JPH03134165A - Sputtering device - Google Patents
Sputtering deviceInfo
- Publication number
- JPH03134165A JPH03134165A JP27299289A JP27299289A JPH03134165A JP H03134165 A JPH03134165 A JP H03134165A JP 27299289 A JP27299289 A JP 27299289A JP 27299289 A JP27299289 A JP 27299289A JP H03134165 A JPH03134165 A JP H03134165A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- holding member
- hole
- cooling
- small diameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 23
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 5
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- -1 etc. Substances 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000257465 Echinoidea Species 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000238413 Octopus Species 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005478 sputtering type Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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、スパッタ装置はイオン化するスパッタガスを導
入した気密容器内で、プラズマ中のイオンが負電圧の電
極であるターゲットに衝突してスパッタが行われ、陽極
側に設けられた半導体ウニ八等の試料の表面に薄膜を形
成するものである。(Prior art) In general, sputtering equipment uses an airtight container into which ionizing sputtering gas is introduced, and ions in the plasma collide with a target, which is a negative voltage electrode, to perform sputtering. This method forms a thin film on the surface of a sample such as sea urchin octopus.
この種のスパッタ装置では、電極であるターゲットの母
材の種類によっても相違するが、プラズマ発生時の昇温
によりターゲットが例えば１５０℃を越えると、ターゲ
ット等に種々の弊害が発生し、適正な薄膜の形成を阻害
することになっていた。特に、生産性の向上を目的とし
て、スパッタリングスピードを上げるため、より多くの
電力をターゲットに供給しようとする時の大きな障害と
なっていた。In this type of sputtering equipment, if the temperature of the target exceeds, for example, 150°C due to the temperature rise during plasma generation, although it also depends on the type of the base material of the target that is the electrode, various adverse effects will occur on the target etc. It was supposed to inhibit the formation of thin films. In particular, this has been a major obstacle when attempting to supply more power to the target in order to increase sputtering speed with the aim of improving productivity.
そこで、従来より前記ターゲットが所定温度例えば１０
０℃を越えないように、ターゲットを冷却することが行
われている。Therefore, conventionally, the target is set at a predetermined temperature, for example, 10
The target is cooled so that the temperature does not exceed 0°C.
このターゲットの冷却方法としては、従来よりターゲッ
トを支持する熱伝導性の良好な保持部材に沿って冷却媒
体を循環させる直接冷却法と、ターゲット側部にクーリ
ングジャケットを配置し、この中に冷水管を設けた間接
冷却法等があった。Conventional cooling methods for this target include a direct cooling method in which a cooling medium is circulated along a holding member with good thermal conductivity that supports the target, and a cooling jacket placed on the side of the target with cold water pipes inside. There was an indirect cooling method with a
（発明が解決しようとする課題）
冷却効果の面からは、直接冷却法が有利であるが、直接
冷却法ではプラズマエロージョンエリアでターゲットは
保持部材と締結され、この締結状態でターゲットのスパ
ッタが進行するに従い加熱されるため、その際の熱膨張
によってターゲットに反りが発生してしまう。この結果
、タープ・ソト裏面と保持部材の対向する面との間の密
着性が悪化することがあった。この密着性の悪化は、タ
ーゲットの冷却が保持部材との熱伝導を利用するため効
率良く放熱することができず、したがってターゲットの
有効な冷却を実施することができなかった。(Problem to be solved by the invention) In terms of cooling effect, the direct cooling method is advantageous, but in the direct cooling method, the target is fastened to the holding member in the plasma erosion area, and sputtering of the target progresses in this fastened state. As the target heats up, the target will warp due to thermal expansion. As a result, the adhesion between the back surface of the tarp and the opposing surface of the holding member may deteriorate. This deterioration in adhesion is due to the fact that heat cannot be efficiently radiated because the target is cooled using heat conduction with the holding member, and therefore the target cannot be effectively cooled.
そこで、本発明の目的とするところは、被スパッタ材料
体とこれを保持する冷却ブロックとの接触箇所の工夫に
より、両者間の熱交換を良好とし、被スパッタ材料体内
部の温度勾配を著しく減少させることができるとともに
、常時密な接触により電気的接触と兼用できるスパッタ
装置を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to improve the heat exchange between the sputtered material and the cooling block that holds it by improving the contact points between the sputtered material and the cooling block that holds it, thereby significantly reducing the temperature gradient inside the sputtered material. It is an object of the present invention to provide a sputtering device that can be used for both electrical contact and electrical contact due to close contact at all times.
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明にかかるスパッタ装置は、被スパッタ材料体を冷
却し、かつ、電圧印加するための冷却・電極ブロックを
有し、この被スパッタ材料体のエロージョンエリアの外
側境界よりも外側に位置する外周側面と、上記エロージ
ョンエリアの内側境界よりも中心側に形成された凸部の
側面とを、熱膨張により上記冷却・電極ブロックに対し
て接触させたことを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A sputtering apparatus according to the present invention has a cooling/electrode block for cooling a material to be sputtered and applying a voltage to the material to be sputtered. The outer peripheral side surface located outside the outer boundary of the erosion area and the side surface of the convex portion formed closer to the center than the inner boundary of the erosion area are brought into contact with the cooling/electrode block due to thermal expansion. It is characterized by:
（作 用）
本発明は、被スパッタ材料体の外周側面と中心側の凸部
側面とを、冷却・電極ブロックに対して熱膨張により密
着させることができる。スパッタリングの実行中は、披
スパッタ材料体が自ら加熱するので、この間は昇温によ
り接触を密にするように作用し、各接触面の密着性が損
なわれることはない。したがって、冷却媒体を循環する
冷却・電源ブロックとの間の熱交換を促進できる。また
、常時密な接触を確保できるので、信頼性の高い電気的
接触面として利用できる。また、上記接触面をエロージ
ョンエリアを避けた位置に形成することで、エロージョ
ンエリアとなる領域の板厚を厚くする必要がない。(Function) According to the present invention, the outer peripheral side surface of the material to be sputtered and the side surface of the convex portion on the center side can be brought into close contact with the cooling/electrode block by thermal expansion. During sputtering, the sputtering material body heats itself, and during this time the temperature rise acts to make the contact tighter, so that the adhesion between the contact surfaces is not impaired. Therefore, it is possible to promote heat exchange with the cooling/power supply block that circulates the cooling medium. Furthermore, since close contact can be ensured at all times, it can be used as a highly reliable electrical contact surface. Furthermore, by forming the contact surface at a position avoiding the erosion area, there is no need to increase the thickness of the plate in the area that becomes the erosion area.
（実施例）
以下、本発明スパッタ装置の一実施例について図面を参
照して具体的に説明する。(Example) Hereinafter, an example of the sputtering apparatus of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
第１図は、スパッタ装置の一例としてマグネトロン形ス
パッタ装置を示すもので、図示しない真空容器内には、
半導体ウェハ１とターゲット２とが対向して配置されて
いる。前記半導体ウエノ＼１は、ウェハ加熱機構３を含
む試料台４に支持されている。FIG. 1 shows a magnetron type sputtering device as an example of a sputtering device.
A semiconductor wafer 1 and a target 2 are placed facing each other. The semiconductor wafer \1 is supported by a sample stage 4 that includes a wafer heating mechanism 3.
前記ウェハ１の上方に配置される前記ターゲット２は、
保持部材５によって保持されている。このターゲット２
は、ウェハ１に形成すべき材料に応じてその母材が選択
され、例えばアルミニウム。The target 2 placed above the wafer 1 is
It is held by a holding member 5. This target 2
The base material is selected depending on the material to be formed on the wafer 1, such as aluminum.
シリコン、タングステン、チタン、モリブデン。Silicon, tungsten, titanium, molybdenum.
クロム、コバルト、ニッケル等、あるいはこれらを素材
とする合金で形成され、場合によっては焼結金属等の熱
伝導性の悪い材料も用いられる。その形状も、断面段付
形状１円板状９円錐状、角板状、角錐状等向れでもよい
。このターゲット２には、負の直流電圧が印加され、カ
ソード電極を構成するものである。It is made of chromium, cobalt, nickel, etc., or an alloy made of these materials, and in some cases, a material with poor thermal conductivity such as sintered metal is also used. The shape may also be a stepped cross section, a disc shape, a cone shape, a square plate shape, a pyramid shape, etc. A negative DC voltage is applied to this target 2, which constitutes a cathode electrode.
前記保持部材５のさらに上方には、この保持部材５を支
持し、かつ、後述するマグネット１０を回転自在に支持
するための基台６が設けられている。この基台６の中央
部には、中空筒状の円筒部６ａが形成されている。そし
て、前記円筒部６ａの周囲にはベアリング７が配置され
、このベアリング７によって回転円盤８が回転自在に支
持されている。そして、この回転円盤８の偏心した位置
に前記マグネット１０が固着されている。一方、前記基
台６の上面にはマグネット回転用モータ１１が固定され
、このモータ１１の出力軸には第１のギア１２が固着さ
れている。また、前記回転円盤８と同心にて第２のギア
１３が固着され、この第１．第２のギア１２．１３が噛
合するようになっている。この結果、前記マグネット回
転用モータ１１を駆動することで、この回転出力は第１
のギア１２．第２のギア１３を介して前記回転円盤８に
伝達され、前記マグネット１０を回転駆動することにな
る。Further above the holding member 5, a base 6 is provided to support the holding member 5 and to rotatably support a magnet 10, which will be described later. A hollow cylindrical portion 6a is formed in the center of the base 6. A bearing 7 is arranged around the cylindrical portion 6a, and a rotary disk 8 is rotatably supported by the bearing 7. The magnet 10 is fixed to an eccentric position of the rotating disk 8. On the other hand, a magnet rotation motor 11 is fixed to the upper surface of the base 6, and a first gear 12 is fixed to the output shaft of this motor 11. Further, a second gear 13 is fixed concentrically with the rotating disk 8, and the first gear 13 is fixed to the rotary disk 8 concentrically. The second gear 12.13 is adapted to mesh. As a result, by driving the magnet rotation motor 11, this rotational output becomes the first
Gear 12. It is transmitted to the rotating disk 8 via the second gear 13, and drives the magnet 10 to rotate.
前記保持部材５は、ターゲット２を冷却可能に保持し、
かつ、ターゲット２に負の直流電圧を印加する電極とし
て作用するものである。このために、保持部材５には複
数の冷却ジャケット１５が配置されている。そして、−
この冷却ジャケット１５内に冷却媒体例えば冷却水を循
環させることで、保持部材５を冷却し、この保持部材５
とターゲット２との間の熱交換によってプラズマ発生時
のターゲット２の昇温を抑制するようになっている。ま
た、上記保持部材５は前記基台６の円筒部６ａに挿通さ
れ、この基台６に絶縁して支持された給電部材２３の一
端にネジ止め固定されることで、ターゲット２への電圧
印加を可能としている。The holding member 5 holds the target 2 in a coolable manner,
Moreover, it acts as an electrode for applying a negative DC voltage to the target 2. For this purpose, a plurality of cooling jackets 15 are arranged on the holding member 5. And-
By circulating a cooling medium, for example, cooling water, in this cooling jacket 15, the holding member 5 is cooled.
Heat exchange between the target 2 and the target 2 suppresses the temperature rise of the target 2 during plasma generation. Further, the holding member 5 is inserted into the cylindrical portion 6a of the base 6, and is screwed to one end of the power supply member 23, which is insulated and supported by the base 6, so that voltage can be applied to the target 2. is possible.
尚、前記ターゲット２の周囲には、絶縁体１６を介して
アノード電極１７が設けられ、さらに、ウェハ１とター
ゲット２との間を必要に応じて遮ぎることか可能なよう
にシャッタ１８が設けられ、このシャッタ１８をシャッ
タ駆動機構１９によって駆動可能としている。An anode electrode 17 is provided around the target 2 with an insulator 16 interposed therebetween, and a shutter 18 is further provided to block the gap between the wafer 1 and the target 2 as necessary. The shutter 18 can be driven by a shutter drive mechanism 19.
前記ターゲット２は、−段又は複数段例えば−段の段付
きの円板状に形成され、第２図に示すようにスパッタリ
ング面を有する大径部２１と、この大径部２１の裏面側
中央にて突出形成された小径部２２とから構成されてい
る。尚、上記大径部２１の周縁部２１ａの直径を！１と
し、小径部２２の周縁部２２ａの直径を１２とする。一
方、前記ターゲット２を保持するための保持部材５は段
付き穴形状となっていて、前記ターゲット２の大径部２
１に対応する大径穴２４と、前記小径部２２に対応する
小径穴２５とを有している。尚、大径穴２４の内周面２
４ａの直径を！、とし、小径穴２５の内周面２５ａの直
径を！４とする。そして、上記ターゲット２及び保持部
材５の大きさについては、常温下にあっては！１〜！４
の関係が以下のようになっている。The target 2 is formed in the shape of a stepped disc with -stages or multiple stages, for example - stages, and as shown in FIG. The small diameter portion 22 is formed in a protruding manner. In addition, the diameter of the peripheral portion 21a of the large diameter portion 21 is! 1, and the diameter of the peripheral edge portion 22a of the small diameter portion 22 is assumed to be 12. On the other hand, the holding member 5 for holding the target 2 has a stepped hole shape, and has a large diameter portion 2 of the target 2.
1, and a small diameter hole 25 corresponding to the small diameter portion 22. In addition, the inner peripheral surface 2 of the large diameter hole 24
The diameter of 4a! , and the diameter of the inner peripheral surface 25a of the small diameter hole 25! Set it to 4. Regarding the sizes of the target 2 and the holding member 5, it is important to note that the sizes of the target 2 and the holding member 5 are limited under room temperature! 1~! 4
The relationship is as follows.
！、＜１．．１２＜１４
ここで、前記大径部２１と大径穴２４との直径方向のギ
ャップ及び小径部２２と小径穴２２との直径方向のギャ
ップは、それぞれ以下のように設定されている。! , <1. ．． 12<14 Here, the diametrical gap between the large diameter portion 21 and the large diameter hole 24 and the diametrical gap between the small diameter portion 22 and the small diameter hole 22 are set as follows.
すなわち、ターゲット２はプラズマ発生時の昇温により
熱膨張するため、前記大径部２１の直径方向の熱膨張長
さが、前記大径部２１．大径穴２４の直径方向の間隙と
ほぼ同一となっている。That is, since the target 2 thermally expands due to temperature rise during plasma generation, the thermal expansion length of the large diameter portion 21 in the diametrical direction is greater than the length of the large diameter portion 21. The gap is approximately the same as the gap in the diametrical direction of the large diameter hole 24.
同様に、ターゲット２の熱膨張による前記小径部２２の
熱膨張長さ、は、この小径部２２．小径穴２５の直径方
向の間隙とほぼ同一となっている。Similarly, the length of thermal expansion of the small diameter portion 22 due to thermal expansion of the target 2 is the length of this small diameter portion 22. The gap is approximately the same as the gap in the diameter direction of the small diameter hole 25.
したがって、ターゲット２の熱膨張により、大径部２１
の周縁部２１ａ及び小径部２２の周縁部２２ａがそれぞ
れ膨張し、前記大径穴２４．小径穴２５のそれぞれの内
周面２４ａ、２５ａにほぼ同様の密閉度で密着すること
になる。尚、同一温度の下にあっては、前記大径部２１
と小径部２２の膨張長さが相違するため、これらの周縁
部２１８．２２ａとこれに対向する穴部の内周面２４ａ
、２５ａ間のギャップ距離はそれぞれ相違している。Therefore, due to thermal expansion of the target 2, the large diameter portion 21
The peripheral edge portion 21a of the large diameter hole 24. and the peripheral edge portion 22a of the small diameter portion 22 expand, respectively. The inner circumferential surfaces 24a and 25a of the small diameter hole 25 are in close contact with substantially the same degree of sealing. Note that under the same temperature, the large diameter portion 21
Since the expansion lengths of the small diameter portion 22 and the small diameter portion 22 are different, the peripheral edge portion 218.22a and the inner circumferential surface 24a of the hole portion opposite thereto
, 25a are different from each other.
上記ターゲラ・ト２のスパッタ面側は、スパッタ粒子の
飛翔方向を考慮してその中心側のテーバ面３１と周縁側
のテーバ面３２とを有し、かつ、昇温の激しいターゲッ
ト２の中央部を保持部材５にクランプするようにしてい
る。このクランプは例えば第３図に示すように、ターゲ
ット２の中心に段付き孔３４を形成し、この段付き孔３
４に締結具４０を挿通して保持部材５のねじ孔２７と連
結することで実現している。この段付き孔３４は四部３
６と、その底面３６ａよりターゲット２の裏面に貫通す
る貫通孔３８から成る。また、前記締結具４０は、中空
筒状スペーサ４２と、これに挿通されて前記保持部材５
のねじ孔２７に螺合されるボルト４４から成る。そして
、前記スペーサ４２は、前記底面３６ａに当接しない位
置にフランジ４２ａを有している。The sputtering surface side of the target target 2 has a tapered surface 31 on the center side and a tapered surface 32 on the peripheral side in consideration of the flight direction of the sputtered particles, and the central portion of the target 2 where the temperature rises rapidly. is clamped to the holding member 5. For example, as shown in FIG. 3, this clamp has a stepped hole 34 formed in the center of the target 2.
This is achieved by inserting a fastener 40 into the holding member 5 and connecting it to the screw hole 27 of the holding member 5. This stepped hole 34 has four parts 3
6, and a through hole 38 that penetrates from the bottom surface 36a to the back surface of the target 2. Further, the fastener 40 includes a hollow cylindrical spacer 42 and a hollow cylindrical spacer 42 which is inserted into the holding member 5.
It consists of a bolt 44 that is screwed into a screw hole 27 of. The spacer 42 has a flange 42a at a position that does not come into contact with the bottom surface 36a.
さらに、前記ターゲラｌ−２の小径部２２には、その中
心より偏心した位置に２つのストッパ用孔３９．３９を
有している。そして、このストッパ用孔３９．３９と対
向する位置であって、前記保持部材５の小径穴２５の底
面には、回転防止用ピン２６．２６が突出形成されてい
る。Further, the small diameter portion 22 of the target roller 1-2 has two stopper holes 39 and 39 at positions eccentric from the center thereof. A rotation prevention pin 26.26 is formed protruding from the bottom surface of the small diameter hole 25 of the holding member 5 at a position facing the stopper hole 39.39.
次に、作用について説明する。Next, the effect will be explained.
このスパッタ装置にてスパッタリングを行うために、ウ
ェハ１及びターゲット２をそれぞれ支持した状態で、こ
れらが配置される真空容器（図示せず）内の真空度を例
えば１０−１〜１０−’Ｔｏｒｒに荒引きする。次に、
上記真空容器内の真空度を１０−５〜１０−’Ｔｏｒｒ
台に高真空引きし、その後この真空容器内にスパッタガ
ス例えばＡｒガスを導入し、真空容器内を１０−２〜１
０−’Ｔｏｒｒ台に設定する。ここで、ターゲット２に
給電部材２３及び保持部材５を介して負電圧を印加する
と、このターゲット２のスパッタリング面側にプラズマ
が形成され、さらにこのターゲット２の裏面側にてマグ
ネット１０を回転駆動することにより、このプラズマを
磁界によって閉込めたプラズマリング３０を形成するこ
とができる。このプラズマリング３０の形成によりイオ
ン化率が向上し、ターゲット２のスパッタリング面での
所定エロージョンエリアにてスパッタが実行されること
になる。In order to perform sputtering with this sputtering apparatus, the degree of vacuum in a vacuum container (not shown) in which the wafer 1 and target 2 are placed is set to, for example, 10-1 to 10-' Torr while supporting each of the wafer 1 and target 2. Roughly pull. next,
The degree of vacuum in the vacuum container is 10-5 to 10-'Torr.
A high vacuum is applied to the table, and then a sputtering gas such as Ar gas is introduced into the vacuum container, and the inside of the vacuum container is
Set to 0-'Torr level. Here, when a negative voltage is applied to the target 2 via the power supply member 23 and the holding member 5, plasma is formed on the sputtering surface side of the target 2, and furthermore, the magnet 10 is rotationally driven on the back surface side of the target 2. By doing so, it is possible to form a plasma ring 30 in which this plasma is confined by a magnetic field. The formation of this plasma ring 30 improves the ionization rate, and sputtering is performed in a predetermined erosion area on the sputtering surface of the target 2.
ここで、ウェハ１に対する付着速度（デポジションレー
ト）を上げると、ターゲット２の表面温度が著しく上昇
し、所定温度を越えると適正な薄膜形成に支障が生じて
しまう。そこで、このターゲット２を有効に冷却する必
要があるが、本実施例では下記のようにしてその冷却を
実行している。Here, if the deposition rate on the wafer 1 is increased, the surface temperature of the target 2 will rise significantly, and if it exceeds a predetermined temperature, proper thin film formation will be hindered. Therefore, it is necessary to effectively cool the target 2, and in this embodiment, this cooling is performed as follows.
ターゲット２を構成する大径部２１及び小径部２２のそ
れぞれの周縁部２１ａ、２２ａの直径ｉ、、１２は、こ
れに対向する保持部材５の大径穴２４．小径穴２５の内
周面２４ａ、２５Ｈの直径！ｓ、１４よりも常温下で小
さくなっているが、ターゲット２に負電圧を印加し、プ
ラズマの生成を行うことによりターゲット２が昇温する
と、上記大径部２１．小径部２２が熱膨張し、それぞれ
の周縁部２１ａ、２２ａが保持部材５の対向する内周面
２４ ａ、 ２５ ａに密着することになる。この領
域の密着性は、スパッタリング実行中にあってはターゲ
ット２の温度が所定温度以上を維持するため損われるこ
とがなく、従ってターゲット２の周縁部２１ａ、２２ａ
と保持部材５の内周面２４ａ、２５ａとの接触面にて効
率の良い熱交換を実施することが可能となる。しかも、
ターゲット２の大径部２１が保持部材５と接触する領域
は、ターゲット２の比較的外周領域に近い領域の熱を放
熱することに利用され、一方、ターゲット２の小径部２
２の接触部分は、ターゲット２の中心領域の熱を保持部
材５に放熱することに利用されることになる。したがっ
て、ターゲット２の直径方向の熱勾配を効率良く除去す
ることができ、従来困難であったターゲット２の中心部
の熱を効率良く放熱することができるので、この部分の
反りの発生を低減することができる。The diameters i, 12 of the peripheral edge portions 21a, 22a of the large diameter portion 21 and the small diameter portion 22 constituting the target 2 are connected to the large diameter hole 24. The diameter of the inner peripheral surfaces 24a and 25H of the small diameter hole 25! s, 14 at room temperature, but when the temperature of the target 2 increases by applying a negative voltage to the target 2 and generating plasma, the large diameter portion 21.s. The small diameter portion 22 thermally expands, and the respective peripheral edges 21a and 22a come into close contact with the opposing inner peripheral surfaces 24a and 25a of the holding member 5. The adhesion in this region is not impaired because the temperature of the target 2 is maintained at a predetermined temperature or higher during sputtering, and therefore the peripheral edges 21a and 22a of the target 2 are not deteriorated.
It becomes possible to carry out efficient heat exchange at the contact surface between the inner circumferential surfaces 24a and 25a of the holding member 5. Moreover,
The area where the large diameter part 21 of the target 2 contacts the holding member 5 is used to radiate heat from an area relatively close to the outer peripheral area of the target 2.
The contact portion 2 is used to radiate heat from the center region of the target 2 to the holding member 5. Therefore, the thermal gradient in the diametrical direction of the target 2 can be efficiently removed, and the heat in the center of the target 2, which has been difficult to dissipate in the past, can be efficiently dissipated, thereby reducing the occurrence of warping in this part. be able to.
このように、ターゲット２及び保持部材５との確実な接
触を確保できる結果、前記保持部材５を負電圧の印加用
電極として兼用しても、その電気的接触を確実に確保で
きることになる。As a result of being able to secure reliable contact between the target 2 and the holding member 5 in this manner, even if the holding member 5 is also used as an electrode for applying a negative voltage, electrical contact can be ensured.
尚、本実施例のターゲット２の構成のように、段部を形
成することによってターゲット２の中央領域の放熱効果
を増大させる効果があるが、さらに加えて従来の平板形
状のターゲットと比べれば段部の周縁の接触面積を確保
することにより、より広い冷却面を確保できる点でも優
れている。In addition, as in the structure of the target 2 of this embodiment, forming a stepped portion has the effect of increasing the heat dissipation effect in the central region of the target 2, but in addition, compared to a conventional flat plate-shaped target, the stepped portion is Another advantage is that by ensuring a contact area around the periphery of the parts, a wider cooling surface can be secured.
また、上記のようにターゲット２を段付き形状とするこ
とにより、下記のような効果を奏することも可能である
。すなわち、ターゲット２のエロージョンエリアの外、
内の境界よりそれぞれ外側。Furthermore, by forming the target 2 into a stepped shape as described above, the following effects can be achieved. That is, outside the erosion area of target 2,
each outside the inner boundary.
内側に存在する大径部２１．小径部２２の周縁部２１ａ
、２２ａでの冷却を促進することによって、上記エロー
ジョンエリアに対向する領域である前記保持部材５の冷
却領域５ａ（第１図参照）の厚さを薄くすることができ
る。従って、ターゲットスパッタ面とマグネット１０と
の距離を変えることなく、ターゲット２の上記大径部２
１の肉厚を前記冷却領域５ａの厚さを薄くした分だけ厚
く確保することが可能となり、このためターゲット２の
寿命を延ばすことが可能となる。また、このようにして
も、保持部材５とターゲット２との全体の厚さは従来と
同様に維持できるので、マグネット１０の磁界を高める
必要もない。Large diameter portion 21 located inside. Peripheral portion 21a of small diameter portion 22
, 22a, it is possible to reduce the thickness of the cooling region 5a (see FIG. 1) of the holding member 5, which is the region facing the erosion area. Therefore, without changing the distance between the target sputtering surface and the magnet 10,
It is possible to ensure that the thickness of the target 1 is thicker by the amount that the thickness of the cooling region 5a is made thinner, and therefore the life of the target 2 can be extended. Further, even in this case, the overall thickness of the holding member 5 and the target 2 can be maintained as in the conventional case, so there is no need to increase the magnetic field of the magnet 10.
さらに、第１図に示すようにターゲット２の中心部裏面
側に位置する箇所と、ターゲット２の周縁部に対応する
位置に冷却ジャケットを設けることにより効果的に冷却
できる。従来はターゲットの裏面全域に亘って冷却媒体
を循環させ、マグネット１０を冷却媒体中で回転させる
構成を採用せざるを得なかった。本実施例では、第１図
のように配置するのみでよいので、ターゲット２の裏面
に近接したマグネット１０及びこのマグネット１０を回
転駆動するための構造体を大気中にさらすことが可能と
なり、このため、冷却水等による腐蝕が発生することな
く信頼性を向上することができる。Furthermore, as shown in FIG. 1, cooling can be effectively achieved by providing a cooling jacket at a location on the back side of the center of the target 2 and at a location corresponding to the peripheral edge of the target 2. Conventionally, it has been necessary to adopt a configuration in which a cooling medium is circulated over the entire back surface of the target and the magnet 10 is rotated in the cooling medium. In this embodiment, since it is only necessary to arrange the magnet 10 as shown in FIG. 1, it is possible to expose the magnet 10 close to the back surface of the target 2 and the structure for rotationally driving this magnet 10 to the atmosphere. Therefore, reliability can be improved without corrosion caused by cooling water or the like.
また、本実施例ではターゲット２の中央側を締結具４０
を介して保持部材５に対してクランプすることによって
、特に昇温の著しいターゲット２の中央部の反りを規制
している。ここで、本実施例では、ターゲット２の中央
凹部３６の底面３６ａが、スペーサ４２のフランジ４２
ａに当接するまで、ターゲット２の反りを許容すること
で、ターゲット２がさらに熱によって膨張しようとする
場合の逃げ場を確保しているが、第４図に示すように、
締結具４０によってターゲット２の反りを完全に防止す
るものであってもよい。In addition, in this embodiment, the center side of the target 2 is connected to the fastener 40.
By clamping the target 2 to the holding member 5 via the holder 5, warping of the central portion of the target 2, where the temperature rises particularly markedly, is restricted. Here, in this embodiment, the bottom surface 36a of the central recess 36 of the target 2 is connected to the flange 42 of the spacer 42.
By allowing the target 2 to warp until it comes into contact with point a, a place to escape is secured in case the target 2 tries to expand further due to heat, but as shown in Fig. 4,
The fastener 40 may completely prevent the target 2 from warping.
また、上記マグネット１０の回転速度としては、その磁
界の均一性を高めるためには１０ ｒｐｍ以上で回転す
ることが好ましいが、２ Ｏｒｐｍを越えるとターゲッ
ト１０に生ずる渦電流により、ターゲット２が回転する
ことが確認された。本実施例では、上記の回転速度以上
でマグネット１０をたとえ回転させ°Ｃも、回転防止用
ピン２６とストッパ用孔３９との係合によりターゲット
２の回転を防止できる。Further, as for the rotation speed of the magnet 10, it is preferable to rotate at 10 rpm or more in order to improve the uniformity of the magnetic field, but if it exceeds 2 Orpm, the target 2 will rotate due to the eddy current generated in the target 10. This was confirmed. In this embodiment, even if the magnet 10 is rotated at a rotational speed higher than the above-mentioned rotation speed (°C), the rotation of the target 2 can be prevented by the engagement between the rotation prevention pin 26 and the stopper hole 39.
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、被スパッタ材料
体に形成した各段の周縁部とこれに対向する冷却・電極
ブロックの面とを熱膨張によって密着することによって
被スパッタ材料体の中心から周縁に亘る熱勾配を効率良
く除去することが可能となり、冷却・電極ブロックの密
着性の確保により信頼性の高い電極をも構成できる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the peripheral edge of each step formed on the material to be sputtered and the facing surface of the cooling/electrode block are brought into close contact with each other by thermal expansion. It becomes possible to efficiently remove the thermal gradient extending from the center to the periphery of the sputtered material body, and a highly reliable electrode can be constructed by ensuring the cooling and adhesion of the electrode block.
第１図は、本発明を適用したスパッタ装置の一例を示す
概略断面図、
第２図は、ターゲット、保持部材の取付は構造を説明す
るための概略斜視図、
第３図はターゲットと保持部材との連結構造を示す概略
断面図、
第４図は、締結部材の変形例を示す概略断面図である。
２・・・被スパッタ材料体、
５・・・冷却・電極ブロック、
２１・・・大径部、２１ａ・・・周縁部、２２・・・小
径部、２２ａ・・・周縁部、２４・・・大径穴、２５・
・・小径穴、２４ ａ ｒ ２５ ａ・・・内周面。Fig. 1 is a schematic sectional view showing an example of a sputtering apparatus to which the present invention is applied; Fig. 2 is a schematic perspective view showing the installation of the target and the holding member to explain the structure; Fig. 3 is the target and the holding member. FIG. 4 is a schematic sectional view showing a modification of the fastening member. 2... Material body to be sputtered, 5... Cooling/electrode block, 21... Large diameter part, 21a... Peripheral part, 22... Small diameter part, 22a... Peripheral part, 24...・Large diameter hole, 25・
...Small diameter hole, 24 a r 25 a...Inner peripheral surface.
Claims (1)
ための冷却・電極ブロックを有し、この被スパッタ材料
体のエロージョンエリアの外側境界よりも外側に位置す
る外周側面と、上記エロージョンエリアの内側境界より
も中心側に形成された凸部の側面とを、熱膨張により上
記冷却・電極ブロックに対して接触させたことを特徴と
するスパッタ装置。(1) A peripheral side surface having a cooling/electrode block for cooling the sputtering material body and applying a voltage, and located outside the outer boundary of the erosion area of the sputtering material body, and the erosion area A sputtering apparatus characterized in that a side surface of a convex portion formed closer to the center than an inner boundary of the convex portion is brought into contact with the cooling/electrode block due to thermal expansion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27299289A JPH03134165A (en) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27299289A JPH03134165A (en) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | Sputtering device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03134165A true JPH03134165A (en) | 1991-06-07 |
Family
ID=17521643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27299289A Pending JPH03134165A (en) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | Sputtering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03134165A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010280982A (en) * | 2009-06-08 | 2010-12-16 | Showa Denko Kk | Magnetron sputtering system, inline type film deposition system, method for producing magnetic recording medium and magnetic recording/reproducing device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02243760A (en) * | 1988-11-25 | 1990-09-27 | Tokyo Electron Ltd | Electrode structure |
-
1989
- 1989-10-20 JP JP27299289A patent/JPH03134165A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02243760A (en) * | 1988-11-25 | 1990-09-27 | Tokyo Electron Ltd | Electrode structure |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010280982A (en) * | 2009-06-08 | 2010-12-16 | Showa Denko Kk | Magnetron sputtering system, inline type film deposition system, method for producing magnetic recording medium and magnetic recording/reproducing device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6559347B2 (en) | Holding device | |
| US5624536A (en) | Processing apparatus with collimator exchange device | |
| JP4037493B2 (en) | Film forming apparatus provided with substrate cooling means | |
| US20030183518A1 (en) | Concave sputtering apparatus | |
| JP2688243B2 (en) | Electrode structure | |
| JPH03134165A (en) | Sputtering device | |
| JP2756158B2 (en) | Sputtering equipment | |
| JPH0752749B2 (en) | Wafer holding mechanism | |
| JPH03134170A (en) | Sputtering device | |
| JP5689427B2 (en) | Heat chuck with no condensation | |
| JP2688242B2 (en) | Sputtering apparatus and sputtering method | |
| JPH03134169A (en) | Sputtering device | |
| JPS63227776A (en) | Cathode/target assembly for precipitation apparatus | |
| JPH03138361A (en) | Sputtering target | |
| JP2002105634A (en) | Sputtering system | |
| JPH02301558A (en) | Sputtering device | |
| CN113056572A (en) | Vacuum processing apparatus | |
| US6904957B1 (en) | Cooled particle accelerator target | |
| US20230138552A1 (en) | Cathode unit for magnetron sputtering apparatus and magnetron sputtering apparatus | |
| JPS6176674A (en) | Thin film forming device | |
| JP2710674B2 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
| JPH02209478A (en) | Sputtering target | |
| JPH02143521A (en) | Sputtering method | |
| JPS6383263A (en) | Sputtering device | |
| JP3237001B2 (en) | Sputtering equipment |