JPH10306369A - スパッタリングターゲットおよびそれを用いたオーバースパッタの検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オーバースパッタリングを確実に検知して、
製品歩留まりの低下を防止するためのスパッタリングタ
ーゲットおよびそれを用いたオーバースパッタの検知方
法を提供することを目的とする。 【解決手段】 プレート（２）と、このプレート（２）
に支持されたターゲット材（１）と、前記プレート
（２）と前記ターゲット材（１）との間であって少なく
とも前記ターゲット材（１）が浸食される領域（１０）
に設けられた絶縁物層（１５）とを有するスパッタリン
グターゲットを用いてスパッタリングを行い、前記絶縁
物層（１５）が露出した際に発生する異常放電を検知す
ることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体装置
の製造分野において適用されるスパッタリングにおいて
使用するターゲットおよびそれを用いたオーバースパッ
タの検知方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造や電子部品の製造にお
いて使用されるスパッタリング装置においては、図５に
示すように、例えば、形成する薄膜と同じ材質のターゲ
ット１０２と薄膜を形成する対象である基板１０４とを
対向させて処理室内に配置し、処理室内を真空状態に
し、ターゲット１０２と基板１０４との間に不活性ガス
を導入し、ターゲット側にマイナス数百ボルトの高電圧
を印加してターゲット１０２と基板１０４との間にプラ
ズマを発生させ、これによりイオン化した不活性ガスが
ターゲット１０２の表面をたたくことによりターゲット
１０２の材料が飛び出して基板表面に被着することで薄
膜形成を行う。

【０００３】ここで使用されるスパッタリングターゲッ
トは、ターゲット１０２をその裏面（不活性ガスにより
たたかれる表面と反対側の面）から冷却するための冷却
板であるバッキングプレート１０１を備えている。この
バッキングプレート１０１はボンディング材１０３によ
りターゲット１０２に張り付けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スパッ
タリングを続けて行うと、ターゲット１０２が徐々に浸
食されていき、ボンディング材１０３やバッキングプレ
ート１０１が露出する。このとき、バッキングプレート
１０１やボンディング材１０３とターゲット１０２とは
同じ電位であるので、バッキングプレート１０１やボン
ディング材もスパッタリングされてしまう。

【０００５】このように、バッキングプレート１０１や
ボンディング材がスパッタリングされる、いわゆるオー
バースパッタが起こると、基板に被着する薄膜に不純物
が混入してしまう。現在では、半導体装置における薄膜
の純度は非常に高いレベルが要求されており、バッキン
グプレート１０１やボンディング材が少しでも混入して
しまうと、ほとんど不良品となってしまう。

【０００６】このようなオーバースパッタは、製造工程
が進んだ後の工程において発見されるので、このときに
はすでに製品は修復することができない状態であるの
で、製品完成直前のものがすべて無駄になってしまうこ
とになる。このため、製品歩留まりが低下するという問
題がある。したがって、オーバースパッタを確実に検知
する技術が望まれている。

【０００７】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、オーバースパッタを確実に検知して、製品歩留ま
りの低下を防止するためのスパッタリングターゲットお
よびそれを用いたオーバースパッタの検知方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、プレートと、
このプレートに支持されたターゲット材と、前記プレー
トと前記ターゲット材との間であって少なくとも前記タ
ーゲット材が浸食される領域に設けられた絶縁物層とを
具備することを特徴とするスパッタリングターゲットを
提供する。

【０００９】この構成によれば、ターゲット材が浸食さ
れ、絶縁物層が露出したときに、異常放電（プラズマが
不安定になる）が誘発されるので、オーバースパッタが
生じたことを確実に検知することができる。したがっ
て、その後の製品に対する薄膜形成において薄膜中に不
純物が混入することを防止することができる。

【００１０】また、本発明は、プレートと、このプレー
トに支持されたターゲット材と、前記プレートと前記タ
ーゲット材との間であって少なくとも前記ターゲット材
が浸食される領域に設けられた絶縁物層とを有するスパ
ッタリングターゲットを用いてスパッタリングを行い、
前記絶縁物層が露出した際に発生する異常放電を検知す
ることを特徴とするオーバースパッタの検知方法を提供
する。

