JP2020193352A - Sputtering film deposition apparatus and sputtering film deposition method - Google Patents

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Abstract

To provide a technique capable of depositing a film having a thickness distribution stable from the consumption start of a target composed of a magnetic material to the final stage by constantly keeping magnetic field intensity on the surface of the target in a film deposition apparatus of performing magnetron sputtering using the target.SOLUTION: A sputtering film deposition apparatus 1 comprises: a target 7 composed of a magnetic material and held on a backing plate 8 in a film deposition chamber 2; a magnet device 10 for magnetron discharge provided on the rear surface side of the backing plate 8 with respect to a substrate 6; a magnetic field measurement probe 15 for measuring a magnetic field intensity on the surface of the target 7 by the magnet device 10; a moving mechanism 13 for changing a relative distance between the target 7 and the magnet device 10; and a control part for controlling the operation of the moving mechanism 13 so as to change the magnetic field intensity on the surface of the target 7 by the magnet device 10 on the basis of the results of the measurement by the magnetic field measurement probe 15 to keep the magnetic field intensity constant.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、磁性材料からなるターゲットを用い、マグネトロンスパッタリングによって成膜を行うスパッタリングの技術に関する。 The present invention relates to a sputtering technique for forming a film by magnetron sputtering using a target made of a magnetic material.

磁性材料からなるターゲットを用い、マグネトロンスパッタリングによって成膜を行う成膜装置においては、非磁性材料からなるターゲットを用いたマグネトロンスパッタリング法に比べ、従来から次のような課題がある。 A film forming apparatus that uses a target made of a magnetic material to form a film by magnetron sputtering has the following problems as compared with the magnetron sputtering method using a target made of a non-magnetic material.

すなわち、この種のスパッタ成膜装置では、ニッケル(Ni)やコバルト(Co)等の磁性材料からなるターゲットは、スパッタリングの繰り返しによって消費され、その厚さが薄くなることで磁性体による磁場の遮蔽効果が弱まり、ターゲット表面における磁場が大きく変化する。 That is, in this type of sputtering film forming apparatus, a target made of a magnetic material such as nickel (Ni) or cobalt (Co) is consumed by repeated sputtering, and the thickness thereof is reduced to shield the magnetic field with a magnetic material. The effect is weakened and the magnetic field on the target surface changes significantly.

そして、ターゲット表面の磁場強度が変化すると、プラズマの放電条件が変化するため、ターゲットの消費が進むに伴ってスパッタ膜の膜厚分布が変化してしまうという問題がある。 Then, when the magnetic field strength on the surface of the target changes, the discharge conditions of the plasma change, so that there is a problem that the film thickness distribution of the sputtered film changes as the consumption of the target progresses.

特表2006−508242号公報Special Table 2006-508242

本発明は、このような従来の技術の課題を考慮してなされたもので、その目的とするところは、磁性材料からなるターゲットを用いてマグネトロンスパッタリングを行う成膜装置において、ターゲット表面の磁場強度を一定に保つことによってターゲットの消費初期から最終段まで安定した膜厚分布の成膜を行うことができる技術を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such problems of the prior art, and an object of the present invention is the magnetic field strength of the target surface in a film forming apparatus that performs magnetron sputtering using a target made of a magnetic material. It is an object of the present invention to provide a technique capable of forming a film having a stable film thickness distribution from the initial stage to the final stage of consumption of the target by keeping the amount constant.

