JPH08203830A - 高温超高真空用真空処理チャンバ - Google Patents
高温超高真空用真空処理チャンバInfo
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- JPH08203830A JPH08203830A JP7184020A JP18402095A JPH08203830A JP H08203830 A JPH08203830 A JP H08203830A JP 7184020 A JP7184020 A JP 7184020A JP 18402095 A JP18402095 A JP 18402095A JP H08203830 A JPH08203830 A JP H08203830A
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Classifications
-
- H01L21/203—
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低温ポンプとゲッターポンプを使用すること
により、スパッタリングチャンバのような高真空チャン
バ内で、高温で達成される高真空を実現すること 【構成】 スパッタ堆積チャンバのような真空処理チャ
ンバは、少なくとも低温ポンプとゲッターポンプとを含
み、上記チャンバ内に真空を提供する。低温ポンプ（２
２）は、荒引きポンプ（２０）により得られる圧力から
第１圧力までの真空引きを提供し、ゲッターポンプ（２
６）は上記チャンバ壁から脱ガスされた反応性化学種を
除くことにより、より低い真空圧まで上記チャンバ（１
０）の真空引きを許容する。チャンバ（１０）は、接触
部のリフローに必要な温度のような高温での操作が可能
であり、上記高温が上記チャンバ壁から脱ガスされる速
度を増加させる場合、ゲッターポンプ（２６）及び低温
ポンプ（２２）の組合せは、高い、すなわち、超高真空
状況を維持する。
により、スパッタリングチャンバのような高真空チャン
バ内で、高温で達成される高真空を実現すること 【構成】 スパッタ堆積チャンバのような真空処理チャ
ンバは、少なくとも低温ポンプとゲッターポンプとを含
み、上記チャンバ内に真空を提供する。低温ポンプ（２
２）は、荒引きポンプ（２０）により得られる圧力から
第１圧力までの真空引きを提供し、ゲッターポンプ（２
６）は上記チャンバ壁から脱ガスされた反応性化学種を
除くことにより、より低い真空圧まで上記チャンバ（１
０）の真空引きを許容する。チャンバ（１０）は、接触
部のリフローに必要な温度のような高温での操作が可能
であり、上記高温が上記チャンバ壁から脱ガスされる速
度を増加させる場合、ゲッターポンプ（２６）及び低温
ポンプ（２２）の組合せは、高い、すなわち、超高真空
状況を維持する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、真空処理設備(equipme
nt) に関する。特に、本発明は、半導体基板を含む基板
がスパッタリング或いは他のプロセスにより処理される
可能性がある、超高真空環境の形成及び維持に関する。
nt) に関する。特に、本発明は、半導体基板を含む基板
がスパッタリング或いは他のプロセスにより処理される
可能性がある、超高真空環境の形成及び維持に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜堆積装置及び技術は、半導体基板上
にフィルム層を提供する為に、他の技術間で使用され
る。一つの周知技術である堆積処理は、スパッタリング
である。スパッタリング堆積装置は、一般的に、基板
と、当該基板上に堆積させたい材料から構成されるター
ゲットとを封入する高真空チャンバを備える。ターゲッ
トに印加される負電圧は、チャンバに供給された不活性
ガス（典型的にはアルゴン）をプラズマ状態へと活性化
する。プラズマからのイオンは、ターゲットに衝突し、
ターゲットからターゲット材を基板に向けて放出させ
る。これらの粒子は基板上に堆積し、所望のフィルムを
形成する。あるスパッタリング処理例では、スパッタリ
ングにより基板上に堆積されたフィルム層をリフローさ
せるために、基板を、４５０℃から５１０℃のオーダー
の温度に加熱してもよい。
にフィルム層を提供する為に、他の技術間で使用され
る。一つの周知技術である堆積処理は、スパッタリング
である。スパッタリング堆積装置は、一般的に、基板
と、当該基板上に堆積させたい材料から構成されるター
ゲットとを封入する高真空チャンバを備える。ターゲッ
トに印加される負電圧は、チャンバに供給された不活性
ガス（典型的にはアルゴン）をプラズマ状態へと活性化
する。プラズマからのイオンは、ターゲットに衝突し、
ターゲットからターゲット材を基板に向けて放出させ
る。これらの粒子は基板上に堆積し、所望のフィルムを
形成する。あるスパッタリング処理例では、スパッタリ
ングにより基板上に堆積されたフィルム層をリフローさ
せるために、基板を、４５０℃から５１０℃のオーダー
の温度に加熱してもよい。
【０００３】通常、荒引きポンプと低温ポンプ（a cryo
genic pump）との組合せが用いられ、スパッタリングチ
ャンバ内に真空が提供される。チャンバーが約３００℃
未満の温度に維持される場合、荒引きポンプはチャンバ
内の圧力を約１０-3トールまで減少させることができ、
その後、低温ポンプはチャンバ圧力を１０ー8トールのオ
ーダーの圧力まで減少させることができる。
genic pump）との組合せが用いられ、スパッタリングチ
ャンバ内に真空が提供される。チャンバーが約３００℃
未満の温度に維持される場合、荒引きポンプはチャンバ
内の圧力を約１０-3トールまで減少させることができ、
その後、低温ポンプはチャンバ圧力を１０ー8トールのオ
