JPH03180469A - Device for detecting service life of target - Google Patents

Device for detecting service life of target

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JPH03180469A
JPH03180469A JP31959389A JP31959389A JPH03180469A JP H03180469 A JPH03180469 A JP H03180469A JP 31959389 A JP31959389 A JP 31959389A JP 31959389 A JP31959389 A JP 31959389A JP H03180469 A JPH03180469 A JP H03180469A
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JP
Japan
Prior art keywords
target
light
sputtered
service life
substrate layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP31959389A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiji Ito
誠司 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH03180469A publication Critical patent/JPH03180469A/en
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Abstract

PURPOSE:To easily discriminate the service life of a target by forming the substrate layer of the target with a material emitting special light and detecting the emitted light. CONSTITUTION:A target 5 is sputtered in a chamber 1 to form a thin film on a substrate. In this case, the substrate layer 6 of the target 5 is formed with an In alloy, and stuck to a plate 7. Sputtering is carried out under such a constitution, and the emitted light characteristic of In is mixed into the light of a discharge field S as the target 5 is progressively consumed and the substrate layer 6 begins to sputter. The light in the discharge field S is condensed by the condensing lens 10 of a detecting means 8 and introduced into a spectroscope 11 through an optical fiber cable 15. The emission wavelength characteristic of In is selectively taken out by the spectroscope 11, transduced into an electric signal (a) by a photoelectric transducer 12, sent to a comparator 13 through a preamplifier 13, and always compared with the reference value (b) of a reference signal generator 14. When the value exceeds the reference value (b) an output (c) is emitted. Consequently, the service life of the target 5 is easily discriminated.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、薄膜形成のためのスパッタリング装置に適用
されるターゲット寿命検出装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a target life detection device applied to a sputtering device for forming a thin film.

[従来の技術] スパッタリング装置は、薄膜の原料となるターゲットか
ら粒子をスパッタさせ、対向基板にそれを付着・堆積さ
せて薄膜を形成する技術である。
[Background Art] A sputtering apparatus is a technology for forming a thin film by sputtering particles from a target, which is a raw material for a thin film, and adhering and depositing the particles on a counter substrate.

ターゲットはバッキングプレートやボンディング材料等
の下地層を介してターゲットホルダに装着されており、
消耗するごとに新しいターゲットと交換される。
The target is attached to the target holder via an underlying layer such as a backing plate or bonding material.
Each time it is depleted, it is replaced with a new target.

ところで、そのターゲット交換時期の把握に関し、従来
のバッチ式では、目視により又はエロージョン深さの機
械的測定により行うようにしている。また、ロードロッ
ク機構付きのインライン式では、ターゲットが配置され
る反応室が常時大気開放されず、バッチ式における上述
した方法がとれないため、ターゲットの累積使用時間若
しくは累積使用時間×スパッタ電力を常に管理し、これ
が経験的に設定されたある一定の限界値に達した時点で
ターゲット寿命と判断し交換を実施するようにしている
By the way, in the conventional batch type, the target replacement timing is determined visually or by mechanically measuring the erosion depth. In addition, in the in-line type with a load lock mechanism, the reaction chamber in which the target is placed is not always open to the atmosphere, and the method described above for the batch type cannot be used. When this reaches a certain limit value set empirically, it is determined that the target life has been reached and replacement is performed.

[発明が解決しようとする課題] しかし、バッチ式における方法は、人為的な測定であっ
て測定環境も悪く、寿命判定に正確さを欠く。このため
、寿命が尽きたにも拘らずターゲットが長期に亘って継
続使用されることがあり、膜中への下地材料の混入が続
いて製品不良を長引かせる不都合を生じ易い。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the batch type method is an artificial measurement, the measurement environment is poor, and the life determination lacks accuracy. For this reason, the target may be used continuously for a long period of time even after its life has expired, and the contamination of the base material into the film is likely to continue, resulting in the inconvenience of prolonging product defects.

また、インライン式における方法は、直接的な測定によ
らないため、限界値としである程度余裕をもたせた値を
設定せざるを得ない。このため、その分ターゲット材料
の無駄に繋がり易い。
Furthermore, since the in-line method does not rely on direct measurement, it is necessary to set a limit value with some margin. Therefore, the target material is likely to be wasted accordingly.

本発明は、このような課題に着口してなされたものであ
って、これらを有効に解決することを目的としている。
The present invention has been made in view of these problems, and aims to effectively solve these problems.

[課題を解決するための手段] 本発明は、かかる目的を達成するために、次のような構
成を採用したものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.

すなわち、本発明のターゲット寿命検出装置は、材料を
ターゲットと異ならせて該ターゲット背面に密接に配設
される下地層と、この下地層がスパッタされた際に放出
される当該材料に特有の自然発光をグロー放電場に臨ん
で光学的に検出する検出手段とを具備してなることを特
徴とする。また、イオンビームスパッタ等で下地材料か
らの自然発光が直接期待できない場合は、下地層がスパ
ッタされた際にそのスパッタ粒子を励起して強制的に発
光させる励起手段を付加し、その発光を検出手段によっ
て検出するようにすればよい。
That is, the target life detection device of the present invention includes a base layer made of a material different from that of the target and closely disposed on the back surface of the target, and a natural characteristic of the material emitted when the base layer is sputtered. It is characterized by comprising a detection means for optically detecting light emission facing the glow discharge field. In addition, if spontaneous light emission cannot be directly expected from the base material due to ion beam sputtering, etc., an excitation means is added to excite the sputtered particles and forcefully emit light when the base layer is sputtered, and the light emission is detected. It may be detected by some means.

[作用コ このような構成により、検出手段を通じて下地材料に特
有の発光をモニタしていると、ターゲットが消耗してゆ
き下地層が露出した時点で該下地層に対するスパッタが
始まり、発光が検出されることになる。
[Function] With such a configuration, when the light emission peculiar to the base material is monitored through the detection means, when the target is consumed and the base layer is exposed, sputtering to the base layer starts and the light emission is detected. That will happen.

[実施例コ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。[Example code] Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、一般的な平行平板型マグネトロンスパッタリ
ング装置に本発明を適用した例を示している。同装置は
、チャンバl内に基板ホルダ2とターゲットホルダ3と
を対向配置し、ターゲットホルダ3にスパッタ電源4を
接続するとともに、基板ホルダ2をアース電位に保持し
ている。そして、それらの対向空隙SにAr等の不活性
ガスを導入してマグネトロン放電によるプラズマを発生
させ、これによりターゲット5に対するスパッタを高効
率で行い得るようになっている。
FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to a general parallel plate type magnetron sputtering apparatus. In this apparatus, a substrate holder 2 and a target holder 3 are arranged facing each other in a chamber 1, a sputtering power source 4 is connected to the target holder 3, and the substrate holder 2 is held at ground potential. Then, an inert gas such as Ar is introduced into the opposing gaps S to generate plasma by magnetron discharge, thereby making it possible to perform sputtering on the target 5 with high efficiency.

ターゲット5は、第2図に示すように下地層たるボンデ
ィング材6を介してバッキングプレート7に貼着されて
おり、このバッキングプレート7をターゲットホルダ3
に取り付けるようにしている。ターゲット5の材料は目
的に応じてAu、Al5NiSCr等、種々のものが用
いられる。また、ボンディング材6として、ここではI
n(インジューム)合金を使用している。Inは他の金
属と異なる発光波長を有し、かつ、熱伝動率が高いため
ホルダ3内を循環する冷却水の冷熱をターゲット5に伝
えるのに好都合であるという理由による。
As shown in FIG. 2, the target 5 is attached to a backing plate 7 via a bonding material 6 as a base layer, and this backing plate 7 is attached to the target holder 3.
I am trying to attach it to. Various materials are used for the target 5, such as Au and Al5NiSCr, depending on the purpose. In addition, as the bonding material 6, I
n (indium) alloy is used. This is because In has a different emission wavelength from other metals and has a high thermal conductivity, so it is convenient for transmitting the cold heat of the cooling water circulating in the holder 3 to the target 5.

一方、前記放電場Sに臨んで、本発明に係る検出手段8
を付設している。この検出手段8は、放電場Sの光を観
測窓9を通して集光するレンズ10と、集光された光を
光フアイバケーブル15を介して導入し、そのうちIn
に特有の発光波長を選択的に取り出す分光器(例えばモ
ノクロメータ)11と、この分光器11より得られる発
光をその強度に応じた電気信号に変換する光電変換器(
例えばフォトダイオード)12と、この光電変換器12
からプリアンプ16を介して導入される電気(3号aを
基準値すと常時比較しそれを上回ったときに出力Cをな
す比較器13とから構成されている。基準値すは基準信
号発生器14により与えられ、その大きさは、ボンディ
ング材6がスパッタされた際の自然発光を早期かつ明確
に捉ことかできる程度に設定されている。
On the other hand, facing the discharge field S, the detection means 8 according to the present invention
is attached. This detection means 8 includes a lens 10 that collects the light of the discharge field S through an observation window 9, and a lens 10 that introduces the collected light via an optical fiber cable 15.
A spectrometer (for example, a monochromator) 11 that selectively extracts a specific emission wavelength, and a photoelectric converter (such as a
For example, a photodiode) 12 and this photoelectric converter 12
It consists of a comparator 13 that constantly compares the electricity (No. 3 a) introduced from the source via a preamplifier 16 with a reference value and outputs C when it exceeds it.The reference value is a reference signal generator. 14, and its size is set to such an extent that spontaneous light emission when the bonding material 6 is sputtered can be captured early and clearly.

第3図は、この様なスパッタリング装置を運転したとき
の比較器13に人力される信号aの時間変化の様子を示
している。第2図中実線で示される様に、ターゲット5
が十分に残っており寿命に達していない間は、放電場S
の光はArやターゲット材料に係る発光のみで、Inの
発光は殆どなく、したがって検出装置の出力Cは略零で
ある。
FIG. 3 shows how the signal a input to the comparator 13 changes over time when such a sputtering apparatus is operated. As shown by the solid line in Figure 2, target 5
The discharge field S remains sufficiently long and has not reached the end of its life.
The light is only the light emitted from Ar and the target material, and there is almost no light emitted from In, so the output C of the detection device is approximately zero.

ところが、ターゲット5の消耗が進み、第2図中破線で
示される様にボンディング材6がスパッタされ始めると
、放電場Sの光の中にInに特有の発光が混入してくる
ため、信号aは第3図に示すように急激に増加する。そ
して、矢印Aに示す時点において信号aが基準値すを越
えると、比較器13から出力Cが取り出されるようにな
り、ターゲット5の寿命と判定されることになる。
However, as the target 5 wears out and the bonding material 6 begins to be sputtered as shown by the broken line in FIG. increases rapidly as shown in FIG. Then, when the signal a exceeds the reference value S at the time indicated by the arrow A, the output C is taken out from the comparator 13, and it is determined that the life of the target 5 has come to an end.

このため、例えばその出力Cにより警告灯が作動するよ
うに構成しておけば、ターゲット5の適切な交換時期が
自動的に知らされることになり、ターゲットの未使用率
を低減すると同時に使い過ぎを有効に防止することが可
能になる。
Therefore, if a warning light is activated by the output C, for example, the appropriate time to replace the target 5 will be automatically notified, which will reduce the rate of unused targets and at the same time can be effectively prevented.

なお、下地層はバッキングプレート等であってもよく、
またIn合金以外の材料によることもできる。この際、
下地材料からの自然発光が直接期待できない場合は、下
地層がスパッタされた際にそのスパッタ粒子を励起して
強制的に発光させる励起手段(電子ビーム等を利用した
もの)を付加し、その発光を検出手段によって検出する
ようにすればよい。また、チャンバの観測窓から分光器
までの光学系は他の構成によることもできる。さらに、
分光器としては、必要な分解能を有するものであれば簡
単な分光フィルタの様なものでも構わない。光電変換器
は、受光量に対応した電気信号を取り出すことのできる
ものであれば特に限定されず、光電変換器からの信号の
処理系についても種々の構成・機能によることができる
Note that the base layer may be a backing plate, etc.
Moreover, materials other than In alloy can also be used. On this occasion,
If spontaneous luminescence cannot be directly expected from the underlying material, an excitation means (using an electron beam, etc.) is added to excite the sputtered particles when the underlying layer is sputtered to force them to emit light. may be detected by the detection means. Further, the optical system from the observation window of the chamber to the spectroscope may have other configurations. moreover,
The spectrometer may be a simple spectroscopic filter as long as it has the necessary resolution. The photoelectric converter is not particularly limited as long as it can extract an electrical signal corresponding to the amount of received light, and the processing system for the signal from the photoelectric converter can also have various configurations and functions.

[発明の効果] 本発明のターゲット寿命検出装置によれば、ターゲット
が消耗し下地層がスパッタされ始めたことを検出手段に
よって検知することができるので、ターゲットが未使用
のまま取り替えられる無駄と過度の使い過ぎからくる下
地材料混入による膜質の低下とを有効に防止し、これに
より運転コストと歩留りを改善することが可能になる。
[Effects of the Invention] According to the target life detection device of the present invention, it is possible to detect by the detection means that the target has been consumed and the underlayer has begun to be sputtered, thereby reducing the waste and excessiveness of replacing the target without using it. This effectively prevents deterioration in film quality due to contamination of the base material caused by overuse of the material, thereby making it possible to improve operating costs and yield.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は本発明の一実施例を示し、第1図はスパッタリン
グ装置に適用した状態でのターゲット寿命検出装置の構
成概念図、第2図はターゲットと下地層の断面図、第3
図は作用説明図である。 5・・・ターゲット 6・・・下地層(ボンディング材) 8・・・検出手段 S・・・グロー放電場
The drawings show one embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a conceptual diagram of the structure of a target life detection device applied to a sputtering device, FIG. 2 is a cross-sectional view of a target and an underlayer, and FIG.
The figure is an explanatory diagram of the action. 5... Target 6... Base layer (bonding material) 8... Detection means S... Glow discharge field

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)スパッタリング装置に適用されるものであって、
材料をターゲットと異ならせて該ターゲット背面に密接
に配設される下地層と、この下地層がスパッタされた際
に放出される当該材料に特有の自然発光をグロー放電場
に臨んで光学的に検出する検出手段とを具備してなるこ
とを特徴とするターゲット寿命検出装置。
(1) Applicable to sputtering equipment,
A base layer made of a material different from that of the target and placed closely behind the target, and a natural luminescence unique to the material emitted when this base layer is sputtered are optically detected by facing a glow discharge field. What is claimed is: 1. A target life detection device comprising: a detection means for detecting a target life.
(2)スパッタリング装置に適用されるものであって、
材料をターゲットと異ならせて該ターゲット背面に密接
に配設される下地層と、この下地層がスパッタされた際
にそのスパッタ粒子を励起して強制的に発光させる励起
手段と、その発光をグロー放電場に臨んで光学的に検出
する検出手段とを具備してなることを特徴とするターゲ
ット寿命検出装置。
(2) Applicable to sputtering equipment,
an underlayer made of a material different from that of the target and disposed closely behind the target; an excitation means for exciting the sputtered particles to forcibly emit light when the underlayer is sputtered; A target life detection device comprising a detection means for optically detecting a discharge field.
JP31959389A 1989-12-09 1989-12-09 Device for detecting service life of target Pending JPH03180469A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012246509A (en) * 2011-05-25 2012-12-13 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> End point detection mechanism for sputtering source, and sputtering apparatus

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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