上記課題を解決するためになされた本発明は、マグネトロンスパッタリングによって基板上に成膜を行うスパッタ成膜装置であって、成膜室と、前記成膜室内においてバッキングプレートに保持された磁性材料からなるターゲットと、前記ターゲットに対して所定の電力を供給するスパッタ電源と、前記バッキングプレートの前記基板に対して背面側に設けられたマグネトロン放電用の磁石装置と、前記磁石装置による前記ターゲット表面の磁場強度を測定する磁場測定子と、前記ターゲットと前記磁石装置との間の相対距離を変化させる移動機構と、前記磁場測定子における測定結果に基づいて前記磁石装置による前記ターゲット表面の磁場強度を変化させるように前記移動機構の動作を制御する制御部とを有するスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記磁場測定子が、前記成膜室内において前記基板を昇降させる昇降ピンに設けられているスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記磁場測定子が、前記成膜室内へ前記基板を搬入し、かつ、前記成膜室から前記基板を搬出するための基板搬送機構に設けられているスパッタ成膜装置である。
本発明は、前記磁場測定子が、前記基板へのスパッタ粒子の飛翔を制御するシャッターに設けられているスパッタ成膜装置である。
本発明は、上記記載のスパッタ成膜装置を用い、前記磁場測定子における測定結果に基づき前記移動機構の動作を制御して前記ターゲットと前記磁石装置との間の相対距離を変化させ、前記磁石装置による前記ターゲット表面の磁場強度が一定となるようにするスパッタ成膜方法である。
The present invention made to solve the above problems is a sputter film forming apparatus for forming a film on a substrate by magnetron sputtering, from a film forming chamber and a magnetic material held on a backing plate in the film forming chamber. A target, a sputter power source for supplying a predetermined power to the target, a magnet device for magnetron discharge provided on the back side of the backing plate with respect to the substrate, and a magnet device on the surface of the target. The magnetic field strength of the target surface by the magnet device is determined based on the magnetic field gauger for measuring the magnetic field strength, the moving mechanism for changing the relative distance between the target and the magnet device, and the measurement result of the magnetron device. It is a sputter film forming apparatus having a control unit which controls the operation of the moving mechanism so as to change it.
The present invention is a sputtering film forming apparatus in which the magnetic field stylus is provided on an elevating pin for raising and lowering the substrate in the film forming chamber.
The present invention is a sputter film forming apparatus provided in a substrate transport mechanism for the magnetic field stylus to carry the substrate into the film forming chamber and to carry out the substrate from the film forming chamber.
The present invention is a sputter film forming apparatus in which the magnetic field stylus is provided on a shutter that controls the flight of sputter particles onto the substrate.
In the present invention, using the sputter film forming apparatus described above, the operation of the moving mechanism is controlled based on the measurement result in the magnetic field transducer to change the relative distance between the target and the magnet device, and the magnet is used. This is a sputter film forming method for making the magnetic field strength of the target surface constant by the apparatus.

本発明にあっては、磁石装置によるターゲットの磁場強度を測定する磁場測定子を設け、磁場測定子における測定結果に基づいて磁性材料からなるターゲットと磁石装置との間の相対距離を変化させるように移動機構の動作を制御し、磁石装置によるターゲット表面の磁場強度を変化させるようにしたことから、ターゲットの消費に伴う磁場強度の変化を補正して例えば一定にすることによって、スパッタの際のプラズマの放電条件の変動を抑えることができる。 In the present invention, a magnetic field gauger for measuring the magnetic field strength of the target by the magnet device is provided, and the relative distance between the target made of a magnetic material and the magnet device is changed based on the measurement result of the magnetic field probe. By controlling the operation of the moving mechanism and changing the magnetic field strength of the target surface by the magnet device, the change in the magnetic field strength due to the consumption of the target is corrected and made constant, for example, during sputtering. Fluctuations in plasma discharge conditions can be suppressed.

その結果、本発明によれば、ターゲットの消費初期から最終段まで安定した膜厚分布の成膜を行うことができる。 As a result, according to the present invention, it is possible to form a film with a stable film thickness distribution from the initial stage of consumption of the target to the final stage.

本発明に係るスパッタ成膜装置の実施の形態の内部を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing the inside of the embodiment of the sputtering film forming apparatus according to the present invention. 本発明の他の実施の形態の内部を示す概略構成図Schematic block diagram showing the inside of another embodiment of the present invention. 本発明の他の実施の形態の内部を示す概略構成図Schematic block diagram showing the inside of another embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明に係るスパッタ成膜装置の実施の形態の内部を示す概略構成図であり、デポダウンで成膜を行うものである。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the inside of an embodiment of the sputter film forming apparatus according to the present invention, in which film formation is performed by depot down.

本実施の形態のスパッタ成膜装置1は、マグネトロンスパッタリング方式のもので、接地電位にされた成膜室2を有している。 The sputtering film forming apparatus 1 of the present embodiment is of a magnetron sputtering method, and has a film forming chamber 2 set to a ground potential.

成膜室2は、その内部の真空排気を行う真空排気装置3に接続されるとともに、成膜室2内にアルゴン(Ar)ガス等のスパッタガスを導入可能なスパッタガス源4に接続されている。 The film forming chamber 2 is connected to a vacuum exhaust device 3 that performs vacuum exhaust inside the film forming chamber 2, and is also connected to a sputter gas source 4 capable of introducing a sputter gas such as argon (Ar) gas into the film forming chamber 2. There is.

成膜室2内には、ステージ5上に基板6が載置され、この基板6と対向するように、例えばニッケル(Ni)やコバルト(Co)等の磁性材料からなるターゲット7が、バッキングプレート8に取り付けられている。 In the film forming chamber 2, the substrate 6 is placed on the stage 5, and the target 7 made of a magnetic material such as nickel (Ni) or cobalt (Co) is placed on the backing plate so as to face the substrate 6. It is attached to 8.

