JPH05311419A - マグネトロン型スパッタ装置 - Google Patents
マグネトロン型スパッタ装置Info
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- JPH05311419A JPH05311419A JP7974492A JP7974492A JPH05311419A JP H05311419 A JPH05311419 A JP H05311419A JP 7974492 A JP7974492 A JP 7974492A JP 7974492 A JP7974492 A JP 7974492A JP H05311419 A JPH05311419 A JP H05311419A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体基板７の集積回路におけるコンタクトホ
ールに被着される金属膜のステップカバレッジを向上さ
せ断切れのない成膜を行う。 【構成】Ａｌターゲット３と半導体基板７との間に２枚
のスパッタ原子方向制御板１０を配置し、スパッタ開始
時から所定時間まで、それぞれのスパッタ原子方向制御
板１０の位置を固定保持させ、半導体基板７の面に垂直
に放射されるＡｌ原子９を孔１２を通過させ、半導体基
板７に堆積させ、時間経過後に、半導体基板７側のスパ
ッタ原子方向制御板１０をシリンダ１１により運動さ
せ、斜めに放射させるスパッタ原子を含ませて半導体基
板７に堆積させて、成膜する。
ールに被着される金属膜のステップカバレッジを向上さ
せ断切れのない成膜を行う。 【構成】Ａｌターゲット３と半導体基板７との間に２枚
のスパッタ原子方向制御板１０を配置し、スパッタ開始
時から所定時間まで、それぞれのスパッタ原子方向制御
板１０の位置を固定保持させ、半導体基板７の面に垂直
に放射されるＡｌ原子９を孔１２を通過させ、半導体基
板７に堆積させ、時間経過後に、半導体基板７側のスパ
ッタ原子方向制御板１０をシリンダ１１により運動さ
せ、斜めに放射させるスパッタ原子を含ませて半導体基
板７に堆積させて、成膜する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマグネトロン型スパッタ
装置に関し、特にスパッタ原子の方向制御機構をもつマ
グネトロン型スパッタ装置に関する。
装置に関し、特にスパッタ原子の方向制御機構をもつマ
グネトロン型スパッタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のマグネトロン型スパッタ
装置は、漏洩磁界型マグネトロンスパッタ法や磁界圧着
式マグネトロンスパッタ法の原理を用いており、陰極付
近から放出された電子の運動はＡｒのイオン化を促進さ
せ、形成されたＡｒイオンをターゲットに衝突させるこ
とにより半導体基板上に薄膜を形成していた。
装置は、漏洩磁界型マグネトロンスパッタ法や磁界圧着
式マグネトロンスパッタ法の原理を用いており、陰極付
近から放出された電子の運動はＡｒのイオン化を促進さ
せ、形成されたＡｒイオンをターゲットに衝突させるこ
とにより半導体基板上に薄膜を形成していた。
【０００３】図４は従来のマグネトロン型スパッタ装置
の一例を示す模式断面図である。このマグネトロン型ス
パッタ装置は、図４に示すように、Ａｌターゲット３を
保持し磁界５を発生させるマグネット対２と、このＡｌ
ターゲット３に対向して配置されるとともに半導体基板
７を保持するホルダ６と、Ａｌターゲット３に電圧を印
加する電源部１を有している。
の一例を示す模式断面図である。このマグネトロン型ス
パッタ装置は、図４に示すように、Ａｌターゲット３を
保持し磁界５を発生させるマグネット対２と、このＡｌ
ターゲット３に対向して配置されるとともに半導体基板
７を保持するホルダ６と、Ａｌターゲット３に電圧を印
加する電源部１を有している。
【０００４】このマグネトロン型スパッタ装置の動作
は、まず、電源部１により負電位の電圧が印加される
と、Ａｌターゲット２から放出された電子は、回転する
マグネット対２により形成される磁界５の影響を受けて
運動する。特にＡｌターゲット３の表面と平行な成分を
持つ磁力線はＡｌターゲット３表面で電子にサイクトイ
ド運動させるため、Ａｒのイオン化を促進させＡｒイオ
ン８を作り出す。Ａｒイオン８は陰極であるＡｌターゲ
ット３に衝突してターゲット材のＡｌ原子９をたたき出
し、ホルダ６に装着された半導体基板７上に堆積させて
薄膜を形成する。
は、まず、電源部１により負電位の電圧が印加される
と、Ａｌターゲット２から放出された電子は、回転する
マグネット対２により形成される磁界５の影響を受けて
運動する。特にＡｌターゲット３の表面と平行な成分を
持つ磁力線はＡｌターゲット３表面で電子にサイクトイ
ド運動させるため、Ａｒのイオン化を促進させＡｒイオ
ン８を作り出す。Ａｒイオン８は陰極であるＡｌターゲ
ット３に衝突してターゲット材のＡｌ原子９をたたき出
し、ホルダ６に装着された半導体基板７上に堆積させて
薄膜を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図５はスパッタ膜の形
状を示す断面図である。
状を示す断面図である。
【０００６】この従来のマグネトロン型スパッタ装置に
おいては、スパッタ原子の方向性を制御する機構がな
い。そのためターゲット表面から半導体基板表面へ向か
うスパッタ原子は半導体基板表面に対して３０〜４０°
（垂直０°として）の角度を持つものが主成分となり、
微細コンタクト（サブミクロンコンタクト）上に成膜し
た場合、シャドー効果によりスパッタ原子のコンタクト
底部への到達確率が低下する。
おいては、スパッタ原子の方向性を制御する機構がな
い。そのためターゲット表面から半導体基板表面へ向か
うスパッタ原子は半導体基板表面に対して３０〜４０°
（垂直０°として）の角度を持つものが主成分となり、
微細コンタクト（サブミクロンコンタクト）上に成膜し
た場合、シャドー効果によりスパッタ原子のコンタクト
底部への到達確率が低下する。
【０００７】例えば、図５に示すようにコンタクト径
０．８μｍ，コンタクト深さ０．８μｍのコンタクトホ
ールパターン１３ａにＡｌスパッタ膜１４ａを堆積した
場合、半導体受子平面部のアルミ膜厚に対するコンタク
ト底部のアルミ膜厚の最小部で表わされるステップカバ
レッジ率は０〜７％程度となり、場合によっては段切れ
状態になっている。
０．８μｍ，コンタクト深さ０．８μｍのコンタクトホ
ールパターン１３ａにＡｌスパッタ膜１４ａを堆積した
場合、半導体受子平面部のアルミ膜厚に対するコンタク
ト底部のアルミ膜厚の最小部で表わされるステップカバ
レッジ率は０〜７％程度となり、場合によっては段切れ
状態になっている。
【０００８】このようにスパッタ膜のステップカバレッ
ジが悪化し、延いては導通不良を引き起こすという問題
点があった。
ジが悪化し、延いては導通不良を引き起こすという問題
点があった。
【０００９】本発明の目的は被着面に対して垂直方向に
スパッタリング方向を仕向け、ステップカバレッジの高
いスパッタ膜を形成することの出来るマグネトロン型ス
パッタ装置を提供することである。
スパッタリング方向を仕向け、ステップカバレッジの高
いスパッタ膜を形成することの出来るマグネトロン型ス
パッタ装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の第１のマグネト
ロン型スパッタ装置は、半導体基板を保持するホルダー
と、この半導体基板表面に対向して配置されるターゲッ
トと、このターゲットと前記半導体基板との間に配置さ
れるとともに前記ターゲットより放射されるスパッタ原
子が通過する複数の孔を有する金属製板部材と、この金
属製板部材に移動運動を与える機構とを備え、スパッタ
開始時から所定時間径過まで前記金属製板部材を固定保
持し、前記所定時間径過後に前記金属製板部材に移動運
動を与えることを特徴としている。また、本発明の第２
のマグネトロン型スパッタ装置は、前記金属製板部材が
２枚で構成され、その内の一枚を固定し、他の一枚に前
記移動運動を与えることを特徴としている。
ロン型スパッタ装置は、半導体基板を保持するホルダー
と、この半導体基板表面に対向して配置されるターゲッ
トと、このターゲットと前記半導体基板との間に配置さ
れるとともに前記ターゲットより放射されるスパッタ原
子が通過する複数の孔を有する金属製板部材と、この金
属製板部材に移動運動を与える機構とを備え、スパッタ
開始時から所定時間径過まで前記金属製板部材を固定保
持し、前記所定時間径過後に前記金属製板部材に移動運
動を与えることを特徴としている。また、本発明の第２
のマグネトロン型スパッタ装置は、前記金属製板部材が
２枚で構成され、その内の一枚を固定し、他の一枚に前
記移動運動を与えることを特徴としている。
【００１１】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１２】図１（ａ）及び（ｂ）は本発明のマグネト
ロン型スパッタ装置の一実施例を示す模式断面図及びス
パッタ原子方向制御板を示す平面図である。このマグネ
トロン型スパッタ装置は、図１に示すように、図１
（ａ）において、Ａｌターゲット３と半導体基板７との
間に複数の孔１２を有する２枚のスパッタ原子方向制御
板１２を設け、そしてこれらスパッタ原子方向方向制御
板は金属板より製作され、互いに約３ｃｍの間隔で設置
されている。また、このスパッタ原子方向制御板１０に
は、スパッタ原子が孔１２を通過し易くするように、電
圧可変の可変電源部４ａ，４ｂが接続されており、さら
に、これら制御板１０の内半導体基板４側の１枚は、Ａ
ｌターゲット３及び半導体基板７の表面に対して、４つ
のシリンダ１１により水平方向に位意に移動できるよう
に構成されている。そして他方のスパッタ原子方向制御
板１０の位置は固定されている。
ロン型スパッタ装置の一実施例を示す模式断面図及びス
パッタ原子方向制御板を示す平面図である。このマグネ
トロン型スパッタ装置は、図１に示すように、図１
（ａ）において、Ａｌターゲット３と半導体基板７との
間に複数の孔１２を有する２枚のスパッタ原子方向制御
板１２を設け、そしてこれらスパッタ原子方向方向制御
板は金属板より製作され、互いに約３ｃｍの間隔で設置
されている。また、このスパッタ原子方向制御板１０に
は、スパッタ原子が孔１２を通過し易くするように、電
圧可変の可変電源部４ａ，４ｂが接続されており、さら
に、これら制御板１０の内半導体基板４側の１枚は、Ａ
ｌターゲット３及び半導体基板７の表面に対して、４つ
のシリンダ１１により水平方向に位意に移動できるよう
に構成されている。そして他方のスパッタ原子方向制御
板１０の位置は固定されている。
【００１３】次に、このマグネトロン型スパッタ装置の
動作を説明する。まず、電源部１にて部電圧を印加した
Ａｌターゲット３から放出された電子は、回転するマグ
ネット対２により形成される磁界５の影響を受けて運動
する。特にＡｌターゲット３の表面と平行な成分を持つ
磁力線はＡｌターゲット３表面で電子にサイクロイド運
動させるため、Ａｒのイオン化を促進させＡｒイオン８
を作り出す。このＡｒイオン８は陰極であるＡｌターゲ
ット３に衝突してターゲット材のＡｌ原子９を叩き出
す。そして叩き出されたＡｌ原子９は２枚のスパッタ原
子方向制御板１０を通過してホルダ６に装着された半導
体基板７上に堆積させて薄膜を形成する。
動作を説明する。まず、電源部１にて部電圧を印加した
Ａｌターゲット３から放出された電子は、回転するマグ
ネット対２により形成される磁界５の影響を受けて運動
する。特にＡｌターゲット３の表面と平行な成分を持つ
磁力線はＡｌターゲット３表面で電子にサイクロイド運
動させるため、Ａｒのイオン化を促進させＡｒイオン８
を作り出す。このＡｒイオン８は陰極であるＡｌターゲ
ット３に衝突してターゲット材のＡｌ原子９を叩き出
す。そして叩き出されたＡｌ原子９は２枚のスパッタ原
子方向制御板１０を通過してホルダ６に装着された半導
体基板７上に堆積させて薄膜を形成する。
【００１４】このスパッタ動作で例えば６０秒間のトー
タルスパッタ時間のうちの前半の３０秒間は、２枚のス
パッタ原子方向制御板１０がＡｌターゲット３の表面か
ら叩き出されたＡｌ原子９のうちの半導体基板７に対す
る重直成分（スパッタ角度０°）のみ孔１２を通過でき
るように位置し、後半の３０秒間は、２枚のスパッタ原
子方向制御板１０の半導体基板７側の１枚をＡｌ原子９
のうちのスパッタ角度３０〜４０°の成分のみ孔１２を
通過できるようにもう１枚との位置関係を保ちながらＡ
ｌターゲット３及び半導体基板７の表面に対して水平方
向に４つのシリンダ１１の動作で左右前後に移動運動さ
せる。
タルスパッタ時間のうちの前半の３０秒間は、２枚のス
パッタ原子方向制御板１０がＡｌターゲット３の表面か
ら叩き出されたＡｌ原子９のうちの半導体基板７に対す
る重直成分（スパッタ角度０°）のみ孔１２を通過でき
るように位置し、後半の３０秒間は、２枚のスパッタ原
子方向制御板１０の半導体基板７側の１枚をＡｌ原子９
のうちのスパッタ角度３０〜４０°の成分のみ孔１２を
通過できるようにもう１枚との位置関係を保ちながらＡ
ｌターゲット３及び半導体基板７の表面に対して水平方
向に４つのシリンダ１１の動作で左右前後に移動運動さ
せる。
【００１５】図２（ａ）及び（ｂ）は本発明のマグネト
ロン型スパッタ装置の他の実施例を示す模式断面図及び
スパッタ原子方向制御板を示す平面図である。このマグ
ネトロン型スパッタ装置は、図２に示すように、スパッ
タ原子方向制御板１０ａを前述の実施例におけるスパッ
タ原子方向制御板の間隔を含めた厚さ程度の一体化に
し、このスパッタ原子方向制御板１０ａの移動をターゲ
ット表面に対して垂直の位置に取り付けられたシリンダ
によって傾斜角を変える揺動運動を行うことである。他
の構成は先の実施例と同じである。
ロン型スパッタ装置の他の実施例を示す模式断面図及び
スパッタ原子方向制御板を示す平面図である。このマグ
ネトロン型スパッタ装置は、図２に示すように、スパッ
タ原子方向制御板１０ａを前述の実施例におけるスパッ
タ原子方向制御板の間隔を含めた厚さ程度の一体化に
し、このスパッタ原子方向制御板１０ａの移動をターゲ
ット表面に対して垂直の位置に取り付けられたシリンダ
によって傾斜角を変える揺動運動を行うことである。他
の構成は先の実施例と同じである。
【００１６】このマグネトロン型スパッタ装置の動作
