专利名称：溅射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及溅射装置，尤其是可以稳定地进行自溅射的DC磁控管溅射装置。
背景技术：
随着近年布线图案的细微化，需要进一步提高覆层表面的均勻性。作为实现上述 要求的一个方法，例如可使用公知的利用SIP (Self-Ionized Plasma)技术的DC磁控管溅 射装置。应用上述SIP技术，通过在电子约束能力较高的磁场中施加高电压，可得到高密度 的等离子体。作为可稳定地进行上述自溅射的装置，公知的有专利文献1所述的下述构成在 靶的溅射面的背面侧设置磁铁组合件以在靶溅射面的前方形成磁场，同时在真空腔的侧面 设置线圈，通过线圈用电源给该线圈通电使相对溅射面产生垂直的磁场，以促进从靶上飞 溅的原子的离子化。但是，在上述专利文献1记载的装置中，因为另外设置给线圈通电的电源，故会导 致溅射装置的高成本问题。并且，为了调节磁场的强度和磁场的方向，还需要具备控制线圈 通电电流的电流控制电路，使成本进一步提高。专利文献1 特开2000-144411号公报
发明内容
本发明的问题是提供一种低成本的溅射装置，其可促进从靶上飞溅的原子的离子 化以进行稳定的自溅射。为解决上述问题，本发明的溅射装置，其特征在于，包括与在真空腔内应处理的 基板相对配置的靶，在所述靶的溅射面的前方形成磁场的磁铁组合件，以及向所述靶施加 负直流电位的第一电源；在所述靶的溅射面的背面侧设置的第一线圈，所述第一线圈电连 接在所述第一电源和所述靶的输出之间；当由所述溅射电源向所述靶施加负电位时，所述 第一线圈被通电并在溅射面的前方产生磁场。根据本发明，例如通过第一电源对靶施加预设的规定的负电位，则与靶上所施加 的电位和等离子体的阻抗对应的电流流过第一线圈，产生磁场。据此，可增减由磁铁组合件 在靶的溅射面的前方产生的磁场的强度。此时，适当调节对靶的施加电力以控制第一线圈 上通过的电流，或改变第一线圈中通过的电流的方向，即可在相对靶的溅射面产生任意强 度的垂直磁场。根据本发明，由于采用了向靶施加负电位时所述第一线圈被通电的构成，故不需 要使用线圈用电源，此外，可根据对靶的施加电力而增减第一线圈的电流，所以不需要第一 线圈的电流控制电路，可进一步降低成本。本发明优选具有下述构成还包括电极，其设置在真空腔内，在溅射面前方所述 靶与所述基板之间围成一个空间；以及在所述电极上施加正的直流电位的第二电源；沿所 述真空腔的侧壁设置第二线圈，所述第二线圈电连接在所述第二电源和所述电极的输出之3间；当由所述第二电源向所述电极施加正电位时，所述第二线圈被通电并在溅射面的前方 产生磁场。根据本发明，通过第二电源使电流通过第二线圈对电极施加规定的正电位，则可 在靶和基板之间的空间中产生磁场。此时，适当调节对电极的施加电力以控制第二线圈上 通过的电流，或改变第二线圈中通过的电流的方向，即可在相对靶的溅射面产生任意强度 的垂直磁场。其结果是可促进从靶上飞溅的原子的离子化以进行稳定的自溅射，实现低成 本的溅射装置。另外，优选采用分别具有切换装置的构成，用以切换向所述第一和第二线圈的通 电，可随意实现第一和第二两个线圈的通电。此时，不仅是通电的切换，也可优选为切换线 圈中电流的方向。
具体实施例方式以下参照
本发明的溅射装置。如图1所示，溅射装置1为可进行自溅射 的DC磁控管溅射式装置，具有可形成真空气氛的真空腔2。真空腔2的顶部设有阴极单元 C。阴极单元C具有靶3，以及在靶3的溅射面3a前方形成磁场的磁铁组合件4。根据在处理基板W上成膜的成分，靶3由适当选择的材料、例如Cu制，以公知的方 法制成规定的形状。靶3电连接在第一电源即DC电源5上，被施加规定的负电位。磁铁组 合件4配置在溅射面3a的背面一侧，具有与靶3平行设置的板状轭铁4a，以及在该轭铁如 的上面可交替改变靶的极性而同心设置的环状磁铁4b、4c。并且，磁铁4b、4c的形状和个 数，可根据在靶3的前方形成的磁场而适当选择，例如可以为薄片状或棒状，以及上述的适 当组合。另外，轭铁如的中央部(本实施例中位于通过靶3的中心的中心线上)上，设有 第一线圈6，其由导线6b缠绕在圆柱状磁性芯材6a的周围而形成。并且，第一线圈6的位 置，可根据磁铁组合件4b、如的位置适当变更。导线6b的两端借助切换开关7 (切换装置) 电连接在由DC电源5到靶3的输出上。当通过DC电源5对靶3施加预设的规定的负电位 时，则与靶3上所施加的电位和等离子体的阻抗对应的电流流过第一线圈6，产生磁场。此 处，虽然省略了图示，但优选设置具有公知结构的另一切换开关，构成为使第一线圈6中电 流的方向可以反转。据此，可以增减通过磁铁组合件4在靶3的溅射面3a的前方产生的磁场的强度。 此时，通过适当设定导线6b的圈数并适当调节对靶3的施加电力控制通过第一线圈6的电 流，或改变第一线圈6中的电流方向，可相对靶3的溅射面3a产生规定强度的垂直磁场。根据本实施例，由于采用了向靶3施加负电位时第一线圈6被通电的构成，故不需 要使用线圈用电源。此外，可根据对靶3的施加电力而增减第一线圈6的电流，所以不需要 第一线圈6的电流控制电路，可实现低成本。