JPH02246216A - プラズマ装置 - 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、プラズマを用いてスパッタリングやエツチン
グを行なうプラズマ装置に関する。

〔従来の技術〕

１ＭビットダイナミックＲＡＭ　（ランダムアクセスメ
モリ）に代表されるように、半導体集積回路はますます
微細化・高集積化されつつあり。

素子内部は多層配線化、低抵抗配線化が進んでいる。こ
の高集積化を実現させている半導体製造プロセスのうち
薄膜形成技術には、より高品質で。

より信頼性の高い薄膜形成が要求されている。薄膜形成
の主要技術であるスパッタリングやエツチングを行なう
プラズマ装置においても電気的、化学的、物理的に高品
質な薄膜を形成できることが必要となっている０例えば
、スパッタ成膜では。

段差被膜性（ステップカバレージ）が良好で、膜厚分布
、組成分布が均一であることが要求されている。

プラズマスパッタリング装置において、段差被膜性、膜
厚分布の均一性１組成分布の均一性を向上させるのに、
磁界を利用してプラズマを制御することが提案されてい
る。

この種の代表的な装置としては、ターゲット表面に大小
二重のプラズマリングを交互に、かつ。

独立した条件で発生させることができるいわゆる二重磁
極プラズマ移動型スパッタ電極（日本特許第１２４９０
１３号、米国特許第４４０１５３９号）を採用したもの
がある。小さい方のプラズマリングによるウェハ内の膜
の堆積分布は中央凸であり、大きい方のプラズマリング
では外側が高い分布となるが、この各々の分布状態から
、各プラズマのターゲット上の滞在時間を最適化して重
ね合わせ、大小のプラズマリングの移動を繰り返すこと
により、ウェハ全面にわたって分布め均一な膜が形成さ
れる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の電磁石を用いてプラズマを制御する方式では
、電磁石のコイル電流の制御により様々なプラズマリン
グの制御ができる反面、電磁石を駆動させるための電源
装置や制御装置が必要であり、これらの付帯設備が増え
、装置全体が複雑、大型、高価となる問題があった。

一方、永久磁石を用いる例が１日経ＢＰ社発行「日経マ
イクロデバイスＪ　１９８８年７月号１３５頁に記載さ
れているが、永久磁石を用いること以外は、磁界の加え
方等は、明らかにされてない旨記載されている。

本発明の目的は、付帯設備が簡略化でき、装置全体を単
純化、小型化できる安価なプラズマ装置を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明のプラズマ装置は
、リング状の永久磁石を含む複数個の永久磁石が配置さ
れ、少なくとも１個の上記リング状の永久磁石が偏心し
て回転するようになっており、上記リング状の永久磁石
の偏心回転によって磁界を連続的に変化させ、プラズマ
を移動させることを特徴とする。

永久磁石の材料、寸法、形状および配置は、種々の態様
が考えられる６例えば、真中に小さな円板状の永久磁石
を配置し、その外側にリング状の永久磁石を配置し、さ
らにその外側にリング状の永久磁石を配置し、これらの
永久磁石を１個または複数個偏心して回転させる構成を
とる。シミュレイシ目ンを行なうことにより、ターゲッ
ト材料の種類等に最適な永久磁石の材料、寸法、形状。

配置、構成を選択し、最適化を図る。

〔作用〕

本発明のプラズマ装置においては、電磁石ではなく、永
久磁石を用いて磁界を発生させ、プラズマを制御する構
成なので、付帯設備が簡略化でき、装置全体を単純化、
小型化でき、従って、安価なプラズマ装置を提供するこ
とができる。

また１本発明のプラズマ装置では、リング状の永久磁石
を偏心して回転させることにより、永久磁石により発生
する磁界（あるいは磁束密度）を連続的に変化させるこ
とができる。

従って、プラズマスパッタリング装置では、磁界が連続
的に変化することにより、プラズマが磁界の変化により
振られ、プラズマがあらゆる方向からターゲットにたた
きつけられ、ターゲットから成膜材料があらゆる方向に
飛ばされる。従って、ウェハに成膜材料を均一に付着さ
せることができ。

段差被膜性、膜厚分布の均一性、組成分布の均一性を向
上させることができる。さらに、プラズマが当たるター
ゲットの領域を広げることができるので、ターゲットの
使用効率を向上させ、ターゲットの寿命を向上させるこ
とができる。また、広い領域に成膜材料をスパッタリン
グできるので、大きな直径の°ウェハに膜を形成するこ
とができる。

また、プラズマエツチング装置では、磁界が連続的に変
化することにより、プラズマが磁界の変化により振られ
、プラズマがあらゆる方向からエツチングすべきウェハ
にたたきつけられるので。

ウェハ上のエツチングすべき膜を均一にエツチングする
ことができる。また、広い領域にプラズマをたたきつけ
ることができるので、大きな直径のウェハをエツチング
することができる。

さらに、本発明のプラズマ装置では、リング状の永久磁
石を含む永久磁石が複数個配置され、かつ、リング状の
永久磁石を少なくとも１個偏心して回転させるので、磁
界の変化が広い領域にわたって均一に変化し、上記効果
をいっそう向上させることができる。

〔実施例〕

第２図は、本発明を適用すべきプラズマスパッタリング
装置の概略全体構成図である。

本装置は、五角柱形状の外筒７と円柱゛形状の内筒８と
で構成された主真空室９を中心として、外筒７の各側面
に個別の真空室を配置した構造である。

主真空室９内には回転ドラム１ｏが内蔵され、これにウ
ェハホルダ（デボ中加熱機構付き基板ホルダ）１１が取
り付けられている。主真空室９の５つの側面には、４基
のウェハ処理室、すなわち、処理室■　（ベークステー
ション）１２．処理室■（スパッタステーション）１３
、処理室■（スパッタステーション）１４．処理室■（
予備ステーション）１５と、１基の前処理室１６が設け
られている。

ウェハホルダ１１は、回転ドラム１０のラジアル方向に
動くことができる構造であり、回転ドラム１０に等角度
に５個設けられている。

このウェハホルダ１１は、ホルダ前後進駆動装置によっ
てウェハ処理時には処理室１２〜１５側へ、回転時には
回転ドラム１ｏに密着する。ウェハは大気中のロードカ
セット１７か６１枚ずつ真空予備室１８を経て前処理室
１６へ搬送される。

前処理室１６内にはウェハ加熱ステーションとスパッタ
エツチングステーションが取り付は可能であり、プロセ
スの要求に応じて、ベーキングによる吸着ガスの追い出
しやスパッタエッチクリーニングの前処理を受ける０次
いでウェハは、搬送アームによって水平から垂直に姿勢
変換された後、ウェハホルダ１１に装着され、回転ドラ
ム１ｏが１１５回転し、処理室１１２へ搬送される。

順次各処理室に静止対向して所定の処理が施され、再び
前処理室１６、真空予備室１９を経由して大気中のアン
ロードカセット２０に収納される。なお、２１はスパッ
タ電極である。

第１図（ａ）は、本発明のプラズマ装置の永久磁石の構
成を示す平面図、第１図（ｂ）は、第１図（ａ）のＢ−
Ｂ切断線における断面図、第１図（Ｑ）は、第１図（ａ
）のｃ−ｃ９ＪＴＦＴ線における断面図である。

１は円板状の永久磁石、２は永久磁石１の外側に配置さ
れたリング状の永久磁石、３は永久磁石２の外側に配置
された永久磁石２よりも径の大きいリング状の永久磁石
、４は磁力線、５はターゲット（プラズマスパッタリン
グ装置の場合）またはウェハ（プラズマエツチング装置
の場合）、６はプラズマである。

本実施例では、永久磁石１と３は固定されており、永久
磁石２だけが偏心して回転するようになっている。従っ
て、偏心回転するリング状の永久磁石２の位置により、
（ｂ）、（Ｃ）に示すように、永久磁石１と２の間隔お
よび永久磁石２と３の間隔が連続的に変化するので、磁
力線４の間隔すなわち磁界（磁束密度）が広い範囲にわ
たってより均一に変化する。プラズマ６はターゲットあ
るいはウェハ５上に発生する磁束密度に比例する。

従って、プラズマスパッタリング装置では、プラズマ６
が磁界の変化により振られ、プラズマ６があらゆる方向
からターゲット５にたたきつけられ、ターゲット５から
成膜材料があらゆる方向に飛ばされる。従って、別に備
えられたウェハ（ここでは図示せず）に成膜材料を均一
に付着させることができ、段差被膜性、膜厚分布の均一
性、組成分布の均一性を向上させることができる。さら
に、プラズマ６が当たるターゲット５の領域を広げるこ
とができるので、ターゲット５の使用効率を向上させ、
ターゲット５の寿命を向上させることができる。また、
広い領域に成膜材料をスパッタリングできるので、大き
な直径のウェハに膜を形成することができる。

また、プラズマエツチング装置では、プラズマ６が磁束
密度の変化により振られ、プラズマ６があらゆる方向か
らエツチングすべきウェハ５にたたきつけられるので、
ウェハ５上のエツチングすべき膜を均一にエツチングす
ることができる。また、広い領域にプラズマ６をたたき
つけることができるので、大きな直径のウェハ５をエツ
チングすることができる。なお、ウェハ５のエツチング
すべきでない領域には保護膜が設けられ、選択的エツチ
ングが行なわれる。

また、本実施例のプラズマ装置では、円板状およびリン
グ状の永久磁石１，２．３が複数個配置され、かつ、リ
ング状の永久磁石２が偏心して回転するので、６Ｂ界の
変化が広い領域にわたって均一に変化し、上記効果をい
っそう向上させることができる。

さらに、電磁石ではなく、永久磁石１．２．３を用いて
磁界を発生させ、プラズマ６を制御する構成なので、付
帯設備が簡略化でき、プラズマ装置全体を単純化、小型
化でき、従って、装置の価格を低減できる。

なお、本発明は、上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において種々変更可能であ
ることは勿論である。

例えば、永久磁石の数、形状、配置、構成等は、上記実
施例の他、ターゲットの材料等により種々の変形をとる
ことができる。

（発明の効果〕 以上説明したように、本発明のプラズマ装置では、付帯
設備が簡略化でき、装置全体を単純化。

小型化でき、従って、安価なプラズマ装置を提供できる
。また、ウェハに成膜材料が均一に付着し、段差被膜性
、膜厚分布の均一性、組成分布の均一性が向上できる。

また、ターゲットの使用効率を向上させ、寿命が向上で
きる。また、エツチングにおいては、ウェハ上のエツチ
ングすべき膜を均一にエツチングできる。さらに、大き
な直径のウェハをスパッタリングまたはエツチングでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は１本発明のプラズマ装置の永久磁石の構
成を示す平面図、第１図（ｂ）は、第１図（ａ）のＢ−
Ｂ切断線における断面図、第１図（ｃ）は、第１図（ａ
）のＣ−Ｃ切断線における断面図、第２図は、本発明を
適用すべきプラズマスパッタリング装置の概略全体構成
図である。 １・・・円板状の永久磁石 ２．３・・・リング状の永久磁石 ４・・・磁力線 ５・・・ターゲットまたはウェハ ６・・・プラズマ 第１図 第２図 （Ｃ）　　　　　　　　　（ｂ） １−−−−Ｆ１版Ａ又り水久槌石　　５−一−−ターヂ
、、トよた（よウェハ２．３−−−−リンゲ」大゛ハ永
久櫨石　６−−−−プラス“７４−−−−．６旅７７Ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、リング状の永久磁石を含む複数個の永久磁石が配置
   され、少なくとも１個の上記リング状の永久磁石が偏心
   して回転するようになっており、上記リング状の永久磁
   石の偏心回転により磁界を連続的に変化させ、プラズマ
   を移動させることを特徴とするプラズマ装置。