JPH11100665A - スパッタリング装置 - Google Patents
スパッタリング装置Info
- Publication number
- JPH11100665A JPH11100665A JP21503398A JP21503398A JPH11100665A JP H11100665 A JPH11100665 A JP H11100665A JP 21503398 A JP21503398 A JP 21503398A JP 21503398 A JP21503398 A JP 21503398A JP H11100665 A JPH11100665 A JP H11100665A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- sputtering apparatus
- shield
- target
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、スパッタリング中にカソードシー
ルドからのターゲット素材の堆積膜が剥離するのを防止
することができるスパッタリング装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】 本発明のスパッタリング装置では、カソ
ードシールドが、母材（１５）とこの母材（１５）の上
に形成された金属を素材とする多層の膜（１６，１７）
から構成される。母材（１５）と多層の膜（１６，１
７）の素材は、このカソードシールドの表面に近づくほ
どそれぞれの熱膨張係数が増加するように選択される。
最上層の膜（１７）の素材は、その熱膨張係数がターゲ
ットの素材の熱膨張係数よりも小さな値となるように選
択される。
ルドからのターゲット素材の堆積膜が剥離するのを防止
することができるスパッタリング装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】 本発明のスパッタリング装置では、カソ
ードシールドが、母材（１５）とこの母材（１５）の上
に形成された金属を素材とする多層の膜（１６，１７）
から構成される。母材（１５）と多層の膜（１６，１
７）の素材は、このカソードシールドの表面に近づくほ
どそれぞれの熱膨張係数が増加するように選択される。
最上層の膜（１７）の素材は、その熱膨張係数がターゲ
ットの素材の熱膨張係数よりも小さな値となるように選
択される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置や光デ
ィスクなどの物品の加工に利用されるスパッタリング装
置に関するもので、特に、シールド上に堆積したターゲ
ット素材がスパッタの際に剥離して製品の品質を劣化さ
せるのを防止することができるスパッタリング装置に関
する。
ィスクなどの物品の加工に利用されるスパッタリング装
置に関するもので、特に、シールド上に堆積したターゲ
ット素材がスパッタの際に剥離して製品の品質を劣化さ
せるのを防止することができるスパッタリング装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置や光ディスクなどの物
品の加工装置として、スパッタリング装置が使用されて
いる。このスパッタリング装置は、アルゴンなどの不活
性ガスを充填した密封容器内に、カソードを兼ねたター
ゲットとアノードを兼ねた半導体基板などの被加工物品
とが対向して配置されている。カソードとアノード間に
直流電圧を印加すると、両電極間の放電によって発生し
た不活性ガスのイオンがターゲットに衝突し、ターゲッ
トから飛び出したターゲットの素材の原子等がアノード
を兼ねた被加工物品に衝突し、その物品の表面に堆積す
る。
品の加工装置として、スパッタリング装置が使用されて
いる。このスパッタリング装置は、アルゴンなどの不活
性ガスを充填した密封容器内に、カソードを兼ねたター
ゲットとアノードを兼ねた半導体基板などの被加工物品
とが対向して配置されている。カソードとアノード間に
直流電圧を印加すると、両電極間の放電によって発生し
た不活性ガスのイオンがターゲットに衝突し、ターゲッ
トから飛び出したターゲットの素材の原子等がアノード
を兼ねた被加工物品に衝突し、その物品の表面に堆積す
る。
【０００３】上記スパッタリング装置では、ターゲット
の周囲部にはカソードシールドが、また被加工物品の周
辺にはアノードシールドが設置される。これに伴い、シ
ールドの表面にターゲットの素材が付着して堆積膜が形
成される。このシールドとその表面に形成された堆積膜
は、放電時の荷電粒子の衝突や輻射熱などによって加熱
され、その表面温度は１５０℃程度にも達する。また、
放電を停止するとシールドとその表面の堆積膜は熱伝導
などにより冷却され定常状態の５０℃程度になる。この
ように、堆積膜が加熱と冷却を繰り返し受けながらシー
ルドの表面に成長していく。この場合の温度変動幅は５
０〜１５０℃となる。
の周囲部にはカソードシールドが、また被加工物品の周
辺にはアノードシールドが設置される。これに伴い、シ
ールドの表面にターゲットの素材が付着して堆積膜が形
成される。このシールドとその表面に形成された堆積膜
は、放電時の荷電粒子の衝突や輻射熱などによって加熱
され、その表面温度は１５０℃程度にも達する。また、
放電を停止するとシールドとその表面の堆積膜は熱伝導
などにより冷却され定常状態の５０℃程度になる。この
ように、堆積膜が加熱と冷却を繰り返し受けながらシー
ルドの表面に成長していく。この場合の温度変動幅は５
０〜１５０℃となる。
【０００４】シールドとその表面に堆積される堆積膜の
温度変動幅が上記のように大きいと、両者の間の熱膨張
係数の差により両者の境界面に大きな熱応力が発生す
る。この熱応力により、堆積膜に局部的な亀裂や剥離が
生じ、堆積膜がシールド表面から脱落する。シールドか
ら脱落した堆積膜の小片や微粉がスパッタリング中の半
導体ウエハなどの被加工物品の表面に取り込まれると、
製品不良（歩留まり低下）の原因となる。従って、堆積
膜のシールドからの剥離を防止するための対策が必要に
なる。
温度変動幅が上記のように大きいと、両者の間の熱膨張
係数の差により両者の境界面に大きな熱応力が発生す
る。この熱応力により、堆積膜に局部的な亀裂や剥離が
生じ、堆積膜がシールド表面から脱落する。シールドか
ら脱落した堆積膜の小片や微粉がスパッタリング中の半
