JP2010132992A - Apparatus for forming film with sheet plasma - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology of further uniformizing the distribution of film thickness in an apparatus for forming a film with a sheet plasma even though the substrate to be film-formed has a steric shape such as a hole and a groove formed on the surface, by enhancing the step coatability for the hole and the groove. <P>SOLUTION: A sheet plasma SP is introduced into a film-forming space between a target electrode 37 and a substrate-supporting electrode 36 which oppose to each other, and the film-forming process is conducted. Then, a magnetic member 46 which is made from a soft magnetic material and is smaller than the target electrode 37 is arranged in the rear side face of the target electrode 37, and is moved within the rear side face by a magnetic-member-moving mechanism 60. Thereby, a convex portion Pc at which a sputtering amount increases is generated in the sheet plasma SP. Accordingly, by moving the convex portion Pc in the film-forming process, the variation of the sputtering amount can be reduced, and the film-thickness distribution, the step coatability and the like can be enhanced. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、シートプラズマ成膜装置に関し、特に、膜厚分布の均一化、並びに、表面が立体形状(溝、穴等)を有する基板(成膜対象)へ成膜する場合の段差被覆性および被覆性の対称性を向上することができるシートプラズマ成膜装置に関する。   The present invention relates to a sheet plasma film forming apparatus, and in particular, a uniform film thickness distribution and step coverage when a film is formed on a substrate (film forming target) having a three-dimensional shape (grooves, holes, etc.). The present invention relates to a sheet plasma film forming apparatus capable of improving the symmetry of coverage.

スパッタリング装置では、減圧室内にターゲットが配置され、ターゲットの背後に当該ターゲットの表面近傍に磁場を形成する磁石が配置される。そして、放電用ガスの存在の下、ターゲットを一方の電極として放電用の電圧が印加されると、グロー放電の発生によりプラズマが生成される。そして、このプラズマが磁石の磁場により閉じ込められることで、ターゲットの表面近傍に高密度プラズマ領域が形成され、この高密度プラズマ領域から高エネルギーのイオン粒子が飛び出してターゲットの表面に衝突する。この衝突によって、ターゲットを形成する物質の原子がはじき出される。この原子のはじき出し現象がスパッタである。   In a sputtering apparatus, a target is disposed in a decompression chamber, and a magnet that forms a magnetic field near the surface of the target is disposed behind the target. When a discharge voltage is applied using the target as one electrode in the presence of the discharge gas, plasma is generated by the occurrence of glow discharge. The plasma is confined by the magnetic field of the magnet, so that a high-density plasma region is formed near the surface of the target, and high-energy ion particles jump out of the high-density plasma region and collide with the surface of the target. By this collision, atoms of the material forming the target are ejected. This phenomenon of atom popping out is sputtering.

前記スパッタリング装置は広く成膜装置として用いられる。スパッタリング装置の減圧室内でターゲットに対向して基板等の成膜対象を配置するとともに、ターゲットを成膜したい素材で形成してスパッタを発生させれば、スパッタされた原子が基板表面に付着し、膜が形成される。   The sputtering apparatus is widely used as a film forming apparatus. When a target for film formation such as a substrate is placed facing the target in the reduced pressure chamber of the sputtering apparatus, and the target is formed of a material to be formed and spatter is generated, the sputtered atoms adhere to the substrate surface, A film is formed.

マグネトロンスパッタリング成膜装置は、前記スパッタを利用した成膜装置の一つであり、ターゲットの裏面の近傍に、電場に直交する磁場を与えて高密度プラズマを形成するため、所望の厚さの膜を高速に形成できる。それゆえ、この分野ではさまざまな応用技術が開発されており、例えば、スパッタリング中に、磁場を発生させる磁石を移動させる技術が種々提案されている。このように磁石を移動させることでターゲット裏面に与えられる磁場を均一化することで、ターゲットの表面全体で均一にエロージョンを発生させ、形成される膜の膜厚分布を向上させることを図っている。具体的な技術としては、例えば特許文献1に開示されるプレーナーマグネトロンカソードが挙げられる。   The magnetron sputtering film forming apparatus is one of the film forming apparatuses using the sputtering, and a high-density plasma is formed in the vicinity of the back surface of the target by applying a magnetic field orthogonal to the electric field. Can be formed at high speed. Therefore, various applied technologies have been developed in this field. For example, various technologies for moving a magnet that generates a magnetic field during sputtering have been proposed. By moving the magnet in this way, the magnetic field applied to the back surface of the target is made uniform, so that erosion is uniformly generated on the entire surface of the target and the film thickness distribution of the formed film is improved. . As a specific technique, for example, a planar magnetron cathode disclosed in Patent Document 1 can be cited.

この技術では、プレーナーマグネトロンカソードにおいて、スパッタの際に、中央部永久磁石と周縁部永久磁石とが、プレーナーターゲットと平行な平面内で、当該プレーナーターゲットの互いに交わる隣接二辺方向に移動するよう構成される。これにより、前記プレーナーターゲットの表面が磁力線によって四角く走査されるため、プレーナーターゲットの利用効率が高まり、ランニングコストが低減できるとされる。また、一つのプレーナーターゲットを長時間使用できるようになるのでターゲット交換回数が減り、スパッタ装置の稼働率が高まり、コスト低減に寄与できるとされる。   In this technique, in the planar magnetron cathode, at the time of sputtering, the central permanent magnet and the peripheral permanent magnet are moved in two adjacent sides of the planar target in a plane parallel to the planar target. Is done. Thereby, since the surface of the planar target is scanned squarely by the magnetic field lines, the utilization efficiency of the planar target is increased, and the running cost can be reduced. In addition, since one planar target can be used for a long time, the number of target replacements is reduced, the operating rate of the sputtering apparatus is increased, and the cost can be reduced.

ところで、前記スパッタを利用した他の成膜装置として、シートプラズマ成膜装置が知られている。シートプラズマ成膜装置では、円柱状のプラズマを、同じ磁極(例えばN極)同士を互いに対向させて強力な反発磁界を発生する永久磁石の対で挟み込む。これにより形成されたシート状のプラズマ(シートプラズマ)は、均一かつ高密度である。シートプラズマ成膜装置は、このようなシートプラズマをターゲットと基板との間の成膜室に導入し、シートプラズマ中のイオンを用いたスパッタリングにより基板上にターゲット材料の膜を形成する。これにより、大きな面積の膜を高速で形成することができる。具体的な技術としては、例えば特許文献2に開示されるシートプラズマ成膜装置が挙げられる。   By the way, as another film forming apparatus using the sputtering, a sheet plasma film forming apparatus is known. In a sheet plasma film forming apparatus, cylindrical plasma is sandwiched between a pair of permanent magnets that generate a strong repulsive magnetic field with the same magnetic poles (for example, N poles) facing each other. The sheet-like plasma (sheet plasma) formed thereby is uniform and high density. The sheet plasma film forming apparatus introduces such a sheet plasma into a film forming chamber between the target and the substrate, and forms a film of the target material on the substrate by sputtering using ions in the sheet plasma. Thereby, a film having a large area can be formed at high speed. As a specific technique, for example, a sheet plasma film forming apparatus disclosed in Patent Document 2 is cited.

この技術では、シートプラズマ成膜装置が、互いに異極同士を向き合わせて、前記成膜空間を挟むように配置される第二の磁界発生手段の対を備えており、シート状のプラズマは、前記成膜空間を移動する間に、前記第二の磁界発生手段の対の磁界により前記主面から凸状に偏倚する。この構成によれば、シート状プラズマをその主面から湾曲させるため、シート状プラズマ中の荷電粒子によって叩き出されたターゲットの原子を、より望ましい方向に揃って配線溝に到達させることができる。その結果、基板上の配線溝に形成した配線膜の膜特性を改善することができる。
特許第3766703号公報 特開2007−154265号公報
In this technique, a sheet plasma film forming apparatus is provided with a pair of second magnetic field generating means arranged so as to face each other with opposite polarities and sandwich the film forming space. While moving in the film formation space, the second magnetic field generating means is biased in a convex shape from the main surface by the pair of magnetic fields. According to this configuration, since the sheet-like plasma is curved from the main surface, the atoms of the target knocked out by the charged particles in the sheet-like plasma can reach the wiring groove in a more desirable direction. As a result, the film characteristics of the wiring film formed in the wiring groove on the substrate can be improved.
Japanese Patent No. 3766703 JP 2007-154265 A

前記シートプラズマ成膜装置では、形成される膜の品質を向上させるべく、前記特許文献2に開示されるような種々の技術が提案されており、同文献に開示されるように有意な効果が得られる技術も多い。しかしながら、本発明者らの検討によれば、シートプラズマ成膜装置において、新たな課題が存在することが明らかとなった。この新たな課題について、図5(a),(b)を参照しながら説明する。図5(a)は、一般的なシートプラズマ成膜装置の成膜室内におけるシートプラズマの状態を示す模式図であり、図5(b)は、図5(a)に示す成膜室において、基板表面に穴が形成されている場合に、ターゲット表面でスパッタされた原子が基板表面へ到達する状態を説明する模式図である。   In the sheet plasma film forming apparatus, various techniques as disclosed in Patent Document 2 have been proposed in order to improve the quality of a film to be formed, and there are significant effects as disclosed in the same document. There are many techniques available. However, according to the study by the present inventors, it has been clarified that there is a new problem in the sheet plasma film forming apparatus. This new problem will be described with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b). FIG. 5A is a schematic diagram showing a state of sheet plasma in a film forming chamber of a general sheet plasma film forming apparatus, and FIG. 5B is a diagram illustrating the film forming chamber shown in FIG. It is a schematic diagram explaining the state where the atoms sputtered on the target surface reach the substrate surface when holes are formed on the substrate surface.

従来のシートプラズマ成膜装置では、成膜室におけるシートプラズマの入口側および出口側にはそれぞれ電磁コイルが設けられる。これら電磁コイルは、シートプラズマ整形用の弱磁場を形成する。そのため、成膜室の入口側および出口側における磁場は、成膜室の中央部分の磁場よりも強くなる。なお、成膜室の入口側はプラズマの進行方向の上流側であり、出口側は下流側である。   In the conventional sheet plasma film forming apparatus, electromagnetic coils are respectively provided on the inlet side and the outlet side of the sheet plasma in the film forming chamber. These electromagnetic coils form a weak magnetic field for sheet plasma shaping. Therefore, the magnetic fields at the entrance side and the exit side of the film formation chamber are stronger than the magnetic field at the center of the film formation chamber. Note that the inlet side of the film forming chamber is the upstream side in the plasma traveling direction, and the outlet side is the downstream side.

図5(a)に示すように、成膜室内では、成膜対象となる基板151とターゲット152とがそれぞれ基板支持電極136およびターゲット電極137により支持され、互いに対向し、その間にシートプラズマSPが位置する。それゆえ、前記上流側および下流側に対応するターゲット152の周辺部分では、シートプラズマSPの厚みは相対的に小さい。これに対して、ターゲット152の中央部分では、整形用の磁場が十分な強さではないため、上流側および下流側に比べてシートプラズマSPの厚みは大きくなる。なお、基板151は基板支持電極136により支持され、ターゲット152はターゲット電極137により支持される。   As shown in FIG. 5A, in the film formation chamber, a substrate 151 and a target 152 to be formed are supported by a substrate support electrode 136 and a target electrode 137, respectively, facing each other, and the sheet plasma SP is generated therebetween. To position. Therefore, the thickness of the sheet plasma SP is relatively small in the peripheral portion of the target 152 corresponding to the upstream side and the downstream side. On the other hand, since the shaping magnetic field is not sufficiently strong in the central portion of the target 152, the thickness of the sheet plasma SP is larger than that on the upstream side and the downstream side. The substrate 151 is supported by the substrate support electrode 136, and the target 152 is supported by the target electrode 137.

ここで、ターゲット表面におけるスパッタ量は、当該ターゲット表面に面するプラズマの密度だけでなく、当該ターゲット表面からプラズマまでの距離に依存する。それゆえ、図5(b)に示すように、周辺部分におけるシートプラズマSPとターゲット152の表面との距離D0 を基準とすれば、中央部分におけるシートプラズマSPとターゲット152の表面との距離D1は、距離D0 よりも小さくなる。なお、図5(b)では、説明の便宜上、図5(a)に示すターゲット電極137および基板支持電極136は記載を省略している。 Here, the amount of sputtering on the target surface depends not only on the density of the plasma facing the target surface but also on the distance from the target surface to the plasma. Therefore, as shown in FIG. 5B, if the distance D 0 between the sheet plasma SP and the surface of the target 152 in the peripheral portion is used as a reference, the distance D between the sheet plasma SP and the surface of the target 152 in the central portion. 1 is smaller than the distance D 0 . In FIG. 5B, the description of the target electrode 137 and the substrate support electrode 136 shown in FIG.

この対応関係でスパッタ処理が行われると、ターゲット152の中央部分では、スパッタ量が多くなってエロージョンの程度が大きくなるが、ターゲット152の周辺部分では、スパッタ量が相対的に少なくなりエロージョンの程度が低下する。その結果、ターゲット表面全体においてスパッタ量に不均一が生じる。   When the sputtering process is performed in this correspondence, the amount of spatter increases in the central portion of the target 152 and the degree of erosion increases, but the amount of spatter decreases relatively in the peripheral portion of the target 152 and the degree of erosion. Decreases. As a result, the amount of sputtering is not uniform over the entire target surface.

さらに、図5(b)に示すように、ターゲット152の表面でスパッタされた原子(正確にはイオン粒子)はさまざまな角度ではじき出されるため、当該原子がシートプラズマを通過して生成したイオン粒子もさまざまな入射角で基板151の表面に到達する。基板151の表面の中央領域では、ターゲット152の表面全体からイオン粒子が入射する(図中矢印)が、基板151の表面の周辺領域では、入射するイオン粒子は、対向するターゲット152の周辺部分の表面と、当該周辺部分に近い部分の表面とだけになる。それゆえ、基板51の周辺領域は、中央領域と比較すると、そもそもイオン粒子の入射量が少ない。   Furthermore, as shown in FIG. 5B, since the atoms (exactly ion particles) sputtered on the surface of the target 152 are ejected at various angles, the ion particles generated by passing through the sheet plasma. Reaches the surface of the substrate 151 at various incident angles. In the central region of the surface of the substrate 151, ion particles are incident from the entire surface of the target 152 (arrow in the figure), but in the peripheral region of the surface of the substrate 151, the incident ion particles are in the peripheral portion of the opposing target 152. Only the surface and the surface of the part close to the peripheral part. Therefore, the peripheral area of the substrate 51 has a smaller incident amount of ion particles in the first place than the central area.

このように、ターゲット152の表面でスパッタ量に不均一が生じたり、基板151の表面に入射するイオン粒子の量に差が生じたりすると、形成される膜の膜厚にも分布に不均一が生じる。しかしながら、基板151の表面が平坦であれば、このような膜厚の不均一性はほとんど問題とならない。ところが、特に、基板151の表面に、溝や穴等の立体形状が形成されていれば、立体形状の部位において膜厚の不均一性は顕著となる。   As described above, if the amount of sputtering is uneven on the surface of the target 152 or if the amount of ion particles incident on the surface of the substrate 151 is different, the distribution of the film thickness of the formed film is not uniform. Arise. However, if the surface of the substrate 151 is flat, such non-uniformity of the film thickness hardly causes a problem. However, in particular, if a three-dimensional shape such as a groove or a hole is formed on the surface of the substrate 151, the non-uniformity of the film thickness becomes remarkable in the three-dimensional portion.

つまり、溝や穴は表面に対する段差となるため、この段差により一部のイオン粒子の到達が妨げられる。それゆえ、図5(b)に示すように、基板151の中央領域に穴153aが形成され、周辺領域に穴153b(図中右側),153c(図中左側)が形成されているとすると、中央領域の穴153aと比較して、周辺領域の穴153b,153cでは、イオン粒子の進行方向(図中矢印)から見て段差の「影」となる部位にイオン粒子は到達しにくくなる。その結果、周辺領域の穴153bでは、当該穴153b内部の中央寄りで膜154の厚みが小さくなり、断面で見れば、周辺側から中央側に向かって傾斜するような膜厚の不均一が生じる。穴153cでも同様である。   In other words, since the grooves and the holes are steps with respect to the surface, this step prevents the arrival of some ion particles. Therefore, as shown in FIG. 5B, if a hole 153a is formed in the central region of the substrate 151 and holes 153b (right side in the drawing) and 153c (left side in the drawing) are formed in the peripheral region, Compared with the hole 153a in the central region, in the holes 153b and 153c in the peripheral region, the ion particles are less likely to reach the portion that becomes the “shadow” of the step as viewed from the traveling direction of the ion particles (arrow in the figure). As a result, in the hole 153b in the peripheral region, the thickness of the film 154 decreases near the center inside the hole 153b, and when viewed in a cross section, the film thickness becomes uneven from the peripheral side toward the central side. . The same applies to the hole 153c.

前記特許文献2に開示する技術では、前記電磁コイルを傾斜させることで、シートプラズマの位置をターゲット側に曲げる。そのため、ターゲットのイオン粒子を配線溝に到達させやすくなり、膜の品質を向上することができる。しかしながら、基板表面に形成される立体形状がより複雑な形状となれば、十分に対応できなくなる可能性がある。   In the technique disclosed in Patent Document 2, the position of the sheet plasma is bent toward the target side by inclining the electromagnetic coil. Therefore, it becomes easier for target ion particles to reach the wiring groove, and the quality of the film can be improved. However, if the three-dimensional shape formed on the substrate surface is a more complicated shape, there is a possibility that it cannot be sufficiently handled.

一方、前記特許文献1に開示する技術は、マグネトロンスパッタリング成膜装置に関する技術であり、この技術をシートプラズマ成膜装置に適用することはできない。つまり、マグネトロンスパッタリング成膜装置とシートプラズマ成膜装置とでは、プラズマの形成手法が異なるため、エロージョンを均一に発生させるために、磁場を発生させる手段を移動させる手法は採用できない。   On the other hand, the technique disclosed in Patent Document 1 is a technique related to a magnetron sputtering film forming apparatus, and this technique cannot be applied to a sheet plasma film forming apparatus. In other words, since the plasma forming method is different between the magnetron sputtering film forming apparatus and the sheet plasma film forming apparatus, a method of moving the means for generating a magnetic field cannot be adopted in order to uniformly generate erosion.

また、ターゲットの周辺部分においてスパッタ量を増加させるためには、シートプラズマのターゲット周辺部分に対応する領域において、プラズマ密度を大きくするように磁場を調整することが考えられる。しかしながら、シートプラズマ成膜装置の構成から見れば、磁場の調整そのものが困難である。これは、シートプラズマ成膜装置では、円柱状のプラズマをシート状に変形する永久磁石対からアノードまでの空間は、弱磁場によってシートプラズマの形状を維持しつつ磁気輸送する構成となっているためである。それゆえ、例えば、特許文献1に開示するように、永久磁石等による強磁場を加えると、周辺の弱磁場に影響を及ぼすため、プラズマ密度の分布やプラズマの形状にも影響が生じる。   In order to increase the amount of sputtering in the peripheral portion of the target, it is conceivable to adjust the magnetic field so as to increase the plasma density in the region corresponding to the target peripheral portion of the sheet plasma. However, from the viewpoint of the configuration of the sheet plasma film forming apparatus, it is difficult to adjust the magnetic field itself. This is because in the sheet plasma film forming apparatus, the space from the pair of permanent magnets that deforms columnar plasma into a sheet shape to the anode is magnetically transported while maintaining the shape of the sheet plasma by a weak magnetic field. It is. Therefore, for example, as disclosed in Patent Document 1, when a strong magnetic field such as a permanent magnet is applied, the surrounding weak magnetic field is affected, so that the plasma density distribution and the plasma shape are also affected.

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、シートプラズマ成膜装置において、成膜対象である基板が、その表面に穴や溝等の立体形状が形成されているものであっても、これら穴や溝における段差被覆性を向上させ、膜厚の分布をより均一とする技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and in a sheet plasma film forming apparatus, a substrate to be formed has a three-dimensional shape such as a hole or a groove formed on the surface thereof. Even so, it is an object of the present invention to provide a technique for improving the step coverage in these holes and grooves and making the film thickness distribution more uniform.

本発明に係るシートプラズマ成膜装置は、前記の課題を解決するために、表側面でターゲットを固定するターゲット電極と、表側面で成膜対象となる基板を支持する基板支持電極と、前記ターゲット電極および前記基板支持電極を、互いの表側面を対向させて内部に設ける成膜室と、円柱プラズマを発生し、当該円柱プラズマを永久磁石対の磁界によりシート状のプラズマ(以下、シートプラズマという。)に変形し、かつ、当該シートプラズマを前記成膜室の前記ターゲット電極および前記基板支持電極の間を通ってアノードへ移動せしめるシートプラズマ形成機構と、少なくとも軟磁性材料からなり、前記ターゲット電極よりも小さい面積を有し、当該ターゲット電極の裏側面に配置される磁性部材と、前記磁性部材を前記ターゲット電極の前記裏側面内で移動させる磁性部材移動機構と、を備えている、構成である。   In order to solve the above problems, a sheet plasma film forming apparatus according to the present invention includes a target electrode that fixes a target on the front side, a substrate support electrode that supports a substrate to be formed on the front side, and the target A film forming chamber in which the electrode and the substrate support electrode are provided with the front side surfaces facing each other, and columnar plasma is generated, and the columnar plasma is formed into a sheet-like plasma (hereinafter referred to as sheet plasma) by a magnetic field of a permanent magnet pair. And a sheet plasma forming mechanism that moves the sheet plasma to the anode through the space between the target electrode and the substrate support electrode of the film forming chamber, and is made of at least a soft magnetic material, and the target electrode A magnetic member having a smaller area than the target electrode and disposed on the back side of the target electrode, and the magnetic member And a magnetic member moving mechanism for moving in the back plane of, and a a configuration.

上記構成によれば、軟磁性材料からなる磁性部材をターゲット電極の裏側面に配置することで、シートプラズマに凸状の変形部位(凸状部位)が生じる。この凸状部位の生じた付近では、ターゲットのスパッタ量が増大する。しかも、前記磁性部材は磁性部材移動機構により裏側面内を移動する。そのため、スパッタ量の多くなる部位を移動させながらスパッタを行うことができ、ターゲットの表面全体においてスパッタ量のばらつきを低減することができる。その結果、基板に被覆される膜の膜厚分布を向上させることができるとともに、基板表面に溝や穴が形成されていても、段差被覆性や被覆の対象性を改善することができる。さらに、シートプラズマを変形させるために外部から強磁場を印加することがないので、プラズマをシート状に変形させる永久磁石対とアノードとの間では弱磁場が維持される。それゆえ、シートプラズマのプラズマ密度分布およびプラズマ形状に影響を及ぼすことを回避することもできる。   According to the said structure, a convex deformation | transformation site | part (convex site | part) arises in a sheet plasma by arrange | positioning the magnetic member which consists of a soft-magnetic material to the back side surface of a target electrode. In the vicinity where the convex portion is generated, the sputtering amount of the target increases. Moreover, the magnetic member moves in the back side surface by the magnetic member moving mechanism. Therefore, it is possible to perform sputtering while moving a part where the amount of sputtering increases, and it is possible to reduce variations in the amount of sputtering over the entire surface of the target. As a result, the film thickness distribution of the film coated on the substrate can be improved, and even if grooves or holes are formed on the substrate surface, the step coverage and the coverage property can be improved. Further, since a strong magnetic field is not applied from the outside in order to deform the sheet plasma, a weak magnetic field is maintained between the permanent magnet pair that deforms the plasma into a sheet shape and the anode. Therefore, it is possible to avoid affecting the plasma density distribution and the plasma shape of the sheet plasma.

前記シートプラズマ成膜装置においては、前記磁性部材移動機構は、前記磁性部材を前記ターゲット電極の前記裏側面内において公転移動または往復移動させるよう構成されていることが好ましい。   In the sheet plasma film forming apparatus, the magnetic member moving mechanism is preferably configured to revolve or reciprocate the magnetic member within the back side surface of the target electrode.

前記磁性部材移動機構としては、回転駆動源と、前記磁性部材を前記裏側面で支持する磁性部材支持体と、を備え、前記回転駆動源により前記磁性部材支持体を自転させることにより、前記磁性部材を前記裏側面内で公転させる構成を挙げることができる。具体的には、例えば、前記磁性部材支持体として前記磁性部材を固定支持する支持腕を備えている構成を挙げることができ、前記回転駆動源により支持腕を自転させることで、前記裏側面内で前記磁性部材を公転させることになる。   The magnetic member moving mechanism includes a rotation drive source and a magnetic member support that supports the magnetic member on the back side surface, and the magnetic member support is rotated by the rotation drive source, whereby the magnetic member support is rotated. The structure which revolves a member within the said back side surface can be mentioned. Specifically, for example, the magnetic member support can include a support arm that fixes and supports the magnetic member. By rotating the support arm by the rotation drive source, Thus, the magnetic member is revolved.

あるいは、前記ターゲット電極が前記磁性部材支持体を兼ねており、当該ターゲット電極の前記裏側面に前記磁性部材が固定される構成も挙げることができる。前記磁性部材移動機構がこの構成であれば、前記回転駆動源により前記ターゲット電極を自転させることにより、前記磁性部材を、前記ターゲット電極の前記裏側面内で、前記基板支持電極の表側面に対して相対的に公転させることになる。   Or the structure which the said target electrode serves as the said magnetic member support body, and the said magnetic member is fixed to the said back side surface of the said target electrode can also be mentioned. If the magnetic member moving mechanism has this configuration, the magnetic member is moved with respect to the front side surface of the substrate support electrode within the back side surface of the target electrode by rotating the target electrode by the rotation drive source. Will revolve relatively.

また前記シートプラズマ成膜装置においては、前記軟磁性材料は、透磁率が1000H/m以上であることが好ましい。   In the sheet plasma film forming apparatus, the soft magnetic material preferably has a magnetic permeability of 1000 H / m or more.

以上のように、本発明によれば、成膜対象である基板の表面に穴や溝等の立体形状が形成されていても、これら穴や溝における段差被覆性を向上させ、膜厚の分布をより均一とするシートプラズマ成膜装置が得られるという効果を奏する。   As described above, according to the present invention, even when a three-dimensional shape such as a hole or a groove is formed on the surface of the substrate that is the film formation target, the step coverage in the hole or groove is improved, and the film thickness distribution is improved. There is an effect that a sheet plasma film forming apparatus can be obtained that makes the thickness more uniform.

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding elements are denoted by the same reference symbols throughout the drawings, and redundant description thereof is omitted.

