JP2017515000A5 - Shielding device for rotating cathode, rotating cathode, and method for shielding dark part in deposition equipment - Google Patents
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Description
上記の観点から、一態様による、基板上に材料をスパッタリングするための回転ターゲットを有する、回転カソード用のシールド装置が提供される。シールド装置には、回転ターゲットの一部をカバーするように構成されたシールド、及び該シールドを回転ターゲットに接続するための固定具が含まれる。固定具は、シールドが回転ターゲットの軸方向に、基本的に回転ターゲットの中心から離れて膨張することができるようにしてシールドと係合するように、構成される。 In view of the above, according to one aspect, a shielding device for a rotating cathode is provided having a rotating target for sputtering material onto a substrate. The shield device includes a shield configured to cover a portion of the rotating target, and a fixture for connecting the shield to the rotating target. The fixture is configured to engage the shield such that the shield can expand in the axial direction of the rotating target, essentially away from the center of the rotating target.
さらに、別の態様による、基板上に材料をスパッタリングするための回転ターゲットを有する、回転カソード用のシールド装置が提供される。シールド装置には、回転ターゲットの一部をカバーするように構成されたシールド、及び該シールドを回転ターゲットに接続するための固定具が含まれる。固定具は、シールドが基本的に回転ターゲットの中心から離れて、回転ターゲットの軸方向に膨張することができるようにしてシールドを吊り下げるように、構成される。 In addition, according to another aspect, a shielding device for a rotating cathode is provided having a rotating target for sputtering material onto a substrate. The shield device includes a shield configured to cover a portion of the rotating target, and a fixture for connecting the shield to the rotating target. The fixture is configured to suspend the shield such that the shield is essentially away from the center of the rotating target and can expand in the axial direction of the rotating target.
スパッタリングは、エネルギー粒子によってターゲットが衝撃を受けたために、固体のターゲット材料から原子が射出されるプロセスである。基板をコーティングするプロセスは、通常、薄膜を付けることを指す。用語「コーティング」及び用語「堆積」は、本明細書において交換可能に用いられる。用語「スパッタリング設備」及び用語「堆積機器」は、本明細書において交換可能に用いられ、通常は薄膜の基板上への堆積であるターゲット材料の堆積に、スパッタリングを使用する機器を指す。 Sputtering is a process in which atoms are ejected from a solid target material because the target is impacted by energetic particles . The process of coating the board is usually refers to placing a thin film. The terms “coating” and “deposition” are used interchangeably herein. The terms “sputtering equipment” and “deposition equipment” are used interchangeably herein and refer to equipment that uses sputtering to deposit a target material, usually deposition of a thin film on a substrate.
本明細書に示す実施形態によると、シールド２１の第１部分２６の直径は、シールド２１の第２部分２７の直径よりも小さくてよい。シールド２１の第１部分２６の直径は、回転ターゲット１０の直径と基本的に同じであってよい。本明細書に示す実施形態によると、回転ターゲット１０の直径は、回転ターゲット１０の、シールド装置２０のシールド２１の直ぐ上の部分の直径として規定され得る。回転ターゲット１０の、シールド２１の直ぐ上の回転軸５０に平行な軸方向の部分は、堆積機器の動作の間、基板上に材料を堆積させるために使用され得る。 According to the embodiment shown herein, the diameter of the first portion 26 of the shield 21 may be smaller than the diameter of the second portion 27 of the shield 21. The diameter of the first portion 26 of the shield 21 may be basically the same as the diameter of the rotating target 10. According to the embodiment shown herein, the diameter of the rotating target 10, the rotating target 10, may be defined as the diameter of just over part of the shield 21 of the shield device 20. An axial portion of the rotating target 10 parallel to the rotation axis 50 just above the shield 21 can be used to deposit material on the substrate during operation of the deposition equipment.
本明細書に示す実施形態によると、回転ターゲット１０は、回転ターゲット１０の外周に沿って形成され、固定具８０を受容するように適合された、１または複数のノッチ、トレンチ、チャネル、または窪みを含み得る。ノッチ１１は、以降、第１ノッチ１１と呼ばれ得る。堆積機器の動作中、シールド装置２０のシールド２１でカバーされるように、第１ノッチ１１は、回転ターゲット１０の駆動端に配置され得る。 According to embodiments shown herein, the rotating target 10 is formed along the outer periphery of the rotating target 10 and is adapted to receive a fixture 80, one or more notches, trenches, channels, or depressions. Can be included. Notch 11 may hereinafter be referred to as first notch 11 . The first notch 11 can be arranged at the drive end of the rotary target 10 so that it is covered by the shield 21 of the shield device 20 during operation of the deposition apparatus.
