CN110177898B - 溅射装置及成膜方法 - Google Patents

溅射装置及成膜方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110177898B
CN110177898B CN201880007119.8A CN201880007119A CN110177898B CN 110177898 B CN110177898 B CN 110177898B CN 201880007119 A CN201880007119 A CN 201880007119A CN 110177898 B CN110177898 B CN 110177898B
Authority
CN
China
Prior art keywords
target
sputtering
center
magnet unit
tilting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880007119.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110177898A (zh
Inventor
中村真也
田代征仁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
Publication of CN110177898A publication Critical patent/CN110177898A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110177898B publication Critical patent/CN110177898B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405—Magnetron sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
    • H01J37/3452—Magnet distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
    • H01J37/3455—Movable magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3464—Operating strategies
    • H01J37/347—Thickness uniformity of coated layers or desired profile of target erosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3488—Constructional details of particle beam apparatus not otherwise provided for, e.g. arrangement, mounting, housing, environment; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/3491—Manufacturing of targets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明提供一种在溅射烧结靶并成膜时，衬底面内薄膜厚度分布良好成膜的溅射装置。溅射装置(SM)具有：真空室(1)，其具有烧结原料粉末而成的靶(31)；磁铁单元(4)，靶不可旋转地安装在真空室中，所述磁铁单元具有配置在靶上方的同一平面内的磁铁(41，42)并使贯通靶的漏磁场多集中在溅射面上发挥作用；旋转轴(44)，其配置在穿过靶中心的中心线(CI)上并与磁铁单元连接；以及驱动电机(45)，其旋转驱动旋转轴，使磁铁单元旋转以便漏磁场对于溅射面的作用区域在以靶中心为中心的虚拟圆周上旋转；溅射装置还具有倾斜装置(5)，其使旋转轴相对于中心线倾斜以便根据原料粉末烧结时靶的密度分布使各磁铁相对于靶的上表面接近、远离。

Description

溅射装置及成膜方法
技术领域
本发明涉及一种溅射装置及成膜方法，具体而言，涉及一种适用于通过烧结靶的溅射而成膜的方法。
背景技术
对于大容量的半导体器件，已知有纵向层积存储单元而成的3D(三维)-NAND闪存。在3D-NAND闪存的制造工序中，例如有形成氧化铝膜作为蚀刻阻挡层的工序(例如参照专利文献1)。通常，使用溅射装置形成这样的氧化铝膜，作为这样的溅射装置，使用的是使配置在朝向靶的溅射面一侧的磁铁单元以靶中心为旋转中心进行旋转的磁控管式装置。再有，一般使用烧结氧化铝粉末而成的靶作为溅射装置用靶。
