WO2006129671A1 - 成膜装置及び方法 - Google Patents

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film
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus and method for performing reactive sputtering.
  • nodules In a reactive sputtering apparatus that introduces a reactive gas together with a sputtering gas into an oxide or metal target, a lower acid is formed on the surface of the target due to a complex reaction between the target surface and the reactive gas. As a result, an altered material (black protrusion) called nodules is generated. This nodule has the property that the amount of generation increases in proportion to the discharge time, and causes various problems.
  • this nodule is an insulator whose sputter rate is slower than that of the target material, there is a problem in that abnormal discharge due to arcing is generated. When abnormal discharge occurs, the required discharge cannot be maintained, or dust scattered by arcing adheres to the substrate and becomes a defect. Furthermore, as the nodules increase, the sputtering rate decreases, and further the target usage efficiency decreases.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-105636
  • Patent Document 1 when nodules are generated on the surface of a target in a reactive sputtering apparatus, only a sputtering gas (for example, Ar gas) is introduced without introducing a reactive gas into the film formation chamber.
  • a sputtering gas for example, Ar gas
  • a technique is disclosed in which the surface of a target is sputtered only with this sputtering gas to remove nodules.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and can easily and reliably remove nodules generated on the surface of a target in the apparatus to achieve high productivity and sputter film formation.
  • An object of the present invention is to provide a film forming apparatus and method that enable the above.
  • a film forming apparatus of the present invention includes a film forming chamber in which a target made of an oxide or a metal and a substrate to be formed are installed, and a position in the film forming chamber.
  • a gas supply mechanism for introducing a gas of a predetermined period, and during the film formation process on the substrate, the gas supply mechanism supplies a sputtering gas and a reactive gas into the film formation chamber, and a reactive sputtering is performed.
  • the gas supply mechanism supplies a gas containing hydrogen atoms into the film formation chamber, and the plasma containing the gas containing hydrogen atoms is used. Then, the altered material generated on the surface of the target is removed.
  • a sputtering gas and a reactive gas are introduced into a film forming chamber in which a target made of an oxide or a metal and a substrate to be formed are placed.
  • a step of removing the altered material generated on the surface of the target is
  • the nodule generated on the surface of the target is exposed to hydrogen plasma in a vacuum in a vacuum, as in the conventional method.
  • the nodule sputtering rate is made equal to that of the target material so that it can be removed by cleaning, so that film formation can be performed with high productivity.
  • the gas supply mechanism supplies the sputtering gas together with the gas containing hydrogen atoms.
  • the sputtering gas in the step of removing the denatured material, is supplied together with the gas containing hydrogen atoms.
  • the nodule that is an insulator is reduced by hydrogen plasma.
  • the nodules can be more reliably removed by the sputtering gas.
  • a deteriorated substance detection unit that detects a generation amount of the deteriorated substance on the surface of the target, and a generation amount of the deteriorated substance detected by the deteriorated substance detection unit. And a control means for automatically executing the cleaning process.
  • the method further includes a step of detecting the amount of the altered material generated on the surface of the target, and the altered material is automatically generated according to the detected amount of the altered material generated.
  • the process of removing is performed.
  • a nodule generated on the target surface is automatically removed as necessary while performing a normal film forming process, thereby forming a film with extremely high productivity. Realize.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a reactive sputtering apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the ITO film formation method using the reactive sputtering apparatus of FIG. 1 in order of steps.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thickness of the ITO film and the target integrated electric energy when the ITO film deposition process and the cleaning process using hydrogen plasma are repeatedly performed. It is a sex diagram.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the reactive sputtering apparatus according to the present embodiment.
  • This reactive sputtering apparatus forms a film via a gate valve 3 and a film forming chamber 4 in which a target 9 having an oxide or metal force and a substrate 7 to be formed are installed.
  • a substrate loading / unloading chamber 5 for transporting the substrate 7 into the film forming chamber 4 and a process control unit 17 for controlling the overall operation of the apparatus are provided. It is prepared for.
