JPS634841A - プラズマ処理装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラズマ処理技術、特に、プラズマを形成す
るための高周波電圧の印加技術に関し、例えば、半導体
装置の製造工程において、ウェハ上に金ｔｉｌ！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、一対の電極間に高周
波電圧を印加してプラズマを形成するように構成されて
いるものがある。

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「ＩＣ実装化・技術」昭和５５年
１月１０日発行　Ｐ３７〜Ｐ４６、がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような高ｍ波スパッタリング装置においては、電極
に印加する電力供給方式が有接点方式であるため、印加
周波数が低く抑えられ、ターゲット部に蓄積される自己
バイアス電荷密度に限界があり、スパッタリング効率の
向上に限界があ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、処理効率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〕

本願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、少なくとも一方の電極にマイクロ波電磁波を
照射して電極に高周波電圧を印加することにより、一対
の電極間にプラズマを形成させるように構成したもので
ある。

〔作用〕

前記手段によれば、高周波電圧を無接点方式により電極
間に印加させることができるため、印加周波数をきわめ
て高く設定することかできる。

その結果、電極に発生する自己バイアス電荷密度が高め
られ、スパッタリング効率が向上されることになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるスパッタリング装置を
示す縦断面図である。

本実施例において、このスパッタリング装置は処理室ｌ
を備えており、処理室１にはクライオポンプや油拡散ポ
ンプのような真空ポンプ等を備えている真空排気装置２
と、アルゴンガス等のような不活性ガスを供給するガス
供給装置３とがそれぞれ接続されている。また、処理室
ｌの外部にはプラズマモニタ４が窓部５を透視してプラ
ズマを監視し得るように設けられている。

処理室ｌ内には一対の電極６および７が上部および下部
にそれぞれ配されて絶縁体支持具８および９を介して支
持されており、画電極６．７は冷却部１０および１１に
よってそれぞれ冷却されるように構成されている。上側
の電極（以下、上電極という、）６は被処理物としての
ウェハ１２を主面を下に向けて保持し得るように構成さ
れている。下側の電極（以下、下電極という、）７はウ
ェハ１２上に被着させるべき金属膜等と同質の材料から
なるターゲット１３を保持し得るように構成されており
、下電極７の下にはマグネフト１４が磁界によって電子
を拘束するように設けられている。

処理室１外には各導波路１５．１６がそれぞれ上下に配
されて開設されており、両溝波路１５．１６には上電極
６および下電極７がその一端部をそれぞれ突出されてい
る。上下の導波路１５．１６には各マイクロ波発生器（
以下、マグネトロンという、）１７．１８がマイクロ波
帯域の電磁波（以下、マイクロ波という、）を各電極６
．７にそれぞれ照射し得るように設けられており、両溝
波路１５．１６の途中には各絞り部１９．２０がマイク
ロ波を電極６．７に集中して照射させるようにそれぞれ
突設されている。

このスパッタリング装置はコンピュータ等からなるコン
トローラ２１を備えており、このコントローラ２１は与
えられる処理条件情報２２に基づいて真空排気装置２、
ガス供給装置３、マグネトロン１７．１８等を制御する
ように構成されている。

次に作用を説明する。

下電極７に所定のターゲット１３が装着され、上電極６
に処理すべきウェハ１２がセットされた後、処理室ｌが
真空排気装置２により高真空に排気されると、ガス供給
装置３からアルゴンガス等が処理室１に供給される。

上下の電極６．７にはマグネトロン１７．１８により発
射されたマイクロ波が絞り部１９．２０により絞られて
導波路１５．１６を通じて集中的にそれぞれ照射される
。このマイクロ波の照射により上下電橋６．７間には高
周波電圧が高真空下で印加されるため、プラズマ２３が
形成されることになる。このとき、印加電力周波数は数
十ＭＨ２から数ＧＨｚと高く設定されている。

このプラズマ２３の励起によってターゲット１３がＸバ
ッタリングされ、被スパツタリング粒子がウェハ１２上
に被着される。その結果、ウェハ１２上には所望の金属
膜等が形成されることになる。

この処理中、プラズマ２３の形成状況がモニタ４によっ
て監視され、この状況に基づいてコントローラ２１はウ
ェハ１２上に適正に成膜処理されるように、マグネトロ
ン１７．１８等を自動制御する。

ところで、周波数が高くなると、質量が大きいアルゴン
原子は高周波電界の変化に追随することができなくなり
、ターゲット表面に電子が過剰に蓄積されるため、負に
直流自己バイアスされる。

そして、この自己バイアス電圧は周波数に比例して大き
くなる。

そこで、本発明はこの点に着目し、電極にマイクロ波を
印加することにより、印加周波数を数十ＭＨｚ〜数ＧＨ
ｚと高め、電極６．７に発生する自己バイアス電圧を向
上させ、もって、電荷密度を高めることにより、電子で
被スパツタリング粒子を効果的に飛び出させ、スパッタ
リング効率を高めるものとした。

また、スパッタリング中に画電極６．７に作用する電界
をプラズマ２３をモニタリングして自動制御することに
より、ウェハ１２に作用するアルゴン原子のスパッタリ
ング方向（入射角度）を制御することができるため、ス
パッタリング処理量（エツチング量またはデボジシラン
量）を制御することができ、処理状態を均一化すること
ができ前記実施例によれば次の効果が得られる。

＋１１　　プラズマを形成するための電極にマイクロ波
を照射してきわめて高い高周波電圧を印加することによ
り、電極の自己バイアス電圧を高めることができるため
、電荷密度が高められることにより、スパッタリング効
率を高めることができる。

（２）　　スパッタリング効率を高めることにより、ス
パッタリング速度を向上させることができるため、生産
性を向上させることができる。

（３）スパッタリング中に画電極に作用する電界をプラ
ズマをモニタリングして自動制御することにより、スパ
ッタリング処理量を制御することができるため、処理厚
さ精度およびその均一性を高めることができる。

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
のではなく、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、マイクロ波は両方の電極に照射するように構成
するに限らず、−方の電極のみに照射するように構成し
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スパッタリングの成
膜処理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、スソタエッチング処理は勿論、プ
ラズマＣＶＤ処理やドライエツチング処理等にも通用す
ることができる。本発明は少なくとも、高周波電圧の印
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ゆ 〔発明の効果〕 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。

プラズマを形成するための電極にマイクロ波を照射して
きわめて高い高周波電圧を印加することにより、電極の
自己バイアス電圧を高めて電荷密度を高めることができ
るため、プラズマ処理効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるスパッタリング装置を
示す縦断面図である。 １・・・処理室、２・・・真空排気装置、３ガス供給装
置、４・・・プラズマモニタ、５・・・窓部、６．７、
・・・電極、８．９・・・絶縁体支持具、１０．１１・
・・冷却部、１２・・・ウェハ（被処理物）、１３・・
・ターゲット、１４・・・マグネット、Ｉ５．１Ｇ・・
・導波路、１７．１８・・・マグネトロン、１９．２０
・・・絞り部、２１・・・コントローラ、２２・・・処
理条件情報、２３・・・プラズマ。 、−へ 代理人　弁理士　小川勝馬゛１、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも一方の電極にマイクロ波電磁波を照射し
   て電極に高周波電圧を印加することにより、一対の電極
   間にプラズマを形成させ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、マイクロ波電磁波が、一対の電極の両方に照射され
   るように構成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。