JP2006283057A - Sputtering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スパッタリング装置に関する。 The present invention relates to a sputtering apparatus.
スパッタリング装置では、より大面積の基板の全面に均一な膜を成膜することが重要となる。角型基板上へスパッタリングにより膜を形成すると、角型基板上に形成された薄膜は不均一となる傾向がある。そこで成膜の均一化を図る試みとして、特許文献1には、角型でかつ長方形状に分割したターゲットと磁石を、成膜を施す基板上に配置したスパッタリング装置が提案されている。さらに特許文献1には、ターゲット裏面にマグネットを環状に配置させたスパッタリング装置も記載されている。
しかしながら、このようなスパッタリング装置ではターゲット上でプラズマ密度に差が生じ、基板に成膜の不均一を生じさせていた。特に、基板が長方形である場合であって、長方形のアスペクト比(縦横比)が大きい場合にはその傾向が顕著であった。 However, in such a sputtering apparatus, there is a difference in plasma density on the target, resulting in non-uniform film formation on the substrate. In particular, when the substrate is rectangular and the aspect ratio (aspect ratio) of the rectangle is large, the tendency is remarkable.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板により均一に成膜を施すことができるスパッタリング装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of this situation, The objective is to provide the sputtering device which can form into a film uniformly with a board | substrate.
本発明では、真空容器と、真空容器内に配置され、基板を支持する基板支持部と、真空容器内に配置され、基板支持部に支持される基板に対向して配置された平板状のターゲットと、ターゲットの基板に対向する面とは反対側の面に対向して配置された複数の磁石と、を備え、複数の磁石の各々は、ターゲットに対向する面における縦横比が0.5〜2であるスパッタリング装置が提供される。 In the present invention, the flat target disposed in the vacuum container, the substrate support part disposed in the vacuum container and supporting the substrate, and the substrate disposed in the vacuum container and opposed to the substrate supported by the substrate support part. And a plurality of magnets arranged to face the surface opposite to the surface facing the substrate of the target, each of the plurality of magnets having an aspect ratio of 0.5 to 0.5 on the surface facing the target 2 is provided.
この構成では、複数の磁石の各々において、ターゲットに対向する面における縦横比が0.5〜2であるので、ターゲット上の電子のドリフト運動が均一となり、より均一に基板に成膜を施すことができる。なお、本発明における「ターゲットに対向する面における縦横比が0.5〜2」とは、ターゲットに対向する面内において、個々の磁石の外郭に外接する長方形の縦横比が、0.5〜2であることを意味する。したがって、長方形の磁石においては、長辺と短辺との長さの比が本発明における縦横比に該当する。正方形の磁石においては、各辺の長さが同じなため縦横比は1となる。円形の磁石においては、外接する長方形の長辺と短辺の長さが等しくなるため縦横比は1となる。楕円形の磁石においては、外接する長方形の縦横比は、長径と短径との長さの比に相当するため、長径と短径との長さの比が本発明における縦横比に該当する。三角形、六角形および他の多角形の磁石においても、外接する長方形の縦横比が本発明における縦横比に該当する。 In this configuration, in each of the plurality of magnets, the aspect ratio of the surface facing the target is 0.5 to 2, so that the electron drift motion on the target becomes uniform, and the substrate is more uniformly deposited. Can do. In the present invention, “the aspect ratio of the surface facing the target is 0.5 to 2” means that the aspect ratio of the rectangle circumscribing the outline of each magnet is 0.5 to 2 in the surface facing the target. 2 means. Therefore, in the rectangular magnet, the ratio of the length of the long side to the short side corresponds to the aspect ratio in the present invention. In a square magnet, the aspect ratio is 1 because the length of each side is the same. In a circular magnet, the length of the circumscribed rectangle is equal to the length of the short side, so the aspect ratio is 1. In the elliptical magnet, the aspect ratio of the circumscribed rectangle corresponds to the ratio of the length of the major axis to the minor axis, so the ratio of the length of the major axis to the minor axis corresponds to the aspect ratio in the present invention. In the triangular, hexagonal and other polygonal magnets, the aspect ratio of the circumscribed rectangle corresponds to the aspect ratio in the present invention.
