JPH0718006B2 - Sputtering device - Google Patents
Sputtering deviceInfo
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- JPH0718006B2 JPH0718006B2 JP58226255A JP22625583A JPH0718006B2 JP H0718006 B2 JPH0718006 B2 JP H0718006B2 JP 58226255 A JP58226255 A JP 58226255A JP 22625583 A JP22625583 A JP 22625583A JP H0718006 B2 JPH0718006 B2 JP H0718006B2
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- substrate
- sputtered
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- 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
Description
【発明の詳細な説明】 この発明及びこれに牽連する第二の発明は、半導体製造
工程にて、基板上に一種類又は二種類以上の金属原子あ
るいは非金属原子を被着させて、金属被膜や酸化物被膜
を形成するためのスパッタ装置に係わり、特に、プラズ
マ雰囲気中に、被スパッタ原子を含有し、負電位に保た
れたターゲットと、被スパッタ原子が被着される基板と
が対向配置され、該ターゲットには、エロージョン領域
制御用マグネット群が配設されて成り、プラズマ雰囲気
中で電離生成された陽イオン粒子が、該マグネット群に
よりターゲットの付近に形成された磁界の影響を受けつ
つ、該ターゲットからの負電界に吸引されて、専ら、該
ターゲットのエロージョン領域に射突し、専ら、該領域
中の被スパッタ原子をスパッタし、該被スパッタ原子を
該基板上に被着させるようにしたスパッタ装置におけ
る、ターゲット中の被スパッタ原子の成分比と基板上の
被着層中の原子のそれとの不一致性（以下、原子成分比
のシフトという）を減少させるための改良に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention and a second invention linked thereto are a metal coating, which comprises depositing one or more kinds of metal atoms or non-metal atoms on a substrate in a semiconductor manufacturing process. And a sputtering apparatus for forming an oxide film, in particular, a target containing sputtered atoms in a plasma atmosphere and kept at a negative potential, and a substrate on which the sputtered atoms are deposited face each other. The target is provided with an erosion region control magnet group, and the cation particles ionized and generated in the plasma atmosphere are affected by the magnetic field formed in the vicinity of the target by the magnet group. The target is attracted to a negative electric field from the target and is exclusively projected into the erosion region of the target to sputter atoms to be sputtered in the region, and the target to be sputtered is In a sputtering device in which a child is deposited on the substrate, the inconsistency between the composition ratio of the sputtered atoms in the target and that of the atoms in the deposition layer on the substrate (hereinafter referred to as the atomic component shift) It is related to the improvement for reducing.
従前、この種のスパッタ装置としては、第１図及び第２
図に示されるような構成のものが多用されていた。Conventionally, as a sputtering apparatus of this type, as shown in FIGS.
The structure as shown in the figure was often used.
すなわち、例えば、モリブデン及びシリコンを被スパッ
タ原子として含有するターゲット１と被着層としてのモ
リブデン−シリサイド被膜２が形成されるべき基板３と
が対向配置され、ターゲット１には、図示されない直流
電源から負の電圧が供給されて、これが基板３に対して
負電位に保たれることから、ターゲット１〜基板３間に
は、プラズマ雰囲気が生成される。That is, for example, a target 1 containing molybdenum and silicon as atoms to be sputtered and a substrate 3 on which a molybdenum-silicide coating 2 as a deposition layer is to be formed are arranged so as to face each other, and the target 1 is supplied with a DC power source (not shown) Since a negative voltage is supplied and kept at a negative potential with respect to the substrate 3, a plasma atmosphere is generated between the target 1 and the substrate 3.
ターゲット１の、基板３と反対側の面は、バッキングプ
レート1aで裏打ちされており、該プレート1a面上には、
その中心位置に突設された円筒状コア4aと、該コア4aを
同心状に囲む環状ヨーク4bとの間を放射状に跨ぐように
エロージョン領域制御用マグネット群５が配設される。
そして、被着（デポジション）処理に際しては、ターゲ
ット１〜基板３間に生成されたプラズマ雰囲気中の不活
性ガス、典型的には、アルゴンが電離されて生成された
陽イオン 粒子がターゲット１からの負電界に吸引されて該ターゲ
ットに射突し、被スパッタ原子としての、モリブデン及
びシリコンを叩き出（スパッタ）して、これを基板３上
に被着させて、モリブデン−シリサイド被膜２を生成す
るのであるが、陽イオン 粒子がターゲットに射突する際に、エロージョン制御用
マグネット群５により、ターゲット１の、基板３に対向
する面上付近に形成される磁界の影響を受けて、その射
突進路に偏りを生ずるので、第２図に示されるように、
ターゲット１の基板３に対向する面上に該磁界の影響に
より定まる環状のエロージョン領域6a、すなわち、一つ
の閉ループに形成されたエロージョン領域に対して、該
陽イオン粒子が専ら集中的に射突するように作られてい
る。The surface of the target 1 opposite to the substrate 3 is lined with a backing plate 1a, and on the surface of the plate 1a,
An erosion area control magnet group 5 is arranged so as to radially extend between a cylindrical core 4a protruding at its center position and an annular yoke 4b concentrically surrounding the core 4a.
Then, in the deposition process, an inert gas in the plasma atmosphere generated between the target 1 and the substrate 3, typically, cations generated by ionizing argon. The particles are attracted by the negative electric field from the target 1 and impinge on the target, and molybdenum and silicon, which are the atoms to be sputtered, are knocked out (sputtered), deposited on the substrate 3, and molybdenum- The formation of the silicide film 2, which is a cation When the particles collide with the target, the erosion control magnet group 5 is affected by the magnetic field formed in the vicinity of the surface of the target 1 facing the substrate 3, so that the projecting course of the particle is biased. , As shown in FIG.
The cation particles are exclusively focused on the annular erosion region 6a defined by the influence of the magnetic field on the surface of the target 1 facing the substrate 3, that is, the erosion region formed in one closed loop. Is made like.
しかるところ、かかる従来のスパッタ装置では、原子成
分比のシフトが被膜の品質を悪化する要因として知られ
ている。However, in such a conventional sputtering apparatus, the shift of the atomic component ratio is known as a factor that deteriorates the quality of the coating film.
一例として、上述のように、モリブデン−シリサイド被
膜を生成する場合について詳述すれば、第３図に示され
るように、直径８インチの円板状の基板３（ナイトライ
ド／シリコン）を回転テーブル７上に載置して、該テー
ブル面から6cin上方に配置された直径８インチのターゲ
ット１（MoSi2.0合金）の下方投影面内を周速10in/se
c、5RPMにて通過させ、これにより、該投影面中の基板
３と、該基板に対して−600Vに保たれたターゲット１間
のアルゴン雰囲気（10mTorr）中に形成されたプラズマ
雰囲気中での間歇的なスパッタリングによる被着処理を
10分間、行った後、一つの基板３上に被着したモリブデ
ン−シリサイド被膜２の、基板直径方向に沿って、始点
Ａ（回転テーブル７の内側に面する基板３端部の位置）
から基板中心Rf（始点Ａからの距離が４インチの位置）
を経て終点Ｂ（回転テーブル３の外側に面する基板３端
部の位置）に至る線分上の各位置における抵抗率を測定
して、これを基板中心位置Rfでの抵抗率の値で基準化し
た比抵抗率の値を該線分上の各位置に対応させてプロッ
トすると第４図（Ｂ）の曲線で表わされるような変化傾
向が認められ、これに対応して、ターゲット１には、同
様に直径方向に沿って、第４図（Ａ）に示すようなスパ
ッタ深さの変化傾向も認められる。As an example, the case of forming a molybdenum-silicide film as described above will be described in detail. As shown in FIG. 3, a disk-shaped substrate 3 (nitride / silicon) having a diameter of 8 inches is rotated on a rotary table. 10 in / se in the downward projection plane of the target 1 (MoSi2.0 alloy) with a diameter of 8 inches placed 6cin above the table surface.
In the plasma atmosphere formed in the argon atmosphere (10 mTorr) between the substrate 3 in the projection plane and the target 1 kept at −600 V with respect to the substrate, Deposition process by intermittent sputtering
After 10 minutes, the starting point A of the molybdenum-silicide film 2 deposited on one substrate 3 along the substrate diameter direction (the position of the end of the substrate 3 facing the inside of the rotary table 7).
To the substrate center R f (4 inch distance from the starting point A)
After that, the resistivity at each position on the line segment reaching the end point B (the position of the end of the substrate 3 facing the outside of the rotary table 3) is measured, and this is used as the value of the resistivity at the substrate center position R f. When the standardized resistivity values are plotted in correspondence with the respective positions on the line segment, a change tendency as shown by the curve in FIG. 4 (B) is recognized, and in response to this, the target 1 is correspondingly changed. In the same manner, there is a tendency that the sputter depth changes as shown in FIG. 4 (A) along the diameter direction.
この場合、同図に示される被抵抗率の測定に併せて、同
じモリブデン−シリサイド被膜２の膜厚のバラツキを測
定したところ、同図中でＡ〜Ｂ間の８インチの基板幅に
亙って、±５％の範囲内に平坦化されていることが判明
したので、同図の曲線がが表わす被膜２上の各位置ごと
の抵抗率の非一様性は、該被膜中のモリブデンとシリコ
ンの成分比がターゲット１中のそれに対して不一致であ
ること、すなわち、原子成分比のシフトに起因する現象
であると考えられた。そして、かかる現象は、基板１上
に被着される被膜の電気的特性を不適切なものとし、更
には、該基板上に生成される多数の半導体チップの各々
について、電気的特性の大幅なバラツキを生じさせると
いう欠点を伴うものであった。In this case, when the variation in the film thickness of the same molybdenum-silicide film 2 was measured in addition to the measurement of the resistivity shown in the same figure, a substrate width of 8 inches between A and B in the figure was measured. Since it was found that the film was flattened within a range of ± 5%, the non-uniformity of the resistivity at each position on the film 2 represented by the curve in the figure was due to the molybdenum in the film. It was considered that this was due to the fact that the silicon component ratio did not match that in the target 1, that is, due to the shift of the atomic component ratio. Then, such a phenomenon makes the electrical characteristics of the coating film deposited on the substrate 1 improper, and further, the electrical characteristics of each of a large number of semiconductor chips formed on the substrate are significantly increased. It was accompanied by the drawback of causing variations.
かかる欠点を招来する根本原因であるところの、原子成
分比のシフトは、専ら、エロージョン領域制御用マグネ
ット群５からの漏洩磁束の影響を受けて、プラズマ雰囲
気中の陽イオン粒子が基板３上に反転射突して、該基板
上の被膜２を逆スパッタし、該被膜中の原子のうち、よ
り質量の軽いシリコンを運び去ってしまうことに起因し
て生起する現象であると考えられている。The shift of the atomic component ratio, which is the root cause of such a defect, is exclusively influenced by the leakage magnetic flux from the erosion region control magnet group 5, and the cation particles in the plasma atmosphere are transferred onto the substrate 3. It is considered to be a phenomenon that occurs due to reverse bombardment and reverse sputtering of the coating film 2 on the substrate to carry away silicon having a lighter mass among the atoms in the coating film. .
