JPH11152564A - プリスパッタ方法および装置 - Google Patents

プリスパッタ方法および装置

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JPH11152564A
JPH11152564A JP33357397A JP33357397A JPH11152564A JP H11152564 A JPH11152564 A JP H11152564A JP 33357397 A JP33357397 A JP 33357397A JP 33357397 A JP33357397 A JP 33357397A JP H11152564 A JPH11152564 A JP H11152564A
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JP
Japan
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sputtering
substrate
target
discharge
voltage value
Prior art date
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JP33357397A
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English (en)
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Tsutomu Tanaka
努 田中
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高価な検出装置を用いることなく、ターゲット
表面の汚染層を無駄なく取り除くことができるプリスパ
ッタ方法および装置を提供する。 【解決手段】真空室内にターゲットと基板とを対向して
配置し、両者の間に高電圧を印加することにより基板表
面に薄膜を形成するスパッタ装置において、本スパッタ
の前に、一定の条件で放電を開始し、放電中にターゲッ
トと基板との間に流れる電流値および電圧値の少なくと
も一方をモニタリングする。モニタリングした電流値お
よび電圧値の少なくとも一方が所定範囲内に収束したか
否かを検出し、収束した場合に放電を終了する。これに
よって、ターゲットを無駄に浸食することなく、汚染層
を確実に除去できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はスパッタ装置におけ
るプリスパッタ方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、薄膜形成装置としてスパッタ装置
が広く用いられている。このスパッタ装置は、真空室内
にターゲットと基板とを対向して配置し、両者の間に高
電圧を印加することによりターゲットから粒子をたたき
出し、基板表面に薄膜を形成するものである。
【0003】ところで、ターゲットの取り替え初期や、
スパッタ装置にターゲットを取り付けた状態での保管
後、ターゲット表面に酸化層などの汚染層が形成されて
いることがある。このままで本スパッタを開始すると、
ターゲット材料とともに汚染層もスパッタされ、基板に
形成される膜は不純物を含んだものとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、ターゲット表
面の汚染層を取り除くためにプリスパッタが行なわれ
る。しかし、従来のプリスパッタの条件、特に時間は、
経験によるところが大きく、無駄に長時間プリスパッタ
を行ない、ターケッドの寿命を短くしていた。また、プ
リスパッタ時間を決定するため、発光分光分析装置など
を用い、不純物のピークが無くなった時点でプリスパッ
タを終了するといった方法もあるが、この場合には分析
装置が非常に高価となるという欠点があった。
【0005】そこで、本発明の目的は、分析装置などの
高価な検出装置を用いることなく、ターゲット表面の汚
染層を無駄なく取り除くことができるプリスパッタ方法
および装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明は、真空室内にターゲットと
基板とを対向して配置し、両者の間に高電圧を印加する
ことにより基板表面に薄膜を形成するスパッタ装置にお
いて、本スパッタの前に、一定の条件で放電を開始する
工程と、放電中にターゲットと基板との間に流れる電流
値および電圧値の少なくとも一方をモニタリングする工
程と、モニタリングした電流値および電圧値の少なくと
も一方が所定範囲内に収束したか否かを検出する工程
と、モニタリングした電流値および電圧値の少なくとも
一方が所定範囲内に収束した場合に放電を終了する工程
と、を備えたものである。
【0007】表面に酸化層などの汚染層があるターゲッ
トを用いてプリスパッタを行なうと、放電を開始してか
らある一定時間経過後の電源に表示される電流値または
電圧値が、汚染層が取り除かれるに従い変動してゆく。
そして、汚染層がなくなったとみなせる時点で、表示さ
れる電流値または電圧値がほぼ一定となる。そこで、こ
の現象をモニタリングすることで、プリスパッタの終了
