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JP2011094165A - Sputtering apparatus and cleaning method - Google Patents

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JP2011094165A
JP2011094165A JP2009246480A JP2009246480A JP2011094165A JP 2011094165 A JP2011094165 A JP 2011094165A JP 2009246480 A JP2009246480 A JP 2009246480A JP 2009246480 A JP2009246480 A JP 2009246480A JP 2011094165 A JP2011094165 A JP 2011094165A
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JP
Japan
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substrate
sputtering
sputtering apparatus
etching
shield
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JP2009246480A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidehiro Yasukawa
英宏 安川
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Canon Anelva Corp
Original Assignee
Canon Anelva Corp
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Abstract

【課題】前処理エッチング専用のチャンバーを別に設けることを不要し、さらには、前処理エッチングによる付着物からターゲット等を保護するシャッターの開閉専用の駆動系をも不要とするスパッタリング装置及びそのクリーニング方法を提供する。
【解決手段】同一のチャンバー内部で行われる複数のカソードを配置するマルチカソード型のスパッタリング装置であって、少なくとも一基のカソードの位置に前処理エッチング時の付着物を付着させるシールド13を設ける構成。
【選択図】図2
A sputtering apparatus that does not require a separate chamber dedicated to pretreatment etching, and further eliminates a drive system dedicated to opening and closing a shutter that protects a target and the like from deposits due to pretreatment etching, and a cleaning method therefor I will provide a.
A multi-cathode type sputtering apparatus in which a plurality of cathodes are arranged in the same chamber, wherein a shield 13 for adhering deposits during pretreatment etching is provided at the position of at least one cathode. .
[Selection] Figure 2

Description

本願の発明は、基板の表面にスパッタリングにより薄膜を作成するスパッタリング装置に関するものであり、特に、成膜の前に基板の表面をエッチングする前処理を行うスパッタリング装置及びそれを用いたクリーニング方法に関するものである。   The present invention relates to a sputtering apparatus for forming a thin film on a surface of a substrate by sputtering, and particularly to a sputtering apparatus for performing a pretreatment for etching the surface of a substrate before film formation and a cleaning method using the same. It is.

スパッタリング装置は、基板の表面に薄膜を作成する装置として産業の各分野で盛んに使用されている。特に、LSI、有機EL、TFT等をはじめとする各種電子デバイスの製造では、各種導電膜や絶縁膜等の作成にスパッタリング装置は多用されている。   Sputtering apparatuses are actively used in various industrial fields as apparatuses for forming a thin film on the surface of a substrate. In particular, in the manufacture of various electronic devices including LSI, organic EL, TFT, and the like, a sputtering apparatus is frequently used for forming various conductive films and insulating films.

このような成膜技術においては、成膜の前に、基板の表面をエッチングする前処理クリーニング(以下、前処理エッチングという)を行うことがある。前処理エッチングは、多くの場合、基板の表面に形成されている薄膜を除去する処理である。   In such a film formation technique, pre-processing cleaning (hereinafter referred to as pre-processing etching) for etching the surface of the substrate may be performed before film formation. In many cases, the pretreatment etching is a treatment for removing a thin film formed on the surface of the substrate.

例えば、基板の表面には自然酸化膜や保護膜が形成されていることがある。
このような薄膜が形成されている状態で成膜処理を行うと、作成される薄膜の品質が損なわれることがある。例えば、基板の表面に絶縁性の自然酸化膜や保護膜が形成されている状態で配線用の導電材料の成膜を行うと、下地である基板の表面と配線用の導電膜との導通性が悪くなる問題がある。
For example, a natural oxide film or a protective film may be formed on the surface of the substrate.
When the film forming process is performed in a state where such a thin film is formed, the quality of the formed thin film may be impaired. For example, when a conductive material for wiring is formed in a state where an insulating natural oxide film or protective film is formed on the surface of the substrate, the continuity between the surface of the substrate as a base and the conductive film for wiring There is a problem that makes it worse.

