JP2605088B2 - 三極マグネトロンスパッタリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 三極マグネトロンスパッタリング装置に関し、基板上
に形成される薄膜を均一に形成することを目的とし、 ウェハに対向させて配設するターゲットと、該ターゲ
ットの両側に取付ける一対の磁石と、上記ターゲット上
に取付けるアノード電極と、上記ターゲットの外端部に
取付ける複数のカソード兼用フィラメントと、該フィラ
メントの近傍に取付ける複数の不活性ガス供給口とを含
み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、三極マグネトロンスパッタリング装置に関
する。

〔従来の技術〕

スパッタリング装置として、第６図に見られるよう
に、ターゲット50の両端にフィラメント51とアノード52
とを対向配設するとともに、その両側に一対の磁石53を
取付けることによりターゲット50上に磁界と電解とを直
交させ、真空中で発生するプラズマをターゲット50表面
上の空間に閉じ込めるようにした３極マグネトロンスパ
ッタリング装置が一般に用いられている。

この装置によれば、電子をターゲット50上でサイクロ
イド運動させて不活性ガスのイオンの発生を増進するこ
とができるため、プラズマの密度を高くしてスパッタ効
率を向上することが可能になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この種の装置において、ターゲット50表面か
ら飛び出した金属分子や原子は、扇状に拡散するため、
ターゲット50に対向する基板54に形成された金属膜は中
央部分が厚くなり、しかも、フィライメント52から放出
された電子の分布はアノード51にかけて減少傾向にあ
り、膜厚は電子量の減少とともに薄くなる。

このため、第７図に示したように、基板54上に形成さ
れる金属膜は中央付近が厚く、しかも、アノード51近傍
の端部が最も薄く形成されることになり、基板の使用効
率が低下するといった問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであっ
て、基板上に形成される薄膜を均一に形成することがで
きる３極マグネトロンスパッタリング装置を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、ウェハ14に対向させて配設するターゲッ
ト２、３と、該ターゲット２、３の両側に取付ける一対
の磁石４と、上記ターゲット２、３相互間に取付けるア
ノード電極８と、上記ターゲット２、３の外端部に取付
ける複数のカソード兼用フィラメント５と、該フィラメ
ント５の近傍に取付ける複数の不活性ガス供給口９とを
有することを特徴とする３極マグネトロンスパッタリン
グ装置により解決される。

〔作用〕

即ち本発明は、ターゲット２、３をウェハ14に対向さ
せた状態で、ターゲット２、３の外端部に取付けた複数
のフィラメント５、５に直流電源のナイナス極を接続す
る一方、ターゲット２、３上に取付けたアノード電極８
に直流電源のプラス電極を接続すると、ターゲット２、
３上に取付けたアノード電極８からフィラメント５、５
への外方向の電界Ｅが発生するため、この電界Ｅは磁石
４によってターゲット２、３の両側間に生じる磁界Ｈと
直交する。

このため、カソードを兼用する複数のフィラメント
５、５から放射された電子は、ターゲット２、３上でサ
イクロイド運動し、不活性ガス供給口９から不活性ガス
のイオン化を増進するため、プラズマの密度が高くな
り、スパッタ効率は向上する。

そして、ターゲット２、３に対向させて取付けたウェ
ハ14にはターゲット２、３から飛び出した金属の分子や
原子が堆積して膜が形成される。

この場合、ターゲット２、３のアノード電極８寄りの
部分からそれぞれ扇状に放出したターゲット材は、ウェ
ハ14の中央で重なって膜を形成するため、この部分の膜
はアノード電極８の付近にもかかわらず、ターゲット
２、３の中央から放出して形成された膜と比較してほぼ
同一の膜厚を得ることができる。

したがって、ウェハ14に形成される膜は、第４図に見
られるような均一性の良い膜厚となる。

〔実施例〕

第１〜４図は、本発明の一実施例を示すものであっ
て、図中符号１は、２枚の板状のターゲット２、３を同
一平面に非接触状態又は接触状態で載置するターゲット
載置台で、ベルジャー10の底部に取付けられており、ま
た、その両側には磁石４が取付けられ、２つのターゲッ
ト２、３表面で幅方向の磁界Ｈが生じるように構成され
ている。

５は、ターゲット載置台１の両端に取付けられたフィ
ラメントで、２つのフィラメント５、５は、交流電源６
に接続されて発熱する一方、直流電源７のマイナス極に
接続されてカソードの機能を有していて、直流電源７の
プラス極に接続した後述するアノード電極８に電子を放
出するように構成されている。

上述したアノード電極８は、ターゲット載置台１に載
置した２つのターゲット２、３間の上方に取付けられた
もので、両端のフィラメント５、５から放出された電子
を受けるとともに、ターゲット２、３の表面に生じた磁
界Ｈと直交する長手方向の電界Ｅをフィラメント５との
間に発生させるように構成されている。

９は、ターゲット載置部材１の両端に取付けた不活性
ガス供給口で、この不活性ガス導入口９は、アルゴンガ
ス等の不活性ガスをターゲット２、３上の電界Ｅに沿っ
て放出させるように構成されている。

なお、11は、ターゲット載置部材１やフィラメント
６、７等を収納するケーシング、12は、ケーシング11の
上部に形成したガス拡散口、13は、ターゲット載置台１
に対向させたウェハ14を取付けるウェハ支持部材、15
は、ターゲット２、３に接続され、ウェハ14との間にス
パッタ用の電界を発生させる直流電源を示している。

次に、本発明の動作について説明する。

２個のターゲット２、３をターゲット載置台１に取付
け、ターゲット載置台１両端のフィラメント５、５を直
流電源７のマイナス極に接続し、２個のターゲット２、
３間に取付けたアノード電極８をプラス電極に接続する
と、ターゲット２、３の表面では、磁石４、４により発
生した磁界Ｈと直交する電界Ｅが発生する。

さらに、交流電源６によりフィラメント５、５を印加
して加熱すると、フィラメント５からは電界Ｅに沿って
電子が放出される。

このため、カソードを兼用するフィラメント５、５か
ら放射されたエレクトロンは、ターゲット２、３上でサ
イクロイド運動し、２つのガス放出口９、９から放出さ
れた活性ガスのイオン化を増進させるため、プラズマの
密度は高くなり、スパッタ効率を向上させる。

そして、ターゲット２、３に対向させて取付けたウェ
ハ14にはターゲット２、３から飛び出した金属の分子、
原子が堆積して膜が形成される。

この場合、２つのターゲット２、３のアノード電極８
寄りの部分からそれぞれ扇状に放出した分子及び原子
は、ウェハ14の中央で重なって膜を形成するため、この
部分の膜はアノード電極８の付近にもかかわらず、ター
ゲット２、３の中央部分から放出したガスにより形成さ
れた膜と比較してほぼ同一の膜厚を得ることができる。

したがって、ウェハ14に形成される膜は、第４図に見
られるように、均一性の良い膜厚となる。

なお、上述した実施例は２つのターゲット２、３を使
用したものであるが、第５図に示すようにこれらを一体
的に形成したターゲット23を使用し、このターゲット23
の上、例えばその中心にアノード電極８を配置してその
中央から外方向への電界Ｅを発生させるようにすること
もできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、ウェハに対向して
並べたターゲット上にアノードを取付けるとともに、外
側の端部に複数のカソード兼用のフィラメントを設けた
ので（実質基板側からみたターゲット長手方向でのター
ゲット分子到達量を均一化することができ）、ウェハ上
に形成されるターゲット長手方向での膜厚分布を均一に
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例をなす装置の要部を示す平
面図、 第２図は、本発明の一実施例をなす装置の要部を示す断
面図、 第３図は、本発明の一実施例を示す装置の概要図、 第４図は、本発明により形成した膜の膜厚を示す分布
図、 第５図は、本発明の他の実施例を示す装置の要部断面
図、 第６図は、従来装置の一例を示す装置の平面図と断面
図、 第７図は、従来装置により形成した膜の膜厚分布と電子
量分布を示す分布図である。 （符号の説明） １…ターゲット載置台、２、３、23…ターゲット、４…
磁石、５…フィラメント、６…交流電源、７…直流電
源、８…アノード電極、９…不活性ガス供給口、10…ベ
ルジャー。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウェハ（14）に対向させて配設するターゲ
   ット（２、３）と、 該ターゲット（２、３）の両側に取付ける一対の磁石
   （４）と、 上記ターゲット（２、３）上に取付けるアノード電極
   （８）と、 上記ターゲット（２、３）の外端部に取付ける複数のカ
   ソード兼用フィラメント（５）と、 該フィラメント（５）の近傍に取付ける不活性ガス供給
   口（９）とを備えたことを特徴とする３極マグネトロン
   スパッタリング装置