導体ウエハなどの被加工物品の表面に取り込まれると、
製品不良（歩留まり低下）の原因となる。従って、堆積
膜のシールドからの剥離を防止するための対策が必要に
なる。
【０００５】堆積膜の剥離を防止する対策の一つとし
て、堆積膜のシールドへの密着性の向上を図ることが考
えられている。例えばＡｌ（アルミニウム）系のターゲ
ットを使用する場合には、シールドの母材をステンレス
鋼（ＳＵＳ）とし、この母材の表面にブラストショット
を施して表面粗さを高めることにより、堆積膜の密着性
が確保される。また、高融点のＴｉＷなどのターゲット
を使用する場合には、シールドの母材をＳＵＳとし、こ
の母材の表面に単層のＡ１溶射膜を形成することによ
り、堆積膜の密着性が確保される。
て、堆積膜のシールドへの密着性の向上を図ることが考
えられている。例えばＡｌ（アルミニウム）系のターゲ
ットを使用する場合には、シールドの母材をステンレス
鋼（ＳＵＳ）とし、この母材の表面にブラストショット
を施して表面粗さを高めることにより、堆積膜の密着性
が確保される。また、高融点のＴｉＷなどのターゲット
を使用する場合には、シールドの母材をＳＵＳとし、こ
の母材の表面に単層のＡ１溶射膜を形成することによ
り、堆積膜の密着性が確保される。
【０００６】シールドとその表面に形成されるターゲッ
トの素材の堆積膜との間に発生する熱応力を低減するた
めの他の解決手段として、上記の温度変動幅を小さくす
ることも有効である。例えば、特開平８−７４, ０４７
号公報には、カソードシールドの素材をアルミニウムや
無酸化銅などの高い熱伝導率（２Ｗ/ cm.deg以上）の素
材で構成することにより、カソードシールドが高温にな
るのを抑制し、温度変動幅を小さくすることが記載され
ている。
トの素材の堆積膜との間に発生する熱応力を低減するた
めの他の解決手段として、上記の温度変動幅を小さくす
ることも有効である。例えば、特開平８−７４, ０４７
号公報には、カソードシールドの素材をアルミニウムや
無酸化銅などの高い熱伝導率（２Ｗ/ cm.deg以上）の素
材で構成することにより、カソードシールドが高温にな
るのを抑制し、温度変動幅を小さくすることが記載され
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のスパッ
タリング装置で講じられてきたシールドからの堆積膜の
剥離を防止するための対策だけでは不十分であり、この
ため、堆積膜の剥離に伴う製品の品質の劣化を十分に防
止できないという問題がある。
タリング装置で講じられてきたシールドからの堆積膜の
剥離を防止するための対策だけでは不十分であり、この
ため、堆積膜の剥離に伴う製品の品質の劣化を十分に防
止できないという問題がある。
【０００８】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
のであり、シールドからの堆積膜の剥離を十分に防止で
きるスパッタリング装置を提供することを目的とするも
のである。
のであり、シールドからの堆積膜の剥離を十分に防止で
きるスパッタリング装置を提供することを目的とするも
のである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決する本発明のスパッタリング装置は、半導体基板その
他の加工対象の物品との間に放電を生じ得るように配置
されたターゲットと、このターゲットの周縁部及び被加
工物品の周囲に配置されたシールドとを備えたスパッタ
リング装置において、前記シールドは、母材とこの母材
の表面に形成された金属を素材とする多層の膜から成る
ことを特徴とするものである。
決する本発明のスパッタリング装置は、半導体基板その
他の加工対象の物品との間に放電を生じ得るように配置
されたターゲットと、このターゲットの周縁部及び被加
工物品の周囲に配置されたシールドとを備えたスパッタ
リング装置において、前記シールドは、母材とこの母材
の表面に形成された金属を素材とする多層の膜から成る
ことを特徴とするものである。
【００１０】また、本発明のスパッタリング装置は、上
記シールドを構成する母材と多層の膜のそれぞれの熱膨
張係数が、表面に近づくほど増加するように選択されて
いることを特徴とするものである。
記シールドを構成する母材と多層の膜のそれぞれの熱膨
張係数が、表面に近づくほど増加するように選択されて
いることを特徴とするものである。
【００１１】また、本発明のスパッタリング装置は、前
記シールドを形成する多層の膜のうち最上層の膜の素材
の熱膨張係数が前記ターゲットの素材の熱膨張係数と同
じか或いはその熱膨張係数よりも小さな値となるように
選択されたことを特徴とするものである。
記シールドを形成する多層の膜のうち最上層の膜の素材
の熱膨張係数が前記ターゲットの素材の熱膨張係数と同
じか或いはその熱膨張係数よりも小さな値となるように
選択されたことを特徴とするものである。
【００１２】また、本発明のスパッタリング装置は、上
記多層の膜のそれぞれが、溶射によって形成されている
ことを特徴とするものである。上層膜と下層膜とを溶射
することにより、粗い表面が形成される。下層膜の粗い
表面によってその上に形成される上層膜との密着性が向
上し、上層膜の粗い表面によってその上に形成されるタ
ーゲット素材の薄膜との密着性が向上する。
記多層の膜のそれぞれが、溶射によって形成されている
ことを特徴とするものである。上層膜と下層膜とを溶射
することにより、粗い表面が形成される。下層膜の粗い
表面によってその上に形成される上層膜との密着性が向
上し、上層膜の粗い表面によってその上に形成されるタ
ーゲット素材の薄膜との密着性が向上する。
【００１３】また、本発明のスパッタリング装置は、前
記多層の膜のそれぞれの表面粗さが８０Ｒｚ．μｍ〜１
５０Ｒｚ．μｍであることを特徴とするものである。
記多層の膜のそれぞれの表面粗さが８０Ｒｚ．μｍ〜１
５０Ｒｚ．μｍであることを特徴とするものである。
【００１４】また、本発明のスパッタリング装置は、タ
ーゲットの素材がＴｉＷであり、前記母材がステンレス
鋼又はアルミニウム合金であり、上記多層の膜が、厚さ
５０μｍ〜３００μｍの銅の溶射膜から成る下層膜と、
厚さ１００μm 〜３００μmの銅とアルミニウムの溶射
膜から成る上層膜とから構成されることを特徴とするも
のである。
ーゲットの素材がＴｉＷであり、前記母材がステンレス
