JPH04168269A - Sputtering system - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野〕
本発明はスパッタリング装置に関し、特にターゲットの
寿命判定機構に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a sputtering apparatus, and particularly to a target life determination mechanism.
[従来の技術]
スパッタリング装置では、ターゲット表面に加速された
アルゴンイオンが衝突することによって、このターゲッ
ト表面から叩き出された原子や分子が処理基板上に堆積
されるが、現在、工業用に使用されているスパッタリン
グ装置のほとんどは、スパッタ速度を速くするために、
磁界によりプラズマを収束させるマグネトロン・スパッ
タ方式を採用している。このため、ターゲットは磁界の
強い部分が局所的にスパッタエツチングされ、その使用
限界はターゲツト面内における最も侵食の激しい部分、
すなわち、最も薄い部分により決定される。つまり、タ
ーゲツト面内における厚さの最小値がわずかになると、
使用不可となり、ターゲットの交換を行わなければなら
ない。[Prior Art] In a sputtering device, accelerated argon ions collide with the target surface, and atoms and molecules ejected from the target surface are deposited on the processing substrate, but this method is not currently used for industrial purposes. Most of the sputtering equipment used is
It uses a magnetron sputtering method that converges plasma using a magnetic field. For this reason, the target is sputter-etched locally in areas where the magnetic field is strong, and its use limits are at the most heavily eroded area within the target plane.
That is, it is determined by the thinnest part. In other words, when the minimum thickness within the target plane becomes small,
It becomes unusable and the target must be replaced.
従来のスパッタリング装置においては、新品のターゲッ
ト使用開始時からのスパッタ電力を積算し、その積算電
力値をあらかじめ設定されたターゲット使用限界時にお
ける積算電力値と比較することにより、ターゲットの寿
命判定を行っていた。In conventional sputtering equipment, the lifespan of a target is determined by integrating the sputtering power from the time a new target is used and comparing that integrated power value with the integrated power value at a preset target usage limit. was.
〔発明が解決しようとする課題]
上述した従来のスパッタリング装置では、ターゲットを
一度寿命まで使いきることにより、スパッタ積算電力値
とターゲットの最小厚さとの相関関係を調べ、使用限界
時におけるスパッタ積算電力値をあらかじめ装置にイン
プットしておく必要がある。しかし、ターゲットは、そ
の材質によりスパッタエツチングされる速度が異なるた
め、スパッタ積算電力値とターゲットの最小厚さとの関
係が未知のターゲットを使用する場合には、積算電力値
のモニタによる寿命判定ができなくなる。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional sputtering apparatus described above, the correlation between the sputtering integrated power value and the minimum thickness of the target is investigated by using the target once until the end of its life, and the sputtering integrated power value at the limit of use is determined. Values must be input into the device in advance. However, since the sputter etching speed of the target differs depending on its material, when using a target where the relationship between the sputtering integrated power value and the target's minimum thickness is unknown, it is not possible to determine the lifespan by monitoring the integrated power value. It disappears.
従って、ターゲットの寿命を判定するためには、判定す
る度毎に真空処理室を大気開放し、実際にノギス等を用
いてターゲットの侵食深さを測定しなければならなかっ
た。Therefore, in order to determine the lifespan of a target, it is necessary to open the vacuum processing chamber to the atmosphere and actually measure the erosion depth of the target using a caliper or the like each time the determination is made.
また、この方法では、真空処理室を大気にするために、
再び成膜可能な状態となるまでに高真空排気、ブリスパ
ッタによるターゲット表面のクリーニング等を行わねば
ならず、工数と時間を要し、さらに稼動率の低下を招い
ていた。また、逆にターゲットのチエツク期間を長くし
てスパッタを続けると、ターゲットに穴があく恐れがあ
る。この場合は、ターゲットの支持板までスパッタされ
てしまい、処理基板や真空処理室内部を汚染したり、つ
いにはターゲット割れが生じるという問題点があった。In addition, in this method, in order to make the vacuum processing chamber atmospheric,
Before the film can be formed again, high vacuum evacuation, cleaning of the target surface by bliss sputtering, etc. must be performed, which requires a lot of man-hours and time, and further causes a decrease in the operating rate. On the other hand, if sputtering is continued with a long target check period, there is a risk that holes will be formed in the target. In this case, there are problems in that the support plate of the target is also sputtered, contaminating the processing substrate and the inside of the vacuum processing chamber, and eventually cracking the target.
