JPH07180049A - Method for cleaning target surface - Google Patents

Method for cleaning target surface

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Publication number
JPH07180049A
JPH07180049A JP32370393A JP32370393A JPH07180049A JP H07180049 A JPH07180049 A JP H07180049A JP 32370393 A JP32370393 A JP 32370393A JP 32370393 A JP32370393 A JP 32370393A JP H07180049 A JPH07180049 A JP H07180049A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
coil
plasma
substrate
sputtered
Prior art date
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Pending
Application number
JP32370393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyoshi Iwagami
和敬 岩上
Shinji Sasaki
新治 佐々木
Shioji Fujita
塩地 藤田
Kazuhiro Ura
和浩 宇良
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH07180049A publication Critical patent/JPH07180049A/en
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Abstract

PURPOSE:To eliminates defects in films and to lower a defective rate in a thin film forming stage by a sputtering method. CONSTITUTION:The magnitude and directions of the currents flowing in an inside coil 5, a middle coil 6 and an outside coil 7 are changed at specified periods, by which the magnitude of the plasma 17 generated on a target 3 is changed and the regions exclusive of target erosion are sputtered. The regions where the sputtered. particles deposit on the target 3 are, therefore, decreased and the generation of defects in the films is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はスパッタディスクや半導
体などの薄膜形成プロセスにおいて、欠陥のない膜を作
ることに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to producing a defect-free film in a thin film forming process such as a sputter disk or a semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の成膜した膜に欠陥が発生するのを
防止する技術は、特開昭62−33765のようにヨー
クの一部を移動することにより、ターゲット上の磁界を
変化させてプラズマを動かし、ターゲットより出たスパ
ッタ粒子が再びターゲットに付着、残留、堆積、飛散さ
せにいようにし膜に欠陥が発生させないものとなってい
た。
2. Description of the Related Art A conventional technique for preventing the occurrence of defects in a formed film is to move a part of a yoke as in JP-A-62-33765 to change the magnetic field on the target. The plasma was moved so that the sputtered particles emitted from the target were not allowed to adhere, remain, deposit, or scatter on the target again, so that no defect was generated in the film.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来技術
は、ヨークの一部を移動させるための駆動機構及び制御
部が新たに必要となり装置が複雑になる。また、気密容
器内に飛散した堆積物から基板を保護するシャッタなど
の駆動部があるためこれら自体からの摩耗粉が発生、飛
散し膜中に欠陥が生じるばかりでなく、真空度の低下や
真空の質の悪化という問題があった。このため定期的に
装置の点検や部品の交換をしなければならず生産への障
害ともなる。
However, in the above-mentioned conventional technique, a drive mechanism and a control unit for moving a part of the yoke are newly required, and the apparatus becomes complicated. In addition, since there is a drive part such as a shutter that protects the substrate from the scattered deposits in the airtight container, not only abrasion powder is generated and scattered from itself, but defects occur in the film, and the degree of vacuum is reduced and the vacuum is reduced. There was a problem of deterioration in quality. Therefore, it is necessary to regularly inspect the device and replace parts, which is an obstacle to production.

【0004】そこで本発明はコイルを同心円状に配置し
た多重電磁石電極を用い、駆動部をなくし装置全体を簡
便にした上で同等の効果を得ることを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to use a multi-electromagnet electrode in which coils are arranged concentrically, to eliminate the drive section and to simplify the entire apparatus, and to obtain the same effect.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の1手段として3重電磁石の場合の構成を図1に示す。
なお、2重以上であれば磁場を変化させることができる
ので、2重以上であれば何重でもよい。バッキングプレ
ート4の裏面に配置された内コイル5、中コイル6、外
コイル7に流す電流値と向きを変化することによりター
ゲット4上に発生するプラズマ17をターゲットエロー
ジョン以外の位置へ一定周期で移動させるものである。
これにより通常スパッタされない領域にスパッタされた
ターゲット粒子が再付着するのを防止し、堆積、飛散し
ないようにしたものである。また常にターゲット粒子が
再付着するのを防止するよう動作することができるので
堆積物による汚染から基板を保護するシャッタなどの駆
動部は不要である。
FIG. 1 shows the structure of a triple electromagnet as one means for achieving the above object.
Since the magnetic field can be changed when the number of layers is two or more, any number of layers can be used as long as it is two or more. The plasma 17 generated on the target 4 is moved to a position other than the target erosion at a constant cycle by changing the value and direction of the current flowing through the inner coil 5, the middle coil 6, and the outer coil 7 arranged on the back surface of the backing plate 4. It is what makes me.
This prevents the sputtered target particles from reattaching to a region that is not normally sputtered and prevents them from being deposited or scattered. Further, since the target particles can be constantly operated to prevent re-adhesion, a drive unit such as a shutter for protecting the substrate from contamination by deposits is unnecessary.

