[发明专利]磁控溅射用磁场产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及装入到为了在基板表面形成薄膜而使用的磁控溅射装置中的磁场产生装置。

背景技术

将通过使Ar等非活性物质以高速碰撞而撞击出构成靶的原子、分子的现象称为溅射，通过使该撞击出的原子、分子附着在基板上，由此能够形成薄膜。磁控溅射法是如下这样的方法，即，通过在阴极内部装入磁场，由此能够提高靶物质向基板的堆积速度，而且不会引起电子向基板的碰撞，因此能够以低温进行成膜。因此，在半导体IC、平板显示器、太阳能电池等电子部件、反射膜等的制造工艺中，为了在基板表面形成薄膜，多使用磁控溅射法。

磁控溅射装置在真空腔室内具备阳极侧的基板、以与基板相对的方式配置的靶(阴极)、在靶的下方配置的磁场产生装置。通过在阳极与阴极之间施加电压而引起辉光放电，使真空腔室内的非活性气体(0.1Pa左右的Ar气体等)离子化，另一方面，从靶放出的二次电子被由磁场产生装置形成的磁场捕获，而在靶表面进行摆线运动。通过电子的摆线运动而促进气体分子的离子化，因此膜的生成速度与未使用磁场的情况相比，变得非常大，且膜的附着强度增大。

日本特开平1-147063号公开了如下的技术：一种磁场产生装置，其由中心磁极和外周磁极构成，该中心磁极为圆柱状，设置在由磁性材料构成的磁轭上且被沿高度方向(与靶的表面垂直的方向)磁化，该外周磁极被沿与所述中心磁极相反的方向磁化，同心地配置在所述中心磁极的周围，在所述磁场产生装置中，在所述磁场产生装置与靶之间配置圆形及同心圆形的板状磁性构件，使靶表面的腐蚀区域扩大。

如日本特开平1-147063号记载那样，为了在磁场产生装置与靶之间配置磁性构件，需要将该磁性构件埋入背板(靶的支承板)内。另一方面，背板(靶的支承板)为了抑制靶的发热而必须具备冷却机构，因此背板(靶的支承板)的结构变得复杂，必然导致从磁场产生装置到靶表面的距离变远。因此，需要产生大的磁场，从而造成磁场产生装置的大型化。

日本特开2008-156735号公开了一种磁控溅射用磁场产生装置200，其如图17(a)及图17(b)所示，具有由非磁性材料构成的基体210、在该基体210的表面设置的长方形形状的中央磁极片220、在该中央磁极片220的周围设置的长圆形状的外周磁极片230、在所述中央磁极片与所述外周磁极片之间相连设置的多个永久磁铁240、250，所述永久磁铁240、250被沿着水平方向磁化，且以同极性的磁极与所述中央磁极片对置的方式配置，并且所述中央磁极片的高度及所述外周磁极片的高度形成为所述永久磁铁的高度以上，该磁场产生装置中，由于磁极片与永久磁铁的各磁极面接触，因此从永久磁铁泄漏的漏磁通减少，与以往相比，能够以较少的永久磁铁产生规定的磁通。

在日本特开2008-156735号中记载了下述内容，即，在该磁场产生装置中，尤其是在拐角部，使为了封入非活性气体所需的强度(磁通密度水平分量为10mT以上)的磁场区域比以往扩大，因此使拐角部的腐蚀区域扩大，从而能够使直线部及拐角部的腐蚀均匀，但是由于与中央磁极片对置的部分的磁通密度比较低，因此靶的中央部分(与中央磁极片对置的部分)的腐蚀进展缓慢，成为靶的使用效率下降的原因。

日本特开平4-235277号公开了一种磁装置，其用于使靶表面产生圆环状的磁场，该磁装置具有在靶中心附近呈环状配置的中央磁铁和在靶外周附近呈环状配置的外周磁铁，各磁铁的磁化方向或取向相对于靶面倾斜(例如，±45°)，日本特开平4-235277号还记载了如下情况：通过该磁装置，在靶正上面的从中心到外周的范围内，在靶面能得到水平方向的磁通密度分量显示双峰特性、且中心与外周之间的垂直方向的磁通密度分量的斜度大致成为零那样的磁通密度分布，从而能够使靶的腐蚀区域均匀并提高靶的利用效率。

在日本特开平4-235277号中，作为将各磁铁的磁化方向或取向构成为相对于靶面倾斜的具体的方法之一，记载了如下的结构，即，将中央磁铁和外周磁铁以磁化方向与靶面平行的方式设置，且在中央磁铁和外周磁铁之间，以与所述中央磁铁和外周磁铁分离的方式配置环状的中间磁铁。该结构通过使环状的中间磁铁分离，想要将中央及外周的各永久磁铁的从N极朝向S极的描绘小圈的磁力线也积极地利用于靶上的漏磁场。然而，这样的中央磁铁、外周磁铁及中间磁铁相互分离配置的结构产生各磁铁的磁力线彼此相互抵消的部分，因此存在磁场产生的效率降低的问题。而且，在该方法中，由于仅通过永久磁铁构成，因此磁效率(导磁率)降低，为了得到高磁通密度而要求必要以上的永久磁铁体积，从而造成装置的大型化。

发明内容

【发明要解决的课题】