JP2001220668A - Substrate treating apparatus, substrate treating method and thin film device produced by using the same - Google Patents
Substrate treating apparatus, substrate treating method and thin film device produced by using the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを利用し
たスパッタ成膜装置、CVD装置、エッチング装置、ま
たは、熱CVD装置、洗浄装置、乾燥装置等に係わり、
半導体素子基板や液晶基板等の基板試料を処理するに際
し、基板内の処理速度の分布制御を図るのに好適な基板
処理装置及び基板処理方法に関するものである。The present invention relates to a sputter film forming apparatus utilizing plasma, a CVD apparatus, an etching apparatus, or a thermal CVD apparatus, a cleaning apparatus, a drying apparatus, and the like.
The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method suitable for controlling a distribution of a processing speed in a substrate when processing a substrate sample such as a semiconductor element substrate or a liquid crystal substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】以下、スパッタ装置を例に説明するが、
プラズマCVD装置、エッチング装置、または、熱CV
D装置、洗浄装置、乾燥装置に関しても同様である。ス
パッタ装置は、ターゲット−基板間にガスを流し、高周
波電力等でプラズマを生成し、プラズマ中のイオンをタ
ーゲットに高速で衝突させて、ターゲットから成膜に用
いる物質をはじき飛ばし(スパッタリング)、その物質
で基板上に膜を生成する成膜装置である。従来のスパッ
タ装置においては、基板及びターゲットの大きさが小さ
かったため、ターゲット−基板間へのガスの流し方に対
し特別に配慮する必要はなかった。2. Description of the Related Art A sputtering apparatus will be described below as an example.
Plasma CVD equipment, etching equipment, or thermal CV
The same applies to the D device, the washing device, and the drying device. A sputtering apparatus flows a gas between a target and a substrate, generates plasma by high-frequency power or the like, collides ions in the plasma with a target at a high speed, and repels a substance used for film formation from the target (sputtering). Is a film forming apparatus for forming a film on a substrate. In the conventional sputtering apparatus, since the size of the substrate and the target was small, it was not necessary to give special consideration to the flow of gas between the target and the substrate.
【0003】そこで、例えば、特開平6―49637号
「バイアススパッタリング方法」の図1に記載のよう
に、真空槽の一部にガスの導入口と排気口を単に接続さ
せ、真空槽内の圧力を維持させるものでよかった。ま
た、特開平11―61401「スパッタリング方法及び
装置」及び本明細書の図3の従来例では、ガスをターゲ
ットと基板で囲まれる空間の一方の口から導入し、ター
ゲット−基板間を通過させ、反対方向の口から排気する
ことが行われていた。Therefore, for example, as shown in FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-49637, "Bias Sputtering Method", a gas inlet and a gas outlet are simply connected to a part of a vacuum chamber, and the pressure in the vacuum chamber is reduced. It was good to keep it. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-61401 "Sputtering method and apparatus" and the conventional example of FIG. 3 in this specification, a gas is introduced from one port of a space surrounded by a target and a substrate, and is passed between the target and the substrate. Exhaust was done through the mouth in the opposite direction.
【0004】また、前記特開平11―61401号「ス
パッタリング方法及び装置」においては、ターゲット裏
の磁石を移動させ、磁石の移動速度に対応してガス流量
を変化させることにより、大型の基板上に生成する膜の
厚み分布を均一化している。また、特開平5―1486
34号「スパッタリング装置」においては、ガスの導入
を2個以上のガス配管で行い、それらはターゲットの両
側からガスを送気する側方配管とターゲット極近くにタ
ーゲットを囲んでガスを送気するリング状配管であっ
て、それらの流量を制御することにより、ターゲットの
半径方向に変化する反応ガスの濃度を均一化させてい
る。[0004] In Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-61401, "sputtering method and apparatus", a magnet behind a target is moved, and a gas flow rate is changed in accordance with the moving speed of the magnet, so that a large-sized substrate can be mounted on a large substrate. The thickness distribution of the resulting film is made uniform. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 5-1486
In the No. 34 "sputtering apparatus", gas is introduced through two or more gas pipes, and they are supplied with gas from both sides of the target and a gas pipe surrounding the target near the target pole. It is a ring-shaped pipe, and by controlling the flow rate thereof, the concentration of the reaction gas that changes in the radial direction of the target is made uniform.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】最近、半導体や液晶の
基板の大型化が進み、半導体基板は直径300mmに、
液晶基板は1m角に達しようとしている。また、小さい
基板を用いる機能性薄膜用スパッタ装置の場合でも、一
度に多数の基板を処理するために、ターゲットの大きさ
が大きくなってきた。最近では、1m程度以上の大きさ
の円板や矩形板のターゲットが使用されようとしてい
る。Recently, the size of semiconductor and liquid crystal substrates has been increased, and the semiconductor substrate has a diameter of 300 mm.
The liquid crystal substrate is about to reach 1 m square. Further, even in the case of a functional thin film sputtering apparatus using a small substrate, the size of the target has increased since a large number of substrates are processed at once. Recently, a disk or rectangular target having a size of about 1 m or more is being used.