  • the film forming chamber 4 is a so-called single-wafer type chamber that can perform film forming processing on the substrate 7 one by one, and the target 9 is fixed to the substrate transport carrier 6. Installed to face each other.
  • the target 9 is bonded to the backing plate 10, and a water channel is provided inside the knocking plate 10 so that cooling water flows.
  • the knocking plate 10 is connected to the film forming chamber 4 via an insulator 11 on the front surface, and a swinging magnet unit 18 is installed on the back surface.
  • the magnet unit 18 is configured to swing at a constant speed during sputtering.
  • the film forming chamber 4 is connected to the film forming chamber 4 through the exhaust valve 2, and the vacuum pump 1 for maintaining the inside of the film forming chamber 4 at a degree of vacuum necessary for sputtering, Connected to the backing plate 10 through the discharge prevention circuit 12, and generates plasma with a predetermined potential difference between the target 9 and the substrate 7 during film formation.
  • a power source 13 and a mass flow controller 14 configured to supply an intended gas whose flow rate is adjusted through the gas pipe 8 into the film forming chamber 14 are provided.
  • the mass flow controller 14 is configured to supply a sputtering gas, a reactive gas, and a gas containing hydrogen atoms into the film forming chamber 14 at a desired flow rate.
  • gases include Ar gas for sputtering gas and O gas for reactive gas.
  • H gas is used as the gas containing hydrogen atoms.
  • the gas containing hydrogen atoms is H
  • reducing gas such as mixed gas of H gas + Ar gas and CH gas
  • a sputtering gas and a reactive gas are supplied into the film forming chamber 14 to form a film by reactive sputtering, and at the time of cleaning the target 9. Then, a gas containing hydrogen atoms is supplied into the film formation chamber 4, and nodules, which are altered substances generated on the surface of the target 9, are removed by a plasma using the gas containing hydrogen atoms.
  • the substrate preparation / removal chamber 5 is provided with piping and a true pipe for supplying N gas into the substrate preparation / removal chamber 5 so that a vacuum state and an atmospheric state can be repeatedly realized.
  • An emptying pump (both not shown) is provided.
  • a robot (not shown) performs the setting process of the substrate 7 before film formation and the recovery process of the substrate 7 after film formation. Automatically.
  • the substrate loading / unloading chamber 5 is connected to the film thickness measuring head 16 for optically measuring the film thickness of the film-formed substrate 7 and the film thickness measuring head 16.
  • An optical film thickness measurement unit 15 is provided for processing data of measurement results obtained by 16.
  • the process control unit 17 is connected to the mass flow controller 14, the DC power source 13, and the optical film thickness measurement unit 15, and controls their driving as needed. Under the control of the process control unit 17, the nodule removal process (cleaning process) is automatically executed according to the amount of film thickness detected by the optical film thickness measurement unit 15 (and the film thickness measurement head 16). Is done.
  • a mechanism for detecting an optical change of abnormal discharge in plasma during film formation on the substrate 7 is provided, and process control is provided.
  • the unit 17 may automatically execute the cleaning process based on the optical change of the abnormal discharge detected by the mechanism.
  • a mechanism for detecting a change in voltage applied between the substrate 7 and the target 9 by the DC power source 13 is provided.
  • the process control unit 17 may automatically execute the taring process based on the voltage change detected by the mechanism.
  • an ITO film to be a transparent (ITO) electrode used in a liquid crystal display device or the like will be described.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the ITO film forming method using the reactive sputtering apparatus of FIG. 1 in order of steps.
  • the robot mechanism (not shown) opens the substrate loading / unloading chamber 5 to the atmosphere and sets the substrate 7 on the substrate transport carrier 6 (step Sl).
  • the gate valve 3 is opened, and the robot mechanism (not shown) holds the substrate 7 on the substrate transport carrier 6. Then, the film is transferred into the deposition chamber 14 (step S2).
  • the mass flow controller 14 uses Ar gas as a sputtering gas at a flow rate of 400 sccm.
  • O gas as a reactive gas is introduced into the deposition chamber 14 at a flow rate of lsccm, and the deposition pressure is reduced.
  • step S3 Adjusted to about 5 X 10- 3 Torr.
  • the DC power source 13 supplies 3 kW to generate plasma in the deposition chamber 14.
  • the magnet unit 18 arranged on the back surface of the backing plate 10 starts to swing (step S4).
  • the DC power source 13 is discharged for about 70 seconds, and an ITO film having a thickness of, for example, about lOOnm is formed on the surface of the substrate 7 (step S5).
  • the robot mechanism (not shown) transports the substrate 7 into the substrate loading / unloading chamber 5 while being fixed to the substrate transport carrier 6 (step S6).
  • the film thickness measuring head 16 and the optical film thickness measuring unit 15 measure the film thickness of the ITO film formed on the surface of the substrate 7. Then, the optical film thickness measurement unit 15 sends the measurement data to the process control unit 17 (step S7).
  • the process control unit 17 is programmed to automatically execute a cleaning process using hydrogen plasma when the reduction rate of the deposited ITO film exceeds a set value.
  • the set value of the film thickness reduction rate is, for example, 8% (thickness less than 92 nm).
  • the process control unit 17 determines whether or not the reduction rate of the thickness of the deposited ITO film has exceeded the set value based on the measurement data from the optical film thickness measurement unit 15. (Step S8).
  • step S8 determines whether or not the set value is not exceeded. If it is determined in step S8 that the set value is not exceeded, the process control unit 17 determines whether or not the film forming process has been completed for all the substrates 7 to be formed (step S12). . If it is determined in step S12 that the process has not been completed, steps S1 to S8 are executed for the next substrate 7 to form an ITO film. On the other hand, if it is determined in step S12 that the process has ended, the film forming process is ended.
  • step S8 if it is determined in step S8 that the set value has been exceeded, the ITO film is formed.
  • the process is interrupted and a cleaning process using hydrogen plasma is performed.
  • the mass flow controller 14 uses H gas as a gas containing hydrogen atoms.
  • step S9 Introduce into the deposition chamber 14 at a flow rate of 400 sccm (step S9).
  • the DC power supply 13 turns on 3 kW to generate hydrogen plasma in the film formation chamber 14 (Step S 10).
  • the DC power source 13 is discharged for about 1 hour, the nodule, which is an insulator, is reduced by hydrogen plasma in a vacuum, and the nodule sputter rate is made equal to that of the target 9 for cleaning and removal ( Step S11).
  • step SI 1 only the sputtering gas (Ar gas in this case) is introduced into the deposition chamber 1 and the step of discharging for a predetermined time by applying power from the DC power source 13 is followed by additional calorie. Further, the cleaning effect can be enhanced.
  • step 17 it is determined whether or not the film forming process is completed for all the substrates 7 to be formed. If it is determined in step S12 that the process has not been completed, steps S1 to S8 are performed on the next substrate 7 to form an ITO film. On the other hand, if it is determined in step S12 that the process has ended, the film forming process is ended.
  • FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the thickness of the ITO film and the integrated electric energy of the target.
  • Figure 3 also shows the change in the thickness of the ITO film when the cleaning process using hydrogen plasma is not performed.
  • the thickness of the ITO film decreases in proportion to the integrated power amount of the target.
  • the ITO film thickness which had been reduced to about 92 nm, was recovered to lOOnm by performing this cleaning process. In this case, the difference in the transmittance and resistance value of the ITO film before and after the cleaning treatment using hydrogen plasma was not recognized.
  • the nodule generated on the surface of the target 9 can be easily and reliably removed in the reactive sputtering apparatus, thereby realizing a sputtering film formation with high productivity. can do.
  • the nodules generated on the surface of the target can be easily and reliably removed in the apparatus, and the sputter film formation can be realized with high productivity.

