(57)【要約】【課題】製作条件が明確で、ターゲットの使用効率を上げることが可能となるマグネトロンスパッタ装置用カソードを提供する。【解決手段】ターゲット材２ならびに該ターゲット材２を背面側から支持するバッキングプレート３からなるターゲット１と、前記バッキングプレート３の背面側に配設されて、前記ターゲット材２の表面に磁界を形成する磁気回路５とを具備したマグネトロンスパッタ装置用カソードにおいて、前記ターゲット材２の表面における磁界分布の中でターゲット１に垂直な成分が０になる領域に正対する前記バッキングプレート３の位置にのみ、軟磁性体からなる磁界制御部材４を配設する。【選択図】        図１
2005008918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット材ならびに該ターゲット材を背面側から支持するバッキングプレートからなるターゲットと、前記バッキングプレートの背面側に配設されて、前記ターゲット材の表面に磁界を形成する磁気回路とを具備したマグネトロンスパッタ装置用カソードにおいて、
前記ターゲット材の表面における磁界分布の中でターゲットに垂直な成分が０になる領域に正対する前記バッキングプレートの位置にのみ、前記領域での磁界強度を低減させる軟磁性体からなる磁界制御部材を配設したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置用カソード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ、ＯＬＤＥ、太陽電池などにおける透明電極膜をスパッタリング法で形成する工程などで使用されるマグネトロンスパッタ装置用カソードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば液晶ディスプレイ用の透明基板上に透明電極膜を形成する手段として、ターゲット表面側に漏洩する磁界により高密度プラズマを形成してスパッタリングを行うマグネトロンスパッタ装置用カソードが知られている。
このようなカソードは、一般に、図１０に示すように、ターゲット材１２ならびに該ターゲット材１２を背面から支持するバッキングプレート１３からなるターゲット１１と、前記バッキングプレート１３の背面側に配設されて、前記ターゲット材の表面に磁界を形成する磁気回路１４とを備えた構造となっている。
【０００３】
上記構成において、被成膜用基板（図示せず）主面に前記ターゲット材１２を対向させ、これらの配設空間を真空下としてＡｒガスを導入した状態で、前記ターゲット１１に電圧を印加すると、該ターゲット材１２から放出された電子によりＡｒガスがイオン化し、このイオン化されたＡｒガスがターゲット材１２の表面に衝突してエロージョン２０が進行されつつ、ターゲット物質がたたき出され、たたき出されたターゲット物質が前記基板主面に堆積することにより薄膜が形成される。この時、電子は、ターゲット材１２の表面へ漏洩する磁界２１が電界と直交する領域に集中し、高密度プラズマが生成され、これによって基板主面に対する成膜が高速で行われる。
【０００４】
このような従来のマグネトロンスパッタ装置用カソードにおけるターゲット材１２の表面の磁界分布は、図１１のグラフで示される。
図１１は、従来のカソードの中心から右半分の領域を対象にしており、ターゲット材１２の表面の磁束密度を、ターゲット１１に平行な成分（図１１の実線で示す）と垂直な成分（図１１の破線で示す）に分けて測定した結果である。
ところが、このようなマグネトロンスパッタ装置用カソードの構成では、高速での成膜が可能であるという利点があるものの、ターゲット材１２の表面の一部のみが集中してスパッタされるので、エロージョン２０の断面形状が図１２に示すように、最深部２０ａが傾斜のきついＶ字形状となる傾向があり、したがって、ターゲット材１２の使用効率が極めて小さいという問題があった。
【０００５】
この問題を解消するため、ターゲットの背面側に配設される磁気回路における各磁極および磁極間にそれぞれ対応して前記バッキングプレートに磁性板を設け、該バッキングプレートにおける前記磁極間に対応する部位に複数の空隙もしくは高磁気抵抗部を形成して、ターゲット材の表面側の平行磁界の強い部分を広げさせるようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特公平３−６２７８９号公報（第３頁、第１図、第６図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記提案のカソードでは、ターゲット材表面に形成されるエロージョンの断面形状が比較的均一化される効果は得られるものの、前記磁極間に対応する部位に複数の空隙（高磁気抵抗部）を形成するための複数の磁性板の配置位置が不明確であり、この磁性板の配設位置を厳密に設定しない限り、前述した平行磁界の強い部分を広げて、エロージョンの断面形状を所望形状に変えられず、したがってターゲット材の使用効率が高められる保証はない。
【０００８】
本発明は、このような事情に照らし、製作上の設定条件が明確であり、ターゲットの使用効率を確実に高めることができるマグネトロンスパッタ装置用カソードを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、マグネトロンスパッタ装置用カソードについて鋭意検討した結果、ターゲット材表面における磁界分布の中でターゲットに垂直な成分が０になる領域に正対する位置に限って、ターゲット材のバッキングプレートに軟磁性体からなる磁界制御部材を配設することにより、エロージョンの最深部での局部的な進行を抑制できることを知見し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明は、ターゲット材ならびに該ターゲット材を背面側から支持するバッキングプレートからなるターゲットと、前記バッキングプレートの背面側に配設されて、前記ターゲット材の表面に磁界を形成する磁気回路とを具備したマグネトロンスパッタ装置用カソードにおいて、前記ターゲット材の表面における磁界分布の中でターゲットに垂直な成分が０になる領域に正対する前記バッキングプレートの位置にのみ、前記領域での磁界強度を低減させる軟磁性体からなる磁界制御部材を配設したことを特徴するマグネトロンスパッタ装置用カソードに係るものである。
【００１１】
このマグネトロンスパッタ装置用カソードでは、ターゲット材の表面における磁界分布の中でターゲットに垂直な成分が０になる領域に正対する位置で前記バッキングプレートに設けた軟磁性体からなる磁界制御部材により、ターゲット材の表面における前記領域での磁界強度が低減される。これにより、スパッタリングによってターゲット材の表面に形成されるエロージョンの最深部の進行が抑制されてスパッタされる領域が広がり、ターゲット材の使用効率が高められる。
とくに、前記軟磁性体からなる磁界制御部材のバッキングプレートへの配置位置が前記垂直な成分が０になる領域に正対する位置に限定して明確になっているので、前記エロージョン形状を所望形状にさせて、ターゲット材の使用効率の向上が確実に保証される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参考にして説明する。
図１は、本発明のマグネトロンスパッタ装置用カソードの一例を示す正面断面図である。
図１において、マグネトロンスパッタ装置用カソードは、ターゲット材２ならびに該ターゲット材２を背面側から支持するバッキングプレート３とからなるターゲット１と、前記バッキングプレート３の背面側に配設されて、前記ターゲット材１の表面に磁界を形成する磁気回路５とを備えて入る。
【００１３】
前記バッキングプレート３には、前記ターゲット材２の表面における磁界分布の中でターゲット１に垂直な成分が０になる領域に正対する位置にのみ、軟磁性体材料からなる磁界制御部材４が配置されている。
この磁界制御部材４は、スパッタリングによって前記ターゲット材２の表面に形成されるエロージョン８の最深部の進行を抑制させるために、該ターゲット材表面に漏洩する前記領域での磁界強度を低下させるように機能する。
ここで、磁界制御部材４を構成する軟磁性体材料としては、特に限定されるものではないが、純鉄、パーマロイ、ケイ素鉄、ステンレス鋼などを用いることができる。
【００１４】
この種のカソードにおける磁界分布は、一般に、ターゲット１に垂直な磁界成分が該ターゲット１の中心から約４０ｍｍの位置にある。
