JPH0718423A - 薄膜形成装置 - Google Patents

薄膜形成装置

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JPH0718423A
JPH0718423A JP5191612A JP19161293A JPH0718423A JP H0718423 A JPH0718423 A JP H0718423A JP 5191612 A JP5191612 A JP 5191612A JP 19161293 A JP19161293 A JP 19161293A JP H0718423 A JPH0718423 A JP H0718423A
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collimator
thin film
plate
film forming
forming apparatus
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JP5191612A
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Susumu Sawada
進 沢田
Junichi Anami
純一 阿南
Yoshitaka Sumiya
嘉隆 角谷
Hironori Wada
裕典 和田
Fumihiko Yanagawa
文彦 柳川
Shii Mozurii Aaru
アール・シー・モズリー
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Applied Materials Japan Inc
Eneos Corp
Original Assignee
Applied Materials Japan Inc
Japan Energy Corp
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    • H—ELECTRICITY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コリメータを使用する薄膜形成装置におい
て、指向性薄膜形成のためのコリメータの機能を損なう
ことなく、パーティクルの増加を低減する。 【構成】 パーティクルゲッター機能を有するコリメー
タとそれをターゲットとウエハーの間に介在させた薄膜
形成装置。コリメータ３は、パーティクルゲッター板
（ＰＧ板）１５を格子、ハニカム構造等開口群を有する
構造に組合わせ、フレーム１６に固定して形成する。Ｐ
Ｇ板は、パーティクル捕獲及び保持作用に優れる表面を
一体に形成したシート、板等を包括する。コリメータの
例は、エンボス加工したスリット付きパーティクルゲッ
ター板の格子状組立体である。コリメータに付着した付
着膜の剥離をコリメータの性能を低下することなく防止
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成装置に関する
ものであり、特にはパーティクルゲッター機能を有する
コリメータを成膜源と基板との間に備える薄膜形成装置
並びにパーティクルゲッター板から構成された、薄膜形
成装置用コリメータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、集積回路の電極や拡散バリヤ
等用の薄膜、磁気記録媒体用の磁性薄膜、液晶表示装置
のＩＴＯ透明導電膜などの多くの薄膜形成には、気相成
長技術が使用されている。この気相成長法による薄膜形
成技術には、熱分解法、水素還元法、不均等化反応法、
プラズマＣＶＤ法等の化学気相成長法、真空蒸着法、ス
パッタリング法、イオンビーム法等の物理気相成長法、
放電重合法等がある。
【０００３】例えば、スパッタリング法を例に取ると、
ターゲットとウエハーのような基板とが対向して置か
れ、ターゲットからスパッタされた原子が基板上に堆積
して薄膜を形成する。近時、電子デバイスの集積化が進
むにつれ多様な薄膜形成方法が必要とされている。例え
ば、深いピットを有するウエハーのピットの底まで均一
に成膜することが必要とされる場合がある。そうした場
合、図１（ａ）に示すように通常のスパッタリングで
は、スパッタされた原子の多くがウエハー面に対して斜
めに飛散するために、ピット内部奥深くまで原子が届か
ず、ピットの入口周辺部に多く堆積し、深いピットの底
には成膜不可能である。
【０００４】そこで、コリメーション・スパッタリング
と呼ばれる方式が提唱された（例えば、特開平３−１２
３０２１号参照）。この方式は、基板の成膜面と成膜源
とを対向して配置した真空成膜装置において、成膜源と
基板との間に原子を基板表面に垂直な方向のみに通すコ
リメータを配置して指向性の強い成膜を行うものであ
る。コリメーション・スパッタリングにおいては、図１
（ｂ）に示すように、コリメータにより斜めに飛散する
原子を捕獲し、コリメータを通してウエハー面に垂直な
原子のみを通すので、深いピットの底まで均一に成膜す
ることができる。コリメータとしては、例えば２０ｍｍ
口径のハニカム構造の開口群を備えるステンレス鋼製の
リングが現在使用されている。上に挙げた特開平３−１
２３０２１号においては、コリメータとして、複数の管
集合体、直行するように直列に配列された２組の平行な
板群が開示される。
【０００５】ところで、現在、このような気相成長法に
よる薄膜形成プロセスは大量生産技術として確立されて
いるが、形成された膜上に一般にパーティクルと呼ばれ
る粗大粒子が堆積するという問題が発生している。
【０００６】このパーティクルとは、薄膜形成時に装置
内を飛散する粒子がクラスター化して基板上に堆積した
ものを云うのであるが、このクラスター化粒子は直径が
数μｍ程度にまで大きくなるものが多いので、これが基
板上に堆積すると、例えばＬＳＩの場合は配線の短絡或
いは逆に断線を引き起こす等の問題を生じ、不良率増大
の原因となる。これらのパーティクルは、薄膜形成法自
体に起因するものや薄膜形成装置に起因するもの等の種
々の要因がある。
【０００７】上記のような薄膜形成装置に起因するパー
ティクルとしては、基板周辺や装置の内壁（炉壁）やシ
ャッター、シールド等の機器類に飛散粒子が付着し、生
成した付着膜が剥離し、それが再度飛散して基板に付着
して汚染源となることが１つの大きな要因である。この
ような付着物質の再剥離に起因するパーティクルを防止
するためには、薄膜形成装置の内壁や機器表面を常に清
浄にしておく必要がある。このような内壁を常にクリー
ンに保つのは実際には非常に難しく、完全にクリーンに
するには大変な時間を必要とし、また内壁や機器の部位
によっては清浄化が実際上できないところもある。
【０００８】その対策の一つとして、Ａｌ箔や電解Ｆｅ
箔のディスポーザブル（使い捨て）箔の使用が考慮され
た。これら箔をあらかじめ内壁に貼り付けておき、薄膜
形成（被覆操作）終了後にこれを除去すれば、一応内壁
をクリーンな状態に保つことが可能と考えられた。しか
し、これらの使い捨て箔には致命的な欠陥が見出され
た。それは、設置された箔に堆積した薄膜形成飛散物質
が剥離し易く、基板上への堆積膜上でのパーティクル発
生が依然として起ることである。この剥離を防止するた
めには頻繁に箔を交換しなければならず、薄膜形成の操
業性が著しく悪化した。
【０００９】そうした中で、本件出願人は先に、従来の
Ａｌ箔や電解Ｆｅ箔等の金属箔に代えて、（１）トリー
ト電解銅箔（電解銅箔のマット面（無光沢面）に更に電
解処理を施してマット面に存在する微小な塊状の突出部
（ノブ）に銅または銅酸化物の微細粒をランダムに析出
させた処理電解銅箔）、（２）トリート電解銅箔表面に
薄膜形成装置において形成されるべき薄膜と同一材料或
いは無害である類似材料を更にコーティングしたもの、
（３）蛇腹状の金属箔、（４）エンボス加工により多数
の凹凸を形成した金属箔並びに（５）補強及び剥離効果
を向上するように一面にメッシュを有する金属溶射膜の
使用を提唱した。これら金属箔及び溶射膜は、飛来する
粒子の捕獲作用及び保持作用において通常の金属箔より
格段に優れており、パーティクルの発生を有効に防止す
るので、「パーティクルゲッター（ＰＧ：Particle Get
ter ）」と呼ばれている。こうしたパーティクルゲッタ
ー箔を装置の内壁（炉壁）やシャッター、シールド等の
装置内機器類に貼着装備することにより、パーティクル
の発生は顕著に減少し、形成される薄膜の歩留や信頼性
の向上が確認されている。こうしたパーティクルゲッタ
ーについては、例えば、特開平３−８７３５６、３−８
７３５７、３−１６６３６１、３−１６６３６２号を参
照されたい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】コリメータを使用する
薄膜形成装置の場合、例え周辺壁部やシャッター等の機
器にパーティクルゲッター箔を貼着しておいた場合で
も、パーティクルが増加する事態が認められた。こうし
たパーティクルの増加は、コリメータを使用しての薄膜
形成の優れた特性を台無しとしてしまう。コリメータに
パーティクルゲッター箔を貼着することが考慮しうる
が、コリメータは多数の小さな開口群を有するためにそ
の本来の機能が損なわれる。
【００１１】本発明の課題は、コリメータを使用する薄
膜形成装置において、コリメータの機能を損なうことな
く、パーティクル発生量の増加を低減することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】コリメータを使用する薄
膜形成装置においてパーティクルが増加する要因は、コ
リメータに付着した膜が剥離するためである。コリメー
タにパーティクルゲッター箔を貼着することは、コリメ
ータの多数の整列した小さな開口群の本来の幾何学的特
性を損なうためにコリメータとしての本来の機能を損な
う。そこで、本発明者は、従来ステンレス鋼板から構成
されていたコリメータ自体をパーティクルゲッターとす
ることを想到し、試作したところ好結果を得た。かくし
て、本発明は、パーティクルゲッター板から構成され
た、薄膜形成装置用コリメータ並びにパーティクルゲッ
ター板から構成されたコリメータを成膜源と基板との間
に備えることを特徴とする薄膜形成装置を提供する。コ
リメータの好適例は、コリメータをエンボス加工したス
リット付きパーティクルゲッター板を格子状に組立てた
ものである。
【００１３】
【作用】コリメータ自体をパーティクルゲッターとする
ことにより、コリメータの機能を損なうことなく、コリ
メータに付着した膜が剥離してパーティクル源となるこ
とを防止する。
【００１４】
【実施例】本発明における「薄膜形成装置」とは、熱分
解法、水素還元法、不均等化反応法、輸送反応法、プラ
ズマＣＶＤ、減圧ＣＶＤ等の化学気相成長法（ＣＶ
Ｄ）、気相エピタキシー（ＶＰＥ）法、真空蒸着法、ス
パッタリング法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、イ
オンビーム法等の物理気相成長法、放電重合法等を含め
ての気相成長法による薄膜形成装置全般を意味するもの
である。
【００１５】本発明において、「パーティクルゲッター
（ＰＧ）板」とは、パーティクルゲッター処理した、即
ちパーティクル捕獲及び保持作用に優れる表面を一体に
形成しそしてコリメータを作製するに必要な構造強度を
備えるシート、板等を包括するものであり、その例とし
ては、 （１）トリート電解銅板 （２）トリート電解銅板表面に薄膜形成装置において形
成されるべき薄膜と同一材料或いは無害である類似材料
を更にコーティングしたもの、 （３）蛇腹状の金属板、 （４）エンボス加工金属板及び （５）１或いは２と３或いは４との組合せ、 （６）金属溶射板、 （７）電解ニッケル板、及び （８）電解ＳＵＳ板が代表的に使用される。
【００１６】トリート電解銅板は、電解銅板（シート）
のマット面（無光沢面）に更に電解処理を施してマット
面に存在する微小な塊状の突出部（ノブ）に銅または銅
酸化物の微細粒をランダムに追加析出させた処理電解銅
板であり、電子顕微鏡で観察するとノブ状粗面に銅また
は銅酸化物の微細粒（ノジュール）が析出していること
が観察される。その電解処理の条件例を挙げておく： （Ａ）水溶性銅硫酸塩めっき浴 CuSO4 ・5H2O， ｇ／ｌ ( Cuとして）： ２３ NaCl ，p.p.m. ( Clとして） ： ３２ H2SO4 ，ｇ／ｌ ： ７０ にかわ，ｇ／ｌ ： ０．７５ 純 水 ： 残部 （Ｂ）めっき条件 電流密度 ： ６０〜１００ Ａ／ｆｔ2 浴 温 ： ７０〜 ８０°Ｆ 時 間 ： １０〜１００ 秒 トリート電解銅板は、表面粗さＲｚが５．０〜１０．０
μｍの範囲とするのが望ましい。この粗さによる突起が
存在するために、表面積は大きくなりかつアンカー効果
によって飛散物質が堆積して形成された付着膜との密着
性が改善され、その剥離現象が生じ難くなる。
【００１７】トリート電解銅板表面に薄膜形成装置にお
いて形成されるべき薄膜と同一材料或いは無害である類
似材料を更にコーティングしたコーティング付きトリー
ト電解銅板は、装置内での銅板に由来する汚染を一層完
全に防止するために、気相成長法等により１０００〜１
０００００Åの薄い金属、合金、シリサイド、酸化物等
の汚染防止膜を更に追加形成したものである。
【００１８】蛇腹状の金属板は、銅、ニッケル、ステン
レス鋼等の金属板を例えばロールフォーミング等の成形
加工により蛇腹形状とすることにより表面積を著しく増
大せしめ、単位面積当たりの付着量を減少せしめて、付
着量増大に伴う内部応力の増大を抑制し、付着膜の亀裂
を従って剥離を低減するものである。
【００１９】エンボス加工金属板は、金属板に例えばプ
レス加工、ロールフォーミング等の成形加工によりラン
ダムな或いは規則性のある凹凸を形成したものである。
これにより、表面積を著しく増大せしめ、単位面積あた
りの付着量を減少せしめて、付着量増大に伴う内部応力
の増大を抑制し、付着膜の亀裂を従って剥離を低減する
ものである。
【００２０】金属溶射板は、溶射膜が適度の凹凸を有
し、アンカー効果によって飛散物質が堆積して形成され
た付着膜との密着性が改善され、その剥離現象が生じ難
くなる作用を利用したものである。
【００２１】トリート電解銅板に蛇腹加工或いはエンボ
ス加工を施してパーティクルゲッタとしてのその作用を
一段と向上させてもよいことは云うまでもない。電解ニ
ッケル板及び電解ＳＵＳ板も有用である。
【００２２】図２は、本発明の一例として、ターゲット
スパッタリングによる薄膜形成装置の要部を示す。薄膜
形成装置内には、ターゲット１とシリコンウエハーのよ
うな基板２とが、パーティクルゲッター機能を有するコ
リメータ３を間に介在させて対置されている。ターゲッ
ト１はバッキングプレート４に貼着され、スペーサリン
グ５上に載置されたアダプタリング６に固定される。タ
ーゲット１の基板２と反対側の背後にはマグネット１０
が設置される。これらは冷却水カバー１１内の冷却水に
より冷却されている。コリメータ３はコリメータホルダ
７にネジ等の手段により止着されている。コリメータ３
は原子を基板表面に垂直に通過せしめる多数の開口、即
ちコリメータセルを有する。基板２は適宜のクランプリ
ング１２により支持されている。基板２は、スパッタチ
ャンバ１４内においてヒータ１３により適宜の温度に加
熱される。ターゲットとコリメータとの間には上方シー
ルド８が配置されそしてコリメータとウエハーとの間に
は下方シールド９が配置されている。ターゲット１から
スパッタされた原子は、基板２表面に垂直な方向のもの
のみがコリメータ３を通過し、斜めに飛散する原子はコ
リメータ３により捕獲されそしてその優れた保持作用に
より操作中剥離しない。
【００２３】図３（ａ）は、パーティクルゲッター機能
を有するコリメータ３の上面図であり、そして図３
（ｂ）はその一部の斜視図である。パーティクルゲッタ
ー機能を有するコリメータ３は、エンボス加工したパー
ティクルゲッター板（ＰＧ板という）１５を格子状に交
差させて成る組立体をフレーム１６に固定したものとし
てここでは示してある。パーティクルゲッター板１５の
格子状組立体は、例えば、図４に示すようにして作製さ
れる。多数のＰＧ板を用意し、図４（ａ）に示すよう
に、その中央部にコリメータセルの一辺を構成する１５
〜３０ｍｍの適宜の間隔でＰＧ板厚さ（一般に２〜３ｍ
ｍ）より若干大きな巾の穴を有するＰＧ板１５Ａと該穴
位置に対応する間隔で両縁辺部にＰＧ板厚さより若干大
きな巾のスリットを形成したＰＧ板１５Ｂとが例えばレ
ーザにより切断加工される。次いで、図４（ｂ）に示す
ように、切断加工したＰＧ板１５ＡとＰＧ板１５Ｂと
は、ＰＧ処理面が外側に来るように２つに折り曲げられ
る。その後、図４（ｃ）に示すように２つ折のまま、Ｐ
Ｇ板１５ＡとＰＧ板１５Ｂとをエンボス加工機（ロール
加工）にかけることにより、折返し縁辺から両面がぴっ
たりと密着した片面凹エンボスのエンボス加工ＰＧ板１
５ＡとＰＧ板１５Ｂとが作製される。こうして形成され
たエンボス加工ＰＧ板１５ＡとＰＧ板１５Ｂとが、図３
に示したように、スリットを直交状態で噛合すことによ
り格子状に組まれる。最後に、形成した組立体が、ステ
ンレス鋼製のフレーム１６に折返し縁辺が原子の飛来方
向となるようにスポット溶接等により固定される。
【００２４】パーティクルゲッター板の組立体は上記の
作製法に限定されるものでなく、上記のように２つ折に
しないスロット付きＰＧ板をそのまま直角に交差せしめ
てもよいし、ＰＧ板を三角形、四角形、五角形の開口組
を形成するように折り曲げ、それらをスポット溶接によ
り組合せても良い。ＰＧ板から形成した円形或いは角型
チューブを集合して所要の長さに切断しても良い。
【００２５】或いは、銅、ステンレス鋼、ニッケル板に
より格子状或いはハニカム構造の組立体をまず形成し、
それを電解することによりその表面に電着物を形成して
も良い。
【００２６】こうして構成されたコリメータが、薄膜形
成装置の成膜源と基板との間に装備される。上方及び下
方シールド等の機器にはパーティクルゲッター箔を従来
態様で配置する。
【００２７】（実施例及び比較例）図３及び４に示した
ような格子状のパーティクルゲッター機能を有するコリ
メータを作製した。パーティクルゲッター（ＰＧ）板と
しては、銅を電着せしめた電解銅箔ＰＧ板を使用した。
巾４０ｍｍのＰＧ板を多数用意し、２０ｍｍピッチで中
央部に２０ｍｍ×２．５ｍｍ寸法の穴を有するＰＧ板と
該穴位置に対応して２０ｍｍピッチで両縁辺部に２．５
ｍｍ寸法のスリットを形成したＰＧ板をレーザ切断加工
した。次いで、切断加工した２種のＰＧ板をＰＧ処理面
が外側に来るように２つに折り曲げた後、エンボス加工
機（ロール加工）にかけ、折返し縁辺から両面がぴった
りと密着した片面凸エンボスそして片面凹エンボスのエ
ンボス加工ＰＧ板を作製した。これらスリット付きエン
ボス加工ＰＧ板を格子状に組んだ。最後に、形成した組
立体をステンレス鋼（ＳＵＳ７７）製のリング状フレー
ムに折返し縁辺が原子の飛来方向となるようにスポット
溶接により固定した。
【００２８】このコリメータをスパッタリング薄膜形成
装置（タイプ：アプライド・マテリアル社製Ｅ５５０
０）に実際に組み込んで評価した。剥離によるパーティ
クルが１／２〜１／３に減少した。
【００２９】
【発明の効果】薄膜形成装置内でコリメータに付着した
付着膜の剥離をコリメータの性能を低下することなく防
止することができ、形成薄膜上へのパーティクルの発生
を一層減少し、製品の歩留まり及び信頼性を一段と向上
することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】深いピットを有するウエハーのスパッタリング
の状態の説明図であり、（ａ）は通常の方法によりウエ
ハーのピットの底まで均一に成膜出来ない状況を示し、
（ｂ）はコリメータを通してウエハー面に垂直な原子の
みを通すことにより、深いピットの底まで均一に成膜す
るコリメーション・スパッタリングを示す。
【図２】本発明の一例としてターゲットスパッタリング
による薄膜形成装置の要部を示す断面図である。
【図３】格子状のパーティクルゲッター作用を有するコ
リメータを示し、（ａ）は上面図そして（ｂ）は（ａ）
のコリメータの一部の斜視図である。
【図４】図３のパーティクルゲッターコリメータの組立
段階を示し、（ａ）は穴加工したＰＧ板と縁辺にスリッ
トを形成したＰＧ板を示し、（ｂ）はこれら２種の加工
したＰＧ板を２つに折り曲げた状態をそれぞれ示し、そ
して（ｃ）はこれらをそれぞれエンボス加工機にかけた
後のＰＧ板を示す。
【符号の説明】
１ ターゲット ２ 基板 ３ パーティクルゲッター機能を有するコリメータ ４ バッキングプレート ５ スペーサリング ６ アダプタリング ７ コリメータホルダ ８ 上方シールド ９ 下方シールド １０ マグネット １１ 冷却水カバー １２ クランプリング １３ ヒータ １４ スパッタチャンバ １５、１５Ａ、１５Ｂ パーティクルゲッター板（ＰＧ
板） １６ フレーム
フロントページの続き (72)発明者 角谷 嘉隆 茨城県北茨城市華川町臼場187番地４株式 会社日鉱共石磯原工場内 (72)発明者 和田 裕典 茨城県北茨城市華川町臼場187番地４株式 会社日鉱共石磯原工場内 (72)発明者 柳川 文彦 東京都新宿区西新宿２丁目７番１号アプラ イド マテリアルズ ジャパン株式会社内 (72)発明者 アール・シー・モズリー 東京都新宿区西新宿２丁目７番１号アプラ イド マテリアルズ ジャパン株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パーティクルゲッター板から構成された
    コリメータを成膜源と基板との間に備えることを特徴と
    する薄膜形成装置。
  2. 【請求項２】 コリメータがエンボス加工したスリット
    付きパーティクルゲッター板を格子状に組立てることに
    より構成される請求項１の薄膜形成装置。
  3. 【請求項３】 パーティクルゲッター板から構成され
    た、薄膜形成装置用コリメータ。
  4. 【請求項４】 エンボス加工したスリット付きパーティ
    クルゲッター板を格子状に組立てることにより構成され
    る、請求項３のコリメータ。
JP5191612A 1993-07-06 1993-07-06 薄膜形成装置 Pending JPH0718423A (ja)

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