また、自然酸化膜や保護膜がある状態で成膜を行うと、作成する薄膜の基板に対する密着性が悪くなることもある。さらに、基板の表面にゴミや汚れが付着している場合にも、基板に対する薄膜の密着性や導通性等が悪化する。   In addition, when film formation is performed in a state where there is a natural oxide film or a protective film, the adhesion of the thin film to be formed to the substrate may be deteriorated. Furthermore, even when dust or dirt adheres to the surface of the substrate, the adhesion and conductivity of the thin film to the substrate deteriorate.

このようなことから、成膜の前に基板の表面をエッチングし、表面の自然酸化膜、保護膜、又は、ゴミ等の異物を取り除く処理をしている。
前処理エッチングは、例えば、特開2002−309370号公報(特許文献1)に開示される。
For this reason, before the film formation, the surface of the substrate is etched to remove foreign substances such as a natural oxide film, protective film, or dust on the surface.
The pretreatment etching is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-309370 (Patent Document 1).

特開2002−309370号公報JP 2002-309370 A

上述した特許文献1に開示される前処理エッチングは、通常、スパッタリングを行うスパッタチャンバーとは別に設けられたチャンバー内で行われる。スパッタチャンバー内で前処理エッチングを行うと、前処理エッチングの際に放出された自然酸化膜や保護膜の微粒子がスパッタチャンバー内を浮遊し、スパッタリングの際に作成される薄膜中に混入する等の基板の汚損の原因となり易いからである。
尚、このような基板を汚損する微粒子を本明細書ではパーティクルと総称する。
The pretreatment etching disclosed in Patent Document 1 described above is usually performed in a chamber provided separately from a sputtering chamber for performing sputtering. When pretreatment etching is performed in the sputter chamber, the fine particles of the natural oxide film and protective film released during the pretreatment etching float in the sputter chamber and are mixed into the thin film created during sputtering. This is because the substrate is likely to be stained.
In this specification, such fine particles that contaminate the substrate are collectively referred to as particles.

本願の発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、前処理エッチング専用のチャンバーを別に設けることを不要とするものであり、さらには、前処理エッチングによる付着物からターゲット等を保護するシャッターの開閉専用の駆動系をも不要とするスパッタリング装置及びそのクリーニング方法を提供することを目的とする。   The invention of the present application has been made to solve such a problem, and does not require a separate chamber dedicated to pretreatment etching, and further protects targets and the like from deposits due to pretreatment etching. Another object of the present invention is to provide a sputtering apparatus and a cleaning method thereof that do not require a drive system dedicated to opening and closing the shutter.

上記目的を達成するための本発明のスパッタリング装置は、パッタリングにより薄膜を作成する成膜処理機構と、成膜処理の前にエッチングする前処理エッチング機構が同一のチャンバー内部で行われる複数のカソードを配置するマルチカソード型のスパッタリング装置であって、少なくとも一基のカソードの位置に前処理エッチング時の付着物を付着させるシールドが設けられていることを特徴としている。   In order to achieve the above object, a sputtering apparatus according to the present invention includes a plurality of cathodes in which a film formation processing mechanism for forming a thin film by sputtering and a pretreatment etching mechanism for etching before film formation are performed in the same chamber. Is a multi-cathode type sputtering apparatus characterized in that a shield for adhering deposits at the time of pretreatment etching is provided at the position of at least one cathode.

ここで、マルチカソード型とは、カソード1個(またはターゲット1個)で一基のカソードを形成するもの、もしくは、同時にスパッタする同一種の複数のターゲットに対してそれぞれのカソードを一組にして一基のカソードを形成するものが、複数箇所配置されている状態のものをいう。   Here, the multi-cathode type means that one cathode (or one target) forms one cathode, or a set of cathodes for a plurality of targets of the same type that are sputtered simultaneously. What forms a single cathode means a cathode arranged in a plurality of locations.

本願発明のスパッタリング装置において、基板の配置は、ターゲットと対向していない両隣の基板に薄膜が付着し難くするため、基板ホルダーの回転方向に沿って90度ずつ角度を開けて配置されている。   In the sputtering apparatus of the present invention, the substrates are arranged at an angle of 90 degrees along the direction of rotation of the substrate holder so that the thin film is difficult to adhere to both adjacent substrates not facing the target.

