JPH01309959A - スパッタリング法による機能性堆積膜形成装置 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はスパッタリング法による機能性堆積膜形成装置
の改良に関する。より詳しくは本発明は、円筒形状の成
膜原料ターゲットと平板状の成膜原料ターゲットとを備
えたスパッタリング法による機能性堆積膜形成装置に関
する。

〔従来技術の説明〕

近年、半導体プロセスの多層成膜に於いては、成膜時の
低温化、低ダメージ化がデバイス特性上求められ、そう
した要求に応えるべく研究開発がなされて来ている。そ
うした中にあって、いわゆる対向ターゲット式スパッタ
リング法が注目されている。第４図に従来の対向ターゲ
ット式スパッタリング法を示す。この方式では、対向す
るターゲソ）１０２．１０２間に両ターゲットに対しζ
はぼ垂直に磁界１０１を印加する。このため、プラズマ
中の電子は磁界に捕獲され、プラズマ密度は高くなる。

そして成膜される基体１０４はターゲット１０２．１０
２間のプラズマ発生領域より離れて設置されるため、基
体がプラズマに晒されることがないという利点を有する
。また、スパッタ粒子が斜入射であるため、基体の表面
の段差がアスペクト比の小さいものであればステップカ
バレッジがよくなされ、高真空領域（１０−’Ｔｏｒｒ
台）まで放電が可能であるため膜中への不純物混入が少
ない等の利点を有する。

しかしながら、上述の従来法については、以下の様な問
題点が存在する。

即ち、（１）例えばＳｉ−ウェハなどの円形基体を枚葉
式で処理する場合、膜厚分布を向上させるために十分タ
ーゲット面積を大きくするか、もしくは前記ウェハを回
転させる必要がある。また、（２）スパッタ粒子の入射
方向が２つのクーデ・ノドに対して垂直な面でかつ基体
に対し斜方向にほぼ限定されるため、ターゲット面と平
行な基体の微小孔面と垂直な微小孔面で改質が異なり、
エツチング速度にムラが出来てしまうことが多々あり、
これを解決するためには基体本体を回転させる必要があ
る。更に、ｉ３１　１０−’Ｔｏｒｒ台での放電は可能
であるが、さらに高真空の１０−’Ｔｏｒｒ台の放電は
不可能である。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の対向ターゲット弐スパッタリング法に
よるｌ「積膜形成装置における」二連の問題を排除して
、微小孔を有する成膜用基体の表面に、該微小孔を所望
の状態で堆積される膜で埋めて、均質にして均一特性の
堆積膜の形成を可能にする装置を徒供することを主たる
目的とする。

本発明の他の目的は、円筒形状の成膜材料ターゲットと
平板状の成膜材料ターゲットとを備え、飛来するスパッ
タ粒子の方向及び数をコントロールして微小孔を存する
成膜用基体表面に、該微小孔を所望の状態で堆積される
膜で埋めて、汎用性に富む機能性堆積膜の形成を可能に
する装置を提供することにある。

〔発明の構成・効果〕

本発明は、従来のスパッタリング法による堆積膜形成装
置における前述の問題点を排除し、前記目的を達成する
ものであって、本発明により提供される装置は、下達す
る構成を骨子とするスパッタリング法による機能性堆Ｍ
ｉ膜形成装置である。

即ち、「内面が円筒形状の成膜原料ターゲット（Ａ）と
平板状の成膜原料ターゲソ）（Ｂ）とを成膜室内に備え
、前記ターゲット（Ｂ）が前記ターゲット（Ａ）の一方
の開口を閉鎖するように設けられており、基体を前記タ
ーゲノ］・（Ａ）の見かけ上の中心軸を延長した位置に
咳中心軸に垂直に設けるようにされており、前記ターゲ
ット（Ａ）の直径に平行な磁力線を発住する手段を備え
、前記ターゲット（Ａ）及び（Ｂ）から前記基体の表面
に向り、ｌで飛来するスパッタ粒子数をコントロールす
る手段を備えた」構成。

かくなる構成の本発明の装置は、膜厚分布を改善し、更
に円筒形状の成膜原料ターゲットと平板状の成膜原料タ
ーゲットとで囲まれた空間のプラズマ密度を上げて成膜
速度を向上させ、かつ高真空領域（１０−’Ｔｏｒｒ台
）での放電を可能にし、またスパッタ粒子の入射方向を
全周方向及び基体に対して垂直方向より飛来させること
を可能にするものである。

