KR20190058269A

KR20190058269A - 스퍼터링 장치

Info

Publication number: KR20190058269A
Application number: KR1020180085671A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 아오누마; 아라타 와타베
Original assignee: 캐논 톡키 가부시키가이샤
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2019-05-29
Also published as: CN109811320B; JP2019094533A; JP7097172B2; CN109811320A; KR102695212B1

Abstract

[과제] 성막 정밀도의 향상을 도모할 수 있는 기술, 성막 정밀도의 향상을 도모하면서 타겟 재료의 낭비가 적은 소비를 가능하게 하는 기술을 제공한다.
[해결 수단] 원통형의 타겟(40A)의 중심 축선과 직교하는 단면에 있어서, 타겟(40A)의 중심점으로부터, 제1 자석(401A)과 제2 자석(402A) 사이를 통과하도록, 타겟(40A)의 직경 방향으로 연장하는 가상 직선 중, 타겟(40A)의 표면에 있어서 당해 표면의 법선 방향의 자속 밀도 성분이 0이 되는 제1점(Z1)을 통과하는 제1 가상 직선(L1)은, 기판(10)의 피처리면(11)에 대해 수직으로 교차하며, 가상 직선 중 타겟(40A)의 표면에 있어서 제1점(Z1)과는 다른 자속 밀도 성분이 0이 되는 제2점(Z2)을 통과하는 제2 가상 직선(L2)은 기판(10)과 교차하지 않는다.

Description

스퍼터링 장치{SPUTTERING APPARATUS}

본 발명은, 기판에 성막을 행하기 위한 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스 등의 제조에 있어서 기판의 성막 처리에 이용되는 스퍼터링 장치로서, 마그네트론 스퍼터링을 이용한 장치가 최근 주류가 되고 있다. 타겟 안쪽에 배치한 마그넷이 생성하는 자계에 의해 타겟 근방에 있어 플라즈마 영역의 밀도를 높이고, Ar 등의 스퍼터링 가스의 이온의 생성을 촉진하고, 당해 이온과 타겟의 충돌 기회를 증가시킴으로써, 성막 속도의 향상을 도모할 수 있다. 나아가, 타겟 재료의 효율적인 소비의 관점에서, 원통 형상으로 성형한 타겟을 이용한 장치 구성이 제안되어 있다(특허문헌 1). 타겟 표면에 있어서 스퍼터링 가스 이온과의 충돌에 의한 타겟 입자의 방출이 보다 많이 생기는 개소는, 마그넷이 생성하는 자계에 있어서의 자력의 방향이나 크기의 관계에서 결정된다. 그 때문에, 스퍼터링에 의해 타겟 표면이 파이는 개소는 국소적인 것이 된다. 그래서, 고정된 자석 유닛에 대하여, 그 외주를 둘러싸는 원통 타겟을 회전시킴으로써, 타겟 표면이 깎이는 형태를 둘레 방향으로 균일화하고, 낭비가 적은 타겟 재료의 소비를 가능하게 할 수 있다.

일본특허공개 제2016-132807호 공보

타겟 표면으로부터의 타겟 입자의 방출 에너지의 강약은, 형성되는 자계에 따른 분포가 형성되고, 기판의 피성막면에 있어서의 타겟 입자의 퇴적 분포는, 기판에 대한 자계 및 타겟의 상대 배치에 따라 다양하게 변화한다. 또한, 같은 상대 배치에서도, 기판의 피성막면의 요철 형상에 따라서는 타겟 입자의 퇴적의 방식이 변화하여, 성막 정밀도에 영향을 미치는 경우가 있다. 예를 들어, 피성막면에 슬릿이나 둥근 구멍 등의 오목 형상부가 형성되어 있는 경우, 오목 형상부의 저면과 측벽의 막두께비와의 관계에서, 오목 형상부의 개구부가 저부보다 먼저 타겟 입자로 막히면서, 공동(보이드)을 형성하여 버리는 경우가 있다. 또한, 피성막면에 볼록 형상부가 있을 경우, 볼록 형상부의 윗면과 측면의 막두께비의 균일화를 도모하기 곤란하고, 성막 분포가 불균일하게 되어 버릴 경우가 있다.

한편, 원통 타겟 둘레면으로부터 법선 방향으로 타겟 입자가 가장 높은 에너지로 방출되는 개소는, 원통 타겟 둘레면의 둘레 방향으로 복수 형성된다. 각각의 방향을 기판에 대해 성막에 유효한 방향으로 하는, 즉, 각각의 고에너지 개소로부터 방출되는 타겟 입자를 낭비없이 성막에 이용하고자 하면, 기판에 대한 자계(자석 유닛)의 상대 배치에 있어 설계상 제약이 생긴다.

본 발명은, 성막 정밀도의 향상을 도모할 수 있는 기술, 성막 정밀도의 향상을 도모하면서 타겟 재료의 낭비가 적은 소비를 가능하게 하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 스퍼터링 장치는,

기판이 수용되는 챔버와,

상기 챔버 내에 있어서 상기 기판의 피처리면과 대향하도록 배치되는 원통형의 타겟과,

상기 타겟의 외주에 자계를 발생시키는 자계발생부이며, 상기 타겟 내측의 중공부에 배치되는 저석으로서, 상기 타겟의 중심 축선과 평행으로 연장하고 상기 타겟의 내주면과 대향하는 단부에 제1극을 갖는 제1 자석과, 상기 제1 자석을 둘러싸도록 환 형상(環狀)으로 설치되며 상기 타겟의 내주면과 대향하는 단부에 상기 제1극과는 역 극성의 제2극을 갖는 제2 자석을 포함하는 자계발생부

를 구비하는 스퍼터링 장치에 있어서,

상기 타겟의 중심 축선과 직교하는 단면에 있어서,

상기 타겟의 중심점으로부터, 상기 제1 자석과 상기 제2 자석 사이를 통과하도록, 상기 타겟의 직경 방향으로 연장하는 가상 직선 중, 상기 타겟의 표면에 있어서 당해 표면의 법선 방향의 자속 밀도 성분이 0이 되는 제1점을 통과하는 제1 가상 직선은, 상기 피처리면에 대해 수직으로 교차하고,

상기 가상 직선 중 상기 타겟의 표면에 있어서 상기 제1점과는 다른 상기 자속 밀도 성분이 0이 되는 제2점을 통과하는 제2 가상 직선은, 상기 기판과 교차하지 않는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 스퍼터링 장치는,

기판이 수용되는 챔버와,

상기 챔버 내에 있어서 상기 기판의 피처리면과 대향하도록 배치되는 원통형의 제1 타겟과,

상기 제1 타겟의 외주에 자계를 발생시키는 제1 자계발생부이며, 상기 제1 타겟 내측의 중공부에 배치되는 자석으로서, 상기 제1 타겟의 중심 축선과 평행으로 연장하는 상기 제1 타겟의 내주면과 대향하는 단부에 제1극을 갖는 제1 자석과, 상기 제1 자석을 둘러싸도록 환 형상으로 설치되고 상기 제1 타겟의 내주면과 대향하는 단부에 상기 제1극과는 역 극성의 제2극을 갖는 제2 자석을 포함하는 제1 자계발생부와,

