JPS6383261A - スパツタリング装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はスパッタリング装置に係り、特にクロスコンタ
ミネーション防止機構を備えたスパッタリング装置に関
する。

（従来の技術） 近年、薄膜形成装置としてターゲラＩ・をスパッタして
飛翔した粒子を基板例えば半導体ウェハに付着させて薄
膜を形成するスパッタリング装置が盛んに使用されてい
る。

このようなスパッタリング装置として、一つの気密容器
内に例えばエツチング処理室、基板加熱処理室、スパッ
タ処理室等の複数の基板処理室を円周上に配置して半導
体ウェハを各処理室に移動させ連続的に処理する枚葉処
理方式のものが知られている。

このスパッタリング装置においては、スパッタ処理室の
ターゲット部の背面および側面の大部分は、隔壁により
覆われているが、側面の前面寄りの部分は雰囲気気体が
各処理室間を流通可能なように隔壁の前縁部と気密容器
内壁面間に間隙が設けられている。

（発明が解決しようとする問題点） ところがスパッタリングによりターゲットから飛翔した
粒子は被処理対象物以外にも飛翔するため、上述したよ
うな従来のスパッタリング装置では、この飛翔粒子が隔
壁前縁部と気密容器内壁面間の間隙を通過して他の基板
処理室例えば、エツチング処理室、予備加熱室、他のス
パッタ処理室等へも入射し、クロスコンタミネーション
を発生させるという問題があった。

本発明は上述した問題点に対処するためになされたもの
で、スパッタ処理室と他の処理室間におけるクロスコン
タミネーションを防止したスパッタリング装置を提供す
ることを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明のスパッタリング装置は、同一気密容器内に少な
くとも１つのスパッタ処理室を含む複数の処理室を並置
したスパッタリング装置において、スパッタ処理室と他
の処理室間にスパッタ処理室のターゲットから飛翔した
粒子が基板に入射しないように遮蔽板を設けたことを特
徴としている。上記遮蔽板は、例えば表面に粗面を形成
した耐熱合金製の部材が適している。

（作　用） スパッタ処理室と他の処理室間に設けた遮蔽板は、ター
ゲットからの飛翔粒子を遮断して他の処理室への入射を
防ぎクロスコンタミネーションの発生を防止する。なお
遮蔽板として、表面に粗面例えば格子状の浅溝を形成し
た部材を用いれば、この遮蔽板上に形成された薄膜が剥
離せず好適である。

（実施例） 以下、本発明をマグネトロンスパッタリング装置に適用
した一実施例について説明する。

気密を保持する円筒状の反応槽１内にはウェハ処理室例
えばウェハ挿脱室２、エツチング処理室３、ウェハ加熱
処理室４、第１−スパッタ処理室５および第２スパツタ
処理室６がそれぞれ同心円状に並置されている。そして
、被処理対象物の半導体ウェハは、ウェハ挿脱室２から
図示を省略したウェハ搬送装置により円筒状の反応槽１
内に挿入され、各処理室間を順に送られながら所定の処
理が施され、一方つエバ挿脱室２からは処理の完了した
半導体ウェハを取り出すとともに新たな半導体ウェハを
挿入する。

第２図は、この実施例のスパッタリング装置のスパッタ
処理室の近傍を拡大して示すもので、スパッタ処理室５
および６内にはスパッタ電極部７が反応槽１内壁面と平
行に設けられており、このスパッタ電極部７と対向して
半導体ウェハ８が配置されている。

スパッタ電極部７は供給電源３０と接続されている逆円
錐リング状スパッタ面のターゲット９と、このターゲッ
ト９の中心部に配置された円板状の一方極例えばＮ磁極
１０と、ターゲット９の外周部に配置した環状の他方極
例えばＳ磁極１１とから構成されており、これら磁極１
０および１１によりターゲット９のスパッタ面近傍に弧
状の磁界Ａを形成する。この弧状の磁界Ａは後述する生
成されなプラズマ粒子を一時閉じ込める作用をする。

スパッタ電極部７側面方向にはこれを覆うように円筒状
の隔壁１２がスパッタ電極部７背面の反応槽ｌ内壁面か
ら延設されており、かつ隔壁の前縁部には厚さ約１〜２
ｍｍ程度のステンレス板からなり表面に格子状の浅溝が
形成されている段付円筒状の遮蔽板１３が取り付けられ
ている。

この遮蔽板１３の先端部分の長さは、ターゲット９のス
パッタ面から飛翔する粒子で隣接する処理室内に配置さ
れた半導体ウェハに対して飛翔する粒子の軌跡を遮るに
充分な長さとされている。

遮蔽板１３前縁部と反応槽１内壁面との間隙には、ウェ
ハ固定用孔１４にウェハ固定クリップ１５で半導体ウェ
ハ８を保持した回転可能な円板状のトランスファープレ
ート１６と、トランスファープレート１６の隔壁９側に
位置し図示を省略した密着機構により１〜ランスフアー
プレート１６を押圧する円板状のプレッシャープレート
１７が反応槽１内壁面と平行にそれぞれ設けられている
。

これら）・ランスファープレー１〜〕６、プレッシャー
　６　＝ −プレート１７および反応槽１内壁面はそれぞれ離間可
能に取り付けられており、半導体ウェハ８を他の処理室
例えば第２スパツタ処理室６に移動１　　　　する際に
は、プレッシャープレート１７を隔壁１２側に後退させ
てトランスファープレート１６が回転可能な状態とする
。なお、図示した状態はスパッタ処理中を示しており、
トランスファープレート１６がプレッシャープレート１
７に押圧されてその移動が拘束されている状態を示して
いる。

半導体ウェハ８裏面にはウェハ予備加熱用のヒータブロ
ック１８が配置されており、このヒータブロック１８を
貫通して反応気体導入管１９が設けられている。反応気
体発生器３１で生成された反応気体例えばアルゴンガス
はこの導入管１９内を流れて半導体ウェハ８裏面外周に
設けられた排出口１９ａより反応槽１内へ流入する。

このようなスパッタリング装置のスパッタ作業は、まず
スパッタ処理室５内に半導体ウェハ８を搬送してヒータ
ブロック１８上に配置した後、反応槽１内を真空ポンプ
３２により高真空例えば１０’Ｔｏｒｒ程度とし、高温
のスパッタリングガス例えばアルゴンガスをカス導入管
】９から導入する。

このときスパッタリングガスの熱がヒータブロック１つ
を介して半導体ウェハ８に伝達されこれを加熱する。次
に予め定められたプログラムによって適当なタイミング
で供給電源３１よりターゲット９に電力を印加して反応
槽１内に導入したスパッタリングガスをターゲット９近
傍でプラズマ化する。プラズマ化したスパッタリングガ
スはターゲット近傍に発生した磁界Ａにより図中Ｂで示
す如くターゲット９のスパッタ面近傍にドーナツ状に一
時閉じ込められ、このとき励起されたプラズマ粒子がタ
ーゲット９に衝突して飛翔粒子ａをたたき出す。そして
たたき出された飛翔粒子ａがスパッタ処理室５内に飛散
し、この飛翔粒子の一部が半導体ウェハ８上に付着堆積
して薄膜形成か達成される。

ところで、ターゲット９から飛翔した粒子は、ターゲッ
トのスパッタ面形状が逆円錐リング状である場合には、
スパッタ部の中心を経て径方向へと飛翔する。このとき
半導体ウェハ８方向以外にも飛散してその一部は図中Ｃ
で示す如く隔壁１２とプレッシャープレート１７との間
隙に向って飛散して他の処理室へ入射し、その処理室内
の半導体ウェハに付着することが考えられるが、この飛
翔粒子の軌跡を遮るように遮蔽板１３が設けであるので
飛翔粒子はこの遮蔽板１３に捕獲され他の処理室例えば
第２スパツタ処理室６内へ入射するようなことはない。

さて、遮蔽板１３に飛翔粒子が付着堆積して遮蔽板１３
表面に薄膜が形成されると、この薄膜が剥離して処理室
内に浮遊し半導体ウェハ８上へ付着して薄膜欠陥を発生
させたり、スパッタ電極近傍で異常放電を誘発してター
ゲット９の破損の原因となるが、本例では第３図に示す
ように、遮蔽板１３の表面に格子状の浅溝２０が形成さ
れているため、このような問題は発生しない。即ち浅溝
２０により薄ＷＸ２１と遮蔽板１３との接触面積が大き
くなり、両者の密着力が強く薄膜が容易に剥離しないた
めである。また遮蔽板１３の材料としてステンレス等の
熱伝導性に優れた材料を用いれば、薄膜２１と遮蔽板１
３との熱膨張率の違いにより発生する薄膜２１の内部応
力か減少するのでさらに剥離しにくくなり好適である。

上述実施例では遮蔽板１３を隔壁１２に取り付けたが本
発明はこれに限定されるものではなく、本発明の他の実
施例として第４図に示すように、プレッシャープレート
１７上で各処理室間のほぼ中央部に位置する場所にＬ字
状断面をした環状の遮蔽板１３ａを垂設してもよい。そ
して遮蔽板１３ａの取り付けをねじ止め等の簡易的な取
り付けとしておけば、ターゲット９の形状変更やターゲ
ット消耗によりスパッタ面の変化等により飛翔粒子の軌
跡が変化した場合でも遮蔽板１３ａの交換を行なえば容
易に対応できる。例えば図中０１で示す如く飛翔粒子の
軌跡が上方へ移動した場合には、遮蔽板１３ａの高さを
さらに高い遮蔽板１３ａ１と交換すればよい。

さらに本発明の他の実施例として第５図に示すように、
プレッシャープレー１へ１７のターゲット＝　１０− ９と対向する部分に縁部を円錐状に面取りして形成され
たウェハ固定用孔１４の縁部を覆うように遮蔽板取付治
具２２を被嵌しこの内縁部に半導体ウェハ８を取り囲む
ようにＬ字状断面の環状遮蔽板１３ｂを半導体ウェハ８
に対しほぼ垂直に設けてもよい。このようにすることで
外部からの飛翔粒子の入射を防止することができる。も
ちろん上記遮蔽板は他のウェハ処理室例えばエツチング
処理室やウェハ加熱室にも適用できる。

上述したように遮蔽板の位置および形状は丞翔粒子の軌
跡の特性によりその都度最適な位置および形状にすれば
よい。なお、上述実施例ではスパッタ電極部に逆円錐リ
ング状ターゲットを有したものについて説明したが、例
えば、矩形プレーナ型カソード電極や円形プレーナ型カ
ソード電極等の他のカソード電極を有したスパッタリン
グ装置にも本発明は適用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のスパッタリング装置によれ
ば、基板処理室間におけるクロスコンタミネーションを
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例のマクネトロンスパッタ
リング装置のウェハ処理室の配置を示す斜視図、第２図
は第１図のスパッタ処理室の構造を示す縦断面図、第３
図は遮蔽板の表面形状を示す断面図、第４図は本発明の
他の実施例を示す断面図、第５図はさらに他の実施例を
示す断面図である。 １・・・・・・反応槽、５・・・・・・第１スパツタ処
理室、６・・・・・・第２スパツタ処理室、７・・・・
・・スパッタ電極、８・・・・・・半導体ウェハ、９・
・・・・・ターゲット、１３・・・・・・遮蔽板、２０
・・・・・・浅溝、２１・・・・・・薄膜、２２・・・
・・・遮蔽板取付治具。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一気密容器内に少なくとも１つのスパッタ処理
   室を含む複数の処理室を並置したスパッタリング装置に
   おいて、 前記スパッタ処理室と他の処理室間にスパッタ処理室の
   ターゲットから飛翔した粒子が基板に入射しないように
   遮蔽板を設けたことを特徴とするスパッタリング装置。
2. （２）スパッタ処理室は複数設けられ、前記各スパッタ
   処理室間に遮蔽板が配設されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のスパッタリング装置。
3. （３）遮蔽板の表面が粗面を形成していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項記載のスパッタ
   リング装置。