JP2002231692A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応生成物による封止体への汚染を阻止でき
るようにすると共に、半導体装置の製造環境を清浄に維
持できるようにする。 【解決手段】 半導体基板１にスパッタエッチングを施
して、半導体装置を製造するスパッタ装置であって、半
導体基板１を出し入れするための開口部を有して、該半
導体基板１を収納するチャンバ５と、チャンバ５の開口
部を覆って、該チャンバ５を真空封止する封止体７と、
封止体７のチャンバ５側に支持され、チャンバ５の内壁
面に沿って設けられた円筒石英９の内壁面に沿った外周
壁部４０を有して酸化シリコン粒子を遮蔽するプラズマ
治具取付板１３を備え、このプラズマ治具取付板１３
は、封止体７の内面から外周壁部４０の先端部１５に至
る距離が該封止体７の内面から当該プラズマ治具取付板
１３の内面に至る距離よりも長く成され、従来のスパッ
タ装置と比べて、スパッタ処理により生じた酸化シリコ
ン粒子の封止体７に至る経路を伸長したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板にアル
ゴンイオンなどをスパッタして、当該半導体基板上の自
然酸化膜をスパッタエッチングするスパッタ装置等に適
用して好適な半導体製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の製造工程において、
電極や配線を成す金属薄膜の形成手段としてスパッタ装
置が広く用いられている。これは、高融点金属薄膜の形
成が容易な点、形成した金属薄膜の粒径が大きく、且つ
ばらつきが小さい点、さらに、ステップカバレージが良
好な点など、真空蒸着装置に比べて利点が多いからであ
る。

【０００３】また、金属薄膜形成の前処理として、半導
体基板上の自然酸化膜をスパッタ装置を用いてスパッタ
エッチングすることも知られている。スパッタエッチン
グを用いれば、自然酸化膜剥離後の半導体基板を大気に
晒すことなく、該半導体基板上に金属薄膜を形成でき
る。

【０００４】図５は、従来方式に係るスパッタ装置９０
の構成例を示す概念図である。図５に示すプラズマ治具
取付板９５は、プラズマ調整治具１７を当該プラズマ調
整治具取付板９５を介して封止体７に支持するものであ
る。プラズマ治具取付板９５は、その厚さＬ４が略一定
になされている。このプラズマ治具取付板９５の外周壁
部９６には、つば状の突縁部９３が設けられている。ス
パッタ装置９０では、突縁部９３の上面とプラズマ治具
取付板９５の上面は揃うようになされている。

【０００５】この突縁部９３の下方に、遮蔽板９１は設
けられている。遮蔽板９１は、円筒石英９の内壁面に沿
った円筒形を有している。遮蔽板９１は反応生成物を封
止体７及び円筒石英９から遮蔽するものである。遮蔽板
９１は、その上端を突縁部９３に架けられ、かつその内
面を外周壁部９６の側面と隣接するように配置されてい
る。

【０００６】プラズマ治具取付板９５と遮蔽板９１との
間には、空隙部９９が設けられている。この空隙部９９
は、プラズマ治具取付板９５と遮蔽板９１の熱膨張係数
差によって生じる、スパッタ処理時の両部材間の伸縮を
吸収するものである。さらに、空隙部９９を設けたこと
によって、プラズマ治具取付板９５と遮蔽板９１のスパ
ッタ装置９０への組立は容易になされる。

【０００７】これらプラズマ治具取付板９５及び遮蔽板
９１の表面部には、凹凸を多数形成するブラスト処理が
施されている。ブラスト処理を施され凹凸状に加工され
た表面部は、表面積が大きいので浮遊する粒子が膠着し
易い。それゆえ、半導体基板１をスパッタエッチングし
て、自然酸化膜等の酸化シリコン粒子が周囲に飛散して
も、これらの粒子はブラスト処理を施されたプラズマ治
具取付板９５や遮蔽板９１表面部に膠着する。

【０００８】スパッタ装置９０では、スパッタエッチン
グを繰り返すと、プラズマ治具取付板９５と遮蔽板９１
の表面部に酸化シリコン粒子が堆積し、やがて被膜（以
下、エッチデポ物という）８９が形成される。ブラスト
処理を施されたプラズマ治具取付板９５と遮蔽板９１の
表面部に形成されたエッチデポ物８９は、極めて剥離し
にくくなされている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来方式に
係るスパッタ装置９０によれば、プラズマ治具取付板９
５と遮蔽板９１との間には、熱膨張係数の差による伸縮
を吸収する空隙部９９が設けられているので、半導体基
板１をスパッタエッチングして生じた酸化シリコン粒子
の一部は空隙部９９を通り、円筒石英９及び封止体７の
内壁面に付着する場合が多い。

【００１０】これらの内壁面に付着した酸化シリコン粒
子（以下で、反応生成物ともいう）は蓄積され、やがて
円筒石英９及び封止体７の内壁面にエッチデポ物８９が
堆積する。このエッチデポ物８９は、半導体基板１のス
パッタエッチング中に円筒石英９及び封止体７の内壁面
から剥離し易い。さらに、エッチデポ物８９の一部はこ
れらの内壁面から剥離して舞い上り、空隙部９９を通っ
て、半導体基板１に付着するおそれがある。

【００１１】このように、円筒石英９及び封止体７から
剥離したエッチデポ物８９が半導体基板１に付着し、こ
れが付着した状態で半導体基板１に金属薄膜が形成され
ると、該薄膜形成後の工程でレジストパターンが正しく
形成されない等の不具合が生じて、半導体装置の歩留ま
りや信頼性が大きく低下するという問題がある。

【００１２】そこで、本発明はこのような従来の課題を
解決したものであって、所定のプラズマ処理により発生
する反応生成物と封止体とをより隔絶できるようにする
と共に、反応生成物による封止体への汚染を阻止できる
ようにした半導体製造装置の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題は、半導体
基板に所定のプラズマ処理を施して、半導体装置を製造
する半導体製造装置であって、半導体基板を出し入れす
るための開口部を有して、該半導体基板を収納する収納
容器と、収納容器の開口部を覆って、該収納容器を真空
封止する封止体と、封止体の収納容器側に支持され、収
納容器の内壁面に沿った外周壁部を有して反応生成物を
遮蔽する内蓋を備え、この内蓋は、封止体の内面から外
周壁部の先端部に至る距離が、封止体の内面から内蓋の
内面に至る距離よりも長く成されたことを特徴とする半
導体製造装置によって解決される。

【００１４】本発明に係る半導体製造装置によれば、当
該装置の内蓋は、半導体基板を収納する収納容器の封止
体の内側に支持されると共に、収納容器の内壁面に沿っ
た外周壁部を有し、封止体の内面から外周壁部の先端部
に至る距離は、封止体の内面から内蓋の内面に至る距離
よりも長く成される。

【００１５】このため、内蓋の外周壁部と収納容器の内
壁面との重なり合う長さを、従来の半導体製造装置と比
べて長くすることができるので、プラズマ処理により生
じた反応生成物の封止体に至る経路を伸長できる。

【００１６】従って、この経路に沿って舞い上がろうと
する反応生成物を内蓋によって遮蔽でき、封止体と反応
生成物とは、従来の半導体製造装置と比べて、より一層
隔絶することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の実施形態に係る半導体製造装置について説明す
る。図１は本発明の実施形態に係るスパッタ装置１００
の構成例を示す斜視図である。

【００１８】この実施形態では、半導体基板を収納する
収納容器の封止体の内側に、収納容器の内壁面に沿った
外周壁部を有する内蓋を設け、内蓋の外周壁部と収納容
器の内壁面との重なり合う長さを長くして、従来の半導
体製造装置と比べて、反応生成物と封止体とをより隔絶
できるようにすると共に、反応生成物による封止体への
汚染を阻止できるようにしたものである。

【００１９】図１に示すスパッタ装置１００は、半導体
基板１にアルゴンイオンをスパッタして、該半導体基板
１上の自然酸化膜をエッチングするスパッタ装置であ
る。このスパッタ装置１００は、収納容器の一例となる
チャンバ５を有している。このチャンバ５は、半導体基
板１を出し入れするための開口部を有して、該半導体基
板１を収納するものである。チャンバ５の略中央部には
陰極に連接された電極台３が設けられ、半導体基板１は
この電極台３上に載置される。チャンバ５は、半導体基
板１のスパッタエッチング時は、その開口部が閉じられ
て、その内部が略真空になされる。

【００２０】チャンバ５の内壁側には、当該チャンバ５
の内壁面に沿った円筒石英９が設けられている。この円
筒石英９は、チャンバ５を略真空に維持できる十分な強
度を有している。チャンバ５の内部は、例えば、直径４
５０ｍｍ、深さ１５０ｍｍ程度の大きさに成されてい
る。

【００２１】次に、スパッタ装置１００は封止体の一例
となる封止体７を有している。この封止体７は、スパッ
タエッチング時にチャンバ５の開口部を覆って、該チャ
ンバ５を略真空に保持するものである。封止体７の内面
にはシリコン製のＯリングが設けられている。封止体７
と円筒石英９は０リングを挟持して、略真空を保持する
よう成されている。

【００２２】また、封止体７には、その一端に該封止体
７を上下方向に動作させて、チャンバ５を開閉する開閉
機構１９が設けられている。この開閉機構１９の動作に
よって、封止体７は円筒石英９方向に押圧されて、チャ
ンバ５は密閉される。さらに封止体７の内面には、プラ
ズマ調整治具１７が設けられている。このプラズマ調整
治具１７は、高周波電源に連通されており、チャンバ５
に導入されるアルゴンガスを励起してイオン化するもの
である。

【００２３】そして、スパッタ装置１００は内蓋の一例
となるプラズマ治具取付板１３を有している。プラズマ
治具取付板１３は、当該プラズマ治具取付板１３を介し
てプラズマ調整治具１７を封止体７のチャンバ５側に支
持するものである。封止体７とプラズマ治具取付板１
３、及びプラズマ治具取付板１３とプラズマ調整治具１
７の、各々が支持しあう支持部にはボルト等が通され、
各々が所定の位置で固定されるように成されている。

【００２４】また、プラズマ治具取付板１３は円筒石英
９の内壁面に沿った外周壁部４０を有している。プラズ
マ治具取付板１３はこの外周壁部４０を有することで、
反応生成物を円筒石英９及び封止体７から遮蔽できる機
能を兼ね備えている。これについては、後で説明する。

【００２５】さらに、スパッタ装置１００は、円筒石英
９の内壁面とプラズマ治具取付板１３との間に、遮蔽板
３１を備えている。この遮蔽板３１は、反応生成物を円
筒石英９及び封止体７から遮蔽するものである。遮蔽板
３１は、円筒石英９の内壁面に沿うように成されてい
る。

【００２６】図２は、図１に示したスパッタ装置１００
の構成例を示すＸ１−Ｘ２矢視断面図である。図２に示
すプラズマ治具取付板１３は、遮蔽板３１に沿った外周
壁部４０を有している。この外周壁部４０の先端部１５
と封止体７の内面との間の距離をＬ１とし、プラズマ治
具取付板１３の内面と封止体７の内面との間の距離をＬ
２としたとき、Ｌ１はＬ２よりも長くなされている。こ
れは、プラズマ治具取付板１３の外周壁部４０と遮蔽版
３１の内壁面との重なり合う長さを、従来のスパッタ装
置と比べて長くするためである。また、封止体７の内面
から当該チャンバ５の底面に至る距離をＬmaxとしたと
き、プラズマ治具取付板１３は、Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌmaxの
関係になされる。

【００２７】外周壁部４０の側面４３は遮蔽体３１の内
壁面に沿うように成される。また、外周壁部４０の内面
４４は、外周壁部４０の先端部１５と遮蔽板３１の内面
との間にテーパ角θを有して渡設するよう成される。ス
パッタ装置１００では、例えば、Ｌ１は１４．５ｍｍ、
Ｌ２は１０．０ｍｍ、テーパ角θは１１．２°程度に成
されている。

【００２８】また、プラズマ治具取付板１３の外周壁部
４０には、円筒石英９の内壁面に沿った突縁部４６が設
けられ、この突縁部４６は遮蔽板３１の上端に架かるよ
う配置されている。突縁部４６は、その上面をプラズマ
治具取付板１３の上面と揃えるよう成されており、その
厚さは、例えば４．５ｍｍ、突出距離は５ｍｍ程度であ
る。

【００２９】このプラズマ治具取付板１３は、その外周
壁部４０と突縁部４６を含めて、表面部にブラスト処理
が施されている。このブラスト処理によって、プラズマ
治具取付板１３の表面部は凹凸状になされ、その表面積
は増大する。それゆえ、スパッタエッチングによって生
じた、反応生成物の一例となる酸化シリコン粒子等がプ
ラズマ治具取付板１３の表面部に付着、堆積して、被膜
（以下、エッチデポ物という）を形成しても、このエッ
チデポ物は殆ど剥離しない。プラズマ治具取付板１３に
はアルミニウム等が使用され、その大きさは、例えば直
径３００ｍｍである。

【００３０】次に、遮蔽板３１は、その上端を突縁部４
６に架けられるように、かつその内面を外壁部４０の側
面４３に隣接するようにして、チャンバ５に設置されて
いる。遮蔽板３１は円筒形の石英板であり、その大きさ
は、例えば、外径３００ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、高さ１７
５ｍｍ程度である。また、プラズマ治具取付板１３と同
様に、その表面部にはブラスト処理が施されている。

【００３１】この遮蔽板３１と、外周壁部４０及び突縁
部４６との間には空隙部２５が設けられている。これ
は、プラズマ治具取付板１３を形成するアルミニウム
と、遮蔽板３１を形成する石英の各々の熱膨張係数に差
があり、この熱膨張係数の差により生じる両部材の伸縮
を吸収するためである。また、この空隙部２５を設ける
ことによって、プラズマ治具取付板１３のスパッタ装置
１００への取り付け作業は容易となる。空隙部２５の幅
Ｌ３は、例えば１ｍｍ程度である。

【００３２】次に、スパッタ装置１００における処理例
について説明する。この処理例では、半導体基板に成長
した自然酸化膜をアルゴンイオンでスパッタエッチング
する場合を想定する。

【００３３】図３はスパッタ装置１００における処理例
（その１）を示す概念図である。図３において、チャン
バ５内の、陰極に連接された電極台３上に半導体基板１
は載置され、チャンバ５内に所定量のアルゴンガスが封
入されている。

【００３４】次に、スパッタ装置１００のプラズマ調整
治具１７によって、チャンバ５に封入されたアルゴンガ
スは、図３のＡｒ⁺で示されるようにプラスイオン化さ
れる。プラスイオン化されたアルゴンガスは陰極に連接
された半導体基板１に速度を増しながら引き寄せられ
る。

【００３５】図４に示すように、半導体基板１は引き寄
せられたアルゴンイオンでスパッタされる。このとき、
半導体基板１上の自然酸化膜は、図４のＳｉＯ₂で示さ
れるような酸化シリコン粒子となって飛散する。

【００３６】このとき、プラズマ治具取付板１３の内部
を飛散する酸化シリコン粒子の中には、プラズマ治具取
付板１３と遮蔽体３１との間にある空隙部２５を通り抜
けようとするものもある。しかしながら、空隙部２５
は、従来のスパッタ装置と比べて、プラズマ治具取付板
１３の外周壁部４０及び突縁部４６と遮蔽体３１によっ
て、伸長、かつ縮径されている。

【００３７】それゆえ、酸化シリコン粒子が、空隙部２
５を通って円筒石英９及び封止体７の内面に到達するお
それは殆ど無い。酸化シリコン粒子は、プラズマ治具取
付板１３または遮蔽板３１の内面に膠着してエッチデポ
物４９を形成する。

【００３８】また、たとえ円筒石英９及び封止体７の内
面が、スパッタエッチング前から塵埃で汚染されていた
としても、上述したように、空隙部２５は伸長、かつ縮
径されているので、円筒石英９及び封止体７に付着した
塵埃が、空隙部２５を通って半導体基板１に到達するお
それは殆ど無い。

【００３９】尚、飛散した酸化シリコン粒子は、半導体
基板１を包囲したプラズマ治具取付板１３及び遮蔽板３
１の内面に衝突して膠着し、やがて、酸化シリコン粒子
が堆積してエッチデポ物４９を形成する。プラズマ治具
取付板１３及び遮蔽板３１の表面部は、上述したよう
に、ブラスト処理が施されているので、エッチデポ物４
９は、プラズマ治具取付板１３及び遮蔽板３１から殆ど
剥離することはない。

【００４０】このように、本発明に係るスパッタ装置１
００によれば、半導体基板１を収納するチャンバ５の封
止体７の内側に支持されると共に、このチャンバ５の内
壁面に設けられた円筒石英９に沿って外周壁部４０を有
したプラズマ治具取付板１３を備え、このプラズマ治具
取付板１３は封止体７の内面から外周壁部４０の先端部
１５に至る距離Ｌ１がその封止体７の内面からプラズマ
治具取付板１３の内面に至る距離Ｌ２よりも長く成され
る。

【００４１】従って、プラズマ治具取付板１３の外周壁
部４０と円筒石英９の内壁面との重なり合う長さを、従
来の半導体製造装置と比べて長くすることができるの
で、スパッタエッチングにより生じた酸化シリコン粒子
の封止体７に至る経路を伸長できる。それゆえ、この経
路に沿って舞い上がろうとする酸化シリコン粒子をプラ
ズマ治具取付板１３によって遮蔽でき、封止体７と酸化
シリコン粒子とは、従来のスパッタ装置と比べて、より
一層隔絶することができる。

【００４２】従って、従来のスパッタ装置と比べて、酸
化シリコン粒子による封止体７への汚染はより阻止でき
る。チャンバ５内の半導体基板１及びその周辺を清浄に
維持でき、半導体装置の歩留まりや信頼性を向上でき
る。

【００４３】尚、この実施形態ではスパッタ装置の場合
について説明したが、これに限られることはなく、例え
ば、プラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置等に
も適用することができる。

【００４４】また、この実施形態では封止体７の内面か
らプラズマ治具取付板１３の外周壁部の先端部に至る距
離がＬ１＝１４．５ｍｍ、封止体７の内面から当該プラ
ズマ治具取付板１３の内面に至る距離がＬ２＝１０．０
ｍｍの場合について説明したが、これに限られることは
なく、上述した開閉機構１９の構造にもよるが、当該チ
ャンバ５の深さＬmax＝１５０ｍｍまで、このプラズマ
治具取付板１３の外周壁部を長くしてもよい。この場合
には、封止体７を垂直方向で上下する開閉機構１９を準
備するとよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明に係る半導体製造装置によれば、
半導体基板を収納する収納容器の封止体の内側に支持さ
れると共に、この収納容器の内壁面に沿って外周壁部を
有した内蓋を備え、この内蓋は封止体の内面から外周壁
部の先端部に至る距離がその封止体の内面から内蓋の内
面に至る距離よりも長くなるように選ばれている。

【００４６】この構成によって、内蓋の外周壁部と収納
容器の内壁面との重なり合う長さを、従来の半導体製造
装置と比べて長くすることができるので、プラズマ処理
により生じた反応生成物の封止体に至る経路を伸長でき
る。それゆえ、この経路に沿って舞い上がろうとする反
応生成物を内蓋によって遮蔽でき、封止体と反応生成物
とは、従来の半導体製造装置と比べて、より一層隔絶す
ることができる。

【００４７】従って、従来の半導体製造装置と比べて、
反応生成物による封止体への汚染はより阻止できる。収
納容器内の半導体基板及びその周辺を清浄に維持でき、
半導体装置の歩留まりや信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るスパッタ装置１００の
構成例を示す斜視図である。

【図２】図１に示したスパッタ装置１００の構成例を示
すＸ１−Ｘ２矢視断面図である。

【図３】スパッタ装置１００における処理例（その１）
を示す概念図である。

【図４】スパッタ装置１００における処理例（その２）
を示す概念図である。

【図５】従来方式に係るスパッタ装置９０の構成例を示
す概念図である。

【符号の説明】

１・・・半導体基板、５・・・チャンバ、７・・・封止
体、９・・・円筒石英、１３・・・プラズマ治具取付
板、１７・・・プラズマ調整治具、、２５・・・空隙
部、３１・・・遮蔽板、４０・・・外周壁部、４９・・
・エッチデポ物、１００・・・スパッタ装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板に所定のプラズマ処理を施し
   て、半導体装置を製造する半導体製造装置であって、 前記半導体基板を出し入れするための開口部を有して、
   該半導体基板を収納する収納容器と、 前記収納容器の開口部を覆って、該収納容器を真空封止
   する封止体と、 前記封止体の前記収納容器側に支持され、前記収納容器
   の内壁面に沿った外周壁部を有して反応生成物を遮蔽す
   る内蓋を備え、 前記内蓋は、 前記封止体の内面から前記外周壁部の先端部に至る距離
   が該封止体の内面から当該内蓋の内面に至る距離よりも
   長く成されたことを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 前記封止体の内面から前記外周壁部の先
   端部に至る距離をＬ１とし、前記封止体の内面から当該
   内蓋の内面に至る距離をＬ２とし、 前記封止体の内面から当該収納容器の底面に至る距離を
   Ｌmaxとしたとき、 前記内蓋は、 Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌmaxの関係になされることを特徴とする
   請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 【請求項３】 前記収納容器の内壁面と前記内蓋の外周
   壁部との間に反応生成物を遮蔽する環状の遮蔽板を備
   え、 前記内蓋は、当該内蓋の外周壁部につば状に突縁部を有
   し、 前記突縁部が前記遮蔽板の上端に架かるように配置され
   たことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
4. 【請求項４】 前記内蓋の一部または全ての表面部は凹
   凸状に加工されてなることを特徴とする請求項１に記載
   の半導体製造装置。