JPH0627323B2 - スパツタリング方法及びその装置 - Google Patents
スパツタリング方法及びその装置Info
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- JPH0627323B2 JPH0627323B2 JP58243870A JP24387083A JPH0627323B2 JP H0627323 B2 JPH0627323 B2 JP H0627323B2 JP 58243870 A JP58243870 A JP 58243870A JP 24387083 A JP24387083 A JP 24387083A JP H0627323 B2 JPH0627323 B2 JP H0627323B2
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- magnetic field
- sputtering
- substrate electrode
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- 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
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32192—Microwave generated discharge
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/46—Sputtering by ion beam produced by an external ion source
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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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
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3266—Magnetic control means
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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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
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体装置等の薄膜製造工程において行なわれ
るスパツタリング方法及びその装置に関するものであ
る。
るスパツタリング方法及びその装置に関するものであ
る。
スパツタ成膜は、低圧の雰囲気ガス（例えばAr）をグロ
ー放電を起こして電離し、陰陽電極間に印加された電界
により、プラズマ状の雰囲気ガスイオンが陰極電圧によ
り加速され、陰極上におかれたターゲツト材料に衝突
し、このイオンの衝突により放出されたターゲツト材料
の構成原子または粒子は陽極近傍に設けられた基板上に
付着堆積してターゲツト材料の薄膜を形成するものであ
る。
ー放電を起こして電離し、陰陽電極間に印加された電界
により、プラズマ状の雰囲気ガスイオンが陰極電圧によ
り加速され、陰極上におかれたターゲツト材料に衝突
し、このイオンの衝突により放出されたターゲツト材料
の構成原子または粒子は陽極近傍に設けられた基板上に
付着堆積してターゲツト材料の薄膜を形成するものであ
る。
上記スパツタリング成膜を行うスパツタリング装置とし
ては、従来プレーナマグネトロン方式スパツタリング装
置が多用されている。
ては、従来プレーナマグネトロン方式スパツタリング装
置が多用されている。
第１図は、従来の良く知られたプレーナマグネトロン方
式スパツタリング装置の成膜部の構造を示す断面図で、
第２図は、陽極電極近傍のスパツタリング状態を示す断
面図である。ターゲツト材料（以下ターゲツトという）
１の裏面にバツキングプレート２を配し、その裏側にヨ
ーク３により磁気結合されたリング状磁極４と円柱状磁
極５が磁気回路を構成して配置され、この磁気回路を内
包しかつバツキングプレート２により密閉される構造を
した陰極６が設置され、この陰極６の外周には円環状の
絶縁板７を介してシールド８が取付られている。上記陰
極６は真空壁９に軸10を介し電気的に絶縁されかつ真空
を保持しうる状態で設置され、この陰極６の上方には陽
極11が配置されかつ陽陰極間に電源12が設置される。
式スパツタリング装置の成膜部の構造を示す断面図で、
第２図は、陽極電極近傍のスパツタリング状態を示す断
面図である。ターゲツト材料（以下ターゲツトという）
１の裏面にバツキングプレート２を配し、その裏側にヨ
ーク３により磁気結合されたリング状磁極４と円柱状磁
極５が磁気回路を構成して配置され、この磁気回路を内
包しかつバツキングプレート２により密閉される構造を
した陰極６が設置され、この陰極６の外周には円環状の
絶縁板７を介してシールド８が取付られている。上記陰
極６は真空壁９に軸10を介し電気的に絶縁されかつ真空
を保持しうる状態で設置され、この陰極６の上方には陽
極11が配置されかつ陽陰極間に電源12が設置される。
上記構成のスパツタリングにおいては、ターゲツト１の
表面で磁力線の分布は第２図に示すような半円環状磁界
分布13となり、陽極11と陰極８間に電圧を印加すること
により発生するプラズマは半円環状磁界分布13によつ
て、その内部にプラズマが高密度に閉じ込められ、第２
図14に示す形状となる。このプラズマ中のイオンは、タ
ーゲツト１の表面にほぼ垂直な電界によつて加速され、
ターゲツト１表面に衝突し、その結果ターゲツト１表面
から順次その原子又は粒子がはじき出され侵食領域15が
形成される。
表面で磁力線の分布は第２図に示すような半円環状磁界
分布13となり、陽極11と陰極８間に電圧を印加すること
により発生するプラズマは半円環状磁界分布13によつ
て、その内部にプラズマが高密度に閉じ込められ、第２
図14に示す形状となる。このプラズマ中のイオンは、タ
ーゲツト１の表面にほぼ垂直な電界によつて加速され、
ターゲツト１表面に衝突し、その結果ターゲツト１表面
から順次その原子又は粒子がはじき出され侵食領域15が
形成される。
上記によつてはじき出されたターゲツト１の原子又は粒
子は、第１図に示す、基板ステージ16上基板17の表面に
付着し薄膜を形成する。
子は、第１図に示す、基板ステージ16上基板17の表面に
付着し薄膜を形成する。
また前記の侵食領域15は、以上の説明から明らかなよう
に、スパツタリング工程の時間経過に伴つて侵食度が進
むが、この侵食は通常第２図に示す構成のターゲツト構
造では、ターゲツトの特定の領域に限定されて進行す
る。
に、スパツタリング工程の時間経過に伴つて侵食度が進
むが、この侵食は通常第２図に示す構成のターゲツト構
造では、ターゲツトの特定の領域に限定されて進行す
る。
以上のように、従来のプレーナマグネトロン方式スパツ
タリング装置では、高いプラズマ密度はターゲツト上の
ごく一部でしか得られず、スパツタリングによる侵食は
ターゲツトの一部に限られるため、基板へのターゲツト
原子又は粒子の付着速度が遅くかつターゲツトは、スパ
ツタリング工程の時間経過に伴い限られた部分のみが侵
食されるためこの部分の侵食が所定の量だけ進むとター
ゲツトを交換しなければならず、ターゲツト使用率が低
く寿命が短かいものとなつていた。
タリング装置では、高いプラズマ密度はターゲツト上の
ごく一部でしか得られず、スパツタリングによる侵食は
ターゲツトの一部に限られるため、基板へのターゲツト
原子又は粒子の付着速度が遅くかつターゲツトは、スパ
ツタリング工程の時間経過に伴い限られた部分のみが侵
食されるためこの部分の侵食が所定の量だけ進むとター
ゲツトを交換しなければならず、ターゲツト使用率が低
く寿命が短かいものとなつていた。
本発明の目的は、前述した従来技術の欠点をなくし、タ
ーゲツト表面の全面に高密度のプラズマを発生させ、ス
パツタリング工程でのターゲツト侵食領域をほぼターゲ
ツト全域とし、基板へのターゲツト原子又は粒子の付着
速度を増大させかつターゲツトの使用率を増大させるス
パツタリング方法及びその装置を提供することにある。
ーゲツト表面の全面に高密度のプラズマを発生させ、ス
パツタリング工程でのターゲツト侵食領域をほぼターゲ
ツト全域とし、基板へのターゲツト原子又は粒子の付着
速度を増大させかつターゲツトの使用率を増大させるス
パツタリング方法及びその装置を提供することにある。
即ち本発明は、真空容器の内部でターゲットをスパッタ
して前記ターゲットと対向する基板電極上に載置した基
板表面に薄膜を形成するスパッタリング方法があって、
前記ターゲットの表面近傍で磁力線が前記ターゲットの
表面に略平行な磁界を形成し、マイクロ波により励起さ
れたプラズマを前記ターゲットと前記基板電極との間に
前記ターゲットの表面に略平行な磁界に沿って供給する
ことにより、前記ターゲットの全面を高密度のプラズマ
で覆い前記ターゲットのほぼ全面をスパッタすることを
特徴とするスパッタリング方法である。
して前記ターゲットと対向する基板電極上に載置した基
板表面に薄膜を形成するスパッタリング方法があって、
前記ターゲットの表面近傍で磁力線が前記ターゲットの
表面に略平行な磁界を形成し、マイクロ波により励起さ
れたプラズマを前記ターゲットと前記基板電極との間に
前記ターゲットの表面に略平行な磁界に沿って供給する
ことにより、前記ターゲットの全面を高密度のプラズマ
で覆い前記ターゲットのほぼ全面をスパッタすることを
特徴とするスパッタリング方法である。
また本発明は、真空容器の内部に薄膜を形成する材料か
らなるターゲットと、該ターゲットを支持する電極と、
該ターゲットと所定の間隔を隔てて対向する基板電極と
を有し、前記基板電極に接続する電源により前記基板電
極に電力を供給することにより前記ターゲットと前記基
板電極との間にプラズマを発生させて前記ターゲットを
スパッタして前記基板電極上に載置した基板の表面に薄
膜を形成するスパッタリング装置であって、前記基板電
極の表面近傍に該表面に略平行な磁力線を発生する磁界
発生手段と前記ターゲットと前記基板電極との間にマイ
クロ波により励起されたプラズマを供給するマイクロ波
プラズマ供給手段を設け、該マイクロ波供給手段により
供給されるプラズマを前記表面に略平行な磁界に沿って
前記ターゲットと前記基板電極との間に拡散させること
により前記ターゲットの全面を高密度のプラズマで覆い
前記ターゲットのほぼ全面をスパッタすることを特徴と
するスパッタリング装置である。
らなるターゲットと、該ターゲットを支持する電極と、
該ターゲットと所定の間隔を隔てて対向する基板電極と
を有し、前記基板電極に接続する電源により前記基板電
極に電力を供給することにより前記ターゲットと前記基
板電極との間にプラズマを発生させて前記ターゲットを
スパッタして前記基板電極上に載置した基板の表面に薄
膜を形成するスパッタリング装置であって、前記基板電
極の表面近傍に該表面に略平行な磁力線を発生する磁界
発生手段と前記ターゲットと前記基板電極との間にマイ
クロ波により励起されたプラズマを供給するマイクロ波
プラズマ供給手段を設け、該マイクロ波供給手段により
供給されるプラズマを前記表面に略平行な磁界に沿って
前記ターゲットと前記基板電極との間に拡散させること
により前記ターゲットの全面を高密度のプラズマで覆い
前記ターゲットのほぼ全面をスパッタすることを特徴と
するスパッタリング装置である。
以下本発明の原理を、第３図と第４図により説明する。
第３図は第１の一実施例のスパツタリング成膜部の構造
を示す断面図で、第４図は、その陽陰電極近傍のスパツ
タリング状態を示す断面図である。ターゲツト21の裏面
にバツキングプレート22を配置し、これに密接して陰極
23が設置され、該陰極23の外周は円板状絶縁物25と円筒
状絶縁物26を介して陽極27が設置されている。上記陽陰
電極は陰極23の軸28により真空壁29に電気的に絶縁され
かつ真空を保持しうる状態で設置され、この陽陰電極間
に電源30が設置される。
第３図は第１の一実施例のスパツタリング成膜部の構造
を示す断面図で、第４図は、その陽陰電極近傍のスパツ
タリング状態を示す断面図である。ターゲツト21の裏面
にバツキングプレート22を配置し、これに密接して陰極
23が設置され、該陰極23の外周は円板状絶縁物25と円筒
状絶縁物26を介して陽極27が設置されている。上記陽陰
電極は陰極23の軸28により真空壁29に電気的に絶縁され
かつ真空を保持しうる状態で設置され、この陽陰電極間
に電源30が設置される。
また、基板31は基板ホルダ32上にターゲツト21と相対向
する位置に配置され、基板ホルダ32の軸33により真空壁
29に電気的に絶縁されかつ真空を保持しうる状態で取付
られている。また陽陰電極部33の横の真空壁に窓34を設
け、ここに高密度プラズマ発生部Ａが設置してある。
する位置に配置され、基板ホルダ32の軸33により真空壁
29に電気的に絶縁されかつ真空を保持しうる状態で取付
られている。また陽陰電極部33の横の真空壁に窓34を設
け、ここに高密度プラズマ発生部Ａが設置してある。
上記高密度プラズマ発生部Ａは、マイクロ波発生源35と
マイクロ波を導びくための導波管36およびマイクロ波を
プラズマ発生室37へ導入するための導波管38より成り、
プラズマ発生室37と導波管38はマイクロ波導入部材39を
介し、この部分でプラズマ発生室37が真空を保持される
ように取付られている。またプラズマ発生室37には、雰
囲気ガスの導入口40が設けられ、かつ外周部には、導入
されるマイクロ波によつて電子サイクロトロン共鳴条件
（マイクロ波周波数2.45ＧHzだと磁場強度875Ｇ）とな
る磁場強さをもつた磁石41が設置され、かつマイクロ波
導入部材39のマイクロ波発振源35側には、マイクロ波発
生室37へマイクロ波のうち電子サイクロトロン共鳴に有
効な右円偏波のみを導入するような磁場強度を持つ磁石
42が設置されている。
マイクロ波を導びくための導波管36およびマイクロ波を
プラズマ発生室37へ導入するための導波管38より成り、
プラズマ発生室37と導波管38はマイクロ波導入部材39を
介し、この部分でプラズマ発生室37が真空を保持される
ように取付られている。またプラズマ発生室37には、雰
囲気ガスの導入口40が設けられ、かつ外周部には、導入
されるマイクロ波によつて電子サイクロトロン共鳴条件
（マイクロ波周波数2.45ＧHzだと磁場強度875Ｇ）とな
る磁場強さをもつた磁石41が設置され、かつマイクロ波
導入部材39のマイクロ波発振源35側には、マイクロ波発
生室37へマイクロ波のうち電子サイクロトロン共鳴に有
効な右円偏波のみを導入するような磁場強度を持つ磁石
42が設置されている。
以上の構成において、プラズマ発生部Ａのマイクロ波発
生源35よりマイクロ波を発振するとプラズマ発生室37
は、雰囲気ガスの高密度プラズマ（プラズマ密度1011〜
1012／cm3）状態となる。
生源35よりマイクロ波を発振するとプラズマ発生室37
は、雰囲気ガスの高密度プラズマ（プラズマ密度1011〜
1012／cm3）状態となる。
ここで陽陰電極間に電源30により電圧を印加することに
より、ターゲツト21表面上にプラズマが発生し、このプ
ラズマにはプラズマ発生室37で発生した高密度のプラズ
マが移送され、ターゲツト21表面上のプラズマも高密度
となる。このプラズマ中のイオンは、ターゲツト21の表
面に電源30によつて印加されたほぼ垂直な電界によつて
加速され、ターゲツト21表面に衝突しその結果ターゲツ
ト21表面から順次その原子又は粒子がはじき出され、こ
のはじき出された上記原子又は粒子は基板31の表面に付
着し薄膜を形成する。
より、ターゲツト21表面上にプラズマが発生し、このプ
ラズマにはプラズマ発生室37で発生した高密度のプラズ
マが移送され、ターゲツト21表面上のプラズマも高密度
となる。このプラズマ中のイオンは、ターゲツト21の表
面に電源30によつて印加されたほぼ垂直な電界によつて
加速され、ターゲツト21表面に衝突しその結果ターゲツ
ト21表面から順次その原子又は粒子がはじき出され、こ
のはじき出された上記原子又は粒子は基板31の表面に付
着し薄膜を形成する。
ターゲツト21表面上のプラズマは第４図、43に示すよう
にターゲツト21表面の全面にわたり高密度プラズマとな
るため、スパツタリング工程の時間経過に伴うターゲツ
ト21の侵食領域は44となり、ターゲツト21のほぼ全面に
わたる。
にターゲツト21表面の全面にわたり高密度プラズマとな
るため、スパツタリング工程の時間経過に伴うターゲツ
ト21の侵食領域は44となり、ターゲツト21のほぼ全面に
わたる。
以上のように、本発明の原理によればターゲツト全面に
高密度のプラズマが発生しスパツタリング工程はターゲ
ツトのほぼ全域で起こるため、単位時間あたりにターゲ
ツト表面よりはじき出される原子又は粒子の量が増大し
該原子又は粒子の基板への付着速度も増大する。また、
ターゲツトの侵食領域がほぼターゲツト全面となりター
ゲツト使用率も大幅に増大し、ターゲツト１枚あたりの
処理ウエハ枚数が増す。
高密度のプラズマが発生しスパツタリング工程はターゲ
ツトのほぼ全域で起こるため、単位時間あたりにターゲ
ツト表面よりはじき出される原子又は粒子の量が増大し
該原子又は粒子の基板への付着速度も増大する。また、
ターゲツトの侵食領域がほぼターゲツト全面となりター
ゲツト使用率も大幅に増大し、ターゲツト１枚あたりの
処理ウエハ枚数が増す。
また、本実施例によれば、高密度のプラズマはマイクロ
波発生源で制御でき、陽陰電極間に印加する電圧は、イ
オンの加速エネルギとなるため、プラズマ密度とイオン
加速が別々に制御でき、ターゲツトの材質にあわせて最
適なスパツタリング条件設定することができる。
波発生源で制御でき、陽陰電極間に印加する電圧は、イ
オンの加速エネルギとなるため、プラズマ密度とイオン
加速が別々に制御でき、ターゲツトの材質にあわせて最
適なスパツタリング条件設定することができる。
次に、本発明の第１の一実施例を第５図により説明す
る。本実施例の高密度プラズマ発生部は第３図のＡと同
様で、また基板の支技関係も同様である。本発明の原理
の説明と異なるのは、陽陰電極部で、第１の一実施例の
陽陰電極部は第５図に示すように、ターゲツト45の裏面
にバツキングプレート46を配置し、これに密接して陰極
47が設置され、該陰極47をコの字形にはさんだ絶縁物48
を介して下面に陽極ベース49と左右にそれぞれ磁極50，
51を内包した陽極52が陽極ベース49に設置され、陽極ベ
ース49と絶縁物48の間にヨーク53が配置され、ヨーク53
と磁極50，51は磁気結合されており磁気回路を構成して
いる。この磁力線のターゲツト表面上での分布は第５
図、54に示す分布となる。
る。本実施例の高密度プラズマ発生部は第３図のＡと同
様で、また基板の支技関係も同様である。本発明の原理
の説明と異なるのは、陽陰電極部で、第１の一実施例の
陽陰電極部は第５図に示すように、ターゲツト45の裏面
にバツキングプレート46を配置し、これに密接して陰極
47が設置され、該陰極47をコの字形にはさんだ絶縁物48
を介して下面に陽極ベース49と左右にそれぞれ磁極50，
51を内包した陽極52が陽極ベース49に設置され、陽極ベ
ース49と絶縁物48の間にヨーク53が配置され、ヨーク53
と磁極50，51は磁気結合されており磁気回路を構成して
いる。この磁力線のターゲツト表面上での分布は第５
図、54に示す分布となる。
以上の構成において、プラズマ発生部Ａのマイクロ波発
生源35よりマイクロ波を発振するとプラズマ発生室37は
雰囲気ガスの高密度プラズマ状態となり、ここで陽陰電
極間に電圧を印加することにより、ターゲツト45表面上
に高密度のプラズマが発生する。ここで、このプラズマ
は磁界分布54により、その内部に更に高密度のプラズマ
として閉じ込められ、第５図、55の様になる。このプラ
ズマ中のイオンは前述のように、ターゲツト45表面に印
加されたほぼ垂直な電界によつて加速されターゲツト45
表面に衝突し、ターゲツト45表面から原子又は粒子がは
じき出され、これが基板に付着し薄膜を形成する。本実
施例によるターゲツト45の侵食領域は56となり、ターゲ
ツト全面となる。以上のように、本実施例によれば、タ
ーゲツト上のプラズマは本発明の原理の説明で用いた構
成より密度を高くでき、したがつてより高速なスパツタ
リング成膜を可能とし、かつプラズマが閉じ込められて
いるため、基板への荷電粒子の衝突を低減でき、基板に
与えるダメージが小さい。
生源35よりマイクロ波を発振するとプラズマ発生室37は
雰囲気ガスの高密度プラズマ状態となり、ここで陽陰電
極間に電圧を印加することにより、ターゲツト45表面上
に高密度のプラズマが発生する。ここで、このプラズマ
は磁界分布54により、その内部に更に高密度のプラズマ
として閉じ込められ、第５図、55の様になる。このプラ
ズマ中のイオンは前述のように、ターゲツト45表面に印
加されたほぼ垂直な電界によつて加速されターゲツト45
表面に衝突し、ターゲツト45表面から原子又は粒子がは
じき出され、これが基板に付着し薄膜を形成する。本実
施例によるターゲツト45の侵食領域は56となり、ターゲ
ツト全面となる。以上のように、本実施例によれば、タ
ーゲツト上のプラズマは本発明の原理の説明で用いた構
成より密度を高くでき、したがつてより高速なスパツタ
リング成膜を可能とし、かつプラズマが閉じ込められて
いるため、基板への荷電粒子の衝突を低減でき、基板に
与えるダメージが小さい。
また本発明の第２の一実施例を第６図から第８図により
説明する。第６図は第２の一実施例のスパツタリング装
置の成膜部の構造を示す断面図、第７図はその陽陰電極
近傍の平面図で、第８図はその陽陰電極近傍のスパツタ
リング状態を示す断面図である。
説明する。第６図は第２の一実施例のスパツタリング装
置の成膜部の構造を示す断面図、第７図はその陽陰電極
近傍の平面図で、第８図はその陽陰電極近傍のスパツタ
リング状態を示す断面図である。
ターゲツト21の裏面にバツキングプレート22を配置し、
これに密接して陰極23が設置され、該陰極23の外側に、
円板状絶縁物25と円筒状絶縁物26を介して陽極27が設置
されている。
これに密接して陰極23が設置され、該陰極23の外側に、
円板状絶縁物25と円筒状絶縁物26を介して陽極27が設置
されている。
上記陽陰電極は、陰極23の軸28により真空壁29に電気的
に絶縁されかつ真空を保持しうる状態で設置され、この
陽陰電極間に電源30が設置される。
に絶縁されかつ真空を保持しうる状態で設置され、この
陽陰電極間に電源30が設置される。
また基板31は基板ホルダ32上にターゲツト21と相対向す
る位置に配置され、基板ホルダ32の軸32により真空壁29
に電気的に絶縁さるかつ真空を保持しうる状態で取付ら
れている。また、陽陰電極部を取り囲む真空壁57に窓34
を設け、ここにマイクロ波の導波管60が設置され、さら
にマイクロ波を導入しかつ真空壁内が真空を保持される
ように導入部材39を介し別の導波管36が設置され、該導
波管36の他端にはマイクロ波発生源35が設置されてい
る。また、陽陰電極部を取り囲む真空壁の外側には、前
記導波管60をはさんで円板状の磁石58，59が設置され
る。該磁石58，59は、陽陰電極近傍に発生したプラズマ
中の荷電粒子（特に高エネルギを有する電子）が基板31
に突入しないようにミラー磁場の働をさせる。
る位置に配置され、基板ホルダ32の軸32により真空壁29
に電気的に絶縁さるかつ真空を保持しうる状態で取付ら
れている。また、陽陰電極部を取り囲む真空壁57に窓34
を設け、ここにマイクロ波の導波管60が設置され、さら
にマイクロ波を導入しかつ真空壁内が真空を保持される
ように導入部材39を介し別の導波管36が設置され、該導
波管36の他端にはマイクロ波発生源35が設置されてい
る。また、陽陰電極部を取り囲む真空壁の外側には、前
記導波管60をはさんで円板状の磁石58，59が設置され
る。該磁石58，59は、陽陰電極近傍に発生したプラズマ
中の荷電粒子（特に高エネルギを有する電子）が基板31
に突入しないようにミラー磁場の働をさせる。
以上の構成において、陽陰電極間に電源30により電圧を
印加することによりターゲツト21表面上にプラズマを発
生させる。ここで、マイクロ波発生源35よりマイクロ波
を発振し導波管60を通して、窓34から真空壁33内にマイ
クロ波を導入し、上記プラズマ中の電子の磁石58，59に
よるサイクロトロン運動を、該マイクロ波により加速
し、電子と中性粒子との衝突を活発にしプラズマ密度を
高める。
印加することによりターゲツト21表面上にプラズマを発
生させる。ここで、マイクロ波発生源35よりマイクロ波
を発振し導波管60を通して、窓34から真空壁33内にマイ
クロ波を導入し、上記プラズマ中の電子の磁石58，59に
よるサイクロトロン運動を、該マイクロ波により加速
し、電子と中性粒子との衝突を活発にしプラズマ密度を
高める。
以上により、陽陰電極近傍のプラズマは、第８図に示す
ようにターゲツト21表面上に高密度のプラズマが、ター
ゲツト21表面の全面をおおうように発生する。このプラ
ズマ中のイオンはターゲツト21の表面に電源30によつて
印加されたほぼ垂直な電界によつて加速され、ターゲツ
ト21表面に衝突し、その結果ターゲツト21表面から順次
その原子又は粒子がはじき出され、このはじき出された
上記原子又は粒子が基板31の表面に付着堆積し薄膜を形
成する。
ようにターゲツト21表面上に高密度のプラズマが、ター
ゲツト21表面の全面をおおうように発生する。このプラ
ズマ中のイオンはターゲツト21の表面に電源30によつて
印加されたほぼ垂直な電界によつて加速され、ターゲツ
ト21表面に衝突し、その結果ターゲツト21表面から順次
その原子又は粒子がはじき出され、このはじき出された
上記原子又は粒子が基板31の表面に付着堆積し薄膜を形
成する。
ターゲツト21表面上のプラズマは、第８図，61に示すよ
うにターゲツト21表面の全面にわたり、高密度プラズマ
となるため、スパツタリング工程の時間経過に伴うター
ゲツト21の侵食領域は62となり、ターゲツト21のほぼ全
面にわたる。
うにターゲツト21表面の全面にわたり、高密度プラズマ
となるため、スパツタリング工程の時間経過に伴うター
ゲツト21の侵食領域は62となり、ターゲツト21のほぼ全
面にわたる。
以上のように、本発明の第２の実施例によれば、ターゲ
ツト全面に高密度のプラズマが発生し、スパツタリング
工程はターゲツトのほぼ全域で起こるため、単位時間あ
たりにターゲツト表面よりはじき出される原子又は粒子
の量が増体し該原子又は粒子の基板への付着堆積速度も
増大する。また、ターゲツトの侵食領域がほぼターゲツ
ト全面となり、ターゲツト使用率も大幅に向上し、ター
ゲツトあたりの処理ウエハ枚数が増す。
ツト全面に高密度のプラズマが発生し、スパツタリング
工程はターゲツトのほぼ全域で起こるため、単位時間あ
たりにターゲツト表面よりはじき出される原子又は粒子
の量が増体し該原子又は粒子の基板への付着堆積速度も
増大する。また、ターゲツトの侵食領域がほぼターゲツ
ト全面となり、ターゲツト使用率も大幅に向上し、ター
ゲツトあたりの処理ウエハ枚数が増す。
また、本発明の第２の実施例によれば、高密度プラズマ
はマイクロ波発生源で制御でき、陽陰電極間に印加する
電圧はイオンの加速電界となるため、プラズマ密度とイ
オン加速が個別に制御でき、ターゲツト材質にあわせて
最適なスパツタリング条件が採用できる。
はマイクロ波発生源で制御でき、陽陰電極間に印加する
電圧はイオンの加速電界となるため、プラズマ密度とイ
オン加速が個別に制御でき、ターゲツト材質にあわせて
最適なスパツタリング条件が採用できる。
以上説明したように本発明によれば、ターゲツト表面上
に、ターゲツト全面にわたり高密度のプラズマを発生で
き、かつプラズマ発生とイオンのターゲツトへの衝突エ
ネルギを個別制御できターゲツト材質にあつたスパツタ
リング条件の設定が可能となり、スパツタリング成膜の
速度を大幅に増大し、かつターゲツト使用率を大幅に増
大し、またターゲツト材質にあつたスパツタリング条件
の設定により、生産効率及び材料使用効率の向上と半導
体装置等の性能の向上の効果がある。
に、ターゲツト全面にわたり高密度のプラズマを発生で
き、かつプラズマ発生とイオンのターゲツトへの衝突エ
ネルギを個別制御できターゲツト材質にあつたスパツタ
リング条件の設定が可能となり、スパツタリング成膜の
速度を大幅に増大し、かつターゲツト使用率を大幅に増
大し、またターゲツト材質にあつたスパツタリング条件
の設定により、生産効率及び材料使用効率の向上と半導
体装置等の性能の向上の効果がある。
第１図は従来のプレーナマグネトロン方式スパツタリン
グ装置の成膜部の構造を示す断面図第２図はその装置の
陽陰電極近傍のスパツタリング状態を示す断面図、第３
図は本発明の原理を説明するスパツタリング装置の成膜
部の構造を示す断面図、第４図はその陽陰電極近傍のス
パツタリング状態を示す断面図、第５図は本発明の第１
の一実施例のスパツタリング装置の陽陰電極近傍のスパ
ツタリング状態を示す断面図、第６図は本発明の第２の
一実施例のであるスパツタリング装置の成膜部の構造を
示す断面図、第７図はその陽極電極近傍を示す平面図、
第８図はその陽陰電極近傍のスパツタリング状態を示す
断面図である。 21……ターゲツト、23……陰極 27……陽極、29……真空壁 30……電源、31……基板 35……マイクロ波発生源 37……プラズマ発生室 39……マイクロ波導入部材 41……磁石、44……侵食領域 50，51……磁極、45……ターゲツト 55……磁界分布、56……侵食領域
グ装置の成膜部の構造を示す断面図第２図はその装置の
陽陰電極近傍のスパツタリング状態を示す断面図、第３
図は本発明の原理を説明するスパツタリング装置の成膜
部の構造を示す断面図、第４図はその陽陰電極近傍のス
パツタリング状態を示す断面図、第５図は本発明の第１
の一実施例のスパツタリング装置の陽陰電極近傍のスパ
ツタリング状態を示す断面図、第６図は本発明の第２の
一実施例のであるスパツタリング装置の成膜部の構造を
示す断面図、第７図はその陽極電極近傍を示す平面図、
第８図はその陽陰電極近傍のスパツタリング状態を示す
断面図である。 21……ターゲツト、23……陰極 27……陽極、29……真空壁 30……電源、31……基板 35……マイクロ波発生源 37……プラズマ発生室 39……マイクロ波導入部材 41……磁石、44……侵食領域 50，51……磁極、45……ターゲツト 55……磁界分布、56……侵食領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相内 進 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 鈴木 康道 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 坂田 正雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 島村 英昭 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 亀井 常彰 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−161774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−75839（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−50167（ＪＰ，Ａ) Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ ｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，16 ［11］（1977）Ｐ．1979−1984 Ｊａｐａ ｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐ ｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ，22［４ ］（1983）Ｐ．210−212
Claims (3)
- 【請求項１】真空容器の内部でターゲットをスパッタし
て前記ターゲットと対向する基板電極上に載置した基板
表面に薄膜を形成するスパッタリング方法であって、前
記ターゲットの表面近傍で磁力線が前記ターゲットの表
面に略平行な磁界を形成し、マイクロ波により励起され
たプラズマを前記ターゲットと前記基板電極との間に前
記ターゲットの表面に略平行な磁界に沿って供給するこ
とにより、前記ターゲットの全面を高密度のプラズマで
覆い前記ターゲットのほぼ全面をスパッタすることを特
徴とするスパッタリング方法。 - 【請求項２】前記ターゲットの表面に略平行な磁界が、
ミラー磁場により構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のスパッタリング方法。 - 【請求項３】真空容器の内部に薄膜を形成する材料から
なるターゲットと、該ターゲットを支持する電極と、該
ターゲットと所定の間隔を隔てて対向する基板電極とを
有し、前記基板電極に接続する電源により前記基板電極
に電力を供給することにより前記ターゲットと前記基板
電極との間にプラズマを発生させて前記ターゲットをス
パッタして前記基板電極上に載置した基板の表面に薄膜
を形成するスパッタリング装置であって、前記基板電極
の表面近傍に該表面に略平行な磁力線を発生する磁界発
生手段と、前記ターゲットと前記基板電極との間にマイ
クロ波により励起されたプラズマを供給するマイクロ波
プラズマ供給手段を設け、該マイクロ波供給手段により
供給されるプラズマを前記表面に略平行な磁界に沿って
前記ターゲットと前記基板電極との間に拡散させること
により前記ターゲットの全面を高密度のプラズマで覆い
前記ターゲットのほぼ全面をスパッタすることを特徴と
するスパッタリング装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58243870A JPH0627323B2 (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | スパツタリング方法及びその装置 |
| KR1019840008169A KR890004880B1 (ko) | 1983-12-26 | 1984-12-20 | 스퍼터링 방법 및 장치 |
| US06/686,005 US4610770A (en) | 1983-12-26 | 1984-12-24 | Method and apparatus for sputtering |
| DE8484116391T DE3483647D1 (de) | 1983-12-26 | 1984-12-27 | Verfahren und vorrichtung zur zerstaeubung. |
| EP84116391A EP0148504B2 (en) | 1983-12-26 | 1984-12-27 | Method and apparatus for sputtering |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58243870A JPH0627323B2 (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | スパツタリング方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60135573A JPS60135573A (ja) | 1985-07-18 |
| JPH0627323B2 true JPH0627323B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=17110200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58243870A Expired - Lifetime JPH0627323B2 (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | スパツタリング方法及びその装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4610770A (ja) |
| EP (1) | EP0148504B2 (ja) |
| JP (1) | JPH0627323B2 (ja) |
| KR (1) | KR890004880B1 (ja) |
| DE (1) | DE3483647D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0627323B2 (ja) | 1983-12-26 | 1994-04-13 | 株式会社日立製作所 | スパツタリング方法及びその装置 |
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| EP0173164B1 (en) * | 1984-08-31 | 1988-11-09 | Hitachi, Ltd. | Microwave assisting sputtering |
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| JP2587924B2 (ja) * | 1986-10-11 | 1997-03-05 | 日本電信電話株式会社 | 薄膜形成装置 |
| JP2631650B2 (ja) * | 1986-12-05 | 1997-07-16 | アネルバ株式会社 | 真空装置 |
| JPH066786B2 (ja) * | 1987-03-17 | 1994-01-26 | 日本電信電話株式会社 | 薄膜形成装置 |
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| JPH0689446B2 (ja) * | 1988-12-19 | 1994-11-09 | 株式会社日立製作所 | 薄膜形成装置 |
| JP2934711B2 (ja) * | 1989-12-07 | 1999-08-16 | カシオ計算機株式会社 | スパッタ装置 |
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| US5490910A (en) * | 1992-03-09 | 1996-02-13 | Tulip Memory Systems, Inc. | Circularly symmetric sputtering apparatus with hollow-cathode plasma devices |
| JPH06192830A (ja) * | 1992-07-31 | 1994-07-12 | Texas Instr Inc <Ti> | 材料層の物理的蒸気沈着のための方法と装置 |
| DE4230291C2 (de) * | 1992-09-10 | 1999-11-04 | Leybold Ag | Mikrowellenunterstützte Zerstäubungsanordnung |
| DE4230290A1 (de) * | 1992-09-10 | 1994-03-17 | Leybold Ag | Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas mittels Kathodenzerstäubung und Mikrowelleneinstrahlung |
| DE4336830A1 (de) * | 1993-10-28 | 1995-05-04 | Leybold Ag | Plasma-Zerstäubungsanlage mit Mikrowellenunterstützung |
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