(57)【要約】【課題】シールドの温度変化を少なくし、一定温度に保つことでシールドの熱による伸縮を抑え、シールドの内壁に付着された金属膜が剥がれ落ちるのを防止できるスパッタ処理装置を得る。【解決手段】処理室１の内壁に設けられたシールド４と、処理室１の上部に設けられたターゲット３と、処理室１の下部に設けられたステージ５とを備え、ステージ５上にウェハ６を固定してスパッタ処理を行うスパッタ処理装置において、シールド４の外壁に取り付けられた配管７と、配管７に接続され、この配管７に溶媒を流してシールド４の温度制御を行う恒温水発生器８とを備える。【選択図】　　　　図１
2004068079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室の内壁に設けられたシールドと、上記処理室の上部に設けられたターゲットと、上記処理室の下部に設けられたステージとを備え、上記ステージ上にウェハを固定してスパッタ処理を行うスパッタ処理装置において、
上記シールドの外壁に取り付けられた配管と、上記配管に接続され上記配管に溶媒を流して上記シールドの温度制御を行う温度制御手段とを備えたことを特徴とするスパッタ処理装置。
【請求項２】
上記シールドの温度を検出する温度検出手段を備え、上記温度検出手段の検出温度に基づいて上記温度制御手段により上記シールドの温度をフィードバック制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載のスパッタ処理装置。
【請求項３】
上記温度検出手段として上記シールドの外壁に取り付けられた熱電対を用いたことを特徴とする請求項２記載のスパッタ処理装置。
【請求項４】
上記温度制御手段は、上記溶媒の温度を調節する温度調節器を有することを特徴とする請求項２または３記載のスパッタ処理装置。
【請求項５】
上記温度制御手段として恒温水発生器を用いたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスパッタ処理装置。
【請求項６】
処理室の内壁に設けられたシールドと、上記処理室の上部に設けられたターゲットと、上記処理室の下部に設けられたステージとを備え、上記ステージ上にウェハを固定してスパッタ処理を行うスパッタ処理装置において、
上記シールドの内側に上記シールドと２重構造をなすように設けられ、下向きの複数のフィンを有するインナーを備え、
上記シールドとインナーの隙間に不活性ガスを流し、上記不活性ガスを上記インナーのフィンの間から下方向に吹き出すようにしたことを特徴とするスパッタ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体製造工程におけるスパッタ（蒸着）工程に使用するスパッタ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置の製造工程において、配線工程などでは、ターゲットと呼ばれる高純度の被処理金属の塊にイオンを照射し、ウェハに被処理金属の微粒子を付着させるスパッタリングという方法が用いられている。
【０００３】
図４は、従来のスパッタ処理装置を示す断面図である。
図４において、１は処理室、２は処理室の蓋、３は処理室の蓋２に取り付けられたターゲットであって、このターゲット３はウェハ６にスパッタされる材料である。４は処理室１の内壁を覆うシールドあって、この内部でウェハ６の処理が行われる。５は処理室１の下部に設けられたステージであって、ウェハ６を処理するときには、このステージ５上にウェハ６が固定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来のスパッタ処理装置の場合、以下のような問題点があった。
即ち、スパッタ処理を行う際、処理室の内部は条件にもよるが、約２００℃前後の高温になっている。しかし、処理中と非処理中（待機中、処理していない時間）では処理室内部のプロセス状態により、処理時は高温で、非処理時は処理が行われていないため低温となり、シールドに温度差が生じる。また、ターゲットからスパッタされた金属は、ウェハだけでなく、処理室全体に下方向に溶射され、シールドの内壁にも付着する。このシールドの内壁に付着した金属膜がシールドの温度差による伸縮でひび割れ、剥がれ落ち、異物となり、ウェハに再付着するという問題点があった。
【０００５】
この発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、シールドの温度変化を少なくし、一定温度に保つことでシールドの熱による伸縮を抑え、シールドの内壁に付着された金属膜が剥がれ落ちるのを防止することができるスパッタ処理装置を提供することを目的とする。
また、シールドの内壁に金属膜が付着するのを抑えることにより、異物の発生を抑制し、ウェハへの異物の付着を防止することができるスパッタ処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るスパッタ処理装置は、処理室の内壁に設けられたシールドと、上記処理室の上部に設けられたターゲットと、上記処理室の下部に設けられたステージとを備え、上記ステージ上にウェハを固定してスパッタ処理を行うスパッタ処理装置において、上記シールドの外壁に取り付けられた配管と、上記配管に接続され上記配管に溶媒を流して上記シールドの温度制御を行う温度制御手段とを備えたものである。
【０００７】
また、この発明に係るスパッタ処理装置は、上記シールドの温度を検出する温度検出手段を備え、上記温度検出手段の検出温度に基づいて上記温度制御手段により上記シールドの温度をフィードバック制御するものである。
【０００８】
また、この発明に係るスパッタ処理装置は、上記温度検出手段として上記シールドの外壁に取り付けられた熱電対を用いたものである。
【０００９】
また、この発明に係るスパッタ処理装置は、上記温度制御手段が、上記溶媒の温度を調節する温度調節器を有するものである。
【００１０】
また、この発明に係るスパッタ処理装置は、上記温度制御手段として恒温水発生器を用いたものである。
【００１１】
さらに、この発明に係るスパッタ処理装置は、処理室の内壁に設けられたシールドと、上記処理室の上部に設けられたターゲットと、上記処理室の下部に設けられたステージとを備え、上記ステージ上にウェハを固定してスパッタ処理を行うスパッタ処理装置において、上記シールドの内側に該シールドと２重構造をなすように設けられ、下向きの複数のフィンを有するインナーを備え、上記シールドとインナーの隙間に不活性ガスを流し、上記不活性ガスを上記インナーのフィンの間から下方向に吹き出すものである。
【００１２】
【発明に実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるスパッタ処理装置を示す断面図である。
図１において、１は処理室、２は処理室の蓋、３は処理室の蓋２に取り付けられたターゲットであって、このターゲット３はウェハ６にスパッタされるものであり、その材質としては、例えば高純度（９９．９％以上）のアルミニウムを使用する。４は処理室１の内壁を実質的に覆うシールドあって、この内部でウェハ６の処理が行われる。シールド４の材質としては、例えばＳＵＳ３１６を使用する。５は処理室１の下部に設けられたステージであって、ウェハ６を処理するときには、このステージ５上にウェハ６が固定される。ステージ５の材質としては、例えばＳＵＳ３０４を使用する。スパッタ処理される対象物であるウェハ６としては、例えば直径８インチのＳｉウェハを使用する。
【００１３】
また、７は配管であって、シールド４の外壁にらせん状に溶接、固定される。配管７の材質としては、ＳＵＳ３０４サニクリー管を用いる。８は温度制御手段としての恒温水発生器であって、接続チューブ９を介して配管７と接続されており、一定温度、例えば約３０℃に温度調節された溶媒を配管７に対して供給する。この溶媒としては、例えば、エチレングリコールを水で１：１に希釈したものを用いる。
【００１４】
次に、動作について説明する。
恒温水発生器８では溶媒を一定温度に温度制御しており、この溶媒が接続チューブ９を介して配管７内を循環することにより、プロセス処理時、非処理時に拘わらず、シールド４全面の精密な温度制御を行うことができる。また、スパッタ処理時には、ターゲット３からスパッタされた金属がシールド４の内壁にも付着するが、プロセス処理が終了し、非処理状態になっても、シールド４の温度は常に一定に保たれているため、シールド４の熱による伸縮がなく、付着した金属膜の亀裂や剥がれによる異物の発生を抑えることができる。
【００１５】
このようにして、本実施の形態では、恒温水発生器より一定温度の溶媒を、処理室の内壁をなすシールドの外壁に取り付けられた配管内に循環させ、シールドの温度制御を行うことにより、製品処理時と非処理時との温度差を緩和し、シールドの熱収縮による異物の剥がれ落ちを防止し、製品の品質、歩留まりを向上することができる。
【００１６】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施Ｎの形態２によるスパッタ処理装置を示す断面図である。なお、図２において、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
図２において、８Ａは図１の恒温水発生器８と同様に、接続チューブ９を介して配管７と接続され、一定温度に温度調節された溶媒を配管７に対して供給する温度制御手段としての恒温水発生器であって、図示はしないが、その内部に温度調節器を有する。１０はシールド４の外壁に取り付けられた温度検出手段としての熱電対であって、その出力側は恒温水発生器８Ａに接続される。この熱電対１０としては、例えば、Ｋ熱電対（クロメル−アルメル熱電対）を用いる。
【００１７】
次に、動作について説明する。
恒温水発生器８Ａが溶媒としての恒温水を、接続チューブ９を介して配管７内に循環させることは、図１の恒温水発生器８の場合と同様である。そして、本実施の形態では、熱電対１０によりシールド４の温度を検出し、この検出したシールド４の温度のデータを恒温水発生器８Ａに取り込み、その温度データに基づいて内部の温度調節器により温度調節を行い、シールドの温度変化を抑制すべく、循環する溶媒が適切な温度になるように、フィードバック制御を行う。この結果、処理によりシールド４の温度が変化しても、循環する溶媒が常に適切な温度に保たれる。
【００１８】
このようにして、本実施の形態では、シールドの外壁に取り付けた熱電対からのシールド温度のデータを恒温水発生器に取り込み、フィードバック制御を行うことにより、処理によりシールドの温度が変化しても、循環する溶媒が常に適切な温度に保たれるので、シールドの精密な温度制御を行うことができ、シールドからの異物の剥がれ落ちを防止し、製品の品質、歩留まりを向上することができる。
【００１９】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３によるスパッタ処理装置を示すもので、図３（ａ）はその断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ部を拡大して示す図である。なお、図３（ａ）、（ｂ）において、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
図３（ａ）、（ｂ）において、１１はシールド４の内側にこのシールド４と実質的に２重構造をなすように設けられたインナーであって、図３（ｂ）のように下向きのフィン状の形状になっており、下向きの多数のフィン１１ａが形成されている。このインナー１１の材質としては、例えばＳＵＳ３１６を用いる。インナー１１はシールド４と実質的に一体化されており、その内部が空洞になっている。シールド４の外側上部には配管１２が取り付けられ、ここからＡｒや窒素等の不活性ガスを投入する。
【００２０】
次に、動作について説明する。
配管１２から投入された不活性ガスは、シールド４とインナー１１の隙間を通り、インナー１１のフィン１１ａの間から処理室１内に噴出される。このとき、不活性ガスはフィンの形状で下方向にインナー１１に沿うように噴出されるため、実質的にエアーカーテンのような効果が得られる。これにより、スパッタ時の金属膜はインナー１１には付着せず、処理室排気とともに下部から排出されて、異物の発生が抑えられる。
【００２１】
このようにして、本実施の形態では、処理室の内壁に設けられたシ一ルドの内側にフィン状の形状をしたインナーを設けてシールドと２重構造となし、その隙間に不活性ガスを流し、インナーのフィンの間から下方向に吹き出すことにより、処理室の内壁にスパッタ時の金属膜が付着しないので、異物の発生を抑制することができ、製品の品質、歩留まりを向上することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上、説明したように、この発明によれば、処理室の内壁に設けられたシールドと、上記処理室の上部に設けられたターゲットと、上記処理室の下部に設けられたステージとを備え、上記ステージ上にウェハを固定してスパッタ処理を行うスパッタ処理装置において、上記シールドの外壁に取り付けられた配管と、この配管に接続され、この配管に溶媒を流して上記シールドの温度制御を行う温度制御手段とを備えたので、シールドの熱収縮による異物の剥がれ落ちを防止し、製品の品質、歩留まりを向上することができるという効果がある。
【００２３】
また、この発明によれば、上記シールドの温度を検出する温度検出手段を備え、この温度検出手段の検出温度に基づいてこの温度制御手段により上記シールドの温度をフィードバック制御するので、シールドのより正確な温度制御を行うことができ、シールドからの異物の剥がれ落ちを防止し、製品の品質、歩留まりを向上することができるという効果がある。
【００２４】
また、この発明によれば、上記温度検出手段として上記シールドの外壁に取り付けられた熱電対を用いたので、シールドの温度を正確に検出でき、シールドの温度変化を抑制できるので、シールドからの異物の剥がれ落ちを防止して製品の品質、歩留まりの向上に寄与できるという効果がある。
【００２５】
また、この発明によれば、上記温度制御手段が、温度調節器を有するので、処理によりシールドの温度が変化しても、循環する溶媒が常に適切な温度に保たれ、シールドの精密な温度制御を行うことができるという効果がある。
【００２６】
また、この発明によれば、上記温度制御手段として恒温水発生器を用いたので、正確なシールドの温度制御が可能となり、製品の品質、歩留まりの向上に寄与できるという効果がある。
【００２７】
さらに、この発明によれば、処理室の内壁に設けられたシールドと、上記処理室の上部に設けられたターゲットと、上記処理室の下部に設けられたステージとを備え、上記ステージ上にウェハを固定してスパッタ処理を行うスパッタ処理装置において、上記シールドの内側にこのシールドと２重構造をなすように設けられ、フィン状の形状を有するインナーを備え、上記２重構造のシールドとインナーの隙間に不活性ガスを流し、この不活性ガスを上記インナーのフィンの間から下方向に吹き出すので、処理室の内壁にスパッタ時の金属膜が付着せず、異物の発生を抑制し、製品の品質、歩留まりを向上することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるスパッタ処理装置を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態２によるスパッタ処理装置を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態３によるスパッタ処理装置を示す断面図である。
【図４】従来のスパッタ処理装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１　処理室、　３　ターゲット、　４　シールド、　５　ステージ、　６　ウェハ、　７，１２　配管、　８，８Ａ　恒温水発生器、　１０　熱電対、　１１
インナー。
【図１】
2004068079.tif 000003
【図２】
2004068079.tif 000004
【図３】
2004068079.tif 000005
【図４】
2004068079.tif 000006