を正確に検出できる。この方法を用いることで、ターゲ
ットを無駄に浸食することなく、ターゲット表面の汚染
層を取り除くことができ、その後の本スパッタ時に基板
に形成される膜は純度の高いものとなる。電流値または
電圧値の検出は、スパッタ装置にすでに装備されている
電流計または電圧計を用いればよく、格別な検出装置は
不要である。
【0008】プリスパッタを複数回に分けて行なっても
よい。すなわち、1回目のプリスパッタでは、本スパッ
タ時より低電力で放電を行ない、ターゲットに与える衝
撃を少なくしながら汚染層を少しだけ取り除く。そし
て、2回目のプリスパッタでは、1回目より高い電力
(本スパッタ時と同等な電力でもよい)で放電を行な
い、汚染層を完全に取り除く。この2回目のプリスパッ
タの際に本発明方法を用いればよい。
【0009】プリスパッタを行なう際、請求項2に記載
のように本スパッタ時の基板とは異なるダミー基板を用
いるのが望ましい。プリスパッタ終了後、ダミー基板か
ら本基板へ取り替え、本スパッタを行なえば、本基板に
不純物が付着する恐れがない。また、ダミー基板を用い
る方法の他に、請求項3に記載のようにターゲットと基
板との間を遮蔽するシャッタを開閉可能に設け、シャッ
タを閉鎖した状態でプリスパッタを行い、プリスパッタ
終了後にシャッタを開くようにしてもよい。
【0010】モニタリング値としては、例えば電力一定
としてプリスパッタを行なう場合には、電流または電圧
の一方をモニタリングすればよく、電流一定としてプリ
スパッタを行なう場合には電圧をモニタリングし、電圧
一定としてプリスパッタを行なう場合には電流をモニタ
リングすればよい。
【0011】モニタリングの具体的方法としては、例え
ば放電開始から一定時間間隔(例えば1分〜5分間隔)
で電流値または電圧値を測定し、同じ値を続けて示した
時点で汚染層が除去されたと判定し、放電を終了する方
法を用いてもよい。また、プリスパッタによるターゲッ
トの浸食を出来るだけ少なくするため、電流値または電
圧値の変化量が少なくなった時点で、モニタリングする
時間間隔を短くし、プリスパッタの終了をより正確に検
出できるようにしてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明のプリスパッタ方法
を実施するためのスパッタ装置の一例を示す。1は真空
室であり、図示しない減圧ポンプによって排気され、例
えば10-4Pa程度の真空度に保たれている。そして、
真空室1内にはアルゴンガスなどの不活性ガスが導入さ
れている。真空室1の上部には基板ホルダ2が設けら
れ、この基板ホルダ2には本基板3またはダミー基板
3’が着脱可能に保持される。一方、基板ホルダ2と対
向する真空室1の下部には電極4が設けられ、この電極
4上にターゲット5が着脱可能に取り付けられている。
【0013】上記基板ホルダ2と電極4の間には、陰極
側を電極4側に向けて高圧電源6が接続されており、こ
の電源6に対して電流計7が直列に接続され、電源6お
よび電流計7に対して並列に電圧計8が接続されてい
る。これら電流計7および電圧計8の検出値はコントロ
ーラ9に送られ、コントローラ9は電源スイッチ10を
開閉制御する。なお、基板ホルダ2側(陽極側)はアー
スされている。上記コントローラ9には、後述するプリ
スパッタ方法を実施するためのプログラムおよび本スパ
ッタ方法を実施するためのプログラムが設定されてい
る。また、コントローラ9は電源6の電力値を可変でき
る機能を持つものが望ましい。
【0014】上記スイッチ10をONすると、陰極であ
るターゲット5にプラズマ中のイオンが衝突し、ターゲ
ット5の原子がたたき出される。このスパッタ原子が基
板3に付着して膜を形成する。ところが、ターゲット5
の交換直後や真空保管後には、ターゲット5の表面に酸
化層などの汚染層が形成されていることがあり、このま
まで本スパッタを開始すると、ターゲット5とともに汚
染層もスパッタされ、基板3に形成される膜は不純物を
含んだものとなる。そこで、本発明では、本スパッタの
前に次のようなプリスパッタを行なう。
【0015】次に、プリスパッタの具体的方法を図2に
したがって説明する。まず、プリスパッタ用のダミー基
板(例えばアルミニウム板)を基板ホルダ2に取り付け
(ステップS1)、1回目の放電(プリスパッタ1)を
所定時間だけ行なう(ステップS2)。この放電は、タ
ーゲット5に衝撃を与えることにより、割れなどの損傷
を与えたり、剥離等によるパーティクルの発生をなくす
ため、本スパッタ時に比べて低電力で行なうのが望まし
い。これによって、ターゲット5上の汚染層が少しだけ
取り除かれる。
【0016】次に、2回目の放電(プリスパッタ2)を
行なう(ステップS3)。このプリスパッタ2は、プリ
スパッタ1に比べて高い電力(本スパッタ時と同一電力
でもよい)で放電する。そして、2回目の放電を行いな
がら、ターゲット5とダミー基板との間に流れる電流値
または電圧値を所定時間間隔(例えば300秒間隔)で
測定し、これら値をモニタリングする(ステップS
4)。
【0017】次に、モニタリングした電流値または電圧
値が安定したかどうか、具体的には、前回モニタリング
した値と今回モニタリングした値とが同一であるか否か
を判定する(ステップS5)。今回モニタリングした電
流値または電圧値が、前回モニタリングした値と同一で
ない場合には、放電を続行し、同一になった場合には、
放電を中止する(ステップS6)。このようにプリスパ
ッタを行なうことで、ターゲット5の汚染層は取り除か
れ、その汚染粒子はダミー基板に付着することになる。
その後、ダミー基板を本基板3に取り替え(ステップS
7)、本スパッタを実行する(ステップS8)。これに
よって、本基板3には純度の高い膜が形成される。
【0018】上記プリスパッタ1、プリスパッタ2、本
スパッタの各条件の一例を次表に示す。
【表1】 なお、表1において、流量とはガス流量を指し、流量の
単位ccmは、25℃、1気圧での体積流量(ml/m
in)のことである。
【0019】図3はターゲット交換直後にプリスパッタ
を行なった場合の電圧変化を示す。プリスパッタ1の途
中の電圧値は463Vである。プリスパッタ2では、当
初の電圧値は484Vであるが、時間経過とともに徐々
に低下し、1800秒〜2100秒になると473Vで
安定している。したがって、1800秒〜2100秒で
プリスパッタ2を終了すればよい。
【0020】上記実施例では、プリスパッタ時にダミー
基板を用い、本スパッタ時に本基板に取り替える例を示
したが、これに限らず、図1に二点鎖線で示すように、
最初から基板ホルダ2に本基板3を取り付けておき、タ
ーゲット5と本基板3との間に開閉可能なシャッタ11
を設け、プリスパッタ時にはシャッタ11を閉じて本基
板3に不純物が付着しないようにし、プリスパッタ終了
後、シャッタ11を開いて本スパッタを行なうようにし
てもよい。この場合には、基板の取り替えが不要となる
ので、真空室1内の雰囲気の変動を少なくできる利点が
ある。
【0021】なお、本発明によるプリスパッタ方式は、
二極スパッタ、3極または4極スパッタ、高速低温スパ
ッタ(マグネトロン式)、高周波スパッタ、反応性スパ
ッタ、バイアススパッタ、非対称交流スパッタ、ゲッタ
スパッタ等、如何なる公知の方式を用いてもよい。
【0022】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、プリスパッタ中にターゲットと基板との間に流
れる電流値および電圧値の少なくとも一方をモニタリン
グし、モニタリングした電流値および電圧値の少なくと
も一方が所定範囲内に収束したことを検出してプリスパ
ッタを終了するようにしたので、分光分析装置などの高
価な検出装置を用いることなく、ターゲット表面の汚染
層を無駄なく取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプリスパッタ方法を実施するためのス
パッタ装置の一例の概略構造図である。
【図2】本発明のプリスパッタ方法の一例のフローチャ
ート図である。
【図3】プリスパッタ時の電圧変化図である。
【符号の説明】
1 真空室 2 基板ホルダ 3 基板 3’ ダミー基板 4 電極 5 ターゲット 6 電源 7 電流計 8 電圧計 9 コントローラ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空室内にターゲットと基板とを対向して
    配置し、両者の間に高電圧を印加することにより基板表
    面に薄膜を形成するスパッタ装置において、 本スパッタの前に、一定の条件で放電を開始する工程
    と、 放電中にターゲットと基板との間に流れる電流値および
    電圧値の少なくとも一方をモニタリングする工程と、 モニタリングした電流値および電圧値の少なくとも一方
    が所定範囲内に収束したか否かを検出する工程と、 モニタリングした電流値および電圧値の少なくとも一方
    が所定範囲内に収束した場合に放電を終了する工程と、
    を備えたことを特徴とするプリスパッタ方法。
  2. 【請求項2】上記基板と異なるダミー基板を用いて上記
    プリスパッタの各工程を行い、プリスパッタ終了後にダ
    ミー基板を上記基板に取り替えることを特徴とする請求
    項1に記載のプリスパッタ方法。
  3. 【請求項3】上記ターゲットと基板との間を遮蔽するシ
    ャッタを開閉可能に設け、上記シャッタを閉鎖した状態
    でプリスパッタを行い、プリスパッタ終了後にシャッタ
    を開くことを特徴とする請求項1に記載のプリスパッタ
    方法。
  4. 【請求項4】真空室内にターゲットと基板とを対向して
    配置し、両者の間に高電圧を印加することにより基板表
    面に薄膜を形成するスパッタ装置において、 本スパッタの前に、一定の条件で放電を開始する手段
    と、 放電中にターゲットと基板との間に流れる電流値および
    電圧値の少なくとも一方をモニタリングする手段と、 モニタリングした電流値および電圧値の少なくとも一方
    が所定範囲内に収束したか否かを検出する手段と、 モニタリングした電流値および電圧値の少なくとも一方
    が所定範囲内に収束した場合に放電を終了する手段と、
    を備えたことを特徴とするプリスパッタ装置。
JP33357397A 1997-11-17 1997-11-17 プリスパッタ方法および装置 Pending JPH11152564A (ja)

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