【0006】このようなターゲットの大型化に対し、タ
ーゲット−基板間の距離はあまり変化しない。ターゲッ
ト−基板間の距離が変わると、ターゲットから発射(ス
パッタリング)した物質が基板に到達するまでにガス分
子と衝突する回数が変化し、膜の特性が変化してしまう
問題が発生するからである。従って、ターゲットの大型
化に伴い、ターゲットと基板で挟まれる空間の縦横比が
変化し、大面積の平行平板で挟まれる間隔が狭い空間に
ガスを流す必要が生じる。[0006] With such an increase in the size of the target, the distance between the target and the substrate does not change much. If the distance between the target and the substrate changes, the number of times that a substance emitted (sputtered) from the target collides with gas molecules before reaching the substrate changes, which causes a problem that the characteristics of the film change. . Therefore, as the size of the target increases, the aspect ratio of the space between the target and the substrate changes, and it is necessary to flow gas into a space between the parallel plates having a large area and a small space therebetween.
【0007】このような場合、前記特開平6―4963
7号「バイアススパッタリング方法」のようにチャンバ
に単にガス導入口と排気口を設置させただけでは、ター
ゲット−基板間にガスが十分には行きわたらない問題が
あった。また、ターゲット−基板間の一方から他方へガ
スを流す方式においては、ガスの排気方向に圧力損失に
より圧力分布が生じ、この結果,膜厚分布の不均一が生
じる問題が発生した。In such a case, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-4963 describes
Simply providing a gas inlet and a gas outlet in the chamber as in No. 7 “Bias Sputtering Method” has a problem that the gas does not sufficiently pass between the target and the substrate. Also, in the method in which gas flows from one side to the other between the target and the substrate, a pressure distribution occurs due to a pressure loss in a gas exhaust direction, and as a result, a problem occurs in that the film thickness distribution becomes non-uniform.
【0008】これに対し、前記特開平11―61401
号「スパッタリング方法及び装置」においては、ターゲ
ット裏の磁石を移動させ、磁石の移動速度に対応してガ
ス流量を変化させることにより、大型の基板への膜厚み
分布を均一化している。しかし、この方法では、ガス圧
がガス流量の変化で瞬時に変化しないため、磁石の移動
速度を極端に遅くする必要が生じ、基板の処理時間が長
くなる問題が発生した。On the other hand, Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
In the issue "Sputtering Method and Apparatus", the thickness distribution on the large substrate is made uniform by moving the magnet behind the target and changing the gas flow rate according to the moving speed of the magnet. However, in this method, since the gas pressure does not change instantaneously due to the change in the gas flow rate, it is necessary to extremely slow down the moving speed of the magnet, and there has been a problem that the processing time of the substrate becomes long.
【0009】また、前記特開平5―148634号「ス
パッタリング装置」においては、ガスの導入を2個以上
のガス配管で行い、それらはターゲットの両側からガス
を送気する側方配管とターゲット極近くにターゲットを
囲んでガスを送気するリング状配管であって、それらの
流量を制御することにより、ターゲットの半径方向に変
化する反応ガスの濃度を均一化させている。しかし、こ
の場合、ガスの排気方向が明確でないため、ターゲット
−基板間の中心部にガスが十分供給されないという問題
が生じた。Further, in the above-mentioned JP-A-5-148634 "sputtering apparatus", gas is introduced through two or more gas pipes, and the gas is introduced from both sides of the target and a side pipe near the target electrode. A ring-shaped pipe for supplying gas surrounding the target, and controlling the flow rate thereof to make the concentration of the reaction gas changing in the radial direction of the target uniform. However, in this case, since the exhaust direction of the gas is not clear, there is a problem that the gas is not sufficiently supplied to the central portion between the target and the substrate.
【0010】本発明の目的は、大型のターゲット、基板
を用いた成膜装置において、ターゲット−基板間でガス
の圧力や濃度が変化しないように,ガスを積極的にター
ゲット−基板間に導入して、さらにガスの排気方向に圧
力損失が生じて基板上の膜厚分布の不均一が生成しない
ように構成した装置および方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a film forming apparatus using a large-sized target and a substrate, in which a gas is positively introduced between the target and the substrate so that the pressure and concentration of the gas do not change between the target and the substrate. It is still another object of the present invention to provide an apparatus and a method configured to prevent a pressure loss from occurring in a gas exhaust direction, thereby preventing a nonuniform film thickness distribution on a substrate.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ガス供給口をターゲットの端または横付
近に配置し、排気方向とは逆方向に作動ガスを放出する
ように構成したものである。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is arranged such that a gas supply port is disposed at an end or near the side of a target, and discharges a working gas in a direction opposite to an exhaust direction. It was done.
【0012】すなわち、本発明によれば、扁平な真空容
器内に、成膜する膜と同じ系統の材料で構成されたター
ゲットと基板を対向させて配置し、作動ガスをガス供給
口から導入し、排気口から真空容器内を排気して所定の
ガス圧力に制御し、プラズマを生成させて、基板に該タ
ーゲット中の物質を成膜する基板処理装置において、ガ
ス供給口をターゲットの排気口側の近傍距離内に配置
し、排気方向とは逆方向に作動ガスを導入するよう構成
してなる基板処理装置を提供する。That is, according to the present invention, in a flat vacuum vessel, a target made of the same system as the film to be formed and a substrate are arranged to face each other, and a working gas is introduced from a gas supply port. In a substrate processing apparatus that exhausts the inside of a vacuum vessel from an exhaust port to control a predetermined gas pressure, generates plasma, and deposits a substance in the target on a substrate, a gas supply port is connected to an exhaust port side of the target. And a substrate processing apparatus arranged to introduce a working gas in a direction opposite to the exhaust direction.
【0013】また、本発明によれば、扁平な真空容器内
に、成膜する膜と同じ系統の材料で構成されたターゲッ
トと基板を対向させて配置し、作動ガスをガス供給口か
ら導入し、排気口から真空容器内を排気して所定のガス
圧力に制御し、プラズマを生成させて、基板に該ターゲ
ット中の物質を成膜する基板処理装置において、ガス供
給口を複数とし、その内一部のガス供給口は、ターゲッ
トと基板からみて、該排気口とは反対側に配置せしめ、
他の供給口はターゲットの排気口側の近傍距離内に配置
するように構成した基板処理装置を提供する。Further, according to the present invention, in a flat vacuum vessel, a target and a substrate, which are made of a material of the same system as a film to be formed, are arranged to face each other, and a working gas is introduced from a gas supply port. In a substrate processing apparatus that exhausts the inside of a vacuum vessel from an exhaust port to control a predetermined gas pressure, generates plasma, and deposits a substance in the target on a substrate, a plurality of gas supply ports are provided. Some gas supply ports are located on the opposite side of the exhaust port when viewed from the target and the substrate,
Another substrate processing apparatus is provided in which another supply port is disposed within a distance in the vicinity of the exhaust port side of the target.
【0014】さらに、本発明によれば、扁平な容器内に
基板を配置し、ガス供給口から作動ガスを導入し、排気
口から該容器内を排気して所定のガス圧力に制御し、基
板を処理する基板処理装置において、ガス供給口を排気
口側に配置し、排気方向とは逆方向に作動ガスを導入す
るよう構成した基板処理装置を提供する。Further, according to the present invention, a substrate is arranged in a flat container, a working gas is introduced from a gas supply port, and the inside of the container is exhausted from an exhaust port to control a predetermined gas pressure. In a substrate processing apparatus for processing a substrate, a gas supply port is arranged on an exhaust port side, and a working gas is introduced in a direction opposite to an exhaust direction.
【0015】さらにまた、本発明によれば、扁平な真空
容器内に、成膜する膜と同じ系統の材料で構成されたタ
ーゲットと基板を対向させて配置し、作動ガスをガス供
給口から導入し、排気口から真空容器内を排気して所定
のガス圧力に制御し、プラズマを生成させて、基板に該
ターゲット中の物質を成膜する基板処理方法において、
ガス供給口をターゲットの近傍距離内に配置し、排気方
向とは逆方向に作動ガスを導入する基板処理方法を提供
する。Further, according to the present invention, a target formed of the same system material as the film to be formed and a substrate are arranged opposite to each other in a flat vacuum vessel, and a working gas is introduced from a gas supply port. Then, the inside of the vacuum vessel is evacuated from the exhaust port to control the gas pressure to a predetermined value, to generate plasma, in the substrate processing method for forming a film of the substance in the target on the substrate,
Provided is a substrate processing method in which a gas supply port is arranged within a distance close to a target, and a working gas is introduced in a direction opposite to an exhaust direction.
【0016】以上の構成により、ターゲット−基板間に
十分なガスが供給され、また、ターゲット−基板間の一
方向にガスが通過しないため、基板上に圧力分布が発生
しない。この結果、プラズマ分布も基板上で均一とな
り、基板上に生成される膜の厚みも均一になる。また、
その結果、本発明は、かかる基板処理装置や基板処理方
法を用いて製作された薄膜デバイスを提供する。With the above configuration, a sufficient gas is supplied between the target and the substrate, and the gas does not pass in one direction between the target and the substrate, so that no pressure distribution occurs on the substrate. As a result, the plasma distribution becomes uniform on the substrate, and the thickness of the film formed on the substrate becomes uniform. Also,
As a result, the present invention provides a thin-film device manufactured using such a substrate processing apparatus and a substrate processing method.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1、
図2を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施例
を上方から見た平面断面図であり、図2は、図1のA−
A断面図である。扁平な真空容器1内に、成膜に用いる
材料からなるターゲット2と対向して、基板3を載せた
基板ホルダー4を設置する。真空容器1の大きさは、例
えば、幅200mm×横1200mm×縦1050mm
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a plan sectional view of a first embodiment of the present invention as viewed from above, and FIG.
It is A sectional drawing. A substrate holder 4 on which a substrate 3 is placed is placed in a flat vacuum vessel 1 so as to face a target 2 made of a material used for film formation. The size of the vacuum container 1 is, for example, 200 mm in width × 1200 mm in width × 1050 mm in length.
It is.
