JPS61177367A - スパツタリング装置及びスパツタリング方法 - Google Patents

スパツタリング装置及びスパツタリング方法

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JPS61177367A
JPS61177367A JP1533785A JP1533785A JPS61177367A JP S61177367 A JPS61177367 A JP S61177367A JP 1533785 A JP1533785 A JP 1533785A JP 1533785 A JP1533785 A JP 1533785A JP S61177367 A JPS61177367 A JP S61177367A
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保 清水
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秀樹 立石
Katsuhiro Iwashita
岩下 克博
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    • 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
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明はマグネトロン型スパッタリング装置と、これに
用いるターゲット及びこれを用いたスパッタリング方法
に係り、特に被膜形成基板に任意組成の合金膜を均一な
厚さに形成するに好適なスパッタリング装置とこれに用
いるターゲット及びこれを用いたスパッタリング方法に
関する。
〔従来の技術〕
256キロビツトD RA M (D ynamic 
 Randomとして従来の多結晶シリコンに替わり、
シリサイド(例えばMoSi2.TaSi2.WSi2
等)が用いられてきている。
しかしシリサイドの合金ターゲットとしては、現在まで
のところ99.9%程度の純度しか得られないので、9
9.99%以上の高純度な各単一元素を適当に配設した
複合ターゲット(第1図、第2図)を用いてシリサイド
膜の形成を行なっていた。第1図は、Mo部材1.Si
部材2よりなるターゲット3の平面図、第2図は第1図
のx−x’断面図である。
また、スパッタ装置に広く用いられているマグネトロン
型スパッタ電極を、第3図に示す。ターゲット3の裏面
にバッキングプレート4を介して磁石5が配置され、こ
の磁石5によって、ターゲット面上にターゲット面から
出て、再び入るトンネル状の磁界6が形成され、かつこ
の磁界が閉ループを形成する様になっている。バッキン
グプレート4はターゲット3の機械的強度を補うもので
ある。そしてスパッタ時のターゲット過熱防止の為、給
水パイプ7からバッキングプレート裏面に冷却水を供給
し、排水パイプ8から排出している。
またターゲット3近傍にはアノード9が設置され、アノ
ード9とターゲット3間に高電圧が印加される様になっ
ている。(印加手段及び電源は図示せず、)さて、アノ
ード9とターゲット3間に高電圧を印加するとグロー放
電が起こり、ターゲット面上にプラズマ10が発生する
。このプラズマ10は上記の磁界によってドーナツ状に
なる。これP rocssses Academic 
P ress 1980)を参照されたい。
従来、基板にMo−5i膜を形成する場合には第1図の
複合ターゲットと第3図のマグネトロンスパッタ電極に
よって、Mo−5iを同時にスパッタし、基板11上に
Mo−3i膜を形成していた。
しかし、この様な従来の方法では、ターゲットの構造に
より形成される膜のMo/Si組成比が決まってしまう
ため、任意のMo/Si組成比の膜を形成することがで
きなかった。
またターゲットがスパッタを受け、浸食12が進んでい
くと、Mo/Siの組成比が変動していくが、これの変
動を修正して、所定のMo/Si組成比に戻すことは不
可能であった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は上記した従来の問題点をなくし、均一で
任意の組成比の合金膜や均一な厚さのスパッタリング膜
形成に適したスパッタリング装置とこれに用いるターゲ
ット及びこれを用いたスパッタリング方法を提供するこ
とにある。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を達成するため、ターゲット面に2箇
所以上のプラズマを独立に発生できる様にし、各プラズ
マによってターゲットから放出される膜材料が基板に均
一な膜厚で形成できる構成に特徴がある。
詳細に述べれば、基板取付は手段と、この取付けられた
基板の膜形成面に対して前記基板の外方向を向く第1の
被スパッタ面と、前記基板の中心方向を向く第2の被ス
パッタ面を有するターゲットと、このターゲット用のア
ノードと、前記ターゲットと前記アノード間に電圧を印
加する手段と、前記ターゲットの基板対向面と反対側に
設置された磁気発生装置と、これらを収納した容器と、
この容器を真空にする手段と、前記容器の真空中に不活
性ガスを導入するスパッタリング装置とを用い、この装
置を真空にし、不活性ガスを所定圧導入し、ターゲット
とアノード間に電圧を印加してプラズマを発生させ、磁
気発生装置に電圧を印加して磁力線を発生させ、この磁
力線が前記第1のスパッタ面の互いに離間した点から出
て再び第1のスパッタ面に入り、前記磁力線が第2の被
スパッタ面の互いに離間した点から出て再び第2のスパ
ッタ面に入ることによって達成できる。これにより段差
のある基板表面でもステップカバレッジが良好となり、
平坦部もコーナ部も同じ厚さのスパッタリング膜が得ら
れる。この場合は、磁力発生手段は、特にターゲット面
に直角に磁力線を当てる必要はない。
また、均一で任意な組成比の合金膜を得るには、上記装
置において、基板面もしくはその延長面に対して鋭角で
対向して設置されたターゲットを異なる材質とし、磁界
発生手段をターゲットに対して交互に磁力線を当てるも
のとすれば良い(第5図)。
そして、この装置を真空にし、不活性ガスを所定圧導入
し、ターゲットとアノード間に電圧を印加してプラズマ
を発生させ、磁界発生手段に電圧を印加して磁力線を発
生させてスパッタリングを行なう、なおステップカバレ
ッジは良好である。
上記の二つの装置における、真定度、不活性ガス導入圧
、印加電圧などは従来と同様にして良い。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。第4
図は本発明のスパッタ電極を基板側(上面)から見た図
である。第5図は第4図のY−Y(2−2)断面図であ
る。第5図では、ターゲット3と基板との位置関係を示
すため基板11も記した。
ターゲット3は第1の被スパッタ面15.16と第2の
被スパッタ面17.18を持ち、第1の被スパッタ面1
5.16は基板11の中心方向を向く様に傾斜しており
、第2の被スパッタ面17.18は基板の外周方向を向
く様に傾斜している。
第1のスパッタ面はSiからなり、第2のスパッタ面は
Moでできている。ターゲット3の第1の被スパッタ面
15.16上に、この面から出て再び入るトンネル状磁
界19を形成する様にヨーク21とこのヨークを取り巻
いて4個のコイル22(第5図は2個しか表われていな
いが、第4図のz−2断面もY−Y断面と同一であるの
で計4個となる)が配設されている。
またスパッタターゲット3の第2の被スパッタ面17.
18上にこの面から出て再び入るトンネル状磁界20を
形成する様にヨーク23とこのヨークを取り巻いて4個
のコイル24が配設されている。
なお、バッキングプレート4は、従来と同様にターゲッ
ト3と磁気発生手段との間に設けられ。
給水パイプ7が冷却水をバッキングプレート裏面に導き
、排水パイプ8から排水している。
ターゲット3の近傍にはアノード9があり、ターゲット
−アノード間には高電圧が印加できる様になっている。
(印加手段は図示せず)。
次に本実施例の動作を説明する。ターゲット3の第1の
被スパッタ面15.16上に十分な強度の磁界が発生す
る様にコイル22に電圧を印加し、ターゲット−アノー
ド間に高電圧を印加すると、第1の被スパッタ面15.
16にプラズマ10が発生し、第1の被スパッタ面の材
料であるMoがスパッタされる。コイル22の通電を止
め、第2の被スパッタ面17.18上に十分な強度の磁
界が発生する様にコイル24に電圧を印加し、ターゲッ
ト−アノード間に高電圧を印加すると、第2の被スパッ
タ面にプラズマ10′が発生し、第2の被スパッタ面の
材料であるSiがスパッタされる。
基板とターゲット間の距離Hを75mm、第1の被スパ
ッタ面で発生するプラズマ10の中心位置間Aを170
11II11.第1の被スパッタ面15.16の傾斜角
θを30’とすると第6図に示すごとく、基板内φ10
0mmで均一な厚さく膜厚バラツキ上5%以下)のM。
膜が形成できた。また第2の被スパッタ面17.18で
発生するプラズマ10′の中心位置間Bを80m+w、
第2の被スパッタ面の傾斜角rを30°とすると、基板
内φ100mmで均一な厚さのSi膜が形成できた。
したがってコイル22とコイル24の通電時間を制御す
ることにより任意のMo/Si組成比でかつ基板内にお
いて均一なMo/Si組成比で均一な膜厚のMo−Si
合成膜が得られる。
〔発明の効果〕
以上、述べたように本発明によれば、ターゲット面上の
物質の異なる二ケ所で独立にプラズマを発生することが
でき、各プラズマによってスパッタされた膜材料をそれ
ぞれ独立に基板上へ均一に堆積することにより、基板上
に均一で任意の組成比の合金膜や均一な厚さの膜を形成
することができる。また組成比のコントロールが容易に
できるので、ターゲット材料が消耗するまで安定した組
成比の膜を得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のターゲットの平面図、第2図は第1図の
X−X線断面図、第3図は従来のマグネトロン型スパッ
タ電極の縦断面図、第4図は本発明のスパッタ電極の平
面図、第5図は第4図のY−y、z−z断面図、第6図
は、第1.第2の各被スパッタ面からスパッタされて基
板上に堆積される膜材料の膜厚分布を示す図である。 1・・・Mo部材、2・・・Si部材、3・・・複合タ
ーゲット、13・・・カソードボックス、14・・・ケ
ーシング。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板取付け手段と、この基板取付け手段の基板取付
    け面に対向して設置されたターゲットと、このターゲッ
    ト用アノードと、前記ターゲットと前記アノード間に電
    圧を印加する手段と、前記ターゲットの基板対向面と反
    対側に設置された磁気発生装置と、これらを収納した容
    器と、この容器を真空にする手段、前記容器の真空中に
    不活性ガスを導入する手段よりなるスパッタリング装置
    であって、上記ターゲットが少なくとも基板取付面もし
    くはそれの延長面に対して鋭角で対向した一対のターゲ
    ットよりなることを特徴とするスパッタリング装置。 2、特許請求の範囲第1項記載のスパッタリング装置に
    おいて、上記磁気発生装置が上記の基板取付け面もしく
    はその延長面に対して鋭角で対向した一対のターゲット
    面から、それぞれ磁力線が出て再び同一面に入る磁力線
    を発生するものであり、かつ上記一対のターゲットが同
    一材質からなることを特徴とするスパッタリング装置。 3、特許請求の範囲第1項記載のスパッタリング装置に
    おいて、上記磁気発生装置が上記の基板取付け面もしく
    はその延長面に対して鋭角で対向した一対のターゲット
    面からそれぞれ磁力線が出て再び同一面に入る磁力線を
    交互に発生するものであり、かつ上記一対のターゲット
    がそれぞれ異質の材質からなることを特徴とするスパッ
    タリング装置。 4、特許請求の範囲第2項又は第3項のスパッタリング
    装置において、磁気発生装置が電磁石であることを特徴
    とするスパッタリング装置。 5、被膜基板と対向して成膜を行なうスパッタ装置にお
    いて、 前記ターゲットが前記基板の膜形成面に対して前記基板
    の外方向を向く第1の被スパッタ面と前記基板の中心方
    向を向く第2の被スパッタ面を有するものであり、前記
    ターゲットの被スパッタ面と反対の面に近接して磁気発
    生装置が設けられており、この磁気発生装置による磁力
    線が前記第1の被スパッタ面の互いに離間した点から出
    て再び第1のスパッタ面に入るようになっている第1の
    少なくとも一つの磁石から構成されており、前記第2の
    被スパッタ面の互いに離間した点から出て再び第2の被
    スパッタ面に入るようになっている第2の少なくとも一
    つの磁石からなることを特徴とするスパッタリング装置
    。 6、特許請求の範囲第5項記載のスパッタリング装置に
    おいて、 前記ターゲットは第1の被スパッタ面のターゲット材料
    と第2の被スパッタ面のターゲット材料とが、異なるこ
    とを特徴とするスパッタリング装置。 7、特許請求の範囲第5項記載のスパッタリング装置に
    おいて、 前記ターゲットは第1の被スパッタ面のターゲット材料
    と第2の被スパッタ面のターゲット材料とが異なり、磁
    気発生装置は電磁石であることを特徴とするスパッタリ
    ング装置。 8、基板取付け手段に基板を取付け、真空とし、不活性
    ガスを所定圧導入し、前記基板の膜形成面に対して前記
    基板の外方向を向く第1の被スパッタ面と前記基板の中
    心方向を向く第2の被スパッタ面を有するターゲットと
    、アノード間に電圧を印加してプラズマを発生させ、上
    記ターゲットの被スパッタ面と反対の面に近接して設け
    られた磁気発生装置を制御して前記ターゲットの第1の
    被スパッタ面と前記第2の被スパッタ面とを選択的にス
    パッタすることを特徴とするスパッタリング方法。 9、特許請求の範囲第8項記載のスパッタリング方法に
    おいて、その磁気発生装置が、電磁石であることを特徴
    とするスパッタリング方法。 10、特許請求の範囲第8項のスパッタリング方法にお
    いて、そのターゲットが、第1の被スパッタ面のターゲ
    ット材料と第2の被スパッタ面のターゲット材料とが異
    なることを特徴とするスパッタリング方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61194809A (ja) * 1985-02-25 1986-08-29 Toshiba Corp 薄膜形成方法
US20110089031A1 (en) * 2009-10-16 2011-04-21 Suntek Precision Corp. Sputtering System with Normal Target and Slant Targets on the Side

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