[发明专利]磁控溅射装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁控溅射装置。

背景技术

在NAND型闪存这类的新一代半导体器件的制造工艺中，为了形成氧化铝膜等绝缘膜，使用磁控溅射装置。作为磁控溅射装置，已知的装置是：具有真空室和在该真空室中装卸自如的阴极单元，阴极单元具有朝向真空室内设置的靶和配置在靶的背对溅射面的一侧并在溅射面一侧产生漏磁场的磁铁单元，具有在溅射靶并对在真空室内与靶相对配置的处理基板进行成膜期间，以靶中心为旋转中心旋转驱动磁铁单元的驱动源(例如参照专利文献1)。

已知在使用这样的磁控溅射装置进行成膜时，设置在真空室中的排气口的位置和气体导入口的位置会导致在处理基板上形成的薄膜的薄膜厚度分布上产生偏差。在新一代的半导体器件中，要求将薄膜厚度面内分布控制在例如不到1％，为了满足该要求，重要的是如何抑制薄膜厚度分布的偏差。此时，可以考虑构成为使磁铁单元的磁铁向一个方向自如地移动。但存在装置构造复杂化的问题。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】专利公开平成5－209268号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

基于上述认知，本发明要解决的技术问题是提供一种能以简单的结构有效地抑制薄膜厚度分布的偏差的磁控溅射装置。

解决技术问题的手段

为解决上述技术问题，本发明的磁控溅射装置具有真空室和在该真空室中装卸自如的阴极单元，阴极单元具有朝向真空室内设置的靶和配置在靶的背对溅射面的一侧并在溅射面一侧产生漏磁场的磁铁单元，所述磁控溅射装置的特征在于：具有在溅射靶并对在真空室内与靶相对配置的处理基板进行成膜期间，以靶中心为旋转中心旋转驱动磁铁单元的驱动源，与在所述处理基板上形成薄膜时产生的薄膜厚度分布的偏差的方位相同地在真空室或阴极单元的外壳的外壁上局部设置使漏磁场作用在真空室内的辅助磁铁单元。

采用本发明，在辅助磁铁单元产生的漏磁场的作用下，可有效抑制在处理基板上形成的薄膜的薄膜厚度分布偏差，其结果是可改善薄膜厚度面内分布。而且，无需设计成使磁铁单元向一个方向移动的复杂结构，以简单的装置结构就能实现。

然而，靶是绝缘材料制成的，研究人员发现当在该绝缘材料制成的靶在与内部设置有冷媒循环通道的支撑板相接合的状态下设置在阴极单元上，并施加高频电力溅射靶进行成膜时，从支撑板的冷媒循环通道排出冷媒的部分的薄膜厚度变薄。研究人员认识到这是由于高频电力在从冷媒循环通道排出冷却水的流出口附近被消耗，等离子体的阻抗局部降低导致的。

因此，在本发明中，通过将辅助磁铁单元配置为跨过从靶中心经流出口而延伸的线与真空室的外壁的交点，使流出口附近的等离子体的阻抗增加，可有效抑制薄膜厚度分布的偏差。本发明的发明人等经过实验，确认可将薄膜厚度面内分布控制在不到0.6％。

附图说明

图1是本发明的实施方式的磁控溅射装置的剖面示意图。

图2是沿图1的II－II线的剖面示意图。

图3(a)和(b)是确认本发明效果的实验结果的图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式的磁控溅射装置进行说明。以下内容以图1为基准，以真空室1的内顶部侧为“上”，以其底部侧为“下”进行说明。

如图1所示，磁控溅射装置SM具有限定处理室1a的真空室1。在真空室1的底部设置有排气口11，该排气口11经排气管12与由涡轮分子泵或旋转泵等构成的真空泵P连接，可将处理室1a抽真空到规定压力(例如1×10^－5Pa)。在真空室1的侧壁上设置有气体导入口13，该气体导入口13上连接有与省略图示的气源相连通的插设有质量流量控制器14的气管15，能以规定流量将氩气等稀有气体构成的溅射气体导入处理室1a内。

在真空室1的底部与下述的靶相对配置基板台架16。基板台架16具有未图示的公知的静电卡盘，通过向该静电卡盘的电极施加规定电压可将待处理基板W以其成膜面向上的方式吸附保持在基板台架16上。