JP3336421B2 - Sputtering equipment - Google Patents

Sputtering equipment

Info

Publication number
JP3336421B2
JP3336421B2 JP13640694A JP13640694A JP3336421B2 JP 3336421 B2 JP3336421 B2 JP 3336421B2 JP 13640694 A JP13640694 A JP 13640694A JP 13640694 A JP13640694 A JP 13640694A JP 3336421 B2 JP3336421 B2 JP 3336421B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
voltage
collimator
processed
applying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP13640694A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH07316806A (en
Inventor
浩治 小泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP13640694A priority Critical patent/JP3336421B2/en
Publication of JPH07316806A publication Critical patent/JPH07316806A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3336421B2 publication Critical patent/JP3336421B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば半導体デバイ
ス製造における薄膜形成に利用可能なスパッタリング装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus which can be used, for example, for forming a thin film in the manufacture of semiconductor devices.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、スパッタリング装置は、真空容
器内にターゲットを固定配置または取付けするとともに
それと相対向して被処理体を着脱可能に配置し、ターゲ
ットが陽極、被処理体が陰極となるよう両者の間に直流
または高周波の電圧を印加してターゲット表面付近にプ
ラズマを生成し、プラズマ中のイオンをターゲット表面
に衝突させ、そこからはじき飛ばされたスパッタ粒子を
被処理体上に堆積させて膜を形成するようにしている。
放電ガスすなわちプラズマ生成用のガスには不活性で質
量の大きなもの、たとえばArガスを用いている。ま
た、スパッタ効率を上げるために、ターゲット表面付近
に磁界を形成して、そこに高密度のプラズマを閉じ込め
るようにしている。
2. Description of the Related Art Generally, in a sputtering apparatus, a target is fixedly arranged or mounted in a vacuum vessel, and an object to be processed is detachably arranged opposite to the target, so that the target is an anode and the object is a cathode. A DC or high-frequency voltage is applied between them to generate plasma near the target surface, causing ions in the plasma to collide with the target surface and depositing sputtered particles repelled from the target surface on the target object to form a film. Is formed.
As a discharge gas, that is, a gas for generating plasma, an inert gas having a large mass, for example, an Ar gas is used. Also, in order to increase the sputtering efficiency, a magnetic field is formed near the surface of the target so that high-density plasma is confined therein.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、スパッタリ
ングにおいて、ターゲットの表面からはじき出されるス
パッタ粒子の飛翔方向はほぼ余弦則にしたがった分布を
有する。このため、被処理体側では、ターゲットの中心
部と対向する部分が相対的に多くのスパッタ粒子を浴び
やすく、被処理体が半導体ウエハの場合は相対的にウエ
ハ中心部の膜厚がウエハ周縁部の膜厚よりも厚くなりや
すい。
By the way, in sputtering, the flying direction of sputtered particles repelled from the surface of the target has a distribution substantially according to the cosine law. For this reason, on the object to be processed, a portion facing the center of the target is more likely to be exposed to a relatively large amount of sputtered particles, and when the object to be processed is a semiconductor wafer, the film thickness at the central portion of the wafer is relatively small. It tends to be thicker than the film thickness.

【0004】このようなスパッタリングにおける膜厚の
不均一性を改善するため、被処理体に対するスパッタ粒
子の飛翔方向に垂直指向性をもたせる工夫が行われてい
る。たとえば、ターゲットと被処理体との間の距離を大
きくしたり、ターゲットと被処理体との間にコリメータ
を配置する構成が採られている。また、ターゲットの温
度およびイオン入射エネルギを制御することによっても
スパッタ粒子の飛翔方向を制御することができる。しか
し、そのようにしても、被処理体(ウエハ)の大口径化
に伴ってターゲットが被処理体に対して十分大きな面積
を有していない場合は、被処理体上に面内均一に成膜す
るのは難しく、どうしても周縁部の膜厚が薄くなりやす
い。
[0004] In order to improve the non-uniformity of the film thickness in such sputtering, a device has been devised to have vertical directivity in the flying direction of sputtered particles with respect to an object to be processed. For example, a configuration is adopted in which the distance between the target and the object is increased or a collimator is arranged between the target and the object. The flying direction of the sputtered particles can also be controlled by controlling the temperature of the target and the ion incident energy. However, even in such a case, if the target does not have a sufficiently large area with respect to the object to be processed as the diameter of the object to be processed (wafer) increases, the target is uniformly formed on the object to be processed. It is difficult to form a film, and the thickness of the peripheral portion tends to be reduced.

【0005】さらには、ターゲットと被処理体との間の
距離が大きくなり、あるいはターゲットと被処理体との
間にコリメータが配置されることによって、ターゲット
表面付近の電界が弱くなり、またプラズマ生成効率が低
下し、ひいてはスパッタ効率が低下するという不具合が
ある。ターゲットと被処理体との間の印加電圧を高くし
ても、消費電力が増大する割には、プラズマ生成効率な
いしスパッタ効率はそれほど改善されない。
Further, the electric field near the surface of the target is weakened by increasing the distance between the target and the object to be processed or by disposing a collimator between the target and the object to be processed. There is a problem that the efficiency is reduced, and the sputtering efficiency is reduced. Even if the applied voltage between the target and the object to be processed is increased, the plasma generation efficiency or the sputtering efficiency is not so much improved despite the increased power consumption.

【0006】また、スパッタリングにおいては、プラズ
マイオン(たとえばArイオン)の一部が被処理体に入
射することがある。そのようなプラズマイオンの入射
は、被処理体上に形成される膜に隙間が多いときは膜を
緻密化する利点もあるが、通常は膜にダメージを与えた
り不純物を混入させるおそれがあり、膜質には望ましく
ないものとされている。従来は、このような被処理体に
対するプラズマイオンの入射量を他のプロセスパラメー
タとは独立に制御または調整する手立てがなかった。
[0006] In sputtering, a part of plasma ions (for example, Ar ions) may be incident on an object to be processed. The incidence of such plasma ions has the advantage of densifying the film when there are many gaps in the film formed on the object to be processed, but usually there is a risk of damaging the film or mixing impurities. It is considered undesirable for the film quality. Conventionally, there has been no way to control or adjust the amount of plasma ions incident on the object to be processed independently of other process parameters.

【0007】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、投入電力の利用効率を向上させ、被処理
体上の面内にほぼ均一な膜厚で、さらには良好な膜質で
所望の膜を形成できるようにしたスパッタリング装置を
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and improves the utilization efficiency of supplied electric power, has a substantially uniform film thickness on a surface of an object to be processed, and further has a good film quality. It is an object to provide a sputtering apparatus capable of forming a desired film.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第1のスパッタリング装置は、真空容器
内で陽極側の被処理体と対向して配置される板状のター
ゲットと、前記ターゲットに陰極電圧を印加する陰極電
圧印加手段と、前記ターゲットの表面付近に放電ガスを
供給する放電ガス供給手段と、前記ターゲットの表面付
近にプラズマを閉じ込めるための磁界を発生する磁界発
生手段と、前記ターゲットと前記被処理体との間に配置
され、前記ターゲットからのスパッタ粒子のうち前記被
処理体の膜形成面に対してほぼ垂直な方向を有するもの
のみを通す第1のコリメータと、前記第1のコリメータ
に陽極電圧を印加する陽極電圧印加手段と、前記第1の
コリメータと前記被処理体との間に配置され、前記ター
ゲットからのスパッタ粒子のうち前記被処理体の膜形成
面に対してほぼ垂直な方向を有するもののみを通す第2
のコリメータと、前記第2のコリメータに前記被処理体
に入射するイオンの量を制御するための電圧を印加する
イオン入射量制御電圧印加手段とを有する構成とした。
In order to achieve the above object, a first sputtering apparatus according to the present invention comprises a vacuum vessel
A plate-like target placed inside the anode
And a cathode electrode for applying a cathode voltage to the target.
Pressure application means, and discharge gas near the surface of the target.
Discharge gas supply means for supplying, and a surface of the target
Magnetic field generation that generates a magnetic field for confining the plasma nearby
Generator, and disposed between the target and the object to be processed.
Of the sputtered particles from the target.
Having a direction substantially perpendicular to the film forming surface of the treated body
A first collimator passing only through the first collimator;
An anode voltage applying means for applying an anode voltage to the first electrode;
The collimator is disposed between the collimator and the object,
Film formation of the object to be processed among sputtered particles from the get
Second to pass only those having a direction substantially perpendicular to the plane
And the object to be processed is provided on the second collimator.
Voltage to control the amount of ions incident on
The configuration has an ion incident amount control voltage applying means.

【0009】本発明の第2のスパッタリング装置は、真
空容器内で陽極側の被処理体と対向して配置される板状
のターゲットと、前記ターゲットに陰極電圧を印加する
陰極電圧印加手段と、前記ターゲットの表面付近に放電
ガスを供給する放電ガス供給手段と、前記ターゲットの
表面付近にプラズマを閉じ込めるための磁界を発生する
磁界発生手段と、前記ターゲットと前記被処理体との間
に配置され、前記ターゲットからのスパッタ粒子のうち
前記被処理体の膜形成面に対してほぼ垂直な方向を有す
るもののみを通すコリメータと、前記コリメータに陽極
電圧を印加する陽極電圧印加手段と、前記コリメータと
前記被処理体との間に配置された網状電極と、前記網状
電極に前記被処理体に入射するイオンの量を制御するた
めの電圧を印加するイオン入射量制御電圧印加手段とを
有する構成とした。
[0009] The second sputtering apparatus of the present invention is a true sputtering apparatus.
Plate-shaped placed in the empty container facing the object on the anode side
And applying a cathode voltage to the target
Cathode voltage applying means and discharge near the surface of the target
Discharge gas supply means for supplying a gas;
Generates a magnetic field to confine the plasma near the surface
Magnetic field generating means, between the target and the object to be processed
Among the sputtered particles from the target
Has a direction substantially perpendicular to the film forming surface of the object to be processed
A collimator that only passes through the collimator and an anode
Anode voltage applying means for applying a voltage, and the collimator
A mesh electrode disposed between the object and the object;
The amount of ions incident on the electrode to be processed to the electrode is controlled.
And an ion incident amount control voltage applying means for applying a voltage for
Configuration.

【0010】本発明の第3のスパッタリング装置は、真
空容器内で陽極側の被処理体と対向して配置される板状
のターゲットと、前記ターゲットに陰極電圧を印加する
陰極電圧印加手段と、前記ターゲットの表面付近に放電
ガスを供給する放電ガス供給手段と、前記ターゲットの
表面付近にプラズマを閉じ込めるための磁界を発生する
磁界発生手段と、前記ターゲットと前記被処理体との間
に配置された網状電極と、前記網状電極に陽極電圧を印
加する陽極電圧印加手段と、前記網状電極と前記被処理
体との間に配置され、前記ターゲットからのスパッタ粒
子のうち前記被処理体の膜形成面に対してほぼ垂直な方
向を有するもののみを通すコリメータと、前記コリメー
タに前記被処理体に入射するイオンの量を制御するため
の電圧を印加するイオン入射量制御電圧印加手段とを有
する構成とした。
[0010] The third sputtering apparatus of the present invention is a true sputtering apparatus.
Plate-shaped placed in the empty container facing the object on the anode side
And applying a cathode voltage to the target
Cathode voltage applying means and discharge near the surface of the target
Discharge gas supply means for supplying a gas;
Generates a magnetic field to confine the plasma near the surface
Magnetic field generating means, between the target and the object to be processed
And an anode voltage applied to the mesh electrode.
Means for applying an anode voltage to be applied;
Placed between the body and the sputtered particles from the target
One that is substantially perpendicular to the film forming surface of the object to be processed.
A collimator that only passes through the collimator,
To control the amount of ions entering the object to be processed
And an ion incident amount control voltage applying means for applying a voltage of
Configuration.

【0011】本発明の第4のスパッタリング装置は、真
空容器内で陽極側の被処理体と対向して配置される板状
の第1のターゲットと、前記第1のターゲットに第1の
陰極電圧を印加する第1の陰極電圧印加手段と、前記真
空容器内で前記第1のターゲットよりも前記被処理体に
近い位置に配置され、前記第1のターゲットよりも半径
方向外側で環状に延在する第2のターゲットと、前記第
2のターゲットに第2の陰極電圧を印加する第2の陰極
電圧印加手段と、前記第1および第2のターゲットの表
面付近に放電ガスを供給する放電ガス供給手段と、前記
第1および第2のターゲットの表面付近にプラズマを閉
じ込めるための磁界を発生する磁界発生手段と、前記第
2のターゲットと前記被処理体との間に配置され、前記
ターゲットからのスパッタ粒子のうち前記被処理体の膜
形成面に対してほぼ垂直な方向を有するもののみを通す
第1のコリメータと、前記第1のコリメータに陽極電圧
を印加する陽極電圧印加手段と、前記第1のコリメータ
と前記被処理体との間に配置され、前記ターゲットから
のスパッタ粒子のうち前記被処理体の膜形成面に対して
ほぼ垂直な方向を有するもののみを通す第2のコリメー
タと、前記第2のコリメータに前記被処理体に入射する
イオンの量を制御するための電圧を印加するイオン入射
量制御電圧印加手段とを有する構成とした。
[0011] The fourth sputtering apparatus of the present invention is a true sputtering apparatus.
Plate-shaped placed in the empty container facing the object on the anode side
A first target, and a first target
First cathode voltage applying means for applying a cathode voltage;
In the empty container, the object to be processed is more than the first target.
Placed closer and more radius than the first target
A second target annularly extending outward in the direction,
A second cathode for applying a second cathode voltage to the second target
Voltage applying means and a table of the first and second targets
Discharge gas supply means for supplying a discharge gas near the surface,
Close plasma near the surfaces of the first and second targets
Magnetic field generating means for generating a magnetic field for
2 is disposed between the target and the object to be processed,
Film of the object to be processed among sputtered particles from the target
Pass only those that have a direction substantially perpendicular to the forming surface
A first collimator, and an anode voltage applied to the first collimator.
Voltage applying means for applying a voltage, and the first collimator
And between the target and the target,
Of the sputtered particles, the film formation surface of the object to be processed is
Second collimator passing only those having a substantially vertical direction
And the second collimator is incident on the object to be processed.
Ion injection to apply voltage to control the amount of ions
And a quantity control voltage applying means.

【0012】本発明の第5のスパッタリング装置は、真
空容器内で陽極側の被処理体と対向して配置される板状
の第1のターゲットと、前記第1のターゲットに第1の
陰極電圧を印加する第1の陰極電圧印加手段と、前記真
空容器内で前記第1のターゲットよりも前記被処理体に
近い位置に配置され、前記第1のターゲットよりも半径
方向外側で環状に延在する第2のターゲットと、前記第
2のターゲットに第2の陰極電圧を印加する第2の陰極
電圧印加手段と、前記第1および第2のターゲットの表
面付近に放電ガスを供給する放電ガス供給手段と、前記
第1および第2のターゲットの表面付近にプラズマを閉
じ込めるための磁界を発生する磁界発生手段と、前記第
2のターゲットと前記被処理体との間に配置され、前記
ターゲットからのスパッタ粒子のうち前記被処理体の膜
形成面に対してほぼ垂直な方向を有するもののみを通す
コリメータと、前記コリメータに陽極電圧を印加する陽
極電圧印加手段と、前記コリメータと前記被処理体との
間に配置された網状電極と、前記網状電極に前記被処理
体に入射するイオンの量を制御するための電圧を印加す
るイオン入射量制御電圧印加手段とを有する構成とし
た。
[0012] The fifth sputtering apparatus of the present invention is a true sputtering apparatus.
Plate-shaped placed in the empty container facing the object on the anode side
A first target, and a first target
First cathode voltage applying means for applying a cathode voltage;
In the empty container, the object to be processed is more than the first target.
Placed closer and more radius than the first target
A second target annularly extending outward in the direction,
A second cathode for applying a second cathode voltage to the second target
Voltage applying means and a table of the first and second targets
Discharge gas supply means for supplying a discharge gas near the surface,
Close plasma near the surfaces of the first and second targets
Magnetic field generating means for generating a magnetic field for
2 is disposed between the target and the object to be processed,
Film of the object to be processed among sputtered particles from the target
Pass only those that have a direction substantially perpendicular to the forming surface
A collimator and a positive electrode for applying an anode voltage to the collimator.
Pole voltage applying means, the collimator and the object to be processed
A reticulated electrode disposed between the reticulated electrodes;
Apply voltage to control the amount of ions entering the body
And an ion incident amount control voltage applying means.
Was.

【0013】本発明の第6のスパッタリング装置は、真
空容器内で陽極側の被処理体と対向して配置される板状
の第1のターゲットと、前記第1のターゲットに第1の
陰極電圧を印加する第1の陰極電圧印加手段と、前記真
空容器内で前記第1のターゲットよりも前記被処理体に
近い位置に配置され、前記第1のターゲットよりも半径
方向外側で環状に延在する第2のターゲットと、前記第
2のターゲットに第2の陰極電圧を印加する第2の陰極
電圧印加手段と、前記第1および第2のターゲットの表
面付近に放電ガスを供給する放電ガス供給手段と、前記
第1および第2のターゲットの表面付近にプラズマを閉
じ込めるための磁界を発生する磁界発生手段と、前記第
2のターゲットと前記被処理体との間に配置された網状
電極と、前記網状電極に陽極電圧を印加する陽極電圧印
加手段と、前記網状電極と前記被処理体との間に配置さ
れ、前記ターゲットからのスパッタ粒子のうち前記被処
理体の膜形成面に対してほぼ垂直な方向を有するものの
みを通すコリメータと、前記コリメータに前記被処理体
に入射するイオンの量を制御するための電圧を印加する
イオン入射量制御電圧印加手段とを有する構成とした。
[0013] The sixth sputtering apparatus of the present invention is a true sputtering apparatus.
Plate-shaped placed in the empty container facing the object on the anode side
A first target, and a first target
First cathode voltage applying means for applying a cathode voltage;
In the empty container, the object to be processed is more than the first target.
Placed closer and more radius than the first target
A second target annularly extending outward in the direction,
A second cathode for applying a second cathode voltage to the second target
Voltage applying means and a table of the first and second targets
Discharge gas supply means for supplying a discharge gas near the surface,
Close plasma near the surfaces of the first and second targets
Magnetic field generating means for generating a magnetic field for
2 placed between the target and the object to be processed
An electrode and an anode voltage mark for applying an anode voltage to the mesh electrode;
Processing means, disposed between the mesh electrode and the object to be processed.
Of the sputtered particles from the target.
Although it has a direction almost perpendicular to the film formation surface of the body,
A collimator that passes through the object to be processed through the collimator.
Voltage to control the amount of ions incident on
The configuration has an ion incident amount control voltage applying means.

【0014】本発明の第7のスパッタリング装置は、上
記第1〜第6のスパッタリング装置において、各々の前
記コリメータおよび/または前記網状電極の少なくとも
表面部分を前記ターゲットと同じ材質で形成してなる構
成とした。
The seventh sputtering apparatus of the present invention
In each of the first to sixth sputtering apparatuses,
Said collimator and / or at least one of said mesh electrodes
The surface portion is formed of the same material as the target.
It was successful.

【0015】本発明の第8のスパッタリング装置は、上
記第1〜第7のスパッタリング装置において、前記ター
ゲット寄りに配置される前記コリメータまたは前記網状
電極に印可する陽極電圧を前記被処理体に印加する電圧
とほぼ等しい値に設定する構成とした。
An eighth sputtering apparatus according to the present invention is characterized in that
In the first to seventh sputtering apparatuses, the target
The collimator or the mesh placed closer to the get
The anode voltage applied to the electrode is the voltage applied to the object.
The value is set to be approximately equal to.

【0016】本発明の第9のスパッタリング装置は、上
記第1〜第8のスパッタリング装置において、前記被処
理体寄りに配置される前記コリメータまたは前記網状電
極に印可するイオン量制御電圧を前記陽極電圧に対して
相対的に高い値または低い値に設定する構成とした。
A ninth sputtering apparatus according to the present invention
In the first to eighth sputtering apparatuses,
The collimator or the reticulated light arranged closer to the body;
The ion amount control voltage applied to the pole is
The configuration is set to a relatively high or low value.

【0017】上記第1、第2または第3のスパッタリン
グ装置では、ターゲットとそのターゲット側寄りに配置
されるコリメータまたは網状電極との間に形成される電
界の下でプラズマが生成され、生成されたプラズマは磁
界発生手段により形成される磁界によりターゲット表面
付近に閉じ込められ、プラズマ中のイオンがターゲット
の表面に衝突してそこからスパッタ粒子がはじき飛ばさ
れる。このように、ターゲットとコリメータまたは網状
電極との間の電界の下でプラズマが生成されるので、タ
ーゲットと被処理体との間の距離を大きくしても、プラ
ズマ生成に投入する電力を有効利用し、良好なプラズマ
生成率ないしスパッタ効率を確保することができる。し
かも、コリメータの指向作用によりスパッタ粒子が被処
理体の膜形成面にほぼ垂直に入射するため、被処理体上
の膜厚の均一性を向上させることができる。さらに、被
処理体側寄りに配置されたコリメータまたは網状電極に
印加する電圧を調整することにより、被処理体に入射す
るイオンの量をプラズマ生成部との相互影響なく最適化
して、良好な膜質を得ることができる。
The first, second or third sputtering
Target, and placed closer to the target
Formed between the collimator or mesh electrode
Plasma is generated under the field, and the generated plasma is magnetic.
Target surface by the magnetic field formed by the field generating means
Entrapped in the vicinity, ions in the plasma are targeted
Spattered particles bounce off from the surface
It is. Thus, the target and the collimator or mesh
Since plasma is generated under an electric field between the electrodes,
Even if the distance between the target and the workpiece is increased,
Efficient use of the power input for plasma generation and excellent plasma
The production rate or sputtering efficiency can be secured. I
The sputtered particles are treated by the collimator
Since the light enters the film formation surface of the body almost perpendicularly,
Can improve the uniformity of the film thickness. In addition,
Collimator or reticulated electrode located closer to the processing object
By adjusting the applied voltage,
Optimization of the amount of ions without interaction with the plasma generator
As a result, good film quality can be obtained.

【0018】また、上記第4、第5または第6のスパッ
タリング装置においては、上記の作用効果に加えて、第
1のターゲットからのスパッタ粒子を被処理体の中心部
付近に相対的に多く堆積させ、第2のターゲットからの
スパッタ粒子を被処理体の周辺部付近に相対的に多く堆
積させることができるので、それぞれに印加する第1お
よび第2の陰極電圧を適当な値に選ぶことで、被処理体
上の膜厚の面内均一性を一層向上させることができる。
Further , the fourth, fifth or sixth sputters
In addition to the above functions and effects,
Sputtered particles from the target 1
Is deposited relatively in the vicinity, and the second target
A relatively large amount of sputter particles are deposited near the periphery of the workpiece.
The first and second applied to each
By selecting an appropriate value for the second cathode voltage and the second cathode voltage,
The in-plane uniformity of the upper film thickness can be further improved.

【0019】さらに、上記第7のスパッタリング装置で
は、上記の作用効果に加えて、コリメータおよび/また
は網状電極からの二次スパッタ粒子が被処理体に入射し
たとしても、成膜材と同じ材質なので、被処理体上に堆
積する膜の膜質劣化を回避することができる。
Further, in the seventh sputtering apparatus,
Is a collimator and / or
Indicates that secondary sputtered particles from the reticulated electrode enter the workpiece
Even though it is the same material as the film-forming material,
Deterioration of the film quality of the deposited film can be avoided.

【0020】[0020]

【実施例】以下、添付図を参照して本発明の一実施例を
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0021】図1は、この実施例によるスパッタリング
装置の主要な構成を示す略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a main structure of a sputtering apparatus according to this embodiment.

【0022】このスパッタリング装置の容器10は、た
とえばアルミニウムからなり、真空可能な円筒形のチャ
ンバとして構成されている。容器10内の上部には、円
盤状の主ターゲット12が下向きまたは内向きで支持部
材またはスパッタガン(図示せず)に取付けられてい
る。主ターゲット12は、成膜材料たとえばアルミニウ
ム、チタニウム、窒化チタン等から構成されている。容
器10内の下部には、主ターゲット12とほぼ真向かい
の位置で載置台14が固定配置され、この載置台14上
に被処理体たとえば半導体ウエハWが着脱可能に配置
(載置)される。載置台14には加熱機構(図示せず)
が内蔵されている。半導体ウエハWは、容器10の側壁
に設けられているゲートバルブ(図示せず)を通って容
器内に出し入れされるようになっている。
The container 10 of this sputtering apparatus is made of, for example, aluminum and is formed as a cylindrical chamber capable of vacuuming. A disk-shaped main target 12 is attached to a support member or a sputter gun (not shown) in a downward or inward direction at an upper portion in the container 10. The main target 12 is formed of a film forming material such as aluminum, titanium, titanium nitride, or the like. A mounting table 14 is fixedly disposed at a position substantially directly opposite to the main target 12 in the lower portion of the container 10, and an object to be processed, such as a semiconductor wafer W, is removably mounted (mounted) on the mounting table 14. A heating mechanism (not shown) is provided on the mounting table 14.
Is built-in. The semiconductor wafer W is put in and out of the container through a gate valve (not shown) provided on the side wall of the container 10.

【0023】ウエハ載置台14は容器10を介してアー
ス電位(0ボルト)に接続される。主ターゲット12は
直流電源13より負の直流電圧−V0 (たとえば−50
0〜1000ボルト)を印加される。これにより、ウエ
ハ載置台14上の半導体ウエハWは陽極で、主ターゲッ
ト12は陰極となる。
The wafer mounting table 14 is connected to the ground potential (0 volt) via the container 10. The main target 12 receives a negative DC voltage -V0 (for example, -50) from the DC power supply 13.
0 to 1000 volts). Thereby, the semiconductor wafer W on the wafer mounting table 14 becomes an anode, and the main target 12 becomes a cathode.

【0024】主ターゲット12の背後で真空容器10の
外側には、主ターゲット12の表面(下面)12a付近
に高密度のプラズマを閉じ込めるための磁界を発生する
マグネット・アッセンブリ16が設けられている。この
実施例では、複数個のマグネット・アッセンブリ16が
主ターゲット12の(仮想の)中心軸の回りに放射状に
配置され、駆動モータおよび回転支持部材等(図示せ
ず)によってターゲット中心軸の回りで回転運動するよ
うに構成されている。
A magnet assembly 16 for generating a magnetic field for confining high-density plasma near the surface (lower surface) 12a of the main target 12 is provided behind the main target 12 and outside the vacuum vessel 10. In this embodiment, a plurality of magnet assemblies 16 are radially disposed about a (virtual) central axis of the main target 12 and are driven about a target central axis by a drive motor, rotary support members, and the like (not shown). It is configured to rotate.

【0025】主ターゲット12に近接してその直ぐ下側
には、主ターゲット12の直径よりも大きな内径を有す
るリング状の補助ターゲット18が配置されている。こ
の補助ターゲット18は、主ターゲット12と同一の成
膜材料から構成され、支持部材(図示せず)を介して容
器10に取付けられている。補助ターゲット18には直
流電源15より負の直流電圧−V1 (たとえば−100
〜−500ボルト)が印加され、これにより補助ターゲ
ット18も陰極になっている。
A ring-shaped auxiliary target 18 having an inner diameter larger than the diameter of the main target 12 is disposed near and immediately below the main target 12. The auxiliary target 18 is made of the same film-forming material as the main target 12, and is attached to the container 10 via a support member (not shown). The auxiliary target 18 has a negative DC voltage -V1 (for example, -100) from the DC power supply 15.
~ -500 volts), whereby the auxiliary target 18 is also a cathode.

【0026】主ターゲット12と補助ターゲット18と
の間には隙間が設けられ、この隙間にガス供給管20の
先端(ガス吐出口)が臨んでいる。容器10の外の放電
ガス供給部(図示せず)よりガス供給管20を介して放
電ガスたとえばArガスが主ターゲット12の表面(下
面)12aおよび補助ターゲット18の表面(内側面)
18aに供給されるようになっている。容器10の側壁
の下部に排気口10aが設けられ、この排気口10aは
排気管21を介して外部の真空排気装置(図示せず)に
接続されている。この真空排気装置によって容器10内
が所定の真空度に減圧されるようになっている。
A gap is provided between the main target 12 and the auxiliary target 18, and the tip (gas discharge port) of the gas supply pipe 20 faces this gap. A discharge gas such as Ar gas is supplied from a discharge gas supply unit (not shown) outside the container 10 via a gas supply pipe 20 to the surface (lower surface) 12a of the main target 12 and the surface (inner surface) of the auxiliary target 18
18a. An exhaust port 10a is provided at a lower portion of the side wall of the container 10, and the exhaust port 10a is connected to an external vacuum exhaust device (not shown) via an exhaust pipe 21. The inside of the container 10 is depressurized to a predetermined degree of vacuum by the evacuation device.

【0027】ターゲット12,18と載置台14との間
には、半導体ウエハWよりも大きな直径を有する円盤状
の第1および第2のコリメータ22,24が同軸に配置
されている。これらのコリメータ22,24は、たとえ
ば図2に示すように多数の管または筒部Pを平行に(軸
を揃えて)密に配列してなる構成を有しており、ターゲ
ット12,18からのスパッタ粒子のうちほぼ軸方向
(垂直方向)の粒子のみを通すフィルタとして機能す
る。つまり、筒部Pの上部開口に垂直方向またはそれに
近い小さな入射角で入射するスパッタ粒子Saはそのま
ま筒の中を通って下部開口から外(下方)へ抜け出られ
るが、大きな入射角で入射するスパッタ粒子Sbは筒の
内壁面に当たってそこに付着し、筒部Pの外(下方)へ
抜け出られないようになっている。筒部Pを通り抜けで
きるスパッタ粒子Sの臨界入射角は、筒部Pのアスペク
ト比(W/H)によって決まる。
Disc-shaped first and second collimators 22 and 24 having a diameter larger than the semiconductor wafer W are coaxially arranged between the targets 12 and 18 and the mounting table 14. These collimators 22 and 24 have a configuration in which, for example, a large number of pipes or cylindrical portions P are densely arranged in parallel (with their axes aligned) as shown in FIG. It functions as a filter that allows only particles in the substantially axial direction (vertical direction) of the sputtered particles to pass. In other words, the sputtered particles Sa incident on the upper opening of the cylindrical portion P at a small incident angle in the vertical direction or close to the upper direction pass through the cylinder as it is and escape from the lower opening (downward). The particles Sb hit the inner wall surface of the cylinder and adhere thereto, so that the particles Sb cannot escape outside (downward) of the cylinder part P. The critical angle of incidence of the sputtered particles S that can pass through the cylinder P is determined by the aspect ratio (W / H) of the cylinder P.

【0028】このように、コリメータ22,24は、斜
めの角度で入射するスパッタ粒子を筒部Pの内壁面に付
着させて吸収する作用がある。この付着率ないし吸収率
を高めるには、コリメータ22,24の材質を成膜材料
と同じものに選ぶのがよい。また、プラズマイオンがコ
リメータ22,24に当たることにより、コリメータ表
面から二次スパッタ粒子がはじき出され、これが半導体
ウエハWに入射することがある。この点からしても、両
コリメータ、とりわけ半導体ウエハWに近い第2のコリ
メータ24の少なくとも表面部分は、成膜材料と同じ材
質から構成されるのが好ましい。
As described above, the collimators 22 and 24 have a function of adsorbing sputter particles incident at an oblique angle on the inner wall surface of the cylindrical portion P and absorbing them. In order to increase the adhesion rate or the absorption rate, it is preferable to select the same material for the collimators 22 and 24 as the film forming material. When the plasma ions impinge on the collimators 22 and 24, secondary sputtered particles are repelled from the collimator surface, and may be incident on the semiconductor wafer W. Also from this point, it is preferable that at least the surface portion of both collimators, especially at least the surface of the second collimator 24 close to the semiconductor wafer W, is made of the same material as the film forming material.

【0029】ターゲット12,18側に近接する第1の
コリメータ22は容器10を介してアース電位VE (0
ボルト)に接続される。ウエハ載置台14に近接する第
2のコリメータ24は直流電源17より正の電圧+V2
(たとえば+100〜+500ボルト)を印加される。
The first collimator 22 near the targets 12 and 18 is connected to the ground potential VE (0
Bolt). The second collimator 24 near the wafer mounting table 14 receives a positive voltage + V2 from the DC power supply 17.
(For example, +100 to +500 volts).

【0030】半導体ウエハW(厳密にはウエハ載置台1
4)の位置を基準とし、この基準位置からの主ターゲッ
ト12、補助ターゲット18、第1および第2のコリメ
ータ22,24の距離をそれぞれD(12),D(18),D(2
2),D(24)とすると、各部間の電位分布は図3の,
,,のようになる。曲線は主ターゲット12と
第1のコリメータ22間の電位分布を示し、曲線は補
助ターゲット18と第1のコリメータ22間の電位分布
を示し、曲線は第1のコリメータ22と第2のコリメ
ータ24間の電位分布を示し、曲線は第2のコリメー
24と半導体ウエハ(厳密にはウエハ載置台14)間
の電位分布を示している。なお、図解を模式化するため
に、各区間内で電位勾配(電界)は一定とし、各曲線
,,,を1本の直線として表している。
Semiconductor wafer W (strictly speaking, wafer mounting table 1
With reference to the position 4), distances of the main target 12, the auxiliary target 18, the first and second collimators 22, 24 from the reference position are D (12), D (18), D (2), respectively.
2) and D (24), the potential distribution between the parts is as shown in FIG.
,,become that way. The curve shows the potential distribution between the main target 12 and the first collimator 22, the curve shows the potential distribution between the auxiliary target 18 and the first collimator 22, and the curve shows the potential distribution between the first collimator 22 and the second collimator 24. The curve shows the potential distribution between the second collimator 24 and the semiconductor wafer (strictly, the wafer mounting table 14). Note that, in order to schematically illustrate, the potential gradient (electric field) is constant in each section, and each curve is represented as one straight line.

【0031】図3の電位分布図より、第1のコリメータ
22は半導体ウエハWとほぼ等しい電位に置かれるた
め、陰極側のターゲット12,18に対して実質的に陽
極として機能することがわかる。第1のコリメータ
とターゲット12,18とは互いに接近した位置関係に
あるため、両者の間には曲線,の急峻な傾きに対応
した強い電界が得られる。これによって、直流電源1
3,15からのバイアス電圧−V1,+V2 が比較的低い
値に選ばれても、ターゲット12,18の表面12a,
18a付近には高密度のプラズマが生成されるようにな
っている。
From the potential distribution diagram of FIG. 3, the first collimator
Since 22 is placed at substantially the same potential as the semiconductor wafer W, it can be seen that it substantially functions as an anode with respect to the targets 12 and 18 on the cathode side. First collimator 2 2
Since the target and the targets 12 and 18 are close to each other, a strong electric field corresponding to the steep slope of the curve is obtained between the two. Thereby, the DC power supply 1
Although the bias voltages -V1, + V2 from 3, 15 are chosen to be relatively low values, the surfaces 12a,
High density plasma is generated near 18a.

【0032】次に、本実施例のスパッタリング装置にお
ける作用を説明する。
Next, the operation of the sputtering apparatus of this embodiment will be described.

【0033】ターゲット12,18およびコリメータ2
2,24に電力が投入され、ターゲット12,18の背
後でマグネット・アッセンブリ16が回転駆動され、載
置台14上に半導体ウエハWが置かれ、容器10の圧力
が所定の真空度たとえば1.0ミリTorrまで減圧さ
れた状態の下で、ガス供給管20より放電ガス(Ar)
が供給される。
Targets 12, 18 and collimator 2
Electric power is supplied to the substrates 2 and 24, the magnet assembly 16 is rotated behind the targets 12 and 18, the semiconductor wafer W is placed on the mounting table 14, and the pressure of the container 10 is reduced to a predetermined degree of vacuum, for example, 1.0. Under a state where the pressure is reduced to milliTorr, the discharge gas (Ar) is supplied through the gas supply pipe 20.
Is supplied.

【0034】これにより、主ターゲット12の表面12
aをなぞるように回転する高密度のプラズマが生成し、
このプラズマ中のArイオンが主ターゲット12の表面
12aに衝突し、そこからスパッタ粒子がはじき出され
る。主ターゲット12の表面12aからはじき出される
スパッタ粒子の飛翔方向は下向きにほぼ余弦則にしたが
った分布を有している。また、プラズマからの一部のA
rイオンが補助ターゲット18の表面18aに斜め下向
きに入射または衝突し、そこからもスパッタ粒子が斜め
下向きにはじき出される。
Thus, the surface 12 of the main target 12
a high-density plasma that rotates to trace a
Ar ions in the plasma collide with the surface 12a of the main target 12, and sputtered particles are repelled from there. The flying direction of the sputtered particles repelled from the surface 12a of the main target 12 has a downward distribution substantially in accordance with the cosine law. Also, some A from the plasma
The r ions enter or collide obliquely downward with respect to the surface 18a of the auxiliary target 18, and sputter particles are also ejected obliquely downward therefrom.

【0035】両ターゲット12,18からのスパッタ粒
子は先ず第1コリメータ22に入射し、ほぼ垂直方向の
スパッタ粒子だけが第1コリメータ22から垂直下方へ
通り抜ける。主ターゲット12からのスパッタ粒子のう
ち第1コリメータ22を通り抜けるものは、相対的に第
1コリメータ22の中心部側の方が周縁部側よりも多
い。しかし、補助ターゲット18からのスパッタ粒子の
うち第1のコリメータ22を通り抜けるものは、相対的
に第1コリメータ22の周縁部側の方が中心部側よりも
多い。両ターゲット12,18に印加する互いに独立し
たバイアス電圧−V0 ,−V1 を適当な値に選ぶこと
で、第1コリメータ22を通り抜けるスパッタ粒子の密
度をコリメータ22の面内でほぼ均一にすることができ
る。
The sputtered particles from the targets 12 and 18 first enter the first collimator 22, and only the sputtered particles in a substantially vertical direction pass vertically downward from the first collimator 22. Among the sputtered particles from the main target 12, those that pass through the first collimator 22 are relatively larger at the center of the first collimator 22 than at the periphery. However, among the sputtered particles from the auxiliary target 18 , those that pass through the first collimator 22 are relatively larger on the peripheral side of the first collimator 22 than on the center side. By selecting independent bias voltages -V0 and -V1 applied to both targets 12 and 18 to appropriate values, the density of sputter particles passing through the first collimator 22 can be made substantially uniform in the plane of the collimator 22. it can.

【0036】第1コリメータ22はアース電位(陽極電
位)に接続されているため、プラズマから飛んできた電
子のほとんどがこのコリメータ22で捕捉される。ま
た、第1コリメータ22は、プラズマからのArイオン
に対しては逆向きの(押し返す方向の)電界を与え、半
体ウエハW側へ飛ぶArイオンの量を抑制する。
Since the first collimator 22 is connected to the ground potential (anode potential), most of the electrons flying from the plasma are captured by the collimator 22. Further, the first collimator 22 gives an electric field in the opposite direction (in the direction of pushing back) to Ar ions from the plasma, and suppresses the amount of Ar ions flying toward the half wafer W.

【0037】第1コリメータ22を通り抜けたスパッタ
粒子は、そのまま第2コリメータ24を通り抜けて直進
し、半導体ウエハWの表面(膜形成面)に入射し、そこ
に堆積する。第2コリメータ24を通り抜けるスパッタ
粒子の密度もコリメータ24の面内でほぼ均一になって
いるため、半導体ウエハW上にはウエハ面内でほぼ均一
な膜厚に膜が形成される。
The sputtered particles passing through the first collimator 22 pass straight through the second collimator 24 as they are, are incident on the surface (film forming surface) of the semiconductor wafer W, and are deposited there. Since the density of sputtered particles passing through the second collimator 24 is also substantially uniform in the plane of the collimator 24, a film is formed on the semiconductor wafer W to have a substantially uniform thickness in the plane of the wafer.

【0038】第2コリメータ24は、正のバイアス電圧
+V2 を印加されているときは、図3の曲線で示すよ
うに第1コリメータ22よりも電位が高く、プラズマイ
オン(Ar)に対してポテンシャル障壁を形成する。こ
の場合、半導体ウエハWに入射するプラズマイオンは第
2コリメータ24でさらに抑制されることになる。
When a positive bias voltage + V 2 is applied, the second collimator 24 has a higher potential than the first collimator 22 as shown by the curve in FIG. 3 and has a potential barrier against plasma ions (Ar). To form In this case, the plasma ions incident on the semiconductor wafer W are further suppressed by the second collimator 24.

【0039】もっとも、第2コリメータ24に負のバイ
アス電圧−V2'を印加してもよく、そのようなバイアス
にすると第2コリメータ22と半導体ウエハWとの間に
は図3の曲線’,’で示すような電位分布が得られ
る。この場合、第2コリメータ24は第1コリメータ2
2側からのプラズマイオンを引き込むように作用するた
め、半導体ウエハWに入射するプラズマイオンの量を増
大させることも可能である。
Of course, a negative bias voltage -V2 'may be applied to the second collimator 24, and if such a bias is applied, the curve', 'in FIG. A potential distribution as shown by is obtained. In this case, the second collimator 24 is the first collimator 2
Since it acts to draw in plasma ions from the two sides, the amount of plasma ions incident on the semiconductor wafer W can be increased.

【0040】このように、第2コリメータ24に印加す
るバイアス電圧の極性または絶対値を変えることで、半
導体ウエハWに入射するプラズマイオンの量を制御また
は加減することができ、これによって半導体ウエハW上
に所望の膜質で成膜することが可能である。
As described above, by changing the polarity or the absolute value of the bias voltage applied to the second collimator 24, the amount of plasma ions incident on the semiconductor wafer W can be controlled or adjusted. It is possible to form a film with a desired film quality thereon.

【0041】また、プラズマイオンによって第1および
第2コリメータ22,24の表面または壁面が叩かれ、
そこから二次スパッタ粒子がはじき出されてそれが半導
体ウエハWに入射することもあり得る。しかし、本実施
例では、これらのコリメータ22,24の少なくとも表
面部の材質をターゲット12,18の材質つまり成膜材
料と同じ材質(たとえばアルミニウム)で形成するよう
にしたので、これらコリメータからの二次スパッタ粒子
が半導体ウエハWに入射したとしても、ウエハW上に形
成される膜が劣化するおそれはない。なお、ウエハW上
の膜を劣化させないようなものであれば、成膜材料と違
う材質でコリメータ22,24を構成してもよい。
The surfaces or walls of the first and second collimators 22 and 24 are hit by the plasma ions,
From there, the secondary sputtered particles may be repelled and enter the semiconductor wafer W. However, in the present embodiment, at least the surface material of the collimators 22 and 24 is formed of the same material (for example, aluminum) as the material of the targets 12 and 18, that is, the film-forming material. Even if the next sputtered particles enter the semiconductor wafer W, there is no possibility that the film formed on the wafer W is deteriorated. The collimators 22 and 24 may be made of a material different from the film forming material as long as the film on the wafer W is not deteriorated.

【0042】上記したように、本実施例のスパッタリン
グ装置では、主ターゲット12よりも半導体ウエハWに
近い位置に主ターゲット12よりも外側で環状に延在す
る補助ターゲット18を配置し、これら第1および第2
のターゲットに印加するバイアス電圧−V0 ,−V1 を
適当な値に選ぶことで、さらにはターゲット12,18
と半導体ウエハWとの間に第1および第2のコリメータ
22,24を配置し、これらのコリメータ22,24に
印加するバイアス電圧VE ,V2 を適当な値に選ぶこと
で、半導体ウエハW上にウエハ面内でほぼ均一な膜厚
で、かつ良好な膜質で膜を形成することができる。
As described above, in the sputtering apparatus according to the present embodiment, the auxiliary target 18 extending annularly outside the main target 12 is disposed at a position closer to the semiconductor wafer W than the main target 12. And the second
By selecting the bias voltages -V0, -V1 applied to the target at an appropriate value, the targets 12, 18
The first and second collimators 22 and 24 are disposed between the semiconductor wafer W and the semiconductor wafer W, and the bias voltages VE and V2 applied to these collimators 22 and 24 are selected to have appropriate values. The film can be formed with a substantially uniform film thickness and good film quality in the wafer surface.

【0043】なお、主ターゲット12の表面形状は平板
型のものに限らず、任意の形状が可能であり、たとえば
凹面または凸面形状でも可能である。必要に応じて、主
ターゲットまたは補助ターゲットを複数個の部分ターゲ
ットで構成することも可能である。
The surface shape of the main target 12 is not limited to a flat plate, but may be any shape, for example, a concave or convex shape. If necessary, the main target or the auxiliary target can be constituted by a plurality of partial targets.

【0044】コリメータ22,24においては、図2の
構成は一例であって、他の筒部形状ないし配列パターン
にしてもよく、たとえば筒部のアスペクト比(W/H)
がコリメータの半径方向で変わるような構成にすること
も可能である。また、第2コリメータの径を第1コリメ
ータの径より小さめにとることによっても良好な膜厚均
一性の達成が可能である。両コリメータ22,24の構
造または材質が異なっていてもよい。両コリメータ2
2,24の一方、たとえば第2コリメータ24に換え
て、任意の方向を有するスパッタ粒子を通すような網状
電極(グリッド)を設けてもよい。また、必要に応じて
第3のコリメータまたはグリッドを設けてもよい。
In the collimators 22 and 24, the configuration shown in FIG. 2 is an example, and other shapes or arrangement patterns of the cylinders may be used. For example, the aspect ratio (W / H) of the cylinders
Can be changed in the radial direction of the collimator. Also, by making the diameter of the second collimator smaller than that of the first collimator, it is possible to achieve good film thickness uniformity. The structures or materials of the two collimators 22 and 24 may be different. Both collimators 2
In place of the second collimator 24, for example, a mesh electrode (grid) through which sputtered particles having an arbitrary direction pass may be provided. Further, a third collimator or grid may be provided as necessary.

【0045】ターゲット12,18およびコリメータ2
2,24に印加するバイアス電圧は任意の値に選ぶこと
が可能である。したがって、図3に示すような電位分布
は一例であり、任意の電位分布に設定することができ
る。
Targets 12, 18 and collimator 2
The bias voltage applied to 2, 4 can be selected to any value. Therefore, the potential distribution shown in FIG. 3 is an example, and can be set to an arbitrary potential distribution.

【0046】コリメータまたはグリッドを設けずに本発
明による補助ターゲットを設けた構成でも、ある程度ま
で膜厚の均一性を向上させることは可能である。また、
補助ターゲットを設けずに本発明によるコリメータ、グ
リッドまたは他の網状電極を設けた構成でも、ある程度
まで膜厚の均一性を向上できるだけでなく、膜質を向上
させることが可能である。
Even with a configuration in which the auxiliary target according to the present invention is provided without providing a collimator or grid, it is possible to improve the uniformity of the film thickness to some extent. Also,
Even in the configuration in which the collimator, grid, or other mesh electrode according to the present invention is provided without providing the auxiliary target, it is possible to improve the film quality as well as the film thickness uniformity to some extent.

【0047】被処理体は、半導体ウエハWに限るもので
はなく、たとえば磁気ディスクやLCD基板等でも可能
である。本発明のスパッタリング装置は、半導体デバイ
ス製造における成膜工程の外にも、様々な成膜処理で使
用可能なものである。
The object to be processed is not limited to the semiconductor wafer W, but may be, for example, a magnetic disk or an LCD substrate. INDUSTRIAL APPLICABILITY The sputtering apparatus of the present invention can be used in various film forming processes in addition to a film forming step in semiconductor device manufacturing.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスパッタ
リング装置によれば、投入電力の利用効率を向上させ、
被処理体上の面内にほぼ均一な膜厚で、さらには良好な
膜質で所望の膜を形成することができる。
As described above, according to the sputtering apparatus of the present invention, it is possible to improve the utilization efficiency of input power,
A desired film can be formed with a substantially uniform film thickness on the surface of the object to be processed and further with good film quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例によるスパッタリング装置の
主要な構成を示す略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a main configuration of a sputtering apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】実施例におけるコリメータの構造を示す部分斜
視図である。
FIG. 2 is a partial perspective view showing a structure of a collimator in the embodiment.

【図3】実施例のスパッタリング装置の真空容器内にお
ける電位分布を模式的に示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a potential distribution in a vacuum vessel of a sputtering apparatus according to an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 真空容器 12 主ターゲット 14 ウエハ載置台 16 マグネット・アッセンブリ 18 補助ターゲット 22 第1コリメータ 24 第2コリメータ 13,15,17 直流電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vacuum container 12 Main target 14 Wafer mounting table 16 Magnet assembly 18 Auxiliary target 22 1st collimator 24 2nd collimator 13,15,17 DC power supply

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/203 H01L 21/285 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 14/00-14/58 H01L 21/203 H01L 21/285

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 真空容器内で陽極側の被処理体と対向し
て配置される板状のターゲットと、 前記ターゲットに陰極電圧を印加する陰極電圧印加手段
と、 前記ターゲットの表面付近に放電ガスを供給する放電ガ
ス供給手段と、 前記ターゲットの表面付近にプラズマを閉じ込めるため
の磁界を発生する磁界発生手段と、 前記ターゲットと前記被処理体との間に配置され、前記
ターゲットからのスパッタ粒子のうち前記被処理体の膜
形成面に対してほぼ垂直な方向を有するもののみを通す
第1のコリメータと、 前記第1のコリメータに陽極電圧を印加する陽極電圧印
加手段と、 前記第1のコリメータと前記被処理体との間に配置さ
れ、前記ターゲットからのスパッタ粒子のうち前記被処
理体の膜形成面に対してほぼ垂直な方向を有するものの
みを通す第2のコリメータと、 前記第2のコリメータに前記被処理体に入射するイオン
の量を制御するための電圧を印加するイオン入射量制御
電圧印加手段とを有する スパッタリング装置。
An anode-side object to be treated in a vacuum vessel;
A plate-shaped target disposed Te, the cathode voltage applying means for applying a negative voltage to the target
And a discharge gas for supplying a discharge gas near the surface of the target.
Means for supplying plasma and confining plasma near the surface of the target
Magnetic field generating means for generating a magnetic field of, and disposed between the target and the object to be processed,
Film of the object to be processed among sputtered particles from the target
Pass only those that have a direction substantially perpendicular to the forming surface
A first collimator and an anode voltage mark for applying an anode voltage to the first collimator;
And a processing unit, disposed between the first collimator and the object to be processed.
Of the sputtered particles from the target.
Although it has a direction almost perpendicular to the film formation surface of the body,
A second collimator that passes through the ion beam and ions that enter the object to be processed into the second collimator
Control of the amount of incident ions by applying a voltage to control the amount of ions
A sputtering apparatus having a voltage application unit .
【請求項2】 真空容器内で陽極側の被処理体と対向し
て配置される板状のターゲットと、 前記ターゲットに陰極電圧を印加する陰極電圧印加手段
と、 前記ターゲットの表面付近に放電ガスを供給する放電ガ
ス供給手段と、 前記ターゲットの表面付近にプラズマを閉じ込めるため
の磁界を発生する磁界発生手段と、 前記ターゲットと前記被処理体との間に配置され、前記
ターゲットからのスパッタ粒子のうち前記被処理体の膜
形成面に対してほぼ垂直な方向を有するもののみを通す
コリメータと、 前記コリメータに陽極電圧を印加する陽極電圧印加手段
と、 前記コリメータと前記被処理体との間に配置された網状
電極と、 前記網状電極に前記被処理体に入射するイオンの量を制
御するための電圧を印 加するイオン入射量制御電圧印加
手段とを有する スパッタリング装置。
2. An object facing an object to be treated on the anode side in a vacuum vessel.
A plate-shaped target disposed Te, the cathode voltage applying means for applying a negative voltage to the target
And a discharge gas for supplying a discharge gas near the surface of the target.
Means for supplying plasma and confining plasma near the surface of the target
Magnetic field generating means for generating a magnetic field of, and disposed between the target and the object to be processed,
Film of the object to be processed among sputtered particles from the target
Pass only those that have a direction substantially perpendicular to the forming surface
A collimator, and an anode voltage applying means for applying an anode voltage to the collimator
And a mesh disposed between the collimator and the object to be processed.
The amount of ions incident on the electrode and the mesh electrode on the object to be processed is controlled.
Ion incidence amount control voltage applied to mark pressurizing a voltage for Gosuru
And a sputtering apparatus.
【請求項3】 真空容器内で陽極側の被処理体と対向し
て配置される板状のターゲットと、 前記ターゲットに陰極電圧を印加する陰極電圧印加手段
と、 前記ターゲットの表面付近に放電ガスを供給する放電ガ
ス供給手段と、 前記ターゲットの表面付近にプラズマを閉じ込めるため
の磁界を発生する磁界発生手段と、 前記ターゲットと前記被処理体との間に配置された網状
電極と、 前記網状電極に陽極電圧を印加する陽極電圧印加手段
と、 前記網状電極と前記被処理体との間に配置され、前記タ
ーゲットからのスパッタ粒子のうち前記被処理体の膜形
成面に対してほぼ垂直な方向を有するもののみを通すコ
リメータと、 前記コリメータに前記被処理体に入射するイオンの量を
制御するための電圧を印加するイオン入射量制御電圧印
加手段とを有する スパッタリング装置。
3. An anode-side object to be processed in a vacuum vessel.
A plate-shaped target disposed Te, the cathode voltage applying means for applying a negative voltage to the target
And a discharge gas for supplying a discharge gas near the surface of the target.
Means for supplying plasma and confining plasma near the surface of the target
Magnetic field generating means for generating a magnetic field, and a mesh disposed between the target and the object to be processed
An electrode, and an anode voltage applying means for applying an anode voltage to the mesh electrode
Disposed between the mesh electrode and the object to be processed;
Film shape of the object to be processed among sputtered particles from the target
Through only those having a direction substantially perpendicular to the surface
A remeter and an amount of ions incident on the object to be processed into the collimator.
Ion incident amount control voltage mark to apply voltage for control
And a sputtering device.
【請求項4】 真空容器内で陽極側の被処理体と対向し
て配置される板状の第1のターゲットと、 前記第1のターゲットに第1の陰極電圧を印加する第1
の陰極電圧印加手段と、 前記真空容器内で前記第1のターゲットよりも前記被処
理体に近い位置に配置され、前記第1のターゲットより
も半径方向外側で環状に延在する第2のターゲットと、 前記第2のターゲットに第2の陰極電圧を印加する第2
の陰極電圧印加手段と、 前記第1および第2のターゲットの表面付近に放電ガス
を供給する放電ガス供給手段と、 前記第1および第2のターゲットの表面付近にプラズマ
を閉じ込めるための磁界を発生する磁界発生手段と、 前記第2のターゲットと前記被処理体との間に配置さ
れ、前記ターゲットからのスパッタ粒子のうち前記被処
理体の膜形成面に対してほぼ垂直な方向を有するものの
みを通す第1のコリメータと、 前記第1のコリメータに陽極電圧を印加する陽極電圧印
加手段と、 前記第1のコリメータと前記被処理体との間に配置さ
れ、前記ターゲットからのスパッタ粒子のうち前記被処
理体の膜形成面に対してほぼ垂直な方向を有するものの
みを通す第2のコリメータと、 前記第2のコリメータに前記被処理体に入射するイオン
の量を制御するための電圧を印加するイオン入射量制御
電圧印加手段とを有する スパッタリング装置。
4. An anode-side object to be processed in a vacuum vessel.
And a first target for applying a first cathode voltage to the first target.
Means for applying a cathode voltage to the target,
Placed at a position close to the body,
A second target extending annularly outward in the radial direction; and a second target for applying a second cathode voltage to the second target.
Cathode voltage applying means, and a discharge gas near the surfaces of the first and second targets.
Discharge gas supply means for supplying plasma and plasma near the surfaces of the first and second targets
A magnetic field generating means for generating a magnetic field for confining the object, and a magnetic field generating means disposed between the second target and the object to be processed.
Of the sputtered particles from the target.
Although it has a direction almost perpendicular to the film formation surface of the body,
A first collimator that passes through the first collimator, and an anode voltage mark that applies an anode voltage to the first collimator.
And a processing unit, disposed between the first collimator and the object to be processed.
Of the sputtered particles from the target.
Although it has a direction almost perpendicular to the film formation surface of the body,
A second collimator that passes through the ion beam and ions that enter the object to be processed into the second collimator
Control of the amount of incident ions by applying a voltage to control the amount of ions
A sputtering apparatus having a voltage application unit .
【請求項5】 真空容器内で陽極側の被処理体と対向し
て配置される板状の第1のターゲットと、 前記第1のターゲットに第1の陰極電圧を印加する第1
の陰極電圧印加手段と、 前記真空容器内で前記第1のターゲットよりも前記被処
理体に近い位置に配置され、前記第1のターゲットより
も半径方向外側で環状に延在する第2のターゲットと、 前記第2のターゲットに第2の陰極電圧を印加する第2
の陰極電圧印加手段と、 前記第1および第2のターゲットの表面付近に放電ガス
を供給する放電ガス供給手段と、 前記第1および第2のターゲットの表面付近にプラズマ
を閉じ込めるための磁界を発生する磁界発生手段と、 前記第2のターゲットと前記被処理体との間に配置さ
れ、前記ターゲットからのスパッタ粒子のうち前記被処
理体の膜形成面に対してほぼ垂直な方向を有するものの
みを通すコリメータと、 前記コリメータに陽極電圧を印加する陽極電圧印加手段
と、 前記コリメータと前記被処理体との間に配置された網状
電極と、 前記網状電極に前記被処理体に入射するイオンの量を制
御するための電圧を印 加するイオン入射量制御電圧印加
手段とを有するスパッタリング装置。
5. An anode-side object to be treated facing in a vacuum vessel.
And a first target for applying a first cathode voltage to the first target.
Means for applying a cathode voltage to the target,
Placed at a position close to the body,
A second target extending annularly outward in the radial direction; and a second target for applying a second cathode voltage to the second target.
Cathode voltage applying means, and a discharge gas near the surfaces of the first and second targets.
Discharge gas supply means for supplying plasma and plasma near the surfaces of the first and second targets
A magnetic field generating means for generating a magnetic field for confining the object, and a magnetic field generating means disposed between the second target and the object to be processed.
Of the sputtered particles from the target.
Although it has a direction almost perpendicular to the film formation surface of the body,
A collimator that passes through the collimator, and an anode voltage applying unit that applies an anode voltage to the collimator.
And a mesh disposed between the collimator and the object to be processed.
The amount of ions incident on the electrode and the mesh electrode on the object to be processed is controlled.
Ion incidence amount control voltage applied to mark pressurizing a voltage for Gosuru
And a sputtering apparatus.
【請求項6】 真空容器内で陽極側の被処理体と対向し
て配置される板状の第1のターゲットと、 前記第1のターゲットに第1の陰極電圧を印加する第1
の陰極電圧印加手段と、 前記真空容器内で前記第1のターゲットよりも前記被処
理体に近い位置に配置され、前記第1のターゲットより
も半径方向外側で環状に延在する第2のターゲットと、 前記第2のターゲットに第2の陰極電圧を印加する第2
の陰極電圧印加手段と、 前記第1および第2のターゲットの表面付近に放電ガス
を供給する放電ガス供給手段と、 前記第1および第2のターゲットの表面付近にプラズマ
を閉じ込めるための磁界を発生する磁界発生手段と、 前記第2のターゲットと前記被処理体との間に配置され
た網状電極と、 前記網状電極に陽極電圧を印加する陽極電圧印加手段
と、前記網状電極と前記被処理体との間に配置され、前記タ
ーゲットからのスパッタ粒子のうち前記被処理体の膜形
成面に対してほぼ垂直な方向を有するもののみを通すコ
リメータと、 前記コリメータに前記被処理体に入射するイオンの量を
制御するための電圧を印加するイオン入射量制御電圧印
加手段とを有するスパッタリング装置。
6. An anode-side object to be processed in a vacuum vessel.
And a first target for applying a first cathode voltage to the first target.
Means for applying a cathode voltage to the target,
Placed at a position close to the body,
A second target extending annularly outward in the radial direction; and a second target for applying a second cathode voltage to the second target.
Cathode voltage applying means, and a discharge gas near the surfaces of the first and second targets.
Discharge gas supply means for supplying plasma and plasma near the surfaces of the first and second targets
Magnetic field generating means for generating a magnetic field for confining the target, and disposed between the second target and the object to be processed.
A reticulated electrode, an anode voltage applying means for applying an anode voltage to the reticulated electrode, and an anode voltage applying means disposed between the reticulated electrode and the object to be processed.
Film shape of the object to be processed among sputtered particles from the target
Through only those having a direction substantially perpendicular to the surface
A remeter and an amount of ions incident on the object to be processed into the collimator.
Ion incident amount control voltage mark to apply voltage for control
And a sputtering device.
【請求項7】 各々の前記コリメータおよび/または前
記網状電極の少なくとも表面部分を前記ターゲットと同
じ材質で形成してなる請求項1〜6のいずれかに記載の
スパッタリング装置。
7. Each of said collimators and / or
At least the surface of the reticulated electrode is the same as the target.
The material according to any one of claims 1 to 6, which is formed of the same material.
Sputtering equipment.
【請求項8】 前記ターゲット寄りに配置される前記コ
リメータまたは前記網状電極に印可する陽極電圧を前記
被処理体に印加する電圧とほぼ等しい値に設定する請求
項1〜7のいずれかに記載のスパッタリング装置。
8. The method according to claim 7, wherein the core is located closer to the target.
The anode voltage applied to the remeter or the mesh electrode
Request to set to a value approximately equal to the voltage applied to the object
Item 8. The sputtering apparatus according to any one of Items 1 to 7.
【請求項9】 前記被処理体寄りに配置される前記コリ
メータまたは前記網状電極に印可するイオン量制御電圧
を前記陽極電圧に対して相対的に高い値または低い値に
設定する請求項1〜8のいずれかに記載のスパッタリン
グ装置。
9. The method according to claim 1, wherein the stiffener is disposed closer to the object.
Ion amount control voltage applied to a meter or the mesh electrode
To a relatively high or low value with respect to the anode voltage
Sputtering according to any one of claims 1 to 8, which is set.
Device.
JP13640694A 1994-05-26 1994-05-26 Sputtering equipment Expired - Fee Related JP3336421B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13640694A JP3336421B2 (en) 1994-05-26 1994-05-26 Sputtering equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13640694A JP3336421B2 (en) 1994-05-26 1994-05-26 Sputtering equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07316806A JPH07316806A (en) 1995-12-05
JP3336421B2 true JP3336421B2 (en) 2002-10-21

Family

ID=15174424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13640694A Expired - Fee Related JP3336421B2 (en) 1994-05-26 1994-05-26 Sputtering equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3336421B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0846786A3 (en) * 1996-12-06 2001-11-07 Applied Materials, Inc. Modified physoical vapor deposition chamber and method of depositing materials at low pressure
TW399245B (en) 1997-10-29 2000-07-21 Nec Corp Sputtering apparatus for sputtering high melting point metal and method for manufacturing semiconductor device having high melting point metal
KR102213751B1 (en) * 2014-03-28 2021-02-09 삼성디스플레이 주식회사 Sputtering device and method of driving the same
JP6509553B2 (en) * 2014-12-19 2019-05-08 株式会社アルバック Sputtering device
KR102056735B1 (en) * 2016-03-14 2019-12-17 가부시끼가이샤 도시바 Processing Units and Collimators
JP6334663B2 (en) * 2016-12-20 2018-05-30 株式会社東芝 Sputtering apparatus and sputtering collimator
KR102597417B1 (en) * 2018-12-26 2023-11-03 가부시키가이샤 알박 Sputtering device and sputtering method
CN115161594B (en) * 2022-08-02 2023-04-11 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 Coating equipment and method capable of improving deep hole filling

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07316806A (en) 1995-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6562200B2 (en) Thin-film formation system and thin-film formation process
JP2000144399A (en) Sputtering device
JPH073450A (en) Magnetron sputtering source for low-pressure operation
TW202305885A (en) Biasable flux optimizer/collimator for pvd sputter chamber
US3649502A (en) Apparatus for supported discharge sputter-coating of a substrate
JPS63310965A (en) Sputtering device
JP3336421B2 (en) Sputtering equipment
KR20010020525A (en) Sputter coating system and method using substrate electrode
CN101842512A (en) Sputtering apparatus and film forming method
JP3094050B2 (en) Magnetron sputtering device and sputtering gun
JPH0878333A (en) Plasma apparatus for formation of film
JPH02111878A (en) Sputtering device
WO2020137027A1 (en) Sputtering device and sputtering method
JPH03140467A (en) Sputtering device
JP2746292B2 (en) Sputtering equipment
JPH024966A (en) Sputtering device
KR20070074020A (en) Apparatus for sputter deposition and method of sputter deposition using the same
JPH02290971A (en) Sputtering device
JP3038287B2 (en) Thin film production equipment
JPH01116068A (en) Bias sputtering device
JPH1136063A (en) Arc type evaporating source
JPH02298263A (en) Sputtering device
JP2001115259A (en) Magnetron sputtering system
EP0634779A1 (en) Collimation chamber with rotatable pedestal
JP4396885B2 (en) Magnetron sputtering equipment

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees