JP2015067856A - Magnetron sputtering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マグネトロンスパッタ装置に関する。 The present invention relates to a magnetron sputtering apparatus.
所定の磁気異方性を有する磁性膜や所定の配向構造を有する膜等を形成するために、スパッタ粒子を被成膜基板に斜めに入射させることが提案されている(特許文献1〜2参照)。
In order to form a magnetic film having a predetermined magnetic anisotropy, a film having a predetermined orientation structure, or the like, it has been proposed that the sputtered particles be incident on the deposition target substrate obliquely (see
スパッタ粒子を被成膜基板に斜めに入射させて成膜するマグネトロンスパッタ装置では、膜厚均一性に優れた膜を形成できることが望まれている。 In a magnetron sputtering apparatus that deposits sputtered particles obliquely incident on a film formation substrate, it is desired that a film having excellent film thickness uniformity can be formed.
本発明の主な目的は、スパッタ粒子を被成膜基板に斜めに入射させて成膜するマグネトロンスパッタ装置であって、膜厚均一性に優れた膜を形成できるマグネトロンスパッタ装置を提供することにある。 A main object of the present invention is to provide a magnetron sputtering apparatus that forms a film by making the sputtered particles obliquely incident on the film formation substrate, and can form a film having excellent film thickness uniformity. is there.
本発明の一態様によれば、
真空容器と、
前記真空容器内に設けられ、基板を搭載するための搭載面を有する基板保持台と、
ターゲットを保持するためのターゲットホルダーと、
前記ターゲットホルダーの裏面に配置され、一方向に延びた中心磁石と前記中心磁石に沿って配置され前記一方向に延びた周辺磁石とを有する磁石ユニットと、
前記ターゲットホルダーと前記基板保持台との間に設けられ、開口部を有する遮蔽アセンブリと、
を備え、
前記ターゲットホルダーに保持された前記ターゲットからのスパッタ粒子が前記開口部を通過して、前記搭載面に搭載された前記基板に斜めに入射するように構成されたマグネトロンスパッタ装置であって、
前記開口部は、前記搭載面に搭載された前記基板の前記一方向の一端側よりも他端側の方が小さいマグネトロンスパッタ装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
A vacuum vessel;
A substrate holder provided in the vacuum vessel and having a mounting surface for mounting the substrate;
A target holder for holding the target;
A magnet unit disposed on the back surface of the target holder and having a central magnet extending in one direction and a peripheral magnet disposed along the central magnet and extending in the one direction;
A shielding assembly provided between the target holder and the substrate holder and having an opening;
With
A magnetron sputtering apparatus configured such that sputtered particles from the target held by the target holder pass through the opening and obliquely enter the substrate mounted on the mounting surface,
A magnetron sputtering apparatus is provided in which the opening is smaller on the other end side than the one end side in the one direction of the substrate mounted on the mounting surface.
本発明の他の態様によれば、
真空容器と、
前記真空容器内に設けられ、基板を搭載するための搭載面を有する基板保持台と、
ターゲットを保持するためのターゲットホルダーと、
前記ターゲットホルダーの裏面に配置され、第1の方向に延びた中心磁石と前記中心磁石に沿って配置され前記第1の方向に延びた周辺磁石とを有する磁石ユニットと、
前記ターゲットホルダーと前記基板保持台との間に設けられ、開口部を有する遮蔽アセンブリと、
前記基板保持台を前記第1の方向と交差する第2の方向に往復移動させる移動機構と、
前記基板保持台を回転させる回転機構と、
前記ターゲットホルダーにスパッタリング用の電力を供給する電力供給手段と、
を備え、
前記ターゲットホルダーに保持された前記ターゲットからのスパッタ粒子が前記開口部を通過して、前記搭載面に搭載された前記基板に斜めに入射するように構成されたマグネトロンスパッタ装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
A vacuum vessel;
A substrate holder provided in the vacuum vessel and having a mounting surface for mounting the substrate;
A target holder for holding the target;
A magnet unit disposed on the back surface of the target holder and having a central magnet extending in a first direction and a peripheral magnet disposed along the central magnet and extending in the first direction;
A shielding assembly provided between the target holder and the substrate holder and having an opening;
A moving mechanism for reciprocating the substrate holding table in a second direction intersecting the first direction;
A rotation mechanism for rotating the substrate holder;
Power supply means for supplying power for sputtering to the target holder;
With
There is provided a magnetron sputtering apparatus configured such that sputtered particles from the target held by the target holder pass through the opening and obliquely enter the substrate mounted on the mounting surface.
本発明のさらに他の態様によれば、
真空容器と、
前記真空容器内に設けられ、基板を搭載するための搭載面を有する基板保持台と、
第1のターゲットを保持するための第1のターゲットホルダーと、
第2のターゲットを保持するための第2のターゲットホルダーと、
前記第1のターゲットホルダーの裏面に配置され、第1の方向に延びた第1の中心磁石と前記第1の中心磁石に沿って配置され前記第1の方向に延びた第1の周辺磁石とを有する第1の磁石ユニットと、
前記第2のターゲットホルダーの裏面に配置され、前記第1の方向に延びた第2の中心磁石と前記第2の中心磁石に沿って配置され前記第1の方向に延びた第2の周辺磁石とを有する第2の磁石ユニットと、
前記第1および第2のターゲットホルダーと前記基板保持台との間に設けられ、開口部を有する遮蔽アセンブリと、
前記基板保持台を前記第1の方向と交差する第2の方向に往復移動させる移動機構と、
前記第1のターゲットホルダーにスパッタリング用の電力を供給する第1の電力供給手段と、
前記第2のターゲットホルダーにスパッタリング用の電力を供給する第2の電力供給手段と、
を備え、
前記第1のターゲットホルダーに保持された前記第1のターゲットからのスパッタ粒子が前記開口部を通過して、前記搭載面に搭載された前記基板に斜めに入射するように構成され、
前記第2のターゲットホルダーに保持された前記第2のターゲットからのスパッタ粒子が前記開口部を通過して、前記搭載面に搭載された前記基板に斜めに入射するように構成され、
前記第1のターゲットホルダーと、前記第2のターゲットホルダーは、所定の面に対して面対象に設けられ、前記第1の磁石ユニットと前記第2の磁石ユニットは、前記所定の面に対して面対象に設けられ、前記開口部は、前記所定の面に対して面対象に設けられているマグネトロンスパッタ装置が提供される。
According to yet another aspect of the invention,
A vacuum vessel;
A substrate holder provided in the vacuum vessel and having a mounting surface for mounting the substrate;
A first target holder for holding a first target;
A second target holder for holding a second target;
A first central magnet disposed on the back surface of the first target holder and extending in a first direction; and a first peripheral magnet disposed along the first central magnet and extending in the first direction; A first magnet unit having:
A second central magnet disposed on the back surface of the second target holder and extending in the first direction and a second peripheral magnet disposed along the second central magnet and extending in the first direction A second magnet unit having
A shielding assembly provided between the first and second target holders and the substrate holder and having an opening;
A moving mechanism for reciprocating the substrate holding table in a second direction intersecting the first direction;
First power supply means for supplying power for sputtering to the first target holder;
Second power supply means for supplying power for sputtering to the second target holder;
With
The sputtered particles from the first target held by the first target holder pass through the opening and are obliquely incident on the substrate mounted on the mounting surface,
The sputtered particles from the second target held by the second target holder are configured to pass through the opening and obliquely enter the substrate mounted on the mounting surface,
The first target holder and the second target holder are provided in a plane object with respect to a predetermined surface, and the first magnet unit and the second magnet unit are with respect to the predetermined surface. A magnetron sputtering apparatus is provided in which a surface object is provided, and the opening is provided in the surface object with respect to the predetermined surface.
本発明によれば、スパッタ粒子を被成膜基板に斜めに入射させて成膜するマグネトロンスパッタ装置であって、膜厚均一性に優れた膜を形成できるマグネトロンスパッタ装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the magnetron sputtering apparatus which forms a film excellent in film thickness uniformity which is a magnetron sputtering apparatus which forms a film by making a sputtered particle inject into a film-forming substrate diagonally is provided.
次に、本発明の好ましい実施の形態を説明する。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.
まず、本発明者達が得た知見について説明する。上述のように、マグネトロンスパッタ装置を使用して、所定の磁気異方性を有する磁性膜や所定の配向構造を有する膜等を形成するために、スパッタ粒子を基板に斜めに入射させることが提案されている。本発明者達は、スパッタ粒子を基板に対して斜めに入射させるマグネトロンスパッタ装置を使用して成膜すると、十分な膜厚均一性を得ることができず、矩形状のターゲットの長手方向に沿って、斜めに傾斜した膜厚分布となってしまうことを見出した。 First, the knowledge obtained by the present inventors will be described. As described above, in order to form a magnetic film having a predetermined magnetic anisotropy or a film having a predetermined orientation structure using a magnetron sputtering apparatus, it is proposed that the sputtered particles are incident on the substrate obliquely. Has been. When the present inventors formed a film using a magnetron sputtering apparatus in which sputtered particles are incident obliquely on the substrate, sufficient film thickness uniformity cannot be obtained, and the longitudinal direction of the rectangular target is aligned. Thus, it has been found that the film thickness distribution is inclined obliquely.
本発明者は、この原因を鋭意検討した結果、次のような知見を得た。即ち、矩形状のターゲットの裏面に、中心磁石と周辺磁石を有する略矩形状(角丸長方形状)の磁石ユニットを配置して行うマグネトロンスパッタでは、ターゲットの、磁石ユニットの特定の対角線上の両端部に対応する部分に、より深いエロージョンができてしまう(以下、クロスコーナー効果という)。すなわち、ターゲットの2つの長辺のうちの一方では、長辺の一端側にターゲットのエロージョンが深く形成され、ターゲットの2つの長辺のうちの他方では、上記一端側とは反対側の他端側に、エロージョンが深く形成される。従って、磁石ユニットの特定の対角線上の両端部に対応するターゲット部分からのスパッタ粒子よる成膜への寄与は、他の部分からのスパッタ粒子よりも大きいと考えられる。 As a result of earnest examination of this cause, the present inventor has obtained the following knowledge. That is, in magnetron sputtering performed by arranging a substantially rectangular (rounded rectangular shape) magnet unit having a center magnet and a peripheral magnet on the back surface of a rectangular target, both ends of the target on a specific diagonal line of the magnet unit. Deeper erosion is created in the part corresponding to the part (hereinafter referred to as the cross corner effect). That is, one of the two long sides of the target has a deep erosion of the target at one end of the long side, and the other of the two long sides of the target is the other end opposite to the one end. On the side, erosion is deeply formed. Therefore, it is considered that the contribution to the film formation by the sputtered particles from the target portions corresponding to both end portions on a specific diagonal line of the magnet unit is larger than the sputtered particles from other portions.
また、スパッタ粒子が基板に対して斜めに入射するように、矩形ターゲットの2つの長辺のうちの一方の長辺を基板側に近く位置させている。そのため、基板に近い側のターゲット長辺側からのスパッタ粒子が、基板に遠い側のターゲット長辺側からのスパッタ粒子よりも、基板への成膜に寄与する割合が大きい。 Further, one long side of the two long sides of the rectangular target is positioned close to the substrate side so that the sputtered particles are incident on the substrate obliquely. For this reason, the ratio of sputtered particles from the long target side closer to the substrate contributes to film formation on the substrate than the sputtered particles from the long target side far from the substrate.
従って、基板に近い側のターゲット長辺側の一端側からのスパッタ粒子による基板への成膜に寄与する割合が最も大きくなり、このスパッタの偏りの影響により、ターゲットの長手方向に沿って、斜めに傾斜した膜厚分布が生じてしまうと考えられる。 Therefore, the ratio of the sputtered particles from one end side of the target long side closer to the substrate to the film formation on the substrate becomes the largest, and due to the influence of the sputtering bias, the target is slanted along the longitudinal direction of the target. It is considered that a film thickness distribution that is inclined in the direction is generated.
なお、基板に遠い側のターゲット長辺側からのスパッタ粒子による基板への成膜に寄与する割合についても、ターゲット長辺側の他端側からのスパッタ粒子による寄与は他の部分からのスパッタ粒子よりも大きいが、このターゲット長辺は基板に遠い側なので、スパッタの偏りによる膜厚分布への影響は殆どないと考えられる。 Note that the ratio of the sputtered particles from the other side of the target long side is also the ratio of the sputtered particles from the other part to the ratio of the sputtered particles from the long side of the target that is far from the substrate to the substrate. Although the target long side is far from the substrate, it is considered that there is almost no influence on the film thickness distribution due to the bias of sputtering.
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。以下に説明する実施の形態は、本発明者達が得た上記知見に基づくものである。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is based on the above knowledge obtained by the present inventors.
(第1の実施形態)
次に、本発明の第1の実施形態に係るマグネトロンスパッタ装置100について説明する。以下は、本マグネトロンスパッタ装置100を用いて、ハードディスクドライブ(HDD)の磁気ヘッドに使用される磁性膜を成膜する場合について説明する。しかし、本発明の好ましい実施の形態のマグネトロンスパッタ装置の適用範囲はこれに限定されるものではなく、スパッタ粒子を基板に斜めに入射させて成膜する場合に好適に適用でき、例えば、磁気抵抗効果素子のトンネルバリア層などの薄膜を形成する場合等に好適に適用することができる。
