JPH06158301A

JPH06158301A - スパッタリング装置

Info

Publication number: JPH06158301A
Application number: JP31047692A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Yoshiie; 昌伸善家
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1992-11-19
Filing date: 1992-11-19
Publication date: 1994-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】カバレージの良いスパッタ膜を形成し、かつ
コリメータからのパーティクルの発生を少なくする。【構成】ターゲット３とシリコン基板５との間に、抵
抗加熱法により所望の温度に加熱されたコリメータ４を
配置する。コリメータ４の輻射熱のため、シリコン基板
５上のスパッタ粒子がマイグレートしやすくなり、カバ
レージの良好な膜を形成できる。またコリメータ４が加
熱されているため、スパッタリング粒子が付着するのを
防止でき、パーティクルの発生が抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリング装置に
関し、特に基板表面に薄膜を形成するスパッタリング装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ａｌ，Ｔｉ等のスパッタリングに
用いられていたスパッタ装置は図４に示すように、アノ
ード６の上面にシリコン基板５を設置し、カソード２の
下面にターゲット３を設置し、Ａｒガスを用いてシリコ
ン基板５上に所望の膜の成膜を行っていた。

【０００３】ところが、この従来装置では、シリコン基
板に形成された微細な孔等の中に所望の膜が均一に成膜
できないという問題がある。

【０００４】そこで、例えば１９９２プロシーディン
グスナインスインターナショナルブイエルエスア
イマルティレベルインターコネクションコンファ
レンス（１９９２ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳＮＩＮＴ
ＨＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＶＬＳＩＭＵＬＴ
ＩＬＥＶＥＬＩＮＴＥＲＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮＣＯ
ＮＦＥＲＥＮＣＥ）Ｐ２５３に記載されているように、
ターゲットとシリコン基板との間に、コリメータと言わ
れる孔の開いた板を入れることにより、スパッタされた
膜のカバレージを良くすることが行われている。このコ
リメータのある装置の模式的構造図を図５に示す。図５
に示す装置に用いられているコリメータ９は、カソード
２のターゲット３からアノード６上のシリコン基板５上
にスパッタリングされてくる粒子の指向性を強めるため
のものである。コリメータによる粒子の指向性が強いた
め、アスペクト比の高いトレンチやコンタクトホールに
も成膜することが可能となり、オーバーハング状態にな
ってトレンチやコンタクトホールの底部にスパッタの膜
がほとんど成膜できないという問題を解決できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この従来のコリメータ
を用いたスパッタリング装置では、コリメータを用いな
い装置に比較して、ステップカバレージは向上したが、
さらに微細化したトレンチやコンタクトホールにスパッ
タされた膜は、カバレージが充分ではない。

【０００６】また、前述の文献に述べられているよう
に、コリメータの孔の大きさを変えることにより、カバ
レージは向上するが、そうすると逆に成膜速度が減少す
るという欠点がある。そのため、２５６ＭＤＲＡＭや１
ＧＭＤＲＡＭ以降、重要となってくる０．４μｍ径以下
で深さ１μｍ以上のトレンチやコンタクトホールに用い
るのは、かなり困難である。

【０００７】また、コリメータを用いると、ターゲット
からスパッタされた粒子がコリメータ上に付着し、パー
ティクルの発生源となる問題点がある。

【０００８】本発明の目的は、コリメータを用いてカバ
レージの良いスパッタ膜を成膜し、かつコリメータから
のパーティクルの発生を少なくしたスパッタリング装置
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るスパッタリング装置は、コリメータを
有し、ターゲットからのスパッタ粒子をシリコン基板上
に付着させて成膜を行うスパッタリング装置であって、
コリメータは、ターゲットからシリコン基板に向けて飛
来するスパッタ粒子の飛行方向を単一に規制する空孔を
有し、かつ所定の温度に加熱され、その輻射熱でシリコ
ン基板の表面を加熱するものである。

【００１０】また、前記コリメータは、抵抗加熱される
ものである。

【００１１】また、前記コリメータは、外部加熱源によ
り加熱されるものである。

【００１２】

【作用】ターゲットとシリコン基板との間に配置したコ
リメータの輻射熱により、シリコン基板を加熱し、シリ
コン基板上でのスパッタ粒子のマイグレートを向上さ
せ、ステップカバレージを良くする。またコリメータを
加熱することにより、コリメータへのスパッタ粒子の付
着を防止する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図により説明す
る。

【００１４】（実施例１）図１は、本発明の実施例を示
す構成図、図２は、本発明の実施例１に係るコリメータ
を示す図である。

【００１５】図１において、高圧電源１で高圧印加され
るカソード２とアノード６とは、上下に間隔をあけて設
置されている。アノード６の上面にはシリコン基板５が
設置され、カソード２の下面にはターゲット３が設置さ
れ、シリコン基板５とターゲット３とが向き合せに配置
される。

【００１６】さらに、本発明は、カソード２下面のター
ゲット３とアノード６上面のシリコン基板５との間に、
コリメータ４を設置している。

【００１７】コリメータ４は図２に示すように、例えば
グラファイト板に上下に貫通する空孔４１，４１，…を
設け、この空孔４１によりスパッタ粒子の飛行方向を単
一に規制するものである。そして、図１のコリメータ４
には、抵抗加熱用電源７が接続され、抵抗加熱方式によ
り所定の温度に加熱される構造となっている。

【００１８】また、実施例ではコリメータ４の空孔４１
の径が約１ｃｍ、コリメータ４の厚みが約１ｃｍに設定
してあるが、この数値のものに限定されるものではな
い。

【００１９】実施例において、装置内を０．１ｔｏｒｒ
以下とし、カソード２とアノード６との間に高圧電源１
により数ｋＶの直流電圧を印加すると、カソード２とア
ノード６との間にグロー放電が発生し、このグロー放電
により放電空間内にアルゴンプラズマが形成される。こ
のプラズマ中のアルゴンイオンがターゲット３の表面に
衝突し、ターゲット３の表面をスパッタ蒸発させる。ス
パッタ粒子の方向成分は、コリメータ４によりシリコン
基板５に対して垂直な方向成分がほとんどとなり、シリ
コン基板５上に成膜される。

【００２０】本発明の実施例では、例えばグラファイト
製のコリメータ４を用いて抵抗加熱式でコリメータ４自
身が発熱し、５００〜１０００℃に保持されている。コ
リメータ４を高温に保持することで、その輻射熱により
シリコン基板５の表面温度が上昇して４００〜５００℃
になり、ターゲット粒子、例えばＡｌ粒子がマイグレー
トしやすくなり、ステップカバレージが改善される。

【００２１】この際、シリコン基板５自体が高温になる
と、高温スパッタのようにＡｌとシリコンとが反応し
て、コンタクト部のリーク電流が増加するという問題が
生じやすくなる。このため、シリコン基板５の裏面やア
ノード６を冷却することにより、シリコン基板５自体の
温度上昇を防ぎリーク電流を増加させる必要がある。

【００２２】さらに、コリメータ４が加熱されているた
めに、飛来してきたターゲット粒子がコリメータ４に付
着しても、すぐにコリメータ４から蒸発し、従来の装置
に比較してコリメータ４にほとんど付着しないという効
果がある。そのため、パーティクル発生源が減り、装置
のクリーニングの頻度も大幅に減少する。

【００２３】例えば、従来のコリメータの装置では、シ
リコン基板約５００枚で１回行っていたクリーニング
が、シリコン基板約１０００枚に１回の割合でよくな
り、装置の稼動率が大幅に向上する。

【００２４】本発明の装置を用いると、従来のコリメー
タを用いて成膜したＡｌのステップカバレージが、例え
ば、アスペクト比２でほとんど０〜１０％であったもの
が、本発明を用いると、スラップカバレージが３０〜４
０％になり、大幅に向上する。

【００２５】また、コリメータ４の位置は、ターゲット
３側から数ｃｍ前後で、ターゲット３とシリコン基板５
との距離は、数ｃｍ〜２０ｃｍ前後であるが、装置構造
によって、これ以外の値をとっても良い。

【００２６】（実施例２）図３は、本発明の実施例２を
示す図である。図１のコリメータ４は抵抗加熱方式とし
たが、本実施例のコリメータ４２は、外部から熱を加え
ることにより発熱するようにしたものである。

【００２７】本実施例のコリメータ４２は、内部が空洞
になっており、しかも空孔４１の部分は円筒状であり、
気密性が保たれている。コリメータ４２の空洞中をガス
加熱装置８で加熱されたガス例えば、Ｎ₂，Ａｒガスを
通して、コリメータ４２を数１００℃から１０００℃に
加熱する。コリメータを加熱することによる効果は、実
施例１と同じである。

【００２８】ガス加熱法による加熱は、抵抗加熱による
方式のようにコリメータ４に直接電流を流す必要がない
ので、装置構造はやや簡単になる長所がある。

【００２９】本発明の実施例として、平行平板型のスパ
ッタリング装置で説明したが、他の方法例えば、マグネ
トロンスパッタリング装置でも、本発明は可能であり、
その効果も同等である。

【００３０】また、ターゲットとしてＡｌの場合で説明
したが、Ｔｉ等の他の物質の場合にも、本発明を用いる
ことは可能である。

【００３１】また、コリメータ４の空孔４１の形状は、
円形以外の四角形等の他の形にしても良い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、スパッタ
リング装置においてターゲットとシリコン基板との間
に、所望の温度に加熱されたコリメータを置くことによ
り、輻射熱でシリコン基板表面も加熱され、シリコン基
板上でのスパッタ粒子がマイグレートし易くなり、ステ
ップカバレージを向上できるという効果を有する。

【００３３】また、コリメータが加熱されているので、
スパッタ粒子の付着も防止でき、装置のクリーニング頻
度も２分の１になり、稼動率を向上できるという効果が
ある。

【００３４】また、高温スパッタ等で問題となるコンタ
クトリーク電流の増加も、シリコン基板の裏面側を冷却
することで防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係るスパッタリング装置を
示す模式図である。

【図２】実施例１のコリメータを示す模式的断面図であ
る。

【図３】本発明の実施例２に用いるコリメータを示す模
式的な図である。

【図４】従来例のスパッタリング装置を示す模式図であ
る。

【図５】従来例のスパッタリング装置を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１高圧電源２カソード３ターゲット４コリメータ５シリコン基板６アノード７抵抗加熱用電源８ガス加熱装置４１抵抗加熱式のコリメータの空孔４２ガス加熱式のコリメータ８１加熱用ガスのガス配管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コリメータを有し、ターゲットからのス
パッタ粒子をシリコン基板上に付着させて成膜を行うス
パッタリング装置であって、コリメータは、ターゲットからシリコン基板に向けて飛
来するスパッタ粒子の飛行方向を単一に規制する空孔を
有し、かつ所定の温度に加熱され、その輻射熱でシリコ
ン基板の表面を加熱するものであることを特徴とするス
パッタリング装置。
【請求項２】前記コリメータは、抵抗加熱されるもの
であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリン
グ装置。
【請求項３】前記コリメータは、外部加熱源により加
熱されるものであることを特徴とする請求項１に記載の
スパッタリング装置。