JP4407001B2

JP4407001B2 - Sputtering equipment

Info

Publication number: JP4407001B2
Application number: JP2000111806A
Authority: JP
Inventors: 誠人戸瀬; 謙船戸; 仁士関
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2020-04-13
Also published as: JP2001295041A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタリング装置に関し、詳しくは、真空中でターゲット材料と基板間に所定の電圧を印加し、Ａｒガスなどの不活性ガスを用いて、基板上に薄膜の成膜を行うスパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
電子機器の高周波化に伴い、それに用いられる電子デバイスについても、高周波化が急速に進んでいる。
そして、高周波化の技術的進展に伴って、各電子デバイスにはこれまで以上に、微細配線形成技術や高耐電力化技術が求められるようになっている。
【０００３】
ところで、これらの電子デバイスにおいては、例えば、共振モードや各周波数帯などの条件によって、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗなどの密度の大きな金属材料からなる電極が用いられるようになっている。
【０００４】
しかし、スパッタリング装置を用いて、これらの金属材料から薄膜電極を形成しようとした場合、形成される膜（薄膜電極）の内部応力が大きいため、これらの薄膜成分が成膜チャンバー内の基板ホルダー、ステージ、シールド板、補正板などの部材及び機器に堆積、付着すると、その膜の内部応力により、これらの部材及び機器が変形し、膜厚分布のばらつきや膜質の低下を引き起こし、得られる製品の特性（デバイス特性）に悪影響を及ぼすという問題点がある。
【０００５】
かかる問題点を解決する方法として、真空容器（成膜チャンバー）の内側に金属製の防着板を配設するとともに、その内側にさらに金属製のメッシュ板を取り付けるようにした真空成膜装置が提案されている（従来技術としては、特開平１１−６０４９号）。
【０００６】
しかしながら、近年のスパッタリング装置の成膜チャンバー内には、プラズマコントローラ、温度センサー、膜厚センサーなどの計器類が収容されており、構造が複雑になっているため、金属製の防着板及びメッシュ板を、十分な防着機能を果たすような態様で、所定の位置に装着することは容易でないのが実情である。
【０００７】
また、真空容器（成膜チャンバー）の内側に金属製の防着板及びメッシュ板を装着するためには、計器類を一旦取り外すことが必要となるため、装着に時間がかかり生産効率の低下を招くという問題点がある。
【０００８】
また、通常の金属メッシュ板は、その伸縮量が小さく、膜応力を緩和する性能が大きくないため、電子デバイスへの薄膜作製用スパッタリング装置の成膜チャンバー内に配設された基板ホルダー、ステージ、シールド板、補正板などに取り付けた場合にも、膜応力の緩和に関して十分な効果を得ることは困難である。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、スパッタリング装置の成膜チャンバー内に配設された基板ホルダー、ステージ、シールド板、ターゲット保持・制御部、補正板などの部材及び機器の表面に堆積、付着した膜の内部応力に起因する、上記部材及び機器の変形を抑制して、形成される薄膜の膜厚分布のばらつきや膜質の低下などの発生を防止することが可能で、高品質で信頼性の高い電子デバイスを得ることが可能なスパッタリング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明（請求項１）のスパッタリング装置は、
スパッタリング装置の成膜チャンバー内に収容されている部材及び機器の少なくとも一部に、
目開きが５０〜１０００メッシュで、伸長度が５．０％以上のメッシュスクリーンを取り付けたこと
を特徴としている。
【００１１】
成膜チャンバー内に収容されている部材及び機器の少なくとも一部に、目開きが５０〜１０００メッシュで、伸長度が５．０％以上のメッシュスクリーンを取り付けることにより、メッシュスクリーンが薄膜成分の付着を抑制する防着材として機能するとともに、応力緩和材として機能し、メッシュスクリーンが取り付けられた部材及び機器（成膜チャンバー内に配設された基板ホルダー、ステージ、シールド板、ターゲット保持・制御部及び補正板など）の変形を抑制して、形成される薄膜の膜厚分布のばらつきや膜質の低下を防止することが可能になる。
【００１２】
なお、本発明において、メッシュスクリーンとは、たて、よこの線材が織り込まれた構造を有するメッシュ材料からなるスクリーン状の部材を意味する概念である。
また、本発明において用いられている、目開きが５０〜１０００メッシュの範囲にあるメッシュスクリーンは、厚膜技術を用いた電子部品の配線印刷形成などに広く用いられており、入手が容易で、しかも比較的低コストである。
【００１３】
また、請求項２のスパッタリング装置は、前記成膜チャンバー内に収容されている主たる部材及び機器が、基板ホルダー、ステージ、シールド板、ターゲット保持・制御部及び補正板からなる群より選ばれる少なくとも一つであることを特徴としている。
【００１４】
成膜チャンバーには、一般に、基板ホルダー、ステージ、シールド板、ターゲット保持・制御部及び補正板などが収容されていることが多いが、少なくともこれらの一部にメッシュスクリーンを取り付けることにより、メッシュスクリーンが取り付けられた部材及び機器の変形を抑制して、形成される薄膜の膜厚分布のばらつきや膜質の低下を防止することが可能になる。
【００１５】
また、請求項３のスパッタリング装置は、前記メッシュスクリーンとして、開口率２０〜７０％、厚み２０〜３００μmの要件を満たすメッシュスクリーンを用いることを特徴としている。
【００１６】
開口率が２０〜７０％、厚みが２０〜３００μmの要件を満たすメッシュスクリーンは、伸縮性に富んでおり、折り曲げ加工も簡単であることから、成膜チャンバー内の複雑な形状に対応して、所望の形状に変形させることが可能で、容易に成膜チャンバー内に配設された所望の部材及び機器へ取り付けることができるとともに、堆積、付着した膜の内部応力を十分に緩和することが可能になり、本発明を実効あらしめることができる。
【００１７】
すなわち、開口率が２０〜７０％のメッシュスクリーンは伸縮性に富むため、応力緩和材として有効に機能し、かつ、厚みが２０〜３００μm程度のメッシュスクリーンは加工性に優れているため、複雑な成膜チャンバー内部に対しても、フレキシブルに加工することが可能で、金属製のクリーンクリップなどにより容易かつ確実に装着することができる。
【００１８】
また、請求項４のスパッタリング装置は、前記メッシュスクリーンを構成する材料が、ステンレス、銅、鉄、及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴としている。
【００１９】
本発明において、メッシュスクリーンを構成する材料に特別の制約はないが、ステンレス、銅、鉄、及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることにより、内部応力を効率よく緩和することが可能で、しかも、成膜チャンバー内に配設された部材及び機器への取り付けが容易なメッシュスクリーンを得ることが可能になり、本発明をさらに実効あらしめることが可能になる。
【００２０】
また、請求項５のスパッタリング装置は、前記スパッタリング装置が、カルーセル式、インライン式、インターバック式、リターンバック式、平行平板式、対向式、プラネタリ式、公転ドーム式からなる群より選ばれるいずれか一つの方式のものであることを特徴としている。
【００２１】
スパッタリング装置には、カルーセル式、インライン式、インターバック式、リターンバック式、平行平板式、対向式、プラネタリ式、公転ドーム式などの種々の方式を採用したスパッタリング装置があるが、本発明はこれらのいずれのスパッタリング装置にも適用することが可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかるスパッタリング装置の成膜チャンバーの構成を模式的に示す図である。なお、図１において、基板搬送系ロボットや制御系電気図などについては、図示を省略している。
【００２３】
図１に示すように、成膜チャンバー１０の内部には、ターゲット１、ターゲット１を保持する保持機構とターゲット１の磁界や温度を制御する機構とを備えたターゲット保持・制御部２、ターゲット保持・制御部２に取り付けられたシールド板３、薄膜を形成すべき対象である基板４、基板４を保持する基板ホルダー５、基板ホルダー５が取り付けられ、基板４を保持しながら回転するステージ６、補正板７などが配設されており、成膜チャンバー１０には、さらに基板搬送系ロボット（図示せず）の搬送口８が設けられている。
【００２４】
そして、この実施形態においては、上述のターゲット保持・制御部２、シールド板３、基板ホルダー５、ステージ６、及び補正板７の主要部に、目開きが５０〜１０００メッシュで、厚みが２０〜３００μmのメッシュスクリーン９が取り付けられている。
【００２５】
なお、成膜チャンバー１０の内部には、上述のように、種々の部材及び機器が収納され、かつ、図１には示されていないプラズマ状態を制御するための計器類なども取り付けられているが、この実施形態で用いられているメッシュスクリーン９は、伸縮性、変形性に富んでおり、折り曲げ加工も簡単であることから、成膜チャンバー１０内の複雑な形状に対応して、所望の形状に変形させることにより、容易に成膜チャンバー１０内の所定の位置に配設することが可能である。
【００２６】
また、メッシュスクリーンの成膜チャンバ内壁への固定、装着作業は、金属製のクリーンクリップなどを用いて容易に行うことが可能である。
【００２７】
次に、上述のように構成されたこの実施形態のスパッタリング装置を用いて、基板４の表面に薄膜（薄膜電極）を形成する方法について説明する。
▲１▼まず、成膜チャンバー１０内の真空圧力及び温度を所定の条件に制御した後、基板４を基板搬送系ロボットにより搬送して、搬送口８から成膜チャンバー１０内に導入し、ステージ６上の所定の位置に載置する。
▲２▼それから、搬送口８を閉じ、ステージ６を所定の回転数で回転させ、圧力と温度を再度確認した後、Ａｒなどの不活性ガスを成膜チャンバー１０内に封入する。
▲３▼そして、圧力が所定の真空度に到達した後、ターゲット１と基板４の間に高周波電圧を印加する。これにより、電界によってイオン化した不活性ガスの陽イオンが、ターゲット１の表面に衝突し、スパッタ原子がターゲット１から飛び出し、基板４の表面に飛来して付着する。
【００２８】
このとき、スパッタ原子はガス分子と衝突して散乱するため、メッシュスクリーン９が配設されていなければ、ターゲット保持・制御部２、シールド板３、基板ホルダー５、ステージ６、及び補正板７などの表面にスパッタ原子が堆積、付着するとともに、付着した膜の内部応力が大きな場合には、ターゲット保持・制御部２、シールド板３、基板ホルダー５、ステージ６、及び補正板７などが変形し、基板４の表面に形成される薄膜の厚み分布や膜質分布を悪化させ、後工程でのデバイス特性に悪影響を及ぼすことになるが、この実施形態においては、ターゲット保持・制御部２、シールド板３、基板ホルダー５、ステージ６、及び補正板７などの表面の主要部を覆うように、メッシュスクリーン９を配設しているので、ターゲット保持・制御部２、シールド板３、基板ホルダー５、ステージ６、及び補正板７などの部材及び機器の表面にスパッタ原子が堆積、付着して変形することを抑制、防止することが可能になり、基板４の表面に形成される薄膜の厚み分布や膜質分布を悪化させることを確実に防止することが可能になる。
【００２９】
したがって、従来のスパッタリング装置を用いた場合には必要であった、堆積、付着した膜を取り除くための作業、すなわち、ハンマーで堆積、付着した膜をたたき落としたり、場合によっては、ターゲット保持・制御部、シールド板、基板ホルダー、ステージ、及び補正板などの部材及び機器を定期的に取り外し、脱膜させるなどの作業が不要になり、生産効率を向上させることができる。
【００３０】
なお、表１に、メッシュスクリーン９を配設していない従来のスパッタリング装置を用い、Ｔａをターゲットとして、単結晶の水晶基板に薄膜を形成した場合における、薄膜の内部応力、膜質、及び基板ホルダーなどの部材及び機器の変形の状態（表１では「基板ホルダーなどの変形の状態」と表示）と、Ａｒガスの圧力との関係を示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１より、メッシュスクリーン９を配設していない従来のスパッタリング装置を用いてＴａ薄膜を成膜した場合、Ａｒガスの圧力を上昇させると薄膜の内部応力は小さくなるが、膜質が低下するため、良好なデバイス特性が得ることができないこと、Ａｒガスの圧力を低下させると良好な膜質が得られるようになるが、薄膜の堆積によって、基板ホルダーなどの部材及び機器の変形が大きくなるとともに、薄膜の内部応力が大きくなることがわかる。
【００３３】
また、表２に、メッシュスクリーンを配設した、本発明の実施形態にかかるスパッタリング装置を用い、Ｔａをターゲットとして、単結晶の水晶基板に薄膜を形成した場合における、薄膜の内部応力、膜質、及び基板ホルダーなどの部材及び機器の変形の状態（表２では「基板ホルダーなどの変形の状態」と表示）と、Ａｒガスの圧力との関係を示す。
【００３４】
【表２】

【００３５】
表２より、成膜チャンバー内にメッシュスクリーンを配設したスパッタリング装置を用いてＴａ薄膜を成膜した場合、Ａｒガスの圧力を低下させて良好な膜質が得られるようにした場合にも、薄膜の堆積、付着による基板ホルダーなどの部材及び機器の変形を抑制することが可能になるとともに、薄膜の内部応力が増大することを抑制することが可能になることがわかる。
【００３６】
また、表３に、本発明において用いることが可能なメッシュスクリーンの例を示す。
【００３７】
【表３】

【００３８】
なお、表３には、メッシュ数が２００〜４００メッシュ，材質がＳＵＳ、開口率が４１〜６０％、厚み４５〜９０μm、伸長度が５．３〜１７．６％のものを示しているが、メッシュ数が５０〜１０００メッシュ、厚みが２０〜３００μm、開口率が２０〜７０％、伸長度が５．０％以上の要件を満たすものであれば、好適に使用することが可能である。
【００３９】
但し、５０メッシュより粗いものは、メッシュの厚みが３００μmを超えるため、折り曲げ加工などの加工性に劣り、また、１０００メッシュを超えるものは容易に入手することができず、価格も高くなるため、あまり好ましくない。
【００４０】
また、メッシュスクリーンの伸長度は、幅４０mm、長さ２００mmのテストピースを作製し、長さ方向の各々両端部５０mmを引張試験機（島津製作所オートグラフ）を用いて所定の力で両方から引っ張ったときの、破断点から求めることができる。
【００４１】
また、表４に、(ａ)従来のメッシュスクリーンを取り付けていないスパッタリング装置、(ｂ)市販の防着板を取り付けたスパッタリング装置、及び(ｃ)本発明のメッシュスクリーンを取り付けたスパッタリング装置をそれぞれ用いた場合における、運転時間と膜厚分布のばらつきの関係を示す。
【００４２】
【表４】

【００４３】
表４に示すように、(ａ)のメッシュスクリーンを取り付けていないスパッタリング装置（従来のスパッタリング装置）を用いた場合、運転時間の経過とともに基板ホルダーが徐々に変形し、４８０時間の連続運転で、膜厚分布のばらつきが２．７％に増大し、(ｂ)の市販の防着板を取り付けたスパッタリング装置を用いた場合には、４８０時間の連続運転で、膜厚分布のばらつきが１．６％に増大したが、(ｃ)の本発明のメッシュスクリーンを取り付けたスパッタリング装置を用いた場合には、４８０時間連続運転しても、膜厚分布が影響を受けないことが確認された。
【００４４】
なお、本発明は、カルーセル式、インライン式、インターバック式、リターンバック式、平行平板式、対向式、プラネタリ式、公転ドーム式などの種々の方式を採用したスパッタリング装置に広く適用することが可能である。
【００４５】
なお、本発明はさらにその他の点においても上記の実施形態に限定されるものではなく、薄膜材料の種類、成膜の具体的な条件、メッシュスクリーンの具体的な形状や構成材料、成膜チャンバーの具体的な形状、成膜チャンバー内に収容されている部材及び機器の種類などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００４６】
【発明の効果】
上述のように、本発明（請求項１）のスパッタリング装置は、成膜チャンバー内に収容されている部材及び機器の少なくとも一部に、目開きが５０〜１０００メッシュで、伸長度が５．０％以上のメッシュスクリーンを取り付けるようにしているので、メッシュスクリーンが薄膜成分の付着を抑制する防着材として機能するとともに、応力緩和材として機能し、メッシュスクリーンが取り付けられた部材及び機器（成膜チャンバー内に配設された基板ホルダー、ステージ、シールド板、ターゲット保持・制御部、補正板など）の変形を抑制して、形成される薄膜の膜厚分布のばらつきや膜質の低下を防止することができる。
【００４７】
成膜チャンバーには、一般に、基板ホルダー、ステージ、シールド板、ターゲット保持・制御部及び補正板などが収容されていることが多いが、請求項２のように、少なくともこれらの一部にメッシュスクリーンを取り付けるようにした場合、メッシュスクリーンが取り付けられた部材及び機器の変形を抑制して、形成される薄膜の膜厚分布のばらつきや膜質の低下を防止することができる。
【００４８】
また、請求項３のように、メッシュスクリーンとして、開口率２０〜７０％、厚み２０〜３００μmの要件を満たすメッシュスクリーンを用いるようにした場合、上記要件を満たすメッシュスクリーンが伸縮性に富んでおり、折り曲げ加工も簡単であることから、成膜チャンバー内の複雑な形状に対応して、所望の形状に変形させることが可能で、容易に成膜チャンバー内に配設された所望の部材及び機器へ取り付けることができるとともに、堆積、付着した膜の内部応力を十分に緩和することが可能になり、本発明を実効あらしめることができる。
【００４９】
また、本発明において、メッシュスクリーンを構成する材料に特別の制約はないが、請求項４のように、ステンレス、銅、鉄、及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることにより、内部応力を効率よく緩和することが可能で、しかも、成膜チャンバー内に配設された部材及び機器への取り付けが容易なメッシュスクリーンを得ることが可能になり、本発明をさらに実効あらしめることができる。
【００５０】
なお、スパッタリング装置には、カルーセル式、インライン式、インターバック式、リターンバック式、平行平板式、対向式、プラネタリ式、公転ドーム式などの種々の方式を採用したスパッタリング装置があるが、請求項５のように、本発明はこれらのいずれのスパッタリング装置にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるスパッタリング装置の成膜チャンバーの構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ターゲット
２ターゲット保持・制御部
３シールド板
４基板
５基板ホルダー
６ステージ
７補正板
８搬送口
９メッシュスクリーン
１０成膜チャンバー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly to a sputtering apparatus that applies a predetermined voltage between a target material and a substrate in a vacuum and deposits a thin film on the substrate using an inert gas such as Ar gas. .
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
With the increase in the frequency of electronic equipment, the frequency of the electronic devices used therein is also rapidly increasing.
With the technical progress of higher frequency, each electronic device is required to have a fine wiring formation technology and a high power durability technology.
[0003]
By the way, in these electronic devices, for example, electrodes made of a metal material having a high density such as Cr, Ni, Mo, Ag, Ta, and W are used depending on conditions such as a resonance mode and each frequency band. Yes.
[0004]
However, when a thin film electrode is formed from these metal materials using a sputtering apparatus, since the internal stress of the formed film (thin film electrode) is large, these thin film components are transferred to the substrate holder in the film formation chamber, When it accumulates on and adheres to members and equipment such as stages, shield plates, correction plates, etc., these members and equipment are deformed by the internal stress of the film, causing variations in film thickness distribution and deterioration in film quality. There is a problem of adversely affecting the characteristics (device characteristics).
[0005]
As a method for solving such a problem, there is a vacuum film forming apparatus in which a metal deposition plate is disposed inside a vacuum vessel (film forming chamber) and a metal mesh plate is further attached to the inside. It has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 11-6049 as a prior art).
[0006]
However, since a film controller such as a plasma controller, a temperature sensor, and a film thickness sensor is housed in a film forming chamber of a recent sputtering apparatus and the structure is complicated, a metal deposition plate and a mesh are used. Actually, it is not easy to mount the plate in a predetermined position in such a manner as to perform a sufficient adhesion preventing function.
[0007]
In addition, in order to install the metal deposition plate and mesh plate inside the vacuum vessel (deposition chamber), it is necessary to remove the instruments once, which takes time and reduces the production efficiency. There is a problem of inviting.
[0008]
In addition, since a normal metal mesh plate has a small amount of expansion and contraction and does not have a large performance for reducing film stress, a substrate holder, a stage, and a stage disposed in a film formation chamber of a sputtering apparatus for forming a thin film on an electronic device, Even when it is attached to a shield plate, a correction plate, etc., it is difficult to obtain a sufficient effect regarding the relaxation of the film stress.
[0009]
The present invention solves the above-described problems, and is provided on the surface of a member such as a substrate holder, a stage, a shield plate, a target holding / control unit, and a correction plate disposed in a film forming chamber of a sputtering apparatus and the surface of an apparatus. It is possible to suppress the deformation of the above-mentioned members and equipment caused by internal stress of the deposited and attached film, and to prevent the occurrence of variations in the film thickness distribution of the formed thin film and the deterioration of the film quality. An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus capable of obtaining a highly reliable electronic device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a sputtering apparatus of the present invention (Claim 1) comprises:
At least part of the members and equipment accommodated in the film forming chamber of the sputtering apparatus,
A mesh screen having an opening of 50 to 1000 mesh and an elongation of 5.0% or more is attached.
[0011]
By attaching a mesh screen with an opening of 50 to 1000 mesh and an elongation of 5.0% or more to at least a part of the members and equipment housed in the film formation chamber, the mesh screen adheres to the thin film components. In addition to functioning as an anti-adhesion material that suppresses the stress, it functions as a stress relieving material, and is equipped with a mesh screen-attached member and equipment (substrate holder, stage, shield plate, target holding / control unit disposed in the film forming chamber) And the deformation of the thin film to be formed and the deterioration of the film quality can be prevented.
[0012]
In the present invention, the mesh screen is a concept that means a screen-like member made of a mesh material having a structure in which a vertical wire is woven.
In addition, the mesh screen used in the present invention having an opening in the range of 50 to 1000 mesh is widely used for wiring printing formation of electronic parts using thick film technology, and is easily available. Moreover, the cost is relatively low.
[0013]
Further, in the sputtering apparatus according to claim 2, at least one selected from the group consisting of a substrate holder, a stage, a shield plate, a target holding / controlling unit, and a correction plate is used as the main member and apparatus accommodated in the film forming chamber. It is characterized by being one.
[0014]
In general, the film forming chamber often contains a substrate holder, a stage, a shield plate, a target holding / control unit, a correction plate, and the like. It is possible to prevent deformation of the thin film to be formed and deterioration of film quality by suppressing deformation of the member and device to which the is attached.
[0015]
The sputtering apparatus according to claim 3 is characterized in that a mesh screen satisfying the requirements of an aperture ratio of 20 to 70% and a thickness of 20 to 300 μm is used as the mesh screen.
[0016]
A mesh screen that satisfies the requirements of an aperture ratio of 20 to 70% and a thickness of 20 to 300 μm is rich in elasticity and easy to bend. It can be deformed into a desired shape, can be easily attached to a desired member and equipment disposed in the film forming chamber, and the internal stress of the deposited and adhered film can be sufficiently relieved. Thus, the present invention can be effectively realized.
[0017]
That is, a mesh screen having an aperture ratio of 20 to 70% is rich in elasticity, so that it effectively functions as a stress relieving material, and a mesh screen having a thickness of about 20 to 300 μm is excellent in workability, so that it is complicated. The inside of the film forming chamber can be processed flexibly, and can be easily and reliably mounted with a metal clean clip or the like.
[0018]
The sputtering apparatus according to claim 4 is characterized in that the material constituting the mesh screen is at least one selected from the group consisting of stainless steel, copper, iron, and nickel.
[0019]
In the present invention, there are no particular restrictions on the material constituting the mesh screen, but it is possible to efficiently relieve internal stress by using at least one selected from the group consisting of stainless steel, copper, iron, and nickel. In addition, it is possible to obtain a mesh screen that can be easily attached to the members and equipment disposed in the film forming chamber, and the present invention can be further effectively realized.
[0020]
The sputtering apparatus according to claim 5 is any one selected from the group consisting of a carousel type, an in-line type, an inter-back type, a return-back type, a parallel plate type, an opposing type, a planetary type, and a revolution dome type. It is characterized by one system.
[0021]
Sputtering equipment includes sputtering equipment that employs various methods such as carousel, in-line, inter-back, return-back, parallel plate, facing, planetary, and revolving dome. It is possible to apply to any of these sputtering apparatuses.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the embodiment of the present invention will be shown and the features thereof will be described in more detail.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a film forming chamber of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, illustration of a substrate transfer robot, a control system electrogram, and the like is omitted.
[0023]
As shown in FIG. 1, a target holding / control unit 2 having a target 1, a holding mechanism for holding the target 1, and a mechanism for controlling the magnetic field and temperature of the target 1, and target holding are provided inside the film forming chamber 10. A shield plate 3 attached to the control unit 2, a substrate 4 on which a thin film is to be formed, a substrate holder 5 that holds the substrate 4, a stage 6 to which the substrate holder 5 is attached and rotates while holding the substrate 4; A correction plate 7 and the like are provided, and the film forming chamber 10 is further provided with a transfer port 8 of a substrate transfer robot (not shown).
[0024]
In this embodiment, the main part of the target holding / control unit 2, the shield plate 3, the substrate holder 5, the stage 6, and the correction plate 7 has an opening of 50 to 1000 mesh and a thickness of 20 to 20 mm. A 300 μm mesh screen 9 is attached.
[0025]
As described above, various members and devices are accommodated in the film forming chamber 10, and instruments for controlling a plasma state not shown in FIG. 1 are also attached. However, since the mesh screen 9 used in this embodiment is rich in stretchability and deformability, and is easy to bend, the desired mesh screen 9 has a desired shape corresponding to the complicated shape in the film forming chamber 10. By deforming into a shape, it can be easily disposed at a predetermined position in the film forming chamber 10.
[0026]
Further, the mesh screen can be fixed to the inner wall of the film forming chamber and attached easily by using a metal clean clip or the like.
[0027]
Next, a method of forming a thin film (thin film electrode) on the surface of the substrate 4 using the sputtering apparatus of this embodiment configured as described above will be described.
(1) First, after controlling the vacuum pressure and temperature in the film forming chamber 10 to predetermined conditions, the substrate 4 is transferred by a substrate transfer system robot, introduced into the film forming chamber 10 from the transfer port 8, and the stage. 6 at a predetermined position.
{Circle around (2)} Then, the transfer port 8 is closed, the stage 6 is rotated at a predetermined number of revolutions, and after confirming the pressure and temperature again, an inert gas such as Ar is sealed in the film forming chamber 10.
(3) Then, after the pressure reaches a predetermined degree of vacuum, a high frequency voltage is applied between the target 1 and the substrate 4. As a result, the cations of the inert gas ionized by the electric field collide with the surface of the target 1, and the sputtered atoms jump out of the target 1 and fly and adhere to the surface of the substrate 4.
[0028]
At this time, since sputtered atoms collide with gas molecules and scatter, if the mesh screen 9 is not provided, the target holding / control unit 2, the shield plate 3, the substrate holder 5, the stage 6, the correction plate 7, and the like When sputtered atoms accumulate and adhere to the surface of the film and the internal stress of the attached film is large, the target holding / control unit 2, the shield plate 3, the substrate holder 5, the stage 6, and the correction plate 7 are deformed. The thickness distribution and the film quality distribution of the thin film formed on the surface of the substrate 4 are deteriorated, and the device characteristics in the subsequent process are adversely affected. In this embodiment, the target holding / control unit 2, the shield plate 3. Since the mesh screen 9 is disposed so as to cover the main parts of the surface such as the substrate holder 5, the stage 6, and the correction plate 7, the target holding and It is possible to suppress and prevent sputter atoms from accumulating and adhering to the surface of members and equipment such as the control unit 2, the shield plate 3, the substrate holder 5, the stage 6, and the correction plate 7, and the substrate. It is possible to reliably prevent the thickness distribution and film quality distribution of the thin film formed on the surface of 4 from being deteriorated.
[0029]
Therefore, the operation for removing the deposited and adhered film, which is necessary when using a conventional sputtering apparatus, that is, depositing and dropping the deposited film with a hammer, or in some cases holding and controlling the target. Operations such as periodic removal and film removal of members and devices such as a part, a shield plate, a substrate holder, a stage, and a correction plate are not necessary, and production efficiency can be improved.
[0030]
Table 1 shows the internal stress of the thin film, the film quality, and the substrate holder when a thin film is formed on a single crystal quartz substrate using Ta as a target and using a conventional sputtering apparatus without the mesh screen 9. The relationship between the state of deformation of the members and equipment (shown as “the state of deformation of the substrate holder” in Table 1) and the pressure of Ar gas is shown.
[0031]
[Table 1]

[0032]
From Table 1, when a Ta thin film is formed using a conventional sputtering apparatus without a mesh screen 9, increasing the Ar gas pressure reduces the internal stress of the thin film, but lowers the film quality. In addition, good device characteristics cannot be obtained, and when the Ar gas pressure is reduced, good film quality can be obtained, but deposition of a thin film increases deformation of members such as a substrate holder and equipment, It can be seen that the internal stress of the thin film increases.
[0033]
Further, in Table 2, when the sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention in which a mesh screen is provided and a thin film is formed on a single crystal quartz substrate using Ta as a target, the internal stress, film quality, The relationship between the deformation state of the member and the device such as the substrate holder (shown as “the deformation state of the substrate holder” in Table 2) and the Ar gas pressure is shown.
[0034]
[Table 2]

[0035]
According to Table 2, when a Ta thin film is formed using a sputtering apparatus in which a mesh screen is arranged in the film forming chamber, the thin film can be obtained even when the pressure of Ar gas is reduced to obtain a good film quality. It can be seen that it is possible to suppress deformation of members and equipment such as a substrate holder due to deposition and adhesion of the film, and to suppress an increase in internal stress of the thin film.
[0036]
Table 3 shows examples of mesh screens that can be used in the present invention.
[0037]
[Table 3]

[0038]
Table 3 shows that the number of meshes is 200 to 400 mesh, the material is SUS, the aperture ratio is 41 to 60%, the thickness is 45 to 90 μm, and the degree of elongation is 5.3 to 17.6%. As long as the number of meshes satisfies the requirements of 50 to 1000 mesh, the thickness of 20 to 300 μm, the aperture ratio of 20 to 70%, and the elongation of 5.0% or more, it can be suitably used.
[0039]
However, the coarser than 50 mesh is inferior in workability such as bending because the thickness of the mesh exceeds 300 μm, and more than 1000 mesh cannot be easily obtained, and the price increases. Not very good.
[0040]
The mesh screen has a degree of elongation of 40 mm in width and 200 mm in length, and 50 mm on both ends in the length direction are pulled from both sides with a specified force using a tensile tester (Shimadzu Corporation Autograph). It can be determined from the breaking point.
[0041]
Table 4 shows (a) a sputtering apparatus without a conventional mesh screen, (b) a sputtering apparatus with a commercially available protective plate, and (c) a sputtering apparatus with a mesh screen of the present invention. The relationship between the operation time and the variation in film thickness distribution when used is shown.
[0042]
[Table 4]

