JP4942005B2 - マグネトロンスパッタ装置 - Google Patents
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Description
前記磁石は、複数の板磁石が柱状回転軸に設けられた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置されかつターゲット面と垂直方向に磁化した固定外周板磁石とを含み、
前記回転磁石群を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔してかつ前記回転磁石群に対して前記ターゲットと反対側に設けられ電気的に接地される遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材は前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットを構成し、
前記被処理基板は被処理基板設置台に設置されており、前記ターゲットにDC電力またはRF電力またはDC電力とRF電力を同時に印加してターゲット表面にプラズマが励起されている間は、前記被処理基板または前記被処理基板設置台と前記遮蔽部材との距離が、前記プラズマの前記遮蔽部材の位置でのシース厚より短いことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。
前記磁石は、複数の板磁石が柱状回転軸に設けられた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置されかつターゲット面と垂直方向に磁化した固定外周板磁石とを含み、
前記回転磁石群を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔してかつ前記回転磁石群に対して前記ターゲットと反対側に設けられ電気的に接地される遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材は前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットを構成し、
前記被処理基板は被処理基板設置台に設置されており、前記ターゲットにDC電力またはRF電力またはDC電力とRF電力を同時に印加してターゲット表面にプラズマが励起されている間は、前記被処理基板または前記被処理基板設置台と前記遮蔽部材との距離が、前記プラズマの前記遮蔽部材の位置での電子の平均自由行程より短いことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。
前記磁石は、複数の板磁石が柱状回転軸に設けられた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置されかつターゲット面と垂直方向に磁化した固定外周板磁石とを含み、
前記回転磁石群を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔してかつ前記回転磁石群に対して反対側に設けられ電気的に接地される遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材は前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットを構成し、
前記被成膜基板は被処理基板設置台に設置されており、前記ターゲットにDC電力またはRF電力またはDC電力とRF電力を同時に印加してターゲット表面にプラズマが励起されている間は、前記被処理基板と前記遮蔽部材との距離が、前記プラズマの前記遮蔽部材の位置での電子の平均自由行程より短く、かつプラズマ着火時および消去時には、前記被処理基板を前記スリットの下から退避させるように前記被処理基板設置台を横方向に移動させるとともに、当該退避位置において、前記被処理基板と前記遮蔽部材との横方向での距離が前記遮蔽部材の位置での電子の平均自由行程より長いことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。
前記磁石は、複数の板磁石が柱状回転軸に設けられた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置されかつターゲット面と垂直方向に磁化した固定外周板磁石とを含み、
前記回転磁石群を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔してかつ前記回転磁石群に対して前記ターゲットと反対側に設けられる遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材は前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットを構成し、
前記遮蔽部材は、電気的に前記処理室に接地された第一の状態、または前記処理室及び前記ターゲットとは電気的に絶縁された第二の状態のいずれかに設定でき、前記第二の状態の時に、前記遮蔽部材にRF電力、またはDC電力、またはRF電力及びDC電力を印加して前記遮蔽部材を電極としてプラズマを励起できることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。
前記磁石は、複数の板磁石が柱状回転軸に設けられた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置されかつターゲット面と垂直方向に磁化した固定外周板磁石とを含み、
前記回転磁石群を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔してかつ前記回転磁石群に対して前記ターゲットと反対側に設けられる遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材は前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットを構成し、