この場合、複数の磁石の各々は、ターゲットに対向する面において円形であることが公的である。 In this case, it is official that each of the plurality of magnets is circular on the surface facing the target.
この構成によれば、複数の磁石の各々がターゲットに対向する面において円形であるので、ターゲット上の電子のドリフト運動が角型の磁石の場合に比べて円滑となり、より均一に基板に成膜を施すことができる。なお、本発明おける「円形」とは、真円だけに限られず楕円をも含む。 According to this configuration, since each of the plurality of magnets is circular on the surface facing the target, the drift movement of electrons on the target is smoother than that of a square magnet, and the film is more uniformly formed on the substrate. Can be applied. The “circular shape” in the present invention is not limited to a perfect circle but includes an ellipse.
この場合、複数の磁石の各々は、基板支持部に支持される基板との距離を変更自在にされていることが好適である。 In this case, it is preferable that each of the plurality of magnets is capable of changing the distance from the substrate supported by the substrate support portion.
この構成によれば、複数の磁石の各々が基板支持部に支持される基板との距離を変更自在にされているので、磁石と基板との距離あるいは磁石とターゲットの距離を調整することにより、スパッタ率や成膜速度を制御することができ、より均一に基板に成膜を施すことができる。 According to this configuration, since the distance between each of the plurality of magnets and the substrate supported by the substrate support portion can be freely changed, by adjusting the distance between the magnet and the substrate or the distance between the magnet and the target, The sputtering rate and the film formation rate can be controlled, and the film can be formed more uniformly on the substrate.
この場合、複数の磁石の各々は、基板支持部に支持される基板の面に対し平行に移動可能にされていることが好適である。この構成によれば、より成膜の均一化が図られる。 In this case, it is preferable that each of the plurality of magnets be movable in parallel to the surface of the substrate supported by the substrate support portion. According to this configuration, the film formation can be made more uniform.
この場合、複数の磁石は、千鳥状に配置されていることが好適である。この構成によれば、ターゲットの利用効率が向上する。 In this case, it is preferable that the plurality of magnets are arranged in a staggered manner. According to this configuration, the utilization efficiency of the target is improved.
本発明によるスパッタリング装置によれば、ターゲット上の電子のドリフト運動が均一となり、より均一に基板に成膜を施すことができる。 According to the sputtering apparatus of the present invention, the drift motion of electrons on the target becomes uniform, and film formation can be performed more uniformly on the substrate.
以下、本発明の実施の形態に係るスパッタリング装置について添付図面を参照して説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明の第1実施形態に係るスパッタリング装置の構成を示す縦断面図である。図1に示すように、本実施形態のスパッタリング装置10は、真空容器12内に、基板Wを支持する基板支持部18、ターゲット20、磁石22が配置されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a sputtering apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the
真空容器12には、真空容器12内の空気を排気して減圧可能な排気系14と、真空容器12内にAr等の不活性ガスを導入する導入系16が接続されている。真空容器12の上方の壁面には、基板Wを支持する基板支持部18が設けられている。
Connected to the
真空容器12内には、さらに基板支持部18に支持される基板Wに対向して配置された平板状のターゲット20が設けられている。ターゲット20はスパッタリング源となるものであり、ターゲット20の材質としてはAl等の金属の他、絶縁材料も用いることができる。
In the
ターゲット20の基板Wに対向する面とは反対側の面に対向して複数の磁石22が配置されている。図2は、本発明の第1実施形態に係るターゲットと磁石の配置を示す平面図である。なお、以下の図2,6,8および9では、基板Wおよびターゲット20の側から、磁石22を見た様子を示している。図2に示す一つの磁石22における外郭の磁石と内郭の磁石とはそれぞれ極性が異なる磁石となっている。図2に示すように、それぞれの磁石22はその外郭がターゲット20に対向する面において正方形をなしている。本実施形態においては、この磁石22の外郭のターゲット20に対向する面における縦方向の長さVと横方向の長さHとの比である縦横比V/Hは0.5〜2であり、より好ましくは0.8〜1.2であり、さらに好ましくは0.9〜1.1であり、最も好ましくは図2に示すように1とされる。
A plurality of