另外，在真空腔2的底部上与靶3相对设置有台部8，可对要处理的硅晶片等基板 W进行定位并保持。台部8电连接在具有公知结构的高频电源9上，在溅射中，可以对台部 8、进而对基板W施加偏压电位。另外，真空腔2中设置有电极即离子反射板10，其在靶3的溅射面3a与基板S之 间的位置包围溅射面3a前方的空间。离子反射板10具有大于靶3外径的内径，大致呈圆柱状，借助绝缘体IOa沿真空腔2的壁面安装。离子反射板10与第二电极即另一 DC电源 11电连接，且被施加规定的正电位。在真空腔2的外侧壁上设有第二线圈12，其由导线12b缠绕在配置于靶3和台部 8之间的环状磁性材料构成的轭铁1 上而形成。导线12b的两端借助另一切换开关(开 关装置)13电连接在由DC电源11到离子反射板10的输出上。当通过DC电源11对离子 反射板10施加规定的正电位时，则电流流过第二线圈12，离子反射板10上被施加规定的正 电位，在溅射面3a和基板W之间的空间中产生磁场。此处，虽然省略了图示，优选设置具有 公知结构的另一切换开关，以使第二线圈12中电流的方向可以反转。如上所述，通过适当设定导线6b的圈数并适当调节对离子反射板10的施加电力 控制通过第二线圈12的电流，或改变第二线圈12中的电流方向，可相对靶3的溅射面3a 产生规定强度的垂直磁场。其结果是可促进从靶3上飞溅的原子的离子化以进行稳定的自 溅射，实现低成本的溅射装置1。在真空腔2的侧壁上设有导入氩气等溅射气体的气管14，其另一端通过未图示的 流量控制器与气源连接。另外，在真空腔2上还连接有排气管15a，其与连通涡轮分子泵及 回转泵等构成的真空排气装置15相连通。下面以使用上述溅射装置1成膜时在基板W上形成Cu膜为例进行说明。首先，将 台部8载置到基板W上之后，使真空排气装置15动作将真空腔2内吸真空到规定的真空度 (例如10_5Pa)。当真空腔2内的压力达到规定值时，一边向真空腔2内以规定的流量导入 氩气等溅射气体，一边由DC电源5向靶3施加规定的负电位(电力投入)，在真空腔2内生 成等离子体气氛。此时，切换切换开关7给第一线圈6通电以产生磁场，通过磁铁组合件4 增加靶3的溅射面3a的前方产生的磁场强度。并且，在由偏压电源9向台部8施加偏压电位的同时，由DC电源11向离子反射板 10施加规定的正电位。此时，切换切换开关13给第二线圈12通电，相对靶3的溅射面3a 生成垂直的磁场。随后，使等离子体中的氩离子冲击溅射面3a，溅射面3a被溅射，从溅射面3a上飞 溅出铜原子。如此，溅射粒子铜原子飞向基板W，在基板W表面附着、沉积。在溅射中，由于 磁铁组合件4及第一第二两线圈6、12产生的磁场，溅射面3a前方电离的电子和通过溅射 生成的二次电子被捕捉，在溅射面3a的前方等离子体的密度变大。另外，本实施方式中是以在靶3的背面中央部设置第一线圈6、在真空腔2的侧 壁上设置第二线圈12的结构为例进行说明的，但不限于上述结构，也可适当设定线圈的位 置，并且，只要是给线圈通电产生磁场的结构，都适用于本发明。
图1本发明的具体实施方式
的溅射装置的剖面示意图。附图标记说明1，DC磁控管溅射装置2，真空腔3，靶3a，溅射面5
4，磁铁组合件5、11，DC电源(第一和第二各电源)6、12，第一和第二各线圈7、13，切换开关(切换装置)10，离子反射板(电极)C，阴极单元W,基板
权利要求
1.一种溅射装置，其特征在于包括与在真空腔内应处理的基板相对配置的靶，在所 述靶的溅射面的前方形成磁场的磁铁组合件，以及向所述靶施加负直流电位的第一电源；在所述靶的溅射面的背面一侧设置第一线圈，所述第一线圈电连接在所述第一电源和 所述靶的输出之间；当由所述溅射电源向所述靶施加负电位时，所述第一线圈被通电并在 溅射面的前方产生磁场。
2.根据权利要求1记载的溅射装置，其特征在于还包括电极，其设置在所述真空腔 内，在溅射面前方所述靶与所述基板之间围成的空间；以及第二电源，其在所述电极上施加 正直流电位；沿所述真空腔的侧壁设置第二线圈，所述第二线圈电连接在所述第二电源和 所述电极的输出之间；当由所述第二电源向所述电极施加正电位时，所述第二线圈被通电 并在溅射面的前方产生磁场。
3.根据权利要求1或2记载的溅射装置，其特征在于，还具有切换装置，其交替切换地 给第一和第二的两个线圈通电。
全文摘要
本发明提供一种低成本的溅射装置，其可促进从靶上飞溅的原子的离子化以进行稳定的自溅射。其包括与在真空腔(2)内应处理的基板W相对配置的靶(3)，在靶的溅射面的前方形成磁场的磁铁组合件(4)，以及向靶施加负的直流电位的DC电源(5)。在靶的溅射面的背面一侧的中央区域设置第一线圈(6)，所述第一线圈电连接在所述第一电源和所述靶的输出之间；当由所述溅射电源向所述靶施加负电位时，所述第一线圈被通电并在溅射面的前方产生磁场。
文档编号C23C14/35GK102046837SQ20098011932
公开日2011年5月4日 申请日期2009年6月4日 优先权日2008年6月11日
发明者佐野昭文, 森大介, 森本直树, 近藤智保, 长屿英人 申请人:株式会社爱发科