JP2001254167A

JP2001254167A - スパッタ装置の防着面清掃方法及び防着板

Info

Publication number: JP2001254167A
Application number: JP2000065965A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Fujita; 滋藤田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2001-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】スパッタ装置において、防着板とこれに付着し
た皮膜の密着性の向上や、皮膜の早期剥離を抑制するも
のではなく、防着板に付着した皮膜の清掃除去を簡単迅
速にして、防着板の清掃作業を簡単、容易にし、清掃作
業に要する時間を短縮できるように、防着板清掃方法及
び防着板を工夫すること。【解決手段】基板とターゲットとが対向状態にあるスパ
ッタ装置の防着面清掃方法を前提として、防着板の表面
に剥離薄膜を吸着させて着脱自在に積層してあり、防着
板の表面に付着したスパッタリング成膜物質の付着層が
所定厚さに達したとき、上記剥離膜を剥がして、付着し
たスパッタリング成膜物質とともに除去すること。スパ
ッタ装置内のスパッタ成膜粒子は、防着板の表面に着脱
自在に積層した剥離薄膜の表面に付着する。他方、上記
剥離薄膜は防着板の表面に対して着脱自在であるから、
これを剥離させることによって付着した皮膜が防着板の
表面から剥離薄膜とともに除去される。上記剥離薄膜を
剥離、除去したとき、その下面はスパッタ成膜粒子が付
着する前の状態に完全に復元される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スパッタ装置におけ
る防着面清掃方法及び防着板に関するものであり、防着
板の表面にスパッタリング成膜物質が付着し、その付着
量が所定の限界に達したとき、防着面を簡単、迅速に清
掃することができ、簡単な手段の付加により、防着面清
掃のためのスパッタ装置の稼働停止時間を短縮して、ス
パッタ装置の稼動率を向上させることができるものであ
り、半導体の製造設備、光ディスク製造設備などにおけ
る各種のスパッタ装置に適用することができるものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】スパッタ装置は、図３に模式的に示すよ
うに真空チャンバー内の陰極側にターゲット３１が配置
されており、これに対向して６０〜８０ｍｍの距離を隔
て基板３２（例：シリコンウエハー、光ディスクＰＣな
ど）が陽極側に配置されているものである。基板の前面
にステンレス鋼、アルミニウム製、銅製等のリング状の
防着板３３が配置されており、また、チャンバー内面に
も防着板３４が配置されている。処理室の内部を所定の
真空度にした状態でアルゴンなどの不活性ガスを供給
し、その状態でターゲット３１と基板ホルダー（ステー
ジ）との間に高周波電力を印可して、ターゲット３１の
ホルダー３５の裏側にあるマグネットと高周波電力の相
互作用などによってスパッタリング空間にプラズマを形
成する。プラズマ中の高エネルギーのガスイオンは、陰
極であるターゲット３１に衝突してスパッタリング成膜
粒子をたたき出し、弾き出された物質は、スパッタリン
グ空間を飛翔して基板ならびにその周囲の防着板表面に
付着して堆積する。

【０００３】基板３２は順次新しく供給されるが、防着
板３３、３４は固定であるから処理が進むにつれてその
表面が厚い皮膜で覆われていく。加熱されて熱膨脹収縮
が繰り返されるため、付着皮膜の厚みや内部応力がある
臨界点を超えると上記皮膜の微細片が防着板から剥離
し、離脱するようになり、これが飛散して基板３３の表
面に付着する。このため、基板表面のスパッタ皮膜の欠
陥率が増大する。特に、ＳｉＮやＳｉＯ_２、ＴａＯ_２な
どの誘電体膜は、金属膜と異なり、上記剥離片が細かい
粉塵になりやすいので、この傾向が一段と顕著である。
最終的には、製造ライン検査結果からのフィードバック
により、スパッタ処理が停止され、防着板の交換作業を
行わなければならなくなる。そして、この防着板の交換
作業に通常５時間以上の時間（真空度回復も含む）を要
する。また、使用済みの防着板については再使用するた
めに付着膜を除去しなければならないが、この除去作業
には多大の時間と設備と処理経費を要する。

