本发明涉及具备磁路的阴极装置以及具备阴极装置的溅射装置。
背景技术：
阴极装置所具备的磁路位于相对于靶而言与成膜空间侧相反的一侧，在成膜空间形成漏磁场。在漏磁场中沿着靶的表面的水平磁场在靶的表面附近使等离子体的密度提高来使溅镀效率提高。另一方面，形成腐蚀部的位置限于与水平磁场对置的位置、且靶表面中的局部。并且，在靶表面中，腐蚀部集中于局部意味着靶的局部被大幅削减，也是缩短靶的寿命的主要原因。因此，在具备磁路的溅射装置中，采用使磁路旋转的技术(例如，参照专利文献1、2、3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-166346号公报
专利文献2：日本特开2011-214067号公报
专利文献3：日本特开2001-247956号公报
技术实现要素：
发明所要解决的课题
但是，在使水平磁场旋转的技术中，越是靠近旋转中心的部位，水平磁场越在靶表面上停滞，因此其结果导致腐蚀部在靶表面集中于局部。另外，如果水平磁场的强度在水平磁场旋转的整个期间中是恒定的，则上述的问题更加显著。因此，在具备磁路的阴极装置中，依然强烈希望抑制腐蚀部集中于局部。
本发明的目的在于，提供能够抑制腐蚀部集中于局部的阴极装置以及溅射装置。
用于解决课题的手段
一实施方式的阴极装置，具备：旋转板，在该旋转板固定有磁路；旋转机构，该旋转机构接受电机的动力，使所述旋转板绕旋转轴旋转；直线运动型并行连杆机构，具备：末端执行器，该末端执行器将所述旋转轴支承为能够旋转；六根连杆，所述连杆各自的前端与所述末端执行器连接，六根所述连杆从所述末端执行器以放射状延伸；以及三个直线运动机构，所述直线运动机构分别接受直线运动致动器的动力，使相邻的两根所述连杆的基端沿着一方向移动；以及控制部，对所述旋转轴基于各直线运动致动器的协调动作的位置变更以及所述旋转轴基于所述电机动作的旋转进行控制。
根据上述阴极装置，能够以6自由度变更旋转轴的位置、即磁路的位置，因此能够抑制腐蚀部在靶表面集中于局部。另外，由于承担磁路旋转的旋转轴承担磁路位置的变更，因此磁路的旋转与磁路位置的变更难以彼此产生干扰。
优选，上述阴极装置还具备倾斜机构，该倾斜机构使所述直线运动型并行连杆机构自身与所述旋转板一起相对于靶倾斜。根据该阴极装置，直线运动型并行连杆机构自身能够相对于靶倾斜，因此容易扩展旋转轴可取的姿势范围。
优选，上述阴极装置还具备单个筒体，该单个筒体通过沿所述一方向延伸的筒面来支承各直线运动机构。根据该阴极装置，通过单个筒体来维持各直线运动机构的姿势，因此能够抑制在直线运动机构的协调动作产生失谐的情况。其结果，能够提高基于各直线运动致动器的协调动作的再现性，进而能够提高磁路位置的再现性。
优选，在上述阴极装置中，所述筒体具备凸缘部，该凸缘部在所述筒体中的所述一方向的两端向径向外侧扩展。根据该阴极装置，由于位于筒体两端的凸缘部提高筒体的刚性，因此进一步提高使磁路位置的再现性提高的上述效果。
优选，在上述阴极装置中，各直线运动机构位于所述筒体的外周面，所述筒体具备在径向上贯通所述筒体、沿所述一方向延伸并且供各连杆从所述筒体的内部向外部穿过的孔。根据该阴极装置，由于直线运动机构位于筒体的外周面，因此筒体的内部空间能够利用于配置直线运动机构以外的部件。
优选，在上述阴极装置中，所述筒体还具备在径向上贯通所述筒体并且供所述旋转机构从所述筒体的内部向外部穿过的孔。根据该阴极装置，由于旋转机构穿过筒体配置，因此可以从旋转机构减轻用于将旋转机构全体收纳在筒体内的构造上的限制。
优选，在上述阴极装置中，所述控制部一边改变所述旋转轴的位置一边使所述旋转轴旋转。根据该阴极装置，能够缩短磁路形成的水平磁场持续停留在靶表面中的一部分的期间。因此，能够进一步抑制腐蚀部在靶表面集中于局部。