本明細書の実施形態によると、回転ターゲット１０は、凹部またはノッチを含み得る。以降第２ノッチ１２とも呼ばれる凹部またはノッチは、シールド装置２０が回転ターゲット１０に取り付けられる際、堆積プロセスに関わる回転ターゲット１０の外表面と、シールド２１の上端の外表面とが同一平面上にある（図２の平面７０参照）ようにして、シールド装置２０を受容するように適合され得る。 According to embodiments herein, the rotation target 10 may include a recess or notch. Recess or notch also called second notch 12 and later, when the shield device 20 is attached to the rotating target 10, and the outer surface of the rotating target 10 involved in the deposition process, the outer surface of the upper end of the shield 21 is in the same plane In some manner (see plane 70 in FIG. 2), it may be adapted to receive the shield device 20.
回転対称のシリンダの切片の断面図が、図７に示されている。シリンダの１８０°をカバーするシールドのパートまたはセグメント２４は、中心２８を有する。例示的に示される矢印２５は、該パートを１８０°回転することができ、その結果、表面、具体的には径方向の外周上の表面が同一であることを示すものである。 A cross-sectional view of a section of a rotationally symmetric cylinder is shown in FIG. The shield part or segment 24 that covers 180 ° of the cylinder has a center 28 . The arrow 25 shown as an example indicates that the part can be rotated 180 °, so that the surface, in particular the surface on the radial outer circumference, is identical.
図４は、実施形態による、暗部シールドを回転ターゲットに接続するためのシールド装置の一部を概略的に示す。具体的には図４は、図２に示す実施形態の、抜粋６１の拡大図である。固定具８０は、回転ターゲット１０の第１ノッチ１１に接続されていてよい。本明細書に示す実施形態によると、第１ノッチ１１は、例えば回転ターゲットの内部に刻まれていてよい。 FIG. 4 schematically illustrates a portion of a shield device for connecting a dark space shield to a rotating target, according to an embodiment. Specifically, FIG. 4 is an enlarged view of the excerpt 61 of the embodiment shown in FIG. The fixture 80 may be connected to the first notch 11 of the rotary target 10. According to the embodiment shown herein, the first notch 11 may be carved, for example, inside the rotating target.
本明細書に示す実施形態によると、シールド装置２０のシールド２１は、回転ターゲットの軸方向と垂直な方向に、回転ターゲットから距離４１だけ離間していてよい。この空間４１は、堆積機器の熱サイクル工程の間、一定に保たれてよい。実施形態によると、回転ターゲットとシールド２１の間の距離４１または間隙は、１．５ｍｍから４．５ｍｍまで、例えば約３ｍｍ±０．５ｍｍであってよい。 According to the embodiment shown in this specification, the shield 21 of the shield device 20 may be separated from the rotating target by a distance 41 in a direction perpendicular to the axial direction of the rotating target. This space 41 may be kept constant during the thermal cycling process of the deposition equipment. According to an embodiment, the distance 41 or between gap between the rotating target and the shield 21, from 1.5mm to 4.5 mm, may be, for example, about 3 mm ± 0.5 mm.
ガイド装置９０とシールド装置２０のシールド２１は、間隙４２または空間が、ガイド装置９０とシールド装置２０のシールド２１との間に、軸方向に形成されるように構成され得る。間隙４２は、シールド２１が、堆積機器の熱サイクル工程の間、回転ターゲットの中心から下方に自由に膨張することを許容するように適合され得る。本明細書に示す実施形態によると、間隙４２は、シールド２１が非膨張状態にあるときに対比して、シールドが膨張状態にあるときには、大きさがより小さくてよい。 Shield 21 of the guide device 90 and the shield device 20, the interelectrode gap 42 or empty, between the shield 21 of the guide device 90 and the shield device 20 can be configured to be formed in the axial direction. The gap 42 may be adapted to allow the shield 21 to freely expand downward from the center of the rotating target during the thermal cycle process of the deposition equipment. According to the embodiments shown herein, the gap 42 may be smaller in size when the shield is in an expanded state, as opposed to when the shield 21 is in an unexpanded state.
