JPH10121224A - クライオポンプを用いたスパッタリング装置の動作方法及びその装置 - Google Patents

クライオポンプを用いたスパッタリング装置の動作方法及びその装置

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JPH10121224A
JPH10121224A JP8275872A JP27587296A JPH10121224A JP H10121224 A JPH10121224 A JP H10121224A JP 8275872 A JP8275872 A JP 8275872A JP 27587296 A JP27587296 A JP 27587296A JP H10121224 A JPH10121224 A JP H10121224A
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cryopump
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sputtering apparatus
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Masahiko Kobayashi
正彦 小林
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Anelva Corp
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クライオ再生による停止期間をなくし生産稼
働率の高いクライオポンプを用いたスパッタリング装置
の動作方法を提供する。 【解決手段】 チャンバー11の、第1主バルブ23a 及び
第1クライオポンプ25aとは別の取付け位置に少なくと
も1つの第2主バルブ23b と第2クライオポンプ25b を
連接して設けておく。チャンバー内を真空排気するとき
には第1クライオポンプと第2クライオポンプとを同時
に稼働させ、成膜作業時には第1クライオポンプ25a が
稼働している期間では、第2クライオポンプ25b の再生
を行い、一方、第2クライオポンプ25b が稼働している
期間では、前記第1クライオポンプ25a の再生を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、クライオポンプ
を用いたスパッタリング装置の動作方法及びその装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、スパッタリング装置の主排気系と
して、クライオポンプが用いられている。このクライオ
ポンプは、排気速度が大きいこと、相対的にターボ分子
ポンプ等に比べ、安価であること、スパッタ時の成膜に
悪影響を及ぼす水に対して排気速度が大きいこと、更
に、従来からの使用実績が多い等の理由から主排気系の
主流となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スパッタリング装置のクライオポンプには、以下に述べ
るような問題があった。
【0004】このポンプは、溜め込み式のポンプである
ため、成膜時に使用するプロセスガス、例えば、Ar
(アルゴン)を一定量ポンプ内にトラップすると、クラ
イオポンプの排気速度が低下し、スパッタ工程作業時に
圧力変化をもたらして成膜に悪影響を及ぼしてしまう。
このため、プロセス工程の途中で、クライオポンプ中に
一定量のプロセスガスがトラップした時点で、再生と呼
ばれるクライオポンプに吸着したガスを再放出させる必
要がある。このため、成膜作業を一旦中止してクライオ
ポンプの再生を行った後、再度成膜作業に入るため、成
膜時の生産稼働率が低下する。
【0005】図4を参照して、従来のクライオポンプ再
生工程を簡単に説明する。図4は、スパッタリング装置
を用いて成膜したときのチャンバー内の真空圧力を縦軸
に取り、及び時間を横軸に取って示す。
【0006】定期メンテナンス(ここでのメンテナンス
とは、タゲーット交換、防着シールド交換等の操作をい
う)を終了した後、主バルブを開にし、クライオポンプ
を稼働させてチャンバー内を約5時間(図4のt0 から
1 までの5Hで示した期間I)真空排気する。ここで
は、到達真空度を1×10-7Torr付近に達したと
き、ターゲットクリーニングをt1 からt2 までの約1
時間(1H)行ってターゲット表面の酸化膜を除去する
(図4の期間II)。
【0007】次に、成膜工程に入る前にモニターチエッ
