JPH08958U - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この考案は不純物ガスの排気能力を備えるこ
とを目的としたものである。 【構成】 真空容器内にターゲットおよび基板ホルダー
が設置されると共に、真空容器に排気系とガス導入系が
接続されてなるスパッタリング装置において、前記真空
容器と連通する排気室は、該真空容器壁に設けた開口部
を介して連通してあり、該開口部に防着シールドが対向
設置され、該排気室にゲッタ材で構成されたカソードを
設置し、前記ゲッタ材が該排気室の内壁に活性膜を形成
し、該活性膜で不純物ガスを捕捉・除去することを特徴
としたスパッタリング装置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

この考案は、不純物ガスの捕捉・除去能力を備えたスパッタリング装置に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

従来の代表的なスパッタリング装置は図２に示した構成であった。即ち、真空 容器２１内にターゲット２２および基板ホルダー２３が対向設置されると共に、 真空容器２１に、排気系２４とガス導入系２５が接続されて構成されていた。前 記排気系２４は荒引きポンプ（例えば油回転ポンプ）２６と主ポンプ（例えばク ライオポンプ）２７を排気手段として、配管２８とバルブ２９および主バルブ３ ０で構成される一方、前記ガス導入系２５はバリアブルリークバルブ３０と不活 性ガス（例えばアルゴンガス）ボンベ３１で構成されるのが一般的であった。又 、前記ターゲット２２には直流電源３２により負の高電圧が印加できるようにな っていた。

【０００３】 このような装置で、基板ホルダー２３に支持した基板（図示していない）の表 面に、ターゲット２２の材料をスパッタして薄膜を形成する際には、以下のよう な手順で作業が行なわれていた。

【０００４】 即ち、先ず排気系２４のバルブ２９を操作して、荒引きポンプ２６で真空容器 ２１内を低真空領域まで排気した後、バルブ２９および主バルブ３３を操作して 排気手段を主ポンプ２７に切替えて高真空領域まで排気する。

【０００５】 次いで、真空容器２１内にガス導入系２５より不活性ガスを導入すると共に、 ターゲット２２に負の高電圧を印加して、ターゲット２２と基板ホルダー２３間 で放電させて、ターゲット２２をスパッタリングし、スパッタされたターゲット 材料を基板ホルダー２３に支持した基板の表面に堆積させて薄膜を形成する。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

前記の如くのスパッタリング装置は、例えば半導体デバイスの製造工程をはじ め、種々の分野で利用されているが、近来の半導体デバイスの高集積化の傾向に おいては、基板に形成した薄膜のパターンが微細化されるので、スパッタリング により形成される膜の特性向上も要請されるに至っている。従って膜質への影響 が大きい、スパッタリング中の不純物ガスを極力除去することが必要となってき ている。

【０００７】 例えば、半導体デバイスの製造において、アルミニウム配線の為の成膜をスパ ッタリングで行う場合、不純物ガス成分（Ｎ₂ 、Ｈ₂ Ｏ）の混入量が多いと、配 線の寿命が短くなることが指摘されている。

【０００８】 然し乍ら、前記のようなスパッタリング装置においては排気システム上、不純 物ガスを有効に排気できない問題点があった。即ち、スパッタリング中、つまり 不活性ガスの導入中に、不純物ガスの排気能力を向上させるポンプ作用が必要で あるが、前記主ポンプ２７として使用される高真空ポンプの特性として、動作圧 力が高い場合（スパッタリング中、通常１０ｍTorr前後の低真空となる）には排 気速度が低下してポンプダウンする為、真空容器２１と主ポンプ２７間の主バル ブ３３のコンダクタンスを絞り乍ら、スパッタリングを進行させるのが通常であ った。この為、不純物ガスに対する排気能力も主バルブ３３を絞ることによって 低下し、不純物ガスが残留ガスとなり、薄膜中へ混入する原因となるものであっ た。

【０００９】 この考案は以上のような不純物ガスの排気上の問題点に鑑みてなされたもので 、スパッタリング中の不純物ガスを排気できるスパッタリング装置を提供するこ とを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】 この考案は、不純物ガスの排気能力を備えると共に、開口部に防着シールドを 設置して前記問題点を解決したのである。即ちこの考案は真空容器内にターゲッ トおよび基板ホルダーが設置されると共に、真空容器に排気系とガス導入系が接 続されてなるスパッタリング装置において、前記真空容器と連通する排気室は、 該真空容器壁に設けた開口部を介して連通してあり、該開口部に防着シールドが 対向設置され、該排気室にゲッタ材で構成されたカソードを設置し、前記ゲッタ 材が該排気室の内壁に活性膜を形成し、該活性膜で不純物ガスを捕捉・除去する ことを特徴としたスパッタリング装置である。

【００１１】

【考案の実施の形態】

この考案のスパッタリング装置によれば、スパッタリング中に、排気室のゲッ タ材で構成されたカソードに負電圧を印加して、排気室で不活性ガスの放電を起 こし、これによりカソードを構成したゲッタ材がスパッタされて、排気室の内壁 にゲッタ材の活性膜が形成され、該活性膜で不純物ガス（活性ガス）を捕捉、除 去できるようにしたものである。前記活性膜は、スパッタリングの為に導入した 不活性ガスに対しては排気作用は無いので、不純物ガスに対してのみ作用する。

【００１２】

【実施例】

この考案を実施例に基づいて説明する。

【００１３】 図１は実施例のスパッタリング装置を示した図であって、図２に示した従来装 置と同様に、真空容器１内にターゲット２および基板ホルダー３が対向してある と共に、真空容器１に排気系４とガス導入系５が接続してある。排気系４は荒引 きポンプ６と主ポンプ７を排気手段として、配管８とバルブ９および主バルブ１ ９で構成してある。又、ガス導入系５はバリアブルリークバルブ１０と不活性ガ スボンベ１１で構成してある。又、ターゲット２には直流電源１２が接続してあ る。

【００１４】 そして更に前記真空容器１の側壁に排気室１３が設置されて、該排気室１３と 真空容器１が壁側の開口部１４を介して連通させてあると共に、開口部１４の真 空容器１側に、防着シールド板１５が、開口部１４と所定の間隔を保ち、かつ開 口部１４を覆うように設置してある。排気室１３内にはチタン製のカソード１６ が設置してあり、該カソード１６には、負の高電圧を印加する為の直流電源１７ が接続してある。

【００１５】 上記実施例のスパッタリング装置を用いてスパッタリングを行う場合も、基板 ホルダー３へ基板を装着した後、真空容器１を排気系４で真空に排気し、次いで ガス導入系５により不活性ガスボンベ１１の不活性ガス（例えばアルゴンガス） を真空容器１内へ導入すると共に、排気系４の主バルブ１９を絞って真空容器１ 内を所定の圧力（例えば１０ｍTorr）になるように調整する。

【００１６】 然る後、直流電源１２をＯＮにしてターゲット２に負の高電圧を印加（基板ホ ルダー３は接地電位である）して、ターゲット２と基板ホルダー３間で放電を発 生させて、ターゲット２をスパッタし、この結果として基板ホルダー３に装着し た基板の表面にスパッタ粒子の堆積による薄膜を得る。

【００１７】 前記直流電源１２のＯＮと同時に、この実施例の装置では、前記カソード１６ に接続した直流電源１７もＯＮとして、カソード１６に負の高電圧を印加する。 カソード１６を設置した排気室１３は、真空容器１内と同一雰囲気であるので、 カソード１６に高電圧が印加されると、カソード１６と排気室１３の対向壁の間 においても放電が起る。この結果、排気室１３内ではカソード１６がスパッタさ れ、カソード１６を構成したチタンの活性粒子がカソード１６と対向した壁面に 活性膜１８として形成される。

【００１８】 前記活性膜１８は、排気室１３および真空容器１内に残留している活性ガスに 対して排気作用を有しているので、基板に形成する薄膜には有害な不純物ガス（ 活性ガス）を捕捉、除去して、基板側に混入するのを防止することができる。又 、この活性膜１８は、スパッタリングガスである不活性ガスに対しては排気作用 は無いので、真空容器１内のスパッタリング条件に影響を与えることなく、必要 な排気動作を行うことができる。カソード１６よりスパッタされた粒子は開口部 １４の方向にも飛来するが、開口部１４には防着シールド板１５を対向設置して あるので、真空容器１側に飛来して基板表面の薄膜内に混入するおそれは無い。

【００１９】 尚、実施例は二極直流方式のスパッタリング装置の場合について説明したが、 スパッタリング方式は三極または四極スパッタリング、マグネトロンスパッタリ ング等、他のスパッタリング方式でも、この考案を実施することが可能である。

【００２０】

【考案の効果】

以上に説明したように、この考案によれば、排気室内で活性膜を形成してスパ ッタリング雰囲気中の不純物ガスを排気することができるので、基板の表面に形 成される薄膜に有害な不純物ガスを捕捉・除去して薄膜に混入するのを防止し、 膜質の向上を図ることができる効果がある。然し乍らスパッタリングガスである 不活性ガスに対する排気作用はないので、スパッタリング条件に悪影響を与える おそれはなく、必要な排気作用のみを行う効果がある。またカソードよりスパッ ターされた粒子は開口部の方向に飛来するが、開口部には防着シールド板を設置 してあるので、真空容器側に飛来して基板表面の薄膜内に混入するおそれがない などの効果もある。

【００２１】 更に真空容器と排気室を開口部を介して連通する構成したので、真空容器と排 気室の間のガスの流通するコンダクタンスを大きくできることになり、不純物ガ スに対する排気速度を一層大きくできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例の構成図。

【図２】従来装置の構成図。

【符号の説明】

１ 真空容器 ２ ターゲット ３ 基板ホルダー ４ 排気系 ５ ガス導入系 １３ 排気室 １４ 開口部 １５ 防着シールド １６ カソード １８ 活性膜

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器内にターゲットおよび基板ホル
   ダーが設置されると共に、真空容器に排気系とガス導入
   系が接続されてなるスパッタリング装置において、前記
   真空容器と連通する排気室は、該真空容器壁に設けた開
   口部を介して連通してあり、該開口部に防着シールドが
   対向設置され、該排気室にゲッタ材で構成されたカソー
   ドを設置し、前記ゲッタ材が該排気室の内壁に活性膜を
   形成し、該活性膜で不純物ガスを捕捉・除去することを
   特徴としたスパッタリング装置。