JPS60200962A - プレ−ナマグネトロンスパツタリング方法 - Google Patents
プレ−ナマグネトロンスパツタリング方法Info
- Publication number
- JPS60200962A JPS60200962A JP5426584A JP5426584A JPS60200962A JP S60200962 A JPS60200962 A JP S60200962A JP 5426584 A JP5426584 A JP 5426584A JP 5426584 A JP5426584 A JP 5426584A JP S60200962 A JPS60200962 A JP S60200962A
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- JP
- Japan
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- target
- substrate
- film
- pole piece
- sputtering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
- H01J37/3408—Planar magnetron sputtering
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は薄膜生成プロセスであるブレーナマグネトロン
スパッタリング方法に関するものである。
スパッタリング方法に関するものである。
今日、スパッタ装置に広く用いられているプレーナマグ
ネトロンスパッタ電極を第１図に示す。底板を持つ円筒
状のカソードボックス１内にＥ型の断Ｔｈｍ状（中央に
円柱状磁極を有し、かつこれと同軸に円筒状磁極を持つ
。）を持つ永久磁石２が配置されている。この磁石の上
■にバッキングプレート３を介して成膜材料であるター
ゲット４が取り付けられている。ターゲット４は平板で
、被成膜基板１０と平行に設置されている。
ネトロンスパッタ電極を第１図に示す。底板を持つ円筒
状のカソードボックス１内にＥ型の断Ｔｈｍ状（中央に
円柱状磁極を有し、かつこれと同軸に円筒状磁極を持つ
。）を持つ永久磁石２が配置されている。この磁石の上
■にバッキングプレート３を介して成膜材料であるター
ゲット４が取り付けられている。ターゲット４は平板で
、被成膜基板１０と平行に設置されている。
バッキングプレート３はターゲット４の機械的強厩を補
い、かつスパッタ時のターゲット加熱を防止するため裏
面で水冷されている。
い、かつスパッタ時のターゲット加熱を防止するため裏
面で水冷されている。
６．７は冷却水を給排するパイプである。またターゲッ
ト４の近傍には７ノード５が設置され、通常アノード５
は、ケーシング８に取り付けられ、アース電位となって
いる。カソードボックス１とケーシング８は絶縁物９に
よって電気的に絶縁され、カソードボックス１には高圧
の負電位が印加されている。（印加手段は図示せず）こ
の様な構造の従来の電極では、磁石２はターゲット４０
表面にトンネル状の閉じた磁界を形成し、このため、タ
ーゲット４から飛び出た電子は、アノード５とターゲッ
ト４との間の電界と磁界によってターゲット４表面上で
トロコイド運動を行ない、雰囲気のガスを高密度にプラ
ズマ化し、このためイオン化されるガスイオンの菫も増
え、ターゲットを多（のイオンで衝撃するため、はじき
出される＃：膜材料も増加し、基板１０上に高速の成膜
が行なえる。ところが、磁石２によって形成されるター
ゲット４０表向上での磁界１１は第１図に示す様にトン
ネル状になっておりかつ、円形のターゲットにおいて、
ドーナツ状の磁界１１を形成している。ところが電子は
上記の電界及び磁界が直交する領域に収束されるため、
ガスが高密度にプラズマ化される領域も上記ドーナツ状
磁界の中心近傍に限定される。したがって、ターゲット
４において、ドーナツ磁界に対応した領域がスパッタを
受ける。このスパッタを受ける領域は一般にエロージョ
ン領域と呼ばれている。
ト４の近傍には７ノード５が設置され、通常アノード５
は、ケーシング８に取り付けられ、アース電位となって
いる。カソードボックス１とケーシング８は絶縁物９に
よって電気的に絶縁され、カソードボックス１には高圧
の負電位が印加されている。（印加手段は図示せず）こ
の様な構造の従来の電極では、磁石２はターゲット４０
表面にトンネル状の閉じた磁界を形成し、このため、タ
ーゲット４から飛び出た電子は、アノード５とターゲッ
ト４との間の電界と磁界によってターゲット４表面上で
トロコイド運動を行ない、雰囲気のガスを高密度にプラ
ズマ化し、このためイオン化されるガスイオンの菫も増
え、ターゲットを多（のイオンで衝撃するため、はじき
出される＃：膜材料も増加し、基板１０上に高速の成膜
が行なえる。ところが、磁石２によって形成されるター
ゲット４０表向上での磁界１１は第１図に示す様にトン
ネル状になっておりかつ、円形のターゲットにおいて、
ドーナツ状の磁界１１を形成している。ところが電子は
上記の電界及び磁界が直交する領域に収束されるため、
ガスが高密度にプラズマ化される領域も上記ドーナツ状
磁界の中心近傍に限定される。したがって、ターゲット
４において、ドーナツ磁界に対応した領域がスパッタを
受ける。このスパッタを受ける領域は一般にエロージョ
ン領域と呼ばれている。
今日、半導体製造に用いられるスパッタ装置では、スパ
ック膜形成速度が速い等の理由から、基板とターゲット
とを静止対向させて成膜する方式が主流となってきてい
る。この様な成膜方式では、被成膜基板の膜厚分布は、
基板とターゲットとの距離、及び上記エロージョン領域
の位置によって異なる。このエロージョン領域の位置は
通常影領域の中心径によって代表される。
ック膜形成速度が速い等の理由から、基板とターゲット
とを静止対向させて成膜する方式が主流となってきてい
る。この様な成膜方式では、被成膜基板の膜厚分布は、
基板とターゲットとの距離、及び上記エロージョン領域
の位置によって異なる。このエロージョン領域の位置は
通常影領域の中心径によって代表される。
第２図は従来の平板状ターゲットを用いた場合の対象基
板内で、膜厚バラツキを±５％以下とするために必要な
基板←ターゲット間距離とエロージョン領域中心径との
関係を表わす図表で、基板の大きさがφ１００−＋φ１
２５ｍｍ、φ１５０調の６種類を示している。この図表
に表わされているように、φ１５０１Ｍ／）基板を用い
た場合には、基板−ターゲット間隔を７５ｆｆｉＩＩ＋
以上に離し、またエロージョン中心径はφ１４４以上必
要である。今後、基板の犬ぎさはφ１７５ｗｎ、φ２０
０咽と大きくなっていくｉ頃向にあるが、従来の様なタ
ーゲット形状及びスパッタ電極では、必要な膜厚分布を
得るためには十分に基板−ターゲットＩ”ｊｌ距離を長
くするか、または、エロージョン中心径をさらに大きく
する必要がある。しかし、エロージョン領域は、上記し
た様に磁石のポールピースとヨークにより決まる磁界分
布で決定されるので、エロージョン中心径を太き（する
ためには従来のスパッタ電極では磁石寸法を大きくする
必要がある。この結果、スパッタ電極は、全体寸法が太
き（ならざるを得す、このため、スパッタ電極が設置さ
れる真空容器も大きくなり、容器の排気時間がかかり、
スパッタ装置の実稼動時間を短くする一方、装置の価格
も上がってしまう欠点があった。また単に基板−ターゲ
ット間距離を長くすることは成膜速度を低くし、形成す
る膜内に取り込む残留ガス量を増加し、膜質を劣化させ
てしまう。さて、従来の平板ターゲット形状では、φ１
５０基板内で膜厚バラツキを±５％以下におさえるため
には、基板−ターゲット間隔７５＋＋ＩＩ＋１で、エロ
ージョン中心径はφ１４４論必要であるが、プラズマを
ターゲツト面の約１４０ｍｍの位置に発生させるには、
外側のポールピースの外径寸法はφ１７５調必要となる
。したがってスパッタ電極は、ケーシング等により全体
寸法が約φ２５０＋＋＋ｍ必要となる。
板内で、膜厚バラツキを±５％以下とするために必要な
基板←ターゲット間距離とエロージョン領域中心径との
関係を表わす図表で、基板の大きさがφ１００−＋φ１
２５ｍｍ、φ１５０調の６種類を示している。この図表
に表わされているように、φ１５０１Ｍ／）基板を用い
た場合には、基板−ターゲット間隔を７５ｆｆｉＩＩ＋
以上に離し、またエロージョン中心径はφ１４４以上必
要である。今後、基板の犬ぎさはφ１７５ｗｎ、φ２０
０咽と大きくなっていくｉ頃向にあるが、従来の様なタ
ーゲット形状及びスパッタ電極では、必要な膜厚分布を
得るためには十分に基板−ターゲットＩ”ｊｌ距離を長
くするか、または、エロージョン中心径をさらに大きく
する必要がある。しかし、エロージョン領域は、上記し
た様に磁石のポールピースとヨークにより決まる磁界分
布で決定されるので、エロージョン中心径を太き（する
ためには従来のスパッタ電極では磁石寸法を大きくする
必要がある。この結果、スパッタ電極は、全体寸法が太
き（ならざるを得す、このため、スパッタ電極が設置さ
れる真空容器も大きくなり、容器の排気時間がかかり、
スパッタ装置の実稼動時間を短くする一方、装置の価格
も上がってしまう欠点があった。また単に基板−ターゲ
ット間距離を長くすることは成膜速度を低くし、形成す
る膜内に取り込む残留ガス量を増加し、膜質を劣化させ
てしまう。さて、従来の平板ターゲット形状では、φ１
５０基板内で膜厚バラツキを±５％以下におさえるため
には、基板−ターゲット間隔７５＋＋ＩＩ＋１で、エロ
ージョン中心径はφ１４４論必要であるが、プラズマを
ターゲツト面の約１４０ｍｍの位置に発生させるには、
外側のポールピースの外径寸法はφ１７５調必要となる
。したがってスパッタ電極は、ケーシング等により全体
寸法が約φ２５０＋＋＋ｍ必要となる。
本発明の目的は上述の事情に九みて為されたもので、大
囲積の基板に均一な膜厚に成膜できるグレーナマグネト
ロンスバソタリング方法を提供１−るものである。
囲積の基板に均一な膜厚に成膜できるグレーナマグネト
ロンスバソタリング方法を提供１−るものである。
次に一本発明の原理について略述する。従来形の平板状
ターゲット４を用いてφ１５０ｍの基板に成膜する場合
、基板←ターゲット間隔７５■、エロージョン領域中心
径１１０ｍ＋＋＋のときの膜厚分布を第３図の「θ＝０
°」のカーブに示す。この図表に表わされているように
、基板内φ１００．までは±５％以下の膜厚バラツキと
なっているが、基板内φ１５０咽内では外周部の膜厚が
中心部よりも薄くなり、このため膜厚バラツキを±５％
の範囲内に押えることができない。
ターゲット４を用いてφ１５０ｍの基板に成膜する場合
、基板←ターゲット間隔７５■、エロージョン領域中心
径１１０ｍ＋＋＋のときの膜厚分布を第３図の「θ＝０
°」のカーブに示す。この図表に表わされているように
、基板内φ１００．までは±５％以下の膜厚バラツキと
なっているが、基板内φ１５０咽内では外周部の膜厚が
中心部よりも薄くなり、このため膜厚バラツキを±５％
の範囲内に押えることができない。
上述の考察に基づいて膜厚分布を均一ならしめるには、
基板中央部の成膜を抑制するとともに周辺部の成膜を促
進すれば良い。
基板中央部の成膜を抑制するとともに周辺部の成膜を促
進すれば良い。
上記の原理に基づいて前述の目的（均一な膜厚が得られ
るスパッタリング用ターゲット）を達成するため、本発
明のスパッタリング用ターゲットは、中央に柱状のポー
ルピースを設け、上記ポールピースの周囲に筒状のポー
ルピースを設けたマグネット構造体を内蔵したマグネト
ロン形スパッタ電極に用いられるスパッタリング用ター
ゲットにおいて、該ターゲット上のプラズマが発生する
部分に対応するターゲツト面に、被成膜基板に向かって
凸なる方向のテーパを設けたことを特徴とする。
るスパッタリング用ターゲット）を達成するため、本発
明のスパッタリング用ターゲットは、中央に柱状のポー
ルピースを設け、上記ポールピースの周囲に筒状のポー
ルピースを設けたマグネット構造体を内蔵したマグネト
ロン形スパッタ電極に用いられるスパッタリング用ター
ゲットにおいて、該ターゲット上のプラズマが発生する
部分に対応するターゲツト面に、被成膜基板に向かって
凸なる方向のテーパを設けたことを特徴とする。
以下、本発明の一実施例を第４図により説明する。ター
ゲット４′上でプラズマの発生する部分のターゲツト面
を基板面に立てた法線１３に対し外向きになる様に構成
する。即ち、被成膜基板１０に向かって凸なるとと＜１
５°のテーパを形成する。その他の構成部分は第１図に
示した従来のスパッタ電極におけると同様である。
ゲット４′上でプラズマの発生する部分のターゲツト面
を基板面に立てた法線１３に対し外向きになる様に構成
する。即ち、被成膜基板１０に向かって凸なるとと＜１
５°のテーパを形成する。その他の構成部分は第１図に
示した従来のスパッタ電極におけると同様である。
上記のように１５°のテーパを付した場合の膜厚分布を
第６図に［θ−１５’Ｊのカーブで示す。
第６図に［θ−１５’Ｊのカーブで示す。
第５図は基板とターゲットとの位置関係の説明図である
。
。
第６図に示す様に基板−ターゲット間隔がん陥、エロー
ジョン中心径がφ１１０ｍｍでは、約１５度の餉きのと
き、φ１５０基板に対し最もよい膜厚分布が得られる。
ジョン中心径がφ１１０ｍｍでは、約１５度の餉きのと
き、φ１５０基板に対し最もよい膜厚分布が得られる。
ターゲツト面で約１００ｍｍの位置にプラズマを発生さ
せる時に必要な外側ポールピースの寸法は約１４０ｆｆ
ｉ１１であり、このため、スパッタ電極の全体寸法は、
約φ２００＋ｍｎまで小形にすることが可能となる。す
なわち、小形のスパッタ電極で、大面積の基板に均一な
厚さの膜を形成することが可能である。
せる時に必要な外側ポールピースの寸法は約１４０ｆｆ
ｉ１１であり、このため、スパッタ電極の全体寸法は、
約φ２００＋ｍｎまで小形にすることが可能となる。す
なわち、小形のスパッタ電極で、大面積の基板に均一な
厚さの膜を形成することが可能である。
第６図に、本発明の他の実施例を示す。
前記の実施例（第４図〕においては従来装置と同様のス
パッタ電極用磁石２を用いた構成であるが、本実施例で
は中央の柱状ポールピース１５の先端を周囲の筒状ポー
ルピース１６の先端よりも高くしてターゲット４′に向
けて突出せしめである。このように構成するとターゲツ
ト面上でのプラズマ密度が増加し、成膜速度が上昇する
という特有の効果を生じる。
パッタ電極用磁石２を用いた構成であるが、本実施例で
は中央の柱状ポールピース１５の先端を周囲の筒状ポー
ルピース１６の先端よりも高くしてターゲット４′に向
けて突出せしめである。このように構成するとターゲツ
ト面上でのプラズマ密度が増加し、成膜速度が上昇する
という特有の効果を生じる。
以上詳述したように、本発明によれば、大面積の基板に
対して均一な膜厚のスパッタ膜を形成することができる
という優れた実用的効果を奏し、スパッタリングによる
薄膜生成プロセスの技術的発達、並びに半導体製品の品
質向上に貢献するところ多大である。
対して均一な膜厚のスパッタ膜を形成することができる
という優れた実用的効果を奏し、スパッタリングによる
薄膜生成プロセスの技術的発達、並びに半導体製品の品
質向上に貢献するところ多大である。
第１図は従来のスパッタ電極の断面図、第２図は膜厚の
バラツキを説明するための図表、第３図は膜厚分布を示
す図表、第４図は本発明のスパッタリング用ターゲット
の１実施例の断面図、第５図は基板とターゲットとの位
置関係の説明図、第６図は前記と異なる実施例の断面図
である。 ４′・・・本発明を適用したスパッタリング用ターゲッ
ト、１４・・・ターゲットの傾斜角、１５・・・中央の
柱状ポールピース、１６・・・周囲の筒状ポールピース 代理人弁理士 高 橋 明 夫 第１ 図 第２図 基板−ターゲット１Ｕｆｆ巨＃（７ｎア）第 ３ 図 ＸＪ＃中！口刀＼らｄ巨弯ｌ（肩ポ〕 第４−図 第５ 図 第２図 ト／３
バラツキを説明するための図表、第３図は膜厚分布を示
す図表、第４図は本発明のスパッタリング用ターゲット
の１実施例の断面図、第５図は基板とターゲットとの位
置関係の説明図、第６図は前記と異なる実施例の断面図
である。 ４′・・・本発明を適用したスパッタリング用ターゲッ
ト、１４・・・ターゲットの傾斜角、１５・・・中央の
柱状ポールピース、１６・・・周囲の筒状ポールピース 代理人弁理士 高 橋 明 夫 第１ 図 第２図 基板−ターゲット１Ｕｆｆ巨＃（７ｎア）第 ３ 図 ＸＪ＃中！口刀＼らｄ巨弯ｌ（肩ポ〕 第４−図 第５ 図 第２図 ト／３
Claims (2)
- （１） 中央に柱状のポールピースを設け、上記ポール
ピースの周囲に筒状のポールピースを設けたマグネット
構造体の上に、プラズマが発生する部分に対応するター
ゲツト面に、被成膜基板に向かって凸なる方向のテーバ
を形成したターゲットを設置してスパッタリングするこ
とを特徴とするブレーナマグネトロンスパッタリング方
法。 - （２） 前記の柱状の中央ポールピースの先端が、筒状
の周囲ポールピースの先端よりもターゲットに向かって
突出した形状であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載のブレーナマグネトロンスパッタリング方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5426584A JPS60200962A (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | プレ−ナマグネトロンスパツタリング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5426584A JPS60200962A (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | プレ−ナマグネトロンスパツタリング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60200962A true JPS60200962A (ja) | 1985-10-11 |
Family
ID=12965735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5426584A Pending JPS60200962A (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | プレ−ナマグネトロンスパツタリング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60200962A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63219578A (ja) * | 1987-03-06 | 1988-09-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スパツタリング装置 |
| JPH03170668A (ja) * | 1989-11-28 | 1991-07-24 | Anelva Corp | 平板マグネトロンスパッタリング装置 |
| US5336386A (en) * | 1991-01-28 | 1994-08-09 | Materials Research Corporation | Target for cathode sputtering |
| EP0625792A1 (en) * | 1993-05-19 | 1994-11-23 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and process for increasing uniformity of sputtering rate in sputtering apparatus |
| EP0753600B1 (en) * | 1995-07-14 | 2003-04-09 | Ulvac, Inc. | High vacuum sputtering apparatus and a substrate to be processed |
| CN103668096A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-03-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 条形磁铁、磁靶及磁控溅射设备 |
| CN105908147A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-08-31 | 重庆科技学院 | 非平衡磁控溅射电极及系统 |
-
1984
- 1984-03-23 JP JP5426584A patent/JPS60200962A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63219578A (ja) * | 1987-03-06 | 1988-09-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スパツタリング装置 |
| JPH03170668A (ja) * | 1989-11-28 | 1991-07-24 | Anelva Corp | 平板マグネトロンスパッタリング装置 |
| US5336386A (en) * | 1991-01-28 | 1994-08-09 | Materials Research Corporation | Target for cathode sputtering |
| EP0625792A1 (en) * | 1993-05-19 | 1994-11-23 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and process for increasing uniformity of sputtering rate in sputtering apparatus |
| US5538603A (en) * | 1993-05-19 | 1996-07-23 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and process for increasing uniformity of sputtering rate in sputtering apparatus |
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| CN103668096A (zh) * | 2013-12-26 | 2014-03-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 条形磁铁、磁靶及磁控溅射设备 |
| CN105908147A (zh) * | 2016-07-07 | 2016-08-31 | 重庆科技学院 | 非平衡磁控溅射电极及系统 |
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