JP2012246509A - End point detection mechanism for sputtering source, and sputtering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スパッタ装置にてスパッタ源が消費されて終端に至る前にこれを検出するスパッタ源終端検出機構、およびこれを備えるスパッタ装置に関する。 The present invention relates to a sputter source end detection mechanism that detects a sputter source before it is consumed and reaches the end, and a sputter apparatus including the sputter source end detection mechanism.
マグネトロンスパッタ装置やイオンビームスパッタ装置等のスパッタ装置は、金属等の薄膜を膜厚の精度よく成膜する装置として、半導体装置製造等に広く使用されている。スパッタ装置の処理室には、表面に膜を被覆される被処理体の他に、膜材料となるスパッタ源(ターゲット)が載置される。スパッタ源は、スパッタ装置の種類等にもよるが、厚さ数〜数十mmの板状で、表面が被処理体に対向するように、スパッタ装置のスパッタ源ホルダ等に固定して載置される。スパッタ源は、スパッタ処理により飛散して被処理体に付着して膜を形成するために板厚方向に漸減し、消耗品として、スパッタ装置にてある程度の数の被処理体を処理したら新しいものに交換される。 Sputtering apparatuses such as a magnetron sputtering apparatus and an ion beam sputtering apparatus are widely used in the manufacture of semiconductor devices and the like as apparatuses for forming a thin film of metal or the like with high film thickness accuracy. In addition to the target object whose surface is coated with a film, a sputtering source (target) serving as a film material is placed in the processing chamber of the sputtering apparatus. Depending on the type of sputtering device, etc., the sputtering source is a plate with a thickness of several to several tens of millimeters, and is fixed and placed on the sputtering source holder of the sputtering device so that the surface faces the workpiece. Is done. Sputtering source is scattered by spattering and adheres to the object to be processed, and gradually decreases in the thickness direction to form a film. As a consumable, a new one is processed after a certain number of objects to be processed in the sputtering equipment. To be replaced.
スパッタ源が消費過多により少なくとも一部が欠損した状態(板厚0)、具体的には孔が開いた状態でスパッタ装置を稼動すると、前記欠損した領域からスパッタ源ホルダ等の材料が飛散して異物となるため、スパッタ源はかかる状態となる前に交換される必要がある。ここで、スパッタ装置により成膜される膜は厚くても数百nm程度、薄い膜では1nm未満であり、1回の処理(1つの被処理体への成膜)によるスパッタ源の消費量は極めて少ない。そのため、通常、スパッタ装置に搬送機構が設けられて、処理室を大気開放(以下、単に開放という)することなく交換される被処理体と異なり、スパッタ源は処理室を開放して人手にて交換されることが一般的である。スパッタ源のコストと共に交換作業による生産性の低下を抑えるため、スパッタ源は使用継続不可能となる(板厚0になる)直前まで使用されることが好ましい。 When the sputtering apparatus is operated in a state where at least a part of the sputter source is lost due to excessive consumption (plate thickness 0), specifically, with a hole opened, the material such as the sputter source holder scatters from the lost region. Since it becomes a foreign material, the sputter source needs to be replaced before it enters such a state. Here, the film formed by the sputtering apparatus is about several hundred nm at the maximum, and less than 1 nm for the thin film, and the consumption of the sputtering source by one process (film formation on one object to be processed) is Very few. Therefore, unlike a target object that is usually replaced with a transfer mechanism provided in a sputtering apparatus and the processing chamber is not opened to the atmosphere (hereinafter simply referred to as opening), the sputtering source is opened manually by opening the processing chamber. It is common to be exchanged. In order to suppress the reduction in productivity due to replacement work as well as the cost of the sputtering source, it is preferable to use the sputtering source until just before it becomes impossible to continue using (plate thickness becomes 0).
しかし、スパッタ装置は、その種類により、スパッタ源の面内における特定の部位を多く消費して局所的に薄肉化させるものが多く、処理室の外から目視にてスパッタ源の消費状態を観察することは困難であり、スパッタ源の板厚をノギス等の測定器具にて機械的に計測することになって、スパッタ源の交換時と同様に処理室を開放することには変わらない。したがって、スパッタ装置の処理回数等により、経験的にスパッタ源の交換時期を設定していることが一般的である。この時期は、スパッタ源の交換の真に必要な時期までに相当な余裕を加味して設定されることが多いため、前記スパッタ源のコストおよび交換作業による生産性の低下を抑えるためには、処理室を開放することなく、スパッタ源が使用限界(終端)に到達したことを検知可能にすることが要求される。 However, depending on the type of sputtering apparatus, many specific parts in the surface of the sputtering source are consumed and thinned locally, and the consumption state of the sputtering source is visually observed from outside the processing chamber. This is difficult, and the thickness of the sputter source is mechanically measured with a measuring instrument such as a caliper, and the process chamber is opened as in the case of replacing the sputter source. Therefore, it is common to empirically set the replacement time of the sputtering source according to the number of processing times of the sputtering apparatus. This time is often set with a considerable margin up to the time required for the replacement of the sputter source, so in order to suppress the cost of the sputter source and the decrease in productivity due to replacement work, It is required to be able to detect that the sputtering source has reached the use limit (termination) without opening the processing chamber.
前記した通り、スパッタ源は局所的に薄肉化することから、レーザ光等をスパッタ源の表面に照射し、その反射光を受光して表面の立体的形状をモニタリングする機構をスパッタ装置に備える発明が開示されている(特許文献1,2)。詳しくは、光源、光検出器(CCD等)、および演算処理手段(CPU等)を備え、光源からスポット状の光(光線)を照射してスパッタ源の表面を走査し、その反射光を光検出器で受光し、演算処理手段にて光検出器においてその反射光が入射した位置等と前記光線の照射角度とから、スパッタ源の表面の立体的形状を算出し、最薄の板厚を求める。特許文献1に開示されたターゲットモニタ装置は、スパッタ装置において、被処理体を載置するステージの内部に光検出器を備え、同じくステージの内部から光線を照射しているため、処理室を開放することなく、スパッタ源の表面の立体的形状を算出することができる。特許文献2に開示されたスパッタ装置は、光源および光検出器を被処理体−スパッタ源間の領域の外に配置して備えているため、スパッタ処理中も含めて常時モニタリングすることができる。これらの機構によれば、スパッタ源の面内におけるどの部位が薄肉化しても、最薄の板厚を求めることができ、マグネトロンスパッタ装置のような、スパッタ源が複雑な形状に消耗されるスパッタ装置に好適とされる。 As described above, since the sputtering source is locally thinned, the sputtering apparatus has a mechanism for irradiating the surface of the sputtering source with laser light or the like, receiving the reflected light, and monitoring the three-dimensional shape of the surface. Are disclosed (Patent Documents 1 and 2). Specifically, it includes a light source, a photodetector (CCD, etc.), and arithmetic processing means (CPU, etc.). The surface of the sputtering source is scanned by irradiating spot light (light rays) from the light source, and the reflected light is emitted. The three-dimensional shape of the surface of the sputter source is calculated from the position where the reflected light is incident on the photodetector and the irradiation angle of the light beam by the processing means, and the thinnest plate thickness is obtained. Ask. In the sputtering apparatus, the target monitor device disclosed in Patent Document 1 includes a photodetector inside the stage on which the object to be processed is placed, and also irradiates light from the inside of the stage, so that the processing chamber is opened. Without doing so, the three-dimensional shape of the surface of the sputtering source can be calculated. Since the sputtering apparatus disclosed in Patent Document 2 includes the light source and the photodetector arranged outside the region between the object to be processed and the sputtering source, it can be constantly monitored even during the sputtering process. According to these mechanisms, the thinnest plate thickness can be obtained no matter which part of the surface of the sputtering source is thinned, and the sputtering source is consumed in a complicated shape such as a magnetron sputtering device. Suitable for the device.
特許文献1,2に記載された発明は、光線を走査させる手段や、ある程度広い面積において反射光を受光することができ、かつ反射光が入射した位置まで検出可能な光検出器を要し、ある程度複雑な構成となり、スパッタ装置の特に処理室に設けることは困難である。さらに、スパッタ源の表面の立体的形状を算出して最薄の板厚を求めるといった複雑な演算処理を要し、スパッタ源がより薄肉化するまで使用を継続しようとすると、いっそう高い精度が要求されて演算処理時間が長くなり、例えば最薄で板厚1μm未満になるまで使用を継続することは困難である。 The inventions described in Patent Documents 1 and 2 require means for scanning the light beam, a photodetector that can receive the reflected light in a certain wide area and can detect the position where the reflected light is incident, The structure becomes somewhat complicated, and it is difficult to provide the sputtering apparatus particularly in the processing chamber. Furthermore, it requires complicated calculation processing such as calculating the three-dimensional shape of the surface of the sputter source to obtain the thinnest plate thickness, and if it is used continuously until the sputter source is thinner, higher accuracy is required. As a result, the calculation processing time becomes long, and it is difficult to continue the use until, for example, the thinnest is less than 1 μm.
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成として、既存のスパッタ装置に容易に搭載可能であって、スパッタ源をスパッタ装置に取り付けた状態で、孔の開く直前の使用可能な限界(終端)まで使用することが可能なスパッタ源終端検出機構、およびこれを取り付けたスパッタ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can be easily mounted on an existing sputtering apparatus as a simple structure, and is used immediately before opening a hole with a sputtering source attached to the sputtering apparatus. It is an object of the present invention to provide a sputter source end detection mechanism that can be used up to a possible limit (end), and a sputter apparatus equipped with the sputter source end detection mechanism.
本発明者らは、スパッタ源が使用可能な限界に到達したときに初めてその消費状態が検出されればよいとし、主に金属からなるスパッタ源が、光を透過する厚さ50nm程度まで薄くなっても、スパッタ処理をある程度の回数継続可能であることから、スパッタ源の一方の面に設けた光源から発光した光が反対側の面から検知可能となったときを限界と設定することに想到した。また、現在、使用されているスパッタ装置において、スパッタ源の最も消費される部位がほとんど固定化されていることに着目し、スパッタ源のこの部位に限定して光の透過を検知させることで、簡素な構成のスパッタ源終端検出機構とすることを見出した。 The inventors of the present invention only need to detect the consumption state when the usable limit of the sputtering source is reached, and the sputtering source mainly made of metal is thinned to a thickness of about 50 nm that transmits light. However, since the sputtering process can be continued for a certain number of times, the limit is set when the light emitted from the light source provided on one surface of the sputtering source can be detected from the opposite surface. did. In addition, in the currently used sputtering apparatus, paying attention to the fact that the most consumed part of the sputtering source is fixed, by detecting the transmission of light limited to this part of the sputtering source, It has been found that the sputtering source end detection mechanism has a simple configuration.
すなわち本発明に係るスパッタ源終端検出機構は、スパッタ装置の処理室に設置されているスパッタ源の裏面に光を照射する投光手段を備え、前記投光手段が、前記スパッタ装置により消費される前記スパッタ源の部位における裏側に配置されていることを特徴とする。そのために、スパッタ源が載置されたスパッタ源載置部材、すなわちスパッタ装置のスパッタ源ホルダまたは前記スパッタ源のバッキングプレートのいずれかに凹部が形成され、この凹部に前記投光手段が収納されていることが好ましい。 That is, the sputtering source end detection mechanism according to the present invention includes a light projecting unit that irradiates light on the back surface of the sputtering source installed in the processing chamber of the sputtering device, and the light projecting unit is consumed by the sputtering device. It arrange | positions in the back side in the site | part of the said sputtering source, It is characterized by the above-mentioned. Therefore, a recess is formed in either the sputtering source mounting member on which the sputtering source is mounted, that is, the sputtering source holder of the sputtering apparatus or the backing plate of the sputtering source, and the light projecting means is accommodated in the recess. Preferably it is.
かかる構成により、スパッタ源終端検出機構は、スパッタ源の消費される部位の裏面にのみ光を照射する投光手段を備えればよいので、この投光手段を既存のスパッタ装置のスパッタ源ホルダ等の特定の部位に凹部を形成して収納するだけでよく、極めて簡素な構成となり、またスパッタ源が最薄部で光を透過するような板厚になるまで使用可能となる。 With this configuration, the sputter source end detection mechanism only needs to include a light projecting unit that irradiates light only to the back surface of the portion where the sputter source is consumed. It is only necessary to form and store a concave portion at a specific portion of this, and it becomes an extremely simple configuration, and it can be used until the sputtering source has a thickness that allows light to pass through the thinnest portion.
さらに投光手段は、前記スパッタ源載置部材の凹部に収納される部分が棒状または管状に形成されて、スパッタ源の裏面に沿って配置されていることが好ましい。かかる構成により、スパッタ源ホルダ等における投光手段の収納された領域の面積を抑えつつ、スパッタ源の裏面におけるより多くの部位に光を照射することができるので、スパッタ源ホルダに設けられた冷却機構によるスパッタ源の冷却が妨げられることなく、より確実にスパッタ源の終端を検出することができる。 Further, it is preferable that the light projecting means is disposed along the back surface of the sputtering source such that the portion accommodated in the concave portion of the sputtering source mounting member is formed in a rod shape or a tubular shape. With such a configuration, it is possible to irradiate more parts on the rear surface of the sputtering source while suppressing the area of the region where the light projecting means is accommodated in the sputtering source holder or the like. The end of the sputtering source can be detected more reliably without hindering the cooling of the sputtering source by the mechanism.
また、投光手段は、光源と、前記光源に接続されてスパッタ源の裏面に光を照射する導光体とを備えることが好ましい。かかる構成により、光源から直接にスパッタ源の裏面に光が照射されないため、光が均等に照射される。また、スパッタ源の裏面に光を照射する部分が導光体で形成されるため、容易に所望の形状に加工されたものとなる。 Moreover, it is preferable that a light projection means is equipped with a light source and the light guide which is connected to the said light source and irradiates light to the back surface of a sputtering source. With this configuration, light is not irradiated directly from the light source to the back surface of the sputtering source, so that the light is evenly irradiated. Moreover, since the part which irradiates light to the back surface of a sputtering source is formed with a light guide, it will be easily processed into a desired shape.
そして本発明に係るスパッタ装置は、前記のスパッタ源終端検出機構を備え、処理室の外から前記処理室に設置されているスパッタ源の表面を観察することができる窓が前記処理室の壁に設けられていることを特徴とする。かかる構成により、スパッタ源を透過する投光手段から照射された光を、処理室の外から視認することができるため、処理室を開放せずにスパッタ源の終端を検出することができる。 A sputtering apparatus according to the present invention includes the sputtering source end detection mechanism, and a window through which the surface of the sputtering source installed in the processing chamber can be observed from the outside of the processing chamber is formed on the wall of the processing chamber. It is provided. With this configuration, the light emitted from the light projecting means that passes through the sputtering source can be viewed from the outside of the processing chamber, so that the end of the sputtering source can be detected without opening the processing chamber.
また、本発明に係るスパッタ装置は、前記のスパッタ源終端検出機構と、被処理体への処理に影響しない位置に配置された受光手段とを備える、あるいは前記のスパッタ源終端検出機構が前記の受光手段をさらに備えることを特徴とする。この受光手段は、処理室に設置されているスパッタ源を透過する投光手段から照射された光を検出する。かかる構成により、処理室を開放せずにスパッタ源の終端を検出することができる。 In addition, a sputtering apparatus according to the present invention includes the sputtering source end detection mechanism and a light receiving unit disposed at a position that does not affect the processing of the object to be processed. A light receiving means is further provided. The light receiving means detects light emitted from the light projecting means that passes through a sputtering source installed in the processing chamber. With this configuration, it is possible to detect the end of the sputtering source without opening the processing chamber.
さらに、本発明に係るスパッタ装置が、スパッタ源の表面にイオンビームを照射するイオンビームスパッタ装置である場合は、投光手段が、前記イオンビームが入射する前記スパッタ源の領域における裏面に光を照射すればよい。また、本発明に係るスパッタ装置が、磁場発生源を備えるマグネトロンスパッタ装置である場合は、投光手段が、前記磁場発生源から発生する磁場の強い領域における前記スパッタ源の裏面に光を照射すればよい。このように、スパッタ装置の種類により、スパッタ源の消費される部位が決定されるので、スパッタ源終端検出機構においては、投光手段を特定の領域に固定して配置することができる。 Further, when the sputtering apparatus according to the present invention is an ion beam sputtering apparatus that irradiates the surface of the sputtering source with an ion beam, the light projecting means emits light to the back surface in the region of the sputtering source where the ion beam is incident. Irradiation is sufficient. In addition, when the sputtering apparatus according to the present invention is a magnetron sputtering apparatus including a magnetic field generation source, the light projecting means irradiates light on the back surface of the sputtering source in a region where the magnetic field generated from the magnetic field generation source is strong. That's fine. As described above, since the portion where the sputtering source is consumed is determined depending on the type of the sputtering apparatus, in the sputtering source end detection mechanism, the light projecting means can be fixedly arranged in a specific region.
本発明に係るスパッタ源終端検出機構は、簡素な構成として既存のスパッタ装置に容易に搭載することができる。また、本発明に係るスパッタ装置は、既存のスパッタ装置を容易にかつ安価に転用して得られる。そして、これらのスパッタ装置によれば、スパッタ源を孔が開く直前まで安定して使用できるので、スパッタ源自体のコストが低減され、またスパッタ源の交換に要する作業頻度が減少するため、生産性が向上する。 The sputtering source end detection mechanism according to the present invention can be easily mounted on an existing sputtering apparatus with a simple configuration. The sputtering apparatus according to the present invention can be obtained by diverting an existing sputtering apparatus easily and inexpensively. According to these sputtering apparatuses, since the sputtering source can be used stably until just before the hole is opened, the cost of the sputtering source itself is reduced, and the work frequency required for replacing the sputtering source is reduced. Will improve.
〔第1実施形態〕
本発明の第1実施形態に係るスパッタ源終端検出機構について、図1および図2を参照して詳細に説明する。本発明の第1実施形態に係るターゲット終端検出器(スパッタ源終端検出機構)10は、既存のイオンビームスパッタ装置20に設けられて、ターゲット(スパッタ源)T1が使用継続困難な残量になったことを検出する。まず、イオンビームスパッタ装置(以下、適宜スパッタ装置)20の構成について説明する。
[First Embodiment]
The sputtering source end detection mechanism according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The target end detector (sputter source end detection mechanism) 10 according to the first embodiment of the present invention is provided in the existing ion beam sputtering apparatus 20, and the target (sputter source) T1 has a remaining amount that is difficult to continue using. Detect that. First, the configuration of an ion beam sputtering apparatus (hereinafter, appropriately sputtering apparatus) 20 will be described.
(イオンビームスパッタ装置)
スパッタ装置20は、公知のイオンビームスパッタ装置であり、その一例として図1に示すように、処理室(真空処理室、チャンバ)21と、処理室21を真空(減圧)状態に排気する排気系22と、処理室21にイオンビームを放出するイオン源23と、イオン源23にイオン種としてArガス等を供給するマスフローコントローラ(MFC)24と、ターゲットT1を載置するターゲットホルダ(スパッタ源ホルダ、スパッタ源載置部材)25と、被処理体Wを載置するワークステージ27と、処理室21と開閉可能なシャッタを隔てて接続された予備室(図示省略)と、予備室と処理室21のワークステージ27との間で被処理体Wを出し入れする搬送系(図示省略)とを備える。
(Ion beam sputtering system)
The sputtering apparatus 20 is a known ion beam sputtering apparatus, and as an example, as shown in FIG. 1, a processing chamber (vacuum processing chamber, chamber) 21 and an exhaust system that exhausts the
排気系22は、真空ポンプや自動圧力制御器(APC:Auto Pressure Controller)等を備えて処理室21を所望の圧力(真空状態)に制御する。イオン源23は、イオンビームをターゲットT1に向けて放出するイオン銃およびイオンを引き出す電源等を備える。ターゲットホルダ25は、ステンレス鋼等で形成され、表面にターゲットT1がネジ等で固定して取り付けられ、内部に水を循環させてターゲットT1を冷却する(図2(c)参照)。スパッタ装置20においては、ターゲットホルダ25は、四角柱形状(図1においては正方形)の基台の4面それぞれに設けられ、ターゲットT1を4枚まで取り付けることができ、基台を回転することで、処理室21を開放することなく所望のターゲットT1を被処理体W(ワークステージ27)およびイオン源23に対向させて膜材料とすることができる。ワークステージ27は、被処理体WをターゲットT1に対向させて載置する。予備室は、処理室21への被処理体Wの出し入れの際の、処理室21の真空状態や雰囲気の変化を抑制するために設けられて、処理室21の排気系22とは別の排気系等で圧力を制御される。
The
スパッタ装置20によるスパッタリングおよび成膜について説明する。スパッタ装置20には、金属材料からなるターゲットT1とウェハ等の被処理体Wが、それぞれ図1に示す所定の位置に載置されている。排気系22およびマスフローコントローラ24により10-4Torr程度に減圧されたAr雰囲気の処理室21において、イオン源23によりイオンビームが照射される。イオンビームはそのイオンビーム束がターゲットT1の表面に対して45°傾斜して入射し、イオンがターゲットT1に衝突することで、表面からターゲットT1が粒子状となって飛散し(スパッタリング)、ターゲットT1に表面を対向させて載置された被処理体Wの表面に付着して、ターゲットT1と同じ金属材料からなる膜を形成する。なお、ターゲットT1の表面とは、スパッタリングされる側の面(スパッタリング面)を指し、この面を被処理体W等に対向させてターゲットホルダ25に載置され、裏面がターゲットホルダ25の表面に接触していることで冷却される。
The sputtering and film formation by the sputtering apparatus 20 will be described. In the sputtering apparatus 20, a target T1 made of a metal material and an object to be processed W such as a wafer are placed at predetermined positions shown in FIG. An ion beam is irradiated from an
したがって、イオンビームスパッタ装置20においては、ターゲットT1は、イオンが衝突した領域に限定してスパッタリングされて、表面から消耗する。ターゲットT1の表面において、イオンのほとんどはイオンビームが入射される領域(イオンビーム入射領域T1a)に集中して衝突し、特にその中心すなわちイオンビーム束の中心(図2(a)、(c)に一点鎖線で、図2(b)に十字で示す)が到達する部位に最も多くかつ高速にイオンが衝突する。したがって、ターゲットT1は、この部位を中心としてすり鉢状に消耗するが、イオンビームスパッタ装置20のスパッタ速度は全体として遅いため、極めて浅いすり鉢状となる(図2(c)参照)。なお、イオン源23のイオン銃から略真円のイオンビーム束が45°傾斜してターゲットT1に入射するため、図2(b)に示すように、イオンビーム入射領域T1aは前記傾斜方向に長い楕円形となる。成膜面積(被処理体Wの大きさ)等のスパッタ装置20の能力にもよるが、例えば直径50mmのイオンビーム束のイオンビームを照射するイオン源23を備えるスパッタ装置20においては、φ6inch(直径150mm)、板厚5mmの円板形状のターゲットT1が使用される。また、スパッタ装置20においては、イオンビーム束の中心がターゲットT1の表面の中心に到達するものとする。したがって、ターゲットT1は、その面内中心に最も孔が開き易いといえる。なお、ターゲットT1の消耗に伴い、表面の高さ位置が推移するため、厳密にはターゲットT1のイオンビーム束中心が到達する位置はシフトするが、その距離は十分に小さいため、位置は固定されているとみなすことができる。
Therefore, in the ion beam sputtering apparatus 20, the target T <b> 1 is limited to the region where the ions collide and is consumed from the surface. On the surface of the target T1, most of the ions collide with the ion beam incident region (ion beam incident region T1a) in a concentrated manner, and particularly the center thereof, that is, the center of the ion beam bundle (FIGS. 2A and 2C). In FIG. 2 (b), which is indicated by a dash-dot line, the largest number of ions collide at a high speed. Therefore, although the target T1 is consumed in a mortar shape centering on this part, the sputtering rate of the ion beam sputtering apparatus 20 is slow as a whole, so that it becomes a very shallow mortar shape (see FIG. 2C). Since a substantially perfect ion beam bundle is inclined by 45 ° from the ion gun of the
(ターゲット終端検出器)
ターゲット終端検出器10は、図2(a)〜(c)に示すように、スパッタ装置20のターゲットホルダ25表面に形成された溝(凹部)25cに収納されて、ターゲットホルダ25の表面を局所的に発光させる導光体11と、導光体11に接続されて導光体11を発光させる光源12とを備える。すなわち、ターゲット終端検出器10は投光手段であるといえる。
(Target end detector)
As shown in FIGS. 2A to 2C, the
導光体11はその外形を線状や棒状に形成され、ターゲットT1の裏面に沿うように、すなわちターゲットホルダ25の表面に沿って配置され、さらにターゲットホルダ25の外側へ延設されて、その一端に光源12が接続される。導光体11は、光源12からの光を長さ方向に伝搬させて、ターゲットホルダ25の表面から光を放出し、取り付けられているターゲットT1の裏面に向けて光を照射する(図2(c)参照)。したがって、導光体11は、光を伝搬させ、かつ放出するように構成され、ガラス、樹脂、石英等の透光性を有して処理室21の環境において耐久性を有する材料で形成され、その形状は、丸棒状、角棒状、または管状が好ましく、中空でもよいがコア・クラッド構造の光ファイバが特に好ましい。
The
導光体11が管状である(図2(c)参照)場合は光が管の内部(コア)を長さ方向に進行するため、光源12から光が効率的に伝搬される。そして、ターゲットホルダ25の表面から光が漏れる(照射される)ように、この領域(発光部11a、図2(b)参照)における導光体11の表面を粗面化して用いることができる。導光体11は、反対に、前記領域以外すなわち発光させる必要のない領域、例えば光源12から当該導光体11の発光部11aへの光の経路(導光部11b、図2(b)参照)においては、処理室21に光が漏出しないように表面を被覆することが好ましい。
When the
また、本実施形態においては、図2(b)に示すように、導光体11は直線状に形成されてターゲットT1の面内中心を通る直線に沿って設けられているが、これに限られず、ターゲットホルダ25の裏面を曲線状に沿うように形成されてもよいし、軟質の材料を適用したり細く(径を小さく)して、可撓性を有して自在に曲げられるように形成されてもよい。ただし、後記するように、導光体11は、少なくともターゲットT1の最も薄肉化の進行が速い部位すなわち面内中心の直下に配置されるようにする。また、導光体11は、例えば、発光部11aに石英棒、導光部11bに可撓性を有する光ファイバ等、異なる材料を接続して形成されてもよい。
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG.2 (b), although the
このようなターゲット終端検出器10を搭載されるために、スパッタ装置20において、ターゲットホルダ25は、その表面に導光体11の形状に合わせて溝25cが形成される。なお、ターゲット終端検出器10の構成の説明において、上下とはターゲットT1の板厚方向(図2(c)における上下)を指し、平面とはターゲットT1の表面(スパッタリング面)に平行な面を指す。
In order to mount such a
導光体11の大きさは特に規定されないが、ターゲットホルダ25の表面から十分な量の光を放出でき、一方、ターゲットホルダ25の水冷系によるターゲットT1の冷却を妨げないように、径(外径)は1〜数mm程度が好ましい。導光体11の長さは、スパッタ装置20における光源12の位置に応じて設定すればよく、また、本実施形態においては、平面視で導光体11の両端がターゲットホルダ25から突出して設けられているが、ターゲットホルダ25の溝25cに収納される領域の長さは規定されず、少なくともターゲットT1の最も薄肉化の進行が速い(光を透過する厚さに最初に到達する)と予測される部位の直下から光を放出できるように発光部11aを形成する。このような部位は、前記した通り、ターゲットT1の、イオンビームのイオンビーム束中心が到達する面内中心であるが、本実施形態に係るターゲット終端検出器10は、導光体11を、かかる一点だけでなく、図2(a)、(b)に示すように、この点を含んでイオンビーム入射領域T1aを横切る直線、特に楕円形であるイオンビーム入射領域T1aの長軸の直下に設ける。
Although the size of the
光源12はLED電球等の公知の発光手段を適用でき、導光体11の大きさ(径)や、ターゲットホルダ25の表面で発光させる(ターゲットT1の裏面に照射する)光の量に応じて、出力や大きさ等の仕様が選択される。本実施形態においては、光源12はターゲットホルダ25の外に設ける構成としたが、ターゲットホルダ25の溝25cに収納されてもよく、導光体11は発光部11aのみとして直接に光源12に接続される。この場合の光源12は、ターゲットホルダ25と絶縁して溝25cに収納可能な大きさであることはもちろん、発熱が少なく駆動電流の小さい小出力の発光手段を適用することが好ましく、具体的にはチップLEDが挙げられる。あるいはさらに、複数のチップLEDで線状光源を形成して、導光体11(発光部11a)と光源12を一体としてもよく、並列または直列に接続した複数のチップLEDを溝25cに収納して、両端から電源(図2(a)参照)の+,−に接続する。
As the
光源12を駆動するための電源は、スパッタ装置20の処理室21の外に設けられ、例えば処理室21の壁に設けた市販の電流導入端子を経由して電流を供給することができる。また、電源から光源12に電流を供給する配線は、スパッタ装置等の真空処理室用として一般的に適用される、絶縁のためにセラミックス製の穴あきガイシを連結するように取り付けた銅線を適用すればよい。
The power source for driving the
図2(c)を参照して、本実施形態に係るターゲット終端検出器10による、ターゲットT1の使用限界(終端)検出方法を説明する。
ターゲットホルダ25上のターゲットT1が、導光体11が配置された領域(図2(c)における導光体11の直上)において十分に厚い場合は、金属製のターゲットT1は厚さ方向に光を透過しないため、導光体11から発光する光は、ターゲットT1に遮られてターゲットT1の表面の側(図2(c)における上)で検知することはできない。スパッタ装置20による処理回数が累積されて、前記したようにターゲットT1がイオンビームのイオンビーム束中心を最深部としたすり鉢状に減肉して(図2(c)右の拡大図に破線で示す)、導光体11の直上において光を透過する厚さ、具体的には50nm程度以下になった部位が発生すると、ターゲットT1のこの部位を、導光体11が発光した光が透過して、ターゲットT1の表面の側で検知されるようになる。
With reference to FIG.2 (c), the usage limit (end) detection method of the target T1 by the
When the target T1 on the
前記した通り、導光体11は、ターゲットT1の最も薄肉化した部位(最薄部)となり易い面内中心の直下に設けられるが、この中心だけでなく直線状に設けられることで、ターゲットT1の最薄部が導光体11の長さ方向に沿ってずれた場合であれば、この最薄部が光を透過する厚さになり次第、検知可能となる。また、ターゲットT1の最薄部が導光体11の直上からずれた場合であっても、前記した通り、ターゲットT1は極めて浅いすり鉢状に減肉するため、面内位置のずれによる板厚の差は小さく、ずれが大きくなければ、最薄部に孔が開くよりも十分に早い時点で導光体11の直上で光を透過する厚さとなって、検知可能となる。なお、本実施形態においては導光体11を1本備える構成としたが、ターゲットT1の冷却を妨げない範囲で2本以上設けて、ターゲットT1の減肉形状の面内におけるずれに適応させてもよい(後記第2実施形態参照)。
As described above, the
ターゲットT1を透過した光を検知するために、例えば図1に示すように、スパッタ装置20の処理室21の壁にガラス板等を嵌めこんだ窓21aを設けて、処理室21(スパッタ装置20)の外から目視等で光を検知することができる。詳しくは、処理室21の壁の、ターゲットT1の表面を観察することができる位置に窓21aを設ける。また、処理室21には、ターゲット終端検出器10の導光体11が発光する光以外の光(外光等)ができるだけ存在しない状態として、ターゲットT1を透過した光が検知され易いようにする。窓21aから処理室21を覗いて、取り付けられているターゲットT1の表面の一部(イオンビーム入射領域T1aにおける1点)が光って見えるようになるとターゲットT1が使用限界に到達したと判定することができる。
In order to detect light transmitted through the target T1, for example, as shown in FIG. 1, a
このような検査は、常時行い続ける(モニタリングする)必要はなく、例えば新たな被処理体Wをワークステージ27上に搬入して成膜を開始する前にその度に検査を行ってもよいし、さらには所定数の被処理体Wに成膜する度に検査を行ってもよい。特にイオンビームスパッタ装置20においては、形成する膜の厚さが200nm以下、特に薄い場合は1nm未満であり、1回の成膜によるターゲットT1の消費量が極めて少ないため、ターゲットT1が最薄部において光を透過する厚さ(50nm程度以下)になっても、厚さが0になる(孔が開く)までは、ある程度の回数(成膜条件等による)を処理することができる。したがって、導光体11も常時発光している必要はなく、検査時に手動または自動で光源12を点灯させればよい。また、図1に示すように複数のターゲットホルダ25を備えたスパッタ装置20においては、それぞれのターゲットホルダ25に溝25cが形成されてターゲット終端検出器10を備え、使用する(被処理体Wに対向している)ターゲットT1が取り付けられたターゲットホルダ25におけるターゲット終端検出器10の光源12のみを点灯させるように構成することが好ましい。
Such inspection does not need to be continuously performed (monitored). For example, the inspection may be performed each time before a new workpiece W is loaded onto the
このように、第1実施形態に係るターゲット終端検出器は、スパッタ装置のターゲットホルダ表面に所定の形状の溝を形成するだけで搭載することができ、既存のイオンビームスパッタ装置に容易に適用することができる。特に、処理室には光源等の投光手段とその駆動電流を供給するための配線のみを設ければよいので、当該スパッタ装置における処理(スパッタリングおよび成膜)の妨げにならないように搭載することができる。また、ターゲット終端検出器の導光体を設ける位置すなわちターゲットホルダの溝を形成する位置は、イオンビーム入射領域に対応して設定されるため、当該スパッタ装置において原則的に固定されているといえ、簡素な構造で確実にターゲットの使用限界を検出することができる。さらに第1実施形態に係るターゲット終端検出器によれば、ターゲットが光を透過する厚さ50nm程度に薄肉化した段階で使用限界として検出されるため、孔の開く直前までターゲットの使用を継続でき、コスト低減および生産性向上の効果が得られる。 As described above, the target end detector according to the first embodiment can be mounted simply by forming a groove having a predetermined shape on the surface of the target holder of the sputtering apparatus, and can be easily applied to an existing ion beam sputtering apparatus. be able to. In particular, the processing chamber only needs to be provided with light projecting means such as a light source and wiring for supplying the driving current thereof, so that the processing (sputtering and film formation) in the sputtering apparatus is not hindered. Can do. Further, since the position where the light guide of the target end detector is provided, that is, the position where the groove of the target holder is formed is set corresponding to the ion beam incident region, it can be said that it is fixed in principle in the sputtering apparatus. The limit of use of the target can be reliably detected with a simple structure. Furthermore, according to the target end detector according to the first embodiment, since the target is detected as a use limit at the stage where the target is thinned to a thickness of about 50 nm that transmits light, the target can be used until just before the hole is opened. The effect of cost reduction and productivity improvement can be obtained.
(変形例)
第1実施形態の変形例に係るターゲット終端検出器について説明する。本変形例は、前記第1実施形態と同じイオンビームスパッタ装置20(図1参照)に設けられ、熱伝導率の低い焼結材料や、絶縁性の材料からなるターゲットT2の使用限界を検出するターゲット終端検出器10である。このような低熱伝導性または絶縁性のターゲットT2は、一般的に、その裏面に銅等の金属製のバッキングプレート(スパッタ源載置部材)26が予め接着され、バッキングプレート26ごとターゲットホルダ25に取り付けられる。したがって、導光体11をターゲットホルダ25の表面で発光させてもターゲットT2の裏面に光を照射することができない。そこで、本変形例に係るターゲット終端検出器10は、以下の態様で使用される。なお、本変形例に係るターゲット終端検出器10は、その使用態様が異なるだけであり、第1実施形態と同様に導光体11およびこれに接続された光源12を備え、各要素の構成(材質、形状等)も第1実施形態と同一であるので説明を省略する。
(Modification)
A target end detector according to a modification of the first embodiment will be described. This modification is provided in the same ion beam sputtering apparatus 20 (see FIG. 1) as in the first embodiment, and detects the use limit of the target T2 made of a sintered material having a low thermal conductivity or an insulating material.
本変形例に係るターゲット終端検出器10は、図2(d)に示すように、バッキングプレート26の表面(ターゲットT2の裏面が接着される面)に導光体11が配置されて、ターゲットT2の裏面に光を照射する。すなわち、ターゲット終端検出器10を搭載するために、バッキングプレート26は、図2(c)右の拡大図に示すように、ターゲットT2が接着される前に溝(凹部)26cが表面に形成されている。溝26cの形状や面内位置等は、図2(b)に示す第1実施形態におけるターゲットホルダ25の溝25cと同様であるため、説明を省略する。そして、この溝26cにより、接着されたターゲットT2とバッキングプレート26との間に細い穴(隙間)が形成されるため、本変形例においては、ターゲットT2をターゲットホルダ25に取り付ける際に、前記の穴に導光体11を差し込んで通せばよく、これによりターゲット終端検出器10が搭載される。なお、バッキングプレート26とターゲットT2との間の細い穴に導光体11を通すため、バッキングプレート26表面における溝26cの形状は直線状等の通し易いものとしたり、曲線状の場合は導光体11を変形可能な構成とすることが好ましい。
As shown in FIG. 2 (d), the
本変形例に係るターゲット終端検出器10は、第1実施形態と同様に導光体11がターゲットT2の裏面に光を照射するので、ターゲットT2の使用限界(終端)検出方法およびターゲットT2を透過した光を検知する方法は第1実施形態と同様であり、説明を省略する。
In the
なお、透光性を有する材料からなるターゲットは、板厚が使用限界に到達するよりも厚い状態で、さらにはスパッタ装置20への取り付け時(新品)でも光が透過するため、ターゲット終端検出器10による終端検出は困難である。ただし、光をある程度吸収する(透過率が100%に対して十分に低い)材料であれば、光の量を検出(測定)可能な受光手段を備えて(図示省略)、ターゲットを透過した光の量により、ターゲットの厚さを計測することができる。そこで、ターゲットの使用限界となる厚さに相当する光の量を閾値として設定することにより、使用限界を検出することができる。あるいはさらにターゲットの材料について透過率の低い波長の光源を適用してもよい。 Note that the target made of a light-transmitting material is in a state where the plate thickness is thicker than reaching the use limit, and further, light is transmitted even when attached to the sputtering apparatus 20 (new article). The end detection by 10 is difficult. However, if the material absorbs light to some extent (transmittance is sufficiently low with respect to 100%), it has light receiving means (not shown) that can detect (measure) the amount of light, and light that has passed through the target. The thickness of the target can be measured by the amount of. Therefore, the use limit can be detected by setting the amount of light corresponding to the thickness that is the use limit of the target as the threshold. Alternatively, a light source having a wavelength with low transmittance may be applied to the target material.
このように、変形例を含めて第1実施形態に係るターゲット終端検出器10は、金属材料、絶縁材料のいずれの材料からなるターゲットT1,T2について、その使用限界を検出することができる。さらに図2(d)に示すように、溝25cが形成されたターゲットホルダ25に、同じく溝26cが形成されたバッキングプレート26に接着されたターゲットT2を取り付けても何ら問題はない。したがって、ターゲット終端検出器10は、ターゲットホルダ25の溝25cから導光体11を取り外し可能に構成すれば、ターゲットの種類(材料)に応じて、導光体11を取り付ける(差し込む)溝25c,26cを替えて適用することができる。
As described above, the
〔第2実施形態〕
本発明の第2実施形態に係るスパッタ源終端検出機構について、図3および図4を参照して詳細に説明する。本発明の第2実施形態に係るターゲット終端検出器(スパッタ源終端検出機構)10Aは、既存のマグネトロンスパッタ装置30に設けられて、ターゲット(スパッタ源)T3が使用継続困難な残量になったことを検出する。まず、マグネトロンスパッタ装置(以下、適宜スパッタ装置)30の構成について説明する。
[Second Embodiment]
The sputtering source end detection mechanism according to the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The target end detector (sputter source end detection mechanism) 10A according to the second embodiment of the present invention is provided in the existing magnetron sputtering apparatus 30, and the target (sputter source) T3 has a residual amount that is difficult to continue using. Detect that. First, the configuration of a magnetron sputtering apparatus (hereinafter referred to as a sputtering apparatus as appropriate) 30 will be described.
(マグネトロンスパッタ装置)
スパッタ装置30は、公知のプレーナ型マグネトロンスパッタ装置であり、その一例として図3に示すように、処理室(真空処理室、チャンバ)31と、処理室31を真空(減圧)状態に排気する排気系32と、プラズマ種としてArガス等を供給するマスフローコントローラ(MFC)34と、ターゲットT3の裏側に設けられて近傍に磁場を発生させる磁石(磁場発生源)33と、ターゲットT3を載置するターゲットホルダ(スパッタ源ホルダ、スパッタ源載置部材)35と、被処理体Wを載置するワークステージ37と、スパッタ電源38と、を備える。
(Magnetron sputtering equipment)
The sputtering apparatus 30 is a known planar type magnetron sputtering apparatus, and as an example, as shown in FIG. 3, a processing chamber (vacuum processing chamber, chamber) 31 and exhaust for exhausting the
排気系32、ワークステージ37は、それぞれ第1実施形態におけるスパッタ装置20の排気系22、ワークステージ27と同様の構成であり、また、スパッタ装置30は、スパッタ装置20と同様に予備室および搬送系(図示省略)を備え、これらについては説明を省略する。磁石33は、永久磁石であり、ターゲットT3の面内において(平面視にて)同心円状に、中心部に円柱形状のN極を、このN極を囲んで円環形状のS極を、それぞれ配置して構成される(図4(a)参照)。ターゲットホルダ35は、磁石33を内包し、また第1実施形態におけるターゲットホルダ25と同様に、ターゲットT3がネジ等で固定して取り付けられ、内部に水を循環させてターゲットT3を冷却する(図4(c)参照)。スパッタ電源38は、陽極をワークステージ37(被処理体W)に、陰極をターゲットホルダ35(ターゲットT3)に、それぞれ接続する。
The
スパッタ装置30によるスパッタリングおよび成膜について説明する。スパッタ装置30には、金属材料からなるターゲットT3とウェハ等の被処理体Wが、それぞれ図3に示す所定の位置に載置されている。排気系32およびマスフローコントローラ34により10-3Torr程度に減圧されたAr雰囲気の処理室31において、スパッタ電源38により所定の電圧が印加される。磁石33により発生する磁場により、磁力線に沿って電子が螺旋状に運動し、この電子の近傍にプラズマが発生してターゲットT3が表面からスパッタリングされ、陽極に帯電した被処理体Wの表面に付着して、ターゲットT3と同じ金属材料からなる膜を形成する(図4(a)、(c)参照)。
The sputtering and film formation by the sputtering apparatus 30 will be described. In the sputtering apparatus 30, a target T3 made of a metal material and an object to be processed W such as a wafer are placed at predetermined positions shown in FIG. A predetermined voltage is applied by the sputtering
したがって、マグネトロンスパッタ装置30においては、ターゲットT3は、プラズマが発生した領域に限定してスパッタリングされ、さらにプラズマの濃度が高いほどその進行が速く、より多く消耗する。プラズマは、磁場が強いほど多く発生するので、磁石33の上方におけるN極とS極との中間領域、すなわち平面視でN極とS極との中間線が形成する円(円周)に沿ったドーナツ形状(円環状)に集中して発生する。その結果、ターゲットT3は、スパッタリングにより平面視にて前記プラズマの発生した領域と同じ円環状の領域(プラズマ発生領域T3a、図4(a)、(b)参照)が減肉して消耗し、プラズマ発生領域T3aの中でも特にプラズマの濃度が高い前記の中心線である円(図4(b)に二点鎖線で示す)の円周上に最も孔が開き易いといえる。1つの円の円周上においては、減肉は略均等に進行すると予測され、したがって、ターゲットT3においては、第1実施形態におけるイオンビームスパッタ装置20によるスパッタリングと異なり、最薄部を点で予測することが困難である。
Therefore, in the magnetron sputtering apparatus 30, the target T3 is sputtered only in the region where the plasma is generated, and the higher the plasma concentration, the faster the progress and the greater the consumption. Since the plasma is generated as the magnetic field is stronger, the plasma is generated along the circle (circumference) formed by the intermediate region between the north and south poles above the
さらに、マグネトロンスパッタ装置30はスパッタ速度が速いため、いっそう確実な使用限界(終端)の検出が要求される。一方、磁石33のスパッタ装置30における位置が固定され、すなわち磁石33のターゲットT3に対する相対位置が固定されていることから、第1実施形態と同様に、スパッタ装置毎にターゲットの予測される最薄部が固定されているといえる。これに基づき、第2実施形態に係るターゲット終端検出器は以下のように構成される。
Further, since the magnetron sputtering apparatus 30 has a high sputtering speed, it is required to detect the use limit (termination) more reliably. On the other hand, since the position of the
(ターゲット終端検出器)
ターゲット終端検出器10Aは、第1実施形態に係るターゲット終端検出器10と同様の導光体11および光源12からなる投光手段を備え、さらに図4(a)、(c)に示すように、スパッタ装置30のターゲットホルダ35表面に溝(凹部)35cが形成されて、導光体11が収納されているので、導光体11周辺における断面構造(図4(c)右の拡大図)はターゲット終端検出器10とほぼ同じである(図2(c)参照)。すなわち、ターゲット終端検出器10Aは、導光体11がターゲットT3の裏面に向けて光を照射し、ターゲットT3が、導光体11の直上において光を透過する厚さ(50nm程度以下)に薄肉化すると、導光体11が発光した光が透過して、ターゲットT3の表面(スパッタリング面)の側で検知されるようになる。
(Target end detector)
The
前記した通り、マグネトロンスパッタ装置30においては、ターゲットT3の最薄部は円周上に連続して存在する。したがって、第1実施形態に係るターゲット終端検出器10と同様に、ターゲットT3の面内中心を含む直線状に導光体11を設けた場合(図2(b)参照)、円環形状のプラズマ発生領域T3aの2箇所に均等に、導光体11が当該プラズマ発生領域T3aを径方向に沿って横切るように設けられる。ターゲットT3が、かかる導光体11の直上におけるいずれかの部位で光を透過する厚さに薄肉化すると終端を検出でき、ターゲットT3のスパッタ速度が円周方向において偏っていなければ、ターゲットT3に孔が開く前に検出することができる。
As described above, in the magnetron sputtering apparatus 30, the thinnest portion of the target T3 is continuously present on the circumference. Therefore, similarly to the
本実施形態に係るターゲット終端検出器10Aは、次のように構成されることで、終端検出精度をより高いものにする。図4(b)に示すように、ターゲット終端検出器10Aは、2本の導光体11,11を略90°に湾曲させて、平面視において十字の交点部分を欠いた形状にターゲットホルダ35に配置する。また、導光体11,11のそれぞれに光源12,12が接続され、2本の導光体11,11を同時に発光させる。このような構成とすることで、円環形状のプラズマ発生領域T3aの4箇所に均等に、導光体11が当該プラズマ発生領域T3aを径方向に沿って横切るように設けられ、プラズマ発生領域T3aにおける観測点が多くなり、検出精度が向上する。導光体11の本数および平面視形状はこれに限られず、ターゲットホルダ35の水冷系によるターゲットT3の冷却を妨げない範囲で、導光体11を配置すればよい。また、本実施形態では、導光体11,11のそれぞれに光源12,12を接続したが、例えば光ファイバ(導光部11b(図2(b)参照))を介して、1つの光源12で2本以上の導光体11を発光させてもよい。
The
ターゲットT3を透過した光を検知するために、第1実施形態(図1参照)と同様に、スパッタ装置30の処理室31に窓を設けて、処理室31の外から目視等で光を検知してもよいが、本実施形態では、ターゲット終端検出器10Aは、図3に示すように、光検出器(受光手段)13を処理室31に配置してさらに備える。
In order to detect the light transmitted through the target T3, a window is provided in the
光検出器13は、ターゲットT3を透過した光を検知可能であって、高濃度のプラズマに曝されたり被処理体Wへの成膜の妨げにならない位置に配置されることが好ましい。光検出器13は、公知の受光素子を適用することができ、この受光素子に膜材料が付着しないようにスパッタ装置30の外部からの信号にて開閉可能なシャッタを備える(図示省略)。あるいは、光検出器13は移動手段を備えて(図示省略)、検査時にターゲットT3の表面に対向するように移動されてもよい。光検出器13の受光素子およびシャッタの駆動電流は、光源12と同様に、第1実施形態で説明した方法で処理室31の外から供給することができる。受光素子はターゲットT3を透過した光を検知すると、外部の表示手段(図示省略)へ信号を送信して、ターゲットT3が使用限界に到達したことを通知する。
The
このような検査は、第1実施形態と同じく常時行い続ける(モニタリングする)必要はなく、また、光検出器13の受光素子に膜材料が付着しないように、スパッタ装置30の処理中はシャッタを閉じて受光素子を覆っているため、検査を行うことはできない。すなわち、第1実施形態と同様に、所定数(1以上)の被処理体Wに成膜する度に検査を行えばよく、検査に合わせて光源12を点灯させ、光検出器13の受光素子に駆動電流を供給し、シャッタを開ければよい。この一連の操作は、プログラム等により、被処理体Wの搬送時等に合わせて自動的に行われるようにしてもよい。さらに、光検出器13の受光素子が光を検知して信号を送信したら、新たな被処理体Wの処理を行わない(処理室31への搬入を止める)ように設定してもよい。なお、このような光検出器13および一連の操作等は、第1実施形態におけるイオンビームスパッタ装置20に搭載したターゲット終端検出器10(図1参照)においても適用することができる。
Such an inspection does not need to be continuously performed (monitored) as in the first embodiment, and the shutter is opened during the processing of the sputtering apparatus 30 so that the film material does not adhere to the light receiving element of the
このように、第2実施形態に係るターゲット終端検出器は、ターゲットが複雑な形状に減肉して消耗するマグネトロンスパッタ装置に適用して、ターゲットの使用限界を検出することができ、第1実施形態に係るターゲット終端検出器と同様に、既存のスパッタ装置に容易に搭載して、コスト低減および生産性向上の効果が得られる。また、ターゲット終端検出器の導光体の数や位置を工夫することで、終端検出精度を高くすることができる。また、ターゲットを透過した光を検知する光検出器を処理室に備えることで、ターゲットからより近い位置で光を検知することができ、より微弱な光を検知して早期に使用限界を検出することができる。 As described above, the target end detector according to the second embodiment can be applied to the magnetron sputtering apparatus in which the target is thinned and consumed in a complicated shape to detect the use limit of the target. Similar to the target end detector according to the embodiment, it can be easily mounted on an existing sputtering apparatus, and the effects of cost reduction and productivity improvement can be obtained. Further, the end detection accuracy can be increased by devising the number and position of the light guides of the target end detector. In addition, the processing chamber is equipped with a photodetector that detects light transmitted through the target, so that light can be detected at a position closer to the target, and weaker light is detected to detect the use limit early. be able to.
以上、本発明に係るターゲット終端検出器を実施するための実施形態について述べてきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。 The embodiments for implementing the target end detector according to the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. It is.
10 ターゲット終端検出器(スパッタ源終端検出機構、投光手段)
10A ターゲット終端検出器(スパッタ源終端検出機構)
11 導光体
12 光源
13 光検出器(受光手段)
20 イオンビームスパッタ装置(スパッタ装置)
21 処理室
21a 窓
30 マグネトロンスパッタ装置(スパッタ装置)
31 処理室
33 磁石(磁場発生源)
25,35 ターゲットホルダ(スパッタ源ホルダ、スパッタ源載置部材)
25c,35c 溝(凹部)
26 バッキングプレート(スパッタ源載置部材)
26c 溝(凹部)
T1,T2,T3 ターゲット(スパッタ源)
W 被処理体
10 Target end detector (sputter source end detection mechanism, light projecting means)
10A target end detector (sputter source end detection mechanism)
11
20 Ion beam sputtering equipment (sputtering equipment)
21
31
25, 35 Target holder (sputter source holder, sputter source mounting member)
25c, 35c groove (concave)
26 Backing plate (Sputter source mounting member)
26c Groove (concave)
T1, T2, T3 target (sputter source)
W Workpiece
Claims (9)
前記投光手段は、前記スパッタ装置により消費される前記スパッタ源の部位における裏側に配置されていることを特徴とするスパッタ源終端検出機構。 Provided with a light projecting means for irradiating light on the back surface of the sputtering source installed in the processing chamber of the sputtering apparatus,
The sputtering source end detection mechanism, wherein the light projecting means is disposed on the back side of the portion of the sputtering source consumed by the sputtering apparatus.
前記投光手段は、前記凹部に収納されて、前記スパッタ源の裏側に配置され、
前記スパッタ源載置部材が前記スパッタ装置のスパッタ源ホルダまたは前記スパッタ源のバッキングプレートのいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のスパッタ源終端検出機構。 A recess is formed on the surface of the sputtering source mounting member on which the sputtering source is mounted,
The light projecting means is housed in the recess and disposed on the back side of the sputtering source,
The sputtering source end detection mechanism according to claim 1, wherein the sputtering source mounting member is either a sputtering source holder of the sputtering apparatus or a backing plate of the sputtering source.
処理室の外から前記処理室に設置されているスパッタ源の表面を観察することができる窓が、前記処理室の壁に設けられていることを特徴とするスパッタ装置。 A sputtering apparatus comprising the sputtering source end detection mechanism according to any one of claims 1 to 4,
A sputtering apparatus, wherein a window through which a surface of a sputtering source installed in the processing chamber can be observed from outside the processing chamber is provided on a wall of the processing chamber.
前記受光手段は、処理室に設置されているスパッタ源を透過する前記スパッタ源終端検出機構の投光手段から照射された光を検出することを特徴とするスパッタ装置。 A sputtering apparatus comprising: the sputtering source terminal end detection mechanism according to any one of claims 1 to 4; and a light receiving unit disposed at a position that does not affect processing on the object to be processed,
The sputtering apparatus characterized in that the light receiving means detects light irradiated from a light projecting means of the sputtering source end detection mechanism that passes through a sputtering source installed in a processing chamber.
前記投光手段は、前記イオンビームが入射する前記スパッタ源の領域における裏面に光を照射することを特徴とする請求項6または請求項7に記載のスパッタ装置。 An ion beam sputtering apparatus for irradiating the surface of the sputtering source with an ion beam,
The sputtering apparatus according to claim 6, wherein the light projecting unit irradiates light on a back surface in a region of the sputtering source on which the ion beam is incident.
前記投光手段は、前記磁場発生源から発生する磁場の強い領域における前記スパッタ源の裏面に光を照射することを特徴とする請求項6または請求項7に記載のスパッタ装置。 A magnetron sputtering apparatus including a magnetic field generation source,
The sputtering apparatus according to claim 6, wherein the light projecting unit irradiates light on a back surface of the sputtering source in a region where the magnetic field generated from the magnetic field generation source is strong.
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