JPH0816266B2 - 高アスペクト比の穴に材料を付着させる装置 - Google Patents
高アスペクト比の穴に材料を付着させる装置Info
- Publication number
- JPH0816266B2 JPH0816266B2 JP3504135A JP50413591A JPH0816266B2 JP H0816266 B2 JPH0816266 B2 JP H0816266B2 JP 3504135 A JP3504135 A JP 3504135A JP 50413591 A JP50413591 A JP 50413591A JP H0816266 B2 JPH0816266 B2 JP H0816266B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- sputter
- target
- plasma
- vacuum chamber
- 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 - Lifetime
Links
- 238000000151 deposition Methods 0.000 title claims description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 48
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 26
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 23
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 11
- 230000005405 multipole Effects 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 claims 3
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 17
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 241000725175 Caladium bicolor Species 0.000 description 3
- 241000879887 Cyrtopleura costata Species 0.000 description 3
- 235000015966 Pleurocybella porrigens Nutrition 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 241001364096 Pachycephalidae Species 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 argon ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3435—Applying energy to the substrate during sputtering
- C23C14/345—Applying energy to the substrate during sputtering using substrate bias
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
- C23C14/354—Introduction of auxiliary energy into the plasma
- C23C14/358—Inductive energy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3414—Targets
- H01J37/342—Hollow targets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3438—Electrodes other than cathode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus
- H01J37/3452—Magnet distribution
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、半導体基板上への材料の付着に関するもの
であり、詳細には材料を高アスペクト比の穴または溝に
均一に付着させるための、高プラズマ密度低圧低温スパ
ッタ装置に関するものである。
であり、詳細には材料を高アスペクト比の穴または溝に
均一に付着させるための、高プラズマ密度低圧低温スパ
ッタ装置に関するものである。
［背景技術］ 基板上の高アスペクト比（AR）の穴（深さと幅の比が
１より大きい穴）に材料を付着させる能力は、半導体工
業で、レベル間のバイアの充填など、ライン最終工程の
応用分野でその重要度を増している。
１より大きい穴）に材料を付着させる能力は、半導体工
業で、レベル間のバイアの充填など、ライン最終工程の
応用分野でその重要度を増している。
高アスペクト比の穴に材料を付着させる従来の技術に
は、化学蒸着（CVD）、電子サイクロトロン共鳴化学蒸
着（ECR CVD）、プラズマ強化化学蒸着（PECVD）、高
周波スパッタリングなどがある。
は、化学蒸着（CVD）、電子サイクロトロン共鳴化学蒸
着（ECR CVD）、プラズマ強化化学蒸着（PECVD）、高
周波スパッタリングなどがある。
CVDは、（ａ）比較的速度が遅く、かつ（ｂ）付着後
に高温の基板硬化を必要とするという２つの理由で望ま
しくない。高温での硬化は、大規模集積回路（LSI）部
品には好ましくない。
に高温の基板硬化を必要とするという２つの理由で望ま
しくない。高温での硬化は、大規模集積回路（LSI）部
品には好ましくない。
ECR CVDおよびPECVDは、必要な硬化温度を低下させ
るために導入されたものである。しかし、これらの技術
も、形成された皮膜が水素を含有することが多く、この
ため高温での寸法が不安定になるので望ましくない。ま
た、これらの技術はすべてのCVD法と同様に、速度が遅
く、スループットが制限されている。
るために導入されたものである。しかし、これらの技術
も、形成された皮膜が水素を含有することが多く、この
ため高温での寸法が不安定になるので望ましくない。ま
た、これらの技術はすべてのCVD法と同様に、速度が遅
く、スループットが制限されている。
従来の高周波スパッタリングは、付着に方向性がない
ため、高アスペクト比の穴を均一に充填できない。発生
したプラズマ中でスパッタされた原子は、原則として中
性である（低イオン化比のプラズマ）。その結果生じる
ランダムな中性原子の基板への衝突によって、スパッタ
された材料が、穴の底部より側壁に堆積するのが速く、
このため充填した穴に空隙が生じ（エンゼル・ウィング
と呼ばれる状態）、これにより充填した穴への接触が不
確実になる。また、この工程を支援するのに必要な背景
ガス（たとえばアルゴン）が、ａ）スパッタした材料の
後方散乱を引き起こし、その結果この材料の基板への伝
達を減少させ、またｂ）皮膜内に取り込まれる。従来の
高周波スパッタリングのもう１つの欠点は、単一の基板
に付着させるためにエネルギー効率の高い電圧でスパッ
タするのに十分な高さのプラズマ密度を得るのが困難な
ことである。
ため、高アスペクト比の穴を均一に充填できない。発生
したプラズマ中でスパッタされた原子は、原則として中
性である（低イオン化比のプラズマ）。その結果生じる
ランダムな中性原子の基板への衝突によって、スパッタ
された材料が、穴の底部より側壁に堆積するのが速く、
このため充填した穴に空隙が生じ（エンゼル・ウィング
と呼ばれる状態）、これにより充填した穴への接触が不
確実になる。また、この工程を支援するのに必要な背景
ガス（たとえばアルゴン）が、ａ）スパッタした材料の
後方散乱を引き起こし、その結果この材料の基板への伝
達を減少させ、またｂ）皮膜内に取り込まれる。従来の
高周波スパッタリングのもう１つの欠点は、単一の基板
に付着させるためにエネルギー効率の高い電圧でスパッ
タするのに十分な高さのプラズマ密度を得るのが困難な
ことである。
下記の３件の論文には、従来の高周波スパッタリング
に対する最近の改良が開示されている。１）小野、高
橋、小田、および松尾、"Reactive Ion Stream Etching
and Metallic Compound Deposition Using ECR Plasma
Technology"、Symposium on VLSI Technology、Digest
of Technical Papers 1985、pp.84〜85、Bus.Center A
cad.Soc.Japan（小野）、２）山下、"Fundamental char
acteristics of built−in high−frequency coil−typ
esputtering apparatus"、J.Vac.Sci.Technol.、A7
（２）、1989年3/4月、pp.151〜158（山下）、３）松
岡、小野、"Dense plasma production and filmdeposit
ion by new high−rate sputteringusing an electric
mirror"、J.Vac.Sci.Technol、A7（４）、1989年7/8
月、pp.2652〜2656（松岡）。
に対する最近の改良が開示されている。１）小野、高
橋、小田、および松尾、"Reactive Ion Stream Etching
and Metallic Compound Deposition Using ECR Plasma
Technology"、Symposium on VLSI Technology、Digest
of Technical Papers 1985、pp.84〜85、Bus.Center A
cad.Soc.Japan（小野）、２）山下、"Fundamental char
acteristics of built−in high−frequency coil−typ
esputtering apparatus"、J.Vac.Sci.Technol.、A7
（２）、1989年3/4月、pp.151〜158（山下）、３）松
岡、小野、"Dense plasma production and filmdeposit
ion by new high−rate sputteringusing an electric
mirror"、J.Vac.Sci.Technol、A7（４）、1989年7/8
月、pp.2652〜2656（松岡）。
小野の論文は、プラズマ流の周囲のプラズマ抽出ウイ
ンドウの所に円筒状のスパッタ・ターゲットを置くこと
によって基板上に金属を付着させるECRプラズマ発生装
置を開示している。スパッタされた粒子は活性化され
て、マグネトロン・モード放電の高密度プラズマ領域お
よびプラズマ流中で皮膜形成反応を起こす。皮膜形成反
応はまた、プラズマ流によって照射されるおだやかなエ
ネルギーのイオンの衝突によって促進される。このシス
テムは、従来のスパッタ技術よりも付着速度が高いが、
付着の方向性がなく（イオン化比が低いため）、したが
って上記のエンゼル・ウィングの問題は解決しない。
ンドウの所に円筒状のスパッタ・ターゲットを置くこと
によって基板上に金属を付着させるECRプラズマ発生装
置を開示している。スパッタされた粒子は活性化され
て、マグネトロン・モード放電の高密度プラズマ領域お
よびプラズマ流中で皮膜形成反応を起こす。皮膜形成反
応はまた、プラズマ流によって照射されるおだやかなエ
ネルギーのイオンの衝突によって促進される。このシス
テムは、従来のスパッタ技術よりも付着速度が高いが、
付着の方向性がなく（イオン化比が低いため）、したが
って上記のエンゼル・ウィングの問題は解決しない。
山下の論文は、高周波放電コイルをターゲットと基板
ホルダの間に置いたスパッタ・システムを開示してい
る。この構成は、スパッタされる原子のイオン化比が可
変のプラズマを発生させることができる。しかし、この
装置では、イオンによって発生した二次電子が基板に衝
突し、これによって基板が過度に加熱されるため、高イ
オン化比の付着は実用的ではない。さらに、このシステ
ムで高速付着が実施できるのは、中性原子が優勢なとき
だけである。中性原子が優勢な付着は方向性がなく、し
たがって高アスペクト比の穴にエンゼル・ウィングが発
生する。
ホルダの間に置いたスパッタ・システムを開示してい
