JPS6176673A - スパツタリング方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野〕 本発明は、物理的な手段で金属膜、酸化膜等の薄膜を対
向電極上の基板に付着させるスパッタリング法に関し、
特にマグネットを用いたスパッタリング方法の改良に関
するものである。

〔従来の技術〕

薄膜の形成手段としては化学的な方法と物理的な方法が
用いられるが、特に物理的な手法（ＰＶＤ法）は、生成
しようとする薄膜と同一の材料を真空、またはガス中に
おいて蒸発させ、対向電極上の基板に付着させる技術で
、主として単体金属や合金膜の形成法として用いられて
いる。

ＰＶＤ法には真空蒸着法とスパッタリング法があり、真
空蒸着法は蒸着源物質を加熱することにより蒸発させ、
対向する基板上に付着させる技術であり、一方スパンタ
リング法は蒸発源であるターゲットにアルゴンガス等の
イオンを衝突させ、ターゲットの原子が外部に飛びだし
て、対向電極上の基板に付着させる方法である。

スパッタリング法でターゲットの表面に平行に磁界を加
え、直交せる電磁界の作用によってプラズマをターゲッ
ト近傍に閉じ込めて、アルゴンイオンの発生を増進させ
るマグネトロン形スパッタ装置が広（用いられてきてい
る。

まず、従来の方法によるスパッタ装置の概略図を第２図
に示す。陰極部５がターゲット７を支持しその裏面には
ターゲット面に平行な磁界を発生するためのマグネット
４が設けられている。ウェハー等の基板６は、ターゲッ
ト７に対向して設けられた支持枠８によって保持されて
陽極部を構成する。全体の構成は真空槽１に収容され、
真空槽には排気口２及びガス導入口３が設けられている
。

陽極と陰極間に直流または高周波電圧１０を印加すると
、直交電磁界作用によりエレクトロンはサイクロイド運
動を行い、アルゴンイオンの発生を増進するためターゲ
ット面でのプラズマの密度が高くなり、スバ・ツタ効率
が向上する。このようにマグネトロン形スパッタリング
方式は極めて有効な蒸着方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のごとく、スパッタリング方式は極めて有効な蒸着
方法であるが、蒸着膜の分布を良くするためターゲット
とウェハーとの間隔を広くとることが必要であり、これ
はスパングレートの低下を招く。またステンプカバレー
ジ（段差部への皮膜の被覆）分布を良くするため、エロ
ージョンエリア（ターゲット面でのスパッタリングによ
る浸食部）をウェハーの外周部寸法以上にとることが必
要で、ターゲット部直径はウェハーの２倍程度の寸法を
必要とする。従って印加電源の容量も大きくなり、発熱
量も大きくなる。またターゲットの消耗も第３図断面図
にみられる通り、不均一となる等の欠点がみられる。

半導体の生産性の向上をはかるため、ウェハー寸法は益
々太き（なる傾向があり、このような大面積ウェハーに
対するスパッタリング方式は、従来の方法ではその欠点
が特に顕著になることが避けられなかった。

この問題を解決するため、マグネットあるいはターゲッ
トを動かすことは、既に特開昭５３−４７３８４、特開
昭５５−１４８５３等の方法で提案されている。前者は
ターゲットを陰極に対して移動可能としてものであり、
後者はターゲットの中心軸に対して偏心した位置におか
れたマグネットを、中心軸に対して回転させることによ
り改善をはかっている。

本発明はこれらの方法よりもさらにスパッタリング特性
５ターゲットの消耗、電源容量の低下をはかったもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解決するため、ターゲットの裏
面に配置したマグネットの磁極面での形状を長方形とし
、また同時にマグネット位置をターゲット面に対して平
行に、かつマグネットの長さ方向とは異なる方向に移動
させる機構を付加することによりスパッタされるターゲ
ット部分をターゲットの端部から端部に向けて順次移動
させることに特徴がある。

〔作　用〕

本発明でターゲットの裏面に配置したマグネットの磁極
面形状を長方形とし、また同時にマグネット位置をター
ゲット面に対して平行に移動可能な機構を付加したこと
により、ターゲットと基板との間隔が充分小さくても均
一な膜厚を容易に得ることが出来、かつ従来よりも大面
積の基板に対して蒸着膜の形成速度が落ちることがない
。

またターゲットのマグネットの長さ方向での寸法は、ス
テップカバレージ改善のためウェハーの直径の２倍程度
必要とするが、磁極の幅は小さくなっているので、エロ
ージョンエリアが小となり、電源に対する負荷インピー
ダンスを大きくとることが可能で、電源容量は小さくて
すむ利点がある。

〔実施例〕

以下、第１図（ａ）に本発明にかかわる一実施例を示す
。陰極部５がターゲット７を支持し、その裏面にはター
ゲット面に平行な磁界を発生するためのマグネット４が
設けられている。ウェハー等の基板６は、ターゲット７
に対向して設けられた支持枠８によって保持されて陽極
部を構成する。ターゲットの形状はウェハー寸法より充
分大きければ長方形、あるいは円形等任意の形状で構わ
ない。

全体の構成は真空槽１に収容され、真空槽には排気口２
及びガス導入口３が設けられている。陽極と陰極間に直
流または高周波電圧１０を印加する。

マグネット４の磁極面の形状は長方形で本図では紙面に
垂直な方向に長軸をもっていて、装置外の駆動部１２を
回転することによりマグネット支持部１１は矢印の方向
にスライドする。ターゲット面に対するマグネットの移
動の状況を平面図第１図（ｂ）に示す。マグネットの円
滑なるスライドを助けるための支持台１３を設けである
。この図では駆動部は最も簡単な構造で示したが、制御
機構をもった自動化も容易に考えられる。

〔発明の効果〕

本発明ではターゲットの裏面に配置したマグネットの磁
極面湿炭を長方形とし、また同時にマグネット位置をタ
ーゲ・ノド面に対して、平行に移動可能な機構を付加し
たことによりターゲットと基板との間隔を充分小さくと
ることが可能で、スパッタレイトを大きくとることが出
来る。また瞬間的なエロージョンエリアが小であるため
電源容量が小さくてすむ、従ってターゲット部での発熱
も小となり冷却に対する配慮も少な（てすむ。またター
ゲットの消耗も第４図のごとくターゲット面全般にわた
って均一で、ターゲットの使用効率の改善に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明を実施するのに用いた装置の全体
の構成断面図を示し、第１図（ｂｌはマグネットの移動
状況を示す平面図を表す。第２図は従来の方法によるマ
グネトロンスパッタ装置を示し、この場合のターゲット
の消耗を第３凹所面図で示す。 第４図は本発明によるターゲットの消耗の状況を示す断
面図である。 図面において、１は真空槽、２は排気口、３はガス流入
口、４はマグネット、５は陰極、６はウェハー基板、７
はターゲット、８は支持枠、９は絶縁体、１０は電源、
１１はマグネット支持部。 １２は駆動部、１３はマグネット駆動支持台子　ブ　図
　（０） 茶　ブ　図　（ｂ） 第２目 Ｏ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ターゲット面上に電磁界を発生させターゲット面から
   スパッタさせる方法において、ターゲットの裏面側に配
   置する磁界発生手段として、磁極面が長方形のマグネッ
   トを用い、このマグネットをその長さ方向とは異なる方
   向に移動させることにより、スパッタされるターゲット
   部分をターゲットの端部から端部に向けて順次移動させ
   ることを特徴とするスパッタリング方法。