此处，如上所述，当使用具有将原料粉末烧结而成的靶的溅射装置溅射该靶并在衬底表面成膜时，发现会在衬底面内局部产生薄膜厚度变薄的区域。由于这种薄膜厚度薄的区域的存在会妨碍提高薄膜厚度分布的均匀性，因此需要尽量抑制产生这样的区域。因此，本申请的发明人等经过反复深入研究，得知在烧结原料粉末制造了靶时，由于制造上的某些原因导致在靶面内局部产生密度低的区域，由此，导致在溅射靶时，在密度较低的区域上的溅射率(每单位时间内从靶表面飞散的溅射粒子的量)局部降低。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】专利公开2016－25141号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明是基于上述认识而创造的发明，其目的是提供一种在使用烧结靶并溅射该烧结靶成膜时，衬底面内的薄膜厚度分布可良好地成膜的溅射装置及成膜方法。
解决技术问题的手段
为解决上述技术问题，本发明的溅射装置，其具有：真空室，其具有烧结原料粉末而成的靶；磁铁单元，以因溅射而被侵蚀的靶面作为溅射面，以靶的厚度方向作为上下方向，以溅射面朝向下方的姿态将靶不可旋转地安装在真空室中，所述磁铁单元具有配置在靶上方的同一平面内的多个磁铁并使贯通靶的漏磁场集中在溅射面上发挥作用；旋转轴，其配置在穿过靶中心的中心线上并与磁铁单元连接；以及驱动电机，其旋转驱动旋转轴使磁铁单元旋转，以便漏磁场对于溅射面的作用区域在以靶中心为中心的虚拟圆周上旋转；所述溅射装置的特征在于：还具有倾斜装置，其使旋转轴相对于中心线倾斜以便根据原料粉末烧结时靶的密度分布使各磁铁相对于靶的上表面接近、远离。
采用本发明，即使由于制造上的某些原因在靶面内局部存在密度低的区域，也可通过使旋转轴相对于中心线倾斜，在磁铁通过密度低的区域上方时，使磁铁和靶之间的距离较短，在通过除此之外的区域上方时，使磁铁和靶之间的距离较长，根据靶的密度使作用在靶上的漏磁场的强度变化，从而使磁铁单元在虚拟圆周上旋转时，其在周方向整体上的溅射率大致均等。其结果是在溅射烧结靶并在衬底表面成膜时，可进一步提高其衬底面内的薄膜厚度分布的均匀性。此外，在局部改变作用在靶上的漏磁场的强度时，也可考虑适当设置所谓的磁分流器，但无法简单地通过目视等判断出靶中哪个区域是密度低的区域，因此是不现实的。
在本发明中，所述倾斜装置具有：底板，其具有所述旋转轴插通的中央开口；倾斜板，其支撑从底板向上方突出的旋转轴的上部；至少三个倾斜轴，其在周方向上留出间隔地竖直设置在倾斜板的下表面上；以及驱动单元，其经设置在底板上的各倾斜轴使倾斜板相对于中心线倾斜；驱动单元具有：带倾斜面的第一块，其设置在底板上并通过致动器沿底板自由移动；第二块，其随着第一块的移动而沿着其倾斜面移动从而在上下方上移位；以及接收部，其设置在第二块上并摆动自如地接收倾斜轴的下端；也可以采用这样的构造，即任意一个接收部通过伴随另一第二块在上下方向上移位的反作用力在一方向上移动，从而倾斜轴摆动。由此，当通过第一块的移动而使第二块在上方或下方移动时，通过倾斜轴摆动使倾斜板倾斜，相应地旋转轴也相对于中心线倾斜。如果在此状态下使磁铁单元围绕旋转轴旋转，则可实现例如在磁铁通过密度低的区域上方时，使磁铁和靶之间的距离较短，在磁铁通过除此之外的区域上方时，使磁铁和靶之间的距离较长的结构。
再有，为解决上述问题，本发明的成膜方法，是一种在真空室内配置烧结原料粉末而成的靶和被处理衬底，向真空室内导入溅射气体，向靶施加电力并溅射靶，使从靶飞散的溅射粒子附着、堆积在被处理衬底表面形成薄膜的成膜方法，其特征在于，以因溅射而被侵蚀的靶的面作为溅射面，以靶的厚度方向作为上下方向，以溅射面朝向的方向为下，通过具有配置在靶上方的同一平面内的多个磁铁的磁铁单元使贯通靶的漏磁场集中在溅射面并发挥作用，在溅射成膜过程中，使磁铁单元以配置在通过靶中心的中心线上的旋转轴为中心旋转，以使漏磁场相对于溅射面的作用区域在以靶中心为中心的虚拟圆周上旋转；所述成膜方法的特征在于，包括：在成膜溅射前取得靶的密度分布的工序；使旋转轴相对于中心线倾斜以使得靶的密度低的区域与磁铁之间的距离较短，除此之外的区域与磁铁之间的距离较长。此时，所述靶的密度分布可基于在被处理衬底表面形成的薄膜的薄膜厚度分布计算。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的溅射装置的剖视示意图。
图2是示出旋转轴相对于中心线倾斜的状态下的溅射装置的剖视示意图。
图3是示出图2所示的倾斜装置的俯视剖视图。