バッキングプレート8はスパッタ電源9に電気的に接続され、バッキングプレート8を介してターゲット7に所定の電力(電圧)を供給するように構成されている。 The backing plate 8 is electrically connected to the sputtering power source 9 and is configured to supply a predetermined electric power (voltage) to the target 7 via the backing plate 8.

ターゲット7に供給する電力の種類は特に限定されるものではなく、直流、交流(高周波、パルス状のものも含む)のいずれであってもよい。 The type of electric power supplied to the target 7 is not particularly limited, and may be any of direct current and alternating current (including high frequency and pulsed ones).

成膜室2内においてバッキングプレート8のターゲット7に対して反対側(背面側)には、複数の磁石装置10が設けられている。 A plurality of magnet devices 10 are provided on the opposite side (back side) of the backing plate 8 to the target 7 in the film forming chamber 2.

本実施の形態の磁石装置10は、ターゲット7のスパッタ面側に磁場を発生させるよう支持板11の下面にそれぞれ取り付けられている。 The magnet device 10 of the present embodiment is attached to the lower surface of the support plate 11 so as to generate a magnetic field on the sputter surface side of the target 7.

各磁石装置10は、ヨーク上にそれぞれ設置された、中心磁石と、中心磁石の周囲に連続的な環形状で設けられた外周磁石とを有している。 Each magnet device 10 has a central magnet installed on the yoke and an outer peripheral magnet provided around the central magnet in a continuous ring shape.

なお、外周磁石は、必ずしも一つの継ぎ目のない環形状であることを意味しない。すなわち、中心磁石の周囲を取り囲む形状であれば、複数の部品から構成されていてもよい。 The outer peripheral magnet does not necessarily mean that it has a seamless ring shape. That is, it may be composed of a plurality of parts as long as it has a shape that surrounds the periphery of the central magnet.

磁石装置10が取り付けられた支持板11は移動機構13に連結され、この移動機構13を動作させて支持板11を上下方向に移動させることにより、各磁石装置10とターゲット7との間の相対距離(例えば各磁石装置10と掘れる前のターゲット7表面との距離)を変化させるように構成されている。 The support plate 11 to which the magnet device 10 is attached is connected to the moving mechanism 13, and by operating the moving mechanism 13 to move the support plate 11 in the vertical direction, the relative between each magnet device 10 and the target 7. It is configured to change the distance (for example, the distance between each magnet device 10 and the surface of the target 7 before digging).

本実施の形態では、磁石装置10による成膜室2内の磁場を測定する磁場測定子15を有し、磁場測定子15において得られた結果に基づいてターゲット7と磁石装置10との間の相対距離を変化させる。 In the present embodiment, the magnetic field transducer 15 for measuring the magnetic field in the film forming chamber 2 by the magnet device 10 is provided, and the target 7 and the magnet device 10 are located based on the result obtained by the magnetic field transducer 15. Change the relative distance.

この場合、磁場測定子15は、基板6を昇降させる複数の昇降ピン16のそれぞれに設けられている。各昇降ピン16は、ステージ5内においてフレーム18に鉛直方向に向けて固定され、昇降機構17によって上方及び下方に移動するように構成されている。 In this case, the magnetic field stylus 15 is provided on each of the plurality of elevating pins 16 for elevating and lowering the substrate 6. Each elevating pin 16 is fixed to the frame 18 in the vertical direction in the stage 5, and is configured to move upward and downward by the elevating mechanism 17.

磁場測定子15は、磁石装置10によって形成される磁場の強度を検出して電気信号に変換するもので、例えばホール素子等の磁気センサを用いることができる。 The magnetic field transducer 15 detects the strength of the magnetic field formed by the magnet device 10 and converts it into an electric signal, and a magnetic sensor such as a Hall element can be used.

そして、各磁場測定子15は、配線19を介して制御部14に電気的に接続され、制御部14は、磁場測定子15からの信号に基づいて移動機構13に命令を送出し、移動機構13は、制御部14からの命令に基づいて支持板11(磁石装置10)を上下方向に移動させるように構成されている。 Then, each magnetic field stylus 15 is electrically connected to the control unit 14 via the wiring 19, and the control unit 14 sends a command to the moving mechanism 13 based on the signal from the magnetic field stylus 15, and the moving mechanism 13 is configured to move the support plate 11 (magnet device 10) in the vertical direction based on a command from the control unit 14.

なお、上述した配線19、制御部14を設ける機構部分は、必要に応じてベローズ等を用いて成膜室2内の真空雰囲気が維持されるように構成することが好ましい。 The mechanical portion provided with the wiring 19 and the control unit 14 described above is preferably configured to maintain the vacuum atmosphere in the film forming chamber 2 by using bellows or the like as necessary.

本実施の形態では、次のように移動機構13の動作を制御する。 In the present embodiment, the operation of the moving mechanism 13 is controlled as follows.

