JP2020019990A - 成膜装置、および、電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献2に記載のスパッタ装置では、RCの内部に設けられたマグネット(磁石アセンブリ)を回転させることで、次の3つの状態をとることができる。
(1)プラズマが基板(成膜対象物)の反対側を向いている状態
(2)プラズマが横(基板の成膜面に水平な方向)を向いている状態
(3)プラズマが基板を向いている状態
まず、図1(A)および図2(A)を参照して、実施形態1の成膜装置1の基本的な構成について説明する。図1(A)はプリスパッタモードの状態の成膜装置1の構成、図2(A)は本スパッタモードの状態の成膜装置1の構成を示している。
の成膜対象物駆動手段によって移動させられつつ、成膜処理が行われてもよい。ターゲット2の内部には、磁場発生手段としての磁石ユニット3が設けられる。ターゲット2は、駆動手段としてのターゲット駆動装置11によって、ターゲット2の円筒中心軸を回転の軸として回転駆動される。磁石ユニット3は密閉されたケース4内に装着され、ターゲット2と共にロータリーカソード8を構成している。
磁石ユニット30は、成膜対象物6に向かう方向(第1の方向)に磁場を形成する第1磁石ユニット3Aと、成膜対象物2とは離れる方向、すなわち第1の方向とは逆の方向である第2の方向に磁場を形成する第2磁石ユニット3Bによって構成されている。第1磁石ユニット3Aと第2磁石ユニット3Bは背面合わせで重ねられており、磁力の強さは同じに設定されている。なお、第1磁石ユニット3Aと第2磁石ユニット3Bとの間には空間が設けられていてもよい。第1磁石ユニット3Aと第2磁石ユニット3Bは、基本的に同じ構成であり、第1磁石ユニット3Aを例にとって、その構成を説明する。
ケース4は円筒形状の密閉されたボックスで、磁石ユニット30がケース4内に配置される。ケース4の中心軸線とターゲットの中心軸はロータリーカソード8の中心軸線Nと同軸的に組付けられている。また、磁石ユニット3のヨーク板33は、中心軸線Nを通る水平面上に位置し、第1磁石ユニット3Aと第2磁石ユニット3Bの中心磁石31、31の中心を通る垂直面が、中心軸線を通るように配置されている。
図4(A)は、ターゲット駆動機構11および遮蔽板駆動機構12の一例を示す概略斜視図であり、図4(B)はローターカソード8の回転軸に沿った断面図である。
エンドブロック200はチャンバ10外なので、真空のチャンバ10内の雰囲気と外気とのシールをする必要があり、回転部分の軸受とシールを中心に説明するものとする。
固定軸35とケース4の動力伝達軸41との間には、一対の軸受Bが設けられ、固定軸35に対してケース4の動力伝達軸41が回転自在となっており、固定軸35とケース4の動力伝達軸41との環状隙間に真空シールに適した密封装置270が装着されている。この密封装置270は、固定軸35とケース4の動力伝達軸41との相対的な回転を可能としつつ、環状隙間を封止する機能を有している。磁石ユニット3と固定軸35は連結されており、ケース4が回転しても磁石ユニット3は回転することはない。
ターゲット2の従動側回転軸24は中空ではなく、動力伝達軸21と同軸的に設けられ、サポートブロック300に設けられた軸穴301に軸受Bを介して回転自在に支持されている。この軸受部には特に密封装置は不要である。従動側回転軸24は、ターゲット2の開口端を塞ぐ端板25に設けられた構成で、端板25の内側の端面には未貫通の軸受穴26が設けられており、この軸受穴26にケース4の従動側回転軸44が、軸受Bを介して回転自在に支持されている。さらに、ケース4の従動側回転軸44も未貫通の軸受穴46が設けられ、駆動側の固定軸35と同軸的に固定軸36が相対回転自在に嵌合している。
プリスパッタ工程では、モータ130を回転させると共に、電磁クラッチ125をオンしてケース駆動機構12のベルト伝達機構120を駆動し、ケース4と共に磁気遮蔽板5を回転させ、本スパッタ用の第1磁石ユニット3Aを覆う第1遮蔽位置(I)まで移動さ
せる。この間、モータ130によって、ターゲット駆動機構11のベルト伝達機構110も駆動しており、ターゲットは回転し続けている。磁気遮蔽板5が第1遮蔽位置(I)に
到達すると、電磁クラッチ125がオフされ、同時に電磁ブレーキ126がオンとなって停止位置を保持し、電源からバイアス電圧を印加する。バイアス電圧を印加すると、磁気遮蔽板5によって、第1の領域A1の磁場の生成は遮蔽され、第2磁石ユニット3Bによる第2の領域A2の磁場が生成されているので、この第2磁石ユニット3B側のターゲット表面近傍にプラズマPが集中して生成され、プラズマ状態のガスイオンがターゲット2に衝突し、ターゲット表面の酸化物等が飛散し、ターゲット2の表面がクリーニングされる。所定時間、プリスパッタを行い、ターゲット2の表面がクリーニングされた後、本スパッタに移行する。
本スパッタ工程では、モータ130を回転させると共に、電磁ブレーキ125を解放し、電磁クラッチ126をオンとしてケース駆動機構12のベルト伝達機構120を駆動し、ケース4と共に磁気遮蔽板5を回転させ、プリスパッタ用の第2磁石ユニット3Bを覆う第2遮蔽位置(II)まで移動させる。この間、モータ130によって、ターゲット駆動機構11のベルト駆動機構110も駆動しており、ターゲット2は回転し続けている。磁気遮蔽板5が第2遮蔽位置(II)に到達すると、電磁クラッチ125をオフにし、同時に電磁ブレーキ126で停止位置を保持し、電源13からバイアス電圧を印加する。
カソード8を退避させたりしなくても、比較的軽量で駆動が容易な磁気遮蔽板5を移動させることのみでプリスパッタを行うことができるため、プリスパッタを生産性良く、簡便に行うことができる。
図5は、ターゲット駆動機構11および遮蔽板駆動機構12の他の構成例を示す概略斜視図である。基本的には、図4に示した構成と同一なので、主として異なる点についてのみ説明し、同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図6は、本発明の実施形態2に係る成膜装置101を示している。実施形態2に係る成膜装置101は、ロータリーカソード8内の磁石ユニット3の磁力が、成膜対象物6に対向する表側の第1磁石ユニット3Aの磁力が、成膜対象物6と反対側の第2磁石ユニット3Bの磁力より強く設定したものである。
図7は、本発明の実施形態3に係る成膜装置102を示している。実施形態3に係る成膜装置102では、チャンバ10の内部を、成膜対象物6に成膜するための第1の領域A1と、第1の領域A1と異なる第2の領域A2と、に仕切るための仕切り部材400を設けたものである。
A1にガスを導入するための第1のガス導入口71と、第2の領域A2にガスを導入するための第2のガス導入口72と、を有しており、それぞれのガス導入口71,72は別のガス供給源に接続されていてもよい。それぞれのガス導入口71,72からは別種のガスが供給されてもよい。
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の構成を採用することができる。
2 ターゲット
3 磁石ユニット(磁場発生手段)
5 磁気遮蔽板
6 成膜対象物
10 チャンバ
11 ターゲット駆動装置(ターゲット駆動手段)
12 遮蔽板駆動装置(遮蔽板駆動手段)
Claims (18)
- 成膜対象物および円筒形のターゲットが内部に配置されるチャンバと、
前記ターゲットの内部に設けられ、前記ターゲットの外周面から漏洩する磁場を生成する磁場発生手段と、
前記ターゲットを回転駆動するターゲット駆動手段と、を備えた成膜装置であって、
前記磁場発生手段と前記ターゲットの内周面との間に移動可能に設けられる磁気遮蔽部材と、
該磁気遮蔽部材を駆動する遮蔽部材駆動手段と、を有することを特徴とする成膜装置。 - 前記遮蔽部材駆動手段は、前記磁気遮蔽部材を前記ターゲットと同軸に回転移動させる手段であることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
- 前記磁気遮蔽部材は、アーチ状の板状部材であることを特徴とする請求項1または2に記載の成膜装置。
- 前記磁気遮蔽部材は、前記ターゲットの長手方向と直交する断面形状が円弧状の板状部材であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記磁気遮蔽部材は、半円筒状の板状部材であることを特徴とする請求項3または4に記載の成膜装置。
- 前記磁気遮蔽部材は、強磁性材料で構成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記遮蔽部材駆動手段によって前記磁気遮蔽部材を移動させることで、前記成膜対象物に成膜する本スパッタモードと、前記ターゲットの表面をクリーニングするプリスパッタモードと、を切り替える制御手段を有することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記磁場発生手段は、前記成膜対象物に向かう方向と、前記成膜対象物から離れる方向と、の両方に磁場を発生させる手段であることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記磁場発生手段は、前記成膜対象物に向かう方向に磁場を発生させる第1磁石ユニットと、前記成膜対象物から離れる方向に磁場を発生させる第2磁石ユニットと、を備えることを特徴とする請求項8に記載の成膜装置。
- 前記チャンバの内部を、前記成膜対象物に成膜するための第1の領域と、前記第1の領域と異なる第2の領域と、に仕切るための仕切り部材をさらに有することを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記磁場発生手段は、前記ターゲットの内部で密閉されたケース内に収納されており、前記磁気遮蔽部材は前記ケース内に装着されている請求項1から10のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 前記磁場発生手段と、前記磁気遮蔽部材と、を有し、前記ターゲットが、前記磁場発生手段および前記磁気遮蔽部材がその内部に配置されるようにそれぞれ配置されるカソードユニットを、前記チャンバ内に複数有することを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の成膜装置。
- 成膜対象物および円筒形のターゲットが内部に配置されるチャンバと、
前記ターゲットの内部に設けられ、前記ターゲットの外周面から漏洩する磁場を生成する磁場発生手段と、
前記ターゲットを回転駆動するターゲット駆動手段と、を備えた成膜装置であって、
前記磁場発生手段と前記ターゲットの内周面との間に、前記ターゲットと同軸に回転可能に設けられる磁気遮蔽部材と、
該磁気遮蔽部材を回転駆動する遮蔽部材駆動手段と、を有することを特徴とする成膜装置。 - 成膜対象物および円筒形のターゲットが内部に配置されるチャンバと、
前記ターゲットの内部に設けられ、前記ターゲットの外周面から漏洩する磁場を生成する磁場発生手段と、
前記ターゲットを回転駆動するターゲット駆動手段と、を備え、前記チャンバ内の成膜エリアに配置される前記成膜対象物に成膜する成膜装置であって、
前記磁場発生手段と前記ターゲットの内周面との間に移動可能に設けられる磁気遮蔽部材を有し、
前記磁場発生手段が前記磁気遮蔽部材と前記成膜エリアとの間に配置された状態で放電を行う第1の動作モードと、
前記磁気遮蔽部材が前記磁場発生手段と前記成膜エリアとの間に配置された状態で放電を行う第2の動作モードと、
を切り替え可能に有することを特徴とする成膜装置。 - 前記磁気遮蔽部材を駆動する遮蔽部材駆動手段を有し、
前記遮蔽部材駆動手段によって前記磁気遮蔽部材を移動させることで、前記第1の動作モードと、前記第2の動作モードと、を切り替えることを特徴とする請求項14の記載の成膜装置。 - 成膜対象物をチャンバ内に配置し、前記成膜対象物と対向して配置された円筒形のターゲットから飛翔するスパッタ粒子を堆積させて成膜するスパッタ成膜工程を含む電子デバイスの製造方法であって、
前記ターゲットの内部に配置された磁場発生手段によって、前記磁場発生手段から前記成膜対象物に向かう第1の方向と、前記成膜対象物から離れる第2の方向と、の両方に磁場を発生させ、
前記第1の方向に発生した磁場を遮蔽した状態で、前記ターゲットを回転させつつ放電するプリスパッタ工程と、
前記第2の方向に発生した磁場を遮蔽した状態で、前記ターゲットを回転させつつ放電する本スパッタ工程と、
を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。 - 前記プリスパッタ工程は、前記ターゲットの外表面を清浄にする工程であることを特徴とする請求項16に記載の電子デバイスの製造方法。
- 前記本スパッタ工程は、表面が清浄になった前記ターゲットをスパッタして、前記成膜対象物に前記スパッタ粒子を堆積させる工程であることを特徴とする請求項17に記載の電子デバイスの製造方法。
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