JPH0772345B2 - スパッタ装置 - Google Patents

スパッタ装置

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JPH0772345B2
JPH0772345B2 JP63268742A JP26874288A JPH0772345B2 JP H0772345 B2 JPH0772345 B2 JP H0772345B2 JP 63268742 A JP63268742 A JP 63268742A JP 26874288 A JP26874288 A JP 26874288A JP H0772345 B2 JPH0772345 B2 JP H0772345B2
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JP
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sputtered
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sputtered particles
particles
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毅代登 渡部
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はスパッタ装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第6図は従来のスパッタ装置を示す。第6図において、
チャンバ1をアースし、ターゲット2と、ウェハ4をの
せたサセプタ3との間にアルゴンカスを導入し、高周波
スパッタリングを行うために整合回路9によりインピー
ダンスマッチングをとり、高周波電力が有効に装置内に
注入されるようにして、高周波電源8のスイッチを入れ
る。プラズマ中のアルゴンイオンはターゲット2に衝突
し、ターゲット2から粒子が放出(スパッタ)される。
スパッタされたアルミ25の粒子は第7図に示すようにス
パッタ粒子の方向がバラバラなので、ヴィアホール26の
被覆性は悪い。なお、第7図において、21はシリコン基
板、22はSiO2膜、23はAl膜、24はSiO2膜である。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のスパッタ装置はターゲットとウェハ間にプラズマ
を形成し、スパッタを行っていたため、スパッタ粒子の
ウェハへのデポ(堆積)角度を制御することは困難であ
り、ヴィアホールなどにカバレージ良く堆積できないな
どの問題点があった。そこで、特開昭62−250171号公
報,特開昭62−199768号公報,特開昭61−243167号公報
等には、かかる問題点を解消できるものとして、半導体
ウェハと、スパッタすべきターゲットとの間に、ターゲ
ットから放出されるスパッタ粒子から所定の単一方向に
放出されるスパッタ粒子のみを上記サセプタ側へ通過さ
せる遮蔽部材を設けたスパッタ装置(成膜装置)が提案
されている。
しかるに、これらにおいてはスパッタ粒子の進行方向が
バラバラにならないため、ヴィアホールの開口部にオー
バーハング形状のスパッタ膜が形成されて、ヴィアホー
ル内部のスパッタ膜が極薄になってしまうという問題点
を解消することはできるものの単一方向に進行するスパ
ッタ粒子の進行方向を変えることができない、すなわ
ち、スパッタ粒子のウェハの被スパッタ面に対するデポ
角度を変えることができないため、ヴィアホールの内面
には不均一な厚みのスパッタ膜が形成されてしまうとい
う問題点があった。すなわち、スパッタ粒子のウェハの
被スパッタ面に対するデポ角度が垂直の場合は、ヴィア
ホールの側面に形成されるスパッタ膜が薄くなり、ま
た、スパッタ粒子のウェハの被スパッタ面に対するデポ
角度が垂直でない場合は、スパッタ粒子がヴィアホール
の(ヴィアホール内をその真ん中から2分割した場合
の)片側のみに偏って堆積して、一方の側の厚みが他方
の側の厚みよりも大きい(小さい)スパッタ膜しか形成
することができないという問題点があった。
また、これらにおいてはウェハの被スパッタ面が固定で
あるため、このウェハの被スパッタ面に、遮蔽部材の通
過により該遮蔽部材の複数の遮蔽壁の配置パターンに対
応した粒子数分布を有するものとなったスパッタ粒子が
堆積すると、上記複数の遮蔽壁の配置パターンがその膜
厚分布に反映した不均一な厚みのスパッタ膜が形成され
てしまうという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、スパッタ粒子のウェハへのデポ角度を自由に
変更できるスパッタ装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明にかかるスパッタ装置は、半導体ウェハを載置
するサセプタと、スパッタすべきターゲットと上記サセ
プタとの間に配置され、該ターゲットから放出されるス
パッタ粒子から所定の単一方向に放出されるスパッタ粒
子のみを上記サセプタ側へ通過させる,複数の遮蔽壁を
有してなる遮蔽部材と、上記サセプタを水平回転させる
第1手段,及び当該第1手段によって水平回転する上記
サセプタを、その上記半導体ウェハを載置する載置面の
上記遮蔽部材を通過したスパッタ粒子の進行方向に対す
る角度が変わるように傾斜させる第2手段を有してなる
サセプタ駆動手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。
更に、この発明にかかるスパッタ装置は、半導体ウェハ
を載置するサセプタと、スパッタすべきターゲットと上
記サセプタとの間に配置され、該ターゲットから放出さ
れるスパッタ粒子から所定の単一方向に放出されるスパ
ッタ粒子のみを上記サセプタ側へ通過させる,複数の遮
蔽壁を有してなる遮蔽部材と、上記サセプタを水平回転
させるサセプタ駆動手段と、上記遮蔽部材を、当該遮蔽
部材を通過する上記スパッタ粒子の進行方向が変わるよ
うに移動させる遮蔽部材駆動手段とを備えたことを特徴
とするものである。
〔作用〕
この発明においては、上記構成としたから、上記遮蔽部
材を通過して所定の単一方向にその進行方向が規定され
たスパッタ粒子の,半導体ウェハの被スパッタ面に対す
るデポ角度を変更することができる、すなわち、上記遮
蔽部材を通過した所定の単一方向に進行するスパッタ粒
子を、半導体ウェハの被スパッタ面へ所望の方向から堆
積させることができる。従って、上記遮蔽部材の遮蔽壁
の配置パターンが生成するスパッタ膜の膜厚に反映され
ることなく、しかも、上記半導体ウェハに形成されてい
るヴィアホールの内面にスパッタ粒子が確実に堆積され
ることとなって、当該ヴィアホールの内面をも均一な厚
みのスパッタ膜で被覆することができる。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第1図は本発明の一実施例によるスパッタ装置を示し、
図において、1はチャンバ、2はターゲット、3はサセ
プタ、4はウェハ、5はスパッタ粒子、6はシールド
板、7はマグネット、8はRF電源、9は整合回路、10は
蜂の巣形筒(方向制御器)で、ターゲット2から放出さ
れたスパッタ粒子5から所定の単一方向に進行する粒子
のみを通過させ、他の方向に進行する粒子をその蜂の巣
状の遮蔽壁により遮蔽する。また、11はユニバーサルジ
ョイント、12はカム支持台、13はカム、14はカムフォロ
ア、15は駆動装置(モータ)、16はギヤ、17は筒支持台
である。
次に動作について説明する。
チャンバ1をアースにし、ターゲットと蜂の巣形筒10の
間にアルゴンガスを導入し、整合回路9によりインピー
ダンスマッチングをとり、高周波(RF)電源10のスイッ
チを入れ、プラズマ化する。但しここで、ターゲットは
導体でも絶縁物でも良い。今、仮にアルミを用いる場合
を考えると、プラズマ中の正のアルゴンイオンはターゲ
ットに衝突し、アルミをスパッタする。放出されたアル
ミ粒子5は角度分布をもっている。そこで、第2図に示
すような蜂の巣形(細い管の集合体であり、形状は四角
でも円筒でも良い)の筒10を設けることにより、ターゲ
ット2からほぼ垂直にスパッタされた粒子5だけを取り
出し、残りを筒10の側壁にトラップさせる。このように
して、方向制御されたアルミ粒子5を形成する。次にサ
セプタ3を斜め回転させる方法であるが、モータ15を2
台用意する。1つ(15a)はサセプタ3を回転させるも
のであり、もう1つ(15b)はカム13を回転させるもの
で、それぞれ歯車16a,16bによって連結されている。
今、モータ15aを回転させ、歯車16aを通じてサセプタ3
を回す。サセプタ3からは3つの足がカム13につながっ
ており、カムフォロア14はカム13の溝に沿って動くこと
により、上下動を引き起こし、サセプタ3の斜め回転を
可能とする。但し、サセプタ3の回転と上下動をスムー
ズにするためにユニバーサルジョイント11が必要であ
る。カム13が固定されている場合にはサセプタ3の上昇
(下降)場所が一定である。そこで、モータ15bにより
カム13を回転させることにより、自由に斜め回転させる
ことが可能となる。このようにして斜め回転させること
により、第3図に示すように、ヴィアホール26に被覆性
良くスパッタすることができる。このような本実施例に
おいては、スパッタすべきターゲット2と半導体ウェハ
4を載置するサセプタ3との間に、ターゲット2から放
出されるスパッタ粒子5から所定の単一方向に進行する
スパッタ粒子のみをサセプタ側へ通過させる蜂の巣形筒
10を設けるとともに、上記サセプタ3を回転させ、か
つ、この回転するサセプタ3を、上記半導体ウェハ4の
被スパッタ面の上記蜂の巣形筒10を通過したスパッタ粒
子の進行方向に対する角度が変わるように傾斜される駆
動手段(11〜18)を設けたので、上記蜂の巣形筒10を通
過した所定の単一方向に進行するスパッタ粒子を、半導
体ウェハ4の被スパッタ面へ所望の方向から堆積させる
ことができ、その結果、上記蜂の巣形筒10の蜂の巣状に
配置された遮蔽壁の配置パターンが生成するスパッタ膜
の膜厚に反映されることなく、しかも、上記半導体ウェ
ハ4に形成されているヴィアホール26の内面全域にスパ
ッタ粒子が均一に堆積されることとなって、半導体ウェ
ハ4の被スパッタ面,及びヴィアホール26の内面に均一
な厚みのスパッタ膜を形成することができる。
なお、上記実施例ではサセプタ全体を斜め回転させた
が、第4図の本発明の他の実施例に示すように、サセプ
タを回転及び斜め回転させる手段をウェハごとに設け、
サセプタをウェハごとに歳差運動(コマの動き)させる
ように駆動しても良い。ここで斜め回転の機構は上記実
施例と同じである。なお、図中30はベアリングである。
また、サセプタをスパッタ粒子に対し斜め回転させる代
わりに、第5図の本発明のさらに他の実施例に示すよう
に、筒10を斜めにするようにしてもよく、この実施例で
は空気圧シリンダ30を3本設け、制御回路31を経てコン
プレッサ32により該空気圧シリンダの空気圧を変化さ
せ、ピストン33を上下させて、筒10を斜めにするように
している。但し、筒10とピストン33のジョイント部には
ピポット34を設ける。
また以上の実施例ではプラズマ形成方法として、高周波
を使用したが、直流二極放電を利用したり、あるいは蒸
着速度を増すためにマグネトロンを併用したりしても良
い。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明にかかるスパッタ装置によれ
ば、半導体ウェハを載置するサセプタと、スパッタすべ
きターゲットと上記サセプタとの間に配置され、該ター
ゲットから放出されるスパッタ粒子から所定の単一方向
に放出されるスパッタ粒子のみを上記サセプタ側へ通過
させる,複数の遮蔽壁を有してなる遮蔽部材と、上記サ
セプタを水平回転させる第1手段,及び当該第1手段に
よって水平回転する上記サセプタを、その上記半導体ウ
ェハを載置する載置面の上記遮蔽部材を通過したスパッ
タ粒子の進行方向に対する角度が変わるように傾斜させ
る第2手段を有してなるサセプタ駆動手段とを備えたも
のとしたので、単一方向にその進行方向が規定されたス
パッタ粒子を,これの半導体ウェハの被スパッタ面に対
するデポ角度を変えながら堆積することが可能となり、
その結果、上記遮蔽部材の遮蔽壁の配置パターンが生成
するスパッタ膜の膜厚に反映されることなく、しかも、
上記半導体ウェハに形成されているヴィアホールの内面
全域にスパッタ粒子が均一に堆積されることとなって、
半導体ウェハの被スパッタ面,及びヴィアホールの内面
に均一な厚みのスパッタ膜を形成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるスパッタ装置の断面側
面図、第2図は上記実施例の方向制御用の筒の斜視図、
第3図は上記実施例により形成される半導体装置の断面
図、第4図,第5図はこの発明の他の実施例によるスパ
ッタ装置を示す図、第6図,第7図は従来例によるスパ
ッタ装置を説明する図である。 1はチャンバ、2はターゲット、3はサセプタ、4はウ
ェハ、5はプラズマ、6はシールド板、7はマグネッ
ト、8は高周波電源、9は整合回路、10は方向制御用の
筒、10は蜂の巣形筒(方向制御器)、11はユニバーサル
ジョイント、12はカム支持台、13はカム、14はカムフォ
ロア、15は駆動装置(モータ)、16はギヤ、17は筒支持
台である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体ウェハを載置するサセプタと、 スパッタすべきターゲットと上記サセプタとの間に配置
    され、該ターゲットから放出されるスパッタ粒子から所
    定の単一方向に放出されるスパッタ粒子のみを上記サセ
    プタ側へ通過させる,複数の遮蔽壁を有してなる遮蔽部
    材と、 上記サセプタを水平回転させる第1手段,及び当該第1
    手段によって水平回転する上記サセプタを、その上記半
    導体ウェハを載置する載置面の上記遮蔽部材を通過した
    スパッタ粒子の進行方向に対する角度が変わるように傾
    斜させる第2手段を有してなるサセプタ駆動手段とを備
    えたことを特徴とするスパッタ装置。
  2. 【請求項2】半導体ウェハを載置するサセプタと、 スパッタすべきターゲットと上記サセプタとの間に配置
    され、該ターゲットから放出されるスパッタ粒子から所
    定の単一方向に放出されるスパッタ粒子のみを上記サセ
    プタ側へ通過させる,複数の遮蔽壁を有してなる遮蔽部
    材と、 上記サセプタを水平回転させるサセプタ駆動手段と、 上記遮蔽部材を、当該遮蔽部材を通過する上記スパッタ
    粒子の進行方向が変わるように移動させる遮蔽部材駆動
    手段とを備えたことを特徴とするスパッタ装置。
JP63268742A 1988-10-25 1988-10-25 スパッタ装置 Expired - Lifetime JPH0772345B2 (ja)

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