JPS62188777A - バイアススパツタリング装置 - Google Patents
バイアススパツタリング装置Info
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Landscapes
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (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。
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、減圧下のグロー放電によって発生するプラズ
マのイオンのスパッタリング作用を利用して、半導体基
板などの基板上に、導電性。
マのイオンのスパッタリング作用を利用して、半導体基
板などの基板上に、導電性。
絶縁性の薄膜を形成するバイアススパッタリング装置に
関する。
関する。
（従来技術とその問題点）
バイアススパッタリングによって、基板表面にＡＱやＳ
ｉＯ２の薄膜を形成する技術は周知である。殊に、パタ
ーニングの終った半導体基板上に、ステップカバレージ
性の良いＳｉ○２薄膜、または更にす＼んで、ステップ
を完全に埋めた、表面の平面性の良い５ｉｎ２薄膜を形
成したいときなどにバイアススパッタリング技術はすぐ
れた能力を発揮し、半導体装置製造上ますます重要視さ
れている。
ｉＯ２の薄膜を形成する技術は周知である。殊に、パタ
ーニングの終った半導体基板上に、ステップカバレージ
性の良いＳｉ○２薄膜、または更にす＼んで、ステップ
を完全に埋めた、表面の平面性の良い５ｉｎ２薄膜を形
成したいときなどにバイアススパッタリング技術はすぐ
れた能力を発揮し、半導体装置製造上ますます重要視さ
れている。
第４図に従来のバイアススパッタリング装置の概要の正
面断面図を示す。接地された真空容器１には、それぞれ
絶縁材２１．３１を介して、ターゲット５を保持し磁石
２２を内蔵する陰極２と、基板４を保持するバイアス電
極３と、が取付けられている。陰極２は、整合器９を介
して高周波電源７に接続され、バイアス電極３は、整合
器１０を介して高周波電源８に接続されている。２３．
３３は両電極のシールド板である。
面断面図を示す。接地された真空容器１には、それぞれ
絶縁材２１．３１を介して、ターゲット５を保持し磁石
２２を内蔵する陰極２と、基板４を保持するバイアス電
極３と、が取付けられている。陰極２は、整合器９を介
して高周波電源７に接続され、バイアス電極３は、整合
器１０を介して高周波電源８に接続されている。２３．
３３は両電極のシールド板である。
図示しないガス導入系から、所定流量の所定ガスが導入
され、図示しない排気系から排気されて、真空容器内の
圧力が所定値に保たれ、画商周波電源７，８から高周波
電力が両電極に印加されるとき１両電極間の空間にグロ
ー放電を生じ、プラズマ中のイオンによってターゲット
５がスパッタリングされ、それと同材質の薄膜が基板４
上に堆積する。
され、図示しない排気系から排気されて、真空容器内の
圧力が所定値に保たれ、画商周波電源７，８から高周波
電力が両電極に印加されるとき１両電極間の空間にグロ
ー放電を生じ、プラズマ中のイオンによってターゲット
５がスパッタリングされ、それと同材質の薄膜が基板４
上に堆積する。
周知のように、バイアススパッタリングにおいては、上
記の薄膜の堆積はエツチングと同時に進行する。基板４
の表面への「潜在的な膜堆積量」と、表面の「エツチン
グ量」との差が、「実効的な薄膜堆積量」となるもので
ある。
記の薄膜の堆積はエツチングと同時に進行する。基板４
の表面への「潜在的な膜堆積量」と、表面の「エツチン
グ量」との差が、「実効的な薄膜堆積量」となるもので
ある。
（バイアススパッタリングのすぐれたステップカバレー
ジ性は、このエツチング動作によってもたらされること
は周知である）。
ジ性は、このエツチング動作によってもたらされること
は周知である）。
第２図の曲線Ａは、従来の装置を用いてＳｉＯ□のバイ
アススパッタリング（従ってターゲット材料はＳｉＯ□
）を行う場合の、基板４の表面のエツチング速度分布の
１例を示す。縦軸にエツチング速度大／ｌｌ１ｉｎ、横
軸に基板４の表面の中心（第４図の中心線３０の位置）
からの距離をとっている。
アススパッタリング（従ってターゲット材料はＳｉＯ□
）を行う場合の、基板４の表面のエツチング速度分布の
１例を示す。縦軸にエツチング速度大／ｌｌ１ｉｎ、横
軸に基板４の表面の中心（第４図の中心線３０の位置）
からの距離をとっている。
（このときのターゲット５は直径１０′、厚さ６．５ｍ
ｍ、基板４は直径４′のシリコンウェハ、両電極間距離
は６５ｒｒｎであり、使用ガスはアルゴン、圧力は５
Ｘ １０−３Ｔｏｒｒ、陰極２には１３．５６ＭＨｚの
１．９Ｗ／ｃｄ、バイアス電圧３には１３．５６ＭＨｚ
の１２．８Ｗ／ａＪの高周波電力を投入。） この例によれば、エツチング速度の分布は直径８０ｍｍ
内で±１８％であるが、この値ははシ一般的な従来装置
の値と言うことができる。この曲線Ａは、第４図の装置
で電源８を殺し、バイアス電極３をアース電位に落して
、電源７のみを生かしてスパッタリングを行ったときの
基板４の表面の５ｉｎ２堆積膜膜厚ｔｏから、電源８を
も生かして正規のバイアススパッタリングを行ったとき
の、同様の５ｉｎ２堆積膜膜厚ｔを差引いて得た（ｔｏ
−ｔ）のグラフである。
ｍ、基板４は直径４′のシリコンウェハ、両電極間距離
は６５ｒｒｎであり、使用ガスはアルゴン、圧力は５
Ｘ １０−３Ｔｏｒｒ、陰極２には１３．５６ＭＨｚの
１．９Ｗ／ｃｄ、バイアス電圧３には１３．５６ＭＨｚ
の１２．８Ｗ／ａＪの高周波電力を投入。） この例によれば、エツチング速度の分布は直径８０ｍｍ
内で±１８％であるが、この値ははシ一般的な従来装置
の値と言うことができる。この曲線Ａは、第４図の装置
で電源８を殺し、バイアス電極３をアース電位に落して
、電源７のみを生かしてスパッタリングを行ったときの
基板４の表面の５ｉｎ２堆積膜膜厚ｔｏから、電源８を
も生かして正規のバイアススパッタリングを行ったとき
の、同様の５ｉｎ２堆積膜膜厚ｔを差引いて得た（ｔｏ
−ｔ）のグラフである。
一般に、基板４の表面への「潜在的な膜堆積」の膜厚分
布の方は、「エツチング量」の分布と比較すると遥かに
良好であり、そのため、「実効的な薄膜堆積」の膜厚分
布は、「エツチング量」の分布即ち先述のＡ曲線の時間
積分に支配され、そのため、従来の装置のバイアススパ
ッタリングで得られる基板４の表面の薄膜の膜厚分布は
一般に極めて悪いものとなる。そしてもし、より良好な
膜厚分布を得ようとすれば、印加するバイアス電圧の大
きさ、基板４の直径、等の諸条件は極めて強い制約を受
け、しかも、得られる結果はあまり芳しいものでないと
いう問題を抱えている。
布の方は、「エツチング量」の分布と比較すると遥かに
良好であり、そのため、「実効的な薄膜堆積」の膜厚分
布は、「エツチング量」の分布即ち先述のＡ曲線の時間
積分に支配され、そのため、従来の装置のバイアススパ
ッタリングで得られる基板４の表面の薄膜の膜厚分布は
一般に極めて悪いものとなる。そしてもし、より良好な
膜厚分布を得ようとすれば、印加するバイアス電圧の大
きさ、基板４の直径、等の諸条件は極めて強い制約を受
け、しかも、得られる結果はあまり芳しいものでないと
いう問題を抱えている。
（発明の目的）
本発明は、基板表面に堆積する薄膜の膜厚分布の良好な
バイアススパッタリング装置の提供を目的とする。
バイアススパッタリング装置の提供を目的とする。
（発明の構成）
本発明は、真空容器内に、ターゲットを保持する陰極と
、基板を保持するバイアス電極とを対向設置し、放電で
生ずるプラズマのイオンのスパッタリング作用を利用し
て、該ターゲットの材料の薄膜を該基板表面に堆積する
バイアススパッタリング装置において、該基板表面の堆
積膜の膜厚分布を、該基板と該バイアス電極の間に置か
れた絶縁物の誘電損失の分布で調整するバイアススパッ
タリング装置によって前記目的を達成したものである。
、基板を保持するバイアス電極とを対向設置し、放電で
生ずるプラズマのイオンのスパッタリング作用を利用し
て、該ターゲットの材料の薄膜を該基板表面に堆積する
バイアススパッタリング装置において、該基板表面の堆
積膜の膜厚分布を、該基板と該バイアス電極の間に置か
れた絶縁物の誘電損失の分布で調整するバイアススパッ
タリング装置によって前記目的を達成したものである。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図に基いて説明する。
第１図は本発明の実施例のバイアススパッタリング装置
の概要の正面断面図を示すものであって、第４図と同じ
部材には同じ符号を付してあり、その説明は省略する。
の概要の正面断面図を示すものであって、第４図と同じ
部材には同じ符号を付してあり、その説明は省略する。
第１図が第４図と異なる部分は、基板４の裏面とバイア
ス電極３の表面６との間に挿入された２ＩＩＩ１１厚さ
の石英板４１と０．３ｍｍ厚のポリイミド樹脂製の環状
板４２の存在することである。
ス電極３の表面６との間に挿入された２ＩＩＩ１１厚さ
の石英板４１と０．３ｍｍ厚のポリイミド樹脂製の環状
板４２の存在することである。
第１図の装置を使って、先述したと同様にＳｉｏ、膜の
バイアススパッタリングをした場合に得られる先述同様
のエツチング速度分布を、曲線Ｂとして第２図に蚊記し
た。曲線Ｂはエツチング速度が直径９０ｍｍの基板上で
±９％以内に改善されることを示している。本例の装置
ではポリイミド樹脂環状板４２の厚さを、０．２ｍ〜０
．５ｍの間に選定するどき膜厚分布改善の効果が認めら
れ、この範囲の外では効果は無くなるか、または逆効果
を来した。
バイアススパッタリングをした場合に得られる先述同様
のエツチング速度分布を、曲線Ｂとして第２図に蚊記し
た。曲線Ｂはエツチング速度が直径９０ｍｍの基板上で
±９％以内に改善されることを示している。本例の装置
ではポリイミド樹脂環状板４２の厚さを、０．２ｍ〜０
．５ｍの間に選定するどき膜厚分布改善の効果が認めら
れ、この範囲の外では効果は無くなるか、または逆効果
を来した。
ポリイミド樹脂環状板４２の表面がプラズマに晒される
と、エツチングされて汚染物質を生じ、基板表面の堆積
膜に混入して薄膜の品質を低下させるので、石英板４１
が環状板４２の表面を覆うようにして置かれている。覆
い用の板４１としてターゲット５と同材質の材料を選ぶ
とき前記の汚染が防止される理由は説明するまでもなく
明らかである。
と、エツチングされて汚染物質を生じ、基板表面の堆積
膜に混入して薄膜の品質を低下させるので、石英板４１
が環状板４２の表面を覆うようにして置かれている。覆
い用の板４１としてターゲット５と同材質の材料を選ぶ
とき前記の汚染が防止される理由は説明するまでもなく
明らかである。
ポリイミド樹脂環状板４２を挿入するときに、何故エツ
チング速度分布が曲線Ａから曲線Ｂに改善されるか、そ
の理論的な理由は明らかでない。しかし、ポリイミド樹
脂の代りに、高誘電損失材料、例えばｔｏｎδの大きい
種類のアルミナ環状板の適宜厚さのものでも同様の改善
効果が得られ、誘電損失の小さい石英板では殆んど改善
されないなどから、基板表面の誘電損失の分布がエツチ
ング速度分布と密接に関連することは明らかとなってい
る。そして基板部のみを第３図に略示するように、高誘
電損失板４２の、厚さを不等厚に調整して基板裏面の誘
電損失値を微細に調節し、それによって堆積膜の膜厚分
布を均一化することも可能であることが判明した。
チング速度分布が曲線Ａから曲線Ｂに改善されるか、そ
の理論的な理由は明らかでない。しかし、ポリイミド樹
脂の代りに、高誘電損失材料、例えばｔｏｎδの大きい
種類のアルミナ環状板の適宜厚さのものでも同様の改善
効果が得られ、誘電損失の小さい石英板では殆んど改善
されないなどから、基板表面の誘電損失の分布がエツチ
ング速度分布と密接に関連することは明らかとなってい
る。そして基板部のみを第３図に略示するように、高誘
電損失板４２の、厚さを不等厚に調整して基板裏面の誘
電損失値を微細に調節し、それによって堆積膜の膜厚分
布を均一化することも可能であることが判明した。
なお高誘電損失板４２は、膜堆積工程の高周波電力で加
熱されること、基板がアルゴンイオンでエツチングされ
ることによって高温になる。
熱されること、基板がアルゴンイオンでエツチングされ
ることによって高温になる。
従って、こＮには耐熱材料を使用する必要がある。
上記の構成のバイアススパッタリング装置を用いるとき
は、エツチング速度の分布を自由に調節できるため、前
記した「潜在的な膜堆積」の膜厚分布をもこれで補正し
、理想的な「実効的な膜堆積」の膜厚分布を現出するこ
とができる。
は、エツチング速度の分布を自由に調節できるため、前
記した「潜在的な膜堆積」の膜厚分布をもこれで補正し
、理想的な「実効的な膜堆積」の膜厚分布を現出するこ
とができる。
さらに、バイアススパッタリングにおけるバイアスの深
さくそれはバイアス電極３に印加される高周波電圧の大
きさである）を充分に大きくすることが可能となり、前
述したバイアススパッタリング特有の機能、即ちステッ
プカバレージ性のよい膜生成の機能や、ステップを完全
に埋めて更に表面の平面性を良くした膜生成を行なう機
能を、極めて高いものにすることができる。
さくそれはバイアス電極３に印加される高周波電圧の大
きさである）を充分に大きくすることが可能となり、前
述したバイアススパッタリング特有の機能、即ちステッ
プカバレージ性のよい膜生成の機能や、ステップを完全
に埋めて更に表面の平面性を良くした膜生成を行なう機
能を、極めて高いものにすることができる。
なお、上記の実施例は電極構成が平行平面型である場合
であったが、同軸円筒型構成でも同様の効果が得られる
。
であったが、同軸円筒型構成でも同様の効果が得られる
。
（発明の効果）
本発明は、基板表面に堆積する薄膜の膜厚分布の良好な
バイアススパッタリング装置を提供する効果がある。
バイアススパッタリング装置を提供する効果がある。
第１図は、本発明の実施例のバイアススパッタリング装
置の概要を示す正面断面図。 第２図は、従来及び本発明の実施例のバイアススパッタ
リング時の基板表面のエツチング速変分布を示す図。 第３図は本発明の別の実施例の、基板部の正面断面図。 第４図は従来のバイアススパッタリング装置の概要の正
面断面図。 １−一一一真空容器、２−一−−陰極、３−一−−バイ
アス電極、４−ｍ−一基板、５−一一一ターゲット、７
゜８−一一一高周波電源、４２−−−−高誘電損失絶縁
物。
置の概要を示す正面断面図。 第２図は、従来及び本発明の実施例のバイアススパッタ
リング時の基板表面のエツチング速変分布を示す図。 第３図は本発明の別の実施例の、基板部の正面断面図。 第４図は従来のバイアススパッタリング装置の概要の正
面断面図。 １−一一一真空容器、２−一−−陰極、３−一−−バイ
アス電極、４−ｍ−一基板、５−一一一ターゲット、７
゜８−一一一高周波電源、４２−−−−高誘電損失絶縁
物。
Claims (6)
- （１）真空容器内に、ターゲットを保持する陰極と、基
板を保持するバイアス電極とを対向設置し、放電で生ず
るプラズマのイオンのスパッタリング作用を利用して、
該ターゲットの材料の薄膜を該基板表面に堆積するバイ
アススパッタリング装置において、 該基板表面の堆積膜の膜厚分布を、該基板と該バイアス
電極の間に置かれた絶縁物の誘電損失の分布で調整した
ことを特徴とするバイアススパッタリング装置。 - （２）絶縁物が、プラズマに露出する表面をターゲット
と同質の材料で覆われている特許請求の範囲第１項記載
のバイアススパッタリング装置。 - （３）絶縁物が、基板の裏面において局在的である特許
請求の範囲第１又は２項記載のバイアススパッタリング
装置。 - （４）絶縁物が、基板の裏面に於て不等厚である特許請
求の範囲第１又は２項記載のバイアススパッタリング装
置。 - （５）絶縁物が有機材料である特許請求の範囲第１又は
２項記載のバイアススパッタリング装置。 - （６）絶縁物がセラミック材料である特許請求の範囲第
１又は第２項記載のバイアススパッタリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61029191A JPH0649936B2 (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | バイアススパツタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61029191A JPH0649936B2 (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | バイアススパツタリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62188777A true JPS62188777A (ja) | 1987-08-18 |
| JPH0649936B2 JPH0649936B2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=12269306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61029191A Expired - Lifetime JPH0649936B2 (ja) | 1986-02-13 | 1986-02-13 | バイアススパツタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0649936B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH024964A (ja) * | 1988-06-23 | 1990-01-09 | Teijin Ltd | 対向ターゲット式スパッタ装置 |
| JPH04365862A (ja) * | 1991-06-14 | 1992-12-17 | Shibaura Eng Works Co Ltd | 反応性高周波スパッタリング装置 |
| JPH0665735A (ja) * | 1991-06-14 | 1994-03-08 | Shibaura Eng Works Co Ltd | 反応性高周波バイアススパッタリング装置 |
| JPH0665736A (ja) * | 1991-06-14 | 1994-03-08 | Shibaura Eng Works Co Ltd | スパッタリング装置 |
| US5899601A (en) * | 1995-05-19 | 1999-05-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrophotographic copying apparatus with component units in a vertical arrangement |
| KR20020004783A (ko) * | 2000-06-21 | 2002-01-16 | 고미야 히로요시 | Ｒｆ 스퍼터링 장치 |
| CN104947048A (zh) * | 2015-05-14 | 2015-09-30 | 宁波时代全芯科技有限公司 | 镀膜装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60194073A (ja) * | 1985-02-22 | 1985-10-02 | Hitachi Ltd | スパツタリング装置 |
-
1986
- 1986-02-13 JP JP61029191A patent/JPH0649936B2/ja not_active Expired - Lifetime
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