JP3282397B2 - マグネトロンスパッタ装置 - Google Patents
マグネトロンスパッタ装置Info
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- JP3282397B2 JP3282397B2 JP20861994A JP20861994A JP3282397B2 JP 3282397 B2 JP3282397 B2 JP 3282397B2 JP 20861994 A JP20861994 A JP 20861994A JP 20861994 A JP20861994 A JP 20861994A JP 3282397 B2 JP3282397 B2 JP 3282397B2
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- magnet
- magnetron sputtering
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置におい
て、反応性スパッタにより成膜する場合に使用されるス
パッタ装置の、特にマグネトロン用のマグネットの配列
構成に関する。
て、反応性スパッタにより成膜する場合に使用されるス
パッタ装置の、特にマグネトロン用のマグネットの配列
構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来例の説明図である。図におい
て、１はマグネット、２はマグネット回転板、３はター
ゲット中心軸である。
て、１はマグネット、２はマグネット回転板、３はター
ゲット中心軸である。
【０００３】従来のマグネトロンスパッタ装置では、図
３に示すように、シリコンウェーハ等の基板上へのスパ
ッタ膜の膜厚分布の改善を主眼において、マグネット回
転板２上にマグネトロン用のマグネット１の配列を行っ
ていた。
３に示すように、シリコンウェーハ等の基板上へのスパ
ッタ膜の膜厚分布の改善を主眼において、マグネット回
転板２上にマグネトロン用のマグネット１の配列を行っ
ていた。
【０００４】また、ターゲット上で、非エロージョン領
域からの発塵を抑制するためにエロージョン領域がター
ゲット全面を掃引するようにマグネット回転板２上にハ
ート型曲線状にマグネット１を配列し、マグネット回転
板２をターゲット中心軸に合わせて回転させていた。
域からの発塵を抑制するためにエロージョン領域がター
ゲット全面を掃引するようにマグネット回転板２上にハ
ート型曲線状にマグネット１を配列し、マグネット回転
板２をターゲット中心軸に合わせて回転させていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
不活性ガスを用いた通常のスパッタでは、成膜された膜
の膜質等はマグネトロン用の磁場の影響は少なく、膜厚
分布の改善が重要であったが、ＴｉＮ膜の成膜に代表さ
れるような反応性スパッタの場合には、磁場の分布によ
り、成膜された膜の比抵抗や、光の反射率、密度等が大
きく異なってくる。
不活性ガスを用いた通常のスパッタでは、成膜された膜
の膜質等はマグネトロン用の磁場の影響は少なく、膜厚
分布の改善が重要であったが、ＴｉＮ膜の成膜に代表さ
れるような反応性スパッタの場合には、磁場の分布によ
り、成膜された膜の比抵抗や、光の反射率、密度等が大
きく異なってくる。
【０００６】前記の図３に示すような従来使用されてい
た一重のエロージョンリングを持ったマグネトロンスパ
ッタ装置で反応性スパッタを行った場合、膜の性質の制
御性が良くない場合がしばしば発生していた。
た一重のエロージョンリングを持ったマグネトロンスパ
ッタ装置で反応性スパッタを行った場合、膜の性質の制
御性が良くない場合がしばしば発生していた。
【０００７】本発明の目的は、反応性スパッタにより成
膜する場合の膜質の制御性を向上し、半導体デバイス作
成工程において信頼性の高いＴｉＮ膜等の成膜特性が得
られるスパッタ装置を提供することにある。
膜する場合の膜質の制御性を向上し、半導体デバイス作
成工程において信頼性の高いＴｉＮ膜等の成膜特性が得
られるスパッタ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。図において、１はマグネット、２はマグネッ
ト回転板、３はターゲット中心軸である。
図である。図において、１はマグネット、２はマグネッ
ト回転板、３はターゲット中心軸である。
【０００９】上記の問題点は、ターゲット中心軸３を中
心として回転するマグネット回転板２上にマグネトロン
用の複数のマグネット１が、該ターゲット中心軸３から
偏心している少なくとも二重の閉曲線上に配列されてお
り、且つ、該マグネット１の両端の磁極〔Ｎ−Ｓ〕が、
配列の中心部から外周方向に向かって、〔Ｎ−Ｓ〕〔Ｓ
−Ｎ〕または〔Ｓ−Ｎ〕〔Ｎ−Ｓ〕となるように配列さ
れており、更にターゲット端部において、ターゲット表
面に発生する平行方向磁場がないようにマグネット１が
配列されているマグネトロンスパッタ装置により解決さ
れる。
心として回転するマグネット回転板２上にマグネトロン
用の複数のマグネット１が、該ターゲット中心軸３から
偏心している少なくとも二重の閉曲線上に配列されてお
り、且つ、該マグネット１の両端の磁極〔Ｎ−Ｓ〕が、
配列の中心部から外周方向に向かって、〔Ｎ−Ｓ〕〔Ｓ
−Ｎ〕または〔Ｓ−Ｎ〕〔Ｎ−Ｓ〕となるように配列さ
れており、更にターゲット端部において、ターゲット表
面に発生する平行方向磁場がないようにマグネット１が
配列されているマグネトロンスパッタ装置により解決さ
れる。
【００１０】すなわち、本発明の目的は、図１に示すよ
うに、マグネット回転板２上において、マグネトロン用
の複数のマグネット１が、少なくとも二重の閉曲線上に
配列されてなることにより、且つ、前記マグネット１
が、配列の中心部から外周方向に向かって磁極〔Ｎ−
Ｓ〕が、配列の中心部から外周方向に向かって、〔Ｎ−
Ｓ〕〔Ｓ−Ｎ〕または〔Ｓ−Ｎ〕〔Ｎ−Ｓ〕となるよう
に配列されてなることにより、また、前記マグネット１
の配列の中心部が、ターゲット中心軸３から偏心してお
り、且つ、前記マグネット回転板２が、該ターゲット中
心軸３を中心として回転することにより、また、ターゲ
ット４の端部において、該ターゲット４の表面に発生す
る平行方向磁場がなくなるように前記マグネット１が配
列されてなることにより、更に、前記マグネット１の配
列で発生する前記ターゲット４のエロージョン領域が、
該ターゲット４の回転によって全面にわたって掃引され
てなることにより達成される。
うに、マグネット回転板２上において、マグネトロン用
の複数のマグネット１が、少なくとも二重の閉曲線上に
配列されてなることにより、且つ、前記マグネット１
が、配列の中心部から外周方向に向かって磁極〔Ｎ−
Ｓ〕が、配列の中心部から外周方向に向かって、〔Ｎ−
Ｓ〕〔Ｓ−Ｎ〕または〔Ｓ−Ｎ〕〔Ｎ−Ｓ〕となるよう
に配列されてなることにより、また、前記マグネット１
の配列の中心部が、ターゲット中心軸３から偏心してお
り、且つ、前記マグネット回転板２が、該ターゲット中
心軸３を中心として回転することにより、また、ターゲ
ット４の端部において、該ターゲット４の表面に発生す
る平行方向磁場がなくなるように前記マグネット１が配
列されてなることにより、更に、前記マグネット１の配
列で発生する前記ターゲット４のエロージョン領域が、
該ターゲット４の回転によって全面にわたって掃引され
てなることにより達成される。
【００１１】
【作用】本発明では、図２に示すようにターゲット中心
軸３を中心として回転するマグネット回転板２上に、二
重の閉曲線上に複数のマグネット１を配列した構造を採
用している。このようなマグネット１の配置をした場合
には、図３の従来例と比較するように、従来の一重のマ
グネット１配列の時と比べて遠距離にまで磁場が到達で
きる。
軸３を中心として回転するマグネット回転板２上に、二
重の閉曲線上に複数のマグネット１を配列した構造を採
用している。このようなマグネット１の配置をした場合
には、図３の従来例と比較するように、従来の一重のマ
グネット１配列の時と比べて遠距離にまで磁場が到達で
きる。
【００１２】このようにして発生した磁場によりグロー
放電を行うと、ターゲット４に対向して配置される基板
部分でのプラズマ密度を大幅に向上できる。これによ
り、基板へのイオン入射や電子衝撃が多くなり、反応性
スパッタを行った場合の基板上での反応性を高めること
が可能となる。
放電を行うと、ターゲット４に対向して配置される基板
部分でのプラズマ密度を大幅に向上できる。これによ
り、基板へのイオン入射や電子衝撃が多くなり、反応性
スパッタを行った場合の基板上での反応性を高めること
が可能となる。
【００１３】また、ターゲット４端部において、ターゲ
ット４表面に発生する平行方向磁場がないようなマグネ
ット１の配置をとった場合、グロー放電は従来より低い
圧力で維持出来るようになる。
ット４表面に発生する平行方向磁場がないようなマグネ
ット１の配置をとった場合、グロー放電は従来より低い
圧力で維持出来るようになる。
【００１４】そのため、反応性スパッタにおいて、低圧
力でスパッタすると、スパッタ粒子とスパッタガス間の
衝突によるエネルギ損失が少なくなり、基板に入射する
スパッタ粒子のエネルギが従来に比べて上昇する。これ
により基板上での反応性を高める事が可能となる。従っ
て、基板表面での反応性を高めることにより、スパッタ
膜の性質の制御性を向上できる。
力でスパッタすると、スパッタ粒子とスパッタガス間の
衝突によるエネルギ損失が少なくなり、基板に入射する
スパッタ粒子のエネルギが従来に比べて上昇する。これ
により基板上での反応性を高める事が可能となる。従っ
て、基板表面での反応性を高めることにより、スパッタ
膜の性質の制御性を向上できる。
【００１５】また、マグネトロンのエロージョンがター
ゲット４全面を掃引するので、非エロージョン部からの
発塵も回避できるメリットがある。
ゲット４全面を掃引するので、非エロージョン部からの
発塵も回避できるメリットがある。
【００１６】
【実施例】図２は本発明の一実施例の説明図である。図
において、１はマグネット、２はマグネット回転板、３
はターゲット中心軸、４はターゲット、５は磁力線、６
は基板、７はシールドである。
において、１はマグネット、２はマグネット回転板、３
はターゲット中心軸、４はターゲット、５は磁力線、６
は基板、７はシールドである。
【００１７】図２に示すように、マグネトロンの複数か
らなるマグネット１はマグネット回転板２上に固定され
ており、ターゲット中心軸３を中心にマグネット回転板
２は回転する。マグネット１は希土類永久磁石からな
り、複数の永久磁石が閉曲線上でエロージョンリングを
構成している。そして、内側のエロージョンリングは内
側がＮ極で、外側がＳ極となるように配置され、外側の
エロージョンリングは内側がＳ極で、外側がＮ極となる
ように配置されている。
らなるマグネット１はマグネット回転板２上に固定され
ており、ターゲット中心軸３を中心にマグネット回転板
２は回転する。マグネット１は希土類永久磁石からな
り、複数の永久磁石が閉曲線上でエロージョンリングを
構成している。そして、内側のエロージョンリングは内
側がＮ極で、外側がＳ極となるように配置され、外側の
エロージョンリングは内側がＳ極で、外側がＮ極となる
ように配置されている。
【００１８】また、外側のエロージョンリングのターゲ
ット中心軸３の中心からの最短距離Ｒは、内側のエロー
ジョンリングのターゲット中心軸３の中心からの最長距
離ｒより小さくなるようにしてある。
ット中心軸３の中心からの最短距離Ｒは、内側のエロー
ジョンリングのターゲット中心軸３の中心からの最長距
離ｒより小さくなるようにしてある。
【００１９】また、内側のエロージョンリングはターゲ
ット中心軸３の中心に重なるようになっているので、マ
グネット回転板２が回転された場合にターゲット４の全
面がエロージョン領域で掃引される。
ット中心軸３の中心に重なるようになっているので、マ
グネット回転板２が回転された場合にターゲット４の全
面がエロージョン領域で掃引される。
【００２０】このように構成されたマグネット１を用い
たマグネトロン装置を用いてＴｉＮ膜の反応性スパッタ
による成膜を行った。ターゲット４にはＴｉ金属を用
い、反応性スパッタガスとしてアルゴン（Ａｒ）と窒素
（Ｎ2 ）の混合ガスを使用した。
たマグネトロン装置を用いてＴｉＮ膜の反応性スパッタ
による成膜を行った。ターゲット４にはＴｉ金属を用
い、反応性スパッタガスとしてアルゴン（Ａｒ）と窒素
（Ｎ2 ）の混合ガスを使用した。
【００２１】スパッタ条件の一例を下記に示す。 Ａｒガス流量 ３０ｓｃｃｍ Ｎ2 ガス流量 ７０ｓｃｃｍ スパッタ圧力 １．５ｍＴｏｒｒ スパッタ電力 ７ＫＷ ターゲット−基板間距離 ５５ｍｍ 基板上での最大垂直磁場 １５ｇａｕｓｓ 基板温度 ３００℃ 同一のターゲット及びスパッタチャンバを用いた従来の
一重エロージョンリング型で成膜したＴｉＮ膜では比抵
抗１００μΩ・ｃｍ、密度４．５程度のＴｉＮ膜しか成
膜できなかったが、本発明の二重エロージョンリングを
用い、上記のような条件でＴｉＮ膜の成膜を行った場合
には、比抵抗４０Ω・ｃｍ、密度５．３程度の非常に低
い抵抗で密度が５．３と、ＴｉＮのバルクの密度５．４
５に匹敵するようなＴｉＮ膜の成膜が可能となった。
一重エロージョンリング型で成膜したＴｉＮ膜では比抵
抗１００μΩ・ｃｍ、密度４．５程度のＴｉＮ膜しか成
膜できなかったが、本発明の二重エロージョンリングを
用い、上記のような条件でＴｉＮ膜の成膜を行った場合
には、比抵抗４０Ω・ｃｍ、密度５．３程度の非常に低
い抵抗で密度が５．３と、ＴｉＮのバルクの密度５．４
５に匹敵するようなＴｉＮ膜の成膜が可能となった。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
反応性スパッタで成膜されるＴｉＮ膜等の膜の膜質の向
上を容易にする事が可能となり、このような膜を使用し
て構成される半導体装置の高集積化や性能の向上、信頼
性の向上に寄与するところが大きい。
反応性スパッタで成膜されるＴｉＮ膜等の膜の膜質の向
上を容易にする事が可能となり、このような膜を使用し
て構成される半導体装置の高集積化や性能の向上、信頼
性の向上に寄与するところが大きい。
【図１】 本発明の原理説明図
【図２】 本発明の一実施例の説明図
【図３】 従来例の説明図
図において １ マグネット ２ マグネット回転板 ３ ターゲット中心軸 ４ ターゲット ５ 磁力線 ６ 基板 ７ シールド
Claims (3)
- 【請求項１】 ターゲットの中心軸を中心として回転す
るマグネット回転板上にマグネトロン用の複数のマグネ
ットが、該ターゲット中心軸から偏心している少なくと
も二重の閉曲線上に配列されてなり、且つ、該マグネッ
トの両端の磁極〔Ｎ−Ｓ〕が、配列の中心部から外周方
向に向かって、〔Ｎ−Ｓ〕〔Ｓ−Ｎ〕または〔Ｓ−Ｎ〕
〔Ｎ−Ｓ〕となるように配列されてなることを特徴とす
るマグネトロンスパッタ装置。 - 【請求項２】 ターゲットの端部において、該ターゲッ
トの表面に発生する平行方向磁場がなくなるように前記
マグネットが配列されてな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装置。 - 【請求項３】 前記マグネットの配列で発生する前記タ
ーゲットのエロージョン領域が、該ターゲットの回転に
よって全面にわたって掃引されてなることを特徴とする
請求項１〜２記載のマグネトロンスパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20861994A JP3282397B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | マグネトロンスパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20861994A JP3282397B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | マグネトロンスパッタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0874051A JPH0874051A (ja) | 1996-03-19 |
| JP3282397B2 true JP3282397B2 (ja) | 2002-05-13 |
Family
ID=16559230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20861994A Expired - Fee Related JP3282397B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | マグネトロンスパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3282397B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11340165A (ja) * | 1998-05-20 | 1999-12-10 | Applied Materials Inc | スパッタリング装置及びマグネトロンユニット |
| WO2001002618A1 (en) * | 1999-07-02 | 2001-01-11 | Applied Materials, Inc. | Magnetron unit and sputtering device |
| WO2001002619A1 (fr) * | 1999-07-06 | 2001-01-11 | Applied Materials Inc. | Dispositif de pulverisation cathodique et procede de formation de film |
| US7182843B2 (en) * | 2003-11-05 | 2007-02-27 | Dexter Magnetic Technologies, Inc. | Rotating sputtering magnetron |
| DE102018213534A1 (de) * | 2018-08-10 | 2020-02-13 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Schichten mit verbesserter Uniformität bei Beschichtungsanlagen mit horizontal rotierender Substratführung |
-
1994
- 1994-09-01 JP JP20861994A patent/JP3282397B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0874051A (ja) | 1996-03-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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