JPH03140467A - スパッタ装置およびスパッタ方法 - Google Patents
スパッタ装置およびスパッタ方法Info
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、スパッタ装置に関する。
（従来の技術）
半導体製造工程において、半導体ウェハ面にスパッタリ
ングする工程がある。一般にこの工程ではスパッタ装置
が用いられている。このスパッタ装置は、被処理物例え
ば半導体ウェハに対する成膜、例えば金属薄膜の成膜に
多く用いられている。
ングする工程がある。一般にこの工程ではスパッタ装置
が用いられている。このスパッタ装置は、被処理物例え
ば半導体ウェハに対する成膜、例えば金属薄膜の成膜に
多く用いられている。
このようなスパッタ装置は、気密容器内に設けられた所
定材質のターゲットに対向する如く被処理物例えば半導
体ウェハを設け、これらのターゲットおよび半導体ウェ
ハ間に電圧を印加するとともに、この気密容器内に反応
ガス例えばアルゴンガスを導入し、このガスをプラズマ
化し、プラズマ中のイオンを負電圧のｍｌであるターゲ
ットに衝突させてスパッタリングし、陽極側に設けられ
た半導体ウェハ表面に被着させて薄膜を形成するもので
ある。
定材質のターゲットに対向する如く被処理物例えば半導
体ウェハを設け、これらのターゲットおよび半導体ウェ
ハ間に電圧を印加するとともに、この気密容器内に反応
ガス例えばアルゴンガスを導入し、このガスをプラズマ
化し、プラズマ中のイオンを負電圧のｍｌであるターゲ
ットに衝突させてスパッタリングし、陽極側に設けられ
た半導体ウェハ表面に被着させて薄膜を形成するもので
ある。
また、プレートマグネトロンスパッタ装置では、例えば
ターゲットの裏面側に設けられたプラズマ制御用マグネ
ットにより、プラズマスパッタ効率を高めるため、ター
ゲットの全表面近傍にプラズマを閉じ込めるための磁場
を形成するよう構成されている。すなわち、ターゲット
の表面近傍にこのターゲツト面とほぼ平行な磁場を形成
し、この磁場に直交する高密度の放電プラズマをターゲ
ット面上に集中させて高速なスパッタリングを行うよう
構成されている。
ターゲットの裏面側に設けられたプラズマ制御用マグネ
ットにより、プラズマスパッタ効率を高めるため、ター
ゲットの全表面近傍にプラズマを閉じ込めるための磁場
を形成するよう構成されている。すなわち、ターゲット
の表面近傍にこのターゲツト面とほぼ平行な磁場を形成
し、この磁場に直交する高密度の放電プラズマをターゲ
ット面上に集中させて高速なスパッタリングを行うよう
構成されている。
ところで、このようなスパッタ装置において、磁石を固
定配置した場合、ターゲット表面上の磁場を一様に分布
させることが困難なため、磁場の強い部分にイオンが集
中し、この部分が集中的にスパッタリングされてしまい
、成膜におけるユニフォーミティ−が低下したり、ター
ゲットの利用効率が低下する等の問題があった。
定配置した場合、ターゲット表面上の磁場を一様に分布
させることが困難なため、磁場の強い部分にイオンが集
中し、この部分が集中的にスパッタリングされてしまい
、成膜におけるユニフォーミティ−が低下したり、ター
ゲットの利用効率が低下する等の問題があった。
そこで、所定形状例えば長円状に配列された複数の永久
磁石からなるプラズマ制御用マグネットを、ターゲット
の環状の領域を走査する如く回転させ、この環状の領域
でプラズマを移動させることにより、スパッタリングの
均一化を図るスパッタ装置もある。
磁石からなるプラズマ制御用マグネットを、ターゲット
の環状の領域を走査する如く回転させ、この環状の領域
でプラズマを移動させることにより、スパッタリングの
均一化を図るスパッタ装置もある。
（発明か解決しようとする課題）
しかしながら、上述したスパッタ装置においても、スパ
ッタリングの不均一が強く、さらに面内膜厚分布を均一
化すること、および面内膜厚分布を任意に制御すること
が望まれている。
ッタリングの不均一が強く、さらに面内膜厚分布を均一
