JPH08325719A - スパッタ装置 - Google Patents
スパッタ装置Info
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- JPH08325719A JPH08325719A JP7153986A JP15398695A JPH08325719A JP H08325719 A JPH08325719 A JP H08325719A JP 7153986 A JP7153986 A JP 7153986A JP 15398695 A JP15398695 A JP 15398695A JP H08325719 A JPH08325719 A JP H08325719A
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- sputtering apparatus
- sputtering
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ターゲットへのスパッタ粒子の再付着を防止
しダスト発生を抑制したスパッタ装置を提供する。 【構成】 バッキングプレート２上にターゲット１を保
持したスパッタ装置において、上記バッキングプレート
２のターゲット保持部３の外形がターゲットの外形と一
致しているかまたはそれより大きい。
しダスト発生を抑制したスパッタ装置を提供する。 【構成】 バッキングプレート２上にターゲット１を保
持したスパッタ装置において、上記バッキングプレート
２のターゲット保持部３の外形がターゲットの外形と一
致しているかまたはそれより大きい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板等に金属薄
膜等を被着させるためのスパッタ装置に関する。 より
詳しくは、そのターゲット形状の改良に関するものであ
る。
膜等を被着させるためのスパッタ装置に関する。 より
詳しくは、そのターゲット形状の改良に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩやトランジスタの製造工程におい
て、金属薄膜層等を形成するために、スパッタ装置が使
われている。 スパッタ装置とは、真空中に放電ガス
（Ａｒ等）を導入し、電極間に電圧を印加してグロー放
電を発生させ、この状態でプラズマ中の正イオンを陰極
上のターゲット表面に衝突させてターゲット原子をはじ
き出すものである。 このターゲットはスパッタ装置に
おいて陰極表面に設置され、イオン衝撃されて膜となる
物質であって、例えばＴｉ，Ａｌ，Ｗ−Ｓｉ等が使われ
る。 スパッタ装置は、このスパッタ現象を利用しター
ゲット材から薄膜をウエハ上に形成する成膜装置であ
る。 このときマグネットによって電場と直交する磁場
が作られると、さらにスパッタ効率が高められる。 Ｔ
ｉＮ（またはＴｉＯＮ）を成膜するには、放電ガスとし
てＡｒの他にＮ2（またはＮ2＋Ｏ2）ガスが使われ、タ
ーゲットとして金属Ｔｉが用いられる。半導体装置の配
線層は、シリコン基板（ウエハ）上に金属チタン（Ｔ
ｉ）とチタンナイトライド（ＴｉＮまたはＴｉＯＮ）か
らなるバリヤ層を形成し，その上にＳｉＯ2 等の絶縁膜
を介してアルミ合金（例えばＡｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ
等）またはタングステン合金（Ｗ−Ｓｉシリサイド等）
からなる金属配線層を形成したものである。 このよう
な配線層はスパッタリングによる成膜手段を用いて形成
される。 Ｔｉ層はＡｒガスとＴｉターゲットのチャン
バで、ＴｉＮ層はＮ2ガスとＴｉターゲットのチャンバ
で、Ａｌ−Ｓｉ層はＡｒガスとＡｌ−Ｓｉターゲットの
チャンバで形成される。 またＷ−Ｓｉ層はＡｒガスと
Ｗ−Ｓｉターゲットのチャンバで形成される。
て、金属薄膜層等を形成するために、スパッタ装置が使
われている。 スパッタ装置とは、真空中に放電ガス
（Ａｒ等）を導入し、電極間に電圧を印加してグロー放
電を発生させ、この状態でプラズマ中の正イオンを陰極
上のターゲット表面に衝突させてターゲット原子をはじ
き出すものである。 このターゲットはスパッタ装置に
