JPH10110267A - スパッタ装置及びコリメータ付着物の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパッタ装置におけるコリメータ下面側の付
着物の剥離を効果的に防止する手段を提供する。 【解決手段】 本発明のスパッタ装置１０は、真空チャ
ンバ５０と、ウェハを支持するペディスタル７０と、タ
ーゲット６０と、Ａｒガス等を供給するガス供給手段５
４，５５と、ターゲット６０及びペディスタル７０の間
に配置されたコリメータ６２と、ペディスタル７０及び
コリメータ６２の間に配置可能であってコリメータ６２
に対して負電位に維持可能なＴｉ製シャッタディスクＳ
とを備える。かかる構成では、コリメータ６２及びシャ
ッタディスクＳ間のＡｒガスをプラズマ化すると、スパ
ッタによりシャッタディスクＳから高エネルギＴｉ粒子
が放出され、コリメータ６２下面に衝突する。これによ
り、コリメータ６２下面に付着したＴｉＮ膜等の付着物
が有効に封じ込められ、付着物の剥離が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コリメータを有す
るスパッタ装置に関し、特に、コリメータに付着した付
着物の剥離を防止する手段に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体デバイスの高集積化、微細
化の進展に伴い、金属配線形成技術の分野においては多
層配線構造に関する技術が急速に進んでいる。例えば、
アルミニウム膜を配線層とした場合、その下地層として
窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）を形成するのが一般的となっ
ている。

【０００３】ＴｉＮ膜の成膜は、通常、反応性スパッタ
技術を用いて行っている。すなわち、真空処理チャンバ
内にアルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ₂）の混合ガスを導入
し、チタン（Ｔｉ）製のターゲットからスパッタされた
Ｔｉを処理チャンバ内のＮ₂と反応させてＴｉＮを形成
し、このＴｉＮを半導体ウェハ上に堆積させて成膜を行
うこととしている。

【０００４】また、金属配線形成技術においては、近年
のデザインルールの細線化に伴い、十分なボトムカバレ
ッジ率を確保すべく、ターゲットと半導体ウェハとの間
にコリメータと呼ばれる多数の孔を有する円板を設置す
る方法、いわゆるコリメーションスパッタ法が採用され
る傾向にある。コリメーションスパッタ法は、スパッタ
粒子をコリメータの孔に通すことで、指向性が実質的に
ないに等しいスパッタ粒子に単一の指向性をもたせ、半
導体ウェハ上に主として垂直方向成分のスパッタ粒子の
みを堆積するようにしたものである。

【０００５】ところで、上述したような成膜技術を用い
てＴｉＮ膜を半導体ウェハ上に形成する際、スパッタ粒
子は半導体ウェハのみならず、真空処理チャンバ内のシ
ールドやコリメータ等にも付着してＴｉＮ膜を形成す
る。半導体ウェハ以外に形成されたＴｉＮ膜は発塵源と
なるため、従来一般には、連続したＴｉＮの成膜プロセ
スの間にＴｉのみを成膜するペースティングプロセスを
入れ、シールド等に付いたＴｉＮ膜をＴｉ膜で封じ込め
ることとしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のＴｉによるペー
スティングは、ターゲットに対向する面に形成されたＴ
ｉＮ膜の剥離防止手段としては簡便な方法であり、効果
的なものである。しかしながら、コリメータの下面（タ
ーゲットとは反対側の面）に形成されたＴｉＮ膜に対し
ては十分な剥離防止効果がないという問題点があった。
これは、コリメータ下面のＴｉＮ膜及びＴｉ膜がいずれ
も、ガス中の拡散のみにて付着して形成される膜である
ため、付着力が弱く不安定な膜となっているからであ
る。また、粒子が付着した際に膜中の表面拡散が殆ど起
こらないため、膜中に空孔等が生じ、低密度で脆弱な膜
となっていることにも原因があると考えられる。このた
め、従来においては、ペースティングを繰り返し行って
も、コリメータ上面のＴｉＮ膜は完全に封じ込まれた状
態であるにも拘らず、コリメータ下面のＴｉＮ膜が剥離
する恐れが出てくるため、早期にコリメータを交換する
必要があった。

【０００７】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的はコリメータ下面の付着物の剥離を効
果的に防止する手段を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明によるスパッタ装置は、真空チャンバと、真空
チャンバ内で基板を支持するための支持手段と、支持手
段により支持された基板の表面に対向するように設けら
れたターゲットと、ターゲット及び支持手段の間の空間
にプロセスガスを供給するガス供給手段と、空間に供給
されるプロセスガスをプラズマ化するプラズマ化手段
と、ターゲット及び支持手段の間に配置されたコリメー
タと、支持手段とコリメータとの間に配置可能な移動体
と、移動体をコリメータに対して負電位にすることがで
きる電位手段とを備えることを特徴としている。

【０００９】かかる構成において、ターゲットと支持手
段との間にプラズマを発生させた後、支持手段とコリー
メータとの間に配置された例えば表面がＴｉからなる移
動体を、コリメータに対して負電位にすると、Ａｒイオ
ンのようなプラズマ中の正のイオンが移動体に衝突し
て、移動体の表面からＴｉ粒子が放出される。これによ
って、コリーメータ下面はＴｉ粒子によって成膜される
ようになるので、コリメータ下面に付着したＴｉＮ膜等
の付着物が有効に封じ込められるようになる。すなわ
ち、コリメータ下面のペースティングプロセスによっ
て、付着物の剥離が防止されることとなる。

【００１０】前記の電位手段としては、移動体に電気的
に接続された直流電源や高周波電源が考えられる。ま
た、コリーメータは接地されているのが好適である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同
一又は相当部分には同一符号を付すこととする。

【００１２】図１は、本発明が適用されるスパッタ装置
１０を概略的に示したものである。図示のスパッタ装置
１０は、トランスファチャンバ１１の周囲に処理チャン
バ１２、ロードロックチャンバ１３，１４、その他のチ
ャンバ２０〜２４を配設してなるマルチチャンバ型のも
のである。このスパッタ装置１０は、トランスファチャ
ンバ１１及びその周囲のチャンバ１２〜１４，２０〜２
４内を真空に維持した状態でウェハＷの処理や搬送が可
能となっている。

【００１３】ウェハＷは、それぞれ、第１及び第２のロ
ードロックチャンバ１３，１４内に設置されたカセット
３０，３１から供給される。各ロードロックチャンバ１
３，１４とトランスファチャンバ１１との間を気密に遮
断するために、ウェハ搬送通路には開閉扉３２、３３が
設けられている。また、各ロードロックチャンバ１３，
１４は外部に通じる通路が設けられており、この通路に
も開閉扉３４、３５が設けられている。したがって、開
閉扉３２，３３を閉じ、トランスファチャンバ１１とロ
ードロックチャンバ１３，１４との間の開閉扉３４，３
５を開けることにより、トランスファチャンバ１１及び
その他のチャンバ２０〜２４等を真空に保った状態で、
ロードロックチャンバ１３，１４内のカセット３０，３
１の出し入れが可能となる。

【００１４】トランスファチャンバ１１には、チャンバ
間でのウェハＷの搬送を行うためのウェハ搬送装置４０
が設けられている。図示のウェハ搬送装置４０は、トラ
ンスファチャンバ１１の中心に設置された支持軸４１
と、この支持軸４１に駆動機構４２を介して水平に支持
された細長い平板状のブレード４３とを備えている。ブ
レード４３は、駆動機構４２の遠隔制御によって、支持
軸４１を中心として旋回及び径方向に前後動し、その先
端部を所望のチャンバ１２〜２４内に差し入れることが
できるようになっている。かかる構成においては、ブレ
ード４３の先端部にウェハＷを載せた状態で、ウェハＷ
をチャンバ１２〜２４間で搬送することが可能となる。

【００１５】図２及び図３は、それぞれ、図１のマルチ
チャンバ型スパッタ装置１０において、スパッタ処理を
するための処理チャンバ１２の一つを概略的に示した縦
断面図及び横断面図である。この処理チャンバ１２は真
空チャンバ５０により画成されている。トランスファチ
ャンバ１１との境界となる真空チャンバの側壁５０ａに
はウェハ搬送通路５０ｂが設けられており、この通路は
開閉扉５１により気密に閉じられるようになっている。

【００１６】この処理チャンバ１２はＴｉＮ膜成膜用の
ものであって、真空チャンバ５０と、その上部開口部に
配置されたＴｉ製のターゲット６０と、真空チャンバ５
０の内部においてターゲット６０と同軸に対向して配置
された基板支持手段たるペディスタル７０とを備えてい
る。真空チャンバ５０は、基本的に、導電性材料のチャ
ンバ本体５２と、その上部に取り付けられたアダプタ５
３とを有している。このアダプタ５３は導電性材料から
成り、通常はステンレス鋼やアルミニウム（Ａｌ）、Ｔ
ｉ等から作られている。アダプタ５３の上面には、石英
やアルミナ等からなる絶縁リングを介して、ターゲット
６０の周フランジ６１が載置され、着脱可能に固定され
ている。

【００１７】また、図４に、図２及び図３の処理チャン
バ１２のガス系統及び電気系統の概略図が示されるよう
に、チャンバ本体５２には、プロセスガスの供給手段と
してＡｒガス供給源５４及びＮ₂ガス供給源５５が接続
されており、さらに、処理チャンバ１２内を真空とする
ための真空ポンプ５６が接続されている。なお、図示さ
れないが、良好な真空状態を保持すべく、部材間の気密
性を保つためのＯリングが設けられてもよい。

【００１８】ペディスタル７０は、その上面で被処理基
板である半導体ウェハＷ等を支持するよう構成されてい
る。また、ペディスタル７０は導電性材料から成り、好
ましくは、ＴｉＮ成膜プロセスに対して融和性の高いＴ
ｉから作られている。このペディスタル７０は、昇降機
構７１により、成膜処理が行われる処理位置（図２にお
いて二点鎖線で示す位置）と、その下方の非処理位置
（図２において実線で示す位置）との間で上下動可能と
なっている。より詳細に昇降機構を説明すると、ペディ
スタル７０は、真空チャンバ５０の底板５０ｃを貫通し
て垂直方向に延びる支持管７２の上端に支持されてい
る。支持管７２は昇降機構７１により昇降可能となって
いる。なお、図２において、符号７３はベローズであ
り、処理チャンバ１２内の真空を保つためのものであ
る。

【００１９】また、ペディスタル７０の下側にはリフト
プレート７４が配設されており、このリフトプレート７
４は、真空チャンバ５０の底板５０ｃを貫通し昇降機構
７５により昇降される支持軸７６に支持されている。こ
の支持軸７６の周囲には、処理チャンバ１２内の気密性
を保つためのベローズ７７が設けられている。リフトプ
レート７４の上面には複数本（図示実施形態では３本）
のリフトピン７８が固定され、ペディスタル７０に形成
された貫通孔７９を通って垂直上方に延びている。これ
らのリフトピン７４は、昇降機構７５を制御すること
で、リフトプレート７４と共に、図２の実線で示す非処
理位置と二点鎖線で示す処理位置との間で昇降される。
リフトピン７８が非処理位置にあるとき、リフトピン７
８の上端はウェハ搬送装置４０のブレード４３よりも下
側に配置され、また、リフトピン７８が処理位置にある
とき、その上端はブレード４３よりも上側に配置され
る。したがって、ウェハ搬送装置４０及び昇降機構７５
を適宜操作することで、ウェハＷをブレード４３とペデ
ィスタル７０との間で移載することが可能となる。

【００２０】また、図示実施形態の処理チャンバ１２
は、ターゲット６０とペディスタル７０との間において
コリメータ６２を有している。このコリメータ６２は、
断面六角形の孔６３を蜂の巣状に有する従来から知られ
た型式の円板状プレートであり、Ｔｉから作られてい
る。コリメータ６２は、アダプタ５３の下部内周面から
内方に突出する内フランジ５４に載置されたサポートア
センブリ６４により支持されている。より詳細に述べる
ならば、サポートアセンブリ６４は、アダプタ５３の内
フランジ５４に載置されるステンレス鋼、Ａｌ或はＴｉ
等の導電性材料からなるアウタサポートリング６４と、
このアウタサポートリング６５の内周面の内フランジ６
６に載置される石英或いはアルミナ等の絶縁材料からな
るインナサポートリング６７とから構成されている。そ
して、コリメータ６２は、インナサポートリング６７の
内周面下縁から内方に延びる突出部６８に載置され、こ
れにより、ターゲット６０とペディスタル７０との間に
平行に配置されるようになっている。

【００２１】処理チャンバ１２には、さらに、真空チャ
ンバ内壁面がスパッタ粒子でコーティングされるのを防
止するためのシールド８０，８１が設けられている。図
示実施形態においては、アダプタ５３とコリメータ６２
との間のチャンバ内壁面を保護する環状の上部シールド
８０と、コリメータ６２と処理位置にあるペディスタル
７０との間のチャンバ内壁面を保護する環状の下部シー
ルド８１とが設けられている。これらのシールド８０，
８１は導電性材料から成り、好ましくはＴｉから作られ
ている。上部シールド８０は、アダプタ５３の下面にね
じ止めされ（図示せず）、コリメータ６２の上部外周縁
の近傍まで延びており、その下縁部はコリメータ６２か
ら一定の間隙をもって離隔されている。また、下部シー
ルド８１は、アウタサポートリング６５下面にねじ止め
（図示せず）され、処理位置のペディスタル７０の外周
面の近傍まで延びている。

【００２２】下部シールド８１の自由縁部８２は上方に
折り返されており、この部分８２は、ペディスタル７０
が非処理位置に下降された際、クランプリング８３を支
持するようになっている。クランプリング８３は、ペデ
ィスタル７０が処理位置に上昇されたときに半導体ウェ
ハＷをペディスタル７０に押え付け、ウェハＷの周囲に
圧力が均等に加わるようにするためのものである。

【００２３】上記説明又は図４から理解されるように、
チャンバ本体５２、アダプタ５３、上下のシールド８
０，８１及びアウタサポートリング６５は互いに電気的
に接続されている。一方、ターゲット１４は絶縁リング
６９によりチャンバ本体５２等から絶縁されている。図
４に示されるように、ターゲット６０には直流電源８３
の負端子が電気配線８４によって接続されており、直流
電源８３の正端子はスイッチ８５を介してチャンバ本体
に電気配線８４によって接続されると共に接地されてい
る。また、ペディスタル７０は真空チャンバ５０と電気
的に絶縁された状態になっている。

【００２４】図２及び図４に示されるように、本実施形
態では、処理チャンバ１２内のコリメータ付着物を処理
するために、コリメータ６２は、絶縁材料からなるイン
ナサポートリング６７により、チャンバ本体５２等から
絶縁されているが、コリメータ６２はスイッチ８８が介
接された電気配線８４により、チャンバ本体５２等と接
地可能に接続されている。さらに、ターゲット６０とペ
ディスタル７０との間に、チタン製のシャッタディスク
（移動体）Ｓを適宜配置できるよう、シャッタ機構１５
が設けられている。また、このシャッタ機構１５は、真
空チャンバ５０との間に、スイッチ８７を介して高周波
電源８６に接続された構成になっている。

【００２５】シャッタ機構１５をより詳細に説明する
と、真空チャンバ５０の底板５０ｃを貫通し回転可能に
取り付けられた支持軸１６と、この支持軸１６の下端部
に接続された回転駆動機構１７と、支持軸１６の上端部
に固着され水平に延びるディスク載置アーム１８とから
構成されている。

【００２６】ディスク載置アーム１８は、ペディスタル
７０の非処理位置と処理位置との中間の高さ位置に配置
されており、回転駆動機構１７を制御することで、真空
チャンバ５０の側部に設けられたサイドチャンバ１９内
の第１位置（図３の実線で示す位置）と図３の二点鎖線
で示す第２位置との間で回動される。ディスク載置アー
ム１８の自由端側の部分１８ａは他の部分１８ｂよりも
一段下げられており、後述するように、その部分にシャ
ッタディスクＳを載置するようにすることができる。こ
のディスク載置部分１８ａの最外周部である段差面の径
はシャッタディスクＳの径と同一又は僅かに大きくされ
ており、載置されたシャッタディスクＳが横方向にずれ
ないようにしている。なお、ディスク載置部分１０３ａ
の中心点は、ディスク載置アーム１８が第２位置にある
とき、ペディスタル７０の中心軸線上に配置される。ま
た、図示するように、このディスク載置部分１８ａは完
全な円形となっていないが、これは、リフトピン７８が
処理位置にある状態でディスク載置アーム１８を回動さ
せた際、リフトピン７８とディスク載置アーム１８との
干渉を防止するためのものである。このシャッタディス
クＳはウェハＷとほぼ同様の形状、即ちウェハＷと実質
的に同一の径と厚さを有している。したがって、シャッ
タディスクＳはウェハＷと同様な取り扱いができる。

【００２７】このような構成のスパッタ装置１０におい
て、半導体ウェハＷの表面にＴｉＮ膜を反応性スパッタ
法により成膜する場合、まず、真空ポンプ５６を作動さ
せて真空チャンバ５０内を所定の真空度まで減圧する。

【００２８】真空チャンバ５０内が所定の真空度に達し
たならば、ウェハ搬送装置４０を制御して、第２のロー
ドロックチャンバ１４内のカセット３１から処理すべき
ウェハＷを取り出し、処理チャンバ１２に搬送させる。
つぎに、リフトピン７８を上下させてウェハＷをペディ
スタル７０上に載り移すようにする。そして、トランス
ファチャンバ１１と処理チャンバ１２との間の開閉扉５
１を閉じ、ペディスタル７０を非処理位置から処理位置
に上昇させる。なお、ディスク載置アーム１８は、半導
体ウェハＷのＴｉ成膜処理の妨げとならない第１位置に
ある。

【００２９】この状態で、Ａｒガス供給源５４及びＮ₂
ガス供給源５５から所定流量でＡｒガスとＮ₂ガスを供
給して混合ガスとし、真空チャンバ５０内に導入する。
そして、スイッチ８５，８８を閉じ、直流電源８３を投
入してターゲット６０に負のバイアスをかけると、ター
ゲット６０とペディスタル７０との間に、より詳細には
ターゲット６０とコリメータ６２との間にプラズマが発
生し、プラズマ中の正のＡｒイオンが、コリメータ６２
に対して負に電気的にバイアスされたターゲット６０を
衝撃する。Ａｒイオンがターゲット６０に衝突すると、
ターゲット６０からターゲット原子、すなわちＴｉ粒子
がはじき出される。このＴｉが真空チャンバ５０内のＮ
₂と反応してＴｉＮとなり、半導体ウェハＷ上に堆積さ
れＴｉＮ膜を形成する。

【００３０】この成膜プロセスにおいて、ターゲット６
０とペディスタル７０との間には、接地されたコリメー
タ６２が配置されているため、ターゲット６０からペデ
ィスタル７０に向かうＴｉＮ粒子のうち実質的に垂直方
向に進む粒子のみがコリメータ６２の孔６３を通過す
る。したがって、半導体ウェハ上に成膜されたＴｉＮ膜
は、ボトムカバレッジ率の高いものとなる。

【００３１】一方、垂直方向成分以外のＴｉＮ粒子はコ
リメータ６２の上面や孔６３の内面に付着してＴｉＮ膜
を形成する。また、ガスの拡散により、コリメータ６２
の下面にもＴｉＮ粒子は付着する。かかるコリメータ６
２に形成されたＴｉＮ膜は発塵源となる可能性がある。
特に、コリメータ６２の下面に形成されたＴｉＮ膜は、
前述したように付着力が弱く、低密度で脆弱な膜となっ
ているため、剥離し易い。

【００３２】そこで、上記の成膜プロセスが連続して所
定回数行われたならば、ＡｒとＮ₂の混合ガスの導入を
停止し、真空チャンバ５０内を清浄化すべく真空引きを
行った後、コリメータ６２に形成されたＴｉＮ膜の剥離
を防止するためのプロセスを引続き行う。このＴｉＮ膜
剥離防止プロセスでは、まず、搬送装置４０を用いて、
半導体ウェハＷを処理チャンバ１２から取り出し、搬送
装置４０によって、ロードロックチャンバ１３，１４か
ら取り出されたシャッタディスクＳを処理チャンバ１２
内に搬入する（図２及び図３の二点鎖線参照）。その
後、昇降機構７５を制御してリフトピン７８を非処理位
置から処理位置に上昇させると、リフトピン７８の上端
にシャッタディスクＳが移載される。シャッタディスク
Ｓがリフトピン７８により確実に支持されたならば、ブ
レード４３を処理チャンバ１２からトランスファチャン
バ１１内に戻すと共に、シャッタ機構１５の回転駆動機
構１７を制御してディスク載置アーム１８を第１位置か
ら第２位置に回動させる。そして、リフトピン７８を非
処理位置に戻すと、シャッタディスクＳはディスク載置
アーム１８のディスク載置部分１８ａに移載される。

【００３３】つぎに、従来と同様のＴｉによるペーステ
ィングを行う。すなわち、Ａｒガスのみを真空チャンバ
５０内に導入する。また、ペディスタル７０を処理位置
に上昇させる。この後、スイッチ８８が閉じられている
ことを確認し、直流電源８３を投入してターゲット６０
とコリメータ６２との間にプラズマを発生させると、プ
ラズマ中のＡｒイオンがターゲット６０に衝撃してＴｉ
粒子がスパッタされ、コリメータ６２はもとより、シャ
ッタディスクＳの上面やシールド８０，８１、クランプ
リング８３等の表面に形成されたＴｉＮ膜上に堆積す
る。ターゲット６０からスパッタされたＴｉ粒子が直接
コリメータ６２の上面等に付着する場合、そのＴｉ粒子
の持つエネルギが大きいので、形成されるＴｉ膜は高密
度で安定した膜となり、下層となるＴｉＮ膜の剥離が防
止される。

【００３４】Ｔｉによってコリメータ６２の主に上面を
ペースティングし始めて一定時間経過したならば、スイ
ッチ８３を開き、スイッチ８７を入れて高周波電源８６
をシャッタ機構１５に投入する。このとき、コリメータ
６２とシャッタ機構１５と電気的に接続されたシャッタ
ディスクＳとの間にプラズマが発生し、プラズマ中のＡ
ｒイオンがシャッタディスクＳに衝撃してＴｉ粒子がス
パッタされる。このＴｉ粒子もまた大きなエネルギを有
するので、コリメータ６２の下面に主として付着して形
成されるＴｉ膜は、高密度で安定した膜となり、下層と
なるＴｉＮ膜の剥離が防止される。

【００３５】このようにして、コリメータ６２の表面に
形成されたＴｉＮ膜はＴｉ膜によって全体的に堅固にペ
ースティングされた状態となり、剥離が防止される。

【００３６】なお、ＴｉＮ膜剥離防止プロセスにおい
て、コリメータ６２の上面及び下面を順次ペースティン
グしているが、そのプロセスが効率的になされるため
に、その上面及び下面のペースティングが同時になされ
てもよい。

【００３７】図５は、本発明の第２実施形態を示すガス
系統及び電気系統の概略図である。上に述べた第１実施
形態では、導電性のシャッタディスクＳが、高周波電源
８６に接続されたシャッタ機構１５に載置されることに
よって、コリメータ付着物の処理を可能にしていた。し
かし、図５に示される第２実施形態では、チャンバ本体
５２等と電気的に絶縁され、且つ、高周波電源８６にス
イッチ８７を介して電気配線８４によって接地接続され
たペディスタル７０に、シャッタディスクＳが載置され
ている。

【００３８】かかる構成において、コリメータ６２の下
面にＴｉによるペースティングを行うためには、ウェハ
ＷにＴｉＮを成膜させ、そのウェハＷを処理チャンバ１
２から取り出した後、搬送装置４０によってウェハＷを
処理チャンバ１２のペディスタル７０に載置させるのと
同じ手順で、ロードロックチャンバ１３，１４から取り
出されたシャッタディスクＳをペディスタル７０に載置
させる。

【００３９】つぎに、第１実施形態と同様に、ＴｉＮ膜
の剥離防止プロセスによって、コリメータ６２上面のペ
ースティングを行った後、スイッチ８３を開き、スイッ
チ８７を閉じて高周波電源８６をペディスタル７０に投
入する。このとき、コリメータ６２とペディスタル７０
と電気的に接続されたシャッタディスクＳとの間にプラ
ズマが発生し、プラズマ中のＡｒイオンがシャッタディ
スクＳに衝撃して、スパッタによりＴｉ粒子が放出され
る。このＴｉ粒子もまた大きなエネルギを有するので、
コリメータ６２の下面に主として付着して形成されるＴ
ｉ膜は、高密度で安定した膜となり、下層となるＴｉＮ
膜の剥離が防止される。

【００４０】上記第１及び第２実施形態では、コリメー
タ６２とシャッタディスクＳとの間にプラズマを発生さ
せるのに高周波電源８６を用いたが、陰極がシャッタデ
ィスクＳに接続された直流電源でもよい。また、このシ
ャッタディスクＳを従来のチタン製のものよりも安価な
ステンレス鋼の表面にＴｉをコーティングしたものを用
いてもよい。さらに、シャッタディスクＳを表面にＴｉ
がコーティングされていないステンレス製にしても、コ
リメータ６２上面をＴｉによってペースティングさせる
ときにシャッタディスクＳの表面にＴｉが成膜されるの
で、このＴｉ膜を用いてコリメータ６２下面のＴｉによ
るペースティングを行なうことができる。このため、使
い捨て可能なシャッタディスクＳを用いてもよいことと
なる。

【００４１】また、このシャッタディスクＳ及びシャッ
タ機構１５は、上記第１実施形態及び第２実施形態にお
いては、コリメータ付着物を処理するために用られてい
る。しかし、それらが、本来の目的からしてターゲット
６０のクリーンニング時にペディスタル７０を保護する
ように供されてもよいことはもちろんである。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、コ
リメータ上の付着物の剥離が容易に起こらない状態とす
ることができる。したがって、コリメータ上の付着物が
原因となる汚染粒子が生ずる可能性が低減され、製造さ
れる半導体デバイス等の歩留りが向上する。

【００４３】また、長期にわたり、コリメータを交換せ
ずに成膜プロセスを実施することが可能となる。コリメ
ータを交換する場合、真空チャンバを開放する必要があ
り、また、再度チャンジ内を所定の真空度まで減圧する
には相当な時間を要するため、スパッタ装置の稼働停止
時間が長くなり、生産効率が低下するが、本発明によれ
ば、コリメータの交換回数が減るため、生産性、コスト
・オブ・オーナーシップが格段に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるマルチチャンバ型スパッタ
装置を概略的に示す上断面図である。

【図２】図１のスパッタ装置における処理チャンバの一
つを概略的に示す縦断面図であり、図３のII−II線に沿
っての断面図である。

【図３】図２のIV−IV線に沿っての断面図である。

【図４】第１実施形態におけるスパッタ装置のガス系統
及び電気系統を示す概略図である。

【図５】第２実施形態におけるスパッタ装置のガス系統
及び電気系統を示す概略図である。

【符号の説明】

１０…スパッタ装置、１１…トランスファチャンバ、１
２…処理チャンバ、１３…ロードロックチャンバ、１４
…ロードロックチャンバ、１５…シャッタ機構、１８…
ディスク載置アーム、３０…カセット、３１…カセッ
ト、４０…ウェハ搬送装置、４３…ブレード、５０…真
空チャンバ、５４…Ａｒガス供給源、５５…Ｎ₂ガス供
給源、５６…真空ポンプ、６０…ターゲット、６２…コ
リメータ、７０…ペディスタル、８３…直流電源、８６
…高周波電源、Ｗ…半導体ウェハ、Ｓ…シャッタディス
ク。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空チャンバと、 前記真空チャンバ内で基板を支持するための支持手段
   と、 前記支持手段により支持された基板の表面に対向するよ
   うに設けられたターゲットと、 前記ターゲット及び前記支持手段の間の空間にプロセス
   ガスを供給するガス供給手段と、 前記空間に供給されるプロセスガスをプラズマ化するプ
   ラズマ化手段と、 前記ターゲット及び前記支持手段の間に配置されたコリ
   メータと、 前記支持手段と前記コリメータとの間に配置可能な移動
   体と、 前記移動体を前記コリメータに対して負電位にすること
   ができる電位手段と、を備えるスパッタ装置。
2. 【請求項２】 前記電位手段が、前記移動体に接続され
   た直流電源である請求項１に記載のスパッタ装置。
3. 【請求項３】 前記電位手段が、前記移動体に接続され
   た高周波電源である請求項１に記載のスパッタ装置。
4. 【請求項４】 前記プラズマ化手段が、前記ターゲット
   と前記支持手段との間に接続された直流電源である請求
   項１〜３のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
5. 【請求項５】 前記プロセスガスがアルゴンガスである
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
6. 【請求項６】 前記ターゲットがチタンであり、前記移
   動体の表面がチタンからなり、前記ガス供給手段が、ア
   ルゴンガス及び窒素ガスの混合ガス又はアルゴンガスを
   プロセスガスとして選択的に供給できるようになってい
   る、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパッタ装
   置。
7. 【請求項７】 真空チャンバと、前記真空チャンバ内で
   基板を支持するための支持手段と、前記支持手段により
   支持された基板の表面に対向するように設けられたター
   ゲットと、前記ターゲット及び前記支持手段の間に配置
   されたコリメータと、前記支持手段と前記コリメータと
   の間に配置可能な移動体とを有するスパッタ装置におい
   て、前記コリメータ上の付着物の剥離を防止するための
   処理方法であって、 前記支持手段と前記コリメータとの間に前記移動体を配
   置させるステップと、 前記真空チャンバ内にプロセスガスを供給するステップ
   と、 前記ターゲットと前記支持手段との間でプラズマを生成
   するステップと、 前記プラズマ中に存在するプロセスガス成分の正イオン
   を前記移動体に衝撃させるべく、前記移動体を前記コリ
   メータに対して負電位にするステップと、を備えるコリ
   メータ付着物の処理方法。
8. 【請求項８】 前記移動体を前記コリメータに対して負
   電位にするステップは、前記移動体に直流電源を接続す
   ることにより行われる請求項７に記載のコリメータ付着
   物の処理方法。
9. 【請求項９】 前記移動体を前記コリメータに対して負
   電位にするステップは、前記移動体に高周波電源を接続
   することにより行われる請求項７に記載のコリメータ付
   着物の処理方法。
10. 【請求項１０】 前記プラズマを生成するステップは、
    前記ターゲットと前記支持手段との間に直流電源を接続
    することにより行われる請求項７〜９のいずれか１項に
    記載のコリメータ付着物の処理方法。
11. 【請求項１１】 前記プロセスガスがアルゴンガスであ
    る請求項７〜１０のいずれか１項に記載のコリメータ付
    着物の処理方法。
12. 【請求項１２】 前記付着物が窒化チタンであり、前記
    移動体の表面がチタンからなる、請求項７〜１１のいず
    れか１項に記載のコリメータ付着物の処理方法。