JPH051374A - スパツタリング装置 - Google Patents

スパツタリング装置

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Publication number
JPH051374A
JPH051374A JP1451091A JP1451091A JPH051374A JP H051374 A JPH051374 A JP H051374A JP 1451091 A JP1451091 A JP 1451091A JP 1451091 A JP1451091 A JP 1451091A JP H051374 A JPH051374 A JP H051374A
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JP
Japan
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target
substrate
magnetic field
electrode
thin film
Prior art date
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Pending
Application number
JP1451091A
Other languages
English (en)
Inventor
Iwao Higashinakagaha
巌 東中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH051374A publication Critical patent/JPH051374A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は均一で膜質の良好な薄膜形成を行うこ
とのできるスパッタリング装置を提供することを目的と
する。 【構成】本発明では、ターゲットに対して、被処理基板
が対向して配置されているマグネトロンスパッタリング
装置において、ターゲット表面に平行となる磁界を形成
すると共にターゲットの側壁周辺を完全反磁性体材料で
被覆するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】[発明の目的]
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリング装置に
係り、特に、マグネトロンスパッタリング装置に置ける
ターゲットのエロージョン領域の均一化に関する。
【0003】
【従来の技術】通常、アルミニウム等の金属膜、チタン
ナイトライド、モリブデンシリサイド等の合金膜、酸化
シリコン、アルミナ等の絶縁膜を形成する手段として
は、スパッタ法に代表される物理的蒸着法と、CVD法
に代表される化学的蒸着法とがある。
【0004】LSIの微細化に伴いコンタクトホールの
微細化は進む一方であり、ステップカバレッジの良好な
CVD法の開発が盛んに行われている。
【0005】しかしながら、CVD法を用いる場合には
それぞれの膜に対して非常に長期にわたる開発が必要で
あり、これが量産化を阻む問題となっている。
【0006】一方スパッタリング法は、ターゲットを交
換することにより多種の膜の形成が可能であり、古い技
術ではあるが、その利用が見直されてきている。
【0007】現在用いられているスパッタリング法のう
ちではマグネトロンスパッタリング法が一般的である。
【0008】このマグネトロンスパッタリング装置は、
図4(a) に示すように真空容器21内に、第1の電極を
兼ねたバッキングプレート21とこれに取り付けられた
ターゲット板22と、該ターゲット板22に対向配置さ
れ被処理基板23を支持するための基板支持台を兼ねる
第2の電極24とを配設し、高周波電源25の発生する
電力をマッチング回路26を介してバッキングプレート
21と第2の電極24との間に印加するようになってお
り、さらに、ターゲット板22の裏には磁石25が配設
され、磁界φによる、E×Bの作用によりプラズマ中の
電子がサイクロイド運動しイオン化効率を高め、比較的
低圧力の条件下においても高密度のプラズマを発生させ
ることができるように構成されている。
【0009】このようなマグネトロンスパッタリング装
置では、プラズマが発生すると、電子が電界と磁界との
相互作用によってサイクロイド運動をするため、ターゲ
ット表面でのプラズマ密度が高くなり、スパッタリング
速度が速くなる。
【0010】そして電子のサイクロイド運動は、磁界と
電界が直交しているところで密に生じる。
【0011】従って図4(a) に示すように磁力線がター
ゲットに平行になったところでプラズマが最も密にな
り、その部分のターゲットの減りが大きくなる。図4
(b) にこの様子を模式的に示す。この図からもあきらか
なように、円盤状のターゲットを用いてもエロージョン
領域はリング状となることがわかる。
【0012】このようにターゲット表面全体が均一に使
用できないという不経済性のみならず、均一な薄膜形成
を阻むことになり、特に微細なコンタクトホールの埋め
込みなどにおいては不良の原因となっていた。
【0013】そこで、ターゲットの表面に平行に磁界を
かけることが考えられるが、平行な磁界をかけると、プ
ラズマが全体に広がることによって、ターゲット周辺を
とめているねじ等をスパッタするなど、不純物混入の原
因となることがあった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のス
パッタリング装置では、ターゲット表面全体が均一に使
用できず、不経済であるうえ、均一な薄膜形成を行うこ
とができないという問題があった。
【0015】また、この問題を解決するため、ターゲッ
トの表面に平行に磁界をかけることが考えられている
が、平行な磁界をかけると、プラズマが全体に広がるこ
とによって、ターゲット周辺をとめているねじ等をスパ
ッタするなど、不純物混入が生じ、膜質が低下するとい
う問題があった。
【0016】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、均一で膜質の良好な薄膜形成を行うことのできるス
