JP2954028B2 - スパッタリング装置 - Google Patents
スパッタリング装置Info
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- JP2954028B2 JP2954028B2 JP21627596A JP21627596A JP2954028B2 JP 2954028 B2 JP2954028 B2 JP 2954028B2 JP 21627596 A JP21627596 A JP 21627596A JP 21627596 A JP21627596 A JP 21627596A JP 2954028 B2 JP2954028 B2 JP 2954028B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体基板であるウ
ェハに金属薄膜を形成するスパッタリング装置に関し、
特に、ターゲットから飛散するスパッタ粒子がチャンバ
の内壁に当らないように遮蔽するシールド機構を具備す
るスパッタリング装置に関する。
ェハに金属薄膜を形成するスパッタリング装置に関し、
特に、ターゲットから飛散するスパッタ粒子がチャンバ
の内壁に当らないように遮蔽するシールド機構を具備す
るスパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】成膜条件を再現性よくし精密に成膜条件
を制御するためにウェハ付近の圧力変動を抑制する機能
をもたせたスパッタリング装置（以下スパッタ装置と記
す）の一例として、特開平１−９２３６７号公報に開示
さるたスパッタ装置がある。このスパッタ装置は、チャ
ンバへのガス導入側と排気側にそれぞれ可変オリフィス
を設け、この可変オリフィスによりガスの導入および排
気量を調整しチャンバ内の圧力変動を抑制している。
を制御するためにウェハ付近の圧力変動を抑制する機能
をもたせたスパッタリング装置（以下スパッタ装置と記
す）の一例として、特開平１−９２３６７号公報に開示
さるたスパッタ装置がある。このスパッタ装置は、チャ
ンバへのガス導入側と排気側にそれぞれ可変オリフィス
を設け、この可変オリフィスによりガスの導入および排
気量を調整しチャンバ内の圧力変動を抑制している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たスパッタ装置では、可変オリフィスによりガスの導入
および排気量を調整しチャンバ内の圧力変動を抑制して
いるものの、１０-6Ｔｏｒｒのような極低圧の場合に適
合できるか否かは言及していない。また、通常のスパッ
タ装置においては、チャンバ内壁にターゲットから直接
スパッタされるのを防ぐため、チャンバ内壁をスパッタ
から遮蔽する固定シールド筒を設置している。かかるシ
ールド筒が設けられている場合、被スパッタ物であるウ
ェハの周囲が仕切られ、しかもウェハの周囲から遠く離
れた位置に配置された可変オリフィスでは、プラズマ発
生領域である空間部へのガスの流入が早く円滑に行なわ
れることが困難となる。このため、このプラズマ発生領
域と排気管あるいはガス導入管との間に圧力差が生ず
る。特に、１０-6Ｔｏｒｒのような極低圧の場合は分子
の流れが分子流となり、圧力の高いときの粘性流と異な
りその圧力差がさらに大きくなる。云い換れば、上述し
たスパッタ装置では、１０-6Ｔｏｒｒのような極低圧の
場合に適合できないことになる。
たスパッタ装置では、可変オリフィスによりガスの導入
および排気量を調整しチャンバ内の圧力変動を抑制して
いるものの、１０-6Ｔｏｒｒのような極低圧の場合に適
合できるか否かは言及していない。また、通常のスパッ
タ装置においては、チャンバ内壁にターゲットから直接
スパッタされるのを防ぐため、チャンバ内壁をスパッタ
から遮蔽する固定シールド筒を設置している。かかるシ
ールド筒が設けられている場合、被スパッタ物であるウ
ェハの周囲が仕切られ、しかもウェハの周囲から遠く離
れた位置に配置された可変オリフィスでは、プラズマ発
生領域である空間部へのガスの流入が早く円滑に行なわ
れることが困難となる。このため、このプラズマ発生領
域と排気管あるいはガス導入管との間に圧力差が生ず
る。特に、１０-6Ｔｏｒｒのような極低圧の場合は分子
の流れが分子流となり、圧力の高いときの粘性流と異な
りその圧力差がさらに大きくなる。云い換れば、上述し
たスパッタ装置では、１０-6Ｔｏｒｒのような極低圧の
場合に適合できないことになる。
【０００４】従って、本発明の目的は、極低圧の場合で
も、プラズマ発生領域の圧力変動を抑制できるスパッタ
装置を提供することである。
も、プラズマ発生領域の圧力変動を抑制できるスパッタ
装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、チャン
バ内に収納される半導体基板であるウェハにターゲット
から飛散するスパッタ粒子を堆積し金属薄膜を形成する
スパッタリング装置において、前記ターゲットから飛散
するスパッタ粒子を前記チャンバの内壁より遮蔽する固
定シールド筒と、前記ウェハを載置する載置台を囲むと
ともに上下動し得る可動シールド筒と、前記チャンバの
プラズマ発生領域の圧力を検出する真空計と、この真空
計によって検知される圧力に応じて前記可動シールド筒
を上下動させ前記固定シールド筒の端部と前記可動シー
ルド筒の端部との隙間でなる開口の開口度を調節する駆
動機構とを備えるスパッタリング装置である。また、前
記固定シールド筒の該端部および前記可動シールド筒の
該端部が共に折れ曲って斜め上方に伸びることが望まし
い。
バ内に収納される半導体基板であるウェハにターゲット
から飛散するスパッタ粒子を堆積し金属薄膜を形成する
スパッタリング装置において、前記ターゲットから飛散
するスパッタ粒子を前記チャンバの内壁より遮蔽する固
定シールド筒と、前記ウェハを載置する載置台を囲むと
ともに上下動し得る可動シールド筒と、前記チャンバの
プラズマ発生領域の圧力を検出する真空計と、この真空
計によって検知される圧力に応じて前記可動シールド筒
を上下動させ前記固定シールド筒の端部と前記可動シー
ルド筒の端部との隙間でなる開口の開口度を調節する駆
動機構とを備えるスパッタリング装置である。また、前
記固定シールド筒の該端部および前記可動シールド筒の
該端部が共に折れ曲って斜め上方に伸びることが望まし
い。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
して説明する。
【０００７】図１は本発明の一実施の形態におけるスパ
ッタ装置の断面図でる。このスパッタ装置は、カソード
１０に取付けられるターゲット９を囲むように底部がチ
ャンバ１４の天井に取付けられるとともにチャンバ１４
の壁面をターゲット９からのスパッタ粒子を遮蔽する固
定シールド筒２と、この固定シールド筒２と協働しチャ
ンバ１４の壁面をターゲット９からのスパッタ粒子を遮
蔽するとともにチャンバ１４を気密に貫通し上下動する
ロッド３と底部が連結される可動シールド筒１と、ロッ
ド３を上下動させ開口１３の開口度を調節するモータ４
を含む駆動機構とを備えている。
ッタ装置の断面図でる。このスパッタ装置は、カソード
１０に取付けられるターゲット９を囲むように底部がチ
ャンバ１４の天井に取付けられるとともにチャンバ１４
の壁面をターゲット９からのスパッタ粒子を遮蔽する固
定シールド筒２と、この固定シールド筒２と協働しチャ
ンバ１４の壁面をターゲット９からのスパッタ粒子を遮
蔽するとともにチャンバ１４を気密に貫通し上下動する
ロッド３と底部が連結される可動シールド筒１と、ロッ
ド３を上下動させ開口１３の開口度を調節するモータ４
を含む駆動機構とを備えている。
【０００８】また、このスパッタ装置のチャンバ１４に
は、従来と同じように、Ａｒガス等の不活性ガスが導入
されるガス導入口６やクライオポンプ８の排気口７が形
成され、内部にはウェハ１５を載置する載置台１１がタ
ーゲット９に対向して収納されている。さらに、ウェハ
１５を載置台１１に固定するチャック１５が備えられて
いる。
は、従来と同じように、Ａｒガス等の不活性ガスが導入
されるガス導入口６やクライオポンプ８の排気口７が形
成され、内部にはウェハ１５を載置する載置台１１がタ
ーゲット９に対向して収納されている。さらに、ウェハ
１５を載置台１１に固定するチャック１５が備えられて
いる。
【０００９】一方、可動シールド筒１を上下動させるロ
ッド３の主軸には、ボールスクリューが連結されてい
る。そして、このボールスクリューと噛み合うナットを
収納するハウジングの歯車がモータ４の歯車と噛み合
い、モータ４の回転により可動シールド筒１が上下動す
る。なお、ウェハ１５の取入れ取出しがし易いように、
可動シールド筒１の最下端は先端が載置台１１の面と同
一かあるいは稍下方にすることが望ましい。
ッド３の主軸には、ボールスクリューが連結されてい
る。そして、このボールスクリューと噛み合うナットを
収納するハウジングの歯車がモータ４の歯車と噛み合
い、モータ４の回転により可動シールド筒１が上下動す
る。なお、ウェハ１５の取入れ取出しがし易いように、
可動シールド筒１の最下端は先端が載置台１１の面と同
一かあるいは稍下方にすることが望ましい。
【００１０】スパッタに使用する反応ガス、例えば、Ｎ
2 ｏｒＡｒガスは、ガス導入口６から供給されシールド
筒の開口１３からターゲット９とウェハ１５との間のプ
ラズマ発生領域に導入され、排気口７を通してクライオ
ポンプ８に吸引される。この時、チャンバ１４のプラズ
マ発生領域の圧力は真空計１４ａで常に監視しているの
で、圧力が高くなると可動シールド筒１が下降し開口１
３の開口度を大きくする。また、圧力が下ると、真空計
１４ａからの信号電流により制御部５がモータ４を作動
させ、可動シールド筒１を上昇させ、開口１３を狭くす
る。
2 ｏｒＡｒガスは、ガス導入口６から供給されシールド
筒の開口１３からターゲット９とウェハ１５との間のプ
ラズマ発生領域に導入され、排気口７を通してクライオ
ポンプ８に吸引される。この時、チャンバ１４のプラズ
マ発生領域の圧力は真空計１４ａで常に監視しているの
で、圧力が高くなると可動シールド筒１が下降し開口１
３の開口度を大きくする。また、圧力が下ると、真空計
１４ａからの信号電流により制御部５がモータ４を作動
させ、可動シールド筒１を上昇させ、開口１３を狭くす
る。
【００１１】次に、このスパッタ装置の動作について説
明する。まず、可動シールド筒１が最下端の状態で、ロ
ボットアーム等によりウェハ１５が載置台１１に設置さ
れる。そして、リング状のチャック１２によりウェハ１
５は載置台１１に押えられ固定される。次に、載置台１
１上に設置されたウェハ１５は、載置台１１に内蔵され
たヒーターで加熱されたＡｒガスによって裏面より加熱
される。
明する。まず、可動シールド筒１が最下端の状態で、ロ
ボットアーム等によりウェハ１５が載置台１１に設置さ
れる。そして、リング状のチャック１２によりウェハ１
５は載置台１１に押えられ固定される。次に、載置台１
１上に設置されたウェハ１５は、載置台１１に内蔵され
たヒーターで加熱されたＡｒガスによって裏面より加熱
される。
【００１２】しかる後、可動シールド筒１を所定の位置
まで上昇させ開口１３の開度を設定する。そして、ガス
導入口６よりＮ2 ｏｒＡｒガス等が導入される。このと
き、真空計１４ａで圧力を随時測定し、その圧力の変動
を検知し可動シールド筒１の上下動させ開口１３の開度
を調節し、チャンバ１４内の圧力を一定にさせる。そし
て、プラズマを発生させてウェハ１５にターゲット９よ
り目的の金属がスパッタされる。
まで上昇させ開口１３の開度を設定する。そして、ガス
導入口６よりＮ2 ｏｒＡｒガス等が導入される。このと
き、真空計１４ａで圧力を随時測定し、その圧力の変動
を検知し可動シールド筒１の上下動させ開口１３の開度
を調節し、チャンバ１４内の圧力を一定にさせる。そし
て、プラズマを発生させてウェハ１５にターゲット９よ
り目的の金属がスパッタされる。
【００１３】図２はＴｉＮスパッタ時のクライオポンプ
ライフに対するＴｉＮ膜シート抵抗の推移を示すグラフ
である。上述した圧力制御により圧力変動を１５パーセ
ント以内に収めることを確認してから、このように成膜
条件が整えば、膜質にどのような効果が得られか試みに
ウェハにＴｉＮ膜を形成し、そのシート抵抗を測定して
みた。また、比較するために、従来の固定シールドの場
合と本発明の可動シールドの場合についてそれぞれ行な
った。その結果、図２に示すように、従来の固定シール
ドの場合は、クライオポンプの吸引力が低下するにつれ
て固定シールド内の残留ガスが多くなり圧力が高く、シ
ート抵抗は、上昇する傾向を示している。これに対し、
本発明の可動シールドは、クライオポンプのライフに対
応させて、開口１３の開口度を調整できるため、これに
より、可動シールド内の圧力を調整し安定したスパッタ
を行なうことができ安定したシート抵抗が得られた。
ライフに対するＴｉＮ膜シート抵抗の推移を示すグラフ
である。上述した圧力制御により圧力変動を１５パーセ
ント以内に収めることを確認してから、このように成膜
条件が整えば、膜質にどのような効果が得られか試みに
ウェハにＴｉＮ膜を形成し、そのシート抵抗を測定して
みた。また、比較するために、従来の固定シールドの場
合と本発明の可動シールドの場合についてそれぞれ行な
った。その結果、図２に示すように、従来の固定シール
ドの場合は、クライオポンプの吸引力が低下するにつれ
て固定シールド内の残留ガスが多くなり圧力が高く、シ
ート抵抗は、上昇する傾向を示している。これに対し、
本発明の可動シールドは、クライオポンプのライフに対
応させて、開口１３の開口度を調整できるため、これに
より、可動シールド内の圧力を調整し安定したスパッタ
を行なうことができ安定したシート抵抗が得られた。
【００１４】図３は図１のスパッタ装置の変形例を示す
断面図でる。このスパッタ装置は、図３に示すように、
固定シールド筒２の端部および可動シールド筒１の端部
とが共に外側に折れ曲ってチャンバ１４の内壁に向って
斜めに上に伸びている。それ以外は前述の実施の形態に
おけるスパッタ装置と同じである。このように、それぞ
れの端部が上に斜めに伸びるようにすれば、あらゆる方
向に飛散するスパッタ粒子のチャンバ１４の内壁への付
着が完全に防止できる。
断面図でる。このスパッタ装置は、図３に示すように、
固定シールド筒２の端部および可動シールド筒１の端部
とが共に外側に折れ曲ってチャンバ１４の内壁に向って
斜めに上に伸びている。それ以外は前述の実施の形態に
おけるスパッタ装置と同じである。このように、それぞ
れの端部が上に斜めに伸びるようにすれば、あらゆる方
向に飛散するスパッタ粒子のチャンバ１４の内壁への付
着が完全に防止できる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、被スパッ
タ物であるウェハを囲むシールド筒を上下動させ、固定
シールド筒との開口の開度をチャンバ内の圧力に応じて
調節できるようにしチャンバ内の圧力を一定に維持する
ことによって、ウェハのスパッタ膜の特性（シート抵
抗，膜厚等）のばらつきの経時的な変動を抑制できると
いう効果がある。また、固定シールド筒と可動シールド
筒のそれぞれの端部が上に斜めに伸びるようにすれば、
あらゆる方向に飛散するスパッタ粒子のチャンバの内壁
への付着が完全に防止できる。
タ物であるウェハを囲むシールド筒を上下動させ、固定
シールド筒との開口の開度をチャンバ内の圧力に応じて
調節できるようにしチャンバ内の圧力を一定に維持する
ことによって、ウェハのスパッタ膜の特性（シート抵
抗，膜厚等）のばらつきの経時的な変動を抑制できると
いう効果がある。また、固定シールド筒と可動シールド
筒のそれぞれの端部が上に斜めに伸びるようにすれば、
あらゆる方向に飛散するスパッタ粒子のチャンバの内壁
への付着が完全に防止できる。
【図１】本発明の一実施の形態におけるスパッタ装置の
断面図でる。
断面図でる。
【図２】ＴｉＮスパッタ時のクライオポンプライフに対
するＴｉＮ膜シート抵抗の推移を示すグラフである。
するＴｉＮ膜シート抵抗の推移を示すグラフである。
【図３】図１のスパッタ装置の変形例を示す断面図で
る。
る。
１ 可動シールド筒 ２ 固定シールド筒 ３ ロッド ４ モータ ５ 制御部 ６ ガス導入口 ７ 排気口 ８ クライポンプ ９ ターゲット １０ カソード １１ 載置台 １２ チャック １３ 開口 １４ チャンバ １４ａ 真空計 １５ ウェハ
Claims (1)
- 【請求項１】 チャンバ内に収納される半導体基板であ
るウェハにターゲットから飛散するスパッタ粒子を堆積
し金属薄膜を形成するスパッタリング装置において、前
記ターゲットから飛散するスパッタ粒子を前記チャンバ
の内壁より遮蔽する固定シールド筒と、前記ウェハを載
置する載置台を囲むとともに上下動し得る可動シールド
筒と、前記チャンバのプラズマ発生領域の圧力を検出す
る真空計と、この真空計によって検知される圧力に応じ
て前記可動シールド筒を上下動させ前記固定シールド筒
の端部と前記可動シールド筒の端部との隙間でなる開口
の開口度を調節する駆動機構とを備えることを特徴とす
るスパッタリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21627596A JP2954028B2 (ja) | 1996-08-16 | 1996-08-16 | スパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21627596A JP2954028B2 (ja) | 1996-08-16 | 1996-08-16 | スパッタリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064850A JPH1064850A (ja) | 1998-03-06 |
| JP2954028B2 true JP2954028B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=16685993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21627596A Expired - Fee Related JP2954028B2 (ja) | 1996-08-16 | 1996-08-16 | スパッタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2954028B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6800173B2 (en) * | 2000-12-15 | 2004-10-05 | Novellus Systems, Inc. | Variable gas conductance control for a process chamber |
| US6630201B2 (en) | 2001-04-05 | 2003-10-07 | Angstron Systems, Inc. | Adsorption process for atomic layer deposition |
| JP2010001565A (ja) * | 2008-05-20 | 2010-01-07 | Canon Anelva Corp | スパッタリング装置、それを用いた太陽電池及び画像表示装置の製造方法 |
| CN102105618B (zh) * | 2008-07-31 | 2012-07-25 | 佳能安内华股份有限公司 | 等离子处理设备和电子器件制造方法 |
| TWI502617B (zh) * | 2010-07-21 | 2015-10-01 | 應用材料股份有限公司 | 用於調整電偏斜的方法、電漿處理裝置與襯管組件 |
| JP5743266B2 (ja) | 2010-08-06 | 2015-07-01 | キヤノンアネルバ株式会社 | 成膜装置及びキャリブレーション方法 |
| KR102195798B1 (ko) * | 2016-09-23 | 2020-12-28 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 스퍼터링 샤워헤드 |
| CN115323334B (zh) * | 2022-07-15 | 2024-02-20 | 江苏迪盛智能科技有限公司 | 一种溅射方法及溅射装置 |
| CN115404437B (zh) * | 2022-07-15 | 2024-02-20 | 江苏迪盛智能科技有限公司 | 溅射方法和溅射设备 |
-
1996
- 1996-08-16 JP JP21627596A patent/JP2954028B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1064850A (ja) | 1998-03-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990615 |
|
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