JPH0192367A - スパッタ装置 - Google Patents

スパッタ装置

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JPH0192367A
JPH0192367A JP24987087A JP24987087A JPH0192367A JP H0192367 A JPH0192367 A JP H0192367A JP 24987087 A JP24987087 A JP 24987087A JP 24987087 A JP24987087 A JP 24987087A JP H0192367 A JPH0192367 A JP H0192367A
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JP
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pressure
exhaust
gas
exhaust system
gas introduction
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JP24987087A
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Hideo Yoshihara
秀雄 吉原
Akira Ozawa
章 小沢
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54Controlling or regulating the coating process

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  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、成膜室にガス導入系と排気系が接続されてい
るスパッタ装置に関し、特にその成膜室の圧力を安定に
して膜の応力等を高精度に制御することのできる膜形成
装置に関するものである。
[従来の技術] 従来、半導体集積回路の成膜工程では、蒸着、スパッタ
リング等の膜形成技術が使用されている。X線マスク製
造の場合にも、X線吸収体としてのTa膜を形成するの
にスパッタリングが用いられている。
半導体集積回路の成膜においては、主として膜の純度等
が非常に重要であり、スパッタ装置もこの要求を満たす
ように設計されている。
第5図に従来のスパッタ装置の構成例を示す。
ここで、1はターゲット、2は試料台、3はこれらター
ゲット1および試料台2を収容した真空容器である。4
は試料台2に取付けた試料である。
5は真空容器3へのガス導入系、6は真空容器3に対す
る排気系である。7はターゲット1に高周波電圧を印加
する高周波電源である。8はターゲット1と試料台2と
の間に発生したプラズマ、9−1.9−2.9−3は接
地線、10は排気のコンダクタンスを変えるための可変
オリフィス、11は試料4をさえぎるシャッタ、12は
排気系6に設けた主バルブである。
この装置を動作するには、真空容器3内をタライオポン
ブ等に接続された排気系6を通して真空にする。最近は
真空容器3内の水分等を除去するために、排気系にタラ
イオボンブ等が使用される場合が多い。このようにして
、真空容器3内を十分排気した後、ガス導入系5からガ
スが導入され、所望の圧力に真空容器3が保たれるよう
に、可変オリフィスlOを調整する。まず、シャッタ1
1を閉じた状態で高周波電源7を動作させ、プラズマ8
を形成する。その後、シャッタ11を開き、試料4に膜
を形成する。このとき、純度の良い膜を形成するために
は、ガス導入系5から導入するガス流量を比較的多くす
ることが必要であり、たとえば、20〜405[+CM
 (標準状態で1分間に流れるガス流量)程度とする。
第6図は、ガス導入系5からのガス導入量が105c(
:Mで50%変動した時に、排気容量1000fl/ 
s精 のポンプを備えた容1J110flの真空客器3におけ
るガス圧変動を示している。このときのガス導入量はs
in関数の形で変化しているが、真空容器3内のカス圧
もsin関数の形で変動している。
第7図は、第6図に示したガス圧変動が定常状態になっ
た10分後を基準に取り、その定常状態ての真空容器内
のガス圧の変動量を%で表示した結果を示す。この場合
のガス圧変動も、sin関数の形を取り、その変動量は
50%に達する。すなわち、ガス導入量の変動がそのま
ま真空容器のガス圧変動に対応している。
[発明が解決しようとする問題点コ このような設計思想に基づいて作らねたスパッタ装置で
は、ガス導入量の変動がそのまま真空容器のガス圧変動
に現われてくるので、真空容器内の圧力に敏感に依存す
る膜の内部応力を再現性良くかつ高精度に制御するのは
困難であった。
以上述べたように、従来は、半導体集積回路の製造を対
象に高純度の膜を形成するためにスパッタ装置を用いて
いるのが、膜の内部応力を高精度に再現性良く制御する
のは困難であった。
さらにまた、プラズマ8における圧力を測定し、その測
定結果に基づき、フィードバック制御系を介して可変オ
リフィスlOを制御することも考えられるが、この場合
は、放電によるノイズがフィードバック制御系に混入し
、制御が安定に行なわれない欠点がある。
そこて、本発明の目的は、成膜室に対するガス導入系お
よび成膜室からの排気系に圧力調整手段を設け、以て、
成膜中の成膜室の圧力の変動を極力抑制できるようにし
て、成膜条件を精密に制御てきるようにしたスパッタ装
置を提供することにある。
本発明の他の目的は、上述した圧力調整手段に加えて、
ガス導入系および排気系にこれら系を所望のコンタクタ
ンスに調整できるような機構を設けて、成膜中の成膜室
の圧力の変動を一層抑制できるようにして、成膜条件を
精密に制御できるようにしたスパッタ装置を提供するこ
とにある。
〔問題点を解決するための手段] このような目的を達成するために、本発明は、成膜室に
ガス導入系および排気系が接続されているスパッタ装置
において、これらガス導入系および打1気系の少なくと
も一方に圧力調整手段、たとえば圧力調整用容器を設け
たことを特徴とする。
本発明の他の形態は、成膜室にガス導入系およりの変動
を緩和する圧力調整手段を設け、およびガス導入系およ
び排気系の少なくとも一方に系におけるコンダクタンス
を調整する手段を設けたことを特徴とする。
[作 用] 本発明では、成膜室とガス導入系との間に圧力の変動を
緩和する圧力調整用容器、成膜室と排気系との間に圧力
の変動を緩和する圧力調整用容器を設け、要すれば、こ
れらガス導入系および/または排気系にコンダクタンス
調整手段、たとえば可変オリフィスを設けて、これらガ
ス導入系および排気系を所望のコンダクタンスを持つよ
うに調節できるようにしたので、成膜室の圧力を高精度
に制御でき、しかも、精密に設定で籾、成膜室の圧力を
安定に保持することができる。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
1鳳■上 第1図は本発明の一実施例を示し、ここで、1はターゲ
ット、2は試料台、3は真空容器、4は試料、5はガス
導入系、6は排気系、7は高周波電源、8はプラズマ、
9−1.9−2.9−3は接地線、 11はシャッタ、
12は主バルブであり、以上の構成は第5図の従来例と
同様である。
さらに、第1図において、lotは排気系6とは別個に
真空容器3に接続した所望のコンダクタンスを有する排
気用の管、102は排気管101に接続されて、排気系
6の変動を緩和するための圧力調整用容器5103はこ
の容器!02に接続され、所望のコンダクタンスを有す
る排気用の管であって、その他端を排気系6に接続する
0以上の部分101〜103によって排気系6を側路す
る第2の排気系を構成する。104は排気管101によ
る排気を行うか否かを制御するように排気管101に取
りつけた補助バルブ、105は排気系6に取りつけた排
気ポンプである。
106は所望のコンダクタンスを有するガス導入管であ
って、真空容器3に接続される。107はこのガス導入
管10Bに接続した圧力調整用容器である。108,1
09はコンダクタンス調整機構としての可変オリフィス
であり、それぞれ、ガス導入管!06および排気管10
1に設ける。
この装置を動作させるにあたっては、補助バルブ104
を閉じた状態で主バルブ!2を開き、排気ポンプ105
で真空容器3を排気して真空にする0次に、主バルブ1
2を閉じ、補助バルブ104を開いた状態でガス導入系
5からガスを導入する。真空容器3内が所定の圧力に達
した後、高周波電源7に電力を投入し、プラズマ8を生
成する。放電開始後、プラズマが安定に生成される状態
でシャッタ11を間き、試料台2上の試料4に鰻を形成
する。
第2図は、ガス導入量10secsで変動量50%とし
た時のガス圧の変動を示す、ここで、A、B、Cは、そ
れぞれ、圧力調整用容器107.真空容器3、圧力調整
用容器102のガス圧である。ここで、真空容器3の容
積を70β、ガス導入系5の圧力調整用容器107の容
積を81、排気系6の圧力調整用容器102の容積を4
2とした。真空客器3とガス導入系5の圧力調整用容器
107どの間のガス導入管+01iの内径は0.5cm
 、この管106の長さは20cm、真空客器3と排気
系6の圧力調整用容器102どの間の排気管101の内
径は3CI11%この管101の長さは20c+n、排
気系6の圧力調整用容器102とポンプ105 との間
の排気管103の内径は5cm、この管103の長さは
20cmとした。
この場合、可変オリフィス108および109はいずれ
も全開にした。したがって、多管の長さと内径で各コン
ダクタンスは与えられる。ポンプ105の排気容量は1
000ffi / sとした。ここで、圧力調整用容器
!07.真空容器3、圧力調整用容器102のガス圧変
動は極めて少なかった。
第3図に、真空客器3内のガス圧変動が定常状態になっ
た10分後を基準にしてガス圧変T#J量を%で示す、
第3図かられかるように、ガス圧が定常状態に落着くま
で8分近くかかるが、その後の変動量は15%以内であ
り、従来例(第7図)における50%に比べて変動量は
大幅に低減した。
この結果から明らかなように、従来の技術に比べて、本
発明を用いることにより、膜を形成する真空容器内のガ
ス圧変動を大幅に低減でき、膜形成中のガス圧を高精度
に制御できる。したがって、本発明によれ、ば、高融点
金属の応力を高精度に制御できる。
夾鳳頂ユ 第4図は本発明の他の実施例であって、ここで、1はタ
ーゲット、2は試料台、3は真空容器、4は試料、5は
ガス導入系、6は排気系、7は高周波電源、8はプラズ
マ、9−1.9−2゜9−3は接地線511はンヤッタ
、12は主バルブであり、以上の構成は第5図の従来例
と同様である。
さらに、第1図において、101は排気系6とは別個に
真空容器3に接続した所望のコンダクタンスを有する排
気用の管、102は排気管101に接続されて、排気系
6の変動を緩和するための圧力調整用容器、103はこ
の容器102に接続され、所望のコンダクタンスを有す
る排気用の管であって、その他端を排気系6に接続する
。以上の部分101〜103によって排気系6を側路す
る第2の排気系を構成する。104は排気管101によ
る排気を行うか否かを制御するように排気管101に取
りつけた補助バルブ、105は排気系6に取りつけた排
気ポンプである。
本実施例では、ガス導入系5に対しては、第1図の実施
例とは異なり、圧力調整用容器およびコンダクタンス調
整機構を設けない。
この装置を動作させるには、補助バルブ104を閉じた
状態で主バルブ12を開き、排気ポンプ105で真空容
器3を排気して真空にする。次に、主バルブ12を閉じ
、補助バルブ104を開いた状態でガス導入系5からカ
スを導入する。真空容器3内が所定の圧力に達した後、
高周波電源7に電力を投入し、プラズマ8を生成する。
放電開始後、プラズマが安定に生成される状態でシャッ
タ11を開と、試料台2上の試料4に膜を形成する。
この例では、排気系6の側においてのみガス圧を調整し
、コンダクタンスを調整するようにしたが、この場合で
もポンプ105の排気能力の変動を大幅に低減でき、真
空容器3のガス圧も高精度に保つことが可能になる。
更に、圧力調整用容器の体積、真空容器の容積、並ひに
これら両容器の間を接続する管のコンダクタンスを最適
化することにより、導入ガス量が50%変動しても、真
空容器の圧力変動を5%以下に抑えることができ、変動
量を従来例に対して約1/10に低下させることができ
る。
実際の装置では、導入ガス量が50%も変動することは
ないので、本発明のスパッタ装置を用いれば、1 / 
1000Torrのガス圧制御も可能となる。
なお、第1図または第4図に示した実施例では、排気系
6に排気管101および103と圧力調整用容器102
による第2の排気系を側路させて配置したが、このよう
にする代わりに、排気系6自体の途中に圧力調整用容器
102および要すれば可変オリフィス109を配置する
構成とすることもできる。
[発明の効果コ 以上説明したように、本発明のスパッタ装置によれば、
圧力の変動を緩和する作用をもつ圧力調整用容器および
コンダクタンス調整機構により膜形成中のガス圧を高精
度に制御できるので、膜形成中のガス圧に依存する膜の
性質(応力、電気抵抗、密度等)を高精度に制御でと、
以て所望の膜を形成することができる。
具体的には、X線露光用マスクの吸収パタンに用いるT
a、 W等の高融点金属による低応力で高い密度の膜を
形成することが可能になる。あるいはまた、LSIの配
線材料の低応力化が可能となり、歩留まりの向上が期待
できる。このほか、GaAs等の配線材料にも適用可能
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は第1
図示の装置における圧力調整容器および真空容器内のガ
ス圧の時間変化を示す図、第3図は第1図示の装置にお
けるガス圧変動量(%)を示す図、 第4図は本発明の別の実施例を示す構成図、第5図は従
来のスパッタ装置の構成例を示す構成図、 第6図は従来のスパッタ装置での導入ガス流士が変動し
たときの真空容器内のガス圧の時間変化を示す図、 第7図は第6図のガス圧の変動量(%)を示す図である
。 1・・・ターゲット、 2・・・試料台、 3・・・真空容器、 4・・・試料、 5・・・ガス導入系、 6・・・排気系、 7・・・高周波電源、 8・・・プラズマ、 9−1.9−2.9−3・・・接地線、lO・・・排気
のコンダクタンスを変えるための可変オリフィス、 11・・・シャッタ、 12・・・主バルブ、 101・・・所望のコンダクタンスを得る排気管、 102・・・排気系の変動を緩和するための圧力調整容
器、 103・・・所望のコンダクタンスを得る排気管、 104・・・補助バルブ、 105・・・排気ポンプ、 106・・・所望のコンダクタンスを有するガス導入管
、 107・・・圧力調整容器、 108.109・・・コンダクタンス調整機構。 特許出願人  日本電信電話株式会社 代理大 弁理士谷 義− 41枦S明 0 イ、セコ σフ博ぐ−j3ぎhイ3「
すdフ講iく2図従来預りにお・げ力真会$絡内のがス
灰を示す図第 6 汝l

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)成膜室にガス導入系および排気系が接続されている
    スパッタ装置において、前記ガス導入系および前記排気
    系の少なくとも一方に圧力の変動を緩和する圧力調整手
    段を設けたことを特徴とするスパッタ装置。 2)成膜室にガス導入系および排気系が接続されている
    スパッタ装置において、前記ガス導入系および前記排気
    系の少なくとも一方に圧力の変動を緩和する圧力調整手
    段を設け、および前記ガス導入系および前記排気系の少
    なくとも一方に当該系におけるコンダクタンスを調整す
    る手段を設けたことを特徴とするスパッタ装置。
JP24987087A 1987-10-05 1987-10-05 スパッタ装置 Pending JPH0192367A (ja)

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