(First embodiment)
Next, the
図1を参照すれば、スパッタリング装置100は、真空容器101と、ターゲットホルダー104と、磁石ユニット103と、基板保持台131と、コントローラ200とを備えている。
Referring to FIG. 1, the
真空容器101は、天井壁161と、側壁162と、底壁163とを備えている。天井壁161は、天井壁161の両端部に水平に設けられた天井壁161aおよび161eと、天井壁161aの内側に、中央側が高くなるように斜めに設けられた天井壁161bと、天井壁161eの内側に、中央側が高くなるように斜めに設けられた天井壁161dと、天井壁161bと天井壁161dとの間に水平に設けられた天井壁161cとを備えている。
The
中央部の天井壁161cには、プロセスガス導入口124が設けられている。プロセスガス導入口124を通じて外部からスパッタ成膜に必要なプロセスガスが供給される。
A
天井壁161bには、ターゲットホルダー104が設けられている。ターゲットホルダー104の裏面側には磁石ユニット103が設けられている。ターゲットホルダー104の表面側には、ターゲット102が取り付けられている。
A
ターゲット102には、電力供給ライン171からターゲットホルダー104(金属製のバッキングプレート)を通じてスパッタに必要な電力が投入される。電力供給ライン171は、高周波電源173および直流電源172に接続されている。これにより、ターゲット102には、高周波のみの電力供給、高周波および直流重畳による電力供給、ならびに直流電力のみの電力供給のいずれかが可能である。ターゲット102には、負電位が与えられ、カソードとして機能する。
The
ターゲットホルダー104には、厚い膜をスパッタリング成膜するために高電力が必要とされる場合、ターゲット102を効果的に冷却する冷却水を流す配管(不図示)を設けることが望ましい。
When high power is required for sputtering a thick film, the
ターゲットホルダー104が設けられている天井壁161bは、中央側が高くなるように斜めに設けられているので、ターゲットホルダー104は水平の一方向(y方向)から反時計回りに角度θ1傾いて設けられている。その結果、ターゲット102も、y方向から反時計回りに角度θ1傾いてターゲットホルダー104に取り付けられる。
Since the
ターゲット102は、矩形状であって、長辺102a、102bが本図の紙面に対し垂直方向(x方向)に配置されている。ターゲット102の長辺102a、102bは、後述する基板130の直径よりも長く形成されている。これは、ターゲット102の長辺102a、102bから、比較的直線性の高いスパッタ粒子を基板130に到達させるためである。なお、本実施の形態では、ターゲット102の長辺102a、102bの長さは、基板の130の直径の2倍以上となるように設定されている。また、ターゲット130としては、磁性ターゲット(NiFeまたはCoFe等)を用いる。
The
真空容器101の側壁162のうち紙面右側の側壁162bには、開口121が設けられ、開口121を介して真空ポンプ122が設けられている。真空ポンプ122によって、真空容器101内の雰囲気が排気される。真空容器101の側壁162のうち紙面左側の側壁162aには、真空容器101内に基板130を搬入/搬出するための導入口120が設けられている。導入口120には、ゲートバルブ120aが取り付けられている。
An
真空容器101内に、基板保持台131が設けられている。基板保持台131の上面の基板載置面131a上に基板130が搭載されている。基板載置面131aはx方向およびy方向に平行である。基板130の表面130aもx方向およびy方向に平行である。基板保持台131は、移動機構133に搭載されている。基板保持台131や真空容器101は接地されている。
A
移動機構133は、移動台132と、ボールねじ機構145とを備えている。ボールねじ機構145は、ねじ軸142と、ナット141と、軸受け141bと、駆動部141aとを備えている。ナット141は、ねじ軸142と螺合している。ねじ軸142は、y方向に延在している。ねじ軸142の一端は、駆動部141aに取り付けられ、他端は軸受141bに取り付けられている。駆動部141aと軸受け141bとは、真空容器101の底壁163上に設けられている。
The moving
ねじ軸142の上部には、ガイドレール143が、y方向に延在して、側壁162aと側壁162bとの間に設けられている。移動台132は、台車140上に設けられている。台車140には車輪140aが回転可能に取り付けられている。車輪140aは、ガイドレール143上に設けられ、ガイドレール143上をy方向に走行する。ナット141は、台車140の底面に取り付けられている。
On the upper part of the
駆動部141aによって、ねじ軸142を回転させると、ナット141がy方向に移動し、それに伴って、台車140がy方向に移動し、その結果、基板保持台131上に搭載された基板130がy方向に平行な方向131bに沿って直線的に移動する。
When the
方向131bは、基板130の表面130aに対し平行であってターゲット102の長辺102a、102bに対し垂直である。なお、基板保持台131の基板載置面131aから、ターゲット102の中心までの距離は、150mm以下になるように設定されている。
The
真空ポンプ122、駆動部141a、直流電源172、高周波電源173等はコントローラ200によって制御される。コントローラ200は、例えばコンピュータを備えている。
The
ターゲットホルダー104と基板保持台131との間にシャッターアセンブリ109Aが設けられている。シャッターアセンブリ109Aは、ターゲットホルダー104に取り付けられたターゲット102と基板保持台131に搭載された基板130との間に位置することになる。
A shutter assembly 109 </ b> A is provided between the
シャッターアセンブリ109Aは、遮蔽部110と遮蔽部111とを有している。遮蔽部110は、遮蔽板110aとボールねじ機構110cとを備えている。ボールねじ機構110cは、ねじ軸110dとナット110eとを備えている。遮蔽部111は、遮蔽板111aとボールねじ機構111cとを備えている。ボールねじ機構111cは、ねじ軸111dとナット111eとを備えている。
The shutter assembly 109 </ b> A includes a shielding
遮蔽板110aおよび遮蔽板111aは金属製である。遮蔽板110aおよび遮蔽板111aは、x方向およびy方向に平行に配置されている。遮蔽板110aおよび遮蔽板111aは、基板保持台131の基板載置面131aおよび基板130の表面130aに対し平行に配置されている。遮蔽板110aはボールねじ機構110cによりy方向に平行な方向110bに沿って直線的に移動する。遮蔽板111aはボールねじ機構111cによりy方向に平行な方向111bに沿って直線的に移動する。遮蔽板110aおよび遮蔽板111aはターゲット102の長辺102a、102bに垂直方向(y方向)に互いに独立して移動する。
The
遮蔽板110aの縁部110fと遮蔽板111aの縁部111fとは、x方向に平行に配置されている。遮蔽板110aの縁部110fと遮蔽板111aの縁部111fとの距離はD1であり、遮蔽板110aの縁部110fと遮蔽板111aの縁部111fとの間には、幅D1の開口部113が形成される。シャッターアセンブリ109Aは、遮蔽板110aおよび遮蔽板111aが移動することにより、開口部113の位置および幅D1を適宜変更することができる。
The
すなわち、遮蔽板110aは、遮蔽板111aを固定した状態で方向110bに沿って移動することにより、開口部113の幅D1を大きくしたり小さくしたりすることができる。同様に、遮蔽板111aは、遮蔽板110aを固定した状態で方向111bに沿って移動することにより、開口部113の幅D1を大きくしたり小さくしたりすることができる。また、遮蔽板110aと遮蔽板111aを同時に同じ方向に同じ距離だけ移動させることにより、開口部113の幅D1を保持したまま開口部113の位置を遮蔽部110側または遮蔽部111側へ移動することができる。遮蔽板110aおよび遮蔽板111aの移動方向110b、111bはいずれも基板保持台131の移動方向131bに対し平行である。なお、本実施の形態においては、シャッターアセンブリ109Aは接地されている。
That is, the
基板130上に成膜する磁性膜の磁気異方性を制御するため、ターゲット102からのスパッタ粒子の基板130への入射角度を様々に制御できることが好ましい。その場合、様々な入射角度に応じて、開口部113の位置および幅D1の大きさを調整することが好ましい。
In order to control the magnetic anisotropy of the magnetic film formed on the
本実施の形態では、開口部113の位置および幅D1の大きさは、ターゲット表面102cの中心を通りターゲット表面102cに垂直な法線150を含むターゲット102の長辺102a、102bに平行な面が、シャッターアセンブリ109Aの開口部113の中心113a(遮蔽板110aの縁部110fと遮蔽板111aの縁部111fとの間の中央)を通り、遮蔽板110aの縁部110fと遮蔽板111aの縁部111fとを結ぶ線に垂直な法線152と重ならないように調整されている。
In the present embodiment, the position of the
本実施の形態の場合、ターゲット102は、ターゲット表面102cの中心を通るターゲット表面102cへの法線150が、シャッターアセンブリ109Aの開口部113の中心113aを通る法線152に対し所定の角度θ2を有するように斜めに配置されている。ターゲット102は、上述のように、水平の一方向(y方向)から反時計回りに角度θ1傾いてターゲットホルダー104に取り付けられている。なお、θ2=θ1である。ターゲット102は、遮蔽部110側から遮蔽部111側へ向かって上り勾配となるように斜めに配置されている。すなわち、遮蔽部110側が低く、遮蔽部111側に向かうにつれて高く(遮蔽部110側では、シャッターアセンブリ109Aに近く、遮蔽部111側に向かうにつれてシャッターアセンブリ109Aから遠く)なるように配置されている。これにより、ターゲット102のターゲット表面102cは、シャッターアセンブリ109Aの開口部113を介して基板130の表面130aと斜めに対向する。こうすることで、ターゲット102からのスパッタ粒子を効率的に基板130へ到達させることができる。
In the case of the present embodiment, the
上記のように、ターゲット102は、ターゲット表面102cへの法線150が、シャッターアセンブリ109Aの開口部113の中心を通る法線152に対し所定の角度θ2を有するように斜めに配置されているので、ターゲット表面102cからターゲット表面102cに垂直に放出されたスパッタ粒子は、基板130の表面130aへの垂線に対して、斜めに入射する。
As described above, the
上記のように構成されたスパッタリング装置100では、成膜条件に合わせて、遮蔽部110および遮蔽部111を移動させて、シャッターアセンブリ109Aの開口部113の幅D1と位置を適宜設定することができる。従って、さまざまなターゲット102に対しても、ターゲット102とシャッターアセンブリ109Aの開口部113と基板130との配置を最適化することができる。
In the
上記のように所定の入射角を得るため遮蔽部110および遮蔽部111の配置を決定した状態で、成膜を開始する。成膜時には、移動機構133によって基板保持台131を方向131bに沿って等速で移動させることにより、基板130をy方向に沿って等速で移動させる。そのため、基板130の表面130a全面に対して、スパッタ粒子の入射角、およびターゲット表面102aから放出されたスパッタ粒子が基板表面130aに到達するまでの距離が同じ成膜条件で成膜をすることができる。その結果、膜厚均一性に優れると共に、高い磁気異方性を有し、かつ低スキューの磁性膜を得ることができる。なお、低スキューとは、ある決めた方向に対して素子の磁化容易軸の分散が少ないこと、つまり、磁化容易軸が揃っていることを意味する。
Film formation is started in a state where the arrangement of the
上記のようにして、遮蔽部110および遮蔽部111を移動させて、シャッターアセンブリ109Aの開口部113の幅D1と位置を所定の値に設定して、基板130をy方向に沿って等速で移動させて、磁性膜を成膜した。その結果、膜厚の厚い膜を成膜した場合には、十分な膜厚均一性(3%以下)が得られた。しかしながら、50nm以下の膜厚の磁性膜を成膜した場合には、十分な膜厚均一性(3%以下)を得ることはできなかった。なお、ここでいう膜厚均一性(%)は、{(膜厚の最大値)−(膜厚の最小値)}/(膜厚の平均値)をいう。測定された膜厚分布は、矩形ターゲット102の長手方向102aに沿って傾斜した傾向を示していた。
As described above, the
この原因を究明するにあたり、磁石ユニット103の磁場測定及び取り付け誤差を確認したが、異常は見られなかった。しかしながら、ターゲット102の、磁石ユニット103の特定の対角線上の両端部に対応する部分に、より深いエロージョンができていた(クロスコーナー効果)。すなわち、ターゲット102の2つの長辺102a、102bのうちの一方の長辺102a側では、長辺102a側の一端側(紙面手前側)にターゲット102のエロージョンが深く形成され、ターゲットの2つの長辺102a、102bのうちの他方の長辺102b側では、上記一端側とは反対側の他端側(紙面奥側)に、エロージョンが深く形成されていた。
In investigating the cause, magnetic field measurement and mounting error of the
以下、図2を参照して、クロスコーナー効果について説明する。図2(a)に示すように、磁石ユニット103は、ターゲット102側がS極からなる棒状の中心磁石103aと、ターゲット102側がN極からなる楕円リング状の周辺磁石103bから構成されている。この場合、周辺磁石103bから中心磁石103aへ向かって形成される磁力線の束により磁気トンネルが形成され、磁力線の垂直成分がゼロとなる点を結んだ楕円リング状(角丸長方形状)の位置に、プラズマリングが形成される。プラズマ内の電子は、磁石ユニット103の磁界により、このリング内を反時計回りに加速されながら移動するが、マグネットの短辺から長辺に曲がる位置に対応するコーナー領域C1、C2では、電子がコーナーを曲がり切れず、密集してしまうと考えられる。これにより、このコーナー領域C1、C2に対向する、矩形ターゲット102の対角線上の両端部において、より多くスパッタリングがなされ、両端部からのスパッタ粒子よる成膜への寄与は、他の部分からのスパッタ粒子よりも大きいと考えられる。
Hereinafter, the cross corner effect will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, the
さらに、スパッタ粒子が基板130の表面130aに対して斜めに入射するように、ターゲット102および開口部113が配置されているので、基板130に近い側、すなわち、ターゲット102の短辺の中心線に対して紙面左側(図1参照)からのスパッタ粒子が、より多く成膜に寄与する。このようにして、膜厚分布は、ターゲット102の長手方向102aに沿って傾斜した分布となってしまうと考えられる。このように、膜厚分布の偏りは、クロスコーナー効果と斜めスパッタに起因していると考えられる。
Further, since the
なお、ターゲット102の短辺の中心線に対して紙面右側からのスパッタ粒子が基板への成膜に寄与する割合については、この部分は基板130から遠い側なので、スパッタの偏りによる膜厚分布への影響は殆どないと考えられる。
Note that the ratio of the sputtered particles from the right side of the paper to the film formation on the substrate with respect to the center line of the short side of the
また、図2(b)に示すように、ターゲット102側がN極からなる中心磁石103aとターゲット102側がS極からなる周辺磁石103bの磁石ユニット103とを用いた場合には、電子が密集するコーナー領域C3、C4は、図2(a)の場合とは逆側に現れる。
Further, as shown in FIG. 2B, when a
さらに、図6に示すように、棒状の中心磁石203aと、楕円リング状(角丸長方形状)であって、両端部が外側に突き出た形状の周辺磁石203bとから構成されている磁石ユニット103においても、プラズマ内の電子は、磁石ユニット103の磁界により、反時計回りに加速されながら移動するが、マグネットの短辺から長辺に曲がる位置に対応するコーナー領域C5、C6では、電子がコーナーを曲がり切れず、密集してしまい。ターゲット102の対角線上の両端部C5、C6において、より多くスパッタリングがなされ、両端部からのスパッタ粒子よる成膜への寄与は、他の部分からのスパッタ粒子よりも大きくなる。
Furthermore, as shown in FIG. 6, the
本実施の形態に係るスパッタリング装置100では、ターゲット102の長手方向102aに沿って傾斜した膜厚分布となってしまうことを解決するために、シャッターアセンブリ109Aに、膜厚分布を調整するための修正板110gを追加した。
In the
以下、図3を参照して説明する。図3は、成膜中の基板を上方から見た概略平面図である。 Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic plan view of the substrate being formed as viewed from above.
遮蔽板110a上には、基板130の進行方向Aに対して、遮蔽板110aの右側にのみ遮蔽板110aと遮蔽板111aとの間の距離を短くするための、修正板110gが設けられている。基板130の中心を通る進行方向Aに対する基板130の右側(紙面下側)の端部130bでは、修正板110gの進行方向A側(紙面右側)端部110kと遮蔽板111aの縁部111fとの距離D3が、進行方向Aに対する基板130の左側(紙面上側)の端部130cにおける、修正板110gの進行方向A側(紙面右側)端部110kと遮蔽板111aの縁部111fとの距離D2より短くなるように設定されている。
A
修正板110gは、進行方向Aに対する左側(紙面上側)の端部110iの支点110hで軸支されており、支点110hを中心として、矢印Bの方向に回転可能に構成され、距離D3を調整することができる。修正板110gの右端部110jは、基板130の右側の端部130bよりもさらに右側(紙面下側)に位置している。修正板110gの端部110kは、直線状であり、距離D2から距離D3までの大きさは直線状に減少する。なお、上記進行方向Aはy方向に平行である。修正板110gは、x方向およびy方向を含む平面に平行な面内を回転する。
The
本実施の形態では、一例として、ターゲット102の法線150と基板130の法線152のなす角θ2が30°になるように(図1参照)入射角として設定し、スリット間隔、即ち開口部113の幅D1を100mmに設定した際、D2を100mm、D3を96mmに設定した。基板130の直径は200mmである。基板保持台131は、紙面左側から紙面右側へ進行方向Aに沿って等速移動させた。こうすることで、50nm以下の膜厚の磁性膜においても、3%程度の膜厚均一性を達成することができた。なお、ターゲットホルダー104およびターゲット102は、水平のy方向から反時計回りに角度30°(θ1=30°)傾いて設けた。
In this embodiment, as an example, the incident angle is set so that the angle θ2 formed by the
なお、ターゲット102側がS極からなる中心磁石103aと、ターゲット102側がN極からなる周辺磁石103bを有する磁石ユニット103を、ターゲット102側から見た場合に、磁石ユニット103の下側が基板130に近く上側が基板130から遠くなるように、磁石ユニット103を基板130に対して傾けて設けた場合には、磁石ユニット103をターゲット102側から見た場合に、磁石ユニット103の左側の開口部を右側の開口部よりも小さくすることで、膜厚均一性を向上させることができる。
When the
ターゲット102側がN極からなる中心磁石103aと、ターゲット102側がS極からなる周辺磁石103bを有する磁石ユニット103を、ターゲット102側から見た場合に、磁石ユニット103の下側が基板130に近く上側が基板130から遠くなるように、磁石ユニット103を基板130に対して傾けて設けた場合には、磁石ユニット103をターゲット102側から見た場合に、磁石ユニット103の右側の開口部を左側の開口部よりも小さくすることで、膜厚均一性を向上させることができる。
When the
なお、好ましくは、狭められた開口部D3の幅は、開口部D1に対して95%以上100%未満である。 Preferably, the narrowed opening D3 has a width of 95% or more and less than 100% with respect to the opening D1.
