JPS6353261A

JPS6353261A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPS6353261A
Application number: JP19713886A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Oyamada; 武小山田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-08-25
Filing date: 1986-08-25
Publication date: 1988-03-07

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、プラズマ処理技術、特に、プラズマを閉し込
めるための電磁界の形成技術に関し、例えば、半導体装
置の製造工程において、ウェハ上に金属膜形成等の成膜
処理を施すスパッタリング装置に利用して有効な技術に
関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程において、ウェハ上に金属膜を形
成するスパッタリング装置として、高周波電圧又は直流
電圧を印加されてプラズマを形成する一対の電極と、タ
ーゲットに接する電極の裏面側に配されて公転する磁石
とを備えており、磁石の磁界によってプラズマをターゲ
ット表面の近傍に閉じ込めることにより、電子のウェハ
（１撃による温度上昇、デバイスへのダメージ等を防止
するように構成されているプレーナマグネトロンスパッ
タリング装置がある。

なお、スパッタリング技術を述べである例としては、株
式会社工業調査会発行「電子材料１９８１年１１月号別
冊」昭和５６年１１月１０日発行Ｐ１４３〜Ｐ１４８、
がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このようなプレーナマグネトロンスパッタリン
グ装置においては、磁石に対応して局所的に閉じ込めら
れたプラズマがターゲットの周辺部を公転することにな
るため、ウェハへの成膜速度が低く、また、ウェハ内の
膜厚分布が不均一になるという問題点があることが、本
発明者によって明らかにされた。

本発明の目的は、処理速度および均一性を向上すること
ができるプラズマ処理技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔問題点を解決するための手段〕

本別において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、次の通りである。

すなわち、一方の電極に複数個の磁石を配設するととも
に、この磁石群を配列方向に移動させるように構成した
ものである。

（作用〕前記した手段によれば、プラズマは複数個の磁石にそれ
ぞれ閉じ込められ、これら閉じ込められたプラズマ群が
移動することにより、プラズマが被処理物に対して全面
において形成されたのと同等になるため、プラズマによ
る処理の速度が早くなるとともに、処理が均一化される
ことになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるプレーナマグネトロン
スパッタリング装置を示す婚断面図、第２図は第１図の
■−■線に沿う拡大部分断面図である。

本実施例において、このスパッタリング装置は処理室１
を備えており、処理室１にはタライオポンプや油拡散ポ
ンプ等の真空ポンプに接続されている排気口２と、アル
ゴンガス等のような不活性ガスが供給されるガス供給口
３と、被処理物としてのウェハ５を出し入れするための
開閉口４とが開設されている。処理室１内には一対の電
極６．７がそれぞれ配設されており、両電極６．７間に
は高周波電圧又は直流電圧を印加するための電源８が接
続されている。開閉口４側に配された電極（以下、第１
電極とする。）６は支軸９により水平位置と垂直位置と
の間を往復回動するように支承されており、開閉口４付
近において水平に倒れてウェハ５を移載されるとともに
、垂直に起立した状態でウェハ５を他方の電極（以下、
第２電極とする。）７に対向させるように構成されてい
る。

また、第１電極６の裏面にはヒータ１０が付設されてお
り、ヒータ１０はウェハ５を加熱し得るように構成され
ている。

第２電極７は略円板形状の中空体に形成されて処理室１
の一側壁に固設されており、内部に配設された冷却部１
１により冷却されるように構成されている。第２電極７
の外面にはウェハ５上に被着させるべき金属膜等と同質
の材料を用いて略円板形状に形成されたターゲット１２
が前記第１電極６に保持されたウェハ５に対向し得るよ
うに当接状態に配設されている。

処理室１外部における第２電極７の中心延長線上に対向
する位置にはモータ１３が設備されており、モータ１３
は処理室１壁を通して第２電極７の内部に挿入されて支
承されている支軸１４を回転させるように構成されてい
る。第２電極７の内部において支軸１４には略円板形状
に形成されたプレート１５がターゲット１２と略同心的
に配されて一体回転するように固設されており、プレー
ト１５内には複数ｌｌ１ｉ！（図示例においては４１固
）の磁石１６が周方向に略等間隔に環状に配されてそれ
ぞれ埋設されており、各磁石１６は磁束１７が周方向に
形成されるようにその磁極をそれぞれ配設されている。

次に作用を説明する。

第２電極７に所定のターゲット１２が装着され、第１電
極６に処理すべきウェハ５がセントされるとともに、タ
ーゲット１２に対向された後、処理室１が真空排気口２
により高真空に排気されると、ガス供給口３からアルゴ
ンガス等が処理室１に供給される。続いて、両電極６．
７間に電源８により高岡ｅＬ電圧が印加され、また、モ
ータ１３によりプレート１５が回転される。

両電極６．７間の電圧印加によってプラズマ１８が形成
されるが、このプラズマ１８は各磁石１６が形成する磁
束１７によってそれぞれ束縛されることによりターゲッ
ト１２の近傍に閉じ込められる。そして、各磁石１６の
束縛によってプラズマはそれぞれ局所的に形成されるこ
とになるが、磁石１６がプレート１５と一体回転するた
め、各局所的プラズマ領域はターゲット１２の近傍を中
心線に対して公転して行くことになる。したがって、プ
ラズマ１８はターゲット１２の全面において均一に発生
しているのと同等な状態となる。

プラズマ１８の励起によってターゲット１２がスパッタ
リングされ、被スパツタリング粒子がウェハ５上に被着
される。その結果、ウェハ５上には所望の金属膜等が形
成されることになる。このとき、プラグ、７１８はター
ゲット１２の近傍に閉じ込められるため、電子がウェハ
５に衝突することは抑制され、電子のウェハ衝撃による
温度上昇、デバイスへのダメージ等が防止される。

ところで、１個の磁石がターゲットに対して中心線の周
りを公転するように構成されている場合、その１個の磁
石が形成する局所的プラズマ領域がターゲットの近傍を
公転することになるため、ウェハへの成膜速度が低くな
るとともに、ウェハ内の膜厚分布が不均一になる。なぜ
なら、局所的プラズマ領域が１箇所であるため、電子の
閉じ込み′が少なく、ターゲットへのスパッタリングに
対する寄与率が少ない。また、単一のプラズマ領域が公
転するため、ウェハ上においてそのプラズマ領域の通過
頻度が相違する箇所が発生する。

しかし、本実施例においては、プラズマ１８は局所的に
閉じ込められるが、複数個が公転することにより、ター
ゲット１２、ずなわちウェハ５の全面に対して均一に発
生しているのと同等になるため、ウェハ５への成膜速度
は早くなるとともに、膜厚分布も均一になる。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１１複数個の磁石を電極に対して公転させるように構
成することにより、各磁界によって局所的に閉じ込めた
複数個のプラズマを公転させることができるため、プラ
ズマがターゲット、すなわち、ウェハの全面において発
生しているのと同等な状態を作り出すことができ、その
結果、ウェハへの成膜速度を高めることができるととも
に、膜厚分布を均一化させることができる。

（２）成膜速度を高めることにより、生産性を向上させ
ることができ、また、膜厚分布を均一化させることによ
り、製造歩留り、製品の品質および信頼性を高めること
ができる。

（３）磁石によってプラズマをターゲットの近傍に閉じ
込めることにより、電子がウェハに衝突するのを抑制す
ることができるため、電子のウェハ衝撃による温度上昇
、デバイスへのダメージ等を防止することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではな（、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、複数個の磁石はターゲットの中心線の周りを公
転するように構成するに躍らず、複数個の磁石を無限軌
道帯に配列してターゲットの裏面を通過して行くように
構成してもよい。

磁石は永久磁石を使用するに限らず、電磁石を使用して
もよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるプレーナマグネトロ
ンスパッタリング装置に通用した場合について説明した
が、それに限定されるものではなく、３−Ｑｕｎスパッ
タリング装置や同軸マグネトロンスパッタリング装置等
にも通用することができる。また、スパッタリングの成
膜処理に限らず、スパッタエツチング処理は勿論、プラ
ズマＣＶＤ処理やドライエツチング処理等にも適用する
ことができる０本発明は少なくとも、高周波電圧又は直
流電圧の印加によりプラズマを形成せしめて処理を行う
プラズマ処理装置全般に通用することができる。

〔発明のすＪ果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。

複数個の磁石を電極に対して移動するように設けること
により、各磁界によって局所的に閉じ込めた複数のプラ
ズマを移動させることができるため、プラズマが被処理
物の全面において発生しているのと同等な状態を作り出
すことができ、処理速度を高めることができるとともに
、処理を均一化させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるプレーナマグネトロン
スパッタリング装置を示す縦断面図、第２図は第１図の
ｎ−ｎ線に沿う拡大部分断面図である。１・・・処理室、２・・・排気口、３・・・ガス供給口
、４・・・開閉口、５・・・ウェハ（被処理物）、６・
・・第１電極、７・・・第２電極、８・・・高周波電圧
（直流電圧）電源、９・・・支軸、１０・・・ヒータ、
１１・・・冷却部、１２・・・ターゲット、１３・・・
モータ、１４・・・支軸、１５・・・プレート、１６・
・・磁石、１７・・・磁束、１日・・・プラズマ、１９
・・・絶縁板、２０・・・シールド。第　　２　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、プラズマを形成する一対の電極の一方に複数個の磁
石が配列されて設けられており、この磁石群が配列方向
に移動するように構成されていることを特徴とするプラ
ズマ処理装置。２、磁石群が、放射状に配されて円形環状に整列されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプラ
ズマ処理装置。