一方、スパッタ積算電力値とターゲットの最小厚さとの
関係が既知のターゲットを用いる場合でも、両者の関係
の再現性、及びスパッタ積算電力値の誤差を考慮して、
ターゲットに2〜3M程度の厚さの余裕を残した時点を
寿命に設定している。On the other hand, even when using a target with a known relationship between the sputtering integrated power value and the minimum thickness of the target, considering the reproducibility of the relationship between the two and the error in the sputtering integrated power value,
The lifespan is set at the time when a thickness margin of about 2 to 3M is left in the target.
このため、ターゲットを最大限効率良く使用してはいな
かった。As a result, targets were not used as efficiently as possible.
本発明の目的は真空処理を大気開放することなく、ター
ゲット寿命の判定を精度良く行うことのできるスパッタ
リング装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus that can accurately determine target life without exposing vacuum processing to the atmosphere.
[課題を解決するための手段]
前記目的を達成するため、本発明に係るスパッタリング
装置においては、スパッタリング現象により処理基板上
に堆積すべき物質を発生するターゲットと、このターゲ
ットを支持するターゲット支持板とを有するスパッタリ
ング装置において、前記ターゲットの最も侵食されと予
想される部分の裏面に凹部を設け、該凹部にターゲット
とは異なる物質を埋め込み、かつ、前記凹部内に埋め込
まれた物質がプラズマ放電によりスパッタエッチされる
際に発する光を所望の波長に分光する分光素子と、この
分光された光の強度を検知する光センサとを有するもの
である。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a sputtering apparatus according to the present invention includes a target that generates a substance to be deposited on a processing substrate by a sputtering phenomenon, and a target support plate that supports this target. In the sputtering apparatus, a recess is provided on the back surface of the part of the target that is expected to be most eroded, a material different from the target is embedded in the recess, and the material embedded in the recess is caused by plasma discharge. It has a spectroscopic element that separates light emitted during sputter etching into desired wavelengths, and an optical sensor that detects the intensity of the separated light.
〔作用]
ターゲットの最も侵食されると予想される部分の裏面に
凹部を設け、この凹部にターゲットとは異なる物質を埋
め込み、かつ、この凹部に埋め込まれた物質がプラズマ
放電によりスパッタエッチされる際に発する光を所望の
波長に分光し、分光された光の強度を検知巣する。[Operation] A recess is provided on the back surface of the part of the target that is expected to be eroded the most, a material different from that of the target is buried in the recess, and when the material embedded in the recess is sputter-etched by plasma discharge, The light emitted by the sensor is split into desired wavelengths, and the intensity of the split light is detected.
[実施例] 次に本発明について図面を参照して説明する。[Example] Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
第1図(a)は、本発明の一実施例におけるカソード付
近を示す断面図、第1図(b)は、ターゲットを裏面よ
り見た平面図である。FIG. 1(a) is a sectional view showing the vicinity of the cathode in an embodiment of the present invention, and FIG. 1(b) is a plan view of the target as seen from the back side.
図において、■はターゲットであり、これより飛散する
原子や分子が対向する処理基板2に付着し、成膜される
。3は真空容器、4はターゲット1が固定、支持される
ターゲット支持板で、両者は絶縁のため、インシュレー
タ5、及びOリング6a、6bを介して接続されている
。また、ターゲット支持板4の内部には、冷却水の水路
(図示せず)が設けられており、スパッタリング時に高
温となるターゲット1を冷却する機能も有している。な
お、マグネット7a、7b、7cの形成する磁界により
プラズマが収束されるため、ターゲットは第1図(a)
に示すように局所的にスパッタエッチされている。In the figure, ■ is a target, and atoms and molecules scattered from this target adhere to the opposing processing substrate 2 and form a film. 3 is a vacuum container, 4 is a target support plate on which the target 1 is fixed and supported, and both are connected via an insulator 5 and O-rings 6a and 6b for insulation. Furthermore, a cooling water channel (not shown) is provided inside the target support plate 4, and has the function of cooling the target 1, which becomes hot during sputtering. In addition, since the plasma is focused by the magnetic field formed by the magnets 7a, 7b, and 7c, the target is
Localized sputter etching is performed as shown in .
また、ターゲット1の裏面には、ターゲット1が寿命に
達したときに最も薄くなると予想される部分に凹部1a
が設けられており、その深さはターゲットを寿命と判断
するときのターゲットの残りの厚さ、例えば1mmに設
定されている。本実施例ではターゲット1の材質をA1
とし、このAlターゲット1に設けられた凹部1aには
、ターゲットとは異なる材質、例えばSlからなるスペ
ーサ8が埋め込まれている。Further, on the back surface of the target 1, there is a recess 1a in a part where the target 1 is expected to be thinnest when it reaches the end of its life.
is provided, and its depth is set to the remaining thickness of the target when the target is judged to have reached the end of its life, for example, 1 mm. In this example, the material of target 1 is A1.
In the recess 1a provided in the Al target 1, a spacer 8 made of a material different from that of the target, for example, Sl, is embedded.
一方真空容器3には、特定領域の波長に対して透過率が
高くなるフィルター9と、このフィルター9を通してタ
ーゲットがスパッタエッチされる際に発する光の強度を
検知する光センサ10とが取り付けられている。フィル
ター9は、その透過波長にターゲットlの凹部に埋め込
まれた物質がスパッタエッチされる際に発する光のピー
ク波長とほぼ等しくなるものが選択されている。本実施
例では、スペーサ8の材質はSiで、その発光スペクト
ルのピーン波長は252,288nmと既知であるので
、フィルター9は、252又は288nmを含む波長範
囲の光に対する透過率が高いものが用いられている。On the other hand, the vacuum container 3 is equipped with a filter 9 that has a high transmittance for wavelengths in a specific range, and an optical sensor 10 that detects the intensity of light emitted when a target is sputter-etched through the filter 9. There is. The filter 9 is selected so that its transmission wavelength is approximately equal to the peak wavelength of light emitted when the material embedded in the recessed portion of the target 1 is sputter-etched. In this embodiment, the material of the spacer 8 is Si, and the peak wavelength of its emission spectrum is known to be 252,288 nm. Therefore, the filter 9 used has a high transmittance for light in the wavelength range including 252 or 288 nm. It is being
通常、プラズマによってスパッタエッチされるのは、A
Iのみであり、従って光センサ10の出力レベルは低い
。スパッタリングに伴いターゲット1の侵食が進行し、
仮想線(−点鎖線)で示すように侵食深さが凹部1aま
で達すると、すなわちターゲット1が寿命となると、S
iからなるスペーサ8はターゲットの表面側に露呈し、
スパッタエッチされる。フィルター9の透過する波長を
81がスパッタエッチされる際に発する光のビーン波長
に合わせであるので、この瞬間に光センサ10の出力レ
ベルが上がり、装置はこれによりターゲットlが寿命に
達したと判断し、スパッタリングを停止する。Usually, A is sputter-etched by plasma.
Therefore, the output level of the optical sensor 10 is low. Erosion of target 1 progresses with sputtering,
When the erosion depth reaches the concave portion 1a as shown by the virtual line (-dotted chain line), that is, when the target 1 reaches the end of its life, S
The spacer 8 consisting of i is exposed on the surface side of the target,
Sputter etched. Since the wavelength transmitted by the filter 9 is matched to the bean wavelength of the light emitted when 81 is sputter-etched, the output level of the optical sensor 10 increases at this moment, and the device detects that the target l has reached the end of its life. Decide and stop sputtering.
本実施例では、Siがほんのわずかの間、スパッタエッ
チされるが、その影響は一枚の処理基板に対してのみで
あり、堆積した薄膜中に含まれる量も微量である。In this example, Si is sputter-etched for a very short time, but the effect is only on one processed substrate, and the amount contained in the deposited thin film is very small.
こりように本発明のスパッタリング装置は光センサ10
の出力によりターゲット1の寿命判定を行うことができ
る。Thus, the sputtering apparatus of the present invention includes an optical sensor 10.
The life of the target 1 can be determined based on the output.
[発明の効果]
以上説明したように本発明は、ターゲットの裏面に設け
た凹部にターゲットとは異なる物質を埋め込み、この凹
部に埋め込まれた物質がスパッタエッチされる際に発す
る特定の波長の光の強度を検知するためのフィルターと
光センサを設けることにより、ターゲットの寿命を瞬時
に、かつ精度良く判定できる。[Effects of the Invention] As explained above, the present invention embeds a material different from the target in a recess provided on the back surface of the target, and emits light of a specific wavelength when the material embedded in the recess is sputter-etched. By providing a filter and an optical sensor to detect the intensity of the target, the lifespan of the target can be determined instantaneously and with high precision.
また、精度及び信頼性が従来の積算電力値による間接的
な寿命判定に比べ優れているので、ターゲットが寿命と
なるときのターゲットの侵食深さを大きく設定でき、タ
ーゲットの使用効率を向上させる二とができるという効
果がある。さらに、真空処理室を真空に保持した状態で
ターゲットの寿命判定が行えるため、大気開放による寿
命判定時に生ずる装置のダウンタイムをなくすことがで
きる。In addition, since the accuracy and reliability are superior to the conventional indirect life judgment based on integrated power values, it is possible to set a large target erosion depth when the target reaches the end of its life, which improves target usage efficiency. It has the effect of being able to. Furthermore, since the lifespan of the target can be determined while the vacuum processing chamber is maintained in a vacuum, it is possible to eliminate downtime of the apparatus that occurs when determining the lifespan due to exposure to the atmosphere.
第1図(a)は、本発明の一実施例におけるカソード付
近を示す断面図、第1図(b)は、ターゲットを裏面よ
り見た平面図である。
■・・・ターゲット 1a・・・凹部2・・・
処理基板 3・・・真空容器4・・・ターゲ
ット支持板 5・・・インシュレータ6a、6b・・
・Oリング
7a、7b、7c・・・マグネット
8・・・スペーサ 9・・・フィルター10
・・・光センサFIG. 1(a) is a sectional view showing the vicinity of the cathode in an embodiment of the present invention, and FIG. 1(b) is a plan view of the target as seen from the back side. ■...Target 1a...Concavity 2...
Processing substrate 3... Vacuum container 4... Target support plate 5... Insulators 6a, 6b...
・O-rings 7a, 7b, 7c...Magnet 8...Spacer 9...Filter 10
...light sensor
Claims (1)
き物質を発生するターゲットと、このターゲットを支持
するターゲット支持板とを有するスパッタ・リング装置
において、前記ターゲットの最も侵食されと予想される
部分の裏面に凹部を設け、該凹部にターゲットとは異な
る物質を埋め込み、かつ、前記凹部内に埋め込まれた物
質がプラズマ放電によりスパッタエッチされる際に発す
る光を所望の波長に分光する分光素子と、この分光され
た光の強度を検知する光センサとを有することを特徴と
するスパッタリング装置。(1) In a sputtering apparatus that has a target that generates a substance to be deposited on a processing substrate by a sputtering phenomenon and a target support plate that supports this target, the back surface of the part of the target that is expected to be most eroded. a spectroscopic element, in which a recess is provided in the recess, a material different from the target is embedded in the recess, and the light emitted when the material embedded in the recess is sputter-etched by plasma discharge is separated into desired wavelengths; A sputtering apparatus comprising: a light sensor that detects the intensity of the separated light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29500490A JPH04168269A (en) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | Sputtering system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29500490A JPH04168269A (en) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | Sputtering system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04168269A true JPH04168269A (en) | 1992-06-16 |
Family
ID=17815095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29500490A Pending JPH04168269A (en) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | Sputtering system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04168269A (en) |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP29500490A patent/JPH04168269A/en active Pending
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