[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP3094050B2 - Magnetron sputtering device and sputtering gun - Google Patents

Magnetron sputtering device and sputtering gun

Info

Publication number
JP3094050B2
JP3094050B2 JP04329346A JP32934692A JP3094050B2 JP 3094050 B2 JP3094050 B2 JP 3094050B2 JP 04329346 A JP04329346 A JP 04329346A JP 32934692 A JP32934692 A JP 32934692A JP 3094050 B2 JP3094050 B2 JP 3094050B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sputtering
target
concave
concave target
recess
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP04329346A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06172995A (en
Inventor
謙一 久保
保男 小林
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.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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 Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP04329346A priority Critical patent/JP3094050B2/en
Publication of JPH06172995A publication Critical patent/JPH06172995A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3094050B2 publication Critical patent/JP3094050B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウェハに
薄膜を蒸着するためのマグネトロンスパッタリング装置
及びスパッタリングガンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetron sputtering apparatus and a sputtering gun for depositing a thin film on a semiconductor wafer, for example.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】マグネ
トロンスパッタリング装置は、真空チャンバ内に薄膜が
形成されるべき基板(例えば半導体ウェハ)及びスパッ
タリングガンが設けられ、スパッタリングガンは基板に
対向するように設けられたターゲットとスパッタリング
電極とを有している。
2. Description of the Related Art In a magnetron sputtering apparatus, a substrate (for example, a semiconductor wafer) on which a thin film is to be formed and a sputtering gun are provided in a vacuum chamber, and the sputtering gun is opposed to the substrate. It has a target and a sputtering electrode provided.

【0003】スパッタリングに際しては、真空チャンバ
内がmTorrオーダー程度のスパッタリングガス(一般的
にはアルゴンガスが用いられる)雰囲気に維持されると
共に、スパッタリングターゲットに冷却機構を有するス
パッタリング電極を介して一般的には直流電源から負の
電圧が印加される。一方、スパッタリングターゲット及
びスパッタリング電極と数mmの間隙を介して接するア
ノード及びシールド等の部材は、一般的には真空チャン
バーと共に接地電位に維持される。スパッタリングター
ゲット裏面に近接して磁気回路が設けられ、これにより
スパッタリングターゲット表面に平行磁界が印加され
る。従って、スパッタリングターゲット表面部分には直
交電磁界が形成されることとなり、これによってプラズ
マ内の電子にサイクロン運動が生じ、比較的低い圧力で
安定したスパッタリングを行うことができる。
At the time of sputtering, the inside of a vacuum chamber is maintained at a sputtering gas atmosphere (generally, argon gas is used) on the order of mTorr, and the sputtering target is generally provided through a sputtering electrode having a cooling mechanism in a sputtering target. Is applied with a negative voltage from a DC power supply. On the other hand, members such as an anode and a shield that are in contact with the sputtering target and the sputtering electrode via a gap of several mm are generally maintained at the ground potential together with the vacuum chamber. A magnetic circuit is provided close to the back surface of the sputtering target, whereby a parallel magnetic field is applied to the front surface of the sputtering target. Therefore, an orthogonal electromagnetic field is formed on the surface portion of the sputtering target, whereby cyclones are generated in the electrons in the plasma, and stable sputtering can be performed at a relatively low pressure.

【0004】従来のスパッタリングガンのターゲットと
しては、一般的には、平板型のものまたは緩い勾配を有
する逆円錐型のスパッタ面を有するものであって、ウエ
ーハより大きな口径のものが用いられている。
As a target of a conventional sputtering gun, a target having a flat plate type or an inverted conical sputtering surface having a gentle slope and a diameter larger than that of a wafer is generally used. .

【0005】近年、ICの集積度が高くなるにしたがっ
て、ビアホールまたはコンタクトホールの口径が例えば
0.5ミクロンと小さくなる一方、各層の厚みはそれほ
ど変化しないので、ビアホールまたはコンタクトホール
のアスペクト比が大きなものとなってきている。このよ
うに高密度化されたウェハに薄膜を形成する場合におい
て、従来の平板状のターゲットを用いたときには、以下
のような問題が生じる。
In recent years, as the degree of integration of an IC increases, the diameter of a via hole or a contact hole decreases to, for example, 0.5 μm, but the thickness of each layer does not change so much, so that the aspect ratio of the via hole or the contact hole increases. It is becoming something. When a thin film is formed on such a high-density wafer, the following problems occur when a conventional flat target is used.

【0006】即ち、図10に示すように、平板状のター
ゲット2を用いた構成のスパッタ装置では、ターゲット
2の表面から叩き出されるされるスパッタ粒子はターゲ
ット2の各部分において近似的に円3に示されるよう
に、さまざまな方向の成分を有している。
That is, as shown in FIG. 10, in a sputtering apparatus using a target 2 in the form of a flat plate, the sputtered particles hit from the surface of the target 2 are approximately circled in each part of the target 2. As shown in (1), there are components in various directions.

【0007】基板として用いられる4M−DRAM以上
の高集積度のULSI1は直径が0.5ミクロンで深さ
が1ミクロン(すなわち、アスペクト比2)のコンタク
トホール(又はビアホール)5が形成されており、この
ようなULSI1にスパッタリングにより導電膜4を形
成するときには、コンタクトホール5には垂直方向から
のスパッタ粒子だけでなく、あらゆる角度からスパッタ
粒子が入射するので、コンタクトホール5の肩の部分に
おけるのスパッタ粒子の堆積が大きくなってコンタクト
ホール5の入り口を塞いでしまい、結果としてコンタク
トホール5内面に十分な厚みの導電膜を形成することが
できなくなる。特に、0.5ミクロン以下のコンタクト
ホール又はビアホールにおいて従来の平板型スパッタガ
ンでは、段差の被覆率(以下、ステップカバレージと呼
ぶ)、特にホール底部への堆積量(以下、ボトムカバレ
ージと呼ぶ)が10%以下に低下することが指摘されて
いる。
A highly integrated ULSI 1 of 4M-DRAM or more used as a substrate has a contact hole (or via hole) 5 having a diameter of 0.5 μm and a depth of 1 μm (that is, an aspect ratio of 2). When the conductive film 4 is formed on the ULSI 1 by sputtering, not only sputtered particles from the vertical direction but also sputtered particles from all angles are incident on the contact hole 5. The deposition of the sputtered particles increases, blocking the entrance of the contact hole 5, and as a result, a conductive film having a sufficient thickness cannot be formed on the inner surface of the contact hole 5. Particularly, in the case of a contact hole or a via hole of 0.5 μm or less, in a conventional flat plate type sputtering gun, the step coverage (hereinafter, referred to as “step coverage”), particularly the deposition amount on the bottom of the hole (hereinafter, referred to as “bottom coverage”). It is pointed out that it is reduced to 10% or less.

【0008】また、従来のマグネトロンスパッタリング
装置では、プラズマの発生はスパッタガス圧力が1mTor
r より高い圧力でないと安定せず、処理空間全体を安定
する圧力に高めなければならないため、スパッタ粒子と
スパッタガス粒子との衝突が無視できない量となってし
まう。従って、従来のマグネトロンスパッタリング装置
ではスパッタ効率が十分とはいえない。
[0008] In the conventional magnetron sputtering apparatus, the plasma is generated at a sputtering gas pressure of 1 mTorr.
If the pressure is not higher than r, the process space is not stabilized, and the pressure in the entire processing space must be increased to a stable level. Therefore, the sputtering efficiency of the conventional magnetron sputtering apparatus is not sufficient.

【0009】一方、半導体の分野では、TiNやTiN
O膜等の化合物膜をリアクティブスパッタリングにより
成膜している。リアクティブスパッタリングは、一般的
に、アルゴンガス等の不活性ガスと反応ガスとしての窒
素又は窒素及び酸素の混合ガスとを用い、スパッタリン
グ粒子と反応ガスとを反応させて膜を形成する。
On the other hand, in the field of semiconductors, TiN and TiN
A compound film such as an O film is formed by reactive sputtering. Reactive sputtering generally uses an inert gas such as an argon gas and nitrogen or a mixed gas of nitrogen and oxygen as a reaction gas, and reacts the sputtered particles with the reaction gas to form a film.

【0010】しかし、このような反応ガスを用いたリア
クティブスパッタリングにおいては、以下に示すような
新たな問題が生じる。すなわち、このように窒素ガスの
ような反応ガスを用いてスパッタリングを行うと、不活
性ガス(アルゴンガス)単独の場合と比較してスパッタ
リング効率が1/5程度に低下してしまう。また、電極
間に堆積した膜が剥離しやすく、異常放電を生じさせる
原因となっている。
However, in the reactive sputtering using such a reactive gas, a new problem as described below occurs. That is, when sputtering is performed using a reaction gas such as nitrogen gas, the sputtering efficiency is reduced to about 1/5 as compared with the case of using an inert gas (argon gas) alone. Further, the film deposited between the electrodes is easily peeled off, causing abnormal discharge.