まず、磁場測定子15によって磁石装置10による成膜室2内の磁場を所定のタイミングで測定する。 First, the magnetic field stylus 15 measures the magnetic field in the film forming chamber 2 by the magnet device 10 at a predetermined timing.

この場合、磁石装置10による成膜室2内の磁場強度を磁場測定子15によって測定するタイミングは、例えばスパッタプロセスを開始する直前など任意に設定することができる。 In this case, the timing at which the magnetic field strength in the film forming chamber 2 by the magnet device 10 is measured by the magnetic field transducer 15 can be arbitrarily set, for example, immediately before the start of the sputtering process.

そして、例えば各磁場測定子15における測定結果が予め定めた基準値(範囲)と異なった場合に、制御部14からの命令によって移動機構13を動作させることにより、各磁石装置10を上昇又は下降させてターゲット7との間の距離を変化させ、磁場測定子15によって磁石装置10による磁場(特にターゲット7に対して垂直方向の磁場)を測定する。 Then, for example, when the measurement result of each magnetic field transducer 15 is different from the predetermined reference value (range), each magnet device 10 is raised or lowered by operating the moving mechanism 13 by a command from the control unit 14. The distance from the target 7 is changed, and the magnetic field measured by the magnet device 10 (particularly the magnetic field in the direction perpendicular to the target 7) is measured by the magnetic field transducer 15.

この場合、例えば磁場測定子15を連続的にオンにし、磁場測定子15にて得られた磁場強度が例えば前回のスパッタプロセスと同等となるまで各磁石装置10の上昇又は下降を継続する。 In this case, for example, the magnetic field stylus 15 is continuously turned on, and each magnet device 10 is continuously raised or lowered until the magnetic field strength obtained by the magnetic field stylus 15 becomes equivalent to, for example, the previous sputtering process.

そして、磁場測定子15にて得られた磁場強度が前回のスパッタプロセスと同等の値となった時点で移動機構13の動作を停止し、基板6を成膜室2内に搬入して、スパッタプロセスを開始する。 Then, when the magnetic field strength obtained by the magnetic field transducer 15 reaches a value equivalent to that of the previous sputtering process, the operation of the moving mechanism 13 is stopped, the substrate 6 is carried into the film forming chamber 2, and sputtering is performed. Start the process.

以上述べた本実施の形態にあっては、磁石装置10によるターゲット7表面の磁場強度を測定する磁場測定子15を設け、磁場測定子15における測定結果に基づいて磁性材料からなるターゲット7と磁石装置10との間の相対距離を変化させるように移動機構13の動作を制御し、磁石装置10によるターゲット7表面の磁場強度を変化させるようにしたことから、ターゲット7の消費に伴う磁場強度の変化を補正して例えば一定にすることによって、スパッタの際のプラズマの放電条件の変動を抑えることができる。 In the present embodiment described above, a magnetic field transducer 15 for measuring the magnetic field strength on the surface of the target 7 by the magnet device 10 is provided, and the target 7 made of a magnetic material and a magnet are provided based on the measurement results of the magnetic field transducer 15. Since the operation of the moving mechanism 13 was controlled so as to change the relative distance to the device 10 and the magnetic field strength on the surface of the target 7 by the magnet device 10 was changed, the magnetic field strength associated with the consumption of the target 7 was changed. By correcting the change and making it constant, for example, it is possible to suppress fluctuations in the discharge conditions of the plasma during sputtering.

その結果、本実施の形態によれば、ターゲット7の消費初期から最終段まで安定した膜厚分布の成膜を行うことができる。 As a result, according to the present embodiment, it is possible to form a film having a stable film thickness distribution from the initial stage of consumption to the final stage of the target 7.

また、本実施の形態によれば、上方及び下方に移動する昇降ピン16に磁場測定子15が設けられていることから、新たな機構を設けることなくターゲット7表面に対して直交する方向の磁場強度の変化を測定することができる。 Further, according to the present embodiment, since the magnetic field stylus 15 is provided on the elevating pin 16 that moves upward and downward, the magnetic field in the direction orthogonal to the surface of the target 7 is provided without providing a new mechanism. Changes in strength can be measured.

図2は、本発明の他の実施の形態の内部を示す概略構成図である。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the inside of another embodiment of the present invention.

以下、上記実施の形態と対応する部分には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。 Hereinafter, the parts corresponding to the above-described embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図2に示すように、本実施の形態のスパッタ成膜装置1Aは、磁場測定子15が、成膜室2内へ基板6を搬入し、かつ、成膜室2から基板6を搬出するための基板搬送用アーム(基板搬送機構)20に設けられている。 As shown in FIG. 2, in the sputter film forming apparatus 1A of the present embodiment, the magnetic field stylus 15 carries the substrate 6 into the film forming chamber 2 and carries out the substrate 6 from the film forming chamber 2. It is provided on the substrate transfer arm (board transfer mechanism) 20 of the above.

この基板搬送用アーム20は、例えばゲートバルブ21を介して成膜室2に接続された搬送室2A内に設けられた搬送ロボット(図示せず)によって駆動され、上下方向並びに水平方向に移動できるように構成されている。 The substrate transfer arm 20 is driven by a transfer robot (not shown) provided in the transfer chamber 2A connected to the film forming chamber 2 via, for example, a gate valve 21, and can move in the vertical direction and the horizontal direction. It is configured as follows.

本実施の形態では、1個又は複数個の磁場測定子15を基板搬送用アーム20に設けることができる。基板搬送用アーム20の磁場測定子15を設ける位置は特に限定されず、より正確に磁石装置10の磁場強度を測定できる位置に設ければよい。 In the present embodiment, one or a plurality of magnetic field transducers 15 can be provided on the substrate transfer arm 20. The position where the magnetic field stylus 15 of the substrate transport arm 20 is provided is not particularly limited, and may be provided at a position where the magnetic field strength of the magnet device 10 can be measured more accurately.

そして、磁場測定子15は、上記実施の形態と同様に、配線19を介して制御部14に電気的に接続されている。 Then, the magnetic field transducer 15 is electrically connected to the control unit 14 via the wiring 19 as in the above embodiment.

本実施の形態では、成膜室2内において基板搬送用アーム20を上下方向並びに水平方向に移動させ、所定の位置で磁場測定子15をオンにして磁石装置10による磁場強度を測定することができるように構成されている。 In the present embodiment, the substrate transfer arm 20 is moved in the vertical direction and the horizontal direction in the film forming chamber 2, the magnetic field transducer 15 is turned on at a predetermined position, and the magnetic field strength by the magnet device 10 is measured. It is configured so that it can be done.

この場合、基板搬送用アーム20によって基板6を保持したまま磁場強度の測定を行うこともできる。 In this case, the magnetic field strength can be measured while the substrate 6 is held by the substrate transport arm 20.

磁石装置10による成膜室2内の磁場強度を磁場測定子15によって測定するタイミングは、例えばスパッタプロセスを開始する直前など上記実施の形態と同様に任意に設定することができる。 The timing at which the magnetic field strength in the film forming chamber 2 by the magnet device 10 is measured by the magnetic field transducer 15 can be arbitrarily set as in the above embodiment, for example, immediately before starting the sputtering process.

このような構成を有する本実施の形態は、ステージ5とターゲット7との上下関係を逆にしても不都合が生じないので、デポダウン又はデポアップのいずれの方式のスパッタ成膜装置に適用することができる。 Since the present embodiment having such a configuration does not cause any inconvenience even if the vertical relationship between the stage 5 and the target 7 is reversed, it can be applied to a sputter film forming apparatus of either a depot down or a depot up type. ..

そして、本実施の形態によれば、上下方向並びに水平方向に移動可能な基板搬送用アーム20に磁場測定子15が設けられていることから、ターゲット7表面の磁場強度の変化を広範囲にわたって正確に測定することができ、また1個の磁場測定子15によってターゲット7表面の各部分の磁場強度の変化を測定することも可能になる。 Further, according to the present embodiment, since the magnetic field analyzer 15 is provided on the substrate transport arm 20 that can move in the vertical direction and the horizontal direction, the change in the magnetic field strength on the surface of the target 7 can be accurately changed over a wide range. It can be measured, and it is also possible to measure the change in the magnetic field strength of each part of the surface of the target 7 by one magnetic field transducer 15.

図3は、本発明の他の実施の形態の内部を示す概略構成図である。 FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the inside of another embodiment of the present invention.

以下、上記実施の形態と対応する部分には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。 Hereinafter, the parts corresponding to the above-described embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図3に示すように、本実施の形態のスパッタ成膜装置1Bは、磁場測定子15が、ターゲット7と基板6との間に配置された、基板6へのスパッタ粒子の飛翔を制御するシャッター22に設けられている。 As shown in FIG. 3, in the sputter film forming apparatus 1B of the present embodiment, the magnetic field stylus 15 is arranged between the target 7 and the substrate 6, and a shutter that controls the flight of sputter particles to the substrate 6 is controlled. It is provided in 22.

このシャッター22としては、例えばターゲット7表面に対して直交する方向に延びる軸23を中心としてターゲット7表面と平行な面内を回転可能な平板状の部材であって、ターゲット7表面を全面的に覆うことができるものを好適に用いることができる。 The shutter 22 is, for example, a flat plate-shaped member that can rotate in a plane parallel to the surface of the target 7 about a shaft 23 extending in a direction orthogonal to the surface of the target 7, and covers the entire surface of the target 7. Those that can be covered can be preferably used.

そして、シャッター22には、複数の磁場測定子15を設けることができる。 The shutter 22 may be provided with a plurality of magnetic field transducers 15.

シャッター22に複数の磁場測定子15を設けることによってターゲット7表面の各部分の磁場強度を測定することができる。 By providing the shutter 22 with a plurality of magnetic field transducers 15, the magnetic field strength of each portion of the surface of the target 7 can be measured.

なお、本発明の場合、磁場測定子15をシャッター22に設ける位置は特に限定されることはないが、ターゲット7の材料の磁場測定子15に対する付着を防止する観点からは、例えばシャッター22のターゲット7と対向しない側の面に設けることが好ましい。 In the case of the present invention, the position where the magnetic field stylus 15 is provided on the shutter 22 is not particularly limited, but from the viewpoint of preventing the material of the target 7 from adhering to the magnetic field stylus 15, for example, the target of the shutter 22. It is preferable to provide it on the surface on the side that does not face 7.

そして、磁場測定子15は、上記実施の形態と同様に、配線19を介して制御部14に電気的に接続されている。 Then, the magnetic field transducer 15 is electrically connected to the control unit 14 via the wiring 19 as in the above embodiment.

本実施の形態において磁石装置10による成膜室2内の磁場強度を磁場測定子15によって測定するタイミングは、上記実施の形態と同様に例えばスパッタプロセスを開始する直前など任意に設定することができる。 In the present embodiment, the timing at which the magnetic field strength in the film forming chamber 2 by the magnet device 10 is measured by the magnetic field transducer 15 can be arbitrarily set, for example, immediately before the start of the sputtering process, as in the above embodiment. ..

このような構成を有する本実施の形態は、ステージ5とターゲット7との上下関係を逆にしても不都合が生じないので、デポダウン又はデポアップのいずれの方式のスパッタ成膜装置に適用することができる。 Since the present embodiment having such a configuration does not cause any inconvenience even if the vertical relationship between the stage 5 and the target 7 is reversed, it can be applied to a sputter film forming apparatus of either a depot down or a depot up type. ..

また、本実施の形態によれば、ターゲット7表面と平行な面内を回転可能なシャッター22に磁場測定子15が設けられていることから、新たな機構を設けることなくターゲット7表面に対して平行な方向の磁場強度の変化を測定することができる。 Further, according to the present embodiment, since the magnetic field analyzer 15 is provided on the shutter 22 that can rotate in a plane parallel to the surface of the target 7, the surface of the target 7 is not provided with a new mechanism. Changes in magnetic field strength in parallel directions can be measured.

なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.

例えば、上記実施の形態においては、磁場測定子15を、昇降ピン16、基板搬送用アーム20又はシャッター22に設ける場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、成膜室2内に単独の機構として設けることもできる。 For example, in the above embodiment, the case where the magnetic field transducer 15 is provided on the elevating pin 16, the substrate transport arm 20, or the shutter 22 has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and the inside of the film forming chamber 2 is not limited to this. It can also be provided as a stand-alone mechanism.

ただし、上記実施の形態のように昇降ピン16、基板搬送用アーム20又はシャッター22に磁場測定子15を設けるようにすれば、新たな機構を設けることなく既存の構成を流用することができるので、構成の簡素化及びコストダウンを図ることができる。 However, if the magnetic field stylus 15 is provided on the elevating pin 16, the substrate transport arm 20, or the shutter 22 as in the above embodiment, the existing configuration can be diverted without providing a new mechanism. , The configuration can be simplified and the cost can be reduced.

さらに、上記実施の形態では、配線19によって磁場測定子15を制御部14に電気的に接続するようにしたが、無線によって磁場測定子15を制御部14に電気的に接続することもできる。 Further, in the above embodiment, the magnetic field stylus 15 is electrically connected to the control unit 14 by the wiring 19, but the magnetic field stylus 15 can be electrically connected to the control unit 14 by radio.

また、図1〜3に示す実施の形態の構成は一例であり、本発明の範囲内であれば、種々の変更をすることができるものである。 Further, the configuration of the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is an example, and various modifications can be made within the scope of the present invention.

この変更例の一つとして、昇降ピン16の上昇位置を複数設けることが考えられる。 As one of the modified examples, it is conceivable to provide a plurality of raising positions of the elevating pin 16.

例えば、上昇位置の一つを通常位置とし、もう一つを測定位置とする構成である。 For example, one of the ascending positions is a normal position and the other is a measuring position.

