JPH07268618A - マグネトロンスパッタターゲットのクリーニング機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】成膜時は磁石３１とターゲット２８とを近接さ
せてマグネトロン放電をさせる。クリーニング時には磁
石３１をターゲット２８から十分離れた距離に移せるよ
うに、磁石３１はピボット２９にマウントしておく。ク
リーニング時は磁石３１とターゲット２８との距離を十
分にとり、ターゲット２８表面の磁束密度を０.００５
テスラ以下にする。このような状態で電圧を印加し、タ
ーゲット表面全体に放電を発生させる。 【効果】ターゲットエロージョン部以外に堆積した膜を
スパッタエッチングすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マグネトロンスパッタ
法により薄膜を形成する成膜装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マグネトロンスパッタ法は、半導体や液
晶表示素子などの製造工程における薄膜形成の手段とし
て広く用いられている。これは、スパッタリング法が多
くの種類の薄膜の形成に適用でき、かつ磁場により電子
を閉じ込めることによりプラズマを高密度でき、実用的
な成膜速度が得られるためである。半導体や液晶表示素
子などの製造にマグネトロンスパッタ装置を用いる場合
は、生産性を上げるために成膜処理を長期間連続して行
うことが必要となる。マグネトロンスパッタ法は、薄膜
にすべき物質の塊であるターゲット表面に磁場を利用し
て電子を局部的に閉じ込め、プラズマ密度を局部的に高
める成膜法である。プラズマ密度が高い場所はターゲッ
トをスパッタするイオンの量も多いため、ターゲット表
面のプラズマ密度が高い領域ばかりが高速でスパッタさ
れる。そのスパッタされる領域のことをエロージョン領
域と称している。ターゲットでエロージョン領域はスパ
ッタされて侵食が進む一方であるが、エロージョン領域
ではない部分はエロージョン領域から飛来する粒子が徐
々に蓄積し、剥がれやすい皮膜を形成する。皮膜が剥離
すると異物となり、異物が基板に付着した場合は製品が
不良となる場合や、異常放電を発生させる原因となるこ
とがある。

【０００３】マグネトロンスパッタカソードの磁場発生
手段として電磁石を使用したり、磁石に移動機構を備え
てプラズマを移動させる機能を備えたものについては、
ターゲット表面のほとんどの部分がスパッタされるため
に前述の問題はほとんど発生しない。しかし、液晶用ス
パッタ装置など、大型基板への成膜装置では、磁場発生
手段としてコンパクトである磁石を、位置を固定して用
いることが多い。この場合はプラズマを移動させないの
でターゲット表面でスパッタされない領域も多く、ター
ゲット表面での蓄積物の剥がれによる異物の発生が避け
られなかった。また、ターゲット表面での蓄積物が剥離
することで異常放電が発生する原因にもなっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ターゲット表面の、エ
ロージョン領域以外の場所へ蓄積されたスパッタ粒子
は、異物の発生原因となったり、異常放電の原因となる
場合がある。そのため定期的にターゲット表面をクリー
ニングするのが望ましい。しかし、そのためにターゲッ
トが設置してある真空容器を大気に戻してクリーニング
を行うと、再度真空度を高めるのに長時間を要するた
め、成膜装置の稼働率が下がるという問題がある。その
ため、真空容器を大気に戻すことなく、ターゲットのエ
ロージョン領域以外の場所をクリーニングすることが望
ましい。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、ターゲット
表面での磁場発生手段であるマグネットを、ターゲット
から遠ざける機構を設ける。ターゲット表面の磁場強度
は、磁石を遠ざけるのみ、あるいは遠ざけてかつ磁気し
ゃへいすることで０.００５ テスラ以下とする。磁場が
極めて弱い状態でターゲットに直流電圧あるいは高周波
電圧を印加する。

【０００６】

【作用】ターゲット表面の磁場強度を０.００５ テスラ
以下にした状態で直流あるいは高周波電圧を印加する
と、エロージョン領域以外の場所を含む、ターゲット表
面のほぼ全面に放電が発生する。そのためエロージョン
領域以外の場所もスパッタされ、エロージョン領域から
飛来した付着粒子を除去することができる。

【０００７】

【実施例】本発明を実施したマグネトロンスパッタリン
グ装置を図１に示す。本実施例は、真空排気および大気
中への取り出しを行うためのロードアンロード室１２
と、成膜を行うための成膜室２３とで構成される。成膜
室２３内には、薄膜にすべき物質の塊であるターゲット
２８があり、ターゲット２８表面に平行磁場を形成する
ための磁石３１がバッキングプレート２６を介して大気
側に設置されている。磁石３１は着脱を容易にできるよ
うにピボット２９に取り付けられている。さらに、ター
ゲット２８に高周波電圧を印加するための高周波電源３
２および電源３２とプラズマとの整合を取るためのマッ
チングボックス３０が磁石３１の背面に設置され、マッ
チングボックス３０からは高周波印加電極３３がバッキ
ングプレート２６に接続されている。マッチングボック
ス３０も着脱が容易にできるようにピボット２７を介し
て取り付けられている。マグネトロンスパッタ法により
成膜を行う場合は図１のように磁石３１およびマッチン
グボックス３０を成膜室２３に取り付けた状態で放電を
行う。この場合、プラズマは図３におけるターゲット４
４の表面のエロージョン領域４２に集中する。ターゲッ
トクリーニング時は、まず、マッチングボックス３０を
成膜室２２から外し、次に磁石３１を外す。磁石３１を
外すことによりターゲット２８の表面における磁束密度
は0.005 テスラ以下になるようにする。そしてマッチン
グボックス３０だけを成膜室２３に取り付け、高周波印
加電極３３をバッキングプレート２６に接続する。すな
わち、図２に示すように、磁場の影響がほとんどない状
態でスパッタリングを行う。磁場がほとんど影響しない
状態では、放電はターゲット表面全体に発生し、図３に
おけるターゲット４３表面のエロージョン領域４２以外
の付着物４１もスパッタされる。なお、本実施例はスパ
ッタ電源として高周波電源を使用した場合について述べ
たが、ターゲット２８が導電性の物質である場合は直流
電源でも差し支えない。

【０００８】

【発明の効果】ターゲット表面全体に放電が発生するた
めに、ターゲット表面のマグネトロンスパッタ時にスパ
ッタされない部分に蓄積した皮膜もスパッタすることが
でき、ターゲット全面がクリーニングされる。本発明の
クリーニング機構を用いれば、成膜室を大気にさらして
ターゲット表面の皮膜を削り落し、真空排気を行うクリ
ーニング法に対して著しくクリーニング時間を短縮で
き、成膜装置の稼働率を高め、ターゲット表面の異物に
よる異常放電を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるマグネトロンスパッタ装
置の説明図。

【図２】本発明の実施例のターゲットのクリーニング動
作をしているときの説明図。

【図３】エロージョンが進行したマグネトロンスパッタ
ターゲットの断面図。

【符号の説明】

２８，４３…ターゲット、３０…マッチングボックス、
３１，４６，４７，４８…磁石、３２…高周波電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器内で、薄膜を形成すべき基体と、
   前記薄膜とすべき物質の塊であるターゲットと、前記タ
   ーゲットの表面に磁場を形成させるための磁場発生手段
   を有するマグネトロンスパッタ装置において、前記磁場
   発生手段と前記ターゲットとの距離を変更することによ
   り前記ターゲットの表面の磁場強度を０.００５ テスラ
   以上の状態と０.００５ テスラ以下の状態とに切り替え
   る機構を備え、前記ターゲットの表面の磁場強度が０.
   ００５ テスラ以下の状態で前記ターゲットに直流電圧
   あるいは高周波電圧を印加可能であることを特徴とする
   マグネトロンスパッタリングターゲットのクリーニング
   機構。