JPS60180125A - 真空装置用試料保持治具装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は半導体装置の製造において用いるスパッタ薄膜
形成装置、スパッタエツチング装置等における試料保持
冶具装置に関する。シリコンウェハへの不純物の混入や
ダストの付着を抑制するたＮ） めには、シリコンウェハを保持する治具は洗浄が容易で
かつ高純度な材質で製作する必要があるが、本発明は、
特に上記条件を満足するシリコンウェハの保持治具に関
するものである。

従来技術 従来のスパッタ薄膜形成装置、スパッタエツチング装置
においては、スパッタ室内の治具のほとんどの部分は金
属でできている。このような場合、スパッタ薄膜形成装
置を用い、例えばＳｉｎ、膜を形成すると、ウェハを支
えている金属製の治具（以下金属治具）において、クエ
への外周付近でターゲットと直接対向している部分をは
じめ、装置の内壁にも５ｉｎｔ膜が付着する。この付着
したｓｉｏ！膜が剥離し、ウェハに再付着すると、ウニ
へ上に成長するｓｉ　ｏ、膜のピンホールの原因となる
。これを防ぐためには、金属治具等に付着したＳｉｎ、
膜が剥離する前に、該金属治具の表面からＳＬＯ！膜を
除去する必要がある。しかし、　５ｚＱｔ膜を容易に除
去できるＨＦ水溶液によって金属治具は腐食してしまう
ため、簡便にＳｉｎ、膜を金属治具表面から除去す（２
） ることは困難である。さらに、基板電極にバイアス電圧
を印加するバイアススパッタ薄膜形成法においては、膜
の堆積と同時にエツチングも起こるため、クエへを支え
ている金属治具等ウェハ付近の装置部分もかなりエツチ
ングされる。なお、スパッタエツチング装置においては
、ウェハ付近の装置部分がエツチングされる傾向は更に
大さくなる。したがって、ウェハ付近に金属部分が露出
していると、エツチングされた金属治具の成分がウェハ
表面に再付着し、重金属汚染の原因となる。

以上の点を解決するためには、スパッタ薄膜形成装置の
場合はターゲット材料、スパッタエツチング装置の場合
は被エツチング材料と、それぞれ同程度以上の純度の材
料でスパッタ室内、特にウェハ周辺の冶具をすべて被覆
または置換える必要がある。しかし、これら材料１例え
ば石英、シリコン、の加工精度、ａｌＩ械的強度は一般
に金属にくらべて低いので、従来の構造を、そのまま、
上記材料で実現することはできない。また、バイアスス
パッタ薄膜形成法、スパッタエツチング法では、（６） ウェハ表面の温度が上昇するため、クエへの冷却が必要
である。通常は、これに対する対策として、ウェハを治
具を用いて冷却した基板電極に押しつけることによって
冷却している。また、通常スパッタ薄膜形成装置におい
ても、基板電極とウェハを密着させ、基板電極の温度を
変えることにより、ウェハ温度を制御している。しかし
、例えば石英を用いた場合、割れやすいため、基板電極
へクエへを押しつける機能を有する石英治具、すなわち
石英製ホルダーおよび石英製ホルダーの支持機構等を実
現することは困難であった。

発明の目的 本発明の目的は、ウェハを保持するホルダー、例えば石
英製ホルダーの構造および該ホルダーの支持方法を工夫
することにより、金属材料を用いずに、ウェハと基板電
極の充分な密着を得ることができ、かつ、金属部分が露
出しないようにすることができる真空装置用試料保持治
具装置を提供するものである。

問題点解決の手段 （４） 問題点解決の手段すなわち本発明の構成及び作用につい
て、以下に実施例を示して、詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例であって、ターゲットを
下、クエへを上に配置した構造を有するバッチ処理方式
のスパッタ薄膜形成装置の例であり、第２図は本発明の
第２の枚葉処理方式のスパッタ薄膜形成装置で、ターゲ
ットと基板電極が垂直対向して設置されている場合の実
施例である。

基本的には、いづれも同じであるので、第１図の場合を
例にとって構成を説明し、相違のある箇所のみ第２図に
関して説明する。なお、治具の材料としては石英を用い
た場合で説明する。

１はターゲット電極、５は石英製ホルダー、４は石英製
ホルダーを支えている石英棒、２は石英棒と装置を連結
するバネ、５はバネ２を被覆する石英製中空治具、６は
石英製ホルダー５と石英棒４の接触用溝、７はウェハを
保持するための溝、８はウェハ、９は基板電極、１２は
８のウエノ１と９の基板電極間の熱伝導を良好にするた
めの伝熱シ（５） 一トであって、必要に応じて入れる。第２図の場合も１
から９までは第１図の場合と同じである。

第２図□の１０は垂直にウェハを保持するためのツメ、
１１はツメをよけるための基板電極表面の溝、１３は５
の石英製ホルダーを４の石英棒に接続し、かつ垂直に保
つためのツメである。また、４の石英棒は第４図に示す
ように、二重の径の異なる石英製中空治具１５　、１６
で覆えば、金属製の棒でも良い。また、この場合、バネ
およびバネを支える構造は第４図のように第１図の場合
と異なっても良い。なお、中空治具３，１６には必要に
応じて空気抜きの穴１７をもうけてもよい。各図ともシ
ャッターは省略しである。

次に、作用、効果に関して第１図を例にとって説明し、
第２図については、第１図と相違のある部分について説
明する・ まづ、クエへ８がウェハホルダーの溝７に設置される。

その際、必要であれば、伝熱シート１２を引き続いて設
置しても、またはあらかじめ基板電極９の表面に設置し
ておいても良い。次に基板室（６） 極９をウェハ８方向へ移動し、ウェハ８の裏面と密着さ
せるとともに、密着後もウェハ８とターゲット電極１と
の距離を所定の値になるまで移動する。この時、バネ２
が縮むほどウェハ８と基板電極９との密着力は増す。′
なお、第６図に示すように、バネの底４１４を移動でき
る構造にすることにより、基板電極９をクエへ８とター
ゲット電極１との距離が基板電極９とウェハ８に密着後
、所定の値になる場所に固定してから、第６図に示すバ
ネ底部１４を移動し、ウェハ８と基板電極９を適当な力
で密着させることもできる。

第２図の場合、ウェハを専用の冶具を用いて石英製ホル
ダー５のツメ１０に固定する。この専用治具は、従来の
枚葉式スパッタ装置等で用いられているような金属製の
もので良い。ただし、クエへを設置後、プラズマにさら
されない場所に移動できる必要がある。クエへの設置以
降の作用は第１図の場合と同じである。なお、バネ２の
長さ、強度および石英棒４の長さは、ターゲット電極１
とクエへ８との距離が所定の値となった所で適当（７） なウェハ８と基板電極９との密着力が得られ、またその
密着力は石英製ホルダー５および石英棒４が耐えうる範
囲で、適当な値を選択すれば良い。

バネの材質としては、石英で周囲をかこまれているので
、低圧力下で不純物を放出しないものであれば良く、例
えば、金属製バネを使用することもできる。また、溝乙
の部分と石英棒４は固着されていないので、ウェハ８の
ＲＩｆｉとターゲット電極１の表面の平行度および距離
は基板電極９とターゲット電極１との平行度と距離およ
び石英製ホルダー表面の平坦度で決まり、石英治具の組
立て精度にはあまり依存しない。また、石英製ホルダー
は全面で基板電極と接触する為、石英治具に極部的に力
が加わることを防ぐことができる。なお、前述の石英製
ホルダー等、図面で説明した以外の装置内の各部は、は
とんど力が加わらないため、石英で覆うか、または石英
製治具に置換えることは容易である。

また、以上説明したクエへを支えるホルダーの構造は、
高い組立て精度や機械的強さを必要としく８） ないため、石英以外にもシリコン、シリコン窒化物等を
用いることもできる。

また、本発明は、スパッタ薄膜形成装置、スパッタエツ
チング装置の例について説明したが、本発明の治具は、
基板加熱あるいは冷却する必要があり、かつ汚染をきら
う、プラズマエツチング。

プラズマＣＶＤ　、反応性イオンエツチング等の装置に
対しても適用できることはいうまでもない。

発明の詳細 な説明したように本発明においては、装置内部の金属部
分をプラズマ雰囲気にさらすことなく、石英治具を用い
てクエへと基板電極との密着を確保でき、かつ、洗浄等
で石英治具を変換した後も、精度良く、ターゲット電極
とクエへの平行度および距離を再現することができる。

また、石英治具の場合、取りはずしての洗浄が容易であ
る。以上のことから、クエへを支えるホルダーの交換は
容易であり、したがって、スパッタ室内の清浄度は高く
保て、ピンホール、汚染の少ない薄膜１例えばＳｉｎ、
膜の形成が可能である。

（９）

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例であって、ターゲットが
下、ウェハが上に配置された構造のパッチ処理方式のス
パッタ薄膜形成装置の適用例の構造図、第２図は本発明
の第２の実施例であり、枚葉処理方式のスパッタ薄膜形
成装置で、ターゲット電極とウェハ（基板電極）が垂直
対向して設置されている場合の構造を示す図、第６図は
第１の実施例の変形された実施例であり、バネの底部が
可動できる構造となっている場合の構造を示す図、第４
図は、石英製ホルダーを支える棒を石英以外の材料にし
た場合の第２の実施例の変形された実施例の構造を示す
図。 １・・・ターゲット電極、２・・・バネ、６・・・（石
英製）中空治具、４・・・石英棒、５・・・石英製ホル
ダー、６・・・接触用溝、７・・・ウェハ保持用溝、８
・・・ウェハ、９・・・基板電極、１０・・・ウェハ保
持用のツメ、１１・・・１０のツメをよけるための溝、
１２・・・伝熱シート、１３・・・５の石英製ホルダー
を保持するツメ、１４・・・バネの底部、１５　、１６
・・・（径のそれぞれ異なる石英製の）（１０） 中空治具、１７・・・（中空治具内の）空気抜きの穴特
許出願人　日本電信電話公社 代理人　弁理士　玉蟲久五部（外２名）（１１）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ターゲット電極に対向してウェハを保持する平板と、該
   平板を支える棒と、鉄棒がバネを介して挿入されている
   中空治具と、前記平板に保持されたクエへの背面に密着
   して前記ターゲット電極方向に前記バネに抗して力を加
   えるウェハ位置決め用平板とを備え、前記平板、棒、中
   空治具、バネは非金属材料で構成するか、もしくは非金
   属材料で覆って金属が露出しないように構成することを
   特徴とする真空装置用試料保持治具装置。