JPH08213321A - スパッタリング材料の均一膜厚堆積 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板上面の穴や溝に空洞の無い被覆を可能に
しつつ、均一な膜層を提供するスパッタリング方法およ
び装置。 【解決手段】 スパッタリングチャンバはその中に、基
板を載置位置決めするための基板支持部材およびスパッ
タリングタ−ゲットを含む。前記タ−ゲットのスパッタ
リング面の少なくとも一部分は前記基板に対して非平行
に配置される。この発明のひとつの局面において、前記
タ−ゲットのスパッタリング面は円錐形であって、前記
基板に近づくにつれてテ−パがついている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウェハを
含む基板上に半導体デバイスを製造するための方法およ
び装置に関する。更に詳しくは、この発明は、膜の最上
層内の穴(holes)および／または溝が(trenches)均一か
つコンフォーマルに（conformally ）充填されねばなら
ない、基板上へのスパッタリングによる膜層の形成に関
する。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリングは半導体基板へ膜を堆積
させるための周知の方法である。典型的なスパッタリン
グ装置は、真空チャンバ内に配置されたターゲットと基
板支持基台を含む。ターゲットは典型的に基板の反対側
のチャンバの壁に取り付けられるが、チャンバ壁からは
電気的に絶縁されている。一定の電圧源がターゲットを
チャンバの壁に対して負の電圧に保ち、チャンバ内で低
圧に保たれているガスをプラズマに変換する。このプラ
ズマからのイオンがタ−ゲットをスパッタ−させる。タ
ーゲット上の任意の点からターゲット粒子がスパッタリ
ングによって飛び散ると、粒子の飛跡(trajectories)
（飛行軌跡）は理論的にはコサイン（余弦）角度分布で
ある。すなわち、ターゲット上の一点からターゲットの
垂線とある角度を成す飛跡に沿って放出されたスパッタ
ーされた粒子の密度は当該角度のコサインに比例する。
ターゲットと基板との距離がチャンバ内の原子の衝突の
平均自由行路(mean free path)より短かければ、ターゲ
ットからスパッターされたターゲット粒子は直線行路で
進行し、接触する任意の表面に堆積する傾向がある。

【０００３】スパッタリングの応用の一つは、基板の最
上層上にある一つまたはそれ以上の予め存在する金属、
誘電体(dielectric)、または半導体の膜層を貫通して延
びる穴と溝の表面上に連続したコンフォーマルな金属膜
層を提供することである。各穴または溝は典型的には基
板の最上膜層面に平行で、その内部にあるベースおよび
ベースから最上膜層の露出面まで延びる壁とを含む。

【０００４】コンフォーマルな膜層の一つの用途は、穴
または溝のベースにおける拡散バリヤ(diffusion barri
er) である。例えばアルミニウムは、シリコン中へ拡散
してその特性を変化させてしまうので、アルミニウムを
直接、シリコン層上に堆積させることはできない。しか
し、アルミニウムは低コスト、高い加工性および伝導性
を有するので、半導体デバイスにおける使用が必要にな
る。従って、シリコン層とのコンタクトを形成するため
にアルミニウムを用いるときは、まず窒化チタンなどの
バリヤ材料をシリコン上に堆積させる。

【０００５】金属層で作られた各コンタクトまたはバイ
ア(vias)が確実に同一の電気特性を持つようにするため
に、任意の穴または溝のベース上に堆積させられた金属
膜層の厚さが他の各穴または溝のベース上に堆積させら
れた金属膜層の厚さと同一であるべきであり、任意の穴
または溝の壁上に堆積させられた金属膜層の厚さが他の
各穴または溝の壁上に堆積させられた金属膜層の厚さと
同一であるべきである。更に、各穴の壁上に堆積させら
れた膜層は対称であるべきで、かつその膜層は各穴また
は溝の壁またはベースの全スパンにわたって比較的均一
な厚さを有するべきである。しかし、穴のベース上に形
成された膜層の厚さは、穴の壁上に形成された膜層の厚
さと異なってもよい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】各穴または溝の壁およ
びベース上に堆積させられる膜層の均一性は各穴または
溝に到達するターゲット材料の個々の粒子の分布に依存
する。基板面に実質的に直角な行路を進行する粒子は穴
または溝の開口端を通過し、穴または溝のベースに堆積
する。基板面の垂線からある角度を成して進行する粒子
は、典型的に穴の壁および穴の壁とベースとの交差部に
堆積する。しかし、基板に対して実質的（かなり）(sub
stantial) な角度をなす行路を、すなわち基板面に対し
て低角度にある行路を進行する粒子は、穴の開口部にお
ける基板面がベースおよび壁の下部をさえぎるので、壁
の最上部のみに到達する可能性がある。

