(57)【要約】【課題】プラズマ側にバイアス用の高周波電力を安定的に投入することによりプラズマ処理の再現性を高く維持することができる載置台構造を提供する。【解決手段】金属膜を形成する被処理体Ｗを載置し、隙間９４を隔ててグランド側に接続された保護カバー部材９２により囲まれた載置台構造において、被処理体を載置する電極としての載置台本体４８と、載置台本体の下方に配置されて絶縁状態で設けられたベース台５０と、ベース台を支持してグランド側に接続された支柱４６と、載置台本体に接続されてバイアス用の高周波電力を供給する高周波給電ライン７０と、高周波電力が印加されるホット側とグランド側との間に形成された電力安定用コンデンサ部１２０とを備え、電力安定用コンデンサ部の静電容量は、載置台本体と保護カバー部材との間で形成される浮遊容量の静電容量よりも大きく設定されている。【選択図】図１
2011068918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマスパッタにより金属膜を形成するための被処理体を載置し、外周側が絶縁用の隙間を隔ててグランド側に接続された保護カバー部材により囲まれた載置台構造において、
導電性材料よりなり、前記被処理体をその上面側に載置すると共に電極として兼用される載置台本体と、
前記載置台本体の下方に離間されて配置されると共に前記載置台本体に対して絶縁状態で設けられた導電性材料よりなるベース台と、
前記ベース台を支持すると共にグランド側に接続された支柱と、
前記載置台本体に接続されてバイアス用の高周波電力を供給する高周波給電ラインと、
前記高周波電力が印加されるホット側とグランド側との間に形成された電力安定用コンデンサ部とを備え、
前記電力安定用コンデンサ部の静電容量は、前記載置台本体と前記保護カバー部材との間で形成される浮遊容量の静電容量よりも大きく設定されていることを特徴とする載置台構造。
【請求項２】
前記電力安定用コンデンサ部は、前記ベース台と前記載置台本体とを絶縁状態で連結して支持している複数本の支持ロッド部材により構成されていることを特徴とする請求項１記載の載置台構造。
【請求項３】
前記支持ロッド部材が連結される各部分には、それぞれ絶縁部材が介在されていることを特徴とする請求項２記載の載置台構造。
【請求項４】
前記支持ロッド部材は、導電性材料よりなる細長いネジ部材により形成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の載置台構造。
【請求項５】
前記電力安定用コンデンサ部の静電容量は、前記載置台本体と前記保護カバー部材との間に形成される前記浮遊容量の静電容量の２〜４倍の範囲内の大きさに設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項６】
前記載置台本体の上面には、前記被処理体を吸着するための静電チャックが設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項７】
プラズマスパッタにより金属膜を被処理体の表面に形成するプラズマ成膜装置において、
真空引き可能になされた処理容器と、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の載置台構造と、
前記載置台構造の外周側に絶縁用の隙間を隔てて設けられると共にグランド側に接続された保護カバー部材と、
前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス導入手段と、
前記処理容器内へプラズマを発生させるためのプラズマ発生源と、
前記金属膜の材料となる金属ターゲットと、
前記金属ターゲットへ前記ガスのイオンを引きつけるための電圧を供給するターゲット用の電源と、
前記載置台構造に対してバイアス用の高周波電力を供給するバイアス用高周波電源と、
を備えたことを特徴とするプラズマ成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体にプラズマスパッタにより金属膜を形成するプラズマ成膜装置及びこれに用いる載置台構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスを製造するには、半導体ウエハに成膜処理やパターンエッチング処理等の各種の処理を繰り返し行って所望のデバイスを製造する。そして、上記薄膜として、半導体ウエハ上の凹部の埋め込みや配線パターンとしてＴｉ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｌ等よりなる金属膜を形成する場合がある。この場合、半導体ウエハ上に前工程ですでに形成されている下層構造に対して熱的ダメージを与えることを抑制するために、低温でも上記金属膜を比較的良好な特性で形成することができることから、プラズマスパッタ法が多用されている。
