JPH0781184B2 - スパツタ装置 - Google Patents
スパツタ装置Info
- Publication number
- JPH0781184B2 JPH0781184B2 JP61169427A JP16942786A JPH0781184B2 JP H0781184 B2 JPH0781184 B2 JP H0781184B2 JP 61169427 A JP61169427 A JP 61169427A JP 16942786 A JP16942786 A JP 16942786A JP H0781184 B2 JPH0781184 B2 JP H0781184B2
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- JP
- Japan
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- cathode
- particles
- anode
- electromagnet
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はLSI製造プロセスにおける膜形成に用いられる
スパッタ装置に係り、特にターゲットとしてコニカルリ
ングを用いたスパッタ装置に関する。
スパッタ装置に係り、特にターゲットとしてコニカルリ
ングを用いたスパッタ装置に関する。
［発明の技術的背景およびその問題点］ 半導体ウェハへの合金膜の形成には通常10-3Torrから10
-2Torr程度のアルゴンガス中で、アノードとカソード
（ターゲット）との間に電圧を印加することによりアル
ゴンプラズマを発生させると共に、電場と直交しカソー
ドを取り囲むように形成される磁場によってアルゴンプ
ラズマをターゲント近傍に閉じ込め、ターゲット材をア
ルゴンイオンにより効率よくスパッタしウェハ上に被着
する高速スパッタ法が行われている。このような高速ス
パッタ法は電極形状により、プレーナマグネトロン、同
軸マグネトロンなどがあり、ウェハの温度を上昇させる
ことなく付着強度の強い金属膜を形成でき、ウェハ段差
部のステップカバレージが高いなどすぐれた特徴を有し
ている。特に第３図及び第４図に示すコニカルリングを
用いた二重カソード構造のスパッタ装置は、アウタター
ゲットのエロージョン径が十分に拡大しているため、大
口径ウェハ周辺部におけるステップカバレージが良好で
二重リング状のプラズマによるデポのため、膜厚分布の
均一性が優れ、膜厚再現性も良好である。
-2Torr程度のアルゴンガス中で、アノードとカソード
（ターゲット）との間に電圧を印加することによりアル
ゴンプラズマを発生させると共に、電場と直交しカソー
ドを取り囲むように形成される磁場によってアルゴンプ
ラズマをターゲント近傍に閉じ込め、ターゲット材をア
ルゴンイオンにより効率よくスパッタしウェハ上に被着
する高速スパッタ法が行われている。このような高速ス
パッタ法は電極形状により、プレーナマグネトロン、同
軸マグネトロンなどがあり、ウェハの温度を上昇させる
ことなく付着強度の強い金属膜を形成でき、ウェハ段差
部のステップカバレージが高いなどすぐれた特徴を有し
ている。特に第３図及び第４図に示すコニカルリングを
用いた二重カソード構造のスパッタ装置は、アウタター
ゲットのエロージョン径が十分に拡大しているため、大
口径ウェハ周辺部におけるステップカバレージが良好で
二重リング状のプラズマによるデポのため、膜厚分布の
均一性が優れ、膜厚再現性も良好である。
このスパッタ装置は、第４図に示すように逆円錐リング
状のアウタターゲット１とその内径内に位置する円板リ
ング状インナターゲット２をカソードとし、インナター
ゲット２の内側及びアウタターゲット１とインナターゲ
ット２との間にアノードである電磁石５及び６を設置し
アウタターゲット１の外側に電磁石７を設置する。そし
て、電磁石５及び電磁石７を同磁極、電磁石７を異なる
磁極にし、電磁石５及び電磁石７と電磁石６との間に形
成される磁力線内にアルゴンイオン（プラズマ）を閉じ
込め、これによりカソードであるターゲット材をたたく
よう構成される。尚、ウェハ14はターゲット１、２と対
置されるヒータテーブル15にセットされ、熱電対16及び
ヒータエレメント17により加熱される。又、アルゴンガ
