JPH0787191B2 - プラズマを利用した半導体処理装置 - Google Patents

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。

（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。

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。

（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。

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。

［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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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。