JP3366391B2 - Sputtering apparatus and sputtering film forming method - Google Patents

Sputtering apparatus and sputtering film forming method

Info

Publication number
JP3366391B2
JP3366391B2 JP22377393A JP22377393A JP3366391B2 JP 3366391 B2 JP3366391 B2 JP 3366391B2 JP 22377393 A JP22377393 A JP 22377393A JP 22377393 A JP22377393 A JP 22377393A JP 3366391 B2 JP3366391 B2 JP 3366391B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
collimator
holes
sputtering
target
large number
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 - Lifetime
Application number
JP22377393A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0774103A (en
Inventor
公明 田中
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 JP22377393A priority Critical patent/JP3366391B2/en
Publication of JPH0774103A publication Critical patent/JPH0774103A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3366391B2 publication Critical patent/JP3366391B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (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、例えば半導体装置の製
造工程において各種の薄膜をスパッタによって形成する
ための装置及び方法に係り、特にコリメータを使用する
スパッタ装置及びスパッタ成膜方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for forming various thin films by sputtering in a semiconductor device manufacturing process, and more particularly to a sputtering apparatus and a sputtering film forming method using a collimator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のスパッタ装置は、例えば図5に示
すように、薄膜の母材であるターゲット21を設置した
電極22と、薄膜を形成する基板であるウエハ23を設
置した電極24とが、チャンバ25内に所定間隔を隔て
て対向配置されている。そして、真空ポンプ32により
排気管27からチャンバ25内を真空引きしてガス導入
管26より例えばArガスを導入すると共に、例えば直
流電源28により電極22、24間に電圧を印加し、チ
ャンバ25内にプラズマを発生させるようにしている。
2. Description of the Related Art In a conventional sputtering apparatus, for example, as shown in FIG. 5, an electrode 22 having a target 21 which is a base material of a thin film and an electrode 24 having a wafer 23 which is a substrate for forming a thin film are installed. In the chamber 25, they are opposed to each other at a predetermined interval. Then, the inside of the chamber 25 is evacuated from the exhaust pipe 27 by the vacuum pump 32, Ar gas, for example, is introduced from the gas introduction pipe 26, and a voltage is applied between the electrodes 22 and 24 by the DC power supply 28, for example, and the chamber 25 is It is designed to generate plasma.

【0003】上記スパッタ装置において、プラズマ中で
加速されたAr+ イオンがターゲット21の表面に衝突
すると、その表面近傍で電界放射された電子により中和
されて中性となるが、運動量をそのまま保存してターゲ
ット21内に突入する。このイオンはターゲット21の
内部(表面近傍)で構成する原子や分子と衝突しながら
除々にエネルギーを消失して停止する。ターゲット21
はこの異粒子の突入により結晶が損傷を受けると共に、
結晶格子を構成する原子が相互に衝突を繰り返し、つい
にはターゲット21の表面から中性原子や分子(以下ス
パッタ粒子という)が外部に放出される。
In the above sputtering apparatus, when Ar + ions accelerated in plasma collide with the surface of the target 21, the electrons are neutralized by the field-emitted electrons in the vicinity of the surface to become neutral, but the momentum is preserved as it is. Then, it plunges into the target 21. The ions gradually lose their energy and stop while colliding with atoms and molecules formed inside the target 21 (in the vicinity of the surface). Target 21
The crystal is damaged by the intrusion of foreign particles,
The atoms constituting the crystal lattice repeatedly collide with each other, and finally the surface of the target 21 emits neutral atoms and molecules (hereinafter referred to as sputtered particles) to the outside.

【0004】このようにしてターゲット21の表面から
放出されたスパッタ粒子は、チャンバ25内においてラ
ンダムな方向から電極24上のウエハ23へ飛来し、こ
のウエハ23上に付着することによって薄膜が形成され
る。
The sputtered particles thus ejected from the surface of the target 21 fly to the wafer 23 on the electrode 24 from a random direction in the chamber 25 and adhere to the wafer 23 to form a thin film. It

【0005】ところで、半導体集積回路の高密度化のた
めに多層配線化が進められているが、近年、その微細化
のために、半導体基板と金属配線とを接続するコンタク
トホールや上下層の配線間を接続するビアホール等は、
そのアスペクト比(深さ/幅)が大きくなってきてい
る。
By the way, in order to increase the density of semiconductor integrated circuits, multilayer wiring is being advanced. In recent years, due to the miniaturization, contact holes for connecting a semiconductor substrate and metal wiring and wiring of upper and lower layers are formed. Beer holes that connect between the
The aspect ratio (depth / width) is increasing.

【0006】しかしながら、上記アスペクト比の大きな
コンタクトホールやビアホール等に対して薄膜形成を行
う場合、前述のスパッタ法においては、ターゲット21
から放出されたスパッタ粒子が、ウエハ23に対して様
々な方向から飛来するので、コンタクトホールやビアホ
ール等の底部にまで到達せず、その埋め込み特性(ボト
ムカバレージ率)が悪化するという問題があった。
However, in the case of forming a thin film on a contact hole or a via hole having a large aspect ratio, the target 21 is used in the above-mentioned sputtering method.
Since the sputtered particles emitted from the wafer flew to the wafer 23 from various directions, they did not reach the bottoms of contact holes, via holes, etc., and the embedding characteristics (bottom coverage ratio) thereof deteriorated. .

【0007】上記問題の対策として、特開平1−116
070号公報に記載されているようなコリメートスパッ
タ法が知られている。この要旨は、図6に示すように、
アスペクト比の高い多数の貫通孔29を有するコリメー
タ30を、ターゲット21とウエハ23との間に平行状
に配置して成膜するものである。
As a measure against the above problem, Japanese Patent Laid-Open No. 1-116 has been proposed.
A collimating sputtering method as described in Japanese Patent Laid-Open No. 070 is known. This summary is as shown in FIG.
A collimator 30 having a large number of through holes 29 with a high aspect ratio is arranged in parallel between the target 21 and the wafer 23 to form a film.

【0008】このコリメートスパッタ法によれば、ウエ
ハ23に対して斜め方向に飛来するスパッタ粒子31
は、コリメータ30の多数の貫通孔29内に付着するこ
とにより遮断される。一方、ウエハ23に対してほぼ垂
直方向に飛来するスパッタ粒子31は、多数の貫通孔2
9内を通過する。これによって、ウエハ23に対して実
質的に垂直に入射するスパッタ粒子31のみをウエハ2
3上に付着させて成膜するので、コンタクトホールやビ
アホール等の底部における埋め込み特性を大幅に向上さ
せることができる。
According to this collimating sputtering method, sputtered particles 31 flying obliquely with respect to the wafer 23.
Are blocked by adhering in the many through holes 29 of the collimator 30. On the other hand, the sputtered particles 31 flying in a direction substantially perpendicular to the wafer 23 have a large number of through holes 2.
Pass through 9. As a result, only the sputtered particles 31 which are incident on the wafer 23 substantially perpendicularly are made into the wafer 2.
Since the film is attached to and deposited on the substrate 3, the burying property at the bottom of the contact hole, the via hole, etc. can be greatly improved.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような多数の貫通孔29を有するコリメータ30を用い
て薄膜形成を行うコリメートスパッタ法においては、斜
め方向から飛来するスパッタ粒子31を貫通孔29によ
って遮断するという特性上、ウエハ23への成膜最中に
貫通孔29の側壁にもスパッタ粒子31による薄膜が形
成されていく。このため、スパッタ成膜を長時間行う
と、貫通孔29の側壁に形成される薄膜が次第に厚く堆
積し、最終的にはクラックが生じて剥離してしまう。そ
して、この剥離した薄膜はスパッタ粒子31よりも非常
に(桁違いに)大きいので、チャンバ25内におけるパ
ーティクル発生の原因となり、ウエハ23に異物として
付着することにより、製品歩留りを大幅に低下させると
いう問題があった。
However, in the collimating sputtering method in which a thin film is formed using the collimator 30 having a large number of through holes 29 as described above, sputtered particles 31 flying obliquely are formed by the through holes 29. Due to the characteristic of blocking, a thin film of sputtered particles 31 is also formed on the sidewall of the through hole 29 during film formation on the wafer 23. Therefore, if the sputter film formation is performed for a long time, the thin film formed on the side wall of the through hole 29 is gradually thickened, and eventually cracks and peels off. Since the peeled thin film is much larger (order of magnitude) than the sputtered particles 31, it causes the generation of particles in the chamber 25 and adheres to the wafer 23 as a foreign substance, which significantly reduces the product yield. There was a problem.

【0010】また、上記のようにコリメータ30にスパ
ッタ粒子31が付着していくので、従来は、コリメータ
30を定期的に新品に交換したりクリーニングしたりす
る必要があった。一般にコリメータ30の交換頻度はタ
ーゲット21の交換頻度に比較して数倍高く、しかもコ
リメータ30の交換はチャンバ25を大気開放して行う
必要があるので、著しくコスト高になると共に、装置の
稼働率が大幅に低下するという問題もあった。
Further, since the sputtered particles 31 adhere to the collimator 30 as described above, it has conventionally been necessary to periodically replace the collimator 30 with a new one or clean it. Generally, the replacement frequency of the collimator 30 is several times higher than the replacement frequency of the target 21, and since the replacement of the collimator 30 needs to be performed with the chamber 25 open to the atmosphere, the cost is significantly increased and the operating rate of the apparatus is high. There was also a problem that

【0011】そこで本発明は、多数の貫通孔を有するコ
リメータを用いて薄膜形成を行う際に、コリメータに薄
膜が形成されることなく、チャンバ内のパーティクル発
生を防止することができるスパッタ装置及びスパッタ成
膜方法を提供することを目的とする。
Therefore, according to the present invention, when a thin film is formed by using a collimator having a large number of through holes, the thin film is not formed in the collimator and the generation of particles in the chamber can be prevented. An object is to provide a film forming method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のスパッタ装置は、チャンバ内に配置された
ターゲット用電極と基板用電極との間に、多数の貫通孔
を有するコリメータを備えたスパッタ装置において、前
記コリメータの材質を前記ターゲットの材質と同一にす
ると共に、前記コリメータの前記多数の貫通孔の中で放
電可能に構成されているものである。また、本発明の他
のスパッタ装置は、チャンバ内に配置されたターゲット
用電極と基板用電極との間に、多数の貫通孔を有するコ
リメータを備えたスパッタ装置において、前記コリメー
タの前記多数の貫通孔の中で放電可能に構成するため、
屈曲形成された複数の金属板を対向配列することによっ
て前記コリメータの前記多数の貫通孔を構成し、前記複
数の金属板の互いに対向する2枚の金属板間でそれぞれ
放電を起こすようにされているものである。
In order to achieve the above object, the sputtering apparatus of the present invention comprises a collimator having a large number of through holes between a target electrode and a substrate electrode arranged in a chamber. In the provided sputtering apparatus, the material of the collimator is the same as the material of the target, and the collimator is configured to be capable of discharging in the large number of through holes. Another sputtering apparatus of the present invention is a sputtering apparatus including a collimator having a large number of through holes between a target electrode and a substrate electrode arranged in a chamber, wherein the plurality of through holes of the collimator are provided. Since it is configured to discharge in the hole,
The plurality of through-holes of the collimator are formed by arranging a plurality of bent metal plates so as to face each other, and an electric discharge is generated between two metal plates facing each other of the plurality of metal plates. There is something.

【0013】また、本発明のスパッタ成膜方法は、ター
ゲットから放出されたスパッタ粒子のうち、多数の貫通
孔を有するコリメータによって、基板に対して斜め方向
に飛来するスパッタ粒子を遮断しかつ基板に対してほぼ
垂直方向に飛来するスパッタ粒子のみを選択的に通過さ
せて、前記基板上に薄膜を形成するスパッタ成膜方法に
おいて、前記コリメータの材質を前記ターゲットの材質
と同一にすると共に、前記コリメータの前記多数の貫通
孔の中で放電を生じさせ、前記多数の貫通孔により遮断
されてこれら貫通孔内に付着したスパッタ粒子を再スパ
ッタするものである。また、本発明の他のスパッタ成膜
方法は、ターゲットから放出されたスパッタ粒子のう
ち、多数の貫通孔を有するコリメータによって、基板に
対して斜め方向に飛来するスパッタ粒子を遮断しかつ基
板に対してほぼ垂直方向に飛来するスパッタ粒子のみを
選択的に通過させて、前記基板上に薄膜を形成するスパ
ッタ成膜方法において、屈曲形成された複数の金属板を
対向配列することによって前記コリメータの前記多数の
貫通孔を構成し、前記複数の金属板の互いに対向する2
枚の金属板間でそれぞれ放電を生じさせ、前記多数の貫
通孔により遮断されてこれら貫通孔内に付着したスパッ
タ粒子を再スパッタするものである。
Further, in the sputter film forming method of the present invention, among the sputtered particles emitted from the target, the sputtered particles that obliquely fly to the substrate are blocked by the collimator having a large number of through holes, and the sputtered particles are projected onto the substrate. On the other hand, in a sputtering film forming method for selectively passing only sputtered particles flying in a substantially vertical direction to form a thin film on the substrate, the material of the collimator is the same as that of the target, and the collimator is the same. The electric discharge is generated in the large number of through holes, and the sputtered particles that are blocked by the large number of the through holes and adhere to the through holes are re-sputtered. Further, in another sputter film forming method of the present invention, among the sputtered particles emitted from the target, the sputtered particles that fly obliquely to the substrate are blocked by a collimator having a large number of through holes, and In the sputtering film forming method of selectively passing only sputtered particles flying in a substantially vertical direction to form a thin film on the substrate, a plurality of bent metal plates are arranged to face each other, and A plurality of through holes are formed, and the plurality of metal plates face each other 2
A discharge is generated between each of the metal plates, and the sputtered particles that are blocked by the large number of through holes and adhere to the through holes are re-sputtered.

【0014】[0014]

【作用】上記のように構成された本発明によれば、チャ
ンバ内のプラズマ放電中でターゲットから放出されたス
パッタ粒子のうち、基板に対して斜め方向に飛来するス
パッタ粒子がコリメータの多数の貫通孔によって遮断さ
れる。ところが、チャンバ内のプラズマ放電とは別に、
コリメータの多数の貫通孔の中でプラズマ放電が起こっ
ているため、薄膜形成の源となるスパッタ粒子が貫通孔
の側壁に付着したとしても、該スパッタ粒子は、貫通孔
の中で発生しているプラズマ中のイオンによって再スパ
ッタされる。従って、コリメータの多数の貫通孔内に薄
膜が形成されることはない。
According to the present invention configured as described above, among the sputtered particles emitted from the target during plasma discharge in the chamber, sputtered particles flying obliquely to the substrate penetrate a large number of collimators. Blocked by holes. However, apart from the plasma discharge in the chamber,
Since plasma discharge occurs in many through holes of the collimator, even if sputtered particles, which are the source of thin film formation, adhere to the sidewalls of the through holes, the sputtered particles are generated in the through holes. It is resputtered by the ions in the plasma. Therefore, a thin film is not formed in many through holes of the collimator.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の実施例について図1〜図4を
参照して説明する。図1は実施例におけるスパッタ装置
の概略構成図、図2(a)及び(b)は実施例における
コリメータの概略平面図及び概略側面図、図3は実施例
におけるコリメータの再スパッタを説明する貫通孔部分
の拡大断面図、図4は別の実施例におけるコリメータの
概略平面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a sputtering apparatus in the embodiment, FIGS. 2A and 2B are schematic plan views and side views of a collimator in the embodiment, and FIG. 3 is a through hole for explaining resputtering of the collimator in the embodiment. FIG. 4 is an enlarged sectional view of a hole portion, and FIG. 4 is a schematic plan view of a collimator in another embodiment.

【0016】まず、図1に示すように、このスパッタ装
置は、薄膜の母材であるターゲット1を設置した電極2
と、薄膜を形成する基板であるウエハ3を設置した電極
4とが、チャンバ5内に所定間隔を隔てて対向配置され
ている。また、チャンバ5にはガス導入管6と排気管7
及び真空ポンプ9とが設けられ、電極2と電極4との間
には直流電源8によって所定の直流電圧が印加されるよ
うに構成されている。そして、コリメータ10が電極2
と電極4との間に平行状に配置されている。
First, as shown in FIG. 1, in this sputtering apparatus, an electrode 2 provided with a target 1 which is a thin film base material is installed.
And an electrode 4 on which a wafer 3, which is a substrate for forming a thin film, is installed, are arranged in a chamber 5 so as to face each other at a predetermined interval. Further, the chamber 5 includes a gas introduction pipe 6 and an exhaust pipe 7.
Also, a vacuum pump 9 is provided, and a predetermined DC voltage is applied between the electrode 2 and the electrode 4 by a DC power supply 8. Then, the collimator 10 has the electrode 2
And the electrode 4 are arranged in parallel.

【0017】次に、図2(a)及び(b)に示すよう
に、上記コリメータ10は、複数の金属板11を対向配
列することによって構成されている。各々の金属板11
は交互に反対方向にほぼ半六角形状に屈曲するように成
形加工されており、これらの金属板11を多数向かい合
わせることによって、ハニカム形状の多数の貫通孔12
が構成されている。本実施例においては、各金属板11
はステンレス板を使用し、各金属板11の間隔は貫通孔
12部分であるS1 が10mm、近接部分であるS2
0.5mmである。また、図2(b)に示すように、各
金属板11の幅Tは15mmである。なお、S2 が0.
5mm程度であれば、この部分のアスペクト比が非常に
高いため、この近接部分の間隙にスパッタ粒子が付着す
ることは殆どない。
Next, as shown in FIGS. 2A and 2B, the collimator 10 is formed by arranging a plurality of metal plates 11 so as to face each other. Each metal plate 11
Are alternately formed to be bent in opposite directions into a substantially half-hexagonal shape, and a large number of honeycomb-shaped through holes 12 are formed by facing a large number of these metal plates 11.
Is configured. In this embodiment, each metal plate 11
Is a stainless steel plate, and the space between the metal plates 11 is 10 mm for S 1 which is the through hole 12 portion and 0.5 mm for S 2 which is the adjacent portion. Further, as shown in FIG. 2B, the width T of each metal plate 11 is 15 mm. Note that S 2 is 0.
If it is about 5 mm, the aspect ratio of this portion is very high, so that sputtered particles hardly adhere to the gap of this adjacent portion.

【0018】そして、複数の金属板11は、これらの両
端において絶縁板13a及び13bによって支持され、
一方の絶縁板13aの外側で金属板11の一端部が1枚
おきに電極14aに接続され、この電極14aに接続さ
れなかった金属板11の他端部が絶縁板13bの外側で
1枚おきに電極14bに接続されている。
The plurality of metal plates 11 are supported by insulating plates 13a and 13b at both ends thereof,
Every other one end of the metal plate 11 is connected to the electrode 14a outside the one insulating plate 13a, and the other end of the metal plate 11 that is not connected to the electrode 14a is outside the insulating plate 13b. Is connected to the electrode 14b.

【0019】そして、図1に示すように、チャンバ5内
に配置された上記コリメータ10の電極14aと電極1
4bとの間に交流電源15が接続されている。
Then, as shown in FIG. 1, the electrode 14a and the electrode 1 of the collimator 10 arranged in the chamber 5 are arranged.
An AC power supply 15 is connected to the 4b.

【0020】上記の構成により、交流電源15によって
コリメータ10の電極14a、14b間に電位差を与え
る、例えばプラスの電位とマイナスの電位をかけること
により、各々向かい合った金属板11はプラス及びマイ
ナスの電荷を帯びる。従って、ある真空状態の中で、適
当な電圧を電極14a、14b間に印加することによ
り、互いに向かい合った各金属板11の各貫通孔12内
でそれぞれ放電を起こすことが可能である。
With the above structure, the AC power supply 15 applies a potential difference between the electrodes 14a and 14b of the collimator 10, for example, by applying a positive potential and a negative potential, so that the metal plates 11 facing each other have positive and negative charges. Take on. Therefore, by applying an appropriate voltage between the electrodes 14a and 14b in a certain vacuum state, it is possible to cause discharge in each through hole 12 of each metal plate 11 facing each other.

【0021】上述のように構成されたスパッタ装置にお
いて、図1に示すように、チャンバ5内を真空ポンプ9
により排気管7から真空引きした後、ガス導入管6より
例えばArガスをチャンバ5内に導入し、直流電源8に
より電極2と電極4との間に所定の電力を印加して、プ
ラズマを発生させる。プラズマ中のAr+ イオンによっ
てターゲット1がスパッタリングされる。この際、交流
電源15によりコリメータ10にも所定の電力を印加し
ておく。
In the sputtering apparatus constructed as described above, as shown in FIG.
After evacuating from the exhaust pipe 7 by means of, for example, Ar gas is introduced into the chamber 5 through the gas introducing pipe 6, and a predetermined power is applied between the electrode 2 and the electrode 4 by the DC power supply 8 to generate plasma. Let The target 1 is sputtered by Ar + ions in the plasma. At this time, the AC power supply 15 also applies a predetermined power to the collimator 10.

【0022】ターゲット1の表面から放出されたスパッ
タ粒子は、様々な方向から上記コリメータ10まで飛来
する。これらのスパッタ粒子のうち、特にウエハ3に対
してほぼ垂直方向に飛来するものは、コリメータ10の
多数の貫通孔12を通過してウエハ3に到達する。従っ
て、コンタクトホールやビアホール等の底部の薄膜形成
において良好な埋め込み特性を得ることができる。
The sputtered particles emitted from the surface of the target 1 fly to the collimator 10 from various directions. Of these sputtered particles, particularly those flying in a direction substantially perpendicular to the wafer 3 reach the wafer 3 through a large number of through holes 12 of the collimator 10. Therefore, good burying characteristics can be obtained in forming a thin film on the bottom of a contact hole or a via hole.

【0023】ところで、上記のようなスパッタ成膜中、
ウエハ3に対して斜め方向に飛来するスパッタ粒子は、
コリメータ10の各貫通孔12により遮断されてその側
壁に付着するが、チャンバ5内のプラズマ放電とは別
に、コリメータ10の各貫通孔12の中では局所的なプ
ラズマ放電が起こっている。このため、図3に示すよう
に、薄膜形成の源となるスパッタ粒子16が貫通孔12
を構成する金属板11に付着したとしても、マイナス側
の金属板11に付着したスパッタ粒子16は、貫通孔1
2内で発生しているプラズマ中のAr+ イオン17によ
って再スパッタされる。従って、コリメータ10の各貫
通孔12内に薄膜が形成されることはなく、再スパッタ
されたスパッタ粒子16は前記ターゲット1からのスパ
ッタ粒子と実質的に同等の粒子なので、チャンバ5内に
おけるパーティクルの発生が防止される。
By the way, during the sputtering film formation as described above,
Sputtered particles flying obliquely to the wafer 3 are
Although it is blocked by each through hole 12 of the collimator 10 and adheres to its side wall, a local plasma discharge occurs in each through hole 12 of the collimator 10 in addition to the plasma discharge in the chamber 5. For this reason, as shown in FIG.
Even if the sputtered particles 16 adhere to the metal plate 11 on the minus side, the sputtered particles 16 adhere to the metal plate 11 constituting the through hole 1
It is re-sputtered by Ar + ions 17 in the plasma generated in the No. 2 plasma. Therefore, a thin film is not formed in each through hole 12 of the collimator 10, and the re-sputtered sputtered particles 16 are substantially the same as the sputtered particles from the target 1. Occurrence is prevented.

【0024】なお、コリメータ10の多数の貫通孔12
内で放電を起こす際、本実施例のように各貫通孔12を
互いに対向する2枚の金属板11によって構成した場合
は、1枚おきの金属板11に印加する電位を一方をプラ
ス、他方をマイナスに固定すると、貫通孔12内のAr
+ イオン17によってマイナス側の金属板11に付着し
たスパッタ粒子16のみが再スパッタされることにな
る。従って、交流電源15によって各金属板11に交流
電圧を印加し、各金属板11の正負を切換えて、各々の
金属板11に付着したスパッタ粒子16を均等に再スパ
ッタする。
Incidentally, a large number of through holes 12 of the collimator 10 are provided.
When each through hole 12 is constituted by two metal plates 11 facing each other when a discharge is generated in one of the metal plates 11 facing each other, one of the potentials applied to every other metal plate 11 is positive and the other is the other. Is fixed to minus, Ar in the through hole 12
Only the sputtered particles 16 attached to the minus side metal plate 11 by the + ions 17 are re-sputtered. Therefore, an AC voltage is applied to each metal plate 11 by the AC power supply 15 to switch between positive and negative of each metal plate 11 to uniformly re-sputter the sputtered particles 16 attached to each metal plate 11.

【0025】次に、上述したスパッタ装置及びスパッタ
成膜方法において、コリメータ10に電圧を印加しない
場合と印加した場合とで、チャンバ5内のパーティクル
チェックを行った。
Next, in the above-described sputtering apparatus and sputtering film forming method, the particles inside the chamber 5 were checked depending on whether or not a voltage was applied to the collimator 10.

【0026】図1に示すように、ターゲット(Ti)1
とウエハ3との間にコリメータ10を配置し、チャンバ
5内は、一度、10-8Torrオーダーまで真空引きした
後、純Arガスを導入して、真空度を5mTorr程度にし
た。電極2及び4の間には直流電源8によって約13K
Wの電力をかけた。スパッタ時間はウエハ3上にTi薄
膜を1μm形成する条件とした。なお、コリメータ10
に電圧を印加する場合は、交流電源15によって約10
Wの電力をかけた。
As shown in FIG. 1, the target (Ti) 1
The collimator 10 is disposed between the wafer 3 and the wafer 3, and the chamber 5 is once evacuated to the order of 10 −8 Torr, and then pure Ar gas is introduced to set the degree of vacuum to about 5 mTorr. Approximately 13K between electrodes 2 and 4 by DC power supply 8
W power was applied. The sputtering time was a condition for forming a Ti thin film of 1 μm on the wafer 3. The collimator 10
When applying a voltage to the
W power was applied.

【0027】上記スパッタ条件のもと、ウエハ5000
枚について膜付け処理を行い、膜付け処理が1000枚
終了した度にチャンバ5内のパーティクルチェックを行
った。ここで、コリメータ10に電圧を印加しない時と
印加した時とで、チャンバ5内の0.3μm以上の大き
さのパーティクル発生数の比較を表1に示す。
Under the above sputtering conditions, the wafer 5000
The film deposition process was performed on the sheets, and the particle check in the chamber 5 was performed every time the film deposition process was completed. Here, Table 1 shows a comparison of the number of particles generated in the chamber 5 having a size of 0.3 μm or more when the voltage is not applied to the collimator 10 and when the voltage is applied.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】表1の結果から明らかなように、コリメー
タ10に電圧をかけた方は、チャンバ5内のパーティク
ル発生数が少なく、また、5000枚のウエハ処理を行
っても、パーティクル数の大きな増加は見られなかっ
た。
As is clear from the results shown in Table 1, when the voltage is applied to the collimator 10, the number of particles generated in the chamber 5 is small, and the number of particles is greatly increased even when the processing of 5000 wafers is performed. Was not seen.

【0030】5000枚のウエハ3に対する膜付け処理
終了後、チャンバ5を大気開放し、コリメータ10を観
察すると、電圧をかけない場合は、スパッタ膜が付着し
ており、膜面にクラックが数多く見られた。一方、コリ
メータ10に電圧をかけた場合は、コリメータ10にス
パッタ膜は全く付着していなかった。
After the film deposition process for 5000 wafers 3 is completed, the chamber 5 is opened to the atmosphere and the collimator 10 is observed. When no voltage is applied, the sputtered film is adhered and many cracks are observed on the film surface. Was given. On the other hand, when a voltage was applied to the collimator 10, no sputtered film was attached to the collimator 10.

【0031】なお、コリメータ10に印加する電圧が高
すぎると、貫通孔12を通常に通過すべきスパッタ粒子
が妨げられる恐れがあり、さらに、金属板11に付着し
た膜を再スパッタする以上に、金属板11の材料自体を
スパッタしてしまう危険性がある。従って、コリメータ
10の貫通孔12内における放電電圧は、チャンバ5内
のプラズマ放電や圧力等と共に貫通孔12の大きさ等を
考慮して設定する必要がある。
If the voltage applied to the collimator 10 is too high, the sputtered particles that should normally pass through the through holes 12 may be disturbed, and further, the film adhered to the metal plate 11 may be re-sputtered. There is a risk of sputtering the material itself of the metal plate 11. Therefore, the discharge voltage in the through hole 12 of the collimator 10 needs to be set in consideration of the size of the through hole 12 as well as the plasma discharge and the pressure in the chamber 5.

【0032】また、上述した実施例では、コリメータ1
0の材質をステンレスとし、ターゲット1としてTiを
用いたが、コリメータ10の材質をターゲット1の材質
と同一にすれば、上記のようにコリメータ10自体がス
パッタされた場合でも、ウエハ3上に成膜されるスパッ
タ膜の汚染防止を図ることができる。
Further, in the above-mentioned embodiment, the collimator 1
Although the material of No. 0 was stainless steel and Ti was used as the target 1, if the material of the collimator 10 is the same as the material of the target 1, even if the collimator 10 itself is sputtered as described above, it is formed on the wafer 3. It is possible to prevent contamination of the sputtered film to be formed.

【0033】なお、図2に示したコリメータ10の構造
については、例えば図4に示すように、波形状に屈曲成
形された複数の金属板11を対向配列して、複数の貫通
孔12を構成してもよい。その他、複数の貫通孔の中で
放電可能な各種の有効な構造を用いることができる。
Regarding the structure of the collimator 10 shown in FIG. 2, for example, as shown in FIG. 4, a plurality of through holes 12 are formed by arranging a plurality of metal plates 11 bent and formed in a wave shape so as to face each other. You may. In addition, various effective structures capable of discharging in a plurality of through holes can be used.

【0034】以上、本発明の実施例に付き説明したが、
本発明は上記実施例に限定されることなく、本発明の技
術的思想に基づいて各種の有効な変更並びに応用が可能
である。なお、実施例では2極放電型のスパッタ装置に
ついて述べたが、スパッタ装置の基本的構成としては各
種の方式を採用することができる。
The embodiments of the present invention have been described above.
The present invention is not limited to the above embodiments, and various effective modifications and applications are possible based on the technical idea of the present invention. In addition, although the two-electrode discharge type sputtering apparatus has been described in the embodiment, various methods can be adopted as a basic configuration of the sputtering apparatus.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コリメータの多数の貫通孔の中で放電を起こすことによ
って、スパッタ成膜中、コリメータにスパッタ膜が形成
されることがなく、チャンバ内のパーティクル発生を効
果的に防止することが可能であり、製品歩留りを大幅に
向上させることができる。特に、コリメータの材質をタ
ーゲットの材質と同一にすることによって、例えば印加
する電圧が高すぎてコリメータ自体がスパッタされた場
合でも、ウェハ上に成膜されるスパッタ膜の汚染防止を
図ることができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to effectively prevent the generation of particles in the chamber by preventing the sputtered film from being formed on the collimator during sputter film formation by causing an electric discharge in the many through holes of the collimator. The yield can be significantly improved. In particular, by making the material of the collimator the same as the material of the target, it is possible to prevent contamination of the sputtered film formed on the wafer even if the applied voltage is too high and the collimator itself is sputtered. .

【0036】また、コリメータの定期的な交換やクリー
ニング等が不要になるので、大幅な低コスト化を図るこ
とができると共に、チャンバの大気開放回数を低減でき
稼働率の著しい向上を図ることができる。
Further, since it is not necessary to regularly replace or clean the collimator, it is possible to significantly reduce the cost, and it is possible to reduce the number of times the chamber is opened to the atmosphere and significantly improve the operating rate. .

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

【図1】本発明の実施例におけるスパッタ装置の概略構
成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例におけるコリメータを示し、(a)
は概略平面図、(b)は概略側面図である。
FIG. 2 shows the collimator in the above embodiment, (a)
Is a schematic plan view, and (b) is a schematic side view.

【図3】上記実施例におけるコリメータの再スパッタを
説明する貫通孔部分の拡大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a through hole portion for explaining resputtering of the collimator in the above embodiment.

【図4】本発明の別の実施例におけるコリメータの概略
平面図である。
FIG. 4 is a schematic plan view of a collimator according to another embodiment of the present invention.

【図5】従来のスパッタ装置の概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional sputtering apparatus.

【図6】従来のスパッタ装置におけるコリメータの作用
を説明する構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an operation of a collimator in a conventional sputtering device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ターゲット 2 電極 3 ウエハ 4 電極 5 チャンバ 6 ガス導入管 7 排気管 8 直流電源 9 真空ポンプ 10 コリメータ 11 金属板 12 貫通孔 13a、13b 絶縁板 14a、14b 電極 15 交流電源 16 スパッタ粒子 17 Ar+ イオン1 Target 2 Electrode 3 Wafer 4 Electrode 5 Chamber 6 Gas Inlet Pipe 7 Exhaust Pipe 8 DC Power Supply 9 Vacuum Pump 10 Collimator 11 Metal Plate 12 Through Holes 13a, 13b Insulating Plates 14a, 14b Electrode 15 AC Power Supply 16 Sputtered Particles 17 Ar + Ions

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/203,21/363 C23C 14/00 - 14/56 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/203, 21/363 C23C 14/00-14/56

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 チャンバ内に配置されたターゲット用電
極と基板用電極との間に、多数の貫通孔を有するコリメ
ータを備えたスパッタ装置において、 前記コリメータの材質を前記ターゲットの材質と同一に
すると共に、前記コリメータの前記多数の貫通孔の中で
放電可能に構成されていることを特徴とするスパッタ装
置。
1. A sputtering apparatus comprising a collimator having a large number of through holes between a target electrode and a substrate electrode arranged in a chamber, wherein the collimator is made of the same material as the target. At the same time, the sputtering device is configured to be capable of discharging in the large number of through holes of the collimator.
【請求項2】 チャンバ内に配置されたターゲット用電
極と基板用電極との間に、多数の貫通孔を有するコリメ
ータを備えたスパッタ装置において、 前記コリメータの前記多数の貫通孔の中で放電可能に構
成するため、屈曲形成された複数の金属板を対向配列す
ることによって前記コリメータの前記多数の貫通孔を構
成し、前記複数の金属板の互いに対向する2枚の金属板
間でそれぞれ放電を起こすことを特徴とするスパッタ装
置。
2. A sputtering apparatus including a collimator having a large number of through holes between a target electrode and a substrate electrode arranged in a chamber, wherein discharge is possible in the large number of through holes of the collimator. Therefore, the plurality of through holes of the collimator are formed by arranging a plurality of bent metal plates so as to face each other, and discharge is performed between two metal plates facing each other of the plurality of metal plates. Sputtering device characterized by causing.
【請求項3】 前記複数の金属板の互いに対向する2枚
の金属板間にそれぞれ交流電圧を印加することを特徴と
する請求項2記載のスパッタ装置。
3. The sputtering apparatus according to claim 2, wherein an AC voltage is applied between two metal plates of the plurality of metal plates facing each other.
【請求項4】 前記コリメータに電圧を印加する電源手
段を備え、前記多数の貫通孔の中で放電を起こし、前記
コリメータに付着した膜を除去するように構成したこと
を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載のスパッ
タ装置。
4. A power supply unit for applying a voltage to the collimator, wherein discharge is caused in the plurality of through holes to remove the film attached to the collimator. 4. The sputtering apparatus according to any one of 3 to 3.
【請求項5】 ターゲットから放出されたスパッタ粒子
のうち、多数の貫通孔を有するコリメータによって、基
板に対して斜め方向に飛来するスパッタ粒子を遮断しか
つ基板に対してほぼ垂直方向に飛来するスパッタ粒子の
みを選択的に通過させて、前記基板上に薄膜を形成する
スパッタ成膜方法において、 前記コリメータの材質を前記ターゲットの材質と同一に
すると共に、前記コリメータの前記多数の貫通孔の中で
放電を生じさせ、前記多数の貫通孔により遮断されてこ
れら貫通孔内に付着したスパッタ粒子を再スパッタする
ことを特徴とするスパッタ成膜方法。
5. A sputter particle, which is sputter particles emitted from a target, is shielded by a collimator having a large number of through-holes, and spatter particles that fly obliquely with respect to the substrate, and fly substantially perpendicular to the substrate. In a sputtering film forming method of selectively passing only particles to form a thin film on the substrate, the material of the collimator is the same as the material of the target, and the collimator has a plurality of through holes. A sputtering film forming method characterized in that a discharge is generated, and the sputtered particles that are blocked by the large number of through holes and adhere to the through holes are re-sputtered.
【請求項6】 ターゲットから放出されたスパッタ粒子
のうち、多数の貫通孔を有するコリメータによって、基
板に対して斜め方向に飛来するスパッタ粒子を遮断しか
つ基板に対してほぼ垂直方向に飛来するスパッタ粒子の
みを選択的に通過させて、前記基板上に薄膜を形成する
スパッタ成膜方法において、 屈曲形成された複数の金属板を対向配列することによっ
て前記コリメータの前記多数の貫通孔を構成し、前記複
数の金属板の互いに対向する2枚の金属板間でそれぞれ
放電を生じさせ、前記多数の貫通孔により遮断されてこ
れら貫通孔内に付着したスパッタ粒子を再スパッタする
ことを特徴とするスパッタ成膜方法。
6. A sputter particle emitted from a target, which is shielded by a collimator having a large number of through-holes and which spatters obliquely to the substrate, and which is substantially perpendicular to the substrate. In the sputtering film forming method of selectively passing only particles to form a thin film on the substrate, the plurality of through holes of the collimator are formed by arranging a plurality of bent metal plates so as to face each other, Discharge is generated between two metal plates facing each other of the plurality of metal plates, and the sputtered particles blocked by the plurality of through holes and adhering to the through holes are re-sputtered. Deposition method.
JP22377393A 1993-08-17 1993-08-17 Sputtering apparatus and sputtering film forming method Expired - Lifetime JP3366391B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22377393A JP3366391B2 (en) 1993-08-17 1993-08-17 Sputtering apparatus and sputtering film forming method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22377393A JP3366391B2 (en) 1993-08-17 1993-08-17 Sputtering apparatus and sputtering film forming method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0774103A JPH0774103A (en) 1995-03-17
JP3366391B2 true JP3366391B2 (en) 2003-01-14

Family

ID=16803489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22377393A Expired - Lifetime JP3366391B2 (en) 1993-08-17 1993-08-17 Sputtering apparatus and sputtering film forming method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3366391B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0108395Y1 (en) * 1993-12-01 1997-10-21 Hyundai Electronics Ind Sputtering system for semiconductor device
EP0837491A3 (en) * 1996-10-21 2000-11-15 Nihon Shinku Gijutsu Kabushiki Kaisha Composite sputtering cathode assembly and sputtering apparatus with such composite sputtering cathode assembly
KR100301066B1 (en) * 1999-08-16 2001-11-01 윤종용 Electron beam irradiation apparatus having a cathode plate composed of a non-metal conductive material
US9831074B2 (en) 2013-10-24 2017-11-28 Applied Materials, Inc. Bipolar collimator utilized in a physical vapor deposition chamber

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0774103A (en) 1995-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH111770A (en) Sputtering apparatus and sputtering method
US5362372A (en) Self cleaning collimator
JPH07335553A (en) Treatment device and method
JPH10330938A (en) Ionization sputtering device and ionization sputtering method
JPH10229058A (en) Deposition chamber device with coating
JP2720755B2 (en) Ti target material for magnetron sputtering
JPH04371578A (en) Magnetron sputtering device
US4897172A (en) Sputtering chamber structure for high-frequency bias sputtering process
JP3366391B2 (en) Sputtering apparatus and sputtering film forming method
JP4233702B2 (en) Carbon sputtering equipment
US5750012A (en) Multiple species sputtering for improved bottom coverage and improved sputter rate
WO2018008681A1 (en) Film formation device and platen ring
JP3659653B2 (en) Method for providing a layer on a substrate and sputtering apparatus used therefor
JP3562595B2 (en) Sputtering equipment
JP5265309B2 (en) Sputtering method
KR101293129B1 (en) Sputtering apparatus
JP3810452B2 (en) Magnetron sputter deposition system
JP5978072B2 (en) Insulating film formation method
JPH0681146A (en) Magnetron sputtering device
JP2001214262A (en) Sputtering system and method for fabricating semiconductor device
JP2003073801A (en) Sputtering apparatus and manufacturing method therefor
JP2917744B2 (en) Si target material for magnetron sputtering
JPH10130832A (en) Low-pressure remote sputtering system
JPS61174725A (en) Thin film forming apparatus
JPH0963960A (en) Formation of thin film using sputtering and device thereof

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081101

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111101

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131101

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term