KR20200066377A - 마그네트론 스퍼터링 장치용 회전식 캐소드 유닛 - Google Patents

마그네트론 스퍼터링 장치용 회전식 캐소드 유닛 Download PDF

Info

Publication number
KR20200066377A
KR20200066377A KR1020207015642A KR20207015642A KR20200066377A KR 20200066377 A KR20200066377 A KR 20200066377A KR 1020207015642 A KR1020207015642 A KR 1020207015642A KR 20207015642 A KR20207015642 A KR 20207015642A KR 20200066377 A KR20200066377 A KR 20200066377A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
target
busbar
magnet
magnetic field
portions
Prior art date
Application number
KR1020207015642A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102364799B1 (ko
Inventor
슈우지 사이토
Original Assignee
가부시키가이샤 알박
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 알박 filed Critical 가부시키가이샤 알박
Publication of KR20200066377A publication Critical patent/KR20200066377A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102364799B1 publication Critical patent/KR102364799B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/354—Introduction of auxiliary energy into the plasma
    • C23C14/355—Introduction of auxiliary energy into the plasma using electrons, e.g. triode sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405—Magnetron sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/342—Hollow targets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/3423—Shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
    • H01J37/3452—Magnet distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
    • H01J37/3455—Movable magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3488—Constructional details of particle beam apparatus not otherwise provided for, e.g. arrangement, mounting, housing, environment; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/3497—Temperature of target

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

타겟(Tg)의 모선 방향 전체 길이에 걸쳐 균등하게 타겟이 침식되도록 한 마그네트론 스퍼터링 장치용 회전식 캐소드 유닛(RC)을 제공한다.
원통형의 타겟 내에 설치되고, 자장의 수직 성분이 제로가 되는 위치를 지나는 선이 타겟의 모선을 따라 연장되어 레이스 트랙 형상으로 닫히도록 타겟 표면으로부터 누설하는 자장을 발생시키는 자석 유닛(Mu)은, 타겟의 모선 방향 양단에서 레이스 트랙의 코너부를 각각 형성하는 제1 부분(5a)과, 제1 부분으로부터 타겟의 모선 방향 안쪽에서 제1 부분에 각각 인접 배치되는 제2 부분(5b)과, 제2 부분 서로의 사이에 위치하는 제3 부분(5c)으로 나뉘어 구성한다. 제1 부분~제3 부분을 독립하여 타겟 표면에 대해 근접 이간 가능하게 진퇴시키는 이동 수단(6)을 타겟의 내부 공간에 수납한다.

