JP2019163506A - Sputtering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施の形態はスパッタリング装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a sputtering apparatus.
従来の直流電源を用いるスパッタリング装置では、真空槽を含むその他の部品を接地させることで陽極とすることが一般的である。ターゲットを陰極として、その電位差によって放電を行っている。 In a sputtering apparatus using a conventional DC power supply, it is common to use an anode by grounding other components including a vacuum chamber. Using the target as a cathode, discharge is performed by the potential difference.
スパッタリング装置では、スパッタリングを行う際に、プラズマにより発生したイオンをターゲットに衝突させるため、ターゲットの温度は上昇する。そのため、ターゲットを冷却することが行われている。例えば、特許文献1では、冷却媒体によりベースプレートを介してターゲットを間接冷却するようにしたスパッタリングカソードの冷却機構が記載されている。 In the sputtering apparatus, when sputtering is performed, ions generated by the plasma collide with the target, so that the temperature of the target rises. Therefore, the target is cooled. For example, Patent Document 1 describes a sputtering cathode cooling mechanism in which a target is indirectly cooled by a cooling medium via a base plate.
冷却媒体として、一般的に水が用いられる(以下、冷却水と呼ぶ。)。陰極であるターゲットに負の電圧を印加して電位差を発生させるため、冷却水にも、電位差が発生し、冷却水が流れる水路内で電蝕が発生する。水路内を絶縁物でコーティングすることも考えられるが、水路内を絶縁物でコーティングすると冷却効率が低下してしまう。 As the cooling medium, water is generally used (hereinafter referred to as cooling water). Since a negative voltage is applied to the target, which is a cathode, to generate a potential difference, a potential difference also occurs in the cooling water, and galvanic corrosion occurs in the water channel through which the cooling water flows. Although it is conceivable to coat the inside of the water channel with an insulating material, if the inside of the water channel is coated with an insulating material, the cooling efficiency is lowered.
本発明が解決しようとする課題は、ターゲットを冷却する冷却部材内で電蝕が発生することを防止することができるスパッタリング装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a sputtering apparatus that can prevent electrolytic corrosion from occurring in a cooling member that cools a target.
上記の課題を解決するために、実施の形態に係るスパッタリング装置は、減圧可能な真空槽内に接地された状態で配置されるターゲットと、前記ターゲットを前記真空槽に取り付けるバッキングプレートと、前記真空槽内に配置された陽極と、前記バッキングプレートを介して前記ターゲットを冷却する冷却部材と、前記ターゲットおよび前記陽極間に直流電圧を印加する直流電源とを有することを特徴とする。前記陽極が碗状であってもよい。 In order to solve the above problems, a sputtering apparatus according to an embodiment includes a target disposed in a grounded state in a vacuum chamber that can be depressurized, a backing plate that attaches the target to the vacuum chamber, and the vacuum. An anode disposed in the tank, a cooling member that cools the target through the backing plate, and a DC power source that applies a DC voltage between the target and the anode. The anode may be bowl-shaped.
また、実施の形態に係るスパッタリング装置は、接地されたターゲットと、前記ターゲットに接続されたバッキングプレートと、前記バッキングプレートを介して前記ターゲットを冷却水にて冷却する冷却部材と、碗状の陽極と、前記ターゲットおよび前記陽極間に直流電圧を印加する直流電源とを有し、前記陽極は、開口部が設けられた一端が前記ターゲットと電気的に絶縁された状態で気密に閉塞され、前記陽極の内部に減圧可能な真空室を形成することを特徴とする。 The sputtering apparatus according to the embodiment includes a grounded target, a backing plate connected to the target, a cooling member that cools the target with cooling water via the backing plate, and a bowl-shaped anode. And a DC power source for applying a DC voltage between the target and the anode, and the anode is hermetically closed in a state where one end provided with an opening is electrically insulated from the target, A vacuum chamber that can be depressurized is formed inside the anode.
平行平板型であってもよい。前記直流電源が前記陽極に正の直流電圧を印加してもよい。 A parallel plate type may be used. The DC power supply may apply a positive DC voltage to the anode.
