JPS637366A - マグネトロンスパツタ装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、マグネトロンスパッタ装置において、陰極タ
ーゲットの陽極対向側を凹状とすることによって、最近
の超微細加工技術のひとつであるステップカバレッジの
分布特性改善を目的とするマグネトロンスパッタ装置に
関するものである。

従来の技術 スパッタリング技術は、低圧の雰囲気ガスにグロー放電
を起こしてプラズマ化させ、陰極ターゲット材料に衝突
させることによって、被スパッタリング粒子が飛散し、
陽極近傍の基板上に堆積する薄膜形成技術である。（参
考文献：早用　卵佐著　薄膜化技術　共立出版　１９８
２初版）このグロー放電によって生じた雰囲気ガスのプ
ラズマを陰極ターゲットに接する空間に、直交電磁界を
用いて高密度に閉じ込めることによって、高率で堆積原
子、イオンを飛散させるマグネトロンスパッタ技術が知
られている。高密度の雰囲気ガスのプラズマの閉じ込め
には陰極ターゲット材料の裏側に永久磁石を配置し、直
交する磁界のもとで、電子にサイクロイド運動を起こさ
せ、ターゲット表面でのプラズマ密度を上げたプレーナ
マグネトロン型のスパッタ装置が知られている。第６図
に、従来構造のマグネトロンスパッタ装置（プレーナ型
）の概略図を示す。

第６図において、２１は基板、２２は１陽極、２３はタ
ーゲット、２４は陰唖、２５は電磁石またはソレノイド
コイル、２６はガス導入口である。

近年の半導体超微細加工技術のひとつである電極配線技
術を、アルミニウム等の金属を用いて、スパッタ技術に
よって形成する場合、サブミクロンのオーダーになると
、 １）段差構造のエツジの部分で薄くなシ、エレクトロン
マイグレーションを引き起こす結果、断線を生じる。

２）多層配線技術において重要なコンタクトホールの穴
埋めが、斜影効果の結果、よく埋まらない。

３）段差構造の上への堆積後、斜影効果、十分な平坦性
が確保されない。

等のステップカバレッジの問題が生じる。

従来、ステップカバレッジの改善のためには、陰極と陽
極間の放電電力に、バイアス電力を重畳させ、スパッタ
堆積とスパッタエツチングを同時に進行させるバイアス
スパッタ法、および、第９図に示すようなテーパターゲ
ット２７を有するダブルマグネトロンカソード（文献　
北原　年明電子材料　Ｐ、８２　工業調査会１９８６．
３月号）が開発されている。ダブルマグネトロンカソー
ドでは、通常のプレーナターゲット２３の周囲にリング
状のテーパターゲット２７を配置し、基板に到達する被
スパッタリング粒子の割合を増加させたものである。２
８はテーパーターゲット用磁石である。

発明が解決しようとする問題点 上記のテーパターゲットを有するダブルマグネトロンス
パッタ装置では、近年の大口径化ウェーハに対して、大
面積のターゲットを必要とし、機構も複雑となる。

また、バイアスバッタ法では、バイアス機構によるスパ
ッタエツチングの微細デバイスへのダメージが悪念され
る。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記テーパターゲットを用いたステング７バ
レッジ改善方法に比べ、凹状ターゲットを用いることに
よって、従来の一般的なマグネトロンスパッタ装置の一
部分を変更するだけで、再現性よくステップカバレッジ
のおよび分布特性改善を可能とする。

作　　用 コンタクトホール等段差構造の被覆および分布特性の改
善は、被スパッタリング粒子の飛来方向が凹状ターゲッ
トを用いて均一化されることによって可能となる。

実症例 以下、図面に基づいて本発明について、更に詳しく説明
する。

第１図は、本発明の一実施例の凹状ターゲットを有する
マグネトロンスパッタ装置の構造図である。１は陽極、
２は被堆積基板、３は凹状ターゲット、４は陰極、５は
電磁石またはソレノイドコイル、６はガス導入口である
。

