JPH02254162A - スパッタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （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Ｎ１′−導体ウェ
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
ターゲットに対向する如＜　ｘｉ’　ｓ体つェハが配置
される。

上記ターゲットは、通常、阻′屯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ｊ・をスパッタガン本体側の絶縁物か
らなる保持部祠に固定することによってセツティングさ
れる。このター＝ゲットコ。

ニットの固定は、保持部材の裏面側から挿入された捩子
等によって行われる。

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、ターゲツト材のスパッタリングを行う
。この飛程位置に半導体ウェハを配置することにより、
上記ウェハ表面」二に成膜する。

」二記スパッタリングされた粒子は、ターゲット前方に
位置するよ・）スパッタガン本体の頂部に捩子等によっ
て支持されたシールドによって、飛翔方向を規制されつ
つ゛］′、導体ウェハに処理物を被着し、所望組成の薄
膜を形成する。上記シールドは、ターケントとの間が電
気的に絶縁されるように、アルミナｚ９のセラミックス
部材を介して設置されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、従来のスパッタ装置においては、」二連した
ようにターゲットを保持部Ｈの裏側から捩ｒ等によって
固定しているため、ターゲットの交換作業の効率が非常
に悪いという問題かあった。

また、ターゲットの交換の隙には、その前方に位置する
シールドも取り外さなけれはならず、さらに作業効率を
低下させていた。そして、２１′導体ウェハ等の多品種
少量化が進む現状においては、例えば品種に応じたウェ
ハのインチサ・ｒズが異なる場合、上記したような処理
内容の変更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、ターゲットの固定方法については、タゲットの前
方側から捩子等によって固定するように構成されている
ものもあるか、この場合脱盾時にターゲットを１易つけ
る可能性が高く、得られる薄膜品質の低下を招いてしま
う。

形成される薄膜の品質に関しては、上記ターフ。

ットの損傷の他に、ターゲットの前方に配置されるシー
ルドの温度上昇が問題になっている。ずなわし、形成さ
れるプラズマの影響等によって温度が上昇するターゲッ
ト自体はスパッタガン本体側に設けられた冷却機構によ
って冷却されているものの、シールドもプラズマの影響
ｔ５によって昇；Ｒするため、このシールドからの輻射
熱によってターゲットが局部的に温度上昇し、得られる
薄膜の品質に悪影響を与えている。

本発明はこのような従来技術の課題に対処するためにな
されたものである。そして、本発明の第１の目的は、タ
ーゲットに対する外的な熱の付加および損傷の原因を極
力排除し、得られる薄膜の品質を向上させたスパッタ装
置を提供することである。また、第２の目的は、処理内
容の変更作業の効率を高め、スルーブツトを向上させた
スパッタ装置を提供することである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち第１の発明は、気密容器内に配置されたターゲ
ットからスパッタリングするスパッタ装置において、前
記ターゲットの支持系に設けられる絶縁体をセラミック
スで構成することを特徴としている。

また、第２の発明は、気密容器内に配置されたターゲッ
トからスパッタリングするスパッタ装置において、前記
ターゲットは、このターゲットの外周側に設けられた金
属リングにより、高熱伝導性および高電気絶縁性を有す
るセラミックス部（」からなる絶縁体リンクを介して固
定されるように構成したことを特徴としている。

さらに、第３の発明は、気密容器内に配置されたターゲ
ットの冷却機構を内臓したスパッタ装置において、前記
ターゲットを冷却することにより、このターゲットを支
持する高熱伝導性および高電気絶縁性を有するセラミッ
クス製支持部材を介（２て、シールドリングを冷却する
ようにターゲットと一体に構成したことを特徴としてい
る。

（作　用） 本発明においては、ターゲットの支持系に高熱伝導性お
よび高電気絶縁性を有するセラミックス部材を使用して
いる。これによって、ターゲットの絶縁を行うと共に、
熱的な接続を可能とする。

従って、ターゲット周囲に配置されるシールド等の部品
もスパッタガン本体に設けられた冷却機構によって、タ
ーゲットとともに効率よく冷却する。

また、この：／−ルドは、スパッタガン本体の外周ｍ」
にス・１して一体的に固定することによって接触面積が
増大し、より冷却効率が向上する。

（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で図面を５照して
説明する。

被処理物例えば崖導体つエノ＼１は、ウエノ＼加熱機横
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か設けられ、このタゲット５の表面近
傍にプラスマ形成領域の空間か形成されるように所定間
隔をもってターゲット５および試料台３か対向配置され
ている。なお、」１記シャッタ４は半専体ウニ／Ｘｌと
ターゲ・ソト５との間を必要に応してスパッタリングを
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部６と、このターゲット部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
金属部祠からなるバッキングプレー１・部７とから構成
されている。バッキングプレート部７は円ｊ、）容器形
状を有し、開放側端部にターゲット５の取付は部となる
つば部７ａが設けられている。

ターゲット５は、バッキングプレ−１・部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し
ている。

ターゲラｌ−５の固定部は、第２図に示すように、まず
バンキングプレー１・部７のつば部７ａか保持部材１１
の開放側端部１１　ａに当接される。このバッキングプ
レート部７のつば部７ａは、このつば部７ａの一方の面
に当接された保持部材１１と、ターケラｌ−５の外周側
に配置されつば部７ａの他方の面に当接された絶縁体リ
ング１３を介して／Ｓウジング１２と同軸上に配置され
た金属リングコ４とによって挟持されている。そして、
金属リング］４に複数個例えば１６個設けられた捩子挿
入穴１、、４　ａに挿入された複数の捩−ｆ−１５をノ
＼ウジング１２に設置ｊられた捩子＄　１２　ａに捩込
むことによって金属リング１４を綿イ・１け、この金属
リング１４は絶縁体リング］３、バッキングプレ−１・
７を保持部材１１に締付け、ターゲット５は保持部材７
に固定される。また、ハウジング１２および金属リング
１４と、ターゲット５とか電気的に絶縁体リング１３に
よって絶縁されている。

保持部材１１および絶縁体リング１３は、電気絶縁性お
よび熱伝導性に優れたセラミックス部祠によって形成さ
れており、このようなセラミックス部祠としてはΔＪ２
Ｎ焼結体例えばンエイバルＨ（商品名、徳山凸達■製）
やＳｉＣ焼結体等が例示される。

また、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、先端が断面り字状
に曲折された円筒状のシールド１６が配置されている。

このシールド１６は、第３図にも示されているように、
ハウシング］２の外周面に装着されるとともに、固定バ
ンド−７をシルド ント１７を締付けることによっ一Ｕ　、金属リング１４
およびハウジング１２と面接触によって一体的に固定さ
れている。このシールド１６は、ノ＼ウジング１２およ
び金属リング１４とともに接地されており、グランド電
位に保持されている。

スパッタガン本体１０側の保持部材１１は、上述したよ
うに、ターゲット５の保持機能を有するとともに、バッ
キングプレー１・部７の裏面とによって冷却ジャケラ！
・コ８を構成しており、これらの間に介在されたＱリン
グ１９によって水密に保持されている。この冷却ジャケ
ット１８は、ノλウジング］２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２０内に挿入された冷
却媒体導入管２１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、ハツキングブレト部７裏
面を直接冷却することによってターゲット５を所定の温
度内に維持しているとともに、タケット５周囲に配置さ
れた金属リング］４、シールド］６およびハウジング］
２を冷却している。

金属り〕グ１４およびシールド１ζ３の冷却は、熱伝導
性に優れた絶縁体リング１３を介し゛Ｃ冷却ジャゲット
１８内に循環さ４する冷却媒体と熱交換することによ−
）でｆｉわれる。

また、冷し］１ンヤ″１”ツＩ・１８内には、ターゲッ
ト５前方にｊ［Ｓ成されるプラズマ形成領域を規制する
マグネッｉ、　’、、ｌ！２か回転自在に配置されてい
る。このマグネット″２２は、ハウジング］２中央部に
固定さ第１だ気′、＋；　；／−ル例２ば磁性流体シー
ル２３を介１、て駆動機構２．第１こ連結されており、
これによ−）てターゲ・ソ１５↑而にほぼ均一にプラズ
マリングが形成されるように回転駆動される。

上記４１ＸＳ成のスパッタ装置におけるスパッタ操作は
、以ｊ・−の丁順により行われる。

ずなイ）ち、まず゛１−専体ウエバ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。

こ、、ニーσ、この実、１４例のスパッタ装置において
は、ターゲラｌ、　５のセソー斤イングをパッキングブ
し１・部７を１ｒＵ、第３：捩子ｔ１−豹するのてはな
く、絶縁体リーグ１３および金属リンク１４によって挟
持しているため、セソテｆシゲ時にターゲット部Ｃ）を
傷つけるなとの恐れか大幅に低−ドＩ２、成膜ｆ：良の
発生を防１１−できる。また、外周側からｉ＝’、Ｉ定
（７，でいるため、ターゲット５の位置決めか賓易にな
り、１゛′（磁性も向上する。また、ターゲット５の交
換時に必ず取４さなけねばならないシールド１０の支持
を固定ヘルド１７によっＣ（−■っているため、このこ
とからも作業性の向−１，が期待できる。ターゲット５
の交換作業は、金属リング１４の捩ｒ挿入穴１、、４　
ａに挿入された複数の捩子］５を外し、この捩子１５に
よっ′Ｃ締イ・ｊけられていた金属り〉グ１４および絶
縁体リング１３を取外す。そ（、で、クゲット５を交換
ｊ７、新たなター＝ゲソｌ□　５を保持部材７の所定位
置にセソトシ、バラギンクジ１ノド部７のつば部７８七
に絶縁体リング１３才５よび金属リンク１，４を順に載
置シ７、捩子１５を装置′ｊシハウジング１２に設けら
第１た捩〕゛溝１２　ａに捩込むことによってターゲ７
１・５　Ｕ）交換作業が終了する。

次いで、゛１′導体つ丁ハ１およびターリ″′ツト！３
を支持１−た法帖で、これらか配置さ才する真空容器（
図示せず）内を例文は１０−１〜１０’　Ｔｏｒｒ程度
の真空度まで荒引きする。次に、上記真空容器内の真空
度を１Ｏ−５〜１ｏ−８Ｔｏｒ＋・台の高真空まで排気
し２、その後、この真空容器内にス・ｆツタガス、たと
７〒４ばＡｒガス庖導入し、真空容器内を１．０’　＝
　１．０−３Ｔｏｒｒ台に設定する。そして、ターゲッ
ト５に負電圧を印加することによって、このターゲット
５前力のスパッタ面側にプラズマを）［３成１２、さら
にこのターゲラＩ−５の裏面側にてマグネット２２を回
転駆動することにより、このプラズマを磁界によって閉
込めたプラズマリングを形成する。このプラズマリング
の形成によりイオン化率力・向」ニジ、ターゲット・５
のスペッタ面での所定のエロージョンエリア′にてスパ
ッタが実行され、半導体ウェハ］」７２面に所望組成の
薄膜が成膜される。

ここで、り〜ゲット５は形成されたプラズマやｒ１＋加
電圧に４よってｉ’ｉ’ｕｊ度か−１，ｈ’するか、冷
却ジャゲット１３うによって冷却されているため、所定
の温度内に維持されろ。

また、シールド１６や金属リング１，１もプラズマの影
響によって温度が上、＋７７、　Ｌ、その法帖のＨＥ　
：；ｌではシールド１６などからの輻射熱（ごＪ−っ′
Ｃタゲソト５の局部的な温度」−Ｈを招いて１２まうが
、この実施例のスペック装置ｈ：においては、金属ｊｌ
　：。

グ１４は７５Ｈｉ熱伝導性のセラミックス＋（かＩＦ・
なる絶縁体リング１３によっ−Ｃ冷却ジ八へｙ　Ｉ□　
１．８　、Ｊ−仏的に接続されており、シ・−ルＦ’　
１６は絶ｉ１、体すシグ］−３およびハウジング１２を
介して冷却ジャケット１８と熱的に接続されているため
、絶縁体１１ング］３を介し２て熱交換か行わｆｒ、？
９却される。ここで、この実施例で保持部材１１や絶縁
体リング〕３の＋４質として使用される　ＡρＮセラミ
ックス例えばンＪイペルＭ１．．ｌｌ、従来、この種の
装Ｂの絶縁部材とし７て使用さイ］てきたΔＲ２０３セ
ラミツクス等に比べて熱伝導率が約１０倍と高く、これ
によって充分に冷却を行うことが１−ＩＪ能となる。ま
た、シールド１−６はハウシング１２に対して面接触に
よって一体的に接続されているため、効率よく冷却され
る。

、−１１１′：、により′１・丁、ター　ゲット５（、
′り局部的な？ＭλＪ誌１冒かｌ１ｊｉ　＋［−さオＮ
もと吉もに、゛・−ルＦ１６や金属（、ゲト１、さらに
・＼コ”・〕〜シシ゛１２の熱による劣（Ｌ、や溶融か
１ｉｌｊ　ｄさイ１、安定ｌ−で゛スペノタト’ｔ　ｆ
；を行）　、二　、１．か　１−１Ｊ’　１止　と　、
・１→：　乙。

このよう１：１．−８の実施例のスベ・・・夕装置は、
夕・５゛　・ソ　１・「Ｓ　　の交ｊ奨イ′、；　；ｑ
’、、　Ｉｌ、’ｊ　の　功宇か、　タ　−ケ゛　・ソ
　１・５自体の脱すのＢｙ、５さとシールド１６の脱６
の容易さから向−１−５１９、現在のように多品種化さ
れた薄膜の１１′：成に１．−１分に対応されたもので
ある。

またＳ５“−１１ツト・５の交換時における作業性の改
Ｊ−Ｊ　ｒ５、’ｙ’−”ｙ’　ツ）　５　ノ周ＩＨＪ
　ニ装置　ｈ　し６　：＞−ルド１．６　’Ｊの冷却と
によ−〕で、スパッタ自体の効率や形成され仏薄膜の品
質も向上する。

「発明の効果］ 以上説明（−たよ！）に本発明によれば、ターゲットお
、よび′−ルｉ・の脱着が簡略化されているため、処理
内、・９変更時におけるターゲット交換作業を効・４゛
（よぐ１°ｒにとかてき、よってスルーブツトの向−１
−か図れる。また、ターリ′’）ｌ□周囲に配置される
シールＦ　′：’ｉも効率よく冷却でき、かつターリ゛
′ントを装る−する際のギズ等も防止できるため、：４
バフ・夕自体の効率やｊ１ニ成される薄膜の品質も向１
−する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の・一実施例のλベソタ装置の構成を
説明するための図、第２図はその？ニ一部を・Ｊ＜す図
、第３図はそのスパッタ装置のシールド゛の脱着方法を
説明するための図である３、 ］・・・・・・半導体つ、′１−ハ、５・・・　ター／
７’ツト、６・・ター　ゲット部、７・・・・・ハソキ
ングブレ−１・部、］０・・・・スパッタガン本体、１
１・　・・保持部＋４．１２・・・ハウジング、］３・
・・　絶縁体！１ンク、１４・・・・金属リンク゛、１
６　・　シールド、１′？固定バンド、１８・・・・・
冷却シャツｒツト。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）気密容器内に配置されたターゲットからスパッタ
   リングするスパッタ装置において、 前記ターゲットの支持系に設けられる絶縁体をセラミッ
   クスで構成することを特徴とするスパッタ装置。
2. （２）気密容器内に配置されたターゲットからスパッタ
   リングするスパッタ装置において、 前記ターゲットは、このターゲットの外周側に設けられ
   た金属リングにより、高熱伝導性および高電気絶縁性を
   有するセラミックス部材からなる絶縁体リングを介して
   固定されるように構成したことを特徴とするスパッタ装
   置。
3. （３）気密容器内に配置されたターゲットの冷却機構を
   内臓したスパッタ装置において、 前記ターゲットを冷却することにより、このターゲット
   を支持する高熱伝導性および高電気絶縁性を有するセラ
   ミックス製支持部材を介して、シールドリングを冷却す
   るようにターゲットと一体に構成したことを特徴とする
   スパッタ装置。