【0011】この発明はかかる事情に鑑みてなされたも
のであって、高集積度のウェハのホール内にも十分な量
のスパッタ粒子を堆積することができ、スパッタリング
処理空間全体のスパッタガス圧を低く維持した状態でス
パッタリングすることが可能であり、さらに高効率でリ
アクティブスパッタリングを実施することができるマグ
ネトロンスパッタリング装置及びスパッタリングガンを
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to deposit a sufficient amount of sputter particles in a hole of a highly integrated wafer, and to reduce the sputter gas pressure in the entire sputtering processing space. An object of the present invention is to provide a magnetron sputtering apparatus and a sputtering gun that can perform sputtering while maintaining a low level and can perform reactive sputtering with higher efficiency.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この発明は、第1に真空
容器と、この真空容器内に配置された被処理体と、前記
真空容器の内部に配置され、スパッタ粒子を射出するた
めのスパッタリングガンとを具備し、前記スパッタリン
グガンは、凹部状ターゲットを有し、その凹部の先端部
が円筒で底部が漏斗状または凹部の先端部が円錐状で底
部が半球状もしくは凹部の底部を切断した円錐状または
四角錐状であり、前記凹部状ターゲットの底部からスパ
ッタリングガスを凹部状ターゲット内に供給するスパッ
タリングガス供給手段と、前記凹部状ターゲットに電力
を印加して前記スパッタリングガスでプラズマを生成
し、前記凹部状ターゲット内に電界を形成するための電
界形成手段と、前記凹部状ターゲット内に形成された前
記電界に対して直交する成分を含む磁界を形成する磁界
形成手段とを有したことを特徴とするマグネトロンスパ
ッタリング装置を提供する。第2に、真空容器と、この
真空容器の内部に配置され、スパッタ粒子を射出するた
めのスパッタリングガンと、前記真空容器内において薄
膜を形成すべき被処理体を支持するための支持体と、前
記真空容器内に反応ガスを供給する反応ガス供給手段と
を具備し、前記スパッタリングガンは、凹部状ターゲッ
トを有し、その凹部の先端部が円筒で底部が漏斗状また
は凹部の先端部が円錐状で底部が半球状もしくは凹部の
底部を切断した円錐状または四角錐状であり、前記凹部
状ターゲットの底部からスパッタリングガスを凹部状タ
ーゲット内に供給するスパッタリングガス供給手段と、
前記凹部状ターゲットに電力を印加して前記スパッタリ
ングガスでプラズマを生成し、前記凹部状ターゲット内
に電界を形成するための電界形成手段と、前記凹部状タ
ーゲット内に形成された前記電界に対して直交する成分
を含む磁界を形成する磁界形成手段とを有し、前記反応
ガスは、前記凹部状ターゲットと隔離した領域に供給さ
れ、前記凹部状ターゲット内から前記プラズマで生成さ
れたスパッタ粒子と反応して反応生成物を前記被処理体
上に堆積することを特徴とするマグネトロンスパッタリ
ング装置を提供する。
According to the present invention, there is provided a vacuum vessel, an object to be processed disposed in the vacuum vessel, and a sputtering apparatus disposed inside the vacuum vessel for injecting sputtered particles. The sputtering gun has a concave target, the tip of the recess is a cylinder, the bottom is a funnel or the tip of the recess is conical, and the bottom is a hemisphere or the bottom of the recess is cut. A conical or quadrangular pyramid, a sputtering gas supply means for supplying a sputtering gas into the concave target from the bottom of the concave target, and applying a power to the concave target to generate plasma with the sputtering gas. An electric field forming means for forming an electric field in the concave target, and an electric field forming means orthogonal to the electric field formed in the concave target. Provides a magnetron sputtering device, characterized in that it and a magnetic field forming means for forming a magnetic field including a that component. Secondly, a vacuum vessel, a sputtering gun disposed inside the vacuum vessel, for injecting sputter particles, and a support for supporting an object to be formed with a thin film in the vacuum vessel, A reaction gas supply means for supplying a reaction gas into the vacuum vessel, wherein the sputtering gun has a concave target, the tip of the concave is a cylinder and the bottom is a funnel or the tip of the concave is a cone. Sputtering gas supply means for supplying a sputtering gas into the concave target from the bottom of the concave target, the bottom being a hemisphere or a cone or a quadrangular pyramid obtained by cutting the bottom of the concave portion,
Electric field forming means for generating a plasma with the sputtering gas by applying power to the concave target, and forming an electric field in the concave target, with respect to the electric field formed in the concave target Magnetic field forming means for forming a magnetic field including orthogonal components, wherein the reaction gas is supplied to a region separated from the concave target and reacts with sputter particles generated by the plasma from within the concave target. And depositing a reaction product on the object to be processed.

【0013】この発明は第3に、凹部の先端部が円筒で
底部が漏斗状または凹部の先端部が円錐状で底部が半球
状もしくは凹部の底部を切断した円錐状または四角錐状
の凹部状ターゲットと、前記凹部状ターゲットの底部か
らスパッタリングガスを凹部状ターゲット内に供給する
スパッタリングガス供給手段と、前記凹部状ターゲット
に電力を印加して前記スパッタリングガスでプラズマを
生成し、前記凹部状ターゲット内に電界を形成するため
の電界形成手段と、前記凹部状ターゲット内に形成され
た前記電界に対して直交する成分を含む磁界を形成する
磁界形成手段とを有したことを特徴とするスパッタリン
グガンを提供する。第4に、凹部の先端部が円筒で底部
が漏斗状または凹部の先端部が円錐状で底部が半球状も
しくは凹部の底部を切断した円錐状または四角錐状の凹
部状ターゲットと、前記凹部状ターゲットの底部からス
パッタリングガスを凹部状ターゲット内に供給するスパ
ッタリングガス供給手段と、前記凹部状ターゲットに電
力を印加して前記スパッタリングガスでプラズマを生成
し、前記凹部状ターゲット内に電界を形成するための電
界形成手段と、前記凹部状ターゲット内に形成された前
記電界に対して直交する成分を含む磁界を形成する磁界
形成手段とを有し、前記プラズマと隔離した位置におい
て前記プラズマによって前記凹部状ターゲットから叩き
出されたスパッタ粒子に反応ガスを供給する反応ガス供
給手段を備え、前記凹部状ターゲット内から前記プラズ
マで生成されたスパッタ粒子を射出させることを特徴と
するスパッタリングガンを提供する。
[0013] Thirdly, the present invention provides a conical or quadrangular pyramid-shaped concave portion in which the tip of the concave portion is cylindrical and the bottom is funnel-shaped or the tip of the concave portion is conical and the bottom is hemispherical or the bottom of the concave portion is cut off. A target, a sputtering gas supply means for supplying a sputtering gas from the bottom of the concave target into the concave target, and applying a power to the concave target to generate plasma with the sputtering gas; An electric field forming means for forming an electric field in the target, and a magnetic field forming means for forming a magnetic field including a component orthogonal to the electric field formed in the concave target. provide. Fourthly, a conical or quadrangular pyramid-shaped target in which the tip of the recess is a cylinder and the bottom is a funnel or the tip of the recess is conical and the bottom is a hemisphere or the bottom of the recess is cut off, A sputtering gas supply means for supplying a sputtering gas from the bottom of the target into the concave target; and applying power to the concave target to generate plasma with the sputtering gas and form an electric field in the concave target. Electric field forming means, and magnetic field forming means for forming a magnetic field including a component orthogonal to the electric field formed in the concave target, and the concave shape is formed by the plasma at a position isolated from the plasma. A reaction gas supply means for supplying a reaction gas to the sputtered particles struck out of the target; Providing a sputtering gun, characterized in that to emit the sputtered particles generated by the plasma from.

【0014】[0014]

【作用】この発明においては、スパッタリングガンのタ
ーゲットに凹部を設け、その中にプラズマを形成してス
パッタ粒子を射出させるので、スパッタ粒子は極めて高
い指向性をもって射出される。従って、高集積度のウェ
ハのホール内にも十分な量のスパッタ粒子を堆積するこ
とができる。また、凹部にガスを供給する際に、凹部の
基端側から先端側にかけてスパッタリングガスの圧力勾
配を形成させることができるので、真空チャンバー内の
処理空間を低圧に維持した状態でもスパッタリングを行
うことができる。従って、スパッタ粒子が移動する処理
空間内においてスパッタ粒子がガスに衝突する機会を減
少させることができ、極めてスパッタリング効率が高
い。さらに、反応ガスはプラズマが生成される凹部と離
隔した位置においてスパッタ粒子に供給されるので、高
効率でリアクティブスパッタリングを行うことができ
る。
According to the present invention, the target of the sputtering gun is provided with a concave portion, and a plasma is formed therein to eject sputtered particles. Therefore, sputtered particles are ejected with extremely high directivity. Therefore, a sufficient amount of sputtered particles can be deposited even in the holes of a highly integrated wafer. Further, when supplying gas to the concave portion, a pressure gradient of the sputtering gas can be formed from the base end side to the distal end side of the concave portion, so that sputtering can be performed even when the processing space in the vacuum chamber is maintained at a low pressure. Can be. Therefore, the chance that the sputtered particles collide with the gas in the processing space where the sputtered particles move can be reduced, and the sputtering efficiency is extremely high. Further, the reactive gas is supplied to the sputtered particles at a position separated from the concave portion where the plasma is generated, so that reactive sputtering can be performed with high efficiency.

【0015】[0015]

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施例
について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0016】図1は、この発明の一実施例に係るマグネ
トロンスパッタリング装置を示す概略構成図である。こ
のマグネトロンスパッタリング装置は、その中で成膜処
理が行われる真空チャンバー10と、マグネトロンスパ
ッタリングガン30の組立体12と、スパッタリングガ
ン30にスパッタリングガス(例えばアルゴンガス)を
供給するためのスパッタリングガス供給源18と、被処
理体としての半導体ウェハWを支持するための支持体1
4と、真空チャンバー10内に反応ガス(例えば窒素ガ
ス)を供給するため反応ガス供給手段を備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a magnetron sputtering apparatus according to one embodiment of the present invention. The magnetron sputtering apparatus includes a vacuum chamber 10 in which a film forming process is performed, an assembly 12 of a magnetron sputtering gun 30, and a sputtering gas supply source for supplying a sputtering gas (eg, argon gas) to the sputtering gun 30. And a support 1 for supporting a semiconductor wafer W as an object to be processed
And a reaction gas supply means for supplying a reaction gas (for example, nitrogen gas) into the vacuum chamber 10.

【0017】真空チャンバー10の側壁には排気口10
aが形成されており、この排気口10aには真空ポンプ
11が接続されている。そして、この真空ポンプ11に
よりチャンバー10内を排気することにより、チャンバ
ー10内が所望の真空度に保持される。
An exhaust port 10 is provided on a side wall of the vacuum chamber 10.
a is formed, and a vacuum pump 11 is connected to the exhaust port 10a. Then, the inside of the chamber 10 is kept at a desired degree of vacuum by evacuating the inside of the chamber 10 by the vacuum pump 11.