상기 챔버 내에 있어서 상기 피처리면과 대향하도록 배치되는 원통형의 제2 타겟과,

상기 제2 타겟의 외주에 자계를 발생시키는 제2 자계발생부이며, 상기 제2 타겟의 내측의 중공부에 배치되는 자석으로서, 상기 제2 타겟의 중심 축선과 평행으로 연장되는 상기 제2 타겟의 내주면과 대향하는 단부에 제1극을 갖는 제3 자석과, 상기 제3 자석을 둘러싸도록 환 형상으로 설치되고 상기 제2 타겟의 내주면과 대향하는 단부에 상기 제1극과는 역 극성의 제2극을 갖는 제4 자석을 포함하는 제2 자계발생부를

구비하는 스퍼터링 장치에 있어서,

상기 제1 타겟의 중심 축선과 직교하는 단면에 있어서,

상기 제1 타겟의 중심점으로부터, 상기 제1 자석과 상기 제2 자석 사이를 통과하도록, 상기 제1 타겟의 직경 방향으로 연장하는 가상 직선 중, 상기 제1 타겟의 표면에 있어서 당해 표면의 법선 방향의 자속 밀도 성분이 0이 되는 제1점을 통과하는 제1 가상 직선은, 상기 피처리면과 교차하며,

상기 가상 직선 중 상기 타겟의 표면에 있어서 상기 제1점과는 다른 상기 자속 밀도 성분이 0이 되는 제2점을 통과하는 제2 가상 직선은, 상기 제2 타겟과 교차하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 성막 정밀도의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 성막 정밀도의 향상을 도모하면서 타겟 재료의 낭비가 적은 소비를 가능하게 할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시예 1에 관한 스퍼터링 장치의 모식적 단면도이다.
도 2는, 도 1의 AA 단면도이다.
도 3은, 자석 유닛의 모식도이다.
도 4는, 스퍼터링 유닛의 모식도이다.
도 5는, 타겟의 회전 제어의 설명도이다.
도 6은, 타겟 표면의 자장 분포를 나타내는 도면이다.
도 7은, 캐소드 전원의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 비교예 1, 2에 관한 스퍼터링 장치의 설명도이다.
도 9는, 변형예 3의 구성을 설명하는 모식도이다.
도 10은, 변형예 4의 구성을 설명하는 모식도이다.
도 11은, 변형예 5의 구성을 설명하는 모식도이다.
도 12는, 변형예 6의 구성을 설명하는 모식도이다.
도 13은, 변형예 7의 구성을 설명하는 모식도이다.
도 14는, 본 발명의 실시예 2에 관한 스퍼터링 장치의 모식적 단면도이다.
도 15는, 본 발명의 실시예 3에 관한 스퍼터링 장치의 모식적 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태 및 실시예를 설명한다. 단, 이하의 실시형태 및 실시예는 본 발명의 바람직한 구성을 예시적으로 나타내는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 그러한 구성에 한정시키지 않는다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 장치의 하드웨어 구성 및 소프트웨어 구성, 처리 플로우, 제조 조건, 치수, 재질, 형상 등은, 특히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그들에만 한정한다는 취지의 것은 아니다.

(실시예 1)

도 1~도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예 1에 관한 스퍼터링 장치에 관해 설명한다. 본 실시예에 관한 스퍼터링 장치는, 원통 형상의 타겟 내측에 자석 유닛을 배치한, 마그네트론 방식의 스퍼터링 장치이다. 본 실시예에 관한 스퍼터링 장치는, 각종 반도체 디바이스, 자기 디바이스, 전자 부품, 광학 부품 등의 제조에 있어 기판 상에 박막을 퇴적 형성하기 위해 이용된다. 보다 구체적으로는, 예를 들어, 유기 EL 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)에 있어서의 전극이나 배선의 형성에 적합하게 이용된다.

도 1은, 본 실시예에 관한 스퍼터링 장치의 전체 구성을 나타내는 모식적 측단면도이다. 도 2의 (a)는, 도 1의 AA 단면도이다. 도 2의 (b)는, 타겟을 회전 구동시키는 구동 기구의 구성을 나타내는 모식적 단면도이다. 도 3은, 자석 유닛의 구성을 나타내는 모식도이고, (a)는 본 실시예의 자석 유닛의 모식적 단면도, (b)는 (a)의 모식적 사시도, (c)는 변형예 1의 자석 유닛의 모식적 단면도, (d)는 변형예 2의 자석 유닛의 모식적 단면도이다. 도 4의 (a)는, 2개의 스퍼터링 유닛의 구성을 설명하는 모식적 단면도이다. 도 4의 (b)는, 2개의 스퍼터링 유닛에 있어서 생성되는 자계의 자력선을 나타내는 도면이다. 도 6은, 타겟 표면의 자장 분포를 나타내는 그래프이다. 도 7은, 캐소드 전원의 구체예를 나타내는 모식도이고, (a)는 DC 전원, (b)는 AC 전원(MF 전원), (c)는 rf 전원이다. 도 8의 (a)는, 본 실시예의 비교예 1에 관한 스퍼터링 장치의 구성을 나타내는 모식적 단면도이다. 도 8의 (b)는, 비교예 1에 의해 기판의 피성막면의 오목 형상부에 보이드가 발생하는 모습을 설명하는 모식적 단면도이다. 도 8의 (c)는, 비교예 2에 의한 기판의 피성막면의 입체 형상부의 스퍼터링 모습을 나타내는 모식도이다.

<스퍼터링 장치의 전체 구성>

도 1에 나타내는 스퍼터링 장치(1)는, 인라인형 장치로서, 기판(10)이 로드락실(20)로부터 스퍼터링실(21), 언로드락실(22)로 순차 반송되는 구성으로 되어 있다. 스퍼터링실(21) 내에는, 후술하는 자석 유닛 및 타겟을 구비한 캐소드 유닛(4)이 배치되어 있다. 각 실에는, 크라이오 펌프나 TMP(터보 분자 펌프) 등으로 이루어지는 배기 장치(24, 26, 28)가 각각 접속되어 있으며, 각 실의 압력이 조정 가능하게 구성되어 있다.

기판(10)은, 기판 홀더(3)에 놓여져(보유지지되어) 각 실 사이에서 반송된다. 기판 홀더(3)에는, 기판(10)의 피성막면(피처리면)(11)을 개방하는 개구부(31)가 설치되어 있으며, 당해 개구부(31)를 통해서, 피성막면(11)에 성막 처리가 실시된다. 기판 홀더(3)는, 각 실 사이를 연장하는 반송 가이드(32)를 따라 화살표 B 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.

기판 홀더(3)에 놓여진 기판(10)은, 우선, 반입 도어 밸브(23)를 거쳐 로드락실(20)에 반입된다. 반입 도어 밸브(23)가 닫히고, 로드락실(20)은, 배기 장치(24)에 의해, 소정의 저압력까지 배기된다. 게이트 밸브(25)가 열리고, 기판(10)은 스퍼터링실(21)에 반입된다. 스퍼터링실(21)은, 배기 장치(26)에 의해, 미리 정해진 소정의 고진공압까지 배기된 상태로 되어 있다. 스퍼터링실(21)에 수용된 기판 홀더(3)는, 챔버 내를 일정한 속도로 이동하고, 그 사이에, 기판(10)에 대해서 캐소드 유닛(4)에 의한 성막 처리가 실시된다. 성막된 기판(10)은, 게이트 밸브(27)를 통해 언로드락실(22)로 반출된다. 언로드락실(22)은, 배기 장치(28)에 의해 미리 정해진 소정의 고진공압으로 배기되어 있다. 게이트 밸브(27)가 닫히고, 언로드락실(22)이 대기압으로 되돌려지면, 반출 도어 밸브(29)가 열리고, 기판(10)이 기기 밖으로 반출되고 성막 처리가 종료된다.

<스퍼터링 챔버 및 캐소드 유닛>

도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 스퍼터링실(21)(챔버)은, 상방에 기판(10)의 반송 경로가 마련되고, 그 하방에 캐소드 유닛(4)이 배치되어 있다. 스퍼터링실(21)은, 배기 장치(26)에 의해, 스퍼터링 프로세스에 적합한 진공도(예를 들어, 2×10Pa~2×10^-5Pa)로 조정됨과 함께, 가스 공급원(50)으로부터, 스퍼터링 가스가 유량 제어되어 공급된다. 이에 의해, 스퍼터링실(21)의 내부에 스퍼터링 분위기가 형성된다. 스퍼터링 가스로서는, Ar, Kr, Xe 등의 희가스나 성막용의 반응성 가스가 이용된다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 캐소드 유닛(4)은, 타겟(40A)과 자석 유닛(41A)으로 이루어지는 제1 유닛(14A)과, 타겟(40B)과 자석 유닛(41B)으로 이루어지는 제2 유닛(14B)의, 2개의 쌍으로 된 스퍼터링 유닛을 구비한다.

타겟(40A, 40B)은, 원통 형상으로 성형된 성막 재료이며, 기판(10)의 반송 경로로부터 각각 등거리의 위치에 있어서, 기판(10)의 피성막면(11)(반송 방향)에 평행하고, 또한 중심 축선이 기판(10)의 반송 방향과 직교하는 방향이 되도록 배치된다. 각 타겟(40A, 40B)의 내주면에는 각각 캐소드 전극(42A, 42B)이 밀착하여 설치되어 있다. 자석 유닛(41A, 41B)은 각각 각 타겟(40A, 40B)(캐소드 전극(42A, 42B))의 내측의 중공부에 배치된다. 캐소드 전극(42A, 42B)에는 각각 전원(43A, 43B)이 접속되어 있으며, 스퍼터링실(21)은 접지되어 있다. 전원(43A, 43B)에 의한 전압 인가에 있어서, 캐소드 전극(42A, 42B)이 음극이 되고, 스퍼터링실(21)의 벽부가 양극이 된다.

타겟(40A, 40B)의 재료로서는, 예를 들어, Cu, Al, Ti, Mo, Cr, Ag, Au, Ni 등의 금속 타겟과 그 합금재를 들 수 있다. 이 경우에는, 전원(43A, 43B)으로서, 도 7의 (a)에 나타내는, DC 전원(431A, 431B)이 적합하게 이용된다. 또한, 타겟(40A, 40B)의 재료로서는, 예를 들어, 상기한 것 외에, Si, Ti, Cr, Al, Ta 등의 금속 타겟에 반응성 가스(O₂, N₂, H₂O 등)를 첨가한 것을 들 수 있다. 이 경우에는, 전원(43A, 43B)으로서, 도 7의 (b)에 나타내는, AC 전원(MF 전원)(432)이 적합하게 이용된다. 또한, 정현파(正弦波) 타입이 아닌 구형파(矩形波) 타입이여도 좋다. 또한, 타겟(40A, 40B)의 재료로서는, 예를 들어, SiO₂, Ta₂O₅, Al₂O₃ 등의 절연 재료가 이용되는 경우도 있다. 이 경우에는, 전원(43A, 43B)으로서, 도 7의 (c)에 나타내는, 고주파 전원(433A, 433B)이 적합하게 이용된다.

도 3의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 자석 유닛(41A)은, 제1 자석으로서의 중심 자석(401A)과, 제2 자석으로서의 외주 자석(402A)과, 요크(403A)를 구비한다. 마찬가지로, 자석 유닛(41B)은, 제3 자석으로서의 중심 자석(401B)과, 제4 자석으로서의 외주 자석(402B)과, 요크(403B)를 구비한다. 요크(403A)((403B))는, 기판(10)의 반송 방향과 직교하는 방향을 긴 길이 방향으로 하는, 세로로 긴 형상의 자성 부재이다. 요크(403A) 상면의 중앙부에 상기 긴 길이 방향을 따라 연장하는 중심 자석(401A)((401B))이 설치되어 있다. 또한, 요크(403A)의 외주단에는, 중심 자석(401A)((401B))의 외주를 둘러싸도록 환 형상으로 형성된 외주 자석(402A)((402B))이 설치되어 있다.

도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 외주 자석(402A)((402B))은, 한 쌍의 장변부(4021A)((4021B)), (4022A)((4022B))와, 한 쌍의 단변부(4023A)((4023B)), (2024A)((4024B))로 이루어지는 직사각형(액자 형상)의 자석이다. 장변부(4021A)((4021B)), (4022A)((4022B))는, 요크(403A)((403B))의 긴 길이 방향과 직교하는 방향의 양단부에 있어서, 상기 긴 길이 방향으로 중심 자석(401A)((401B))보다 길게 연장하고 있다. 단변부(4023A)((4023B)), (4024A)((4024B))는, 요크(403A)((403B))의 긴 길이 방향에 있어서의 양단부에 있어서 중심 자석(401A)((401B))이 연장하는 방향과 직교하는 방향으로 연장하고 있다.

도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 중심 자석(401A)((401B))과 외주 자석(402A)((402B))은, 각각의 타겟(40A)((40B))의 내주면과 대향하는 단부에, 서로 역 극성이 되는 극을 가지고 있다. 본 실시예에서는, 중심 자석(401A)((401B))이 제1극으로서의 N극을 가지고, 외주 자석(402A)((402B))이 제2극으로서의 S극을 갖는 구성으로 하고 있다.

<스퍼터링>

상술한 스퍼터링 분위기의 형성과, 전원(43A, 43B)으로부터 각 캐소드 전극(42A, 42B)으로의 전압 인가에 의해, 타겟(40A, 40B)의 외주면 근방에 플라즈마 영역이 생성된다. 플라즈마 영역의 생성에 의해 생성되는 스퍼터링 가스 이온과 타겟(40A)((40B))과의 충돌에 의해, 타겟 입자가 타겟(40A)((40B))의 외주면으로부터 방출된다. 각 타겟(40A, 40B)으로부터 방출된 타겟 입자가 기판(10)을 향해 비상, 퇴적됨으로써 기판(10)의 피성막면(11)에 성막이 이루어진다.

도 4의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 상술한 자계발생부로서의 자석 유닛(41A)((41B))에 의해, 타겟(40A)((40B))의 외주면에서 닫힌 루프 형상의 자계(M1, M2)가 형성된다. 이 자계에 의해, 타겟(40A, 40B)의 외주면 근방에 형성되는 레이스 트랙 형상의 플라즈마 영역의 밀도가 높아지고, 타겟(40A)((40B))의 외주면 근방에 있어서의 스퍼터링 가스 이온의 생성이 촉진된다.

도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 타겟(40A)((40B)) 및 자석 유닛(41A)((41B))은, 엔드 블록(43)과 서포트 블록(44)에 의해 원통 타겟(40A)((40B))의 중심 축선 방향에 있어서의 각각의 양단부가 지지되고 있다. 스퍼터링실(21)에 대해서, 자석 유닛(41A)((41B))은, 고정 지지되고 있는 데 대해, 타겟(40A)((40B))은, 그 중심 축선 주위로 회전 가능하게 지지되고 있다. 스퍼터링 장치(1)는, 자석 유닛(41A)((41B))을 정지시킨 채 타겟(40A)((40B))만을 회전시키는 구동 기구를 구비하고 있다.

도 2의 (b)는, 타겟(40B)을 회전시키는 구동 기구의 구성을 나타내는 모식적 단면도이다. 또한, 타겟(40A)의 회전 구동 기구도 마찬가지의 구성을 가지고 있어, 설명은 생략한다. 또한, 도 2의 (b)에 있어서 자석 유닛(41B)의 구성은 도시를 생략하고 있다. 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 스퍼터링 장치(1)는, 타겟(40A)((40B))을 회전시키는 구동력을 얻기 위한 동력원으로서 모터(70)를 구비한다. 또한, 캐소드 전극(42B)은, 중심 축선 방향의 양단에 각각 축부(421B, 422B)를 구비한다. 일방의 축부(421B)는, 베어링(72)을 통해 서포트 블록(44)의 축공에 회전 자유롭게 지지되어 있다. 타방의 축부(422B)는, 베어링(72)을 통해 엔드 블록(43)의 축공에 회전 자유롭게 지지됨과 함께, 벨트(71)를 거쳐 모터(70)에 연결되어 있다. 모터(70)의 회전 구동력 벨트(71)를 거쳐 타방의 축부(422B)에 전달함으로써, 캐소드 전극(42B)이 엔드 블록(43)과 서포트 블록(44)에 대해 회전한다. 이에 의해, 캐소드 전극(42B)의 외주에 설치된 원통 타겟(40B)이 그 중심 축선 주위로 회전한다.

한편, 자석 유닛(41B)은, 축선 방향의 양단부에 각각 축부(141B, 142B)를 구비하고 있다. 일방의 축부(141B)는, 캐소드 전극(42B)의 일방의 단부에 대해 베어링을 통해 회전 자유롭게 지지되고 있다. 타방의 축부(142B)는, 캐소드 전극(42B)의 타방의 축부의 축공 내주면에 대해 베어링(72)을 통해 회전 자유롭게 구성됨과 함께, 엔드 블록(43)에 고정되어 있다. 즉, 자석 유닛(41B)은, 타방의 축부(142B)가 엔드 블록(43)에 고정 지지되고 있음으로써, 모터(70)의 구동에 의해 회전하는 캐소드 전극(42B)에 대해 베어링(72)을 통해 상대 회전하고, 챔버(21)에 대해 정지 상태를 유지한다. 또한, 여기서 나타낸 구동 기구는 일례로서, 종래 주지의 다른 구동 기구를 채용해도 좋다.

타겟(40A)((40B))은, 자석 유닛(41A)((41B))에 대해 상대 회전하도록 구성되어 있다. 타겟 표면에 있어서 스퍼터링에 의해 파이는 개소는 국소적으로 형성되기 때문에, 타겟(40A)((40B))을 회전시켜 타겟 표면이 깎이는 방식을 둘레 방향으로 균일화하고, 낭비없는 타겟 재료의 소비를 가능하게 할 수 있다. 본 실시예에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 타겟(40A)과 타겟(40B)은, 서로 역방향으로, 또한 서로 같은 속도(10~30rpm(rotation per minute))로 등속 회전하도록 제어된다.

<본 실시예의 특징>

도 4, 도 6에 나타내는 바와 같이, 타겟(40A)의 중심 축선과 직교하는 단면에서 보았을 때, 타겟 표면에 형성되는 자장에 있어서, 타겟 표면의 법선 방향(타겟의 직경 방향)의 자속 밀도 성분 Br이 0이 되는 개소가 2점 형성된다(Z1, Z2). 또한, 도 6의 Bθ는, 타겟 둘레면의 둘레 방향의 자속 밀도 성분이다. 상기 2점(Z1, Z2)는, 상기 단면에 있어서, 타겟(40A)의 중심점으로부터 중심 자석(401A)과 외주 자석(402A)과의 대향 영역을 통과하는 가상 직선과 교차하는 위치에 형성된다. 타겟 표면으로부터의 타겟 입자의 방출 에너지는, 타겟(40A)의 중심점으로부터 2점 Z1(제1점), Z2(제2점)를 통과하는 가상 직선(제1 가상 직선(L1), 제2 가상 직선(L2))이 연장하는 방향에 있어 가장 강하게 된다. 그 때문에, 2점(Z1, Z2)을 통과하는 가상 직선(L1, L2)이 연장하는 방향으로 보다 많은 타겟 입자가 비약함으로써, 당해 가상 직선(L1, L2)의 끝에 있어 타겟 입자의 퇴적량이 상대적으로 많아진다.

본 실시예에서는, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 2개의 가상 직선(L1, L2) 중 일방의 가상 직선(L1)이, 기판(10)의 피성막면(11)에 대해 직교하는 방향으로 연장하도록, 타겟(40A)의 중심을 기준으로 한 자석 유닛(41A)의 위상 각도가 설정되어 있다. 이와 같은 각도 설정에 의해, 기판(10)의 피성막면(11)에 슬릿이나 둥근 구멍 등의 오목 형상부나 볼록 형상의 입체 형상부가 형성되어 있는 경우더라도 정밀도가 높은 성막이 가능하게 된다.

도 8의 (a)에 나타내는 비교예 1에 관한 자석 유닛(441)은, 가상 직선(L1, L2)이 기판(10)의 피성막면(11)과, 면에 수직인 방향에 대해 각도를 갖고 교차하는 구성으로 되어 있다. 이와 같은 구성에 있어서, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(10)의 피성막면(11)에 슬릿이나 둥근 구멍 등의 오목 형상부(12)가 설치되어 있는 경우, 오목 형상부(12)의 저면과 측벽의 막두께비의 관계에 의해, 오목 형상부(12)에서의 타겟 입자의 끼워 넣음성이 저하될 경우가 있다. 그 결과, 오목 형상부(12)의 개구부가 저부보다 먼저 타겟 입자로 막혀 버리게 되어, 오목 형상부(12)에 퇴적 형성되는 박막(13) 중에 공극(보이드)(14)이 형성될 확률이 높아져 버린다.

