JPH10219434A - 排気時間および基本圧力を減じるための真空室の皮膜 - Google Patents
排気時間および基本圧力を減じるための真空室の皮膜Info
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- JPH10219434A JPH10219434A JP10025541A JP2554198A JPH10219434A JP H10219434 A JPH10219434 A JP H10219434A JP 10025541 A JP10025541 A JP 10025541A JP 2554198 A JP2554198 A JP 2554198A JP H10219434 A JPH10219434 A JP H10219434A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 処理室の壁部からの汚染物のガス抜きを減じ
るための方法および装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 排気時間および基本圧力を減じるために
金属または金属酸化物で真空室の内面を被覆する。金属
は部分的に組み立てられた室内で金属を備えた目標物か
らスパッタ蒸着される。次いで、シリコンウエーハのよ
うな基板を処理するように室を構成する。
るための方法および装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 排気時間および基本圧力を減じるために
金属または金属酸化物で真空室の内面を被覆する。金属
は部分的に組み立てられた室内で金属を備えた目標物か
らスパッタ蒸着される。次いで、シリコンウエーハのよ
うな基板を処理するように室を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に半導体処理に使用
される真空室に関し、より詳細には、真空室の性能を高
めるように真空室を改良するための方法および装置に関
する。
される真空室に関し、より詳細には、真空室の性能を高
めるように真空室を改良するための方法および装置に関
する。
【０００２】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】半導体
基板の薄いフィルム層を設けるには、中でも、薄フィル
ム蒸着装置および技術を使用する。所望の材料が超高真
空中で搬送されてを清浄基板上に凝縮するような環境が
ミクロ装置の作製における好適な処理技術である。１つ
の周知な従来の蒸着法はスパッタリングと一般に称する
物理蒸着であり、この蒸着では、代表的には、基板を、
これと、それに蒸着したい材料よりなる目標物とを包囲
する高真空処理室へ荷重ロックを通して移動させる。目
標物に付加される負の電圧はガス（代表的にはアルゴ
ン）室に供給されたプラズマ状態へ励起し、プラズマか
らのイオンが目標物に射突し、目標物から目標材料の粒
子を基板に向けて射出する。これらの粒子は基板に付着
して所望のフィルムを形成する。或るスパッタリング法
の応用では、基板を約３５０℃〜約５１０℃またはそれ
以上の程度の温度まで加熱してスパッタリングにより基
板に蒸着されるフィルム層を再び流す。
基板の薄いフィルム層を設けるには、中でも、薄フィル
ム蒸着装置および技術を使用する。所望の材料が超高真
空中で搬送されてを清浄基板上に凝縮するような環境が
ミクロ装置の作製における好適な処理技術である。１つ
の周知な従来の蒸着法はスパッタリングと一般に称する
物理蒸着であり、この蒸着では、代表的には、基板を、
これと、それに蒸着したい材料よりなる目標物とを包囲
する高真空処理室へ荷重ロックを通して移動させる。目
標物に付加される負の電圧はガス（代表的にはアルゴ
ン）室に供給されたプラズマ状態へ励起し、プラズマか
らのイオンが目標物に射突し、目標物から目標材料の粒
子を基板に向けて射出する。これらの粒子は基板に付着
して所望のフィルムを形成する。或るスパッタリング法
の応用では、基板を約３５０℃〜約５１０℃またはそれ
以上の程度の温度まで加熱してスパッタリングにより基
板に蒸着されるフィルム層を再び流す。
【０００３】代表的に蒸着法に利用される低圧高温の環
境は基板から、および処理室の内壁部から汚染物のガス
抜きを引き起こす。水素（Ｈ2 ）、水（Ｈ2 Ｏ）ＯＹＯ
ＢＩ空気（ほとんどＯ2 およびＮ2 ）のような汚染物は
ゆっくり放出され、しばしば基板に蒸着されるフィルム
層に対して有害である。処理前に基板から汚染物を除去
する方法が開発され、これらの方法は代表的にはクラス
タ具の前方近く、或いは基板処理の予備工程で位置決め
される脱ガス室を有する。また、処理室の壁部からガス
抜きされた汚染物は処理環境を向上させるために処理室
から除去されるべきである。しかしながら、室の壁部か
らのガス抜きは長時間続き、処理室におけるウエーハの
処理前に汚染物のすべてを引き出すことは可能ではな