鋼又はアルミニウム合金であり、上記多層の膜が、厚さ
５０μｍ〜３００μｍの銅の溶射膜から成る下層膜と、
厚さ１００μm 〜３００μmの銅とアルミニウムの溶射
膜から成る上層膜とから構成されることを特徴とするも
のである。
【００１５】また、本発明のスパッタリング装置は、堆
積膜の剥離を防止できるようにターゲット材料に応じて
前記銅とアルミニウムの合金の比率が設定されているこ
とを特徴とするものである。
積膜の剥離を防止できるようにターゲット材料に応じて
前記銅とアルミニウムの合金の比率が設定されているこ
とを特徴とするものである。
【００１６】また、本発明のスパッタリング装置は、前
記シールドが、使用後のシールドを、ブラストショット
により表面に堆積した薄膜と前記銅とアルミニウムとの
合金の溶射膜とを除去し、また酸性溶液により前記銅の
溶射膜を除去して、再利用したものであることを特徴と
するものである。
記シールドが、使用後のシールドを、ブラストショット
により表面に堆積した薄膜と前記銅とアルミニウムとの
合金の溶射膜とを除去し、また酸性溶液により前記銅の
溶射膜を除去して、再利用したものであることを特徴と
するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。図３は、本発明の一実施
形態のスパッタリング装置の構成を示す概略図である。
このスパッタリング装置は、成膜室である真空チャンバ
ー１と、この真空チャンバー１内の真空状態を制御する
真空制御部２と、プラズマ放電用のＤＣ高圧電源３と、
このＤＣ高圧電源３と電源ライン４で接続されているス
パッタリング・カソード部５と、このスパッタリング・
カソード５と所定間隔を保ってかつこれに対向して配置
されているアノード６と、スパッタガスであるＡｒ（ア
ルゴン）などを真空チャンバー１内に供給するためのス
パッタガス供給部７とから構成されている。
実施の形態について説明する。図３は、本発明の一実施
形態のスパッタリング装置の構成を示す概略図である。
このスパッタリング装置は、成膜室である真空チャンバ
ー１と、この真空チャンバー１内の真空状態を制御する
真空制御部２と、プラズマ放電用のＤＣ高圧電源３と、
このＤＣ高圧電源３と電源ライン４で接続されているス
パッタリング・カソード部５と、このスパッタリング・
カソード５と所定間隔を保ってかつこれに対向して配置
されているアノード６と、スパッタガスであるＡｒ（ア
ルゴン）などを真空チャンバー１内に供給するためのス
パッタガス供給部７とから構成されている。
【００１８】スパッタリング・カソード部５のバッキン
グプレート１２上にはターゲット板１１が配置される。
このターゲット板１１に対向するアノード６上には、ス
パッタリング・カソード部５と対向して被加工物品（被
成膜体）の半導体ウエハ８が保持されている。
グプレート１２上にはターゲット板１１が配置される。
このターゲット板１１に対向するアノード６上には、ス
パッタリング・カソード部５と対向して被加工物品（被
成膜体）の半導体ウエハ８が保持されている。
【００１９】図２は、図３のスパッタリング・カソード
部５の構成を更に詳細に示す図である。このスパッタリ
ング・カソード部５は、カソードを兼ねたＭｏＳｉやＴ
ｉＷのターゲット材料から成るターゲット板１１と、こ
のターゲット板１１が載置固定されるバッキングプレー
ト１２と、このバッキングプレート１２の背後に配置さ
れる磁石系１３と、ターゲット板１１の外周部にこのタ
ーゲット板１１に近接して配置されたカソードシールド
１４とから構成されている。
部５の構成を更に詳細に示す図である。このスパッタリ
ング・カソード部５は、カソードを兼ねたＭｏＳｉやＴ
ｉＷのターゲット材料から成るターゲット板１１と、こ
のターゲット板１１が載置固定されるバッキングプレー
ト１２と、このバッキングプレート１２の背後に配置さ
れる磁石系１３と、ターゲット板１１の外周部にこのタ
ーゲット板１１に近接して配置されたカソードシールド
１４とから構成されている。
【００２０】カソードシールド１４は、ターゲット板１
１の周縁からわずかに離間して配置されている。このカ
ソードシールド１４は、円盤形状のターゲット板１１を
包囲できるようほぼリング形状を呈している。
１の周縁からわずかに離間して配置されている。このカ
ソードシールド１４は、円盤形状のターゲット板１１を
包囲できるようほぼリング形状を呈している。
【００２１】真空チャンバー１内を真空制御部２により
十分良好な真空状態とした後、スパッタガス供給部７か
らスパッタガスであるＡｒ等を所要の圧力となるまで導
入する。この状態で、ＤＣ高圧電源３からバッキングプ
レート１２、ターゲット板１１に所定の負電位を印加す
ると、電極対を形成するバッキングプレート１２とアノ
ード６間に電界が発生し、電極対間にグロー放電が生じ
る。このグロー放電によってイオン化したＡｒガスがタ
ーゲット板１１をスパッタリングする。
十分良好な真空状態とした後、スパッタガス供給部７か
らスパッタガスであるＡｒ等を所要の圧力となるまで導
入する。この状態で、ＤＣ高圧電源３からバッキングプ
レート１２、ターゲット板１１に所定の負電位を印加す
ると、電極対を形成するバッキングプレート１２とアノ
ード６間に電界が発生し、電極対間にグロー放電が生じ
る。このグロー放電によってイオン化したＡｒガスがタ
ーゲット板１１をスパッタリングする。
【００２２】その結果、ターゲット板１１からターゲッ
トの素材が原子などの状態で叩き出され、アノード６の
表面に配置された半導体ウエハ８の表面に衝突し、ここ
に堆積されてターゲット素材の薄膜が形成される。この
ターゲット素材の薄膜は、同時にカソードシールド１４
及びアノードシールドの表面にも堆積する。
トの素材が原子などの状態で叩き出され、アノード６の
表面に配置された半導体ウエハ８の表面に衝突し、ここ
に堆積されてターゲット素材の薄膜が形成される。この
ターゲット素材の薄膜は、同時にカソードシールド１４
及びアノードシールドの表面にも堆積する。
【００２３】このカソードシールド１４及びアノードシ
ールドは、グロー放電が開始した後に輻射熱や電子・荷
電粒子の衝突によって加熱され、グロー放電の中止後に
熱伝導及び熱拡散により冷却される。この加熱・冷却の
反復に伴い、カソードシールド１４及びアノードシール
ドの温度は８０℃から２５０℃の範囲を変動し、平均温
度は２００℃前後となる。
ールドは、グロー放電が開始した後に輻射熱や電子・荷
電粒子の衝突によって加熱され、グロー放電の中止後に
熱伝導及び熱拡散により冷却される。この加熱・冷却の
反復に伴い、カソードシールド１４及びアノードシール
ドの温度は８０℃から２５０℃の範囲を変動し、平均温
度は２００℃前後となる。
【００２４】図１は、本発明によるカソードシールド１
４の構造の一例を示す図である。カソードシールド１４
は、母材１５の上に厚さ５０μm 〜３００μm のＣｕ
（銅）の溶射膜１６、このＣｕの溶射膜の上に厚さ１０
０μm 〜３００μm のＣｕとＡｌ（アルミニウム）の合
金の溶射膜１７が形成されている。母材１５として、ス
テンレススチール（鋼）やアルミニウムを用いる。ステ
ンレススチールは、導電性を有し高温での耐久性が最も
優れている。アルミニウムは、高温における耐久性はス
テンレススチールに比べて劣るが、熱伝導に関してはス
テンレススチールよりも優れている。
４の構造の一例を示す図である。カソードシールド１４
は、母材１５の上に厚さ５０μm 〜３００μm のＣｕ
（銅）の溶射膜１６、このＣｕの溶射膜の上に厚さ１０
０μm 〜３００μm のＣｕとＡｌ（アルミニウム）の合
金の溶射膜１７が形成されている。母材１５として、ス
テンレススチール（鋼）やアルミニウムを用いる。ステ
ンレススチールは、導電性を有し高温での耐久性が最も
優れている。アルミニウムは、高温における耐久性はス
テンレススチールに比べて劣るが、熱伝導に関してはス
テンレススチールよりも優れている。
【００２５】カソードシールドの母材１５表面へのＣｕ
の溶射膜１６や、ＣｕとＡｌの合金の溶射膜１７の形成
方法は、アルゴンとヘリウムとの雰囲気中で、Ｃｕや、
ＣｕとＡｌの合金の粉末をプラズマ状態で１００℃〜２
００℃で溶射するものである。Ｃｕの溶射膜１６、Ｃｕ
とＡｌの合金の溶射膜１７は、各々、プラズマ状態で溶
射することにより表面粗さが８０Ｒｚ．μm 〜１５０Ｒ
ｚ．μm となる。
の溶射膜１６や、ＣｕとＡｌの合金の溶射膜１７の形成
方法は、アルゴンとヘリウムとの雰囲気中で、Ｃｕや、
ＣｕとＡｌの合金の粉末をプラズマ状態で１００℃〜２
００℃で溶射するものである。Ｃｕの溶射膜１６、Ｃｕ
とＡｌの合金の溶射膜１７は、各々、プラズマ状態で溶
射することにより表面粗さが８０Ｒｚ．μm 〜１５０Ｒ
ｚ．μm となる。
【００２６】この溶射膜の表面粗さによって、Ｃｕの溶
射膜１６と、ＣｕとＡｌの合金の溶射膜１７との密着性
が良好になると共に、ＣｕとＡｌの合金の溶射膜１７
と、その表面に堆積するターゲットの素材であるＭｏＳ
ｉやＴｉＷなどの薄膜との密着性も良好になる。Ｃｕと
Ａｌの合金の溶射膜１７とＭｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜
との密着性が良好なことから、ＣｕとＡｌの合金の溶射
膜１７の表面が滑面の状態に比べて、ＭｏＳｉやＴｉＷ
などの薄膜が溶射膜１７から剥離・脱落し難くなる。Ｍ
ｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜が剥離・脱落し難くなると、
半導体ウエハ８に薄膜を形成する過程においてＭｏＳｉ
やＴｉＷなどの薄膜の断片や微粉の発生が抑制され、ス
パッタリング装置のカソードシールド１４の寿命は５倍
〜１０倍程度に延びる。
射膜１６と、ＣｕとＡｌの合金の溶射膜１７との密着性
が良好になると共に、ＣｕとＡｌの合金の溶射膜１７
と、その表面に堆積するターゲットの素材であるＭｏＳ
ｉやＴｉＷなどの薄膜との密着性も良好になる。Ｃｕと
Ａｌの合金の溶射膜１７とＭｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜
との密着性が良好なことから、ＣｕとＡｌの合金の溶射
膜１７の表面が滑面の状態に比べて、ＭｏＳｉやＴｉＷ
などの薄膜が溶射膜１７から剥離・脱落し難くなる。Ｍ
ｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜が剥離・脱落し難くなると、
半導体ウエハ８に薄膜を形成する過程においてＭｏＳｉ
やＴｉＷなどの薄膜の断片や微粉の発生が抑制され、ス
パッタリング装置のカソードシールド１４の寿命は５倍
〜１０倍程度に延びる。
【００２７】本実施形態のカソードシールド１４は、従
来技術とは異なり多層構造を呈している。多層構造を採
用した第１の理由は、カソードシールド１４の再利用に
際しての利点があるからである。第２の理由は、カソー
ドシールド１４とその表面に堆積しているＭｏＳｉやＴ
ｉＷなどの薄膜の表面から内部にかけて亀裂や剥離が生
じるのを防ぎ、堆積したＭｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜の
断片や微粉をスパッタリング中の半導体ウエハ８が取り
込んで製品が不良となるのを（歩留落ち）防ぐためであ
る。
来技術とは異なり多層構造を呈している。多層構造を採
用した第１の理由は、カソードシールド１４の再利用に
際しての利点があるからである。第２の理由は、カソー
ドシールド１４とその表面に堆積しているＭｏＳｉやＴ
ｉＷなどの薄膜の表面から内部にかけて亀裂や剥離が生
じるのを防ぎ、堆積したＭｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜の
断片や微粉をスパッタリング中の半導体ウエハ８が取り
込んで製品が不良となるのを（歩留落ち）防ぐためであ
る。
【００２８】次に、多層構造のカソードシールド１４の
再利用に際しての利点について詳述する。カソードシー
ルド１４の表面に堆積したＭｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜
が、ターゲット板１１の周縁に達するまでに成長する
と、カソードシールド１４を新品と交換する必要があ
る。交換した古いカソードシールド１４の表面から、ブ
ラストショットによってＭｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜と
ＣｕとＡｌの合金の溶射膜１７とが除去される。
再利用に際しての利点について詳述する。カソードシー
ルド１４の表面に堆積したＭｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜
が、ターゲット板１１の周縁に達するまでに成長する
と、カソードシールド１４を新品と交換する必要があ
る。交換した古いカソードシールド１４の表面から、ブ
ラストショットによってＭｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜と
ＣｕとＡｌの合金の溶射膜１７とが除去される。
【００２９】続いて、カソードシールドが酸性薬液に浸
され、Ｃｕの溶射膜１６が除去される。酸性薬液として
は、Ｃｕ溶射膜１６を溶解し易く、母材１５を溶解しに
くいものを用いるのが望ましい。しかしながら、Ｃｕ溶
射膜１６と母材１５の色彩が異なる場合には、溶解中に
目視で境界面を判別できるので、薬液としてＣｕ溶射膜
１６だけでなくカソードシールドの母材１５をも溶解す
るものを使用することができる。このように、多層構造
のカソードシールド１４に対してブラストショットと溶
解という異なる除去方法を適用することにより、シール
ドの母材１５の損傷を最小限に留めながらカソードシー
ルドを何回も再利用できる。
され、Ｃｕの溶射膜１６が除去される。酸性薬液として
は、Ｃｕ溶射膜１６を溶解し易く、母材１５を溶解しに
くいものを用いるのが望ましい。しかしながら、Ｃｕ溶
射膜１６と母材１５の色彩が異なる場合には、溶解中に
目視で境界面を判別できるので、薬液としてＣｕ溶射膜
１６だけでなくカソードシールドの母材１５をも溶解す
るものを使用することができる。このように、多層構造
のカソードシールド１４に対してブラストショットと溶
解という異なる除去方法を適用することにより、シール
ドの母材１５の損傷を最小限に留めながらカソードシー
ルドを何回も再利用できる。
【００３０】さらに、本実施形態のカソードシールド１
４は、熱膨張係数の異なる層が積層された特殊な多層構
造を呈している。このカソードシールドの母材１５がス
テンレス鋼の場合には、母材１５、Ｃｕ溶射膜１６及び
ＣｕＡｌの合金の溶射膜１７のそれぞれの線熱膨張係数
は同順に、１６．４×１０-6／℃、２０．０×１０-6／
℃、２０．０〜２９．０×１０-6／℃と表層に向かって
順に増加する。
４は、熱膨張係数の異なる層が積層された特殊な多層構
造を呈している。このカソードシールドの母材１５がス
テンレス鋼の場合には、母材１５、Ｃｕ溶射膜１６及び
ＣｕＡｌの合金の溶射膜１７のそれぞれの線熱膨張係数
は同順に、１６．４×１０-6／℃、２０．０×１０-6／
℃、２０．０〜２９．０×１０-6／℃と表層に向かって
順に増加する。
【００３１】前述したように、カソードシールド１４の
温度は、グロー放電の開始や中断に伴って５０℃から１
５０℃の幅を変動する。このように、温度変動幅が大き
いため、カソードシールド１４と、その表面に堆積した
ＭｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜との熱膨張係数の差異によ
り、それぞれの境界面に大きな熱応力が発生する。従来
技術では、上記熱応力によってＭｏＳｉやＴｉＷなどの
薄膜の表面から内部にかけて亀裂が生じたり、その薄膜
が剥離したりして、ＭｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜の断片
や微粉が発生した。本実施形態の特徴は、カソードシー
ルド１４が熱膨張係数の異なる多層構造となっていて、
しかも熱膨張率はカソードシールド１４の表面に向かっ
て順に増加する点である。
温度は、グロー放電の開始や中断に伴って５０℃から１
５０℃の幅を変動する。このように、温度変動幅が大き
いため、カソードシールド１４と、その表面に堆積した
ＭｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜との熱膨張係数の差異によ
り、それぞれの境界面に大きな熱応力が発生する。従来
技術では、上記熱応力によってＭｏＳｉやＴｉＷなどの
薄膜の表面から内部にかけて亀裂が生じたり、その薄膜
が剥離したりして、ＭｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜の断片
や微粉が発生した。本実施形態の特徴は、カソードシー
ルド１４が熱膨張係数の異なる多層構造となっていて、
しかも熱膨張率はカソードシールド１４の表面に向かっ
て順に増加する点である。
【００３２】この実施形態によれば、温度変動幅が５０
℃から１５０℃と大きい場合でも、ＣｕＡｌの合金の溶
射膜１７の温度変動による伸縮が、溶射膜１７よりも小
さな熱膨張係数のＣｕ溶射膜１６によって緩衝される。
さらに、Ｃｕ溶射膜１６の温度変動による伸縮は、溶射
膜１６よりも熱膨張係数が小さな母材１５によって抑制
される。ＴｉＷのターゲット材料の場合、ＴｉＷの薄膜
がカソードシールド１４の表面、すなわちＣｕＡｌの合
金の溶射膜１７上に堆積することになる。この場合、Ｃ
ｕＡｌの合金の溶射膜１７の熱膨張係数をＴｉＷの熱膨
張係数よりも若干小さな値とするために、合金の組成が
Ｃｕ１０％とＡｌ９０％に設定される。このように、カ
ソードシールド１４の各層の熱膨張係数が表面に向かっ
て順に大きくなるように構成することにより、温度変動
による伸縮を緩衝し、さらに、付着・堆積するＭｏＳｉ
やＴｉＷなどの薄膜の熱膨張係数に比べて、最上層のＣ
ｕＡｌ合金の溶射膜１７の熱膨張係数を同一又は若干小
さくすることにより、ＣｕＡｌの合金の溶射膜１７とＭ
ｏＳｉやＴｉＷなどとの間の熱応力が大幅に緩和され、
ＭｏＳｉやＴｉＷなどのカソードシールドへの密着性が
向上する。この密着性の向上に伴い、ターゲット材料の
薄膜の亀裂やカソードシールド１４からの剥離が生じな
くなる。
℃から１５０℃と大きい場合でも、ＣｕＡｌの合金の溶
射膜１７の温度変動による伸縮が、溶射膜１７よりも小
さな熱膨張係数のＣｕ溶射膜１６によって緩衝される。
さらに、Ｃｕ溶射膜１６の温度変動による伸縮は、溶射
膜１６よりも熱膨張係数が小さな母材１５によって抑制
される。ＴｉＷのターゲット材料の場合、ＴｉＷの薄膜
がカソードシールド１４の表面、すなわちＣｕＡｌの合
金の溶射膜１７上に堆積することになる。この場合、Ｃ
ｕＡｌの合金の溶射膜１７の熱膨張係数をＴｉＷの熱膨
張係数よりも若干小さな値とするために、合金の組成が
Ｃｕ１０％とＡｌ９０％に設定される。このように、カ
ソードシールド１４の各層の熱膨張係数が表面に向かっ
て順に大きくなるように構成することにより、温度変動
による伸縮を緩衝し、さらに、付着・堆積するＭｏＳｉ
やＴｉＷなどの薄膜の熱膨張係数に比べて、最上層のＣ
ｕＡｌ合金の溶射膜１７の熱膨張係数を同一又は若干小
さくすることにより、ＣｕＡｌの合金の溶射膜１７とＭ
ｏＳｉやＴｉＷなどとの間の熱応力が大幅に緩和され、
ＭｏＳｉやＴｉＷなどのカソードシールドへの密着性が
向上する。この密着性の向上に伴い、ターゲット材料の
薄膜の亀裂やカソードシールド１４からの剥離が生じな
くなる。
【００３３】なお、ＣｕＡｌの溶射膜１７の厚みを１０
０μm 〜３００μm としたのは、次の理由による。ま
ず、この厚みが１００μm 未満であると、カソードシー
ルド１４を再利用する際にブラストショットによって溶
射膜１７の厚み以上に除去されてシールド母材１５の表
面が必要以上に凹凸状態になるという不利な点がある。
次に、３００μm よりも大きいと、温度変動による伸縮
が熱膨張係数の低いＣｕ溶射膜１６によって干渉するこ
とができなくなり、ＭｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜に亀裂
が生じたり、カソードシールド１４から剥離したりする
からである。
０μm 〜３００μm としたのは、次の理由による。ま
ず、この厚みが１００μm 未満であると、カソードシー
ルド１４を再利用する際にブラストショットによって溶
射膜１７の厚み以上に除去されてシールド母材１５の表
面が必要以上に凹凸状態になるという不利な点がある。
次に、３００μm よりも大きいと、温度変動による伸縮
が熱膨張係数の低いＣｕ溶射膜１６によって干渉するこ
とができなくなり、ＭｏＳｉやＴｉＷなどの薄膜に亀裂
が生じたり、カソードシールド１４から剥離したりする
からである。
【００３４】また、Ｃｕ溶射膜１６の厚みを５０μm 〜
３００μm としたのは次の理由による。まず、その厚み
が５０μm 未満であると、カソードシールド１４の再利
用のためにブラストショットによって溶射膜１７を除去
する際に、母材１５が凹凸になるのを防止できない。逆
に、その厚みが３００μm よりも大きいと、各層の熱膨
張係数の差異による熱歪みを干渉できなくなり、ＭｏＳ
ｉやＴｉＷなどの薄膜に亀裂が生じたり、薄膜がカソー
ドシールド１４から剥離したりするからである。
３００μm としたのは次の理由による。まず、その厚み
が５０μm 未満であると、カソードシールド１４の再利
用のためにブラストショットによって溶射膜１７を除去
する際に、母材１５が凹凸になるのを防止できない。逆
に、その厚みが３００μm よりも大きいと、各層の熱膨
張係数の差異による熱歪みを干渉できなくなり、ＭｏＳ
ｉやＴｉＷなどの薄膜に亀裂が生じたり、薄膜がカソー
ドシールド１４から剥離したりするからである。
【００３５】なお、本発明は、上記の実施形態に限定さ
れるものではなく、その要旨の範囲内において、種々の
変形が可能である。例えば、上記の実施形態では、ター
ゲットの素材としてＭｏＳｉやＴｉＷなどを使用する場
合を例にとって本発明を説明した。しかしながら、本発
明は、ターゲットがこのような材料に限定されず、ター
ゲットが適宜な他の材料、例えば各種の金属等であって
もよい。また、上記の実施形態では、電極間に直流電圧
を印加する場合について説明したが、電極間に高周波電
圧を印加するようにしてもよい。
れるものではなく、その要旨の範囲内において、種々の
変形が可能である。例えば、上記の実施形態では、ター
ゲットの素材としてＭｏＳｉやＴｉＷなどを使用する場
合を例にとって本発明を説明した。しかしながら、本発
明は、ターゲットがこのような材料に限定されず、ター
ゲットが適宜な他の材料、例えば各種の金属等であって
もよい。また、上記の実施形態では、電極間に直流電圧
を印加する場合について説明したが、電極間に高周波電
圧を印加するようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のス
パッタリング装置によれば、従来と比較して、シールド
からのターゲット材料の堆積膜の剥離・脱落が生じにく
くなり、半導体ウエハなどの被加工物品に対するスパッ
タリング中の製品不良や歩留りの低下を抑制できる。
パッタリング装置によれば、従来と比較して、シールド
からのターゲット材料の堆積膜の剥離・脱落が生じにく
くなり、半導体ウエハなどの被加工物品に対するスパッ
タリング中の製品不良や歩留りの低下を抑制できる。
【図１】本発明の一実施形態のスパッタリング装置のシ
ールドの構造を示す断面図である。
ールドの構造を示す断面図である。
【図２】上記実施形態のスパッタリング装置のカソード
及びアノード部の構成を示す断面図である。
及びアノード部の構成を示す断面図である。
【図３】上記実施形態のスパッタリング装置の全体の構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
1 真空チャンバー 2 真空制御部 3 ＤＣ高圧電源 4 電源ライン 5 スパッタリング・カソード部 6 アノード 7 スパッタガス供給部 8 半導体ウエハ 11 ターゲット板 12 バッキングプレート 13 磁石系 14 カソードシールド 15 母材 16 Ｃｕの溶射膜 17 ＣｕとＡｌの合金の溶射膜
Claims (16)
- 【請求項１】 加工対象物との間で放電を生じるように
配置されたターゲットと、母材及びこの母材の表面に形
成された複数の金属の多層膜からなり前記ターゲットの
周囲部に配置されているカソードシールドと、を具備す
ることを特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記カソードシールドを構成する母材と多層の膜の素材
は、表面に近づくほどそれぞれの熱膨張係数が増加する
ように選択したことを特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項３】 請求項１において、 前記カソードシールドを形成する多層の膜のうち最上層
の膜の素材は、その熱膨張係数が前記ターゲットの素材
の熱膨張係数と同じか或いはその熱膨張係数よりも小さ
な値となるように選択されたことを特徴とするスパッタ
リング装置。 - 【請求項４】 請求項１において、 前記多層の膜のそれぞれは、溶射によって形成されたこ
とを特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項５】 請求項１において、 前記多層の膜のそれぞれは、表面粗さが８０Ｒｚ．μｍ
〜１５０Ｒｚ．μｍであることを特徴とするスパッタリ
ング装置。 - 【請求項６】 請求項１において、 前記ターゲットの素材はＴｉＷであり、前記母材はステ
ンレス鋼又はアルミニウム合金であり、前記多層の膜
は、厚さ５０μm 〜３００μm の銅の溶射膜から成る下
層膜と、厚さ１００μm 〜３００μm の銅とアルミニウ
ムの合金の溶射膜から成る上層膜とから構成されること
を特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項７】 請求項６において、 前記銅とアルミニウムの合金の組成は、前記カソードシ
ールド上の堆積膜の剥離を防止できるようにターゲット
材料に応じて前記銅とアルミニウムの合金の比率が設定
されていることを特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項８】 請求項１において、 前記カソードシールドは、使用後のカソードシールド
を、ブラストショットにより表面に堆積した薄膜と前記
銅とアルミニウムとの合金の溶射膜とを除去し、また酸
性溶液により前記銅の溶射膜を除去して、再利用したも
のであることを特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項９】 加工対象物との間で放電を生じるように
配置されたターゲットと、母材及びこの母材の表面に形
成された複数の金属の多層膜からなり前記加工対象物の
周囲部に配置されているアノードシールドと、を具備す
ることを特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項１０】 請求項９において、 前記アノードシールドを構成する母材と多層の膜の素材
は、表面に近づくほどそれぞれの熱膨張係数が増加する
ように選択したことを特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項１１】 請求項９において、 前記アノードシールドを形成する多層の膜のうち最上層
の膜の素材は、その熱膨張係数が前記ターゲットの素材
の熱膨張係数と同じか或いはその熱膨張係数よりも小さ
な値となるように選択されたことを特徴とするスパッタ
リング装置。 - 【請求項１２】 請求項９において、 前記多層の膜のそれぞれは、溶射によって形成されたこ
とを特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項１３】 請求項９において、 前記多層の膜のそれぞれは、表面粗さが８０Ｒｚ．μｍ
〜１５０Ｒｚ．μｍであることを特徴とするスパッタリ
ング装置。 - 【請求項１４】 請求項９において、 前記ターゲットの素材はＴｉＷであり、前記母材はステ
ンレス鋼又はアルミニウム合金であり、前記多層の膜
は、厚さ５０μm 〜３００μm の銅の溶射膜から成る下
層膜と、厚さ１００μm 〜３００μm の銅とアルミニウ
ムの合金の溶射膜から成る上層膜とから構成されること
を特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項１５】 請求項１４において、 前記銅とアルミニウムの合金の組成は、前記アノードシ
ールド上の堆積膜の剥離を防止できるようにターゲット
材料に応じて前記銅とアルミニウムの合金の比率が設定
されていることを特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項１６】 請求項９において、 前記アノードシールドは、使用後のアノードシールド
を、ブラストショットにより表面に堆積した薄膜と前記
銅とアルミニウムとの合金の溶射膜とを除去し、また酸
性溶液により前記銅の溶射膜を除去して、再利用したも
のであることを特徴とするスパッタリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21503398A JPH11100665A (ja) | 1997-07-31 | 1998-07-30 | スパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22023197 | 1997-07-31 | ||
| JP9-220231 | 1997-07-31 | ||
| JP21503398A JPH11100665A (ja) | 1997-07-31 | 1998-07-30 | スパッタリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11100665A true JPH11100665A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=26520649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21503398A Pending JPH11100665A (ja) | 1997-07-31 | 1998-07-30 | スパッタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11100665A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002356765A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Toshiba Corp | 真空成膜装置用部品とそれを用いた真空成膜装置 |
| EP1295780A2 (en) | 2001-09-25 | 2003-03-26 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Rotational angle detecting device, torque detecting device and steering apparatus |
| KR100591433B1 (ko) | 2004-12-29 | 2006-06-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 질화 티타늄(ＴｉＮ) 스퍼터링 공정용 실드 및 코팅방법 |
| WO2008035508A1 (fr) * | 2006-09-20 | 2008-03-27 | Sharp Kabushiki Kaisha | Composant pour appareil de traitement, appareil de traitement, procédé pour fabriquer un composant pour appareil de traitement et procédé pour fabriquer cet appareil de traitement |
| JP2011179124A (ja) * | 2011-04-28 | 2011-09-15 | Toshiba Corp | 真空成膜装置用部品の製造方法 |
| US10378097B2 (en) | 2016-08-10 | 2019-08-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Film forming apparatus |
-
1998
- 1998-07-30 JP JP21503398A patent/JPH11100665A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002356765A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Toshiba Corp | 真空成膜装置用部品とそれを用いた真空成膜装置 |
| EP1295780A2 (en) | 2001-09-25 | 2003-03-26 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Rotational angle detecting device, torque detecting device and steering apparatus |
| KR100591433B1 (ko) | 2004-12-29 | 2006-06-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 질화 티타늄(ＴｉＮ) 스퍼터링 공정용 실드 및 코팅방법 |
| WO2008035508A1 (fr) * | 2006-09-20 | 2008-03-27 | Sharp Kabushiki Kaisha | Composant pour appareil de traitement, appareil de traitement, procédé pour fabriquer un composant pour appareil de traitement et procédé pour fabriquer cet appareil de traitement |
| JP2011179124A (ja) * | 2011-04-28 | 2011-09-15 | Toshiba Corp | 真空成膜装置用部品の製造方法 |
| US10378097B2 (en) | 2016-08-10 | 2019-08-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Film forming apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6521108B1 (en) | Diffusion bonded sputter target assembly and method of making same | |
| KR100631275B1 (ko) | 파티클 발생이 적은 스퍼터링 타겟트 또는 배킹 플레이트 및 파티클 발생이 적은 스퍼터링 방법 | |
| JPH09272965A (ja) | 真空成膜装置用部品とそれを用いた真空成膜装置、およびターゲット、バッキングプレート | |
| JP2004285471A (ja) | アーク噴霧コーティングアプリケーション及び機能を容易にするハードウェア・フィーチャーの設計 | |
| TW201413021A (zh) | 濺鍍靶 | |
| JP2004232016A (ja) | 真空成膜装置用部品およびそれを用いた真空成膜装置 | |
| JP4473410B2 (ja) | スパッタリング装置及び成膜方法 | |
| TW201621073A (zh) | 使用熱膨脹係數相容之塗層在沉積腔室中減少顆粒 | |
| JPH11100665A (ja) | スパッタリング装置 | |
| JP2010275574A (ja) | スパッタリング装置および半導体装置製造方法 | |
| TW202026442A (zh) | 一種濺射靶材的製備方法 | |
| CN116904953A (zh) | 一种气相沉积设备 | |
| JP2000256843A (ja) | 薄膜蒸着での使用および再使用のためスパッタターゲットを作る方法とスパッタ蒸着ターゲット | |
| JPWO2013146182A1 (ja) | 真空成膜装置および真空成膜方法 | |
| JPH11340143A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US5271817A (en) | Design for sputter targets to reduce defects in refractory metal films | |
| WO2000040770A1 (en) | Diffusion bonded sputter target assembly and method of making same | |
| JPH10321559A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR20220165676A (ko) | 성막 장치용 부품, 및 성막 장치용 부품을 갖춘 성막 장치 | |
| JP4769181B2 (ja) | ターゲットとバッキングプレート | |
| JPH11131224A (ja) | スパッタリングターゲットおよびスパッタ装置用部材 | |
| JPS59208071A (ja) | 成膜方法および装置 | |
| JP4902054B2 (ja) | スパッタリング装置 | |
| JP2005133183A (ja) | スパッタ装置およびスパッタ方法 | |
| JP5254277B2 (ja) | 真空成膜装置用部品の製造方法 |