そしてまた、本発明の装置によれば、一方向に印加した
磁界中で円筒形状の成膜原料ターゲット量と平板状の成
膜原料ターゲットを使用するが故に、堆積される膜の膜
厚分布が基体を回転しなくして改善され、更に高密度に
プラズマが住起し、スパッタ粒子の飛来が基体の上部空
間の全周方向から該基体の表面に全入射及び垂直入射さ
れることから、アスペクト比に応した基体表面の段差形
状の方向に依存することなくして膜堆積され、且つ高膜
堆禎速度で汎用性に冨む所望の膜が形成される。

以下に、本発明の装置を第１図乃至第３図に図示の実施
例により説明する。

本発明の装置は、第１図乃至第２図に図示される構成（
以下“装置例１″という。）と、第３図に図示される構
成（以下、“装置例２″という。）のいずれかの形式の
ものであることができる。しかし、これらは例示に他な
らなく本発明の１はこれらの例示に限定されるものでは
ない。

又又斑上 第１図は、本発明のスパッタリング法による機能性堆積
膜形成装置の例を示すものであり、第２図は、第１図の
装置における円筒形状の成膜原料ターゲットの構成内容
を模式的に示すものである。

第１図乃至第２図において、１は真空容器内に設けられ
た円筒形状の成膜原料ターゲットであり、１′は平板状
の成膜原料ターゲ７）であって、前記ターゲットｌの一
方の開口を閉鎖して内部にプラズマ生起空間を形成する
ように前記ターゲラトビが設けられている。前記円筒形
状のターゲット１は、第２図に示すように、該ターゲラ
Ｉ・の外周面を覆って設けられた水冷ジャケット４を存
し、該水冷ジャケットの外周面を覆って設けられた永久
磁石２を有している。また、前記平板状のターゲラトビ
についても、その外側面を覆って水冷ノヤケノト４′が
設けられている。５は、基体６を保持する基体ホルダー
であり、該基体を加熱し又は冷却するための加熱手段（
加熱ヒーター）又は冷却手段を備えている（このところ
図示せず）。

基体６は、前記円筒形状のターゲット１の見かけ上の中
心軸を延長した位置で該中心軸に垂直になるように前記
基体ホルダーの表面に設置される。

７及び７′は、それぞれ前記円筒状のターゲット１及び
前記平板状のターゲット１′にＲＦ電力を印加する電源
系である。１０は、一端がターボ分子ポンプ８とロータ
リーポンプ９に連結して系外に開口し他端が真空容器に
開口した排気管に設けられた排気バルブである。１１は
、一端がスパッタ用ガス供給源に連通し、他端は真空容
器内に開口したスパック用ガス導入管に設けられたガス
導入バルブである。３は、前記三者のターゲットｌ及び
１′で包囲されて形成されたプラズマ生起空間をシール
ドするシールド板である。

以上のように構成された装置例１による堆積膜形成は、
例えばつぎのようにして行われる。即ち、排気ポンプ（
ターボ分子ポンプ８又は／及びロータリーポンプ９）を
作動して真空容器内を十分に排気した後、Ａｒガス等の
スパッタ用ガスを、ガス導入バルブ１１を介してガス導
入管より槽内圧力が１０２〜Ｉ　Ｏ−’Ｔｏｒｒ台にな
るよう導入する。

円筒形状ターゲット１に高周波電源７より高周波電力を
印加し、また平板状ターゲット１′にも高周波電源７′
より高周波電力を印加すると、円筒形状ターゲット１内
にプラズマが発生する。その発生したプラズマ中の電子
は永久磁石２より印加された磁場により捕獲され、また
平板状ターゲット１′上ではマグネトロン放電をおこし
、高密度プラズマを発生する。またプラズマ中の正イオ
ン、例えばＡｒ’などはターゲット近傍のシースにより
加速され、前記両ターゲットをスパッタし、そのスパッ
ク粒子が基体６の表面上に飛来して、そこに膜堆積の形
成をもたらし、得られる堆積膜は、均一膜厚で均質であ
り、且つ均一特性のものとなる。また、平板状ターゲッ
ト１′側の印加電力を調整することにより、基体６に対
する垂直方向からのスバ、り粒子の入射数が制御され、
それと同時に円筒形状ターゲット１からの斜方向よりの
スパック粒子の入射数の制御を行うことにより基体上の
微小孔のアスペクト比に応じた量適成膜が可能になる。

装工炎業 第３図は、第１図乃至第２図に図示の装置例１にあって
、円筒形状のターゲットｌの外側に設けた永久磁石２を
、駆動モータ１３に連結した回転アーム１２をｉｆｆ　
４Ｑ石に取りつけて成膜時に回転させるようにした構成
の本発明の他の’ＡＵ例である。

