(57)【要約】【課題】カーボンや金等より成るターゲットを用いてスパッタする場合であっても、パーティクルの発生を抑制し得るスパッタリング装置を提供する。【解決手段】成膜室１０内に設けられ、試料１４を載置するためのステージ１２と、ステージ上に載置される試料をステージに固定するためのクランプ１６と、クランプの周囲に設けられ、クランプの周縁部の下面側を覆うように形成された筒状のシールド２６とを有し、シールドの端部とクランプとの間には間隙２８が形成されており、間隙を通ってシールドの外部に漏れるガスに含まれるスパッタ粒子を捕捉するための複数のフィン状体２０ａ〜２０ｃが、間隙とクランプの周縁との間の領域内に形成されている。【選択図】　図１
2004083984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室内に設けられ、試料を載置するためのステージと、
前記ステージ上に載置される前記試料を前記ステージに固定するためのクランプと、
前記クランプの周囲に設けられ、前記クランプの周縁部の下面側を覆うように形成された筒状のシールドとを有し、
前記シールドの端部と前記クランプとの間には間隙が形成されており、
前記間隙を通って前記シールドの外部に漏れるガスに含まれるスパッタ粒子を捕捉するための複数のフィン状体が、前記間隙と前記クランプの周縁との間の領域内に形成されている
ことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
請求項１記載のスパッタリング装置において、
前記複数のフィン状体は、前記クランプと一体に形成されている
ことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項３】
請求項１記載のスパッタリング装置において、
前記複数のフィン状体は、前記シールドと一体に形成されている
ことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項４】
請求項１記載のスパッタリング装置において、
前記複数のフィン状体は、前記クランプ及び前記シールドと別個に形成されている
ことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項５】
請求項２記載のスパッタリング装置において、
前記シールドは、前記シールドの端部が前記クランプと一体に形成された前記複数のフィン状体の間に入り込むように形成されている
ことを特徴とするスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタリング装置に係り、特に半導体装置等を高い歩留りで製造し得るスパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置を製造する際に薄膜を形成する技術として、スパッタリング技術が広く普及している。
【０００３】
従来のスパッタリング装置を図６及び図７を用いて説明する。図６は、従来のスパッタリング装置を示す概念図である。
【０００４】
図６に示すように、成膜室１１０内には、ステージ１１２が設けられている。
ステージ１１２上には、半導体ウェハ１１４が載置される。半導体ウェハ１１４が載置されたステージ１１２上には、半導体ウェハ１１４をステージに固定するための環状のクランプ１１６が配置されている。ステージ１１２の上方には、電極１２２が設けられている。電極１２２には、ターゲット１２４が設けられる。
【０００５】
ターゲット１２４及びクランプ１１６の周囲には、ターゲット１２４からスパッタされるスパッタ粒子が拡散するのを防止するためのシールド１２６が設けられている。シールド１２６は、全体として円筒状に形成されており、クランプ１１６の周縁部の下面側を覆うように形成されている。クランプ１１６の周縁部の下面側には、環状に突起１１７が形成されている。突起１１７は、クランプ１１６に加わる熱ストレスに対する機械的強度を確保するためのものである。また、クランプ１１６の下面には、円筒状の突起１１９が形成されている。突起１１９は、位置ずれを防止するためのものである。
【０００６】
シールド１２６とクランプ１１６との間には、間隙１２８が形成されている。
間隙１２８を通って、シールド１２６の内部にプロセスガスが導入される。
【０００７】
こうして、従来のスパッタリング装置が構成されていた。このような構成のスパッタリング装置は、例えばＡｌ膜等を成膜する際に用いられていた。
【０００８】
図７は、従来のスパッタリング装置の他の例を示す概念図である。
【０００９】
図７に示すスパッタリング装置では、シールド１２６ａの内側を所望の圧力に設定することが可能となるよう、複雑な構造のシールド１２６ａが用いられている。このような複雑な構造のシールド１２６ａが設けられたスパッタリング装置は、例えばＴｉＮ膜等の成膜の際に用いられていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示す従来のスパッタリング装置を用いて、カーボンや金等をターゲットとしたスパッタを行うと、図８に示すように、シールド１２６とクランプ１１６との間隙１２８を通って、カーボンや金より成るスパッタ粒子１３０がシールド１２６の外部に漏れてしまっていた。図８は、図６に示す従来のスパッタリング装置を用いてスパッタを行った場合のスパッタ粒子の拡散状態を示す概念図である。また、図７に示す従来のスパッタリング装置の場合も、同様に、シールド１２６ａとクランプ１１６との間隙１２８を通って、カーボンや金より成るスパッタ粒子１３０がシールド１２６ａの外部に漏れてしまっていた。
カーボンや金等より成るスパッタ粒子１３０は、シールド１２６、１２６ａとクランプ１１６との隙間１２８を通ってシールドの１２６、１２６ａの外部に漏れやすい性質を有しているためである。シールド１２６、１２６ａの外部に漏れたカーボンや金等より成るスパッタ粒子１３０は、成膜室１１０の内壁に付着してしまう。カーボンや金等より成るスパッタ粒子１３０が成膜室１１０の内壁に付着すると、やがてカーボンや金等より成る膜が成膜室１１０の内壁から剥がれ、パーティクルが発生する。パーティクルの発生は、半導体装置等を製造する際の歩留りを低くする要因となる。また、従来のスパッタリング装置では、成膜室１１０の内壁に付着したカーボンや金等より成る膜を除去するために、スパッタリング装置の稼働率が著しく低下してしまっていた。
【００１１】
ところで、特開平１１−１０２９５８号公報には、基体と固定治具との接触面への、成膜材料の回り込みを低減する技術が提案されているが、クランプとシールドとの隙間を通ってシールドの外部に漏れるスパッタ粒子については何ら考慮されていない。
【００１２】
本発明の目的は、カーボンや金等より成るターゲットを用いてスパッタする場合であっても、パーティクルの発生を抑制し得るスパッタリング装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、成膜室内に設けられ、試料を載置するためのステージと、前記ステージ上に載置される前記試料を前記ステージに固定するためのクランプと、前記クランプの周囲に設けられ、前記クランプの周縁部の下面側を覆うように形成された筒状のシールドとを有し、前記シールドの端部と前記クランプとの間には間隙が形成されており、前記間隙を通って前記シールドの外部に漏れるガスに含まれるスパッタ粒子を捕捉するための複数のフィン状体が、前記間隙と前記クランプの周縁との間の領域内に形成されていることを特徴とするスパッタリング装置により達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態によるスパッタリング装置を図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態によるスパッタリング装置を示す断面図である。
【００１５】
図１に示すように、成膜室１０内には、半導体ウェハ１４を載置するためのステージ１２が設けられている。
【００１６】
ステージ１２上には、半導体ウェハ１４が載置される。半導体ウェハ１４の直径は、例えば２００ｍｍである。
【００１７】
半導体ウェハ１４が載置されたステージ１２上には、半導体ウェハ１４をステージ１２に固定するためのクランプリング、即ち環状のクランプ１６が配置されている。クランプ１６の中央部には、半導体ウェハ１４上にスパッタ粒子を堆積するための開口部１８が形成されている。開口部１８の直径は、例えば１９４ｍｍとなっている。クランプ１６の外径は、例えば３１０ｍｍとなっている。クランプ１６の材料としては、例えばＳＵＳ３１６が用いられている。
【００１８】
クランプ１６は、フィン状体２０ａ〜２０ｃを有している。フィン状体２０は、クランプ１６の周縁部の下面側に例えば３つ形成されている。フィン状体２０は、クランプ１６と一体に形成されている。フィン状体２０は、全体として円筒状に形成されている。フィン状体２０の高さは、例えば２０ｍｍとなっている。
フィン状体２０の厚さは、例えば３ｍｍとなっている。互いに隣接するフィン状体２０の間隔は、例えば６ｍｍとなっている。フィン状体２０を含めたクランプ１６の高さは、例えば３３ｍｍとなっている。クランプ１６の角はＲ１の面取加工が行われており、クランプ１６の角は滑らかになっている。
【００１９】
ステージ１２の上方には、ターゲット２４を配置するための電極２２が設けられている。
【００２０】
電極２２には、ターゲット２４が設けられる。
【００２１】
電極２２、ターゲット２４及びクランプ１６の周囲には、シールド２６が形成されている。シールド２６は、ターゲット２４からスパッタされたスパッタ粒子（図２参照）が拡散するのを防止するためのものである。シールド２６は、全体として円筒状に形成されている。シールド２６は、クランプ１６の周縁部の下面側を覆うように形成されている。より具体的には、シールド２６は、フィン状体２０ａ〜２０ｃを覆うように形成されている。シールド２６の端部は、クランプ１６に向かって折れ曲がっている。シールド２６の外径は、例えば３３０ｍｍとなっている。シールド２６の厚さは、例えば１．５ｍｍとなっている。シールド２６の材料としては、例えばＳＵＳ３０４が用いられている。クランプ１６に形成されたフィン状体２０の下端とシールド２６との間隔は、例えば８ｍｍとなっている。
【００２２】
クランプ１６とシールド２６との間には間隙２８が形成されている。クランプ１６とシールド２６との間に間隙２８を形成しているのは、プロセスガスがシールド２６内に導入されるようにするためである。
【００２３】
シールド２６の端部の側面とフィン状体２０の側面との間の距離ｄ１は、３．５ｍｍとなっている。本実施形態におけるシールド２６の端部の側面とフィン状体２０の側面との距離ｄ１は、図６に示すスパッタリング装置におけるシールド１２６の端部の側面と突起１１９の側面との間の距離と等しく設定されている。
また、シールド２６の端部の側面とステージ１２の側面との距離ｄ２は、１１ｍｍとなっている。本実施形態によるシールド２６の端部の側面とステージ１２の側面との距離ｄ２は、図６に示すスパッタリング装置におけるシールド１２６の端部の側面とステージ１１２の側面との距離と等しく設定されている。距離ｄ１、ｄ２を図６に示すスパッタリング装置と同様に設定しているのは、図６に示すスパッタリング装置と同様にプロセスガスをシールド内に導入するためである。
【００２４】
こうして、本実施形態によるスパッタリング装置が構成されている。
【００２５】
図２は、本実施形態によるスパッタリング装置を用いてスパッタを行った場合のスパッタ粒子の拡散状態を示す概念図である。
【００２６】
図２に示すように、本実施形態によるスパッタリング装置では、クランプ１６とシールド２６との間の間隙２８を通ってシールド２６の外部に漏れるガスに含まれるスパッタ粒子３０が、フィン状体２０により捕捉される。本実施形態では、スパッタ粒子３０がシールド２６の外部に漏れるのを防止することができるため、成膜室１０の内壁にカーボン等の膜が形成されるのを抑制することができる。
【００２７】
本実施形態によるスパッタリング装置は、間隙２８とクランプ１６の周縁との間の領域内に複数のフィン状体２０ａ〜２０ｃが形成されていることに主な特徴がある。
【００２８】
図６に示す従来のスパッタリング装置では、図８に示すように、シールド１２６とクランプ１１６との間隙１２８を通って、カーボンや金より成るスパッタ粒子１３０がシールド１２６の外部に漏れてしまっていた。また、図７に示す従来のスパッタリング装置の場合も、同様に、シールド１２６ａとクランプ１１６との間隙１２８を通って、カーボンや金より成るスパッタ粒子１３０がシールド１２６ａの外部に漏れてしまっていた。シールド１２６、１２６ａの外部に漏れたカーボンや金等より成るスパッタ粒子１３０は、成膜室１１０の内壁に付着してしまう。カーボンや金等より成るスパッタ粒子１３０が成膜室１１０の内壁に付着すると、やがてカーボンや金等より成る膜が成膜室１１０の内壁から剥がれ、パーティクルが発生する。パーティクルの発生は、半導体装置等を製造する際の歩留りを低くする要因となる。また、従来のスパッタリング装置では、成膜室１１０の内壁に付着したカーボンや金等より成る膜を除去するために、スパッタリング装置の稼働率が著しく低下してしまっていた。
【００２９】
これに対し、本実施形態によれば、間隙２８とクランプ１６の周縁との間の領域内に複数のフィン状体２０ａ〜２０ｃが形成されているため、クランプ１６とシールド２６との間の間隙２８を通ってシールド２６の外部に漏れるガスに含まれるスパッタ粒子３０を、フィン状体２０により捕捉することができる。このため、スパッタ粒子３０が成膜室１０の内壁に付着して、成膜室１０の内壁に膜が形成されるのを防止することができる。成膜室１０の内壁に膜が形成されるのを防止することができるため、成膜室１０の内壁から膜が剥がれてパーティクルが発生するのを防止することができる。即ち、本実施形態によれば、カーボンや金等の膜を形成する場合であっても、パーティクルの発生を抑制することができ、ひいては高い歩留りで半導体装置等を製造し得るスパッタリング装置を提供することができる。
【００３０】
（評価結果）
次に、本実施形態によるスパッタリング装置の評価結果について説明する。
【００３１】
スパッタリング装置の評価は、以下のような条件で行った。
【００３２】
ターゲットとしては、カーボンより成るターゲットを用いた。印加電力は、１５００Ｗとした。印加電圧は、５７０Ｖとした。印加電流は２．６Ａとした。Ａｒガス流量は、１００ｓｃｃｍとした。成膜室内の圧力は、３．２ｍＴｏｒｒとした。スパッタ時間は、５６秒とした。ステージの温度は、３００℃とした。
【００３３】
このような条件で、１００００枚の半導体ウェハに対してスパッタをそれぞれ行ってところ、成膜室１０の内壁にカーボンより成る膜は堆積されなかった。
【００３４】
また、同様にして、金等より成るターゲットを用いてスパッタを行った場合も、成膜室１０内に金等より成る膜は堆積されなかった。
【００３５】
このことから、本実施形態によれば、カーボンや金等が成膜室１０の内壁に付着してしまうのを防止することができ、パーティクルの発生を防止することができるため、半導体装置等を高い歩留りで製造し得るスパッタリング装置を提供し得ることが分かる。
【００３６】
（変形例（その１））
次に、本実施形態によるスパッタリング装置の変形例（その１）を図３を用いて説明する。図３は、本変形例によるスパッタリング装置を示す断面図である。
【００３７】
本変形例によるスパッタリング装置は、クランプ１６に形成された複数のフィン状体２０の間に、シールド２６の端部が入り込むように形成されていることに主な特徴がある。
【００３８】
図３に示すように、本変形例では、例えば２つのフィン状体２０がクランプ１６の周縁部の下面側に形成されている。シールド２６の端部は、フィン状体２０ａ、２０ｂの間に入り込むように形成されている。
【００３９】
図１に示すスパッタリング装置では、シールド２６の端部の側面とフィン状体２０の側面との間の距離ｄ１と、シールド２６の端部の側面とステージ１２の側面との間の距離ｄ２とを、図６に示すスパッタリング装置と同様に設定していた。距離ｄ１と距離ｄ２とを図６に示すスパッタリング装置と同様に設定する必要がない場合には、本変形例のように、複数のフィン状体２０ａ、２０ｂの間にシールド２６の端部が入り込むようにしてもよい。
【００４０】
本変形例によれば、スパッタ粒子を含むガスがシールド２６とクランプ１６との間隙２８ａを通ってシールド２６の外部に漏れる際に、スパッタ粒子を含むガスがフィン状体２０に接する距離が、図１に示すスパッタリング装置の場合と比較して約２倍となる。このため、本変形例によれば、シールド２６とクランプ１６との間隙２８ａを通ってシールド２６の外部に漏れるガスに含まれるスパッタ粒子を、より効果的にフィン状体２０により捕捉することができる。
【００４１】
（変形例（その２））
次に、本実施形態によるスパッタリング装置の変形例（その２）を図４を用いて説明する。図４は、本変形例によるスパッタリング装置を示す断面図である。
【００４２】
本変形例によるスパッタリング装置は、シールド２６にもフィン状体３２が形成されていることに主な特徴がある。
【００４３】
図４に示すように、シールド２６には、例えば２つのフィン状体３２ａ、３２ｂが形成されている。フィン状体３２ａ、３２ｂは、それぞれ、全体として円筒状に形成されている。フィン状体３２ａ、３２ｂは、シールド２６と一体に形成されている。シールド２６に形成されたフィン状体３２と、クランプ１６に形成されたフィン状体２０とは、互いに対向するように形成されている。
【００４４】
本変形例によれば、クランプ１６のみならず、シールド２６にもフィン状体３２が形成されているため、クランプ１６に形成されたフィン状体２０とシールド２６に形成されたフィン状体３２との両方で、スパッタ粒子を捕捉することができる。従って、本変形例によれば、より効果的にカーボンや金等のスパッタ粒子がシールド２６の外部に漏れるのを抑制することができる。
【００４５】
（変形例（その３））
次に、本実施形態によるスパッタリング装置の変形例（その３）を図５を用いて説明する。図５は、本変形例によるスパッタリング装置を示す断面図である。
【００４６】
本変形例によるスパッタリング装置は、クランプ１６やシールド２６と別個にフィン状体３４ａ、３４ｂが形成されていることに主な特徴がある。
【００４７】
図５に示すように、本変形例では、クランプ１６やシールド２６と別個にフィン状体３４ａ、３４ｂが設けられている。フィン状体３４は、例えば２個設けられている。フィン状体３４は、それぞれ、全体として円筒状となっている。
【００４８】
このように、クランプ１６やシールド２６と別個に形成されたフィン状体３４を設けるようにしてもよい。
【００４９】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００５０】
例えば、図４に示すスパッタリング装置では、クランプ１６とシールド２６の両方にフィン状体２０、３２を形成したが、クランプ１６にフィン状体２０を形成することなく、シールド２６にのみフィン状体３２を形成してもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、ステージ上に半導体ウェハを載置する場合を例に説明したが、ステージ上に載置される試料は半導体ウェハに限定されるものではなく、他のあらゆる試料を載置することが可能である。
【００５２】
また、上記実施形態では、フィン状体を全体として円筒状に形成したが、フィン状体の形状は円筒状に限定されるものではない。クランプとシールドとの間の間隙を通ってシールドの外部に漏れるガスに含まれるスパッタ粒子を、捕捉することができるよう、フィン状体の形状は適宜設定すればよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、間隙とクランプの周縁との間の領域内に複数のフィン状体が形成されているため、間隙を通ってシールドの外部に漏れるガスに含まれるスパッタ粒子を、フィン状体により捕捉することができる。このため、本発明によれば、スパッタ粒子が成膜室の内壁に付着して、成膜室の内壁に膜が形成されるのを防止することができる。成膜室の内壁に膜が形成されるのを防止することができるため、成膜室の内壁から膜が剥がれてパーティクルが発生するのを防止することができる。即ち、本発明によれば、カーボンや金等の膜を形成する場合であっても、パーティクルの発生を抑制することができ、ひいては高い歩留りで半導体装置等を製造し得るスパッタリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるスパッタリング装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるスパッタリング装置を用いてスパッタを行った場合のスパッタ粒子の拡散状態を示す概念図である。
【図３】本発明の一実施形態の変形例（その１）によるスパッタリング装置を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の変形例（その２）によるスパッタリング装置を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態の変形例（その３）によるスパッタリング装置を示す断面図である。
【図６】従来のスパッタリング装置を示す概念図である。
【図７】従来のスパッタリング装置の他の例を示す概念図である。
【図８】従来のスパッタリング装置を用いてスパッタを行った場合のスパッタ粒子の拡散状態を示す概念図である。
【符号の説明】
１０…成膜室
１２…ステージ
１４…半導体ウェハ
１６…クランプ
１８…開口部
２０、２０ａ〜２０ｃ…フィン状体
２２…電極
２４…ターゲット
２６…シールド
２８、２８ａ…間隙
３０…スパッタ粒子
３２、３２ａ、３２ｂ…フィン状体
３４、３４ａ、３４ｂ…フィン状体
１１０…成膜室
１１２…ステージ
１１４…半導体ウェハ
１１６…クランプ
１１７…突起
１１９…突起
１２２…電極
１２４…ターゲット
１２６、１２６ａ…シールド
１２８…間隙
１３０…スパッタ粒子
【図１】
2004083984.tif 000003
【図２】
2004083984.tif 000004
【図３】
2004083984.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004083984.tif 000007
【図６】
2004083984.tif 000008
【図７】
2004083984.tif 000009
【図８】
2004083984.tif 000010