パッタリング装置を提供することを目的とする。
【0017】[発明の構成]
【0018】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、ター
ゲットに対して、被処理基板が対向して配置されている
マグネトロンスパッタリング装置において、ターゲット
表面に平行となる磁界を形成すると共にターゲットの側
壁周辺を完全反磁性体材料で被覆するようにしている。
【0019】
【作用】本発明によれば、ターゲット表面に平行な磁界
を形成しているため、ターゲット表面全体に均一にプラ
ズマを形成することができ、また、ターゲットの周辺を
完全反磁性体材料で被覆しているため、ターゲット周辺
部材のスパッタリングを防止し、不純物の混入を防止す
ることができ、均一で膜質の良好な薄膜形成を行うこと
が可能となる。
【0020】また、ターゲット表面のエロージョン領域
も均一になるため、ターゲット材料の節減効果もある。
【0021】ここで完全反磁性とは、「磁場中におかれ
た超伝導体をその転移温度Tc 以下に冷却すると、磁場
がある臨界値を越えない限り、超伝導体中に磁束は存在
できない(培風館:物理学辞典)」性質をいう。しかし
ここでは、ある状態のときわずかに磁束が中に入るよう
な物質も有効である。
【0022】完全反磁性体としては、例えば高臨界温度
の酸化物超伝導体である、LnBa2 Cu3 7-δ(δ
=0 〜1 ,Ln:Yb,Er,Y,Ho,Gd,Eu,
Dy)、Bi−Sr−Ca−Cu−O系の酸化物薄膜、
Tl−Ba−Ca−Cu−O系の酸化物薄膜などを用い
ることができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しつつ詳細に説明する。
【0024】第1図は、本発明実施例のスパッタリング
装置を示す図である。
【0025】このマグネトロンスパッタリング装置は、
ターゲット板12の表面に平行に磁界19を形成するソ
レノイド17を配設するとともにターゲット板12の側
壁を、YBa2 Cu3 7-δ(δ=0〜1 )超伝導体か
らなる完全反磁性体材料18で被覆したことを特徴とす
るものである。
【0026】他の部分については従来例の装置と同様に
形成されており、真空容器10内に、第1の電極を兼ね
たバッキングプレート11とこれに取り付けられたター
ゲット板12と、該ターゲット板12に対向配置され被
処理基板13を支持するための基板支持台を兼ねる第2
の電極14とを配設し、高周波電源15の発生する電力
をマッチング回路16を介してバッキングプレート11
と第2の電極14との間に印加するようになっている。
19は冷却槽であり配管を介して冷却水が通されターゲ
ットを冷却するように構成されている。
【0027】そして、ターゲット板12の表面ではソレ
ノイド17により表面に平行な磁界φが形成されてお
り、この磁界による、E×Bの作用によりプラズマ中の
電子がサイクロイド運動しイオン化効率を高め、比較的
低圧力の条件下においても高密度のプラズマを発生させ
ることができるように構成されている。そしてターゲッ
ト材料とバッキングプレートの接続部等はこの完全反磁
性体材料18で被覆されているため、磁力線はここで反
発され、電子のサイクロイド運動はなくイオン化はな
く、ターゲット材料を不当にスパッタすることはない。
【0028】また、真空容器内への被処理基板の出し入
れはロードロック機構(図示せず)および搬送機構(図
示せず)によってなされる。
【0029】次に、この装置を使用し、実際に堆積膜を
形成する方法について説明する。
【0030】まず、第2図(a) に示すように、表面に形
成されたパターン40によって表面が凹凸をなすシリコ
ン基板39を被処理基板とし、これををロードロック機
構および搬送機構を用いて真空容器10の第2の電極1
4上に搬送し、静電チャック(図示せず)によって固定
する。
【0031】そして、排気系(図示せず)により真空容
器10内を真空排気したのち、基板を所望の温度となる
ように制御し、供給系(図示せず)からアルゴンガスを
供給し、ターゲット板12(第1の電極11)と第2の
電極14との間に電力を印加する。後で述べるように金
属をスパッタリングする場合直流を用いる子ともある
が、絶縁物のスパッタリングあるいはステップカバレッ
ジを重視する場合は高周波を用いる。これにより、アル
ゴンのプラズマが形成され、ターゲット板12の表面に
は陰極降下電圧Vdcが発生し、アルゴンイオンがターゲ
ット板13表面に照射されスパッタリング作用によりタ
ーゲット板材料がプラズマ中に放出される。このとき、
ソレノイド17によって形成される磁界φによる、E×
Bの作用によりプラズマ中の電子がサイクロイド運動し
イオン化効率が高められる。これにより、0.1mTorr
程度の比較的低い圧力条件下においても高密度のプラズ
マを発生させることができる。このため、堆積速度を高
めることができ、均一で膜質の良好な薄膜形成を行うこ
とができる。
【0032】このようにして、プラズマ中に堆積種が放
出されるとまず、プラズマで帯電し、荷電粒子となる。
この荷電粒子は拡散し、プラズマ中の電位勾配に従って
移動していくが、ソレノイドコイル17によって形成さ
れた平行磁場により、第2の電極14上の被処理基板1
3上に垂直に進むようになり、さらに被処理基板に印加
された高周波電力により発生するバイアス電圧によって
加速され、一段と方向性が増すことになる。このように
して荷電粒子として被処理基板上に垂直方向から導かれ
た堆積種は、第2図(b) に示すように被処理基板39表
面の溝の底部にも効率よく導かれ、表面の凹凸を良好に
反映した膜41の堆積がなされていく。
【0033】このようにして溝を埋め込んだ後、第2図
(c) に示すように、基板表面全体にレジストを塗布し、
表面の平坦化をおこなう。
【0034】この後、第2図(d) に示すように、反応性
イオンエッチングによりエッチバックし溝を完全に埋め
込むことができる。
【0035】このようにして微細な溝内にも膜質の良好
な埋め込み層を形成することが可能となる。
【0036】また、ターゲットのエロージョン領域も均
一となり、材料の節減をはかることができる。
【0037】しかしながらこの装置では、サイクロイド
運動は直線的に起こりターゲットの外側に抜けてしまう
ためイオン化効率としては、電子がサイクロイド運動を
しながら円を描きガスと衝突してイオン化するまで回り
続ける従来のスパッタリング装置よりわずかに劣る。こ
れはガス圧を従来型に対してわずかに上げることによっ
て補うことができる。
【0038】なお、前記実施例では被処理基板13とタ
ーゲット12との間に高周波電圧を印加するようにした
が、この場合ターゲットが絶縁体である場合にもターゲ
ットのチャージアップを防止することができるという効
果がある。またターゲットがメタルである場合には基板
電位をアース、ターゲットを負にバイアスするようにす
ればよい。
【0039】さらにまた、完全反磁性体の電位を、他の
部分と電気的に絶縁しておくようにすることにより、初
期に到来したイオンによりチャージアップして正電位に
なり、次のイオンの到来を防ぐようにすることができ、
これによりこの完全反磁性体自身がスパッタリングされ
るのを防止することができる。従って薄膜形成系内にお
ける堆積物質以外のガスや不純物の混入を大幅に低減す
ることができ、高純度の薄膜形成が可能となる。
【0040】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。
【0041】この装置は、第3図に示すように、2組の
ソレノイド27a,27b,28a,28bを互いに直
交するように設置し、各組のソレノイド27,28への
給電端子A,Bに90度位相の異なる電流を流すことに
よりターゲット表面に平行な回転磁界を形成するように
したものである。
【0042】他の部分については実施例1とまったく同
様に形成されている。
【0043】これにより、より均一な薄膜形成を行うこ
とができる。
【0044】なお、前記実施例では、アルミニウム薄膜
の形成について説明したが、アルミニウム薄膜のみなら
ず、タングステン、モリブデンなどの高融点薄膜、酸化
シリコン膜等の絶縁膜など種々の薄膜形成に適用可能で
ある。
【0045】また、本発明は、薄膜形成の例について説
明したが、スパッタエッチングの場合にも適用可能であ
り、この場合は完全半磁性体材料はエッチング基板の周
囲に設けるようにする。
【0046】加えて、スパッタリング装置の構造および
材質は、実施例に何ら限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲内で、適宜変形可能である。
【0047】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ターゲット表面に平行な磁界を形成するとともに
に、また、ターゲットの側壁周辺を完全反磁性体材料で
被覆しているため、ターゲットのスパッタリングを均一
にすることができる上、ターゲット周辺部材のスパッタ
リングを防止し、不純物の混入を防止することができ、
均一で膜質の良好な薄膜形成を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のスパッタリング装置を
示す図。
【図2】同装置を用いたスパッタリング工程を示す図。
【図3】本発明の第2の実施例のスパッタリング装置を
示す図。
【図4】従来令のスパッタリング装置を示す図。
【符号の説明】
10 真空容器 11 バッキングプレート 12 ターゲット板 13 被処理基板 14 第2の電極 15 高周波電源 16 マッチング回路 17 ソレノイド 18 完全反磁性体 19 冷却装置 φ 磁界 20 真空容器 21 バッキングプレート 22 ターゲット板 23 被処理基板 24 第2の電極 25 高周波電源 26 マッチング回路 27 ソレノイド 28 ソレノイド

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 真空容器と前記真空容器内に設置された
    陰極ターゲットと、前記陰極ターゲットに対向して被処
    理基板を設置する被処理基板支持手段と前記ターゲット
    表面と平行となるように磁界を印加するための磁界供給
    手段と前記ターゲット側面を被覆する完全反磁性体とを
    具備したことを特徴とするスパッタリング装置。
JP1451091A 1991-02-05 1991-02-05 スパツタリング装置 Pending JPH051374A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1451091A JPH051374A (ja) 1991-02-05 1991-02-05 スパツタリング装置

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JP1451091A JPH051374A (ja) 1991-02-05 1991-02-05 スパツタリング装置

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JPH051374A true JPH051374A (ja) 1993-01-08

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ID=11863075

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JP1451091A Pending JPH051374A (ja) 1991-02-05 1991-02-05 スパツタリング装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012255218A (ja) * 2004-02-03 2012-12-27 Honeywell Internatl Inc 物理蒸着用ターゲット構造物

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012255218A (ja) * 2004-02-03 2012-12-27 Honeywell Internatl Inc 物理蒸着用ターゲット構造物

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