JPH0787191B2 - Semiconductor processing equipment using plasma - Google Patents
Semiconductor processing equipment using plasmaInfo
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- JPH0787191B2 JPH0787191B2 JP61192565A JP19256586A JPH0787191B2 JP H0787191 B2 JPH0787191 B2 JP H0787191B2 JP 61192565 A JP61192565 A JP 61192565A JP 19256586 A JP19256586 A JP 19256586A JP H0787191 B2 JPH0787191 B2 JP H0787191B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明はプラズマを利用した半導体処理装置に係り、特
に気密容器内の圧力によりカソード電極への電源供給を
制限するインターロック機構に関する。The present invention relates to a semiconductor processing apparatus using plasma, and more particularly to an interlock for limiting power supply to a cathode electrode by the pressure in an airtight container. Regarding the mechanism.
(従来の技術) 近年、ガスプラズマを利用して例えば半導体ウエハ等の
基板に例えば成膜処理やエッチング処理等を行なう半導
体処理装置が盛んに使用されている。(Prior Art) In recent years, a semiconductor processing apparatus that uses gas plasma to perform, for example, a film forming process or an etching process on a substrate such as a semiconductor wafer has been actively used.
このような半導体処理装置では高真空の気密容器内に一
対の電極を設けて気密容器内に導入した例えばアルゴン
ガス等の反応気体をプラズマ化させ、このガスプラズマ
中の反応成分を利用して基板の成膜処理やエッチング処
理等の半導体処理を行なっている。例えばスパッタリン
グ装置では気密容器内を10-6Torrまで真空引きした後ア
ルゴンガス等の反応ガスを導入して例えば10-2〜10-3To
rrの真空状態で作業を行なっていた。In such a semiconductor processing apparatus, a pair of electrodes are provided in a high-vacuum airtight container, and a reaction gas such as argon gas introduced into the airtight container is turned into plasma, and the reaction components in the gas plasma are used to generate a substrate Semiconductor processing such as film forming processing and etching processing is performed. For example, in a sputtering device, the airtight container is evacuated to 10 -6 Torr, and then a reaction gas such as argon gas is introduced to, for example, 10 -2 to 10 -3 To
I was working in a vacuum state of rr.
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら上述したようなプラズマを利用した半導体
処理装置では、例えばスパッタリング装置においては気
密容器内が初期の真空度すなわち10-6Torr近傍で電極に
電力を供給してからアルゴンガスを導入すると、条件に
よってアーク放電等の異常放電が発生し、この異常放電
により例えばターゲットが破損しこの破損片が基板に付
着して半導体製造時の歩留りを悪化させるという問題が
あった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in a semiconductor processing apparatus using plasma as described above, for example, in a sputtering apparatus, power is supplied to the electrodes at an initial vacuum degree of 10 −6 Torr in the airtight container. If argon gas is introduced after that, abnormal discharge such as arc discharge may occur depending on the conditions, and this abnormal discharge may damage the target, for example, and cause the broken pieces to adhere to the substrate, resulting in poor yield in semiconductor manufacturing. It was
本発明は上述した問題点を解決するためになされたもの
で、気密容器内での異常放電を防止して半導体製造時の
歩留りの向上が計れるプラズマを利用した半導体処理装
置を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor processing apparatus using plasma capable of preventing abnormal discharge in an airtight container and improving yield in semiconductor manufacturing. And
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明によれば、気密に構成された容器と、この容器内
に設けられた一対の電極と、この一対の電極に電力を供
給する電源と、前記容器内にガスを供給するガス供給装
置と、前記容器に接続され、容器内の圧力を検出する真
空計と、この真空計の圧力の検出信号を入力され、少な
くとも前記容器内の圧力が、前記電極間に異常放電を発
生させる圧力領域にある場合は、前記電源から前記電極
への電力の供給を阻止し、前記容器内の真空度が予め定
められた真空度に達した時に自動的に前記電源から前記
電極へ電力を供給するインターロック回路とを具備した
ことを特徴とするプラズマを利用した半導体処理装置が
得られる。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) According to the present invention, an airtight container, a pair of electrodes provided in the container, and electric power are supplied to the pair of electrodes. A power supply, a gas supply device for supplying gas into the container, a vacuum gauge connected to the container for detecting the pressure in the container, and a detection signal of the pressure of the vacuum gauge is input, and at least the inside of the container When the pressure is in a pressure region where abnormal discharge is generated between the electrodes, the supply of electric power from the power source to the electrodes is blocked, and when the degree of vacuum in the container reaches a predetermined degree of vacuum, A semiconductor processing apparatus using plasma, characterized in that it is provided with an interlock circuit for automatically supplying electric power from the power source to the electrodes.
(作用) 本発明では気密容器内の真空度をモニタしながら作業に
適切な真空度以外の真空度では電源の供給を制限するイ
ンターロック機構を設けることで電極近傍での異常放電
を防止でき、また、異常放電発生領域を過ぎてから自動
的にインターロック機構を解除して電源供給を開始する
ことができる。(Operation) In the present invention, an abnormal discharge in the vicinity of the electrodes can be prevented by providing an interlock mechanism that limits the supply of power at a vacuum level other than a vacuum level suitable for work while monitoring the vacuum level in the airtight container, In addition, the power supply can be started by automatically releasing the interlock mechanism after passing the abnormal discharge occurrence region.
(実施例) 以下本発明をマグネトロンスパッタリング装置に適用し
た一実施例について図を参照にして説明する。(Example) An example in which the present invention is applied to a magnetron sputtering apparatus will be described below with reference to the drawings.
円柱状の気密容器1内には各々円筒状に構成されたウエ
ハ処理室、例えばウエハ挿脱室2、エッチング処理室
3、ウエハ加熱処理室4、第1スパッタ処理室5、第2
スパッタ処理室6がそれぞれ同心円状に半導体ウエハの
処理工程順に並置されている。ウエハ挿脱室2より挿入
された半導体ウエハは上記各処理室を順次移動されて一
連の処理を受ける。なお、これら各処理室の数、配列等
の構成はウエハ処理目的により異なることは無論であ
る。The cylindrical airtight container 1 has a cylindrical wafer processing chamber, for example, a wafer loading / unloading chamber 2, an etching processing chamber 3, a wafer heating processing chamber 4, a first sputtering processing chamber 5, and a second sputtering processing chamber 5.
The sputtering processing chambers 6 are concentrically arranged side by side in the order of semiconductor wafer processing steps. The semiconductor wafer inserted from the wafer loading / unloading chamber 2 is sequentially moved through the processing chambers and undergoes a series of processing. Needless to say, the number and arrangement of these processing chambers may differ depending on the purpose of wafer processing.
上記スパッタ処理室のさらに具体的な構成を第2図を参
照にして説明する。気密容器1内に配置されたスパッタ
処理室7にはスパッタ部8が設けられており、このスパ
ッタ部8と対向して半導体ウエハ9が配置される。A more specific structure of the sputter processing chamber will be described with reference to FIG. A sputter section 8 is provided in the sputter processing chamber 7 arranged in the airtight container 1, and a semiconductor wafer 9 is arranged so as to face the sputter section 8.
この実施例ではスパッタ部8に逆円錐リング状ターゲッ
ト10を有するマグネトロンカソードを使用している。す
なわちターゲット10はターゲット面が逆円錐リング状に
形成され、その中心部には一方極例えばN磁極11が、そ
してターゲット10の外周外側には環状に他方の磁極例え
ばS磁極12が周設されており、このS磁極12とターゲッ
ト10の中央部のN磁極11との作用によりターゲット10の
スパッタ面近傍に弧状の磁界Bを形成する。この弧状の
磁極Bにより活性化されたイオンを一時閉じ込める作用
をする。半導体ウエハ9裏面部にはウエハ予備加熱用の
ヒータブロック13が設けられており、このヒータブロッ
ク13には反応気体例えばアルゴンガスの導入管14がヒー
タブロック13を貫通して気密容器1内に連通するように
設けられている。この気密容器1内にはヒータブロック
13上の半導体ウエハより外側部分に形成された排出口か
ら反応気体が導入される。In this embodiment, a magnetron cathode having an inverted conical ring-shaped target 10 is used in the sputter part 8. That is, the target 10 has a target surface formed in an inverted conical ring shape. One pole, for example, an N magnetic pole 11 is provided in the center of the target 10, and the other magnetic pole, for example, an S magnetic pole 12 is annularly provided outside the outer periphery of the target 10. Due to the action of the S magnetic pole 12 and the N magnetic pole 11 at the center of the target 10, an arc-shaped magnetic field B is formed in the vicinity of the sputtering surface of the target 10. The arc-shaped magnetic pole B acts to temporarily confine the activated ions. A heater block 13 for preheating the wafer is provided on the back surface of the semiconductor wafer 9, and an introducing pipe 14 for a reaction gas such as argon gas penetrates through the heater block 13 and communicates with the inside of the airtight container 1. It is provided to do. A heater block is provided in the airtight container 1.
A reaction gas is introduced from an outlet formed on the outer side of the semiconductor wafer above 13.
このような構成のスパッタリング装置の動作の一例につ
いて説明する。An example of the operation of the sputtering apparatus having such a configuration will be described.
半導体ウエハ9をヒータブロック13で加熱しながら気密
容器1内を真空ポンプ22により例えば10-6Torr程度の高
真空とした後、反応気体発生装置20で発生させた反応気
体、例えばアルゴンガスをガス導入管14より気密容器1
内に導入し、ターゲット10に電源21から予め定められた
プログラムで電力例えば13.75MHzの高周波電力を印加し
て導入した反応気体をプラズマ化させる。プラズマ化し
た反応気体は図中Aで示す如くターゲット10のスパッタ
面近傍に発生した磁界Bによりスパッタ面近傍にドーナ
ツ状に閉じ込められる。このときプラズマ化された反応
気体はターゲット10をスパッタし飛翔した粒子15が半導
体ウエハ9上に付着して薄膜形成が達成される。While the semiconductor wafer 9 is being heated by the heater block 13, the inside of the airtight container 1 is evacuated to a high vacuum of, for example, about 10 −6 Torr by the vacuum pump 22, and then the reaction gas generated by the reaction gas generator 20 such as argon gas is gas. Airtight container 1 from the introduction pipe 14
The reaction gas introduced into the target 10 is turned into plasma by applying high-frequency power of 13.75 MHz, for example, from the power source 21 to the target 10 according to a predetermined program. The reaction gas turned into plasma is confined in a donut shape near the sputtering surface by the magnetic field B generated near the sputtering surface of the target 10 as shown by A in the figure. At this time, the reaction gas turned into plasma is sputtered on the target 10 and the particles 15 flying there are attached to the semiconductor wafer 9 to form a thin film.
気密容器1内の雰囲気は真空ポンプ22により高真空に保
持されその真空度は真空計23で常に検出することができ
る。真空計23で検出した測定値信号はインターロック回
路24に入力されるようになっており、このインターロッ
ク回路24により予め設定された真空度以外の真空度では
電源がターゲット10に印加されない構成としている。The atmosphere in the airtight container 1 is maintained at a high vacuum by the vacuum pump 22, and the degree of vacuum can be constantly detected by the vacuum gauge 23. The measurement value signal detected by the vacuum gauge 23 is adapted to be input to the interlock circuit 24, and the power is not applied to the target 10 at a vacuum degree other than the vacuum degree preset by the interlock circuit 24. There is.
ところでスパッタリング作業では、上述した如く気密容
器1内の真空度はまず10-6Torrまで下げられた後、反応
気体例えばアルゴンガスを導入して10-2〜10-3Torr程度
の雰囲気を保持しながら作業を行なうが、10-3Torrより
も高真空の雰囲気内で電力をターゲット10に印加してか
らアルゴンガスを導入するとアーク放電等の異常放電が
発生し、ターゲット10が破損して、この破損片が半導体
ウエハ9に付着するという問題がある。そこでこの実施
例では気密容器1内の真空度が異常放電発生領域となる
真空度では電源供給が行なわれないように真空計23から
の信号をもとに作動するインターロック回路24を設ける
ことで上述問題を解決している。なお、インターロック
回路の機能としては異常放電発生領域を過ぎてから自動
的にインターロック機構を解除して電源供給を開始する
機能を有しているものが好適である。By the way, in the sputtering operation, the degree of vacuum in the airtight container 1 is first lowered to 10 -6 Torr as described above, and then a reaction gas such as argon gas is introduced to maintain an atmosphere of about 10 -2 to 10 -3 Torr. However, if argon gas is introduced after applying electric power to the target 10 in an atmosphere of a vacuum higher than 10 -3 Torr, abnormal discharge such as arc discharge occurs and the target 10 is damaged. There is a problem that the broken pieces adhere to the semiconductor wafer 9. Therefore, in this embodiment, by providing an interlock circuit 24 that operates based on a signal from the vacuum gauge 23 so that power is not supplied at a vacuum level where the vacuum level in the airtight container 1 becomes an abnormal discharge generation region. It solves the above problem. It is preferable that the interlock circuit has a function of automatically releasing the interlock mechanism and starting power supply after the abnormal discharge generation region has passed.
上述実施例では本発明をスパッタリング装置に適用した
例を示したが、プラズマエッチング装置、スパッタエッ
チング装置等、プラズマを利用した半導体処理装置であ
ればいずれも本発明が適用可能なことは無論である。In the above-mentioned embodiments, the present invention is applied to the sputtering apparatus. However, it is needless to say that the present invention can be applied to any semiconductor processing apparatus using plasma, such as a plasma etching apparatus and a sputter etching apparatus. .
[発明の効果] 以上説明したように、本発明を適用した半導体処理装置
によれば電極近傍での異常放電発生が防止できるので電
極の破損による異物の発生等の問題点が解決でき半導体
製造時における歩留りの向上が計れるという効果があ
る。[Effects of the Invention] As described above, according to the semiconductor processing apparatus to which the present invention is applied, the occurrence of abnormal discharge near the electrodes can be prevented, and the problems such as the generation of foreign matter due to electrode damage can be solved. There is an effect that the yield can be improved.
第1図は本発明によるスパッタリング装置を示す斜視
図、第2図は実施例のスパッタ処理室の構成を示す図で
ある。 1……気密容器、7……スパッタ処理室、8……スパッ
タ部、9……半導体ウエハ、10……ターゲット、11……
N磁極、12……S磁極、14……反応気体導入管、15……
飛翔粒子、20……反応気体発生装置、21……電源、22…
…真空ポンプ、23……真空計、24……インターロック回
路。FIG. 1 is a perspective view showing a sputtering apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing a structure of a sputtering processing chamber of an embodiment. 1 ... Airtight container, 7 ... Sputtering chamber, 8 ... Sputtering part, 9 ... Semiconductor wafer, 10 ... Target, 11 ...
N magnetic pole, 12 ... S magnetic pole, 14 ... Reactive gas introduction tube, 15 ...
Flying particles, 20 ... Reactive gas generator, 21 ... Power supply, 22 ...
… Vacuum pump, 23 …… vacuum gauge, 24 …… Interlock circuit.
Claims (1)
と、 この真空計の圧力の検出信号を入力され、少なくとも前
記容器内の圧力が、前記電極間に異常放電を発生させる
圧力領域にある場合は、前記電源から前記電極への電力
の供給を阻止し、前記容器内の真空度が予め定められた
真空度に達した時に自動的に前記電源から前記電極へ電
力を供給するインターロック回路と を具備したことを特徴とするプラズマを利用した半導体
処理装置。1. An airtight container, a pair of electrodes provided in the container, a power supply for supplying electric power to the pair of electrodes, and a gas supply device for supplying gas into the container. A vacuum gauge connected to the container for detecting the pressure in the container, and a detection signal of the pressure of the vacuum gauge are input, and at least the pressure in the container is in a pressure region where abnormal discharge is generated between the electrodes. In the case, an interlock circuit that blocks the supply of electric power from the power source to the electrodes and automatically supplies the electric power from the power source to the electrodes when the degree of vacuum in the container reaches a predetermined degree of vacuum. And a semiconductor processing apparatus using plasma.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61192565A JPH0787191B2 (en) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | Semiconductor processing equipment using plasma |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61192565A JPH0787191B2 (en) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | Semiconductor processing equipment using plasma |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6347930A JPS6347930A (en) | 1988-02-29 |
| JPH0787191B2 true JPH0787191B2 (en) | 1995-09-20 |
Family
ID=16293398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61192565A Expired - Lifetime JPH0787191B2 (en) | 1986-08-18 | 1986-08-18 | Semiconductor processing equipment using plasma |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0787191B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5917237A (en) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Anelva Corp | Glow discharge device |
| JPH0666291B2 (en) * | 1983-03-18 | 1994-08-24 | 株式会社日立製作所 | Plasma etching equipment |
-
1986
- 1986-08-18 JP JP61192565A patent/JPH0787191B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6347930A (en) | 1988-02-29 |
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