そこで、前記磁界制御部材４の配設構造は、図２に示すように、ターゲット１の中心から４０ｍｍの位置を中心として、磁界制御部材４として幅が２０ｍｍ、厚さが２ｍｍのＳＵＳ４３０系ステンレス鋼からなる板状体を前記バッキングプレート３に埋設してある。
【００１５】
具体的には、パッキングプレート３に形成した凹所３ａに前記磁界制御部材４を嵌入し、この磁界制御部材４に非磁性体部材７を重ねた状態で、非磁性体からなるビス９により前記非磁性体部材７を介して磁界制御部材４を凹所３ａの底面に締め付け固定してある。
勿論、前記磁界制御部材４の取り付け構造は、上記構成に限定されるものではなく、図３に示すように、バッキングプレート３の表面または裏面に前記磁界制御部材４をねじ止め、あるいは接着などにより固定したものであってもよい。
【００１６】
この磁界制御部材４の高さ方向の位置、すなわち、ターゲット材２との間隔については、特に規定されるものではなく、前記磁界分布の中でターゲット１に垂直な成分が０になる領域に正対する位置に限ってあればよいが、配置位置がターゲット材２に近い位置程、該ターゲット材２の表面の漏洩磁界分布に影響が大きくなり、より効果的である。
前記磁界制御部材４は、図６に示すような円形のカソードでは、バッキングプレート３の中心周りに円形状に配置され、図７に示す矩形のカソードでは、バッキングプレート３の中心周り矩形状に配置される。
【００１７】
上記構成において、成膜される基板主面に対向する前記ターゲット材２の配設空間を真空下に設定し、この空間にＡｒガスを導入する。この状態で前記ターゲット１に電圧を印加すると、該ターゲット材２から放出された電子によりＡｒガスがイオン化される。このイオン化されたＡｒガスがターゲット材２に衝突してエロージョン８が形成されつつターゲット物質がたたき出され、たたき出されたターゲット物質が前記基板主面に堆積することにより薄膜が形成される。この時、電子は、ターゲット材２の表面へ漏洩する磁界が電界と直交する領域に集中し、高密度プラズマが生成され、これによって成膜が高速で行われる。
【００１８】
ここで、前記ターゲット材２表面における磁界分布の中でターゲット１に垂直な成分が０になる領域に正対する位置に、バッキングプレート３に軟磁性体からなる磁界制御部材４を配設したので、エロージョン８の最深部での局部的な進行が抑制される。このため、ターゲット材２におけるスパッタされる領域（幅）が広がり、その分、エロージョン８の局所的進行が抑制され、結果、ターゲット材２の使用効率が向上する。
しかも  この場合、前記磁界制御部材４を、前記バッキングプレート３において、前記ターゲット材２表面における磁界分布の中でターゲット１に垂直な成分が０になる領域に正対する位置に特定したことから、磁界制御部材４の配設位置が明確になる。つまり、製造上の条件設定が的確になされ、前記エロージョンの所望の断面形状が得られ、もって前記ターゲット材２の使用効率の向上を確実に保証することができる。
【００１９】
【実施例】
つぎに、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例のみに限定されるものではない。
なお、以下で説明するターゲット材の表面の磁束密度分布の測定結果については、ターゲットの中心から片側のみであり、該ターゲットに水平な成分（実線で示す）と垂直な成分（破線で示す）に分けてグラフ表示してある。
【００２０】
実施例１
前記実施形態で示した幅が２０ｍｍ、厚さが２ｍｍのＳＵＳ４３０系ステンレス鋼からなる磁界制御部材４を、前記ターゲット１の中心から４０ｍｍの位置、すなわち、ターゲット材２の表面における磁界分布の中でターゲット１に垂直な成分が０になる中心から４０ｍｍの位置に正対する位置で、前記バッキングプレート３に埋設して、図１に示す実施形態の構成によるマグネトロンスパッタ装置用カソードを製作した。
【００２１】
このマグネトロンスパッタ装置用カソードにおけるターゲット材２の表面の磁束密度分布を測定したところ、図４に示すように、平行成分の強い領域と、垂直成分が０に近い領域の双方が拡大した。
製作したカソードを使用し、ターゲット材２をスパッタリングして、断面形状からターゲット材２の使用効率を評価した。
この実施例では、ターゲット材２をスパッタリングした結果、エロージョン８は、図５に示すような断面形状となった。つまり、従来のエロージョンの断面形状に比べて最深部８ａが浅く、全体がなだらかな形状になり、エロージョン８の幅も拡大した。ターゲット材２の使用効率は、３５％と高いものとなった。
【００２２】
比較例１
図１１で示した磁界分布を有する従来のマグネトロンスパッタ装置用カソードに対して、前記幅が２０ｍｍ、厚さが２ｍｍのＳＵＳ４３０系ステンレス鋼からなる磁界制御部材４を、前記ターゲット１１の中心から２５ｍｍの位置、すなわち、ターゲット材１２表面における磁界分布の中でターゲット１１に垂直な成分が０になる中心から４０ｍｍの位置に正対しない位置を中心にしてバッキングプレート１３に埋設した。
【００２３】
このようなカソードを用いて、スパッタリングを行い、ターゲット材１２の表面の磁界分布とスパッタリング後のエロージョン２０の断面形状を測定した。
磁界分布は、図８に示すように、中心から２０ｍｍ付近の平行成分が大きく減少した。また、得られたエロージョン２０は、図９に示すような断面形状となり、最深部２０ａ付近が急峻な略Ｖ字状になり、エロージョン幅も縮小した。ターゲット材１２の使用効率は１８％と低いものであった。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、バッキングプレートにおいて、ターゲット材の表面における磁界分布の中でターゲットに垂直な成分が０になる領域に正対する位置にのみ、軟磁性体からなる磁界制御部材を配設した構成であるから、スパッタリングによってターゲット材の表面に形成されるエロージョンの最深部の進行を抑制でき、スパッタされる領域が広がり、ターゲット材の使用効率を向上でき、とくに、前記軟磁性体のバッキングプレートへの配置位置を特定して明確になったことから、所期の目的達成を確実に保証できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるマグネトロンスパッタ装置用カソードを示す正面断面図である。
【図２】磁界制御部材の取り付け構造の一例を示す断面図である。
【図３】磁界制御部材の取り付け構造の他の例を示す断面図である。
【図４】同じくマグネトロンスパッタ装置用カソードのターゲット材表面における磁界分布を示すグラフである。
【図５】同じくマグネトロンスパッタ装置用カソードを用いてスパッタリングを行った時にターゲット材表面に形成されたエロージョンの断面形状を示す図である。
【図６】本発明のマグネトロンスパッタ装置用カソードの円形カソードへの適用形態を示す一部破断斜視図である。
【図７】本発明のマグネトロンスパッタ装置用カソードの矩形カソードへの適用形態を示す一部破断斜視図である。
【図８】比較例１におけるマグネトロンスパッタ装置用カソードのターゲット材表面における磁界分布を示すグラフである。
【図９】同じく比較例１におけるマグネトロンスパッタ装置用カソードを用いてスパッタリングを行った時にターゲット材表面に形成されたエロージョンの断面形状を示す図である。
【図１０】従来のマグネトロンスパッタ装置用カソードを示す正面断面図である。
【図１１】従来のマグネトロンスパッタ装置用カソードのターゲット材表面における磁界分布を示すグラフである。
【図１２】従来のマグネトロンスパッタ装置用カソードを用いてスパッタリングを行った時にターゲット材表面に形成されたエロージョンの断面形状を示す図である。
【符号の説明】
１  ターゲット
２  ターゲット材
３  バッキングプレート
４  磁界制御部材
５  磁気回路
【図１】
2005008918.tif 000003
【図２】
2005008918.tif 000004
【図３】
2005008918.tif 000005
【図４】
2005008918.tif 000006
【図５】
2005008918.tif 000007
【図６】
2005008918.tif 000008
【図７】
2005008918.tif 000009
【図８】
2005008918.tif 000010
【図９】
2005008918.tif 000011
【図１０】
2005008918.tif 000012
【図１１】
2005008918.tif 000013
【図１２】
2005008918.tif 000014