JPS5976875A - マグネトロン型スパッタ装置とそれに用いるターゲット - 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】 本発明はマグネトロン型スパッタ装置に四し、行にデ沸
によるスパッタ不良る：防止したスパッタ装置に門する
ものである。

マグネトロン型スパッタ装置汽はアノードに対向して配
設したターゲット（カソード゛）の近傍位置に磁石で永
久磁石５Ｉはｍ、磁石など）を配設してターゲット近傍
に亀瞭打全形成し、亀子が廿イクロイド運＄１）ｙ２す
ること忙よシプラズマをターゲット上に封じ込めスパッ
タを高速化する工うに構成されている。囲えば第１図り
この種の装置の一■であり、中心位置に設けたアノード
１の周囲に環状をしたＡｔ製のターゲット２ケ般餞し、
このターゲットにはアノード１の印加電圧＋２４Ｖに対
して一５００〜ｏｏｏｖ’ｌ印加することにょ９カソー
ドとしてむ１成している。′！Ｆた、ターゲット２の外
地には永久鐵石又秩、＾＾番（石３奮配股してターゲッ
ト２上には又■「、←（界を形成する一方、この永久磁
石又ｔよｒｃ４；　６ｉＡ石などの←（石３とターゲッ
ト２の間にｔよグラウンド接続したシールドリング４を
弁装している。

したがって、このスパッタ装置ｔてよれは、１ノード１
とターゲット２間に生じるグロー放電にょシ放出された
電子は直交ＷＬ磁界によってサイクロイド運＄ｂヶし、
その衝突密度を高めて発生されるプラズマをターゲット
２上に卦１じ込める。これにより、プラズマ中の正イオ
ンがターゲット２にｆ町突して発生（スパッタ）賂れる
Ａｔ原子の高速化全図り、ウェーハ（基板）上へのＡｔ
のイＰ梢速度の同上や細度の同上が実現できろう ところでこのスパッタ装置ｎ、におっては、ターゲット
２からスパッタされたＡｔ原子は図外のウェーハ上に堆
梢爆れるのと同時にターゲットハｌ囲の磁石３方回にも
飛散８れ、これに付着しようとする。このため、ターゲ
ット２と磁石３との間にシールドリンク４を設けて磁石
３上へのＡｔ原子の堆梢防止葡図っているが、逆にＡ４
原子はシールドリング喀の表面やシールドリングの倣小
間隙内に堆積することになる。そして、このような堆枦
Ａｔが多量になってくると磁石３によシ形ノ戎される＠
父槻磁界に影響を与えたり、一方では経時袈化による永
久磁石の劣化によシ直交電磁界が初期状態を保ち得なく
なる等して前述したサイクロイド運動が変動し、ターゲ
ット２の外周をりの端部がスパッタされるようになる。

すると、ターゲット端部はスパッタの進行に伴なって次
第に荒れた状態とな９、特にエツジ状に形成されている
端縁２ａはその表面に多数の凹凸が形成きれる。このた
め、このｙａ級には電界集中が生じ易くなシ、近接され
かつグラウンド電位のシールドリンク４との間でスパー
クか発生し易くなる。そして、電界集中が限度を越える
とスパークが発生し、このスパークの衝撃に裏ってター
ゲット端部から突沸が起こ夛、これがウェーハ表面に付
着すると配線ショートの原因となるＡｔ突起（スプラッ
タ）が生じる。このため、従来では端部に荒れの生じた
ターゲットは早めに取換えねばならず、ターゲット寿命
が短かくて歩留夛が低いと共にターゲットの高コスト化
を生ずるという問題がある。

したがって本発明の目的は、ターゲット端部とシールリ
ングとの間のスパークを生じ難くすることにより所謂突
沸金防止してスグラノタの発生を・　　防ぎ、仁れによ
りターゲットの寿命音長くして歩留りの向上および原価
の低減ｆｐ成することができるスパッタ装置ｆｉｌ金提
供することにある。　−この目的′？：達成するために
本発明はターゲットの店耶を平坦形状とし、多少の荒れ
が生じても僧都にＩＩＪ界集中が生じなｈように摺Ｊ戊
したものである。

