JP2681153B2 - スパッタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、スパッタ装置に関する。

（従来の技術） 一般に、スパッタ装置は、基板例えば半導体ウエハ
に、例えば金属薄膜を成膜するのに主に用いられる。こ
のようなスパッタ装置では、気密容器内に設けられた所
定材質のターゲットに対向する如く半導体ウエハが配置
される。

上記ターゲットは、通常、陰電極となるバッキングプ
レートに接合されたユニットとして使用に供され、この
ターゲットユニットをスパッタガン本体側の支持部材に
固定することによってセッティングされる。このターゲ
ットユニットの固定は、一般に支持部材の裏面側等から
挿入された捩子等によって行われている。

そして、ターゲットに負の電圧を印加することによ
り、気密容器内に導入されたスパッタガスをプラズマ化
し、このプラズマ中の陽イオンを負電圧の電極であるタ
ーゲットに衝突させ、ターゲット材のスパッタリングを
行い、スパッタリングされた粒子の飛程位置に半導体ウ
エハを配置しておくことによって、上記ウエハ上に所望
組成の薄膜を成膜する。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述したスパッタ装置では、例えば形成す
る膜を変更する場合やターゲットが消耗した場合に、タ
ーゲットの交換を行う必要があるが、上述したように従
来のスパッタ装置では螺子等によってターゲットを固定
しているため、ターゲットの交換に長時間要し、交換作
業の効率が非常に悪いという問題があった。そして、半
導体装置の多品種少量化によって処理ロットの少ロット
化が進む現状においては、例えば品種に応じたウエハの
インチサイズ等が異なる場合、処理効率を高める上でタ
ーゲットの交換作業の効率を高めることがさらに重要に
なってきている。

また、最近、IC等の半導体装置においては高集積化が
顕著に進み、超クリーン化が要求され、スパッタ装置等
が設置されたクリーンルーム内に入室する作業員の数や
入室時間をできるだけ少なくすることが要求されてお
り、この点からも短時間でターゲットの交換作業を行え
るようにすることが望まれている。

本発明は、このような課題に対処するためになされた
もので、従来に比べてターゲットの交換を容易にし、交
換作業の効率を高め、スループットを向上させたスパッ
タ装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明は、気密容器内の所定位置に配置され
支持部材に着脱自在に支持されたターゲットにイオンを
衝突させ、該ターゲットから叩き出された粒子を被処理
物に被着させて成膜を行うスパッタ装置において、前記
ターゲットを前記支持部材に押圧固定するシリンダ支持
機構を設け自動ロックを可能にしたことを特徴としてい
る。

（作 用） 本発明のスパッタ装置では、ターゲットをシリンダ支
持機構によって支持部材に押圧固定している。このよう
にターゲットは、シリンダ支持機構の機械的な押圧力に
よって支持されているため、ターゲットの着脱を容易に
行うことができ、ターゲットの交換作業の効率が向上す
る。

（実施例） 以下、本発明のスパッタ装置をプレートマグネトロン
型スパッタ装置に適用した実施例について図面を参照し
て説明する。

被処理物例えば半導体ウエハ１は、ウエハ加熱機構２
を有する試料台３に支持されており、シャッタ４を介し
てターゲット５が設けられ、このターゲット５の表面近
傍にプラズマ形成領域となる空間が形成されるように、
所定間隔をもってターゲット５と試料台３とが対向配置
されている。なお、上記シャッタ４は半導体ウエハ１と
ターゲット５との間のスパッタリング粒子の飛翔を必要
に応じて遮るものである。

このターゲット５は、形成すべき薄膜の材質に応じて
選択される、例えばアルミニウム、シリコン、タングス
テン、チタン、モリブデン、クロム、コバルト、ニッケ
ル、あるいはこれらを含む合金等によって例えば円板状
に形成されたターゲット本体６と、ターゲット本体６の
裏面側に接合され、熱伝導性および導電性に優れた銅等
の金属部材からなるバッキングプレート７とから構成さ
れている。バッキングプレート７は円筒容器形状を有
し、開放側端部にターゲット５の取付け部となるつば部
7aが設けられている。なお、ターゲット５は、バッキン
グプレート７に負の直流電圧を印加することによってカ
ソード電極を構成する。

ターゲット５は、スパッタガン本体10側の支持部材11
の開放側端部11aに、バッキングプレート７のつば部7a
の一方の面によって当接されており、バッキングプレー
ト７のつば部7aの他方の面に当接された支持リング12を
介して、保持部材11とその外周および裏側に配置された
ハウジング13の端部11a、13aに対し、シリンダ支持機構
20によって押圧固定されている。

上記シリンダ支持機構20は、第２図に示すように、ハ
ウジング13を固定支持すると共に、真空処理室14と常圧
室15とを遮る基台16に、複数例えば、４個設置されてい
る。

シリンダ支持機構20は、常圧室15側に配置された油圧
シリンダやエアーシリンダ等からなるシリンダ本体21
と、このシリンダ本体21の軸21aに固着され真空処理室1
4側に配置された作動軸22と、シリンダ機構の動作を妨
げることなく真空処理室14側の真空状態を維持する真空
ベローズ23と、作動軸22の先端にナット24によって着脱
自在に保持された押圧部材25とから構成されている。

真空ベローズ23は、軸挿通孔を有する円板状保持部23
aによって、真空処理室14内に伸縮自在のベローズ23bが
突出するよう、基台16の常圧室15側にｏリング26を介し
て気密に固定されている。また、シリンダ本体21は、真
空ベローズ23の円板状保持部23aの他方の面に固定され
ている。真空ベローズ23の先端には、作動軸22の固定板
22aが気密に固着されており、固体板22aの裏面側に設け
られた軸固定部22bに、シリンダ本体21の軸21aが捩込み
固定され、シリンダ本体21の進退動作に応じて作動軸22
が動作し、シリンダ本体21の軸21aが油圧やエアー圧等
の作動圧によって縮むことにより、押圧部材25が支持リ
ング12を押圧し、ターゲットを支持部材11に固定するよ
う構成されている。

また、支持部材11および支持リング12は、例えば電気
絶縁性および熱伝導性に優れたセラミックス部材によっ
て形成されており、ハウジング13とターゲット５とは支
持リング12によって電気的に絶縁されている。

ターゲット５の正面側には、スパッタリングされた粒
子の飛翔方向を規制するように、先端が断面Ｌ字状に曲
折された円筒状のシールド31が配置されており、このシ
ールド31の側面には、シリンダ支持機構20の押圧部材25
の挿入口となる開口部31aがシリンダ支持機構20の設置
位置に応じて形成されている。このシールド31は、ハウ
ジング13と共に接地されており、グランド電位に保持さ
れている。

スパッタガン本体10側の支持部材11は、上述したよう
に、ターゲット５の支持機能を有するとともに、バッキ
ングプレート７の裏面とによって冷却ジャケット32を構
成しており、これらの間に介在されたｏリング33によっ
て水密に保持されている。この冷却ジャケット32は、ハ
ウジング13内と保持部材11内に連結して設けられた冷却
媒体導入孔34に挿入された冷却媒体導入管35から、その
内部に冷却媒体例えば冷却水を循環させることによっ
て、バッキングプレート７裏面を直接冷却し、ターゲッ
ト５を所定の温度内に維持してれいると共に、ターゲッ
ト５周囲に配置されたシールド31やハウジング13を冷却
している。

また、冷却ジャケット32内には、マグネット36が回転
自在に配置されている。このマグネット36は、ハウジン
グ13中央部に固定された気密シール例えば磁性流体シー
ル37を介して駆動機構38に連結されており、マグネット
36によって形成されるプラズマリングがターゲット５の
前方に対してほぼ均一に位置するよう、マグネット36は
回転駆動される。

上記構成のスパッタ装置におけるスパッタ操作は、以
下の手順により行われる。

すなわち、まず半導体ウエハ１およびターゲット５を
それぞれ所定の位置にセットする。

ターゲット５の装着は、第３図に示すように、まずタ
ーゲット５のバッキングプレート７を支持部材11の開放
側端部11aに当接し、その上から支持リング12を装着す
る。なお、支持リング12のターゲット側端部には、バッ
キングプレート７のつば部7aの形状に応じて、つば部7a
が嵌装されるように段差12aが設けられている。次い
で、シリンダ支持機構20のシリンダ本体21の作動圧を解
放した状態、すなわち作動軸22を突出した状態とし、押
圧部材25を支持リング12の上面に設けられた溝12bの装
着しつつ、作動軸22の先端にナット24によって固定す
る。この後、シリンダ本体21を動作させることによっ
て、支持シリンダ12を押圧部材25によって支持部材11側
に押付け、ターゲット５を支持部材11に固定する。

次に、半導体ウエハ１およびターゲット５を支持した
状態で、これらが配置される真空処理室14内を例えば10
^-1〜10^-3Torr程度の真空度まで荒引きする。次いで、上
記真空処理室14内の真空度を10^-5〜10^-8Torr台の高真空
まで排気し、その後、この真空容器内にスパッタガス、
たとえばArガスを導入し、真空処理室14内を10^-2〜10^-3
Torr台に設定する。そして、ターゲット５に負電圧を印
加すると、このターゲット５のターゲット本体６前方に
プラズマが形成され、ターゲット５（ターゲット本体
６）のスパッタリングが行われる。また、このターゲッ
ト５の裏面側にてマグネット36を回転駆動することによ
り、プラズマを移動させ、ターゲット５の環状の領域で
スパッタリングを生じさせる。すると、ターゲット５か
ら叩き出された粒子が半導体ウエハ１上面に被着し、所
望組成の薄膜が成膜される。

ここで、ターゲット５は形成されたプラズマや印加電
圧によって温度が上昇するが、冷却ジャケット32によっ
て冷却されているため、所定の温度内に維持される。

このように、この実施例のスパッタ装置においては、
ターゲット５の支持をシリンダ支持機構20の機械的な押
圧力によって行っているため、人為的作業はターゲット
５と支持リング12の装着のみとなり、従来装置の捩子等
による固定に比べて、著しく容易にターゲット５の脱着
を行うことができる。したがって、ターゲット５の交換
作業を短時間で行うことが可能となり、作業効率が著し
く向上し、ターゲット５の交換を頻繁に行うような場合
においても、スループットの低下を抑制することができ
る。また、ターゲット５の交換時間を短縮することがで
きるため、スパッタ装置が配置されるクリーンルーム内
のクリーン度の維持にも貢献する。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、従来装置に比べ
てターゲットの脱着が容易に行え、ターゲットの交換作
業を効率よく行うことが可能となる。よって、例えばス
ループットの向上が図れる等、スパッタ装置の作業効率
が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のスパッタ装置の構成を説
明するための図、第２図はその要部を示す図、第３図は
ターゲットの装着状態を説明するための図である。 １……半導体ウエハ、５……ターゲット、６……ターゲ
ット本体、７……バッキングプレート、10……スパッタ
ガン本体、11……支持部材、12……支持リング、20……
シリンダ支持機構、21……シリンダ本体、22……作動
軸、23……真空ベローズ、25……押圧部材。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気密容器内の所定位置に配置され支持部材
   に着脱自在に支持されたターゲットにイオンを衝突さ
   せ、該ターゲットから叩き出された粒子を被処理物に被
   着させて成膜を行うスパッタ装置において、 前記ターゲットを前記支持部材に押圧固定するシリンダ
   支持機構を設け自動ロックを可能にしたことを特徴とす
   るスパッタ装置。