JPS61119670A

JPS61119670A - 膜形成方法

Info

Publication number: JPS61119670A
Application number: JP24131384A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Okumura; 勝弥奥村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-11-15
Filing date: 1984-11-15
Publication date: 1986-06-06
Also published as: JPH021221B2

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】〔発明の技術分野〕本発明は、膜形成装置に関し、特にイオン銃を使用して
ターゲットをスパッタリングすることにより膜形成を行
なう装置の改良に係わる。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来よりスパッタリング現象を利用して膜形成を行なう
技術が知られている。これを第３図を参照して説明する
。まず、イオン銃１から５００〜１０００Ｖの加速電圧
で放出されたイオン、例えばアルゴンイオン２をターゲ
ット３に照射する。

この時、イオンによるスパッタリングがなされ、ターゲ
ツト材がスパッタ粒子４となってターゲット３から叩き
出され、これがターゲット３と所定の角度をなして対向
する基板５表面に堆積されることにより膜形成が行われ
る。

しかしながら、従来の膜形成装置では、ターゲットと基
板とを平行に対向させることができないため、ターゲッ
トとの距離が近い基板部分では膜堆積速度が大きくなり
、均一厚さの膜形成が困難であるという欠点があった。

このようなことから、基板を回転させる方法やターゲッ
トと基板との距離を大きくとる方法が試みられている。

しかしながら、前者の方法では装置が？ｉ！雑となり、
信頼性の低下を招く。後者の方法では、堆積速度が小さ
くなり、生産性の低下等を招く問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、ターゲットと基板とを平行に対向させた状態
で膜形成が可能な装置を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明は、イオン銃と、このイオン銃から放出されたイ
オンを偏向する磁界又は電界の発生手段と、前記イオン
が照射されるターゲットと、このターゲットに対向して
配置され、膜形成がなされる基板な支持する支持部材と
を具備したことを特徴とするのである。かかる本発明の
装置によれば、イオン銃から放出されたイオンを磁界又
は電界の発生手段により偏向させて、ターゲットに照射
させることによって、ターゲットと基板とを平行して対
向することが可能となり、厚さの均一な膜を形成できる
。また、前記発生手段により偏向角度を変化させること
によって、更に均一な厚さの膜形成が可能となったり、
基板表面のクリーニングや膜堆積時のステップ力バレイ
ジの改善化を達成できる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１Ｅ（ａ）、（ｂ）を参照し
て説明する。

図中の１１１〜１１６は、３０度の角度を持ち、ピッチ
が３０度で環状に配置したイオン銃であり、これらイオ
ン銃１１１〜１１６はそれらの中心に向けて水平方向に
アルゴンイオンを放出するものである。また、前記各イ
オンＲ１１１〜１１６の間には３０度の角度を持つ電磁
石１２１〜１２６が配置されている。こうしたイオン銃
１１１〜１１６及び電磁石１２１〜１２６により環状体
を形成している。また、前記イオン銃１１１〜１１［ｉ
及び電磁石１２１〜１２６の中空部の上方には、例えば
直径１５鑓のアルミニウムーシリコン合金からなるター
ゲット１３が配置されている。更に、前記イオン銃１１
１〜１１６及び電磁石１２１〜１２６の中空部の下方に
は、前記ターゲット１３と平行に、かつ、７５ｍ隔てて
基板を対向し、支持するための支持部材１４が配置され
ている。こうしたイオン銃１１Ｌ〜１１６、電磁石１２
１〜１２６、ターゲット１３及び支持部材１４は、図示
しない真空容器内に設置されている。なお、電磁石１２
１〜１２６は容器外に配置してもよい。

このような構成によれば、今、支持部材１４に基板とし
てのウェハ１５を固定した後、イオン銃１１ｔ〜１１Ｇ
をイオン電流１Ａの条件で動作させ、かつ電磁石１２１
〜１２６をオンさせると、各イオン銃１１１〜１１１ｉ
から例えば加速電圧１ｏｏｏｖのアルゴンイオンが放出
されると共に、アルゴンイオンは前記各電磁石１２１〜
１２ｓによって上方に向かう直角方向に偏向され、ター
ゲット１３に照射される。こうしたアルゴンイオンの照
射により、ターゲット１３からアルミニウム合金の粒子
１６がスパッタリングされて、該ターゲット１３と対向
して配置されたウェハ１５上にアルミニウム合金膜１７
が堆積される。従って、本発明によればターゲット１３
と基板としてのウェハ１５を平行に対向させた状態で膜
形成を行な゛うことができるため、ウェハ１５上に均一
の厚さのアルミニウム合金膜１７を形成できる。事実、
実施例で形成されたアルミニウム合金膜の膜厚変差を調
べたところ、７％であった。

また、前記電磁石１２１〜１２６のコイルに流すＮ流を
変化させ、偏向角度を変えてアルゴンイオンをターゲッ
ト１３に照射される領Ｖｔ＜エロージョンエリアと称す
る）１８を変化させることによって、より一層均−な膜
形成がなされ、膜厚均一性が更に５％と向上できる。し
かも、かかる偏向角度の変化により、ターゲット１３の
エロージョンエリアが広がることによって、ターゲット
１３の寿命を約５０％長くできる。この場合、イオン銃
１１１〜１１６から放出されるアルゴンイオンの加速電
圧を変化させることによっても、同様にエロージョンエ
リアを変化させることができる。

更に、膜堆積に先立って、予め電磁石のコイルに流す電
流の方向を逆にし、イオン銃１１１〜１１６から放出さ
れたイオンをウェハ１５表面に照射することによって、
ウェハ１５表面をクリーニングすることができる。これ
によって、ウェハ１５表面への膜の付着強度や電気的接
触抵抗を改善できる。特に、微細（１μｍ以下）なコン
タクトホールを有するデバイスでは効果が顕著となる。

なお、前記クリーニングにあたってはイオンによるウェ
ハ１５のダメージを軽減する目的からイオンの加速電圧
を２００Ｖ程度にすることが望ましい。

更に、ＩＩ！積中に、周期的にウェハ１５表面へのイオ
ン照射を行なうことによって、堆積した躾のステップ力
バレイジを飛躍的に向上できる。こうした方法を採用す
ることにより、１〜２μｍの微細なコンタクトホールを
アルミニウム合金膜で埋めることが可能となる。これは
、プラズマスパッタリングを採用した膜堆積方法と同様
な効果によってなされるものである。この時、ウェハ１
５面上での堆積速度とスパッタリングエツチング速度と
の比は１０〜５０の範囲することが好ましい。

なお、本発明は上記実施例で説明した第１図（ａ）、（
ｂ）に示す構造に限定されず、例えば第２図（ａ）、（
ｂ）に示す構造にしてもよい。

即ち、図中の１１１−〜１１６′は、３０度の角度を持
ち、ピッチが３０度で環状に配置したイオン銃であり、
これらイオン！＊１１ｔ〜１１Ｇは夫々下方向にアルゴ
ンイオンを放出するものである。

また、前記各イオン銃１１１〜１１６の間には３０度の
角度を持つ電磁石１２１〜１２Ｇが配置されている。こ
うしたイオン銃１１ｒ〜１１６′及び電磁石１２１〜１
２６により環状体を形成している。また、前記イオン銃
１１１′〜１１６−及び電磁石１２１〜１２６の中空部
内には、例えば直１！１５ｊ１１のアルミニウムーシリ
コン合金からなるターゲット１３が配置されている。更
に、前記イオン銃１１１′〜１１６′の下方には上面と
内側周面を開口した環状の偏向板１９が配置されている
。そして、前記イオン銃１１１−〜１１６−及び電磁石
１２！〜１２ｇの中空部の下方には、前記ターゲット１
３と平行に、かつ７５謔隔てて基板を対向し、支持する
ための支持部材１４が配置されている。こうしたイオン
銃１１１〜１１ｓ　ｚ電磁石１２１〜１２ｓ１ターゲッ
ト１３、支持部材１４及び偏向板１９は、図示しない真
空容器内に設置されている。

このような構成によれば、今、支持部材１４に基板とし
てのウェハ１５を固定した後、イオン銃１１１′〜１１
６−をイオン電流１Ａの条件で動作させ、かつ電磁石１
２１〜１２６をオンさせると、各イオン銃１１１′〜１
１ｓ　−から例えば加速電圧ｉ　ｏｏｏｖのアルゴンイ
オンが放出されると共に、アルゴンイオンは前記各電磁
石１２１〜１２６及び環状の偏向板１９によって略１８
０゜偏向され、ターゲット１３に照射される。こうした
アルゴンイオンの照射により、ターゲット１３からアル
ミニウム合金の粒子１６がスパッタリングされて、該タ
ーゲット１３と対向して配置されたウェハ１５上にアル
ミニウム合金膜１７が堆積される。従って、本発明によ
ればターゲット１３と基板としてのウェハ１５を平行に
対向させた状態で膜形成を行なうことができるため、ウ
ェハ１５上゛に均一の厚さのアルミニウム合金Ｉ！！１
７を形成できる。

また、第２図（ａ）、（ｂ）の膜形成装置においても、
工Ｏ−ジョンエリアを大きくするためにイオンの偏向角
度を変化させたり、ウェハ１５表面のクリーニングを行
なったり、膜堆積とエツチングとを周期的に行なうこと
によってステップ力バレイジの改善を行なったりするこ
とは、前述した第１図（ａ）、（１））図示の装置と略
同様できる。

更に、第２図図示の膜形成装置は、ターゲットとイオン
銃とを一体化してコンパクトにできる利点を有する。

上記実施例では、イオン偏向のために電磁石を用いたが
、電磁石の代わりに永久磁石を用いたり、永久磁石と電
磁石とを併用してもよい。更に強力な磁界を形成するた
めに超伝導磁石を使用してもよい。

また、上述した膜形成装置により石英のような非導電性
物質からなるターゲットにアルゴンイオンのような陽イ
オンのみを照射して膜形成を行なうと、ターゲットが帯
電する。このような場合には、陽イオンと同時に電子等
の陰イオンをターゲットに照射することによって、帯電
を防止することができる。

更に、上述した膜形成装置により化合物を基板上に堆積
する場合、酸化物であれば酸素イオンを、窒化物であれ
ば窒素イオンを用いたり、アルゴンイオンと併用したり
することによって、化学量論比を整合させることも可能
である。更には、ターゲット表面やスパッタ粒子が飛散
する空間に化学量論比を調節するようなガス、又は堆積
膜中へのドーピング物質を含んだガス等を導入すること
も効果がある。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明によればターゲットと基板と
を平行に対向して配置した状態で膜形成を行なうことが
できるため、膜厚を均一にでき、かつ堆積速度層クシて
生産性の向上を達成でき、しかもエロージョンエリアを
大きくすることが可能であることによりターゲットの寿
命の向上化、ランニングコストの低減化を達成でき、更
に基板表面側へのイオン照射が可能であるため、基板表
面のクリーニングやステップ力バレイジの改善を図るこ
とができる等種々の優れた効果を有する膜形成装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例を示す膜形成装置の概
略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ’−Ｂ線に沿う
断面図、第２図（ａ）は本発明の他の実施例を示す膜形
成装置の概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ
線に沿う断面図、第３図は従来の膜形成装置を示す概略
図である。１１１〜１１６．１１１−〜１１６−・・・イオン統、
１２１〜１２５・・・電磁石、１３ターゲツト、１４・
・・支持部材、１５・・・ウェハ、１６・・・粒子、１
７・・・合金膜、１８・・・エロージョンエリア、１９
・・・偏向板。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）イオン銃と、このイオン銃から放出されたイオン
を偏向する磁界又は電界の発生手段と、前記イオンが照
射されるターゲットと、このターゲットに対向して配置
され、膜形成がなされる基板を支持する支持部材とを具
備したことを特徴とする膜形成装置。
（２）磁界又は電界の発生手段が、イオンの偏向角度を
時間と共に変化させる機構を備えていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の膜形成装置。
（３）磁界又は電界の発生手段が、イオンの偏向角度を
時間と共に変化させ、かつイオンを支持部材上の基板表
面にも照射する機構を備えていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の膜形成装置。