KR20120018376A - 성막 장치 - Google Patents

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시게오 나카니시
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Abstract

피처리체의 표면에 스퍼터법을 이용하여 피막을 형성하는 성막 장치로서, 서로 대향하도록 배치된 상기 피처리체와 상기 피막의 모재인 타겟을 수납하는 챔버; 상기 챔버 내를 감압하는 배기 수단; 상기 타겟의 스퍼터면 전방에 자장을 발생시키는 자장 발생 수단; 상기 타겟에 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원; 상기 챔버 내에 스퍼터 가스를 도입하는 가스 도입 수단; 상기 타겟과 상기 피처리체의 사이에 발생한 플라즈마가 안정 상태가 될 때까지 상기 피처리체에의 스퍼터 입자의 입사를 막는 수단;을 구비한다.

Description

성막 장치{Film-forming apparatus}
본 발명은 피처리체의 표면에 피막을 형성하기 위한 성막 장치에 관한 것으로, 특히 박막 형성 방법의 일종인 스퍼터링법을 이용한 성막 장치에 관한 것이다.
본원은 2009년 7월 17일에 일본 출원된 특원 2009-169335호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래, 예를 들면 반도체 디바이스의 제작에서의 성막 공정에서는 스퍼터링법을 이용한 성막 장치(이하, 「스퍼터링 장치」라고 함)가 이용되고 있다. 이러한 용도의 스퍼터링 장치에서는, 최근의 배선 패턴의 미세화에 따라 처리해야 할 기판 전면에 걸쳐 깊이와 폭의 비가 3을 넘는 고 어스펙트비의 미세 홀 및 트렌치에 대해 피복성 좋게 성막할 수 있는 것, 즉 커버리지의 향상이 강하게 요구되고 있다.
일반적인 스퍼터링 장치에서는, 스퍼터 입자를 타겟으로부터 튀어나가게 하기 위한 제1 단계로서 아르곤 가스가 도입된 진공 챔버 내에 배치된 타겟에 음의 전압을 인가한다(이하, 이그니션이라고 부름). 이에 의해, 스퍼터링 가스(예를 들면, 아르곤 가스)가 이온화되어 타겟에 충돌하고, 이 충돌에 의해 타겟 표면으로부터는 스퍼터 입자가 튀어나간다. 예를 들면, Cu 등의 배선 박막 재료로 형성된 타겟으로부터 스퍼터 입자로서 Cu원자가 튀어나가 기판에 부착하여 박막이 된다. 성막 대상인 기판은 진공 챔버 내에 타겟과 소정 간격만큼 이격하여 대향 배치되어 있다.
또한, DC 마그네트론 방식의 스퍼터링 장치에서는, 타켓 이면에 설치된 자장 발생 수단(예를 들면, 영구자석 등)에 의해 타겟 표면에 자계를 형성한다. 그 후에, 타겟에 음의 전압을 인가함으로써 스퍼터링 가스 이온이 타겟 표면에 충돌하여 타겟재 원자 및 2차 전자가 버려진다. 이 2차 전자를 타겟 표면에 형성된 자계 중에서 주회(周回)시킴으로써 스퍼터링 가스(아르곤 가스 등의 비활성 가스)와 2차 전자의 이온화 충돌의 빈도를 증대시키고 플라즈마 밀도를 높게 하여 박막 형성을 가능하게 한다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본특개 2008-47661호 공보
출원인은, 미세 홀 및 트렌치에 대한 성막에 있어서, 타겟에 음의 전위를 인가한 직후의 플라즈마가 안정되지 않은 단계에서의 성막 과정이 미세 홀 및 트렌치의 측벽의 응집 발생에 큰 영향을 미치는 것을 발견하였다. 이 응집의 원인은 플라즈마가 안정되기 이전의 스퍼터 입자에 의해 형성되는 초기 단계의 막질에 있다고 생각된다. 초기 단계의 막질에 불량이 있음으로써, 플라즈마 안정 후의 성막에 영향이 미치고 결과적으로 막질 불량이 되었다.