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Abstract

　マスフローコントローラ（１４）は、プロセスコントロールユニット（１７）の制御により、ターゲット（９）のクリーニング時には、成膜チャンバー（４）内に水素原子を含有するガスを供給して、この水素原子を含有するガスを用いたプラズマにより、ターゲット（９）の表面に発生した変質物であるノジュールを除去する。この構成により、装置内において、ターゲット（９）の表面に発生したノジュールを容易且つ確実に除去し、生産性の高いスパッタ成膜が実現される。

Description

明 細 書
成膜装置及び方法
技術分野
[0001] 本発明は、反応性スパッタを行う成膜装置及び方法に関する。
背景技術
[0002] 酸ィ匕物又は金属力 なるターゲットにスパッタガスと共に反応性ガスを導入する反 応性スパッタ装置においては、ターゲット表面と反応性ガスとの複雑な反応により、タ 一ゲットの表面に低級酸ィ匕物の絶縁物であるノジュールと呼ばれる変質物（黒色の 突起物）が発生する。このノジュールは、放電時間に比例してその発生量が増加する 性質を有しており、様々な問題を引き起こしている。
[0003] このノジュールは、ターゲット材料よりもスパッタレートが遅ぐ絶縁物であるためにァ 一キングによる異常放電を発生させるという問題がある。異常放電が発生すると、必 要な放電が維持できなくなったり、アーキングで飛び散った塵が基板上に付着して欠 陥となったりする。更に、ノジュールの増大に従ってスパッタレートが低下し、更にはタ 一ゲットの使用効率の低下を招く。
[0004] そこで、従来における実際の生産現場では、ターゲットのスパッタレートが低下した り、アーキングの回数が増加してくると、スパッタ装置の成膜チャンバ一を大気に開放 して、ターゲット表面を機械的に研磨することにより、ノジュールをクリーニングし除去 していた。
[0005] 特許文献 1 :特開 2002— 105636号公報
発明の開示
[0006] 特許文献 1には、反応性スパッタ装置において、ターゲットの表面にノジュールが発 生した場合、成膜チャンバ一内に反応性ガスを導入せずにスパッタガス (例えば Ar ガス）のみを導入し、このスパッタガスのみでターゲットの表面をスパッタし、ノジユー ルを除去する技術が開示されている。
[0007] し力しながら、特許文献 1の場合、スパッタガスのみでは、ターゲットの表面に発生 したノジュールを殆ど除去することはできず、ノジュールを除去する技術としては不十 分と言わざるを得ない。
[0008] 本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、装置内において、ターゲットの 表面に発生したノジュールを容易且つ確実に除去し、生産性の高 、スパッタ成膜を 実現することを可能とする成膜装置及び方法を提供することを目的とする。
[0009] 本発明の成膜装置は、酸ィ匕物又は金属カゝらなるターゲット及び被成膜対象となる 基板が内部に設置される成膜チャンバ一と、前記成膜チャンバ一内に所期のガスを 導入するガス供給機構とを含み、前記基板への成膜処理時には、前記ガス供給機 構が前記成膜チャンバ一内にスパッタガス及び反応性ガスを供給して、反応性スパ ッタにより成膜し、前記ターゲットのクリーニング処理時には、前記ガス供給機構が前 記成膜チャンバ一内に水素原子を含有するガスを供給して、前記水素原子を含有 するガスを用 、たプラズマにより、前記ターゲットの表面に発生した変質物を除去す る。
[0010] また、本発明の成膜方法は、酸ィ匕物又は金属カゝらなるターゲット及び被成膜対象と なる基板が設置された成膜チャンバ一内に、スパッタガス及び反応性ガスを供給して 、反応性スパッタにより前記基板の表面に成膜する工程と、前記成膜チャンバ一内に 水素原子を含有するガスを供給して、前記水素原子を含有するガスを用いたプラズ マにより、前記ターゲットの表面に発生した変質物を除去する工程とを含む。