【0018】ターゲット2には13.56MHzの高周
波電源5が、基板ホルダ4には13.56MHzの高周
波電源6が接続されている。ただし、これらの電源に
は、直流電源が用いられてもよい。ターゲット2と基板
ホルダ4で挟まれた空間が、成膜室7である。この実施
例では、ターゲット2や基板ホルダ4は直径1mの円板
形状をしているが、任意の形状でもよい。ターゲット2
と基板3の距離は任意に調整できるが、20〜80mm
がよく用いられる。A high-frequency power supply 5 of 13.56 MHz is connected to the target 2 and a high-frequency power supply 6 of 13.56 MHz is connected to the substrate holder 4. However, a DC power supply may be used as these power supplies. The space sandwiched between the target 2 and the substrate holder 4 is the film forming chamber 7. In this embodiment, the target 2 and the substrate holder 4 have a disk shape with a diameter of 1 m, but may have any shape. Target 2
The distance between the substrate and the substrate 3 can be arbitrarily adjusted.
Is often used.
【0019】ターゲット2の周りにはターゲット押え8
が、基板ホルダー4の周りにはホルダー押え9が設置さ
れている。ターゲット押え8とホルダー押え9の外側の
空間10は、ガス流調整板11を介して、排気室12に
接続されている。排気室12には、成膜条件が準備でき
るまで基板3の上を覆うためのシャッター13がある。
この排気室12には、真空ポンプ14が接続されてい
る。A target holder 8 is provided around the target 2.
However, a holder holder 9 is provided around the substrate holder 4. The space 10 outside the target holder 8 and the holder holder 9 is connected to an exhaust chamber 12 via a gas flow adjusting plate 11. The exhaust chamber 12 has a shutter 13 for covering the substrate 3 until film forming conditions are ready.
A vacuum pump 14 is connected to the exhaust chamber 12.
【0020】ターゲット押え8の排気室12側には複数
個のガス供給口15が設置されている。これらのガス供
給口15は、成膜室7の中心に向かって開口している。
このようにガス供給口15はターゲット2の端の横近傍
距離に設置されており、この近傍距離は、ターゲット2
の直径(または、長さ)の10%以下に設定されてい
る。また、ガス供給口15は1個所でもよいが、ガスの
拡散特性によって1個所か複数個かに設定される。この
実施例では、ガス供給口15は円弧上に5個所に分かれ
ているが、全流量の平均は、成膜室7の排気口側から排
気方向とは逆方向に放出されるように設定されている。
ガス供給口15は、配管16を介して、ボンベ17に接
続されている。ガスはアルゴンや窒素がよく用いられる
が、膜質を変化させるために他のガスを用いたり、混合
させることも行われる。A plurality of gas supply ports 15 are provided on the exhaust chamber 12 side of the target holder 8. These gas supply ports 15 open toward the center of the film forming chamber 7.
As described above, the gas supply port 15 is provided at a distance in the vicinity of the end of the target 2, and the distance in the vicinity is the target 2.
Is set to be 10% or less of the diameter (or length) of the light emitting element. Further, the gas supply port 15 may be provided at one place, but may be set at one place or a plurality of places depending on the gas diffusion characteristics. In this embodiment, the gas supply port 15 is divided into five places on the arc, but the average of the total flow rate is set so that the gas is discharged from the exhaust port side of the film forming chamber 7 in the direction opposite to the exhaust direction. ing.
The gas supply port 15 is connected to a cylinder 17 via a pipe 16. As the gas, argon or nitrogen is often used, but other gases may be used or mixed to change the film quality.
【0021】このような構成において、ボンベ17から
ガスを配管16を介して、ガス供給口15へ導くと、ガ
スは成膜室7の中へ矢印Bのように供給され、矢印Cの
ように空間10へ排気され、矢印Dのように排気室12
へ排気され、矢印Eのように真空ポンプ14によって排
気される。成膜室7内の圧力は成膜プロセスの条件仕様
から設定される。代表的な圧力は、例えば、真空ポンプ
手前で1.4Pa、ガス供給口出口15で2.6Paであ
る。In such a configuration, when a gas is guided from the cylinder 17 to the gas supply port 15 via the pipe 16, the gas is supplied into the film forming chamber 7 as shown by the arrow B, and as shown by the arrow C. The gas is exhausted into the space 10 and the exhaust chamber 12 is
And exhausted by the vacuum pump 14 as shown by the arrow E. The pressure in the film forming chamber 7 is set based on the condition specification of the film forming process. Typical pressures are, for example, 1.4 Pa before the vacuum pump and 2.6 Pa at the gas supply port outlet 15.
【0022】このように、ガス供給口15からのガスの
導入方向は、成膜室7から排気室12への向かう方向と
は、逆向きに設定されている。このような状態で、ま
ず、シャッター13を基板3の上の全体を覆うように移
動し、高周波電源5により、成膜室7内でターゲット2
の直下にプラズマを生成させ、十分温度が安定したら、
高周波電源6により、基板ホルダ4にバイアス電圧を負
荷し、シャッター13を排気室12へ移動して基板3上
から排除し、基板3上に所定の厚みまで成膜を行う。As described above, the direction in which the gas is introduced from the gas supply port 15 is set to be opposite to the direction from the film forming chamber 7 to the exhaust chamber 12. In such a state, first, the shutter 13 is moved so as to cover the entire surface of the substrate 3, and the target 2 is moved in the film forming chamber 7 by the high frequency power supply 5.
