JP5721817B2 - Cathode - Google Patents
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Description
本発明は、スパッタリング法による成膜装置内に用いられるカソードに関する。
本願は、2011年4月15日に出願された特願2011−091188号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to a cathode used in a film forming apparatus using a sputtering method.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2011-091188 for which it applied on April 15, 2011, and uses the content here.
半導体デバイス分野又はフラットパネルディスプレイ(FPD)分野において、各種の薄膜を形成する装置として、スパッタリング装置が用いられている。
一般的なスパッタリング装置では、チャンバ内にスパッタリング用のカソードが設けられ、減圧したチャンバ内において、カソードに取り付けられたターゲットと所定の間隔を空けて対向するように被処理体が配置される。
次に、チャンバ内に不活性ガス(例えば、アルゴンガス)を導入し、ターゲットに負の電圧を印加して放電させ、放電によりイオン化した不活性ガスをターゲットに衝突させる。
そして、ターゲットから飛び出す粒子を被処理体に付着させることにより、成膜処理が行われる。In the semiconductor device field or the flat panel display (FPD) field, a sputtering apparatus is used as an apparatus for forming various thin films.
In a general sputtering apparatus, a cathode for sputtering is provided in a chamber, and an object to be processed is arranged so as to face a target attached to the cathode at a predetermined interval in a decompressed chamber.
Next, an inert gas (for example, argon gas) is introduced into the chamber, a negative voltage is applied to the target to discharge, and the inert gas ionized by the discharge collides with the target.
And the film-forming process is performed by making the particle which jumps out of a target adhere to a to-be-processed object.
図4Aは、スパッタリング法を用いた、従来の成膜装置600の一例を示している(特許文献1参照)。
図4Bは、図4Aの複数のチャンバ601の各々において、ターゲットとその近傍に配置された部材Cとを示す拡大図である(特許文献2参照)。
図4Bに示すように、ターゲットは、バッキングプレート604と、バッキングプレート604の表面に配置された母材605で構成されている。ターゲットにスパッタリング電圧を印加するカソード本体610は、複数のボルト部材を用いてターゲットに取り付けられる。
そして、カソード本体610は、チャンバ601内に配置されたカソード取付けフランジ611に、絶縁板612を介して複数のボルト部材を用いて取り付けられている。カソード取付けフランジ611は接地されている。FIG. 4A shows an example of a conventional
FIG. 4B is an enlarged view showing the target and the member C arranged in the vicinity thereof in each of the plurality of
As shown in FIG. 4B, the target includes a
The
バッキングプレート604の内部には、母材605の表面上に漏洩磁束を生成する磁場生成部Hが設けられている。
また、バッキングプレート604の内部には、ターゲットを冷却するために、冷却水が導入される流路608a及び冷却水が導出される流路608bで構成された循環流路が設けられている。
バッキングプレート604及びカソード本体610は、グラウンドシールド601aによって覆われている。グラウンドシールド601aには、ターゲットをチャンバ内の空間(成膜空間)に露出させる開口が形成されている。
グラウンドシールド601aは、成膜空間に面している部材のうち、ターゲット以外の部材において生じる放電を抑え、通常、接地された状態で、チャンバ(壁部)601に複数のボルト部材を用いて取り付けられている。Inside the
In addition, in the
The
The
ところで、スパッタリング法を用いる従来の成膜装置では、一つのチャンバ内に設けられたカソードが備えるスパッタリング用ターゲットの母材の種類は、一種類のみである。そして、一つのチャンバにおいては、一種類の母材を用いた成膜処理のみが行われる。
したがって、複数種類の成膜を連続して行う場合には、成膜の種類ごとに対応した別々のチャンバを用いる必要があり、チャンバが設置される複数のスペースを設けなければならない。
また、処理が終わるたびに、被処理体を、次の処理を行うチャンバへ搬送する必要がある。そのため、被処理体の搬送作業に要する時間、及び被処理体をチャンバ内に搬入したり搬出したりする工程に伴ってチャンバ内の気体を排気する作業(工程)に要する時間が生じ、一つの処理が終わってから次の処理が始まるまでの時間が長くなる。その結果として、成膜処理するために必要な時間が短くなる。By the way, in the conventional film-forming apparatus using sputtering method, there is only one kind of base material of the sputtering target with which the cathode provided in one chamber is equipped. In one chamber, only a film forming process using one kind of base material is performed.
Therefore, when performing a plurality of types of film formation continuously, it is necessary to use separate chambers corresponding to the types of film formation, and it is necessary to provide a plurality of spaces in which the chambers are installed.
In addition, every time processing is completed, it is necessary to transfer the object to be processed to a chamber for performing the next processing. Therefore, the time required for the work to transport the object to be processed and the time required for the work (process) to exhaust the gas in the chamber in accordance with the process of carrying the object in and out of the chamber occur. The time from the end of the process to the start of the next process becomes longer. As a result, the time required for the film forming process is shortened.
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、スパッタリング法による成膜装置内に用いられるカソードであって、一つのチャンバ内で異なる二種類のスパッタリング処理を連続して行うことが可能なカソードを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a cathode used in a film forming apparatus by sputtering, and can perform two different types of sputtering processes in one chamber continuously. The object is to provide a possible cathode.
本発明の一態様のカソードは、第1主面,前記第1主面とは反対側に位置する第2主面,第1側面,及び前記第1側面とは反対側に位置する第2側面を有するバッキングプレートと、前記第1主面に配置された第一母材と、前記第2主面に配置された第二母材と、前記第1側面から前記第2側面に向けて前記バッキングプレートを貫通する回転軸とを有し、成膜空間内に設けられたターゲットと、前記回転軸を回転させ、前記回転軸を介して前記ターゲットにスパッタリングに用いられる電力を供給する制御部と、前記第一母材又は前記第二母材に漏洩磁束が生成されるように、前記成膜空間から離れた前記バッキングプレートの面に近い位置に設けられた磁場生成部とを含み、前記磁場生成部は、前記バッキングプレートの外部にあり、漏洩磁束が前記第一母材に生成されるときは、前記第二母材に近い位置に配置され、漏洩磁束が前記第二母材に生成されるときは、前記第一母材に近い位置に配置されている。 The cathode of one embodiment of the present invention includes a first main surface, a second main surface located on the side opposite to the first main surface, a first side surface, and a second side surface located on the side opposite to the first side surface. A backing plate having a first base material disposed on the first main surface, a second base material disposed on the second main surface, and the backing from the first side surface toward the second side surface. A rotating shaft that penetrates the plate, a target provided in the film formation space, a control unit that rotates the rotating shaft and supplies power used for sputtering to the target via the rotating shaft; as the leakage flux in the first workpiece or the second workpiece is generated, seen including a magnetic field generator provided in a position close to the surface of the backing plate away from the film forming space, the magnetic field The generator is outside the backing plate and When magnetic flux is generated in the first base material, it is arranged at a position close to the second base material, and when magnetic flux leakage is generated in the second base material, it is close to the first base material. Has been placed.
本発明の一態様のカソードにおいては、前記磁場生成部は、前記ターゲットが回転するときに前記ターゲットの回転半径より外側に前記磁場生成部を退避し、前記回転が終了したときに前記磁場生成部を元の位置に戻す退避駆動部を備えていることが好ましい。 In the cathode of one aspect of the present invention, the magnetic field generation unit retracts the magnetic field generation unit outside the rotation radius of the target when the target rotates, and the magnetic field generation unit when the rotation ends. It is preferable to provide a retracting drive unit that returns to the original position.
本発明の一態様のカソードにおいては、前記磁場生成部は、前記ターゲットの長手方向に垂直な方向及び前記ターゲットの長手方向に平行な方向のうち少なくとも一方向に前記磁場生成部を揺動させる揺動駆動部を備えていることが好ましい。 In the cathode according to one aspect of the present invention, the magnetic field generation unit swings the magnetic field generation unit in at least one of a direction perpendicular to the longitudinal direction of the target and a direction parallel to the longitudinal direction of the target. It is preferable to include a dynamic drive unit.
本発明の一態様のカソードにおいては、前記バッキングプレートの内部に設けられ、前記第1主面あるいは前記第2主面に近い位置に形成され、冷却水が流動する循環流路を備えることが好ましい。 In the cathode of one aspect of the present invention, it is preferable that the cathode includes a circulation channel that is provided inside the backing plate, is formed at a position close to the first main surface or the second main surface, and in which cooling water flows. .
本発明の一態様のカソードにおいては、前記制御部は、前記回転軸を通して、前記循環流路に冷却水を循環させることが好ましい。 In the cathode of one aspect of the present invention, it is preferable that the control unit circulates cooling water through the rotation shaft and through the circulation channel.
本発明の一態様のカソードにおいては、前記バッキングプレートは、前記第1側面及び前記第2側面とは異なる第3側面を有し、前記第3側面には絶縁部材を介して防着板が配置されていることが好ましい。 In the cathode of one aspect of the present invention, the backing plate has a third side surface different from the first side surface and the second side surface, and an adhesion preventing plate is disposed on the third side surface via an insulating member. It is preferable that
本発明の一態様のカソードは、二つの主面に、個別に母材が配置されたスパッタリング用ターゲットを備えている。そして、第1側面から第2側面に向けてバッキングプレートを貫通するように設けられた回転軸により、ターゲットを回転させることが可能である。
ターゲット(バッキングプレート)を回転させることにより、同一チャンバ内において、被処理体と対向していた主面(第1主面)と、被処理体に対向していなかった主面(第2主面)とを変更(交換)することができる。即ち、バッキングプレートの二つの主面の両方をスパッタリング処理面として用いることができ、二つの主面に配置された母材の両方をスパッタリング処理に適用することができる。The cathode of one embodiment of the present invention includes a sputtering target in which base materials are individually arranged on two main surfaces. And it is possible to rotate a target with the rotating shaft provided so that it might penetrate the backing plate toward the 2nd side surface from the 1st side surface.
By rotating the target (backing plate), the main surface (first main surface) facing the object to be processed and the main surface (second main surface) not facing the object to be processed in the same chamber. ) And can be changed (exchanged). That is, both of the two main surfaces of the backing plate can be used as the sputtering process surface, and both of the base materials arranged on the two main surfaces can be applied to the sputtering process.
したがって、二種類の成膜工程を同一チャンバ内で行うことにより、一種類の成膜工程ごとに別々のチャンバを用いる従来技術に比べて、成膜工程に必要なチャンバが設置されるスペースを減らすことができる。 Therefore, by performing two types of film forming processes in the same chamber, the space for installing the chambers necessary for the film forming process is reduced as compared with the prior art using a separate chamber for each type of film forming process. be able to.
また、一つ目の母材(第一母材)を用いて第1成膜処理を行った後に、被処理体を、二つ目の母材(第一母材)を用いて第2成膜処理を行うチャンバへ搬送する必要がない。このため、従来技術のように、被処理体の搬送作業に要する時間が生じることがなく、被処理体をチャンバ内に搬入したり搬出したりする工程に伴ってチャンバ内の気体を排気する作業(工程)に要する時間が生じない。
したがって、第1成膜処理(一種類目の成膜処理)が終わってから第2成膜処理(二種類目の成膜処理、次の成膜処理)が始まるまでの時間を短縮することができ、成膜処理するために必要な時間を、従来技術を用いる場合に比べて長く設けることができる。In addition, after performing the first film forming process using the first base material (first base material), the object to be processed is subjected to the second formation using the second base material (first base material). There is no need to transfer to a chamber for film processing. Therefore, unlike the prior art, there is no time required for transporting the object to be processed, and the process of exhausting the gas in the chamber in accordance with the process of carrying the object in and out of the chamber Time required for (process) does not occur.
Therefore, it is possible to shorten the time from the end of the first film forming process (first type film forming process) to the start of the second film forming process (second type film forming process, next film forming process). In addition, the time required for the film formation process can be set longer than in the case of using the conventional technique.
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、各図においては、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。 Hereinafter, based on a preferred embodiment, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the dimensions and ratios of the components are appropriately changed from the actual ones in order to make the components large enough to be recognized on the drawings.
