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JP2007254827A - Sputtering system and sputtering method - Google Patents

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JP2007254827A
JP2007254827A JP2006081482A JP2006081482A JP2007254827A JP 2007254827 A JP2007254827 A JP 2007254827A JP 2006081482 A JP2006081482 A JP 2006081482A JP 2006081482 A JP2006081482 A JP 2006081482A JP 2007254827 A JP2007254827 A JP 2007254827A
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Fujitsu Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering system and a sputtering method capable of forming a ferroelectric film having satisfactory orientation properties for a long period of time. <P>SOLUTION: While temperature control is performed by a cooling/temperature controlling unit before and after the generation of plasma, cooling water is allowed to flow through water flowing paths 6a to 6f in a cooling part 1 via piping 2a to 2f. At that time, as it goes to the part in which the thickness of a target is more reduced in the case cooling is not performed, the temperature of the cooling water flowing therethrough is lowered. For example, the temperature of the cooling water flowing through the water flowing paths 6a and 6f located in the outer circumferential part and the central part of the target is made lower, and the temperature of the cooling water flowing through the water flowing path 6b located at the inside than the water flowing path 6a is made higher. Since the temperature of the target can be controlled in accordance with the distance from the center, the degree of erosion can be also adjusted in accordance with the distance from the center. In this way, even in the case a ferroelectric film is formed, the one having satisfactory orientation properties can be stably formed over a long period. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、強誘電体膜の形成に好適なスパッタリング装置及びスパッタリング方法に関する。   The present invention relates to a sputtering apparatus and a sputtering method suitable for forming a ferroelectric film.

強誘電体メモリ等に用いられる強誘電体キャパシタには、強誘電体膜が含まれている。強誘電体膜は、種々の方法により形成することができる。その一つとして、マグネトロン式スパッタリング装置を用いたスパッタリング方法が挙げられる。マグネトロン式スパッタリング装置内には、成膜原料であるターゲットの上方に、ターゲットの近傍に磁場を形成するマグネトロンユニットが設けられている。マグネトロンユニットには、複数の磁石を備えたマグネットアセンブリ、及びこのマグネットアセンブリを回転させる駆動モータ等が設けられている。   A ferroelectric capacitor used in a ferroelectric memory or the like includes a ferroelectric film. The ferroelectric film can be formed by various methods. One of them is a sputtering method using a magnetron type sputtering apparatus. In the magnetron type sputtering apparatus, a magnetron unit that forms a magnetic field in the vicinity of the target is provided above the target that is a film forming raw material. The magnetron unit is provided with a magnet assembly including a plurality of magnets, a drive motor for rotating the magnet assembly, and the like.

マグネトロン式スパッタリング装置を用いた薄膜の形成では、チャンバ内にArガスを供給すると共に、ターゲットとステージとの間に直流電圧を印加することにより、チャンバ内にプラズマを発生させる。この結果、プラズマ中のArイオンがターゲットに衝突し、ターゲットから粒子が飛び出し、この粒子が半導体ウェハ上に堆積する。このようにして、薄膜が形成される。   In forming a thin film using a magnetron sputtering apparatus, Ar gas is supplied into the chamber and a DC voltage is applied between the target and the stage to generate plasma in the chamber. As a result, Ar ions in the plasma collide with the target, particles are ejected from the target, and the particles are deposited on the semiconductor wafer. In this way, a thin film is formed.

なお、従来のマグネトロン式スパッタリング装置においては、スパッタリングの進行に伴って、ターゲットの温度が上昇する。ターゲットの温度が上昇すると、エロージョンが進行する。そこで、ターゲットの温度を冷却する技術が提案されている(特許文献1〜3)。   In the conventional magnetron type sputtering apparatus, the temperature of the target rises with the progress of sputtering. As the target temperature rises, erosion proceeds. Thus, techniques for cooling the temperature of the target have been proposed (Patent Documents 1 to 3).

特許文献1には、Arガス等の不活性ガスを用いてターゲットを冷却する技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique for cooling a target using an inert gas such as Ar gas.

特許文献2には、エロージョンの発生箇所に合わせてターゲットに放射状の溝を形成して、そこの冷却効率を向上させる技術が開示されている。   Patent Document 2 discloses a technique for forming a radial groove in a target in accordance with a location where erosion occurs and improving the cooling efficiency there.

特許文献3には、ターゲットの裏面のエロージョンを抑制することを目的として、ターゲット上に設けたフレーム内に冷却水を1箇所から導入し、1箇所から排出する技術が開示されている。   Patent Document 3 discloses a technique in which cooling water is introduced from one place into a frame provided on the target and discharged from one place for the purpose of suppressing erosion on the back surface of the target.

しかしながら、これらの技術によっても、特に高い配向性が要求される強誘電体膜の形成時におけるターゲットのエロージョンを十分に抑制することはできない。強誘電体キャパシタを構成する強誘電体膜には、高い配向性が要求される。そして、配向性はターゲットのエロージョンの影響を受けやすい。しかし、従来の技術では、良好な配向性を長く確保できる程度までエロージョンを抑制することができない。このため、ターゲットを長期にわたり使用すると、途中から配向性が極端に低下してしまう。
特開平6−25844号公報 特開平9−143708号公報 特開2003−73827号公報
However, these techniques cannot sufficiently suppress the erosion of the target when forming a ferroelectric film that requires particularly high orientation. High orientation is required for the ferroelectric film constituting the ferroelectric capacitor. The orientation is easily affected by target erosion. However, the conventional technique cannot suppress erosion to such an extent that good orientation can be secured for a long time. For this reason, when the target is used over a long period of time, the orientation is extremely lowered from the middle.
JP-A-6-25844 JP-A-9-143708 JP 2003-73827 A

本発明の目的は、良好な配向性の強誘電体膜を長期にわたり形成することができるスパッタリング装置及びスパッタリング方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus and a sputtering method capable of forming a ferroelectric film with good orientation over a long period of time.

本願発明者がエロージョンの分布について実験を行ったところ、図5に示すような結果が得られた。図5は、直径が300mmの半導体ウェハにおけるエロージョンを示すグラフである。図5中の横軸は、半導体ウェハの中心を通る任意の直線上の位置を示し、縦軸は、600時間のスパッタリングを行った後のPZTターゲットの厚さを示している。この試験の結果、本願発明者は、エロージョンによってPZTターゲットの厚さがPZTターゲットの中心からの距離に応じて大きく変化することを見出した。   When the inventor of the present application conducted an experiment on the distribution of erosion, results as shown in FIG. 5 were obtained. FIG. 5 is a graph showing erosion in a semiconductor wafer having a diameter of 300 mm. The horizontal axis in FIG. 5 indicates a position on an arbitrary straight line passing through the center of the semiconductor wafer, and the vertical axis indicates the thickness of the PZT target after performing sputtering for 600 hours. As a result of this test, the present inventor has found that the thickness of the PZT target varies greatly depending on the distance from the center of the PZT target due to erosion.

図6は、ターゲットの使用時間とデータ保持性能との関係を示すグラフである。図6の縦軸に示すデータ保持性能は、PTレシオにより評価した。PTレシオは、書き込み後に正しく読み出すことができる強誘電体キャパシタの歩留りに対する、書き込み後に熱処理を行い、更にデータを反転した場合に正しく読み出すことができる強誘電体キャパシタの歩留りの割合を示している。PTレシオとは、0又は1のデータを書き込んだ後、熱処理を行い、その後、0又は1をそのまま読み出すことができるか確認し、更に、1又は0の反転データを書き込んだ後、熱処理を行い、その後、1又は0をそのまま読み出すことができるか確認したものである。例えば、最初正常動作したチップの数が10個であった場合に、最終的に正常動作したチップが8個になれば、PTレシオは8/10=80(%)となる。PTレシオは高ければ良く、不良ChipになりやすいChipがあると、PTレシオは劣化する。図6に示すように、従来のマグネトロン式スパッタリング装置を用いて強誘電体キャパシタを形成した場合には、ターゲットの使用時間が400k時間を超えると、急激にPTレシオが低下している。これは、強誘電体膜の配向性が低下していることを示している。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the target usage time and the data retention performance. The data retention performance shown on the vertical axis in FIG. 6 was evaluated based on the PT ratio. The PT ratio indicates the ratio of the yield of ferroelectric capacitors that can be read correctly when heat treatment is performed after writing and the data is inverted after the yield of ferroelectric capacitors that can be read correctly after writing. PT ratio is 0 or 1 data written and then heat treated, then 0 or 1 can be read as it is, and 1 or 0 inverted data is written and then heat treated Thereafter, it is confirmed whether 1 or 0 can be read as it is. For example, when the number of normally operating chips is 10, and the number of normally operating chips finally becomes 8, the PT ratio is 8/10 = 80 (%). The PT ratio should be high, and if there is a chip that tends to become a defective chip, the PT ratio deteriorates. As shown in FIG. 6, when a ferroelectric capacitor is formed using a conventional magnetron sputtering apparatus, the PT ratio rapidly decreases when the target usage time exceeds 400 k hours. This indicates that the orientation of the ferroelectric film is lowered.

本願発明者は、これらの知見に基づいて、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。   Based on these findings, the inventor of the present application has intensively studied to solve the above problems, and as a result, has arrived at the following aspects of the invention.

本発明に係るスパッタリング装置には、チャンバと、前記チャンバ内に電場を形成する電場形成手段と、前記チャンバ内に配置されるターゲットの周囲に磁場を形成する磁場形成手段と、が設けられている。このスパッタリング装置には、更に、互いに独立した冷媒用の流路を2以上備え、前記ターゲットを冷却する冷却手段と、前記2以上の流路を流れる冷媒の温度を個別に制御する温度制御手段と、が設けられている。   The sputtering apparatus according to the present invention includes a chamber, an electric field forming unit that forms an electric field in the chamber, and a magnetic field forming unit that forms a magnetic field around a target arranged in the chamber. . The sputtering apparatus further includes two or more flow paths for refrigerants independent from each other, a cooling means for cooling the target, and a temperature control means for individually controlling the temperature of the refrigerant flowing through the two or more flow paths. , Is provided.

本発明に係るスパッタリング方法では、チャンバ内に電場を形成し、前記チャンバ内に配置されたターゲットの周囲に磁場を形成する。そして、互いに独立した冷媒用の流路を2以上備えた冷却手段に冷媒を流すことにより、前記ターゲットを冷却し、前記2以上の流路を流れる冷媒の温度を個別に制御する。なお、これらの工程の順序は特に限定されない。   In the sputtering method according to the present invention, an electric field is formed in a chamber, and a magnetic field is formed around a target disposed in the chamber. Then, the target is cooled by flowing the refrigerant through a cooling means having two or more flow paths for refrigerants independent from each other, and the temperature of the refrigerant flowing through the two or more flow paths is individually controlled. Note that the order of these steps is not particularly limited.

本発明によれば、ターゲットのエロージョンを適切に制御することができる。このため、PZTターゲット等の強誘電体ターゲットを用いた場合には、長期にわたって良好な配向性の強誘電体膜を安定して形成することができる。   According to the present invention, erosion of a target can be appropriately controlled. For this reason, when a ferroelectric target such as a PZT target is used, a ferroelectric film having a good orientation can be stably formed over a long period of time.

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施形態)
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係るマグネトロン式スパッタリング装置の内部構造を示す図である。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing an internal structure of a magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment of the present invention.

第1の実施形態に係るマグネトロン式スパッタリング装置では、図1に示すように、チャンバ11内に、半導体ウェハ16を固定する静電チャック17が設けられ、その周囲にアースブロック18が配置されている。静電チャック17の下方には、直流電源20の負極に接続される電極19が設けられている。また、半導体ウェハ16と対向するようにして、直流電源20の正極に接続される電極13が配置されている。電極13の下方にターゲット14が固定される。更に、半導体ウェハ16とターゲット14との間の空間とチャンバ11の内壁とを隔離する防着板15が設けられている。   In the magnetron sputtering apparatus according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, an electrostatic chuck 17 for fixing a semiconductor wafer 16 is provided in a chamber 11, and an earth block 18 is disposed around the electrostatic chuck 17. . Below the electrostatic chuck 17, an electrode 19 connected to the negative electrode of the DC power supply 20 is provided. Further, an electrode 13 connected to the positive electrode of the DC power supply 20 is disposed so as to face the semiconductor wafer 16. A target 14 is fixed below the electrode 13. Furthermore, a deposition preventing plate 15 that isolates the space between the semiconductor wafer 16 and the target 14 and the inner wall of the chamber 11 is provided.

本実施形態では、電極13上にターゲット14を冷却する冷却部1が設けられ、その上にマグネット12が設けられている。冷却部1には、配管束2を介して冷却・調温ユニット3が繋がれている。配管束2は、冷却部1の上方に延びるようにして設けられている。図2は、第1の実施形態における冷却部1の構成を示す図である。配管束2は、例えば6本の配管(チューブ)2a、2b、2c、2d、2e及び2fから構成されている。配管2a〜2fは互いに独立しており、冷却・調温ユニット3は、配管2a〜2f内を流れる冷却水の温度を個別に調整する。また、冷却部1内には、夫々が配管2a、2b、2c、2d、2e及び2fに繋がれた流水路6a、6b、6c、6d、6e及び6fが形成されている。流水路6a〜6fは、冷却部1内で同心円状に配置されている。そして、冷却水導入部4において、流水路6a〜6fに繋がる配管2a〜2fは冷却・調温ユニット3の排出側に繋がれ、冷却水排出部5において、流水路6a〜6fに繋がる配管2a〜2fは冷却・調温ユニット3の導入側に繋がれている。   In the present embodiment, the cooling unit 1 for cooling the target 14 is provided on the electrode 13, and the magnet 12 is provided thereon. A cooling / temperature adjustment unit 3 is connected to the cooling unit 1 via a pipe bundle 2. The pipe bundle 2 is provided so as to extend above the cooling unit 1. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the cooling unit 1 according to the first embodiment. The pipe bundle 2 is composed of, for example, six pipes (tubes) 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, and 2f. The pipes 2a to 2f are independent from each other, and the cooling / temperature adjustment unit 3 individually adjusts the temperature of the cooling water flowing through the pipes 2a to 2f. Further, in the cooling section 1, flowing water channels 6a, 6b, 6c, 6d, 6e and 6f are formed, which are connected to the pipes 2a, 2b, 2c, 2d, 2e and 2f, respectively. The flowing water channels 6 a to 6 f are arranged concentrically in the cooling unit 1. And in the cooling water introduction part 4, the pipes 2a to 2f connected to the water flow paths 6a to 6f are connected to the discharge side of the cooling / temperature control unit 3, and in the cooling water discharge part 5, the pipe 2a connected to the water flow paths 6a to 6f. ˜2f is connected to the introduction side of the cooling / temperature control unit 3.

次に、上述のように構成されたマグネトロン式スパッタリング装置の動作(スパッタリング方法)について説明する。ここでは、ターゲットして、Pb原子、Zr原子、Ti原子、Ca原子、Sr原子及びO原子を含有するものを用いて、半導体ウェハ16上に強誘電体膜を形成することとする。   Next, the operation (sputtering method) of the magnetron sputtering apparatus configured as described above will be described. Here, a ferroelectric film is formed on the semiconductor wafer 16 using a target containing Pb atoms, Zr atoms, Ti atoms, Ca atoms, Sr atoms, and O atoms.

先ず、チャンバ11内に半導体ウェハ16を搬入し、静電チャック17により固定する。次に、真空ポンプを用いてチャンバ11内の気圧を所定の真空度まで減圧すると共に、ガス供給口からArガス等のプロセスガスをチャンバ11内に導入する。次いで、マグネット12を回転させながら、直流電源20から電極13及び19間に所定の電圧を印加する。これにより、防着板15により囲まれた空間内にグロー放電が発生し、プラズマ23中のArイオン21がターゲット14に衝突する。この結果、ターゲット14から粒子22が弾き出され、半導体ウェハ16上に堆積する。粒子22は、ターゲット14を構成する原子である。そして、粒子22の堆積が繰り返され、強誘電体膜が形成される。   First, the semiconductor wafer 16 is carried into the chamber 11 and fixed by the electrostatic chuck 17. Next, the pressure inside the chamber 11 is reduced to a predetermined degree of vacuum using a vacuum pump, and a process gas such as Ar gas is introduced into the chamber 11 from the gas supply port. Next, a predetermined voltage is applied between the DC power source 20 and the electrodes 13 and 19 while rotating the magnet 12. Thereby, glow discharge is generated in the space surrounded by the deposition preventing plate 15, and Ar ions 21 in the plasma 23 collide with the target 14. As a result, the particles 22 are ejected from the target 14 and deposited on the semiconductor wafer 16. The particle 22 is an atom constituting the target 14. Then, the deposition of the particles 22 is repeated, and a ferroelectric film is formed.

また、プラズマ23の発生の前後から、冷却・調温ユニット3により温度制御を行いながら、配管2a〜2fを介して冷却部1内の流水路6a〜6fに冷却水を流す。このとき、冷却を行わなかった場合にターゲット14の厚さの減少が大きくなる箇所ほど、そこを流れる冷却水の温度を下げることとする。例えば、図5に示すような分布が得られる場合には、ターゲット14の外周部及び中心部に位置する流水路6a及び6fを流れる冷却水の温度を低めにし、流水路6aよりも内側に位置する流水路6bを流れる冷却水の温度を高めにする。例えば、配管2aには、その周囲でPZTターゲットが多く消費されるので10℃の冷却水を流し、配管2bには、その周囲でPTTターゲットがあまり消費されないので20℃の冷却水を流す。また、配管2cには、その周囲でPZTターゲットが平均値近くで消費されるので18℃の冷却水を流し、配管2dには、その周囲でPZTターゲットが多く消費されるので14℃の冷却水を流す。また、配管2eには、その周囲でPZTターゲットが平均値近くで消費されるので16℃の冷却水を流し、配管2fには、その周囲でPZTターゲットが多く消費されるので10℃の冷却水を流す。   Further, before and after the generation of the plasma 23, the cooling water is caused to flow through the water flow paths 6 a to 6 f in the cooling unit 1 through the pipes 2 a to 2 f while performing temperature control by the cooling / temperature control unit 3. At this time, the temperature of the cooling water flowing therethrough is lowered as the decrease in the thickness of the target 14 increases when cooling is not performed. For example, when the distribution shown in FIG. 5 is obtained, the temperature of the cooling water flowing through the water flow paths 6a and 6f located at the outer peripheral part and the center part of the target 14 is lowered, and the position is located inside the water flow path 6a. The temperature of the cooling water flowing through the flowing water channel 6b is increased. For example, since a large amount of PZT target is consumed around the pipe 2a, cooling water of 10 ° C. is flowed, and since a PTT target is hardly consumed around the pipe 2b, cooling water of 20 ° C. is flowed. Also, since the PZT target is consumed near the average value around the pipe 2c, 18 ° C. cooling water flows, and since much PZT target is consumed around the pipe 2d, the cooling water is 14 ° C. Shed. Also, since the PZT target is consumed near the average value around the pipe 2e, a cooling water of 16 ° C. flows, and the P2T target is consumed a lot around the pipe 2f because the PZT target is consumed around 10 ° C. Shed.

第1の実施形態によれば、ターゲット14の中心からの距離に応じてターゲット14の冷却の程度を調節することができる。従って、ターゲット14の温度を中心からの距離に応じて制御することができるため、エロージョンの程度も中心からの距離に応じて調節することができる。このため、強誘電体膜を形成する場合であっても、良好な配向性のものを長期にわたり安定して形成することができる。   According to the first embodiment, the degree of cooling of the target 14 can be adjusted according to the distance from the center of the target 14. Therefore, since the temperature of the target 14 can be controlled according to the distance from the center, the degree of erosion can also be adjusted according to the distance from the center. For this reason, even when a ferroelectric film is formed, a film having good orientation can be stably formed over a long period of time.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図3は、本発明の第2の実施形態に係るマグネトロン式スパッタリング装置の内部構造を示す図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a diagram showing an internal structure of a magnetron sputtering apparatus according to the second embodiment of the present invention.

第1の実施形態では、配管束2が冷却部1の上方に延びるようにして設けられているが、第2の実施形態では、配管束2が冷却部1の側方に延びるようにして設けられている。他の構成は第1の実施形態と同様である。   In the first embodiment, the pipe bundle 2 is provided so as to extend above the cooling part 1. However, in the second embodiment, the pipe bundle 2 is provided so as to extend to the side of the cooling part 1. It has been. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

このような第2の実施形態によっても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。   According to the second embodiment as described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図4は、本発明の第3の実施形態における冷却部1の構成を示す図である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the cooling unit 1 according to the third embodiment of the present invention.

第1の実施形態では、6個の流水路6a〜6fが冷却部1内に同心円状に配置されているが、第3の実施形態では、多数の環状の流水路6gが冷却部1内に配置されている。更に、複数の流水路6gが円を構成するようにして配置されており、このような円が、互いに直径を異ならせて6個形成されている。そして、これらの6個の円が同心円状に配置されている。また、図示しないが、配管束2は、流水路6gと同数の配管から構成されており、各配管を流れる冷却水の温度が冷却・調温ユニット3により個別に制御される。他の構成は第1の実施形態と同様である。   In the first embodiment, six flow channels 6 a to 6 f are arranged concentrically in the cooling unit 1, but in the third embodiment, a large number of annular flow channels 6 g are installed in the cooling unit 1. Has been placed. Further, the plurality of water channels 6g are arranged to form a circle, and six such circles are formed with different diameters. These six circles are arranged concentrically. Further, although not shown, the pipe bundle 2 is composed of the same number of pipes as the flowing water passages 6 g, and the temperature of the cooling water flowing through each pipe is individually controlled by the cooling / temperature control unit 3. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

このような第3の実施形態によれば、第1の実施形態と比較して、より綿密な温度制御が可能となる。多くの場合、エロージョンはターゲットの中心からの距離が同一であれば同程度となると考えられるが、同一円内でエロージョンの程度が相違することも考えられる。第3の実施形態によれば、同一円上に位置する流水路6gに対して、個別に温度制御を行うことが可能であるため、このような場合であっても、ターゲットの全体にわたってエロージョンの程度を均一化することができる。   According to such 3rd Embodiment, compared with 1st Embodiment, more precise temperature control is attained. In many cases, the erosion is considered to be the same if the distance from the center of the target is the same, but the erosion may be different within the same circle. According to the third embodiment, since it is possible to individually control the temperature of the flowing water channel 6g located on the same circle, even in such a case, erosion over the entire target is possible. The degree can be made uniform.

なお、上述の実施形態では、冷媒として冷却水を用いているが、気体等の他の冷媒を用いてもよい。また、ターゲットとして、強誘電体からなるものの他に、Alターゲット等を用いてもよい。   In the above-described embodiment, cooling water is used as the refrigerant, but other refrigerants such as gas may be used. Further, as a target, in addition to a ferroelectric material, an Al target or the like may be used.

また、冷却・調温ユニット3は、経過時間に応じて、冷却水の温度を変化させることが好ましい。例えば、ターゲット14として、Pb原子、Zr原子、Ti原子及びO原子を含有するものが用いられる場合、経過時間に応じて、冷却水の温度(℃)を初期設定値に対して10%の範囲内で変化させることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the cooling / temperature control unit 3 changes the temperature of the cooling water according to the elapsed time. For example, when a target containing Pb atom, Zr atom, Ti atom and O atom is used as the target 14, the temperature (° C.) of the cooling water is within a range of 10% with respect to the initial set value according to the elapsed time. It is preferable to change within.

なお、上述のように、特許文献2にエロージョンの発生箇所に合わせてターゲットに溝を形成する技術が開示されているが、溝が放射状に形成され、また、流水路が単一であるため、エロージョンを適切に制御することはできない。更に、ターゲットを交換する度にターゲットに溝を形成する必要があり、この作業が煩雑である。   As described above, Patent Document 2 discloses a technique for forming a groove in a target in accordance with an erosion occurrence location, but the groove is formed in a radial shape, and since the flow channel is single, Erosion cannot be properly controlled. Furthermore, it is necessary to form a groove in the target each time the target is exchanged, and this operation is complicated.

以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。   Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.

(付記1)
チャンバと、
前記チャンバ内に電場を形成する電場形成手段と、
前記チャンバ内に配置されるターゲットの周囲に磁場を形成する磁場形成手段と、
互いに独立した冷媒用の流路を2以上備え、前記ターゲットを冷却する冷却手段と、
前記2以上の流路を流れる冷媒の温度を個別に制御する温度制御手段と、
を有することを特徴とするスパッタリング装置。
(Appendix 1)
A chamber;
An electric field forming means for forming an electric field in the chamber;
Magnetic field forming means for forming a magnetic field around a target disposed in the chamber;
Two or more flow paths for refrigerants independent from each other, a cooling means for cooling the target,
Temperature control means for individually controlling the temperature of the refrigerant flowing through the two or more flow paths;
A sputtering apparatus comprising:

(付記2)
前記2以上の流路は、互いに同心円状に配置されていることを特徴とする付記1に記載のスパッタリング装置。
(Appendix 2)
The sputtering apparatus according to appendix 1, wherein the two or more flow paths are arranged concentrically with each other.

(付記3)
前記2以上の流路に含まれる複数の流路が第1の円上に配置され、
前記2以上の流路に含まれる他の複数の流路が第2の円上に配置され、
前記第1の円の中心と前記第2の円の中心とが一致することを特徴とする付記1に記載のスパッタリング装置。
(Appendix 3)
A plurality of flow paths included in the two or more flow paths are arranged on the first circle,
A plurality of other channels included in the two or more channels are disposed on the second circle;
The sputtering apparatus according to appendix 1, wherein the center of the first circle coincides with the center of the second circle.

