JPH093639A - Pvd device - Google Patents
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- JPH093639A JPH093639A JP15785395A JP15785395A JPH093639A JP H093639 A JPH093639 A JP H093639A JP 15785395 A JP15785395 A JP 15785395A JP 15785395 A JP15785395 A JP 15785395A JP H093639 A JPH093639 A JP H093639A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリング等のＰ
ＶＤに用いられる装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a device used for VD.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＰＶＤプロセスに用いられる装置は、圧
力を一定に保持するチャンバ内部に、成膜の目的とする
物質から成るターゲットと、ターゲット外周に磁場を形
成するためのマグネットと、成膜されるウエハを保持す
るウエハホルダー（サセプタ）とを備える。通常、ター
ゲットとサセプタとは電極を兼ねており、ターゲットと
サセプタの間にＤＣ電力を印加して、プラズマを形成す
る。このとき、マグネットをターゲットの裏側に配置す
ることにより、ターゲットとウエハとの間に直交電磁界
を形成してプラズマをターゲット近傍の空間に閉じ込
め、プラズマ密度を高めて効率良くスパッタするマグネ
トロンスパッタリングが多用されている。このマグネト
ロンスパッタリングを用いれば、堆積速度を高めること
により生産性が向上し、更には残留不純物の少ない高品
質の膜を得ることができる。2. Description of the Related Art An apparatus used in a PVD process has a target formed of a target material for film formation, a magnet for forming a magnetic field around the target, and a film formed in a chamber for maintaining a constant pressure. Wafer holder (susceptor) for holding a wafer. Usually, the target and the susceptor also serve as electrodes, and DC power is applied between the target and the susceptor to form plasma. At this time, by placing a magnet on the back side of the target, an orthogonal electromagnetic field is formed between the target and the wafer to confine the plasma in the space near the target, increasing the plasma density and efficiently using magnetron sputtering. Has been done. If this magnetron sputtering is used, productivity can be improved by increasing the deposition rate, and a high quality film with less residual impurities can be obtained.
【０００３】近年研究開発が進んでいるＴｉＮの成膜に
おいては、反応性スパッタリングによる成膜方法が採用
されることが多く、膜質やのステップカバレージを向上
させるためには、比較的低圧に維持したチャンバ内で成
膜を行う必要がある。In recent years, research and development of TiN film formation often employs a film formation method by reactive sputtering, and in order to improve the film quality and step coverage, the film is kept at a relatively low pressure. It is necessary to form a film in the chamber.
【０００４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、ＰＶＤ装置
の一部の断面図であり、ターゲット周囲に設置されるシ
ールドの形状が図示される。図４（ａ）及び図４（ｂ）
に示されるように、スパッタされたターゲットの材料は
ランダムな方向に飛翔するため、ターゲットの周囲には
チャンバ壁を汚染させないためのシールドが配置され
る。4 (a) and 4 (b) are cross-sectional views of a part of the PVD apparatus, showing the shape of the shield installed around the target. 4 (a) and 4 (b)
As shown in FIG. 3, the material of the sputtered target flies in random directions, so that a shield is arranged around the target to prevent contamination of the chamber wall.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来のＰＶＤ装置のシ
ールドは、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるよう
に、ターゲット端から垂直に伸びた構造、あるいは、タ
ーゲットの外周より内側へ入り込むような構造を有して
いる。As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the shield of the conventional PVD device has a structure extending vertically from the end of the target or inside the outer circumference of the target. It has a structure that goes in.
【０００６】ところが、このシールドの構造に起因し
て、ターゲット周囲の磁場がシールドに重なるため、電
子がシールドへと逃げてしまいがちになる。そのため、
低圧力の条件下では、プラズマイグニッション（プラズ
マ点火）及びプラズマの維持が困難になる問題点があっ
た。However, due to the structure of this shield, the magnetic field around the target overlaps with the shield, and electrons tend to escape to the shield. for that reason,
Under the condition of low pressure, there is a problem that plasma ignition (plasma ignition) and maintenance of plasma become difficult.
【０００７】また、ターゲット外周部からシールドにか
けて発生する電場のベクトルの方向が、ターゲットに対
して傾いた方向になり、そのため、イオン照射によるシ
ールドへの蓄熱や、スパッタされたターゲット材料の原
子の飛翔方向がウエハ表面に対する垂直方向から遠ざか
る等の影響を及ぼしている。そのため、成膜プロセスが
不安定になり、ウエハの膜質が均一でなくなるという問
題点があった。Further, the direction of the vector of the electric field generated from the outer peripheral portion of the target to the shield is tilted with respect to the target, so that heat is stored in the shield by ion irradiation and the atoms of the sputtered target material fly. The direction has an influence such as moving away from the direction perpendicular to the wafer surface. Therefore, there is a problem that the film forming process becomes unstable and the film quality of the wafer is not uniform.
【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、低圧下で行われるＰＶＤプロセスに対してプ
ラズマイグニッション及びプラズマの維持を可能にし、
且つ安定に良質の膜を堆積できるＰＶＤプロセスを提供
することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and makes it possible to maintain plasma ignition and plasma in a PVD process performed under low pressure,
Moreover, it is an object of the present invention to provide a PVD process capable of stably depositing a high quality film.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明のＰＶＤ装置は、
平坦なスパッタリング表面を有するターゲットと、ター
ゲットのスパッタリング表面に対向するようにウエハを
保持するサセプタと、ターゲットの周囲を包囲しターゲ
ットからウエハへ向かう方向へと伸びるシールドと、タ
ーゲットのサセプタの側とは反対の側に設置されるマグ
ネットとを備え、ターゲットからサセプタに向かう方向
に対して、シールドが、ターゲットのスパッタリング表
面より手前からターゲットより離れるように、凹型湾曲
部を有することを特徴とする。The PVD device of the present invention comprises:
What is the target with a flat sputtering surface, the susceptor that holds the wafer against the sputtering surface of the target, the shield that surrounds the target and extends in the direction from the target to the wafer, and the side of the target susceptor. The magnet is provided on the opposite side, and the shield has a concave curved portion so that the shield is separated from the target from the front of the sputtering surface of the target in the direction from the target to the susceptor.
【００１０】また、本発明のＰＶＤ装置は、ターゲット
からサセプタに向かう方向に対して、前記凹型湾曲部
が、前記ターゲット表面から３ｍｍ〜３０ｍｍ手前から
始まることを特徴としてもよい。Further, the PVD apparatus of the present invention may be characterized in that the concave curved portion starts from 3 mm to 30 mm before the target surface with respect to the direction from the target to the susceptor.
【００１１】また、本発明のＰＶＤ装置は、ターゲット
を構成するターゲット材料が、Ｔｉと、ＴｉＷと、Ａｌ
合金と、Ｗと、ＷＳｉと、ＭｏＳｉと、Ｓｉと、Ｃｕと
から成る群より選択される物質を備えることを特徴とし
てもよい。In the PVD apparatus of the present invention, the target materials constituting the target are Ti, TiW, and Al.
It may be characterized in that it comprises a material selected from the group consisting of an alloy, W, WSi, MoSi, Si, and Cu.
【００１２】[0012]
【作用】本発明のＰＶＤ装置のシールドは、ターゲット
のスパッタリング表面の手前から外側に湾曲する部分を
有するため、マグネットによりターゲットの外側に形成
される磁場に対して影響しない。また、ターゲットのス
パッタリング表面の近傍にシールドが存在しないため、
プラズマ中の電子がシールド（グラウンドとして作用す
る）へ移動することが防止される。Since the shield of the PVD apparatus of the present invention has a portion that curves outward from the front of the sputtering surface of the target, it does not affect the magnetic field formed outside the target by the magnet. Also, because there is no shield near the sputtering surface of the target,
Electrons in the plasma are prevented from moving to the shield (acting as ground).
【００１３】また、シールドの凹型湾曲部は、ターゲッ
ト側面の途中からターゲットから離れる方向（外側方
向）に伸びた後、チャンバ壁の近くをターゲットからサ
セプタへと向かう方向に伸び、そして、再び内側に伸び
る形状を有する。この構造により、ターゲット外周近傍
の電界の向きがターゲットに対して垂直になり、スパッ
タされたターゲット材料の原子又はイオンの飛翔方向も
ターゲットに対して垂直な方向、即ちウエハ表面に対し
て垂直な方向に制御される。そのため、ウエハへ堆積さ
れる膜の品質が向上する。The concave curved portion of the shield extends from the middle of the side surface of the target in a direction away from the target (outward direction), then extends in the direction near the chamber wall from the target to the susceptor, and then again inward. It has an elongated shape. With this structure, the direction of the electric field near the outer periphery of the target becomes perpendicular to the target, and the flight direction of atoms or ions of the sputtered target material is also perpendicular to the target, that is, the direction perpendicular to the wafer surface. Controlled by. Therefore, the quality of the film deposited on the wafer is improved.
【００１４】更に、上記のように湾曲した形状を有する
シールドがターゲット附近に配置されることにより、タ
ーゲットに電力を印加して形成される電界の向きと、マ
グネットによる磁界の向きとがなす角度が小さくなる。
従って、マグネットによるターゲット近傍のプラズマ閉
じ込めの効果が更に向上する。Further, by disposing the shield having the curved shape as described above near the target, the angle formed by the direction of the electric field formed by applying power to the target and the direction of the magnetic field by the magnet is set. Get smaller.
Therefore, the effect of confining the plasma near the target by the magnet is further improved.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、添付した図面を参照しつつ、本発明の
実施例を説明する。尚、添付した図面においては、同一
の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the attached drawings, the same elements are designated by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.
【００１６】図１は、円筒形のＰＶＤ装置のチャンバ１
０の縦断面図であり、本発明に従ったＰＶＤ装置の一例
を示す。図１に示されるように、ＰＶＤチャンバ１０
は、厚さ１１ｍｍのターゲット１２と、ターゲット１２
の周囲を囲むアッパーシールド１４と、ウエハを保持す
るサセプタ１６と、サセプタ１６に設置されて、ターゲ
ット１２とサセプタ１６との間の空間を閉鎖するロワー
シールド１８とを備える。アッパーシールド１４の材質
は、ＡＬ５０５２又はＳＵＳ３０４などの非磁性の材料
であり、ロワーシールド１８の材質も同様である。ター
ゲット１２は、ターゲットホルダー２０に支持されてい
る。また、アッパーシールド１４は、ビス２２ａ，ｂに
よりターゲットホルダー２０に固着されている。図示の
都合で図１ではビスは２つしか示されていないが、円周
上に沿って８点でアッパーシールド１４は支持される。
図１によれば、ロワーシールド１８はアッパーシールド
１４と密着して図示されているが、ロアーシールド１８
とアッパーシールド１４との関係は異なっていてもよ
い。例えば、操作圧力及びターゲット１０を構成する物
質によっては、ロアーシールド１８とアッパーシールド
１４との間に、一定のクリアランスを設けてもよい。FIG. 1 shows a chamber 1 of a cylindrical PVD device.
0 is a vertical cross-sectional view of 0, showing an example of a PVD device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the PVD chamber 10
Is a target 12 having a thickness of 11 mm and the target 12
An upper shield 14 that surrounds the periphery of the wafer, a susceptor 16 that holds a wafer, and a lower shield 18 that is installed on the susceptor 16 and closes a space between the target 12 and the susceptor 16. The material of the upper shield 14 is a non-magnetic material such as AL5052 or SUS304, and the material of the lower shield 18 is also the same. The target 12 is supported by the target holder 20. The upper shield 14 is fixed to the target holder 20 with screws 22a and 22b. Although only two screws are shown in FIG. 1 for convenience of illustration, the upper shield 14 is supported at eight points along the circumference.
Although the lower shield 18 is shown in close contact with the upper shield 14 according to FIG.
The relationship between the upper shield 14 and the upper shield 14 may be different. For example, a certain clearance may be provided between the lower shield 18 and the upper shield 14 depending on the operating pressure and the material forming the target 10.
【００１７】図１には本発明のロアーシールド１８とア
ッパーシールド１４との２つのシールドが示されている
が、本発明の特徴がアッパーシールド１４の形状、構成
であり、以下の説明が主にアッパーシールドに関するた
め、以下、特別な指示がない限り、アッパーシールド１
４のことを単に「シールド１４」と称する。FIG. 1 shows two shields, a lower shield 18 and an upper shield 14 of the present invention. The feature of the present invention is the shape and configuration of the upper shield 14, and the following description will be mainly made. As it relates to the upper shield, unless otherwise specified below, the upper shield 1
4 is simply referred to as "shield 14".
【００１８】図１に示されるように、シールド１４は、
ターゲット１２の裏側からターゲットのスパッタリング
表面１２１の方向へと伸びる。このときシールド１４
は、ターゲットホルダー２０及びターゲット１２との間
に一定のクリアランスを有する。ターゲットホルダー２
０及びターゲット１２の端面が、垂直方向に対して１５
゜傾斜しているため、これらと一定のクリアランスを保
つため、シールド１４のターゲット１２側の端面も垂直
方向に対して１５゜傾斜している。As shown in FIG. 1, the shield 14 is
It extends from the back side of the target 12 towards the sputtering surface 121 of the target. At this time the shield 14
Has a certain clearance between the target holder 20 and the target 12. Target holder 2
0 and the end face of the target 12 are 15 with respect to the vertical direction.
Since it is inclined at an angle of .degree., The end face of the shield 14 on the target 12 side is also inclined at an angle of 15.degree.
【００１９】図１に示されるように、シールド１４は、
ターゲット１２のスパッタリング表面１２１のレベルの
６ｍｍ手前で、スパッタリング表面１２１と平行な方向
に曲り、ターゲット１２から離れるように伸びる。この
ときシールド１４の下面は、シールド１４の最上部から
３０．０ｍｍ下方のところである。ターゲット１２と離
れるように水平方向に伸びている途中で、シールド１４
はビス２２により、ターゲットホルダー２０に支持され
る。シールド１４の外側端面が、シールド１４の最上部
の水平位置を基準にすれば１８ｍｍ水平方向外側まで伸
びたところで、シールド１４は垂直方向に曲り、下方に
向かって伸びる。そのまま３６．６ｍｍ下方に伸びロワ
ーシールド１８に接するところで再びシールド１４は垂
直に曲り、水平方向に少々伸びた後、円弧上に下方に曲
り、垂直方向下方に伸びたところで終わる。このよう
に、シールド１４は、ターゲット１２からサセプタ１６
に向かう方向に対して、ターゲット１２のスパッタリン
グ表面の手前から外側に凹型に突出す形状を有してい
る。また、凹型の形状の下方には更に垂直下方に向かっ
て湾曲する形状を有している。As shown in FIG. 1, the shield 14 is
6 mm before the level of the sputtering surface 121 of the target 12, it bends in a direction parallel to the sputtering surface 121 and extends away from the target 12. At this time, the lower surface of the shield 14 is 30.0 mm below the uppermost portion of the shield 14. During the horizontal extension to separate from the target 12, the shield 14
Is supported by the target holder 20 with screws 22. When the outer end surface of the shield 14 extends to the outer side in the horizontal direction by 18 mm with reference to the horizontal position of the uppermost portion of the shield 14, the shield 14 bends in the vertical direction and extends downward. The shield 14 extends downward by 36.6 mm as it is, and the shield 14 bends vertically again at a position where it comes into contact with the lower shield 18, and extends slightly in the horizontal direction, then bends downward in an arc, and ends when it extends downward in the vertical direction. In this way, the shield 14 moves from the target 12 to the susceptor 16
The target 12 has a shape protruding concavely from the front side of the sputtering surface of the target 12 toward the outside. Further, below the concave shape, there is a shape that curves further vertically downward.
【００２０】シールド１４はこのように外側に向かって
凹型に湾曲した形状を有するため、図１に示されるよう
に、ターゲット１２とウエハを保持するサセプタ１６と
の間のスパッタリング空間２４は、両サイドに大きな空
間を有する。As shown in FIG. 1, the shield 14 has a concavely curved shape toward the outside, so that the sputtering space 24 between the target 12 and the susceptor 16 holding the wafer is formed on both sides. Has a large space.
【００２１】次に、本発明に従ったＰＶＤ装置のシール
ドにより、ターゲット附近の磁場及び電場がどのように
形成されるかを説明する。図２は、シールド１４を含む
部分を拡大した模式的な断面図であり、ターゲット１２
のサイド附近に形成される磁場を模式的に表した図であ
る。図２に示されるように、ターゲット１２の裏側に設
置されたマグネット２６ａ，ｂにより、ターゲット１２
の下方には点線で図示されるように磁場が形成されてい
る。このとき、シールド１４が、ターゲット１２スパッ
タリング表面１２１よりも手前から外側に湾曲している
ため、磁場はシールド１４にはかからない。そのため、
プラズマの閉じ込めのためターゲットの下方に形成され
る磁場が、汚染防止ためのシールドに影響されなくな
る。Next, how the shield of the PVD device according to the present invention forms a magnetic field and an electric field near the target will be described. FIG. 2 is a schematic sectional view in which a portion including the shield 14 is enlarged, and the target 12
FIG. 6 is a diagram schematically showing a magnetic field formed near the side of FIG. As shown in FIG. 2, the magnets 26a and 26b installed on the back side of the target 12 cause the target 12 to
A magnetic field is formed below the area as shown by the dotted line. At this time, since the shield 14 is curved outward from the front side of the sputtering surface 121 of the target 12, the magnetic field is not applied to the shield 14. for that reason,
The magnetic field formed below the target due to plasma confinement is not affected by the shield to prevent contamination.
【００２２】このことは、従来から用いられているシー
ルドと比較することにより、更に明確になる。図４は、
従来から用いられるシールドを備えるＰＶＤ装置のチャ
ンバの断面図であり、２種類のシールドの形状を
（ａ），（ｂ）に表す。図４（ａ）及び（ｂ）共に、シ
ールド１４１及びシールド１４２はターゲット１２のス
パッタリング表面１２１の附近で外側に湾曲した部分を
有しておらず、図４（ａ）のようにターゲット１２及び
ターゲットホルダー２０の端面と同じ１５゜の傾斜を保
ったまま下方に伸びるか、あるいは、図４（ｂ）に示さ
れるように、スパッタリング表面１２１附近から垂直方
向下方に伸びる形状を有している。このとき、図２に示
されるＰＶＤチャンバと同じ強度の磁場が、図２に示さ
れた装置と同様に配置されたマグネット２６ａ，ｂによ
って形成された場合、図４（ａ），（ｂ）に示されるよ
うに、磁場は従来から用いられるシールド１４１及び１
４２にかかってしまう。即ち、これらの従来のシールド
がプラズマ閉じ込めのための磁場を乱し、プラズマイグ
ニッション及びプラズマの維持に多大な影響を与えるこ
とがわかる。一方、本発明に従って外側に湾曲する部分
を有するシールドを用いれば、形成された磁場はシール
ドに乱されることがないため、良好なプラズマイグニッ
ション及びプラズマの維持を行うことができる。This will be further clarified by comparing with the conventionally used shield. FIG.
It is sectional drawing of the chamber of the PVD apparatus provided with the shield conventionally used, and the shapes of two types of shields are represented by (a) and (b). In both FIGS. 4A and 4B, the shield 141 and the shield 142 do not have an outwardly curved portion in the vicinity of the sputtering surface 121 of the target 12. The holder 20 has a shape that extends downward while maintaining the same inclination of 15 ° as the end surface of the holder 20, or as shown in FIG. 4B, extends downward from the vicinity of the sputtering surface 121 in the vertical direction. At this time, when a magnetic field having the same strength as that of the PVD chamber shown in FIG. 2 is formed by the magnets 26a and 26b arranged similarly to the apparatus shown in FIG. As shown, the magnetic field is generated by the conventional shields 141 and 1
42. That is, it is understood that these conventional shields disturb the magnetic field for confining the plasma, and have a great influence on the plasma ignition and the maintenance of the plasma. On the other hand, when the shield having the outwardly curved portion is used in accordance with the present invention, the formed magnetic field is not disturbed by the shield, and therefore favorable plasma ignition and plasma can be maintained.
【００２３】更に、図２、３及び４を参照して、この本
発明に従ったシールドの利点を示すため、プラズマの閉
じ込め効果を詳細に説明する。Further, referring to FIGS. 2, 3 and 4, the plasma confinement effect will be described in detail in order to show the advantages of the shield according to the invention.
【００２４】ターゲット近傍に生成したプラズマ中の電
子の閉じ込め方（即ち、プラズマの閉じ込め方）は、マ
グネットにより形成される磁界の向きと、ターゲットと
シールドとの間に形成される電界の向きとにより決定さ
れる。ここで、ターゲットからシールドに向かって加速
された電子の電荷にはローレンツ力が作用し、その軌道
が曲げられる。このローレンツ力は電界Ｅと磁束密度Ｂ
とのベクトル積に依存し電界強度が強いほど強くなる。
ローレンツ力により軌道を曲げられた電子は半円を描
き、ローレンツ力が強くなるほどこの半円は小さくな
る。次いで、電子はターゲット方向に軌道を変え、電界
とは反対に減速する。このように、プラズマ中の電子は
磁場により、上記の運動を繰り返すいわゆるサイクロイ
ド運動をする。The method of confining electrons in plasma generated near the target (that is, the method of confining plasma) depends on the direction of the magnetic field formed by the magnet and the direction of the electric field formed between the target and the shield. It is determined. Here, the Lorentz force acts on the electric charge of the electron accelerated from the target toward the shield, and its orbit is bent. This Lorentz force is due to electric field E and magnetic flux density B
The stronger the electric field strength, the stronger it depends on the vector product of and.
An electron whose orbit is bent by the Lorentz force draws a semicircle, and the stronger the Lorentz force, the smaller this semicircle. The electrons then change their trajectory towards the target and decelerate opposite the electric field. Thus, the electrons in the plasma make a so-called cycloidal motion that repeats the above-mentioned motions due to the magnetic field.
【００２５】まず、ターゲット外周附近に関して考察す
る。ターゲット外周部で電界が「寝て」いて磁界が垂直
に近ければ近いほど、即ち電界Ｅと磁束密度Ｂとの角度
が９０゜に近付くほど、電子のサイクロイド運動の半径
は小さくなる。そのため、気体分子（Ａｒ及びＮ2 ）と
の電子の衝突確率が高められプラズマの発生率が高くな
ることが期待される。しかし、接地されたシールドがタ
ーゲットの近くに存在すれば、このような運動を得てい
る電子はシールドへと逃げやすくなり、期待された気体
分子との衝突確率の高さは達成されない。従って、ター
ゲット外周では、電界の向きと磁界の向きとをターゲッ
ト面に対してできるだけ垂直に近く保つことが必要であ
る（従来例の図２と本発明の図３を参照）。First, consideration will be given to the vicinity of the outer circumference of the target. The closer the electric field is "sleeping" around the outer periphery of the target and the closer the magnetic field is to the vertical, that is, the closer the angle between the electric field E and the magnetic flux density B is to 90 °, the smaller the radius of the electron cycloid motion. Therefore, it is expected that the collision probability of electrons with the gas molecules (Ar and N 2 ) is increased and the generation rate of plasma is increased. However, if a grounded shield is present near the target, the electrons having such a motion will easily escape to the shield, and the expected high probability of collision with gas molecules cannot be achieved. Therefore, it is necessary to keep the direction of the electric field and the direction of the magnetic field as close to perpendicular to the target surface as possible on the outer circumference of the target (see FIG. 2 of the conventional example and FIG. 3 of the present invention).
【００２６】これに対して、ターゲット中心部附近で
は、ＥとＢとのなす角が垂直に近くなれば、図３に示さ
れるようにプラズマの閉じ込めが効率よく行われるよう
になり、効率よくプラズマが発生できるようになる。On the other hand, near the center of the target, if the angle between E and B becomes nearly vertical, the plasma can be efficiently confined as shown in FIG. Can occur.
【００２７】以上のように、本発明のシールドは、従来
型のシールドと比較して、ターゲット附近の電子のトラ
ップ防止とプラズマの閉じ込めに大きな効果を発揮す
る。As described above, the shield of the present invention is more effective in preventing trapping of electrons near the target and confining plasma than the conventional shield.
【００２８】次に、本発明のシールドを備えたＰＶＤ装
置より、低圧下で良好なプラズマイグニッションを行う
ことが出来たことを示す。Next, it will be shown that good plasma ignition can be performed under a low pressure by the PVD apparatus equipped with the shield of the present invention.
【００２９】図１に示されるチャンバ１０内に、以下に
示す条件のガスを流入させて、プラズマイグニッション
可能な最低の圧力を調べた。また同時に、図４（ａ）に
示される従来型シールドを有するチャンバを用いた結果
を、本発明との比較のために示す。更に、図１に示され
るシールド１４と同様の凹型湾曲部を有する形状なが
ら、ターゲット１２のスパッタリング表面１２１と同じ
水平レベルから湾曲部が開始する構成のＰＶＤ装置を用
いた例も、本発明の構成との比較のため、併せて示す。
用いたシールド及び条件は以下の通りである： （１）本発明のシールド（図１），Ａｒ流量１６ｓｃｃ
ｍ，印加電力５．０ｋＷ； （２）本発明のシールド（図１），Ａｒ流量１６ｓｃｃ
ｍ，印加電力９．０ｋＷ； （３）本発明のシールド（図１），Ａｒ流量３ｓｃｃ
ｍ，Ｎ2 流量２８ｓｃｃｍ，Ｎ2 分圧９３％，印加電力
５．０ｋＷ； （４）本発明のシールド（図１），Ａｒ流量５ｓｃｃ
ｍ，Ｎ2 流量４５ｓｃｃｍ，Ｎ2 分圧９５％，印加電力
５．０ｋＷ； （５）従来のシールド（図４（ａ）），Ａｒ流量７３ｓ
ｃｃｍ，印加電力５．０ｋＷ； （６）湾曲がスパッタリング表面と同じ水平レベルから
始まるシールド，Ａｒ流量６８ｓｃｃｍ，印加電力５．
０ｋＷ。Gas under the following conditions was introduced into the chamber 10 shown in FIG. 1 to examine the minimum pressure at which plasma ignition was possible. At the same time, the results using the chamber having the conventional shield shown in FIG. 4A are shown for comparison with the present invention. Further, an example using a PVD device having a configuration having a concave curved portion similar to that of the shield 14 shown in FIG. 1 but having a curved portion starting from the same horizontal level as the sputtering surface 121 of the target 12 is also a configuration of the present invention. It is also shown for comparison with.
The shields and conditions used are as follows: (1) Shield of the present invention (FIG. 1), Ar flow rate 16 scc
m, applied power 5.0 kW; (2) Shield of the present invention (FIG. 1), Ar flow rate 16 scc
m, applied power 9.0 kW; (3) Shield of the present invention (FIG. 1), Ar flow rate 3 scc
m, N 2 flow rate 28 sccm, N 2 partial pressure 93%, applied power 5.0 kW; (4) Shield of the present invention (FIG. 1), Ar flow rate 5 scc
m, N 2 flow rate 45 sccm, N 2 partial pressure 95%, applied power 5.0 kW; (5) Conventional shield (FIG. 4A), Ar flow rate 73 s
ccm, applied power 5.0 kW; (6) Shield where curvature starts at the same horizontal level as the sputtering surface, Ar flow rate 68 sccm, applied power 5.
0 kW.
【００３０】これらの条件で、プラズマイグニッション
が可能な最低のチャンバ圧力を、実験により求めた結果
は以下の通りである：（１）の条件では、０．９ｍＴｏ
ｒｒ；（２）の条件では、０．９ｍＴｏｒｒ；（３）の
条件では、１．５ｍＴｏｒｒ；（４）の条件では、２．
１ｍＴｏｒｒ；（５）の条件では、３．７ｍＴｏｒｒ；
（６）の条件では、３．４ｍＴｏｒｒ。Under these conditions, the lowest chamber pressure at which plasma ignition is possible is determined experimentally as follows: (1) condition, 0.9 mTo
rr; under the condition (2), 0.9 mTorr; under the condition (3), 1.5 mTorr; under the condition (4), 2.
1 mTorr; under the condition (5), 3.7 mTorr;
Under the condition of (6), it was 3.4 mTorr.
【００３１】以上の実験結果より、図１に示されるよう
に、本発明に従ってターゲットのスパッタリング表面の
手前から湾曲する凹型湾曲部を有するシールドを有する
ＰＶＤ装置は、図４（ａ）に示されるような直線的にタ
ーゲットの側にまで入り込むシールドや、同様の湾曲部
を持ちながらターゲットのスパッタリング表面と同じ水
平レベルから湾曲が始まる構成のシールドを有するＰＶ
Ｄ装置に比べて、プラズマイグニッション可能な圧力を
低くすることが可能になることが示された。From the above experimental results, as shown in FIG. 1, a PVD apparatus having a shield having a concave curved portion curved from the front of the sputtering surface of the target according to the present invention is shown in FIG. 4 (a). PV having a shield that linearly penetrates to the side of the target and a shield that has a similar curved portion and that begins to bend from the same horizontal level as the sputtering surface of the target
It was shown that the pressure capable of plasma ignition can be lowered as compared with the D device.
【００３２】尚、本発明は以上の実施例に限定されるこ
とはなく、本発明のクレームに従って様々な変形が可能
である。例えば、シールドの湾曲部の中で、ターゲット
のスパッタリング表面の手前から水平方向にターゲット
と離れていく部分は、スパッタリング表面と厳密に平行
である必要はなく、ターゲットの下側のサイドに空間を
設けられれば、多少の角度があっても、本実施例と同様
の効果を得ることができる。また、シールドの材質は、
非磁性材料であれば、ＡＬ５０５２やＳＵＳ３０４以外
の材料を用いることも可能である。また、湾曲部により
どれくらいの空間を空ければよいかは、用いるマグネッ
トの磁束密度、マグネットの配置、ターゲットに印加す
る電力、用いるガス種等に依存するが、簡単な成膜試行
実験によりこの空間の最適化が可能である。また、図示
されたシールドの湾曲部の直線部分は、なだらかな曲線
であってもよい。また、本発明のＰＶＤ装置には、Ｔｉ
と、ＴｉＷと、Ａｌ合金と、Ｗと、ＷＳｉと、ＭｏＳｉ
と、Ｓｉと、Ｃｕとから成る群より選択される物質を備
えるターゲットを用いることにより、これらの物質の成
膜及びこれらと別の物質との化合物の成膜を安定且つ高
い膜質で行うことが可能となる。The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made according to the claims of the present invention. For example, in the curved part of the shield, the part of the shield that is separated from the target in the horizontal direction from the front of the sputtering surface does not need to be exactly parallel to the sputtering surface, and a space is provided on the lower side of the target. If so, the same effect as that of the present embodiment can be obtained even if there is some angle. The material of the shield is
Materials other than AL5052 and SUS304 can be used as long as they are non-magnetic materials. Also, how much space should be provided by the curved portion depends on the magnetic flux density of the magnet used, the arrangement of the magnet, the power applied to the target, the gas type used, etc. Can be optimized. Further, the straight portion of the curved portion of the illustrated shield may be a gentle curve. In addition, the PVD device of the present invention contains Ti
, TiW, Al alloy, W, WSi, MoSi
By using a target including a substance selected from the group consisting of Si, Cu, and Cu, film formation of these substances and formation of a compound of these substances and another substance can be performed stably and with high film quality. It will be possible.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のＰ
ＶＤ装置は、磁界の乱れ防止、ターゲット近傍の電子の
逃げ防止及びプラズマ閉じ込めの向上が実現される。As described in detail above, the P of the present invention
The VD device can prevent disturbance of the magnetic field, escape of electrons near the target, and improvement of plasma confinement.