い。真空室からのガス抜きを減じるための代表的な方法
は焼成手順であり、この焼成手順中、室は数時間、代表
的には１２０℃〜３００℃の範囲の温度まで加熱され
る。この熱エネルギは室の壁部からガス種を吸収するの
を助け、吸収された種は送り出される。かくして、非常
に低い基本室圧が達成される。この室圧は処理中に清浄
ガスを加えることにより処理圧力まで上昇される。ガス
抜きによる汚染は非常に少ないので、清浄な処理環境が
得られる。
境は基板から、および処理室の内壁部から汚染物のガス
抜きを引き起こす。水素（Ｈ2 ）、水（Ｈ2 Ｏ）ＯＹＯ
ＢＩ空気（ほとんどＯ2 およびＮ2 ）のような汚染物は
ゆっくり放出され、しばしば基板に蒸着されるフィルム
層に対して有害である。処理前に基板から汚染物を除去
する方法が開発され、これらの方法は代表的にはクラス
タ具の前方近く、或いは基板処理の予備工程で位置決め
される脱ガス室を有する。また、処理室の壁部からガス
抜きされた汚染物は処理環境を向上させるために処理室
から除去されるべきである。しかしながら、室の壁部か
らのガス抜きは長時間続き、処理室におけるウエーハの
処理前に汚染物のすべてを引き出すことは可能ではな
い。真空室からのガス抜きを減じるための代表的な方法
は焼成手順であり、この焼成手順中、室は数時間、代表
的には１２０℃〜３００℃の範囲の温度まで加熱され
る。この熱エネルギは室の壁部からガス種を吸収するの
を助け、吸収された種は送り出される。かくして、非常
に低い基本室圧が達成される。この室圧は処理中に清浄
ガスを加えることにより処理圧力まで上昇される。ガス
抜きによる汚染は非常に少ないので、清浄な処理環境が
得られる。
【０００４】半導体基板のような加工物用の処理装置は
カセット荷重ロックステーションと主真空処理室との間
に多数の分離真空段階を組み入れる。交差汚染を最小に
し、且つ長い排気時間なしに処理室における長高真空の
使用を許容するために、カセット荷重ロックステーショ
ンと種真空処理室との間に多段階真空を使用する。脱ガ
ス室のような予備処理室は代表的には基板の搬送経路に
組入れられる。１つのこのような処理装置はアプライド
マテリアル社から市販されているエンジュラプラットホ
ームである。エンジュラプラットホームは非常に低い圧
力を達成するために段階化真空構成を有する。予備処理
室は処理前の基板の予備処理（例えば、プラズマエッジ
清浄、真空清浄および／または加熱）供することができ
る。脱ガス室および処理室に真空を与えるには、代表的
には、荒引きポンプと極低温ポンプとの組み合わせが使
用される。荒引きポンプは約１０-3ｔｏｒｒまで室圧を
低減することができ、極低温ポンプは約１０-8ｔｏｒｒ
まで室圧を低減することができる。
カセット荷重ロックステーションと主真空処理室との間
に多数の分離真空段階を組み入れる。交差汚染を最小に
し、且つ長い排気時間なしに処理室における長高真空の
使用を許容するために、カセット荷重ロックステーショ
ンと種真空処理室との間に多段階真空を使用する。脱ガ
ス室のような予備処理室は代表的には基板の搬送経路に
組入れられる。１つのこのような処理装置はアプライド
マテリアル社から市販されているエンジュラプラットホ
ームである。エンジュラプラットホームは非常に低い圧
力を達成するために段階化真空構成を有する。予備処理
室は処理前の基板の予備処理（例えば、プラズマエッジ
清浄、真空清浄および／または加熱）供することができ
る。脱ガス室および処理室に真空を与えるには、代表的
には、荒引きポンプと極低温ポンプとの組み合わせが使
用される。荒引きポンプは約１０-3ｔｏｒｒまで室圧を
低減することができ、極低温ポンプは約１０-8ｔｏｒｒ
まで室圧を低減することができる。
【０００５】半導体基板へのアルミニウムフィルムのス
パッタ蒸着は高温での超高真空が特に望ましい応用であ
る。超高真空は汚染物の低いガス抜きおよび室からの汚
染物の除去を達成するために使用される。一般にミリｔ
ｏｒｒ範囲ほどの高いスパッタリング用室圧はまず室を
１０-8ｔｏｒｒほどの低い超高真空圧まで真空引きして
室壁部からの汚染物のガス抜きを減じ、次いで約１０-3
ｔｏｒｒで調整された全室圧で清浄な処理ガスを室に再
充填（充填し直し）することによって達成される。１０
-8ｔｏｒｒ範囲まで処理室を排気するのに必要とされる
時間は各基板についての処理時間の大部分を占め、低圧
を達成することが可能であることにより汚染物の除去を
損なう。従って、処理室の壁部からの汚染物のガス抜き
を減じるための方法および装置が必要である。汚染物の
ガス抜きを減じることにより蒸着層の品質およびかかる
蒸着の結果として形成される装置が大いに改良される。
パッタ蒸着は高温での超高真空が特に望ましい応用であ
る。超高真空は汚染物の低いガス抜きおよび室からの汚
染物の除去を達成するために使用される。一般にミリｔ
ｏｒｒ範囲ほどの高いスパッタリング用室圧はまず室を
１０-8ｔｏｒｒほどの低い超高真空圧まで真空引きして
室壁部からの汚染物のガス抜きを減じ、次いで約１０-3
ｔｏｒｒで調整された全室圧で清浄な処理ガスを室に再
充填（充填し直し）することによって達成される。１０
-8ｔｏｒｒ範囲まで処理室を排気するのに必要とされる
時間は各基板についての処理時間の大部分を占め、低圧
を達成することが可能であることにより汚染物の除去を
損なう。従って、処理室の壁部からの汚染物のガス抜き
を減じるための方法および装置が必要である。汚染物の
ガス抜きを減じることにより蒸着層の品質およびかかる
蒸着の結果として形成される装置が大いに改良される。
【０００６】
【課題を解決する手段】本発明はシリコンウエーハのよ
うな基板の高真空処理に先立って排気時間および基本圧
力を減じるために内壁部に配置される金属または金属酸
化物層を有する真空処理室を提供する。更に、本発明は
壁部からの汚染物のガス抜きを減じるために内壁部に金
属含有層を蒸着するための方法および装置を提供する。
金属含有層は処理室内で金属を備えた目標物をスパッタ
リングすることにより蒸着される。目標物はＲＦまたは
ＤＣアンテナとして役立つ在来の円形目標物またはコイ
ル状目標物であるのがよい。目標物は好ましくは多数の
室を調節するのに使用することができる取外し可能な蓋
に設けられる。
うな基板の高真空処理に先立って排気時間および基本圧
力を減じるために内壁部に配置される金属または金属酸
化物層を有する真空処理室を提供する。更に、本発明は
壁部からの汚染物のガス抜きを減じるために内壁部に金
属含有層を蒸着するための方法および装置を提供する。
金属含有層は処理室内で金属を備えた目標物をスパッタ
リングすることにより蒸着される。目標物はＲＦまたは
ＤＣアンテナとして役立つ在来の円形目標物またはコイ
ル状目標物であるのがよい。目標物は好ましくは多数の
室を調節するのに使用することができる取外し可能な蓋
に設けられる。
【０００７】
【実施例】本発明は、皮膜が汚染物のガス抜きを減じる
金属層または金属酸化物層が内面に被覆された真空処理
室を提供する。この層は、初めに、真空室の組み立ての
前に個々の構成要素の内面に金属層または金属酸化物層
を蒸着させることにより生じることができる。室の皮膜
は好ましくは、真空室内の内面に蒸着すべき金属よりな
る目標物を真空室内に位置決めし、真空室に不活性ガス
を充填してプラズマに当たるのに十分な室圧力を与え、
材料を目標物からスパッタリングして真空室の内面に蒸
着させるのに十分なＲＦまたはＤＣ電力を与える工程よ
りなる方法により生じられる。室の組み立て中に層が容
易に損傷されるので、室壁部の組み立て後に金属層また
は金属酸化物層を蒸着させるのが好ましい。
金属層または金属酸化物層が内面に被覆された真空処理
室を提供する。この層は、初めに、真空室の組み立ての
前に個々の構成要素の内面に金属層または金属酸化物層
を蒸着させることにより生じることができる。室の皮膜
は好ましくは、真空室内の内面に蒸着すべき金属よりな
る目標物を真空室内に位置決めし、真空室に不活性ガス
を充填してプラズマに当たるのに十分な室圧力を与え、
材料を目標物からスパッタリングして真空室の内面に蒸
着させるのに十分なＲＦまたはＤＣ電力を与える工程よ
りなる方法により生じられる。室の組み立て中に層が容
易に損傷されるので、室壁部の組み立て後に金属層また
は金属酸化物層を蒸着させるのが好ましい。
【０００８】金属層または金属酸化物層は室の内部構成
要素の組み立て前、或いは内部構成要素の取外し後に蒸
着される。蒸着後、以下により詳細に記載のように部分
組み立て室にスパッタリング機材を装着する。室の壁部
をガス抜きするのに十分な基本圧力まで室を排気し、次
いでプラズマに当たるのに十分な圧力までアルゴンのよ
うな不活性ガスを室に充填する。次いで、金属を室の壁
部にスパッタリングして室壁部からの汚染物のガス抜き
を減じる。スパッタリング機材を取外し、次いでシリコ
ンウエーハのような基板を処理するように室を構成す
る。室壁部にスパッタリングするための好ましい金属
は、空気にさらされると、或いは酸素でわずかに汚染さ
れた処理ガスに繰り返しさらされるとチタン酸化物に酸
化するチタンである。チタンの遮断性は酸化により損な
われるとは思われない。
要素の組み立て前、或いは内部構成要素の取外し後に蒸
着される。蒸着後、以下により詳細に記載のように部分
組み立て室にスパッタリング機材を装着する。室の壁部
をガス抜きするのに十分な基本圧力まで室を排気し、次
いでプラズマに当たるのに十分な圧力までアルゴンのよ
うな不活性ガスを室に充填する。次いで、金属を室の壁
部にスパッタリングして室壁部からの汚染物のガス抜き
を減じる。スパッタリング機材を取外し、次いでシリコ
ンウエーハのような基板を処理するように室を構成す
る。室壁部にスパッタリングするための好ましい金属
は、空気にさらされると、或いは酸素でわずかに汚染さ
れた処理ガスに繰り返しさらされるとチタン酸化物に酸
化するチタンである。チタンの遮断性は酸化により損な
われるとは思われない。