また、シールドは、回転軸の周りを回転する基板ホルダーと対向する、ターゲットが配置される位置に静止した状態で固定されることから、シールドに付着した基板からの前処理エッチング時の付着物は、パーティクルとなって飛散し難くさせることができる。
これにより、スパッタリングを行うスパッタリング室で前処理エッチングを行ってもパーティクルの問題を低減することができる。また、その結果、前処理エッチング専用のチャンバーを配置することが不要であるためフットプリント的に有利である。
In addition, since the shield is fixed in a stationary state at the position where the target is placed, facing the substrate holder that rotates around the rotation axis, the deposits from the substrate attached to the shield during pre-processing etching are , And can be made difficult to be scattered as particles.
Thereby, the problem of particles can be reduced even if pretreatment etching is performed in a sputtering chamber in which sputtering is performed. As a result, it is not necessary to arrange a chamber dedicated to pretreatment etching, which is advantageous in terms of footprint.

本願発明の実施形態のスパッタリング装置によるスパッタリング時の側面概略図である。It is the side surface schematic diagram at the time of sputtering with the sputtering device of embodiment of this invention. 本願発明の実施形態のスパッタリング装置による前処理エッチング時の側面概略図である。It is the side surface schematic diagram at the time of the pre-processing etching by the sputtering device of embodiment of this invention. 本願発明の実施形態のスパッタリング装置の基板ホルダー上から見た概略図である。It is the schematic seen from the board | substrate holder of the sputtering device of embodiment of this invention.

以下、本願発明の実施形態について説明する。
図1は、本願発明の実施形態のスパッタリング装置によるスパッタリング時の側面概略図であり、図2は、本願発明の実施形態のスパッタリング装置による前処理エッチング時の側面概略図である。
図3は、本願発明の実施形態のスパッタリング装置の基板ホルダー上から見た概略図で
ある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic side view during sputtering by the sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic side view during pretreatment etching by the sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view seen from above the substrate holder of the sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention.

以下、図1乃至図3を参照して、本願発明のスパッタリング装置に関する実施の形態について説明するが、それぞれの図において、各構成要件の形状、大きさ及び配置関係については、この発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。 特に、基板やターゲットの大きさ及び形状等、概略的に示してあるにすぎない。 Hereinafter, embodiments of the sputtering apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. 1 to FIG. 3, but in each of the drawings, the present invention can be understood with respect to the shape, size, and arrangement relationship of each component. It is only schematically shown to the extent. In particular, the size and shape of the substrate and target are only schematically shown.

また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、この発明は何らこの発明の好適例に限定されることなく、この発明の要旨を逸脱することなく多くの変形及び変更が可能である。 In the following, preferred configuration examples of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the preferred examples of the present invention, and many modifications and changes can be made without departing from the gist of the present invention. .

スパッタリング室1は、気密な真空容器であり、ゲートバルブ6を介して基板11の出し入れが不図示の基板搬送系により行われるようになっている。   The sputtering chamber 1 is an airtight vacuum container, and the substrate 11 is taken in and out through a gate valve 6 by a substrate transport system (not shown).

不図示の排気系(符号8は排気方向)によりスパッタリング室1内を10−5〜10−7Pa程度まで排気できるよう構成されている。ガス導入配管3は、アルゴンのような不活性ガスを導入方向7で所定の流量で導入するようになっている。
ガス導入配管3によってアルゴン等のガスを導入し、不図示の排気系によってスパッタリング室1内を所定の真空圧力に維持した状態で、スパッタ電源21を動作させることにより、スパッタ放電が生じてターゲット12がスパッタされ、ターゲット12の材料の薄膜が基板11の表面に作成される。
The interior of the sputtering chamber 1 can be evacuated to about 10 −5 to 10 −7 Pa by an unillustrated exhaust system (reference numeral 8 is an exhaust direction). The gas introduction pipe 3 introduces an inert gas such as argon at a predetermined flow rate in the introduction direction 7.
A gas such as argon is introduced through the gas introduction pipe 3, and the sputtering power source 21 is operated in a state where the inside of the sputtering chamber 1 is maintained at a predetermined vacuum pressure by an exhaust system (not shown). Is sputtered to form a thin film of the material of the target 12 on the surface of the substrate 11.

