JP2003073823A - スパッタ方法及びスパッタ装置 - Google Patents

スパッタ方法及びスパッタ装置

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JP2003073823A
JP2003073823A JP2001257785A JP2001257785A JP2003073823A JP 2003073823 A JP2003073823 A JP 2003073823A JP 2001257785 A JP2001257785 A JP 2001257785A JP 2001257785 A JP2001257785 A JP 2001257785A JP 2003073823 A JP2003073823 A JP 2003073823A
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Japan
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film
opening
mask
dummy substrate
sputtering
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Toshiaki Munemasa
利明 宗政
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Original Assignee
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、成膜時間と膜厚及び膜抵抗
の関係を確認する際に作製するサンプル数を削減し、ダ
ミー基板及び、サンプル作製工数を低減できるスパッタ
方法及びスパッタ装置を提供することである。 【解決手段】 本発明のスパッタ装置101は、ターゲ
ット3と処理基板5との間の空間に、回転駆動系(図示
せず)によって回転可能に軸102に保持されたマスク
103を配設しており、ダミー基板5bに成膜するとき
に用いる。また、このマスク103は、開口部104を
有しており、この開口部104を通してスパッタ処理が
行われ、開口部104の位置が可変な構成、または、開
口部104の面積が段階的に拡大可能な構成のいずれか
となっている。

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の成膜装
置に関し、特に、半導体基板の表面に例えば金属から成
る薄膜を形成するスパッタ方法及びスパッタ装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のスパッタ装置の一例を要部断面図
として示す図6を用いて説明する。平行平板型のスパッ
タ装置1は、真空チャンバ2内に、ターゲット3と呼ぶ
蒸着原料から成る円板を保持して、一方の電極(陰極)
となるプレート4と、それに対向し、処理基板5(半導
体基板5aまたはダミー基板5b)を保持して、他方の
電極(陽極)となる基板ホルダ6とが配設されている。
プレート4は、真空チャンバ2の外部で高周波電源7と
接続されている。また、真空チャンバ2は、排気口8と
ガス供給口9とを有し、排気装置(図示せず)によって
内部を高真空に保ったり、スパッタガスとして例えば、
Arガスの供給ができるようになっている。また、シ
ャッタ10は、ターゲット3と処理基板5との間の空間
に、回転駆動系(図示せず)によって軸11に回転可能
に保持されており、プラズマ状態が安定するまで、処理
基板5を覆って質の悪い膜が蒸着されることを防止した
り、成膜時間を制御したりする。尚、このシャッタ10
が具備されていない構成のスパッタ装置もあり、この場
合、成膜時間は高周波電源のオン/オフで制御する。
【0003】次に、スパッタ方法を説明する。先ず、プ
レート4にターゲット3を固定し、処理基板5を基板ホ
ルダ6に載置する。排気装置(図示せず)によって真空
チャンバ2内を高真空にした後、Arガスを導入する
と共に、ターゲット3に高周波電力を印加することによ
って両電極4,6の間がグロー放電状態になる。これに
より、Arガスがプラズマ化されると、加速されたA
イオンがターゲット3に照射され、ターゲット3の
原子や分子が放出され処理基板5にスパッタ蒸着し薄膜
が形成される。このとき、所定のプロセス条件(成膜ガ
ス流量、成膜圧力、RF電力)において、成膜時間を制
御して所望の膜厚を得る。しかし、真空チャンバ2内は
スパッタ処理により不所望な付着物が徐々に堆積してい
き状態が変化するため、成膜時間と膜厚及び膜抵抗との
関係は常に一定であると限らず適宜確認する必要があ
る。特に、真空チャンバ2内をクリーニングした場合に
は、状態が大きく変化する虞れがあるため確認は必須で
あった。確認の方法は、表面に段差のない平坦なダミー
基板5bを用いて、所定のプロセス条件で、成膜時間を
何水準かに振った膜厚測定用のサンプルを作製し、各水
準のサンプルの膜厚を測定し、それらのデータを用いて
成膜時間と膜厚及び膜抵抗との関係が変化していないか
どうかを確認する。スパッタ装置1が何種類もの異なる
膜厚の成膜処理をする装置である場合は、確認のための
水準数は多くなり、サンプル数も増加する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のスパッタ方法及
びスパッタ装置では、ダミー基板を用いて成膜時間と膜
厚及び膜抵抗との関係を確認する膜厚測定用のサンプル
を作製する場合、水準毎に、ダミー基板とサンプル作製
工数を必要とした。また、サンプル枚数が多くなると膜
厚測定作業においてもサンプル交換の手間やサンプルの
管理が煩雑となった。
【0005】本発明の目的は、成膜時間と膜厚及び膜抵
抗との関係を確認する際に作製する膜厚測定用のサンプ
ル枚数を削減し、ダミー基板及び、サンプル作製工数を
低減できるスパッタ方法及びスパッタ装置を提供するこ
とである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のスパッタ方法
は、ダミー基板上に所定の成膜時間で成膜し、その膜厚
を測定して、成膜時間と膜厚及び膜抵抗との関係を適宜
確認する確認工程と、半導体基板に成膜処理を行うスパ
ッタ工程とを繰返し行うスパッタ方法において、ダミー
基板上に異なる成膜時間で成膜した複数の成膜領域を形
成することを特徴とするスパッタ方法である。
【0007】本発明のスパッタ装置は、真空チャンバ内
に蒸着原料と半導体基板またはダミー基板とを対向させ
配置し、蒸着原料をスパッタして成膜するスパッタ装置
において、蒸着原料とダミー基板との間に、開口部を有
するマスクを配設しかつ、開口部の位置をダミー基板に
対して可変とした構成、または、開口部の面積を段階的
に拡大可能とした構成のいずれかとしたことを特徴とす
るスパッタ装置である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明に基づくスパッタ装置の一
例を要部断面図として示す図1を参照して説明する。図
6と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。本
発明のスパッタ装置101が、従来のスパッタ装置1と
異なる点は、ターゲット3と処理基板5との間の空間
に、回転駆動系(図示せず)によって軸102に回転可
能に保持されたマスク103を配設した点である。シャ
ッタ10は、半導体基板5aに成膜するときに用いるの
に対して、このマスク103は、ダミー基板5bに成膜
するときに用いる。即ち、このマスク103は、半導体
基板5aに成膜するときは所定の退避位置に退避してお
り、ダミー基板5bに成膜するときにのみ、ダミー基板
5bの上方に配置するものである。このマスク103
は、開口部104を有しており、この開口部104を通
して成膜処理が行われる。また、このマスク103は、
開口部104の位置が可変な構成、または、開口部10
4の面積が段階的に拡大可能な構成のいずれかとなって
いる。
【0009】開口部位置が可変な構成の実施例として
は、図2に示すように、マスク103aは、回転駆動系
(図示せず)によってマスク103a中心に回転可能と
なっており、開口部104aをダミー基板(図示せず)
に対して任意の位置に回転移動させることができる構成
となっている。
【0010】次に、開口部面積が段階的に拡大可能な構
成の実施例としては、図3(a)に示すように、マスク
103bは、開口部104b全体を分担して覆う複数の
分割板105a,105b,105cを具備し、分割板
105a,105b,105cを、回転駆動系(図示せ
ず)によってマスク103b中心に回転移動させること
で開口面積を段階的に変える構成であってもよく、ま
た、図3(b)に示すように、段階的に開口面積が大き
くなっている開口部104c,104d,104eを有
する複数のマスク103c,103d,103eをセッ
トで配設し、駆動系(図示せず)によって所望のマスク
を選択してダミー基板(図示せず)の上方に移動させる
構成であってもよい。尚、マスク103は、シャッタ1
0と併用してもよく、また、シャッタ10に、上述した
開口部可変機能を付加してマスク103を兼ねる構成と
してもよい。
【0011】次に、サンプルの作製方法について説明す
る。図4は、開口位置が可変な構成のマスク103aを
用いて成膜したときの成膜状態を示す説明図であり、ス
パッタ原子が開口部を通過する様子を図中矢印で示す。
先ず、図4(a)に示すように、例えば円形の4分の1
を開口した開口部104aを所定位置に固定して成膜時
間(T1)で成膜する。次に、図4(b)に示すよう
に、マスク103aを90°回転させた状態で、成膜時
間(T2)で成膜し、次に、マスク103aをさらに、
90°回転させた状態で、成膜時間(T3)で成膜す
る。このようにして、ダミー基板5b上には、成膜時間
(T1)で成膜した領域、、成膜時間(T2)で成膜し
た領域、成膜時間(T3)で成膜した領域が形成され
る。
【0012】次に、開口面積が段階的に拡大可変な構成
のマスク(103bまたは103c,103d,103
e)を用いて成膜したときの成膜状態を図5を用いて説
明する。先ず、図5(a)に示すように、円形の4分の
1を開口した第1の開口部104cを通して成膜時間
(T1)で成膜し、次に、図5(b)に示すように、第
1の開口部104cを含み半円形に開口面積を拡大した
第2の開口部104dを通して成膜時間(T2)で成膜
し、次に、第2の開口部104dを含み円形の4分の3
に開口面積を拡大した第3の開口部104eを通して成
膜時間(T3)で成膜する。このようにすると、成膜時
間を累積して成膜できるため、ダミー基板5b上に、成
膜時間(T1+T2+T3)で成膜した領域、成膜時間
(T2+T3)で成膜した領域、成膜時間(T3)で成
膜した領域が効率よく形成できる。以上のように、本発
明のスパッタ装置101では、ダミー基板5b上に複数
の膜厚の成膜領域が形成できる。
【0013】尚、上記では、開口部を3段階に可変させ
る例で説明したが、段階数は、特にこれに限るものでは
ない。但し、成膜や膜厚測定に必要な面積の大きさを考
慮するとダミー基板を3乃至4つの領域に区画するのが
望ましい。
【0014】
【発明の効果】本発明のスパッタ方法及びスパッタ装置
によれば、ダミー基板上に複数の膜厚の成膜ができるた
め膜厚測定用のサンプルの作製工数及びそれに用いるダ
ミー基板の枚数の削減ができると共に、膜厚の測定作業
が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るスパッタ装置の一例を示す要部
断面図
【図2】 本発明に係るスパッタ装置のマスクの一例の
説明図
【図3】 本発明に係るスパッタ装置のマスクの他の例
の説明図
【図4】 図2のマスクを用いて成膜した成膜状態の説
明図
【図5】 図3のマスクを用いて成膜した成膜状態の説
明図
【図6】 従来のスパッタ装置の一例を示す要部断面図
【符号の説明】
2 真空チャンバ 3 ターゲット 5 処理基板 5a 半導体基板 5b ダミー基板 101 スパッタ装置 103 マスク 104 開口部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ダミー基板上に所定の成膜時間で成膜し、
    その膜厚を測定して、成膜時間と膜厚及び膜抵抗との関
    係を適宜確認する確認工程と、半導体基板に成膜処理を
    行うスパッタ工程とを繰返し行うスパッタ方法におい
    て、ダミー基板上に異なる成膜時間で成膜した複数の成
    膜領域を形成することを特徴とするスパッタ方法。
  2. 【請求項2】ダミー基板上に異なる成膜時間で成膜した
    複数の成膜領域を形成する方法は、開口部を有するマス
    クでダミー基板の上方を覆い、前記マスクの開口部の位
    置をダミー基板上の異なる位置に変化させて成膜する方
    法であることを特徴とする請求項1に記載のスパッタ方
    法。
  3. 【請求項3】ダミー基板上に異なる成膜時間で成膜した
    複数の成膜領域を形成する方法は、開口部を有するマス
    クでダミー基板の上方を覆い、前記マスクの開口部の面
    積を段階的に拡大して成膜する方法であることを特徴と
    する請求項1に記載のスパッタ方法。
  4. 【請求項4】真空チャンバ内に蒸着原料と半導体基板ま
    たはダミー基板とを対向させ配置し、蒸着原料をスパッ
    タして成膜するスパッタ装置において、蒸着原料とダミ
    ー基板との間に、開口部を有するマスクを配設しかつ、
    前記開口部の位置をダミー基板に対して可変としたこと
    を特徴とするスパッタ装置。
  5. 【請求項5】真空チャンバ内に蒸着原料と半導体基板ま
    たはダミー基板とを対向させ配置し、蒸着原料をスパッ
    タして成膜するスパッタ装置において、蒸着原料とダミ
    ー基板との間に、開口部を有するマスクを配設しかつ、
    前記開口部の面積を段階的に拡大可能としたことを特徴
    とするスパッタ装置。
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