JPH0639690B2 - Sputtering equipment - Google Patents

Sputtering equipment

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JPH0639690B2
JPH0639690B2 JP62231545A JP23154587A JPH0639690B2 JP H0639690 B2 JPH0639690 B2 JP H0639690B2 JP 62231545 A JP62231545 A JP 62231545A JP 23154587 A JP23154587 A JP 23154587A JP H0639690 B2 JPH0639690 B2 JP H0639690B2
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Japan
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gas
target
sputtering
electrode
argon
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謙一 久保
優一 和田
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Tokyo Electron Ltd
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Tokyo Electron Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、スパッタリング装置に関する。The present invention relates to a sputtering apparatus.

(従来の技術) 被処理基板例えば半導体ウエハ上への高融点金属あるい
はこの高融点金属の珪化物等の合金膜の形成装置とし
て、一般に、圧力が10-3〜10-2Torr程度の雰囲気のアル
ゴン(Ar)ガス中で、2つの電極間に電圧を印加してアル
ゴンプラズマを発生させ、このアルゴンプラズマでター
ゲットをスパッタし、半導体ウエハ上に合金膜を被着さ
せる装置が実用されている。
(Prior Art) As a device for forming a refractory metal or an alloy film of a silicide of this refractory metal on a substrate to be processed, for example, a semiconductor wafer, generally, an atmosphere of a pressure of about 10 -3 to 10 -2 Torr is used. An apparatus is used in which a voltage is applied between two electrodes in an argon (Ar) gas to generate an argon plasma, and a target is sputtered by the argon plasma to deposit an alloy film on a semiconductor wafer.

そして上記スパッタリングについては、例えば、特開昭
57-149470,特開昭58-136776号公報等にて開示されたも
のがある。
Regarding the above-mentioned sputtering, see, for example,
57-149470 and JP-A-58-136776.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述の開示されたものは、ターゲットと
して例えばタングステン・シリサイド(W Si)から成るも
のを用いた場合、スパッタ粒子特にシリコン(Si)粒子
が、電極間のギャップに堆積して電極間の絶縁不良を発
生させたり、またスパッタ面以外のターゲット上に付着
した堆積物が剥離して異常放電を発生させたりする可能
性がある。
(Problems to be solved by the invention) However, in the above-mentioned disclosed, when a target composed of, for example, tungsten silicide (W Si) is used as a target, sputtered particles, particularly silicon (Si) particles, are generated between the electrodes. There is a possibility that they may be deposited in the gap and cause insulation failure between the electrodes, or that deposits that have adhered to the target other than the sputtering surface may peel off and cause abnormal discharge.

本発明は上述の従来事情に対処してなされたもので、絶
縁不良や異常放電がなく、高品質かつ安定度の高いスパ
ッタリング装置を提供しようとするものである。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned conventional circumstances, and an object thereof is to provide a sputtering apparatus of high quality and high stability, which is free from insulation failure and abnormal discharge.

(課題を解決するための手段) 本発明は、処理室内においてプラズマを発生させてスパ
ッタリングを行うスパッタリング装置において、 ターゲットが設けられた陰極と、この陰極と近接して配
置された陽極と、前記陰極と前記陽極間に設けられたガ
ス流路と、このガス流路に少なくともスパッタリング中
ガスを供給するガス供給手段と、から構成されたことを
特徴とする。
(Means for Solving the Problems) The present invention is a sputtering apparatus that performs sputtering by generating plasma in a processing chamber, a cathode provided with a target, an anode arranged in proximity to the cathode, and the cathode. And a gas flow path provided between the anode and the gas flow path, and a gas supply means for supplying at least a gas during sputtering to the gas flow path.

(作用) 本発明は、陰極と陽極の間隙に設けられたガス流路から
ガスを導入するので、このガス粒子の流れによりスパッ
タ粒子を弾き飛ばすことが出来る。
(Operation) In the present invention, the gas is introduced from the gas flow path provided in the gap between the cathode and the anode, so that the sputtered particles can be repelled by the flow of the gas particles.

したがって、第1の電極と第2の電極との中間にスパッ
タ粒子が堆積するのを防止するこができる。
Therefore, it is possible to prevent the sputtered particles from being deposited in the middle of the first electrode and the second electrode.

(実施例) 以下、本発明スパッタリング装置の一実施例を図面を参
照して説明する。
(Example) Hereinafter, one example of the sputtering apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.

処理室(1)の底部には、例えば円筒状に形成されたスパ
ッタガン部(2)が溶接その他の手段により気密に取着さ
れている。
A sputter gun portion (2) formed in a cylindrical shape, for example, is hermetically attached to the bottom of the processing chamber (1) by welding or other means.

このスパッタガン部(2)内の下部には、スパッタガン部
(2)の中心部を軸にする如く環状に巻かれた励磁コイル
(3)が内蔵されており、この励磁コイル(3)は励磁コイル
電源(4)に接続されている。
The lower part of this sputter gun section (2) is
Excitation coil wound in an annular shape around the center of (2)
(3) is built in, and this exciting coil (3) is connected to the exciting coil power supply (4).

次に、上記スパッタガン部(2)の上部には環状に溝(5)が
形成され、この溝(5)の外側部分内側部分は、励磁コイ
ル(3)によって発生した磁界により、それぞれ外側磁極
(6)内側磁極(7)として作用すると共に、プラズマ発生用
の第1の電極(8)として機能する如く磁性体により構成
されている。
Next, an annular groove (5) is formed in the upper part of the sputter gun part (2) , and the outer part and inner part of the groove (5) are respectively formed by the magnetic field generated by the exciting coil (3).
(6) It is made of a magnetic material so as to act as the inner magnetic pole (7) and also as the first electrode (8) for plasma generation.

また、溝(5)内には、環状に形成され被スパッタ材を支
持するターゲット(9)を備えたプラズマ発生用の第2の
電極(10)が、第1の電極(8)とは絶縁した状態で配置さ
れ、かつ第1の電極(8)と第2の電極(10)との中間には
巾が1.5〜3.0mm程度のガス流路すなわちガス流入口(11)
が環状に形成される如く構成されている。
In addition, in the groove (5), the second electrode (10) for plasma generation, which is annularly formed and has the target (9) for supporting the material to be sputtered, is insulated from the first electrode (8). And a gas flow passage having a width of about 1.5 to 3.0 mm, that is, a gas inlet port (11) between the first electrode (8) and the second electrode (10).
Is configured to be formed in an annular shape.

なお、上記第1の電極(8)と第2の電極(10)は処理室(1)
外に設けられるスパッタ電源(12)に接続されている。
The first electrode (8) and the second electrode (10) are the processing chamber (1)
It is connected to a sputtering power source (12) provided outside.

次に、上記溝(5)底部付近には多数の小孔(13)が設けら
れており、この小孔(13)は、処理室(1)外に設けられる
ガス導入源(14)にガス導入バルブ(15)を介してガス導入
管(16)により集合連通している。そして、ガス導入源(1
4)から例えばアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスをガス
流入口(11)から処理室(1)に向けて流入可能に構成され
ている。
Next, a large number of small holes (13) are provided near the bottom of the groove (5), and these small holes (13) are used for gas introduction source (14) provided outside the processing chamber (1). Collective communication is established by a gas introduction pipe (16) through an introduction valve (15). Then, the gas introduction source (1
An inert gas such as argon or helium can be introduced from 4) toward the processing chamber (1) through the gas inlet (11).

一方、処理室(1)内の上方部には、加熱機構(図示せ
ず)を備え、被処理基板例えば半導体ウエハ(17)をスパ
ッタガン部(2)側に対向保持する如く円板状のサセプタ
(18)が吊設されている。
On the other hand, a heating mechanism (not shown) is provided in the upper portion of the processing chamber (1), and has a disk shape so as to hold a substrate to be processed, for example, a semiconductor wafer (17) facing the sputter gun unit (2) side. Susceptor
(18) is suspended.

さらに、処理室(1)の側壁を介して、処理室(1)内を所定
の圧力に減圧するための真空ポンプ(19)、処理室(1)内
の真空度を表示する真空ゲージ(20)、処理室(1)内にプ
ラズマ発生明のガス例えばアルゴン(Ar)ガスを導入する
ための主ガス導入源(21)が接続されている。
Further, a vacuum pump (19) for depressurizing the inside of the processing chamber (1) to a predetermined pressure through the side wall of the processing chamber (1), and a vacuum gauge (20) for displaying the degree of vacuum in the processing chamber (1). ), A main gas introduction source (21) for introducing a gas generating plasma such as argon (Ar) gas into the processing chamber (1) is connected.

次に動作を説明する。Next, the operation will be described.

先ず、搬送機構(図示せず)等により半導体ウエハ(17)
を処理室(1)内に搬入し、サセプタ(18)により半導体ウ
エハ(17)を保持する。次に真空ポンプ(19)を作動させて
排気し、また半導体ウエハ(17)が所定の温度となるよう
に加熱する。次に、主ガス導入源(21)からアルゴンガス
を導入し、真空ゲージ(20)の表示が10-3〜10-2Torr程度
となるように処理室(1)内を減圧状態に保つ。
First, the semiconductor wafer (17) is transferred by a transfer mechanism (not shown) or the like.
Is carried into the processing chamber (1), and the semiconductor wafer (17) is held by the susceptor (18). Next, the vacuum pump (19) is operated to evacuate and the semiconductor wafer (17) is heated to a predetermined temperature. Next, argon gas is introduced from the main gas introduction source (21), and the inside of the processing chamber (1) is kept in a reduced pressure state so that the vacuum gauge (20) displays about 10 −3 to 10 −2 Torr.

そして、励磁コイル電源(4)により励磁コイル(3)に電流
を流してスパッタガン部(2)を磁化し、例えば内側磁極
(7)をN極、外側磁極(6)をS極となるように磁化する。
Then, a current is applied to the exciting coil (3) by the exciting coil power source (4) to magnetize the sputter gun section (2).
The (7) is magnetized so as to be the N pole and the outer magnetic pole (6) is the S pole.

また、スパッタ電源(12)により、例えば第1の電極(8)
を陽極、ターゲット(9)を備えた第2の電極(10)を陰極
として0.5〜1KV程度の直流電圧を印加してプラズマ放
電を生起させることによりターゲット(9)の上面にアル
ゴンプラズマ(22)を発生させる。それと共にガス導入バ
ルブ(15)を開いてガス導入源(14)からのガス例えばアル
ゴンガスを導入し、ガス導入管(16)を通じてガス流入口
(11)よりチャンバー(1)内に向けて数10SCCM(SCCMは標準
状態下での1分間当りの流量CC)程度の流量にて流入す
る。
In addition, for example, the first electrode (8) is supplied by the sputtering power source (12).
Is used as an anode and the second electrode (10) provided with the target (9) is used as a cathode, and a DC voltage of about 0.5 to 1 KV is applied to generate a plasma discharge to cause an argon plasma (22) on the upper surface of the target (9). Generate. At the same time, the gas introduction valve (15) is opened to introduce a gas from the gas introduction source (14), for example, argon gas, and the gas inlet port is provided through the gas introduction pipe (16).
From (11), flow into the chamber (1) at a flow rate of about several tens SCCM (SCCM is a flow rate CC per minute under standard conditions).

この時、第2図に示すように、外側磁極(6)と内側磁極
(7)により形成された磁力線(23)によってターゲット(9)
上面付近に閉じ込められたアルゴンプラズマ(22)のアル
ゴンイオン(24)がターゲット(9)に衝突し、ターゲット
(9)から高融点金属あるいはこの高融点金属の珪化物、
例えばターゲット(9)がタングステン・シリサイド(W S
i)から成るものである場合は、スパッタ粒子としてタン
グステン原子(25)、シリコン原子(26)等が叩き出され
る。
At this time, as shown in FIG. 2, the outer magnetic pole (6) and the inner magnetic pole are
Target (9) by magnetic field lines (23) formed by (7)
The argon ions (24) of the argon plasma (22) trapped near the top surface collide with the target (9),
From (9) refractory metal or silicide of this refractory metal,
For example, if the target (9) is tungsten silicide (WS
When it is composed of i), tungsten atoms (25), silicon atoms (26), etc. are knocked out as sputtered particles.

叩き出されたタングステン原子(25)は、アルゴン原子(2
7)が存在するチャンバー(1)内を飛散して行くが、タン
グステン原子(25)とアルゴン原子(27)が衝突した場合、
タングステン原子(25)の質量がアルゴン原子(27)の質量
より大きいので、タングステン原子(25)はアルゴン原子
(27)を弾き飛ばして進行し半導体ウエハ(17)に被着しタ
ングステン被膜を形成する。
The knocked out tungsten atoms (25) are replaced by argon atoms (2
Although it scatters in the chamber (1) where 7) exists, when the tungsten atom (25) and the argon atom (27) collide,
Since the mass of tungsten atom (25) is larger than that of argon atom (27), tungsten atom (25) is an argon atom.
(27) is blown away to proceed and adhere to the semiconductor wafer (17) to form a tungsten film.

一方、シリコン原子(26)は、アルゴン原子(27)よりも質
量が小さいので、シリコン原子(26)とアルゴン原子(27)
が衝突した場合、シリコン原子(26)はアルゴン原子(27)
により弾き飛ばされてしまい、チャンバー(1)内に向っ
て飛散せずにターゲット(9)の周囲付近、つまり第1の
電極(8)と第2の電極(10)との中間付近のギャップに付
着堆積する。
On the other hand, since the silicon atom (26) has a smaller mass than the argon atom (27), the silicon atom (26) and the argon atom (27)
In case of collision, silicon atom (26) becomes argon atom (27)
It is thrown away by the target and is not scattered toward the inside of the chamber (1), but around the target (9), that is, in the gap near the middle of the first electrode (8) and the second electrode (10). Deposition and deposition.

したがって、上記シリコン原子(26)が第1の電極(8)と
第2の電極(10)との中間付近のギャップに付着堆積する
と、上記電極間の絶縁不良を発生させたり、また剥離し
てターゲット(9)上に付着すると異常放電を発生させて
局部的にターゲット(9)が大きくスパッタされ、塊状と
なったターゲット材(9)が異物として半導体ウエハ(17)
に付着する可能性がある。
Therefore, if the silicon atoms (26) adhere and accumulate in the gap near the middle of the first electrode (8) and the second electrode (10), insulation failure between the electrodes may occur or peeling may occur. If the target material (9) adheres to the target (9), abnormal discharge occurs and the target (9) is largely sputtered locally, and the agglomerated target material (9) becomes foreign matter as a semiconductor wafer (17).
May adhere to.

そこで、第1の電極(8)と第2の電極(10)との中間にガ
ス流入口(11)を設け、常時もしくは少くともスパッタリ
ング中、上記シリコン原子(26)等を弾き飛ばすだけの流
速で、例えば数10SCCM程度のアルゴンガスをチャンバー
(1)内に向けて流入すると、上記シリコン原子(26)等の
スパッタ粒子を弾き飛ばすことができる。したがって、
シリコン原子(26)が上述のように付着堆積することはな
く、絶縁不良、異常放電の発生するのを防止できる。
Therefore, a gas inlet (11) is provided between the first electrode (8) and the second electrode (10) so that the silicon atom (26) or the like is blown away at all times or at least during sputtering. In the chamber, for example, several tens SCCM of argon gas is used.
When it flows into (1), sputtered particles such as the silicon atoms (26) can be repelled. Therefore,
As described above, the silicon atoms (26) do not deposit and accumulate as described above, and it is possible to prevent the occurrence of insulation failure and abnormal discharge.

なお上記実施例では、タングステン被膜を形成する例に
ついて説明したが、本発明はターゲット(9)の材質を変
更することにより、例えば、WSi,Mo,Ta,TaSi,Ti,TiSi等
の被膜を形成する際にも適用できることは言うまでもな
い。
In the above embodiment, an example of forming a tungsten film has been described, but the present invention changes the material of the target (9) to form a film such as WSi, Mo, Ta, TaSi, Ti, TiSi. It goes without saying that it can also be applied when doing.

また、上記実施例では直流スパッタの場合について説明
したが、マグネトロンスパッタ、高周波スパッタ等にも
適用できる。
Further, in the above embodiment, the case of DC sputtering was explained, but it is also applicable to magnetron sputtering, high frequency sputtering and the like.

さらに、ガス流入口(11)よりのガス流入は、常時、又は
少くともスパッタリング中は流入するようにしてもよ
い。
Further, the gas inflow from the gas inflow port (11) may be always or at least during the sputtering.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上述のように、本発明によれば、陰極と陽極の間隙に堆
積するスパッタ粒子を弾き飛ばすことができ、近接した
陰極と陽極間の絶縁不良や異常放電を防止できる。
As described above, according to the present invention, the sputtered particles deposited in the gap between the cathode and the anode can be repelled, and the defective insulation and the abnormal discharge between the adjacent cathode and anode can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明スパッタリング方法の一実施例を説明す
るための構成図、第2図は第1図の主要部の説明図であ
る。 1……処理室、……スパッタガン部、 3……励磁コイル、6……外側磁極、 7……内側磁極、8……第1の電極、 9……ターゲット、10……第2の電極、 11……ガス導入口、14……ガス導入源、 17……半導体ウエハ、22……アルゴンプラズマ、 23……磁力線、25……タングステン原子、 26……シリコン原子、27……アルゴン原子。
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining one embodiment of the sputtering method of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the main part of FIG. 1 ... Processing chamber, 2 ... Sputter gun part, 3 ... Excitation coil, 6 ... Outer magnetic pole, 7 ... Inner magnetic pole, 8 ... First electrode, 9 ... Target, 10 ... Second Electrode, 11 ... Gas inlet, 14 ... Gas inlet, 17 ... Semiconductor wafer, 22 ... Argon plasma, 23 ... Magnetic field line, 25 ... Tungsten atom, 26 ... Silicon atom, 27 ... Argon atom .

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】処理室内においてプラズマを発生させてス
パッタリングを行うスパッタリング装置において、 ターゲットが設けられた陰極と、 この陰極と近接して配置された陽極と、 前記陰極と前記陽極間に設けられたガス流路と、このガ
ス流路に少なくともスパッタリング中ガスを供給するガ
ス供給手段と、から構成されたことを特徴とするスパッ
タリング装置。
1. A sputtering apparatus for generating plasma in a processing chamber to perform sputtering, a cathode provided with a target, an anode arranged in proximity to the cathode, and provided between the cathode and the anode. A sputtering apparatus comprising a gas flow path and a gas supply means for supplying at least a gas during sputtering to the gas flow path.
JP62231545A 1987-09-16 1987-09-16 Sputtering equipment Expired - Lifetime JPH0639690B2 (en)

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JPS6475669A JPS6475669A (en) 1989-03-22
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