も、スパッタ開始時間から所定時間径過後までは、スパ
ッタ原子方向制御板１０ａの位置を固定させ、所定時間
径過後はシリンダ１１を動作させ、このスパッタ原子方
向制御板１０ａを揺動させて、角度３０〜４０°で放射
されるスパッタ原子９を孔１２を通過させ、半導体基板
７に成膜する。また、スパッタ原子方向制御板１０ａを
固定する時間は、ステップカバレッジ率を高すする必要
があるときは長くし、あまり必要のない場合は、成膜す
る時間を早めるためにより短くする必要がある。
も、スパッタ開始時間から所定時間径過後までは、スパ
ッタ原子方向制御板１０ａの位置を固定させ、所定時間
径過後はシリンダ１１を動作させ、このスパッタ原子方
向制御板１０ａを揺動させて、角度３０〜４０°で放射
されるスパッタ原子９を孔１２を通過させ、半導体基板
７に成膜する。また、スパッタ原子方向制御板１０ａを
固定する時間は、ステップカバレッジ率を高すする必要
があるときは長くし、あまり必要のない場合は、成膜す
る時間を早めるためにより短くする必要がある。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ターゲッ
トと被成膜板である半導体基板との間に、スパッタ原子
が通過する複数の孔を有するスパッタ原子方向制御板を
設け、このスパッタ原子方向制御板を移動制御する。す
なわち、スパッタ開始時にはスパッタ原子方向制御板の
位置を固定し、垂直成分のスパッタ原子のみを前記孔を
通過させ、半導体基板上へ堆積させ、所望膜厚に成膜し
た後に半導体基板に対し３０〜４０°の角度を持った成
分スパッタ原子半導体基板の水平方向に対して全方向か
らスパッタ原子を堆積させて成膜を行うので、サブミク
ロンの微細コンタクトホールについてもコンタクト底部
へ充分なスパッタ原子が到達し良好なステップカバレジ
が得られるという効果を有する。
トと被成膜板である半導体基板との間に、スパッタ原子
が通過する複数の孔を有するスパッタ原子方向制御板を
設け、このスパッタ原子方向制御板を移動制御する。す
なわち、スパッタ開始時にはスパッタ原子方向制御板の
位置を固定し、垂直成分のスパッタ原子のみを前記孔を
通過させ、半導体基板上へ堆積させ、所望膜厚に成膜し
た後に半導体基板に対し３０〜４０°の角度を持った成
分スパッタ原子半導体基板の水平方向に対して全方向か
らスパッタ原子を堆積させて成膜を行うので、サブミク
ロンの微細コンタクトホールについてもコンタクト底部
へ充分なスパッタ原子が到達し良好なステップカバレジ
が得られるという効果を有する。
【図１】本発明のマグネトロン型スパッタ装置の一実施
例を示し、（ａ）は主要部の厚生を示す模式断面図，
（ｂ）はスパッタ原子方向制御板の平面図である。
例を示し、（ａ）は主要部の厚生を示す模式断面図，
（ｂ）はスパッタ原子方向制御板の平面図である。
【図２】本発明のマグネトロン型スパッタ装置の他の実
施例を示し、（ａ）は主要部の構成を示す模式断面図，
（ｂ）はスパッタ原子方向制御板の平面図である。
施例を示し、（ａ）は主要部の構成を示す模式断面図，
（ｂ）はスパッタ原子方向制御板の平面図である。
【図３】スパッタ膜の形状を示す断面図である。
【図４】従来のマグネトロン型スパッタ装置の一例の主
要部の構成を示す模式断面図である。
要部の構成を示す模式断面図である。
【図５】スパッタ膜の形状を示す断面図である。
１ 電源部 ２ マグネット対 ３ Ａｌターゲット ４ａ，４ｂ，４ｃ 可変電源部 ５ 磁界 ６ ホルダ ７ 半導体基板 ８ Ａｒイオン ９ Ａｌ原子 １０，１０ａ スパッタ原子方向制御板 １１ シリンダ １２ 孔 １３，１３ａ コンタクトホールパターン １４，１４ａ Ａｌスパッタ膜
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板を保持するホルダーと、この
半導体基板表面に対向して配置されるターゲットと、こ
のターゲットと前記半導体基板との間に配置されるとと
もに前記ターゲットより放射されるスパッタ原子が通過
する複数の孔を有する金属製板部材と、この金属製板部
材に移動運動を与える機構とを備え、スパッタ開始時か
ら所定時間径過まで前記金属製板部材を固定保持し、前
記所定時間径過後に前記金属製板部材に移動運動を与え
ることを特徴とするマグネトロン型スパッタ装置。 - 【請求項２】 前記金属製板部材が２枚で構成され、そ
の内の一枚を固定し、他の一枚に前記移動運動を与える
ことを特徴とする請求項１記載のマグネトロン型スパッ
タ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7974492A JPH05311419A (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | マグネトロン型スパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7974492A JPH05311419A (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | マグネトロン型スパッタ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05311419A true JPH05311419A (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=13698734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7974492A Withdrawn JPH05311419A (ja) | 1992-04-01 | 1992-04-01 | マグネトロン型スパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05311419A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07211640A (ja) * | 1993-12-01 | 1995-08-11 | Hyundai Electron Ind Co Ltd | 半導体素子製造用スパッターリング装置 |
| US5536381A (en) * | 1994-06-29 | 1996-07-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Sputtering device |
| US5658438A (en) * | 1995-12-19 | 1997-08-19 | Micron Technology, Inc. | Sputter deposition method for improved bottom and side wall coverage of high aspect ratio features |
| US5728276A (en) * | 1994-08-23 | 1998-03-17 | Tel Varian Limited | Treatment apparatus |
| US5985103A (en) * | 1995-12-19 | 1999-11-16 | Micron Technology, Inc. | Method for improved bottom and side wall coverage of high aspect ratio features |
| WO2000008228A1 (en) * | 1998-08-04 | 2000-02-17 | Cvc, Inc. | Dual collimator physical-vapor deposition apparatus |
| US6482301B1 (en) | 1998-06-04 | 2002-11-19 | Seagate Technology, Inc. | Target shields for improved magnetic properties of a recording medium |
| US6692617B1 (en) * | 1997-05-08 | 2004-02-17 | Applied Materials, Inc. | Sustained self-sputtering reactor having an increased density plasma |
| US6752912B1 (en) | 1996-04-12 | 2004-06-22 | Micron Technology, Inc. | Laser selection of ions for sputter deposition of titanium containing films |
| US7416979B2 (en) | 2001-07-25 | 2008-08-26 | Applied Materials, Inc. | Deposition methods for barrier and tungsten materials |
| US9051641B2 (en) | 2001-07-25 | 2015-06-09 | Applied Materials, Inc. | Cobalt deposition on barrier surfaces |
-
1992
- 1992-04-01 JP JP7974492A patent/JPH05311419A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
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