JP2012077360A - Cathode unit and film deposition system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cathode unit capable of equalizing a film thickness at high accuracy, and to provide a film deposition system.SOLUTION: The cathode unit 15 includes: a target material 17 arranged in a sputtering chamber 13; a backing plate 19 to which the target material is attached; and a magnet 29 arranged on the back side of the backing plate at predetermined intervals, wherein the cathode unit has a magnetic field strength-adjusting mechanism 100.

Description

本発明は、カソードユニットおよび成膜装置に関するものである。   The present invention relates to a cathode unit and a film forming apparatus.

従来から、基板に対して薄膜をスパッタ法にて形成する場合、析出速度が速く、生産性に優れたマグネトロンカソード(カソードユニット)を用いた成膜装置が広く用いられている(例えば、特許文献1参照)。この成膜装置では、一般的にスパッタ室内にマグネトロンカソードを基板搬送方向に沿って一つ以上配列している。そして、マグネトロンカソードのターゲットに対向するように基板を搬送させることで、基板面に薄膜を成膜するように構成されている。なお、基板は被成膜面が鉛直方向と平行になるように、基板を立てた状態で搬送しながら成膜を行うのが一般的である。   Conventionally, when a thin film is formed on a substrate by sputtering, a film forming apparatus using a magnetron cathode (cathode unit) having a high deposition rate and excellent productivity has been widely used (for example, Patent Documents). 1). In this film forming apparatus, one or more magnetron cathodes are generally arranged in the sputtering chamber along the substrate transport direction. And it is comprised so that a thin film may be formed in a substrate surface by conveying a board | substrate so that the target of a magnetron cathode may be opposed. Note that the substrate is generally deposited while being transported in a standing state so that the deposition surface is parallel to the vertical direction.

特許文献1に示すように、ターゲットの背面には裏板が設けられ、ターゲットを固定し、裏板から所定距離離間して磁石が配置されている。また、磁石はヨークに固定され、さらにヨークを支持するリブが設けられている。   As shown in Patent Document 1, a back plate is provided on the back surface of the target, the target is fixed, and a magnet is arranged at a predetermined distance from the back plate. The magnet is fixed to the yoke, and a rib for supporting the yoke is provided.

特開平7−109568号公報JP-A-7-109568

ところで、近年の基板の大型化に伴って、マグネトロンカソードも大型化している。マグネトロンカソードが大型化すると、ターゲットが取り付けられた裏板が、その自重およびスパッタ室内が真空状態に保持されることで引っ張られる(外部の大気側から押される)ことにより反ってしまうことがある。一方、磁石はヨークに固定され、さらにリブでヨークを補強しているため反りは発生しない。したがって、この状態で成膜を行うと、ターゲットと磁石との距離が基板の被成膜面の鉛直方向の位置によって異なり、膜厚分布が大きくなる。具体的には、裏板は鉛直方向の略中間位置において凸状の頂部になるように山なりに反りが生ずるため、その位置においてターゲットと磁石との距離が一番大きくなり、磁場が弱くなる。その結果、基板の鉛直方向の両端の膜厚が厚くなり、中間部分の膜厚が薄くなってしまうという問題があった。   By the way, with the recent increase in size of the substrate, the magnetron cathode has also increased in size. When the magnetron cathode is increased in size, the back plate to which the target is attached may be warped by its own weight and being pulled by being held in a vacuum state in the sputtering chamber (pressed from the outside atmosphere side). On the other hand, since the magnet is fixed to the yoke and the yoke is further reinforced with ribs, no warping occurs. Therefore, when film formation is performed in this state, the distance between the target and the magnet varies depending on the position in the vertical direction of the film formation surface of the substrate, and the film thickness distribution becomes large. Specifically, since the back plate is warped in a crest so that it becomes a convex top at a substantially intermediate position in the vertical direction, the distance between the target and the magnet is the largest at that position, and the magnetic field is weakened. . As a result, there has been a problem that the film thickness at both ends in the vertical direction of the substrate is increased and the film thickness at the intermediate portion is decreased.

そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、高精度に膜厚を均一化することができるカソードユニットおよび成膜装置を提供するものである。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a cathode unit and a film forming apparatus that can make the film thickness uniform with high accuracy.

請求項1に記載した発明は、スパッタ室内に配置されたターゲット材と、該ターゲット材が取り付けられる裏板と、該裏板の裏面側に所定距離離間して配置された磁石と、を備えたカソードユニットにおいて、磁場強度調整機構を有していることを特徴としている。   The invention described in claim 1 includes a target material arranged in the sputtering chamber, a back plate to which the target material is attached, and a magnet arranged at a predetermined distance from the back side of the back plate. The cathode unit is characterized by having a magnetic field strength adjusting mechanism.

請求項1に記載した発明によれば、磁場強度調整機構によりターゲット材にかかる磁場の大きさが略均一になるように調整することにより、基板の被成膜面の全面に亘って略均一な膜厚で成膜することができる。したがって、高精度に膜厚を均一化することができる。   According to the first aspect of the present invention, the magnetic field strength adjusting mechanism is adjusted so that the magnitude of the magnetic field applied to the target material becomes substantially uniform, so that the entire surface of the film formation surface of the substrate is substantially uniform. The film can be formed with a film thickness. Therefore, the film thickness can be made uniform with high accuracy.

請求項2に記載した発明は、前記磁場強度調整機構は、前記磁石が基板の被成膜面に平行な面内方向で、かつ、該基板の進行方向に対して直交する方向に対して、中心部分が凸状になるように変形可能に構成されていることを特徴としている。   The invention described in claim 2 is characterized in that the magnetic field intensity adjusting mechanism is configured such that the magnet is in an in-plane direction parallel to the film formation surface of the substrate and in a direction perpendicular to the traveling direction of the substrate. The center portion is configured to be deformable so as to have a convex shape.

請求項2に記載した発明によれば、磁石の表面とターゲットの表面との距離が磁石を基板の被成膜面に平行な面内方向で、かつ、基板の進行方向に対して直交する方向の全長(鉛直方向の全長)に亘って等間隔になるように調整することができる。したがって、鉛直方向の全長に亘って磁場を略均一にすることができるため、基板の鉛直方向の全長に亘って膜厚を略均一に成膜することができる。   According to the second aspect of the present invention, the distance between the surface of the magnet and the surface of the target is an in-plane direction parallel to the film formation surface of the substrate and a direction orthogonal to the traveling direction of the substrate. Can be adjusted so as to be equally spaced over the entire length (the total length in the vertical direction). Accordingly, since the magnetic field can be made substantially uniform over the entire length in the vertical direction, the film thickness can be formed substantially uniformly over the entire length in the vertical direction of the substrate.

請求項3に記載した発明は、前記磁石を所定量変形するためのスペーサを備えていることを特徴としている。   The invention described in claim 3 includes a spacer for deforming the magnet by a predetermined amount.

請求項3に記載した発明によれば、スペーサを用いて磁石を変形させることができるため、磁石の変形量を精度良く調整することができる。   According to the invention described in claim 3, since the magnet can be deformed using the spacer, the deformation amount of the magnet can be adjusted with high accuracy.

請求項4に記載した発明は、前記磁石の裏面側に配置されるヨークと、該ヨークの裏面側に配置されるリブと、を備え、 前記ヨークと前記リブとの隙間を調整可能な調整ボルトと、前記ヨークと前記リブとを結束する結束ボルトと、を取り付け可能に構成されていることを特徴としている。   The invention described in claim 4 includes a yoke disposed on the back surface side of the magnet and a rib disposed on the back surface side of the yoke, and an adjustment bolt capable of adjusting a gap between the yoke and the rib. And a bundling bolt that binds the yoke and the rib.

請求項4に記載した発明によれば、調整ボルトおよび結束ボルトを用いてヨークを反らせることができるとともに、その状態を確実に保持することができる。したがって、磁石を所定量反らせることができ、ターゲット鉛直方向表面の全長に亘って磁場を略均一にすることができる。   According to the invention described in claim 4, the yoke can be warped using the adjusting bolt and the binding bolt, and the state can be reliably maintained. Therefore, the magnet can be warped by a predetermined amount, and the magnetic field can be made substantially uniform over the entire length of the target vertical direction surface.

請求項5に記載した発明は、成膜装置において、請求項1〜4のいずれかに記載のカソードユニットを備えたことを特徴としている。   According to a fifth aspect of the present invention, in the film forming apparatus, the cathode unit according to any one of the first to fourth aspects is provided.

請求項5に記載した発明によれば、磁場強度調整機構によりターゲット材にかかる磁場の大きさが略均一になるように調整することにより、基板の被成膜面の全面に亘って略均一な膜厚で成膜することができる。したがって、高精度に膜厚を均一化された基盤を提供することができる。   According to the invention described in claim 5, by adjusting the magnetic field intensity applied to the target material by the magnetic field intensity adjusting mechanism so as to be substantially uniform, it is substantially uniform over the entire film formation surface of the substrate. The film can be formed with a film thickness. Therefore, it is possible to provide a base having a uniform film thickness with high accuracy.

本発明によれば、磁場強度調整機構によりターゲット材にかかる磁場の大きさが略均一になるように調整することにより、基板の被成膜面の全面に亘って略均一な膜厚で成膜することができる。したがって、高精度に膜厚を均一化することができる。   According to the present invention, the magnetic field strength adjusting mechanism is adjusted so that the magnitude of the magnetic field applied to the target material becomes substantially uniform, thereby forming a film with a substantially uniform film thickness over the entire film formation surface of the substrate. can do. Therefore, the film thickness can be made uniform with high accuracy.

本発明の実施形態におけるスパッタ成膜装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the sputter film deposition apparatus in embodiment of this invention. 図1のA部拡大図である。It is the A section enlarged view of FIG. 本発明の実施形態における磁気回路(永久磁石、ヨークおよびリブで構成されている)の斜視図である。It is a perspective view of the magnetic circuit (consisting of a permanent magnet, a yoke and a rib) in an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるヨークとリブとの固定方向を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the fixing direction of the yoke and rib in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるスペーサの斜視図である。It is a perspective view of the spacer in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるスパッタ成膜装置で基板を成膜する際のマグネトロンカソードの状態を説明する側面図である。It is a side view explaining the state of the magnetron cathode at the time of film-forming a board | substrate with the sputter film deposition apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるスパッタ成膜装置で基板を成膜した際の基板の鉛直方向における膜厚分布を示す図である。It is a figure which shows the film thickness distribution in the perpendicular | vertical direction of a board | substrate at the time of forming into a film with the sputtering film-forming apparatus in embodiment of this invention. 従来のスパッタ成膜装置で基板を成膜した際の基板の鉛直方向における膜厚分布を示す図である。It is a figure which shows the film thickness distribution in the perpendicular direction of a board | substrate at the time of film-forming a board | substrate with the conventional sputter film-forming apparatus. 鉛直方向におけるターゲットと永久磁石との距離のばらつき(ΔT/M)と、そのときの表面磁場強度のばらつきとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the dispersion | variation ((DELTA) T / M) of the distance of the target and permanent magnet in a perpendicular direction, and the dispersion | variation in the surface magnetic field intensity at that time.

本発明の実施形態に係るスパッタ成膜装置について、図1〜図9に基づいて説明する。
図1はスパッタ成膜装置の要部概略構成図(平面図)である。図1に示すように、スパッタ成膜装置10は、量産式のインライン式スパッタ装置であり、等速駆動されるキャリア11に基板21が載置され、スパッタ室13内を矢印Xの方向に連続して順次搬送される。なお、基板21は被成膜面21aが鉛直方向と平行になるように載置された状態で水平方向に搬送される。また、キャリア11(基板21)の搬送手段としては、モータに連結された搬送ローラやラック&ピニオン機構などの搬送手段を用いることができる。また、基板21の上端縁と下端縁とを溝付ロータにより挟持し、モータなどにより溝付ローラを回転させることで、基板21を搬送するように構成してもよい。また、スパッタ室13内は真空雰囲気に保持可能に構成されている。
A sputter deposition apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram (plan view) of a main part of a sputter deposition apparatus. As shown in FIG. 1, the sputter deposition apparatus 10 is a mass production type in-line sputtering apparatus. A substrate 21 is placed on a carrier 11 driven at a constant speed, and the inside of the sputtering chamber 13 continues in the direction of arrow X. Are sequentially conveyed. The substrate 21 is transported in the horizontal direction in a state where the deposition surface 21a is placed so as to be parallel to the vertical direction. Further, as the transport means for the carrier 11 (substrate 21), a transport means such as a transport roller connected to a motor or a rack and pinion mechanism can be used. Alternatively, the substrate 21 may be transported by holding the upper edge and the lower edge of the substrate 21 with a grooved rotor and rotating the grooved roller with a motor or the like. Further, the inside of the sputtering chamber 13 is configured to be maintained in a vacuum atmosphere.

基板21の被成膜面21aに対向した位置に、マグネトロンカソード(カソードユニット)15が配置されている。マグネトロンカソード15における基板21に対向する面には、ターゲット17が配されている。ターゲット17はバッキングプレート(裏板)19にメタルボンディングされ、絶縁板23を介してスパッタ室13の壁面25に取り付けられている。   A magnetron cathode (cathode unit) 15 is disposed at a position facing the film formation surface 21 a of the substrate 21. A target 17 is disposed on the surface of the magnetron cathode 15 facing the substrate 21. The target 17 is metal-bonded to a backing plate (back plate) 19 and attached to the wall surface 25 of the sputtering chamber 13 via an insulating plate 23.

また、バッキングプレート19の背面側(大気側)にはヨーク27が配置されており、このヨーク27の表面27aには永久磁石29が設けられている。また、ヨーク27は、ヨーク27の背面27bに設けられた柱状のリブ28に支持されている。このリブ28は例えば鋼などで製造された強固なものである。   A yoke 27 is disposed on the back side (atmosphere side) of the backing plate 19, and a permanent magnet 29 is provided on the surface 27 a of the yoke 27. The yoke 27 is supported by columnar ribs 28 provided on the back surface 27 b of the yoke 27. This rib 28 is a strong thing manufactured, for example with steel.

さらに、図2、図3に示すように、ヨーク27の表面27aには、バッキングプレート19側から見て鉛直方向に平行になるように配された棒状の中央磁石29aと、中央磁石29aの周囲を囲むように矩形状に配された外周磁石29bと、で構成された磁石群29cが2組配されている。   Further, as shown in FIGS. 2 and 3, on the surface 27a of the yoke 27, there are a bar-shaped central magnet 29a arranged so as to be parallel to the vertical direction when viewed from the backing plate 19, and the periphery of the central magnet 29a. Two sets of magnet groups 29c each including an outer peripheral magnet 29b arranged in a rectangular shape so as to surround the magnet are arranged.

中央磁石29aおよび外周磁石29bは、ともに基板21の被成膜面21aに対して垂直方向に着磁されており、さらに中央磁石29aと外周磁石29bとは互いに逆方向に着磁されている。例えば、中央磁石29aの表面がS極に着磁されており、外周磁石29bの表面がN極に着磁されている。このように永久磁石29を配置することにより、中央磁石29aと外周磁石29bとの間に磁場が形成される。なお、永久磁石29は、例えばモータなどからなる移動装置(不図示)を用いて基板21の搬送方向に沿って往復移動できるように構成してもよい。   The central magnet 29a and the outer peripheral magnet 29b are both magnetized in the direction perpendicular to the film-forming surface 21a of the substrate 21, and the central magnet 29a and the outer peripheral magnet 29b are magnetized in opposite directions. For example, the surface of the central magnet 29a is magnetized to the S pole, and the surface of the outer peripheral magnet 29b is magnetized to the N pole. By arranging the permanent magnet 29 in this way, a magnetic field is formed between the central magnet 29a and the outer peripheral magnet 29b. The permanent magnet 29 may be configured to reciprocate along the transport direction of the substrate 21 using a moving device (not shown) made of, for example, a motor.

また、バッキングプレート19には、ターゲット17に直流電界を印加するための直流電源装置31が設けられている。さらに、スパッタ室13内へ供給するスパッタガスが封入された第一ガスボンベ33およびスパッタ室13内へ供給する反応性ガスが封入された第二ガスボンベ35が配置されている。第一ガスボンベ33および第二ガスボンベ35は、スパッタ室13内へ配管37を介して導入され、その先端がガス導入ノズル39に接続され、スパッタ室13内に噴出できるようになっている。   Further, the backing plate 19 is provided with a DC power supply device 31 for applying a DC electric field to the target 17. Further, a first gas cylinder 33 in which a sputtering gas supplied into the sputtering chamber 13 is enclosed and a second gas cylinder 35 in which a reactive gas supplied into the sputtering chamber 13 is enclosed are arranged. The first gas cylinder 33 and the second gas cylinder 35 are introduced into the sputter chamber 13 via a pipe 37, and their tips are connected to a gas introduction nozzle 39 so that they can be ejected into the sputter chamber 13.

ここで、図4に示すように、ヨーク27とリブ28とは結束ボルト41により締結固定されている。結束ボルト41は、リブ28の軸方向(鉛直方向)に沿って複数取り付け可能に構成されている。具体的には、ヨーク27に雌ネジ部42が形成されるとともに、リブ28における雌ネジ部42に対応した位置に貫通孔43が形成されている。なお、貫通孔43の大きさは結束ボルト41の雄ネジ部44の外形よりも大きく、頭部45の外形よりも小さく形成されている。したがって、結束ボルト41をリブ28の貫通孔43に挿通するとともにヨーク27の雌ネジ部42で螺合することにより、ヨーク27とリブ28とを締結固定することができる。   Here, as shown in FIG. 4, the yoke 27 and the rib 28 are fastened and fixed by a binding bolt 41. A plurality of bundling bolts 41 can be attached along the axial direction (vertical direction) of the ribs 28. Specifically, a female screw portion 42 is formed in the yoke 27 and a through hole 43 is formed at a position corresponding to the female screw portion 42 in the rib 28. The size of the through hole 43 is larger than the outer shape of the male screw portion 44 of the binding bolt 41 and smaller than the outer shape of the head 45. Therefore, the yoke 27 and the rib 28 can be fastened and fixed by inserting the binding bolt 41 into the through hole 43 of the rib 28 and screwing it with the female screw portion 42 of the yoke 27.

一方、リブ28には調整ボルト51が取り付け可能に構成されており、調整ボルト51によりヨーク27とリブ28との間に隙間を形成することができる。調整ボルト51は、リブ28の軸方向(鉛直方向)に沿って複数取り付け可能に構成されている。具体的には、リブ28に雌ネジ部52が形成されている。なお、雌ネジ部52はリブ28を貫通するように形成されている。したがって、調整ボルト51をリブ28の雌ネジ部52に螺合することにより調整ボルト51の先端部53はヨーク27側へと移動し、先端部53はヨーク27の背面27bに当接する。さらに、調整ボルト51を螺合することにより、ヨーク27とリブ28との間を押し広げ、ヨーク27とリブ28との間に隙間を形成することができる。   On the other hand, an adjustment bolt 51 can be attached to the rib 28, and a gap can be formed between the yoke 27 and the rib 28 by the adjustment bolt 51. A plurality of adjustment bolts 51 can be attached along the axial direction (vertical direction) of the ribs 28. Specifically, a female screw portion 52 is formed on the rib 28. The female screw portion 52 is formed so as to penetrate the rib 28. Therefore, by screwing the adjustment bolt 51 into the female screw portion 52 of the rib 28, the tip end portion 53 of the adjustment bolt 51 moves to the yoke 27 side, and the tip end portion 53 comes into contact with the back surface 27 b of the yoke 27. Furthermore, by screwing the adjustment bolt 51, the space between the yoke 27 and the rib 28 can be widened, and a gap can be formed between the yoke 27 and the rib 28.

つまり、ヨーク27とリブ28とを結束ボルト41で締結しつつ、調整ボルト51によりヨーク27とリブ28との間に隙間を形成することにより、ヨーク27を鉛直方向に沿って湾曲させることができる。   That is, the yoke 27 can be bent along the vertical direction by forming a gap between the yoke 27 and the rib 28 by the adjusting bolt 51 while fastening the yoke 27 and the rib 28 with the binding bolt 41. .

本実施形態においては、基板21の被成膜面21aに平行な面内方向で、かつ、基板21の進行方向に対して直交する方向(鉛直方向)に対して、中心部分が凸状になるように湾曲可能に構成した。このようにリブ28に対してヨーク27および永久磁石29を湾曲させてマグネトロンカソード15の磁場を調整する機構を磁場強度調整機構100という。つまり、磁場強度調整機構100により、基板21のの被成膜面21aに平行な面内方向で、かつ、基板21の進行方向に対して直交する方向(鉛直方向)の磁場強度を調整することができる。   In the present embodiment, the central portion is convex in the in-plane direction parallel to the film formation surface 21 a of the substrate 21 and in the direction (vertical direction) perpendicular to the traveling direction of the substrate 21. It was configured to be bendable. A mechanism for adjusting the magnetic field of the magnetron cathode 15 by curving the yoke 27 and the permanent magnet 29 with respect to the rib 28 in this manner is referred to as a magnetic field strength adjusting mechanism 100. That is, the magnetic field strength adjusting mechanism 100 adjusts the magnetic field strength in the in-plane direction parallel to the film formation surface 21 a of the substrate 21 and in the direction (vertical direction) orthogonal to the traveling direction of the substrate 21. Can do.

また、ヨーク27とリブ28との隙間には、スペーサ61を配置できるように構成した。スペーサ61を隙間に配置することにより、隙間の管理を容易にすることができる。図5に示すように、スペーサ61は板状の部材であり、調整ボルト51を挿通可能な貫通孔62および結束ボルト41との接触を回避するための切欠部63が形成されている。スペーサ61は厚さの異なるものを複数用意して、隙間の大きさに合わせて使い分けるようにしてもよいし、薄板のスペーサ61を複数用意して、隙間の大きさに合わせてスペーサ61を積層して隙間に配置するようにしてもよい。   Further, the spacer 61 can be arranged in the gap between the yoke 27 and the rib 28. By arranging the spacer 61 in the gap, the gap can be easily managed. As shown in FIG. 5, the spacer 61 is a plate-like member, and a through hole 62 through which the adjustment bolt 51 can be inserted and a notch 63 for avoiding contact with the binding bolt 41 are formed. A plurality of spacers 61 having different thicknesses may be prepared and used according to the size of the gap, or a plurality of thin spacers 61 may be prepared and the spacers 61 may be stacked according to the size of the gap. And you may make it arrange | position in a clearance gap.

次に、スパッタ成膜装置10を用いて基板を成膜する方法について説明する。なお、ここでは基板21の大きさが(幅)2200mm×(長さ)2500mmのものを用いてその被成膜面21aに成膜する場合について説明する。   Next, a method for forming a substrate using the sputter film forming apparatus 10 will be described. Here, a case will be described in which a substrate 21 having a size of (width) 2200 mm × (length) 2500 mm is used to form a film on the film formation surface 21a.

基板21が上述のように大型の場合には、カソードとなるターゲット17およびバッキングプレート19の長さは約3000mmの長さとなる。このように大型のターゲット17およびバッキングプレート19をスパッタ成膜装置10にセットし、スパッタ室13内を真空雰囲気にすると、図6に示すように、ターゲット17およびバッキングプレート19は基板21の被成膜面21aに平行な面内方向で、かつ、基板21の進行方向に対して直交する方向(鉛直方向)に対して、中心部分が凸状になるように湾曲する。このときターゲット17およびバッキングプレート19の鉛直方向両端部と、鉛直方向中心部と、は約4mm程度撓んだ状態となる。   When the substrate 21 is large as described above, the length of the target 17 serving as the cathode and the backing plate 19 is about 3000 mm. As described above, when the large target 17 and the backing plate 19 are set in the sputter deposition apparatus 10 and the inside of the sputtering chamber 13 is set in a vacuum atmosphere, the target 17 and the backing plate 19 are formed on the substrate 21 as shown in FIG. The central portion is curved so as to have a convex shape in an in-plane direction parallel to the film surface 21a and a direction (vertical direction) orthogonal to the traveling direction of the substrate 21. At this time, the vertical ends of the target 17 and the backing plate 19 and the vertical central portion are bent by about 4 mm.

そこで、本実施形態では、調整ボルト51を調整することで、ヨーク27の表面27aが同様に約4mm、鉛直方向中心部分が凸状になるようにする。つまり、ヨーク27の表面27aに配された永久磁石29の鉛直方向中心部分が凸状になるようにして、ターゲット17と永久磁石29とが略平行に配されるように設定した。   Therefore, in the present embodiment, the adjustment bolt 51 is adjusted so that the surface 27a of the yoke 27 is similarly about 4 mm and the central portion in the vertical direction is convex. That is, the target 17 and the permanent magnet 29 are set to be arranged substantially in parallel so that the central portion in the vertical direction of the permanent magnet 29 arranged on the surface 27a of the yoke 27 is convex.

このように設定したスパッタ成膜装置10を用いて、基板21の被成膜面21aを成膜したときの鉛直方向の膜厚分布の結果を図7に示す。図7に示すように、基板21の鉛直方向に沿う方向の膜厚分布は±2.2%となった。   FIG. 7 shows the result of the film thickness distribution in the vertical direction when the film forming surface 21a of the substrate 21 is formed using the sputter film forming apparatus 10 set as described above. As shown in FIG. 7, the film thickness distribution in the direction along the vertical direction of the substrate 21 was ± 2.2%.

一方、従来のようにターゲット17およびバッキングプレート19が撓んだ状態で、永久磁石29は撓ませず鉛直方向に平行な状態で、基板21の被成膜面21aを成膜したときの鉛直方向の膜厚分布の結果を図8に示す。図8に示すように、基板21の鉛直方向に沿う方向の膜厚分布は±3.7%となった。   On the other hand, when the target 17 and the backing plate 19 are bent as in the prior art, the permanent magnet 29 is not bent and is parallel to the vertical direction, and the film formation surface 21a of the substrate 21 is formed in the vertical direction. The result of the film thickness distribution is shown in FIG. As shown in FIG. 8, the film thickness distribution in the direction along the vertical direction of the substrate 21 was ± 3.7%.

つまり、本実施形態のように、ターゲット17の撓みに応じて永久磁石29も撓ませて、ターゲット17と永久磁石29とが略平行になるように配した状態で成膜した方が、基板21の鉛直方向の膜厚分布を小さくすることができる。   That is, as in the present embodiment, the substrate 21 is formed by bending the permanent magnet 29 according to the bending of the target 17 and arranging the target 17 and the permanent magnet 29 so as to be substantially parallel to each other. The film thickness distribution in the vertical direction can be reduced.

さらに、図9に鉛直方向におけるターゲット17と永久磁石29との距離のばらつき(ΔT/M)と、そのときの表面磁場強度のばらつきとの関係を示す。図9に示すように、ΔT/Mが±2mm以下であれば、表面磁場強度のばらつきが±6%以下となる。表面磁場強度のばらつきが±6%以下であれば、膜厚分布は図7に示した膜厚分布に近づき、問題ない。なお、上記図7の状態においては、鉛直方向両端部におけるターゲット17と永久磁石29との間の距離(T/M)は34mmであり、T/Mは小さい方にずれることはない。つまり、鉛直方向中心部分は凸状に変形し、T/Mは34mmよりも必ず大きくなる。したがって、鉛直方向中心部分においてT/Mを34mm〜36mmとなるように永久磁石29を湾曲させれば表面磁場強度のばらつきが小さくなり、膜厚分布を小さくすることができる。
なお、上述のΔT/Mは、例えばT/Mがもっと大きい場合(例えば、40mm)には、許容できる値は大きくなる。
Furthermore, FIG. 9 shows the relationship between the variation in the distance between the target 17 and the permanent magnet 29 in the vertical direction (ΔT / M) and the variation in the surface magnetic field strength at that time. As shown in FIG. 9, if ΔT / M is ± 2 mm or less, the variation in surface magnetic field strength is ± 6% or less. If the variation in surface magnetic field strength is ± 6% or less, the film thickness distribution approaches the film thickness distribution shown in FIG. In the state of FIG. 7, the distance (T / M) between the target 17 and the permanent magnet 29 at both ends in the vertical direction is 34 mm, and T / M does not deviate to the smaller side. That is, the central portion in the vertical direction is deformed into a convex shape, and T / M is always greater than 34 mm. Therefore, if the permanent magnet 29 is curved so that T / M is 34 mm to 36 mm in the central portion in the vertical direction, the variation in the surface magnetic field strength can be reduced and the film thickness distribution can be reduced.
Note that the above-described ΔT / M has a larger allowable value when, for example, T / M is larger (for example, 40 mm).

本実施形態によれば、磁場強度調整機構100によりターゲット17にかかる磁場の大きさが略均一になるように調整することにより、基板21の被成膜面21aの全面に亘って略均一な膜厚で成膜することができる。したがって、高精度に膜厚を均一化することができる。   According to the present embodiment, the magnetic field strength adjusting mechanism 100 adjusts the magnitude of the magnetic field applied to the target 17 so as to be substantially uniform. A film can be formed with a thickness. Therefore, the film thickness can be made uniform with high accuracy.

また、永久磁石29とターゲット17との距離(T/M)が、永久磁石29を基板21の被成膜面21aに平行な面内方向で、かつ、基板21の進行方向に対して直交する方向の全長(鉛直方向の全長)に亘って等間隔になるように調整することができるように構成した。したがって、鉛直方向の全長に亘って磁場を略均一にすることができるため、基板21の鉛直方向の全長に亘って膜厚を略均一に成膜することができる。   Further, the distance (T / M) between the permanent magnet 29 and the target 17 is an in-plane direction parallel to the film formation surface 21 a of the substrate 21 and orthogonal to the traveling direction of the substrate 21. It was comprised so that it could adjust so that it might become equal intervals over the full length of a direction (full length of a perpendicular direction). Accordingly, since the magnetic field can be made substantially uniform over the entire length in the vertical direction, the film thickness can be formed almost uniformly over the entire length of the substrate 21 in the vertical direction.

また、スペーサ61を用いて永久磁石29を変形させることができるため、永久磁石29の変形量を精度良く調整することができる。   Further, since the permanent magnet 29 can be deformed using the spacer 61, the deformation amount of the permanent magnet 29 can be adjusted with high accuracy.

さらに、調整ボルト51および結束ボルト41を用いてヨーク27を反らせることができるとともに、その状態を確実に保持することができる。したがって、永久磁石29を所定量反らせることができ、鉛直方向の全長に亘って磁場を略均一にすることができる。   Furthermore, the yoke 27 can be warped using the adjusting bolt 51 and the binding bolt 41, and the state can be reliably maintained. Therefore, the permanent magnet 29 can be warped by a predetermined amount, and the magnetic field can be made substantially uniform over the entire length in the vertical direction.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上述の実施形態では、インライン式のスパッタ成膜装置を用いて説明したが、これに限らず静止型の成膜装置など、真空排気を必要とするチャンバ室が複数ある成膜装置に採用することができる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific shapes, configurations, and the like given in the embodiment are merely examples, and can be changed as appropriate.
For example, in the above-described embodiment, the in-line type sputtering film forming apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and is used for a film forming apparatus having a plurality of chamber chambers that require evacuation, such as a stationary film forming apparatus. can do.

10…スパッタ成膜装置(成膜装置) 13…スパッタ室 15…マグネトロンカソード(カソードユニット) 17…ターゲット(ターゲット材) 19…バッキングプレート(裏板) 27…ヨーク 28…リブ 29…永久磁石(磁石) 41…結束ボルト 51…調整ボルト 61…スペーサ 100…磁場強度調整機構   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Sputter deposition apparatus (deposition apparatus) 13 ... Sputter chamber 15 ... Magnetron cathode (cathode unit) 17 ... Target (target material) 19 ... Backing plate (back plate) 27 ... Yoke 28 ... Rib 29 ... Permanent magnet (magnet) 41 ... Bundling bolt 51 ... Adjustment bolt 61 ... Spacer 100 ... Magnetic field strength adjustment mechanism

Claims (5)

スパッタ室内に配置されたターゲット材と、
該ターゲット材が取り付けられる裏板と、
該裏板の裏面側に所定距離離間して配置された磁石と、を備えたカソードユニットにおいて、
磁場強度調整機構を有していることを特徴とするカソードユニット。
A target material arranged in the sputtering chamber;
A back plate to which the target material is attached;
In a cathode unit provided with a magnet disposed at a predetermined distance apart on the back side of the back plate,
A cathode unit having a magnetic field strength adjustment mechanism.
前記磁場強度調整機構は、前記磁石が基板の被成膜面に平行な面内方向で、かつ、該基板の進行方向に対して直交する方向に対して、中心部分が凸状になるように変形可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載のカソードユニット。   The magnetic field strength adjusting mechanism is arranged so that the magnet is convex in the in-plane direction parallel to the film formation surface of the substrate and in a direction perpendicular to the traveling direction of the substrate. The cathode unit according to claim 1, wherein the cathode unit is configured to be deformable. 前記磁石を所定量変形するためのスペーサを備えていることを特徴とする請求項1または2に記載のカソードユニット。   The cathode unit according to claim 1, further comprising a spacer for deforming the magnet by a predetermined amount. 前記磁石の裏面側に配置されるヨークと、
該ヨークの裏面側に配置されるリブと、を備え、
前記ヨークと前記リブとの隙間を調整可能な調整ボルトと、
前記ヨークと前記リブとを結束する結束ボルトと、を取り付け可能に構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のカソードユニット。
A yoke disposed on the back side of the magnet;
A rib disposed on the back side of the yoke,
An adjustment bolt capable of adjusting the gap between the yoke and the rib;
The cathode unit according to any one of claims 1 to 3, wherein a binding bolt for binding the yoke and the rib is attachable.
請求項1〜4のいずれかに記載のカソードユニットを備えたことを特徴とする成膜装置。   A film forming apparatus comprising the cathode unit according to claim 1.
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