JPH07316808A - スパッタリング装置 - Google Patents
スパッタリング装置Info
- Publication number
- JPH07316808A JPH07316808A JP13816294A JP13816294A JPH07316808A JP H07316808 A JPH07316808 A JP H07316808A JP 13816294 A JP13816294 A JP 13816294A JP 13816294 A JP13816294 A JP 13816294A JP H07316808 A JPH07316808 A JP H07316808A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板上の任意の点における被着膜厚を均一化
させるスパッタリング装置を提供する。 【構成】 真空チャンバ１内にて対向した２つの電極
３，５を有し、このうちターゲット４を備えた電極３に
は負の電位が与えられ、薄膜が堆積される基板６が設置
された電極５にはアース電位が与えられる。２つの電極
３，５と異なる電位に設定可能であり、複数の穴を規則
的に配列して成るコリメータ７を備えている。コリメー
タ７を回転運動する機構２２ａ，２２ｂを備え、且つそ
の回転軸を基板６に対して平行に振動させる機構２４，
２５を備えている。コリメータ７を回転させ、且つその
回転軸が基板６に対して平行に振動しているため、基板
６の任意の点において被着膜厚は均一となる。
させるスパッタリング装置を提供する。 【構成】 真空チャンバ１内にて対向した２つの電極
３，５を有し、このうちターゲット４を備えた電極３に
は負の電位が与えられ、薄膜が堆積される基板６が設置
された電極５にはアース電位が与えられる。２つの電極
３，５と異なる電位に設定可能であり、複数の穴を規則
的に配列して成るコリメータ７を備えている。コリメー
タ７を回転運動する機構２２ａ，２２ｂを備え、且つそ
の回転軸を基板６に対して平行に振動させる機構２４，
２５を備えている。コリメータ７を回転させ、且つその
回転軸が基板６に対して平行に振動しているため、基板
６の任意の点において被着膜厚は均一となる。
Description
【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、特に半導体集積回路製造に用いられるコリメート
スパッタリング装置に関する。
関し、特に半導体集積回路製造に用いられるコリメート
スパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のスパッタリング装置は、真空室内
に薄膜の母材であるターゲットが設置された陰極と、薄
膜が堆積される基板が設置された陽極とにより構成され
る。通常、スパッタリングによる成膜は、陽極に対して
アース電位が、また陰極に対して負電位がそれぞれ与え
られた状態で、真空室内に１乃至２０ｍTorrの圧力のア
ルゴン等の希ガスを導入し、グロー放電を発生させて行
われるようになっている。このグロー放電により生じる
アルゴンの正イオンは、陰極であるターゲットに衝突
し、ターゲット構成原子と運動量の交換を進行させつつ
ターゲット内部へ侵入、もしくはターゲット表面で反射
する。
に薄膜の母材であるターゲットが設置された陰極と、薄
膜が堆積される基板が設置された陽極とにより構成され
る。通常、スパッタリングによる成膜は、陽極に対して
アース電位が、また陰極に対して負電位がそれぞれ与え
られた状態で、真空室内に１乃至２０ｍTorrの圧力のア
ルゴン等の希ガスを導入し、グロー放電を発生させて行
われるようになっている。このグロー放電により生じる
アルゴンの正イオンは、陰極であるターゲットに衝突
し、ターゲット構成原子と運動量の交換を進行させつつ
ターゲット内部へ侵入、もしくはターゲット表面で反射
する。
【０００３】かかる運動量の交換によりターゲット構成
原子の一部がターゲット表面から放出され、基板上に飛
来して薄膜として堆積する。この場合、基板に到達すべ
きターゲット構成原子は種々の方向から飛来するため、
半導体集積回路における微細な穴の底部にターゲット構
成原子が到達し難くなる。このことは、配線の断線につ
ながる重大な問題である。
原子の一部がターゲット表面から放出され、基板上に飛
来して薄膜として堆積する。この場合、基板に到達すべ
きターゲット構成原子は種々の方向から飛来するため、
半導体集積回路における微細な穴の底部にターゲット構
成原子が到達し難くなる。このことは、配線の断線につ
ながる重大な問題である。
【０００４】そこで、そのような問題を解決するため
に、陰極であるターゲットと基板を保持している陽極と
の間に、コリメータと呼ばれる５乃至１０ｍｍ径の穴が
規則的に配列された円形の薄板を挿入し、その基板面に
対して垂直に飛来する原子のみを選択的に通過させ、コ
ンタクトホール等の埋め込み特性を向上させる方式が検
討されている。この種の先行技術として、例えば特開平
５−１８２９６２号公報に記載のものが知られている。
に、陰極であるターゲットと基板を保持している陽極と
の間に、コリメータと呼ばれる５乃至１０ｍｍ径の穴が
規則的に配列された円形の薄板を挿入し、その基板面に
対して垂直に飛来する原子のみを選択的に通過させ、コ
ンタクトホール等の埋め込み特性を向上させる方式が検
討されている。この種の先行技術として、例えば特開平
５−１８２９６２号公報に記載のものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の所謂
コリメート・スパッタ法ではコリメータを固定していた
ため、図４に示すようにコリメータの穴の中心真下に対
応する基板の点にて、被着膜厚が最大となり、その点か
ら離れるに従って膜厚が減少し、結果的にコリメータの
穴の間隔の周期に倣うかたちでウェハ内面の被着膜厚が
変動するという問題があった。
コリメート・スパッタ法ではコリメータを固定していた
ため、図４に示すようにコリメータの穴の中心真下に対
応する基板の点にて、被着膜厚が最大となり、その点か
ら離れるに従って膜厚が減少し、結果的にコリメータの
穴の間隔の周期に倣うかたちでウェハ内面の被着膜厚が
変動するという問題があった。
【０００６】なお、特開平５−１８２９６２号公報によ
れば、「均一に堆積させる」と記載されている。しかし
ながら、これは、１つのコンタクトホール内側壁の被着
膜厚の均一化という意味であり、ウェハ上の任意の点に
おける膜厚の均一性の効果については、全く言及されて
いない。更に、この特開平５−１８２９６２号公報にお
いては、規則的に配列されるハニカム板を単に回転させ
るだけの方法を採っているため、被着薄膜の局所的な変
動に対する問題は原理的に回避することができない。
れば、「均一に堆積させる」と記載されている。しかし
ながら、これは、１つのコンタクトホール内側壁の被着
膜厚の均一化という意味であり、ウェハ上の任意の点に
おける膜厚の均一性の効果については、全く言及されて
いない。更に、この特開平５−１８２９６２号公報にお
いては、規則的に配列されるハニカム板を単に回転させ
るだけの方法を採っているため、被着薄膜の局所的な変
動に対する問題は原理的に回避することができない。
【０００７】本発明は、基板上の任意の点における被着
膜厚を均一化させるスパッタリング装置を提供すること
を目的とする。
膜厚を均一化させるスパッタリング装置を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のスパッタリング
装置は、真空チャンバ内にて対向した２つの電極を有
し、このうちターゲットを備えた一方の電極には負の電
位が与えられ、薄膜が堆積される基板が設置された他方
の電極にはアース電位が与えられる。そして、これら２
つの電極と異なる電位に設定可能であり、複数の穴を規
則的に配列して成るコリメータを備えている。特にこの
コリメータを回転運動する機構を備え、且つその回転軸
を基板に対して平行に振動させる機構を備えている。
装置は、真空チャンバ内にて対向した２つの電極を有
し、このうちターゲットを備えた一方の電極には負の電
位が与えられ、薄膜が堆積される基板が設置された他方
の電極にはアース電位が与えられる。そして、これら２
つの電極と異なる電位に設定可能であり、複数の穴を規
則的に配列して成るコリメータを備えている。特にこの
コリメータを回転運動する機構を備え、且つその回転軸
を基板に対して平行に振動させる機構を備えている。
【０００９】
【作用】本発明によれば、コリメータを回転させ、且つ
その回転軸が基板に対して平行に振動しているため、基
板の任意の点において被着膜厚は均一となる。
その回転軸が基板に対して平行に振動しているため、基
板の任意の点において被着膜厚は均一となる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明のスパッタリ
ング装置の好適な実施例を説明する。図１は、本発明の
第一実施例によるコリメートスパッタ装置の概略構成を
示している。このコリメートスパッタ装置は、真空ポン
プ２により内部が減圧されるチャンバ１内にて対向する
ように設置された陰極３と陽極５を備えており、これら
の電極３，５にはそれぞれチタンターゲット４及び基板
６がそれぞれ装着されている。両電極３，５に挟まれた
空間内には、直径５ｍｍの穴が中心間隔１０ｍｍとなる
ように配列された円板で成るコリメータ７が配置され
る。
ング装置の好適な実施例を説明する。図１は、本発明の
第一実施例によるコリメートスパッタ装置の概略構成を
示している。このコリメートスパッタ装置は、真空ポン
プ２により内部が減圧されるチャンバ１内にて対向する
ように設置された陰極３と陽極５を備えており、これら
の電極３，５にはそれぞれチタンターゲット４及び基板
６がそれぞれ装着されている。両電極３，５に挟まれた
空間内には、直径５ｍｍの穴が中心間隔１０ｍｍとなる
ように配列された円板で成るコリメータ７が配置され
る。
【００１１】コリメータ７のサイズは、直径２５０ｍｍ
及び板厚５ｍｍである。このコリメータ７は、回転機構
９ａ及び９ｂにより保持されている。陰極３及びコリメ
ータ７間の距離は６０ｍｍ、またコリメータ７及び陽極
５間の距離は５ｍｍにそれぞれ設定されてる。陽極５と
陰極３との間には直流電源８が接続されており、コリメ
ータ７及び陽極５は共にチャンバ１と同様にアースされ
ており、つまりこれらは同電位となるように設定されて
いる。
及び板厚５ｍｍである。このコリメータ７は、回転機構
９ａ及び９ｂにより保持されている。陰極３及びコリメ
ータ７間の距離は６０ｍｍ、またコリメータ７及び陽極
５間の距離は５ｍｍにそれぞれ設定されてる。陽極５と
陰極３との間には直流電源８が接続されており、コリメ
ータ７及び陽極５は共にチャンバ１と同様にアースされ
ており、つまりこれらは同電位となるように設定されて
いる。
【００１２】次に、成膜条件について述べる。スパッタ
リングガスとしてはアルゴンガスを用い、導入管１０か
らチャンバ１内に導入するものとする。チャンバ１内の
アルゴンガス圧は、８ｍTorrに設定されている。基板６
の温度は３００℃、またスパッタ電力は６ｋＷとしてい
る。コリメータ７の回転速度は６０ｒｐｍに設定されて
いる。
リングガスとしてはアルゴンガスを用い、導入管１０か
らチャンバ１内に導入するものとする。チャンバ１内の
アルゴンガス圧は、８ｍTorrに設定されている。基板６
の温度は３００℃、またスパッタ電力は６ｋＷとしてい
る。コリメータ７の回転速度は６０ｒｐｍに設定されて
いる。
【００１３】次に、成膜の進行について説明する。陰極
３とコリメータ７との間に印加された電圧により、陰極
３及びコリメータ７間にグロー放電が発生し、このグロ
ー放電によって生じた正のアルゴンイオンによりチタン
ターゲット４がスパッタリングされる。このスパッタリ
ングによりターゲット４の表面から放出されたチタン原
子の大半は電気的に中性であり、コリメータ７まで飛来
する。このコリメータ７に到達するチタン原子のうち特
に基板６面に垂直に近い方向を有するものはコリメータ
７内を通過し、基板６上に達する。基板６上に達するチ
タン原子の基板６に対する入射角度はほぼ基板６面に垂
直であるので、良好なコンタクトホール内への埋め込み
特性を実現することができる。
３とコリメータ７との間に印加された電圧により、陰極
３及びコリメータ７間にグロー放電が発生し、このグロ
ー放電によって生じた正のアルゴンイオンによりチタン
ターゲット４がスパッタリングされる。このスパッタリ
ングによりターゲット４の表面から放出されたチタン原
子の大半は電気的に中性であり、コリメータ７まで飛来
する。このコリメータ７に到達するチタン原子のうち特
に基板６面に垂直に近い方向を有するものはコリメータ
７内を通過し、基板６上に達する。基板６上に達するチ
タン原子の基板６に対する入射角度はほぼ基板６面に垂
直であるので、良好なコンタクトホール内への埋め込み
特性を実現することができる。
【００１４】ここで、図２は、コリメータ７の回転機構
を示している。図において、コリメータ７は、その外周
にてギア部２１を備えており、固定式歯車２２ａ及び２
２ｂによって図中、上下で保持されている。また、可動
式歯車２３と駆動用歯車２４により図中、左右で保持さ
れている。可動式歯車２３はダンパー２５で保持されて
いる。駆動用歯車２４は、例えば楕円形に形成されてお
り、その長軸が１０ｃｍ、また短軸が８ｃｍの長さに設
定されている。駆動用歯車２４が回転すると、コリメー
タ７はその回転に応じて図中、左右に振動する。本実施
例では、振幅値は１ｃｍとなる。
を示している。図において、コリメータ７は、その外周
にてギア部２１を備えており、固定式歯車２２ａ及び２
２ｂによって図中、上下で保持されている。また、可動
式歯車２３と駆動用歯車２４により図中、左右で保持さ
れている。可動式歯車２３はダンパー２５で保持されて
いる。駆動用歯車２４は、例えば楕円形に形成されてお
り、その長軸が１０ｃｍ、また短軸が８ｃｍの長さに設
定されている。駆動用歯車２４が回転すると、コリメー
タ７はその回転に応じて図中、左右に振動する。本実施
例では、振幅値は１ｃｍとなる。
【００１５】このようにコリメータ７を回転運動する機
構を備え、且つその回転軸を基板６に対して平行に振動
させる機構を備えている。従って、スパッタリングによ
る成膜の進行で、コリメータ７が回転しながら、その回
転軸が基板６に対して平行に振動するため、基板６の任
意の点において被着膜厚は均一となる。
構を備え、且つその回転軸を基板６に対して平行に振動
させる機構を備えている。従って、スパッタリングによ
る成膜の進行で、コリメータ７が回転しながら、その回
転軸が基板６に対して平行に振動するため、基板６の任
意の点において被着膜厚は均一となる。
【００１６】次に、本発明のスパッタリング装置の第二
実施例を説明する。図３は、本発明の第二実施例による
コリメートスパッタ装置の概略構成を示している。本実
施例では被着膜厚の均一化の方法として、基板６の回転
軸を振動させながら回転するものである。基板６は、回
転機構１１ａと１１ｂにより保持されている。コリメー
タ７と基板６のタイミング的な位置関係は第一実施例の
場合と同様となることから、第一の実施例と同様な作用
効果を得ることができる。
実施例を説明する。図３は、本発明の第二実施例による
コリメートスパッタ装置の概略構成を示している。本実
施例では被着膜厚の均一化の方法として、基板６の回転
軸を振動させながら回転するものである。基板６は、回
転機構１１ａと１１ｂにより保持されている。コリメー
タ７と基板６のタイミング的な位置関係は第一実施例の
場合と同様となることから、第一の実施例と同様な作用
効果を得ることができる。
【００１７】なお、上記実施例においては、直流スパッ
タ装置の場合を説明したが、陰極３とコリメータ７との
間に印加する電力は高周波電力でもよい。更に、本実施
例ではコリメータ７の構造として円板に穴をあけたもの
を用いたが、ハニカム構造のものを用いてもよい。ま
た、駆動用歯車２４は複数設けてもよく、例えば固定式
歯車２２ａを駆動用歯車に置き換え、且つ固定式歯車２
２ａをダンパーを有する歯車に変えてコリメータ７を振
動することにより、膜厚内均一性を更に向上させること
がてきる。
タ装置の場合を説明したが、陰極３とコリメータ７との
間に印加する電力は高周波電力でもよい。更に、本実施
例ではコリメータ７の構造として円板に穴をあけたもの
を用いたが、ハニカム構造のものを用いてもよい。ま
た、駆動用歯車２４は複数設けてもよく、例えば固定式
歯車２２ａを駆動用歯車に置き換え、且つ固定式歯車２
２ａをダンパーを有する歯車に変えてコリメータ７を振
動することにより、膜厚内均一性を更に向上させること
がてきる。
【００１８】
【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、基板面全体での膜
厚均一性を格段に向上させることができ、デバイスの歩
留り向上することができる等の利点を有している。
の種のスパッタリング装置において、基板面全体での膜
厚均一性を格段に向上させることができ、デバイスの歩
留り向上することができる等の利点を有している。
【図１】本発明の第一実施例におけるコリメートスパッ
タ装置の概略構成を示す図である。
タ装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第一実施例のおけるコリメータ回転機
構を示す図である。
構を示す図である。
【図３】本発明の第二実施例におけるコリメートスパッ
タ装置の概略構成を示す図である。
タ装置の概略構成を示す図である。
【図４】従来のコリメートスパッタ装置における膜厚分
布の例を示す図である。
布の例を示す図である。
１ 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 ９ａ 回転機構 ９ｂ 回転機構 １０ 導入管 １１ 基板回転機構 ２１ ギア部 ２２ａ 固定式歯車 ２２ｂ 固定式歯車 ２３ 可動式歯車 ２４ 駆動用歯車
Claims (1)
- 【請求項１】 スパッタリング・ターゲットと基板との
間の空間に、コリメータを具備したスパッタリング装置
において、 前記コリメータを振動させる振動手段を備えていること
を特徴とするスパッタリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13816294A JPH07316808A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | スパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13816294A JPH07316808A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | スパッタリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07316808A true JPH07316808A (ja) | 1995-12-05 |
Family
ID=15215478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13816294A Withdrawn JPH07316808A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | スパッタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07316808A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6036821A (en) * | 1998-01-29 | 2000-03-14 | International Business Machines Corporation | Enhanced collimated sputtering apparatus and its method of use |
| US20160027624A1 (en) * | 2014-07-24 | 2016-01-28 | Canon Anelva Corporation | Sputtering apparatus |
| JP2019516865A (ja) * | 2016-05-24 | 2019-06-20 | イマジン・コーポレイション | 高精度シャドーマスク堆積システム及びその方法 |
| US11275315B2 (en) | 2016-05-24 | 2022-03-15 | Emagin Corporation | High-precision shadow-mask-deposition system and method therefor |
| CN115305451A (zh) * | 2021-07-23 | 2022-11-08 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 沉积系统及衬底处理室中将材料从靶沉积到衬底上的方法 |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP13816294A patent/JPH07316808A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6036821A (en) * | 1998-01-29 | 2000-03-14 | International Business Machines Corporation | Enhanced collimated sputtering apparatus and its method of use |
| US20160027624A1 (en) * | 2014-07-24 | 2016-01-28 | Canon Anelva Corporation | Sputtering apparatus |
| JP2019516865A (ja) * | 2016-05-24 | 2019-06-20 | イマジン・コーポレイション | 高精度シャドーマスク堆積システム及びその方法 |
| US11275315B2 (en) | 2016-05-24 | 2022-03-15 | Emagin Corporation | High-precision shadow-mask-deposition system and method therefor |
| CN115305451A (zh) * | 2021-07-23 | 2022-11-08 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 沉积系统及衬底处理室中将材料从靶沉积到衬底上的方法 |
| US20230022509A1 (en) * | 2021-07-23 | 2023-01-26 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Deposition system and method |
| US11851751B2 (en) * | 2021-07-23 | 2023-12-26 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Deposition system and method |
| CN115305451B (zh) * | 2021-07-23 | 2024-04-30 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 沉积系统及衬底处理室中将材料从靶沉积到衬底上的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010731 |