JPH0352535B2 - - Google Patents
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- JPH0352535B2 JPH0352535B2 JP4736183A JP4736183A JPH0352535B2 JP H0352535 B2 JPH0352535 B2 JP H0352535B2 JP 4736183 A JP4736183 A JP 4736183A JP 4736183 A JP4736183 A JP 4736183A JP H0352535 B2 JPH0352535 B2 JP H0352535B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
- H01J37/3458—Electromagnets in particular for cathodic sputtering apparatus
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
- H01J37/3408—Planar magnetron sputtering
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明はスパツタ法により半導体基板等の試料
上に金属膜又はシリサイド膜等を披着形成させる
スパツタ装置の改良に関する。
上に金属膜又はシリサイド膜等を披着形成させる
スパツタ装置の改良に関する。
(b) 技術の背景
スパツタ法により形成される金属膜又はシリサ
イド膜は蒸着法に比して結晶粒径が微小均一性に
優れ、突起が少ない等の利点により微細パターン
の形成に適し、またステツプカバレツヂも良好で
あるため大規模集積回路（LSI）の電極形成には
スパツタ法が主流になりつゝある。更に二元以上
の金属膜も容易に得られ、その装置構成は蒸発源
機構が簡単であるため保守が容易で自動化に有利
である。
イド膜は蒸着法に比して結晶粒径が微小均一性に
優れ、突起が少ない等の利点により微細パターン
の形成に適し、またステツプカバレツヂも良好で
あるため大規模集積回路（LSI）の電極形成には
スパツタ法が主流になりつゝある。更に二元以上
の金属膜も容易に得られ、その装置構成は蒸発源
機構が簡単であるため保守が容易で自動化に有利
である。
金属膜形成には主として直流高圧印加法及び成
膜速度の有利性からマグネトロン方式が用いられ
る。マグネトロンスパツタ装置には磁石の配置や
ターゲツト形状により種々の方式があり、プレー
ナマグネトロン、Ｓ−Gun、同軸マグネトロン方
式等がある。何れも直交電磁界を利用し、プラズ
マをターゲツト近傍の局在的空間に閉じ込める原
理を利用している。
膜速度の有利性からマグネトロン方式が用いられ
る。マグネトロンスパツタ装置には磁石の配置や
ターゲツト形状により種々の方式があり、プレー
ナマグネトロン、Ｓ−Gun、同軸マグネトロン方
式等がある。何れも直交電磁界を利用し、プラズ
マをターゲツト近傍の局在的空間に閉じ込める原
理を利用している。
(c) 従来技術と問題点
第１図は従来のマグネトロンスパツタ装置を示
す構成図、第２図は従来例の磁場構成を示すター
ゲツト要部側面図、第３図はターゲツトの局部浸
食部、及び半導体基板の被膜形状を示す断面図で
ある。
す構成図、第２図は従来例の磁場構成を示すター
ゲツト要部側面図、第３図はターゲツトの局部浸
食部、及び半導体基板の被膜形状を示す断面図で
ある。
図においてマグネトロンスパツタ装置１には一
定量のアルゴンガスを導入する導入口２及びチヤ
ンバ内を一定圧に減圧排気する排気口３を備え
る。金属又は合金素材でなるターゲツト４に負の
直流高圧を印加してカソードを構成する。ターゲ
ツト４の直下に永久磁石６を載置し、回転機構を
有するホルダー５を配設する。永久磁石６によつ
て生ずるターゲツト４上の磁場７に電子がサイク
ロイド運動し、アルゴンガスのガス分子と衝突す
る結果、密度の高いプラズマが発生する。これに
よりプラズマが磁場７に集中し、加速されたアル
ゴンイオン（Ar+）８がカソード（ターゲツト
４）に衝突してターゲツト原子９をたゝき出し、
半導体基板１０に金属膜を披着形成させる。永久
磁石６を等間隔の同心円状に配設して形成する磁
場構成ではターゲツトの消耗が早い。即ちマグネ