(実施の形態)
[シートプラズマ成膜装置の全体構成]
まず、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置の構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置の概略構成を示す模式図である。
(Embodiment)
[Overall configuration of sheet plasma deposition system]
First, the configuration of the sheet plasma film forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a sheet plasma film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、シートプラズマ成膜装置は、プラズマガン10と、シートプラズマ成形室20と、成膜室30とを備えている。プラズマガン10、シートプラズマ成形室20および成膜室30は、カソードKからアノードAに向かう方向(所定方向)に沿って、この順で配置し、かつ、互いに気密に接続されている。なお、前記所定方向とはプラズマの輸送方向に相当し、カソードK側が上流、アノードA側が下流となる。   As shown in FIG. 1, the sheet plasma film forming apparatus includes a plasma gun 10, a sheet plasma forming chamber 20, and a film forming chamber 30. The plasma gun 10, the sheet plasma forming chamber 20, and the film forming chamber 30 are arranged in this order along the direction (predetermined direction) from the cathode K to the anode A, and are hermetically connected to each other. The predetermined direction corresponds to the plasma transport direction, and the cathode K side is upstream and the anode A side is downstream.

プラズマガン10は、円筒状の第一筒部材11とその一端を閉鎖するフランジ12とを備えている。フランジ12は、プラズマガン10の一端で内壁面を構成し、このフランジ12の内壁面から突出するようにカソードKが設けられている。プラズマガン10の他端はシートプラズマ成形室20の一端に接続され、シートプラズマ成形室20の他端はボトルネック部41を介して成膜室30の一端に接続されている。成膜室30の他端には、プラズマ通過用の通路42が接続されており、当該通路42の末端にはアノードAが設けられている。そして、プラズマガン10、シートプラズマ成形室20および成膜室30、並びにアノードAへつながる通路42は、それぞれ気密で連通している。したがって、プラズマガン10、シートプラズマ成形室20および成膜室30によって気密な一つの容器(気密容器)40が構成されることになる。この気密容器40の内部は後述するように減圧可能である。   The plasma gun 10 includes a cylindrical first tube member 11 and a flange 12 that closes one end thereof. The flange 12 forms an inner wall surface at one end of the plasma gun 10, and a cathode K is provided so as to protrude from the inner wall surface of the flange 12. The other end of the plasma gun 10 is connected to one end of the sheet plasma forming chamber 20, and the other end of the sheet plasma forming chamber 20 is connected to one end of the film forming chamber 30 via a bottle neck portion 41. A plasma passage passage 42 is connected to the other end of the film forming chamber 30, and an anode A is provided at the end of the passage 42. The plasma gun 10, the sheet plasma forming chamber 20, the film forming chamber 30, and the passage 42 connected to the anode A are in airtight communication. Therefore, the plasma gun 10, the sheet plasma forming chamber 20, and the film forming chamber 30 constitute one airtight container (airtight container) 40. The inside of the airtight container 40 can be depressurized as will be described later.

[プラズマガン]
プラズマガン10は、前記第一筒部材11およびフランジ12に加え、カソード部13、第一中間電極14、第二中間電極15を備えており、カソード部13に前記カソードKが含まれる。第一筒部材11は、プラズマガン10の本体となり、その内部は放電空間となっている。第一筒部材11の一端には、前記のとおり放電空間を塞ぐようにフランジ12が配置されている。フランジ12には、カソード部13が当該フランジ12の中心部を貫通して取り付けられている。カソード部13は、一次元方向に長さを有し、プラズマガン10内部(第一筒部材11内部)の気密を維持するように、当該フランジ12の中心部を貫通し、フランジ12の内側面(プラズマガン10の内壁面)から前記所定方向に向かって延伸するように配置されている。
[Plasma gun]
The plasma gun 10 includes a cathode portion 13, a first intermediate electrode 14, and a second intermediate electrode 15 in addition to the first cylinder member 11 and the flange 12, and the cathode K is included in the cathode portion 13. The first cylinder member 11 is a main body of the plasma gun 10 and the inside thereof is a discharge space. As described above, the flange 12 is disposed at one end of the first cylindrical member 11 so as to close the discharge space. A cathode portion 13 is attached to the flange 12 so as to penetrate the center portion of the flange 12. The cathode portion 13 has a length in a one-dimensional direction, penetrates through the center portion of the flange 12 and maintains the inner surface of the flange 12 so as to maintain airtightness inside the plasma gun 10 (inside the first cylindrical member 11). It arrange | positions so that it may extend | stretch toward the said predetermined direction from (the inner wall surface of the plasma gun 10).

カソード部13は、図1では詳細に図示されないが、円筒状の補助陰極および円環状の主陰極、並びにこれらを保護する円筒状の保護部材および窓部材を備えている。補助陰極は例えばタンタル(Ta)で形成され、その一方の端部(後端)はフランジ12に気密を維持するよう固定されるとともに、図示されないアルゴン(Ar)ガスタンクと配管により接続されている。これにより、補助陰極の他方の端部(先端)から気密の放電空間内にArガスが供給される。主陰極は、補助陰極の先端近傍の外周面に配置され(もしくは位置し)、例えば六ホウ化ランタン(LaB6 )で形成される。前記補助陰極の外周には、当該補助陰極および先端近傍の主陰極を覆うように保護部材が配置されている。保護部材の形状は、補助陰極と同軸で、かつ、補助陰極よりも径の大きい円筒形状となっている。保護部材は、例えばモリブデン(Mo)またはタングステン(W)により形成される。保護部材の後端はフランジ12に対して気密を維持するよう固定され、その先端には円環状の窓部材が設けられている。前記補助陰極および主陰極によってカソードKが構成され、前記保護部材および窓部材によりカソードKの保護容器が構成される。カソードKは、図示されない直流電源からなる主電源と電気的に接続されている。 Although not shown in detail in FIG. 1, the cathode portion 13 includes a cylindrical auxiliary cathode and an annular main cathode, and a cylindrical protective member and a window member for protecting them. The auxiliary cathode is made of, for example, tantalum (Ta), and one end portion (rear end) thereof is fixed to the flange 12 so as to maintain airtightness, and is connected to an argon (Ar) gas tank (not shown) by piping. Thereby, Ar gas is supplied into the airtight discharge space from the other end (tip) of the auxiliary cathode. The main cathode is disposed (or located) on the outer peripheral surface near the tip of the auxiliary cathode, and is formed of, for example, lanthanum hexaboride (LaB 6 ). A protective member is disposed on the outer periphery of the auxiliary cathode so as to cover the auxiliary cathode and the main cathode near the tip. The shape of the protective member is a cylindrical shape that is coaxial with the auxiliary cathode and has a larger diameter than the auxiliary cathode. The protective member is made of, for example, molybdenum (Mo) or tungsten (W). The rear end of the protection member is fixed to the flange 12 so as to maintain airtightness, and an annular window member is provided at the front end. The auxiliary cathode and the main cathode constitute a cathode K, and the protective member and the window member constitute a protective container for the cathode K. The cathode K is electrically connected to a main power source composed of a DC power source (not shown).

第一中間電極14および第二中間電極15はいずれも円環状であり、カソード部13の先端側に前記所定方向に沿ってこの順で配置されている。第一中間電極14および第二中間電極15はそれぞれ前記主電源と電気的に接続され、所定の正の電圧が印加される。これにより、カソードKで発生したアーク放電が維持され、放電空間内には荷電粒子(本実施の形態ではAr+ および電子)の集合体としてのプラズマが形成される。なお、本実施の形態では、プラズマガン10は、第一中間電極14および第二中間電極15の2つの中間電極を備えているが、中間電極は少なくとも1つ備えていればよい。 Each of the first intermediate electrode 14 and the second intermediate electrode 15 has an annular shape, and is arranged in this order along the predetermined direction on the distal end side of the cathode portion 13. The first intermediate electrode 14 and the second intermediate electrode 15 are electrically connected to the main power source, respectively, and a predetermined positive voltage is applied thereto. As a result, arc discharge generated at the cathode K is maintained, and plasma as an aggregate of charged particles (Ar + and electrons in the present embodiment) is formed in the discharge space. In the present embodiment, the plasma gun 10 includes two intermediate electrodes, the first intermediate electrode 14 and the second intermediate electrode 15, but it is sufficient that at least one intermediate electrode is provided.

プラズマガン10におけるシートプラズマ成形室20側の周囲には、プラズマを円柱状に成形する第一コイル43が設けられている。この第一コイル43は、磁力の強さをコントロールできる環状の電磁コイルであり、これに電流を流すことにより磁場が形成される。以下、このようにコイルにより形成される磁場をコイル磁場と呼ぶ。このコイル磁場と第一中間電極14および第二中間電極15による電界により、プラズマガン10の放電空間内において、前記所定方向に沿って磁束密度の勾配が形成される。プラズマを構成する荷電粒子は、前記磁束密度の勾配により前記所定方向に向かって運動するように、磁力線の回りを旋回しながら前記所定方向に進む。その結果、荷電粒子が円柱形状に略等密度分布してなるソースプラズマ(以下、円柱プラズマという。)CPとして、図示されない通路を介してプラズマガン10からシートプラズマ成形室20へ引き出される。   A first coil 43 that forms plasma into a columnar shape is provided around the plasma plasma chamber 10 on the side of the sheet plasma forming chamber 20. The first coil 43 is an annular electromagnetic coil that can control the strength of the magnetic force, and a magnetic field is formed by passing an electric current through the coil. Hereinafter, the magnetic field formed by the coils in this way is referred to as a coil magnetic field. A magnetic flux density gradient is formed in the discharge space of the plasma gun 10 along the predetermined direction by the coil magnetic field and the electric field generated by the first intermediate electrode 14 and the second intermediate electrode 15. The charged particles constituting the plasma travel in the predetermined direction while turning around the lines of magnetic force so as to move in the predetermined direction due to the gradient of the magnetic flux density. As a result, the charged particles are drawn out from the plasma gun 10 to the sheet plasma forming chamber 20 through a passage (not shown) as source plasma CP (hereinafter referred to as columnar plasma) CP in which the charged particles are distributed in a substantially equal density in a cylindrical shape.

[シートプラズマ成形室]
シートプラズマ成形室20は、プラズマガン10の本体となる第一筒部材11と同一の軸を中心とする円筒状の第二筒部材21を備えており、この第二筒部材21がシートプラズマ成形室20の本体となる。第一筒部材11と第二筒部材21とは、気密を維持して接続されている。第二筒部材21は、導電性材料、半導体材料、絶縁性材料のいずれで形成されてもよいが、強度等を考慮すると導電性金属材料で形成されることが好ましい。第二筒部材21の内部すなわちシートプラズマ成形室20の内部は、プラズマの輸送空間となる。
[Sheet plasma forming room]
The sheet plasma forming chamber 20 includes a cylindrical second tube member 21 centered on the same axis as the first tube member 11 that is the main body of the plasma gun 10, and the second tube member 21 is formed by sheet plasma forming. It becomes the main body of the chamber 20. The first cylinder member 11 and the second cylinder member 21 are connected while maintaining airtightness. The second cylinder member 21 may be formed of any of a conductive material, a semiconductor material, and an insulating material, but is preferably formed of a conductive metal material in consideration of strength and the like. The inside of the second cylindrical member 21, that is, the inside of the sheet plasma forming chamber 20, becomes a plasma transport space.

第二筒部材21の適所には、図示されない真空ポンプ接続口が設けられている。当該真空ポンプ接続口はバルブにより開閉可能であり、図示されない真空ポンプ(例えば、ターボポンプ)が接続されている。この真空ポンプによりシートプラズマ成形室20内部を吸引することで、輸送空間内は、円柱プラズマCPを輸送可能なレベルの真空度まで減圧される。   A vacuum pump connection port (not shown) is provided at an appropriate position of the second cylinder member 21. The vacuum pump connection port can be opened and closed by a valve, and a vacuum pump (not shown) (for example, a turbo pump) is connected thereto. By sucking the inside of the sheet plasma forming chamber 20 with this vacuum pump, the inside of the transport space is depressurized to a degree of vacuum that can transport the cylindrical plasma CP.

シートプラズマ成形室20の周囲には、プラズマガン10側(すなわちカソードK側)に第二コイル44が設けられ、第二コイル44の下流側(すなわち成膜室30側またはアノードA側)に永久磁石対45が設けられる。第二コイル44は、第二筒部材21の周囲に巻き回される円環状の電磁コイル(空心コイル)であり、カソードK側をS極、アノードA側をN極とする方向に電流が通電される。永久磁石対45は、角型棒状の永久磁石45a(図中上方)および永久磁石45b(図中下方)からなり、第二筒部材21(正確には輸送空間)を挟んで互いに同極が対向するように配置されている。各永久磁石45a,45bは、その幅方向(長手方向に直交する方向)に磁化されている。つまり、各永久磁石45a,45bは、その両端部の面がN極およびS極となっているのではなく、角型棒状の一側面がN極、他の側面がS極となるように磁化されている。そして、各永久磁石45a,45bは、その長手方向がシートプラズマ成膜装置の横方向(図1では紙面に対する垂直方向)となり、かつ、互いに同極側が対向するように、シートプラズマ成形室20(第二筒部材21)の上下にそれぞれ配置される。本実施の形態では、永久磁石対45は、互いにN極側が対向するように配置されている。   Around the sheet plasma forming chamber 20, a second coil 44 is provided on the plasma gun 10 side (that is, the cathode K side), and permanently on the downstream side of the second coil 44 (that is, the film forming chamber 30 side or the anode A side). A magnet pair 45 is provided. The second coil 44 is an annular electromagnetic coil (air-core coil) wound around the second cylindrical member 21, and a current is passed in a direction in which the cathode K side is the S pole and the anode A side is the N pole. Is done. The permanent magnet pair 45 includes a square rod-shaped permanent magnet 45a (upper in the drawing) and a permanent magnet 45b (lower in the drawing), and the same poles are opposed to each other with the second cylindrical member 21 (accurately, a transport space) in between. Are arranged to be. Each permanent magnet 45a, 45b is magnetized in its width direction (direction orthogonal to the longitudinal direction). That is, the permanent magnets 45a and 45b are not magnetized so that the surfaces of both end portions thereof are N-poles and S-poles, but one side of the square bar is N-pole and the other side is S-pole. Has been. Each of the permanent magnets 45a and 45b has a sheet plasma forming chamber 20 (in which the longitudinal direction thereof is the lateral direction of the sheet plasma film forming apparatus (in FIG. 1, the direction perpendicular to the paper surface) and the same-polarity faces each other. Arranged above and below the second cylinder member 21). In the present embodiment, the permanent magnet pair 45 is arranged so that the N pole sides face each other.