图4(a)是驱动单元的俯视图，(b)是驱动单元的正视图，(c)是驱动单元的后视图，以及(d)是沿图4(a)所示的A－A线的剖视图。
图5是说明旋转轴相对于中心线倾斜动作的示意图。
具体实施方式
下面参照附图以被处理衬底W作为硅衬底(下称“衬底W”)，靶由原料粉末烧结而成的氧化铝制成，以在衬底W表面形成作为绝缘膜的氧化铝膜的情况为例，对本发明的实施方式的成膜方法及溅射装置进行说明。以下以图1所示的姿态进行成膜，上、下等表示方向的用语以图1为基准。
参照图1，SM是磁控管式的溅射装置，该溅射装置SM具有划分处理室10的真空室1。真空室1的侧壁上连接导入溅射气体的气管11，气管11通过质量流量控制器12与气源13连通。作为溅射气体，除氩气等稀有气体之外，在进行反应性溅射时，包括氧气或水蒸汽等反应性气体。真空室1的侧壁上连接有排气管14，排气管14与由涡轮分子泵或旋转泵等构成的真空排气装置P连通，将处理室10抽真空到规定压力后，当向处理室10内导入通过质量流量控制器12控制流量的溅射气体时，处理室10的压力保持为大致恒定。
在真空室1的下部间隔绝缘部件I1配置有台架2。台架2具有省略图示的公知的静电卡盘，通过从卡盘电源向静电卡盘的电极施加卡盘电压，可使衬底W以其成膜面朝上地吸附保持在台架2上。真空室1的上部安装有靶组件3。靶组件3由靶31和背板32构成，背板32通过铟等接合材料(省略图示)接合在靶31的上表面，以靶31的溅射面31a朝向下方的姿态，通过绝缘部件I2将背板32的周边部安装在真空室1的上部。此外，由于靶31的制造方法本身可采用公知技术，因此，此处省略详细说明。再有，可在背板32上形成冷媒循环通道32a，在溅射成膜过程中冷却靶31。靶31上经背板32连接有作为溅射电源E的高频电源的输出，可在靶31上施加高频电力。此外，溅射电源E根据靶31的种类适当选择，可使用直流电源或直流脉冲电压等。
在靶组件3的上方配置磁铁单元4，使漏磁场局部作用在靶31的溅射面31a的下方，在溅射成膜过程中，捕捉在溅射面31a下方电离的电子等并可有效地使从靶31飞散的溅射粒子离子化。磁铁单元4具有：圆盘状的磁轭41；多个第一磁铁42，其环形排列设置在磁轭41的下表面；以及多个第二磁铁43，其环形排列设置为围绕在第一磁铁42的周围。此外，这些磁铁42，43的配置可使用公知方式。设置为在磁轭41上表面的中央连接旋转轴44，旋转轴44位于通过靶31中心的中心线CI上，通过由驱动电机45旋转驱动该旋转轴44使漏磁场相对于溅射面31a的作用区域在以靶31中心为中心的虚拟圆周上旋转。
此处，在溅射上述靶31并在衬底W表面成膜时，由于在密度较低的区域中溅射率(每单位时间内从靶31的溅射面31a飞散的溅射粒子的量)局部降低，因此要对此尽量进行抑制。因此，在本实施方式中，根据原料粉末烧结时靶31的密度分布，设置倾斜装置5，倾斜装置5使旋转轴44相对于中心线CI倾斜，以使各磁铁42，43相对于靶31的上表面接近、远离(参照图2)。以下参照图2～图4具体说明倾斜装置5的结构。
倾斜装置5具有圆形底板51，底板51具有旋转轴44插通的圆形的中央开口51a。底板51间隔绝缘部件I3设置在背板32周边部的上表面。在底板51的上方留出间隔地设置倾斜板52。倾斜板52由中央的基端部521和三根臂部522构成，基端部521具有大致呈正六边形轮廓，臂部522在周方向上以等间隔(间隔120度)从基端部521朝径向的外方向突出设置。在这种情况下，比底板51更向上方突出的旋转轴44的上部经轴承521a支撑在基端部521。再有，倾斜轴53分别竖直设置在臂部522前端的下表面522a上。另一方面，使倾斜板52倾斜的三个驱动单元54经各倾斜轴53设置在底板51上。
各驱动单元54具有相同的形态，如果以一个驱动单元54为例进行说明，则驱动单元54具有第一块541和第二块542。第一块541和第二块542构成为将长方体的块体分割成带有相对于底板51的上表面具有相同角度的倾斜面541a、542a，第一块541经第一直线导轨543安装在底板51上，使得第一块541的下表面541b在底板51的接线方向上延伸。在这种情况下，在第一块541上开设有延伸在接线方向上的螺孔541c，在该螺孔541c上螺合进给丝杠544a。并且，当通过设置在进给丝杠544a的一端的驱动电机544b旋转驱动进给丝杠544a时，第一块541被第一直线导轨543引导沿接线方向进退(移动)。在这种情况下，进给丝杠544a或驱动电机544b等构成本实施方式的致动器544。
