JPH02236277A - Sputtering method - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
マグネトロンスパッタリング方式のスパッタリング方法
に関し.
ターゲット表面のエロージョン部分以外の表面に堆積し
た反応生成物の剥離を防止することを目的とし,
対向電極に面する表面におけるエロージョン部分以外の
表面が粗面化されているかあるいは該スパッタリング装
置に導入される原料ガスと該ターゲット構成材料との反
応生成物と同じ物質により被覆されているターゲットを
用いることから構成される。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Concerning a sputtering method using a magnetron sputtering method. In order to prevent the reaction products deposited on the surface of the target other than the eroded portion from peeling off, the surface facing the counter electrode other than the eroded portion is roughened or the surface that is not introduced into the sputtering equipment is roughened. The target is coated with the same substance as the reaction product of the raw material gas and the target constituent material.
本発明は,マグネトロンスパッタリング方式のスパッタ
リング方法,とくにそのターゲットの改良に関する.
〔従来の技術〕
マグネトロンスパッタリング法は,プラズマの生成効率
が高く.大きなスパッタリング速度が得られる特徴を有
する。しかしながら.ターゲット表面に入射するイオン
密度の分布が必ずしも均一ではなく.その結果.ターゲ
ット表面の特定領域におけるスパッタリングが大きい.
例えば第3図(a)の断面図に示すように,円形のター
ゲット1表面の円環状の領域2におけるスパッタリング
速度が大きく,中心部3や周辺部4ではスパッタリング
速度が小さい。このために,領域2でスパッタリングし
たターゲット物質の一部が中心部3や周辺部4に堆積す
る現象が生じる。The present invention relates to a magnetron sputtering method, and in particular to an improvement of its target. [Conventional technology] Magnetron sputtering has high plasma generation efficiency. It has the characteristic of obtaining a high sputtering rate. however. The distribution of ion density incident on the target surface is not necessarily uniform. the result. Sputtering is large in a specific area of the target surface. For example, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3(a), the sputtering rate is high in the annular region 2 on the surface of the circular target 1, and the sputtering rate is low in the central portion 3 and peripheral portion 4. For this reason, a phenomenon occurs in which a part of the target material sputtered in the region 2 is deposited in the central part 3 and the peripheral part 4.
したがって,円環状の領域2のみがスパッタリングされ
て消耗するように見えるため,このような頷域2はエロ
ージョン領域と呼ばれる。Therefore, since only the annular region 2 appears to be sputtered and consumed, such a nodding region 2 is called an erosion region.
ターゲット物質をそのまま被処理基板表面に堆積して所
望の薄膜を形成する場合には.上記のようなエロージョ
ン領域から非エロージョン領域への物質移動が生じても
,特に問題は生じない。これは,非エロージョン領域と
ここにに堆積する物質とが同一であるため,相互の密着
性がよいからである。When forming a desired thin film by directly depositing the target material on the surface of the substrate to be processed. Even if the above-mentioned material transfer from the erosion region to the non-erosion region occurs, no particular problem occurs. This is because the non-erosion area and the substance deposited there are the same and have good adhesion to each other.
ところが,例えばアルゴン(^r)ガスに窒素(N2)
を添加したガス中でチタン(Ti)金属板から成るター
ゲットをスパッタリングさせることにより窒化チタン(
TiN)薄膜を堆積する.いわゆる反応性スパッタリン
グの場合には.非エロージョン領域に堆積した物質が剥
離しやすい。However, for example, if nitrogen (N2) is added to argon (^r) gas,
Titanium nitride (
Deposit a TiN) thin film. In the case of so-called reactive sputtering. Materials deposited in non-erosion areas are likely to peel off.
第3図(b)の断面図に示すように,例えばTiN膜を
形成する場合には, TiN膜7が非エロージジン領域
6におけるTfターゲット5表面に堆積するがその膜厚
がある程度大きくなると,ターゲット表面から比較的容
易に剥離し.被処理基板表面(図示省略)に付着する。As shown in the cross-sectional view of FIG. 3(b), for example, when forming a TiN film, the TiN film 7 is deposited on the surface of the Tf target 5 in the non-erodible region 6, but when the film thickness increases to a certain extent, the target It peels off relatively easily from the surface. It adheres to the surface of the substrate to be processed (not shown).
この剥離膜は一種の塵埃であり,被処理基板を用いて製
造された半導体装置に種々の不良を発生する原因となる
。また.スパッタリング装置内での不要な放電を防止す
るためにターゲットに極めて接近して設けられた遮蔽電
極とターゲット間が,TiNのような導電性を有する剥
離膜により短絡されると.異常電流が流れるため,安定
なスパッタリングが行われない問題が生じる。This peeling film is a type of dust and causes various defects in semiconductor devices manufactured using the substrate to be processed. Also. If a conductive peeling film such as TiN causes a short circuit between the target and the shielding electrode that is provided very close to the target to prevent unnecessary discharge within the sputtering equipment. Due to the abnormal current flowing, a problem arises in which stable sputtering cannot be performed.
上記の問題の根本原因である入射イオン密度の不均一が
生じるのは,プラズマに印加される磁界の分布に起因す
るものであり,入射イオン密度を均一にするための磁界
印加方法を改良したスパッタリング装置も提供されてい
る。しかしながら.既存の装置に対してこのような改良
を施すのは極めて困難であるため,非二ロージョン領域
に堆積した反応生成物膜の剥離を防止することが要望さ
れていた。The non-uniform incident ion density, which is the root cause of the above problem, is due to the distribution of the magnetic field applied to the plasma, and sputtering is an improved method of applying a magnetic field to make the incident ion density uniform. Equipment is also provided. however. Since it is extremely difficult to make such improvements to existing equipment, there has been a desire to prevent the reaction product film deposited in the non-bilosion region from peeling off.
本発明は上記の問題に鑑み,非エロージョン領域に堆積
した生成物質膜が剥離し難いように処理された反応性ス
パッタリング装置のターゲットを提供することを目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a target for a reactive sputtering apparatus that is treated so that a product film deposited in a non-erosion region is difficult to peel off.
上記目的は,マグネトロンスパッタリング方式のスパッ
タリング方法であって,対向電極に面する表面における
エロージョン部分以外の表面が粗面化されているかある
いは該スパッタリング装置に導入される原料ガスと該タ
ーゲット構成材料との反応生成物と同じ物質により被覆
されているターゲットを用いることを特徴とする本発明
に係るスパッタリング方法によって達成される。The above object is a magnetron sputtering sputtering method in which the surface facing the counter electrode other than the erosion part is roughened or the material gas introduced into the sputtering apparatus and the target constituent material are roughened. This is achieved by the sputtering method according to the present invention, which is characterized in that it uses a target coated with the same substance as the reaction product.
マグネトロンスパッタリング方式のスパッタリング装置
用ターゲットにおける非エロージョン領域表面を粗面化
することによりこの領域に堆積する薄膜の接着力を高め
るか.あるいは,この頷域表面を反応性スパッタリング
による生成物と同一物質により被覆しておくことにより
接着力を大きくシ,剥離を防止する。その結果1被処理
基板から成る半導体装置の製造において前記剥離物の付
着に起因する不良の問題が解消される。Is it possible to improve the adhesion of thin films deposited in this region by roughening the surface of the non-erosion region of a target for a magnetron sputtering system? Alternatively, the surface of this nodule area may be coated with the same material as the product produced by reactive sputtering to increase adhesive strength and prevent peeling. As a result, the problem of defects caused by the adhesion of the peeled matter in the manufacture of semiconductor devices consisting of one substrate to be processed can be solved.
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
以下の図面において,既掲の図面におけるのと同じ部分
には同一符号を付してある。In the following drawings, the same parts as in the previously published drawings are designated by the same reference numerals.
第1図は本発明のターゲットの構造の一実施例を示す要
部断面図であって.ターゲット1表面の対向電極(図示
省略)に面する表面14における非エロージョン領域6
表面が,例えば機械的研磨により粗面化されている。こ
の粗面化は,例えば表面粗さ計で測った凹凸の高さが1
〜3μm程度が適当で,これより大きくても1 また,
小さくても堆積膜の密着力が低くなる。FIG. 1 is a sectional view of essential parts showing an embodiment of the structure of the target of the present invention. Non-erosion region 6 on the surface 14 facing the counter electrode (not shown) on the surface of the target 1
The surface is roughened, for example, by mechanical polishing. This roughening occurs when the height of the unevenness measured with a surface roughness meter is 1.
Approximately 3 μm is appropriate, and even larger than 1 μm.
Even if it is small, the adhesion of the deposited film will be low.
前記円環状の領域2,すなわち,エロージゴン領域およ
び非エロージョン頭域6の位置は,各々のスパッタリン
グ装置に固有であり.予備実験によりあらかじめ決めて
おく。The positions of the annular region 2, that is, the erosion gon region and the non-erosion head region 6, are unique to each sputtering device. Determine in advance through preliminary experiments.
第2図は本発明のターゲットの構造の別の実施例を示す
要部断面図であって,ターゲット10表面IAにおける
非エロージョン領域6が反応性スパッタリングによる生
成物,例えば窒素を含む雰囲気中でチタンをスパッタリ
ングしてTiNを堆積する場合には,TiN層8で被覆
されている。TiNJi8は,平滑なチタン板から成る
ターゲット1表面に.TiN膜を選択的に形成したもの
でもよく,あるいは, TiNセラミックスの円板状お
よび円環状の各部材を,ターゲット1表面の中心部およ
び周辺部の非エロージジン領域6にそれぞれ接着するか
,ターゲット1に設けられた凹部に嵌挿したものでもよ
い。チタン板から成るターゲット1と,TiNとの接着
は,例えばメタルボンディング法を用いて行えばよい。FIG. 2 is a sectional view of a main part showing another embodiment of the structure of the target of the present invention, in which the non-erosion region 6 on the surface IA of the target 10 is formed by a product of reactive sputtering, for example, titanium in an atmosphere containing nitrogen. When TiN is deposited by sputtering, it is covered with a TiN layer 8. TiNJi8 was applied to the surface of target 1, which was made of a smooth titanium plate. A TiN film may be selectively formed, or disk-shaped and annular TiN ceramic members may be bonded to the non-erosion region 6 at the center and periphery of the target 1 surface, respectively. It may be inserted into a recess provided in the. The target 1 made of a titanium plate and TiN may be bonded using, for example, a metal bonding method.
第4図は上記本発明を実施するためのスパッタリング装
置の概要構成図であって,処理槽10内部には,第1図
または第2図に示したようなターゲット13が設けられ
た電極11と,例えばTiNが被着される被処理基板1
2が対向して配置されている。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a sputtering apparatus for carrying out the present invention, in which an electrode 11 and a target 13 as shown in FIG. 1 or 2 are provided inside the processing tank 10. , for example, a substrate 1 to be processed to which TiN is deposited.
2 are placed facing each other.
排気管15にを通じて処理槽10内部を図示しないポン
プにより排気しつつ1ガス導入管16を通じて窒素を添
加したアルゴンガスを導入し,高周波電源RFにより電
極11に電力を供給してターゲット13一被処理基板1
2間にプラズマを発生させ,ターゲット13をスパッタ
リングする。符号14は前記プラズマを集束する磁界を
印加するための磁石である。While the inside of the processing tank 10 is evacuated by a pump (not shown) through the exhaust pipe 15, argon gas to which nitrogen has been added is introduced through the gas introduction pipe 16, and power is supplied to the electrode 11 by the high frequency power source RF, thereby causing the target 13 to be processed. Board 1
Plasma is generated between the two, and the target 13 is sputtered. Reference numeral 14 is a magnet for applying a magnetic field to focus the plasma.
本発明によれば,マグネトロンスパッタリング法を用い
る半導体装置の製造において,スパッタリングターゲッ
トの非エロージョン領域に堆積した生成物薄膜が剥離し
て生じた塵埃による被処理基板表面の汚染あるいはスパ
ッタリング装置内の異常放電が防止され,該半導体装置
の製造歩留りを向上可能とする効果がある。According to the present invention, in the manufacture of semiconductor devices using the magnetron sputtering method, the surface of the substrate to be processed is contaminated by dust generated by peeling off the product thin film deposited on the non-erosion area of the sputtering target, or abnormal discharge occurs in the sputtering equipment. This has the effect of making it possible to improve the manufacturing yield of the semiconductor device.
である.It is.
第1図と第2図は本発明の実施例を示す要部断面図,
第3図は従来の問題点説明図,
第4図は本発明を実施するためのスパッタリング装置の
概要構成図
である。
図において,
lはターゲット
2は円環状の領域(エロージョン領域),3は中心部.
4は周辺部, 5はTiターゲット6は非エロージョ
ン領域,7はTiN膜,8はTiN層 10は処理槽,
11は電極廿,12は被処理基板,13はターゲット1
4は磁石,15は排気管,16はガス導入管
寥l目
第212]
寥3口
本粍明乏υ施するちめのスパヅタlルゲ延1易
図Figures 1 and 2 are sectional views of essential parts showing an embodiment of the present invention, Figure 3 is a diagram explaining conventional problems, and Figure 4 is a schematic configuration diagram of a sputtering apparatus for implementing the present invention. . In the figure, l indicates target 2 is an annular region (erosion region), and 3 indicates the center.
4 is a peripheral area, 5 is a Ti target 6 is a non-erosion area, 7 is a TiN film, 8 is a TiN layer, 10 is a processing tank,
11 is the electrode layer, 12 is the substrate to be processed, and 13 is the target 1.
4 is a magnet, 15 is an exhaust pipe, 16 is a gas introduction pipe.
Claims (1)
であって、対向電極に面する表面におけるエロージョン
部分以外の表面が粗面化されているかあるいは該スパッ
タリング装置に導入される原料ガスと該ターゲット構成
材料との反応生成物と同じ物質により被覆されているタ
ーゲットを用いることを特徴とするスパッタリング方法
。A sputtering method using a magnetron sputtering method, in which the surface facing the counter electrode other than the erosion part is roughened, or a reaction product between the raw material gas introduced into the sputtering apparatus and the material constituting the target is formed. A sputtering method characterized by using targets coated with the same substance.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5693589A JPH02236277A (en) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | Sputtering method |
Applications Claiming Priority (1)
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JP5693589A JPH02236277A (en) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | Sputtering method |
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JPH02236277A true JPH02236277A (en) | 1990-09-19 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5693589A Pending JPH02236277A (en) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | Sputtering method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02236277A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06306597A (en) * | 1993-04-23 | 1994-11-01 | Mitsubishi Materials Corp | Ti target material for magnetron sputtering |
JPH06306592A (en) * | 1993-04-23 | 1994-11-01 | Mitsubishi Materials Corp | Ti target material for magnetron sputtering |
JP2009191340A (en) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Seiko Epson Corp | Film-forming apparatus and film-forming method |
JP2012017492A (en) * | 2010-07-07 | 2012-01-26 | Mitsubishi Materials Corp | Sputtering target |
JP2012017493A (en) * | 2010-07-07 | 2012-01-26 | Mitsubishi Materials Corp | Sputtering target |
-
1989
- 1989-03-09 JP JP5693589A patent/JPH02236277A/en active Pending
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