도 8의 (c)에 나타내는 비교예 2에 관한 자석 유닛(541)에 대해서도, 2개의 가상 직선(L1, L2) 모두 기판(10)의 피성막면에 대해 직각이 아닌 각도로 교차하는 구성으로 되어 있다. 특허문헌 1에 개시된 구성도 마찬가지의 구성으로 되어 있다. 이와 같은 구성에 있어, 피성막면(11) 상에 볼록 형상의 입체 형상부(15)가 형성되어 있을 경우, 입체 형상부(15)에 대한 타겟 입자의 비래(飛來) 방향이 가지런하지 않아, 측면(15b, 15c)에 있어서의 막두께가 얇아지기 쉬워진다. 그 때문에, 입체 형상부(15)에 있어서의 윗면(15a)과 측면(15b, 15c)과의 사이의 막두께비의 균일화를 도모하기 곤란하고, 성막 분포가 불균일하게 되어 버리는 경우가 있다.

이에 대해, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 가상 직선(L1)이 기판(10)의 피성막면(11)에 대해 직교하는 본 실시예의 구성에 의하면, 피성막면(11)에 설치된 오목 형상부(12)나 입체 형상부(15)에 있어서의 막두께의 균일화를 도모할 수 있어, 성막 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 2개의 가상 직선(L1, L2) 중 타방의 가상 직선(L2)(제2 가상 직선)이, 타겟(40B)과 교차하는 방향으로 연장하고 있다. 즉, 2개의 스퍼터링 유닛 중 일방의 유닛에 있어서의, 원통 타겟의 중심점으로부터 타겟 표면의 법선 방향의 자속 밀도 분포가 0이 되는 점을 통과하는 2개의 가상 직선 중 하나가, 타방의 유닛의 타겟과 교차하는 방향으로 연장하고 있다. 이에 의해, 제1 스퍼터링 유닛으로부터 가상 직선(L2)을 따라 방출되는 타겟 입자는, 타겟(40B)의 표면에 퇴적되고, 제2 스퍼터링 유닛에 있어서의 스퍼터링에 있어서, 기판(10)의 피성막면(11)의 성막에 제공되게 된다. 또한, 본 실시예에서는, 가상 직선(L2)이 연장하는 방향은 기판(10)의 반송 방향과 평행한 방향으로 되어 있지만, 기판(10)(기판(10)의 반송 경로)과 교차하지 않고, 제2 스퍼터링 유닛의 타겟에 타겟 입자를 많이 비상시킬 수 있는 방향이면 된다.

본 실시예에 따르면, 하나의 스퍼터링 유닛에 있어서, 타겟 입자가 높은 에너지로 방출되는 2개의 가상 직선의 방향 중 일방은, 성막에 적합한 각도로 설정하고, 타방은, 다른 스퍼터링 유닛의 타겟과 교차하는 각도로 설정하고 있다. 당해 스퍼터링 유닛에 의한 스퍼터링 성막에서는, 일방의 가상 직선을 따라 방출되는 타겟 입자가, 기판(10)의 피성막면(11)에 오목 형상부(12)나 입체 형상부(15)가 형성되어 있어도 높은 성막 정밀도를 얻을 수 있는 각도로 기판으로 비상한다. 또한, 타방의 가상 직선을 따라 방출되는 타겟 입자는, 다른 스퍼터링 유닛의 타겟으로 비상·퇴적되어, 다른 스퍼터링 유닛에 있어서의 스퍼터링에 이용된다.

2개의 가상 직선의 양방을 성막에 적합한 각도로 설정하는 것은 설계상 곤란한 경우가 있어, 얻어지는 성막 정밀도가 어중간한 것으로 되어 버리는 경우가 있다. 본 실시예에서는, 2개의 가상 직선 중 일방의 가상 직선은, 보다 확실하게 높은 성막 정밀도가 얻어지는 각도로 하는 한편, 타방의 가상 직선은, 무리하게 성막에 이용하지 않고, 다른 스퍼터링 유닛의 타겟의 재챠지에 이용하는 구성으로 하고 있다. 이에 의해, 높은 성막 정밀도를 얻으면서, 과도하게 타겟 재료를 소비하여 버리는 것을 회피하여, 효율적인 타겟 재료의 소비를 실현할 수 있다.

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는, 2개의 스퍼터링 유닛 중 타방의 유닛(14B)(타겟(40B)과 자석 유닛(41B))도, 일방의 유닛(14A)(타겟(40A)과 자석 유닛(41A))과 마찬가지로 구성되어 있다. 즉, 타겟(40B)의 중심 축선과 직교하는 단면에 있어서, 중심 자석(401B), 외주 자석(402B), 요크(403B)는, 중심 자석(401A), 외주 자석(402A), 요크(403A)와, 기판(10)의 반송 방향으로 대칭적인 배치 구성으로 되어 있다. 상기 단면에 있어서, 자석 유닛(41B)이 타겟(40B) 표면에 생성하는 자장에 있어서, 타겟 표면의 법선 방향(타겟의 직경 방향)의 자속 밀도 성분 Br이 0이 되는 개소가 2점 형성된다(Z3, Z4). 상기 2점(Z3, Z4)은, 상기 단면에 있어서, 타겟(40B)의 중심점으로부터 중심 자석(401B)과 외주 자석(402B)과의 대향 영역을 통과하는 가상 직선과 교차하는 위치에 형성된다. 타겟 표면으로부터의 타겟 입자의 방출 에너지는, 타겟(40B)의 중심점으로부터 2점 Z3(제3점), Z4(제4점)을 통과하는 가상 직선(제3 가상 직선(L3), 제4 가상 직선(L4))이 연장하는 방향에 있어서 가장 강해진다. 2개의 가상 직선(L3, L4) 중 일방의 가상 직선(L3)은, 기판(10)의 피성막면(11)에 대해 직교하는 방향으로 연장하고, 타방의 가상 직선(L4)은, 타겟(40A)과 교차하는 방향으로 연장하고 있다.

따라서, 본 실시예에 따르면, 2개의 유닛(14A, 14B)의 각각에 있어서 성막에 적합한 방향으로의 타겟 입자의 방출을 행하면서, 2개의 유닛(14A, 14B)이 서로 타겟 재료를 공급하는 구성으로 된다. 또한, 2개의 유닛(14A, 14B) 사이의 거리, 즉, 타겟(40A)과 타겟(40B)의 간격이 지나치게 가까우면, 서로의 자장이 간섭하여 플라즈마 영역의 레이스 트랙 형상이 일그러진 형태로 되어 버려, 성막의 막두께 균일성을 유지할 수 없게 될 우려가 있다. 한편, 타겟(40A)과 타겟(40B) 사이에서 타겟 입자를 서로 부착하는 것에도 한계의 거리가 있다. 이를 고려하여, 타겟(40A)과 타겟(40B)의 간격은, 장치 구성에 따라 적절히 설정된다.