【００１１】この構成によれば、ターゲット材が浸食さ
れ、絶縁物層が露出したときの異常放電によりオーバー
スパッタを確実に検知することができるので、オーバー
スパッタによる不良品の発生を最小限に抑えることがで
きる。また、不良品を次工程に送る前に発見することが
できるので、次工程への悪影響を抑制することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明
を適用するスパッタリング装置を示す概略図である。図
中１２はスパッタリング処理を行う処理室であるチャン
バを示す。チャンバ１２は接地されている。チャンバ１
２内のサセプタ上には、基板４が載置されている。ま
た、チャンバ１２の頂部には、絶縁板１３を介して本発
明のスパッタリングターゲットが配置されている。この
スパッタリングターゲットは、基板４に対向する位置に
配置されている。

【００１３】絶縁板１３およびスパッタリングターゲッ
トの周囲には、スパッタリングターゲットのターゲット
材１を露出し、ターゲット材１にボンディング材３で接
合されたバッキングプレート２の表面を包囲するように
してアースシールド１４が配置されている。また、バッ
キングプレート２には、電源６が接続されており、直流
電圧−５００〜６００Ｖｄｃを印加できるようになって
いる。

【００１４】また、チャンバ１２には、真空ポンプ１１
が配管を介して連結されており、チャンバ１２内を真空
状態にすることができるようになっている。さらに、チ
ャンバ１２の側壁には、ガス供給管７が取り付けられて
おり、チャンバ１２内にＡｒガス等の不活性ガスを供給
できるようになっている。

【００１５】上記構成を有するスパッタリング装置にお
いては、チャンバ１２内を真空ポンプ１１により真空状
態にし、ターゲット材１と基板４との間にガス供給管７
からＡｒガスを導入し、ターゲット側にマイナス数百ボ
ルトの高電圧を印加してターゲット材１と基板４との間
にプラズマ５を発生させる。これにより、Ａｒガスはイ
オン化してＡｒイオン８となり、マイナスに印加された
ターゲット材１に誘引されて衝突する。Ａｒイオンが衝
突したターゲット材１からはスパッタ粒子９が飛び出し
て基板４の表面に被着する。このようにして基板４上へ
の薄膜形成が行われる。

【００１６】本発明のスパッタリングターゲットは、図
２に示すように、バッキングプレート２上にボンディン
グ材３を介してターゲット材１が設けられた構成を有し
ており、少なくともターゲット材１の浸食が進行する領
域（エロージョン部１０）であってバッキングプレート
２またはボンディング材３とターゲット材１との間に
は、絶縁物層１５が設けられている。エロージョン部１
０は、ターゲット材１にリング状に形成されるので、絶
縁物層１５は、図３に示すように、エロージョン部１０
に対応するようにリング状に形成することが望ましい。

【００１７】この絶縁物層１５を形成する方法として
は、ターゲット材１のバッキングプレート２と対面する
表面に表面処理を施す方法、ボンディング材３のターゲ
ット材１と対面する表面に表面処理を施す方法、バッキ
ングプレート２のターゲット材１と対面する表面に表面
処理を施す方法等の方法が挙げられる。

【００１８】上記表面処理としては、陽極酸化処理や、
酸化物、窒化物、または酸窒化物等の絶縁物をメッキ処
理、塗布処理、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、または
溶射等の方法でコーティングする処理が挙げられる。ま
た、表面処理には、ターゲット材１、バッキングプレー
ト２、またはボンディング材３を直接化学的もしくは物
理的に表面改質する処理も含まれる。なお、コーティン
グする絶縁物は、ターゲット材１、バッキングプレート
２、またはボンディング材３を構成する材料を主体とし
ても良く、ターゲット材１、バッキングプレート２、ま
たはボンディング材３を構成する材料以外の材料を主体
としても良い。

