JPH021221B2

JPH021221B2 -

Info

Publication number: JPH021221B2
Application number: JP59241313A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Okumura
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-11-15
Filing date: 1984-11-15
Publication date: 1990-01-10
Also published as: JPS61119670A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、イオン中を使用してターゲツトをス
パツタリングすることにより膜形成を行なう方法
に関する。

（従来の技術）従来よりスパツタリング現象を利用して膜形成
を行なう方法が知られている。これを第３図を参
照して説明する。まず、イオン銃１から500〜
1000Vの加速電圧で放出されたイオン、例えばア
ルゴンイオン２をターゲツト３に照射する。この
時、アルゴンイオン２によるスパツタリングがな
され、ターゲツト構成粒子４が叩き出されて該タ
ーゲツト３と所定の角度をなして対向配置された
基板５表面に堆積されて膜形成がなされる。しか
しながら、かかる膜形成装置により方法ではター
ゲツトと基板とを平行して対向配置させることが
できないため、ターゲツトとの距離が近い基板部
分では膜堆積速度が大きく、均一な膜形成が困難
であつた。

このようなことから、イオンビームの偏向電極
を用いて偏向させてターゲツトに照射する方法が
特公昭47−49987号に開示されている。この方法
によれば、基板をターゲツトに平行に対向配置し
た状態でスパツタリング、膜堆積を行なうことが
可能となる。しかしながら、かかる方法ではイオ
ンビームを偏向電極で単にターゲツトの所定領域
に偏向、照射するため、スパツタリングされるタ
ーゲツト粒子の方向性により、該スパツタリング
領域に対向する基板領域のみへの膜堆積速度が大
きくなつて必ずしも均一厚さの膜形成を行なうこ
とが困難となる問題があつた。しかも、ターゲツ
トへのスパツタリングにより形成されるエロージ
ヨンエリアが局所的となるため、ターゲツトが短
時間で使用できなくなる問題があつた。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、上記従来の問題点を解決するために
なされたもので、均一厚さの膜堆積が可能で、更
にターゲツト寿命を向上できる膜形成方法を提供
しようとするものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本願第１の発明は、ターゲツトにイオン銃から
放出されたイオンを照射し、該ターゲツトに平行
して対向配置された基板上に膜を形成する方法に
おいて、前記イオン銃及び電磁石を同一平面上に
複数交互に配置して環状体を形成し、かつ該環状
体を前記対向したターゲツトと基板の間に配置
し、これらイオン銃から放出されたイオンを前記
電磁石の磁界によりターゲツト側に偏向させて照
射し、同時にターゲツトへのイオンの照射中に前
記電磁石のコイルに流す電流を変化させ、イオン
の偏向角度を時間と共に変化させてターゲツトの
異なる領域からスパツタリングされたターゲツト
構成粒子を前記基板上に堆積させることを特徴と
する膜形成方法である。

本願第２の発明は、ターゲツトにイオン銃から
放出されたイオンを照射し、該ターゲツトに平行
して対向配置された基板上に膜を形成する方法に
おいて、前記イオン銃及び電磁石を同一平面上に
複数交互に配置して環状体を形成し、かつ該環状
体を前記対向したターゲツトと基板の間に配置
し、これらイオン銃から放出されたイオンを前記
電磁石の磁界により前記基板側に偏向させて照射
することにより基板表面をクリーニングする工程
と、前記イオンを前記電磁石の磁界によりターゲ
ツト側に偏向させて照射し、同時にターゲツトへ
のイオンの照射中に前記電磁石のコイルに流す電
流を変化させ、イオンの偏向角度を時間と共に変
化させてターゲツトの異なる領域からスパツタリ
ングされたターゲツト構成粒子を前記基板上に堆
積させる工程とを具備したことを特徴とする膜形
成方法である。

本願第３の発明は、ターゲツトにイオン銃から
放出されたイオンを照射し、該ターゲツトに平行
して対向配置された基板上に膜を形成する方法に
おいて、前記イオン銃及び電磁石を同一平面上に
複数交互に配置して環状体を形成し、かつ該環状
体を前記対向したターゲツトと基板の間に配置
し、これらイオン銃から放出されたイオンを前記
電磁石の磁界によりターゲツト側に偏向させて照
射し、同時にターゲツトへのイオンの照射中に前
記電磁石のコイルに流す電流を変化させ、イオン
の偏向角度を時間と共に変化させてターゲツトの
異なる領域からスパツタリングされたターゲツト
構成粒子を前記基板上に堆積させる工程と、膜堆
積中に前記電磁石の磁界により前記イオンを基板
上の膜側に偏向させて照射する工程とを具備した
ことを特徴とする膜形成方法である。

（作用）本願第１の発明によれば、ターゲツトにイオン
銃から放出されたイオンを照射し、該ターゲツト
に平行して対向配置された基板上に膜を形成する
方法において、前記イオン銃及び電磁石を同一平
面上に複数交互に配置して環状体を形成し、かつ
該環状体を前記対向したターゲツトと基板の間に
配置し、これらイオン銃から放出されたイオンを
前記電磁石の磁界によりターゲツト側に偏向させ
て照射し、同時にターゲツトへのイオンの照射中
に前記電磁石のコイルに流す電流を変化させ、イ
オンの偏向角度を時間と共に変化させてターゲツ
トの異なる領域からスパツタリングされたターゲ
ツト構成粒子を前記基板上に堆積させることによ
つて、均一な厚さの膜形成を行なうことができ
る。しかも、偏向角度を変化させることによりタ
ーゲツトのエロージヨンエリアを広げることがで
き、ターゲツトの寿命を向上できる。

また、本願第２の発明によれば基板への膜堆積
に先だつてイオン銃から放出されたイオンを電磁
石の磁界により基板側に偏向させて照射し、基板
表面をクリーニングすることによつて、均一な厚
さで、かつ基板への付着強度や電気的接触抵抗が
改善された膜形成を行なうことができる。特に、
微細（1μｍ以下）のコンタクトホールを有する
デバイスに適用した場合には該コンタクトホール
内まで良好に膜を形成することができる。

更に、本願第３の発明によれば、膜堆積中にイ
オン銃から放出されたイオンを電磁石の磁界によ
り基板上の膜側に偏向させて照射することによつ
て、均一な厚さでかつステツプカバレイジが改善
された膜形成を行なうことができる。特に、微細
（１〜2μｍ）のコンタクトホールを有するデバイ
スに適用した場合には該コンタクトホール内を膜
で良好に埋めることができる。この場合、膜堆積
速度とイオンによるエツチング速度との比は10〜
50の範囲にすることが望ましい。

（発明の実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

実施例１第１図はａは本実施例に使用する膜形成装置の
平面図、同図ｂは同図ａのＢ―Ｂ線に沿う断面図
である。図中の１１₁〜１１₆は、例えば30度の角
度を持ち、ピツチが30度で環状に配置したイオン
銃である。これらイオン銃１１₁〜１１₆は、それ
らの中心に向けて水平方向にアルゴンイオンを放
出するものである。また、前記各イオン銃１１₁
〜１１₆の間には30度の角度を持つ電磁石１２₁〜
１２₆が配置されている。こうしたイオン銃１１₁
〜１１₆及び電磁石１２₁〜１２₆により環状体を
形成している。前記イオン銃１１₁〜１１₆及び電
磁石１２₁〜１２₆の中空部の上方には、例えば直
径15mmのアルミニウム―シリコン合金からなるタ
ーゲツト１３が配置されている。更に、前記各イ
オン銃１１₁〜１１₆及び電磁石１２₁〜１２₆の中
空部の下方には、支持部材１４が前記ターゲツト
１３と平行に、かつ75mm隔てて対向配置されてい
る。こうしたイオン銃１１₁〜１１₆、電磁石１２
_１〜１２₆、ターゲツト１３及び支持部材１４は図
しない真空容器内に配置されている。

次に、上述した膜形成装置を用いて膜形成方法
を説明する。

まず、支持部材１４上に基板としてのウエハ１
５を固定した。つづいて、各イオン銃１１₁〜１
１₆にイオン電流を印加して加速電圧1000Vのア
ルゴンイオンを放出させると同時に、各電磁石１
２₁〜１２₆をオンさせてそれら電磁石１２₁〜１
２₆からの磁界により前記アルゴンイオンを上方
に向かう直角方向に偏向させてターゲツト１３に
照射した。また、前記各電磁石１２₁〜１２₆のコ
イルに流す電流を変化させ、アルゴンイオンの偏
向角度を変えることによりターゲツト１３に照射
される該イオンの領域を変化させた。こうしたア
ルゴンイオンの照射により、ターゲツト１３から
アルミニウム合金の粒子１６がスパツタリングさ
れ、該ターゲツト１３に対向して配置されたウエ
ハ１５上にアルミニウム合金膜１７が形成され
た。

しかして、ウエハ上のアルミニウム合金膜の膜
厚変差を調べたところ、５％となり、均一な厚さ
のアルミニウム合金膜が形成されていることが確
認された。また、前記アルゴンイオンの偏向角度
を変え、ターゲツト１３に照射される該イオンの
領域を変化させることによつて、ターゲツト１３
のエロージヨンエリア１８が広がり、ターゲツト
１３の寿命をアルゴンイオンのターゲツトへの照
射領域を変化させない場合に比べて約50％長くす
ることができた。

実施例２まず、支持部材１４上に基板としてのウエハ１
５を固定した。つづいて、各イオン銃１１₁〜１
１₆にイオン電流を印加して加速電圧200Vのアル
ゴンイオンを放出させると同時に、各電磁石１２
_１〜１２₆をオンさせてそれら電磁石１２₁〜１２₆
からの磁界により前記アルゴンイオンを下方に向
かう直角方向に偏向させてウエハ１５に照射する
ことにより該ウエハ１５表面のクリーニングを行
なつた。ひきつづき、各イオン銃１１₁〜１１₆に
に印加するイオン電流を上げ、加速電圧1000Vの
アルゴンイオンを放出させると同時に、各電磁石
１２₁〜１２₆からの磁界により前記アルゴンイオ
ンの偏向方向を上方に向かう直角方向にしてター
ゲツト１３に照射した。また、前記各電磁石１２
_１〜１２₆のコイルに流す電流を変化させ、アルゴ
ンイオンの偏向角度を変えることによりターゲツ
ト１３に照射される該イオンの領域を変化させ
た。こうしたアルゴンイオンの照射により、ター
ゲツト１３からアルミニウム合金の粒子１６がス
パツタリングされ、該ターゲツト１３に対向して
配置されたウエハ１５上にアルミニウム合金膜１
７が形成された。

しかして、ウエハ上のアルミニウム合金膜の膜
厚変差を調べたところ、５％となり、均一な厚さ
のアルミニウム合金膜が形成されていることが確
認された。また、ウエハに対する付着強度及び電
気的接触抵抗が改善されたアルミニウム合金膜を
形成することができた。

実施例３まず、支持部材１４上に基板としてのウエハ１
５を固定した。つづいて、各イオン銃１１₁〜１
１₆にイオン電流を印加して加速電圧1000Vのア
ルゴンイオンを放出させると同時に、各電磁石１
２₁〜１２₆をオンさせてそれらの電磁石１２₁〜
１２₆からの磁界により前記アルゴンイオンを上
方に向かう直角方向に偏向させてターゲツト１３
に照射した。また、前記各電磁石１２₁〜１２₆の
コイルに流す電流を変化させ、アルゴンイオンの
偏向角度を変えることによりターゲツト１３に照
射される該イオンの領域を変化させた。こうした
アルゴンイオンの照射により、ターゲツト１３か
らアルミニウム合金の粒子１６がスパツタリング
され、該ターゲツト１３に対向して配置されたウ
エハ１５上にアルミニウム合金が堆積された。ひ
きつづき、アルミニウム合金の堆積途中で各イオ
ン銃１１₁〜１１₆に印加するイオン電流を下げ、
加速電圧200Vのアルゴンイオンを放出させると
同時に、各電磁石１２₁〜１２₆からの磁界により
アルゴンイオンの偏向方向を下方に向かう直角方
向にしてウエハ１５に照射し、該ウエハ１５表面
に堆積したアルミニウム合金膜を薄くエツチング
操作を周期的に行なうことにより、ウエハ１５上
にアルミニウム合金膜１７を形成した。

しかして、ウエハ上のアルミニウム合金膜の膜
厚変差を調べたところ、５％となり、均一な厚さ
のアルミニウム合金膜が形成されていることが確
認された。また、ウエハに堆積されたアルミニウ
ム合金膜はステツプカバレージが飛躍的に向上し
た。

なお、上記実施例では第１図ａ，ｂ図示の膜形
成装置を用いて膜形成を行なつたが、第２図ａ，
ｂに示す膜形成装置を用いて膜形成を行なつても
よい。即ち、図中の１１₁′〜１１₆′は、例えば30
度の角度を持ち、ピツチが30度で環状に配置した
イオン銃である。これらイオン銃１１₁′〜１１
₆′は、それらの中心に向けて水平方向にアルゴン
イオンを放出するものである。また、前記各イオ
ン銃１１₁′〜１１₆′の間には30度の角度を持つ電
磁石１２₁〜１２₆が配置されている。こうしたイ
オン銃１１₁〜１１₆及び電磁石１２₁〜１２₆によ
り環状体を形成している。前記イオン銃１１₁′〜
１１₆′及び電磁石１２₁〜１２₆の中空部内には、
例えば直径15mmのアルミニウム―シリコン合金か
らなるターゲツト１３が配置されている。更に、
前記各イオン銃１１₁′〜１１₆′の下方には、上面
と内側周面を開口した環状の偏向板１９が配置さ
れている。そして、前記各イオン銃１１₁′〜１１
₆′及び電磁石１２₁〜１２₆の中空部の下方には、
支持部材１４が前記ターゲツト１３と平行に、か
つ75mm隔てて対向配置されている。こうしたイオ
ン銃１１₁〜１１₆、電磁石１２₁〜１２₆、ターゲ
ツト１３、支持部材１４及び偏向板１９は図しな
い真空容器内に配置されている。

上述した装置を用いて膜形成を行なう方法を説
明すると、まず、支持部材１４上に基板としての
ウエハ１５を固定する。つづいて、各イオン銃１
１₁′〜１１₆′にイオン電流を印加して加速電圧
1000Vのアルゴンイオンを放出させると同時に、
各電磁石１２₁〜１２₆をオンさせる。これにより
前記アルゴンイオンは前記各電磁石１２₁〜１２₆
及び環状の偏向板１９によつて略180度偏向され、
ターゲツト１３に照射される。また、前記各電磁
石１２₁〜１２₆のコイルに流す電流を変化させ、
アルゴンイオンの偏向角度を変えることによりタ
ーゲツト１３に照射される該イオンの領域を変化
させた。こうしたアルゴンイオンの照射により、
ターゲツト１３からアルミニウム合金の粒子１６
がスパツタリングされ、該ターゲツト１３に対向
して配置されたウエハ１５上にアルミニウム合金
膜１７が形成される。かかる方法によつても前述
した実施例１と同様、厚さが均一なアルミニウム
合金膜を形成できる。また、実施例２、３と同様
にアルゴンイオンよるウエハのクリーニングや膜
堆積途中でのアルゴンイオンの周期的なウエハ側
への照射を行なうことができる。

上記実施例では、イオン偏向のために電磁石を
用いたが、更に強力な磁界を形成するために超伝
導磁石を使用してもよい。

上記実施例では、アルミニウム合金からなるタ
ーゲツトを用いたが、石英や化合物等の他の材料
を用いて膜形成を行なつてもよい。石英のような
非導電性材料からなるターゲツトを用いた場合に
は、該ターゲツトにアルゴンイオンのような陽イ
オンを照射すると、ターゲツトが帯電する。かか
る場合には、陽イオンと同時に電子等の陰イオン
をターゲツトに照射することによつて帯電を防止
することができる。また、化合物からなる膜を形
成する場合、その化合物が酸化物であれば酸素イ
オンを、窒化物であれば窒素イオンを用いたり、
アルゴンと併用したりすることによつて、化学量
論比を整合させることが可能である。更に、膜形
成に際してターゲツト表面やスパツタ粒子が飛散
する空間に化学量論比を調節するようなガス又は
堆積膜中へのドーピング物質を含んだガスを導入
してもよい。

［発明の効果］以上詳述した如く、本願第１の発明によれば均
一厚さの膜堆積が可能で、更にターゲツト寿命を
向上できる膜形成方法を提供できる。また、本願
第２の発明によれば、均一厚さの膜堆積が可能
で、かつターゲツト寿命を向上できると共に、基
板への付着強度や電気的接触抵抗が改善された膜
形成方法を提供できる。更に、本願第３の発明に
よれば、均一厚さの膜堆積が可能で、かつターゲ
ツト寿命を向上できると共に、ステツプカバレイ
ジが改善された膜形成方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の実施例で使用した膜形成装
置の一形態を示す概略平面図、同図ｂは同図ａの
Ｂ―Ｂ線に沿う断面図、第２図ａは本発明の実施
例で使用した膜形成装置の他の形態を示す概略平
面図、同図ｂは同図ａのＢ―Ｂ線に沿う断面図、
第３図は従来の膜形成装置を示す概略図である。１１₁〜１１₆，１１₁′〜１１₆′…イオン銃、１
２₁〜１２₆…電磁石、１３…ターゲツト、１４…
支持部材、１５…ウエハ、１７…アルミニウム合
金膜、１８…エロージヨンエリア。

Claims

【特許請求の範囲】１イオン銃から放出された第１のイオンをイオ
ン偏向手段により偏向させターゲツトに照射し、
基体上に前記ターゲツトの構成粒子による膜を形
成する方法において、前記膜を形成する前にあら
かじめ第２のイオンを照射しその基体表面をクリ
ーニングすることを特徴とする膜形成方法。２前記第２のイオンは前記第１のイオンと同種
のイオンであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の膜形成方法。３前記基体は少なくとも半導体基体からなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の膜形
成方法。４前記イオン銃及び前記電磁石を同一平面上に
複数交互に配置して環状体を形成し、かつ前記環
状体を前記対向した前記ターゲツトと前記基体の
間に配置し前記第１のイオンを照射することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の膜形成方
法。