[发明专利]溅射阴极、溅射设备、控制设备、成膜方法及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具体用于磁控管溅射设备的溅射阴极、设置有该溅射阴极的溅射设备、成膜方法及电子器件的制造方法。 

背景技术

以往，作为溅射设备的溅射阴极，已经提出了各种类型的溅射阴极结构。在这些结构中，基于磁控管的溅射阴极具有高沉积率，并因此在产业上最为常用。 

以往，已经有各种类型的基于磁控管的阴极。当前，在具有基于磁控管的溅射阴极的溅射设备中，配备了设置有平面状靶材的平面磁控管阴极的溅射设备在产业上最为有用。 

设置有平面状靶材的溅射设备主要用于制造半导体和电子元件等电子器件。在其它电子器件中，在液晶显示(LCD)面板和太阳能电池的制造中，使用设置有矩形的基于磁控管的溅射阴极的溅射设备以形成电极和互连。近年来，随着LCD面板和太阳能电池的尺寸的增加，对溅射设备在大面积基板上沉积薄膜的需求逐渐增加。 

例如，作为包括多层膜的电子器件的例子，有由常用的化合物半导体形成的薄膜太阳能电池。 

作为太阳能电池的基本结构的例子，有如下结构：将用作为背电极(正电极)的Mo电极层成膜在SLG(soda-lime glass，钠钙玻璃)基板上，在Mo电极层上沉积光吸收层，并且通过由ZnS、CdS等制成的缓冲层在光吸收层上沉积由ZnO:Al等制成并意图用作为负电极的透明电极层。通过使用基于磁控管的阴极的溅射来分别沉积这些层。 

通常，将一个或多个平面矩形磁体单元用于设置了具有平面矩形形状的靶材的平面磁控管阴极。通过在由软磁性物质制成的磁轭上布置意图用作为中心磁极的棒状磁体和围绕该棒状磁体的周边磁极来配置矩形磁体单元。使中心磁极的磁性和周边磁极的磁性相互相反。 

日本特开平8-199354公开了一种用以在大面积基板上形成薄膜的技术。日本特开平8-199354公开了一种阴极的结构：使用了多个矩形磁体单元从而能够独立地调整各个磁体单元之间的间距，并且在各磁体单元沿其长边方向(纵向)的两端设置使得能够调整靶材与磁体表面之间的距离的机构。 

如从上面给出的说明可见，在使用设置有磁体单元的阴极的成膜中，能够在磁体单元的纵向上将等离子体的密度分布均匀化。因此，在日本特开平8-199354中说明的方法相当有效。然而，为了进一步改善膜厚度分布，即使是上述这种有效结构也遗留有待解决的问题。 

特别是在日本特开平8-199354中示出的结构中，仅在各磁体单元沿其长边方向(纵向)的两端设置使得能够调整靶材与磁体表面之间的距离的机构。因此，在磁体单元的长边方向上调整膜厚度分布的唯一方法是使磁体倾斜。因此，存在如下待解决的问题：对包括膜厚度分布的调整在内的成膜自由度施加了限制。 

另一个问题是用于使各磁体单元进行滑动运动的驱动系统和用于调整靶材与磁体表面之间的距离的机构相互一体化。因此，用于驱动磁体单元的机构变得复杂。因此，该结构存在包括维护工作困难等的问题在内的待解决的问题。 

又一个问题是在日本特开平8-199354中说明的结构中，用于使各磁体单元进行往复运动的驱动系统和用于调整靶材与磁 体表面之间的距离的机构被布置在大气侧。尽管通过用于支撑靶材的背板将作为真空侧的溅射室的内部和大气侧相互隔开，但是当对溅射室抽真空时，对背板施加了高压。因此，随着作为待成膜对象的基板的尺寸的增加，靶材和背板的尺寸也增加，使得由相对大气压力的压力差所导致的靶材和背板的弯曲量增加。结果，由于靶材上的磁场分布的不均匀性，膜厚度分布可能变得不均匀。 

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种使得能够增加相对于靶材和磁体单元之间的距离的位置调整自由度的溅射阴极以及设置有该溅射阴极的溅射设备。 

本发明的另一个目的是提供一种使得能够缩短调整靶材和磁体单元之间的距离所需要的时间的溅射阴极以及设置有该溅射阴极的溅射设备。 

本发明的又一个目的是提供一种成膜方法和电子器件的制造方法，该成膜方法和电子器件的制造方法使用设置有根据本发明的溅射阴极的溅射设备，由此即使在成膜的开始和结束之间在中途改变溅射条件，也不会增加膜厚度分布的变化。 

本发明的第一方面是一种溅射阴极，其包括布置在与用于支撑靶材的表面相对的位置处的多个磁体单元，各所述磁体单元具有：所述磁体单元的磁体；距离调整机构，用于调整从所述磁体到所述表面的距离；以及往复运动机构，用于使所述磁体平行于所述表面往复运动，其中，所述磁体单元沿不同于所述往复运动的方向的预定方向布置。