(第2の実施形態)
第1の実施の形態では、遮蔽板110a上に修正板110gを設け、遮蔽板111a上には修正板を設けていないのに対して、本実施の形態では、図4を参照すれば、遮蔽板110a上に修正板110gを設け、遮蔽板111a上も修正板111gを設けている点が第1の実施の形態と異なるが他の点は同じである。本実施の形態では、遮蔽板110a上に修正板110gを設け、遮蔽板111a上も修正板111gを設けて両側からスリット間隔、即ち開口部113の幅を調整するようにしている。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the
本実施の形態の修正板110gは第1の実施の形態の修正板110gと同じなので修正板110gの説明は省略する。基板130の中心を通る進行方向Aに対する基板130の右側(紙面下側)の端部130bでは、修正板110gの進行方向A側(紙面右側)端部110kと修正板111gの進行方向Aとは反対側(紙面左側)端部111kとの距離D3が、進行方向Aに対する基板130の左側(紙面上側)の端部130cにおける、修正板110gの進行方向A側(紙面右側)端部110kと修正板111gの進行方向Aとは反対側(紙面左側)端部111kとの距離D2より短くなるように設定されている。
Since the
修正板111gは、進行方向Aに対する左側(紙面上側)の端部111iの支点111hで軸支されており、支点111hを中心として、矢印Cの方向に回転可能に構成され、修正板111gと合わさって距離D3を調整することができる。修正板111gの右端部111jは、基板130の右側の端部130bよりもさらに右側(紙面下側)に位置している。修正板111gの端部111kは、直線状であり、距離D2から距離D3までの大きさは直線状に減少する。なお、修正板111gは、x方向およびy方向を含む平面に平行な面内を回転する。
The correction plate 111g is pivotally supported at a
(第3の実施形態)
第1の実施の形態では、遮蔽板110a上に、一枚板の矩形の修正板110gを設け、遮蔽板111aと修正板110gとの距離が直線状に変化するようにしたが、本実施の形態では、図5を参照すれば、遮蔽板110a上に設けられる修正板110gは、複数の小さな可動部材110g−1〜110g−18(本実施形態では18個のスリットを例示)により構成される点が第1の実施の形態と異なるが他の点は同じである。本実施の形態では、可動部材110g−1〜110g−18は、y方向に平行な方向に往復運動可能である。可動部材110g−1〜110g−18は、チャンバ外に設けられた不図示の駆動部にそれぞれ接続されており、それぞれ独立して移動可能である。可動部材110g−1〜110g−18の不図示の駆動部は、コントローラ200によって制御される。
(Third embodiment)
In the first embodiment, a single
可動部材110g−1〜110g−18を、y方向に移動させることによって、可動部材110g−1〜110g−18の進行方向A側(紙面右側)端部110k−1〜110k−18と遮蔽板111aの縁部111fとの距離D3−1〜D3−18を独立に調整可能である。基板130の進行方向Aに対して右側(紙面下側)の可動部材を、左側(紙面上側)の可動部材よりも、突出させるように構成して、距離D3−1から距離D3−18にいくにつれて大きさが減少するようにする。さらに、膜厚分布に応じて、可動部材110g−1〜110g−18の移動量を微調整することにより、3%以下の膜厚均一性を達成可能である。
By moving the
(第1〜第3の実施形態の変形例)
なお、上記した第1〜第3の実施の形態では、修正板110g、111gと遮蔽板110a、111aとを別々に形成したが、一体形成してもよい。
(Modification of the first to third embodiments)
In the first to third embodiments described above, the
(第4の実施形態)
上記第1の実施の形態では、修正板110gを使用し、第2の実施の形態では、修正板110g、111gを使用し、第3の実施の形態では、可動部材110g−1〜110g18を備える修正板110gを使用して膜厚均一性を向上させているが、本実施の形態では、修正板110g、111gを使用せずに、基板130を往復させ、往と復では、基板の方向を180度回転させることによって膜厚均一性を向上させている点が、本実施の形態は第1〜第3の実施の形態と異なるが他の点は同様である。
(Fourth embodiment)
In the first embodiment, the
図7を参照すれば、移動台132は、モータ134aを備えている。モータ134aは軸134bにより基板保持台131に結合されている。基板保持台131は、モータ134aによってx方向およびy方向に平行な水平面内で回転する。モータ134aは、コントローラ200によって制御される。
Referring to FIG. 7, the moving table 132 includes a
本実施の形態では、修正板110g、111gを使用しないので、遮蔽板110aの縁部110fと遮蔽板111aの縁部111fとの間には、遮蔽板110aの縁部110fと遮蔽板111aの縁部111fとの間に形成される幅D1の開口部113の形状を修正するものは何も設けられていない。縁部110fと縁部111fはx方向に延在し、互いに平行である。
In this embodiment, since the
本実施の形態では、一例として、まず、直径200mmの基板130の紙面右側端部130bを遮蔽板110aの縁部110fから200mm紙面左側の位置に位置させる。その後、スパッタリングを開始し、スパッタリングしながら、一定速度で基板保持台131を紙面右側に直線移動して、開口部113を経由して、基板130を、基板130の紙面左側端部130cが遮蔽板111aの縁部111fから300mm紙面右側の位置までくるように直線移動する。この位置で直線移動を停止し、モータ134aによって基板保持台131を180度回転させ、基板130を180度回転させる。その後、スパッタリングしながら、基板130を紙面右側に移動させたのと同じ速度で、基板130を、開口部113を経由して、基板130の紙面右側端部130bが遮蔽板110aの縁部110fから200mm紙面左側の位置までくるように直線移動させ、スパッタリングを停止する。このように、基板130を往復させ、往と復では、基板130の方向を180度回転させることによって、修正板110g、111gを使用せずに、クロスコーナー効果による膜厚の不均一性を改善でき、例えば、50nm以下の膜厚の磁性膜においても、3%程度の膜厚均一性を達成することができる。
In the present embodiment, as an example, first, the right
なお、スパッタリングは、基板130が紙面右側に移動して180度回転する際には停止しなくてもよい。また、紙面右端で一旦停止して紙面左側に移動開始する際に再び開始してもよい。ターゲット102は、遮蔽部110側が低く、遮蔽部111側に向かうにつれて高く(遮蔽部110側では、シャッターアセンブリ109Aに近く、遮蔽部111側に向かうにつれてシャッターアセンブリ109Aから遠く)なるように斜めに配置されているので、遮蔽部111側の方が遮蔽部110側よりも、スパッタ粒子の回り込みが大きいので、遮蔽部111側の方が遮蔽部110側よりも100mm多く移動させている。
Note that the sputtering does not have to be stopped when the
(第5の実施形態)
上記第4の実施の形態では、修正板110g、111gを使用せずに、スパッタリングしながら基板130を往復させ、往と復では、基板130の方向を180度回転させることによって膜厚均一性を向上させているが、本実施の形態では、スパッタリングしながら基板130を一方向に移動させ、スパッタリングを停止して基板130を元の位置に戻し基板130の方向を180度回転させた後、スパッタリングしながら基板130を再び一方向に移動させることによって膜厚均一性を向上させている点が、本実施の形態は第4の実施の形態と異なるが他の点は同様である。
(Fifth embodiment)
In the fourth embodiment, the
図8を参照すれば、本実施の形態では、底壁163に開口163aが設けられ、開口163aを介して真空ポンプ122が設けられている。移動機構133はボールねじ機構145を備えている。ボールねじ機構145は真空容器101の上部に設けられている。移動機構133には、移動台132(図1、図7参照)は設けられておらず、ボールねじ機構145のナット141は基板保持台131に直接取り付けられている。基板130の直線移動はボールねじ機構145により行う。
Referring to FIG. 8, in the present embodiment, an
真空容器101の側壁162を介して真空容器101に真空容器180が取り付けられている。真空容器101と真空容器180は導入口120を介して連通している。真空容器180内には、基板移し替え機構135が設けられている。基板移し替え機構135は、回転上下機構135aと、ピン保持板135bと、ピン135cとを備えている。ピン135cはピン保持板135bに保持されている。回転上下機構135aによって、ピン135cは上下運動し、ピン保持板135bはx方向およびy方向に平行な水平面内を回転する。回転上下機構135aは、コントローラ200によって制御される。
A
本実施の形態では、修正板110g、111gを使用しないので、遮蔽板110aの縁部110fと遮蔽板111aの縁部111fとの間には、遮蔽板110aの縁部110fと遮蔽板111aの縁部111fとの間に形成される幅D1の開口部113の形状を修正するものは何も設けられていない。縁部110fと縁部111fはx方向に延在し、互いに平行である。
In this embodiment, since the
本実施の形態では、一例として、まず、直径200mmの基板130の紙面右側端部130bを遮蔽板110aの縁部110fから200mm紙面左側の位置に位置させる。その後、スパッタリングを開始し、スパッタリングしながら、一定速度で基板保持台131を紙面右側に直線移動して、開口部113を経由して、基板130を、基板130の紙面左側端部130cが遮蔽板111aの縁部111fから300mm紙面右側の位置までくるように直線移動する。この位置で直線移動を停止し、スパッタリングも停止する。
In the present embodiment, as an example, first, the right
次に、ゲートバルブ120aを開け、基板保持台131および基板130を真空容器180の基板移し替え機構135上に位置させる。基板保持台131には、U字状の貫通孔(図示せず)が設けられている。ピン135cをU字状の貫通孔(図示せず)を介して上昇させ、基板130を基板保持台131からピン135cに移し替える。
Next, the
その後、基板保持台131を真空容器101に移動させる。その後、基板130を保持したピン135cをピン保持板135bと共に180度回転させて、基板130を180度回転させる。その後、基板保持台131を真空容器180内に移動させ、ピン135cに保持された基板130とピン保持板135bとの間に位置させる。ピン135cは、基板保持台131のU字状の貫通孔(図示せず)内に位置している。その後、ピン135cを下降させ、基板130をピン135cから基板保持台131に移し替える。その後、基板保持台131を真空容器101に移動させ、ゲートバルブ120aを閉じる。その後、基板130の紙面右側端部130bを遮蔽板110aの縁部110fから200mm紙面左側の位置に位置させる。
Thereafter, the
その後、スパッタリングを開始し、スパッタリングしながら、上記一定速度で基板保持台131を紙面右側に直線移動して、開口部113を経由して、基板130を、基板130の紙面左側端部130cが遮蔽板111aの縁部111fから300mm紙面右側の位置までくるように直線移動する。この位置で直線移動を停止し、スパッタリングも停止する。
Thereafter, sputtering is started, and while sputtering, the
このように、スパッタリングしながら基板130を一方向に移動させ、スパッタリングを停止して元の位置に戻して基板130の方向を180度回転させた後、スパッタリングしながら基板130を再び一方向に移動させることによって、修正板110g、111gを使用せずに、クロスコーナー効果による膜厚の不均一性を改善でき、一例として、50nm以下の膜厚の磁性膜においても、3%程度の膜厚均一性を達成することができる。
In this way, the
(第6の実施形態)
遮蔽部110側が低く、遮蔽部111側に向かうにつれて高く(遮蔽部110側では、シャッターアセンブリ109Aに近く、遮蔽部111側に向かうにつれてシャッターアセンブリ109Aから遠く)なるように配置されたターゲット102を使用した場合に、上記第1の実施の形態では、修正板110gを使用し、第2の実施の形態では、修正板110g、111gを使用し、第3の実施の形態では、可動部材110g−1〜110g18を備える修正板110gを使用して膜厚均一性を向上させているが、本実施の形態では、修正板110g、111gを使用せずに、ターゲット102およびターゲット102に対して反対の傾きとなるターゲット202を使用して、ターゲット102を使用してスパッタリングを行いながら、基板を一方向に移動させ、ターゲット202を使用してスパッタリングを行いながら、基板を一方向とは反対方向に移動させることによって膜厚均一性を向上させている点が、本実施の形態は第1〜第3の実施の形態と異なるが他の点は同様である。
(Sixth embodiment)
The
図9を参照すれば、天井壁161bには、ターゲットホルダー104が設けられている。ターゲットホルダー104の裏面側には磁石ユニット103が設けられている。ターゲットホルダー104の表面側には、ターゲット102が取り付けられている。
Referring to FIG. 9, a
ターゲット102には、電力供給ライン171からターゲットホルダー104(金属製のバッキングプレート)を通じてスパッタに必要な電力が投入される。電力供給ライン171は、高周波電源173および直流電源172に接続されている。ターゲット102には、負電位が与えられ、カソードとして機能する。
The
ターゲットホルダー104が設けられている天井壁161bは、中央側が高くなるように斜めに設けられているので、ターゲットホルダー104は水平の一方向(y方向)から反時計回りに角度θ1(約20〜70°)傾いて設けられている。その結果、ターゲット102も、y方向から反時計回りに角度θ1傾いてターゲットホルダー104に取り付けられる。
Since the
天井壁161dには、ターゲットホルダー204が設けられている。ターゲットホルダー204の裏面側には磁石ユニット203が設けられている。ターゲットホルダー204の表面側には、ターゲット202が取り付けられている。ターゲットホルダー204はターゲットホルダー104と同じ構造である。磁石ユニット203は磁石ユニット103と同じ構造である。ターゲット202はターゲット102と同じ形状、同じ大きさ、同じ材料である。
A
ターゲット202には、電力供給ライン271からターゲットホルダー204を通じてスパッタに必要な電力が投入される。電力供給ライン271は、高周波電源273および直流電源272に接続されている。ターゲット202には、負電位が与えられ、カソードとして機能する。高周波電源273および直流電源272はコントローラ200によって制御される。
The
ターゲットホルダー204が設けられている天井壁161dは、中央側が高くなるように斜めに設けられているので、ターゲットホルダー204は水平の一方向(y方向)から時計回りに角度θ1傾いて設けられている。その結果、ターゲット202も、y方向から時計回りに角度θ1傾いてターゲットホルダー204に取り付けられる。すなわち、ターゲット202はターゲット102に対して反対方向に同じ角度傾いて取り付けられている。
Since the
ターゲット102、202は、矩形状であって、ターゲット102の長辺102a、102b、ターゲット202の長辺202a、202bは本図の紙面に対し垂直方向(x方向)に配置されている。
The
天井壁161bと天井壁161dは、天井壁161cの水平方向(y方向)の中央161c1を通り、紙面に垂直(x方向およびz方向に平行)な面151に対して線対称に設けられている。ターゲットホルダー104およびターゲットホルダー204も面151に対して線対称に設けられており、ターゲット102およびターゲット202も面151に対して線対称に設けられている。磁石ユニット103および磁石ユニット203も面151に対して線対称に設けられている。
The
遮蔽板110aおよび遮蔽板111aを水平方向(y方向)に移動させて、遮蔽板110aの縁部110fと遮蔽板111aの縁部111fとの間に、幅D1の開口部113を形成する。開口部113は、面151に対して線対称である。開口部113の中心113aを通り遮蔽板110aの縁部110fと遮蔽板111aの縁部111fとを結ぶ線に垂直な法線152は面151に含まれている。
The
ターゲット102は、ターゲット表面102cの中心を通るターゲット表面102cへの法線150が、シャッターアセンブリ109Aの開口部113の中心113aを通る法線152に対し所定の角度θ2を有するように斜めに配置されている。ターゲット102は、水平の一方向(y方向)から反時計回りに角度θ1傾いてターゲットホルダー104に取り付けられている。なお、θ2=θ1である。ターゲット102は、遮蔽部110側から遮蔽部111側へ向かって上り勾配となるように斜めに配置されている。すなわち、遮蔽部110側が低く、遮蔽部111側に向かうにつれて高く(遮蔽部110側では、シャッターアセンブリ109Aに近く、遮蔽部111側に向かうにつれてシャッターアセンブリ109Aから遠く)なるように配置されている。これにより、ターゲット102のターゲット表面102cは、シャッターアセンブリ109Aの開口部113を介して基板130の表面130aと斜めに対向する。ターゲット表面102cからターゲット表面102cに垂直に放出されたスパッタ粒子は、基板130の表面130aへの垂線に対して、斜めに入射する。
