WO2005121392A1 - スパッタリング装置及び方法並びにスパッタリング制御用プログラム - Google Patents

スパッタリング装置及び方法並びにスパッタリング制御用プログラム Download PDF

Info

Publication number
WO2005121392A1
WO2005121392A1 PCT/JP2005/010772 JP2005010772W WO2005121392A1 WO 2005121392 A1 WO2005121392 A1 WO 2005121392A1 JP 2005010772 W JP2005010772 W JP 2005010772W WO 2005121392 A1 WO2005121392 A1 WO 2005121392A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
target
rotation speed
unit
sputtering
magnet unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/010772
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Shunji Kuroiwa
Original Assignee
Shibaura Mechatronics Corporation
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 Shibaura Mechatronics Corporation filed Critical Shibaura Mechatronics Corporation
Priority to US11/628,138 priority Critical patent/US7935232B2/en
Publication of WO2005121392A1 publication Critical patent/WO2005121392A1/ja

Links

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
    • 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
    • C23C14/358—Inductive energy
    • 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
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • 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
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/542—Controlling the film thickness or evaporation rate

Definitions

  • the present invention relates to a sputtering apparatus and method, and a program for controlling sputtering.
  • the present invention relates to, for example, a sputtering apparatus and method for depositing a thin film such as a reflection film or a transmission film made of a metal or an insulator on a surface of an object to be processed by a sputtering source, and a program for controlling sputtering.
  • a sputtering type film forming apparatus that deposits various thin films on an object to be processed such as an aerial glass substrate, a polycarbonate substrate, or the like.
  • a sputtering apparatus biases a target of a predetermined deposit provided in a vacuum vessel to a cathode, and bombards the cathode with ions of a discharge gas such as argon (Ar).
  • a discharge gas such as argon (Ar).
  • the material that constitutes the target is struck out in the form of atoms, molecules, or clusters, and deposited as a thin film on the workpiece.
  • V a so-called “magnetron method”
  • a magnet unit is provided on the back side of the target (the side opposite to the object to be processed), and the generated magnetic field causes charged particles to be confined near the surface of the target to obtain a high plasma density.
  • the target in the magnetron type sputtering apparatus is a film material
  • the target is inevitably scraped and reduced as the object to be processed is processed. This occurs when a small amount of time elapses at the start of use of the force generated on the surface of the target facing the object to be processed and increases as the number of objects to be processed increases. For this reason, as the amount of target used, that is, the number of processed objects increases, the As the distance between the workpiece and the target increases, the distance between the magnet unit and the target surface decreases.
  • the uniformity of the film thickness deposited on the object to be processed also changes. That is, even if the uniformity of the film thickness is good at the start of use of the target, there is a problem that the uniformity of the film thickness is poor at the end of use of the target.
  • the object to be processed is a substrate for a liquid crystal display or an optical disk, it is desirable that the film thickness be uniform for all products. However, if the uniformity is reduced due to a decrease in the number of targets, the product yield is reduced. Affect.
  • Patent Document 1 discloses a method in which a magnet is rotated at an optimal rotation number set in advance according to a target material and required quality. Has proposed a technique for forming a uniform film.
  • Patent Document 2 discloses a technique for forming a uniform film on a rectangular substrate or the like by individually adjusting the rotational speed distribution of a plurality of magnets.
  • Patent Document 3 discloses a material for a backing plate supporting a target. There has been proposed a technology for forming a uniform film by suppressing fluctuations in the number of revolutions due to eddy currents by making it optimal. However, these technologies do not focus on the abrasion of the target over time, but rather reduce the uniformity of the film thickness of the sequentially produced product from the start to the end of use of the target. It cannot be prevented.
  • Patent Documents 4 to 6 disclose prior arts that focus on such target shaving. That is, Patent Documents 4 and 5 disclose that the whole or part of the permanent magnet unit is moved away from the target to change the magnetic field distribution and strength on the target surface, and further, the position where the magnetic field parallel to the target exists. This is a technology that ensures uniformity of the film thickness until the target use starting force is completed. Further, Patent Document 6 is a technique in which a constant film forming condition can be maintained by adjusting the excitation power to a rotating electromagnet coil according to the erosion state of the target surface over time.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-195649
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-144058
  • Patent Document 3 JP 2001-329362 A
  • Patent Document 4 Japanese Patent No. 2912864
  • Patent Document 5 JP-A-09-176852
  • Patent Document 6 JP-A-10-60640
  • Patent Documents 4 and 5 include a mechanism for adjusting the distance to the target by moving the permanent magnet unit up and down in the axial direction, in addition to the mechanism for rotating the permanent magnet unit. This necessitates complicated devices and high cost.
  • provision of a rotating electromagnet coil also complicates the apparatus and increases cost, and it is not possible to adjust the excitation power supplied to the electromagnet coil to an optimal value. It is very time-consuming.
  • Patent Document 1 since the rotation speed of the magnet is merely controlled by a constant rotation speed corresponding to the target material or the like, even if the target is made of the same material, the distance from the magnet unit or the like changes due to scraping. If this happens, it is not possible to cope with the increased non-uniformity of film thickness between products.
  • Patent Document 2 it is necessary to provide a plurality of individually rotating magnets, so that the apparatus becomes complicated and costly.
  • a plurality of rotating magnets predetermined in accordance with a rectangular substrate or the like are provided. Since it is controlled only by the velocity distribution of the magnet, if the distance from the magnet unit or the like changes due to the scraping of the target, it is not possible to cope with the unevenness of the film thickness between products caused by the change.
  • Patent Document 3 the selection of the material of the backing plate suppresses fluctuations in the number of revolutions of the magnet due to eddy currents and improves the uniformity of the film thickness. It cannot cope with the change in the distance from etc.
  • the present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art. It is an object of the present invention to provide a simple configuration, a target starting force, and a uniform film thickness to the end. Apparatus and Method and Sputtering Control Program that Can Secure In providing rams.
  • the present invention provides a target disposed to face an object to be processed, and a magnetic field that is rotatably provided on the back side of the target and is generated with the rotation.
  • a control device for changing the rotation speed of the magnet unit in a stepwise manner until the use starting force of the target is also completed is connected.
  • high density plasma is generated by a magnetic field generated by a magnet unit that is rotated by a rotating mechanism, and the constituent material of the target placed opposite to the object to be processed is deposited in a film shape on the object to be processed.
  • the number of rotations of the magnet unit by the rotation mechanism is switched stepwise from the start to the end of use of the target.
  • a sputtering control program for controlling a rotating mechanism for rotating a magnet unit disposed on the back surface of the sputtering target by a computer, between a start of use of the target and an end thereof.
  • the method is characterized in that the number of rotations of the magnet unit is changed stepwise by controlling the rotation mechanism.
  • the rotation speed of the magnet unit is increased stepwise. By changing the thickness, it is possible to change the magnetic field characteristics and maintain the generated film thickness uniform.
  • the control device includes: a driving unit that drives the rotation mechanism; a detection unit that detects a measurement value indicating a usage time or a usage amount of the target; A setting unit for setting a plurality of rotation speeds, a selection unit for selecting the rotation speed set in the setting unit in accordance with the measurement value detected by the detection unit, and switching to the rotation speed selected by the selection unit. And a switching unit that instructs the driving unit to perform the following operations.
  • the computer is configured to detect a measured value indicating a use time or a used amount of the target, set a plurality of rotation speeds according to the measured value, and, in accordance with the detected measured value, It is characterized in that the set number of revolutions is selected and an instruction to switch to the selected number of revolutions is output.
  • the target is consumed as the use time elapses or as the use amount increases.
  • the number of revolutions is switched at an appropriate timing, and the film thickness can be kept uniform from the start to the end of use.
  • the setting unit is configured to set a lower rotation speed as the usage time or usage amount of the target increases.
  • the rotational speed of the magnet unit is switched to a lower rotational speed with a higher rotational force as the use time or the use amount of the target increases.
  • the optimum high rotation speed at the start of use of the target is gradually switched to the low rotation speed rather than being maintained constant until the end of use, so that the constant rotation speed can be obtained. In this case, it is possible to prevent a decrease in the uniformity of the film thickness caused by the consumption of the target.
  • the present invention it is possible to provide a sputtering apparatus and method, and a sputtering control program capable of ensuring uniformity of the film thickness from the start to the end of use of the target with a simple configuration.
  • FIG. 1 is a simplified configuration diagram showing one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing a rotation speed control device in the embodiment of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a difference in a magnetic field component perpendicular to a target according to different rotation speeds.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a difference in film thickness uniformity at the start and end of a target when the number of rotations is constant.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing switching of the number of revolutions according to the passage of time in the embodiment of FIG.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which the film thickness is maintained before and after the rotation speed is switched in the embodiment of FIG.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing experimental results of measuring the film thickness by a sputtering apparatus to which the present invention is applied and the uniformity of the film thickness by a sputtering apparatus to which the present invention is not applied.
  • FIG. 8 is a simplified configuration diagram showing an example of another sputtering apparatus to which the present invention can be applied. Explanation of symbols
  • 702a Switching time setting section 702b: Rotation speed setting section
  • the present apparatus includes a vacuum chamber 11, a support base 20, a target 15, a housing 10, a permanent magnet unit M, and the like.
  • the vacuum chamber 11 is configured to be able to maintain a reduced pressure atmosphere by a vacuum exhaust system 21. Further, the vacuum chamber 11 is provided with a gas inlet 18 for introducing a sputtering gas.
  • the support table 20 is provided in the vacuum chamber 11, and is a table on which a workpiece 19 such as a substrate to be film-formed is placed.
  • a target 15 is provided above the support 20 in the vacuum chamber 11 at a position facing the workpiece 19 on the support 20.
  • the target 15 is a member made of a film material, and is supported and fixed in the vacuum chamber 11 via a cooling mechanism 14 and a backing plate B.
  • the cooling mechanism 14 is a mechanism provided with a water path or the like (not shown) through which cooling water or the like for cooling the target 15 can flow, and an insulating ring 13 for insulating the target 15 to apply a bias voltage. It is attached to the vacuum chamber 11 via a.
  • a vacuum chamber is provided between the insulating ring 13 and the vacuum chamber 11 and the cooling mechanism 14.
  • An O-ring 12 is provided to maintain the airtightness of Yamba 11.
  • a knocking plate B is attached to a lower portion of the cooling mechanism 14 by a target holder 16, and a target 15 is fixed to the backing plate B.
  • the backing plate B is a disk-shaped or annular member having good conductivity such that an eddy current flow path is generated in or around the target 15 due to a change in the magnetic field.
  • the housing 10 is attached to an upper portion of the vacuum chamber 11, and a permanent magnet unit M is provided inside the housing 10 (on the rear side of the target 15).
  • the permanent magnet unit M is fixed to an inner magnet unit Ml, an outer magnet unit M2, and a force magnet mounting plate 4 provided in a double annular shape, and includes a motor and the like mounted on an upper portion of the housing 10.
  • the rotation mechanism 9 is configured to be eccentrically rotatable around the rotation axis 8. Therefore, the permanent magnet unit M is configured to generate a magnetic field in a space near the surface of the target 15 while eccentrically rotating.
  • the rotation mechanism 9 is configured so that the rotation speed thereof is controlled by the rotation speed control device 7.
  • the rotation speed control device 7 changes the rotation speed of the rotation mechanism 9 at a predetermined timing until the use starting force of the target 15 also ends. Basically, this control is performed at a certain speed (rotational speed N1) between the start of use (0) and the end time (t2) at a certain time (tl) lower than that at a certain time (tl). The number is changed to N2).
  • the rotation speed control device 7 can be realized by a dedicated electronic circuit, a computer operated by a predetermined program, or the like.
  • the rotation speed control device 7 has a configuration as shown by virtual functional blocks in FIG. That is, the rotation speed control device 7 includes a timer 701, a memory 702, a detection unit 703, a selection unit 704, a switching unit 705, and a driving unit 706.
  • Timer 701 is a means for measuring time.
  • the memory 702 is a means for storing various settings, and includes a switching time setting unit 702a for setting a speed switching time, a rotation speed setting unit 702b for setting an initial rotation speed and a rotation speed corresponding to each switching time. have.
  • the detecting unit 703 is means for detecting that the time measured by the timer 701 has reached the time set in the switching time setting unit 702a.
  • the selection unit 704 is means for selecting a corresponding rotation speed when the detection unit 703 detects that the switching time has arrived.
  • the switching unit 705 includes a selection unit 704 Means for instructing switching to the rotation speed selected by the user.
  • the drive unit 706 is a driver that drives the rotation mechanism 9 according to the rotation speed set in the rotation speed setting unit 702b. In addition, when a switching instruction is issued by the switching unit 705, the driving unit 706 switches to the instructed rotation speed.
  • the specific switching time and the number of rotations can be freely set according to the workpiece 19; however, in this apparatus, the number of rotations of the target 15 at the start of use tO [s] is set to the initial sputtering time. It is assumed that Nl [rpm] suitable for running is used, and the rotation speed is switched to N2 [rpm] (N1> N2) at time tl [s] until the end time t2 [s].
  • the switching time and the number of rotations can be set by the user through the input unit K such as a keyboard, a touch panel, or a switch. You may enter a value. It may be possible to input by selecting the menu power of the interface prepared in advance.
  • one of the typical setting values may be selected, or it is automatically selected only by selecting specific conditions such as the type of the workpiece 19 and the material of the target 15 which are not numerical values.
  • a different numerical value may be set. Note that a computer program for controlling the operation of the apparatus according to the procedure described below and a recording medium on which the computer program is recorded are also aspects of the present invention.
  • the switching time and the rotation speed are set in the switching time setting unit 702a and the rotation speed setting unit 702b.
  • the object to be processed 19 is placed on the support 20 and the vacuum chamber 11 is evacuated.
  • a predetermined sputtering gas such as argon (Ar) is introduced from the gas inlet 18.
  • the drive unit 706 of the rotation speed control device 7 drives the rotation mechanism 9 according to the rotation speed set in advance in the rotation speed setting unit 702b as an initial rotation speed, so that the permanent magnet unit M rotates at this rotation speed.
  • a sputtering apparatus such as this apparatus, an eddy current is generated in the target 15 or a conductive member in the vicinity of the target 15 in a direction to cancel the change in the magnetic field, in accordance with the rotation speed of the permanent magnet unit M. I do.
  • the rotation speed of the permanent magnet unit M is changed, it is possible to control the surface magnetic field distribution and intensity of the target 15, and further, the position where the magnetic field parallel to the target 15 exists. That is, by changing the rotation speed of the permanent magnet unit M to change the magnetic field characteristics, the distribution of the sputtering rate on the surface of the target 15 is changed, and the distribution of the film thickness deposited on the workpiece 19 is controlled. Can be.
  • the target 15 when the target 15 is rotated at a rotation speed N1 and when the target 15 is rotated at a rotation speed N2 (N1> N2), the target 15 is perpendicular to the target 15 immediately above the target 15.
  • the different magnetic field components are different. Due to such a difference in the magnetic field components, the eddy current flowing through the cooling mechanism 14, the target 15, the target presser 16 and the conductors around it changes, and as a result, the combined magnetic field generated by the permanent magnet unit M and the eddy current differs. Become.
  • the thickness of the film deposited on the workpiece at the start and end of use of the target 15 is determined.
  • the distribution is shown in FIG.
  • the magnetic field is constant with time, the distance between the surface of the target 15 and the workpiece 19 and the distance between the permanent magnet unit M and the surface of the target 15 are reduced as the target is scraped.
  • the film thickness deposited on the object to be processed 19 varies greatly between the start and end of the target 15.
  • the selecting unit 704 sets the rotation speed N2. Then, the switching unit 705 instructs the driving unit 706 to switch to the rotation speed N2. Therefore, as shown in FIG. 5, the drive unit 706 switches the driving of the rotation mechanism 9 from the rotation speed N1 to the rotation speed N2.
  • the distribution of the film thickness is as shown in FIG. That is, the permanent magnet unit M is operated at the rotation speed N1 from the initial time 0 to a certain time tl.
  • the time tl is reached, as shown in the left column of FIG. 6, the distribution of the film thickness deposited on the processing target 19 depends on the distance between the surface of the target 15 and the processing target 19 and the permanent distribution. Due to the influence of the change in the distance between the magnet unit M and the surface of the target 15, the magnet unit M deviates to some extent.
  • the rotation speed control device 7 changes the rotation speed of the permanent magnet unit M to N2). Then, the magnetic field component parallel to the target 15 directly above the target 15 changes (see Fig. 3), and as a result, the film thickness distribution changes as shown in the right column of Fig. 6, and the uniformity deteriorates. Is stopped. Further, when the time t2 is reached, the distribution of the film thickness deposited on the processing object 19 is balanced in the evaluation range, and good uniformity is achieved. Through this series of controls, the uniformity of the film thickness deposited on the workpiece 19 from the beginning to the end of use of the target 15 is within ⁇ U (any allowable range) [%], and the rotation speed is not changed. The yield is improved as compared with the case.
  • FIG. 7 shows the experimental results based on the present invention as described above.
  • a semi-transparent film was formed on a single-sided two-layer DVD material substrate, and the target life (WH) indicated by the power consumption according to the increase in the number of processed substrates was This is a measurement of the uniformity (MAX-MINZMAX + MIN) x 100 [%] of the translucent film formed on each substrate.
  • the target life is 15000 [WH]. After that, the distribution showed a deteriorating tendency, and increased to around 35000 [WH] and increased to more than ⁇ 3 [%].
  • the rotation speed of the target 15 is reduced to 120 [rpm] near the target life of 19000 [WH] and further reduced to 60 [prm] near 31000 [WH], the uniformity is ⁇ 1 to Within 2 [%].
  • the uniformity of the film thickness can be made close to a constant, and the yield of the processing object 19 can be improved.
  • a certain rotation speed is gradually increased to another constant rotation speed. Since it is only necessary to change the configuration, it is not necessary to adjust the mechanism by moving the magnet up and down, adjust the rotation speed distribution of many magnets, or adjust the excitation power of the electromagnet coil. Simplification and low cost can be realized.
  • the present invention is not limited to the above embodiments.
  • the measurement of the use time or the amount of use until the use start force of the target also ends is measured by measuring the use start time in the above embodiment, and by measuring the power consumption in the example. went.
  • the present invention is not limited to this, and the target use amount may be measured by measuring the weight of the target, measuring the distance using infrared rays, or the like, and the switching timing may be determined based on the degree of the measurement.
  • the target usage may be measured by counting the number of processed objects. In other words, the measurement of target usage time and usage includes a wide range of cases in which any numerical value proportional to target consumption is measured directly or indirectly.
  • the number of times of switching the number of rotations and the type of the number of rotations to be switched may be switched at least once to a different number of rotations as described in the above-described embodiment. You may make it switch to a different rotational speed.
  • the specific value of the number of rotations is not limited to the example described above. In general, as described above, it is preferable to gradually decrease the rotation speed.However, depending on the workpiece and the target, the rotation speed may be gradually increased, or a combination of the decrease and the increase may be used. ,.
  • the components of the sputtering apparatus are not limited to those described in the above embodiment, and various components can be applied according to the type of target object to be processed.
  • the present invention can also be applied to a sputtering apparatus in which a center mask 22 for masking sputtering or the like is provided at the center of a disk substrate as an object to be processed 19.
  • the type of the object to be processed which is an object of the present invention, is not limited to a specific object, and can be applied to any object to be formed into a film by sputtering.
  • the present invention provides a force suitable for a sputtering apparatus disclosed in JP-A-2002-294446 and JP-A-2001-262337, but is not limited thereto.
  • the shape, material, structure, etc. of the backing plate, cooling mechanism, etc. are also free.
  • any material that can be used at present or in the future can be applied as long as it can form a film on an object to be processed by magnetron sputtering.
  • the knocking plate may be formed of any material and shape as long as it is a conductive material typically using copper or a copper alloy. Permanent magnets are desirable from the viewpoint of simplification of the apparatus and low cost, but a cooling mechanism that can use electromagnets can also employ various cooling media and heat radiation shapes.

