JPH11117064A

JPH11117064A - スパッタリング装置

Info

Publication number: JPH11117064A
Application number: JP29345797A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kobayashi; 正彦小林; Nobuyuki Takahashi; 信行高橋
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 1999-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】基板配置面に形成された凹部内に昇圧用ガス
を密封して熱伝導を行わせる際の問題を解決して基板の
温度を十分な精度で制御して高生産性で高歩留の成膜処
理を可能にする。【解決手段】スパッタにより放出されたターゲット２の
材料が到達するスパッタチャンバー１内の所定位置に基
板９を配置する基板ホルダー４の基板配置面に形成され
た凹部４０内には、昇圧用ガス導入系４２によってガス
導入路４１を経由して昇圧用ガスが導入される。基板９
は静電吸着機構４３により静電的に基板ホルダー４に吸
着されて凹部４０が密閉され、凹部４０内の圧力が上昇
して加熱効率が向上する。制御部４７は、静電吸着機構
４３が動作して静電吸着が安定化した後に昇圧用ガス導
入系４２を動作させる。基板配置面の周囲へのスパッタ
粒子の付着を防止する交換可能なシールドカバー４６へ
のスパッタ粒子の付着を抑制する防着シールド８が設け
られている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、ターゲットを
スパッタして基板の表面に所定の薄膜を作成するスパッ
タリングの技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ターゲットをスパッタして基板の表面に
所定の薄膜を作成するスパッタリングの技術は、半導体
集積回路の製作の際などに盛んに利用されている。例え
ば、多くの集積回路で配線用として用いられているアル
ミニウム薄膜は、アルミニウム製のターゲットを使用し
たスパッタリングによって多くが作成されている。ま
た、最近では、相互拡散を防止するバリア膜の作成にも
スパッタリングが利用されつつあり、チタン製のターゲ
ットをスパッタしてチタン薄膜や窒化チタン薄膜が作成
されている。

【０００３】図４は、このような従来のスパッタリング
装置の概略構成を示す正面図である。図４に示すスパッ
タリング装置は、排気系１１を備えたスパッタチャンバ
ー１と、スパッタチャンバー１内に被スパッタ面２０
を露出させるようにして設けられたターゲット２と、タ
ーゲット２をスパッタするためのスパッタ電源３と、ス
パッタによって放出されたターゲット２の材料が到達す
るスパッタチャンバー１内の所定位置に基板９を配置す
るための基板ホルダー４とを備えている。

【０００４】ターゲット２は、絶縁材２１を介してスパ
ッタチャンバー１に取り付けられている。スパッタ電源
３は、ターゲット２に負の高電圧を印加するよう構成さ
れている。スパッタチャンバー１は、内部に所定のプロ
セスガスを導入するプロセスガス導入系５を有する。ア
ルゴン等のプロセスガスがスパッタチャンバー１に導入
され、ターゲット２に負の高電圧が印加されると、接地
電位である基板ホルダー４やスパッタチャンバー１の器
壁との間に直流電界が設定され、この直流電界によって
スパッタ放電が生ずる。このスパッタ放電によってター
ゲット２から放出された粒子（通常は原子の状態、以
下、スパッタ粒子と呼ぶ）は、基板９に到達して所定の
薄膜を堆積する。

【０００５】一方、基板ホルダー４は、基板９の配置と
ともに基板９を所定温度に加熱する手段にも兼用されて
いる。即ち、基板ホルダー４の内部には、基板９を所定
温度に加熱するヒータ６が設けられている。例えば、基
板ホルダー４内は中空の空間とされ、この空間に輻射加
熱方式のヒータ６が設けられる構成が採用される。

【０００６】基板ホルダー４は、その上面が基板配置面
になっているが、この基板配置面には図４に示すような
凹部４０が形成されている。基板９は、この凹部４０を
密閉するように載置される。尚、凹部４０は、平面視で
は円形の形状である。そして、基板ホルダー４は、この
凹部４０内に昇圧用ガスを導入するガス導入路４１を有
する。ガス導入路４１には、昇圧用ガス導入系４２が接
続され、アルゴンガス、ヘリウムガス等の昇圧用ガスが
導入されるようになっている。

【０００７】基板ホルダー４上に基板９を載置した場
合、基板ホルダー４の上面や基板９の裏面が完全な平坦
面ではないために両者の間には微小な隙間が形成され
る。この場合、スパッタチャンバー１の内部は排気系１
１によって排気され、成膜時には１〜３ｍＴｏｒｒ程度
の真空圧力になる。従って、この微小な隙間もこの程度
の真空圧力となる。このため、ヒータ６によって基板９
を加熱しようとした際、基板ホルダー４から基板９の裏
面に十分に熱が伝わらず、基板９の温度を十分な精度で
制御できなくなる。

【０００８】このため、従来の装置では、基板配置面に
凹部４０を設け、この凹部４０内に昇圧用ガスを導入し
て圧力を上昇させている。具体的には、凹部４０内を例
えば１〜３Ｔｏｒｒ程度に昇圧し、基板ホルダー４と基
板９との間の空間の熱伝導効率を高めている。このよう
な構成により、例えば１ｋＷ程度の輻射加熱方式のヒー
タ６を使用した場合、基板９を５００℃程度まで加熱す
ることが可能となっている。

【０００９】しかしながら、上記構成のみでは、凹部４
０を完全に密閉することはできない。即ち、凹部４０の
周囲の基板９と基板ホルダー４とが直接接する部分で
は、やはり基板９と基板ホルダー４との間に微小な隙間
が形成される。このため、凹部４０に導入した昇圧用ガ
スがこの隙間から少しずつ漏れ出てしまう。この結果、
スパッタチャンバー１内の雰囲気に対して凹部４０内に
十分な差圧が形成されず、凹部４０内の圧力が低下して
加熱効率が悪くなってしまう。

【００１０】このような問題から、従来の装置では、基
板９を基板ホルダー４に機械的に押しつけるクランプ手
段７を採用している。クランプ手段７は、リング状のク
ランパ７１と、クランパ７１を上下動させる駆動機構７
２とから構成されている。クランパ７１は、内径が基板
９の直径よりも少し小さく、外径が基板９の直径よりも
大きい円環状である。クランパ７１の下面には、基板９
の直径とほぼ同じ大きさの円周状の突起７３が形成され
ている。クランパ７１が駆動機構７２によって下降する
と、突起７３が基板９の周縁に当たり、クランパ７１が
基板９を基板ホルダー４に押しつける状態となる。この
ような機械的な押しつけによって凹部４０が密閉され、
加熱効率の低下が防止されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ク
ランプ手段７を採用する従来の装置では、以下のような
問題があった。まず第一の問題は、クランパ７１に堆積
した薄膜と基板９の表面に堆積した薄膜の癒着の問題で
ある。図５を使用してこの問題を説明する。図５は、従
来の装置における癒着の問題を説明する断面概略図であ
る。

【００１２】上述した従来の装置において、薄膜９０は
基板９の表面のみならずクランパ７１の表面にも堆積す
る。クランパ７１に堆積する薄膜９０は、スパッタチャ
ンバー１内に次々に基板９を搬入して成膜処理を繰り返
すうちにかなりの膜厚に成長する。そして、図５に点線
で示すように、ついにはクランプ７１に堆積した薄膜９
０と基板９に堆積した薄膜９０とが接触し、クランパ７
１と基板９とが薄膜９０でつながってしまう状態（本明
細書では「癒着」と表現する）となる。例えば、クラン
パ７１に薄膜９０が３〜４ｍｍ程度の厚さで堆積する
と、癒着が発生する。癒着が発生すると、駆動機構７２
によってクランパ７１を上昇させようとしてもクランパ
７１が上昇せず、基板ホルダー４から基板９が取り外せ
なくなる搬送エラーが生ずる。このため、従来の装置で
は、成膜処理を所定回数繰り返した後、癒着が発生する
前に、スパッタチャンバー１内を大気に開放してクラン
パ７１の交換を行っていた。

【００１３】スパッタリング装置は、ターゲット２を消
費しながら成膜を行うため、ターゲット２を所定の量ま
で消費した時点でスパッタチャンバー１を開放してター
ゲット２の交換を行う。しかしながら、従来の装置で
は、一回のターゲット２の交換までの間に２回から３回
のクランパ７１の交換が必要になっており、ターゲット
２の交換頻度以上の頻度でクランパ７１を交換する必要
があった。クランパ７１の一回の交換作業には約８時間
を要するため、生産性を著しく阻害する要因となってい
た。

【００１４】また、第二の問題は、クランパ７１によっ
てスパッタ粒子が遮蔽されるシャドー効果である。即
ち、一枚の基板９からより多くの素子を産出させるた
め、基板９の表面のより周縁に近い領域まで利用される
ようになってきている。しかしながら、従来の装置で
は、基板９の周縁に近い領域では、その領域に到達しよ
うとするスパッタ粒子の一部がクランパ７１によって遮
蔽されるため、中心よりの領域に比べて膜厚が低下する
傾向がある。このような現象をシャドー効果と呼ぶが、
このシャドー効果のため、周縁に近い領域から産出され
る素子が不良品となる確率が高く、全体の歩留まりを低
下させる原因となっていた。

【００１５】さらに、第三の問題として、上記機械的な
クランプ方式では、依然として基板９を基板ホルダー４
に十分に密着させることができず、凹部４０からの昇圧
用ガスの漏れを防止することができなかった。というの
は、基板９を機械的に押しつけて基板ホルダー４に密着
させる構成では、押しつけるクランパ７１の高い平坦性
（具体的には突起７３の下面の平坦性）が必要となる。
しかしながら、基板９の直径程度の大きな径の部材の下
面を十分に高い平坦性で形成することは困難である。

【００１６】特に、駆動機構７２による上下動を容易に
するためや上述したシャドー効果を抑制するため、クラ
ンパ７１は出来るだけ薄くした形状とされることが要請
される。しかしながら、クランパ７１を薄くすると、容
易に熱変形しやすくなり、基板９を均一に押し付けるこ
とが出来なくなって、凹部４０からの昇圧用ガスの漏れ
を助長してしまう。このようなことから、機械的なクラ
ンプ方式では、基板ホルダー４への基板９の密着性に限
界があった。

【００１７】本願発明は、このような課題を解決するた
めになされたものである。即ち、本願発明は、基板配置
面に形成された凹部内に昇圧用ガスを密封して熱伝導を
行わせるスパッタリング装置における問題を解決して、
基板の温度を十分な精度で制御しながら高い生産性でか
つ高い歩留まりで成膜処理を行うことができるスパッタ
リング装置を提供することを目的をしている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１記載の発明は、排気系を備えたスパ
ッタチャンバーと、スパッタチャンバー内に被スパッタ
面を露出させるようにして設けられたターゲットと、タ
ーゲットをスパッタするためのスパッタ電源と、スパッ
タによって放出されたターゲットの材料が到達するスパ
ッタチャンバー内の所定位置に基板を配置するための基
板ホルダーとを備えたスパッタリング装置であって、基
板ホルダーは、その基板配置面に凹部が形成されている
とともに当該凹部内に昇圧用ガスを導入するガス導入路
と、ガス導入路を経由して凹部内に昇圧用ガスを導入す
る昇圧用ガス導入系とを備えて、基板が載置された際に
基板によって凹部が密閉される構造を有し、さらに、基
板が基板ホルダーに対して静電気によって吸着されるよ
うにする静電吸着機構が設けられているを備えていると
いう構成を有する。上記課題を解決するため、請求項２
記載の発明は、上記請求項１の構成において、前記静電
吸着機構が動作して所定時間が経過して基板の静電吸着
が安定化した後に前記昇圧用ガス導入系を動作させる制
御部を有する。上記課題を解決するため、請求項３記載
の発明は、上記請求項１又は２の構成において、前記基
板ホルダーには、基板配置面の周囲へのスパッタ粒子の
付着を防止するシールドカバーが交換可能に設けられて
おり、シールドカバーへのスパッタ粒子の付着を抑制す
る防着シールドが設けられているという構成を有する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。図１は、本願発明の実施形態のスパッタ
リング装置の概略構成を示す正面図である。図１に示す
スパッタリング装置は、排気系１１を備えたスパッタチ
ャンバー１と、スパッタチャンバー１内に被スパッタ面
２０を露出させるようにして設けられたターゲット２
と、ターゲット２をスパッタするためのスパッタ電源３
と、スパッタによって放出されたターゲット２の材料が
到達するスパッタチャンバー１内の所定位置に基板９を
配置するための基板ホルダー４とを備えている。

【００２０】スパッタチャンバー１は、ステンレス等で
形成された気密な容器であり、電気的には接地されてい
る。スパッタチャンバー１には、不図示のゲートバルブ
が設けられており、不図示の搬送チャンバーやロードロ
ックチャンバーを経由して大気側との基板９の搬入搬出
が行われる。

【００２１】排気系１１は、ターボ分子ポンプやクライ
オポンプ等の複数段の真空ポンプを備えて、スパッタチ
ャンバー１内を１０^-8Ｔｏｒｒ程度まで排気可能に構成
される。排気系１１には、バリアブルオリフィス等の不
図示の排気速度調整器が設けられており、所定の排気速
度で排気可能となっている。

【００２２】ターゲット２は、絶縁材２１を介してスパ
ッタチャンバー１に取り付けられている。ターゲット２
は、本実施形態ではアルミニウム又はアルミニウム合金
製である。スパッタ電源３は、ターゲット２に−４００
〜−７００Ｖ程度の負の高電圧を印加するようになって
いる。この負の高電圧によって、ターゲット２と基板ホ
ルダー４等との間に直流電界が設定され、スパッタ放電
が生じる。

【００２３】ターゲット２の背後には、磁石機構２２が
設けられている。磁石機構２２は、マグネトロン放電を
達成させるものである。具体的には、磁石機構２２は、
中心磁石２２１と、中心磁石２２１を取り囲む周状を周
辺磁石２２２と、中心磁石２２１及び周辺磁石２２２を
固定した板状のヨーク２２３とから構成されている。中
心磁石２２１と周辺磁石２２２との間には、ターゲット
２を貫通するアーチ状の磁力線２２４が設定される。こ
の磁力線とターゲット２の被スパッタ面２０とで囲まれ
た領域に電子が閉じこめられ、中性ガス分子が高い効率
でイオン化する。このため、スパッタ放電が効率よく維
持され、多くのスパッタ粒子が放出されて高い成膜速度
が得られる。

【００２４】また、スパッタ電源３によって設定される
直流電界の向きはターゲット２の被スパッタ面２０に垂
直である。従って、アーチ状の磁力線２２４の頂上付近
で磁界と電界が直交し、マグネトロン放電が達成され
る。即ち、電子がマグネトロン運動し、ターゲット２の
中心軸の回りに周回してスパッタ放電の効率をさらに向
上させる。

【００２５】スパッタ放電に必要なプロセスガスは、プ
ロセスガス導入系５によって導入される。プロセスガス
導入系５は、所定のガスを貯めた不図示のガスボンベ
と、ガスボンベとスパッタチャンバー１とをつなぐ配管
上に設けたバルブ５１や不図示の流量調整器等で構成さ
れる。尚、ターゲット２から放出されるスパッタ粒子の
イオン化のみでスパッタ放電が維持される場合、プロセ
スガスが導入されない場合もある。

【００２６】さて、本実施形態の大きな特徴点を成す基
板ホルダー４は、基板配置面に凹部４０が形成され、こ
の凹部４０に昇圧用ガスを導入するガス導入路４１を有
している。そして、ガス導入路４１には昇圧用ガス導入
系４２が接続されている。昇圧用ガスとしては、従来と
同様にアルゴンガス、又はヘリウムガス等が使用され
る。また、本実施形態の基板ホルダー４もヒータ６を備
えている。ヒータ６としては、従来と同様に基板ホルダ
ー４内の中空の空間に設けた１ｋＷ程度の輻射加熱方式
のものが採用できる。別の構成としては、抵抗加熱方式
のヒータを基板ホルダー４内に埋設するようにしてもよ
い。

【００２７】そして、本実施形態の装置では、基板９を
機械的に基板ホルダー４に押し付けるのでなく、静電吸
着機構４３によって基板９を静電的に基板ホルダー４に
吸着させている。静電吸着機構４３は、基板ホルダー４
の一部として設けられた誘電体ブロック４４内に埋設さ
れた一対の吸着電極４３１と、一対の吸着電極４３１の
間に直流電圧を印加する吸着用電源４３２とから主に構
成されている。

【００２８】誘電体ブロック４４はアルミナ等の誘電体
製であり、金属製のホルダー本体４５に対して密着性よ
く接合されている。誘電体ブロック４４とホルダー本体
４５とは接着材等を使用して接合されるが、間に薄いカ
ーボンシートのような緩衝材を介在させると、密着性よ
く両者が接合され、熱伝導性が良好に保たれる。

【００２９】吸着用電源４３２は、例えば３００〜８０
０Ｖ程度の電圧を一対の吸着電極４３１の間に与えるよ
う構成されている。この電圧によって、誘電体ブロック
４４に誘電分極が生じ、表面に静電気が誘起される。こ
の静電気によって、基板９が誘電体ブロック４４に静電
吸着される。この結果、基板ホルダー４に対する基板９
の密着性が向上し、凹部４０からの昇圧用ガスの漏れが
効果的に防止される。このため、スパッタチャンバー１
内の雰囲気と凹部４０内との間に十分な差圧が形成さ
れ、スパッタチャンバー１内を所定の真空圧力に保ちつ
つも凹部４０内は所定の高い圧力に維持される。従っ
て、ヒータ６からの熱が基板ホルダー４を経由して効率
よく基板９に伝えられ、加熱される基板９の温度を高い
精度で制御することが可能となる。

【００３０】加熱制御の一例について説明すると、例え
ば、スパッタチャンバー１内の圧力が１〜３ｍＴｏｒｒ
程度である場合、吸着用電源４３２によって８００Ｖ程
度の電圧を印加して基板９を静電吸着しながら、凹部４
０内に例えばアルゴンガスを導入して凹部４０内を１０
Ｔｏｒｒ程度の圧力に上昇させる。そして、ヒータ６に
８００Ｗ程度の電力を供給すると、基板９を５００℃程
度に加熱することが可能となる。

【００３１】図２は、図１に示す基板ホルダー４の凹部
４０の形状について説明する平面概略図である。図１及
び図２から分かる通り本実施形態の装置では、周縁に沿
って延びる円環状の凸部と、この円環状の凸部の内側に
散在する小さな円柱状の凸部によって凹部４０が形成さ
れている。ガス導入路４１の出口４１１は、中央付近に
形成されており、出口４１１から凹部４０内に導入され
たガスが円柱状の凸部の間を通って拡散して凹部４０内
に充満するようになっている。

【００３２】このような凹部４０の構成は、基板配置面
のうち基板９に直接接触する面積を大きくするのに役立
っている。即ち、従来のように平面視が円形の単純な凹
部４０であると、基板配置面のうち基板９に直接接する
部分の面積は小さい。このため、静電吸着機構４３によ
って吸着した場合に十分基板９を吸着できないこともあ
り得る。しかしながら、上記のような凹部４０にして基
板９に直接接する部分の面積を大きくすると、全体の吸
着力が増し、基板９を十分確実に吸着することができ
る。

【００３３】また、図１から分かるように、本実施形態
の装置では、図４に示すようなクランパ７１は設けられ
ていない。しかしながら、基板ホルダー４へのスパッタ
粒子の付着を防止する防着シールド８が設けられてい
る。図３は、図１の装置に使用された防着シールド８の
構成及び作用を説明する部分断面拡大図である。

【００３４】まず、基板ホルダー４の基板配置面の周囲
には、図１及び図３に示すような段差が形成されて少し
低くなっている。そして、この段差の部分には、シール
ドカバー４６が設けられている。シールドカバー４６
は、交換可能にこの段差の部分を覆う部材である。シー
ルドカバー４６は、アルミ等の材質で形成されており、
表面に堆積する薄膜の剥離を防止するために表面に凹凸
を形成するサンドブラスト処理等が必要に応じて施され
る。

【００３５】ターゲット２から飛来するスパッタ粒子
は、基板９の表面のみならず、基板９の周囲の部材にも
付着する。従って、基板ホルダー４の周囲の段差の部分
にもスパッタ粒子は飛来してくる。この場合、シールド
カバー４６がないと、基板ホルダー４に直接薄膜９０が
堆積してしまう。この薄膜９０が相当の厚さに達すると
従来と同様に基板９上の薄膜９０との癒着が生じてしま
う。このため、定期的にメンテナンスを施す必要が生ず
る。しかしながら、基板ホルダー４全体を交換すること
は困難であり、実用的ではない。そこで、シールドカバ
ー４６で段差の部分を覆っておき、シールドカバー４６
に堆積する薄膜９０が所定の厚さに達する程度に成膜処
理を繰り返したら、シールドカバー４６を交換するよう
にしている。

【００３６】しかしながら、シールドカバー４６の薄膜
９０の堆積速度が速いと、従来におけるクランパ７１の
場合と同様に、ターゲット２の交換頻度より高い頻度で
シールドカバー４６を交換する必要性が生じてしまい、
生産性低下の原因となる。そこで、防着シールド８を設
けてシールドカバー４６へのスパッタ粒子の付着を抑制
している。即ち、防着シールド８は、シールドカバー４
６へのスパッタ粒子の到達を遮蔽するよう設けられてい
る。

【００３７】防着シールド８は、具体的にはステンレス
等の金属製であり、不図示の固定具によってスパッタチ
ャンバー１に着脱自在に固定されている。従って、防着
シールド８は電気的には接地電位である。また、防着シ
ールド８に堆積する薄膜９０が所定の厚さに達すると、
防着シールド８は交換される。防着シールド８の表面に
は、堆積する薄膜９０の剥離を防止する凹凸がサンドブ
ラスト法等により必要に応じて形成される。

【００３８】尚、図３と図５を比較すると分かるよう
に、防着シールド８はクランパ７１に比べて基板９から
離れた位置に配置されている。従って、防着シールド８
への薄膜９０の堆積速度はクランパ７１のそれより遙か
に低く、防着シールド８の交換頻度は、ターゲット２の
交換頻度より低くなっている。このため、防着シールド
８の交換のために装置の生産性が低下することはない。

【００３９】また、防着シールド８がクランパ７１に比
べて基板９の周縁から離れた位置にあることから、基板
９の周縁に近い領域に対するシャドー効果はクランパ７
１の場合に比べて遙かに低くなっている。即ち、防着シ
ールド８の影響によって基板９の周縁に近い領域から産
出される素子の歩留まりが低下するこは非常に少ない。
また、防着シールド８は、スパッタ粒子のシールドカバ
ー４６への到達を完全に防止する必要はなく、シールド
カバー４６の交換頻度が十分低くなるようにシールドカ
バー４６への薄膜９０の堆積速度を十分に低くすればよ
い。

【００４０】尚、シールドカバー４６に堆積した薄膜９
０が厚くなると基板９の裏面に癒着する問題が生ずる
が、癒着する部分については基板９自体がシャドー（遮
蔽体）となるので、この部分へのスパッタ粒子の到達は
少なく成膜速度は小さい。従って、シールドカバー４６
の交換時期までにこの部分で癒着が生じてしまうことは
ない。

【００４１】また、図１に示す通り本実施形態の装置で
は、静電吸着機構４３の動作と昇圧用ガス導入系４２の
動作とのタイミングを最適化する制御部４７が設けられ
ている。制御部４７は、静電吸着機構４３が動作して所
定時間が経過して基板９の静電吸着が安定化した後に昇
圧用ガス導入系４２を動作させるものである。

【００４２】前述した通り、静電吸着機構４３による基
板９の静電吸着は、昇圧用ガスを凹部４０に効果的に密
閉するのに役立っている。しかしながら、基板９が基板
ホルダー４に静電吸着される前や静電吸着されるのと殆
ど同時に昇圧用ガス導入手段が動作すると、静電吸着機
構４３を動作させても基板９が基板ホルダー４に十分静
電吸着されない問題が生ずる。即ち、昇圧用ガスが凹部
４０に導入されている状態で静電吸着機構４３が動作を
開始すると、凹部４０から昇圧用ガスがあふれ出ている
状態で基板９を静電吸着させようとするので、静電気を
誘起しても基板９が十分に静電吸着されない問題が生ず
る。

【００４３】そこで、本実施形態では、制御部４７によ
って静電吸着機構４３の動作と昇圧用ガス導入手段との
間にタイムラグを設けている。具体的には、制御部４７
は、吸着用電源４３２に制御信号を送って基板９の静電
吸着を開始した後、所定時間経過後、昇圧用ガス導入系
４２のバルブ４２１に制御信号を送り、バルブ４２１を
開けて昇圧用ガスを導入するよう構成されている。この
ため、上記のような基板９の静電吸着が不十分となる問
題が生じないようになっている。この際のタイムラグ
は、例えば５秒〜１０秒程度でよい。

【００４４】尚、基板９を基板ホルダー４から取り去る
際も同様であり、昇圧用ガス導入系４２の動作を停止し
た後、静電吸着機構４３の動作を停止させるようにした
方が良い。静電吸着機構４３の動作が停止した後に昇圧
用ガス導入系４２の動作が停止するような構成である
と、静電吸着機構４３が停止して基板９の静電吸着が解
かれた際、凹部４０からあふれ出る昇圧用ガスによって
基板９の位置がずれてしまう恐れがある。基板９の位置
がずれると、基板９を基板ホルダー４から取り去るよう
接近してきた搬送ロボットアームが基板９を正しく保持
できずに搬送エラーとなってしまう恐れがある。昇圧用
ガス導入系４２の動作を停止した後に静電吸着機構４３
の動作を停止させるようにすれば、このような問題はな
い。

【００４５】次に、本実施形態のスパッタリング装置の
全体の動作について説明する。不図示の搬送チャンバー
又はロードロックチャンバーとスパッタチャンバー１と
が所定の圧力まで排気された状態で不図示のゲートバル
ブが開き、基板９がスパッタチャンバー１内に搬入され
る。基板９は基板ホルダー４に載置され、ゲートバルブ
が閉じられる。そして、まず静電吸着機構４３が動作し
て基板９が基板ホルダー４に静電吸着される。そして、
前述した所定のタイムラグをおいて昇圧用ガス導入系４
２が動作して基板ホルダー４の凹部４０に昇圧用ガスが
導入される。また、予めヒータ６が動作しており、上記
のように基板９が静電吸着されて凹部４０内の圧力が上
昇すると、基板９が効率よく加熱され、所定の高温が維
持される。

【００４６】この状態でプロセスガス導入系５が動作
し、所定のプロセスガスがスパッタチャンバー１内に導
入される。そして、スパッタ電源３が動作してスパッタ
放電が生じ、ターゲット２がスパッタされる。スパッタ
によってターゲット２から放出されたスパッタ粒子は基
板９に達し、基板９の表面に所定の薄膜が堆積する。

【００４７】基板９の表面に堆積する薄膜が所定の厚さ
に成長するのに必要な時間が経過した後、スパッタ電源
３及びプロセスガス導入系５の動作を止め、スパッタチ
ャンバー１内を再度所定圧力まで排気する。そして、昇
圧用ガス導入系４２の動作を停止した後、静電吸着機構
４３の動作を停止し、基板９を基板ホルダー４から取り
去る。その後、基板９は搬送チャンバーやロードロック
チャンバーを経由して大気側に取り出される。そして、
このような動作を繰り返して基板９に対して一枚ずつ成
膜処理を施す。

【００４８】上記構成及び動作に係る本実施形態のスパ
ッタリング装置によれば、従来のような機械的なクラン
プ手段７を使用せずに基板９を静電的に吸着しながら凹
部４０を閉鎖して熱伝導効率を高めているので、クラン
パ７１の高い交換頻度による生産性低下の問題やクラン
パ７１のシャドー効果による歩留まり低下の問題、さら
に凹部４０の閉鎖の不十分性からくる加熱制御の精度低
下の問題などは生じない。従って、基板９の温度を十分
な精度で制御しながら高い生産性でかつ高い歩留まりで
成膜処理を行うことができる実用的なスパッタリング装
置が提供される。

【００４９】

【発明の効果】以上説明した通り、本願の各請求項の発
明によれば、基板の温度を十分な精度で制御しながら高
い生産性でかつ高い歩留まりで成膜処理を行うことがで
きる実用的なスパッタリング装置が提供される。また、
請求項２の発明によれば、上記効果に加え、基板の静電
吸着が安定化した後に昇圧用ガスが導入されるので、凹
部からあふれ出る昇圧用ガスで基板の静電吸着ができな
くなってしまう問題が生じないという効果が得られる。
また、請求項３の発明によれば、上記効果に加え、基板
ホルダーの基板配置面への薄膜の堆積が効果的に防止さ
れて薄膜の剥離によるパーティクルの発生が抑制される
一方で、装置の生産性は低下しないという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施形態のスパッタリング装置の概
略構成を示す正面図である。

【図２】図１に示す基板ホルダー４の凹部４０の形状に
ついて説明する平面概略図である。

【図３】図１の装置に使用された防着シールド８の構成
及び作用を説明する部分断面拡大図である。

【図４】従来のスパッタリング装置の概略構成を示す正
面図である。

【図５】従来の装置における癒着の問題を説明する断面
概略図である。

【符号の説明】

１スパッタチャンバー１１排気系２ターゲット３スパッタ電源４基板ホルダー４１ガス導入路４２昇圧用ガス導入系４３静電吸着機構４３１吸着電極４３２吸着用電源４４誘電体ブロック４６シールドカバー４７制御部５プロセスガス導入系６ヒータ８防着シールド９基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気系を備えたスパッタチャンバーと、
スパッタチャンバー内に被スパッタ面を露出させるよう
にして設けられたターゲットと、ターゲットをスパッタ
するためのスパッタ電源と、スパッタによって放出され
たターゲットの材料が到達するスパッタチャンバー内の
所定位置に基板を配置するための基板ホルダーとを備え
たスパッタリング装置であって、基板ホルダーは、その基板配置面に凹部が形成されてい
るとともに当該凹部内に昇圧用ガスを導入するガス導入
路と、ガス導入路を経由して凹部内に昇圧用ガスを導入
する昇圧用ガス導入系とを備えて、基板が載置された際
に基板によって凹部が密閉される構造を有し、さらに、
基板が基板ホルダーに対して静電気によって吸着される
ようにする静電吸着機構が設けら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】前記静電吸着機構が動作して所定時間が
経過して基板の静電吸着が安定化した後に前記昇圧用ガ
ス導入系を動作させる制御部を有することを特徴とする
スパッタリング装置。
【請求項３】前記基板ホルダーには、基板配置面の周
囲へのスパッタ粒子の付着を防止するシールドカバーが
交換可能に設けられており、シールドカバーへのスパッ
タ粒子の付着を抑制する防着シールドが設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２記載のスパッタリング
装置。