スはアルゴン導入口18を経て温められてウェハ後面より
導入される。
状のアウタターゲット１とその内径内に位置する円板リ
ング状インナターゲット２をカソードとし、インナター
ゲット２の内側及びアウタターゲット１とインナターゲ
ット２との間にアノードである電磁石５及び６を設置し
アウタターゲット１の外側に電磁石７を設置する。そし
て、電磁石５及び電磁石７を同磁極、電磁石７を異なる
磁極にし、電磁石５及び電磁石７と電磁石６との間に形
成される磁力線内にアルゴンイオン（プラズマ）を閉じ
込め、これによりカソードであるターゲット材をたたく
よう構成される。尚、ウェハ14はターゲット１、２と対
置されるヒータテーブル15にセットされ、熱電対16及び
ヒータエレメント17により加熱される。又、アルゴンガ
スはアルゴン導入口18を経て温められてウェハ後面より
導入される。
このように構成されるスパッタ装置は、前述のような優
れた特徴を有しているが、アウタターゲット１、インナ
ターゲット２、共に第５図に点線で示すように中央部分
が周辺部に比べ消耗する。このため、ターゲット全面が
有効に利用されない。更に、多数枚の半導体ウェハにス
パッタ工程を実行すると、半導体ウェハに形成されるス
パッタ膜が均一でなく、大径の粒子と思われるものが付
着するようになり、これをターゲットの寿命の目安とし
てきたが、上記のようにターゲット（カソード）の周辺
は大量に残存しており有効利用が望まれていた。そこで
本発明者がその現象を研鑽した結果、次のことが判明し
た。すなわち、アルゴンイオンによってスパッタ現象で
たたき出された粒子の一部が、第５図に点線で示すよう
に自らの周辺部や隣接する他のターゲットの周辺部に沈
着することがわかった。そしてこのスパッタ粒子が沈着
した周辺部分に次のスパッタアルゴンイオンがぶつかる
と、それら粒子が大径の粒子となってたたき出され、ウ
ェハ上に到達し、均一な膜形成に好ましくない影響を与
えていたものであることがわかった。
れた特徴を有しているが、アウタターゲット１、インナ
ターゲット２、共に第５図に点線で示すように中央部分
が周辺部に比べ消耗する。このため、ターゲット全面が
有効に利用されない。更に、多数枚の半導体ウェハにス
パッタ工程を実行すると、半導体ウェハに形成されるス
パッタ膜が均一でなく、大径の粒子と思われるものが付
着するようになり、これをターゲットの寿命の目安とし
てきたが、上記のようにターゲット（カソード）の周辺
は大量に残存しており有効利用が望まれていた。そこで
本発明者がその現象を研鑽した結果、次のことが判明し
た。すなわち、アルゴンイオンによってスパッタ現象で
たたき出された粒子の一部が、第５図に点線で示すよう
に自らの周辺部や隣接する他のターゲットの周辺部に沈
着することがわかった。そしてこのスパッタ粒子が沈着
した周辺部分に次のスパッタアルゴンイオンがぶつかる
と、それら粒子が大径の粒子となってたたき出され、ウ
ェハ上に到達し、均一な膜形成に好ましくない影響を与
えていたものであることがわかった。
［発明の目的］ 本発明は上記従来の難点に鑑みなされたもので、大径の
粒子の発生を防止し、ウェハ面にスパッタされるスパッ
タ膜厚の均一性が非常に優れたスパッタ装置を提供せん
とするものである。
粒子の発生を防止し、ウェハ面にスパッタされるスパッ
タ膜厚の均一性が非常に優れたスパッタ装置を提供せん
とするものである。
［発明の概要］ このような目的を達成するために、本発明のスパッタ装
置は、カソードとしてアウターターゲットとアウタータ
ーゲットの内側に同心円状に設けられたインナーターゲ
ットとを有し、カソードと同心円状に且つ、それぞれの
カソードを間装して設けられる第１のアノード、第２の
アノード及び第３のアノードを備え、アノード間に形成
される磁界内に励起されたイオンを閉じ込めてカソード
に励起されたイオンを照撃することによりスパッタ材を
スパッタするスパッタ装置において、第２のアノードに
固定されアウターターゲットとインナーターゲットとの
間に設けられる壁部と、壁部に固定されアウターターゲ
ット及びインナーターゲットとの間に間隙を有し且つア
ウターターゲット及びインナーターゲットの各周辺部を
覆うカバー部とからなる遮蔽体を設けたものである。
置は、カソードとしてアウターターゲットとアウタータ
ーゲットの内側に同心円状に設けられたインナーターゲ
ットとを有し、カソードと同心円状に且つ、それぞれの
カソードを間装して設けられる第１のアノード、第２の
アノード及び第３のアノードを備え、アノード間に形成
される磁界内に励起されたイオンを閉じ込めてカソード
に励起されたイオンを照撃することによりスパッタ材を
スパッタするスパッタ装置において、第２のアノードに
固定されアウターターゲットとインナーターゲットとの
間に設けられる壁部と、壁部に固定されアウターターゲ
ット及びインナーターゲットとの間に間隙を有し且つア
ウターターゲット及びインナーターゲットの各周辺部を
覆うカバー部とからなる遮蔽体を設けたものである。
［発明の実施例］ 以下、本発明装置の実施例を第１図に基き具体的に説明
する。
する。
本例のスパッタ装置は略円錐リング状のアウタターゲッ
ト１と、その内径内に位置する円板リング状のインナタ
ーゲット２により二重カソード構造を有する。それぞれ
のターゲット１、２の裏側には例えば冷却水を循環させ
る冷却エリア３、４が設けられる。インナターゲット２
の内径内には第１のアノードである第１の電磁石５、ア
ウタターゲット１とインナターゲット２との間にはリン
グ状の第２のアノードである第２の電磁石６及びアウタ
ターゲット２の外周の外側にはリング状の第３のアノー
ドである第３の電磁石７がアウターターゲット１及びイ
ンナーターゲット２と同心円状にそれぞれ設置される。
第１の電磁石５と第３の電磁石７は同磁極に、第２の電
磁石は異なる磁極に設定され、いずれも裏側に取付けら
れたシールド体８、９、10によって磁気的にシールドさ
れている。
ト１と、その内径内に位置する円板リング状のインナタ
ーゲット２により二重カソード構造を有する。それぞれ
のターゲット１、２の裏側には例えば冷却水を循環させ
る冷却エリア３、４が設けられる。インナターゲット２
の内径内には第１のアノードである第１の電磁石５、ア
ウタターゲット１とインナターゲット２との間にはリン
グ状の第２のアノードである第２の電磁石６及びアウタ
ターゲット２の外周の外側にはリング状の第３のアノー
ドである第３の電磁石７がアウターターゲット１及びイ
ンナーターゲット２と同心円状にそれぞれ設置される。
第１の電磁石５と第３の電磁石７は同磁極に、第２の電
磁石は異なる磁極に設定され、いずれも裏側に取付けら
れたシールド体８、９、10によって磁気的にシールドさ
れている。
更に第２の電磁石６には遮廠体11がビス等により固定さ
れている。遮廠体11は第２図に示すように、電磁石６に
取り付けるための柱部12と断面略くの字状のカバー部13
とを有する。柱部12とカバー部13の一部は、アウタター
ゲット１からインナターゲット２への粒子の飛来、イン
ナターゲット２からアウタターゲット１への粒子の飛来
を防止する壁部をなす。
れている。遮廠体11は第２図に示すように、電磁石６に
取り付けるための柱部12と断面略くの字状のカバー部13
とを有する。柱部12とカバー部13の一部は、アウタター
ゲット１からインナターゲット２への粒子の飛来、イン
ナターゲット２からアウタターゲット１への粒子の飛来
を防止する壁部をなす。
また、カバー部13は、アウタターゲット１から放出され
た粒子がその周辺部1aに沈着するのを防止すると共に、
インナターゲット２から放出された粒子がその周辺部2a
に沈着するのを防止する。この場合、粒子はカバー部13
表面に沈着する。このカバー部13表面に沈着したカソー
ド材にプラズマイオンが入力した時、従来技術の場合と
同様にこのカソード材がスパッタされるが、カバー部13
はカソード面より外れて位置を異にし、しかもアノード
間に形成される磁界内であってもイオンはカソードに誘
引され、アノードと一体のカバー部まで拡散することが
僅かであるため、カバー部に沈着したカソード材に入力
することも稀であり、カバー部に沈着したカソード材が
大径の粒子となってたたきだされるような強力なスパッ
タ作用は生じない。尚、これら柱部12及びカバー部13は
一体に形成してもよい。又、遮廠体11は導体から成り、
電気的及び磁気的には第２の電磁石６と一体である。ウ
ェハ14はターゲット１、２と対置されるヒータテーブル
15にセットされ、熱電対及びヒータエレメントにより一
定温度に加熱される。
た粒子がその周辺部1aに沈着するのを防止すると共に、
インナターゲット２から放出された粒子がその周辺部2a
に沈着するのを防止する。この場合、粒子はカバー部13
表面に沈着する。このカバー部13表面に沈着したカソー
ド材にプラズマイオンが入力した時、従来技術の場合と
同様にこのカソード材がスパッタされるが、カバー部13
はカソード面より外れて位置を異にし、しかもアノード
間に形成される磁界内であってもイオンはカソードに誘
引され、アノードと一体のカバー部まで拡散することが
僅かであるため、カバー部に沈着したカソード材に入力
することも稀であり、カバー部に沈着したカソード材が
大径の粒子となってたたきだされるような強力なスパッ
タ作用は生じない。尚、これら柱部12及びカバー部13は
一体に形成してもよい。又、遮廠体11は導体から成り、
電気的及び磁気的には第２の電磁石６と一体である。ウ
ェハ14はターゲット１、２と対置されるヒータテーブル
15にセットされ、熱電対及びヒータエレメントにより一
定温度に加熱される。
このように構成されるスパッタ装置において、それぞれ
のカソード（アウタターゲット１とインナターゲット
２）に独立の電力を投入し、二重のプラズマを発生させ
それを第１の電磁力５と第２の電磁石６との間に生じる
磁力線の中及び第２の電磁石６と第３の電磁石７との間
に生じる磁力線の中に閉じ込め、各ターゲット１、２の
表面より効率良くターゲット材の粒子をたたき出し、ヒ
ータテーブル15上のウェハ14にスパッタリングを行うも
のであるが、この際、遮廠体11の存在によって、アウタ
ターゲット１からインナターゲット２への粒子の飛来及
びインナターゲット２からアウタターゲット１への粒子
の飛来が防止されると共に、各ターゲットの周辺部1a及
び2aにたたき出された粒子が沈着するのが防止される。
のカソード（アウタターゲット１とインナターゲット
２）に独立の電力を投入し、二重のプラズマを発生させ
それを第１の電磁力５と第２の電磁石６との間に生じる
磁力線の中及び第２の電磁石６と第３の電磁石７との間
に生じる磁力線の中に閉じ込め、各ターゲット１、２の
表面より効率良くターゲット材の粒子をたたき出し、ヒ
ータテーブル15上のウェハ14にスパッタリングを行うも
のであるが、この際、遮廠体11の存在によって、アウタ
ターゲット１からインナターゲット２への粒子の飛来及
びインナターゲット２からアウタターゲット１への粒子
の飛来が防止されると共に、各ターゲットの周辺部1a及
び2aにたたき出された粒子が沈着するのが防止される。
尚、遮廠体11の形状は、本実施例の形状に限定されるも
のではなく特許請求の範囲に記載される範囲内で任意に
変更することができる。
のではなく特許請求の範囲に記載される範囲内で任意に
変更することができる。
［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように本発明のスパッタ装
置においては、アウタターゲットとインナターゲットと
の間に両ターゲット間の粒子の飛来を防止し且つ両ター
ゲット周辺部への粒子の沈着を防止する構造の遮廠体を
設けたので、ターゲット周辺部への粒子の沈着とそれに
伴う大径粒子の発生が防止される。従ってウェハにはプ
ラズマによってターゲット表面からたたき出された小径
の粒子のみが到達するので、より均一な膜形成が可能と
なる。
置においては、アウタターゲットとインナターゲットと
の間に両ターゲット間の粒子の飛来を防止し且つ両ター
ゲット周辺部への粒子の沈着を防止する構造の遮廠体を
設けたので、ターゲット周辺部への粒子の沈着とそれに
伴う大径粒子の発生が防止される。従ってウェハにはプ
ラズマによってターゲット表面からたたき出された小径
の粒子のみが到達するので、より均一な膜形成が可能と
なる。
第１図は本発明のスパッタ装置の断面図、第２図は同要
部拡大図、第３及び第４図はそれぞれ従来のスパッタ装
置の正面図及び断面図、第５図はターゲットの消耗の状
態を示す図である。 １……アウタターゲット 1a……内周辺部 ２……インナターゲット 2a……外周辺部 ３、４……冷却エリア ５……第１の電磁石 ６……第２の電磁石 ７……第３の電磁石 ８、９、10……シールド体 11……遮廠体 12……柱部（壁部） 13……カバー部 14……ウェハ 15……ヒータテーブル
部拡大図、第３及び第４図はそれぞれ従来のスパッタ装
置の正面図及び断面図、第５図はターゲットの消耗の状
態を示す図である。 １……アウタターゲット 1a……内周辺部 ２……インナターゲット 2a……外周辺部 ３、４……冷却エリア ５……第１の電磁石 ６……第２の電磁石 ７……第３の電磁石 ８、９、10……シールド体 11……遮廠体 12……柱部（壁部） 13……カバー部 14……ウェハ 15……ヒータテーブル
Claims (1)
- 【請求項１】カソードとしてアウターターゲット（１）
と前記アウターターゲットの内側に同心円状に設けられ
たインナーターゲット（２）とを有し、前記カソードと
同心円状に且つ、それぞれの前記カソードを間装して設
けられる第１のアノード（５）、第２のアノード（６）
及び第３のアノード（７）を備え、前記アノード間に形
成される磁界内に励起されたイオンを閉じ込めて前記カ
ソードに励起された前記イオンを照撃することによりス
パッタ材をスパッタするスパッタ装置において、前記第
２のアノード（６）に固定され前記アウターターゲット
と前記インナーターゲットとの間に設けられる壁部（1
2、13）と、前記壁部に固定され前記アウターターゲッ
ト及び前記インナーターゲットとの間に間隙を有し且つ
前記アウターターゲット及び前記インナーターゲットの
各周辺部を覆うカバー部（13）とからなる遮蔽体（11）
を設けたことを特徴とするスパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61169427A JPH0781184B2 (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | スパツタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61169427A JPH0781184B2 (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | スパツタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6326359A JPS6326359A (ja) | 1988-02-03 |
| JPH0781184B2 true JPH0781184B2 (ja) | 1995-08-30 |
Family
ID=15886391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61169427A Expired - Fee Related JPH0781184B2 (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | スパツタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0781184B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3066507B2 (ja) * | 1990-11-30 | 2000-07-17 | 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 | 半導体処理装置 |
| JP2015025170A (ja) * | 2013-07-26 | 2015-02-05 | 大同特殊鋼株式会社 | シリコンターゲット |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60152671A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-10 | Anelva Corp | スパツタリング電極 |
| JPS6176669A (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-19 | Fujitsu Ltd | 高周波スパツタ装置 |
-
1986
- 1986-07-18 JP JP61169427A patent/JPH0781184B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6326359A (ja) | 1988-02-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |