JP2895506B2 - スパッタ装置 - Google Patents
スパッタ装置Info
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- JP2895506B2 JP2895506B2 JP1119449A JP11944989A JP2895506B2 JP 2895506 B2 JP2895506 B2 JP 2895506B2 JP 1119449 A JP1119449 A JP 1119449A JP 11944989 A JP11944989 A JP 11944989A JP 2895506 B2 JP2895506 B2 JP 2895506B2
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- Japan
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- target
- sputtering
- plasma
- semiconductor wafer
- sputtering apparatus
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、スパッタ装置に関する。
（従来の技術） 一般に、スパッタ装置は、被処理物例えば半導体ウエ
ハに対する成膜、例えば金属薄膜の成膜に多く用いられ
ている。
ハに対する成膜、例えば金属薄膜の成膜に多く用いられ
ている。
このようなスパッタ装置では、気密容器内に設けられ
た所定材質のターゲットに対向する如く被処理物例えば
半導体ウエハを設け、これらのターゲットおよび半導体
ウエハ間に電圧を印加するとともに、この気密容器内に
スパッタガスを導入する。
た所定材質のターゲットに対向する如く被処理物例えば
半導体ウエハを設け、これらのターゲットおよび半導体
ウエハ間に電圧を印加するとともに、この気密容器内に
スパッタガスを導入する。
そして、このスパッタガスをプラズマ化し、プラズマ
中のイオンを負電圧の電極であるターゲットに衝突させ
てスパッタリングし、陽極側に設けられた半導体ウエハ
表面に被着させて薄膜を形成する。
中のイオンを負電圧の電極であるターゲットに衝突させ
てスパッタリングし、陽極側に設けられた半導体ウエハ
表面に被着させて薄膜を形成する。
また、プレーナーマグネトロンスパッタ装置では、例
えばターゲットの裏面側に設けられたプラズマ制御用マ
グネットにより、ターゲットの表面近傍にプラズマを閉
じ込めるための磁場を形成するよう構成されている。す
なわち、ターゲットの表面近傍にこのターゲット面とほ
ぼ平行な磁場を形成し、この磁場に直交する高密度の放
電プラズマをターゲット面上に集中させて高速なスパッ
タリングを行うよう構成されている。
えばターゲットの裏面側に設けられたプラズマ制御用マ
グネットにより、ターゲットの表面近傍にプラズマを閉
じ込めるための磁場を形成するよう構成されている。す
なわち、ターゲットの表面近傍にこのターゲット面とほ
ぼ平行な磁場を形成し、この磁場に直交する高密度の放
電プラズマをターゲット面上に集中させて高速なスパッ
タリングを行うよう構成されている。
ところで、このようなスパッタ装置において、磁石を
固定配置した場合、ターゲット表面上の磁場を一様に分
布させることが困難なため、磁場の強い部分にイオンが
集中し、この部分が集中的にスパッタリングされてしま
い、成膜におけるユニフォーミティーが低下したり、タ
ーゲットの利用効率が低下する等の問題があった。そこ
で、例えば、長円状に配列された複数の永久磁石からな
るプラズマ制御用マグネットを、ターゲットの環状の領
域を走査する如く回転させ、この環状の領域でプラズマ
を移動させることにより、スパッタリングの均一化を図
るスパッタ装置もある。
固定配置した場合、ターゲット表面上の磁場を一様に分
布させることが困難なため、磁場の強い部分にイオンが
集中し、この部分が集中的にスパッタリングされてしま
い、成膜におけるユニフォーミティーが低下したり、タ
ーゲットの利用効率が低下する等の問題があった。そこ
で、例えば、長円状に配列された複数の永久磁石からな
るプラズマ制御用マグネットを、ターゲットの環状の領
域を走査する如く回転させ、この環状の領域でプラズマ
を移動させることにより、スパッタリングの均一化を図
るスパッタ装置もある。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したスパッタ装置においても、4
M、16Mと高集積化に伴い例えば多数の半導体ウエハ等に
成膜を行った場合、さらに面間における成膜状態の均一
性、すなわち、各半導体ウエハに例えばステップカバレ
ージ、膜厚等のばら付きが少ない均一な膜を形成するこ
とが望まれている。
M、16Mと高集積化に伴い例えば多数の半導体ウエハ等に
成膜を行った場合、さらに面間における成膜状態の均一
性、すなわち、各半導体ウエハに例えばステップカバレ
ージ、膜厚等のばら付きが少ない均一な膜を形成するこ
とが望まれている。
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもの
で、従来に較べてさらに面間における成膜状態の均一化
を図ることのできるスパッタ装置を提供しようとするも
のである。
で、従来に較べてさらに面間における成膜状態の均一化
を図ることのできるスパッタ装置を提供しようとするも
のである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明は、真空チャンバ内にターゲットと被
処理物を対向する如く設け、前記ターゲットをスパッタ
して前記被処理物に成膜するスパッタ装置において、 予め前記ターゲットの消耗量とプラズマ発生時間との
関係をデータとしてメモリに記憶し、これに基づいて前
記ターゲットの消耗量を求め、前記ターゲットと前記被
処理物との相対的な位置を変更することを特徴とする。
処理物を対向する如く設け、前記ターゲットをスパッタ
して前記被処理物に成膜するスパッタ装置において、 予め前記ターゲットの消耗量とプラズマ発生時間との
関係をデータとしてメモリに記憶し、これに基づいて前
記ターゲットの消耗量を求め、前記ターゲットと前記被
処理物との相対的な位置を変更することを特徴とする。
（作用） 本発明者等が詳査したところ、真空チャンバ内に、タ
ーゲットと被処理物例えば半導体ウエハとを対向する如
く設ける従来のスパッタ装置では、ターゲットがスパッ
タリングされ、消耗すると、ターゲットの表面と半導体
ウエハとの距離が徐々に変化し、多数の半導体ウエハの
処理を同一のターゲットで行った場合、成膜の状態例え
ばステップカバレージ、膜厚等が半導体ウエハ間で不均
一になることが判明した。
ーゲットと被処理物例えば半導体ウエハとを対向する如
く設ける従来のスパッタ装置では、ターゲットがスパッ
タリングされ、消耗すると、ターゲットの表面と半導体
ウエハとの距離が徐々に変化し、多数の半導体ウエハの
処理を同一のターゲットで行った場合、成膜の状態例え
ばステップカバレージ、膜厚等が半導体ウエハ間で不均
一になることが判明した。
そこで、本発明のスパッタ装置では、ターゲットと被
処理物との相対的な位置を変更可能とする機構を設け、
例えばターゲットがスパッタリングされて消耗した場合
でも、この機構により例えばターゲットのスパッタリン
グを受ける部位と被処理物との距離が一定になるようタ
ーゲットと被処理物との相対的な位置を移動させること
により、被処理物上に形成される成膜状態の均一化を図
るものである。
処理物との相対的な位置を変更可能とする機構を設け、
例えばターゲットがスパッタリングされて消耗した場合
でも、この機構により例えばターゲットのスパッタリン
グを受ける部位と被処理物との距離が一定になるようタ
ーゲットと被処理物との相対的な位置を移動させること
により、被処理物上に形成される成膜状態の均一化を図
るものである。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
スパッタ装置の真空チャンバ１内には、被処理物例え
ば半導体ウエハ２を保持するための載置台３が設けられ
ており、この載置台３に対向する如く、ターゲット４を
備えたスパッタガン５が設けられている。
ば半導体ウエハ２を保持するための載置台３が設けられ
ており、この載置台３に対向する如く、ターゲット４を
備えたスパッタガン５が設けられている。
このスパッタガン５は、真空チャンバ１に設けられた
円孔1aを貫通する如く設けられており、この円孔1aとス
パッタガン５との間には、これらの間を気密に保持する
如く伸縮自在に構成された円筒状のベローズ６が設けら
れている。また、このスパッタガン５の後部には、真空
チャンバ１に対してスパッタガン５の位置を移動可能と
する機構として、例えば真空チャンバ１に固定されたハ
ウジング７を貫通する如く配設されたボールスクリュー
８が設けられており、このボールスクリュー８の端部に
設けられた回転用ハンドル９を回転させることにより、
図示矢印方向にスパッタガン５を移動させ、このスパッ
タガン５の先端部に設けられたターゲット４と半導体ウ
エハ２との間隔が調節可能に構成されている。
円孔1aを貫通する如く設けられており、この円孔1aとス
パッタガン５との間には、これらの間を気密に保持する
如く伸縮自在に構成された円筒状のベローズ６が設けら
れている。また、このスパッタガン５の後部には、真空
チャンバ１に対してスパッタガン５の位置を移動可能と
する機構として、例えば真空チャンバ１に固定されたハ
ウジング７を貫通する如く配設されたボールスクリュー
８が設けられており、このボールスクリュー８の端部に
設けられた回転用ハンドル９を回転させることにより、
図示矢印方向にスパッタガン５を移動させ、このスパッ
タガン５の先端部に設けられたターゲット４と半導体ウ
エハ２との間隔が調節可能に構成されている。
なお、ターゲット４と半導体ウエハ２との間隔を調節
する機構としては、上記以外のどのような機構を用いて
もよく、例えば駆動モータ等による電動式としても、例
えばスパッタガン５を固定式として載置台３を移動させ
る方式としてもどのようにしてもよい。
する機構としては、上記以外のどのような機構を用いて
もよく、例えば駆動モータ等による電動式としても、例
えばスパッタガン５を固定式として載置台３を移動させ
る方式としてもどのようにしてもよい。
また、上記ターゲット４は、形成すべき薄膜の材質に
応じて選択された、例えばアルミニウム、シリコン、タ
ングステン、チタン、モリブデン、クロム、コバルト、
ニッケル、あるいはこれらを含む合金等によって直径例
えば120mm程度の円板状に形成されたターゲット本体4a
と、このターゲット本体4aの裏面側にフランジ部を形成
する如く接合されたパッキングプレート4bとから構成さ
れている。そして、このターゲット４の裏面側には、冷
却媒体循環用配管10により冷却媒体例えば冷却水を循環
させてターゲット４を裏面側から冷却するための円柱形
状の冷媒循環用空隙11が設けられている。
応じて選択された、例えばアルミニウム、シリコン、タ
ングステン、チタン、モリブデン、クロム、コバルト、
ニッケル、あるいはこれらを含む合金等によって直径例
えば120mm程度の円板状に形成されたターゲット本体4a
と、このターゲット本体4aの裏面側にフランジ部を形成
する如く接合されたパッキングプレート4bとから構成さ
れている。そして、このターゲット４の裏面側には、冷
却媒体循環用配管10により冷却媒体例えば冷却水を循環
させてターゲット４を裏面側から冷却するための円柱形
状の冷媒循環用空隙11が設けられている。
さらに、この冷媒循環用空隙11には、プラズマ制御用
マグネット12が設けられている。すなわち、このプラズ
マ制御用マグネット12は、例えば長円状、半円状、多角
形状等に内側がＮ極（外側がＳ極）となる如く複数配列
された永久磁石（図示せず）およびこれらの永久磁石を
支持する支持板等から構成されており、このプラズマ制
御用マグネット12は、冷媒循環用空隙11の後部中央に設
けられた気密シール例えば磁性流体シール13を介して駆
動機構14に連結され、回転可能に構成されている。
マグネット12が設けられている。すなわち、このプラズ
マ制御用マグネット12は、例えば長円状、半円状、多角
形状等に内側がＮ極（外側がＳ極）となる如く複数配列
された永久磁石（図示せず）およびこれらの永久磁石を
支持する支持板等から構成されており、このプラズマ制
御用マグネット12は、冷媒循環用空隙11の後部中央に設
けられた気密シール例えば磁性流体シール13を介して駆
動機構14に連結され、回転可能に構成されている。
上記構成のこの実施例のスパッタ装置では、まず、真
空チャンバ１内を例えば10-1〜10-3Torr程度の真空度ま
で荒引きする。次に、真空チャンバ１内の真空度を10-5
〜10-8Torr程度の高真空度まで排気し、その後、この真
空チャンバ１内にスパッタガス、例えばArガスを導入
し、真空チャンバ１内を10-2〜10-3Torr程度に設定す
る。
空チャンバ１内を例えば10-1〜10-3Torr程度の真空度ま
で荒引きする。次に、真空チャンバ１内の真空度を10-5
〜10-8Torr程度の高真空度まで排気し、その後、この真
空チャンバ１内にスパッタガス、例えばArガスを導入
し、真空チャンバ１内を10-2〜10-3Torr程度に設定す
る。
そして、図示しないスパッタリング電源により、ター
ゲット４に負電圧を印加して、ターゲット４と半導体ウ
エハ２との間にプラズマを発生させる。すると、このプ
ラズマはプラズマ制御用マグネット12によって形成され
る磁場によって、ターゲット４の近傍に閉じ込められ、
この領域内のターゲット４（ターゲット本体4a）のスパ
ッタリングが行われ、ターゲット本体4aから叩き出され
た粒子が半導体ウエハ２表面に被着し、所望組成の薄膜
が成膜される。またこの時、駆動機構14によってプラズ
マ制御用マグネット12を回転させると、プラズマがター
ゲット本体4aのほぼ全面を移動し、ターゲット本体4aの
ほぼ全面で均一にこのスパッタリングが生じる。
ゲット４に負電圧を印加して、ターゲット４と半導体ウ
エハ２との間にプラズマを発生させる。すると、このプ
ラズマはプラズマ制御用マグネット12によって形成され
る磁場によって、ターゲット４の近傍に閉じ込められ、
この領域内のターゲット４（ターゲット本体4a）のスパ
ッタリングが行われ、ターゲット本体4aから叩き出され
た粒子が半導体ウエハ２表面に被着し、所望組成の薄膜
が成膜される。またこの時、駆動機構14によってプラズ
マ制御用マグネット12を回転させると、プラズマがター
ゲット本体4aのほぼ全面を移動し、ターゲット本体4aの
ほぼ全面で均一にこのスパッタリングが生じる。
そして、この実施例のスパッタ装置では、第２図に示
すように、ターゲット本体4aが消耗していない状態（第
２図の上半部に示す）から、次第にターゲット本体4aが
スパッタリングされ、消耗した場合（第２図の下半部に
示す）、例えばターゲット本体4aのスパッタリングを受
ける面と半導体ウエハ２表面との距離D1、D2がそれぞれ
等しくなるようスパッタガン５の位置を調節する。この
位置調整は、プラズマ発生時間とターゲット消耗量との
関係をデータとしてメモリに記憶し、このメモリの読み
出し出力値によりターゲットとウエハ間の間隔を調節し
てもよい。この場合ターゲットの消耗量は陰となる非消
耗位置との差で高さ検出し、移動量を調節してもよい。
すように、ターゲット本体4aが消耗していない状態（第
２図の上半部に示す）から、次第にターゲット本体4aが
スパッタリングされ、消耗した場合（第２図の下半部に
示す）、例えばターゲット本体4aのスパッタリングを受
ける面と半導体ウエハ２表面との距離D1、D2がそれぞれ
等しくなるようスパッタガン５の位置を調節する。この
位置調整は、プラズマ発生時間とターゲット消耗量との
関係をデータとしてメモリに記憶し、このメモリの読み
出し出力値によりターゲットとウエハ間の間隔を調節し
てもよい。この場合ターゲットの消耗量は陰となる非消
耗位置との差で高さ検出し、移動量を調節してもよい。
したがって、同一のターゲット４で多数の半導体ウエ
ハ２に成膜を行う場合でも、同様な条件で各半導体ウエ
ハ２に成膜を行うことができ、各半導体ウエハ２に例え
ばステップカバレージ、膜厚等のばら付きが少ない均一
な膜を形成することができる。
ハ２に成膜を行う場合でも、同様な条件で各半導体ウエ
ハ２に成膜を行うことができ、各半導体ウエハ２に例え
ばステップカバレージ、膜厚等のばら付きが少ない均一
な膜を形成することができる。
上記実施例ではターゲットとウエハ間の間隔を制御し
た例について説明したが、ターゲットが均一に消耗する
ようにウエハのターゲットとの対接位置を走査的に移動
させてスパッタリングするようにしてもよい。
た例について説明したが、ターゲットが均一に消耗する
ようにウエハのターゲットとの対接位置を走査的に移動
させてスパッタリングするようにしてもよい。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、従来に較べてさ
らに面間における成膜状態の均一化を図ることができ
る。
らに面間における成膜状態の均一化を図ることができ
る。
第１図は本発明の一実施例のスパッタ装置の構成を示す
図、第２図は第１図のスパッタ装置のターゲットの状態
を説明するための図である。 １……真空チャンバ、２……半導体ウエハ、３……載置
台、４……ターゲット、4a……ターゲット本体、4b……
バッキングプレート、５……スパッタガン、６……ベロ
ーズ、７……ハウジング、８……ボールスクリュー、９
……回転用ハンドル、10……冷却媒体循環用配管、11…
…冷媒循環用空隙、12……プラズマ制御用マグネット、
13……磁性流体シール、14……駆動機構。
図、第２図は第１図のスパッタ装置のターゲットの状態
を説明するための図である。 １……真空チャンバ、２……半導体ウエハ、３……載置
台、４……ターゲット、4a……ターゲット本体、4b……
バッキングプレート、５……スパッタガン、６……ベロ
ーズ、７……ハウジング、８……ボールスクリュー、９
……回転用ハンドル、10……冷却媒体循環用配管、11…
…冷媒循環用空隙、12……プラズマ制御用マグネット、
13……磁性流体シール、14……駆動機構。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−60275（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−87155（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/34
Claims (1)
- 【請求項１】真空チャンバ内にターゲットと被処理物を
対向する如く設け、前記ターゲットをスパッタして前記
被処理物に成膜するスパッタ装置において、 予め前記ターゲットの消耗量とプラズマ発生時間との関
係をデータとしてメモリに記憶し、これに基づいて前記
ターゲットの消耗量を求め、前記ターゲットと前記被処
理物との相対的な位置を変更することを特徴とするスパ
ッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1119449A JP2895506B2 (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | スパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1119449A JP2895506B2 (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | スパッタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02298263A JPH02298263A (ja) | 1990-12-10 |
| JP2895506B2 true JP2895506B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=14761671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1119449A Expired - Fee Related JP2895506B2 (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | スパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2895506B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5482610A (en) * | 1991-11-14 | 1996-01-09 | Leybold Aktiengesellschaft | Cathode for coating a substrate |
| US6692617B1 (en) | 1997-05-08 | 2004-02-17 | Applied Materials, Inc. | Sustained self-sputtering reactor having an increased density plasma |
| JP2005504885A (ja) | 2001-07-25 | 2005-02-17 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 新規なスパッタ堆積方法を使用したバリア形成 |
| US9051641B2 (en) | 2001-07-25 | 2015-06-09 | Applied Materials, Inc. | Cobalt deposition on barrier surfaces |
| JP4040607B2 (ja) * | 2004-06-14 | 2008-01-30 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | スパッタリング装置及び方法並びにスパッタリング制御用プログラム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0187155U (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-08 |
-
1989
- 1989-05-12 JP JP1119449A patent/JP2895506B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02298263A (ja) | 1990-12-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |