309867号公报

专利文献3：日本专利第3566327号公报

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。

发明内容

因此，本发明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，本发明的其他目的是，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，本发明的又一个目的是，提供一种抑制靶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。