JPH02285069A - Sputtering device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、スパッタ装置に関する。[Detailed description of the invention] [Purpose of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a sputtering apparatus.
（従来の技術）
一般に、スパッタ装置は、基板例えば半導体ウェハに、
例えば金属薄膜を成膜するのに主に用いられる。(Prior Art) In general, sputtering equipment sputters a substrate such as a semiconductor wafer.
For example, it is mainly used to form metal thin films.
このようなスパッタ装置では、気密容器内に設けられた
所定材質のターゲットに対向する如く半導体ウェハが配
置される。In such a sputtering apparatus, a semiconductor wafer is placed so as to face a target made of a predetermined material provided in an airtight container.
上記ターゲットは、通常、陰電極となるバッキングプレ
ートに接合されたユニットとして使用に供され、このタ
ーゲットユニットをスパッタガン本体側の保持部材に固
定することによってセツティングされる。このターゲッ
トユニットの固定は、保持部材の裏面側等から挿入され
た捩子等によって行われている。The target is usually used as a unit joined to a backing plate that serves as a negative electrode, and is set by fixing this target unit to a holding member on the sputter gun main body side. The target unit is fixed using a screw or the like inserted from the back side of the holding member.
そして、ターゲットに負の電圧を印加することにより、
気密容器内に導入されたスパッタガスをプラズマ化し、
このプラズマ中の陽イオンを負電圧の電極であるターゲ
ットに衝突させ、ターゲツト材のスパッタリングを行い
、スパッタリングされた粒子の飛程位置に半導体ウェハ
を配置しておくことによって、上記ウェハ上に所望組成
の薄膜を成膜する。Then, by applying a negative voltage to the target,
The sputtering gas introduced into the airtight container is turned into plasma,
The positive ions in this plasma collide with a target, which is a negative voltage electrode, to sputter the target material, and by placing a semiconductor wafer in the range of the sputtered particles, a desired composition is formed on the wafer. Deposit a thin film of
（発明が解決しようとする課題）
ところで、上述したスパッタ装置では、例えば形成する
膜を変更する場合やターゲットが消耗した場合に、ター
ゲットの交換を行う必要があるが、上述したように従来
のスパッタ装置では螺子等によってターゲットを固定し
ているため、ターゲットの交換に長時間要し、交換作業
の効率が非常に悪いという問題があった。そして、半導
体装置の多品種少量化によって処理ロフトの少ロフト化
が進む現状においては、例えば品種に応じたウェハのイ
ンチサイズ等が異なる場合、処理効率を高める上でター
ゲットの交換作業の効率を高めることがさらに重要にな
ってきている。(Problem to be Solved by the Invention) In the sputtering apparatus described above, it is necessary to replace the target, for example, when changing the film to be formed or when the target is worn out. Since the target is fixed in the device using screws or the like, there is a problem in that it takes a long time to replace the target and the efficiency of the replacement work is very low. In the current situation where processing lofts are becoming smaller due to the reduction in the number of different types of semiconductor devices, for example, when the inch size of wafers differs depending on the type, it is necessary to increase the efficiency of target replacement work in order to increase processing efficiency. is becoming even more important.
また、最近、ＩＣ等の半導体装置においては高集積化が
顕著に進み、超クリーン化が要求され、スパッタ装置等
が設置されたクリーンルーム内に入室する作業ハの数や
入室時間をできるだけ少なくすることが要求されており
、この点からも短時間でターゲットの交換作業、を行え
るようにすることが望まれている。In addition, recently, semiconductor devices such as ICs have become highly integrated, and ultra-cleanliness is required, and it is necessary to minimize the number of workers entering the clean room where sputtering equipment is installed, and the time required to enter the room. From this point of view, it is desired to be able to perform target replacement work in a short time.
本発明は、このような課題に対処するためになされたも
ので、従来に比べてターゲットの交換を容易にし、交換
作業の効率を高め、スルニブットを向上させたスパッタ
装置を提供することを目的としている。The present invention has been made to address these issues, and aims to provide a sputtering device that facilitates target replacement, improves the efficiency of replacement work, and improves the sputtering rate compared to conventional sputtering equipment. There is.
