JP2007277649A

JP2007277649A - 真空処理装置

Info

Publication number: JP2007277649A
Application number: JP2006106333A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Moriguchi; 安規森口
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】本発明の課題は、真空処理で生じる飛散物が真空チャンバの内壁に付着することを防止するとともに、真空処理空間のガスを効率よく、かつ、均一に排気できる真空処理装置を提供することである。
【解決手段】本発明の真空処理装置の一例のスパッタリング装置１０は、均一に分布配置され、かつ、互いにずれた位置に設けられた通気孔１０２ｃ，１０３ｃ、を有する内側防着板１２と外側防着板１３とからなるニ重構造の防着板１１を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理物としての例えば半導体基板にスパッタ処理、真空蒸着処理あるいはプラズマエッチング処理等を施す際に使用される真空処理装置に関し、特に、それらの真空処理で生じる飛散物が真空チャンバの内壁に付着することを防止する防着板を備えた真空処理装置に関する。

従来の真空処理装置の第１例としてのスパッタリング装置の概略構成を図３に示す。尚、図３は縦断面図である。

図３において、１００は従来の第１例としてのスパッタリング装置、１０１は真空チャンバ、１０２はターゲット、１０３はサセプタ、１０４はマグネット、１０５は防着板、１０５ａは防着板のサセプタ側の開口部、１０５ｂは防着板のターゲットユニット側の開口部、１０６はガス導入管、１０７は排気管、１０８は真空ポンプ、１０９はターゲットユニット、Ｗは半導体ウェーハである。

図３のスパッタリング装置１００において、真空チャンバ１０１には、スパッタガスとして例えばＡｒガスを導入するためのガス導入管１０６と、末端を真空ポンプ１０８に接続し、真空チャンバ１０１内のガスを排気する排気管１０７とが取り付けられている。

また、真空チャンバ１０１内には、ターゲットユニット１０９に支持された導電性材料からなるターゲット１０２が保持されると共に、このターゲット１０２の対向位置にはヒータ（図示せず）を内蔵するサセプタ１０３が配置されている。このサセプタ１０３には半導体ウェーハＷが保持される。

また、真空チャンバ１０１は接地され、ターゲット１０２がカソードとなるように直流電源（図示せず）がスイッチ（図示せず）を介して接続されている。

また、ターゲットユニット１０９の内部にはマグネット１０４が設けられており、このマグネット１０４により形成された磁場によって、電子をトラップしてプラズマ領域が形成される。

また、ターゲット１０２と半導体ウェーハＷとで挟まれた真空処理空間Ｓ（図中一鎖線部）を囲むように、ステンレスでなる防着板１０５が配設されている。この防着板１０５はスパッタ処理で生じるスパッタ粒子（飛散物）が真空チャンバ１０１の内壁に付着することを防止するためのものである。

この防着板１０５は、両端に開口部１０５ａ，１０５ｂを有した円筒状であり、サセプタ１０３側の開口部１０５ａは半導体ウェーハＷの直径よりも若干大き目になる程度に縮径化されている。また、ターゲットユニット１０９側の開口部１０５ｂはターゲット１０２およびターゲットユニット１０９を包含できる大きさとなっている。

また、防着板１０５は脱着可能な構造となっており、付着したスパッタ粒子を定期的にクリーニングできるようになっている。

次に、上記のスパッタリング装置１００の動作について説明する。

先ず、サセプタ１０３に半導体ウェーハＷを載置し、真空チャンバ１０１内を真空排気する。

次に、真空チャンバ１０１内にＡｒガスをガス導入管１０６より導入し、真空ポンプ１０８により真空排気しながら内部を所定の真空度に維持する。

そして、半導体ウェーハＷおよびターゲット１０２間に所定の直流電圧を印加すると共に、マグネット１０４によりターゲット１０２の近傍に磁場を形成してＡｒガスのプラズマを発生させ、これによりターゲット１０２の表面からスパッタ粒子を叩き出して、半導体ウェーハＷの表面に成膜する。

このとき、Ａｒガスは防着板１０５とターゲット１０２の隙間から真空処理空間Ｓへ流れ込み、防着板１０５と半導体ウェーハＷの隙間から排気管１０７を通して排気される。（例えば、特許文献１参照）。

ここで、サセプタ１０３に内蔵されたヒータ（図示せず）で加熱されることにより、半導体ウェーハＷなどの表面から水分等の不純物が離脱して飛散する。そして、これら不純物は、Ａｒガスの流れと共に排気管１０７から排出される。

即ち、防着板１０５は、真空処理空間Ｓをしっかりと取り囲み、真空チャンバ１０１の内壁にスパッタ粒子（飛散物）が付着することを防止する役目を果たすと共に、Ａｒガスの流れをスムースにして不純物などを効率よく排気できるようにしておく必要があった。

このような要求に対して、ガス流れを改善したスパッタリング装置が提案されている。

従来の第２例としてのスパッタリング装置の概略構成を図４に示す。尚、図４（ａ）は縦断面図、図４（ｂ）は横断面図である。また、図３と同一部分には同一符号を付し説明を省略する。また、第２例のスパッタリング装置の動作は前述の第１例のスパッタリング装置１００の動作と同様であるため説明を省略する。

図４において、２００は従来の第２例としてのスパッタリング装置、１０１は真空チャンバ、１０２はターゲット、１０３はサセプタ、１０４はマグネット、１０５は防着板、１０５ａは防着板のサセプタ側の開口部、１０５ｂは防着板のターゲットユニット側の開口部、１０６はガス導入管、１０７は排気管、１０８は真空ポンプ、１０９はターゲットユニット、Ｗは半導体ウェーハ、２０１は排気室、２０２は防着板に設けた通気口、２０３は補助防着板である。

第１例のスパッタリング装置１００と異なるところは、真空チャンバ１０１は外側に突出する排気室２０１（真空チャンバの一部）を備え、その排気室２０１には末端を真空ポンプ１０８に接続し、真空チャンバ１０１内のガスを排気する排気管１０７が取り付けられている。

また、防着板１０５の排気室２０１側の側壁には、通気口２０２が設けられており、その通気口２０２を通じて、真空処理空間Ｓ内の不純物はＡｒガスの流れと共に、より効率的に排気されるようになっている。

また、排気室２０１の内壁には、ターゲット１０２から通気口２０２を見る見通しの延長上の位置を含む領域に補助防着板２０３が着脱可能に配設されている。

この補助防着板２０３はステンレスでなり、タ−ゲット１０２から通気口２０２を通して飛散するスパッタ粒子（飛散物）が排気室２０１の内壁に付着することを防止している。

尚、防着板１０５および補助防着板２０３は、共に脱着可能な構造となっており、付着したスパッタ粒子を定期的にクリーニングできるようになっている。

このようなスパッタリング装置２００では、排気管１０７側に通気口２０２を設けＡｒガスを流れやすくして、真空処理空間Ｓの不純物をＡｒガスの流れと共に効率よく排気できる。その結果、真空処理空間Ｓでの放電が確実に起こり、放電の安定化を図ることができる。（例えば、特許文献２参照）。
特開平８−５５８０１号公報図６特開平８−５５８０１号公報図１〜３

しかしながら、上記のようなガス流れを改善した真空処理装置（スパッタリング装置２００）では、真空処理空間Ｓのガス流が通気口２０２へ向かって一点集中する傾向があるため効率的な排気は出来ても、ガス流の均一性という点においては何ら配慮されていなかった。このため、真空処理空間Ｓのガス流の不均一さによる半導体ウェーハＷ表面のスパッタ膜の面内不均一が生じるおそれがあった。

本発明の課題は、真空処理で生じる飛散物が真空チャンバの内壁に付着することを防止すると共に、真空処理空間のガスを効率よく、かつ均一に排気できる真空処理装置を提供することである。

本発明の真空処理装置は、互いにずれた位置に設けられた通気孔、を有する内側防着板と外側防着板とからなるニ重構造の防着板を備えたことを特徴とする真空処理装置である。

本発明の真空処理装置によれば、真空処理で生じる飛散物が真空チャンバの内壁に付着することを防止すると共に、真空処理空間のガスを効率よく、かつ均一に排気できるため、放電の安定化を図ることができる上に、被処理物に面内均一性のよい真空処理ができる。

本発明は、真空処理で生じる飛散物が真空チャンバの内壁に付着することを防止すると共に、真空処理空間のガスを効率よく、かつ均一に排気するという目的を、互いにずれた位置に設けられた通気孔、を有する内側防着板と外側防着板とからなるニ重構造の防着板を備えることで実現した。

本発明の真空処理装置の一例としてのスパッタリング装置の概略構成を図１に示す。尚、図１は縦断面図である。また、図３，４と同一部分には同一符号を用いる。

図１において、１０は本発明の真空処理装置の一例としてのスパッタリング装置、１０１は真空チャンバ、１０２はターゲット、１０３はサセプタ、１０４はマグネット、１１は防着板、１２は内側防着板、１３は外側防着板、１２ａ，１３ａは防着板のサセプタ側の開口部、１２ｂ，１３ｂは防着板のターゲットユニット側の開口部、１２ｃは内側防着板に設けた通気孔、１３ｃは外側防着板に設けた通気孔、１０６はガス導入管、１０７は排気管、１０８は真空ポンプ、１０９はターゲットユニット、Ｗは半導体ウェーハである。

図１のスパッタリング装置１０において、真空チャンバ１０１には、スパッタガスとして例えばＡｒガスを導入するためのガス導入管１０６と、末端を真空ポンプ１０８に接続し、真空チャンバ１０１内のガスを排気する排気管１０７とが取り付けられている。

また、ターゲット１０２と半導体ウェーハＷとで挟まれた真空処理空間Ｓ（図中一鎖線部）を囲むように、ステンレスでなる防着板１１が配設されている。この防着板１１はスパッタ処理で生じるスパッタ粒子（飛散物）が真空チャンバ１０１の内壁に付着することを防止するためのものである。

この防着板１１は、同心状に配置された内側防着板１２と外側防着板１３とからなるニ重構造で、内側防着板１２と外側防着板１３とは互いにネジ止め（図示せず）などの方法で取り付けられている。

内側防着板１２は、両端に開口部１２ａ，１２ｂを有した円筒状であり、サセプタ１０３側の開口部１２ａは半導体ウェーハＷの直径よりも若干大き目になる程度に縮径化されている。また、ターゲットユニット１０９側の開口部１２ｂはターゲット１０２およびターゲットユニット１０９を包含できる大きさとなっている。

外側防着板１３は、両端に開口部１３ａ，１３ｂを有した円筒状であり、内側防着板１２と略相似形で、内側防着板１２に対して全体に一定間隔（１ｃｍ）をあけて包含できる大きさとなっている。

また、内側防着板１２および外側防着板１３にはそれぞれ全周囲に亘って多数の通気孔１２ｃ、１３ｃ（直径５ｍｍ）が均一に分布配置して設けられ、かつ、内側防着板１２の通気孔１２ｃと外側防着板１３の通気孔１３ｃとは互いにずれた位置に設けられている。

また、防着板１１（内側防着板１２および外側防着板１３）は脱着可能な構造となっており、付着したスパッタ粒子（飛散物）を定期的にクリーニングできるようになっている。

このような防着板１１によると、２枚の防着板１２，１３の通気孔１２ｃ，１３ｃは互いにずれた位置に配置されているため、いずれかの防着板１２，１３で飛散するスパッタ粒子を遮蔽でき、スパッタ粒子が真空チャンバ１０１の内壁に付着することを防止できる。

また、図１の要部拡大断面図としての図２に示すように、ガス流（Ａｒガスと不純物）は、２枚の防着板１２，１３の通気孔１２ｃ，１３ｃを通過する際に屈曲しながらも均一分布した多数の通気孔１２ｃ，１３ｃから効率よく、均一に排気される。

尚、通気孔１２ｃ，１３ｃの大きさや個数あるいは２枚の防着板１２，１３の間隔は、ガス流が大きな抵抗を受けることなくスムースに流通できるように設定する。

次に、上記のスパッタリング装置１０の動作について説明する。

このとき、Ａｒガスは防着板１１とターゲット１０２の隙間から真空処理空間Ｓへ流れ込み、防着板１１と半導体ウェーハＷの隙間および多数の通気孔１２ｃ，１３ｃを通して、真空処理空間Ｓの全周方向に効率よく、均一に排気される。

このため、真空処理空間Ｓのガス流は均一となり、半導体ウェーハＷ表面には面内均一性のよいスパッタ膜が得られる。また、不純物はガス流と共に効率よく排気されるため放電の安定化を図ることができる。

尚、上記では、真空処理装置の一例として、スパッタリング装置の例で説明したが、真空蒸着装置においても本発明の二重構造の防着板１１を採用すると同様の効果が得られる。また、プラズマエッチング装置に本発明の二重構造の防着板１１を採用するとエッチング粒子が効率よく均一に排気されるためエッチングムラのない処理ができる。

本発明の真空処理装置の一例としてのスパッタリング装置の概略構成を示す縦断面図図１の要部拡大断面図従来の真空処理装置の第１例としてのスパッタリング装置の概略構成を示す縦断面図従来の真空処理装置の第２例としてのスパッタリング装置の概略構成を示す縦断面図および横断面図

符号の説明

１０本発明の真空処理装置の一例としてのスパッタリング装置
１１，１０５防着板
１２内側防着板
１３外側防着板
１２ａ，１３ａ，１０５ａ防着板のサセプタ側の開口部
１２ｂ，１３ｂ，１０５ｂ防着板のターゲットユニット側の開口部
１２ｃ内側防着板に設けられた通気孔
１３ｃ外側防着板に設けられた通気孔
１００従来の第１例としてのスパッタリング装置
１０１真空チャンバ
１０２ターゲット
１０３サセプタ
１０４マグネット
１０６ガス導入管
１０７排気管
１０８真空ポンプ
１０９ターゲットユニット
２００従来の第２例としてのスパッタリング装置
２０１排気室
２０２防着板に設けた通気口
２０３補助防着板
Ｗ半導体ウェーハ
Ｓ真空処理空間

Claims

互いにずれた位置に設けられた通気孔、を有する内側防着板と外側防着板とからなるニ重構造の防着板を備えたことを特徴とする真空処理装置。
前記内側防着板と前記外側防着板とは、所定の間隔をおいて同心状に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
前記内側防着板の通気孔および前記外側防着板の通気孔は、それぞれの防着板において、均一に分布配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の真空処理装置。
前記真空処理装置は、被処理物に成膜するスパッタリング装置または真空蒸着装置であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の真空処理装置。
前記真空処理装置は、被処理物をプラズマエッチングするプラズマエッチング装置であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の真空処理装置。