装置例２によれば、磁力線の形成磁界を円筒形状ターゲ
ット１の周方向に変化させ、それによりターゲット効率
が向上されて所望の堆積膜が高膜堆積速度で形成される
ところとなる。

また装置例２にあっては、平板状のターゲット１′を円
筒形状ターゲット１の場合と同様にして回転するように
することができ、その場合、上述の効果は更に向上され
る。

以上説明の装置例１及び２のいずれの場合にあっても、
基体６の側にＲＦ電力を印加して基体６の表面近傍にシ
ース電位を形成するようにし、バイアススパッタを行う
ようにすることが可能である。

更に、装置例１及び２のいずれの場合にあっても、使用
する成膜原註ターゲットを金属等の誘電体のものにする
場合、プラズマ発生電源をＤＣ電源にすることが可能で
あるや 〔発明の効果のＩＱ嬰〕 本発明の装置は、膜厚分布を改善し、更に円筒形状の成
膜原料ターゲットと平板状の成膜原料ターゲットとで囲
まれた空間のプラズマ密度を上げて成膜速度を向上させ
、かつ高真空領域（１０−’Ｔ　ｏｒｒ台）での放電を
可能にし、またスパッタ粒子の入射方向を全周方向及び
基体に対して垂直方向より飛来させることを可能にする
ものである。

そしてまた、本発明の装置によれば、一方向に印加した
磁界中で円筒形状の成膜原料ターゲットと平板状の成膜
原料ターゲットを使用するが故に、堆積される膜の膜厚
分布が基体を回転しなくして改善され、更に高密度にプ
ラズマが生起し、スパック粒子の飛来が基体の上部空間
の全周方向から該基体の表面に全入射及び垂直入射され
ることから、アスペクト比に応した基体表面の段差形状
の方向に依存することなくして膜堆積され、且つ高膜堆
積速度で汎用性に冨む所望の膜が形成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のスパッタリング法による機能性堆積
膜形成装置の例を模式的に示すものであり、第２図は、
第１図の装置における円筒形状の成膜源ｒ［ターゲット
の構成内容の説明図である。 第３図は、本発明のスパッタリング法による機能性堆積
膜形成装置の他の例を模式的に示すものである。 第４図は、従来の対向ターゲット式スパッタリング法に
よる堆積膜形成装置を模式的に示すものである。 第１図乃至第３図について、１・・・円筒形状の成膜原
料ターゲット、１′・・・平板状の成１漠原料ターゲッ
ト、２・・・永久磁石、３・・・シールド板、４．４′
・・・水冷ジャケット、５・・・基体用の加熱手段およ
び冷却用手段を備えた基体ホルダー、６・・・基体、７
．７′・・・ＲＦ（高周波）電源、８・・・ターボ分子
ポンプ、９・・・ロータリーポンプ、】０・・・排気バ
ルブ、１１・・・ガス４人バルブ、１２・・・磁石回転
アーム、１３・・・駆動モータ６ 第４図について、１０１・・・印加磁界、１０２・・・
ターゲット、１０３・・・シールド板、１０４・・・基
体、１０５・・・加熱ヒーター、１０６・・・高周波電
源、１０７・・・排気バルブ、１０８・・・ガス導入バ
ルブ。 ％　２　Ｌ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）スパッタリング法による機能性堆積膜形成装置で
   あって、内面が円筒形状の成膜原料ターゲット（Ａ）と
   平板状の成膜原料ターゲット（Ｂ）とを成膜室内に備え
   、前記ターゲット（Ｂ）が前記ターゲット（Ａ）の一方
   の開口を閉鎖するように設けられており、基体を前記タ
   ーゲット（Ａ）の見かけ上の中心軸を延長した位置に該
   中心軸に垂直に設けるようにされており、前記ターゲッ
   ト（Ａ）の直径に平行な磁力線を発生する手段を備え、
   前記ターゲット（Ａ）及び（Ｂ）から前記基体の表面に
   向けて飛来するスパッタ粒子数をコントロールする手段
   を備えていることを特徴とするスパッタリング法による
   機能性堆積膜形成装置。
2. （２）前記ターゲット（Ａ）の直径に平行な磁力線を該
   ターゲット（Ａ）の周方向に回転させるようにする手段
   を備えている請求項１に記載の装置。
3. （３）前記ターゲット（Ａ）の直径に平行になるように
   前記磁力線を固定するようにする手段と、前記ターゲッ
   ト（Ａ）及び（Ｂ）を回転せしめる手段とを備えている
   請求項１に記載の装置。