【００３４】従って、低圧下で行われるＰＶＤプロセス
に対してプラズマイグニッション及びプラズマの維持を
可能にし、且つ安定に良質の膜を堆積できるＰＶＤプロ
セスが提供される。Therefore, a PVD process is provided which enables plasma ignition and plasma maintenance for a PVD process performed under a low pressure, and is capable of stably depositing a good quality film.
【図１】本発明に従ったＰＶＤ装置の縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a PVD device according to the present invention.
【図２】本発明に従ったＰＶＤ装置の縦断面図であり、
本発明のシールドの廻りの磁界を模式的に表す。2 is a longitudinal section view of a PVD device according to the invention, FIG.
The magnetic field around the shield of the present invention is schematically shown.
【図３】本発明に従ったＰＶＤ装置の縦断面図であり、
本発明のシールドの廻りの磁界及び電界を模式的に表
す。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a PVD device according to the present invention,
The magnetic field and electric field around the shield of the present invention are schematically shown.
【図４】従来から用いられるシールドを備えたＰＶＤ装
置の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a PVD device including a conventionally used shield.
１０…チャンバ、１２…ターゲット、１４…アッパーシ
ールド、１６…サセプタ、１８…ロワーシールド、２０
…ターゲットホルダー、２２…ビス、２４…スパッタリ
ング空間、２６…マグネット。10 ... Chamber, 12 ... Target, 14 ... Upper shield, 16 ... Susceptor, 18 ... Lower shield, 20
... target holder, 22 ... screw, 24 ... sputtering space, 26 ... magnet.
Claims (3)
ゲットと、 前記ターゲットの前記スパッタリング表面に対向するよ
うにウエハを保持するサセプタと、 前記ターゲットの周囲を包囲し前記ターゲットから前記
ウエハへ向かう方向へと伸びるシールドと、 前記ターゲットの前記サセプタの側とは反対の側に設置
されるマグネットとを備え、前記ターゲットから前記サ
セプタに向かう方向に対して、前記シールドが、前記タ
ーゲットの前記スパッタリング表面より手前から前記タ
ーゲットより離れるように、凹型湾曲部を有することを
特徴とするＰＶＤ装置。1. A target having a flat sputtering surface, a susceptor for holding the wafer so as to face the sputtering surface of the target, and a circumference of the target, which extends in a direction from the target to the wafer. A shield and a magnet provided on the side of the target opposite to the side of the susceptor, and in the direction from the target to the susceptor, the shield is from the front of the sputtering surface of the target. A PVD device having a concave curved portion so as to be separated from a target.
う方向に対して、前記凹型湾曲部が前記ターゲット表面
よりも３ｍｍ〜３０ｍｍ手前から始まることを特徴とす
る請求項１に記載のＰＶＤ装置。2. The PVD device according to claim 1, wherein the concave curved portion starts from 3 mm to 30 mm before the target surface with respect to the direction from the target to the susceptor.
料が、Ｔｉと、ＴｉＷと、Ａｌ合金と、Ｗと、ＷＳｉ
と、ＭｏＳｉと、Ｓｉと、Ｃｕとから成る群より選択さ
れる物質を備えることを特徴とする請求項１又は請求項
２のいずれかに記載のＰＶＤ装置。3. The target material constituting the target includes Ti, TiW, Al alloy, W, and WSi.
The PVD device according to claim 1 or 2, further comprising a substance selected from the group consisting of :, MoSi, Si, and Cu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15785395A JPH093639A (en) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | Pvd device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15785395A JPH093639A (en) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | Pvd device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH093639A true JPH093639A (en) | 1997-01-07 |
Family
ID=15658807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15785395A Withdrawn JPH093639A (en) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | Pvd device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH093639A (en) |
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-
1995
- 1995-06-23 JP JP15785395A patent/JPH093639A/en not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|
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