【0018】支持体14は真空チャンバー10の底部に
設けられており、加熱機能を有している。この支持体1
4の上方には組立体12が配置される。組立体12に組
み込まれたスパッタリングガン30は凹部32を有する
ターゲット31を備えており、このターゲット31は上
述のガス供給源18から供給されたスパッタリングガス
のプラズマによりスパッタされる。これにより、スパッ
タ粒子がウェハWに向けて射出される。なお、スパッタ
リングガン30の詳細な構造は後述する。
The support 14 is provided at the bottom of the vacuum chamber 10 and has a heating function. This support 1
The assembly 12 is disposed above the upper part 4. The sputtering gun 30 incorporated in the assembly 12 includes a target 31 having a concave portion 32. The target 31 is sputtered by the plasma of the sputtering gas supplied from the gas supply source 18 described above. As a result, sputter particles are ejected toward the wafer W. The detailed structure of the sputtering gun 30 will be described later.

【0019】組立体12と支持体14上のウェハWとの
間にはシャッター17が設けられており、シャッター1
7を閉じた状態で予備スパッタリングを行い、実際のス
パッタリング処理はシャッター17を開けた状態で行わ
れる。
A shutter 17 is provided between the assembly 12 and the wafer W on the support 14.
Pre-sputtering is performed with the shutter 7 closed, and the actual sputtering process is performed with the shutter 17 opened.

【0020】真空チャンバー10の排気口10aと反対
側の側壁には反応ガス供給管15が接続されており、こ
の供給管15に上述した反応ガス供給源16が接続され
ている。そして、反応ガス供給源16から反応ガス供給
管15を介して窒素ガス等の反応ガスがチャンバ10内
に供給される。
A reaction gas supply pipe 15 is connected to a side wall of the vacuum chamber 10 opposite to the exhaust port 10a, and the above-described reaction gas supply source 16 is connected to the supply pipe 15. Then, a reaction gas such as a nitrogen gas is supplied into the chamber 10 from the reaction gas supply source 16 via the reaction gas supply pipe 15.

【0021】組立体12を構成するスパッタリングガン
30は、例えば図2のように構成される。すなわち、ス
パッタリングガン30はターゲット31、アノード3
4、ターゲットクランプ組立体35、ターゲット冷却ブ
ロック36、絶縁材37、磁石38、ヨーク39とから
構成されている。
The sputtering gun 30 constituting the assembly 12 is configured as shown in FIG. 2, for example. That is, the sputtering gun 30 includes the target 31 and the anode 3
4, a target clamp assembly 35, a target cooling block 36, an insulating material 37, a magnet 38, and a yoke 39.

【0022】ターゲット31は、成膜材料例えばアルミ
ニウム、銅、チタン、窒化チタン等から構成され、ウエ
ハWに対向する面に開口する凹部32が形成されてい
る。凹部32は開口端に向かうに従って口径が大きくな
る逆テーパ形状を呈している。この凹部32の底部には
ガス供給孔40が形成されており、上述ガス供給源18
からガス供給孔40を介して凹部32にアルゴンガスな
どのスパッタリングガス(プラズマガス)が供給され
る。
The target 31 is formed of a film-forming material, for example, aluminum, copper, titanium, titanium nitride, etc., and has a concave portion 32 opened on the surface facing the wafer W. The concave portion 32 has an inverted tapered shape whose diameter increases toward the opening end. A gas supply hole 40 is formed at the bottom of the concave portion 32, and the gas supply source 18 is provided.
, A sputtering gas (plasma gas) such as an argon gas is supplied to the concave portion 32 through the gas supply hole 40.

【0023】磁石38はターゲット31の上方、すなわ
ちターゲット31の背面に配置されており、磁石38の
ターゲット31側には、ガス流路を規定するように磁性
体からなるポールピース41が設けられている。ヨーク
39はスパッタリングガン30の外側を規定するように
設けられており、このヨーク39によって、ターゲット
31と磁石38との間およびアノード34と磁石38と
の間が磁気的な閉回路となる。この結果ターゲット31
の開口部側に設けられたアノード34と磁石38との間
に磁力線Mが形成される。すなわち、凹部32に磁界が
形成される。
The magnet 38 is disposed above the target 31, that is, on the rear surface of the target 31. A pole piece 41 made of a magnetic material is provided on the target 31 side of the magnet 38 so as to define a gas flow path. I have. The yoke 39 is provided so as to define the outside of the sputtering gun 30, and the yoke 39 forms a magnetic closed circuit between the target 31 and the magnet 38 and between the anode 34 and the magnet 38. As a result, target 31
The lines of magnetic force M are formed between the anode 34 and the magnet 38 provided on the opening side of. That is, a magnetic field is formed in the recess 32.

【0024】アノード34は例えばアルミニウムで構成
され、ターゲット31の開口部と同等またはこれよりも
大きな開口を有している。そして、スパッタ粒子をシー
ルドするシールドリングとしての役割も兼備する。
The anode 34 is made of, for example, aluminum and has an opening equal to or larger than the opening of the target 31. And it also has a role as a shield ring for shielding sputtered particles.

【0025】ターゲット冷却ブロック36は冷媒通路4
2を有し、略円筒状を呈しており、その内側の空間にタ
ーゲット31が嵌合されている。そして、その開口端側
において、ターゲットクランプ組立体35によってター
ゲット31との間が固定されている。アノード34は、
ヨーク39およびそれ自体に設けられた切欠き部分43
にピン44を挿入して固定され、ターゲットクランプ組
立体35はそれ自体およびターゲット冷却ブロック36
に設けられた切欠き部分43にピン44を挿入して固定
される。ターゲットとアノードとは絶縁材37によって
電気的に絶縁されている。
The target cooling block 36 is connected to the refrigerant passage 4
2 and has a substantially cylindrical shape, and the target 31 is fitted in a space inside the cylindrical shape. At the opening end side, the gap between the target 31 and the target clamp assembly 35 is fixed. The anode 34 is
Yoke 39 and cutout 43 provided on itself
The target clamp assembly 35 is fixed to itself and the target cooling block 36 by inserting a pin 44 into the
The pin 44 is inserted and fixed in the notch 43 provided at the bottom. The target and the anode are electrically insulated by an insulating material 37.

【0026】ターゲット冷却ブロック36の冷媒通路4
2には冷媒給排水管42a、42bを通って冷媒が供給
され、これによりターゲット31が冷却される。なお、
ヨーク39の外側には冷却リング46が設けられてお
り、その中の冷媒通路47には冷却水給排管47a,4
7bを介して冷媒が供給され、これによりヨーク39も
冷却される。
The refrigerant passage 4 of the target cooling block 36
The refrigerant is supplied to 2 through the refrigerant supply / drain pipes 42a and 42b, whereby the target 31 is cooled. In addition,
A cooling ring 46 is provided outside the yoke 39, and a cooling water supply / drain pipe 47a, 4
The refrigerant is supplied via the nozzle 7b, whereby the yoke 39 is also cooled.

【0027】ターゲット31は直流電源45に接続され
ており、この電源45から例えば−300〜−800V
の電圧が印加される。また、アノード34は接地されて
いる。従って、アノード34とターゲット31との間、
すなわち凹部32には電界が形成され、その中に形成さ
れた磁界のうち電界に直交する成分により直交電磁界が
形成される。
The target 31 is connected to a DC power supply 45, for example, from -300 to -800 V
Is applied. The anode 34 is grounded. Therefore, between the anode 34 and the target 31,
That is, an electric field is formed in the concave portion 32, and a component perpendicular to the electric field among the magnetic fields formed therein forms an orthogonal electromagnetic field.

【0028】このように構成されるマグネトロンスパッ
タリング装置においては、先ず、支持体14上に被処理
体としての半導体ウェハWを載置し、真空ポンプ11に
より、真空チャンバー10内を例えば10-9Torr台に真
空排気する。そして、移動機構20により、スパッタリ
ングガン30と被処理体としての半導体ウェハWとの間
に相対的移動を生じさせた状態でスパッタリングを行
う。
In the magnetron sputtering apparatus configured as described above, first, a semiconductor wafer W as an object to be processed is placed on the support 14 and the inside of the vacuum chamber 10 is, for example, 10 −9 Torr by the vacuum pump 11. Evacuate the table. Then, sputtering is performed in a state where relative movement is caused between the sputtering gun 30 and the semiconductor wafer W as the object to be processed by the moving mechanism 20.

【0029】スパッタリングに際しては、スパッタリン
グガン30におけるターゲット31の凹部32に、ガス
供給源18からガス導入孔40を通じてArガス等のス
パッタリングガスすなわちプラズマ生成ガスを供給し
て、0.05〜10mTorr の圧力に保持して、ターゲッ
ト31とアノード34との間に−300〜−800Vの
電圧を印加する。これにより、凹部32内にスパッタリ
ングガスのプラズマが生成される。
At the time of sputtering, a sputtering gas such as an Ar gas, ie, a plasma generating gas, is supplied from the gas supply source 18 to the recess 32 of the target 31 of the sputtering gun 30 through the gas introduction hole 40, and a pressure of 0.05 to 10 mTorr is applied. And a voltage of −300 to −800 V is applied between the target 31 and the anode 34. As a result, a plasma of the sputtering gas is generated in the recess 32.

【0030】プラズマ領域33の電子48は磁力線Mと
ターゲットに印加される電界によって形成される直交電
磁界によりサイクロン運動し、中性アルゴン粒子と衝突
する確率が高まり、イオン化が促進される。イオン化し
たスパッタリングガスは電界によってターゲット31の
壁に衝突する。これにより、スパッタ粒子Sがターゲッ
ト31から叩出される。叩き出されたスパッタ粒子Sは
ターゲットの開口部から射出されるが、ターゲット31
の壁に当ったスパッタ粒子は再びターゲット上に堆積す
る。しかし、このように堆積されたスパッタ粒子も再度
アルゴンイオンによってスパッタされ、ターゲットの開
口から下方に射出され、結果として指向性の高いスパッ
タ粒子Sの流れが得られる。
The electrons 48 in the plasma region 33 perform cyclonic motion due to the orthogonal electromagnetic field formed by the magnetic field lines M and the electric field applied to the target, and the probability of collision with neutral argon particles is increased, and ionization is promoted. The ionized sputtering gas collides with the wall of the target 31 by the electric field. Thereby, the sputtered particles S are beaten out of the target 31. The sputtered sputtered particles S are ejected from the opening of the target.
The sputtered particles hitting the wall of the target again deposit on the target. However, the sputtered particles thus deposited are again sputtered by argon ions and ejected downward from the opening of the target, and as a result, a flow of sputtered particles S with high directivity is obtained.