【０００３】
このようなプラズマスパッタ法を行う成膜装置は、例えば特許文献１等において示されている。図５は上記プラズマスパッタ法を行う成膜装置の一例を示す概略構成図である。図５に示すように、真空排気が可能になされた処理容器２内の天井部の側部には、成膜する金属膜の原料となる金属ターゲット４が設けられており、半導体ウエハＷを載置する中央部には載置台構造６が設けられている。この載置台構造６は、その上面側に半導体ウエハＷを直流高電圧により吸着する静電チャック８が設けられた載置台９を有している。この静電チャック８は電極１０を兼用するものであり、この電極１０にはプラズマによりイオン化された金属イオンを引き込むためのバイアス用の高周波電源１２が接続されている。また処理容器２の天井部には、高周波を透過する、例えば石英等よりなる透過板１４が設けられ、この外側には高周波電源１６に接続された誘導コイル部１８が設けられる。
【０００４】
そして、上記誘導コイル部１８からは上記透過板１４を透過して処理容器２内へ高周波電力が投入され、処理容器２内へ導入されたＡｒ等のガスをプラズマ化してプラズマＰを発生するようになっている。そして、このプラズマが金属ターゲットを叩いて金属粒子を放出させ、この金属粒子がプラズマによりイオン化されて載置台９側に引き込まれることによって半導体ウエハＷ上に金属膜を堆積させるようになっている。
【０００５】
この場合、上記金属膜は、上記半導体ウエハＷの表面のみならず、処理容器２の内壁面や処理容器２内の構造物の表面にも堆積してしまうので、これを防止するために、上記載置台９の外周側及びプラズマＰが形成される処理空間を略囲むようにして保護カバー部材２０が設けられている。この保護カバー部材２０と載置台９の外周との間には、僅かな幅の絶縁用の隙間２２が形成されている。そして、この保護カバー部材２０は例えばＳＵＳやアルミニウム板等の導電性材料よりなり、これはグランド側に接続されて不要な金属膜をこの保護カバー部材２０の表面で受けるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１４８０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したようなプラズマスパッタによる成膜装置にあっては、上記したように金属膜は半導体ウエハＷの表面のみならず、半導体ウエハＷにカバーされていない載置台９の上面の周辺及び載置台９の周囲を囲むようにして設けた保護カバー部材２０の上面側にも不要な金属膜２４として少しずつ堆積することになる。
【０００８】
この場合、不要な金属膜２４の厚さが僅かな場合には、特に問題は生じないが、この膜厚が次第に大きくなると、例えば１．５ｍｍ程度に設定されている上記絶縁用の隙間２２の幅が実質的に狭くなってしまう。すると、この部分に存在していた浮遊容量２６（図６参照）の静電容量が無視し得ない程にかなり大きくなり、この浮遊容量を通ってグランド側に抜けてしまうバイアス用の高周波電力が次第に増加してプラズマ側に投入する高周波電力が変化してしまう。この結果、半導体ウエハＷに対する成膜処理の均一性が劣化してしまい、プラズマ処理が経時的に変化してゆく、といった問題があった。
【０００９】
この点について詳しく説明すると、図６は図５に示すプラズマ成膜装置のバイアス用の高周波電源側を示す等価回路である。ここでプラズマはコンデンサＣと抵抗Ｒとの並列接続として表されている。上述のように、高周波電力が印加される電極１０（８）等のホット側とグランド側の保護カバー部材２０との間に浮遊容量２６が存在するが、不要な金属膜の堆積に従って、上記浮遊容量２６の静電容量が変化してしまう。この結果、この浮遊容量２６を介してグランド側へ洩れるバイアス用の高周波電力が多くなるように変化するので、プラズマＰ側に投入されるバイアス用の高周波電力が変動してしまい、この結果、半導体ウエハＷに対するプラズマ処理の均一性が低下し、プラズマ処理が経時的に変化してしまった。