【００１９】本発明のオーバースパッタの検知方法を行
うためには、例えば図４に示すように、電源６に異常放
電検知ユニット１６を接続し、さらに、異常放電検知ユ
ニット１６に上位コンピューター１７を接続した構成と
する。この上位コンピューター１７には、異常放電１８
をモニタリングする手段、異常放電１８を検知して警報
を鳴らす手段等の異常を知らせる（オペレーターコール
する）従来の手段を含むものとする。なお、異常放電検
知ユニット１６は電源６と組み合わされた一体型のもの
でも良い。

【００２０】このような構成においては、例えば、電源
６に接続された異常放電検知ユニット１６から上位コン
ピューター１７に逐次放電信号が送られる。そして、上
位コンピューター１７で、単位時間あたりの発生回数／
発生パターン等を解析する。スパッタリングターゲット
のターゲット材１が浸食され、絶縁物層１５が露出して
異常放電が発生し、上位コンピューター１７でオーバー
スパッタであると判断したときには、エラー処理を行
い、装置取扱者へ通報する。このとき、装置取扱者は、
スパッタリングターゲットを交換を行う。

【００２１】このようにすることにより、ターゲット材
が浸食され、絶縁物層が露出したときの異常放電により
オーバースパッタを確実に検知することができる。この
方法によれば、従来のように使用時間と投入電力の積で
使用限界を決定する方法と異なりマージンを見る必要が
ないので、スパッタリングターゲットの使用効率を極限
まで良くすることができ、ランニングコストの低減が可
能となる。

【００２２】また、本発明の方法によれば、１つのター
ゲットで通常のスパッタリングおよび反応性スパッタリ
ングを行うような、スパッタリングターゲットの使用限
界の判定が困難な場合であっても、スパッタリングター
ゲット自体をモニターするので、確実にスパッタリング
ターゲットの使用限界を見極めることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明のスパッタリ
ングターゲットによれば、ターゲット材が浸食され、絶
縁物層が露出したときに、異常放電が誘発されるので、
オーバースパッタリングが生じたことを確実に検知する
ことができる。したがって、製品歩留まりの低下を抑え
ることができる。

【００２４】また、本発明のオーバースパッタの検知方
法によれば、ターゲット材が浸食され、絶縁物層が露出
したときの異常放電によりオーバースパッタを確実に検
知することができるので、オーバースパッタによる不良
品の発生を最小限に抑えることができる。また、不良品
を次工程に送る前に発見することができるので、次工程
への悪影響を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用するスパッタリング装置を示す概
略図である。

【図２】本発明のスパッタリングターゲットを示す断面
図である。

【図３】本発明のスパッタリングターゲットにおける絶
縁物層を説明するための図である。

【図４】本発明の方法を適用するスパッタリング装置を
示す概略図である。

【図５】オーバースパッタリングを説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１…ターゲット材、２…バッキングプレート、３…ボン
ディング材、４…基板、５…プラズマ、６…電源、７…
ガス供給管、８…Ａｒイオン、９…スパッタ粒子、１０
…エロージョン部、１１…真空ポンプ、１２…チャン
バ、１３…絶縁板、１４…アースシールド、１５…絶縁
物層、１６…異常放電検知ユニット、１７…上位コンピ
ューター、１８…異常放電。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プレートと、このプレートに支持された
   ターゲット材と、前記プレートと前記ターゲット材との
   間であって少なくとも前記ターゲット材が浸食される領
   域に設けられた絶縁物層とを具備することを特徴とする
   スパッタリングターゲット。
2. 【請求項２】 プレートと、このプレートに支持された
   ターゲット材と、前記プレートと前記ターゲット材との
   間であって少なくとも前記ターゲット材が浸食される領
   域に設けられた絶縁物層とを有するスパッタリングター
   ゲットを用いてスパッタリングを行い、前記絶縁物層が
   露出した際に発生する異常放電を検知することを特徴と
   するオーバースパッタの検知方法。