JPH03229864A - スパッタリング装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜形成に用いられるスパッタリング装置に
関し、特にターゲットの構造に関する。

〔従来の技術〕

現在、半導体等の基板表面に金属や絶縁物等の薄膜を形
成するための手段として、スパッタリング装置か広く用
いられている。

スパッタリング装置では一般に第５図に示すように、タ
ーゲット支持台４に取り付けられたターゲット７と、基
板ホルダー８に載せられた基板２とか真空容器３の内部
で対向して位置しており、また、ターゲット支持台４の
背面には、ターゲット７の近傍に磁場を生じさせるため
にマグネット５Ａ、５Ｂか備えられている。真空容器３
は排気口９から真空ポンプにより排気された後、Ａｒガ
スかＡｒガス導入口１０を通して設定圧力（数ｍ〜数十
ｍ−Ｔｏｒｒ）まで導入される。この状態で電源１１に
よりターゲット７に対して負の高電圧を印加すると、タ
ーゲット７と基板２との間にプラズマ放電か発生する。

なお基板２はアース電位となっている。プラズマ放電中
で電離したＡｒイオンは電界により加速されてターゲッ
ト７に衝突し、その表面から粒子を叩き出す。これら叩
き出されたスパッタ粒子が基板２に向って飛散し、その
表面に付着することにより成膜が行われる。

なお、周知の通り、マグネット５Ａ、５Ｂを用いて電界
に対して直交する磁界を設けることにより、ターゲット
７の近傍に高密度プラズマを形成して成膜速度を速めて
いる。

る場合、所望の薄膜と同一組成比率の合金ターゲットを
用いてスパッタリングを行っており、組成比率はターゲ
ット全域にわたって均一となっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のスパッタリング装置では、合金ターゲッ
トをスパッタした場合、実際に基板上に形成された薄膜
の面内における元素の組成比率が不均一になってしまう
という問題点があった。

例えば、タングステンとシリコンめ合金であるタングス
テンシリサイドのターゲットを用いてスパッタリングを
行った場合、基板上に形成されたタングステンシリサイ
ド膜の基板面内における比抵抗分布は、第６図のように
なる。なお、ターゲットは組成比率がタングステン：シ
リコン−１＝２．５．直径が３００ｍｍのものを用い、
基板の直径は１５０ｍｍのものを用いた。また、ターゲ
ットと基板間の距離は、膜厚が基板面内において均一と
なるよう８０ｍｍに設定した。

第６図は基板上に形成されたタングステンシリサイド膜
のタングステンとシリコンの組成比率が基板面内におい
て不均一になってい、ることを意味しており、基板中央
部では比抵抗が低く、周辺部では高いことから、周辺部
はどシリコンの濃度が高くなっていることがわかる。

これは第５図に点線ならびに一点鎖線で示すように、タ
ングステンとシリコンではスパッタ粒子の飛散角度分布
の形状が異なり、点線で示すタングステンの方が一点鎖
線て示すシリコンよりも広範囲に飛散すること、ならび
に、ターゲットが磁界による影響で選択的にスパッタさ
れるため、スパッタ粒子は基板へ向って、ある限られた
領域から飛散していることに起因している。

このように、基板面内で薄膜の組成比率が不均一になる
と、例えば半導体基板上に多数形成されるＩＣ１ＬＳＩ
等の素子の特性が基板内の位置によってばらつく等、様
々な不具合が生じ歩留り及び信頼性を低下させるという
欠点がある。

上述した従来のスパッタリング装置が、合金ターゲット
の組成比率を全域にわたって均一にしているのに対し、
本発明のスパッタリング装置は、合金ターゲットの組成
比率をターゲツト面内で変化させているという相違点を
有する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のスパッタリング装置は、元素の組成比率の異な
る複数個の合金ブロックからターゲットを構成したもの
である。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例におけるターゲット付近
の断面図、第２図はターゲットの平面図であり、分りや
すくする為に斜線を施しである。

第１図及び第２図に示すように、円板型ターゲット１は
同心円板状の３個の第１小ターゲットＩＡ、第２小ター
ゲツトＩＢ及び第３小ターゲツト１Ｃにより分割構成さ
れている。この円板型ターゲット１より飛散するスパッ
タ粒子が対向する基板２の表面に堆積することにより成
膜が行われる。なお３は真空容器、４は円板型ターゲッ
ト１が固定、支持されるターゲット支持台、５Ａ。

５Ｂは磁界を発生させるためのマグネットである。

本草１の実施例では、以下タングステンシリサイドター
ゲットを例にとり説明を行う。

各小ターゲットにおけるタングステン対シリコンの比率
は第１小ターゲツトＩＡが１：２．７゜第２小ターゲツ
トＩＢが１：２．５．第３小ターゲツトＩＣが１：２．
３となっている。このように円板型ターゲット１の侵食
領域におけるシリコンの濃度をその中心部で高く周辺部
で低くなるよう設定しているため、トータルでのスパッ
タ粒子の飛散角度分布が、従来のターゲットに比べて、
第１図の点線で示したようにシリコンは円板型ターゲッ
ト１の中央方向ヘシフトし、また、−点鎖線で示すよう
にタングステンは周辺方向へシフトする。この結果、従
来生じていた基板２方向へのタングステンとシリコンの
スパッタ粒子の角度分布の差かなくなり、基板２の表面
に形成されるタングステンシリサイド膜のタングステン
とシリコンの組成比率は基板全域にわたり、均一とする
ことかできる。

第３図及び第４図は本発明の第２の実施例におけるスパ
ッタリング装置のターゲット付近の断面図およびターゲ
ットの平面図である。

本箱２の実施例では、ターゲットは逆円錐型ターゲット
６となっており、第３図に示すように選択的に侵食され
ている。

逆円錐型ターゲットは基板に対して斜めに飛散するスパ
ッタ粒子か多くなる。このため基板表面に段差かある場
合、円板型ターゲットに比べて良好なステップカバレッ
ジの膜か形成される利点がある。

この逆円錐型ターゲット６は２つの小ターゲット、すな
わち第１小ターゲツト６Ａ及び第２小ターゲツト６Ｂと
から構成されている。なお、お互いの組成比率は異なっ
ており、その関係は第１の実施例と同様に、基板２の表
面に均一な組成比率の合金薄膜が形成されるよう設定さ
れている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、元素の組成比率の異なる
複数個の合金ブロックがらターゲットを構成することに
より、組成比率が全面にわたり均一であった従来のター
ゲットに比べて、基板表面に形成される合金薄膜の基板
面内における組成比率の均一性を飛躍的に向上させるこ
とができる。

このように、合金薄膜の膜質が基板全域にわたって均一
となるため、例えば、半導体基板上に多数のＩＣやＬＳ
Ｉを形成する場合には、個々の素子の特性のはらつきが
低減され、歩留り及び信頼性を向上させることができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の第１の実施例におけるタ
ーゲット付近の断面図及びターゲットの平面図、第３図
及び第４図は第２の実施例におけるターゲット付近の断
面図及びターゲットの平面図、第５図は従来例のターゲ
ット付近の断面図、第６図は従来例で形成した基板上の
膜の比抵抗値の分布を示す図である。 １・・円板型ターゲット、２・・基板、ＩＡ・・・第１
小ターケツト、ＩＢ・・・第２小ターゲツト、ＩＣ・・
・第３小ターケツト、３・・・真空容器、４・・・ター
ゲット支持台、５Ａ、５Ｂ・・・マグネット、６・・・
逆円錐型ターゲット、６Ａ・・・第１小ターゲツト、６
Ｂ・・・第２小ターケツト、７・・・ターゲット、８・
・・基板ホルダー、９・・・排気口、１０・・・Ａｒガ
ス導入口、１１・・・電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 元素の組成比率の異なる複数個の合金ブロックからター
   ゲットを構成したことを特徴とするスパッタリング装置
   。