おいて陰極表面に設置され、イオン衝撃されて膜となる
物質であって、例えばＴｉ，Ａｌ，Ｗ−Ｓｉ等が使われ
る。 スパッタ装置は、このスパッタ現象を利用しター
ゲット材から薄膜をウエハ上に形成する成膜装置であ
る。 このときマグネットによって電場と直交する磁場
が作られると、さらにスパッタ効率が高められる。 Ｔ
ｉＮ（またはＴｉＯＮ）を成膜するには、放電ガスとし
てＡｒの他にＮ2（またはＮ2＋Ｏ2）ガスが使われ、タ
ーゲットとして金属Ｔｉが用いられる。半導体装置の配
線層は、シリコン基板（ウエハ）上に金属チタン（Ｔ
ｉ）とチタンナイトライド（ＴｉＮまたはＴｉＯＮ）か
らなるバリヤ層を形成し，その上にＳｉＯ2 等の絶縁膜
を介してアルミ合金（例えばＡｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ
等）またはタングステン合金（Ｗ−Ｓｉシリサイド等）
からなる金属配線層を形成したものである。 このよう
な配線層はスパッタリングによる成膜手段を用いて形成
される。 Ｔｉ層はＡｒガスとＴｉターゲットのチャン
バで、ＴｉＮ層はＮ2ガスとＴｉターゲットのチャンバ
で、Ａｌ−Ｓｉ層はＡｒガスとＡｌ−Ｓｉターゲットの
チャンバで形成される。 またＷ−Ｓｉ層はＡｒガスと
Ｗ−Ｓｉターゲットのチャンバで形成される。
【０００３】従来のスパッタ装置のターゲット保持部の
断面を図３に示す。
断面を図３に示す。
【０００４】上記配線層成膜プロセスにおいて、Ｔｉや
Ａｌ−Ｓｉ等からなる半径ｒ，厚さｈの円板状ターゲッ
ト１０はチャンバ内のバッキングプレート１１に、スズ
−鉛合金あるいはインジウム等からなる接着剤により接
合され保持される。それぞれのターゲット１０の大きさ
はバッキングプレート１１の接合面（ターゲット搭載
面）１１ａの大きさより大きい。即ち、ターゲット１０
の外周部は長さｄだけバッキングプレート接合面１１ａ
より外側に突出している。また、ターゲット１０の厚さ
ｈは一定である。バッキングプレート１１の下面（接合
面１１ａの下側）にマグネット１２が設けられる。この
ようなターゲットに対向してシヤッターを間に介してウ
エハがセットされ、前述のように放電ガス中でスパッタ
させウエハ上に被膜を形成する。
Ａｌ−Ｓｉ等からなる半径ｒ，厚さｈの円板状ターゲッ
ト１０はチャンバ内のバッキングプレート１１に、スズ
−鉛合金あるいはインジウム等からなる接着剤により接
合され保持される。それぞれのターゲット１０の大きさ
はバッキングプレート１１の接合面（ターゲット搭載
面）１１ａの大きさより大きい。即ち、ターゲット１０
の外周部は長さｄだけバッキングプレート接合面１１ａ
より外側に突出している。また、ターゲット１０の厚さ
ｈは一定である。バッキングプレート１１の下面（接合
面１１ａの下側）にマグネット１２が設けられる。この
ようなターゲットに対向してシヤッターを間に介してウ
エハがセットされ、前述のように放電ガス中でスパッタ
させウエハ上に被膜を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のスパッタ装置においては、例えば、Ｔｉターゲット
を用いたＡｒガスとＮ2（またはＯ2＋Ｎ2）ガス中での
ＴｉＮ膜（またはＴｉＯＮ膜）の成膜プロセスにおいて
は、図４に示すように、スパッタされない非エロージョ
ン領域がターゲット１０の中心部１３ａおよび周縁部１
３ｂに発生する。このような非エロージョン領域発生の
原因は、磁界が弱いためにスパッタ放出される原子が少
なく、再付着する原子がスパッタ放出原子より多くなっ
て、ターゲットがスパッタされずに、逆に再付着膜がタ
ーゲット上の磁界の弱い領域に形成されるものと考えら
れる。
来のスパッタ装置においては、例えば、Ｔｉターゲット
を用いたＡｒガスとＮ2（またはＯ2＋Ｎ2）ガス中での
ＴｉＮ膜（またはＴｉＯＮ膜）の成膜プロセスにおいて
は、図４に示すように、スパッタされない非エロージョ
ン領域がターゲット１０の中心部１３ａおよび周縁部１
３ｂに発生する。このような非エロージョン領域発生の
原因は、磁界が弱いためにスパッタ放出される原子が少
なく、再付着する原子がスパッタ放出原子より多くなっ
て、ターゲットがスパッタされずに、逆に再付着膜がタ
ーゲット上の磁界の弱い領域に形成されるものと考えら
れる。
【０００６】さらに詳しくいうと、円板状マグネツト表
面側の磁極は中心がＳでその周囲にＮが形成される。従
って磁力線は周囲から中心に向い中心部に落ちるループ
と、周縁部を外側に廻って下側のＳ極に向うループとが
形成される。磁力線はターゲット面に平行な部分がスパ
ッタを活発にさせる。従って中心部と周縁部の磁力線は
ターゲット面と平行でなくなるためスパッタ放出原子が
少なくなる。これが非エロージョン領域発生の原因とな
る。
面側の磁極は中心がＳでその周囲にＮが形成される。従
って磁力線は周囲から中心に向い中心部に落ちるループ
と、周縁部を外側に廻って下側のＳ極に向うループとが
形成される。磁力線はターゲット面に平行な部分がスパ
ッタを活発にさせる。従って中心部と周縁部の磁力線は
ターゲット面と平行でなくなるためスパッタ放出原子が
少なくなる。これが非エロージョン領域発生の原因とな
る。
【０００７】従来この非エロージョン領域にＴｉＮ，Ｔ
ｉＯＮ等が再付着して、これが剥がれ落ちてチャンバ内
のパーティクル（ダスト）発生の原因となって、ウエハ
の品質低下を招き、歩留まりに影響していた。
ｉＯＮ等が再付着して、これが剥がれ落ちてチャンバ内
のパーティクル（ダスト）発生の原因となって、ウエハ
の品質低下を招き、歩留まりに影響していた。
【０００８】また、このような再付着膜によるダスト問
題に対処するためターゲットのクリーニングが定期的に
必要になっていた。このクリーニング作業は、Ａｒガス
中でシヤッターを閉じてターゲット表面をスパッタし再
付着している膜を除去するものであり、このようなター
ゲットクリーニング等のためのチャンバのメンテナンス
作業が定期的に必要となり、スループットの低下を来し
ていた。
題に対処するためターゲットのクリーニングが定期的に
必要になっていた。このクリーニング作業は、Ａｒガス
中でシヤッターを閉じてターゲット表面をスパッタし再
付着している膜を除去するものであり、このようなター
ゲットクリーニング等のためのチャンバのメンテナンス
作業が定期的に必要となり、スループットの低下を来し
ていた。
【０００９】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、ターゲットへのスパッタ粒子の再付着
を防止しダスト発生を抑制したスパッタ装置の提供を目
的とする。
たものであって、ターゲットへのスパッタ粒子の再付着
を防止しダスト発生を抑制したスパッタ装置の提供を目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、バッキングプレート上にターゲットを
保持したスパッタ装置において、上記バッキングプレー
トのターゲット保持部の外形がターゲットの外形と同じ
かまたはそれより大きいことを特徴とするスパッタ装置
を提供する。
め、本発明では、バッキングプレート上にターゲットを
保持したスパッタ装置において、上記バッキングプレー
トのターゲット保持部の外形がターゲットの外形と同じ
かまたはそれより大きいことを特徴とするスパッタ装置
を提供する。
【００１１】本発明ではさらに、ターゲットの表面が凹
面状であることを特徴とするスパッタ装置を提供する。
面状であることを特徴とするスパッタ装置を提供する。
【００１２】好ましい実施例においては、前記凹面の曲
率半径Ｒは、ターゲットの半径をｒ、外周部の厚さをｈ
とするとき Ｒ＞（ｈ2＋ｒ2）／（２ｈ） を満たすこと
を特徴としている。
率半径Ｒは、ターゲットの半径をｒ、外周部の厚さをｈ
とするとき Ｒ＞（ｈ2＋ｒ2）／（２ｈ） を満たすこと
を特徴としている。
【００１３】
【作用】バッキングプレート保持部の接合面とターゲッ
トの外周が一致している（またはターゲットがその保持
部（接合部）より小さい）ため、ターゲットの出っ張り
ｄ（図３）がなくなり、ターゲットの外縁部に非エロー
ジョン領域は形成されない。また、ターゲット表面を凹
面状に形成したため、中心部の磁界が強くなり、ターゲ
ット中心部に非エロージョン領域は形成されない。
トの外周が一致している（またはターゲットがその保持
部（接合部）より小さい）ため、ターゲットの出っ張り
