JPH021909B2 - - Google Patents

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JPH021909B2
JPH021909B2 JP57184577A JP18457782A JPH021909B2 JP H021909 B2 JPH021909 B2 JP H021909B2 JP 57184577 A JP57184577 A JP 57184577A JP 18457782 A JP18457782 A JP 18457782A JP H021909 B2 JPH021909 B2 JP H021909B2
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Hitachi Ltd
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    • 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
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/3423—Shape
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/40—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of conductive or resistive materials
    • H10P14/42—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of conductive or resistive materials using a gas or vapour
    • 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
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  • Helmets And Other Head Coverings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマグネトロン型スパツタ装置に関し、
特に突沸にるスパツタ不良を防止したスパツタ装
置におよびそれに用いるターゲツトに関するもの
である。
マグネトロン型スパツタ装置はアノードに対向
して配設したターゲツト（カソード）の近傍位置
に磁石（永久磁石又は電磁石など）を配設してタ
ーゲツト近傍に電磁界を形成し、電子がサイクロ
イド運動をすることによりプラズマをターゲツト
上に封じ込まスパツタを高速化するように構成さ
れている。例えば第１図はこの種の装置の一例で
あり、中心位置に設けたアノード１の周囲に環状
をしたAl製のターゲツト２を設置し、このター
ゲツトにはアノード１の印加電圧＋24Vに対して
−500〜600Vを印加することによりカソードとし
て構成している。また、ターゲツト２の外周には
永久磁石又は、電磁石３を配設してターゲツト２
上に直交電磁界を形成する一方、この永久磁石又
は電磁石などの磁石３とターゲツト２の間にはグ
ラウンド接続したシールドリング４を介装してい
る。
したがつて、このスパツタ装置によれば、アノ
ード１とターゲツト２間に生じるグロー放電によ
り放出された電子は直交電磁界によつてサイクロ
イド運動をし、その衝突密度を高めて発生される
プラズマをターゲツト２上に封じ込める。これに
より、プラズマ中の正イオンがターゲツト２に衝
突して発生（スパツタ）されるAl原子の高速化
を図り、ウエーハ（基板）上へのAlの推積速度
の向上や純度の向上が実現できる。
ところでこのスパツタ装置にあつては、ターゲ
ツト２からスパツタされたAl原子は図外のウー
ハ上に推積されるのと同時にターゲツト周囲の磁
石３方向にも飛散され、これに付着しようとす
る。このため、ターゲツト２と磁石３との間にシ
ールドリング４を設けて磁石３上へのAl原子の
推積防止を図つているが、逆にAl原子はシール
ドリング４の表面やシールドリング微小間隙内に
推積することになる。そして、このような推積
Alが多量になつてくると磁石３により形成され
る直交電磁界に影響を与えたり、一方では経時変
化による永久磁石の劣化により直交電磁界が初期
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、ターゲツト２の外周寄りの端部
がスパツタされるようになる。
すると、ターゲツト端部はスパツタの進行に伴
なつて次第に荒れた状態となり、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
が形成される。このため、この端縁には電界集中
が生じ易くなり、近接されかつグラウンド電位の
シールドリング４との間でスパークが発生し易く
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よつたターゲ
ツト端部から突沸が起こり、これがウエーハ表面
に付着すると配線シヨートの原因となるAl突起
（スプラツタ）が生じる。このため、従来では端
部に荒れの生じたターゲツトは早めに取換えねば
ならず、ターゲツト寿命が短かくて歩留りが低い
と共にターゲツトの高コスト化を生ずるという問
題がある。
したがつて本発明の目的は、ターゲツト端部と
シールド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を防止してスプラツタの発生
を防ぎ、これによりターゲツトの寿命を長くして
歩留りの向上および原価の低減を達成することが
できるスパツタ装置を提供することにある。
この目的を達成するために本発明はターゲツト
の端部を平坦形状とし、多少の荒れが生じても端
部に電界集中が生じないように構成したものであ
る。
以下、本発明を図示の実施例により説明する。
第２図は本発明のスパツタ装置の全体構成図で
あり、基台１０およびチラー１１上には球状に近
い真空容器１２を搭載し、基台１１０内に設けた
ポンプ（図示せず）やパイプ１３を通して連通し
たロータリポンプ１４により真空容器１２内部を
高真空（約10-7Torr）条件に設定できるように
している。また、容器１２にはチユーブ１５を介
してArガス源（図示せず）を接続し、容器内部
にArガスを導入することができる。図中、１６，
１７，１８は夫々バルブである。
前記真空容器１２内には、複数個（本例では３
個）のスパツタ銃１９を配設し、かつ上部には被
処理物としてのウエーハ２０をプラネタリ２１に
より支持している。また、スパツタ銃１９の近傍
にはヒータ２２を配置している。前記プラネタリ
２１は自転するサン回転板２３の周囲に補数個の
プラネタリ回転板２４を自転できるように取着し
たもので、プラネタリ回転板２４の表面に夫々複
数枚のウエーハを支持させた上でサン・プラネタ
リの各回転板２３，２４を自転させれば結果的に
プラネタリ回転板２４は公転されながら自転する
所謂プラネタリ運動されることになる。
前記スパツタ銃１９は、第３図に拡大図示する
ように、アーム２５によつて前記容器１２内に片
持支持された円板状のシールドベース２６を有
し、このシールドベース２６上に絶縁状態を保つ
てベースプレート２７を支持している。そして、
これらシールドベース２６とベースプレート２７
の中心位置には絶縁を保つてアノード２８を貫通
支持し、アノード２８の上端にはアノードデイス
ク２９を、中空の下部には冷却水パイプ３０を
夫々固着している。また、アノード２８には約＋
24Vが印加されるように電気接続を行なつてい
る。一方、前記アノード２８の周囲の前記ベース
プレート２７上には環状ターゲツト３０を配設
し、かつその外周にはブラケツト３１を用いて磁
石（たとえば永久磁石）３２を配設している。前
記ターゲツト３０はAlを２％含むシリコン材か
らなり、その断面形状は第４図に示すように斜辺
に段部を形成した直角三角形とし、その外径を
131.0mm、高さを22.4mmとしている。また、表外
周でかつ最上に位置する端部３０ａは、その上縁
３０a′が平坦面となるように構成し、その幅寸法
ＤをＤ＝2.0±0.5mmに設定している。そして、こ
のターゲツト３０はベースプレート２７を介して
−500〜600Vの電圧が印加されてカソードとして
構成されている。前記磁石３２は複数個の磁石を
上下二段で円周方向に配列しており、前記ターゲ
ツト３０の電圧による電界とでターゲツト３０上
（内側斜面上近傍）に直交電磁界を形成している。
また、磁石３２を支持するブラケツト３１内には
冷却水パイプ３３を接続している。
一方、前記シールドベース２６の外周には断面
Ｌ字状としたシールド壁３４を取着して前記磁石
３２を包囲すると共に、シールド壁３４の内縁に
はスパツタシールドリング３５を下方に向てけて
固着し、更にこのスパツタシールドリング３５の
下面には前記ターゲツト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を一体に取
着している。このシールドリング３６等はシール
ド壁３４、シールドベース２６を通してグラウン
ド接続され、グラウンド電位（0V）としている。
以上の構成によれば、スパツタリングは次のよ
うに行なわれる。
先ず、プラネタリ２１にウエーハ２０をセツト
する一方、スパツタ材質（本例ではAl）のター
ゲツト３０をベースプレート２７上にセツトす
る。その上で、ポンプ１４等を作動して真空容器
１２内を約10-7Torrの真空圧とし、かつアノー
ド２８、ターゲツト３０に所要の電圧を印加す
る。そして、容器１２内にArガスを導入して容
器内を10-3Torrにすれば、スパツタ銃１９にお
いてプラズマが発生し、スパツタが発生する。
即ち、アノード２８に＋24V、ターゲツト３０
に−500〜600Vを印加すると、アノードとターゲ
ツト間にグロー放電が発生する。すると、電子は
ターゲツト３０上において磁石３２による直交電
磁界の作用によつてサイクロイド運動をし、その
衝突密度を高めて発生されるプラズマをターゲツ
ト上に封じ込める。このため、プラズマ中のAr+
イオンがターゲツトに衝突する密度も増大し、タ
ーゲツト３０からスパツタされるAl原子の高速
化を図る。したがつて、このAl原子はスパツタ
銃１９から容器１２内の上方へ飛び、ウエーハ２
０表面上に推積されるが、その推積速度は向上さ
れかつ純度も高いものとなる。
前述したスパツタはウエーハのみならず横方向
に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Al原子の付着や
径時変化等の原因によつて直交電磁界の強度が低
下されると、前記サイクロイド運動に若干の変動
が生じてターゲツト３０の外周端部にAr+イオン
が衝突してスパツタされるようになる。しかしな
がら、本例のターゲツト３０は、端部３０ａを平
坦に形成しているので、端部がスパツタにより荒
されても鋭角的にはならず常に丸味を帯びた形状
に保たれる。したがつて、ターゲツト３０の端部
３０ａに電界集中が起きることはなく、シールド
リング３６とターゲツト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、
ウエーハ表面に線シヨートの原因となるアルミ突
起（スプラツタ）が発生することもない。
この結果、ターゲツト３０はその端部に荒れが
発生してもスパツタを続けて行なうことができ、
ターゲツトの寿命を長くして歩留の向上および原
価低減を実現することができる。
ここで、前記ターゲツト３０は端部３０ａを平
坦に形成すると共に平坦面両縁に丸味を付けてお
いてもよい。また、平坦面の幅寸法Ｄはターゲツ
トの外径寸法や高さ寸法が異なればこれに応じて
若干相違し、更にターゲツト材料がAl以外の場
合にもその値が異なることは言うまでもない。
以上のように本発明のスパツタ装置によれば、
ターゲツトの端部を平坦に形成して鋭角部が存在
しないように構成しているので、スパツタにより
ターゲツト端部に荒れが生じたときにもターゲツ
ト端部に電界集中が生ずることを防止できかつス
パークの発生を防止できるので、突沸およびこれ
に伴うスプラツタを防止し、更にこれよりターゲ
ツトの寿命を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奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来のスパツタ装置の一部の断面図、
第２図は本発明のスパツタ装置の全体構成図、第
３図は要部（スパツタ銃）の断面図、第４図はタ
ーゲツトの破断正面図である。 １２……真空容器、１９……スパツタ銃、２０
……ウエーハ、２１……プラネタリ、２２……ヒ
ータ、２８……アノード、３０……ターゲツト、
３０ａ……端部、３２……磁石、３６……シール
ドリング。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ アノードと、このアノードの周辺に配置され
    たカソードとしてのターゲツトと、このターゲツ
    トの外側周辺部に配置された磁石およびシールド
    リングとを具備するマグネトロン型スパツタ装置
    において、前記ターゲツトを環状体に形成すると
    ともに、該環状体の断面形状を、傾斜部が内側表
    面となるような概略直角三角形状となし、その傾
    斜部の上側端部を平坦部となして環状体の外側表
    面に終端するように形成して成り、前記シールド
    リングを、前記ターゲツトの平坦部の近傍に配設
    して成ることを特徴とするマグネトロン型スパツ
    タ装置。 ２ マグネトロン型スパツタ装置用ターゲツトに
    おいて、該ターゲツトは、環状体に形成され、該
    環状体の断面形状を、傾斜部が内側表面となるよ
    うな概略直角三角形状となし、その傾斜部の上側
    端部を平坦部となして環状体の外側表面に終端す
    るように形成して成ることを特徴とするマグネト
    ロン型スパツタ装置用ターゲツト。
JP57184577A 1982-10-22 1982-10-22 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 Granted JPS5976875A (ja)

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