本発明によれば、ターゲットを冷却する冷却部材内で電蝕が発生することを防止することができるスパッタリング装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sputtering device which can prevent that an electric corrosion generate | occur | produces in the cooling member which cools a target can be provided.
本発明の実施の形態(以下、本実施形態と呼ぶ)について、図面を用いて説明する。なお、本実施形態は、具体的には、平行平板型枚葉式マグネトロンスパッタリング装置である。 An embodiment of the present invention (hereinafter referred to as this embodiment) will be described with reference to the drawings. In addition, this embodiment is specifically a parallel plate type single wafer type magnetron sputtering apparatus.
図1に示すように、スパッタリング装置200は、真空槽21とステージ22とスパッタリングソース23、および図示しない排気装置とガス導入部とワークWを搬入搬出するロードロックとを有する。
As shown in FIG. 1, the
真空槽21は、接地された真空容器であり、不図示の排気装置により減圧可能である。真空槽21の内部にステージ22が設けられる。ステージ22は、ワークWを保持する載置台であり、真空槽21の底部に設けられる。ステージ22は、図示しない昇降機構を有する。なお、後述する陽極236とステージ22との間にプラズマが発生しないように、ステージ22の側面を絶縁処理してもよい。
The
真空槽21の側壁には、開口21bが設けられる。開口21bは、真空槽21の内部に後述する陽極236を挿入するため開口であり、後述するターゲット231との間にプラズマPを発生させることができる位置に設ける。また、真空槽21の上壁の内部には、水路21cが形成されている。水路21cは、図示しないチラーとスパッタリング装置200外部で接続され、冷却水を循環させることで、後述するバッキングプレート232を介してターゲット231を冷却する。つまり、水路21cがターゲット231を冷却する冷却部材となる。
An opening 21 b is provided on the side wall of the
スパッタリングソース23は、ターゲット231とバッキングプレート232とマグネット234と直流電源235と陽極236と絶縁体24と銅線238とを有する。
The sputtering
ターゲット231は、円板形状であり、ワークWの表面上に成膜するための成膜材料から成る。また、ターゲット231は、ステージ22に保持されたワークWと対向するようにバッキングプレート232を介して真空槽21内に接地された状態で配置される。なお、ターゲット231の形状は、円板形状に限定されず、矩形や楕円形状等の平板であってもよい。また、ターゲット231の数量は、1つに限定されず、2つ以上であってもよい。
The
バッキングプレート232は、ターゲット231を真空槽21に取り付けるための部材である。例えば、バッキングプレート232をターゲット231よりも直径が大きな円形の板とし、その外周を真空槽21にネジで固定する。バッキングプレート232は、例えばインジウムによりターゲット231と接着される。バッキングプレート232は、ターゲット231を接地するため、真空槽21と電気的に接続できる材質とするのが好ましい。例えば、銅、アルミ、ステンレス等の金属である。
The
真空槽21の上壁のターゲット231が取り付けられた面とは反対の面には、マグネット234が隙間を介して配置される。マグネット234は、駆動部234aにより回転可能であり、マグネット234によりマグネトロンスパッタリングを行うことができる。
真空槽21の開口21bには、絶縁体24が気密に挿入される。絶縁体24は、陽極236と真空槽21とを絶縁する部材であり、一端がフランジ形状となっている円筒形状である。絶縁体24の一端と真空槽21の側壁との間に不図示のシール部材を設けて真空を保つ。シール部材は、Oリング等を用いればよい。
On the surface opposite to the surface on which the
An
絶縁体24には、銅線238が挿入される。銅線238は、銅の円柱であり、銅線238と絶縁体24との間は、不図示のシール部材により気密に保たれる。銅線238の一端は、陽極236と接続される。
A
陽極236は、真空槽21内に配置され、プラズマPを発生させるための電極である。陽極236は、例えば矩形の板であり、電極として機能するため、電気抵抗の低い材料であればよい。例えば、銅、アルミ、ステンレス等の金属である。
The
銅線238の他端は、直流電源235と接続される。直流電源235は、ターゲット231および陽極236間に直流電圧を印加可能な直流電源であり、陽極236に正の直流電圧を印加する。これにより、陽極236は、陽極として作用する。本実施形態では、ターゲット231と陽極236とが電極として作用する。
The other end of the
次に、スパッタリング装置200の動作について説明する。真空槽21は、不図示の排気装置により常に真空に排気される。ワークWは、不図示の搬送手段により不図示のロードロックへ搬入される。ロードロックの内部を真空に排気し、所定の真空度となったら、真空槽21内にワークWを搬送する。
Next, the operation of the sputtering
次に、不図示のガス導入部より不活性ガスを導入し、真空槽21内を所定の圧力とする。不活性ガスは、例えば、アルゴンガスである。所定の圧力に調整する方法は、導入するガスの流量を制御して調整してもよいし、排気装置の排気速度を制御して調整してもよい。
Next, an inert gas is introduced from a gas introduction unit (not shown), and the inside of the
所定の圧力となったら、直流電源235が陽極236へ正の電圧を印加する。すると、真空槽21およびターゲット231は、接地されているので、真空槽21内で電界が発生する。発生した電界により不活性ガスが電離し、電子が発生する。発生した電子は、マグネット234の磁界により捕捉されるので、ターゲット231近傍にプラズマが形成される。これにより、ターゲット231は、スパッタリングされ、成膜材料がワークWの表面に堆積し、膜が形成される。
When the predetermined pressure is reached, the
ターゲット231とワークWとの間の距離(以下、TS間距離と呼ぶ。)を調整する場合、ステージ22を不図示の昇降機構により昇降してターゲット231へ近づけて調整してもよい。また、図2に示すように、ターゲット231をステージ22へ近づけてTS間距離を調整してもよい。
When adjusting the distance between the
スパッタリングソース23aは、冷却部材233とTS間距離調整部材239を有する点で図1と異なる。
The sputtering source 23a is different from FIG. 1 in that it includes a cooling
真空槽21の上壁には、開口21aが設けられ、そこにスパッタリングソース23aが配置される。スパッタリングソース23aは、スパッタリングソース23の構成に加えて、冷却部材233とTS間距離調整部材239とを有する。
An
ターゲット231は、バッキングプレート232を介して冷却部材233に取り付けられている。冷却部材233は、円板形状の板であり、真空槽21と同様の材質とする。その内部には、ターゲット231を冷却するための水路233aが形成されている。ターゲット231が取り付けられた冷却部材233は、真空槽21の開口21aにTS間距離調整部材239を介して取り付けられる。
The
TS間距離調整部材239は、円筒であり、真空槽21と同様の材質とする。TS間距離調整部材239は、開口239aを有し、開口239aがステージ22側に離隔して向かうように、開口21aに取り付けられる。
The inter-TS
TS間距離調整部材239の開口239aが設けられた一端には、全周に亘って内フランジ239bが形成されている。内フランジ239bの最内縁が開口239aである。内フランジ239bの上面にターゲット231が取り付けられた冷却部材233がバッキングプレート232を介して設けられる。バッキングプレート232と内フランジ239bとの間には、全周に亘る不図示のOリングが設けられ、開口239aが気密に封止されている。
At one end where the opening 239a of the inter-TS
TS間距離調整部材239の他端には、外フランジ239cが形成されている。外フランジ239cの下面と真空槽21の上壁との間に、全周に亘る不図示のOリングが設けられ、開口21aが気密に封止されている。
An outer flange 239c is formed at the other end of the inter-TS
TS間距離調整部材239は、内フランジ239bの上面から外フランジ239cの下面までの距離Dが異なるように複数個用意される。距離Dを変えることでTS間距離を調整する。具体的には、任意のTS間距離となる距離Dを有するTS間距離調整部材239を選択し、開口21aに配置する。これにより任意のTS間距離とすることができる。このように、ターゲット231が平板であるスパッタリング装置では、TS間距離調整部材239によってTS間距離を調整することができる。
A plurality of TS
冷却部材233のターゲット231が取り付けられた面とは反対の面には、マグネット234が冷却部材233と隙間を介して配置される。
The
また、陽極236の形状は、板状に限られない。例えば碗状としてもよい。碗状とは、開口部が設けられた一端と、閉塞された他端とを有する筒状の形状である。図3に示すように、ステージ22は、陽極236の内部に設けられる。ステージ22は、陽極236と電気的に接続されていてもよいし、絶縁されていてもよい。また、フローティングとしてもよい。真空槽21の内壁と陽極236との間にプラズマPが発生しないように、真空槽21の内壁に絶縁処理を施してもよい。陽極236を碗状とすると、陰極と陽極の面積比は、従来のスパッタリング装置と同じとなる。このため、プラズマが安定して生成される。
Further, the shape of the
そして、図4に示すように、上述の碗状の陽極236が真空槽を兼ねていてもよい。陽極236は、絶縁体24を介して冷却部材233に気密に取り付けられている。つまり、陽極236は、開口部が設けられた一端がターゲット231と電気的に絶縁された状態で気密に閉塞され、陽極236の内部に減圧可能な真空室Vを形成している。冷却部材233は、陽極236よりも直径の大きい円板形状をしており、接地されている。この冷却部材233にバッキングプレート232を介してターゲット231が接続されるので、ターゲット231は、冷却され、かつ、接地される。冷却部材233の外周には、陽極236を覆うように安全カバー25が取り付けられている。このような構成とすることで、陽極236と直流電源235とを装置外部で接続することができるようになるので、接続が容易となる。
And as shown in FIG. 4, the above-mentioned cage-
このようにターゲットを接地させて、陽極に正の電圧を印加するようにすれば、スパッタリングソースの取り付けが容易となり、電蝕を防止することができる。 If the target is grounded in this way and a positive voltage is applied to the anode, the sputtering source can be easily attached and electrolytic corrosion can be prevented.
以上、本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例
は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述
したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明
の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実
施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載され
た発明に含まれる。
As mentioned above, although embodiment of this invention and the modification of each part were demonstrated, this embodiment and the modification of each part are shown as an example, and are not intending limiting the range of invention. These novel embodiments described above can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention and included in the invention described in the claims.
21 真空槽
21a 開口
21b 開口
21c 水路
22 ステージ
23、23a スパッタリングソース
24 絶縁体
25 安全カバー
200 スパッタンリング装置
231 ターゲット
232 バッキングプレート
233 冷却部材
233a 水路
234 マグネット
234a 駆動部
235 直流電源
236 陽極
238 銅線
239 TS間距離調整部材
239a 開口
239b 内フランジ
239c 外フランジ
D 距離
P プラズマ
V 真空室
W ワーク
21
Claims (5)
前記ターゲットを前記真空槽に取り付けるバッキングプレートと、
前記真空槽内に配置され、プラズマを発生させるための電極である陽極と、
前記バッキングプレートを介して前記ターゲットを冷却する冷却部材と、
前記ターゲットおよび前記陽極間に直流電圧を印加する直流電源と、
を有することを特徴とするスパッタリング装置。 A target arranged in a grounded state in a vacuum chamber capable of depressurization;
A backing plate for attaching the target to the vacuum chamber;
An anode which is disposed in the vacuum chamber and is an electrode for generating plasma;
A cooling member for cooling the target through the backing plate;
A DC power source for applying a DC voltage between the target and the anode;
A sputtering apparatus comprising:
を特徴とする請求項1記載のスパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the anode has a bowl shape.
接地されたターゲットと、
バッキングプレートを介して前記ターゲットを冷却する冷却部材と、
碗状の陽極と、
前記ターゲットおよび前記陽極間に直流電圧を印加する直流電源と、
を有し、
前記陽極は、開口部が設けられた一端が前記ターゲットと電気的に絶縁された状態で気密に閉塞され、前記陽極の内部に減圧可能な真空室を形成すること
を特徴とするスパッタリング装置。 A sputtering device, a grounded target,
A cooling member for cooling the target through a backing plate;
A bowl-shaped anode,
A DC power source for applying a DC voltage between the target and the anode;
Have
A sputtering apparatus, wherein the anode is hermetically closed in a state where one end provided with an opening is electrically insulated from the target, and forms a vacuum chamber capable of depressurization inside the anode.
を特徴とする請求項1〜3に記載のスパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the target is a flat plate.
を特徴とする請求項1〜4に記載のスパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the DC power source applies a positive DC voltage to the anode.
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