一实施方式的溅射装置为具备真空室以及搭载于真空室的阴极装置的溅射装置，其中，所述阴极装置为上述阴极装置。
附图说明
图1是示出溅射装置的第1实施方式中的装置的概略结构的结构图。
图2是示出第1实施方式的阴极装置中的连杆的配置的俯视图。
图3是示出第1实施方式的阴极装置中的筒体内的结构的立体图。
图4是示出第1实施方式的阴极装置中的筒体的外观构造的侧视图。
图5是示出第1实施方式的阴极装置进行的动作的作用图。
图6是示出第1实施方式的阴极装置进行的动作的作用图。
图7是示出第1实施方式的阴极装置进行的动作的作用图。
图8是示出第1实施方式的阴极装置进行的动作的作用图。
图9是示出溅射装置的第2实施方式中的装置的概略结构的结构图。
图10是示出溅射装置的第3实施方式中的装置的概略结构的结构图。
图11是示出第3实施方式的阴极装置进行的动作的作用图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下，参照图1至图8对阴极装置以及溅射装置的第1实施方式进行说明。另外，在图1中，为了便于示出阴极装置所具备的连杆和旋转机构，用虚线示出阴极装置所具备的筒体。
如图1所示，溅射装置具备真空室10以及阴极装置20。真空室10收纳靶10t。在真空室10中，在与靶10t的表面对置的位置收纳作为成膜对象的基板10s。
阴极装置20具备旋转机构21、直线运动型并行连杆机构、旋转板26、筒体29以及控制部30。旋转机构21、直线运动型并行连杆机构以及旋转板26位于靶10t的背面上方。筒体29具备下侧凸缘部29a和构成凸缘部的顶板部29b，且位于旋转板26的上方。筒体29的内部收纳旋转机构21。
旋转机构21旋转的对象为旋转板26。旋转板26位于靶10t的上方。位于旋转板26与靶10t之间的磁路27固定于旋转板26。磁路27在靶10t的表面形成漏磁场b。
旋转机构21具备电机21m、传递机构21b以及旋转轴25。旋转轴25将传递机构21b的输出轴与旋转板26连结。传递机构21b将电机21m的动力传递给旋转轴25。电机21m通过基于传递机构21b的动力传递，使旋转板26以旋转轴25为中心进行旋转，使磁路27与旋转板26一起旋转。旋转的磁路27使漏磁场b以旋转轴25为中心旋转。
[直线运动型并行连杆机构]
如图1～图3所示，直线运动型并行连杆机构具备三根直线运动机构22、六根连杆23以及末端执行器24。末端执行器24经由轴承将旋转轴25支承为能够旋转。当末端执行器24沿上下方向进行直线运动时，旋转轴25与末端执行器24一起沿上下方向进行直线运动。当末端执行器24沿水平方向移动时，旋转轴25与末端执行器24一起沿水平方向移动。当末端执行器24倾动时，旋转轴25与末端执行器24一起倾动。即，旋转轴25绕旋转中心旋转，并且与末端执行器24连动。并且，旋转轴25的位置追随末端执行器24的位置。另外，旋转轴25的位置包含旋转轴25中的各部分的位置，旋转轴25的位置的变更包含旋转轴25的各部分的位置分别改变的姿势的变更。末端执行器24的位置也同样包含末端执行器24中的各部分的位置，末端执行器24的位置的变更包含末端执行器24的各部分的位置分别改变的姿势的变更。
各连杆23的前端经由球面关节分别与末端执行器24连接。各连杆23从末端执行器24以放射状延伸(参照图2)。各连杆23的基端经由球面关节分别与任意一个直线运动机构22连接。六根连杆23构成由彼此相邻的两根连杆23构成的三个连杆组。构成单个连杆组的两根连杆23与单个直线运动机构22连接。末端执行器24的位置通过直线运动机构22的驱动而以6自由度变化。
