KR101926677B1 - 성막 장치 및 성막 방법 - Google Patents

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주니치 하마구치
카즈히로 소노다
유키노부 누마타
유타카 코카제
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가부시키가이샤 알박
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Abstract

에칭 처리시에 기판 엣지부에 음전하가 집중하는 것을 방지함으로써, 고-종횡비의 홀 내면에 커버리지 좋은 박막을 성막할 수 있는 성막 장치를 제공한다. 타겟(21)이 배치되는 진공 챔버(1)와, 진공 챔버 내에서 기판(W)을 유지하는 스테이지(4)와, 타겟에 소정의 전력을 투입하는 제1 전원(E1)과, 스테이지에 교류 전력을 투입하는 제2전원(E2)를 구비하고, 제1 전원에 의해 타겟에 전력을 투입하여 타겟을 스퍼터링하는 성막 처리와, 제2 전원에 의해 스테이지에 교류 전력을 투입하여 기판에 성막된 박막을 에칭하는 에칭 처리를 할 수 있는 본 발명의 성막 장치(SM)는, 기판의 주위에 방착판(7c)이 배치되고, 스테이지에서 유지되는 기판의 성막면 쪽을 위로 하고, 기판에 근접하는 방착판의 부분(71)이 기판 상면과 동등한 평면상에 위치하는 성막 위치와, 이 방착판의 부분이 기판 상면으로부터 위쪽에 위치하는 에칭 위치 사이에서 쉴드(shield)를 상하 움직이게하는 구동 수단(8)을 구비한다.

Description

성막 장치 및 성막 방법{FILM FORMING DEVICE AND FILM FORMING METHOD}
본 발명은, 성막 장치 및 성막 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고-종횡비(high-aspect ratio)를 갖는 미세한 홀의 내면에 커버리지(coverage) 좋은 박막을 성막하는 것에 적합한 것에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에는, 소정의 종횡비를 갖는 비아 홀(via hole)이나 컨택트 홀(contact hole)의 내면(내벽면 및 바닥면)에 Ta막으로 구성되는 배리어층을 성막하는 공정이 있다. 최근 반도체 디바이스의 한층 더 고집적화나 미세화에 따라, Ta막이 성막되는 홀에는 종횡비가 3 이상인 고-종횡비인 것이 있다. 이러한 Ta막의 성막에 이용하는 성막 장치로서, 타겟이 배치되는 진공 챔버와, 진공 챔버 내에서 기판을 유지하는 스테이지와, 타겟에 소정의 전력을 투입하는 제1 전원과, 스테이지에 교류 전력을 투입하는 제2 전원을 구비하며, 제1 전원에 의해 타겟에 전력을 투입하여 타겟을 스퍼터링하는 성막 처리와, 제2 전원에 의해 스테이지에 교류 전력을 투입하여 기판에 성막된 박막을 에칭하는 에칭 처리를 할 수 있는 것이, 예를 들면 특허문헌 1에 알려져 있다. 이에 따르면, 성막 처리에 의해 기판 표면이나 홀 바닥부에 두껍게 성막된 Ta막이 에칭되며, 에칭된 Ta 입자가 막 두께가 얇은 홀 내벽면에 부착함으로써, 커버리지가 향상된다.
그런데, 성막 처리시, 진공 챔버의 내벽이나 진공 챔버 내에 있는 부품에의 스퍼터 입자의 부착을 방지하기 위해, 진공 챔버 내에는, 타겟과 기판 사이의 공간을 둘러싸도록 방착판이 배치된다. 그리고, 스테이지의 주위에 배치되는 방착판의 부분은, 해당 부분과 기판 사이의 틈새를 통해 스테이지 아래쪽 공간에 스퍼터 입자가 돌아 들어가지 않도록, 기판 상면(上面)과 동등한 평면상에서 기판에 근접시키는 것이 일반적이다. 그러나, 이와 같이 방착판을 배치한 상태에서 에칭 처리를 하면, 에칭률(etching rate)의 면 내 분포가 악화되어, 커버리지를 충분히 향상시키지 못하는 것이 판명되었다. 본원 발명의 발명자는, 열심히 연구를 거듭하여, 에칭률의 면 내 분포의 악화는, 기판에 축적된 음전하가 기판에 근접하는 방착판의 부분으로 끌어 당겨져 기판 엣지부에 집중하는 것에 기인한다는 식견을 얻었다.
특허문헌 1: 특표 2013-538295호 공보
본 발명은, 상기 식견을 근거로, 에칭 처리시에 기판 엣지부에 음전하가 집중하는 것을 방지함으로써, 고-종횡비의 홀 내면에 커버리지 좋은 박막을 성막할 수 있는 성막 장치 및 성막 방법을 제공하는 것을 그 과제로 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 타겟이 배치되는 진공 챔버와, 진공 챔버 내에서 기판을 유지하는 스테이지와, 타겟에 소정의 전력을 투입하는 제1 전원과, 스테이지에 교류 전력을 투입하는 제2 전원을 구비하고, 제1 전원에 의해 타겟에 전력을 투입하여 타겟을 스퍼터링하는 성막 처리와, 제2 전원에 의해 스테이지에 교류 전력을 투입하여 기판에 성막된 박막을 에칭하는 에칭 처리를 하는 본 발명의 성막 장치는, 기판의 주위에 방착판이 배치되며, 스테이지에서 유지되는 기판의 성막면 쪽을 위로 하고, 기판에 근접하는 방착판의 부분이 기판 상면과 동등한 평면상에 위치하는 성막 위치와, 이 방착판의 부분이 기판 상면으로부터 위쪽에 위치하는 에칭 위치 사이에서 쉴드(shield)를 상하 움직이게하는 구동 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 성막 처리 후에 에칭할 때, 구동 수단에 의해 방착판을 에칭 위치로 이동시켜, 방착판의 기판에 근접하는 부분을 기판으로부터 이간시키기 때문에, 기판 엣지부에 음전하가 집중하는 것을 방지할 수 있고, 에칭률의 면 내 분포를 향상시킬 수 있다. 따라서, 고-종횡비를 홀 내에 박막을 성막하는 경우에 본 발명을 적용하면, 홀 내면에 커버리지 좋은 박막을 성막할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 방착판의 기판에 근접하는 부분에, 아래쪽으로 신장된 돌출 가지를 설치하는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 에칭 처리시에 박막으로부터 비산하는 입자가 돌출 가지에 부착하기 때문에, 해당 입자가 방착판의 기판에 근접하는 부분과 기판 사이를 통과하여 진공 챔버 내면에 부착하는 것을 방지할 수 있다. 이 경우, 돌출 가지의 높이는, 성막 위치와 에칭 위치 사이의 거리와 동등 이상으로 설정할 수 있으며, 예를 들면, 10~30mm의 범위로 설정할 수 있다.
본 발명에 있어서, 돌출 가지를 설치하는 대신에, 상기 방착판의 아래쪽에 배치되는 제2 방착판과, 제2 방착판의 상단부가 기판보다 아래쪽에 위치하는 성막 위치와, 이 상단부가 에칭 위치로 이동한 상기 방착판의 기판에 근접하는 에칭 위치 사이에서 제2 방착판을 상하 움직이게하는 제2 구동 수단을 더 구비하도록 구성해도 괜찮다. 이에 따르면, 방착판을 에칭 위치로 이동시킴과 동시에 제2 방착판도 에칭 위치로 이동시킴으로써, 에칭 처리시에 박막으로부터 비산하는 입자를 제2 방착판에 부착시킬 수 있고, 해당 입자가 방착판의 기판에 근접하는 부분과 기판 사이를 통과하여 진공 챔버 내면에 부착하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 진공 챔버에 상하 한 쌍의 코일이 설치되고, 제2 전원에 의해 스테이지에 교류 전력을 투입했을 때 발생하는 플라즈마를 상하 방향에서 샌드위치하도록 진공 챔버에 대해 상하 한 쌍의 코일이 위치 결정되면, 에칭률의 면 내 균일성을 더욱 향상시킬 수 있고, 보다 한층 커버리지를 향상시킬 수 있어 유리하다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 진공 챔버 내의 스테이지에 의해 기판을 유지하고, 스테이지의 주위를 둘러싸도록 방착판을 배치하고, 진공 챔버 내의 타겟에 소정의 전력을 투입하여 스퍼터링하는 성막 공정과, 타겟으로의 전력 투입을 정지하고, 스테이지에 교류 전력을 투입하여 기판에 성막된 박막을 에칭하는 에칭 공정을 포함하는 본 발명의 성막 방법은, 스테이지에서 유지되는 기판의 성막면 쪽을 위로 하고, 상기 성막 공정에서는 기판에 근접하는 방착판의 부분이 기판 상면과 동등한 평면상에 위치하는 성막 위치에 방착판을 이동시키고, 상기 에칭 공정에서는 이 방착판의 부분이 기판 상면으로부터 위쪽에 위치하는, 성막 위치와는 다른 에칭 위치에 방착판을 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 에칭 위치는 상기 성막 위치보다 10~30mm 위쪽에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 성막 공정에서는 기판 상면보다 아래쪽에 제2 방착판이 배치되고, 상기 에칭 공정에서는 상기 제2 방착판을 위쪽으로 이동시켜, 상기 에칭 공정으로 박막으로부터 비산하는 입자가, 상기 방착판의 기판에 근접하는 부분과 기판 사이를 통과하여 진공 챔버 내면에 부착하는 것을 방지하도록 구성하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 실시 형태의 스퍼터링 장치를 도시한 모식적 단면도이다.
도 2는 (a)는 방착판의 성막 위치를, (b)는 방착판의 에칭 위치를, (c)는 방착판의 반송 위치를 각각 도시한 모식도이다.
도 3은 (a)는 성막 처리를, (b)는 에칭 처리를 각각 설명하는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 스퍼터링 장치의 변형 예를 도시한 모식적 단면도이다.
도 5는 본 발명의 효과를 확인하는 실험 결과를 도시한 도이다.
도 6은 본 발명의 효과를 확인하는 실험 결과를 도시한 도이다.
이하, 도면을 참조하여, 처리해야 할 기판(W)을, 실리콘웨이퍼(SW)의 표면에 절연막(L)을 소정의 막 두께로 형성하고, 이 절연막(L)에 종횡비가 3 이상인 미세한 홀(h)을 형성한 것으로 하고, 이 홀(h)의 내면에 Ta막(f)으로 구성되는 배리어층을 형성하는 경우에 이용되는 스퍼터링 장치를 예로서, 본 발명의 실시 형태의 성막 장치에 대해 설명한다.
도 1을 참조하여, SM은, 마그네트론 방식의 스퍼터링 장치이며, 이 스퍼터링 장치(SM)는, 처리실(1a)을 구획하는 진공 챔버(1)를 구비한다. 진공 챔버(1)의 천정부에는 음극 유닛(C)이 설치되어 있다. 이하에서는, 도 1에, 진공 챔버(1)의 천정부쪽을 향하는 방향을 「위」라고 하고, 그 바닥부쪽을 향하는 방향을 「아래」로서 설명한다.
음극 유닛(C)은, 타겟 어셈블리(2)와, 타겟 어셈블리(2)의 위쪽에 배치된 자석 유닛(3)으로 구성되어 있다. 타겟 어셈블리(2)는, 기판(W)의 윤곽에 따라, 공지의 방법으로 평면에서 볼 때 원형의 판 형상으로 형성된 Ta의 타겟(21)과, 타겟(21)의 상면에 인듐 등의 본딩재(도시 생략)를 통해 접합되는 백킹 플레이트(backing plate)(22)로 구성되며, 스퍼터에 의한 성막 중, 백킹 플레이트(22)의 내부에 냉매(냉각수)를 흘림으로써 타겟(21)을 냉각할 수 있도록 되어 있다. 타겟(21)을 장착한 상태에서 백킹 플레이트(22) 아랫면의 주변부가, 절연체(I)를 통해 진공 챔버(1)의 측벽 상부에 설치된다. 타겟(21)에는 DC전원이나 고주파 전원 등의 제1 전원(E1)으로부터의 출력이 접속되며, 성막 처리시, 타겟(21)에 음의 전위를 가진 전력이 투입된다.
자석 유닛(3)은, 타겟(21)의 스퍼터면(21a)의 아래쪽 공간에 자장을 발생시켜, 스퍼터시에 스퍼터면(21a)의 아래쪽에서 전리한 전자 등을 포착하여 타겟(21)으로부터 비산한 스퍼터 입자를 효율적으로 이온화하는 공지의 구조를 갖는 것으로, 여기에서는 상세한 설명을 생략한다.
진공 챔버(1)의 바닥부에는, 타겟(21)의 스퍼터면(21a)에 대향시켜 스테이지(4)가 배치되며, 기판(W)이 그 성막면을 위쪽으로 하여 위치를 정하여 유지되도록 하고 있다. 이 경우, 타겟(21)과 기판(W) 사이의 간격은, 생산성이나 산란 회수 등을 고려하여 300~600mm의 범위로 설정된다. 스테이지(4)에는, 고주파 전원 등의 제2 전원(E2)으로부터의 출력이 접속되며, 에칭 처리시, 스테이지(4)에 교류 전력이 투입된다. 성막 처리시에, 제2 전원(E2)으로부터 스테이지(4)에 교류 전력을 투입해도 괜찮다.
또한, 진공 챔버(1)의 측벽에는, 아르곤 등의 희가스인 스퍼터 가스나 에칭 가스를 도입하는 가스관(5)이 접속되고, 가스관(5)에는 질량 유량 제어기(51)가 개설 되고, 도시 생략한 가스원에 연통하고 있다. 이에 따라, 유량 제어된 스퍼터 가스 또는 에칭 가스가, 후술하는 진공 배기 수단(61)에 의해 일정한 배기 속도에서 진공유도된 처리실(1a) 내에 도입할 수 있고, 성막 처리 중 또는 에칭 처리 중, 처리실(1a)의 압력(전압)이 거의 일정하게 유지되도록 하고 있다. 진공 챔버(1)의 바닥부에는, 터보 분자 펌프나 로터리 펌프 등으로 이루어진 진공 배기 수단(61)으로 통하는 배기관(6)이 접속되어 있다.
진공 챔버(1) 내에는, 진공 챔버(1)의 내벽이나 진공 챔버(1) 내에 있는 부품으로의 스퍼터 입자의 부착을 방지하기 위해, 타겟(21)과 기판(W) 사이의 공간을 둘러싸도록, 방착판(7a, 7b, 7c)이 배치되어 있다. 스테이지(4)의 주위를 둘러싸는 방착판(7c)에는, 도시 생략한 시일(seal) 수단을 통해 진공 챔버(1)의 바닥판을 관통하는, 구동 수단(8)의 구동축(81)이 접속되어 있다. 구동 수단(8)으로서는, 에어 실린더 등의 공지의 구조를 갖는 것을 이용할 수 있기 때문에, 여기에서는 상세한 설명을 생략한다. 구동축(81)을 구동함으로써, 방착판(7c)을, 도 2(a)에 도시한 성막 위치와, 도 2(b)에 도시한 에칭 위치 사이에서 상하 움직이게 할 수 있다. 성막 위치에서는, 기판(W)에 근접하는 방착판(7c)의 부분(71)을, 기판(W) 상면과 동등한 평면상에 위치시켜, 성막 처리시에 해당 부분(71)과 기판(W) 사이의 틈새를 통해 스퍼터 입자가 돌아 들어가지 않게 한다. 에칭 위치에서는, 방착판(7c)의 부분(71)이 기판(W) 상면으로부터 위쪽에 위치한다. 이 에칭 위치에서 에칭 처리를 한 경우, 에칭된 입자(박막으로부터 비산하는 입자)가 부분(71)과 기판(W) 사이의 틈새를 통해 방착판(7c)과 진공 챔버(1) 사이의 공간(1b)으로 돌아 들어가, 진공 챔버(1) 내면에 부착할 우려가 있다. 본 실시 형태에서는, 방착판(7c)의 부분(71)에 아래쪽으로 신장된 돌출 가지(72)를 설치함으로써, 이 돌출 가지(72)에 상기 입자를 부착시킬 수 있어서, 그 결과, 해당 입자의 공간(1b)으로의 돌아 들어감을 방지하여 진공 챔버(1) 내면으로의 부착을 방지할 수 있다. 이 에칭 위치의 방착판(7c)의 부분(71)부터 기판(W)까지의 수평 방향의 거리(a)를, 5~10mm의 범위, 수직 방향의 거리(b)를, 10~30mm의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 이 범위 내로 설정함으로써, 에칭 처리시에, 기판(W)에 축적된 음전하가 상기 부분(71)에 끌리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 돌출 가지(72)의 높이(c)는, 성막 위치와 에칭 위치의 거리와 동등 이상으로(예를 들면, 10~30mm의 범위에) 설정하면, 에칭된 입자의 공간(1b)으로의 돌아 들어감을 확실히 방지할 수 있다. 더욱이, 구동 수단(8)은, 기판(W)을 스테이지(4)로 주고 받는 반송시에, 도 2(c)에 도시한 반송 위치에 방착판(7c)을 이동시킬 수 있고, 이 반송 위치에서는 방착판(7c)의 부분(71)이 에칭 위치보다 더욱 위쪽에 위치한다.
또한, 진공 챔버(1)에는, 상하 한 쌍의 코일(9u, 9d)이 설치되어 있고, 코일(9)에는 전원(E3)으로부터의 출력이 접속되어 있다. 코일(9)에 통전하면, 진공 챔버(1) 내에 상향의 자장을 발생시킬 수 있게 되어 있다. 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 코일(9u, 9d)은, 제2 전원(E2)에 의해 스테이지(4)에 교류 전력을 투입했을 때 발생하는 플라즈마(P)를 상하 방향에서 샌드위치하도록 진공 챔버(1)에 대해 위치 결정되어 있다.
상기 스퍼터링 장치(SM)는, 특별히 도시하지 않지만, 마이크로 컴퓨터나 시퀀서 등을 구비한 공지의 제어 수단을 가지며, 제어 수단에 의해 전원(E1, E2, E3)의 가동, 질량 유량 제어기(51)의 가동, 진공 배기 수단(61)의 가동이나 구동 수단(8)의 가동 등을 통괄 관리하게 된다. 이하, 도 3도 참조하여, 상기 스퍼터링 장치(SM)를 이용하여, 기판(W)의 홀(h) 내면에 Ta막(f)을 성막하는 성막 방법에 대해 설명한다.
우선, 구동 수단(8)을 구동하여 방착판(7c)을 도 2(c)에 도시한 반송 위치까지 상승시킨 후, 진공 챔버(1) 내의 스테이지(4)에 기판(W)을 셋팅한다. 진공 배기 수단(61)을 작동시켜 처리실(1a) 내를 소정의 진공도(예를 들면, 1×10-5Pa)까지 진공유도함과 동시에, 구동 수단(8)을 구동하여 방착판(7c)을 도 2(a)에 도시한 성막 위치로 하강시킨다. 처리실(1a) 안이 소정 압력에 이르면, 질량 유량 제어기(51)를 제어하여 아르곤 가스를 소정의 유량(예를 들면, 5~100sccm)에서 도입한다(이 때, 처리실(1a)의 압력이 0.04~0.8Pa의 범위가 된다). 이와 아울러, 제1 전원(E1)으로부터 타겟(21)에 전력을 예를 들면, 10~25kW 투입하여 진공 챔버(1) 내에 플라즈마를 형성한다. 이에 따라, 타겟(21)의 스퍼터면(21a)을 스퍼터하여, 비산한 스퍼터 입자를 기판(W) 표면에 부착, 퇴적시킴으로써 Ta막(f)이 성막된다. 이 때, 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 기판(W) 표면(절연막(L) 상면)이나 홀(h)바닥면에 형성된 Ta막(f)의 막 두께가, 홀(h) 내벽면에 형성된 Ta막(f)의 막 두께보다 두껍게 된다.
성막 처리 개시로부터 소정 시간 경과하면, 제1 전원(E1)으로부터의 전력 투입을 정지하고, 구동 수단(8)을 구동하여 방착판(7c)을 도 2(b)에 도시한 에칭 위치로 상승시킨다. 이와 함께, 제2 전원(E2)으로부터 13.56MHz의 교류 전력을 600~1200W 투입하여 플라즈마를 형성한다. 아르곤 가스 유량은, 예를 들면, 50~100sccm로 설정할 수 있다(이 때, 처리실(1a)의 압력이 0.4~0.8Pa의 범위가 된다). 이에 따라, 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 막 두께가 두꺼운 Ta막(f)이 에칭되며, 에칭된 Ta입자가 막 두께가 얇은 홀(h) 내벽면에 재부착한다.
여기서, 홀(h) 내면에 커버리지 좋은 Ta막(f)을 형성하려면, 에칭률의 면 내 균일성을 얼마나 높일지가 중요하다. 본 실시 형태에 따르면, 성막 처리 후, 에칭 처리에 앞서, 구동 수단(8)에 의해 방착판(7c)을 성막 위치보다 위쪽의 에칭 위치로 이동시켜, 방착판(7c)의 부분(71)을 기판(W)으로부터 이간시키기 때문에, 에칭 처리시에 기판(W) 엣지부에 음전하가 집중하는 것을 방지할 수 있고, 에칭률의 면 내 분포를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 고-종횡비의 홀(h) 내면에 커버리지 좋은 Ta막(f)을 성막할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태에 있어서는, 에칭 처리시에 코일(9u, 9d)로 통전하지 않지만, 에칭 처리시에 코일(9u, 9d)로 통전해도 괜찮다. 이에 따르면, 코일(9u, 9d)에 통전하지 않는 경우와 비교하여 에칭률의 면 내 균일성(uniformity)을 높일 수 있어 유리하다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 홀(h) 내면에 Ta막(f)을 성막하는 경우를 예로 설명했지만, Ta막 이외의 금속이나 금속 화합물로 이루어진 박막을 성막하는 경우에도 넓게 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 방착판(7c)의 기판(W)에 근접하는 부분(71)에 돌출 가지(72)를 설치하고 있지만, 돌출 가지를 별도의 부재로 구성해도 괜찮다. 예를 들면, 도 4에 도시한 바와 같이, 방착판(7c)의 아래쪽에 방착판(7d)을 더 설치하고, 이 방착판(7d)에 제2 구동 수단(10)의 구동축(11)을 접속하여, 구동축(11)을 구동함으로써, 방착판(7d)을 도면에 실선으로 도시한 에칭 위치와 도면에 일점 쇄선으로 도시한 성막 위치(및 반송 위치) 사이에서 상하 움직이게 해도 괜찮다. 방착판(7d)을 에칭 위치로 이동함으로써, 에칭된 입자가 부분(71)과 기판(W) 사이의 틈새를 다니며 공간(1b)으로 돌아 들어가 진공 챔버(1)의 내면에 부착하는 것을 방지할 수 있다.
이어서, 상기 효과를 확인하기 위해, 상기 스퍼터링 장치(SM)를 이용하여 다음의 실험을 실시했다. 본 실험에서는, 기판(W)으로서 Ø300mm의 열산화막 부착 Si기판의 표면에 Ta막을 막 두께 50nm로 형성한 것을 이용하여, 진공 챔버(1) 내의 스테이지(4)에 기판(W)을 셋팅한 후, 방착판(7c)을 에칭 위치로 이동시켜 Ta막을 에칭했다. 에칭 위치에서는, 도 2(b)에 도시한 거리(a)는 5mm, 거리(b)는 18mm로 설정했다. 이 경우의 에칭 조건은 이하와 같다. 에칭 가스(아르곤 가스)의 유량을 90sccm(이 때의 처리실(1a) 내의 압력은 약 0.7Pa), 스테이지(4)로의 투입 전력을 13.56MHz, 1200W로 설정하고, 코일(9)로의 통전 없음(전류 0A)으로 했다. 이 때의 에칭률의 분포를 측정한 결과를 도 5에서 파선(L1)으로 도시한다. 도 5에는, 코일(9)에 15A의 전류를 흘린 이외에는, 상기와 같은 조건으로 에칭했을 때의 결과를 일점 쇄선(L2)으로 도시함과 동시에, 종래 예로서 방착판(7c)을 성막 위치에 위치시킨 이외에는, 상기와 같은 조건으로 에칭했을 때의 결과를 실선(L3)으로 도시한다. 이에 따르면, 종래 예와 같이 방착판(7c)을 성막 위치에 위치시켜 에칭하면, 기판 엣지 부분의 에칭률이 높아지는 것이 확인되었지만, 방착판(7c)을 에칭 위치로 이동시키면, 파선(L1)으로 도시한 바와 같이 기판 엣지 부분의 에칭률이 억제되어 면 내 균일성을 향상시킬 수 있고, 더욱이 코일(9)로의 통전을 실시하면, 일점 쇄선(L2)으로 도시한 바와 같이 기판 중앙부의 에칭률이 내려감으로써, 면 내 균일성을 보다 한층 향상될 수 있는 것이 확인되었다.
이어서, 상기 에칭 조건으로 코일(9)에 흐르는 전류를 0A, 4A, 8A, 15A, 20A와 같이 변화시켜, 에칭률을 측정했다. 더욱이, 기판(W)과 타겟(21) 사이의 거리는 600mm, 기판(W)과 코일(9d) 사이의 거리는 82.5mm, 코일(9d)과 코일(9u) 사이의 거리는 86mm로 설정했다. 이 때의 에칭률을 측정한 결과를 도 6에 도시한다. 이에 따르면, 코일 전류를 5A~15A의 범위로 설정하면, 에칭률의 면 내 균일성을 향상할 수 있는 것이 확인되었다.
E1…제1 전원, E2…제2 전원, SM…스퍼터링 장치(성막 장치), W…기판, 1…진공 챔버, 4…스테이지, 7c…방착판, 7d…방착판(제2 방착판), 71…기판에 근접하는 방착판(7c)의 부분, 72…돌출 가지, 8…구동 수단, 21…타겟, 10…제2 구동 수단.

Claims (9)

  1. 타겟이 배치되는 진공 챔버와, 진공 챔버 내에서 기판을 유지하는 스테이지와, 타겟에 소정의 전력을 투입하는 제1 전원과, 스테이지에 교류 전력을 투입하는 제2 전원을 구비하고, 제1 전원에 의해 타겟에 전력을 투입하여 타겟을 스퍼터링하는 성막 처리와, 제2 전원에 의해 스테이지에 교류 전력을 투입하여 기판에 성막된 박막을 에칭하는 에칭 처리를 하는 성막 장치에 있어서,
    스테이지의 주위를 둘러싸는 제1 방착판이 배치되는 것에 관하여,
    스테이지에서 유지되는 기판의 성막면 쪽을 위로 하고, 기판에 근접하는 제1 방착판의 부분이 기판 상면과 동등한 평면상에 위치하는 성막 위치와, 이 제1 방착판의 부분이 기판 상면으로부터 위쪽에 위치하는 에칭 위치 사이에 제1 방착판을 상하 움직이게하는 구동 수단을 구비하고,
    상기 제1 방착판의 기판에 근접하는 부분에, 아래쪽으로 신장된 돌출 가지를 설치하고,
    상기 돌출 가지의 높이는, 상기 성막 위치와 상기 에칭 위치 사이의 거리와 동등 이상으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 돌출 가지의 높이는 10~30mm의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 진공 챔버에 상하 한 쌍의 코일이 설치되고, 제2 전원에 의해 스테이지에 교류 전력을 투입했을 때 발생하는 플라즈마를 상하 방향에서 샌드위치(sandwich)하도록 진공 챔버에 대해 상하 한 쌍의 코일이 위치 결정되는 것을 특징으로 하는, 성막 장치.
  4. 진공 챔버 내의 스테이지에 의해 기판을 유지하고, 스테이지의 주위를 둘러싸도록 방착판을 배치하고, 진공 챔버 내의 타겟에 소정의 전력을 투입하여 스퍼터링하는 성막 공정과, 타겟으로의 전력 투입을 정지하고, 스테이지에 교류 전력을 투입하여 기판에 성막된 박막을 에칭하는 에칭 공정을 포함하는 성막 방법에 있어서,
    스테이지에서 유지되는 기판의 성막면 쪽을 위로 하고, 상기 성막 공정에서는 기판에 근접하는 방착판의 부분이 기판 상면과 동등한 평면상에 위치하는 성막 위치에 방착판을 이동시키고, 상기 에칭 공정에서는 이 방착판의 부분이 기판 상면으로부터 위쪽에 위치하는, 성막 위치와는 다른 에칭 위치에 방착판을 이동시키고,
    상기 방착판의 기판에 근접하는 부분에, 아래쪽으로 신장된 돌출 가지가 설치되고, 이 돌출 가지의 높이가, 상기 성막 위치와 상기 에칭 위치 사이의 거리와 동등 이상으로 설정되고,
    상기 에칭 공정에서 박막으로부터 튀어 흩어지는 입자가, 상기 방착판의 기판에 근접하는 부분과 기판의 사이를 통과하여, 상기 돌출 가지에 부착하여, 진공 챔버 내면에 부착하는 것을 방지하도록 한 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 에칭 위치는 상기 성막 위치보다 10~30mm 위쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는, 성막 방법.
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