JPH06299346A - Sputtering device - Google Patents
Sputtering deviceInfo
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- JPH06299346A JPH06299346A JP11001193A JP11001193A JPH06299346A JP H06299346 A JPH06299346 A JP H06299346A JP 11001193 A JP11001193 A JP 11001193A JP 11001193 A JP11001193 A JP 11001193A JP H06299346 A JPH06299346 A JP H06299346A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリング装置、
特に半導体集積回路の製造に使用する所謂、コリメート
スパッタリング装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a sputtering device,
In particular, the present invention relates to a so-called collimating sputtering device used for manufacturing a semiconductor integrated circuit.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３は、従来のコリメートスパッタリン
グ装置の構造例を示している。このスパッタリング装置
は、図示のように真空チャンバ１内に薄膜の母材である
ターゲット４が設置された陰極３と、薄膜が堆積される
基板６が設置された陽極５とを備えている。かかる装置
において、スパッタリングによって成膜を行う場合、通
常、陽極５に対してアース電位が、また陰極３に対して
負電位がそれぞれ付与される。この状態で上記真空チャ
ンバ１内に、１〜２０ｍTorr程度の圧力のアルゴンガス
等の希ガスが導入され、該真空チャンバ１内でグロー放
電を発生させることにより行われる。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a structural example of a conventional collimating sputtering apparatus. As shown in the drawing, this sputtering apparatus includes a cathode 3 in which a target 4 which is a base material of a thin film is installed in a vacuum chamber 1 and an anode 5 in which a substrate 6 on which a thin film is deposited is installed. When a film is formed by sputtering in such an apparatus, usually, the ground potential is applied to the anode 5 and the negative potential is applied to the cathode 3. In this state, a rare gas such as argon gas having a pressure of about 1 to 20 mTorr is introduced into the vacuum chamber 1, and glow discharge is generated in the vacuum chamber 1.
【０００３】上記グロー放電により生じるアルゴンの正
イオンは、陰極３に設置されているターゲット４に衝突
し、そのターゲット構成原子との間で運動エネルギーの
交換を進行させながら、該ターゲット４内に侵入し、ま
たその一部がターゲット４の表面において反射する。こ
のように運動量の交換によって励起されたターゲット構
成原子の一部は、ターゲット４の表面から放出されて基
板６に向かって飛来し、その結果、基板６上に薄膜とし
て堆積する。The positive ions of argon generated by the glow discharge collide with a target 4 placed on the cathode 3 and enter the target 4 while exchanging kinetic energy with the target constituent atoms. And a part of it is reflected on the surface of the target 4. Thus, some of the target constituent atoms excited by the exchange of momentum are emitted from the surface of the target 4 and fly toward the substrate 6, and as a result, are deposited as a thin film on the substrate 6.
【０００４】上記のようにターゲット構成原子が基板６
に到達する際、基板６に対して種々の方向から飛来す
る。このため例えば、特に基板６の表面に対して一定角
度傾斜した方向から飛来する場合、そのようなターゲッ
ト構成原子は、半導体集積回路に形成される微細な穴
（例えばコンタクトホール）の底部まで到達し難くな
る。そしてそのままでは、製造された半導体集積回路に
おける配線の断線を誘発する原因となり、このようにタ
ーゲット構成原子の飛来方向は、半導体集積回路の品質
又は性能等に対して極めて重大な問題である。As described above, the target constituent atoms are the substrate 6
When it reaches, it flies from various directions with respect to the substrate 6. Therefore, for example, when flying from a direction inclined at a certain angle with respect to the surface of the substrate 6, such target constituent atoms reach the bottom of minute holes (for example, contact holes) formed in the semiconductor integrated circuit. It will be difficult. Then, as it is, it may cause the disconnection of the wiring in the manufactured semiconductor integrated circuit, and thus the incoming direction of the target constituent atoms is a very serious problem for the quality or performance of the semiconductor integrated circuit.
【０００５】そこで、従来より図３に示されるように、
陰極３に設置されたターゲット４と陽極５に設置された
基板６との間に、直径１〜２ｍｍの多数の穴が規則的に
配列された円形の薄板で成るコリメータ７が挿入され
る。このコリメータ７によれば、基板６の表面に対して
垂直に飛来するターゲット構成原子のみを、前記穴を介
して選択的に通過させ、これにより前記コンタクトホー
ル等の埋込み特性の向上を図ろうとするものである。Therefore, as shown in FIG.
A collimator 7, which is a circular thin plate in which a large number of holes having a diameter of 1 to 2 mm are regularly arranged, is inserted between a target 4 installed on the cathode 3 and a substrate 6 installed on the anode 5. According to the collimator 7, only target constituent atoms that fly perpendicularly to the surface of the substrate 6 are selectively passed through the holes, thereby improving the burying characteristics of the contact holes and the like. It is a thing.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のコリメートスパッタリング装置では、特に基板６
及びコリメータ７は同電位（アース電位）に設定されて
おり、このため成膜中に発生するプラズマ状のアルゴン
イオンが、コリメータ７を通過して又は直接的に基板６
と衝突する。そして該基板６上に堆積されるべき薄膜に
損傷を与え、その膜質が低下するという問題があった。However, in such a conventional collimating sputtering apparatus, especially the substrate 6 is used.
Since the collimator 7 is set to the same potential (earth potential), plasma-like argon ions generated during film formation pass through the collimator 7 or directly.
Clash with. Then, there is a problem that the thin film to be deposited on the substrate 6 is damaged and the quality of the film is deteriorated.
【０００７】そこで本発明は、基板上に成膜される薄膜
に対する損傷を有効に防止して、その品質向上を図るス
パッタリング装置を提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a sputtering apparatus which effectively prevents damage to a thin film formed on a substrate and improves the quality thereof.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明によるスパッタリ
ング装置は、真空チャンバ内に対向配置されたターゲッ
ト用陰極及び基板用陽極と、これら両電極間に挿入され
たコリメータとを備えており、上記ターゲット用陰極に
負電位を付与すると共に、上記基板用陽極にアース電位
を付与し、上記コリメータに上記陰極及び陽極双方の電
位とは異なる電位を付与するようにしたものである。A sputtering apparatus according to the present invention comprises a target cathode and a substrate anode, which are arranged to face each other in a vacuum chamber, and a collimator inserted between these electrodes. A negative potential is applied to the working cathode, a ground potential is applied to the substrate anode, and a potential different from both the cathode and the anode is applied to the collimator.
【０００９】上記コリメータには、好適には直径１〜２
ｍｍ程度の多数の穴が規則的に配列されている。The collimator preferably has a diameter of 1 to 2
A large number of holes of about mm are regularly arranged.
【００１０】上記コリメータと陽極の間隔が、好適には
３〜５ｍｍ以下に設定される。The distance between the collimator and the anode is preferably set to 3 to 5 mm or less.
【００１１】上記コリメータは、特に上記陽極よりも負
電位に設定される。The collimator is set to a negative potential more than that of the anode.
【００１２】[0012]
【作用】本発明のスパッタリング装置では、コリメータ
に対して、陰極及び陽極の電位とは独立に異なる電位が
付与される。特に陰極に対して負電位を、また陽極に対
してアース電位をそれぞれ付与して、更にコリメータ
を、陽極よりも負電位に設定する。これにより、陰極及
びコリメータ間で生じたアルゴン正イオンが、コリメー
タを通過して基板と衝突するのを抑制することができ
る。In the sputtering apparatus of the present invention, the collimator is applied with a potential different from the potentials of the cathode and the anode. In particular, a negative potential is applied to the cathode and a ground potential is applied to the anode, and the collimator is set to a negative potential more than that of the anode. As a result, it is possible to suppress the positive argon ions generated between the cathode and the collimator from passing through the collimator and colliding with the substrate.
【００１３】またコリメータ及び陽極の間隔を、３〜５
ｍｍ以下と小さく設定することにより、それらの間には
プラズマが発生しない。そしてこの点でも、陽極に設け
た基板上に堆積する薄膜に対する損傷を有効に防止する
ことができる。即ち、ここで一般に容器内の気体の圧力
ｐ（Torr）と、その気体原子（分子）の平均自由行程λ
（ｃｍ）の間には、λ≒１０-2／ｐなる関係がある。例
えば、気体の圧力ｐが１０-1Torrであるとすると、λは
ほぼ０．１ｃｍになるから、ターゲット及び基板間の距
離が５ｃｍのときには、ターゲットから飛び出した原子
は、基板に到達するまでに５０回程度の衝突を繰り返す
ことになる。さて、通常のスパッタリング装置では真空
チャンバ内のガス圧力ｐは、２〜１０×１０-3Torrであ
る。そしてこの場合、λ≒１０-2／１０×１０-3＝１ｃ
ｍとなる。従って、電極間距離、即ちコリメータ及び陽
極の間隔を１ｃｍ以下に設定することにより、これら電
極間における原子の衝突を生じないようにすることがで
きる。つまりコリメータと陽極の間でプラズマが発生し
ないので、陽極の基板上に堆積する薄膜の損傷を防止す
ることができる。The distance between the collimator and the anode should be 3 to 5
By setting it as small as mm or less, plasma is not generated between them. Also in this respect, damage to the thin film deposited on the substrate provided on the anode can be effectively prevented. That is, here, in general, the pressure p (Torr) of the gas in the container and the mean free path λ of the gas atom (molecule) are
(Cm) has a relationship of λ≈10 -2 / p. For example, assuming that the gas pressure p is 10 −1 Torr, λ becomes approximately 0.1 cm, so that when the distance between the target and the substrate is 5 cm, the atoms that fly out from the target reach the substrate. The collision will be repeated about 50 times. Now, in the usual sputtering apparatus, the gas pressure p in the vacuum chamber is 2 to 10 × 10 −3 Torr. And in this case, λ≈10 −2 / 10 × 10 −3 = 1c
m. Therefore, by setting the distance between the electrodes, that is, the distance between the collimator and the anode to 1 cm or less, collision of atoms between these electrodes can be prevented. That is, since plasma is not generated between the collimator and the anode, it is possible to prevent the thin film deposited on the substrate of the anode from being damaged.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、図１及び図２に基づき、従来例と実質
的に同一部材には同一符号を用いて、本発明によるスパ
ッタリング装置の好適な一実施例を説明する。図１は、
本発明に係るコリメートスパッタリング装置の構造例を
示している。本発明装置では、真空チャンバ１は、真空
ポンプ２によって内部を減圧され、この真空チャンバ１
内に薄膜の母材であるターゲット４が設置された陰極３
と、薄膜が堆積される基板６が設置された陽極５とを備
えている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a sputtering apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. Figure 1
The structural example of the collimate sputtering apparatus which concerns on this invention is shown. In the apparatus of the present invention, the inside of the vacuum chamber 1 is decompressed by the vacuum pump 2, and the vacuum chamber 1
A cathode 3 in which a target 4 which is a thin film base material is installed
And an anode 5 having a substrate 6 on which a thin film is deposited.
【００１５】真空チャンバ１において、陰極３と陽極５
に挟まれた空間内に、円板状に形成されたコリメータ７
が挿入されている。このコリメータ７のサイズは、例え
ば直径２０３ｍｍ、また板厚３ｍｍである。そして該コ
リメータ７には、好適には直径１〜２ｍｍ、本実施例で
は２ｍｍの多数の穴が規則的に配列されている。なおこ
の穴は通常、ハニカム状に形成されるが、この他に例え
ば円形等に形成される場合もある。また上記陰極３及び
コリメータ７の間隔は、本実施例では６３ｍｍに設定さ
れている。更にコリメータ７及び陽極５の間隔は、それ
らの間にグロー放電が発生しないように好適には３〜５
ｍｍ、本実施例では５ｍｍに設定されている。陰極３及
び陽極５の間隔は、通常５０〜１００ｍｍである。In the vacuum chamber 1, the cathode 3 and the anode 5
A disc-shaped collimator 7 in the space sandwiched between
Has been inserted. The collimator 7 has a size of, for example, a diameter of 203 mm and a plate thickness of 3 mm. The collimator 7 is regularly provided with a large number of holes having a diameter of 1 to 2 mm, and in the present embodiment, 2 mm. The holes are usually formed in a honeycomb shape, but they may be formed in a circular shape, for example. The distance between the cathode 3 and the collimator 7 is set to 63 mm in this embodiment. Further, the distance between the collimator 7 and the anode 5 is preferably 3 to 5 so that glow discharge does not occur between them.
mm, 5 mm in this embodiment. The distance between the cathode 3 and the anode 5 is usually 50 to 100 mm.
【００１６】陰極３，陽極５及びコリメータ７は、電気
的に絶縁されており、陰極３に対して直流電源８により
負電位が付与され、また陽極５に対して真空チャンバ１
と同様にアース電位が付与される。更にコリメータ７に
対して直流電源９により負電位が付与されるが、このコ
リメータ７は、陰極３及び陽極５双方の電位とは異なる
電位が付与される。The cathode 3, the anode 5 and the collimator 7 are electrically insulated, a negative potential is applied to the cathode 3 by the DC power source 8, and the vacuum chamber 1 is applied to the anode 5.
The ground potential is applied similarly to. Further, a negative potential is applied to the collimator 7 by the DC power supply 9, but this collimator 7 is applied with a potential different from the potentials of both the cathode 3 and the anode 5.
【００１７】本発明装置の具体的な成膜条件において、
スパッタリングガスとしてアルゴンガスを用いるが、こ
のアルゴンガスは、ガス導入管１０を介して真空チャン
バ１内へ導入される。該真空チャンバ１内のアルゴンガ
ス圧力は、８ｍTorrに設定される。また基板６の温度は
３００℃になっている。陰極３は、直流電源８によって
−６００Ｖの負電位が付与される。コリメータ７は、直
流電源９によって−２００Ｖの負電位が付与される。こ
こで図２は、陰極３及び陽極５間における電位分布を示
している。この例からも明らかなようにコリメータ７に
対しては、陽極５（アース電位）よりも負電位が設定さ
れる。なお、このようにコリメータ７に負電位を付与す
る場合、−１００〜−２００Ｖの範囲であればよい。Under the specific film forming conditions of the apparatus of the present invention,
Argon gas is used as the sputtering gas, and this argon gas is introduced into the vacuum chamber 1 through the gas introduction pipe 10. The argon gas pressure in the vacuum chamber 1 is set to 8 mTorr. The temperature of the substrate 6 is 300 ° C. A negative potential of −600 V is applied to the cathode 3 by the DC power supply 8. The collimator 7 is applied with a negative potential of −200 V by the DC power supply 9. Here, FIG. 2 shows the potential distribution between the cathode 3 and the anode 5. As is clear from this example, a negative potential is set for the collimator 7 rather than the anode 5 (ground potential). In addition, when a negative potential is applied to the collimator 7 in this way, it may be in the range of −100 to −200V.
【００１８】次に、本発明によるスパッタリング装置の
作用を説明する。陰極３，陽極５又はコリメータ７に対
して上記のように所定電位が付与されており、陰極３及
びコリメータ７間にグロー放電が発生し、この際に生じ
た正のアルゴンイオンによってターゲット４がスパッタ
リングされる。そしてこのスパッタリングにより、該タ
ーゲット４の表面からアルミニウム原子が放出される。
このアルミニウム原子は、その大半が電気的に中性であ
るが、種々の方向から上記コリメータ７まで飛来する。
飛来したアルミニウム原子のうち、特に基板６に対して
垂直方向を有するものは、コリメータ７を通過して該基
板６に到達する。この場合、基板６に対する入射角度は
ほぼ垂直であるから、これによりコンタクトホール内へ
の良好な埋込み特性を得ることができる。Next, the operation of the sputtering apparatus according to the present invention will be described. The predetermined potential is applied to the cathode 3, the anode 5, or the collimator 7 as described above, glow discharge occurs between the cathode 3 and the collimator 7, and the target 4 is sputtered by the positive argon ions generated at this time. To be done. Then, this sputtering releases aluminum atoms from the surface of the target 4.
Most of the aluminum atoms are electrically neutral, but fly to the collimator 7 from various directions.
Among the flying aluminum atoms, those having a direction perpendicular to the substrate 6 pass through the collimator 7 and reach the substrate 6. In this case, since the incident angle with respect to the substrate 6 is substantially vertical, it is possible to obtain a good burying property in the contact hole.
【００１９】ところで、コリメータ７に対しては、陽極
５よりも負電位に設定され、即ち基板６側が該コリメー
タ７に対して正電位になっている。これにより、正に帯
電しているプラズマ中のアルゴンイオンが、陰極３側か
らコリメータ７を通過しても、そのアルゴンイオンが基
板６と衝突するのを極力抑制し、該基板６上に堆積され
るべき薄膜に損傷を与えるのを有効に防止することがで
きる。更にまた、コリメータ７及び陽極５の間隔を、３
〜５ｍｍ以下に設定することにより、前述のようにそれ
らの間にはプラズマが発生しないようにすることがで
き、この点でも、陽極５に設けた基板６上に堆積する薄
膜を保護することができる。By the way, the collimator 7 is set to a negative potential more than the anode 5, that is, the substrate 6 side has a positive potential to the collimator 7. As a result, even if the argon ions in the plasma that are positively charged pass through the collimator 7 from the cathode 3 side, collision of the argon ions with the substrate 6 is suppressed as much as possible, and the argon ions are deposited on the substrate 6. It is possible to effectively prevent damage to the thin film to be formed. Furthermore, the distance between the collimator 7 and the anode 5 is set to 3
By setting the thickness to 5 mm or less, plasma can be prevented from being generated between them as described above, and also in this respect, the thin film deposited on the substrate 6 provided on the anode 5 can be protected. it can.
【００２０】なお上記コリメータ７に対して正の電位を
付与するようにしてもよく、また上記実施例において直
流スパッタリング装置の場合を説明したが、陰極３及び
コリメータ７間に高周波電力を印加するようにしてもよ
く、この場合にも上記実施例と同様な作用効果を得るこ
とができる。A positive potential may be applied to the collimator 7, and a DC sputtering device has been described in the above embodiment, but high frequency power is applied between the cathode 3 and the collimator 7. However, in this case as well, it is possible to obtain the same effects as the above-described embodiment.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、こ
の種のスパッタリング装置において、特にコリメータに
対して陽極よりも負電位に設定し、また両者の間隔を、
プラズマが発生しないように設定したことにより、基板
上に堆積される薄膜の損傷を抑制して、これにより低ダ
メージ成膜を実現することができる等の利点を有してい
る。As described above, according to the present invention, in this type of sputtering apparatus, the collimator is set to a negative potential rather than the anode, and the distance between the two is set.
By setting so that plasma is not generated, there is an advantage that damage to the thin film deposited on the substrate is suppressed, and thereby low-damage film formation can be realized.
【図１】本発明のスパッタリング装置の一実施例による
概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration according to an embodiment of a sputtering apparatus of the present invention.
【図２】本発明のスパッタリング装置における陰極及び
陽極間における電位分布の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of potential distribution between a cathode and an anode in the sputtering apparatus of the present invention.
【図３】従来のスパッタリング装置の概略構成を示す図
である。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional sputtering apparatus.
１ 真空チャンバ ２ 真空ポンプ ３ 陰極 ４ ターゲット ５ 陽極 ６ 基板 ７ コリメータ ８ 直流電源 ９ 直流電源 １０ ガス導入管 1 Vacuum chamber 2 Vacuum pump 3 Cathode 4 Target 5 Anode 6 Substrate 7 Collimator 8 DC power supply 9 DC power supply 10 Gas introduction pipe
Claims (4)
ット用陰極及び基板用陽極と、これら両電極間に挿入さ
れたコリメータとを備えたスパッタリング装置におい
て、上記ターゲット用陰極に負電位を付与すると共に、
上記基板用陽極にアース電位を付与し、上記コリメータ
に上記陰極及び陽極双方の電位とは異なる電位を付与す
るようにしたことを特徴とするスパッタリング装置。1. A sputtering apparatus comprising a target cathode and a substrate anode, which are arranged to face each other in a vacuum chamber, and a collimator inserted between the electrodes, and a negative potential is applied to the target cathode. ,
A sputtering apparatus, wherein a ground potential is applied to the substrate anode, and a potential different from both the cathode and anode potentials is applied to the collimator.
の多数の穴が規則的に配列されてい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。2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the collimator has a large number of holes having a diameter of about 1 to 2 mm arranged regularly.
〜５ｍｍ以下に設定されてい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。3. The distance between the collimator and the anode is 3
The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the sputtering apparatus is set to 5 mm or less.
も負電位に設定す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。4. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the collimator is set to a negative potential more than the anode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11001193A JPH06299346A (en) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | Sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11001193A JPH06299346A (en) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | Sputtering device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06299346A true JPH06299346A (en) | 1994-10-25 |
Family
ID=14524861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11001193A Pending JPH06299346A (en) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | Sputtering device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06299346A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07211640A (en) * | 1993-12-01 | 1995-08-11 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | Sputtering system for manufacture of semiconductor element |
-
1993
- 1993-04-13 JP JP11001193A patent/JPH06299346A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07211640A (en) * | 1993-12-01 | 1995-08-11 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | Sputtering system for manufacture of semiconductor element |
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