各直线运动机构22具备直线运动致动器22m、直线运动引导件22a以及滑块22s。直线运动引导件22a沿铅锤方向延伸，将滑块22s移动的方向限制于铅锤方向。滑块22s经由球面关节与两根连杆23的基端连接。各直线运动机构22将直线运动致动器22m的旋转转换为滑块22s在铅锤方向的直线运动。滑块22s接受直线运动致动器22m的动力，使各连杆23的基端在铅锤方向移动。即，各直线运动机构22接受直线运动致动器22m的动力，使相邻的两根连杆23(一个连杆组)的基端沿着一方向移动。另外，关于一方向，在本例中为铅锤方向，被定义为与靶10t的表面正交的方向。
控制部30具备中央运算处理装置(cpu)以及各种存储器，不限于将各种处理全部通过软件来处理的装置。例如，控制部30也可以是具备执行各种处理中的至少一部分处理的硬件(专用集成电路：asic)的装置。即，控制部30能够构成为包含asic等一个以上的专用的硬件电路、根据计算机程序(软件)来动作的一个以上的处理器(微电脑)或者它们的组合的电路。
控制部30向电源驱动部11d、电机驱动部21d以及直线运动驱动部22d输出各自的控制信号。电源驱动部11d根据从控制部30输入的控制信号使电源11输出电力。电机驱动部21d根据从控制部30输入的控制信号使电机21m驱动。直线运动驱动部22d根据从控制部30输入的控制信号使各直线运动致动器22m协调动作。
如图3所示，阴极装置20具备沿铅锤方向延伸的圆筒、即筒体29。另外，在图3中，为了便于说明筒体29所具备的各贯通孔29h，省略示出筒体29所具备的下侧凸缘部29a以及顶板部29b。
筒体29具备沿铅锤方向延伸的圆筒面、即外周面29s。三个直线运动机构22沿外周面29s的周向均等地配置。三个直线运动引导件22a被固定在外周面29s。三个滑块22s通过直线运动引导件22a与外周面29s的接合以及基于直线运动引导件22a的可动支承被单个筒体29支承。
筒体29具备在径向上贯通筒体29的多个贯通孔29h。多个贯通孔29h中的一个从筒体29的内部向外部穿过旋转机构21。多个贯通孔29h中的彼此相邻的两个贯通孔29h从筒体29的内部向外部穿过构成单个连杆组的两根连杆23。穿过旋转机构21的尺寸的贯通孔29h沿筒体29的周向均等地配置。穿过构成单个连杆组的两根连杆23的尺寸的贯通孔29h也沿筒体29的周向均等地配置。即，筒体29为相对于筒体29的中心轴呈120°旋转对称的构造体。
如图4所示，下侧凸缘部29a和顶板部29b位于筒体29的延伸方向的两端，向筒体29的径向外侧扩展。虽然未图示，但是下侧凸缘部29a被固定在真空室10。顶板部29b支承各直线运动致动器22m。下侧凸缘部29a为与筒体29同心的环状体，抑制具备多个贯通孔29h的筒体29从圆筒形变形。顶板部29b具有与筒体29同心的圆板状，这也抑制具备多个贯通孔29h的筒体29从圆筒形变形。
[作用]
控制部30读出旋转轴25的设定位置、旋转轴25的设定轨迹以及旋转轴25的各位置处的设定姿势来作为用于进行溅镀的条件。控制部30根据所读出的条件输出用于使各直线运动致动器22m协调动作的控制信号，使直线运动驱动部22d进行驱动以使各直线运动致动器22m协调动作。另外，控制部30输出用于使电源11输出用于进行溅镀的电力的控制信号，使电源驱动部11d对电源11进行驱动。另外，控制部30输出用于使磁路27以规定的旋转速度旋转的控制信号，使电机驱动部21d对电机21m进行驱动。并且，溅射装置根据所读出的条件使旋转轴25动作，一边使磁路27旋转一边进行靶10t的溅镀。
此时，如图5所示，控制部30例如读出旋转轴25的设定位置来作为基准位置。基准位置处的旋转轴25将旋转板26的中心c和靶10t的中心配置在同一铅锤线上，而且使磁路27与靶10t之间的距离h1在磁路27的全体范围内成为规定的基准值。并且，控制部30使滑块22s移动以使旋转轴25位于基准位置，并且使旋转轴25在基准位置旋转。
