JPH09316635A - Sputtering system - Google Patents
Sputtering systemInfo
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- JPH09316635A JPH09316635A JP8255181A JP25518196A JPH09316635A JP H09316635 A JPH09316635 A JP H09316635A JP 8255181 A JP8255181 A JP 8255181A JP 25518196 A JP25518196 A JP 25518196A JP H09316635 A JPH09316635 A JP H09316635A
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- permanent magnet
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
- H01J37/3455—Movable magnets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子を製造
する際に使われるスパッタリング装置に関し、さらに詳
細には、プラズマ領域を制御する電磁石を、回転するこ
とができる永久磁石に切り替えることによってターゲッ
トの全面にわたっての均等なスパッタリングを発生させ
るようになっているスパッタリング装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus used for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a target of a target by switching an electromagnet controlling a plasma region to a rotatable permanent magnet. The present invention relates to a sputtering device adapted to generate uniform sputtering over the entire surface.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、スパッタリング装置は、アルミ
ニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）等の金属膜を半導体の
ウェーハ上に蒸着させて電極や配線を形成させる装置で
ある。2. Description of the Related Art Generally, a sputtering apparatus is an apparatus for depositing a metal film of aluminum (Al), titanium (Ti) or the like on a semiconductor wafer to form electrodes and wirings.
【０００３】すなわち、不活性気体であるアルゴン（Ａ
ｒ）ガスが存在する真空容器内で陽極と陰極との間に高
電圧を印加すると、強い電気場内においてアルゴンガス
はＡｒ+ やＡｒ++にイオン化される。前記正（＋）イオ
ンは、負（−）に帯電したターゲットに加速されて衝突
し、このような衝突力によってターゲットの材料、例え
ば、Ａｌ原子が飛び出すことによりウェーハ上に薄膜と
して蒸着される。That is, the inert gas argon (A
r) When a high voltage is applied between the anode and the cathode in a vacuum container containing gas, argon gas is ionized into Ar + or Ar ++ in a strong electric field. The positive (+) ions are accelerated and collide with a target charged negatively (-), and a material of the target, for example, Al atoms is ejected by such a collision force to be deposited as a thin film on the wafer.
【０００４】従来装置、例えば日本真空技術社（ＵＬＶ
ＡＣ）のＭＣＨ−４５００モデルのスパッタリング装置
が、図１に概略的に示されている。Conventional equipment such as ULVAC (ULV)
An AC) MCH-4500 model sputtering apparatus is shown schematically in FIG.
【０００５】図１において、従来の装置は、不活性気体
が満たされている真空状態の反応室１の一方の壁に加工
する素材、すなわちウェーハ２がチャック３によって固
定され、前記反応室１の他方の壁には、前記ウェーハ２
と対向するようにスパッタリングさせる金属からなるタ
ーゲット４が装着されている。In FIG. 1, in the conventional apparatus, a material to be processed on one wall of a reaction chamber 1 in a vacuum state filled with an inert gas, that is, a wafer 2 is fixed by a chuck 3, and the reaction chamber 1 On the other wall, the wafer 2
A target 4 made of a metal to be sputtered is mounted so as to face the target.
【０００６】前記ターゲット４は、水平度を維持するこ
とができるように後面板５により支持され、前記後面板
５とターゲット４の中央をキャップ８で支えるととも
に、締結手段９によって固定させる。The target 4 is supported by a rear surface plate 5 so as to maintain the levelness, and the center of the rear surface plate 5 and the target 4 is supported by a cap 8 and fixed by a fastening means 9.
【０００７】そして、前記後面板５の後方には、冷却水
の通路６が形成され、前記キャップ８を中心として二段
に多数のコイルに巻かれて二重の磁極を形成することが
できる内・外側の電磁石７が設けられている。A cooling water passage 6 is formed at the rear of the rear plate 5, and a double magnetic pole can be formed by winding a large number of coils around the cap 8 in two stages. An outer electromagnet 7 is provided.
