JPH06299346A - スパッタリング装置 - Google Patents
スパッタリング装置Info
- Publication number
- JPH06299346A JPH06299346A JP11001193A JP11001193A JPH06299346A JP H06299346 A JPH06299346 A JP H06299346A JP 11001193 A JP11001193 A JP 11001193A JP 11001193 A JP11001193 A JP 11001193A JP H06299346 A JPH06299346 A JP H06299346A
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- collimator
- anode
- substrate
- cathode
- sputtering apparatus
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板上に成膜される薄膜の損傷を防止して、
品質向上を図るスパッタリング装置を提供する。 【構成】 真空チャンバ１内に対向配置された一対のタ
ーゲット用陰極３及び基板用陽極５と、これら両電極
３，５間に挿入されたコリメータ７とを備えている。タ
ーゲット４を備えたターゲット用陰極３に負電位を、ま
た薄膜が堆積されるべき基板６を設置した基板用陽極５
にアース電位をそれぞれ付与するが、特に、コリメータ
７に対して、陰極３及び陽極５双方の電位とは異なる電
位を付与するようにしたものである。コリメータ７に
は、好適には直径１〜２ｍｍ程度の多数の穴が規則的に
配列されている。コリメータ７と陽極５の間隔が、好適
には３〜５ｍｍ以下に設定される。コリメータ７は、特
に陽極５よりも負電位に設定される。
品質向上を図るスパッタリング装置を提供する。 【構成】 真空チャンバ１内に対向配置された一対のタ
ーゲット用陰極３及び基板用陽極５と、これら両電極
３，５間に挿入されたコリメータ７とを備えている。タ
ーゲット４を備えたターゲット用陰極３に負電位を、ま
た薄膜が堆積されるべき基板６を設置した基板用陽極５
にアース電位をそれぞれ付与するが、特に、コリメータ
７に対して、陰極３及び陽極５双方の電位とは異なる電
位を付与するようにしたものである。コリメータ７に
は、好適には直径１〜２ｍｍ程度の多数の穴が規則的に
配列されている。コリメータ７と陽極５の間隔が、好適
には３〜５ｍｍ以下に設定される。コリメータ７は、特
に陽極５よりも負電位に設定される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリング装置、
特に半導体集積回路の製造に使用する所謂、コリメート
スパッタリング装置に関する。
特に半導体集積回路の製造に使用する所謂、コリメート
スパッタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来のコリメートスパッタリン
グ装置の構造例を示している。このスパッタリング装置
は、図示のように真空チャンバ１内に薄膜の母材である
ターゲット４が設置された陰極３と、薄膜が堆積される
基板６が設置された陽極５とを備えている。かかる装置
において、スパッタリングによって成膜を行う場合、通
常、陽極５に対してアース電位が、また陰極３に対して
負電位がそれぞれ付与される。この状態で上記真空チャ
ンバ１内に、１〜２０ｍTorr程度の圧力のアルゴンガス
等の希ガスが導入され、該真空チャンバ１内でグロー放
電を発生させることにより行われる。
グ装置の構造例を示している。このスパッタリング装置
は、図示のように真空チャンバ１内に薄膜の母材である
ターゲット４が設置された陰極３と、薄膜が堆積される
基板６が設置された陽極５とを備えている。かかる装置
において、スパッタリングによって成膜を行う場合、通
常、陽極５に対してアース電位が、また陰極３に対して
負電位がそれぞれ付与される。この状態で上記真空チャ
ンバ１内に、１〜２０ｍTorr程度の圧力のアルゴンガス
等の希ガスが導入され、該真空チャンバ１内でグロー放
電を発生させることにより行われる。
【０００３】上記グロー放電により生じるアルゴンの正
イオンは、陰極３に設置されているターゲット４に衝突
し、そのターゲット構成原子との間で運動エネルギーの
交換を進行させながら、該ターゲット４内に侵入し、ま
たその一部がターゲット４の表面において反射する。こ
のように運動量の交換によって励起されたターゲット構
成原子の一部は、ターゲット４の表面から放出されて基
板６に向かって飛来し、その結果、基板６上に薄膜とし
て堆積する。
イオンは、陰極３に設置されているターゲット４に衝突
し、そのターゲット構成原子との間で運動エネルギーの
交換を進行させながら、該ターゲット４内に侵入し、ま
たその一部がターゲット４の表面において反射する。こ
のように運動量の交換によって励起されたターゲット構
成原子の一部は、ターゲット４の表面から放出されて基
板６に向かって飛来し、その結果、基板６上に薄膜とし
て堆積する。
【０００４】上記のようにターゲット構成原子が基板６
に到達する際、基板６に対して種々の方向から飛来す
る。このため例えば、特に基板６の表面に対して一定角
度傾斜した方向から飛来する場合、そのようなターゲッ
ト構成原子は、半導体集積回路に形成される微細な穴
（例えばコンタクトホール）の底部まで到達し難くな
る。そしてそのままでは、製造された半導体集積回路に
おける配線の断線を誘発する原因となり、このようにタ
ーゲット構成原子の飛来方向は、半導体集積回路の品質
又は性能等に対して極めて重大な問題である。
に到達する際、基板６に対して種々の方向から飛来す
る。このため例えば、特に基板６の表面に対して一定角
度傾斜した方向から飛来する場合、そのようなターゲッ
ト構成原子は、半導体集積回路に形成される微細な穴
（例えばコンタクトホール）の底部まで到達し難くな
る。そしてそのままでは、製造された半導体集積回路に
おける配線の断線を誘発する原因となり、このようにタ
ーゲット構成原子の飛来方向は、半導体集積回路の品質
又は性能等に対して極めて重大な問題である。
【０００５】そこで、従来より図３に示されるように、
陰極３に設置されたターゲット４と陽極５に設置された
基板６との間に、直径１〜２ｍｍの多数の穴が規則的に
配列された円形の薄板で成るコリメータ７が挿入され
る。このコリメータ７によれば、基板６の表面に対して
垂直に飛来するターゲット構成原子のみを、前記穴を介
して選択的に通過させ、これにより前記コンタクトホー
ル等の埋込み特性の向上を図ろうとするものである。
陰極３に設置されたターゲット４と陽極５に設置された
基板６との間に、直径１〜２ｍｍの多数の穴が規則的に
配列された円形の薄板で成るコリメータ７が挿入され
る。このコリメータ７によれば、基板６の表面に対して
垂直に飛来するターゲット構成原子のみを、前記穴を介
して選択的に通過させ、これにより前記コンタクトホー
ル等の埋込み特性の向上を図ろうとするものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のコリメートスパッタリング装置では、特に基板６
及びコリメータ７は同電位（アース電位）に設定されて
おり、このため成膜中に発生するプラズマ状のアルゴン
イオンが、コリメータ７を通過して又は直接的に基板６
と衝突する。そして該基板６上に堆積されるべき薄膜に
損傷を与え、その膜質が低下するという問題があった。
従来のコリメートスパッタリング装置では、特に基板６
及びコリメータ７は同電位（アース電位）に設定されて
おり、このため成膜中に発生するプラズマ状のアルゴン
イオンが、コリメータ７を通過して又は直接的に基板６
と衝突する。そして該基板６上に堆積されるべき薄膜に
損傷を与え、その膜質が低下するという問題があった。
【０００７】そこで本発明は、基板上に成膜される薄膜
に対する損傷を有効に防止して、その品質向上を図るス
パッタリング装置を提供することを目的とする。
に対する損傷を有効に防止して、その品質向上を図るス
パッタリング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるスパッタリ
ング装置は、真空チャンバ内に対向配置されたターゲッ
ト用陰極及び基板用陽極と、これら両電極間に挿入され
たコリメータとを備えており、上記ターゲット用陰極に
負電位を付与すると共に、上記基板用陽極にアース電位
を付与し、上記コリメータに上記陰極及び陽極双方の電
位とは異なる電位を付与するようにしたものである。
ング装置は、真空チャンバ内に対向配置されたターゲッ
ト用陰極及び基板用陽極と、これら両電極間に挿入され
たコリメータとを備えており、上記ターゲット用陰極に
負電位を付与すると共に、上記基板用陽極にアース電位
を付与し、上記コリメータに上記陰極及び陽極双方の電
位とは異なる電位を付与するようにしたものである。
【０００９】上記コリメータには、好適には直径１〜２
ｍｍ程度の多数の穴が規則的に配列されている。
ｍｍ程度の多数の穴が規則的に配列されている。
【００１０】上記コリメータと陽極の間隔が、好適には
３〜５ｍｍ以下に設定される。
３〜５ｍｍ以下に設定される。
【００１１】上記コリメータは、特に上記陽極よりも負
電位に設定される。
電位に設定される。
【００１２】
【作用】本発明のスパッタリング装置では、コリメータ
に対して、陰極及び陽極の電位とは独立に異なる電位が
付与される。特に陰極に対して負電位を、また陽極に対
してアース電位をそれぞれ付与して、更にコリメータ
を、陽極よりも負電位に設定する。これにより、陰極及
びコリメータ間で生じたアルゴン正イオンが、コリメー
タを通過して基板と衝突するのを抑制することができ
る。
に対して、陰極及び陽極の電位とは独立に異なる電位が
付与される。特に陰極に対して負電位を、また陽極に対
してアース電位をそれぞれ付与して、更にコリメータ
を、陽極よりも負電位に設定する。これにより、陰極及
びコリメータ間で生じたアルゴン正イオンが、コリメー
タを通過して基板と衝突するのを抑制することができ
る。
【００１３】またコリメータ及び陽極の間隔を、３〜５
ｍｍ以下と小さく設定することにより、それらの間には
プラズマが発生しない。そしてこの点でも、陽極に設け
た基板上に堆積する薄膜に対する損傷を有効に防止する
ことができる。即ち、ここで一般に容器内の気体の圧力
ｐ（Torr）と、その気体原子（分子）の平均自由行程λ
（ｃｍ）の間には、λ≒１０-2／ｐなる関係がある。例
えば、気体の圧力ｐが１０-1Torrであるとすると、λは
ほぼ０．１ｃｍになるから、ターゲット及び基板間の距
離が５ｃｍのときには、ターゲットから飛び出した原子
は、基板に到達するまでに５０回程度の衝突を繰り返す
ことになる。さて、通常のスパッタリング装置では真空
チャンバ内のガス圧力ｐは、２〜１０×１０-3Torrであ
る。そしてこの場合、λ≒１０-2／１０×１０-3＝１ｃ
ｍとなる。従って、電極間距離、即ちコリメータ及び陽
極の間隔を１ｃｍ以下に設定することにより、これら電
極間における原子の衝突を生じないようにすることがで
きる。つまりコリメータと陽極の間でプラズマが発生し
ないので、陽極の基板上に堆積する薄膜の損傷を防止す
ることができる。
ｍｍ以下と小さく設定することにより、それらの間には
プラズマが発生しない。そしてこの点でも、陽極に設け
た基板上に堆積する薄膜に対する損傷を有効に防止する
ことができる。即ち、ここで一般に容器内の気体の圧力
ｐ（Torr）と、その気体原子（分子）の平均自由行程λ
（ｃｍ）の間には、λ≒１０-2／ｐなる関係がある。例
えば、気体の圧力ｐが１０-1Torrであるとすると、λは
ほぼ０．１ｃｍになるから、ターゲット及び基板間の距
離が５ｃｍのときには、ターゲットから飛び出した原子
は、基板に到達するまでに５０回程度の衝突を繰り返す
ことになる。さて、通常のスパッタリング装置では真空
チャンバ内のガス圧力ｐは、２〜１０×１０-3Torrであ
る。そしてこの場合、λ≒１０-2／１０×１０-3＝１ｃ
ｍとなる。従って、電極間距離、即ちコリメータ及び陽
極の間隔を１ｃｍ以下に設定することにより、これら電
極間における原子の衝突を生じないようにすることがで
きる。つまりコリメータと陽極の間でプラズマが発生し
ないので、陽極の基板上に堆積する薄膜の損傷を防止す
ることができる。
【００１４】
【実施例】以下、図１及び図２に基づき、従来例と実質
的に同一部材には同一符号を用いて、本発明によるスパ
ッタリング装置の好適な一実施例を説明する。図１は、
本発明に係るコリメートスパッタリング装置の構造例を
示している。本発明装置では、真空チャンバ１は、真空
ポンプ２によって内部を減圧され、この真空チャンバ１
内に薄膜の母材であるターゲット４が設置された陰極３
と、薄膜が堆積される基板６が設置された陽極５とを備
えている。
的に同一部材には同一符号を用いて、本発明によるスパ
ッタリング装置の好適な一実施例を説明する。図１は、
本発明に係るコリメートスパッタリング装置の構造例を
示している。本発明装置では、真空チャンバ１は、真空
ポンプ２によって内部を減圧され、この真空チャンバ１
内に薄膜の母材であるターゲット４が設置された陰極３
と、薄膜が堆積される基板６が設置された陽極５とを備
えている。
【００１５】真空チャンバ１において、陰極３と陽極５
に挟まれた空間内に、円板状に形成されたコリメータ７
が挿入されている。このコリメータ７のサイズは、例え
ば直径２０３ｍｍ、また板厚３ｍｍである。そして該コ
リメータ７には、好適には直径１〜２ｍｍ、本実施例で
は２ｍｍの多数の穴が規則的に配列されている。なおこ
の穴は通常、ハニカム状に形成されるが、この他に例え
ば円形等に形成される場合もある。また上記陰極３及び
コリメータ７の間隔は、本実施例では６３ｍｍに設定さ
れている。更にコリメータ７及び陽極５の間隔は、それ
らの間にグロー放電が発生しないように好適には３〜５
ｍｍ、本実施例では５ｍｍに設定されている。陰極３及
び陽極５の間隔は、通常５０〜１００ｍｍである。
に挟まれた空間内に、円板状に形成されたコリメータ７
が挿入されている。このコリメータ７のサイズは、例え
ば直径２０３ｍｍ、また板厚３ｍｍである。そして該コ
リメータ７には、好適には直径１〜２ｍｍ、本実施例で
は２ｍｍの多数の穴が規則的に配列されている。なおこ
の穴は通常、ハニカム状に形成されるが、この他に例え
ば円形等に形成される場合もある。また上記陰極３及び
コリメータ７の間隔は、本実施例では６３ｍｍに設定さ
れている。更にコリメータ７及び陽極５の間隔は、それ
らの間にグロー放電が発生しないように好適には３〜５
ｍｍ、本実施例では５ｍｍに設定されている。陰極３及
び陽極５の間隔は、通常５０〜１００ｍｍである。
【００１６】陰極３，陽極５及びコリメータ７は、電気
的に絶縁されており、陰極３に対して直流電源８により
負電位が付与され、また陽極５に対して真空チャンバ１
と同様にアース電位が付与される。更にコリメータ７に
対して直流電源９により負電位が付与されるが、このコ
リメータ７は、陰極３及び陽極５双方の電位とは異なる
電位が付与される。
的に絶縁されており、陰極３に対して直流電源８により
負電位が付与され、また陽極５に対して真空チャンバ１
と同様にアース電位が付与される。更にコリメータ７に
対して直流電源９により負電位が付与されるが、このコ
リメータ７は、陰極３及び陽極５双方の電位とは異なる
電位が付与される。
【００１７】本発明装置の具体的な成膜条件において、
スパッタリングガスとしてアルゴンガスを用いるが、こ
のアルゴンガスは、ガス導入管１０を介して真空チャン
バ１内へ導入される。該真空チャンバ１内のアルゴンガ
ス圧力は、８ｍTorrに設定される。また基板６の温度は
３００℃になっている。陰極３は、直流電源８によって
−６００Ｖの負電位が付与される。コリメータ７は、直
流電源９によって−２００Ｖの負電位が付与される。こ
こで図２は、陰極３及び陽極５間における電位分布を示
している。この例からも明らかなようにコリメータ７に
対しては、陽極５（アース電位）よりも負電位が設定さ
れる。なお、このようにコリメータ７に負電位を付与す
る場合、−１００〜−２００Ｖの範囲であればよい。
スパッタリングガスとしてアルゴンガスを用いるが、こ
のアルゴンガスは、ガス導入管１０を介して真空チャン
バ１内へ導入される。該真空チャンバ１内のアルゴンガ
ス圧力は、８ｍTorrに設定される。また基板６の温度は
３００℃になっている。陰極３は、直流電源８によって
−６００Ｖの負電位が付与される。コリメータ７は、直
流電源９によって−２００Ｖの負電位が付与される。こ
こで図２は、陰極３及び陽極５間における電位分布を示
している。この例からも明らかなようにコリメータ７に
対しては、陽極５（アース電位）よりも負電位が設定さ
れる。なお、このようにコリメータ７に負電位を付与す
る場合、−１００〜−２００Ｖの範囲であればよい。
【００１８】次に、本発明によるスパッタリング装置の
作用を説明する。陰極３，陽極５又はコリメータ７に対
して上記のように所定電位が付与されており、陰極３及
びコリメータ７間にグロー放電が発生し、この際に生じ
た正のアルゴンイオンによってターゲット４がスパッタ
リングされる。そしてこのスパッタリングにより、該タ
ーゲット４の表面からアルミニウム原子が放出される。
このアルミニウム原子は、その大半が電気的に中性であ
るが、種々の方向から上記コリメータ７まで飛来する。
飛来したアルミニウム原子のうち、特に基板６に対して
垂直方向を有するものは、コリメータ７を通過して該基
板６に到達する。この場合、基板６に対する入射角度は
ほぼ垂直であるから、これによりコンタクトホール内へ
の良好な埋込み特性を得ることができる。
作用を説明する。陰極３，陽極５又はコリメータ７に対
して上記のように所定電位が付与されており、陰極３及
びコリメータ７間にグロー放電が発生し、この際に生じ
た正のアルゴンイオンによってターゲット４がスパッタ
リングされる。そしてこのスパッタリングにより、該タ
ーゲット４の表面からアルミニウム原子が放出される。
このアルミニウム原子は、その大半が電気的に中性であ
るが、種々の方向から上記コリメータ７まで飛来する。
飛来したアルミニウム原子のうち、特に基板６に対して
垂直方向を有するものは、コリメータ７を通過して該基
板６に到達する。この場合、基板６に対する入射角度は
ほぼ垂直であるから、これによりコンタクトホール内へ
の良好な埋込み特性を得ることができる。
【００１９】ところで、コリメータ７に対しては、陽極
５よりも負電位に設定され、即ち基板６側が該コリメー
タ７に対して正電位になっている。これにより、正に帯
電しているプラズマ中のアルゴンイオンが、陰極３側か
らコリメータ７を通過しても、そのアルゴンイオンが基
板６と衝突するのを極力抑制し、該基板６上に堆積され
るべき薄膜に損傷を与えるのを有効に防止することがで
きる。更にまた、コリメータ７及び陽極５の間隔を、３
〜５ｍｍ以下に設定することにより、前述のようにそれ
らの間にはプラズマが発生しないようにすることがで
き、この点でも、陽極５に設けた基板６上に堆積する薄
膜を保護することができる。
５よりも負電位に設定され、即ち基板６側が該コリメー
タ７に対して正電位になっている。これにより、正に帯
電しているプラズマ中のアルゴンイオンが、陰極３側か
らコリメータ７を通過しても、そのアルゴンイオンが基
板６と衝突するのを極力抑制し、該基板６上に堆積され
るべき薄膜に損傷を与えるのを有効に防止することがで
きる。更にまた、コリメータ７及び陽極５の間隔を、３
〜５ｍｍ以下に設定することにより、前述のようにそれ
らの間にはプラズマが発生しないようにすることがで
き、この点でも、陽極５に設けた基板６上に堆積する薄
膜を保護することができる。
【００２０】なお上記コリメータ７に対して正の電位を
付与するようにしてもよく、また上記実施例において直
流スパッタリング装置の場合を説明したが、陰極３及び
コリメータ７間に高周波電力を印加するようにしてもよ
く、この場合にも上記実施例と同様な作用効果を得るこ
とができる。
付与するようにしてもよく、また上記実施例において直
流スパッタリング装置の場合を説明したが、陰極３及び
コリメータ７間に高周波電力を印加するようにしてもよ
く、この場合にも上記実施例と同様な作用効果を得るこ
とができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、こ
の種のスパッタリング装置において、特にコリメータに
対して陽極よりも負電位に設定し、また両者の間隔を、
プラズマが発生しないように設定したことにより、基板
上に堆積される薄膜の損傷を抑制して、これにより低ダ
メージ成膜を実現することができる等の利点を有してい
る。
の種のスパッタリング装置において、特にコリメータに
対して陽極よりも負電位に設定し、また両者の間隔を、
プラズマが発生しないように設定したことにより、基板
上に堆積される薄膜の損傷を抑制して、これにより低ダ
メージ成膜を実現することができる等の利点を有してい
る。
【図１】本発明のスパッタリング装置の一実施例による
概略構成を示す図である。
概略構成を示す図である。
【図２】本発明のスパッタリング装置における陰極及び
陽極間における電位分布の例を示す図である。
陽極間における電位分布の例を示す図である。
【図３】従来のスパッタリング装置の概略構成を示す図
である。
である。
１ 真空チャンバ ２ 真空ポンプ ３ 陰極 ４ ターゲット ５ 陽極 ６ 基板 ７ コリメータ ８ 直流電源 ９ 直流電源 １０ ガス導入管
Claims (4)
- 【請求項１】 真空チャンバ内に対向配置されたターゲ
ット用陰極及び基板用陽極と、これら両電極間に挿入さ
れたコリメータとを備えたスパッタリング装置におい
て、上記ターゲット用陰極に負電位を付与すると共に、
上記基板用陽極にアース電位を付与し、上記コリメータ
に上記陰極及び陽極双方の電位とは異なる電位を付与す
るようにしたことを特徴とするスパッタリング装置。 - 【請求項２】 上記コリメータは、直径１〜２ｍｍ程度
の多数の穴が規則的に配列されていることを特徴とする
請求項１に記載のスパッタリング装置。 - 【請求項３】 上記コリメータと上記陽極の間隔が、３
〜５ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項
１に記載のスパッタリング装置。 - 【請求項４】 上記コリメータに対して、上記陽極より
も負電位に設定することを特徴とする請求項１に記載の
スパッタリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11001193A JPH06299346A (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | スパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11001193A JPH06299346A (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | スパッタリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06299346A true JPH06299346A (ja) | 1994-10-25 |
Family
ID=14524861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11001193A Pending JPH06299346A (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | スパッタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06299346A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07211640A (ja) * | 1993-12-01 | 1995-08-11 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | 半導体素子製造用スパッターリング装置 |
-
1993
- 1993-04-13 JP JP11001193A patent/JPH06299346A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07211640A (ja) * | 1993-12-01 | 1995-08-11 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | 半導体素子製造用スパッターリング装置 |
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