도 5는, 타겟(40A, 40B)의 회전 제어 패턴을 설명하는 모식도이다. (a)는 타겟 입자의 부착으로부터 재비산까지의 시간(거리)이 짧은 패턴, (b)는 타겟 입자의 부착으로부터 재비산까지의 시간이 긴 패턴을 나타낸다. 타겟으로부터 비상한 타겟 입자는, 챔버 내의 산소 등의 잔류 가스와 섞이기 때문에, 산화 등에 의한 열화가 일어날 가능성이 있다. 예를 들어, 타겟(40A)과 타겟(40B)을, 서로 같은 방향으로 회전시키는 구성으로 한 경우, 부착으로부터 재비상까지의 시간이 다르기 때문에, 타겟(40A)과 타겟(40B)에 있어서 부착한 타겟 입자의 산화 등의 진행 정도에 차이가 생기게 된다. 그 결과, 타겟(40A)과 타겟(40B)에서 성막 성능에 차이가 생길 가능성이 있다. 본 실시예에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 타겟(40A)과 타겟(40B)을, 서로 역 방향으로 회전시키는 구성으로 하고 있다. 이렇게 함으로써, 일방의 타겟으로부터 타방의 타겟으로 비상한 타겟 입자가 타방의 타겟에 부착하고나서 다시 비상할 때까지 시간(거리)을, 타겟(40A)과 타겟(40B)에 있어서 동일하게 할 수 있다. 이에 의해, 타겟(40A)과 타겟(40B)에 있어서 재료의 상태를 같게 할 수 있다. 또한, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 산소 등의 잔류 가스와 섞여 부착한 타겟 입자가 다시 비산하기까지의 시간(거리)이 짧은 회전 패턴을 채용하면 보다 적합하다. 즉, 타겟(40A, 40B)의 둘레면 상의 임의의 점이 제2점(Z2, Z4)으로부터 제1점(Z1, Z3)으로 이동할 때의 거리가 보다 짧아지는 회전 방향으로 타겟(40A, 40B)을 회전시킨다. 이렇게 함으로써, 도 5의 (b)의 회전 패턴보다, 타겟(40A, 40B)의 열화의 발생·진행의 억제가 가능하게 된다.

<변형예>

도 3의 (c), (d)를 참조하여, 본 실시예의 변형예 1, 2에 대해 설명한다. 본 실시예의 자석 유닛(41)은, 도 3의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 중심 자석(401)과 외주 자석(402)의 요크(403)에 대한 입설(立設) 방향이 서로 직교하는 방향이 되는 구성을 채용하고 있지만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 3의 (c)에 나타내는 변형예 1과 같이, 중심 자석(1401)과 외주 자석(1402)이, 직각보다 좁은 각도를 이루도록 요크(1403)로부터 입설하는 구성으로 해도 된다. 혹은, 도 3의 (d)에 나타내는 변형예 2와 같이, 중심 자석(2401)과 외주 자석(2402)이 각각 같은 방향으로 요크(2403)의 상면으로부터 입설하는 구성으로 해도 된다. 중심 자석과 외주 자석 사이의 입설 방향의 각도의 크기를 변화시킴으로써, 타겟 표면의 법선 방향의 자속 밀도 성분 Br이 0이 되는 점을 통과하는 2개의 가상 직선이 이루는 각도를 변화시킬 수 있다.

도 9는, 본 실시예의 변형예 3의 구성을 설명하는 모식도이다. 변형예 3에 있어서 실시예 1과 마찬가지의 구성에 대해서는, 같은 부호를 붙이고, 반복 설명을 생략한다. 변형예 3에 있어서 여기서 특히 설명하지 않는 사항은 실시예 1과 마찬가지이다. 실시예 1에서는, 챔버(21) 내에 고정된 캐소드 유닛(4)에 대해서 기판(10)이 이동하는 구성으로 되어 있다. 이에 대해, 변형예 3에서는, 기판(10)을 성막 처리 중에 있어 챔버(21) 내에 정지 지지하고, 캐소드 유닛(4)을, 챔버(21) 내를 기판(10)에 대해 기판(10)의 피성막면(11)과 평행하게 요동 이동하는 구성으로 되어 있다. 변형예 3에 있어서의 캐소드 유닛(4)은, 하방에 차륜(60)이 설치되어, 챔버(21)의 저면에 부설된 레일(61) 위를 피성막면(11)과 평행한 화살표 D 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 성막 처리 중은, 캐소드 유닛(4)을 기판(10)에 대해 일정 속도로 화살표 D 방향으로 요동 이동시킴으로써, 막두께의 균일화를 도모할 수 있다.

도 10은, 본 실시예의 변형예 4의 구성을 설명하는 모식도이다. 변형예 4에 있어서 실시예 1과 마찬가지의 구성에 대해서는, 같은 부호를 붙이고, 반복 설명을 생략한다. 변형예 4에 있어서 여기서 특히 설명하지 않는 사항은 실시예 1과 마찬가지이다. 변형예 4는, 성막 처리 중에 있어 기판(10)과 캐소드 유닛(4)을 상대 이동시키지 않고 각각 정지한 상태에서 대향 배치하고 있다. 또한, 캐소드 유닛(4)을 구성하는 스퍼터링 유닛 쌍의 수를 3조로 늘린 구성으로 되어 있다. 스퍼터링 유닛 쌍을, 기판(10)의 피성막면(11)을 따른 방향으로 증설함으로써, 기판(10)의 피성막면(11)의 전역을 커버하고, 막두께의 균일화를 도모할 수 있다.

도 11은, 본 실시예의 변형예 5의 구성을 설명하는 모식도이다. 변형예 5에 있어서 실시예 1과 마찬가지의 구성에 대해서는, 같은 부호를 붙이고, 반복 설명을 생략한다. 변형예 5에 있어서 여기서 특히 설명하지 않는 사항은 실시예 1과 마찬가지이다. 변형예 5는, 변형예 4의 구성에 있어서, 기판(10)을, 스퍼터링 유닛 쌍의 배열 방향을 따른 화살표 E 방향으로 일정 속도로 요동 이동시키는 구성으로 되어 있다. 이에 의해, 변형예 4보다 더욱 막두께의 균일화를 도모할 수 있다.

도 12는, 본 실시예의 변형예 6의 구성을 설명하는 모식도이다. 변형예 6에 있어서 실시예 1과 마찬가지의 구성에 대해서는, 같은 부호를 붙이고, 반복 설명을 생략한다. 변형예 6에 있어서 여기서 특히 설명하지 않는 사항은 실시예 1과 마찬가지이다. 변형예 6은, 변형예 5와는 역으로, 변형예 4의 구성에 있어서, 캐소드 유닛(4)을 기판(10)의 피성막면(11)과 평행으로 화살표 F 방향으로 일정 속도로 요동 이동시키는 구성으로 되어 있다. 캐소드 유닛(4)은, 변형예 3과 마찬가지로, 하방에 차륜(60)이 설치되어, 챔버(21)의 저면에 부설된 레일(61) 위를 피성막면(11)과 평행한 화살표 F 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 이에 의해, 변형예 4보다 더욱 막두께의 균일화를 도모할 수 있다.

도 13은, 본 실시예의 변형예 7의 구성을 설명하는 모식도이다. 변형예 7에 있어서 실시예 1과 마찬가지의 구성에 대해서는, 같은 부호를 붙이고, 반복 설명을 생략한다. 변형예 7에 있어서 여기서 특히 설명하지 않는 사항은 실시예 1과 마찬가지이다. 변형예 7은, 소위 캐러셀형 스퍼터링 장치이다. 즉, 회전 드럼형의 기판 홀더(7)가, 복수의 기판(10)을 각각 피성막면(11)이 기판 홀더(7)의 회전축을 중심으로 하는 직경 방향을 향하도록 지지하고, 그 외주를 둘러싸도록 복수의 캐소드 유닛(401, 402, 403)이 대향 배치되어 있다. 각 캐소드 유닛(401)은, 각각의 스퍼터링 유닛에 있어서의 상기 가상 직선(L1, L3)이 기판 홀더(7)의 회전 중심과 교차하는 방향으로 연장하도록 구성된다. 성막 처리 중, 기판 홀더(7)는 화살표 G 방향으로 일정 속도로 회전한다. 특히 소형 기판의 성막 처리에 있어서, 스페이스를 절약하며 한꺼번에 대량의 기판을 높은 정밀도로 균일하게 성막하는 것이 가능하게 된다.

(실시예 2)

도 14는, 본 발명의 실시예 2에 관한 스퍼터링 장치(1b)의 구성을 나타내는 모식적 단면도이다. 실시예 2에 있어서 실시예 1과 마찬가지의 구성에 대해서는, 같은 부호를 붙이고, 반복 설명을 생략한다. 실시예 2에 있어서 여기서 특히 설명하지 않는 사항은 실시예 1과 마찬가지이다.

실시예 2에 관한 스퍼터링 장치(1b)는, 캐소드 유닛(4b)을 구성하는 스퍼터링 유닛 쌍인 제1 유닛(14A)과 제2 유닛(14B)이, 실시예 1과는 달리 비대칭으로 구성되어 있다. 즉, 실시예 2에 있어서의 캐소드 유닛(4b)은, 제1 유닛(14A)과 제2 유닛(14B)의 성막 특성이 각기 다른 구성으로 되어 있다. 실시예 2의 제1 유닛(14A)은, 실시예 1과 마찬가지로, 제1 가상 직선(L1)이 기판(10)의 피성막면(11)에 대해 수직으로 교차하도록 구성되어 있다. 한편, 실시예 2의 제2 유닛(14B)은, 제3 가상 직선(L3)이 기판(10)의 피성막면(11)에 대하여 수직인 방향에 대해 각도를 갖는 방향으로서, 기판(10)의 반송 방향(화살표 B 방향)과는 역 방향으로 기울어진 방향으로 연장하도록 구성되어 있다. 제2 유닛(14B)은, 제1 유닛(14A)에 대해, 기판(10)의 반송 방향에 있어서의 하류 측에 위치하고 있으며, 따라서, 제3 가상 직선(L3)은 제1 가상 직선(L1)과 교차한다. 제1 가상 직선(L1)과 제3 가상 직선(L3)의 교점은, 기판(10)의 피성막면(11) 위가 되도록 구성되어 있다.

기판(10)의 피성막면(11)에 볼록 형상의 입체 형상부(15)가 설치되어 있는 경우, 입체 형상부(15)의 상면(윗면)에 대해서는, 제1 유닛(14A)에 의한 제1 가상 직선(L1)을 따른 타겟 입자의 비상에 의해, 수직 방향으로 성막을 실시한다. 또한, 입체 형상부(15)의 측면에 대해서는, 제2 유닛(14B)에 의한 제3 가상 직선(L3)을 따른 타겟 입자의 비상에 의해, 경사 방향으로부터 성막을 실시한다. 이와 같은 제어에 의해, 입체 형상부(15)에 대해 균일한 막두께 형성이 가능하게 된다.

(실시예 3)

도 15는, 본 발명의 실시예 3에 관한 스퍼터링 장치(1c)의 구성을 나타내는 모식적 단면도이다. 실시예 3에 있어서 상기 실시예와 마찬가지의 구성에 대해서는, 같은 부호를 붙이고, 반복 설명을 생략한다. 실시예 3에 있어서 여기서 특히 설명하지 않는 사항은 상기 실시예와 동일하다.

실시예 1에서는, 제1 가상 직선(L1)과 제3 가상 직선(L3)을 각각 기판(10)의 피성막면(11)에 대해 수직으로 교차하는 구성으로 하였다. 이에 대해, 실시예 3에 있어서의 캐소드 유닛(4c)은, 제1 가상 직선(L1)과 제3 가상 직선(L3)이 각각 피성막면(11)에 수직인 방향에 대해 기울어진 방향으로 연장하도록 구성하였다. 보다 구체적으로는, 제1 가상 직선(L1)은, 타겟(40A)의 직경 방향으로 연장하는 가상 직선 중 피성막면(11)에 수직인 가상 직선에 대해, 제2 가상 직선(L2)이 연장하는 측과는 반대 측으로 기울어진 각도로 연장한다. 또한, 제3 가상 직선(L3)은, 타겟(40B)의 직경 방향으로 연장하는 가상 직선 중 피성막면(11)에 수직인 가상 직선에 대해서, 제4 가상 직선(L4)이 연장하는 측과는 반대 측으로 기울어진 각도로 연장한다.

기판(10)의 피성막면(11)의 형상이나 장치 구성에 따라서는, 제1 가상 직선(L1)과 제3 가상 직선(L3)을 각각 기판(10)의 피성막면(11)에 대해 수직으로 교차하도록 연장시키기보다, 각도를 갖게 하는 쪽이 성막 정밀도를 향상시키는 경우도 있을 수 있다. 그와 같은 경우에는, 본 실시예와 같이, 제1 가상 직선(L1)과 제3 가상 직선(L3)의 기판(10)의 피성막면(11)에 대한 각도를 적절히 설정하도록 하면 된다.

상기 각 실시예 및 각 변형예는, 가능한 한 각각의 구성을 서로 조합할 수 있다.

1: 스퍼터링 장치
10: 기판
11: 피성막면
21: 스퍼터링실
26: 배기 장치
3: 기판 홀더
4: 캐소드 유닛
40A, 40B: 타겟
41A, 41B: 자석 유닛
42A, 42B: 캐소드 전극
43A, 43B: 전원
50: 가스 공급원

Claims

스퍼터링 장치로서,
기판이 수용되는 챔버와,
상기 챔버 내에 있어서 상기 기판의 피처리면과 대향하도록 배치되는 원통형의 타겟과,
상기 타겟의 외주에 자계를 발생시키는 자계발생부이며, 상기 타겟 내측의 중공부에 배치되는 자석으로서, 상기 타겟의 중심 축선과 평행으로 연장하는 상기 타겟의 내주면과 대향하는 단부에 제1극을 갖는 제1 자석과, 상기 제1 자석을 둘러싸도록 환 형상(環狀)으로 설치되며 상기 타겟의 내주면과 대향하는 단부에 상기 제1극과는 역 극성의 제2극을 갖는 제2 자석을 포함하는 자계발생부
를 구비하는 스퍼터링 장치에 있어서,
상기 타겟의 중심 축선과 직교하는 단면에 있어서,
상기 타겟의 중심점으로부터, 상기 제1 자석과 상기 제2 자석 사이를 통과하도록, 상기 타겟의 직경 방향으로 연장하는 가상 직선 중, 상기 타겟의 표면에 있어서 당해 표면의 법선 방향의 자속 밀도 성분이 0이 되는 제1점을 통과하는 제1 가상 직선은, 상기 피처리면에 대해 수직으로 교차하며,
상기 가상 직선 중 상기 타겟의 표면에 있어서 상기 제1점과는 다른 상기 자속 밀도 성분이 0이 되는 제2점을 통과하는 제2 가상 직선은, 상기 기판과 교차하지 않는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제1항에 있어서,
상기 타겟을 제1 타겟으로 하고,
상기 챔버 내에 있어서 상기 피처리면과 대향하도록 배치되는 원통형의 제2 타겟을 더 구비하고,
상기 단면에 있어서,
상기 제2 가상 직선은, 상기 제2 타겟과 교차하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 타겟과 상기 제2 타겟을 각각의 중심 축선 주위로 서로 역 방향으로 회전시키는 구동 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제3항에 있어서,
상기 단면에 있어서,
상기 구동 기구는, 상기 제1 타겟의 둘레면 상의 임의의 점이 상기 제2점으로부터 상기 제1점으로 이동할 때의 거리가 보다 짧아지는 회전 방향으로, 상기 제1 타겟을 회전시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 타겟과 상기 제2 타겟은 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자계발생부를 제1 자계발생부로 하고,
상기 제2 타겟의 외주에 자계를 발생시키는 제2 자계발생부이며, 상기 제2 타겟의 내측의 중공부에 배치되는 자석으로서, 상기 제2 타겟의 중심 축선과 평행으로 연장하고 상기 제2 타겟의 내주면과 대향하는 단부에 제1극을 갖는 제3 자석과, 상기 제3 자석을 둘러싸도록 환 형상으로 설치되며 상기 제2 타겟의 내주면과 대향하는 단부에 상기 제1극과는 역 극성의 제2극을 갖는 제4 자석을 포함하는 제2 자계발생부를 더 구비하고,
상기 단면에 있어서,
상기 제2 타겟의 중심점으로부터, 상기 제3 자석과 상기 제4 자석 사이를 통과하도록, 상기 제2 타겟의 직경 방향으로 연장하는 가상 직선 중, 상기 제2 타겟의 표면에 있어서 상기 자속 밀도 성분이 0이 되는 제3점을 통과하는 제3 가상 직선은, 상기 피처리면과 교차하며,
상기 제2 타겟의 직경 방향으로 연장하는 가상 직선 중 상기 제2 타겟의 표면에 있어서 상기 제3점과는 다른 상기 자속 밀도 성분이 0이 되는 제4점을 통과하는 제4 가상 직선은, 상기 피처리면과 교차하지 않는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제6항에 있어서,
상기 단면에 있어서,
상기 제4 가상 직선은, 상기 제1 타겟과 교차하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 단면에 있어서,
상기 제3 가상 직선은, 상기 피처리면에 대해 수직으로 교차하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단면에 있어서,
상기 제3 가상 직선은, 상기 제1 가상 직선과 교차하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
스퍼터링 장치로서,
기판이 수용되는 챔버와,
상기 챔버 내에 있어서 상기 기판의 피처리면과 대향하도록 배치되는 원통형의 제1 타겟과,
상기 제1 타겟의 외주에 자계를 발생시키는 제1 자계발생부이며, 상기 제1 타겟 내측의 중공부에 배치되는 자석으로서, 상기 제1 타겟의 중심 축선과 평행으로 연장하고 상기 제1 타겟의 내주면과 대향하는 단부에 제1극을 갖는 제1 자석과, 상기 제1 자석을 둘러싸도록 환 형상으로 설치되며 상기 제1 타겟의 내주면과 대향하는 단부에 상기 제1극과는 역 극성의 제2극을 갖는 제2 자석을 포함하는 제1 자계발생부와,
상기 챔버 내에 있어서 상기 피처리면과 대향하도록 배치되는 원통형의 제2 타겟과,
상기 제2 타겟의 외주에 자계를 발생시키는 제2 자계발생부이며, 상기 제2 타겟의 내측의 중공부에 배치되는 자석으로서, 상기 제2 타겟의 중심 축선과 평행으로 연장하고 상기 제2 타겟의 내주면과 대향하는 단부에 제1극을 갖는 제3 자석과, 상기 제3 자석을 둘러싸도록 환 형상으로 설치되며 상기 제2 타겟의 내주면과 대향하는 단부에 상기 제1극과는 역 극성의 제2극을 갖는 제4 자석을 포함하는 제2 자계발생부를 구비하는 스퍼터링 장치에 있어서,
상기 제1 타겟의 중심 축선과 직교하는 단면에 있어서,
상기 제1 타겟의 중심점으로부터, 상기 제1 자석과 상기 제2 자석 사이를 통과하도록, 상기 제1 타겟의 직경 방향으로 연장하는 가상 직선 중, 상기 제1 타겟의 표면에 있어서 당해 표면의 법선 방향의 자속 밀도 성분이 0이 되는 제1점을 통과하는 제1 가상 직선은, 상기 피처리면과 교차하며,
상기 가상 직선 중 상기 타겟의 표면에 있어서 상기 제1점과는 다른 상기 자속 밀도 성분이 0이 되는 제2점을 통과하는 제2 가상 직선은, 상기 제2 타겟과 교차하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제10항에 있어서,
상기 단면에 있어서,
상기 제1 가상 직선은, 상기 피처리면에 대해 수직으로 교차하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제10항에 있어서,
상기 단면에 있어서,
상기 제1 가상 직선은, 상기 제1 타겟의 직경 방향으로 연장하는 가상 직선 중 상기 피처리면에 수직인 가상 직선에 대해서, 상기 제2 가상 직선이 연장하는 측과는 반대 측으로 기울어진 각도로 연장하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 타겟과 상기 제2 타겟을 각각의 중심 축선 주위로 서로 역 방향으로 회전시키는 구동 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제13항에 있어서,
상기 단면에 있어서,
상기 구동 기구는, 상기 제1 타겟의 둘레면 상의 임의의 점이 상기 제2점으로부터 상기 제1점으로 이동할 때의 거리가 보다 짧아지는 회전 방향으로, 상기 제1 타겟을 회전시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단면에 있어서,
상기 제2 타겟의 중심점으로부터, 상기 제3 자석과 상기 제4 자석 사이를 통과하도록, 상기 제2 타겟의 직경 방향으로 연장하는 가상 직선 중, 상기 제2 타겟의 표면에 있어서 상기 자속 밀도 성분이 0이 되는 제3점을 통과하는 제3 가상 직선은, 상기 피처리면과 교차하며,
상기 제2 타겟의 직경 방향으로 연장하는 가상 직선 중 상기 제2 타겟의 표면에 있어서 상기 제3점과는 다른 상기 자속 밀도 성분이 0이 되는 제4점을 통과하는 제4 가상 직선은, 상기 제1 타겟과 교차하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제15항에 있어서,
상기 단면에 있어서,
상기 제3 가상 직선은, 상기 피처리면에 대해 수직으로 교차하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 단면에 있어서,
상기 제3 가상 직선은, 상기 제1 가상 직선과 교차하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단면에 있어서,
상기 제3 가상 직선은, 상기 제2 타겟의 직경 방향으로 연장하는 가상 직선 중 상기 피처리면에 수직인 가상 직선에 대해서, 상기 제4 가상 직선이 연장하는 측과는 반대 측으로 기울어진 각도로 연장하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제10항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 타겟과 상기 제2 타겟은 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.