KR0182092B1 - Sputtering apparatus and sputtering method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저압이거나 반응가스의 농도가 낮더라도, 확실하게 방전을 일으킬 수있는 스패터링장치를 제공하기 위한 것으로, 스패터링장치는 내부에 처리실을 가진 하우징과, 이 하우징내에 배치되는 타겟과, 이 타겟과 간격을 두고 대향하도록 피처리체를 지지하고 이렇게 하여 타겟과 피처리체와의 사이에 공간부가 규정되어 있는 지지수단과, 하우징내를 배기하는 수단과, 상기 타겟과 상기 피처리테와의 사이에 플라스마를 생성시키고, 이것에 의하여 타겟으로부터 스패터입자를 방출시키는 플라스마 발생수단과, 하우징내에 설치된 방착수단, 이 방착수단은 타겟 및 상기 공간부를 포위하는 통체와, 이 통체의 피처리체측의 일단에 형성된 개구와 이 통체의 상기 배기수단측에 형성되어 속에 플라스마의 발생에 의하여 생성되는 불순물을 배출시키는 개구부를 가지도록 구성되어 있다.The present invention is to provide a sputtering apparatus capable of reliably generating a discharge even at low pressure or low concentration of reaction gas. The sputtering apparatus includes a housing having a processing chamber therein, a target disposed within the housing, Supporting the object to be opposed to the target at intervals, and in this way, support means having a space portion defined between the target and the object, means for evacuating the inside of the housing, and between the target and the object to be processed. Plasma generating means for generating plasma and thereby discharging spatter particles from the target, and means for depositing means provided in the housing, the means for protecting the target body and the cylinder surrounding the target and the space portion, An opening formed at one end and formed on the exhaust means side of the cylinder to discharge impurities generated by the generation of plasma therein; Is configured to have an opening.
Description
제1도는 본 발명을 실시하는 스패터링 장치에 일예를 개략적으로 도시하는 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a sectional view schematically showing an example in a sputtering apparatus embodying the present invention.
제2도는 스패터링 장치의 단면도.2 is a cross-sectional view of the sputtering apparatus.
제3도는 본 발명에서 사용되고 있는 방착판(防着板)을 도시하는 사시도.3 is a perspective view showing a protective plate used in the present invention.
제4도는 본 발명을 실시하는 스패터링 장치의 일부를 절단하여 도시하는 사시도.4 is a perspective view showing a portion of a sputtering apparatus of the present invention cut away.
제5도a도 및 5b도는 방전발생의 검사방법을 설명하기 위한 전압과 전류의 시간변화를 표시한 특성도.5A and 5B are characteristic diagrams showing time-dependent changes in voltage and current for explaining a method of inspecting discharge generation.
제6도는 종래의 스패터링 장치를 개략적으로 표시한 단면도.6 is a schematic cross-sectional view of a conventional sputtering apparatus.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 하우징 1a : 주하우징1 housing 1a main housing
2 : 타겟 5, 65 : 방착판2: target 5, 65: barrier plate
11 : 보조하우징 14 : 배기구11: auxiliary housing 14: exhaust port
53 : 개구부53: opening
본 발명은 플라스마를 사용한 스패터링장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sputtering apparatus using plasma.
스패터링에 의하여 성막처리하는 방법은 피막의 기판에 대한 밀착성이 뛰어나고, 그 위에 콘트롤 인자도 적기 때문에 웨이퍼를 대량처리하는데 적합한 것이다. 이 방법은 예를 들면 제6도에 도시한 스패터링장치로서 DRAM의 비트선을 형성하는 경우등에 적용되고 있다. 이 경우, 진공실(61)내에 알곤(Ar)가스등의 불활성가스를 도입하고, 예를 들면 알루미늄으로 된 타겟(62)을 음극으로하여 진공실(61)에 배치하고, 이 진공실과 타겟(62)과의 사이에 전압을 인가함과 동시에 회전마그넷(63)등에 의하여 타겟(62)의 근방에 회전자장을 형성하여 불활성 가스를 플라스마화하고, 이것에 의하여 타겟(62)으로부터 알루미늄 입자를 털어내어서 히터(64)상에 재치된 웨이퍼W의 미세패턴에 성막을 하고 있다.The method of forming a film by sputtering is excellent in adhesion to the substrate of the film and there is little control factor thereon, which is suitable for mass processing of wafers. This method is applied to, for example, the case of forming a bit line of a DRAM as the sputtering apparatus shown in FIG. In this case, an inert gas such as argon (Ar) gas or the like is introduced into the vacuum chamber 61 and placed in the vacuum chamber 61 using, for example, a target 62 made of aluminum as a cathode. The vacuum chamber and the target 62 and At the same time, while applying a voltage, the rotating magnet 63 or the like forms a rotating magnetic field in the vicinity of the target 62 to form an inert gas, thereby removing aluminum particles from the target 62 and heating the heater. A film is formed on the fine pattern of the wafer W placed on (64).
