JP3905584B2

JP3905584B2 - スパッタ装置及びコリメータ付着物の処理方法

Info

Publication number: JP3905584B2
Application number: JP26628696A
Authority: JP
Inventors: 美知雄有賀
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1996-10-07
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2016-10-07
Also published as: JPH10110267A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コリメータを有するスパッタ装置に関し、特に、コリメータに付着した付着物の剥離を防止する手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体デバイスの高集積化、微細化の進展に伴い、金属配線形成技術の分野においては多層配線構造に関する技術が急速に進んでいる。例えば、アルミニウム膜を配線層とした場合、その下地層として窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）を形成するのが一般的となっている。
【０００３】
ＴｉＮ膜の成膜は、通常、反応性スパッタ技術を用いて行っている。すなわち、真空処理チャンバ内にアルゴン（Ａｒ）と窒素（Ｎ₂）の混合ガスを導入し、チタン（Ｔｉ）製のターゲットからスパッタされたＴｉを処理チャンバ内のＮ₂と反応させてＴｉＮを形成し、このＴｉＮを半導体ウェハ上に堆積させて成膜を行うこととしている。
【０００４】
また、金属配線形成技術においては、近年のデザインルールの細線化に伴い、十分なボトムカバレッジ率を確保すべく、ターゲットと半導体ウェハとの間にコリメータと呼ばれる多数の孔を有する円板を設置する方法、いわゆるコリメーションスパッタ法が採用される傾向にある。コリメーションスパッタ法は、スパッタ粒子をコリメータの孔に通すことで、指向性が実質的にないに等しいスパッタ粒子に単一の指向性をもたせ、半導体ウェハ上に主として垂直方向成分のスパッタ粒子のみを堆積するようにしたものである。
【０００５】
ところで、上述したような成膜技術を用いてＴｉＮ膜を半導体ウェハ上に形成する際、スパッタ粒子は半導体ウェハのみならず、真空処理チャンバ内のシールドやコリメータ等にも付着してＴｉＮ膜を形成する。半導体ウェハ以外に形成されたＴｉＮ膜は発塵源となるため、従来一般には、連続したＴｉＮの成膜プロセスの間にＴｉのみを成膜するペースティングプロセスを入れ、シールド等に付いたＴｉＮ膜をＴｉ膜で封じ込めることとしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＴｉによるペースティングは、ターゲットに対向する面に形成されたＴｉＮ膜の剥離防止手段としては簡便な方法であり、効果的なものである。しかしながら、コリメータの下面（ターゲットとは反対側の面）に形成されたＴｉＮ膜に対しては十分な剥離防止効果がないという問題点があった。これは、コリメータ下面のＴｉＮ膜及びＴｉ膜がいずれも、ガス中の拡散のみにて付着して形成される膜であるため、付着力が弱く不安定な膜となっているからである。また、粒子が付着した際に膜中の表面拡散が殆ど起こらないため、膜中に空孔等が生じ、低密度で脆弱な膜となっていることにも原因があると考えられる。このため、従来においては、ペースティングを繰り返し行っても、コリメータ上面のＴｉＮ膜は完全に封じ込まれた状態であるにも拘らず、コリメータ下面のＴｉＮ膜が剥離する恐れが出てくるため、早期にコリメータを交換する必要があった。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的はコリメータ下面の付着物の剥離を効果的に防止する手段を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明によるスパッタ装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内で基板を支持するための支持手段と、支持手段により支持された基板の表面に対向するように設けられたターゲットと、ターゲット及び支持手段の間の空間にプロセスガスを供給するガス供給手段と、空間に供給されるプロセスガスをプラズマ化するプラズマ化手段と、ターゲット及び支持手段の間に配置されたコリメータと、支持手段とコリメータとの間に配置可能な移動体と、移動体をコリメータに対して負電位にすることができる電位手段とを備えることを特徴としている。
【０００９】
かかる構成において、ターゲットと支持手段との間にプラズマを発生させた後、支持手段とコリーメータとの間に配置された例えば表面がＴｉからなる移動体を、コリメータに対して負電位にすると、Ａｒイオンのようなプラズマ中の正のイオンが移動体に衝突して、移動体の表面からＴｉ粒子が放出される。これによって、コリーメータ下面はＴｉ粒子によって成膜されるようになるので、コリメータ下面に付着したＴｉＮ膜等の付着物が有効に封じ込められるようになる。すなわち、コリメータ下面のペースティングプロセスによって、付着物の剥離が防止されることとなる。
【００１０】
前記の電位手段としては、移動体に電気的に接続された直流電源や高周波電源が考えられる。また、コリーメータは接地されているのが好適である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。
【００１２】
図１は、本発明が適用されるスパッタ装置１０を概略的に示したものである。図示のスパッタ装置１０は、トランスファチャンバ１１の周囲に処理チャンバ１２、ロードロックチャンバ１３，１４、その他のチャンバ２０〜２４を配設してなるマルチチャンバ型のものである。このスパッタ装置１０は、トランスファチャンバ１１及びその周囲のチャンバ１２〜１４，２０〜２４内を真空に維持した状態でウェハＷの処理や搬送が可能となっている。
【００１３】
ウェハＷは、それぞれ、第１及び第２のロードロックチャンバ１３，１４内に設置されたカセット３０，３１から供給される。各ロードロックチャンバ１３，１４とトランスファチャンバ１１との間を気密に遮断するために、ウェハ搬送通路には開閉扉３２、３３が設けられている。また、各ロードロックチャンバ１３，１４は外部に通じる通路が設けられており、この通路にも開閉扉３４、３５が設けられている。したがって、開閉扉３４，３５を閉じ、トランスファチャンバ１１とロードロックチャンバ１３，１４との間の開閉扉３２，３３を開けることにより、トランスファチャンバ１１及びその他のチャンバ２０〜２４等を真空に保った状態で、ロードロックチャンバ１３，１４内のカセット３０，３１の出し入れが可能となる。
【００１４】
トランスファチャンバ１１には、チャンバ間でのウェハＷの搬送を行うためのウェハ搬送装置４０が設けられている。図示のウェハ搬送装置４０は、トランスファチャンバ１１の中心に設置された支持軸４１と、この支持軸４１に駆動機構４２を介して水平に支持された細長い平板状のブレード４３とを備えている。ブレード４３は、駆動機構４２の遠隔制御によって、支持軸４１を中心として旋回及び径方向に前後動し、その先端部を所望のチャンバ１２〜１４，２０〜２４内に差し入れることができるようになっている。かかる構成においては、ブレード４３の先端部にウェハＷを載せた状態で、ウェハＷをチャンバ１２〜１４，２０〜２４間で搬送することが可能となる。
【００１５】
図２及び図３は、それぞれ、図１のマルチチャンバ型スパッタ装置１０において、スパッタ処理をするための処理チャンバ１２の一つを概略的に示した縦断面図及び横断面図である。この処理チャンバ１２は真空チャンバ５０により画成されている。トランスファチャンバ１１との境界となる真空チャンバの側壁５０ａにはウェハ搬送通路５０ｂが設けられており、この通路は開閉扉５１により気密に閉じられるようになっている。
【００１６】
この処理チャンバ１２はＴｉＮ膜成膜用のものであって、真空チャンバ５０と、その上部開口部に配置されたＴｉ製のターゲット６０と、真空チャンバ５０の内部においてターゲット６０と同軸に対向して配置された基板支持手段たるペディスタル７０とを備えている。真空チャンバ５０は、基本的に、導電性材料のチャンバ本体５２と、その上部に取り付けられたアダプタ５３とを有している。このアダプタ５３は導電性材料から成り、通常はステンレス鋼やアルミニウム（Ａｌ）、Ｔｉ等から作られている。アダプタ５３の上面には、石英やアルミナ等からなる絶縁リングを介して、ターゲット６０の周フランジ６１が載置され、着脱可能に固定されている。
【００１７】
また、図４に、図２及び図３の処理チャンバ１２のガス系統及び電気系統の概略図が示されるように、チャンバ本体５２には、プロセスガスの供給手段としてＡｒガス供給源５４及びＮ₂ガス供給源５５が接続されており、さらに、処理チャンバ１２内を真空とするための真空ポンプ５６が接続されている。なお、図示されないが、良好な真空状態を保持すべく、部材間の気密性を保つためのＯリングが設けられてもよい。
【００１８】
ペディスタル７０は、その上面で被処理基板である半導体ウェハＷ等を支持するよう構成されている。また、ペディスタル７０は導電性材料から成り、好ましくは、ＴｉＮ成膜プロセスに対して融和性の高いＴｉから作られている。このペディスタル７０は、昇降機構７１により、成膜処理が行われる処理位置（図２において二点鎖線で示す位置）と、その下方の非処理位置（図２において実線で示す位置）との間で上下動可能となっている。より詳細に昇降機構を説明すると、ペディスタル７０は、真空チャンバ５０の底板５０ｃを貫通して垂直方向に延びる支持管７２の上端に支持されている。支持管７２は昇降機構７１により昇降可能となっている。なお、図２において、符号７３はベローズであり、処理チャンバ１２内の真空を保つためのものである。
【００１９】
また、ペディスタル７０の下側にはリフトプレート７４が配設されており、このリフトプレート７４は、真空チャンバ５０の底板５０ｃを貫通し昇降機構７５により昇降される支持軸７６に支持されている。この支持軸７６の周囲には、処理チャンバ１２内の気密性を保つためのベローズ７７が設けられている。リフトプレート７４の上面には複数本（図示実施形態では３本）のリフトピン７８が固定され、ペディスタル７０に形成された貫通孔７９を通って垂直上方に延びている。これらのリフトピン７８は、昇降機構７５を制御することで、リフトプレート７４と共に、図２の実線で示す非処理位置と二点鎖線で示す処理位置との間で昇降される。リフトピン７８が非処理位置にあるとき、リフトピン７８の上端はウェハ搬送装置４０のブレード４３よりも下側に配置され、また、リフトピン７８が処理位置にあるとき、その上端はブレード４３よりも上側に配置される。したがって、ウェハ搬送装置４０及び昇降機構７５を適宜操作することで、ウェハＷをブレード４３とペディスタル７０との間で移載することが可能となる。
【００２０】
また、図示実施形態の処理チャンバ１２は、ターゲット６０とペディスタル７０との間においてコリメータ６２を有している。このコリメータ６２は、断面六角形の孔６３を蜂の巣状に有する従来から知られた型式の円板状プレートであり、Ｔｉから作られている。コリメータ６２は、アダプタ５３の下部内周面から内方に突出する内フランジ４９に載置されたサポートアセンブリ６４により支持されている。より詳細に述べるならば、サポートアセンブリ６４は、アダプタ５３の内フランジ４９に載置されるステンレス鋼、Ａｌ或はＴｉ等の導電性材料からなるアウタサポートリング６５と、このアウタサポートリング６５の内周面の内フランジ６６に載置される石英或いはアルミナ等の絶縁材料からなるインナサポートリング６７とから構成されている。そして、コリメータ６２は、インナサポートリング６７の内周面下縁から内方に延びる突出部６８に載置され、これにより、ターゲット６０とペディスタル７０との間に平行に配置されるようになっている。
【００２１】
処理チャンバ１２には、さらに、真空チャンバ内壁面がスパッタ粒子でコーティングされるのを防止するためのシールド８０，８１が設けられている。図示実施形態においては、アダプタ５３とコリメータ６２との間のチャンバ内壁面を保護する環状の上部シールド８０と、コリメータ６２と処理位置にあるペディスタル７０との間のチャンバ内壁面を保護する環状の下部シールド８１とが設けられている。これらのシールド８０，８１は導電性材料から成り、好ましくはＴｉから作られている。上部シールド８０は、アダプタ５３の下面にねじ止めされ（図示せず）、コリメータ６２の上部外周縁の近傍まで延びており、その下縁部はコリメータ６２から一定の間隙をもって離隔されている。また、下部シールド８１は、アウタサポートリング６５下面にねじ止め（図示せず）され、処理位置のペディスタル７０の外周面の近傍まで延びている。
【００２２】
下部シールド８１の自由縁部８２は上方に折り返されており、この部分８２は、ペディスタル７０が非処理位置に下降された際、クランプリング８３を支持するようになっている。クランプリング８３は、ペディスタル７０が処理位置に上昇されたときに半導体ウェハＷをペディスタル７０に押え付け、ウェハＷの周囲に圧力が均等に加わるようにするためのものである。
【００２３】
上記説明又は図４から理解されるように、チャンバ本体５２、アダプタ５３、上下のシールド８０，８１及びアウタサポートリング６５は互いに電気的に接続されている。一方、ターゲット６０は絶縁リング６９によりチャンバ本体５２等から絶縁されている。図４に示されるように、ターゲット６０には直流電源９３の負端子が電気配線８４によって接続されており、直流電源９３の正端子はスイッチ８５を介してチャンバ本体に電気配線８４によって接続されると共に接地されている。また、ペディスタル７０は真空チャンバ５０と電気的に絶縁された状態になっている。
【００２４】
図２及び図４に示されるように、本実施形態では、処理チャンバ１２内のコリメータ付着物を処理するために、コリメータ６２は、絶縁材料からなるインナサポートリング６７により、チャンバ本体５２等から絶縁されているが、コリメータ６２はスイッチ８８が介接された電気配線８４により、チャンバ本体５２等と接地可能に接続されている。さらに、ターゲット６０とペディスタル７０との間に、チタン製のシャッタディスク（移動体）Ｓを適宜配置できるよう、シャッタ機構１５が設けられている。また、このシャッタ機構１５は、真空チャンバ５０との間に、スイッチ８７を介して高周波電源８６に接続された構成になっている。
【００２５】
シャッタ機構１５をより詳細に説明すると、真空チャンバ５０の底板５０ｃを貫通し回転可能に取り付けられた支持軸１６と、この支持軸１６の下端部に接続された回転駆動機構１７と、支持軸１６の上端部に固着され水平に延びるディスク載置アーム１８とから構成されている。
【００２６】
ディスク載置アーム１８は、ペディスタル７０の非処理位置と処理位置との中間の高さ位置に配置されており、回転駆動機構１７を制御することで、真空チャンバ５０の側部に設けられたサイドチャンバ１９内の第１位置（図３の実線で示す位置）と図３の二点鎖線で示す第２位置との間で回動される。ディスク載置アーム１８の自由端側の部分１８ａは他の部分１８ｂよりも一段下げられており、後述するように、その部分にシャッタディスクＳを載置するようにすることができる。このディスク載置部分１８ａの最外周部である段差面の径はシャッタディスクＳの径と同一又は僅かに大きくされており、載置されたシャッタディスクＳが横方向にずれないようにしている。なお、ディスク載置部分１８ａの中心点は、ディスク載置アーム１８が第２位置にあるとき、ペディスタル７０の中心軸線上に配置される。また、図示するように、このディスク載置部分１８ａは完全な円形となっていないが、これは、リフトピン７８が処理位置にある状態でディスク載置アーム１８を回動させた際、リフトピン７８とディスク載置アーム１８との干渉を防止するためのものである。このシャッタディスクＳはウェハＷとほぼ同様の形状、即ちウェハＷと実質的に同一の径と厚さを有している。したがって、シャッタディスクＳはウェハＷと同様な取り扱いができる。
【００２７】
このような構成のスパッタ装置１０において、半導体ウェハＷの表面にＴｉＮ膜を反応性スパッタ法により成膜する場合、まず、真空ポンプ５６を作動させて真空チャンバ５０内を所定の真空度まで減圧する。
【００２８】
真空チャンバ５０内が所定の真空度に達したならば、ウェハ搬送装置４０を制御して、第２のロードロックチャンバ１４内のカセット３１から処理すべきウェハＷを取り出し、処理チャンバ１２に搬送させる。つぎに、リフトピン７８を上下させてウェハＷをペディスタル７０上に載り移すようにする。そして、トランスファチャンバ１１と処理チャンバ１２との間の開閉扉５１を閉じ、ペディスタル７０を非処理位置から処理位置に上昇させる。なお、ディスク載置アーム１８は、半導体ウェハＷのＴｉ成膜処理の妨げとならない第１位置にある。
【００２９】
この状態で、Ａｒガス供給源５４及びＮ₂ガス供給源５５から所定流量でＡｒガスとＮ₂ガスを供給して混合ガスとし、真空チャンバ５０内に導入する。そして、スイッチ８５，８８を閉じ、直流電源９３を投入してターゲット６０に負のバイアスをかけると、ターゲット６０とペディスタル７０との間に、より詳細にはターゲット６０とコリメータ６２との間にプラズマが発生し、プラズマ中の正のＡｒイオンが、コリメータ６２に対して負に電気的にバイアスされたターゲット６０を衝撃する。Ａｒイオンがターゲット６０に衝突すると、ターゲット６０からターゲット原子、すなわちＴｉ粒子がはじき出される。このＴｉが真空チャンバ５０内のＮ₂と反応してＴｉＮとなり、半導体ウェハＷ上に堆積されＴｉＮ膜を形成する。
【００３０】
この成膜プロセスにおいて、ターゲット６０とペディスタル７０との間には、接地されたコリメータ６２が配置されているため、ターゲット６０からペディスタル７０に向かうＴｉＮ粒子のうち実質的に垂直方向に進む粒子のみがコリメータ６２の孔６３を通過する。したがって、半導体ウェハ上に成膜されたＴｉＮ膜は、ボトムカバレッジ率の高いものとなる。
【００３１】
一方、垂直方向成分以外のＴｉＮ粒子はコリメータ６２の上面や孔６３の内面に付着してＴｉＮ膜を形成する。また、ガスの拡散により、コリメータ６２の下面にもＴｉＮ粒子は付着する。かかるコリメータ６２に形成されたＴｉＮ膜は発塵源となる可能性がある。特に、コリメータ６２の下面に形成されたＴｉＮ膜は、前述したように付着力が弱く、低密度で脆弱な膜となっているため、剥離し易い。
【００３２】
そこで、上記の成膜プロセスが連続して所定回数行われたならば、ＡｒとＮ₂の混合ガスの導入を停止し、真空チャンバ５０内を清浄化すべく真空引きを行った後、コリメータ６２に形成されたＴｉＮ膜の剥離を防止するためのプロセスを引続き行う。このＴｉＮ膜剥離防止プロセスでは、まず、搬送装置４０を用いて、半導体ウェハＷを処理チャンバ１２から取り出し、搬送装置４０によって、ロードロックチャンバ１３，１４から取り出されたシャッタディスクＳを処理チャンバ１２内に搬入する（図２及び図３の二点鎖線参照）。その後、昇降機構７５を制御してリフトピン７８を非処理位置から処理位置に上昇させると、リフトピン７８の上端にシャッタディスクＳが移載される。シャッタディスクＳがリフトピン７８により確実に支持されたならば、ブレード４３を処理チャンバ１２からトランスファチャンバ１１内に戻すと共に、シャッタ機構１５の回転駆動機構１７を制御してディスク載置アーム１８を第１位置から第２位置に回動させる。そして、リフトピン７８を非処理位置に戻すと、シャッタディスクＳはディスク載置アーム１８のディスク載置部分１８ａに移載される。
【００３３】
つぎに、従来と同様のＴｉによるペースティングを行う。すなわち、Ａｒガスのみを真空チャンバ５０内に導入する。また、ペディスタル７０を処理位置に上昇させる。この後、スイッチ８８が閉じられていることを確認し、直流電源９３を投入してターゲット６０とコリメータ６２との間にプラズマを発生させると、プラズマ中のＡｒイオンがターゲット６０に衝撃してＴｉ粒子がスパッタされ、コリメータ６２はもとより、シャッタディスクＳの上面やシールド８０，８１、クランプリング８３等の表面に形成されたＴｉＮ膜上に堆積する。ターゲット６０からスパッタされたＴｉ粒子が直接コリメータ６２の上面等に付着する場合、そのＴｉ粒子の持つエネルギが大きいので、形成されるＴｉ膜は高密度で安定した膜となり、下層となるＴｉＮ膜の剥離が防止される。
【００３４】
Ｔｉによってコリメータ６２の主に上面をペースティングし始めて一定時間経過したならば、スイッチ８５を開き、スイッチ８７を入れて高周波電源８６をシャッタ機構１５に投入する。このとき、コリメータ６２とシャッタ機構１５と電気的に接続されたシャッタディスクＳとの間にプラズマが発生し、プラズマ中のＡｒイオンがシャッタディスクＳに衝撃してＴｉ粒子がスパッタされる。このＴｉ粒子もまた大きなエネルギを有するので、コリメータ６２の下面に主として付着して形成されるＴｉ膜は、高密度で安定した膜となり、下層となるＴｉＮ膜の剥離が防止される。
【００３５】
このようにして、コリメータ６２の表面に形成されたＴｉＮ膜はＴｉ膜によって全体的に堅固にペースティングされた状態となり、剥離が防止される。
【００３６】
なお、ＴｉＮ膜剥離防止プロセスにおいて、コリメータ６２の上面及び下面を順次ペースティングしているが、そのプロセスが効率的になされるために、その上面及び下面のペースティングが同時になされてもよい。
【００３７】
図５は、本発明の第２実施形態を示すガス系統及び電気系統の概略図である。上に述べた第１実施形態では、導電性のシャッタディスクＳが、高周波電源８６に接続されたシャッタ機構１５に載置されることによって、コリメータ付着物の処理を可能にしていた。しかし、図５に示される第２実施形態では、チャンバ本体５２等と電気的に絶縁され、且つ、高周波電源８６にスイッチ８７を介して電気配線８４によって接地接続されたペディスタル７０に、シャッタディスクＳが載置されている。
【００３８】
かかる構成において、コリメータ６２の下面にＴｉによるペースティングを行うためには、ウェハＷにＴｉＮを成膜させ、そのウェハＷを処理チャンバ１２から取り出した後、搬送装置４０によってウェハＷを処理チャンバ１２のペディスタル７０に載置させるのと同じ手順で、ロードロックチャンバ１３，１４から取り出されたシャッタディスクＳをペディスタル７０に載置させる。
【００３９】
つぎに、第１実施形態と同様に、ＴｉＮ膜の剥離防止プロセスによって、コリメータ６２上面のペースティングを行った後、スイッチ８５を開き、スイッチ８７を閉じて高周波電源８６をペディスタル７０に投入する。このとき、コリメータ６２とペディスタル７０と電気的に接続されたシャッタディスクＳとの間にプラズマが発生し、プラズマ中のＡｒイオンがシャッタディスクＳに衝撃して、スパッタによりＴｉ粒子が放出される。このＴｉ粒子もまた大きなエネルギを有するので、コリメータ６２の下面に主として付着して形成されるＴｉ膜は、高密度で安定した膜となり、下層となるＴｉＮ膜の剥離が防止される。
【００４０】
上記第１及び第２実施形態では、コリメータ６２とシャッタディスクＳとの間にプラズマを発生させるのに高周波電源８６を用いたが、陰極がシャッタディスクＳに接続された直流電源でもよい。また、このシャッタディスクＳを従来のチタン製のものよりも安価なステンレス鋼の表面にＴｉをコーティングしたものを用いてもよい。さらに、シャッタディスクＳを表面にＴｉがコーティングされていないステンレス製にしても、コリメータ６２上面をＴｉによってペースティングさせるときにシャッタディスクＳの表面にＴｉが成膜されるので、このＴｉ膜を用いてコリメータ６２下面のＴｉによるペースティングを行なうことができる。このため、使い捨て可能なシャッタディスクＳを用いてもよいこととなる。
【００４１】
また、このシャッタディスクＳ及びシャッタ機構１５は、上記第１実施形態及び第２実施形態においては、コリメータ付着物を処理するために用られている。しかし、それらが、本来の目的からしてターゲット６０のクリーンニング時にペディスタル７０を保護するように供されてもよいことはもちろんである。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、コリメータ上の付着物の剥離が容易に起こらない状態とすることができる。したがって、コリメータ上の付着物が原因となる汚染粒子が生ずる可能性が低減され、製造される半導体デバイス等の歩留りが向上する。
【００４３】
また、長期にわたり、コリメータを交換せずに成膜プロセスを実施することが可能となる。コリメータを交換する場合、真空チャンバを開放する必要があり、また、再度チャンジ内を所定の真空度まで減圧するには相当な時間を要するため、スパッタ装置の稼働停止時間が長くなり、生産効率が低下するが、本発明によれば、コリメータの交換回数が減るため、生産性、コスト・オブ・オーナーシップが格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるマルチチャンバ型スパッタ装置を概略的に示す上断面図である。
【図２】図１のスパッタ装置における処理チャンバの一つを概略的に示す縦断面図であり、図３のII−II線に沿っての断面図である。
【図３】図２のIII − III線に沿っての断面図である。
【図４】第１実施形態におけるスパッタ装置のガス系統及び電気系統を示す概略図である。
【図５】第２実施形態におけるスパッタ装置のガス系統及び電気系統を示す概略図である。
【符号の説明】
１０…スパッタ装置、１１…トランスファチャンバ、１２…処理チャンバ、１３…ロードロックチャンバ、１４…ロードロックチャンバ、１５…シャッタ機構、１８…ディスク載置アーム、３０…カセット、３１…カセット、４０…ウェハ搬送装置、４３…ブレード、５０…真空チャンバ、５４…Ａｒガス供給源、５５…Ｎ₂ガス供給源、５６…真空ポンプ、６０…ターゲット、６２…コリメータ、７０…ペディスタル、９３…直流電源、８６…高周波電源、Ｗ…半導体ウェハ、Ｓ…シャッタディスク。

Claims

真空チャンバと、
前記真空チャンバ内で基板を支持するための支持手段と、
前記支持手段により支持された基板の表面に対向するように設けられたターゲットと、
前記ターゲット及び前記支持手段の間の空間にプロセスガスを供給するガス供給手段と、
前記空間に供給されるプロセスガスをプラズマ化するプラズマ化手段と、
前記ターゲット及び前記支持手段の間に配置されたコリメータと、
前記支持手段と前記コリメータとの間に配置可能な移動体と、
前記移動体を前記コリメータに対して負電位にすることができる電位手段と、を備えるスパッタ装置。
前記電位手段が、前記移動体に接続された直流電源である請求項１に記載のスパッタ装置。
前記電位手段が、前記移動体に接続された高周波電源である請求項１に記載のスパッタ装置。
前記プラズマ化手段が、前記ターゲットと前記支持手段との間に接続された直流電源である請求項１〜３のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
前記プロセスガスがアルゴンガスである請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
前記ターゲットがチタンであり、前記移動体の表面がチタンからなり、前記ガス供給手段が、アルゴンガス及び窒素ガスの混合ガス又はアルゴンガスをプロセスガスとして選択的に供給できるようになっている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパッタ装置。
真空チャンバと、前記真空チャンバ内で基板を支持するための支持手段と、前記支持手段により支持された基板の表面に対向するように設けられたターゲットと、前記ターゲット及び前記支持手段の間に配置されたコリメータと、前記支持手段と前記コリメータとの間に配置可能な移動体とを有するスパッタ装置において、前記コリメータ上の付着物の剥離を防止するための処理方法であって、
前記支持手段と前記コリメータとの間に前記移動体を配置させるステップと、
前記真空チャンバ内にプロセスガスを供給するステップと、
前記ターゲットと前記支持手段との間でプラズマを生成するステップと、
前記プラズマ中に存在するプロセスガス成分の正イオンを前記移動体に衝撃させるべく、前記移動体を前記コリメータに対して負電位にするステップと、
を備えるコリメータ付着物の処理方法。
前記移動体を前記コリメータに対して負電位にするステップは、前記移動体に直流電源を接続することにより行われる請求項７に記載のコリメータ付着物の処理方法。
前記移動体を前記コリメータに対して負電位にするステップは、前記移動体に高周波電源を接続することにより行われる請求項７に記載のコリメータ付着物の処理方法。
前記プラズマを生成するステップは、前記ターゲットと前記支持手段との間に直流電源を接続することにより行われる請求項７〜９のいずれか１項に記載のコリメータ付着物の処理方法。
前記プロセスガスがアルゴンガスである請求項７〜１０のいずれか１項に記載のコリメータ付着物の処理方法。
前記付着物が窒化チタンであり、前記移動体の表面がチタンからなる、請求項７〜１１のいずれか１項に記載のコリメータ付着物の処理方法。