Description

마그네트론 스퍼터링 장치용 회전식 캐소드 유닛{ROTARY CATHODE UNIT FOR MAGNETRON SPUTTERING APPARATUSES}
본 발명은, 마그네트론 스퍼터링 장치에 이용되는 회전식 캐소드 유닛에 관한 것이다.
이러한 종류의 회전식 캐소드 유닛은 예를 들면 특허문헌 1에 알려져 있다. 이 종래예는, 진공 챔버 내에서 기판에 대향 배치되는 원통형의 타겟과, 타겟의 내부 공간에 배치되는 자석 유닛과, 타겟의 내부 공간에 냉매를 순환시키는 냉매 순환 수단과, 타겟을 회전 구동하는 구동 수단을 구비한다. 자석 유닛으로서는, 타겟의 모선(busbar) 길이와 동등한 길이를 갖는 자성 재료제의 요크 한쪽 면에, 타겟의 모선을 따라 연장되도록 배치되는 중앙 자석과, 이 중앙 자석을 따라 연장되도록 중앙 자석의 양측에 배치되는 주변 자석과, 중앙 자석의 양단을 각각 둘러싸도록 하여 주변 자석 상호간을 이어주는 코너 자석을 설치한 것이 이용된다. 그리고, 중앙 자석과 주변 자석 및 코너 자석의 기판측 극성을 바꾸고, 타겟과 기판 사이에 자장의 수직 성분이 제로가 되는 위치를 지나는 선이 타겟의 모선을 따라 연장되어 레이스 트랙 형상으로 닫히도록 타겟 표면으로부터 누설하는 자장을 발생하도록 한다. 또한, 타겟의 내부 공간에는, 타겟에 대해 자석 유닛을 일체로 근접 이간 가능하게 진퇴시키는 이동 수단이 설치된다.
여기서, 상기 회전식 캐소드 유닛을 이용하여, 타겟을 회전시키면서 이 타겟을 스퍼터링하는 경우, 레이스 트랙 형상의 선을 따라 플라즈마가 발생하고, 이에 따라 플라즈마 중 전자가 중앙 자석과 주변 자석 및 코너 자석의 타겟측 극성에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 운동한다. 이 때, 레이스 트랙의 코너부에서는 전자 밀도가 국소적으로 높아지기 쉽다. 이 경우, 타겟의 모선에 따른 타겟을 스퍼터링했을 때의 침식을 보면, 코너부에 각각 대향하는 타겟의 양단부에서의 침식량이 그 중앙부와 비교해 많아지고, 타겟의 사용 효율이 현저하게 열화한다는 불편이 생긴다.
이러한 불편을 해소하는 방법으로서, 타겟과 자석 유닛 사이의 간격을 바꾸어 타겟 표면으로부터 누설하는 자장의 강도를 변화시키는 것을 생각할 수 있지만, 상기 종래예와 같이, 타겟에 대해 자석 유닛을 일체로 진퇴시키는 것만으로는, 타겟의 양단부에서의 국소적인 침식을 억제할 수 없다. 한편, 타겟의 국소적인 침식이 생기는 자석 유닛의 코너부에서, 예를 들면 자석종이나 자석 배치를 변경하여 타겟 표면으로부터 누설하는 자장의 강도를 국소적으로 약하게 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이와 같이 자장 강도를 약하게 하면, 타겟의 단부에서의 국소적인 침식을 억제할 수 있지만, 이 단부로부터 모선 방향 안쪽에 위치하는 타겟 부분에서 침식량이 변화하는 것이 판명되었다.
특허문헌 1: 특개 2012-132039호 공보
본 발명은, 이상의 점에 비추어, 타겟의 모선 방향 전체 길이에 걸쳐 균등하게 타겟이 침식되도록 한 사용 효율이 좋은 마그네트론 스퍼터링 장치용 회전식 캐소드 유닛을 제공하는 것을 그 과제로 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 마그네트론 스퍼터링 장치용 회전식 캐소드 유닛은, 원통형의 타겟과, 이 타겟의 내부 공간에 배치되어 자장의 수직 성분이 제로가 되는 위치를 지나는 선이 타겟의 모선(busbar)을 따라 연장되어 레이스 트랙 형상으로 닫히도록 타겟 표면으로부터 누설하는 자장을 발생시키는 자석 유닛과, 타겟의 내부 공간에 냉매를 순환시키는 냉매 순환 수단과, 타겟을 회전 구동하는 구동 수단을 구비하고, 자석 유닛은, 타겟의 모선 방향(direction of a busbar of a traget) 양단에서 레이스 트랙(race track) 형상의 코너부를 각각 형성하는 제1 부분과, 제1 부분으로부터 타겟의 모선 방향 안쪽에서 제1 부분에 각각 인접 배치되는 제2 부분과, 제2 부분 서로의 사이에 위치하는 제3 부분으로 나뉘어 구성되며, 제1 부분 및 제2 부분을 독립하여 타겟 표면에 대해 근접 이간 가능하게 이동시키는 이동 수단을 타겟의 내부 공간에 수납한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 레이스 트랙 형상으로 발생시킨 플라즈마 중 전자 밀도가 그 코너부에서 국소적으로 높아지고 타겟의 양단부에서 침식량이 많아지는 경우에는, 타겟의 내부 공간에 수납한 이동 수단에 의해 타겟에 대해 양쪽 제1 부분을 이간 방향으로 이동시킴으로써, 타겟 표면으로부터 누설하는 자장의 강도를 약하게 하여 타겟의 양단부에서의 국소적인 침식을 억제할 수 있다. 그리고, 코너부에서의 자장 강도를 약하게 함으로써, 타겟의 양단부로부터 각각 모선 방향 안쪽에 위치하는 타겟 부분에서 침식량이 변화하면, 이동 수단에 의해 타겟에 대해 양쪽 제2 부분을 근접 방향 또는 이간(離間) 방향으로 이동시킴으로써, 해당 부분에서의 자장 강도를 변화시키고, 타겟의 침식량을 조정할 수 있다. 