JPS62167878A - Ｅｃｒスパツタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 崖１上艮則旦圀亘 本発明はＥＣＲスパッタ装置に係り、特に基板へのイオ
ン衝撃を防いだＥＣＲスパッタ装置に関する。

貨」娠ｌ支看 半導体等の製造にあたって、電極パターンを形成する工
程がある。この電極パターンの材料としては主としてア
ルミニュムや銅等の金属が使用される。かかる材料を基
板の上に堆積する手段として金泥ターゲットを用いた公
知のＤＣまたはＲＦスパ・ツタ法が提案実施されている
。

へロ　りｎＳシよ゛と　る口　占 しかしながら、スパッタ法は基板がグロー放電領域即ち
、プラズマに暴される関係上、基板上に堆積された薄膜
はイオン、電子等の荷電粒子や高速中性子の衝突に基づ
く損傷が避けられないという問題点がある。

もうひとつの問題点として、前記粒子の衝突により金属
の堆積中に基板の温度が異常に上昇するという問題もあ
った。

この基板の温度の異常な上昇は堆積した金属分子の再蒸
発ないしはマイグレーションをひきおこす原因となるた
め、素子の微細化を困難とする。

そどで、本発明は、基板を置く位置を工夫してこれをグ
ロー放電領域から外すことにより、基板の損傷や異常な
温度上昇を避けることのできるＥＣＲスパフタ装置を提
供することを目的としている。

ロ　占　”めの 本発明は、チャンバー内に設けたプラズマ発生室と、プ
ラズマ発生室に続くスパッタ室とがあり、プラズマ発生
室にマイクロウェーブを供給し室内に磁場を与えること
によりその部屋を共鳴させ、プラズマ発生室にガスを供
給してプラズマを発生させる。プラズマ発生室より引き
出されたプラズマビームの進行を妨げない位置に置かれ
た基板ホールダを備えたＥＣＲスパッタ装置である。

作置 プラズマ発生室で発生したイオンは引出グリッドにより
ターゲットに向けて加速されるとともに、ビーム状とな
ってターゲットに衝突するが、その衝突によって生じた
金属原子、または化合物分子は基板ホールダ上の基板に
堆積する。

１１皿 第１図は本発明に係るＥＣＲスパッタ装置の原理図であ
る。

チャンバー１６はプラズマ発生室１３とこれに続くスパ
ッタ室６とからなっている。プラズマ発生室１３の容積
は例えば直径が２０ｃｍで高さが２０ｃｍの筒状である
。プラズマ発生室１３の上方には例えば石英等からなる
導入窓３を介して矩形導波管２があり、さらに矩形導波
管２は２．４５ＧＨｚのマイクロウェーブ発生器１につ
ながっている。

４は磁場供給手段、即ち、プラズマ発生室１３の周囲に
設けたリング伏の永久磁石または電磁石であって、プラ
ズマ発生室内にこの場合には８７５ガウス程度の垂直の
静磁場を与える。したがって、前記プラズマ発生室１３
はＴＥ１１３のモードの電磁波共鳴室となっている。な
お、１５はプラズマ発生室１３内の適宜位置に設けた熱
陰極等からなるイオン源であり、５はプラズマ発生室１
３内にガス（例えばアルゴンガス）を導入するガス導入
パイプである。

１０は前記プラズマ発生室１３とスパッタ室６間に設け
た引出グリッドであり、この引出グリッド１０は上下２
枚のグリッド１０１　と１０２とから構成されている。

即ち、各グリッドはステンレス鋼からなり、直径約２１
１ＩＩｌの孔を複数個有するメツシュである。そしてグ
リッド１０１と１０２とは１ｍａ＋離れており、上のグ
リッド１０１には電源１１を接続することにより負のイ
オンビーム引出し電圧Ｏ〜２０００Ｖが印加され、下の
グリッド１０２はチャンバー１６　（アース電位）に接
続されている。

８は内部に水冷ジャケットを含むターゲットホールダで
あり、ターゲットホールダ８の上には、金属や絶縁物等
からなるターゲット８１がボルトしめにより固定されて
いる。なおこのターゲットホールダ８は絶縁物８２を介
して前記チャンバー１６とは電気的に絶縁されており、
このチャンバーには例えば負の２０００Ｖが印加されて
いる。１２はチャンバー内を排気する排気手段である。

一方、基板７は前記ターゲット８１の周囲に、叩ち、プ
ラズマ発生室より引き出されたプラズマビームの進行を
妨げない位置に置かれた基板ホールダであり、この基板
ホールダ７上にはセラミック等の基板７１が載せられて
いる。ターゲットホールダの電位はチャンバーの電位と
おなじく接地電位である。

以上のように構成したＥＣＲスパッタ装置の動作につい
て説明する。

■チャンバー１６内が所定の真空度にまで排気されてか
ら、前記ガス導入パイプ５から所定のガスが導入される
。ガス導入後、マイクロウェーブ発生器ｌからのマイク
ロ波が導波管２、導入窓３を通じてプラズマ発生室１３
内に導かれる。また垂直磁場が磁場供給手段４により供
給される。この際、必要であれば、イオン源１５をトリ
ガとして使用してもよい。

■■により、プラズマ発生室１３内はＴＥ１１３のモー
ドを有する電磁波共鳴室となるが、このなかでプラズマ
が発生する。この場合、磁場が上記したように垂直にか
かっているので、発生したイオン、特に電子はチャンバ
ーの軸まわりにいわゆるサイクロイド回転をするので、
電子が未分離のガスに衝突するチャンスが大きくなり、
プラズマ発生の効率を高める。

■プラズマを構成するイオンは前記引出グリ・ノド１０
によりスパッタ室６の方向にビーム状となって進行する
。しかし、電子は引出グリッド１０が負の電位となって
いる関係上、スパッタ室には侵入しない。

■スパッタ室６に侵入したイオンビームはターゲット８
１に衝突し、ターゲットの構成原子あるいは分子をスパ
ッタリングする。スパッタされた原子または分子は基板
７に降りかかる。

なお、イオン源１５は必ずしも必要なものではない。ま
た、ターゲソトホールダには負の高い電圧が印加されて
いるものとして説明したが、引出グリッドに印加する電
圧が大きければ、ターゲットに衝突するイオンビームの
速度を充分に大きくすることができるので、その場合に
は、ターゲソトホールダに負電圧を印加することは必要
ではない。

さらに必要に応じて、基板には適宜な別電源からバイヤ
ス電圧を印加すること、基板への堆積物の均一性を確保
するため基板ホールダをチャンバーの軸中心に回転させ
ること、基板を第１図に図示したように円筒状ではなく
、例えば円錐状に配置すること、ガス導入系をひとつと
しないで、これを複数個設け、反応性スパッタをおこな
うこと、あるいは、基板の裏面側にヒートプレートを配
置して、堆積中にこ゛れを加熱すること等は必要に応じ
て行うことができる。

衾班夏訣果 本発明の装置によれば、基板そのものはプラズマ発生室
とは隔離された状態にあるので、基板のイオンダメージ
やエレクトロンダメージを避けることができる。また、
基板の異常な温度上昇をおこすことがないので理想的な
スパッタを行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＥＣＲスパッタ装置の原理である。 １・・・マイクロウェーブ発生器、４　・・・磁場供給
手段、６　・・・スパッタ室、７　・・・基板ホールダ
、８　・・・ターゲットホールダ、１０・・・引出グリ
ッド、１３・・・プラズマ発生室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）チャンバー内に設けたプラズマ発生室と、プラズ
   マ発生室に続くスパッタ室と、前記プラズマ発生室とス
   パッタ室間に設けた引出グリッドと、プラズマ発生室に
   マイクロウェーブを供給するマイクロウェーブ供給手段
   と、プラズマ発生室にガスを供給するガス源と、プラズ
   マ発生室内に磁場を与える磁場発生手段と、スパッタ室
   に設けられターゲットをホールドするホールダと、プラ
   ズマ発生室より引き出されたプラズマビームの進行を妨
   げない位置に置かれた基板ホールダを具備しており、か
   つ前記プラズマ発生室はマイクロウェーブに対して共鳴
   室を構成し、引出グリッドには負の電圧を印加し、プラ
   ズマ発生室にて発生したプラズマのうちイオンのみをタ
   ーゲットに衝突せしめるようにしたことを特徴とするＥ
   ＣＲスパッタ装置。