(57)【要約】【課題】複数本の回転マグネット同士での互いの吸引力と反発力による回転軸の歪を防止する。【解決手段】チャンバー４１とカソードプレート４７は絶縁板４８で結合されて、真空を維持するスパッタ処理容器を形成している。このスパッタ処理容器の外側に回転マグネット１３を配置する。この回転マグネット１３は、ドライベアリング３１で保持され、ドライベアリング３１は軸受けブロック３２で基台（ベースプレート）４９に固定されている。また、回転軸（シャフト）２２もベアリング２３で保持され、ベアリング２３は軸受けブロック３２で基台（ベースプレート）４９に固定されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転マグネット式スパッタ装置であって、回転マグネットが、その回転軸の両端を含んで３ヶ所以上において、基台に固定した回転マグネット支持部材で回転自在に支えられた構造を有する回転マグネット式スパッタ装置
【請求項２】
前記回転マグネット支持部材の外周が、非磁性体材料によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転マグネット式スパッタ装置
【請求項３】
前記回転マグネット支持部材が、ドライベアリングであることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転マグネット式スパッタ装置
【請求項４】
前記回転マグネットは、スパッタ処理容器の外側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の回転マグネット式スパッタ装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、液晶表示パネルに用いるガラス基板に皮膜を形成する回転マグネット式スパッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スパッタ装置において、皮膜材料としてのターゲットを安定して効率よくスパッタするために、ターゲット上でプラズマの電子ドリフト軌道を電磁場（Ｅ×Ｂ）により形成することが必要である。従来では、複数の閉ループを形成したり、ターゲットの長手方向に細長い閉ループを作成したりして、磁場を移動させる方式をとる装置が提案され、実用化されている。
【０００３】
このような、ターゲット上の磁場をマグネットの回転により移動させる機構をもつスパッタ装置自体は、下記特許文献１ないし３に記載されている。また、下記特許文献４には、成膜装置の外部に磁石を配置して、基板表面にターゲット（Ｃｕ）を均一に成膜させるものが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−３０９８６７号公報
【特許文献２】特許第３５６６３２７号公報
【特許文献３】特開２００２−１７５８６７号公報
【特許文献４】特開２００１−２２０６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液晶パネルの大面積プロセスになればなるほど、回転マグネットの軸が長くなり、隣同士の磁場の吸引反発力による軸の曲がりを防ぐ工夫が必要になる。このように、回転機構を備えたマグネットを数本並べると、互いの磁場の影響で吸引力と反発力が発生し、十分な機械的強度がなければ磁石の力に負けて組み立てることも難しかった。また、組み立てたとしても、マグネットが回転した場合、補足電子の起動に歪みが発生し、設計したとおりにターゲットにエロージョンエリア（浸食領域）が形成できず、電子の噴出し等のトラブルが発生した。したがって、マグネットが回転するための機構には強度が要求され、実際のマグネット配置は困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明は、回転マグネット機構において、磁石の吸引力と反発力でマグネットが曲がらないように、回転マグネットを支えるドライベアリングを使用した構造を複数設けた。ターゲット表面で必要な磁場強度を得るようにマグネットを配置して、組み立てやすい構造とした。
【０００６】
すわわち、本発明では、回転マグネットは、３箇所以上の位置で基台（ベースプレート）に固定した回転マグネット支持部材で回転自在に支えられた構造を有する。この構造を実現するために、支持部材にドライベアリングを使用した。ドライベアリングとは、潤滑剤が全くない乾燥状態で使用される軸受で、機器構造の簡略化及びメンテナンスフリーを特徴としている。また、潤滑剤が全く使用されていないため、潤滑剤による汚染を防ぐことができる。
【発明の効果】
【０００７】
以上、本発明によると、回転マグネットをドライベアリングで固定化することにより、回転による歪みがなくなり、ターゲット上の電子軌道が安定した。また、マグネットを組み立てる際の作業性が向上し、安全性が確保できる。本発明は、特に大面積プロセスで重要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず、成膜の均一性を確保するために、成膜範囲と同様な大きさの電子軌道をターゲット上に形成させる必要がある。そのために、電子軌道に作用する磁場を最適化するマグネットの配置を決める。具体的には、ターゲット表面上で、マグネトロン放電するために必要な磁場の強度を、垂直成分０Ｇａｕｓｓの位置で、水平成分が２００Ｇａｕｓｓ以上になるように、マグネットを配置する。
【００１０】
図１（ａ）は、このようなマグネットの最適位置をシミュレーションしたマグネット配置図であり、また、図１（ｂ）は、このときの電子軌道図である。図１（ａ）において、ターゲット１１に近接して、その周辺に固定マグネット１２を配置し、この固定マグネット１２に取り囲まれるように回転マグネット１３を配置する。また、図１（ｂ）において、これらのマグネットにより形成された電子軌道１４がターゲット１１上で移動する。
【００１１】
このように、シミュレーションしたマグネットの配置において、回転マグネット１３の両端だけで支える構造とすると、回転マグネット１３の中心部で隣接する回転マグネット１３同士の引力と斥力で５ｍｍ以上歪むことがわかった。
【００１２】
図２は、同図中に矢印で示した歪みを表す模式図であって、２１は回転マグネットを収納するマグネットケース、２２は回転マグネットの回転軸、２３は回転軸の両端に設けられたベアリング、２４はベアリングを保持する保持ブロックである。なお、同図中右側に示すマグネットユニットは、図３に対応するように、保持ブロック２４が省略してある。
【００１３】
図２において、回転マグネットを収納するケース２１が回転したときに、回転マグネットによる磁場の引力と斥力で、回転軸２２が曲がらないように、マグネットケース２１や回転軸２２の強度を高めると、隣り合うケース２１間の距離よりも大きな寸法のマグネットケースや回転軸が必要となる。
【００１４】
そこで、このように大きな寸法のマグネットケースや回転軸を使用すると、ターゲット上の磁場強度が、垂直成分０Ｇａｕｓｓの位置で、水平成分が１００Ｇａｕｓｓ以下となり、マグネトロン放電ができなくなってしまい、現実に製作することは困難である。
【００１５】
図３（ａ）は、本発明に用いるマグネットユニットの構成図、図３（ｂ）はその断面図である。図３（ａ）において、図２に矢印で示す歪みを少なくするため、回転マグネット１３を収納するケース２１を４ヶ所の回転マグネット支持部材（ドライベアリング）３１で回転自在に支える構造とした。これにより、回転軸２２の両端を支えるベアリング２３も含めて、回転マグネット１３を支えるための力を分散し、均等にすることができる。図３（ｂ）において、ドライベアリング３１の外周は、非磁性体材料によって構成され、その回転部は、回転マグネット１３を収納したケース２１が挿入されている。なお、ベアリング２３と３１は軸受けブロック３２で支えられている。
【００１６】
以上説明したように、本発明では、回転させるマグネットを、複数のドライベアリングを用いて、支持することにより、マグネットを収納するケースや回転軸の寸法を小さくしても、力が分散して、強度が保てるようになる。したがって、シミュレーションしたマグネット配置が可能となり、マグネットの歪みも少なくなり、安定放電につながる。
【００１７】
回転マグネットとしては、ターゲット表面上で磁場強度が、垂直成分０Ｇａｕｓｓの位置で、水平成分が２００〜３００Ｇａｕｓｓとなるものを使用し、ターゲット表面から回転マグネットまでの距離を６５ｍｍとした。
【００１８】
また、ターゲットのサイズを１０００×１１２０ｍｍとし、成膜の均一性を考えてマグネットの配置を図１に示すようにシミュレーションした。マグネットは、ネオジウム系のマグネットを使用し、厚さ３ｍｍのステンレス製のケースに入れた。
【００１９】
図４は、回転マグネットとドライベアリングの支え構造を用いた回転マグネット式スパッタ装置の概観図である。図４において、チャンバー４１内には、基板４２とこの基板にプラズマ４３を介して成膜を行うターゲット４４が配置されている。ターゲット４４は冷却水路４５が設けられたバッキングプレート４６上に載置される。バッキングプレート４６の下にはカソードプレート４７が設けられ、このカソードプレート４７とチャンバー４１は絶縁板４８で結合されて、真空を維持するスパッタ処理容器を形成している。
【００２０】
このスパッタ処理容器の外側に回転マグネット１３を配置する。この回転マグネット１３は、図３に示すように、ドライベアリング３１で保持され、ドライベアリング３１は軸受けブロック３２で基台（ベースプレート）４９に固定されている。また、回転軸（シャフト）２２もベアリング２３で保持され、ベアリング２３は軸受けブロック３２で基台（ベースプレート）４９に固定されている。
【００２１】
図５は、図４に示す回転マグネット式スパッタ装置において、ターゲットサイズ１０００×１１２０ｍｍの銀ターゲットと、基板サイズ７５０×９１０ｍｍのガラス基板を用い、基板とターゲットの距離１１０ｍｍで成膜したときの膜厚分布図である。この膜厚の均一性は±９．７％である。なお、一般的な膜厚の均一性は±１０％である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】マグネット配置図及び電子軌道図
【図２】歪みを表す模式図
【図３】マグネットユニットの構成図及び断面図
【図４】本発明に係る回転マグネット式スパッタ装置の概観図
【図５】膜厚分布図
【符号の説明】
【００２３】
１１…ターゲット、１２…固定マグネット、１３…回転マグネット、１４…電子軌道、２１…マグネットケース、２２…回転軸、２３…ベアリング、２４…保持ブロック、３１…回転マグネット支持部材（ドライベアリング）、３２…軸受けブロック、４１…チャンバー、４２…基板（ガラス基板）、４３…プラズマ、４４…ターゲット、４５…冷却水路、４６…バッキングプレート、４７…カソードプレート、４８…絶縁板、４９…基台（ベースプレート）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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