【０００７】穴が広さの割に深いときは、通常ならば壁
の深い部分、すなわちベースと壁との交差部にまで到達
するターゲット材料は、隣接する基板面にさえぎられ
る。さえぎられた材料は穴の開口部に隣接した基板最上
面に堆積し、この堆積により、更に、壁の深部やベース
と壁との交差部にスパッター材料が到達するのが妨げら
れ得る。その結果、穴の中の膜厚はベースの中心と壁の
最外側で最も厚く、ベースと壁との交差部で最も薄く、
穴の中に充填不十分な領域が残る。更に、穴または溝の
開口部への堆積は穴の開口部を狭くする傾向があり、或
いはまた実際に穴または溝をまたいでブリッジを形成し
て、閉じ込められた空洞を穴の中に作ることもある。

【０００８】穴のベース上の各位置に到達するターゲッ
ト材料の量が等しく、ベース上に均一厚さでコンフォー
マルな膜層が形成されることが最適である。同様に、壁
上の各位置に到達するターゲット材料の量も等しく、対
称的で均一厚さの膜層が壁上に形成され、壁とベース層
との交差部にはノッチが存在すべきではない。しかし、
第２膜層と穴のベースにおける材料との間の拡散防止バ
リヤとして膜層を用いると、穴のベースにおける厚さが
臨界材料厚さであり、壁被覆が最小になる可能性があ
る。

【０００９】穴と溝の形状寸法と、ターゲットからスパ
ッターされた材料が進行する行路の分布との組み合わせ
が、穴のコンフォーマルな（等角的な）充填を妨げる。
一次近似として、ターゲットの垂線に対してある角度を
なす行路を進行するターゲット粒子の密度は、当該角度
のコサインに比例する。しかし実際は、ターゲット上の
各点からスパッターされた粒子の分布はコサイン角度的
ではなく、より複雑であり、スパッターされる材料のタ
イプに依存する。

【００１０】例えば、アルミニウムまたはアルミニウム
合金のタ−ゲットがスパッターされると、近似的に、タ
ーゲット粒子の飛跡分布は、ターゲット粒子の飛跡とス
パッターされるターゲット面の垂線に対して約３０度な
いし４０度をなしてスパッターされる位置から延びる任
意の放出線（ray ）または線（line）との間の角度のコ
サインに比例する。その結果、ターゲット粒子の飛跡分
布は、一般的に円錐形であって、ターゲットからスパッ
ターされる粒子の大部分は、ターゲットの垂線に対して
約３０度ないし４０度に位置する円錐基準面を中心とす
る円錐分布となる。従って、平坦なターゲットからアル
ミニウムをスパッターすると、ターゲット材料の大部分
はターゲット面に対して斜め（すなわち実質的に非直
角）の行路を進行する。

【００１１】従って、基板の上面の穴や溝に空洞のない
均一でコンフォーマルな被覆を可能にしつつ均一な膜層
を提供するスパッタリング装置に関する技術の必要性が
存在する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、スパッタリ
ングによる基板上への有用な膜層の堆積のための方法と
装置を提供し、スパッタリングターゲットはプラズマに
曝露され、プラズマからのイオンがターゲットを照射し
てターゲットから材料をスパッターさせ、基板上へ堆積
させるためのターゲット材料のフラックスを提供する。
スパッタリング面の少なくとも一部分は斜めである、す
なわち、基板面に対して平行でない。

【００１３】この発明の一つの局面においては、ターゲ
ットは凸状あるいは円錐形状のスパッタリング面を有す
る。スパッタリング面の凸状は少なくとも部分的に円錐
形であることが好ましいが、他の形状、例えば半球状も
具体的に考えられる。凸面は、ターゲットのスパッタリ
ング面の少なくとも一部分を確実に、基板の被堆積面に
対して斜めにする。好ましくは、ターゲットのスパッタ
リング面を基板の被堆積面に対してある角度を持たせて
配置する。この角度はスパッターされる材料の分布のピ
ークとターゲットに直角な基準線との成す角度に等し
い。ターゲットのスパッタリング面のこの位置決めによ
り、基板に到達するターゲット材料のフラックスの大部
分が確実に基板に直角に進行し、基板の被堆積最上面に
対して最も斜めに進行するフラックスの一部は基板面を
全く照射しない。従って、基板の最上面にある穴または
溝はより均一にコンフォーマルに被覆される。

【００１４】この発明の更に一つの局面においては、タ
ーゲットの非平面(non-planar)スパッタリング面は凹状
円錐面である。この構成（configuration ）において
は、ターゲットからスパッターされたターゲット材料の
一部分は、基板上に直接堆積し、他の部分はターゲット
の隣接領域に直接堆積する。ターゲット材料フラックス
の再堆積部分はターゲットから再スパッターされて基板
上に堆積し、ターゲットからの材料利用を有利に増加さ
せる。

【００１５】

【発明の実施の形態】この発明のスパッタリング装置お
よび技術は一般的に、チャンバ内のスパッタリングター
ゲットの位置決めを考慮し、次にターゲットの露出した
スパッタリング面からの材料のスパッタリングと、その
材料の一部分を基板上へ堆積させることを考慮してい
る。ターゲットのスパッタリング面は、基板の最上面に
対して、少なくとも部分的に斜めに、すなわち非平行に
配置される。この斜めのスパッタリング面は、基板に直
角な行路を進行する高密度のターゲット材料を、物理的
コリメーション装置を必要とすることなく提供するため
に位置決めされる。基板上と、基板の最上面内の穴のベ
ースおよび壁領域上とに形成された堆積層は、基板の最
上面内の各穴内において比較的均一かつ連続的であり、
穴のベースおよび壁上に形成された膜層の厚さは、基板
の最上面内の各穴内においては実質的に等しい。

【００１６】図１を参照すると、この発明の好ましい実
施例において、斜めのスパッタリング面は非平面スパッ
タリングターゲット１４を従来型の真空チャンバ１０内
に配置することによって提供され、基板１６はその上に
スパッターされる材料を堆積されるようにするために基
台２０のような支持部材の上に位置決めされてチャンバ
１０内に収容される。基台２０はその上に基板１６を載
せるためのほぼ平坦な面を含み、その結果基板１６の上
面は基台２０の平旦面にほぼ平行となる。材料層は、も
し必要ならば、基板１６上に予め形成した一つまたはそ
れ以上の誘電体、金属または他の層の上に形成し、誘電
体または他の層内の穴を充填してバイア(via) またはコ
ンタクトを形成することができる。この発明の穴充填の
改良は穴の充填に関して述べているが、この発明は溝お
よびその他の基板開口部形状にも同様に適用可能であ
る。

【００１７】従来型の真空チャンバ１０は一般的にチャ
ンバーエンクロージャ(enclosure)壁２４を有し、この
壁は少なくとも一つのガスインレット２６と排気ポンプ
（図示せず）に接続された一つの排気口２８とを有す
る。基板支持基台２０は、チャンバ１０の下端に、ター
ゲット１４はチャンバ１０の上端に受入れられる。ター
ゲット１４はエンクロージャ壁２４から電気的に絶縁さ
れ、エンクロージャ壁２４は好ましくは接地し、ターゲ
ット１４が接地されたエンクロージャ壁２４に対して負
の電圧に保たれるようにすることが好ましい。基板１６
上に堆積材料層を形成するため、基板１６はまずエンク
ロージャ壁２４のロードロック（load lock)（図示せ
ず）を通過させられ、ロボットアーム、ブレードその他
の装置によって支持基台２０上に載置されるようにチャ
ンバ１０内に位置決めされる。

【００１８】堆積工程中、アルゴンのようなガスが、質
量流量制御装置によって制御された所定の流量でガスイ
ンレット２６を通して真空チャンバ１０に充填される。

【００１９】直流電源１２がエンクロージャ壁２４に対
して負の電圧をターゲット１４に供給し、ガスをプラズ
マ状態へと励起する。プラズマからのイオンがターゲッ
ト１４を照射し、ターゲット１４から原子その他の粒子
をスパッターする（飛び散らせる）。

【００２０】次に図２を参照すると、ターゲット１４の
各位置からスパッターされたターゲット材料の飛跡の分
布４１が示され、ここではターゲット１４はアルミニウ
ムタ−ゲットまたはアルミニウム合金ターゲットであ
る。図２に示した分布パターン４１は、ターゲット粒子
分布の断面方向の図であり、全体的分布はこのパターン
４１を基準線３８を中心として１８０度回転することに
よって定義されるものと理解される。この分布パターン
は画成エンベロ−プ４３を含む。ターゲット１４のスパ
ッタリング面３２上の点３９から任意の行路を進行する
ターゲット粒子の確率は、点３９と飛跡がエンベロ−プ
(envelope)４３を通過する(pass through)位置との距離
に比例する。即ち、ある一点からスパッターされた一つ
の粒子がある特定の飛跡を進行する確率は、点３９とエ
ンベロープ４３の周辺部（perimeter）との間の距離が
最大であるときに最大であり、点３９とエンベロープ４
３の周辺部（perimeter ）との間の距離が最小であると
きに最小となる。

【００２１】一つまたはそれ以上のプラズマイオンがタ
ーゲット１４のスパッタリング面３２を照射すると、そ
れらイオンはターゲット１４のスパッタリング面３２か
らターゲット材料の１原子またはより大きな１粒子を解
放する。ターゲット１４からスパッターされた粒子は、
ターゲット１４のスパッタリング面３２から直線飛跡で
進行し、基板１６の上面を含む任意の面に接触すると堆
積する傾向がある。粒子の飛跡は予測可能である。アル
ミニウムタ−ゲットまたはアルミニウム合金ターゲット
１４に関しては、粒子はソース位置を通りターゲット１
４のスパッタリング面３２に直角な基準線３８の周りに
３６０度にわたって、かつ図２のベクトルＡで示したよ
うに基準線３８から約０度から図２のベクトルＢで示し
た約９０度までの角度にわたって対称的に分布した飛跡
を進行する。しかし、大部分のターゲット粒子は、スパ
ッタリング面３２に直角な基準線３８から２５度ないし
５５度の範囲の飛跡を進行する。２５度ないし５５度の
スパッター粒子飛跡は図２にベクトルＣで示した、基準
線３８から典型的に約３０度ないし４０度にある分布の
ピークの周りに集中している。ある一つの粒子がベクト
ルＣに対する任意の飛跡を進行する確率は、当該飛跡と
ベクトルＣとのなす角度のコサインに比例し、ターゲッ
ト粒子は基準線３８の周り３６０度の円弧の範囲の任意
の場所においても、ベクトルＣから当該角度において等
しい確率をもって進行する。従って、ターゲット材料の
飛跡の分布は円錐形と考えることができる。

【００２２】平坦なアルミニウムターゲットのスパッタ
リング面が基板１６と平行に置かれた場合、ターゲット
１４からスパッターされるターゲット材料の大部分は、
基板１６に対して斜めの飛跡を進行し、基板１６の最上
面内の穴（図示せず）のベースや壁上に不均一または非
対称な膜層を堆積させる傾向をもつ。この発明によるタ
ーゲット１４の形状は、ターゲット１４のスパッタリン
グ面３２を、図１および図２に示すように基板１６の最
上面に対して斜めに配置し、ターゲット１４からスパッ
ターされたターゲット材料の非対称分布４１の一部分が
基板１６に対して実質的に直角に進行し、スパッタリン
グ面３２に対して最も斜めに進行するターゲット材料の
一部分がチャンバ１０の側壁に向けられるようにするこ
とによって、この現象を低減する。図２に示すスパッタ
リング飛跡確率分布４１を有するアルミニウムターゲッ
トに関しては、ターゲット１４のスパッタリング面３２
は基板１６の平坦な被堆積面に対する角度αをもって配
置され、この角度αは、分布４１におけるピーク確率
（ベクトルＣで示す）とターゲットスパッタリング面３
２に直角な基準線３８とのなす角度に等しい。従って、
基板に直角な飛跡を進行するターゲット材料の比較的大
部分が基板上１６に堆積する。

【００２３】再び図１を参照すると、ターゲット１４の
好ましい方位が示されている。好ましくは、ターゲット
１４は、チャンバの内側に向かってほぼ円形の端面４６
で終端となる円錐形のスパッタリング面３２をもって形
成される。端面４６は表面積が最小であるが、このこと
はターゲット１４の内端に尖った箇所がないようにする
ため必要である。端面４６は、ターゲット１４の高電圧
スパッタリング面３２と接地された基板支持基台２０と
の間のアーク放電を防ぎ、円錐スパッタリング面３２と
端面４６との交差部に隣接したターゲット１４からスパ
ッターされ実質的に基板を横切るように進行する粒子が
基板１６上に堆積せず基板の上を通り越してチャンバ壁
に確実に堆積するのに十分な距離だけ基板１６から離し
てある。更に、ターゲット１４の外側の上端４８は、支
持部材２０に載せられた基板１６のエッジ４７から半径
方向外側にターゲット１４のスパッタリング面３２をわ
ずかに拡大した寸法とされている。スパッタリング面３
２は、基板１６のほぼ中心８２を通り基板１６に直角な
基準線８０の周りに対称に配置された円錐台面であるこ
とが好ましい。

【００２４】スパッタリングターゲット１４の表面を基
板１６の最上被堆積面に対して傾けることにより、ピー
ク分布確率のベクトルＣのうちの一つを基板１６の表面
に対して実質的に直角に位置決めすることができ、ま
た、ターゲット１４の上面に対してもっとも横向きの粒
子のピーク飛跡を表すベクトルＣ’が基板１６の表面に
対してほぼ平行になる。従って、ターゲット１４の傾斜
表面は、かたむいていないと横向きに進行するターゲッ
ト材料フラックスの一部分をチャンバ壁に向かわせると
ともに、横向きに進行するターゲット材料フラックスの
一部分を基板にほぼ直角に向かわせる。ターゲット粒子
飛跡の直角部分の増大が、最も横向きの飛跡を更に多く
の横向きの飛跡へと移行させることと相まって、オーバ
ーハングの少ない、ベースおよび壁の被覆率の高い孔充
填を可能にする。

【００２５】ターゲットの傾斜面を基板のほぼ全面にわ
たって延長することにより、基板１６の全ての領域が基
板表面に直角な行路を進行する堆積粒子を受け、この行
路はまた分布のピーク確率を通して進行する行路に対応
する。

【００２６】チャンバ１０を通しての基板１６の有意義
な処理量(throughput)を可能にするため、例えばターゲ
ット１４の表面に隣接して電子捕捉磁界を形成するため
のマグネトロン装置を備えることにより、ターゲット１
４の表面のスパッタリングを高めねばならない。電子捕
捉磁界はターゲット１４の隣接面(immediate surface)
に平行に進行する電子の高いフラックスを生じさせ、そ
れによりターゲット１４を照射するための大量のイオン
を発生させる。

【００２７】次に図１および図３を参照すると、電子捕
捉磁界を提供するためのマグネトロン装置６０の好まし
い構造が示されている。マグネトロン装置６０は複数の
磁石６２ａないし６２ｈ（図１には６２ａと６２ｄのみ
を示す）を含み、各磁石は回転するカウンターバランス
プレート６４（図１が最も分かり易い）に接続され、Ｓ
(south) 極６６およびＮ(north) 極６８を含む。図１に
示したように、回転プレート６４は、シールされたベア
リングコネクション６７を貫通して延びる駆動軸６５に
接続されている。電気モーターのような回転駆動装置
（図示せず）が駆動軸６５に接続されて磁石６２ａない
し６２ｈおよび極片７４、７６を回転させる。

【００２８】磁石６２を用いて電子捕捉配置を提供する
ため、各磁石６２のＳ極６６は内側極片７４に接続さ
れ、各磁石６２のＮ極６８は外側極片７６に接続されて
いる。各極片７４、７６は、環状で、不規則で、円錐台
形のリングで、環状ギャップ７９によって分離されてい
ることが好ましい。磁石６２、および従って極片７４、
７６は軸６５によって軸６５の中心を通る基準軸７０を
中心として、またターゲット１４の円形領域４６の中心
の周りを回転させられる。

【００２９】また図３を参照すると、各極片７４、７６
を形成する環状リングは、ほぼ準円弧状の長方形部分９
０と、長方形部分９０の一つの側面の内側へ延び内側へ
突出した逆半径部分９２とを含む。各極片７４、７６の
内側へ突出したラジアル部分９２は整列されている。こ
の極片７４、７６の寸法形状および空間配置の結果、図
３に参考破線で示したように極片７６，７８の間に電子
トラップ９４が形成される。二つの極片７６，７８間の
ギャップ７９の幅は比較的一定であり、ギャップ７９内
の電子捕捉特性は実質的に一定である。

【００３０】極片７４、７６が基準線８０を中心として
回転させられると、電子トラップ９４も同様に基準線８
０を中心として回転させられる。電子トラップ９４はタ
ーゲット１４のほぼ中心からほぼ端まで延びているの
で、マグネトロン装置が基準線８０を中心として回転さ
せられると、電子トラップ９４の一部分はターゲット１
４のスパッタリング面３２のほとんど全ての後方を通過
する。更に、電子トラップ９４の不規則な形状は、与え
られた単位時間にわたって電子トラップ９４の等しい部
分を確実にターゲットスパッタリング面４２のスパッタ
リングエリアの各部の後方を通過させ、それによってタ
ーゲット１４の均一で高められたスパッタリングを行う
ように設計されている。

【００３１】ターゲット１４の形状寸法は、円錐台形ス
パッタリング面３２の均一なスパッタリングと相まっ
て、基板１６の全表面にわたって孔（図示せず）内に均
一厚さでコンフォーマルな堆積を可能にする。均一性が
得られる理由は、基板上の位置の直接上方のタ−ゲット
領域が基板上の各位置に堆積させられる材料の実質的部
分に寄与しているからである。

【００３２】次に図４を参照すると、この発明の代替実
施例が示され、これは凹状の円錐台形スパッタリング面
を有する代替ターゲット２００を備えている。一対の極
片２０８，２０９に取り付けられた複数の磁石２０６を
有するマグネトロン装置２０４が、電子捕捉領域２１０
を創り出すため、ターゲット２００の上方に配置されて
いる。凸状ターゲット１４と同様に、スパッタリング面
２０２の均一で高められたスパッタリングを供給するた
め、マグネトロン装置２０４はターゲット２００の後方
で回転する。更に凸状ターゲット１４と同様に、円錐
角、すなわちスパッタリング面２０２と基板の中心を通
る垂直基準線とのなす角度は約５５度である。その結
果、ターゲット材料の円錐台形分布４１の実質的部分が
基板１６の最上面に実質的に直角な行路を進行し、基板
１６の最上面内の孔の均一な充填を可能にする。更に、
ターゲット２００の凹状スパッタリング面２０２が基板
１６の全面に延在しているので、ピーク分布の一部分が
基板１６の各位置に向けられ均一な充填を可能にする。
更に、基板１６に向けられないターゲット材料の大部分
は凹状ターゲット２０２の反対側に堆積する。この材料
は更に基板１６上への堆積のため再スパッターされる。
ターゲット２００からスパッターされて基板１６上に堆
積しなかった材料の実質的な量を再びターゲット２００
に再堆積させることにより、処理中に無駄使いされるタ
ーゲット材料の量は、ターゲット材料の大部分がチャン
バの側壁やシールドに堆積する平坦なターゲットに比較
して大幅に低減される。従って、凹状プロフィルターゲ
ット２００からの材料使用は凸状プロフィルターゲット
のそれより効率が高い。

【００３３】ここではターゲットプロフィルを、ターゲ
ットのベースにおける一点とターゲットの頂点における
一点との最短距離が直線である円錐プロフィルに関して
述べたが、他のスパッタリング面プロフィルもこの発明
によって具体的に考慮されている。例えば、ターゲット
は円錐形または円錐台形とすることができるが、スパッ
タリング面は外側へ湾曲していてもよい。同様に、ター
ゲットは切頭球シェルまたは与えられたターゲット材料
に関して基板上に均一堆積層を提供するために選ばれた
非均一プロフィルであってもい。更に、この発明は、こ
こではアルミニウムターゲットに関して述べたが、この
発明は他のターゲット材料、例えばスパッターされた粒
子分布がターゲットの平坦面に直角でない、チタニウム
などとの関連で用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ターゲットを収容したスパッタリングチャンバ
の好ましい実施例の断面図である。

【図２】図１のチャンバの部分拡大図であって、ターゲ
ット材料の飛跡分布と基板位置との関係を示す。

【図３】図３は図１の３−３断面におけるマグネトロン
の図である。

【図４】図４は別の形状を有するターゲットを示すスパ
ッタリングチャンバの断面図である。

【符号の説明】

１０…真空チャンバ、１２…直流電源、１４…スパッタ
リングタ−ゲット、１６…基板、２０…基台、２４…
壁、２６…ガスインレット、２８…排気口、３２…スパ
ッタリング面、３８…基準線、３９…点、４１…飛跡分
布、４２…スパッタリング面、４３…エンベロ−プ、４
６…端面、４７…エッジ、４８…上端、６０…マグネト
ロン装置、６２ａ，６２ｄ…磁石、６４…カウンタ−バ
ランスプレ−ト、６５…駆動軸、６６…Ｓ極、６７…ベ
アリングコネクション、６８…Ｎ極、７０…基準軸、７
４，７６，７８…極片、７９…環状ギャップ、８０…基
準線、８２…中心、９０…長方形部分、９２…逆半径部
分、９４…電子トラップ、２００…タ−ゲット、２０２
…スパッタリング面、２０４…マグネトロン装置、２０
６…磁石、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｃ’…ベクトル。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部にスパッタリングターゲットと基板
   支持部材とを有する真空エンクロージャを有し、 前記基板支持部材はその上にほぼ平坦な基板載置面を有
   し、 前記ターゲットはその上に凸状スパッタリング面を含
   み、 前記凸状面の少なくとも一部分は前記支持部材のほぼ平
   坦な前記基板載置面に対して斜めである、 基板上へ膜層をスパッターするための装置。
2. 【請求項２】 前記円錐形スパッタリング面が前記基板
   支持部材に隣接する平坦な面で終了する、 請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記凸状のスパッタリング面が、前記基
   板載置面の中心を通りそれに直角な基準線の周りに対称
   に配置されている、 請求項１に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記スパッタリング面が、前記基板の平
   坦な被堆積面に対して、前記ターゲット面上の一点から
   スパッターされたターゲット材料の分布のピークと前記
   ターゲット面上に位置する点に直角な基準線とのなす角
   度に等しいある角度に配置されている、 請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記基準線と前記円錐形スパッタリング
   面との距離が、前記スパッタリング面と前記基板との距
   離が減少するにつれて減少する、 請求項３に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記スパッタリング面がプラズマに暴露
   されたときチャンバの内側に向かってターゲット粒子の
   フラックスを提供し、一つの粒子がターゲットからスパ
   ッターされる点から任意の飛跡を進行する確率が、前記
   飛跡と前記ターゲット上の前記基板の表面に直角な線か
   ら３０度ないし４０度の角度で前記ターゲット上の前記
   点から延びる基準線とのなす角度のコサインに依存す
   る、 請求項１に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記ターゲットがアルミニウムである、 請求項１に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記ターゲットからスパッターされる材
   料が円錐形の飛跡分布を有し、前記円錐形分布の前記飛
   跡の一部分を前記基板支持部材の前記基板載置面に実質
   的に直角に向けるように、かつ前記円錐形分布の前記飛
   跡の一部分を前記基板支持部材の前記基板載置面に実質
   的に平行に向けるように前記凸状スパッタリング面が配
   置されている、 請求項１に記載の装置。
9. 【請求項９】真空エンクロージャを提供すること、 ほぼ平坦な基板載置面を上面に有する基板支持部材を前
   記エンクロージャ内に配置すること、 平坦でないスパッタリング面を上面に有するスパッタリ
   ングターゲットを前記エンクロージャ内に配置するこ
   と、 前記スパッタリング面の少なくとも一部分を前記基板載
   置面に非平行に配置すること、から成る、 基板上に膜層を堆積させる方法。
10. 【請求項１０】 前記スパッタリング面が円錐形プロフ
    ィルを有する、 請求項９に記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記ターゲットからスパッターされ前
    記基板載置面に平行に進行する前記ターゲット材料の一
    部分がターゲットの前記スパッタリング面に堆積する、 請求項９に記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記ターゲットが連続的であり、前記
    基板載置面上に載置された前記基板の端を超えて外側へ
    延びる、 請求項９に記載の方法。
13. 【請求項１３】 マグネトロン装置によって前記ターゲ
    ットのスパッタリング率を均一に高める工程を更に含
    む、 請求項１２に記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記ターゲットからスパッターされた
    粒子が前記ターゲットの前記スパッタリング面に直角で
    ないピーク飛跡を有する円錐形分布飛跡を進行し、前記
    ピーク飛跡の一部分を実質的に前記基板面に直角に向け
    るように、前記支持部材上に載置された前記基板面に対
    して、前記ターゲットのスパッタリング面が配置されて
    いる、 請求項９に記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記ターゲットのスパッタリング面
    が、前記基板の平坦な被堆積面に対して、前記ターゲッ
    ト表面上の一点からスパッターされたターゲット材料の
    ピーク分布と前記ターゲット表面上の前記点に直角な基
    準線とのなす角度に等しいある角度に配置されている、 請求項１４に記載の方法。