シートプラズマ成形室20では、第二コイル44に電流を流すことにより輸送空間にコイル磁場が形成され、かつ、第二コイル44の下流側に位置する永久磁石対45により磁石磁場が形成される。これら磁場の相互作用により、前記所定方向へ円柱プラズマCPが移動するとともに、円柱プラズマCPがシートプラズマ成膜装置の横方向に広がる均一なシート状のプラズマ(以下、シートプラズマという。)SPに成形される。成形されたシートプラズマSPはボトルネック部41を通って成膜室30へ引き出される。   In the sheet plasma forming chamber 20, a coil magnetic field is formed in the transport space by passing an electric current through the second coil 44, and a magnet magnetic field is formed by the permanent magnet pair 45 located on the downstream side of the second coil 44. Due to the interaction of these magnetic fields, the cylindrical plasma CP moves in the predetermined direction, and the cylindrical plasma CP is formed into a uniform sheet-shaped plasma (hereinafter referred to as sheet plasma) SP that spreads in the lateral direction of the sheet plasma film forming apparatus. Is done. The formed sheet plasma SP is drawn out to the film forming chamber 30 through the bottle neck portion 41.

ボトルネック部41は、シートプラズマ成形室20と成膜室30との間に設けられ、内部にシートプラズマSPを通過させるスリット状の通路が形成されている。スリット状の通路の形状(すなわちボトルネック部41の形状)は、シートプラズマSPを適切に通過させるように設計されればよい。ボトルネック部41を設けることにより、シートプラズマ成膜室20の内部(輸送空間)において、シートプラズマSPを形成しない余分なアルゴンイオン(Ar+ )と電子とが成膜室30に流入することを回避することができる。そのため、成膜室30内では、シートプラズマSPの密度を高い状態で保持することができる。 The bottleneck portion 41 is provided between the sheet plasma forming chamber 20 and the film forming chamber 30 and has a slit-shaped passage through which the sheet plasma SP passes. The shape of the slit-shaped passage (that is, the shape of the bottleneck portion 41) may be designed so as to allow the sheet plasma SP to pass through appropriately. By providing the bottleneck portion 41, it is possible that excess argon ions (Ar + ) and electrons that do not form the sheet plasma SP flow into the film forming chamber 30 inside the sheet plasma film forming chamber 20 (transport space). It can be avoided. Therefore, in the film forming chamber 30, the density of the sheet plasma SP can be kept high.

[成膜室]
成膜室30は、シートプラズマ成膜装置の上下方向に沿った軸を中心とした第三筒部材31を備えており、この第三筒部材31が成膜室30の本体となる。つまり、第三筒部材31の中心軸と第一筒部材11および第二筒部材21の中心軸とは互いに直交している。第三筒部材31の側壁の適所には、スリット穴32が形成されており、このスリット穴32に前記ボトルネック部41が接続される。これにより、第三筒部材31と第二筒部材21の他端とは前記ボトルネック部41を介して気密を維持するよう接続される。第三筒部材31の側壁で、スリット穴32に対向する位置にはアノードAが配置される。第三筒部材は、例えばアルミニウム、SUS等の導電性材料で形成されている。
[Deposition chamber]
The film forming chamber 30 includes a third cylindrical member 31 centering on an axis along the vertical direction of the sheet plasma film forming apparatus, and the third cylindrical member 31 is a main body of the film forming chamber 30. That is, the central axis of the third cylindrical member 31 and the central axes of the first cylindrical member 11 and the second cylindrical member 21 are orthogonal to each other. A slit hole 32 is formed at an appropriate position on the side wall of the third cylindrical member 31, and the bottle neck portion 41 is connected to the slit hole 32. Thereby, the third cylinder member 31 and the other end of the second cylinder member 21 are connected via the bottleneck portion 41 so as to maintain airtightness. On the side wall of the third cylindrical member 31, the anode A is disposed at a position facing the slit hole 32. The third cylinder member is formed of a conductive material such as aluminum or SUS, for example.

第三筒部材31の両端部は蓋部材33,34により気密を維持するよう閉鎖されている。また、蓋部材34の適所には、図示されないバルブにより開閉可能な真空ポンプ接続口35が設けられている。真空ポンプ接続口35には、図示されない真空ポンプ(例えばターボポンプ)が接続されている。この真空ポンプにより第三筒部材31内部(成膜室30内部)を吸引することにより、第三筒部材31の内部空間は、スパッタリングプロセス可能なレベルの真空度にまで減圧される。なお、真空ポンプ接続口35は蓋部材33に設けられてもよい。   Both end portions of the third cylinder member 31 are closed by lid members 33 and 34 so as to maintain airtightness. Further, a vacuum pump connection port 35 that can be opened and closed by a valve (not shown) is provided at an appropriate position of the lid member 34. A vacuum pump (for example, a turbo pump) (not shown) is connected to the vacuum pump connection port 35. By sucking the inside of the third cylinder member 31 (the inside of the film forming chamber 30) with this vacuum pump, the internal space of the third cylinder member 31 is depressurized to a degree of vacuum that allows a sputtering process. The vacuum pump connection port 35 may be provided in the lid member 33.

第三筒部材31の内部には、それぞれ平板状の基板支持電極36およびターゲット電極37が設けられる。基板支持電極36およびターゲット電極37は、シートプラズマ成形室20から引き出されたシートプラズマSPが移動する空間を挟んで、それぞれの表側面が対向するように、第三筒部材31の両端部にそれぞれ位置している。   Inside the third cylinder member 31, a flat substrate support electrode 36 and a target electrode 37 are provided. The substrate support electrode 36 and the target electrode 37 are respectively disposed at both end portions of the third cylindrical member 31 so that the front side surfaces thereof face each other across the space in which the sheet plasma SP drawn from the sheet plasma forming chamber 20 moves. positioned.

基板支持電極36は、図1では詳細に図示されないが、成膜対象である基板51をその表側面で支持する平板状の基板ホルダと、基板51を基板ホルダ表面に固定するチャック機構と、基板ホルダを第三筒部材31の軸方向(すなわちシートプラズマ成膜装置の上下方向)に沿って移動可能に支持するホルダ支持機構とを備えている。基板ホルダは、基板支持電極36の本体であり、図示されない基板用バイアス電源の負極と配線によって電気的に接続され、基板用バイアス電源は成膜プロセス中に基板支持電極36(正確には、基板ホルダ)に対して負のバイアス電圧−Vbiasを印加する。チャック機構としては、例えば公知の静電チャック等を好適に用いることができるが特に限定されない。ホルダ支持機構は、蓋部材34とは絶縁されており、気密に蓋部材34を貫通する支持軸と第三筒部材31の外部に位置する図示されないアクチュエータとを備えている。ホルダ支持機構は、アクチュエータの動作により支持軸の先端に取り付けられる基板ホルダを蓋部材34側に移動(後退)させたりターゲット電極37側に移動(前進)させたりすることができる。 Although not shown in detail in FIG. 1, the substrate support electrode 36 is a flat substrate holder that supports the substrate 51 to be deposited on its front side, a chuck mechanism that fixes the substrate 51 to the surface of the substrate holder, And a holder support mechanism that supports the holder so as to be movable along the axial direction of the third cylindrical member 31 (that is, the vertical direction of the sheet plasma film forming apparatus). The substrate holder is a main body of the substrate support electrode 36, and is electrically connected to the negative electrode of the substrate bias power source (not shown) by wiring, and the substrate bias power source is connected to the substrate support electrode 36 (precisely, the substrate) during the film forming process. A negative bias voltage −V bias is applied to the holder. As the chuck mechanism, for example, a known electrostatic chuck or the like can be suitably used, but it is not particularly limited. The holder support mechanism is insulated from the lid member 34 and includes a support shaft that penetrates the lid member 34 in an airtight manner and an actuator (not shown) located outside the third cylinder member 31. The holder support mechanism can move (retract) the substrate holder attached to the tip of the support shaft by the operation of the actuator toward the lid member 34 or move (advance) toward the target electrode 37.

ターゲット電極37は、図1では詳細に図示されないが、膜の材料からなるターゲット52をその表側面で固定するバッキングプレートと、バッキングプレートを前記軸方向に沿って移動可能に支持するプレート支持機構とを備えており、さらにターゲット電極37の裏側面に軟磁性材料からなる磁性部材46が設けられている。バッキングプレートは、ターゲット電極37の本体であり、その表側面にターゲット52を溶接又はボルト等の固定部材により固定することで、当該ターゲット52を保持するとともに、その背面に給電極が取り付けられている。給電極は、図示されないターゲット用バイアス電源の負極と配線によって電気的に接続されているため、ターゲット用バイアス電源は成膜プロセス中にターゲット電極37に対して負のバイアス電圧−Vbiasを印加する。プレート支持機構は、前記ホルダ支持機構と同様の構成を有しているので、その説明は省略する。なお、プレート支持機構も蓋部材33とは絶縁されている。ホルダ支持機構及びプレート支持機構のアクチュエータとしては、例えば、エアシリンダ、モータ又は手動によるネジ送り機構、ラック−ピニオン機構等の公知の駆動機構を採用することができる。 Although not shown in detail in FIG. 1, the target electrode 37 includes a backing plate that fixes a target 52 made of a film material on its front side surface, and a plate support mechanism that supports the backing plate movably along the axial direction. Further, a magnetic member 46 made of a soft magnetic material is provided on the back side surface of the target electrode 37. The backing plate is the main body of the target electrode 37. The target 52 is fixed to the front side surface of the target electrode 37 by a fixing member such as welding or a bolt, so that the target 52 is held and the supply electrode is attached to the back surface. . Since the supply electrode is electrically connected to the negative electrode of the target bias power source (not shown) by wiring, the target bias power source applies a negative bias voltage −V bias to the target electrode 37 during the film forming process. . Since the plate support mechanism has the same configuration as the holder support mechanism, the description thereof is omitted. The plate support mechanism is also insulated from the lid member 33. As an actuator for the holder support mechanism and the plate support mechanism, for example, a known drive mechanism such as an air cylinder, a motor or a manual screw feed mechanism, a rack-pinion mechanism, or the like can be adopted.

このように、基板支持電極36およびターゲット電極37は、互いの間隔を変更可能に対向し、その間にシートプラズマSPを挟むことになる。すなわち、基板支持電極36およびターゲット電極37の間に形成される空間は、シートプラズマSPが輸送される輸送空間であり、かつ、基板51に成膜処理を施す成膜空間となる。なお、前記磁性部材46については後述する。   As described above, the substrate support electrode 36 and the target electrode 37 face each other so that the distance between them can be changed, and the sheet plasma SP is sandwiched therebetween. That is, the space formed between the substrate support electrode 36 and the target electrode 37 is a transport space where the sheet plasma SP is transported, and is a film formation space where the substrate 51 is subjected to a film formation process. The magnetic member 46 will be described later.

なお、基板支持電極36およびターゲット電極37は、二次元の広がりを有する平板状であれば、その具体的構成は限定されず、例えば、その表側面が凹状または凸状に湾曲していてもよい。   The substrate support electrode 36 and the target electrode 37 are not specifically limited as long as the substrate support electrode 36 and the target electrode 37 have a flat plate shape having a two-dimensional extension. For example, the front side surface may be concave or convex. .

第三筒部材31の外部には、その外周面を囲む位置に第三コイル47および第四コイル48が設けられる。第三コイル47および第四コイル48は、いずれも磁力の強さを調節できる電磁コイル(空心コイル)であり、互いに異なる極同士が対向する(例えば、第三コイル47がN極、第四コイル48がS極)ように対をなして配置される。これら第三コイル47および第四コイル48に電流を流すことによりコイル磁場が形成される。このコイル磁場は、シートプラズマSPの幅方向(シートプラズマ成膜装置の横方向)の拡散を抑える磁場となる。すなわち、シートプラズマSPがシートプラズマ成形室20から成膜室30に引き出され、アノードAに向かって成膜空間内を移動する間、前記コイル磁場は、シートプラズマSPの幅方向にプラズマが拡散しないように形状を成形する。   A third coil 47 and a fourth coil 48 are provided outside the third cylindrical member 31 at positions surrounding its outer peripheral surface. Each of the third coil 47 and the fourth coil 48 is an electromagnetic coil (air core coil) capable of adjusting the strength of the magnetic force, and different poles face each other (for example, the third coil 47 has an N pole and a fourth coil). 48 are arranged in pairs such that the S pole). A coil magnetic field is formed by passing a current through the third coil 47 and the fourth coil 48. This coil magnetic field is a magnetic field that suppresses diffusion of the sheet plasma SP in the width direction (lateral direction of the sheet plasma film forming apparatus). That is, while the sheet plasma SP is drawn from the sheet plasma forming chamber 20 to the film forming chamber 30 and moves in the film forming space toward the anode A, the plasma does not diffuse in the width direction of the sheet plasma SP. Shape the shape as follows.

アノードAは、第三筒部材31の側壁のうちスリット穴32に対向する位置に配置される。アノードAと側壁との間には、前述のとおりプラズマ通過用の通路42が設けられている。この通路42は、前記ボトルネック部41と同様に、シートプラズマSPを適切に通過させるように設計されればよい。アノードAは、主電源の正極と配線により電気的に接続されており、この主電源は、アノードAとカソードKとの間に正の電圧(例えば100V)を印加する。これにより、カソードKおよびアノードAの間に直流のアーク放電が発生し、当該アーク放電が、シートプラズマSP中の荷電粒子(特に電子)を回収する。   The anode A is disposed at a position facing the slit hole 32 on the side wall of the third cylindrical member 31. Between the anode A and the side wall, the passage 42 for passing plasma is provided as described above. Similar to the bottleneck portion 41, the passage 42 may be designed so as to allow the sheet plasma SP to pass through appropriately. The anode A is electrically connected to the positive electrode of the main power supply by wiring, and this main power supply applies a positive voltage (for example, 100 V) between the anode A and the cathode K. As a result, a direct-current arc discharge is generated between the cathode K and the anode A, and the arc discharge collects charged particles (particularly electrons) in the sheet plasma SP.

アノードAの裏側面(カソードKの対向面の反対側となる面)には、永久磁石49が設けられる。この永久磁石49は、アノードA側をS極、大気側をN極とするように配置されている。この永久磁石49のN極からS極に向かって形成される磁力線より、アノードAに向かうシートプラズマSPの幅方向の拡散を抑えることができる。これにより、シートプラズマSPは幅方向に収束されるため、アノードAはシートプラズマSPの荷電粒子をより適切に回収することができる。なお、この永久磁石49は必ずしも設けなくてよい。   A permanent magnet 49 is provided on the back side surface of the anode A (the surface opposite to the facing surface of the cathode K). The permanent magnet 49 is arranged so that the anode A side is the S pole and the atmosphere side is the N pole. The diffusion of the sheet plasma SP in the width direction toward the anode A can be suppressed by the magnetic force lines formed from the N pole toward the S pole of the permanent magnet 49. Thereby, since the sheet plasma SP is converged in the width direction, the anode A can more appropriately recover the charged particles of the sheet plasma SP. The permanent magnet 49 is not necessarily provided.

なお、プラズマガン10、シートプラズマ成形室20、ボトルネック部41、通路42、アノードA、永久磁石対45、コイル43,44,47,48、および永久磁石49がシートプラズマ形成機構を構成している。   The plasma gun 10, the sheet plasma forming chamber 20, the bottle neck 41, the passage 42, the anode A, the permanent magnet pair 45, the coils 43, 44, 47, 48, and the permanent magnet 49 constitute a sheet plasma forming mechanism. Yes.

前記のとおり、本実施の形態では、シートプラズマ成膜装置を構成するプラズマガン10およびシートプラズマ成形室20は、前記所定方向に沿った軸を同じくする円筒形状であるため、その断面も円形であるが、本発明はこれに限定されず、多角形等の形状であってもよい。同様に、成膜室30も前記所定方向に直行する方向に沿った軸を有する円筒形状であるため、その断面も円形であるが、多角形等の形状であってもよい。また、前述した各部の配置は、本発明の範囲内で適宜変更することができ、また各部や各部材等の具体的構成は、公知の構成に置き換えることができる。   As described above, in the present embodiment, since the plasma gun 10 and the sheet plasma forming chamber 20 constituting the sheet plasma film forming apparatus have a cylindrical shape with the same axis along the predetermined direction, the cross section is also circular. However, the present invention is not limited to this, and may be a polygonal shape or the like. Similarly, since the film forming chamber 30 has a cylindrical shape having an axis along a direction perpendicular to the predetermined direction, the cross section thereof is also circular, but may be a polygonal shape or the like. Further, the arrangement of each part described above can be changed as appropriate within the scope of the present invention, and the specific configuration of each part, each member, and the like can be replaced with a known configuration.

[磁性部材および磁性部材移動機構]
次に、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置が備えている磁性部材46の構成について、図2を参照しながら説明する。図2は、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置に設けられる磁性部材46を移動させる構成の一例を示す模式図である。
[Magnetic member and magnetic member moving mechanism]
Next, the configuration of the magnetic member 46 provided in the sheet plasma film forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a configuration for moving the magnetic member 46 provided in the sheet plasma film forming apparatus according to the present embodiment.

図2に示すように、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置は、ターゲット電極37の裏側面に、当該裏側面内を移動可能に配置される磁性部材46をさらに備えている。磁性部材46は、第三コイル47および第四コイル48の少なくとも一方により磁化される。これにより、磁性部材46の配置位置に対応するシートプラズマSPの部位には凸状の変形部位Pcが形成される。本実施の形態では、磁性部材46は、ターゲット電極37よりも小さい面積の矩形平板であり、軟磁性材料により形成されている。   As shown in FIG. 2, the sheet plasma film forming apparatus according to the present embodiment further includes a magnetic member 46 disposed on the back side surface of the target electrode 37 so as to be movable within the back side surface. The magnetic member 46 is magnetized by at least one of the third coil 47 and the fourth coil 48. Thereby, a convex deformation part Pc is formed in the part of the sheet plasma SP corresponding to the position where the magnetic member 46 is arranged. In the present embodiment, the magnetic member 46 is a rectangular flat plate having an area smaller than that of the target electrode 37 and is made of a soft magnetic material.

具体的な軟磁性材料は特に限定されないが、鉄、ニッケル、およびその合金を挙げることができる。合金としては、ケイ素鋼等の鉄−ケイ素系合金、パーマロイ等の鉄−ニッケル系合金、センダスト等の鉄−ケイ素−アルミニウム系合金、パーメンジュール等の鉄−コバルト系合金を挙げることができる。軟磁性材料の具体的な物性も限定されないが、少なくとも高い透磁性を有しかつ保磁力が低いことが必要である。透磁性が高ければ磁力線を通しやすいが、保磁力が高ければ磁力線の影響が長期間残るためである。一般に透磁率が1000H/m以上であれば高い透磁性を有すると判断できる。また保磁力は80A/m以下であれば低いと判断できる。それゆえ、本発明で用いられる磁性部材46は、透磁率が1000H/m以上の軟磁性材料で形成されていることが好ましく、当該軟磁性材料の保磁力が80A/m以下であることがより好ましい。   Specific soft magnetic materials are not particularly limited, and examples thereof include iron, nickel, and alloys thereof. Examples of the alloy include iron-silicon alloys such as silicon steel, iron-nickel alloys such as permalloy, iron-silicon-aluminum alloys such as sendust, and iron-cobalt alloys such as permendur. Although the specific physical properties of the soft magnetic material are not limited, it is necessary to have at least high magnetic permeability and low coercive force. This is because if the magnetic permeability is high, the magnetic lines of force are easily passed, but if the coercive force is high, the influence of the magnetic lines of force remains for a long time. Generally, if the magnetic permeability is 1000 H / m or more, it can be determined that the magnetic permeability is high. Moreover, if the coercive force is 80 A / m or less, it can be judged to be low. Therefore, the magnetic member 46 used in the present invention is preferably formed of a soft magnetic material having a magnetic permeability of 1000 H / m or more, and the coercive force of the soft magnetic material is more than 80 A / m. preferable.

磁性部材46の具体的な構成も特に限定されず、ターゲット電極37よりも小さい面積を有する平板であればよい。平板の形状としては、円形、矩形、多角形等の各種形状を選択することができるが、シートプラズマSPに凸状の変形Pcを生じさせる点から見れば、本実施の形態のように矩形であることが好ましい。また、磁性部材46は、少なくとも軟磁性材料からなっていればよく、必ずしも軟磁性材料のみからなる平板でなくてよい。例えば、ターゲット電極37の裏側面に対向する面(対向面)が軟磁性材料からなっていれば、対向面の反対側の面(背面)は、非磁性材料からなっていてもよい。つまり、磁性部材46は、対向面を形成する軟磁性材料の層と、この層に積層される非磁性材料の層とを含む多層構造であってもよい。磁性部材46として用いることができないのは、永久磁石等の硬質磁性材料のみである。   The specific configuration of the magnetic member 46 is not particularly limited as long as it is a flat plate having an area smaller than that of the target electrode 37. As the shape of the flat plate, various shapes such as a circle, a rectangle, and a polygon can be selected. However, from the viewpoint of generating a convex deformation Pc in the sheet plasma SP, the shape is a rectangle as in the present embodiment. Preferably there is. The magnetic member 46 only needs to be made of at least a soft magnetic material, and is not necessarily a flat plate made of only a soft magnetic material. For example, if the surface (facing surface) facing the back side surface of the target electrode 37 is made of a soft magnetic material, the surface (back surface) opposite to the facing surface may be made of a nonmagnetic material. That is, the magnetic member 46 may have a multilayer structure including a layer of a soft magnetic material that forms the facing surface and a layer of a nonmagnetic material laminated on this layer. Only a hard magnetic material such as a permanent magnet cannot be used as the magnetic member 46.

磁性部材46のサイズも特に限定されず、少なくともターゲット電極37よりも小さい面積であればよい。後述するように、磁性部材46は、基板保持電極36およびターゲット電極37の間の成膜空間に位置するシートプラズマSPの厚みを調整するために用いられる。そのため、ターゲット電極37の大きさやシートプラズマSPにおける厚みの調節領域の広さ等に応じて、適切なサイズの磁性部材46を選択することができる。   The size of the magnetic member 46 is not particularly limited as long as the area is at least smaller than the target electrode 37. As will be described later, the magnetic member 46 is used to adjust the thickness of the sheet plasma SP located in the film formation space between the substrate holding electrode 36 and the target electrode 37. Therefore, the magnetic member 46 having an appropriate size can be selected according to the size of the target electrode 37, the width of the thickness adjustment region in the sheet plasma SP, and the like.

磁性部材46は、図2に示すように、磁性部材移動機構60によりターゲット電極37の裏面内で移動するよう構成される。本実施の形態では、磁性部材移動機構60は、回転駆動源61と支持腕62とを備えており、磁性部材46は、ターゲット電極37の裏側面37a内で、磁性部材移動機構60の動作により公転移動する。回転駆動源61は、少なくとも公知のモータから構成され、その出力軸61aが支持腕62の一端に接続されている。回転駆動源61は、出力軸61aがターゲット電極37の裏側面37aに垂直な軸の周りに回転するように配置されている。   As shown in FIG. 2, the magnetic member 46 is configured to move within the back surface of the target electrode 37 by the magnetic member moving mechanism 60. In the present embodiment, the magnetic member moving mechanism 60 includes a rotation drive source 61 and a support arm 62, and the magnetic member 46 is operated by the operation of the magnetic member moving mechanism 60 within the back side surface 37 a of the target electrode 37. Revolve. The rotational drive source 61 is composed of at least a known motor, and its output shaft 61 a is connected to one end of the support arm 62. The rotational drive source 61 is arranged so that the output shaft 61 a rotates about an axis perpendicular to the back side surface 37 a of the target electrode 37.

なお、磁性部材46の公転移動の条件によっては、出力軸61aと支持腕62との間に加減速機を設けてもよい。支持腕62は、磁性部材支持体であり、その長手方向がターゲット電極37の裏側面に対して平行となるよう配置され、他端に磁性部材46が固定支持されている。このように、支持腕62の一端が回転中心となり他端に磁性部材46が取り付けられることで、磁性部材46は、支持腕62の長さを回転半径として公転移動する。これによって、後述するように、シートプラズマSPの濃度の相違によるエロージョンのアンバランスを有効に緩和することができる。   An accelerometer may be provided between the output shaft 61 a and the support arm 62 depending on the condition of the revolution movement of the magnetic member 46. The support arm 62 is a magnetic member support, and is arranged such that its longitudinal direction is parallel to the back side surface of the target electrode 37, and the magnetic member 46 is fixedly supported at the other end. Thus, the magnetic member 46 revolves around the length of the support arm 62 as the rotation radius, with one end of the support arm 62 being the center of rotation and the magnetic member 46 being attached to the other end. As a result, as will be described later, the erosion imbalance due to the difference in the concentration of the sheet plasma SP can be effectively reduced.

[シートプラズマ成膜装置の動作]
次に、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置の動作について、図1、図2および図3(a),(b)を参照しながら説明する。図3(a)は、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置の成膜室30において磁性部材46を設けた場合のシートプラズマSPの状態を示す模式図であり、図3(b)は、図3(a)に示す成膜室において、基板51の表面に穴53a〜53cが形成されている場合に、ターゲット52の表面でスパッタされた原子が基板51の表面へ到達する状態を説明する模式図である。なお、図3(b)では、説明の便宜上、図3(a)に示すターゲット電極37および基板支持電極36は記載を省略している。
[Operation of sheet plasma deposition system]
Next, the operation of the sheet plasma film forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2 and FIGS. 3 (a) and 3 (b). FIG. 3A is a schematic diagram showing a state of the sheet plasma SP when the magnetic member 46 is provided in the film forming chamber 30 of the sheet plasma film forming apparatus according to the present embodiment, and FIG. 3A, the state in which the atoms sputtered on the surface of the target 52 reach the surface of the substrate 51 when holes 53a to 53c are formed on the surface of the substrate 51 in the film forming chamber shown in FIG. It is a schematic diagram to do. In FIG. 3B, the description of the target electrode 37 and the substrate support electrode 36 shown in FIG.

まず、成膜室30内に、基板51およびターゲット52が搬入される。そして、図示されない真空ポンプの吸引により、気密容器40内部、すなわち、それぞれ気密に連通されるプラズマガン10、シートプラズマ成形室20、および成膜室30内のそれぞれが真空状態となる。   First, the substrate 51 and the target 52 are carried into the film forming chamber 30. Then, by suction of a vacuum pump (not shown), the inside of the hermetic container 40, that is, the plasma gun 10, the sheet plasma forming chamber 20, and the film forming chamber 30 that are in airtight communication with each other is in a vacuum state.

次に、図示されない基板用バイアス電源をターゲット電極37に電気的に接続するとともに、図示されない主電源をアノードAに電気的に接続する。次に、プラズマガン10では、カソードKを構成する補助陰極の先端からアルゴン(Ar)ガスが放電空間内に供給され、当該補助陰極でグロー放電が行われる。このグロー放電により補助陰極の先端部分の温度が上昇すると、この熱でカソードKを構成する主陰極が加熱されて高温になり、アーク放電が行われる。これにより、カソードKからプラズマ放電誘発用熱電子が放出され、プラズマが発生する。発生したプラズマは、第一中間電極14および第二中間電極15による電界と第一コイル43によるコイル磁場により、カソードKからアノードA側に引き出され、円柱プラズマCPに成形される。円柱プラズマCPは、第一コイル43によって形成されるコイル磁場の磁力線に沿ってシートプラズマ成形室20に導入される。   Next, a substrate bias power source (not shown) is electrically connected to the target electrode 37 and a main power source (not shown) is electrically connected to the anode A. Next, in the plasma gun 10, argon (Ar) gas is supplied into the discharge space from the tip of the auxiliary cathode constituting the cathode K, and glow discharge is performed at the auxiliary cathode. When the temperature of the tip portion of the auxiliary cathode rises due to this glow discharge, the main cathode constituting the cathode K is heated by this heat to a high temperature, and arc discharge is performed. As a result, plasma discharge inducing thermoelectrons are emitted from the cathode K to generate plasma. The generated plasma is drawn from the cathode K to the anode A side by the electric field generated by the first intermediate electrode 14 and the second intermediate electrode 15 and the coil magnetic field generated by the first coil 43, and is formed into a cylindrical plasma CP. The columnar plasma CP is introduced into the sheet plasma forming chamber 20 along the magnetic field lines of the coil magnetic field formed by the first coil 43.

シートプラズマ成形室20に導入された円柱プラズマCPは、永久磁石対45と第二コイル44から発生する磁場によってシート状に広がり、シートプラズマSPに成形される。シートプラズマSPは、ボトルネック部41(およびスリット穴32)を通過して成膜室30に導入される。   The columnar plasma CP introduced into the sheet plasma forming chamber 20 spreads in a sheet shape by a magnetic field generated from the permanent magnet pair 45 and the second coil 44 and is formed into a sheet plasma SP. The sheet plasma SP is introduced into the film forming chamber 30 through the bottleneck portion 41 (and the slit hole 32).

成膜室30に導入されたシートプラズマSPは、第三コイル47および第四コイル48によるコイル磁場によって、幅方向の形状が整えられ、基板51とターゲット52と間の空間(成膜空間)に導入される。ターゲット52には、バッキングプレートを介して、シートプラズマSPに対して負のバイアス電圧−Vbiasが印加される。基板51には、基板ホルダを介して、シートプラズマSPに対して負のバイアス電圧−Vbiasが印加される。ターゲット52の電圧が負にバイアスされることにより、シートプラズマSP中のアルゴンイオン(Ar+ )がターゲット52に向かって引き付けられ、ターゲット52に衝突する。このときアルゴンイオンとターゲット52との衝突エネルギーにより、ターゲット52を構成する材料の原子(ターゲット原子)が、基板51に向かってはじき出され、スパッタが生じる。 The sheet plasma SP introduced into the film forming chamber 30 is shaped in the width direction by a coil magnetic field generated by the third coil 47 and the fourth coil 48, and is formed in a space (film forming space) between the substrate 51 and the target 52. be introduced. A negative bias voltage −V bias is applied to the target 52 with respect to the sheet plasma SP via the backing plate. A negative bias voltage −V bias is applied to the substrate 51 with respect to the sheet plasma SP via the substrate holder. When the voltage of the target 52 is negatively biased, argon ions (Ar + ) in the sheet plasma SP are attracted toward the target 52 and collide with the target 52. At this time, due to the collision energy between the argon ions and the target 52, atoms (target atoms) of the material constituting the target 52 are ejected toward the substrate 51, and sputtering occurs.

スパッタによりはじき出されたターゲット原子は、直進してシートプラズマSP中を通過する。このとき、ターゲット原子はシートプラズマSPにより電子を剥ぎ取られて電離され、陽イオンにイオン化する。基板51は負の電圧にバイアスされているため、この陽イオンの進行速度は基板51に向かって加速する。この加速により、陽イオンは、基板51の表面に対して付着強度を高めて堆積し、堆積に伴って電子を受け取ることで基板51の表面にターゲットの材料からなる膜を形成する。その後、シートプラズマSPは、永久磁石49の磁力線により幅方向に収束され、アノードAがシートプラズマSPの荷電粒子を回収する。   The target atoms ejected by sputtering go straight and pass through the sheet plasma SP. At this time, the target atoms are ionized by stripping electrons by the sheet plasma SP, and are ionized into cations. Since the substrate 51 is biased to a negative voltage, the traveling speed of this cation accelerates toward the substrate 51. By this acceleration, cations are deposited with increased adhesion strength on the surface of the substrate 51, and a film made of a target material is formed on the surface of the substrate 51 by receiving electrons accompanying the deposition. Thereafter, the sheet plasma SP is converged in the width direction by the magnetic lines of force of the permanent magnet 49, and the anode A collects the charged particles of the sheet plasma SP.

ここで、磁性部材46を設けない構成であれば、成膜空間内のシートプラズマSPは、当該成膜空間の中央部分で厚みが大きくなる傾向がある(図5(a)参照)。これは、第三コイル47および第四コイル48が成膜室30の外側に位置するためである。すなわち、第三コイル47および第四コイル48により形成されるコイル磁場は、シートプラズマSPの拡散を抑える磁場である。そのため、第三コイル47または第四コイル48の近傍部分となる、成膜空間の上流側(シートプラズマ成形室20側、カソードK側)および下流側(アノードA側)においては、磁場は相対的に強くなるが、これら第三コイル47および第四コイル48から離れる中央部分では、磁場は相対的に弱くなる。それゆえ、中央部分ではシートプラズマSPが拡散し、その厚みが増大する。   Here, if the magnetic member 46 is not provided, the sheet plasma SP in the film formation space tends to increase in thickness at the central portion of the film formation space (see FIG. 5A). This is because the third coil 47 and the fourth coil 48 are located outside the film forming chamber 30. That is, the coil magnetic field formed by the third coil 47 and the fourth coil 48 is a magnetic field that suppresses diffusion of the sheet plasma SP. Therefore, on the upstream side (sheet plasma forming chamber 20 side, cathode K side) and the downstream side (anode A side) of the film forming space, which are the vicinity of the third coil 47 or the fourth coil 48, the magnetic field is relatively However, the magnetic field is relatively weak in the central portion away from the third coil 47 and the fourth coil 48. Therefore, the sheet plasma SP diffuses in the central portion, and its thickness increases.

前記のとおり、スパッタは、シートプラズマ中のアルゴンイオンがターゲット52の表面に衝突することにより生じる。したがって、シートプラズマSPの厚みが増大すれば、ターゲット52における対応部位でのスパッタ量も増大する。また、成膜空間の中央部分に対応するターゲット52の表面では、より多くのターゲット原子が多方向にはじき出されるため、基板51の表面の中央領域では堆積量が多くなるとともに、さまざまな入射角でターゲットの陽イオンが表面に到達するため、段差被覆性も向上する。   As described above, sputtering occurs when argon ions in the sheet plasma collide with the surface of the target 52. Therefore, if the thickness of the sheet plasma SP increases, the amount of sputtering at the corresponding site in the target 52 also increases. In addition, since more target atoms are ejected in multiple directions on the surface of the target 52 corresponding to the central portion of the film formation space, the amount of deposition increases in the central region of the surface of the substrate 51, and at various incident angles. Since the target cations reach the surface, the step coverage is also improved.

これに対して、成膜空間の上流側や下流側ではシートプラズマSPが拡散せず収束しているため、相対的にスパッタ量も少なくなる。さらに、基板51の表面の周辺領域は中央領域と比較するとイオン粒子の入射量が相対的に少ない。その結果、基板51の表面の周辺領域では堆積量が相対的に少なくなるとともに、表面に到達する陽イオンの入射角も制限されるため、段差被覆性も低下する(図5(b)参照)。   On the other hand, since the sheet plasma SP converges without being diffused on the upstream side or downstream side of the film formation space, the amount of sputtering is relatively reduced. Furthermore, the incident amount of ion particles is relatively small in the peripheral region on the surface of the substrate 51 compared to the central region. As a result, the deposition amount is relatively reduced in the peripheral region of the surface of the substrate 51, and the incident angle of the cation reaching the surface is limited, so that the step coverage is also reduced (see FIG. 5B). .

成膜対象である基板51の表面が平坦であれば、このような堆積量や段差被覆性の部分的な相違は、成膜にあまり影響しない。しかしながら、基板51の表面に溝や穴等の立体形状が形成されている場合、これら溝または穴は表面における段差であるため、この段差の「影」となる部位では陽イオンの到達が妨げられやすくなる。ここで、基板51の中央領域では、ターゲットの陽イオンは多方向から表面に到達するため「影」が生じにくく、それゆえ段差被覆性が良好となる。一方、基板51の周辺領域では、その表面に到達する陽イオンそのものが制限される上、陽イオンの進行方向から見て段差の「影」となる部位には陽イオンは到達しにくくなる。その結果、周辺領域では、段差被覆性が低下するため、同一の基板51表面での膜厚や被覆状態の顕著なばらつきが生じる。   If the surface of the substrate 51 to be deposited is flat, such a partial difference in deposition amount and step coverage does not significantly affect the deposition. However, when a three-dimensional shape such as a groove or a hole is formed on the surface of the substrate 51, these grooves or holes are steps on the surface, so that the arrival of cations is hindered at a portion that becomes a “shadow” of this step. It becomes easy. Here, in the central region of the substrate 51, since the target cations reach the surface from multiple directions, “shadows” hardly occur, and therefore the step coverage is good. On the other hand, in the peripheral region of the substrate 51, cations that reach the surface of the substrate 51 are limited, and the cations are less likely to reach a portion that becomes a “shadow” of a step when viewed from the traveling direction of the cations. As a result, the step coverage is reduced in the peripheral region, so that significant variations in film thickness and covering state on the surface of the same substrate 51 occur.

そこで、本発明では、図2および図3(a)に示すように、ターゲット52の背面側(正確には、ターゲット電極37の裏側面)に軟磁性材料からなる磁性部材46を配置する。磁性部材46を配置することで、第三コイル47または第四コイル48により磁性部材46が磁化するため、磁性部材46の位置に対応する部位では、シートプラズマSPは磁性部材46側に引き付けられ凸状に変形する。そして、磁性部材46を公転移動させることによって、シートプラズマSPの凸状の変形部位(以下、凸状部位という。)Pcも移動する。凸状部位Pcの移動により、スパッタ量の多くなる部位が移動するため、ターゲット原子のイオン化率のばらつきを調整することが可能となり、堆積量および段差被覆性の部分的なばらつきを有効に緩和することができる。   Therefore, in the present invention, as shown in FIGS. 2 and 3A, a magnetic member 46 made of a soft magnetic material is disposed on the back side of the target 52 (more precisely, the back side surface of the target electrode 37). Since the magnetic member 46 is magnetized by the third coil 47 or the fourth coil 48 by disposing the magnetic member 46, the sheet plasma SP is attracted to the magnetic member 46 side at the portion corresponding to the position of the magnetic member 46, and is convex. It deforms into a shape. Then, by causing the magnetic member 46 to revolve, the convex deformation portion (hereinafter referred to as the convex portion) Pc of the sheet plasma SP also moves. Since the portion where the amount of sputtering increases due to the movement of the convex portion Pc, it is possible to adjust the variation in the ionization rate of the target atom, and effectively reduce the partial variation in the deposition amount and the step coverage. be able to.

例えば、図3(b)に示すように、基板51の中央領域に穴53aが形成され、周辺領域に穴53b(図中右側),53c(図中左側)が形成されているとし、ターゲット53の周辺部分におけるシートプラズマSPとターゲット52の表面との距離D0 を基準とする。磁性部材46により、ターゲット52の周辺部分に凸状部位Pcを生じさせると、当該凸状部位Pcとターゲット52の表面との距離D2 は距離D0 よりも小さくなる。ターゲット52の表面におけるスパッタ量は、当該表面からプラズマまでの距離に依存するので、周辺部分でターゲット52の表面と凸状部位Pcとの距離が小さくなると、周辺部位におけるスパッタ量が増大する。それゆえ、例えば、図3(b)の右側に示す、基板51の周辺領域の穴53bでは、イオン粒子の進行方向(図中矢印)から見て段差の「影」となる部位が生じにくくなり、当該穴53b内で形成された膜54の厚みは均一性を増す。 For example, as shown in FIG. 3B, it is assumed that a hole 53a is formed in the central region of the substrate 51, and holes 53b (right side in the drawing) and 53c (left side in the drawing) are formed in the peripheral region. a reference distance D 0 between the sheet plasma SP and the surface of the target 52 in the peripheral portion of the. The magnetic member 46, when causing a convex portion Pc in the peripheral portion of the target 52, the distance D 2 between the convex portion Pc and the surface of the target 52 is smaller than the distance D 0. Since the amount of sputtering on the surface of the target 52 depends on the distance from the surface to the plasma, when the distance between the surface of the target 52 and the convex portion Pc decreases in the peripheral portion, the amount of sputtering at the peripheral portion increases. Therefore, for example, in the hole 53b in the peripheral region of the substrate 51 shown on the right side of FIG. The thickness of the film 54 formed in the hole 53b increases the uniformity.

ここで、凸状部位Pcが図中右側の位置から動かず静止していれば、周辺部分でのスパッタ量の増大により、基板51の中央領域の穴53aに到達するイオン粒子の量に差が生じ、膜厚に不均一が生じることになる。ところが前記のように、磁性部材46はターゲット52(正確にはターゲット電極37の裏側面)で公転移動するので、凸状部位Pcも移動する。それゆえ、穴53aにおいても、図3(b)に示すような膜厚の不均一は生じず、均一性を増した膜54を形成することができる。なお、図中左側の穴53cについても同様に膜厚の均一性が増す。   Here, if the convex portion Pc does not move from the position on the right side in the drawing and is stationary, there is a difference in the amount of ion particles reaching the hole 53a in the central region of the substrate 51 due to an increase in the amount of sputtering in the peripheral portion. As a result, the film thickness becomes non-uniform. However, as described above, since the magnetic member 46 revolves around the target 52 (more precisely, the back side surface of the target electrode 37), the convex portion Pc also moves. Therefore, even in the hole 53a, the non-uniform film thickness as shown in FIG. 3B does not occur, and the film 54 with increased uniformity can be formed. Note that the uniformity of the film thickness is also increased in the left hole 53c in the figure.

また、磁性部材46は軟磁性材料で構成されるため、永久磁石のように外部から強制的な磁場を加えることがない。それゆえ、シートプラズマ成形室20の永久磁石対45とアノードAとの間では、弱磁場が維持される。その結果、シートプラズマSPは、シート形状および高密度の状態を維持して成膜空間に移動することができる。また、磁性部材46を回転移動させるときに、ターゲット電極37の裏側面全体に磁性部材46が隅々まで均等に移動するように設定することで、基板51の表面の周辺領域だけでなく中央領域においても段差被覆性を改善することが可能となる。   Further, since the magnetic member 46 is made of a soft magnetic material, a forcible magnetic field is not applied from the outside like a permanent magnet. Therefore, a weak magnetic field is maintained between the permanent magnet pair 45 and the anode A in the sheet plasma forming chamber 20. As a result, the sheet plasma SP can move to the film formation space while maintaining the sheet shape and high density state. In addition, when the magnetic member 46 is rotated, the magnetic member 46 is set to move evenly over the entire back side surface of the target electrode 37, so that not only the peripheral region on the surface of the substrate 51 but also the central region. It is possible to improve the step coverage.

ここで、磁性部材46の公転速度は特に限定されず、成膜のばらつきに応じてシートプラズマSPの凸状部位Pcを適切に移動させることができれば、どのような速度であってもよいし、速度を変化させてもよい。また、公転は一定周期で行ってもよいし、断続的に行ってもよい。本実施の形態では、磁性部材46の公転速度は一定であるが、公転速度を段階的に変化させることにより、膜厚の均一性および段差被覆性をより一層改善することが可能となる。   Here, the revolution speed of the magnetic member 46 is not particularly limited, and may be any speed as long as the convex portion Pc of the sheet plasma SP can be appropriately moved according to the variation in film formation. The speed may be changed. Further, the revolution may be performed at a constant cycle or intermittently. In the present embodiment, the revolution speed of the magnetic member 46 is constant, but by changing the revolution speed stepwise, it is possible to further improve the film thickness uniformity and the step coverage.

なお、磁性部材46をターゲット電極37の裏側面に静置し移動させない場合、磁性部材46の静置位置でシートプラズマSPの凸状部位Pcが静止するため、ターゲット52の表面では、凸状部位Pcに対応する位置でスパッタ量が多くなりエロージョンが集中する。それゆえ、必ずしも堆積量や段差被覆性のばらつきを抑制できるわけではなく、静置位置によっては、ばらつきが悪化する可能性もある。したがって、本発明では、磁性部材46は磁性部材移動機構60によってターゲット電極37の裏側面を移動するように構成される必要がある。   In addition, when the magnetic member 46 is not allowed to stand and move on the back side surface of the target electrode 37, the convex portion Pc of the sheet plasma SP is stationary at the position where the magnetic member 46 is stationary. The amount of spatter increases at the position corresponding to Pc, and erosion concentrates. Therefore, it is not always possible to suppress the variation in the deposition amount and the step coverage, and the variation may be deteriorated depending on the stationary position. Therefore, in the present invention, the magnetic member 46 needs to be configured to move the back side surface of the target electrode 37 by the magnetic member moving mechanism 60.

[変形例]
本実施の形態では、前記のとおり、磁性部材移動機構60が磁性部材46を公転移動させるよう構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、往復移動させるように構成されてもよい。往復移動させる構成は特に限定されず、磁性部材46をターゲット電極37の裏側面で単純に往復移動させるよう構成されてもよいし、裏側面全体で磁性部材46を走査移動させるよう構成されてもよい。具体的な構成としては公知の構成を採用することができる。
[Modification]
In the present embodiment, as described above, the magnetic member moving mechanism 60 is configured to revolve the magnetic member 46, but the present invention is not limited to this, and is configured to reciprocate. Also good. The configuration for reciprocal movement is not particularly limited, and the magnetic member 46 may be simply reciprocated on the back side surface of the target electrode 37, or may be configured to scan and move the magnetic member 46 on the entire back side surface. Good. As a specific configuration, a known configuration can be adopted.

なお、磁性部材46を往復移動させるか公転移動させるかについては、ターゲット52や基板51の形状に合わせて適宜選択すればよい。例えば、ターゲット52および基板51が円形であれば、磁性部材46を公転移動させればよく、ターゲット52および基板51が矩形であれば、磁性部材46を往復移動させればよい。もちろん、磁性部材46の移動の仕方は往復または公転に限定されない。   Whether the magnetic member 46 is reciprocated or revolved may be appropriately selected according to the shape of the target 52 or the substrate 51. For example, if the target 52 and the substrate 51 are circular, the magnetic member 46 may be revolved. If the target 52 and the substrate 51 are rectangular, the magnetic member 46 may be reciprocated. Of course, the manner of movement of the magnetic member 46 is not limited to reciprocation or revolution.

また、本実施の形態では、支持腕62の一端に回転駆動源61の出力軸61aを接続し、他端に磁性部材46を固定支持する構成となっているが、本発明はこれに限定されない。例えば、出力軸61aを接続する部位と磁性部材46を固定する部位との間隔が変更可能な構成であってもよい。   In the present embodiment, the output shaft 61a of the rotational drive source 61 is connected to one end of the support arm 62 and the magnetic member 46 is fixedly supported to the other end. However, the present invention is not limited to this. . For example, the structure which can change the space | interval of the site | part which connects the output shaft 61a and the site | part which fixes the magnetic member 46 may be sufficient.

この場合、支持腕62は、ターゲット電極37の裏側面37aに対向する側(支持側)のいずれかの箇所に磁性部材46を固定支持し、前記支持側の背面側(駆動側)のいずれかの箇所に出力軸61aを接続するよう構成されればよい。この構成では、支持腕62における磁性部材46の固定部位と出力軸61aの接続部位とを、支持腕62の延伸方向において異ならせることで、磁性部材46を公転移動させることができる。前記固定部位と接続部位とが、支持腕62の延伸方向において異なっていなければ、支持腕62の回転中心の直下で磁性部材46が固定支持されているため、磁性部材46が自転することになる。この場合、磁性部材46を静置した状態と同様に、シートプラズマSPの凸状部位Pcがターゲット52の表面で移動しないことになるため、好ましくない。   In this case, the support arm 62 fixes and supports the magnetic member 46 at any location on the side (support side) facing the back side surface 37a of the target electrode 37, and either of the back side (drive side) on the support side. What is necessary is just to be comprised so that the output shaft 61a may be connected to this location. In this configuration, the magnetic member 46 can be revolved by making the fixing part of the magnetic member 46 in the support arm 62 different from the connection part of the output shaft 61 a in the extending direction of the support arm 62. If the fixed portion and the connecting portion are not different in the extending direction of the support arm 62, the magnetic member 46 is rotated and supported because the magnetic member 46 is fixedly supported immediately below the rotation center of the support arm 62. . In this case, the convex portion Pc of the sheet plasma SP does not move on the surface of the target 52 as in the state where the magnetic member 46 is left stationary, which is not preferable.

また、磁性部材46は、ターゲット電極37の裏側面で、当該ターゲット電極37に対向する基板支持電極36の表側面に対して相対的に公転するようになっていればよい。したがって、磁性部材移動機構の具体的構成は、図2に示すような、回転駆動源61により支持腕62を回転させる構成に限定されず、例えば、ターゲット電極37を磁性部材支持体として用い、当該ターゲット電極37の前記裏側面に磁性部材46を固定させる構成であってもよい。この構成であれば、回転駆動源61によりターゲット電極37を自転させるので、磁性部材46は、基板支持電極36の表側面に対して相対的に公転することになる。   The magnetic member 46 only needs to revolve relative to the front side surface of the substrate support electrode 36 facing the target electrode 37 on the back side surface of the target electrode 37. Therefore, the specific configuration of the magnetic member moving mechanism is not limited to the configuration in which the support arm 62 is rotated by the rotational drive source 61 as shown in FIG. 2. For example, the target electrode 37 is used as a magnetic member support, The magnetic member 46 may be fixed to the back side surface of the target electrode 37. With this configuration, since the target electrode 37 is rotated by the rotation drive source 61, the magnetic member 46 revolves relative to the front side surface of the substrate support electrode 36.

また、回転駆動源61の出力軸61aは、裏側面37aに垂直な軸となっている必要はなく、裏側面37aと平行な軸であってもよいし、傾斜してもよい。すなわち回転駆動源61の回転出力が磁性部材支持体またはターゲット電極37を自転させるようになっていればよく、例えば、ベベルギヤやウォームギヤ等の回転力の方向を変える機構を備えていてもよい。   Further, the output shaft 61a of the rotational drive source 61 does not need to be an axis perpendicular to the back side surface 37a, and may be an axis parallel to the back side surface 37a or may be inclined. That is, it is only necessary that the rotational output of the rotational drive source 61 rotates the magnetic member support or the target electrode 37. For example, a mechanism for changing the direction of the rotational force such as a bevel gear or a worm gear may be provided.

このように、本発明においては、磁性部材46を裏側面37aで公転させる構成を採用するのであれば、磁性部材移動機構は、公知の回転駆動源と磁性部材支持体とを備え、前記磁性部材を前記裏側面内で相対的に公転させるようになっていればよい。   As described above, in the present invention, if the configuration in which the magnetic member 46 is revolved on the back side surface 37a is adopted, the magnetic member moving mechanism includes a known rotational drive source and a magnetic member support, and the magnetic member As long as it is relatively revolved within the back side surface.

(実施例)
次に、図4(a)〜(d)を参照して実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。本実施例では、本発明の効果をより明確に示すために、磁性部材46を設けないときに穴に形成された膜の段差被覆性と、磁性部材46を設け、かつ、磁性部材46を敢えて移動させないときに、穴に形成された膜の段差被覆性とを比較した。
(Example)
Next, although an Example demonstrates this invention concretely with reference to Fig.4 (a)-(d), this invention is not limited only to this Example. In this embodiment, in order to show the effect of the present invention more clearly, the step coverage of the film formed in the hole when the magnetic member 46 is not provided, the magnetic member 46 is provided, and the magnetic member 46 is dared. When not moved, the step coverage of the film formed in the hole was compared.

図4(a),(b)は、図5(b)に示す従来の構成に対応する比較例であり、本実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置において磁性部材46を用いないで基板151に成膜したときの穴153aおよび153bの段差被覆性の結果(電子顕微鏡写真)を示す図である。図4(a)が、基板151の中央領域に形成された穴153aに対応する結果を示し、図4(b)が、
周辺領域(外周部)に形成された穴153bに対応する結果を示す。
4 (a) and 4 (b) are comparative examples corresponding to the conventional configuration shown in FIG. 5 (b). In the sheet plasma film forming apparatus according to the present embodiment, the substrate 151 is not used. It is a figure which shows the result (electron micrograph) of the level | step difference coverage of the holes 153a and 153b when forming into a film. FIG. 4A shows the result corresponding to the hole 153a formed in the central region of the substrate 151, and FIG.
The result corresponding to the hole 153b formed in the peripheral region (outer peripheral portion) is shown.

