JPH0480352A - スパッタ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、処理室内において、高周波放電と不活性ガス
を使用してイオンによるスパッタ効果によりプラズマエ
ツチングを行なうスパッタ装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、処理室内に、高周波が供給される電極と、対
向電極となる処理室内壁に沿って配された防着板を有し
てなるスパッタ装置において、上記防着板に予め絶縁膜
を所定の厚みに形成して構成することにより、スパッタ
処理時における防着板へのプラズマ電荷の蓄積による静
電破壊（不要放電）を防止して、その不要放電によるダ
スト汚染を抑制するようにしたものである。

〔従来の技術〕

一般に、半導体素子のＭによる多層配線においては、第
３図に示すように、下層のＭ配線（３１）と上層のＭ配
線（二点鎖線で示す）　（３２）の電気的接続をとるた
めに、下層のＭ配線（３１）上の層間絶縁膜（Ｓｉｎ２
膜）　（３３）にコンタクトホール（３４）を開口した
のち、上層配線用のＭ膜（３２）を堆積するわけだが、
そのＭ膜（３２）を堆積する直前に予めアルゴンガス等
の高周波プラズマにより、下層のＭ配線（３１）上の自
然酸化膜（Ｍ２０３＝５０人）　（３５）をエツチング
除去するという手法が用いられている。この手法は通常
、逆スパツタエツチング又は高周波エッチクリーニング
と呼ばれる。尚、この第３図において、（３６）はシリ
コン基板、（３７）は５ｉｎ２膜である。

この高周波エッチクリーニングは、第４図で示すような
スパッタ装置（Ｂ）　　で行なわれる。

このスパッタ装置（Ｂ）　　は、図示する如く、処理室
（４１）内に、高周波電源（４２）と接続され、上面に
ウェハ（４３）が載置される電極（４４）を有してなり
、処理室内壁（チェンバー壁）　（４５）自体が上記電
極（４４）の対向電極となるように構成されている。尚
、（４６）はアルゴンガス導入口、（４７）は排気口で
ある。

高周波エッチクリーニングを行なう場合は、電極（４４
）に高周波を印加することにより、処理室（４１）内に
プラズマを発生させ、このプラズマ発生領域（Ｐ）内に
おいて、アルゴンガスをアルゴンイオン（Ａｒ”）　　
とプラズマ電荷（電子）に解離し、このうち、アルゴン
イオン（Ａｒ”）が電界による加速作用に伴って、ウェ
ハ（４３）をたたき、ウェハ（４３）上に形成されてい
る５ｉｎ２膜（３３）の表面の一部並びにＭ層（３１〉
上のＭ２Ｏ３膜（３５）を衝撃除去するというものであ
る。そして、上記エツチング時に除去された５１０２や
Ｍ２Ｏ３は、対向電極であるチェンバー壁（４５）に付
着するが、後にチェンバー壁（４５）に対するクリーニ
ング（メンテナンス）を容易にするために、予め防着板
（４８）をチェンバー壁（４５）及び電極（４４）に沿
って配しておき、メンテナンス時にこの防着板（４８）
を交換するのが一般的である。

尚、防着板（４８）は、チェンバー壁（４５）と同電位
に保持されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように、防着板（４８）を配したことにより、上
記高周波エッチクリーニングの際、第５図Ａに示すよう
に、アルゴンイオンの衝撃によって除去されたＳｉＯ３
やＡｌ２Ｏ３が防着板（４８）に付着してその表面に５
ｉｎ２やＭ２Ｃ，による絶縁膜（４９）が形成されるこ
ととなるが、この膜（４９）が薄い間は、膜（４９）に
形成されているピンホール（５０）を通してプラズマ電
荷（電子）が防着板（４８）側、即ちチェンバー壁（４
５）側に逃げる。ところが、第５図Ｂに示すように、絶
縁膜（４９）が数百人程度まで堆積すると、上記プラズ
マ電荷の逃げ場がなくなり、コンデンサ構造を形成して
、多量のプラズマ電荷が蓄積され、やがては、絶縁膜（
４９）の薄い部分で静電破壊を引起こし、放電（不要放
電）を誘発する。この時、多量の熱が発生し、この熱に
よって溶融した絶縁膜（４９）が飛沫となって飛び敗り
、ウェハ（４３）上に上記絶縁膜（４９）が付着してダ
スト汚染を引起こすという不都合が生じる。そして、第
５図Ｃに示すように、防着板（４８）に付着した絶縁膜
（４９）が更に厚くなり、１０００人程度を越える位に
なると、コンデンサ容量が低下し、蓄積されるプラズマ
電荷量も減少し、上記不要放電を誘発することがなくな
る。

しかし、第５図Ｃで示すかたちになるまでには、相当の
時間が必要であり、はとんどは第５図Ｂで示すように、
不要放電によるダスト汚染が生じて歩留りの低下につな
がるというのが現状である。

そこで、第５図Ｂで示すかたちになる前に防着板（４８
）を交換するという方法が考えられるが、メンテナンス
が繁雑になり、作業効率が劣化するという不都合がある
。また、防着板（４８）としてガラス板やセラミック板
を用いることも考えられるが、割れ易く、高価であると
いう問題があり、広い面積をカバーするには適さない。

本発明は、このような点に鑑み成されたもので、その目
的とするところは、スパッタ処理時における防着板への
プラズマ電荷の蓄積による静電破壊（不要放電）が防止
でき、その不要放電によるダスト汚染を抑制することが
できるスパッタ装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、処理室（２）内に、高周波が供給される電極
（８）と、その対向電極となる処理室内壁（チェンバー
壁）（９）に沿って配された防着板（１０）を有してな
るスパッタ装置（Ａ）　　において、上記防着板（１０
）に予め絶縁膜（２１）を所定の厚みに形成して構成す
る。

〔作用〕

上述の本発明の構成によれば、防着板〈１０）に予め所
定の厚みの絶縁膜（２１）を形成するようにしたので、
防着板（１０）と絶縁膜（２１）と電荷蓄積部分（ａ）
で構成されるコンデンサの容量が低下し、蓄積されるプ
ラズマ電荷量が低下する。従って、スパッタ処理時にお
ける防着板（１０）へのプラズマ電荷の蓄積による静電
破壊（不要放電）が事前に防止され、不要放電によるダ
スト汚染を抑制することができる。

〔実施例〕

以下、第１図及び第２図を参照しながら本発明の詳細な
説明する。

第１図は、本実施例に係るスパッタ装置（Ａ）を示す構
成図である。

このスパッタ装置（＾）は、ロード室（１）とエツチン
グ処理室（２）とスパッタ処理室（３）からなり、ロー
ド室（１）内には、未処理のウエノ＼（４）を収容する
カセット（５）と、処理済のウェハ（４）を収容するカ
セット（６）を有する。エツチング処理室（２）は、内
部に、高周波電源（３００Ｗ）　（７）と接続され、上
面にウニ／＼（４）が載置される電極（８）と、その対
向電極となる処理室内壁（チェンバー壁（９））に沿っ
て配された防着板（１０）を有する。この防着板（１０
）は、好ましくは、電極（８）周辺にも配される。尚、
（１１）は不活性ガス導入口、（１２）は排気口である
。スパッタ処理室（３）は、ターゲラ）　（１３）が縦
方向に設けられてなる。

そして、このスパッタ装置（Ａ）　　を使用するときは
、まず、ロード室（１）内のカセット（５）に未処理の
ウェハ（４）を収容し、排気口（１４）を介して真空排
気する。次に、真空バルブ（１５）を開けてウエノ＼（
４）を−枚ずつエツチング処理室（２）に搬送し、つｓ
　”　（４）を電極（８）上に載置する。このエツチン
グ処理室（２）では例えば第３図で示す下層のＭ配線上
のＭ２Ｏ３膜をエツチング除去する処理（高周波エッチ
クリーニング）を行なう。このとき、不活性ガス導入口
（１１）から例えばアルゴンガスを導入して処理室（２
）内を約４ｍＴＯｒｒのアルゴンガス雰囲気にする。

そして、電極（８）に高周波電源（７）より高周波を供
給して処理室（２）内にプラズマを発生させる。アルゴ
ンガスは、プラズマ発生領域（破線で示す）（Ｐ）内に
おいて、アルゴンイオン（Ａｒ”）　　とプラズマ電荷
（電子）に解離され、そのうち、アルゴンイオン（Ａｒ
”）　　は、電界により加速されてウェノ＼（４）をた
たき、例えば第３図で示す５１０２膜の表面の一部及び
Ｍ２Ｏ，膜を衝撃除去する。尚、防着板（１０）は、チ
ェンバー壁（９）と同電位に保持され、電極（８）の対
向電極としても機能する。また、このエツチング処理は
、１分間に約１００以上度エツチングする能力を有する
。

その後、真空バルブ（１６）を開いて、スパッタ処理室
（３）にウェハ（４）を搬送すると共に、該ウエノ買４
）をその処理面がターゲラ）　（１３）と対向するよう
に縦方向に配置する。そして、ターゲット材料のＭ、Ｔ
ｉ等のメタルをスパッタ蒸着してウニ／％（４）上に例
えば第３図の二点鎖線で示す上層の配線層を形成する。

この場合、ウェハ（４）が縦方向に設置されているため
、ダストの付着が軽減される。

スパッタ処理の終了した処理済のつｓ　”　（４）は、
再びロード室（１）に戻されて、カセット（６）に収容
される。尚、このスパッタ処理後に別の処理がある場合
には、図示しない該当する処理室にウエノ＼（４）を搬
送する。

しかして、本例においては、第２図に示すように、エツ
チング処理室（２）内の防着板（１０）に予め絶縁膜（
２１）を所定の厚みに形成しておく。本例では、防着板
（１０）として、表面をアルマイト（陽極酸化）処理し
たＭ板を用いる。このＭ板（１０）の厚さは、約１ｍｍ
程度で、アルマイト処理して得たＭ２Ｏ，膜（２１）の
厚さは１０００人程度以上あればよい。Ｍ板（１０）表
面へのＭ２Ｏ，膜（２１）の形成方法としては、上記の
ほかに例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法等を用いることが
できる。また、防着板（１０）は、ウェハ（４）以外の
面のできるだけ全ての面をカバーするように配置するこ
とが好ましい。

上述の如く、本例によれば、防着板（１０）に予め１０
００人程度以上の厚みを有する絶縁膜（２１〉を形成す
るようにしたので、エツチング処理時において、防着板
（１０）と絶縁膜（２１）と該絶縁膜（２１）の主面、
即ち、電荷蓄積部分（ａ）で構成されるコンデンサの容
量が低下し、上記電荷蓄積部分（ａ）に蓄積されるプラ
ズマ電荷量が低下する。その結果、エッチング処理時に
おける防着板（１０）へのプラズマ電荷の蓄積による静
電破壊（不要放電）が防止され、不要放電によるダスト
汚染を抑制することができ、ウェハ（４）上に形成され
る半導体素子の高歩留り化を図ることができる。

また、防着板（１０）としてＭ板を用いたので、ガラス
板と比して強度的にも充分であり、価格的にも有利とな
る。

上記実施例では、絶縁膜（２１）としてＭ　２　Ｄ　３
膜を用いたが、ＳｉＯ□膜等を用いてもよい。また、防
着板＜１０）として、ステンレス板を用い、このステン
レス板に有機溶剤に溶かしたシラノール（Ｓｉ２０）を
塗り、焼成することにより、ステンレス板表面にＳｌＯ
□膜を形成するようにしてもよい。

また、ステンレス等からなる防着板（１０）の片面（処
理室（２）内を臨む面）上にＭ２Ｏ，をプラズマ溶射法
によって約０．１ｍｍ厚のＭ２Ｏ，膜を堆積させるよう
にしてもよい。この場合、大面積の防着板（１０）に対
する絶縁膜（２１）の形成に有効である。

〔発明の効果〕

本発明に係るスパッタ装置によれば、スパッタ処理時に
おける防着板へのプラズマ電荷の蓄積による静電破壊（
不要放電）を防止して、不要放電によるダスト汚染を抑
制することができ、ウェハ上の半導体素子の歩留りの向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係るスパッタ装置を示す構成図、第
２図は本実施例に係る防着板を示す要部の断面図、第３
図は多層配線の一例を示す要部の断面図、第４図は従来
例に係るスパッタ装置を示す構成図、第５図は従来例に
係る防着板の作用を示す説明図である。 （Ａ）　　はスパッタ装置、（１）はロード室、（２）
はエツチング処理室、（３）はスパッタ処理室、（４）
はウェハ、（５）及び（６）はカセット、（７）は高周
波電源、（８）は電極、（９）はチェンバー壁、（１０
）は防着板、（Ｐ）　　はプラズマ発生領域、（２１）
は絶縁膜である。 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 汐Ｎ配線の一？Ｊ　シボ１要部の断面図第３図 旦スへ°ツタ曇ξｌ 掟来介ソ１孟イａ八ｍ 第４図 萩来　分り　１こぞ１　る　＃着板　０　作ｍ　を　示
　す　説Ｂ月ＥりｒＡ′Ｊ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　処理室内に、高周波が供給される電極と、その対向電
   極となる処理室内壁に沿って配された防着板を有してな
   るスパッタ装置において、 上記防着板に予め絶縁膜が所定の厚みに形成されてなる
   スパッタ装置。