ク項目にしたがって、t2 からt3までの約1時間(1
H)チエックを行う(図4の期間III)。その後、t
2 からt4 までの約3〜4日間の連続成膜生産に入る
(図4の期間IV)。このとき、クライオポンプは、こ
の約3〜4日間でクライオポンプの再生期間をむかえる
ので、一旦成膜作業を中断して約8時間(t4 からt5
までの8Hで示す)のクライオポンプの再生を行う(図
4の期間V)。その後、再度、t5 からt6 までの3〜
4日間の連続成膜作業を開始し(図4の期間VI)、こ
の成膜作業後再びt6 〜t7 の期間(8H)クライオポ
ンプの再生を行う(図4の期間VII)。
【0008】上記のように、従来は、成膜工程中にクラ
イオポンプの再生を行うための再生期間(図4の期間V
及びVII)を設けていた。このように、成膜工程中に
クライオ再生のための生産停止期間を設けてクライオ再
生を行うため生産稼働率が低下するという問題がある。
【0009】そこで、クライオ再生による停止期間をな
くし生産稼働率の向上を図ることができるクライオポン
プを用いたスパッタリング装置の動作方法及びその装置
の実現が望まれていた。
【0010】
【課題を解決するための手段】このため、第1発明のク
ライオポンプを用いたスパッタリング装置の動作方法に
よれば、チャンバー内を真空排気するため、該チャンバ
ーに取り付けられた第1主バルブと、該第1主バルブに
連接する第1クライオポンプとを具えたスパッタリング
装置を動作させるに当たり、チャンバーの、第1主バル
ブ及び第1クライオポンプとは別の取付け位置に少なく
とも一つの第2主バルブと第2クライオポンプを連接し
て設けておき、チャンバー内を真空排気するときには、
第1クライオポンプと第2クライオポンプとを同時に稼
働させ、成膜時には、第1クライオポンプが稼働してい
る期間では、第2クライオポンプの再生を行い、第2ク
ライオポンプが稼働している期間は、第1クライオポン
プの再生を行うことを特徴とする。
【0011】このように、この発明では、第1及び第2
主バルブと、第1及び第2クライオポンプとを設けてあ
るので、定期メンテナンス後のチャンバー内を真空排気
するとき、第1及び第2クライオポンプを同時に稼働さ
せることにより、例えば1×10-7Torrの真空に到
達するための期間としては、従来に比べ、半分又は半分
以下の期間に短縮することができる。
【0012】また、成膜作業時においては、第1クライ
オポンプを稼働させている期間内に、もう一つの第2ク
ライオポンプの再生を行い、第2クライオポンプを稼働
させている期間内に第1クライオポンプの再生を行って
いるので、従来のプロセス工程のようにクライオポンプ
再生のための生産停止期間がなくなり、生産稼働率が大
幅に向上する。
【0013】また、第2発明のスパッタリング装置によ
れば、チャンバー内を真空排気するため、該チャンバー
に取り付けられた第1主バルブと、該第1主バルブに連
接する第1クライオポンプとを具えたスパッタリング装
置において、第1主バルブ及び第1クライオポンプとは
別のチャンバーの側壁位置に少なくとも一つの第2主バ
ルブ及び第2クライオポンプを連接して設けて成ること
を特徴とする。
【0014】このように、第2の発明では、第1主バル
ブ及び第1クライオポンプの真空排気系に並置して第2
主バルブ及び第2クライオポンプを連接した別の真空排
気系を設けてあるので、第1及び第2クライオポンプを
同時に稼働させたり、又は成膜時に第1クライオポンプ
を稼働させている期間に第2クライオポンプの再生を行
い、一方、第2クライオポンプを稼働させている期間に
第1クライオポンプの再生を行うことができるので、成
膜作業の稼働率を従来に比べ、大幅に向上させることが
可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
クライオポンプを用いたスパッタリング装置の動作方法
及びその装置の実施の形態につき説明する。なお、図1
は、この発明が理解できる程度に各構成成分の形状、大
きさ及び配置関係を概略的に示してあるにすぎない。
【0016】[スパッタリング装置の構造説明]図1を
参照して、クライオポンプを用いたスパッタリング装置
の主要構造につき説明する。なお、図1は、スパッタリ
ング装置の構造を説明するための概略模式図である。な
お、実際には、チャンバー内のターゲット15には冷却
装置(図示せず)が設けられ、また、基板支持台21に
はヒータ(図示せず)が設けられているが、ここではこ
れらの装置を省略してある。
【0017】この発明のスパッタリング装置は、チャン
バー部10と第1及び第2主バルブ23a,23bと第
1及び第2クライオポンプ25a,25bとの3つの成
分から構成されている。
【0018】また、チャンバー部10は、チャンバー
(プロセスチャンバーともいう)11、陰極マグネット
13、ターゲット15、防着シールド17及び基板支持
台21から構成されている。
【0019】この実施の形態では、チャンバー部10に
第1及び第2主バルブ23a,23bが連接して設けら
れ、更に、一方の第1主バルブ23aには、第1クライ
オポンプ25aが連接されており、もう一方の第2主バ
ルブ23bには、第2クライオポンプ25bが連接され
ている。
【0020】[スパッタリング装置の動作説明]次に、
図1、図2及び図3を参照して、クライオポンプを用い
たスパッタリング装置の動作につき説明する。図2は、
スパッタリング装置の動作を説明するためのフローチャ
ート図であり、図3は、チャンバー内の圧力変化とプロ
セス時間との関係を説明するための図である。
【0021】ターゲット15の交換及び防着シールド1
7の交換等の定期メンテナンスを行った後、第1及び第
2主バルブ23a及び23bを開にして第1及び第2ク
ライオポンプ25a及び25bを同時に並列稼働させチ
ャンバー11内を真空排気する(図2の工程101及び
図3の期間I)。このとき、第1及び第2クライオポン
プを同時に稼働させるため、真空排気時間はクライオポ
ンプを1台しか使用していなかった従来の真空排気時間
例えば約5Hの半分、すなわち約2.5時間で良くかつ
真空度は1×10-7Torr程度に達する。
【0022】次に、ターゲット15の表面をスパッタし
てクリーニングする。このとき、ターゲット15の表面
に形成されている酸化膜(図示せず)が除去される(図
2の工程103及び図3の期間II)。なお、このとき
のターゲットクリーニング時間は約1時間とする。
【0023】次に、成膜前のチエックを行う(図2の工
程105及び図3の期間III)。このチエックは、予
備の成膜を行って例えばパーティクルとか成膜の均一性
とかの指定された項目をチエックする。ここでは成膜前
のチエックのことをモニターとも称する。モニター時間
は、約1時間とする。
【0024】次に、チャンバー11内に基板19を設置
し、第1クライオポンンプ(KPa)25aを稼働さ
せ、プロセスチャンバー11内に任意好適な例えばアル
ゴンガスを供給する。その後、陰極マグネット13に高
周波電力を印加させる。このような操作によりイオンを
加速させ、ターゲット15に衝突させて基板19上に任
意好適な薄膜を形成する(図2の工程107及び図3の
期間IV)。ここでは、期間IVを3〜4日とする。
【0025】次に、第1主バルブ23aを閉にした後、
第2主バルブ23bを開にして第1クライオポンプ(K
Pa)25aから第2クライオポンプ(KPb)25b
に切換えて基板19上に薄膜を連続形成すると共に、第
1クライオポンプ(KPa)25aを稼働させて再生、
すなわち第1クライオポンプ(KPa)25aに吸着し
たプロセスガスの再放出を行う(図2の工程109及び
図3の期間V)。この再生作業は、クライオパネル(図
示せず)面の温度を通常の動作時の温度である10K〜
20Kから常温(300K)に戻して行う作業である。
ここでは、成膜期間Vを3〜4日とし、第1クライオポ
ンプ(KPa)の再生期間(t4 〜t5期間)を約8時
間とする。
【0026】次に、第2主バルブ23bを閉にした後、
第1主バルブ23aを開にして第2クライオポンプ(K
Pb)25bから第1クライオポンプ(KPa)25a
に切換えて基板19上に薄膜を連続形成すると共に、第
2クライオポンプ(KPb)25bを稼働させて再生、
すなわち第2クライオポンプ(KPb)25bに吸着し
たプロセスガスの再放出を行う(図2の工程111及び
図3の期間VI)。ここでは、成膜期間VIを3〜4日
とし、第2クライオポンプ(KPb)25bの再生期間
(t6 〜t7 期間)を約8時間とする。
【0027】その後、上記図2の工程109及び工程1
11を順次繰返して基板19上に薄膜を形成する(図2
の工程113及び図3の期間VII)。
【0028】上述した成膜工程では、第1クライオポン
プ(KPa)25aを稼働して薄膜を形成している期間
中は、もう一台の第2クライオポンプ(KPb)の再生
を行い、一方、第2クライオポンプ(KPb)25bを
稼働させて薄膜を形成している期間中は、第1クライオ
ポンプ(KPa)25aの再生を行うようにしているの
で、従来のように成膜移行時のクライオポンプ再生によ
る生産停止期間がなくなる。このため、従来に比べて、
成膜工程での生産稼働率が8〜11%向上する。
【0029】また、生産開始時刻t0 から生産終了時刻
4 までの期間を見ると、従来は生産に寄与しない期間
がt0 〜t4 期間内で15時間(真空排気期間5H+タ
ーゲットクリーニング期間1H+モニター期間1H+ク
ライオ再生期間8H)であったのに比べ、この発明では
4.5時間(真空排気期間2.5H+ターゲットクリー
ニング期間1H+モニター期間1H)となる。生産に寄
与しない期間を全生産期間に対する割合に換算すると、
従来が16〜21%であったのに対しこの発明では5〜
6%に減少する。
【0030】また、上述した実施の形態では、2台のク
ライオポンプを設けた例につき説明したが、3台以上の
主バルブ及びクライオポンプを具えても、上述した生産
稼働効率と同等又はそれ以上の効率が得られることは言
うまでもない。
【0031】
【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明のクライオポンプを用いたスパッタリング装置の動
作方法によれば、定期メンテナンス後の真空排気を少な
くとも二つの第1及び第2クライオポンプを稼働させて
真空排気するため、到達圧力(1×10-7Torr)に
達するまでの真空排気時間を従来の半分以下の時間とす
ることが可能となる。このため、作業工程の大幅な短縮
が可能となる。
【0032】また、第1クライオポンプを稼働させ成膜
を行う工程期間中に第2クライオッポンプの再生を行
い、第2クライオポンプを稼働させている期間中に第1
クライオポンプの再生を行うため、全工程において、成
膜工程移行後のクライオポンプ再生のための生産停止期
間がなくなる。このため、生産稼働率が従来に比べ、大
幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のスパッタリング装置の主要構成を説
明するための概略模式図である。
【図2】この発明のスパッタリング装置を用いて薄膜形
成するときの動作を説明するために供するフローチャー
ト図である。
【図3】この発明の装置を動作させたときのチャンバー
圧力と作業時間との関係を説明するための図である。
【図4】従来のスパッタリング装置を動作させたときの
チャンバー圧力と作業時間との関係を説明するための図
である。
【符号の説明】
10:チャンバー部 11:プロセスチャンバー 13:陰極マグネット 15:ターゲット 17:防着シールド 19:基板 21:基板支持台 23a:第1主バルブ 23b:第2主バルブ 25a:第1クライオポンプ 25b:第2クライオポンプ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャンバー内を真空排気するため、該チ
    ャンバーに取り付けられた第1主バルブと、該第1主バ
    ルブに連接する第1クライオポンプとを具えたスパッタ
    リング装置を動作させるに当たり、 前記チャンバーの、前記第1主バルブ及び第1クライオ
    ポンプとは別の取付け位置に少なくとも1つの第2主バ
    ルブと第2クライオポンプを連接して設けておき、 前記チャンバー内を真空排気するときには、前記第1ク
    ライオポンプと前記第2クライオポンプとを同時に稼働
    させ、 成膜作業時には、前記第1クライオポンプが稼働してい
    る期間では、前記第2クライオポンプの再生を行い、一
    方、前記第2クライオポンプが稼働している期間では、
    前記第1クライオポンプの再生を行うことを特徴とする
    クライオポンプを用いたスパッタリング装置の動作方
    法。
  2. 【請求項2】 チャンバー内を真空排気するため、該チ
    ャンバーに取り付けられた第1主バルブと、該第1主バ
    ルブに連接する第1クライオポンプとを具えたスパッタ
    リング装置において、 前記第1主バルブ及び第1クライオポンプとは別の前記
    チャンバーの側壁位置に少なくとも1つの第2主バルブ
    と第2クライオポンプとを連接して設けて成ることを特
    徴とするスパッタリング装置。
JP8275872A 1996-10-18 1996-10-18 クライオポンプを用いたスパッタリング装置の動作方法及びその装置 Withdrawn JPH10121224A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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