The
ターゲット202は、ターゲット表面202cの中心を通るターゲット表面202cへの法線250が、シャッターアセンブリ109Aの開口部113の中心113aを通る法線152に対し所定の角度θ2を有するように斜めに配置されている。ターゲット202は、水平の一方向(y方向)から時計回りに角度θ1傾いてターゲットホルダー204に取り付けられている。なお、θ2=θ1である。ターゲット202は、遮蔽部111側から遮蔽部110側へ向かって上り勾配となるように斜めに配置されている。すなわち、遮蔽部111側が低く、遮蔽部110側に向かうにつれて高く(遮蔽部111側では、シャッターアセンブリ109Aに近く、遮蔽部110側に向かうにつれてシャッターアセンブリ109Aから遠く)なるように配置されている。これにより、ターゲット202のターゲット表面202cは、シャッターアセンブリ109Aの開口部113を介して基板130の表面130aと斜めに対向する。ターゲット表面202cからターゲット表面202cに垂直に放出されたスパッタ粒子は、基板130の表面130aへの垂線に対して、斜めに入射する。
The
ターゲット102およびターゲット202は面151に対して面対称に設けられ、開口部113も面151に対して面対称であるので、ターゲット表面102cから放出されたスパッタ粒子とターゲット表面202cから放出されたスパッタ粒子は、開口部113に面151に対して面対称に入射する。
Since the
本実施の形態では、修正板110g、111gを使用しないので、遮蔽板110aの縁部110fと遮蔽板111aの縁部111fとの間には、遮蔽板110aの縁部110fと遮蔽板111aの縁部111fとの間に形成される幅D1の開口部113の形状を修正するものは何も設けられていない。縁部110fと縁部111fはx方向に延在し、互いに平行である。
In this embodiment, since the
本実施の形態では、一例として、まず、直径200mmの基板130の紙面右側端部130bを遮蔽板110aの縁部110fから300mm紙面左側の位置に位置させる。その後、電力供給ライン171からターゲット102に電力を供給して(電力供給ライン271からターゲット202には電力を供給せずに)スパッタリングを開始し、ターゲット102によってスパッタリングしながら、一定速度で基板保持台131を紙面右側に直線移動して、開口部113を経由して、基板130を、基板130の紙面左側端部130cが遮蔽板111aの縁部111fから300mm紙面右側の位置までくるように直線移動する。この位置で直線移動を停止する。また、電力供給ライン171からターゲット102への電力の供給を停止してスパッタリングを停止する。その後、電力供給ライン271からターゲット202に電力を供給して(電力供給ライン171からターゲット102には電力を供給せずに)スパッタリングを開始し、ターゲット202によってスパッタリングしながら、基板130を紙面右側に移動させたのと同じ速度で、基板130を、開口部113を経由して、基板130の紙面右側端部130bが遮蔽板110aの縁部110fから300mm紙面左側の位置までくるように直線移動させ、この位置で直線移動を停止する。また、電力供給ライン271からターゲット202への電力の供給を停止してスパッタリングを停止する。このように、ターゲット102およびターゲット102に対して反対の傾きとなるターゲット202を使用して、ターゲット102を使用してスパッタリングを行いながら、基板を一方向に移動させ、ターゲット202を使用してスパッタリングを行いながら、基板を一方向とは反対方向に移動させることによって、修正板110g、111gを使用せずに、クロスコーナー効果による膜厚の不均一性を改善でき、一例として、50nm以下の膜厚の磁性膜においても、3%程度の膜厚均一性を達成することができる。
In the present embodiment, as an example, first, the right
上記の各実施の形態では、ターゲット材料として磁性材を用いたが、これに限定されず、例えば、MgOなどの酸化物ターゲットを用いることもできる。 In each of the above embodiments, the magnetic material is used as the target material. However, the present invention is not limited to this. For example, an oxide target such as MgO can be used.
以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。 While various typical embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. Accordingly, the scope of the invention is limited only by the following claims.
100 マグネトロンスパッタ装置
101 真空容器
102 ターゲット
102c ターゲット表面
102a、102b 長辺
103 磁石ユニット
103b 周辺磁石
103a 中心磁石
104 ターゲットホルダー
109A シャッターアセンブリ
110、111 遮蔽部
110a、111a 遮蔽板
110g、111g 修正板
113 開口部
130 基板
130a 表面
130b、130c 端部
131 基板保持台
131a 基板載置面
132 移動台
133 移動機構
150、152 法線
D1 幅
D2、D3 距離
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記真空容器内に設けられ、基板を搭載するための搭載面を有する基板保持台と、
ターゲットを保持するためのターゲットホルダーと、
前記ターゲットホルダーの裏面に配置され、一方向に延びた中心磁石と前記中心磁石に沿って配置され前記一方向に延びた周辺磁石とを有する磁石ユニットと、
前記ターゲットホルダーと前記基板保持台との間に設けられ、開口部を有する遮蔽アセンブリと、
を備え、
前記ターゲットホルダーに保持された前記ターゲットからのスパッタ粒子が前記開口部を通過して、前記搭載面に搭載された前記基板に斜めに入射するように構成されたマグネトロンスパッタ装置であって、
前記開口部は、前記搭載面に搭載された前記基板の前記一方向の一端側よりも他端側の方が小さいマグネトロンスパッタ装置。 A vacuum vessel;
A substrate holder provided in the vacuum vessel and having a mounting surface for mounting the substrate;
A target holder for holding the target;
A magnet unit disposed on the back surface of the target holder and having a central magnet extending in one direction and a peripheral magnet disposed along the central magnet and extending in the one direction;
A shielding assembly provided between the target holder and the substrate holder and having an opening;
With
A magnetron sputtering apparatus configured such that sputtered particles from the target held by the target holder pass through the opening and obliquely enter the substrate mounted on the mounting surface,
The magnetron sputtering apparatus, wherein the opening is smaller on the other end side than the one end side in the one direction of the substrate mounted on the mounting surface.
