JP2002004042A - Ｒｆスパッタリング装置 - Google Patents
Ｒｆスパッタリング装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スパッタリングによる成膜において、成膜の
均一性の向上をはかり、また、膜純度の劣化を防止す
る。 【解決手段】 一対のRF電極の一方の電極の上に絶縁板
を配置し、この絶縁板の上に基板を保持して、ターゲッ
ト材料からなる他方の電極と対向させ、一対の電極の間
にRF電圧を印加してスパッタリングを行なう。
均一性の向上をはかり、また、膜純度の劣化を防止す
る。 【解決手段】 一対のRF電極の一方の電極の上に絶縁板
を配置し、この絶縁板の上に基板を保持して、ターゲッ
ト材料からなる他方の電極と対向させ、一対の電極の間
にRF電圧を印加してスパッタリングを行なう。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】この発明は、半導体製造プロ
セス等で用いられるRFスパッタリング装置およびRFスパ
ッタリング方法の改良に関するものである。
セス等で用いられるRFスパッタリング装置およびRFスパ
ッタリング方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製品の高集積化が進み、コンタク
トホール部のアスペクト比が増大することにより、直流
電力（DC Power）のみのスパッタリング法では十分なカ
バレッジの確保が出来なくなって来た。そのため、カバ
レッジ性能を向上させる目的に開発された装置がRF(高
周波)を利用したスパッタリング装置(イオン化スパッタ
リング装置)である。
トホール部のアスペクト比が増大することにより、直流
電力（DC Power）のみのスパッタリング法では十分なカ
バレッジの確保が出来なくなって来た。そのため、カバ
レッジ性能を向上させる目的に開発された装置がRF(高
周波)を利用したスパッタリング装置(イオン化スパッタ
リング装置)である。
【０００３】RF(高周波)を利用した従来のスパッタリン
グ装置では、一対のRF電極の間で放電をさせ、ターゲッ
ト表面から金属膜をスパッタする。ターゲットから飛び
出したメタル粒子はRFによりチャンバ内部の高Plasma密
度領域を通過することによりイオン化され、電位差とシ
ース電圧により基板表面に垂直に加速化され、成膜す
る。この従来のスRFパッタリング装置では、一対のRF電
極の一方である基板ホルダー上に成膜が施される基板を
直接に設置し、RFスパッタリングと同時にメタル粒子を
イオン化させ、基板上に薄膜を形成していた。
グ装置では、一対のRF電極の間で放電をさせ、ターゲッ
ト表面から金属膜をスパッタする。ターゲットから飛び
出したメタル粒子はRFによりチャンバ内部の高Plasma密
度領域を通過することによりイオン化され、電位差とシ
ース電圧により基板表面に垂直に加速化され、成膜す
る。この従来のスRFパッタリング装置では、一対のRF電
極の一方である基板ホルダー上に成膜が施される基板を
直接に設置し、RFスパッタリングと同時にメタル粒子を
イオン化させ、基板上に薄膜を形成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体製造にお
いてウェーハ径が大口径化するに従い、従来のRFスパッ
タリング装置では、ウェーハ面内の膜厚均一性を確保す
ることがますます困難になってきた。また、ウェーハ近
傍のシース電圧の均一性は、ウェーハ面内の成膜速度の
均一性およびカバレッジに大きく影響を与える。RFを使
うスパッタリング装置は、ウェーハ径の大口径化とそれ
に伴うPowerの増加により基板に強いシース電圧が形成
し、シース電圧の不均一性を深化させ、成膜特性が劣化
してしまう。
いてウェーハ径が大口径化するに従い、従来のRFスパッ
タリング装置では、ウェーハ面内の膜厚均一性を確保す
ることがますます困難になってきた。また、ウェーハ近
傍のシース電圧の均一性は、ウェーハ面内の成膜速度の
均一性およびカバレッジに大きく影響を与える。RFを使
うスパッタリング装置は、ウェーハ径の大口径化とそれ
に伴うPowerの増加により基板に強いシース電圧が形成
し、シース電圧の不均一性を深化させ、成膜特性が劣化
してしまう。
【０００５】成膜特性の均一性が劣化すると、RFスパッ
タリング装置を用いて形成される半導体装置の良品歩留
まりを低下させ、製造コストを増加させるという問題が
ある。また、大口径化による生産性向上のため、高いRF
を使うことにより基板周囲シールドをスパッタリング
(アース不十分)し、シールドからの不純物が、ウェーハ
上に形成した膜中に含まれ、形成される半導体集積回路
の動作特性を劣化させるという問題がある。
タリング装置を用いて形成される半導体装置の良品歩留
まりを低下させ、製造コストを増加させるという問題が
ある。また、大口径化による生産性向上のため、高いRF
を使うことにより基板周囲シールドをスパッタリング
(アース不十分)し、シールドからの不純物が、ウェーハ
上に形成した膜中に含まれ、形成される半導体集積回路
の動作特性を劣化させるという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述したよ
うな従来の課題を解決するためになされたもので、一対
のRF電極の一方である基板ホルダーの電極上に絶縁板を
備え、成膜すべき基板を絶縁板を介してRF電極上に保持
する構造とした。また、基板ホールド周辺のシールドを
基板より下方に配置する構造とした。
うな従来の課題を解決するためになされたもので、一対
のRF電極の一方である基板ホルダーの電極上に絶縁板を
備え、成膜すべき基板を絶縁板を介してRF電極上に保持
する構造とした。また、基板ホールド周辺のシールドを
基板より下方に配置する構造とした。
【０００７】すなわち、この発明の請求項１のRFスパッ
タリング装置は、一対のRF電極を構成する一方の電極の
上に基板を保持する絶縁板を配置したことを特徴とする
ものである。
タリング装置は、一対のRF電極を構成する一方の電極の
上に基板を保持する絶縁板を配置したことを特徴とする
ものである。
【０００８】また、この発明の請求項２のRFスパッタリ
ング装置は、請求項１に記載の装置において、上記絶縁
板として所定厚さの石英板を用いたことを特徴とするも
のである。
ング装置は、請求項１に記載の装置において、上記絶縁
板として所定厚さの石英板を用いたことを特徴とするも
のである。
【０００９】また、この発明の請求項３のRFスパッタリ
ング装置は、請求項１または２に記載の装置において、
上記一方の電極の表面にほぼ並行な面にその周囲を平面
状に取囲むシールドを備え、このシールドを、上記一方
の電極に保持される基板の表面より低い位置になるよう
に配置したことを特徴とするものである。
ング装置は、請求項１または２に記載の装置において、
上記一方の電極の表面にほぼ並行な面にその周囲を平面
状に取囲むシールドを備え、このシールドを、上記一方
の電極に保持される基板の表面より低い位置になるよう
に配置したことを特徴とするものである。
【００１０】また、この発明の請求項４のRFスパッタリ
ング方法は、一対のRF電極の一方の電極の上に所定厚さ
の絶縁板を配置し、この絶縁板の上に基板を保持して、
ターゲット材料からなる他方の電極と対向させ、上記一
対の電極の間にRF電圧を印加してスパッタリングを行な
うことを特徴とするものである。
ング方法は、一対のRF電極の一方の電極の上に所定厚さ
の絶縁板を配置し、この絶縁板の上に基板を保持して、
ターゲット材料からなる他方の電極と対向させ、上記一
対の電極の間にRF電圧を印加してスパッタリングを行な
うことを特徴とするものである。
【００１１】以上のように、この発明によれば、RF電極
である基板ホルダー上に絶縁体を備え、シース電圧の均
一性を向上させ、膜内の成膜特性の均一性を向上させ
る。また、シールドが基板より下方に存するため、シー
ルドからスパッタされた不純物が基板上に入射するのを
防止でき、膜の純度の劣化を防ぐことができる。
である基板ホルダー上に絶縁体を備え、シース電圧の均
一性を向上させ、膜内の成膜特性の均一性を向上させ
る。また、シールドが基板より下方に存するため、シー
ルドからスパッタされた不純物が基板上に入射するのを
防止でき、膜の純度の劣化を防ぐことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。図１は、この発明の実施
の形態１によるRFスパッタリング装置の概略構成を示す
断面図である。図１において、１はスパッタリングチャ
ンバー、２はスパッタリングチャンバー１の下部に固定
された基板ホルダーであり、この基板ホルダー２は、ベ
ース部３の上に電極４を配置し、この上に石英板５（絶
縁板）を配置して、これらを一体的に固定して形成して
いる。この電極４は高周波を印加する一対の電極の一方
を構成するもので、シース電圧を与えるバックバイアス
電源７を介して接地されている。石英板５の上には成膜
すべき基板６が載置され、基板６と電極４との間には石
英板５により所定間隙が形成され、基板６の上に所定の
膜がスパッタリングにより成膜される。
実施の形態について説明する。図１は、この発明の実施
の形態１によるRFスパッタリング装置の概略構成を示す
断面図である。図１において、１はスパッタリングチャ
ンバー、２はスパッタリングチャンバー１の下部に固定
された基板ホルダーであり、この基板ホルダー２は、ベ
ース部３の上に電極４を配置し、この上に石英板５（絶
縁板）を配置して、これらを一体的に固定して形成して
いる。この電極４は高周波を印加する一対の電極の一方
を構成するもので、シース電圧を与えるバックバイアス
電源７を介して接地されている。石英板５の上には成膜
すべき基板６が載置され、基板６と電極４との間には石
英板５により所定間隙が形成され、基板６の上に所定の
膜がスパッタリングにより成膜される。
【００１３】基板ホルダー２の周囲は、ホルダー周囲シ
ールド８により囲まれており、これは接地電位にシール
ドされている。電極４の周囲には電極４と同じ平面で電
極周囲シールド９が配置されており、銅板１０を介して
ホルダー周囲シールド８に接続されている。電極周囲シ
ールド９の上表面は、たとえば、電極４の上表面と同一
に配置され、石英板４の上に配置された基板６とは、石
英板４の厚み分だけ段差があるように低い位置にある。
ールド８により囲まれており、これは接地電位にシール
ドされている。電極４の周囲には電極４と同じ平面で電
極周囲シールド９が配置されており、銅板１０を介して
ホルダー周囲シールド８に接続されている。電極周囲シ
ールド９の上表面は、たとえば、電極４の上表面と同一
に配置され、石英板４の上に配置された基板６とは、石
英板４の厚み分だけ段差があるように低い位置にある。
【００１４】１１はスパッタリングチャンバー１の上部
に配置されたターゲット板であり、高周波を印加する一
対の電極の他方を構成するもので、RF電源１２に接続さ
れている。このターゲット板１１の材料が基板５の表面
にスパッタリングされるものである。１３はイオン化領
域であり、スパッタリングチャンバー１に導入されたAr
ガスを、一対の電極４，１１の間の高周波電圧によりイ
オン化した領域である。
に配置されたターゲット板であり、高周波を印加する一
対の電極の他方を構成するもので、RF電源１２に接続さ
れている。このターゲット板１１の材料が基板５の表面
にスパッタリングされるものである。１３はイオン化領
域であり、スパッタリングチャンバー１に導入されたAr
ガスを、一対の電極４，１１の間の高周波電圧によりイ
オン化した領域である。
【００１５】スパッタリング処理においては、スパッタ
リングチャンバー１にArガスを導入し、RF電源１２によ
りターゲット板１１にRF電圧を印加する。このRF電圧に
より一対の電極４，１１の間で放電し、ターゲット板１
１の表面からメタル材料をスパッタする。ターゲット板
１１から飛び出したメタル粒子はRF電圧によりスパッタ
リングチャンバー１内部の高プラズマ密度領域を通過す
ることによりイオン化され、RF電圧の電位差と、バック
バイアス電源７によるシース電圧とにより、基板６の表
面に向かって垂直に加速され、基板６の表面で成膜す
る。
リングチャンバー１にArガスを導入し、RF電源１２によ
りターゲット板１１にRF電圧を印加する。このRF電圧に
より一対の電極４，１１の間で放電し、ターゲット板１
１の表面からメタル材料をスパッタする。ターゲット板
１１から飛び出したメタル粒子はRF電圧によりスパッタ
リングチャンバー１内部の高プラズマ密度領域を通過す
ることによりイオン化され、RF電圧の電位差と、バック
バイアス電源７によるシース電圧とにより、基板６の表
面に向かって垂直に加速され、基板６の表面で成膜す
る。
【００１６】以上のように、本発明では、一方のRF電極
である基板ホルダー２側の電極３の上に石英板４（絶縁
体板）を備え、基板６が石英板４を介して電極３（RF電
極）と近接する構造にした。また、電極周囲シールド９
を基板６より下方に配置した。
である基板ホルダー２側の電極３の上に石英板４（絶縁
体板）を備え、基板６が石英板４を介して電極３（RF電
極）と近接する構造にした。また、電極周囲シールド９
を基板６より下方に配置した。
【００１７】このように、一対のRF電極の一方である基
板ホルダー側の電極４上に石英板（絶縁体板）５を備え
ることにより、基板６の近傍のシース電圧の均一性を向
上させることができ、その結果として基板１の上に形成
する成膜特性の均一性を向上させることができる。ま
た、電極周囲シールド９が基板６より下方に存するた
め、電極周囲シールド９からスパッタされた不純物が基
板６上に入射するのを防止でき、基板６の上に形成され
る膜の純度の劣化を防ぐことができる。
板ホルダー側の電極４上に石英板（絶縁体板）５を備え
ることにより、基板６の近傍のシース電圧の均一性を向
上させることができ、その結果として基板１の上に形成
する成膜特性の均一性を向上させることができる。ま
た、電極周囲シールド９が基板６より下方に存するた
め、電極周囲シールド９からスパッタされた不純物が基
板６上に入射するのを防止でき、基板６の上に形成され
る膜の純度の劣化を防ぐことができる。
【００１８】図２は、この発明の実施の形態の変形例を
示すRFスパッタリング装置の断面図である。図２におい
て、９ａは電極周囲シールドであり、図１の電極周囲シ
ールド９に比べて更に低い位置に配置され、ホルダー周
囲シールド８に接続されている。その他の構成は図１と
同様である。このようにすると、電極周囲シールド９ａ
からスパッタされた不純物が基板６上に入射するのをさ
らに効果的に防止できる。
示すRFスパッタリング装置の断面図である。図２におい
て、９ａは電極周囲シールドであり、図１の電極周囲シ
ールド９に比べて更に低い位置に配置され、ホルダー周
囲シールド８に接続されている。その他の構成は図１と
同様である。このようにすると、電極周囲シールド９ａ
からスパッタされた不純物が基板６上に入射するのをさ
らに効果的に防止できる。
【００１９】なお、以上は半導体基板上に金属膜をスパ
ッタリングで形成する例について説明したが、この発明
はそのような例に限定されるものではなく、何らかの基
板上に何らかの膜をスパッタリングで成膜する場合に広
く適用できるものである。
ッタリングで形成する例について説明したが、この発明
はそのような例に限定されるものではなく、何らかの基
板上に何らかの膜をスパッタリングで成膜する場合に広
く適用できるものである。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、半導体製造プロセス等においてスパッタリング膜を
形成するに際し、成膜の均一性と、カバレッジにすぐ
れ、かつ膜純度のよい膜を形成することが可能になり、
信頼性の高い半導体装置を高収率で提供することが出来
る。
ば、半導体製造プロセス等においてスパッタリング膜を
形成するに際し、成膜の均一性と、カバレッジにすぐ
れ、かつ膜純度のよい膜を形成することが可能になり、
信頼性の高い半導体装置を高収率で提供することが出来
る。
【図１】 本発明によるRFスパッタリング装置の断面模
式図。
式図。
【図２】 本発明による他のRFスパッタリング装置の断
面模式図。
面模式図。
１ スパッタリングチャンバー、 ２ 基板ホルダー、 ３ ベース部、 ４ 電極、 ５ 石英板、 ６ 基板(ウェーハ)、 ７ バックバイアス電源、 ８ ホルダー周囲シールド、 ９ 電極周囲シールド、 １０ 銅板、 １１ ターゲット板、 １２ RF電源、 １３ イオン化領域。
Claims (4)
- 【請求項１】 一対のRF電極を構成する一方の電極の上
に基板を保持する絶縁板を配置したことを特徴とするRF
スパッタリング装置。 - 【請求項２】 上記絶縁板として所定厚さの石英板を用
いたことを特徴とする請求項１に記載のRFスパッタリン
グ装置。 - 【請求項３】 上記一方の電極の表面にほぼ並行な面に
その周囲を平面状に取囲むシールドを備え、このシール
ドを、上記一方の電極に保持される基板の表面より低い
位置になるように配置したことを特徴とする請求項１ま
たは２に記載のRFスパッタリング装置。 - 【請求項４】 一対のRF電極の一方の電極の上に所定厚
さの絶縁板を配置し、この絶縁板の上に基板を保持し
て、ターゲット材料からなる他方の電極と対向させ、上
記一対の電極の間にRF電圧を印加してスパッタリングを
行なうことを特徴とするRFスパッタリング方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000186091A JP2002004042A (ja) | 2000-06-21 | 2000-06-21 | Ｒｆスパッタリング装置 |
| KR1020000054766A KR20020004783A (ko) | 2000-06-21 | 2000-09-19 | Ｒｆ 스퍼터링 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000186091A JP2002004042A (ja) | 2000-06-21 | 2000-06-21 | Ｒｆスパッタリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002004042A true JP2002004042A (ja) | 2002-01-09 |
Family
ID=18686317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000186091A Pending JP2002004042A (ja) | 2000-06-21 | 2000-06-21 | Ｒｆスパッタリング装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002004042A (ja) |
| KR (1) | KR20020004783A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10233536B2 (en) | 2015-08-20 | 2019-03-19 | Ulvac, Inc. | Sputtering apparatus and method of discriminating state thereof |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6143427A (ja) * | 1984-08-08 | 1986-03-03 | Hitachi Ltd | スパツタエツチング装置 |
| JPH0649936B2 (ja) * | 1986-02-13 | 1994-06-29 | 日電アネルバ株式会社 | バイアススパツタリング装置 |
| US5592358A (en) * | 1994-07-18 | 1997-01-07 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck for magnetic flux processing |
| JPH0849072A (ja) * | 1994-08-04 | 1996-02-20 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 薄膜形成方法及びその装置 |
-
2000
- 2000-06-21 JP JP2000186091A patent/JP2002004042A/ja active Pending
- 2000-09-19 KR KR1020000054766A patent/KR20020004783A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10233536B2 (en) | 2015-08-20 | 2019-03-19 | Ulvac, Inc. | Sputtering apparatus and method of discriminating state thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20020004783A (ko) | 2002-01-16 |
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