JPH0240739B2 - Supatsutasochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 マグネトロンスパツタ装置により被着した被膜
の膜厚分布を向上するため、磁石の配置について
従来のハート型閉曲線と円との中間の形状より最
適配置を選ぶようにした装置を提起する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は膜厚分布を向上したスパツタ装置に関
する。

半導体装置の製造において、スパツタ装置はア
ルミニウムや、あるいはモリプデン、タングステ
ン等の高融点金属、またはそれらのシリサイド等
の導電層を基板上に被着するのに広く用いられて
いる。

マグネトロンスパツタ装置は、ターゲツトの裏
面に磁石を配置してターゲツト上のプラズマ密度
を高くし、スパツタ速度を増加させるようにした
装置で、基板上に均等な膜厚分布を得るために、
さらにまた、ターゲツトの使用効率を向上するた
めに、磁石の配置が種々工夫されている。

〔従来の技術〕

第２図はマグネトロンスパツタ装置を説明する
側断面図である。

図において、１は磁石で、ステンレス鋼でつく
つた台２の上に配置され、台２はターゲツト３の
中心より偏心して回転できるようになつている。

成膜物質よりなるターゲツト３は、銅製のバッ
キングプレート４に取りつけられる。

バッキングプレート４は電気的に絶縁され、か
つ真空気密を保つてターゲツト３が内側になるよ
うに真空容器６に取りつけられる。

被処理基板５は真空容器６と同電位に、かつタ
ーゲツト３に対向して保持される。

真空容器６は排気口７より排気され、ガス導入
口８よりアルゴン（Ar）が導入され所定の圧力
に保たれる。

被処理基板５、すなわち真空容器６は接地さ
れ、バッキングプレート４は直流（DC）電源９
により−350〜−500V印加される。

DC電源９の電力は装置の大きさによるが、１
〜20KWである。

このような構成で、ターゲツト３と被処理基板
５に印加された電力によりArが電離され、アン
ゴンイオン（Ar⁺）が負に偏倚されたターゲツト
物質を叩き出して被処理基板５上に成膜する。

第３図１，２，３はそれぞれ従来例によるマグ
ネトロンスパツタ装置の磁石の配置を示す平面図
と、成膜の膜厚分布と、エロージヨンを示すター
ゲットの断面図である。

第３図１は先に本発明人の提起した磁石のハー
ト型閉曲線配置を示す平面図である。

図において、ターゲツト３の中心を原点０とし
たxy座標において、原点０とハート型閉曲線ま
での距離をｒ、ハート型閉曲線の中心Ａ点とその
すぼみＢ点との距離をｌ、ハート型閉曲線の中心
Ａ点の座標をｘ＝−ａ、ハート型閉曲線のくぼみ
Ｂ点の座標をｘ＝ｌ−ａ、ｒがｘ軸となす角をθ
とすると、ハート型閉曲線は ｒ＝ｌ−ａ＋2a｜θ｜／π、 （−π≦θ≦π）． で表せる。

原点０を中心に、磁石を回転させるながらスパ
ツタした場合の膜厚分布とターゲツトのエロージ
ヨンをつぎに示す。

第３図２において、膜厚分布は基板の中央部に
凹部を生ずる。

第３図３において、ターゲツトのエロージヨン
は２つの同心円間の領域で略フラツトになる。

この例では、ターゲツトのエロージヨンはよい
が、膜厚分布が悪い。

第４図１，２，３はそれぞれ他の従来例による
マグネトロンスパツタ装置の磁石の配置を示す平
面図と、成膜の膜厚分布と、エロージヨンを示す
ターゲツトの断面図である。

第４図１は一般的に用いられている磁石の偏心
円配置を示す平面図である。

図において、ターゲツト３の中心を原点０とし
たxy座標において、磁石は、座標ｘ＝−ａのＡ
点を中心とし、半径ｌの円周上に配置される（図
は一体化された磁石を示す）。

原点０を中心に、磁石を回転させるながらスパ
ツタした場合の膜厚分布とターゲツトのエロージ
ヨンをつぎに示す。

第４図２において、膜厚分布は基板の中央部に
凸部を生ずる傾向がある。

第４図３−１はターゲツトが小さい場合で、タ
ーゲツトのエロージヨンは２つの同心円間の領域
で２つの谷を生ずる。

第４図３−２はターゲツトが大きく、偏心
（ａ）を大きくとつた場合で、２つの谷はさらに
強調される。

この例では、ターゲツトのエロージヨンも、膜
厚分布も悪い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の磁石配置では、成膜の膜厚分布がよくな
い。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点の解決は、磁石をターゲツトに対
し、被処理基板と反対側に配置してなり、 該磁石は同じ磁極が内側を向くようにハート型
閉曲線上に複数個並べて固定された状態で、ター
ゲツトの中心の回りを回転できるように構成さ
れ、 該ハート型閉曲線は、 ターゲツトの中心を原点０としたxy座標にお
いて、原点０とハート型閉曲線までの距離をｒ、
ハート型閉曲線の中心Ａ点とそのくぼみＢ点との
距離をｌ、ハート型閉曲線の中心Ａ点の座標をｘ
＝−ａ、ハート型閉曲線のくぼみＢ点の座標をｘ
＝ｌ−ａ、ｒがｘ軸となす角をθとすると、 ｒ＝ｌ−ａ＋2a｜θ｜／π、 （−π≦θ≦π）． で表せる曲線と、 Ａ点を中心とした半径ｌの円とに囲まれる領域
内に存在する本発明によるスパツタ装置により達
成される。

さらに、複数個の前記磁石が連続して一体化し
てなる場合も同一効果を有する。

〔作用〕

本発明は従来例による磁石のハート型閉曲線配
置と、偏心円配置では、膜厚分布曲線の傾向が相
反する傾向にあることに着目し、これらの中間領
域に最適値があることを見出し、均一な厚さの被
膜を得るようにしたものである。

〔実施例〕

第１図１，２，３はそれぞれ本発明によるマグ
ネトロンスパツタ装置の磁石の配置示す平面図
と、成膜の膜厚分布と、エロージヨンを示すター
ゲツトの断面図である。

第１図１において、実線は本発明による磁石の
配置を示すハート型閉曲線、鎖線は第３図の従来
例によるハート型閉曲線、点線は第４図の従来例
による偏心円を示す平面図である。

本発明によるハート型閉曲線は、 ターゲツトの中心を原点０としたxy座標にお
いて、原点０とハート型閉曲線までの距離をｒ、
ハート型閉曲線の中心Ａ点とそのくぼみＢ点との
距離をｌ、ハート型閉曲線の中心Ａ点の座標をｘ
＝−ａ、ハート型閉曲線のくぼみＢ点の座標をｘ
＝ｌ−ａ、ｒがｘ軸となす角をθとすると、 ｒ＝ｌ−ａ＋2a｜θ｜／π、 （−π≦θ≦π）． で表せる曲線（鎖線）と、 Ａ点を中心とした半径ｌの円（点線）とに囲ま
れる領域内に存在する。

原点０を中心に、磁石を回転させるながらスパ
ツタした場合の膜厚分布とターゲツトのエロージ
ヨンをつぎに示す。

第１図２において、膜厚分布は周辺部を除いて
基板内で略均一となる。

第１図３において、ターゲツトのエロージヨン
は２つの同心円間の領域でわずかに２つの谷を生
ずる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明による磁石配
置を有するスパツタ装置では、成膜の均一な膜厚
分布が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図１，２，３はそれぞれ本発明によるマグ
ネトロンスパツタ装置の磁石の配置を示す平面図
と、成膜の膜厚分布と、エロージヨンを示すター
ゲツトの断面図、第２図はマグネトロンスパツタ
装置を説明する側断面図、第３図１，２，３はそ
れぞれ従来例によるマグネトロンスパツタ装置の
磁石の配置を示す平面図と、成膜の膜厚分布と、
エロージヨンを示すターゲツトの断面図、第４図
１，２，３はそれぞれ他の従来例によるマグネト
ロンスパツタ装置の磁石の配置を示す平面図と、
成膜の膜厚分布と、エロージヨンを示すターゲツ
トの断面図である。 図において、１は磁石、２は台、３はターゲツ
ト、４はバッキングプレート、５は被処理基板、
６は真空容器、７は排気口、８はガス導入口、９
は電源である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁石をターゲツトに対し、被処理基板と反対
   側に配置してなり、 該磁石は同じ磁極が内側を向くようにハート型
   閉曲線上に複数個並べて固定された状態で、ター
   ゲツトの中心の回りを回転できるように構成さ
   れ、 該ハート型閉曲線は、 ターゲツトの中心を原点０としたxy座標にお
   いて、原点０とハート型閉曲線までの距離をｒ、
   ハート型閉曲線の中心Ａ点とそのくぼみＢ点との
   距離をｌ、ハート型閉曲線の中心Ａ点の座標をｘ
   ＝−ａ、ハート型閉曲線のくぼみＢ点の座標をｘ
   ＝ｌ−ａ、ｒがｘ軸となす角をθとすると、 ｒ＝ｌ−ａ＋2a｜θ｜／π、 （−π≦θ≦π）． で表せる曲線と、 Ａ点を中心とした半径ｌの円とに囲まれる領域
   内に存在することを特徴とするスパツタ装置。 ２ 複数個の前記磁石が連続して一体化してなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のス
   パツタ装置。