(57)【要約】【課題】  ＴａやＳｉ等を材料にしたターゲットを使ってスパッタリングを行う場合にもチャンバ内の付着物を減らして清掃回数を低減し、スパッタリング工程の処理効率を高めることができるスパッタリング装置を提供する。【解決手段】  スパッタリングが行われるチャンバ５と、チャンバ５が大気に開放される場合、この開放の前に行われたスパッタリングの終了後、チャンバ５内にあってスパッタリングに使用されたターゲット７の表面を窒化するガスボンベ１３、ガスボンベ１５、高周波電源１１、真空ポンプ１７及び１９とをスパッタリング装置に設ける。【選択図】  図１
2005325414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングが行われるチャンバと、
前記チャンバが大気に開放される場合、当該開放の前に行われたスパッタリングの終了後、前記チャンバ内にあってスパッタリングに使用されたターゲットの表面に窒化膜を生成する窒化膜生成手段と、
を備えることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記窒化膜生成手段が窒化膜を生成するためのプラズマを生成するプラズマ生成手段を備えると共に、
前記プラズマ生成手段によるプラズマ生成の開始から所定の時間を計時する計時手段と、
前記計時手段による計時の終了後、前記チャンバの大気開放を許可することを通知する大気開放許可通知手段と、
をさらに備え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。
【請求項３】
スパッタリングが行われるチャンバと、
前記チャンバが大気に開放される場合、当該開放の前に行われたスパッタリングの終了後、前記チャンバ内にあって、スパッタリングに使用されたターゲットの表面を窒化する窒化手段と、
を備えることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項４】
前記窒化手段が前記ターゲットの表面を窒化するためのプラズマを生成するプラズマ生成手段を備えると共に、
前記プラズマ生成手段によるプラズマ生成の開始から所定の時間を計時する計時手段と、
前記計時手段による計時の終了後、前記チャンバの大気開放を許可することを通知する大気開放許可通知手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記ターゲットの表面にレーザ光を照射し、前記ターゲットの表面の窒化された部分から窒素原子を除去するレーザ光照射手段をさらに備えることを特徴とする請求項３または４に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
スパッタリングに使用されるターゲットの表面に窒化膜を生成する窒化膜生成工程と、
前記窒化膜生成工程によって窒化膜が生成された後、前記ターゲットが置かれたチャンバを大気に開放する大気開放工程と、
を含むことを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項７】
スパッタリングに使用されるターゲットの表面を窒化する窒化工程と、
前記窒化工程によるターゲット表面の窒化後、前記ターゲットが置かれたチャンバを大気に開放する大気開放工程と、
を含むことを特徴とするスパッタリング方法。
【請求項８】
スパッタリングに使用されるターゲットの表面に窒化膜を生成する窒化膜生成ステップと、
前記窒化膜生成ステップにおける窒化膜の生成開始から所定の時間を計時する計時ステップと、
前記計時ステップによる計時の終了後、前記ターゲットが置かれたチャンバの大気開放を許可することを通知する大気開放許可通知ステップと、
を含むことを特徴とするスパッタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項９】
スパッタリングに使用されるターゲットの表面を窒化する窒化ステップと、
前記窒化ステップにおける窒化の開始から所定の時間を計時する計時ステップと、
前記計時ステップによる計時の終了後、前記ターゲットが置かれたチャンバの大気開放を許可することを通知する大気開放許可通知ステップと、
を含むことを特徴とするスパッタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置、スパッタリング方法及びこの方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリングは、プラズマ中のイオンを加速してターゲットに衝突させ、ターゲットからたたき出された原子を使って膜を生成する技術である。スパッタリングによれば、例えば真空蒸着等の他の成膜方法よりも高い精度で薄膜を形成できる。このため、スパッタリングには、より微細な素子に使用できるよう、プロセス中に発生する汚染の低減が望まれている。
【０００３】
スパッタリングでは、基板表面だけでなく、スパッタリング装置の反応室（チャンバ）内にもターゲットからたたき出された原子によって生成された物質が付着する。付着した物質（以下付着物とも記す）は、スパッタリングの過程で生成中の膜上に剥がれ落ち、膜の品質を低下させる。このため、スパッタリング装置の管理者は、定期的にチャンバ内の付着物を清掃しなければならない。チャンバ内の清掃は、チャンバを大気開放し、スパッタリング工程を一時中断させるので、スパッタリング工程の処理効率を低下させる。このようなチャンバの清掃の回数は、極力少ないことが望ましい。
