JPH1046334A - Sputter coating forming device - Google Patents

Sputter coating forming device

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JPH1046334A
JPH1046334A JP9117492A JP11749297A JPH1046334A JP H1046334 A JPH1046334 A JP H1046334A JP 9117492 A JP9117492 A JP 9117492A JP 11749297 A JP11749297 A JP 11749297A JP H1046334 A JPH1046334 A JP H1046334A
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JP
Japan
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target
swing
magnetron
substrate
magnetic circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP9117492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoushiyoku Kin
京植 金
Daisuke Aonuma
大介 青沼
Tamio Yamada
民夫 山田
Yoshifumi Azehara
吉史 畦原
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Canon Anelva Corp
Original Assignee
Anelva Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputter film deposition device sputtering the whole area of the surface of a target, uniformize the depth of an erosion region on the surface of the target, improving a utilization efficiency of the target and improving the distribution of the thickness of the film on a film-deposited substrate and the distribution of film quality. SOLUTION: This device is provided with a vacuum vessel 11, exhausting mechanisms 18 exhausting the inside of a vacuum vessel, magnetron cathodes 12a and 12b mounted with targets 14, gas introducing mechanisms 19 introducing process gases and substrate carrying mechanisms. Discharge is generated in the vicinity of the target, by which the target is sputtered, and sputter film deposition is executed on a substrate 15 passing opposite to the surface of the target. The magnetron cathode is provided with a movable magnetron magnetic circuit 32 and is provided with a magnetron rocking mechanism 33 contg. a rocking part to left and right directions rocking a magnetron magnetic circuit parallel to the surface of the target and also in the substrate carrying direction and a rocking part to the upper and lower directions rocking it to the direction vertical to the substrate carrying direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ターゲットを取り
付けたマグネトロンカソードを備える真空装置内で当該
ターゲットに対向させて基板を搬送し、当該基板の表面
にスパッタ成膜を行うスパッタ成膜装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputter film forming apparatus for transporting a substrate facing a target in a vacuum apparatus provided with a magnetron cathode to which the target is attached, and forming a sputter film on the surface of the substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】スパッタ法を利用した従来の成膜装置で
は、成膜速度の大きいマグネトロンスパッタ法が主に用
いられてきた。そこで一例として、図16を参照して、
従来の両面成膜式のインライン型スパッタ成膜装置の代
表的な要部構成とその作用を説明する。
2. Description of the Related Art In a conventional film forming apparatus utilizing a sputtering method, a magnetron sputtering method having a high film forming rate has been mainly used. Therefore, as an example, referring to FIG.
A typical configuration of a main part of a conventional double-sided film forming type in-line sputtering film forming apparatus and its operation will be described.

【0003】図16は、スパッタ成膜チャンバを形成す
る真空容器の要部縦断面図である。111は真空容器、
111aはその上壁部、111bは下壁部であり、上壁
部111aと下壁部111bの各々に、互いに対向する
位置で、マグネトロンカソード112a,112bが設
けられる。かかるスパッタ成膜チャンバ内に平行な位置
にある2枚の基板113が搬入され、図16中、右側か
ら左側への方向に搬送される。2枚の基板113は各々
トレイ114によって水平状態に維持されて搬送され
る。上側の基板113は、その上面をマグネトロンカソ
ード112aに設けたターゲット115でスパッタ処理
され、下側の基板113は、その下面をマグネトロンカ
ソード112bに設けたターゲット115でスパッタ処
理される。116は、真空容器111の中央部に配置さ
れたヒータである。
FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a main part of a vacuum vessel forming a sputter deposition chamber. 111 is a vacuum container,
Reference numeral 111a denotes an upper wall portion, and 111b denotes a lower wall portion. Magnetron cathodes 112a and 112b are provided on the upper wall portion 111a and the lower wall portion 111b at positions facing each other. Two substrates 113 at parallel positions are loaded into the sputter deposition chamber, and are transported from right to left in FIG. Each of the two substrates 113 is conveyed while being kept horizontal by the tray 114. The upper substrate 113 is sputtered with a target 115 whose upper surface is provided on a magnetron cathode 112a, and the lower substrate 113 is sputtered with a target 115 whose lower surface is provided on a magnetron cathode 112b. Reference numeral 116 denotes a heater arranged at the center of the vacuum vessel 111.

【0004】真空容器111の内部空間117は排気機
構(図示せず)によって10-5Pa台まで排気され、そ
の後、4本のガス導入管118によって当該内部空間1
17にプロセスガスが導入され、所定のプロセス圧力に
保持される。これらのガス導入管117の各々の周辺に
はシールド119が設けられ、プロセスガスは、4箇所
のガス噴出し部118aを通してシールド119内に一
旦流出し、4箇所の隙間110を通して真空容器111
内に導入される。
The internal space 117 of the vacuum vessel 111 is evacuated to a pressure of the order of 10 −5 Pa by an exhaust mechanism (not shown).
A process gas is introduced into 17 and is maintained at a predetermined process pressure. A shield 119 is provided around each of these gas introduction pipes 117, and the process gas once flows out into the shield 119 through four gas ejection parts 118 a, and passes through four gaps 110 to form a vacuum vessel 111.
Introduced within.

【0005】前述のマグネトロンカソード112a,1
12bは、それぞれ、カソードボデー120、マグネト
ロン磁気回路121、カソードボディー120に取付け
た上記のターゲット115、真空容器111の壁部とマ
グネトロンカソードを絶縁する絶縁物123、ターゲッ
トシールド124から構成される。図示しない電源から
マグネトロンカソード112a,112bのターゲット
ボディー120に電圧を印加すると、ターゲット115
と対応するトレイ114との間に放電が発生し、ターゲ
ット115がスパッタされ、各トレイ114上の基板1
13にターゲット物質が成膜される。スパッタ成膜が行
われる間、トレイ114と基板113は、上記ヒータ1
16によって加熱され、基板113の温度を所定温度に
保持されている。またスパッタ成膜中、トレイ114は
矢印125の方向に搬送される。
The above-mentioned magnetron cathodes 112a, 1
12b comprises a cathode body 120, a magnetron magnetic circuit 121, the target 115 attached to the cathode body 120, an insulator 123 for insulating the wall of the vacuum vessel 111 from the magnetron cathode, and a target shield 124, respectively. When a voltage is applied from a power source (not shown) to the target bodies 120 of the magnetron cathodes 112a and 112b, the target 115
Discharge occurs between the tray 114 and the corresponding tray 114, and the target 115 is sputtered.
A target material is formed on the substrate 13. During the sputter deposition, the tray 114 and the substrate 113
16, the substrate 113 is maintained at a predetermined temperature. The tray 114 is transported in the direction of the arrow 125 during the sputter deposition.

【0006】マグネトロンカソード112a,112b
に含まれるマグネトロン磁気回路121は、通常、図1
7に示すように、中央に位置するロッド状の中央磁石1
26(基板対向面がN極)と、その周囲に囲むように配
置される長方形の環形状を有する外周磁石127(基板
対向面がS極)と、これらの磁石を固定する長方形平板
のヨーク128とからなる。当該マグネトロン磁気回路
121から発生した磁場によって、図18に示すごと
く、ターゲット115上に、閉じた環状であってドーム
状の磁場129が作られる。その磁場129内では、タ
ーゲット115に印加された電圧に基づく電場と、マグ
ネトロン磁気回路121によってターゲット115上に
発生した磁場との相互作用により、ターゲット上に発生
した電子が当該ターゲット上で螺旋状の運動を行う。そ
の結果、真空容器111内のスパッタガス分子と電子と
の電離衝突回数が増大し、磁場129内に高密度プラズ
マ130が発生する。
[0006] Magnetron cathodes 112a, 112b
The magnetron magnetic circuit 121 included in FIG.
7, a rod-shaped central magnet 1 located at the center
26 (a substrate facing surface has an N pole), an outer peripheral magnet 127 (a substrate facing surface having an S pole) having a rectangular ring shape arranged so as to surround the periphery thereof, and a rectangular flat plate yoke 128 for fixing these magnets Consists of The magnetic field generated from the magnetron magnetic circuit 121 creates a closed annular dome-shaped magnetic field 129 on the target 115 as shown in FIG. In the magnetic field 129, electrons generated on the target are caused to spiral on the target by an interaction between an electric field based on a voltage applied to the target 115 and a magnetic field generated on the target 115 by the magnetron magnetic circuit 121. Do exercise. As a result, the number of ionization collisions between the sputtering gas molecules and the electrons in the vacuum vessel 111 increases, and the high-density plasma 130 is generated in the magnetic field 129.

【0007】図19はリング形態で生成される高密度プ
ラズマ130の平面図を示す。高密度プラズマ130中
の正イオンは、負電位であるターゲット115の表面に
衝突し、ターゲット表面からターゲット物質が飛び出す
ようにスパッタする。その結果、そのターゲット115
に対向して配置される基板113には、高密度プラズマ
130によってスパッタされたターゲット物質が堆積
し、所望の膜が高速に成膜される。インライン型スパッ
タ成膜装置で基板に成膜を行う場合、2枚の基板113
はそれぞれマグネトロンカソード112a,112bの
ターゲット115に平行に搬送され、当該基板が、対応
するターゲット115に対向した状態で通過する際に基
板上に成膜が行われる。
FIG. 19 is a plan view of a high-density plasma 130 generated in a ring form. Positive ions in the high-density plasma 130 collide with the surface of the target 115 at a negative potential, and are sputtered so that the target material jumps out of the target surface. As a result, the target 115
The target material sputtered by the high-density plasma 130 is deposited on the substrate 113 disposed opposite to the substrate 113, and a desired film is formed at a high speed. When a film is formed on a substrate by an in-line type sputtering film forming apparatus, two substrates 113 are formed.
Are transported in parallel to the targets 115 of the magnetron cathodes 112a and 112b, respectively, and a film is formed on the substrates when the substrates pass while facing the corresponding targets 115.

