JPH0570945A

JPH0570945A - スパツタ装置

Info

Publication number: JPH0570945A
Application number: JP26723791A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Kanao; 寛人金尾; Takashi Akahori; 孝赤堀
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-09-17
Filing date: 1991-09-17
Publication date: 1993-03-23

Abstract

(57)【要約】【目的】ダメージレス成膜を可能とし、段差被覆性を
高め、同時にターゲットの利用効率，冷却効果を高め、
高速で、且つ均一な成膜を可能とする。【構成】プラズマ発生領域と試料配置領域との境界域
にターゲット34を設置し、該ターゲット34は冷却水が通
流する保護ケース41内に、前記プラズマ発生領域と試料
配置領域との間を連通させるべく、少なくとも内面が筒
状に形成された複数のターゲット単体42を、中心部及び
その中心を中心とする同心円上に略点対称をなすよう配
置して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路等の電子
デバイスを製造する過程で基板上等にプラズマを利用し
て各種金属材料の薄膜を形成するスパッタ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】薄膜形成技術の１つとして固体原料を用
いるスパッタ技術は広く知られており、スパッタ装置自
体の構造についても各種のものが提案されている。その
代表的なものとして平行平板型スパッタ装置がある（特
開昭62-60867号) 。このスパッタ装置は、ターゲットと
薄膜形成対象たる基板のホルダとを平行に対向させ、こ
のターゲットとホルダとにターゲットが負電位となるよ
うに高周波又は直流の電圧を印加し、発生させたプラズ
マ中のイオンをターゲット側に引き込み、ターゲットを
スパッタリングさせて基板上に薄膜を形成する構成とな
っている。

【０００３】このようなスパッタ装置は構造が単純でタ
ーゲット, 基板夫々の大型化が容易であり、しかもター
ゲットの表面付近に磁場を形成することでプラズマ密度
を高めて成膜速度を大きく出来る等の利点を有してい
る。しかし反面においてターゲットに強い負電圧（数百
Ｖ〜数kV) を印加するため、これと対向して配置される
基板表面にはターゲットからスパッタリングされた二次
電子, 負イオン等の高速粒子が入射し、形成された薄膜
にダメージを与えるという問題があった。またスパッタ
リングにより生じたスパッタ粒子は基板表面に対して無
秩序状態で入射するため、基板面上に形成された微細パ
ターンの段差部に対する成膜、所謂段差被覆性（ステッ
プカバレッジ）が劣るという問題もあった。

【０００４】この対策として対向ターゲット式スパッタ
装置（FTS)、或いはECR （電子サイクロトロン共鳴）ス
パッタ装置がある。図１は特開昭61-279674 号公報に開
示された対向ターゲット式スパッタ装置を示す模式図で
あり、図中10はチャンバ、11,12 は相対向させたターゲ
ット、Ｓは薄膜形成対象たる基板を示し、基板Ｓはター
ゲット11,12 と直角となる向きに配設されている。この
ような構成にあってはチャンバ10に付設したマイクロ波
発振器14からチャンバ10内にマイクロ波を供給すると共
に、図示しないガス供給系から種ガスをチャンバ10内に
供給し、両ターゲット11,12 間で発生させたプラズマに
より、各ターゲット11,12 をスパッタリングし、発生し
たスパッタ粒子を基板Ｓ表面に付着させて薄膜を形成す
るようになっている。

【０００５】この従来装置にあっては、スパッタリング
により発生した電子等は両ターゲット11,12 間に形成さ
れている磁力線に拘束される結果、プラズマが両ターゲ
ット11,12 間でのみ発生し、基板Ｓがプラズマに曝され
ず、しかもターゲット11,12と基板Ｓとは直角になって
いるため、高速粒子が基板Ｓ表面の薄膜に与えるダメー
ジが低減され、段差被覆性にも優れている。

【０００６】図２は特開昭61-114518 号公報に開示され
た従来のECR スパッタ装置を示す模式的縦断面図、図３
(a) はターゲットの平面図、図３(b) は同じく側面図で
あり、プラズマ生成室21と、基板を配置する試料室22と
に分割し、両者の間にプラズマ引出窓23を設け、このプ
ラズマ引出窓23の周壁に図３(a),(b) に示す如き短円筒
形をなすターゲット24を配置してある。プラズマ生成室
21内にガス導入系27を通じて種ガスを、また導波管25を
通じてマイクロ波を夫々導入し、また励磁コイル26にて
磁界を形成し、プラズマ生成室21内にECR （電子サイロ
トロン共鳴）により発生したプラズマを励磁コイルによ
って試料室22側に導き、途中、図３(a),(b) に示す如き
リング状のターゲット24をスパッタリングさせて、発生
したスパッタ粒子を基板Ｓ上に導いて薄膜を形成するよ
うになっている。

【０００７】このようなECR スパッタ装置にあっては、
プラズマ生成室21内の磁場中で回転する電子にマイクロ
波によりエネルギーを付与し、低ガス圧であって、しか
も高イオン化率でプラズマを生成し、発散磁界を利用し
てプラズマを引出し、負電圧を印加したターゲット24を
スパッタリングさせるため、ターゲット24から放出され
た高速粒子は基板Ｓ面に入射せず、ダメージレスの成膜
が可能である外、プラズマ生成電力とスパッタ電力が独
立しているため、ターゲット24への衝突イオン数とプラ
ズマエネルギーを独立に制御出来、ターゲット24の材質
に適したスパッタ条件の設定が可能となる利点を有して
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで前者のスパッ
タ装置にあっては、基板に対するスパッタ粒子の入射が
ターゲット11,12 が相対向する２方向からに限定される
結果、ターゲット11,12を固定した状態のまま基板面上
の段差の方向によって段差被覆性が劣ることとなるた
め、これを解消するにはターゲット11,12 を回転させる
等の必要が生じる外、ターゲット11,12 から飛び出した
スパッタ粒子のうち基板Ｓに付着する割合が低く、ター
ゲット11,12 の利用効率が悪いという問題があった。

【０００９】また後者のスパッタ装置にあっては、ター
ゲット24から飛び出したスパッタ粒子のうち基板Ｓに付
着する割合が低く、同様にターゲット24の表面積が小さ
いためその利用効率が低く、またターゲット24の位置が
基板Ｓの周縁部に片寄っているため膜厚の均一性も悪い
という問題があった。図４は図２，図３に示すECR スパ
ッタ装置による段差被覆性を示す説明図であり、基板Ｓ
表面に形成された段差部上に薄膜Ｆを形成した場合、溝
底及びその両側隅部における膜厚が薄くなって、全体と
して膜厚が部位によって著しく異なっていることが解
る。本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、
その目的とするところはダメージレスの成膜が可能であ
り、しかも段差被覆性，ターゲットの利用効率，冷却効
果に優れたスパッタ装置を提供するにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の本発明に係るスパ
ッタ装置は、マイクロ波による電界と電磁コイルによる
磁界とを利用してプラズマを発生させるプラズマ発生領
域と、試料を載置する試料台を備えた試料配置領域と、
前記プラズマ発生領域と試料配置領域との間にターゲッ
ト支持体に保持されたターゲットとを具備するスパッタ
装置において、前記ターゲットは、内面が前記プラズマ
発生領域と前記試料配置領域とを連通させる複数の筒体
で構成されていることを特徴とする。

【００１１】第２の本発明に係るスパッタ装置は、マイ
クロ波による電界と電磁コイルによる磁界とを利用して
プラズマを発生させるプラズマ発生領域と、試料を載置
する試料台を備えた試料配置領域と、前記プラズマ発生
領域と試料配置領域との間に配置されたターゲットとを
具備するスパッタ装置において、前記ターゲットは、タ
ーゲット構成材料に設けられた前記プラズマ発生領域と
前記試料配置領域とを連通させる複数の孔で構成されて
いることを特徴とする。

【００１２】

【作用】第１の本発明にあっては、少なくとも内面が筒
状の孔となっている複数の筒状ターゲットを備えるか
ら、ターゲット自体の表面積が広くターゲットの利用効
率が高く、またスパッタ粒子の指向性が高く、段差被覆
性に優れ、試料表面のダメージも低減される。第２の本
発明にあっては、ターゲット構成材料に設けられたプラ
ズマ発生領域と試料配置領域とを連通させる複数の孔で
構成されるから、上記第１の発明の作用に加えてターゲ
ット自体の表面積は孔数の増大によって任意に設定する
ことが可能となる。

【００１３】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づき
具体的に説明する。（実施例１）図５は本発明に係るスパッタ装置の模式図
であり、図中31はチャンバを示している。チャンバ31は
内部にプラズマ発生領域32と、試料たる基板Ｓを配置す
る領域33とを備えており、両者の境界領域にターゲット
34が配設されている。プラズマ発生領域32の上部には
導波管35の一端が接続され、その他端はマイクロ波発生
源36に接続され、また周囲には励磁コイル37が配設され
ている。38はAr等のガス導入系である。

【００１４】試料配置領域33内には図示しないホルダー
上に基板Ｓが配設され、また周壁には添加物としてのガ
ス導入系39が接続されている。ターゲット34は前記プラ
ズマ発生領域32と試料配置領域33との境界領域において
基板Ｓの中心部上方に同心的に臨むよう配設されてお
り、これには直流電圧電源40が接続されている。

【００１５】図６(a) はターゲットの平面図、図６(b)
は図６(a) のb-b 線による半截斜視図であり、プラズマ
を遮蔽し得る保護ケース41内に円筒形をなす複数のター
ゲット単体42を配設して構成されている。保護ケース41
は中空円柱型に形成され、両端板41a,41b にはその中心
部及びその中心を中心とする同心円上に夫々孔41c,41d
を夫々相対向して開口してあり、この保護ケース41内に
おける両端板41a,41bの孔41c,41d 間に断面積をこれら
孔41c,41d と等しくした円筒形をなすターゲット単体42
a 、楕円形をなすターゲット単体42b を端板41a,41b の
孔41c,41d の中心と同一直線上に水密状態に配置して構
成され、保護ケース41内におけるターゲット単体42a,42
b 間の隙間は冷却水の通流路41g となっている。保護ケ
ース41は接地電位とし、ターゲットのスパーク放電等の
異常放電、或いは不要なイオンの入射を防止するように
なっている。

【００１６】ターゲット34の材料については限定するも
のではなく、例えばAl，Cu，Si，Ｗ，ＷSi₂，Al合金(A
l-Si-Cu)，Ti，TiN ，TiSi₂ ，Ta，TiW 等を用いてもよ
い。またこれらの材料を用いたターゲット34を用いると
共に、プラズマ発生領域32内への導入ガスをAr＋Ｏ₂と
すると、上記したターゲット材料の酸化物，例えばAlタ
ーゲットの場合にはAl₂Ｏ₃,Si ターゲットの場合はSi
Ｏ₂，Taターゲットの場合はTa₂Ｏ₅の薄膜が形成出来
る。同様にして、Ar＋Ｎ₂又はAr＋NH₃を導入した場合
には、Alターゲットの場合にAlＮ、Siターゲットの場合
はSi₃Ｎ₄、Tiターゲットの場合はTiＮの薄膜を形成し
得る。

【００１７】而してこのような装置を用いて基板Ｓ上に
薄膜を形成するにはチャンバ31内を所定の真空度に設定
した後、先ずArガスをガス導入系38によりプラズマ発生
領域32に導入し、次に10^-4〜10^-3Torr程度の圧力下にお
いて、マイクロ波発生源36からのマイクロ波を導波管35
を通じてプラズマ発生領域32に導入する。励磁コイル37
の磁界によって電子サイクロトロン共鳴(ECR)条件を実
現して放電を持続させる。この放電により電離したArプ
ラズマは発散磁界の磁力線により試料配置領域33へ導か
れる。直流電圧電源40によりターゲット34に負の電圧を
印加するとAr⁺イオンはターゲット34をスパッタし、ス
パッタ粒子の一部は基板Ｓ上に堆積する。

【００１８】このような実施例にあってはターゲット34
はプラズマ遮蔽材料製の保護ケース41内に内面が筒形を
なす複数のターゲット単体42を収容して構成されている
から、ターゲット単体42は全体としてその表面積が大き
く、それだけスパッタ効率が高く、しかも複数の円筒形
をなす各ターゲット単体42を平行に、しかも中心対称に
配置してあるから、薄膜の均一性が高く、スパッタ粒子
の指向性が大きく、段差被覆性にも優れ、更に保護ケー
ス41内には冷却水を通流させるからターゲット単体42に
対する冷却効率も高い等の効果がある。

【００１９】また本発明装置の操業においては必ずしも
電子サイクロトロン共鳴(ECR) 条件を実現しなくても、
マイクロ波による電界と励磁コイルによる磁界の作用に
よってプラズマを発生させ得ればよい。

【００２０】図７は本発明装置と図２，３に示す従来装
置におけるターゲットの冷却能力，冷却効率を対比して
示すグラフであり、横軸に時間（分）を、また縦軸に冷
却能力（Ｗ），冷却効率（％）をとって示してある。グ
ラフ中○印は本発明装置の、また●印は従来装置の結果
を示している。なお本発明装置の冷却能力は冷却水の温
度上昇により求めた値、また冷却効率は前記冷却能力を
ターゲット消費電力で除した値である。このグラフから
明らかな如く、従来装置に比較して本発明装置の冷却能
力は大幅に向上していることが解る。

【００２１】上記した実施例では各ターゲット単体42を
内径が上,下方向において均一な円筒体として構成した
場合を示したが、上端側から下端側に向かうに従って内
径を同心状に、或いは外側に向けて偏心した状態で拡径
した構成としてもよい。なお上述の実施例ではターゲッ
ト単体42は円筒形のターゲット単体42a,楕円筒形のター
ゲット単体42b にて構成したが、これに限らず角筒形,
長円形, 楕円形等どのような形状でもよく、またターゲ
ット単体42の断面積はプラズマが通過可能な内径を有す
れば足り、またターゲット単体42の数も特に限定するも
のではない。

【００２２】（実施例２）図８は本発明の他の実施例を
示す模式図であり、この実施例にあってはターゲット51
とプラズマの遮蔽板55とを別体として構成してある。

【００２３】図９(a) はターゲット51の平面図、図９
(b) は同じくその側面図であり、ターゲットはターゲッ
ト構成材料製の円柱体にその軸心線と平行に複数の内径
が均一な孔52a を軸心線上及びこの軸心線上の点を中心
とする同心円上に周方向に対し略等間隔に形成し、全体
として前記中心に対し点対称に複数のターゲット単体52
を構成してある。53は冷却水通流用のパイプであり、タ
ーゲット構成材料製の円柱体の外周にコイル状に巻き付
けてある。なお、このパイプ53は必ずしも設けなくても
よい。

【００２４】図10(a) は遮蔽板55の平面図、図10(b) は
同じくその側面図であり、図９(a), 図９(b) に示すタ
ーゲット51の直径と同じ、又はターゲット51とパイプ53
との直径の和に等しい直径を有する円板にその軸心線に
対し複数の孔55a が前記ターゲット51における孔52a と
同じパターンで同形, 等大に形成されている。

【００２５】而してこのような本発明装置にあっては、
ガス導入系38を通じてArガス等をプラズマ発生領域32内
に導入しつつマイクロ波発生源36から導波管35を通じて
プラズマ発生領域32内にマイクロ波を導入し、また励磁
コイル37を駆動してプラズマ発生領域32内に磁界（発散
磁界）を形成してプラズマを生成させ、このプラズマを
遮蔽板55, ターゲット51を通じて試料配置領域33側に導
く。プラズマはターゲット単体52内を通過する過程でこ
れをスパッタリングする。発生したスパッタ粒子は発散
磁界によって基板Ｓ表面に導かれ、ここに薄膜が形成さ
れることとなる。

【００２６】図11(a) はターゲットに対する冷却器の他
の例を示す平面図、図11(b) は同じく断面図であり、タ
ーゲット構成材料製の円柱体の外周にパイプに代えて冷
却水通流用のジャケット54を同心円状に設けて構成され
ている。

【００２７】ターゲット自体の構成は図10(a),(b) に示
す場合と実質的に同じであり、対応する部分には同じ番
号を付して説明を省略する。このような冷却器は主とし
て低パワーのスパッタリング、或いはターゲット構成材
料自体が熱伝導率の良い場合等に用いられる。

【００２８】図12(a) はターゲットの他の例を示す平面
図、図12(b) は同じく側面図であり、このターゲット53
では図９に示すターゲット単体52よりも孔径を小さく、
且つ孔数を多くしてあり、ターゲット構成材料製の円柱
体に内径が均一な複数の孔54a を軸心線上及びこの軸心
線上の点を中心とする同心円上に周方向に対し略等間隔
に形成し全体として前記中心に対し点対称に複数のター
ゲット単体54を配設してある。

【００２９】図13(a) はターゲットの更に他の例を示す
平面図、図13(b) は同じくその側面図であり、ターゲッ
ト60はターゲット構成材料製の円柱体に対するターゲッ
ト単体61,62 の配置は図９に示すターゲット51における
ターゲット単体52と略同じであるが、軸心線上に設けた
ターゲット単体61の孔径は周縁部に設けたターゲット単
体62の孔径よりも小さくし、プラズマ量の多い中心部で
のスパッタ粒子量を低減して基板Ｓ上の膜厚の均一化を
図れるようにしてある。

【００３０】図14(a) はターゲットの更に他の例を示す
平面図、図14(b) は同じくその側面図であり、このター
ゲット63はターゲット構成材料製の円柱体に対するター
ゲット単体64,65 の配置は図12に示すターゲット60のそ
れと略同じであるが、プラズマ発生領域32に面する一端
面におけるターゲット単体64,65 のの内径は試料配置領
域33に面する他端面側に向かうに従って漸次拡径した構
成となっている。なお一端面及び他端面におけるターゲ
ット単体64の内径は他のターゲット単体65の内径よりも
小さくなっている。このようなターゲットを用いること
によって成膜速度が高くなり、また均一性, 冷却効率が
向上する。

【００３１】図15(a) はターゲットの更に他の例を示す
平面図、図15(b) は同じくその側面図であり、このター
ゲット66はターゲット構成材料製の円柱体に対するター
ゲット単体67,68 の配置は図13に示すターゲットのそれ
と、また一端側から他端側に向かうに従って内径が拡径
されている点では図14のターゲットと同じであるが、こ
の例では軸心線上に位置するターゲット単体67の孔67a
を除く周縁部に位置するターゲット単体68の孔68a の内
径はその中心が円柱体の径方向の外側に向けて偏心した
状態で拡径されている。

【００３２】次に基板Ｓとしてシリコンを用い、また図
９，図15に示す如き構造に構成されたAl製のターゲット
51,66 、並びに図３に示す如き構造の従来のAl製のター
ゲット24を用いた場合の成膜試験例を具体的数値を掲げ
て説明する。

【００３３】ガス導入系を通じてプラズマ発生領域内に
Arを43cc／分の流量で導入し、プラズマ発生領域内の圧
力を１×10^-3Torrに設定しつつ、マイクロ波発生源から
2.45GHz,25kWのマイクロ波を導入し、更に励磁コイルに
て875Gの磁場を印加し、電子サイクロトロン共鳴を生起
させた。

【００３４】また直流電圧電源からターゲットに−600
Ｖの電圧を印加し、Ar⁺イオンをAl製のターゲットに導
いてスパッタリングを行なわせ、スパッタAl粒子をシリ
コン基板上に堆積させた。なお本発明装置ではプラズマ
は遮蔽板55によりターゲット51,66 の周面のスパッタリ
ングが抑制され、またスパッタ粒子がプラズマ発生領域
32側へ飛散するのが抑制されるのが確認された。

【００３５】図16は本発明装置と従来装置との比較試験
結果を示すグラフであり、横軸に基板中心からの距離(m
m)を、また縦軸に成膜速度（Å／分）をとって示してあ
る。グラフ中●印でプロットしてあるのは図９に示すタ
ーゲットを、また△印でプロットしてあるのは図14に示
すターゲットを夫々用いた本発明装置の、また○印は図
３に示すターゲットを用いた従来装置の各結果を示して
いる。このグラフから明らかなように、本発明装置に依
った場合には成膜速度が大きく、しかも基板表面上の膜
厚の均一性±1.8 ％,±2.7 ％が従来装置における膜厚
の均一性±7.8 ％に比較して極めて小さくなっているこ
とが解る。

【００３６】図17は本発明装置を用いたときの段差被覆
性を示す説明図であり、図４に示す従来装置の段差被覆
性を示す説明図と比較すれば明らかな如く、本発明装置
に依った場合には基板Ｓ上に形成されている段差部周壁
に対し略均一な膜厚で薄膜Ｆが形成されていることが解
る。

【００３７】図18(a) はターゲットの更に他の例を示す
平面図、図18(b) は同じくその側面図であり、このター
ゲット69はターゲット構成材料製の円柱体に軸心線と平
行に複数の孔70a,71a を形成することで複数のターゲッ
ト単体70,71 を設けて構成してある。孔70a は円柱体の
軸心線上の点を中心とする断面円形に、また孔71a は短
径方向を円柱体の径方向に一致させた断面楕円形であっ
て、孔70a の軸心線上の点を中心とする同心円上に周方
向において略等間隔に形成され、全体として前記孔70a
の中心に対し点対称に形成されている。

【００３８】図19(a) はターゲットの更に他の例を示す
平面図、図19(b) は同じくその側面図であり、このター
ゲット72はターゲット構成材料製の円柱体に、その軸心
線と平行に複数の孔73a,74a,75a を形成することで複数
のターゲット単体73,74,75を設けて構成してある。孔73
a は円柱体の軸心線上の点を中心とする断面円形に、ま
た孔74a,75a はその短径方向を円柱体の径方向に一致さ
せた断面楕円形であって、孔73a の中心を中心とする２
重の同心円上に位置し、周方向に略等間隔に形成され、
全体として前記孔73a の中心に対し点対称に配置されて
いる。

【００３９】図20(a) はターゲットの更に他の例を示す
平面図、図20(b) は同じくその側面図であり、このター
ゲット76はターゲット構成材料製の円柱体に、その軸心
線と平行に複数の孔77a,78a,79a を形成することで複数
のターゲット単体77,78,79を設けて構成してある。孔77
a は円柱体の軸心線上の点を中心とする断面円形に、ま
た孔78a,79a はその短径方向を円柱体の径方向に一致さ
せた断面楕円形であって、孔77a の中心を中心とする２
重の同心円上に位置し、孔78a の断面積は孔79a の断面
積より小さく設定され、全体として孔77a の中心に対し
点対称に配置されている。

【００４０】図21(a) はターゲットの更に他の例を示す
平面図、図21(b) は同じくその側面図であり、このター
ゲット80はターゲット構成材料製の円柱体に、その軸心
線と平行に複数の孔81a,82a を形成することで複数のタ
ーゲット単体81,82 を設けて構成してある。孔81a は円
柱体の軸心線上の点を中心とする断面円形に、また孔82
a はその長径方向を円柱体の径方向に一致させた断面楕
円形であって、孔81aの中心を中心とする同心円上に位
置し、全体として孔81a の中心に対し点対称に配置され
ている。

【００４１】図22(a) はターゲットの更に他の例を示す
平面図、図22(b) は同じくその側面図であり、このター
ゲット80はターゲット構成材料製の円柱体に、その軸心
線と平行に複数の孔84a,85a,86a を形成することで複数
のターゲット単体84,85,86を設けて構成してある。孔84
a は円柱体の軸心線上の点を中心とする断面円形に、ま
た孔85a,86a はその長径方向を前記孔84a の中心を中心
とする２重の同心円夫々に沿うよう湾曲して形成され、
全体として孔84a の中心に対し点対称に配置されてい
る。

【００４２】図23(a) はターゲットの更に他の例を示す
平面図、図23(b) は同じくその側面図であり、このター
ゲット87はターゲット構成材料製の円柱体に、その軸心
線と平行に複数の孔88a,89a,90a を形成することで複数
のターゲット単体88,89,90を設けて構成されている。孔
88a は円柱体の軸心線上の点を中心とする断面円形に、
また孔89a,90a はその長径方向において円弧状に湾曲し
た長円形に形成され、孔89a にあっては、孔88a の中心
からの距離が長径方向の一端側よりも他端側が遠く位置
するよう放射螺旋に沿うよう形成され、更に孔90a は孔
88a の中心を中心とする同心円上に位置するよう形成さ
れ、全体として孔88a の中心に対し点対称に配置されて
いる。

【００４３】図24(a) はターゲットの更に他の例を示す
平面図、図24(b) は同じくその側面図であり、このター
ゲット91はターゲット構成材料製の円柱体に、その軸心
線と平行に複数の孔92a,93a を形成することで複数のタ
ーゲット単体92,93 を設けて構成されている。孔92a は
円柱体の軸心線上の点を中心とする断面円形に、また孔
93a は前記孔92a の中心を中心とする同心円上に沿うよ
う湾曲した長円であって、その両端は僅かの間隙を隔て
て対向し、全体として前記孔92a の中心に対し実質的に
点対称とみなし得るように配置されている。

【００４４】図25(a) はターゲットの更に他の例を示す
平面図、図25(b) は同じくその側面図であり、このター
ゲット94はターゲット構成材料製の円柱体に、その軸心
線と平行に渦巻状の孔95a を形成することでターゲット
単体95を設けて構成されている。孔95a は円柱体の外周
側から周方向に略半周にわたる間は幅寸法が漸次広くな
り、その後は中心部まで略均一な幅に形成され、全体と
して円柱体の中心に対し実質的に点対称とみなし得るよ
うに配置されている。

【００４５】図26(a) はターゲットの更に他の例を示す
平面図、図26(b) は同じくその側面図であり、このター
ゲット96はターゲット構成材料製の円柱体に、その軸心
線と平行に複数の孔97a,98a,99a を形成することで複数
のターゲット単体97,98,99を設けて構成されている。孔
97a は円柱体の軸心線上の点を中心とする断面円形に、
また孔98a,99a は前記孔97a の中心を中心とする２重の
同心円夫々に沿う扇形であって周方向に略等間隔で形成
され、全体として孔97a の中心に対し点対称に配置され
ている。

【００４６】図27(a) はターゲットの更に他の例を示す
平面図、図27(b) は同じくその側面図であり、このター
ゲット100 はターゲット構成材料製の円柱体に、その軸
心線と平行に複数の孔101a,102a を形成することで複数
のターゲット単体101,102 を設けて構成されている。孔
101a,102a は断面長方形に形成され、その長辺を円柱体
の中心を中心とする２重の同心円に対する接線と平行な
向きに位置させ、全体として円柱体の中心に対し点対称
に配置されている。

【００４７】図28(a) はターゲットの更に他の例を示す
平面図、図28(b) は同じくその側面図であり、このター
ゲット103 はターゲット構成材料製の円柱体に、その軸
心線と平行に複数の等形, 等大の断面五角形をなす孔10
4a,105a を形成することで複数のターゲット単体104,10
5 を設けて構成されている。孔104aは円柱体の軸心線上
の点を中心とし、また孔105aは円柱体の軸心線上の点を
中心とする同心円上に形成され、全体として孔104aの中
心に対し点対称に配置されている。

【００４８】図29(a) はターゲットの更に他の例を示す
平面図、図29(b) は同じくその側面図であり、このター
ゲット106 はターゲット構成材料製の円柱体に、その軸
心線と平行に複数の孔107a,108a を形成することで複数
のターゲット単体107,108 を設けて構成されている。孔
107aは円柱体の軸心線上の点を中心とする断面円形に形
成され、また孔108aは短径方向を円柱体の径方向に一致
させた断面楕円形であって、孔107aの中心を中心とする
同心円上に周方向に対し略等間隔で夫々に形成され、全
体として孔107aの中心に対し点対称に配置されている。
しかも各孔107a,108a はプラズマ発生領域32に面する円
柱体の一端面側から試料配置領域33に面する他端側に向
かうに従ってその断面積を同心状に拡大してある。

【００４９】図30は本発明装置と従来装置との比較試験
結果を示すグラフであり、横軸に基板中心からの距離(m
m)を、また縦軸に成膜速度（Å／分）をとって示してあ
る。グラフ中●印でプロットしてあるのは図19に示すタ
ーゲット72を、また△印でプロットしてあるのは図29に
示すターゲット106 を用いた本発明装置の、また○印は
図３に示すターゲットを用いた従来装置の各結果を示し
ている。このグラフから明らかなように、本発明装置に
依った場合には、従来装置に比較して成膜速度が大き
く、また膜厚の均一性が±2.3 ％, ±3.5 ％であって従
来装置の均一性±7.3 ％と比較して大幅に低減されてい
ることが解る。

【００５０】なお上述の図19〜図28に示す各ターゲット
についても図29に示すターゲットの如く、プラズマ発生
領域32と対向する円柱体の一端面側から他端面側に向か
うに従って、その各断面積を夫々同心状に、また円柱体
の半径方向外方に向けて偏心した状態で夫々拡大した構
成としてもよいことは勿論である。また孔の形状, 孔の
数, 孔の大きさ等については上記の場合のみに限るもの
ではなく、必要に応じて採択すればよいことは言うまで
もない。

【００５１】

【発明の効果】以上の如く本発明装置にあっては、内面
が筒状をなす孔に形成された複数の筒体にてターゲット
を構成することとしているから、ターゲット構成材料に
無駄がなく、また表面積が大きいためターゲットの利用
効率が高く、ダメージレス成膜が可能であり、しかも段
差被覆性が格段に向上する。またターゲットはターゲッ
ト構成材料に設けられた複数の孔で構成されているか
ら、構成が簡略化され、また孔径、孔数を変えることで
表面積を自在に設定することが出来て、利用効率の一層
の向上が図れる等本発明は優れた効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の平行平板型スパッタ装置の模式的縦断面
図である。

【図２】従来のECR スパッタ装置の模式的縦断面図であ
る。

【図３】図２に示すECR スパッタ装置に用いているター
ゲットの平面図, 側面図である。

【図４】図２に示す従来装置による段差被覆性を示す説
明図である。

【図５】本発明に係るスパッタ装置の模式図である。

【図６】図５に示す本発明装置に用いているターゲット
の平面図, 半截斜視図である。

【図７】図５に示す本発明装置と図２に示す従来装置と
におけるターゲットの冷却能力，冷却効率を示すグラフ
である。

【図８】本発明の他の実施例を示す模式図である。

【図９】図８に示す本発明装置に用いているターゲット
の平面図，側面図である。

【図１０】図８に示す本発明装置に用いている遮蔽板の
平面図，側面図である。

【図１１】本発明装置に用いるターゲットの他の例を示
す平面図，側面図である。

【図１２】同じく本発明装置に用いる更に他のターゲッ
トの例を示す平面図，側面図である。

【図１３】同じく本発明装置に用いる更に他のターゲッ
トの例を示す平面図，側面図である。

【図１４】同じく本発明装置に用いる更に他のターゲッ
トの例を示す平面図，側面図である。

【図１５】同じく本発明装置に用いる更に他のターゲッ
トの例を示す平面図，側面図である。

【図１６】図９，図14に示すターゲットを用いた本発明
装置と図３に示すターゲットを用いた従来装置とについ
ての成膜速度の比較試験結果を示すグラフである。

【図１７】図15に示すターゲットを用いた本発明装置の
段差被覆性を示す説明図である。

【図１８】本発明装置に用いる更に他のターゲットの例
を示す説明図である。

【図１９】本発明装置に用いる更に他のターゲットの例
を示す説明図である。

【図２０】本発明装置に用いる更に他のターゲットの例
を示す説明図である。

【図２１】本発明装置に用いる更に他のターゲットの例
を示す説明図である。

【図２２】本発明装置に用いる更に他のターゲットの例
を示す説明図である。

【図２３】本発明装置に用いる更に他のターゲットの例
を示す説明図である。

【図２４】本発明装置に用いる更に他のターゲットの例
を示す説明図である。

【図２５】本発明装置に用いる更に他のターゲットの例
を示す説明図である。

【図２６】本発明装置に用いる更に他のターゲットの例
を示す説明図である。

【図２７】本発明装置に用いる更に他のターゲットの例
を示す説明図である。

【図２８】本発明装置に用いる更に他のターゲットの例
を示す説明図である。

【図２９】本発明装置に用いる更に他のターゲットの例
を示す説明図である。

【図３０】図19, 図29に示すターゲットを用いた本発明
装置と、図３に示すターゲットを用いた従来装置とにお
ける成膜装置の比較試験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

31 チャンバ 32 プラズマ発生領域 33 試料配置領域 34 ターゲット 35 導波管 36 マイクロ波発生源 37 励磁コイル 38,39 ガス導入系 41 保護ケース 42 ターゲット単体 51 ターゲット 52 ターゲット単体 53 パイプ 54 ジャケット 55 遮蔽板 60 ターゲット 61,62 ターゲット単体 63 ターゲット 64,65 ターゲット単体 66 ターゲット 67,68 ターゲット単体 69 ターゲット 70,71 ターゲット単体 72 ターゲット 73,74,75 ターゲット単体 76 ターゲット 77,78,79 ターゲット単体 80 ターゲット 81,82 ターゲット単体 83 ターゲット 84,85,86 ターゲット単体 87 ターゲット 88,89,90 ターゲット単体 91 ターゲット 92,93 ターゲット単体 94 ターゲット 95 ターゲット単体 96 ターゲット 97,98,99 ターゲット単体 100 ターゲット 101,102 ターゲット単体 103 ターゲット 104,105 ターゲット単体 106 ターゲット 107,108 ターゲット単体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波による電界と電磁コイルによ
る磁界とを利用してプラズマを発生させるプラズマ発生
領域と、試料を載置する試料台を備えた試料配置領域
と、前記プラズマ発生領域と試料配置領域との間にター
ゲット支持体に保持されたターゲットとを具備するスパ
ッタ装置において、前記ターゲットは、内面が前記プラ
ズマ発生領域と前記試料配置領域とを連通させる複数の
筒体で構成されていることを特徴とするスパッタ装置。
【請求項２】マイクロ波による電界と電磁コイルによ
る磁界とを利用してプラズマを発生させるプラズマ発生
領域と、試料を載置する試料台を備えた試料配置領域
と、前記プラズマ発生領域と試料配置領域との間に配置
されたターゲットとを具備するスパッタ装置において、
前記ターゲットは、ターゲット構成材料に設けられた前
記プラズマ発生領域と前記試料配置領域とを連通させる
複数の孔で構成されていることを特徴とするスパッタ装
置。
【請求項３】前記ターゲット又はターゲット構成部材
の周囲に冷却水の通流部を備える請求項１または請求項
２記載のスパッタ装置。