<カソードを備えた成膜装置の実施形態>
図1Aは、本発明の実施形態に係るカソード120を備えた成膜装置100の構成について、説明する図である。
成膜装置100は、スパッタリング用のチャンバ101およびカソード120で構成されている。
チャンバ101の壁部には、チャンバ内を排気する排気装置(排気部)Pが付設されている。
カソード120は、スパッタリング用のターゲットCと、ターゲットCと接続された制御部Eと、磁場生成部Hとを有する。
制御部Eは、回転駆動部と、電力供給部と、冷却水循環部とを有する。回転駆動部は、ターゲットCに備えられた回転軸を回転させる。電力供給部は、スパッタリングに用いられる電圧(電力)をターゲットCに印加したり、ターゲットCを接地させたりする。即ち、制御部Eの電力供給部はターゲットCに対する電力供給のスイッチングを行う。冷却水循環部は、ターゲットCの温度を制御するために用いられる冷却水をカソード120に供給したり、カソード120から冷却水を排出したりする。
ターゲットCは、チャンバ101内において、被処理基板(被処理体)102を支持する台(支持台)103と対向する位置に配置される。支持台103は、接地部を通じて接地されている。<Embodiment of a film forming apparatus provided with a cathode>
FIG. 1A is a diagram illustrating a configuration of a
The
An exhaust device (exhaust portion) P for exhausting the inside of the chamber is attached to the wall portion of the
The
The control part E has a rotation drive part, an electric power supply part, and a cooling water circulation part. The rotation drive unit rotates the rotation shaft provided in the target C. The power supply unit applies a voltage (power) used for sputtering to the target C or grounds the target C. That is, the power supply unit of the control unit E performs switching of power supply to the target C. The cooling water circulation unit supplies cooling water used for controlling the temperature of the target C to the
The target C is disposed in the
ターゲットCは、平坦な形状を有するバッキングプレート104と、バッキングプレート104の第1主面104a(一方の主面)に配置された第一母材105と、第2主面104b(他方の主面)に配置された第二母材106とで構成される。
The target C includes a
バッキングプレート104を構成する材料としては、高い導電性、熱伝導性、低ガス放出性を有する材料ものが望ましく、主に銅又はステンレスが用いられる。
As a material constituting the
第一母材105および第二母材106としては、金属又は絶縁体等の、被処理基板102に形成する膜の材料が用いられる。なお、第一母材105と第二母材106とは、同じ材料で構成されていてもよいし、異なる材料で構成されていてもよい。
As the
磁場生成部Hは、成膜空間50に近い前記バッキングプレートの面(第一母材105又は第二母材106)に漏洩磁束が生成されるように、成膜空間50(スパッタリングが行われる領域)から離れた位置であって、バッキングプレート104の面に近い位置(非スパッタリング処理面側)に配置される。
以下の説明において、バッキングプレート104の「非スパッタリング処理面」とは、第1主面104a又は第2主面104bであって、スパッタリングに用いられていない母材(第一母材105又は第二母材106)が載置されている主面を意味する。
また、バッキングプレート104の「スパッタリング処理面」とは、第1主面104a又は第2主面104bであって、スパッタリングに用いられる母材(第一母材105又は第二母材106)が載置され、成膜空間50に近い位置に配置される主面を意味する。
このような「非スパッタリング処理面」及び「スパッタリング処理面」は、バッキングプレート104の回転に伴って切り替わり、第1主面104aが非スパッタリング処理面である場合には、第2主面104bがスパッタリング処理面となり、第1主面104aがスパッタリング処理面である場合には、第2主面104bが非スパッタリング処理面となる。
磁場生成部Hにより生成される磁束の一部は、バッキングプレート104を非スパッタリング処理面からスパッタリング処理面に向けて貫通し、バッキングプレート104のスパッタリング処理面に配置された母材(図1A〜図1Cでは第一母材105)の表面に漏洩する。
磁束が漏洩した領域においては、プラズマが収束することにより、集中的に母材がスパッタリングされるため、高速で成膜をすることが可能となる。The magnetic field generation unit H generates a film formation space 50 (a region where sputtering is performed) so that a leakage magnetic flux is generated on the surface (the
In the following description, the “non-sputtering surface” of the
The “sputtering surface” of the
Such “non-sputtering surface” and “sputtering surface” are switched as the
A part of the magnetic flux generated by the magnetic field generation unit H penetrates the
In the region where the magnetic flux leaks, the base material is intensively sputtered by converging the plasma, so that film formation can be performed at high speed.
磁場生成部Hは、第一母材105を用いてスパッタリング処理を行う場合には、第二母材106に近い位置であってターゲットCと離間するように配置され、漏洩磁束を第一母材105の表面に生成する。
また、磁場生成部Hは、第二母材106を用いてスパッタリング処理を行う場合には、第一母材105に近い位置であってターゲットCと離間するように配置され、漏洩磁束を第二母材105の表面に生成する。When the sputtering process is performed using the
In addition, when performing the sputtering process using the
図1Bは、本発明の実施形態に係るカソード120を構成するターゲットCを示す拡大斜視図である。
バッキングプレート104は、その長手方向Lに平行な回転軸である回転軸107を有する。回転軸107は、バッキングプレート104の第1側面111(一方の側面)から第2側面112(他方の側面)に向けてバッキングプレート104を貫通している。回転軸107は、制御部Eと電気的に接続されており、制御部Eを用いて回転する。
そして、回転軸107の回転に連動して、バッキングプレート104が回転する。安定した回転を実現するために、回転軸はバッキングプレート104の重心に一致するように貫通していることが望ましい。FIG. 1B is an enlarged perspective view showing a target C constituting the
The
Then, the
スパッタリング処理を行う際に、磁場生成部Hは、ターゲットCに近い位置に配置されていることが望ましいが、ターゲットCを回転させるためには、その回転を妨げないように磁場生成部Hとバッキングプレート104との間に距離を空ける必要がある。
そこで、本発明の実施形態に係る磁場生成部Hは、退避駆動部H1を備えている。退避駆動部H1は、磁場生成部Hの位置を制御する装置であり、通常、ターゲットCに近い位置に磁場生成部Hを配置させる。また、ターゲットCが回転する際には、退避駆動部H1は、ターゲットCの回転半径よりも外側に磁場生成部Hを退避させる。また、退避駆動部H1は、ターゲットCの回転が終了した後に、ターゲットCを通常の位置(ターゲットCに近い位置、ターゲットCの回転半径よりも内側)に戻す。When performing the sputtering process, it is desirable that the magnetic field generation unit H is disposed at a position close to the target C. However, in order to rotate the target C, the magnetic field generation unit H and the magnetic field generation unit H are backed up so as not to prevent the rotation. It is necessary to leave a distance from the
Therefore, the magnetic field generation unit H according to the embodiment of the present invention includes a retract drive unit H1. The retreat drive unit H1 is a device that controls the position of the magnetic field generation unit H, and normally arranges the magnetic field generation unit H at a position close to the target C. Further, when the target C rotates, the retreat drive unit H1 retreats the magnetic field generation unit H outside the rotation radius of the target C. In addition, after the rotation of the target C is completed, the retracting drive unit H1 returns the target C to a normal position (position close to the target C, inside the rotation radius of the target C).
なお、本発明の実施形態に係る磁場生成部Hは、通常、ターゲットCの回転半径の外側に位置してもよい。この場合、スパッタリング処理中にのみ、退避駆動部H1がターゲットCに近い位置に磁場生成部Hを移動させ、かつ、スパッタリング処理が終了した後に、退避駆動部H1が磁場生成部Hを通常の位置に戻してもよい。 In addition, the magnetic field generation unit H according to the embodiment of the present invention may be usually located outside the rotation radius of the target C. In this case, only during the sputtering process, the retracting drive unit H1 moves the magnetic field generating unit H to a position close to the target C, and after the sputtering process is completed, the retracting drive unit H1 moves the magnetic field generating unit H to the normal position. You may return to.
また、磁場生成部Hは、揺動駆動部H2を備えている。揺動駆動部H2は、磁場生成部Hを、バッキングプレート104の主面(104a、104b)に対して平行な方向に揺動させる。また、揺動駆動部H2は、ターゲットCの長手方向Lに垂直な方向及びターゲットCの長手方向Lに平行な方向の少なくとも一方向に、磁場生成部Hを揺動させる。
この揺動により、磁場生成部Hよって生成される磁束を、スパッタリング処理面に近い位置に配置された母材の表面に、均一に漏洩させることができる。
漏洩磁束を均一に発生させることにより、母材の表面においてプラズマが収束する領域が一様に形成される。
そのため、スパッタリング処理によって母材表面に生じるエロージョンが均一化され、ターゲットCの利用効率を向上させることができる。
そして、被処理基板102の表面に対して、面内分布の均一性を高めた成膜処理を行うことができる。Further, the magnetic field generation unit H includes a swing drive unit H2. The swing drive unit H2 swings the magnetic field generation unit H in a direction parallel to the main surfaces (104a, 104b) of the
By this swinging, the magnetic flux generated by the magnetic field generation unit H can be uniformly leaked to the surface of the base material disposed at a position close to the sputtering processing surface.
By uniformly generating the leakage magnetic flux, a region where the plasma converges is uniformly formed on the surface of the base material.
Therefore, the erosion generated on the surface of the base material by the sputtering process is made uniform, and the utilization efficiency of the target C can be improved.
And the film-forming process which improved the uniformity of in-plane distribution can be performed with respect to the surface of the to-
図1Cは、図1Bに示す本発明の実施形態に係るカソードを構成するターゲットCを示す図であって、その長手方向Lに垂直な面に対応する断面図である。
バッキングプレート104内には、第2主面104bに近い位置(近傍)に形成され、流路108a及び108bで構成された循環流路(第1循環流路及び第2循環流路)が形成されている。循環流路には、冷却水が流動する。
冷却水は、流路108aおよび108bのうち、一方から導入され、他方から導出される。循環流路108aおよび108bに冷却水(冷媒)を流すことにより、スパッタリング処理中の第一母材105および第二母材106の温度上昇を抑えることができる。FIG. 1C is a view showing the target C constituting the cathode according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1B, and is a cross-sectional view corresponding to a plane perpendicular to the longitudinal direction L thereof.
In the
The cooling water is introduced from one of the
図1B及び図1Cに示すように、回転軸107は制御部Eと接続されている。
バッキングプレート104に印加するスパッタリング電圧は、制御部Eから、回転軸107内に設けられた電力供給ラインを介してバッキングプレート104に供給される。
また、循環流路108a、108bを流れる冷却水は、制御部Eから、回転軸107内に設けられた冷却水の供給及び排出用ラインを介して、循環流路に供給される。As shown in FIGS. 1B and 1C, the
A sputtering voltage to be applied to the
Further, the cooling water flowing through the
図1B及び図1Cに示すように、バッキングプレート104の長手方向Lに平行な第3側面113に、防着板109が設けられている。
防着板109は、接地されており、スパッタリング処理中に発生した粒子がバッキングプレートの側面に回り込むのを防ぐ。
また、防着板109とバッキングプレート104との間には絶縁部材109aが配置され、絶縁部材109aは、スパッタリング時に供給される電圧によって防着板109にダメージが発生することを防ぐ。As shown in FIGS. 1B and 1C, a
The
In addition, an insulating
本発明の実施形態に係るカソードは、バッキングプレート104の二つの主面の各々に設けられ、母材が配置されたスパッタリング用ターゲットを備えている。
そして、このカソードは、第1側面111から第2側面112に向けてターゲットを貫通する回転軸により、ターゲットを回転させることが可能である。
ターゲットを回転させることにより、同一チャンバ内において、被処理体と対向していた主面(第1主面)と、被処理体に対向していなかった主面(第2主面)とを変更(交換)することができる。即ち、バッキングプレートの二つの主面の両方をスパッタリング処理面として用いることができ、二つの主面に配置された母材の両方をスパッタリング処理に適用することができる。The cathode according to the embodiment of the present invention includes a sputtering target provided on each of the two main surfaces of the
And this cathode can rotate a target by the rotating shaft which penetrates a target toward the
By rotating the target, the main surface (first main surface) facing the object to be processed and the main surface (second main surface) not facing the object to be processed are changed in the same chamber. (Replacement). That is, both of the two main surfaces of the backing plate can be used as the sputtering process surface, and both of the base materials arranged on the two main surfaces can be applied to the sputtering process.
したがって、二種類の成膜工程を同一チャンバ内で行うことにより、一種類の成膜工程ごとに別々のチャンバを用いる従来技術に比べて、成膜工程に必要なチャンバが設置されるスペースを減らすことができる。 Therefore, by performing two types of film forming processes in the same chamber, the space for installing the chambers necessary for the film forming process is reduced as compared with the prior art using a separate chamber for each type of film forming process. be able to.
また、一つ目の母材(第一母材)を用いて第1成膜処理を行った後に、被処理体を、二つ目の母材(第一母材)を用いて第2成膜処理を行うチャンバへ搬送する必要がない。このため、従来技術のように、被処理体の搬送作業に要する時間が生じることがなく、被処理体をチャンバ内に搬入したり搬出したりする工程に伴ってチャンバ内の気体を排気する作業(工程)に要する時間が生じない。
したがって、第1成膜処理が終わってから第2成膜処理(次の成膜処理)が始まるまでの時間を短縮することができ、成膜処理するために必要な時間を、従来技術を用いる場合に比べて長く設けることができる。In addition, after performing the first film forming process using the first base material (first base material), the object to be processed is subjected to the second formation using the second base material (first base material). There is no need to transfer to a chamber for film processing. Therefore, unlike the prior art, there is no time required for transporting the object to be processed, and the process of exhausting the gas in the chamber in accordance with the process of carrying the object in and out of the chamber Time required for (process) does not occur.
Therefore, it is possible to shorten the time from the end of the first film forming process to the start of the second film forming process (next film forming process), and the time required for the film forming process is used. It can be provided longer than the case.
また、本発明の実施形態の構成では、磁場生成部Hが、バッキングプレート104の内部に設けられておらず、バッキングプレート104と離間した位置に配置されている。したがって、一つの磁場生成部Hのみを用いて、二つの母材それぞれの表面に、漏洩磁束を生成することができる。
Further, in the configuration of the embodiment of the present invention, the magnetic field generation unit H is not provided inside the
また、第二母材106が第一母材105と同一材料で構成される場合、従来のようにバッキングプレートの一つの主面にのみ配置された母材を用いる場合に比べて、ターゲット一つ当たりの使用期間を延ばすことができる。
これにより、母材の交換回数を減らすことができ、交換にともなって発生する、チャンバ内の気体を排気する作業(工程)の回数を減らすことができる。Further, when the
Thereby, the frequency | count of replacement | exchange of a base material can be reduced, and the frequency | count of the operation | work (process) which exhausts the gas in a chamber generated with replacement | exchange can be reduced.
また、第一母材105及び第二母材106の各々が、被処理基板102上に形成される積層膜の下層及び上層を形成する材料で構成される場合、一つのターゲットのみを用いて、二つの成膜処理を連続して行うことができる。
そして、連続する二つの成膜処理を同一チャンバ内で行うことにより、第一母材105による成膜工程と第二母材106による成膜工程との間に行う、チャンバ内の気体を排気する工程及び被処理基板の搬送等の作業(工程)が不要となり、このような作業(工程)に要する時間を短縮することができる。Further, when each of the
Then, by performing two successive film formation processes in the same chamber, the gas in the chamber is exhausted between the film formation process using the
<ターゲットの製造方法の実施形態>
上記本発明の実施形態の構成を備えたターゲットの製造方法について、図2A〜図2Fに示す工程図を用いて説明する。
まず、図2Aに示す第一工程において、第一母材105をバッキングプレート104の第1主面104aに対向するように配置し、第二母材106をバッキングプレート104の第2主面104bに対向するように配置する。<Embodiment of target manufacturing method>
A method for manufacturing a target having the configuration of the embodiment of the present invention will be described with reference to process diagrams shown in FIGS. 2A to 2F.
First, in the first step shown in FIG. 2A, the
次に、図2Bに示す第二工程において、第一接着部材(不図示)を用いて、第一母材105をバッキングプレート104の第1主面104aに接合する。
より具体的には、接合面を形成するバッキングプレート104の第1主面104aに第一接着部材を塗布し、バッキングプレート104及び第一接着部材を融点以上の温度で加熱して融解させる。
そして、融解した第一接着部材上に第一母材105を配置し、第一母材105とバッキングプレート104との間に融解した第一接着部材が挟まれた状態で室温まで冷却する。
この工程で用いる第一接着部材としては、低融点金属であることが望ましく、例えば、インジウムが用いられる。Next, in the second step shown in FIG. 2B, the
More specifically, the first adhesive member is applied to the first
Then, the
The first adhesive member used in this step is preferably a low melting point metal, for example, indium.
第二工程では、バッキングプレート104と第一母材105とが、高温状態において接合され、接合した状態のまま室温まで冷却される。
そして、冷却にともなって、バッキングプレート104は圧縮される。
このとき、第1主面104aにのみ第一母材105が接合されているため、第1主面104aにおけるバッキングプレート104の圧縮率と、第2主面104bにおけるバッキングプレート104の圧縮率とは異なる。
したがって、バッキングプレート104は、第1主面104aあるいは第2主面104bにおいて、凸状に反りが生じた形状を有する。In the second step, the
And the
At this time, since the
Therefore, the
図2Bでは、バッキングプレート104が第1主面104aに凸状の反りが生じている例が示されているが、バッキングプレート104と第一母材105とを構成する材料の組合せによっては、第2主面104bに凸状の反りが生じる場合もある。
FIG. 2B shows an example in which the
次に、図2Cに示す第三工程において、第一母材105とバッキングプレート104との接合により反ったバッキングプレート104を、平坦な形状となるように整形する。
バッキングプレート104を整形する方法は、特定の方法に限定されないが、本実施形態では、バッキングプレート104の第2主面104bに対し、反りが生じている方向とは逆の方向に圧力を加えて機械的に矯正する方法を用いる。Next, in the third step shown in FIG. 2C, the
The method of shaping the
次に、図2Dに示す第四工程において、第二接着部材(不図示)を用いて、第二母材106をバッキングプレート104の第2主面104bに接合する。
より具体的には、接合面を形成するバッキングプレート104の第2主面104bに第二接着部材を塗布し、バッキングプレート104及び第二接着部材を融点以上の温度で加熱して融解させる。
そして、融解した第二接着部材上に第二母材106を配置し、第二母材106とバッキングプレート104との間に融解した第二接着部材が挟まれた状態で室温まで冷却する。
この工程で用いる第二接着部材としては、低融点金属であることが望ましく、例えば、インジウムが用いられる。Next, in the fourth step shown in FIG. 2D, the
More specifically, the second adhesive member is applied to the second
Then, the
The second adhesive member used in this step is preferably a low melting point metal, for example, indium.
第四工程では、バッキングプレート104と第二母材106とは、高温状態において接合され、接合した状態のまま室温まで冷却される。
そして、冷却にともなって、バッキングプレート104は圧縮される。
このとき、第1主面104aには第一母材105が接合され、第2主面104bには第二母材106が接合されているため、第1主面104aにおけるバッキングプレート104の圧縮率と、第2主面104bにおけるバッキングプレート104の圧縮率とは異なる。
したがって、バッキングプレート104は、第1主面104aあるいは第2主面104bにおいて、凸状に反りが生じた形状を有する。In the fourth step, the
And the
At this time, since the
Therefore, the
そこで、図2Eに示す第五工程において、第二母材106とバッキングプレート104との接合により反ったバッキングプレート104を、平坦な形状となるように整形する。
バッキングプレート104を整形する方法は、特定の方法に限定されないが、本実施形態では、バッキングプレート104に対し、反りが生じている方向とは逆の方向に圧力を加えて機械的に矯正する方法を用いる。Therefore, in the fifth step shown in FIG. 2E, the
Although the method of shaping the
そして、図2Fに示す第六工程において、バッキングプレート104の長手方向Lに平行な側面に、絶縁性の接着部材(絶縁部材)109aを用いて、防着板109を接合することにより、本発明の実施形態のターゲットが形成されている。
Then, in the sixth step shown in FIG. 2F, the
ここでは、バッキングプレート104に対して、第一母材105、第二母材106の順に接合する例を示したが、接合する順序を逆にしてもよいし、あるいはバッキングプレート104の両面に第一母材105及び第二母材106を同時に接着した後に、機械的に矯正する方法でもよい。
Here, an example is shown in which the
上記本発明の実施形態のターゲットの製造方法によれば、ボルト又はクランプ等の固定部材を用いて母材をバッキングプレートに固定する場合のように、母材に固定領域を設ける必要がない。
したがって、バッキングプレート104の各々の主面に配置された第一母材105及び第二母材106の全域をスパッタリングに用いることができる。According to the target manufacturing method of the embodiment of the present invention, it is not necessary to provide a fixing region in the base material as in the case where the base material is fixed to the backing plate using a fixing member such as a bolt or a clamp.
Therefore, the entire region of the
また、本発明の実施形態のターゲットの製造方法では、バッキングプレートの第1主面104aあるいは第2主面104bに母材を接合させた後に、接合により反ったバッキングプレートが、平坦な形状になるように整形する。
したがって、バッキングプレートの二つの主面の各々に、個別に、表面が平坦な形状を有する母材が接合されたターゲットを製造することができる。
これにより、母材と被処理基板が平行に配置されるため、母材から飛び出すスパッタ粒子を被処理基板の処理面内に均一に付着させ、成膜することができる。In the target manufacturing method according to the embodiment of the present invention, after the base material is bonded to the first
Therefore, a target in which a base material having a flat surface is bonded to each of the two main surfaces of the backing plate can be manufactured.
Accordingly, since the base material and the substrate to be processed are arranged in parallel, the sputtered particles popping out from the base material can be uniformly attached to the processing surface of the substrate to be processed to form a film.
なお、図2A〜図2Fでは、接着部材を用いて、第一母材105及び第二母材106を、バッキングプレート104の各々の主面に接合する方法を例として示した。別の例として、ボルト又はクランプ等の固定用部材を用いて、第一母材105及び第二母材106を、バッキングプレート104の各々の主面に固定する方法もある。
2A to 2F exemplify a method of joining the
ボルト又はクランプ等の固定用部材を用いる場合には、第一母材105とバッキングプレートとの熱膨張率差あるいは第二母材106とバッキングプレートとの熱膨張率差に起因した反りが生じることはない。
したがって、上記第二工程及び第四工程に相当する工程は不要となり、より簡略化したプロセスでターゲットを製造することができる。When a fixing member such as a bolt or a clamp is used, warpage due to a difference in thermal expansion coefficient between the
Therefore, the steps corresponding to the second step and the fourth step are not necessary, and the target can be manufactured by a more simplified process.
<変形例>
図3は、ターゲットの変形例を示す図であって、回転軸に垂直な面に対応する断面図である。
上記実施形態のバッキングプレート104は、単板で形成されていたのに対し、変形例のバッキングプレート214は、二枚の板(バッキングプレート)204及び211が重ね合わされた合板で構成されている。
バッキングプレート214の内部には、バッキングプレートの最外面である第1主面214aに近い位置に形成され、冷却水が流動する循環流路208a、208bと、バッキングプレートの最外面である第2主面214bに近い位置に形成され、冷却水が流動する循環流路213a、213bとが設けられている。
変形例において、ターゲットにおけるその他の構成は、本発明の実施形態の構成と同様である。図3において、上記実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。<Modification>
FIG. 3 is a view showing a modification of the target and is a cross-sectional view corresponding to a plane perpendicular to the rotation axis.
The
Inside the
In the modification, the other configuration of the target is the same as the configuration of the embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same members as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
本発明の実施形態の構成では、冷却水の循環流路108a、108bは、バッキングプレート104内において、第1主面104a及び第2主面104bのいずれか一方に近い位置に形成されている。
これに対し、変形例の構成では、冷却水の循環流路208a、208bは、バッキングプレート214内において、第1主面214a及び第2主面214bの両方に近い位置に形成されている。
したがって、変形例の構成によれば、第一母材205及び第二母材212の両方を冷却する高い冷却機能を有するターゲットを得ることができる。In the configuration of the embodiment of the present invention, the cooling
On the other hand, in the configuration of the modified example, the cooling
Therefore, according to the configuration of the modification, a target having a high cooling function for cooling both the
ターゲットの変形例においては、バッキングプレートの最外面である二つの主面の各々に、スパッタリングに用いられる母材が配置されている。
そのため、チャンバ内において、第1主面214aに配置された第一母材205を用いてスパッタリング処理を行った後に、ターゲットを反転させて、第2主面214bに配置された第二母材212を用いてスパッタリング処理を行うことができる。In the modification of the target, a base material used for sputtering is disposed on each of two main surfaces which are the outermost surfaces of the backing plate.
Therefore, in the chamber, after performing the sputtering process using the
したがって、第二母材212が第一母材205と同一材料で構成される場合、従来のようにバッキングプレートの一つの主面にのみ配置された母材を用いる場合に比べて、ターゲット一つ当たりの使用期間を延ばすことができる。
これにより、母材の交換回数を減らすことができ、交換にともなって発生する、チャンバ内の気体を排気する作業(工程)の回数を減らすことができる。Therefore, when the
Thereby, the frequency | count of replacement | exchange of a base material can be reduced, and the frequency | count of the operation | work (process) which exhausts the gas in a chamber generated with replacement | exchange can be reduced.
また、第一母材205及び第二母材212の各々が、被処理基板上に形成される積層膜の下層及び上層を形成する材料で構成される場合、一つのターゲットのみを用いて、二つの成膜処理を連続して行うことができる。
そして、連続する二つの成膜処理を同一チャンバ内で行うことにより、第一母材205による成膜工程と第二母材212による成膜工程との間に行う、チャンバ内の気体を排気する工程及び被処理基板の搬送等の作業(工程)が不要となり、このような作業(工程)に要する時間を短縮することができる。In addition, when each of the
Then, by performing two successive film forming processes in the same chamber, the gas in the chamber is exhausted between the film forming process using the
<ターゲットの製造方法の変形例>
上記変形例の構成を備えたターゲットの製造方法の一例について説明する。<Modification of target manufacturing method>
An example of a method for manufacturing a target having the configuration of the modified example will be described.
まず、第一工程において、第一接着部材を用いて、第一母材205をバッキングプレート204の第1主面204aに接合する。
より具体的には、接合面を形成するバッキングプレート204の第1主面204aに第一接着部材を塗布し、バッキングプレート204及び第一接着部材を融点以上の温度で加熱して融解させる。
そして、融解した第一接着部材上に第一母材205を配置し、第一母材205とバッキングプレート204との間に融解した第一接着部材が挟まれた状態で室温まで冷却する。
この工程で用いる第一接着部材としては、低融点金属であることが望ましく、例えば、インジウムが用いられる。First, in the first step, the
More specifically, the first adhesive member is applied to the first
Then, the
The first adhesive member used in this step is preferably a low melting point metal, for example, indium.
第一工程では、バッキングプレート204と第一母材205とは、高温状態において接合され、接合した状態のまま室温まで冷却される。
そして、冷却にともなって、バッキングプレート204は圧縮される。
このとき、第1主面204aにのみ第一母材205が接合されているため、第1主面204aにおけるバッキングプレート204の圧縮率と、第2主面204bにおけるバッキングプレート204の圧縮率とは異なる。
したがって、バッキングプレート204は、第1主面204aあるいは第2主面204bにおいて、凸状に反りが生じた形状を有する。In the first step, the
And the
At this time, since the
Therefore, the
次に、第二工程において、第一母材205とバッキングプレート204との接合により反ったバッキングプレート204を、平坦な形状となるように整形する。
バッキングプレート204を整形する方法は、特定の方法に限定されないが、本変形例では、バッキングプレート204に対し、反りが生じている方向とは逆の方向に圧力を加えて機械的に矯正する方法を用いる。Next, in the second step, the
The method of shaping the
次に、第三工程において、第二接着部材を用いて、第二母材212をバッキングプレート211の第1主面211aに接合する。
より具体的には、接合面を形成するバッキングプレート211の第1主面211aに第二接着部材を塗布し、バッキングプレート211及び第二接着部材を融点以上の温度で加熱して融解させる。
そして、融解した第二接着部材上に第二母材212を配置し、第二母材212とバッキングプレート211との間に融解した第二接着部材が挟まれた状態で室温まで冷却する。
この工程で用いる第二接着部材としては、低融点金属であることが望ましく、例えば、インジウムが用いられる。Next, in the third step, the
More specifically, the second adhesive member is applied to the first
Then, the
The second adhesive member used in this step is preferably a low melting point metal, for example, indium.
次に、第四工程において、バッキングプレート211と第二母材212との接合により反ったバッキングプレート211を、平坦な形状となるように整形する。
バッキングプレート211を整形する方法は、特定の方法に限定されないが、本変形例では、バッキングプレート211に対し、反りが生じている方向とは逆の方向に圧力を加えて機械的に矯正する方法を用いる。Next, in the fourth step, the
The method of shaping the
次に、第五工程において、バッキングプレート204の第2主面204bとバッキングプレート211の第2主面211bとが、向かい合うように、バッキングプレート204とバッキングプレート211とを一体化させる。
2つのバッキングプレートを一体化させる方法としては、例えば、主面204bと主面211bとの間に接着部材を配置し、両プレートを接合する方法が挙げられる。或いは、主面204bと主面211bとを重ね合わせた状態で、両プレートをボルト又はクランプ等の固定用部材により固定する方法がある。Next, in the fifth step, the
As a method for integrating the two backing plates, for example, a method in which an adhesive member is disposed between the
次に、第六工程において、バッキングプレート214の長手方向に平行な側面(第3側面113)に、絶縁性の接着部材(絶縁部材)209aを用いて、防着板209を接合することにより、ターゲットの変形例が形成される。
Next, in the sixth step, the
なお、第一工程〜第二工程と、第三工程〜第四工程とは、順序を入れ替えて行ってもよいし、同時に行ってもよい。 In addition, a 1st process-a 2nd process and a 3rd process-a 4th process may be performed by changing order, and may be performed simultaneously.
また、ターゲットの変形例は、二枚の板204および211を重ね合わせることによってバッキングプレート214を予め形成し、その後、本発明の実施形態におけるバッキングプレート104と同様に、上述したターゲットの製造方法を用いることによっても形成される。
Further, in the modification of the target, the
上記ターゲットの製造方法の変形例によれば、ボルト又はクランプ等の固定部材を用いて母材をバッキングプレートに固定する場合のように、母材に固定領域を設ける必要がない。
したがって、バッキングプレート214の各々の主面に配置された第一母材205及び第二母材212の全域をスパッタリングに用いることができる。According to the modification of the target manufacturing method, it is not necessary to provide a fixing region in the base material as in the case where the base material is fixed to the backing plate using a fixing member such as a bolt or a clamp.
Therefore, the entire area of the
また、ターゲットの製造方法の変形例では、バッキングプレートの第1主面214aあるいは第2主面214bに母材を接合させた後に、接合により反ったバッキングプレートを、平坦な形状になるように整形する。
したがって、バッキングプレートの二つの主面の各々に、個別に、表面が平坦な形状を有する母材が接合されたターゲットを製造することができる。
これにより、母材と被処理基板が平行に配置されるため、母材から飛び出すスパッタ粒子を被処理基板の処理面内に均一に付着させ、成膜することができる。Further, in a modification of the target manufacturing method, after the base material is bonded to the first
Therefore, a target in which a base material having a flat surface is bonded to each of the two main surfaces of the backing plate can be manufactured.
Accordingly, since the base material and the substrate to be processed are arranged in parallel, the sputtered particles popping out from the base material can be uniformly attached to the processing surface of the substrate to be processed to form a film.
本発明は、被処理体にスパッタリング法による成膜工程を行う場合に対し、広く適用することができる。 The present invention can be widely applied to a case where a film formation process by a sputtering method is performed on an object to be processed.
100・・・成膜装置、104・・・バッキングプレート、104a、104b・・・主面、105・・・第一母材、106・・・第二母材、107・・・回転軸、108a、108b・・・流路、109・・・防着板、109a・・・絶縁部材、120・・・カソード、C・・・ターゲット、E・・・制御部、H・・・磁場生成部、L・・・長手方向。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記回転軸を回転させ、前記回転軸を介して前記ターゲットにスパッタリングに用いられる電力を供給する制御部と、
前記第一母材又は前記第二母材に漏洩磁束が生成されるように、前記成膜空間から離れた前記バッキングプレートの面に近い位置に設けられた磁場生成部とを含み、
前記磁場生成部は、前記バッキングプレートの外部にあり、漏洩磁束が前記第一母材に生成されるときは、前記第二母材に近い位置に配置され、漏洩磁束が前記第二母材に生成されるときは、前記第一母材に近い位置に配置されている
ことを特徴とするカソード。 A backing plate having a second side first main surface, the second main surface located on the opposite side to the first major surface, the first side surface, and the first side surface located on the opposite side, the first A first base material disposed on the main surface; a second base material disposed on the second main surface; and a rotating shaft penetrating the backing plate from the first side surface toward the second side surface. And a target provided in the deposition space,
A controller that rotates the rotating shaft and supplies power used for sputtering to the target via the rotating shaft;
As the leakage flux in the first workpiece or the second workpiece is generated, seen including a magnetic field generator provided in a position close to the surface of the backing plate away from the film forming space,
The magnetic field generation unit is outside the backing plate, and when leakage magnetic flux is generated in the first base material, the magnetic field generation unit is disposed at a position close to the second base material, and the leakage magnetic flux is in the second base material. When produced , the cathode is disposed at a position close to the first base material .
前記磁場生成部は、
前記ターゲットが回転するときに前記ターゲットの回転半径より外側に前記磁場生成部を退避し、前記回転が終了したときに前記磁場生成部を元の位置に戻す退避駆動部を備えている
ことを特徴とするカソード。 The cathode of claim 1 ,
The magnetic field generator is
A retraction drive unit is provided that retracts the magnetic field generation unit outside the rotation radius of the target when the target rotates, and returns the magnetic field generation unit to the original position when the rotation is completed. And cathode.
前記磁場生成部は、
前記ターゲットの長手方向に垂直な方向及び前記ターゲットの長手方向に平行な方向のうち少なくとも一方向に前記磁場生成部を揺動させる揺動駆動部を備えている
ことを特徴とするカソード。 The cathode according to claim 1 or 2 ,
The magnetic field generator is
A cathode comprising: a swing drive unit that swings the magnetic field generating unit in at least one of a direction perpendicular to a longitudinal direction of the target and a direction parallel to the longitudinal direction of the target.
前記バッキングプレートの内部に設けられ、前記第1主面あるいは前記第2主面に近い位置に形成され、冷却水が流動する循環流路を備える
ことを特徴とするカソード。 The cathode according to any one of claims 1 to 3 ,
A cathode provided inside the backing plate, formed at a position close to the first main surface or the second main surface, and through which a cooling water flows.
前記制御部は、前記回転軸を通して、前記循環流路に冷却水を循環させる
ことを特徴とするカソード。 The cathode according to claim 4 , wherein
The cathode is characterized in that the control unit circulates cooling water in the circulation channel through the rotating shaft.
前記バッキングプレートは、前記第1側面及び前記第2側面とは異なる第3側面を有し、前記第3側面には絶縁部材を介して防着板が配置されている
ことを特徴とするカソード。 A cathode according to any one of claims 1 to 5 ,
The backing plate has a third side surface different from the first side surface and the second side surface, and a deposition preventing plate is disposed on the third side surface via an insulating member.
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