【００１０】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明は、プラズマ側にバイアス用の高周波電力を安定的に投入することによりプラズマ処理の再現性を高く維持することができる載置台構造及びプラズマ成膜装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、プラズマスパッタにより金属膜を形成するための被処理体を載置し、外周側が絶縁用の隙間を隔ててグランド側に接続された保護カバー部材により囲まれた載置台構造において、導電性材料よりなり、前記被処理体をその上面側に載置すると共に電極として兼用される載置台本体と、前記載置台本体の下方に離間されて配置されると共に前記載置台本体に対して絶縁状態で設けられた導電性材料よりなるベース台と、前記ベース台を支持すると共にグランド側に接続された支柱と、前記載置台本体に接続されてバイアス用の高周波電力を供給する高周波給電ラインと、前記高周波電力が印加されるホット側とグランド側との間に形成された電力安定用コンデンサ部とを備え、前記電力安定用コンデンサ部の静電容量は、前記載置台本体と前記保護カバー部材との間で形成される浮遊容量の静電容量よりも大きく設定されていることを特徴とする載置台構造である。
【００１２】
このように、プラズマスパッタにより金属膜を形成するための被処理体を載置し、外周側が絶縁用の隙間を隔ててグランド側に接続された保護カバー部材により囲まれた載置台構造において、被処理体をその上面側に載置する載置台本体を電極と兼用させて設けると共に、この載置台本体に高周波電力を供給するようにし、この載置台本体の下方に離間させて絶縁状態で導電性材料よりなるベース台をグランド状態で設け、高周波電力が印加されるホット側とグランド側との間に電力安定用コンデンサ部を設け、この電力安定用コンデンサ部の静電容量を、載置台本体と保護カバー部材との間で形成される浮遊容量の静電容量よりも大きくなるように設定している。
【００１３】
その結果、保護カバー部材と載置台本体の表面に不要な金属膜が堆積して絶縁用の隙間が実質的に狭くなってこの保護カバー部材と載置台本体との間の浮遊容量の静電容量が変化しても、静電容量の大きな電力安定用コンデンサ部が浮遊容量の静電容量の変動量を吸収してしまうので、処理空間に発生しているプラズマに投入されるバイアス用の高周波電力の変動を抑制することが可能となる。従って、プラズマ側にバイアス用の高周波電力を安定的に投入することによりプラズマ処理が経時的に変化することが抑制されてプラズマ処理の再現性を高く維持することが可能となる。
【００１４】
請求項７に係る発明は、プラズマスパッタにより金属膜を被処理体の表面に形成するプラズマ成膜装置において、真空引き可能になされた処理容器と、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の載置台構造と、前記載置台構造の外周側に絶縁用の隙間を隔てて設けられると共にグランド側に接続された保護カバー部材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス導入手段と、前記処理容器内へプラズマを発生させるためのプラズマ発生源と、前記金属膜の材料となる金属ターゲットと、前記金属ターゲットへ前記ガスのイオンを引きつけるための電圧を供給するターゲット用の電源と、前記載置台構造に対してバイアス用の高周波電力を供給するバイアス用高周波電源と、とを備えたことを特徴とするプラズマ成膜装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る載置台構造及びプラズマ成膜装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
プラズマスパッタにより金属膜を形成するための被処理体を載置し、外周側が絶縁用の隙間を隔ててグランド側に接続された保護カバー部材により囲まれた載置台構造において、被処理体をその上面側に載置する載置台本体を電極と兼用させて設けると共に、この載置台本体に高周波電力を供給するようにし、この載置台本体の下方に離間させて絶縁状態で導電性材料よりなるベース台をグランド状態で設け、高周波電力が印加されるホット側とグランド側との間に電力安定用コンデンサ部を設け、この電力安定用コンデンサ部の静電容量を、載置台本体と保護カバー部材との間で形成される浮遊容量の静電容量よりも大きくなるように設定している。
【００１６】
その結果、保護カバー部材と載置台本体の表面に不要な金属膜が堆積して絶縁用の隙間が実質的に狭くなってこの保護カバー部材と載置台本体との間の浮遊容量の静電容量が変化しても、静電容量の大きな電力安定用コンデンサ部が浮遊容量の静電容量の変動量を吸収してしまうので、処理空間に発生しているプラズマに投入されるバイアス用の高周波電力の変動を抑制することが可能となる。従って、プラズマ側にバイアス用の高周波電力を安定的に投入することが可能となりプラズマ処理が経時的に変化することが抑制されてプラズマ処理の再現性を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る載置台構造を用いたプラズマ成膜装置の一例を示す断面図である。
【図２】載置台構造の一部を示す部分拡大図である。
【図３】プラズマ成膜装置のバイアス用の高周波電源側を示す等価回路である。
【図４】載置台構造の載置台の表面側に不要な金属膜が堆積した時の状況を示す部分拡大断面図である。
【図５】プラズマスパッタ法を行う成膜装置の一例を示す概略構成図である。
【図６】図５に示すプラズマ成膜装置のバイアス用の高周波電源側を示す等価回路である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る載置台構造及びプラズマ成膜装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る載置台構造を用いたプラズマ成膜装置の一例を示す断面図、図２は載置台構造の一部を示す部分拡大図、図３はプラズマ成膜装置のバイアス用の高周波電源側を示す等価回路である。ここではプラズマ成膜装置としてＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）型プラズマスパッタ装置を例にとって説明する。
【００１９】
図１に示すように、このプラズマ成膜装置３０は、例えばアルミニウム等により筒体状に成形された処理容器３２を有している。この処理容器３２は接地され、この底部３４には排気口３６が設けられて、圧力調整を行うスロットルバルブ３８を介して真空ポンプ４０により真空引き可能になされている。また処理容器３２の底部３４には、この処理容器３２内へ必要とされる所定のガスを導入するガス導入手段として例えばガス導入口３９が設けられる。このガス導入口３９からは、プラズマ励起用ガスとして例えばＡｒガスや他の必要なガス例えばＮ２ ガス等が、ガス流量制御器、バルブ等よりなるガス制御部４１を通して供給される。
【００２０】
この処理容器３２内には、被処理体である半導体ウエハＷを載置するための本発明に係る載置台構造４２が設けられる。この載置台構造４２は、円板状に成形された載置台４４と、この載置台４４を支持すると共にグランド側に接続された、すなわち接地された中空筒体状の支柱４６とにより主に構成されている。この載置台４４は、例えばアルミニウム合金等の導電性材料よりなる載置台本体４８と、この載置台本体４８を絶縁された状態で支持するベース台５０とより主に構成されている。この載置台本体４８には、後述するようにバイアス用の高周波電力が印加されるので、電極として機能することになる。上記ベース台５０は、例えばアルミニウム合金等の導電性材料よりなり、このベース台５０の下面の中心部に上記支柱４６の上端部を接続している。従って、上記ベース台５０も接地された状態となっている。
【００２１】
また上記載置台本体４８の上面側には、内部にチャック用電極５２Ａを有する例えばアルミナ等のセラミック材よりなる薄い円板状の静電チャック５２が設けられており、半導体ウエハＷを静電力により吸着保持できるようになっている。ここで上記載置台本体４８とベース台５０との接続支持構造については後述する。
【００２２】
また、上記支柱４６の下部は、上記処理容器３２の底部３４の中心部に形成した挿通孔５４を貫通して下方へ延びている。そして、この支柱４６は、図示しない昇降機構により上下移動可能になされており、上記載置台構造４８の全体を昇降できるようにしている。
【００２３】
上記支柱４６を囲むようにして伸縮可能になされた蛇腹状の金属ベローズ５６が設けられており、この金属ベローズ５６は、その上端が上記載置台４４のベース台５０の下面に気密に接合され、また下端が上記底部３４の上面に気密に接合されており、処理容器３２内の気密性を維持しつつ上記載置台構造４２の昇降移動を許容できるようになっている。
【００２４】
また底部３４には、これより上方に向けて例えば３本（図示例では２本のみ記す）の支持ピン５８が起立させて設けられており、また、この支持ピン５８に対応させて上記載置台４４にピン挿通孔６０が形成されている。従って、上記載置台４４を降下させた際に、上記ピン挿通孔６０を貫通した支持ピン５８の上端部で半導体ウエハＷを受けて、この半導体ウエハＷを外部より侵入する搬送アーム（図示せず）との間で移載ができるようになっている。このため、処理容器３２の下部側壁には、上記搬送アームを侵入させるために搬出入口６２が設けられ、この搬出入口６２には、開閉可能になされたゲートバルブＧが設けられている。このゲートバルブＧの反対側には、例えば真空搬送室６４が設けられる。
【００２５】
またこの載置台本体４８上に設けた上記静電チャック５２のチャック用電極５２Ａには、配線６６を介してチャック用電源６８が接続されており、半導体ウエハＷを静電力により吸着保持するようになっている。また上記載置台本体４８には、高周波給電ライン７０が接続されており、この高周波給電ライン７０を介してバイアス用高周波電源７２からバイアス用の高周波電力を供給するようになっている。
【００２６】
一方、上記処理容器３２の天井部には、例えば酸化アルミニウム等の誘電体よりなる高周波に対して透過性のある透過板７４がＯリング等のシール部材７６を介して気密に設けられている。そして、この透過板７４の上部に、処理容器３２内の処理空間Ｓに例えばプラズマ励起用ガスとしてのＡｒガスをプラズマ化してプラズマを発生するためのプラズマ発生源７８が設けられる。
【００２７】
尚、このプラズマ励起用ガスとして、Ａｒに代えて他の不活性ガス、例えばＨｅ、Ｎｅ等の希ガスを用いてもよい。具体的には、上記プラズマ発生源７８は、上記透過板７４に対応させて設けた誘導コイル部８０を有しており、この誘導コイル部８０には、プラズマ発生用の例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源８２が接続されて、上記透過板７４を介して処理空間Ｓに高周波を導入できるようになっている。
【００２８】
また上記透過板７４の直下には、導入される高周波を拡散させる例えばアルミニウムよりなるバッフルプレート８４が設けられる。そして、このバッフルプレート８４の下部には、上記処理空間Ｓの上部側方を囲むようにして例えば断面が内側に向けて傾斜されて環状（截頭円錐殻状）になされた金属ターゲット８６が設けられており、この金属ターゲット８６にはＡｒイオンを引きつけるための電圧を供給するターゲット用の可変になされた直流電源８８が接続されている。尚、この直流電源に代えて交流電源を用いてもよい。
【００２９】
また、金属ターゲット８６の外周側には、これに磁界を付与するための磁石９０が設けられている。ここでは金属ターゲット８６として例えばＴｉ（チタン）が用いられ、このＴｉはプラズマ中のＡｒイオンにより金属原子、或いは金属原子団としてスパッタされると共に、プラズマ中を通過する際に多くはイオン化される。尚、上記金属ターゲット８６としては、Ｔｉ、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｕ（銅）、Ｔａ（タンタル）よりなる群より選択される１以上の材料を用いることができる。
【００３０】
またこの金属ターゲット８６の下部には、上記処理空間Ｓを囲むようにして例えばアルミニウムや銅よりなる円筒状の保護カバー部材９２が設けられている。この保護カバー部材９２はグランド側に接続されて接地されると共に、この下部は内側へ屈曲されて上記載置台４４の側部近傍に位置されている。
【００３１】
この場合、この保護カバー部材９２の内側の端部は、上記載置台４４の載置台本体４８の外周側を囲むようにして設けられており、この載置台本体４８と上記保護カバー部材９２の内側の端部との間は、図２にも示すように、僅かな幅の絶縁用の隙間９４を隔てて離間されている。この隙間９４の幅Ｈ１は、例えば１．５ｍｍ程度である。そして、この保護カバー部材９２の表面に不要な金属膜を堆積させることで、処理容器３２の内面や内部構造物の表面に不要な金属膜が堆積することを防止している。
【００３２】
ここで上記載置台４４における載置台本体４８とベース台５０との接続支持構造について図２も参照して説明する。前述したように、上記載置台本体４８は、上記ベース台５０上に絶縁された状態で支持されている。具体的には、図２に示すように、上記載置台本体４８の周縁部であって静電チャック５２の外周側は、段部状に低く設定されて段部１００が形成されており、この段部１００に例えばステンレススチール等の導電性材料よりなる円形リング状のバイアスリング９６が配置されている。このバイアスリング９６により半導体ウエハＷの外周側においても載置台４４の中心側と同様に金属イオンを均等に引き込むようになっている。
【００３３】
そして、このバイアスリング９６の外周端が階段状に形成されると共に、この外周端に対向する上記保護カバー部材９２の内周端も階段状に形成されており、両者間の隙間が上記絶縁用の隙間９４となっている。そして、上記ベース台５０と上記載置台本体４８との間には、本発明の特徴とする電力安定用コンデンサ部１２０が介在されて設けられている。ここで、載置台本体４８は、高周波電力が印加されるのでホット側となり、ベース台５０側は接地されているのでグランド側となる。具体的には、上記ベース台５０と上記載置台本体４８との間は、所定の間隔１０２だけ離間されて両者は絶縁状態で設けられる。そして、上記電力安定用コンデンサ部１２０は、上記ベース台５０と上記載置台本体４８とを絶縁状態で連結する複数本の支持ロッド部材１０４により構成されている。
【００３４】
この支持ロッド部材１０４は、載置台本体４８の周縁部の段部１００に設けられており、載置台本体４８の周方向に沿って等ピッチで複数本、例えば１２本配置されている（図１では２本のみ示す）。そして、この支持ロッド部材１０４による連結部には、この支持ロッド部材１０４の周囲全体を囲むようにして絶縁部材１０８が設けられている。具体的には、この支持ロッド部材１０４は、例えばステンレススチール等の導電性材料よりなる細長いネジ部材１０６よりなっている。
【００３５】
そして、上記載置台本体４８の段部１００に上記ネジ部材１０６の直径よりもかなり内径が大きくなされたネジ用の貫通孔１１０を形成し、このネジ用の貫通孔１１０内の下方に上記絶縁部材１０８として例えば絶縁性樹脂１１２を埋め込むようにして強固に取り付けている。そして、上記絶縁性樹脂１１２の上方より上記ネジ部材１０６をねじ込むようにしてこれを貫通させ、このネジ部材１０６の下端部を上記ベース台５０にねじ込んで両者を固定している。
【００３６】
そして、上記ネジ部材１０６のネジ頭１０６Ａを覆うようにして上記貫通孔１１０内には例えばアルミナ等のセラミック材よりなる絶縁性キャップ１１４を装着している。このようにして、上記載置台本体４８とベース台５０とが絶縁状態で連結されることになる。ここで上述したように、電極として機能する上記載置台本体４８は、高周波電力が供給されるホット側となり、これに対して、ベース台５０及びネジ部材１０６は接地されてグランド側となっており、上記導電性材料よりなるネジ部材１０６と載置台本体４８との間で浮遊容量が発生し、この浮遊容量は１２個のネジ部材１０６の全てにおいて発生することになる。
【００３７】
この場合、上記ネジ部材１０６と貫通孔１１０の内面との間の距離Ｈ２は、略２〜４ｍｍ程度である。そして、上記１２個のネジ部材１０６の連結部の全てにおける浮遊容量で電力安定用コンデンサ部１２０を形成している。そして、ここではこの電力安定用コンデンサ部１２０の静電容量が、上記載置台本体４８と保護カバー部材９２との間で形成される浮遊容量１２６（図３参照）の静電容量よりも大きな静電容量となるように設定している。
【００３８】
具体的には、上記浮遊容量１２６は、載置台本体４８と保護カバー部材９２との間の浮遊容量を示しており、上記電力安定用コンデンサ部１２０の静電容量Ｃ２（図３参照）の大きさは、載置台本体４８と保護カバー部材９２との間の浮遊容量１２６の静電容量Ｃ１（図３参照）の２〜４倍の範囲内、好ましくは２〜３倍の範囲内の大きさに設定されている。上記静電容量Ｃ２の大きさが、２倍よりも小さい場合には、静電容量Ｃ１が変動した場合にこの変動量を十分に吸収することができずにプラズマ側に投入されるバイアス用の高周波電力が大きく変動してしまって、この電力安定用コンデンサ部１２０を設けた効果を十分に発揮できない。逆に、４倍よりも大きい場合には、この電力安定用コンデンサ部１２０を通ってグランド側に漏れ出るバイアス用の高周波電力が過度に大きくなって好ましくない。
【００３９】
換言すれば、本発明の特徴とする電力安定用コンデンサ部１２０として上記導電性材料よりなる支持ロッド部材１０４を設けることにより、この部分の浮遊容量の静電容量を、上述のようにかなり大きく設定している。これにより、金属膜の成膜時に保護カバー部材９２やバイアスリング９６の各表面に不要な金属膜が堆積して絶縁用の隙間９４（図２参照）が狭くなることによって、この部分の浮遊容量の静電容量が変動して大きくなっても、これよりも大きな静電容量を有する上記電力安定用コンデンサ部１２０、すなわち支持ロッド部材１０４と絶縁部材１０８とよりなる浮遊容量が上記静電容量の変動分を吸収することが可能になっている。この結果、プラズマにバイアス用の高周波電力を安定的に導入することができるようになっている。
【００４０】
この時の載置台構造の等価回路は図３に示されており、発生したプラズマはコンデンサＣと抵抗Ｒとの並列回路で表されている。上述のように、高周波電力が印加されるホット側の電極である載置台本体４８とグランド側である保護カバー部材９２との間に、浮遊容量１２６が存在し、また、載置台本体４８とグランド側との間に、本発明で設けた新たな浮遊容量である電力安定用コンデンサ部１２０が形成されている。
【００４１】
図１に戻って、ここでプラズマ成膜装置３０の各構成部は、例えばコンピュータ等よりなる装置制御部１２２に接続されて制御される構成となっている。具体的には装置制御部１２２は、バイアス用高周波電源７２、プラズマ発生用の高周波電源８２、可変直流電源８８、ガス制御部４１、スロットルバルブ３８、真空ポンプ４０等の動作を制御する。また上記装置制御部１２２で制御を行うコンピュータに読み取り可能なプログラムを記憶する記憶媒体１２４を有している。この記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等よりなる。
【００４２】
＜動作説明＞
次に、以上のように構成されたプラズマ成膜装置の動作について図４も参照して説明する。図４は載置台構造の載置台の表面側に不要な金属膜が堆積した時の状況を示す部分拡大断面図である。
【００４３】
まず装置制御部１２２の支配下で、真空ポンプ４０を動作させることにより真空にされた処理容器３２内に、ガス制御部４１を動作させてＡｒガスを流しつつスロットルバルブ３８を制御して処理容器３２内を所定の真空度に維持する。その後、可変直流電源８８を介して直流電力を金属ターゲット８６に印加し、更にプラズマ発生源７８の高周波電源８２から誘導コイル部８０に高周波電力（プラズマ電力）を印加する。
【００４４】
一方、装置制御部１２２はバイアス用高周波電源７２にも指令を出し、載置台構造４２の電極である載置台本体４８に対して所定のバイアス用の高周波電力を印加する。このように制御された処理容器３２内においては、誘導コイル部８０に印加されたプラズマ電力によりアルゴンプラズマが形成されてアルゴンイオンが生成され、これらイオンは金属ターゲット８６に印加された電圧に引き寄せられて金属ターゲット８６に衝突し、この金属ターゲット８６がスパッタされて金属粒子が放出される。
【００４５】
また、スパッタされた金属ターゲット８６からの金属粒子である金属原子、金属原子団はプラズマ中を通る際に多くはイオン化される。ここで金属粒子は、イオン化された金属イオンと電気的に中性な中性金属原子とが混在する状態となって下方向へ飛散して行く。特に、この処理容器３２内の圧力は、例えば５ｍＴｏｒｒ程度になされており、これによりプラズマ密度を高めて、金属粒子を高効率でイオン化できるようになっている。
【００４６】
そして、金属イオンは、電極である載置台本体４８に印加されたバイアス用の高周波電力により発生した半導体ウエハ面上の厚さ数ｍｍ程度のイオンシースの領域に入ると、強い指向性をもって半導体ウエハＷ側に加速するように引き付けられて半導体ウエハＷに堆積して金属膜が形成される。
【００４７】
このような金属膜の成膜処理を繰り返し行って行くと、載置台４４の上面に載置されている半導体ウエハＷの表面のみならず、図４に示すようにこの半導体ウエハＷの外周側に位置するバイアスリング９６や保護カバー部材９２の表面にも僅かずつであるが不要な金属膜１２８が堆積して行くことになる。この結果、ここに形成されている絶縁用の隙間９４の幅Ｈ１が実質的に次第に狭くなってこの部分の浮遊容量が大きくなり、高周波電力が印加されているホット側である載置台本体４８とグランド側である保護カバー部材９２との間の浮遊容量の静電容量が次第に大きくなる。この結果、この絶縁用の隙間９４を洩れ出る高周波電力が多くなってプラズマ側へ投入されるバイアス用の高周波電力が大きく変動することが危惧される。
【００４８】
しかし、本発明においては上述のように載置台本体４８とベース台５０とを支持する複数箇所の支持ロッド部材１０４に、ネジ部材１０６と絶縁部材１０８とを用いて電力安定用コンデンサ部１２０を設けたので、プラズマ側へ投入されるバイアス用の高周波電力の変動を抑制することができる。
【００４９】
すなわち、図３に示す等価回路において、上記不要な金属膜１２８（図４参照）の堆積に伴って、浮遊容量１２６の静電容量が変動しても、本発明の特徴とする電力安定用コンデンサ部１２０の静電容量（１２個の支持ロッド部材１０４における静電容量の総和）を上記浮遊容量１２６の静電容量よりもかなり大きくなるように、すなわち２〜４倍の範囲内になるように設定しているので、上記電力安定用コンデンサ部１２０を介して洩れ出るバイアス用の高周波電力が上記浮遊容量１２６を介して洩れ出るバイアス用の高周波電力よりも多くなっている。
【００５０】
この結果、この浮遊容量１２６を介して洩れ出るバイアス用の高周波電力が変動しても、この変動量を上記電力安定用コンデンサ部１２０を介して洩れ出るバイアス用の高周波電力が吸収してしまい、結果的に、プラズマ側にはバイアス用の高周波電力を安定的に供給することができる。
【００５１】
換言すれば、静電容量の大きな電力安定用コンデンサ部１２０を設けて外部に洩れ出るバイアス用の高周波電力を予め大きく設定しておくことにより、浮遊容量１２６の静電容量が成膜に伴って変動しても、プラズマに投入されるバイアス用の高周波電力の変動を抑制して高周波電力を安定的に投入することができる。これにより、半導体ウエハＷに対するプラズマ処理の再現性を高く維持することができる。
【００５２】
この場合、上記載置台本体４８と保護カバー部材９２との間の浮遊容量１２６の静電容量を”Ｃ１”とし、１２個のネジ部１０６の全体の電力安定用コンデンサ部１２０の静電容量を”Ｃ２”とすると、”Ｃ１”の変動量は、積算した成膜時間にもよるが、例えば２〜３万枚のウエハを処理して３０％程度である。そして、静電容量Ｃ２は、前述のように静電容量Ｃ１の２〜４倍の範囲内に設定されている。この場合、上記電力安定用コンデンサ部１２０の静電容量を調整するには、図２において、例えば絶縁性樹脂１１２の比誘電率を調整したり、或いは貫通孔１１０の半径を調整したりすればよい。
【００５３】
ここで、実際に本発明の載置台構造について実験により検証したところ、載置台本体４８の直径が３５０ｍｍ（直径３００ｍｍ半導体ウエハ対応）で、載置台本体４８と保護カバー部材９２との間の浮遊容量１２６の静電容量が２０５０ｐＦであった。これに対して、導電性材料よりなる金属製のネジ部材１０６よりなる支持ロッド部材１０４を１２本設け、絶縁性樹脂１１２として比誘電率が３．６のポリイミドを用いた。この時のネジ部材１０６の１本に対応する浮遊容量の静電容量は４３３ｐＦであった。従って、１２本の総てのネジ部材１０６における電力安定用コンデンサ部１２０の静電容量Ｃ２は”４３３ｐＦ×１２≒５２００ｐＦであった。この場合、静電容量Ｃ２は、静電容量Ｃ１の約２．５倍である。
【００５４】
このような数値例の載置台構造で実際に金属膜の成膜処理を積算して１０００ＫＷｈの積算電力に達するまで行ったところ（２〜３万枚のウエハに対する処理に相当）、静電容量Ｃ１の変動量ΔＣ１は６４０ｐＦであった。従って、変動率ΔＣ１の影響度は、静電容量Ｃ２がない場合には、”６４０／２０５０＝３１％”になるが、静電容量Ｃ２を設けた本発明の場合には、”６４０／（２０５０＋５２００）＝９％”程度であり、本発明の場合は良好な結果を得ることができた。実際の装置例では、上記変動量Ｃ１を１０％以内に抑制すれば、実際のプラズマスパッタによる成膜において再現性の変動を２〜３％以内にすることができるので、上記結果により本発明の効果を十分に検証することができた。
【００５５】
このように、本発明によれば、プラズマスパッタにより金属膜を形成するための被処理体、例えば半導体ウエハを載置し、外周側が絶縁用の隙間を隔ててグランド側に接続された保護カバー部材９２により囲まれた載置台構造において、被処理体をその上面側に載置する載置台本体４８を電極と兼用させて設けると共に、この載置台本体に高周波電力を供給するようにし、この載置台本体の下方に離間させて絶縁状態で導電性材料よりなるベース台５０をグランド状態で設け、高周波電力が印加されるホット側とグランド側との間に電力安定用コンデンサ部１２０を設け、この電力安定用コンデンサ部の静電容量を、載置台本体４８と保護カバー部材９２との間で形成される浮遊容量の静電容量よりも大きくなるように設定している。
【００５６】
その結果、保護カバー部材９２と載置台本体４８の表面に不要な金属膜が堆積して絶縁用の隙間が実質的に狭くなってこの保護カバー部材９２と載置台本体４８との間の浮遊容量の静電容量が変化しても、静電容量の大きな電力安定用コンデンサ部１２０が浮遊容量の静電容量の変動量を吸収してしまうので、処理空間Ｓに発生しているプラズマに投入されるバイアス用の高周波電力の変動を抑制することが可能となる。従って、プラズマ側にバイアス用の高周波電力を安定的に投入することが可能となりプラズマ処理が経時的に変化することが抑制されてプラズマ処理の再現性を高く維持することができる。
【００５７】
尚、上記実施例において、支持ロッド部材１０４を１２個設けたが、この数値には限定されないのは勿論である。また上記実施例では、電力安定用コンデンサ部１２０を載置台本体４８とベース台５０との連結部に設けるようにしたが、これに限定されず、バイアス用の高周波電力が印加されるホット側とグランド側との間ならば、どこの部分に設けてもよい。
【００５８】
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
３０  プラズマ成膜装置
３２  処理容器
４２  載置台構造
４４  載置台
４６  支柱
４８  載置台本体（電極）
５０  ベース台
５２  静電チャック
７０  高周波給電ライン
７２  バイアス用高周波電源
７８  プラズマ発生源
８６  金属ターゲット
９２  保護カバー部材
９４  絶縁用の隙間
１０８  絶縁部材
１２０  電力安定用コンデンサ部
１２６  浮遊容量
１２８  不要な金属膜
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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