第二块542在其倾斜面542a间隔第二直线导轨545重叠在第一块541的倾斜面541a上的状态下，间隔第三直线导轨546安装在导向壁51b上，导向壁51b的一侧面在底板51上朝上方竖直设置。由此，当使第一块541移动时，第二块542受第二直线导轨545和第三直线导轨546引导在上下方向移位。再有，在第二块542的上表面，凹陷设置有长边在与接线方向正交的方向上的容置槽542b，容置槽542b上间隔第四直线导轨547设置有块状的接收部548，接收部548间隔球节531与倾斜轴53的下端相连接。由此，在任意一个第二块542向上方或下方移位时，通过此时的反作用力，任意另一个(或者两个)第二块542的容置槽542b上设置的接收部548受第四直线导轨547引导在一方向(径向)上移动，由此倾斜轴53以球节531为起点而摆动。最终，如果适当调节第一块541的移动量可使倾斜板52朝任意方向以任意角度倾斜，与之相应地可使旋转轴44相对于中心线CI倾斜。此外，由于可使用公知产品作为第一直线导轨～第四直线导轨543，545，545，547，故此处省略详细说明。
上述溅射装置SM设置为具有带微型计算机或定序器等的控制部(省略图示)，统一控制质量流量控制器12的运转、真空排气装置P的运转、溅射电源E的运转等。该控制部如下所述取得靶31的密度分布，根据取得的密度分布求出使倾斜板52倾斜的方向和角度，计算出使其实现的第一块541的移动量并驱动控制致动器544。以下，对使用上述溅射装置SM的本发明的实施方式的成膜方法进行说明。
在成膜前，取得靶31的密度分布。作为该密度分布的取得方法，不仅可取得在制造靶31时测量的密度分布，还可基于以图1的姿态溅射该靶31并对衬底W形成的薄膜(氧化铝膜)的薄膜厚度分布进行计算。控制部根据取得的密度分布，求出旋转轴44相对于中心线CI倾斜的方向及角度，驱动控制致动器544以实现求出的方向及角度。在图5所示的例子中，在靶31的左侧密度低时，通过移动右侧的第一块541，使第二块542在上下方向上移位，通过其反作用力使设置在左侧的第二块542的容置槽542b上的接收部548在径向(与纸面正交的方向)上移动，从而倾斜轴53以球节531为起点摆动，其结果是使倾斜板52以其左侧低的方式倾斜，与之对应地旋转轴44相对于中心线CI倾斜。
像这样将旋转轴44倾斜后，用省略图示的运输机器人将衬底W运输到台架2上，通过台架2定位并保持衬底W。接着，控制质量流量控制器12以规定的流量(例如100～200sccm)导入氩气(此时，处理室10的压力为1.8～2.2Pa)，再加上使磁铁单元4以倾斜的旋转轴44为中心旋转并从高频电源E向靶31输入，例如施加2kW～5kW的频率13.56MHz的高频电力，在真空室1内形成等离子体，溅射靶31。通过使因溅射而飞散的溅射粒子堆积并附着在衬底W的表面，从而在衬底W表面形成氧化铝膜。
采用本实施方式，即使由于制造上某些原因在靶31面内局部存在密度低的区域，也可通过使旋转轴44相对于中心线CI倾斜，在磁铁42，43通过密度低的区域上方时，使磁铁42，43和靶31之间的距离较短，在通过除此之外的区域上方时，使磁铁42，43和靶31之间的距离较长，根据靶31的密度使作用在靶31上的漏磁场的强度变化，从而使磁铁单元4在虚拟圆周上旋转时，其在周方向整体上的溅射率大致均等。其结果是在溅射烧结靶31并在衬底表面成膜时，可进一步提高其衬底W面内的薄膜厚度的均匀性。此外，虽然当作用在靶31上的漏磁场的强度局部变化时，也可考虑适当设置所谓的磁分流器，但无法简单地通过目视等判断出靶31中哪个区域是密度低的区域，因此是不现实的。
接着，为了确认上述效果，使用上述溅射装置SM进行了下述实验。在本实验中，首先为了比较对象，如图1所示，没有使旋转轴44相对于中心线CI倾斜(将旋转轴44配置在中心线C1上)，使用
Figure BDA0002131562690000061
的硅衬底作为衬底W，将衬底W安装到真空室1内的台架2上后，以流量200sccm向处理室10内导入氩气(此时，处理室10内的压力约为2.2Pa)，向氧化铝材质的烧结靶31上施加13.56MHz的高频电力4kW。由此，在处理室10内形成等离子体，使磁铁单元4以60rpm的速度旋转，并溅射靶31，在衬底W表面进行200sec成膜形成氧化铝膜。测量形成的氧化铝膜的薄膜厚度为2.87％。
该薄膜厚度分布作为靶31表面的密度分布而取得，将薄膜厚度较薄的区域视为靶密度较低的区域，以使该靶密度较低的区域与磁铁之间的距离拉近的方式,如图2所示,使旋转轴44相对于中心线CI倾斜之后以与上述相同的条件对衬底W形成氧化铝膜。这样，测得使旋转轴44倾斜形成的氧化铝膜的薄膜厚度分布是1.86％，判断可进一步提高衬底面内的薄膜厚度分布的均匀性。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不仅限于次。在上述实施方式中，以使用氧化铝材质的靶31形成氧化铝膜的情况为例进行了说明，但使用其他的烧结靶形成其他的薄膜(绝缘膜)的情况也必然可适用本发明。
在上述实施方式中，作为倾斜装置5，以具有底板51、倾斜板52、倾斜轴53以及驱动单元5的装置为例进行了说明，但并不仅限于此，只要是可使旋转轴44相对于中心线CI以任意方向及角度倾斜的装置均可使用。
附图标记说明
CI…中心线、SM…溅射装置、W…被处理衬底、1…真空室、31…靶、31a…溅射面、31b…靶的上表面、4…磁铁单元、42，43…磁铁、44…旋转轴、45…驱动电机、5…倾斜装置、51…底板、51a…中央开口、52…倾斜板、53…倾斜轴、54…驱动单元、541…第一块、541a…倾斜面、542…第二块、544…致动器、548…接收部。

Claims (4)

1.一种溅射装置，其具有：真空室，其具有烧结原料粉末而成的靶；磁铁单元，以因溅射而被侵蚀的靶面作为溅射面，以靶的厚度方向作为上下方向，以溅射面朝向下方的姿态将靶不可旋转地安装在真空室中，所述磁铁单元具有配置在靶上方的同一平面内的多个磁铁并使贯通靶的漏磁场集中在溅射面上发挥作用；旋转轴，其配置在穿过靶中心的中心线上并与磁铁单元连接；以及驱动电机，其旋转驱动旋转轴，使磁铁单元旋转以便漏磁场对于溅射面的作用区域在以靶中心为中心的虚拟圆周上旋转；
所述溅射装置的特征在于：
还具有倾斜装置，其使旋转轴相对于中心线倾斜以便根据原料粉末烧结时靶的密度分布使各磁铁相对于靶的上表面接近、远离。
2.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于：
所述倾斜装置具有：底板，其具有所述旋转轴插通的中央开口；倾斜板，其支撑从底板向上方突出的旋转轴的上部；至少三个倾斜轴，其在周方向上留出间隔地竖直设置在倾斜板的下表面上；以及驱动单元，其经设置在底板上的各倾斜轴使倾斜板相对于中心线倾斜；
驱动单元具有：带倾斜面的第一块，其设置在底板上并通过致动器沿底板自由移动；第二块，其随着第一块的移动而沿着其倾斜面移动从而在上下方向上移位；以及接收部，其设置在第二块上并摆动自如地接收倾斜轴的下端；任意一个接收部通过伴随另一第二块在上下方向上移位的反作用力在一方向上移动，从而倾斜轴摆动。
3.一种成膜方法，其是在真空室内配置烧结原料粉末而成的靶和被处理衬底，向真空室内导入溅射气体，向靶施加电力并溅射靶，使从靶飞散的溅射粒子附着、堆积在被处理衬底表面形成薄膜的成膜方法，
其中，以因溅射而被侵蚀的靶的面作为溅射面，以靶的厚度方向作为上下方向，以溅射面朝向的方向为下，通过具有配置在靶上方的同一平面内的多个磁铁的磁铁单元使贯通靶的漏磁场集中在溅射面上并发挥作用，在溅射成膜过程中，使磁铁单元以配置在通过靶中心的中心线上的旋转轴为中心旋转，以使漏磁场相对于溅射面的作用区域在以靶中心为中心的虚拟圆周上旋转；所述成膜方法的特征在于，包括：
在成膜溅射前取得靶的密度分布的工序；使旋转轴相对于中心线倾斜以使得靶的密度低的区域与磁铁之间的距离较短，除此之外的区域与磁铁之间的距离较长。
4.根据权利要求3所述的成膜方法，其特征在于：
所述靶的密度分布基于在被处理衬底表面形成的薄膜的薄膜厚度分布计算。
CN201880007119.8A 2017-11-01 2018-10-11 溅射装置及成膜方法 Active CN110177898B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017212188 2017-11-01
JP2017-212188 2017-11-01
PCT/JP2018/037846 WO2019087724A1 (ja) 2017-11-01 2018-10-11 スパッタリング装置及び成膜方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110177898A CN110177898A (zh) 2019-08-27
CN110177898B true CN110177898B (zh) 2021-01-01

Family

ID=66331747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880007119.8A Active CN110177898B (zh) 2017-11-01 2018-10-11 溅射装置及成膜方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11056323B2 (zh)
JP (1) JP6701455B2 (zh)
KR (1) KR102181665B1 (zh)
CN (1) CN110177898B (zh)
TW (1) TWI691611B (zh)
WO (1) WO2019087724A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110747441A (zh) * 2019-11-21 2020-02-04 上海大学 一种靶材成膜装置
JP2023505569A (ja) * 2019-12-13 2023-02-09 エヴァテック・アーゲー スパッタコーティングされた基板の方法又はスパッタコーティングされた基板の製造方法及び装置
JP7437525B2 (ja) * 2020-10-08 2024-02-22 株式会社アルバック 回転式カソードユニット用の駆動ブロック
CN112117080A (zh) * 2020-11-18 2020-12-22 陛通半导体设备(苏州)有限公司 永磁装置和磁控溅射设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04293770A (ja) * 1991-03-20 1992-10-19 Hitachi Metals Ltd Ｔｉ−Ｗターゲット材およびその製造方法
JPH08253859A (ja) * 1995-03-16 1996-10-01 Sumitomo Metal Mining Co Ltd スパッタリング装置
JPH11217669A (ja) * 1998-01-29 1999-08-10 Applied Materials Inc マグネトロン装置及びスパッタリング装置
JP2004143594A (ja) * 2002-09-30 2004-05-20 Victor Co Of Japan Ltd マグネトロンスパッタリング装置
CN1670243A (zh) * 2004-03-19 2005-09-21 株式会社爱发科 溅射方法及其装置
JP2005336520A (ja) * 2004-05-25 2005-12-08 Victor Co Of Japan Ltd マグネトロンスパッタリング装置
WO2013179548A1 (ja) * 2012-05-31 2013-12-05 東京エレクトロン株式会社 マグネトロンスパッタ装置、マグネトロンスパッタ方法及び記憶媒体
CN203976900U (zh) * 2014-06-30 2014-12-03 深圳新南亚技术开发有限公司 一种溅射镀膜的靶材结构

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0772345B2 (ja) * 1988-10-25 1995-08-02 三菱電機株式会社 スパッタ装置
JP3879009B2 (ja) * 1995-01-30 2007-02-07 キヤノンアネルバ株式会社 スパッタリングカソード
JPH1121666A (ja) * 1997-07-02 1999-01-26 Anelva Corp スパッタリング装置のマグネトロンカソード
JP4437290B2 (ja) * 2003-05-14 2010-03-24 シーワイジー技術研究所株式会社 スパッタ装置
US20050274610A1 (en) 2004-05-25 2005-12-15 Victor Company Of Japan, Limited Magnetron sputtering apparatus
EP2407999B1 (en) * 2010-07-16 2014-09-03 Applied Materials, Inc. Magnet arrangement for a target backing tube, target backing tube including the same, cylindrical target assembly and sputtering system
JP5692374B2 (ja) * 2011-05-30 2015-04-01 日立金属株式会社 レーストラック形状のマグネトロンスパッタリング用磁場発生装置
KR20140116183A (ko) 2012-10-26 2014-10-01 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠 마그네트론 스퍼터 장치 및 마그네트론 스퍼터 방법
JP6290022B2 (ja) 2014-07-17 2018-03-07 東芝メモリ株式会社 半導体装置の製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04293770A (ja) * 1991-03-20 1992-10-19 Hitachi Metals Ltd Ｔｉ−Ｗターゲット材およびその製造方法
JPH08253859A (ja) * 1995-03-16 1996-10-01 Sumitomo Metal Mining Co Ltd スパッタリング装置
JPH11217669A (ja) * 1998-01-29 1999-08-10 Applied Materials Inc マグネトロン装置及びスパッタリング装置
JP2004143594A (ja) * 2002-09-30 2004-05-20 Victor Co Of Japan Ltd マグネトロンスパッタリング装置
CN1670243A (zh) * 2004-03-19 2005-09-21 株式会社爱发科 溅射方法及其装置
JP2005336520A (ja) * 2004-05-25 2005-12-08 Victor Co Of Japan Ltd マグネトロンスパッタリング装置
WO2013179548A1 (ja) * 2012-05-31 2013-12-05 東京エレクトロン株式会社 マグネトロンスパッタ装置、マグネトロンスパッタ方法及び記憶媒体
CN203976900U (zh) * 2014-06-30 2014-12-03 深圳新南亚技术开发有限公司 一种溅射镀膜的靶材结构

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190091540A (ko) 2019-08-06
TWI691611B (zh) 2020-04-21
US20200080192A1 (en) 2020-03-12
KR102181665B1 (ko) 2020-11-23
JPWO2019087724A1 (ja) 2019-12-12
WO2019087724A1 (ja) 2019-05-09
TW201934789A (zh) 2019-09-01
CN110177898A (zh) 2019-08-27
JP6701455B2 (ja) 2020-05-27
US11056323B2 (en) 2021-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110177898B (zh) 溅射装置及成膜方法
JP5587822B2 (ja) スパッタリング装置、スパッタリング方法及び電子デバイスの製造方法
GB2477870A (en) Sputtering apparatus and sputtering method
US11473188B2 (en) Sputtering apparatus
KR20180011151A (ko) 마그네트론 스퍼터링 장치
JP6425431B2 (ja) スパッタリング方法
CN112955579A (zh) Pvd溅射沉积腔室中的倾斜磁控管
CN109154076B (zh) 成膜方法和溅射装置
EP4118676A1 (en) Apparatus and process with a dc-pulsed cathode array
KR20220121854A (ko) 마그네트론 스퍼터링 장치 및 이 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용한 성막 방법
KR20170060110A (ko) 스퍼터링 장치
KR20070074020A (ko) 스퍼터링 증착 장치 및 스퍼터링 증착 방법
CN112739848B (zh) 磁控管溅射装置用磁铁单元
JP2019196507A (ja) スパッタリング装置及びコリメータ
US20220270866A1 (en) Apparatus for performing sputtering process and method thereof
US11851750B2 (en) Apparatus and method for performing sputtering process
JP7219140B2 (ja) 成膜方法
US11948784B2 (en) Tilted PVD source with rotating pedestal
JP7438853B2 (ja) マグネトロンスパッタリング装置
JP2022172614A (ja) 半導体製造装置および半導体製造方法
JP2014181376A (ja) スパッタリング装置及びスパッタリング方法
TW201734232A (zh) 碳膜之成膜方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant