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JP4986350B2 - Magnetron unit of sputtering apparatus and sputtering apparatus - Google Patents

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JP4986350B2
JP4986350B2 JP2001258133A JP2001258133A JP4986350B2 JP 4986350 B2 JP4986350 B2 JP 4986350B2 JP 2001258133 A JP2001258133 A JP 2001258133A JP 2001258133 A JP2001258133 A JP 2001258133A JP 4986350 B2 JP4986350 B2 JP 4986350B2
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JP
Japan
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frame
target
sputtering apparatus
coolant
inner region
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浩之 岩下
宏行 高浜
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Applied Materials Inc
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Applied Materials Inc
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理基板に薄膜を形成するためのスパッタリング装置のマグネトロンユニット及びスパッタリング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般にマグネトロン式のスパッタリング装置は、ターゲットを有するチャンバと、このチャンバ内に配置され、ウェハを支持する支持部材と、ターゲットの上側に設けられたマグネトロンユニットとを備えている。マグネトロンユニットは、例えば、ターゲットと対向配置され、ターゲットの近傍に磁場を形成するための複数のマグネットを有するマグネットアセンブリと、このマグネットアセンブリを回転駆動させる駆動モータとを有している。
【0003】
このようなスパッタリング装置によりウェハの成膜処理を行う場合は、チャンバ内にプロセスガス(例えばアルゴンガス)を供給すると共に、ターゲットと支持部材との間に所定の電圧を印可して、チャンバ内にプラズマを発生させる。すると、プラズマ中のアルゴンイオンがターゲットに衝突し、そこからスパッタされる粒子(被スパッタ粒子)がウェハ上に堆積し、ウェハ表面に薄膜が形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなマグネトロン式スパッタリング装置においては、プラズマ、印可電圧、磁場などの影響によってターゲットが高温になるため、冷却水を流通させてターゲットを冷却するようにしている。しかし、この場合でも、磁場の強度分布の影響等によりターゲットの中心部は十分に冷却されず、このため、ターゲットの中心部裏面においてエロージョンが進行して、ピンホール状の損傷が生じることがあった。
【0005】
本発明の目的は、ターゲットを効果的に冷却することができるスパッタリング装置のマグネトロンユニット及びスパッタリング装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のスパッタリング装置のマグネトロンユニットは、スパッタリング装置のターゲットに取り付けられるフレームと、ターゲットと対向するようにフレームの内側領域に配置され、ターゲットの近傍に磁場を形成するための複数のマグネットを有するマグネットアセンブリと、マグネットアセンブリを回転駆動させる駆動手段と、ターゲットを冷却するための冷却液を供給する冷却液供給手段とを備え、冷却液供給手段は、フレームに設けられ、冷却液をフレームの内側領域に導入するための導入口と、フレームにおける導入口の反対側に設けられ、冷却液をフレームの内側領域から排出するための排出口とを有することを特徴とするものである。
【0007】
このように冷却液の排出口をフレームにおける導入口の反対側に設けることにより、導入口からフレームの内側領域に導入された冷却液は、ターゲットとマグネットアセンブリとの間隙に入り込んで反対側に位置する排出口に向かい、その排出口からフレームの外側領域に排出される。つまり、冷却液は、ターゲットとマグネットアセンブリとの間隙の中を十分に循環するようになる。このため、マグネットアセンブリで形成される磁場の強度分布の影響等により、ターゲットの中央部の温度が高くなり易い傾向にある場合であっても、ターゲットの中央部は十分に冷却される。これにより、ターゲットの冷却効率が向上する。
【0008】
好ましくは、導入口と排出口は、フレームの中心を挟んで対向するようにフレームに設けられている。これにより、フレームの内側領域に導入された冷却液は、ターゲットとマグネットアセンブリとの間隙の中をより十分に循環するようになるため、ターゲットの冷却効率が更に向上する。
【0009】
また、好ましくは、フレームには、排出口の近傍位置から導入口まで延びる冷却液供給路、または導入口の近傍位置から排出口まで延びる冷却液供給路が設けられている。この場合には、冷却液導入用の配管および冷却液排出用の配管を共に冷却液の導入口側に配置するか、あるいは冷却液の排出口側に配置することができる。従って、冷却液の導入口側または排出口側に配管設置用のスペースが無い場合でも、フレームの内側領域に冷却液を確実に供給できる。
【0010】
このとき、好ましくは、冷却液導入路は溝状をなしている。この場合には、冷却液導入路を切削加工等により容易に形成できる。
【0011】
さらに、好ましくは、導入口はフレームの底部に設けられている。これにより、導入口からフレームの内側領域に導入された冷却液を、ターゲットとマグネットアセンブリとの間隙に効果的に流入させることができる。
【0012】
また、好ましくは、複数のマグネットは、ターゲットの中心に対して偏心するように略環状に配列された複数の第1マグネットと、複数の第1マグネットを取り囲むように配列された複数の第2マグネットとを有する。これにより、ターゲットの近傍に磁場を均一に形成することができる。
【0013】
また、本発明は、ターゲットを有するチャンバと、チャンバ内に配置され、被処理基板を支持する支持部材と、チャンバ内にプロセスガスを供給するガス供給手段と、チャンバ内に供給されたプロセスガスをプラズマ化するプラズマ発生手段と、ターゲットの支持部材側とは反対の側に設けられ、プラズマ発生手段により発生したプラズマをターゲットの近傍に閉じ込めるマグネトロンユニットとを備えたスパッタリング装置であって、マグネトロンユニットは、ターゲットに取り付けられたフレームと、ターゲットと対向するようにフレームの内側領域に配置され、ターゲットの近傍に磁場を形成するための複数のマグネットを有するマグネットアセンブリと、マグネットアセンブリを回転駆動させる駆動手段と、ターゲットを冷却するための冷却液を供給する冷却液供給手段とを備え、冷却液供給手段は、フレームに設けられ、冷却液をフレームの内側領域に導入するための導入口と、フレームにおける導入口の反対側に設けられ、冷却液をフレームの内側領域から排出するための排出口とを有することを特徴とするものである。
【0014】
このようにマグネトロンユニットにおいて、冷却液の排出口をフレームにおける導入口の反対側に設けることにより、導入口からフレームの内側領域に導入された冷却液は、ターゲットとマグネットアセンブリとの間隙に入り込んで反対側に位置する排出口に向かい、その排出口からフレームの外側領域に排出される。つまり、冷却液は、ターゲットとマグネットアセンブリとの間隙の中を十分に循環するようになる。このため、マグネットアセンブリで形成される磁場の強度分布の影響等により、ターゲットの中央部の温度が高くなり易い傾向にある場合であっても、ターゲットの中央部は十分に冷却される。これにより、ターゲットの冷却効率が向上する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスパッタリング装置のマグネトロンユニット及びスパッタリング装置の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
【0016】
図1は、本発明に係るスパッタリング装置の一実施形態を概略的に示した図である。同図において、本実施形態のスパッタリング装置1は、ウェハWの表面に例えばTi膜またはTiN膜を形成するためのマグネトロン式のスパッタリング装置である。
【0017】
スパッタリング装置1は、ハウジング2と、このハウジング2の上部開口部を閉じるように配置されたターゲット3とを有し、これらハウジング2とターゲット3によりチャンバ4を構成している。チャンバ4内には、ウェハWを支持するペディスタル5が配設され、このペディスタル5はターゲット3の下面に対して平行に対向配置されている。
【0018】
ハウジング2には、排気ポート6およびガス導入ポート7が形成されている。排気ポート6にはクライオポンプ等の真空ポンプ8が接続され、この真空ポンプ8を作動させることでチャンバ4内を真空減圧する。また、ガス導入ポート7にはガス供給源9が接続され、このガス供給源9からプロセスガスとしてのアルゴンガスがガス導入ポート7を通してチャンバ4内に供給される。
【0019】
ターゲット3およびペディスタル5には、それぞれ、直流電源10の陰極および陽極が接続されている。ペディスタル5にウェハWが置かれた状態で、チャンバ4内にアルゴンガスを導入して、ターゲット3とペディスタル5との間に所定の電圧を印可すると、アルゴンガスがプラズマ化する。
【0020】
ターゲット3のペディスタル5側とは反対の側つまりターゲット3の上側には、チャンバ4内に発生したプラズマをターゲット3の近傍に閉じ込めるためのマグネトロンユニット11が配置されている。
【0021】
このマグネトロンユニット11は、ターゲット3の縁部上面に取り付けられたフレーム12を有している。このフレーム12は、耐絶縁性をもったプラスチックで形成され、円形状の内壁面を有している(図3参照)。フレーム12の上面には、トッププレート13が取り付けられている。また、フレーム12の内側領域には、マグネットアセンブリ14が配置されている。
【0022】
マグネットアセンブリ14は、ベースプレート15と、このベースプレート15の下面に取り付けられ、ターゲット3の近傍に磁場を形成するための複数のマグネット16とを有している。これらのマグネット16は、図2に示すように、略環状に配列された複数の第1マグネット16aと、これらの第1マグネット16aを取り囲むように配列された複数の第2マグネット16bとからなっている。これらの第1マグネット16a及び第2マグネット16bは、ターゲット3の近傍に均一に磁場が形成されるように、ターゲット3の中心に対して偏心させた状態で配列されている。また、ベースプレート15の下面には、マグネットアセンブリ14の重量バランスをとるための重り17が取り付けられている。
【0023】
ベースプレート15の上面には取付ブラケット18が固定され、この取付ブラケット18は、トッププレート13上に設けられた駆動モータ19の回転軸に支持されている。これにより、駆動モータ19を回転させると、取付ブラケット18を介してマグネットアセンブリ14が回転駆動される。
【0024】
このようなマグネトロンユニット11には、ターゲット3を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給系20が設けられている。冷却水供給系20は、フレーム12に設けられ、冷却水をフレーム12の内側領域に導入するための導入口21と、フレーム12における導入口21の反対側に設けられ、冷却水をフレーム12の内側領域から排出するための排出口22とを有している。これらの導入口21と排出口22は、フレーム12の中心を挟んで対向するようにフレーム12に形成されている。
【0025】
また、導入口21は、フレーム12の内側領域に導入された冷却水をマグネットアセンブリ14とターゲット3との間隙に効果的に流入させるべく、好ましくはフレーム12の底部に形成されている。一方、排出口22は、フレーム12の内側領域に存する冷却水を効果的に排出させるべく、フレーム12の上部に形成されている。
【0026】
フレーム12には、図3及び図4に示すように、導入口21と連通した溝状導入路23が形成されている。この溝状導入路23は、排出口22に隣接した位置からフレーム12の内壁面に沿って延びている。なお、溝状導入路23は、例えば切削加工により容易に形成することができる。
【0027】
溝状導入路23における導入口21と反対側の終端部23aには、トッププレート13に形成された貫通孔(図示せず)を介して、冷却水導入用の配管24が接続されている。また、排出口22には、トッププレート13に形成された貫通孔25を介して、冷却水排出用の配管26が接続されている。これにより、配管24により送られてきた冷却水は、フレーム12の溝状導入路23を通って、導入口21からフレーム12の内側領域に導入される。そして、フレーム12の内側領域を循環した冷却水は、排出口22からフレーム12の外部に流出し、配管26内を通って排出される。
【0028】
なお、フレーム12において冷却水を導入口21まで供給するための導入路は、特に上記のような溝状のものに限られず、例えばトンネル状のものであってもよい。
【0029】
以上のように構成したスパッタリング装置1により成膜を行う場合、まず、図示しない搬送手段によりチャンバ4内にウェハWを搬入してペディスタル5上に置く。そして、真空ポンプ8によりチャンバ4内を所望の真空度まで減圧すると共に、ガス供給源9のアルゴンガスをチャンバ4内に導入する。そして、駆動モータ19によりマグネットアセンブリ14を回転させた状態で、直流電源10をオンにし、ターゲット3とペディスタル5との間に所望の電圧を印加する。すると、チャンバ4内にグロー放電が発生し、プラズマ中のアルゴンイオンがターゲット3の下面に衝突して、ターゲット原子(被スパッタ粒子)をはじき出し、このターゲット原子がウェハW上に堆積して薄膜が形成される。
【0030】
このとき、チャンバ4内でのプラズマの生成、ターゲット3とペディスタル5との間への高電圧の印可、マグネトロンユニット11による磁場の発生などの影響によってターゲット3の温度が上昇する。このため、冷却水供給系20によりフレーム12の内側領域に冷却水を供給し、ターゲット3を冷却させる。
【0031】
ここで、比較例として、図5及び図6に示すように、フレーム50に、導入口51及び排出口52を隣接して形成した場合には、以下の不具合が生じる。即ち、一般にマグネットアセンブリ14の下面とターゲット3の上面との間隙は数ミリ程度と狭く、その間隙に冷却水が入り難い構成となっている。これに加えて、導入口51及び排出口52を隣接して設けると、導入口51からフレーム50の内側領域に導入された冷却水は、マグネットアセンブリ14とターゲット3との間隙に十分に入り込むことなく、直ちに排出口52から流出されてしまう可能性がある。この場合には、特にターゲット3の中央部の冷却が不十分になるため、ターゲット3の中心部裏面においてエロージョンが進行して、ピンホール状の損傷が生じることがある。
【0032】
これに対し本実施形態では、フレーム12において冷却水の導入口21を排出口22に対向する位置に設けたので、導入口21からフレーム12の内側領域に導入された冷却水は、ターゲット3とマグネットアセンブリ14との間隙に入り込んで反対側の排出口22に向かい、この排出口22からフレーム12の外部に排出される。このとき、冷却水の導入口21はフレーム12の底部に設けられているので、ターゲット3とマグネットアセンブリ14との間隙に冷却水が入り込み易くなる。このため、ターゲット3とマグネットアセンブリ14との間隙が狭い場合であっても、冷却水は、その間隙の中を十分に循環するようになる。従って、ターゲット3の中央部も十分に冷却されるため、ターゲット3の中心部裏面に生じるピンホール状の損傷が低減される。
【0033】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、冷却水の導入口21及び排出口22をフレーム12の中心を挟んで対向する位置に形成する構成としたが、導入口21をフレーム12における排出口22の反対側に形成するのであれば、フレーム12の中心を挟んで対向する位置からずれた位置に形成してもよい。
【0034】
また、上記実施形態では、冷却水導入用の配管24及び冷却水排出用の配管26を共にフレーム12の排出口22側に配置するとともに、導入口21と連通した溝状導入路23をフレーム12に形成する構成としたが、フレーム12の導入口21側にスペース上の制約が無い場合には、配管24をフレーム12の導入口21側に配置してもよい。この場合には、フレーム12に溝状導入路23を形成しなくて済む。
【0035】
さらに、上記実施形態では、排出口22の近傍位置から導入口21まで延びる溝状導入路23をフレーム12に形成する構成としたが、本発明は、例えば冷却水導入用の配管24及び冷却水排出用の配管26を共にフレーム12の導入口21側に配置し、導入口21の近傍位置から排出口22まで延びる冷却水供給路をフレームに形成したものにも適用できる。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、フレームにおいて冷却液の排出口を冷却液の導入口の反対側に設けるようにしたので、冷却液によってターゲットを効果的に冷却することができる。これにより、ターゲットの温度上昇が原因で生じるターゲットの損傷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスパッタリング装置の一実施形態の概略を示す構成図である。
【図2】図1に示すマグネットアセンブリの平面図である。
【図3】図1に示すフレームの水平方向断面図である。
【図4】図3のIV−IV線断面図である。
【図5】比較例としてのフレームの水平方向断面図である。
【図6】図5のVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
1…スパッタリング装置、3…ターゲット、4…チャンバ、5…ペディスタル(支持部材)、9…ガス供給源(ガス供給手段)、10…直流電源(プラズマ発生手段)、11…マグネトロンユニット、12…フレーム、14…マグネットアセンブリ、16…マグネット、16a…第1マグネット、16b…第2マグネット、19…駆動モータ(駆動手段)、20…冷却水供給系(冷却液供給手段)、21…導入口、22…排出口、23…環状導入路(冷却液導入路)、W…ウェハ(被処理基板)。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetron unit of a sputtering apparatus and a sputtering apparatus for forming a thin film on a substrate to be processed.
[0002]
[Prior art]
Generally, a magnetron type sputtering apparatus includes a chamber having a target, a support member disposed in the chamber and supporting a wafer, and a magnetron unit provided on the upper side of the target. The magnetron unit has, for example, a magnet assembly that is arranged to face the target and has a plurality of magnets for forming a magnetic field in the vicinity of the target, and a drive motor that rotationally drives the magnet assembly.
[0003]
When film formation processing of a wafer is performed using such a sputtering apparatus, a process gas (for example, argon gas) is supplied into the chamber, and a predetermined voltage is applied between the target and the support member, Generate plasma. Then, argon ions in the plasma collide with the target, particles sputtered from the target (particles to be sputtered) are deposited on the wafer, and a thin film is formed on the wafer surface.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the magnetron type sputtering apparatus as described above, the target becomes high temperature due to the influence of plasma, applied voltage, magnetic field, and the like, so that the target is cooled by circulating cooling water. However, even in this case, the center portion of the target is not sufficiently cooled due to the influence of the magnetic field intensity distribution, etc., and erosion proceeds on the back surface of the center portion of the target, and pinhole-like damage may occur. It was.
[0005]
An object of the present invention is to provide a magnetron unit of a sputtering apparatus and a sputtering apparatus that can effectively cool a target.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A magnetron unit of a sputtering apparatus according to the present invention includes a frame that is attached to a target of the sputtering apparatus, and a magnet that is disposed in an inner region of the frame so as to face the target and has a plurality of magnets for forming a magnetic field in the vicinity of the target. An assembly; drive means for rotationally driving the magnet assembly; and coolant supply means for supplying a coolant for cooling the target. The coolant supply means is provided in the frame, and the coolant is supplied to the inner region of the frame. And a discharge port for discharging the cooling liquid from the inner region of the frame. The discharge port is provided on the opposite side of the introduction port in the frame.
[0007]
By providing the coolant discharge port on the opposite side of the introduction port in the frame in this manner, the coolant introduced from the introduction port to the inner region of the frame enters the gap between the target and the magnet assembly and is positioned on the opposite side. It is discharged to the outer area of the frame from the outlet. That is, the coolant is sufficiently circulated in the gap between the target and the magnet assembly. For this reason, even if the temperature at the center of the target tends to increase due to the influence of the intensity distribution of the magnetic field formed by the magnet assembly, the center of the target is sufficiently cooled. Thereby, the cooling efficiency of a target improves.
[0008]
Preferably, the introduction port and the discharge port are provided in the frame so as to face each other across the center of the frame. As a result, the cooling liquid introduced into the inner region of the frame circulates more sufficiently in the gap between the target and the magnet assembly, further improving the cooling efficiency of the target.
[0009]
Preferably, the frame is provided with a coolant supply path extending from a position near the discharge port to the introduction port, or a coolant supply path extending from a position near the introduction port to the discharge port. In this case, both the coolant introduction pipe and the coolant discharge pipe can be arranged on the coolant introduction port side, or can be arranged on the coolant discharge port side. Therefore, even when there is no space for pipe installation on the inlet side or outlet side of the coolant, the coolant can be reliably supplied to the inner region of the frame.
[0010]
At this time, the coolant introduction path preferably has a groove shape. In this case, the coolant introduction path can be easily formed by cutting or the like.
[0011]
Further preferably, the introduction port is provided at the bottom of the frame. Thereby, the coolant introduced into the inner region of the frame from the introduction port can be effectively introduced into the gap between the target and the magnet assembly.
[0012]
Preferably, the plurality of magnets includes a plurality of first magnets arranged in an annular shape so as to be eccentric with respect to the center of the target, and a plurality of second magnets arranged so as to surround the plurality of first magnets. And have. Thereby, a magnetic field can be uniformly formed in the vicinity of the target.
[0013]
The present invention also includes a chamber having a target, a support member disposed in the chamber and supporting a substrate to be processed, a gas supply means for supplying a process gas into the chamber, and a process gas supplied into the chamber. A sputtering apparatus comprising plasma generating means for converting into plasma and a magnetron unit provided on the side opposite to the support member side of the target and confining the plasma generated by the plasma generating means in the vicinity of the target. A frame attached to the target, a magnet assembly disposed in an inner region of the frame so as to face the target, and having a plurality of magnets for forming a magnetic field in the vicinity of the target, and driving means for rotationally driving the magnet assembly And to cool the target A cooling liquid supply means for supplying the cooling liquid, and the cooling liquid supply means is provided in the frame, and is provided on the opposite side of the frame from the inlet for introducing the cooling liquid into the inner region of the frame. And a discharge port for discharging the coolant from the inner region of the frame.
[0014]
In this way, in the magnetron unit, by providing the coolant discharge port on the opposite side of the introduction port in the frame, the coolant introduced from the introduction port to the inner region of the frame enters the gap between the target and the magnet assembly. It goes to the discharge port located on the opposite side, and is discharged from the discharge port to the outer region of the frame. That is, the coolant is sufficiently circulated in the gap between the target and the magnet assembly. For this reason, even if the temperature at the center of the target tends to increase due to the influence of the intensity distribution of the magnetic field formed by the magnet assembly, the center of the target is sufficiently cooled. Thereby, the cooling efficiency of a target improves.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a magnetron unit of a sputtering apparatus and a sputtering apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an embodiment of a sputtering apparatus according to the present invention. In the figure, a sputtering apparatus 1 of this embodiment is a magnetron type sputtering apparatus for forming, for example, a Ti film or a TiN film on the surface of a wafer W.
[0017]
The sputtering apparatus 1 includes a housing 2 and a target 3 disposed so as to close an upper opening of the housing 2, and the housing 4 and the target 3 constitute a chamber 4. A pedestal 5 that supports the wafer W is disposed in the chamber 4, and the pedestal 5 is disposed in parallel to the lower surface of the target 3.
[0018]
An exhaust port 6 and a gas introduction port 7 are formed in the housing 2. A vacuum pump 8 such as a cryopump is connected to the exhaust port 6, and the inside of the chamber 4 is depressurized by operating the vacuum pump 8. A gas supply source 9 is connected to the gas introduction port 7, and argon gas as a process gas is supplied from the gas supply source 9 into the chamber 4 through the gas introduction port 7.
[0019]
The target 3 and the pedestal 5 are connected to the cathode and the anode of the DC power supply 10, respectively. In a state where the wafer W is placed on the pedestal 5, when argon gas is introduced into the chamber 4 and a predetermined voltage is applied between the target 3 and the pedestal 5, the argon gas is turned into plasma.
[0020]
A magnetron unit 11 for confining the plasma generated in the chamber 4 in the vicinity of the target 3 is disposed on the side opposite to the pedestal 5 side of the target 3, that is, on the upper side of the target 3.
[0021]
The magnetron unit 11 has a frame 12 attached to the upper surface of the edge of the target 3. The frame 12 is formed of a plastic having resistance to insulation and has a circular inner wall surface (see FIG. 3). A top plate 13 is attached to the upper surface of the frame 12. A magnet assembly 14 is disposed in the inner region of the frame 12.
[0022]
The magnet assembly 14 includes a base plate 15 and a plurality of magnets 16 that are attached to the lower surface of the base plate 15 and form a magnetic field in the vicinity of the target 3. As shown in FIG. 2, these magnets 16 are composed of a plurality of first magnets 16a arranged in a substantially ring shape and a plurality of second magnets 16b arranged so as to surround these first magnets 16a. Yes. The first magnet 16 a and the second magnet 16 b are arranged in an eccentric state with respect to the center of the target 3 so that a magnetic field is uniformly formed in the vicinity of the target 3. A weight 17 for balancing the weight of the magnet assembly 14 is attached to the lower surface of the base plate 15.
[0023]
A mounting bracket 18 is fixed to the upper surface of the base plate 15, and this mounting bracket 18 is supported by a rotating shaft of a drive motor 19 provided on the top plate 13. Thus, when the drive motor 19 is rotated, the magnet assembly 14 is rotationally driven via the mounting bracket 18.
[0024]
Such a magnetron unit 11 is provided with a cooling water supply system 20 that supplies cooling water for cooling the target 3. The cooling water supply system 20 is provided in the frame 12 and is provided on the opposite side of the introduction port 21 in the frame 12 to the introduction port 21 for introducing the cooling water into the inner region of the frame 12. And a discharge port 22 for discharging from the inner region. The introduction port 21 and the discharge port 22 are formed in the frame 12 so as to face each other with the center of the frame 12 interposed therebetween.
[0025]
The introduction port 21 is preferably formed at the bottom of the frame 12 so that the cooling water introduced into the inner region of the frame 12 can effectively flow into the gap between the magnet assembly 14 and the target 3. On the other hand, the discharge port 22 is formed in the upper part of the frame 12 in order to effectively discharge the cooling water existing in the inner region of the frame 12.
[0026]
As shown in FIGS. 3 and 4, the frame 12 is formed with a groove-like introduction path 23 that communicates with the introduction port 21. The groove-like introduction path 23 extends from the position adjacent to the discharge port 22 along the inner wall surface of the frame 12. Note that the groove-like introduction path 23 can be easily formed by, for example, cutting.
[0027]
A pipe 24 for introducing cooling water is connected to a terminal end 23 a opposite to the inlet 21 in the groove-like introduction path 23 through a through hole (not shown) formed in the top plate 13. In addition, a cooling water discharge pipe 26 is connected to the discharge port 22 through a through hole 25 formed in the top plate 13. Thereby, the cooling water sent by the pipe 24 passes through the groove-like introduction path 23 of the frame 12 and is introduced from the introduction port 21 into the inner region of the frame 12. Then, the cooling water circulating in the inner region of the frame 12 flows out of the frame 12 from the discharge port 22 and is discharged through the pipe 26.
[0028]
In addition, the introduction path for supplying the cooling water to the introduction port 21 in the frame 12 is not particularly limited to the groove shape as described above, and may be a tunnel shape, for example.
[0029]
When film formation is performed by the sputtering apparatus 1 configured as described above, first, the wafer W is loaded into the chamber 4 by a transfer means (not shown) and placed on the pedestal 5. Then, the inside of the chamber 4 is decompressed to a desired degree of vacuum by the vacuum pump 8, and the argon gas from the gas supply source 9 is introduced into the chamber 4. Then, with the magnet assembly 14 rotated by the drive motor 19, the DC power supply 10 is turned on, and a desired voltage is applied between the target 3 and the pedestal 5. Then, a glow discharge is generated in the chamber 4, and argon ions in the plasma collide with the lower surface of the target 3 to eject target atoms (particles to be sputtered), and the target atoms are deposited on the wafer W to form a thin film. It is formed.
[0030]
At this time, the temperature of the target 3 rises due to influences such as generation of plasma in the chamber 4, application of a high voltage between the target 3 and the pedestal 5, and generation of a magnetic field by the magnetron unit 11. For this reason, the cooling water is supplied to the inner region of the frame 12 by the cooling water supply system 20 to cool the target 3.
[0031]
Here, as a comparative example, as shown in FIGS. 5 and 6, when the introduction port 51 and the discharge port 52 are formed adjacent to the frame 50, the following problems occur. That is, in general, the gap between the lower surface of the magnet assembly 14 and the upper surface of the target 3 is as narrow as several millimeters, and the cooling water is difficult to enter the gap. In addition to this, when the introduction port 51 and the discharge port 52 are provided adjacent to each other, the cooling water introduced from the introduction port 51 to the inner region of the frame 50 sufficiently enters the gap between the magnet assembly 14 and the target 3. There is a possibility that it will immediately flow out of the outlet 52. In this case, the cooling of the center portion of the target 3 is particularly insufficient, so that erosion progresses on the back surface of the center portion of the target 3 and pinhole-like damage may occur.
[0032]
On the other hand, in the present embodiment, the cooling water introduction port 21 is provided in the frame 12 at a position facing the discharge port 22, so that the cooling water introduced from the introduction port 21 into the inner region of the frame 12 The air enters the gap with the magnet assembly 14, travels toward the opposite discharge port 22, and is discharged from the discharge port 22 to the outside of the frame 12. At this time, since the cooling water inlet 21 is provided at the bottom of the frame 12, the cooling water easily enters the gap between the target 3 and the magnet assembly 14. For this reason, even when the gap between the target 3 and the magnet assembly 14 is narrow, the cooling water circulates sufficiently in the gap. Therefore, since the center part of the target 3 is also sufficiently cooled, pinhole-like damage occurring on the back surface of the center part of the target 3 is reduced.
[0033]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the cooling water introduction port 21 and the discharge port 22 are formed at positions facing each other across the center of the frame 12, but the introduction port 21 is on the opposite side of the frame 12 from the discharge port 22. If it is formed, it may be formed at a position shifted from the opposing position across the center of the frame 12.
[0034]
In the above embodiment, the cooling water introduction pipe 24 and the cooling water discharge pipe 26 are both arranged on the discharge port 22 side of the frame 12, and the groove-like introduction path 23 communicating with the introduction port 21 is provided in the frame 12. However, if there is no space limitation on the introduction port 21 side of the frame 12, the pipe 24 may be arranged on the introduction port 21 side of the frame 12. In this case, it is not necessary to form the groove-like introduction path 23 in the frame 12.
[0035]
Furthermore, in the said embodiment, although it was set as the structure which forms in the flame | frame 12 the groove-shaped introduction path 23 extended from the vicinity of the discharge port 22 to the introduction port 21, this invention is the pipe | tube 24 and cooling water for cooling water introduction, for example The present invention can also be applied to a case in which both the discharge pipes 26 are arranged on the introduction port 21 side of the frame 12 and a cooling water supply path extending from the vicinity of the introduction port 21 to the discharge port 22 is formed in the frame.
[0036]
【Effect of the invention】
According to the present invention, since the coolant discharge port is provided on the opposite side of the coolant introduction port in the frame, the target can be effectively cooled by the coolant. Thereby, damage to the target caused by the temperature rise of the target can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of an embodiment of a sputtering apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the magnet assembly shown in FIG.
3 is a horizontal sectional view of the frame shown in FIG. 1. FIG.
4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3;
FIG. 5 is a horizontal sectional view of a frame as a comparative example.
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sputtering device, 3 ... Target, 4 ... Chamber, 5 ... Pedestal (support member), 9 ... Gas supply source (gas supply means), 10 ... DC power supply (plasma generation means), 11 ... Magnetron unit, 12 ... Frame , 14 ... magnet assembly, 16 ... magnet, 16 a ... first magnet, 16 b ... second magnet, 19 ... drive motor (drive means), 20 ... cooling water supply system (coolant supply means), 21 ... introduction port, 22 ... discharge port, 23 ... annular introduction path (coolant introduction path), W ... wafer (substrate to be processed).

Claims (5)

スパッタリング装置のターゲットに取り付けられるフレームと、
前記ターゲットと対向するように前記フレームの内側領域に配置され、前記ターゲットの近傍に磁場を形成するための複数のマグネットを有するマグネットアセンブリと、
前記マグネットアセンブリを回転駆動させる駆動手段と、
前記ターゲットを冷却するための冷却液を供給する冷却液供給手段とを備え、
前記冷却液供給手段は、前記フレームに設けられ、前記冷却液を前記フレームの内側領域に導入するための導入口と、前記フレームの中心を挟んで前記導入口に対向するように前記フレームに設けられ、前記冷却液を前記フレームの内側領域から排出するための排出口とを有し、前記フレームには、前記排出口の近傍位置から前記導入口まで延びる冷却液供給路、または前記導入口の近傍位置から前記排出口まで延びる冷却液供給路が設けられている、スパッタリング装置のマグネトロンユニット。
A frame attached to the target of the sputtering apparatus;
A magnet assembly disposed in an inner region of the frame so as to face the target and having a plurality of magnets for forming a magnetic field in the vicinity of the target;
Drive means for rotationally driving the magnet assembly;
A coolant supply means for supplying a coolant for cooling the target,
The cooling liquid supply means is provided in the frame, and is provided in the frame so as to face the introduction port across the center of the frame with an introduction port for introducing the cooling liquid into the inner region of the frame. is, the coolant possess an outlet for discharging from the inner region of the frame, the frame, the cooling liquid supply passage extending from a position near said outlet to said inlet or said inlet A magnetron unit of a sputtering apparatus, wherein a cooling liquid supply path extending from a nearby position to the discharge port is provided .
前記冷却液供給路は溝状をなしている請求項記載のスパッタリング装置のマグネトロンユニット。Magnetron unit of the coolant supply passage sputtering apparatus of claim 1, wherein the form a groove. 前記導入口は前記フレームの底部に設けられている請求項1または2に記載のスパッタリング装置のマグネトロンユニット。The magnetron unit of the sputtering apparatus according to claim 1, wherein the introduction port is provided at a bottom portion of the frame. 前記複数のマグネットは、前記ターゲットの中心に対して偏心するように略環状に配列された複数の第1マグネットと、前記複数の第1マグネットを取り囲むように配列された複数の第2マグネットとを有する請求項1〜のいずれか一項記載のスパッタリング装置のマグネトロンユニット。The plurality of magnets includes a plurality of first magnets arranged in an annular shape so as to be eccentric with respect to a center of the target, and a plurality of second magnets arranged so as to surround the plurality of first magnets. The magnetron unit of the sputtering apparatus as described in any one of Claims 1-3 which has. ターゲットを有するチャンバと、
前記チャンバ内に配置され、被処理基板を支持する支持部材と、
前記チャンバ内にプロセスガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内に供給されたプロセスガスをプラズマ化するプラズマ発生手段と、
前記ターゲットの前記支持部材側とは反対の側に設けられ、前記プラズマ発生手段により発生したプラズマを前記ターゲットの近傍に閉じ込めるマグネトロンユニットとを備えたスパッタリング装置であって、
前記マグネトロンユニットは、
前記ターゲットに取り付けられたフレームと、
前記ターゲットと対向するように前記フレームの内側領域に配置され、前記ターゲットの近傍に磁場を形成するための複数のマグネットを有するマグネットアセンブリと、
前記マグネットアセンブリを回転駆動させる駆動手段と、
前記ターゲットを冷却するための冷却液を供給する冷却液供給手段とを備え、
前記冷却液供給手段は、前記フレームに設けられ、前記冷却液を前記フレームの内側領域に導入するための導入口と、前記フレームの中心を挟んで前記導入口に対向するように前記フレームに設けられ、前記冷却液を前記フレームの内側領域から排出するための排出口とを有し、前記フレームには、前記排出口の近傍位置から前記導入口まで延びる冷却液供給路、または前記導入口の近傍位置から前記排出口まで延びる冷却液供給路が設けられている、スパッタリング装置。
A chamber having a target;
A support member disposed in the chamber and supporting a substrate to be processed;
Gas supply means for supplying a process gas into the chamber;
Plasma generating means for converting the process gas supplied into the chamber into plasma;
A sputtering apparatus comprising: a magnetron unit provided on a side opposite to the support member side of the target, and confining the plasma generated by the plasma generating means in the vicinity of the target;
The magnetron unit is
A frame attached to the target;
A magnet assembly disposed in an inner region of the frame so as to face the target and having a plurality of magnets for forming a magnetic field in the vicinity of the target;
Drive means for rotationally driving the magnet assembly;
A coolant supply means for supplying a coolant for cooling the target,
The cooling liquid supply means is provided in the frame, and is provided in the frame so as to face the introduction port across the center of the frame with an introduction port for introducing the cooling liquid into the inner region of the frame. is, the coolant possess an outlet for discharging from the inner region of the frame, the frame, the cooling liquid supply passage extending from a position near said outlet to said inlet or said inlet A sputtering apparatus provided with a coolant supply path extending from a nearby position to the discharge port .
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