JPS60194069A - スパツタタ−ゲツト及びスパツタリング方法 - Google Patents

スパツタタ−ゲツト及びスパツタリング方法

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JPS60194069A
JPS60194069A JP4911084A JP4911084A JPS60194069A JP S60194069 A JPS60194069 A JP S60194069A JP 4911084 A JP4911084 A JP 4911084A JP 4911084 A JP4911084 A JP 4911084A JP S60194069 A JPS60194069 A JP S60194069A
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JP
Japan
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sputter
target
materials
ratio
sputtering
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Pending
Application number
JP4911084A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Nakamura
宏 中村
Hiroshi Maejima
前島 央
Masakuni Akiba
秋葉 政邦
Hiroto Nagatomo
長友 宏人
Goshi Kojima
小島 剛資
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Ome Electronic Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60194069A publication Critical patent/JPS60194069A/ja
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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
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • 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
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    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、試料表面に薄膜を形成するための技術に関す
るもので、特にアノードとカソード間に発生シたイオン
を、スパッタターゲットに衝突せしめ、その衝突のエネ
ルギーにより放出したスバツタターゲットの構成原子や
分子を飛散させて、試料表面に膜を形成するのに利用し
て有効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
従来、半導体装置を形成するのに用いられるウェーハ表
面に電極配線材料の膜を形成するために、アノード、カ
ソード間のプラズマ放電によシ励起され発生する例えば
アルゴンイオンを、スパッタターゲット表面に衝突させ
、ターゲットを構成する原子を飛散させて成膜するいわ
ゆるスパッタ法が用いられている(工業調査会1982
年版 電子材料別冊参照)。この方法を用いて、At合
金やMo(モリブデン)t W(タングステン)等の高
融点金属の薄膜の形成を行なっていた。
しかしながら、A4合金は低融点であるため、高温プロ
セスでは使用できず、またMo、W等は酸化しやすく、
さらに加工性が悪いため近年、高融点金属とシリコンの
合金(シリサイド)をゲート電極として用いようとする
傾向にある。そこで、前述したスパッタ法を用いてウェ
ーハ上面にシリサイド膜を形成するためには、次の2つ
の方法が考えられる。
(1)シリサイド膜を形成するのに必要な金属ごとく、
スパッタターゲットを構成して、そのおのおのをスパッ
タ電極に載置して同時にスパッタする方法。
(2)複数の金属の粉末を一定の比率で混ぜ合わせ、触
媒にて焼結し、それをターゲットとしてスパッタする方
法。
しかしながら、前者の方法にあっては、おのおのの金属
のスパッタ飛散速度が異なるため、一定の合金比率を得
るためKは、スパッタ電極への印加電圧や成膜時間を精
密にコントロールする必要があり、技術的かつ作業性は
きわめて困難である。
後者の方法では、複数の金属粉を焼結するために触媒を
用いる必要性があるため、触媒自身が合金に含まれてし
まい、スパッタしたときに触媒をもスパッタして、触媒
を構成する原子がウェーッ・表面に飛着し、薄膜の純度
を低下させてしまう。そこで、第1図に示すようなスパ
ッタターゲットが考えられる。このスパッタターゲット
1は、3つのターゲット材2,3.4から構成されてお
