(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内の上部に設けられたターゲットと、
このターゲットに対向して前記チャンバー内の下部に設けられ、半導体基板を載置するためのステージと、
前記ターゲットの上部に設けられ、スパッタ時の磁束密度を制御するための複数のマグネットをそれぞれ装着した２種類の上部及び下部マグネット保持板と、
前記上部マグネット保持板と、前記下部マグネット保持板との間に設けられた開閉可能な磁気シールドと、
を含み、
前記上部マグネット保持板に装着されているマグネット、および、前記下部マグネット保持板に装着されているマグネットは永久磁石から構成され、
上部マグネット保持板に装着されたマグネットは、下部マグネット保持板に装着されたマグネットと組合せることで下部マグネット保持板に装着されたマグネットだけを使用した時のターゲットのエロージョン特性と全く逆の特性を持つように設計されていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】
少なくとも前記下部マグネット保持板は回転可能に設けられている請求項１記載のスパッタ装置。
【請求項３】
前記下部マグネット保持板は、回転軸を介して、回転可能に構成されている請求項２記載のスパッタ装置。
【請求項４】
前記磁気シールドは複数の金属板から構成されている請求項１記載のスパッタ装置。
【請求項５】
前記磁気シールドは水平に移動可能な複数のシャッター板から構成されている請求項１記載のスパッタ装置。
【請求項６】
前記磁気シールドは複数のシャッター板からなり、ブラインド式に開閉可能に構成されている請求項１記載のスパッタ装置。
【請求項７】
チャンバー内の上部に設けられたターゲットと、
このターゲットに対向して前記チャンバー内の下部に設けられ、半導体基板を載置するためのステージと、
前記ターゲットの上部に設けられ、スパッタ時の磁束密度を制御するための複数のマグネットをそれぞれ装着した２種類の上部及び下部マグネット保持板とを含み、
前記上部マグネット保持板に装着されているマグネットは電磁石から、又前記下部マグネット保持板に装着されているマグネットは永久磁石からそれぞれ構成され、
上部マグネット保持板に装着されたマグネットは、下部マグネット保持板に装着されたマグネットと組合せることで下部マグネット保持板に装着されたマグネットだけを使用した時のターゲットのエロージョン特性と全く逆の特性を持つように設計されていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項８】
少なくとも前記下部マグネット保持板は回転可能に設けられている請求項７記載のスパッタ装置。
【請求項９】
前記下部マグネット保持板は、回転軸を介して、回転可能に構成されている請求項８記載のスパッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスパッタ装置に関し、特にターゲットの上部に設けるマグネットの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスパッタ装置は図６に示すように、陽極であるステージ４に保持された半導体基板（ウエハー）３と、このウエハー３に対向するターゲット２を同一のチャンバー１内に置き、チャンバー１内にグロー放電が発生する環境をつくりプラズマを発生させ、チャンバー１内に流入するスパッタガス（例えばＡｒ）を電離させてプラスイオンとし、このイオンを加速してターゲット２に衝突させて、ターゲット材（例えばＡｌ）をウエハー３上に堆積させるよう構成されている。
【０００３】
そして、ウエハー３上の成膜均一性を向上させるためターゲット２の裏面に磁界を加える永久磁石からなるマグネット５Ａをマグネット保持板６Ａで保持し、回転させてスパッタを行っている。プラズマが高密度に発生する部分のターゲット表面のエロージョン（浸食）領域１０Ｂは、図７に示すように、ターゲット２Ｂ表面の全面で均一ではなく、ターゲット２Ｂの中心から離れた位置に深くえぐれた部分が発生する。
【０００４】
またターゲットに起因するゴミ等のパーティクルの発生を減少させるために、ターゲットのクリーニングが行われている。例えばＴｉＮのスパッタにおいては、ウエハー処理の間にＴｉＮをスパッタしているチャンバーで窒素の流入を停止し、Ｔｉのみをアルゴンでスパッタすることにより、ターゲットのクリーニングを行ってパーティクルの発生を抑えてきた。
【０００５】
しかしながらターゲットをクリーニングする時も、ＴｉＮ膜を形成する時と同じ形状のマグネットでスパッタを行うために、エロージョンが更に進み、結果的にターゲットの寿命が短くなるという欠点があった。
【０００６】
この欠点を改良するために特開平７−２２６３９８号公報においては、ターゲットの裏面に少なくとも１個以上の磁界発生用のマグネットを装着したマグネット回転板を設け、その回転板の中心軸をターゲットの中心に対してそ周囲を絶えず揺動または旋回させながら回転させてターゲットをスパッタしたり、ターゲットのスパッタによるエロージョン領域がターゲットの全面に亘って均一化されるように、エロージョン特性が相殺される複数のマグネット回転板を用いてターゲットをスパッタし、ターゲット全面のクリーニングを行う方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公報における従来の方法では、複数のマグネット及びマグネット回転板を載せかえて使用するため、その作業時間にスパッタ装置を停止させなければならず、装置の稼働時間のロスおよび生産性が低下するという課題があった。
【０００８】
本発明の目的は装置の稼働時間のロスや生産性を低下させることなくターゲットのエロージョン領域を均一化させ、ターゲットから発生するゴミ等のパーティクルを減少させることのできるスパッタ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のスパッタ装置は、チャンバー内の上部に設けられたターゲットと、このターゲットに対向して前記チャンバー内の下部に設けられ、半導体基板を載置するためのステージと、前記ターゲットの上部に設けられ、スパッタ時の磁束密度を制御するための複数のマグネットを装着した２種類の上部及び下部マグネット保持板とを含むことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を説明する為のスパッタ装置の断面図である。
【００１１】
図１を参照すると第１の実施の形態のスパッタ装置は、チャンバー１内の上部に設けられたターゲット２と、このターゲット２に対向してチャンバー１内の下部に設けられ、ウエハー３を載置するためのステージ４と、ターゲット２の上部に設けられスパッタ時の磁束密度を制御するための永久磁石からなる複数のマグネット５Ａを装着した下部マグネット保持板６及び複数のマグネット５Ｂを装着した上部マグネット保持板７と、この上部マグネット保持板７と下部マグネット保持板６の間に設けられた磁気シールド９とから主に構成されている。
【００１２】
なお上部マグネット保持板７のマグネット５Ｂは下部マグネット保持板６のマグネット５Ａと組合わせることで、下部マグネット保持板６だけを使用した時のターゲット２のエロージョン特性と全く逆の特性を持つように設計されている。そしてこれ等マグネット保持板は回転軸８を介して回転可能に構成されている。
【００１３】
また磁気シールド９は図２に示すように、水平方向に移動可能な２枚（又は２枚以上）のシャッター板９Ａ，９Ｂから構成するか、あるいは図３に示すように複数のシャッター板９Ｃから構成し、磁気をシールドする場合は図３（ａ）に示すように、立てていたシャッター板９Ｃを図３（ｂ）に示すように倒すようにする、いわゆるブラインド式に開閉可能に構成する。次に使用方法について説明する。
【００１４】
下部マグネット保持板６はウエハー３に形成される膜の膜厚均一性を向上させるものであり、通常ウエハー３上に成膜する場合はターゲット２の中心に対して絶えず回転させる。この時上部と下部のマグネット保持板の間に、強磁性体（鉄、ステンレス等）のシャッター板からなる磁気シールド９を挿入した状態（閉じた状態）でスパッタを行う。
【００１５】
当然、この状態でスパッタを続けるとターゲット２のエロージョンには偏りが生じることになる。そこでターゲット２のクリーニングを行う。スパッタ用のガスとしてアルゴンのみを導入しターゲット２をスパッタするが、この時はウエハー上の膜の膜厚均一性は考えなくてもよいため、上部及び下部マグネット保持板間に挿入していた磁気シールド９を収納（開いた状態）し、上部及び下部マグネット保持板７，６を回転させる。この操作により図４に示すように、ターゲット２Ａのエロージョン領域１０Ａが均一化される。
【００１６】
図５は本発明第２の実施の形態を説明するためのスパッタ装置の断面図である。
【００１７】
この第２の実施の形態の図１に示した第１の実施の形態と異なる所は、上部マグネット保持板７に装着するマグネットを電磁石５Ｃから構成し、磁気シールド９をなくしたことである。
【００１８】
この上部マグネット保持板７のマグネット５Ｃも下部マグネット保持板６のマグネット５Ａと組合わせることで、下部マグネット保持板６だけを使用した時のターゲット２のエロージョン特性と全く逆の特性をもつように設計されている。スパッタによりウエハー３上に成膜する場合は電磁石５Ｃの電源を切っておくことにより、電磁石５Ｃによる磁界の発生を中止させ、ターゲット２のクリーニングを行う場合のみ電磁石５Ｃの電源を入れる。
【００１９】
このように第２の実施の形態によれば磁気シールド９をなくすことが出来るため、第１の実施の形態にくらべスパッタ装置の構造を簡単にすることが出来る。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ターゲットのエロージョン領域がターゲットの全面にわたって均一化されるため、ターゲットから発生するゴミ等のパーティクルが大幅に減少するとともに、あらかじめ設置された２種類のマグネット保持板を使い分けるだけであるため、従来のようにマグネット保持板の交換による装置の稼働時間のロスや生産性の低下を抑制することが出来るという効果がある。またターゲット自体の使用期間が延びるため、半導体素子の特性や信頼性を向上させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を説明するためのスパッタ装置の断面図。
【図２】磁気シールドを説明するためのシャッター板の上面図。
【図３】磁気シールドを説明するためのシャッター板の側面図。
【図４】実施の形態におけるエロージョン領域を説明するためのターゲットの断面図。
【図５】第２の実施の形態を説明するためのスパッタ装置の断面図。
【図６】従来のスパッタ装置の断面図。
【図７】従来のスパッタ装置におけるエロージョン領域を説明するためのターゲットの断面図。
【符号の説明】
１    チャンバー
２、２Ａ、２Ｂ    ターゲット
３    ウエハー
４    ステージ
５、５Ａ、５Ｂ    マグネット
５Ｃ    電磁石
６    下部マグネット保持板
６Ａ    マグネット保持板
７    上部マグネット保持板
８    回転軸
９    磁気シールド
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ    シャッター板
１０Ａ、１０Ｂ    エロージョン領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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