JPH11217669A - マグネトロン装置及びスパッタリング装置 - Google Patents
マグネトロン装置及びスパッタリング装置Info
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- JPH11217669A JPH11217669A JP1712198A JP1712198A JPH11217669A JP H11217669 A JPH11217669 A JP H11217669A JP 1712198 A JP1712198 A JP 1712198A JP 1712198 A JP1712198 A JP 1712198A JP H11217669 A JPH11217669 A JP H11217669A
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Abstract
易に作り出すことのできるマグネトロン装置を提供する
こと。 【解決手段】 本発明は、スパッタリング装置10にお
ける円盤状のターゲット18の裏面側に配置されるマグ
ネトロン装置24であって、形成される磁場がそれぞれ
相違する複数の磁石アセンブリ26,28と、これらの
磁石アセンブリを支持すると共に、ターゲットと同軸に
配置される回転軸線を中心として回転可能である支持ユ
ニット30と、支持ユニットを回転駆動する第1の駆動
源40とを備え、支持ユニットは、複数の磁石アセンブ
リのいずれか一つを選択的にターゲットの裏面に対向配
置することができるよう、磁石アセンブリを遠隔的に位
置変更可能に支持していることを特徴としている。この
ような構成においては、処理プロセスが変わる毎に磁石
アセンブリを切り替えればよく、マグネトロン装置全体
を交換する必要がない。
Description
の製造に用いられるマグネトロン方式のスパッタリング
装置及びそのためのマグネトロン装置に関する。
いて処理ガスの正イオン、通常はアルゴンイオンを陰極
であるターゲットの表面に衝突させ、そこからスパッタ
されるターゲット原子を陽極側の基板、例えば半導体ウ
ェハ上に堆積させて成膜を行うものである。
は、ターゲットの表面近傍のプラズマ密度を高めてスパ
ッタ効率を上げるために、いわゆるマグネトロン方式が
広く採用されている。この方式では、複数の磁石から構
成された磁石アセンブリを有するマグネトロン装置をタ
ーゲットの裏面側に配置し、ターゲット表面近傍に磁場
を発生させることとしている。この磁場は、多くの場
合、ターゲットとウェハとの間の電界と交差するため、
ターゲットからの電子はターゲット近傍領域で閉じ込め
られ、当該領域のプラズマ密度が高められる。
トの裏面側にターゲットに対して平行に且つ同軸に配置
された円形の支持板と、この支持板の下面に固定された
磁石アセンブリとから構成されている。また、支持板は
回転駆動されるよう駆動源に連結されており、磁石アセ
ンブリにより形成される磁場が周方向に移動するように
している。
ン方式のスパッタリング装置においては、そのプロセス
性能は基本的に磁石アセンブリの配置や、磁石アセンブ
リを構成する各磁石の配列が大きく影響している。この
ため、従来においては、異なるプロセスに対しては、そ
れぞれ専用のマグネトロン装置を用意していた。そし
て、複数のプロセスを同一のスパッタリング装置で行う
場合には、プロセス毎にマグネトロン装置を交換しなけ
ればならなかった。また、同一材料を成膜するプロセス
であっても厚さや膜質が異なる場合、或は成膜面の形状
が異なる場合等にも、各条件に対応したマグネトロン装
置が必要であった。
在することは、交換作業や管理に負担をかけ、また、コ
スト的にも問題である。
目的としてなされたものである。
に、本発明は、スパッタリング装置における円盤状のタ
ーゲットの裏面側に配置されるマグネトロン装置であっ
て、形成される磁場がそれぞれ相違する複数の磁石アセ
ンブリと、これらの磁石アセンブリを支持すると共に、
ターゲットと同軸に配置される回転軸線を中心として回
転可能である支持ユニットと、支持ユニットを回転駆動
する第1の駆動源とを備え、支持ユニットは、複数の磁
石アセンブリのいずれか一つを選択的にターゲットの裏
面に対向配置することができるよう、磁石アセンブリを
遠隔的に位置変更可能に支持していることを特徴として
いる。
の処理プロセスに対応して複数の磁石アセンブリを組み
込んでおけば、処理プロセスが変わる毎に磁石アセンブ
リを切り替えればよく、マグネトロン装置全体を交換す
る必要がない。
可能に支持する支持ユニットとしては、ターゲットと同
軸に配置され前記第1の駆動源により回転駆動される回
転筒と、この回転筒内に同軸に配置された第1の回転シ
ャフトと、回転筒に固定され第1の回転シャフトを回転
駆動する第2の駆動源と、回転筒に回転可能に支持され
第1の回転シャフトに伝動機構を介して連結された第2
の回転シャフトと、第2の回転シャフトに取り付けられ
複数の磁石アセンブリを支持する支持体とから構成され
るものが好適である。
ことで、支持体が回転筒と一体的に回転し、磁石アセン
ブリもターゲットの裏面に沿って回転することができ
る。また、第2の駆動源を動作させると、第2の回転シ
ャフト及び支持体が回転筒に対して回転し、磁石アセン
ブリの位置が切り替えられる。