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
すなわち本発明は、気密容器内の所定位置に着脱自在に
支持されたターゲットを有するスパッタ装置において、
前記ターゲットの外周側をその径方向からバネ作用によ
り押圧支持する支持機構を設けたことを特徴としている
。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) That is, the present invention provides a sputtering apparatus having a target detachably supported at a predetermined position within an airtight container.
The present invention is characterized in that a support mechanism is provided that presses and supports the outer peripheral side of the target from the radial direction by a spring action.
（作 用）
本発明のスパッタ装置では、ターゲットの支持系にその
径方向からバネ作用により押圧支持する機構が設けられ
ている。このようにターゲットは、バネによる押圧力に
よって支持されているため、ターゲットの着脱を容易に
行うことができ、ターゲットの交換作業の効率が向上す
る。(Function) In the sputtering apparatus of the present invention, the target support system is provided with a mechanism that presses and supports the target from the radial direction by a spring action. Since the target is thus supported by the pressing force of the spring, the target can be easily attached and detached, and the efficiency of target replacement work is improved.
（実施例）
以下、本発明のスパッタ装置をプレートマグネトロン型
スパッタ装置に適用した実施例について図面を参照して
説明する。(Example) Hereinafter, an example in which the sputtering apparatus of the present invention is applied to a plate magnetron type sputtering apparatus will be described with reference to the drawings.
被処理物例えば半導体ウェハ１は、ウェハ加熱機構２を
有する試料台３に支持されており、シャッタ４を介して
ターゲット５が設けられ、このターゲット５の表面近傍
にプラズマ形成領域の空間が形成される−ように所定間
隔をもってターゲット５と試料台３とが対向配置されて
いる。なお、上記シャッタ４は半導体ウェハ１とターゲ
ット５との間を必要に応じてスパッタリングを遮るもの
である。An object to be processed, such as a semiconductor wafer 1, is supported on a sample stage 3 having a wafer heating mechanism 2, a target 5 is provided through a shutter 4, and a space for a plasma formation region is formed near the surface of the target 5. The target 5 and the sample stage 3 are arranged opposite to each other with a predetermined interval. Note that the shutter 4 is used to block sputtering between the semiconductor wafer 1 and the target 5 as necessary.
このターゲット５は、形成すべき薄膜の材質に応じて選
択される、例えばアルミニウム、シリコン、タングステ
ン、チタン、モリブデン、クロム、コバルト、ニッケル
、あるいはこれらを含む合金等によって例えば円板状に
形成されたターゲット本体６と、このターゲット本体６
の裏面側に接合され、熱伝導性および導電性に優れた銅
等の金属部材からなるバッキングプレート７とから構成
されている。バッキングプレート７は円板形状を有し、
その側面にはターゲット５の取付は部となる、複数例え
ば８つの取付は穴７ａが設けられている。The target 5 is made of, for example, aluminum, silicon, tungsten, titanium, molybdenum, chromium, cobalt, nickel, or an alloy containing these, and is formed into a disk shape, for example, and is selected depending on the material of the thin film to be formed. Target body 6 and this target body 6
The backing plate 7 is made of a metal member such as copper and has excellent thermal conductivity and electrical conductivity. The backing plate 7 has a disc shape,
A plurality of holes 7a, for example eight holes, are provided on the side surface for mounting the target 5.
なお、ターゲット５は、バッキングプレート７に負の直
流電圧を印加することによって、カソード電極を構成す
る。Note that the target 5 constitutes a cathode electrode by applying a negative DC voltage to the backing plate 7.
このターゲット５は、上面側に円筒状凸部１１ａが設け
られその内側がターゲット５の収容部となる保持部材１
１に保持されており、上記円筒状凸部１１ａに設置され
た複数例えば８つの支持機構１２と、上述したバッキン
グプレート７の側面に設けられた取付は穴７ａとによっ
て、ターゲット５が支持されるよう構成されている。This target 5 has a holding member 1 which is provided with a cylindrical convex portion 11a on the upper surface side and whose inner side serves as a housing portion for the target 5.
1, and the target 5 is supported by a plurality of, for example, eight, support mechanisms 12 installed in the cylindrical convex portion 11a and the mounting holes 7a provided in the side surface of the backing plate 7 described above. It is configured like this.
上記支持機構１２は、第２図に示すように、−端部がス
トッパ１３によって固定支持されたスプリング１４が筒
状部材１５内に配置されており、スプリング１４の他端
部には略半球状の頭部を有するビン１６が設けられてい
る。このピン１６は、スプリング１４によって筒状部材
１５内から出没自在とされており、いわゆるスプリング
プランジャ式の支持機構１２である。このスプリングプ
ランジャ式支持機構１２は、保持部材１１の円筒状凸部
１１ａに径方向に設けられた捩子溝１１ｂ内に、筒状部
材１５の外周に形成された捩子１５ａを捩子込むことに
よって設置されており、この筒状部材１５の捩込み位置
あるいはストッパ１３の位置を１３’ｆＭすることによ
って、ピン１６の押圧力が調整される。As shown in FIG. 2, the support mechanism 12 includes a spring 14 whose negative end is fixedly supported by a stopper 13 and is disposed within a cylindrical member 15, and the other end of the spring 14 has a substantially hemispherical shape. A bottle 16 having a head is provided. This pin 16 is made to be freely retractable from inside the cylindrical member 15 by a spring 14, and is a so-called spring plunger type support mechanism 12. This spring plunger type support mechanism 12 includes screwing a screw 15a formed on the outer periphery of the cylindrical member 15 into a screw groove 11b provided in the radial direction in the cylindrical convex portion 11a of the holding member 11. The pressing force of the pin 16 is adjusted by adjusting the screwing position of the cylindrical member 15 or the position of the stopper 13 by 13'fM.
上記スプリングプランジャ式支持機構１２によるターゲ
ット５の支持部は、まずターゲット５が保持部材１１の
上面１１ｃにバッキングプレート７の裏面１１ｂが当接
するよう、保持部材１１の円筒状凸部１１ａ内側に挿入
され、上記ピン１６の頭部形状に応じた形状を有し、か
つスプリングプランジャ式支持機構１２の設置ピッチに
応じて形成されたバッキングプレート７の取付は穴７ａ
にピン１６の頭部が、スプリング１４の径方向への押圧
力によって係合されている。そして、スプリング１４が
ピン１６をターゲット５に押付ける力によって、ターゲ
ット５が支持されている。The target 5 is supported by the spring plunger type support mechanism 12. First, the target 5 is inserted inside the cylindrical convex portion 11a of the holding member 11 so that the back surface 11b of the backing plate 7 contacts the upper surface 11c of the holding member 11. The backing plate 7, which has a shape corresponding to the head shape of the pin 16 and is formed according to the installation pitch of the spring plunger type support mechanism 12, is attached to the hole 7a.
The head of the pin 16 is engaged by the radial pressing force of the spring 14. The target 5 is supported by the force of the spring 14 pressing the pin 16 against the target 5.
保持部材１１は、ターゲット５の保持機能とともに、冷
却機能を兼備えたものであり、保持部材１１内部の中央
部および周辺部に冷却ジャケット１７．１８が設けられ
ている。冷却ジャケット１７および１８には、それぞれ
冷却媒体の導入管１９．２０と排出管２１．２２が接続
されており、冷却ジャケット１７および１８内部に冷却
媒体例えば冷却水を循環させることによって、ターゲッ
トらの冷却が行われる。The holding member 11 has a cooling function as well as a holding function for the target 5, and cooling jackets 17 and 18 are provided inside the holding member 11 at its center and at its periphery. The cooling jackets 17 and 18 are connected to a cooling medium inlet pipe 19.20 and a cooling medium discharge pipe 21.22, respectively, and by circulating a cooling medium such as cooling water inside the cooling jackets 17 and 18, targets and the like can be cooled. Cooling takes place.
また保持部材１１は、その裏面側でハウジング２３によ
って支持されており、これらの間に後述するマグネット
の配置用空間２４が設けられている。ハウジング２３の
中央部に設けられた円筒状凸部２３ａと保持部材１１と
の接続部および周縁側の接続部には、それぞれ絶縁部材
２５が介在されており、これらの間の電気的な絶縁が行
われている。Further, the holding member 11 is supported by a housing 23 on its back side, and a space 24 for arranging a magnet, which will be described later, is provided between them. An insulating member 25 is interposed at the connecting portion between the cylindrical convex portion 23a provided at the center of the housing 23 and the holding member 11 and the connecting portion on the peripheral side, respectively, to maintain electrical insulation between them. It is being done.
ハウジング２３に設けられた円筒状凸部２３ａの周囲に
は、ベアリング２６によって回転自在に支持されたマグ
ネット取付は軸２７が配置されており、このマグネット
取付は軸２７の外周側にマグネット２８が取付けられて
いる。マグネット２８の回転駆動力は、マグネット取付
は軸２７の上部に固着された第１のギヤ２９とマグネッ
ト駆動用モータ３０に回転軸３１を介して連結された第
２のギヤ３２とを噛合わせることによって伝達され、マ
グネット２８により形成されるプラズマリングがターゲ
ット５前方に対してほぼ均一に位置するよう、マグネッ
ト２８は回転駆動される。A magnet mounting shaft 27 is arranged around the cylindrical convex portion 23a provided on the housing 23, and is rotatably supported by a bearing 26. In this magnet mounting, a magnet 28 is mounted on the outer circumferential side of the shaft 27. It is being The rotational driving force of the magnet 28 is generated by meshing a first gear 29 fixed to the upper part of the shaft 27 and a second gear 32 connected to a magnet drive motor 30 via a rotating shaft 31. The magnet 28 is rotated so that the plasma ring formed by the magnet 28 is positioned almost uniformly in front of the target 5.
また、ターゲット５の正面側には、スパッタリングされ
た粒子の飛翔方向を規制するように、先端が断面り字状
に曲折された円筒状のシールド３３が配置されており、
このシールド３３はハウジング２３の外周に絶縁部材３
４を介して設置されている。なお、このシールド３３は
ハウジング２３等とともに接地されており、グランド電
位に保持されている。Further, on the front side of the target 5, a cylindrical shield 33 whose tip is bent in a cross-sectional shape is arranged so as to regulate the flight direction of the sputtered particles.
This shield 33 is provided with an insulating member 3 on the outer periphery of the housing 23.
It is installed via 4. Note that this shield 33 is grounded together with the housing 23 and the like, and is held at ground potential.
上記構成のスパッタ装置におけるスパッタ操作は、以下
の手順により行われる。The sputtering operation in the sputtering apparatus having the above configuration is performed according to the following procedure.
すなわち、まず半導体ウェハ１およびターゲット５をそ
れぞれ所定の位置に装着する。That is, first, the semiconductor wafer 1 and the target 5 are respectively mounted at predetermined positions.
ターゲット５の装着は、第３図に示すように、まずバッ
キングプレート７の取付は穴７ａの位置と、保持部材１
１のスプリングプランジャ式支持機構１２の設置位置と
をおおよそ合せて、ターゲット５を保持部材１１の円筒
状凸部１１ａ内側に配置する（第３図−ａ）。To attach the target 5, as shown in FIG. 3, first attach the backing plate 7 to the position of the hole 7a and
The target 5 is placed inside the cylindrical convex portion 11a of the holding member 11, approximately aligning with the installation position of the spring plunger type support mechanism 12 of No. 1 (FIG. 3-a).
次いで、ターゲット５を円筒状凸部１１ａ内に挿入する
。この際、スプリングプランジャ式支持機構１２のピン
１６は、バッキングプレート７の側面に押されて、筒状
部材１５の内部側に収容される（第３図−ｂ）。Next, the target 5 is inserted into the cylindrical convex portion 11a. At this time, the pin 16 of the spring plunger type support mechanism 12 is pushed by the side surface of the backing plate 7 and accommodated inside the cylindrical member 15 (FIG. 3-b).
そして、さらにターゲット５を円筒状凸部１１ａ内に押
し込み、バッキングプレート７の裏面７ｂが保持部材１
１の上面１１Ｃに当接し、ピン１６の頭部とバッキング
プレート７の側面に設けられた取付は穴７ａの位置が一
致すると、ピン１６がスプリング１４の押圧力によって
バッキングプレート７側に突出し、ピン１６の頭部とバ
ッキングプレート７の取付は穴７ａとが係合し、スプリ
ング１４の押圧力によってターゲット５が支持される。Then, the target 5 is further pushed into the cylindrical convex portion 11a, and the back surface 7b of the backing plate 7 is pressed against the holding member 1.
1, and when the head of the pin 16 and the mounting provided on the side surface of the backing plate 7 match the positions of the holes 7a, the pin 16 protrudes toward the backing plate 7 side by the pressing force of the spring 14, and the pin 16 16 and the backing plate 7 are attached so that the holes 7a engage with each other, and the target 5 is supported by the pressing force of the spring 14.
ピン１６とバッキングプレート７の取付は穴７ａとの位
置がずれている場合には、ターゲット５を周方向に移動
させることに、よって、容易にこれらを係合させること
ができる。When the pin 16 and the backing plate 7 are mounted out of alignment with the hole 7a, they can be easily engaged by moving the target 5 in the circumferential direction.
また、ターゲット５は、スプリングプランジャ式支持機
構１２のバネ作用による押圧力のみによって支持されて
いるため、ターゲット５を前方に引張ることによって、
容易に取外すことができる。Moreover, since the target 5 is supported only by the pressing force due to the spring action of the spring plunger type support mechanism 12, by pulling the target 5 forward,
Can be easily removed.
このようにターゲット５をセツティングした後、ターゲ
ット５と半導体ウェハ１を支持した状態で、これらが配
置される真空容器（図示せず）内を例えば１０−１〜１
Ｏ−ＩＴｏｒｒ程度の真空度まで荒引きする。After setting the target 5 in this way, with the target 5 and the semiconductor wafer 1 supported, the inside of the vacuum container (not shown) in which they are placed is set, for example, by 10-1 to 10-1.
Roughly vacuum to a degree of vacuum of about O-ITorr.
次に、上記真空容器内の真空度を１Ｏ−５〜ＩＯ’Ｔｏ
ｒｒ台の高真空まで排気し、その後、この真空容器内に
スパッタガス、例えばＡ「ガスを導入し、真空容器内を
１０’ 〜１０−’ Ｔｏｒｒ台に設定する。Next, the degree of vacuum in the vacuum container is set to 1O-5 to IO'To.
The vacuum chamber is evacuated to a high vacuum level of RR level, and then a sputtering gas, for example, A' gas, is introduced into this vacuum vessel, and the inside of the vacuum vessel is set at 10' to 10-' Torr level.
そして、ターゲット５に負電圧を印加すると、このター
ゲット５のターゲット本体６側にプラズマが形成され、
ターゲット５（ターゲット本体６）のスパッタリングが
行われる。また、このターゲット５の裏面側にてマグネ
ット２８を回転駆動することにより、このプラズマを移
、動させ、ターゲット１の環状の領域でスパッタリング
を生じさせる。すると、ターゲット５から叩き出された
粒子が半導体ウェハ１上面に被むし、所望組成の薄膜が
成膜される。When a negative voltage is applied to the target 5, plasma is formed on the target body 6 side of the target 5,
Sputtering of the target 5 (target main body 6) is performed. Further, by rotationally driving the magnet 28 on the back side of the target 5, the plasma is moved and sputtering is caused in the annular region of the target 1. Then, the particles ejected from the target 5 cover the upper surface of the semiconductor wafer 1, forming a thin film having a desired composition.
ここで、ターゲット５は形成されたプラズマや印加電圧
によって温度が上昇するが、バッキングプレート７の裏
面７ｂと保持部材１１の上面１１Ｃとの間で熱の伝達が
行われ、冷却ジャケット１７．１８内に循環された冷却
水によって冷却され、所定の温度内に維持される。Here, the temperature of the target 5 increases due to the formed plasma and the applied voltage, but heat is transferred between the back surface 7b of the backing plate 7 and the upper surface 11C of the holding member 11, and the inside of the cooling jacket 17. It is cooled by circulating cooling water and maintained within a predetermined temperature.
このように、上記構成のこの実施例のスパッタ装置にお
いては、上述したようにターゲット５の支持をスプリン
グプランジャ式支持機構１２のバネ作用による押圧力に
よって行っているため、ターゲット５を保持部材１１内
に押込むだけで容易に固定することができ、従来装置の
捩子等による固定に比べて、著しく容易にターゲット５
の脱着を行うことができる。したがって、ターゲット５
の交換作業を短時間で行うことが可能となり、作業効率
が著しく向上し、ターゲット５の交換を頻繁に行うよう
な場合においても、スルーブツトの低下を抑制すること
ができる。また、ターゲットの交換時間を短縮すること
ができるため、スパッタ装置が設置されるクリーンルー
ム内のクリーン度の維持にも貢献する。As described above, in the sputtering apparatus of this embodiment having the above-mentioned configuration, the target 5 is supported by the pressing force generated by the spring action of the spring plunger type support mechanism 12 as described above, so that the target 5 can be held within the holding member 11. The target 5 can be easily fixed by simply pushing it into the target 5.
can be attached and detached. Therefore, target 5
It becomes possible to carry out the replacement work in a short time, the work efficiency is significantly improved, and even when the target 5 is replaced frequently, a decrease in throughput can be suppressed. Furthermore, since the target replacement time can be shortened, it also contributes to maintaining the cleanliness in the clean room where the sputtering equipment is installed.
なお、上記実施例ではターゲットの支持機構としてスプ
リングプランジャを用いた例について説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、例えば空気圧を用
いたバネ作用による支持機構など、各踵バネ式の支持機
構を用いることが可能である。In addition, in the above embodiment, an example in which a spring plunger is used as a support mechanism for the target has been described, but the present invention is not limited to this. It is possible to use a support mechanism of
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、従来装置に比べて
ターゲットの脱着が容易に行え、ターゲットの交換作業
を効率よく行うことが可能となる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the target can be easily attached and detached compared to the conventional apparatus, and the target replacement work can be carried out efficiently.
よって、例えばスルーブツトの向上が図れる等の効果が
得られる。Therefore, effects such as improved throughput can be obtained.
第１図は、本発明の一実施例のスパッタ装置の構成を説
明するための図、第２図はその要部を示す図、第３図は
ターゲットの装着方法を説明するための図である。
１・・・・・・半導体ウェハ、５・・・・・・ターゲッ
ト、７・・・・・・バッキングプレート、７ａ・・・・
・・取付は穴、１１・・・・・・保持部材、１２・・・
・・・スプリングプランジャ式支持機構、１４・・・・
・・スプリング、１６・・・・・・ピン。
出願人 東京エレクトロン株式会社代理人 弁理士
須 山 佐 −
（ばか１名）FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the main parts thereof, and FIG. 3 is a diagram for explaining a method for attaching a target. . 1...Semiconductor wafer, 5...Target, 7...Backing plate, 7a...
...Mounting hole, 11...Holding member, 12...
...Spring plunger type support mechanism, 14...
...Spring, 16...Pin. Applicant Tokyo Electron Co., Ltd. Agent Patent Attorney Sasa Suyama - (1 idiot)
Claims (1)
ーゲットを有するスパッタ装置において、前記ターゲッ
トの外周側をその径方向からバネ作用により押圧支持す
る支持機構を設けたことを特徴とするスパッタ装置。(1) A sputtering apparatus having a target removably supported at a predetermined position in an airtight container, characterized in that a support mechanism is provided that presses and supports the outer peripheral side of the target from the radial direction by a spring action. Device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10553289A JPH02285069A (en) | 1989-04-25 | 1989-04-25 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10553289A JPH02285069A (en) | 1989-04-25 | 1989-04-25 | Sputtering device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02285069A true JPH02285069A (en) | 1990-11-22 |
Family
ID=14410202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10553289A Pending JPH02285069A (en) | 1989-04-25 | 1989-04-25 | Sputtering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02285069A (en) |
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