トロン方式では電磁界によりとじこめられた高密
度プラズマの発生する領域がスパツタされ、ター
ゲツト材に鋭く深いエロージヨンエリア（局部浸
食部）を生ずるためである。その具体例を第３図
のイに示すようにターゲツト４の局部浸食４ａは
その初期においては半導体基板に披着される金属
薄膜は均一性の膜厚が得られるが図のようにター
ゲツト４の使い込みによつて局部浸食４ａが鋭く
深くなるにつれてロに示すように基板１０に形成
される金属膜１０ａの膜厚分布にばらつきを生
じ、中央部及び周辺部が薄くなり特に周辺部が顕
著となり更に半導体基板の大口径化が進むにつれ
てこの傾向が増大する。このため第２図に示すよ
うにホルダー５に配設した磁石６をホルダー５の
中心よりｌ寸法だけずらせた位置に配し、偏心さ
せ磁石６をターゲツト４中心０のまわりに回転さ
せて磁場を変動させ、プラズマ電界を磁場の変動
に従つて変位させスパツタ領域を拡大する。これ
によつて得られるターゲツト４の局部浸食は第３
図のハに示す４ｂが得られる。従来の中心位置に
配設する第１図の磁石６では４ａであり図より明
らかなようにスパツタ領域は拡大される。本発明
は更に有効な磁場構成を提起するものである。
定量のアルゴンガスを導入する導入口２及びチヤ
ンバ内を一定圧に減圧排気する排気口３を備え
る。金属又は合金素材でなるターゲツト４に負の
直流高圧を印加してカソードを構成する。ターゲ
ツト４の直下に永久磁石６を載置し、回転機構を
有するホルダー５を配設する。永久磁石６によつ
て生ずるターゲツト４上の磁場７に電子がサイク
ロイド運動し、アルゴンガスのガス分子と衝突す
る結果、密度の高いプラズマが発生する。これに
よりプラズマが磁場７に集中し、加速されたアル
ゴンイオン（Ar+）８がカソード（ターゲツト
４）に衝突してターゲツト原子９をたゝき出し、
半導体基板１０に金属膜を披着形成させる。永久
磁石６を等間隔の同心円状に配設して形成する磁
場構成ではターゲツトの消耗が早い。即ちマグネ
トロン方式では電磁界によりとじこめられた高密
度プラズマの発生する領域がスパツタされ、ター
ゲツト材に鋭く深いエロージヨンエリア（局部浸
食部）を生ずるためである。その具体例を第３図
のイに示すようにターゲツト４の局部浸食４ａは
その初期においては半導体基板に披着される金属
薄膜は均一性の膜厚が得られるが図のようにター
ゲツト４の使い込みによつて局部浸食４ａが鋭く
深くなるにつれてロに示すように基板１０に形成
される金属膜１０ａの膜厚分布にばらつきを生
じ、中央部及び周辺部が薄くなり特に周辺部が顕
著となり更に半導体基板の大口径化が進むにつれ
てこの傾向が増大する。このため第２図に示すよ
うにホルダー５に配設した磁石６をホルダー５の
中心よりｌ寸法だけずらせた位置に配し、偏心さ
せ磁石６をターゲツト４中心０のまわりに回転さ
せて磁場を変動させ、プラズマ電界を磁場の変動
に従つて変位させスパツタ領域を拡大する。これ
によつて得られるターゲツト４の局部浸食は第３
図のハに示す４ｂが得られる。従来の中心位置に
配設する第１図の磁石６では４ａであり図より明
らかなようにスパツタ領域は拡大される。本発明
は更に有効な磁場構成を提起するものである。
(d) 発明の目的
本発明は上記の点に鑑みターゲツト上のスパツ
タ領域を拡大させ基板上に形成される金属膜の膜
厚が均一となるに有効な磁場構成の提供を目的と
する。
タ領域を拡大させ基板上に形成される金属膜の膜
厚が均一となるに有効な磁場構成の提供を目的と
する。
(e) 発明の構成
上記目的は本発明によれば磁場の影響下に配置
したターゲツトに高電圧を印加してスパツタリン
グを行なうマグネトロンスパツタ装置において、
該ターゲツトの周囲にリング状電磁石を配設する
と共に該リング状磁石とは逆極性の磁石を該ター
ゲツト下に配設し、且つ該磁石を該ターゲツトの
中心に対して偏心回転させる回転機構を設けるこ
とによつて達せられる。
したターゲツトに高電圧を印加してスパツタリン
グを行なうマグネトロンスパツタ装置において、
該ターゲツトの周囲にリング状電磁石を配設する
と共に該リング状磁石とは逆極性の磁石を該ター
ゲツト下に配設し、且つ該磁石を該ターゲツトの
中心に対して偏心回転させる回転機構を設けるこ
とによつて達せられる。
(f) 発明の実施例
以下本発明の実施例を図面により詳述する。
第４図は本発明の一実施例であるマグネトロン
