JPH10158831A - スパッタリング方法及びスパッタリング装置 - Google Patents

スパッタリング方法及びスパッタリング装置

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JPH10158831A
JPH10158831A JP32675596A JP32675596A JPH10158831A JP H10158831 A JPH10158831 A JP H10158831A JP 32675596 A JP32675596 A JP 32675596A JP 32675596 A JP32675596 A JP 32675596A JP H10158831 A JPH10158831 A JP H10158831A
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JP
Japan
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target
backing plate
sputtering
substrate
sputtering method
Prior art date
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Pending
Application number
JP32675596A
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English (en)
Inventor
Junzo Nagashima
順三 長島
Takehide Kishimoto
健秀 岸本
Tsuneichi Yoshino
常一 吉野
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Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】装置稼働率の向上とターゲット使用効率の向上
を図る。 【解決手段】基板12とバッキングプレート13を対向
させて配置し、バッキングプレート上のターゲット11
の物質を基板上に成膜させるスパッタリング方法におい
て、ターゲット11とバッキングプレート13とをボン
ディングせずに別々のパーツにすることにより、ターゲ
ット11のみを交換可能にする。又、ターゲットを反転
させターゲットの裏面もスパッタリングを行うようにし
てもよいし、ターゲットの面積をバッキングプレートよ
り大きくし、ターゲットをバッキングプレート上で往復
動させるようにしてもよいし、ターゲットを消耗の早い
部分と消耗の遅い部分に分割し、消耗の早い部分のみを
交換するようにしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、液晶表示
装置、フォトマスクやカラーフィルタ等の製造に用いら
れるスパッタリングの技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】スパッタ現象を利用した薄膜形成技術
は、酸化物、窒化物などの化合物や高融点金属など従来
の蒸着法では薄膜化が困難であった物質の成膜をも可能
にし、現在ほとんど全ての物質の薄膜に利用されてい
る。最初に開発されたスパッタ法は2極スパッタ方式
で、基板とターゲットの間に電圧を印加するだけの単純
な装置構成であったが、成膜速度が遅く基板温度が高く
印加電圧が高く雰囲気ガス圧が高いなどの欠点があっ
た。
【0003】これらの欠点を解決するために、3極(4
極)スパッタ、マグネトロンスパッタが開発され、特に
マグネトロンスパッタは磁場をターゲット表面に平行に
印加し高密度プラズマを閉じ込めることにより高速スパ
ッタを実現し、さらに基板への電子衝突が少ないことか
ら低基板温度を可能にした優れた方式である。基本的な
構造は、図6に示すように、予め真空ポンプ64により
真空とした真空チャンバ62内に電離したガスを充満さ
せ、バッキングプレート69と基板65を平行に配置
し、基板65にターゲット66を固定する。そして、バ
ッキングプレート69と基板65間に所定の電圧を印加
すると、電離したガスがターゲット66をたたき出し、
この無機物質が対向する基板65上に堆積するものであ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、スパッタ中
のターゲット温度は、イオンの衝突により非常に高温に
達するため、融点の低い材料やスパッタ条件次第では溶
融したり割れてしまう。このためターゲット66は、水
冷された鋼製のバッキングプレート69にインジウムで
ボンディングし温度上昇を防止するのが一般的である
が、ターゲット66の交換の際は、真空チャンバ62内
を常圧に戻してからバッキングプレート69ごと交換す
る必要があった。
【0005】そのため、ターゲット66の交換に時間が
かかり、結果的に装置の稼働率が低下し、また、一度真
空を破るため次の真空引きに時間がかかり、さらに、タ
ーゲット66とバッキングプレート69が一体型のため
重量とかさが大きく運搬への負荷が大きいという問題を
有している。加えて、マグネトロンスパッタでは、高密
度プラズマの閉じ込められた部分のターゲットが局部的
に浸食されるため、特性面では膜厚分布の悪化、経済面
ではターゲットの使用効率が極めて悪い(15%程度)
という欠点がある。とくに最近、液晶表示装置、カラー
フィルタなどのように基板が大型化してくるとターゲッ
トも大型化し、消耗の激しい部分とそうでない部分の遍
在が大きくなり、ターゲットの寿命が短く製品コストの
上昇を招いていた。
【0006】この問題を改善するために、特開平5−1
06035号公報において、ターゲット66の背面にマ
グネット68をおきガイドローラ67と駆動装置70に
よりマグネット68を移動させ、ターゲット66の浸食
を均一化する方法が提案されている。しかしながら、こ
の方式においては、マグネット68の往復運動において
往と復の変換点で磁束の存在時間が長くなり、単位時間
当たりの磁束が多くなるため、ターゲット66は磁力線
の影響を受けて局部的に消耗して図7に示すように、溝
71が形成されてしまう。その結果、ターゲット66中
央部では未だターゲットとして使用可能であるにもかか
わらず、スパッタリングに使用するターゲットを取り替
える必要が生じる。また、低温でスパッタリングするた
めには、1000G程度の磁束密度の大きな磁石を使用
することにより、薄膜の堆積速度を向上することができ
るが、その一方で幅の狭い溝が形成されるので300G
程度の磁束密度の低い磁石を使用した場合に比べて更に
一定部位のターゲットの消耗が早く、ターゲットの使用
効率が低下することになる。
【0007】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であって、ターゲットとバッキングプレートとをボンデ
ィングせずに別々のパーツにすることにより、装置稼働
率の向上、ターゲット使用効率の向上を図ることができ
るスパッタリング方法及びスパッタリング装置を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】そのために本発明のスパ
ッタリング方法は、基板12とバッキングプレート13
を対向させて配置し、バッキングプレート13上のター
ゲット11の物質を基板上に成膜させるスパッタリング
方法において、ターゲット11とバッキングプレート1
3とをボンディングせずに別々のパーツにすることによ
り、ターゲット11のみを交換可能にすることを特徴と
し、請求項2記載の発明は、請求項1において、ターゲ
ット11を反転させターゲットの裏面もスパッタリング
を行うことを特徴とし、請求項3記載の発明は、請求項
1において、ターゲット11の面積をバッキングプレー
ト13より大きくし、ターゲット11をバッキングプレ
ート13上で往復動させることを特徴とし、請求項4記
載の発明は、請求項1において、ターゲット11を、消
耗の早い部分11Aと消耗の遅い部分11Bに分割し、
消耗の早い部分のみを交換することを特徴とし、また、
本発明のスパッタリング装置は、真空チャンバ2と、該
真空チャンバに接続された未使用ターゲット収納室9及
び使用済ターゲット収納室10と、搬送されてくる基板
12に対向して前記真空チャンバ内に配設されたバッキ
ングプレート13と、ターゲット11をバッキングプレ
ート13上から前記使用済ターゲット収納室10に移動
させ、前記未使用ターゲット収納室9からバッキングプ
レート13上へ移動させるターゲット自動交換機構22
とを備えたことを特徴とする。なお、上記構成に付加し
た番号は、本発明の理解を容易にするために図面と対比
させるもので、これにより本発明が何ら限定されるもの
ではない。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図1は、本発明のスパッタリン
グ方法及び装置の1実施形態を示し、図1(A)は模式
的平面図、図1(B)は模式的断面図である。
【0010】図1(A)において、本発明のスパッタリ
ング装置1は、真空チャンバ2と、真空チャンバ2に開
閉扉3、4を介して接続された基板ローダ室5及び基板
アンローダ室6と、真空チャンバ2に開閉扉7、8を介
して接続された未使用ターゲット収納室9及び使用済タ
ーゲット収納室10とから構成されている。真空チャン
バ2、基板ローダ室5、基板アンローダ室6、未使用タ
ーゲット収納室9及び使用済ターゲット収納室10は、
真空ポンプにより真空引きが可能にされるロードロック
方式を採用している。そして、図示矢印に示すように、
基板12は基板ローダ室5に収納され真空引き後、開閉
扉3を開いて真空チャンバ2内に搬送され、ここでスパ
ッタリングされた後、開閉扉4を開いて真空引きされた
基板アンローダ室6に搬送される。また、ターゲット1
1の交換の際は、未使用ターゲットが収納室9から真空
チャンバ2に供給され、使用済のターゲットが収納室1
0に搬送される。
【0011】図1(B)において、真空チャンバ2内に
は、搬送されてくる基板12に対向してバッキングプレ
ート13が配設されており、バッキングプレート13の
裏側にはマグネット14が設けられ、また、バッキング
プレート13の裏面側に冷却水を循環させている。真空
チャンバ2は、ガス圧をコントロールするためのコンダ
クタンスバルブ17、メインバルブ16を介してクライ
オポンプ15に接続され、真空チャンバ2内が排気され
ると共に、真空チャンバ2内にはスパッタガスが導入さ
れる。スパッタ時にはターゲット側にDC又はRF電圧
を印加し、スパッタガスをイオン化する。未使用ターゲ
ット収納室9及び使用済ターゲット収納室10には真空
ポンプ20が接続されている。
【0012】未使用ターゲット収納室9及び使用済ター
ゲット収納室10内には、複数のターゲット11が積層
して配設され、これらのターゲット11は図で垂直方向
に移動可能にされると共に、バッキングプレート13の
位置でターゲット自動交換機構22により水平方向に移
動可能に構成されている。このターゲット自動交換機構
22は、例えば、真空チャンバ2内にロボットハンドを
設け、ターゲット11を未使用ターゲット収納室9から
バッキングプレート13上へ移動させたり、バッキング
プレート13上からターゲット11を使用済ターゲット
収納室10に移動させる機構である。
【0013】なお、上記実施形態においては、基板12
の下方にバッキングプレート13を水平方向に配設して
いるが、バッキングプレート13の下方に基板12を配
設してもよいし、バッキングプレート13を垂直方向に
配設してもよい。その場合には、ターゲット11をバッ
キングプレート13に係止させると共に、この係止を解
除させる係脱機構を設けることになる。
【0014】上記構成からなる本発明のスパッタリング
装置において、ターゲットの交換方法について説明す
る。ターゲット交換時には、バッキングプレート13上
のターゲット11は図示しないターゲット自動交換機構
22により使用済ターゲット収納室10に搬送され、そ
の後、未使用ターゲット収納室9から新規のターゲット
11がターゲット自動交換機構22によりバッキングプ
レート13上に搬送される。従って、従来のように真空
チャンバ内を常圧に戻してからバッキングプレートごと
交換する必要がなく、ターゲットの交換が簡単且つ短時
間にできるので装置の稼働率を向上させることができ
る。
【0015】本発明ではターゲット11がバッキングプ
レート13にボンディングされていないため、イオン衝
撃によりターゲット11が高温になることが予想され
る。特に、マグネトロンスパッタでは局部的なイオン衝
撃によりターゲット面内の温度のバラツキが大きくなる
ため、熱膨張の差が生じターゲットにひびが入ったり割
れたりする可能性がある。そのため、本発明では熱伝導
性性の良好な即ちターゲット密度ができるだけ高い方が
好ましい。
【0016】本発明が適用可能なスパッタ方式として
は、RFスパッタでは交流電圧が印加されるため、ター
ゲットとバッキングプレートとの間が導通されている必
要がなく、本発明が適用可能である。DCスパッタで
は、ターゲットのチャージアップがないこと即ち導電性
ターゲットに限定され、かつバッキングプレートと導通
されていることが必要である。そのため、バッキングプ
レート上にターゲットを置くだけでは十分な導電性が得
られない可能性があるため、装置側にターゲットとバッ
キングプレートとを圧着する圧着機構を設けることが望
ましい。
【0017】図2は、本発明のスパッタリング方法及び
装置の他の実施形態を説明するための模式的断面図、図
3は図2におけるターゲット反転機構の模式的斜視図で
ある。本実施形態においては、図(A)に示す通常位置
でターゲット11の表面が消耗した場合には、先ず、タ
ーゲット11とバッキングプレート13を移動機構(図
示せず)により下方に移動させ(図B)、次にターゲッ
ト11を図3に示すターゲット反転機構21により把持
した後、バッキングプレート13のみを下方に移動させ
(図C)、次にターゲット11をターゲット反転機構2
1により回転させ(図D)、ターゲット11の表裏を反
転させてその裏面をスパッタすることにより、ターゲッ
トの使用効率を向上させるようにしている。
【0018】図4は、本発明のスパッタリング方法の他
の実施形態を説明するための模式的断面図である。本実
施形態においては、ターゲット11の面積をバッキング
プレート13よりも大きくし、図A、図Bに示すように
ターゲット移動機構によりターゲット11をバッキング
プレート13上で往復動させ、ターゲットの浸食の激し
い部分の均一化を図り(図C)、ターゲットの使用効率
を向上させるものである。
【0019】図5は、本発明のスパッタリング方法の他
の実施形態を説明するための図(A)は側面図、図
(B)は平面図である。本実施形態においては、ターゲ
ット11を、消耗の早いターゲット部分11Aと消耗の
遅いターゲット部分11Bに分割し、消耗の早いターゲ
ット部分11Aのみを図1と同様のターゲット自動交換
機構により交換することにより、ターゲットの使用効率
を向上させるものである。
【0020】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ターゲットとバッキングプレートとをボンデ
ィングせずに別々のパーツにすることにより、装置稼働
率の向上、メンテナンス時間の短縮を図ると共に、ター
ゲット運搬負荷の低減、ターゲット使用効率の向上を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスパッタリング方法及び装置の1実施
形態を示し、図1(A)は模式的平面図、図1(B)は
模式的断面図である。
【図2】本発明のスパッタリング方法及び装置の他の実
施形態を説明するための模式的断面図である。
【図3】図2におけるターゲット反転機構の模式的斜視
図である。
【図4】本発明のスパッタリング方法の他の実施形態を
説明するための模式的断面図である。
【図5】本発明のスパッタリング方法の他の実施形態を
説明するための図(A)は側面図、図(B)は平面図で
ある。
【図6】従来のスパッタ装置の1例を示す模式的断面図
である。
【図7】本発明の課題を説明するための図である。
【符号の説明】
1…スパッタリング装置、2…真空チャンバ、3、4、
7、8…開閉扉 5…基板ローダ室、6…基板アンローダ室、9…未使用
ターゲット収納室 10…使用済ターゲット収納室、11…ターゲット、1
2…基板 13…バッキングプレート、22…ターゲット自動交換
機構

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板とバッキングプレートを対向させて配
    置し、バッキングプレート上のターゲットの物質を基板
    上に成膜させるスパッタリング方法において、ターゲッ
    トとバッキングプレートとをボンディングせずに別々の
    パーツにすることにより、ターゲットのみを交換可能に
    することを特徴とするスパッタリング方法。
  2. 【請求項2】上記ターゲットを反転させターゲットの裏
    面もスパッタリングを行うことを特徴とする請求項1記
    載のスパッタリング方法。
  3. 【請求項3】上記ターゲットの面積をバッキングプレー
    トより大きくし、ターゲットをバッキングプレート上で
    往復動させることを特徴とする請求項1記載のスパッタ
    リング方法。
  4. 【請求項4】上記ターゲットを、消耗の早い部分と消耗
    の遅い部分に分割し、消耗の早い部分のみを交換するこ
    とを特徴とする請求項1記載のスパッタリング方法。
  5. 【請求項5】真空チャンバと、該真空チャンバに接続さ
    れた未使用ターゲット収納室及び使用済ターゲット収納
    室と、搬送されてくる基板に対向して前記真空チャンバ
    内に配設されたバッキングプレートと、ターゲットをバ
    ッキングプレート上から前記使用済ターゲット収納室に
    移動させ、前記未使用ターゲット収納室からバッキング
    プレート上へ移動させるターゲット自動交換機構とを備
    えたことを特徴とするスパッタリング装置。
JP32675596A 1996-12-06 1996-12-06 スパッタリング方法及びスパッタリング装置 Pending JPH10158831A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007197749A (ja) * 2006-01-25 2007-08-09 Eiko Engineering Co Ltd マルチターゲットスパッタリング装置
EP2119809A1 (en) * 2008-05-14 2009-11-18 Applied Materials, Inc. Substrate processing module exchange unit.
WO2020158272A1 (ja) * 2019-01-30 2020-08-06 Jswアフティ株式会社 ターゲットおよび成膜装置並びに成膜対象物の製造方法

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