【０００８】このように構成されている従来の装置は、
図２に示すように、前記電磁石７に電源が印加される
と、前記反応室１内の前記ターゲット４の周囲に形成さ
れているプラズマ領域Ｐの中で、正イオンと電子の衝突
作用によって前記ターゲット４からＡｌやＴｉ等の金属
が飛び出してウェーハ上に金属膜を蒸着させる。The conventional device having such a configuration is
As shown in FIG. 2, when power is applied to the electromagnet 7, in the plasma region P formed around the target 4 in the reaction chamber 1, the positive ions and electrons collide with each other to cause the collision. A metal such as Al or Ti jumps out from the target 4 to deposit a metal film on the wafer.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置は、固定された電磁石７によってプラズマ領域を不
完全に制御するので、前記ターゲット４の全面にかけて
の均一なスパッタリングが行われない短所がある。すな
わち、前記ターゲット４の中央や端部には、前記プラズ
マ領域がほとんど形成されないので、素材に金属膜が蒸
着されるとき、前記ターゲット４の中央や端部にも再び
蒸着される現象を招いてしまう。この後、前記ターゲッ
ト４がスパッタリングされ続けることによって、中央や
端部に再び蒸着されている部分もスパッタリングされる
ことになり、パーティクルが多発して製造の歩留まりの
みならず、設備の稼動率を低下させる原因となり、蒸着
の速度が低く生産性も劣る。However, in the conventional apparatus, since the plasma region is incompletely controlled by the fixed electromagnet 7, there is a disadvantage that uniform sputtering is not performed on the entire surface of the target 4. That is, since the plasma region is scarcely formed in the center or the end of the target 4, when the metal film is deposited on the material, the plasma may be deposited again in the center or the end of the target 4. I will end up. After that, as the target 4 continues to be sputtered, the portion that has been vapor-deposited again at the center and at the end is also sputtered, so that many particles are generated and not only the manufacturing yield but also the operating rate of the equipment is reduced. As a result, the evaporation rate is low and the productivity is poor.
【００１０】したがって、本発明は、上述の問題点を解
消するために創出されたもので、その目的は、プラズマ
領域を制御する電磁石を、回転することができる永久磁
石に切替えてターゲットの全面にかけて均等にスパッタ
リングが行われるようにすることによってパーティクル
の発生源を除去できるスパッタリング装置を提供するこ
とにある。Therefore, the present invention was created in order to solve the above-mentioned problems, and the purpose thereof is to switch the electromagnet controlling the plasma region to a rotatable permanent magnet and apply it to the entire surface of the target. It is an object of the present invention to provide a sputtering apparatus capable of removing a generation source of particles by performing sputtering uniformly.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明によるスパッタリング装置は、反応室内
に固定される被処理体と、前記被処理体に対向してスパ
ッタリングされる金属が含まれているターゲットと、前
記ターゲットを固定するとともに水平度を維持すること
ができる後面板と、前記後面板の後方の冷却室内に設置
されてプラズマ領域を制御できるように磁場を形成する
永久磁石と、前記永久磁石を回転させることができるよ
うに動力を発生する駆動手段と、前記駆動手段から発生
された動力を永久磁石に伝達する動力伝達手段とを含む
ことを特徴とする。A sputtering apparatus according to the present invention for achieving the above object includes an object to be processed fixed in a reaction chamber and a metal to be sputtered facing the object to be processed. A target, a rear plate that can fix the target and maintain the levelness, and a permanent magnet that is installed in a cooling chamber behind the rear plate to form a magnetic field so that a plasma region can be controlled. The present invention is characterized by including drive means for generating power so that the permanent magnet can be rotated, and power transmission means for transmitting power generated by the drive means to the permanent magnet.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を、添付の図面に基づいてさらに詳細に説明する。Preferred embodiments of the present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
【００１３】図３は、本発明の実施形態によるスパッタ
リング装置の構成を概略的に示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing the structure of the sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention.
【００１４】同図において、本発明の装置は、不活性気
体が満たされている真空状態の反応室１０の一方の壁に
加工する被処理体、すなわちウェーハ２０がチャック３
０により固定され、前記反応室１０の他方の壁には、前
記ウェーハ２０と対向するようにスパッタリングさせる
金属からなるターゲット４０が装着されている。In the figure, in the apparatus of the present invention, an object to be processed, that is, a wafer 20 is processed on one wall of a reaction chamber 10 in a vacuum state filled with an inert gas.
The target 40, which is fixed by 0, is mounted on the other wall of the reaction chamber 10 so as to face the wafer 20 and made of a metal.
【００１５】前記ターゲット４０は、水平度を維持する
ことができるように後面板５０により支持固定され、前
記後面板５０とターゲット４０は、接着されて一体化さ
れる。The target 40 is supported and fixed by a rear plate 50 so as to maintain the levelness, and the rear plate 50 and the target 40 are bonded and integrated.
【００１６】これは、前記後面板５０の後方に冷却室６
０が形成されるので、前記ターゲット４０の加熱を防止
し、冷却効率を増大させるためのものである。The cooling chamber 6 is provided behind the rear plate 50.
Since 0 is formed, heating of the target 40 is prevented and cooling efficiency is increased.
【００１７】前記冷却室６０には、冷却水Ｗが中央の矢
印の方向に流入され、外側へ流出される流入口６２、６
４が形成されている。Cooling water W flows into the cooling chamber 60 in the direction of the central arrow and flows out to the outside.
4 are formed.
【００１８】また、前記冷却室６０内には、駆動手段９
０、すなわち電動機から発生された駆動力を駆動軸９２
の駆動プーリ９４を介して動力伝達手段８０によって伝
達されて回転することができる永久磁石７０が設置され
ている。In the cooling chamber 60, driving means 9 is provided.
0, that is, the drive force generated from the electric motor is applied to the drive shaft 92.
The permanent magnet 70 that is transmitted by the power transmission means 80 via the drive pulley 94 of FIG.
【００１９】ここで、前記動力伝達手段８０は、前記駆
動軸９２の前記駆動プーリ９４にベルト部材８１によっ
て接続される被動プーリ８２と、前記被動プーリ８２と
第１被動ギヤ８６を両端にそれぞれ装着して駆動力の伝
達を媒介する回転軸８４と、前記第１被動ギヤ８６と接
続されて前記永久磁石７０の中央に装着された第２被動
ギヤ８８を具備している。Here, the power transmission means 80 has a driven pulley 82 connected to the drive pulley 94 of the drive shaft 92 by a belt member 81, a driven pulley 82 and a first driven gear 86 at both ends. The rotary shaft 84, which transmits the driving force, and the second driven gear 88, which is connected to the first driven gear 86 and is attached to the center of the permanent magnet 70.
【００２０】このように構成されている本発明の装置
は、図４に示すように、前記駆動手段９０に電源が印加
されて駆動力が発生されると、前記駆動軸９２の回転力
を前記ベルト部材８１によって回転力を媒介する前記回
転軸８４に伝達する。As shown in FIG. 4, the apparatus of the present invention having the above-described structure changes the rotational force of the drive shaft 92 when the power is applied to the drive means 90 to generate the drive force. The belt member 81 transmits the rotational force to the rotating shaft 84.
【００２１】すなわち、前記回転軸８４に装着された前
記被動プーリ８２が回転するにつれ、前記回転軸８４が
回転されて前記第１被動ギヤ８６と接続された前記第２
被動ギヤ８８が回転すれば永久磁石７０も回転する。That is, as the driven pulley 82 mounted on the rotating shaft 84 rotates, the rotating shaft 84 rotates and the second driven gear 86 is connected to the second driven gear 86.
When the driven gear 88 rotates, the permanent magnet 70 also rotates.
【００２２】このように、前記永久磁石７０が回転する
につれて、前記反応室１０内の前記ターゲット４０の周
囲には、均一なプラズマ領域Ｐが形成され、前述のよう
にこのプラズマ領域Ｐ内で、正イオンと電子の衝突作用
によって前記ターゲット４０からＡｌやＴｉ等の金属が
飛び出してウェーハに金属膜を蒸着させるようになる。Thus, as the permanent magnet 70 rotates, a uniform plasma region P is formed around the target 40 in the reaction chamber 10, and as described above, in the plasma region P, Due to the collision action of positive ions and electrons, a metal such as Al or Ti is ejected from the target 40 to deposit a metal film on the wafer.
【００２３】[0023]
【発明の効果】上述の本発明によると、従来のように誘
導電流を利用した電磁石の代わりに、回転可能な永久磁
石を採用することによって、ターゲットの全面にかけて
の均一な侵食を誘発してパーティクルの発生原因となっ
ていたターゲットの再蒸着の現象を防止できる利点があ
る。つまり、前記パーティクルの発生を減少させること
によって、製造歩留まりの向上は、もちろん、蒸着速度
の向上によって生産性を一層増大させる効果を奏する。According to the present invention described above, a rotatable permanent magnet is adopted instead of the conventional electromagnet utilizing the induced current, so that uniform erosion over the entire surface of the target is induced. There is an advantage that the phenomenon of redeposition of the target, which is the cause of the occurrence of That is, by reducing the generation of the particles, not only the production yield is improved, but also the vapor deposition rate is improved, so that the productivity is further increased.
【図１】 スパッタリング装置の従来の構成を概略的に
示している断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a conventional configuration of a sputtering apparatus.
【図２】 図１に示す装置におけるプラズマの形成状態
を抜粋して示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an extracted state of plasma formation in the apparatus shown in FIG.
【図３】 本発明のスパッタリング装置の実施形態の構
成を概略的に示している断面図である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing a configuration of an embodiment of a sputtering apparatus of the present invention.
【図４】 図３に示す装置におけるプラズマの形成状態
を抜粋して示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an extracted state of plasma formation in the apparatus shown in FIG.
１０ 反応室 ２０ ウェーハ ４０ ターゲット ５０ 後面板 ６０ 冷却室 ７０ 永久磁石 ８１ ベルト部材 ８２ 被動プーリ ８４ 回転軸 ８６ 第１被動ギヤ ８８ 第２被動ギヤ ９０ 駆動手段 ９２ 駆動軸 ９４ 駆動プーリ 10 Reaction Chamber 20 Wafer 40 Target 50 Rear Plate 60 Cooling Chamber 70 Permanent Magnet 81 Belt Member 82 Driven Pulley 84 Rotating Shaft 86 First Driven Gear 88 Second Driven Gear 90 Drive Means 92 Drive Shaft 94 Drive Pulley
Claims (3)
まれているターゲットと、 前記ターゲットを固定するとともに水平度を維持するこ
とができる後面板と、 前記後面板の後側の冷却室内に設置されてプラズマ領域
を制御できるように磁場を形成する永久磁石と、 前記永久磁石を回転させることができるように動力を発
生する駆動手段と、 前記駆動手段から発生された動力を永久磁石に伝達する
動力伝達手段と、を含むことを特徴とするスパッタリン
グ装置。1. A target to be processed fixed in a reaction chamber, a target containing a metal to be sputtered facing the target to be processed, and the target can be fixed and horizontality can be maintained. A back plate, a permanent magnet installed in a cooling chamber on the rear side of the back plate to form a magnetic field so as to control a plasma region, and a driving unit for generating power so as to rotate the permanent magnet. And a power transmission unit that transmits the power generated from the driving unit to the permanent magnet.
リにベルト部材によって接続される被動プーリと、 前記被動プーリと第１被動ギヤを両端にそれぞれ装着し
て駆動力の伝達を媒介する回転軸と、 前記第１被動ギヤと接続されて前記永久磁石の中央に装
着された第２被動ギヤとを具備することを特徴とする請
求項１記載のスパッタリング装置。2. The power transmission means includes a driven pulley connected to a drive pulley of a drive shaft by a belt member, and a driven pulley and a first driven gear mounted on both ends of the driven pulley to mediate transmission of driving force. The sputtering apparatus according to claim 1, further comprising: a shaft, and a second driven gear that is connected to the first driven gear and that is mounted on a center of the permanent magnet.
ために後面板に一体に固着されていることを特徴とする
請求項１記載のスパッタリング装置。3. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the target is integrally fixed to a rear face plate in order to enhance cooling efficiency.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960016433A KR970077152A (en) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | Sputtering apparatus |
| KR199616433 | 1996-05-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09316635A true JPH09316635A (en) | 1997-12-09 |
Family
ID=19458899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8255181A Withdrawn JPH09316635A (en) | 1996-05-16 | 1996-09-26 | Sputtering system |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09316635A (en) |
| KR (1) | KR970077152A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003089872A (en) * | 2001-09-14 | 2003-03-28 | Applied Materials Inc | Magnetron unit of sputtering system, and sputtering system |
| JP2011117019A (en) * | 2009-12-01 | 2011-06-16 | Showa Denko Kk | Magnetron sputtering apparatus, inline-type film-forming apparatus, method for manufacturing magnetic recording medium and magnetic recording/reproducing device |
-
1996
- 1996-05-16 KR KR1019960016433A patent/KR970077152A/en not_active IP Right Cessation
- 1996-09-26 JP JP8255181A patent/JPH09316635A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003089872A (en) * | 2001-09-14 | 2003-03-28 | Applied Materials Inc | Magnetron unit of sputtering system, and sputtering system |
| JP2011117019A (en) * | 2009-12-01 | 2011-06-16 | Showa Denko Kk | Magnetron sputtering apparatus, inline-type film-forming apparatus, method for manufacturing magnetic recording medium and magnetic recording/reproducing device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970077152A (en) | 1997-12-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031202 |