JPH02298263A - スパッタ装置 - Google Patents
スパッタ装置Info
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- JPH02298263A JPH02298263A JP11944989A JP11944989A JPH02298263A JP H02298263 A JPH02298263 A JP H02298263A JP 11944989 A JP11944989 A JP 11944989A JP 11944989 A JP11944989 A JP 11944989A JP H02298263 A JPH02298263 A JP H02298263A
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- Japan
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- sputtering
- semiconductor wafer
- vacuum chamber
- plasma
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、スパッタ装置に関する。
（従来の技術）
一般に、スパッタ装置は、被処理物例えば半導体ウェハ
に対する成膜、例えば金属薄膜の成膜に多く用いられて
いる。
に対する成膜、例えば金属薄膜の成膜に多く用いられて
いる。
このようなスパッタ装置では、気密容器内に設けられた
所定材質のターゲットに対向する如く被処理物例えば半
導体ウェハを設け、これらのターゲットおよび半導体ウ
ェハ間に電圧を印加するとともに、この気密容器内にス
パッタガスを導入する。
所定材質のターゲットに対向する如く被処理物例えば半
導体ウェハを設け、これらのターゲットおよび半導体ウ
ェハ間に電圧を印加するとともに、この気密容器内にス
パッタガスを導入する。
そして、このスパッタガスをプラズマ化し、プラズマ中
のイオンを負電圧の電極であるターゲットに衝突させて
スパッタリングし、陽極側に設けられた半導体ウェハ表
面に被着させて薄膜を形成する。
のイオンを負電圧の電極であるターゲットに衝突させて
スパッタリングし、陽極側に設けられた半導体ウェハ表
面に被着させて薄膜を形成する。
また、プレーナーマグネトロンスパッタ装置では、例え
ばターゲットの裏面側に設けられたプラズマ制御用マグ
ネットにより、ターゲットの表面近傍にプラズマを閉じ
込めるための磁場を形成するよう構成されている。すな
わち、ターゲットの表面近傍にこのターゲツト面とほぼ
平行な磁場を形成し、この磁場に直交する高密度の放電
プラズマをターゲツト面上に集中させて高速なスパッタ
リングを行うよう構成されている。
ばターゲットの裏面側に設けられたプラズマ制御用マグ
ネットにより、ターゲットの表面近傍にプラズマを閉じ
込めるための磁場を形成するよう構成されている。すな
わち、ターゲットの表面近傍にこのターゲツト面とほぼ
平行な磁場を形成し、この磁場に直交する高密度の放電
プラズマをターゲツト面上に集中させて高速なスパッタ
リングを行うよう構成されている。
ところで、このようなスパッタ装置において、磁石を固
定配置した場合、ターゲット表面上の磁場を一様に分布
させることが困難なため、磁場の強い部分にイオンが集
中し、この部分が集中的にスパッタリングされてしまい
、成膜におけるユニフォーミティ−が低下したり、ター
ゲットの利用効率が低下する等の問題があった。そこで
、例えば、長円状に配列された複数の永久磁石からなる
プラズマ制御用マグネットを、ターゲットの環状の領域
を走査する如く回転させ、この環状の領域でプラズマを
移動させることにより、スパッタリングの均一化を図る
スパッタ装置もある。
定配置した場合、ターゲット表面上の磁場を一様に分布
させることが困難なため、磁場の強い部分にイオンが集
中し、この部分が集中的にスパッタリングされてしまい
、成膜におけるユニフォーミティ−が低下したり、ター
ゲットの利用効率が低下する等の問題があった。そこで
、例えば、長円状に配列された複数の永久磁石からなる
プラズマ制御用マグネットを、ターゲットの環状の領域
を走査する如く回転させ、この環状の領域でプラズマを
移動させることにより、スパッタリングの均一化を図る
スパッタ装置もある。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上述したスパッタ装置においても、４Ｍ
、ＩＢＭと高集積化に伴い例えば多数の半導体ウェハ等
に成膜を行った場合、さらに面間における成膜状態の均
一性、すなわち、各半導体ウェハに例えばステップカバ
レージ、膜厚等のばら付きが少ない均一な膜を形成する
ことが望まれている。
、ＩＢＭと高集積化に伴い例えば多数の半導体ウェハ等
に成膜を行った場合、さらに面間における成膜状態の均
一性、すなわち、各半導体ウェハに例えばステップカバ
レージ、膜厚等のばら付きが少ない均一な膜を形成する
ことが望まれている。
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、従来に較べてさらに面間における成膜状態の均一化を
図ることのできるスパッタ装置を提供しようとするもの
である。
、従来に較べてさらに面間における成膜状態の均一化を
図ることのできるスパッタ装置を提供しようとするもの
である。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
すなわち本発明は、真空チャンバ内にターゲットと被処
理物を対向する如く設け、前記ターゲットをスパッタし
て前記被処理物に成膜するスパッタ装置において、前記
ターゲットと前記被処理物との相対的な位置を可変とす
る機構を設けたことを特徴とする。
理物を対向する如く設け、前記ターゲットをスパッタし
て前記被処理物に成膜するスパッタ装置において、前記
ターゲットと前記被処理物との相対的な位置を可変とす
る機構を設けたことを特徴とする。
（作 用）
本発明者等が詳査したところ、真空チャンバ内に、ター
ゲットと被処理物例えば半導体ウェハとを対向する如く
設ける従来のスパッタ装置では、ターゲットがスパッタ
リングされ、消耗すると、ターゲットの表面と半導体ウ
ェハとの距離が徐々に変化し、多数の半導体ウェハの処
理を同一のターゲットで行った場合、成膜の状態例えば
ステップカバレージ、膜厚笠が半導体ウェハ間で不均一
になることが判明した。
ゲットと被処理物例えば半導体ウェハとを対向する如く
設ける従来のスパッタ装置では、ターゲットがスパッタ
リングされ、消耗すると、ターゲットの表面と半導体ウ
ェハとの距離が徐々に変化し、多数の半導体ウェハの処
理を同一のターゲットで行った場合、成膜の状態例えば
ステップカバレージ、膜厚笠が半導体ウェハ間で不均一
になることが判明した。
そこで、本発明のスパッタ装置では、ターゲットと被処
理物との相対的な位置を変更可能とする機構を設け、例
えばターゲットがスパッタリングされて消耗した場合で
も、この機構により例えばターゲットのスパッタリング
を受ける部位と被処理物との距離が一定になるようター
ゲットと被処理物との相対的な位置を移動させることに
より、被処理物上に形成される成膜状態の均一化を図る
ものである。
理物との相対的な位置を変更可能とする機構を設け、例
えばターゲットがスパッタリングされて消耗した場合で
も、この機構により例えばターゲットのスパッタリング
を受ける部位と被処理物との距離が一定になるようター
ゲットと被処理物との相対的な位置を移動させることに
より、被処理物上に形成される成膜状態の均一化を図る
ものである。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
スパッタ装置の真空チャンバ１内には、被処理物例えば
半導体ウェハ２を保持するための載置台３が設けられて
おり、この載置台３に対向する如く、ターゲット４を備
えたスパッタガン５が設けられている。
半導体ウェハ２を保持するための載置台３が設けられて
おり、この載置台３に対向する如く、ターゲット４を備
えたスパッタガン５が設けられている。
このスパッタガン５は、真空チャンバ１に設けられた円
孔１ａを貫通する如く設けられており、この円孔１ａと
スパッタガン５との間には、これらの間を気密に保持す
る如く伸縮自在に構成された円筒状のベローズ６が設け
られている。また、このスパッタガン５の後部には、真
空チャンバ１に対、してスパッタガン５の位置を移動可
能とする機構として、例えば真空チャンバ１に固定され
たハウジング７を貫通する如く配設されたボールスクリ
ュー８が設けられており、このボールスクリュー８の端
部に設けられた回転用ハンドル９を回転させることによ
り、図示矢印方向にスパッタガン５を移動させ、このス
パッタガン５の先端部に設けられたターゲット４と半導
体ウェハ２との間隔が調節可能に構成されている。
孔１ａを貫通する如く設けられており、この円孔１ａと
スパッタガン５との間には、これらの間を気密に保持す
る如く伸縮自在に構成された円筒状のベローズ６が設け
られている。また、このスパッタガン５の後部には、真
空チャンバ１に対、してスパッタガン５の位置を移動可
能とする機構として、例えば真空チャンバ１に固定され
たハウジング７を貫通する如く配設されたボールスクリ
ュー８が設けられており、このボールスクリュー８の端
部に設けられた回転用ハンドル９を回転させることによ
り、図示矢印方向にスパッタガン５を移動させ、このス
パッタガン５の先端部に設けられたターゲット４と半導
体ウェハ２との間隔が調節可能に構成されている。
なお、ターゲット４と半導体ウェハ２との間隔を調節す
る機構としては、上記以外のどのような機構を用いても
よく、例えば駆動モータ等による電動式としても、例え
ばスパッタガン５を固定式として賊Ｅ台３を移動させる
方式としてもどのようにしてもよい。
る機構としては、上記以外のどのような機構を用いても
よく、例えば駆動モータ等による電動式としても、例え
ばスパッタガン５を固定式として賊Ｅ台３を移動させる
方式としてもどのようにしてもよい。
また、上記ターゲット４は、形成すべき薄膜の材質に応
じて選択された、例えばアルミニウム、シリコン、タン
グステン、チタン、モリブデン、クロム、コバルト、ニ
ッケル、あるいはこれらを含む合金等によって直径例え
ば１２０１００１程度の固成状に形成されたターゲット
本体４ａと、このターゲット本体４ａの裏面側にフラン
ジ部を形成する如く接合されたバッキングプレー１・４
ｂとから構成されている。そして、このターゲット４の
裏面側には、冷却媒体循環用配管１０により冷却媒体例
えば冷却水を循環させてターゲット４を裏面側から冷却
するための円柱形状の冷媒循環用空隙１１が設けられて
いる。
じて選択された、例えばアルミニウム、シリコン、タン
グステン、チタン、モリブデン、クロム、コバルト、ニ
ッケル、あるいはこれらを含む合金等によって直径例え
ば１２０１００１程度の固成状に形成されたターゲット
本体４ａと、このターゲット本体４ａの裏面側にフラン
ジ部を形成する如く接合されたバッキングプレー１・４
ｂとから構成されている。そして、このターゲット４の
裏面側には、冷却媒体循環用配管１０により冷却媒体例
えば冷却水を循環させてターゲット４を裏面側から冷却
するための円柱形状の冷媒循環用空隙１１が設けられて
いる。
さらに、この冷媒循環用空隙１１には、プラズマ制御用
マグネット１２が設けられている。すなわち、このプラ
ズマ制御用マグネット１２は、例えば長円状、半円状、
多角形状等に内側がＮｔ！！ｉ！（外側がＳ極）となる
如く複数配列された永久磁石（図示せず）およびこれら
の永久磁石を支持する支持板等から構成されており、こ
のプラズマ制御用マグネット１２は、冷媒循環用空隙１
１の後部中央に設けられた気密シール例えば磁性流体シ
ール１３を介して駆動機構１４に連結され、回転可能に
構成されている。
マグネット１２が設けられている。すなわち、このプラ
ズマ制御用マグネット１２は、例えば長円状、半円状、
多角形状等に内側がＮｔ！！ｉ！（外側がＳ極）となる
如く複数配列された永久磁石（図示せず）およびこれら
の永久磁石を支持する支持板等から構成されており、こ
のプラズマ制御用マグネット１２は、冷媒循環用空隙１
１の後部中央に設けられた気密シール例えば磁性流体シ
ール１３を介して駆動機構１４に連結され、回転可能に
構成されている。
上記構成のこの実施例のスパッタ装置では、まず、真空
チャンバ１内を例えばｌｏ−１〜１０−’ Ｔｏｒｒ程
度の真空度まで荒引きする。次に、真空チャンバ１内の
真空度をｌｏ−５〜１Ｏ−ａＴｏｒｒ程度の高真空度ま
で排気し、その後、この真空チャンバ１内にスパッタガ
ス、例えばＡｒガスを導入し、真空チャンバ１内を１０
’ 〜１０−’ Ｔｏｒｒ程度に設定する。
チャンバ１内を例えばｌｏ−１〜１０−’ Ｔｏｒｒ程
度の真空度まで荒引きする。次に、真空チャンバ１内の
真空度をｌｏ−５〜１Ｏ−ａＴｏｒｒ程度の高真空度ま
で排気し、その後、この真空チャンバ１内にスパッタガ
ス、例えばＡｒガスを導入し、真空チャンバ１内を１０
’ 〜１０−’ Ｔｏｒｒ程度に設定する。
そして、図示しないスパッタリング電源により、ターゲ
ット４に負電圧を印加して、ターゲット４と半導体ウェ
ハ２との間にプラズマを発生させる。
ット４に負電圧を印加して、ターゲット４と半導体ウェ
ハ２との間にプラズマを発生させる。
すると、このプラズマはプラズマ制御用マグネット１２
によって形成される磁場によって、ターゲット４の近傍
に閉じ込められ、この領域内のターゲット４（ターゲッ
ト本体４ａ）のスパッタリングが行われ、ターゲット本
体４ａから叩き出された粒子が半導体ウェハ２表面に被
着し、所望組成の薄膜が成膜される。またこの時、駆動
機構１４によってプラズマ制御用マグネット１２を回転
させると、プラズマがターゲット本体４ａのほぼ全面を
移動し、ターゲット本体４ａのほぼ仝而で均一にこのス
パッタリングが生じる。
によって形成される磁場によって、ターゲット４の近傍
に閉じ込められ、この領域内のターゲット４（ターゲッ
ト本体４ａ）のスパッタリングが行われ、ターゲット本
体４ａから叩き出された粒子が半導体ウェハ２表面に被
着し、所望組成の薄膜が成膜される。またこの時、駆動
機構１４によってプラズマ制御用マグネット１２を回転
させると、プラズマがターゲット本体４ａのほぼ全面を
移動し、ターゲット本体４ａのほぼ仝而で均一にこのス
パッタリングが生じる。
そして、この実施例のスパッタ装置では、第２図に示す
ように、ターゲット本体４ａが消耗していない状態（第
２図の上平部に示す）から、次第にターゲット本体４ａ
がスパッタリングされ、消耗した場合（第２図の上平部
に示す）、例えばターゲット本体４ａのスパッタリング
を受ける而と半導体ウェハ２表面との距ＭＤＩ、Ｄ２が
それぞれ等しくなるようスパッタガン５の位置を調節す
る。この位置調整は、プラズマ発生時間とターゲット消
耗量との関係をデータとしてメモリに記憶し、このメモ
リの読み出し出力値によりターゲットとウェハ間の間隔
を調節してもよい。この場合ターゲットの消耗量は陰と
なる非消耗位置との差で高さ検出し、移動量を調節して
もよい。
ように、ターゲット本体４ａが消耗していない状態（第
２図の上平部に示す）から、次第にターゲット本体４ａ
がスパッタリングされ、消耗した場合（第２図の上平部
に示す）、例えばターゲット本体４ａのスパッタリング
を受ける而と半導体ウェハ２表面との距ＭＤＩ、Ｄ２が
それぞれ等しくなるようスパッタガン５の位置を調節す
る。この位置調整は、プラズマ発生時間とターゲット消
耗量との関係をデータとしてメモリに記憶し、このメモ
リの読み出し出力値によりターゲットとウェハ間の間隔
を調節してもよい。この場合ターゲットの消耗量は陰と
なる非消耗位置との差で高さ検出し、移動量を調節して
もよい。
したがって、同一のターゲット４で多数の半導体ウェハ
２に成膜を行う場合でも、同様な条件で各半導体ウェハ
２に成膜を行うことができ、各半導体ウェハ２に例えば
ステップカバレージ、膜厚等のばら付きが少ない均一な
膜を形成することができる。
２に成膜を行う場合でも、同様な条件で各半導体ウェハ
２に成膜を行うことができ、各半導体ウェハ２に例えば
ステップカバレージ、膜厚等のばら付きが少ない均一な
膜を形成することができる。
上記実施例ではターゲットとウェハ間の間隔をｇｒｑ
ｎした例について説明したが、ターゲットが均一に消耗
するようにウェハのターゲットとの対接位置を走査的に
移動させてスパッタリングするようにしてもよい。
ｎした例について説明したが、ターゲットが均一に消耗
するようにウェハのターゲットとの対接位置を走査的に
移動させてスパッタリングするようにしてもよい。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、従来に較べてさら
に面間における成膜状態の均一化を図ることができる。
に面間における成膜状態の均一化を図ることができる。
第１図は本発明の一実施例のスパッタ装置の構成を示す
図、第２図は第１図のスパッタ装置のターゲットの状態
を説明するための図である。 １・・・・・・真空チャンバ、２・・・・・・半導体ウ
ェハ、３・・・・・・載置台、４・・・・・・ターゲッ
ト、４ａ・・・・・・ターゲット本体、４ｂ・・・・・
・バッキングプレート、５・・・・・・スパッタガン、
６・・・・・・ベローズ、７・・・・・・ハウジング、
８・・・・・・ボールスクリュー、９・・・・・・回転
用ノーンドル、１０・・・・・・冷却媒体循環用配管、
１１・・・・・・冷媒循環用空隙、１２・・・・・・プ
ラズマ制御用マグネ・ソト、１３・・・・・・磁性流体
シール、１４・・・・・・駆動機構。 出願人 東京エレクトロン株式会＞１代理人
弁理士 須 山 佐 − （ほか１名） 第２図
図、第２図は第１図のスパッタ装置のターゲットの状態
を説明するための図である。 １・・・・・・真空チャンバ、２・・・・・・半導体ウ
ェハ、３・・・・・・載置台、４・・・・・・ターゲッ
ト、４ａ・・・・・・ターゲット本体、４ｂ・・・・・
・バッキングプレート、５・・・・・・スパッタガン、
６・・・・・・ベローズ、７・・・・・・ハウジング、
８・・・・・・ボールスクリュー、９・・・・・・回転
用ノーンドル、１０・・・・・・冷却媒体循環用配管、
１１・・・・・・冷媒循環用空隙、１２・・・・・・プ
ラズマ制御用マグネ・ソト、１３・・・・・・磁性流体
シール、１４・・・・・・駆動機構。 出願人 東京エレクトロン株式会＞１代理人
弁理士 須 山 佐 − （ほか１名） 第２図
Claims (1)
- （１）真空チャンバ内にターゲットと被処理物を対向す
る如く設け、前記ターゲットをスパッタして前記被処理
物に成膜するスパッタ装置において前記ターゲットと前
記被処理物との相対的な位置を可変とする機構を設けた
ことを特徴とするスパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1119449A JP2895506B2 (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | スパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1119449A JP2895506B2 (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | スパッタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02298263A true JPH02298263A (ja) | 1990-12-10 |
| JP2895506B2 JP2895506B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=14761671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1119449A Expired - Fee Related JP2895506B2 (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | スパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2895506B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5482610A (en) * | 1991-11-14 | 1996-01-09 | Leybold Aktiengesellschaft | Cathode for coating a substrate |
| US6692617B1 (en) * | 1997-05-08 | 2004-02-17 | Applied Materials, Inc. | Sustained self-sputtering reactor having an increased density plasma |
| WO2005121392A1 (ja) * | 2004-06-14 | 2005-12-22 | Shibaura Mechatronics Corporation | スパッタリング装置及び方法並びにスパッタリング制御用プログラム |
| US7416979B2 (en) | 2001-07-25 | 2008-08-26 | Applied Materials, Inc. | Deposition methods for barrier and tungsten materials |
| US9051641B2 (en) | 2001-07-25 | 2015-06-09 | Applied Materials, Inc. | Cobalt deposition on barrier surfaces |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0187155U (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-08 |
-
1989
- 1989-05-12 JP JP1119449A patent/JP2895506B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0187155U (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-08 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5482610A (en) * | 1991-11-14 | 1996-01-09 | Leybold Aktiengesellschaft | Cathode for coating a substrate |
| US6692617B1 (en) * | 1997-05-08 | 2004-02-17 | Applied Materials, Inc. | Sustained self-sputtering reactor having an increased density plasma |
| US6960284B2 (en) | 1997-05-08 | 2005-11-01 | Applied Materials, Inc. | Rotational and reciprocal radial movement of a sputtering magnetron |
| US7416979B2 (en) | 2001-07-25 | 2008-08-26 | Applied Materials, Inc. | Deposition methods for barrier and tungsten materials |
| US9051641B2 (en) | 2001-07-25 | 2015-06-09 | Applied Materials, Inc. | Cobalt deposition on barrier surfaces |
| US9209074B2 (en) | 2001-07-25 | 2015-12-08 | Applied Materials, Inc. | Cobalt deposition on barrier surfaces |
| WO2005121392A1 (ja) * | 2004-06-14 | 2005-12-22 | Shibaura Mechatronics Corporation | スパッタリング装置及び方法並びにスパッタリング制御用プログラム |
| US7935232B2 (en) | 2004-06-14 | 2011-05-03 | Shibaura Mechatronics Corporation | Sputtering apparatus and method, and sputtering control program |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2895506B2 (ja) | 1999-05-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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