Landscapes

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

Abstract

　簡易な構成で、ターゲットの使用開始から終了までの膜厚の均一性を確保することができるスパッタリング装置及び方法並びにスパッタリング制御用プログラムを提供する。 　被処理物１９に対向して配置されたターゲット１５、磁界により高密度プラズマを発生させてターゲット１５の材料を被処理物に膜状に堆積させる永久磁石ユニットＭ、永久磁石ユニットＭを回転させる回転機構９、回転機構９による永久磁石ユニットＭの回転数を、段階的に変化させる回転数制御装置７を設ける。回転数制御装置７は、切り替えられる回転数を設定する回転数設定部７０２ｂ、切替の時刻を設定する切替時刻設定部７０２ａ、切替時刻を検出する検出部７０３、切替時刻における回転数を選択する選択部７０４、選択された回転数への切り替えを指示する切替部７０５を有する。

Description

明 細 書
スパッタリング装置及び方法並びにスパッタリング制御用プログラム 技術分野
[0001] 本発明は、例えば、スパッタ源によって被処理物の表面に、金属や絶縁物などから なる反射膜や透過膜などの薄膜を堆積させるスパッタリング装置及び方法並びにス パッタリング制御用プログラムに関する。
背景技術
[0002] 近年、半導体装置や液晶ディスプレイあるいは光ディスクなど各種の製品の製造ェ 程において、ゥエーハ、ガラス基板、ポリカーボネート基板などの被処理物の上に、 各種の薄膜を堆積するスパッタリング型の成膜装置 (以下、「スパッタリング装置」と称 する）が広く用いられている。このようなスパッタリング装置は、真空容器内に設けられ た所定の堆積物のターゲットを陰極にバイアスしておき、これに対して、アルゴン (Ar )などの放電用ガスのイオンを衝突させることにより、ターゲットを構成する材料を、原 子状、分子状あるいはクラスタ状で叩き出して、被処理物に薄膜として堆積させるも のである。
[0003] このようなスパッタリング装置においては、ターゲットの表面近くの空間におけるグロ 一放電によるプラズマの密度を高めてスパッタリング速度を上げるために、 V、わゆる「 マグネトロン方式」が広く用いられている。マグネトロン方式とは、ターゲットの背面側（ 被処理物と反対側）に磁石ユニットを設け、その発生磁界によって、荷電粒子をター ゲットの表面近傍に閉じこめることにより高いプラズマ密度を得るものである。このよう にしてプラズマ密度を高めることにより、高速なスパッタリングを行い、被処理物への 堆積速度を増加することが可能となる。
[0004] ところで、マグネトロン方式のスパッタリング装置におけるターゲットは、膜材料となる ものであるから、必然的に被処理物を処理するに従って削られて減少して行く。これ は、被処理物と向かい合うターゲット表面に生じるものである力 使用開始時点では 少なぐ時間が経過して、被処理物の処理数が増加するに従って進行して行く。この ため、ターゲットの使用量、すなわち被処理物の処理数が増えると、ターゲット表面と 被処理物との間の距離が大きくなるとともに、磁石ユニットとターゲット表面との距離 は小さくなる。
[0005] このように、ターゲットの使用開始時から終了時までの間に、ターゲット表面と被処 理物及び磁石ユニットとの距離が変化すると、発生する磁界とターゲット表面及び被 処理物との位置関係が変化するので、被処理物に堆積する膜厚の均一性も変化す る。つまり、仮に、ターゲットの使用開始時点で膜厚の均一性が良好であっても、ター ゲットの使用終了時点では、膜厚の均一性が悪ィ匕しているという問題が発生する。特 に、被処理物が、液晶ディスプレイや光ディスク用の基板である場合には、膜厚は、 全ての製品について均一であることが望ましいが、ターゲットの減少により均一性が 低下すると、製品の歩留まりに影響を与える。
[0006] 個々の基板における膜厚の均一化を図る方法としては、例えば、特許文献 1に、タ 一ゲット材料及び要求品質に応じて、あらかじめ設定された最適な回転数により磁石 を回転させることにより、均一な膜を形成する技術が提案されている。また、特許文献 2には、複数の磁石の回転速度分布を個別に調整することにより、矩形の基板等に 均一な膜を形成する技術、特許文献 3には、ターゲットを支持するバッキングプレート 材質を最適なものとすることにより、渦電流による回転数の変動を抑制して均一な膜 を形成する技術が提案されている。但し、これらの技術は、ターゲット経時的な削れ に着目したものではなぐターゲットの使用開始から終了までの間に、順次生産され る製品において、膜厚の均一性が徐々に低下していくことを防止できない。
[0007] このようなターゲットの削れに着目した従来技術としては、特許文献 4〜6がある。す なわち、特許文献 4, 5は、永久磁石ユニットの全部若しくは一部をターゲットから遠ざ けることによって、ターゲット表面の磁場分布、強度、更にはターゲットに平行な磁場 が存在する位置を変化させ、ターゲットの使用開始力も終了まで、膜厚の均一性の 確保を行う技術である。また、特許文献 6は、ターゲット表面の経時的な侵食状態に 応じて、回転する電磁石コイルへの励磁電力を調整することにより、一定の成膜条件 を維持できるようにした技術である。
[0008] 特許文献 1 :特開平 10— 195649号公報
特許文献 2：特開平 08 - 144058号公報 特許文献 3：特開 2001— 329362号公報
特許文献 4：特許 2912864号公報
特許文献 5：特開平 09— 176852号公報
特許文献 6：特開平 10— 60640号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] し力しながら、特許文献 4, 5の技術は、永久磁石ユニットを回転させるための機構 以外に、永久磁石ユニットを軸方向に上下動させて、ターゲットとの距離を調整する 機構が必要となり、装置の複雑化と高コストィ匕を招くことになる。また、特許文献 6の技 術では、回転する電磁石コイルを設けることは、やはり装置の複雑化と高コストィ匕を招 くとともに、電磁石コイルへ供給する励磁電力を、最適な値に調整することは非常に 手間がかかる。
[0010] 一方、特許文献 1〜3の技術を、ターゲットの経時的な削れの問題に適用するには 、以下のような困難性がある。すなわち、特許文献 1では、磁石の回転数をターゲット 材料等に応じた一定の回転数によって制御するに過ぎないため、同一材料のターゲ ットであっても削れにより磁石ユニット等との距離が変化してしまった場合に、これによ り増大する製品間の膜厚の不均一には対処できない。
[0011] また、特許文献 2では、個別に回転する複数の磁石を設ける必要があるため、装置 の複雑化と高コストィ匕を招くとともに、矩形の基板等に応じて、あらかじめ定めた複数 の回転磁石の速度分布によって制御するに過ぎないため、ターゲットの削れにより磁 石ユニット等との距離が変化してしまった場合に、これにより生ずる製品間の膜厚の 不均一には対処できない。さらに、特許文献 3では、バッキングプレートの材質選択 により、渦電流による磁石の回転数の変動を抑制し、膜厚の均一性を高めるものであ るから、上記のようなターゲットの削れによる磁石ユニット等との距離の変化には対処 できない。
[0012] 本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり 、その目的は、簡易な構成で、ターゲットの使用開始力も終了までの膜厚の均一性を 確保することができるスパッタリング装置及び方法並びにスパッタリング制御用プログ ラムを提供することにある。
