JP3172890B2 - マグネトロンスパッタ方法 - Google Patents

マグネトロンスパッタ方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マグネトロンスパッタ
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】マグネトロンスパッタは、陰極側のタ−
ゲットの表面付近に、磁界を利用して高密度のプラズマ
を形成し、このプラズマ中のイオンをタ−ゲットに衝突
させて叩き出された粒子を、対向する陽極側の被処理体
上に推積させる成膜技術であり、被膜の密着性が優れて
いる上、コントロ−ル因子も少ないため、ウエハを大量
処理するのに適しており、例えばDRAMのビット線を
形成する場合などに適用されている。
【0003】この方法を利用して半導体を成膜する装置
は、図4に示すように真空チャンバ1内にタ−ゲット1
1及びウエハ支持台12を対向して配置すると共に、タ
−ゲット11の表面(下面)付近に磁場を形成するよう
に裏面(上面)側に磁石ユニット13をタ−ゲット11
の周方向に移動自在に(公転可能に)設けて構成されて
おり、この装置では真空チャンバ1内に不活性ガスを導
入すると共に、タ−ゲット11及び真空チャンバ1間に
電圧Eを印加してプラズマを発生させ、このプラズマの
イオンをタ−ゲット11に衝突させてタ−ゲット11よ
り叩き出された粒子がウエハW表面に堆積される。
【0004】ここでタ−ゲット11の表面全体に均一な
プラズマを形成することは極めて困難であるため、上述
の装置ではプラズマリングを発生させてこれをタ−ゲッ
ト11の表面に沿って回転させ、当該表面を均一にスパ
ッタするようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところでプラズマ中の
イオンによりスパッタされたタ−ゲット11の粒子はタ
−ゲット11の表面から例えば余弦分布形状の角度分布
で放出され、しかもタ−ゲット11をウエハよりも可成
り大きくすることは装置が大型化して得策ではないこと
から、ウエハWに対して均一な膜付けを行なうためには
タ−ゲット11の表面をその周縁にできるだけ近い領域
までプラズマによりなぞること即ち磁石ユニット13の
公転領域の外縁部をできるだけタ−ゲット11の周縁側
に位置させることが必要である。
【0006】一方、タ−ゲット11の表面側ではプラズ
マリングが形成されるため、真空チャンバ1内の圧力が
1.0mTorr程度と可成り低い場合には、磁石ユニ
ット13をタ−ゲット11の周縁に近づけすぎると、磁
力線が水平となる部分がタ−ゲット11からはみ出して
電子がタ−ゲット11の表面(下面)領域から飛び出し
て消失してしまうので、プラズマの着火性が悪くなる。
【0007】このため従来では真空チャンバ1内の圧力
を例えば2.0mTorr程度に設定することによって
プラズマの着火性を向上させるようにしていたが、その
ため次のような問題があった。即ち真空チャンバ1内に
は例えば高純度のアルゴンガスが導入されるが、この気
体中には極僅かではあるが不純物が混入しているため、
真空チャンバ1内の気体量が多くなるとウエハWとタ−
ゲット11の表面に混入する不純物が多くなり、この結
果歩留まりが低下するといった問題も生じる。
【0008】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、その目的は、低圧力気体雰囲気中でプラズ
マを確実に着火させることができ、これにより被処理体
への不純物の混入を抑えることができると共に、有限の
大きさのタ−ゲットを用いてもウエハWに対して均一な
膜付けを行なうことができるマグネトロンスパッタ方法
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁石ユニット
をターゲットの周方向に移動させて当該ターゲットの表
面に沿ってプラズマリングを回転させるマグネトロンス
パッタ方法において、ターゲットの周縁部と前記ターゲ
ットの中心部との間で磁石ユニットを移動させる移動機
構を設け、プラズマ着火時は前記ターゲットの周縁部よ
りも内方側に磁石ユニットを位置させ、プラズマ着火後
は前記周縁部に移動させることを特徴とする。この場合
ターゲットの周縁部よりも内方側とは、例えばターゲッ
トの中心部である。
【0010】
【作用】プラズマ着火時には移動機構によって磁石ユニ
ットをタ−ゲットの中心部の着火位置に置くことによ
り、磁石ユニットをタ−ゲットの周縁部に位置させて着
火する場合に比べて低い圧力でもプラズマが確実に着火
する。一方、プラズマ着火後はプラズマリングが安定す
ると共にタ−ゲットの周縁部からはみ出してもプラズマ
が消火しないので、磁石ユニットをタ−ゲットの周縁部
の所定位置に移動させて周方向に公転させることによっ
てタ−ゲット周縁部までスパッタすることができる。従
って、低圧力気体雰囲気中でプラズマが確実に着火する
と共に、タ−ゲット表面が均一にスパッタされる。
【0011】
【実施例】図1は本発明の実施例を示す縦断側面図であ
る。図1中2は真空チャンバであり、この真空チャンバ
2の上部にはマグネトロンカソ−ド3が設けられると共
に、真空チャンバ2の下部には、前記マグネトロンカソ
−ド3と対向するよう被処理体としての半導体ウエハW
を載置するための載置台4が加熱機構41の上に配置さ
れている。この加熱機構41の周囲にはカバ−板42が
設けられている。前記真空チャンバ2には、イオン化ガ
スである例えばアルゴンガスを導入するためのガス導入
管21及び所定の圧力に減圧するための排気管22が接
続されている。
【0012】前記マグネトロンカソ−ド3は、真空チャ
ンバ2の上面に絶縁リング30を介して取り付けられた
有底筒状体31を備えており、この筒状体31の下面に
は、周縁下面が内方側に傾斜した例えばアルミニウムよ
りなる円形状のタ−ゲット5が着脱自在に取り付けられ
ている。また真空チャンバ2とタ−ゲット5との間には
タ−ゲット5側がカソ−ドとなるように図示しない直流
電源が接続されている。
【0013】前記筒状体31の中空部内には冷却水が満
たされていると共に、当該筒状体31の上面を貫通して
回転軸32が挿入されており、この回転軸32の上部外
周にはモ−タ33に設けられた歯車33aと歯合する歯
車32aが設けられている。一方、回転軸32の下部に
は一端が回転軸32に接続されて水平に支持されると共
に、長さ方向に図示しないガイド用切欠部が形成されて
いる例えば板状体よりなる保持体32bが設けられてい
る。前記保持体32bには、図2に示すように中心部に
吊設部をなす軸部6aが取り付けられた磁石ユニット6
が、当該軸部6aの頭頂部が保持体32bのガイト用切
欠部と係合して水平方向に移動自在に吊設されている。
前記磁石ユニット6は図3に示すように内側がS極、外
側がN極となるように着磁された複数の磁石体61によ
り構成されており、また当該磁石ユニット6の外周面に
は後述する移動機構7の一部を構成するシリンダ73の
一端が接続されている。
【0014】前記移動機構7は図2に示すとおり、例え
ばエア−供給管71、シリンダ作動部72及びシリンダ
73により構成されており、エア−供給管71は一端側
が図示しないエア−供給源に接続されると共に、途中回
転軸32を貫通して他端側がシリンダ作動部72に接続
されている。前記シリンダ作動部72は前記シリンダ7
3を常時縮退する方向(図2中シリンダ作動部72の方
向)に付勢された図示しないバネを内蔵し、前記エア−
供給管71から供給されるエア−によってこのバネの復
元力に抗してシリンダ73を押し出すように構成されて
いる。前記シリンダ73は縮退時には磁石ユニット6が
タ−ゲット5の周縁部よりも内方側の所定位置即ち磁力
線が水平となる部分がタ−ゲットの表面領域内となる位
置に置かれ、またエア−供給管71よりのエア−供給に
よって押し出されているときには、磁石ユニット6の外
縁部がタ−ゲト5の周縁部(磁力線が水平となる部分が
タ−ゲットの表面領域から若干はみ出す位置)に置かれ
るようにストロ−クが設定されている。
【0015】次に上述実施例の作用について説明する。
まず真空チャンバ2内を図示しない真空ポンプにより排
気管を介して真空引きした後、ガス導入管21より真空
チャンバ2内に例えばアルゴンガスを所定圧力例えば
0.8mTorr程度となるように導入すると共に、シ
リンダ作動部72内のエア−圧力を解除してバネの復元
力によってシリンダ73を図2中シリンダ作動部72の
方向に収縮させることによって、磁石ユニット6をタ−
ゲット5の周縁部より内方側の所定の着火位置に位置さ
せる。そして、タ−ゲット5側をカソ−ドとして図示し
ない直流電源によりタ−ゲット5と真空チャンバ2との
間に直流電圧を印加してアルゴンガスを放電させてプラ
ズマを着火し、プラズマリングを生成する。
【0016】次いで、プラズマ着火後にエア−供給管7
1よりシリンダ作動部72内にエア−を供給することに
よって前記バネの付勢力に抗してシリンダ73を伸長さ
せる。これによって磁石ユニット6を保持体32bに沿
ってタ−ゲット5の周縁部の所定位置に移動させ、更に
モ−タ33を駆動させギヤ−33a、32aを介して回
転軸32を回転させる。この結果磁石ユニット6が周方
向に移動(公転)してプラズマリングもタ−ゲット5の
周方向に表面をなぞりながら回転し、プラズマ中のイオ
ンがタ−ゲット5の表面に衝突して、アルミニウム粒子
をスパッタする。こうしてスパッタされたアルミニウム
粒子は、加熱機構41により加熱されたウエハWの表面
に堆積されていく。
【0017】以上の実施例によれば、プラズマ着火時に
は磁石ユニット6をタ−ゲット5の周縁部よりも内方側
の所定の着火位置に置いているため、磁石ユニット6か
らの磁力線のZ軸成分が零となる部分がタ−ゲット5の
表面領域上に位置しているの、真空チャンバ2内のアル
ゴンガスの圧力を例えば0.8mTorr程度の低圧と
してもプラズマを確実に着火させることができる。従っ
て、アルゴンガス中に含まれる不純物の真空チャンバ2
内への導入を低減できるので、ウエハWへの不純物の混
入が低減されると共に、アルゴンガス粒子とスパッタさ
れたアルムニウム粒子との衝突頻度も低減するので、ウ
エハWに対して均一に膜付けを行なうことができ、歩留
まりの低下を防止できる。
【0018】以上において、本発明では移動機構7は上
述の実施例の如くエア−駆動によるものに限られず、例
えばピニオンラックやモ−タ等を組み合わせて磁石ユニ
ット6を移動させるものであってもよい。また、タ−ゲ
ット5としてはタルタン、モリブデン、タングステン等
を用いてもよいし、イオン化ガスとしてはクリプトン、
窒素ガス等を用いることもできる。更に、磁石ユニット
6の磁石体は、内側、外側に夫々着磁する代りに、上面
側及び下面側に夫々N、S極の一方及び他方を着磁する
ようにしてもよいし、永久磁石の代りに電磁石を用いて
もよい。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、一旦プラズマが着火す
るとその後はプラズマは安定して消えにくいことに着目
して、プラズマ着火時に磁石ユニットをタ−ゲットの周
縁部より中心部に置いて確実にプラズマを着火させるこ
とができる。また、プラズマ着火後、磁石ユニットをタ
−ゲットの周縁部の所定位置に移動させることができる
ので、タ−ゲットの周縁部までスパッタすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の全体構成を示す縦断側面図で
ある。
【図2】本発明の実施例の要部を示す縦断側面図であ
る。
【図3】本発明の実施例の要部を示す概観斜視図であ
る。
【図4】マグネトロンスパッタ方法全体の従来例の概略
を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
2 真空チャンバ 3 マグネトロンカソ−ド 32b 保持体 4 載置台 5 タ−ゲット 6 磁石ユニット 7 移動機構 71 エア−供給管 72 シリンダ作動部 73 シリンダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 博史 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の1 テル・バリアン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−3975(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/203

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁石ユニットをターゲットの周方向に移
    動させて、当該ターゲットの表面に沿って形成されるプ
    ラズマリングを回転させるマグネトロンスパッタ方法に
    おいて、 ターゲットの周縁部と前記ターゲットの中心部との間で
    磁石ユニットを移動させる移動機構を設け、プラズマ着
    火時は前記ターゲットの周縁部よりも内方側に磁石ユニ
    ットを位置させ、プラズマ着火後は前記周縁部に移動さ
    せることを特徴とするマグネトロンスパッタ方法。
  2. 【請求項2】 プラズマ着火時はターゲットの中心部に
    磁石ユニットを位置させることを特徴とする請求項1記
    載のマグネトロンスパッタ方法。
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JP2008177525A (ja) 2006-12-20 2008-07-31 Showa Denko Kk Iii族窒化物半導体発光素子の製造方法、及びiii族窒化物半導体発光素子、並びにランプ
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