ｄ（図３）がなくなり、ターゲットの外縁部に非エロー
ジョン領域は形成されない。また、ターゲット表面を凹
面状に形成したため、中心部の磁界が強くなり、ターゲ
ット中心部に非エロージョン領域は形成されない。
【００１４】即ち、ターゲット中心部は磁力線が廻りこ
んで入り込む部分であって磁力線方向がターゲット表面
と平行にならずスパッタ放出力が弱い部分であるが、こ
の中心部のターゲットを薄くすることにより、磁界が強
くなって実質上スパッタ放出力を高めることになる。
んで入り込む部分であって磁力線方向がターゲット表面
と平行にならずスパッタ放出力が弱い部分であるが、こ
の中心部のターゲットを薄くすることにより、磁界が強
くなって実質上スパッタ放出力を高めることになる。
【００１５】また、ターゲット周縁部においては、磁力
線の廻り込み部分がバッキングプレート外縁のさらに外
側になるため、バッキングプレート上のこのバッキング
プレートより外形が小さいターゲット上面の磁力線はこ
のターゲット面（ターゲット接合面）とほぼ平行にな
る。従って、ターゲット周縁部におけるスパッタ放出力
が高められる。
線の廻り込み部分がバッキングプレート外縁のさらに外
側になるため、バッキングプレート上のこのバッキング
プレートより外形が小さいターゲット上面の磁力線はこ
のターゲット面（ターゲット接合面）とほぼ平行にな
る。従って、ターゲット周縁部におけるスパッタ放出力
が高められる。
【００１６】
【実施例】図１は本発明の実施例に係わるスパッタ装置
のターゲット保持部分の断面図である。
のターゲット保持部分の断面図である。
【００１７】ターゲット１はチャンバ（図示しない）内
のバッキングプレート２にスズ−鉛合金あるいはインジ
ウム等からなる接着剤により接合され保持される。バッ
キングプレート２の背面側にはマグネット５が設けられ
る。ターゲット１はバッキングプレート２のターゲット
保持部３の接合面４と同じ大きさ（形状）に形成され
る。このため、従来のようなターゲット保持部が突出し
た形状に基づく磁界の弱い部分がなくなりスパッタ原子
が外周部からも放出されるようになりターゲット外周部
の非エロージョン領域がなくなる。
のバッキングプレート２にスズ−鉛合金あるいはインジ
ウム等からなる接着剤により接合され保持される。バッ
キングプレート２の背面側にはマグネット５が設けられ
る。ターゲット１はバッキングプレート２のターゲット
保持部３の接合面４と同じ大きさ（形状）に形成され
る。このため、従来のようなターゲット保持部が突出し
た形状に基づく磁界の弱い部分がなくなりスパッタ原子
が外周部からも放出されるようになりターゲット外周部
の非エロージョン領域がなくなる。
【００１８】また、ターゲット１の表面６は半径Ｒ（図
２参照）の凹面状に形成される。従って、ターゲット中
心部の厚さが周縁部に比べ薄くなり、中心部の磁界強度
が高まる。これにより従来ターゲット中心部に形成され
ていた非エロージョン領域は形成されなくなる。
２参照）の凹面状に形成される。従って、ターゲット中
心部の厚さが周縁部に比べ薄くなり、中心部の磁界強度
が高まる。これにより従来ターゲット中心部に形成され
ていた非エロージョン領域は形成されなくなる。
【００１９】図２は本発明の実施例に係わるスパッタ装
置におけるターゲット凹面形状の説明図である。ターゲ
ット凹面の曲率半径をＲ、ターゲットの半径をｒ、ター
ゲットの外周部の厚さをｈとすると、ターゲットの凹面
半径Ｒは、Ｒ＞（ｈ2＋ｒ2）／（２ｈ） を満たすよう
に凹面が形成される。
置におけるターゲット凹面形状の説明図である。ターゲ
ット凹面の曲率半径をＲ、ターゲットの半径をｒ、ター
ゲットの外周部の厚さをｈとすると、ターゲットの凹面
半径Ｒは、Ｒ＞（ｈ2＋ｒ2）／（２ｈ） を満たすよう
に凹面が形成される。
【００２０】マグネット５は円盤状であり、その上面で
の磁極は中心がＳでその周囲にＮが形成される。従っ
て、磁力線はマグネット内の外縁部から中心に向かい中
心に入り込むループと、外縁部からマグネットの外側を
廻ってマグネット下側に向かうループの２種類が形成さ
れる。ターゲットのスパッタ放出作用は、この磁力線が
ターゲット表面と平行な場所（スパッタ方向と垂直にな
る部分）で大きくなる。従って、磁力線が廻り込む部分
となる、マグネット中心部と周縁部での磁力線はターゲ
ット面と平行にならずスパッタ作用が弱くなって非エロ
ージョン領域が形成される。
の磁極は中心がＳでその周囲にＮが形成される。従っ
て、磁力線はマグネット内の外縁部から中心に向かい中
心に入り込むループと、外縁部からマグネットの外側を
廻ってマグネット下側に向かうループの２種類が形成さ
れる。ターゲットのスパッタ放出作用は、この磁力線が
ターゲット表面と平行な場所（スパッタ方向と垂直にな
る部分）で大きくなる。従って、磁力線が廻り込む部分
となる、マグネット中心部と周縁部での磁力線はターゲ
ット面と平行にならずスパッタ作用が弱くなって非エロ
ージョン領域が形成される。
【００２１】しかしながら、本発明では、ターゲットの
中心部を薄く形成することにより、この部分の磁界を強
め、これによってスパッタ放出作用の低下を補って非エ
ロージョン領域の形成を防止したものである。
中心部を薄く形成することにより、この部分の磁界を強
め、これによってスパッタ放出作用の低下を補って非エ
ロージョン領域の形成を防止したものである。
【００２２】またターゲット周縁部については、バッキ
ングプレートからの突出部をなくすことにより、ターゲ
ットがマグネット外形より突出する部分が非常に小さく
なり、実質上ターゲットがマグネットとが同じ外形寸法
またはそれ以下の寸法となって、ターゲット周縁部を通
る磁力線がこのターゲット面（バッキングプレート接合
面）に対しほぼ平行になる。従って、ターゲット周縁部
におけるスパッタ放出作用が高められ非エロージョン領
域がなくなる。
ングプレートからの突出部をなくすことにより、ターゲ
ットがマグネット外形より突出する部分が非常に小さく
なり、実質上ターゲットがマグネットとが同じ外形寸法
またはそれ以下の寸法となって、ターゲット周縁部を通
る磁力線がこのターゲット面（バッキングプレート接合
面）に対しほぼ平行になる。従って、ターゲット周縁部
におけるスパッタ放出作用が高められ非エロージョン領
域がなくなる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるス
パッタ装置においては、ターゲット材（Ｔｉ，Ａｌ，Ｗ
ーＳｉ等）の形状をバッキングプレートの接合面と同じ
（又はそれより小さい）形状にしているため、外周部の
非エロージョン領域がなくなる。さらにターゲット表面
を凹面状に形成することにより、中央部の非エロージョ
ン領域がなくなる。このためターゲット外周部や中央部
へのスパッタ粒子の再付着はなくなり、再付着膜の剥が
れによるチャンバ内のパーティクルが減少する。これに
より、従来行ってきたターゲットクリーニング等のメン
テナンスの回数を減少させることができるため、使用効
率が向上し、生産性と歩留まりが改善できる。
パッタ装置においては、ターゲット材（Ｔｉ，Ａｌ，Ｗ
ーＳｉ等）の形状をバッキングプレートの接合面と同じ
（又はそれより小さい）形状にしているため、外周部の
非エロージョン領域がなくなる。さらにターゲット表面
を凹面状に形成することにより、中央部の非エロージョ
ン領域がなくなる。このためターゲット外周部や中央部
へのスパッタ粒子の再付着はなくなり、再付着膜の剥が
れによるチャンバ内のパーティクルが減少する。これに
より、従来行ってきたターゲットクリーニング等のメン
テナンスの回数を減少させることができるため、使用効
率が向上し、生産性と歩留まりが改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に係わるスパッタ装置のター
ゲット保持部分の断面図である。
ゲット保持部分の断面図である。
【図２】 本発明の実施例に係わるスパッタ装置におけ
るターゲット凹面形状の説明図である。
るターゲット凹面形状の説明図である。
【図３】 従来のスパッタ装置のターゲット保持部分の
断面図である。
断面図である。
【図４】 ターゲットの非エロージョン領域の説明図で
ある。
ある。
１：ターゲット、２：バッキングプレート、３：ターゲ
ット保持部、４：接合面、５：マグネット、６：ターゲ
ット表面、１０：ターゲット、１１：バッキングプレー
