JPS5881969A - マグネトロンスパツタリングのスパツタ源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマグネトロンスミ４ツタリング装置のスノｆツ
タ源に関するものである。

半導体集積回路を製造する工程の中で、回路の配線を半
導体基板（ウェーノ・）上に作製するために、ウェーハ
表面にアルミニウム等の金属薄膜を生成する工程がある
。この生成方法には真空蒸着法、スパッタリング法等が
あるが、集積度および信頼性への要求が高まるにつれ、
二元合金膜や三元合金膜が比較的容易に得られる点や、
ウエーノ・を低温に保って高速で膜の生成が可能な点で
マグネトロンスノやツタリング法が注目されている。

第１図は従来の最も一般的なマグネトロンスパッタリン
グ装置のスパッタ源およびスフ４ツタ室の構造を示すも
のである０図において１．　２は永久磁石であシ、１と
２とはそれぞれ磁極の極性を逆に配置しである。３はカ
ソード、４はス、ｅツタ源となる所要金属のターゲット
、５はアノード、６はウェーハ、７は真空室、８はター
ゲットを貫通する磁力線、９は消耗前のターゲット表面
である。

マグネトロンスノやツタリングの特性としてスパッタさ
れるターゲツト面は電界と磁界が直交する場所付近に限
られる。そのためにターゲットの消耗面がＶ字形となる
ので利用効率が低く２０〜３０チである。

第２図はターゲットの利用効率を上げるためにマグネッ
トの位置なス・母ツタ中に矢印の方向に往復運動させ、
直交する電・磁界の位置を移動させることによシ、ター
ダットがスパッタされる面積を増やしたスノヤツタ源の
構造を示したものである。

このようにすれば、ターゲットの表面がほぼまんべんな
く消耗されることになるから、利用効率は上がり５０〜
６０チ程度にはなるが、マグネットのような重量物を往
復運動させるために犬がかシな機構が必要となるという
難点がある。さらに本発明が対象としている円形ウエー
ノ・若しくは複数枚のウェーハを同一円周上配置したよ
うな全体として円形をなしているウェーハ群に対して最
も効率の良い円形スパッタ源を用い、ウェーハおよびス
パッタ源を相対運動させずに膜生成を行なう場合には膜
厚の均一性を考慮すると、この構造は適当ではない。

本発明は従来技術の欠点である利用効率の低さを改善す
ると共に、円形配置のウェーハに対して膜厚の均一性を
向上させ、しかも構造の簡単化、小形化を容易にしたス
パッタ源を提供するものである。

以下図面により詳細に説明する。第３図は本発明のス・
母ツタ源の構造を示すもので、１０は環状の永久磁石で
、その半径方向（放射方向）に着磁され、内周側面およ
び外周側面に一様に分布された磁極を有するものである
。１１は図示しない駆動装置によって前記環状の永久磁
石の両磁極を含む平面に対して垂直方向に揺動でき、且
つこの環状永久磁石の外周側面より一定の距離をへだで
て配置された環状の磁極片である０１２はカソード。

１３はスパッタ源となる所要金属で前記環状永久磁石の
外径よシ大きい外径を有するターゲット。

１４はアノード％　１５はウェーハである。

第４図は第３図の環状永久磁石の他の実施例を示すもの
で、扇形に成形し前もって内周面になる側および外周面
になる側とをそれぞれ同一極性となるように着磁した複
数個の永久磁石を接着等の方法で固定して一体化したも
のである。

以上のように構成されたスパッタリング装置の真空室（
第３図では大部分を省略しである０）の雰囲気を１０　
　Ｔｏｒｒ程度の圧力のアルゴンガスとし、カソードと
アノード間に適当な電圧をかけると磁界と電界が直交す
る場所にプラズマが発生する。このプラズマによジター
グツト面のプラズマの発生している場所からスノｅツタ
リングが始まる。この場合永久磁石が環状であるので、
プラズマ発生場所も環状とな°シ、従ってターゲットの
消耗面も環状を呈している。

ここで図示していない駆動装置により環状の磁極片１１
を環状の永久磁石と同一の面（第３図でＡの位置）とこ
の永久磁石を含む面を全く含まない位置（第３図でＢの
位置）との間をプラズマ発生期間中宮に揺動運動をくシ
返すようにする０図でＡの位置に磁極片１１がある時は
永久磁石の外周面の磁極よシ出た磁力線は磁極片に吸引
されて破線で示すルート１７（最長径路）を通ることに
なｐ、電界との直交点（全体としては環状となる０）は
外側、つま９大形の環状となる。図でＢの位置に磁極片
１１がある時は永久磁石の外周面の磁極より出た磁力線
は直ちにわん曲して実線で示すルート１６（最短径路）
を通ることになシ、電界との直交点（環状）は内側つｔ
ｂ小形の環状となる０したがって磁極片１１がＡとＢの
間を揺動するにつれて電界と磁界の直交点も前記の大形
環状位置と小形環状位置の間を揺動するので、ターゲッ
トの消耗面もこれに従って大形環状と小形環状と６間を
揺動し、ターゲットが供給し得る金属の量も第１図の場
合にくらべてはるかに増大すると共に、ターゲットから
の金属供給場所が同心円状で揺動するために１本発明が
対象としている円形に配置されたウエーノ・群に対し膜
厚の均一性を保持することは極めて容易である。

以上のように本発明は円形に配置されたウェーハに対し
、スパッタ点をターグツト上で移動させてターゲットの
使用効率を向上させるばかシでなく、スパッタ点を同心
円状で拡大、縮少することによシ、生成する膜厚の均一
性も保持することが容易であり、またこの運動をさせる
機構も上述のごとく磁極片を単に上下させうるだけのも
のでよいから簡略化、小形化できるので実用上極めて有
効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の最も一般的なマグネトロンスフ４ツタリ
ング装萱のスパッタ室の概略を示す構造図である。第２
図は第１図で永久磁石を往復運動させるようにしたスパ
ッタ室の概略を示す構造図である。第３図は本発明のス
パッタ源の概略を示す構造図である。第４図は第３図の
環状永久磁石の他の実施例を示す図である。 図において１，２は永久磁石、４はターゲット、６はウ
ェーハ、８は磁力線％　９は消耗前のターゲットの表面
、１０は環状永久磁石、１１は環状磁は最短径路の磁力
線、１７は最長径路の磁゛力線である。 特許出願人　国際電気株式会社 代理人　弁理士　山　元　俊　仁 第１図 第２図 第３図 １ 第　４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、減圧不活性ガス雰囲気中で、電界と磁界が直交する
   場所にプラズマを発生させるマグネトロンス・ンツタリ
   ングにおいて、内周側面および外周側面にそれぞれ磁極
   を有し、且つ両磁極が実質的に同一平面上にある環状永
   久磁石と、この環状永久磁石の外周側面よシ一定距離な
   へだてて前記両磁極を含む平面に平行した平面上に設け
   られた環状の磁極片と、この環状の磁極片をその平面に
   対し垂直方向に移動させる駆動装置と、前記環状永久磁
   石の１つの主表面側にその主表面から一定距離をへだて
   で設けられた前記環状永久磁石よシ外径の大きい円形タ
   ーゲットを具備することを特徴とするマグネトロンスパ
   ッタリング装置のスパッタ源０ ２、第１項記載の環状永久磁石として複数個の扇形永久
   磁石を同一平面上に配置して円形永久磁石を構成したこ
   とを特徴とする前記マグネトロンスパッタリング装置の
   スパッタ源０