JP3563095B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体集積回路の製造プロセスにおけるスパッタ技術等による薄膜形成工程等に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、半導体集積回路の高集積化に伴って、たとえば配線工程では、スパッタ装置による高融点金属／Ａｌ Ｃｕ Ｓｉ ／高融点金属の三層構造からなる積層膜が、回路の信頼度上の要請に呼応して必要となり、たとえば、０．５μｍプロセスではＴｉ Ｗ／Ａｌ Ｃｕ Ｓｉ ／Ｔｉ Ｗの三層膜を配線材として使用している。
【０００３】
ところで、スパッタ処理中は、目的のウェハ表面と同時に処理室の内壁面にもスパッタによる薄膜が形成され、当該内壁面に付着した薄膜は剥落して異物となってウェハに付着する懸念がある。その対策として、従来では、たとえば、Ｔｉ Ｗ用スパッタ処理室では、スパッタリング空間から処理室の内壁面を隠蔽する防着板の表面にＡｌ 材のブラスト処理を施すことにより、Ｔｉ Ｗ膜の剥落を防止しようとする対策が主流であった。
【０００４】
なお、半導体集積回路の製造プロセスにおけるスパッタ技術については、たとえば、株式会社工業調査会、昭和６１年１１月１８日発行、「電子材料」１９８６年１１月号Ｐ１３４〜Ｐ１３９、等の文献に記載がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の従来技術では、防着板の表面処理による異物低減には配慮しているものの、防着板の形状については考慮されていない。
【０００６】
このため、Ｔｉ Ｗ用スパッタ室の防着板から堆積膜剥がれによるウェハ付着異物が多発して、防着板を短周期で交換しなければならず、防着板の交換頻度の増大に起因する装置停止や防着板の再生加工処理費用の増大等によって高ランニングコストになっていた。
【０００７】
本発明の目的は、スパッタ対象物に付着する異物を減少させることにより、歩留向上、装置停止時間の短縮、ランニングコストの低減を実現することが可能なスパッタ技術および半導体装置の製造技術を提供することにある。
【０００８】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法は、処理室と、前記処理室内に、上下可動のペデスタル、下端部を有し、スパッタによる前記処理室の内壁面への薄膜付着を遮蔽するための防着板、前記ペデスタルにおけるウエハ載置領域の外縁部の外径がウエハの外径よりも小さくされ、前記外縁部と前記防着板の下端部との間に位置する、前記ウエハの位置よりも低くなるように、丸め加工が施された可動防着板、および前記ペデスタルに対向するように配置されたスパッタターゲットとを具備したスパッタ装置とを準備し、前記ペデスタル上にウエハを載置し、前記ウエハが載置されたペデスタルを上昇させ、前記防着板の下端部と前記可動防着板とを嵌め合わせて前記処理室内にスパッタ空間を作り、前記スパッタターゲットの材料を、スパッタ操作で前記ウエハの主面に堆積させることにより薄膜形成する工程を含むものである。
【００１８】
【作用】
上記した本発明の半導体装置の製造方法によれば、スパッタリング空間に暴露される可動防着板の端縁部が丸め構造を呈するので、当該端縁部におけるスパッタによる薄膜の付着状態が安定となり、付着した薄膜の剥落に起因する異物の増大を防止できる。また、可動防着板の位置が半導体ウエハの位置よりも低いので、半導体ウエハに対する異物の付着を減少させることができる。
【００２６】
これにより、スパッタ対象物に対する付着異物の低減、防着板の交換周期延長が可能となり、歩留向上、装置停止時間の短縮、ランニングコスト低減を実現することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
（実施例１）
図１は、本発明の一実施例である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の一部を取り出して示す略断面図であり、図２は、その全体構成の一例を示す略断面図である。
【００２９】
処理室３の内部には、昇降機構２１によって上下動されるペデスタル７が設けられ、複数の支持ピン７ａによってウェハ９が載置される。ペデスタル７にはリフトピン８が貫通する貫通孔８ａが設けられており、リフトピン８は昇降機構２２によってペデスタル７とは独立に上下動する構造となっている。
【００３０】
ペデスタル７の上方には、ターゲット５が対向して配置されており、当該ターゲット５の背面側にはモータ４ａ，歯車４ｂによって回転駆動される回転永久磁石４が設けられている。
【００３１】
処理室３の側面部には、ウェハ９の搬送動作を行うロボット２を備えた搬送室１が接続されており、ペデスタル７の降下位置の高さに開設された搬送口１ａを通じてペデスタル７に対するウェハ９の載置および取り出し操作が行われる。搬送口１ａは、開閉機構２３によって開閉され、搬送時以外は、処理室３内の気密性が保たれる。
【００３２】
また、処理室３には、ガス供給管１０が接続されており、たとえばアルゴンガス等のスパッタガス１０ａが当該処理室３の内部に導入される。
【００３３】
処理室３の内部には、ターゲット５と上昇状態のペデスタル７との間に形成されるスパッタ空間を取り囲むようにカップ状の防着板６が設けられており、当該防着板６の上端縁は、処理室に固定されている。防着板６とターゲット５との間には、絶縁碍子２４を介し絶縁されスパッタ電圧１１が印加される。
【００３４】
防着板６の下端中央部には、ターゲット５の側にリング状に折り返された折り返し壁６ａを有する貫通穴６ｂが開設されており、ウェハ９を載置したペデスタル７は、当該貫通穴６ｂを通じて昇降することにより、スパッタ空間に出入りする。
【００３５】
防着板６の折り返し壁６ａは、当該防着板６とは独立なドーナツ状の可動防着板６ｃの嵌合溝６ｄに嵌合する構造となっている。可動防着板６ｃの内周縁の下面にはペデスタル７の外周部に突設された段構造７ｂを挟むように内突起６ｅおよび当該内突起よりも高い外突起６ｆが形成されており、外突起６ｆがペデスタル７に当接した状態で、内突起６ｅおよび外突起６ｆとペデスタル７側の段構造７ｂとの間には、入り組んだ断面形状を有する空間が形成される。
【００３６】
この場合、可動防着板６ｃの上面は、ペデスタル７に当接した状態のとき、当該ペデスタル７に載置されたウェハ９の高さよりも寸法ｄだけ低くなるように全体の寸法が設定されているとともに、内突起６ｅを含む内周縁、さらには、外側に張り出した外周縁には、丸め加工Ｒ１，丸め加工Ｒ２が施されている。また、カップ状の防着板６のコーナ部および折り返し壁６ａにもそれぞれ丸め加工Ｒ３および丸め加工Ｒ４が施されている。
【００３７】
ペデスタル７におけるウェハ９の載置領域の外縁部７ｃは、その外径寸法が当該ウェハ９の外径よりも小さく、すなわちターゲット５側からみて当該ウェハ９の陰に隠れるように段差部７ｄが彫り込まれているとともに、丸め加工Ｒ５が施されている。
【００３８】
以下、本実施例の半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の作用の一例について説明する。
【００３９】
まず、ペデスタル７およびリフトピン８を降下させる。この時、可動防着板６ｃは、嵌合溝６ｄの底部が折り返し壁６ａの上端に当接する高さまで降下する。
【００４０】
次に、搬送口１ａを開放し、ロボット２によって未処理のウェハ９を処理室３の内部におけるペデスタル７の直上部に搬入し、ペデスタル７の上部に突出しているリフトピン８に受け渡し、ペデスタル７を静かにに上昇させることによって、ウェハ９をペデスタル７の複数の支持ピン７ａ上に載置するとともに搬送口１ａを閉じ、更に、ペデスタル７を上昇させることによって、ウェハ９をスパッタ空間に移動させる。この時、ペデスタル７の外縁部に、可動防着板６ｃの外突起６ｆが当接することによって、当該可動防着板６ｃは、図１に例示される高さまで持ち上げられ、その状態で静止する。
【００４１】
その後、たとえば、処理室３を高真空（１０−６Ｐａ台）に排気して残留ガスを除去した後、Ａｒ 等のスパッタガス１０ａ（１０−１Ｐａ台）を媒介としてターゲット５（カソード）と、ウェハ９および防着板６，可動防着板６ｃ（アノード）間にスパッタ電圧１１を印加し、このスパッタ電圧１１による電場と回転永久磁石４の磁場が直交する所でマグネトロン放電１２を発生させる。このマグネトロン放電１２で発生したスパッタガスイオン１３はターゲット５に衝突して、当該ターゲット５を構成する物質の粒子１４を飛散させる。この粒子１４がウェハ９上に堆積して成膜する。
【００４２】
この時、マグネトロン放電１２を取り囲むウェハ９以外の防着板６，可動防着板６ｃにも同時に薄膜が堆積し、剥落した当該薄膜は、従来では、異物となってウェハ９の表面に付着し、製品不良等の原因となっていた。
【００４３】
ところが、本実施例の場合には、ウェハ９が載置されたペデスタル７の周辺に位置する可動防着板６ｃの高さが、ウェハ９よりも寸法ｄだけ低くされているため、当該可動防着板６ｃから剥離した薄膜が異物となってウェハ９の表面に付着することが防止される。
【００４４】
また、ペデスタル７におけるウェハ９の載置領域の外縁部７ｃの外径がウェハ９の外径よりも小さくなるように、段差部７ｄが彫り込まれているため、ペデスタル７におけるウェハ９の外側領域で薄膜の剥離が発生しても当該薄膜が異物となってウェハ９に付着することが防止される。
【００４５】
さらに、防着板６，可動防着板６ｃ、さらにはペデスタル７におけるマグネトロン放電１２の暴露部に丸め加工Ｒ１〜Ｒ５を施したことにより、当該部位における薄膜の付着状態が安定し、付着薄膜の剥離が生じにくくなる。
【００４６】
これらのことにより、本実施例のスパッタ装置では、防着板６，可動防着板６ｃ等からウェハ９への異物の付着が確実に減少し、当該異物に起因する製品不良の発生を確実に防止できるとともに、防着板６，可動防着板６ｃ等の交換頻度が減少し、スパッタ工程における原価低減が実現できる。
【００４７】
（実施例２）
図３は、本発明の他の実施例である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の一部を取り出して示す略断面図であり、図４は、その全体構成の一例を示す略断面図である。
【００４８】
この実施例２の場合には、処理室３の側に上縁部が固定されたカップ状の防着板６１と、ペデスタル７０の側に固定され、当該ペデスタル７０とともに上下動する可動防着板６２と、防着板６１と可動防着板６２の間隙を覆う防着板６３とで構成されているところが、前記実施例１の場合と異なる。
【００４９】
