JPS60224775A - スパツタ装置 - Google Patents

スパツタ装置

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Publication number
JPS60224775A
JPS60224775A JP7946784A JP7946784A JPS60224775A JP S60224775 A JPS60224775 A JP S60224775A JP 7946784 A JP7946784 A JP 7946784A JP 7946784 A JP7946784 A JP 7946784A JP S60224775 A JPS60224775 A JP S60224775A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnet
target
wafer
sputtering
opposing
Prior art date
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Pending
Application number
JP7946784A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideaki Otake
秀明 大竹
Ichiro Fujita
藤田 一朗
Toru Takeuchi
竹内 透
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP7946784A priority Critical patent/JPS60224775A/ja
Publication of JPS60224775A publication Critical patent/JPS60224775A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

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】 fi+発明の技術分野 本発明はスパッタ装置、詳しくはウェハ一枚処理のスパ
ッタにおいてターゲツト材の被着性カバレンジ(cov
erage)が改良されたスパッタ装置に関する。
(2)技術の背景 例えばウェハ上にアルミニウム(An配線層を形成する
場合にはマグネトロンスパッタで一枚処理によりウェハ
上にAj2薄膜を形成することが行われ、それには第1
図に概略断面図で示される装置が用いられる。同図にお
いて、■は真空チャンバ、2はウェハ、3はAfiのタ
ーゲット、4は偏心回転方式のN極磁石およびS極磁石
からなる対向磁石部を示し、操作において、チャンバ1
は5 X 1O−7Torr程度の真空にひかれ、次い
でチャンバ内に2〜20m Torrのアルゴン(Ar
)を供給しチャンバ内の真空度を10−’ Torrの
オーダーに下げ、ターゲット3に一500vの電圧を印
加してプラズマを発生させ、ArからAr+と電子e−
を発生させ、Ar+がターゲット3を衝撃してAIをた
たき出すと、このAIがウェハ上に被着しへβ薄膜が形
成される。ウェハ2はターゲット3に対しては対向配置
の状態にあり、対向磁石部4はターゲ・ノドに対し偏心
的に配置されている。そのための磁石4は第2図に模式
的に示され、対向磁石部4は矢印の方向に偏心回転する
(3)従来技術と問題点 上記の装置を用いてスパッタするときに、ウェハ2上に
段差があるとAIの被着について問題があることを本発
明者は見出した。第3図の概略断面図には、ウェハ2と
ターゲット3とは第1図に示すものとは倒置して示され
るが、ウェハ2上に段差部2a(外側の段差部)と2b
(内側の段差部)とがある場合、段差部2b上へのAI
3aの被着状態は良好であるが、段差部2aについては
、段差部2bに面する内側部分とその反対の外側部分と
では図に示す如(A7!3aの被着状態が異なり、外側
部分で十分にAj!3aが被着しない、すなわちカバレ
ッジが悪いことが確認され、かかる現象はスパッタの片
効きともいわれる。なお第2図において対向磁石部の磁
石はN、Sで表示する。いいかえると、従来のスパッタ
装置を用いると、ウェハの周辺部分においてはターゲッ
ト材料の被着性が悪い。
上記した片効きの原因は、ターゲット3からのAa3a
の寄与分が、段差部2aの外側部分では少ないからであ
る。対向磁石部を偏心的に回転させつつスパッタを行う
とき、ターゲットは図示の如くえくられ(エロージョン
され) AP環原子図に矢印で示す如くに飛んでウェハ
2に到達するが、図から理解される如く、内側段差部2
bに対してはその両方側からへρ原子が飛んでくるが、
外側段差部2aの外側部分に対してはそうでなく、その
結果この外側部分への^lのカバレッジが悪くなるので
ある。
かかるカバレッジ不良を解決するには、理論上はターゲ
ットの径りを限りなく大にすればよいのであるが、本発
明者の行った実験によると、ターゲット3の径りをウェ
ハの径(d)に対し、少なくともD>2dに、好ましく
はD = 3dに、またターゲットとウェハ間の距離を
Sとするときに、5=(1/2〜2/3)dに設定しな
ければならない。
最近ウェハは大口径化するイ頃向にあり、約20cm(
8!ン)径のウェハが用いられている。クーゲットの経
りを20cmX 3 = 60c+++にすると、材料
コスI・が著しく高くなり、またそのような大口径のタ
ーゲットに対応する大口径の対向磁石部を回転させるに
は装置が大型化複雑化する。そこで、大口径化するウェ
ハに対し、ターゲット材料が被着性よくスパッタされる
装置が要望されている。
(4)発明の目的 本発明は上記従来の問題に鑑み、偏心回転式電極を用い
る一枚処理のウェハが対向配置される構成のスパッタ装
置において、ウェハ周辺部におけるターゲット材料の被
着性が改善される装置を提供することを目的とする。
(5)発明の構成 そしてこの目的は本発明によれば、磁石偏心回転方式の
スパッタ装置において、ターゲットの下方に配置される
N極磁石およびS極磁石から成り、少なくとも一部に凹
