JP5461426B2 - マグネトロンスパッタリングターゲットのエロージョン特性の予測及び補正 - Google Patents
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Description
エロージョン分布を計算する1つの方法では、校正エロージョン速度分布を計算するために、例えばマグネトロンが、ターゲット中心から既知の半径方向位置で回転しているときのターゲットに与えられるエネルギー当たりのエロージョン深さを実験的に測定する。1つの半径方向位置で測定されるエロージョン速度は、別の半径方向位置におけるエロージョン速度に、反比例で、またはほぼ直線比例で変換することができる。走査を稼働可能期間において、同じタイプのマグネトロンが校正に使用される状態で行なっている間に、エロージョン速度分布は、多数回の走査に亘って、マグネトロンの既知の複数の半径方向位置におけるエロージョン速度と、これらの半径方向位置において消費される時間と、ターゲットに印加される電力との積を合計することにより求めることができる。計算手段を利用して、ターゲット上の異なる半径方向位置での計算ビンは、走査中に更新される。
この方程式は、マグネトロンのサイズと、マグネトロンを中心から或る半径方向位置で円形に走査するときの円の長さとの幾何学的関係を反映している。値N=1が簡単な幾何学的考察により予測されるが、非線形関係が観測される場合が多く、0.9〜1.1の間の値Nが通常、使用される。
この方程式は、マグネトロンを、恐らくは異なる電力量で走査している全ての時間に亘って、マグネトロンが同じターゲット半径方向位置を多数回に亘って移動しているという事実を反映していない。方位角位置は方程式(2)には現われない。図4の経路のような複雑な経路の非円形部分があるにも拘わらず、比較的長い期間に亘って、ターゲットにエロージョンが円形対称に発生していると推定される。長期間の連続生産により生じる円形エロージョン経路は、繰り返し走査を意図的に不定期に開始して所望の走査経路が複数回のウェハサイクルの間に方位角方向に回転するようにすることにより得られる。
Claims (22)
- マグネトロンをプラズマスパッタチャンバ内のターゲットの裏面において走査して前記ターゲットからスパッタリングする場合に、前記ターゲットの交換を決定する方法であって:
前記チャンバ内でプラズマを励起するため電力を前記ターゲットに印加し、そして前記ターゲットからスパッタリングをするステップと;
前記マグネトロンを前記チャンバの中心軸の回りに、前記中心軸に対して半径方向成分及び方位角成分を有する選択経路に沿って2次元で走査するステップと;
印加されている電力と走査されている経路を制御するために前記走査するステップ中に使用されるスパッタリング条件及び走査パターンから、前記スパッタリングにより生じるエロージョン分布を、前記ターゲットの中心からの少なくとも半径距離の関数として計算するステップであって、前記エロージョン分布が少なくとも前記半径距離の異なる距離において複数の計算されたエロージョン量を含み、そして前記スパッタリング条件及び走査パターンはコンピュータ支援コントローラから前記プラズマスパッタチャンバに適用される、前記計算ステップと;
前記マグネトロンを前記中心軸から固定の半径方向位置で、所定のエネルギー期間に亘って回転させ、そして基準エロージョン速度分布を測定する、校正ステップであって、前記計算するステップは、前記固定の半径方向位置を除く他の複数の半径方向位置に対応するエロージョン速度分布を、前記固定の半径方向位置と前記他の複数の半径方向位置との幾何学的関係に従って計算する、前記校正ステップと;
前記計算エロージョン分布が前記ターゲットの所定のエロージョン限界を示すときに、前記ターゲットを取り外すステップと、
を含む、方法。 - 前記スパッタリング条件及び走査パターンは、前記ターゲットに印加される前記電力、及び前記選択経路を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記スパッタリング条件及び走査パターンは、前記選択経路の半径方向成分を含むが、方位角成分は含まない、請求項2に記載の方法。
- 更に、前記中心軸に沿った前記マグネトロンの垂直方向位置を、前記計算エロージョン分布に基づいて調整するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記計算するステップは、前記ターゲットに与えられたエネルギー量の合計である蓄積エネルギーの複数の値を更新することを含み、前記値は、前記走査するステップ中の前記中心軸からの前記マグネトロンの各半径方向位置に関連する、請求項1に記載の方法。
- 前記更新することは、前記マグネトロンが、それぞれの半径方向位置に配置されていたときのターゲット電力と時間との積の値だけ、その半径方向位置に対応する前記各値を増加することを含む、請求項5に記載の方法。
- マグネトロンをプラズマスパッタチャンバ内のターゲットの裏面において走査して前記ターゲットからスパッタリングする場合に、前記マグネトロンの位置を制御する方法であって:
前記チャンバ内でプラズマを励起するため電力を前記ターゲットに印加し、そして前記チャンバ内の基板上に前記ターゲットから材料のスパッタリングをするステップと;
前記マグネトロンを前記チャンバの中心軸の回りに、前記中心軸に対する半径方向成分及び方位角成分を有する選択経路に沿って2次元で走査するステップと;
前記走査するステップ中に使用されるスパッタリング条件及び走査パターンから、前記スパッタリングにより生じるエロージョン分布を、前記ターゲットの中心からの少なくとも半径距離の関数として計算するステップであって、前記エロージョン分布が少なくとも前記半径距離の異なる距離において複数の計算されたエロージョン量を含み、そして前記スパッタリング条件及び走査パターンはコンピュータ支援コントローラから前記プラズマスパッタチャンバに適用される、前記計算ステップと;
前記マグネトロンを前記中心軸から固定の半径方向位置で、所定のエネルギー期間に亘って回転させ、そして基準エロージョン速度分布を測定する、校正ステップであって、前記計算するステップは、前記固定の半径方向位置を除く他の複数の半径方向位置に対応するエロージョン速度分布を、前記固定の半径方向位置と前記他の複数の半径方向位置との幾何学的関係に従って計算する、前記校正ステップと;
前記マグネトロンを前記中心軸に平行に垂直方向に、前記計算分布に基づいて移動させるステップと、
を含む、方法。 - 前記マグネトロンを、ある基板に対応する走査するステップと、前記基板とは異なる基板に対応する走査するステップとの間にのみ垂直方向に移動させる、請求項7に記載の方法。
- 前記マグネトロンを、前記印加中に垂直方向に移動させる、請求項7に記載の方法。
- 更に、前記計算エロージョン分布が前記ターゲットのエロージョン限界を超えたことを示す場合に、前記ターゲットを取り外すステップを含む、請求項7に記載の方法。
- マグネトロンをプラズマスパッタチャンバ内のターゲットの裏面において走査して前記ターゲットからスパッタリングする場合に、前記マグネトロンの位置を制御する方法であって:
前記チャンバ内でプラズマを励起するため電力を前記ターゲットに印加し、そして前記チャンバ内の基板上に前記ターゲットから材料のスパッタリングをするステップと;
前記マグネトロンを前記チャンバの中心軸の回りに、前記中心軸に対して半径方向成分及び方位角成分を有する選択経路に沿って2次元で走査するステップと;
前記走査するステップ中に使用されるスパッタリング条件及び走査パターンから、前記スパッタリングにより生じるエロージョン分布を、前記中心軸から前記ターゲットの半径に沿った少なくとも半径距離の関数として計算するステップであって、前記計算するステップは前記ターゲットに与えられたエネルギー量の合計である蓄積エネルギーの複数の値を更新することを含み、前記値は、前記走査するステップ中の前記中心軸からの前記マグネトロンの各半径方向位置に関連し、前記エロージョン分布は少なくとも前記半径距離の異なる距離において複数の計算されたエロージョン量を含み、そして前記スパッタリング条件及び走査パターンはコンピュータ支援コントローラから前記プラズマスパッタチャンバに適用される、前記計算ステップと;
前記マグネトロンを前記中心軸から固定の半径方向位置で、所定のエネルギー期間に亘って回転させ、そして基準エロージョン速度分布を測定する、校正ステップであって、前記計算するステップは、前記固定の半径方向位置を除く他の複数の半径方向位置に対応するエロージョン速度分布を、前記固定の半径方向位置と前記他の複数の半径方向位置との幾何学的関係に従って計算する、前記校正ステップと;
前記マグネトロンを前記中心軸に平行に垂直方向に、前記計算分布に基づいて移動させるステップと、
を含む、方法。 - 前記更新することは、前記マグネトロンが、それぞれの半径方向位置に配置されていたときのターゲット電力と時間との積の値だけ、その半径方向位置に対応する前記各値を増加することを含む、請求項11に記載の方法。
- マグネトロンをプラズマスパッタチャンバ内のターゲットの裏面において走査して前記ターゲットからスパッタリングする場合に、前記マグネトロンの位置を制御する方法であって:
前記チャンバ内でプラズマを励起するため電力を前記ターゲットに印加し、そして前記ターゲットからスパッタリングをするステップと;
前記走査するステップ中に使用されるスパッタリング条件及び走査パターンから前記スパッタリングにより生じるエロージョン分布を、前記ターゲットの中心からの少なくとも半径距離の関数として計算するステップであって、前記エロージョン分布が少なくとも前記半径距離の異なる距離において複数の計算されたエロージョン量を含み、そして前記スパッタリング条件及び走査パターンはコンピュータ支援コントローラから前記プラズマスパッタチャンバに適用される、前記計算ステップと;
前記マグネトロンを前記中心軸から固定の半径方向位置で、所定のエネルギー期間に亘って回転させ、そして基準エロージョン速度分布を測定する、校正ステップであって、前記計算するステップは、前記固定の半径方向位置を除く他の複数の半径方向位置に対応するエロージョン速度分布を、前記固定の半径方向位置と前記他の複数の半径方向位置との幾何学的関係に従って計算する、前記校正ステップと;
前記印加と同時に、前記マグネトロンを前記チャンバの中心軸に平行に垂直方向に移動させるステップと、
を含む、方法。 - 更に、前記印加中に前記ターゲットに印加される電力を含む前記スパッタリング条件及び走査パターンから、エロージョン分布を計算することを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記マグネトロンを、前記エロージョン分布から導出される補正プロファイルに従って移動させる、請求項14に記載の方法。
- 更に:
前記ターゲットに印加される前記電力により生じる電圧をモニタリングするステップと;
モニタリングされる前記電圧に応答して、前記マグネトロンを垂直方向に移動させて、前記電圧を所望電圧に戻すステップと、
を含む、請求項13に記載の方法。 - 更に、前記印加と同時に、前記マグネトロンを前記中心軸に平行に垂直方向に移動させるステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記調整するステップは、前記印加中に前記計算エロージョン分布にしたがって前記マグネトロンを垂直方向に移動させる、請求項4に記載の方法。
- 前記調整するステップは、複数の基板のうちの1つに対応する前記走査するステップと、前記1つとは異なる基板に対応する前記走査するステップの実行の間に前記マグネトロンを垂直方向に移動させる、請求項4に記載の方法。
- 前記スパッタリング条件及び走査パターンは、前記走査するステップの期間中に前記ターゲットに印加された電力を含む、請求項10に記載の方法。
- 更に:
前記ターゲットに印加された電力により生じる電圧を測定するステップと;
前記測定された電圧に応じて、前記マグネトロンを垂直方向に移動させて前記電圧を所望のレベルに戻すステップと、
を含む、請求項10に記載の方法。 - 更に、前記エロージョン量の最大量を決定するステップを含み、前記取り外すステップは前記決定するステップに応答して動作する、請求項1に記載の方法。
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