JPH0480358A - 反応性マグネトロンスパッタ装置の回転マグネット式カソード - Google Patents

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】 以下の順序に従って本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ０発明の概要 Ｃ１従来技術［第３図、第４図］ Ｄ９発明が解決しようとする問題点 Ｅ１問題点を解決するための手段 Ｆ１作用 Ｇ、実施例［第１図、第２図］ Ｈ１発明の効果 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明は反応性マグネトロンスパッタ装置の回転マグネ
ット式カソード、特に反応性マグネトロンスパッタ装置
内において基板と対向せしめられ反応性スパッタされる
ターゲットと、該ターゲットに対して回転する磁界発生
手段とからなるところの反応性マグネトロンスパッタ装
置の回転マグネット式カソードに関する。

（Ｂ、発明の概要） 本発明は、上記の反応性マグネトロンスパッタ装置の回
転マグネット式カソードにおいて、ターゲツト面内に非
エロージョン領域が出来て該非エロージョン領域にスパ
ッタ粒子の再付着物が堆積してダストが発生することを
防止するため、 磁−界発生手段を、これが１回転することによって描く
軌跡がターゲットの略全域を占めるように設けるもので
ある。

（Ｃ，従来技術）［第３図、第４図］ 近年、半導体装置の製造上スパッタ技術の重要性が高ま
りつつある。というのは、半導体素子の微細化が激しく
、それに伴って接合が浅くなる傾向にある。そのため、
コンタクト材料であるアルミニウムとシリコン半導体基
板との合金化によって接合が破壊されあるいは劣化せし
められることを防止する必要性が生じ、アルミニウム層
の下にバリアメタルを敷いてこのバリアメタルによって
アルミニウムとシリコン半導体基板との合金化を阻むこ
とが必要になった。そして、そのバリアメタルとしてＴ
ｉＮあるいはＴｉ０Ｎが有望しされ、このＴｉＮあるい
はＴｉ０Ｎからなるバリアメタルの形式には反応性スパ
ッタ法が用いられる。また、バリアメタルの形成だけで
な（配線膜の形成にも反応性スパッタ法が用いられる。

従って、スパッタ技術の重要性が高まりつつあるといえ
るのである。

ところで、反応性スパッタには例えば特公昭６３−６５
７５４号公報に紹介されたような反応性マグネトロンス
パッタ装置が用いられた。反応性マグネトロンスパッタ
装置は、一般に、スパッタ技術される半導体ウェハに対
向するターゲットと該ターゲットの反半導体ウェハ側に
配置した磁界発生手段とからなるマグネット式カソード
を内部に設け、直流電源によってターゲットを負電位に
バイアスし、適宜なガス雰囲気中でターゲットの表面を
スパッタエツチングすることにより発生するスパッタ粒
子を半導体ウェハ上に堆積させることができるようにし
たものである。

尚、磁界発生手段は主として成膜速度を速めるために設
けられる。

第３図（Ａ）、（Ｂ）は反応性マグネトロンスパッタ装
置のカソードの従来例を示し、１はドーナツ状のターゲ
ットで、例えば銅からなる裏板２に固定されている。３
は該裏板２の表面のターゲット１で覆われていない部分
に取り付けられた防着板、４は裏板２の裏面に固着され
たドーナツ状の磁石であり、ドーナツ状のターゲットｌ
と裏板２を挟んで対向する位置に固着されている。

第４図（Ａ）、（Ｂ）はカソードの別の従来例を示す。

本カソードは、ターゲットｌとして平板状のものを用い
、該ターゲットｌの裏側に回転円板５に支持された磁石
４を配置したものであり、回転円板５を回転することに
より磁石４をターゲット１中心を軸に回転させるように
したものである。

該磁石４はリングを屈曲させた形状を有している。この
ようなカソードは磁石４が回転するので回転マグネット
式カソードと称される。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）ところで、第３
図に示したカソードには、ターゲット１の表面から発生
したスパッタ粒子の一部が防着板３の表面に付着し、そ
れが防着板３から剥れてダストとなるという問題があっ
た。

即ち、ターゲットｌの表面から発生したスパッタ粒子は
全てが半導体ウニ八表面に付着するわけではな（、一部
は防着板３の表面に付着する。特に、ドーナツ状ターゲ
ットｌは膜厚の均一性のために外側へ行く程厚くなるよ
うに傾斜せしめられているのでスパッタ粒子が防着板３
の表面にも少なからぬ量付着する。そして、防着板３に
付着した粒子はスパッタされない。というのは、防着板
３上は非エロージョン領域となっているからである。ス
パッタ現象はあ（まで電界と磁界が直交して高密度のプ
ラズマと接したエロージョン領域に集中し、非エロージ
ョン領域ではスパッタが起きないのである。そして、防
着板３に付着した粒子が厚くなり膜となるとやがて膜剥
れを起こす。特に、膜剥れのしやすい材料、例えばＴｉ
ＮやＴｉＷをスパッタリングする場合にこの傾向が強い
。そして、膜剥れが起きると剥れた膜がプラズマ中に入
ってプラズマの熱で加熱され、溶けて飛散し一部が半導
体ウェハ上表面にダストとなって付着する。このダスト
の数は例えば数十個にもなることがあり問題となるので
ある。

一方、第４図に示す回転マグネット式カソードはターゲ
ット１として平板状のものを用い、裏側に回転円板５に
より回転する磁石４を設け、ターゲット１の中心部以外
のところを回転する磁石４によってエロージョン領域に
することができるので、第３図に示すカソードに比較し
てパーティクルの発生する量を少なくすることができる
。

しかしながら、ターゲット１の中心部６は回転する磁石
４による励磁がされず、非エロージョン領域となる。そ
して、この非エロージョン領域となった中心部６にはス
パッタ粒子が付着しても再スパックされないので粒子の
堆積により膜ができ、やがて膜剥れが起きてプラズマ中
での異常放電によりダストとなって半導体ウニ八表面に
付着する。即ち、パーティクルの発生量こそ第３図に示
す回転マグネット式カソードよりも少ないがパーティク
ルの発生を完全になくすことはできないのである。

本発明はこのような問題点を解決すべ（為されたもので
あり、ターゲツト面内に非エロージョン領域が出来て該
非エロージョン領域にスパッタ粒子の再付着物が堆積し
てダストが発生することを防止することのできる回転マ
グネット式カソードを提供することを目的とする。

（Ｅ、問題点を解決するための手段） 本発明反応性マグネトロンスパッタ装置の回転マグネッ
ト式カソードは、上記問題点を解決するため、磁界発生
手段を、これが１回転することによって描く軌跡がター
ゲットの略全域を占めるように設けることを特徴とする
。

（Ｆ、作用） 本発明反応性マグネトロンスパッタ装置の回転マグネッ
ト式カソードによれば、磁界発生手段の回転によってタ
ーゲットの略全域をエロージョン領域にすることができ
る。従って、非エロージョン領域にスパッタ粒子が堆積
して膜ができ、その膜が剥れてプラズマ中で異常放電を
起してパーティクルが発生するという問題が起きる虞れ
がなくなる。

（Ｇ、実施例）［第１図、第２図］ 以下、本発明反応性マグネトロンスパッタ装置の回転マ
グネット式カソードを図示実施例に従って詳細に説明す
る。

第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明反応性マグネトロンスパ
ッタ装置の回転マグネット式カソードの一つの実施例を
示すもので、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は同図（
Ａ）のＢ　−Ｂ　１ｌｉｌ視断面図である。

本反応性マグネトロンスパッタ装置の回転マグネット式
カソードは、ターゲットｌの裏側において回転円板５上
に配置された永久磁石４を、第１図（Ａ）に示すように
回転中心を占有する部分からターゲット１の周縁部に対
向したところを占有する部分を有するように複雑に屈曲
したリング形状に形成してなる。従って、回転円板５を
回転させると１回転する間に永久磁石４が描（軌跡はタ
ーゲットｌの全域と対向する領域を占有する。

依って、回転円板５を回転しながらスパッタを行うこと
によりターゲット１の全域をエロージョン領域とするこ
とができるのである。そして、ターゲットｌの全域をエ
ロージョン領域とすることができるので、非エロージョ
ン領域にスパッタ粒子が堆積して膜を成しその膜が剥れ
てプラズマ中で異常放電を起してダストとなるという問
題を回避することができる。

尚、永久磁石４の形状以外の点では第４図に示した回転
マグネット式カソードと共通している。

第２図は本発明反応性マグネトロンスパッタ装置の回転
マグネット式カソードの別の実施例を示す平面図である
。

本反応性マグネトロンスパッタ装置の回転マグネット式
カソードは、リングを屈曲させた形状の永久磁石４とは
別に回転中心近傍に永久磁石４ａ、４ａ　（Ｎ極がター
ゲット１側に面している。）を配置し、永久磁石４及び
４ａ、４ａが１回転する間に描く軌跡がターゲット１の
略全域と対向する領域を占有するようにしたものである
。

本反応性マグネトロンスパッタ装置の回転マグネット式
カソードにおいても１回転する間にターゲット１の略全
域に磁場をかけてエロージョン領域とすることができる
のである。

（Ｈ，発明の効果） 以上に述べたように、本発明反応性マグネトロンスパッ
タ装置の回転マグネット式カソードは、反応性マグネト
ロンスパッタ装置内において基板と対向せしめられ反応
性スパッタされるターゲットと、該ターゲットに対して
回転する磁界発生手段とからなるところの反応性マグネ
トロンスパッタ装置の回転マグネット式カソードにおい
て、上記ターゲットに対して回転する上記磁界発生手段
を、これが１回転することによって描く軌跡が上記ター
ゲットの略全域を占めるように設けてなることを特徴と
するものである。

従って、本発明反応性マグネトロンスパッタ装置の回転
マグネット式カソードによれば、磁界発生手段の回転に
よってターゲットの略全域をエロージョン領域にするこ
とができる。依って、非エロージョン領域にスパッタ粒
子が堆積して膜ができ、その膜が剥りてプラズマ中で異
常放電を起してパーティクルが発生するという問題が起
きる虞れがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明反応性マグネトロンスパ
ッタ装置の回転マグネット式カソードの一つの実施例を
示すもので、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は同図（
Ａ）のＢ　−Ｂ　ｉｌ視断面図、第２図は本発明反応性
マグネトロンスパッタ装置の回転マグネット式カソード
の別の実施例を示す平面図、第３図（Ａ）、（Ｂ）は一
つの従来例を示すもので、同図（Ａ）は平面図、同図（
Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ線視断面図、第４図（Ａ）、
（Ｂ）は他の従来例を示すもので、同図（Ａ）は平面図
、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ線視断面図である。 符号の説明 ｌ・・・ターゲット、 ４．４ａ・・・磁界発生手段。 ターケ゛ット 磁界発生手段 平面図 （Ａ） 実施例 第１図 別の穴施作１の平面図 第２図 平面図 （Ａ） 第 平面図 （Ａ） イせの従 第４ Ｂ−Ｂ裸視断面図 （Ｂ’） 来（グリ 図 Ｂ−Ｂ線Ｗｒ面図 （Ｂ） 米例 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応性マグネトロンスパッタ装置内において基板
   と対向せしめられ反応性スパッタされるターゲットと、
   該ターゲットに対して回転する磁界発生手段とからなる
   ところの反応性マグネトロンスパッタ装置の回転マグネ
   ット式カソードにおいて、 上記ターゲットに対して回転する上記磁界発生手段を、
   これが１回転することによって描く軌跡が上記ターゲッ
   トの略全域を占めるように設けてなる ことを特徴とする反応性マグネトロンスパッタ装置の回
   転マグネット式カソード