即ち、第４図（Ｂ）から明らかなように、基板３上で、
ターゲット１のエロージョン領域6aに対向する部位の比
抵抗率に比べて、中心部位のそれが相対的に低くなって
おり、このことは、中心部位でのシリコン原子の成分比
が減少し、所謂、メタルリッチになっていることを示し
ている。かかるシリコン原子の成分比のシフト、ひいて
は、基板３上での部位ごとの比抵抗率の変化を生ずるの
は、ターゲット１のエロージョン領域6aを形成すべく、
第１図に示されるように、円筒状コア4aと環状ヨーク4b
間に放射状に配設されているエロージョン領域制御用マ
グネット群５の円筒状コア4a付近、つまり、ターゲット
１の中心部位に形成されたＮ極から下方に延びる漏洩磁
束が、僅か6cm下方で対向する基板３の中心部位に達す
るので、ここでの漏洩磁束による電界に沿って、電子が
回転運動し、その結果、Ar+イオンが遊離し、このイオ
ンの基板３表面への射突により、逆スパッタ作用を受け
て、比重の軽いシリコン原子が、選択的に基板３から運
び去られてしまうことに起因するものであると考えられ
ている。That is, as is clear from FIG. 4 (B), on the substrate 3,
Compared with the specific resistivity of the portion of the target 1 facing the erosion region 6a, that of the central portion is relatively low, which means that the component ratio of silicon atoms in the central portion decreases, It shows that it is becoming metal rich. The shift of the component ratio of the silicon atoms, and thus the change in the specific resistance of each site on the substrate 3, is caused by forming the erosion region 6a of the target 1.
As shown in FIG. 1, a cylindrical core 4a and an annular yoke 4b.
Near the cylindrical core 4a of the erosion area control magnet group 5 radially arranged between them, that is, the leakage magnetic flux extending downward from the N pole formed in the central portion of the target 1 is opposed by only 6 cm below. Since it reaches the central portion of the substrate 3, electrons rotate in accordance with the electric field due to the leakage flux here, and as a result, Ar + ions are released, and the ions are impinged on the surface of the substrate 3 to cause reverse sputtering. It is considered that this is because silicon atoms having a low specific gravity are selectively carried away from the substrate 3 by the action.
しかるところ、従来装置におけるエロージョン領域制御
用マグネット群５は、上述の逆スパッタ現象を全く考慮
することなく、専ら、スパッタ処理速度と被膜厚さの均
一性とを改善する観点から、第２図に示される形状のエ
ロージョン領域を形成するために必要な磁界分布が、タ
ーゲット１近傍にて生成されるように配設されているも
のであった。However, the erosion area control magnet group 5 in the conventional apparatus is shown in FIG. 2 from the viewpoint of improving the sputtering processing speed and the uniformity of the film thickness exclusively without considering the above-mentioned reverse sputtering phenomenon. The magnetic field distribution required to form the erosion region having the shape shown was arranged so as to be generated in the vicinity of the target 1.
そこで、本発明者は、ターゲットのエロージョン領域の
形状が原子成分比のシフトに対して強い相関を持ってい
るという経験上の知見に基づいて、エロージョン領域を
形成するための磁界の漏洩磁束によって、逆スパッタの
度合いとその作用領域をも制御し、もって、エロージョ
ン領域から射突する原子の被膜中での原子成分比シフト
を均一化するような逆スパッタ作用を伴うエロージョン
領域の形状についての探索を着想し、種々実験を重ねた
結果、二以上の閉ループに形成されたエロージョン領域
が上記原子成分比シフトの均一化に有効であることを見
い出して、この発明を完成するに至ったものである。Therefore, the present inventor, based on the empirical knowledge that the shape of the erosion region of the target has a strong correlation to the shift of the atomic component ratio, by the leakage flux of the magnetic field for forming the erosion region, The degree of reverse sputtering and its action area are also controlled, so that a search for the shape of the erosion area with the reverse sputtering effect that makes the atomic component ratio shift in the coating of atoms projecting from the erosion area uniform. As a result of inspiration and various experiments, the inventors have found that an erosion region formed in two or more closed loops is effective for making the atomic component ratio shift uniform and completed the present invention.
更に、本発明者は、基板上の被膜中での原子成分比シフ
トには、専ら、該基板の移動方向に直交する方向（回転
テーブル７の半径方向）に関して現われ、該基板の移動
方向（回転テーブル７の円周方向）に関しては、殆ど現
われないという性向があることに着眼し、上記この発明
に係わるエロージョン領域を有するターゲット下方投影
面上に収まる平面内での基板の運動につき、種々実験を
重ねた結果、基板をターゲット該平面内で回転又は往復
動させることが、原子成分比シフトの均一化に有効であ
ることを見い出して、この発明に牽連する第二の発明を
完成するに至ったものである。Further, the present inventor has found that the atomic component ratio shift in the coating film on the substrate appears exclusively in the direction orthogonal to the moving direction of the substrate (radial direction of the rotary table 7) and the moving direction of the substrate (rotational direction). With respect to the (circumferential direction of the table 7), it was noted that there is a tendency that it hardly appears, and various experiments were carried out on the movement of the substrate within a plane that fits on the target downward projection plane having the erosion area according to the present invention. As a result of stacking, it was found that rotating or reciprocating the substrate in the target plane was effective for uniforming the atomic component ratio shift, and completed the second invention linked to this invention. It is a thing.
