TW201447005A - 濺鍍裝置 - Google Patents

Abstract

本發明，係在將由磁性體所成之接地屏蔽配置於靶材外周之高效率的磁控濺鍍裝置方面，提供一種濺鍍裝置，可減低陰極與接地屏蔽間之非意圖的放電。本發明的一實施形態相關之濺鍍裝置，係具備：連接於電源並具有靶材安裝面之背板(7)；配置於背板之背面的磁鐵(8)；包圍靶材安裝面的周圍並包含磁性材料之作接地的屏蔽(14)；以及在靶材安裝面的外周位於背板與屏蔽之間的作為磁性構材之固定部(13)。藉此，可減低通過屏蔽與固定部之間的間隙之磁力線。

Description

濺鍍裝置

本發明，係有關於濺鍍裝置。

在積體電路、顯示面板、磁碟等之製造中，為了在半導體晶圓、玻璃板、樹脂載體等的基板之上形成膜而廣泛使用濺鍍(以下，亦稱作濺射)。濺鍍，係使離子衝撞於靶材的表面，使藉此從該表面所放出之粒子堆積於基板之上而形成膜之成膜技術。靶材，係固定於背板。背板，係藉冷卻手段而被冷卻，藉此靶材被冷卻。背板係另外亦作為對於靶材施加電壓之電極而發揮功能。

為了高效率進行濺鍍，廣泛使用在靶材之背面配置磁鐵的磁控濺鍍。在此磁控濺鍍中，係對於靶材施加電壓，將在靶材附近所形成之電漿藉磁場而封入靶材附近從而高效進行濺鍍。此時電壓被施加，對於作為陰極而發揮功能之靶材及背板，而將包圍靶材的外周之屏蔽作接地(以下亦稱作接地屏蔽)作為陽極之構成已被提議(專利文獻1)。再者，在專利文獻1係記載：將該屏蔽以磁性體而構成，從而將電漿封入更靠近靶材附近。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本發明專利公開2009-293089號公報

圖5係本案的發明人為了說明本案發明之課題而作成的圖式。圖5，係示意性對於濺鍍裝置中的靶材5之周邊部進行繪示。濺鍍裝置，係具有：背板7、將靶材5固定於背板7的固定部13、將靶材5的周圍作包圍之屏蔽14。固定部13，係能以將靶材5壓在背板7上的方式藉螺絲等而固定於背板7。屏蔽14，係能以包覆固定部13的方式配置於靶材5的周圍。在背板7的背面側(與配置有靶材5之側與相反之側)係設有作為磁場產生手段之磁控單元8。磁控單元8係由環狀的外側磁鐵8a、設置於其內側之內側磁鐵8b而構成，外側磁鐵8a及內側磁鐵8b可設於軛8c上。在圖5中，係外側磁鐵8a之背板7側的面係磁化成N極，內側磁鐵8b之背板7側的面係磁化成S極。背板7係連接於電源，藉該電源而對於背板7及靶材5施加了電壓，從而在靶材5的附近形成了電漿。

將屏蔽14以磁性體而構成之情況下，來自外側磁鐵8a之磁力線ML的一部分係流入磁性之屏蔽14。藉以如此之磁控單元8與屏蔽14而形成之磁性隧道，電 漿係封入更靠近靶材5附近，可高效對於靶材5進行濺鍍。

然而，此時磁力線ML的一部分未進入屏蔽14，作成沿著屏蔽14而流進軛8c，進入外側磁鐵8a的相反側。此時，屏蔽14係接地，背板7和固定部13等相對係施加來自電源的電壓，在此等之構材之間係產生電壓差。然後，沿著此屏蔽14之磁力線ML，係從形成於靶材5之附近的電漿，對於背板7和固定部13與屏蔽14之間的間隙引進離子，故在該間隙可能引起非意圖之放電。此異常放電係對於背板7和固定部13、屏蔽14之內側等給予損傷，再者可能予以產生基板之污染源，故期望極力抑制異常放電之發生。

如此之問題，係在電漿中之離子密度為高的高頻濺鍍中變得特別顯著。

本發明係以上述之課題作為契機而創作者，目的在於：在將由磁性體所成之接地屏蔽配置於靶材外周之高效率的磁控濺鍍裝置方面，提供一種濺鍍裝置，可減低陰極與接地屏蔽間之非意圖的放電。

本發明之第1方面，係一種濺鍍裝置，特徵在於：具備：供以對於基板作保持之基板保持部；具有供以對於靶材作保持之靶材安裝面的背板；連接於前述背板之電源；配置於前述背板之前述靶材安裝面的相反側之磁鐵；包圍前述靶材安裝面的周圍，接地之磁性材料的屏蔽；以及在前述靶材安裝面的外周位於前述背板與前述屏 蔽之間，且在垂直於前述靶材安裝面之方向位於不與前述磁鐵對向之位置的磁性構材。

藉使用本發明，可減低在將由磁性體所成之接地屏蔽配置於靶材外周之高效率的磁控濺鍍裝置中之陰極與接地屏蔽間之非意圖的放電。

1‧‧‧腔室壁

10‧‧‧絕緣構材

12‧‧‧處理空間

13‧‧‧固定部

14‧‧‧屏蔽

141‧‧‧面對部

142‧‧‧外側部

2‧‧‧排氣裝置

3‧‧‧排氣口

312‧‧‧緊固件

4‧‧‧基板保持部

5‧‧‧靶材

51‧‧‧第1面

52‧‧‧第2面

7‧‧‧背板

8‧‧‧磁鐵

8a‧‧‧外側磁鐵

8b‧‧‧內側磁鐵

8c‧‧‧軛

D1、D2、D3‧‧‧距離

FL‧‧‧鍔部

FS‧‧‧面

G1、G2‧‧‧間隔

MB‧‧‧本體部

ML‧‧‧磁力線

OP‧‧‧開口部

S‧‧‧基板

S1‧‧‧內面

S2‧‧‧面

SP‧‧‧間隙

[圖1]對於本發明之實施形態的濺鍍裝置之基本構成進行繪示之圖。

[圖2]對於本發明之實施形態的濺鍍裝置中之靶材周邊的基本構成進行繪示之圖。

[圖3]對於本發明之實施形態的濺鍍裝置中之靶材周邊的基本構成進行繪示之圖。

[圖4]對於本發明之實施形態的濺鍍裝置中之靶材周邊的基本構成進行繪示之圖。

[圖5]供以對於課題進行說明之圖。

以下，雖一邊參見附圖一邊對於本發明的特定之實施形態進行說明，但此並非意圖對於本發明作限定者。

首先，一邊參見圖1一邊對於本發明的濺鍍裝置之1個實施形態中的基本構成進行說明。本發明的1 個實施形態之濺鍍裝置100，係具有：背板7、作為將靶材5固定於背板7之磁性構材的固定部13、具有：將靶材5的周圍作包圍之屏蔽14。固定部13，係以將靶材5壓在背板7上的方式藉螺絲等之緊固件312而固定於背板7。背板7就熱導性之觀點而論可具有導電性之薄片等。靶材5，係由於曝露於藉放電而產生之電漿，故可能會其溫度上升而膨脹。所以，固定部13，係較佳為以容許靶材5膨脹的方式對於靶材5作固定。屏蔽14，係以包覆固定部13的方式配置於靶材5的周圍。藉此，抑制了固定部13的溫度之上升。背板7，係隔著絕緣構材10而固定於腔室壁1。背板7，係與腔室壁1一起構成了處理容器。背板7係連接於不圖示之放電用電源，以施加了濺鍍所需的電壓之方式而構成。作為放電用電源係可應用直流電源或高頻電源之任一者。固定部13係與背板7一起被施加了電壓。屏蔽14係作電性接地，在靶材5的附近形成電漿時作為陽極而發揮功能。

濺鍍裝置100，係以在藉腔室壁1而與外部空間作隔絕之處理空間12中藉濺鍍而於基板S將膜作形成的方式而構成。具體而言，藉因在對於基板S作保持之基板保持部4與背板7之間所賦予的電壓而引起之放電而產生的離子衝撞於靶材5，藉此從靶材5放出粒子。此粒子堆積於基板S之上使得在基板S之上形成膜。來自靶材5之粒子，係除了基板S以外，亦可能堆積於屏蔽14而形成堆積物。處理空間12，係通過設於腔室壁1之排氣口3 而藉渦輪分子泵浦等之排氣裝置2而被排氣作減壓。對於處理空間12，係通過不圖示之供氣部而導入濺鍍氣體(例如，氬)。

濺鍍裝置100，係具備對於靶材5的周圍提供磁場之磁控單元8，作為磁控濺鍍裝置而構成。磁控單元8，係以藉磁控單元8與靶材5夾住背板7的方式而配置。靶材5，係其整體以靶材而構成，但例如，亦可具有在與背板7接觸之平板構材(例如，以無氧銅而構成之平板構材)之上將靶材以銲料等作接合之構成。

以下，一邊除了圖1以外參見圖2一邊更詳細說明有關於本發明的第1實施形態之濺鍍裝置。在背板7的背面側(與配置有靶材5之側與相反之側)係設有作為磁場產生手段之磁控單元8。磁控單元8係由是環狀的永久磁鐵之外側磁鐵8a、是設置於其內側之永久磁鐵的內側磁鐵8b而構成，外側磁鐵8a及內側磁鐵8b係設於軛8c上。此外外側磁鐵8a及內側磁鐵8b，係相對於背板7之靶材安裝面而磁化於垂直方向。在圖5中，係外側磁鐵8a之背板7側的面係磁化成N極。相對於此內側磁鐵8b，係往與外側磁鐵8a相反方向磁化，內側磁鐵8b之背板7側的面係磁化成S極。磁控單元8係構成為可旋轉於靶材5的面內方向。作為磁控單元8，係例如，適用日本發明專利公開平2-107766號公報所揭露者。

此外，在濺鍍裝置中係較佳為使靶材5的表面(與基板S對向之面)之侵蝕區域盡可能大，使靶材利 用效率提升。為此，較佳為外側磁鐵8a的外周與靶材5之被濺鍍面的外周在外側磁鐵8a之磁化方向上在幾乎同一面上。磁控單元8相對於旋轉軸而構成為非對稱(外側磁鐵8a及內側磁鐵8b相對於旋轉軸而配置成非對稱)情況下，係以外側磁鐵8a之旋轉軌道的最外周、及靶材5之被濺鍍面的外周成為同一面上的方式而形成即可。

於此說明有關於成為本發明的特徵之屏蔽14及固定部13。在本實施形態中，屏蔽14及固定部13係由磁性體而構成。在圖3，示意性對於將屏蔽14及固定部13以磁性體而構成之情況下的磁場進行繪示。從外側磁鐵8a出去之磁力線ML之中往靶材5的外周方向者係流入屏蔽14或固定部13，於固定部13與屏蔽14之間的間隙SP幾乎不流過磁力線ML。為此變得可減低從形成於靶材5的附近之電漿沿著磁力線ML而流入間隙SP之離子，對於在該間隙SP中產生之非意圖的放電進行抑制。

接著除了圖1及圖2以外一邊參見圖4，一邊說明有關於本實施形態相關之濺鍍裝置的更詳細之構造。屏蔽14，係具有開口部OP。靶材5，係具有：配置於屏蔽14之開口部OP的內側之本體部MB、將本體部MB包圍的鍔部FL。鍔部FL，係具有：是背板7之側的面之第1面51、及是第1面51的相反側之面的第2面52。固定部13，係構成為：將是靶材5的周邊部之鍔部FL壓在背板7上從而可將靶材5固定於背板7。

屏蔽14，係具有：未隔著固定部13而與背板7面對之面對部141、及面對部141之外側的外側部142。亦即，以固定部13不位於面對部141與背板7之間的方式，設有面對部141。於此，外側部142，係以開口部OP作為基準，而配置於面對部141之外側。不隔著固定部13而與背板7面對之面對部141與背板7之間隔G1，係較佳為小於外側部142與背板7之間隔G2。此係例如有效果於達成以下情況：使是屏蔽14之前端的面對部141更往外側磁鐵8a接近，使得來自外側磁鐵8a之磁力線容易流進屏蔽14。另外，在靶材5藉固定部13而安裝於背板7之情況下，係使在將靶材5除去之狀態下不隔著固定部13而與背板7面對之部位為面對部141。

再者，在屏蔽14之面對處理空間12的內面S1，亦即基板保持部4之側的內面S1，係較佳為包含：以內面S1與背板7之距離D1隨著從外側部142往面對部141漸小的方式而傾斜之部分(以下，第1傾斜部)。於此，第1傾斜部，係在如例示於圖2之剖面中，可為直線狀傾斜之部分，亦可為以構成曲線的方式而傾斜之部分。因為藉使面S1傾斜，可對於從靶材5濺射之粒子堆積於面S1上之情況進行抑制。

再者，固定部13的處理空間12之側的面FS，係較佳為包含：以面FS與背板7之距離D3隨著往屏蔽14之開口部OP的內側(亦即，從固定部13的外周部往中心部)漸小的方式而傾斜之部分(以下，第2傾斜 部)。此外，與屏蔽14之內面S1為相反側的面S2，亦即固定部13之側的面S2，係較佳為包含：以面S2與背板7之距離D2隨著從外側部142往面對部141漸小的方式而傾斜之部分(以下，第3傾斜部)。以此方式於固定部13設置第2傾斜部，於與其面對之屏蔽14的面S2設置第3傾斜部，使得可使屏蔽14的面對部141更接近背板7或靶材5的鍔部FL。藉此，變得可更上一層使面對部141往外側磁鐵8a接近，變得可達成來自外側磁鐵8a之磁力線容易流進屏蔽14。此外，使固定部13的面FS傾斜，與其一併使屏蔽14的面S2傾斜，使得能以沿著磁控單元8所形成之磁場的方式而配置面S2。為此，可對於暫時進入屏蔽14之磁力線漏至間隙SP的情形進行抑制。

再者，較佳為：為了進一步減低進入間隙SP之磁力線ML，而將是屏蔽14之前端的面對部141，相對於固定部13而予以位於靶材5之中心方向。目的在於：高效率使從外側磁鐵8a流出之磁力線之中不流進內側磁鐵8b之磁力線流進屏蔽14。此結果，變得可進一步減低進入間隙SP之磁力線。

再者藉使固定部13由磁性體而構成，從外側磁鐵8a流出之磁力線之中不流進內側磁鐵8b之磁力線流於屏蔽14及固定部13。此結果，由於可對於靶材附近之磁場的擴散進行抑制，於靶材上部方向使磁力線集中，可使靶材附近的電漿密度提升故可期望成膜速率的提升。

此外，固定部13及屏蔽14的面對部141，係較佳為以在垂直於背板7之靶材安裝面的方向上不與磁控單元8對向的方式而設。依照如此之構造，可一邊良好對於外側磁鐵8a與內側磁鐵8b所形成之磁性隧道的形狀進行保持，一邊從外側磁鐵8a流出之磁力線之中高效率使不流進內側磁鐵8b之磁力線流進屏蔽14及固定部13，使進入間隙SP之磁力線減低。

另外，在本實施形態中雖使屏蔽14及固定部13由磁性材料而構成，但本發明不限定於此，亦可將屏蔽14及固定部13以非磁性之構材與磁性之構材的組合而構成。例如，亦可：使屏蔽14的面對處理空間的側，亦即使面對基板保持部4之側由非磁性的構材而構成，使面對固定部13之側由磁性的構材而構成，將此等之構材作組合從而形成屏蔽14。或者，亦可：使屏蔽14的面對處理空間的側，亦即使面對基板保持部4之側與面對固定部13之側由非磁性的構材而構成，在此等之間設置磁性的構材而形成屏蔽14。關於固定部13亦為同樣的，例如亦可：使面對屏蔽14之側由非磁性的構材而構成，使面對背板7之側由磁性的構材而構成。

屏蔽14，係較佳者，藉對於磁性之基材塗佈非磁性之金屬膜而構成。較佳為：對於至少屏蔽14的面對處理空間之區域，亦即對於面對基板保持部4之區域進行塗佈。金屬膜之塗佈層係可藉將Al等作熱噴塗而形成。依照如此之構成，變得可在洗淨屏蔽14時，一邊將 附著於屏蔽14之堆積膜按塗佈膜而剝離從而抑制對於基材之損傷一邊容易作洗淨。關於固定部13亦可以同樣方式，對於磁性之基材將金屬膜作塗佈而構成。

在任一形態中本發明的要旨，皆在於：使磁控單元8、包含磁性體之屏蔽14及包含磁性體之固定部13磁耦合，與固定部13為非磁性之情況相比下對於通過在屏蔽14與固定部13之間的間隙SP之磁力線作減低。尤其通過如此之間隙SP的磁力線所造成之在間隙SP的放電之問題，係在使用了高頻之高密度的離子化濺鍍中變顯著。因此，本發明係特別有效於使用了高頻之磁控濺鍍。

此外亦可作成：將靶材5不使用固定部13而接著於背板7，作為代替將磁性構材設於靶材5的周圍。此情況下亦與是磁性構材之固定部13同樣，變得可將通過間隙SP之磁力線予以減低。

(實施例)

作為靶材5，係例如可使用：純金屬(例如鈦)、或者合金(例如鋁與銅之合金)、磁性體(例如Co)、介電體(例如SiO2)等之靶材。靶材5，係以其接觸面與背板7之接觸面作接觸的方式藉固定部13而固定於背板7。背板7，係例如，可藉無氧銅等之熱導性佳的材料而構成。靶材5，係例如，鍔部FL之外徑可為180mm，鍔部FL之厚度可為3mm，本體部(被濺鍍部)MB的外徑可為160mm，本體部MB的厚度可為14mm。

固定部13，係例如，以SUS440C而構成。固定部13的處理空間12之側的面FS之第2傾斜部與平行於背板7之接觸面(此在一般情況下，係平行於靶材5之接觸面、靶材5之鍔部FL的第1面51及第2面52。)的面之間的角度A(參見圖4)，係例如，20度~60度之角度較佳，可為例如30度。

屏蔽14，係例如，以SUS440C而形成。以屏蔽14而構成，固定部13的面對處理空間12之內面S1的第1傾斜部及其相反側的面S2之第3傾斜部，係例如，可平行於固定部13的處理空間12之側的面FS之第2傾斜部。在固定部13與屏蔽14之間，係能以防止電弧放電且防止電漿的產生之方式，例如，作成1mm~2mm之間隔。屏蔽14的面對部141及外側部142的厚度，係例如，為6mm以上較佳。

面對部141的最接近鍔部FL之面與鍔部FL之間隙，係例如，可為1mm~2mm。屏蔽14的面對部141之內側部分與靶材5之本體部MB的側面之間隙，係例如，可為1mm~2mm。

1‧‧‧腔室壁

10‧‧‧絕緣構材

12‧‧‧處理空間

13‧‧‧固定部

14‧‧‧屏蔽

2‧‧‧排氣裝置

3‧‧‧排氣口

312‧‧‧緊固件

4‧‧‧基板保持部

5‧‧‧靶材

7‧‧‧背板

8‧‧‧磁鐵

8a‧‧‧外側磁鐵

8b‧‧‧內側磁鐵

8c‧‧‧軛

OP‧‧‧開口部

S‧‧‧基板

100‧‧‧濺鍍裝置

Claims (5)

1. 一種濺鍍裝置，特徵在於：具備：供以對於基板作保持之基板保持部；具有供以對於靶材作保持之靶材安裝面的背板；連接於前述背板之電源；配置於前述背板之前述靶材安裝面的相反側之磁鐵；包圍前述靶材安裝面的周圍，作接地之包含磁性材料的屏蔽；以及在前述靶材安裝面的外周位於前述背板與前述屏蔽之間，且在垂直於前述靶材安裝面之方向位於不與前述磁鐵對向之位置的磁性構材。
2. 如申請專利範圍第1項之濺鍍裝置，其中，前述磁性構材，係可將前述靶材固定於前述背板而構成；前述屏蔽，係具有：不隔著前述磁性構材而面對前述背板之面對部、及前述面對部之外側的外側部；前述面對部與前述背板之間隔，係小於前述外側部與前述背板之間隔；前述屏蔽的前述基板保持部之側的內面，係包含：以前述內面與前述背板之間的距離隨著從前述外側部往前述面對部而漸小的方式而傾斜之第1傾斜部。
3. 如申請專利範圍第2項之濺鍍裝置，其中，前述磁性構材的前述基板保持部之側的面，係包含： 以該面與前述背板之間的距離隨著從前述磁性構材的外周部往中心部而漸小的方式而傾斜之第2傾斜部，前述屏蔽之前述內面之相反側的面，係包含：以該面與前述背板的距離隨著從前述外側部往前述面對部而漸小的方式而傾斜之第3傾斜部。
4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之濺鍍裝置，其中，前述電源係高頻電源。
5. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之濺鍍裝置，其中，前述磁鐵係設於軛上，前述磁鐵，係具有：相對於前述靶材安裝面而磁化於垂直方向之環狀的外側磁鐵；以及位於前述外側磁鐵的內側，往與前述外側磁鐵相反方向磁化之內側磁鐵。