JPS60116774A

JPS60116774A - スパッタ装置

Info

Publication number: JPS60116774A
Application number: JP22625583A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kaeriyama; 敏之帰山
Original assignee: Texas Instruments Japan Ltd
Current assignee: Texas Instruments Japan Ltd
Priority date: 1983-11-30
Filing date: 1983-11-30
Publication date: 1985-06-24
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPH0718006B2

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】この発明及びこれに牽連する第二の発明は、半導体製造
工程にて、基板上に一種類又は二種類以上の金属原子あ
るいは非金属原子を被着させて、金属被膜や酸化物被膜
を形成するためのスパッタ装置に係わり、４に、プラズ
マ雰囲気２中に、被スパツタ原子を含有し、負電位に保
たれたターゲットと、被スパツタ原子が被着される基板
とが対向配置され、該ターゲットには、二ローション領
域制御用マグネット群が配設されて成り、プラズマ雰囲
気中で電離生成された陽イオン粒子が、該マグネット群
によりターゲットの付近に形成された磁界の影響を受け
つつ、該ターゲットからの負電界に吸引されて、専ら、
該ターゲットの二ローション領域に射突し、専ら、該領
域中の被スパツタ原子をスパッタし、該被スパツタ原子
を該基板上に被着させるようにしたスパッタ装置におけ
る、ターゲット中の被スパツタ原子の成分比と基板上の
被着層中の原子のそれとの不一致性（ｉ：！、′Ｆ、原
子成分比のシフトという）を減少させるための改良に関
するものである。

、従前、この種のスパッタ装置としては、第１、図及び
第２図に余されるような構成のものが多すなわち、例え
ば、モリブデン及びシリコンを被スパツタ原子として含
有するターゲット１と被着層としてのモリブデン−シリ
サイド被膜２が形成されるべき基板３とが対向配置され
、ターゲット１には、図示されない直流電源から負の電
圧が供給されて、これが基板３に対して負電位に保たれ
ることから、ターゲツト１〜基板３間には、プラズマ雰
囲気が生成される。

ターゲット１の、基板３と反対側の面は、バッキングプ
レー）１ａで裏打ちされており、該プレー）１８面上に
は、そのΦ心位置に突設された円筒状コア４ａと、該コ
ア４ａを同心状に囲６環状ヨーク４ｂとの間を放射状に
跨ぐようにエロージョン領域制御用マグネット群５が配
設され名。

そして、被着（デポジション）処理に際しては、ターゲ
ツト１〜基板３間に生成されたプラズマ雰囲気中の不活
性ガス、門型的には、アルゴンが電離されて生成された
陽イオン（Ａｒ）粒子がターゲット１からの負電界に吸
引されて該ターゲットに射突し、被スパツタ原子として
の、モリブデン及びシ、リコンを叩き出（スパッタ）し
て、これを基板１上に被着させて、モリプデレーシリサ
イド被膜２を生成するのであるが、陽イオン（君）粒子
がターゲットに射突する際に、エロージョン制御用マグ
ネット群５によ゛す′、ターゲ・・ト１の、基板３に対
向する面上付近に３６成される磁界の影響を受けて、そ
の射突進路に偏りを生ずるので、第２図に示されるよう
に、ターゲット１の基板３に対向する面上に該磁界の影
響により定まる環状のエロージョン領域５ａ。

すなわち、一つの閉ループに・形成されたエロージョン
領域に対して、該陽イオン粒子が専ら集中的に射突する
ものである。

しかるところ、かかる従来のスパッタ装置では、原子成
分比のシフトが被膜の品質を悪化する要因として知られ
ている。

一例として、上述のように、モリブデン−シリサイド被
膜を生成する場合について詳述すれば、第３図に示され
るように、直径８インチの円板状の基板３（ナイトライ
ド／シリコン）を回転テーブル７上に載置して、該テー
ブル面から５　ｃａｎ上方に配置された直径８インチの
ターゲラ）　１　（Ｍｏｖｉｅ、　Ｏ合金）の下方投影
面内を周速１０１ｒ／ｅＣ１５）１．ＰＭにて通過させ
、これにより二鎖投影面中の基板３と、該基板に対して
一６００ｖに保たれたターゲット１間のアルゴン雰囲気
（１０ｍＴｏｒｒ）中に形成された　プラズマ雰囲気中
での間歇的なス・バッタリーングによる被着処理を１０
分間、行った後、一つの基板３上に被着したモリブデン
−シリサイド被膜２の、基板直径方間に沿って、始点Ａ
（回転テーブル７の内側に面する基板３端部の位置）か
ら基板中心１ｔｆ（始点Ａからの距離が４インチの位置
）を経て終点Ｂ（回転テーブル３の外側に面する基板３
端部の位置）１こ至る線分上の各位置における抵抗率を
ｆｆ１ｌＪ定して、これを基板中心位置１（、ｆでの抵
抗率で表わされるような変化傾向が認められる、そして
、この変化傾向が表わす被膜２上の各位置ごとの抵抗率
の非一様性は、該被膜中のモリブデンとシリコンの成分
比がターゲット１中のそれに刻して不一致であること、
すなわち、原子成分比のシフトに起因する現象であって
、基＆１上に被着される被膜の電気的特性を不適切なも
のとし、更には、該基板上に生成される多数の半導体チ
ップの各々について、電気的特性の大幅なバラツキを生
じさせるという欠点があった。

かかる欠点を招来する根不原因であるところの、原子成
分比のシフトは、専ら、エロージョン領域制御用マグネ
ッ）７ｓらの漏洩磁束の影響を受けて、プラズマ雰囲気
中の陽イオン粒子が基板３上に反転射突して、該基板上
の被膜２ヲ逆スハツタし、該被膜中の原子のうち、より
質量の軽いシリコンを運び去ってしまうことに起因して
生起する現象であると考えられる。

しかるところ、従来装入におけるエロージョン領域制御
用マグネット群５は、上述の逆スパツタ現象を全く考慮
することなく、専ら、スパッタ処理速度と被膜厚さの均
一性とを数計する観点から、第２図に示される形状のエ
ロージョン領域を形成するために必要な磁界分布が、タ
ーゲラ）１近傍にて生成されるように配設されているも
のであった。

そこで、本発明者は、ターゲットのエロージョン領域の
形状が原子成分比のシフトに対して強い相関を持ってい
るという経験上の知見に尤づいて、エロージョン領域を
形成するための磁界の漏洩磁束によって、連スパッタの
度合いとその作用領域をも制御し、もって、エロージョ
ン領域から射突する原子の被膜中での原子成分比シフト
を、逆スパツタ作用により相殺補償可能なエロージョン
領域の形状についての探索ヲ着想し、種々実験を重ねた
結果、二以上の閉ループに形成されたエロージョン領域
が上記原子成分比シフトの相殺補償に有効であることを
見い出して、この発明を完成するに至ちたものである。

更に、本発明者は、基板上の被膜中での原子成分比シフ
トには、専ら、該基板の移動方向に直交する方向（回転
テーブル７の半径方向）に関して現われ、該基板の移動
方向（回転テーブル７の円周方向）に関しては、殆ど現
われないという性向があることに着眼し、上記この発明
１こ係わるエロージョン領域を有するターゲット直下の
平面内での基板の運動につき、種々実験を重ねた結果、
基板をターゲット直下の平面内で回転又は往復動させる
ことが、原子成分比シフトの相殺補償に有効であること
を見い出して、この発明に重連する第二の発明を完成す
るに至ったものである。

したがって、この発明の目的は、従前のスパッタ装置に
おける原子成分比シフトの問題点に鑑今、専ら、ターゲ
ットのエロージョン領域からスパッタされて基板上に被
着される被膜の原子成分比シフトを、該エロージョン領
域の形成のための磁界からの漏洩磁束によっ−Ｃ制御さ
れる逆スパツタ作用で−もって相殺補償することにより
、前記欠点を除去し、基板上に被着される被膜、換言す
れば、基板上に生成される半導体の電気的特性の悪化を
防止し、更には、基板上に生成される多数の半導体チッ
プの各々についての電気的特性を均一化できる優れたス
パッタ装置を提供せんとするものである。

上記目的に沿うこの発明の構成は、プラズマ雰囲気中に
ターゲットと基板を対向配置し、ターゲット上のエロー
ジョン領域が、該ターゲツト面内で、二以上の閉ループ
を形成するように、該ターゲットの、基板と反対側の面
上にエロージョン領域制御Ｊロマグネット群を配設した
ことを要旨とするものであり、この発明に重連する第二
の発明の構成は、上記この発明の構成要素であるターゲ
ットに対向する基板を、該ターゲット直下の平面内で回
転又は往復動可能に配設したことを要旨とす、るもので
ある。

第５図及び第６図に基づいて、この発明の一実施例を説
明すれば、以下の通りである。

ＭｏＳｉ２．０合金から成るターゲット１′の、基板（
図示せず）と反対側のバッキングプレート面には、第５
図中点線で示されるように、該ターゲットの中心位置に
円筒状コア４ａが突設され、これを囲むように、透磁性
体から成る第一の環状ヨーク４Ｃが突設され、更に、そ
の外周には、該ヨーク４Ｃを囲むように、同様に透磁性
体から成る第二の環状ヨーク４ｄが突設される。

そして、円筒状コア４ａ’と第一の環状ヨーク４Ｃとの
間を放射状に跨ぐように、第一のエロージョン領域制御
用マグネット群５ａが配設され、更に、第一の環状ヨー
ク４Ｃと第二の環状ヨーク４ｄとの間を放射状に跨ぐよ
うに、第二のエロージョン領域制御用マグネット群５ｂ
が配設されていて、両マグネット群５ａ、　５ｂ中の各
マグネットは。

その極性が第一の環状ヨーク４Ｃに関して対称となるよ
うな姿勢、換言すれば、各マグネットの。

該環状ヨーク４Ｃに当接する端部の極性が同一となるよ
うな姿勢に保持される。

かかる配列の、第一、第二のエロージョン領域制御用マ
グネット群５ａ、５ｂからの磁界によって、ターゲット
１の基板（図示せず）に対向する面上に形成されるエロ
ージョン領域６′ａ、６ｉ）は、第５図中に余白で示さ
れるように、二つの円環、すなわち、二つの閉ループ（
６′ａ、６′ｃ）に形成されるものである。

このようなエロージョン領域を持つターゲット１直下の
平面内で、第３図に基づいて説明した方法、条件と同一
の方法、条件に従って、基れに比べて著しく平坦化され
ていることが分る。

次いで、第７図及び第８図に基づいて、′この発明に重
連する第二の発明の一実施例を説明すれば、以下の通り
である。

Ｍｏ　Ｓｉ　’１．Ｑ合金から成り、第５図に示される
ように、二辺上の閉ループに形成されたエロージョン領
域を持つターゲット１直下の平面内で、基板３は、反時
計方向に５几ＰＭで自転しなか、ら、その自転回転軸ｉ
ｔが、ターゲット１の中心位置に合致する公転回転軸８
を中心として、円軌跡を描いて、時計方向に５ＲＰＭで
公転するように、適宜の回転駆動手段により、回転運動
が与えられる。

このとき、自転回転速度と公転回転速度との関係を適切
に調整することにより、基板３のオリエンテーションフ
ラット３ｂが常に一走の角度・（第７図の例では常に水
平）に保たれる。

基板３にかかる回転連動を与えながら、第３図・に基づ
いて説明した方法、条件（基板の運動に関する事項を除
く）と同一の方法、条件６ヒ従自転回転軸にｆを通り、
オリエンテーションフラるスパ→り装置のそれに比べて
も、更に、一段と平坦化されていることが分る。

そして、この発明及びこの発明に重連する第二の発明の
上記各実施例において、ターゲットＩＩ狛上のエロージ
ョン領域は、種々の実験からの知見によれば、二辺上の
閉ループに形成されていることが原゛子成分比シフトの
相殺補償に有効であり、好適な形状は第５図に示された
ものに限られるわけではな（、その他の、札々の形状に
関しても、原子成分比シフトの、有効な相殺補償作用が
確認された。

例えば、第９図に示されるように、円形のターゲットの
円周方向に１２０周期で繰り返えす歪曲波形の二重閉ル
ープであってもよいし、第１０図に示されるように、長
方形のターゲツト面上に形成された長方形の閉ループで
あって、一つの閉ループを周期として、該ターゲットの
長軸方向に繰り返えす多玉閉ループであってもよい。

そして、第１０図に示されるような二ローション領域を
有する長方形のターゲットをこの発明に奉迎する第二の
発明の構成要素として採用する場合には、第１１図に示
されるように、長方形のターゲット１直下の平面内で基
板３を該ターゲットの長袖方向に往復動させることが原
子成分比シフトの相殺補償に有効であることが確認され
た。

その際、該往復動の距離は、第１Ｏ図中の４以上であれ
ばよい。

以上のように、この発明によれば、ターゲツト面上のエ
ロージョン領域を二以上の閉ループに形成するような磁
界がターゲツト面に作用し、その磁界からの漏洩磁束が
基板にも及ぶように、二ローション領域制御用マグネッ
ト群をターゲット裏面に配設する構成としたことにより
、エロージョン領域制御用マグネット群からの漏洩磁束
を利用して、基板上の被膜に対する逆スパツタの度合い
とその作用を制御し、もって、該被膜の原子成分比シフ
トを相殺補償し、これにより、基板上に被着される被膜
の電気的特性、換言すれば、該基板上に生成される半導
体の心気的特性を適切なものに維持し、更には、該基板
上に生成される多数の半導体チップの各々について、均
一な電気的特性を実現するという優れた効果があり、生
成される半Ｕ４体の品質を格段に向上させる点で産業上
の実益は大である。

加うるに、この発明に奉迎する第二の発明によれば、上
記この発明の構成において、基板をターゲット直下の平
面内で回転又は往復動可能に配設する構成としたことに
より、エロージョン領域からの被スパツタ原子の基板上
への被着作用と、基板上の被膜に対する逆スパツタ作用
とが共に、エロージョン領域の形状との関連で適切に選
定された基板の移動軌跡に沿う方向に関しては、−株化
されることから、上記この発明による原子成分比シフト
の相殺補償作用と相俟って、上記この発明の諸効果をよ
り一層顕著なものとし、とりわけ、基板上に生成される
多数の半導体チップの電気的特性のバラツキをより一層
完全に除去できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、従来のスパッタ装置に関するもので
あり、第１図は、その構成を示す断面図、第２図は、タ
ーゲット１上のエロージョン領域の説明図、第３図は、
基板３上の被膜２の抵抗率の測定に関する説明図、第４
６、第３図中、始点Ａから中心位置Ｒｆを経て終点Ｂに
至る線分上でのエロージョンの深さを示すグラフ、第４
図（Ｂ）は、第３図中の１ｂＩじ線分上での被膜の比抵
抗率（中心位置Ｒｆ上での抵抗率で基準化した値）の変
化傾向を示すグラフである。第５図〜第６図は、この発明の一実施例に関するもので
あシ、第５図は、クーグツト１上のエロージョン領域の
説明図、第６図（Ａ）、ＣＢ）は、第４図（Ａ）、（Ｂ
）に対応させて、エロージョンの深さと比抵抗率を対比
させて示すグラフである。１、７図〜第８図は、この発明゛に奉迎する第二の発明
の一実施例に関するものであシ、第１図は、ターゲット
１直下の平面内での基板３の運動を示す説明図、第８図
（Ａ）、（Ｂ）は、第４図（Ａ）、（Ｂ）に対応させて
、エロージョンの尿さと比抵抗率を対比させて示すグラ
フである。第９図〜第１０図１１この発明及びこの発明に零連する
第二の発明に係わるターケラト上のエロージョン領域の
他の態様を示す説明図、第１１図は、第１０図のエロー
ジョン饋域に好適に対応する基板３の運動を示す説明図
である。１・・・・・・ターゲット　２・・・・・・被膜３・・
・・・・基板５ａ、　５ｂ・・・・・・エロージ冒ン領域制御用マグ
ネット群６’ａ、　６’ｂ・・・・・・エローシ冒ン領域８・・
・・・・公転回転軸　Ｒ’ｆ・・・・・・自転回転軸詑
９図　′・ □ 第菫〇−図　、、゛第１１図手続補正書（方式）１４１件の表示昭和５８年　特　許　願第２２６２５５号２、発明の名
称　スパッタ装置３　補正をする者事件との関係　特許出願人佇−：７　東京都港区北青山３丁目６番１２号青山富士
ビ／Ｌ４、代理人６　補正により増加する発明の数　０７　補正の対象別紙のとおり８−１　明細書の「図面の簡単な説明」の欄の記載を以
下のように補正する。（１）第１１負第１９行〜第１８負第５行［第４図（Ａ
）は、・・・・・・・・・グラフである。」を［第４図
は、第３図中、始点Ａから９氾・位置Ｒｆを経て終点Ｂ
に至る線分上でのエロージョンの深さくＡ）と、同じ線
分上での被ＩＮの比抵抗率（中心位置Ｒｆ上での抵抗率
で基準化した値〕の変化傾向（Ｂ）を対比して示すグラ
フである。」に補正する。（２）第１８負第８行〜同頁第１０行［第６図（Ａ）、（Ｂ）は、・・・・・・・・・グラフ
である。」を［第６図は、第４図中の（Ａ）、（Ｂ）に
それぞれ対応するエロージョンの深さくＡ）と比抵抗”
４（Ｂ）を対比して示すグラフである。」に補正する。（３）第１８負第１４行〜同負第１６行［第８図ＧＡ）
、（Ｂ）は、・・・・・・グラフである。」を「第８図は、第４図中の（Ａ）、ＣＢ）にそれぞれ
対応するエロージョンの深さくＡ）と比抵抗率（Ｂ）を
対比して示すグラフである。」に補正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被スパツタ原子を含有し、負電位に保たれたター
ゲット１と、該ターゲット１からスパッタされた被スパ
ツタ原子が被着される基板３とがプラズマ雰囲気中に対
向配置され、該ターゲット１の、該基板ｌと反対側の面
上には、エロージョン領域制御用マグネット群５が配設
されて成り、プラズマ雰囲気中の陽イオン粒子が、該マ
グネット群５により、該ターゲット１の、該基板３に対
向する面上付近に形成された磁界の影響を受けつつ、該
ターゲラ）ｌからの負電界に吸引されて、専ら、該ター
ゲッ°トｌの、該基板３に対向する面上のエロージョン
領域に射突し、専ら、該領域中の被スパツタ原子をスパ
ッタし、該被スパツタ原子を該基板３上に被着させるよ
うにしたスパッタ装置において、上記エロージョン領域
制御用マグネット群５は、ターゲット１のエロージョン
領域が二以上の閉ループを形成するように配設されてい
ることを特徴とするスパッタ装置。
（２）仮スパッタ原子を含有し、負電位に保たれたター
ゲット１と、該ターゲット１からスパッタされた被スパ
ツタ原子が被着される基板３とがプラズマ雰囲気中に対
向配置され、該ターゲット１の、該基板３と反対側の面
上には、エロージョン領域制御用マグネット群５が配設
されて成り、プラズマ雰囲気中の陽イオン粒子が、該マ
グネット群５により、該ターゲット１の、該基板３に対
向する面上付近に形成された磁界の影響を受けつつ、該
ターゲット１かりの負電界に吸引されて、専ら、該ター
ゲット１の、該基板３に対向する面上のエロージョン領
域に射突し、専ら、該領域中の被スパツタ原子をスパッ
タし、該被スパッタ原、子を該基板３上に被着させるよ
うにしたスパッタ装置において、上記工ローション領域
制御用マグネット群５は、ターゲット１のエロージョン
領域が二以上の閉ループを形成するように配設され、上
記基板３は、ターゲット１直下の平面内で回転又は往−
復動可能に配設されていることを特徴とするスパッタ装
装置。