JPS6043482A - スパツタリング装置 - 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】 （ａ）　発明の技術分野 本発明は膜厚分布を改良したスパッタリング装置５゛、
の構造に関する。

（ｂ）技術の背開 半導体ＩＣの製造グロセスにおいて導体層などの形成の
ためにスパッタリング装置が多く使われている。この理
由は高融点飼料の膜を容易に形成できること、膜と基板
との付着力が強めこと、広い面積に互って均質な膜を得
ることができることなどの外に長時間連続使用方式に適
することが挙げられる。

こ＼で現在半導体ＩＣは量産されており、その方法の１
つとしてインライン処理法が多くの場合とられている。

この方法は半導体基板（以下略してウェハ）を連続的に
処理するもので例えば複数個のウーエハをカセットに装
填した状態で装置内にセットし以後１枚づつベルトによ
り順送して処理室に導き、処理終了後は再びベルトによ
り順送してカセットに収容する処理を連続的に繰返す。

このように連続した状態で薄膜形成を行うにはスパッタ
リング方法が適している〇 本発明ｉ−１：被処理基板上に膜厚分布の良い状態を保
ち乍らスパッタを行い得るスパッタリング装置の構造１
（関するものである。

（Ｃ）　従来技術と問題点 第１図は従来のスパッタリング装置の構造を示すもので
アースされたチャンバ１の中にはウェハ２が保持台３の
上に載置されておｐｌこの例の場合保持台３は水冷され
ている。このウェハの対向位置にはスパッタ材料からな
るターゲット４がカソード５の上に載置されておシ、こ
のカソード５の周囲には絶縁物６を距て＼アノード７が
あシ、アノード７とカソード５の間に高電界が印加され
るようになっており、カソード５もこの例の場合水冷さ
り、ている。またターゲット４が絶縁材料である場合は
高周波電界が印加されるよってなっている。

次にチャンバ１にはアルゴン（Ａｒ）などのガスがガス
フローメータなどを通じ一定流量で供給されると共に排
気口８は真空ポンプなどのわＶ銀系と接続されており所
定の真空度まで減圧される〇こ＼でウェハ２として直径
５〔インチ〕のシリコン（Ｓｉ　）ウェハ２の上にアル
ミニウムＣＡ１３）　？スパッタする例について云えは
ターゲット４としてＡｌｌを用いチャンバ１内にはＡｒ
ガスを供給し乍ら真空系で排気して１０〜２〜１ｏ−３
〔ｔｏｒｒ〕の真空度に保ち、この状ｆｌｊｊ＋　Ｔア
ノード７とカソード５の間に高電界９を加えるとＡｒガ
スが電離して生じたＡｒイオンは加速されてカソード５
の上に載置されているターゲット４に衝突し、このエネ
ルギーによってターゲット物質が原子状ではじき飛ばさ
れてウェハ２の表面に付着し成長する。このようなスパ
ッタ膜を形成するスパッタリング装置はその捷＼では膜
成長速度が１ｌａｑ＜生産性が低いので電離して生じた
病密度プラズマをターゲット４の近傍に閉じ込めるマグ
ネトロンスパッタリング方式をとるものが一般的である
。

すなわちカソード５の裏面側に永久磁石１０を債′〈こ
とによって電界に直交して磁界を印加する構成にすると
電子はサイクロイド連動するのでガス分子を衝突ｔ１−
５離する機会が増し、これによシイオン密度が増し結果
的にスパッタ効率が向上する。

さてスパッタリング装置を用いて基板上に膜成長を行う
場合のように萎発源よ多原子状の微粒子が飛散し膜成長
が行われる場合には被処理基板（この場合ウェハ２）上
の膜厚分布と蒸発源（この場合ターゲット４）との距離
の間にコサインルールが適用されることが知られている
。

・　（１） こ＼で Ｐ（ｈｘ）　ウェハ上のコサインルールによる膜厚分布 Ｗ　−・・・　ｉ番目の蒸発源の蒸発能力ρ ｐ（ｈｘ）　・　ウェハ上の等力分布関数にょ゛る膜厚
分布 Ｒ０≦ｍ≦Ｒ２・　円板上ターゲットのエロージョンエ
リヤ ｈ　ウェハとターゲットとの距靜 人　定数 Ｘ　ウェハの中心からの距離 θ　−ターゲットの中心からの垂υとウェハ上の点を結
ぶ角 Ｆｉ’ｊ：　２し１は直径５〔インチ〕のＳｉウェハ２
に直径２０〔Ｃｒｎ〕のＡｌｌターゲット４を用いこの
間の距離りを変えてスパッタした場合の膜厚の変化の実
測値で距離が近い程膜の成長速には大きいが膜厚は不均
一で変動が大きく、一方距離が大となるに従ってウェハ
２の中央部の放炎速度が大きくなってゆく。

第３図は（１）式のコサインルールにょ請求め／ヒウエ
ハ２の中心からの距離Ｘと１１・Ｋ　Ｊ１分布との関係
でこのルールがよく適合することを示している。

以上のようにウェハ２からの距）ｊｉＦが変るに従って
膜厚分布が変化するが半専体ＩＣはインライン方式によ
り量産されており、ターゲット４は一度セノドするとこ
れが消耗するまで連続的に使用するため、スタート時に
最適比？Ｓ　ＶＣ調差しておいても次第にＩｆ！４　Ｊ
’／’分亜が悪くなり、−ガスバッタリング装置Ｉ５−
は所定のＪν」間に互って連続的に動作するので膜ノリ
分布の悪化はｂｊ′産土問題であった。

（ｄ）　発明の目的 本発明はインライン方式によシ連続的に動作するスパッ
タリング装ｊＡｉにおいて均一な膜厚分布を得る？ｌｉ
極構造を提供することを目的とする。

（ｅ）　発明の構成 本発明の目的はウェハに対向するように設置されている
ターゲットの取付部の高さを調節可能に構成し、ウエノ
１とターゲットの表面との距離を設定値に保つことによ
シ達成することができる。

（ｆ）　発明の笑施例 第４図は本発明を実施したアノード部およびカソード部
の構造を示している。

すなわち本発明は固定して設けられているアノード１１
に対してターゲット１２を可変に構成する。

すなわちターゲット１２が載置されたカソード１３およ
び永久磁石１４が一体化した状態で位置調整ネジ１５で
上下に移動するよう形成すると共にアノード１１にベロ
ーズ１６を設けこれで固定部分と可動部分とを連結して
減圧状態を保つようにする。なおりソード１３は従来と
同様に冷却水によシ冷却する。

このようにターゲット１２’（ｉ−上下に移動可能に形
成し適宜位置調整ネジ１５によりターゲット１２を繰９
出してウエノ・？との間隔を一定に保つようにすれば第
２図および第３図に示したような不均一な膜厚分布を示
すことが無ぐなｐｌそのためＩＣ製造において再現性が
向上し品質が改善される。

なお位ｆζｌ−調整ネジ１５の調整は手で行う場合につ
いて記したがモータを用いて自動化すれば更によく、ま
たターゲット１２を移動する代りにウェハ２′ｆｔ保持
する保持台３が移動するよう構成してもよい。

（ｇ）　発明の効呆 本発明はインライン構造のスパッタリング装置において
ターゲットの消耗に従い、ウェハとの距ｆＨ１ｊが変化
して最適値を外れそのため膜１９分布が不均一になるの
を改善するもので本発明の実施によシ膜厚分布の最良条
件を終始保持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスパッタリング装置の断面構造図、第４図は本
発明を実施したターゲット、カソードおよびアノード部
のＷｔ面構造図、紀２図はターゲットとウェハとの距離
をパラメータとした場合のウェハ上の膜厚分布を示す実
測図また第３図はコサインルールにより計算した膜厚分
布である。 図において、１はチャンバ、２はウェハ、４゜１２はタ
ーゲット、５，１３はカソード、７，１１けアノード、
１０．１４は永久磁石、１５は位置調整ネジ、１６はベ
ローズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被処理基板に対向するように設置されているターゲット
   の取付は部の高さを調節可能に構成することにより、被
   処理基板とターゲットの表面との距離を設定値に保持可
   能としたこと′ｆＣ特徴とするスパッタリング装装置。