【0031】この場合に、ターゲット31のガス導入孔
40は径が小さく、凹部32の開口端に向かって径が大
きくなっているので、ガス導入基端からスパッタリング
処理空間60に向かって導入ガスの圧力勾配が形成さ
れ、処理空間60が低圧でもプラズマが安定して生成さ
れる。例えば、プラズマ生成領域33ではプラズマが安
定して生成可能な圧力、例えば1mTorr オーダーとし、
処理空間60ではスパッタ粒子がガスに衝突する機会を
減少できる圧力、例えば0.1mTorr オーダーとするこ
とができる。また、凹部32内の圧力が従来より1オー
ダー低い0.1mTorr オーダー、例えば0.2mTorr で
もプラズマを生成させることが可能である。この場合に
は、処理空間60の圧力をさらに低下させることができ
る。
In this case, the diameter of the gas introduction hole 40 of the target 31 is small, and the diameter increases toward the opening end of the concave portion 32. A pressure gradient is formed, and plasma is stably generated even when the processing space 60 has a low pressure. For example, in the plasma generation region 33, a pressure at which plasma can be generated stably, for example, on the order of 1 mTorr,
In the processing space 60, a pressure capable of reducing the chance of the sputtered particles colliding with the gas can be set to a pressure, for example, on the order of 0.1 mTorr. Further, it is possible to generate plasma even when the pressure in the concave portion 32 is 0.1 mTorr order, which is one order lower than the conventional pressure, for example, 0.2 mTorr. In this case, the pressure in the processing space 60 can be further reduced.

【0032】このように、スパッタリング処理空間60
の圧力が低い状態で、高い指向性を有するスパッタ粒子
によりスパッタリングを行うことができる。従って、コ
ンタクトホールが形成されたウェハにスパッタリング処
理を行う場合においても、高いステップカバレージ及び
ボトムカバレージをもって高効率で薄膜を形成すること
ができる。
As described above, the sputtering processing space 60
In a state where the pressure is low, sputtering can be performed with sputtered particles having high directivity. Therefore, even when a sputtering process is performed on a wafer in which a contact hole is formed, a thin film can be formed with high step coverage and bottom coverage with high efficiency.

【0033】リアクティブスパッタリングを行う場合に
は、反応ガス供給源16から反応ガス供給管15を介し
て真空チャンバー10の処理空間60に反応ガス、例え
ば窒素ガスが導入される。スパッタリングガン30から
のスパッタ粒子Sは処理空間60を通ってウェハWに向
かうから、反応ガスはスパッタ粒子に向かって供給され
ることとなる。スパッタ粒子に向かって供給された反応
ガスはスパッタ粒子と反応し、これにより反応生成物が
生成され、この反応生成物がウェハW上に堆積されるこ
ととなる。例えば、スパッタ粒子がチタンで反応ガスが
窒素ガスの場合には、ウェハW上にTiNが形成される
こととなる。この場合に、反応ガスは、スパッタリング
ガスのプラズマが形成される凹部32から離隔した領域
に供給されるので、高効率のリアクティブスパッタリン
グが達成される。
When performing reactive sputtering, a reaction gas, for example, nitrogen gas is introduced from the reaction gas supply source 16 into the processing space 60 of the vacuum chamber 10 via the reaction gas supply pipe 15. Since the sputtered particles S from the sputtering gun 30 pass through the processing space 60 toward the wafer W, the reaction gas is supplied toward the sputtered particles. The reaction gas supplied toward the sputtered particles reacts with the sputtered particles, whereby a reaction product is generated, and the reaction product is deposited on the wafer W. For example, when the sputtered particles are titanium and the reaction gas is nitrogen gas, TiN is formed on the wafer W. In this case, the reactive gas is supplied to a region separated from the concave portion 32 where the plasma of the sputtering gas is formed, so that highly efficient reactive sputtering is achieved.

【0034】なお、スパッタ粒子の指向性は、ターゲッ
ト31の先端側に設けられたアノード34の長さを変え
ることによって調節することができる。すなわち、アノ
ード34はシールドリングとしても機能する。例えば、
スパッタ粒子の指向性をより高めたい場合には、アノー
ド34を長くする。
The directivity of the sputtered particles can be adjusted by changing the length of the anode 34 provided on the tip side of the target 31. That is, the anode 34 also functions as a shield ring. For example,
When it is desired to further enhance the directivity of the sputtered particles, the anode 34 is made longer.

【0035】このようなスパッタリング処理を繰り返す
と、ターゲット31はスパッタ粒子の発生により徐々に
消耗しスパッタ部49は破線49aで示すように大きく
なっていく。しかし、この場合には凹部32の大きさが
変化するのみで、上述の機能が低下することはない。
When such a sputtering process is repeated, the target 31 is gradually consumed due to generation of sputter particles, and the sputter portion 49 becomes larger as shown by a broken line 49a. However, in this case, only the size of the concave portion 32 changes, and the above-described function does not decrease.

【0036】なお、ターゲット31はターゲット冷却ブ
ロック36の空間に容易に嵌め込まれるように空間の大
きさより少し小さめの大きさに作られる。即ち、ターゲ
ット31外周面と冷却装置の内周面との間には、ターゲ
ット31を容易に脱着でき、かつターゲット31の熱膨
張によりターゲット冷却ブロック36の内周面に密着す
る程度のクリアランスを有する様に構成される。したが
って、消耗したターゲットを交換するときにはターゲッ
トは低温になり縮小しているので、ターゲット31とタ
ーゲット冷却ブロック36との間には間隙が存在し、極
めて容易にターゲット冷却ブロック36からターゲット
31を取外しまた新たなターゲットを取り付けることが
できる。そして、ターゲット電極に電圧を印加するとプ
ラズマが発生し、その際に発生する熱によってターゲッ
ト31およびターゲット冷却ブロック36が膨張し、両
者は確実に固定される。従って、ターゲット31の熱は
ターゲット冷却ブロック36に伝えられるのでターゲッ
ト31自体に冷却手段を設けることなくターゲット31
を冷却することができる。従って、ターゲット31はガ
スの供給孔40を設けるだけの簡単な構造とすることが
できる。また、ターゲット冷却ブロック36への冷却水
給排水管は一度固定すれば着脱する必要のないものであ
り、冷却水の給排水機構も簡単なものとすることができ
る。
The target 31 is made slightly smaller than the size of the space so as to be easily fitted into the space of the target cooling block 36. That is, there is a clearance between the outer peripheral surface of the target 31 and the inner peripheral surface of the cooling device such that the target 31 can be easily detached and attached to the inner peripheral surface of the target cooling block 36 due to thermal expansion of the target 31. It is configured like this. Therefore, when replacing the exhausted target, the temperature of the target is low and the size of the target cooling block 36 is reduced. Therefore, there is a gap between the target 31 and the target cooling block 36, and the target 31 can be removed from the target cooling block 36 very easily. New targets can be attached. Then, when a voltage is applied to the target electrode, plasma is generated, and the heat generated at that time causes the target 31 and the target cooling block 36 to expand, and both are securely fixed. Therefore, since the heat of the target 31 is transmitted to the target cooling block 36, the target 31 can be cooled without providing cooling means on the target 31 itself.
Can be cooled. Therefore, the target 31 can have a simple structure in which only the gas supply holes 40 are provided. Further, the cooling water supply / drain pipe to the target cooling block 36 does not need to be attached / detached once it is fixed, and the cooling water supply / drain mechanism can be simplified.

【0037】ターゲット31の凹部32の形状としては
種々のものを採用することができる。例えば、図3の
(a)〜(c)に示す構造を採用することができる。
(a)では、凹部32の先端部が円筒で底部が漏斗状と
なっており、その底部の中心部にガス供給孔40が形成
されている。(b)では、凹部32の先端部が円錐状で
底部が半球状となっており、(a)の例と同様に底部の
中心部にガス供給孔40が開口している。(c)では、
凹部32の底部を切断した円錐状(四角錐でもよい)と
なっており、ガス供給孔40はやはり底部の中心に形成
されている。次に、組立体として複数のスパッタリング
ガンを有するものを用いた場合について説明する。
Various shapes can be adopted as the shape of the concave portion 32 of the target 31. For example, the structures shown in FIGS. 3A to 3C can be adopted.
In (a), the tip of the recess 32 is cylindrical and the bottom is funnel-shaped, and a gas supply hole 40 is formed in the center of the bottom. In (b), the tip of the concave portion 32 is conical and the bottom is hemispherical, and the gas supply hole 40 is opened at the center of the bottom similarly to the example of (a). In (c),
The bottom of the recess 32 has a conical shape (may be a quadrangular pyramid), and the gas supply hole 40 is also formed at the center of the bottom. Next, a case where an assembly having a plurality of sputtering guns is used will be described.

【0038】被処理体が8インチウェハ以上に大型化し
てくると、被処理体の全ての領域に短時間で薄膜を形成
するために複数のスパッタリングガンが必要となる。こ
の場合の装置構成を図4に示す。図4の装置は、図1の
装置と比較して、組立体12の代わりに複数のスパッタ
リングガン30を有する組立体12aが設けられている
他、支持体14を移動する移動機構20を備えている点
で異なっているが、それ以外の点は実質的に同一であ
る。
When the object to be processed becomes larger than an 8-inch wafer, a plurality of sputtering guns are required to form a thin film in all the regions of the object in a short time. FIG. 4 shows the device configuration in this case. The apparatus shown in FIG. 4 is different from the apparatus shown in FIG. 1 in that an assembly 12a having a plurality of sputtering guns 30 is provided instead of the assembly 12, and a moving mechanism 20 for moving the support 14 is provided. However, the other points are substantially the same.

