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JPH10212573A - 均一な低粒子堆積を生成するイオン化ｐｖｄソース - Google Patents

均一な低粒子堆積を生成するイオン化ｐｖｄソース

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Publication number
JPH10212573A
JPH10212573A JP10004870A JP487098A JPH10212573A JP H10212573 A JPH10212573 A JP H10212573A JP 10004870 A JP10004870 A JP 10004870A JP 487098 A JP487098 A JP 487098A JP H10212573 A JPH10212573 A JP H10212573A
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JP
Japan
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target
central region
exposed surface
workpiece
region
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10004870A
Other languages
English (en)
Inventor
Jianming Fu
フ ジアンミン
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.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
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 Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of JPH10212573A publication Critical patent/JPH10212573A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/3423—Shape
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405—Magnetron sputtering

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は一般に、後方散乱堆積によって生じ
る粒子生成を低減しながら、スパッタ可能な材料の均一
な侵食及び効率的な利用を可能にするターゲット構造を
提供する。 【解決手段】 ターゲットが、スパッタ可能な材料で形
成された環状領域と、後方散乱堆積ではなく直接堆積を
受容するように構成された中央領域とを有する。ターゲ
ットの環状領域には、一般に凹形、望ましくは実質的に
円錐台形の露出面が設けられている。ターゲットの中央
領域には、ほぼ平面状又は凸形、望ましくは実質的にほ
ぼ凹形の円錐台形の形状を有する露出面が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に、集積電子回
路の製造におけるワークピース又は基板等に、ターゲッ
トソースからの材料の薄膜を形成する物理気相堆積（Ｐ
ＶＤ）に関する。更に詳細には、本発明は、ターゲット
への粒子の再堆積を低減しつつ、ＰＶＤプロセスにおけ
るターゲットの侵食の均一性及びターゲット材の効率的
利用性を改善する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】物理気相堆積（ＰＶＤ）又はスパッタ
は、集積回路の製造で使用されている周知の技術であ
る。ＰＶＤでは、所望の被覆材のターゲットに、イオン
を加速して衝突させることで、ターゲットからターゲッ
ト材を移動させて追い出し、それを基板上に堆積させ
る。ターゲット及び被覆される基板は、一般に真空チャ
ンバ内に配置されており、この真空チャンバが真空排気
