JP3076367B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3244—Gas supply means
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
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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装置、特に半導体などの製造工
程においてスパッタリング法により基板上にシリコン
膜、アルミニウム膜、酸化シリコン膜等からなる堆積膜
を成膜するための装置として有用なプラズマ処理装置に
関する。
程においてスパッタリング法により基板上にシリコン
膜、アルミニウム膜、酸化シリコン膜等からなる堆積膜
を成膜するための装置として有用なプラズマ処理装置に
関する。
［従来の技術］ 半導体ウエハ等からなる基板上に薄膜を形成する方法
の一つとしてスパッタリング法が用いられている。
の一つとしてスパッタリング法が用いられている。
一般的なスパッタリング法による成膜は、真空にし得
る槽（真空槽）内を10-3〜10-2Torr程度の真空とし、陽
極と対向し、ターゲットを保持する陰極に直流電圧また
は高周波電力を印加して、これら電極間にプラズマ生成
用の放電を起し、陰極降下電圧を利用して陽イオンを陰
極上のターゲット材に加速衝突させることでターゲット
材から放出される原子あるいは分子を基板上に堆積させ
ることによって行われる。
る槽（真空槽）内を10-3〜10-2Torr程度の真空とし、陽
極と対向し、ターゲットを保持する陰極に直流電圧また
は高周波電力を印加して、これら電極間にプラズマ生成
用の放電を起し、陰極降下電圧を利用して陽イオンを陰
極上のターゲット材に加速衝突させることでターゲット
材から放出される原子あるいは分子を基板上に堆積させ
ることによって行われる。
しかしながら、高周波電力を印加して成膜を行う場
合、一般的な平行平板型のスパッタリング装置では放電
領域が陰極と陽極の電極間からその外側に広がり、電極
間の外側にプラズマの生成に有効に利用されない放電領
域が生じ、それが電極間に投入された放電用の電力の部
分的な損失となる。
合、一般的な平行平板型のスパッタリング装置では放電
領域が陰極と陽極の電極間からその外側に広がり、電極
間の外側にプラズマの生成に有効に利用されない放電領
域が生じ、それが電極間に投入された放電用の電力の部
分的な損失となる。
この電力損失が大きいと、電極間に十分な密度のプラ
ズマを発生させることができなくなり、効率良いプラズ
マ処理ができなくなる。例えば、成膜装置においては、
プラズマ密度の低下は、成膜速度の低下や、バイアスス
パッタリング装置等で利用される基板入射イオン量等の
減少を招く。
ズマを発生させることができなくなり、効率良いプラズ
マ処理ができなくなる。例えば、成膜装置においては、
プラズマ密度の低下は、成膜速度の低下や、バイアスス
パッタリング装置等で利用される基板入射イオン量等の
減少を招く。
この投入電力の損失の問題に対する対応としては、電
力損失を見越して投入電力を増大させる方法がある。し
かしながら、大きな投入電力を用いると真空槽内壁等の
所望としない部分のスパッタリングが増長され、真空槽
内壁等から放出される原子や分子のプラズマ処理への影
響が顕著となり好ましくない。例えば、成膜において
は、真空槽内壁等から放出される原子や分子が堆積膜中
に不純物として混入し、その混入量が増大するという問
題が生じてくる。
力損失を見越して投入電力を増大させる方法がある。し
かしながら、大きな投入電力を用いると真空槽内壁等の
所望としない部分のスパッタリングが増長され、真空槽
内壁等から放出される原子や分子のプラズマ処理への影
響が顕著となり好ましくない。例えば、成膜において
は、真空槽内壁等から放出される原子や分子が堆積膜中
に不純物として混入し、その混入量が増大するという問
題が生じてくる。
［発明が解決しようとする課題］ プラズマ処理装置における放電領域の電極間の空間よ
り外側への広がりを防止して、投入電力の損失を低減さ
せる構成として、電極間の空間を囲むように防着板を設
ける構成が知られている。
り外側への広がりを防止して、投入電力の損失を低減さ
せる構成として、電極間の空間を囲むように防着板を設
ける構成が知られている。
しかしながら、実際の高周波放電を用いたプラズマ処
理においては、電極に印加した高周波が防着板に伝搬し
易いため、防着板と真空槽内壁との間に放電が生じ易く
なり、必ずしも効率的ではない。また、イオンの陰極へ
の加速の程度やその量を制御するために、あるいは防着
板自体のスパッタリングを防止するために、防着板にも
電位を印加することが知られているが、この方法を用い
た場合にも防着板と真空槽内壁の間に生じる放電により
本来電極間に投入されるべき高周波電力の損失が生じ、
プラズマ処理への影響は避けられない。
理においては、電極に印加した高周波が防着板に伝搬し
易いため、防着板と真空槽内壁との間に放電が生じ易く
なり、必ずしも効率的ではない。また、イオンの陰極へ
の加速の程度やその量を制御するために、あるいは防着
板自体のスパッタリングを防止するために、防着板にも
電位を印加することが知られているが、この方法を用い
た場合にも防着板と真空槽内壁の間に生じる放電により
本来電極間に投入されるべき高周波電力の損失が生じ、
プラズマ処理への影響は避けられない。
防着板と真空槽内壁の間の放電は、これらの間隔を狭
めることによって防止できる。
めることによって防止できる。
しかしながら、電極に近接させた防着板にさらに真空
槽内壁を近接させて配置すること、すなわち電極と真空
槽内壁の間隔を狭めることは装置の設計上困難であり、
また、電極と真空槽内壁の間隔を狭めずに防着板を真空
槽内壁側に寄せて配置すると、防着板と電極との間隔が
広がることになるので前述の放電領域の広がりが生じ、
投入電力の損失の増大を招く。
槽内壁を近接させて配置すること、すなわち電極と真空
槽内壁の間隔を狭めることは装置の設計上困難であり、
また、電極と真空槽内壁の間隔を狭めずに防着板を真空
槽内壁側に寄せて配置すると、防着板と電極との間隔が
広がることになるので前述の放電領域の広がりが生じ、
投入電力の損失の増大を招く。
本発明は上述の従来のプラズマ処理装置における問題
に鑑みなされたものであり、投入電力の効率良い利用が
可能であり、品質の良い堆積膜の成膜を生産性良く行う
ことのできるプラズマ処理装置を提供することにある。
に鑑みなされたものであり、投入電力の効率良い利用が
可能であり、品質の良い堆積膜の成膜を生産性良く行う
ことのできるプラズマ処理装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成し得る本発明のプラズマ処理装置は、
真空槽と、プラズマ発生用の放電を生ぜしめるための一
対の電極と、該一対の電極間のプラズマ処理領域と該真
空槽の内壁との間に設けられた防着板と、を有するプラ
ズマ処理装置において、該防着板は、該真空槽の内壁よ
り該一対の電極に近い位置に配置されており、該防着板
の内側の該プラズマ処理領域の圧力を、該防着板の外側
の領域の圧力より５倍〜100倍高く維持して放電を生ぜ
しめることを特徴とする。
真空槽と、プラズマ発生用の放電を生ぜしめるための一
対の電極と、該一対の電極間のプラズマ処理領域と該真
空槽の内壁との間に設けられた防着板と、を有するプラ
ズマ処理装置において、該防着板は、該真空槽の内壁よ
り該一対の電極に近い位置に配置されており、該防着板
の内側の該プラズマ処理領域の圧力を、該防着板の外側
の領域の圧力より５倍〜100倍高く維持して放電を生ぜ
しめることを特徴とする。
本発明によれば、防着板によって放電用の一対の電極
の間の空間を含むプラズマ処理領域を囲み、該プラズマ
処理領域とその外部領域に外部領域に、防着板の内側の
該プラズマ処理領域の圧力を、該防着板の外側の領域の
圧力より５倍〜100倍高く維持した圧力差を設けたこと
によって、これら電極間に生じさせた放電領域の電極間
より外側への広がりを抑えて、放電領域のほぼ全域をプ
ラズマ処理に必要なプラズマの発生に利用することが可
能となる。これにより、投入電力損失を抑えた効率良い
プラズマ処理が可能となる。例えば、成膜に利用する場
合においては、防着板を設けない場合と比較して、同じ
投入電力で、より高い成膜速度を得ることができ、また
基板に入射する所望のイオンの割合を増加させてより品
質の良い堆積膜を成膜することができる。
の間の空間を含むプラズマ処理領域を囲み、該プラズマ
処理領域とその外部領域に外部領域に、防着板の内側の
該プラズマ処理領域の圧力を、該防着板の外側の領域の
圧力より５倍〜100倍高く維持した圧力差を設けたこと
によって、これら電極間に生じさせた放電領域の電極間
より外側への広がりを抑えて、放電領域のほぼ全域をプ
ラズマ処理に必要なプラズマの発生に利用することが可
能となる。これにより、投入電力損失を抑えた効率良い
プラズマ処理が可能となる。例えば、成膜に利用する場
合においては、防着板を設けない場合と比較して、同じ
投入電力で、より高い成膜速度を得ることができ、また
基板に入射する所望のイオンの割合を増加させてより品
質の良い堆積膜を成膜することができる。
また、本発明における防着板は、防着板本来の目的で
ある真空槽内壁部への堆積膜の形成を防ぐという効果も
有する。
ある真空槽内壁部への堆積膜の形成を防ぐという効果も
有する。
更に、防着板に電位を印加することによって、防着板
自身のスパッタリングによる堆積膜中への不純物の混入
を大幅に削減することが可能となる。
自身のスパッタリングによる堆積膜中への不純物の混入
を大幅に削減することが可能となる。
以下、図面を参照しつつ本発明のプラズマ処理装置の
各種態様例について説明する。
各種態様例について説明する。
第１図は、スパッタリング法による成膜に用いる本発
明のプラズマ処理装置の一例の要部の断面図である。
明のプラズマ処理装置の一例の要部の断面図である。
１はターゲット材５を保持し得る構成を有する陰極で
あり、ローパスフィルター（LPF）を介して直流（DC）
電源と、また整合回路を介してプラズマ発生用電源であ
る高周波（RF）電源と接続されている。
あり、ローパスフィルター（LPF）を介して直流（DC）
電源と、また整合回路を介してプラズマ発生用電源であ
る高周波（RF）電源と接続されている。
２は堆積膜が成膜される基板６を保持し得る構成を有
する陽極であり、切り替えスイッチ７によって、整合回
路を介したRF電力及びLPFを介したDC電源のいずれかと
接続される。
する陽極であり、切り替えスイッチ７によって、整合回
路を介したRF電力及びLPFを介したDC電源のいずれかと
接続される。
３は陰極１と陽極２の間のプラズマ処理領域としての
成膜領域S1を囲むように配置された防着板であり、４は
ターゲット材５表面でマグネトロン放電を起させる磁場
を形成するための磁石等からなる磁場発生手段である。
成膜領域S1を囲むように配置された防着板であり、４は
ターゲット材５表面でマグネトロン放電を起させる磁場
を形成するための磁石等からなる磁場発生手段である。
この装置では、電極間の空間を取り囲む防着板３が陰
極１及び陽極２に近接して配置され、防着板３に囲まれ
た成膜領域S1とその外側の真空槽８内壁と接触する領域
S2とが防着板３と陰極１の設置部との間の狭められた通
路15によって連通した構成が採られており、成膜領域S1
には該領域へのガスの導入を可能とするガス導入管14が
接続されている。
極１及び陽極２に近接して配置され、防着板３に囲まれ
た成膜領域S1とその外側の真空槽８内壁と接触する領域
S2とが防着板３と陰極１の設置部との間の狭められた通
路15によって連通した構成が採られており、成膜領域S1
には該領域へのガスの導入を可能とするガス導入管14が
接続されている。
このような構成により、成膜領域S1にガスを所定の流
量で導入し、通路15によって成膜領域S1から領域S2への
ガスの流出量を制限することで、成膜領域S1内の圧力を
領域S2内の圧力よりも高くして、これらの領域に圧力差
を生じさせることができる。その結果、先に述べた作用
によって目的とする効果を得ることができる。
量で導入し、通路15によって成膜領域S1から領域S2への
ガスの流出量を制限することで、成膜領域S1内の圧力を
領域S2内の圧力よりも高くして、これらの領域に圧力差
を生じさせることができる。その結果、先に述べた作用
によって目的とする効果を得ることができる。
通路15やガス導入管14を設ける位置、通路15の大きさ
や形状は、装置の構成や成膜条件に応じて、防着板３を
電極１、２にできるかぎり近接させ、かつ成膜領域S1と
領域S2に有効な圧力差を生じさせることができるように
適宜設定される。
や形状は、装置の構成や成膜条件に応じて、防着板３を
電極１、２にできるかぎり近接させ、かつ成膜領域S1と
領域S2に有効な圧力差を生じさせることができるように
適宜設定される。
この装置における成膜は、例えば以下のようにして行
うことができる。
うことができる。
まず、ターゲット材５及び基板６を陰極１及び陽極２
の所定位置にセットし、真空槽８内を排気ユニットによ
り、例えば１×10-7〜３×10-9Torr程度もしくは３×10
-9Torr以下の真空度とする。
の所定位置にセットし、真空槽８内を排気ユニットによ
り、例えば１×10-7〜３×10-9Torr程度もしくは３×10
-9Torr以下の真空度とする。
次に、Arガスをガス導入管14から成膜領域S1内に導入
し、成膜領域S1と領域S2とで所定の圧力差を形成する。
し、成膜領域S1と領域S2とで所定の圧力差を形成する。
なお、成膜領域S1の圧力は成膜に必要な圧力とされ、
例えば、３×10-3〜５×10-2Torr程度の圧力を採用する
ことができる。また、成膜領域S1と領域S2の圧力差に関
しては、成膜領域S1内の圧力（PS1）と領域S2内の圧力
（PS2）の比、つまりPS1/PS2が５〜100程度の値とされ
る。
例えば、３×10-3〜５×10-2Torr程度の圧力を採用する
ことができる。また、成膜領域S1と領域S2の圧力差に関
しては、成膜領域S1内の圧力（PS1）と領域S2内の圧力
（PS2）の比、つまりPS1/PS2が５〜100程度の値とされ
る。
そして、Arガスの導入速度は、成膜領域S1内の真空度
が成膜に必要な程度に維持され、かつ所定の圧力差が成
膜領域S1と領域S2に形成されるように調節される。
が成膜に必要な程度に維持され、かつ所定の圧力差が成
膜領域S1と領域S2に形成されるように調節される。
この状態で、陰極１にRF電力及び／またはDC電位を、
陽極にDC電力またはRF電力を所定の条件で印加して成膜
を行う。
陽極にDC電力またはRF電力を所定の条件で印加して成膜
を行う。
成膜領域S1内に導入するガスとしては、Arガスの他
に、He、Ne、Kr、Xe、Rnなどの不活性ガスを挙げること
ができる。また、これら不活性ガスと一緒にO2ガスを導
入して酸化物の成膜、またN2ガスあるいはNH3ガスを導
入してチッ化物の成膜を行うこともできる。
に、He、Ne、Kr、Xe、Rnなどの不活性ガスを挙げること
ができる。また、これら不活性ガスと一緒にO2ガスを導
入して酸化物の成膜、またN2ガスあるいはNH3ガスを導
入してチッ化物の成膜を行うこともできる。
なお、防着板３には、防着板自体のスパッタリングを
防ぐなどの目的で電位を印加できる手段が付加されても
よい。そのような構成を有する装置の一例を第３図に示
す。
防ぐなどの目的で電位を印加できる手段が付加されても
よい。そのような構成を有する装置の一例を第３図に示
す。
第３図に示した装置は、LPFを介してDC電源16を防着
板３に接続した以外は第１図の装置と同様の構成を有す
る。尚、DC電源16の極性は、正電位、負電位とも印加範
囲として含んでいる。
板３に接続した以外は第１図の装置と同様の構成を有す
る。尚、DC電源16の極性は、正電位、負電位とも印加範
囲として含んでいる。
この装置における成膜においては、防着板３にDC電源
16から所定の電位を印加することで、防着板３自体のス
パッタリングを防止することができ、スパッタリングに
より放出される不純物としての原子や分子の堆積膜への
混入を大幅に減少させることができる。
16から所定の電位を印加することで、防着板３自体のス
パッタリングを防止することができ、スパッタリングに
より放出される不純物としての原子や分子の堆積膜への
混入を大幅に減少させることができる。
従って、防着板に電位を印加可能とした構成を有する
装置は、低い不純物含有量が要求される膜の成膜に好適
である。
装置は、低い不純物含有量が要求される膜の成膜に好適
である。
上記の例では、成膜領域S1と領域S2を連通する通路15
は固定されたものであるが、第４図に示すように通路15
の開口部の面積を調整するための調整弁17をベローズ18
を上下させることによって移動させ、通路15からのガス
流出量を調整して、成膜領域S1と領域S2の圧力差を制御
することもできる。
は固定されたものであるが、第４図に示すように通路15
の開口部の面積を調整するための調整弁17をベローズ18
を上下させることによって移動させ、通路15からのガス
流出量を調整して、成膜領域S1と領域S2の圧力差を制御
することもできる。
さらに、第１図及び第３図の構成の装置では、基板の
搬出入の手段は示されていないが、例えば第５図に示す
ようにベローズ19によって防着板３を上下できる構成と
したり、第６図及び第７図に示すように防着板３に開口
部20及び蓋21を設け蓋21を開閉自在として、ターゲット
材５及び基板６の搬出入等の操作を行うことができる。
搬出入の手段は示されていないが、例えば第５図に示す
ようにベローズ19によって防着板３を上下できる構成と
したり、第６図及び第７図に示すように防着板３に開口
部20及び蓋21を設け蓋21を開閉自在として、ターゲット
材５及び基板６の搬出入等の操作を行うことができる。
なお、第６図に示した装置と第７図に示した装置の違
いは、DC電源を防着板に接続しているかいないかの違い
である。
いは、DC電源を防着板に接続しているかいないかの違い
である。
また、本発明のプラズマ処理装置において、真空槽８
にロードロック室を接続することによって、真空槽８内
を大気圧に戻さずに基板の交換を行うことで成膜の効率
を上げることもできる。
にロードロック室を接続することによって、真空槽８内
を大気圧に戻さずに基板の交換を行うことで成膜の効率
を上げることもできる。
以上、スパッタリング法による成膜装置としての本発
明のプラズマ処理装置の各種態様例について説明した
が、本発明のプラズマ処理装置の構成はプラズマCVD処
理、リアクティブイオンエッチング処理、ドライクリー
ニング処理、レジストアッシング処理等の他のプラズマ
処理にも適用することができる。
明のプラズマ処理装置の各種態様例について説明した
が、本発明のプラズマ処理装置の構成はプラズマCVD処
理、リアクティブイオンエッチング処理、ドライクリー
ニング処理、レジストアッシング処理等の他のプラズマ
処理にも適用することができる。
［実施例］ 実施例１ 第２図に示す各部分のサイズを以下のように設定し
て、第６図に示すスパッタリング法による成膜装置を作
製した。
て、第６図に示すスパッタリング法による成膜装置を作
製した。
陰極１及び陽極２の直径d1＝90mm 円筒状防着板の内径d2＝91mm 円筒状防着板の上端とターゲット材表面の距離 l1＝7mm 電極間距離l2＝30mm なお、真空槽８、防着板３はいずれもステンレス鋼
（SUS316L）で構成し、電極１、２はTa薄膜を50μｍコ
ーティングした銅材で構成した。
（SUS316L）で構成し、電極１、２はTa薄膜を50μｍコ
ーティングした銅材で構成した。
ターゲット材５としての円板状のアルミニウム板（直
径90mm、厚さ5mm）を陰極１に、また基板６としての円
板状のシリコンウエハ（直径50mm、厚さ0.4mm）を陽極
２上にセットし、排気ユニットを作動させて、真空槽８
内が２×10-9Torrとなったところで、ガス導入管14から
Arガスを30SCCMの流量で導入して、成膜領域S1内と領域
S2内の圧力が安定したところでこれらの領域の圧力を圧
力計12、13で測定したところ、成膜領域S1内は7mTorr、
領域S2内は0.1mTorrであった。
径90mm、厚さ5mm）を陰極１に、また基板６としての円
板状のシリコンウエハ（直径50mm、厚さ0.4mm）を陽極
２上にセットし、排気ユニットを作動させて、真空槽８
内が２×10-9Torrとなったところで、ガス導入管14から
Arガスを30SCCMの流量で導入して、成膜領域S1内と領域
S2内の圧力が安定したところでこれらの領域の圧力を圧
力計12、13で測定したところ、成膜領域S1内は7mTorr、
領域S2内は0.1mTorrであった。
この状態で、以下の条件でのシリコンウエハ基板６上
へのアルミニウム堆積膜の成膜を行った。
へのアルミニウム堆積膜の成膜を行った。
高周波（RF電源から陰極１に印加）： 周波数:13.56MHz 投入電力：表１に示す。
陽極２の電位： アース電位（0V） 基板温度:100℃ 各投入電力における成膜速度を測定し、その結果を表
１に示した。
１に示した。
比較例１ Arガスを真空槽内に導入可能とし、防着板を設けない
以外は実施例１で用いた装置と同様の第８図に示す構成
の成膜装置を作製し、真空槽内の成膜時の圧力を排気ユ
ニットのコンダクタンスバルブ９を調節することで7mTo
rrに維持する以外は実施例１と同様の条件でシリコンウ
エハ基板上にアルミニウム堆積膜の成膜を行い、表１に
示す各投入電力における成膜速度を測定した。
以外は実施例１で用いた装置と同様の第８図に示す構成
の成膜装置を作製し、真空槽内の成膜時の圧力を排気ユ
ニットのコンダクタンスバルブ９を調節することで7mTo
rrに維持する以外は実施例１と同様の条件でシリコンウ
エハ基板上にアルミニウム堆積膜の成膜を行い、表１に
示す各投入電力における成膜速度を測定した。
得られた結果を表１に示す。
比較例２ 実施例１で用いた成膜装置の円筒状防着板の内径d2を
150mmのもに代えた成膜装置を用いて、成膜領域S1内圧
力と領域S2内圧力を共にほぼ7mTorrとした以外は実施例
１と同様の条件でシリコンウエハ基板上にアルミニウム
堆積膜の成膜を行い、表１に示す各投入電力における成
膜速度を測定した。
150mmのもに代えた成膜装置を用いて、成膜領域S1内圧
力と領域S2内圧力を共にほぼ7mTorrとした以外は実施例
１と同様の条件でシリコンウエハ基板上にアルミニウム
堆積膜の成膜を行い、表１に示す各投入電力における成
膜速度を測定した。
得られた結果を表１に示す。
表１の結果から、実施例１においては、投入電力の増
加割合に対する成膜速度の増加割合はほぼ直線的であ
り、投入電力損失が効果的に抑えられて投入電力が効率
良く成膜に利用されていることが示された。
加割合に対する成膜速度の増加割合はほぼ直線的であ
り、投入電力損失が効果的に抑えられて投入電力が効率
良く成膜に利用されていることが示された。
これに対して、比較例１においては、放電領域の電極
間空間の外側への広がりに起因する投入電力の損失が生
じ、同一投入電力において、実施例１よりも成膜速度が
低下した。さらに、その低下の割合は投入電力を増大さ
せるほど大きくなり、防着板がない場合には、高い投入
電力においては投入電力損失も増大することが示され
た。
間空間の外側への広がりに起因する投入電力の損失が生
じ、同一投入電力において、実施例１よりも成膜速度が
低下した。さらに、その低下の割合は投入電力を増大さ
せるほど大きくなり、防着板がない場合には、高い投入
電力においては投入電力損失も増大することが示され
た。
また、比較例２においては、比較例１に比べて成膜速
度は増大しているものの、成膜領域S1と領域S2に圧力差
を設けた実施例１ほど成膜速度は大きくなく、実施例１
に比べて投入電力の損失が大きいことが解る。
度は増大しているものの、成膜領域S1と領域S2に圧力差
を設けた実施例１ほど成膜速度は大きくなく、実施例１
に比べて投入電力の損失が大きいことが解る。
実施例２ 実施例１と同じ構成の装置を用い、実施例１の操作に
従って以下の条件でのシリコンウエハ基板上へのシリコ
ン堆積膜の成膜を行った。
従って以下の条件でのシリコンウエハ基板上へのシリコ
ン堆積膜の成膜を行った。
ターゲット材：円板状のシリコンウエハ（直径90mm、
厚さ5mm） 基板：円板状のシリコンウエハ（直径50mm、厚さ0.4m
m） 高周波電力（陰極１に印加）:100MHz、100W DC電位： 陰極1:−200V 陽極2:＋5V Arガス導入流量:30SCCM 成膜領域S1内圧力:7mTorr 領域S2内圧力:0.1mTorr 基板温度：表２に示す。
厚さ5mm） 基板：円板状のシリコンウエハ（直径50mm、厚さ0.4m
m） 高周波電力（陰極１に印加）:100MHz、100W DC電位： 陰極1:−200V 陽極2:＋5V Arガス導入流量:30SCCM 成膜領域S1内圧力:7mTorr 領域S2内圧力:0.1mTorr 基板温度：表２に示す。
得られたシリコン堆積膜（膜厚1000Å）の結晶状態を
その電子線解析像により調べた結果を表２に示す。
その電子線解析像により調べた結果を表２に示す。
比較例３ 比較例１と同じ構成の装置を用い、真空槽内の成膜時
の圧力を排気ユニットのコンダクタンスバルブ９を調節
することで7mTorrに維持する以外は実施例２と同様の条
件でシリコンウエハ基板上へのシリコン堆積膜の成膜
（膜厚1000Å）を行い、表２に示す各基板温度における
堆積膜の結晶性を調べた。
の圧力を排気ユニットのコンダクタンスバルブ９を調節
することで7mTorrに維持する以外は実施例２と同様の条
件でシリコンウエハ基板上へのシリコン堆積膜の成膜
（膜厚1000Å）を行い、表２に示す各基板温度における
堆積膜の結晶性を調べた。
表２に示された結果から明らかなように、実施例２で
は、比較例２よりも低い基板温度で結晶性の良い堆積膜
を得ることができた。
は、比較例２よりも低い基板温度で結晶性の良い堆積膜
を得ることができた。
実施例３ 実施例１と同じ構成の成膜装置の防着板にLPFを介し
てDC電源16を接続した第７図に示す装置を用い、実施例
１の操作に従って以下の条件でのシリコンウエハ基板上
へのシリコン堆積膜の成膜を行った。
てDC電源16を接続した第７図に示す装置を用い、実施例
１の操作に従って以下の条件でのシリコンウエハ基板上
へのシリコン堆積膜の成膜を行った。
ターゲット材：円板状のシリコンウエハ（直径90mm、
厚さ5mm） 基板：円板状のシリコンウエハ（直径50mm、厚さ0.4m
m） 高周波電力（陰極１に印加）:100MHz、100W DC電位（シールド電位、防着板に印加）：第９図に示
す。
厚さ5mm） 基板：円板状のシリコンウエハ（直径50mm、厚さ0.4m
m） 高周波電力（陰極１に印加）:100MHz、100W DC電位（シールド電位、防着板に印加）：第９図に示
す。
Arガス導入流量:30SCCM 成膜領域S1内圧力:7mTorr 領域S2内圧力:0.1mTorr 基板温度:250℃ 膜厚:1000Å シールド電位を種々変化させた際の堆積膜中へのFeの
混入量をSIMS法によって測定した。その結果を第９図に
示す。第９図に示すように、本実施例の装置において
は、防着板へのDC電位を負から正へ増加させることによ
ってFeの混入量を減少させることができ、電位（0V）の
印加において後述の比較例３の装置で得られた堆積膜よ
りもFe混入を低く抑えることができ、かつ＋20V以上で
は検出限界以下とすることが可能となった。
混入量をSIMS法によって測定した。その結果を第９図に
示す。第９図に示すように、本実施例の装置において
は、防着板へのDC電位を負から正へ増加させることによ
ってFeの混入量を減少させることができ、電位（0V）の
印加において後述の比較例３の装置で得られた堆積膜よ
りもFe混入を低く抑えることができ、かつ＋20V以上で
は検出限界以下とすることが可能となった。
比較例４ 比較例１と同じ構成の成膜装置を用い、真空槽内の成
膜時の圧力を排気ユニットのコンダクタンスバルブ９を
調節することで7mTorrに維持する以外は実施例３と同様
の条件でシリコンウエハ基板上にシリコン堆積膜の成膜
（膜厚1000Å）を行い、堆積膜中へのFeの混入量をSIMS
法によって測定したところ、上述の各実施例におけるよ
りも多いFe混入量が検出された。
膜時の圧力を排気ユニットのコンダクタンスバルブ９を
調節することで7mTorrに維持する以外は実施例３と同様
の条件でシリコンウエハ基板上にシリコン堆積膜の成膜
（膜厚1000Å）を行い、堆積膜中へのFeの混入量をSIMS
法によって測定したところ、上述の各実施例におけるよ
りも多いFe混入量が検出された。
［発明の効果］ 本発明のプラズマ処理装置においては、防着板によっ
て放電用の一対の電極の間の空間を含むプラズマ処理領
域を囲み、かつプラズマ処理領域とそれ以外の領域に圧
力差を設けたことによって、これら電極間に生じた放電
領域の電極間より外側への広がりが抑えられ、放電領域
のほぼ全域をプラズマ処理に必要なプラズマの発生に利
用することができる。それにより、投入電力損失を抑え
た効率良いプラズマ処理が可能となる。また、充分なプ
ラズマ密度を得ることができるので、良好なプラズマ処
理を行うことができる。
て放電用の一対の電極の間の空間を含むプラズマ処理領
域を囲み、かつプラズマ処理領域とそれ以外の領域に圧
力差を設けたことによって、これら電極間に生じた放電
領域の電極間より外側への広がりが抑えられ、放電領域
のほぼ全域をプラズマ処理に必要なプラズマの発生に利
用することができる。それにより、投入電力損失を抑え
た効率良いプラズマ処理が可能となる。また、充分なプ
ラズマ密度を得ることができるので、良好なプラズマ処
理を行うことができる。
第１図〜第７図は本発明のプラズマ処理装置の各種態様
例における要部の断面図、第８図は防着板を設けないタ
イプの従来のプラズマ処理装置の要部の断面図、第９図
は実施例３で得られたFeの混入量と防着板に印加するシ
ールド電位の関係を示すグラフである。 1:陰極、2:陽極 3:防着板、4:磁石 5:ターゲット材、6:基板 7:スイッチ、8:真空槽 9:コンダクタンス調整バルブ 10、11、16:DC電源 12、13:圧力計 14:ガス導入管、15:通路 17:弁 18、19、22:ベローズ 20:開口部、21:蓋
例における要部の断面図、第８図は防着板を設けないタ
イプの従来のプラズマ処理装置の要部の断面図、第９図
は実施例３で得られたFeの混入量と防着板に印加するシ
ールド電位の関係を示すグラフである。 1:陰極、2:陽極 3:防着板、4:磁石 5:ターゲット材、6:基板 7:スイッチ、8:真空槽 9:コンダクタンス調整バルブ 10、11、16:DC電源 12、13:圧力計 14:ガス導入管、15:通路 17:弁 18、19、22:ベローズ 20:開口部、21:蓋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 信行 東京都大田区下丸子３丁目30番 キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 山上 敦士 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 大見 忠弘 宮城県仙台市青葉区米ケ袋２―１―17― 301 (72)発明者 柴田 直 宮城県仙台市太白区日本平５番２号 (72)発明者 後藤 陽宏 宮城県仙台市青葉区柏木３丁目８―８ フリーデン柏木203 (56)参考文献 特開 昭63−60278（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−160556（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/203
Claims (10)
- 【請求項１】真空槽と、プラズマ発生用の放電を生ぜし
めるための一対の電極と、該一対の電極間のプラズマ処
理領域と該真空槽の内壁との間に設けられた防着板と、
を有するプラズマ処理装置において、 該防着板は、該真空槽の内壁より該一対の電極に近い位
置に配置されており、該防着板の内側の該プラズマ処理
領域の圧力を、該防着板の外側の領域の圧力より５倍〜
100倍高く維持して放電を生ぜしめることを特徴とする
プラズマ処理装置。 - 【請求項２】前記防着板を所定の電位に保持するための
電源を更に有する請求項１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項３】前記防着板を所定の正の電位に保持するた
めの電源を更に有する請求項１記載のプラズマ処理装
置。 - 【請求項４】前記防着板の内側の該プラズマ処理領域に
ガスを導入するガス導入管と、前記防着板の外側の領域
から排気を行う排気ユニットが設けられており、該防着
板の内側の該プラズマ処理領域から該防着板の外側の領
域へのガスの流出量を調整する機構が設けられている請
求項１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項５】前記防着板に設けられた開口部を閉じる蓋
を有し、該開口部を通して被処理基板の搬出入を可能に
した請求項１記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項６】真空槽と、プラズマ発生用の放電を生ぜし
めるための一対の電極と、該一対の電極間のプラズマ処
理領域と該真空槽の内壁との間に設けられた防着板と、
を有し、該防着板が、該真空槽の内壁より該一対の電極
に近い位置に配置されているプラズマ処理装置を用意
し、 該一対の電極のうちの一方の電極上に被処理基板を載置
し、 該防着板の内側の該プラズマ処理領域の圧力を、該防着
板の外側の領域の圧力より５倍〜100倍高く維持して放
電を生ぜしめ、 該被処理基板の表面を処理することを特徴とするプラズ
マ処理方法。 - 【請求項７】前記防着板を所定の電位に保持する請求項
６記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項８】前記防着板を所定の正の電位に保持する請
求項６記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項９】前記防着板の内側の該プラズマ処理領域に
ガスを導入し、前記防着板の外側の領域から排気を行
い、該防着板の内側の該プラズマ処理領域から該防着板
の外側の領域へのガスの流出量を調整する請求項６記載
のプラズマ処理方法。 - 【請求項１０】前記防着板に設けられた開口部を閉じる
蓋を有し、該開口部を通して被処理基板の搬出入を可能
にした請求項６記載のプラズマ処理方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02326075A JP3076367B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | プラズマ処理装置 |
| US08/340,472 US5728278A (en) | 1990-11-29 | 1994-11-14 | Plasma processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02326075A JP3076367B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | プラズマ処理装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04198476A JPH04198476A (ja) | 1992-07-17 |
| JP3076367B2 true JP3076367B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=18183832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02326075A Expired - Lifetime JP3076367B2 (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | プラズマ処理装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5728278A (ja) |
| JP (1) | JP3076367B2 (ja) |
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| KR100748798B1 (ko) * | 1999-05-06 | 2007-08-13 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 플라즈마 에칭 장치 |
| US20050061445A1 (en) * | 1999-05-06 | 2005-03-24 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| JP4514911B2 (ja) * | 2000-07-19 | 2010-07-28 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP3555084B2 (ja) * | 2001-06-11 | 2004-08-18 | Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 | 半導体基板に対するプラズマ処理方法及び半導体基板のためのプラズマ処理装置 |
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| US6896775B2 (en) * | 2002-10-29 | 2005-05-24 | Zond, Inc. | High-power pulsed magnetically enhanced plasma processing |
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| US6896773B2 (en) * | 2002-11-14 | 2005-05-24 | Zond, Inc. | High deposition rate sputtering |
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| US9123508B2 (en) * | 2004-02-22 | 2015-09-01 | Zond, Llc | Apparatus and method for sputtering hard coatings |
| US7663319B2 (en) * | 2004-02-22 | 2010-02-16 | Zond, Inc. | Methods and apparatus for generating strongly-ionized plasmas with ionizational instabilities |
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| WO2009078094A1 (ja) * | 2007-12-18 | 2009-06-25 | Canon Anelva Corporation | プラズマ処理装置 |
| WO2012090421A1 (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-05 | キヤノンアネルバ株式会社 | プラズマｃｖｄ装置 |
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| JP2023043720A (ja) * | 2021-09-16 | 2023-03-29 | キオクシア株式会社 | 基板処理装置、及び半導体装置の製造方法 |
| FR3136104A1 (fr) * | 2022-05-30 | 2023-12-01 | Polygon Physics | Dispositif à faisceau d’électrons pour le traitement d’une surface |
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1990
- 1990-11-29 JP JP02326075A patent/JP3076367B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-11-14 US US08/340,472 patent/US5728278A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US5728278A (en) | 1998-03-17 |
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| JP3364131B2 (ja) | プラズマ処理装置 |
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