JPH07180049A - ターゲット表面の清浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】スパッタ法による薄膜形成工程において膜中の
欠陥をなくし不良率を低減する。 【構成】内コイル５、中コイル６、外コイル７を流れる
電流の大きさと向きを一定周期で変化させることにより
ターゲット上に発生するプラズマ１７の大きさを変化さ
せてターゲットエロージヨン以外の領域をスパッタす
る。そのためターゲット上にスパッタ粒子が堆積する領
域を削減することができ膜中に欠陥が生じるのを防止で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスパッタディスクや半導
体などの薄膜形成プロセスにおいて、欠陥のない膜を作
ることに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の成膜した膜に欠陥が発生するのを
防止する技術は、特開昭６２−３３７６５のようにヨー
クの一部を移動することにより、ターゲット上の磁界を
変化させてプラズマを動かし、ターゲットより出たスパ
ッタ粒子が再びターゲットに付着、残留、堆積、飛散さ
せにいようにし膜に欠陥が発生させないものとなってい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来技術
は、ヨークの一部を移動させるための駆動機構及び制御
部が新たに必要となり装置が複雑になる。また、気密容
器内に飛散した堆積物から基板を保護するシャッタなど
の駆動部があるためこれら自体からの摩耗粉が発生、飛
散し膜中に欠陥が生じるばかりでなく、真空度の低下や
真空の質の悪化という問題があった。このため定期的に
装置の点検や部品の交換をしなければならず生産への障
害ともなる。

【０００４】そこで本発明はコイルを同心円状に配置し
た多重電磁石電極を用い、駆動部をなくし装置全体を簡
便にした上で同等の効果を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の１手段として３重電磁石の場合の構成を図１に示す。
なお、２重以上であれば磁場を変化させることができる
ので、２重以上であれば何重でもよい。バッキングプレ
ート４の裏面に配置された内コイル５、中コイル６、外
コイル７に流す電流値と向きを変化することによりター
ゲット４上に発生するプラズマ１７をターゲットエロー
ジョン以外の位置へ一定周期で移動させるものである。
これにより通常スパッタされない領域にスパッタされた
ターゲット粒子が再付着するのを防止し、堆積、飛散し
ないようにしたものである。また常にターゲット粒子が
再付着するのを防止するよう動作することができるので
堆積物による汚染から基板を保護するシャッタなどの駆
動部は不要である。

【０００６】

【作用】本発明によって、ターゲットの非侵食部に付着
する粒子が堆積するのを阻止できるため、堆積した粒子
が飛散して膜中に欠陥が生じ、耐摺動性の低下やビット
エラーとなるのを防止できる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１により説明
する。図１は基板の両面をスパッタリングにより薄膜を
形成する場合について示したものである。なお、真空排
気系は省略してある。

【０００８】真空室１内には基板２が配置されている。
基板２に対向させてターゲット３がある。ターゲット３
はバッキングプレート４に取り付けられ、バッキングプ
レート４の裏側には内コイル５、中コイル６、外コイル
７とセンターヨーク８、中ヨーク９、外ヨーク１０が同
心円状に置かれている。中コイル６には中コイル用定電
流電源１１が接続されている。この中コイル用定電流電
源１１はその出力が反転できる機能を備えたものであ
る。内コイル５と、外コイル７は相互の磁束の向きが反
対となるよう直列に結線され、定電流電源１２に接続さ
れている。左右のターゲット３はスパッタ電源１３に接
続されている。さらに中コイル用定電流電源１１、定電
流電源１２およびスパッタ電源１３はその出力が外部か
ら制御できるようになっており、外部制御装置１４が接
続されている。外部制御装置１４は基板２の両面発生す
るプラズマを両面同時に制御できるもので、外部制御装
置１４が持つパラメータは表１に示すようになってい
る。

【０００９】

【表１】

【００１０】なお、表１に示されるパラメータとプラズ
マの位置の関係はコイルやヨークの径、内コイル、外コ
イル７に流れる電流値によるが概ね次式で表される。

【００１１】

【数１】

【００１２】

【数２】

【００１３】

【数３】

【００１４】また、一例として非磁性体ターゲットにお
けるプラズマの位置を図２に示す。

【００１５】次に本実施例の成膜時の様子について説明
する。一般に基板２に形成しようとする膜の厚さは基板
２の全面にわたって一様になるように電極を構成する部
品の大きさや位置が決定されている。この場合、ターゲ
ット３の中周にプラズマ１７が発生し、ターゲット３の
内周が非侵食部分となり、対向するターゲットより飛来
する粒子が磁気ディスク場合では基板２の穴を通ってこ
の非侵食部分に到達し付着する。この部分はプラズマ１
７が発生しないため一度付着した粒子は残留してしま
う。さらに成膜を繰返すことにより、粒子が堆積しやが
て飛散しその一部が基板２に付着し欠陥の原因となる。