すなわち、防着板６１は、中央部に貫通孔６１ｂが開設されているとともに、当該貫通孔６１ｂの内周縁は、ターゲット５の側に折り返された折り返し壁６１ａとなっている。
【００５０】
可動防着板６２は、ペデスタル７０の側に固定される内周縁および外周縁の各々に、ターゲット５の側への折り返し壁６２ａおよび折り返し壁６２ｂが形成されたドーナツ状を呈している。
【００５１】
防着板６３は、内周縁および外周縁の各々に、折り返し壁６３ａおよび折り返し壁６３ｂが形成された断面が逆Ｕ字形のドーナツ形を呈しており、当該折り返し壁６３ａおよび折り返し壁６３ｂの間に、防着板６１の折り返し壁６１ａと、可動防着板６２の折り返し壁６２ｂを入り込ませることにより、可動防着板６２の防着板６１に対する自由な上下動を拘束することなく、両者の間隙をマグネトロン放電１２から隠蔽する構造となっている。
【００５２】
すなわち、防着板６３は、外側の折り返し壁６３ｂの先端部を全周にわたって防着板１の底部に当接させた状態で設置され、ペデスタル７０とともに上下動する可動防着板６２の折り返し壁６２ｂは、通常のスパッタ操作が行われる高さにペデスタル７０が上昇した位置で、防着板６３の内側の折り返し壁６３ａと防着板６１の折り返し壁６１ａとの間の空間に非接触に入り込み、これにより、マグネトロン放電１２が形成されるスパッタ空間から、防着板６１および可動防着板６２，ペデスタル７０の下側の空間を確実に隠蔽する動作を行う。
【００５３】
ペデスタル７０に載置されたウェハ９の周辺部の可動防着板６２および防着板６３の位置は、最も高い防着板６３の頂部でも、当該ウェハ９の平面よりも寸法ｄ１だけ低くなるように設定されている。また、マグネトロン放電１２に臨む防着板６１，可動防着板６２，防着板６３の屈曲部には、丸め加工Ｒ６，丸め加工Ｒ７，丸め加工Ｒ８，丸め加工Ｒ９が施されている。
【００５４】
また、ペデスタル７０の外径は、ウェハ９の外径よりも小さく設定され、その外周縁には丸め加工Ｒ１０が施されている。
【００５５】
このように、本実施例のスパッタ装置の場合にも、ウェハ９の周辺の可動防着板６２および防着板６３の高さが、当該ウェハ９の高さよりも低く設定されているので、可動防着板６２および防着板６３に付着した薄膜が剥離した場合でも、異物となって上側のウェハ９に付着する確率が小さくなり、ウェハ９における付着異物を確実に減少させることが可能となる。
【００５６】
また、防着板６１，可動防着板６２，防着板６３、さらには、ペデスタル７０の外縁部のような薄膜の付着領域の角部に丸め加工Ｒ６〜Ｒ１０を施したので、当該各部位における薄膜の付着状態が安定し、薄膜の剥落に起因する異物の発生が減少する。また、防着板６１，可動防着板６２，防着板６３等の交換頻度も減少する。
【００５７】
（実施例３）
図５は、本発明のさらに他の実施例である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の要部を示す略断面図である。
【００５８】
この実施例３の場合には、上端縁が処理室の側に固定されたほぼ筒状の防着板６４と、ペデスタル７１の側に支持され、当該ペデスタル７１とともに上下動する可動防着板６５とを備えている。
【００５９】
防着板６４の下端部は、内側にほぼ水平に折り曲げられて遮蔽壁６４ａをなしている。
【００６０】
可動防着板６５は、ペデスタル７１の段差部７１ａに沿って、外側ほど低くなるように（段差部７１ａの水平部でウェハ９よりも寸法ｄ２だけ低くなるように）成形され、外周部は、防着板６４の遮蔽壁６４ａを包むように略Ｕ字形の屈曲成形された屈曲壁６５ａを呈している。すなわち、本実施例の場合には、固定の防着板６４と、可動防着板６５のガス導入部７２は、ウェハ９の外周から最も遠くに位置する構造となっている。
【００６１】
また、ペデスタル７１における段差部７１ａは、ウェハ９の直下の中央部７１ｂの外径がウェハ９の外径よりも小さくなるように形成されている。中央部７１ｂの外縁部、さらには、段差部７１ａの角部には、丸め加工Ｒ１１，丸め加工Ｒ１２，丸め加工Ｒ１３が施され、同様に、可動防着板６５の屈曲壁６５ａの角部、防着板６４の角部にも、丸め加工Ｒ１４，丸め加工Ｒ１５，丸め加工Ｒ１６が施されている。
【００６２】
このように、本実施例の場合にも、ウェハ９の周辺に位置する可動防着板６５の位置がウェハ９の位置よりも低くなるように設定されているとともに、異物の発生しやすい防着板６４と可動防着板６５とのガス導入部７２がウェハ９から最も遠い位置にあるので、防着板６４，可動防着板６５に付着した薄膜の剥離に起因する異物の飛散によるウェハ９への付着がしにくくなり、付着異物を減少させることができる。
【００６３】
さらに、ペデスタル７１や、防着板６４，可動防着板６５の角部に丸め加工Ｒ１１〜Ｒ１６が施されているので、薄膜の付着状態が安定となり、防着板６４，可動防着板６５等における薄膜の剥離によって発生する異物を減少させることができる。
【００６４】
（実施例４）
図６は、本発明のさらに他の実施例である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の構成の一例を示す略断面図である。
【００６５】
この実施例４の場合には、実施例２の構成における防着板６１を、ターゲット５の近傍のアースシールド６６と、通常の防着板としてのシールドカバー６７に分離したところが、実施例２の場合と異なっている。
【００６６】
すなわち、アースシールド６６は絶縁碍子２４によってターゲット５と電気的に分離され、さらにシールドカバー６７は絶縁碍子２５によってターゲット５およびアースシールド６６の双方から電気的に分離されている。また、ターゲット５の近傍のアースシールド６６の下端縁には、丸め加工Ｒ１７が施されている。
【００６７】
そして、スパッタ電圧１１は、アースシールド６６とターゲット５との間に印加され、それによってスパッタが行われる。
【００６８】
また、この場合、ウェハ９と、アースシールド６６以外のシールドカバー６７，防着板６３，可動防着板６２との間には、粒子付着阻止電圧１５が印加されており、電荷を持った粒子１６を反発することにより、シールドカバー６７，防着板６３，可動防着板６２に対する薄膜付着を起こりにくくして、ウェハ９以外の領域への薄膜の形成を抑制する構成となっている。
【００６９】
このように、本実施例のスパッタ装置では、ターゲット５の近傍のアースシールド６６を、シールドカバー６７，防着板６３，可動防着板６２等から電気的に分離したため、目的のウェハ９以外では、当該ウェハ９から遠い位置にあるアースシールド６６に薄膜の形成が起こりやすくなり、また、下端縁に丸め加工Ｒ１７が施されていることにより、薄膜の付着状態が安定化し、当該アースシールド６６からの薄膜の剥落に起因するウェハ９への異物の付着量は少なくなる。
【００７０】
また、ウェハ９の近傍のシールドカバー６７，防着板６３，可動防着板６２等には、粒子付着阻止電圧１５が印加されることによって薄膜の形成が抑制されているので、当該領域からの薄膜の剥落に起因する、ウェハ９への異物付着量は減少する。
【００７１】
これにより、異物低減によるウェハ９の歩留向上およびアースシールド６６を、シールドカバー６７，防着板６３，可動防着板６２等の部品の交換周期の延長ができる。
【００７２】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７３】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００７４】
すなわち、本発明の半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置によれば、スパッタ対象物に付着する異物を減少させることにより、歩留向上、装置停止時間の短縮、ランニングコストの低減を実現することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の一部を取り出して示す略断面図である。
【図２】本発明の実施例１である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の全体構成の一例を示す略断面図である。
【図３】本発明の実施例２である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の一部を取り出して示す略断面図である。
【図４】本発明の実施例２である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の全体構成の一例を示す略断面図である。
【図５】本発明の実施例３である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の要部を示す略断面図である。
【図６】本発明の実施例４である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の構成の一例を示す略断面図である。
【符号の説明】
１ 搬送室
１ａ 搬送口
２ ロボット
３ 処理室
４ 回転永久磁石
４ａ モータ
４ｂ 歯車
５ ターゲット
６ 防着板
６ａ 折り返し壁
６ｂ 貫通穴
６ｃ 可動防着板
６ｄ 嵌合溝
６ｅ 内突起
６ｆ 外突起
７ ペデスタル
７ａ 支持ピン
７ｂ 段構造
７ｃ 外縁部
７ｄ 段差部
８ リフトピン
８ａ 貫通孔
９ ウェハ
１０ ガス供給管
１０ａ スパッタガス
１１ スパッタ電圧
１２ マグネトロン放電
１３ スパッタガスイオン
１４ 粒子
１５ 粒子付着阻止電圧
１６ 粒子
２１ 昇降機構
２２ 昇降機構
２３ 開閉機構
２４ 絶縁碍子
２５ 絶縁碍子
６１ 防着板
６１ａ 折り返し壁
６１ｂ 貫通孔
６２ 可動防着板
６２ａ 折り返し壁
６２ｂ 折り返し壁
６３ 防着板
６３ａ 折り返し壁
６３ｂ 折り返し壁
６４ 防着板
６４ａ 遮蔽壁
６５ 可動防着板
６５ａ 屈曲壁
６６ アースシールド
６７ シールドカバー
７０ ペデスタル
７１ ペデスタル
７１ａ 段差部
７１ｂ 中央部
７２ ガス導入部
Ｒ１〜Ｒ１７ 丸め加工
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体集積回路の製造プロセスにおけるスパッタ技術等による薄膜形成工程等に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、半導体集積回路の高集積化に伴って、たとえば配線工程では、スパッタ装置による高融点金属／Ａｌ Ｃｕ Ｓｉ ／高融点金属の三層構造からなる積層膜が、回路の信頼度上の要請に呼応して必要となり、たとえば、０．５μｍプロセスではＴｉ Ｗ／Ａｌ Ｃｕ Ｓｉ ／Ｔｉ Ｗの三層膜を配線材として使用している。
【０００３】
ところで、スパッタ処理中は、目的のウェハ表面と同時に処理室の内壁面にもスパッタによる薄膜が形成され、当該内壁面に付着した薄膜は剥落して異物となってウェハに付着する懸念がある。その対策として、従来では、たとえば、Ｔｉ Ｗ用スパッタ処理室では、スパッタリング空間から処理室の内壁面を隠蔽する防着板の表面にＡｌ 材のブラスト処理を施すことにより、Ｔｉ Ｗ膜の剥落を防止しようとする対策が主流であった。
【０００４】
なお、半導体集積回路の製造プロセスにおけるスパッタ技術については、たとえば、株式会社工業調査会、昭和６１年１１月１８日発行、「電子材料」１９８６年１１月号Ｐ１３４〜Ｐ１３９、等の文献に記載がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の従来技術では、防着板の表面処理による異物低減には配慮しているものの、防着板の形状については考慮されていない。
【０００６】
このため、Ｔｉ Ｗ用スパッタ室の防着板から堆積膜剥がれによるウェハ付着異物が多発して、防着板を短周期で交換しなければならず、防着板の交換頻度の増大に起因する装置停止や防着板の再生加工処理費用の増大等によって高ランニングコストになっていた。
【０００７】
本発明の目的は、スパッタ対象物に付着する異物を減少させることにより、歩留向上、装置停止時間の短縮、ランニングコストの低減を実現することが可能なスパッタ技術および半導体装置の製造技術を提供することにある。
【０００８】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法は、処理室と、前記処理室内に、上下可動のペデスタル、下端部を有し、スパッタによる前記処理室の内壁面への薄膜付着を遮蔽するための防着板、前記ペデスタルにおけるウエハ載置領域の外縁部の外径がウエハの外径よりも小さくされ、前記外縁部と前記防着板の下端部との間に位置する、前記ウエハの位置よりも低くなるように、丸め加工が施された可動防着板、および前記ペデスタルに対向するように配置されたスパッタターゲットとを具備したスパッタ装置とを準備し、前記ペデスタル上にウエハを載置し、前記ウエハが載置されたペデスタルを上昇させ、前記防着板の下端部と前記可動防着板とを嵌め合わせて前記処理室内にスパッタ空間を作り、前記スパッタターゲットの材料を、スパッタ操作で前記ウエハの主面に堆積させることにより薄膜形成する工程を含むものである。
【００１８】
【作用】
上記した本発明の半導体装置の製造方法によれば、スパッタリング空間に暴露される可動防着板の端縁部が丸め構造を呈するので、当該端縁部におけるスパッタによる薄膜の付着状態が安定となり、付着した薄膜の剥落に起因する異物の増大を防止できる。また、可動防着板の位置が半導体ウエハの位置よりも低いので、半導体ウエハに対する異物の付着を減少させることができる。
【００２６】
これにより、スパッタ対象物に対する付着異物の低減、防着板の交換周期延長が可能となり、歩留向上、装置停止時間の短縮、ランニングコスト低減を実現することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
（実施例１）
図１は、本発明の一実施例である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の一部を取り出して示す略断面図であり、図２は、その全体構成の一例を示す略断面図である。
【００２９】
処理室３の内部には、昇降機構２１によって上下動されるペデスタル７が設けられ、複数の支持ピン７ａによってウェハ９が載置される。ペデスタル７にはリフトピン８が貫通する貫通孔８ａが設けられており、リフトピン８は昇降機構２２によってペデスタル７とは独立に上下動する構造となっている。
【００３０】
ペデスタル７の上方には、ターゲット５が対向して配置されており、当該ターゲット５の背面側にはモータ４ａ，歯車４ｂによって回転駆動される回転永久磁石４が設けられている。
【００３１】
処理室３の側面部には、ウェハ９の搬送動作を行うロボット２を備えた搬送室１が接続されており、ペデスタル７の降下位置の高さに開設された搬送口１ａを通じてペデスタル７に対するウェハ９の載置および取り出し操作が行われる。搬送口１ａは、開閉機構２３によって開閉され、搬送時以外は、処理室３内の気密性が保たれる。
【００３２】
また、処理室３には、ガス供給管１０が接続されており、たとえばアルゴンガス等のスパッタガス１０ａが当該処理室３の内部に導入される。
【００３３】
処理室３の内部には、ターゲット５と上昇状態のペデスタル７との間に形成されるスパッタ空間を取り囲むようにカップ状の防着板６が設けられており、当該防着板６の上端縁は、処理室に固定されている。防着板６とターゲット５との間には、絶縁碍子２４を介し絶縁されスパッタ電圧１１が印加される。
【００３４】
防着板６の下端中央部には、ターゲット５の側にリング状に折り返された折り返し壁６ａを有する貫通穴６ｂが開設されており、ウェハ９を載置したペデスタル７は、当該貫通穴６ｂを通じて昇降することにより、スパッタ空間に出入りする。
【００３５】
防着板６の折り返し壁６ａは、当該防着板６とは独立なドーナツ状の可動防着板６ｃの嵌合溝６ｄに嵌合する構造となっている。可動防着板６ｃの内周縁の下面にはペデスタル７の外周部に突設された段構造７ｂを挟むように内突起６ｅおよび当該内突起よりも高い外突起６ｆが形成されており、外突起６ｆがペデスタル７に当接した状態で、内突起６ｅおよび外突起６ｆとペデスタル７側の段構造７ｂとの間には、入り組んだ断面形状を有する空間が形成される。
【００３６】
この場合、可動防着板６ｃの上面は、ペデスタル７に当接した状態のとき、当該ペデスタル７に載置されたウェハ９の高さよりも寸法ｄだけ低くなるように全体の寸法が設定されているとともに、内突起６ｅを含む内周縁、さらには、外側に張り出した外周縁には、丸め加工Ｒ１，丸め加工Ｒ２が施されている。また、カップ状の防着板６のコーナ部および折り返し壁６ａにもそれぞれ丸め加工Ｒ３および丸め加工Ｒ４が施されている。
【００３７】
ペデスタル７におけるウェハ９の載置領域の外縁部７ｃは、その外径寸法が当該ウェハ９の外径よりも小さく、すなわちターゲット５側からみて当該ウェハ９の陰に隠れるように段差部７ｄが彫り込まれているとともに、丸め加工Ｒ５が施されている。
【００３８】
以下、本実施例の半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の作用の一例について説明する。
【００３９】
まず、ペデスタル７およびリフトピン８を降下させる。この時、可動防着板６ｃは、嵌合溝６ｄの底部が折り返し壁６ａの上端に当接する高さまで降下する。
【００４０】
次に、搬送口１ａを開放し、ロボット２によって未処理のウェハ９を処理室３の内部におけるペデスタル７の直上部に搬入し、ペデスタル７の上部に突出しているリフトピン８に受け渡し、ペデスタル７を静かにに上昇させることによって、ウェハ９をペデスタル７の複数の支持ピン７ａ上に載置するとともに搬送口１ａを閉じ、更に、ペデスタル７を上昇させることによって、ウェハ９をスパッタ空間に移動させる。この時、ペデスタル７の外縁部に、可動防着板６ｃの外突起６ｆが当接することによって、当該可動防着板６ｃは、図１に例示される高さまで持ち上げられ、その状態で静止する。
【００４１】
その後、たとえば、処理室３を高真空（１０−６Ｐａ台）に排気して残留ガスを除去した後、Ａｒ 等のスパッタガス１０ａ（１０−１Ｐａ台）を媒介としてターゲット５（カソード）と、ウェハ９および防着板６，可動防着板６ｃ（アノード）間にスパッタ電圧１１を印加し、このスパッタ電圧１１による電場と回転永久磁石４の磁場が直交する所でマグネトロン放電１２を発生させる。このマグネトロン放電１２で発生したスパッタガスイオン１３はターゲット５に衝突して、当該ターゲット５を構成する物質の粒子１４を飛散させる。この粒子１４がウェハ９上に堆積して成膜する。
【００４２】
この時、マグネトロン放電１２を取り囲むウェハ９以外の防着板６，可動防着板６ｃにも同時に薄膜が堆積し、剥落した当該薄膜は、従来では、異物となってウェハ９の表面に付着し、製品不良等の原因となっていた。
【００４３】
ところが、本実施例の場合には、ウェハ９が載置されたペデスタル７の周辺に位置する可動防着板６ｃの高さが、ウェハ９よりも寸法ｄだけ低くされているため、当該可動防着板６ｃから剥離した薄膜が異物となってウェハ９の表面に付着することが防止される。
【００４４】
また、ペデスタル７におけるウェハ９の載置領域の外縁部７ｃの外径がウェハ９の外径よりも小さくなるように、段差部７ｄが彫り込まれているため、ペデスタル７におけるウェハ９の外側領域で薄膜の剥離が発生しても当該薄膜が異物となってウェハ９に付着することが防止される。
【００４５】
さらに、防着板６，可動防着板６ｃ、さらにはペデスタル７におけるマグネトロン放電１２の暴露部に丸め加工Ｒ１〜Ｒ５を施したことにより、当該部位における薄膜の付着状態が安定し、付着薄膜の剥離が生じにくくなる。
【００４６】
これらのことにより、本実施例のスパッタ装置では、防着板６，可動防着板６ｃ等からウェハ９への異物の付着が確実に減少し、当該異物に起因する製品不良の発生を確実に防止できるとともに、防着板６，可動防着板６ｃ等の交換頻度が減少し、スパッタ工程における原価低減が実現できる。
【００４７】
（実施例２）
図３は、本発明の他の実施例である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の一部を取り出して示す略断面図であり、図４は、その全体構成の一例を示す略断面図である。
【００４８】
この実施例２の場合には、処理室３の側に上縁部が固定されたカップ状の防着板６１と、ペデスタル７０の側に固定され、当該ペデスタル７０とともに上下動する可動防着板６２と、防着板６１と可動防着板６２の間隙を覆う防着板６３とで構成されているところが、前記実施例１の場合と異なる。
【００４９】
すなわち、防着板６１は、中央部に貫通孔６１ｂが開設されているとともに、当該貫通孔６１ｂの内周縁は、ターゲット５の側に折り返された折り返し壁６１ａとなっている。
【００５０】
可動防着板６２は、ペデスタル７０の側に固定される内周縁および外周縁の各々に、ターゲット５の側への折り返し壁６２ａおよび折り返し壁６２ｂが形成されたドーナツ状を呈している。
【００５１】
防着板６３は、内周縁および外周縁の各々に、折り返し壁６３ａおよび折り返し壁６３ｂが形成された断面が逆Ｕ字形のドーナツ形を呈しており、当該折り返し壁６３ａおよび折り返し壁６３ｂの間に、防着板６１の折り返し壁６１ａと、可動防着板６２の折り返し壁６２ｂを入り込ませることにより、可動防着板６２の防着板６１に対する自由な上下動を拘束することなく、両者の間隙をマグネトロン放電１２から隠蔽する構造となっている。
【００５２】
すなわち、防着板６３は、外側の折り返し壁６３ｂの先端部を全周にわたって防着板１の底部に当接させた状態で設置され、ペデスタル７０とともに上下動する可動防着板６２の折り返し壁６２ｂは、通常のスパッタ操作が行われる高さにペデスタル７０が上昇した位置で、防着板６３の内側の折り返し壁６３ａと防着板６１の折り返し壁６１ａとの間の空間に非接触に入り込み、これにより、マグネトロン放電１２が形成されるスパッタ空間から、防着板６１および可動防着板６２，ペデスタル７０の下側の空間を確実に隠蔽する動作を行う。
【００５３】
ペデスタル７０に載置されたウェハ９の周辺部の可動防着板６２および防着板６３の位置は、最も高い防着板６３の頂部でも、当該ウェハ９の平面よりも寸法ｄ１だけ低くなるように設定されている。また、マグネトロン放電１２に臨む防着板６１，可動防着板６２，防着板６３の屈曲部には、丸め加工Ｒ６，丸め加工Ｒ７，丸め加工Ｒ８，丸め加工Ｒ９が施されている。
【００５４】
また、ペデスタル７０の外径は、ウェハ９の外径よりも小さく設定され、その外周縁には丸め加工Ｒ１０が施されている。
【００５５】
このように、本実施例のスパッタ装置の場合にも、ウェハ９の周辺の可動防着板６２および防着板６３の高さが、当該ウェハ９の高さよりも低く設定されているので、可動防着板６２および防着板６３に付着した薄膜が剥離した場合でも、異物となって上側のウェハ９に付着する確率が小さくなり、ウェハ９における付着異物を確実に減少させることが可能となる。
【００５６】
また、防着板６１，可動防着板６２，防着板６３、さらには、ペデスタル７０の外縁部のような薄膜の付着領域の角部に丸め加工Ｒ６〜Ｒ１０を施したので、当該各部位における薄膜の付着状態が安定し、薄膜の剥落に起因する異物の発生が減少する。また、防着板６１，可動防着板６２，防着板６３等の交換頻度も減少する。
【００５７】
（実施例３）
図５は、本発明のさらに他の実施例である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の要部を示す略断面図である。
【００５８】
この実施例３の場合には、上端縁が処理室の側に固定されたほぼ筒状の防着板６４と、ペデスタル７１の側に支持され、当該ペデスタル７１とともに上下動する可動防着板６５とを備えている。
【００５９】
防着板６４の下端部は、内側にほぼ水平に折り曲げられて遮蔽壁６４ａをなしている。
【００６０】
可動防着板６５は、ペデスタル７１の段差部７１ａに沿って、外側ほど低くなるように（段差部７１ａの水平部でウェハ９よりも寸法ｄ２だけ低くなるように）成形され、外周部は、防着板６４の遮蔽壁６４ａを包むように略Ｕ字形の屈曲成形された屈曲壁６５ａを呈している。すなわち、本実施例の場合には、固定の防着板６４と、可動防着板６５のガス導入部７２は、ウェハ９の外周から最も遠くに位置する構造となっている。
【００６１】
また、ペデスタル７１における段差部７１ａは、ウェハ９の直下の中央部７１ｂの外径がウェハ９の外径よりも小さくなるように形成されている。中央部７１ｂの外縁部、さらには、段差部７１ａの角部には、丸め加工Ｒ１１，丸め加工Ｒ１２，丸め加工Ｒ１３が施され、同様に、可動防着板６５の屈曲壁６５ａの角部、防着板６４の角部にも、丸め加工Ｒ１４，丸め加工Ｒ１５，丸め加工Ｒ１６が施されている。
【００６２】
このように、本実施例の場合にも、ウェハ９の周辺に位置する可動防着板６５の位置がウェハ９の位置よりも低くなるように設定されているとともに、異物の発生しやすい防着板６４と可動防着板６５とのガス導入部７２がウェハ９から最も遠い位置にあるので、防着板６４，可動防着板６５に付着した薄膜の剥離に起因する異物の飛散によるウェハ９への付着がしにくくなり、付着異物を減少させることができる。
【００６３】
さらに、ペデスタル７１や、防着板６４，可動防着板６５の角部に丸め加工Ｒ１１〜Ｒ１６が施されているので、薄膜の付着状態が安定となり、防着板６４，可動防着板６５等における薄膜の剥離によって発生する異物を減少させることができる。
【００６４】
（実施例４）
図６は、本発明のさらに他の実施例である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の構成の一例を示す略断面図である。
【００６５】
この実施例４の場合には、実施例２の構成における防着板６１を、ターゲット５の近傍のアースシールド６６と、通常の防着板としてのシールドカバー６７に分離したところが、実施例２の場合と異なっている。
【００６６】
すなわち、アースシールド６６は絶縁碍子２４によってターゲット５と電気的に分離され、さらにシールドカバー６７は絶縁碍子２５によってターゲット５およびアースシールド６６の双方から電気的に分離されている。また、ターゲット５の近傍のアースシールド６６の下端縁には、丸め加工Ｒ１７が施されている。
【００６７】
そして、スパッタ電圧１１は、アースシールド６６とターゲット５との間に印加され、それによってスパッタが行われる。
【００６８】
また、この場合、ウェハ９と、アースシールド６６以外のシールドカバー６７，防着板６３，可動防着板６２との間には、粒子付着阻止電圧１５が印加されており、電荷を持った粒子１６を反発することにより、シールドカバー６７，防着板６３，可動防着板６２に対する薄膜付着を起こりにくくして、ウェハ９以外の領域への薄膜の形成を抑制する構成となっている。
【００６９】
このように、本実施例のスパッタ装置では、ターゲット５の近傍のアースシールド６６を、シールドカバー６７，防着板６３，可動防着板６２等から電気的に分離したため、目的のウェハ９以外では、当該ウェハ９から遠い位置にあるアースシールド６６に薄膜の形成が起こりやすくなり、また、下端縁に丸め加工Ｒ１７が施されていることにより、薄膜の付着状態が安定化し、当該アースシールド６６からの薄膜の剥落に起因するウェハ９への異物の付着量は少なくなる。
【００７０】
また、ウェハ９の近傍のシールドカバー６７，防着板６３，可動防着板６２等には、粒子付着阻止電圧１５が印加されることによって薄膜の形成が抑制されているので、当該領域からの薄膜の剥落に起因する、ウェハ９への異物付着量は減少する。
【００７１】
これにより、異物低減によるウェハ９の歩留向上およびアースシールド６６を、シールドカバー６７，防着板６３，可動防着板６２等の部品の交換周期の延長ができる。
【００７２】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７３】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００７４】
すなわち、本発明の半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置によれば、スパッタ対象物に付着する異物を減少させることにより、歩留向上、装置停止時間の短縮、ランニングコストの低減を実現することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の一部を取り出して示す略断面図である。
【図２】本発明の実施例１である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の全体構成の一例を示す略断面図である。
【図３】本発明の実施例２である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の一部を取り出して示す略断面図である。
【図４】本発明の実施例２である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の全体構成の一例を示す略断面図である。
【図５】本発明の実施例３である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の要部を示す略断面図である。
【図６】本発明の実施例４である半導体装置の製造方法を実施するスパッタ装置の構成の一例を示す略断面図である。
【符号の説明】
１ 搬送室
１ａ 搬送口
２ ロボット
３ 処理室
４ 回転永久磁石
４ａ モータ
４ｂ 歯車
５ ターゲット
６ 防着板
６ａ 折り返し壁
６ｂ 貫通穴
６ｃ 可動防着板
６ｄ 嵌合溝
６ｅ 内突起
６ｆ 外突起
７ ペデスタル
７ａ 支持ピン
７ｂ 段構造
７ｃ 外縁部
７ｄ 段差部
８ リフトピン
８ａ 貫通孔
９ ウェハ
１０ ガス供給管
１０ａ スパッタガス
１１ スパッタ電圧
１２ マグネトロン放電
１３ スパッタガスイオン
１４ 粒子
１５ 粒子付着阻止電圧
１６ 粒子
２１ 昇降機構
２２ 昇降機構
２３ 開閉機構
２４ 絶縁碍子
２５ 絶縁碍子
６１ 防着板
６１ａ 折り返し壁
６１ｂ 貫通孔
６２ 可動防着板
６２ａ 折り返し壁
６２ｂ 折り返し壁
６３ 防着板
６３ａ 折り返し壁
６３ｂ 折り返し壁
６４ 防着板
６４ａ 遮蔽壁
６５ 可動防着板
６５ａ 屈曲壁
６６ アースシールド
６７ シールドカバー
７０ ペデスタル
７１ ペデスタル
７１ａ 段差部
７１ｂ 中央部
７２ ガス導入部
Ｒ１〜Ｒ１７ 丸め加工
Claims (2)
- 処理室と、前記処理室内に、上下可動のペデスタル、下端部を有し、スパッタによる前記処理室の内壁面への薄膜付着を遮蔽するための防着板、前記ペデスタルにおけるウエハ載置領域の外縁部の外径がウエハの外径よりも小さくされ、前記外縁部と前記防着板の下端部との間に位置する、前記ウエハの位置よりも低くなるように、丸め加工が施された可動防着板、および前記ペデスタルに対向するように配置されたスパッタターゲットとを具備したスパッタ装置とを準備し、
前記ペデスタル上にウエハを載置し、前記ウエハが載置されたペデスタルを上昇させ、
前記防着板の下端部と前記可動防着板とを嵌め合わせて前記処理室内にスパッタ空間を作り、
前記スパッタターゲットの材料を、スパッタ操作で前記ウエハの主面に堆積させることにより薄膜形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記防着板の下端部は、内側にほぼ水平に折り曲げられた遮蔽壁を成し、前記可動防着板の外周部は前記遮蔽壁を包むようにほぼＵ字形の屈曲成形された屈曲壁を成し、前記屈曲壁と前記遮蔽壁とを嵌め合わせて前記処理室内にスパッタ空間を作ることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
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