JPH04168268A - スパッタリング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 スパッタリング方法に関し、 連続処理の妨げとなる装置ダウンタイムの軽減と、成膜
品質の清浄度向上とを図ることができるスパッタリング
方法を提供することを目的とし、ダミースパッタリング
で得られるターゲットデポジットエリアが本番スパッタ
リングで得られるターゲットデポジットエリアよりも小
さくなるように、かつ大気圧に開放することなく真空中
でターゲット表面をダミースパッタリングするように構
成する。

〔産業上の利用分野］ 本発明は、スパッタリング方法に係り、詳しくは、半導
体産業等に広（利用されている薄膜形成方法のうち、マ
グネトロンスパッタリング方法を用いて、異物、ピンホ
ールの少ないより清浄な膜を得ることができるスパッタ
リング方法に関する。

近年、半導体産業では、ＳｉやＧａＡｓ等の化合物等の
ウェーハや石英ガラス基板上に例えば、Ａ！、Ｃｒ、Ｍ
ｏ／Ｓ　ｔ、Ｓ　ｉｏｚ等の薄膜を数百人〜数μｍの厚
みで形成させる工程が、半導体の特性や歩留りに大きく
作用している。

この薄膜形成手段として、マグネトロンスパッタリング
方法が広く用いられており、清浄な膜を形成させるため
に、種々な手段が用いられている。

（従来の技術〕 第２図（ａ）〜（Ｃ）は従来のマグネトロンスパッタリ
ング方法を説明する図であり、第２図（ａ）は従来例の
本番スパッタリング時のターゲットを示す平面図、第２
図（ｂ）は従来例のダミースパッタリング時のターゲッ
トを示す平面図、第２図（ｃ）は従来例の本番、ダミー
スパッタリング時のターゲットを示す断面図である。第
２図において、３１はマグネット、３２はマグネット３
１内に形成された鉄芯、３３はマグネット３１及び鉄芯
３２上に形成されたＣｕ等からなるハソキングプレート
、３４はバッキングプレート３３上に形成されたカソー
ド電極として機能し得るＣｒ等からなるターゲット、３
５はエロージョンエリア、３６はデポジットエリアであ
る。

従来のマグネトロンスパッタリング方法では、第２図に
示すように、カソード電極として機能し得るターゲット
下に、マグネット３１（含む電磁石）が複数（−船釣に
は、６〜８本）配置されている。

そのスパッタリング原理は、ターゲット３４側にＤＣ−
４００〜−６００ｖ程度の電圧を印加し、対極となる基
板側を接地電位とし、Ａｒ等のガスを導入してターゲッ
ト３４と基板間で放電させる。次いで、ＤＣマイナスに
なっているターゲット３４にＡｒ゛等を衝突させてター
ゲット３４からＣｒをスパッタし、このＣｒを基板上に
堆積させるというものである。

このスパッタリング方法では、中心部がＳ極で周辺部が
Ｎ極のマグネット３１を配置しているため、磁場の中に
プラズマが閉じ込められ、プラズマ密度が非常に高くな
っているターゲット３４周辺部が極部的に強くスパッタ
されて凹んでいるエロージョンエリア３５が発生する一
方、ターゲット３４の中央部や外周部の一部にスパッタ
リングされた物質が堆積されるデポジットエリア３６が
発生する。

そして、スパッタリング頻度が増えると、スパッタリン
グで減っていくエロージョンエリア３５とデポジットエ
リア３６の境界が出来るが、その境界ははっきりとして
境目がなく、スパッタリングと堆積が同時に発生してい
る領域でもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記した従来のスパッタリング方法では
、デポジットエリア３６の堆積物がある厚みに達すると
、スパッタリング時の発熱で剥落して、チャンバー内に
飛散し清浄な成膜を得る妨げとなっているという問題が
あった。

特に、エローシランエリア３５とデポジットエリア３６
境界付近は常にあやふやな状態であり、堆積物の飛散が
発生し易くなっており、清浄な成膜の妨げとなっている
。

上記したデポジットエリア３６の堆積物飛散を防ぐ従来
の手段として、定期的なターゲットクリーニングが挙げ
られるが、最近の装置は膜質の安定化と生産性向上のた
めロードロックタイプが普及しており、クリーニングの
ためにスパッタリングルームを大気圧に開放すると、再
度真空にするために長時間を要する等、生産性の向上に
支障がでて歩留りが低下してしまうという問題があった
。

また、ターゲットクリーニング後は膜質の安定化のため
、長時間のダミースパッタリングを必要とし、長時間の
ダミースパッタリングを行うと、ターゲット３４のエロ
ージョンエリア３５とデポジットエリア３６の境界付近
が再び汚れて堆積物の飛散が発生し易くなって、折角の
クリーニング効果も半減してしまうという問題があった
。

なお、本番スパッタリングとダミースパッタリングとは
同しスパッタ条件で行っていたため、第２図（ａ）、（
ｂ）に示す如く、本番スパッタリングでのデポジットエ
リア３６とダミースパッタリングでのデポジットエリア
３６とは略同じ面積であった。

そこで、本発明では、連続処理の妨げとなる装置ダウン
タイムの軽減と、成膜品質の清浄度向上とを図ることが
できるスパッタリング方法を提供することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によるスパッタリング方法は上記目的達成のため
、ダミースパッタリングで得られるターゲットデポジッ
トエリアが本番スパッタリングで得られるターゲットデ
ポジットエリアよりも小さくなるように、かつ大気圧に
開放することなく真空中でターゲット表面をダミースパ
ッタリングするものである。

〔作用〕

ターゲ・ントデポジ・ントエリアは、スバ・ンタリング
条件によってその領域を小さくしたり大きくしたりして
変化させることが可能である。本発明は、この性質を利
用して本番スパッタリング条件と異なる条件を基板と基
板間に設け（ダミースパッタリング）、ターゲット表面
をダミースパッタリングする。そして、本発明でのダミ
ースパッタリング条件は、本番スパッタリングで得られ
るデポジットエリアよりも小さいデポジットエリアが得
られる条件を設定する。ダミースパッタリングで得られ
るデポジットエリアを小さくするスパッタリング条件は
、通常の条件のうち、チャンバー内のガス圧力を下げる
ことによって行うことができる他、同一ガス圧力の場合
は、スパッタリングパワーを上げることによっても実現
することができる。

すなわち、本発明では、ダミースパッタリングで得られ
るターゲットデポジットエリアが本番スパッタリングで
得られるターゲットデポジットエリアよりも小さくなる
ように、かつ大気圧に開放することなく真空中でターゲ
ット表面をダミースパッタリングするようにしたため、
従来のダミースパッタリングで得られるターゲットデポ
ジットエリアよりも小さいデポジットエリアが得られ、
本番スパッタリングで汚れている特にデポジットエリア
とエロージョンエリアの境界付近がリフレッシュされる
。

［実施例］ 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るスパッタリング方法の一実施例を
説明する図であり、第１図（ａ）は一実施例の本番スパ
ッタリング時のターゲットを示す平面図、第１図（ｂ）
は一実施例のダミースパッタリング時のターゲットを示
す平面図、第１図（Ｃ）は一実施例の本番スパッタリン
グ時のターゲットを示す断面図である。第１図において
、１はマグネット、２はマグネット１内に形成された鉄
芯、３はマグネット１及び鉄芯２上に形成されたＣｕ等
からなるバッキングプレート、４はバッキングプレート
３上に形成されたカソード電極として機能し得るＣｒ等
からなるターゲット、５ａハ本番スパッタリング時での
エロージョンエ＋Ｊ　７．５ｂはダミースパッタリング
時でのエロージョンエリア、６ａは本番スパッタリング
時でのデポジットエリア、６ｂはダミースパッタリング
時でのデポジットエリアである。

次に、そのスパッタリング方法について説明する。

ここでのマグネトロンスパッタリング方法も従来と同様
、第１図に示すように、カソード電極として機能し得る
ターゲット４下に、マグネット１（含む電磁石）が６〜
８本程度配置されている。

ここでのスパッリング原理も従来と同様、ターゲット４
側ニＤ　Ｃ−４００〜−６００Ｖ程度の電圧を印加し、
対極となる基板側を接地電位とし、Ａｒ等のガスを導入
してターゲット４と基板間で放電させる。次いで、ＤＣ
マイナスになっているターゲット４にＡｒ”等を衝突さ
せて、ターゲット４からＣｒをスパッタし、このＣｒを
基板上に堆積させるというものである。

まず、本発明の実施例として、ホトマスク用のブランク
ス生産に用いるＣｒスパッタリングに応用し、下記表１
に示す如くスパッタリング条件で本番スパッタリングと
ダミースパッタリングを行った。

（布置、以下余白） 表　　　１ なお、ここでは、上記条件のうち、ターゲット電流を一
定に制御しているため、ダミースパッタリングのガス圧
力を下げると、ターゲット電圧が自動的に上昇している
（定電流制御方式）。

すなわち、本実施例では、第１図に示すように、−ダミ
ースパッタリングで得られるターゲットデポジットエリ
ア６ｂが本番スパッタリングで得られるターゲットデポ
ジットエリア６ａよりも小さくなるように、かつ大気圧
に開放することなく真空中でターゲット表面をダミース
パッタリングするようにしたため、従来のダミースパッ
タリングで得られるターゲットデポジットエリアよりも
小・さいデポジットエリアが得られ、本番スパッタリン
グで汚れている特にデポジットエリアとエローシランエ
リアの境界付近をリフレッシュすることができる。この
ため、連続処理の妨げとなる装置ダウンタイムの軽減と
成膜品質の清浄度向上を図ることができる。

次に、本発明と従来の場合のピンホール（ｐｈ）密度と
連続処理枚数を調べ、本発明の効果を確認した（表２）
。

表　　　２ （※ターゲットクリーニング−真空引きダミースパッタ
リングに要する時間は約８時間）表２から判るように、
本発明では２０００枚から３０００枚まで連続処理でき
るようになり、しかもピンホール密度も０．００４から
０．００２　と小さ（なり、得られる膜の品質を向上さ
せること力くできる。

（効果〕 本発明によれば、連続処理の妨げとなる装置ダウンタイ
ムの軽減と、成膜品質の清浄度向上とを図ることができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例のスバ・ンタリンク゛方法を説明する
図、 第２図は従来例のスノぐンタリンク゛方法を説明する図
である。 ４・・・・・・ターゲ・ント、 ５ａ、５ｂ・・・・・・エロージョンエフノア、６ａ、
６ｂ・・・・・・デポジ・ントエリア。 本番スパッタリング　　　　　　　　　　　　　　ダミ
ースパッタリング（ａ）　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　（ｂ）（ｃ） 従来例のスパッタリング方法を説明する図第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ダミースパッタリングで得られるターゲットデポジッ
   トエリアが本番スパッタリングで得られるターゲットデ
   ポジットエリアよりも小さくなるように、かつ大気圧に
   開放することなく真空中でターゲット表面をダミースパ
   ッタリングすることを特徴とするスパッタリング方法。