る。この構成は、スパッタされる原子のイオン化比が可
変のプラズマを発生させることができる。しかし、この
装置では、イオンによって発生した二次電子が基板に衝
突し、これによって基板が過度に加熱されるため、高イ
オン化比の付着は実用的ではない。さらに、このシステ
ムで高速付着が実施できるのは、中性原子が優勢なとき
だけである。中性原子が優勢な付着は方向性がなく、し
たがって高アスペクト比の穴にエンゼル・ウィングが発
生する。
松岡の論文は、平坦なターゲット、円筒形のターゲッ
ト、磁気コイル、および基板から構成される電気ミラー
を使用したスパッタ・システムを開示している。この構
成を用いると、円筒形ターゲットの近傍で高いプラズマ
密度（主として中性原子の）が得られるが、小野の構成
と同様に、付着に方向性がなく。エンゼル・ウィングが
発生する。
ト、磁気コイル、および基板から構成される電気ミラー
を使用したスパッタ・システムを開示している。この構
成を用いると、円筒形ターゲットの近傍で高いプラズマ
密度（主として中性原子の）が得られるが、小野の構成
と同様に、付着に方向性がなく。エンゼル・ウィングが
発生する。
前述の諸システムの問題を回避しながら、半導体基板
上の高アスペクト比の穴に材料を付着させる、効率がよ
く信頼性の高い装置が望まれる。
上の高アスペクト比の穴に材料を付着させる、効率がよ
く信頼性の高い装置が望まれる。
また、米国特許第4925542号及びヨーロッパ特許公開E
P−Ａ−328033号（出願人NTT）には、磁気的に回りを囲
んだスパッタリング装置が開示されているが、いずれも
装置内には高周波コイルが設けられていない。
P−Ａ−328033号（出願人NTT）には、磁気的に回りを囲
んだスパッタリング装置が開示されているが、いずれも
装置内には高周波コイルが設けられていない。
［発明の開示］ 本発明の一目的は、高速材料付着のための、改良され
たスパッタ・システムを提供することにある。
たスパッタ・システムを提供することにある。
本発明の他の目的は、半導体基板の高アスペクト比の
穴およびトレンチを均一に充填できる付着システムを提
供することにある。
穴およびトレンチを均一に充填できる付着システムを提
供することにある。
本発明の他の目的は、低圧低温でエネルギー効率の高
い電圧で機能する付着システムを提供することにある。
い電圧で機能する付着システムを提供することにある。
本発明によれば、高周波スパッタ装置は、真空チェン
バの両端に、円形の端部スパッタ・ターゲットとバイア
スをかけた基板とを有する。円筒形のスパッタ・ターゲ
ットが端部ターゲットと基板の間に置かれる。スパッタ
リングを発生させるために、ターゲットに高周波バイア
スまたは直流バイアスをかける。永久磁石をスパッタ・
ターゲットの近くに置き、マグネトロン放電を起こさせ
る。スパッタ中性原子をイオン化し、プラズマをチェン
バ中に均一に分布させるために、高周波コイルをチェン
バの内部に置き、高周波電力をチェンバ内に誘導結合さ
せて、プラズマを高密度に維持する。高周波コイルを磁
化させて、プラズマがコイルの表面と再結合するのを防
止することができる。
バの両端に、円形の端部スパッタ・ターゲットとバイア
スをかけた基板とを有する。円筒形のスパッタ・ターゲ
ットが端部ターゲットと基板の間に置かれる。スパッタ
リングを発生させるために、ターゲットに高周波バイア
スまたは直流バイアスをかける。永久磁石をスパッタ・
ターゲットの近くに置き、マグネトロン放電を起こさせ
る。スパッタ中性原子をイオン化し、プラズマをチェン
バ中に均一に分布させるために、高周波コイルをチェン
バの内部に置き、高周波電力をチェンバ内に誘導結合さ
せて、プラズマを高密度に維持する。高周波コイルを磁
化させて、プラズマがコイルの表面と再結合するのを防
止することができる。
本発明によれば、低圧低温で高品質の皮膜を高速に形
成することができる。この装置はコンパクトで、容易に
製造が可能で、スパッタ・イオン付着を行うのに使用で
きる。また、高アスペクト比の穴の充填を含めて、各要
件にあわせて付着の均一さを調節することができる。
成することができる。この装置はコンパクトで、容易に
製造が可能で、スパッタ・イオン付着を行うのに使用で
きる。また、高アスペクト比の穴の充填を含めて、各要
件にあわせて付着の均一さを調節することができる。
本発明の上記その他の目的、特徴、および利点は、図
に示す実施例の詳細な説明に照らせばさらに明らかにな
ろう。
に示す実施例の詳細な説明に照らせばさらに明らかにな
ろう。
［図面の簡単な説明］ 第１図は本発明によるスパッタ・システムの第１の実
施例の概略断面図である。
施例の概略断面図である。
第２図は本発明によるスパッタ・システムの第１の実
施例の概略斜視断面図である。
施例の概略斜視断面図である。
第３図は第１図の線３−３に沿った断面図である。
第４図は本発明によるスパッタ・システムの参考施例
の概略断面図である。
の概略断面図である。
第５図は本発明によるスパッタ・システムの第２の実
施例の概略断面図である。
施例の概略断面図である。
第６図は本発明による高周波コイルの側面図である。
第７図は本発明による高周波コイルの第１の実施例
の、第６図の線８−８に沿った断面図である。
の、第６図の線８−８に沿った断面図である。
第８図は本発明による高周波コイルの第２の実施例
の、第６図の線９−９に沿った断面図である。
の、第６図の線９−９に沿った断面図である。
［発明の好ましい実施例］ 第１図を参照すると、スパッタ・システム10は、円形
の端部スパッタ・ターゲット12、中空円筒形の薄い陰極
マグネトロン・ターゲット14、高周波コイル16、および
半導体基板19を保持するチャック18を含む、真空チェン
バ20を有する。真空チェンバ20内の雰囲気は、チャネル
22を介してポンプ（図示せず）により制御される。真空
チェンバ20は円筒形であり、端部ターゲット14の内部表
面15付近に多極磁場構成を形成するため、チェンバの周
囲にそれと近接して一連の永久磁石24が置かれている。
やはり端部ターゲット12付近に多極磁場を形成するた
め、端部ターゲット12の上に磁石26、28が置かれてい
る。単一の磁石26は端部ターゲット12の中心上に置か
れ、他の複数の磁石28は磁石26の周囲に環状に置かれ
る。便宜上、図には磁石26、28はそれぞれ２個だけ示し
ている。端部ターゲット12と磁石26、28構成は、K.レス
カ社（K.Lesker,Inc.）製のトーラス（Torus）10Eシス
テムなど、周知のマグネトロン・スパッタ源29（図２参
照）である。スパッタ電源30（直流または高周波）が線
32で端部ターゲット12に接続されている。高周波電源34
は、線36により整合ネットワーク37を介して高周波コイ
ル16に電力を供給する。可変インピーダンス38が、コイ
ル16の低温端17に直列に接続されている。第２のスパッ
タ電源39が、線40で円筒形ターゲット14に接続されてい
る。バイアス電源42（直流または高周波）が、線44でチ
ャック18に接続され、従来技術で周知のように、その上
の基板19に電気的バイアスをかける。
の端部スパッタ・ターゲット12、中空円筒形の薄い陰極
マグネトロン・ターゲット14、高周波コイル16、および
半導体基板19を保持するチャック18を含む、真空チェン
バ20を有する。真空チェンバ20内の雰囲気は、チャネル
22を介してポンプ（図示せず）により制御される。真空
チェンバ20は円筒形であり、端部ターゲット14の内部表
面15付近に多極磁場構成を形成するため、チェンバの周
囲にそれと近接して一連の永久磁石24が置かれている。
やはり端部ターゲット12付近に多極磁場を形成するた
め、端部ターゲット12の上に磁石26、28が置かれてい
る。単一の磁石26は端部ターゲット12の中心上に置か
れ、他の複数の磁石28は磁石26の周囲に環状に置かれ
る。便宜上、図には磁石26、28はそれぞれ２個だけ示し
ている。端部ターゲット12と磁石26、28構成は、K.レス
カ社（K.Lesker,Inc.）製のトーラス（Torus）10Eシス
テムなど、周知のマグネトロン・スパッタ源29（図２参
照）である。スパッタ電源30（直流または高周波）が線
32で端部ターゲット12に接続されている。高周波電源34
は、線36により整合ネットワーク37を介して高周波コイ
ル16に電力を供給する。可変インピーダンス38が、コイ
ル16の低温端17に直列に接続されている。第２のスパッ
タ電源39が、線40で円筒形ターゲット14に接続されてい
る。バイアス電源42（直流または高周波）が、線44でチ
ャック18に接続され、従来技術で周知のように、その上
の基板19に電気的バイアスをかける。
電源30、39は、従来技術で周知のように、原子をター
ゲット12、14からスパッタさせる。したがって、スパッ
タ・ターゲット12、14は、銅など基板上に付着させたい
材料で形成しなければならない。高周波コイル16も、付
着した皮膜の汚染を避けるために、付着材料で形成また
はコートしなければならない。
ゲット12、14からスパッタさせる。したがって、スパッ
タ・ターゲット12、14は、銅など基板上に付着させたい
材料で形成しなければならない。高周波コイル16も、付
着した皮膜の汚染を避けるために、付着材料で形成また
はコートしなければならない。
磁石24は、真空チェンバ20内に延びて円筒形ターゲッ
ト14の内面15付近に「カスプ」（第３図の46）を形成す
る。静磁場を形成する。円筒形ターゲット14が多極磁石
24に近接しているので、これらのカスプの間に強いマグ
ネトロン放電の領域が生じる。磁気カスプおよびそれが
円筒形ターゲット14のスパッタリングに与える影響の詳
細を第３図に示す。端部ターゲット12の上に置いた磁石
26、28が、同様にその端部ターゲットの所でマグネトロ
ン放電を生じさせる。
ト14の内面15付近に「カスプ」（第３図の46）を形成す
る。静磁場を形成する。円筒形ターゲット14が多極磁石
24に近接しているので、これらのカスプの間に強いマグ
ネトロン放電の領域が生じる。磁気カスプおよびそれが
円筒形ターゲット14のスパッタリングに与える影響の詳
細を第３図に示す。端部ターゲット12の上に置いた磁石
26、28が、同様にその端部ターゲットの所でマグネトロ
ン放電を生じさせる。
これらのターゲットに電源30、39からそれぞれ直流バ
イアスまたは高周波電力を供給すると、ターゲット12、
14から材料がスパッタされる。円筒形ターゲット14の内
面付近の磁石に隣接する領域（第３図の48）が速くスパ
ッタされる。これは、プラズマ・イオンが上記の磁気カ
スプを通って優先的に逃げ、その結果、カスプのプラズ
マ密度が高くなり、スパッタ速度が上昇するからであ
る。円筒形ターゲット14はまた、（磁石間の壁面に平行
な）磁場がマグネトロン放電を乗じさせるので、磁石間
の領域で速くスパッタリングを行う。マグネトロン放電
に伴う高いプラズマ密度により、磁気カスプ領域（第３
図の46）間で円筒形ターゲット14からのスパッタ速度が
高くなり、スパッタされた中性原子の大部分が、高密度
の高周波プラズマ中でイオン化される。
イアスまたは高周波電力を供給すると、ターゲット12、
14から材料がスパッタされる。円筒形ターゲット14の内
面付近の磁石に隣接する領域（第３図の48）が速くスパ
ッタされる。これは、プラズマ・イオンが上記の磁気カ
スプを通って優先的に逃げ、その結果、カスプのプラズ
マ密度が高くなり、スパッタ速度が上昇するからであ
る。円筒形ターゲット14はまた、（磁石間の壁面に平行
な）磁場がマグネトロン放電を乗じさせるので、磁石間
の領域で速くスパッタリングを行う。マグネトロン放電
に伴う高いプラズマ密度により、磁気カスプ領域（第３
図の46）間で円筒形ターゲット14からのスパッタ速度が
高くなり、スパッタされた中性原子の大部分が、高密度
の高周波プラズマ中でイオン化される。
高周波電源34からの電力は、線36上を整合ネットワー
ク37を介して高周波コイル16に送られ、これにより、上
記のプラズマに誘導結合されて、プラズマを維持し、真
空チェンバ20全体にプラズマがより均一に分布するよう
になる。可変インピーダンス38を高周波コイル16と直列
に接続して、コイルの高周波電圧を制御することができ
る。
ク37を介して高周波コイル16に送られ、これにより、上
記のプラズマに誘導結合されて、プラズマを維持し、真
空チェンバ20全体にプラズマがより均一に分布するよう
になる。可変インピーダンス38を高周波コイル16と直列
に接続して、コイルの高周波電圧を制御することができ
る。
本発明によって生成されるプラズマは、ａ）一次電子
によるイオン化、ｂ）スパッタ・ガス・イオン（たとえ
ばアルゴン・イオン）とのイオン電荷交換、およびｃ）
スパッタ・ガスによるスパッタ原子のペニング・イオン
化のため、スパッタ原子のイオン化される割合が高くな
る。ペニング・イオン化は、特にチェンバの圧力（一部
はスパッタ・ガスの圧力による）の影響を受けやすく、
最適な圧力は10〜50ミリトルである。圧力が高過ぎる
と、スパッタ原子が拡散してターゲットに戻り、実効付
着速度が低下する。また、プラズマ密度が低下し、その
ためプラズマに結合した電力の量が減少する。圧力が低
過ぎると、ペニング・イオン化が全く停止する。
によるイオン化、ｂ）スパッタ・ガス・イオン（たとえ
ばアルゴン・イオン）とのイオン電荷交換、およびｃ）
スパッタ・ガスによるスパッタ原子のペニング・イオン
化のため、スパッタ原子のイオン化される割合が高くな
る。ペニング・イオン化は、特にチェンバの圧力（一部
はスパッタ・ガスの圧力による）の影響を受けやすく、
最適な圧力は10〜50ミリトルである。圧力が高過ぎる
と、スパッタ原子が拡散してターゲットに戻り、実効付
着速度が低下する。また、プラズマ密度が低下し、その
ためプラズマに結合した電力の量が減少する。圧力が低
過ぎると、ペニング・イオン化が全く停止する。
基板19への電圧源42による直流バイアスまたは高周波
バイアスは、付着の方向性を決定する。というのは、こ
のバイアスが、ａ）イオン化されたスパッタ原子の軌
道、およびｂ）再スパッタリングの量に影響を与えるか
らである。したがって、エンゼル・ウィング効果が生じ
ることなく、基板中の高アスペクト比の穴が均一に充填
されるように、イオンの軌道を調節することができる。
さらに、キセノンなどの重いガス（原子質量がスパッタ
した材料の原子質量より大きいガス）を真空チェンバに
加えて、エンゼル・ウィング効果を減少させ、付着プロ
ファイルをさらに修正することができる。また、ターゲ
ット12と14の間での電圧または電力の分割を変化させる
ことにより、付着の均一性を調節することができる。こ
れは、円筒形ターゲット14は、基板19の外部で付着速度
が最大になり、端部ターゲット12は、基板19の内部で付
着速度が最大になるためである。
バイアスは、付着の方向性を決定する。というのは、こ
のバイアスが、ａ）イオン化されたスパッタ原子の軌
道、およびｂ）再スパッタリングの量に影響を与えるか
らである。したがって、エンゼル・ウィング効果が生じ
ることなく、基板中の高アスペクト比の穴が均一に充填
されるように、イオンの軌道を調節することができる。
さらに、キセノンなどの重いガス（原子質量がスパッタ
した材料の原子質量より大きいガス）を真空チェンバに
加えて、エンゼル・ウィング効果を減少させ、付着プロ
ファイルをさらに修正することができる。また、ターゲ
ット12と14の間での電圧または電力の分割を変化させる
ことにより、付着の均一性を調節することができる。こ
れは、円筒形ターゲット14は、基板19の外部で付着速度
が最大になり、端部ターゲット12は、基板19の内部で付
着速度が最大になるためである。
本発明の他の利点は、磁石26、28によって形成される
磁場が、端部ターゲット12によって生成された自由電子
を閉じ込めて、二次電子による基板19の熱負荷を減少さ
せることである。
磁場が、端部ターゲット12によって生成された自由電子
を閉じ込めて、二次電子による基板19の熱負荷を減少さ
せることである。
次に第２図を参照すると、材料を真空チェンバにスパ
ッタさせるため、電源30、39からスパッタ・ターゲット
12、14に電力（直流または高周波）を供給する。磁石24
は、円筒形ターゲット14の内面15（図１参照）に近接す
るプラズマ強度の高い領域48を形成する。電源34によっ
て供給される高周波電力は、コイル16によってプラズマ
に誘導結合される。線44を介して電圧源42からチャック
18に供給されるバイアスが、イオン化された原子を基板
19に引き分け、方向性付着を促進する。
ッタさせるため、電源30、39からスパッタ・ターゲット
12、14に電力（直流または高周波）を供給する。磁石24
は、円筒形ターゲット14の内面15（図１参照）に近接す
るプラズマ強度の高い領域48を形成する。電源34によっ
て供給される高周波電力は、コイル16によってプラズマ
