JPH08264447A - マグネトロンスパッタ成膜装置 - Google Patents
マグネトロンスパッタ成膜装置Info
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- JPH08264447A JPH08264447A JP6438395A JP6438395A JPH08264447A JP H08264447 A JPH08264447 A JP H08264447A JP 6438395 A JP6438395 A JP 6438395A JP 6438395 A JP6438395 A JP 6438395A JP H08264447 A JPH08264447 A JP H08264447A
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Abstract
ホールを有する基板3に穴埋めと共に成膜する際に、マ
グネットプレート6に保持された永久磁石61・62に
よって形成されるターゲット5上のエロージョン領域の
直径をDとし、基板3とターゲット5との距離をLとし
て、L/Dが1.2以上になるようにした。 【効果】 ターゲットから叩き出された原子が基板に対
して直角に入射し、原子がコンタクトホールやスルーホ
ールの奥深くまで到達し、ボトムカバレッジが向上す
る。
Description
の製造工程で基板上の微細な穴に十分なステップカバレ
ッジにて成膜を行うのに使用されるマグネトロンスパッ
タ成膜装置に関するものである。
子機器等の製造工程ではデザインルールの微細化や多層
配線化が進んでいる。この様な技術的進展に伴い、高ア
スペクト比を持つコンタクトホールやスルーホール等に
対する金属材料の埋め込みや十分なステップカバレッジ
の成膜技術が重要視されてきた。このような成膜技術と
して、スパッタリング法やCVD法が知られているが、
CVD法は使用するガスが人間にとって有害なものが多
く高価なガス設備や除害設備が必要であり、また成膜可
能な金属の種類も限られているという問題が有り、現状
ではスパッタリング法により高アスペクト比の穴埋めを
行おうという考え方が優勢である。
行なう装置は、真空槽内に基板を配設すると共に、該基
板の上方に所定距離を存して、基板上に成膜させたい物
質からなるターゲットを配設し、更に該ターゲットの上
方に例えば環状に並べた永久磁石等からなる磁界形成手
段を備えている。そして、真空槽内に放電ガスを導入す
ると共に真空槽内を一定の減圧状態に維持し、ターゲッ
ト側に負電圧を印加して放電を起こさせ、放電中の電離
されたガス分子のイオンを陰極降下で加速しターゲット
に入射させる。ところで、プラズマは磁界形成手段によ
って形成される磁界により電子が補足されターゲット上
の所定範囲内に放電が集中し、該所定範囲が高密度のエ
ロージョン領域となる。そしてガス分子のイオンがター
ゲットに入射するとターゲット表面の原子が叩き出さ
れ、その叩き出された原子の一部が下方に配設されてい
る基板上に堆積して薄膜が形成される。
置を用いて高アスペクト比を持つコンタクトホールやス
ルーホールに成膜しようとすると、図5に示すように、
ターゲットから斜め方向に叩き出された原子AOがコン
タクトホールHの奥深く進まず、コンタクトホールHの
開口近傍に堆積し、コンタクトホールHの開口面積が狭
められる。このため、基板Bに対して直角方向に叩き出
された原子ARもコンタクトホールHの奥深く進むこと
ができず開口近傍への堆積が進み、コンタクトホールH
の底の部分には原子がほとんど堆積しないシャドウイン
グ効果が起こり、断線等の不良が発生し易くなる。
基板との間に、細長い貫通穴が多数設けられた格子状の
フィルタを、貫通穴の両端開口が各々ターゲットと基板
とに対向するように配置し、該貫通穴を通過することの
できる原子、即ち基板上のコンタクトホールに対して垂
直方向に叩き出された原子のみを基板上に入射させるよ
うにしたスパッタ成膜装置(コリメートスパッタ成膜装
置)が知られているが、このような装置ではターゲット
から叩き出された原子の大部分がフィルタに付着しフィ
ルタの表面に堆積するため、しばらく使用しているとフ
ィルタ上に堆積した薄膜が基板上に剥がれ落ちてダスト
となり基板が不良品になるという問題が新たに発生す
る。また、フィルタの貫通穴開口部にも膜が堆積するた
め、開口部の開口径が狭まり開口部を通過する原子が減
少するので、成膜速度が経時変化するという不具合が生
じる。
法による上記の問題を解決し、しかもダストの発生等の
問題なしに基板上の高アスペクト比の穴に対し良好なス
テップカバレッジを実現し得る成膜装置を提供すること
を目的としている。
に、請求項1の発明は、基板の上方に所定距離を存して
ターゲットが配設されると共に、該ターゲット上のエロ
ージョン領域を所定範囲に絞る磁界形成手段を備えたマ
グネトロンスパッタ成膜装置において、基板とターゲッ
トとの距離をLとし、エロージョン領域の直径をDとし
て、L/Dが1.2以上であることを特徴とする。
において、上記磁界形成手段をターゲットに沿って移動
させ、エロージョン領域をターゲット上の任意の位置に
形成する磁界形成手段移動機構を設けたことを特徴とす
る。
れば原子が叩き出される領域が狭くなり、通常のスパッ
タ圧力より低い圧力(0.2Pa以下)では全体に原子
の飛び出し方向を基板に直角な方向にそろえることがで