されることによって約１０mmTorr未満の圧力に維持され
る。一般に、アルゴンなどの重不活性ガスが真空チャン
バに供給されて、真空チャンバ内はポンピング装置によ
って所望のガス圧に維持される。陰極（一般にターゲッ
ト）にＤＣ、ＡＣ又はＲＦの高負電位を印加し且つチャ
ンバ壁及び陽極（一般に基板）を接地して、少なくとも
部分的にガスをイオン化して低圧アルゴンのグロー放電
を発生させる。グロー放電プラズマが陰極と陽極の間の
空間に形成され、一般に暗部すなわちプラズマシースに
よって電極から分離される。プラズマ自体は良導体であ
るので、プラズマは負にバイアスされた陰極に対して基
本的に正の定電位に維持される。これにより、ターゲッ
トの露出面に実質的に直交している電界がターゲットに
生成される。したがって、プラズマからの正イオンは、
ターゲットの露出面に対して実質的に直交する軌道に従
って暗部を横切り、ターゲットの露出面まで加速され
て、ターゲットをスパッタする。
【０００３】平板マグネトロンスパッタでは、ターゲッ
ト近傍の電子を捕獲して偏向するのに役立つ磁界をター
ゲットに隣接するプラズマシースに生成することによ
り、ターゲット表面のイオン衝突密度を増加させる。タ
ーゲットの後部又はターゲットが取り付けられているバ
ッキングプレートに、永久磁石又は電磁石を配置して、
ターゲット表面に平行な磁界を生成する。プラズマの電
子はこれらの磁力線に沿って螺旋を描き、これらの領域
における電子密度を増大させる。電子密度の増大は、こ
れらの領域における更なるガスのイオン化の増大に貢献
し、これは磁石の極間におけるターゲット衝突及びター
ゲットのスパッタの増加につながり、ターゲットの侵食
パターンを形成する。
【０００４】一般的に、ターゲットには磁石の極間にお
いて競技用トラック形のパターンが形成されて、この部
分でターゲットは急速に侵食される。ターゲットのバッ
キングに軸をずらして磁石を配列し、これを物理的に回
転させることによって、ターゲットの侵食パターンを制
御したり、変化させることができる。ターゲットの他の
領域はより緩慢に侵食され、或いは全く侵食されないこ
ともあり、それによって粒子のターゲットへの再堆積又
はバックスパッタが生じる。バックスパッタされた粒子
は、ターゲット表面における密着性が低く、時間が経つ
と剥落する傾向がある。更に、侵食の不均一性のため
に、極間の領域が完全に侵食された後も、ターゲットの
相当の部分が使用されずに残される。
【０００５】ターゲットの侵食が、ターゲットを取り付
けたバッキングプレートに達する前に、ターゲットの交
換を行なうことが重要である。バッキングプレートの材
料からスパッタされた粒子がワークピースに到達する
と、ワークピースはひどく汚染され、或いは破損され
る。従って、ターゲットが完全に使用し尽くされず、高
価なターゲット材が使用されずに残っているうちに、タ
ーゲットを交換することが一般的である。これによっ
て、高価なターゲット材が浪費されることになるので、
表面全体にわたる、ターゲットの均一な侵食を保証する
他の手段が採用されることができれば望ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の譲受人に譲渡
された米国特許第５，３２０，７２８号明細書及び第
５，２４２，５６６号明細書において、ターゲットの侵
食の均一性を向上するマグネトロン配列の設計が教示さ
れている。材料がターゲットに再堆積するのを防止する
ために、ターゲットにマスク又は阻止媒体を置くなど
の、他の技術が使用されている。しかし、全てのマグネ
トロンターゲットは一般的に、ターゲット材が、スパッ
タ中又はその後にイオン化されて、ターゲットに印加さ
れる高い負電位により形成されるターゲット表面のスパ
ッタ溝の間に堆積されることによって生じる、ターゲッ
ト表面上の再堆積領域を有している。マスキング表面
は、バックスパッタ粒子がマスキング表面に堆積するの
を防止せず、スパッタされたターゲット材を受容するの
に充分に適していない。したがって、バックスパッタさ
れた材料がターゲット又はマスク上に堆積するときに、
材料は表面に緩く付着する傾向があり、剥落してチャン
バを汚染する可能性がある。
【０００７】したがって、ターゲット材を効率的に使用
でき、かつバックスパッタされた材料がターゲット上に
堆積して粒子源になる可能性を低下するターゲットソー
ス及びスパッタ装置の必要性がなお存在している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、物理気相堆積
装置のターゲットを提供するものである。このターゲッ
トは、スパッタ可能な材料から成る環状領域と、環状領
域の内部に配置された中央領域とで構成されている。環
状領域はスパッタ可能な材料で形成され、凹形の露出
面、望ましくは実質的に円錐台形の露出面を有する。中
央領域はアルミニウム、又は環状領域と同一のスパッタ
可能な材料を含むことが望ましい。中央領域には、堆積
材又はバックスパッタ材を受容するために、ほぼ平面状
又は凸形の露出面、最も好ましくはほぼ円錐台形の露出
面が設けられている。
【０００９】本発明はまた、エンクロージャと、エンク
ロージャ内に配置されて陽極を形成しているワークピー
ス支持部材と、エンクロージャ内でワークピース支持部
材に面した露出面を有し陰極を形成しているスパッタタ
ーゲットとで構成されるスパッタチャンバを提供するも
のである。スパッタターゲットの露出面には、上述のよ
うに中央領域及び凹形環状領域が設けられている。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の上記の特徴、利点及び目
的を達成する態様がより詳細に理解できるように、上記
において概説した本発明を、添付の図面に示した本発明
の実施形態を参照しながら、以下でより具体的に説明す
る。ただし、添付の図面は本発明の典型的な実施形態を
示しているのみであって、本発明の範囲を制限するもの
ではなく、本発明は他の等しく有効な実施形態にも適応
できることに留意されたい。
【００１１】本発明は、概して、後方散乱堆積によって
生じる粒子の発生を低減しつつ、スパッタ可能な材料の
均一な侵食及び効率的な利用を可能にするターゲット構
造を提供するものである。このターゲットは、スパッタ
可能な材料を含む環状領域と、直接堆積及び後方散乱堆
積を受容するように形成された中央領域とで構成されて
いる。ターゲットの環状領域は、一般に凹形であるが、
望ましくはほぼ円錐台形の露出面を有する。ターゲット
の中央領域は、そこに堆積された材料が表面に確実に接
着するように形成されている。中央領域は、実質的に平
面状又は凸形のいずれかの形状の露出面を有することが
望ましいが、この露出面は円錐台形にすることが最も望
ましい。
【００１２】本発明は一面からみると、環状領域及び中
央領域が両方ともスパッタ可能な材料であり、好ましく
は単一のスパッタ可能な部材が使用されている。環状領
域のスパッタは、好ましくはマグネトロンアセンブリに
より高められ、粒子の軌道は幅広い分布を示すが、結果
的にワークピースには均一な薄膜の堆積が形成される。
中央領域は一般的にスパッタされず、後方散乱堆積より
むしろ環状領域からの粒子の直接堆積を受容するように
形成されている平面状又は凸形の表面を有している。
【００１３】本発明は別の面から見ると、環状領域がス
パッタ可能な材料で形成され、中央領域が接地部材であ
って、好ましくはアルミニウム又はステンレス鋼で形成
されている。中央領域は、後方散乱堆積よりむしろ環状
領域からの粒子の直接堆積を受容するように形成されて
いる平面状又は凸形の表面を有している。一実施形態に
おいては、バッキングプレートによって中央領域が設け
られている。
【００１４】本発明のスパッタ装置は、一般に、スパッ
タターゲットが真空チャンバ内に配置され、次にターゲ
ットの露出スパッタ表面から材料がスパッタされ、その
材料の一部がワークピース上に堆積されるように意図さ
れている。ターゲットのスパッタ表面は、ワークピース
の最上面に対して少なくとも部分的に斜めに、或いは非
平行に配置される。スパッタ表面が斜めに配置される
と、物理的視準装置を必要とすることなく、高密度のタ
ーゲット材がワークピースに直交する軌道を移動する。
ワークピース及びその最上面のホールの底部及び壁領域
に生成される堆積層は、ワークピースのフィールド全体
