JP2005146416A - ヘリカル磁気共振コイルを利用したイオン化物理的気相蒸着装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 処理基板を支持する基板ホルダを有した工程チャンバと、工程チャンバに基板ホルダと対向するように設けられて処理基板上に蒸着される物質を提供する蒸着物質ソースと、工程チャンバ内部に工程ガスを注入するためのガス注入ユニットと、基板ホルダにバイアス電位を印加するためのバイアス電源と、工程チャンバ内部に蒸着物質をイオン化させるためのプラズマを発生させ、一端は接地されて他端は電気的に開放されたヘリカル磁気共振コイルと、ヘリカル磁気共振コイルにRF電力を供給するためのRFジェネレータとを備えるイオン化物理的気相蒸着装置である。これにより、ヘリカル磁気共振コイルにより非常に低い圧力下、例えばほぼ0.1mTorrでもプラズマの点火及び保持が可能であり、従来に比べて高密度のプラズマを効率的に発生させられるので、蒸着物質のイオン化率が高まるようになる。
【選択図】 図2
Description
111 下部チャンバ
112 上部チャンバ
113 セラミック絶縁体
115 真空吸入口
116 共振ポンプ
118 下部空間
119 上部空間
120 基板ホルダ
122,167 整合回路
124 バイアス電源
130 フローティングシールド
140 磁気共振コイル
142 点火電極
144 共振増幅器
146 DC電源
150 ファラデーシールド
160 負極組立体
161 マグネットパック
162 ターゲットホルダ
163 ターゲット
165 RFフィルタ
166 負極電源
168 RF電源
169 絶縁体
170 ガスインジェクタ
171 ガス分配口
172 流量制御器
173 ガス供給源
180 マグネット
W ウェーハ
Claims (36)
- 処理基板を支持する基板ホルダを有した工程チャンバと、
前記工程チャンバに前記基板ホルダと対向するように設けられて前記処理基板上に蒸着される物質を提供する蒸着物質ソースと、
前記工程チャンバ内部に工程ガスを注入するためのガス注入ユニットと、
前記基板ホルダにバイアス電位を印加するためのバイアス電源と、
前記工程チャンバ内部に前記蒸着物質をイオン化させるためのプラズマを発生させるものであり、一端は接地されて他端は電気的に開放されたヘリカル磁気共振コイルと、
前記ヘリカル磁気共振コイルにRF電力を供給するためのRFジェネレータとを備えることを特徴とするイオン化物理的気相蒸着装置。 - 前記ヘリカル磁気共振コイルは前記工程チャンバ内部に設けられ、前記工程チャンバの内周面に隣接して巻かれたことを特徴とする請求項1に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記RFジェネレータはDC電源と共振増幅器とを含み、前記DC電源は前記共振増幅器にトリガパルスを印加し、前記共振増幅器はトリガパルスを増幅してその出力を前記ヘリカル磁気共振コイルに印加することを特徴とする請求項1に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記ヘリカル磁気共振コイルの任意の地点には前記共振増幅器の出力が印加される第1タップが設けられ、前記ヘリカル磁気共振コイルの接地端と前記第1タップ間には前記共振増幅器の出力一部の正フィードバックに使われる第2タップが設けられたことを特徴とする請求項3に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記2つのタップはそれぞれ前記コイルに沿って移動可能であることを特徴とする請求項4に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記トリガパルスの電圧、持続時間及び周期のうち少なくとも一つを変化させることにより、プラズマ密度と蒸着物質のイオン化率とを制御することを特徴とする請求項4に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記ヘリカル磁気共振コイルは一定径で巻かれたことを特徴とする請求項1に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記ヘリカル磁気共振コイルは前記基板ホルダ側に向かうにしたがって次第に径が大きくなるようにコーン状に巻かれたことを特徴とする請求項1に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記工程チャンバ内部には前記ヘリカル磁気共振コイルの開放端に接続されるリング状の点火電極が設けられたことを特徴とする請求項1に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記点火電極と前記工程チャンバ間の放電を防止するためのフローティングシールドが前記工程チャンバ内に設けられたことを特徴とする請求項9に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記フローティングシールドは前記基板ホルダを覆い包む円筒状からなることを特徴とする請求項10に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記ガス注入ユニットは、
ガス供給源と、
前記工程チャンバの上端部に設けられ、前記工程チャンバ内部に向かって開かれた多数のガス分配口を有したリング状のガスインジェクタとを含むことを特徴とする請求項1に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。 - 前記バイアス電源は整合回路を介して前記基板ホルダに電気的に連結されることを特徴とする請求項1に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記ヘリカル磁気共振コイルの内側に設けられてプラズマに結合される電磁気エネルギーを制御するファラデーシールドをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記ファラデーシールドは、プラズマ発生空間を覆い包んで多数の内部スロットが形成された内部シールドと、前記内部シールドを覆い包んで多数の外部スロットが形成された外部シールドとを含み、前記内部スロットと外部スロットとは互い違いに配置されたことを特徴とする請求項14に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記工程チャンバの周囲に沿って所定間隔をおいて配置された多数のマグネットをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記マグネットは永久磁石であることを特徴とする請求項16に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記工程チャンバは、下部チャンバと、前記下部チャンバの上端に組み付けられた上部チャンバとからなり、前記上部チャンバは前記下部チャンバから分離可能であることを特徴とする請求項1に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記下部チャンバ内部に前記基板ホルダが配置され、前記上部チャンバ内部に前記ヘリカル磁気共振コイルが配置されたことを特徴とする請求項18に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記蒸着物質ソースは、
前記工程チャンバの上部に設けられたターゲットホルダと、前記基板ホルダと対向する前記ターゲットホルダの前面に付着されて前記蒸着物質からなるターゲットと、前記ターゲットホルダの背面に配置されたマグネットパックとを含む負極組立体と、
前記負極組立体に連結されて前記ターゲットに負電位を印加する負極電源とを備えることを特徴とする請求項1に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。 - 前記負極電源はDC電源であることを特徴とする請求項20に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記DC電源はRFフィルタを介して前記負極組立体に電気的に接続されることを特徴とする請求項21に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 下部チャンバと、前記下部チャンバの上端に組み付けられた上部チャンバとからなる工程チャンバと、
前記下部チャンバ内部に配置されて処理基板を支持する基板ホルダと、
前記上部チャンバの上部に設けられたターゲットホルダと、前記基板ホルダと対向する前記ターゲットホルダの前面に付着されて前記処理基板上に蒸着される物質を提供するターゲットと、前記ターゲットホルダの背面に配置されたマグネットパックとを含む負極組立体と、
前記負極組立体に連結されて前記ターゲットに負電位を印加する負極電源と、
前記工程チャンバ内部に工程ガスを注入するためのガス注入ユニットと、
前記基板ホルダにバイアス電位を印加するためのバイアス電源と、
前記工程チャンバ内部に前記蒸着物質をイオン化させるためのプラズマを発生させるものであり、前記上部チャンバ内部に設けられて一端は接地されて他端は電気的に開放されたヘリカル磁気共振コイルと、
前記ヘリカル磁気共振コイルにRF電力を供給するためのRFジェネレータとを備えることを特徴とするイオン化物理的気相蒸着装置。 - 前記RFジェネレータはDC電源と共振増幅器とを含み、前記DC電源は前記共振増幅器にトリガパルスを印加し、前記共振増幅器はトリガパルスを増幅してその出力を前記ヘリカル磁気共振コイルに印加することを特徴とする請求項23に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記ヘリカル磁気共振コイルの任意の地点には前記共振増幅器の出力が印加される第1タップが設けられ、前記ヘリカル磁気共振コイルの接地端と前記第1タップ間には前記共振増幅器の出力一部の正フィードバックに使われる第2タップが設けられたことを特徴とする請求項24に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記ヘリカル磁気共振コイルは一定径で巻かれたことを特徴とする請求項23に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記ヘリカル磁気共振コイルは前記基板ホルダ側に向かうにしたがって次第に径が大きくなるようにコーン状に巻かれたことを特徴とする請求項23に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記上部チャンバ内部には前記ヘリカル磁気共振コイルの開放端に接続されるリング状の点火電極が設けられたことを特徴とする請求項23に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記点火電極と前記下部チャンバ間の放電を防止するためのフローティングシールドが前記下部チャンバ内に設けられたことを特徴とする請求項28に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記ガス注入ユニットは、
ガス供給源と、
前記上部チャンバの上端部に設けられ、前記上部チャンバ内部に向かって開かれた多数のガス分配口を有したリング状のガスインジェクタとを含むことを特徴とする請求項23に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。 - 前記ヘリカル磁気共振コイルの内側に設けられてプラズマに結合される電磁気エネルギーを制御するファラデーシールドをさらに備えることを特徴とする請求項23に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記ファラデーシールドは、プラズマ発生空間を覆い包んで多数の内部スロットが形成された内部シールドと、前記内部シールドを覆い包んで多数の外部スロットが形成された外部シールドとを含み、前記内部スロットと外部スロットとは互い違いに配置されたことを特徴とする請求項31に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記上部チャンバの周囲に沿って所定間隔をおいて配置された多数のマグネットをさらに備えることを特徴とする請求項23に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記負極電源はDC電源であることを特徴とする請求項23に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 前記DC電源はRFフィルタを介して前記負極組立体に電気的に接続されることを特徴とする請求項34に記載のイオン化物理的気相蒸着装置。
- 処理基板を支持する基板ホルダを有した工程チャンバと、
前記工程チャンバに前記基板ホルダと対向するように設けられて前記処理基板上に蒸着される物質を提供する蒸着物質ソースと、
前記工程チャンバ内部に工程ガスを注入するためのガス注入ユニットと、
前記基板ホルダにバイアス電位を印加するためのバイアス電源と、
前記工程チャンバ内部に前記蒸着物質をイオン化させるためのプラズマを発生させるプラズマ発生器と、
前記工程チャンバ内部に設けられてプラズマに結合される電磁気エネルギーを制御するファラデーシールドとを備え、
前記ファラデーシールドは、プラズマ発生空間を覆い包んで多数の内部スロットが形成された内部シールドと、前記内部シールドを覆い包んで多数の外部スロットが形成された外部シールドとを含み、前記内部スロットと外部スロットとは互い違いに配置されたことを特徴とするイオン化物理的気相蒸着装置。
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