JPS6130027B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマグネトロンスパツタリング装置のス
パ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（ウエーハ）上に作製するため
に、ウエ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、スパツ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、ウエーハ
を低温に保つて高速で膜の生成が可能な点でマグ
ネトロンスパ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
ツタリング装置のスパツタ源およびスパツタ室の
構造を示すものである。図において１，２は永久
磁石であり、１と２は永久磁石であり、１と２と
はそれぞれ磁極の極性を逆に配置してある。３は
カソード、４はスパツタ源となる所要金属のター
ゲツト、５はアノード、６はウエーハ、７は真空
室、８はターゲツトを貫通する磁力線、９は消耗
前のターゲツト表面である。マグネトロンスパツ
タリングの特性としてスパツ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。
そのためにターゲツトの消耗面がＶ字形となるの
で利用効率が低く20〜30％である。

第２図はターゲツトの利用効率を上げるために
マグネツトの位置をスパ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
ることにより、ターゲツトがスパツタされる面積
を増やしたスパツタ源の構造を示したものであ
る。このようにすれば、ターゲツトの表面がほぼ
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％程度にはなるが、マグネツト
のような重量物を往復運動させるために大がかり
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ハ若しくは複数
枚のウエ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エーハ群に対して最も効
率の良い円形スパツタ源を用い、ウエーハおよび
スパツ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、円形配置のウエーハに対して
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ツ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
明のスパ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つて
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てて配置された環状
の磁極片である。１２はカソード、１３はスパツ
タ源となる所要金属で前記環状永久磁石の外径を
有するターゲツト、１４はアノード、１５はウエ
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、扇形に成形し前もつて内周面になる
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ツタリング装置の
真空室（第３図では大部分を省略してある。）の
雰囲気を10^-3Torr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。このプラズマによりターゲツト面のプラズマ
の発生している場所からスパツタリングが始ま
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り、従つてターゲツトの消
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
生期間中常に揺動運動をくり返すようにする。図
でＡの位置に磁極片１１がある時は永久磁石の外
周面の磁極より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
なり、電界との直交点（全体としては環状とな
る。）は外側、つまり大形の環状となる。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）を通ることになり、
電界との直交点（環状）は内側つまり小形の環状
となる。したがつて磁極片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
ーゲツトの消耗面もこれに従つて大形環状と小形
環状との間を揺動し、ターゲツトが供給し得る金
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、ターゲツトからの金属供給場所が同心
円状で揺動するために、本発明が対象としている
円形に配置されたウエーハ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エー
ハに対し、スパツタ点をターゲツト上で移動させ
てターゲツトの使用効率を向上させるばかりでな
く、スパツタ点を同心円状で拡大、縮少すること
により、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パ
ツタリング装置のスパツ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ツタ室の概略を示す構造図で
ある。第３図は本発明のスパツタ源の概略を示す
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はターゲツ
ト、６はウエーハ、８は磁力線、９は消耗前のタ
ーゲツトの表面、１０は環状永久磁石、１１は環
状磁極片、１３はターゲツト、１５はウエーハ、
１６は最短径路の磁力線、１７は最長径路の磁力
線である。

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
   スパ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
   磁石の外周側面より一定距離をへだて前記両磁極
   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
   へだてて設けられた前記環状永久磁石より外径の
   大きい円形ターゲツトを具備することを特徴とす
   るマグネトロンスパツタリング装置のスパツタ
   源。 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状磁石を
   構成したことを特徴とする前記マグネトロンスパ
   ツタリング装置のスパツタ源。