及びワークピースの最上面に形成される各特徴部(featu
res)内で連続しており、比較的均一である。更に、特徴
部の底部及び壁領域に形成される薄膜層の厚さは、ワー
クピース最上面の全ての特徴部でほぼ等しい。
【００１５】図１は、本発明のスパッタターゲットが内
部に配置されたスパッタ装置の断面図である。ターゲッ
ト１０は、斜めのスパッタ表面１２を有しており、この
スパッタ表面１２は従来の真空チャンバ１４に配置さ
れ、この真空チャンバ１４内にはワークピース１６が受
容されている。このワークピース１６はペデスタル１８
などの支持部材上に載置されており、ワークピース１６
の上面２０に１層のスパッタ材量が堆積される。ペデス
タル１８は、ワークピース１６を受容するためにほぼ平
な表面２２を有し、ワークピース１６の上面２０はペデ
スタル１８の平面２１にほぼ平行である。材料層は、所
望であれば、ワークピース１６上に事前に形成された１
以上の誘電体、金属又はその他の層上に形成されること
ができ、誘電体又はその他の層のホールを充填して、バ
イア、ライン、又はコンタクトを形成することができ
る。
【００１６】従来の真空チャンバ１４は通常、少なくと
も１つのガス入口２６、及び排気ポンプ（図示せず）に
接続した排気口２８を備えたチャンバエンクロージャ壁
２４を含んでいる。ワークピース支持ペデスタル１８は
一般にチャンバの下端部に配置されており、ターゲット
１０は一般にチャンバ１４の上端に受容される。ターゲ
ット１０は絶縁部材３０によりエンクロージャ壁２４か
ら電気的に絶縁され、またエンクロージャ壁２４は接地
され、接地されたエンクロージャ壁２４に対してターゲ
ット１０が負電圧に維持されるようなっていることが好
ましい。チャンバ１４は、誘導結合プラズマを発生させ
るために、電源（図示せず）に結合された誘導コイル３
１を更に含むことが望ましい。代替的に、本発明のター
ゲットは、ペデスタルが真空チャンバ内で下方に引っ込
めたられたときに、ペデスタルの上に締付けリング（又
はおそらく視準器）を懸下することができ、環状で上向
きの壁を備えているチャンバ内に懸下されるシールドを
有する真空チャンバ内で使用されることができる。
【００１７】ワークピース１６に材料層をスパッタする
前に、ワークピース１６は通常、エンクロージャ壁２４
のスリット弁（図示せず）と連絡しているロードロック
（図示せず）を通過し、ロボットアーム、ブレード、又
はその他のワークピースハンドリング装置（図示せず）
によって真空チャンバ内に配置され、支持ペデスタル上
に受容される。ワークピースを受容するための準備とし
て、基板支持ペデスタルは駆動機構により、シールド上
に懸下した締付けリングよりも充分下まで下降され、ペ
デスタルの底部はピン位置決めプラットフォームに接近
される。ペデスタルには通常３以上の垂直穴（図示せ
ず）が設けられており、垂直方向に滑動可能なピンを各
々の穴に通すことができるようになっている。ペデスタ
ルが上記の下降位置に到達すると、各ピンの上部先端は
ペデスタルの上部表面より上に突出する。ピンの上部先
端は、ペデスタルの上部表面と平行な平面を確保する。
【００１８】従来のロボットアームによって基板はチャ
ンバ内に一般に運搬され、ピンの上部先端より上方に基
板を配置される。リフト機構によってピンプラットフォ
ームが上方に移動されて、ピンの上部先端が基板の下面
に当たるところまで上昇された後、更に上昇されて基板
がロボットブレード（図示せず）から持ち上げられる。
次にロボットブレードはチャンバから引き込められ、リ
フト機構によりペデスタルがピンの先端部の上方に上昇
され、それによって基板はペデスタルの上部表面に載置
される。
【００１９】リフト機構は、薄膜堆積プロセスを開始で
きるように、基板がターゲットから適切な距離となるま
で、ペデスタルを上昇され続ける。環状締付けリングが
使用された場合、基板は上向きの壁部分に載っている環
状締付けリングの内側に接触する。締付けリングの内径
は、基板の直径よりわずかに小さい。
【００２０】スパッタ堆積プロセスは通常アルゴンなど
のガス内で行なわれ、ガスはガス入口２６から質量流量
制御装置によって調整されて選択された流量でチャンバ
１４内に充満される。パワー源３２によって、ガスをプ