이때 웨이퍼(W)뿐만 아니라, 진공실(61)의 내벽면에도 알루미늄 입자가 비산부착되어 알루미늄막만이 형성되지만, 이러한 막이 부착하면 진공실(61)의 세정이나 유지보수가 필요하게 된다. 그러나 진공실(61)의 세정이나 유지보수에는 매우 번거로운 손길이 요할 뿐만 아니라 장치의 다운타임이 길어진다. 이 때문에 타겟(62)과 웨이퍼(W)의 둘레부분에 원통형의 방착판(65)을 배설하고, 진공실(61)의 내벽면에 막이 부착하는 것을 방지하고 있다. 이와 같이 방착판(65)을 배설한 장치에서는 Ar 가스는 방착판(65)과 진공실(61)의 내벽면과의 상부 틈이나, 방착판(65)과 웨이퍼(W)와의 틈으로부터 타겟(62)의 하방측에 침입하여 플라스마화 된다.At this time, not only the wafer W but also aluminum particles are scattered on the inner wall surface of the vacuum chamber 61 to form only an aluminum film. However, when such a film adheres, cleaning or maintenance of the vacuum chamber 61 is required. However, the cleaning and maintenance of the vacuum chamber 61 not only requires very cumbersome hands but also increases the downtime of the apparatus. For this reason, the cylindrical adhesion plate 65 is arrange | positioned at the peripheral part of the target 62 and the wafer W, and the film adheres to the inner wall surface of the vacuum chamber 61. As described above, in the apparatus in which the anti-glare plate 65 is disposed, the Ar gas is targeted from the upper gap between the anti-glare plate 65 and the inner wall surface of the vacuum chamber 61 or the gap between the anti-glare plate 65 and the wafer W. It enters into the lower side and becomes plasma.
최근에는 반도체 디바이스의 집적화가 한층 진보되어, DRAM에 대하여서는 4M, 16M로부터 64M, 256M에로 대용량화가 도모되고, 이에 수반하여 회로 패턴의 미세화가 필요하게 되었다. 이와 같이 회로 패턴이 미세화되어지면, 예를 들어 DRAM의 메모리 셀 구조부의 비트선 매립홀의 애스팩트비도 증가하지만, 이 경우 홀내에 예를 들면 알루미늄을 틈없이 매립하는 것이 곤란해질 것으로 생각된다. 그 이유는 애스팩트비가 커지면 홀의 깊은 곳까지 스패터입자가 도달하기가 어렵게 되기 때문에 홀입구에 가까운 측벽에서 트적이 진행되어 이 부분이 폐쇄되어 내부에 공동을 형성하는 일이 생길 수 있기 때문이다.In recent years, the integration of semiconductor devices has been further advanced, and the capacity of DRAM has been increased from 4M and 16M to 64M and 256M, and the circuit pattern has to be miniaturized. If the circuit pattern is made fine in this manner, for example, the aspect ratio of the bit line filling hole in the memory cell structure portion of the DRAM also increases, but in this case, it is considered that it is difficult to embed, for example, aluminum without gaps in the hole. The reason for this is that as the aspect ratio increases, it is difficult for the spatter particles to reach the depths of the hole, so that the traces may progress from the sidewalls close to the hole entrances, which may cause the parts to close and form a cavity therein.
그러므로 성막압력을 0.5mTorr~10수 mTorr로 저압화하고, Ar가스의 농도를 낮게하여, 스패터입자의 평균자유행정을 크게하고, 이것에 의하여 스텝커버리지를 향상시킬 필요가 있게 된다.Therefore, it is necessary to lower the film forming pressure to 0.5 mTorr to 10 mTorr, to lower the concentration of Ar gas, to increase the average free stroke of the spatter particles, thereby improving the step coverage.
그러나, 종래의 장치에서는 1매의 웨이퍼(W)의 처리가 종료된 후 전원을 OFF로 하고, 다음의 웨이퍼(W)의 처리시에 전원을 ON하고 있지만, 이렇게 성막압력을 저압화하면 소정의 전압을 인가한 후, 소정의 시간내에 전류가 흐르지 않는 경우가 있고, 이 경우에는 알람이 서버리기 때문에 그 웨이퍼(W)를 폐기하여야만 되었다.However, in the conventional apparatus, the power supply is turned off after the processing of one wafer W is finished, and the power supply is turned on during the processing of the next wafer W. After the voltage is applied, the current may not flow within a predetermined time, and in this case, the alarm W will have to be discarded so that the wafer W has to be discarded.
이러한 방전불량이 발생하는 원인으로서는, (1) 성막시에 웨이퍼나 방착판이 가열되면 주로 수분이 발생하고, 이것이 불순물이 되어서 저압하에서 Ar가스 농도가 낮으면 Ar가스에 대한 불순물의 비율이 커진다. 이 때문에 Ar가스가 이온화하여도 이온의 불순물에 충돌하여 소실되어 버려서 방전이 일어나기 어렵게 된다. (2) Ar가스는 방착판의 틈으로부터 타겟의 하방측으로 침입하지만 저압하에서는 Ar가스농도가 낮으면, 방전발생에 필요한 양의 Ar가스가 침입되지 않는다. 등이 생각되며, 특히(1)의 요인이 크다고 추측된다.As a cause of such discharge failure, (1) moisture is mainly generated when the wafer or the adhesion plate is heated during film formation, and this becomes an impurity, and when the Ar gas concentration is low under low pressure, the ratio of impurities to Ar gas increases. For this reason, even if Ar gas is ionized, it collides with an ion impurity and disappears, and it becomes difficult to generate discharge. (2) Ar gas penetrates into the lower side of the target from the gap of the deposition plate, but if the Ar gas concentration is low under low pressure, the amount of Ar gas necessary for generating discharge does not penetrate. Etc. are considered, and it is estimated that the factor of (1) is large especially.
본 발명의 목적은 저압이거나 반응가스의 농도가 낮더라도, 확실하게 방전을 일으킬 수 있는 스패터링장치를 제공하고자 하는 것이다.An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus that can surely cause a discharge even at a low pressure or a low concentration of the reaction gas.
본 발명에 의하면, 스패터링장치는 내부에 처리실을 가진 하우징과, 이 하우징내에 배치되는 타겟과, 이 타겟과 간격을 두고 대향하도록 피처리체를 지지하고 이렇게 하여 타겟과 피처리체와의 사이에 공간부가 규정되어 있는 기기수단과, 하우징내를 배기하는 수단과, 상기 타겟과 상기 피처리체와의 사이에 플라스마를 생성시키고, 이것에 의하여 타겟으로부터 스패터입자를 방출시키는 플라스마 발생수단과, 하우징내에 설치된 방착수단, 이 방착수단은 타겟 및 상기 공간부를 포위하는 통체와, 이 통체의 피처리체측의 일단에 형성된 개구와 이 통체의 상기 배기수단측에 형성되어 속에 플라스마의 발생에 의하여 생성되는 불순물을 배출시키는 개구부를 가지도록 구비된 것이다.According to the present invention, a sputtering apparatus includes a housing having a processing chamber therein, a target disposed in the housing, and an object to be processed so as to face each other at a distance from the target, so that a space is formed between the target and the object. A defined device means, means for evacuating the interior of the housing, plasma generation means for generating a plasma between the target and the object to be treated, thereby releasing spatter particles from the target, and a room provided in the housing. The means for attaching the target means and the space means includes a cylinder surrounding the target and the space portion, an opening formed at one end on the side of the object to be processed, and impurities formed by the generation of plasma therein at the exhaust means side of the cylinder. It is provided to have an opening for discharging.
상기 스패터링장치에 있어서는, 타겟과 이것에 대응하는 피처리체와의 사이의 영역을 포위하도록 방착판을 배설하고, 방착판에 배기용의 개구부를 형성하면, 방착판 내측에 발생한 불순물은 개구부를 통하여 자연스럽게 배기된다. 따라서 불순물의 양이 적어지기 때문에 불활성가스의 전리가 방해되지 않고, 또 방전에 필요한 이온화가스가 확보되기때문에 방전이 확실하게 일어난다. 또 개구부에서 진공실내에 비산하는 입자는 보조방착판에 부착되므로 진공실내벽에 입자가 부착하는 것이 억제된다.In the said sputtering apparatus, when a barrier plate is arrange | positioned so that the area | region between a target and the to-be-processed object corresponding to this may be formed, and an opening part for exhaust gas will be formed in a barrier plate, the impurity which generate | occur | produced inside the guard plate may pass through an opening part. Exhaust naturally. Therefore, since the amount of impurities is reduced, the ionization of the inert gas is not disturbed, and since the ionizing gas necessary for the discharge is secured, the discharge is surely generated. In addition, the particles scattering in the vacuum chamber at the opening portion are attached to the auxiliary deposition plate, so that the particles adhere to the vacuum chamber inner wall.
제1도 및 제2도에 있어서 부호 1은 스패터링을 달성하는 주하우징(1a)과 이 본체의 하측에 돌출하여 배기실을 구성하는 보조하우징(11)을 구비한 하우징을 도시한 것이다.In FIG. 1 and FIG. 2, the code | symbol 1 has shown the housing which has the main housing 1a which achieves sputtering, and the auxiliary housing 11 which protrudes below this main body and comprises an exhaust chamber.
이 주하우징(1a)은 수평 방향으로 연장한 원통형상이고, 내부가 서셉터 삽입용의 개구를 가진 격벽에 의하여 웨이퍼 착탈실과, 플라스마 발생실로 구분되어 있다. 웨이퍼 부착이탈실측의 주하우징(1a)의 일단측(제1도에서 우측)은 폐쇄되어 있다. 도시되어 있지 않지만 이 폐쇄벽에는 웨이퍼의 하우징으로의 반송과 반출을 가능하게하는 공지의 게이트 밸브가 설치되어 있다. 플라스마 발생실측의 주하우징(1a)의 타단측(제1도에서 좌측)의 폐쇄벽(52)에는 후술하는 타겟 유닛이 부착되는 개구(52a)가 형성되어 있다. 주하우징(1a)의 플라스마 발생실측의 상부에는 이온화 가스인 예를 들면 Ar가스를 도입하기 위한 가스도입관(12)이 설치되어 보조하우징(11)의 죄측측면에는 하우징내를 진공배기하기 위한 진공 펌프(13)가 배기구(14)를 통하여 접속되어 있다. 이 하우징(1)내에는 타겟유닛(21)의 일단면에 지지된 금속재료 또는 반도체재료등의 도전성 재료로된 타겟(2)이 수직으로 설치되어 있다. 이 타겟은 예를 들면, 티탄, 티탄·나이트라이드, 알미늄, 알미늄합금에 의하여 형성되어 있고, 바람직하게는 알미늄, 알미늄합금에 의하여 형성되어 있다. 이 유닛(21)은 알루미늄과 같은 금속으로 형성되고, 원통체로 구성되는 본체와, 이 본체내에 회전가능하게 배치된 영구자석(4)과, 이 자석(4)을 회전시키기 위한 모터(4a)로 구성되어 있다. 이 영구자석(4)은 예를 들면 양단이 극성이 상이한 판자석으로 구성되어 있고, 중심부가 모터(4a)의 회전축에 부착되어서 웨이퍼와 평행한 면내에서 회전하고, 웨이퍼(W)와 타겟(2)과의 사이에 회전자계를 발생시킨다.The main housing 1a has a cylindrical shape extending in the horizontal direction, and is divided into a wafer detachment chamber and a plasma generating chamber by a partition wall having an opening for susceptor insertion therein. One end side (the right side in FIG. 1) of the main housing 1a on the side of the wafer detachment chamber is closed. Although not shown, the closed wall is provided with a known gate valve that enables conveyance and removal of the wafer to the housing. The opening 52a to which the target unit mentioned later is attached is formed in the closing wall 52 of the other end side (left side in FIG. 1) of the main housing 1a by the side of a plasma generation chamber. In the upper part of the plasma generating chamber side of the main housing 1a, a gas introduction pipe 12 for introducing, for example, Ar gas, which is an ionization gas, is installed, and a vacuum for evacuating the inside of the housing is provided on the opposite side of the auxiliary housing 11. The pump 13 is connected via the exhaust port 14. In this housing 1, a target 2 made of a conductive material such as a metal material or a semiconductor material supported on one end surface of the target unit 21 is provided vertically. The target is formed of, for example, titanium, titanium nitride, aluminum or aluminum alloy, preferably aluminum or aluminum alloy. The unit 21 is formed of a metal such as aluminum, and includes a main body composed of a cylindrical body, a permanent magnet 4 rotatably disposed in the main body, and a motor 4a for rotating the magnet 4. Consists of. The permanent magnet 4 is made of, for example, plank stones of which both ends are different in polarity. The permanent magnet 4 is attached to the rotational axis of the motor 4a, rotates in a plane parallel to the wafer, and the wafer W and the target 2 Generate a magnetic field between the and.
이 회전자계에 전자가 트랩되어서 플라스마가 발생된다. 상기 유닛(21)은 제1도에 도시한 바와 같이 타겟(2)이 부착된 일단측에서 주하우징(1a) 내에 부착이탈 가능하게 삽입되어 있다. 이 타겟(2)의 대향위치에는 히터를 내장한 서셉터(3)가 배치되고, 이 서셉터(3)로 웨이퍼(W)가 수직으로 유지된다. 이때 타겟(2)과 웨이퍼(W)와의 거리는 바람직하게는 35mm 내지 45mm로, 예를 들면 40mm로 설정되어 있다. 이 서셉터(3)는 주하우징(1a)에 90°의 범위에서 즉, 웨이퍼를 제1도에 도시한 수직으로 지지하는 처리위치와, 도시하지는 않지만 웨이퍼를 평행하게 지지하는 웨이퍼의 운반위치와의 사이에서 회전운동가능하게 지지되어 있다. 반송위치에서 게이트를 개재하여 서셉터상으로 처리되는 웨이퍼의 반입과 처리된 웨이퍼의 장치외로의 반출이 이루어진다.Electrons are trapped in this rotor field to generate plasma. As shown in FIG. 1, the unit 21 is detachably inserted into the main housing 1a at one end to which the target 2 is attached. The susceptor 3 incorporating a heater is disposed at an opposite position of the target 2, and the susceptor 3 holds the wafer W vertically. At this time, the distance between the target 2 and the wafer W is preferably set to 35 mm to 45 mm, for example, 40 mm. The susceptor 3 is in the range of 90 ° to the main housing 1a, i.e., the processing position for vertically supporting the wafer as shown in FIG. It is supported so as to be rotatable between. Loading of the wafer to be processed onto the susceptor through the gate at the transfer position and to the outside of the apparatus of the processed wafer are performed.
서셉터(3)에 지지된 웨이퍼(W)는 하우징(1)을 개재하여 접지되어 있고, 또 타겟(2)에는 타겟(2)이 캐소드가 되도록 직류전원(22)의 음극이 스위치(23)를 개재하여 접속되어 있다.The wafer W supported by the susceptor 3 is grounded through the housing 1, and the cathode of the DC power supply 22 is switched to the target 2 so that the target 2 becomes the cathode. It is connected via.
상기 타겟유닛(21)의 외주측과 타겟(2)가 웨이퍼(W)로 끼워진 공간을 포위하도록, 예를 들면 스테인레스나 알루미늄 등의 금속으로 된 방착판(5)이 배설되었다. 이 방착판(5)은 타겟유닛(21)과 동축적이며, 유닛(21)의 외주면과의 상이에 원환형의 공간을 규정하도록 기단측이 주하우징(1a)의 일단벽에 부착이탈 가능하게 부착되어 있다. 이 방착판(5)은 제3도에 도시한 바와 같이 양단부가 개구된 원통형(5a)의 본체와 이 본체의 선단측에서 내방으로 경사하게 돌출설치된 돌출설치편(5b)을 가지고 있다. 이 돌출편은, 원형선단의 전둘레에 걸쳐서 형성되어 있어도 좋지만, 이 바람직한 실시예에서는 대략 반둘레에 따라 형성되어 있다. 이 방착판(5)의 돌출편이 형성된 웨이퍼(W) 측의 개구(51)는 웨이퍼(W)의 지름보다도 크게 형성되어 있다. 방착판(5)의 측면둘레부의 보조하우징(11) 측에는 방착판 내측에 발생한 불순물을 보다 효과적으로 배기하기 위하여 개구부(53)가 형성되어 있다. 이 개구부(53)는 도시한 바와 같이 장방형으로 한정되지 않고, 다각형이나 원형이어도 된다. 이 실시예에서는 폭 37.8mm, 길이 577mm의 장방형으로 되어 있다. 이 개구부(53)는 제1도에 도시한 바와 같이 폭방향의 대부분이 타겟(2)과 웨이퍼(W)와의 사이의 공간에 면하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 대신 개구부의 폭방향전체가 공간에 면하고 있게 하여도 된다.For example, an adhesion plate 5 made of metal such as stainless steel or aluminum is disposed so as to surround the space where the outer circumferential side of the target unit 21 and the target 2 are inserted into the wafer W. The anti-corrosion plate 5 is coaxial with the target unit 21, and the proximal end is detachably attached to one end wall of the main housing 1a so as to define an annular space different from the outer circumferential surface of the unit 21. Attached. As shown in FIG. 3, this anti-corrosion board 5 has the main body of the cylindrical shape 5a which opened both ends, and the protrusion installation piece 5b which protruded inclined inwardly from the front end side of this main body. This protruding piece may be formed over the entire circumference of the circular tip, but is formed along approximately half the circumference in this preferred embodiment. The opening 51 on the side of the wafer W on which the protruding pieces of the adhesion plate 5 are formed is formed larger than the diameter of the wafer W. As shown in FIG. An opening 53 is formed on the side of the auxiliary housing 11 of the side wall portion of the adhesion plate 5 to more effectively exhaust impurities generated inside the adhesion plate. This opening portion 53 is not limited to a rectangle as shown in the figure, and may be a polygon or a circle. In this embodiment, the shape is rectangular with a width of 37.8 mm and a length of 577 mm. As shown in FIG. 1, this opening portion 53 is preferably formed at a position where most of the width direction faces the space between the target 2 and the wafer W. As shown in FIG. Instead, the entire width direction of the opening may face the space.
상기 보조하우징(11)(하우징의 일부이다)내에는 상기 타겟(2)에서 개구부(53)를 보는 전망 연장상의 위치를 포함한 영역에 보조방착판 어셈블리(54)가 부착이탈가능하게 배설되어 있다. 이 보조방착판(54)은 예를 들면, 스테인레스나 알루미늄으로 되었고, 타겟(2)에서 개구부(53)를 보조하우징내에 방출되는 알루미늄 입자가 보조하우징(11)의 저벽 및 측벽에 부착하지 않게 당해 부분을 덮는 형상으로 구성되어 있다. 이 실시예에서는 보조방착판 어셈블리(54)는 3매의 보조방착판(54a,54b,54c)에 의하여 구성되었다. 제1의 판(54a)은 보조하우징의 내측면을 덮도록 이 내측면에 따라 배설되어 있다. 제2의 판(54b)은 진공펌프(13)와 대면하는 보조하우징의 일단내면을 덮도록 이 내면에 따라 배설되어 있다. 제3의 판(54c)은 상기 개구부(53)와 소정간격을 두고 대면하게 배설되어 있다. 이들 보조방착판(54a,54b,54c)은 각각 독립하여 보조하우징(11)내에, 상기 타겟유닛(21)을 장착하는 하우징(1)의 일단폐쇄벽(52)에 형성된 개구(52a)를 통하여 삽입되고 장착된다. 도시는 없지만 이들 보조방착판에는 상호 조합되어서 조립되도록 적당한 걸어맞춤홈, 돌기 등이 형성되어 있다. 상기 방착판(5)도, 상기 개구(52a)를 통하여 하우징내에 삽입되고 장착된다. 이들 방착판(5)과 상기 보조방착판 어셈블리(54)가 장착된 후에 폐쇄벽(52)의 개구에 유닛(21)이 하우징내에 삽입되어 기단부 폐쇄벽(52)에 부착고정된다.In the sub-housing 11 (part of the housing), the sub-deposition plate assembly 54 is detachably disposed in an area including the position of the prospective extension view of the opening 53 in the target 2. The auxiliary adhesion plate 54 is made of, for example, stainless steel or aluminum, so that the aluminum particles emitted from the target 2 to the opening 53 in the auxiliary housing do not adhere to the bottom wall and the side wall of the auxiliary housing 11. It is comprised in the shape which covers a part. In this embodiment, the auxiliary deposition plate assembly 54 is constituted by three auxiliary deposition plates 54a, 54b, 54c. The first plate 54a is disposed along this inner side surface so as to cover the inner side surface of the auxiliary housing. The second plate 54b is disposed along this inner surface so as to cover the inner surface of one end of the auxiliary housing facing the vacuum pump 13. The third plate 54c is disposed to face the opening 53 at a predetermined interval. These auxiliary release plates 54a, 54b, 54c are each independently provided in the auxiliary housing 11 through an opening 52a formed in the one end closing wall 52 of the housing 1 on which the target unit 21 is mounted. Inserted and mounted. Although not shown, these auxiliary barrier plates are provided with appropriate engaging grooves and protrusions to be assembled by being assembled to each other. The antifouling plate 5 is also inserted into and mounted in the housing through the opening 52a. After these barrier plates 5 and the auxiliary barrier plate assembly 54 are mounted, the unit 21 is inserted into the housing in the opening of the closure wall 52 and fixed to the base end closure wall 52.
다음은 상술한 장치에 의한 스패터링에 대하여 타겟으로서 알루미늄을 사용한 경우에 대하여 설명하면 우선 제1도보다도 우측의 위치에서 서셉터(3)상에 피터리체 예를 들면 웨이퍼(W)를 도시없는 반송기구에 의하여 수평으로 건네어 예를 들면 정전흡착에 의하여 보존시키고, 서셉터(3)를 제1도의 위치까지 회전운동시킨다. 이 결과 웨이퍼(W)는 타겟(2)과 소정간격을 두고 수직으로 보존된다. 이 상태에서 하우징(1)내를 진공펌프(13)에 의하여 진공배기한다. 이어서, 하우징(1)내에 이온화가스, 예를 들면 Ar가스를 가스도입관(12)에 의하여 예를 들면 10~200 SCCM의 유량으로 도입하고, 진공펌프(13)에 의하여 진공 배기하면서 하우징(1) 내를 소정의 진공도, 예를 들면 0.5×10-3Torr~1×10-2Torr로 유지된다. 타겟(2)에 예를 들면 -1500V의 직류전압을 인가하는 동시에 마그넷(4)을 회전시킴으로서 타겟(2)의 근방에 회전자장을 형성하여 Ar가스의 플라스마를 발생시킨다. 이 결과, 발생된 플라스마에서의 전자가 타겟(2)의 표면에 충돌하고, 이 표면으로 부터 알루미늄입자가 털어내진다. 이 알루미늄입자는 서셉터(3)에 지지된 웨이퍼(W)의 예를 들면 DRAM의 홀인 폴리실리콘을 저면으로하되 실리콘 산화막을 측벽으로 하는 요입부(미세패턴)에 들어가고, 이 요입부의 상기 알루미늄 입자에 의한 매립처리가 이루어진다.Next, a description will be given of the use of aluminum as a target for the sputtering by the above-described apparatus. First, the transfer of the Peter W, for example, the wafer W onto the susceptor 3 at the position on the right side of FIG. It is handed horizontally by a mechanism, for example, it is preserve | saved by electrostatic adsorption, and the susceptor 3 is rotated to the position of FIG. As a result, the wafer W is stored vertically with a predetermined distance from the target 2. In this state, the inside of the housing 1 is evacuated by the vacuum pump 13. Subsequently, an ionizing gas, for example Ar gas, is introduced into the housing 1 at a flow rate of, for example, 10 to 200 SCCM by the gas introduction pipe 12, and the housing 1 is evacuated by the vacuum pump 13. ) Is kept at a predetermined degree of vacuum, for example, 0.5 × 10 −3 Torr to 1 × 10 −2 Torr. By applying a DC voltage of −1500 V, for example, to the target 2 and rotating the magnet 4, a magnetic field is formed in the vicinity of the target 2 to generate a plasma of Ar gas. As a result, electrons in the generated plasma collide with the surface of the target 2, and aluminum particles are shaken off from this surface. The aluminum particles enter a recess (fine pattern) having a bottom surface of polysilicon, for example, a DRAM hole of the wafer W supported by the susceptor 3, and having a silicon oxide film as a sidewall. Landfilling is carried out.
이때, Ar가스는 하우징(1)의 폐쇄벽(52)의 내면과 방착판(5)의 기단과의 사이의 틈이나 방착판(5)의 선단과 웨이퍼(W)와의 틈으로부터 방착판(5)의 내부에 침입하고, 진공펌프(13)에 의하여 개구부(53)를 통하여 방착판(5)에서 보조하우징(11)내로 배기된다. 이 때문에 히터(3)에 의해 웨이퍼(W) 또는 방착판(5)의 표면으로부터 주로 수분 등의 불순물이 이탈하여 비산하지만 이들 불순물은 Ar가스의 흐름과 함께 개구부(53)를 통하여 방착판(5) 안쪽으로부터 보조하우징(11)내에 배출되기 때문에 타겟(2)과 웨이퍼(W)에 의하여 끼워진 공간내에 있어서 Ar가스내의 불순물의 비율이 증가되는 것이 억제된다. 또 Ar가스가 타겟(2)과 웨이퍼(W)에 의하여 끼워진 공간내를 균일하게 흘러서, 이 공간내의 가스의 압력분포가 균일화된다.At this time, Ar gas is deposited from the gap between the inner surface of the closing wall 52 of the housing 1 and the base end of the deposition plate 5 or the gap between the tip of the adhesion plate 5 and the wafer W. ), And is evacuated by the vacuum pump 13 into the auxiliary housing 11 through the opening plate 53 through the opening plate 53. For this reason, impurities such as moisture are mainly scattered and scattered from the surface of the wafer W or the deposition plate 5 by the heater 3, but these impurities flow through the opening 53 with the flow of Ar gas. Since it is discharged into the auxiliary housing 11 from the inside, the increase of the ratio of the impurity in Ar gas in the space | interval interposed by the target 2 and the wafer W is suppressed. In addition, the Ar gas flows uniformly in the space sandwiched by the target 2 and the wafer W, so that the pressure distribution of the gas in this space becomes uniform.
따라서, 0.5×10-3Torr~1×10-2Torr이라는 저압하에 있어서도, Ar가스에 대한 불순물의 비율이 낮게 억제되므로서, Ar이온이 소실되는 일 없이, 또 방전발생에 필요한 양의 Ar가스가 타겟(2)과 웨이퍼(W)에 의하여 끼워진 공간에 침입하므로서 방전이 확실하게 생기고, 방전의 안정화를 도모할 수 있는 것이다.Therefore, even at a low pressure of 0.5 x 10 -3 Torr to 1 x 10 -2 Torr, the ratio of impurities to Ar gas is suppressed low, so that Ar ions are not lost and the amount of Ar gas necessary for discharge is generated. Discharging into the space sandwiched by the target 2 and the wafer W, the discharge is surely generated, and the discharge can be stabilized.
타겟(2)과 웨이퍼W에 의하여 끼워진 공간은 방착판(5)으로 대략 포위되어 있으므로 타겟(2)에서 털어내어진 알루미늄 입자가 웨이퍼(W) 표면과는 상이한 방향으로 비산된다하더라도, 이 입자는 방착판(5)의 내벽면에 부착한다. 또 방착판(5)에는 기구부(53)가 형성되어 있기 때문에 알루미늄 입자의 일부는 이 개구부(53)로부터 보조하우징(11) 내로 방출되지만, 그 방출입자의 비산방향에는 보조방착판 어셈블리(54)가 존재하고 이것에 부착된다. 따라서 보조하우징(11)내에 알루미늄입자가 부착하는 것을 방지할 수가 있고 한편 방착판(5) 및 보조 방착판 어셈블리(54)는 하우징에 대하여 부착이탈 가능하기 때문에 하우징에서 인출하여 용이하게 정기적으로 세정할 수 있다.Since the space sandwiched by the target 2 and the wafer W is substantially surrounded by the adhesion plate 5, even if the aluminum particles shaken off the target 2 are scattered in a direction different from the surface of the wafer W, the particles are dispersed. It adheres to the inner wall surface of the adhesion plate 5. Moreover, since the mechanism part 53 is formed in the adhesion plate 5, a part of aluminum particle is discharged | emitted into the auxiliary housing 11 from this opening part 53, but the auxiliary adhesion plate assembly 54 is carried out in the scattering direction of the discharge particle | grains. Is present and attached to it. Therefore, the aluminum particles can be prevented from adhering to the auxiliary housing 11, and the anti-detachment plate 5 and the auxiliary anti-deposition plate assembly 54 can be detached from the housing and can be removed from the housing to be easily cleaned regularly. Can be.
다음은 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 실시한 실험예에 대하여 설명한다. 상술한 장치를 실험장치로서 사용하고 실험조건으로서 장치내 압력, 방착판의 개구부의 유무, 웨이퍼(W)의 기초, 진공도계기인 이온게이지필라멘트의 ON/OFF, 마그넷의 종류를 가변사항으로하고, 방전의 발생유무를 검사했다. 방전발생의 검사방법으로서는 전압과 전류의 시간변화를 측정했다. 방전이 발생하는 경우에는 전압을 서서히 높게하고 최대전압-1500V에 도달하지 않는 제5a도의 실선표시전압으로 제5b도에 표시한 바와 같이 전류가 흐른다. 한편 방전이 발생하지 않는 경우에는 제5a도에 파선으로 표시한 바와 같이 최대전압치가 되더라도 제5b도에 표시한 바와 같이 전류는 전혀 흐르지 않는다. 이때의 실험결과를 표1로 표시한다. 여기에서 표중 방전불량의 발생매수는 분자가 검사매수, 분모가 방전이 생기지 않은 매수를 나타내고 있다.The following describes an experimental example performed to confirm the effect of the present invention. The above-described apparatus is used as an experimental apparatus, and the experimental conditions are variable pressures, the presence or absence of openings of the deposition plate, the basis of the wafer W, the ON / OFF of the ion gauge filament which is a vacuum meter, and the type of the magnet. The occurrence of discharge was examined. As a test method of discharge generation, time variation of voltage and current was measured. When discharge occurs, the current gradually flows as shown in FIG. 5B with the solid line display voltage of FIG. 5A that gradually increases the voltage and does not reach the maximum voltage of 1500V. On the other hand, when discharge does not occur, even when the maximum voltage value is reached as indicated by the broken line in FIG. 5A, no current flows as shown in FIG. 5B. The experimental results at this time are shown in Table 1. Here, the number of occurrences of discharge failure in the table indicates the number of inspections for the numerator and the number of generations for which the denominator has not been discharged.
다음은 실험조건과 결과에 대하여 설명하면, 실험 1~3은 개구부가 형성되어 있지 않은 방착판을 사용한 경우이고, 실험 4~6은 개구부를 형성한 방착판을 사용한 경우이다. 또 개구부가 형성되어 있지 않은 경우는 다시 실험 1과 실험 2에서는 장치내압력을 변경하고, 실험 2와 실험 3에서 웨이퍼의 기초와 이온 게이지를 변경하여 검사를 실시하고 있지만 어느 실험예에 있어서도 방전불량이 발생하고 있다.Next, the experimental conditions and the results will be described. Experiments 1 to 3 are used when the protective plate is not formed, and Experiments 4 to 6 are used when the protective plate is formed with the opening. In the case where no opening was formed, the test was performed again by changing the internal pressure of the apparatus in Experiment 1 and Experiment 2, and changing the base and ion gauge of the wafer in Experiment 2 and Experiment 3. This is happening.
한편, 개구부가 형성되어 있는 경우는 실험 4는 기타의 조건은 실험 3과 동일하지만, 방전불량은 발생하지 않았다. 더우기 실험 5에 있어서 처리매수를 증가하였지만, 방전불량은 발생하지 않았다. 더우기 실험 6에 있어서 웨이퍼의 기초, 이온 게이지, 마그넷을 변경하고 검사를 하였지만 역시 방전불량은 발생하지 않았다.On the other hand, in the case where the openings were formed, in Experiment 4, other conditions were the same as in Experiment 3, but no discharge failure occurred. Furthermore, although the number of treatments was increased in Experiment 5, discharge failure did not occur. Moreover, in Experiment 6, the wafer foundation, ion gauge, and magnet were changed and inspected, but no discharge failure occurred.
이상의 결과에 의하여 방전불량의 발생원인은 웨이퍼의 기초, 이온 게이지에 있는 것이 아니고 방착판의 개구의 유무에 있는 것이 확인되고, 방착판에 개구부를 형성하므로서, 방전불량의 발생이 방지되고, 확실하게 방전을 생기게 할 수 있는 것도 확인되었다. 또 프로세스가스의 압력이 낮을 수록 현저한 효과가 얻어지기 쉬운 경향이 있음도 확인되었다.As a result of the above, it is confirmed that the cause of discharge failure is not in the base of the wafer and the ion gauge, but in the presence or absence of the opening of the deposition plate. By forming an opening in the deposition plate, the occurrence of discharge failure is prevented and reliably. It was also confirmed that it could cause a discharge. It was also confirmed that the lower the pressure of the process gas, the more prominent the effect tends to be.
이상에 있어서 본 발명에서는 방착판의 측면둘레부중 배기구로부터 먼부위, 예를 들면 가스의 도입측에 배기용 개구부를 형성하도록 하여도 된다.As mentioned above, in this invention, you may make it the exhaust opening part in the side part of the side surface part of a barrier plate far from an exhaust port, for example, the gas introduction side.
본 발명에 의하면 방착판에 개구부를 형성하고 있기 때문에 상술한 바와 같이 확실하게 방전을 생기게 할 수 있다. 이 경우 보조방착판을 설치함으로써 개구부로부터 방출한 스패터입자가 하우징의 내벽에 부착하는 것을 방지할 수 있다.According to the present invention, since the opening is formed in the anti-corrosion plate, discharge can be reliably generated as described above. In this case, by providing the auxiliary release plate, it is possible to prevent the sputtered particles emitted from the openings from adhering to the inner wall of the housing.
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