JPH06306593A - スパッタリング装置 - Google Patents
スパッタリング装置Info
- Publication number
- JPH06306593A JPH06306593A JP8984793A JP8984793A JPH06306593A JP H06306593 A JPH06306593 A JP H06306593A JP 8984793 A JP8984793 A JP 8984793A JP 8984793 A JP8984793 A JP 8984793A JP H06306593 A JPH06306593 A JP H06306593A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- sputtering
- marker
- backing plate
- elements
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、ターゲットの寿命をリアル
タイムで検出できるスパッタリング装置を提供すること
にある。 【構成】 ターゲット材料を構成する元素以外の元素で
あり、かつ、スパッタリングガスにも含まれない元素か
ら選ばれる少なくとも一種以上のマーカー構成元素を含
有するマーカー層をターゲット材料の背面もしくはバッ
キングプレートと前記ターゲットとの間に設け、イオン
化されたマーカー構成元素を検出する装置をスパッタリ
ング室につなげて設けたスパッタリング装置。 【効果】 スパッタリング中にターゲットが寿命となり
バッキングプレートが露出した場合、スパッタされたマ
ーカー元素を即時に検出することが可能である。よっ
て、寿命限界までターゲットを利用して、かつ、バッキ
ングプレートが露出したまま成膜することによる不良品
の発生を抑えることができる。
タイムで検出できるスパッタリング装置を提供すること
にある。 【構成】 ターゲット材料を構成する元素以外の元素で
あり、かつ、スパッタリングガスにも含まれない元素か
ら選ばれる少なくとも一種以上のマーカー構成元素を含
有するマーカー層をターゲット材料の背面もしくはバッ
キングプレートと前記ターゲットとの間に設け、イオン
化されたマーカー構成元素を検出する装置をスパッタリ
ング室につなげて設けたスパッタリング装置。 【効果】 スパッタリング中にターゲットが寿命となり
バッキングプレートが露出した場合、スパッタされたマ
ーカー元素を即時に検出することが可能である。よっ
て、寿命限界までターゲットを利用して、かつ、バッキ
ングプレートが露出したまま成膜することによる不良品
の発生を抑えることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に薄膜を成膜す
るスパッタリング装置に関する。
るスパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】加速したイオンで固体表面を衝撃して固
体を構成する原子をスパッタし、相対して配置された基
板上に薄膜を堆積するスパッタリングにおいて、イオン
衝撃を受ける固体はターゲットと呼ばれる。ターゲット
は、イオン衝撃を受けるターゲット材料をバッキングプ
レートと呼ばれる銅製の支持板にボンディングしたもの
であって、スパッタリング室に据え付けられる。
体を構成する原子をスパッタし、相対して配置された基
板上に薄膜を堆積するスパッタリングにおいて、イオン
衝撃を受ける固体はターゲットと呼ばれる。ターゲット
は、イオン衝撃を受けるターゲット材料をバッキングプ
レートと呼ばれる銅製の支持板にボンディングしたもの
であって、スパッタリング室に据え付けられる。
【０００３】スパッタリングによる成膜を続けている
と、ターゲット材料の表面は、イオン衝撃により掘り取
られる。この現象はエロージョンと呼ばれる。エロージ
ョンが進行すると、ターゲット材料は最終的にその厚さ
の分だけエロージョンを受け、下地のバッキングプレー
トが露出する。この状態がターゲットの寿命である。バ
ッキングプレートが露出したままスパッタリングを続け
ると、バッキングプレートそのものもスパッタされるた
め、膜中に不純物が混入することになる。
と、ターゲット材料の表面は、イオン衝撃により掘り取
られる。この現象はエロージョンと呼ばれる。エロージ
ョンが進行すると、ターゲット材料は最終的にその厚さ
の分だけエロージョンを受け、下地のバッキングプレー
トが露出する。この状態がターゲットの寿命である。バ
ッキングプレートが露出したままスパッタリングを続け
ると、バッキングプレートそのものもスパッタされるた
め、膜中に不純物が混入することになる。
【０００４】ここで、バッキングプレートがわずかに露
出したままスパッタリングによる成膜を続けたとして
も、スパッタリング放電特性に急激な変化はみられない
ため、どのバッチもしくはどの試料・製品からバッキン
グプレート構成物質が混入した薄膜が形成されているの
かは、別途検査しなければわからない。すると、検査終
了までの時間内にスパッタリングして成膜された試料・
製品のすべてが不良品となる危険がある。
出したままスパッタリングによる成膜を続けたとして
も、スパッタリング放電特性に急激な変化はみられない
ため、どのバッチもしくはどの試料・製品からバッキン
グプレート構成物質が混入した薄膜が形成されているの
かは、別途検査しなければわからない。すると、検査終
了までの時間内にスパッタリングして成膜された試料・
製品のすべてが不良品となる危険がある。
【０００５】一方、複数の同仕様のターゲットを継続し
て使用する場合、過去のターゲットについて積算投入電
力と寿命との関係がわかっているので、ターゲットの寿
命をある程度推測することが可能である。その場合、安
全を見込んで、ターゲット材料の厚さにある程度の余裕
を残しておくことになる。これでは、ターゲット材料の
残りの厚さの部分が未使用なので、ターゲット利用効率
が低くなってしまう。
て使用する場合、過去のターゲットについて積算投入電
力と寿命との関係がわかっているので、ターゲットの寿
命をある程度推測することが可能である。その場合、安
全を見込んで、ターゲット材料の厚さにある程度の余裕
を残しておくことになる。これでは、ターゲット材料の
残りの厚さの部分が未使用なので、ターゲット利用効率
が低くなってしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、ターゲットの寿命をリアルタイムで検出で
きるスパッタリング装置を提供することにある。
する課題は、ターゲットの寿命をリアルタイムで検出で
きるスパッタリング装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、ターゲット材料を構成する元素以外の元素
であり、かつ、スパッタリングガスにも含まれない元素
から選ばれる少なくとも一種以上のマーカー構成元素を
含有するマーカー層をターゲット材料の背面もしくはバ
ッキングプレートと前記ターゲットとの間に設け、イオ
ン化されたマーカー構成元素を検出する装置をスパッタ
リング室につなげて設けたことを特徴とするスパッタリ
ング装置を提供する。
するために、ターゲット材料を構成する元素以外の元素
であり、かつ、スパッタリングガスにも含まれない元素
から選ばれる少なくとも一種以上のマーカー構成元素を
含有するマーカー層をターゲット材料の背面もしくはバ
ッキングプレートと前記ターゲットとの間に設け、イオ
ン化されたマーカー構成元素を検出する装置をスパッタ
リング室につなげて設けたことを特徴とするスパッタリ
ング装置を提供する。
【０００８】マーカー構成元素を検出する方法として
は、質量分析法のほか、各種の分光学的手法が考えられ
るが、質量分析器を用いる方法が機構やデータの解釈を
簡単にするという点で好ましい。
は、質量分析法のほか、各種の分光学的手法が考えられ
るが、質量分析器を用いる方法が機構やデータの解釈を
簡単にするという点で好ましい。
【０００９】スパッタされた粒子・イオンの中には基板
に堆積されるもののほか、残りはスパッタ室内を浮遊す
るうちに、スパッタ室の内壁に付着したり、排気ポンプ
の方に吸引されたりする。そこで、スパッタ室に質量分
析器を取り付けて、これら浮遊粒子・イオンを取り込ん
で分析することにより、存在元素を同定することができ
る。
に堆積されるもののほか、残りはスパッタ室内を浮遊す
るうちに、スパッタ室の内壁に付着したり、排気ポンプ
の方に吸引されたりする。そこで、スパッタ室に質量分
析器を取り付けて、これら浮遊粒子・イオンを取り込ん
で分析することにより、存在元素を同定することができ
る。
【００１０】バッキングプレートを構成する物質や、タ
ーゲット材料とバッキングプレートとをボンディングす
るボンディング材そのものをマーカー元素とすることが
可能である。また、ターゲット材料のうち、バッキング
プレートとのボンディング面側にマーカー材を塗布・蒸
着その他の方法により形成し、しかる後にバッキングプ
レートとボンディングすることによりターゲットを形成
してもよい。
ーゲット材料とバッキングプレートとをボンディングす
るボンディング材そのものをマーカー元素とすることが
可能である。また、ターゲット材料のうち、バッキング
プレートとのボンディング面側にマーカー材を塗布・蒸
着その他の方法により形成し、しかる後にバッキングプ
レートとボンディングすることによりターゲットを形成
してもよい。
【００１１】ところで、ターゲットの寿命を示すマーカ
ー元素が満たすべき必要条件は、ターゲット材料を構成
する元素以外の元素であることと、そのターゲットをス
パッタするときに用いられるスパッタリングガス以外の
元素であることとの両方である。なお、実際に質量分析
器で行われているのは、イオンの質量そのものによる分
離・検出ではなく、イオンの質量をそのイオンの電荷で
割った値、すなわち質量電荷比による分離・検出である
から、この質量電荷比がターゲット材やスパッタリング
ガス元素と重ならないように選択すればよい。
ー元素が満たすべき必要条件は、ターゲット材料を構成
する元素以外の元素であることと、そのターゲットをス
パッタするときに用いられるスパッタリングガス以外の
元素であることとの両方である。なお、実際に質量分析
器で行われているのは、イオンの質量そのものによる分
離・検出ではなく、イオンの質量をそのイオンの電荷で
割った値、すなわち質量電荷比による分離・検出である
から、この質量電荷比がターゲット材やスパッタリング
ガス元素と重ならないように選択すればよい。
【００１２】また、マーカー元素の質量電荷比は５０以
下であることが好ましい。これは、質量電荷比が５０以
下のイオン用の質量分析器が、それよりも大きな質量電
荷比のイオンも検出できる装置に比べて、比較的小型・
安価であるからである。
下であることが好ましい。これは、質量電荷比が５０以
下のイオン用の質量分析器が、それよりも大きな質量電
荷比のイオンも検出できる装置に比べて、比較的小型・
安価であるからである。
【００１３】さらに、従来技術で述べた積算投入電力に
よるターゲット寿命推測法と併用することは、もちろん
可能である。
よるターゲット寿命推測法と併用することは、もちろん
可能である。
【００１４】
【作用】本発明のスパッタリング装置では、スパッタリ
ング中にターゲットが寿命となりバッキングプレートが
露出した場合、スパッタされたマーカー元素を即時に検
出することが可能である。その時点で、スパッタリング
を中止し、ターゲットを交換すれば、バッキングプレー
ト材が膜中に混入した不良品は、マーカー元素が検出さ
れてからスパッタリングを中止するまでのわずかな時間
内に製造されたものに限られる。
ング中にターゲットが寿命となりバッキングプレートが
露出した場合、スパッタされたマーカー元素を即時に検
出することが可能である。その時点で、スパッタリング
を中止し、ターゲットを交換すれば、バッキングプレー
ト材が膜中に混入した不良品は、マーカー元素が検出さ
れてからスパッタリングを中止するまでのわずかな時間
内に製造されたものに限られる。
【００１５】
【実施例】以下、実施例により、本発明を更に詳細に説
明する。
明する。
【００１６】（実施例１）図１は、本発明のスパッタリ
ング装置の一例であるバッチ式スパッタリング装置の概
略構成模式図である。
ング装置の一例であるバッチ式スパッタリング装置の概
略構成模式図である。
【００１７】基板やターゲットなどが設置されているス
パッタ室１は、排気系２により高真空まで排気される。
その後、スパッタガス導入系３からスパッタガスを導入
し、所定のガス圧に設定してから、スパッタリングが開
始される。スパッタ室１には四重極型質量分析器４が取
り付けられており、スパッタ室１内の存在元素をモニタ
ーすることができる。なお、スパッタリング時のガス圧
（真空度）と、四重極型質量分析器４の動作圧力（真空
度）とは、通常大きく異なるため、ここでは、四重極型
質量分析器４に差動排気系を合わせて設けている。
パッタ室１は、排気系２により高真空まで排気される。
その後、スパッタガス導入系３からスパッタガスを導入
し、所定のガス圧に設定してから、スパッタリングが開
始される。スパッタ室１には四重極型質量分析器４が取
り付けられており、スパッタ室１内の存在元素をモニタ
ーすることができる。なお、スパッタリング時のガス圧
（真空度）と、四重極型質量分析器４の動作圧力（真空
度）とは、通常大きく異なるため、ここでは、四重極型
質量分析器４に差動排気系を合わせて設けている。
【００１８】図２は、図１に例示したスパッタリング装
置に取り付けた、ターゲットの模式図である。Ａｌから
なるターゲット材１１が、銅製のバッキングプレート１
２にボンディングされている。ターゲット材１１のバッ
キングプレート側の面には、あらかじめ蒸着によりＴｉ
からなるマーカー層１３が形成されている。
置に取り付けた、ターゲットの模式図である。Ａｌから
なるターゲット材１１が、銅製のバッキングプレート１
２にボンディングされている。ターゲット材１１のバッ
キングプレート側の面には、あらかじめ蒸着によりＴｉ
からなるマーカー層１３が形成されている。
【００１９】上述のスパッタリング装置およびターゲッ
トを用い、Ａｒガスを導入することにより、Ａｌ薄膜
を、多数バッチにわたりスパッタリング法で成膜した。
各バッチとも、四重極質量分析器によりスパッタリング
中のスパッタ室内のイオンをモニタした。
トを用い、Ａｒガスを導入することにより、Ａｌ薄膜
を、多数バッチにわたりスパッタリング法で成膜した。
各バッチとも、四重極質量分析器によりスパッタリング
中のスパッタ室内のイオンをモニタした。
【００２０】あるバッチのスパッタリング中に、それま
でのバッチでは検出されていなかった、質量電荷比４７
のピークがマススペクトルに現れた。これは、マーカー
元素であるＴｉの47Ｔｉ+イオンに対応すると同定され
た。そこで、スパッタリングを中止し、スパッタ室１を
開いてターゲット材１１のスパッタ面を観察したとこ
ろ、一部バッキングプレートが露出している部分が見つ
かった。従って、このバッチで成膜したものは不良品と
した。また、このバッチおよびその前２バッチにて成膜
した試料について、得られた薄膜の元素分析をＩＣＰ発
光分析法により行ったところ、マススペクトルに質量電
荷比４７のピークが現れたバッチの薄膜中には、マーカ
ー元素としたＴｉおよびバッキングプレート材である銅
が不純物として検出された。一方、その前２バッチの薄
膜中には検出されなかった。
でのバッチでは検出されていなかった、質量電荷比４７
のピークがマススペクトルに現れた。これは、マーカー
元素であるＴｉの47Ｔｉ+イオンに対応すると同定され
た。そこで、スパッタリングを中止し、スパッタ室１を
開いてターゲット材１１のスパッタ面を観察したとこ
ろ、一部バッキングプレートが露出している部分が見つ
かった。従って、このバッチで成膜したものは不良品と
した。また、このバッチおよびその前２バッチにて成膜
した試料について、得られた薄膜の元素分析をＩＣＰ発
光分析法により行ったところ、マススペクトルに質量電
荷比４７のピークが現れたバッチの薄膜中には、マーカ
ー元素としたＴｉおよびバッキングプレート材である銅
が不純物として検出された。一方、その前２バッチの薄
膜中には検出されなかった。
【００２１】以上により、本発明のスパッタリング装置
が、ターゲットの寿命をリアルタイムに検出できた。
が、ターゲットの寿命をリアルタイムに検出できた。
【００２２】
【発明の効果】本発明のスパッタリング装置の場合、リ
アルタイムでターゲットの寿命を検出することができ
る。従って、寿命限界までターゲットを利用することに
よる利用効率の向上と、バッキングプレートが露出した
まま成膜することによる不良品の発生を抑えることと
を、両立させることができる。
アルタイムでターゲットの寿命を検出することができ
る。従って、寿命限界までターゲットを利用することに
よる利用効率の向上と、バッキングプレートが露出した
まま成膜することによる不良品の発生を抑えることと
を、両立させることができる。
【図１】本発明の実施例１において例示したスパッタリ
ング装置の概略構成を示す模式図である。
ング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例１において例示したスパッタリ
ング装置のターゲットを示す概略模式図である。
ング装置のターゲットを示す概略模式図である。
１ スパッタ室 ２ 排気系 ３ スパッタガス導入系 ４ 四重極質量分析器 １１ ターゲット材 １２ バッキングプレート １３ マーカー層
Claims (3)
- 【請求項１】 ターゲット材料を構成する元素以外の元
素であり、かつ、スパッタリングガスにも含まれない元
素から選ばれる少なくとも一種以上のマーカー構成元素
を含有するマーカー層をターゲット材料の背面もしくは
バッキングプレートと前記ターゲットとの間に設け、イ
オン化されたマーカー構成元素を検出する装置をスパッ
タリング室につなげて設けたことを特徴とするスパッタ
リング装置。 - 【請求項２】 マーカー構成元素を検出する装置が質量
分析器であることを特徴とする請求項１記載のスパッタ
リング装置。 - 【請求項３】 イオン化時の単位電荷あたりの原子量が
５０以下である元素をマーカー構成元素とすることを特
徴とする請求項２のスパッタリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8984793A JPH06306593A (ja) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | スパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8984793A JPH06306593A (ja) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | スパッタリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06306593A true JPH06306593A (ja) | 1994-11-01 |
Family
ID=13982169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8984793A Pending JPH06306593A (ja) | 1993-04-16 | 1993-04-16 | スパッタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06306593A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007113115A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-05-10 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd | 消耗材料からなるスラブ |
| US7891536B2 (en) | 2005-09-26 | 2011-02-22 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | PVD target with end of service life detection capability |
-
1993
- 1993-04-16 JP JP8984793A patent/JPH06306593A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007113115A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-05-10 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd | 消耗材料からなるスラブ |
| JP2010270401A (ja) * | 2005-09-26 | 2010-12-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co Ltd | 消耗材料からなるｐｖｄ用ターゲット構造体 |
| US7891536B2 (en) | 2005-09-26 | 2011-02-22 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | PVD target with end of service life detection capability |
| US8276648B2 (en) | 2005-09-26 | 2012-10-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | PVD target with end of service life detection capability |
| US8795486B2 (en) | 2005-09-26 | 2014-08-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | PVD target with end of service life detection capability |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Coburn et al. | Glow‐discharge mass spectrometry—Technique for determining elemental composition profiles in solids | |
| US4250009A (en) | Energetic particle beam deposition system | |
| Winters et al. | Gas incorporation into sputtered films | |
| Petrov et al. | Mass and energy resolved detection of ions and neutral sputtered species incident at the substrate during reactive magnetron sputtering of Ti in mixed Ar+ N2 mixtures | |
| Holm et al. | ESCA studies on changes in surface composition under ion bombardment | |
| Lewis et al. | Measurements of secondary electron emission in reactive sputtering of aluminum and titanium nitride | |
| US7148491B2 (en) | Super alloy ionization chamber for reactive samples | |
| US4132614A (en) | Etching by sputtering from an intermetallic target to form negative metallic ions which produce etching of a juxtaposed substrate | |
| Ehiasarian et al. | Time‐Resolved Ionisation Studies of the High Power Impulse Magnetron Discharge in Mixed Argon and Nitrogen Atmosphere | |
| Wasa | Sputtering phenomena | |
| US6454910B1 (en) | Ion-assisted magnetron deposition | |
| Aita | Glow discharge mass spectrometry for sputtering discharge diagnostics | |
| Hoareau et al. | Fragmentation of singly and doubly charged lead clusters | |
| JPH06306593A (ja) | スパッタリング装置 | |
| Stolt et al. | Coevaporation with a rate control system based on a quadrupole mass spectrometer | |
| Struyf et al. | Laser microprobe Fourier transform mass spectrometer with external ion source for organic and inorganic microanalysis | |
| Pellin et al. | Oxygen and titanium sputtering yields as determined by laser fluorescence and auger electron spectroscopy for monolayer oxygen coverage of polycrystalline Ti | |
| Souda et al. | Capture and loss of valence electrons during low energy H+ and H− scattering from LaB6 (100), Cs/Si (100), graphite and LiCl | |
| Voit et al. | Spontaneous desorption | |
| Ross et al. | Fast-atom molecular secondary-ion mass spectrometry | |
| Zeuner et al. | Characterisation of DC unbalanced magnetron deposition of Ni⧹ C: H composite films | |
| Gruss-Gifford et al. | Method for improving stability of plasma ignition in a multi-cathode magnetron PVD system | |
| Glazunov et al. | Erosion and outgassing behavior of TiN-coated plasma facing components of the Uragan-3M torsatron | |
| Šikola et al. | In situ study of processes taking place on silicon surface during its bombardment by CF x/Ar ions: Etching versus polymerization | |
| van der Gon et al. | In situ surface analysis by low energy ion scattering |