以下、本発明を図示の実施ｒすにより説明する。

第２図は本発明のスパッタ装置の全体措成図であり、基
台ＩＯおよびチラーＬ１上（／Ｌは球形に近いＪ（、空
容器１２金搭載し、基台１０内に設けたポンプ（図示せ
ず）やパイプｉ”　ａ　２　ｙｒｌＮして連辿しｔロー
タリポンプ［４によシｔ、望容器１２内部を高真空（約
Ｉ　Ｏ”　Ｔｏｒｒ　）信性に設定できるようにしてい
る。デ窺、容器１２にはデユープ１５會弁してＡｒガヌ
韓（図示せず）【接続し、容器内部にＡｒカスケ導入す
ることができる。図中、」６．１７、ｔＳｔま夫々バル
ブである。

前ＭＬ　、Ｒｎ；　ｖ７１ｙ　１．２内Ｉｃ　ｔＪ、ｒ
ｑ　ｇＱ１１７．１　（本日では３個）のスパッタ銃１
．９欠配般、し、かつ上部には被処理物としてのウェー
ハ２０孕グラネタリ２１により支持して・いる。！Ｆた
、スパッタ銃１９の近傍にはヒータ２２荀配置代してい
るう１１１配プラネタリ２１は自転するｆン回転１ル２
３の周囲に備靜個のプラネタリ回転４Ｆｊ、　２４　ｆ
自転できるように堆層したもので、プラネタリ回転Ｖｉ
２４の表面に夫々初１１′１／秒のウェーハ全支持させ
た上でザン・プラネタリの各回転板２３．２４全自転さ
ぜれば結果的にプラネタリ回転棲２４は公転されながら
回転する所謂プラネタリ運動なれることになる。

前ｉＢスバンタ銃Ｌ９は、第３図に拡大図示するように
、アーム２５に裏ってＦ′Ｊ１１配答Ｅま１２内に片持
支持された円扱状のシールドベース２６？ｒ’ＴｆＬ、
このシールドベース２６」二に永す唆状ｐ、＝　＊　ｔ
′４．ってペースプレート２７を支持しているうそして
、これらシールドペース２６とベースプレート２７の中
心位置には絶縁を保ってアノード２８をバ通支持し、ア
ノード２８の上端にはアノードディスク２９孕、中空α
刊１１５にｔよ冷力１水パイプ３０奮夫々固着している
。でた、アノード２旧では約−１−２４Ｖが「１１加づ
れるように？ｉ、気接続ケ行なっているう一方、ｉｌｌ
　記アノ−・ド２８の周囲の前記ベースブｌ／−）２７
上に）ｊ　ｌｊ’ｊ状ターゲタ−ゲット３０葡配設つ（
の外周にｄ、ブラケノ１３１ｔｍ用いて４１・（−ｎｉ
（たとえば永久磁石）３２衛配設している。ｔＩｌ記タ
ーゲット３０）ｊＡｌ金２９６含むシリコン制からｆＪ
、シ、−その断面形状？ＪＪ１図に示す工うに旧道に段
部ｆＣ辰成した直角三角形とし、−七の夕Ｉ径を１３１
．０＋ｐｍ、凸さ奮２２、４　ｍｍ　としてｈる。′９
だ、最外杓でかつ最上に位＋ｇ　７．１−る９’ａ　ｎ
ｌｌ　３０　ａ　Ｖｊ、、その上Ｈ３０ｅ、’が平坦面
となるように格成し、その幅τＪ法りをＤ＝２．０±０
．５門に設定している。そし、て、このターゲット３０
はベースプレー）２７’ｋ（ｉ−して−５００〜６００
ｖのＩｎ、圧が印加されてカンードとして桁成芒れｔい
る。ｆｉｌ　ｉＧ両磁石２社複数個の磁石勿」二下二段
で円ＩＡ＋方回にＣ１１己列Ｌ２ており、ｒｌｔＪ　ｉ
ｆｆ’：：　ターゲット３０の電圧にＪ、るｔａ昇とで
ターゲット３０上（内ｊｌｌｌｌが１面上迦代）に曲ｙ
ｙｌＬｌＩぺ界を形成している。ｌた、４ｊ４石３２欠
支持−Ｖるブラケット３１内にｔ二（冷力１７にパイプ
３３を接続している。

一方、ｌｉｉ、Ｉ　Ｆｉｔ、’＋シールド”ベー　ス２
６の外周には断面り字状としたシールド壁３４’；１）
Ｊ（′Ｊ、着してロｉＮ９；ｉ市石３２ケ包囲すると共
に、シールド壁３４の内紛にｔよスパッタシールド°リ
ング３５ケ下方に回けて固着し、−にこのスパッタシー
ルドリンク３５の下面にｔ」：前記ターゲット３０と磁
石３２との間に介在されるようにシールドリング３６￥
ニ一体に取着しでいる。このシールドリング３６等番よ
シールド壁３４、シールドペース２６ケ前してグラウン
ド接続芒れ、グラウンド電、ｆｉ、’／、　（（ｌ　Ｖ
　）としている。

以上のｊＭｈｙ、に人れｔ」：、スパッタリング紙欠の
ように行なわれる。

先ず、グラネタリ２１ｔこウェーハ２０奮七ントする一
方、スパッタ＋（貿（不向でｋＪ：Ａｔ）のターゲット
３０奮ベースプレート２７上にセットツーる。

その上で、ポン１１４等ケ作動して直窒谷器１２内全約
ＬＯ’Ｔｏｒｒの＾空圧とし、かつアノード２８、ター
ゲット３０にｌ勇ヲｙの用、圧葡目Ｊ加する。

−ｔ−Ｌ、で、各器１２内にＡｒカスを導入して容器内
’（ｆ　ｌ　Ｏ’　Ｔｎｒｒに丁れば、スパッタ銃１９
においでプラズマが発生し、スパッタが発生する。

１ｕｌｌち、アノード２８に＋２４ｖ１　ターゲット３
０に一５００〜１ｉ００Ｖ紮印加すると、１）−ドとタ
ーゲット間糺グロー放屯が発生する。すると、■、子は
ターゲット３０上において磁石３２による面又市、ｖ′
り昇の作用によってサイクロイド運動ケし、その衝突密
度ケ高めて発生されるプラズマ奮ターゲット上に刑し込
める。このため、プラズマ中の　−Ａｒ”　　イオンが
ターゲットに伽突テる密度も増大し、ターゲット３０か
らスパッタ芒れるＡｔ原子の高速化７図る。したがって
、このＡｔ原子ｅよスパッタ銃１９から容器１２内の上
方へ飛ひ、ウェーハ２０表面上に堆積δれるが、その堆
積速度は向上されかつ利（度も高いものとなる。

削２ボし之スパッタ秩つエーノ・のみならず横方向にも
飛散されシールドリング３６上に付着する。

そして、このシールドリングへのＡｔ原子の付着や経時
変化等の原因によって＠５／’　ｍ、　磁界の強度か低
下−れると、ルＪ躬七イク口・イド運動に若干の駕…ｊ
１が生じてターゲット３０の夕１周作部にＡｒ　　イオ
ンが衝突してスパッタされる」、うになる。しかしなが
ら、木ＦＩＪのターゲ７　＋−３０＆：ｆ、　ｍＭＭＢ
　３０ａを平坦に形７ｉＶ、　しているので、咋ｊｔｌ
ｓがスパッタにより荒されても鋭角的にはならず常に丸
味ケ帯ひた形状に保たれる。したがって、ターゲット３
０の端部３０ａに市竹ＦＲ中が起きるこｌ：ｔｊ、なく
、シールドリング３６とターゲラ！・の間にスパークが
生じることもない。これにより、アルミ突沸は生ぜず、
９工−ハ表面に配置純ショートの）示因となるアルミ突
起（スプラツタ）が発生することもない。

この結里、ターゲラ）、　３０１１Ｊ−その端部に荒れ
が発生してもスパッタ１続りて行なうことができ、ター
ゲットの寿ｆｉ打金長くして歩留の回」二および原価低
減ケ実Ｗ、することができる。

ご仁で、前ＦＩＣターゲット３０　ｒＪ、９：ｉＡ　Ｍ
Ｂ　３０　Ｆｌ、　％−平坦に形成すると共に平用面向
縁に丸味ケ付けておいてもよい。叉た、平Ｊり面の輻τ
Ｊ法Ｊ）はターゲットの外径寸法や旨さ寸法が異なれｔ
」：これに応じで若干相違し、−七にターゲット利科が
ＡｔＬ、Ｊ、夕■の場合Ｖこもその値が異なることは言
う萱でも疫い。

ｇｐ、　５図は本発明をブレーナ型のスパッタ装置に適
用した。１ｈ合の樺弐図であり、４０　ｉｔベースプレ
ート、４１ｒｊこのペースプレート上に直両した平伏状
のターゲット、４２ｔ、Ｊ、このターゲットの四＃！＋
１囲上方に泊接配置したアノードである。交互、４３は
ベースプレート４０内に塘設して１ｉｆｌ　ＲＬジター
ゲット４１十面父ｙｌＴ、磁ｊ′ト欠形成する永久６も
（石又は亀ｉ＋ｕ’＆石などの６ヲ（不１４４はシール
ドリングである。

このスパッタ％　１９　ｉｃ　Ｊ：れば、アノード４２
とターゲット４Ｎとの間のグロー放ＴｊＴ、　Ｋよジタ
ーゲット４１十でｎ１子奮ザイクロイド運動づぜ、これ
からプラズマ中のＡ　ｒ　”　　イオンケタ−ゲットに
ゃａｉ突させてＡｔ原子奮スパンタさせ−ることになる
。そして、この場合にあっても、図不のようにターゲン
）４１の四同州部、Ｉ■にアノード４２に近接している
四周上Ｉｆ４１ａを削成して平坦に形ｌ戊しておくこと
により、この端部がスパッタにより荒れても亀界隼中か
生じることはなく、ターゲット端ｔ′＠３とシールドリ
ンク４４とのスパークの発生ケ防止］、７を突沸ケ有カ
１１にｌ！、’ｊ市１゛るのである。この結丼、ターゲ
ットのデ’ｆ　７古ｉ　１’＝いものＶｒ−（、て刃−
留の向ｊ二本−夫ひＪｈｌ、ｆ＋ＴＩ＋　（１’ｒ減欠
達成できる。

以上のように本発明のスパッタ装置〆ｆによれば、ター
ゲットの端？’５１ｔ　ｆｆｉ平坦に形成して鋭角部が
存在しないように指成しているので、スパッタによりタ
ーゲット）偏部に荒れが生じ几ときにもターゲット端部
にｙｍ、　ｎ年中が生ずること乞・防止できかつスパー
クの発生勿防止できるので、突沸およびこれに伴なうス
パラツタを、防止し、ｐ！にこれによりターゲットのデ
ーｊ命孕長くして歩留の向上および原価低減を図ること
ができるという効果を春する。

図面の叡ｉ　ｊ１′Ｉな説ＩＪ１．１ 第１肉１：ｔ　（ｉＥ米のスパッタ装置Ｎの一部の断面
図、第２図ｔ」−木礼明のスパッタ肢１白の全体構ｌ戊
図、第３図は要部（スパッタ峠）のＶＪｆ四図、？Ｉ８
４図ｔ」−ターゲットのｂ「ヶ所止面図、■５図ｔ：、
ｆ、　１山の構ｌ戊のスパッタ銃の例式１９１面栖底図
である。

＋２　ｒ′ｉ谷吾：、、書、１９・・・７パンタ銃、２
０・・・つ工−ハ、２１・・・プラネタリ、２７・・・
ヒータ、２１１・・・１ノード、３０・・・グーゲット
、３０ｐＬ・・・端部、゛）２・磁に、＊ａ・・・シー
ルドリング、４１・・・夕・−ゲット、４２・・・１ノ
ード、４３・・・両イ１．４４・・・シールドリング。

第　　１　　図 グ 第　　２　図 ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　アノードと、このアノードに対向して配置したカ
   ソードとしてのターゲットと、このターグント近傍位１
   ＃ｔＫ配股し７を磁石およびシールドリングとｔ−備え
   るマグネトロン型スパッ／　Ｎ　１ｉ１ｔ　において、
   前■じターゲットのシールドリングに近い側の端部を平
   坦に形成して鋭角部が存在しないようＫ１１ｌ成したこ
   と１０徴とするマグネトロン型スパッタ装置。 ２、　ターゲットの外周に磁石とシールドリングと全配
   置し、ターゲットの外周端部の縁を平坦に形成してなる
   特許請求の範囲第１項記載のマグネトロン型スパッタ装
   置。 ３、ターゲットを環状に形成すると共にその断面形状を
   概略直角三角形状とし、その上側ｎ４部を平坦に形成し
   てなる特許請求の範囲第１墳又は第２拍記載のマグネト
   ロン型スパッタ装置。