[0043]
As shown in Table 4, when using a sputtering apparatus (conventional sputtering apparatus) that does not have a mesh screen (a), the substrate holder is gradually deformed as the operation time elapses, and the continuous operation for 480 hours is performed. When the dispersion of the film thickness distribution is increased to 2.7% and the sputtering apparatus equipped with the commercially available adhesion preventing plate (b) is used, the dispersion of the film thickness distribution is 1. after continuous operation for 480 hours. Although it increased to 6%, it was confirmed that the film thickness distribution was not affected even by continuous operation for 480 hours when the sputtering apparatus (c) equipped with the mesh screen of the present invention was used.
[0044]
The present invention can be widely applied to sputtering apparatuses employing various methods such as a carousel type, an in-line type, an inter-back type, a return back type, a parallel plate type, an opposed type, a planetary type, and a revolution dome type. It is.
[0045]
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment in other points as well. The type of thin film material, the specific conditions for film formation, the specific shape and constituent materials of the mesh screen, the film formation chamber Various applications and modifications can be made within the scope of the present invention with respect to the specific shape, the types of members and devices accommodated in the film forming chamber, and the like.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, in the sputtering apparatus of the present invention (Claim 1), at least a part of the members and equipment accommodated in the film forming chamber has an opening of 50 to 1000 mesh and an elongation of 5.0. % Mesh screen is attached, so that the mesh screen functions as an anti-adhesion material that suppresses adhesion of thin film components, and also functions as a stress relaxation material. Suppressing deformation of the substrate holder, stage, shield plate, target holding / control unit, correction plate, etc. provided in the chamber to prevent variations in film thickness distribution and film quality deterioration Can do.
[0047]
The film forming chamber generally contains a substrate holder, a stage, a shield plate, a target holding / control unit, a correction plate, and the like. However, as in claim 2, at least a part of them is a mesh screen. When the is attached, it is possible to suppress the deformation of the member to which the mesh screen is attached and the deformation of the device, and to prevent the variation in the film thickness distribution of the formed thin film and the deterioration of the film quality.
[0048]
In addition, when a mesh screen satisfying the requirements of an aperture ratio of 20 to 70% and a thickness of 20 to 300 μm is used as the mesh screen as in claim 3, the mesh screen satisfying the above requirements is rich in elasticity. Since the bending process is also simple, it can be deformed into a desired shape corresponding to the complicated shape in the film forming chamber, and the desired members and equipment disposed in the film forming chamber can be easily obtained. The internal stress of the deposited and adhered film can be sufficiently relaxed, and the present invention can be effectively realized.
[0049]
In the present invention, the material constituting the mesh screen is not particularly limited. However, as described in claim 4, by using at least one selected from the group consisting of stainless steel, copper, iron, and nickel, internal stress can be obtained. Can be efficiently relaxed, and it is possible to obtain a mesh screen that can be easily attached to members and equipment disposed in the film forming chamber, thereby further effectively presenting the present invention. .
[0050]
In addition, as the sputtering apparatus, there are sputtering apparatuses adopting various methods such as a carousel type, an in-line type, an inter-back type, a return back type, a parallel plate type, an opposed type, a planetary type, and a revolution dome type. As shown in FIG. 5, the present invention can be applied to any of these sputtering apparatuses.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a film forming chamber of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Target 2 Target holding | maintenance / control part 3 Shield plate 4 Substrate 5 Substrate holder 6 Stage 7 Correction plate 8 Transport port 9 Mesh screen 10 Deposition chamber

Claims

At least part of the members and equipment accommodated in the film forming chamber of the sputtering apparatus,
A sputtering apparatus comprising a mesh screen having an opening of 50 to 1000 mesh and an elongation of 5.0% or more.

The main member and apparatus accommodated in the film forming chamber are at least one selected from the group consisting of a substrate holder, a stage, a shield plate, a target holding / control unit, and a correction plate. The sputtering apparatus according to 1.

The sputtering apparatus according to claim 1 or 2, wherein a mesh screen satisfying the requirements of an aperture ratio of 20 to 70% and a thickness of 20 to 300 µm is used as the mesh screen.

The material which comprises the said mesh screen is at least 1 type chosen from the group which consists of stainless steel, copper, iron, and nickel, The sputtering device in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.

The sputtering apparatus is of any one selected from the group consisting of a carousel type, an in-line type, an inter-back type, a return back type, a parallel plate type, an opposing type, a planetary type, and a revolution dome type. The sputtering apparatus according to any one of claims 1 to 4.