[0011] 本発明の上記構成によれば、ターゲット表面に発生するノジュールを従来の方法の ように装置を大気に開放し機械的な研磨をすることなぐ絶縁物であるノジュールを 真空中で水素プラズマにより還元して、ノジュールのスパッタレートをターゲット材と同 等にすることによりクリーニングして除去するようにしたので、生産性良く成膜を行うこ とがでさる。
[0012] 本発明の成膜装置の一態様では、前記ターゲットのクリーニング処理時において、 前記ガス供給機構は、前記水素原子を含有するガスと共に前記スパッタガスを供給 する。
本発明の成膜方法の一態様では、前記変質物を除去する工程において、前記水 素原子を含有するガスと共に前記スパッタガスを供給する。
[0013] 本発明の上記構成によれば、絶縁物であるノジュールを水素プラズマにより還元す るとともに、前記スパッタガスにより更に確実にノジュールを除去することができる。
[0014] 本発明の成膜装置の一態様では、前記ターゲットの表面における前記変質物の発 生量を検知する変質物検知手段と、前記変質物検知手段により検知された前記変 質物の発生量に応じて、自動的に前記クリーニング処理を実行する制御手段とを更 に含む。
本発明の成膜方法の一態様では、前記ターゲットの表面における前記変質物の発 生量を検知する工程を更に含み、検知された前記変質物の発生量に応じて、自動 的に前記変質物を除去する工程を実行する。
[0015] 本発明の上記構成によれば、通常の成膜プロセスを行いつつも、ターゲット表面に 発生するノジュールを必要に応じて自動的に除去することにより、極めて生産性の高 い成膜が実現する。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]図 1は、本実施形態による反応性スパッタ装置の概略構成を示す模式図である
[図 2]図 2は、図 1の反応性スパッタ装置を用いた ITO膜の成膜方法をステップ順に 示すフロー図である。
[図 3]図 3は、 ITO膜の成膜処理と水素プラズマを用いたクリーニング処理とを繰り返 し実行した場合における、 ITO膜の膜厚とターゲットの積算電力量との関係を示す特 '性図である。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明を反応性スパッタ装置及びこれを用いた成膜方法に適用した好適な 実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図 1は、本実施形態による反応性スパッタ装置の概略構成を示す模式図である。
[0018] この反応性スパッタ装置は、酸ィ匕物又は金属力もなるターゲット 9及び被成膜対象 となる基板 7が内部に設置される成膜チャンバ一 4と、ゲートバルブ 3を介して成膜チ ヤンバー 4と接続されており、成膜チャンバ一 4内へ基板 7を搬送するための基板仕 込み'取り出し室 5と、当該装置全体の動作を統括制御するプロセスコントロールュニ ット 17とを備えて構成されている。 [0019] 成膜チャンバ一 4は、基板 7に 1枚ずつ成膜処理を施すことができる、いわゆる枚葉 式のチャンバ一であり、基板 7が基板搬送キャリア 6に固定された状態でターゲット 9と 対向するように設置される。ターゲット 9は、バッキングプレート 10にボンディングされ ており、ノ ッキングプレート 10の内部には水路が設けられて冷却水が流れるように構 成されている。更に、ノ ッキングプレート 10は、表面で絶縁体 11を介して成膜チャン バー 4と接続され、裏面には揺動式のマグネットユニット 18が設置されている。マグネ ットユニット 18は、スパッタ時に一定速度で揺動するように構成されている。
[0020] 成膜チャンバ一 4には、排気バルブ 2を介して成膜チャンバ一 4と接続されており、 成膜チャンバ一 4内をスパッタに必要な真空度に保持する真空ポンプ 1と、異常放電 防止回路 12を介してバッキングプレート 10と接続されており、成膜時にターゲット 9と 基板 7との間を所定の電位差としてプラズマを発生させるため、ターゲット 9に所定の 電圧を印加する直流 (DC)電源 13と、流量を調整された所期のガスがガス管 8を通 して成膜チャンバ一 4内に供給されるように構成されてなるマスフローコントローラ 14 とが設けられている。
[0021] マスフローコントローラ 14は、スパッタガス、反応性ガス、及び水素原子を含有する ガスをそれぞれ所望の流量で成膜チャンバ一 4内に供給することができるように構成 されている。各種ガスとしては、例えば、スパッタガスに Arガス、反応性ガスに Oガス
2
、水素原子を含有するガスに Hガスを用いる。水素原子を含有するガスとしては、 H
2 2 ガス以外に、 Hガス +Arガスの混合ガスや CHガスなどの還元性の炭化水素ガス等
2 4
を用いても良い。このマスフローコントローラ 14からのガス供給において、基板 7への 成膜時には、成膜チャンバ一 4内にスパッタガス及び反応性ガスを供給して、反応性 スパッタにより成膜するとともに、ターゲット 9のクリーニング時には、成膜チャンバ一 4 内に水素原子を含有するガスを供給して、この水素原子を含有するガスを用いたプ ラズマにより、ターゲット 9の表面に発生した変質物であるノジュールを除去する。
[0022] 基板仕込み ·取り出し室 5には、真空状態と大気状態とを繰り返し実現することがで きるように、当該基板仕込み ·取り出し室 5内に Nガスを供給するための配管及び真
2
空引き用のポンプ (共に不図示）が設けられて 、る。基板仕込み ·取り出し室 5にお 、 て、成膜前の基板 7のセット処理と、成膜済みの基板 7の回収処理とが不図示のロボ ット機構により自動的に行われる。基板仕込み ·取り出し室 5には、成膜済みの基板 7 の膜厚を光学的に測定するための膜厚測定用ヘッド 16と、膜厚測定用ヘッド 16と接 続され、膜厚測定用ヘッド 16による測定結果のデータを処理する光学式膜厚測定ュ ニット 15とが設けられている。
[0023] プロセスコントロールユニット 17は、マスフローコントローラ 14、 DC電源 13、及び光 学式膜厚測定ユニット 15とそれぞれ接続されており、これらの駆動を随時制御してい る。プロセスコントロールユニット 17の制御により、光学式膜厚測定ユニット 15 (及び 膜厚測定用ヘッド 16)により検知された膜厚の発生量に応じて、自動的にノジュール の除去処理 (クリーニング処理）が実行される。
[0024] なお、膜厚測定用ヘッド 16及び光学式膜厚測定ユニット 15の代わりに、基板 7へ の成膜時におけるプラズマ中の異常放電の光学的な変化を検知する機構を設け、 プロセスコントロールユニット 17が、当該機構により検知された異常放電の光学的な 変化に基いて、自動的にクリーニング処理を実行するようにしても良い。
[0025] また、膜厚測定用ヘッド 16及び光学式膜厚測定ユニット 15の代わりに、 DC電源 1 3により基板 7とターゲット 9との間に印加される電圧の変化を検知する機構を設け、 プロセスコントロールユニット 17が、当該機構により検知された電圧の変化に基いて、 自動的にタリ一ユング処理を実行するようにしても良 ヽ。
[0026] 以下、図 1の反応性スパッタ装置を用いた成膜方法について説明する。ここでは、 液晶表示装置等に用いる透明（ITO)電極となる ITO膜を成膜する場合について例 示する。
図 2は、図 1の反応性スパッタ装置を用いた ITO膜の成膜方法をステップ順に示す フロー図である。
先ず、不図示のロボット機構は、基板仕込み ·取り出し室 5を大気に対して開放して 、基板 7を基板搬送キャリア 6にセットする (ステップ Sl)。
続いて、基板仕込み ·取り出し室 5内を排気して、所定の真空度に達した後に、ゲ ートバルブ 3を開き、不図示のロボット機構は、基板 7を基板搬送キャリア 6に固定さ れた状態で成膜チャンバ一 4内に搬送する (ステップ S2)。
[0027] 続いて、マスフローコントローラ 14は、スパッタガスとして Arガスを流量 400sccmで 、反応性ガスとして Oガスを流量 lsccmで成膜チャンバ一 4内に導入し、成膜圧力を
2
5 X 10—3Torr程度に調節する (ステップ S3)。
続いて、 DC電源 13は、 3kWの電力を投入し、成膜チャンバ一 4内にプラズマを発 生させる。同時に、バッキングプレート 10の裏面に配置されているマグネットユニット 1 8の揺動も開始させる (ステップ S4)。