シ、例えばターゲツト材2は最も外側の位置に旧年−材
料で円環状に配設されている。ターゲツト材3はターゲ
ツト材2と同一材料の8iで構成されておシ、円板状を
している。ターゲツト材4はターゲット材2,3と異な
る単一材料、例えばM。
で部材2と部材3の間に円環状に配設されている。
このような同心円状に異なる材料を配置するようなスパ
ッタターゲットを製造するには、ターゲット2の場合ま
ずSi単一材料で構成された円板(8i平板)を用意し
、その円板のMOを配設する部分(ターゲツト材4を構
成する部分)を同心円状に切削する。さらに、MO単一
材料で構成された平板(Mo平板)を用意し、8i単一
材料で構成されたターゲツト材3を配設する部分を切削
する。そして、切削して加工され九Si平板に加工済み
のMO平板を組み込んでスパッタターゲット1を製造す
る。つまシ、このようなターゲットを製造するには、高
価な複数の単一材料を応々に切削加工する必要があるた
め、むだとなる部分が非常に多いことを本発明者は発見
した。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、試料表面上に形成する膜の合金組成比
の制御が容易にするスパッタ技術を提供することである
。
本発明の他の目的は、材料にむだが生じないような構成
のスパッタターゲットを提供することである。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるでお
ろう。
〔発明の概要〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりです。
すなわち、ターゲツト材を構成する材料のスパッタ飛散
速度に応じて、そのターゲツト材が占める面積比を変え
、かつターゲツト材を放射状に配置することKよシ、試
料表面上に形成する腰の合金組成比を容易に制御するこ
とができる。
〔実施例〕
第3図は本発明の一実施例であるスパッタターゲットの
平面図、第4図は、第3図の■−■線断面図である。第
3図におい゛てスパッタターゲラ目0は、2種類のター
ゲツト材11と12を交互に配置しておシ、例えばター
ゲツト材11を8iの単一材料から、ターゲツト材12
をMOの単一材料から構成しているとする。以下、ター
ゲツト材11を8i材11と、ターゲツト材12をMO
材12とすると、Si材11とMO材12の占める面積
比θI :02は次のように決定する。例えば、ウェー
ハ等の試料に形成する膜のSiとMOの合金比率を5:
3で成膜したい場合を考えてみると、8iとMOのスパ
ッタ飛散速度(i形成速度)は、スパッタ源として人r
 (アルゴンイオン)ヲ用いて、例えば600Vの電圧
を印加した時に、5:9である(HANDBOOK O
F THIN FILMTBCHNOLOGY、197
0参照)。
よって、合金比は、スパッタ飛散速度と面積比の積に比
例するので、θI 二〇、=3:1とすればウェー八表
面に形成される膜のSiとMoの合金比を5:3に設定
することができる。本実施例においては、Si材(θ、
 = 67.5°)とMo材(θ、 = 22.5°)
を各4片ずつ交互に組み合せて8iとMoのターゲット
占有面積を3:1に形成している。なお、θ8.θ!を
出来るだけ小さくした方が成膜むらをなくすのく良い。
次に、本実施例におけるスパッタターゲットの製造方法
(試料表面上に84とMOの合金比が5:3である膜を
形成する場合)の−例を述べる。
まず、半径孔のSi及びMOの単一材料からなる円板を
用意し、Siで構成された円板についてはθ+=67.
5°で、Moで構成された円板についてはθ、=22.
5°で切断する。これらのターゲツト材を交互に組み合
せて円板型のスパッタターゲラ)10を形成する。ター
ゲツト材の固定は、第4図に示すように例えばバッキン
グプレート13上に敷設したインジウム等のメタル14
を使用してボンディングして行なり71、第5囚に示す
ようにねじ9等を用いて機械的に固定する。なお、残っ
たSi材やMo材は、他のスパッタターゲットを形成す
るときに用いることができるので、スパッタターゲット
を製造するときに無駄になる材料はほとんどなく、有効
に利用することができる。
第6図は本発明の一実施例であるスパッタ装置である。
真空室15は、真空ポンプ(図示せず)によシ排気管1
6を介して真空排気されており、その状態で少量のガス
(例えばArガス)がガス導入管17より注入され、圧
力を約10””” torr台に維持されている。スパ
ッタ電極18に内蔵された電磁石19又は永久磁石で磁
力を発生させ、スパッタターゲット10上に磁束を発生
させる。この状態で電極18すなわちターゲットlOと
アノード21間で電圧を加えると、磁束の内側にプラズ
マリン°グ22が発生する。このプラズマリング22内
のプラズマはガスのイオン化される状態であり、正イオ
ン、本実施例ではArがスパッタターゲット10に電気
的に引きつけられ、その衝突エネルギーにてスパッタタ
ーゲット10から、そのスパッタターゲット10を構成
する原子が飛散し、試料でるるウェーハ23に成膜する
。ところで、このスパッタターゲットlOは複数種のタ
ーゲツト材が放射状に分割して配列しているので固定部
材例えば固定リング24がスパッタターゲラ)10の周
囲に配設されている。この固定部材24はアーム25に
連結している図示しない駆動体によシ、中心方向又はそ
の逆方向にスライドし、スパッタターゲラ)10の大き
さに達した時に停止して、スパッタターゲラ)10の上
面を抑圧できるように構成されている。このため、スパ
ッタターゲラ)10は、パツキン夛プレート13に敷設
したメタル14によシ下面を固定され、固定リング24
により上面を固定され、ターゲットを構成するターゲツ
ト材がずれるようなことは生じない。それゆえ、スパッ
タターゲットをスパッタ装置の上部に配置する場合であ
っても適用できうる。
次に、マグネトロンスパッタ装置に本発明を適用した場
合、プラズマ形状の違いによるスパッタターゲットの構
造を第8図から第10FgJを用いて説明する。なお、
スパッタターゲットは2gi類のターゲツト材A及びB
から構成されているとする。
第8図は、プラズマリング26が円形に発生する場合の
スパッタターゲット27を示しておシ、ターゲット討入
及びBを、プラズマリング26の円弧の法線に直交する
方向に配列する。
第9図は、プラズマリング28がだ円形に発生する場合
のスパッタターゲット29を示しておシ、ターゲツト材
A及びBを、プラズマリング28が円弧の部分について
はその法線に直交する方向に、直線部分についてはその
直線部分と直交するように配列している。
第10図は、プラズマリング30の内側にスパッタター
ゲット31を載置する場合を示しており、ターゲツト材
A及びBは、プラズマリング300法線に対して直交す
る方向に配置している。
〔効果〕
(1) 異なるスパッタ材料からなる平板を複数枚用意
し、前記平板をおのおの分割し、その分割したターゲツ
ト材の一部を放射状に組み合わせて一枚のスパッタター
ゲットを構成することにより、簡単にスパッタターゲッ
トが得られ、しかも前記スパッタターゲットの製造時に
残ったターゲツト材を、他のスパッタターゲットの製造
時に用いることができるので、高価なスパッタ材料を無
駄にすることを防止できる。
(2)異なるスパッタ材料からなる平板を分割して、タ
ーゲツト材を形成し、そのターゲツト材の一部を放射状
に組み立て、かつ異なるスパッタ材料がおのおの占める
面積比を、スパッタ飛散速度または成膜する合金比に応
じて設定することによシ、試料表面上に所望の合金比に
膜を形成することができる。
(3)マグネトロンスパッタで発生するプラダ1リング
の形状によシ、スパッタ材料の異なる複数枚の一平板を
分割して形成したターゲツト材の組み合せる方向を設定
することにより、プラズマリングが大小に変動しても各
ターゲツト材が占める面積比が一足であるようにするこ
とによル、試料表面上に形成する換を安定した合金比に
て形成することができる。
以上、本発明者によってなされ九発明を実施例にもとづ
き具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。たとえば、本実施例
ではマグネトロンスパッタ装置を用いた場合について述
べたが、その他のスパッタ装置例えば、コンベンショナ
ルダイオードスパッタ装置等にも適用できる。また、ス
パッタターゲットは、メタルボンディング、あるいは機
械的のみで固定されるようにしてもよい。
また、本例ではMOとSiのターゲツト材を交互に配列
して形成しているが、不規則に配列してもよい。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置を形成す
るためのスパッタ技術に適用した場合について説明した
が、それに限定されるものではなく、たとえば、磁気テ
ープやその他の物品に薄膜を形成する場合に用いること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、考えられるスパッタターゲットの平面図、 第2図は、第1図■−■線の断面図、 第3図は、本発明の一実施例であるスパッタターゲット
の平面図、 第4図は、スパッタターゲットをメタルボンディングに
て固定した場合についての説明図、第5図は、スパッタ
ターゲットを機械的に接合した場合について、第3図■
−v線断面図、第6図は、本発明の一実施例であるスパ
ッタ装置、 第7図は、スパッタターゲットの固定部材の概略図、 第8図は、円形のプラズマリングが発生する場合に適用
できるスパッタターゲットを説明するための図、 第9図は、だ円状のプラズマリングが発生する場合に適
用できるスパッタターゲットを説明するための図、 第1O図は、円筒状のスパッタターゲットを説明するた
めの図でおる。 1.10.27,29.31・・・スパッタターゲット
、2,3.11・・・81材からなるターゲツト材、4
.12・・・MO材からなるターゲツト材、9・・・ね
じ、13・・・バッキングプレート、14・・・メタル
(メタルボンディング)、15・・・真空室、16・・
・排気管、17・・・ガス導入管、1B・・・スパッタ
電極、19・・・電磁石、21・・・アノード、22.
26,2,8゜30・・・プラズマリング、23・・・
ウェーハ、24・・・固定部材、25・・・アーム。 第 1 図 第 2 図 第 3 図 1 第 4 図 /j 第 5 図 第 6 図 第 7 図 第 8 図 A 第 9 図 第10図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、異なるスパッタ材料からなるターゲツト材を放射状
    に複数個配列したスパッタターゲットであって、前記ス
    パッタ材料がそれぞれ占める面積の比を、それぞれのス
    パッタ材料のスパッタ飛散速度または成膜する合金比に
    応じていることを特徴とするスパッタターゲット。 2、異なるスパッタ材料からなるターゲツト材を放射状
    に複数個配列して円形に構成したスパッタターゲットで
    あって、プラズマが発生する領域に対応する各ターゲツ
    ト材が、前記領域の法線方向に対して直角方向に配置さ
    れ、そのスパッタ材料がそれぞれ占める面積の比を、そ
    れぞれのスパッタ材料のスパッタ飛散速度または成膜す
    る合金比に応じていることを特徴とする特許請求の範囲
    第1 項記載のスパッタターゲット。 3、異なるスパッタ材料からなるターゲツト材を放射状
    に複数個配列して円筒形に構成したスパッタターゲット
    であって、プラズマが発生する領域に対応する各ターゲ
    ツト材が、前記領域の法線に対して直角方向に配置され
    、そのスパッタ材料がそれぞれ占める面積の比を、それ
    ぞれのスパッタ材料のスパッタ飛散速度または成膜する
    合金比に応じていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のスパッタターゲット。 4、異なるスパッタ材料からなるターゲツト材を放射状
    に複数個配列し、前記スパッタ材料がそれぞれ占める面
    積の比を、それぞれのスパッタ材料のスパッタ飛散速度
    または成膜する合金比に応じてなるスパッタターゲット
    をスパッタリングして、試料表面上に薄膜を形成するス
    パッタリング方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0347963A (ja) * 1989-03-01 1991-02-28 Toshiba Corp スパッタリングターゲットおよび金属膜の形成方法
US5190630A (en) * 1989-03-01 1993-03-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Sputtering target
CN105817627A (zh) * 2016-03-28 2016-08-03 航天材料及工艺研究所 一种整体成形大长径比钨管靶材的制备方法
CN111349898A (zh) * 2020-05-19 2020-06-30 河南大学 一种应用于多脉冲激光共沉积的靶材
CN111349897A (zh) * 2020-05-19 2020-06-30 河南大学 一种套装靶材的制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0347963A (ja) * 1989-03-01 1991-02-28 Toshiba Corp スパッタリングターゲットおよび金属膜の形成方法
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CN105817627A (zh) * 2016-03-28 2016-08-03 航天材料及工艺研究所 一种整体成形大长径比钨管靶材的制备方法
CN111349898A (zh) * 2020-05-19 2020-06-30 河南大学 一种应用于多脉冲激光共沉积的靶材
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