JP2006253275A - Sputtering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スパッタリング装置に係り、特にその真空容器の壁面に絶縁物などが付着することを防ぐ防着板を具備したスパッタリング装置に関するものである。 The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly to a sputtering apparatus provided with a deposition preventing plate that prevents an insulator or the like from adhering to the wall surface of the vacuum vessel.
IC(半導体集積回路)の製造工程では誘電体の成膜が種々行われる。その使用目的は、例えば層間絶縁膜、エッチング、選択的なイオン注入あるいは選択的な電極の形成のためのマスク、パッシベーション、キャパシタの誘電体膜などのためのものが多い。そして、目的ごとに材質あるいはプラズマ処理方法が選択され、例えばCVD、ドライエッチング、スパッタリングなどの種々の処理方法が用いられている。 In the manufacturing process of IC (semiconductor integrated circuit), various dielectric films are formed. The purpose of use is often for, for example, interlayer insulating films, etching, masks for selective ion implantation or selective electrode formation, passivation, dielectric films for capacitors, and the like. A material or a plasma processing method is selected for each purpose, and various processing methods such as CVD, dry etching, and sputtering are used.
近年、ICの小型化のためにキャパシタの誘電体膜にチタン酸バリウムストロンチウム(BST)、あるいはチタン酸ストロンチウム(STO)などの高誘電体物質のプラズマ処理を行うことが検討されつつある。 In recent years, in order to reduce the size of an IC, it has been studied to perform plasma treatment of a high dielectric material such as barium strontium titanate (BST) or strontium titanate (STO) on a dielectric film of a capacitor.
さらに、センサあるいはアクチュエータ、不揮発性メモリデバイス用にチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、ストロンチウムビスマスタンタレート(SBT)といった強誘電体物質のプラズマ処理も検討されている。 Further, plasma processing of ferroelectric materials such as lead zirconate titanate (PZT) and strontium bismastantalate (SBT) has been studied for sensors, actuators, and nonvolatile memory devices.
前述した高誘電体物質や強誘電体物質において、その品質安定性を実現するためには、物質の組成を安定させることが必要である。したがってプラズマ処理においては、成膜処理中におけるプラズマの安定化が要求されている。 In the above-described high dielectric material and ferroelectric material, it is necessary to stabilize the composition of the material in order to achieve quality stability. Therefore, in plasma processing, it is required to stabilize plasma during film formation.
また、製造コストを削減するために、成膜レートを高くして生産性を向上することも強く要求されている。 In addition, in order to reduce the manufacturing cost, it is also strongly required to improve the productivity by increasing the film formation rate.
以下、前述した種々の処理のうち、特に従来のスパッタリング装置を挙げて説明する。 Hereinafter, among the various processes described above, a conventional sputtering apparatus will be described in particular.
図3は従来のスパッタリング装置の概略構成を示す縦断面図であり、このスパッタリング装置は真空引き可能な真空容器1によりスパッタ室を形成しており、スパッタ室の下方にはターゲット2が電極3に固定保持される。電極3は真空容器1とは電気的に絶縁され、また電極3はターゲット2の温度が上昇するのを防ぐために水冷機構(図示せず)を内蔵している。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a conventional sputtering apparatus. In this sputtering apparatus, a sputtering chamber is formed by a
そして、真空容器1の上方にはウェハホルダ4が電極3に対向して平行に配置されており、このウェハホルダ4は真空容器1と電気的に絶縁されて浮遊電位になっている。このウェハホルダ4に基板、例えば半導体ウェハ(以下、ウェハと記す)5が載置される。そして、ウェハホルダ4は、ウェハ5をあらかじめ設定されている所定の温度に維持するための加熱機構(図示せず)を内蔵している。
Above the
そして、電極3と接地されている真空容器1との間に高周波電源6により、スパッタリング条件にて決められている所定の高周波電力を印加し、プラズマを生成する。高周波電力はインピーダンス整合器10によってマッチングをとって最大の電力が供給できるように調整される。また、この高周波電力は、所定の負のDCバイアスのもとに与えられる。
Then, a predetermined high frequency power determined by sputtering conditions is applied between the
このスパッタリング装置で成膜処理を行うには、ウェハホルダ4上にウェハ5を載置し、図示しない排気口につながる真空ポンプにより真空に引き、次にガス導入口から所定のガス(例えばArガス)を所定流量導入しつつ排気口と真空ポンプとの間に介在する図示しない可変コンダクタンスバルブを調節して所定の圧力に調節する。そして、高周波電力を印加してプラズマを発生させることによりターゲット2をスパッタする。
In order to perform the film forming process with this sputtering apparatus, the
そこで、ターゲット2から飛散する成分は、ウェハ5上に堆積することにより成膜される。そして、ターゲット2から飛散する成分はウェハ5に向かうものばかりではなく、他の方向に向かうものもある。そのウェハ5以外に向かうものが真空容器1の内壁、あるいは真空容器1内の構造物に付着すると、その清掃が難しくなるため、電極3とウェハホルダ4を取り囲むように第1の防着板7a、その外側に第2の防着板7bが配置されている。
Therefore, components scattered from the
両防着板7a,7bは金属からなり、真空容器1に電気的に接続されて接地電位となっており、着脱容易な構造にして表面に付着したスパッタ物質が厚くなると取り外して清掃することができるようにしている。さらに、両防着板7a,7bは、ウェハ5の出し入れのために、図示しないが部分的に退避可能になっている。
Both the
成膜が進行すると、第1の防着板7aとウェハ5に絶縁膜が付着して接地面が見えなくなり、プラズマはウェハホルダ4と防着板7a,7b間の隙間から外に広がろうとする。しかし、第2の防着板7bの内面は絶縁物が付着しにくくするための接地電位面であり、その間に向けて放電が起こるため、二重構造の防着板7a,7bの外にプラズマが広がることはない。
As the film formation proceeds, an insulating film adheres to the first
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら、このような従来の防着板7a,7bを備えたスパッタリング装置において、プラズマ処理中に誘電体材料、特に高・強誘電体材料が発生すると、外側に設けた第2の防着板7bにおいてもいずれ絶縁物が付着し、接地電位面積が減少する。
However, when a dielectric material, particularly a high-ferroelectric material is generated during plasma processing in the conventional sputtering apparatus provided with the above-described
接地電位面積が電極3の面積に対し十分に大きい場合は、電極3に印加する高周波電力のDCバイアスは負の大きい値となり、その結果、プラズマの平均電位も接地電位とほぼ等しい値をとる。ところが、上記のように、プラズマの接地面積が減少していくにしたがい、DCバイアス電位が上昇していき、プラズマの平均電位も接地電位よりも大きい値に上昇してしまう。その結果、接地電位の構造物がスパッタされ、そのスパッタ粒子が異物として成膜されてしまい、所望の組成の成膜ができなくなるという不具合を生じる。
When the ground potential area is sufficiently larger than the area of the
また、上記のようにDCバイアス電位が変化することにより、プラズマの状態も変化し、安定した成膜ができなくなるとともに、成膜レートも低下することになり、生産性が低下するという不具合も生じる。 In addition, when the DC bias potential is changed as described above, the plasma state is also changed, so that stable film formation cannot be performed, and the film formation rate is reduced, resulting in a problem that productivity is lowered. .
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、異物が混入しない所望の組成の成膜ができるスパッタリング装置を提供することを目的とするものである。さらに、経時的にプラズマの状態が変化することを防ぐことで、生産性が低下しないスパッタリング装置を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus capable of forming a film having a desired composition in which foreign matters are not mixed. It is another object of the present invention to provide a sputtering apparatus in which productivity is not reduced by preventing the plasma state from changing over time.
前記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、特に、防着板を金属材にて二重にかつ互いに非接触状態に設置し、前記防着板のうち、外側の防着板に直流負電位を印加するように構成したものであり、これにより、防着板の接地面積を確保することができ、異物が混入しない所望の組成の成膜ができるという作用効果を有する。
In the invention according to
本発明の請求項2に記載の発明は、特に、防着板に印加する直流負電位を、インピーダンス整合器から得られるDCバイアス電位を解析して決定するように構成したものであり、これにより、成膜が防着板の接地面積を確保することができ、異物が混入しない所望の組成の成膜ができるという作用効果を有する。
The invention according to
本発明の請求項3に記載の発明は、特に、直流負電位を印加する時間を、インピーダンス整合器から得られるDCバイアス電位を解析して決定するように構成したものであり、これにより、成膜が防着板の接地面積を確保することができ、異物が混入しない所望の組成の成膜ができるという作用効果を有する。さらに、経時的にプラズマの状態が変化するということを防ぐことができ、成膜レートが一定になるために生産性が低下しないという作用効果を有する。
The invention according to
本発明のスパッタリング装置は、真空を維持することが可能な真空容器と、前記真空容器内にあり、プラズマによって処理されるウェハが載置されるウェハホルダと、前記ウェハホルダに対向して配設された電極と、前記電極に接続されたインピーダンス整合器と、前記インピーダンス整合器に接続された高周波電力を印加する高周波電源と、前記電極を囲むように配置される防着板と、前記防着板を金属材にて二重にかつ互いに非接触状態に設置し、前記防着板のうち、外側の防着板に直流負電位を印加するよう構成したものであり、防着板の接地面積を確保することができ、異物が混入しない所望の組成の成膜ができるという効果を有する。 The sputtering apparatus of the present invention is provided with a vacuum container capable of maintaining a vacuum, a wafer holder in the vacuum container, on which a wafer to be processed by plasma is placed, and opposed to the wafer holder An electrode, an impedance matching unit connected to the electrode, a high-frequency power source for applying high-frequency power connected to the impedance matching unit, a deposition plate disposed so as to surround the electrode, and the deposition plate Installed in metal and in a non-contact state, and configured to apply a negative DC potential to the outer anti-adhesion plate among the anti-adhesion plates, ensuring a grounding area for the anti-adhesion plate It is possible to form a film having a desired composition that does not contain foreign substances.
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に請求項1に記載の発明について図面を参照しながら説明する。 In the following, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、上記背景技術の項において説明したものと同じ構成の部材などについては、同じ符号を付与し詳細な説明は省略する。 In addition, about the member of the same structure as what was demonstrated in the term of the said background art, the same code | symbol is provided and detailed description is abbreviate | omitted.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるスパッタリング装置の構成を示した断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a sputtering apparatus according to
図1において、第2の防着板7bには、この防着板の電位を接地電位と直流負電位の間で切り替えるスイッチ11が接続されている。 In FIG. 1, a switch 11 that switches the potential of the deposition plate between a ground potential and a DC negative potential is connected to the second deposition plate 7 b.
次に、本発明の請求項1に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。図1において、真空容器1の下部には、ターゲット2を載置した電極3が設置され、また真空容器1の上部には、ウェハホルダ4が電極3に対向して平行に配置されており、このウェハホルダ4は真空容器1と電気的に絶縁されて浮遊電位になっている。ウェハホルダ4に基板、ウェハ5が載置される。
Next, the first aspect of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, an
ターゲット2を囲むように、二重の金属製筒状体からなる防着板7a,7bが設けられており、内側に設置された第1の防着板7aは浮遊電位であり、外側に設置された第2の防着板7bは、通常、スイッチ11により接地電位に接続されている。なお、スイッチ11のもう一方は直流電源12に接続されており、スイッチ11を切り替えると、第2の防着板7bの電位が直流負電位になる。
The
真空容器1中に、不活性ガス(不活性ガスにはHe,Ne,Ar,Kr,Xe,Rnなどがあるが、好ましくはAr)のみ、あるいは不活性ガスと反応性ガス(反応性ガスにはO2,N2などがあるが、成膜したい物質が酸化物ならO2、また窒化物ならN2が好ましい)、あるいは反応性ガスのみを導入し、電極3と真空容器1間に高周波電力(ターゲット2が導電性のものであれば直流電力でもよい)を印加する。すると、ターゲット2直上にプラズマが発生し、絶縁物の成膜が開始される。
In the
成膜が進行すると、第1の防着板7aと被処理ウェハ5に絶縁膜が付着して接地面が見えなくなり、プラズマはウェハホルダ4と防着板7a,7b間の隙間から外に広がろうとする。しかし、初期の段階では、第2の防着板7bの内面は接地電位面であり、その間に向けて放電が起こるため、二重構造の防着板7a,7bの外にプラズマが広がることはない。
As the film formation progresses, an insulating film adheres to the
しかし、成膜処理を重ねていくことで、第2の防着板7bにも絶縁膜が付着していくために接地面が減少することになる。そこで、任意の時期において、成膜処理のスイッチ11を直流電源12の側に切替えて、第2の防着板7bの電位を直流負電位に設定する。すると、第2の防着板7b表面でスパッタリング現象が起き、第2の防着板7bの表面に付着した物質を除去することができる。
However, by repeating the film formation process, the insulating film adheres to the second deposition preventive plate 7b, so that the ground plane is reduced. Therefore, at any time, the film forming process switch 11 is switched to the
その結果、防着板の接地面積を確保することになり、DCバイアス電位が負の大きな値に維持できるので、プラズマの平均電位が接地電位に近い値になる。したがって、接地電位の構造物がスパッタされることがなく、そのスパッタ粒子が異物として、ウェハ5に成膜されることがない。
As a result, the ground contact area of the deposition preventing plate is secured, and the DC bias potential can be maintained at a large negative value, so that the average plasma potential becomes a value close to the ground potential. Therefore, the ground potential structure is not sputtered, and the sputtered particles are not deposited on the
以上のことにより、異物が混入しない所望の組成の成膜ができるという効果が得られる。 As described above, it is possible to obtain an effect of forming a film having a desired composition in which no foreign matter is mixed.
(実施の形態2)
以下、実施の形態2を用いて、本発明の特に請求項2〜3に記載の発明について図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the second aspect of the present invention will be described with reference to the drawings.
図2は、本発明の実施の形態2におけるスパッタリング装置の構成を示した断面図である。なお、実施の形態1の構成と同様の構成を有するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the sputtering apparatus according to
図2において、実施の形態1と相違する点は、インピーダンス整合器20から出力されるDCバイアス電位をモニタし、その値を解析して、スイッチ11の切替え、および直流電源12の電圧を変更するための制御回路10を設けた点である。
2, the difference from the first embodiment is that the DC bias potential output from the
次に、本発明の請求項1に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。実施の形態1と同様に成膜処理を重ねていくことで、第2の防着板7bにも絶縁膜が付着していくため、接地面が減少することになる。接地面が減少していくにしたがい、DCバイアス電位が上昇する。 Next, the first aspect of the present invention will be described with reference to the drawings. By repeating the film formation process in the same manner as in the first embodiment, the insulating film adheres to the second deposition preventing plate 7b, so that the ground plane is reduced. As the ground plane decreases, the DC bias potential increases.
ところで、このDCバイアス電位はモニタが可能なように、インピーダンス整合器20よりモニタ信号として出力されているのが一般的である。
By the way, this DC bias potential is generally output as a monitor signal from the
そこで、このDCバイアス電位のモニタ信号を制御回路10に取り込み、その電位が既定の値より大きくなったときに、スイッチ11を直流電源12側に切り替え、第2の防着板7bの電位を直流負電位に設定する。すると、第2の防着板7b表面でスパッタリング現象が起き、第2の防着板7bの表面に付着した物質を除去することができる。
Therefore, the monitor signal of this DC bias potential is taken into the
その結果、防着板の接地面積を確保することになり、DCバイアス電位が負の大きな値に維持できるので、プラズマの平均電位が接地電位に近い値になる。したがって、接地電位の構造物がスパッタされることがなく、そのスパッタ粒子が異物としてウェハ5に成膜されることがない。
As a result, the ground contact area of the deposition preventing plate is secured, and the DC bias potential can be maintained at a large negative value, so that the average plasma potential becomes a value close to the ground potential. Therefore, the ground potential structure is not sputtered, and the sputtered particles are not deposited on the
以上のことにより、異物が混入しない所望の組成の成膜ができるという効果が得られる。 As described above, it is possible to obtain an effect of forming a film having a desired composition in which no foreign matter is mixed.
さらに、DCバイアス電位のモニタ信号を制御回路10に取り込み、その電位が一定の値になるように、スイッチ11を直流電源12側に切り替える時間を制御することにより、DCバイアス電位の安定化を実現することが望ましい。その結果、プラズマの状態が安定するとともに、常時、成膜レートを一定にすることができる。
Furthermore, the DC bias potential is stabilized by taking the DC bias potential monitor signal into the
この場合は、異物が混入しない所望の組成の成膜ができるばかりでなく、成膜レートが一定になるために生産性が低下しないという効果が得られる。 In this case, not only can a film having a desired composition not contaminated with foreign substances be formed, but also the effect that productivity is not lowered because the film formation rate is constant.
本発明にかかるスパッタリング装置は、防着板の接地面積を確保することができ、異物が混入しない所望の組成の成膜ができるという効果を有し、その真空容器の壁面に絶縁物などが付着することを防ぐ防着板を具備したスパッタリング装置などの用途として有用である。 The sputtering apparatus according to the present invention can secure a ground contact area of the deposition prevention plate, and has an effect that a film having a desired composition can be formed without foreign matters mixed therein, and an insulator or the like adheres to the wall surface of the vacuum vessel. It is useful as a sputtering apparatus equipped with a deposition preventing plate.
1 真空容器
2 ターゲット
3 電極
4 ウェハホルダ
5 ウェハ
6 高周波電源
7a 第1の防着板
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005065255A JP2006253275A (en) | 2005-03-09 | 2005-03-09 | Sputtering apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005065255A JP2006253275A (en) | 2005-03-09 | 2005-03-09 | Sputtering apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006253275A true JP2006253275A (en) | 2006-09-21 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP (1) | JP2006253275A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022179487A (en) * | 2018-07-31 | 2022-12-02 | キヤノントッキ株式会社 | Film deposition device and electronic device manufacturing method |
-
2005
- 2005-03-09 JP JP2005065255A patent/JP2006253275A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2022179487A (en) * | 2018-07-31 | 2022-12-02 | キヤノントッキ株式会社 | Film deposition device and electronic device manufacturing method |
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