課題を解決するための手段
[0013] 上記のような目的を達成するため、本発明は、被処理物に対向して配置されたター ゲットと、前記ターゲットの背面側に回転可能に設けられ、回転とともに発生している 磁界により高密度プラズマを発生させ、前記ターゲットの材料を被処理物に膜状に堆 積させる磁石ユニットと、前記磁石ユニットを回転させる回転機構とを有するスパッタリ ング装置において、前記回転機構には、前記ターゲットの使用開始力も終了までの 間に、前記磁石ユニットの回転数を段階的に変化させる制御装置が接続されている ことを特徴とする。
[0014] 好ましい態様では、被処理物に対向して配置されたターゲットの構成材料を、回転 機構により回転する磁石ユニットが発生する磁界によって高密度プラズマを発生させ 、被処理物に膜状に堆積させるスパッタリング方法において、前記ターゲットの使用 開始から終了までの間に、前記回転機構による前記磁石ユニットの回転数を、段階 的に切り替えることを特徴とする。
[0015] 好ましい態様では、スパッタリング用ターゲットの背面に配置された磁石ユニットを 回転させる回転機構を、コンピュータによって制御するためのスパッタリング制御用プ ログラムにおいて、前記ターゲットの使用開始から終了までの間に、前記回転機構を 制御することにより、前記磁石ユニットの回転数を段階的に変化させることを特徴とす る。
[0016] 以上のような態様では、ターゲットの使用開始力も終了までの間に、ターゲットの表 面と被処理物及び磁石ユニットとの距離が変化しても、磁石ユニットの回転数を段階 的に変化させることにより、磁場特性を変化させて、生成される膜厚を均一に維持す ることがでさる。
[0017] 好ま 、態様では、前記制御装置は、前記回転機構を駆動する駆動部と、前記タ 一ゲットの使用時間若しくは使用量を示す測定値を検出する検出部と、前記測定値 に応じた複数の回転数を設定する設定部と、前記検出部が検出した測定値に応じて 、前記設定部に設定された回転数を選択する選択部と、前記選択部が選択した回転 数への切り替えを、前記駆動部へ指示する切替部と、を有することを特徴とする。 [0018] 好ましい態様では、前記コンピュータに、前記ターゲットの使用時間若しくは使用量 を示す測定値を検出させ、前記測定値に応じた複数の回転数を設定させ、検出され た測定値に応じて、設定された回転数を選択させ、選択された回転数への切り替え 指示を出力させることを特徴とする。
[0019] 以上のような態様では、ターゲットは使用時間の経過若しくは使用量の増加に従つ て消耗していくが、これに応じた回転数をあら力じめ設定しておくことにより、自動的 に適切なタイミングで回転数が切り替わり、使用開始から終了まで膜厚を均一に維持 することができる。
[0020] 好ましい態様では、前記設定部には、前記ターゲットの使用時間若しくは使用量が 増えるに従って、低 、回転数が設定されて 、ることを特徴とする。
好ましい態様では、前記磁石ユニットの回転数を、前記ターゲットの使用時間若しく は使用量が増えるに従って、高い回転数力も低い回転数へと切り替えることを特徴と する。
[0021] 以上のような態様では、ターゲットの使用開始時において最適な高い回転数を、使 用終了まで一定に維持するのではなぐ段階的に低い回転数に切り替えることにより 、一定の回転数とした場合に、ターゲットの消耗により生じる膜厚の均一性の低下を 防止できる。
発明の効果
[0022] 本発明によれば、簡易な構成で、ターゲットの使用開始から終了までの膜厚の均一 性を確保可能なスパッタリング装置及び方法並びにスパッタリング制御用プログラム を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0023] [図 1]本発明の一実施形態を示す簡略構成図である。
[図 2]図 1の実施形態における回転数制御装置を示す機能ブロック図である。
[図 3]異なる回転数に応じたターゲットに垂直な磁場成分の相違を示す説明図である
[図 4]回転数を一定とした場合のターゲット開始初期時と終了時における膜厚の均一 性の相違を示す説明図である。 圆 5]図 1の実施形態における時刻の経過に従った回転数の切り替えを示す説明図 である。
圆 6]図 1の実施形態における回転数切替前と切替後の膜厚の均一性維持状態を示 す説明図である。
圆 7]本発明を適用したスパッタリング装置による膜厚と、本発明を適用しないスパッ タリング装置による膜厚の均一性を計測した実験結果を示す説明図である。
圆 8]本発明を適用可能な他のスパッタリング装置の一例を示す簡略構成図である。 符号の説明
4· ·· '磁石取付板
7· ··回転数制御装置
8· ··回転軸
9· ··回転機構
lO- …ハウジング
l l - '··真空チャンノ
12- •·οリング
13- …絶縁リング
14- …冷却機構
15- "ターゲット
16- …ターゲット押さえ
17- …磁場
18- …ガス導入口
19- …被処理物
20- …支持台
21 - …排気系
22- · ·センターマスク
701…タイマ
702· ··メモリ
702a…切替時刻設定部 702b…回転数設定部
703…検出部
704…選択部
705…切替部
706· ··駆動部
B…バッキングプレート
K…入力部
M…永久磁石ユニット
Ml…内磁石ユニット
M2…外磁石ユニット
発明を実施するための最良の形態
[0025] 次に、本発明の実施の形態 (以下、実施形態と呼ぶ）について、図面を参照して具 体的に説明する。
[構成]
まず、本実施形態のスパッタリング装置 (以下、本装置と呼ぶ)の構成を、図 1を参 照して説明する。すなわち、本装置は、図 1に示すように、真空チャンバ 11、支持台 2 0、ターゲット 15、ハウジング 10、永久磁石ユニット M等を備えている。真空チャンバ 11は、真空排気系 21により減圧雰囲気を維持可能に構成されている。また、真空チ ヤンバ 11には、スパッタリングガスを導入するためのガス導入口 18が設けられている 。支持台 20は、真空チャンバ 11内に配設され、成膜対象となるゥエーハゃ基板等の 被処理物 19が載置される台である。
[0026] 真空チャンバ 11内における支持台 20の上方には、支持台 20上の被処理物 19に 対向する位置にターゲット 15が配設されている。このターゲット 15は、膜材料から成 る部材であり、冷却機構 14及びバッキングプレート Bを介して、真空チャンバ 11内に 支持固定されている。冷却機構 14は、ターゲット 15を冷却するための冷却水等が流 通可能な水路等（図示せず)が設けられた機構であり、バイアス電圧を印加するため にターゲット 15を絶縁する絶縁リング 13を介して、真空チャンバ 11に取り付けられて いる。そして、絶縁リング 13と真空チャンバ 11及び冷却機構 14との間には、真空チ ヤンバ 11の気密を維持するための Oリング 12が設けられている。
[0027] 冷却機構 14の下部には、ターゲット押さえ 16によって、ノ ッキングプレート Bが取り 付けられており、このバッキングプレート Bにターゲット 15が固定されている。バッキン グプレート Bは、ターゲット 15若しくはその周辺に、磁界の変化による渦電流の流路 を生じさせるような良好な導電性を持つ円盤状若しくは環状の部材である。
[0028] また、ハウジング 10は、真空チャンバ 11の上部に取り付けられており、その内部（タ 一ゲット 15の背面側）に永久磁石ユニット Mが配設されている。この永久磁石ユニット Mは、 2重の環状に設けられた内磁石ユニット Mlと外磁石ユニット M2と力 磁石取 付板 4に固定されたものであり、ハウジング 10の上部に取り付けられたモータ等の回 転機構 9によって、回転軸 8の周りに偏心回転可能に構成されている。従って、永久 磁石ユニット Mは、偏心回転しながら、ターゲット 15の表面近傍の空間に磁界を発生 させるように構成されている。
[0029] 回転機構 9は、回転数制御装置 7によって、その回転数が制御されるように構成さ れている。回転数制御装置 7は、ターゲット 15の使用開始力も終了までの間に、所定 のタイミングで回転機構 9の回転数を変化させるものである。この制御は、基本的に は、使用開始時 (0)における一定速度（回転数 N1)から、終了時 (t2)までの間のあ る時刻 (tl)において、それよりも遅い一定速度（回転数 N2)に変更するものである。 回転数制御装置 7は、専用の電子回路若しくは所定のプログラムで動作するコンビュ ータ等によって実現できる。
[0030] 従って、例えば、回転数制御装置 7を、図 2の仮想的機能ブロックで示すような構成 とすることが考えられる。すなわち、回転数制御装置 7は、タイマ 701、メモリ 702、検 出部 703、選択部 704、切替部 705、駆動部 706を有する。タイマ 701は、時間を計 測する手段である。メモリ 702は、各種設定を記憶する手段であり、速度の切替時刻 を設定する切替時刻設定部 702aと、初期の回転数及び各切替時刻に対応する回 転数を設定する回転数設定部 702bとを有している。検出部 703は、タイマ 701によ つて計測される時刻が、切替時刻設定部 702aに設定された時刻となったことを検出 する手段である。選択部 704は、検出部 703によって切替時刻が到来したことが検出 された場合に、対応する回転数を選択する手段である。切替部 705は、選択部 704 によって選択された回転数への切り替えを指示する手段である。駆動部 706は、回 転数設定部 702bに設定された回転数によって、回転機構 9を駆動するドライバであ る。また、駆動部 706は、切替部 705による切り替え指示があった場合に、指示され た回転数への切り替えを行う。
[0031] 具体的な切替時刻や回転数は、被処理物 19に応じて自由に設定可能であるが、 本装置においては、ターゲット 15の使用開始時刻 tO [s]の回転数を初期のスパッタリ ングに適した Nl [rpm]とし、終了時刻 t2[s]までの間の時刻 tl [s]おいて、回転数 N 2[rpm] (N1 >N2)に切り替えるものとする。切替時刻や回転数は、実験等によって 得られた適切な値が、あら力じめデフォルトで設定されていてもよぐキーボート、タツ チパネル、スィッチ等の入力部 Kを介して、ユーザが所望の値を入力してもよい。あら 力じめ用意されたインタフェースのメニュー力も選択することにより、入力できるように してもよい。この場合、典型的な設定値のいずれかを選択させるようにしてもよいし、 数値ではなぐ被処理物 19の種類やターゲット 15の材料等、特定の条件を選択する だけで、自動的に適切な数値が設定されるようにしてもよい。なお、以下に説明する 手順で本装置の動作を制御するためのコンピュータプログラム及びこれを記録した記 録媒体も、本発明の一態様である。
[0032] [作用]
以上のような本装置の動作について説明する。まず、上記のように、切替時刻設定 部 702a及び回転数設定部 702bには、あら力じめ切替時刻及び回転数が設定され ている。そして、被処理物 19を支持台 20の上に載置し、真空チャンバ 11を排気する 。その後、ガス導入口 18からアルゴン (Ar)などの所定のスパッタリングガスを導入す る。回転数制御装置 7の駆動部 706は、あらかじめ初期の回転数として回転数設定 部 702bに設定された回転数によって回転機構 9を駆動するので、この回転数で永 久磁石ユニット Mが回転する。
[0033] このように永久磁石ユニット Mを回転させながら、ターゲット 15に所定の負電圧をバ ィァスする。すると、永久磁石ユニット Mによる磁場 17に形成される磁気トンネルによ つて、ターゲット 15の表面近傍にプラズマが高い密度で発生し、そこで発生した荷電 粒子が負電圧にバイアスされたターゲット 15に衝突してターゲット 15の材料を叩き出 し、被処理物 19の上に薄膜として堆積される。
[0034] 本装置のようなスパッタリング装置では、永久磁石ユニット Mの回転数に対応して、 ターゲット 15若しくはターゲット 15周辺の導電性を持つ部材に、磁界の変化を打ち 消す方向に渦電流が発生する。その結果、永久磁石ユニット Mの回転数を変化させ ると、ターゲット 15の表面磁場分布、強度、更にはターゲット 15に平行な磁場が存在 する位置を制御可能となる。つまり、永久磁石ユニット Mの回転数を変化させて磁場 特性を変化させることにより、ターゲット 15表面でのスパッタリングレートの分布を変 化させ、被処理物 19に堆積する膜厚の分布を制御することができる。
[0035] 例えば、図 3に示すように、ターゲット 15を回転数 N1で回転させた場合と、回転数 N2 (N1 >N2)で回転させた場合とでは、ターゲット 15直上でのターゲット 15に垂直 な磁場成分は相違する。このような磁場成分の違いから、冷却機構 14、ターゲット 15 、ターゲット押さえ 16及びその周辺の導体に流れる渦電流が変化し、結果として永久 磁石ユニット Mと渦電流が作る合成磁界は異なったものとなる。
[0036] ここで、従来のように、ターゲット 15の使用開始から終了まで一定の回転数 N1でス ノ ッタリングを行った場合の、ターゲット使用開始と終了における被処理物上に堆積 する膜厚の分布を、図 4に示す。この場合には、磁界は時間に対して一定であること から、ターゲットが削れるに伴って、ターゲット 15の表面と被処理物 19との距離及び 永久磁石ユニット Mとターゲット 15の表面との距離が変化して、被処理物 19に堆積 する膜厚もターゲット 15の開始と終了時では大きく異なる。
[0037] 一方、本装置では、タイマ 701によって計測される時刻力 切替時刻設定部 702a に設定された時刻 tlとなったことが検出部 703によって検出されると、選択部 704が 回転数 N2を選択し、切替部 705が駆動部 706に回転数 N2への切り替えを指示す る。従って、図 5に示すように、駆動部 706は回転機構 9の駆動を、回転数 N1から回 転数 N2に切り替える。
[0038] このように、回転数を N1から N2に変化させた場合には、膜厚の分布は、図 6に示 すようになる。すなわち、初期の時刻 0から、ある時刻 tlまで永久磁石ユニット Mを回 転数 N1で稼動する。そして、時刻 tlに達すると、図 6の左欄に示すように、被処理物 19に堆積する膜厚の分布は、ターゲット 15の表面と被処理物 19との距離及び永久 磁石ユニット Mとターゲット 15の表面との距離の変化の影響を受けて、ある程度悪ィ匕 する。
[0039] そこで、このタイミング (均一性が任意の許容範囲に収まって 、る間）で、回転数制 御装置 7により、永久磁石ユニット Mの回転数を N2に変更する。すると、ターゲット 15 の直上でのターゲット 15に平行な磁場成分が変化する（図 3参照）ので、結果として、 膜厚の分布は図 6の右欄に示すように変化して、均一性の悪化に歯止めがかかる。 さらに、時刻 t2に達すると、被処理物 19に堆積する膜厚の分布は、評価範囲で釣り 合い、良好な均一性が達成される。この一連の制御によって、ターゲット 15の使用の 初期から終了まで、被処理物 19に堆積する膜厚の均一性は、 ±U (任意の許容範 囲） [%]以内となり、回転数を変化させない場合に比べて歩留まりが向上する。
[0040] [実施例]
以上のような本発明に基づく実験結果を、図 7に示す。本実験は、例えば、片面 2 層の DVDの材料基板に、半透明膜を形成したものであり、基板の処理枚数の増加 に従った消費電力量で示されるターゲットライフ (WH)に対して、各基板に形成され る半透明膜の均一性（MAX— MINZMAX+ MIN) X 100 [%]を測定したもので ある。
[0041] まず、本発明を適用せず、ターゲット 15の回転数を、使用初期において最適な値と して設定された 180 [rpm]の一定に維持した場合には、ターゲットライフ 15000 [W H]を境に分布が悪化傾向を示し、 35000 [WH]付近にぉ 、て ± 3 [%]以上に拡大 した。一方、ターゲット 15の回転数を、ターゲットライフ 19000 [WH]付近において、 120[rpm]に落とし、さらに、 31000 [WH]付近において 60 [prm]に落とした場合 には、均一性が ± 1〜2[%]に収まった。
[0042] [効果]
以上のような本実施形態によれば、ターゲット 15の表面と永久磁石ユニット M及び 被処理物 19との距離が、ターゲット 15の使用開始時と終了時で変化するような状況 であっても、永久磁石ユニット Mの回転数を適切に制御することによって、膜厚の均 一性を一定に近づけることが可能となり、被処理物 19の歩留まりを向上させることが できる。特に、本実施形態は、ある一定の回転速度を他の一定の回転速度へ段階的 に切り替えるだけであるため、磁石を上下させて調整する機構や、多数の磁石の回 転速度分布を調整したり、電磁石コイルの励磁電力を調整するといつた複雑な構成 や調整は不要となり、装置の簡素化及び低コストィ匕が実現できる。
[0043] [他の実施形態]
本発明は、上記のような実施形態に限定されるものではない。例えば、ターゲットの 使用開始力も終了までの間の使用時間若しくは使用量の測定は、上記の実施形態 では使用開始力もの時刻を測定することによって、また、実施例では電力消費量を 測定することによって行った。しかし、これには限定されず、ターゲットの重量測定や 赤外線による距離測定等によってターゲットの使用量を測定して、その度合いによつ て切り替えタイミングを決定してもよい。さら〖こ、被処理物の処理数をカウントしていく ことによって、ターゲットの使用量を測定してもよい。つまり、ターゲットの使用時間や 使用量の測定は、ターゲットの消耗にある程度比例するあらゆる数値を直接若しくは 間接に測定する場合を広く含む。
[0044] 回転数を切り替える回数や切り替える回転数の種類は、上記の実施形態で示した ように、最低一回、異なる回転数に切り替えればよいが、上記の実施例のように、複 数回異なる回転数に切り替えるようにしてもよい。具体的な回転数の値も、上記に例 示したものには限定されない。一般的には、上記のように、回転数を段階的に低下さ せるとよいが、被処理物やターゲットによっては、回転数を段階的に上昇させたり、低 下と上昇を組み合わせてもよ 、。
[0045] また、スパッタリング装置の各構成部は、上記の実施形態で示したものには限定さ れず、対象となる被処理物の種類に応じて、種々のものが適用できる。例えば、図 8 に示すように、被処理物 19であるディスク用の基板の中央に、スパッタリングをマスク するためのセンターマスク 22等を設けたスパッタリング装置にも適用可能である。つ まり、本発明の対象となる被処理物の種類は、特定のものには限定されず、スパッタリ ングによる成膜対象となるあらゆるものに適用できる。
[0046] また、本発明は、特開 2002— 294446号公報、特開 2001— 262337号公報に開 示したスパッタリング装置に適している力 これに限定されるものではなぐ使用するタ ーゲット、磁石、バッキングプレート、冷却機構等の形状、材質、構造等も自由である 。例えば、ターゲットは、マグネトロンスパッタリングにより被処理物に対して成膜でき るものであれば、現在又は将来において利用可能なあらゆる材質のものが適用可能 である。ノ ッキングプレートも、典型的には銅若しくは銅合金を用いる力 導電性の材 料であればどのような材質、形状で形成されていてもよい。磁石は、装置の簡素化や 低コストィ匕の観点力ゝらは永久磁石が望ましいが、電磁石を採用してもよぐ冷却機構 も、種々の冷却媒体、放熱形状を採用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 被処理物に対向して配置されたターゲットと、前記ターゲットの背面側に回転可能 に設けられ、回転とともに発生している磁界により高密度プラズマを発生させ、前記タ 一ゲットの材料を被処理物に膜状に堆積させる磁石ユニットと、前記磁石ユニットを 回転させる回転機構とを有するスパッタリング装置において、
前記回転機構には、前記ターゲットの使用開始から終了までの間に、前記磁石ュ ニットの回転数を段階的に変化させる制御装置が接続されていることを特徴とするス パッタリング装置。
[2] 前記制御装置は、
前記回転機構を駆動する駆動部と、
前記ターゲットの使用時間若しくは使用量を示す測定値を検出する検出部と、 前記測定値に応じた複数の回転数を設定する設定部と、
前記検出部が検出した測定値に応じて、前記設定部に設定された回転数を選択 する選択部と、
前記選択部が選択した回転数への切り替えを、前記駆動部へ指示する切替部と、 を有することを特徴とする請求項 1記載のスパッタリング装置。
[3] 前記設定部には、前記ターゲットの使用時間の経過若しくは使用量の増加に従つ て、低 、回転数が設定されて 、ることを特徴とする請求項 2記載のスパッタリング装置
[4] 被処理物に対向して配置されたターゲットの構成材料を、回転機構により回転する 磁石ユニットが発生する磁界によって高密度プラズマを発生させ、被処理物に膜状 に堆積させるスパッタリング方法において、
前記ターゲットの使用開始から終了までの間に、前記回転機構による前記磁石ュ ニットの回転数を、段階的に切り替えることを特徴とするスパッタリング方法。
[5] 前記磁石ユニットの回転数を、前記ターゲットの使用時間の経過若しくは使用量の 増加に従って、高い回転数力 低い回転数へと切り替えることを特徴とする請求項 4 記載のスパッタリング方法。
[6] スパッタリング用ターゲットの背面に配置された磁石ユニットを回転させる回転機構 を、コンピュータによって制御するためのスパッタリング制御用プログラムにおいて、 前記ターゲットの使用開始から終了までの間に、前記回転機構を制御することによ り、前記磁石ユニットの回転数を段階的に変化させることを特徴とするスパッタリング 制御用プログラム。
前記コンピュータに、
前記ターゲットの使用時間若しくは使用量を示す測定値を検出させ、
前記測定値に応じた複数の回転数を設定させ、
検出された測定値に応じて、設定された回転数を選択させ、
選択された回転数への切り替え指示を出力させることを特徴とする請求項 6記載の スパッタリング制御用プログラム。
PCT/JP2005/010772 2004-06-14 2005-06-13 スパッタリング装置及び方法並びにスパッタリング制御用プログラム WO2005121392A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/628,138 US7935232B2 (en) 2004-06-14 2005-06-13 Sputtering apparatus and method, and sputtering control program