化すること、および面内膜厚分布を任意に制御すること
が望まれている。
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたもので、
従来に較べて、成膜における面内膜厚分布を任意に制御
することができ、面内膜厚分布の均一化を図ることので
きるスパッタ装置を提供しようとするものである。
従来に較べて、成膜における面内膜厚分布を任意に制御
することができ、面内膜厚分布の均一化を図ることので
きるスパッタ装置を提供しようとするものである。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
すなわち本発明は、プラズマ制御用マグネットにより、
ターゲット近傍にプラズマを閉じ込めるための磁界を形
成しスパッタリングするスパッタ装置において、前記プ
ラズマ制御用マグネットを回転させる手段と、このプラ
ズマ制御用マグネットの回転半径を変化させる手段とを
具備したことを特徴とする。
ターゲット近傍にプラズマを閉じ込めるための磁界を形
成しスパッタリングするスパッタ装置において、前記プ
ラズマ制御用マグネットを回転させる手段と、このプラ
ズマ制御用マグネットの回転半径を変化させる手段とを
具備したことを特徴とする。
（作 用）
本発明のスパッタ装置は、プラズマ制御用マグネットを
回転させる手段と、このプラズマ制御用マグネットの回
転半径を変化させる手段とを具備している。
回転させる手段と、このプラズマ制御用マグネットの回
転半径を変化させる手段とを具備している。
したがって、例えばプラズマ制御用マグネットを回転さ
せながら、このプラズマ制御用マグネットの回転半径を
周期的に変化させることにより、プラズマをターゲット
の広い範囲に亙って移動させ、成膜における面内膜厚分
布を任意に制御することができ、面内膜厚分布の均一化
を図ることができる。
せながら、このプラズマ制御用マグネットの回転半径を
周期的に変化させることにより、プラズマをターゲット
の広い範囲に亙って移動させ、成膜における面内膜厚分
布を任意に制御することができ、面内膜厚分布の均一化
を図ることができる。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図に示す如く、スパッタ装置の真空チャンバ（図示
せず）内には、被処理物例えば半導体ウェハ１を保持す
るための載置台２が設けられており、この載置台２に対
向する如くスパッタガン３のターゲット４が設けられて
いる。
せず）内には、被処理物例えば半導体ウェハ１を保持す
るための載置台２が設けられており、この載置台２に対
向する如くスパッタガン３のターゲット４が設けられて
いる。
また、上記ターゲット４は、形成すべき薄膜の材質に応
じて選択された、例えばアルミニウム、シリコン、タン
グステン、チタン、モリブデン、クロム、コバルト、ニ
ッケル、あるいはこれらを含む合金等によって直径例え
ば１２０１程度の円板状に形成されたターゲット本体４
ａと、このターゲット本体４ａの裏面側にフランジ部を
形成する如く接合されたバッキングプレート４ｂとから
構成されている。そして、このターゲット４の裏面側に
は、ハウジング５が設けられており、ターゲツト４裏面
とハウジング５との間に冷却媒体として例えば冷却水を
循環させてターゲット４を裏面側から冷却するための円
柱形状の冷媒循環用空隙６が設けられている。
じて選択された、例えばアルミニウム、シリコン、タン
グステン、チタン、モリブデン、クロム、コバルト、ニ
ッケル、あるいはこれらを含む合金等によって直径例え
ば１２０１程度の円板状に形成されたターゲット本体４
ａと、このターゲット本体４ａの裏面側にフランジ部を
形成する如く接合されたバッキングプレート４ｂとから
構成されている。そして、このターゲット４の裏面側に
は、ハウジング５が設けられており、ターゲツト４裏面
とハウジング５との間に冷却媒体として例えば冷却水を
循環させてターゲット４を裏面側から冷却するための円