[0028] ここで、 DC電源 13は、約 70秒間放電させ、例えば膜厚 lOOnm程度の ITO膜を基 板 7の表面に成膜する (ステップ S 5)。
成膜処理が終了すると、不図示のロボット機構は、基板 7を基板搬送キャリア 6に固 定された状態で基板仕込み ·取り出し室 5内に搬送する (ステップ S6)。
[0029] 続いて、膜厚測定用ヘッド 16及び光学式膜厚測定ユニット 15は、基板 7の表面に 成膜された ITO膜の膜厚を測定する。そして、光学式膜厚測定ユニット 15は、測定 データをプロセスコントロールユニット 17へ送る（ステップ S7)。
[0030] 成膜枚数の増加とともに、ターゲット 9の積算電力量も増加してターゲット 9の表面 に徐々にノジュールが堆積してゆき、成膜される膜厚が減少してゆく。プロセスコント ロールユニット 17は、成膜された ITO膜の膜厚の減少率が設定値を越えた場合に、 自動的に水素プラズマを用いたクリーニング処理を実行するようにプログラムされて いる。本実施形態では、膜厚減少率の設定値を例えば 8% (92nmより薄い膜厚）と する。
[0031] 即ち、プロセスコントロールユニット 17は、光学式膜厚測定ユニット 15からの測定デ ータに基いて、成膜された ITO膜の膜厚の減少率が設定値を越えたか否かを判定 する（ステップ S 8)。
ステップ S8において、設定値を越えていないと判定された場合には、プロセスコント ロールユニット 17は、成膜予定の全ての基板 7について成膜処理が終了した力否か を判定する (ステップ S12)。ステップ S12において、未だ終了していないと判定され た場合には、次の基板 7について、ステップ S1〜S8を実行し、 ITO膜を成膜する。 一方、ステップ S12において、終了したと判定された場合には、成膜プロセスを終了 する。
[0032] 一方、ステップ S8において、設定値を越えたと判定された場合には、 ITO膜の成膜 プロセスを中断し、水素プラズマを用いたクリーニング処理を実行する。 具体的には、マスフローコントローラ 14は、水素原子を含有するガスとして Hガスを
2 流量 400sccmで成膜チャンバ一 4内に導入する（ステップ S9)。
[0033] 続いて、 DC電源 13は、 3kWの電力を投入し、成膜チャンバ一 4内に水素プラズマ を発生させる (ステップ S 10)。
ここで、 DC電源 13は、約 1時間放電させ、絶縁物であるノジュールを真空中で水 素プラズマにより還元して、ノジュールのスパッタレートをターゲット 9と同等にすること によりクリーニングして除去する (ステップ S11)。
[0034] なお、ステップ SI 1の後に、スパッタガス（ここでは Arガス）のみを成膜チャンバ一 4 内に導入し、 DC電源 13からの電力投入により所定時間放電させるステップを追カロ することにより、更にクリーニング効果を高めることもできる。
[0035] クリーニング処理が終了すると、ステップ S 12へ進み、プロセスコントロールユニット
17は、成膜予定の全ての基板 7について成膜処理が終了した力否かを判定する。ス テツプ S12において、未だ終了していないと判定された場合には、次の基板 7につい て、ステップ S1〜S8を実行し、 ITO膜を成膜する。一方、ステップ S12において、終 了したと判定された場合には、成膜プロセスを終了する。
[0036] ここで、 ITO膜の成膜処理と水素プラズマを用いたクリーニング処理とを繰り返し実 行する実験を行った。実験結果を図 3及び表 1に示す。この図 3は、 ITO膜の膜厚と ターゲットの積算電力量との関係を示す特性図である。図 3には、比較のため、水素 プラズマを用いたクリーニング処理を実行しな 、場合における ITO膜の膜厚の変化 も示す。
[0037] [表 1] タ―ゲッ卜 H2クリーニング H2クリーニング 積算電力量 (kWh) 無し 有り
10 100 100
30 98 98
50 96 96
70 94 94
90 92 92
90 92 100
1 10 90 98
130 88 96
150 86 94
1 70 84 92
1 70 84 100
190 82 98
210 80 96
230 78 94
250 76 92
250 76 100
270 74 98
290 72 96
310 70 94
[0038] このように、当該クリーニング処理を実行しない場合には、ターゲットの積算電力量 に比例して ITO膜の膜厚が減少してゆく。これに対して、当該クリーニング処理を実 行することにより、 92nm程度まで低下していた ITO膜の膜厚が lOOnmまで回復した ことが判る。この場合、水素プラズマを用いたクリーニング処理の前後において、 ITO 膜の透過率及び抵抗値の差は認められな力つた。
[0039] 以上説明したように、本実施形態によれば、反応性スパッタ装置内において、ター ゲット 9の表面に発生したノジュールを容易且つ確実に除去し、生産性の高いスパッ タ成膜を実現することができる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、装置内において、ターゲットの表面に発生したノジュールを容易 且つ確実に除去し、生産性の高 、スパッタ成膜を実現することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 酸化物又は金属からなるターゲット及び被成膜対象となる基板が内部に設置される 成膜チャンバ一と、
前記成膜チャンバ一内に所期のガスを導入するガス供給機構と
を含み、
前記基板への成膜処理時には、前記ガス供給機構が前記成膜チャンバ一内にス ノ ッタガス及び反応性ガスを供給して、反応性スパッタにより成膜し、
前記ターゲットのクリーニング処理時には、前記ガス供給機構が前記成膜チャンバ 一内に水素原子を含有するガスを供給して、前記水素原子を含有するガスを用いた プラズマにより、前記ターゲットの表面に発生した変質物を除去することを特徴とする 成膜装置。
[2] 前記ターゲットのクリーニング処理時にぉ 、て、前記ガス供給機構は、前記水素原 子を含有するガスと共に前記スパッタガスを供給することを特徴とする請求項 1に記 載の成膜装置。
[3] 前記ターゲットの表面における前記変質物の発生量を検知する変質物検知手段と 前記変質物検知手段により検知された前記変質物の発生量に応じて、自動的に前 記クリーニング処理を実行する制御手段と
を更に含むことを特徴とする請求項 1に記載の成膜装置。
[4] 前記変質物検知手段は、前記基板に成膜した膜の膜厚の変化を検知し、
前記制御手段は、前記変質物検知手段により検知された前記膜厚の変化に基い て、自動的に前記クリーニング処理を実行することを特徴とする請求項 3に記載の成 膜装置。
[5] 前記変質物検知手段は、前記基板への成膜時におけるプラズマ中の異常放電の 光学的な変化を検知し、
前記制御手段は、前記変質物検知手段により検知された前記異常放電の光学的 な変化に基いて、自動的に前記クリーニング処理を実行することを特徴とする請求項 3に記載の成膜装置。
[6] 前記変質物検知手段は、前記基板への成膜時に、前記基板と前記ターゲットとの 間に印加される電圧の変化を検知し、
前記制御手段は、前記変質物検知手段により検知された前記電圧の変化に基い て、自動的に前記クリーニング処理を実行することを特徴とする請求項 3に記載の成 膜装置。
[7] 酸化物又は金属からなるターゲット及び被成膜対象となる基板が設置された成膜 チャンバ一内に、スパッタガス及び反応性ガスを供給して、反応性スパッタにより前記 基板の表面に成膜する工程と、
前記成膜チャンバ一内に水素原子を含有するガスを供給して、前記水素原子を含 有するガスを用いたプラズマにより、前記ターゲットの表面に発生した変質物を除去 する工程と
を含むことを特徴とする成膜方法。
[8] 前記変質物を除去する工程において、前記水素原子を含有するガスと共に前記ス パッタガスを供給することを特徴とする請求項 7に記載の成膜方法。
[9] 前記ターゲットの表面における前記変質物の発生量を検知する工程を更に含み、 検知された前記変質物の発生量に応じて、自動的に前記変質物を除去する工程 を実行することを特徴とする請求項 7に記載の成膜方法。
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