また、図4(c),(d)は、図3(b)に示す本発明の構成に対応する実施例であり、前記シートプラズマ成膜装置において磁性部材46を用いて基板51に成膜したときの穴53aおよび53bの段差被覆性の結果を示す図である。図4(c)が、基板51の中央領域に形成された穴53aに対応する結果を示し、図4(d)が、周辺領域(外周部)に形成された穴53bに対応する結果を示す。   4 (c) and 4 (d) are examples corresponding to the configuration of the present invention shown in FIG. 3 (b), and a film is formed on the substrate 51 using the magnetic member 46 in the sheet plasma film forming apparatus. It is a figure which shows the result of the level | step difference covering property of the holes 53a and 53b when doing. FIG. 4C shows the result corresponding to the hole 53a formed in the central region of the substrate 51, and FIG. 4D shows the result corresponding to the hole 53b formed in the peripheral region (outer peripheral portion). .

図4(a)に示すように、基板151の中央領域では、穴153a内において膜厚は均一なものとなっているのに対して、図4(b)に示すように、基板151の周辺領域では、穴153b内において、中央側の膜厚が小さく外周側の膜厚が大きくなっている。これに対して、本発明を適用すれば、図4(d)に示すように、基板51の周辺領域では、穴53b内の膜厚は、図4(b)に示す穴153b内の膜厚と比較して、明らかに段差被覆性が向上している。   As shown in FIG. 4 (a), the film thickness is uniform in the hole 153a in the central region of the substrate 151, whereas the periphery of the substrate 151 is shown in FIG. 4 (b). In the region, the film thickness on the central side is small and the film thickness on the outer peripheral side is large in the hole 153b. On the other hand, when the present invention is applied, as shown in FIG. 4D, in the peripheral region of the substrate 51, the film thickness in the hole 53b is the same as the film thickness in the hole 153b shown in FIG. Compared to the above, the step coverage is clearly improved.

なお、本実施例では、前記のとおり、磁性部材46を回転させていないので、図3(b)におけるシートプラズマの進行方向(図の右から左側)を基準とすれば、図4(c)に示すように、基板51の中央領域では、穴53a内において、前記進行方向の下流側(図中左側)の膜厚が大きく、前記進行方向の上流側(図中右側)の膜厚が小さくなっている。これは、穴53aから見れば、前記進行方向の上流側で磁性部材46が静止しているためである。しかしながら、磁性部材46を回転させることによって、中央領域でも、図4(a)に示す穴153aと同様に膜厚の不均一性を解消することができる。それゆえ、本発明によれば、穴の段差被覆性を向上させ、膜厚の分布をより均一とできるだけでなく、被覆の対象性も向上できることがわかる。   In this embodiment, as described above, since the magnetic member 46 is not rotated, if the traveling direction of the sheet plasma in FIG. 3B (from right to left in the figure) is used as a reference, FIG. As shown in FIG. 3, in the central region of the substrate 51, the film thickness on the downstream side (left side in the figure) in the traveling direction is large and the film thickness on the upstream side (right side in the figure) in the traveling direction is small in the hole 53a. It has become. This is because the magnetic member 46 is stationary at the upstream side in the traveling direction as viewed from the hole 53a. However, by rotating the magnetic member 46, it is possible to eliminate the non-uniformity of the film thickness even in the central region, similarly to the hole 153a shown in FIG. Therefore, according to the present invention, it can be seen that not only can the hole step coverage be improved, the film thickness distribution can be made more uniform, but also the coverage can be improved.

前述した本発明をシートプラズマ処理方法としてみれば、スパッタリングによる薄膜形成において、表側面を互いに対向させて配置されるターゲットおよび基板の間に、シート状のプラズマを導入する工程と、前記ターゲットおよび前記基板それぞれに電極を介して電圧を印加し、スパッタを行う工程を含み、スパッタを行う工程では、スパッタを行うと同時に、前記ターゲットの裏側面で、軟磁性材料で形成される磁性部材を移動させている。これにより、基板に被覆される膜の膜厚分布を向上させることができるとともに、基板表面に穴や溝が形成されていても、段差被覆性や被覆の対象性を改善することができる。   If the present invention described above is viewed as a sheet plasma processing method, in forming a thin film by sputtering, a step of introducing a sheet-like plasma between a target and a substrate that are arranged with their front sides facing each other; Including a step of performing sputtering by applying a voltage to each substrate via an electrode, and in the step of performing sputtering, simultaneously with the sputtering, a magnetic member formed of a soft magnetic material is moved on the back side surface of the target. ing. Thereby, the film thickness distribution of the film coated on the substrate can be improved, and the step coverage and the coverage property can be improved even if holes or grooves are formed on the substrate surface.

なお、本発明は上記の実施形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   It should be noted that the present invention is not limited to the description of the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and are disclosed in different embodiments and a plurality of modifications, respectively. Embodiments obtained by appropriately combining technical means are also included in the technical scope of the present invention.

本発明のシートプラズマ成膜装置は、スパッタリングを用いた真空成膜装置の分野に好適に用いることができるだけでなく、イオンアシストモジュールやプラズマを使用した装置全般にも好適に用いることができる。   The sheet plasma film-forming apparatus of the present invention can be suitably used not only in the field of vacuum film-forming apparatus using sputtering, but also in general apparatuses using ion assist modules and plasma.

本発明の実施の形態に係るシートプラズマ成膜装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the sheet plasma film-forming apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1に示すシートプラズマ成膜装置に設けられる磁性部材を移動させる構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the structure which moves the magnetic member provided in the sheet plasma film-forming apparatus shown in FIG. (a)は、図1に示すシートプラズマ成膜装置の成膜室において磁性部材を設けた場合のシートプラズマの状態を示す模式図であり、(b)は、前記成膜室において基板表面に穴が形成されている場合に、ターゲットの表面でスパッタされた原子が基板の表面へ到達する状態を説明する模式図である。(A) is a schematic diagram which shows the state of the sheet plasma at the time of providing a magnetic member in the film-forming chamber of the sheet plasma film-forming apparatus shown in FIG. 1, (b) is a substrate surface in the said film-forming chamber. It is a schematic diagram explaining the state where the atoms sputtered on the surface of the target reach the surface of the substrate when holes are formed. (a),(b)は、図3(a)に示す成膜室の構成で基板に成膜したときの穴の段差被覆性の結果を示す図であり、(c),(d)は、図3(b)に示す成膜室の構成で基板に成膜したときの穴の段差被覆性の結果を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the result of the level | step difference coverage of a hole when it forms into a film | membrane on the board | substrate by the structure of the film-forming chamber shown to Fig.3 (a), (c), (d) is a figure. FIG. 4 is a diagram showing the result of hole step coverage when a film is formed on a substrate in the configuration of the film forming chamber shown in FIG. (a)は、一般的なシートプラズマ成膜装置の成膜室内におけるシートプラズマの状態を示す模式図であり、(b)は、前記成膜室において、基板表面に穴が形成されている場合に、ターゲット表面でスパッタされた原子が基板表面へ到達する状態を説明する模式図である。(A) is a schematic diagram which shows the state of the sheet plasma in the film-forming chamber of a general sheet plasma film-forming apparatus, (b) is the case where the hole is formed in the substrate surface in the said film-forming chamber FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a state in which atoms sputtered on the target surface reach the substrate surface.

符号の説明Explanation of symbols

20 シートプラズマ成形室
30 成膜室
36 基板支持電極
37 ターゲット電極
37a ターゲット電極の裏側面
46 磁性部材
51 基板
52 ターゲット
60 磁性部材移動機構
61 回転駆動源
61a 出力軸
62 支持腕(磁性部材支持体)
20 Sheet plasma forming chamber 30 Deposition chamber 36 Substrate support electrode 37 Target electrode 37a Back side surface 46 of target electrode Magnetic member 51 Substrate 52 Target 60 Magnetic member moving mechanism 61 Rotation drive source 61a Output shaft 62 Support arm (magnetic member support)

Claims (5)

表側面でターゲットを固定するターゲット電極と、
表側面で成膜対象となる基板を支持する基板支持電極と、
前記ターゲット電極および前記基板支持電極を、互いの表側面を対向させて内部に設ける成膜室と、
円柱プラズマを発生し、当該円柱プラズマを永久磁石対の磁界によりシート状のプラズマ(以下、シートプラズマという。)に変形し、かつ、当該シートプラズマを前記成膜室の前記ターゲット電極および前記基板支持電極の間を通ってアノードへ移動せしめるシートプラズマ形成機構と、
少なくとも軟磁性材料からなり、前記ターゲット電極よりも小さい面積を有し、当該ターゲット電極の裏側面に配置される磁性部材と、
前記磁性部材を前記ターゲット電極の前記裏側面内で移動させる磁性部材移動機構と、を備えている、シートプラズマ成膜装置。
A target electrode for fixing the target on the front side;
A substrate support electrode for supporting a substrate to be deposited on the front side;
A film formation chamber in which the target electrode and the substrate support electrode are provided inside with the front surfaces facing each other; and
Cylindrical plasma is generated, the cylindrical plasma is transformed into a sheet-like plasma (hereinafter referred to as sheet plasma) by a magnetic field of a permanent magnet pair, and the sheet plasma is supported by the target electrode and the substrate in the film formation chamber. A sheet plasma formation mechanism that moves between the electrodes to the anode;
A magnetic member made of at least a soft magnetic material, having a smaller area than the target electrode, and disposed on the back side surface of the target electrode;
And a magnetic member moving mechanism for moving the magnetic member within the back side surface of the target electrode.
前記磁性部材移動機構は、前記磁性部材を前記ターゲット電極の前記裏側面内において公転移動または往復移動させるよう構成されている、請求項1に記載のシートプラズマ成膜装置。   The sheet plasma film forming apparatus according to claim 1, wherein the magnetic member moving mechanism is configured to revolve or reciprocate the magnetic member within the back side surface of the target electrode. 前記磁性部材移動機構は、回転駆動源と、前記磁性部材を前記裏側面で支持する磁性部材支持体と、を備え、
前記回転駆動源により前記磁性部材支持体を自転させることにより、前記磁性部材を前記裏側面内で公転させるよう構成されている、請求項2に記載のシートプラズマ成膜装置。
The magnetic member moving mechanism includes a rotation drive source, and a magnetic member support that supports the magnetic member on the back side surface,
The sheet plasma film-forming apparatus of Claim 2 comprised so that the said magnetic member may be revolved within the said back side surface by rotating the said magnetic member support body by the said rotational drive source.
前記ターゲット電極が前記磁性部材支持体を兼ねており、当該ターゲット電極の前記裏側面に前記磁性部材が固定されるとともに、
前記磁性部材移動機構は、前記回転駆動源により前記ターゲット電極を自転させることにより、前記磁性部材を、前記ターゲット電極の前記裏側面内で、前記基板支持電極の表側面に対して相対的に公転させるよう構成されている、請求項3に記載のシートプラズマ成膜装置。
The target electrode also serves as the magnetic member support, and the magnetic member is fixed to the back side surface of the target electrode,
The magnetic member moving mechanism revolves the magnetic member relative to the front side surface of the substrate support electrode within the back side surface of the target electrode by rotating the target electrode by the rotation drive source. The sheet plasma film-forming apparatus of Claim 3 comprised so that it may make it.
前記軟磁性材料は、透磁率が1000H/m以上である、請求項1から3のいずれか1項に記載のシートプラズマ成膜装置。   4. The sheet plasma film forming apparatus according to claim 1, wherein the soft magnetic material has a magnetic permeability of 1000 H / m or more. 5.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013129874A (en) * 2011-12-21 2013-07-04 Masaji Asamoto Film forming apparatus and method for producing film-formed body
JP2021128120A (en) * 2020-02-17 2021-09-02 Tdk株式会社 Laminate body and electronic device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105890881B (en) * 2016-04-06 2018-04-10 北京航空航天大学 A kind of thermal fatigue test apparatus simulated under combustion gas environment

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0273972A (en) * 1988-09-09 1990-03-13 Asahi Glass Co Ltd Magnetron sputtering method
JPH0688222A (en) * 1992-07-21 1994-03-29 Nachi Fujikoshi Corp Sputter ion plating device
JP2001262335A (en) * 2000-03-21 2001-09-26 Nippon Sheet Glass Co Ltd Film coating method
JP2007154265A (en) * 2005-12-06 2007-06-21 Shin Meiwa Ind Co Ltd Film-forming apparatus using sheet plasma

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0273972A (en) * 1988-09-09 1990-03-13 Asahi Glass Co Ltd Magnetron sputtering method
JPH0688222A (en) * 1992-07-21 1994-03-29 Nachi Fujikoshi Corp Sputter ion plating device
JP2001262335A (en) * 2000-03-21 2001-09-26 Nippon Sheet Glass Co Ltd Film coating method
JP2007154265A (en) * 2005-12-06 2007-06-21 Shin Meiwa Ind Co Ltd Film-forming apparatus using sheet plasma

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013129874A (en) * 2011-12-21 2013-07-04 Masaji Asamoto Film forming apparatus and method for producing film-formed body
JP2021128120A (en) * 2020-02-17 2021-09-02 Tdk株式会社 Laminate body and electronic device
JP7363556B2 (en) 2020-02-17 2023-10-18 Tdk株式会社 Laminates and electronic devices

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