【0039】移動機構20は、支持体14の下方に設け
られており、支持体14と駆動軸14aで連結されてい
る。この移動機構20は、支持体14を垂直移動(Z方
向)及び回転移動(θ方向)させる第1の移動部21、
並びに水平移動させる第2の移動部22を備えている。
The moving mechanism 20 is provided below the support 14, and is connected to the support 14 by a drive shaft 14a. The moving mechanism 20 includes a first moving unit 21 for vertically moving (Z direction) and rotating (θ direction) the support 14.
And a second moving unit 22 for horizontally moving.

【0040】第1の移動部21は、例えばモーターの回
転をボールねじ機構等により直線駆動力に変換し、駆動
軸14aに連結された載置台14を上下に移動させ、ま
た、モータの回転により支持体14を回転させることが
可能となっている。
The first moving unit 21 converts, for example, the rotation of the motor into a linear driving force by a ball screw mechanism or the like, moves the mounting table 14 connected to the driving shaft 14a up and down, and The support 14 can be rotated.

【0041】第2の移動部22は、Xテーブル23、X
テーブル用レール24、Yテーブル25、Yテーブル用
レール26及び基台27を備えている。Xテーブル23
はレール24上を第1の駆動部21と共にX方向に移動
可能となっている。また、Yテーブル25は、基台27
上に設けられたYテーブル用レール26上を第1の移動
部21及びXテーブル23と共にY方向(X方向に直交
する方向)に移動可能となっている。
The second moving section 22 includes an X table 23, an X table
A table rail 24, a Y table 25, a Y table rail 26, and a base 27 are provided. X table 23
Is movable along the rail 24 in the X direction together with the first drive unit 21. Also, the Y table 25 is
It is movable in the Y direction (a direction orthogonal to the X direction) together with the first moving unit 21 and the X table 23 on the Y table rail 26 provided thereon.

【0042】なお、上述のように、第1の移動部21、
Xテーブル23、Yテーブル25はそれぞれ独立に移動
することができるため、駆動軸14aに連結された載置
台14は、X,Y,Z,θ方向にそれぞれ独立に移動す
ることが可能となる。
As described above, the first moving unit 21
Since the X table 23 and the Y table 25 can move independently of each other, the mounting table 14 connected to the drive shaft 14a can move independently in the X, Y, Z, and θ directions.

【0043】移動機構20は真空チャンバー10の外部
に設けられているため、駆動機構から発生する熱及び埃
が真空チャンバー10内の真空状態に与える悪影響を防
ぐことができる。
Since the moving mechanism 20 is provided outside the vacuum chamber 10, it is possible to prevent heat and dust generated from the driving mechanism from adversely affecting the vacuum state in the vacuum chamber 10.

【0044】支持体14の底部と、真空チャンバー10
の底部との間には、ベローズ28が設けられている。ベ
ローズ28は、支持体14がZ方向に移動する際に伸縮
し、X,Y方向に移動する際には鉛直軸に対して傾いた
方向に変形する。従って、支持体14が移動機構50に
よりX,Y,Z方向に沿って移動しても、真空チャンバ
ー内の真空状態を維持することができる。
The bottom of the support 14 and the vacuum chamber 10
A bellows 28 is provided between the bottom and the bottom. The bellows 28 expands and contracts when the support 14 moves in the Z direction, and deforms in a direction inclined with respect to the vertical axis when moving in the X and Y directions. Therefore, even if the support 14 moves along the X, Y, and Z directions by the moving mechanism 50, the vacuum state in the vacuum chamber can be maintained.

【0045】組立体12aは、例えば7つのスパッタリ
ングガン30で構成され、それらのターゲットは図5に
示すように配列される。図5において、7つのターゲッ
ト31は、スパッタガン組立体12aの中心A及びこの
中心Aを重心とする正六角形の各頂点に配列される。こ
の配列によれば、スパッタリングガン30を最密に配列
することが可能になる。従って一定の大きさを有するス
パッタリングガン30を用いて、スパッタガン組立体1
2aを最小にすることが可能となり、スペース効率の点
で有利である。ただしスパッタリングガン30の配列
は、この配列に限らず、ウエハWの大きさやスパッタリ
ングガン30の開口の大きさ等種々の条件により適宜決
定可能である。このように複数のスパッタリングガン3
0を有する組立体12aを設けた場合に、移動機構20
が必要な理由を以下に説明する。
The assembly 12a is composed of, for example, seven sputtering guns 30, and their targets are arranged as shown in FIG. In FIG. 5, seven targets 31 are arranged at the center A of the sputter gun assembly 12a and at each vertex of a regular hexagon having the center A as the center of gravity. According to this arrangement, the sputtering guns 30 can be arranged in the closest density. Therefore, using the sputtering gun 30 having a certain size, the sputtering gun assembly 1
2a can be minimized, which is advantageous in terms of space efficiency. However, the arrangement of the sputtering guns 30 is not limited to this arrangement, and can be appropriately determined according to various conditions such as the size of the wafer W and the size of the opening of the sputtering gun 30. Thus, a plurality of sputtering guns 3
0 is provided, the moving mechanism 20 is provided.
The reason why is necessary is described below.

【0046】スパッタリングガン30のターゲット31
には凹部32が形成されているため、上述したように、
スパッタ粒子Sは高い指向性をもって射出される。従っ
て、ターゲット31の口径の範囲と対向する位置に存在
するホールには、ほぼ垂直方向より飛翔する多くのスパ
ッタ粒子Sが成膜に供される。しかし、ウェハWが固定
であると、二つの隣接するターゲット31の中間位置に
対向するウェハ位置に向かうスパッタ粒子は少なくな
る。また、スパッタ粒子の垂直成分が減少する。すなわ
ち、ウェハWが固定の場合には、スパッタ粒子のウェハ
W面内での堆積量や入射角度のばらつきが生じる。従っ
て、このような不都合を回避するために移動機構20に
よってスパッタリングガン30とウェハWとの間に相対
移動を生じさせるのである。このような相対移動の例を
図5及び図6を参照して説明する。
The target 31 of the sputtering gun 30
Is formed with a concave portion 32, as described above,
Sputtered particles S are emitted with high directivity. Therefore, a large number of sputtered particles S that fly from a substantially vertical direction are provided for film formation in a hole located at a position facing the range of the diameter of the target 31. However, when the wafer W is fixed, the amount of sputtered particles directed to the wafer position facing the intermediate position between two adjacent targets 31 decreases. Also, the vertical component of the sputtered particles is reduced. That is, when the wafer W is fixed, the amount of sputter particles deposited on the surface of the wafer W and the incident angle vary. Therefore, in order to avoid such inconvenience, relative movement is caused between the sputtering gun 30 and the wafer W by the moving mechanism 20. An example of such a relative movement will be described with reference to FIGS.

【0047】一例として、図6に示すウェハWの主面と
平行な方向であるX方向及びY方向にウェハWをラスタ
スキャンするようにする。この場合のラスタスキャン
は、例えば図5に示すように互いに隣接する二つのター
ゲット31の中心位置AとBとの距離L1とCとC´と
の距離L2の1/2の範囲で図中矢印に沿ってラスタス
キャンさせる。これにより、ウェハWをほぼ同じ条件で
十分な量のスパッタ粒子を均一に堆積させることが可能
となる。
As an example, the wafer W is raster-scanned in the X and Y directions parallel to the main surface of the wafer W shown in FIG. In this case, the raster scan is performed, for example, as shown in FIG. Raster scan along. Thus, a sufficient amount of sputter particles can be uniformly deposited on the wafer W under substantially the same conditions.

【0048】次に、図6において、Z方向にウェハWを
移動した場合について説明する。この場合、スパッタガ
ン組立体12をウエハWに接近させると、コンタクトホ
ールから見たターゲット18に対する見込み角が増加
し、コンタクトホールの肩部に、より多くのスパッタ粒
子が堆積される。また逆に、スパッタガン組立体12を
遠ざけると、見込み角が減少して、コンタクトホール内
に、より多くのスパッタ粒子が堆積される。従って、Z
方向にウェハWを移動させることにより、膜の形状の制
御が可能となる。
Next, a case where the wafer W is moved in the Z direction in FIG. 6 will be described. In this case, when the sputter gun assembly 12 is moved closer to the wafer W, the prospective angle with respect to the target 18 viewed from the contact hole increases, and more sputter particles are deposited on the shoulder of the contact hole. Conversely, when the sputter gun assembly 12 is moved away, the expected angle is reduced, and more sputter particles are deposited in the contact holes. Therefore, Z
The shape of the film can be controlled by moving the wafer W in the direction.

【0049】この場合のZ方向の移動を行なう範囲は、
例えば100mm〜250mmであり、この範囲内なら
ば真空チャンバー10の容積を変更させることなくZ方
向への移動が可能となる。
In this case, the range of movement in the Z direction is
For example, it is 100 mm to 250 mm, and within this range, it is possible to move in the Z direction without changing the volume of the vacuum chamber 10.

【0050】なお、X,YおよびZ方向の移動は、前述
したようにそれぞれ独自に移動が可能であり、必要に応
じていずれか一方向のみでもよく、これらの移動方向を
組み合わせてもよい。これらを組み合わせることによ
り、より均一性の高い膜を形成することが可能になる。
The movement in the X, Y, and Z directions can be independently performed as described above, and may be performed in only one direction, if necessary, or a combination of these movement directions. By combining these, a film with higher uniformity can be formed.

【0051】なお、このようなX,YおよびZ方向の移
動の他に、ウエハWの中心を回転軸とする回転移動させ
てもよい。この回転移動により、ターゲット18の中心
を結ぶ円周上において、膜形成の均一性を向上させるこ
とが可能となる。なお、ウェハWの回転移動は、X,
Y,Z軸方向の移動のいずれか1以上と組み合わせて行
ってもよいし、回転移動のみを単独で行ってもよい。
In addition to the movement in the X, Y, and Z directions, the wafer W may be rotated around the center of the wafer W as a rotation axis. This rotational movement makes it possible to improve the uniformity of film formation on the circumference connecting the center of the target 18. The rotational movement of the wafer W is represented by X,
The movement may be performed in combination with any one or more of the movements in the Y and Z axis directions, or only the rotational movement may be performed alone.

