JPH03215662A - スパッタ蒸着装置およびスパッタ蒸着方法 - 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】 〔概　要〕 スパッタ蒸着装置およびその使用方法に関し、装置の稼
働率を低下させることなく装置内における塵埃の発生を
抑制することを目的とし、基板と対向して配置されたタ
ーゲットと、長さ方向に沿って一定の間隔ごとに該ター
ゲットより大きな孔が形成された帯状金属膜と、該基板
と該ターゲット間において該帯状金属膜を該ターゲット
表面に対して平行方向および垂直方向に移動させるため
の帯状金属膜搬送機構を有するスパッタ蒸着装置を用い
、該ターゲットが該帯状金属膜の孔の内側に位置するよ
うに該帯状金属膜を該ターゲットに平行に移動させた後
、所定の枚数の基板に対して該ターゲットのスパンタ蒸
着を行ない、続いて、該ターゲットが該帯状金属膜の孔
の内側と重ならないように該帯状金属膜を該ターゲット
に平行に移動させ、さらに該帯状金属膜が該ターゲット
に接触するように垂直に移動させた後、ダミー用の基板
に対して該帯状金属膜のスパッタ蒸着を行う工程を繰り
返すように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、スパッタ蒸着装置およびその使用方法に関す
る。

半１体ウェハプロセスにおける膜形成に用いられるスパ
ッタ蒸着装置として、従来のハッチ式に代わって枚葉式
が主流となりつつある。枚葉式スパッタ蒸着装置はハッ
チ式に比べて装置の稼働効率に優れている他、半導体ウ
エハの大口径化に伴う人手による半導体ウエ゜ハのハン
ドリングの困難さを回避する上でも有効である。しかし
ながら、装置内部に発生する塵埃を防ぐことが難しくそ
の解決が望まれている。

〔従来の技術〕

枚葉式スパッタ蒸着装置は、半導体ウェハとこれに対向
して配置されたターゲット間に電圧を印加して不活性ガ
スプラズマを発生させ、その中に含まれる高エネルギー
イオンによってターゲットをスパッタして、半導体ウェ
ハ表面に膜を形成するものであり、半導体ウェハを自動
的に装置内に搬送することにより装置内を大気に戻すこ
となく連続して多数の半導体ウエハに膜形成を行うこと
が可能である。しかしながら、ターゲットからスパッタ
されて飛散した膜粒子は半導体ウェハのみならず装置内
壁にも付着する。そしてこれが累積して厚くなるとやが
て剥離し塵埃となって半導体ウェハに付着し膜欠陥を発
生させる。特に、電極配線に用いられるタングステン（
りやモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属膜、あるいはパ
リャメタルとして用いられる窒化チタン（ＴｉＮ）等の
窒化膜を形成ずる場合、これらの膜の応力が大きく密着
性が悪いため、容易に装置内壁から剥離し塵埃を発生さ
せてプロセスの信頼性を損なう。

Ｗ膜を形成する場合を例にとると、上述のような塵埃の
発生を防くために通常次のような方法が用いられている
。

１）Ｗターゲットを用い、所定の枚数の半導体ウェハに
Ｗ膜を形成する度に装置内を大気に戻し、装置内壁に付
着したＷを機械的にクリーニングする。

２）密着性の悪い膜に密着性の良い膜を重ねて形成する
ことによって密着性の悪い膜の剥離を相当程度抑えるこ
とができるという経験的に知られた事実を利用し、まず
Ｗターゲットを用いて所定の枚数の半導体ウェハにＷ膜
の形成を行った後、Ｗターゲットを密着性に優れた金属
ターゲット、例えばＡｌターゲットに交換してこれをス
パッタ蒸着し装置内壁にＡＩ膜を付着させる。そして再
びＷターゲソトに交換してＷ膜の形成を行うという工程
を繰り返す。

しかし、上記いずれの方法でも、装置内壁のクリーニン
グあるいはターゲットの交換のため装置内を大気に戻す
必要があり装置の稼働率の大幅な低下をもたらす。

さらに、ＴｉＮ等の窒化物からなる膜を形成する場合に
は、次のような方法が用いられる。まず、アルゴンガス
と窒素ガスの混合ガス中でＴｉターゲットの反応性スパ
ッタを行って所定の枚数の半導体ウェハにＴｉＮ膜形成
を行う。次に、窒素ガスの供給を停止しアルゴンガスの
みを流してＴｉ膜のスパッタ蒸着を行ない、装置内壁に
Ｔｉ膜を付着させる。その後、再びアルゴンガスと窒素
ガスの混合ガスを供給してＴｉＮ膜を形成する。以上の
ような工程を繰り返すことによって密着性の悪いＴｉＮ
膜と密着性の良いＴｉ膜を交互に形成すれば、ＴｉＮ膜
の装置内壁からの剥離を相当程度抑えることができる。

この方法によれば、装置内の雰囲気を大気に戻す必要が
ないため、前述した方法に比べて装置の稼働率の低下は
少なくてすむ。しかしながら、ＷあるいはＭｏ等の密着
性の悪い金属膜自体の形成あるいはその窒化物からなる
膜の形成には用いることができず、その応用範囲は限ら
れる。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように、枚葉式スパッタ蒸着装置は、多数の半導
体ウエハに対して連続的に膜形成を行うことが可能であ
り、装置の稼働率に優れているという利点があるものの
、装置内に発生する塵埃を防くために、本来有するその
利点を充分に生かすことができないという問題があった
。

そこで本発明では、装置の稼働率を低下させることなく
装置内における塵埃の発生を抑制することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題の解決は、基板と対向して配置されたターゲッ
トと、長さ方向に沿って一定の間隔ごとに該ターゲット
より大きな孔が形成された帯状金属膜と、該基板と該タ
ーゲット間において該帯状金属膜を該ターゲット表面に
対して平行方向および垂直方向に移動させるための帯状
金属膜搬送機構を有することを特徴とするスパンタ蒸着
装置を用い、該ターゲットが該帯状金属膜の孔の内側に
位置するように該帯状金属膜を該ターゲットに平行に移
動させた後、所定の枚数の基板に対して該ターゲットの
スパッタ蒸着を行ない、続いて、該ターゲットが該帯状
金属膜の孔の内側と重ならないように該帯状金属膜を該
ターゲットに平行に移動させ、さらに該帯状金属膜が該
ターゲットに接触するように垂直に移動させた後、ダミ
ー用の基板に対して該帯状金属膜のスパッタ蒸着を行う
工程を繰り返すことを特徴とする前記スパッタ蒸着装置
の使用方法によって達成される。

〔作　用〕

本発明に係るスパッタ蒸着装置は、基板とターゲット間
において帯状金属膜を移動させるための帯状金属膜搬送
機構を備えており、また、上記帯状金属膜には長さ方向
に沿って一定の間隔毎にターゲットより大きな孔が形成
されている。

まず、帯状金属膜の孔の内側にターゲットが位置するよ
うに帯状金属膜をターゲットに平行に移動させ帯状金属
膜とターゲットを離間させておいてターゲットに電圧を
印加すると、ターゲットのみがスパンタされて基板に膜
が形成されることになる。この状態で基板を順次装置内
に搬送して膜形成を行うと、装置内壁にはターゲット材
からなる膜が累積して厚く付着する。そこで、所定の枚
数の基板に膜形成を行った後、ダミー用の基板をセット
し、さらに帯状金属膜をターゲットに対して平行に移動
させてターゲットが孔の内側と重ならず帯状金属膜で完
全に覆われるようにする。次に、帯状金属膜をターゲッ
トに垂直に移動させて帯状金属膜をターゲット表面に接
触させる。そしてターゲットを通して帯状金属膜に電圧
を印加すると、帯状金属膜の表面がスパッタされて装置
内壁に付着する。このとき、ターゲットは帯状金属膜に
よってその表面が覆われているためスパッタされること
はない。帯状金属膜の材料として密着性の良い金属を用
いることにより、装置内壁に付着している密着性の悪い
付着物の剥離を防止することができる。続いて、再びタ
ーゲットが帯状金属膜の孔の内側に位置するように帯状
金属膜を移動させる。以上のような工程を繰り返すこと
により、装置内を大気に戻すことなく、多数の基板に連
続して膜形成を行うことが可能となる。

〔実施例］ 第１図は本発明に係るスパッタ蒸着装置の模式断面図を
示したものである。同図を参照して多数の半導体ウェハ
に電極配線のためのＷ膜を連続して形成する方法につい
て述べる。同図において、２００ｍｍ径のＷターゲット
２が電極３に固定される。

この電極３はもう片方の電極となる装置内壁と絶縁碍子
４によって絶縁されている。５インチ径の半導体ウェハ
１はＷターゲット２に対向する位置に外部から自動的に
搬送・配置される。一方、幅が２５０ｍｍ　、長さ１０
ｍの帯状Ａｔ膜５をドラムからなる帯状金属膜搬送機構
６に装着しドラムを回転させてターゲット表面に平行に
移動させる。また、帯状金属膜搬送機構６をＷターゲッ
トに対して垂直方向に移動させることによって帯状Ａ１
膜５とＷターゲット２の間隔を変えることができるよう
にする。第２図は帯状Ａｌ膜５の平面図を示したもので
あり、長さ方向に沿って５００ｍｍ間隔毎に２２５ｍｍ
径の孔５ａが設けられている。

まず、装置内にアルゴンガスを流しつつ排気し、真空度
を０．Ｏ０５Ｔｏｒｒとした後、Ｗターゲット２が孔５
ａの内側に位置するように帯状Ａｔ膜５を移動させる。

そしてＷターゲット２に電極３を通して電圧を印加しア
ルゴンプラズマを発生させると、Ｗターゲット２がスパ
ッタされ半導体ウェハ１上にＷ膜が形成される。このと
き、帯状ＡＩ膜５はＷターゲット２と接触していないた
めスパッタされることはない。この状態で約１００枚の
半導体ウェハに連続して膜形成を行う。

ついで、Ｗターゲット２が孔５ａの内側と重ならないよ
うな位置まで帯状Ａ１膜５をＷターゲット２に対して平
行に移動させ、さらにＷターゲット２に対して垂直に移
動させて帯状ＡＩ膜５をＷターゲット２に接触させる。

そしてＷターゲット２を通して帯状ＡＩ膜５にＩＫＷの
電力を供給すると、その表面がスパッタされて、装置内
壁に約２μｍのＡＩ膜が付着する。このとき、Ｗターゲ
ット２自体は、表面を帯状ＡＩ膜５で覆われているため
スパッタされることがない。以上のようにして装置内壁
にＡＩ膜を付着させることにより、装置内壁に厚く付着
しているＷ膜の剥離を抑えることができる。

以上の工程を繰り返すことにより、装置内を大気に戻す
ことな＜　４０００枚の半導体ウェハに連続して膜形成
を行った結果、本実施例で述べた方法を用いることなく
連続して膜形成を行った場合に比べて膜欠陥数を約１７
１０まで減少させることができた。

なお、上記実施例において、ＡＩに代えてＴｉ等の密着
性に優れた金属を使用しても同様な効果を得ることがで
きる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、装置の稼働率を低下させ
ることなく塵埃の発生を従来に比べて抑制することがで
きる。従って、半導体ウェハプロセスの生産性の向上、
高信頼化を図る上で有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は帯状金
属膜の平面図、 である。 図において、 ■は半導体ウェハ、 ２はターゲット、 ３は電極、 ４は絶縁碍子、 ５は帯状Ａ１膜、 ５ａは孔、 ６は帯状金属膜搬送機構、 である。 杢完明の＄．雄イ列五示丁断面２ 第　１　図 千４大盆風腰の平面図 第　２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　基板（１）と対向して配置されたターゲット（
   ２）と、長さ方向に沿って一定の間隔ごとに該ターゲッ
   ト（２）より大きな孔（５ａ）が形成された帯状金属膜
   （５）と、
2. （２）　該基板（１）と該ターゲット（２）間において
   該帯状金属膜（５）を該ターゲット（２）表面に対して
   平行方向および垂直方向に移動させるための帯状金属膜
   搬送機構（６）を有することを特徴とするスパッタ蒸着
   装置。 （２）　請求項（１）記載のスパッタ蒸着装置を用いる
   スパッタ蒸着方法であって、 該ターゲット（２）が該帯状金属膜（５）の孔（５ａ）
   の内側に位置するように該帯状金属膜（５）を該ターゲ
   ット（２）に平行に移動させた後、所定の枚数の基板（
   １）に対して該ターゲット（２）のスパッタ蒸着を行な
   い、続いて、該ターゲット（２）が該帯状金属膜（５）
   の孔（５ａ）の内側と重ならないように該帯状金属膜（
   ５）を該ターゲット（２）に平行に移動させ、さらに該
   帯状金属膜（５）が該ターゲット（２）に接触するよう
   に垂直に移動させた後、ダミー用の基板（１）に対して
   該帯状金属膜（５）のスパッタ蒸着を行う工程を繰り返
   すことを特徴とするスパッタ蒸着方法。