図1に表すように、基板ホルダー10の回転機構23により基板11とターゲット12は対向する位置に配置されており、この状態でスパッタリングにより薄膜が基板11上に形成される。
基板11が設置された基板ホルダ−10は、絶縁石2によりスパッタリング室1から電気的に絶縁されている。基板ホルダ−10の内側にはヒ−タ15があり、図示しない熱電対を用いて基板温度をモニターし、ヒ−タ15に投入する電力を制御して、基板11の温度を制御している。
As shown in FIG. 1, the substrate 11 and the target 12 are disposed at opposing positions by the rotation mechanism 23 of the substrate holder 10, and a thin film is formed on the substrate 11 by sputtering in this state.
The substrate holder 10 on which the substrate 11 is installed is electrically insulated from the sputtering chamber 1 by the insulating stone 2. There is a heater 15 inside the substrate holder 10, the substrate temperature is monitored using a thermocouple (not shown), and the electric power supplied to the heater 15 is controlled to control the temperature of the substrate 11. .

図3では、基板ホルダー10上に3枚の基板11が配置され、2枚の基板11は2基のターゲットと対向し、残り1枚の基板11はシールド13と対向している状態を表している。基板11の配置は、ターゲット12と対向していない両隣の基板11に薄膜が付着し難くするため、基板ホルダー10の回転方向14に沿って90度ずつ角度を開けて配置されるのが好ましい。必要であれば防着部材を備えることができる。尚、基板ホルダー10の形状は、円筒状に限定されるものではない。   In FIG. 3, three substrates 11 are arranged on the substrate holder 10, two substrates 11 face two targets, and the remaining one substrate 11 faces a shield 13. Yes. The substrate 11 is preferably arranged at an angle of 90 degrees along the rotation direction 14 of the substrate holder 10 in order to make it difficult for the thin film to adhere to both adjacent substrates 11 not facing the target 12. If necessary, an adhesion preventing member can be provided. The shape of the substrate holder 10 is not limited to a cylindrical shape.

また、基板11は基板ホルダー10上に不図示の搬送系で配置されるが、パーティクル等の異物を考慮した場合、立てた状態で配置されるのが好ましい。
ターゲット11の背後(被スパッタ面とは反対側)には、マグネトロンスパッタを可能にする磁石ユニット(不図示)が設けられる。
Further, the substrate 11 is arranged on the substrate holder 10 by a transport system (not shown). However, in consideration of foreign matters such as particles, the substrate 11 is preferably arranged in an upright state.
A magnet unit (not shown) that enables magnetron sputtering is provided behind the target 11 (on the side opposite to the surface to be sputtered).

さらに、本発明の実施形態のスパッタリング装置では、スパッタ電源21による放電により、基板11に対する前処理エッチング用のプラズマを基板11とシールド13との間で形成できるようになっている。   Furthermore, in the sputtering apparatus of the embodiment of the present invention, plasma for pretreatment etching with respect to the substrate 11 can be formed between the substrate 11 and the shield 13 by the discharge by the sputtering power source 21.

即ち、スパッタリングによる成膜前に前処理エッチングを行うときは、図2に示すように、スパッタ電源21からの電力は、切替器22により基板ホルダー用配線24を介して基板11に印加することによって前処理エッチングを行うことができる。   That is, when pre-processing etching is performed before film formation by sputtering, as shown in FIG. 2, the power from the sputtering power source 21 is applied to the substrate 11 via the substrate holder wiring 24 by the switch 22. Pretreatment etching can be performed.

ここで、シールド13は、回転軸の周りを回転する基板ホルダー10と対向する、ターゲットが配置される位置に静止した状態で固定されているため、シールド13に付着した基板11からの前処理エッチング時の付着物は、パーティクルとなって飛散し難い構成を採っている。シールド13自身は交換可能な構成を採っている。   Here, since the shield 13 is fixed in a stationary state at a position where the target is disposed, facing the substrate holder 10 rotating around the rotation axis, the pretreatment etching from the substrate 11 attached to the shield 13 is performed. The adhering material at the time has a structure that is difficult to be scattered as particles. The shield 13 itself has a replaceable configuration.

また、上記実施形態の構成では、シールド13は、金属製の本体の上に絶縁層を設けた構成でも良いし、シールド13全体が絶縁物から成る構成であっても良い。   In the configuration of the above embodiment, the shield 13 may have a configuration in which an insulating layer is provided on a metal body, or the entire shield 13 may be made of an insulator.

即ち、全体がアルミナやガラス(石英ガラス等)のようなセラミックスその他の絶縁物で形成されていても良い。また、全体が絶縁物からなるシールド13の場合、アース5に短絡されたとしても、内部に電位差が形成されたり、電気的に不安定になったりする場合がある。金属製の部材の上に絶縁層が形成された構成の場合、このような問題は少ない。   That is, the whole may be formed of ceramics or other insulators such as alumina or glass (quartz glass or the like). Further, in the case of the shield 13 made entirely of an insulator, even if the shield 13 is short-circuited to the ground 5, a potential difference may be formed inside or it may become electrically unstable. Such a problem is less when the insulating layer is formed on the metal member.

上述の構成により、本実施形態のスパッタリング装置における前処理エッチングは、一例として、不図示の排気系によってスパッタリング室1内を10−5〜10−7Pa程度まで排気し、ガス導入配管3によって所定の流量のアルゴンガスを導入し、スパッタ電源21を動作させて前処理エッチングを行うことができる。 With the above-described configuration, the pretreatment etching in the sputtering apparatus of the present embodiment is performed, for example, by exhausting the inside of the sputtering chamber 1 to about 10 −5 to 10 −7 Pa by an unillustrated exhaust system and predetermined by the gas introduction pipe 3. The pretreatment etching can be performed by introducing the argon gas at the flow rate and operating the sputtering power source 21.

1. スパッタリング室
2. 絶縁石
3. ガス導入配管
4. 排気系
5. アース
6. ゲートバルブ
7. ガスの導入方向
8. 排気方向
10. 基板ホルダー
11. 基板
12. ターゲット
13. シールド
14. 基板ホルダーの回転方向
15. ヒータ
21. スパッタ電源
22. 切替器
23. 回転機構
24. 基板ホルダー用配線
25. ターゲット用配線



1. Sputtering chamber
2. Insulating stone
3. Gas introduction piping
4. Exhaust system
5. Earth
6. Gate valve
7. Gas introduction direction
8. Exhaust direction
10. Board holder
11. Board
12. Target
13. Shield
14. Direction of rotation of substrate holder
15. Heater
21. Sputtering power supply
22. Switcher
23. Rotating mechanism
24. Wiring for board holder
25. Target wiring



Claims (3)

スパッタリングにより薄膜を作成する成膜処理機構と、前記成膜処理の前にエッチングする前処理エッチング機構が同一のチャンバー内部で行われる複数のカソードを配置するマルチカソード型のスパッタリング装置であって、少なくとも一基の前記カソードの位置に、前記前処理エッチング時の付着物を付着させるシールドが設けられていることを特徴とするスパッタリング装置。   A multi-cathode type sputtering apparatus in which a plurality of cathodes are disposed in the same chamber, wherein a film forming process mechanism for forming a thin film by sputtering and a pre-process etching mechanism for performing etching before the film forming process are provided, A sputtering apparatus, wherein a shield for adhering deposits at the time of the pretreatment etching is provided at a position of the one cathode. 前記シールドは、前記前処理エッチング時、前記基板と対向し、かつ、立てられた状態であることを特徴とする請求項1に記載のスパッタリング装置。   2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the shield is in a standing state facing the substrate during the pretreatment etching. 請求項1又は請求項2に記載のスパッタリング装置を用いたクリーニング方法。
A cleaning method using the sputtering apparatus according to claim 1.
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