第７図は、従来のプレーナ型（平板型）マグネトロンカ
ンードより飛来した被スパッタリング粒子がコンタクト
ホール３ｏ等の段差形状に堆積してい〈様子を丞してい
る。第７図のＰ点へは、垂直・斜め両方向から到着した
被スパッタリング粒子１００が堆積していくが、ｑ点へ
は、斜めより入射した被スパッタリング粒子は堆積する
ことができない（斜影効果）。その結果、堆積された膜
１０１は第８図のような堆積となり、堆積後も十分な平
坦性が得られない。

このことは、第４図のように、コンタクトホール３ｏの
底の位置によって、ターゲット２３の見える立体角がた
とえば、Ｐ点とｑ点では異なるためである。

第１図に示すような、凹状ターゲット３を用いると、第
６図の従来構造のプレーナ型マグネットロンスパッタ装
置に比べ、基板２に対して斜めに飛来する被スパッタリ
ング粒子２００の数が増大する（第２図）。その結果、
従来、斜影効果のために、十分被スパッタリング粒子の
到着しなかった点ｑへも到達する。すなわち、第３図に
示すように、ｑ点には右上方よυ飛来した被スパッタリ
ング粒子が到着する。この斜影効果の軽減のだめ、十分
なステップカバレッジ改善特性が得られる。

また、凹状ターゲットを用いたことにより、堆積基板の
中心部と周辺部での入射被スパッタリング粒子の角度依
存性が均一化され、ステップカバレッジの分布均一性が
向上する。第５図に凹状ターゲットを用いて得られたス
テップカバレッジ断面の実施例を示す。３００は本発明
を用いて形成された薄膜である。

発明の効果 以上述べたように、本発明によるスパッタ装置は、凹状
ターゲットを用いることによって、超微細加工のひとつ
であるステップカバレッジの特性改善を可能とするもの
である。

従来のスパッタ中に同時に、エツチングを行うバイアス
スパッタ法、テーパターゲットより成るダブルマグネト
ロンカソードを用いる方法が、平坦化を可能とする装置
として知られているが、本発明の装置は、従来装置に簡
単な変更を加えるだけで、再現性よく平坦化特性の優れ
たスパッタ堆積を可能とし、ステップカバレッジの特性
改善に威力を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の凹状ターゲットを有するマ
グネトロンスパッタ装置の概略図、第２図は凹状ターゲ
ットからの被スパツタ９フフの飛散の様子を示す図、第
３図は凹状ターゲットを用いた場合のステップカバレッ
ジ等段差構造への被スパッタリング粒子到着の様子を示
す図、第４図はコンタクトホールの底の位置によってタ
ーゲットの見える面積の異なることの説明図、第５図は
凹状ターゲットを用いて段差を埋めたステップカバレッ
ジ断面図、第６図および第Ｓ図は、従来構造のマグネト
ロンスパッタ装置（プレーナ型）の構造図、第７図は従
来スパッタ装置を用いた場合のコンタクトホールへの被
スパッタリング粒子飛来の様子を示す図、第８図は従来
の装置を用いた場合の被スパッタリング粒子堆積の様子
を示す図である０ １・・・・・・陽極、２・・・・・・被堆積基板、３・
・・・・・凹状ターゲット、４・・・・・・陰極、５・
・・・・・電磁石またはンレノイド〇 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 □？ 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 謂 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排気系に接続されている真空槽内に、対向するように設
   置された陰極ターゲット及び陽極と、上記陰極ターゲッ
   トと陽極間に接続される電源と、上記陰極ターゲット近
   傍に電界と直交する磁界を発生させるよう配置された磁
   石より構成され、上記陰極ターゲットと対向する陽極近
   傍の基板上に、被スパッタリング粒子を堆積させるマグ
   ネトロンスパッタ装置において、上記陰極ターゲットの
   陽極対向側を凹状としたことを特徴とするマグネトロン
   スパッタ装置。