另外，例如如图6所示，控制部30读出基准位置和下方位置来作为旋转轴25的设定位置，另外，读出从基准位置移动到下方位置的轨迹来作为旋转轴25的设定轨迹。下方位置处的旋转轴25使磁路27与靶10t之间的距离h1成为比基准值小的值。并且，控制部30使滑块22s进行协调动作并下降，以使旋转轴25从基准位置移动到下方位置，一边使旋转轴25从基准位置移动到下方位置一边使旋转轴25旋转。
另外，例如如图7所示，控制部30例如读出基准位置和偏心位置来作为旋转轴25的设定位置，另外，读出旋转轴25从基准位置移动到偏心位置的轨迹来作为旋转轴25的设定轨迹。偏心位置处的旋转轴25从靶10t的中心上方脱离旋转板26的中心c，并且使磁路27与靶10t之间的距离h1成为基准值。并且，控制部30使各滑块22s通过协调动作分别下降或者上升以使旋转轴25从基准位置移动到偏心位置，并且一边使旋转轴25从基准位置移动到偏心位置一边使旋转轴25旋转。
另外，例如如图8所示，控制部30例如读出基准位置和倾斜位置来作为旋转轴25的设定位置，另外，读出旋转轴25从基准位置移动到倾斜位置的轨迹来作为旋转轴25的设定轨迹。倾斜位置处的旋转轴25从靶10t的中心上脱离旋转板26的中心c。另外，倾斜位置处的旋转轴25使磁路27与靶10t之间的距离在靶10t中的周向的一点成为比基准值大的距离h1a而在靶10t中的周向的另一点成为比基准值小的距离h1b。并且，控制部30使一个或两个滑块22s上升以使旋转轴25从基准位置移动到倾斜位置，并且一边使旋转轴25从基准位置移动到倾斜位置一边使旋转轴25旋转。
并且，磁路27在基准位置、下方位置、上方位置、偏心位置以及倾动位置中的至少两个以上位置形成漏磁场b。下方位置的磁路27与基准位置的磁路27相比，使水平磁场更靠近靶10t。相反，上方位置的磁路27与基准位置的磁路27相比，使水平磁场更远离靶10t。倾动位置的磁路27可以在靶10t的面内改变靶10t与水平磁场之间的距离。并且，磁路27根据连结两个以上设定位置的路径来使漏磁场b移动。
以上，根据上述第1实施方式能够得到以下的效果。
(1)由于能够以6自由度变更旋转轴25的位置、即磁路27的位置，因此能够抑制腐蚀部在靶10t表面集中于局部。
(2)由承担磁路27的旋转的旋转轴25承担磁路27的位置变更，因此磁路27的旋转与磁路27的位置变更难以彼此产生干扰。
(3)在溅射装置进行溅镀时，真空泵产生的振动以及基板10s的输送机器人产生的振动通过真空室10传递到直线运动型并行连杆机构。此时，各直线运动引导件22a的姿势通过单个筒体29而被维持，因此能够抑制直线运动机构22的协调动作中产生失谐。其结果，能够提高基于各直线运动致动器22m的协调动作的再现性，进而能够提高磁路27的位置再现性。
(4)筒体29具备用于穿过旋转机构21和连杆23的贯通孔29h，因此与不具备贯通孔29h的结构相比，筒体29的刚性降低。对于该点，由于位于筒体29两端的下侧凸缘部29a和顶板部29b提高筒体29的刚性，因此即使是具备贯通孔29h的结构也能够得到根据上述(3)的效果。
(5)直线运动引导件22a位于筒体29的外周面29s，因此能够如在筒体29的内部空间配置旋转机构21等那样利用筒体29的内部空间配置直线运动机构22以外的部件。特别是，在旋转机构21所具备的旋转轴25与末端执行器24连动的结构中，伴随着旋转机构21占有的空间大型化的问题。对于该点，如果是上述的结构，则容易将旋转机构21配置在筒体29的内部空间，因此还能够减少构成旋转机构21方面的限制。
(6)旋转机构21穿过筒体29的贯通孔29h而配置，因此能够从旋转机构21减轻将旋转机构21全体收纳到筒体29的内部空间这样的构造上的限制。
(7)由于一边改变旋转轴25的位置和姿势一边使旋转轴25旋转，因此能够缩短磁路27形成的水平磁场在靶10t表面中的一部分持续停留的期间。因此，能够进一步抑制腐蚀部在靶10t表面集中于局部。
(8)通过变更旋转轴25的位置和姿势来变更磁路27的位置，因此容易一边使磁路27旋转一边变更磁路27的位置。另外，还能够容易使磁路27的各动作同步，以使得在磁路27的各位置处磁路27以各自的速度旋转以及在磁路27的各姿势下磁路27以各自的速度旋转。
(第2实施方式)
以下，参照图9，对阴极装置以及溅射装置的第2实施方式进行说明。另外，第2实施方式与第1实施方式的主要不同在于旋转机构21的结构，因此参照与在第1实施方式中说明的图1对应的图9，主要对与第1实施方式的差异进行说明。
如图9所示，旋转机构21的电机21m搭载于顶板部29b。电机21m的输出轴从顶板部29b向下方延伸，经由传递机构21b与旋转板26连结。传递机构21b为带花键轴的万向节，与旋转轴25的位置无关地将电机21m输出的旋转力传递给旋转轴25。电机21m通过基于传递机构21b的动力传递，使旋转板26以旋转轴25为中心旋转，使磁路27与旋转板26一起旋转。
以上，根据上述第2实施方式，能够得到以下的效果。
(9)带花键轴的万向节以追随电机21m的输出轴延伸的方向的方式延伸，因此能够通过传递机构21b减轻如负载在相对于轴正交的方向上作用的负荷状态。其结果，使旋转轴25旋转的机构能够顺利地运转。
(第3实施方式)
以下，参照图10和图11对阴极装置以及溅射装置的第3实施方式进行说明。另外，第3实施方式与第2实施方式的主要不同点在于，阴极装置具备倾斜机构，因此参照与在第2实施方式中说明的图9对应的图10和与在第1实施方式中说明的图7对应的图11，主要对与第2实施方式的差异进行说明。
如图10所示，阴极装置20所具备的倾斜机构具备三台直线运动致动器41m、三个直线运动引导件41以及三个滑块42。另外，在图10和图11中，仅示出两台直线运动致动器41m、两个直线运动引导件41以及两个滑块42。各滑块42均等地配置在下侧凸缘部29a的周围。各滑块42经由球面关节从下方支承下侧凸缘部29a。各直线运动引导件41位于筒体29的外侧，均等地配置在筒体29的周围。各直线运动引导件41将各个滑块42的移动限制于铅锤方向。各直线运动致动器41m使各个滑块42沿铅锤方向移动。
控制部30向倾斜驱动部41d输出控制信号。倾斜驱动部41d根据从控制部30输入的控制信号使各直线运动致动器41m驱动。倾斜驱动部41d根据从控制部30输入的控制信号使各直线运动致动器41m协调动作。并且，控制部30使直线运动型并行连杆机构整体与旋转轴25和旋转板26一起相对于靶10t倾斜。
另外，例如如图11所示，控制部30例如读出旋转轴25从基准位置移动到偏心位置的轨迹来作为旋转轴25的设定轨迹。并且，控制部30使各滑块22s通过协调动作分别下降或者上升，以使旋转轴25从基准位置移动到偏心位置。另外，控制部30读出倾斜位置来作为旋转轴25的设定位置。倾斜位置处的旋转轴25使磁路27与靶10t之间的距离在靶10t中的周向的一点处成为比基准值大的距离h1a而在靶10t中的周向的另一点处成为比基准值小的距离h1b。并且，控制部30使各滑块42位移，以使旋转轴25移动到倾斜位置，从而一边使旋转轴25移动到倾斜位置一边使旋转轴25旋转。
以上，根据上述第3实施方式，能够得到以下的效果。
(10)直线运动型并行连杆机构自身能够相对于靶10t倾斜，因此容易扩展旋转轴25可取的姿势范围。
另外，能够如下所述变更上述各实施方式来实施。
[驱动方式]
·在进行溅镀时，控制部30能够在使旋转轴25的旋转停止的状态下仅变更旋转轴25的位置。或者，在进行溅镀时，控制部30能够在使旋转轴25的旋转停止的状态下仅变更旋转轴25的姿势。即，控制部30使旋转轴25的旋转停止而能够使旋转轴25沿着设定轨迹移动。
·控制部30在使旋转轴25的旋转停止的状态下使旋转轴25的位置变更为下一个设定位置，从而在旋转轴25到达下一个设定位置时，能够开始旋转轴25的旋转。即，控制部30在从此次设定位置到下一次设定位置为止的移动中使旋转轴25的旋转停止，从而能够使旋转轴25在各设定位置处旋转。
·控制部30能够在彼此不同的倾动位置之间变更旋转轴25的位置。例如，控制部30还能够使旋转轴25执行进动。
[筒体]
·筒体29不限定于圆筒形，因此，筒体29的外周面29s(筒面)不限定于圆筒面。
·筒体29能够将旋转机构21收纳在内部空间。另外，筒体29能够将各直线运动引导件22a、各滑块22s以及各连杆23收纳在内部空间。根据这些结构，由于能够从筒体29省略贯通孔29h，因此根据上述(3)能够提高再现性。另外，此时，各直线运动引导件22a能够固定在筒体29的内周面。
·各直线运动引导件22a能够固定在真空室10的顶面等。根据该结构，由于能够省略筒体29，因此能够减少构成阴极装置的部件的个数。
·第3实施方式具备的倾斜机构能够适用于第1实施方式的阴极装置。
附图标记说明
b…漏磁场；10…真空室；10t…靶；10s…基板；11d…电源驱动部；21d…电机驱动部；22d…直线运动驱动部；20…阴极装置；21…旋转机构；21m…电机；21b…传递机构；22…直线运动机构；22a…直线运动引导件；22m…直线运动致动器；22s…滑块；23…连杆；24…末端执行器；25…旋转轴；26…旋转板；27…磁路；29…筒体；29h…贯通孔；29a…下侧凸缘部；29b…顶板部；29s…外周面；30…控制部。
1.一种阴极装置，具备：
旋转板，在该旋转板固定有磁路；
旋转机构，该旋转机构接受电机的动力，使所述旋转板绕旋转轴旋转；
直线运动型并行连杆机构，该直线运动型并行连杆机构具备：末端执行器，该末端执行器将所述旋转轴支承为能够旋转；六根连杆，所述连杆各自的顶端与所述末端执行器连接，并且六根所述连杆从所述末端执行器以放射状延伸；以及三个直线运动机构，所述直线运动机构分别接受直线运动致动器的动力，使相邻的两根所述连杆的基端沿着一方向移动；以及
控制部，该控制部对所述旋转轴基于各直线运动致动器的协调动作的位置变更以及所述旋转轴基于所述电机动作的旋转进行控制。
2.根据权利要求1所述的阴极装置，其中，
所述阴极装置还具备倾斜机构，该倾斜机构使所述直线运动型并行连杆机构自身与所述旋转板一起相对于靶倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的阴极装置，其中，
所述阴极装置还具备单个筒体，该单个筒体通过沿所述一方向延伸的筒面来支承各直线运动机构。
4.根据权利要求3所述的阴极装置，其中，
所述筒体具备凸缘部，该凸缘部在所述筒体中的所述一方向的两端向径向外侧扩展。
5.根据权利要求3或4所述的阴极装置，其中，
各直线运动机构位于所述筒体的外周面，
所述筒体具备在径向上贯通所述筒体、沿所述一方向延伸并且供各连杆从所述筒体的内部向外部穿过的孔。
6.根据权利要求3至5中的任意一项所述的阴极装置，其中，
所述筒体还具备在径向上贯通所述筒体并且供所述旋转机构从所述筒体的内部向外部穿过的孔。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的阴极装置，其中，
所述控制部一边改变所述旋转轴的位置一边使所述旋转轴旋转。
8.一种溅射装置，具备：
真空室；以及
阴极装置，该阴极装置搭载于真空室，
在所述溅射装置中，
所述阴极装置为权利要求1至7中的任意一项所述的阴极装置。
技术总结