【００１６】次にターゲット３の表面を清浄化する場合
の動作について説明する。プラズマ１７をターゲット内
周へ移動させるには数２に基づいて中コイル６に流れる
電流の向きを逆転させて電流値を次第に増加する。この
電流の変化に伴いプラズマ１７の直径が小さくなり、タ
ーゲットの非侵食部分に再付着していたターゲット粒子
がスパッタされて清浄になる。一例として、本発明を利
用した場合と利用しない場合の非侵食部領域の差異を表
２に示す。

【００１７】

【表２】

【００１８】この一連の動作をあらかじめ外部制御装置
１４に記憶させ定期的に行うことによって常にターゲッ
ト３を清浄に保つことができる。この動作時間と頻度
は、製品の膜厚や膜厚分布、膜質に影響を与えない範囲
であれば生産中にしかも基板１枚毎に行うことも可能で
ある。図３は基板１枚ごとに本発明を利用した場合の一
例である。

【００１９】プロセス開始後１３．９秒後から１６秒後
までの時間が本発明によるターゲット表面を清浄化する
時間である。この時間のスパッタ電力を通常より低くす
ることにより基板面内の膜厚分布、膜質への影響を排除
している。

【００２０】第２実施例として１台のスパッタ装置で異
なる径の基板を成膜する場合においても本発明を用いる
ことができ、その場合について説明する。

【００２１】一般にターゲット３の直径は基板２の直径
およびターゲット３と基板２の距離で決定される。しか
しながら基板２の直径が所定のものよりも小さい場合、
プラズマ径を小さくして成膜することになる。この場合
ターゲット３の外周部が非侵食部分となるため、ここに
余分なターゲット粒子が付着する。そこで数３に基づき
中コイル６に流れる電流の向きを正とし、電流値を次第
に増加する。この電流の変化に伴いプラズマがターゲッ
ト外周側へ移動し非侵食部分に付着していたターゲット
粒子がスパッタされて清浄になる。

【００２２】また、上記第１、第２実施例では中コイル
６に流れる電流の大きさと向きをのみを変化させること
によって清浄化を図っているが、内コイル５と外コイル
７の電流の値を小さくすることによってプラズマ１７の
太さを拡大することができ、これにより非侵食部分をス
パッタし清浄化することもできる。さらに図４に示すよ
うに内コイル５と外コイル７を独立させて制御する方法
でもよい。

【００２３】第３実施例として片面スパッタリングを行
う場合、例えば半導体における薄膜形成工程においても
本発明を用いることができ、その場合について説明す
る。片面のみの場合、構成は図５に示すように第１実施
例や第２実施例のときの片面分の構成でよい。対向する
磁場はないが、この場合でもプラズマの位置は数１、数
２、数３に基づき変化し、ターゲット粒子が再付着する
のを防止あるいは再付着したスパッタ粒子をスパッタリ
ングしてターゲット表面を清浄化できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によればターゲット表面を清浄化
することができるので不良率低減の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体の構成図である。

【図２】非磁性体ターゲットにおけるプラズマの位置の
変化の一例を示した図である。

【図３】本発明の使用頻度の例である。

【図４】外コイルと内コイルを分離してプラズマリング
を変化するときの構成図である。

【図５】片面成膜を行う装置で本発明を利用する場合の
構成例である。

【符号の説明】

１…真空室、 ２…基板、 ３…ターゲット、 ４…バッキングプレート、 ５…内コイル、 ６…中コイル、 ７…外コイル、 ８…センターヨーク、 ９…中ヨーク １０…外ヨーク、 １１…中コイル用定電流電源、 １２…定電流電源、 １３…スパッタ電源、 １４…外部制御装置 １５…内コイル用定電流電源、 １６…外コイル用定電流電源、 １７…プラズマ。

フロントページの続き (72)発明者 宇良 和浩 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ターゲット表面にスパッタ粒子が再付着、
   残留しないように電磁石に流れる電流を制御しプラズマ
   を移動させて、ターゲット表面を清浄化する機能を備え
   た装置。