JPH10204614A - 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法および半導体製造装置

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JPH10204614A
JPH10204614A JP376397A JP376397A JPH10204614A JP H10204614 A JPH10204614 A JP H10204614A JP 376397 A JP376397 A JP 376397A JP 376397 A JP376397 A JP 376397A JP H10204614 A JPH10204614 A JP H10204614A
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JP
Japan
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chamber
magnet
magnetic
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preventing
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JP376397A
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English (en)
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Tomoyuki Iguchi
知之 井口
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】磁性体膜スパッタリング装置において、スパッ
タリング時にスパッタ膜防着板に付着した磁性体膜の剥
離を抑制し、剥離片の磁性体ターゲットへの付着や剥離
片に起因するカソード・チャンバ間の短絡発生を防止す
る。 【解決手段】スパッタ用のチャンバ1と、チャンバの内
側で半導体ウエハー1の配設部に対向して配設される磁
性体ターゲット11と、チャンバ外側でターゲット裏側
に配設されたカソード磁石13と、チャンバ内壁面のう
ちでウエハー・ターゲットの対向方向に直交する方向の
一対の対向壁面部に配設されたスパッタ膜防着板14
と、チャンバ外側でウエハー・ターゲット間の空間の周
りに配設されたスパッタ膜剥離防止用磁石16とを具備
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法および半導体製造装置に係り、特に半導体ウエハー
に磁性体膜をスパッタリング法により形成する方法およ
び磁性体膜スパッタリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、半導体ウエハー上に磁性体膜をス
パッタリング法により形成する方法および装置が着目さ
れており、従来の磁性体膜スパッタリング装置の断面構
造の一例を図5に概略的に示している。
【0003】図5において、10はスパッタ用のチャン
バであり、その内側では、ホルダー(図示せず)により
保持された半導体ウエハー1が一壁面近傍に配設され、
この壁面に対向する壁面部には磁性体ターゲット11が
ホルダー(図示せず)により保持されて配設される。
【0004】12は前記チャンバ10の内側で前記ター
ゲットの外周側面の外周側面に沿って配設され、前記チ
ャンバ10と電気的に接続された導電体からなる磁気シ
ールド枠である。
【0005】13は前記チャンバ10の外側で前記ター
ゲット11の裏側に配設されたカソード磁石(電磁石あ
るいは永久磁石)である。14は前記チャンバ10の内
壁面のうちで前記半導体ウエハー1および磁性体ターゲ
ット11の対向方向に直交する方向の一対の対向壁面部
に配設されたスパッタ膜防着板である。
【0006】また、図示しないが、チャンバ10には所
要のガスを導入するガス導入口や排気口が設けられてお
り、さらに、スパッタリング時にアノードに相当する前
記ウエハー1とカソードに相当する前記ターゲット11
との間に直流電圧を印加する電源や、チャンバ10内に
高周波電力を供給するマグネトロンなどが設けられてお
り、図5の装置は例えば直流スパッタ法による磁性体膜
スパッタリングが可能なように構成されている。
