JPS6167768A - スパツタタ−ゲツト - Google Patents

スパツタタ−ゲツト

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JPS6167768A
JPS6167768A JP18960184A JP18960184A JPS6167768A JP S6167768 A JPS6167768 A JP S6167768A JP 18960184 A JP18960184 A JP 18960184A JP 18960184 A JP18960184 A JP 18960184A JP S6167768 A JPS6167768 A JP S6167768A
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JP
Japan
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target
film
annular
sputtering
plane
Prior art date
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Pending
Application number
JP18960184A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Nakamura
宏 中村
Goshi Kojima
小島 剛資
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Priority to JP18960184A priority Critical patent/JPS6167768A/ja
Publication of JPS6167768A publication Critical patent/JPS6167768A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0682Silicides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はスパッタ装置に係り、特に2種以上の材料を混
合1−て膜形成を行なう場合に使用するスパッタターゲ
ットの改良に関するものである。
〔背景技術〕
半導体製品の製造に利用される薄膜形成技術としてスパ
ッタ法が使用されている(工業調査会発行電子材料19
81年別冊、昭和56年11月10日発行、p143〜
p148)。そして、近年ではスパッタターゲットに複
数種のターゲットを用いることにより、合金が不可能な
組成の薄膜を形成することが行なわれている。例えば、
半導体製品の高速動作化に伴なって近年多用されている
Movie  (モリブシリサイド)もその−例であり
、MoとSiの各ターゲットを夫々配設しかつこれらの
ターゲットに対して同時にスパッタを行なうことにより
、Mo 、 S i 訂混合した、つまり合金組成のM
oS+、、膜を得ることができる。
ところで、この種のターゲット構成は、第6図に示すも
ので、これは3重環状ターゲットと称されるもので中心
部1と外環部2をSi で形成し、内環部3をMoで形
成したものである。そして、このターゲットを所定の電
極上にセットした上で舘7図に示すように表面上に発生
されるプラズマPを図示左右力向に、移動制御しかつそ
の停止時間を制御することにより、SiとMoのスパッ
タ比を制御でき、これにより任意のSi/Mo比の合金
膜を得ることができる。
しかしながら、これらの図に示したターゲットは、中心
部1と内環部3および夕(環部2の各間の隙間から下側
の支持用電極(通常1ICu)がスパッタされないよう
に、内環部の両側を中心部1゜外環部2」:に張出した
構成とされており、そこに段差が生じている。このため
、プラズマは磁界が強くなる中央部】と外環部21C対
するスパッタ作用が犬ぎくなり、しかもこの場合にはM
oよりもSiの方がスパッタされ易いことが原因となり
第7図に示したように中央部1と外環部2のエロージョ
ン4の深さが増大される。この結果中央部1゜外環部2
と内環部3の段差りが更に増大され、前述したスパッタ
作用の強さの差が一層大きくなる。
このため、第8図の符号人のようにウェーハの処理枚数
の増大に伴なって合金膜中のSi含有量(Siwt%)
が碩増L、製品の品質や特性の不均一を生じることにな
る。また、これと共にターゲットの寿命も短かくなり、
高価なターゲットであることから製品のコスト低下の障
害になっている。
〔発明の目的〕
本発明の目的はターゲットにおけるエロージョンの発生
な抑fiilJすると共に、エロージョンによるスパッ
タ特性の変動を防止して均一な組成の膜形成を可能とし
、合わせてその寿命の向上を図ることのでさるスパッタ
ターゲットを提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すフ、「わち、中心部および1以上の環状f/、t(か
らなるスパッタターゲットでk〕って、各部間の隙間を
覆うように構成すると共に、各部の表面を均一な平面高
さに構成することにより、各部におけるスパッタ作用の
均一化を図り、かつエロージョンが生じた場合にもその
段差を小さく抑えて膜組成の変動を抑制することができ
るものである。
また、エロージョンの生じ易い部位の側縁な曲成しかつ
テーバ状に形成することにより、ターゲットの割れ、欠
けの発生を防ぎ、異物による信j1・[(性の低下を防
止できる。
〔実施例〕
第1図は本発明のスパッタターゲットを適用したスパッ
ク成膜装置の一実施例である。内部を所要のガス雰囲気
圧に設定可能なチャンバlo内にはカソード電極12と
ウェーハホルダ11とを上下刃向に対向配置+、、カソ
ード電極12.アノード電極、間忙直流市源32により
、高電圧印加しイ(するようになっている。そして、C
u等により形成されたカソード電極(バッキングプレー
1・)12」:には詳細を後述するターゲット20を取
着し、またカソード電極12下にはプラズマ制御部13
を設けている。このプラズマ匍jt1部13は中心壁1
4aに対して同心配置された内、外の周壁141) 、
 i 4. cを有する円形のヨーク14を主体とし、
各壁間で構成される環状溝1.5a、、15b内にコイ
ル16.17を内装している。これらコイル16.17
は夫々別個の電流源18 、、19に接続しており、各
電流源18,19の制御によっテ各コイル16.17へ
の通電量を変えることにより、例えば中心壁14aをN
極、内、外の合壁141) 、 14 cを夫々S極と
1.た磁石構体を構成して前記カソード電極12上に磁
界を生せしめ、かつこの磁界の強度分布な適宜に変化す
ることができる。これによりカソード% 杼1に発生さ
れる環状のプラズマP1径を変化させ、前記ターゲット
20に対するプラズマP1の水平(半径方向)位置を移
動制御することができる。
前記ターゲット20は、第2図のように円形板状の中心
部21ど、その外側圧同心配置した。ll’14&の内
環部22.外環部23とで3重環状に形成している。本
例では、スパッタ膜てMo5iz  を形成することか
ら、前記中心部21と外環部23をSlで形成し、内環
部22をMoで形成している。そして、第3図九一部を
拡大して示すように1、内環部22を断面T字状に形成
して中央部21と外環部iく23との間に介装し、中央
部21.内環部22゜外環部23の各間に形成される隙
間24.25をその上側部で被って下側のカソード電極
12がA′S呈されブrいように構成する電力、中央部
21と外環部23はその厚さを内環部22と同一と(−
1円環部22との対向辺には段部26.27を夫々形成
して前記内環部22の上側部を受は入れるように構成し
ている。この結果、中央部21.内環部22、夕(環部
(j23は全てその表面が同一高さの平面に形成される
ことになる。
以上の構成によれば、チャンバ10内の断裂のガス圧界
囲気下でカソード電極12.アノード電極、間に高電圧
(直流電力)を印加すれば両電極間にプラズマP1が発
生される。そして、これと同時に電流源18.19を制
御して各コイル16゜17への通電を制御することによ
りクーゲノ)20上に8ける磁界強度分布が変化され、
これに伴なってプラズマP、はターゲットの中径方向に
位置変化される。したがって、このプラズマP□の停止
位置およびその時間を適宜制御することにより、中央部
21.内環部22.外環部23におけるスパッタ作用が
制御され、そのスパッタ割合からSlとMoの所望の混
合比の膜をウェーハW表面に形成することができる。
そして、このとき内環部22が隙間24 、25を被っ
ているのでカソード電極12が露呈されることはなく、
スパッタ成膜中への不純物(Cu)の混入は防止される
。また、このとき中央部21゜内環部22.夕1環剖2
3は全て同一平面高さであることから各部に同一のスパ
ッタ作用力を及ぼし、スパッタ作用の均一化、安定化が
図られる。更に、<バッタの進行に伴なって、MOより
もスパッタされ易いSiの中央部21.夕1壌部23に
第4図に示すようなエロージョン30が次第に形成され
テモ、エロージョン30の内底面と内環部22表面との
段差D1+−言従来よりも小さく、これによりプラズマ
P、の偏りを抑制しがっSiスパックの変動を抑止する
。したがって、多数枚のウェーハ処理に対しても、第8
図に符号Aで示した従来に比較し゛C1同図に符号Bで
示すように合金(Movie)中におけるSiの含有量
の変動を抑えて安定化を図ることができる。これにより
、ターゲット2゜の寿命を長いものにでき低コスト化も
実現でざる。
ここで、第5図のように内環部22に対向する中央部2
1と外環部230段部26a 、27aの上縁を円弧状
に形成すると共に端面をテーパ状に形成してオ6けば、
エロージョンに伴なう段部26a27aの尖鋭形状化が
防止でき、割れ、欠けを未然に防止して異物の発生を防
ぎ、膜の品質、信頼性の低下を防止する。
〔効 果〕
+1.I  ターゲットを構成する中央部、内4Si部
、タ1項都の表面を同一平面に位置しているので、プラ
ズマによるスパッタ作用を各部に均一に及ぼすことがで
き、エロージョンを抑制しかつ比較的に均一度の良いス
パッタ成膜を行なうことができる。
(2)  スパックされ易い材料部分、前例では中央部
と外環部にエロージョンが生じても、各部の初期平面を
同一に形成しているので、エロージョンによって生じる
段差を小さく抑制でき、これによりプラズマの偏りを抑
制してスパッタ組成の変動を抑制できる。
(3)  エロージヨンを抑制しかつスパッタ組成の変
動を抑制できるので、ターゲットの寿命を向上し、低コ
スト化が達成でざる。
+41  ターゲットの段部な曲面状がっテーパ状とす
ることにより、エロージョンによってもターゲットの割
れ、欠けを防止し、異物の発生による成膜の信頼性低下
を防止できる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、前例ではM
o5t、の成膜について説明したが他の組成の成膜につ
いても同じである。また、組成によっては、4重項或い
はそれ以上のターゲット構成としてもよい。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体製品製造用の
スパッタ用ターゲットに適用した場合について説明した
が、それに限定されるものではなく、スパッタ装置のタ
ーゲットであれば同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用したスパッタ成膜装置の全体構造
を示す概略構成図、 第2図はターゲットの一部破断斜視図、第3図は型部の
拡大t4Ji面図、 第4図はエロージョンが発生した状態の断面図、第5図
は変形例を示す第3図と同様の図、第6図は提案前のタ
ーゲットの断面図、第7図はその不具合を説明するため
の彎剖拡太断面図、 第8図はSr含有率の変動を示すグラフである。 10・・・チャンバ、11・・・ウェーハホルダ、12
・・・カソード電極、13・・・プラズマ制御部、16
゜17・・・コイル、18.19・・・電流源、20・
・・ターゲット、21・・・中心部、22・・内環部、
23・・・外環部、24.25・・・隙間、26.27
・・・段部、、・・・アノード電極、32・・・直流電
源、P、・・ブバ的鴨← ミ 戸

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、スパッタ法により成膜を行なうターゲットであって
    、成膜の混合組成の各成分に相当するターゲット材料を
    平面配置してなり、各ターゲット材料間の隙間を一のタ
    ーゲット材料の張出部で被うように構成すると共に、他
    のターゲット材料の上面を前記一のターゲット材料の上
    面と同一高さ平面となるように構成したことを特徴とす
    るスパッタターゲット。 2、複数のターゲット材料を多重環状に配列形成し、そ
    の一つの環状部を断面T字状に形成して隣接する環状部
    等との間の隙間を被う一方、隣接する環状部等の前記一
    の環状部との対向辺には段部を形成して各環状部の上面
    を同一高さ平面としてなる特許請求の範囲第1項記載の
    スパッタターゲット。 3、3重環状に形成したターゲットの中央部と外環状部
    をシリコンで形成し、内環状部をモリブデンで形成して
    なる特許請求の範囲第2項記載のスパッタターゲット。 4、段部の上縁および端面を曲面およびテーパ状に形成
    してなる特許請求の範囲第2項又は第3項記載のスパッ
    タターゲット。
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