ーダーの圧力まで減少させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】基板上に堆積されたフ
ィルム内の不純物または汚染物質の含有を最小限にする
ため、スパッタリングチャンバは最も高い可能な真空、
すなわち、最も低い可能な圧力で維持されることが望ま
しいと一般的には考えられている。しかし、チャンバ内
の真空が高くなり、チャンバ内の温度が高くなるにつれ
て、チャンバ構成部品からの水素分子の脱ガスの為にチ
ャンバにとって望ましくない水素分子の流入(influx)が
多くなる。
ィルム内の不純物または汚染物質の含有を最小限にする
ため、スパッタリングチャンバは最も高い可能な真空、
すなわち、最も低い可能な圧力で維持されることが望ま
しいと一般的には考えられている。しかし、チャンバ内
の真空が高くなり、チャンバ内の温度が高くなるにつれ
て、チャンバ構成部品からの水素分子の脱ガスの為にチ
ャンバにとって望ましくない水素分子の流入(influx)が
多くなる。
【０００５】水素は堆積膜において望ましくない不純物
なので、スパッタリングチャンバが作動可能な高真空お
よび高温は低温ポンプの水素除去能力により制限されて
いる。水素は凝縮温度が低いので、水素を除去する際、
低温ポンプは相対的に効果的ではない。水素の分圧を十
分に低く維持することが困難であることから、高温及び
超高真空にて作動する為の現存スパッタリングチャンバ
の能力は制限されてきた。
なので、スパッタリングチャンバが作動可能な高真空お
よび高温は低温ポンプの水素除去能力により制限されて
いる。水素は凝縮温度が低いので、水素を除去する際、
低温ポンプは相対的に効果的ではない。水素の分圧を十
分に低く維持することが困難であることから、高温及び
超高真空にて作動する為の現存スパッタリングチャンバ
の能力は制限されてきた。
【０００６】半導体基板上のアルミニウム膜のスパッタ
リング堆積は、高温での超高真空が特に望まれる応用例
である。超高真空は、チャンバ内で清浄な環境を得る為
に用いられる。最初にチャンバから汚染物質を取り除く
為に１０-8トールの範囲と同程度に低い超高真空圧まで
チャンバを排気し、その後、清浄な処理ガスを約１０-3
トールで規制されたチャンバ全圧で再充填することによ
り、ミリトール範囲のスパッタリング用チャンバ圧は一
般的に達成される。
リング堆積は、高温での超高真空が特に望まれる応用例
である。超高真空は、チャンバ内で清浄な環境を得る為
に用いられる。最初にチャンバから汚染物質を取り除く
為に１０-8トールの範囲と同程度に低い超高真空圧まで
チャンバを排気し、その後、清浄な処理ガスを約１０-3
トールで規制されたチャンバ全圧で再充填することによ
り、ミリトール範囲のスパッタリング用チャンバ圧は一
般的に達成される。
【０００７】堆積フィルムのステップカバーレージを改
良するために、すなわち、半導体基板の表面の穴やトレ
ンチを完全に埋めるようにフィルムの能力を改善するた
めに、高い基板温度が用いられる。より高い温度は、リ
フローと呼ばれる堆積原子の拡散を促進し、それが堆積
されるとき、フィルム内の間隙を埋め、フィルムの厚さ
を等しくする。より低いチャンバ圧力は、基板表面上の
リフロー抑制汚染物質（reflow inhibiting contaminan
ts）の発生を減少させることにより、基板上の堆積材料
のリフローを促進する。リフローは、堆積ステップの最
後に、又は別々のリフロー専用のチャンバ内で、フィル
ム層の堆積と同時に生じてもよい。
良するために、すなわち、半導体基板の表面の穴やトレ
ンチを完全に埋めるようにフィルムの能力を改善するた
めに、高い基板温度が用いられる。より高い温度は、リ
フローと呼ばれる堆積原子の拡散を促進し、それが堆積
されるとき、フィルム内の間隙を埋め、フィルムの厚さ
を等しくする。より低いチャンバ圧力は、基板表面上の
リフロー抑制汚染物質（reflow inhibiting contaminan
ts）の発生を減少させることにより、基板上の堆積材料
のリフローを促進する。リフローは、堆積ステップの最
後に、又は別々のリフロー専用のチャンバ内で、フィル
ム層の堆積と同時に生じてもよい。
【０００８】アルミニウムリフローについては、処理中
に基板を保持するペデスタルを加熱することにより、基
板が一般的に加熱される。この加熱は、ペデスタルから
の水素の脱ガスを増加させる。また、高温ペデスタル
は、チャンバ壁および他の内部の構成部品を放射熱で
（radiantly ）加熱し、もって、それらの水素ガス抜き
の速度を増加させる。その結果として、現存スパッタリ
ングチャンバは、５１０℃の基板温度で、約１. ５x １
０-8トールのチャンバ圧を達成した。この温度と圧力で
は、チャンバ内の主なガス成分は水素である。チャンバ
構成部品からの水素ガス抜きと共に、水素を真空引きす
るための低温ポンプの制限能力により、低温ポンプが高
真空ポンプとして用いられるとき、この温度及び圧力で
平衡点を形成される。しかし、リフローは６５０℃と同
程度の高温で達成することができ、より高温がリフロー
速度及びリフローの品質にとって有益である。
に基板を保持するペデスタルを加熱することにより、基
板が一般的に加熱される。この加熱は、ペデスタルから
の水素の脱ガスを増加させる。また、高温ペデスタル
は、チャンバ壁および他の内部の構成部品を放射熱で
（radiantly ）加熱し、もって、それらの水素ガス抜き
の速度を増加させる。その結果として、現存スパッタリ
ングチャンバは、５１０℃の基板温度で、約１. ５x １
０-8トールのチャンバ圧を達成した。この温度と圧力で
は、チャンバ内の主なガス成分は水素である。チャンバ
構成部品からの水素ガス抜きと共に、水素を真空引きす
るための低温ポンプの制限能力により、低温ポンプが高
真空ポンプとして用いられるとき、この温度及び圧力で
平衡点を形成される。しかし、リフローは６５０℃と同
程度の高温で達成することができ、より高温がリフロー
速度及びリフローの品質にとって有益である。
【０００９】そのため、堆積フィルムのステップカバー
レージを改善し、リフローに要する時間を減少し、さら
に／またはフィルム内の不純物濃度を減少させるため
に、真空チャンバ内で高真空レベル及び／又は高温を提
供する必要性がある。また、より少ないリフロー抑制汚
染物質はより低い圧力で形成されるであろうから、高真
空すなわち低圧レベルを達成することで、より低いリフ
ロー温度を使用することが許容され、堆積層の所望のリ
フローを達成するであろう。リフロー温度を減少するこ
とにより、基板上に形成されたデバイスに対する損傷の
危険性が減少される。
レージを改善し、リフローに要する時間を減少し、さら
に／またはフィルム内の不純物濃度を減少させるため
に、真空チャンバ内で高真空レベル及び／又は高温を提
供する必要性がある。また、より少ないリフロー抑制汚
染物質はより低い圧力で形成されるであろうから、高真
空すなわち低圧レベルを達成することで、より低いリフ
ロー温度を使用することが許容され、堆積層の所望のリ
フローを達成するであろう。リフロー温度を減少するこ
とにより、基板上に形成されたデバイスに対する損傷の
危険性が減少される。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、低
温ポンプとゲッターポンプ（a getter pump ）を使用し
つつ、スパッタリングチャンバのような高真空チャンバ
内で、高温で達成される高真空を可能とするものであ
る。ゲッターポンプは、脱ガスされた水素を真空チャン
バから除去し、もって、低温ポンプがチャンバ圧を、低
温ポンプだけで達成し得る圧力より低いレベル（より高
い真空）まで減少することを可能ならしめる。
温ポンプとゲッターポンプ（a getter pump ）を使用し
つつ、スパッタリングチャンバのような高真空チャンバ
内で、高温で達成される高真空を可能とするものであ
る。ゲッターポンプは、脱ガスされた水素を真空チャン
バから除去し、もって、低温ポンプがチャンバ圧を、低
温ポンプだけで達成し得る圧力より低いレベル（より高
い真空）まで減少することを可能ならしめる。
【００１１】
【実施例】図１および図２は、半導体基板８を処理する
ための慣例的な真空チャンバを描写する。チャンバー１
０は、基板支持部材またはペデスタル１２、スパッタリ
ングターゲット１４、ガス（好ましくはアルゴンのよう
な不活性ガス）が提供されるガス入口１６、および出口
ポート１８を含む。ターゲット１４は、Parkerによる米
国特許第5,242,566 号で記述されたようなもので、その
開示内容が引用形式で本明細書に組み込まれる、慣例的
なマグネトロンスパッタリングターゲットであることが
好ましく、さらに、ペデスタル１２は内部で加熱される
ことが好ましい。ペデスタル１２は、Tepmanによる米国
特許第5,228,501 号で記述されたようなもので、その開
示内容が引用形式で本明細書に組み込まれる、慣例的な
内部ヒータ（図示せず）を含む。
ための慣例的な真空チャンバを描写する。チャンバー１
０は、基板支持部材またはペデスタル１２、スパッタリ
ングターゲット１４、ガス（好ましくはアルゴンのよう
な不活性ガス）が提供されるガス入口１６、および出口
ポート１８を含む。ターゲット１４は、Parkerによる米
国特許第5,242,566 号で記述されたようなもので、その
開示内容が引用形式で本明細書に組み込まれる、慣例的
なマグネトロンスパッタリングターゲットであることが
好ましく、さらに、ペデスタル１２は内部で加熱される
ことが好ましい。ペデスタル１２は、Tepmanによる米国
特許第5,228,501 号で記述されたようなもので、その開
示内容が引用形式で本明細書に組み込まれる、慣例的な
内部ヒータ（図示せず）を含む。
【００１２】超高真空までチャンバ１０を真空引きする
ために、チャンバ１０は、チャンバ排気ポート１８にポ
ート付けされた（ported）荒引きポンプ２０、バルブ２
４を介して排気ポート１８に接続された低温ポンプ２
２、およびチャンバ１０内でペデスタル１２の付近、好
ましくは下方に配置されたゲッターポンプを含む。
ために、チャンバ１０は、チャンバ排気ポート１８にポ
ート付けされた（ported）荒引きポンプ２０、バルブ２
４を介して排気ポート１８に接続された低温ポンプ２
２、およびチャンバ１０内でペデスタル１２の付近、好
ましくは下方に配置されたゲッターポンプを含む。
【００１３】荒引きポンプ２０の目的は、低温ポンプが
効率良く作動できるレベル、通常は約１ x１０-3トール
までチャンバ圧を最初に減少させることである。その
後、低温ポンプ２２はチャンバ圧が約７ x１０-9トール
の低圧まで減少することを保証する。ゲッターポンプ２
６は、水素、及びおそらくチャンバ部品のガス抜きの為
に主としてチャンバ１０に入る他の反応ガスを除去する
ように機能する。低温ポンプ２２は、チャンバ１０から
アルゴン処理ガスを排気するように機能する。上面に穴
やトレンチを有する半導体基板８上にアルミニウム膜を
堆積する為の好ましい処理では、ペデスタルヒータはペ
デスタル１２および基板８を６５０℃の高温まで加熱す
る為に作動される。その温度及び圧力においてペデスタ
ル１２およびおそらく他のチャンバ部品は、慣例的な低
温ポンプ２２が除去できた速度より速い速度で水素を脱
気するであろうから、従来のスパッタリング方式におい
て、そのような高温は、５〜７x １０-9トールと同程度
の低いチャンバ圧で達成することはできなかった。
効率良く作動できるレベル、通常は約１ x１０-3トール
までチャンバ圧を最初に減少させることである。その
後、低温ポンプ２２はチャンバ圧が約７ x１０-9トール
の低圧まで減少することを保証する。ゲッターポンプ２
６は、水素、及びおそらくチャンバ部品のガス抜きの為
に主としてチャンバ１０に入る他の反応ガスを除去する
ように機能する。低温ポンプ２２は、チャンバ１０から
アルゴン処理ガスを排気するように機能する。上面に穴
やトレンチを有する半導体基板８上にアルミニウム膜を
堆積する為の好ましい処理では、ペデスタルヒータはペ
デスタル１２および基板８を６５０℃の高温まで加熱す
る為に作動される。その温度及び圧力においてペデスタ
ル１２およびおそらく他のチャンバ部品は、慣例的な低
温ポンプ２２が除去できた速度より速い速度で水素を脱
気するであろうから、従来のスパッタリング方式におい
て、そのような高温は、５〜７x １０-9トールと同程度
の低いチャンバ圧で達成することはできなかった。
【００１４】対照的に、我々の発明を用いると、ゲッタ
ーポンプ２６は化学吸着により十分に水素を除去し、低
温ポンプ２２とゲッターポンプ２６の組合せにチャンバ
圧を約５〜７x １０-9トールの圧力に維持させる。本発
明は基板８を高温に維持し、もって、堆積フィルムのス
テップカバーレージを改善し、更に／又はフィルムがリ
フローするために割り当てられなければならない時間を
減少させる。そのような高温は、堆積フィルムにおける
不純物を最小限にする為、超高真空を同時に達成するこ
とができる。
ーポンプ２６は化学吸着により十分に水素を除去し、低
温ポンプ２２とゲッターポンプ２６の組合せにチャンバ
圧を約５〜７x １０-9トールの圧力に維持させる。本発
明は基板８を高温に維持し、もって、堆積フィルムのス
テップカバーレージを改善し、更に／又はフィルムがリ
フローするために割り当てられなければならない時間を
減少させる。そのような高温は、堆積フィルムにおける
不純物を最小限にする為、超高真空を同時に達成するこ
とができる。
【００１５】荒引きポンプ２０と低温ポンプ２２は、慣
例的な構造のものである。荒引きポンプ２０は、チャン
バ圧を１ x l0 -3トールの範囲に減少できる能力を有す
る他のポンプも適合するであろうが、荒引きポンプ２０
は慣例的な機械式ポンプにすることができる。
例的な構造のものである。荒引きポンプ２０は、チャン
バ圧を１ x l0 -3トールの範囲に減少できる能力を有す
る他のポンプも適合するであろうが、荒引きポンプ２０
は慣例的な機械式ポンプにすることができる。
【００１６】低温ポンプ２２は、液体ヘリウムが流され
る複数のシェブロン（chevron ）を有する慣例のコンデ
ンサアレイ２３を含むことが好ましい。そのシェブロン
上に衝突するガスは、凝結し、コンデンサーアレイ上を
下方に流れ、排気チャンバ／弁の中に集められる。低温
ポンプ内の複数のシェブロンの一つの外観は、 Pfeiffe
r 等による米国特許第4 , 873,833 において詳細に記述
されており、これは完全に本明細書に引用形式で組み込
まれる。
る複数のシェブロン（chevron ）を有する慣例のコンデ
ンサアレイ２３を含むことが好ましい。そのシェブロン
上に衝突するガスは、凝結し、コンデンサーアレイ上を
下方に流れ、排気チャンバ／弁の中に集められる。低温
ポンプ内の複数のシェブロンの一つの外観は、 Pfeiffe
r 等による米国特許第4 , 873,833 において詳細に記述
されており、これは完全に本明細書に引用形式で組み込
まれる。
【００１７】本発明は慣例のゲッターポンプで実行され
得るであろうが、図１および図２は好ましいゲッターポ
ンプ２６の詳細な構造を示す。ゲッターポンプ２６は、
ゲッター材の一対の矩形プレート３０として構成される
のが好ましいが、プレート３０はメッキされているか他
の方法で付着されたゲッター材を有する非ゲッターベー
ス材（non gettering base material ）で形成されても
よい。プレート３０の各々は、図１で示されるように、
ひだ付きプロファイルへと折りたたまれる（befolded i
nto a pleated profile）のが好ましい。プレート３０
の各々は幾つかのひだ付き部材を含むように示されてい
るが、複数のひだ付き部材３１を重ね合わせ、図３に示
されるようにゲッタープレート３０の各々を形成しても
よい。プレート３０の各々は、支持フランジ３４内で一
方の端部で終結し、ロッド３６はチャンバ底部から延び
て支持フランジ３４に接続し、チャンバ底部上方のプレ
ート３０を支持する。電気的フィードスルー３２は、チ
ャンバ底部を貫通して伸び、プレート３０の各々の中に
維持された内部電気抵抗ヒーター（図２に示す）に電力
を提供する。
得るであろうが、図１および図２は好ましいゲッターポ
ンプ２６の詳細な構造を示す。ゲッターポンプ２６は、
ゲッター材の一対の矩形プレート３０として構成される
のが好ましいが、プレート３０はメッキされているか他
の方法で付着されたゲッター材を有する非ゲッターベー
ス材（non gettering base material ）で形成されても
よい。プレート３０の各々は、図１で示されるように、
ひだ付きプロファイルへと折りたたまれる（befolded i
nto a pleated profile）のが好ましい。プレート３０
の各々は幾つかのひだ付き部材を含むように示されてい
るが、複数のひだ付き部材３１を重ね合わせ、図３に示
されるようにゲッタープレート３０の各々を形成しても
よい。プレート３０の各々は、支持フランジ３４内で一
方の端部で終結し、ロッド３６はチャンバ底部から延び
て支持フランジ３４に接続し、チャンバ底部上方のプレ
ート３０を支持する。電気的フィードスルー３２は、チ
ャンバ底部を貫通して伸び、プレート３０の各々の中に
維持された内部電気抵抗ヒーター（図２に示す）に電力
を提供する。
【００１８】水素のような反応性ガス化学種がプレート
３０のいずれかと接触するとき、それはプレート３０の
中に化学吸着される。このように、反応性ガス化学種は
超真空圧、例えば１. ５ x１０-8トール未満の圧力でチ
ャンバ１０内で拡散或いは移動するので、それらはプレ
ートとの接触の際に化学吸着される。プレート３０のゲ
ッター材の表面領域は、５〜７ x１０-9トールという低
いチャンバ圧に維持するのに有効な（sufficient）脱気
水素の化学吸着を提供するのに十分な（enough）大きさ
になっている（is sized）。しかし、処理ガスとして共
通して用いられるアルゴンのような非活性化学種は、ゲ
ッター材には吸着されない。
３０のいずれかと接触するとき、それはプレート３０の
中に化学吸着される。このように、反応性ガス化学種は
超真空圧、例えば１. ５ x１０-8トール未満の圧力でチ
ャンバ１０内で拡散或いは移動するので、それらはプレ
ートとの接触の際に化学吸着される。プレート３０のゲ
ッター材の表面領域は、５〜７ x１０-9トールという低
いチャンバ圧に維持するのに有効な（sufficient）脱気
水素の化学吸着を提供するのに十分な（enough）大きさ
になっている（is sized）。しかし、処理ガスとして共
通して用いられるアルゴンのような非活性化学種は、ゲ
ッター材には吸着されない。
【００１９】ペデスタル１２が基板８及びゲッタープレ
ート３０間のシールドとして作用するように、図１及び
図２で示されるように、基板ペデスタル１２の下に直
接、ゲッタープレート３０を取り付けるのが好ましい。
よって、どの粒子もゲッタープレート３０から追い出さ
れるべきであるのであれば、そのような粒子が基板８に
留まり、もって、（基板８を）汚染することはとてもあ
りそうもないであろう。基板が図１及び図２に示される
ように支持部材上に位置決めされる場合、プレート３０
の最上面が基板８の上面の下方に配置される限り、ゲッ
タープレート３０はチャンバ内のどこかに載置されても
よい。さらに、電気的に接地されたシールド４０は、タ
ーゲット１４及び基板支持ペデスタル１２間の領域を囲
んで載置され、基板下方に位置決めされるゲッタープレ
ート３０のスパッタリングを防止するように基板８の上
方領域にプラズマを閉じ込めてもよい。しかし、プレー
ト３０もまた基板８の下にできるだけ高く位置決めさ
れ、プレート３０と基板８間の距離を最小限にし、もっ
て、基板８の表面付近の反応性化学種の化学吸着を最大
限にする。基板表面８の付近の領域は、水素のような不
純物濃度を最小限にし、これらの不純物が基板上に堆積
されたフィルムに組み込まれるのを防止する為には最も
重要な領域である。
ート３０間のシールドとして作用するように、図１及び
図２で示されるように、基板ペデスタル１２の下に直
接、ゲッタープレート３０を取り付けるのが好ましい。
よって、どの粒子もゲッタープレート３０から追い出さ
れるべきであるのであれば、そのような粒子が基板８に
留まり、もって、（基板８を）汚染することはとてもあ
りそうもないであろう。基板が図１及び図２に示される
ように支持部材上に位置決めされる場合、プレート３０
の最上面が基板８の上面の下方に配置される限り、ゲッ
タープレート３０はチャンバ内のどこかに載置されても
よい。さらに、電気的に接地されたシールド４０は、タ
ーゲット１４及び基板支持ペデスタル１２間の領域を囲
んで載置され、基板下方に位置決めされるゲッタープレ
ート３０のスパッタリングを防止するように基板８の上
方領域にプラズマを閉じ込めてもよい。しかし、プレー
ト３０もまた基板８の下にできるだけ高く位置決めさ
れ、プレート３０と基板８間の距離を最小限にし、もっ
て、基板８の表面付近の反応性化学種の化学吸着を最大
限にする。基板表面８の付近の領域は、水素のような不
純物濃度を最小限にし、これらの不純物が基板上に堆積
されたフィルムに組み込まれるのを防止する為には最も
重要な領域である。
【００２０】ゲッターポンプ２４は、水素のような化学
的活性種を化学吸着することにより作動するが、スパッ
タリングに対する主要な処理ガスとして使用されるアル
ゴンのような不活性ガスには実質的に影響はない。した
がって、ゲッターポンプ２６は既存チャンバ１０を、チ
ャンバ１０内のガス流を再構成又は再更正する（reconf
igure or recalibrate）必要性なく、改装するために用
いられてもよい。
的活性種を化学吸着することにより作動するが、スパッ
タリングに対する主要な処理ガスとして使用されるアル
ゴンのような不活性ガスには実質的に影響はない。した
がって、ゲッターポンプ２６は既存チャンバ１０を、チ
ャンバ１０内のガス流を再構成又は再更正する（reconf
igure or recalibrate）必要性なく、改装するために用
いられてもよい。
【００２１】好ましいプレート３０の材料は、チャンバ
内の複数処理サイクルの後に高温に晒されて復活する可
能性のある、非蒸発性の（non-evaporable）ゲッター材
料である。一つの好ましいゲッター材料は、ジルコニウ
ムアルミニウム材料であり、SORB- ＡＣ stlOlとの指定
の下で、イタリアのミラノのSaes Getters S.p.Aによっ
て販売されている。チャンバ内で使用してもよい補助の
ゲッター材は、SORB-ＡＣ st ７０７との指定の下で、
イタリアのミラノのSaes Getters S.p.Aによって販売さ
れており、これはジルコニウムバナジウム鉄合金であ
る。 st １０１材は、それが取るに足りない鉄含有量を
有することから、好まれている。
内の複数処理サイクルの後に高温に晒されて復活する可
能性のある、非蒸発性の（non-evaporable）ゲッター材
料である。一つの好ましいゲッター材料は、ジルコニウ
ムアルミニウム材料であり、SORB- ＡＣ stlOlとの指定
の下で、イタリアのミラノのSaes Getters S.p.Aによっ
て販売されている。チャンバ内で使用してもよい補助の
ゲッター材は、SORB-ＡＣ st ７０７との指定の下で、
イタリアのミラノのSaes Getters S.p.Aによって販売さ
れており、これはジルコニウムバナジウム鉄合金であ
る。 st １０１材は、それが取るに足りない鉄含有量を
有することから、好まれている。
【００２２】時間的に（Over time ）、ゲッターポンプ
２６の化学吸着速度は、プレート３０に化学吸着される
反応性の化学種の累積量の結果、減退してもよい。この
点で、プレート３０を形成或いはプレート３０にわたっ
て配置されるゲッター材は、プレート３０を６００℃か
ら７５０℃のオーダーの温度まで１０〜１０００分の範
囲の時間で加熱し、プレート３０により吸着された水素
及び他のガスを脱着するか追い出すこと（to desorb, o
r drive out ）により、再活性化される。好適な実施例
において、この加熱は、各プレート３０内に配置された
電気抵抗ヒーター１３により供給される。脱着のために
必要な時間は、脱着温度に逆比例し、特定チャンバ１０
およびゲッタープレート３２の外観に対し最適化されて
もよい。ゲッタープレートは、それらが交換されるま
で、５回まで脱着されてもよいと考えられている。
２６の化学吸着速度は、プレート３０に化学吸着される
反応性の化学種の累積量の結果、減退してもよい。この
点で、プレート３０を形成或いはプレート３０にわたっ
て配置されるゲッター材は、プレート３０を６００℃か
ら７５０℃のオーダーの温度まで１０〜１０００分の範
囲の時間で加熱し、プレート３０により吸着された水素
及び他のガスを脱着するか追い出すこと（to desorb, o
r drive out ）により、再活性化される。好適な実施例
において、この加熱は、各プレート３０内に配置された
電気抵抗ヒーター１３により供給される。脱着のために
必要な時間は、脱着温度に逆比例し、特定チャンバ１０
およびゲッタープレート３２の外観に対し最適化されて
もよい。ゲッタープレートは、それらが交換されるま
で、５回まで脱着されてもよいと考えられている。
【００２３】本発明によって可能にされた高真空は、ス
パッタリング及びリフロープロセスの両方に利益を与え
る。スパッタリングがチャンバ内で実行される場合、プ
ロセスガスを用いた埋め戻しの前にチャンバ内で得られ
る低いベース圧力（lower base pressure ）は、より清
浄なチャンバ環境を生み出す。チャンバがリフローの為
に形成されている場合、粒子発生やフィルム層の化学汚
染を減少させることにより、その低い圧力はリフローを
改良する。したがって、ゲッターポンプ３０は、スパッ
タリングチャンバ、リフローがスパッタリング中及び／
又は後に発生するスパッタリングチャンバ、あるいは、
専用リフローチャンバ（dedicated reflow chambers ）
に使用してもよいことが特に企図されている。
パッタリング及びリフロープロセスの両方に利益を与え
る。スパッタリングがチャンバ内で実行される場合、プ
ロセスガスを用いた埋め戻しの前にチャンバ内で得られ
る低いベース圧力（lower base pressure ）は、より清
浄なチャンバ環境を生み出す。チャンバがリフローの為
に形成されている場合、粒子発生やフィルム層の化学汚
染を減少させることにより、その低い圧力はリフローを
改良する。したがって、ゲッターポンプ３０は、スパッ
タリングチャンバ、リフローがスパッタリング中及び／
又は後に発生するスパッタリングチャンバ、あるいは、
専用リフローチャンバ（dedicated reflow chambers ）
に使用してもよいことが特に企図されている。
【００２４】本発明は、主に高温スパッタリングチャン
バに関して本明細書に記述されてきたが、改善された水
素真空引き及び本発明により可能とされた高温超高真空
条件は、超高真空及び／又は高温が望まれる他の装置ま
たはプロセスに使用されてもよい。
バに関して本明細書に記述されてきたが、改善された水
素真空引き及び本発明により可能とされた高温超高真空
条件は、超高真空及び／又は高温が望まれる他の装置ま
たはプロセスに使用されてもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は低温ポン
プとゲッターポンプを使用することにより、スパッタリ
ングチャンバのような高真空チャンバ内で、高温で達成
される高真空を実現することができる。
プとゲッターポンプを使用することにより、スパッタリ
ングチャンバのような高真空チャンバ内で、高温で達成
される高真空を実現することができる。
【図１】図１は、本発明の代表的な真空チャンバの部分
的に断面の斜視図である。
的に断面の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の代表的な真空チャンバの部分
断面図であり、断面でゲッターポンプを示す。
断面図であり、断面でゲッターポンプを示す。
【図３】図３は本発明と共にしよう可能な他のゲッター
ポンプのプレート外観の斜視図である。
ポンプのプレート外観の斜視図である。
８…半導体基板、１０…チャンバ、１２…ペデスタル、
１４…ターゲット、１６…ガス入口、１８…排気ポー
ト、２０…荒引きポンプ、２２…低温ポンプ、２３…コ
ンデンサアレイ、２４…バルブ、２６…ゲッターポン
プ、３０…矩形プレート、３１…ひだ付き部材、３２…
フィールドスルー、３４…支持フランジ、３６…ロッ
ド、４０…電気的接地シールド。
１４…ターゲット、１６…ガス入口、１８…排気ポー
ト、２０…荒引きポンプ、２２…低温ポンプ、２３…コ
ンデンサアレイ、２４…バルブ、２６…ゲッターポン
プ、３０…矩形プレート、３１…ひだ付き部材、３２…
フィールドスルー、３４…支持フランジ、３６…ロッ
ド、４０…電気的接地シールド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート ダヴェンポート アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95120， サン ノゼ， コール ボニー タ 6206 (72)発明者 ジャイム ナルマン アメリカ合衆国， カリフォルニア州 94306， パロ アルト， エル カミノ ウェイ 4155ジー
Claims (22)
- 【請求項１】 真空処理装置において、封入体と、前記
封入体にポート付けされ（ported）、前記封入体を第１
真空圧に排気する低温ポンプ（a cryogenicpump）と、
前記封入体内にあり当該チャンバ内の反応性化学種を化
学吸着することにより前記封入体内の圧力を前記第１圧
から第２の低圧に減少させる能力を有するゲッターポン
プ（a getter pump ）と、を備える真空処理装置。 - 【請求項２】 前記チャンバは、リフローチャンバであ
る、請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 上記装置はスパッタリングチャンバであ
る、請求項１記載の装置。 - 【請求項４】 前記第２圧は、５x １０-9〜７x １０-9
トールの範囲にある請求項３記載の装置。 - 【請求項５】 半導体基板を上記封入体内に保持する為
の支持部材と、上記基板上の材料層にリフローを生じさ
せるのに十分な高い温度まで基板温度を上げる為のヒー
ターとを更に含む、請求項４記載の装置。 - 【請求項６】 前記材料層はアルミニウムを含み、上記
リフロー温度は５１０℃を越える、請求項５記載の装
置。 - 【請求項７】 前記ゲッターポンプは、ゲッター材（a
gettering material）から形成された複数のプレートを
含む、請求項３記載の装置。 - 【請求項８】 前記スパッタリングチャンバはスパッタ
リングターゲット及び基板支持部材を更に含み、前記基
板支持部材は前記ターゲット付近に配置され上部で基板
を受容する基板支持面を含み、前記基板支持部材は前記
ゲッターポンプ及び前記ターゲットとの間に配置され
る、請求項１記載の装置。 - 【請求項９】 前記ゲッター材は非蒸発性である（non-
evaporable）、請求項７記載の装置。 - 【請求項１０】 上記チャンバ内で第１圧より高い圧力
を形成する荒引きポンプ（a roughing pump ）を更に含
む、請求項１記載の装置。 - 【請求項１１】 半導体基板を処理するための処理チャ
ンバ内で真空圧を維持する装置において、排気可能な封
入体と、前記封入体に受容された基板を上記基板上のフ
ィルム層がリフローするのに十分に高い温度まで加熱す
る加熱部材と、前記封入体と連通し前記封入体を基板リ
フロー温度で少なくとも１. ５ x１０ー8トールのチャン
バ圧まで排気する能力を有する低温ポンプと、前記封入
体に連通したゲッターポンプと、を備える装置。 - 【請求項１２】 前記加熱部材派前記基板を５１０℃を
超える温度まで加熱し、前記フィルム層はアルミニウム
である、請求項１１記載の装置。 - 【請求項１３】 前記チャンバは７x １０-9トール未満
の圧力で維持され、上記基板は５１０℃を上回る温度で
維持される、請求項１１記載の装置。 - 【請求項１４】 前記封入体の表面から延び上部に基板
受容部を有する基板支持部材を更に有し、前記基板支持
部材は上記基板と前記ゲッターポンプとの間に配置され
ている、請求項１３記載の装置。 - 【請求項１５】 スパッタリングターゲットは前記封入
体内に配置されている、請求項１４記載の装置。 - 【請求項１６】 処理チャンバ内に真空を提供する方法
において、密封可能な封入体を提供するステップと、上
記チャンバを低温ポンプを用いて第１真空圧まで真空引
きするステップと、上記チャンバを第２のより低い圧力
までゲッターポンプを用いて真空引きするステップと、
を備える方法。 - 【請求項１７】 上記基板支持部材を上記封入体内に提
供するステップと、上記支持部材を周囲温度からコンタ
クトリフロー温度まで上昇させるステップとを更に含
む、請求項１６記載の方法。 - 【請求項１８】 上記第２圧は、５x １０-9〜７x １０
-9トールの範囲にある請求項１７記載の方法。 - 【請求項１９】 上記基板の上記リフロー温度は５１０
℃を超える、請求項１８記載の方法。 - 【請求項２０】 上記基板支持部材を上記基板と上記ゲ
ッターポンプとの間に配置する、請求項１８記載の方
法。 - 【請求項２１】 封入体内の圧力は、基板支持部材の温
度が周囲温度からリフロー温度まで変化するとき、７x
１０-9トール以下の圧力に維持される、請求項１９記載
の方法。 - 【請求項２２】 最初に上記チャンバを荒引きポンプを
用いて上記第１圧より高い圧力に真空引きする付加ステ
ップを含む、請求項１８記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US27788194A | 1994-07-20 | 1994-07-20 | |
| US08/277881 | 1994-07-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08203830A true JPH08203830A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=23062770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7184020A Withdrawn JPH08203830A (ja) | 1994-07-20 | 1995-07-20 | 高温超高真空用真空処理チャンバ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0693626B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08203830A (ja) |
| KR (1) | KR960005772A (ja) |
| AT (1) | ATE181141T1 (ja) |
| DE (1) | DE69510132T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010106290A (ja) * | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Showa Denko Kk | 成膜装置および成膜方法、磁気記録媒体、磁気記録再生装置 |
| WO2023277163A1 (ja) * | 2021-06-30 | 2023-01-05 | キヤノントッキ株式会社 | スパッタ装置及び電子デバイスの製造方法 |
| KR20240078732A (ko) | 2022-11-28 | 2024-06-04 | 한국항공우주연구원 | 진공챔버 내의 가스 배기 장치 및 이를 이용한 가스 배기 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5911560A (en) * | 1994-10-31 | 1999-06-15 | Saes Pure Gas, Inc. | Getter pump module and system |
| US5685963A (en) * | 1994-10-31 | 1997-11-11 | Saes Pure Gas, Inc. | In situ getter pump system and method |
| US6109880A (en) * | 1994-10-31 | 2000-08-29 | Saes Pure Gas, Inc. | Getter pump module and system including focus shields |
| US5972183A (en) * | 1994-10-31 | 1999-10-26 | Saes Getter S.P.A | Getter pump module and system |
| US6142742A (en) * | 1994-10-31 | 2000-11-07 | Saes Pure Gas, Inc. | Getter pump module and system |
| US5935395A (en) * | 1995-11-08 | 1999-08-10 | Mitel Corporation | Substrate processing apparatus with non-evaporable getter pump |
| US5778682A (en) * | 1996-06-20 | 1998-07-14 | Mitel Corporation | Reactive PVD with NEG pump |
| CN1252844A (zh) * | 1997-04-18 | 2000-05-10 | 赛斯纯净气体公司 | 现场吸气泵系统和方法 |
| IT1297013B1 (it) * | 1997-12-23 | 1999-08-03 | Getters Spa | Sistema getter per la purificazione dell'atmosfera di lavoro nei processi di deposizione fisica da vapore |
| US6077404A (en) | 1998-02-17 | 2000-06-20 | Applied Material, Inc. | Reflow chamber and process |
| DE10317837A1 (de) * | 2003-04-16 | 2004-11-04 | Leybold Vakuum Gmbh | Vakuumkammer |
| KR20050104526A (ko) * | 2004-04-29 | 2005-11-03 | (주)씨에스씨 | 전기오븐용 회전 꼬치장치 |
| KR100864643B1 (ko) * | 2007-08-24 | 2008-10-23 | 세메스 주식회사 | 기판 세정 방법 및 기판 세정 장치 |
| CN112144037B (zh) * | 2020-09-17 | 2022-10-21 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 半导体设备 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3625019A (en) * | 1969-10-27 | 1971-12-07 | Sargent Welch Scientific Co | Vacuum pump with demountable cold trap and getter pump |
| FR2511709A1 (fr) * | 1981-08-21 | 1983-02-25 | Thomson Csf | Procede pour obtenir un vide pousse dans l'enceinte d'un reacteur d'epitaxie par jets moleculaires et reacteur mettant en oeuvre ce procede |
| JPS58117372A (ja) * | 1981-12-30 | 1983-07-12 | Ulvac Corp | クライオポンプとバルグゲッタポンプを組合わせた超高真空ポンプ |
| JPS60222572A (ja) * | 1984-04-18 | 1985-11-07 | Anelva Corp | クライオポンプ |
| US4910965A (en) * | 1984-06-29 | 1990-03-27 | Helix Technology Corporation | Means for periodic desorption of a cryopump |
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