결과적으로, 타겟의 모선 방향 전체 길이에 걸쳐 타겟을 균등하게 침식하는 것이 가능해지고, 타겟의 사용 효율이 양호한 것으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 자석 유닛의 제3 부분을 독립하여 타겟 표면에 대해 근접 이간 가능하게 진퇴시키는 이동 수단을 더욱 구비하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 타겟 종류나 타겟의 두께에 따라 타겟 표면으로부터 누설하는 자장의 강도를 추종시켜 변화시킬 수 있고, 또한, 타겟의 침식이 진행해 왔을 때, 타겟 표면으로부터 누설하는 자장의 강도가 일정하게 되도록 변화시킬 수도 있으며, 그 결과, 본 발명의 회전식 캐소드 유닛을 마그네트론 스퍼터링 장치에 적용하면, 재현성이 좋은 기판 표면에 소정의 박막을 형성하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태의 회전식 캐소드 유닛의 구성을 설명하는, 그 일부를 단면에서 본 정면도.
도 2는 구동 블록의 구성을 설명하는 단면도.
도 3은 자석 유닛을 설명하는 사시도.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도이며, (a)는, 자석 유닛을 타겟에 근접시킨 상태, (b)는, 자석 유닛을 타겟으로부터 이간시킨 상태를 도시한다.
도 5는 자석 유닛을 이동시키는 이동 수단을 설명하는 확대 단면도.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 마그네트론 스퍼터링 장치용 회전식 캐소드 유닛의 실시 형태를 설명한다. 이하에 있어서, 도 1에 도시한 회전식 캐소드 유닛의 자세를 기준으로 하여, 「상」, 「하」, 「우」, 「좌」의 방향을 나타내는 용어를 이용하는 것으로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하여, RC는, 본 실시 형태의 회전식 캐소드 유닛이다. 회전식 캐소드 유닛(RC)은, 도면 외의 진공 챔버 내에 성막 대상물인 기판(W)에 상하 방향으로 대향하도록 절연물을 통해 설치되고, 원통형의 타겟(Tg)과, 타겟(Tg)의 우단에 클램프(Cp)를 통해 연결되는 구동 블록(1)과, 타겟(Tg)의 좌단에 클램프(Cp)를 통해 연결되는 지지 블록(2)으로 구성된다. 지지 블록(2)에는, 도시 생략한 베어링으로 지승된 피동축(21)이 설치되어, 타겟(Tg)의 일단을 회전 가능하게 지지하게 된다.
구동 블록(1)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 하우징(11)을 구비하고, 하우징(11)의 우내벽에는 좌우 방향으로 연장되는 단면 원형 내통체(12)가 조립설치 된다. 하우징(11)에 고정된 내통체(12)의 둘레에는, 이 내통체(12)와 동심으로 단면 원형의 외통체(13)가 배치된다. 외통체(13)의 내주면에는, 방사 방향으로 움푹 들어간 환형상의 오목부(13a)가 설치되며, 이 오목부(13a)를 통해 내통체(12)와 외통체(13)를 도통하는 브러쉬(14)가 설치된다. 외통체(13)는, 복수의 베어링(15a)을 통해 하우징(11)에 내삽된 지지 부재(16)에 회전 가능하게 지지된다. 또한, 도 2의, 15b는, 오일씰(oil seal)이다.
외통체(13)의 외주면에는, 모터(3a)의 구동축에 설치한 풀리(3b)와의 사이에 벨트(3c)가 감겨있다. 또한, 외통체(13)의 좌단에는, 도전성 플랜지(17)가 방수되게(liquid-tight) 장착되며, 이 플랜지(17)를 통해 클램프(Cp)에 의해 타겟(Tg)의 백킹 튜브(41)와 연결된다. 이에 의해, 모터(3a)를 구동하여 외통체(13)를 회전 구동하면, 이 외통체(13)와 일체로 타겟(Tg)이 소정의 회전수로 회전 구동된다. 이 경우, 모터(3a), 벨트(3c) 및 외통체(13)가 본 실시 형태의 구동 수단을 구성한다. 또한, 내통체(12)는, 브러쉬(14)를 통해 외통체(13)와 도통하고, 이 외통체(13)가, 플랜지(17)를 통해 백킹 튜브(41), 나아가서는 타겟재(42)에 도통한다(즉, 내통체(12)와 타겟재(42)가 같은 전위가 된다).
하우징(11)에는, 내부에 왕로(18a)와 귀로(18b)가 각각 설치된 도전성 배관(18)이 설치되고, 일단이 하우징(11)을 관통하여 내통체(12)까지 연장되어 왕로(18a)가 내통체(12)의 내부 공간(12a)에 연통하고, 귀로(18b)가 내통체(12)와 외통체(13) 사이의 공간(13b)에 연통한다. 배관(18)의 타단은, 공지의 구조를 갖는 냉매 순환 수단으로서의 칠러 유닛(Ch)에 접속된다. 또한, 배관(18)에는, 도면 외의 스퍼터 전원으로부터의 출력 케이블(19)이 접속된다. 이에 의해, 모터(3a)에 의해 외통체(13)를 회전 구동하여 타겟(Tg)을 회전 구동하면서, 스퍼터 전원으로부터의 출력 케이블(19)을 통해 타겟(Tg)에 예를 들면 음의 전위를 가진 소정 전력을 투입할 수 있다.
타겟(Tg)은, 원통형의 백킹 튜브(41)와, 백킹 튜브(41)에 인듐이나 주석 등의 본딩재(도시하지 않음)를 통해 접합되는 원통형의 타겟재(42)로 구성된다. 타겟재(42)로서는, 기판(W)에 성막하고자 하는 막의 조성에 따라 금속이나 금속 화합물 중에서 적절하게 선택된 것이 이용된다. 백킹 튜브(41) 내는, 타겟재(42)의 모선 방향 거의 전체 길이에 걸쳐 연장된 얇은 자석 케이스(43)가 삽입된다. 그리고, 도 3에 도시한 바와 같이, 자석 케이스(43) 내에는, 타겟(Tg)과 기판(W) 사이에 자장의 수직 성분이 제로가 되는 위치를 지나는 선(Ml)이 타겟(Tg)의 모선(busbar)을 따라 연장되어 레이스 트랙(race track) 형상으로 닫히도록 타겟(Tg) 표면으로부터 누설하는 자장을 발생하는 자석 유닛(Mu)이 내장된다.
여기서, 타겟(Tg)을 회전시키면서 타겟재(42)를 스퍼터링하는 경우, 레이스 트랙 형상의 선(Ml)을 따라 플라즈마가 발생하고, 이에 따라 플라즈마 중 전자가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 운동하지만, 그 코너부(Mc)에서는 전자 밀도가 국소적으로 높아지기 쉽다. 이 때문에, 코너부(Mc)에 대향하는 타겟재(42)의 양단에서 국소적으로 침식되지 않고 또한 타겟(Tg)의 모선 방향 전체 길이에 걸쳐 균등하게 타겟(Tg)이 침식되도록 자석 유닛(Mu)을 구성할 필요가 있다.
본 실시 형태에서는, 자석 유닛(Mu)이, 타겟(Tg)의 모선 방향 양단에서 코너부(Mc)를 각각 형성하는 제1 부분(5a)과, 제1 부분(5a)으로부터 타겟(Tg)의 모선 방향 안쪽에 제1 부분(5a)에 각각 인접 배치되는 소정 길이의 제2 부분(5b)과, 제2 부분(5b) 서로의 사이에 위치하는 제3 부분(5c)으로 나뉘어 구성되며, 제1 부분(5a), 제2 부분(5b) 및 제3 부분(5c)을 독립하여 타겟(Tg) 표면에 대해 근접 이간 가능하게 이동시키는 이동 수단(6)이 타겟(Tg)의 내부 공간으로서 자석 케이스(43) 내에 수납된다. 이하에, 도 4, 도 5도 더욱 참조하여 자석 케이스(43)의 내부 구조를 구체적으로 설명한다.
자석 케이스(43)에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 상하 방향에서 O링(S1)을 통해 접합되는 상부 프레임(44)과 하부 프레임(45)이 삽입된다. 상부 프레임(44)과 하부 프레임(45)은 구획판(46)으로 격절되고, 구획판(46)의 상부에 위치하는 상부 프레임(44)의 내부 공간(44a)에는, 자석 유닛(Mu)이 설치된다. 또한, 구획판(46)의 하부에 위치하는 하부 프레임(45)의 내부 공간(45a)에는, 제1 부분(5a), 제2 부분(5b) 및 제3 부분(5c)을 독립하여 타겟(Tg) 표면에 대해 근접 이간 가능하게 이동시키는 5개의 이동 수단(6)이 배치된다. 하부 프레임(45)의 외주측에는, 타겟(Tg)의 모선 방향으로 연장되도록, 자석 케이스(43) 사이에 냉매를 순환할 때의 왕로(47)가 개설되고, 이 왕로(47)의 우단이 내통체의 내부 공간(12a)에 연통한다.
한편, 자석 케이스(43)는 상하 방향에 긴 쪽의 타원 형상의 단면을 가지도록 형성되고, 자석 케이스(43)를 백킹 튜브(41) 내에 삽입했을 때에, 자석 케이스(43)와 백킹 튜브(41)의 내주면 사이에, 왕로(47)의 방사 방향 바깥쪽에 위치하도록 귀로(48)가 형성되도록 하고, 이 귀로(48)가 내통체(12)와 외통체(13) 사이의 공간(13b)에 연통한다. 이에 의해, 칠러 유닛(Ch)으로부터 배관(18)의 왕로(18a)와 내통체(12)의 내부 공간(12a)를 거쳐, 자석 케이스(43)의 왕로(47)에 이르고, 지지 블록(2)측의 단부에서 자석 케이스(43)의 귀로(48)로 돌아와 이 귀로(48)로부터 공간(13b)에 이르고, 배관(18)의 귀로(18b)로부터 칠러 유닛(Ch)으로 돌아오는 냉매 순환 통로가 형성되어, 스퍼터링 중, 타겟재(42)를 냉매와의 열교환으로 냉각할 수 있다.
각 이동 수단(6)은, 동일한 구조를 가지며, 도 5에 도시한 바와 같이, 모터(61)와, 모터(61)의 구동축(62)에 연결된 크랭크 기구(63)를 구비한다. 크랭크 기구(63)의 크랭크 핀(63a)에는, 구획판(46)의 소정 위치에 형성한 도시 생략한 투공을 관통하여 위쪽으로 연장되는 크랭크 암(63b)이 끼워지고, 크랭크 암(63b)의 상단이 후술한 요크(yoke)(51a, 51b, 51c)의 하면에 연결된다. 이에 의해, 모터(61)를 회전 구동하면, 자석 유닛(Mu)이 타겟(Tg)측에 근접하는 근접 위치(도 4(a) 참조)와, 자석 유닛(Mu)이 타겟(Tg)으로부터 이간하는 이간 위치(도 4(b) 참조) 사이에서 진퇴 가능하게 이동한다. 또한, 크랭크 암(63b)의 근방에 위치시켜 구획판(46)에는, 위쪽 방향으로 돌출시켜 가이드 핀(64)이 설치되고, 그 선단부가 후술한 요크(51a, 51b, 51c)의 소정 위치에 설치한 가이드구멍에 삽입된다.
자석 유닛(Mu)의 제1 부분(5a), 제2 부분(5b) 및 제3 부분(5c)은, 상부 프레임(44) 내에서 타겟(Tg)의 모선을 따라 간극 없이 병설된다. 제1 부분(5a), 제2 부분(5b) 및 제3 부분(5c)은, 길이가 다른 동일 단면 형상의 요크(51a, 51b, 51c)를 구비하고, 각 요크(51a, 51b, 51c)를 타겟(Tg)의 모선을 따라 간극 없이 병설했을 때, 타겟(Tg)의 모선 길이와 동등한 길이를 가지도록 한다(도 3 참조). 각 요크(51a, 51b, 51c)는, 기판(W)에 평행한 꼭대기면(頂面)(510)과, 꼭대기면(510)으로부터 각각 하부를 향해서 경사지는 경사면(511)을 형성한 자성 재료제의 판 형상 부재로 구성된다. 제1 부분(5a)의 요크(51a)의 꼭대기면(510)에는, 모선 방향 내단으로부터 연장되도록 중앙 자석(52a)이 배치됨과 동시에, 양 경사면(511)에는, 중앙 자석(52a)과 거의 같은 길이의 주변 자석(53a)이 각각 배치된다. 그리고, 요크(51a)의 꼭대기면(510) 모선 방향 외단에, 중앙 자석(52a)의 단부를 둘러싸도록 하여 주변 자석(53a) 서로의 사이를 이어주는 코너 자석(54)이 배치된다.
또한, 제2 부분(5b), 제3 부분(5c)의 각 요크(51b, 51c)의 꼭대기면(510)에는, 그 전체 길이에 걸쳐 중앙 자석(52b, 52c)이 배치됨과 동시에, 양 경사면(511)에는, 그 전체 길이에 걸쳐 주변 자석(53b, 53c)이 각각 배치된다. 이 경우, 중앙 자석(52a, 52b, 52c), 주변 자석(53a, 53b, 53c) 및 코너 자석(54)으로서는, 같은 자화의 네오듐 자석이 이용되고, 예를 들면 일체로 성형한 단면이 거의 사각형인 막대 모양의 것을 이용할 수 있지만, 직육면체의 마그넷편을 병설하여 구성할 수도 있다. 또한, 자석 케이스(43) 내는 대기 상태로 할 수 있기 때문에, 공지의 접착제를 이용하여, 각 요크(51a, 51b, 51c)에 첩착된다. 또한, 제1 부분(5a)에 있어서는, 다른 부분의 것과 자석종을 바꾸어, 타겟(Tg)의 표면에 누설하는 자장의 강도를 다르게 할 수 있다.
제1 부분(5a)의 모선 방향의 길이(D1)는, 레이스 트랙 형상의 선(Ml)의 코너부(Mc)의 기점이 되는 위치(즉, 레이스 트랙 형상의 선에서 직선으로부터 곡선으로의 변화하는 위치)에 대응시켜 설정되고, 제2 부분(5b)의 길이(D2)는, 타겟(Tg)을 소정 조건으로 스퍼터링했을 때의 기판면 내에서의 막 두께 분포에 따라 적절하게 설정된다. 그리고, 제3 부분(5c)의 길이(D3)는, 타겟(Tg)의 모선 길이를 고려하여 적절하게 설정된다. 또한, 타겟(Tg)의 모선 길이에 대응하여 자석 유닛(Mu)의 길이를 변경하는 경우에는, 제1 부분(5a), 제2 부분(5b)의 길이(D1, D2)는 그대로 하고 제3 부분(5c)의 길이(D3)를 바꾸어 조정된다.
이상에 의하면, 플라즈마의 전자 밀도가 레이스 트랙(Ml)의 코너부(Mc)에서 국소적으로 높아지고 타겟(Tg)의 양단부에서 침식량이 많아지는 경우에는, 이동 수단(6)에 의해 타겟(Tg)에 대해 양쪽 제1 부분(5a)을 이간 방향으로 이동시킴으로써, 타겟(Tg) 표면으로부터 누설하는 자장의 강도를 약하게 하여 타겟(Tg)의 양단부에서의 국소적인 침식을 억제할 수 있다. 그리고, 코너부(Mc)에서의 자장 강도를 약하게 함으로써, 타겟(Tg)의 양단부로부터 각각 모선 방향 안쪽에 위치하는 타겟(Tg)의 부분에서 침식량이 변화하면, 이동 수단(6)에 의해 타겟(Tg)에 대해 양쪽 제2 부분(5b)을 근접 방향 또는 이간 방향으로 이동시킴으로써, 해당 부분에서의 자장 강도를 변화시키고, 타겟(Tg)의 침식량을 조정할 수 있다. 결과적으로, 타겟(Tg)의 모선 방향 전체 길이에 걸쳐 타겟(Tg)을 균등하게 침식하는 것이 가능하게 되어, 타겟(Tg)의 사용 효율이 좋은 것으로 할 수 있고, 본 실시 형태의 타겟(Tg)을 스퍼터링하여 기판에 성막했을 때의 기판면 내에서의 막 두께 분포도 균일하게 할 수 있다. 게다가, 이동 수단(6)에 의해 제3 부분(5c)도 또한 타겟(Tg) 표면에 대해 근접 이간 가능하게 진퇴할 수 있도록 했기 때문에, 타겟종이나 타겟의 두께에 따라 타겟(Tg) 표면으로부터 누설하는 자장의 강도를 추종시켜 변화시킬 수 있고, 또한, 타겟(Tg)의 침식 진행에 따라, 타겟(Tg) 표면으로부터 누설하는 자장의 강도가 일정하게 되도록 변화시킬 수 있고, 결과적으로, 재현성 좋은 기판(W) 표면에 소정의 박막을 형성하는 것이 가능하게 된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기의 것으로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태에서는, 제3 부분(5c)을 타겟(Tg)에 대해 진퇴 가능하게 하는 것을 예로 설명했지만, 이것을 생략할 수 있고, 또한, 이동 수단(6)으로서 모터와 크랭크 기구를 구비하는 것을 예로 설명했지만, 직동 모터 등의 다른 액츄에이터를 이용할 수도 있다. 이 경우, 장치 구성을 간소화하기 위해서, 오픈 루프로 자석 유닛(Mu)의 각 부분(5a, 5b, 5c)이 위치 결정 가능한 것이 바람직하다.
RC: 마그네트론 스퍼터링 장치용 회전식 캐소드 유닛
Tg: 원통형의 타겟
Mu: 자석 유닛
41: 백킹 튜브
42: 타겟재
43: 자석 케이스
Ml: 자장의 수직 성분이 제로가 되는 위치를 지나는 선
Mc: 레이스 트랙(race track)의 코너부
5a: 자석 유닛의 제1 부분
5b: 자석 유닛의 제2 부분
5c: 자석 유닛의 제3 부분
6: 이동 수단
Ch: 칠러 유닛(chiller unit)(냉매 순환 수단)
47: 냉매 순환 통로의 왕로(냉매 순환 수단)
48: 냉매 순환 통로의 귀로(냉매 순환 수단)

Claims (2)

  1. 진공 챔버 내에 기판과 원통형의 타겟을 배치하고,
    타겟 내에 설치된 자석 유닛에 의해, 자장의 수직 성분이 제로가 되는 위치를 지나는 선이 타겟의 모선을 따라 연장되어 레이스 트랙(race track) 형상으로 닫히도록 타겟 표면으로부터 누설하는 자장을 발생시킴으로써 레이스 트랙 형상의 선을 따라 플라즈마가 발생되고, 타겟을 회전시키면서 이 타겟을 스퍼터링하여 기판 표면에 성막하는 스퍼터링 방법에 있어서,
    타겟의 침식량에 따라, 타겟의 모선방향 양단에서 레이스 트랙의 코너부를 각각 형성하는 자석 유닛 한 쌍의 제1 부분을 타겟 표면에 대해 근접 방향 또는 이간 방향으로 이동시켜서 타겟의 표면으로부터 누설하는 자장의 강도를 추종시켜 변화시키는 공정과,
    양쪽 제1 부분을 근접 방향 또는 이간 방향으로 이동시킴으로써, 양쪽 제1 부분의 이동에 따라 타겟의 양단부로부터 각각 모선 방향 안쪽에 위치하는 타겟 부분에서 침식량이 변화하면, 타겟의 모선 방향 안쪽에서 제1 부분에 각각 인접 배치되는 자석 유닛 한 쌍의 제2 부분을 타겟에 대해 각각 근접 방향 또는 이간 방향으로 이동시켜서 타겟의 침식량을 조정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는, 스퍼터링 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 타겟의 모선 방향 안쪽에서 한 쌍의 제2 부분의 사이에 위치하는 자석 유닛의 부분을 단일의 제3 부분으로 하고, 타겟 종류나 타겟의 두께에 따라, 상기 제3 부분을 타겟 표면에 대해 근접 방향 또는 이간 방향으로 이동시켜서 타겟 표면으로부터 누설하는 자장의 강도를 추종시켜 변화시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스퍼터링 방법.
KR1020207015642A 2015-02-24 2016-01-08 마그네트론 스퍼터링 장치용 회전식 캐소드 유닛 KR102364799B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2015-034206 2015-02-24
JP2015034206 2015-02-24
KR1020177025056A KR20170116077A (ko) 2015-02-24 2016-01-08 마그네트론 스퍼터링 장치용 회전식 캐소드 유닛
PCT/JP2016/000092 WO2016136121A1 (ja) 2015-02-24 2016-01-08 マグネトロンスパッタリング装置用の回転式カソードユニット

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177025056A Division KR20170116077A (ko) 2015-02-24 2016-01-08 마그네트론 스퍼터링 장치용 회전식 캐소드 유닛

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200066377A true KR20200066377A (ko) 2020-06-09
KR102364799B1 KR102364799B1 (ko) 2022-02-18

Family

ID=56788118

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207015642A KR102364799B1 (ko) 2015-02-24 2016-01-08 마그네트론 스퍼터링 장치용 회전식 캐소드 유닛
KR1020177025056A KR20170116077A (ko) 2015-02-24 2016-01-08 마그네트론 스퍼터링 장치용 회전식 캐소드 유닛

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177025056A KR20170116077A (ko) 2015-02-24 2016-01-08 마그네트론 스퍼터링 장치용 회전식 캐소드 유닛

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10378102B2 (ko)
JP (1) JP6205520B2 (ko)
KR (2) KR102364799B1 (ko)
CN (2) CN111500994A (ko)
TW (1) TWI617686B (ko)
WO (1) WO2016136121A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1024754B9 (nl) * 2016-11-29 2018-07-24 Soleras Advanced Coatings Bvba Een universeel monteerbaar eindblok
US10727034B2 (en) * 2017-08-16 2020-07-28 Sputtering Components, Inc. Magnetic force release for sputtering sources with magnetic target materials
CN107858653B (zh) * 2017-10-31 2023-05-12 东莞市汇成真空科技有限公司 一种电弧靶升降抬头机构
CN108315704B (zh) * 2018-02-26 2020-03-27 沈阳中北真空技术有限公司 一种磁控溅射光学镀膜设备及镀膜方法
JP7171270B2 (ja) 2018-07-02 2022-11-15 キヤノン株式会社 成膜装置およびそれを用いた成膜方法
JP2020200520A (ja) * 2019-06-12 2020-12-17 株式会社アルバック 成膜装置、スパッタリングターゲット機構及び成膜方法
KR102353670B1 (ko) * 2019-10-07 2022-01-21 주식회사 에이치앤이루자 스퍼터링 장치용 원통형 캐소드
WO2021183729A1 (en) * 2020-03-11 2021-09-16 Intellivation Llc Movable magnet array for magnetron sputtering
JP7303393B2 (ja) * 2020-09-16 2023-07-04 株式会社アルバック 回転式カソードユニット用の駆動ブロック
DE102021129521B3 (de) * 2021-11-12 2023-03-30 VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG Magnetsystem, Sputtervorrichtung und Verfahren

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4356073A (en) * 1981-02-12 1982-10-26 Shatterproof Glass Corporation Magnetron cathode sputtering apparatus
US20080047831A1 (en) * 2006-08-24 2008-02-28 Hendryk Richert Segmented/modular magnet bars for sputtering target
JP2012132039A (ja) 2010-12-20 2012-07-12 Canon Anelva Corp スパッタリング装置およびスパッタリング方法
US20140097080A1 (en) * 2012-10-04 2014-04-10 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Sputtering magnetron and method for dynamically influencing the magnetic field
US20140246312A1 (en) * 2013-03-01 2014-09-04 Sputtering Components, Inc. Sputtering apparatus

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS559634Y2 (ko) * 1976-02-20 1980-03-03
US6464841B1 (en) * 1997-03-04 2002-10-15 Tokyo Electron Limited Cathode having variable magnet configuration
DE69928790T2 (de) * 1998-04-16 2006-08-31 Bekaert Advanced Coatings N.V. Mittel zur kontrolle der targetabtragung und der zerstäubung in einem magnetron
JP4437290B2 (ja) * 2003-05-14 2010-03-24 シーワイジー技術研究所株式会社 スパッタ装置
JP2008505250A (ja) * 2004-07-01 2008-02-21 カーディナル・シージー・カンパニー マグネトロンスパッタリング用の振動磁石を有する円筒形のターゲット
CN1978689A (zh) 2005-11-30 2007-06-13 宝山钢铁股份有限公司 低碳热轧深冲钢板及其制造方法
JP4990521B2 (ja) * 2005-12-08 2012-08-01 株式会社アルバック マグネトロンスパッタ電極及びマグネトロンスパッタ電極を用いたスパッタリング装置
US20080296142A1 (en) * 2007-05-29 2008-12-04 Hien-Minh Huu Le Swinging magnets to improve target utilization
WO2011056581A2 (en) 2009-10-26 2011-05-12 General Plasma, Inc. Rotary magnetron magnet bar and apparatus containing the same for high target utilization
CN101812667B (zh) * 2010-04-19 2012-05-30 中国南玻集团股份有限公司 磁控溅射镀膜阴极装置
WO2013179544A1 (ja) * 2012-05-31 2013-12-05 東京エレクトロン株式会社 マグネトロンスパッタ装置
JP6089983B2 (ja) * 2012-07-18 2017-03-08 三菱マテリアル株式会社 円筒形スパッタリングターゲットおよびその製造方法
WO2014031156A1 (en) * 2012-08-24 2014-02-27 Cardinal Cg Company Apparatus for cylindrical magnetron sputtering

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4356073A (en) * 1981-02-12 1982-10-26 Shatterproof Glass Corporation Magnetron cathode sputtering apparatus
US20080047831A1 (en) * 2006-08-24 2008-02-28 Hendryk Richert Segmented/modular magnet bars for sputtering target
JP2012132039A (ja) 2010-12-20 2012-07-12 Canon Anelva Corp スパッタリング装置およびスパッタリング方法
US20140097080A1 (en) * 2012-10-04 2014-04-10 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Sputtering magnetron and method for dynamically influencing the magnetic field
US20140246312A1 (en) * 2013-03-01 2014-09-04 Sputtering Components, Inc. Sputtering apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016136121A1 (ja) 2016-09-01
JPWO2016136121A1 (ja) 2017-08-31
KR102364799B1 (ko) 2022-02-18
CN111500994A (zh) 2020-08-07
CN107250427A (zh) 2017-10-13
JP6205520B2 (ja) 2017-09-27
US10378102B2 (en) 2019-08-13
US20180030591A1 (en) 2018-02-01
TW201634721A (zh) 2016-10-01
KR20170116077A (ko) 2017-10-18
TWI617686B (zh) 2018-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200066377A (ko) 마그네트론 스퍼터링 장치용 회전식 캐소드 유닛
JP4362460B2 (ja) ターゲットを含むスパッタ・カソードの操作方法
US20090277779A1 (en) Magnetic field generating apparatus, magnetic field generating method, sputtering apparatus, and method of manufacturing device
KR20090007795A (ko) 마그네트론 스퍼터용 자석 장치, 마그네트론 스퍼터 장치 및 마그네트론 스퍼터 방법
JP2013524015A (ja) 円筒形の回転する磁電管スパッタリング陰極装置及び無線周波放射を使用して材料を蒸着する方法
JP5004931B2 (ja) スパッタ源、スパッタリング装置、及びスパッタリング方法
CN104487607B (zh) 溅射设备和磁体单元
JP2009293089A (ja) スパッタリング装置
JPH09104977A (ja) 基板を被覆するための装置
KR101275673B1 (ko) 스퍼터링 마그네트론
KR101231751B1 (ko) 변위 가능한 평면 타겟을 이용한 스퍼터링 장치 및 방법
KR20170131556A (ko) 스퍼터 증착 소스, 스퍼터링 장치 및 그 동작 방법
KR101927881B1 (ko) 고밀도 플라즈마 형성을 위한 스퍼터링 캐소드 및 스퍼터링 장치
JP2017002348A (ja) スパッタリング装置用の回転式カソードユニット
TW201826348A (zh) 可通用安裝的端塊
JP2017002350A (ja) マグネトロンスパッタリング装置用の回転式カソードユニット
KR102102812B1 (ko) 스퍼터링 장치용 성막 유닛
US9558921B2 (en) Magnetron sputtering apparatus
JP2009167492A (ja) 成膜源、スパッタリング装置
KR102655778B1 (ko) 스퍼터 장치
TWI839503B (zh) 濺射裝置，薄膜製造方法
JP2008297577A (ja) マグネトロンスパッタリング装置
KR102552536B1 (ko) 각도조절형 스퍼터건을 구비한 스퍼터장치
KR20170082619A (ko) 스퍼터링 마그네트론
KR20160089952A (ko) 원통형 스퍼터링 캐소드

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant