JP2612057B2 - 真空成膜装置の運転方法 - Google Patents

真空成膜装置の運転方法

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JP2612057B2 JP63319484A JP31948488A JP2612057B2 JP 2612057 B2 JP2612057 B2 JP 2612057B2 JP 63319484 A JP63319484 A JP 63319484A JP 31948488 A JP31948488 A JP 31948488A JP 2612057 B2 JP2612057 B2 JP 2612057B2
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ターゲットアセンブリに配設された配管
に冷却水を送りターゲットアセンブリを冷却する真空成
膜装置の運転方法に関するものである。
〔従来の技術〕
第8図は従来のアルミニウムスパッタ装置の一例を示
す断面図であり、1は真空チャンバー、2はアルミニウ
ムのターゲットアセンブリ、3はアルゴンガスボンベ、
4はこのアルゴンガスの供給量を調整するマスフローコ
ントローラ、5および6はアルゴンガスの圧力を調整す
るレギュレータ、7は真空チャンバー1内を粗引きする
油回転ポンプ、7aは粗引きバルブ、7bはポンプリークバ
ルブ、8は算空チャンバー1内を高真空に保つクライオ
ポンプ、8aはフォアラインバルブ、9はアルミニウムが
被着される半導体ウエハで、搬送パレット10の上に載置
されている。なお、11は排気量をコントロールするスロ
ットバルブ、12はゲートバルブである。
第9図はターゲットアセンブリ2の詳細を示し、アル
ミニウムターゲット2aの周辺やマグネット2bには配管2
c,2dが配設されていて、必要以上に各パーツの温度が上
昇しないようになっている。なお、2eはカソードボディ
でDC電源(図示省略)に接続されている。2fはマグネッ
ト2bの上面に設けられた鉄製ケース、2gは水冷バッフ
ル、2hはダークスペースシールド、2iはアノード、2jは
アルミニウムターゲット2aをカソードボディ2eに固定す
るクランプリングで、ネジ2kで締めつけるようになって
おり、ターゲットアセンブリ2は絶縁板21を介してシャ
ーシー2mに取付けられている。
従来のアルミニウムスパッタ装置は上記のように構成
され、真空チャンバー1内に半導体ウエハ9を入れ(出
し入れのロードロックチャンバーの図示は省略する)、
次に真空チャンバー1内を油回転ポンプ7および粗引き
バルブ7aを作動させて10-3torr台の真空状態を保つ。さ
らに、粗引きバルブ7aを閉じた後、ゲートバルブ12とフ
ォアラインバルブ8aとを作動させ、クライオポンプ8を
作動させて真空チャンバー1内を10-7〜10-8torrの高真
空状態とする。この後、スロットルバルブ11によりクラ
イオポンプ8への排気速度を調節しつつアルゴンガスボ
ンベ3からアルゴンガスを真空チャンバー1に導入して
真空チャンバー1内を1〜30mtorrの低真空状態に保
つ。
その後、カソードボディ2eおよびアノードリング2iに
DC電力を1〜3kW印加すると、アルミニウムターゲット2
a面に高電圧で加速されたAr+が衝突し、その結果アルミ
ニウムターゲット2aから原子サイズのアルミニウム粒子
が放出されて半導体ウエハ9に被着する。
さて、この場合、Ar+の衝突エネルギーの一部は摩擦
熱として発生するが、その熱はスパッタリングには何ら
必要なものではなく、装置自体のこの熱から保護すべく
ターゲットアセンブリ2の背面を水冷するために、配管
2c,2dに冷却水が流される。
また、良好な薄膜を得るためには真空チャンバー1内
の真空度をより高める必要があことは広く知られている
が、特に優れた薄膜、例えばヒロックのきわめて少ない
アルミニウム薄膜を得るには真空洩れの無いことは無論
のこと真空チャンバー1内にH2,H2O,N2,O2等の残留不純
物ガスを徹底して少なくする必要があり、これら不純物
を効果的に除去する必要がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上のように構成されたアルミニウムスパッタ装置の
運転方法では、真空チャンバー1を開放した際、配管2
c,2dおよび冷却された各部品表面に室内雰囲気中の特に
水蒸気が凝結して吸着し、真空チャンバー1内に取り込
まれ、これがスパッタリング中に蒸発あるいは分解して
ガス化し、これがアルミニウム薄膜の品質を低下させる
という問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされた
もので、真空チャンバーを開放した際の周囲雰囲気の真
空チャンバー内への取り込みを防止することのできる真
空成膜装置の運転方法を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕 この発明に係る真空成膜装置の運転方法は、真空チャ
ンバー内の大気開放時に、冷却水を加熱水に切り替え、
ターゲットアセンブリを加熱するものである。
〔作 用〕
この作用においては、真空チャンバー内の大気開放時
には、ターゲットアセンブリは加熱され、周囲雰囲気の
真空チャンバー内への取込みは防止される。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図について説明する。第1
図はこの発明の一実施例を示すもので、第8図、第9図
と同一または相当部分は同一符号を付し、その説明は省
略する。
図において、13はタンクでここに所要量の水を貯え、
ヒーター14で加熱する。経験的に加熱水の温度は60℃以
上あればよく、必ずしも沸騰するまで加熱する必要はな
い。これは、ベークアウトを真空チャンバー1を減圧し
て行えば例えば水の沸点が必ずしも100℃を必要としな
いと云う原理からして当然である。
15はタンク13内の水を5〜15℃に冷却するためにタン
ク13と接続された冷却装置、16はタンク13内の水を真空
チャンバー1に送るマグネットポンプである。
上記のように構成されたアルミニウムスパッタ装置に
おいて、アルミニウムのスパッタリング中は、真空チャ
ンバー1には冷水を送ってアルミニウムターゲット2aの
回りとその他の必要箇所を十分に冷却する。次に、スパ
ッタリングが終わると冷却装置15を止め、ヒーター14を
作動させてタンク13内の水を加熱し、ターゲットアセン
ブリ2を加熱する。その次に、真空チャンバー1を開放
してアルミニウムターゲット2aの交換等のメンテナンス
を行う。引き続き、加熱水を流しておきながら真空チャ
ンバー1を閉じて粗引きから平引きを行う。すると、こ
の間にベークアウトが行われ、真空チャンバー1内の不
純物、例えば水分およびこれに混ざった空気などは除去
される。ベークアウトが行われた後は、ヒーター14をオ
フにして再び冷却装置15は作動する。
第2図はベークアウトの開始前における残留不純物ガ
ス分圧を四極子質量分析装置を用いて測定した値を示
し、H2Oは8.5×10-12Amp、H2は9.0×10-12AmpでN2は4.3
×10-12Ampであった。第3図はベークアウト開始30分後
における残留不純物ガス分圧を示し、H2Oは2.5×10-11A
mp、H2は1.3×10-11Amp、N2は0.5×10-11Ampと急速に高
くなり速い速度で吸着分のガス化が行われていることが
解る。
このベークアウトを2時間行なったあとの残留不純物
ガス分圧を第4図に示す。これによるとH2Oは5.2×10
-12Amp、H2は7.5×10-12AmpでN2は3.5×10-12Ampとベー
クアウト前より大幅に改善されている。
第5図はこの発明の別の実施例を示し、1〜16は先の
発明のアルミニウムスパッタ装置と同じものである。17
は自動切替え制御部、18は真空チャンバー1に取付けら
れた圧力センサである。
上記のように構成されたアルミニウムスパッタ装置で
は、真空引き中は圧力センサ18がオフの状態となり、こ
の信号が圧力センサ18に接続されている自動切替え制御
部17に伝わる。この自動切替え制御部17は冷却装置15を
作動させてタンク13内の水を冷却し、かつマグネットポ
ンプ16を動作させてターゲットアセンブリ2とタンク13
との間で冷却水を循環させる。
アルミニウムターゲット12の交換およびメンテナンス
等で真空チャンバー1を大気開放したときは、圧力セン
サ18がオンの状態となり、この信号により自動切替え制
御部17で冷却装置15を停止させる。また、自動切替え制
御部17はヒーター14に通電して、タンク13内の水を加熱
し、かつマグネットポンプを作動させてターゲットアセ
ンブリ2とタンク13との間で温水を循環させて、室内雰
囲気の水分等の真空チャンバー1内への取込みを防止し
ている。
次に、上記実施例の動作を第6図、第7図を参照しな
がら説明する。第6図は冷却、加熱制御のブロック図、
第7図はその制御動作のフローチャート図である。
まず、通常は冷却装置15が作動する(ステップS1)、
そして、アルミニウムターゲット2aの交換やその他の真
空チャンバー1内のメンテナンスが生じたときに真空チ
ャンバーベントに移り、真空チャンバー1内をN2でベン
トする(ステップS2)。真空チャンバー1が大気状態に
なると圧力センサ18がオン信号を出し、入力回路31にオ
ン信号が入る(ステップS3)。入力回路31でオン信号を
処理して、リレー制御回路32で冷却装置15の停止を行い
(ステップS4)、続いてヒータ14をオンの状態に保持し
(ステップS5)、ターゲットアセンブリ2を加熱する。
そして、メンテナンスを実施後(ステップS6)、真空チ
ャンバー1の排気に移る(ステップS7)。真空チャンバ
ー1内の圧力が下がってくると、今度は圧力センサ18が
オフ信号を出し(ステップS8)、これが入力回路31に入
る。入力回路31でオフ信号を処理して、リレー制御回路
32でヒータ14をオフにして(ステップS9)冷却装置15を
再び作動させる(ステップS10)。このように圧力セン
サ18のオン、オフにより自動的に冷水、温水を切替える
ことができる。
また、上記実施例では真空チャンバー1が大気のとき
のみ温水または熱水を流す自動化を示したが、ステップ
S8とステップS9との間にタイマー回路20を設けることに
より、所望の時間だけ真空チャンバー1内を真空状態で
ベークアウトするとが可能である。
なお、この発明の各実施例ではいずれもアルミニウム
スパッタ装置について説明したが、これに限らず、真空
蒸着装置、イオンプレーティング装置その他の真空成膜
装置のベークアウトにも適用できることは勿論である。
また、スパッタリングにおいてもアルミニウム以外にチ
タン、金、銀、銅等の金属の他にSiO2などの絶縁物のス
パッタリングについても適用できることはいうまでもな
い。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明の真空成膜装置の運転
方法によれば、真空チャンバー内の大気開放時にはター
ゲットアセンブリを加熱するようにしたので、例えば大
気開放中にターゲットアセンブリを冷却する従来の真空
成膜装置の運転方法と比較して、周囲雰囲気の真空チャ
ンバー内への取り込みは防止され、優れた成膜を形成す
ることができる。また、真空チャンバーの大気開放時に
その内面に水分が吸着する量は減少するので、大気開放
後の成膜運転可能までの装置立ち上がり時間を短縮でき
る効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明が実施されるアルミニウムスパッタ装
置の断面図、第2図はこの発明によるベークアウト開始
前における残留不純物ガス分圧を示す図、第3図はこの
発明によるベークアウト中における残留不純物ガス分圧
を示す図、第4図はこの発明によるベークアウト後にお
ける残留不純物ガス分圧を示す図、第5図はこの発明が
実施される別のアルミニウムスパッタ装置の断面図、第
6図は第5図のアルミニウムスパッタ装置の電気回路を
示すブロック図、第7図は第5図のアルミニウムスパッ
タ装置のフローチャート図、第8図は従来の運転方法で
実施されるアルミニウムスパッタ装置の一例を示す断面
図、第9図は第8図のターゲットアセンブリの断面図で
ある。 図において、1は真空チャンバー、2はターゲットアセ
ンブリ、2c,2dは配管、13はタンク、14はヒータ、15は
冷却装置、17は自動切替え制御部、18は圧力センサであ
る。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片峰 寿則 福岡県福岡市西区今宿東1丁目1番1号 福菱セミコンエンジニアリング株式会 社内 (56)参考文献 特開 昭62−23978(JP,A) 特開 昭63−162864(JP,A) 特開 昭58−223009(JP,A) 特開 昭54−35176(JP,A) 特開 昭63−290269(JP,A) 特開 昭63−238266(JP,A) 実開 昭62−79870(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】成膜時に加熱されるターゲットアセンブリ
    で真空チャンバー内に配置され、そのターゲットアセン
    ブリを成膜時に冷却水で冷却する真空成膜装置の運転方
    法において、前記真空チャンバー内の大気開放時に、前
    記冷却水を加熱水に切り替え、前記ターゲットアセンブ
    リを加熱することを特徴とする真空成膜装置の運転方
    法。
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