【０００４】
ところで、チャンバの清掃時、あるいはターゲットの交換時、チャンバ内に大気が導入することによって大気中の不純物（コンタミ物質）や酸素がチャンバ内のターゲット表面や内壁のダングリングボンドに吸着され、コンタミ物質を発生させる。ダングリングボンドとは、結合に関与しない不対電子で占められた未結合手をいい、チャンバ内部の表面やスパッタリングのターゲット表面に存在することが知られている。
【０００５】
ターゲットのダングリングボンドにコンタミ物質が吸着された状態でスパッタリングを行うと、生成された膜中にコンタミ物質が混入して膜を汚染することがある。また、チャンバ内部の表面にあるダングリングボンドにコンタミ物質が吸着している場合、放電中にコンタミ物質がプラズマ雰囲気中に混入し、生成された膜を汚染する可能性がある。
膜の汚染を防ぐため、チャンバの大気解放後には成膜に先立ってターゲット表面を５〜６０分スパッタリングすることがなされている。このスパッタリングは、空スパッタリングとよばれ、約４０μｍ程度ターゲット表面をスパッタリングによって除去している。ただし、空スパッタリング時にもチャンバ内壁への付着物が発生し、清掃回数を増やす原因となる。このため、空スパッタリングには、ターゲットのコンタミ物質を充分除去でき、かつ、可能な限り発生する付着物の量を抑えることが要求されている。
【０００６】
空スパッタリングで発生する付着物を低減するための従来技術として、例えば、スパッタリングターゲットにＺｎｓ−ＳｉＯ2−ＺｎＯの三成分系材料を使用するものがある（特許文献１）。このような三成分系材料を使用することにより、その理由は不明であるが、付着物の原因となるパーティクルの発生を低減することができる。
【特許文献１】特開２００１−１１６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来技術は、スパッタリングターゲット材料にＺｎｓ−ＳｉＯ2−ＺｎＯの三成分系材料を使う場合に限って効果を得られる。このため、ＴａやＳｉといった他の材料のターゲットを使用する場合にもスパッタリングによる付着物を低減する技術の開発が望まれている。
また、Ｔａ等の酸素と激しく反応する活性な材料であって、特に純度が５Ｎ（９９．９９９％）程度の高純度のターゲットでは、チャンバを開放した場合にターゲットと大気中の酸素とが反応して高い熱を発生する。このため、従来では、ターゲットに活性な材料であって、かつ高純度の材料を用いることができなかった。この点は、スパッタリングプロセスにおける材料を制限するばかりでなく、スパッタリングプロセスがより高い成膜の精度や信頼性を得ることを妨げる。
【０００８】
本発明は、上記した点に鑑みて行われたものであり、ＴａやＳｉ等を材料にしたターゲットを使ってスパッタリングを行う場合にもチャンバ内の付着物を減らして清掃回数を低減し、スパッタリング工程の処理効率を高めることができるスパッタリング装置、スパッタリング方法及びその方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することを目的とする。また、本発明は、Ｔａ等活性な材料であって、かつ高純度のターゲットの使用を可能にし、より高い精度や信頼性が得られるスパッタリング装置、スパッタリング方法及びその方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するため、本発明のスパッタリング装置は、スパッタリングが行われるチャンバと、前記チャンバが大気に開放される場合、当該開放の前に行われたスパッタリングの終了後、前記チャンバ内にあってスパッタリングに使用されたターゲットの表面に窒化膜を生成する窒化膜生成手段と、を備えることを特徴とする。
このような発明によれば、チャンバの大気開放に先立ってターゲット表面に窒化膜を生成しておくことができる。このため、ターゲットの表面のダングリングボンドが大気中の不順物質と結合することを防ぎ、ターゲット及びターゲットを使って生成されるスパッタリング膜中にコンタミ物質が混入することを防ぐことができる。窒化膜の生成はターゲットの材料によらず可能であるから、本発明は、ＴａやＳｉ等を材料にしたターゲットを使ってスパッタリングを行う場合にもチャンバ内の付着物を減らして清掃回数を低減し、スパッタリング工程の処理効率を高めることができるスパッタリング装置を提供することができる。
【００１０】
また、大気開放時にターゲット表面上の窒化膜がターゲット材料の金属と酸素との反応を妨げる。このため、本発明は、Ｔａ等活性な材料であって、かつ高純度のターゲットの使用を可能にし、より高い精度や信頼性が得られるスパッタリング装置を提供することができる。
また、本発明のスパッタリング装置は、前記窒化膜生成手段が窒化膜を生成するためのプラズマを生成するプラズマ生成手段を備えると共に、前記プラズマ生成手段によるプラズマ生成の開始から所定の時間を計時する計時手段と、前記計時手段による計時の終了後、前記チャンバの大気開放を許可することを通知する大気開放許可通知手段と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
