JPH11335828A - Sputtering system - Google Patents
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- JPH11335828A JPH11335828A JP13981898A JP13981898A JPH11335828A JP H11335828 A JPH11335828 A JP H11335828A JP 13981898 A JP13981898 A JP 13981898A JP 13981898 A JP13981898 A JP 13981898A JP H11335828 A JPH11335828 A JP H11335828A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はスパッタリング装置
に関し、より詳細には、成膜やエッチングの分布が均一
になるようなスパッタリング装置に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly, to a sputtering apparatus in which the distribution of film formation and etching is uniform.
【０００２】[0002]
【従来の技術】スパッタリング法による基板への金属薄
膜、酸化物薄膜その他種々の薄膜の作成あるいはエッチ
ングは、半導体産業、メディア産業等において重要視さ
れている。2. Description of the Related Art The production or etching of a metal thin film, an oxide thin film, and other various thin films on a substrate by a sputtering method is regarded as important in the semiconductor industry, media industry, and the like.
【０００３】スパッタリング法を用いて処理を行うため
のスパッタリング装置では、処理室である真空容器内に
被処理基板とともにアルゴンなどのスパッタリングガス
を導入し、さらに電圧を印加してグロー放電を発生させ
ることにより、成膜処理を行うときはターゲットにイオ
ンを衝突させて飛び出したターゲット原子を対向配置さ
せた基板表面に付着するようにし、またエッチング処理
を行うときは被処理基板が載置された基板ホルダにイオ
ンを衝突させて基板表面原子をスパッタエッチングする
ものである。In a sputtering apparatus for performing a process using a sputtering method, a sputtering gas such as argon is introduced together with a substrate to be processed into a vacuum chamber as a processing chamber, and a voltage is applied to generate a glow discharge. When performing a film forming process, ions are made to collide with a target so that the ejected target atoms are attached to the surface of the opposed substrate, and when performing an etching process, a substrate holder on which a substrate to be processed is mounted. And sputter-etch the atoms on the surface of the substrate.
【０００４】このようなスパッタリング装置の従来例を
第２図により示す。図において１は処理室、２はターゲ
ット、３はマグネトロンスパッタリングを行うための磁
石、４はターゲットに対向配置された基板ホルダ（この
上に基板が載置されている）、５は処理室を真空排気す
るための排気流路、６はバルブ、７はターボ分子ポン
プ、８は油回転ポンプ、９は高周波電源、１０は処理室
の壁面に取り付けられたガス導入口でここからアルゴン
ガスが導入される。なお、反応性スパッタリング等では
スパッタ用ガスであるアルゴンの他に酸素ガス等も同時
に導入されることもある。また、スパッタエッチングを
行う場合は基板ホルダ側に高周波電源を接続する。この
装置で高周波電源により電圧を印加すると、アルゴンイ
オンが生じて高周波電極側をスパッタリングするように
なり、所定の成膜またはエッチングが行われるようにな
る。FIG. 2 shows a conventional example of such a sputtering apparatus. In the figure, 1 is a processing chamber, 2 is a target, 3 is a magnet for performing magnetron sputtering, 4 is a substrate holder (a substrate is placed on the substrate) opposed to the target, and 5 is a vacuum in the processing chamber. Exhaust flow path for exhausting, 6 is a valve, 7 is a turbo molecular pump, 8 is an oil rotary pump, 9 is a high frequency power supply, 10 is a gas inlet mounted on the wall of the processing chamber, from which argon gas is introduced. You. In reactive sputtering or the like, oxygen gas or the like may be introduced at the same time as argon as a sputtering gas. When performing sputter etching, a high frequency power supply is connected to the substrate holder. When a voltage is applied by a high-frequency power supply in this device, argon ions are generated and the high-frequency electrode side is sputtered, so that a predetermined film formation or etching is performed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで成膜処理やエ
ッチング処理における処理膜厚の分布の均一化には、種
々のパラメータが寄与する。そして分布を悪化させる原
因のひとつとして、ガス導入と排気とにより生じる処理
室内の圧力勾配により処理室内におけるスパッタリング
レートの空間的な差が大きく異なりこれが膜厚分布を悪
化させる要因となっていることが知られている。Various parameters contribute to making the distribution of the film thickness uniform in the film forming process and the etching process. One of the causes of the deterioration of the distribution is that the spatial difference in the sputtering rate in the processing chamber is largely different due to the pressure gradient in the processing chamber caused by gas introduction and exhaust, and this is a factor that deteriorates the film thickness distribution. Are known.
【０００６】そのため、従来はシャワー状の孔を開けた
ものを、ガス導入口に取り付けることにより、ガスの流
れを少しでも均一化するようにしている。For this reason, conventionally, a gas having a shower-like hole is attached to a gas inlet so as to make the gas flow even at least a little.
【０００７】しかしながら、シャワー板を処理室内に配
置するためには、そのための空間が必要になる。また、
均一化をより改善するためにはガス導入を均一に導入す
るためのシャワー板を大きくするほどよいが、そのため
にはますます空間が必要になる。処理室が大きくなる
と、処理室のみならず排気系も大型化し、装置全体が大
型化することとなり、ガス導入の均一化と装置の大型化
が相反する課題となっていた。However, in order to dispose the shower plate in the processing chamber, a space for that is required. Also,
In order to further improve the uniformity, it is better to increase the size of the shower plate for uniformly introducing the gas, but this requires more and more space. When the processing chamber becomes large, not only the processing chamber but also the exhaust system becomes large, so that the whole apparatus becomes large. Therefore, the uniform introduction of gas and the large size of the apparatus conflict with each other.
【０００８】そこで、本発明は従来と全く異なる方法に
より、装置の大型化をすることなく、処理室の圧力勾配
の均一化を図るようにしたスパッタリング装置を提供す
ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a sputtering apparatus in which the pressure gradient in the processing chamber is made uniform by a method completely different from the conventional one without increasing the size of the apparatus.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明のスパッタリング装置は、処理室を真
空排気するための排気流路側に、スパッタ処理に使用す
るためのガスのガス導入口を備えたことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a sputtering apparatus according to the present invention is provided with a gas inlet for a gas used for a sputtering process on an exhaust passage side for evacuating a processing chamber. It is characterized by having.
【００１０】本発明の装置では、スパッタ処理に使用す
るためのガスのガス導入口を排気流路側に設けている。
これにより、ガス導入口から放出されたガスのほとんど
はそのまま排気流路を下流側に流れて排気されるが、一
部のガスは拡散効果により均一に処理室に満たされるよ
うになる。即ち、ガス導入口より上流の処理室側には排
気系が存在しないため、原理的に大きな圧力勾配が発生
しない。In the apparatus of the present invention, a gas inlet for a gas used for the sputtering process is provided on the exhaust flow path side.
Thus, most of the gas released from the gas inlet flows through the exhaust flow path to the downstream side and is exhausted, but a part of the gas is uniformly filled in the processing chamber by the diffusion effect. That is, since there is no exhaust system on the processing chamber side upstream of the gas inlet, a large pressure gradient does not occur in principle.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図を用いて説明す
る。図１に本発明の一実施例であるスパッタリング装置
の構成図を示す。図において１は処理室、２はターゲッ
ト、３はマグネトロンスパッタリングを行うための磁
石、４はターゲットに対向配置された基板ホルダ（この
上に基板が載置されている）、５は処理室を真空排気す
るための排気流路、６は圧力調整および開閉を行うため
のバルブ、７はターボ分子ポンプ、８は油回転ポンプ、
９は高周波電源である。以上は従来例と基本的に同じも
のである。本発明の装置では、処理室１を排気するため
の管状の排気流路５が処理室壁面に接続されているが、
この排気流路５にガス導入口１１が設けられているのが
特徴である。排気流路５のガス導入口１１の取付位置
は、処理室から離れるほど拡散効果が低減するので、そ
の場合は圧力調整バルブを用いて排気速度を絞る必要が
ある。通常は、処理室との境界位置あるいは境界位置か
ら３０ｃｍぐらいの間に導入口を設ければ適度な拡散効
果が適度な圧力調整バルブの開度状態で得られる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration diagram of a sputtering apparatus according to one embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a processing chamber, 2 is a target, 3 is a magnet for performing magnetron sputtering, 4 is a substrate holder (a substrate is placed on the substrate) opposed to the target, and 5 is a vacuum in the processing chamber. An exhaust passage for exhausting, 6 a valve for adjusting and opening and closing pressure, 7 a turbo molecular pump, 8 an oil rotary pump,
9 is a high frequency power supply. The above is basically the same as the conventional example. In the apparatus of the present invention, a tubular exhaust passage 5 for exhausting the processing chamber 1 is connected to the processing chamber wall surface.
A feature is that a gas introduction port 11 is provided in the exhaust passage 5. Since the diffusion effect decreases as the position of the gas inlet 11 of the exhaust passage 5 becomes farther from the processing chamber, it is necessary to reduce the exhaust speed by using a pressure adjusting valve. Normally, if an inlet is provided at a boundary position with respect to the processing chamber or about 30 cm from the boundary position, an appropriate diffusion effect can be obtained with an appropriate opening degree of the pressure regulating valve.
【００１２】処理室の内径が１０ｃｍ〜１ｍ程度であ
り、スパッタリング圧力を分子流領域から中間流領域で
ある圧力範囲（１ｍｍＰａ〜１０Pa）で行う場合に限
り、本発明が有効である。The present invention is effective only when the inside diameter of the processing chamber is about 10 cm to 1 m and the sputtering pressure is from the molecular flow range to the intermediate flow range (1 mmPa to 10 Pa).
【００１３】ガス導入口１１は排気流路５の管壁自身に
直接開口部分を設けてもよいが、好ましくは吹き出し方
向が排気ポンプ側（下流側）に向くように排気流路管内
に吹き出しノズル部分１２を取り付けておいてもよい。
また、拡散効果を高めるためにガス導入口１１の下流側
での近傍に拡散板１３を設けるようにすればより効果的
である。The gas inlet 11 may be provided with an opening directly in the pipe wall of the exhaust passage 5, but preferably, a blow nozzle is provided in the exhaust passage so that the blow direction is directed to the exhaust pump side (downstream side). The part 12 may be attached.
It is more effective to provide the diffusion plate 13 near the downstream side of the gas inlet 11 in order to enhance the diffusion effect.
【００１４】次にこのスパッタリング装置の動作を説明
する。 まず最初に、処理室に処理基板を入れて真空排
気する。その後、ガス導入口１１からアルゴンを導入し
処理室圧力がスパッタリングを行う圧力（０.1Pa程度）
になるように圧力調整バルブ６により、圧力調整を行
う。なお、圧力調整バルブ６を使用せずに、ガス流量を
制御することにより圧力調整を行ってもよい。なお、こ
のときガス導入口１１が排気流路５にあるので処理室１
の圧力を決定するアルゴンは排気流路５から拡散により
処理室に入ったものである。したがって、処理室内での
圧力勾配がほとんどない状態で所定の圧力に維持される
こととなっている。Next, the operation of the sputtering apparatus will be described. First, a processing substrate is placed in a processing chamber and evacuated. After that, argon is introduced from the gas inlet 11 and the processing chamber pressure is set to a pressure at which sputtering is performed (about 0.1 Pa).
The pressure is adjusted by the pressure adjusting valve 6 such that The pressure may be adjusted by controlling the gas flow rate without using the pressure adjusting valve 6. At this time, since the gas inlet 11 is in the exhaust passage 5, the processing chamber 1
Argon, which determines the pressure, enters the processing chamber by diffusion from the exhaust passage 5. Therefore, the pressure is maintained at a predetermined pressure with almost no pressure gradient in the processing chamber.
【００１５】圧力が安定した状態で高周波電源９により
電圧を印加してグロー放電を発生させることにより、成
膜あるいはエッチング処理が行われる。A film is formed or etched by applying a voltage from the high-frequency power supply 9 while the pressure is stable to generate a glow discharge.
【００１６】以下に、本発明の実施態様をまとめてお
く。Hereinafter, embodiments of the present invention will be summarized.
【００１７】（１）処理室を真空排気するための排気流
路側に、スパッタ処理に使用するためのガスのガス導入
口を備え、このガス導入口の吹出方向を下流側に向けた
ことを特徴とするスパッタリング装置。(1) A gas introduction port for a gas used for sputtering is provided on the exhaust passage side for evacuating the processing chamber, and the blowing direction of the gas introduction port is directed to the downstream side. Sputtering equipment.
【００１８】（２）処理室を真空排気するための排気流
路側に、スパッタ処理に使用するためのガスのガス導入
口を備え、このガス導入口の吹出方向を下流側に向ける
とともに、吹き出されたガスを衝突させて拡散するため
の拡散板を導入口近傍に設けたことを特徴とするスパッ
タリング装置。(2) A gas introduction port for a gas used for sputtering is provided on the exhaust flow path side for evacuating the processing chamber, and the gas introduction port is directed to the downstream side and is blown out. A diffusing plate for diffusing the gas by collision with the gas is provided near the inlet.
【００１９】[0019]
【発明の効果】本発明によれば、処理室内の圧力勾配が
抑えられるので、より均一な分布を有する成膜あるいは
エッチングが可能となる。また、完全に封じ込んだ状態
で処理するのではないため、処理室壁面から放出される
不純物ガスが排気系により排気されるので、処理室内の
純度を一定以上に保つことができ、膜質も劣化すること
がない。According to the present invention, since the pressure gradient in the processing chamber is suppressed, it is possible to form a film or etch with a more uniform distribution. In addition, since the processing is not performed in a completely sealed state, the impurity gas released from the processing chamber wall is exhausted by the exhaust system, so that the purity in the processing chamber can be maintained at a certain level or more, and the film quality is deteriorated. Never do.
【図１】本発明の一実施例であるスパッタリング装置の
構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a sputtering apparatus according to one embodiment of the present invention.
【図２】従来からのスパッタリング装置の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional sputtering apparatus.
１：処理室 ２：ターゲット ４：基板ホルダ ５：排気流路 ６：バルブ ７：ターボ分子ポンプ ８：油回転ポンプ ９：高周波電源 １１：ガス導入口 1: Processing chamber 2: Target 4: Substrate holder 5: Exhaust flow path 6: Valve 7: Turbo molecular pump 8: Oil rotary pump 9: High frequency power supply 11: Gas inlet
Claims (1)
に、スパッタ処理に使用するためのガスのガス導入口を
備えたことを特徴とするスパッタリング装置。1. A sputtering apparatus, comprising: a gas introduction port for a gas used for a sputtering process provided on an exhaust passage side for evacuating a processing chamber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13981898A JP3728925B2 (en) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | Sputtering equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13981898A JP3728925B2 (en) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | Sputtering equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11335828A true JPH11335828A (en) | 1999-12-07 |
| JP3728925B2 JP3728925B2 (en) | 2005-12-21 |
Family
ID=15254184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13981898A Expired - Fee Related JP3728925B2 (en) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | Sputtering equipment |
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|---|---|
| JP (1) | JP3728925B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015074812A (en) * | 2013-10-10 | 2015-04-20 | 株式会社アルバック | Film deposition apparatus, film deposition method, and manufacturing method of metal oxide thin film |
-
1998
- 1998-05-21 JP JP13981898A patent/JP3728925B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015074812A (en) * | 2013-10-10 | 2015-04-20 | 株式会社アルバック | Film deposition apparatus, film deposition method, and manufacturing method of metal oxide thin film |
Also Published As
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|---|---|
| JP3728925B2 (en) | 2005-12-21 |
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