JPH08104975A - スパッタ装置およびそのクリーニング方法 - Google Patents

スパッタ装置およびそのクリーニング方法

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JPH08104975A
JPH08104975A JP26453394A JP26453394A JPH08104975A JP H08104975 A JPH08104975 A JP H08104975A JP 26453394 A JP26453394 A JP 26453394A JP 26453394 A JP26453394 A JP 26453394A JP H08104975 A JPH08104975 A JP H08104975A
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JP
Japan
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cleaning
vacuum chamber
target
sputtering
gas
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JP26453394A
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English (en)
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Kazuto Tanigawa
一人 谷川
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空チャンバーを大気開放することなく確実
に内部をクリーニングして装置稼動率の向上を図ったス
パッタ装置を提供する。 【構成】 真空チャンバー1と、該真空チャンバー内に
設けたターゲット保持用の第1の電極2と、該第1の電
極に対向するウエハ8を保持する第2の電極7と、スパ
ッタリングガスを上記真空チャンバー内に導入するため
のスパッタリングガス配管15とを具備したスパッタ装
置において、上記ターゲット物質と反応してガス化させ
るクリーニングガスを上記真空チャンバー内に導入する
ためのクリーニングガス配管16を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスパッタ装置に関し、特
にそのプロセスチャンバー(真空チャンバー)内各部に
被着したスパッタ物質のクリーニング手段に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の電極形成プロセス等におい
て、シリコンウエハ上にアルミニウム(Al)やチタン
(Ti)等からなる電極材料を堆積させるためにスパッ
タ装置が用いられている。このスパッタ装置は、真空チ
ャンバー内でプラズマイオンをターゲット表面に衝突さ
せることによりターゲット原子をはじきだしてこれをシ
リコンウエハ上に被着させて成膜するものである。
【0003】このスパッタ現象によりはじきだされたタ
ーゲット材料は、シリコンウエハ表面だけでなく真空チ
ャンバー内の各部材表面にも付着する。多数枚のウエハ
を処理するに伴い、このように真空チャンバー内各部表
面に付着したターゲット材料が堆積してこれが剥離する
とダストとなってウエハ表面に付着しパターン不良や特
性劣化の原因となり歩留りの低下を来す。
【0004】このような問題を回避するため従来、定期
的にあるいは一定の処理枚数ごとにまたは必要に応じて
スパッタ装置の真空チャンバーを大気開放して内部を作
業員の手作業によりクリーニングしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、真空チ
ャンバーを大気開放した状態での手作業によるクリーニ
ング方法では、クリーニング終了後真空チャンバーを再
び所定のプロセスに必要な真空圧に戻すまでに長時間を
要し、装置の稼動効率が低下しスループットを低下させ
ていた。また、手作業によるクリーニングであるため作
業の信頼性にも問題があり、ダスト発生防止のためには
メンテナンスを頻繁に行わなければならず、この点でも
歩留り低下の原因となっていた。
【0006】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、真空チャンバーを大気開放することな
く確実に内部をクリーニングして装置稼動率の向上を図
ったスパッタ装置およびそのクリーニング方法の提供を
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、真空チャンバーと、該真空チャンバー
内に設けたターゲット保持用の第1の電極と、該第1の
電極に対向するターゲット被着対象物(ウエハ)を保持
する第2の電極と、スパッタリングガスを上記真空チャ
ンバー内に導入するためのスパッタリングガス配管とを
具備したスパッタ装置において、上記ターゲット物質と
反応してガス化させるクリーニングガスを上記真空チャ
ンバー内に導入するためのクリーニングガス配管を有す
ることを特徴とするスパッタ装置を提供する。
【0008】好ましい実施例においては、前記クリーニ
ングガス配管は、切換え弁を介して前記スパッタリング
ガス配管に接続されたことを特徴としている。
【0009】さらに好ましい実施例においては、前記ク
リーニングガスを導入してクリーニング反応を行うとき
に前記ターゲット前面を覆ってターゲットを保護するた
めのシャッターを備えたことを特徴としている。
【0010】さらに好ましい実施例においては、前記ク
リーニングガスを導入してクリーニング反応を行うとき
にクリーニング反応を促進させるためのヒーターを備え
たことを特徴としている。
【0011】本発明ではさらに、真空チャンバーと、該
真空チャンバー内に設けたターゲット保持用の第1の電
極と、該第1の電極に対向するターゲット被着対象物
(ウエハ)を保持する第2の電極と、スパッタリングガ
スを上記真空チャンバー内に導入するためのスパッタリ
ングガス配管とを具備したスパッタ装置のクリーニング
方法において、上記ターゲット物質と反応してガス化さ
せるクリーニングガスを上記真空チャンバー内に導入
し、該真空チャンバーを大気開放することなく該クリー
ニングガスにより上記真空チャンバー内の各部に被着し
たターゲット物質をガス化してこれを排気することを特
徴とするスパッタ装置のクリーニング方法を提供する。
【0012】好ましい実施例においては、前記ターゲッ
ト物質はAlもしくはTiであり、前記クリーニングガ
スはCCl4 ,BCl3 またはCl2 を含むことを特徴
としている。
【0013】別の好ましい実施例においては、前記ター
ゲット物質はa−Si(アモルファスシリコン)であ
り、前記クリーニングガスはSF6 、CH22 または
Cl2を含むことを特徴としている。
【0014】
【作用】真空チャンバーを所定の高真空に保ったままク
リーニングガスを導入し、チャンバー内に付着したター
ゲット物質と反応させこれをガス化させて排気する。タ
ーゲット前面にシャッターを設けることにより、ターゲ
ット自体がクリーニングガスと反応して消耗することを
防止できる。チャンバーを加熱することによりクリーニ
ングガスと除去すべきターゲット物質との反応が促進さ
れる。
【0015】
【実施例】図1は本発明の実施例に係るスパッタ装置の
構成図である。真空チャンバー(プロセスチャンバー)
1内にターゲット保持用の第1の電極2が設けられ、こ
の電極2上の前面にターゲット3が固定保持される。電
極2内には冷却水が矢印Aのように供給され循環する。
このターゲット保持電極2に対し、高周波電源4から、
スパッタ条件に応じて周波数や電圧を制御するマッチン
グボックス5を介して、電圧が印加される。真空チャン
バー1の筐体と電極2とは絶縁材6により電気的に絶縁
される。ターゲット3を保持する第1の電極2に対向し
て第2の電極7が設けられる。この第2の電極7は、タ
ーゲット3をスパッタして被着成膜すべきシリコンウエ
ハ(基板)8を固定保持する。9はマグネット、10は
スパッタ用のシャッターである。また、22はプラズマ
点火用のヒーターであり、スパッタ時にプラズマを発生
させるためのものである。プラズマ発生直後の不安定な
状態から安定した状態になるとシャッター10を開いて
スパッタリングによる基板8上への成膜を開始する。
【0016】真空チャンバー1は、排気管11を介して
図示しない真空ポンプに接続され、チャンバー内が矢印
Bのように真空排気される。また、真空チャンバー1に
は、ガス導入管12およびコック13を介してスパッタ
リングガス配管15が接続される。スパッタプロセスを
行うときには、このスパッタリングガス配管15を介し
て真空チャンバー1内に反応ガスとして例えばアルゴン
ガス(Ar)が導入される。
【0017】スパッタリングガス配管15には電磁三方
弁等の切換え弁14を介してクリーニングガス配管16
が接続される。このクリーニングガスは、ダストの原因
となるチャンバー内部に付着した物質(ターゲット3の
スパッタにより被着した物質)と反応してこれをガス化
させるガスである。クリーニングガスはターゲットの種
類に応じて複数種類のガスを混合して用いてもよい。こ
の場合、各種のクリーニングガスを導入するための配管
17、18、19がそれぞれバルブ20を介してクリー
ニングガス配管16に接続される。
【0018】このようなクリーニングガスの種類を例示
すれば、被スパッタ物質であるターゲット3がAlある
いはAl−Si等のアルミ合金である場合には、これら
の物質からなるチャンバー内付着物をエッチングにより
ガス化して除去する反応ガスとしてCCl4 、BCl
3 、Cl2 等を用いることができる。また、ターゲット
3がアモルファスシリコン(a−Si)である場合に
は、クリーニングガスとしてSF6 、CH22 、Cl2
等を用いることができる。
【0019】例えばCCl4 とAlとの反応によるガス
化の反応式は以下の通りである。
【0020】 CCl4 →CCl3 +Cl+e Al+CCl3 →AlCl3 ↑+C 図1に戻り、ターゲット3の前面にはターゲット保護用
のシャッター21が設けられる。このシャッター21は
クリーニング時にターゲット3の前面を覆い、ターゲッ
ト3がクリーニングガスと反応して消耗することを防止
するためのものである。Arガスを導入してスパッタ反
応を行う場合には、このシャッター21は開放してお
く。
【0021】真空チャンバー1の周囲(または内部)の
適当な位置にクリーニング反応用のヒーター23が設け
られる。このヒーター23は、クリーニング時にチャン
バー内部を加熱してクリーニングガスによるエッチング
反応を促進させるためのものである。
【0022】図2は、上記構成の複数のプロセスチャン
バー(真空チャンバー)28を組合せて構成した半導体
装置製造用のスパッタ装置システムの全体レイアウト図
である。複数の(この例では5つの)プロセスチャンバ
ー28がロードロックチャンバー25の周囲に配設され
る。各プロセスチャンバー28内のターゲットは、例え
ばAl、TiまたはTiONからなり、製造プロセスに
応じてそれぞれ適当な数だけ配設される。各プロセスチ
ャンバー28はウエハの出し入れ通路27を介してロー
ドロックチャンバー25と連結される。ロードロックチ
ャンバー25内にはロボット26が備り、図示しないア
ームによりウエハを各プロセスチャンバー28に対し出
し入れする。ロードロックチャンバー25はロード/ア
ンロードチャンバー24を介して外部と連通する。
【0023】ウエハの出し入れを行う場合には、各プロ
セスチャンバー28とロードロックチャンバー25との
間の出し入れ通路27に設けたシャッター(図示しな
い)を閉鎖してロードロックチャンバー25を所定の真
空圧に保った密閉空間とし、この状態から大気圧下の外
部と連通するロード/アンロードチャンバー24との間
のシャッター(図示しない)を開いてウエハ(図示しな
い)の受渡しを行う。またロードロックチャンバー25
と各プロセスチャンバー28との間でウエハの受渡しを
行うときには、ロードロックチャンバー25とロード/
アンロードチャンバー24との連通を遮断した状態で目
的とするプロセスチャンバー28との間のシャッターを
開いてウエハの受渡しを行う。このように所定の真空圧
のロードロックチャンバー25を間に介して各プロセス
チャンバー28と大気圧下の外部との間でウエハの出し
入れを行うことにより、各プロセスチャンバー28を大
気圧に落とすことなく大気圧下の外部との間でウエハの
出し入れが行われる。
【0024】このようなプロセスチャンバー28は一旦
大気圧に開放すると、これをスパッタプロセスに必要な
超高真空の状態に戻すのに非常に長い時間を要する。前
述のように従来はチャンバー内クリーニングの際各プロ
セスチャンバー28を大気に開放して手作業でクリーニ
ングを行っていたため、クリーニング後チャンバーを真
空状態に戻すための待ち時間が非常に長く装置の稼動率
が低下していた。これに対し本発明では、前述のように
クリーニングガスを用いて各プロセスチャンバー28を
大気に開放することなく真空状態でクリーニングを行う
ため、装置の稼動率が大幅に向上する。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、チャンバー内部に付着したダスト発生の原因となる
ターゲット物質を、クリーニングガスを用いて真空状態
で反応させガス化して除去するため、装置の稼動率を低
下させることなく確実なクリーニングを行うことができ
ダストを減少させて製品の品質を向上させ歩留りの向上
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例に係るスパッタ装置の構成図
である。
【図2】 本発明に係るスパッタ装置を複数個用いたス
パッタシステムのレイアウト図である。
【符号の説明】
1:真空チャンバー(プロセスチャンバー) 2:ターゲット保持用第1の電極 3:ターゲット 7:ウエハ保持用第2の電極 8:シリコンウエハ(基板) 10:スパッタ用シャッター 11:排気管 14:切換え弁 15:スパッタリングガス配管 16:クリーニングガス配管 21:ターゲット保護用シャッター 23:クリーニング反応用ヒーター

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空チャンバーと、該真空チャンバー内
    に設けたターゲット保持用の第1の電極と、該第1の電
    極に対向するターゲット被着対象物を保持する第2の電
    極と、スパッタリングガスを上記真空チャンバー内に導
    入するためのスパッタリングガス配管とを具備したスパ
    ッタ装置において、上記ターゲット物質と反応してガス
    化させるクリーニングガスを上記真空チャンバー内に導
    入するためのクリーニングガス配管を有することを特徴
    とするスパッタ装置。
  2. 【請求項2】 前記クリーニングガス配管は、切換え弁
    を介して前記スパッタリングガス配管に接続されたこと
    を特徴とする請求項1に記載のスパッタ装置。
  3. 【請求項3】 前記クリーニングガスを導入してクリー
    ニング反応を行うときに前記ターゲット前面を覆ってタ
    ーゲットを保護するためのシャッターを備えたことを特
    徴とする請求項1または2に記載のスパッタ装置。
  4. 【請求項4】 前記クリーニングガスを導入してクリー
    ニング反応を行うときにクリーニング反応を促進させる
    ためのヒーターを備えたことを特徴とする請求項1、2
    または3に記載のスパッタ装置。
  5. 【請求項5】 真空チャンバーと、該真空チャンバー内
    に設けたターゲット保持用の第1の電極と、該第1の電
    極に対向するターゲット被着対象物を保持する第2の電
    極と、スパッタリングガスを上記真空チャンバー内に導
    入するためのスパッタリングガス配管とを具備したスパ
    ッタ装置のクリーニング方法において、上記ターゲット
    物質と反応してガス化させるクリーニングガスを上記真
    空チャンバー内に導入し、該真空チャンバーを大気開放
    することなく該クリーニングガスにより上記真空チャン
    バー内の各部に被着したターゲット物質をガス化してこ
    れを排気することを特徴とするスパッタ装置のクリーニ
    ング方法。
  6. 【請求項6】 前記ターゲット物質はAlもしくはTi
    であり、前記クリーニングガスはCCl4 ,BCl3
    たはCl2 を含むことを特徴とする請求項5に記載のス
    パッタ装置のクリーニング方法。
  7. 【請求項7】 前記ターゲット物質はa−Siであり、
    前記クリーニングガスはSF6 、CH22 またはCl2
    を含むことを特徴とする請求項5に記載のスパッタ装
    置のクリーニング方法。
JP26453394A 1994-10-04 1994-10-04 スパッタ装置およびそのクリーニング方法 Pending JPH08104975A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010163662A (ja) * 2009-01-16 2010-07-29 National Institute For Materials Science ドライプロセス装置
WO2011093334A1 (ja) * 2010-01-26 2011-08-04 キヤノンアネルバ株式会社 成膜方法、成膜装置、および該成膜装置の制御装置
CN110106481A (zh) * 2019-06-06 2019-08-09 京东方科技集团股份有限公司 镀膜装置及物理气相沉积设备

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