【０００４】ところで、例えばＣＤ−ＲＷやＤＶＤ−Ｒ
Ｗに代表されるデータ書き換え可能な光ディスクメディ
アは、図１に示すように順次積層して構成されている。
一般的に言えば、基板１はＮｉスタンパを情報金型原盤
とする射出成形法で、ポリカーボネイトを原料として作
成され、基板１上に保護層ＵＬ２と保護層ＴＬ４とで挟
んだ状態で金属系記録層３が形成されている。さらに、
保護層ＴＬ４の上に金属反射膜５とＵＶ効果樹脂のオー
バーコート層６とレーベルの印刷層７が設けられてい
る。他方、これらの膜のうち、保護層ＵＬ２、金属系記
録層３、保護層ＴＬ４、金属反射膜５はスッパタ装置で
連続的に成膜される。保護層ＵＬ２と保護層ＴＬ４は、
通常、その誘電性／光学特性／熱伝導性の制約から、Ｚ
ｎＳとＳｉＯ_２に代表されるセラミックス膜が採用され
ている。この膜も基板１だけでなく、真空チャンバー内
に配置された金属製防着板（Ａｌ，Ｃｕ，ＳｕＳ）にも
付着して堆積されていく。半導体の分野でもウエハー処
理の工程で、Ｓｉ_３Ｎ_４などの非金属物質が同様にして
成膜される。

【０００５】スパッタ成膜されるこれらの材料系は硬く
（内部応力が高い）かつ防着板に溶着しないので、防着
板との熱膨張差、消音や降温時の熱衝撃、さらには真空
チャンバーを大気開放したときに取り込まれる水分など
により、防着板に付着し、厚くなった皮膜が微細に割
れ、剥離／脱落しやすくなる。離脱したこの微細粉体が
飛散し、基板欠陥の原因となり、製品歩留まりを低減さ
せる。またスパッタ装置内での異常放電現象発生の原因
にもなり、成形皮膜が薄くなったり、電源系にダメージ
を与えるなどの問題をも生じる。また、ターゲットが完
全に消費されてしまう前にその交換を余儀なくされるの
も、上記の現象によるものである。また、使用済みの防
着板は毎回、機械的洗浄と酸洗処理とＡｌやＣｕなどの
溶射やメッキといった表面再生処理を実施せざる得ない
ので、多大の時間と経費がかかる。また、防着板の交換
に備えてスペアーの防着板を準備しておくことも必要で
ある。

【０００６】以上の事情から、コスト低減のために、防
着板の上記交換時間をできるだけ延長するように様々な
工夫がなされている。また、付着膜の除去能率を向上さ
せる工夫もなされている。その一例として次のようなも
のがある。すなわち、サンドブラスト（砥粒を５ｋｇ／
ｃｍ^２前後の空気圧力で吹き付ける）で付着膜を機械的
に除去し、洗浄し、Ｈ_２Ｏ_２などの酸で化学的に除去
し、リンスし、面粗し（Ｒａ：３０〜２００μｍ）、Ａ
ｌ溶射処理（高温バーナの中に不活性ガスに混入したア
ルミ粉末を吹き込み、防着板に吹き付ける表面処理）ま
たは無電解メッキ処理する方法である。また、防着板の
表面に付着した皮膜の剥離落下を抑制して、防着板の供
用期間を長くするものがあり、その一つは、図８に示す
ように防着板の表面を微細な凹凸面８１にして付着皮膜
が連続して形成されないようにし、熱膨脹収縮による剥
離を抑制するものもあり（特開平８−７４０５９号公
報）、外の一つは、防着板の表面に剥離防止膜を予め積
層し、これにスパッタ成膜粒子による皮膜を付着させる
ことにより、当該皮膜の応力（熱膨脹収縮の繰り返しに
よる応力を緩和して、その剥離を防止するものがある
（特開平８−８１７７１号公報）。このものは図７に示
すように防着板１１にアルミニウムをスパッタリングし
て剥離防止膜１３を形成し、その上に形成されるスパッ
タ成膜粒子による皮膜の厚さが限界に達すると、その上
にさらに剥離防止膜１３´を積層するものである。この
ように、防着板に付着するスパッタ成膜粒子による皮膜
の早期剥離を抑制しても、付着物質と防着板との間の熱
膨張差をなくすとか、昇温／降温時の熱衝撃をなくすな
どの条件が得られない限り、この剥離現象は基本的に回
避出来ない。したがって、所定の供用期間後に防着板を
交換し、また、再使用するためにこれを清掃することが
必要である。この場合も使用済みの防着板を機械的洗
浄、酸洗処理、表面再生処理などの清掃処理を施さざる
を得ない。このため、多大の時間と経費がかかり、ま
た、スペアー部材も多数準備せざるを得ないことにな
る。

【０００７】

【解決しようとする課題】この発明は、防着板とこれに
付着した皮膜の密着性の向上や、皮膜の早期剥離を抑制
するものではなく、防着板に付着した皮膜の清掃除去を
簡単迅速にして、防着板の清掃作業を簡単、容易にし、
清掃作業に要する時間を短縮できるように、防着板清掃
方法及び防着板を工夫することをその課題とするもので
ある。

【０００８】

【課題解決のために講じた手段】上記課題解決のために
講じた手段は、基板とターゲットとが対向状態にあるス
パッタ装置の防着面清掃方法を前提として、次の（イ）
及び（ロ）によって構成されるものである。（イ）防着板の表面に剥離薄膜を吸着させて着脱自在に
積層してあること、（ロ）防着板の表面に付着したスパ
ッタリング成膜物質の付着層が所定厚さに達したとき、
上記剥離膜を剥がして、付着したスパッタリング成膜物
質とともに除去すること。

【０００９】

【作用】スパッタ装置内のスパッタ成膜粒子は、防着板
の表面に着脱自在に積層した剥離薄膜の表面に付着す
る。他方、上記剥離薄膜は防着板の表面に対して着脱自
在であるから、これを剥離させることによって付着した
皮膜が防着板の表面から剥離薄膜とともに除去される。
上記剥離薄膜を剥離、除去したとき、その下面はスパッ
タ成膜粒子が付着する前の状態に完全に復元される。そ
して、上記剥離薄膜は防着板の表面に吸着手段で着脱自
在に積層されているから、高温に晒され（高エネルギー
を有するスパッタ粒子の衝突により防着板は一時的に２
００〜４００℃まで温度が上がる）、また激しい温度変
化に晒されても、これが剥離して自然に離脱することは
なく、他方、極めて簡単、迅速にこれを剥離、除去する
ことができる。また、吸着によって固定するものである
から、新たな剥離薄膜の装着も簡単、迅速になされる。
したがって、防着板の清掃及び交換は容易であり、これ
らの作業に要する時間は短い。なお、上記の「吸着」
は、磁力による固着、電界による固着など、接着剤、機
械的な固着によらない、可逆的に剥離可能な固着を意味
する。

【００１０】

【実施態様１】実施態様１は、防着板の表面に剥離薄膜
を着脱自在に多層に積層したことである。

【作用】最表層の剥離薄膜から順次剥離、除去するだけ
で、新たに剥離薄膜を装着することなしに防着板を繰り
返し長時間にわたって使用することができる。

【００１１】

【実施態様２】実施態様２は、上記剥離薄膜が金属、セ
ラミックス又は高分子材であることである。

【００１２】

【実施態様３】実施態様３は、防着板表面に磁石を埋設
し、上記剥離薄膜を磁性材として、これを上記磁石で防
着板表面に着脱自在に吸着させたことである。

【００１３】

【実施態様４】実施態様４は、防着板表面に設けた電場
勾配によるグラーディエント力による吸着手段で上記上
記吸着手段を構成したことである。

【００１４】

【実施例】次いで、図２、図５、図６を参照して実施例
を説明する。この発明は、防着板の表面に着脱可能に剥
離薄膜を設けることで、防着板の清掃時間、交換時間の
短縮を図り、また、防着板再生のための特別の処理を要
しないようにしたものである。ところで、防着板の表面
は、高エネルギーを有するスパッタ粒子の衝突により一
時的に２００〜４００℃まで温度が上がり、これが繰り
返されるものである。したがって、上記剥離薄膜につい
てはこの温度域に耐える材質でなければならない。ま
た、防着板に市販の剥離可能な接着材（粘着材など）を
介して金属箔（剥離薄膜）を設置しても、接着材がスパ
ッタプロセス中に容易に変質もしくは溶融してしまうの
で、上記金属箔が自然脱落してしまうことになるので、
剥離可能な接着材による装着は不適切である。

【００１５】そこでこの実施例は、厚さ５０μｍ程度の
金属箔（Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｔｅｅｌ、ＳＵＳ、Ｎｉ、Ｗな
ど）を１枚もしくは複数枚重ねて防着板の表面に剥離可
能に吸着させて装着している。そしてこの実施例では、
剥離薄膜としての金属箔を防着板表面に剥離可能に吸着
させて装着する固定手段として、複数枚の金属箔を重ね
て固定できるものを採用している。その一つのは次に述
べる磁性体吸着方式であり、他の一つは電場勾配による
グラーディエント力を利用する方式である。（ａ）磁性体吸着方式によるもの図５に示すように防着板５１の表面に溝を筋状に設け、
当該溝に磁性体（マグネット部材）５２を埋設してい
る。この磁性体吸着方式によるときは、剥離薄膜を鉄
鋼、ステンレス鋼、ニッケルなど、磁力によって吸着さ
れるものにする。磁性のある剥離薄膜を複数枚重ねた状
態で防着板５１の表面に装着すると、個々の剥離薄膜は
磁性体５１の磁力によって防着板５１に吸着されて固定
され、また、個々に引剥がせば剥離して除去される。（ｂ）電場勾配によるグラーディエント力を利用する方
式によるもの図６に示したように防着板６１の表面に、互いに対向す
る１００μｍピッチの櫛形電極６２，６３間に１ｋｖ以
上の電位をかけると、櫛形電極間６２，６３間の電場に
より、電極面に垂直な方向の吸着力が発生する。したが
って、剥離薄膜を複数枚重ねた状態で防着板６１の表面
に配置すると、重ねられた複数枚の剥離薄膜が上記吸着
力により、防着板６１に剥離可能に固定される。上記吸
着力は物質の電気的特性に関係なく作用するから、この
場合、鉄鋼、ステンレス鋼、ニッケルの外にアルミニウ
ム、銅など、耐熱性のある各種の薄膜を上記剥離薄膜と
して使用することができる。なお、真空吸着は多数枚を
重ねて剥離可能に防着板に吸着することはできないが、
一枚の多数枚を剥離可能に防着板に吸着させる場合は、
真空吸着手段を採用することもできる。

【００１６】厚さ５０μｍ程度の金属箔（剥離薄膜）を
多数枚（例えば１２枚）重ね合わせて防着板の表面に積
層して装着しておき、スパッタ装置の稼働時間が所定時
間に達したとき、定期的に真空チャンバーを大気開放し
て、上記金属箔を１枚ずつ剥がす。これにより、極めて
長時間にわたり、新鮮な表面が繰り返し提供される。防
着板に貼り付けやすい形状に上記金属箔を成形加工し、
これを剥離接着剤で接着して多数重ねてスタックしてお
き、多数枚単位で防着板に張り付けて使用する。

【００１７】ＣＤなどの基板の周囲に配置されるリング
状の防着板３３（図３参照）の表面に固定する剥離薄膜
について言えば、図２に示すように、厚さ５０μｍ程度
の薄いリング状の剥離薄膜２１を多数作り、これを重ね
て円筒状スタック２２にすれば、多数枚を単位として防
着板に装着しやすくなる。使用済みの金属箔表面に付着
した付着物は、超音波力、しごき、繰り返し曲げなどの
比較的簡単な方法で機械的に除去可能である。金属箔を
繰り返し使用するには、機械的強度のある鉄鋼、ステン
レス鋼、ニッケルが好ましい。防着板に付着したスパッ
タ成膜粒子層が剥離し始める厚さに達する前に、最表面
の金属箔を剥がして取り出すことで、防着板の表面が清
掃されるので、防着板に付着したスパッタ成膜粒子層の
剥離片がスパッタ装置の真空チャンバー内に散在するこ
とはなく、したがって、チャンバー内の掃除（解体・布
拭き・電気掃除機・組み付けなど）は不要である。

【００１８】

【効果】１．請求項１に係る発明、請求項３に係る発明
の効果基板とターゲットが対向状態にあるスパッタ装置の防着
板の表面に剥離薄膜を吸着させて着脱自在に積層してあ
り、防着板の表面に付着した、スパッタリング成膜物質
の付着層が所定厚さに達したとき、上記剥離膜を剥がし
て、付着したスパッタリング成膜物質とともに除去する
ことで、簡単迅速に防着面を清掃することができる。こ
れによって、スパッタ装置の防着板のメンテナンスを簡
単、容易にし、スパッタ装置の稼働率を向上させること
ができる。

【００１９】２．請求項２に係る発明、請求項４に係る
発明の効果防着板の表面に複数枚の剥離薄膜を積層して固定してあ
るので、最表面の剥離薄膜を表層から順次剥離して除去
することで、簡単、迅速に防着板の表面を清掃して復元
させ、その状態で繰り返し使用することができる。した
がって、スパッタ装置の防着板のメンテナンスをさらに
簡単、容易にし、スパッタ装置の働効率をさらに向上さ
せることができる。また、剥離薄膜の積層枚数をターゲ
ット寿命に合わせて選択することにより、ターゲット交
換時に剥離薄膜の張り替えを行えばよいから、ターゲッ
トの交換タクトで工程を設定することができ、それだけ
合理的、効率的に工程設定を行うことができる。またタ
ーゲット材の厚みを増すときは、剥離薄膜の積層枚数を
増やすことで対応可能であるから、ダウンタイムを大幅
に削減することができる。

【００２０】３．請求項６に係る発明の効果防着板の表面に磁石を埋設してあり、上記剥離薄膜を磁
性材にしているから、多数枚を積層した状態で剥離薄膜
を防着板の表面に簡単、迅速に吸着させて固定すること
ができ、また、最表層の剥離薄膜を順次容易・迅速に剥
離させることができるから、スパッタ装置の防着板のメ
ンテナンスを極めて簡単、容易にすることができる。

【００２１】４．請求項７に係る発明の効果上記吸着手段が防着板表面に設けた電場勾配によるグラ
ーディエント力による吸着手段であるから、剥離薄膜の
素材として、磁性の有無にかかわらず種々のものを用い
ることができ、したがって、スパッタリング成膜物質の
種類に応じて、廉価なものを採用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は光ディスクの膜構成を示すものである。

【図２】は剥離薄膜の例の斜視図である。

【図３】はスパッタ装置の概略図である。

【図４】（ａ）は防着板の一例の平面図であり、（ｂ）
は断面である。

【図５】は防着板の実施例の斜視図である。

【図６】は防着板の他の実施例の斜視図である。

【図７】は従来例の拡大断面図である。

【図８】は他の従来例の断面図である。

【符号の説明】

２２：実施例の剥離薄膜３１：ターゲット３２：基板３３：防着板５１，６１：実施例の防着板５２：磁性体６２，６３：櫛形電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板とターゲットが対向状態にあるスパッ
タ装置の防着面清掃方法において、上記防着板の表面に剥離薄膜を吸着させて着脱自在に積
層してあり、防着板の表面に付着した、スパッタリング
成膜物質の付着層が所定厚さに達したとき、上記剥離膜
を剥がして、付着したスパッタリング成膜物質とともに
除去するスパッタ装置の防着面清掃方法。
【請求項２】基板とターゲットが対向状態にあるスパッ
タ装置の防着面清掃方法において、上記防着板の表面に剥離薄膜を吸着させて着脱自在に多
数枚積層してあり、防着板の表面に付着したスパッタリ
ング成膜物質付着層が所定厚さに達したとき、最表層の
剥離膜を剥がして、付着したスパッタリング成膜物質と
ともに除去するスパッタ装置の防着面清掃方法。
【請求項３】基板とターゲットが対向状態にあるスパッ
タ装置の防着板において、上記防着板の表面に設けた吸着手段によって剥離薄膜を
吸着させて積層させてあり、上記剥離薄膜が剥離可能であるスパッタ装置の防着板。
【請求項４】基板とターゲットが対向状態にあるスパッ
タ装置の防着板において、上記防着板の表面に設けた吸着手段によって多数枚の剥
離薄膜を積層して吸着させてあり、上記剥離薄膜が最表層から順次剥離可能であるスパッタ
装置の防着板。
【請求項５】上記剥離薄膜が金属、セラミックス又は高
分子材である請求項３のスパッタ装置の防着板。
【請求項６】防着板表面に磁石を埋設し、上記剥離薄膜
が磁性材である請求項３又は請求項４のスパッタ装置の
防着板。
【請求項７】上記吸着手段が防着板表面に設けた電場勾
配によるグラ−ディエント力による吸着手段である請求
項３又は請求項４のスパッタ装置の防着板。