前記真空容器内に設けられ、基板を搭載するための搭載面を有する基板保持台と、
ターゲットを保持するためのターゲットホルダーと、
前記ターゲットホルダーの裏面に配置され、第1の方向に延びた中心磁石と前記中心磁石に沿って配置され前記第1の方向に延びた周辺磁石とを有する磁石ユニットと、
前記ターゲットホルダーと前記基板保持台との間に設けられ、開口部を有する遮蔽アセンブリと、
前記基板保持台を前記第1の方向と交差する第2の方向に往復移動させる移動機構と、
前記基板保持台を回転させる回転機構と、
前記ターゲットホルダーにスパッタリング用の電力を供給する電力供給手段と、
を備え、
前記ターゲットホルダーに保持された前記ターゲットからのスパッタ粒子が前記開口部を通過して、前記搭載面に搭載された前記基板に斜めに入射するように構成されたマグネトロンスパッタ装置。 A vacuum vessel;
A substrate holder provided in the vacuum vessel and having a mounting surface for mounting the substrate;
A target holder for holding the target;
A magnet unit disposed on the back surface of the target holder and having a central magnet extending in a first direction and a peripheral magnet disposed along the central magnet and extending in the first direction;
A shielding assembly provided between the target holder and the substrate holder and having an opening;
A moving mechanism for reciprocating the substrate holding table in a second direction intersecting the first direction;
A rotation mechanism for rotating the substrate holder;
Power supply means for supplying power for sputtering to the target holder;
With
A magnetron sputtering apparatus configured such that sputtered particles from the target held by the target holder pass through the opening and obliquely enter the substrate mounted on the mounting surface.
前記コントローラは、前記移動機構と、前記回転機構と、前記電力供給手段とを制御して、
スパッタリングを行いながら、前記基板を搭載した前記基板保持台を前記第2の方向の一方向に移動させる工程と、
前記基板保持台を前記一方向に移動させた後、前記基板保持台を反転する工程と、
前記基板保持台を反転させた後、スパッタリングを行いながら、前記基板を搭載した前記基板保持台を前記第2の方向において前記一方向とは反対方向に移動させる工程と、
を実行するように構成されている請求項10記載のマグネトロンスパッタ装置。 A controller for controlling the moving mechanism, the rotating mechanism, and the power supply means;
The controller controls the moving mechanism, the rotating mechanism, and the power supply means,
Moving the substrate holder on which the substrate is mounted in one direction of the second direction while performing sputtering;
Reversing the substrate holder after moving the substrate holder in the one direction; and
Reversing the substrate holding table and performing sputtering while moving the substrate holding table on which the substrate is mounted in a direction opposite to the one direction in the second direction;
The magnetron sputtering apparatus according to claim 10, which is configured to perform the following.
前記コントローラは、前記移動機構と、前記回転機構と、前記電力供給手段とを制御して、
スパッタリングを行いながら、前記基板を搭載した前記基板保持台を第1の位置から、前記第2の方向の一方向に移動させる工程と、
前記基板保持台を前記一方向に移動させた後、スパッタリングを停止した状態で、前記基板を搭載した前記基板保持台を反転する工程と、
前記基板保持台を反転させた後、スパッタリングを行いながら、前記基板を搭載した前記基板保持台を前記第1の位置から、前記第2の方向の前記一方向に移動させる工程と、
を実行するように構成されている請求項10記載のマグネトロンスパッタ装置。 A controller for controlling the moving mechanism, the rotating mechanism, and the power supply means;
The controller controls the moving mechanism, the rotating mechanism, and the power supply means,
A step of moving the substrate holder on which the substrate is mounted from a first position in one direction of the second direction while performing sputtering;
After moving the substrate holding table in the one direction, with the sputtering stopped, the step of inverting the substrate holding table on which the substrate is mounted;
Moving the substrate holding table on which the substrate is mounted from the first position in the one direction of the second direction while performing sputtering after inverting the substrate holding table;
The magnetron sputtering apparatus according to claim 10, which is configured to perform the following.
前記真空容器内に設けられ、基板を搭載するための搭載面を有する基板保持台と、
第1のターゲットを保持するための第1のターゲットホルダーと、
第2のターゲットを保持するための第2のターゲットホルダーと、
前記第1のターゲットホルダーの裏面に配置され、第1の方向に延びた第1の中心磁石と前記第1の中心磁石に沿って配置され前記第1の方向に延びた第1の周辺磁石とを有する第1の磁石ユニットと、
前記第2のターゲットホルダーの裏面に配置され、前記第1の方向に延びた第2の中心磁石と前記第2の中心磁石に沿って配置され前記第1の方向に延びた第2の周辺磁石とを有する第2の磁石ユニットと、
前記第1および第2のターゲットホルダーと前記基板保持台との間に設けられ、開口部を有する遮蔽アセンブリと、
前記基板保持台を前記第1の方向と交差する第2の方向に往復移動させる移動機構と、
前記第1のターゲットホルダーにスパッタリング用の電力を供給する第1の電力供給手段と、
前記第2のターゲットホルダーにスパッタリング用の電力を供給する第2の電力供給手段と、
を備え、
前記第1のターゲットホルダーに保持された前記第1のターゲットからのスパッタ粒子が前記開口部を通過して、前記搭載面に搭載された前記基板に斜めに入射するように構成され、
前記第2のターゲットホルダーに保持された前記第2のターゲットからのスパッタ粒子が前記開口部を通過して、前記搭載面に搭載された前記基板に斜めに入射するように構成され、
前記第1のターゲットホルダーと、前記第2のターゲットホルダーは、所定の面に対して面対象に設けられ、前記第1の磁石ユニットと前記第2の磁石ユニットは、前記所定の面に対して面対象に設けられ、前記開口部は、前記所定の面に対して面対象に設けられているマグネトロンスパッタ装置。 A vacuum vessel;
A substrate holder provided in the vacuum vessel and having a mounting surface for mounting the substrate;
A first target holder for holding a first target;
A second target holder for holding a second target;
A first central magnet disposed on the back surface of the first target holder and extending in a first direction; and a first peripheral magnet disposed along the first central magnet and extending in the first direction; A first magnet unit having:
A second central magnet disposed on the back surface of the second target holder and extending in the first direction and a second peripheral magnet disposed along the second central magnet and extending in the first direction A second magnet unit having
A shielding assembly provided between the first and second target holders and the substrate holder and having an opening;
A moving mechanism for reciprocating the substrate holding table in a second direction intersecting the first direction;
First power supply means for supplying power for sputtering to the first target holder;
Second power supply means for supplying power for sputtering to the second target holder;
With
The sputtered particles from the first target held by the first target holder pass through the opening and are obliquely incident on the substrate mounted on the mounting surface,
The sputtered particles from the second target held by the second target holder are configured to pass through the opening and obliquely enter the substrate mounted on the mounting surface,
The first target holder and the second target holder are provided in a plane object with respect to a predetermined surface, and the first magnet unit and the second magnet unit are with respect to the predetermined surface. The magnetron sputtering apparatus provided in the surface object, and the opening is provided in the surface object with respect to the predetermined surface.
前記コントローラは、前記移動機構と、前記第1の電力供給手段と、前記第2の電力供給手段とを制御して、
前記第1の電力供給手段により前記第1のターゲットホルダーに電力を供給して、スパッタリングを行いながら、前記基板を搭載した前記基板保持台を前記第2の方向の一方向に移動させる工程と、
前記第2の電力供給手段により前記第2のターゲットホルダーに電力を供給して、スパッタリングを行いながら、前記基板を搭載した前記基板保持台を前記第2の方向の前記一方向とは反対方向に移動させる工程と、
を実行するように構成されている請求項13記載のマグネトロンスパッタ装置。 A controller for controlling the moving mechanism, the first power supply means, and the second power supply means;
The controller controls the moving mechanism, the first power supply means, and the second power supply means,
A step of moving the substrate holder on which the substrate is mounted in one direction of the second direction while supplying power to the first target holder by the first power supply means and performing sputtering;
While supplying power to the second target holder by the second power supply means and performing sputtering, the substrate holder on which the substrate is mounted is placed in a direction opposite to the one direction of the second direction. A process of moving;
The magnetron sputtering apparatus according to claim 13, which is configured to perform the following.
The magnetron sputtering apparatus according to claim 1, wherein a distance from the mounting surface of the substrate holder to the center of the target held by the target holder is 150 mm or less.
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