JPS62174376A - スパツタ装置 - Google Patents

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】 〔概要〕 半導体装置の金属膜の形成に用いられるマグネトロン・
スパッタ装置において、動作時に発生する二次電子ある
いは熱電子を有効に捕捉して、ウェハーの温度上昇を抑
え、性能の改善を図ったセンター・アノード構造につい
て述べる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、マグネトロン・スパッタ装置の性能の向上を
目的としたセンター・アノードの構造に関する。

半導体ウェハー上に薄膜を物理的に成長させる方法とし
て、蒸着法とスパッタ法が利用されている。スパッタ法
では電界とこれに直交する磁界を加えて、電子をターゲ
ット近傍の空間に閉じ込め、プラズマ密度を高くする構
造のマグネトロン・スパッタ装置が多く用いられている
。

マグネトロン・スパッタ装置において、電子を閉じ込め
る電磁界領域から飛び出た二次電子、あるいは熱電子が
陽極（ウェハー支持電極）側に突入してウェハーの温度
上昇を来たし、成長層の膜質に悪影響を与える問題があ
る。

従って、実際のスパッタ装置ではターゲットの中央部、
あるいはターゲットの周囲に電子捕捉用のアノードを設
けているが、向充分でないので改善が要望されている。

〔従来の技術〕

通常使用されているマグネトロン・スパッタ装置の構造
を第２図の断面図を用いて説明する。

１はウェハー上に成長させるべき薄膜材料よりなるター
ゲット、２はターゲットの支持台、３はマグネ・ット、
４はウェハーを支持する陽極、５は薄膜成長を行うウェ
ハー、６はセンター・アノード、７はアウター・アノー
ドを示す。

上記構造は真空容器内に収容され、真空容器にはガス導
入孔８と排気孔９を備え、動作時アルゴン等の不活性ガ
スを導入することにより、容器内は１０−’Ｔｏｒｒ前
後の真空度に維持される。

通常の使用条件では陽極４は接地され、ターゲット（陰
極）側には電源１０により数１００■の負電圧が印加さ
れる。

マグネットの配置は第２図に示す如く、ターゲットの表
面近傍で、磁界がターゲットの中央部より出て、周辺部
でターゲットに帰る円弧を描くように構成されている。

ターゲットが円板状の場合は、磁界は全て放射状に外方
に向かう構造となる。ターゲットの形状は円板状のみな
らず、楕円形の場合も磁界は同様である。

スパッタ動作は、アルゴン・イオンがターゲットに衝突
して、ターゲットより中性の原子あるいは分子をスパッ
タさせて、ウェハー５上に積層される。

この時二次電子も放射され、これらの電子はターゲット
表面の電磁界により拘束され、サイクロイド運動を行っ
てアルゴン・イオンの増殖に寄与する。

この時、拘束より離脱した電子が陽極のウェハーに衝突
して、ウェハーを加熱するの防止するため、これらの電
子を捕捉する接地電位に置かれたセンター・アノード６
とアウター・アノード７が設けられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記に述べた、従来のスパッタ装置は、電子捕捉用のセ
ンター・アノードの高さはターゲツト面とほぼ同一の平
面内に留まっている。

これはターゲットよりウェハー面にスパッタされる原子
に対して、影（シャドーイング）を作らないこと、ある
いはセンター・アノード材料が直接スパッタされ、ウェ
ハー上の膜質にコンタミネーションを起こさせないこと
等の理由による。

このため浮遊電子の捕捉効率が悪く、ウェハーに衝突す
る電子を充分防止出来ないと云う問題が残されている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、ターゲットの中央部に設ける電子捕捉用
のセンター・アノードの構造としては、ターゲットと同
一の材料を使用し、且つ陽極側に突出せる構造を用いる
本発明のスパッタ装置によって解決される。

〔作用〕

センター・アノードの材質をターゲットと同一とするこ
とにより、コンタミネーションの問題は避けることが出
来る。従ってターゲットの材質が変わる場合には、取替
可能なる構造を採用しても良い。

センター・アノード構造は陽極側に突出せる位置に設け
ることにより、拘束電磁界の磁界の影響は少なく、浮遊
電子は電界のみにより加速直進するので、電子の捕捉効
率が大幅に改善れさる。

〔実施例〕

本発明によるスパッタ装置の一実施例を図面により詳細
説明する。特に変更れさる構造はセンター・アノード部
分であり、その他の主要部の構造は従来の技術の項で説
明せるものと変わらない。

従って、従来の技術の項において用いた符号と同一のも
のは説明を省略する。

第１図（ａ）はターゲット１とセンター・アノード６の
部分のみの断面図、（ｂ）はその上面図を示す。

センター・アノード６は、中心軸６１と環状電極６２と
３本の支持電極６３により構成されている。これらの材
質は全てターゲットと同一のものを使用し、ターゲット
材料が変わる場合には取り替えて使用することが可能で
ある。

環状電極６２は、第１図（ａ）の如くマグネット３によ
る磁界の影響が殆ど及ばない位置、即ち陽極側に突出し
て設置れさる。

また、環状電極のリング形状は、ターゲットよりウェハ
ーに対するシャドーイング少ないように選定することに
より、ウェハー上の積層膜厚のばらつきを少なくするこ
とも可能である。

環状電極６２あるいは支持電極６３にアルゴン・イオン
が衝突し、スパッタ現象が発生してもターゲ７）と同一
の材料であるので、膜質に影響は与えない。

本実施例で説明せるセンター・アノード構造はその一例
であり、ターゲット、陽極、マグネット等の構造により
多くの変形構造が考えられるが、これらも本発明に適用
範囲に含まれる。

〔発明の効果〕

以上に説明せるごとく、本発明のセンター・アノード構
造を適用せるスパッタ装置により、ウェハーの温度上昇
は抑制され、積層された膜質の向上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明にがかわるセンター・ア
ノード構造を説明する断面図と上面図、第２図は従来の
スパッタ装置を説明する断面図、を示す。 図面において、 １はターゲット、 ２は支持台、 ３はマグネット、 ４は陽極、 ５はウェハー、 ６はセンター・アノード、 ７はアウター・アノード、 ８はガス導入孔、 ９は排気孔、 ＩＯは電源、 をそれぞれ示す。 （ｂ）上面図 第　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ターゲット（陰極）（１）の中央部に電子捕捉用のセン
   ター・アノード（６）を設けたマグネトロン・スパッタ
   装置において、 該センター・アノードは前記ターゲットと同一の材料で
   構成され、且つ陽極（ウェハー支持電極）（４）側に突
   出せる構造よりなることを特徴とするスパッタ装置。