배선 패턴이 미세화되기 이전에는 성막하는 막두께가 비교적 두꺼웠기 때문에, 이그니션 시에 성막되는 성막량은 상대적으로 작아 문제가 되지 않았다. 그러나, 최근 배선 패턴이 미세화됨으로써 요구되는 막두께에 대해 착화 시(이그니션 시)에 형성되는 막두께를 무시할 수 없게 되었다.
본 발명은 이상의 점에 감안하여, 이그니션 시에 퇴적하는 스퍼터 입자의 영향을 받지 않고, 기판에 형성된 고 어스펙트비의 각 미세 홀 및 트렌치에 대해 피복성이 좋은 성막을 행하는 것이 가능한 성막 장치의 제공을 과제로 한다.
본 발명의 일 태양에 관한 성막 장치는 피처리체의 표면에 스퍼터법을 이용하여 피막을 형성하는 성막 장치로서, 서로 대향하도록 배치된 상기 피처리체와 상기 피막의 모재인 타겟을 수납하는 챔버; 상기 챔버 내를 감압하는 배기 수단; 상기 타겟의 스퍼터면 전방에 자장을 발생시키는 자장 발생 수단; 상기 타겟에 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원; 상기 챔버 내에 스퍼터 가스를 도입하는 가스 도입 수단; 상기 타겟과 상기 피처리체의 사이에 발생한 플라즈마가 안정 상태가 될 때까지 상기 피처리체에의 스퍼터 입자의 입사를 막는 수단;을 구비한다.
상기 수단은, 상기 피처리체와 상기 타겟의 사이에 배치된 셔터이어도 된다.
혹은, 상기 수단이 상기 피처리체를 상기 타겟 하방에서 수평 방향으로 이동시키는 수송 장치이어도 된다.
또한, 상기 수단이 상기 피처리체와 상기 타겟의 사이에 전장을 형성하는 것이 가능한 격자형상의 전극이어도 된다.
또한, 상기 수단이 상기 피처리체와 상기 타겟의 사이에 상기 스퍼터 입자의 궤도를 상기 피처리체로부터 벗어나게 하는 자장을 형성하는 자장 발생 수단이어도 된다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 피처리체의 표면에 스퍼터법을 이용하여 피막을 형성하는 성막 장치에 있어서, 플라즈마가 안정 상태가 될 때까지 피처리체에의 스퍼터 입자의 입사를 막는 수단을 구비함으로써, 이그니션 시에 성막되는 스퍼터 입자의 영향을 받지 않고 기판에 형성된 고 어스펙트비의 각 미세 홀 및 트렌치에 대해 피복성이 좋은 성막을 행할 수 있다.
상기 수단으로 피처리체와 타겟의 사이에 배치된 셔터를 채용한 경우에는, 셔터가 스퍼터 입자를 차단하기 때문에 이그니션 시의 스퍼터 입자의 영향을 받지 않고 성막할 수 있다.
도 1은 셔터가 설치된 성막 장치의 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 2a는 분할 셔터가 설치된 성막 장치의 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 2b는 분할 셔터가 설치된 성막 장치의 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 3a는 가동 셔터가 설치된 성막 장치의 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 3b는 가동 셔터가 설치된 성막 장치의 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 4a는 가동 스테이지가 설치된 성막 장치의 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 4b는 가동 스테이지가 설치된 성막 장치의 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 5는 연속 스테이지가 설치된 성막 장치의 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 6a는 메쉬 전극이 설치된 성막 장치의 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 6b는 메쉬 전극을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 자장 발생 코일이 설치된 성막 장치의 구조를 설명하는 모식적 단면도이다.
도 8a는 성막된 고 어스펙트비의 미세 홀 및 트렌치의 모식적 단면도이다.
도 8b는 성막된 고 어스펙트비의 미세 홀 및 트렌치의 모식적 단면도이다.
(제1 실시형태)
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시형태에 관한 성막 장치에 대해 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 성막 장치(1)는 DC 마그네트론 스퍼터링 방식의 것으로, 진공 분위기의 형성이 가능한 진공 챔버(2)를 구비한다. 진공 챔버(2)의 천정부에는 캐소드 유닛(C)이 장착되어 있다. 또, 이하에서는 진공 챔버(2)의 천정부측을 「상」으로 하고, 그 바닥부측을 「하」라고 하여 설명한다.
캐소드 유닛(C)은 타겟(3)을 구비하고, 해당 타겟(3)은 홀더(5)에 장착되어 있다. 또, 캐소드 유닛(C)은, 타겟(3)의 스퍼터면(하면)(3a) 전방에 터널 형상의 자장을 발생시키는 자장 발생 수단(4)을 구비한다. 타겟(3)은, 처리해야 할 기판(W)(피처리체)에 형성하고자 하는 박막의 조성에 따라 적절히 선택된 재료, 예를 들면 Cu, Ti, Al나 Ta제이다. 타겟(3)은, 처리해야 할 기판(W)의 형상에 대응시켜 스퍼터면(3a)의 면적이 기판(W)의 표면적보다 커지도록 공지의 방법으로 소정 형상(예를 들면, 평면에서 보아 원형)으로 제작되어 있다. 또한, 타겟(3)은, 공지의 구조를 가지는 DC 전원(스퍼터 전원)(9)에 전기적으로 접속되고, 소정의 음의 전위가 인가되게 되어 있다.
자장 발생 수단(4)은, 타겟(3)의 스퍼터면(3a)과는 반대쪽의 면(상면)에 배치되어 있다. 자장 발생 수단(4)은, 타겟(3)에 평행하게 배치된 요크(4a)와, 요크(4a)의 하면에 타겟(3) 측의 극성이 서로 다르도록 배치된 자석(4b, 4c)을 가지고 있다. 또, 자석(4b, 4c)의 형상이나 개수는, 방전의 안정성이나 타겟의 사용 효율의 향상 등의 관점에서 타겟(3)의 전방에 형성하고자 하는 자장에 따라 적절히 선택된다. 예를 들면, 박편 형상이나 막대 형상의 자석을 이용해도 되고, 또는 이들을 적절히 조합하여 이용해도 된다. 또, 자장 발생 수단(4)이 타겟(3)의 배면측에서 왕복 운동이나 회전 운동하도록 구성해도 된다.
진공 챔버(2)의 바닥부에는 타겟(3)에 대향시켜 스테이지(10)가 배치되고, 기판(W)을 위치 결정 유지할 수 있게 되어 있다. 또한, 진공 챔버(2)의 측벽에는 아르곤 가스 등의 스퍼터 가스를 도입하는 가스관(11)이 접속되고, 그 타단은 도시하지 않은 매스 플로우 콘트롤러를 개재하여 가스원에 연통하고 있다. 또, 진공 챔버(2)에는, 터보 분자 펌프나 로터리 펌프 등으로 이루어지는 진공 배기 수단(12)(배기 수단)에 통하는 배기관(12a)이 접속되어 있다.
진공 챔버(2)의 저벽에는 회전축(20)이 기밀하게 삽입 관통되어 있고, 그 선단 부분에는 셔터(21)가 장착되어 있다. 회전축(20)은, 도시하지 않은 모터 등의 동력에 의해 회전시킬 수 있다.
셔터(21)는 기판(W)과 실드(22)의 사이에 배치되어 있다. 회전축(20)을 회전시킴으로써, 타겟(3) 측에서 보아 기판(W)을 셔터(21)에 의해 완전히 덮을 수 있고, 타겟(3) 측에서 보아 기판(W)을 완전히 노출시킬 수도 있다.
다음에, 상기와 같은 성막 장치(1)를 사용한 성막에 대해 설명한다.
우선, 진공 배기 수단(12)을 작동시켜 진공 챔버(2) 안을 소정의 진공도(예를 들면, 1O-5Pa대의 압력)까지 진공 상태로 한다. 그리고, 진공 챔버(2) 내의 압력이 소정값에 도달한 후, 스테이지(10)에 기판(W)을 세트하고, 셔터(21)를 기판(W)의 상방에 배치한다. 진공 챔버(2) 내에 아르곤 가스 등(스퍼터 가스)을 소정의 유량으로 도입하면서, DC 전원(9)에 의해 타겟(3)에 소정의 음의 전위를 인가(전력 투입)하여 진공 챔버(2) 내에 플라즈마 분위기를 형성한다. 이 경우, 자장 발생 수단(4)으로부터의 자장으로 스퍼터면(3a) 전방에서 전리한 전자 및 스퍼터링에 의해 생긴 2차 전자가 포착되고, 스퍼터면(3a) 전방에서의 플라즈마가 고밀도가 된다.
플라즈마 중의 아르곤 이온이 스퍼터면(3a)에 충돌하여 스퍼터면(3a)이 스퍼터링되고, 스퍼터면(3a)으로부터 기판(W)으로 향하여 스퍼터 원자나 스퍼터 이온(스퍼터 입자)이 비산한다. 이 단계에서는, 셔터(21)는 기판(W)의 바로 위에 배치되어 있기 때문에, 스퍼터 입자는 셔터(21)에 부착될 뿐이고 기판(W)에는 도달하지 않는다.
스퍼터링 초기 단계가 종료되고 플라즈마가 안정된 단계에서, 회전축(20)을 회전시킴으로써 셔터(21)가 기판(W)의 바로 위에서 이동하여 기판(W)이 타겟(3)에 대해 노출된다. 이에 의해, 스퍼터 입자는 기판(W)까지 도달하여 성막이 개시된다.
특히, Cu 타겟의 경우에는 자기 유지 방전이 가능하다. 이 때문에, 스퍼터 가스 도입에 의한 착화 후, 스퍼터 가스 도입을 멈추고 플라즈마가 안정하게 유지될 때까지 기다리고, 그 후 셔터(21)를 개방하여 기판(W)에 성막을 개시하는 것도 가능하다.
이상과 같이, 스퍼터링 초기 단계의 스퍼터 입자를 셔터(21)에 의해 차단함으로써, 플라즈마 불안정시의 스퍼터 입자가 기판(W)에 도달하는 일이 없어진다. 이 때문에, 기판에 형성된 고 어스펙트비의 각 미세 홀 및 트렌치에 대해 피복성이 좋은 성막을 행하는 것이 가능하게 된다.
도 8a 및 도 8b에 성막된 고 어스펙트비의 미세 홀의 모식적 단면도를 나타낸다. 이 도면에서, H는 고 어스펙트비의 미세 홀, L은 성막된 박막이다. 성막 처리되는 기판(W)은, Si웨이퍼 표면에 실리콘 산화물막(절연막)(I)을 형성한 후, 이 실리콘 산화물막 중에 고 어스펙트비의 미세 홀(H)을 패터닝함으로써 얻어진다.
도 8a는 이그니션 시의 성막을 차단하지 않은 경우의 미세 홀(H)의 모식 단면도이고, 도 8b는 이그니션 시의 성막을 차단한 경우의 미세 홀(H)의 모식 단면도이다.
도 8a에서는, 미세 홀(H)의 상부의 막두께(t1a)와 하부의 막두께(t2a)가 불균일한 것을 알 수 있다. 한편, 도 8b에서는, 이그니션 시의 성막을 차단함으로써 미세 홀(H)의 상부의 막두께(t1b)와 하부의 막두께(t2b)가 대략 균일한 것을 알 수 있다.
또한, 도 8a의 개구부 직경(da)과 도 8b의 개구부 직경(db)을 비교하면, 도 8b에서 보다 큰 직경(db)이 확보되는 것을 알 수 있다. 또, 도 8a의 미세 홀(H)의 바닥부의 막두께(t3a)와 도 8b의 막두께(t3b)를 비교하면, 도 8b에서 충분한 막두께(t3b)가 확보되어 있고, 보텀 커버리지가 개선되어 있는 것을 알 수 있다.
또, 측벽에 부착한 막의 요철(모폴로지)이 도 8a에 비해 도 8b에서는 개선되는 것을 알 수 있다.
(제2 실시형태)
분할 셔터를 사용하는 본 발명의 제2 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태에서도, 제1 실시형태와 같이 이그니션 시의 스퍼터 입자를 차단하기 위한 셔터가 이용되고 있다. 본 실시형태는, 셔터 기구에 관해 제1 실시형태의 셔터(21) 대신에 분할 셔터(23)가 이용되고 있는 것을 제외하고 제1 실시형태와 같은 구성을 가지고 있다. 도 2a 및 도 2b는 분할 셔터(23)를 구비한 성막 장치(1a)의 개략도이다.
성막 장치(1a)는 타겟(3)과 기판(W)의 사이에 중앙부에서 2개로 분할 가능한 평면에서 보아 원형의 분할 셔터(23)를 구비하고 있다. 분할 셔터(23)는, 분할 전에는 도 2a에 도시된 바와 같이 기판(W)에 대해 타겟(3)으로부터 뛰어나가는 스퍼터 입자를 차단하는 데에 충분한 크기를 가지고 있다.
분할 셔터(23)는, 분할 후에는 활 모양을 그리도록 요동 가능하게 구성되어 있고, 도 2b에 도시된 바와 같이 이그니션 후에 타겟(3)에 대해 기판(W)을 노출하도록 개폐가 가능하다.
분할 셔터(23)는, 개방시에는 진공 챔버(2)의 측벽에 따르는 위치에 놓이므로 공간 효율이 좋다.
이러한 구성에 의해, 본 실시형태의 성막 장치(1a)는, 이그니션 시에 성막되는 스퍼터 입자의 영향을 받지 않고 기판(W)에 형성된 고 어스펙트비의 각 미세 홀 및 트렌치에 대해 피복성이 좋은 성막을 행하는 것이 가능하다.
(제3 실시형태)
가동 셔터를 사용하는 본 발명의 제3 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태에서도, 제1 실시형태와 같이 이그니션 시의 스퍼터 입자를 차단하기 위한 셔터가 이용되고 있다. 본 실시형태는, 셔터 기구에 관해 제1 실시형태의 셔터(21) 대신에 가동 셔터(24)가 이용되고 있는 것을 제외하고 제1 실시형태와 같은 구성을 가지고 있다. 도 3a 및 도 3b는 가동 셔터(24)를 구비한 성막 장치(1b)의 개략도이다.
이 성막 장치(1b)는, 타겟(3)과 기판(W)의 사이에 가동 셔터(24)를 이동 가능하게 설치하는 것을 특징으로 한 것이다.
가동 셔터(24)는 평면에서 보아 직사각형의 판형상이고, 그 일변이 힌지부(26)를 개재하여 가동축(25)과 연결되어 있다. 가동축(25)은 챔버(2)의 저벽에 기밀하게 삽입 관통되어 있고, 도시하지 않은 동력 수단에 의해 상하 이동 가능하게 구성되어 있다.
도 3a는 가동축(25)이 최하부에 위치한 경우의 도면으로, 가동 셔터(24)는 도시하지 않은 가이드에 의해 기판(W)의 바로 위에 도출되어 기판(W)을 타겟에 대해 노출되지 않은 상태로 한다. 도 3b는 가동축(25)이 최상부에 위치한 경우의 도면으로, 가동 셔터(24)는 챔버(2a)의 측벽에 따르도록 힌지부(26)를 중심으로 회동한다. 이에 의해, 기판(W)은 타겟(3)에 대해 노출되고, 스퍼터 입자가 기판(W)에 도달하게 된다.
(제4 실시형태)
가동 스테이지(10a)(수송 장치)를 사용하는 본 발명의 제4 실시형태에 대해 설명한다. 도 4a 및 도 4b는 가동 스테이지(10a)를 구비한 성막 장치(1c)의 개략도이다.
가동 스테이지(10a)는 진공 챔버(2b)의 바닥부에 배치되어 있고, 제1 실시형태와 같이 기판(W)을 위치 결정 유지할 수 있다. 가동 스테이지(10a)는 도시하지 않은 동력 수단에 의해 수평 방향으로 이동 자유자재이다. 또한, 도 4a에 도시된 바와 같이 기판(W)이 타겟(3)에 대해 노출되지 않은 위치 및 도 4b에 도시된 바와 같이 기판(W)이 타겟(3)에 대해 노출되는 위치로 가동 스테이지(10a)를 이동시킬 수 있다.
다음에, 상기와 같은 구성의 성막 장치(1c)를 사용한 성막에 대해 설명한다.
우선, 가동 스테이지(10a)에 기판(W)을 세트한다. 이 때, 기판(W)은 타겟(3)에 대해 노출되지 않은 위치에 놓여 있다. 그리고, DC 전원에 의해 타겟(3)에 소정의 음의 전위를 인가(전력 투입)하여 진공 챔버(2) 내에 플라즈마 분위기를 형성한다.
플라즈마 중의 아르곤 이온이 스퍼터면(3a)에 충돌하여 스퍼터면(3a)이 스퍼터링되고, 스퍼터면(3a)에서 기판(W)으로 향하여 스퍼터 원자나 스퍼터 이온(스퍼터 입자)이 비산한다. 이 단계에서는, 기판(W)은 타겟(3)에 대해 노출되지 않은 위치에 배치되어 있기 때문에, 스퍼터 입자는 기판(W)에는 도달하지 않는다.
스퍼터링 초기 단계가 종료되고 플라즈마가 안정된 단계에서, 가동 스테이지(10a)를 이동시킨다. 가동 스테이지(10a) 상에 유지된 기판(W)이 진공 챔버(2b)의 평면에서 보아 중심부까지 이동하면, 기판(W)이 타겟(3)에 대해 노출된다. 이에 의해, 스퍼터 입자는 기판(W)까지 도달하여 성막이 개시된다.
이상과 같이, 스퍼터링 초기 단계에서 기판(W)을 타겟(3)에 대해 노출되지 않은 위치에 배치함으로써, 플라즈마 불안정 시의 스퍼터 입자가 기판(W)에 도달하는 일이 없어진다. 이 때문에, 기판(W)에 형성된 고 어스펙트비의 각 미세 홀 및 트렌치에 대해 피복성이 좋은 성막을 행하는 것이 가능하게 된다.
(제5 실시형태)
연속 스테이지(10b)(수송 장치)를 사용하는 본 발명의 제5 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태에서도, 제4 실시형태와 같이 이그니션 시(스퍼터링 초기 단계)에 기판(W)을 타겟(3)에 대해 노출되지 않은 위치에 배치한다. 본 실시형태는, 수송 장치에 관하여 제4 실시형태의 가동 스테이지(10a) 대신에 연속 스테이지(10b)를 이용하는 것을 제외하고 제1 실시형태와 같은 구성을 가지고 있다. 도 5는 연속 스테이지(10b)를 구비한 성막 장치(1d)의 개략도이다.
연속 스테이지(10b)는 복수의 스테이지를 연결한 구성으로 되어 있고, 진공 챔버(2c)의 바닥부에 배치되어 있다. 연속 스테이지(10b)는 벨트 컨베이어와 같이 진공 챔버(2c) 안을 순회 이동 자유자재이다. 연속 스테이지(10b)를 구성하는 개개의 스테이지에는 각각 기판(W)이 놓여 있다. 단, 선두의 스테이지에는 더미 기판(Wd)이 놓여 있다.
상기와 같은 성막 장치(1d)를 사용한 성막에 대해 설명한다.
우선, 연속 스테이지(10b)의 각 스테이지에 기판(W)을 세트한다. 선두의 스테이지에는 더미 기판(Wd)을 올려놓는다. DC 전원에 의해 타겟(3)에 소정의 음의 전위를 인가(전력 투입)하여 진공 챔버(2) 내에 플라즈마 분위기를 형성한다.
플라즈마 중의 아르곤 이온이 스퍼터면(3a)에 충돌하여 스퍼터면(3a)이 스퍼터링되고, 스퍼터면(3a)에서 기판(W)으로 향하여 스퍼터 원자나 스퍼터 이온(스퍼터 입자)이 비산한다. 이 단계에서는, 더미 기판(Wd)에 대해 스퍼터 입자가 퇴적되어 성막된다.
스퍼터링 초기 단계가 종료되고 플라즈마가 안정된 단계에서, 연속 스테이지(10b)를 이동시킴으로써 기판(W)에 대해 안정 상태인 플라즈마에 의해 스퍼터 입자가 퇴적되어 성막된다. 기판(W)에 대해 성막이 완료되면, 연속 스테이지(10b)가 이동한다. 스퍼터링은 계속되기 때문에, 다음 기판(W)에 대해서는 처음부터 안정 상태인 플라즈마에 의해 스퍼터링된 스퍼터면(3a)으로부터 비산한 스퍼터 입자가 입사한다.
이 성막 장치(1d)를 이용하여 성막을 행함으로써, 복수장의 기판(W)에 연속하여 성막하는 것이 가능하게 된다.
(제6 실시형태)
메쉬 전극(격자 형상의 전극)을 사용하는 본 발명의 제6 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태에서는, 이그니션 시의 스퍼터 입자를 차단함에 있어서 전자장을 형성하는 것이 가능한 전극이 이용된다. 본 실시형태는, 제2 실시형태의 분할 셔터(23) 대신에 메쉬 전극(30)을 이용하는 것을 제외하고 제2 실시형태와 같은 구성을 가지고 있다. 도 6a 및 도 6b는 메쉬 전극(30)을 구비한 성막 장치(1e)의 개략도이다.
성막 장치(1e)는 타겟(3)과 기판(W)의 사이에 메쉬 전극(30)을 구비하고 있고, 메쉬 전극(30)은 적절한 방법으로 진공 챔버(2a) 내에 고정되어 있다. 도 6b에 메쉬 전극(30)의 평면도를 나타낸다. 메쉬 전극(30)은 평면에서 보아 원형의 테두리체(31)와 도선(32)으로 구성되어 있고, 테두리체(31) 내에 격자 형상으로 도선(32)이 고정되어 있다. 사용되는 도선(32)은 스퍼터 입자의 통과를 저해하지 않도록 가늘면 가늘수록 바람직하다. 또한, 메쉬 전극(30)은 도시하지 않은 전원과 접속되어 있고, 이 전원에 의해 전압을 인가함으로써 전자장을 형성하는 것이 가능하다.
상기 구성의 성막 장치(1e)는, 이그니션 시에 메쉬 전극(3O)에 의해 메쉬 전극(30)의 주위에 전자장을 형성함으로써, 이그니션 시의 성막시의 스퍼터 입자 및 하전 입자를 차단할 수 있다.
또한, 형태의 성막 장치(1e)에 사용되고 있는 메쉬 전극(30)은 특별한 형상의 진공 챔버를 사용할 필요가 없기 때문에, 기존의 성막 장치에의 도입도 용이하다.
(제7 실시형태)
코일(자장 발생 수단)을 사용하는 본 발명의 제7 실시형태에 대해 설명한다. 도 7은 제1 코일(40) 및 제2 코일(45)을 구비한 성막 장치(1f)의 개략도이다. 여기서, 자력선(M)은 설명의 편의상 도 7에서 화살표를 이용하여 나타나고 있는데, 자장의 방향을 한정하는 것은 아니다. N→S의 방향이어도 되고, S→N의 방향이어도 된다.
성막 장치(1f)에는, 진공 챔버(2a)를 둘러싸도록 하여 주위에 제1 코일(40) 및 제2 코일(45)이 설치되어 있다.
제1 코일(40) 및 제2 코일(45)은 각각 상하방향으로 소정의 간격을 두고 진공 챔버(2)의 외측벽에 설치한 링형상의 코일 지지체(41, 46)를 가지고, 이 코일 지지체(41, 46)에는 타겟(3) 및 기판(W)의 중심 간을 연결하는 수직축의 주위에서 각각 도선(42, 47)이 감겨 있다. 또한, 각 코일(40, 45)은, 각 코일(40, 45)에의 통전을 가능하게 하는 도시하지 않은 전원 장치를 구비하고 있다.
여기서, 코일의 개수, 도선(15)의 직경이나 권수는, 예를 들면 타겟(3)의 치수, 타겟(3)과 기판(W) 간의 거리, 전원 장치의 정격 전류값이나 발생시키고자 하는 자장의 강도(가우스)에 따라 적절히 설정된다.
전원 장치는, 제1 코일(40) 및 제2 코일(45)에서의 전류값 및 전류의 방향을 임의로 변경할 수 있는 제어 회로(도시생략)를 구비한 공지의 구조의 것이다. 본 실시형태에서는, 제1 코일(40)에 하향의 수직 자장이 발생하도록 마이너스의 전류값을 인가하였다. 한편, 제2 코일(45)에는 상향의 수직 자장이 발생하도록 플러스의 전류값을 인가하였다. 이와 같이 제2 코일(45)의 전류값을 제1 코일(40)에 대해 반전시킴으로써, 도 7에 도시된 바와 같이 자력선의 방향은 기판(W)에 대해 수직으로 되지 않고 진공 챔버(2a)의 측벽으로 향하게 된다.
상기 성막 장치(1f)에서는, 이그니션 시에 제1 코일(4O)에 마이너스의 전류를 인가함과 동시에 제2 코일(45)에 플러스의 전류를 인가하고, 기판(W)과 타겟(3)의 사이에 스퍼터 입자의 궤도를 기판(W)으로부터 벗어나게 하는 자장을 형성함으로써, 이그니션 시의 스퍼터 입자 및 하전 입자를 차단할 수 있다(제1 코일(40) 및 제2 코일(45)의 인가전류의 방향은 반대이어도 된다).
또한, 본 실시형태의 성막 장치(1f)에 사용되고 있는 코일(40, 45)은 특별한 형상의 진공 챔버를 필요로 하지 않기 때문에, 기존의 성막 장치에의 도입도 용이하다.
본 발명에 의하면, 이그니션 시에 퇴적하는 스퍼터 입자의 영향을 받지 않고 기판에 형성된 고 어스펙트비의 각 미세 홀 및 트렌치에 대해 피복성이 좋은 성막을 행하는 것이 가능한 성막 장치를 제공할 수 있다.
C 캐소드 유닛 W 기판(피처리체)
1 성막 장치 2 진공 챔버
3 타겟 3a 스퍼터면
4 자장 발생 수단 4a 요크
4b, 4c 자석 9 DC 전원(스퍼터 전원)
10 스테이지 10a 가동 스테이지
10b 연속 스테이지 11 가스관
12 진공 배기 수단 12a 배기관
20 회전축 21 셔터
22 실드 23 분할 셔터
24 가동 셔터 25 가동축
26 힌지부 30 메쉬 전극
40 제1 코일 45 제2 코일

Claims (5)

  1. 피처리체의 표면에 스퍼터법을 이용하여 피막을 형성하는 성막 장치로서,
    서로 대향하도록 배치된 상기 피처리체와 상기 피막의 모재인 타겟을 수납하는 챔버;
    상기 챔버 내를 감압하는 배기 수단;
    상기 타겟의 스퍼터면 전방에 자장을 발생시키는 자장 발생 수단;
    상기 타겟에 음의 직류 전압을 인가하는 직류 전원;
    상기 챔버 내에 스퍼터 가스를 도입하는 가스 도입 수단;
    상기 타겟과 상기 피처리체의 사이에 발생한 플라즈마가 안정 상태가 될 때까지 상기 피처리체로의 스퍼터 입자의 입사를 막는 수단;을 구비한 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수단은, 상기 피처리체와 상기 타겟의 사이에 배치된 셔터인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수단은, 상기 피처리체를 상기 타겟 하방에서 수평 방향으로 이동시키는 수송 장치인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수단은, 상기 피처리체와 상기 타겟의 사이에 전장을 형성하는 것이 가능한 격자형상의 전극인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수단은, 상기 피처리체와 상기 타겟의 사이에 상기 스퍼터 입자의 궤도를 상기 피처리체로부터 벗어나게 하는 자장을 형성하는 자장 발생 수단인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
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