きる。また、ターゲットと基板との距離を長くすると斜
めに叩き出された原子は基板に到達せず、基板に対して
直角方向に叩き出された原子のみが開口に到達する。従
って、基板とターゲットの距離をLとし、エロージョン
領域の外接円の直径をDとすると、L/Dが大きい方が
開口に真直に入射する原子の割合が増加する。そして、
L/Dが1.2以上の領域では1.2未満の領域に比べ
て飛躍的に多くの原子がコンタクトホール等の奥深く到
達し、L/Dが1.2以上であれば必要性能を満足し得
るに十分な成膜ができることが確認された。
ているような場合には原子が叩き出されるエロージョン
領域を各コンタクトホール等の真上に位置させることが
望ましい。そこで、磁界形成手段を移動自在に設け、磁
界形成手段移動機構によりエロージョン領域を成膜使用
とするコンタクトホールの真上に形成させるようにし
た。また、このように磁界形成手段を移動させることに
より基板上の全域において堆積量を均一にすることがで
きる。
成膜装置の真空槽であって、放電ガスを真空槽1内に導
く導入口11と真空槽1内を所定の負圧にする真空排気
口12とが設けられている。また、真空槽1内の底部に
は適宜の昇降装置21によって昇降される基板ホルダ2
が設けられている。該基板ホルダ2内には加熱用のヒー
タ22が内設され、また、該基板ホルダ2の上面には基
板3がセットされている。一方、真空槽1内の天井面に
はターゲット電極4を介してターゲット5が固定されて
いる。そして、該ターゲット電極4は直流電源41の負
極側に接続され負のバイアスが印加されるように構成さ
れている。また、ターゲット電極4の上方に、磁性体か
らなるマグネットプレート6をモータ7の回転軸に取り
付けて配置し、該プレート6にチップ状の永久磁石を内
外二重に並べ永久磁石列61・62を形成した。両永久
磁石列61・62は共にターゲット5に対向する端部
(図1において下端部)が極性の相違する磁極となり、
従って両永久磁石列61・62間に磁束がまたがるよう
に配列されている。両永久磁石列61・62間にまたが
る磁束はターゲット電極4及びターゲット5を貫通し、
ターゲット5の表面に磁界が形成される。尚、上記モー
タ7は相互に直角な方向に長手のガイドレール81・8
2を備えた移動機構8に保持されており、ターゲット5
の全域に対応して移動することができる。本実施例の場
合、真空槽1内を3×10-2Paに設定し、投入電力を
10kWとして、直径0.35μmで深さ0.7μm
(アスペクト比2)のコンタクトホールを持つ8インチ
ウエハを基板3とした。そして、基板3とターゲット5
との距離Lを140mm・170mm・200mmの3
通りに変えて基板3の表面にTi及びTiNのスパッタ
リングを行ないコンタクトホールの成膜を行なった。
尚、上記永久磁石列61・62は図2に示すように配列
される、D1 =50mm・D2 =120mm・D3 =1
60mm(No.1)のものを用いた。該寸法に永久磁
石を配列し磁力の調整をするとターゲット5の表面には
直径80mmのエロージョン領域が形成される。
磁石の配列であるD1 ・D2 ・D3を変更し磁力調整し
たものを用い、全て同じ条件でコンタクトホールに成膜
した。尚、No.2のエロージョン領域の直径は140
mmであり、No.3のエロージョン領域の直径は17
0mmであり、No.4のエロージョン領域の直径は2
30mmである。No.1〜No.4の場合の成膜結果
を次表に示す。
される膜厚に対する、コンタクトホール底面に堆積する
膜厚の比である。一般的に、十分なボトムカバレッジは
30〜35%といわれており、本表に示すボトムカバレ
ッジとL/Dとの関係を示す図3から明らかなように、
L/Dが略1.2以上であれば実用上十分なボトムカバ
レッジが得られる。尚、L/Dが略1.2以上であれば
ボトムカバレッジが飛躍的に増加している。
の表面に形成されるエロージョン領域の直径を示してお
り、従って、Dが上記寸法条件を満足すれば、永久磁石
列61・62を円形に配列する必要はなく、例えば、図
4に示すように、この条件を満たす磁石配列を別個に複
数形成しても同様の効果が得られる。但し、その際には
放電を安定させるため高密度放電領域が1つのループを
形成するように個々の磁石配列を相互にリンクさせる必
要がある。また、このように配列したマグネットプレー
ト6を、例えばモータ7で回転されば基板上の全域にお
いて実用上十分な成膜が実施できる。
向に長手のガイドレール81・82を有する直交座標形
式のもので構成したが、関節式等の他の形式のものを用
いてもよい。
ば、基板に形成した高アスペクト比のホールに十分なボ
トムカバレッジで成膜することができるため、配線の断
線がない金属膜や信頼性の高いバリヤ膜を形成でき、基
板の歩留まりが向上する。
Claims (2)
- 【請求項1】 基板の上方に所定距離を存してターゲッ
トが配設されると共に、該ターゲット上のエロージョン
領域を所定範囲に絞る磁界形成手段を備えたマグネトロ
ンスパッタ成膜装置において、基板とターゲットとの距
離をLとし、エロージョン領域の直径をDとして、L/
Dが1.2以上であることを特徴とするマグネトロンス
パッタ成膜装置。 - 【請求項2】 上記磁界形成手段をターゲットに沿って
移動させ、エロージョン領域をターゲット上の任意の位
置に形成する磁界形成手段移動機構を設けたことを特徴
とする請求項1記載のマグネトロンスパッタ成膜装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06438395A JP3810452B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | マグネトロンスパッタ成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06438395A JP3810452B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | マグネトロンスパッタ成膜装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08264447A true JPH08264447A (ja) | 1996-10-11 |
JP3810452B2 JP3810452B2 (ja) | 2006-08-16 |
Family
ID=13256744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06438395A Expired - Lifetime JP3810452B2 (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | マグネトロンスパッタ成膜装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3810452B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1091016A2 (en) * | 1999-10-08 | 2001-04-11 | Applied Materials, Inc. | Self ionized plasma for sputtering copper |
US20100032290A1 (en) * | 2007-01-25 | 2010-02-11 | Ulvac, Inc. | Method for forming chalcogenide film and method for manufacturing recording element |
US9062372B2 (en) | 2002-08-01 | 2015-06-23 | Applied Materials, Inc. | Self-ionized and capacitively-coupled plasma for sputtering and resputtering |
US10047430B2 (en) | 1999-10-08 | 2018-08-14 | Applied Materials, Inc. | Self-ionized and inductively-coupled plasma for sputtering and resputtering |
-
1995
- 1995-03-23 JP JP06438395A patent/JP3810452B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1091016A2 (en) * | 1999-10-08 | 2001-04-11 | Applied Materials, Inc. | Self ionized plasma for sputtering copper |
EP1091016A3 (en) * | 1999-10-08 | 2001-06-13 | Applied Materials, Inc. | Self ionized plasma for sputtering copper |
US6893541B2 (en) | 1999-10-08 | 2005-05-17 | Applied Materials, Inc. | Multi-step process for depositing copper seed layer in a via |
US10047430B2 (en) | 1999-10-08 | 2018-08-14 | Applied Materials, Inc. | Self-ionized and inductively-coupled plasma for sputtering and resputtering |
US9062372B2 (en) | 2002-08-01 | 2015-06-23 | Applied Materials, Inc. | Self-ionized and capacitively-coupled plasma for sputtering and resputtering |
US20100032290A1 (en) * | 2007-01-25 | 2010-02-11 | Ulvac, Inc. | Method for forming chalcogenide film and method for manufacturing recording element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3810452B2 (ja) | 2006-08-16 |
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