ここで通常位置とは、昇降ピン16の本来の機能である基板6の搬入および搬出を行う位置を指し、測定位置とは、磁場強度を測定する位置で通常位置からターゲット7表面までの範囲であって、通常位置より上方に設けられた位置を指すものとする。 Here, the normal position refers to the position where the substrate 6 is carried in and out, which is the original function of the elevating pin 16, and the measurement position is the position where the magnetic field strength is measured and is in the range from the normal position to the surface of the target 7. Therefore, it shall indicate a position provided above the normal position.

この変更例によれば、磁場測定子15をターゲット7表面へ更に近づけることが可能となり、その結果、磁場測定子15によって測定された磁場強度の信号値が大きくなるので、S/N比を改善させることができる。 According to this modified example, the magnetic field stylus 15 can be brought closer to the surface of the target 7, and as a result, the signal value of the magnetic field strength measured by the magnetic field stylus 15 becomes large, so that the S / N ratio is improved. Can be made to.

例えば測定位置を、ターゲット7表面に昇降ピン16を接触又は接触する近傍の位置に設定すれば、測定した磁場強度の信号値を最大とすることができる。 For example, if the measurement position is set to a position where the elevating pin 16 contacts the surface of the target 7 or is in the vicinity of the contact, the signal value of the measured magnetic field strength can be maximized.

このように昇降ピン16の上昇位置を2つ設ける構成は、磁場測定子15を基板搬送用アーム20又はシャッター22に設ける実施の形態であっても、双方の駆動導入部に公知の昇降機構あるいはチルト機構を付加することで実現でき、各機構に付随する検出手段の位置検出方法に応じて測定位置を任意の位置に設定することができる。 In the configuration in which the elevating pins 16 are provided with two elevating positions in this way, even in the embodiment in which the magnetic field stylus 15 is provided on the substrate transport arm 20 or the shutter 22, an elevating mechanism known to both drive introduction portions or This can be realized by adding a tilt mechanism, and the measurement position can be set to an arbitrary position according to the position detection method of the detection means attached to each mechanism.

そして、上記いずれの構成においても、S/N比を改善させることができる。 Then, in any of the above configurations, the S / N ratio can be improved.

また上述した変更例においては、通常位置よりターゲット7表面に近い測定位置において磁場測定子15による磁場強度を測定することとしたが、これに加え、通常位置においても磁場測定子15によって磁場強度を測定することもできる。 Further, in the above-described modified example, the magnetic field strength is measured by the magnetic field stylus 15 at a measurement position closer to the surface of the target 7 than the normal position. In addition, the magnetic field strength is measured by the magnetic field stylus 15 also at the normal position. It can also be measured.

このように二つ以上の複数位置にて磁場強度を測定することは、測定位置における平面に加えて通常位置における平面、つまり二つ以上の複数平面における磁場強度の信号値を制御部14にて取得できることを意味する。 In measuring the magnetic field strength at two or more multiple positions in this way, the control unit 14 determines the signal value of the magnetic field strength at the plane at the normal position, that is, at two or more multiple planes, in addition to the plane at the measurement position. It means that you can get it.

これら複数平面における各点の磁場強度の信号値を、制御部14内部の演算器内で用意された二次元あるいは三次元空間内にプロットし、予め準備された磁気回路モデルに対してプロットされた磁場強度の信号値を適用すれば、ターゲット7表面における磁場強度についての推定値を得ることも可能になる。 The signal values of the magnetic field strengths at each of these multiple planes were plotted in a two-dimensional or three-dimensional space prepared in the arithmetic unit inside the control unit 14, and plotted against a magnetic circuit model prepared in advance. By applying the signal value of the magnetic field strength, it is also possible to obtain an estimated value of the magnetic field strength on the surface of the target 7.

この推定値を求める方法は公知の数値演算手法を用いればよく、最も単純な例としては2点の磁場強度の信号値を取得し、その距離の2乗に反比例することを利用する方法(二次近似手法)など、測定点数や求める精度に応じた公知の演算手法を用いれば良い。 As a method for obtaining this estimated value, a known numerical calculation method may be used, and the simplest example is a method in which the signal values of the magnetic field strengths at two points are obtained and inversely proportional to the square of the distance (2). A known calculation method according to the number of measurement points and the required accuracy, such as the next approximation method), may be used.

1……スパッタ成膜装置
2……成膜室
5……ステージ
6……基板
7……ターゲット
8……バッキングプレート
9……スパッタ電源
10…磁石装置
15…磁場測定子
16…昇降ピン
17…昇降機構
20…基板搬送用アーム(基板搬送機構)
22…シャッター
1 ... Sputter film forming apparatus 2 ... Film forming chamber 5 ... Stage 6 ... Substrate 7 ... Target 8 ... Backing plate 9 ... Sputter power supply 10 ... Magnet device 15 ... Magnetic field stylus 16 ... Elevating pin 17 ... Elevating mechanism 20 ... Board transfer arm (board transfer mechanism)
22 ... Shutter

Claims (5)

マグネトロンスパッタリングによって基板上に成膜を行うスパッタ成膜装置であって、
成膜室と、
前記成膜室内においてバッキングプレートに保持された磁性材料からなるターゲットと、
前記ターゲットに対して所定の電力を供給するスパッタ電源と、
前記バッキングプレートの前記基板に対して背面側に設けられたマグネトロン放電用の磁石装置と、
前記磁石装置による前記ターゲット表面の磁場強度を測定する磁場測定子と、
前記ターゲットと前記磁石装置との間の相対距離を変化させる移動機構と、
前記磁場測定子における測定結果に基づいて前記磁石装置による前記ターゲット表面の磁場強度を変化させるように前記移動機構の動作を制御する制御部とを有するスパッタ成膜装置。
A sputter film forming apparatus that forms a film on a substrate by magnetron sputtering.
The film formation room and
A target made of a magnetic material held on a backing plate in the film forming chamber,
A sputtering power supply that supplies a predetermined power to the target, and
A magnet device for magnetron discharge provided on the back side of the backing plate with respect to the substrate,
A magnetic field transducer that measures the magnetic field strength of the target surface by the magnet device,
A moving mechanism that changes the relative distance between the target and the magnet device,
A sputter film forming apparatus having a control unit that controls the operation of the moving mechanism so as to change the magnetic field strength of the target surface by the magnet device based on the measurement result of the magnetic field transducer.
前記磁場測定子が、前記成膜室内において前記基板を昇降させる昇降ピンに設けられている請求項1記載のスパッタ成膜装置。 The sputtering film forming apparatus according to claim 1, wherein the magnetic field stylus is provided on an elevating pin for raising and lowering the substrate in the film forming chamber. 前記磁場測定子が、前記成膜室内へ前記基板を搬入し、かつ、前記成膜室から前記基板を搬出するための基板搬送機構に設けられている請求項1又は2のいずれか1項記載のスパッタ成膜装置。 The invention according to any one of claims 1 or 2, wherein the magnetic field stylus is provided in a substrate transport mechanism for carrying the substrate into the film forming chamber and carrying out the substrate from the film forming chamber. Spatter film forming equipment. 前記磁場測定子が、前記基板へのスパッタ粒子の飛翔を制御するシャッターに設けられている請求項1乃至3のいずれか1項記載のスパッタ成膜装置。 The sputter film forming apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic field transducer is provided on a shutter that controls the flight of sputter particles onto the substrate. 請求項1乃至4のいずれか1項記載のスパッタ成膜装置を用い、
前記磁場測定子における測定結果に基づき前記移動機構の動作を制御して前記ターゲットと前記磁石装置との間の相対距離を変化させ、前記磁石装置による前記ターゲット表面の磁場強度が一定となるようにするスパッタ成膜方法。
Using the sputtering film forming apparatus according to any one of claims 1 to 4,
Based on the measurement result of the magnetic field transducer, the operation of the moving mechanism is controlled to change the relative distance between the target and the magnet device so that the magnetic field strength of the target surface by the magnet device becomes constant. Spatter film formation method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113755808A (en) * 2021-09-28 2021-12-07 北海惠科半导体科技有限公司 Magnetron sputtering apparatus and control method thereof
CN114126178A (en) * 2021-11-19 2022-03-01 北京航空航天大学 ExB probe with variable magnetic field

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0234780A (en) * 1988-07-25 1990-02-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Magnetic circuit for magnetron sputtering
JPH02107763A (en) * 1988-10-14 1990-04-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Thin film formation
JP2002093890A (en) * 2000-09-19 2002-03-29 Olympus Optical Co Ltd Lift pin and stage device
JP2005268556A (en) * 2004-03-19 2005-09-29 Yaskawa Electric Corp Wafer existence detection apparatus and transfer robot apparatus using same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0234780A (en) * 1988-07-25 1990-02-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Magnetic circuit for magnetron sputtering
JPH02107763A (en) * 1988-10-14 1990-04-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Thin film formation
JP2002093890A (en) * 2000-09-19 2002-03-29 Olympus Optical Co Ltd Lift pin and stage device
JP2005268556A (en) * 2004-03-19 2005-09-29 Yaskawa Electric Corp Wafer existence detection apparatus and transfer robot apparatus using same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113755808A (en) * 2021-09-28 2021-12-07 北海惠科半导体科技有限公司 Magnetron sputtering apparatus and control method thereof
CN114126178A (en) * 2021-11-19 2022-03-01 北京航空航天大学 ExB probe with variable magnetic field

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