図８は、実施形態による、スパッタリング設備２００の、回転軸５０に沿った概略断面図である。スパッタリング設備２００は通常、壁２３１及び２３２によって形成される処理チャンバ２２０を含む。典型的な実施形態によると、カソード、ターゲット、またはバッキングチューブの回転軸５０は、基本的には壁２３１に平行であり、その場合、カソードの差し込み式の構成が実現される。 FIG. 8 is a schematic cross-sectional view along the rotation axis 50 of the sputtering equipment 200 according to the embodiment. Sputtering equipment 200 typically includes a processing chamber 220 formed by walls 231 and 232. According to an exemplary embodiment, the axis of rotation 50 of the cathode, target or backing tube is essentially parallel to the wall 231, in which case a cathode plug-in configuration is realized.
回転ターゲット１０は、典型的にはエンドブロック１０１によって支持されている。加えて、回転ターゲット１０は、上端においてさらに支持され得る。本明細書に示す実施形態によると、上記の各図面を参照してより詳細に記載されたシールド装置２０は、回転ターゲット１０の少なくとも一部をカバーし得る。シールド装置は、回転ターゲット１０の回転軸５０の軸方向に延伸し得、回転ターゲット１０とエンドブロック１０１との接合点の少なくとも一部をカバーし得る。 The rotary target 10 is typically supported by an end block 101. In addition, the rotary target 10 can be further supported at the upper end. According to the embodiments shown herein, the shield device 20 described in more detail with reference to the above figures may cover at least a portion of the rotating target 10. Shielding device, obtained by stretching in the axial direction of the rotary shaft 50 of the rotating target 10, it may cover at least a portion of the junction of the rotating target 10 and the end block 101.
図９は、図８に示すスパッタリング設備２００を示す。図９の概略図の断面は、図８の断面と直交する方向である。実施形態によると、スパッタリング設備２００は、例えばアルゴンといった処理ガスを真空処理チャンバ２２０に供給するためのガス注入口２０１を含む、真空処理チャンバ２２０を有する。真空処理チャンバ２２０は、基板支持体２０２及び、基板支持体２０２上に配置された基板２０３をさらに含む。さらに、真空処理チャンバ２２０は回転ターゲット１０を含む。 FIG. 9 shows the sputtering equipment 200 shown in FIG. 9 is a direction orthogonal to the cross section of FIG. According to an embodiment, the sputtering equipment 200 includes a gas inlet 201 for supply to the vacuum processing chamber 220 a process gas such as argon, having a vacuum processing chamber 220. The vacuum processing chamber 220 further includes a substrate support 202 and a substrate 203 disposed on the substrate support 202. Further, the vacuum processing chamber 220 includes a rotating target 10.
実施形態では、例えばクリプトンなどの他の不活性ガス、または酸素もしくは窒素といった反応ガスといった他の好適なガスが、プラズマを作り出すために使用され得る。本開示の他の実施形態と組み合わされ得る典型的な実施形態によると、プラズマエリアの圧力は、約１０−４ｍｂａｒから約１０−２ｍｂａｒ、典型的には約１０−３ｍｂａｒであることができる。さらなる実施形態では、真空チャンバ２２０は、基板２０３を真空処理チャンバ２２０の中に取り入れるか、または真空処理チャンバ２２０から外に引っ込めるかするための、１または複数の開口部、及び／またはバルブを含み得る。 In embodiments, other inert gases such as krypton, or other suitable gases such as reactive gases such as oxygen or nitrogen may be used to create the plasma. According to an exemplary embodiment that may be combined with other embodiments of the present disclosure, the pressure in the plasma area may be about 10 −4 mbar to about 10 −2 mbar, typically about 10 −3 mbar. it can. In further embodiments, the vacuum chamber 220 includes one or more openings and / or valves for taking the substrate 203 into the vacuum processing chamber 220 or withdrawing out of the vacuum processing chamber 220. obtain.
マグネトロンスパッタリングは、堆積速度がやや速いという点で特に有利である。１または複数の磁石１４を回転ターゲット１０の内部に配置することによって、ターゲット表面の直下にある、生成された磁場内の自由電子は、捕捉され得る。このことは、ガス分子をイオン化する確率を、通常数桁高める。次いで、堆積率が顕著に増大し得る。用途とスパッタリングされる材料とに応じて、静止磁場または時変磁場が使用され得る。さらに、磁石１４及び／または回転ターゲット１０を冷却するため、冷却流体が回転ターゲット１０内部で循環され得る。 Magnetron sputtering is particularly advantageous in that the deposition rate is slightly faster. By placing one or more magnets 14 inside the rotating target 10, free electrons in the generated magnetic field directly under the target surface can be captured. This usually increases the probability of ionizing gas molecules by several orders of magnitude. The deposition rate can then increase significantly. Depending on the application and the material being sputtered, a static or time-varying magnetic field can be used. Further, cooling fluid may be circulated within the rotating target 10 to cool the magnet 14 and / or the rotating target 10.
Claims (15)
− 前記回転ターゲット（１０）の一部をカバーするように構成されたシールド（２１）、及び
− 前記シールド（２１）を前記回転ターゲット（１０）に接続するための固定具（８０）を備え、
前記固定具（８０）は、
前記シールド（２１）が、前記回転ターゲットの軸方向に、基本的に前記回転ターゲット（１０）の中心（１３）から離れて膨張することができるよう、前記シールド（２１）と係合するように構成される、シールド装置（２０）。 A shield device (20) for a rotating cathode having a rotating target (10) for sputtering material onto a substrate,
A shield (21) configured to cover a portion of the rotating target (10), and a fixture (80) for connecting the shield (21) to the rotating target (10),
The fixture (80)
The shield (21) engages with the shield (21) so that it can expand in the axial direction of the rotary target, essentially away from the center (13) of the rotary target (10). A shield device (20) configured.
− シールド（２１）を前記堆積機器の回転ターゲット（１０）に接続するための固定具（８０）を提供することと、
− 前記堆積機器内の前記暗部領域をシールドするため、前記回転ターゲット（１０）の一部をカバーする前記シールド（２１）を形成するように複数のパートを組み立てることとを含み、
前記シールド（２１）は、前記堆積機器の動作の間、前記シールドが前記回転ターゲットの軸方向に、基本的に前記回転ターゲット（１０）の中心から離れて膨張するようにして前記回転ターゲットと係合するように組み立てられる、方法。 A method of shielding a dark area in a deposition device during operation of the deposition device, comprising:
Providing a fixture (80) for connecting a shield (21) to a rotating target (10) of the deposition apparatus;
Assembling a plurality of parts to form the shield (21) covering a portion of the rotating target (10) to shield the dark area in the deposition apparatus;
The shield (21) is engaged with the rotary target so that the shield expands in the axial direction of the rotary target, essentially away from the center of the rotary target (10) during operation of the deposition equipment. A method that is assembled to fit.
− 前記回転ターゲット（１０）の一部をカバーするように構成されたシールド（２１）、及び
− 前記シールド（２１）を前記回転ターゲット（１０）に接続するための固定具（８０）を備え、
前記固定具（８０）は、前記シールド（２１）が前記回転ターゲットの軸方向に、基本的に前記回転ターゲット（１０）の中心（１３）から離れて膨張するようにして前記シールドと係合するように構成され、前記固定具（８０）は、前記回転ターゲットの前記軸方向と垂直な方向に、前記回転ターゲット（１０）から一定の距離で前記シールド（２１）を保持するように構成され、かつ前記シールド装置は、
− 前記シールドを、前記シールドの前記軸方向と垂直な方向に安定させるためのガイド装置（９０）をさらに備え、
前記回転ターゲット（１０）は、前記シールド装置（２０）を接続するため、前記回転ターゲットの外周に沿って第１ノッチ（１１）を備える、装置（２０）。 A shielding device for a rotating cathode with a rotating target for sputtering material onto a substrate (10) (20), said shield device,
A shield (21) configured to cover a portion of the rotating target (10), and a fixture (80) for connecting the shield (21) to the rotating target (10),
The fixture (80) engages the shield such that the shield (21) expands in the axial direction of the rotary target, essentially away from the center (13) of the rotary target (10). The fixture (80) is configured to hold the shield (21) at a certain distance from the rotary target (10) in a direction perpendicular to the axial direction of the rotary target, And the shield device is
-A guide device (90 ) for stabilizing the shield in a direction perpendicular to the axial direction of the shield;
The rotating target (10) comprises a first notch (11) along the outer periphery of the rotating target for connecting the shield device (20).
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