【0006】[0006]

【作用】本発明によって、ターゲットの非侵食部に付着
する粒子が堆積するのを阻止できるため、堆積した粒子
が飛散して膜中に欠陥が生じ、耐摺動性の低下やビット
エラーとなるのを防止できる。
According to the present invention, the particles adhering to the non-erosion area of the target can be prevented from accumulating, so that the accumulated particles scatter to cause defects in the film, resulting in deterioration of sliding resistance and bit error. Can be prevented.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の第1実施例を図1により説明
する。図1は基板の両面をスパッタリングにより薄膜を
形成する場合について示したものである。なお、真空排
気系は省略してある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 shows a case where thin films are formed on both surfaces of a substrate by sputtering. The vacuum exhaust system is omitted.

【0008】真空室1内には基板2が配置されている。
基板2に対向させてターゲット3がある。ターゲット3
はバッキングプレート4に取り付けられ、バッキングプ
レート4の裏側には内コイル5、中コイル6、外コイル
7とセンターヨーク8、中ヨーク9、外ヨーク10が同
心円状に置かれている。中コイル6には中コイル用定電
流電源11が接続されている。この中コイル用定電流電
源11はその出力が反転できる機能を備えたものであ
る。内コイル5と、外コイル7は相互の磁束の向きが反
対となるよう直列に結線され、定電流電源12に接続さ
れている。左右のターゲット3はスパッタ電源13に接
続されている。さらに中コイル用定電流電源11、定電
流電源12およびスパッタ電源13はその出力が外部か
ら制御できるようになっており、外部制御装置14が接
続されている。外部制御装置14は基板2の両面発生す
るプラズマを両面同時に制御できるもので、外部制御装
置14が持つパラメータは表1に示すようになってい
る。
A substrate 2 is arranged in the vacuum chamber 1.
There is a target 3 facing the substrate 2. Target 3
Is attached to the backing plate 4, and the inner coil 5, the middle coil 6, the outer coil 7, the center yoke 8, the middle yoke 9, and the outer yoke 10 are concentrically placed on the back side of the backing plate 4. A constant current power supply 11 for middle coil is connected to the middle coil 6. The middle coil constant current power supply 11 has a function of reversing its output. The inner coil 5 and the outer coil 7 are connected in series so that the mutual magnetic flux directions are opposite to each other, and are connected to the constant current power supply 12. The left and right targets 3 are connected to the sputtering power source 13. Further, the outputs of the constant current power supply 11 for the middle coil, the constant current power supply 12 and the sputtering power supply 13 can be controlled from the outside, and an external control device 14 is connected. The external control device 14 is capable of controlling the plasma generated on both sides of the substrate 2 at the same time, and the parameters of the external control device 14 are shown in Table 1.

【0009】[0009]

【表1】 [Table 1]

【0010】なお、表1に示されるパラメータとプラズ
マの位置の関係はコイルやヨークの径、内コイル、外コ
イル7に流れる電流値によるが概ね次式で表される。
The relationship between the parameters shown in Table 1 and the position of the plasma depends on the diameters of the coils and yokes, the current values flowing through the inner coil and the outer coil 7, and is generally expressed by the following equation.

【0011】[0011]

【数1】 [Equation 1]

【0012】[0012]

【数2】 [Equation 2]

【0013】[0013]

【数3】 [Equation 3]

【0014】また、一例として非磁性体ターゲットにお
けるプラズマの位置を図2に示す。
As an example, FIG. 2 shows the position of plasma on the non-magnetic target.

【0015】次に本実施例の成膜時の様子について説明
する。一般に基板2に形成しようとする膜の厚さは基板
2の全面にわたって一様になるように電極を構成する部
品の大きさや位置が決定されている。この場合、ターゲ
ット3の中周にプラズマ17が発生し、ターゲット3の
内周が非侵食部分となり、対向するターゲットより飛来
する粒子が磁気ディスク場合では基板2の穴を通ってこ
の非侵食部分に到達し付着する。この部分はプラズマ1
7が発生しないため一度付着した粒子は残留してしま
う。さらに成膜を繰返すことにより、粒子が堆積しやが
て飛散しその一部が基板2に付着し欠陥の原因となる。
Next, the state of film formation in this embodiment will be described. In general, the size and position of the components forming the electrodes are determined so that the thickness of the film to be formed on the substrate 2 is uniform over the entire surface of the substrate 2. In this case, plasma 17 is generated in the middle circumference of the target 3, the inner circumference of the target 3 becomes a non-erosion portion, and particles flying from the opposing target pass through the hole of the substrate 2 and reach this non-erosion portion in the case of a magnetic disk. Reach and attach. This part is plasma 1
Since No. 7 does not occur, particles once attached remain. By further repeating the film formation, particles are deposited and eventually scattered, and some of them are attached to the substrate 2 and cause defects.

【0016】次にターゲット3の表面を清浄化する場合
の動作について説明する。プラズマ17をターゲット内
周へ移動させるには数2に基づいて中コイル6に流れる
電流の向きを逆転させて電流値を次第に増加する。この
電流の変化に伴いプラズマ17の直径が小さくなり、タ
ーゲットの非侵食部分に再付着していたターゲット粒子
がスパッタされて清浄になる。一例として、本発明を利
用した場合と利用しない場合の非侵食部領域の差異を表
2に示す。
Next, the operation of cleaning the surface of the target 3 will be described. In order to move the plasma 17 to the inner circumference of the target, the direction of the current flowing through the middle coil 6 is reversed based on the equation 2, and the current value is gradually increased. The diameter of the plasma 17 becomes smaller as the current changes, and the target particles that have reattached to the non-eroded portion of the target are sputtered and cleaned. As an example, Table 2 shows the difference in the non-erosion region when the present invention is used and when it is not used.

【0017】[0017]

【表2】 [Table 2]

【0018】この一連の動作をあらかじめ外部制御装置
14に記憶させ定期的に行うことによって常にターゲッ
ト3を清浄に保つことができる。この動作時間と頻度
は、製品の膜厚や膜厚分布、膜質に影響を与えない範囲
であれば生産中にしかも基板1枚毎に行うことも可能で
ある。図3は基板1枚ごとに本発明を利用した場合の一
例である。
The target 3 can be always kept clean by storing this series of operations in the external control device 14 in advance and performing them periodically. The operating time and frequency can be set during production and for each substrate as long as the film thickness, film thickness distribution and film quality of the product are not affected. FIG. 3 shows an example in which the present invention is used for each substrate.

【0019】プロセス開始後13.9秒後から16秒後
までの時間が本発明によるターゲット表面を清浄化する
時間である。この時間のスパッタ電力を通常より低くす
ることにより基板面内の膜厚分布、膜質への影響を排除
している。
The time from 13.9 seconds to 16 seconds after the start of the process is the time for cleaning the target surface according to the present invention. By lowering the sputtering power during this time than usual, the influence on the film thickness distribution in the substrate surface and the film quality is eliminated.

【0020】第2実施例として1台のスパッタ装置で異
なる径の基板を成膜する場合においても本発明を用いる
ことができ、その場合について説明する。
As a second embodiment, the present invention can be used even in the case where a single sputtering apparatus is used to form substrates of different diameters, which case will be described.

【0021】一般にターゲット3の直径は基板2の直径
およびターゲット3と基板2の距離で決定される。しか
しながら基板2の直径が所定のものよりも小さい場合、
プラズマ径を小さくして成膜することになる。この場合
ターゲット3の外周部が非侵食部分となるため、ここに
余分なターゲット粒子が付着する。そこで数3に基づき
中コイル6に流れる電流の向きを正とし、電流値を次第
に増加する。この電流の変化に伴いプラズマがターゲッ
ト外周側へ移動し非侵食部分に付着していたターゲット
粒子がスパッタされて清浄になる。
Generally, the diameter of the target 3 is determined by the diameter of the substrate 2 and the distance between the target 3 and the substrate 2. However, if the diameter of the substrate 2 is smaller than the predetermined one,
The plasma diameter is reduced to form a film. In this case, since the outer peripheral portion of the target 3 becomes a non-erosion portion, extra target particles adhere to this portion. Therefore, the direction of the current flowing through the middle coil 6 is set to be positive based on Equation 3, and the current value is gradually increased. Along with this change in current, the plasma moves toward the outer circumference of the target and the target particles adhering to the non-eroded portion are sputtered and cleaned.

【0022】また、上記第1、第2実施例では中コイル
6に流れる電流の大きさと向きをのみを変化させること
によって清浄化を図っているが、内コイル5と外コイル
7の電流の値を小さくすることによってプラズマ17の
太さを拡大することができ、これにより非侵食部分をス
パッタし清浄化することもできる。さらに図4に示すよ
うに内コイル5と外コイル7を独立させて制御する方法
でもよい。
In the first and second embodiments, the cleaning is achieved by changing only the magnitude and direction of the current flowing through the middle coil 6, but the current values of the inner coil 5 and the outer coil 7 are different. The thickness of the plasma 17 can be increased by reducing the value of .alpha., And thereby the non-erosion portion can be sputtered and cleaned. Further, as shown in FIG. 4, the inner coil 5 and the outer coil 7 may be controlled independently.

【0023】第3実施例として片面スパッタリングを行
う場合、例えば半導体における薄膜形成工程においても
本発明を用いることができ、その場合について説明す
る。片面のみの場合、構成は図5に示すように第1実施
例や第2実施例のときの片面分の構成でよい。対向する
磁場はないが、この場合でもプラズマの位置は数1、数
2、数3に基づき変化し、ターゲット粒子が再付着する
のを防止あるいは再付着したスパッタ粒子をスパッタリ
ングしてターゲット表面を清浄化できる。
In the case where single-sided sputtering is performed as the third embodiment, the present invention can be applied to, for example, a thin film forming step in a semiconductor, which case will be described. In the case of only one side, as shown in FIG. 5, the configuration may be the one side configuration in the first and second embodiments. Although there is no opposing magnetic field, even in this case, the position of the plasma changes based on Equations 1, 2 and 3 to prevent reattachment of the target particles or to sputter the reattached sputtered particles to clean the target surface. Can be converted.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によればターゲット表面を清浄化
することができるので不良率低減の効果がある。
According to the present invention, since the target surface can be cleaned, the defect rate can be reduced.

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

【図1】本発明の全体の構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of the present invention.

【図2】非磁性体ターゲットにおけるプラズマの位置の
変化の一例を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of changes in the position of plasma in a nonmagnetic target.

【図3】本発明の使用頻度の例である。FIG. 3 is an example of usage frequency of the present invention.

【図4】外コイルと内コイルを分離してプラズマリング
を変化するときの構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram when an outer coil and an inner coil are separated to change a plasma ring.

【図5】片面成膜を行う装置で本発明を利用する場合の
構成例である。
FIG. 5 is an example of the configuration when the present invention is used in an apparatus for performing single-sided film formation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…真空室、 2…基板、 3…ターゲット、 4…バッキングプレート、 5…内コイル、 6…中コイル、 7…外コイル、 8…センターヨーク、 9…中ヨーク 10…外ヨーク、 11…中コイル用定電流電源、 12…定電流電源、 13…スパッタ電源、 14…外部制御装置 15…内コイル用定電流電源、 16…外コイル用定電流電源、 17…プラズマ。 1 ... Vacuum chamber, 2 ... Substrate, 3 ... Target, 4 ... Backing plate, 5 ... Inner coil, 6 ... Middle coil, 7 ... Outer coil, 8 ... Center yoke, 9 ... Middle yoke 10 ... Outer yoke, 11 ... Middle Coil constant current power supply, 12 ... Constant current power supply, 13 ... Sputtering power supply, 14 ... External control device 15 ... Inner coil constant current power supply, 16 ... Outer coil constant current power supply, 17 ... Plasma.

フロントページの続き (72)発明者 宇良 和浩 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内Front Page Continuation (72) Inventor Kazuhiro Ura 2880 Kozu, Odawara City, Kanagawa Stock Company Hitachi Storage Systems Division

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ターゲット表面にスパッタ粒子が再付着、
残留しないように電磁石に流れる電流を制御しプラズマ
を移動させて、ターゲット表面を清浄化する機能を備え
た装置。
1. Sputtered particles redeposit on the target surface,
A device that cleans the target surface by controlling the current flowing through the electromagnet so that it does not remain and moving the plasma.
JP32370393A 1993-12-22 1993-12-22 Method for cleaning target surface Pending JPH07180049A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32370393A JPH07180049A (en) 1993-12-22 1993-12-22 Method for cleaning target surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32370393A JPH07180049A (en) 1993-12-22 1993-12-22 Method for cleaning target surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07180049A true JPH07180049A (en) 1995-07-18

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ID=18157664

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32370393A Pending JPH07180049A (en) 1993-12-22 1993-12-22 Method for cleaning target surface

Country Status (1)

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JP (1) JPH07180049A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020078618A (en) * 2001-04-06 2002-10-19 이정중 Inductively Coupled Plasma Assisted Sputtering System with Multiple Coils And Method Thereby
WO2015166605A1 (en) * 2014-04-28 2015-11-05 日新電機株式会社 Deposition method

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