When plasma is generated just below and the temperature is stable enough,
A bias voltage is applied to the substrate holder 4 by the high-frequency power source 6, the shutter 13 is moved to the exhaust chamber 12 and removed from the substrate 3, and a film is formed on the substrate 3 to a predetermined thickness.
【0023】以上の構造は、基板を一枚挿入する枚葉式
のものであるが、複数の基板3を基板ホルダーに並べる
バッチ式のものでもよい。また、ガス供給口15は、タ
ーゲット2の端に設置されているが、ガス供給口15の
ガス出口端は、ターゲット−基板間の空間に多少進入す
るような構成でもよい。The above structure is a single-wafer type in which one substrate is inserted, but may be a batch type in which a plurality of substrates 3 are arranged in a substrate holder. Further, the gas supply port 15 is provided at the end of the target 2, but the gas outlet end of the gas supply port 15 may be configured to slightly enter the space between the target and the substrate.
【0024】以上のような構成にすることにより、成膜
室7内で基板3上の圧力分布が径方向に均一となり、プ
ラズマ密度も均一になり、基板3上に生成される膜厚分
布も均一になる効果がある。With the above configuration, the pressure distribution on the substrate 3 in the film forming chamber 7 becomes uniform in the radial direction, the plasma density becomes uniform, and the distribution of the film thickness formed on the substrate 3 becomes smaller. It has the effect of becoming uniform.
【0025】この効果を従来例と比較して、以下に定量
的に示す。図3には従来のスパッタ装置の構成を示す。
ガス供給口15‘は,成膜室7から見て、排気室12と
は逆の側で空間10に接続されている。従って、ガス
は、矢印Bのようにガス供給口15‘から供給され、成
膜室7を矢印Cのように通過して、矢印Dのように排気
室12に排気され、矢印Eのように真空ポンプ14によ
って排気される。This effect is quantitatively shown below in comparison with the conventional example. FIG. 3 shows a configuration of a conventional sputtering apparatus.
The gas supply port 15 ′ is connected to the space 10 on the side opposite to the exhaust chamber 12 when viewed from the film forming chamber 7. Therefore, the gas is supplied from the gas supply port 15 ′ as shown by the arrow B, passes through the film forming chamber 7 as shown by the arrow C, is exhausted to the exhaust chamber 12 as shown by the arrow D, and is exhausted as shown by the arrow E. It is evacuated by the vacuum pump 14.
【0026】この従来例と本発明の第1の実施例に対
し、直接シミュレーションモンテカルロ法による希薄ガ
ス流れ解析を行って得た装置内の圧力分布の結果を、図
4に示す。図中、横軸は、図1および図3に示されるタ
ーゲット押え8−ターゲット2−ターゲット8−(ガス
流調整板)−排気室12間に対応し、縦軸は、各間の圧
力(Pa)を示す。ガスは、アルゴンガスで、流量は1
00cm3/minの場合である。この図から明らかなよ
うに、従来例では、ターゲットの長さにわたって圧力分
布が不均一であるのに対し、本発明は、圧力分布の均一
化の効果が大きいことがわかる。FIG. 4 shows the result of the pressure distribution in the apparatus obtained by performing a lean gas flow analysis by the direct simulation Monte Carlo method for the conventional example and the first embodiment of the present invention. In the figure, the horizontal axis corresponds to between the target holder 8-the target 2-the target 8-(gas flow adjusting plate)-the exhaust chamber 12 shown in Figs. 1 and 3, and the vertical axis represents the pressure (Pa ). The gas is argon gas and the flow rate is 1
This is the case of 00 cm 3 / min. As is clear from this figure, in the conventional example, the pressure distribution is non-uniform over the length of the target, whereas in the present invention, the effect of making the pressure distribution uniform is large.
【0027】図5に、本発明の第2の実施例を示す。タ
ーゲット2、ターゲット押え8、また、図には示されて
ないが、基板ホルダー4、ホルダー押え9が矩形となっ
ている。本実施例は、大型の液晶基板用のスパッタ装置
に応用される。このように構成することにより、矩形の
大型基板を小スペースで処理でき、装置の大きさを基板
の大きさの割に小型にできる効果がある。FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. The target 2, the target holder 8, and the substrate holder 4 and the holder holder 9, although not shown in the figure, are rectangular. This embodiment is applied to a sputtering apparatus for a large liquid crystal substrate. With such a configuration, a large rectangular substrate can be processed in a small space, and the size of the apparatus can be reduced compared to the size of the substrate.
【0028】図6に、本発明の第3の実施例を示す。こ
れは、マグネトロンプラズマを用いた大型のスパッタ成
膜装置によく用いられる構成であり、磁場で電子が保持
されるため、プラズマ密度が高く保持できる。構造は、
ターゲット2の裏に磁石18をロッド19上で移動し、
プラズマを成膜室7内で左右に移動させて、膜厚の均一
化を図るものである。この場合も、ガス供給口15を用
いており、ガスの圧力分布が成膜室7内で均一になるた
め、成膜速度が速く、膜厚みが均一な処理が得られる効
果がある。FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. This is a configuration often used for a large-sized sputter film forming apparatus using magnetron plasma. Since electrons are held by a magnetic field, a high plasma density can be held. The structure is
Move the magnet 18 on the rod 19 to the back of the target 2,
The plasma is moved right and left in the film forming chamber 7 to make the film thickness uniform. Also in this case, since the gas supply port 15 is used, and the pressure distribution of the gas becomes uniform in the film forming chamber 7, there is an effect that a film forming speed is high and a process with a uniform film thickness can be obtained.
【0029】図7および図8に、本発明の第4の実施例
を示す。図1および図2、図5、図6に示す実施例と異
なる点は、ターゲット押え8及びホルダー押え9の外側
と真空容器1との間の隙間が小さく、空間10がガス流
調整板11の手前にわずかに存在するだけである。この
場合、ガスは、成膜室7内を循環して、排気室12へ向
かう。このように構成することにより、装置全体を小型
にできる効果がある。FIGS. 7 and 8 show a fourth embodiment of the present invention. The difference from the embodiment shown in FIGS. 1, 2, 5, and 6 is that the gap between the outside of the target holder 8 and the holder holder 9 and the vacuum vessel 1 is small, and the space 10 is It is only slightly present in the foreground. In this case, the gas circulates in the film forming chamber 7 and goes to the exhaust chamber 12. With this configuration, there is an effect that the entire device can be reduced in size.
【0030】図9に、本発明の第5の実施例を示す。ガ
スの供給を複数の系統から行うようにしたものである。
第1のガス供給は、ボンベ17より配管16を介して、
ターゲット押え8のガス供給口15から前記実施例と同
様に、全体の排気方向とは逆方向に矢印Bのように導入
するものである。第2のガス供給は、成膜室7から見て
排気室12とは反対側で、真空容器1に設けた第2ガス
供給口20から矢印Fのように装置全体にガスが行きわ
たるように供給するようにしたものである。第2ガス供
給口20は、配管16'を介してボンベ17'に接続され
ている。ボンベ17及びボンベ17'のガスは、同じガ
スでもよいが、膜の機能特性を得るため異なるガスとす
ることも行われる。FIG. 9 shows a fifth embodiment of the present invention. Gas is supplied from a plurality of systems.
The first gas is supplied from a cylinder 17 via a pipe 16
As in the above embodiment, the gas is introduced from the gas supply port 15 of the target holder 8 in the direction opposite to the exhaust direction as shown by the arrow B. The second gas supply is performed such that the gas flows from the second gas supply port 20 provided in the vacuum vessel 1 to the entire apparatus as shown by the arrow F on the side opposite to the exhaust chamber 12 when viewed from the film forming chamber 7. It is intended to be supplied. The second gas supply port 20 is connected to a cylinder 17 'via a pipe 16'. The gas of the cylinder 17 and the gas of the cylinder 17 'may be the same gas, but may be different from each other in order to obtain the functional characteristics of the film.
【0031】この場合、第1の供給によるガス流れと第
2の供給によるガス流れは、基板上で衝突し、矢印Gの
ように側方向から排気されるようになる。このような構
成にすることにより、ガス供給口15、20の流量を制
御することにより混合ガスの濃度を制御でき、機能的な
膜の性質を変化させることができる効果がある。In this case, the gas flow of the first supply and the gas flow of the second supply collide on the substrate and are exhausted from the side as shown by arrow G. With such a configuration, the concentration of the mixed gas can be controlled by controlling the flow rates of the gas supply ports 15 and 20, and there is an effect that the properties of the functional film can be changed.
【0032】図10に、本発明の第6の実施例を示す。
このガスの供給を複数の系統から行うようにした構成に
おいては、第1のガス供給に関して、ガス供給口15の
向きをターゲット面に垂直に設け、基板面に垂直にガス
を放出する構造をとることもできる。この場合、第2の
ガス供給口20から供給されたガスは、ターゲット2と
基板3に挟まれる成膜室7の中を通過中、圧力損失によ
って圧力が低下するが、第1のガス供給によって圧力が
回復し、流量のある部分は、成膜室7の途中から側方向
の空間10へ流れることによって、全体の流れが構成さ
れるようになる。FIG. 10 shows a sixth embodiment of the present invention.
In a configuration in which the gas supply is performed from a plurality of systems, the first gas supply has a structure in which the direction of the gas supply port 15 is provided perpendicular to the target surface and the gas is released perpendicular to the substrate surface. You can also. In this case, while the gas supplied from the second gas supply port 20 passes through the film forming chamber 7 sandwiched between the target 2 and the substrate 3, the pressure decreases due to pressure loss. The pressure is recovered, and a portion having a flow rate flows from the middle of the film forming chamber 7 to the space 10 in the lateral direction, thereby forming the entire flow.
【0033】このような構成においては、第1のガス供
給からのガスは、図9の実施例に比較して基板上全面に
行きわたらないが、第2のガス供給による基板上の圧力
損失、特に排気室12に近い側の圧力低減を防止し、圧
力分布を均一化する効果がある。In such a configuration, the gas from the first gas supply does not reach the entire surface of the substrate as compared with the embodiment of FIG. 9, but the pressure loss on the substrate due to the second gas supply, In particular, there is an effect that the pressure reduction on the side close to the exhaust chamber 12 is prevented and the pressure distribution is made uniform.
【0034】以上は、平行平板容量結合型プラズマ式ス
パッタ装置及び平行平板マグネトロン容量結合型プラズ
マ式スパッタ装置への実施例であるが、本発明は、誘導
結合型やECR型など他のプラズマ源を用いた装置にも
共通に実施出来、また、プラズマCVD装置やエッチン
グ装置、または、熱CVD装置、洗浄装置、乾燥装置に
も、適用できる。The above is an example of a parallel plate capacitively coupled plasma type sputtering apparatus and a parallel plate magnetron capacitively coupled plasma type sputtering apparatus. However, the present invention relates to the use of another plasma source such as an inductive coupling type or an ECR type. The present invention can be commonly applied to the used apparatus, and can also be applied to a plasma CVD apparatus, an etching apparatus, a thermal CVD apparatus, a cleaning apparatus, and a drying apparatus.
【0035】例えば、図11に、本発明の第7の実施例
を示す。これは、熱CVD装置への本発明の適用例であ
る。上述したこれまでの実施例におけるターゲット2の
代わりに、壁21を設置し、高周波電源5、6の代わり
に、ヒータ22を設置し、基板3を所定の温度に加熱
し、基板3面にCVD膜を生成するようになっている。
ガス供給口15からのガスには、珪素を含む化合物ガス
や、銅やアルミなどの金属を含む有機ガスが用いられ
る。このような構成により、反応物の膜を均一に基板上
に生成できる効果がある。For example, FIG. 11 shows a seventh embodiment of the present invention. This is an application example of the present invention to a thermal CVD apparatus. In place of the target 2 in the above-described embodiments, a wall 21 is provided, a heater 22 is provided in place of the high-frequency power sources 5 and 6, the substrate 3 is heated to a predetermined temperature, and the surface of the substrate 3 is subjected to CVD. A film is generated.
As the gas from the gas supply port 15, a compound gas containing silicon or an organic gas containing a metal such as copper or aluminum is used. With such a configuration, there is an effect that a film of the reactant can be uniformly formed on the substrate.
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明によれば、真空容器内に、成膜す
る膜と同じ系統の材料で構成されたターゲットと基板を
対向させて配置し、作動ガスを供給口から導入し、排気
口から真空容器内を排気して所定のガス圧力に制御し、
プラズマを生成させ、基板にターゲット中の物質を成膜
するスパッタ装置において、上記ガス供給口を上記ター
ゲット近傍に配置し、排気方向とは逆方向にガスを放出
するようにしたことにより均一性が高い状態でスパッタ
成膜をすることができ、処理精度の向上が可能であり、
生産性が向上する。また、かかるスパッタ装置に限ら
ず、熱CVD装置等にも適用してその効果が期待でき
る。さらに、薄膜デバイス等の製造に適用してその効果
が期待できる。According to the present invention, a target composed of a material of the same system as a film to be formed and a substrate are arranged in a vacuum vessel so as to face each other, a working gas is introduced from a supply port, and an exhaust port is provided. Evacuates the vacuum vessel from and controls it to a predetermined gas pressure,
In a sputtering apparatus that generates plasma and deposits a substance in a target on a substrate, the gas supply port is arranged near the target, and gas is released in a direction opposite to the exhaust direction, thereby achieving uniformity. Sputter film formation can be performed in a high state, and processing accuracy can be improved.
Productivity is improved. Further, the effect can be expected by applying to not only the sputtering apparatus but also a thermal CVD apparatus and the like. Furthermore, the effect can be expected when applied to the manufacture of thin film devices and the like.
【図1】本発明の第1の実施例を示す平面断面図。FIG. 1 is a plan sectional view showing a first embodiment of the present invention.
【図2】図1のA−A断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図3】従来技術の説明する平面断面図。FIG. 3 is a cross-sectional plan view illustrating a conventional technique.
【図4】本発明の実施例と従来例との効果の比較を示す
図。FIG. 4 is a diagram showing a comparison of effects between the embodiment of the present invention and a conventional example.
【図5】本発明の第2の実施例を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第3の実施例を示す平面断面図。FIG. 6 is a plan sectional view showing a third embodiment of the present invention.
【図7】図6のA−A断面図。FIG. 7 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 6;
【図8】本発明の第4の実施例を示す断面図。FIG. 8 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第5の実施例を示す断面図。FIG. 9 is a sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第6の実施例を示す平面断面図。FIG. 10 is a plan sectional view showing a sixth embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第7の実施例を示す平面断面図。FIG. 11 is a plan sectional view showing a seventh embodiment of the present invention.
1…真空容器、2…ターゲット、3…基板、4…基板ホ
ルダー、5…高周波電源、6…高周波電源、7…成膜
室、8…ターゲット押え、9…ホルダー押え、10…空
間、11…ガス流調整板、12…排気室、13…シャッ
ター、14…真空ポンプ 、15、15'…ガス供給
口、16、16'…配管、17、17'…ボンベ、18…
磁石、19…ロッド、20…第2ガス供給口、21…
壁、22…ヒータ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum container, 2 ... Target, 3 ... Substrate, 4 ... Substrate holder, 5 ... High frequency power supply, 6 ... High frequency power supply, 7 ... Film formation chamber, 8 ... Target press, 9 ... Holder press, 10 ... Space, 11 ... Gas flow adjusting plate, 12 ... exhaust chamber, 13 ... shutter, 14 ... vacuum pump, 15, 15 '... gas supply port, 16, 16' ... piping, 17, 17 '... cylinder, 18 ...