図1に戻り、複数の磁石22は、ボールネジ26により真空容器12に支持されている。ボールネジ26にはボールネジ駆動部28がそれぞれ設けられ、各々の磁石22と、基板支持部18に支持された基板Wとの距離を変更自在とされている。各々のボールネジ26の周りには気密性のベローズ24が設けられており、ボールネジ26の周辺を気密化している。また、ターゲット20には不図示の電源が接続されている。
Returning to FIG. 1, the plurality of
以下、本実施形態のスパッタリング装置の動作について説明する。基板支持部18に成膜を施す基板Wを固定し、排気系14により真空容器12内の空気を排気して減圧した後、導入系16よりArガスを所定の圧力で導入する。次に、不図示の電源によりターゲット20に電力を印加すると、Arガス分子がプラズマ化される。ここで、電子は各々の磁石22によりトラップされて、ターゲット20上をドリフト運動する。
Hereinafter, the operation of the sputtering apparatus of this embodiment will be described. The substrate W on which the film is to be formed is fixed on the
図3は、従来のターゲット上をドリフトする電子の軌跡を示した図である。図3の破線に示すように、磁石の縦横比V/Hが概ね3以上である従来のスパッタリング装置では、ターゲット20上をドリフトする電子30は、磁石22の短い辺の位置では電子30が加速される距離が短いため速度が遅く、磁石22の長い辺の位置では電子30が加速される距離が長いため速度が速いという傾向がある。そのため、ターゲット20がスパッタされる度合いも不均一になり、成膜も不均一になるという欠点がある。特に、縦横比が大きい基板に合わせて、磁石やターゲットの縦横比を大きくした場合には、この傾向が大きくなる。
FIG. 3 is a diagram showing a trajectory of electrons drifting on a conventional target. As shown by a broken line in FIG. 3, in the conventional sputtering apparatus in which the aspect ratio V / H of the magnet is approximately 3 or more, the
一方、本実施形態においては、図4の破線に示すように、磁石22の縦横比V/Hが1に近いため、各辺上でドリフトする電子30が加速される距離が同等になり、電子30の速度に不均一が生じ難い。そのため、ターゲット20がスパッタされる度合いも均一となり、成膜もより均一に行うことができる。
On the other hand, in the present embodiment, as shown by the broken line in FIG. 4, since the aspect ratio V / H of the
加えて、図5に示すように、各々の磁石22と、ターゲット20および基板Wとの距離を、それぞれのボールネジ駆動部28により変化させることによって、ターゲット20の各位置におけるスパッタ率を変化させ、基板Wの各位置での成膜速度を調節し、より均一な成膜が可能となる。なお、図5に示すような基板Wの面と垂直な方向ではなく、基板Wの面と平行な方向に各々の磁石22を移動可能とすることによって、より自由度の高い調節が可能となる。このため、より膜の均一化が図れるとともに、ターゲットも偏りがなく使用することができるので、ターゲットの利用効率が向上し効果的である。
In addition, as shown in FIG. 5, the sputter rate at each position of the
以下、本発明の第2実施形態について説明する。図6は、本発明の第2実施形態に係るターゲットと磁石の配置を示す平面図である。図6に示すように、本実施形態では、それぞれの磁石22はその外郭がターゲット20に対向する面において真円をなしている点が第1実施形態と異なっている。
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a plan view showing the arrangement of targets and magnets according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, in this embodiment, each
本実施形態のスパッタリング装置により成膜を行った場合、図7に破線で示すように、円形のターゲット20上をドリフトする電子30は、一様な円弧を描いてドリフトされる。この場合、第1実施形態のように磁石22に角の部分がないため、ターゲット20上の電子のドリフト運動がより円滑となり、さらに均一で安定したスパッタおよび成膜が可能となる。
When film formation is performed by the sputtering apparatus of the present embodiment, the
図8は、本発明の第3実施形態に係るターゲットと磁石の配置を示す平面図である。本実施形態では、正方形の磁石22とターゲット20とをそれぞれ千鳥状に配列している。これにより、ターゲットの利用効率が向上するため、より均一なスパッタが可能となり、成膜も均一となる。なお、正三角形や正六角形の磁石を用いて、各々の磁石の各辺を密着させつつ千鳥状に配列した場合も、同様の効果を奏させることができる。
FIG. 8 is a plan view showing the arrangement of targets and magnets according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the
図9は、本発明の第4実施形態に係るターゲットと磁石の配置を示す平面図である。図9に示すように、円形の磁石22をそれぞれ千鳥状に配列し、より好ましくは磁石22が単位面積当たりに最も密に含まれるように配置することによって、より均一なスパッタと成膜が可能となる。
FIG. 9 is a plan view showing the arrangement of targets and magnets according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, more uniform sputtering and film formation are possible by arranging the
図10は、本発明の第5実施形態に係るスパッタリング装置の構成を示す縦断面図である。本実施形態においては、ターゲット20は磁石22の形状に対応して分割され、それぞれの磁石22に固定されている点が、第1〜4実施形態と異なっている。なお、磁石22の形状やその他の構成については、第1〜4実施形態のものをそのまま適用することができる。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the sputtering apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. The present embodiment is different from the first to fourth embodiments in that the
本実施形態においては、基板Wの各位置における成膜の度合いを調整したいときは、図10に示すように、各々の磁石22およびターゲット20と、基板Wとの距離をボールネジ駆動部28により変更することにより、基板Wの各位置における成膜速度を変更することができる。なお、図10に示すような基板Wの面と垂直な方向ではなく、基板Wの面と平行な方向に、各々の磁石22およびターゲット20を移動可能とすることにより、より自由度の高い調節が可能となる。
In the present embodiment, when it is desired to adjust the degree of film formation at each position on the substrate W, the distance between each
尚、本発明のスパッタリング装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Note that the sputtering apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
10…スパッタリング装置、12…真空容器、14…排気系、16…導入系、18…基板支持部、20…ターゲット、22…磁石、24…ベローズ、26…ボールネジ、28…ボールネジ駆動部、30…電子、W…基板
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記真空容器内に配置され、基板を支持する基板支持部と、
前記真空容器内に配置され、前記基板支持部に支持される基板に対向して配置された平板状のターゲットと、
前記ターゲットの基板に対向する面とは反対側の面に対向して配置された複数の磁石と、
を備え、
前記複数の磁石の各々は、前記ターゲットに対向する面における縦横比が0.5〜2である、
スパッタリング装置。 A vacuum vessel;
A substrate support part disposed in the vacuum vessel and supporting the substrate;
A flat target disposed in the vacuum vessel and disposed opposite the substrate supported by the substrate support;
A plurality of magnets disposed opposite to the surface opposite to the surface facing the substrate of the target;
With
Each of the plurality of magnets has an aspect ratio of 0.5 to 2 on a surface facing the target.
Sputtering equipment.
請求項1に記載のスパッタリング装置。 Each of the plurality of magnets is circular on the surface facing the target.
The sputtering apparatus according to claim 1.
請求項1または2に記載のスパッタリング装置。 Each of the plurality of magnets is capable of changing the distance from the substrate supported by the substrate support portion.
The sputtering apparatus according to claim 1 or 2.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載のスパッタリング装置。 Each of the plurality of magnets is movable in parallel to the surface of the substrate supported by the substrate support portion.
The sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 3.
請求項1ないし4のいずれか1項に記載のスパッタリング装置。
The plurality of magnets are arranged in a staggered manner,
The sputtering apparatus of any one of Claims 1 thru | or 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005101121A JP2006283057A (en) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Sputtering apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005101121A JP2006283057A (en) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Sputtering apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006283057A true JP2006283057A (en) | 2006-10-19 |
Family
ID=37405273
Family Applications (1)
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JP2005101121A Pending JP2006283057A (en) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Sputtering apparatus |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2006283057A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020169352A (en) * | 2019-04-02 | 2020-10-15 | 株式会社アルバック | Cathode unit for magnetron sputtering apparatus |
-
2005
- 2005-03-31 JP JP2005101121A patent/JP2006283057A/en active Pending
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A977 | Report on retrieval |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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