JP2003277909A

JP2003277909A - 付着物除去装置およびその方法

Info

Publication number: JP2003277909A
Application number: JP2002080326A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Okuma; 崇文大熊; Isamu Aokura; 勇青倉; Seiji Nakajima; 誠二中嶋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】薄膜デバイスの薄膜加工工程の品質安定性向
上を実現し、かつメンテナンス時間の削減による製造コ
ストを下げることが可能な付着物除去装置およびその方
法提供すること。【解決手段】真空容器内壁に、前記真空容器の外部よ
り高周波を印加することが可能な防着板を配置し、成膜
処理を行っていない際には防着板でプラズマを発生さ
せ、付着物を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空容器の内壁面
に堆積する付着物を除去できる付着物除去装置およびそ
の方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の薄膜デバイスの高機能化に伴い、
薄膜デバイスの製造工程における薄膜処理工程には、高
精度のプロセス安定性の実現による品質の安定化、歩留
まりの向上が一層求められている。また、薄膜デバイス
の価格競争も年々厳しくなり、薄膜加工工程の製造コス
ト削減も強く要求されているのが現状である。

【０００３】前者のプロセスの安定化に関しては、従来
から、様々な取り組みが行われている。以下にスパッタ
リング技術に関して説明する。

【０００４】スパッタリング工程におけるプロセスの安
定性とは、主として１）膜厚安定性と２）膜質安定性で
ある。１）膜厚安定性については、リアルタイムの膜厚
モニタを使用することで、成膜時間若しくは成膜電力を
制御することにより安定化を図る試みが行われている。
また、他の試みとしては、成膜後に膜厚の計測を行い、
計測結果を次工程の成膜条件にフィードバックするよう
な試みもあります。

【０００５】更に、膜厚モニタを使用しない場合には、
ターゲットの残量と放電のために印加する電力の大きさ
を制御することにより、成膜速度の制御を行い所望の膜
厚を得るという取り組みも行われている。

【０００６】２）膜質安定性に関しては、成膜中にプラ
ズマ光を分光分析することにより、飛散原子の同定、定
量化を行い、成膜のための電力や導入ガスの流量の絶対
値や比を制御することにより、膜質の安定化を図るとい
う取り組みもなされている。

【０００７】これらの方法は膜厚／膜質の品質安定のた
めには非常に有効な手段である。しかしながら、成膜時
の圧力、導入ガスの流量や流量比、スパッタリング装置
内の電磁場分布の変動などを全て含めた測定や評価を行
っており、品質の不安定を引き起こす原因となるものを
除去するという根本的な解決策には至っていないのが現
状である。

【０００８】一方、薄膜加工工程における製造コスト削
減も、様々な取り組みが行われている。これについて
も、スパッタリング技術を一例として説明する。

【０００９】製造コストを引き上げる原因の一つが、稼
動率の低下である。この稼動率低下の原因には、装置ト
ラブルによる停止時間や、ラインバランスの不具合によ
る待ち時間などがあるが、影響の大きなものにメンテナ
ンスに要する時間が挙げられる。スパッタリング技術の
場合、メンテナンスとは装置内に配置された防着板の交
換及び寿命の来たターゲットの交換、及び、これら作業
後の真空排気時間が大半を占めると言っても過言ではな
い。

【００１０】防着板にはスパッタリングされた物質が付
着し、その付着物が、応力その他の影響で剥離するな
ど、品質に影響を及ぼす状態になれば交換が行われる。
防着板の交換に関しては、極力短時間で交換が行えるよ
うに、防着板の取り付け方法や、形状に工夫を凝らした
り、膜が付着する面積そのものを小さくしたりすると言
った取り組みが行われている。

【００１１】また、ターゲットの交換時期まで防着板の
交換をする必要がないように、防着板の表面処理に金属
溶射を施すなどの試みも行われている。この取り組みに
より、メンテナンスサイクルは長くなるが品質安定性の
見地から問題が生じる。

【００１２】防着板を新規に交換した場合、この防着板
が接地されていれば、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）な
どの絶縁体の成膜を行うと、接地されていた防着板の表
面を絶縁物質が覆うこととなる。こうなると、防着板の
表面電位がアースからフローティングへと変化し、スパ
ッタリング装置内の電場分布が変化する。無論、このこ
とはプラズマ分布に大きな影響を与え、得られる薄膜の
膜質、膜厚共に経時変化を起こすことが予測される。

【００１３】したがって、防着板の表面処理方法の工夫
などでメンテナンスサイクルは長くなっても、メンテナ
ンス直後と直前でスパッタリング装置内の状況が大きく
相違するので、品質の安定性の面で問題となるのであ
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、リアルタイ
ム膜厚モニタやプラズマ分光分析手法の採用は、膜厚や
膜質の品質安定性確保に対して有効であるが、品質不安
定性の要因を除去することを第一に考えると、根本的な
解決策にはなっていないという問題がある。

【００１５】また、真空容器内の防着板交換のサイクル
を長くする方策についても、メンテナンスによる装置の
不稼動時間短縮には大きく寄与するが、メンテナンス直
前と直後で得られる薄膜の品質には相違があり問題があ
る。

【００１６】本発明は、上記課題を解決することにあっ
て、薄膜の品質安定性の確保と、製造コスト削減の両者
実現するために真空容器内壁の付着物除去装置およびそ
の方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載された付着物除去装置は、真空を
維持することが可能な真空容器と、前記真空容器内にあ
り、プラズマによって処理される基板が載置される基板
ホルダと、前記基板ホルダに対向して設置されるターゲ
ットに高周波電力を印加する高周波電源と、真空容器内
にガスを供給しつつ排気するガス供排気装置からなる付
着物除去装置において、前記真空容器の内壁面のうち、
基板ホルダとターゲットとの間に防着板を設け、この防
着板に高周波電力を印加することを特徴とする。

【００１８】また、請求項２に記載された付着物除去装
置は、請求項１における付着物除去装置において、前記
防着板をアース電位に調整することを特徴とする。

【００１９】また、請求項３に記載された付着物除去装
置は、請求項１における付着物除去装置において、前記
防着板に印加する高周波電力の波形がパルス状であるこ
とを特徴とする。

【００２０】また、請求項４に記載された付着物除去装
置は、請求項１〜３のいずれかに記載の付着物除去装置
において、前記防着板に印加する高周波電力を制御する
ことを特徴とする。

【００２１】また、請求項５に記載された付着物除去方
法は、真空容器内にガスを導入しつつ排気し、真空容器
内を所定の圧力に制御しながら、基板ホルダに配設され
た基板に対向して設けられたターゲットに高周波電力を
印加することにより、真空容器内にプラズマを発生さ
せ、基板を処理する付着物除去方法であって、前記真空
容器の内壁面に配設された防着板に高周波電力を印加し
つつ、制御することを特徴とする。

【００２２】また、請求項６に記載された付着物除去装
置は、請求項５における付着物除去方法において、前記
防着板をアース電位に調整することを特徴とする。

【００２３】また、請求項７に記載された付着物除去装
置は、請求項５における付着物除去方法において、前記
防着板に印加する高周波電力の波形がパルス状であるこ
とを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下に、本発
明に係る第１の実施形態を図１を参照しながら詳述す
る。

【００２５】図１はプラズマ処理装置のうち、特にスパ
ッタリング装置の概略図を示し、具体的な動作手順を説
明する。

【００２６】このスパッタリング装置１は、図１に示す
ようにターゲット２と、基板ホルダ４に支持されている
基板５とが対向した配置となっている。ターゲット２に
は、マッチングボックス１０１ｂ、および高周波電源１
０３ｂが接続されている。ここでは高周波スパッタリン
グを想定して図示しているが、この限りではない。

【００２７】真空容器内部には、防着板１０ａ、１０
ｂ、１１ａ、１１ｂが配置されている。防着板１０ａと
１０ｂ、防着板１１ａと１１ｂは、それぞれ真空容器内
部の周囲を覆い隠す形をとっているので、同一構造物と
して良い。真空容器内の防着板のうち、一部分をアース
電位から切り離して高周波を印加することができる部分
２０ａ、２０ｂがある。この場合も、真空容器内壁を周
状に覆っているので同一のものを示している。

【００２８】この高周波印加可能な防着板２０には、マ
ッチングボックス１０１ａ、この防着板の電位をアース
とフローティングの間で切り替えるスイッチ１０２、高
周波電源１０３ａが接続されている。

【００２９】ターゲットに高周波が印加されスパッタリ
ング現象が起こると、基板５の他に、防着板にもターゲ
ットからの飛来物が付着する。基板５上への成膜が終了
し、基板５が搬出機構（図示せず）により、成膜用容器
から搬出されると、防着板２０の電位をスイッチ１０２
によりフローティングに切り替え、高周波の印加を行
う。すると防着板表面でスパッタリング現象が起き、防
着板表面に付着した物質を除去することができる。

【００３０】さらに、成膜中に防着板２０に高周波を印
加することにより、防着板への付着を防ぐことができ
る。この場合、ターゲット材料をスパッタリングするた
めの電力の１０％以下で電力を印加することが望まし
く、更に、その波形が矩形であればなお望ましい。

【００３１】（第２の実施形態）以下に、本発明におけ
る第２の実施形態を図２を参照しながら説明する。

【００３２】同図は、前述した第１の実施形態の図１と
概ね同様の装置構成であるが、ターゲット２の周囲に配
置されているアースシールド３ａ、３ｂに特徴がある。

【００３３】この３ａ、３ｂもターゲットの周上に存在
するものであるから同一のものである。アースシールド
３は通常成膜を行う時はアース電位に固定されている。
しかし、成膜を行っていない時にアースシールドの電位
を切り替えスイッチ１０２ｃによりフローティング電位
に切り替える。そしてマッチングボックス１０１ｃと高
周波電源１０３ｃにより、アースシールドに高周波を印
加する。

【００３４】これにより、アースシールドに付着した物
質をスパッタリング現象により除去し、成膜処理を行う
毎に正常な面を露出することができる。また、言うまで
もなく、防着板２０と同時に放電することも可能であ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、基板ホルダとターゲット
との間に防着板を設け、この防着板に高周波電力を印加
することで、薄膜デバイスの薄膜加工工程における品質
の安定性を向上させることができる。また、基板投入毎
にアースシールドや防着板のクリーニングを行い、常
時、清浄な面を準備することができることから、防着板
の交換などのメンテナンスが不要となり、製造コストの
削減に大きく寄与することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装
置の概略図

【図２】本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装
置の概略図

【符号の説明】

１スパッタリング装置２ターゲット３アースシールド５基板２０防着板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中嶋誠二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 4K029 CA05 DA10 DC35 EA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空を維持することが可能な真空容器
と、前記真空容器内にあり、プラズマによって処理され
る基板が載置される基板ホルダと、前記基板ホルダに対
向して設置されるターゲットに高周波電力を印加する高
周波電源と、真空容器内にガスを供給しつつ排気するガ
ス供排気装置からなる付着物除去装置において、前記真
空容器の内壁面のうち、基板ホルダとターゲットとの間
に防着板を設け、この防着板に高周波電力を印加するこ
とを特徴とする付着物除去装置。
【請求項２】前記防着板をアース電位に調整すること
を特徴とする請求項１記載の付着物除去装置。
【請求項３】前記防着板に印加する高周波電力の波形
がパルス状であることを特徴とする請求項１記載の付着
物除去装置。
【請求項４】前記防着板に印加する高周波電力を制御
することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
付着物除去装置。
【請求項５】真空容器内にガスを導入しつつ排気し、
真空容器内を所定の圧力に制御しながら、基板ホルダに
配設された基板に対向して設けられたターゲットに高周
波電力を印加することにより、真空容器内にプラズマを
発生させ、基板を処理する付着物除去方法であって、前
記真空容器の内壁面に配設された防着板に高周波電力を
印加しつつ、制御することを特徴とした付着物除去方
法。
【請求項６】前記防着板をアース電位に調整すること
を特徴とする請求項５記載の付着物除去方法。
【請求項７】前記防着板に印加する高周波電力の波形
がパルス状であることを特徴とする請求項５記載の付着
物除去方法。