Magnet, 19 rod, 20 second gas supply port, 21
Wall, 22 ... heater.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K029 CA05 DA02 DA06 5F045 AA19 BB02 BB08 DP04 EE20 EF02 EF04 EF08 EF18 EF20 5F103 AA08 BB06 BB16 NN10 RR01 RR04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4K029 CA05 DA02 DA06 5F045 AA19 BB02 BB08 DP04 EE20 EF02 EF04 EF08 EF18 EF20 5F103 AA08 BB06 BB16 NN10 RR01 RR04
Claims (7)
統の材料で構成されたターゲットと基板を対向させて配
置し、作動ガスをガス供給口から導入し、排気口から該
真空容器内を排気して所定のガス圧力に制御し、プラズ
マを生成させて、該基板に該ターゲット中の物質を成膜
する基板処理装置において、該ガス供給口を該ターゲッ
トの該排気口側の近傍距離内に配置し、排気方向とは逆
方向に該作動ガスを導入するよう構成してなることを特
徴とする基板処理装置。In a flat vacuum vessel, a target and a substrate, which are made of a material of the same system as a film to be formed, are arranged to face each other, a working gas is introduced from a gas supply port, and the vacuum is supplied from an exhaust port. In a substrate processing apparatus that exhausts the inside of the container to control a predetermined gas pressure, generates plasma, and deposits a substance in the target on the substrate, the gas supply port is connected to the exhaust port side of the target. A substrate processing apparatus disposed within a close distance and configured to introduce the working gas in a direction opposite to an exhaust direction.
統の材料で構成されたターゲットと基板を対向させて配
置し、作動ガスをガス供給口から導入し、排気口から該
真空容器内を排気して所定のガス圧力に制御し、プラズ
マを生成させて、該基板に該ターゲット中の物質を成膜
する基板処理装置において、該ガス供給口を複数とし、
その内一部のガス供給口は、該ターゲットと該基板から
みて、該排気口とは反対側に配置せしめ、他の供給口は
該ターゲットの該排気口側の近傍距離内に配置するよう
に構成したことを特徴とする基板処理装置。2. A flat vacuum container having a target and a substrate made of a material of the same system as the film to be formed facing each other, disposed in a flat vacuum vessel, and a working gas is introduced from a gas supply port. In the substrate processing apparatus that exhausts the inside of the container and controls the gas pressure to a predetermined gas pressure, generates plasma, and forms a film of the substance in the target on the substrate, the plurality of gas supply ports are provided,
Some of the gas supply ports are disposed on the opposite side of the exhaust port when viewed from the target and the substrate, and the other supply ports are disposed within a vicinity distance of the target on the exhaust port side. A substrate processing apparatus, comprising:
が、前記ターゲット端から前記ターゲット長さの10%
以下の距離にあるよう構成してなることを特徴とする請
求項1又は2記載の基板処理装置。3. The distance between the target and the exhaust port side is 10% of the target length from the target end.
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate processing apparatus is configured to have the following distance.
から作動ガスを導入し、排気口から該容器内を排気して
所定のガス圧力に制御し、該基板を処理する基板処理装
置において、該ガス供給口を該排気口側に配置し、排気
方向とは逆方向に該作動ガスを導入するよう構成したこ
とを特徴とする基板処理装置。4. A substrate processing method in which a substrate is placed in a flat container, a working gas is introduced from a gas supply port, the inside of the container is exhausted from an exhaust port, the pressure is controlled to a predetermined gas pressure, and the substrate is processed. In the apparatus, the gas supply port is disposed on the exhaust port side, and the working gas is introduced in a direction opposite to an exhaust direction.
リングを用いて構成したことを特徴とする請求項4記載
の基板処理装置。5. The substrate processing apparatus according to claim 4, wherein said substrate processing is performed by using plasma sputtering.
統の材料で構成されたターゲットと基板を対向させて配
置し、作動ガスをガス供給口から導入し、排気口から該
真空容器内を排気して所定のガス圧力に制御し、プラズ
マを生成させて、該基板に該ターゲット中の物質を成膜
する基板処理方法において、該ガス供給口を該ターゲッ
トの近傍距離内に配置し、排気方向とは逆方向に該作動
ガスを導入することを特徴とする基板処理方法。6. A flat vacuum vessel is provided with a target and a substrate made of the same system material as the film to be formed facing each other, and a working gas is introduced from a gas supply port, and the vacuum is introduced from an exhaust port. In the substrate processing method of evacuating the container and controlling the gas pressure to a predetermined value, generating plasma, and forming a substance in the target on the substrate, the gas supply port is disposed within a distance close to the target. And a step of introducing the working gas in a direction opposite to the exhaust direction.
されてなることを特徴とする薄膜デバイス。7. A thin-film device manufactured by using the substrate processing method according to claim 6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000035614A JP2001220668A (en) | 2000-02-08 | 2000-02-08 | Substrate treating apparatus, substrate treating method and thin film device produced by using the same |
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