ラズマ状態に励起するために、エンクロージャ壁２４に
対し負の電圧がターゲット１０に印加される。プラズマ
からのイオンはターゲット表面１２に衝突し、ターゲッ
ト１４からターゲット材の原子やその他の粒子がスパッ
タすされる。バイアスを加えるために使用するパワー電
源３２は、ＤＣ、パルスＤＣ、ＡＣ、ＲＦ及びこれらの
組合せを含む、所望するいかなる種類の電源でもあって
もよい。
【００２１】本発明のターゲット１０は、一般に凹形の
スパッタ表面１２を有するスパッタ可能な部材１１で形
成されており、これはチャンバ壁２４の内側に向かって
ほぼ円形の面３４で終わっている。面３４の表面積は最
小限であるが、ターゲットの内側端部に尖った尖端部を
作らないために必要である。面３４はワークピース１６
から、ターゲット１０の高電圧スパッタ表面１２と接地
したワークピース支持部材１８との間のアークを防止す
るために十分な距離を置いて配置される。面３４とワー
クピース１６との間の間隔は、面近傍のターゲット表面
１２から放出されてワークピース１６に対してほぼ横方
向に移動する粒子が、ワークピース１６に堆積せずにワ
ークピース１６の上を通過して、チャンバ壁２４又はチ
ャンバシールド３５に堆積することが確保されるのに充
分な距離とされることが望ましい。更に、スパッタ表面
１２の外側縁部３６は、支持部材１８に受容されたワー
クピース１６の縁部３８より半径方向外向きに短い距離
だけ延びている。
【００２２】本発明のターゲット１０は、ワークピース
１６に直交してワークピース１６のほぼ中心を通る基準
線４０を中心に実質的に対称的に配置された環状領域４
２を画成している。環状領域４２は、ワークピース１６
に、円形ターゲットからスパッタされる典型的な膜より
も均一な膜の堆積を提供するスパッタ表面１２から成
る。好適な環状スパッタ表面１２は円錐台形の表面であ
り、ワークピースの表面２０に直交する軌道を取る粒子
をスパッタさせるために、ワークピースの表面２０に平
行な面から角度αを形成していることが最も望ましい。
この角度とワークピースの関係については、図３を参照
して以下で更に詳細に説明する。
【００２３】ターゲット１０は、基準線４０を中心に実
質的に対称的に配置された中央領域４４も定義してい
る。中央領域４４は、環状領域から放出されて横方向の
軌道を取る粒子の直接堆積を受容するように機能する露
出面４６、４６ａから成る。露出面４６は接地部材によ
って形成され、バッキングプレート４８の一部を形成す
ることができる。代替的に、露出面４６ａは、中央領域
４４に伸長するスパッタ可能な部材１１から形成するこ
とができる。表面４６ａは可能性としてはスパッタでき
るが、マグネトロン５０の作用を強化するイオン化は環
状領域４２に制限されることが望ましい。
【００２４】中央領域４４の表面４６、４６ａは、放出
された粒子の直接堆積を受容するように配置されている
ため、ターゲット１０は一般的なターゲットに比べて、
発生する微粒子汚染が少ない。直接堆積は、散乱された
粒子が表面と接触するときに形成される後方散乱堆積に
比べて、表面から剥落又は落下する可能性が低い。更
に、中央領域の表面４６、４６ａは、そこに形成される
堆積を乱すことを避けるために、スパッタされないこと
が望ましい。
【００２５】チャンバ１４でのワークピースのスループ
ットは、ターゲット表面がスパッタされる率を高めるこ
とにより、望ましくはマグネトロン装置を設けてターゲ
ットのスパッタ表面１２の近傍に電子捕獲磁界を形成す
ることにより、増加することができる。電子捕獲磁界
は、ターゲット表面１２のすぐ近くをそれと平行に移動
する高い電子フラックスを生成し、したがってターゲッ
トの衝突から大量のイオンが形成される。
【００２６】マグネトロン５０は一般に複数の磁石５２
を備えており、その各々が回転式釣り合いおもり板５４
に接続され、また各々の磁石は北極と南極を有してい
る。回転板５４は、密閉された軸受接続部５８を介して
延びる駆動軸５６に接続されている。電動機（図示せ
ず）などの回転駆動装置が駆動軸５６に接続されてお
り、磁石５２を回転する。マグネトロン５０はターゲッ
ト面に平行な複数の磁力線を形成しており、電子はその
磁力線に関して螺旋経路で捕獲される。これらの電子は
アルゴン原子と衝突し、それによってスパッタのための
アルゴンがイオン化される。マグネトロンの使用及び設
計については、メイデン（Mayden）による米国特許第
４，６６８，３３８号明細書に記載されており、その内
容は本明細書に援用されている。
【００２７】ターゲット１０の環状スパッタ表面１２に
より、均一な厚さの膜の堆積、及びワークピース１６の
表面に形成されるホールやアパーチャ（図示せず）に適
合した堆積が可能となる。均一性が提供されるのは、ワ
ークピースの各位置に堆積する材料のかなりの部分が、
ワークピースのその位置の真上のターゲット部分によっ
て与えられるからである。
【００２８】図２は、本発明による第２のターゲット構
造６０を有するスパッタ装置の断面図である。ターゲッ
ト６０の構造は、中央領域４４に位置する露出面４６が
概して凸形であることを除けば、図１のターゲット１０
の構造と同様である。凸形の表面４６は、ドーム形又は
その他の曲線形状など、様々な形の部材によって形成さ
れ得るが、図２に示すような円錐台形が最も望ましい。
円錐台形の表面４６はワークピース１６に向かって延び
ており、後方散乱堆積よりも密着性の高い直接堆積を捕
捉又は受容する。更に、粒子がターゲット６０の表面４
６に堆積する角度がターゲット１０に関するものより大
きいので、密着性がより高くなり、粒子が剥落する可能
性が更に低下する。
【００２９】ここでは好適なターゲットの断面形状を円
錐台形の断面形状に関して説明したが、本発明による
と、スパッタ表面の他の断面形状も具体的に意図されて
いる。例えば、ターゲットは実質的に円錐形、又はスパ
ッタ表面が少し湾曲している実質的な円錐台形にするこ
とができる。同様に、ターゲットは、切頭球形の断面形
状、ボール形の断面形状、或いは所定のターゲット材に
対してワークピースに均一な堆積層を提供するように選
択された不均等な曲線形の断面形状にすることさえも可
能である。ターゲットは平坦な断面形状を有することも
でき、基板と平行或いは基板に対して斜めに配置される
こともできる。
【００３０】図３はターゲット１１の表面１２の略断面
図であり、そこから放出される粒子の分布６２を示す。
ターゲット１１の一点３９から放出されたターゲット材
の軌道の分布６２は、ターゲット表面１２上の全ての点
から放出される軌道の分布を代表するものである。図３
に示す分布６２そのものは、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金のターゲット１１に固有のものであるが、以下
で説明する同じ一般原則は、他の材料によって作られて
いるターゲットにも適用される。
【００３１】図３に示す分布パターン６２の断面図は、
パターン６２を（矢印６６に示すように）基準線６４を
中心として１８０°回転することによって画成される全
分布パターンの代表にすぎない。分布パターン６２は、
包絡線６８により画成されることができる。ここで、特
定の軌道（ベクトルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示すような軌道）
を有する、ターゲット１１のスパッタ表面１２上の一点
７０から放出されるターゲット粒子の確率は、軌道が包
絡線６８を通過する位置と点７０との間の距離に比例す
る。
【００３２】１個以上のプラズマイオンがターゲット１
１のスパッタ表面１２に衝突すると、スパッタ表面１２
からターゲット材の原子又は原子より大きい粒子が解放
される。ターゲットからスパッタされた粒子は、スパッ
タ表面から直線の軌道上を移動し、ワークピース１６の
上面２０を含んだ、粒子が接触するどの表面にも堆積す
る傾向がある。所定のターゲット材の粒子軌道は予測す
ることができる。例えば、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金のターゲット１１は、ソース位置７０を通ってス
パッタ表面１２に直角に延びる基準線６４を中心として
３６０°に亘って、基準線６４から約０°（ベクトルＢ
で示す）〜９０°（ベクトルＡで示す）の角度で左右対
称に分布する軌道に粒子をスパッタすることができる。
しかし、アルミニウムターゲットの粒子の大部分は、基
準線６４から２５°〜５５°の経路を移動する。２５°
〜５５°のスパッタ粒子の軌道は、一般的に基準線６４
から約４０°の位置にある分布のピーク付近に集中する
（ベクトルＣで示す）。粒子がベクトルＣに関してどの
軌道を移動するかといった確率は、その軌道とベクトル
Ｃとの間の角度のコサイン（余弦）にほぼ比例し、ここ
ではターゲット粒子は、基準線６４を中心として３６０
°内のどこでも、同様の確率でベクトルＣからそれと同
じ角度の位置を移動することができる。したがって、タ
ーゲット材の軌道の分布は円錐形になると考えられてい
る。
【００３３】平面状のアルミニウムターゲットのスパッ
タ表面をワークピース１６と平行に配置した場合、ター
ゲットからスパッタされるターゲット材の大分が、ワー
クピースの表面に対して曲がって、すなわち斜めの軌道
で移動することになり、ワークピース１６の最上面２０
に形成されるホール（図示せず）の底部及び壁部又はフ
ィールドに不均一又は非対称な膜の層が堆積される傾向
がある。本発明のターゲット１０、６０の形状は、ター
ゲット１１のスパッタ表面１２をワークピース１６の最
上面２０に対し斜めに配置して（図１及び図２参照）、
不均一な分布６２の部分がワークピース１６に実質的に
直交する軌道上を移動して、スパッタ表面から最も斜め
に移動するターゲット材の部分がチャンバ１４の隣接側
壁２４又は中央領域４４の表面４６のいずれかに向かう
ようにすることによって、この現象を実質的に緩和す
る。スパッタ軌道確率分布６２を有するアルミニウムの
ターゲットの場合、ターゲット１１のスパッタ表面１２
が、ワークピース１６の平面状の堆積受容表面２０に対
し角度αで配置されることが望ましい。ここで角度αは
分布６２のピーク確率（ベクトルＣで示す）と基準線６
４との間の角度に等しい。したがって、比較的大量のタ
ーゲット材が、ワークピース１６に直交する軌道を移動
して、ワークピース表面２０に堆積される。
【００３４】
【発明の効果】スパッタターゲット１１の表面１２をワ
ークピース１６の最上部の堆積受容表面２０に対し傾斜
することにより、ピーク分布確率のベクトルＣの１つ
を、ワークピース１６の表面に対しほぼ直角に配置する
ことができ、またターゲット１１の最上面に対し最も横
方向に近い粒子のピーク軌道を表わすベクトルＣ´は、
ワークピース１６の表面に対し平行に近くなる。したが
って、ターゲット１１の傾斜表面によって、傾斜表面で
なかったら横方向に移動していたターゲット材フラック
スの部分をチャンバの壁の方向に向かわせると同時に、
傾斜表面でなかったら横方向に移動していたターゲット
粒子軌道の部分をワークピースに対しほぼ直角に向かわ
せる。ターゲット粒子軌道の直角方向部分の強化は、最
も横方向に近い軌道を更に横方向に近い軌道に平行移動
させることと同時に、オーバーハングが減少され且つ底
部及び壁部の被覆が向上されたホールの充填を可能にす
る。
【００３５】ターゲットの傾斜表面を拡張して、概して
ワークピースの表面２０と同心の環状領域を形成するこ
とにより、ワークピースの表面にほぼ直交する経路であ
って、分布のピーク確率に対応する経路を移動した堆積
粒子が、ワークピース１６の全領域で受容される。ここ
では本発明をアルミニウムのターゲットに関して説明し
たが、本発明は、例えばチタンなど他のターゲット材で
も使用することができ、その場合、スパッタ粒子分布の
ピークはターゲットの平面に直交しない。
【００３６】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明の基本範囲から逸脱することなく、本
発明の他の様々な実施形態を工夫することが可能であ
り、また、本発明の範囲は請求の範囲によって決定され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるターゲット構造を有するスパッタ
装置の断面図である。
【図２】本発明による第２のターゲット構造を有するス
パッタ装置の断面図である。
【図３】ターゲット表面からスパッタされた粒子の分布
を示すターゲット表面の略断面図である。
【符号の説明】
１０…ターゲット、１１…スパッタ可能領域、１２…ス
パッタ表面、１４…真空チャンバ、１６…ワークピー
ス、１８…ペデスタル、２４…エンクロージャ壁、３２
…パワー源、４２…環状領域、４４…中央領域、４８…
バッキングプレート。

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スパッタ可能な材料を含む環状領域と、 前記環状領域内に配置された中央領域と、を含む物理気
    相堆積装置用ターゲット。
  2. 【請求項２】 前記環状領域が凹形の露出面を有する請
    求項１に記載のターゲット。
  3. 【請求項３】 前記中央領域が凹形の露出面を有する請
    求項２に記載のターゲット。
  4. 【請求項４】 前記環状領域が実質的に円錐台形の露出
    面を有する請求項２に記載のターゲット。
  5. 【請求項５】 前記中央領域が凹形の露出面を有する請
    求項４に記載のターゲット。
  6. 【請求項６】 前記中央領域の露出面が実質的に円錐台
    形である請求項４に記載のターゲット。
  7. 【請求項７】 前記中央領域がスパッタ可能な材料であ
    る請求項１に記載のターゲット。
  8. 【請求項８】 前記中央領域が実質的に平面状である請
    求項７に記載のターゲット。
  9. 【請求項９】 前記中央領域が凸形の露出面を有する請
    求項７に記載のターゲット。
  10. 【請求項１０】 前記中央領域が実質的に円錐台形であ
    る請求項９に記載のターゲット。
  11. 【請求項１１】 前記中央領域が前記環状領域と同一の
    スパッタ可能な材料である請求項１に記載のターゲッ
    ト。
  12. 【請求項１２】 前記中央領域がスパッタ不能な部材を
    含む請求項１に記載のターゲット。
  13. 【請求項１３】 前記スパッタ不能な部材がバッキング
    プレートである請求項１２に記載のターゲット。
  14. 【請求項１４】 前記スパッタ不能な部材が電気的に接
    地されている請求項１２に記載のターゲット。
  15. 【請求項１５】 前記中央領域がバッキングプレートの
    実質的に平面状の部分を含む請求項１に記載のターゲッ
    ト。
  16. 【請求項１６】 前記露出環状表面が実質的に円錐台形
    である請求項１５に記載のターゲット。
  17. 【請求項１７】 前記中央領域がバッキングプレートの
    中央部分を含み、前記中央部分が、凸形であって実質的
    に円錐台形である露出面を有する請求項１に記載のター
    ゲット。
  18. 【請求項１８】 エンクロージャと、 前記エンクロージャ内に配置された、陽極を形成するた
    めのワークピース支持部材と、 前記エンクロージャ内の前記ワークピース支持部材と向
    き合っている露出面を有している、陰極を形成するため
    のパッタターゲットと、を備えているスパッタチャンバ
    において、 前記スパッタターゲットの前記露出面が中央領域と凹形
    環状領域とを有するスパッタチャンバ。
  19. 【請求項１９】 前記ターゲットがバッキングプレート
    に取り付けられている請求項１８に記載のスパッタチャ
    ンバ。
  20. 【請求項２０】 前記バッキングプレートとターゲット
    を電気的に分離するための絶縁部材を更に含む請求項１
    ９に記載のスパッタチャンバ。
  21. 【請求項２１】 前記中央領域が実質的に平坦である請
    求項１８に記載のスパッタチャンバ。
  22. 【請求項２２】 前記中央領域が輪郭成形されている請
    求項１８に記載のスパッタチャンバ。
  23. 【請求項２３】 前記バッキングプレートが前記ターゲ
    ットの前記中央領域を形成する請求項１８に記載のスパ
    ッタチャンバ。
  24. 【請求項２４】 前記凹形環状領域が実質的に円錐台形
    であり、前記中央領域が凸形である請求項２３に記載の
    スパッタチャンバ。
  25. 【請求項２５】 前記中央領域が実質的に円錐台形であ
    る請求項２４に記載のスパッタチャンバ。
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