JP2000313956A - スパッタ装置 - Google Patents

スパッタ装置

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JP2000313956A
JP2000313956A JP11118862A JP11886299A JP2000313956A JP 2000313956 A JP2000313956 A JP 2000313956A JP 11118862 A JP11118862 A JP 11118862A JP 11886299 A JP11886299 A JP 11886299A JP 2000313956 A JP2000313956 A JP 2000313956A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタ装置のダスト対策用防着板の使用可
能期間を長期化し稼動率の向上を図る。 【解決手段】 基板5の周りを覆う防着板31と防着板
32は、防着板31がターゲット1に対向する第1の防
着部として作用し、防着板32が第1の防着部の外周に
位置しターゲット1に対向しない第2の防着部として作
用する。防着板32の裏面には、ターゲット1から第2
の防着部に向かう磁力線が形成されるように磁石4を配
置し、磁石4の極のうち防着板32に近い極4aの極性
は磁気回路3のターゲット外側極3aの極性と同じに設
定する。防着板にヒートショックを与える電子は磁力線
に導かれ防着板32に流入する。この部分に付着する膜
厚は薄く剥離は抑えられ、防着板の使用可能期間を長期
化できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、光ディス
ク、電子部品などの薄膜形成に用いられるスパッタ装置
に関するもので、特に製品を製造する生産用のスパッタ
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4に従来のマグネトロンスパッタ装置
を示す。全体は中心軸19に対して対称である。真空チ
ャンバ10の中に基板5とターゲット1が対向して配置
され、ガス供給ライン11とガス排気ライン12を持
つ。
【0003】ターゲット1には直流または交流の電源1
5が接続されている。またターゲット1の裏にはマグネ
トロン放電用の磁気回路3が配置されている。基板1以
外の前記チャンバ10の内壁は、交換が可能な防着板2
1,22,23で覆われている。防着板21,22,2
3は図示していないが、ヒーターや熱電対が接続されて
おり温度制御が可能となっている。14はチャンバ10
にターゲット1を取り付ける絶縁体である。
【0004】この装置は次のように動作する。まず、ガ
ス排気ライン12を使ってガスを排気しながら、Arな
どのガスをガス供給ライン11から導入する。次に、電
源15より高電圧をかけると放電が起こりArがイオン
と電子に電離したプラズマ50が発生する。イオンは負
にバイアスされたターゲット1に衝突し、ターゲット原
子を叩き出す(スパッタ)。そのときスパッタされたタ
ーゲット原子(以下、スパッタ粒子)が基板5に付着し
て基板5の上に薄膜が形成される。
【0005】特に、マグネトロンスパッタ装置では、磁
力線7がターゲット上でトンネル形状を作るよう構成さ
れており、磁場によりプラズマを閉じ込めることでプラ
ズマ50の高密度化を可能としている。スパッタ粒子は
基板でない部分にも付着して膜を形成する。この基板で
ない所に付着するスパッタ粒子によって形成された膜
は、膜厚が厚くなると剥がれてダストとなる。ダストが
基板5に付着すると製品の欠陥となるので、防着板2
1,22,23を設けて剥離が始まる前にこれを交換す
ることで欠陥のない製品を生産している。
【0006】ここでは、防着板を膜の付いていないもの
に交換してから次に交換するまでの期間を防着板の使用
可能期間と呼ぶことにする。防着板に付着した膜の剥離
の原因は、電子の衝撃によるヒートショックである。放
電中に膜表面はプラズマ中の電子の衝撃を受ける。この
エネルギーにより膜表面の温度は急激に上昇し、防着板
や防着板付近の膜との間に温度差が生じる。この温度差
によって膨張の差が生じ、分断が形成され膜応力や重力
によって剥離する。このため防着板の温度を制御するこ
とで膨張の差を抑え、剥離の発生を抑制している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】近年、生産性向上のた
め放電のパワーを増加させたり、基板5とターゲット1
の距離を短くしたりすることが多くなっている。これら
の場合、防着板21〜23が受ける電子衝撃エネルギー
は増加するので、ヒートショックによる剥離の低減がま
すます重要となっている。
【0008】しかしながら、防着板21〜23の温度制
御では、短時間で放電のオン・オフが繰り返される場合
など、防着板上の膜厚が厚くなると膜全体の温度を制御
しきれず、ヒートショックによる剥離が発生するという
問題がある。具体的には、基板5の周辺部で防着板21
上の膜厚が厚い部分21aとターゲット1の正面に位置
しプラズマ50によってヒートショックを受ける部分5
0aが一致しており、防着板を長期間使用することが困
難になっている。
【0009】本発明は、ヒートショックによる剥離を低
減し、ダスト対策用の防着板の使用可能期間を長期化し
て稼動率の向上を達成できるスパッタ装置を提供するこ
とを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のスパッタ装置
は、基板の周り覆う防着板を、基板の外周を覆うととも
にターゲットに対向する第1の防着部と、第1の防着部
の外周に位置しターゲットに対向しない第2の防着部と
で構成し、第2の防着部の裏面に磁界制御手段を設けた
ことを特徴とする。
【0011】この本発明によると、ヒートショックによ
る剥離を低減し、ダスト対策用の防着板の使用可能期間
を長期化して稼動率の向上を達成できる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1記載のスパッタ
装置は、真空チャンバ内にターゲットに対向して基板を
配置し、真空チャンバ内の少なくとも前記基板の周りを
防着板で覆った状態でターゲット面上に発生したプラズ
マにより前記基板上に成膜するスパッタ装置において、
基板の周り覆う防着板を、基板の外周を覆うとともにタ
ーゲットに対向する第1の防着部と、第1の防着部の外
周に位置しターゲットに対向しない第2の防着部とで構
成し、第2の防着部の裏面に磁界制御手段を設けたこと
を特徴とする。
【0013】本発明の請求項2記載のスパッタ装置は、
請求項1において、ターゲットの前記基板とは反対側に
マグネトロン放電用磁気回路を設け、磁界制御手段は、
第2の防着部に近い側の極性をマグネトロン放電用磁気
回路のターゲット外側極の極性と一致させたことを特徴
とする。本発明の請求項3記載のスパッタ装置は、真空
チャンバ内にターゲットに対向して基板を配置し、真空
チャンバ内の少なくとも前記基板の周りを防着板で覆っ
た状態でターゲット面上に発生したプラズマにより前記
基板上に成膜するスパッタ装置において、基板の周り覆
う防着板を、基板の外周を覆うとともにターゲットに対
向する第1の防着部と、第1の防着部の外周に位置しタ
ーゲットに対向しない第2の防着部とで構成し、第2の
防着部の電位を第1の防着部の防着板より高くしたこと
を特徴とする。
【0014】本発明の請求項4記載のスパッタ装置は、
請求項3において、第2の防着部をアース電位とし第1
の防着部の電位をフローティング電位としたことを特徴
とする。以下、本発明の各実施の形態を図1〜図3に基
づいて説明する。なお、従来例を示す図4と同様の作用
をなすものには同一の符号を付けて説明する。
【0015】〔実施の形態1〕図1は本発明の〔実施の
形態1〕のマグネトロンスパッタ装置を示している。図
4に示した従来のマグネトロンスパッタ装置とは、チャ
ンバ10の形状とこのチャンバ10の内側に配設された
防着板の具体的な構成ならびに磁石4が追加されている
点が異なっている。
【0016】全体は中心軸19に対して対称である。基
板以外のチャンバ内壁は交換可能な防着板31,32,
33,34,35で覆われている。防着板31,32,
33,34,35は図示していないが、ヒーターや熱電
対が接続されており温度制御が可能となっている。基板
5の周りを覆う防着板31と防着板32は、防着板31
がターゲット1に対向する第1の防着部として作用し、
防着板32が第1の防着部の外周に位置しターゲット1
に対向しない第2の防着部として作用している。
【0017】防着板32の裏面には、ターゲット1から
第2の防着部に向かう磁力線が形成されるように磁界制
御手段としての磁石4が配置されており、磁石4の極の
うち防着板32に近い極4aの極性は磁気回路3のター
ゲット外側極3aの極性と同じに設定されている。次に
動作の説明をする。
【0018】まず、排気ラインを使ってガスを排気しな
がら、Arなどのガスを導入する。次に、電源15によ
り高電圧をかけると放電が起こりArがイオンと電子に
電離したプラズマ51が発生する。イオンは負にバイア
スされたターゲットに衝突し、ターゲット原子を叩き出
す。そのときスパッタされたターゲット原子(スパッタ
粒子)が基板に付着し基板上に薄膜が形成される。基板
以外の所に付着するスパッタ粒子によって形成された膜
は膜厚が厚くなると剥がれてダストとなる。ダストは基
板に付着すると製品の欠陥となるので、防着板31,3
2,33,34,35を剥離が始まる前に交換すること
で欠陥のない製品を生産する。
【0019】磁石4の極のうち防着板32に近い極4a
の極性は磁気回路3のターゲット外側極3aの極性と同
じであるから磁気トンネルを形成する磁力線8の基板側
にターゲットから防着板32に向かう磁力線9が形成さ
れている。プラズマ51の電子は磁力線9に導かれて防
着板32へ流入する。すなわちプラズマ51によってヒ
ートショックを受ける面51aは、膜厚の厚い面31a
でなく防着板32の表面となる。防着板32は、ターゲ
ット1に対向していないので、一回の処理における膜の
付着量はきわめて少ない。すなわち防着板32の表面の
膜厚が厚くなるには時間がかかりヒートショックによる
剥離の開始は遅れる。その結果、従来よりも防着板の使
用可能期間を長期化できる。
【0020】〔実施の形態2〕図2は本発明の〔実施の
形態2〕を示している。基板以外のチャンバ内壁は交換
可能な防着板41,42,43,44,45で覆われて
いる。防着板41,42,43,44,45は図示して
いないが、ヒーターや熱電対が接続されており温度制御
が可能となっている。
【0021】基板5の周りを覆う防着板41と防着板4
2は、防着板41がターゲット1に対向する第1の防着
部として作用し、防着板42が第1の防着部の外周に位
置しターゲット1に対向しない第2の防着部として作用
している。また、防着板41,42,43,44,45
は絶縁物14により真空チャンバと絶縁されている。さ
らに防着板42は防着板41,43,44,45とも絶
縁されており防着板42の電位を制御する電源16が接
続されている。防着板41,43,44,45にはそれ
らの電位を制御する電源17が接続されている。電源1
6,17により防着板42の電位は防着板41,43,
44,45の電位より高くしてある。
【0022】次に動作の説明をする。まず、排気ライン
を使ってガスを排気しながら、Arなどのガスを導入す
る。次に、電源15より高電圧をかけると放電が起こり
Arがイオンと電子に電離したプラズマ52が発生す
る。イオンは負にバイアスされたターゲットに衝突し、
ターゲット原子を叩き出す。そのときスパッタされたタ
ーゲット原子(スパッタ粒子)が基板に付着し基板上に
薄膜が形成される。基板以外の所に付着するスパッタ粒
子によって形成された膜は膜厚が厚くなると剥がれてダ
ストとなる。ダストは基板に付着すると製品の欠陥とな
るので、防着板41,42,43,44,45を剥離が
始まる前に交換することで欠陥のない製品を生産する。
【0023】電源16,17により防着板42の電位は
防着板41,43,44,45の電位より高くしてある
ので電位の勾配によりプラズマ52の電子は防着板42
に流入する。すなわちプラズマ52によってヒートショ
ックをうける面52aは膜厚の厚い面41aでなく防着
板42の表面となる。防着板42は、ターゲット1に対
向していないので、一回の処理における膜の付着量はき
わめて少ない。すなわち防着板42の表面の膜厚が厚く
なるには時間がかかりヒートショックによる剥離の開始
は遅れる。その結果、従来よりも防着板の使用可能期間
を長期化できる。
【0024】放電の電力が大きくプラズマ密度が高い場
合などは、図3の如く防着板42をアースと接続し他の
防着板の電位をフローティングとするだけでも十分な電
位勾配が得られ、電源16,17がないシンプルな構成
で上記効果を得ることができる。マグネトロン放電用の
磁気回路3の磁場が強い場合は〔実施の形態1〕が有効
であり、磁石4の磁場が基板上の膜質に悪影響を及ぼす
場合には〔実施の形態2〕が有効である。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、防着板に
ヒートショックを与える電子は磁力線または電位勾配に
導かれ、ターゲット表面から見えない部分に流入する。
この部分に付着する膜の膜厚は薄いのでヒートショック
による剥離は抑えられ、防着板の使用可能期間を長期化
できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の〔実施の形態1〕の構成図
【図2】本発明の〔実施の形態2〕の構成図
【図3】本発明の〔実施の形態2〕の別の例の構成図
【図4】従来例の構成図
【符号の説明】
1 ターゲット 3 磁気回路 4 磁石〔磁界制御手段〕 5 基板 8,9 磁力線 10 チャンバ 11 ガス供給ライン 12 ガス排気ライン 14 絶縁体 15 高圧電源 16,17 電位制御用電源 31 防着板〔第1の防着部〕 32 防着板〔第2の防着部〕 41 防着板〔第1の防着部〕 42 防着板〔第2の防着部〕 50,51,52 プラズマ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空チャンバ内にターゲットに対向して基
    板を配置し、真空チャンバ内の少なくとも前記基板の周
    りを防着板で覆った状態でターゲット面上に発生したプ
    ラズマにより前記基板上に成膜するスパッタ装置におい
    て、 基板の周り覆う防着板を、 基板の外周を覆うとともにターゲットに対向する第1の
    防着部と、 第1の防着部の外周に位置しターゲットに対向しない第
    2の防着部とで構成し、第2の防着部の裏面に磁界制御
    手段を設けたスパッタ装置。
  2. 【請求項2】ターゲットの前記基板とは反対側にマグネ
    トロン放電用磁気回路を設け、 磁界制御手段は、第2の防着部に近い側の極性をマグネ
    トロン放電用磁気回路のターゲット外側極の極性と一致
    させた請求項1記載のスパッタ装置。
  3. 【請求項3】真空チャンバ内にターゲットに対向して基
    板を配置し、真空チャンバ内の少なくとも前記基板の周
    りを防着板で覆った状態でターゲット面上に発生したプ
    ラズマにより前記基板上に成膜するスパッタ装置におい
    て、 基板の周り覆う防着板を、 基板の外周を覆うとともにターゲットに対向する第1の
    防着部と、 第1の防着部の外周に位置しターゲットに対向しない第
    2の防着部とで構成し、第2の防着部の電位を第1の防
    着部の防着板より高くしたスパッタ装置。
  4. 【請求項4】第2の防着部をアース電位とし第1の防着
    部の電位をフローティング電位とした請求項3記載のス
    パッタ装置。
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