【0052】また、ウエハWの中心よりオフセットされ
た偏心軸を中心軸とする偏心回転移動をさせてもよい。
上述のようにウエハWの中心を回転軸とする回転移動を
させる場合には、半径方向の膜形成の均一性を向上させ
ようとすれば、周辺に位置するターゲットの中心からの
距離を別個異なるものとする必要がある。このようにし
た場合、スパッタガン組立体におけるターゲット31の
配列を最密構造とすることが困難となり、さらに装置構
造が煩雑にならざるを得ない。しかしこのように偏心回
転移動を行えば、ターゲット31の配列を図5に示す最
密構造としたまま、装置構造を煩雑化することなく、円
周方向に加えて半径方向の膜形成の均一性を向上させる
ことが可能となる。なお、この場合にも、ウェハWの回
転移動はをX,Y,Z軸方向の移動のいずれか1以上と
組み合わせて行ってもよいし、回転移動のみを単独で行
ってもよい。
Further, an eccentric rotational movement about an eccentric axis offset from the center of the wafer W may be performed.
As described above, when the rotational movement is performed with the center of the wafer W as the rotation axis, the distance from the center of the target located in the periphery is different from each other in order to improve the uniformity of film formation in the radial direction. It needs to be. In such a case, it is difficult to arrange the targets 31 in the sputter gun assembly in a close-packed structure, and the structure of the apparatus must be complicated. However, by performing the eccentric rotational movement in this manner, the uniformity of film formation in the radial direction as well as in the circumferential direction can be maintained without complicating the device structure while keeping the arrangement of the targets 31 in the close-packed structure shown in FIG. Can be improved. In this case as well, the rotational movement of the wafer W may be performed in combination with any one or more of the movements in the X, Y, and Z directions, or only the rotational movement may be performed alone.

【0053】さらに、組立体12aの中心軸の位置とウ
ェハWの中心軸の位置をずらして、双方を夫々を回転さ
せるようにしてもよい。このような回転移動を生じさせ
ることにより、広い2次元平面で、膜形成の均一性を向
上させることが可能となる。以上のような回転移動を行
う場合には、気密シールとして磁気シール、Oリングそ
の他の回転を許容する気密シールを採用すればよい。
Further, the position of the center axis of the assembly 12a and the position of the center axis of the wafer W may be shifted, and both may be rotated. By causing such a rotational movement, it is possible to improve the uniformity of film formation on a wide two-dimensional plane. When the above rotational movement is performed, a magnetic seal, an O-ring, or another hermetic seal that allows rotation can be used as the hermetic seal.

【0054】なお、スパッタリングガンとウェハWとの
相対移動は、上述の態様に限るものではなく、X,Y,
Z方向、円運動、偏心運動、及び自公転運動を種々組み
合わせて行うことができる。また、このような相対移動
は、ステップモータを用いて間欠的に行ってもよいし、
連続的な移動であってもよい。
Incidentally, the relative movement between the sputtering gun and the wafer W is not limited to the above-described embodiment, but may be X, Y,
Various combinations of the Z direction, the circular motion, the eccentric motion, and the orbital motion can be performed. Such relative movement may be performed intermittently using a step motor,
It may be a continuous movement.

【0055】次に、スパッタリングガンの変形例につい
て説明する。この発明で用いるスパッタリングガンとし
ては、図2の構造のものに限らず、例えば図7及び図8
に示すような構造のものを採用することができる。
Next, a modification of the sputtering gun will be described. The sputtering gun used in the present invention is not limited to the one shown in FIG.
The structure shown in FIG.

【0056】図7は、ヨークを用いずに複数の磁石を用
いたものであり、図8は磁界形成手段として電磁石を用
いたものである。なお、図7,8において、図2と実質
的に同一なものには同一の符号を付して説明を省略す
る。
FIG. 7 shows a case where a plurality of magnets are used without using a yoke, and FIG. 8 shows a case where an electromagnet is used as a magnetic field forming means. 7 and 8, those substantially the same as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0057】図7のスパッタリングガンは、ターゲット
31の上方、すなわち背面側に円柱状の磁石61が配置
され、ターゲット31の先端側に環状の磁石62が配置
されている。磁石61のターゲット31側には、ガス流
路を規定するように磁性体からなるポールピース63が
接続されている。ポールピース63の先端部63aはね
じが形成されており、ポールピースの本体にねじ固定さ
れ、先端部63aのみ交換可能となっている。磁石61
からポールピース63を介して磁石62へ磁力線が形成
され、結果として図2のスパッタリングガンと同様に、
凹部32に磁界が形成される。ターゲット冷却ブロック
36には螺旋形の冷媒通路68aが設けられており、冷
媒給排水管68を通って冷媒が供給される。また、ポー
ルピース63の周囲にはポールピース用の冷却リング6
6が設けられており、この冷却リング66には冷媒通路
67aが形成されていて、冷媒給配水管67を通って冷
媒が供給される。さらに、アノード34の周囲にはアノ
ード用冷却リング69が設けられ、その中に冷媒通路6
9aが形成されている。このスパッタリングガンの外周
はステンレススチール部材71で囲撓されており、ステ
ンレススチール部材71とターゲット冷却ブロック36
との間は、絶縁部材72で絶縁されている。なお、参照
符号65はターゲット31と冷却ブロック36との間に
介在された巣ぺーサーであり、64は絶縁部材、70は
クランプ部材である。
In the sputtering gun shown in FIG. 7, a columnar magnet 61 is arranged above the target 31, that is, on the back side, and an annular magnet 62 is arranged on the tip side of the target 31. A pole piece 63 made of a magnetic material is connected to the target 31 side of the magnet 61 so as to define a gas flow path. The tip portion 63a of the pole piece 63 is formed with a screw, and is fixed to the body of the pole piece with a screw, and only the tip portion 63a is replaceable. Magnet 61
The magnetic field lines are formed on the magnet 62 via the pole piece 63 from the magnet, and as a result, similar to the sputtering gun of FIG.
A magnetic field is formed in the recess 32. The target cooling block 36 is provided with a spiral refrigerant passage 68 a, and the refrigerant is supplied through the refrigerant supply / drain pipe 68. A cooling ring 6 for the pole piece is provided around the pole piece 63.
The cooling ring 66 is provided with a refrigerant passage 67 a through which a refrigerant is supplied through a refrigerant supply / distribution pipe 67. Further, an anode cooling ring 69 is provided around the anode 34, in which the refrigerant passage 6 is provided.
9a are formed. The outer periphery of the sputtering gun is bent by a stainless steel member 71, and the stainless steel member 71 and the target cooling block 36
Are insulated by an insulating member 72. Reference numeral 65 is a cavity spacer interposed between the target 31 and the cooling block 36, 64 is an insulating member, and 70 is a clamp member.

【0058】図8のスパッタリングガンは、図2におけ
る永久磁石38を電磁石80に置き換えた以外、基本的
に図3のものと同じ構造を有している。このように電磁
石80を用いることにより、ターゲットの消耗に応じて
電流を変化させ、磁界の大きさを変化させることができ
る。
The sputtering gun of FIG. 8 has basically the same structure as that of FIG. 3 except that the permanent magnet 38 of FIG. By using the electromagnet 80 in this manner, the current can be changed according to the consumption of the target, and the magnitude of the magnetic field can be changed.

【0059】次に、この発明の他の態様について説明す
る。上記態様においては、窒素などの反応ガスをチャン
バ10から処理空間60に導入するようにしたが、ここ
では、反応ガス供給手段をスパッタリングガン自体に設
けた例について説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the above embodiment, the reaction gas such as nitrogen is introduced from the chamber 10 into the processing space 60. However, an example in which the reaction gas supply means is provided in the sputtering gun itself will be described.

【0060】図9は反応ガス供給手段を備えたスパッタ
リングガンを示す断面図である。図9のスパッタリング
ガンは基本構成は図7と同様であり、図7と同じものに
は同じ符号を付している。図9において、参照符号93
は窒素ガス等の反応ガスを供給するための反応ガス供給
源である。この反応ガス供給源93からの反応ガスは、
スパッタガンに形成された反応ガス供給孔94を通っ
て、アノード34の中空部に導入される。
FIG. 9 is a sectional view showing a sputtering gun provided with a reaction gas supply means. The basic configuration of the sputtering gun of FIG. 9 is the same as that of FIG. 7, and the same components as those of FIG. 7 are denoted by the same reference numerals. In FIG.
Is a reaction gas supply source for supplying a reaction gas such as nitrogen gas. The reaction gas from the reaction gas supply source 93 is
The gas is introduced into the hollow portion of the anode 34 through a reaction gas supply hole 94 formed in the sputtering gun.

【0061】一方、スパッタリングガスとしてのアルゴ
ンガスは、ガス供給導入孔40を介して凹部32へ供給
される。この場合にアルゴンガスはプラズマ領域を通過
するためイオン化効率が高く、スパッタリング効率が高
い。凹部32において生成されたプラズマにより叩き出
されたスパッタ粒子は、凹部32からアノード34の中
空部を経て処理空間60にへ飛翔する。そして、アノー
ド34の中空部においてスパッタ粒子に反応ガスが供給
されることとなり、これらは凹部32からアノード34
に向かう電子の作用等により反応して反応生成物粒子が
形成され、この反応生成物粒子がウェハに堆積され、リ
アクティブスパッタリングが実現される。例えば、スパ
ッタ粒子がTiで反応ガスがN2 の場合にはTiNを堆
積させることができる。この態様においても、反応ガス
はスパッタリングガスのプラズマが形成される凹部32
から離隔した領域に供給されるので、高効率のリアクテ
ィブスパッタリングが達成される。
On the other hand, an argon gas as a sputtering gas is supplied to the recess 32 through the gas supply introduction hole 40. In this case, since the argon gas passes through the plasma region, the ionization efficiency is high and the sputtering efficiency is high. Sputtered particles struck out by the plasma generated in the concave portion 32 fly from the concave portion 32 to the processing space 60 through the hollow portion of the anode 34. Then, a reactive gas is supplied to the sputtered particles in the hollow portion of the anode 34, and these are supplied from the concave portion 32 to the anode 34.
A reaction product particle is formed by the action of electrons toward the substrate and the like, and the reaction product particle is deposited on the wafer, thereby realizing reactive sputtering. For example, if the sputtered particles reactive gas Ti is N 2 can be deposited TiN. Also in this embodiment, the reaction gas is formed in the recess 32 where the plasma of the sputtering gas is formed.
Since it is supplied to a region remote from the, high-efficiency reactive sputtering is achieved.

【0062】また、この例での他の利点としては、反応
ガスをターゲットとアノードとの隙間から導入するた
め、電極間へのスパッタ粒子の回り込みを防ぐことがで
きるということが挙げられる。さらに処理空間60の圧
力が低いためスパッタ粒子の導入ガスによる散乱がなく
なり、かつ回り込みも少なくなったため、処理空間回り
のシールド板を小さくすることもできる。
Another advantage of this embodiment is that the reaction gas is introduced from the gap between the target and the anode, so that it is possible to prevent sputter particles from flowing between the electrodes. Further, since the pressure in the processing space 60 is low, scattering of sputter particles due to the introduced gas is eliminated, and the wraparound is reduced, so that the shield plate around the processing space can be made small.

【0063】さらにまた、スパッタリングガスのコンダ
クタンスを大きくとることができ、排気装置を大型化す
ることなく排気能力を一桁増加することができるため、
放電圧力の低下との相乗効果によりバックグランド圧力
が二桁改善され、膜質の改善に大きく寄与する。
Further, the conductance of the sputtering gas can be increased, and the exhaust capacity can be increased by one digit without increasing the size of the exhaust device.
The background pressure is improved by two orders of magnitude due to a synergistic effect with the reduction of the discharge pressure, which greatly contributes to the improvement of the film quality.

【0064】なお、ここでは基本的に図7のスパッタリ
ングガンに反応ガス供給手段を設けた例を示したが、図
2及び図8のスパッタリングガンにも同様な反応ガス供
給手段を設けることができることは言うまでもない。
Although the example in which the reactive gas supply means is basically provided in the sputtering gun of FIG. 7 is shown here, the same reactive gas supply means can be provided in the sputtering guns of FIGS. 2 and 8. Needless to say.

【0065】窒素ガスのみでスパッタリングを行う場合
の成膜レートは、アルゴンガスのみでスパッタリングを
行う場合の約1/5であるが、上述のようにスパッタ粒
子が飛翔している領域に窒素ガスを供給した場合には窒
素ガスのみのスパッタリングに比較して3倍以上の成膜
レートである。
The film formation rate when sputtering is performed only with nitrogen gas is about 1/5 of that when sputtering is performed only with argon gas. However, as described above, nitrogen gas is applied to the region where sputtered particles fly. When supplied, the film formation rate is three times or more as compared with sputtering using only nitrogen gas.

【0066】また、膜質の観点からは、通常のスパッタ
リングにおいて行われているように、被処理体に負の直
流バイアス又は負の交流バイアス、又はこれらの両方を
印加することが好ましい。これにより、形成される膜が
稠密となって膜質が一層向上する。形成する膜がTiN
の場合には、これにより膜の低抵抗化を図ることができ
る。
Further, from the viewpoint of film quality, it is preferable to apply a negative DC bias or a negative AC bias, or both of them to the object to be processed, as is performed in normal sputtering. Thereby, the formed film becomes dense and the film quality is further improved. The film to be formed is TiN
In this case, the resistance of the film can be reduced.

【0067】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
となく種々変形可能である。例えば、上記実施例は被処
理体として半導体ウェハを用いた例について示したが、
これに限定されるものでなく、例えばLCD基板、磁気
ディスク及び磁気テープ等にも適用可能である。また、
移動機構により支持体を移動するようにしたが、被処理
体とスパッタリングガンとの間の相対移動が生じればよ
く、スパッタリングガンを移動させてもよい。
The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, although the above-described embodiment has been described with respect to an example in which a semiconductor wafer is used as an object to be processed,
The present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, LCD substrates, magnetic disks, magnetic tapes, and the like. Also,
Although the support is moved by the moving mechanism, it is sufficient that relative movement between the object to be processed and the sputtering gun occurs, and the sputtering gun may be moved.

【0068】[0068]

【発明の効果】この発明によれば、高集積度のウェハの
ホール内にも十分な量のスパッタ粒子を堆積することが
でき、スパッタリング処理空間全体のスパッタガス圧を
低く維持した状態でスパッタリングすることが可能であ
り、さらに高効率でリアクティブスパッタリングを実施
することができるマグネトロンスパッタリング装置及び
スパッタリングガンが提供される。
According to the present invention, a sufficient amount of sputter particles can be deposited even in a hole of a highly integrated wafer, and sputtering is performed while maintaining a low sputter gas pressure in the entire sputtering processing space. A magnetron sputtering apparatus and a sputtering gun capable of performing reactive sputtering with higher efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係るマグネトロンスパッタ
リング装置を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a magnetron sputtering apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置に用いられるスパッタリングガンの
一態様を示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of a sputtering gun used in the apparatus of FIG.

【図3】ターゲットの形状の例を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of the shape of a target.

【図4】本発明の他の実施例に係るマグネトロンスパッ
タリング装置を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a magnetron sputtering apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図5】図4の装置の組立体におけるターゲットの配列
を模式的に示す図。
FIG. 5 is a view schematically showing an arrangement of targets in the assembly of the apparatus shown in FIG. 4;

【図6】図4の装置におけるウェハとスパッタリングガ
ンとの間の相対移動を説明する模式図。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating relative movement between a wafer and a sputtering gun in the apparatus of FIG.

【図7】本発明のマグネトロンスパッタリング装置に用
いられるスパッタリングガンの他の例を示す図。
FIG. 7 is a view showing another example of a sputtering gun used in the magnetron sputtering apparatus of the present invention.

【図8】本発明のマグネトロンスパッタリング装置に用
いられるスパッタリングガンのさらに他の例を示す図。
FIG. 8 is a view showing still another example of a sputtering gun used in the magnetron sputtering apparatus of the present invention.

【図9】本発明の一実施例に係るスパッタリングガンを
示す断面図。
FIG. 9 is a sectional view showing a sputtering gun according to one embodiment of the present invention.

【図10】従来の平板状スパッタリングガンを用いてコ
ンタクトホールに薄膜を形成する状態を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a state in which a thin film is formed in a contact hole by using a conventional flat-plate sputtering gun.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…真空チャンバ、 12,12a…組立体、1
4…支持体、 15…反応ガス供給管、16,93
…反応ガス供給源、 18…スパッタリングガス供給
源、30…スパッタリングガン、 31…ターゲッ
ト、32…凹部、 34…アノ−ド、 38…
磁石、39…ヨーク、 40…スパッタリングガス
供給孔、45…電源、 94…反応ガス供給孔、
S…スパッタ粒子 W…ウェハ
10: vacuum chamber, 12, 12a: assembly, 1
4 ... Support, 15 ... Reaction gas supply pipe, 16,93
... Reaction gas supply source, 18 ... Sputtering gas supply source, 30 ... Sputtering gun, 31 ... Target, 32 ... Concave part, 34 ... Anode, 38 ...
Magnet, 39: yoke, 40: sputtering gas supply hole, 45: power supply, 94: reaction gas supply hole,
S: Sputtered particles W: Wafer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/203 H01L 21/31 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 14/00-14/58 H01L 21/203 H01L 21/31

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 真空容器と、この真空容器内に配置され
た被処理体と、前記真空容器の内部に配置され、スパッ
タ粒子を射出するためのスパッタリングガンとを具備
し、 前記スパッタリングガンは、凹部状ターゲットを有し、
その凹部の先端部が円筒で底部が漏斗状または凹部の先
端部が円錐状で底部が半球状もしくは凹部の底部を切断
した円錐状または四角錐状であり、 前記凹部状ターゲットの底部からスパッタリングガスを
凹部状ターゲット内に供給するスパッタリングガス供給
手段と、前記凹部状ターゲットに電力を印加して前記ス
パッタリングガスでプラズマを生成し、前記凹部状ター
ゲット内に電界を形成するための電界形成手段と、前記
凹部状ターゲット内に形成された前記電界に対して直交
する成分を含む磁界を形成する磁界形成手段とを有した
ことを特徴とするマグネトロンスパッタリング装置。
1. A vacuum vessel, an object to be processed arranged in the vacuum vessel, and a sputtering gun arranged inside the vacuum vessel to eject sputtered particles, wherein the sputtering gun comprises: Having a concave target,
The tip of the recess is cylindrical and the bottom is funnel-shaped, or the tip of the recess is conical and the bottom is hemispherical or conical or truncated pyramid with the bottom of the recess cut off. A sputtering gas supply unit for supplying the inside of the concave target, a power generation means for applying power to the concave target to generate plasma with the sputtering gas, and forming an electric field in the concave target, Magnetic field forming means for forming a magnetic field including a component orthogonal to the electric field formed in the concave target.
【請求項2】 真空容器と、この真空容器の内部に配置
され、スパッタ粒子を射出するためのスパッタリングガ
ンと、前記真空容器内において薄膜を形成すべき被処理
体を支持するための支持体と、前記真空容器内に反応ガ
スを供給する反応ガス供給手段とを具備し、 前記スパッタリングガンは、凹部状ターゲットを有し、
その凹部の先端部が円筒で底部が漏斗状または凹部の先
端部が円錐状で底部が半球状もしくは凹部の底部を切断
した円錐状または四角錐状であり、 前記凹部状ターゲットの底部からスパッタリングガスを
凹部状ターゲット内に供給するスパッタリングガス供給
手段と、前記凹部状ターゲットに電力を印加して前記ス
パッタリングガスでプラズマを生成し、前記凹部状ター
ゲット内に電界を形成するための電界形成手段と、前記
凹部状ターゲット内に形成された前記電界に対して直交
する成分を含む磁界を形成する磁界形成手段とを有し、 前記反応ガスは、前記凹部状ターゲットと隔離した領域
に供給され、前記凹部状ターゲット内から前記プラズマ
で生成されたスパッタ粒子と反応して反応生成物を前記
被処理体上に堆積することを特徴とするマグネトロンス
パッタリング装置。
2. A vacuum vessel, a sputtering gun disposed inside the vacuum vessel for injecting sputter particles, and a support for supporting an object to be formed with a thin film in the vacuum vessel. And a reaction gas supply unit for supplying a reaction gas into the vacuum vessel, wherein the sputtering gun has a concave target,
The tip of the recess is cylindrical and the bottom is funnel-shaped, or the tip of the recess is conical and the bottom is hemispherical or conical or truncated pyramid with the bottom of the recess cut off. A sputtering gas supply unit for supplying the inside of the concave target, a power generation means for applying power to the concave target to generate plasma with the sputtering gas, and forming an electric field in the concave target, Magnetic field forming means for forming a magnetic field including a component orthogonal to the electric field formed in the concave target, wherein the reaction gas is supplied to a region isolated from the concave target, and Reacting with sputter particles generated by the plasma from within the target and depositing a reaction product on the object to be processed. That magnetron sputtering apparatus.
【請求項3】 凹部の先端部が円筒で底部が漏斗状また
は凹部の先端部が円錐状で底部が半球状もしくは凹部の
底部を切断した円錐状または四角錐状の凹部状ターゲッ
トと、 前記凹部状ターゲットの底部からスパッタリングガスを
凹部状ターゲット内に供給するスパッタリングガス供給
手段と、前記凹部状ターゲットに電力を印加して前記ス
パッタリングガスでプラズマを生成し、前記凹部状ター
ゲット内に電界を形成するための電界形成手段と、前記
凹部状ターゲット内に形成された前記電界に対して直交
する成分を含む磁界を形成する磁界形成手段とを有した
ことを特徴とするスパッタリングガン。
3. A conical or quadrangular pyramid-shaped target in which the tip of the recess is a cylinder and the bottom is a funnel or the tip of the recess is conical and the bottom is a hemisphere or a truncated bottom of the recess. Gas supply means for supplying a sputtering gas into the concave target from the bottom of the concave target, and applying a power to the concave target to generate plasma with the sputtering gas, thereby forming an electric field in the concave target. And a magnetic field forming means for forming a magnetic field including a component orthogonal to the electric field formed in the concave target.
【請求項4】 凹部の先端部が円筒で底部が漏斗状また
は凹部の先端部が円錐状で底部が半球状もしくは凹部の
底部を切断した円錐状または四角錐状の凹部状ターゲッ
トと、 前記凹部状ターゲットの底部からスパッタリングガスを
凹部状ターゲット内に供給するスパッタリングガス供給
手段と、前記凹部状ターゲットに電力を印加して前記ス
パッタリングガスでプラズマを生成し、前記凹部状ター
ゲット内に電界を形成するための電界形成手段と、前記
凹部状ターゲット内に形成された前記電界に対して直交
する成分を含む磁界を形成する磁界形成手段とを有し、 前記プラズマと隔離した位置において前記プラズマによ
って前記凹部状ターゲットから叩き出されたスパッタ粒
子に反応ガスを供給する反応ガス供給手段を備え、前記
凹部状ターゲット内から前記プラズマで生成されたスパ
ッタ粒子を射出させることを特徴とするスパッタリング
ガン。
4. A conical or quadrangular pyramid-shaped target in which the tip of the recess is a cylinder and the bottom is a funnel or the tip of the recess is conical and the bottom is a hemisphere or the bottom of the recess is cut off, Gas supply means for supplying a sputtering gas into the concave target from the bottom of the concave target, and applying a power to the concave target to generate plasma with the sputtering gas, thereby forming an electric field in the concave target. And a magnetic field forming means for forming a magnetic field including a component orthogonal to the electric field formed in the concave target, the concave portion being formed by the plasma at a position separated from the plasma. A reactive gas supply means for supplying a reactive gas to sputtered particles struck out of the concave target; Sputtering gun, characterized in that from Tsu in preparative emit the sputtered particles generated by the plasma.
【請求項5】 前記被処理体に負の直流バイアスを導入
する手段をさらに有することを特徴とする請求項1また
は2記載のマグネトロンスパッタリング装置。
5. The magnetron sputtering apparatus according to claim 1, further comprising means for introducing a negative DC bias to the object.
【請求項6】 前記被処理体に負の交流バイアスを導入
する手段をさらに有することを特徴とする請求項1また
は2記載のマグネトロンスパッタリング装置。
6. The magnetron sputtering apparatus according to claim 1, further comprising means for introducing a negative AC bias to the object to be processed.
【請求項7】 前記被処理体に負の直流及び交流バイア
スを導入する手段をさらに有することを特徴とする請求
項1または2記載のマグネトロンスパッタリング装置。
7. The magnetron sputtering apparatus according to claim 1, further comprising means for introducing a negative DC and AC bias to the object to be processed.
【請求項8】 前記凹部状ターゲットの基端側から先端
側にかけて前記凹部内に圧力勾配が形成されることを特
徴とする請求項3または4記載のスパッタリングガン。
8. The sputtering gun according to claim 3, wherein a pressure gradient is formed in the concave portion from the base end side to the distal end side of the concave target.
【請求項9】 前記凹部状ターゲットの開口部側にアノ
ードが設置され、このアノードに環状の磁石を設けたこ
とを特徴とする請求項3または4記載のスパッタリング
ガン。
9. The sputtering gun according to claim 3, wherein an anode is provided on the opening side of the concave target, and an annular magnet is provided on the anode.
【請求項10】 前記凹部状ターゲットの開口部側にア
ノードが設置され、このアノードの中空部を長くするこ
とで指向性を高めたことを特徴とする請求項3または4
記載のスパッタリングガン。
10. The directivity is improved by installing an anode on the opening side of the concave target and making the hollow portion of the anode longer.
The described sputtering gun.
【請求項11】 前記真空容器内に設置され、被処理体
を設置する支持体は移動機構を備えていることを特徴と
する請求項1または2記載のマグネトロンスパッタリン
グ装置。
11. The magnetron sputtering apparatus according to claim 1, wherein the support installed in the vacuum vessel and on which the object to be processed is installed has a moving mechanism.
【請求項12】 前記スパッタリングガンは、被処理体
との間で相対移動可能であることを特徴とする請求項1
または2記載のマグネトロンスパッタリング装置。
12. The apparatus according to claim 1, wherein the sputtering gun is relatively movable between the object and the object to be processed.
Or the magnetron sputtering apparatus according to 2.
【請求項13】 前記スパッタリングガンを組立体に複
数有することを特徴とする請求項1または2記載のマグ
ネトロンスパッタリング装置。
13. The magnetron sputtering apparatus according to claim 1, wherein a plurality of said sputtering guns are provided in an assembly.
JP04329346A 1992-12-09 1992-12-09 Magnetron sputtering device and sputtering gun Expired - Fee Related JP3094050B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04329346A JP3094050B2 (en) 1992-12-09 1992-12-09 Magnetron sputtering device and sputtering gun

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04329346A JP3094050B2 (en) 1992-12-09 1992-12-09 Magnetron sputtering device and sputtering gun

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06172995A JPH06172995A (en) 1994-06-21
JP3094050B2 true JP3094050B2 (en) 2000-10-03

Family

ID=18220432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04329346A Expired - Fee Related JP3094050B2 (en) 1992-12-09 1992-12-09 Magnetron sputtering device and sputtering gun

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3094050B2 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5482611A (en) * 1991-09-30 1996-01-09 Helmer; John C. Physical vapor deposition employing ion extraction from a plasma
JP2001234336A (en) * 2000-02-18 2001-08-31 Ulvac Japan Ltd Sputtering method and sputtering system
DE10216671A1 (en) * 2002-04-15 2003-12-18 Applied Films Gmbh & Co Kg coating plant
JP4493284B2 (en) * 2003-05-26 2010-06-30 キヤノンアネルバ株式会社 Sputtering equipment
JP2005048260A (en) 2003-07-31 2005-02-24 Canon Inc Reactive sputtering method
JP2009144252A (en) * 2009-03-23 2009-07-02 Canon Inc Reactive sputtering device and reactive sputtering method
WO2010134346A1 (en) * 2009-05-20 2010-11-25 株式会社アルバック Film-forming method and film-forming apparatus
JP5380161B2 (en) 2009-06-02 2014-01-08 株式会社日立製作所 Transparent conductive film and electronic device using the same
CN102965615A (en) * 2011-08-30 2013-03-13 无锡华润上华科技有限公司 Cavity used in PVD processing and PVD processing method
CN111893441A (en) * 2019-05-06 2020-11-06 领凡新能源科技(北京)有限公司 Preparation method of film and reaction chamber
CN113862625B (en) * 2021-09-27 2022-11-22 上海集成电路材料研究院有限公司 High-flux film deposition equipment and film deposition method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06172995A (en) 1994-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5334302A (en) Magnetron sputtering apparatus and sputtering gun for use in the same
US4547279A (en) Sputtering apparatus
US5702573A (en) Method and apparatus for improved low pressure collimated magnetron sputter deposition of metal films
US6562200B2 (en) Thin-film formation system and thin-film formation process
EP1746181A2 (en) Improved magnetron sputtering system for large-area substrates
JPH073450A (en) Magnetron sputtering source for low-pressure operation
JP2000144399A (en) Sputtering device
US5194131A (en) Apparatus and method for multiple ring sputtering from a single target
US6444099B1 (en) Ionizing sputtering method
JP3094050B2 (en) Magnetron sputtering device and sputtering gun
KR100532805B1 (en) Apparatus and method for depositing a film on a substrate
TWI840426B (en) Tilted magnetron in a pvd sputtering deposition chamber
JPH10212573A (en) Ionized pvd source to generate uniform low particle deposition
JP2001515966A (en) Vacuum sputtering equipment
JPH036221B2 (en)
US5378341A (en) Conical magnetron sputter source
US6066242A (en) Conical sputtering target
JPH06505051A (en) Equipment with magnetron sputter coating method and rotating magnet cathode
US6235170B1 (en) Conical sputtering target
US6432286B1 (en) Conical sputtering target
JP3562595B2 (en) Sputtering equipment
JP3069180B2 (en) Hollow magnetron sputtering electrode
JP2895506B2 (en) Sputtering equipment
JPH024966A (en) Sputtering device
JPH04371575A (en) Sputtering device

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120728

Year of fee payment: 12

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees