JPH10140346A - Plasma sputtering system - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマスパッタ
装置に関し、特に誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）方式のス
パッタ装置に関するものである。The present invention relates to a plasma sputtering apparatus, and more particularly, to an inductively coupled plasma (ICP) type sputtering apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】プラズマスパッタプロセスにおいては、
プラズマの高密度化という要請がある。かかる高密度プ
ラズマ技術の一つとしてＩＣＰ方式が研究されている。
ＩＣＰ方式のスパッタ装置としては、図５に示すよう
に、一般的な直流２極又は高周波２極スパッタ装置の真
空チャンバ２内にコイル４を設け、このコイル４に高周
波電力を印加することで高密度プラズマを生成するもの
が考えられる。2. Description of the Related Art In a plasma sputtering process,
There is a demand for higher density plasma. As one of such high-density plasma technologies, an ICP method has been studied.
As shown in FIG. 5, a coil 4 is provided in a vacuum chamber 2 of a general DC two-pole or high-frequency two-pole sputtering apparatus, and a high frequency power is applied to the coil 4 as an ICP type sputtering apparatus. One that generates a density plasma is conceivable.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述した型式のＩＣＰ
スパッタ装置においては、コイル４に印加された高周波
によって生じる誘導電界の作用により、プラズマ密度が
コイル近傍ほど高くなる傾向がある。これに対して、ス
パッタプロセスでは、プラズマ密度を均一にすることが
求められる。また、高アスペクト比のホール等を確実に
埋めるためには、スパッタ原子をイオン化しスパッタ原
子に異方性を持たせるという手段があるが、その場合、
特に被処理基板６の中心上方領域のイオン化率を高める
ことが必要となる。このような事情から、コイル４の内
径を可能な限り小さくして、被処理基板６の近傍にコイ
ル４を配置することが好ましいと考えられる。An ICP of the type described above.
In the sputtering apparatus, the plasma density tends to increase nearer the coil due to the action of the induced electric field generated by the high frequency applied to the coil 4. On the other hand, in the sputtering process, it is required to make the plasma density uniform. In order to reliably fill holes and the like with a high aspect ratio, there is a method of ionizing sputter atoms to make the sputter atoms have anisotropy.
In particular, it is necessary to increase the ionization rate in the region above the center of the substrate 6 to be processed. Under such circumstances, it is considered preferable to reduce the inner diameter of the coil 4 as much as possible and arrange the coil 4 near the substrate 6 to be processed.
【０００４】しかしながら、コイル４の内径を小さくし
た場合、従来のコイル４は銅製であったため、当該コイ
ル４への金属膜の付着や再スパッタによる発塵等が問題
となる。この問題はコイル４の内側に適当なシールドを
設けることで解決され得るが、シールドの存在によりコ
イル４の内径が大きくなってしまう。However, when the inner diameter of the coil 4 is reduced, since the conventional coil 4 is made of copper, adhesion of a metal film to the coil 4 and dust generation due to re-sputtering become problems. This problem can be solved by providing an appropriate shield inside the coil 4, but the presence of the shield increases the inner diameter of the coil 4.
【０００５】本発明は、上記問題点を解決することので
きる新規なＩＣＰ方式のプラズマスパッタ装置を提供す
ることにある。An object of the present invention is to provide a novel ICP type plasma sputtering apparatus which can solve the above problems.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、真空チャンバ内に誘導結合プラズマを発
生させるプラズマスパッタ装置において、前記誘導結合
プラズマを発生すべく真空チャンバ内に配置された略円
筒形の一巻き型のコイルと、前記コイルに高周波電力を
印加する高周波電源とを備えたことを特徴としている。To achieve the above object, the present invention provides a plasma sputtering apparatus for generating inductively coupled plasma in a vacuum chamber, wherein the apparatus is disposed in the vacuum chamber for generating the inductively coupled plasma. And a high frequency power supply for applying high frequency power to the coil.