スパツタ装置を示す構成図、第５図は本発明に係
わる磁場の変動を説明するための図、第６図の
イ，ロ図は本発明の磁場構成によつて得られるタ
ーゲツトの局部浸食部イ及び基板の被膜形状ロを
示す断面図である。ターゲツト１１に隣接する位
置にリング状の磁石１５を配設し、例えば磁石１
５をＳ極とし、これに対してターゲツト１１を固
定しその直下にはＮ極磁石１６を載置した回転機
構を有するホルダー１２を配設する。磁石１６は
ターゲツト１１の中心からl1だけずらせた位置に
配置し偏心させて構成する。これによつてＮ極の
磁石１６は固定したターゲツト１１の中心軸０か
らl′ずれた位置で回転運動をするから磁場１３，
１４は図示するように中心に対して対象の磁場構
成とはならずターゲツト１１の周辺部まで磁界が
拡がる。これによりターゲツト上に生ずるエロー
ジヨンエリアはその周辺部まで拡大されることに
なる。即ち磁石１６はターゲツト１１の中心０に
沿つて軌道１７を描いて回転運動し磁界が拡大さ
れる。この磁界にプラズマが集中することにより
加速されたアルゴンイオンがターゲツトに衝突し
てターゲツト原子をたゝき出す。このように磁場
が拡大するに伴いターゲツト１１の局部浸食部１
１ａは第６図イの斜線で示すように拡大する。ま
た基板１８上で形成される金属被膜１８ａは第６
図ロで示すように略均一性のある膜厚分布が得ら
れる。
スパツタ装置を示す構成図、第５図は本発明に係
わる磁場の変動を説明するための図、第６図の
イ，ロ図は本発明の磁場構成によつて得られるタ
ーゲツトの局部浸食部イ及び基板の被膜形状ロを
示す断面図である。ターゲツト１１に隣接する位
置にリング状の磁石１５を配設し、例えば磁石１
５をＳ極とし、これに対してターゲツト１１を固
定しその直下にはＮ極磁石１６を載置した回転機
構を有するホルダー１２を配設する。磁石１６は
ターゲツト１１の中心からl1だけずらせた位置に
配置し偏心させて構成する。これによつてＮ極の
磁石１６は固定したターゲツト１１の中心軸０か
らl′ずれた位置で回転運動をするから磁場１３，
１４は図示するように中心に対して対象の磁場構
成とはならずターゲツト１１の周辺部まで磁界が
拡がる。これによりターゲツト上に生ずるエロー
ジヨンエリアはその周辺部まで拡大されることに
なる。即ち磁石１６はターゲツト１１の中心０に
沿つて軌道１７を描いて回転運動し磁界が拡大さ
れる。この磁界にプラズマが集中することにより
加速されたアルゴンイオンがターゲツトに衝突し
てターゲツト原子をたゝき出す。このように磁場
が拡大するに伴いターゲツト１１の局部浸食部１
１ａは第６図イの斜線で示すように拡大する。ま
た基板１８上で形成される金属被膜１８ａは第６
図ロで示すように略均一性のある膜厚分布が得ら
れる。
本実施例によりターゲツトの有効利用率は従来
の30％から50％に向上することが確認された。
の30％から50％に向上することが確認された。
(g) 発明の効果
以上詳細に説明したように本発明の磁場構成を
有するスパツタ装置とすることにより半導体基板
上に披着形成される金属膜又は合金膜は均一な膜
厚分布が得られ、しかもターゲツト材の有効利用
率も向上する等大きな効果がある。
有するスパツタ装置とすることにより半導体基板
上に披着形成される金属膜又は合金膜は均一な膜
厚分布が得られ、しかもターゲツト材の有効利用
率も向上する等大きな効果がある。
第１図は従来のマグネロトンスパツタ装置を示
す構成図、第２図は従来例の磁場構成を示すター
ゲツト要部側面図、第３図はターゲツトの局部浸
食部及び半導体基板の被膜形状を示す断面図、第
４図は本発明の一実施例であるマグネトロンスパ
ツタ装置を示す構成図、第５図は本発明に係わる
磁場の変動を説明するための図、第６図のイ，ロ
は本発明の磁場構成によつて得られるターゲツト
の局部浸食部イ及び基板の被膜形状ロを示す断面
図である。 図中、１１……ターゲツト、１２……ホルダ
ー、１３，１４……磁場、１５，１６……磁石、
１７……軌道、１８……基板。
す構成図、第２図は従来例の磁場構成を示すター
ゲツト要部側面図、第３図はターゲツトの局部浸
食部及び半導体基板の被膜形状を示す断面図、第
４図は本発明の一実施例であるマグネトロンスパ
ツタ装置を示す構成図、第５図は本発明に係わる
磁場の変動を説明するための図、第６図のイ，ロ
は本発明の磁場構成によつて得られるターゲツト
の局部浸食部イ及び基板の被膜形状ロを示す断面
図である。 図中、１１……ターゲツト、１２……ホルダ
ー、１３，１４……磁場、１５，１６……磁石、
１７……軌道、１８……基板。
Claims (1)
- １ 磁場の影響下に配置したターゲツトに高電圧
を印加してスパツタリングを行なうマグネトロン
スパツタ装置において、該ターゲツトの周囲にリ
ング状電磁石を配設すると共に該リング状磁石と
は逆極性の磁石を該ターゲツト下に配設し、且つ
該磁石を該ターゲツトの中心に対して偏心回転さ
せる回転機構を設けたことを特徴とするスパツタ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4736183A JPS59173265A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | スパツタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4736183A JPS59173265A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | スパツタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59173265A JPS59173265A (ja) | 1984-10-01 |
| JPH0352535B2 true JPH0352535B2 (ja) | 1991-08-12 |
Family
ID=12772973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4736183A Granted JPS59173265A (ja) | 1983-03-22 | 1983-03-22 | スパツタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59173265A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6260866A (ja) * | 1985-08-02 | 1987-03-17 | Fujitsu Ltd | マグネトロンスパツタ装置 |
| GB8909747D0 (en) * | 1989-04-27 | 1989-06-14 | Ionic Coatings Limited | Sputtering apparatus |
| US5417833A (en) * | 1993-04-14 | 1995-05-23 | Varian Associates, Inc. | Sputtering apparatus having a rotating magnet array and fixed electromagnets |
| GB9606920D0 (en) * | 1996-04-02 | 1996-06-05 | Applied Vision Ltd | Magnet array for magnetrons |
| JP4371569B2 (ja) * | 2000-12-25 | 2009-11-25 | 信越化学工業株式会社 | マグネトロンスパッタ装置とそれを用いたフォトマスクブランクの製造方法 |
| CN104862653B (zh) * | 2015-05-20 | 2017-07-07 | 魏永强 | 电弧离子镀和高功率脉冲磁控溅射复合的沉积方法 |
| CN105803411A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-07-27 | 魏永强 | 电弧离子镀和孪生靶双极性高功率脉冲磁控溅射复合方法 |
| CN109989039A (zh) * | 2017-12-30 | 2019-07-09 | 魏永强 | 一种组合磁场、组合管和多孔挡板复合的真空沉积方法 |
-
1983
- 1983-03-22 JP JP4736183A patent/JPS59173265A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59173265A (ja) | 1984-10-01 |
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