みを有する円状の対向磁石部を具備することを特徴とす
るスパック装置を提供すること、更に前記凹みが二等辺
三角形の二辺を形成し、前記対向磁石部の中心近くまで
延びる構成を有し、前記二等辺三角形の二辺に対応する
弧の長さ全体が前記対向磁石部の円周の長さの10〜2
0%であること、及び前記凹みが弦を形成し、該弦に対
する弧の長さ全体が前記対向磁石部の円周の長さの20
〜30%であることを提供することにより達成される。
(6)発明の実施例 以下本発明実施例を図面によって詳説する。
第2図に示した磁石偏心回転方式においては、ターゲッ
トの有効利用のみが着目されたものであるが、最近はウ
ェハ上に形成される股の膜厚分布とカバレッジも注目さ
れるようになってきた。その理由は、前記した如くウェ
ハは大口径化する一方で、集積回路の微細化が進むにつ
れて、ウェハ上に設けられる膜が、膜厚均一にかつカバ
レッジよく形成されることが要求されるからである。こ
のカバレッジをよくするについて本発明者は実験を重ね
、ターゲットの周辺部分で深く、かつ、同時に中心部の
近くでもエロージョンが進むとよいことを確認した。第
4図を参照すると、ウェハとターゲットの径がほぼ等し
いときに、ターゲツト材図示の如くエロージョンされる
とき、すなわちターゲットの周辺部分で1の深さにエロ
ージョンが進んだとき中心に近い部分で約1/4の深さ
にエロージョンが起ると、ウェハ上には均一な膜厚の薄
膜がカバレンジよく形成される。
上記の如きターゲットのエロージョンを発生させるには
、対向磁石部を第5図に示す如くに形成すればよいこと
が同じく実験により確かめられた。
なお第5図において、11は対向磁石部のN極磁石、1
2は対向磁石部のS極磁石、13はターゲットを示し、
N極磁石11およびS極磁石12からなり、クーゲット
13の径より小なるほぼ同心円を形成する対向磁石部1
0は、その円がクーゲット13による円とは偏心的であ
り、各磁石の一部は各磁石の形成する円の中心に向は二
等辺三角形の二辺を形成する如くに延び、かかる三角形
の二辺に対応する弧の部分は、対応磁石部IOの円周の
10〜20%程の長さになるよう設定する。
上記した構成の対向磁石部10を第6図の断面図に示さ
れる如く配置する。第6図において、14は真空チャン
バ、15はウェハ、16はウェハ支持体、17は支持爪
、18はターゲット13のための銅製バッキングプレー
ト、19は冷却室、20は冷却水導入孔、21は冷却水
排出孔、22は対向磁石部回転軸、23は密封用の例え
ばOリングを示し、チャンバの真空度等は第1図を参照
して説明した場合と同様であり、対向磁石部lOは第5
図における切断線Vl−Vlで切断した状態で示される
かかる対向磁石部を用いてスパッタを行ったところ、タ
ーゲット13のエロージョンは第4図に示す如きもので
あり、また第3図を参照して説明した片効きは見られず
、均一な膜厚のAj!薄膜がカバレンジよく形成される
ことが確認された。
本発明の第2実施例においては、対向磁石部10を第7
図に示される如くに形成する。すなわち、ターゲット1
3とは偏心的な円状の対向磁石部lOの一部に弦が形成
されており、その弦に対応する弧の長さが対向磁石部1
0の円周の長さの20〜30%程となる如くに形成し、
これらの対向磁石部1oを第6図に示す場合と同様に配
置する。かがる対向磁石部10を用いても第5図に示し
た対向磁石部1oを用いた場合と同様の良好な結果が得
られることが確認された。
(7)発明の効果 以上詳細に説明した如く本発明によれば、磁石偏心回転
方式のスパッタ装置において、少なくとも一部に凹みを
有する円状の対向磁石部を具備することにより、ターゲ
ットのエロージョンの形状は、ターゲット周辺部分が深
(削られると共に中心部付近においても削られたものと
なり、ターゲット外周側からより多くのターゲツト材が
対向配置されたウェハに飛来するので、ウェハ周辺部に
も均一な膜厚の薄膜がカバレッジよく形成される効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図はスパッタ装置の概略断面図、第2図は従来の装
置の対向磁石部を示す平面図、第3図はターゲットと対
向磁石部の配置を示す断面図、第4図はクーゲットのエ
ロージョンを示す断面図、第5図と第7図は本発明にが
がる対向磁石部の平面図、第6図は第5図と第7図の対
向磁石部を用いるスパッタ装置の断面図である。 4 、10−一対向磁石部、11.12一対向磁石部の
磁石、13.23 ターゲット、14−チャンバ、15
 ウェハ、 16 ウェハ支持体、17 ウェハ支持爪、18−バッ
キングプレート、19 冷却室、20 冷却水導入孔、
21 冷却水排出孔、22−回転軸、23−oリング 第1図 第2図 第3図 NS φ−−d −一ゆ 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +11磁石偏心回転方式のスパッタ装置において、ター
    ゲットの下方に配置されるN極磁石およびS極磁石から
    成り、少なくとも一部に凹みを有する円状の対向磁石部
    を具備することを特徴とするスパッタ装置。 (2)前記凹みが二等辺三角形の二辺を形成し、前記対
    向磁石部の中心近くまで延びる構成を有し、前記二等辺
    三角形の二辺に対応する弧の長さ全体が前記対向磁石部
    の円周の長さの10〜20%であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載のスパッタ装置。 (3)前記凹みが弦を形成し、該弦に対する弧の長さ全
    体が前記対向磁石部の円周の長さの20〜30%である
    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
    装置。
JP7946784A 1984-04-20 1984-04-20 スパツタ装置 Pending JPS60224775A (ja)

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