このような発明によれば、プラズマによって窒化膜を生成するので、窒化膜の生成にスパッタリング装置の既存の構成を用いることができる。また、窒化膜の生成から大気の開放までを自動的に制御し、オペレータに係る本発明を実施するにあたってかかる負荷を軽減することができる。
また、本発明のスパッタリング装置は、スパッタリングが行われるチャンバと、前記チャンバが大気に開放される場合、当該開放の前に行われたスパッタリングの終了後、前記チャンバ内にあって、スパッタリングに使用されたターゲットの表面を窒化する窒化手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
このような発明によれば、チャンバの大気開放に先立ってターゲット表面を窒化しておくことができる。このため、ターゲットの表面のダングリングボンドが大気中の不順物質と結合することを防ぎ、ターゲット及びターゲットを使って生成されるスパッタリング膜中にコンタミ物質が混入することを防ぐことができる。このような構成は窒化可能な材料であれば可能であるから、本発明は、ＴａやＳｉ等を材料にしたターゲットを使ってスパッタリングを行う場合にもチャンバ内の付着物を減らして清掃回数を低減し、スパッタリング工程の処理効率を高めることができるスパッタリング装置を提供することができる。
【００１３】
また、大気開放時にターゲット表面の窒化がターゲット材料の金属と酸素との反応を妨げる。このため、本発明は、Ｔａ等活性な材料であって、かつ高純度のターゲットの使用を可能にし、より高い精度や信頼性が得られるスパッタリング装置を提供することができる。
また、本発明のスパッタリング装置は、前記窒化手段が前記ターゲットの表面を窒化するためのプラズマを生成するプラズマ生成手段を備えると共に、前記プラズマ生成手段によるプラズマ生成の開始から所定の時間を計時する計時手段と、前記計時手段による計時の終了後、前記チャンバの大気開放を許可することを通知する大気開放許可通知手段と、をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
このような発明によれば、プラズマによってターゲットの表面を窒化するので、窒化にスパッタリング装置の既存の構成を用いることができる。また、窒化から大気の開放までを自動的に制御し、オペレータに係る本発明を実施するにあたってかかる負荷を軽減することができる。
また、本発明のスパッタリング装置は、前記ターゲットの表面にレーザ光を照射し、前記ターゲットの表面の窒化された部分から窒素原子を除去するレーザ光照射手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
このような発明によれば、空スパッタリングすることなくターゲット表面から窒素原子を乖離させることができる。このため、空スパッタリングによって付着物が生成されることをなくし、チャンバの清掃回数をいっそう低減することができる。また、ターゲットがスパッタリング本来の目的以外に消耗されることをなくし、ターゲット交換の頻度を低減することができる。このような本発明は、チャンバのメンテナンス回数をより低減し、スパッタリングプロセスの処理効率をいっそう高めることができる。
【００１６】
また、本発明のスパッタリング方法は、スパッタリングに使用されるターゲットの表面に窒化膜を生成する窒化膜生成工程と、前記窒化膜生成工程によって窒化膜が生成された後、前記ターゲットが置かれたチャンバを大気に開放する大気開放工程と、を含むことを特徴とする。
このような発明によれば、チャンバの大気開放に先立ってターゲット表面に窒化膜を生成しておくことができる。このため、ターゲットの表面のダングリングボンドが大気中の不順物質と結合することを防ぎ、ターゲット及びターゲットを使って生成されるスパッタリング膜中にコンタミ物質が混入することを防ぐことができる。窒化膜の生成はターゲットの材料によらず可能であるから、本発明は、ＴａやＳｉ等を材料にしたターゲットを使ってスパッタリングを行う場合にもチャンバ内の付着物を減らして清掃回数を低減し、スパッタリング工程の処理効率を高めることができるスパッタリング方法を提供することができる。
【００１７】
また、大気開放時にターゲット表面上の窒化膜がターゲット材料の金属と酸素との反応を妨げる。このため、本発明は、Ｔａ等活性な材料であって、かつ高純度のターゲットの使用を可能にし、より高い精度や信頼性が得られるスパッタリング方法を提供することができる。
また、本発明のスパッタリング方法は、スパッタリングに使用されるターゲットの表面を窒化する窒化工程と、前記窒化工程によるターゲット表面の窒化後、前記ターゲットが置かれたチャンバを大気に開放する大気開放工程と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
このような発明によれば、チャンバの大気開放に先立ってターゲット表面を窒化しておくことができる。このため、ターゲットの表面のダングリングボンドが大気中の不順物質と結合することを防ぎ、ターゲット及びターゲットを使って生成されるスパッタリング膜中にコンタミ物質が混入することを防ぐことができる。このような処理は窒化可能な材料であれば可能であるから、本発明は、ＴａやＳｉ等を材料にしたターゲットを使ってスパッタリングを行う場合にもチャンバ内の付着物を減らして清掃回数を低減し、スパッタリング工程の処理効率を高めることができるスパッタリング方法を提供することができる。
【００１９】
また、ターゲット表面が窒化されていることによって、大気開放時にターゲット材料の金属と酸素との反応が妨げられる。このため、本発明は、Ｔａ等活性な材料であって、かつ高純度のターゲットの使用を可能にし、より高い精度や信頼性が得られるスパッタリング方法を提供することができる。
また、本発明のスパッタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムは、スパッタリングに使用されるターゲットの表面に窒化膜を生成する窒化膜生成ステップと、前記窒化膜生成ステップにおける窒化膜の生成開始から所定の時間を計時する計時ステップと、前記計時ステップによる計時の終了後、前記ターゲットが置かれたチャンバの大気開放を許可することを通知する大気開放許可通知ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２０】
このような発明によれば、チャンバの大気開放に先立ってターゲット表面に窒化膜を生成しておくことができる。このため、ターゲットの表面のダングリングボンドが大気中の不順物質と結合することを防ぎ、ターゲット及びターゲットを使って生成されるスパッタリング膜中にコンタミ物質が混入することを防ぐことができる。窒化膜の生成はターゲットの材料によらず可能であるから、本発明は、ＴａやＳｉ等を材料にしたターゲットを使ってスパッタリングを行う場合にもチャンバ内の付着物を減らして清掃回数を低減し、スパッタリング工程の処理効率を高めることができるスパッタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することができる。
【００２１】
また、大気開放時にターゲット表面上の窒化膜がターゲット材料の金属と酸素との反応を妨げる。このため、本発明は、Ｔａ等活性な材料であって、かつ高純度のターゲットの使用を可能にし、より高い精度や信頼性が得られるスパッタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することができる。
さらに、プラズマによって窒化膜を生成するので、窒化膜の生成にスパッタリング装置の既存の構成を用いることができる。また、窒化膜の生成から大気の開放までを自動的に制御し、オペレータに係る本発明を実施するにあたってかかる負荷を軽減することができる。
【００２２】
また、本発明のスパッタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムは、スパッタリングに使用されるターゲットの表面を窒化する窒化ステップと、前記窒化ステップにおける窒化の開始から所定の時間を計時する計時ステップと、前記計時ステップによる計時の終了後、前記ターゲットが置かれたチャンバの大気開放を許可することを通知する大気開放許可通知ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２３】
このような発明によれば、チャンバの大気開放に先立ってターゲット表面を窒化しておくことができる。このため、ターゲットの表面のダングリングボンドが大気中の不順物質と結合することを防ぎ、ターゲット及びターゲットを使って生成されるスパッタリング膜中にコンタミ物質が混入することを防ぐことができる。ＴａやＳｉ等は窒化可能であるから、本発明は、ＴａやＳｉ等を材料にしたターゲットを使ってスパッタリングを行う場合にもチャンバ内の付着物を減らして清掃回数を低減し、スパッタリング工程の処理効率を高めることができるスパッタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することができる。
【００２４】
また、ターゲット表面が窒化されていることにより、大気開放時にターゲット材料の金属と酸素との反応が妨げられる。このため、本発明は、Ｔａ等活性な材料であって、かつ高純度のターゲットの使用を可能にし、より高い精度や信頼性が得られるスパッタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することができる。
さらに、プラズマによってターゲット表面を窒化するので、窒化にスパッタリング装置の既存の構成を用いることができる。また、窒化から大気の開放までを自動的に制御し、オペレータに係る本発明を実施するにあたってかかる負荷を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図を参照して本発明に係るスパッタリング装置、スパッタリング方法及びこの方法をコンピュータに実行させるためのプログラムの実施形態１、実施形態２を説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１のスパッタリング装置を説明するための図である。また、図２は、図１に示したスパッタリング装置の制御部３０を示した機能ブロック図である。
【００２６】
図２に示したように、実施形態１のスパッタリング装置は、スパッタリングが行われるチャンバ５を備えている。チャンバ５は、チャンバ５を開閉するための開閉部８ａ、８ｂを有している。開閉部８ａは、図示しないヒンジ部材を備えていて、チャンバ５の蓋体部分５０がヒンジ部材を中心に回動可能に構成している。蓋体部分５０を回動させた場合、チャンバ５が開放され、チャンバ５の内部に大気が導入される。
【００２７】
また、チャンバ５には、スパッタリング膜の材料となるターゲット７、ターゲット７によってスパッタリング膜が生成される基板を保持する基板ホルダ９、空スパッタリング時に基板上に膜が生成されることを防ぐシャッタ２１、チャンバ５内を真空引きする真空ポンプ１７、１９、チャンバ５内に高周波（マイクロ波）でなる電力を印加する高周波電源１１がある。また、スパッタリング装置は、ガスボンベ１３、１４、１５を備えている。
【００２８】
ガスボンベ１３、１４、１５のうち、実施形態１では、ガスボンベ１３をスパッタ収量の小さい不活性ガス（Ｘｅ、Hｅ、Ｋｒ等）のボンベ、ガスボンベ１５をアンモニア（ＮＨ3）のボンベ、ガスボンベ１４をモノシラン（ＳｉＨ4）のボンベとする。さらに、スパッタリング装置には、スパッタリング膜の材料となる材料ガスのボンベが備えられている（図示せず）。
【００２９】
上記したスパッタリング装置は、チャンバ５が大気に開放される場合、この開放の前に行われたスパッタリングの終了後にターゲット７の表面を窒化する窒化手段を備えている。実施形態１では、窒化手段を、ガスボンベ１３、ガスボンベ１５、高周波電源１１、真空ポンプ１７及び１９として構成する。
また、実施形態１のスパッタリング装置は、上記した構成を制御して大気開放前の窒化を自動的に行うものとする。このため、スパッタリング装置は、図２に示したように、操作盤２３、真空計３５、タイマ３７、通知用ランプ３３及び制御部３０を備えている。
【００３０】
制御部３０は、チャンバ５内に導入されるガスの流量（例えば単位時間当たりにチャンバに流入するガスの体積で表す）を制御するガス流量制御部２５、導入されるガス流量と真空ポンプ１７、１９の排気量とで決定するチャンバ５内の真空度に基づいて放電部２９を制御する真空度制御部２７、真空度制御部２７によって高周波電源１１をオンし、放電を実行する放電部２９を備えている。高周波電源１１のオンによりチャンバ５に導入されているＮＨ3が電離してチャンバ５内にプラズマが生成される。
【００３１】
さらに、スパッタリング装置は、プラズマの生成開始から所定の時間を計時するタイマ３７と、タイマ３７による計時の終了後、チャンバ５の大気開放を許可することを通知する大気開放許可通知手段として機能する通知用ランプ３３とを備えている。
なお、上記した構成のうち、大気開放許可通知手段は通知用ランプ３３に限定されるものでなく、ブザー音や音声等の音によって大気開放許可を通知するものであってもよい。
【００３２】
以上述べた構成は、以下のように動作する。すなわち、ターゲット７の交換あるいはチャンバ５内部の清掃といったメンテナンスが必要な場合、オペレータは、操作盤２３を操作して制御部３０にメンテナンスを行うことを通知する。制御部３０は、ガス流量制御部２５によってガスボンベ１３及びガスボンベ１５の弁を開放し、ＮＨ3ガスとＸｅガスとをチャンバ５内に導入する。
【００３３】
なお、ガス流量制御部２５による弁の開放は、例えばガスボンベ１３、１５及びパイプの弁を電磁弁とし、ガス流量制御部２５が電磁弁に通電、通電停止することによって実現できる。このとき、ガス流量をプラズマの生成条件に合わせて固定しておけば、弁の開閉だけによって単位時間に所望のガス量がチャンバ５内に導入される。
次に、真空度制御部２７は、真空ポンプ１７、１９をオンすると共に、真空計３５の測定圧力をモニターし、チャンバ５の内部の真空度が予め定められた所定の値に達し、かつ定常状態になったか否か判断する。そして、チャンバ５内の圧力が所定の値で定常状態に達したと判断された場合、放電部２９を制御して放電を実行する。なお、チャンバ５内の圧力が定常状態に達したか否かの判断は、例えば、真空計３５が測定した圧力が予め設定されている時間所定の値を維持したか否か判断することによって実現できる。
【００３４】
放電部２９は、高周波電源１１をオンし、予め定められている電力をチャンバ５内のガスに供給する。この結果、チャンバ内のガスが電離してプラズマが生成される。このプラズマの生成条件を以下に例示する。
ガス  ＮＨ3             ３０〜４０ｓ／ｃｃｍ
不活性ガス（Ｘｅ）２００〜４００ｓ／ｃｃｍ
電力                  ２．０〜３．５ｋＷ
チャンバ内圧力        ５〜１５Ｐａ
（電極ギャップ６０ｍｍ）
実施形態１は、以上の条件で１〜３０分間プラズマをチャンバ５内で生成する。プラズマは、ターゲット７のスパッタリング表面を窒化する。放電部２９は、タイマ３７による計時の終了後、高周波電源１１をオフし、放電を終了する。同時にガス流量制御部２５がＮＨ3等のガスの導入を停止し、真空度制御部２７が真空ポンプ１７、１９をオフする。
【００３５】
また、ガス流量制御部２５は、チャンバ５の内部に不活性ガスを導入し、チャンバ５の内部を大気圧に近づける。そして、真空度制御部２７が、真空計３５の測定圧力によってチャンバ５が開放可能な圧力に達したか否か判断し、開放可能であると判断すると通知用ランプ３３に通電する。通知用ランプ３３は、通電されたことによって点灯あるいは点滅し、オペレータにチャンバ５が開放可能であることを通知する。
【００３６】
オペレータは、通知用ランプ３３の点灯等を確認する。そして、蓋体部分５０を手動で回動してチャンバ５を開放し、ターゲット７の交換あるいは清掃といった目的に応じてメンテナンスを行う。メンテナンスの終了後、オペレータは再び蓋体部分５０を回動してチャンバ５を閉じ、大気開放後の空スパッタリングを行う。
この際、実施形態１では、上記したように、大気開放に先立ってターゲット７表面が窒化されている。表面窒化は、ターゲット７のスパッタリング面に対して水分や不純物の分子が吸着することを防ぐ効果（ブロッキング効果）を有している。このため、スパッタリング面が窒化されているターゲット７は、表面が金属、あるいは酸化膜の状態よりも表面のコンタミ物質が少なく、内部に拡散されるコンタミ物質の量も少ない。
【００３７】
このため、実施形態１のスパッタリング装置は、ターゲット７表面をスパッタリング深さ０．１ｎｍ程度空スパッタリングすることでスパッタリングプロセスを再開することができる。
また、実施形態１は、大気開放時にはターゲット７表面が窒化されているので、ターゲットと酸素との反応を防ぐことができる。したがって、実施形態１のスパッタリング装置によれば、ターゲットとして高純度で高活性な金属を使用することができる。より具体的には、純度６Ｎ（９９．９９９９％）以上のＴａを安全に使用することが可能になった。
【００３８】
図３は、以上述べたスパッタリング装置の制御部３０によってなされるスパッタリング方法をフローチャートにして示す図である。メンテナンスを開始する場合、オペレータは、操作盤２３の図示しないスイッチ等を操作してメンテナンス実行に先立つターゲット表面の窒化を制御部３０に指示する。制御部３０は、この指示によってメンテナンスの開始を判断する（Ｓ３１）。判断の結果、指示が入力しない間、制御部３０は、指示が入力されるまで待機している（Ｓ３１：Ｎｏ）。
【００３９】
ステップＳ３１において、メンテナンスが開始されると判断した場合（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、のガス流量制御部２５は、チャンバ５内部にＮＨ3ガスをＸｅガスと共に導入する（Ｓ３２）。次に、真空度制御部２７が真空ポンプ１７、１９をオンし（Ｓ３３）、真空計３５によって測定される圧力をモニターする。そして、窒化用のプラズマ生成に適正な圧力として予め設定されている圧力にチャンバ５内が所定の時間以上維持される状態（定常状態）にあるか否か判断する（Ｓ３４）。
【００４０】
ステップＳ３４の判断の結果、チャンバ５が定常状態に達したと判断された場合（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、放電部２９に指示して放電を実行させる（Ｓ３５）。放電部２９は、放電開始からの経過時間をタイマ３７の計時時間によって検知する（Ｓ３６）。そして、放電から予め定められた所定の時間が経過するまでは（Ｓ３６：Ｎｏ）、継続して放電を行う。また、所定の時間が経過したと判断した場合（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、放電を終了する（Ｓ３７）。
【００４１】
放電が終了すると、ガス流量制御部２５がガスを停止し（Ｓ３８）、真空度制御部２７が真空ポンプ１７、１９を停止する（Ｓ３９）。また、ガス流量制御部２５及び真空度制御部２７は、チャンバ５内に不活性ガスを導入し（Ｓ４０）、チャンバ５内を開放可能な圧力にする。さらに真空度制御部２７は真空計３５の計測圧力からチャンバ５の大気開放が可能であるか否か判断し（Ｓ４１）、開放可能と判断した場合には通知用ランプ３３に指示して開放許可をオペレータに通知させる（Ｓ４２）。
【００４２】
なお、以上述べた実施形態１のスパッタリング方法をコンピュータに実行させるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク（ＦＤ）、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。また、実施形態１のスパッタリング方法をコンピュータに実行させるプログラム を、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。
【００４３】
さらに、実施形態１のスパッタリング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムは、以上述べたステップをすべて含むもの限定されるものではない。すなわち、実施形態１のプログラムは、チャンバ内に窒化膜を生成できるプラズマを生成し、プラズマの生成から所定の時間を計時し、計時の終了後にチャンバの大気開放を許可することを通知するステップとを含むものならよい。
【００４４】
したがって、実施形態１は、例えば真空ポンプのオン、オフ等をオペレータが真空計を見ながら手動で行うものであってもよい。また、ガスの導入や圧力が定常状態になったか否かをオペレータが判断し、ガスの流量等を手動で調整するものであってもよい。
以上述べたように、実施形態１は、メンテナンス直後の空スパッタリングのスパッタリング深さを、従来のスパッタリング深さの１／１０００以下にすることができる。このため、空スパッタリング時に発生するチャンバ内部の付着物量を低減し、チャンバの清掃回数を低減することができる。
【００４５】
また、実施形態１は、スパッタリング深さを従来の１／１０００以下にすることができるため、ターゲットの消耗を抑え、ターゲットの交換回数を低減することができる。
さらに、実施形態１は、ターゲット材料に高活性、高純度の金属を使用することを可能にし、生成される金属膜の抵抗値等の特性の信頼性を高めることができる。より具体的には、純度６Ｎ以上のＴａをゲート電極の材料に使い、より低抵抗で信頼性の高いゲート電極を製造することができる。
【００４６】
なお、以上述べた実施形態１では、チャンバ５の大気開放前に行われたスパッタリングの後であってチャンバ５開放直前にターゲット表面を窒化した例を挙げている。しかし、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態１は、チャンバ５の開放以前であればスパッタリングが終了するつどターゲット７の表面に窒化膜を生成するものであってもよい。このような構成によれば、オペレータが必要を感じた場合、直ちにチャンバ５を大気開放することができる。
【００４７】
また、本発明は、以上述べたようにターゲット７表面を窒化するものに限定されるものでなく、チャンバ５の開放以前にターゲット表面に窒化膜を生成するものであってもよい。窒化膜の生成は、以上述べた実施形態１のプロセスにあってＮＨ3ガス及びＸｅガスと共にＳｉＨ4ガスを導入してプラズマを生成することによって実現できる。このようにした場合、生成される窒化膜の厚さは、通常、数ｎｍで安定し、それ以上の厚さにはならない。したがって、窒化膜を生成した場合にあっても、表面を窒化した場合と同様にターゲット７表面をスパッタリング深さ０．１ｎｍ程度空スパッタリングすることでスパッタリングプロセスを再開することができる。
【００４８】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について図面を使って説明する。なお、実施形態２の説明において、実施形態１と同様の構成については同様の符号を付し、説明を一部略すものとする。
実施形態２は、チャンバの大気開放以前にターゲットのスパッタリング表面を窒化し、ターゲットの表面の未結合手と窒素とを結合させてダングリングボンドを低減する。そして、スパッタリング表面の窒素原子を加熱によって乖離し、空スパッタリングの工程をなくすものである。空スパッタリングの工程をなくすことにより、実施形態２は、成膜以外の目的でターゲットを消耗することをなくし、チャンバ内の付着物をもより低減することができる。
【００４９】
ただし、未結合手と結合した窒素原子は、表面が８５０℃以上になった場合に乖離することが一般的に知られている。表面を８５０℃に昇温する場合、ターゲットの加熱部分はさらに高温になる可能性がある。このため、加熱による窒素原子の乖離は、高融点の金属やセラミックスを材料としたターゲットにだけ適用可能である。また、ターゲットが高融点金属等であっても、ターゲット７をホルダに固定するための接着剤やボンディング部材の融点によっては表面が８５０℃になるまでにターゲット７を加熱できない場合もある。
【００５０】
そこで、実施形態２では、ターゲット７の表面を窒化し、窒化され表面をレーザアニールすることによって窒素原子を乖離するものとした。レーザアニールによれば、ターゲット７の表面だけを８５０℃に昇温することができる。このため、実施形態２の構成は、耐熱温度が５００℃程度のターゲットに適用することができる。
図４は、実施形態２のスパッタリング装置を説明するための図である。実施形態２のスパッタリング装置は、スパッタリングが行われるチャンバ５、チャンバ内にあって、スパッタリングに使用されるターゲット７、チャンバ５が大気に開放される場合、この開放の前に行われたスパッタリングの終了後にターゲット７表面を窒化する窒化手段を備えている。実施形態２では、窒化手段を、不活性ガスのガスボンベ１３、アンモニアのガスボンベ１５、高周波電源１１、真空ポンプ１７及び１９として構成する。
【００５１】
すなわち、実施形態１のように、アンモニアとモノシランとの混合ガスでプラズマを生成した場合にはターゲット７の表面に窒化膜が生成される。また、アンモニアと不活性ガスとを混合してプラズマを生成した場合、ターゲット７の表面が窒化される。
さらに、実施形態２のスパッタリング装置は、チャンバ５とロードロック式のゲート４４で仕切られたサブチャンバ４２を備えている。サブチャンバ４２は、真空ポンプ４７によって排気されていて、エキシマレーザ４０、エキシマレーザ４０から発するレーザ光Lをターゲット７に照射するためのレーザ光ガイド４５、レーザ光ガイド４５を矢線Ａの方向に移動させるガイド移動部４３を備えている。
【００５２】
エキシマレーザ４０、レーザ光ガイド４５、ガイド移動部４３は、実施形態２において、ターゲット７にレーザ光を照射し、ターゲット７の表面のうちの窒化された部分から窒素原子を除去するレーザ光照射手段として機能する。
また、図５は、スパッタリング装置の実施形態２にかかる制御を実行する制御部６０を示した図である。制御部６０は、実施形態１の構成に加えてレーザアニール制御部６１を備えている。レーザアニール制御部６１は、ガイド移動部４３の駆動やエキシマレーザ４０のオン、オフを制御するための構成である。
【００５３】
以上述べた構成は、以下のように動作する。すなわち、オペレータは、実施形態１で述べた条件と同様の条件でターゲット７のスパッタリング表面を窒化する。窒化の終了後、オペレータは、チャンバ５を開放して清掃あるいはターゲットの交換といったメンテナンスを行う。なお、以上述べた処理を含むスパッタリング方法は、制御部６０にマイコン等の小型コンピュータを搭載し、このコンピュータに実行させるためのプログラムとすることができる。このプログラムのフローチャートは、図３に示したフローチャートと同様に表されるため、図示及び説明を省くものとする。
【００５４】
スパッタリング装置でスパッタリングを再開する場合、オペレータは、操作盤２３を操作して制御部６０にスパッタリングの再開を通知する。スパッタリング再開を通知する信号は、レーザアニール制御部６１及び真空度制御部２７に入力する。真空度制御部２７は、真空ポンプ１７、１９、４７をオンし、チャンバ５及びサブチャンバ内を排気させる。そして、真空計３５が計測する圧力に基づいてロードロック４４を開けると共にガイド移動部４３を駆動し、レーザ光ガイド４５をサブチャンバ４２からチャンバ５に挿入する。
【００５５】
次に、レーザアニール制御部６１は、エキシマレーザ４０をオンしてレーザ光Lを出力させる。さらに、レーザ光ガイド４５をチャンバ５内で予め設定されている位置から設定された速度で移動する。
以上の動作により、レーザ光Ｌは、出力直後にフィルタ４１を通り、レーザ光ガイド４５にあるミラー４６で反射して進行方向を９０度変更する。そして、ビームホモジナイザ４９によって成形された後、フォーカスレンズで集光されてターゲット７に照射される。レーザ光ガイド４５はターゲット７に対して一定の距離を保ちながら一定の速度で移動するから、レーザ光Ｌは、ターゲット７のスパッタリング面に均一に照射される。
【００５６】
なお、以上述べたレーザ光Ｌの照射条件は、スパッタリング表面をおおよそ８５０℃に昇温可能な条件であればよく、ターゲット材料の比熱や窒化の程度、レーザアブレーションの発生等の条件によって適宜変更可能である。
以上述べた実施形態２は、チャンバの大気開放に先立ってターゲット表面を窒化し、スパッタリング表面に不純物が付着してスパッタリング膜のコンタミ物質となることを防ぐことができる。また、スパッタリングの再開にあたってはスパッタリング表面の窒素原子をレーザアニールすることによって乖離し、空スパッタリングの工程を省くことができる。空スパッタの工程をなくすことにより、実施形態２は、チャンバ５の内面に付着する付着物の発生をいっそう抑えることができる。その上、実施形態２は、ターゲットが成膜以外の目的で消耗することをなくし、ターゲットの交換頻度をも低減する。
【００５７】
このような実施形態２は、チャンバのメンテナンス回数を低減し、メンテナンスによるスパッタリング工程の処理効率低下を従来よりも高めることができる。
さらに、前記した実施形態１、実施形態２は、いずれもチャンバ内を清掃するためにチャンバを大気開放する場合を例に挙げている。しかし、本発明はこのような構成に限定されるものでなく、ターゲットの製造者がターゲットの表面に窒化膜を成膜した状態で出荷する。あるいはターゲットの表面を窒化した状態で窒化するものであってもよい。そして、ターゲットの交換時、スパッタリング装置のオペレータが、新たに取り付けたターゲットを空スパッタリング、あるいはレーザアニールしてスパッタリング表面を清浄化するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態１のスパッタリング装置を説明するための図である。
【図２】図１に示したスパッタリング装置の制御部の機能ブロック図である。
【図３】図２に示した制御部でなされるスパッタリング方法のフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態２のスパッタリング装置を説明するための図である。
【図５】図４に示したスパッタリング装置の制御部の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００５９】
５  チャンバ、７  ターゲット、８ａ、８ｂ  開閉部、９  基板ホルダ、１１  高周波電源、１３，１４，１５  ガスボンベ、１７，１９，４７  真空ポンプ、２１  シャッタ
２３  操作盤、２５  ガス流量制御部、２７  真空度制御部、２９  放電部、３０，６０
制御部、３３  通知用ランプ、３５  真空計、３７  タイマ、４０  エキシマレーザ
４１  フィルタ、４２  サブチャンバ、４３  ガイド移動部、４４  ゲート
４５  レーザ光ガイド、４９  ビームホモジナイザ、５０  蓋体部分、６１  レーザアニール制御部
【図１】
2005325414.tif 000003
【図２】
2005325414.tif 000004
【図３】
2005325414.tif 000005
【図４】
2005325414.tif 000006
【図５】
2005325414.tif 000007