ネトロン方式のスパッタリング装置の一実施形態を示し
ている。このスパッタリング装置10は、内部で半導体
ウェハ等の基板12に対してスパッタリング処理を行う
処理チャンバ14を備えている。処理チャンバ14内に
は、基板12を保持するためのペディスタル16が設け
られている。また、処理チャンバ14の上部には、基板
12表面に堆積される材料から成る円盤状のターゲット
18が配置されており、その下面はペディスタル16の
上面に対向し且つ平行となっている。ターゲット18と
ペディスタル16とにはそれぞれ直流電源20の陰極と
陽極が接続されている。更に、処理チャンバ12には、
内部を真空引きするための真空ポンプ(図示せず)が接
続され、また、プラズマ発生用の処理ガス、通常はアル
ゴンガスを内部に導入するためのガス供給源(図示せ
ず)が接続されている。更に、ターゲット18の外縁部
にはカバー22が液密に取り付けられており、このカバ
ー22とターゲット18との間で空間を形成している。
空間には冷却媒体が通され、スパッタリング処理時に高
温となるターゲット18の冷却が図られている。
り所定の圧力に減圧された処理チャンバ14内にガス供
給源からアルゴンガスを導入し、ターゲット18とペデ
ィスタル16との間に電圧を印加すると、プラズマが発
生する。この時、プラズマ中のアルゴンイオンがターゲ
ット18の下面に衝突し、ターゲット原子をはじき出
し、このターゲット原子が基板12上に堆積して薄膜が
形成されるのである。
18の上方には、処理チャンバ14内で発生したプラズ
マの密度を高めるために、本発明によるマグネトロン装
置24が配置されている。図示のマグネトロン装置24
は、複数の磁石アセンブリ26,28と、これらの磁石
アセンブリ26,28を支持する支持ユニット30から
構成されている。
貫通して鉛直方向に延びる略円筒形の回転筒32を有し
ている。回転筒32は、その中心軸線がターゲット18
の鉛直方向に延びる中心軸線と一致するように配置さ
れ、また、該中心軸線を中心として回転し得るよう、ス
ラスト・ラジアル軸受34を介してカバー22に支持さ
れている。回転筒32の上端には歯車36が一体的に取
り付けられており、この歯車36は、カバー22の上面
にブラケット38を介して設置された第1の駆動モータ
40により回転される歯車42と噛み合っている。従っ
て、駆動モータ40を作動させると、回転筒32がそれ
自体の中心軸線を中心として回転される。勿論、駆動モ
ータ40の駆動力を伝動する機構は歯車機構に限られ
ず、タイミングベルトを用いたベルト伝動機構等、他の
型式の伝動機構であってもよい。
が固定されている。この駆動モータ44の回転シャフト
46は、歯車36を貫通し、回転筒32内を同軸に延び
ている。回転シャフト46の下端には傘歯車48が取り
付けられている。
2の下部側壁を貫通して、ターゲット18の裏面に対し
て所定の傾斜角度をもって延びている。この回転シャフ
ト50は、スラスト・ラジアル軸受52によって回転筒
32に対して回転可能に支持されている。回転筒32内
に位置する回転シャフト50の端部には傘歯車54が取
り付けられており、この傘歯車54は第1の回転シャフ
ト46の傘歯車48と噛み合っている。従って、第2の
駆動モータ44を作動させた場合には、その駆動力は第
1の回転シャフト46から傘歯車48,54を経て第2
の回転シャフト50に伝動され、回転シャフト50は回
転筒32に対して回転される。
ャフト50へ駆動力を伝える伝動機構としては、上述の
ように傘歯車を用いたものの他、ユニバーサルジョイン
トを利用した伝動機構等、種々考えられる。
の貫通孔、及び、回転筒32が通るカバー22の貫通孔
には、冷却媒体が漏出しないよう、図示しないがメカニ
カルシール等のシール手段が設けられている。
の支持体56が取り付けられている。支持体56は、そ
の中心軸線が回転シャフト50の中心軸線と一致するよ
うに配置されている。また、支持体56の外周面、すな
わち円錐面の母線であって最下位置になるもの(ターゲ
ットの裏面に最も接近する母線)がターゲット18の裏
面と平行となるよう、支持体56の形状及び回転シャフ
ト50の傾斜角度が適宜定められている。
磁石アセンブリ26,28が支持されており、それぞ
れ、支持体56の円錐面の母線に沿って配置されてい
る。図示実施形態では磁石アセンブリは2組あり、図2
に明示するように、支持体56の中心軸線を基準として
対称的に配置されている。各磁石アセンブリ26,28
の構成については図1及び図2では明示していないが、
当該マグネトロン装置24が設置されるスパッタリング
装置10において実行される複数のプロセスのそれぞれ
に対応した磁場が形成されるよう構成されたものであ
る。例えば、膜全体の均一性を高めることが目的の場合
は、ターゲット全面をエロージョンする構成が考えら
れ、ボトムカバレージを向上させるためには、局部的な
エロージョンを強くする構成が考えられる。
ータ44を作動させると、支持体56と一体的に磁石ア
センブリ26,28が回転し、磁石アセンブリ26,2
8のいずれか一方を選択的にターゲット18の裏面に対
向配置させることが可能となる。ここで、一方の磁石ア
センブリ26をターゲット18の裏面に対向させた状態
とし、スパッタリング装置10を起動して処理チャンバ
14内にプラズマを発生させると、磁石アセンブリ26
により形成される磁場によって電子がターゲット18の
近傍で捕捉され、その部分でのプラズマ密度が高くな
り、スパッタ効率が向上する。この際、第1の駆動モー
タ40は別個独立に駆動され、回転筒32は回転され
る。これにより、磁石アセンブリ26は、ターゲット1
8の裏面に沿って旋回するため、磁場が移動し、プラズ
マ密度の偏りが一カ所に固定されるという弊害が防止さ
れる。そして、プロセスを変更して、使用される磁石ア
センブリ26を磁石アセンブリ28に切り替える場合
は、上述したように、第2の駆動モータ44を作動さ
せ、支持体56を180度回転すればよい。
細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない
ことはいうまでもない。例えば、上記実施形態では、磁
気アセンブリは2組としているが、それ以上の数であっ
てもよい。また、支持体の形状も円錐形に限られず、角
錐形状やその他の形状であってもよい。更に、磁石アセ
ンブリを遠隔的に切り替えるための機構としては、上記
実施形態以外にも種々の形態が考えられる。また、本発
明は、RF電力によりプラズマを生成する型式のスパッ
タリング装置にも適用可能である。
グネトロン装置の磁石アセンブリを容易に切り替えるこ
とができるため、同一のマグネトロン装置を用いたま
ま、埋込み用、膜均一性の向上用、Ti膜用、TiN膜
用等、複数のプロセスを行うことが可能となる。従っ
て、スパッタリング作業効率が向上することになる。
く必要性を減じ、保管等に要する手間やコストが低減さ
れる。
タリング装置を概略的に示す図である。
石アセンブリの構成を示す図であり、図1のA方向に沿
っての矢視図である。
ャンバ、16…ペディスタル、18…ターゲット、20
…直流電源、22…カバー、24…マグネトロン装置、
26,28…磁石アセンブリ、30…支持ユニット、3
2…回転筒、40…第1の駆動モータ(駆動源)、44
…第2の駆動モータ(駆動源)、46…第1の回転シャ
フト、48,54…傘歯車(伝動機構)、50…第2の
回転シャフト、56…支持体。
Claims (3)
- 【請求項1】 スパッタリング装置における円盤状のタ
ーゲットの裏面側に配置されるマグネトロン装置であっ
て、 形成される磁場がそれぞれ相違する複数の磁石アセンブ
リと、 前記複数の磁石アセンブリを支持すると共に、前記ター
ゲットと同軸に配置される回転軸線を中心として回転可
能である支持ユニットと、 前記支持ユニットを回転駆動する第1の駆動源と、を備
え、前記支持ユニットは、前記複数の磁石アセンブリの
いずれか一つを選択的に前記ターゲットの裏面に対向配
置することができるよう、前記複数の磁石アセンブリを
遠隔的に位置変更可能に支持していることを特徴とする
マグネトロン装置。 - 【請求項2】 前記支持ユニットが、 前記ターゲットと同軸に配置され前記第1の駆動源によ
り回転駆動される回転筒と、 前記回転筒内に同軸に配置された第1の回転シャフト
と、 前記回転筒に固定され前記第1の回転シャフトを回転駆
動する第2の駆動源と、 前記回転筒に回転可能に支持され前記第1の回転シャフ
トの先端に伝動機構を介して連結された第2の回転シャ
フトと、 前記第2の回転シャフトに取り付けられ前記複数の磁石
アセンブリを支持する支持体と、を備えることを特徴と
する請求項1に記載のマグネトロン装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載のマグネトロン装
置を備えるスパッタリング装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP01712198A JP4005687B2 (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | マグネトロン装置及びスパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP01712198A JP4005687B2 (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | マグネトロン装置及びスパッタリング装置 |
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JPH11217669A true JPH11217669A (ja) | 1999-08-10 |
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CN115241026A (zh) * | 2022-09-26 | 2022-10-25 | 陛通半导体设备(苏州)有限公司 | 旋转装置及磁控镀膜设备 |
CN117565331A (zh) * | 2024-01-16 | 2024-02-20 | 南安京源中科信息技术有限公司 | 一种智能水表壳体成型装置 |
-
1998
- 1998-01-29 JP JP01712198A patent/JP4005687B2/ja not_active Expired - Fee Related
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