柱形状の冷媒循環用空隙６が設けられている。
さらに、この冷媒循環用空隙６には、プラズマ制御用マ
グネット７が設けられており、このプラズマ制御用マグ
ネット７は、モータ８によって、ターゲット４の中心を
軸として回転可能に構成されている。また、このプラズ
マ制御用マグネット７は、モータ９により、回転半径Ｒ
を、長さしの範囲で任意に変化させることができるよう
構成されている。
グネット７が設けられており、このプラズマ制御用マグ
ネット７は、モータ８によって、ターゲット４の中心を
軸として回転可能に構成されている。また、このプラズ
マ制御用マグネット７は、モータ９により、回転半径Ｒ
を、長さしの範囲で任意に変化させることができるよう
構成されている。
ｔなわち、上記モータ８の回転軸１０は、液密を保持す
るためのシール例えば磁性流体シール１１を介してハウ
ジング５を貫通する如く冷媒循環用空隙６内に延在して
おり、その先端には、ギャ＝１２が設けられている。ま
た、ギヤー１２にはギヤー１３か歯合されており、この
ギヤー１３の両面には、中空構造とされた回転軸１４（
ハウジング５側）と、スクリュー軸受１５（ターゲット
４側が設けられている。
るためのシール例えば磁性流体シール１１を介してハウ
ジング５を貫通する如く冷媒循環用空隙６内に延在して
おり、その先端には、ギャ＝１２が設けられている。ま
た、ギヤー１２にはギヤー１３か歯合されており、この
ギヤー１３の両面には、中空構造とされた回転軸１４（
ハウジング５側）と、スクリュー軸受１５（ターゲット
４側が設けられている。
上記中空構造の回転軸１４は、液密を保持するためのシ
ール例えば磁性流体シール１６を介してハウジング５を
貫通する如く設けられており、その先端に形成されたフ
ランジ部１７にモータ９が固定されている。また、この
モータ９の回転軸１８は、中空構造の回転軸１４の内部
を通り、前述したスクリュー軸受１５内まで延在してお
り、その先端には傘歯車１９が設けられている。
ール例えば磁性流体シール１６を介してハウジング５を
貫通する如く設けられており、その先端に形成されたフ
ランジ部１７にモータ９が固定されている。また、この
モータ９の回転軸１８は、中空構造の回転軸１４の内部
を通り、前述したスクリュー軸受１５内まで延在してお
り、その先端には傘歯車１９が設けられている。
この傘歯車１つには、このスクリュー軸受１５を貫通す
る如く設けられたスクリュー軸２０を軸方向に移動させ
るための傘歯車ユニット２１が歯合されている。そして
、モータ９を回転させることにより、傘歯車１９、傘歯
車ユニット２１を介してスクリュー軸２０を、移動させ
ることにより、このスクリュー軸２０の先端に接続され
たプラズマ制御用マグネット７をガイド軸２２に沿って
移動させ、回転半径Ｒを変更可能に構成されている。
る如く設けられたスクリュー軸２０を軸方向に移動させ
るための傘歯車ユニット２１が歯合されている。そして
、モータ９を回転させることにより、傘歯車１９、傘歯
車ユニット２１を介してスクリュー軸２０を、移動させ
ることにより、このスクリュー軸２０の先端に接続され
たプラズマ制御用マグネット７をガイド軸２２に沿って
移動させ、回転半径Ｒを変更可能に構成されている。
また、モータ８を回転させると、ギヤー１２を介してギ
ヤー１３が回転し、このギヤー１３に固定されたスクリ
ュー軸受１５およびスクリュー軸受１５に支持されたプ
ラズマ制御用マグネット７が中空構造の回転軸１４を中
心として回転するよう構成されている。
ヤー１３が回転し、このギヤー１３に固定されたスクリ
ュー軸受１５およびスクリュー軸受１５に支持されたプ
ラズマ制御用マグネット７が中空構造の回転軸１４を中
心として回転するよう構成されている。
なお、ギヤー１３および中空構造の回転軸１４とともに
、モータ９も回転するので、このモータ９と図示しない
コントローラ等との電気的な接続は、スリップリング２
３を介して行う。また、このモータ９の回転軸１７と、
中空構造の回転軸１４との間にも液密を保持するための
シール例えば磁性流体シール２４が設けられている。
、モータ９も回転するので、このモータ９と図示しない
コントローラ等との電気的な接続は、スリップリング２
３を介して行う。また、このモータ９の回転軸１７と、
中空構造の回転軸１４との間にも液密を保持するための
シール例えば磁性流体シール２４が設けられている。
上記構成のこの実施例のスパッタ装置では、まず、真空
チャンバ内を例えば１０−１〜１Ｏ−ＩＴｏｒｒ程度の
真空度まで荒引きする。次に、真空チャンバ内の真空度
をｌロー５〜１０’Ｔｏｒｒ程度の高真空度まで排気し
、その後、この真空チャンバ内にスパッタガス、例えば
Ａｒガスを導入し、真空容器内をｌｏ−２〜１Ｏ−３Ｔ
ｏｒｒ程度に設定する。
チャンバ内を例えば１０−１〜１Ｏ−ＩＴｏｒｒ程度の
真空度まで荒引きする。次に、真空チャンバ内の真空度
をｌロー５〜１０’Ｔｏｒｒ程度の高真空度まで排気し
、その後、この真空チャンバ内にスパッタガス、例えば
Ａｒガスを導入し、真空容器内をｌｏ−２〜１Ｏ−３Ｔ
ｏｒｒ程度に設定する。
そして、図示しないスパッタリング電源により、ターゲ
ット４に負電圧を印加して、ターゲット４と半導体ウェ
ハ１との間にプラズマを発生させる。
ット４に負電圧を印加して、ターゲット４と半導体ウェ
ハ１との間にプラズマを発生させる。
すると、このプラズマはプラズマ制御用マグネット７に
よって形成される磁場によって、ターゲット４の近傍に
閉じ込められ、この領域内のターゲット４（ターゲット
本体４ａ）のスパッタリングが行われ、ターゲット本体
４ａから叩き出された粒子が半導体ウェハ１表面に被着
し、所望組成の薄膜が成膜される。また、この時モータ
８によってプラズマ制御用マグネット７を回転させると
、プラズマがターゲット本体４ａの環状の領域を移動し
、この環状の領域でスパッタリングが生じる。
よって形成される磁場によって、ターゲット４の近傍に
閉じ込められ、この領域内のターゲット４（ターゲット
本体４ａ）のスパッタリングが行われ、ターゲット本体
４ａから叩き出された粒子が半導体ウェハ１表面に被着
し、所望組成の薄膜が成膜される。また、この時モータ
８によってプラズマ制御用マグネット７を回転させると
、プラズマがターゲット本体４ａの環状の領域を移動し
、この環状の領域でスパッタリングが生じる。
さらに、この時モータ９を正逆両方向に回転させてプラ
ズマ制御用マグネット７の回転半径Ｒを周期的に変化さ
せれば、プラズマがターゲット本体４ａのほぼ全面を移
動し、ターゲット本体４ａのほぼ全面で均一にスパッタ
リングが生じる。
ズマ制御用マグネット７の回転半径Ｒを周期的に変化さ
せれば、プラズマがターゲット本体４ａのほぼ全面を移
動し、ターゲット本体４ａのほぼ全面で均一にスパッタ
リングが生じる。
したがって、半導体ウェハ１の全面に亙って均一な膜厚
の薄膜を形成することができる。また、他の条件によっ
て例えば半導体ウェハ１の周縁部と中心部とで膜厚が異
なる傾向がある場合等は、プラズマ制御用マグネット７
の回転半径Ｒを一定の周期ではなく適宜変更することに
よって膜厚の制御を行うこともできる。
の薄膜を形成することができる。また、他の条件によっ
て例えば半導体ウェハ１の周縁部と中心部とで膜厚が異
なる傾向がある場合等は、プラズマ制御用マグネット７
の回転半径Ｒを一定の周期ではなく適宜変更することに
よって膜厚の制御を行うこともできる。
［発明の効果］
以上説明したように本発明のスパッタ装置によれば、成
膜における面内膜厚分布を任意に制御することができ、
面内膜厚分布の均一化を図ることができる。
膜における面内膜厚分布を任意に制御することができ、
面内膜厚分布の均一化を図ることができる。
第１図は本発明の一実施例のスパッタ装置の構成を示す
図である。 １・・・・・・半導体ウェハ、２・・・・・・載置台、
３・・・・・・スパッタガン、４・・・・・・ターゲッ
ト、５・・・・・・ハウジング、６・・・・・・冷媒循
環用空隙、７・・・・・・プラズマ制御用マグネット、
８，９・・・・・・モータ、１０・・・・・・回転軸、
１１・・・・・・磁性流体シール、１２．１３・・・・
・・ギヤー １４・・・・・・中空構造の回転軸、１５
・・・・・・スクリュー軸受、１６・・・・・・磁性流
体シール、１７・・・・・・フランジ部、１８・・・・
・・回転軸、１９・・・・・・傘歯車、２０・・・・・
・スクリュー軸、２１・・・・・・傘歯車ユニット、２
２・・・・・・ガイド軸、２３・・・・・・スリップリ
ング、２４・・・・・・磁性流体シール。
図である。 １・・・・・・半導体ウェハ、２・・・・・・載置台、
３・・・・・・スパッタガン、４・・・・・・ターゲッ
ト、５・・・・・・ハウジング、６・・・・・・冷媒循
環用空隙、７・・・・・・プラズマ制御用マグネット、
８，９・・・・・・モータ、１０・・・・・・回転軸、
１１・・・・・・磁性流体シール、１２．１３・・・・
・・ギヤー １４・・・・・・中空構造の回転軸、１５
・・・・・・スクリュー軸受、１６・・・・・・磁性流
体シール、１７・・・・・・フランジ部、１８・・・・
・・回転軸、１９・・・・・・傘歯車、２０・・・・・
・スクリュー軸、２１・・・・・・傘歯車ユニット、２
２・・・・・・ガイド軸、２３・・・・・・スリップリ
ング、２４・・・・・・磁性流体シール。
Claims (1)
- （１）プラズマ制御用マグネットにより、ターゲット近
傍にプラズマを閉じ込めるための磁界を形成しスパッタ
リングするスパッタ装置において、前記プラズマ制御用
マグネットを回転させる手段と、このプラズマ制御用マ
グネットの回転半径を変化させる手段とを具備したこと
を特徴とするスパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1280861A JP3056222B2 (ja) | 1989-10-26 | 1989-10-26 | スパッタ装置およびスパッタ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1280861A JP3056222B2 (ja) | 1989-10-26 | 1989-10-26 | スパッタ装置およびスパッタ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03140467A true JPH03140467A (ja) | 1991-06-14 |
| JP3056222B2 JP3056222B2 (ja) | 2000-06-26 |
Family
ID=17630991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1280861A Expired - Fee Related JP3056222B2 (ja) | 1989-10-26 | 1989-10-26 | スパッタ装置およびスパッタ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3056222B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06264234A (ja) * | 1991-09-12 | 1994-09-20 | Novellus Syst Inc | マグネトロンスパッタリング装置及び磁束を提供する方法 |
| JP2003521584A (ja) * | 1999-08-04 | 2003-07-15 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 電子ビーム物理蒸着被覆装置と該装置用の観察ポート |
| US6960284B2 (en) * | 1997-05-08 | 2005-11-01 | Applied Materials, Inc. | Rotational and reciprocal radial movement of a sputtering magnetron |
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