前記遮蔽部材は、内部が導電体で、表面は絶縁体であり、前記内部の導体が電気的に前記処理室に接地された第一の状態、または前記処理室及び前記ターゲットとは電気的に絶縁された第二の状態のいずれかに設定でき、前記第二の状態の時に、DC電力を前記内部の導体に印加して、前記遮蔽部材において電流ループを形成し、前記遮蔽部材の周りに磁場を発生させ、同時にコンデンサーを介して前記遮蔽部材にRF電力を印加することで、マグネトロンプラズマを発生させることが可能であることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。
前記磁石は、複数の板磁石が柱状回転軸に設けられた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置されかつターゲット面と垂直方向に磁化した固定外周板磁石とを含み、
前記回転磁石群を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したマグネトロンスパッタ装置であり、
前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔してかつ前記回転磁石群に対して前記ターゲットと反対側に設けられる遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材は前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットを構成し、
前記遮蔽部材表面のうち、少なくとも前記ターゲット表面にプラズマを励起した時にターゲット粒子が飛散して付着される領域は、曲面または平面のみで構成されていることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。
前記磁石は、複数の板磁石が柱状回転軸に設けられた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置されかつターゲット面と垂直方向に磁化した固定外周板磁石とを含み、
前記回転磁石群を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したマグネトロンスパッタ装置であり、
前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔してかつ前記回転磁石群に対して前記ターゲットと反対側に設けられる遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材は前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットを構成し、
前記遮蔽部材表面のうち、少なくとも前記ターゲット表面にプラズマを励起した時にターゲット粒子が飛散して付着される領域には、曲面または平面のみで構成されている板状部材が取り外し可能に設けられていることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。
前記固定外周板磁石はターゲット側からみて前記回転磁石群を囲んだ構造を成し、かつターゲット側にN極又はS極の磁極を形成していることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置が得られる。
2 柱状回転軸
3 螺旋状板磁石群
4 固定外周板磁石
5 外周常磁性体
6 バッキングプレート
8 冷媒通路
9 絶縁材
10 被処理基板
11 処理室内空間
12 フィーダ線
13 カバー
14 外壁
15 常磁性体
16 プラズマ遮蔽部材
16a 板部材
17 絶縁材
18 スリット
19 被処理基板を設置する設置台
本発明の第1の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明をする。
本発明の第2の実施の形態を、以下の図面を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する。図9に示す本実施形態では、スリット18の幅20および長さが、被処理基板を固定して、かつ螺旋状板磁石群を一定周波数で回転させた時に、スリットが無い場合に被処理基板に単位時間に成膜される最大膜厚の80%以下である領域を遮蔽するように設定されている。本実施例において、ターゲット材質は純アルミニウムである。図10を用いてより詳細に説明する。
本発明の第3の実施の形態を、以下の図面を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する。本発明による回転マグネットスパッタ装置は、図13に示すように、往復移動型成膜装置として使用した場合に特に好適である。
本発明の第4の実施の形態を、以下の図面を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する。
本発明の第5の実施の形態を、以下の図面を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する。本発明による回転マグネットスパッタ装置を図15に示す。プラズマ遮蔽部材901は、電気抵抗の低い銅により形成され、表面はY2O3の溶射膜が形成されている。すなわち、内部が導体で外部が絶縁体になっている。内部の導体は、複数の端子が設けられており、そのうちの端子902、及びもう一つの端子903との間にDC電源904が設けられ、プラズマ遮蔽部材901にDC電流ループが形成できるようになっている。同時に、この電流ループに、同時にコンデンサー905を介してRF電源906が設けられており、電流ループにRF電力を印加することもできるようになっている。
本発明の第6の実施の形態を、以下の図面を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する。本発明による回転マグネットスパッタ装置は、図13に示すように、往復移動型成膜装置として使用した場合に特に好適である。
本発明の第7の実施の形態を、以下の図面を参照して詳細に説明をする。なお、前述の実施の形態と重複する部分は、便宜上説明を省略する。本発明による回転マグネットスパッタ装置を図17に示す。
Claims (21)
- 被処理基板に対向して設置され、ターゲットを保持するバッキングプレートと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、複数の板磁石が柱状回転軸に設けられた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置されかつターゲット面と垂直方向に磁化した固定外周板磁石とを含み、
前記回転磁石群を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔してかつ前記回転磁石群に対して前記ターゲットと反対側に設けられ電気的に接地される遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材は前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットを構成し、
前記被処理基板は被処理基板設置台に設置されており、前記ターゲットにDC電力またはRF電力またはDC電力とRF電力を同時に印加してターゲット表面にプラズマが励起されている間は、前記被処理基板または前記被処理基板設置台と前記遮蔽部材との距離が、前記プラズマの前記遮蔽部材の位置でのシース厚より短いことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。 - 被処理基板に対向して設置され、ターゲットを保持するバッキングプレートと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、複数の板磁石が柱状回転軸に設けられた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置されかつターゲット面と垂直方向に磁化した固定外周板磁石とを含み、
前記回転磁石群を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔してかつ前記回転磁石群に対して前記ターゲットと反対側に設けられ電気的に接地される遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材は前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットを構成し、
前記被処理基板は被処理基板設置台に設置されており、前記ターゲットにDC電力またはRF電力またはDC電力とRF電力を同時に印加してターゲット表面にプラズマが励起されている間は、前記被処理基板または前記被処理基板設置台と前記遮蔽部材との距離が、前記プラズマの前記遮蔽部材の位置での電子の平均自由行程より短いことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。 - 被処理基板に対向して設置され、ターゲットを保持するバッキングプレートと、ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、複数の板磁石が柱状回転軸に設けられた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置されかつターゲット面と垂直方向に磁化した固定外周板磁石とを含み、
前記回転磁石群を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔してかつ前記回転磁石群に対して反対側に設けられ電気的に接地される遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材は前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットを構成し、
前記被成膜基板は被処理基板設置台に設置されており、前記ターゲットにDC電力またはRF電力またはDC電力とRF電力を同時に印加してターゲット表面にプラズマが励起されている間は、前記被処理基板と前記遮蔽部材との距離が、前記プラズマの前記遮蔽部材の位置での電子の平均自由行程より短く、かつプラズマ着火時および消去時には、前記被処理基板を前記スリットの下から退避させるように前記被処理基板設置台を横方向に移動させるとともに、当該退避位置において、前記被処理基板と前記遮蔽部材との横方向での距離が前記遮蔽部材の位置での電子の平均自由行程より長いことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。 - 処理室内に被処理基板に対向して設置され、ターゲットを保持するバッキングプレートを有し、前記ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、複数の板磁石が柱状回転軸に設けられた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置されかつターゲット面と垂直方向に磁化した固定外周板磁石とを含み、
前記回転磁石群を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したことを特徴とするマグネトロンスパッタ装置であり、
前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔してかつ前記回転磁石群に対して前記ターゲットと反対側に設けられる遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材は前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットを構成し、
前記遮蔽部材は、内部が導電体で、表面は絶縁体であり、前記内部の導体が電気的に前記処理室に接地された第一の状態、または前記処理室及び前記ターゲットとは電気的に絶縁された第二の状態のいずれかに設定でき、前記第二の状態の時に、DC電力を前記内部の導体に印加して、前記遮蔽部材において電流ループを形成し、前記遮蔽部材の周りに磁場を発生させ、同時にコンデンサーを介して前記遮蔽部材にRF電力を印加することで、マグネトロンプラズマを発生させることが可能であることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。 - 処理室内に被処理基板に対向して設置され、ターゲットを保持するバッキングプレートを有し、前記ターゲットの被処理基板とは反対側に設置された磁石とを有し、この磁石によってターゲット表面に磁場を形成することによりターゲット表面にプラズマを閉じ込めるグネトロンスパッタ装置であって、
前記磁石は、複数の板磁石が柱状回転軸に設けられた回転磁石群と、回転磁石群の周辺にターゲット面と平行に設置されかつターゲット面と垂直方向に磁化した固定外周板磁石とを含み、
前記回転磁石群を前記柱状回転軸とともに回転させることにより、前記ターゲット表面の磁場パターンが時間と共に動くように構成したマグネトロンスパッタ装置であり、
前記ターゲットの端部を覆うように前記ターゲットから離隔してかつ前記回転磁石群に対して前記ターゲットと反対側に設けられる遮蔽部材を具備し、前記遮蔽部材は前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットを構成し、
前記遮蔽部材表面のうち、少なくとも前記ターゲット表面にプラズマを励起した時にターゲット粒子が飛散して付着される領域には、曲面または平面のみで構成されている板状部材が取り外し可能に設けられていることを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。 - 前記板状部材は、
一方の端部が曲面形状を有し、他の端部が前記遮蔽部材に取り外し可能に設けられていることを特徴とする請求項5記載のマグネトロンスパッタ装置。 - 前記回転磁石群は、前記柱状回転軸に板磁石を螺旋状に設置することにより複数の螺旋を形成し、前記柱状回転軸の軸方向に隣り合う螺旋同士が前記柱状回転軸の径方向外側に互いに異なる磁極であるN極とS極を形成している螺旋状板磁石群であり、
前記固定外周板磁石はターゲット側からみて前記回転磁石群を囲んだ構造を成し、かつターゲット側にN極又はS極の磁極を形成していることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。 - 前記柱状回転軸の少なくとも一部が常磁性体であることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
- 前記固定外周板磁石の前記ターゲットとは反対側の面に、前記固定外周板磁石と隣接して固定外周常磁性体が設置されていることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
- 前記固定外周板磁石から前記ターゲットの外側に向かう磁束が前記固定外周板磁石から前記ターゲットの内側に向かう磁束よりも弱まるような手段を設けたことを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
- 前記手段は、前記固定外周板磁石の表面のうち、前記ターゲット側からみて外側の側面と前記ターゲット側の面の一部とを連続して覆うように設けられた常磁性体部材を含むことを特徴とする請求項10に記載のマグネトロンスパッタ装置。
- 前記手段は、前記固定外周板磁石の表面のうち前記ターゲット側の表面が前記ターゲットの内側に向かって突き出るように前記固定外周板磁石を構成することを含むことを特徴とする請求項10または11に記載のマグネトロンスパッタ装置。
- 前記遮蔽部材は前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在して前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットを構成し、該スリットの幅および長さを、前記回転磁石群を一定周波数で回転させた時の、ターゲット表面に形成される磁場のうちターゲット面と平行な成分の磁場強度の時間平均分布において、最大値の75%以上である領域を、被処理基板からみて開口するような幅および長さに設定したことを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
- 前記遮蔽部材は前記柱状回転軸の軸方向と同じ方向に延在してその間に前記ターゲットを前記被処理基板に対して開口するスリットを構成し、該スリットの幅および長さを、被処理基板を固定しかつ前記板磁石群を一定周波数で回転させた時に、前記ターゲットの端部が遮蔽されない場合に被処理基板に単位時間に成膜される最大膜厚の80%以下である領域を遮蔽するように設定したことを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
- 前記回転磁石群と、前記固定外周板磁石とが、ターゲット表面と垂直方向に可動することを特徴とする請求項1から14のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
- 前記回転磁石群と、前記固定外周板磁石とが、ターゲット材とターゲット材が貼り付けられているバッキングプレート及びバッキングプレート周辺から連続して設置された壁面により囲まれた空間内に設置され、前記空間が減圧可能であることを特徴とする請求項1から15のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
- 前記バッキングプレートの厚さは、前記ターゲットの初期厚さよりも薄いことを特徴とする請求項16記載のマグネトロンスパッタ装置。
- 前記柱状回転軸の軸方向に交わる方向に前記被処理基板を相対的に移動させる手段を有することを特徴とする請求項1から17のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置。
- 請求項1から18のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置を、前記柱状回転軸の軸方向に平行に複数備え、前記柱状回転軸の軸方向に交わる方向に前記被処理基板を相対的に移動させる手段を有することを特徴とするマグネトロンスパッタ装置。
- 請求項1から19のいずれかに記載のマグネトロンスパッタ装置を用いて、前記柱状回転軸を回転させつつ被処理基板に前記ターゲットの材料を成膜することを特徴とするスパッタ方法。
- 請求項20に記載のスパッタ方法を用いて被処理基板にスパッタ成膜する工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
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