JP2762479B2 - マグネトロン型スパッタリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体基板上に複数層のスパッタリング膜
を形成する際に各スパッタリング膜間での汚染を防止し
たマグネトロン型スパッタリング装置に関する。

［従来の技術］ 従来のマグネトロンス型スパッタリング装置において
は、複数個のチャンバが設けられており、各チャンバ内
に１種類のターゲットが配設されている。そして、一の
チャンバ内で特定のターゲットを使用してスパッタリン
グした後、ウエハを他のチャンバ内に移動させることに
より、この他のチャンバ内で他のターゲットを使用して
スパッタリングする。このようにして、ウエハを各チャ
ンバ内で移動させることにより、ウエハ上に多層膜を形
成していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したように従来のマグネトロン型
スパッタリング装置では、コンタミネーションフリーの
多層膜を得るためには、マルチチャンバー化が必要であ
る。このため、従来は、装置が大きく、且つ、複雑にな
ると共に、高価になるという欠点がある。

即ち、シングルチャンバで多層膜を形成しようとする
と、一層をスパッタリング形成した後、チャンバ内の真
空をやぶり、別の種類のターゲットを交換する必要があ
り、この間にウエハ表面にコンタミネーションが発生し
てしまう。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであっ
て、シングルチャンバの装置であってもコンタミネーシ
ョンがない多層膜を形成することができるマグネトロン
型スパッタリング装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るマグネトロン型スパッタリング装置は、
スパッタリングチャンバと、このスパッタリングチャン
バ内に配設され複数種類のターゲットを支持する支持手
段と、前記スパッタリングチャンバ内に配設され各ター
ゲットを所定のスパッタリング位置に順次的に位置させ
る駆動手段と、前記スパッタリングチャンバ内に配設さ
れ前記所定のスパッタリング位置に位置したターゲット
にウエハを正対させるウエハ正対手段と、前記スパッタ
リングチャンバに接続されウエハをプリエッチングする
エッチングチャンバと、前記エッチングチャンバから前
記スパッタリングチャンバにウエハを大気に曝すことな
く移動させる移動手段とを有し、ウエハをプリエッチン
グした後、大気に曝すことなく、多層膜を形成すること
を特徴とする。

［作用］ 本発明においては、支持手段に支持された複数種類の
ターゲットのうち、特定のものを駆動手段により所定の
スパッタリング位置に位置させ、ウエハ正対手段によ
り、ウエハをこのターゲットに正対させる。そして、こ
のターゲットをスパッタリングすることによりウエハ上
にターゲットの構成元素の膜を被着させる。次いで、駆
動手段により、他のターゲットを前記所定のスパッタリ
ング位置に位置させ、同様にスパッタリングすることに
より、この他のターゲットの構成元素の膜をウエハ上に
被着させる。このようにして、同一チャンバ内で異なる
種類の多層膜をウエハ上に形成することができる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して
説明する。

第１図は本発明の実施例に係るマグネトロン型スパッ
タリング装置を示す平面断面図、第２図は同じくその縦
断面図である。

アンローダ及びローダ14からウエハ１がその面を水平
にしてバッファチャンバ13内に装入され、また、バッフ
ァチャンバ13内のウエハ１はアンローダ及びローダ14を
介してチャンバ外に排出されるようになっている。バッ
ファチャンバ13内は適宜の真空排気手段により、真空状
態にされる。ウエハ１はこのバッファチャンバ13とエッ
チングチャンバ12との間を仕切る扉（図示せず）を開に
することにより、両チャンバ12,13間で移動させること
ができる。

エッチングチャンバ12内には、エッチング装置15が設
置されており、このエッチング装置15は高周波電源16か
ら高周波電力を供給されてウエハ１の表面をエッチング
する。

エッチングチャンバ12とスパッタリングチャンバ11と
の間も扉（図示せず）により仕切られており、この扉を
開けることにより、エッチングチャンバ12とスパッタリ
ングチャンバ11との間でウエハ１を受け渡しすることが
できる。

スパッタリングチャンバ11内にはウエハ１をその面が
垂直になるように起立させるウエハピックアップ装置２
が設置されており、エッチングチャンバ12からその面を
水平にしてスパッタリングチャンバ11内に搬入されたウ
エハ１をこのピックアップ装置２によりその所定のスパ
ッタリング位置にて起立させるようになっている。

スパッタリングチャンバ11内には、ターゲット３の支
持装置４も配設されている。このターゲット支持装置４
はその下部に回転テーブル５がその回転軸を鉛直にして
設置されており、回転テーブル５には４枚のシールド板
６がその面を垂直にして取付られている。各シールド板
６は回転テーブル５の回転軸を中心にする４等配の位置
に配設されている。

各シールド板６の中央には円形の孔７が開口されてお
り、この孔７にはシールド板６の回転テーブル５側の面
（以下、背面という）からターゲット３が嵌め込まれて
設置されている。従って、所定のスパッタリング位置に
て、起立したウエハ１に対し、シールド板６が正対した
ときは、シールド板６に設けられた孔７を介してターゲ
ット３もウエハ１に正対する。

回転テーブル５は適宜の駆動源により回転駆動され、
４枚のターゲット３を順次ウエハ１に正対させる。な
お、各ターゲット３の背面にはターゲット３を冷却する
冷却装置８が設けられている。

このように構成されたスパッタリング装置において
は、先ず、ウエハ１をその表面を水平にしてアンローダ
及びローダ14から大気圧下のバッファチャンバ13内に装
入する。そして、バッファチャンバ13内を真空に排気し
た後、ウエハ１を高真空のエッチングチャンバ12内に移
す。ウエハ１はこのエッチングチャンバ12内でプリエッ
チングされてその表面のコンタミネーション層が除去さ
れる。その後、ウエハ１をエッチングチャンバ12からス
パッタリングチャンバ11内に移す。

このスパッタリングチャンバ11内において、ピックア
ップ装置２によりウエハ１が起立され、ウエハ１は所定
のスパッタリング位置にてその膜形成面を垂直にして固
定される。適宜の駆動手段により、回転駆動された回転
テーブル５は、ウエハ１上に形成すべき膜の構成元素か
らなるターゲット３をウエハ１との正対位置に回転移動
させ、シールド板６の孔７を介してウエハ１と所望のタ
ーゲット３とを相互に平行になるようにした正対させ
る。そして、冷却装置８によりターゲット３を冷却しつ
つ、ターゲット３をスパッタリングすることにより、ウ
エハ１の膜形成面に第１層を被着させる。

次いで、回転テーブル５を回転駆動することにより、
他の構成元素からなるターゲット３を同様にしてウエハ
１に正対させ、このターゲット３をスパッタリングする
ことによりウエハ１の第１層上に第２層を被着させる。

このようにして、４種のターゲット３を順次ウエハ１
に正対させてスパッタリングすることにより、４層の薄
膜をウエハ１上に積層させて堆積させる。これにより、
同一のチャンバ11内において、即ち途中でウエハ１をこ
のチャンバ11内から外部に取り出すことなく、４種類の
材料からなる多層膜を形成することができる。

多層膜形成後のウエハ１はスパッタリングチャンバ11
からエッチングチャンバ12を介してバッファチャンバ13
に戻され、このバッファチャンバ13にて大気圧雰囲気に
した後、アンローダ及びローダ14を介して外部に取り出
される。

なお、３層膜又は２層膜の場合には、前述の４種のタ
ーゲット３の一部のみを使用すればよいことは勿論であ
る。また、材料が異なる５層以上の多層膜を形成する場
合は、チャンバ11内に５種類以上のターゲット３を設置
すればよい。

第３図は本発明の他の実施例を示す平面断面図であ
る。第３図において、第１図及び第２図と同一物には同
一符号を付して説明を省略する。

本実施例においては、回転テーブル５の周囲に角筒を
構成するように配置された４個のシールド板６に対し、
その内の３個のシールド板と面して夫々スパッタリング
チャンバ11a,11b,11cが配設されている。各スパッタリ
ングチャンバ11a,11b,11c内には各シールド板６に嵌合
されたターゲット３にウエハ１を正対させるウエハピッ
クアップ装置２が設けられている。

そして、各スパッタリングチャンバ11a,11b,11cに
は、夫々エッチングチャンバ12a,12b,12cと、バッファ
チャンバ13a,13b,13cと、アンローダ及びローダ14a,14
b,14cとが夫々この順に連結されており、前述の第１の
実施例と同様にしてウエハ１はスパッタリングチャンバ
11a,11b,11cに搬入される。そして、同様にして３枚の
ウエハ１上には夫々対向するターゲット３のスパッタリ
ングにより同時に金属膜が堆積される。

本実施例によれば、第１図及び第２図に示す実施例の
１カセット処理に対し、同時に３カセット処理すること
が可能に構成したものであり、装置は若干大きく複雑に
なるものの、スパッタリング処理のスループットを前述
の実施例の約３倍に高めることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、同一のチャンバ
内にウエハを保持したまま、複数個のターゲットを所定
のスパッタリング位置に順次的に位置させてスパッタリ
ングするから、コンタミネーションフリーの多層膜をシ
ングルチャンバの簡素な構造の装置により形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るスパッタリング装置を示
す平面断面図、第２図は同じくその縦断面図、第３図は
本発明の他の実施例に係るスパッタリング装置を示す平
面断面図である。 1;ウエハ、2;ウエハピックアップ装置、3;ターゲット、
5;回転テーブル、6;シールド板、7;孔、8;冷却装置、1
1,11a,11b,11c;スパッタリングチャンバ、12,12a,12b,1
2c;エッチングチャンバ、13,13a,13b,13c;バッファチャ
ンバ、14,14a,14b,14c;アンローダ及びローダ、15;エッ
チング装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スパッタリングチャンバと、このスパッタ
   リングチャンバ内に配設され複数種類のターゲットを支
   持する支持手段と、前記スパッタリングチャンバ内に配
   設され各ターゲットを所定のスパッタリング位置に順次
   的に位置させる駆動手段と、前記スパッタリングチャン
   バ内に配設され前記所定のスパッタリング位置に位置し
   たターゲットにウエハを正対させるウエハ正対手段と、
   前記スパッタリングチャンバに接続されウエハをプリエ
   ッチングするエッチングチャンバと、前記エッチングチ
   ャンバから前記スパッタリングチャンバにウエハを大気
   に曝すことなく移動させる移動手段とを有し、ウエハを
   プリエッチングした後、大気に曝すことなく、多層膜を
   形成することを特徴とするマグネトロン型スパッタリン
   グ装置。