ト、１１ａ：接合面、１２：マグネット、１３ａ：ター
ゲット中心部の非エロージョン領域、１３ｂ：ターゲッ
ト外縁部の非エロージョン領域。
ット保持部、４：接合面、５：マグネット、６：ターゲ
ット表面、１０：ターゲット、１１：バッキングプレー
ト、１１ａ：接合面、１２：マグネット、１３ａ：ター
ゲット中心部の非エロージョン領域、１３ｂ：ターゲッ
ト外縁部の非エロージョン領域。
Claims (4)
- 【請求項１】 バッキングプレート上にターゲットを保
持したスパッタ装置において、上記バッキングプレート
のターゲット保持部の外形がターゲットの外形と同じか
またはそれより大きいことを特徴とするスパッタ装置。 - 【請求項２】 ターゲットの表面が凹面状であることを
特徴とするスパッタ装置。 - 【請求項３】 前記凹面の曲率半径Ｒは、ターゲットの
半径をｒ、外周部の厚さをｈとするとき、Ｒ＞（ｈ2＋
ｒ2）／（２ｈ） を満たすことを特徴とする請求項２に
記載のスパッタ装置。 - 【請求項４】 ターゲット中心部の厚さを周縁部より薄
く形成するとともに、ターゲット周縁部での磁力線方向
がターゲット接合面とほぼ平行となるようにマグネット
に対するターゲットの形状および配置を定めたことを特
徴とするスパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7153986A JPH08325719A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | スパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7153986A JPH08325719A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | スパッタ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08325719A true JPH08325719A (ja) | 1996-12-10 |
Family
ID=15574417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7153986A Pending JPH08325719A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | スパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08325719A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6497797B1 (en) | 2000-08-21 | 2002-12-24 | Honeywell International Inc. | Methods of forming sputtering targets, and sputtering targets formed thereby |
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| JP2009046735A (ja) * | 2007-08-21 | 2009-03-05 | Ulvac Japan Ltd | スパッタ装置およびプラズマ処理装置 |
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| WO2018195054A1 (en) * | 2017-04-20 | 2018-10-25 | Honeywell International Inc. | Profiled sputtering target and method of making the same |
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-
1995
- 1995-05-29 JP JP7153986A patent/JPH08325719A/ja active Pending
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