【０００７】本発明を２極スパッタ装置に適用した場
合、前記コイルは基板支持手段とターゲットとの間に配
置されるが、このコイルは略円筒形であるので、シール
ドを兼用させることが可能となり、コイルの内径を十分
に小さくすることが可能となる。When the present invention is applied to a two-electrode sputtering apparatus, the coil is disposed between the substrate support means and the target. However, since the coil has a substantially cylindrical shape, it can be used as a shield. Thus, the inner diameter of the coil can be made sufficiently small.
【０００８】また、コイルを成膜材料と同一の導電性材
料から構成し、或は、コイルの少なくとも内周面を成膜
材料と同一の材料で被覆することで、スパッタ原子の付
着や再スパッタによる発塵等の問題を抑制することがで
きる。[0008] Further, the coil is made of the same conductive material as the film-forming material, or at least the inner peripheral surface of the coil is coated with the same material as the film-forming material, so that sputtered atoms adhere and re-sputter. Problems such as dust generation can be suppressed.
【０００９】このようにコイルに成膜材料を用いた場
合、コイルに負の電位を与えることで、コイル自体をタ
ーゲットとして用いることが可能となる。プラズマはコ
イルの内周面近傍に生成され、その位置で維持される傾
向があるため、コイルからのスパッタ原子のイオン化率
が向上される。基板支持手段は陽極となるため、イオン
化されたスパッタ原子は異方性をもって支持手段上の基
板に入射する。When a film-forming material is used for the coil as described above, the coil itself can be used as a target by applying a negative potential to the coil. Since the plasma is generated near the inner peripheral surface of the coil and tends to be maintained at that position, the ionization rate of sputtered atoms from the coil is improved. Since the substrate supporting means serves as an anode, the ionized sputtered atoms are incident on the substrate on the supporting means with anisotropy.
【００１０】コイルの内周面近傍にプラズマを閉じ込め
るためには、コイルの外側に複数の磁石を配置し、マグ
ネトロン型とすることが好適である。エロージョンを一
様化するために、これらの磁石はコイルの中心軸線を中
心として回転駆動されてもよい。In order to confine the plasma in the vicinity of the inner peripheral surface of the coil, it is preferable to arrange a plurality of magnets outside the coil and to use a magnetron type. These magnets may be rotationally driven about the central axis of the coil to equalize the erosion.
【００１１】また、略円筒形の一巻き型コイルにより生
じる誘導電界が弱い場合には、補助コイルとして、螺旋
状のコイルを略円筒形コイルを囲うようにして配設し、
直列に接続してもよい。When the induced electric field generated by the substantially cylindrical single-turn coil is weak, a helical coil is provided as an auxiliary coil so as to surround the substantially cylindrical coil.
They may be connected in series.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】図１は、本発明によるＩＣＰ方式
のスパッタ装置の第１実施形態を概略的に示したもので
ある。図示のスパッタ装置はチタン（Ｔｉ）膜成膜用の
ものであり、真空チャンバ１０を構成するステンレス鋼
製のチャンバ本体１２と、その上部開口部に絶縁リング
１４を介して配置されたＴｉ製のターゲット１６とを備
えている。チャンバ本体１２の内部には、ターゲット１
６と同軸に基板支持手段たるペディスタル１８が配置さ
れている。ペディスタル１８は、その上面で被処理基板
である半導体ウェハ２０を支持するよう構成されてい
る。また、ペディスタル１８は導電性材料から成り、好
ましくは、Ｔｉスパッタプロセスに対して融和性の高い
Ｔｉから作られている。このペディスタル１８は、リフ
ト機構２２により、スパッタプロセスが行われるプロセ
ス位置（図１において実線で示す位置）と、その下方の
非プロセス位置（図１において二点鎖線で示す位置）と
の間で上下動可能となっている。FIG. 1 schematically shows a first embodiment of an ICP type sputtering apparatus according to the present invention. The illustrated sputtering apparatus is for forming a titanium (Ti) film, and includes a stainless steel chamber main body 12 constituting a vacuum chamber 10 and a Ti main body disposed at an upper opening thereof through an insulating ring 14. And a target 16. The target 1 is provided inside the chamber body 12.
A pedestal 18 serving as a substrate supporting means is arranged coaxially with the pedestal 6. The pedestal 18 is configured to support a semiconductor wafer 20, which is a substrate to be processed, on its upper surface. The pedestal 18 is made of a conductive material, and is preferably made of Ti having high compatibility with the Ti sputtering process. The pedestal 18 is vertically moved by a lift mechanism 22 between a process position where the sputtering process is performed (a position indicated by a solid line in FIG. 1) and a non-process position thereunder (a position indicated by a two-dot chain line in FIG. 1). It is possible to move.
【００１３】このスパッタ装置における真空チャンバ１
０内には、スパッタプロセスに利用されるプラズマを発
生するためのＩＣＰユニット２４が配設されている。Ｉ
ＣＰユニット２４は、図２に明示するように、略円筒形
のコイル２６と、このコイル２６を囲むように配置され
た螺旋状のコイル２８とから構成されている。The vacuum chamber 1 in this sputtering apparatus
An ICP unit 24 for generating a plasma used in the sputtering process is provided in the area 0. I
As shown in FIG. 2, the CP unit 24 includes a substantially cylindrical coil 26 and a spiral coil 28 disposed so as to surround the coil 26.
【００１４】コイル２６はターゲット１６と同じ導電性
材料、すなわちＴｉから作られており、外観は略円筒体
であるが、軸線方向に沿って入れられたスリット３０に
より１回巻きコイルとして機能するようになっている。
このコイル２６は、ターゲット１６及びペディスタル１
８の共通軸線と同軸に配置され、その内径は可能な限り
小さくされている。また、コイル２６は、ターゲット１
６の近傍からプロセス位置のペディスタル１８の近傍ま
で延びており、スパッタ原子からチャンバ本体１２等を
保護するためのシールドとしても機能するよう構成され
ている。なお、図１において、符号３２はコイル２６で
は保護することができない下部部分を保護するためのシ
ールドを示している。一方、外側のコイル２８は、良導
体、例えば銅製のチューブを適当回数、螺旋状に巻いて
成るものであり、略円筒形のコイル２６、及び、高周波
電源３４と整合回路３６に直列に接続されている。The coil 26 is made of the same conductive material as the target 16, ie, Ti, and is substantially cylindrical in appearance, but functions as a single-turn coil by a slit 30 inserted along the axial direction. It has become.
The coil 26 includes the target 16 and the pedestal 1
8 are arranged coaxially with the common axis of which the inside diameter is as small as possible. The coil 26 is connected to the target 1
6 extends from the vicinity of the pedestal 18 at the process position to the vicinity of the pedestal 18, and is configured to also function as a shield for protecting the chamber body 12 and the like from sputter atoms. In FIG. 1, reference numeral 32 denotes a shield for protecting a lower portion that cannot be protected by the coil 26. On the other hand, the outer coil 28 is formed by spirally winding a good conductor, for example, a copper tube, an appropriate number of times, and is connected in series to the substantially cylindrical coil 26 and the high-frequency power supply 34 and the matching circuit 36 in series. I have.
【００１５】また、ターゲット１６には直流電源３８の
負端子が接続され、ペディスタルに１８は高周波電源４
０が整合回路４２を介して接続されている。更に、チャ
ンバ本体１２には、プロセスガスの供給手段としてのＡ
ｒガス供給源と、真空チャンバ１０内を減圧するための
真空ポンプとが接続されている。A negative terminal of a DC power supply 38 is connected to the target 16, and a pedestal 18 is connected to the high-frequency power supply 4.
0 is connected via the matching circuit 42. Further, the chamber body 12 has A as a process gas supply means.
An r gas supply source and a vacuum pump for reducing the pressure in the vacuum chamber 10 are connected.
【００１６】このような構成のスパッタ装置において、
半導体ウェハ２０の表面にＴｉを成膜する場合、まず、
真空ポンプを作動させて真空チャンバ１０内を所定の真
空度まで減圧した後、Ａｒガス供給源から所定流量でＡ
ｒガスを真空チャンバ１０内に導入する。次いで、ペデ
ィスタル１８の上面に半導体ウェハ２０を載置し、ペデ
ィスタル１８を上昇させてプロセス位置に配置する。In the sputtering apparatus having such a configuration,
When forming a Ti film on the surface of the semiconductor wafer 20, first,
After evacuating the inside of the vacuum chamber 10 to a predetermined degree of vacuum by operating a vacuum pump, A is supplied at a predetermined flow rate from an Ar gas supply source.
An r gas is introduced into the vacuum chamber 10. Next, the semiconductor wafer 20 is placed on the upper surface of the pedestal 18, and the pedestal 18 is raised and arranged at the process position.
【００１７】この後、高周波電源３４をオンにして、所
定周波数（例えば２．０ＭＨｚ）の高周波電力をコイル
２６，２８に印加すると、これらのコイル２６，２８に
より囲まれた領域には高周波誘導磁場による誘導電界が
生じる。この誘導電界により当該領域に存在する電子が
加速され、これによってＡｒガスの高密度プラズマが生
成される。Thereafter, when the high-frequency power supply 34 is turned on and high-frequency power of a predetermined frequency (for example, 2.0 MHz) is applied to the coils 26 and 28, a high-frequency induction magnetic field is applied to a region surrounded by the coils 26 and 28. Generates an induced electric field. The electrons existing in the region are accelerated by the induced electric field, and thereby a high-density plasma of Ar gas is generated.
【００１８】また、高周波電源４０をオンにしてターゲ
ット１６及びペディスタル１８間に所定周波数（例えば
１．８ＭＨｚ）の高周波電力を印加すると共に、直流電
源３８をオンにしてターゲット１６に負のバイアスをか
けると、プラズマ中の正のＡｒイオンが、負に電荷して
いるターゲット１６を衝撃する。Ａｒイオンがターゲッ
ト１６に衝突すると、ターゲット１６からスパッタ原
子、すなわちＴｉ粒子がはじき出される。The high-frequency power source 40 is turned on to apply high-frequency power of a predetermined frequency (for example, 1.8 MHz) between the target 16 and the pedestal 18, and the DC power source 38 is turned on to apply a negative bias to the target 16. Then, the positive Ar ions in the plasma bombard the negatively charged target 16. When Ar ions collide with the target 16, sputtered atoms, ie, Ti particles, are repelled from the target 16.
【００１９】このＴｉ粒子は、ＩＣＰユニット２４によ
り生成された高密度プラズマ中を通過する間にイオン化
され、陽極であるペディスタル１８に向い、その上に載
置されている半導体ウェハ２０上に異方性をもって堆積
される。この作用については従来構成と同様であるが、
前述したように、プラズマ生成領域を画する略円筒形の
コイル２６はシールドを兼ねているため、シールドが不
要な分だけコイル２６の内径を小さくすることができ
る。その結果、半導体ウェハ２０の中央部の上方領域に
おけるプラズマも高密度化することが可能となり、従来
においては不十分であった中央部のＴｉ粒子のイオン化
率が高められる。これはＴｉ粒子の半導体ウェハ２０へ
の異方性を増し、底部カバレッジを改善することとな
る。The Ti particles are ionized while passing through the high-density plasma generated by the ICP unit 24, face the pedestal 18 serving as an anode, and are anisotropically placed on a semiconductor wafer 20 mounted thereon. It is deposited with nature. This operation is the same as the conventional configuration,
As described above, since the substantially cylindrical coil 26 that defines the plasma generation region also serves as a shield, the inner diameter of the coil 26 can be reduced by the amount that the shield is unnecessary. As a result, it is possible to increase the density of the plasma in the region above the central portion of the semiconductor wafer 20, and to increase the ionization rate of the Ti particles in the central portion, which was insufficient conventionally. This increases the anisotropy of the Ti particles to the semiconductor wafer 20 and improves the bottom coverage.
【００２０】なお、図示実施形態のスパッタ装置はプレ
ーナマグネトロンタイプであり、ターゲット１６の上方
に複数の磁石４４が配設されている。これらの磁石４４
により形成される磁界は、電子にターゲット１６の表面
（下面）に沿ってトロコイド運動を行わせ、ターゲット
１６の近傍にプラズマを閉じ込めるよう作用する。これ
によっても、中央部におけるＴｉ粒子のイオン化率が改
善される。The sputtering apparatus of the illustrated embodiment is of a planar magnetron type, and has a plurality of magnets 44 disposed above the target 16. These magnets 44
Causes the electrons to perform trochoidal movement along the surface (lower surface) of the target 16 and acts to confine the plasma near the target 16. This also improves the ionization rate of the Ti particles in the center.
【００２１】このスパッタプロセス時、コイル２６の内
周面にＴｉ粒子が付着するが、コイル２６はターゲット
１６と同一の材料から作られているため、Ｔｉ粒子の付
着性は良好である。また、コイル２６上で再スパッタが
生じても、その再スパッタ原子は汚染粒子とはならず
に、成膜材料として半導体ウェハ２０上に堆積される。During the sputtering process, Ti particles adhere to the inner peripheral surface of the coil 26. Since the coil 26 is made of the same material as the target 16, the adhesion of the Ti particles is good. Further, even if resputtering occurs on the coil 26, the resputtered atoms do not become contaminated particles and are deposited on the semiconductor wafer 20 as a film forming material.
【００２２】図３は、本発明によるＩＣＰ方式のスパッ
タ装置の第２実施形態を概略的に示している。この実施
形態は、ＩＣＰユニット２４におけるＴｉ製の略円筒形
コイル２６をターゲットとしても利用しようとするもの
である。このために、コイル２６には、高周波電源３４
の他に、負の電位を与えるべく直流電源４６の負端子が
接続されている。FIG. 3 schematically shows a second embodiment of the ICP type sputtering apparatus according to the present invention. In this embodiment, a substantially cylindrical coil 26 made of Ti in the ICP unit 24 is also used as a target. To this end, the coil 26 includes a high-frequency power supply 34
In addition, a negative terminal of the DC power supply 46 is connected to apply a negative potential.
【００２３】また、チャンバ本体１２の上部開口部には
シールド４８が設けられている。このシールド４８はＴ
ｉ製又は導電性のプレートにＴｉを被覆したものであ
り、切換えスイッチ５０によりグラウンド又は直流電源
５２の負端子のいずれかに接続されるようになってい
る。A shield 48 is provided at an upper opening of the chamber body 12. This shield 48 is T
It is made of i or a conductive plate coated with Ti, and is connected to either the ground or the negative terminal of the DC power supply 52 by a changeover switch 50.
【００２４】更に、ＩＣＰユニット２４の外側には複数
の磁石５４が周方向に沿って等間隔に配置されている。
これらの磁石５４は、ＩＣＰユニット２４により発生さ
れたプラズマを磁界によってコイル２６の内周面近傍に
閉じ込めるためのものである。なお、図示実施形態で
は、磁石５４はチャンバ本体１２の内壁面に固着されて
いるが、チャンバ本体１２の外側に配置してもよく、ま
た、周方向に回転駆動するようにしてもよい。その他の
構成については、図１のものと同様であり、同一又は相
当部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略す
る。Further, outside the ICP unit 24, a plurality of magnets 54 are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
These magnets 54 are for confining the plasma generated by the ICP unit 24 near the inner peripheral surface of the coil 26 by a magnetic field. In the illustrated embodiment, the magnet 54 is fixed to the inner wall surface of the chamber main body 12, but may be arranged outside the chamber main body 12, or may be driven to rotate in the circumferential direction. Other configurations are the same as those in FIG. 1, and the same or corresponding portions are denoted by the same reference characters, and detailed description thereof will be omitted.
【００２５】このような構成においてＴｉ膜を成膜する
場合は、前述の第１実施形態と同様に、真空チャンバ１
０内を所定の真空度まで減圧し、Ａｒガスを真空チャン
バ１０内に導入すると共に、半導体ウェハ２０が載置さ
れたペディスタル１８をプロセス位置に配置する。そし
て、高周波電源３４をオンにして高周波電力をコイル２
６，２８に印加し、コイル２６の内側に高密度プラズマ
を発生させる。この発生した高密度プラズマはＩＣＰ方
式の特性としてコイル２６の内周面近傍に集まる傾向が
あるが、周囲の磁石５４により形成される磁界の作用に
よって、コイル近傍での閉込め性は更に向上される。When a Ti film is formed in such a configuration, the vacuum chamber 1 is formed in the same manner as in the first embodiment.
The pressure in the chamber 0 is reduced to a predetermined degree of vacuum, an Ar gas is introduced into the vacuum chamber 10, and the pedestal 18 on which the semiconductor wafer 20 is mounted is arranged at a process position. Then, the high-frequency power supply 34 is turned on and the high-frequency power is
6 and 28 to generate high-density plasma inside the coil 26. Although the generated high-density plasma tends to gather near the inner peripheral surface of the coil 26 as a characteristic of the ICP method, the confinement near the coil is further improved by the action of the magnetic field formed by the surrounding magnet 54. You.
【００２６】高周波電源３４のオンと同時に直流電源４
６もオンとし、コイル２６に負の電位を与えると、コイ
ル２６の内周面近傍に存するプラズマ中のＡｒイオンが
コイル２６の内周面を叩き、Ｔｉ粒子をスパッタする。
前述したように、コイル２６の近傍ではプラズマが高密
度で閉じ込められているため、スパッタ率は極めて高く
なる。また、コイル２６からスパッタされたＴｉ粒子
は、そのほぼ全てがコイル近傍の高密度プラズマ中を通
過するため、非常に高い割合でイオン化される。この
際、真空チャンバ１０内の圧力を適度に上昇させると
（数十ｍＴｏｒｒ〜百ｍＴｏｒｒ）、イオン化が更に促
進され、且つ、真空チャンバ１０の中央部にもＴｉ粒子
が散乱していくため、好適である。When the high frequency power supply 34 is turned on, the DC power supply 4
When 6 is also turned on and a negative potential is applied to the coil 26, Ar ions in the plasma near the inner peripheral surface of the coil 26 strike the inner peripheral surface of the coil 26 and sputter Ti particles.
As described above, since the plasma is confined at a high density near the coil 26, the sputtering rate becomes extremely high. Further, almost all of the Ti particles sputtered from the coil 26 pass through the high-density plasma near the coil, and are therefore ionized at a very high rate. At this time, if the pressure in the vacuum chamber 10 is appropriately increased (several tens of mTorr to hundreds of mTorr), ionization is further promoted, and Ti particles are scattered also in the central part of the vacuum chamber 10, which is preferable. It is.
【００２７】一方、高周波電源４０をオンにしてシール
ド４８とペディスタル１８との間に高周波電力を印加す
ると、イオン化されたＴｉ粒子は陽極であるペディスタ
ル１８上の半導体ウェハ２０に異方性をもって堆積され
る。また、切換えスイッチ５０を切り換えてシールド４
８に負の電位を与えると、シールド４８の下面でもスパ
ッタ現象が生じ、Ｔｉ粒子がシールド４８の下面からも
放出される。これにより、半導体ウェハ２０の上方領域
におけるＴｉ粒子の分布を制御することが可能となる。On the other hand, when the high-frequency power source 40 is turned on and high-frequency power is applied between the shield 48 and the pedestal 18, the ionized Ti particles are anisotropically deposited on the semiconductor wafer 20 on the pedestal 18 as an anode. You. In addition, the changeover switch 50 is switched to set the shield 4
When a negative potential is applied to 8, a sputtering phenomenon occurs on the lower surface of the shield 48, and Ti particles are also emitted from the lower surface of the shield 48. This makes it possible to control the distribution of Ti particles in the region above the semiconductor wafer 20.
【００２８】以上、本発明の好適な実施形態について詳
細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない
ことはいうまでもない。例えば、上記実施形態では、ペ
ディスタル１８とターゲット１６又はシールド４８との
間に高周波を印加しているが、直流電圧を印加するよう
にしてもよい。Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, it goes without saying that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above embodiment, a high frequency is applied between the pedestal 18 and the target 16 or the shield 48, but a DC voltage may be applied.
【００２９】また、上記実施形態ではコイル２６はＴｉ
の無垢材から成るものであるが、導電性の略円筒形コイ
ル部材にＴｉを被覆したものでもよい。勿論、成膜材料
がＴｉ以外のものでも本発明は適用可能である。In the above embodiment, the coil 26 is made of Ti
However, a conductive substantially cylindrical coil member coated with Ti may be used. Of course, the present invention is applicable even when the film forming material is other than Ti.
【００３０】更に、外側の螺旋状コイル２８は補助的な
ものであり、巻数は適宜設定可能であり、このコイル２
８を省略することも可能である。Further, the outer spiral coil 28 is auxiliary, and the number of turns can be set appropriately.
8 can be omitted.
【００３１】更にまた、コイル２６のスリット３０は、
シールド機能の確保や異常放電の防止、再デポによるシ
ョート対策等を考慮して種々の形状とすることができ
る。例えば、図４に示すように、スリット３０を接線方
向に対して斜めに形成した場合、スリット部分でのシー
ルド効果の低下を抑制できる。Further, the slit 30 of the coil 26 is
Various shapes can be adopted in consideration of securing of the shielding function, prevention of abnormal discharge, measures against short-circuit by re-deposition, and the like. For example, as shown in FIG. 4, when the slit 30 is formed obliquely with respect to the tangential direction, it is possible to suppress a reduction in the shielding effect at the slit portion.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、Ｉ
ＣＰユニットのコイルを略円筒形としたため、シールド
としても利用することができる。従って、本発明のＩＣ
Ｐユニットを真空チャンバ内に設ける場合に、コイルの
内径を相当に小さくすることができ、コイルの内側中央
部でもプラズマの密度を高くすることが可能となる。こ
れにより、従来の２極型スパッタ装置に本発明を適用し
た場合、ターゲット中央部からのスパッタ原子のイオン
化率を向上させることができる。As described above, according to the present invention, I
Since the coil of the CP unit has a substantially cylindrical shape, it can be used as a shield. Therefore, the IC of the present invention
When the P unit is provided in the vacuum chamber, the inner diameter of the coil can be considerably reduced, and the plasma density can be increased even in the central portion inside the coil. Thus, when the present invention is applied to a conventional bipolar sputtering apparatus, the ionization rate of sputtered atoms from the center of the target can be improved.
【００３３】また、略円筒形のコイルを成膜材料から構
成し或は成膜材料で被覆した場合には、当該コイルをタ
ーゲットとしても用いることができる。ＩＣＰ方式で発
生したプラズマはコイルの近傍に集まるため、コイルを
ターゲットとして用いた場合、コイルからスパッタされ
た原子はほぼ全て高密度プラズマ中を通過することとな
り、そのイオン化率は極めて高いものとなる。When a substantially cylindrical coil is made of a film-forming material or is covered with a film-forming material, the coil can be used as a target. Since the plasma generated by the ICP method gathers near the coil, when the coil is used as a target, almost all the atoms sputtered from the coil pass through the high-density plasma, resulting in an extremely high ionization rate. .
【００３４】イオン化されたスパッタ原子は、陽極とな
る支持手段上の基板に異方性をもって入射するため、本
発明によりイオン化率が向上されると、底部カバレッジ
の改善効果が増大する。これは、半導体デバイスの高集
積化、微細化の進展に対応した有効な技術となるもので
ある。Since the ionized sputtered atoms are incident anisotropically on the substrate on the supporting means serving as the anode, when the ionization rate is improved by the present invention, the effect of improving the bottom coverage is increased. This will be an effective technology corresponding to the progress of high integration and miniaturization of semiconductor devices.
【００３５】更に、略円筒形のコイルを成膜材料から構
成し或は成膜材料で被覆した場合には、コイルに対する
スパッタ原子の付着や再スパッタによる発塵等の問題も
生じないという効果がある。Further, when the substantially cylindrical coil is made of a film-forming material or covered with a film-forming material, there is an effect that problems such as adhesion of sputtered atoms to the coil and dust generation due to re-sputtering do not occur. is there.
【図１】本発明が適用されたプラズマスパッタ装置の第
１実施形態を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of a plasma sputtering apparatus to which the present invention is applied.
【図２】図１のスパッタ装置で用いられるＩＣＰユニッ
トの構成を概略的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically showing a configuration of an ICP unit used in the sputtering apparatus of FIG.
【図３】本発明が適用されたプラズマスパッタ装置の第
２実施形態を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing a second embodiment of a plasma sputtering apparatus to which the present invention is applied.
【図４】略円筒形コイルのスリット形状の一例を示す部
分平面図である。FIG. 4 is a partial plan view showing an example of a slit shape of a substantially cylindrical coil.
【図５】従来のＩＣＰ方式のプラズマスパッタ装置を示
す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a conventional ICP type plasma sputtering apparatus.
１０…真空チャンバ、１２…チャンバ本体、１４…絶縁
リング、１６…ターゲット、１８…ペディスタル（支持
手段）、２０…半導体ウェハ、２２…リフト機構、２４
…ＩＣＰユニット、２６…略円筒形のコイル、２８…螺
旋状のコイル、３０…スリット、３４…高周波電源、３
８…直流電源、４０…高周波電源、４６…直流電源（バ
イアス手段）、４８…シールド、５４…磁石。DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... vacuum chamber, 12 ... chamber main body, 14 ... insulating ring, 16 ... target, 18 ... pedestal (support means), 20 ... semiconductor wafer, 22 ... lift mechanism, 24
... ICP unit, 26 ... Cylindrical coil, 28 ... Helical coil, 30 ... Slit, 34 ... High frequency power supply, 3
8 DC power supply, 40 high frequency power supply, 46 DC power supply (bias means), 48 shield, 54 magnet.
Claims (8)
生させるプラズマスパッタ装置において、前記誘導結合
プラズマを発生すべく前記真空チャンバ内に配置された
略円筒形の一巻き型のコイルと、前記コイルに高周波電
力を印加する高周波電源とを備えるプラズマスパッタ装
置。1. A plasma sputtering apparatus for generating inductively coupled plasma in a vacuum chamber, comprising: a substantially cylindrical single-turn type coil disposed in said vacuum chamber for generating said inductively coupled plasma; A plasma sputtering apparatus including a high-frequency power supply for applying high-frequency power.
料から成る請求項１に記載のプラズマスパッタ装置。2. The plasma sputtering apparatus according to claim 1, wherein said coil is made of the same conductive material as a film forming material.
料と同一の材料で被覆されている請求項１に記載のプラ
ズマスパッタ装置。3. The plasma sputtering apparatus according to claim 1, wherein at least the inner peripheral surface of the coil is coated with the same material as the film forming material.
支持する支持手段と、前記支持手段に対向配置されたタ
ーゲットとが設けられており、前記コイルが前記支持手
段及び前記ターゲットの間に配置されている請求項１〜
３のいずれか１項に記載のプラズマスパッタ装置。4. A supporting means for supporting a substrate to be processed and a target opposed to the supporting means are provided in the vacuum chamber, and the coil is provided between the supporting means and the target. Claim 1 which is arranged
3. The plasma sputtering apparatus according to claim 3.
手段を備える請求項２又は３に記載のプラズマスパッタ
装置。5. The plasma sputtering apparatus according to claim 2, further comprising bias means for applying a negative potential to said coil.
じ込めるべく前記コイルの外側に配設された複数の磁石
を備える請求項４に記載のプラズマスパッタ装置。6. The plasma sputtering apparatus according to claim 4, further comprising a plurality of magnets disposed outside the coil to confine the plasma near an inner peripheral surface of the coil.
として回転駆動される請求項６に記載のプラズマスパッ
タ装置。7. The plasma sputtering apparatus according to claim 6, wherein the magnet is driven to rotate about a center axis of the coil.
イルに直列に接続された螺旋状のコイルを備える請求項
１〜７のいずれか１項に記載のプラズマスパッタ装置。8. The plasma sputtering apparatus according to claim 1, further comprising a spiral coil disposed so as to surround the coil and connected in series to the coil.
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