(付記4)
前記温度制御手段は、前記ターゲットの冷却を行わない場合にエロージョンの進行が著しい箇所に近く位置する流路を流れる冷媒ほど、その温度を低く制御することを特徴とする付記1乃至3のいずれか1項に記載のスパッタリング装置。
(Appendix 4)
Any one of Supplementary notes 1 to 3, wherein the temperature control means controls the temperature of the refrigerant flowing through a flow path located near a portion where the progress of erosion is remarkable when the target is not cooled, to be lower. 2. A sputtering apparatus according to item 1.

(付記5)
前記冷媒として冷却液を用いることを特徴とする付記1乃至4のいずれか1項に記載のスパッタリング装置。
(Appendix 5)
The sputtering apparatus according to any one of appendices 1 to 4, wherein a coolant is used as the refrigerant.

(付記6)
前記温度制御手段は、前記冷媒の温度を、前記ターゲットの中心からの距離に応じて制御しつつ、隣り合う流路間の温度勾配に正の勾配及び負の勾配を混在させることを特徴とする付記1乃至5のいずれか1項に記載のスパッタリング装置。
(Appendix 6)
The temperature control means mixes a positive gradient and a negative gradient in the temperature gradient between adjacent flow paths while controlling the temperature of the refrigerant according to the distance from the center of the target. The sputtering apparatus according to any one of appendices 1 to 5.

(付記7)
前記冷却手段は、前記ターゲットと前記磁場形成手段との間に配置されていることを特徴とする付記1乃至6のいずれか1項に記載のスパッタリング装置。
(Appendix 7)
The sputtering apparatus according to any one of appendices 1 to 6, wherein the cooling unit is disposed between the target and the magnetic field forming unit.

(付記8)
前記ターゲットとして、Pb原子、Zr原子、Ti原子及びO原子を含有するものが用いられる場合、
前記温度制御手段は、経過時間に応じて、前記冷媒の温度(℃)を初期設定値に対して10%の範囲内で変化させることを特徴とする付記1乃至7のいずれか1項に記載のスパッタリング装置。
(Appendix 8)
When a target containing Pb atom, Zr atom, Ti atom and O atom is used as the target,
The temperature control means changes the temperature (° C.) of the refrigerant within a range of 10% with respect to an initial set value according to an elapsed time. Sputtering equipment.

(付記9)
チャンバ内に電場を形成する電場形成工程と、
前記チャンバ内に配置されたターゲットの周囲に磁場を形成する磁場形成工程と、
互いに独立した冷媒用の流路を2以上備えた冷却手段に冷媒を流すことにより、前記ターゲットを冷却する冷却工程と、
前記2以上の流路を流れる冷媒の温度を個別に制御する温度制御工程と、
を有することを特徴とするスパッタリング方法。
(Appendix 9)
An electric field forming step for forming an electric field in the chamber;
A magnetic field forming step for forming a magnetic field around a target disposed in the chamber;
A cooling step of cooling the target by flowing the refrigerant through a cooling means having two or more flow paths for refrigerant independent from each other;
A temperature control step of individually controlling the temperature of the refrigerant flowing through the two or more flow paths;
A sputtering method comprising:

(付記10)
前記2以上の流路は、互いに同心円状に配置されていることを特徴とする付記9に記載のスパッタリング方法。
(Appendix 10)
The sputtering method according to appendix 9, wherein the two or more flow paths are arranged concentrically with each other.

(付記11)
前記2以上の流路に含まれる複数の流路が第1の円上に配置され、
前記2以上の流路に含まれる他の複数の流路が第2の円上に配置され、
前記第1の円の中心と前記第2の円の中心とが一致することを特徴とする付記9に記載のスパッタリング方法。
(Appendix 11)
A plurality of flow paths included in the two or more flow paths are arranged on the first circle,
A plurality of other channels included in the two or more channels are disposed on the second circle;
The sputtering method according to appendix 9, wherein the center of the first circle coincides with the center of the second circle.

(付記12)
前記温度制御工程において、前記ターゲットの冷却を行わない場合にエロージョンの進行が著しい箇所に近く位置する流路を流れる冷媒ほど、その温度を低く制御することを特徴とする付記9乃至11のいずれか1項に記載のスパッタリング方法。
(Appendix 12)
Any one of appendices 9 to 11, wherein, in the temperature control step, when the target is not cooled, the temperature of the refrigerant flowing in the flow path located near the portion where the erosion progresses significantly is controlled to be lower. 2. The sputtering method according to item 1.

(付記13)
前記ターゲットとして、Pb原子、Zr原子、Ti原子及びO原子を含有するものを用い、
前記温度制御工程において、経過時間に応じて、前記冷媒の温度(℃)を初期設定値に対して10%の範囲内で変化させることを特徴とする付記9乃至12のいずれか1項に記載のスパッタリング方法。
(Appendix 13)
As the target, a substance containing Pb atom, Zr atom, Ti atom and O atom is used.
13. The additional control 9 to 12, wherein in the temperature control step, the temperature (° C.) of the refrigerant is changed within a range of 10% with respect to an initial set value according to an elapsed time. Sputtering method.

本発明の第1の実施形態に係るマグネトロン式スパッタリング装置の内部構造を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the magnetron type | mold sputtering apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における冷却部1の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the cooling unit 1 in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係るマグネトロン式スパッタリング装置の内部構造を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the magnetron type | mold sputtering apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における冷却部1の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the cooling unit 1 in the 3rd Embodiment of this invention. 直径が300mmの半導体ウェハにおけるエロージョンを示すグラフである。It is a graph which shows the erosion in the semiconductor wafer whose diameter is 300 mm. ターゲットの使用時間とデータ保持性能との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the usage time of a target, and data retention performance.

符号の説明Explanation of symbols

1:冷却部
2:配管束
2a〜2f:配管
3:冷却・調温ユニット
4:冷却水導入部
5:冷却水排出部
6a〜6g:流水路
1: Cooling unit 2: Pipe bundle 2a-2f: Piping 3: Cooling / temperature control unit 4: Cooling water introduction unit 5: Cooling water discharge unit 6a-6g: Flow channel

Claims (5)

チャンバと、
前記チャンバ内に電場を形成する電場形成手段と、
前記チャンバ内に配置されるターゲットの周囲に磁場を形成する磁場形成手段と、
互いに独立した冷媒用の流路を2以上備え、前記ターゲットを冷却する冷却手段と、
前記2以上の流路を流れる冷媒の温度を個別に制御する温度制御手段と、
を有することを特徴とするスパッタリング装置。
A chamber;
An electric field forming means for forming an electric field in the chamber;
Magnetic field forming means for forming a magnetic field around a target disposed in the chamber;
Two or more flow paths for refrigerants independent from each other, a cooling means for cooling the target,
Temperature control means for individually controlling the temperature of the refrigerant flowing through the two or more flow paths;
A sputtering apparatus comprising:
前記2以上の流路は、互いに同心円状に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のスパッタリング装置。   The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the two or more flow paths are arranged concentrically with each other. 前記2以上の流路に含まれる複数の流路が第1の円上に配置され、
前記2以上の流路に含まれる他の複数の流路が第2の円上に配置され、
前記第1の円の中心と前記第2の円の中心とが一致することを特徴とする請求項1に記載のスパッタリング装置。
A plurality of flow paths included in the two or more flow paths are arranged on the first circle,
A plurality of other channels included in the two or more channels are disposed on the second circle;
The sputtering apparatus according to claim 1, wherein a center of the first circle and a center of the second circle coincide with each other.
前記温度制御手段は、前記ターゲットの冷却を行わない場合にエロージョンの進行が著しい箇所に近く位置する流路を流れる冷媒ほど、その温度を低く制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のスパッタリング装置。   4. The temperature control unit controls the temperature of the refrigerant that flows through a flow path located near a portion where erosion progresses significantly when the target is not cooled, to lower the temperature. 5. A sputtering apparatus according to claim 1. チャンバ内に電場を形成する電場形成工程と、
前記チャンバ内に配置されたターゲットの周囲に磁場を形成する磁場形成工程と、
互いに独立した冷媒用の流路を2以上備えた冷却手段に冷媒を流すことにより、前記ターゲットを冷却する冷却工程と、
前記2以上の流路を流れる冷媒の温度を個別に制御する温度制御工程と、
を有することを特徴とするスパッタリング方法。
An electric field forming step for forming an electric field in the chamber;
A magnetic field forming step for forming a magnetic field around a target disposed in the chamber;
A cooling step of cooling the target by flowing the refrigerant through a cooling means having two or more flow paths for refrigerant independent from each other;
A temperature control step of individually controlling the temperature of the refrigerant flowing through the two or more flow paths;
A sputtering method comprising:
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