したがって、この発明の目的は、従前のスパッタ装置に
おける原子成分比シフトの問題点に鑑み、専ら、ターゲ
ットのエロージョン領域からスパッタされて基板上に被
着される被膜の原子成分比シフトを均一化するような逆
スパッタ作用を伴うエロージョン領域を形成することに
より、前記欠点を除去し、基板上に被着される被膜、換
言すれば、基板上に生成される半導体の電気的特性の悪
化を防止し、更には、基板上に生成される多数の半導体
チップの各々についての電気的特性を均一化できる優れ
たスパッタ装置を提供せんとするものである。Therefore, in view of the problem of the atomic component ratio shift in the conventional sputtering apparatus, the object of the present invention is to uniformize the atomic component ratio shift of the coating film sputtered from the erosion region of the target and deposited on the substrate. By forming an erosion region accompanied by such a reverse sputtering action, the aforementioned defects are removed, and a film deposited on the substrate, in other words, a deterioration of the electrical characteristics of the semiconductor generated on the substrate is prevented. Furthermore, it is another object of the present invention to provide an excellent sputtering apparatus capable of uniforming the electrical characteristics of each of a large number of semiconductor chips formed on a substrate.
上記目的に沿うこの発明の構成は、プラズマ雰囲気中に
ターゲットと基板を対向配置し、ターゲット上のエロー
ジョン領域が、該ターゲット面内で、二以上の閉ループ
を形成するように、該ターゲットの、基板と反対側の面
上にエロージョン領域制御用マグネット群を配設したこ
とを要旨とするものであり、この発明に牽連する第二の
発明の構成は、上記この発明の構成要素であるターゲッ
トに対向する基板を、該ターゲット下方投影面上で該タ
ーゲットの中心位置に合致する回転軸に対して回転可能
に、又は、該ターゲット直下で往復運動可能に配設した
ことを要旨とするものである。The configuration of the present invention in accordance with the above object, the target and the substrate are arranged to face each other in the plasma atmosphere, the erosion region on the target, in the target plane, so as to form two or more closed loop, the substrate of the target The essence is that the magnet group for controlling the erosion area is arranged on the surface opposite to the above, and the structure of the second invention linked to this invention is opposite to the target which is the constituent element of the present invention. The gist of the invention is to dispose the substrate so as to be rotatable on a rotation axis that coincides with the center position of the target on the projection plane below the target or to be capable of reciprocating motion directly below the target.
第５図及び第６図に基づいて、この発明の一実施例を説
明すれば、以下の通りである。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 5 and 6.
MoSi2.0合金から成るターゲット１の、基板（図示せ
ず）と反対側のバッキングプレート面には、第５図中点
線で示されるように、該ターゲットの中心位置に円筒状
コア4aが突設され、これを囲むように、透磁性体から成
る第一の環状ヨーク4cが突設され、更に、その外周に
は、該ヨーク4cを囲むように、同様に透磁性体から成る
第二の環状ヨーク4dが突設される。On the backing plate surface of the target 1 made of MoSi2.0 alloy, which is opposite to the substrate (not shown), a cylindrical core 4a is provided at the center position of the target as shown by the dotted line in FIG. A first annular yoke 4c made of a magnetically permeable body is provided so as to surround it, and a second annular ring made of a magnetically permeable body is also provided around the outer periphery of the first annular yoke 4c so as to surround the yoke 4c. The yoke 4d is projected.
そして、円筒状コア4aと第一の環状ヨーク4cとの間を放
射状に跨ぐように、第一エロージョン領域制御用マグネ
ット群5aが配設され、更に、第一の環状ヨーク4cと第二
の環状ヨーク4dとの間を放射状に跨ぐように、第二のエ
ロージョン領域制御用マグネット群5bが配設されてい
て、両マグネット群5a、5b中の各マグネットは、その極
性が第一の環状ヨーク4cに関して対称となるような姿
勢、換言すれば、各マグネットの、該環状ヨーク4cに当
接する端部の極性が同一となるような姿勢に保持され
る。Then, the first erosion region control magnet group 5a is arranged so as to radially extend between the cylindrical core 4a and the first annular yoke 4c, and further, the first annular yoke 4c and the second annular yoke. A second erosion area control magnet group 5b is arranged so as to radially straddle the yoke 4d, and the magnets in both magnet groups 5a, 5b have a first annular yoke 4c of the polarity. Are held symmetrically with respect to each other, in other words, the magnets are held in such an attitude that the end portions of the magnets contacting the annular yoke 4c have the same polarity.
かかる配列の、第一、第二のエロージョン領域制御用マ
グネット群5a、5bからの磁界によって、ターゲット１の
基板（図示せず）に対向する面上に形成されるエロージ
ョン領域６′ａ、6bは、第５図中に余白で示されるよう
に、二個の円環の閉ループ（６′ａ、６′ｃ）に形成さ
れるものである。The erosion regions 6'a, 6b formed on the surface of the target 1 facing the substrate (not shown) by the magnetic fields from the first and second erosion region control magnet groups 5a, 5b in such an array are As shown by the blank space in FIG. 5, it is formed into two closed loops (6'a, 6'c) of a circular ring.
このようなエロージョン領域を持つターゲット１下方投
影面上で、第３図に基づいて説明した方法、条件と同一
の方法、条件に従って、基板３に被膜２を被着させて、
その抵抗率を測定し、第４図（Ｂ）の比抵抗率曲線に対
応する比抵抗率曲線を該被膜に関してプロットしたもの
が第６図（Ｂ）であり、同様に第４図（Ａ）のスパッタ
深さの変化傾向に対応するスパッタ深さの変化傾向を示
すものが第６図（Ａ）であるが、これによれば、基板３
の移動方向に直交する方向に沿う該基板上の被膜の比抵
抗率の変化傾向が、第４図（Ｂ）に示される従来装置の
それに比べて著しく平坦化されていることが分かる。か
かる比抵抗率の変化傾向の平坦化は、第４図（Ｂ）と同
様に、円筒状コア4a付近に形成されたＮ極から下方に延
びる漏洩磁束が基板３中心部位に達するばかりか、第５
図から明らかなように、第一の環状ヨーク4c付近、つま
り、ターゲット１の半径方向沿いで、円筒状コア4aと第
二の環状ヨーク4dとの中間点を通る同心円状部位に形成
されたＮ極から下方に延びる漏洩磁束も基板３の中間点
を通る同心円状部位に達するので、この部位にもAr+イ
オンが射突して、ここから、シリコン原子が運び去ら
れ、その結果、第６図（Ｂ）に示されるように、基板３
の半径方向中間点付近にも、シリコン原子成分比の極小
域（メタルリッチ域）が形成されて、これにより、全体
的に原子成分比のシフトが半径方向沿いに均一化される
ことに起因するものであると考えられている。On the target 1 downward projection plane having such an erosion region, the coating 2 is deposited on the substrate 3 according to the same method and conditions as described with reference to FIG.
The resistivity is measured, and the resistivity curve corresponding to the resistivity curve in FIG. 4 (B) is plotted for the coating in FIG. 6 (B). Similarly, FIG. 4 (A). FIG. 6 (A) shows a tendency of the sputter depth corresponding to the tendency of the sputter depth of the substrate 3.
It can be seen that the tendency of change in the specific resistance of the coating film on the substrate along the direction orthogonal to the moving direction is markedly flattened as compared with that of the conventional device shown in FIG. 4 (B). As in the case of FIG. 4B, not only the leakage flux extending downward from the N pole formed in the vicinity of the cylindrical core 4a reaches the central portion of the substrate 3 but also the flattening of the change tendency of the specific resistance is caused. 5
As is clear from the drawing, an N formed in a concentric area passing through the midpoint between the cylindrical core 4a and the second annular yoke 4d near the first annular yoke 4c, that is, along the radial direction of the target 1. The leakage magnetic flux extending downward from the pole also reaches the concentric circular portion passing through the intermediate point of the substrate 3, so that Ar + ions are also bombarded at this portion and silicon atoms are carried away therefrom, resulting in the sixth As shown in FIG.
This is due to the fact that a minimum region (metal-rich region) of the atomic ratio of silicon is formed near the midpoint in the radial direction of, and the shift of the atomic ratio is made uniform along the radial direction as a whole. It is considered to be one.
次いで、第７図及び第８図に基づいて、この発明に牽連
する第二の発明の一実施例を説明すれば、以下の通りで
ある。Next, an embodiment of the second invention linked to the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8 as follows.
MoSi2.0合金から成り、第５図に示されるように、二個
の円環の閉ループに形成されたエロージョン領域を持つ
ターゲット１下方投影面上に収まる平面内で、基板３
は、反時計方向に5RPMで自転しながら、該基板の中心位
置に合致する自転回転軸Ｒ′ｆが、ターゲット１の中心
位置に合致する公転回転軸８を中心として、円軌跡を描
いて、時計方向に5RPMで公転するように、適宜の回転駆
動手段により、回転運動が与えられる。As shown in FIG. 5, the substrate 3 is made of MoSi2.0 alloy and has an erosion region formed in a closed loop of two circular rings.
Is a counterclockwise rotation while rotating at 5 RPM, while the rotation axis R'f that matches the center position of the substrate draws a circular locus about the revolution axis 8 that matches the center position of the target 1. Rotational motion is imparted by suitable rotary drive means so as to revolve clockwise at 5 RPM.
このとき、自転回転速度と公転回転速度との関係を適切
に調整することにより、基板３のオリエンテーションフ
ラット3bが常に一定の角度（第７図の例では常に水平）
に保たれる。At this time, the orientation flat 3b of the substrate 3 is always at a constant angle (always horizontal in the example of FIG. 7) by appropriately adjusting the relationship between the rotation speed and the revolution speed.
Kept in.
基板３にかかる回転運動を与えながら、第３図に基づい
て説明した方法、条件（基板の運動に関する事項を除
く）と同一の方法、条件に従って、該基板上に被膜２を
被着させて、その抵抗率を測定し、第４図（Ｂ）の比抵
抗率曲線に対応する比抵抗率曲線を該被膜に関してプロ
ットしたものが第８図（Ｂ）であり、同様に第４図
（Ａ）のスパッタ深さの変化傾向に対応するスパッタ深
さの変化傾向を示すものが第８図（Ａ）であるが、これ
によれば基板３の自転回転軸Ｒ′ｆを通り、オリエンテ
ーションフラット3bに平行な直径方向に沿う該基板上の
被膜の比抵抗率の変化傾向が、第４図（Ｂ）に示される
従来装置のそれに比べて著しく平坦化されているばかり
か、第６図（Ｂ）に示される、この発明に係わるスパッ
タ装置のそれに比べても、更に、一段と平坦化されてい
ることが分かる。かかる比抵抗率の変化傾向の一層の平
坦化は、第７図から明らかなように、静止しているター
ゲット１からの漏洩磁束が、ターゲット１下方投影面上
で該ターゲットの中心位置に合致する回転軸に対して回
転運動する基板３に対して相対移動を伴って、基板３上
の各部位に満遍無く分散して到達するので、第６図
（Ｂ）の実施態様では、基板３の中心部位と該基板の半
径方向中間点を通る同心円状部位以外の部位に現われて
いた比抵抗率の高い領域からも、シリコン原子が有効に
運び去られることに起因するものであると考えられてい
る。While applying the rotational movement to the substrate 3, the coating 2 is deposited on the substrate according to the same method and conditions as those described with reference to FIG. 3 (excluding matters relating to the movement of the substrate). The resistivity is measured, and a plot of a resistivity curve corresponding to the resistivity curve of FIG. 4 (B) for the coating is shown in FIG. 8 (B). Similarly, FIG. 4 (A). of it indicates the sputtering depth change trend corresponding to the change trend of the sputtering depth of Figure 8 (a), through rotation rotary shaft R 'f of the substrate 3, according to this, the orientation flat 3b The change tendency of the resistivity of the coating on the substrate along the parallel diametrical direction is not only significantly flattened as compared with that of the conventional device shown in FIG. 4 (B), but also FIG. 6 (B). In comparison with that of the sputtering apparatus according to the present invention shown in Furthermore, it is found that it is more flattened. As is clear from FIG. 7, the leakage flux from the stationary target 1 matches the center position of the target on the downward projection plane of the target 1, as is clear from FIG. Since it reaches the respective parts on the substrate 3 in a dispersed manner with relative movement with respect to the substrate 3 which rotates with respect to the rotation axis, in the embodiment of FIG. It is believed that this is because silicon atoms are effectively carried away also from a region having a high specific resistivity which appeared in a region other than the concentric region passing through the center region and the radial midpoint of the substrate. There is.
そして、この発明及びこの発明に牽連する第二の発明の
上記各実施例において、ターゲット１面上のエロージョ
ン領域は、種々の実験からの知見によれば、二個の円環
の閉ループに形成されていることが原子成分比シフトの
均一化に有効であり、好適な形状は第５図に示されたも
のに限られるわけではなく、その他の、種々の形状に関
しても、原子成分比シフトの、有効な相殺補償作用が確
認された。Then, in each of the above-described embodiments of the present invention and the second invention linked to this invention, the erosion region on the surface of the target 1 is formed in a closed loop of two annular rings according to the findings from various experiments. It is effective to make the atomic component ratio shift uniform, and the preferable shape is not limited to the one shown in FIG. An effective offset compensation effect was confirmed.
例えば、第９図に示されるように、円形のターゲットの
円周方向に120°周期で繰り返えす歪曲波形の二重閉ル
ープであってもよいし、第10図に示されるように、長方
形のターゲット面上に形成された三個の長方形閉ループ
であって、一個の閉ループの短径ないし幅を単位区間と
して、該ターゲットの長軸方向沿いの三個の単位区間に
亙って、三個の長方形閉ループが連なって形成されたも
のであってもよい。即ち、第10図に例示されたターゲッ
トのように、図中のｄは、長方形のターゲット１の裏面
に長方形の閉ループを形成するように環状配置されたエ
ロージョン領域制御用マグネット群の相対向する二つの
長辺を構成する各マグネットのNS両極の中間点どうしの
間の単位区間であり、該閉ループの短径ないし幅を表わ
しているが、かかる単位区間ｄの三個が長方形のターゲ
ット１の長軸方向に並ぶように、三個の長方形閉ループ
が連なって形成されていてもよい。For example, as shown in FIG. 9, it may be a double closed loop of a distorted waveform that repeats at a 120 ° cycle in the circumferential direction of a circular target, or as shown in FIG. Of the three rectangular closed loops formed on the target surface, with the minor axis or width of one closed loop as the unit section, over the three unit sections along the major axis direction of the target, three It may be formed by connecting rectangular closed loops. That is, as in the target illustrated in FIG. 10, d in the figure indicates two opposing magnets of the erosion area control magnet group annularly arranged so as to form a rectangular closed loop on the back surface of the rectangular target 1. It is a unit section between the midpoints of the NS poles of each magnet forming one long side and represents the minor axis or width of the closed loop. Three such unit sections d are the lengths of the rectangular target 1. Three rectangular closed loops may be formed in series so as to be lined up in the axial direction.
そして、第10図に示されるようなエロージョン領域を有
する長方形のターゲットをこの発明に牽連する第二の発
明の構成要素として採用する場合には、第11図に示され
るように、長方形のターゲット１下方投影面上で基板３
を該ターゲットの長軸方向に往復動させることが原子成
分比シフトの均一化に有効であることが確認された。When a rectangular target having an erosion region as shown in FIG. 10 is adopted as a constituent element of the second invention linked to this invention, as shown in FIG. Substrate 3 on the downward projection plane
It was confirmed that reciprocating the target in the longitudinal direction of the target is effective for uniforming the atomic component ratio shift.
その際、該往復動の距離は、第10図中のｄ以上であれば
よい。At this time, the reciprocating distance may be d or more in FIG.
上記実施例の説明において、各部材に符号を付し、これ
と同一の符号をもって特許請求の範囲の欄に記載された
構成要素をも特定しているが、かかる構成要素を実施例
の部材に限定する趣旨ではない。In the description of the above embodiment, each member is denoted by a reference numeral, and the same reference numeral is also used to identify the constituent elements described in the section of the claims. It is not meant to be limiting.
以上のように、この発明によれば、ターゲット面上のエ
ロージョン領域を二以上の閉ループに形成するような磁
界がターゲット面に作用し、その磁界からの漏洩磁束が
基板にも及ぶように、エロージョン領域制御用マグネッ
ト群をターゲット裏面に配設する構成としたことによ
り、エロージョン領域制御用マグネット群からの漏洩磁
束の基板への集中を該基板の半径方向沿いの複数の部位
に分散させ、もって、該被膜の原子成分比シフトを均一
化し、これにより、基板上に被着される被膜の電気的特
性、換言すれば、該基板上に生成される半導体の電気的
特性を適切なものに維持し、更には、該基板上に生成さ
れる多数の半導体チップの各々について、均一な電気的
特性を実現するという優れた効果があり、生成される半
導体の品質を格段に向上させる点で産業上の実益は大で
ある。As described above, according to the present invention, a magnetic field that forms an erosion region on the target surface in two or more closed loops acts on the target surface, and the leakage magnetic flux from the magnetic field also reaches the substrate. By arranging the area control magnet group on the back surface of the target, the concentration of the leakage magnetic flux from the erosion area control magnet group on the substrate is dispersed to a plurality of portions along the radial direction of the substrate, and thus, The atomic composition ratio shift of the coating is made uniform, thereby maintaining the electrical characteristics of the coating deposited on the substrate, in other words, the electrical characteristics of the semiconductor formed on the substrate, to be appropriate. Furthermore, there is an excellent effect that uniform electrical characteristics are realized for each of a large number of semiconductor chips produced on the substrate, and the quality of the produced semiconductor is significantly improved. Practical benefits of the industry at the point to be above is large.
加うるに、この発明に牽連する第二の発明によれば、上
記この発明の構成において、基板をターゲット下方投影
面上で該ターゲットの中心位置に合致する回転軸に対し
て回転可能に、又は、該ターゲット直下で往復運動可能
に配設する構成としたことにより、エロージョン領域か
らの被スパッタ原子の基板上への被着作用と、基板上の
被膜に対する逆スパッタ作用とが共に、エロージョン領
域の形状との関連で適切に選定された基板の移動軌跡に
沿う方向に関しては、一様化されることから、上記この
発明による原子成分比シフトの均一化作用と相俟って、
上記この発明の諸効果をより一層顕著なものとし、とり
わけ、基板上に生成される多数の半導体チップの電気的
特性のバラツキをより一層完全に除去できるという優れ
た効果がある。In addition, according to the second invention linked to the present invention, in the above-mentioned configuration of the present invention, the substrate is rotatable with respect to a rotation axis that coincides with the center position of the target on the target downward projection plane, or By arranging so as to be able to reciprocate directly under the target, both the deposition effect of sputtered atoms from the erosion region on the substrate and the reverse sputtering action on the coating film on the substrate are With respect to the direction along the movement locus of the substrate appropriately selected in relation to the shape, since it is made uniform, in combination with the uniformizing action of the atomic component ratio shift according to the present invention,
The effects of the present invention are made more remarkable, and in particular, there is an excellent effect that variations in electrical characteristics of a large number of semiconductor chips formed on a substrate can be removed more completely.
第１図〜第４図は、従来のスパッタ装置に関するもので
あり、第１図は、その構成を示す断面図、第２図は、タ
ーゲット１上のエロージョン領域の説明図、第３図は、
基板３上の被膜２の抵抗率の測定に関する説明図、第４
図は、第３図中、始点Ａから中心位置Rfを経て終点Ｂに
至る線分上でのエロージョンの深さ（Ａ）と、同じ線分
上での被膜の比抵抗率（中心位置Rf上での抵抗率で基準
化した値）の変化傾向（Ｂ）を対比して示すグラフであ
る。 第５図〜第６図は、この発明の一実施例に関するもので
あり、第５図は、ターゲット１上のエロージョン領域の
説明図、第６図は、第４図中の（Ａ）、（Ｂ）にそれぞ
れ対応するエロージョンの深さ（Ａ）と比抵抗率（Ｂ）
を対比して示すグラフである。 第７図〜第８図は、この発明に牽連する第二の発明の一
実施例に関するものであり、第７図は、ターゲット１直
下の平面内での基板３の運動を示す説明図、第８図は、
第４図中の（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ対応するエロージ
ョンの深さ（Ａ）と比抵抗率（Ｂ）を対比して示すグラ
フである。 第９図〜第10図は、この発明及びこの発明に牽連する第
二の発明に係わるターゲット上のエロージョン領域の他
の態様を示す説明図、第11図は、第10図のエロージョン
領域に好適に対応する基板３の運動を示す説明図であ
る。 １……ターゲット、２……被膜 ３……基板 5a、5b……エロージョン領域制御用マグネット群 ６′ａ、６′ｂ……エロージョン領域 ８……公転回転軸、Ｒ′ｆ……自転回転軸1 to 4 relate to a conventional sputtering apparatus, FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure thereof, FIG. 2 is an explanatory view of an erosion region on a target 1, and FIG.
Explanatory drawing regarding measurement of resistivity of the coating film 2 on the substrate 3,
The figure shows the erosion depth (A) on the line segment from the starting point A through the center position R f to the end point B in FIG. 3 and the specific resistivity of the coating film on the same line segment (center position R It is a graph which contrasts and shows the change tendency (B) of the value normalized by the resistivity on f ). 5 to 6 relate to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is an explanatory view of an erosion region on the target 1, and FIG. 6 is (A) in FIG. Erosion depth (A) and resistivity (B) respectively corresponding to B)
It is a graph which shows and compares. FIGS. 7 to 8 relate to an embodiment of the second invention linked to the present invention, and FIG. 7 is an explanatory view showing the movement of the substrate 3 in a plane directly below the target 1. Figure 8 shows
It is a graph which shows the depth (A) of erosion and specific resistance (B) corresponding to (A) and (B) in FIG. 4, respectively. 9 to 10 are explanatory views showing another embodiment of the erosion area on the target according to the present invention and the second invention linked to this invention, and FIG. 11 is suitable for the erosion area of FIG. It is explanatory drawing which shows the motion of the board | substrate 3 corresponding to. 1 ...... Target, 2 ...... coat 3 ...... substrate 5a, 5b ...... erosion region control magnet group 6'a, 6'b ...... erosion region 8 ...... revolution axis, R 'f ...... rotation rotary shaft
Claims (2)
たターゲット１と、 プラズマ雰囲気中でターゲット１に対向配置され、ター
ゲット１からスパッタされた被スパッタ原子が被着され
る基板３と、 基板３と反対側のターゲット１面上に配置された制御用
マグネット群５と、 制御用マグネット群５により、プラズマ雰囲気中の陽イ
オン粒子がターゲット１の基板３に対向する面上付近に
形成された磁界の影響を受けつつ、ターゲット１からの
負電界に吸引されて射突し、射突した部分から被スパッ
タ原子がスパッタされるターゲット１の基板３に対向す
る面上のエロージョン領域とを有するスパッタ装置にお
いて、 上記制御用マグネット群５は、ターゲット１のエロージ
ョン領域が、二個の円環の閉ループを形成するように配
置され、上記基板３は、ターゲット１下方投影面上で、
該ターゲットの中心位置に合致する公転回転軸８を中心
として、公転可能に、かつ、該基板の中心位置に合致す
る自転軸Ｒ′ｆを中心として自転可能に支持されている
ことを特徴とするスパッタ装置。1. A target 1 containing atoms to be sputtered and kept at a negative potential, and a substrate 3 which is arranged to face the target 1 in a plasma atmosphere and to which sputtered atoms sputtered from the target 1 are deposited. , A control magnet group 5 arranged on the surface of the target 1 opposite to the substrate 3, and by the control magnet group 5, cation particles in the plasma atmosphere are formed near the surface of the target 1 facing the substrate 3. The erosion region on the surface of the target 1 facing the substrate 3 on which the sputtered atoms are sputtered is attracted by the negative electric field from the target 1 and is projected while being affected by the generated magnetic field. In the sputtering apparatus having the above, the control magnet group 5 is arranged such that the erosion area of the target 1 forms a closed loop of two circular rings, and The substrate 3 is on the downward projection plane of the target 1,
It is characterized in that it is supported so as to be able to revolve around a revolving rotation shaft 8 that coincides with the center position of the target, and to be rotatable around a revolving shaft R′f that coincides with the center position of the substrate. Sputtering equipment.
たターゲット１と、 プラズマ雰囲気中でターゲット１に対向配置され、ター
ゲット１からスパッタされた被スパッタ原子が被着され
る基板３と、 基板３と反対側のターゲット１面上に配置された制御用
マグネット群５と、 制御用マグネット群５により、プラズマ雰囲気中の陽イ
オン粒子がターゲット１の基板３に対向する面上付近に
形成された磁界の影響を受けつつ、ターゲット１からの
負電界に吸引されて射突し、射突した部分から被スパッ
タ原子がスパッタされるターゲット１の基板３に対向す
る面上のエロージョン領域とを有するスパッタ装置にお
いて、 上記制御用マグネット群５は、ターゲット１のエロージ
ョン領域が、一個の閉ループの幅を単位区間ｄとして、
ターゲット１の長軸方向沿いの三個の単位区間に亙っ
て、三個の閉ループが連なって三重閉ループを形成する
ように配置され、上記基板３は、ターゲット１下方投影
面上で、上記単位区間ｄ以上の距離だけターゲット１の
長軸方向に往復運動可能に配置されていることを特徴と
するスパッタ装置。2. A target 1 containing atoms to be sputtered and kept at a negative potential, and a substrate 3 arranged to face the target 1 in a plasma atmosphere and to which sputtered atoms sputtered from the target 1 are deposited. , A control magnet group 5 arranged on the surface of the target 1 opposite to the substrate 3, and by the control magnet group 5, cation particles in the plasma atmosphere are formed near the surface of the target 1 facing the substrate 3. The erosion region on the surface of the target 1 facing the substrate 3 on which the sputtered atoms are sputtered is attracted by the negative electric field from the target 1 and is projected while being affected by the generated magnetic field. In the sputtering apparatus having the above-mentioned control magnet group 5, the erosion area of the target 1 has a width of one closed loop as a unit section d,
The three unit loops are arranged over the three unit sections along the long axis direction of the target 1 so as to form a triple closed loop, and the substrate 3 is arranged on the lower projection plane of the target 1 in the above unit. A sputtering apparatus, which is arranged so as to be able to reciprocate in the major axis direction of the target 1 by a distance of section d or more.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP58226255A JPH0718006B2 (en) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | Sputtering device |
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|---|---|---|---|
| JP58226255A JPH0718006B2 (en) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | Sputtering device |
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|---|---|
| JPS60116774A JPS60116774A (en) | 1985-06-24 |
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ID=16842324
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Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH0826454B2 (en) * | 1987-10-21 | 1996-03-13 | 三菱製鋼株式会社 | Magnetron sputtering equipment |
| DE4039101C2 (en) * | 1990-12-07 | 1998-05-28 | Leybold Ag | Fixed magnetron sputtering cathode for vacuum coating systems |
| US6036828A (en) * | 1997-08-30 | 2000-03-14 | United Technologies Corporation | Apparatus for steering the arc in a cathodic arc coater |
| JPH11340165A (en) * | 1998-05-20 | 1999-12-10 | Applied Materials Inc | Sputtering device and magnetron unit |
| US7182843B2 (en) * | 2003-11-05 | 2007-02-27 | Dexter Magnetic Technologies, Inc. | Rotating sputtering magnetron |
| CN103328683B (en) * | 2011-01-24 | 2015-04-15 | 日立金属株式会社 | Magnetic field generation device for magnetron sputtering |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6067668A (en) * | 1983-09-21 | 1985-04-18 | Fujitsu Ltd | Sputtering apparatus |
| JPS59190364A (en) * | 1984-03-23 | 1984-10-29 | Hitachi Ltd | Sputtering device |
-
1983
- 1983-11-30 JP JP58226255A patent/JPH0718006B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS60116774A (en) | 1985-06-24 |
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