【0007】上記構成の装置による磁性体膜スパッタリ
ング時には、チャンバ10内に所要のガスを導入し、半
導体ウエハー1・磁性体ターゲット11間に電界を印加
してプラズマ放電を発生させ、カソード磁石13の磁力
線により磁性体ターゲット11の近傍でプラズマ放電を
継続させ、プラズマによる磁性体ターゲット11のスパ
ッタリングにより半導体ウエハー1に磁性体膜を付着さ
せる。
【0008】この際、プラズマ放電を継続させるための
カソード磁石13の磁力線が磁性体ターゲット11の内
部に閉じ込められるとスパッタリングが停止してしまう
ので、これを避けるために、非磁性体ターゲットをスパ
ッタリングする場合に比べて強い磁力を有するカソード
磁石13を使用しているのが一般的である。
【0009】なお、前記スパッタリング時にチャンバ内
壁面に磁性体膜が直接に付着することを防止するため
に、前記チャンバ内壁面のうちで半導体ウエハー1およ
び磁性体ターゲット11の対向方向に直交する方向の一
対の対向壁面にスパッタ膜防着板14が配設されてい
る。
【0010】しかし、上記防着板14に付着した磁性体
膜15が何らかの原因によりスパッタ膜防着板14から
剥離した場合、剥離片(パーティクル)が前記カソード
磁石13の強い磁力により引き寄せられて前記磁性体タ
ーゲット11に付着したり、最悪の場合には剥離片が前
記磁性体ターゲット11と磁気シールド枠11(チャン
バ10と同一電位)との間隙部に入ってカソード・チャ
ンバ間の短絡が発生する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
磁性体膜スパッタリング装置は、チャンバ内壁面に配設
されたスパッタ膜防着板にスパッタリング時に付着した
磁性体膜が剥離し、剥離片が磁性体ターゲットに付着し
たり、剥離片に起因するカソード・チャンバ間の短絡が
発生するという問題があった。
【0012】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、スパッタチャンバ内壁面に配設されたスパッ
タ膜防着板にスパッタリング時に付着した磁性体膜の剥
離を抑制でき、剥離片が磁性体ターゲットに付着した
り、剥離片に起因するカソード・チャンバ間の短絡発生
を防止し得る半導体装置の製造方法および半導体製造装
置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、スパッタ用のチャンバの内部で磁性体ターゲ
ットと半導体ウエハーとを対向させて配設し、前記チャ
ンバの外側で前記磁性体ターゲットの裏側にカソード磁
石を配設し、スパッタリング法により前記半導体ウエハ
ー上に磁性体膜を形成する際、予め半導体ウエハーと磁
性体ターゲットとの間の空間の周りであって前記チャン
バの外側にスパッタ膜剥離防止用磁石を配設しておくこ
とを特徴とする。
【0014】また、本発明の半導体製造装置は、スパッ
タ用のチャンバと、前記チャンバの内側で半導体ウエハ
ー配設部に対向して配設される磁性体ターゲットと、前
記チャンバの外側で前記ターゲットの裏側に配設された
カソード磁石と、前記チャンバの内壁面のうちで前記半
導体ウエハーおよび磁性体ターゲットの対向方向に直交
する方向の一対の対向壁面部に配設されたスパッタ膜防
着板と、前記チャンバの外側で半導体ウエハーと磁性体
ターゲットとの間の空間の周りに配設されたスパッタ膜
剥離防止用磁石とを具備することを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明の半導体製
造装置の第1の実施の形態に係る磁性体膜スパッタリン
グ装置の断面構造を概略的に示している。
【0016】図1において、10はスパッタ用のチャン
バであり、その内側では、ホルダー(図示せず)により
保持された半導体ウエハー1が一壁面近傍に配設され、
この壁面に対向する壁面部には磁性体ターゲット11が
ホルダー(図示せず)により保持されて配設される。
【0017】12は前記チャンバ10の内側で前記ター
ゲットの外周側面の近傍で例えば外周側面に沿って配設
され、前記チャンバ10と電気的に接続された導電体か
らなる磁気シールド枠である。
【0018】13は前記チャンバ10の外側で前記ター
ゲット11の裏側に配設されたカソード磁石(電磁石あ
るいは永久磁石)である。14は前記チャンバ10の内
壁面のうちで前記半導体ウエハー1および磁性体ターゲ
ット11の対向方向に直交する方向の一対の対向壁面部
に配設されたスパッタ膜防着板である。
【0019】また、図示しないが、チャンバ10には所
要のガスを導入するガス導入口や排気口が設けられてお
り、さらに、スパッタリング時にアノードに相当する前
記ウエハー1とカソードに相当する前記ターゲット11
との間に直流電圧を印加する電源や、チャンバ10内に
高周波電力を供給するマグネトロンなどが設けられてお
り、図1の装置は例えば直流スパッタ法による磁性体膜
スパッタリングが可能なように構成されている。
【0020】さらに、本実施例では、前記チャンバ10
の外側で半導体ウエハー1と磁性体ターゲット11との
間の空間の周り(本例では、前記スパッタ膜防着板14
の周りでカソード寄りの位置)にスパッタ膜剥離防止用
磁石(電磁石あるいは永久磁石)16が配設されてい
る。
【0021】このスパッタ膜剥離防止用磁石16は、そ
れによりチャンバ内部に形成される磁力線空間が、スパ
ッタリング時にチャンバ内部で発生するプラズマの分布
に影響を与えない位置(換言すれば、カソード磁石13
により磁性体ターゲット11の表面に形成される磁力線
空間と重なり合わない位置)に配設されている。
【0022】次に、上記したような磁性体膜スパッタリ
ング装置を使用した磁性体膜スパッタリング方法の一例
を説明する。即ち、スパッタ用のチャンバ10の内部で
磁性体ターゲット11を半導体ウエハー1に対向させて
配設し、前記チャンバ10の外側で前記磁性体ターゲッ
ト11の裏側にカソード磁石13を配設し、スパッタリ
ング法により半導体ウエハー1上に磁性体膜を形成する
際、予め半導体ウエハー1と磁性体ターゲット11との
間の空間の周りであってチャンバ10の外側にスパッタ
膜剥離防止用磁石16を配設しておく。
【0023】このような方法によれば、スパッタリング
時にチャンバ内壁部のスパッタ膜防着板14に付着した
磁性体膜(スパッタ付着膜)15が剥離しないようにス
パッタ膜剥離防止用磁石16により抑制することができ
る。
【0024】この場合、前記スパッタ膜15の付着量は
カソード側に近付くほど多くなるが、スパッタ膜防着板
14の周りでカソード寄りの位置にスパッタ膜剥離防止
用磁石16を配設しておくことにより、スパッタ膜防着
板14からのスパッタ付着膜15の剥離を効果的に抑制
することができる。
【0025】図2は、図1中のスパッタ膜剥離防止用磁
石16を配設した場合(本実施例)と配設しなかった場
合(従来例)とについて、例えばシリコンウエハー上に
Fe−Co合金膜を1μm成膜した時に発生した例えば
0.2μm以上の径のパーティクル(剥離片)の合計量
の変化を測定したデータの一例を比較して示している。
【0026】図3は、図1中のスパッタ膜剥離防止用磁
石16を配設した場合と配設しなかった場合とにおける
パーティクルに起因するカソード・チャンバ間の短絡発
生の頻度を測定したデータの一例を比較して示してい
る。
【0027】図4は、図1中のスパッタ膜剥離防止用磁
石16を配設した場合と配設しなかった場合とにおける
半導体装置の製造に際してのスループットの一例を比較
して示している。
【0028】図2乃至図4に示した比較結果から、本発
明による磁性体膜スパッタリングの方法および装置によ
れば、従来例の方法および装置に比べて、パーティクル
の発生数、カソード・チャンバ間の短絡の発生数が大幅
に減少し、生産性が大幅に向上していることが分かる。
【0029】なお、前記スパッタ膜剥離防止用磁石16
として電磁石を使用した場合には、スパッタリング時に
のみオン状態(つまり、スタンバイ時にはオフ状態)に
制御してもよい。
【0030】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、スパッ
タチャンバ内壁面に配設されたスパッタ膜防着板にスパ
ッタリング時に付着した磁性体膜の剥離を抑制でき、剥
離片が磁性体ターゲットに付着したり、剥離片に起因す
るカソード・チャンバ間の短絡発生を防止し得る半導体
装置の製造方法および半導体製造装置を提供することが
できる。
【0031】従って、本発明は、例えばFRAM(強誘
電体メモリ)のメモリセルのデータ記憶用強誘電体キャ
パシタの下部電極あるいは上部電極を形成する際に、例
えばPt膜を成膜する工程に適用することが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体製造装置の第1の実施の形態に
係る磁性体膜スパッタリング装置の構造を概略的に示す
断面図。
【図2】図1中のスパッタ膜剥離防止用磁石を配設した
場合と配設しなかった場合とについて成膜時に発生した
パーティクルの合計量の変化を測定したデータの一例を
比較して示す図。
【図3】図1中のスパッタ膜剥離防止用磁石を配設した
場合と配設しなかった場合とにおけるパーティクルに起
因するカソード・チャンバ間の短絡発生の頻度を測定し
たデータの一例を比較して示す図。
【図4】図1中のスパッタ膜剥離防止用磁石を配設した
場合と配設しなかった場合とにおける半導体ウエハーの
製造に際してのスループットの一例を比較して示す図。
【図5】従来の磁性体膜スパッタリング装置の構造の一
例を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
1…半導体ウエハー、 10…スパッタ用のチャンバ、 11…磁性体ターゲット、 12…磁気シールド枠、 13…カソード磁石、 14…スパッタ膜防着板、 15…防着板に付着した磁性体膜、 16…スパッタ膜剥離防止用磁石。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スパッタ用のチャンバの内部で磁性体タ
    ーゲットを半導体ウエハーに対向させて配設し、前記チ
    ャンバの外側で前記磁性体ターゲットの裏側にカソード
    磁石を配設し、スパッタリング法により前記半導体ウエ
    ハー上に磁性体膜を形成する際、予め半導体ウエハーと
    磁性体ターゲットとの間の空間の周りであって前記チャ
    ンバの外側にスパッタ膜剥離防止用磁石を配設しておく
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、前記スパッタ膜剥離防止用磁石を、前記スパッ
    タ膜剥離防止用磁石により前記チャンバの内部に形成さ
    れる磁力線空間が前記カソード磁石により前記磁性体タ
    ーゲットの表面に形成される磁力線空間と重なり合わな
    い位置に配設しておくことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 スパッタ用のチャンバと、前記チャンバ
    の内側で半導体ウエハー配設部に対向して配設される磁
    性体ターゲットと、前記チャンバの外側で前記ターゲッ
    トの裏側に配設されたカソード磁石と、前記チャンバの
    内壁面のうちで前記半導体ウエハーおよび磁性体ターゲ
    ットの対向方向に直交する方向の一対の対向壁面部に配
    設されたスパッタ膜防着板と、前記チャンバの外側で半
    導体ウエハーと磁性体ターゲットとの間の空間の周りに
    配設されたスパッタ膜剥離防止用磁石とを具備すること
    を特徴とする半導体製造装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の半導体製造装置におい
    て、前記スパッタ膜剥離防止用磁石は、前記スパッタ膜
    防着板の周りに配設されていることを特徴とする半導体
    製造装置。
  5. 【請求項5】 請求項3または4記載の半導体製造装置
    において、前記スパッタ膜剥離防止用磁石は、それによ
    り前記チャンバの内部に形成される磁力線空間が、スパ
    ッタリング時に前記チャンバ内部で発生するプラズマの
    分布に影響を与えない位置に配設されていることを特徴
    とする半導体製造装置。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の半導体製造装置におい
    て、前記スパッタ膜剥離防止用磁石は、それにより前記
    チャンバの内部に形成される磁力線空間が、前記カソー
    ド磁石により前記磁性体ターゲットの表面に形成される
    磁力線空間と重なり合わない位置に配設されていること
    を特徴とする半導体製造装置。
  7. 【請求項7】 請求項3乃至6のいずれか1項に記載の
    半導体製造装置において、前記スパッタ膜剥離防止用磁
    石は、電磁石であり、スパッタリング時にオン状態に制
    御されることを特徴とする半導体製造装置。
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