JP2628795B2 - 物理蒸着室中のシールドの清浄方法 - Google Patents
物理蒸着室中のシールドの清浄方法Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/32853—Hygiene
- H01J37/32862—In situ cleaning of vessels and/or internal parts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
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-
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- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、物理蒸着室中のシール
ドの清浄に関する。
ドの清浄に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】物理蒸
着(PVD)法に於いて、ターゲット材料、例えばタン
グステンはガス、例えばアルゴンにより衝撃される。タ
ーゲットからの材料が移動させられ、ウエーハ上にスパ
ッタリングされる。PVD室は、一般にウエーハの直ぐ
近くの領域にシールドを含む。シールドはターゲットか
らスパッタリングされる過剰の材料がPVD室の残部を
汚染することを防止する。
着(PVD)法に於いて、ターゲット材料、例えばタン
グステンはガス、例えばアルゴンにより衝撃される。タ
ーゲットからの材料が移動させられ、ウエーハ上にスパ
ッタリングされる。PVD室は、一般にウエーハの直ぐ
近くの領域にシールドを含む。シールドはターゲットか
らスパッタリングされる過剰の材料がPVD室の残部を
汚染することを防止する。
【0003】シールド上の過剰の材料の堆積は最終的に
フレーキングを生じる。この時点で、シールドを交換す
ることによりPVD室を使えるようにすることが通常必
要である。シールド交換がターゲット交換とほぼ同時に
行なわれることを必要とする場合には、シールドを使え
るようにすることがさほど不都合なく行ない得る。しか
しながら、シールドをターゲットよりも頻繁に交換する
必要がある場合には、これは装置の過大な作業停止時間
をもたすこととなり、そのために生産量を著しく低下せ
しめることとなる。
フレーキングを生じる。この時点で、シールドを交換す
ることによりPVD室を使えるようにすることが通常必
要である。シールド交換がターゲット交換とほぼ同時に
行なわれることを必要とする場合には、シールドを使え
るようにすることがさほど不都合なく行ない得る。しか
しながら、シールドをターゲットよりも頻繁に交換する
必要がある場合には、これは装置の過大な作業停止時間
をもたすこととなり、そのために生産量を著しく低下せ
しめることとなる。
【0004】フレーキングを減少し、それによりシール
ド交換の間の時間を延長する幾つかの方法が試みられ
た。例えば、或種のシールドが特定の膨脹係数をもつよ
うに設計された。更に、シールドの表面が、例えばサン
ドブラスチングにより処理された。また、接着層を設
け、フレーキングの防止が図られた。最後に、シールド
のデザインを簡素化して交換を容易にすることができ
る。
ド交換の間の時間を延長する幾つかの方法が試みられ
た。例えば、或種のシールドが特定の膨脹係数をもつよ
うに設計された。更に、シールドの表面が、例えばサン
ドブラスチングにより処理された。また、接着層を設
け、フレーキングの防止が図られた。最後に、シールド
のデザインを簡素化して交換を容易にすることができ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の好ましい実施態
様によれば、物理蒸着室中に付着した過剰のターゲット
材料の現場清浄方法が提供される。清浄サイクル中に真
空が物理蒸着(PVD室)室中につくられる。反応性ガ
スを含むガス混合物がPVD室に導入される。反応性ガ
スはプラズマ放電により活性化され、反応生成物ととも
に室からポンプ輸送により除かれる。
様によれば、物理蒸着室中に付着した過剰のターゲット
材料の現場清浄方法が提供される。清浄サイクル中に真
空が物理蒸着(PVD室)室中につくられる。反応性ガ
スを含むガス混合物がPVD室に導入される。反応性ガ
スはプラズマ放電により活性化され、反応生成物ととも
に室からポンプ輸送により除かれる。
【0006】本発明はPVD室中のシールドの現場清浄
を可能にする。化学蒸着(CVD)法にしばしば使用さ
れるが、シールドの現場清浄は従来技術のPVD室中で
試みられていなかった。これは、PVD法が一般に高真
空中で行なわれるため、エッチング剤を使用してシール
ドを清浄することは不適切となるからである。さらに、
従来技術では、シールドはしばしば材料をそれらから均
一にエッチングすることを難しくする多くの部品を含ん
でいた。また、過剰量のターゲットを除去しないでシー
ルドを有効にエッチングするために、カーゲット上のエ
ッチング剤の衝撃を減少しつつ、シールド上のエッチン
グ剤の衝撃を増加する何らかの方法が必要とされる。本
発明の好ましい実施態様は全ての問題点を解決する。本
発明の好ましい実施態様に於いて、洗浄サイクル中にP
VD室中につくられる真空は典型的なPVD法に使用さ
れる真空より小さい。シールドは一様なエッチングを与
える少数の片の導電性材料から設計される。また、清浄
サイクル中に、負の電位シールドにかけられ、その結果
シールド上のエッチング剤の衝撃が増加される。
を可能にする。化学蒸着(CVD)法にしばしば使用さ
れるが、シールドの現場清浄は従来技術のPVD室中で
試みられていなかった。これは、PVD法が一般に高真
空中で行なわれるため、エッチング剤を使用してシール
ドを清浄することは不適切となるからである。さらに、
従来技術では、シールドはしばしば材料をそれらから均
一にエッチングすることを難しくする多くの部品を含ん
でいた。また、過剰量のターゲットを除去しないでシー
ルドを有効にエッチングするために、カーゲット上のエ
ッチング剤の衝撃を減少しつつ、シールド上のエッチン
グ剤の衝撃を増加する何らかの方法が必要とされる。本
発明の好ましい実施態様は全ての問題点を解決する。本
発明の好ましい実施態様に於いて、洗浄サイクル中にP
VD室中につくられる真空は典型的なPVD法に使用さ
れる真空より小さい。シールドは一様なエッチングを与
える少数の片の導電性材料から設計される。また、清浄
サイクル中に、負の電位シールドにかけられ、その結果
シールド上のエッチング剤の衝撃が増加される。
【0007】本発明の別の実施態様は、高周波電圧をP
VD室内の電極に適用して反応性ガスを活性化するこ
と、及び特別な活性化室中の反応性ガスの上流の活性化
を含む。図1に於いて、物理蒸着(PVD)室14は移
動可能なウエーハ・テーブル24を含む。加工する過程
中に、試験体、例えばウエーハ・テーブル24の上に置
かれる。ウエーハ・テーブル24はスリーブ16及びシ
ールド17中を加工場所へと上昇される。RFウエーハ
・バイアス回路12はRFバイアス電圧をウエーハに与
える。DCウエーハ・バイアス回路はDCバイアスを回
線18を介してウエーハに与える。
VD室内の電極に適用して反応性ガスを活性化するこ
と、及び特別な活性化室中の反応性ガスの上流の活性化
を含む。図1に於いて、物理蒸着(PVD)室14は移
動可能なウエーハ・テーブル24を含む。加工する過程
中に、試験体、例えばウエーハ・テーブル24の上に置
かれる。ウエーハ・テーブル24はスリーブ16及びシ
ールド17中を加工場所へと上昇される。RFウエーハ
・バイアス回路12はRFバイアス電圧をウエーハに与
える。DCウエーハ・バイアス回路はDCバイアスを回
線18を介してウエーハに与える。
【0008】ガス制御回路は室14のガスの流入及び流
出を調節する。真空ポンプ25はウエーハの加工中にP
VD室14中に真空を生じるのに使用される。ターゲッ
ト20は、例えばチタンタングステンを含んでいてもよ
い。ターゲット20は絶縁材10によりシールド17及
びPVD室14の残部から電気的に絶縁されている。D
C電力供給装置21はシールド17とターゲット20と
の間に電位を確立する。スイッチ26は電位の極性を変
える。
出を調節する。真空ポンプ25はウエーハの加工中にP
VD室14中に真空を生じるのに使用される。ターゲッ
ト20は、例えばチタンタングステンを含んでいてもよ
い。ターゲット20は絶縁材10によりシールド17及
びPVD室14の残部から電気的に絶縁されている。D
C電力供給装置21はシールド17とターゲット20と
の間に電位を確立する。スイッチ26は電位の極性を変
える。
【0009】DC電力供給装置21は、アノード22ま
たはカソード23のいずれもがPVD室14に接地され
ないように浮動している。ウエーハが加工されている時
に、スイッチ26はDC電力供給装置21のカソード2
2をターゲット20に接続する。プロセス・スイッチ2
6はアノード23はシールド17に接続する。DC電力
供給装置21が使用される。何となれば、どのような表
面がカソード22に接続されようとも、プラズマ形態の
ガスがその表面に向かって加速されるからである。アル
ゴンガスがポート29中をポンプ輸送され、これがター
ゲット20と衝突し、ウエーハ・テーブル24上のウエ
ーハにチタンタングステン材料のスパッタリングを生じ
る。
たはカソード23のいずれもがPVD室14に接地され
ないように浮動している。ウエーハが加工されている時
に、スイッチ26はDC電力供給装置21のカソード2
2をターゲット20に接続する。プロセス・スイッチ2
6はアノード23はシールド17に接続する。DC電力
供給装置21が使用される。何となれば、どのような表
面がカソード22に接続されようとも、プラズマ形態の
ガスがその表面に向かって加速されるからである。アル
ゴンガスがポート29中をポンプ輸送され、これがター
ゲット20と衝突し、ウエーハ・テーブル24上のウエ
ーハにチタンタングステン材料のスパッタリングを生じ
る。
【0010】シールド17が洗浄されている時、スイッ
チ26はDC電力供給装置のカソード22をシールド1
7と接続されているPVD室14に接続する。また、ス
イッチ26はアノード23をターゲット20に接続す
る。反応性ガス、例えばNF3 、CF4 またはSF6 を含むガ
ス混合物がポート29に導入される。反応性ガスはプラ
ズマ放電、例えばDC電力供給装置21によりつくられ
た電界により活性化される。反応性ガスはシールド17
上の材料をエッチングする。ガスの流量は約100SC
CMである。PVD室内の気圧はどこでも1〜1000
ミリトールであり得る。エッチングの時間は典型的には
1〜10分である。得られた反応体は連続的にポンプ輸
送される。
チ26はDC電力供給装置のカソード22をシールド1
7と接続されているPVD室14に接続する。また、ス
イッチ26はアノード23をターゲット20に接続す
る。反応性ガス、例えばNF3 、CF4 またはSF6 を含むガ
ス混合物がポート29に導入される。反応性ガスはプラ
ズマ放電、例えばDC電力供給装置21によりつくられ
た電界により活性化される。反応性ガスはシールド17
上の材料をエッチングする。ガスの流量は約100SC
CMである。PVD室内の気圧はどこでも1〜1000
ミリトールであり得る。エッチングの時間は典型的には
1〜10分である。得られた反応体は連続的にポンプ輸
送される。
【0011】反応性ガスが一旦除去された時、スイッチ
26は再度カソード22をターゲット20に接続し、ア
ノード23をシールド17に接続する。新しいウエーハ
がPVD室14中に置かれる前に、ターゲット20は、
例えばアルゴンガスにより衝撃され得る。このスパッタ
ー清浄はターゲット20上の反応性ガス残渣を除去し、
新しいターゲット材料を露出する。また、スパッタ−清
浄はシールド17の表面をシールし、ガス不純物を除去
し捕捉するゲッターとして作用するのに利用できる。ス
パッター清浄中、PVD室は付着がウエーハ上で実際に
行なわれている時に通常存在する高真空下にある。
26は再度カソード22をターゲット20に接続し、ア
ノード23をシールド17に接続する。新しいウエーハ
がPVD室14中に置かれる前に、ターゲット20は、
例えばアルゴンガスにより衝撃され得る。このスパッタ
ー清浄はターゲット20上の反応性ガス残渣を除去し、
新しいターゲット材料を露出する。また、スパッタ−清
浄はシールド17の表面をシールし、ガス不純物を除去
し捕捉するゲッターとして作用するのに利用できる。ス
パッター清浄中、PVD室は付着がウエーハ上で実際に
行なわれている時に通常存在する高真空下にある。
【0012】図2はPVD室14、シールド17及びス
リーブ16を示す。室14はポート27、28、29、
30、31、32及び33を含むように示されている。
初期のポンピングが真空をつくるために、ポート30は
真空ポンプ25または荒引きポンプにより使用し得る。
ポート27は、例えば残留ガス分析装置により使用し得
る。ポート28は、例えばPVD室14への電力線を例
えばPVD中に使用されるランプに電力を供給させるの
に使用し得る。ポート33は、例えば排気に使用し得
る。ポート29は、例えば窓として使用し得る。ポート
32は、例えばアルゴンガス及び反応性ガスを室14に
供給するのに使用し得る。ウエーハは自動化機械(図示
されていない)により開口部31を通ってPVD室27
中に置かれる。シールド17は、清浄のためエッチング
に均一な表面があるように設計された。また、シールド
17が清浄されている時、シールド17上の電位がシー
ルド17の全部にわたって一様である。
リーブ16を示す。室14はポート27、28、29、
30、31、32及び33を含むように示されている。
初期のポンピングが真空をつくるために、ポート30は
真空ポンプ25または荒引きポンプにより使用し得る。
ポート27は、例えば残留ガス分析装置により使用し得
る。ポート28は、例えばPVD室14への電力線を例
えばPVD中に使用されるランプに電力を供給させるの
に使用し得る。ポート33は、例えば排気に使用し得
る。ポート29は、例えば窓として使用し得る。ポート
32は、例えばアルゴンガス及び反応性ガスを室14に
供給するのに使用し得る。ウエーハは自動化機械(図示
されていない)により開口部31を通ってPVD室27
中に置かれる。シールド17は、清浄のためエッチング
に均一な表面があるように設計された。また、シールド
17が清浄されている時、シールド17上の電位がシー
ルド17の全部にわたって一様である。
【0013】本明細書に説明される好ましい実施態様に
於いて、チタンタングステンターゲットが使用される。
多くのその他の材料、例えばチタンまたはタングステン
がターゲット中に使用し得る。また、本発明は多くの異
なる方法に関しシールドを清浄するのに有益である。例
えば、ターゲット20がアルミニウムである場合、清浄
方法はCl2 、またはBCl3の如き塩素含有ガスがエッチン
グに使用される以外は同じ方法である。
於いて、チタンタングステンターゲットが使用される。
多くのその他の材料、例えばチタンまたはタングステン
がターゲット中に使用し得る。また、本発明は多くの異
なる方法に関しシールドを清浄するのに有益である。例
えば、ターゲット20がアルミニウムである場合、清浄
方法はCl2 、またはBCl3の如き塩素含有ガスがエッチン
グに使用される以外は同じ方法である。
【0014】図3は、高周波電源42がPVD室14内
の反応性ガスを活性化するのに使用される本発明の別の
実施態様を示す。RF電源42は、反応性ガスをプラズ
マ放電により活性化するのに利用できる電極43にRF
電圧をかける。図4は、反応性ガス上流の活性化室52
中で活性化される本発明の別の実施態様を示す。活性化
電源56は、電極53にかけられたDCまたはRF電力
のいずれかを使用して反応性ガスをプラズマ放電により
活性化するのに使用し得る。反応性ガスの活性化後に、
反応性ガスを含むガス混合物が配管51を通ってPVD
室14にポンプ輸送される。
の反応性ガスを活性化するのに使用される本発明の別の
実施態様を示す。RF電源42は、反応性ガスをプラズ
マ放電により活性化するのに利用できる電極43にRF
電圧をかける。図4は、反応性ガス上流の活性化室52
中で活性化される本発明の別の実施態様を示す。活性化
電源56は、電極53にかけられたDCまたはRF電力
のいずれかを使用して反応性ガスをプラズマ放電により
活性化するのに使用し得る。反応性ガスの活性化後に、
反応性ガスを含むガス混合物が配管51を通ってPVD
室14にポンプ輸送される。
【図1】本発明の好ましい実施態様の物理蒸着室及び関
連回路を示すブロック略図である。
連回路を示すブロック略図である。
【図2】本発明の好ましい実施態様の物理蒸着室の分解
斜視図を示す。
斜視図を示す。
【図3】本発明の実施態様に従ってRF電力による反応
性ガス活性化を可能にする図1に示された物理蒸着室及
び回路の改良を示す。
性ガス活性化を可能にする図1に示された物理蒸着室及
び回路の改良を示す。
【図4】本発明の実施態様に従って反応性ガスの上流の
活性化を可能にする図1に示された物理蒸着室及び回路
の改良を示す。
活性化を可能にする図1に示された物理蒸着室及び回路
の改良を示す。
10 絶縁材 12 RFウエーハ・バイアス回路 14 PVD室 16 スリーブ 17 シールド 20 ターゲット 21 DC電力供給装置 22 アノード 23 カソード 25 真空ポンプ 26 スイッチ 27、28、29、30、31、32、33 ポート 42 高周波電源 43、53…電極 52 上流の活性化室 56 活性化電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダン メイダン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94022 ロス アルトス ヒルズ マリ エッタ レーン 12000 (56)参考文献 特開 昭63−297568(JP,A) 実開 昭63−46465(JP,U)
Claims (5)
- 【請求項1】 下記の工程を含む、物理蒸着室から付着
した材料のターゲットを取り出すことなく、かつ、ター
ゲットのシャッターを設けることなく、該蒸着室中の基
体シールドからターゲット材料をその場で選択的に除去
する方法。 (a)前記シールドに負の電圧を適用する工程、 (b)活性化するとターゲット材料付着物を除去する反
応性ガスを前記蒸着室中に導入する工程、 (c)前記蒸着室中の電極にDC電源又は高周波電源を
接続して反応性ガスを活性化させ、該反応性ガスを前記
付着物と反応させてガス状の副生成物を生成させる工
程、 (d)前記ガス状の副生成物と前記反応性ガスを蒸着室
から除去する工程、 (e)前記シールドに正の電圧を適用する工程、及び (f)前記ターゲットからの材料を前記シールドに隣接
した基体上に付着させる工程。 - 【請求項2】 前記反応性ガスが、フッ素含有ガス又は
塩素含有ガスである請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 ターゲットが、タングステン、チタン、
タングステン/チタン又はアルミニウムである請求項1
に記載の方法。 - 【請求項4】 (a)基体支持体であって、該基体上に
スパッタリングされる材料のターゲットから反対側に隔
置された基体支持体、を含む物理蒸着室、 (b)前記基体支持体を包囲するシールド、 (c)清浄サイクルの際に反応性ガスを導入し、付着サ
イクルの際にスパッタリングガスを導入するための蒸着
室のガス入口、 (d)前記ガスからプラズマを生成するための、蒸着室
に連結された電源、 (e)清浄サイクルの際に前記シールドに負の電圧を適
用するための、前記シールドに連結されたDC電源、 (f)付着の際に、シールドとターゲットの間の電圧を
逆転するためのスイッチ、及び (g)前記蒸着室内の真空を維持し、前記蒸着室からガ
スを除去するためのポンピング手段を含む装置。 - 【請求項5】 (a)基体支持体であって、該基体上に
付着される材料のターゲットから反対側に隔置された基
体支持体、を含む物理蒸着室、 (b)前記基体支持体を包囲するシールド、 (c)清浄サイクルの際に前記シールドに負の電圧を適
用するための、前記シールドに連結されたDC電源、 (d)付着の際に、シールドとターゲットの間の電圧を
逆転するためのスイッチ、 (e)前記蒸着室内の真空を維持し、前記蒸着室からガ
スを除去するためのポンピング手段、 (f)付着サイクルの際にスパッタリングガスを導入す
るための、前記蒸着室に連結されたガス入口、及び (g)清浄サイクルの際に反応性ガスを活性化するため
の、前記蒸着室に連結された活性化室を含む装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US47778890A | 1990-02-09 | 1990-02-09 | |
US477788 | 1999-12-31 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0770771A JPH0770771A (ja) | 1995-03-14 |
JP2628795B2 true JP2628795B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=23897364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3018067A Expired - Lifetime JP2628795B2 (ja) | 1990-02-09 | 1991-02-08 | 物理蒸着室中のシールドの清浄方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0441368B1 (ja) |
JP (1) | JP2628795B2 (ja) |
KR (1) | KR100220292B1 (ja) |
DE (1) | DE69119253T2 (ja) |
ES (1) | ES2089039T3 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5391275A (en) * | 1990-03-02 | 1995-02-21 | Applied Materials, Inc. | Method for preparing a shield to reduce particles in a physical vapor deposition chamber |
US5907220A (en) * | 1996-03-13 | 1999-05-25 | Applied Materials, Inc. | Magnetron for low pressure full face erosion |
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