【0008】[0008]

【本発明が解決しようとする課題】前述した従来のスパ
ッタ成膜装置では、マグネトロン磁気回路112a,1
12bは固定され、静止した状態であるので、ターゲッ
ト115上では、ドーム状磁場129内の高密度プラズ
マが存在するレーストラック部分のみがスパッタで深く
削られ、それ以外の部分はほとんどスパッタされない。
従って従来のスパッタ成膜装置ではターゲットが利用効
率が低くなるという問題が存在した。
In the above-mentioned conventional sputtering film forming apparatus, the magnetron magnetic circuits 112a, 1
Since 12b is fixed and stationary, on the target 115, only the race track portion where the high-density plasma in the dome-shaped magnetic field 129 exists is cut deep by sputtering, and the other portions are hardly sputtered.
Therefore, there is a problem that the use efficiency of the target is low in the conventional sputtering film forming apparatus.

【0009】図20と図21は前述の従来のスパッタ成
膜装置によるターゲット115のエロージョン形状を示
し、図20はターゲットの短辺方向に切った縦断面図、
図21は図20中のA−A線で切った縦断面図である。
これらの図に示されるように、ターゲット115は、そ
のレーストラック上の部分のみがエロード(食刻)され
る。ターゲット115の利用効率を向上させるために
は、幅を小さくしたマグネトロン磁気回路121を基板
搬送方向125に揺動すればよい。この場合、ターゲッ
ト中央部では、基板搬送方向と同方向の揺動によって高
密度プラズマ130が揺動するので、ターゲットのほぼ
全面がエロードされる。しかし、マグネトロン磁気回路
121における基板搬送方向125に平行な両端部分が
常に同じ線上を揺動するため、ターゲット中央部よりさ
らに深くエロードされることになる。そのため、ターゲ
ット両端部は中央部よりも深くなり、ターゲット115
の寿命は、ターゲットにおける基板搬送方向に平行な両
端部分のエロード速度によって決まる。換言すると、基
板搬送方向に平行な両端部分は、ターゲット中央部より
先にターゲット底面までエロードされる。従って、ター
ゲット中央部の全面エロージョンに拘らず、ターゲット
利用効率は大きくは向上しない。
FIGS. 20 and 21 show the erosion shape of the target 115 by the above-mentioned conventional sputtering film forming apparatus. FIG. 20 is a longitudinal sectional view taken along the short side of the target.
FIG. 21 is a longitudinal sectional view taken along the line AA in FIG.
As shown in these figures, only the portion of the target 115 on the race track is eroded (etched). In order to improve the utilization efficiency of the target 115, the magnetron magnetic circuit 121 having a reduced width may be swung in the substrate transport direction 125. In this case, since the high-density plasma 130 oscillates in the center of the target due to the oscillation in the same direction as the substrate transport direction, almost the entire surface of the target is eroded. However, since both end portions of the magnetron magnetic circuit 121 parallel to the substrate transport direction 125 always swing on the same line, they are deeper than the center of the target. Therefore, both ends of the target become deeper than the center, and the target 115
Is determined by the eload speed of both ends of the target parallel to the substrate transfer direction. In other words, both ends parallel to the substrate transport direction are loaded to the bottom of the target before the center of the target. Therefore, the target utilization efficiency is not significantly improved regardless of the overall erosion at the center of the target.

【0010】またマグネトロン磁気回路121の上記揺
動では、基板搬送速度と揺動速度が同程度以下では、そ
の揺動の往復の際の基板113とマグネトロン磁気回路
121との相対速度が基板進行方向と逆の方向では大き
く異なるため、基板上搬送方向に膜厚分布が発生する。
この基板内膜厚分布を一様にするには、基板113とマ
グネトロン磁気回路121との相対速度の変化に対応さ
せ、電力を変化させて基板内均一性を改善する方法が考
えられるが、その相対速度の変化に対応して電力等を制
御する必要があり、その制御系が複雑となるという問題
が生じる。
In the above-mentioned swing of the magnetron magnetic circuit 121, when the substrate transfer speed and the swing speed are not more than about the same, the relative speed between the substrate 113 and the magnetron magnetic circuit 121 during the reciprocation of the swing is changed in the substrate traveling direction. In the direction opposite to the above, there is a large difference, so that a film thickness distribution occurs in the transport direction on the substrate.
In order to make the film thickness distribution in the substrate uniform, a method of improving the uniformity in the substrate by changing the power in accordance with the change in the relative speed between the substrate 113 and the magnetron magnetic circuit 121 is considered. It is necessary to control the electric power and the like in accordance with the change in the relative speed, which causes a problem that the control system becomes complicated.

【0011】さらに、リアクティブスパッタの場合に
は、不活性ガスの他にリアクティブガスを用いる。電力
を変化させた場合には、ターゲット上からのスパッタ粒
子量が異なる。従って、基板に成膜される膜の膜質を成
膜中一定にするためには、そのリアクテイブガスを電力
に合わせて最適流量に制御する必要がある。例えばIn
−Sn−O系透明導電膜等の酸化膜の成膜では、プロセ
スガスとしてArガスとO2 ガスの混合ガスを用いる。
この場合、電力が変化した場合には、膜質を一定にする
ために酸素ガス流量を適量の流量に制御する必要があ
る。従って、一般にリアクティブスパッタの場合には反
応性ガスを用いるため、制御がさらに複雑になる。
Further, in the case of reactive sputtering, a reactive gas is used in addition to the inert gas. When the power is changed, the amount of sputtered particles from the target is different. Therefore, in order to keep the quality of the film formed on the substrate constant during the film formation, it is necessary to control the reactive gas to an optimum flow rate in accordance with the electric power. For example, In
In forming an oxide film such as a —Sn—O-based transparent conductive film, a mixed gas of Ar gas and O 2 gas is used as a process gas.
In this case, when the electric power changes, it is necessary to control the oxygen gas flow rate to an appropriate flow rate in order to keep the film quality constant. Therefore, in the case of reactive sputtering, a reactive gas is generally used, so that the control is further complicated.

【0012】上記のごとく、静止固定したマグネトロン
磁気回路121を用いた場合には、プラズマが局所的に
発生してスパッタされるためターゲット利用効率が低
い。また基板搬送方向と同方向にマグネトロン磁気回路
を揺動させた場合には、マグネトロン磁気回路の基板搬
送方向に平行な両端部で深くエロードされるため、ター
ゲット利用効率の増加に限界がある。
As described above, when the stationary magnetron magnetic circuit 121 is used, plasma is locally generated and sputtered, resulting in low target utilization efficiency. Further, when the magnetron magnetic circuit is swung in the same direction as the substrate transfer direction, the magnetron magnetic circuit is deeply loaded at both ends parallel to the substrate transfer direction, so that there is a limit to an increase in target use efficiency.

【0013】前述の従来のスパッタ成膜装置はインライ
ン型のものを説明したが、同様な問題はバッチ型または
枚葉型のマグネトロンスパッタ成膜装置でも起き得る。
Although the above-described conventional sputter film forming apparatus has been described as an in-line type, a similar problem may occur in a batch type or single-wafer type magnetron sputter film forming apparatus.

【0014】本発明の目的は、上記課題を解決すること
にあり、ターゲットの表面を全面的にスパッタし、ター
ゲット表面上のエロージョン領域の深さを一様化し、タ
ーゲットの利用効率を向上させ、さらに成膜された基板
上の膜厚分布と膜質分布を改善したスパッタ成膜装置を
提供することにある。
[0014] An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to sputter the entire surface of the target, to make the depth of the erosion region on the target surface uniform, to improve the use efficiency of the target, It is still another object of the present invention to provide a sputtering film forming apparatus in which a film thickness distribution and a film quality distribution on a film-formed substrate are improved.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明に係るスパッタ成
膜装置は、上記目的を達成するために、次のように構成
される。
Means for Solving the Problems A sputter film forming apparatus according to the present invention is configured as follows to achieve the above object.

【0016】第1のスパッタ成膜装置(請求項1に対
応)は、基本的構成として、スパッタ成膜チャンバを形
成する真空容器と、当該真空容器内を真空排気する排気
機構と、真空容器の内部に臨むターゲットを取り付けた
マグネトロンカソードと、真空容器内にプロセスガスを
導入するガス導入機構と、真空容器内で基板を搬送する
基板搬送機構を備える。真空容器内のターゲットの近傍
の空間では投入された電力に基づき放電が生成され、こ
れによりマグネトロンカソードのターゲットがスパッタ
され、ターゲットの表面に対向して通過する基板の上に
スパッタ成膜が行われる。さらにマグネトロンカソード
は、ターゲットの背面側に磁石からなるマグネトロン磁
気回路を移動可能な状態で備え、このマグネトロン磁気
回路をターゲットの表面に平行であって基板搬送方向に
揺動する第1揺動機構(左右方向揺動部)と、マグネト
ロン磁気回路をターゲットの表面に平行であって基板搬
送方向に対して垂直な方向に揺動する第2揺動機構(上
下方向揺動部)を備える。
The first sputter film forming apparatus (corresponding to claim 1) has, as a basic configuration, a vacuum vessel forming a sputter film forming chamber, an exhaust mechanism for evacuating the vacuum vessel, and a vacuum vessel. The apparatus includes a magnetron cathode having a target facing the inside, a gas introduction mechanism for introducing a process gas into a vacuum vessel, and a substrate transport mechanism for transporting a substrate in the vacuum vessel. In the space in the vicinity of the target in the vacuum vessel, a discharge is generated based on the supplied electric power, whereby the target of the magnetron cathode is sputtered, and a sputter film is formed on the substrate passing opposite to the surface of the target. . Further, the magnetron cathode is provided with a magnetron magnetic circuit composed of a magnet on the back side of the target in a movable state, and the magnetron magnetic circuit is parallel to the surface of the target and swings in a substrate swing direction in a first swing mechanism ( A left-right swing unit) and a second swing mechanism (up-down swing unit) that swings the magnetron magnetic circuit in a direction parallel to the surface of the target and perpendicular to the substrate transfer direction.

【0017】上記第1の本発明では、第1揺動機構と第
2揺動機構を設けマグネトロン磁気回路を基板搬送方向
およびこれに垂直な方向に揺動自在にすることによっ
て、ターゲットにおいて、マグネトロン磁気回路の中央
部に対応する部分のみならず、マグネトロン磁気回路の
基板搬送方向に平行な両端部分(外周磁石の短辺部)に
対応するターゲット部分のエロージョンの深さも、ター
ゲット中央部と同等またはそれ以下になるため、ターゲ
ットの全面を均一にエロードできる。従って、ターゲッ
ト利用効率を著しく向上できる。
In the first aspect of the present invention, the first and second oscillating mechanisms are provided so that the magnetron magnetic circuit can be oscillated in the direction of transporting the substrate and in the direction perpendicular thereto, so that the magnetron can be mounted on the target. The erosion depth of the target portion corresponding to both ends parallel to the substrate transport direction of the magnetron magnetic circuit (short sides of the outer peripheral magnet) as well as the portion corresponding to the central portion of the magnetic circuit is equal to or equal to the target central portion. Since it is less than that, the entire surface of the target can be uniformly loaded. Therefore, the target use efficiency can be significantly improved.

【0018】第2のスパッタ成膜装置(請求項2に対
応)は、第1の発明において、好ましくは、第1揺動機
構による揺動動作と第2揺動機構による揺動動作のうち
少なくとも一方が正弦関数的な揺動特性を持つように構
成される。
In the first invention, the second sputtering film forming apparatus (corresponding to claim 2) preferably has at least one of a swing operation by the first swing mechanism and a swing operation by the second swing mechanism. One is configured to have a sinusoidal swing characteristic.

【0019】第3のスパッタ成膜装置(請求項3に対
応)は、第1の発明において、第1揺動機構による揺動
動作と第2揺動機構による揺動動作のうち少なくとも一
方は両端の近傍を除き等速の揺動特性を持つように構成
される。
According to a third aspect of the present invention, in the first invention, at least one of the swing operation by the first swing mechanism and the swing operation by the second swing mechanism is provided at both ends. Is configured to have a constant-speed oscillating characteristic except in the vicinity of.

【0020】第4のスパッタ成膜装置(請求項4に対
応)は、上記の各発明において、好ましくは、第1揺動
機構による揺動動作と第2揺動機構による揺動動作の各
位相を任意に制御する手段を有することを特徴とする。
ターゲットの利用効率は、揺動の位相によって影響され
るため、位相の制御を行うことによって利用効率向上の
最適化が可能となる。
In the above-mentioned invention, the fourth sputtering film forming apparatus preferably corresponds to each phase of the oscillating operation by the first oscillating mechanism and the oscillating operation by the second oscillating mechanism. Arbitrarily.
Since the use efficiency of the target is affected by the phase of the swing, it is possible to optimize the use efficiency by controlling the phase.

【0021】第5のスパッタ成膜装置(請求項5に対
応)は、上記の各発明において、好ましくは、第1揺動
機構による揺動動作の周期を第2揺動機構による揺動動
作の周期の4倍以上であることを特徴とする。基板搬送
方向に平行な揺動動作の揺動周期を垂直方向の揺動動作
の揺動周期の4倍以上にすることによって、基板搬送方
向に垂直な方向におけるターゲット両端部分がより広く
エロードでき、ターゲット利用効率をさらに向上でき
る。
In a fifth aspect of the present invention, in the above-described invention, preferably, the cycle of the swing operation by the first swing mechanism is set to the cycle of the swing operation by the second swing mechanism. The period is at least four times the period. By setting the swing period of the swing operation parallel to the substrate transfer direction to be four times or more the swing period of the vertical swing operation, both ends of the target in the direction perpendicular to the substrate transfer direction can be more widely loaded. Target utilization efficiency can be further improved.

【0022】第6のスパッタ成膜装置(請求項6に対
応)は、上記の各発明において、揺動動作で、ターゲッ
トを基板のある1点が通過する時間の間に、複数周期の
基板搬送方向の揺動をなすことを特徴とする。基板の或
る1点が搬送時に通過する時間に複数周期の基板搬送方
向の揺動を行うために基板のあらゆる点において均一成
膜を行える。
In a sixth aspect of the present invention, in the above invention, the substrate is transported in a plurality of cycles during a time when a certain point of the substrate passes through the target by the swing operation. It is characterized by oscillating in the direction. Since a plurality of cycles of swinging in the substrate transfer direction are performed during a time when a certain point of the substrate passes during transfer, uniform film formation can be performed at all points of the substrate.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0024】図1は本発明に係るスパッタ成膜装置の代
表的実施形態の例としてインライン型スパッタ成膜装置
を示し、その要部を示した縦断面図である。基本的構成
の部分は、図16で説明した従来装置の構成と実質的に
同じである。本発明に係るスパッタ成膜装置は、インラ
イン型には限定されず、バッチ型あるいは枚葉型のもの
であってもかまわない。またこの実施形態では、スパッ
タ成膜チャンバに平行に配列された2枚の基板を導入し
て、両面成膜形式のスパッタ成膜装置を示しているが、
本発明はこれに限定されるものではない。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an in-line type sputter film forming apparatus as an example of a typical embodiment of a sputter film forming apparatus according to the present invention, and showing a main part thereof. The basic configuration is substantially the same as the configuration of the conventional apparatus described with reference to FIG. The sputter film forming apparatus according to the present invention is not limited to the in-line type, but may be a batch type or a single-wafer type. In this embodiment, two substrates arranged in parallel to the sputter deposition chamber are introduced to show a sputter deposition apparatus of a double-sided deposition type.
The present invention is not limited to this.

【0025】まず、基本的な構成を説明する。図1で
は、スパッタ成膜チャンバを形成する真空容器11の上
壁部11aと下壁部11bであって、マグネトロンカソ
ード12a,12bが設けられる部分が示される。上壁
部11aと下壁部11bの各々に、互いに対向する位置
で、マグネトロンカソード12a,12bが配置され
る。マグネトロンカソード12a,12bには、真空容
器11の内部空間13に臨む状態で、ターゲット14が
取り付けられる。かかるスパッタ成膜チャンバで、2枚
の基板15が、図1中右側から左側に向かって搬送され
る。2枚の基板15の各々は対応するトレイ16によっ
て水平状態に保持されて搬送され、上側の基板はマグネ
トロンカソード12aに設けたターゲット14でスパッ
タ処理され、下側の基板はマグネトロンカソード12b
に設けたターゲット14でスパッタ処理される。基板1
5とトレイ16は、図示しないトレイ搬送機構によって
搬送される。2枚のトレイ16は平行状態でセットとし
て搬送される。スパッタ成膜中、基板15は、真空容器
11内の中央位置に配置されたヒータ17によって所定
温度に保持される。また真空容器11の内部は、2台の
排気機構18によって好ましくは10-5Pa台まで排気
され、その後、例えば4本のガス導入管19によって内
部空間13にプロセスガスが導入され、所定のプロセス
圧力に保持される。20はガス噴出し部、21はガス導
入管の周辺に設けられたシールド、21aはシールド2
1からプロセスガスを流出させるための隙間、22はメ
インバルブ、23は基板搬送方向である。
First, the basic configuration will be described. FIG. 1 shows the upper wall portion 11a and the lower wall portion 11b of the vacuum vessel 11 forming the sputter deposition chamber, where the magnetron cathodes 12a and 12b are provided. Magnetron cathodes 12a and 12b are disposed on the upper wall 11a and the lower wall 11b at positions facing each other. A target 14 is attached to the magnetron cathodes 12a and 12b so as to face the internal space 13 of the vacuum vessel 11. In such a sputter deposition chamber, two substrates 15 are transported from right to left in FIG. Each of the two substrates 15 is transported while being held in a horizontal state by a corresponding tray 16, the upper substrate is sputtered by a target 14 provided on a magnetron cathode 12 a, and the lower substrate is subjected to a magnetron cathode 12 b
Is sputtered by the target 14 provided in the above. Substrate 1
The tray 5 and the tray 16 are transported by a tray transport mechanism (not shown). The two trays 16 are conveyed as a set in a parallel state. During the sputter deposition, the substrate 15 is maintained at a predetermined temperature by a heater 17 arranged at a central position in the vacuum chamber 11. Further, the inside of the vacuum vessel 11 is evacuated to a pressure of preferably about 10 −5 Pa by two exhaust mechanisms 18, and thereafter, a process gas is introduced into the internal space 13 by, for example, four gas introduction pipes 19, and a predetermined process Held at pressure. Reference numeral 20 denotes a gas ejection portion, 21 denotes a shield provided around the gas introduction pipe, and 21a denotes a shield 2
A gap for letting out a process gas from 1, a main valve 22, and a substrate transfer direction 23.

【0026】次に、本実施形態の特徴的な構成を説明す
る。マグネトロンカソード12a,12bは、真空シー
ルの機能を兼ね備えたカソードボディー31と、ターゲ
ット14の背面側に位置して、ターゲットの表面に平行
であって基板搬送方向およびこの方向に垂直な方向に揺
動可能に設けられたマグネトロン磁気回路32と、この
マグネトロン磁気回路32を揺動させるマグネトロンカ
ソード揺動機構33と、真空容器の壁部とマグネトロン
カソードを絶縁する絶縁物34と、ターゲットシールド
35とから構成される。本実施形態では、マグネトロン
磁気回路32が、マグネトロンカソード揺動機構33に
よって、ターゲットの表面に平行であって基板搬送方向
およびこの方向に垂直な方向に揺動自在に設けられる点
に特徴がある。上記ターゲット14は、カソードボディ
ー31の内部空間13の表面に、真空容器11の内部空
間に臨むようにして取り付けられている。なお、2つの
マグネトロンカソード12a,12bは同じ構造を有し
ているが、図1では、マグネトロン磁気回路32の揺動
方向を示すため、上側のマグネトロンカソード12aに
おけるマグネトロン揺動機構33の図示を省略してい
る。
Next, the characteristic configuration of this embodiment will be described. The magnetron cathodes 12a and 12b are located on the back side of the target 14 with the cathode body 31 also functioning as a vacuum seal, and swing in a direction parallel to the surface of the target and in a substrate transport direction and a direction perpendicular to this direction. A magnetron magnetic circuit 32 provided to be able to be provided, a magnetron cathode swing mechanism 33 for swinging the magnetron magnetic circuit 32, an insulator 34 for insulating the wall of the vacuum vessel from the magnetron cathode, and a target shield 35. Is done. The present embodiment is characterized in that the magnetron magnetic circuit 32 is swingably provided by the magnetron cathode swing mechanism 33 in the direction parallel to the surface of the target and in the substrate transport direction and in a direction perpendicular to this direction. The target 14 is attached to the surface of the internal space 13 of the cathode body 31 so as to face the internal space of the vacuum vessel 11. Although the two magnetron cathodes 12a and 12b have the same structure, FIG. 1 does not show the magnetron swing mechanism 33 in the upper magnetron cathode 12a to show the swing direction of the magnetron magnetic circuit 32. doing.

【0027】マグネトロン磁気回路32は、中央磁石3
2aと外周磁石32bとヨーク32cとからなる。この
構造は従来のマグネトロン磁気回路と同じである。中央
磁石32aのターゲット側表面はN極、外周磁石32b
のターゲット側表面はS極となっている。マグネトロン
磁気回路32における中央磁石32aと外周磁石32b
の各々のターゲット側表面はターゲット14の表面に対
して平行になっている。このマグネトロン磁気回路32
によって、ターゲット14の表面上に、閉じた環状であ
ってドーム状の磁場が作られる。この磁場とターゲット
14に印加される電圧による電場との相互作用により、
当該磁場内で電子が螺旋状の運動を行う。その結果、真
空容器11内のスパッタガス分子と電子との電離衝突回
数が増大し、磁場内に高密度プラズマが発生する。
The magnetron magnetic circuit 32 includes a central magnet 3
2a, a peripheral magnet 32b and a yoke 32c. This structure is the same as a conventional magnetron magnetic circuit. The target-side surface of the central magnet 32a has an N pole, and the outer peripheral magnet 32b
The target side surface has an S pole. Center magnet 32a and outer magnet 32b in magnetron magnetic circuit 32
Are parallel to the surface of the target 14. This magnetron magnetic circuit 32
This creates a closed, annular, dome-shaped magnetic field on the surface of the target 14. Due to the interaction between this magnetic field and the electric field generated by the voltage applied to the target 14,
The electrons make a spiral motion in the magnetic field. As a result, the number of ionization collisions between the sputtering gas molecules and the electrons in the vacuum chamber 11 increases, and high-density plasma is generated in the magnetic field.

【0028】カソードボディー31に対して電源(図示
せず)から電圧が印加されると、ターゲット14と対応
するトレイ16との間に放電が発生する。その結果、タ
ーゲット14が高密度プラズマによってスパッタされ、
各トレイ16上の基板15にターゲット物質が成膜され
る。スパッタ成膜が行われる間、トレイ16と基板15
はヒータ17によって加熱され、基板15は所定温度に
保持される。
When a voltage is applied to the cathode body 31 from a power supply (not shown), a discharge occurs between the target 14 and the corresponding tray 16. As a result, the target 14 is sputtered by the high-density plasma,
A target material is deposited on the substrate 15 on each tray 16. During the sputter deposition, the tray 16 and the substrate 15
Is heated by the heater 17, and the substrate 15 is maintained at a predetermined temperature.

【0029】上記スパッタ成膜装置の基本的な動作およ
び当該動作に関連する構成を説明する。メインバルブ2
2を開き排気機構18で真空容器11の内部空間13を
真空に排気した後に、ヒータ17をオン状態にする。ヒ
ータ17の内部には、図示しない熱電対が取付けられ、
この熱電対でヒータ17の温度を測定し、図示しない温
度制御部で所定の温度になるようにヒータへの供給電力
を制御している。また真空容器11の内部空間13に、
図示しない周知のトレイ搬送機構すなわち基板搬送機構
によって、複数セットのトレイ16の各々に固定された
基板15を連続的に搬送する。
The basic operation of the sputtering film forming apparatus and the configuration related to the operation will be described. Main valve 2
2, the interior of the vacuum chamber 11 is evacuated to a vacuum by the exhaust mechanism 18, and then the heater 17 is turned on. A thermocouple (not shown) is attached inside the heater 17.
The temperature of the heater 17 is measured by the thermocouple, and the power supplied to the heater is controlled by a temperature control unit (not shown) so as to reach a predetermined temperature. In the internal space 13 of the vacuum vessel 11,
The substrate 15 fixed to each of the plurality of sets of trays 16 is continuously transported by a well-known tray transport mechanism (not shown), that is, a substrate transport mechanism.

【0030】次にガス導入機構(図示せず)から所定の
プロセスガスが供給される。当該プロセスガスはガス導
入管19によって導入され、これにより真空容器11の
内部空間13を所定のガス圧力にする。プロセスガスと
しては、金属膜の成膜では通常Ar等の不活性ガスを用
い、酸化物の成膜では不活性ガスと酸素ガスを用い、窒
化物の成膜では不活性ガスに窒素ガスを添加したものを
用いる。プロセスガスは、一旦ガス導入管19からシー
ルド21内に噴出され、その後にガス噴出し口20から
ターゲット14の表面に向かって噴出される。さらにそ
の後、マグネトロン揺動機構33を所要の動作態様で動
作させると共に、図示しない電源からカソードボディー
31に電力を供給する。カソードボディー31は金属材
で作られ、ターゲット14を固定する。カソードボディ
ー31は図示されない金属製バッキングプレートと電気
的に接続されている。ターゲット14上には、電離プラ
ズマが発生する。なおターゲット14の材料が絶縁物の
場合には、カソードボディー31にRF電力を供給す
る。基板15を連続搬送し、プラズマ中の正イオンがタ
ーゲット14の表面をスパッタすることによって基板1
5上に連続的に成膜が行われる。
Next, a predetermined process gas is supplied from a gas introduction mechanism (not shown). The process gas is introduced through a gas introduction pipe 19, and thereby the internal space 13 of the vacuum vessel 11 is set to a predetermined gas pressure. As a process gas, an inert gas such as Ar is usually used for forming a metal film, an inert gas and an oxygen gas are used for forming an oxide, and a nitrogen gas is added to the inert gas for forming a nitride film. Use what was done. The process gas is once jetted from the gas inlet pipe 19 into the shield 21 and then jetted from the gas jet 20 toward the surface of the target 14. Thereafter, the magnetron swing mechanism 33 is operated in a required operation mode, and power is supplied to the cathode body 31 from a power source (not shown). The cathode body 31 is made of a metal material and fixes the target 14. Cathode body 31 is electrically connected to a metal backing plate (not shown). Ionized plasma is generated on the target 14. When the material of the target 14 is an insulator, RF power is supplied to the cathode body 31. The substrate 15 is continuously transported, and positive ions in the plasma sputter the surface of the target 14 so that the substrate 1
5 is continuously formed.

【0031】次に、マグネトロン揺動機構33の詳細な
構成と、それによるマグネトロン磁気回路32の動作を
説明する。マグネトロン磁気回路32の動作は、基板搬
送方向23と平行な方向(図2中では左右方向という)
の揺動動作41と、基板搬送方向23に垂直な方向(図
2中では上下方向という)の揺動動作42とが合成され
たものである。
Next, the detailed structure of the magnetron swing mechanism 33 and the operation of the magnetron magnetic circuit 32 will be described. The operation of the magnetron magnetic circuit 32 is performed in a direction parallel to the substrate transfer direction 23 (referred to as a horizontal direction in FIG. 2).
And a swing operation 42 in a direction perpendicular to the substrate transfer direction 23 (called a vertical direction in FIG. 2).

【0032】図1に示されるように、マグネトロン揺動
機構33は、揺動動作42を生じさせるモータ43と、
揺動動作41を生じさせるモータ44と、位相制御部4
5と、揺動周波数制御部46を備える。なお図1に示し
たモータ43,44の配置構成は厳密に正確なものでは
なく、後述される具体例で代表的な構成例が明らかにさ
れる。マグネトロン揺動機構33とマグネトロン磁気回
路32は連結部47によって結合される。位相制御部4
5は、マグネトロン磁気回路32の揺動動作における位
相を最適な位相に調整・制御するためのものである。位
相制御部45によれば、例えば、左右方向の動揺動作4
1の揺動周期が上下方向の動揺動作42の揺動周期の4
倍の場合に0ラジアン(rad) または1/4πラジアン(r
ad) の整数倍の位相差を設定すれば、最大の利用効率を
得ることができる。また揺動周波数制御部46は揺動動
作41,42の周波数を制御するためのものである。
As shown in FIG. 1, the magnetron swing mechanism 33 includes a motor 43 for causing a swing operation 42,
A motor 44 for generating a swing operation 41 and a phase control unit 4
5 and a swing frequency control unit 46. Note that the arrangement of the motors 43 and 44 shown in FIG. 1 is not strictly accurate, and a typical configuration example will be clarified in a specific example described later. The magnetron rocking mechanism 33 and the magnetron magnetic circuit 32 are connected by a connecting portion 47. Phase controller 4
Reference numeral 5 is for adjusting and controlling the phase in the swing operation of the magnetron magnetic circuit 32 to an optimum phase. According to the phase control unit 45, for example, the right-left oscillating motion 4
The rocking cycle of 1 is 4 times the rocking cycle of the vertical rocking motion 42.
0 radians (rad) or 1 / 4π radians (r
By setting a phase difference that is an integral multiple of ad), the maximum utilization efficiency can be obtained. The swing frequency controller 46 controls the frequency of the swing operations 41 and 42.

【0033】図2は、図1中上側のマグネトロン磁気回
路32の揺動動作をターゲット14の側から見た図であ
る。図2で48はカソードボディー31の背面側に形成
された、マグネトロン磁気回路32を収容するための凹
所の領域を示す。マグネトロン磁気回路32は、凹所4
8内において、基板搬送方向23と平行な方向の揺動動
作41を行い、同時に基板搬送方向23に垂直な方向の
揺動動作42を行う。マグネトロン磁気回路32の揺動
は、2つの揺動動作41,42が合成されたものであ
る。図2中、実線で示したものが揺動中左下側に位置す
るマグネトロン磁気回路32を示し、破線で示したもの
が揺動中右上側に位置するマグネトロン磁気回路32を
示す。マグネトロン磁気回路32が基板搬送方向23に
対して平行方向(左右方向)と垂直方向(上下方向)に
連続的に揺動することによって、ターゲット14の表面
の全面が均一にエロードされることになる。
FIG. 2 is a diagram showing the swinging operation of the magnetron magnetic circuit 32 at the upper side in FIG. 1 as viewed from the target 14 side. In FIG. 2, reference numeral 48 denotes a recessed area formed on the back side of the cathode body 31 for accommodating the magnetron magnetic circuit 32. The magnetron magnetic circuit 32 includes the recess 4
In 8, a swing operation 41 in a direction parallel to the substrate transfer direction 23 is performed, and a swing operation 42 in a direction perpendicular to the substrate transfer direction 23 is performed at the same time. The swing of the magnetron magnetic circuit 32 is obtained by combining two swing operations 41 and 42. In FIG. 2, the solid line indicates the magnetron magnetic circuit 32 located on the lower left side during the swing, and the broken line indicates the magnetron magnetic circuit 32 located on the upper right side during the swing. As the magnetron magnetic circuit 32 continuously swings in a direction parallel to the substrate transfer direction 23 (horizontal direction) and a direction perpendicular to the substrate transfer direction (vertical direction), the entire surface of the target 14 is uniformly loaded. .

【0034】図3に、マグネトロン磁気回路32を揺動
可能にする揺動機構を備えたマグネトロンカソードの具
体例を示し、マグネトロン揺動機構33の一例を示す。
このマグネトロンカソード120は真空容器11の上壁
部11aに設けられるものである。図3において図1と
実質的に同一の要素には同一の符号を付している。図3
で、図1中のターゲット14に相当する部分はターゲッ
ト材51とバッキングプレート52である。53はカソ
ードボディーである。カソードボディー53は絶縁物3
4を介して上壁部11aに固定される。カソードボディ
ー53の背面側には架台54が取り付けられる。当該架
台54には上下方向揺動部55と左右方向揺動部56が
固定され、さらにモータ57が取り付けられる。左右方
向揺動部56の下側に連結部47を介してマグネトロン
磁気回路32が取り付けられる。上下方向揺動部55は
モータ57の動力に基づきマグネトロン磁気回路32を
上下方向42に揺動させる機構を内蔵し、左右方向揺動
部56は同じくモータ57の動力に基づきマグネトロン
磁気回路32を左右方向41に揺動させる機構を内蔵す
る。図1のマグネトロン揺動機構33は上下方向揺動部
55と左右方向揺動部56からなる。上下方向揺動部5
5と左右方向揺動部56のより具体的な構成例は後述さ
れる。真空容器11とカソードボディー53は絶縁体3
4によって電気的に絶縁されている。
FIG. 3 shows a specific example of a magnetron cathode provided with a swinging mechanism that makes the magnetron magnetic circuit 32 swingable, and shows an example of the magnetron swinging mechanism 33.
The magnetron cathode 120 is provided on the upper wall 11a of the vacuum vessel 11. In FIG. 3, substantially the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. FIG.
A portion corresponding to the target 14 in FIG. 1 is a target material 51 and a backing plate 52. 53 is a cathode body. Cathode body 53 is insulator 3
4 and is fixed to the upper wall portion 11a. A gantry 54 is attached to the back side of the cathode body 53. A vertical swing unit 55 and a horizontal swing unit 56 are fixed to the gantry 54, and a motor 57 is further attached. The magnetron magnetic circuit 32 is attached to the lower side of the left-right swing unit 56 via the connecting unit 47. The vertical swing unit 55 has a built-in mechanism for swinging the magnetron magnetic circuit 32 in the vertical direction 42 based on the power of the motor 57, and the left and right swing unit 56 similarly swings the magnetron magnetic circuit 32 based on the power of the motor 57. A mechanism for swinging in the direction 41 is incorporated. The magnetron rocking mechanism 33 in FIG. 1 includes a vertical rocking section 55 and a horizontal rocking section 56. Vertical swing unit 5
A more specific configuration example of the left and right swing units 56 will be described later. The vacuum vessel 11 and the cathode body 53 are made of the insulator 3
4 electrically insulated.

【0035】次に図4と図5Aと図5Bを参照してマグ
ネトロン揺動機構33(図3中の上下方向揺動部55と
左右方向揺動部56を含む機構)を実現するための基本
的機構の一例と、これを組合せて構成される具体的構成
例を説明する。図4は基本的構成の一例、図5Aおよび
図5Bは具体的構成例を示す。図4〜図5Bにおいて、
前述した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付
している。
Next, with reference to FIGS. 4, 5A and 5B, the basics for realizing the magnetron rocking mechanism 33 (a mechanism including the vertical rocking section 55 and the horizontal rocking section 56 in FIG. 3). An example of the dynamic mechanism and a specific configuration example configured by combining them will be described. FIG. 4 shows an example of a basic configuration, and FIGS. 5A and 5B show a specific configuration example. 4 to 5B,
Elements that are substantially the same as the elements described above are given the same reference numerals.

【0036】図4は時間経過に伴って正弦関数の特性に
て揺動させる機構を示し、マグネトロン磁気回路32の
背面側から見た図である。マグネトロン磁気回路32は
矢印61の方向のみに揺動する。この揺動動作は、モー
タ43(またはモータ44)の回転に伴いアーム62が
回転することにより生じる。63と64はアーム62の
両端の回転軸で、アーム62を自由に回転させるための
回転軸である。回転軸63はモータ43の回転駆動軸に
結合され、回転軸64は、マグネトロン磁気回路32の
背面に固定ネジ66で固定された固定台座65のスライ
ダ68にて矢印67に示すごとく自由にスライドでき
る。また固定台座65は、固定された平行なスライダを
兼ねるガイド部材69,70によって矢印67の方向の
運動を制限される。従ってマグネトロン磁気回路32は
矢印67の方向に自由に移動できない。このようにマグ
ネトロン磁気回路32の揺動は矢印61の方向に限定さ
れる。すなわち、アーム62が回転軸63を原点として
回転する場合、他端の回転軸64の運動は等速円運動を
行うが、回転軸64に設けたスライダ68は矢印67の
方向に自由に動くが、マグネトロン磁気回路32の動き
はスライダを兼ねたガイド部材69,70で拘束され、
同方向に動かないので、マグネトロン磁気回路32の揺
動は矢印61の方向のみに限定される。従って、マグネ
トロン磁気回路32は矢印61の方向に正弦状の速度分
布を有する揺動動作を行う。図4に示した機構を利用し
て例えば図1または図3に示したマグネトロン揺動機構
が作られる。上記矢印61によって示される方向は左右
方向の揺動動作41に対応し、上記機構を利用して左右
方向揺動部56が作られる。
FIG. 4 shows a mechanism for swinging with the characteristic of a sine function over time, as viewed from the back side of the magnetron magnetic circuit 32. The magnetron magnetic circuit 32 swings only in the direction of arrow 61. This swinging operation is caused by the rotation of the arm 62 with the rotation of the motor 43 (or the motor 44). 63 and 64 are rotation shafts at both ends of the arm 62, and are rotation shafts for freely rotating the arm 62. The rotation shaft 63 is coupled to a rotation drive shaft of the motor 43, and the rotation shaft 64 can be freely slid as shown by an arrow 67 by a slider 68 of a fixed base 65 fixed to a back surface of the magnetron magnetic circuit 32 by a fixed screw 66. . Further, the movement of the fixed base 65 in the direction of the arrow 67 is restricted by the guide members 69 and 70 which also serve as fixed parallel sliders. Therefore, the magnetron magnetic circuit 32 cannot move freely in the direction of arrow 67. As described above, the swing of the magnetron magnetic circuit 32 is limited to the direction of the arrow 61. That is, when the arm 62 rotates with the rotation shaft 63 as the origin, the movement of the rotation shaft 64 at the other end performs a constant velocity circular movement, but the slider 68 provided on the rotation shaft 64 freely moves in the direction of the arrow 67. The movement of the magnetron magnetic circuit 32 is restricted by guide members 69 and 70 which also serve as sliders.
Since the magnetron magnetic circuit 32 does not move in the same direction, the swing of the magnetron magnetic circuit 32 is limited to the direction of the arrow 61 only. Accordingly, the magnetron magnetic circuit 32 performs a swing operation having a sinusoidal velocity distribution in the direction of arrow 61. Using the mechanism shown in FIG. 4, for example, the magnetron swing mechanism shown in FIG. 1 or 3 is made. The direction indicated by the arrow 61 corresponds to the swinging operation 41 in the left-right direction, and the left-right swinging unit 56 is formed using the above mechanism.

【0037】図5Aに示した機構では、架台54におい
て、左右方向揺動用のモータ57aと、上下方向揺動用
のモータ57bと、左右方向揺動部56および上下方向
揺動部55とが設けられる。架台54の下側縁部は、前
述したカソードボディー53における対向する縁部に固
定される。図5Aに示した機構は、第1スライダ10
0、第2スライダ200、第3スライダ300、第4ス
ライダ400の4箇所のスライダ構造部分を含む。スラ
イダ100〜400の各々は、互いに類似した構造を有
し、例えば図5A中のB−B線断面としてスライダ40
0の断面構造を示した図5Bで明らかなように、スライ
ダ凸部501とスライダ凹部502が嵌合した関係にあ
り、かつ両者の間にボールベアリング503が設けら
れ、スライダ凸部501とスライダ凹部502が相対的
に滑らかに摺動する構造を有する。
In the mechanism shown in FIG. 5A, the frame 54 is provided with a motor 57a for swinging in the left-right direction, a motor 57b for swinging in the vertical direction, a swinging portion 56 in the left-right direction, and a swinging portion 55 in the vertical direction. . The lower edge of the gantry 54 is fixed to the opposite edge of the cathode body 53 described above. The mechanism shown in FIG.
0, a second slider 200, a third slider 300, and a fourth slider 400. Each of the sliders 100 to 400 has a similar structure to each other. For example, the sliders 40 to 400 have a cross section taken along line BB in FIG.
As shown in FIG. 5B showing the cross-sectional structure of FIG. 5B, the slider projection 501 and the slider recess 502 are in a fitted relationship, and a ball bearing 503 is provided between the two. 502 has a structure that slides relatively smoothly.

【0038】具体的に説明すると、左右方向揺動部56
は、アーム71aと第1スライダ100と第2スライダ
200とからなる。第1スライダ100は、スライダ凹
部72とスライダ凸部73aと図示しないボールベアリ
ングからなる。第2スライダ200は、スライダ凸部7
3cとスライダ凹部73と図示しないボールベアリング
とからなる。第2スライダ200の上側はモータ57b
に取り付けられている。アーム71aの一端はモータ5
7aの回転駆動軸57a−1に連結され、モータ57a
が回転動作すると、アーム71aと連結棒74aを介し
て動力が伝えられ、第1スライダ100と第2スライダ
200の各々の係合関係によって第2スライダ200の
スライダ凹部73が左右方向41に揺動する。なお、第
2スライダ200のスライダ凸部73cは、架台54に
固定され、機能的には図4に示したスライダを兼ねたガ
イド部材69,70に相当する。
More specifically, the left-right oscillating portion 56
Comprises an arm 71a, a first slider 100, and a second slider 200. The first slider 100 includes a slider concave portion 72, a slider convex portion 73a, and a ball bearing (not shown). The second slider 200 has a slider protrusion 7.
3c, a slider recess 73, and a ball bearing (not shown). The upper side of the second slider 200 is a motor 57b.
Attached to. One end of the arm 71a is a motor 5
7a is connected to the rotation drive shaft 57a-1 of the motor 7a.
, The power is transmitted through the arm 71a and the connecting rod 74a, and the slider recess 73 of the second slider 200 swings in the left-right direction 41 due to the engagement relationship between the first slider 100 and the second slider 200. I do. Note that the slider projection 73c of the second slider 200 is fixed to the gantry 54, and functionally corresponds to the guide members 69 and 70 also serving as the slider shown in FIG.

【0039】また上下方向揺動部55は、アーム71b
と第3スライダ300と第4スライダ400とからな
る。アーム71bの一端はモータ57bの回転駆動軸5
7b−1に連結される。第3スライダ300は、スライ
ダ凸部73bとスライダ凹部75aと図示しないボール
ベアリングとからなる。スライダ凸部73bは、図4で
説明したスライダを兼ねたガイド部材に相当する。第4
スライダ400も、図5Bに示したように、スライダ凸
部とスライダ凹部と図示しないボールベアリングとから
なる。上記スライダ凹部75aは部材75cの上部に固
定され、第4スライダ400のスライダ凸部501は部
材75cの下部に固定される。また第4スライダ400
のスライダ凹部502は連結部74cによってアーム7
1bの他端に連結される。マグネトロン磁気回路32
は、固定台座76と揺動連結部75bを介して部材75
cに結合される。かかる構造において、モータ57bが
回転動作すると、第3スライダ300と第4スライダ4
00の各々の係合関係によって、揺動連結部75bは上
下方向42に揺動する。
The vertical swing unit 55 includes an arm 71b.
And a third slider 300 and a fourth slider 400. One end of the arm 71b is connected to the rotary drive shaft 5 of the motor 57b.
7b-1. The third slider 300 includes a slider projection 73b, a slider recess 75a, and a ball bearing (not shown). The slider projection 73b corresponds to the guide member also serving as the slider described with reference to FIG. 4th
The slider 400 also includes a slider protrusion, a slider recess, and a ball bearing (not shown), as shown in FIG. 5B. The slider concave portion 75a is fixed to an upper portion of the member 75c, and the slider convex portion 501 of the fourth slider 400 is fixed to a lower portion of the member 75c. The fourth slider 400
The slider recess 502 is connected to the arm 7 by the connecting portion 74c.
1b is connected to the other end. Magnetron magnetic circuit 32
Is connected to the member 75 via the fixed base 76 and the swing connection portion 75b.
c. In this structure, when the motor 57b rotates, the third slider 300 and the fourth slider 4
00, the swing connection portion 75b swings in the vertical direction 42.

【0040】上記の構成によれば、上記左右方向41の
揺動動作と上記上下方向42の揺動動作との組合せに基
づいて、揺動連結部75bは左右上下の揺動動作を行
い、当該揺動連結部75bに連結された固定台座76お
よびマグネトロン磁気回路32も左右上下の揺動動作を
行う。
According to the above configuration, based on a combination of the swinging operation in the left-right direction 41 and the swinging operation in the up-down direction 42, the swing connecting portion 75b performs the left-right up-down swinging operation. The fixed pedestal 76 and the magnetron magnetic circuit 32 connected to the swing connection portion 75b also perform right and left and up and down swing operations.

【0041】図6は、他の基本的構成であって等速直線
往復運動を行う機構を示し、図4と同じくマグネトロン
磁気回路32の背面側を見た図である。モータ43(ま
たはモータ44)の回転運動をギアボックス77を介し
て揺動連結部78を直線運動させる。この場合、軸78
aは回転せず、マグネトロン磁気回路32は固定台座7
9を介して揺動連結部78と連結される。モータ43の
正回転、逆回転に従って、揺動連結部78の長手方向の
揺動と共に直線状に等速で揺動する。
FIG. 6 is a view showing a mechanism of another basic configuration for performing a linear reciprocating motion at a constant speed, and is a view of the back side of the magnetron magnetic circuit 32 as in FIG. The rotational movement of the motor 43 (or the motor 44) causes the swing connection portion 78 to move linearly through the gear box 77. In this case, the shaft 78
a does not rotate, and the magnetron magnetic circuit 32 is fixed to the fixed base 7.
9 and is connected to the swing connection portion 78. In accordance with the forward rotation and the reverse rotation of the motor 43, the motor 43 linearly swings at a constant speed together with the longitudinal swing of the swing connecting portion 78.

【0042】図6に示した基本構成についても、図4に
示した基本構成の場合と同様に、これを組合せて利用す
ることにより、図3や図5に示したマグネトロン揺動機
構を構成することが可能である。
The basic configuration shown in FIG. 6 is also used in combination with the basic configuration shown in FIG. 4 to form the magnetron swing mechanism shown in FIG. 3 or FIG. It is possible.

【0043】図7と図8は、左右方向の揺動動作におい
て、モータ回転に伴う揺動位置の経時変化を示す図であ
る。
FIGS. 7 and 8 are diagrams showing the change over time of the swinging position with the rotation of the motor in the swinging operation in the horizontal direction.

【0044】また図9と図10は、例えば左右方向の揺
動動作においてモータが1回転した場合(回転角2πra
d )の上下方向42の揺動動作におけるモータの回転角
依存性を示す。すなわち、左右方向の揺動動作をさせる
モータが1回転し、その1回転を行う時間内に上下方向
の揺動動作をさせるモータが4回転していることを示
す。図7と図8で「規格化した位置」とは最大揺動振幅
/2で各揺動点の位置を除算した値である。
FIGS. 9 and 10 show a case where the motor makes one rotation (for example, a rotation angle of 2.pi.
d) shows the rotation angle dependency of the motor in the swinging operation in the up-down direction 42. In other words, this indicates that the motor that performs the swinging operation in the left-right direction makes one rotation, and the motor that performs the swinging operation in the vertical direction makes four rotations within the time for making one rotation. In FIGS. 7 and 8, the “normalized position” is a value obtained by dividing the position of each swing point by the maximum swing amplitude / 2.

【0045】図11は左右方向41に揺動させるモータ
の回転角位相が0ラジアンの場合と1/4πラジアンの
場合のマグネット磁気回路32の揺動軌跡を示す。この
場合には、交差する数点を除き、左右方向の揺動軌跡が
1往復する間に、マグネトロン磁気回路32の揺動軌跡
が一致しない。そのため、プラズマの揺動軌跡が一致せ
ず、ターゲット利用効率が高くなる。一方、左右方向4
1に揺動させるモータの回転角位相が1/8πラジアン
の場合には、図12に示すごとく、マグネトロン磁気回
路32の揺動軌跡が往復時に一致してしまうため、ター
ゲット利用効率は低くなる。
FIG. 11 shows the swing locus of the magnet magnetic circuit 32 when the rotation angle phase of the motor that swings in the left-right direction 41 is 0 radian and 1 / 4π radian. In this case, except for several intersecting points, the swing trajectory of the magnetron magnetic circuit 32 does not match during one reciprocation of the swing trajectory in the left-right direction. Therefore, the swing trajectories of the plasma do not match, and the target use efficiency is increased. On the other hand, left-right direction 4
When the rotation angle phase of the motor that swings to 1 is 1 / 8π radian, the swing trajectory of the magnetron magnetic circuit 32 coincides during reciprocation, as shown in FIG. 12, so that the target utilization efficiency decreases.

【0046】図13A〜図13Cは、マグネトロン磁気
回路の幅を90mmとし左右方向41(Y方向)の揺動
のストロークを120mmとした場合に、上下方向42
(X方向)の揺動の振幅を0〜40mmまで変化させた
場合のターゲット利用効率のシミュレーション結果であ
り、エロージョンの深さ(図中深さ方向)の分布を示
す。またマグネット磁気回路のサイズは90mm×65
2mm×35mmとし、磁場強度はターゲット表面で約
1300Gとし、上下方向の揺動のモータ回転の位相角
は0ラジアンとした。この結果、図13Aでは上下方向
の揺動幅が0mmであり、利用率は37%となる。図1
3Bでは上下方向の揺動幅が20mmであり、利用率は
43%となる。図13Cでは上下方向の揺動幅が40m
mであり、利用率は46%となる。上記シミュレーショ
ン結果から、上下方向42の揺動に関し、振幅が大きく
なるほどターゲットの利用効率は向上することがわか
る。
FIGS. 13A to 13C show the vertical direction 42 when the width of the magnetron magnetic circuit is 90 mm and the swing stroke in the left-right direction 41 (Y direction) is 120 mm.
It is a simulation result of the target utilization efficiency when the amplitude of the swing in the (X direction) is changed from 0 to 40 mm, and shows the distribution of the erosion depth (the depth direction in the figure). The size of the magnet magnetic circuit is 90mm x 65
The magnetic field intensity was about 1300 G on the target surface, and the phase angle of the motor rotation for vertical swing was 0 radian. As a result, in FIG. 13A, the vertical swing width is 0 mm, and the utilization rate is 37%. FIG.
In 3B, the vertical swing width is 20 mm, and the utilization factor is 43%. In FIG. 13C, the vertical swing width is 40 m.
m, and the utilization rate is 46%. From the above simulation results, it can be seen that as to the swing in the up-down direction 42, as the amplitude increases, the use efficiency of the target improves.

【0047】図14A〜図14Dは、同じくマグネトロ
ン磁気回路の幅を90mmとし上下方向42(X方向)
の揺動のストロークを40mmとした場合に、左右方向
41(Y方向)の揺動の振幅を0〜120mmまで変化
させた場合のターゲット利用効率のシミュレーション結
果であり、エロージョンの深さ(図中深さ方向)の分布
を示す。またマグネット磁気回路のサイズは90mm×
652mm×35mmとし、磁場強度はターゲット表面
で約1300Gとし、上下方向の揺動のモータ回転の位
相角は0ラジアンとした。この結果、図14Aでは水平
方向の揺動幅が0mmであり、利用率は12%となる。
図14Bでは水平方向の揺動幅が80mmであり、利用
率は28%となる。図14Cでは水平方向の揺動幅が1
00mmであり、利用率は39%となる。図14Dでは
水平方向の揺動幅が120mmであり、利用率は46%
となる。上記シミュレーション結果から、左右方向41
の揺動に関し、振幅が大きくなるほどターゲットの利用
効率は向上することがわかる。
FIGS. 14A to 14D show the vertical direction 42 (X direction) with the width of the magnetron magnetic circuit being 90 mm.
Is a simulation result of the target use efficiency when the amplitude of the swing in the left-right direction 41 (Y direction) is changed from 0 to 120 mm when the swing stroke of the swing is 40 mm, and the erosion depth (in the figure) (Depth direction). The size of the magnet magnetic circuit is 90mm ×
652 mm x 35 mm, the magnetic field strength was about 1300 G on the target surface, and the phase angle of motor rotation for vertical swing was 0 radian. As a result, in FIG. 14A, the horizontal swing width is 0 mm, and the utilization rate is 12%.
In FIG. 14B, the horizontal swing width is 80 mm, and the utilization factor is 28%. In FIG. 14C, the horizontal swing width is 1
00 mm, and the utilization rate is 39%. In FIG. 14D, the horizontal swing width is 120 mm, and the utilization rate is 46%.
Becomes From the above simulation results, the left-right direction 41
It can be seen that the use efficiency of the target improves as the amplitude increases with respect to the swing of.

【0048】また、図15はターゲット利用効率の位相
差依存性のシミュレーション結果を示す。このシミュレ
ーションにおいて、マグネトロン磁気回路32の幅は9
0mm、X方向のストロークは40mm、Y方向のスト
ロークは120mmである。このシミュレーション結果
から、位相差が、左右方向の揺動周期が上下方向の揺動
周期の4倍である場合、ターゲット利用効率は位相差0
ラジアンか1/4πラジアンの整数倍でターゲット利用
効率が最大となることがわかる。
FIG. 15 shows a simulation result of the dependence of the target use efficiency on the phase difference. In this simulation, the width of the magnetron magnetic circuit 32 is 9
0 mm, the stroke in the X direction is 40 mm, and the stroke in the Y direction is 120 mm. From this simulation result, when the phase difference is four times the horizontal oscillation period, the target use efficiency is zero.
It can be seen that the target utilization efficiency is maximized at radians or an integral multiple of 1 / 4π radians.

【0049】また他の観点から述べると、本発明による
スパッタ成膜装置では、マグネトロン磁気回路の揺動動
作に関して、ターゲットを基板の或る1点が通過する時
間の間に、基板搬送方向の揺動動作を行う揺動機構によ
る当該揺動動作が複数周期の揺動をなすことが望まし
い。基板の或る1点が搬送時に通過する時間の間に複数
周期の基板搬送方向の揺動を行えば、基板のあらゆる点
において均一成膜を行うことができる。
From another point of view, in the sputtering film forming apparatus according to the present invention, regarding the swing operation of the magnetron magnetic circuit, the swing in the substrate transport direction is performed during the time when a certain point on the substrate passes through the target. It is desirable that the oscillating operation by the oscillating mechanism performing the oscillating operation make an oscillation in a plurality of cycles. If a plurality of periods of swinging in the substrate transfer direction are performed during the time when a certain point of the substrate passes during transfer, uniform film formation can be performed at any point on the substrate.

【0050】なお本発明によるスパッタ性膜装置の揺動
機構は前述したものに限定されるものではない。また、
例えばモータとしてパルスモータ等を使用してもよい。
また本発明では、ターゲットシールドの形状、ガス噴出
し位置、ガス噴き出し方法を前述したものに限定されな
い。
The swing mechanism of the sputterable film apparatus according to the present invention is not limited to the above-described one. Also,
For example, a pulse motor or the like may be used as the motor.
In the present invention, the shape of the target shield, the gas ejection position, and the gas ejection method are not limited to those described above.

【0051】スパッタ成膜装置がインライン型、バッチ
型、枚葉型のいずれであっても、前述の実施形態ではマ
グネトロン磁気回路は1つであったが、マグネトロン磁
気回路の数は、使用されるターゲットのサイズあるいは
当該磁気回路の幅の大きさに応じて任意に決定される。
またマグネトロンカソードの配設個数も、必要に応じて
任意に選択される。枚葉型の場合には、通常、基板が静
止しており、その場合には、マグネトロン磁気回路の揺
動周期を成膜時間に較べて十分に短くするか、成膜中
に、当該マグネトロン磁気回路を整数周期、揺動すれば
よい。
In the above-described embodiment, the number of magnetron magnetic circuits is one, regardless of whether the sputter film forming apparatus is an in-line type, a batch type, or a single-wafer type. It is arbitrarily determined according to the size of the target or the width of the magnetic circuit.
The number of magnetron cathodes is also arbitrarily selected as needed. In the case of a single-wafer type, the substrate is usually stationary. In this case, the oscillation period of the magnetron magnetic circuit is set to be sufficiently short compared to the film formation time, or the magnetron magnetic circuit is formed during the film formation. The circuit may be swung for an integer period.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、マグネトロンカソードを利用してなるスパッタ成
膜装置において、ターゲットの裏側に配置されるマグネ
トロン磁気回路を基板搬送方向に対して平行な方向およ
び垂直な方向に揺動できるように構成したため、当該タ
ーゲットの利用効率を向上できると共に、スパッタ成膜
した基板上の薄膜の膜厚分布と膜質分布を改善できる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, in a sputtering film forming apparatus using a magnetron cathode, a magnetron magnetic circuit disposed on the back side of a target is parallel to a substrate transport direction. The target can be used more efficiently, and the film thickness distribution and film quality distribution of the thin film on the substrate formed by sputtering can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るスパッタ成膜装置の要部の縦断面
図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a sputtering film forming apparatus according to the present invention.

【図2】マグネトロン磁気回路の揺動状態を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating a swinging state of a magnetron magnetic circuit.

【図3】マグネトロン揺動機構の一例を示す縦断面図で
ある。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an example of a magnetron swing mechanism.

【図4】マグネトロン揺動機構を構成するための基本的
構成を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a basic configuration for configuring a magnetron swing mechanism.

【図5A】図4に示された基本的構成を組合わせてなる
マグネトロン揺動機構の具体例を示す縦断面図である。
FIG. 5A is a longitudinal sectional view showing a specific example of a magnetron swing mechanism obtained by combining the basic configurations shown in FIG. 4;

【図5B】図5A中のB−B線断面図である。FIG. 5B is a sectional view taken along line BB in FIG. 5A.

【図6】マグネトロン揺動機構を構成するための他の基
本的構成を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing another basic configuration for configuring the magnetron swing mechanism.

【図7】上下方向の揺動動作におけるモータ回転角依存
性を示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a motor rotation angle dependency in a vertical swing operation.

【図8】上下方向の揺動動作におけるモータ回転角依存
性を示す特性図である
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a motor rotation angle dependency in a vertical swing operation.

【図9】モータ回転に伴う揺動位置の経時変化を示す特
性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a change over time in a swing position with rotation of a motor.

【図10】モータ回転に伴う揺動位置の経時変化を示す
特性図である。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a change over time of a swing position with rotation of a motor.

【図11】上下方向に揺動させるモータの回転角位相が
0ラジアンの場合と1/4πラジアンの場合のマグネッ
ト磁気回路の揺動軌跡を示す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a swing locus of a magnet magnetic circuit when the rotation angle phase of a motor that swings up and down is 0 radian and 1 / 4π radian.

【図12】上下方向に揺動させるモータの回転角位相が
1/8ラジアンの場合のマグネット磁気回路の揺動軌跡
を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a swing locus of a magnet magnetic circuit when a rotation angle phase of a motor that swings up and down is 8 radian.

【図13A】マグネトロン磁気回路の幅を90mmとし
左右方向(Y方向)の揺動のストロークを120mmと
した場合に、上下方向(X方向)の揺動の振幅を0mm
としたときのターゲット利用効率のシミュレーションを
示す図である。
FIG. 13A: When the width of the magnetron magnetic circuit is 90 mm and the stroke of the swing in the horizontal direction (Y direction) is 120 mm, the amplitude of the swing in the vertical direction (X direction) is 0 mm.
It is a figure which shows the simulation of the target utilization efficiency at the time of making.

【図13B】マグネトロン磁気回路の幅を90mmとし
左右方向(Y方向)の揺動のストロークを120mmと
した場合に、上下方向(X方向)の揺動の振幅を20m
mとしたときのターゲット利用効率のシミュレーション
を示す図である。
FIG. 13B: When the width of the magnetron magnetic circuit is 90 mm and the stroke of the horizontal swing (Y direction) is 120 mm, the amplitude of the vertical swing (X direction) is 20 m.
FIG. 9 is a diagram showing a simulation of target use efficiency when m is set.

【図13C】マグネトロン磁気回路の幅を90mmとし
左右方向(Y方向)の揺動のストロークを120mmと
した場合に、上下方向(X方向)の揺動の振幅を40m
mとしたときのターゲット利用効率のシミュレーション
を示す図である。
FIG. 13C: When the width of the magnetron magnetic circuit is 90 mm and the stroke of the horizontal swing (Y direction) is 120 mm, the amplitude of the vertical swing (X direction) is 40 m.
FIG. 9 is a diagram showing a simulation of target use efficiency when m is set.

【図14A】マグネトロン磁気回路の幅を90mmとし
上下方向(X方向)の揺動のストロークを40mmとし
た場合に、左右方向(Y方向)の揺動の振幅を0mmと
したときのターゲット利用効率のシミュレーション結果
を示す図である。
FIG. 14A is a target utilization efficiency when the amplitude of the horizontal (Y-direction) swing is 0 mm when the width of the magnetron magnetic circuit is 90 mm and the vertical (X-direction) swing stroke is 40 mm. It is a figure showing the simulation result of.

【図14B】マグネトロン磁気回路の幅を90mmとし
上下方向(X方向)の揺動のストロークを40mmとし
た場合に、左右方向41(Y方向)の揺動の振幅を80
mmとしたときのターゲット利用効率のシミュレーショ
ン結果を示す図である。
FIG. 14B: When the width of the magnetron magnetic circuit is 90 mm and the stroke of the vertical swing (X direction) is 40 mm, the amplitude of the horizontal swing 41 (Y direction) is 80 mm.
It is a figure showing the simulation result of target use efficiency when it is set to mm.

【図14C】マグネトロン磁気回路の幅を90mmとし
上下方向(X方向)の揺動のストロークを40mmとし
た場合に、左右方向41(Y方向)の揺動の振幅を10
0mmとしたときのターゲット利用効率のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。
FIG. 14C is a diagram showing a case where the amplitude of the swing 41 in the left-right direction (Y direction) is 10 when the width of the magnetron magnetic circuit is 90 mm and the stroke of the swing in the vertical direction (X direction) is 40 mm.
It is a figure showing the simulation result of target utilization efficiency at 0 mm.

【図14D】マグネトロン磁気回路の幅を90mmとし
上下方向(X方向)の揺動のストロークを40mmとし
た場合に、左右方向41(Y方向)の揺動の振幅を12
0mmとしたときのターゲット利用効率のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。
FIG. 14D shows a case where the amplitude of the swing in the left-right direction 41 (Y direction) is 12 when the width of the magnetron magnetic circuit is 90 mm and the stroke of the swing in the vertical direction (X direction) is 40 mm.
It is a figure showing the simulation result of target utilization efficiency at 0 mm.

【図15】ターゲットの利用効率の位相差依存特性を示
す特性図である。
FIG. 15 is a characteristic diagram showing a phase difference dependence characteristic of target use efficiency.

【図16】従来のインライン型スパッタ成膜装置の要部
構成を示す縦断面図である。
FIG. 16 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a main part of a conventional in-line type sputtering film forming apparatus.

【図17】マグネトロン磁気回路の正面図である。FIG. 17 is a front view of a magnetron magnetic circuit.

【図18】ターゲット上の磁力線と高密度プラズマの発
生状態を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing lines of magnetic force on a target and a state of generation of high-density plasma.

【図19】ターゲット上の高密度プラズマの発生状態を
示す平面図である。
FIG. 19 is a plan view showing a state where high-density plasma is generated on a target.

【図20】ターゲットのエロージョン状態を示す断面図
である
FIG. 20 is a cross-sectional view showing an erosion state of a target.

【図21】図20におけるA−A線断面図である。21 is a sectional view taken along line AA in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 真空容器 12a,12b マグネトロンカソード 14 ターゲット 15 基板 16 トレイ 32 マグネトロン磁気回路 33 マグネトロン揺動機構 55 上下方向揺動部 56 左右方向揺動部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Vacuum container 12a, 12b Magnetron cathode 14 Target 15 Substrate 16 Tray 32 Magnetron magnetic circuit 33 Magnetron rocking mechanism 55 Vertical rocking part 56 Horizontal rocking part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畦原 吉史 東京都府中市四谷5丁目8番1号 アネル バ株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshifumi Nebuhara 5-8-1, Yotsuya, Fuchu-shi, Tokyo Inside Anelva Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スパッタ成膜チャンバを形成する真空容
器と、この真空容器の内部を真空排気する排気機構と、
前記真空容器の内部に臨むターゲットを取り付けたマグ
ネトロンカソードと、前記真空容器内にプロセスガスを
導入するガス導入機構と、前記真空容器の内部に基板を
搬送する基板搬送機構を備え、前記マグネトロンカソー
ドのターゲットを放電でスパッタし、前記ターゲットの
表面に対向する前記基板の上にスパッタ成膜を行うスパ
ッタ成膜装置において、 前記マグネトロンカソードは、前記ターゲットの背面側
に位置するマグネトロン磁気回路と、前記マグネトロン
磁気回路を前記ターゲットの表面に平行であって基板搬
送方向に揺動する第1揺動機構と、前記マグネトロン磁
気回路を前記ターゲットの表面に平行であって基板搬送
方向に対して垂直な方向に揺動する第2揺動機構を備え
ることを特徴としたスパッタ成膜装置。
A vacuum chamber for forming a sputter deposition chamber; an exhaust mechanism for evacuating the interior of the vacuum chamber;
A magnetron cathode equipped with a target facing the inside of the vacuum vessel, a gas introduction mechanism for introducing a process gas into the vacuum vessel, and a substrate transport mechanism for transporting a substrate into the vacuum vessel; In a sputter deposition apparatus for sputtering a target by discharge and performing sputter deposition on the substrate facing the surface of the target, the magnetron cathode includes a magnetron magnetic circuit located on the back side of the target, and the magnetron. A first swing mechanism that swings the magnetic circuit parallel to the surface of the target and in the substrate transfer direction, and the magnetron magnetic circuit in a direction parallel to the target surface and perpendicular to the substrate transfer direction. A sputter film forming apparatus comprising a second swing mechanism that swings.
【請求項2】 前記第1揺動機構による揺動動作と前記
第2揺動機構による揺動動作のうち少なくとも一方は正
弦関数の揺動特性を持つことを特徴とする請求項1記載
のスパッタ成膜装置。
2. The sputter according to claim 1, wherein at least one of the swing operation by the first swing mechanism and the swing operation by the second swing mechanism has a sine function swing characteristic. Film forming equipment.
【請求項3】 前記第1揺動機構による揺動動作と前記
第2揺動機構による揺動動作のうち少なくとも一方は両
端の近傍を除き等速の揺動特性を持つことを特徴とする
請求項1記載のスパッタ成膜装置。
3. The oscillating operation of the first oscillating mechanism and the oscillating operation of the second oscillating mechanism have constant-speed oscillating characteristics except for the vicinity of both ends. Item 2. A sputtering film forming apparatus according to Item 1.
【請求項4】 前記第1揺動機構による揺動動作と前記
第2揺動機構による揺動動作の各位相を任意に制御する
手段を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか
1項に記載のスパッタ成膜装置。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising means for arbitrarily controlling each phase of the swing operation by the first swing mechanism and the swing operation by the second swing mechanism. Item 2. The sputtering film forming apparatus according to item 1.
【請求項5】 前記第1揺動機構による揺動動作の周期
が前記第2揺動機構による揺動動作の周期の4倍以上で
あることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記
載のスパッタ成膜装置。
5. The cycle of the swinging operation by the first swinging mechanism is at least four times the cycle of the swinging operation by the second swinging mechanism. Item 7. The sputter film forming apparatus according to item 1.
【請求項6】 前記ターゲットを前記基板の或る1点が
通過する時間の間に、前記第1揺動機構は基板搬送方向
に複数周期の揺動動作を行うことを特徴とする請求項1
〜5のいずれか1項に記載のスパッタ成膜装置。
6. The method according to claim 1, wherein the first swing mechanism performs a swing operation in a plurality of cycles in a substrate transport direction during a time when a certain point on the substrate passes through the target.
The sputtering film forming apparatus according to any one of claims 1 to 5.
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