【０００９】スパッタリング方法はチタン、窒化チタン
またはアルミニウムのような固形材料にイオンを射突し
て固形材料を射出して射出材料をシリコンウエーハのよ
うな加工物に蒸着させる物理蒸着（ＰＶＤ）技術であ
る。ＰＶＤ処理室は代表的には固形材料の目標物を有
し、固形材料と加工物との間の領域にプラズマを発生さ
せて或いは発生させることなしに、ＤＣまたはＲＦ電圧
を固形材料に付加する。アルゴンイオンのようなプラズ
マ中の高エネルギイオンは固形材料に射突し、金属原子
を放出する。金属原子または粒子は所望の表面ならびに
室壁部および他の室構成要素に蒸着を生じる種々の軌道
を有する。更に、粒子軌跡はプラズマとの相互作用また
はガス分子等との衝突により変化し得る。図１は本発明
により改良されたＰＶＤ処理室の横断面概略図である。
非改良処理室は好ましくはアプライドマテリアル社によ
り製造されている広幅ボディＰＶＤ室である。しかしな
がら、本発明によるガス抜きを減じる金属層または金属
酸化物層を内面に有するように、いずれの真空処理室を
改良することができる。改良されたＰＶＤ室は室ボディ
１０および室蓋１２を有しており、これらのボディ１０
および室蓋１２は代表的には共にステンレス鋼から構成
されているが、室ボディおよび室蓋用に当業界で公知な
他の材料を使用することができる。室蓋１２は、代表的
にはウエーハに蒸着すべき材料よりなる在来のスパッタ
リング目標物１４を支持する。室ボディ１０は一般に室
内壁部１６を有しており、これらの内壁部１６は本発明
では、汚染物のガス抜きを遮断する蒸着金属層または金
属酸化物層を備えている。金属層または金属酸化物層は
約５０Åと数ミクロン、好ましくは１００Åとの間の厚
さを有する。金属層または金属酸化物層は好ましくはチ
タン酸化物層であるが、汚染物の通過に対するバリアで
あるいずれの物質でもよい。更に、改良室は目標物１４
の下方で室の下端部に移動可能に配置された基板支持台
１８を備えている。目標物１４は絶縁材２０に固着さ
れ、この絶縁材２０は目標物１４と室蓋１２との間に配
置され、目標物１４を室蓋１２から電気的に遮断する。
絶縁材２０は代表的に酸化アルミニウムのような非電導
材である。
またはアルミニウムのような固形材料にイオンを射突し
て固形材料を射出して射出材料をシリコンウエーハのよ
うな加工物に蒸着させる物理蒸着（ＰＶＤ）技術であ
る。ＰＶＤ処理室は代表的には固形材料の目標物を有
し、固形材料と加工物との間の領域にプラズマを発生さ
せて或いは発生させることなしに、ＤＣまたはＲＦ電圧
を固形材料に付加する。アルゴンイオンのようなプラズ
マ中の高エネルギイオンは固形材料に射突し、金属原子
を放出する。金属原子または粒子は所望の表面ならびに
室壁部および他の室構成要素に蒸着を生じる種々の軌道
を有する。更に、粒子軌跡はプラズマとの相互作用また
はガス分子等との衝突により変化し得る。図１は本発明
により改良されたＰＶＤ処理室の横断面概略図である。
非改良処理室は好ましくはアプライドマテリアル社によ
り製造されている広幅ボディＰＶＤ室である。しかしな
がら、本発明によるガス抜きを減じる金属層または金属
酸化物層を内面に有するように、いずれの真空処理室を
改良することができる。改良されたＰＶＤ室は室ボディ
１０および室蓋１２を有しており、これらのボディ１０
および室蓋１２は代表的には共にステンレス鋼から構成
されているが、室ボディおよび室蓋用に当業界で公知な
他の材料を使用することができる。室蓋１２は、代表的
にはウエーハに蒸着すべき材料よりなる在来のスパッタ
リング目標物１４を支持する。室ボディ１０は一般に室
内壁部１６を有しており、これらの内壁部１６は本発明
では、汚染物のガス抜きを遮断する蒸着金属層または金
属酸化物層を備えている。金属層または金属酸化物層は
約５０Åと数ミクロン、好ましくは１００Åとの間の厚
さを有する。金属層または金属酸化物層は好ましくはチ
タン酸化物層であるが、汚染物の通過に対するバリアで
あるいずれの物質でもよい。更に、改良室は目標物１４
の下方で室の下端部に移動可能に配置された基板支持台
１８を備えている。目標物１４は絶縁材２０に固着さ
れ、この絶縁材２０は目標物１４と室蓋１２との間に配
置され、目標物１４を室蓋１２から電気的に遮断する。
絶縁材２０は代表的に酸化アルミニウムのような非電導
材である。
【００１０】室ボディ１０は好ましくは、ＲＦまたはＤ
Ｃ電源２２が目標物１４をバイアスすることができるよ
うに接地される。電源２２は好ましくは接地された室ボ
ディ１０に対して目標物１４に不のバイアスを設定する
ように約１００Ｗ〜約ＩＫＷのＲＦ電力を与える。必要
に応じて、室の内壁部１６のスパッタリングを減じるた
めにスパッタシールド２４が目標物１４のまわりで室ボ
ディ１０から垂下されている。スパッタシールド２４は
代表的にはクランプリング２６を支持し、このクランプ
リング２６は、台１８を室内で下方に引っ込めると、基
板支持台１８の上方で垂下される。基板支持台１８は室
ボディ１０の外側に位置決めされた台駆動機構２８によ
り降下される。台１８はウエーハ３２を支持する台１８
に対してウエーハを昇降させるための３つ以上の垂直方
向に摺動可能なピン３０を収容している。台１８が降下
位置にあるとき、上昇プラットホーム３４はプラットホ
ーム駆動機構３６により上昇され、摺動可能なピン３０
を台１８を介して押してウエーハ３２を持ち上げる。
Ｃ電源２２が目標物１４をバイアスすることができるよ
うに接地される。電源２２は好ましくは接地された室ボ
ディ１０に対して目標物１４に不のバイアスを設定する
ように約１００Ｗ〜約ＩＫＷのＲＦ電力を与える。必要
に応じて、室の内壁部１６のスパッタリングを減じるた
めにスパッタシールド２４が目標物１４のまわりで室ボ
ディ１０から垂下されている。スパッタシールド２４は
代表的にはクランプリング２６を支持し、このクランプ
リング２６は、台１８を室内で下方に引っ込めると、基
板支持台１８の上方で垂下される。基板支持台１８は室
ボディ１０の外側に位置決めされた台駆動機構２８によ
り降下される。台１８はウエーハ３２を支持する台１８
に対してウエーハを昇降させるための３つ以上の垂直方
向に摺動可能なピン３０を収容している。台１８が降下
位置にあるとき、上昇プラットホーム３４はプラットホ
ーム駆動機構３６により上昇され、摺動可能なピン３０
を台１８を介して押してウエーハ３２を持ち上げる。
【００１１】処理室を支持する処理プラットホームはウ
エーハ３２を上昇された摺動可能なピン３０上へ移送す
る１つ以上のロボットアーム（図示せず）を有する。プ
ラットホーム駆動機構３６がピン３０を降下させ、ウエ
ーハを台に載せる。次いで、ウエーハ１８が目標物１４
から適切な距離のところになるまで、台駆動機構２８が
台１８を上昇させる。クランプリング２６を使用する場
合、ウエーハ３２はクランプリング２６に接触してこれ
をスパッタシールド２４から持ち上げる。更に、処理室
を支持する処理プラットホームはアルゴンのような不活
性ガスを室ボディ１０のガス入口３８へ供給するための
ガス源と、室ボディ１０の真空ポート４０を介して処理
室を真空引きするための真空装置とを有している。処理
室は、代表的には、これをアルゴンで約１ｍＴｏｒｒ〜
約１００ｍＴｏｒｒの圧力まで充填し戻す前に室を約１
０-6〜約１０-8Ｔｏｒｒに真空引きすることによってＲ
Ｆ電力でスパッタリングするために用意される。これら
のガス圧では、目標物１４とウエーハ３２との間の距離
はアルゴンガス分子の平均自由経路未満であるのがよ
い。従って、多くのスパッタリングされた粒子は他の粒
子との衝突なしにウエーハ３２へ直接移動される。
エーハ３２を上昇された摺動可能なピン３０上へ移送す
る１つ以上のロボットアーム（図示せず）を有する。プ
ラットホーム駆動機構３６がピン３０を降下させ、ウエ
ーハを台に載せる。次いで、ウエーハ１８が目標物１４
から適切な距離のところになるまで、台駆動機構２８が
台１８を上昇させる。クランプリング２６を使用する場
合、ウエーハ３２はクランプリング２６に接触してこれ
をスパッタシールド２４から持ち上げる。更に、処理室
を支持する処理プラットホームはアルゴンのような不活
性ガスを室ボディ１０のガス入口３８へ供給するための
ガス源と、室ボディ１０の真空ポート４０を介して処理
室を真空引きするための真空装置とを有している。処理
室は、代表的には、これをアルゴンで約１ｍＴｏｒｒ〜
約１００ｍＴｏｒｒの圧力まで充填し戻す前に室を約１
０-6〜約１０-8Ｔｏｒｒに真空引きすることによってＲ
Ｆ電力でスパッタリングするために用意される。これら
のガス圧では、目標物１４とウエーハ３２との間の距離
はアルゴンガス分子の平均自由経路未満であるのがよ
い。従って、多くのスパッタリングされた粒子は他の粒
子との衝突なしにウエーハ３２へ直接移動される。
【００１２】室の内壁部１６に含まれる金属層または金
属酸化物層は室の組み立て前に蒸着されるのがよい。し
かしながら、層は周期的に交換される必要があり、在来
は、図２に示す装置を使用して真空処理室にその場で蒸
着されている。この装置は処理室を支持する処理プラッ
トホームに真空装置およびガス源を利用可能である利点
がある。この装置を使用してチタン、窒化チタン、６硼
化ランタン等のような任意の金属を含有する層を蒸着さ
せることができる。図２を参照して説明すると、基板支
持台、上昇プラットホーム、目標物、クランプリングお
よびスパッタシールドを取り外すことによってチタン層
を室の内壁部１６にスパッタ蒸着させるために図１の処
理室を用意した。室ボディ１０および室蓋１２は残存す
るが、蓋１２上のチタンの蒸着は必要ではなく、後述の
改良方法を使用することにより回避することができる。
蓋１２をシールする前にチタンワイヤコイル５０のよう
な目標物を処理室内に位置決めする。支持台１８および
上昇プラットホーム３４の取外し後に残存する穴３１、
３４のような室ボディのすべての開口をシールしなけれ
ばならない。室ボディにおける幾つかの開口はＲＦ電力
をチタンワイヤコイル５０に供給したりキャパシタ５２
を介して他端部を接地したりするために使用される。室
ボディは接地され、チタンワイヤコイル５０へのすべて
の接続部は室ボディ１０を通る場合には絶縁されなけれ
ばならない。ＲＦ電力はＲＦ源５４およびＲＦ整合ユニ
ット５６により供給される。
属酸化物層は室の組み立て前に蒸着されるのがよい。し
かしながら、層は周期的に交換される必要があり、在来
は、図２に示す装置を使用して真空処理室にその場で蒸
着されている。この装置は処理室を支持する処理プラッ
トホームに真空装置およびガス源を利用可能である利点
がある。この装置を使用してチタン、窒化チタン、６硼
化ランタン等のような任意の金属を含有する層を蒸着さ
せることができる。図２を参照して説明すると、基板支
持台、上昇プラットホーム、目標物、クランプリングお
よびスパッタシールドを取り外すことによってチタン層
を室の内壁部１６にスパッタ蒸着させるために図１の処
理室を用意した。室ボディ１０および室蓋１２は残存す
るが、蓋１２上のチタンの蒸着は必要ではなく、後述の
改良方法を使用することにより回避することができる。
蓋１２をシールする前にチタンワイヤコイル５０のよう
な目標物を処理室内に位置決めする。支持台１８および
上昇プラットホーム３４の取外し後に残存する穴３１、
３４のような室ボディのすべての開口をシールしなけれ
ばならない。室ボディにおける幾つかの開口はＲＦ電力
をチタンワイヤコイル５０に供給したりキャパシタ５２
を介して他端部を接地したりするために使用される。室
ボディは接地され、チタンワイヤコイル５０へのすべて
の接続部は室ボディ１０を通る場合には絶縁されなけれ
ばならない。ＲＦ電力はＲＦ源５４およびＲＦ整合ユニ
ット５６により供給される。
【００１３】チタンワイヤコイル５０におけるチタンの
ような目標物における金属は真空ポート４０を介して室
を真空引きし、プラズマに当たることによって室壁部に
スパッタリングされる。室は接地され、コイル５０に対
する−５０Ｖ〜−５０００Ｖの電圧／バイアスにより背
景ガスの一部をイオン化してプラズマを生じる。室は好
ましくは５〜１００ミリＴｏｒｒの室圧までアルゴンを
充填する前に約１０-8のバイアス圧まで真空引きされ
る。蒸着は一様である必要はなく、ほとんどの表面に少
なくとも５０Åの層が蒸着されるまで蒸着を継続するべ
きである。しかしながら、極めて非一様な層を回避すべ
きである。何故なら、数ミクロンを越えるチタン層は表
面からフレーク状に剥がれるかも知れないからである。
当業者は５０Å未満から数ミクロン以上まで厚さが変化
するチタン層の蒸着を回避するために必要に応じてチタ
ンワイヤコイル５０または他の目標物の形状を変更する
ことができる。
ような目標物における金属は真空ポート４０を介して室
を真空引きし、プラズマに当たることによって室壁部に
スパッタリングされる。室は接地され、コイル５０に対
する−５０Ｖ〜−５０００Ｖの電圧／バイアスにより背
景ガスの一部をイオン化してプラズマを生じる。室は好
ましくは５〜１００ミリＴｏｒｒの室圧までアルゴンを
充填する前に約１０-8のバイアス圧まで真空引きされ
る。蒸着は一様である必要はなく、ほとんどの表面に少
なくとも５０Åの層が蒸着されるまで蒸着を継続するべ
きである。しかしながら、極めて非一様な層を回避すべ
きである。何故なら、数ミクロンを越えるチタン層は表
面からフレーク状に剥がれるかも知れないからである。
当業者は５０Å未満から数ミクロン以上まで厚さが変化
するチタン層の蒸着を回避するために必要に応じてチタ
ンワイヤコイル５０または他の目標物の形状を変更する
ことができる。
【００１４】薄いチタン層は、内部構成要素の組み立て
のために室を空気に開放するなら、或いは少量の酸素を
含有する処理ガスと共に使用されるなら、チタン酸化物
へ素早く酸化する。チタン酸化物はチタン壁部からの汚
染物の通過の効果的なバリアでもある。ＤＣで電力によ
るチタンワイヤコイル５０のスパッタリングを意図して
いるが、ＲＦ電力によるコイル５０のスパッタリングが
本発明の方法に関して優れていると言うことがわかっ
た。何故なら、ＤＣスパッタリング用の圧力範囲はＲＦ
バイアスと比較して、狭く、また狭い処理制御範囲を有
するからである。スパッタリング歩留りはキャパシタ５
２の大きさを変えることによってＲＦスパッタリング用
に用意に制御されるイオン密度およびイオンエネルギに
より決まる。
のために室を空気に開放するなら、或いは少量の酸素を
含有する処理ガスと共に使用されるなら、チタン酸化物
へ素早く酸化する。チタン酸化物はチタン壁部からの汚
染物の通過の効果的なバリアでもある。ＤＣで電力によ
るチタンワイヤコイル５０のスパッタリングを意図して
いるが、ＲＦ電力によるコイル５０のスパッタリングが
本発明の方法に関して優れていると言うことがわかっ
た。何故なら、ＤＣスパッタリング用の圧力範囲はＲＦ
バイアスと比較して、狭く、また狭い処理制御範囲を有
するからである。スパッタリング歩留りはキャパシタ５
２の大きさを変えることによってＲＦスパッタリング用
に用意に制御されるイオン密度およびイオンエネルギに
より決まる。
【００１５】図３は処理室の内壁部に金属含有層を蒸着
させるための好適な装置および方法を示している。この
装置は金属を備えたＲＦアンテナ５７と、ＲＦ電源５４
と、図２に示す装置について先に説明したＲＦ整合ユニ
ット５６とを有している。しかしながら、ＲＦアンテナ
５７は室ボディ１０からＲＦアンテナを分離する絶縁体
６０を使用して改良蓋５８内に固着される。ＲＦアンテ
ナ５７の表面は好ましくはＲＦアンテナと室構成要素と
の間の最も優れた分離を許容する室蓋５８の表面と平衡
である。本発明により、アプライドマテリアル社により
製造されたワイヤボディＰＶＤ処理室の内壁部にチタン
を蒸着することによって、内壁部にチタン酸化物層を有
する処理室を製造した。図２に示すようにチタンワイヤ
コイルを使用して約５０ｍＴｏｒｒの室圧でアルゴンプ
ラズマでチタンを蒸着させた。３００Ｗおよび１３．５
６ＭＨｚで５分間、ＲＦ電力を−３５０Ｖでコイルに供
給した。壁部に蒸着されたチタン層は５０Åの最小厚さ
および約９０Åの平均厚さを有していた。チタン層の蒸
着前、各サイクルで約１５時間、室を繰り返し排気する
ことにより未改良の処理室の排気性能および最小の有効
基本圧力を定めた。チタン酸化物へ酸化したチタン層の
蒸着後、改良処理室を各サイクルで約１５時間、繰り返
し排気して排気性能または最小の有効基本圧力のいずれ
かの向上を測定した。改良したおよび未改良の室につい
ての排気試験の実験結果を図４に示す。
させるための好適な装置および方法を示している。この
装置は金属を備えたＲＦアンテナ５７と、ＲＦ電源５４
と、図２に示す装置について先に説明したＲＦ整合ユニ
ット５６とを有している。しかしながら、ＲＦアンテナ
５７は室ボディ１０からＲＦアンテナを分離する絶縁体
６０を使用して改良蓋５８内に固着される。ＲＦアンテ
ナ５７の表面は好ましくはＲＦアンテナと室構成要素と
の間の最も優れた分離を許容する室蓋５８の表面と平衡
である。本発明により、アプライドマテリアル社により
製造されたワイヤボディＰＶＤ処理室の内壁部にチタン
を蒸着することによって、内壁部にチタン酸化物層を有
する処理室を製造した。図２に示すようにチタンワイヤ
コイルを使用して約５０ｍＴｏｒｒの室圧でアルゴンプ
ラズマでチタンを蒸着させた。３００Ｗおよび１３．５
６ＭＨｚで５分間、ＲＦ電力を−３５０Ｖでコイルに供
給した。壁部に蒸着されたチタン層は５０Åの最小厚さ
および約９０Åの平均厚さを有していた。チタン層の蒸
着前、各サイクルで約１５時間、室を繰り返し排気する
ことにより未改良の処理室の排気性能および最小の有効
基本圧力を定めた。チタン酸化物へ酸化したチタン層の
蒸着後、改良処理室を各サイクルで約１５時間、繰り返
し排気して排気性能または最小の有効基本圧力のいずれ
かの向上を測定した。改良したおよび未改良の室につい
ての排気試験の実験結果を図４に示す。
【００１６】図４を参照すると、内壁部にチタン酸化物
層を有し、且つ図１に示すようなスパッタリング室とし
ての形状を有する本発明の改良処理室は著しく向上され
た排気性能で著しく低い基本圧力を達成した。例えば、
この改良室は１時間以内で１ｘ１０-8ｔｏｒｒより低
く、１３時間後、４ｘ１０-9より低い基本圧力を慣例的
に達成した。唯一の例外はサイクルの初めの数時間中追
加の汚染物をガス抜きした汚れたイオンゲージを有する
１４番目のサイクルであった。イオンゲージの脱ガス
後、良好な基本圧力を得た。比較において、非改良処理
室の基本圧力は各サイクルで１時間で７ｘ１０-8ｔｏｒ
ｒより高いままであり、１５時間後２ｘ１０ -8ｔｏｒｒ
より高いままであった。排気時間および基本圧力の向上
の結果、ウエーハ処理中、室壁部からのより少ない汚染
物のガス抜きが生じた。
層を有し、且つ図１に示すようなスパッタリング室とし
ての形状を有する本発明の改良処理室は著しく向上され
た排気性能で著しく低い基本圧力を達成した。例えば、
この改良室は１時間以内で１ｘ１０-8ｔｏｒｒより低
く、１３時間後、４ｘ１０-9より低い基本圧力を慣例的
に達成した。唯一の例外はサイクルの初めの数時間中追
加の汚染物をガス抜きした汚れたイオンゲージを有する
１４番目のサイクルであった。イオンゲージの脱ガス
後、良好な基本圧力を得た。比較において、非改良処理
室の基本圧力は各サイクルで１時間で７ｘ１０-8ｔｏｒ
ｒより高いままであり、１５時間後２ｘ１０ -8ｔｏｒｒ
より高いままであった。排気時間および基本圧力の向上
の結果、ウエーハ処理中、室壁部からのより少ない汚染
物のガス抜きが生じた。
【００１７】以上は本発明の好適な実施例に向けられて
いるが、本発明の基本範囲を逸脱することなしに本発明
の他のおよび更に別の実施例を考えることができ、本発
明の範囲は請求項により定められる。
いるが、本発明の基本範囲を逸脱することなしに本発明
の他のおよび更に別の実施例を考えることができ、本発
明の範囲は請求項により定められる。
【図１】本発明による内壁部に蒸着されたチタン酸化物
層を有する処理室の横断面概略図である。
層を有する処理室の横断面概略図である。
【図２】真空室の内壁部に金属含有層を蒸着するための
装置の概略図である。
装置の概略図である。
【図３】真空室の内壁部に金属含有層を蒸着するための
他の装置の概略図である。
他の装置の概略図である。
【図４】内壁部に金属層を蒸着する前後に室の排気時間
および基本圧力を比較する図である。
および基本圧力を比較する図である。
１０ 室ボディ １２ 室蓋 １４ スパッタリング目標物 １８ 基板支持台 ２０ 絶縁材 ２２ 電源 ２４ スパッタシールド ２８ 台支持機構 ２６ クランプリング ３０ ピン ３１、３４ 穴 ３２ ウエーハ ３４ 上昇プラットホーム ３６ プラットホーム駆動機構 ４０ 真空ポート ５０ チタンワイヤコイル ５２ キャパシタ ５４ ＲＦ源 ５６ ＲＦ整合ユニット ５７ ＲＦアンテナ ５８ 改良蓋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イムラン ハシム アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94538 フリーモント バリーモア コモ ン 1995−エフ
Claims (20)
- 【請求項１】 部分的に組み立てられた真空室内に目標
物を位置決めし、この目標物は真空室の内壁部に蒸着す
べき金属よりなり、目標物をスパッタリングして金属を
内壁部に蒸着して汚染物のガス抜きを防ぐように内壁部
をシールし、基板を処理するように真空室を構成する工
程よりなる処理法により製造されることを特徴とする金
属含有層が内面に蒸着された真空室。 - 【請求項２】 目標物がチタンを備えていること特徴と
する請求項１に記載の真空室。 - 【請求項３】 目標物がチタンワイヤコイルであること
特徴とする請求項２に記載の真空室。 - 【請求項４】 チタンワイヤコイルが真空室の接地表面
の絶縁穴を通って延びていることを特徴とする請求項３
に記載の真空室。 - 【請求項５】 チタンワイヤコイルが真空室の取外し可
能な表面を通って延びていることを特徴とする請求項３
に記載の真空室。 - 【請求項６】 取外し可能な表面が取外し可能な蓋であ
ることを特徴とする請求項５に記載の真空室。 - 【請求項７】 物理蒸着室であることを特徴とする請求
項６に記載の真空室。 - 【請求項８】 目標物がアルゴンプラズマでスパッタリ
ングされることを特徴とする請求項１に記載の真空室。 - 【請求項９】 真空室内で内面に金属含有層を蒸着する
ための方法において、 部分的に組み立てられた真空室内に目標物を位置決め
し、目標物が真空室の内壁部に蒸着すべき金属を備えて
おり、 目標物をスパッタリングして金属を内面に蒸着して汚染
物のガス抜きを防ぐように内壁部をシールし、 基板を処理するように真空室を構成することを特徴とす
る金属含有層を蒸着するための方法。 - 【請求項１０】 目標物がチタンを備えていること特徴
とする請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 目標物がチタンワイヤコイルであるこ
と特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 チタンワイヤコイルが真空室の接地表
面の絶縁穴を通って延びていることを特徴とする請求項
１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 チタンワイヤコイルアンテナが真空室
の取外し可能な表面を通って延びていることを特徴とす
る請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１４】 真空室の取外し可能な表面が取外し可
能な室蓋であることを特徴とする請求項１３に記載の方
法。 - 【請求項１５】 真空室が物理蒸着室であることを特徴
とする請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１６】 目標物がアルゴンプラズマでスパッタ
リングされることを特徴とする請求項９に記載の真空
室。 - 【請求項１７】 真空室内で金属含有層を接地表面に蒸
着するための装置において、 室内で蒸着すべき金属を備えた目標物と、 目標物に接続されたＲＦ源と、 目標物をアースに接続する遮断キャパシタとを備えたこ
とを特徴とする金属含有層蒸着装置。 - 【請求項１８】 ＲＦ源と目標物との間にＲＦ整合ユニ
ットを更に備えたことを特徴とする請求項１７に記載の
装置。 - 【請求項１９】 目標物がチタンを備えていること特徴
とする請求項１７に記載の装置。 - 【請求項２０】 目標物がチタンワイヤコイルであるこ
と特徴とする請求項１９に記載の方法。
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