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004-175016 2004-06-14
JP2004175016A JP4040607B2 (ja) 2004-06-14 2004-06-14 スパッタリング装置及び方法並びにスパッタリング制御用プログラム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005121392A1 true WO2005121392A1 (ja) 2005-12-22

Family

ID=35503081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2005/010772 WO2005121392A1 (ja) 2004-06-14 2005-06-13 スパッタリング装置及び方法並びにスパッタリング制御用プログラム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7935232B2 (ja)
JP (1) JP4040607B2 (ja)
TW (1) TW200606271A (ja)
WO (1) WO2005121392A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006114228A2 (de) * 2005-04-25 2006-11-02 Hamatech Ag Verfahren und vorrichtung zum beschichten von substraten

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9771648B2 (en) 2004-08-13 2017-09-26 Zond, Inc. Method of ionized physical vapor deposition sputter coating high aspect-ratio structures
US8585873B2 (en) * 2004-10-16 2013-11-19 Aviza Technology Limited Methods and apparatus for sputtering
GB0423032D0 (en) * 2004-10-16 2004-11-17 Trikon Technologies Ltd Methods and apparatus for sputtering
US9812302B2 (en) * 2007-03-16 2017-11-07 National University Corporation Tohoku University Magnetron sputtering apparatus
CN201162043Y (zh) * 2008-03-21 2008-12-10 北京京东方光电科技有限公司 磁控溅射靶结构及设备
US20100089748A1 (en) * 2008-10-15 2010-04-15 C Forster John Control of erosion profile on a dielectric rf sputter target
US8070925B2 (en) * 2008-10-17 2011-12-06 Applied Materials, Inc. Physical vapor deposition reactor with circularly symmetric RF feed and DC feed to the sputter target
KR101841236B1 (ko) 2009-04-03 2018-03-22 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 고압 ｒｆ-ｄｃ 스퍼터링과 이 프로세스의 단차 도포성 및 막 균일성을 개선하기 위한 방법
DE102009054060B4 (de) * 2009-11-20 2014-10-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten eines Substrates
TWI554630B (zh) * 2010-07-02 2016-10-21 應用材料股份有限公司 減少沉積不對稱性的沉積設備及方法
JP5599476B2 (ja) * 2010-12-28 2014-10-01 キヤノンアネルバ株式会社 スパッタリング装置
CN103348446B (zh) 2011-02-09 2016-08-24 应用材料公司 用于rf pvd腔室且能均匀调整的esc接地套件
DE102013011068A1 (de) * 2013-07-03 2015-01-08 Oerlikon Trading Ag, Trübbach Targetalter-Kompensationsverfahren zur Durchführung von stabilen reaktiven Sputterverfahren
US11784033B2 (en) * 2021-05-28 2023-10-10 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for processing a substrate
US20230066036A1 (en) * 2021-08-30 2023-03-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of forming memory device with physical vapor deposition system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02290971A (ja) * 1989-04-28 1990-11-30 Tokyo Electron Ltd スパッタ装置
JPH02298263A (ja) * 1989-05-12 1990-12-10 Tokyo Electron Ltd スパッタ装置
JPH09143713A (ja) * 1995-11-28 1997-06-03 Applied Materials Inc スパッタリング装置のマグネトロンユニット
JPH10195649A (ja) * 1996-12-27 1998-07-28 Sony Corp マグネトロンスパッタ装置および半導体装置の製造方法
JP2002020866A (ja) * 2000-07-05 2002-01-23 Sony Corp スパッタリング装置
JP2005054251A (ja) * 2003-08-06 2005-03-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd スパッタリング方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5174875A (en) * 1990-08-29 1992-12-29 Materials Research Corporation Method of enhancing the performance of a magnetron sputtering target
JPH08144058A (ja) 1994-11-15 1996-06-04 Aneruba Kk マグネトロンスパッタリング方法および装置
JPH09176852A (ja) 1995-12-21 1997-07-08 Sony Disc Technol:Kk マグネトロンスパッタ装置
JPH1060640A (ja) 1996-08-14 1998-03-03 Sony Corp スパッタ成膜方法とスパッタ成膜装置
JP2001329362A (ja) 2000-05-17 2001-11-27 Nikko Materials Co Ltd バッキングプレート及びスパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02290971A (ja) * 1989-04-28 1990-11-30 Tokyo Electron Ltd スパッタ装置
JPH02298263A (ja) * 1989-05-12 1990-12-10 Tokyo Electron Ltd スパッタ装置
JPH09143713A (ja) * 1995-11-28 1997-06-03 Applied Materials Inc スパッタリング装置のマグネトロンユニット
JPH10195649A (ja) * 1996-12-27 1998-07-28 Sony Corp マグネトロンスパッタ装置および半導体装置の製造方法
JP2002020866A (ja) * 2000-07-05 2002-01-23 Sony Corp スパッタリング装置
JP2005054251A (ja) * 2003-08-06 2005-03-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd スパッタリング方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006114228A2 (de) * 2005-04-25 2006-11-02 Hamatech Ag Verfahren und vorrichtung zum beschichten von substraten
WO2006114228A3 (de) * 2005-04-25 2007-04-19 Steag Hamatech Ag Verfahren und vorrichtung zum beschichten von substraten

Also Published As

Publication number Publication date
JP4040607B2 (ja) 2008-01-30
US7935232B2 (en) 2011-05-03
US20080023318A1 (en) 2008-01-31
JP2005350751A (ja) 2005-12-22
TW200606271A (en) 2006-02-16
TWI363808B (ja) 2012-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2005121392A1 (ja) スパッタリング装置及び方法並びにスパッタリング制御用プログラム
JP5241043B2 (ja) 直流を用いるスパッタリング堆積のための方法および装置
US5685959A (en) Cathode assembly having rotating magnetic-field shunt and method of making magnetic recording media
KR101332274B1 (ko) 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 방법
KR100257694B1 (ko) 기판의 양면에 자성박막을 성막하는 스퍼터링방법 및 그 실시를 위한 기구
US20100000855A1 (en) Film Forming Apparatus and Method of Forming Film
JP2011149104A (ja) スパッタリング装置、スパッタリング方法及び電子デバイスの製造方法
WO2006032925A1 (en) Material deposition apparatus and method
JP2005187830A (ja) スパッタ装置
JP2012177191A (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP4740575B2 (ja) 対向ターゲット式スパッタ装置及び対向ターゲット式スパッタ方法
JP2012201971A (ja) 成膜装置
JPH10152772A (ja) スパッタリング方法及び装置
US8043481B2 (en) Sputtering method and apparatus
US7041202B2 (en) Timing apparatus and method to selectively bias during sputtering
JPH09316632A (ja) 透明材料からなる支持体の上に光学的に透明でかつ導電性の層を付着させるための方法
JP4274452B2 (ja) スパッタ源及び成膜装置
US7537676B2 (en) Cathode apparatus to selectively bias pallet during sputtering
KR20010052285A (ko) 스퍼터링 장치 및 마그네트론 유닛
US9228254B2 (en) Cathode sputtering gas distribution apparatus
JP2004083974A (ja) スパッタ成膜方法及びマグネトロンスパッタ装置
JP4029649B2 (ja) 光学的情報記録媒体、およびその製造方法ならびにその製造装置
JPH09234358A (ja) 真空容器内の加熱方法及び加熱機構
JP2011089213A (ja) 対向ターゲット式スパッタ装置及び対向ターゲット式スパッタ方法
JP4396885B2 (ja) マグネトロンスパッタ装置

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11628138

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase
WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 11628138

Country of ref document: US