に誘導結合される。線44を介して電圧源42からチャック
18に供給されるバイアスが、イオン化された原子を基板
19に引き分け、方向性付着を促進する。
次に第３図を参照すると、磁石24が、磁束線46で示す
多極静磁場を形成する。この磁場は、ターゲット12、14
からの二次電子とあいまって、斜線部48で示す、強力な
マグネトロン放電プラズマ領域を形成する。
多極静磁場を形成する。この磁場は、ターゲット12、14
からの二次電子とあいまって、斜線部48で示す、強力な
マグネトロン放電プラズマ領域を形成する。
次に第４図を参照すると、参考例として示す真空チャ
ンバ70内に収容された、円形の端部スパッタ・ターゲッ
ト66と、中空円筒形の陰極マグネトロン・スパッタ・タ
ーゲット68を有する。電源30、39は、上述のように、そ
れぞれターゲット66、68をスパッタするのに必要な電気
エネルギーを供給する。電磁石74は、円筒形ターゲット
68に隣接してマグネトロン放電を形成し、これにより大
部分のスパッタ材料がバイアスをかけた基板19に向かっ
て加速される。電圧源42は、線44を介して基板19をバイ
アスする。マイクロ波電源（図示せず）が導波管72を介
してマイクロ波エネルギーを供給するが、これは上記の
実施例で使用した高周波コイル16の代わりに使用され
る。その結果発生するプラズマは、ａ）マイクロ波電力
（"ECR"型プラズマと同様）、ｂ）ターゲットに印加さ
れる高周波または直流電圧、ｃ）高周波誘導、および
ｄ）ホイスラ波を、単独でまたは組み合わせて使って維
持される。端部ターゲット66と円筒形ターゲット68との
間の電圧または電力を変化させることにより、付着の均
一性を調節することができる。というのは、円筒形ター
ゲット68は、基板19の外部で付着速度が最大となり、端
部ターゲット66は、基板19の内部で付着速度が最大とな
るからである。
ンバ70内に収容された、円形の端部スパッタ・ターゲッ
ト66と、中空円筒形の陰極マグネトロン・スパッタ・タ
ーゲット68を有する。電源30、39は、上述のように、そ
れぞれターゲット66、68をスパッタするのに必要な電気
エネルギーを供給する。電磁石74は、円筒形ターゲット
68に隣接してマグネトロン放電を形成し、これにより大
部分のスパッタ材料がバイアスをかけた基板19に向かっ
て加速される。電圧源42は、線44を介して基板19をバイ
アスする。マイクロ波電源（図示せず）が導波管72を介
してマイクロ波エネルギーを供給するが、これは上記の
実施例で使用した高周波コイル16の代わりに使用され
る。その結果発生するプラズマは、ａ）マイクロ波電力
（"ECR"型プラズマと同様）、ｂ）ターゲットに印加さ
れる高周波または直流電圧、ｃ）高周波誘導、および
ｄ）ホイスラ波を、単独でまたは組み合わせて使って維
持される。端部ターゲット66と円筒形ターゲット68との
間の電圧または電力を変化させることにより、付着の均
一性を調節することができる。というのは、円筒形ター
ゲット68は、基板19の外部で付着速度が最大となり、端
部ターゲット66は、基板19の内部で付着速度が最大とな
るからである。
この参考施例では、チェンバの容積の大部分で強い磁
場（約0.1テスラ）が必要であるため、電磁石74を使用
する。本明細書に記載する他の実施例では、スパッタ・
ターゲットの近くに強い局部的磁場を必要とするだけで
ある。したがって、磁場源として永久磁石を使用するこ
ともできるが、その代わりに電磁石を使用してもよい。
場（約0.1テスラ）が必要であるため、電磁石74を使用
する。本明細書に記載する他の実施例では、スパッタ・
ターゲットの近くに強い局部的磁場を必要とするだけで
ある。したがって、磁場源として永久磁石を使用するこ
ともできるが、その代わりに電磁石を使用してもよい。
次に第５図を参照すると、本発明の第２の実施例で
は、高周波コイル16、高周波電源34、整合ネットワーク
37、可変直列インピーダンス38、チャック18、基板19、
およびバイアス源42を、一連のリング型スパッタ・ター
ゲット76およびリング型磁石78とともに使用する。スパ
ッタ・ターゲット76、77は、それぞれ線82、32を介して
信号源80、30によってバイアスされる。リング型磁石78
は、放射状に磁化される。リング型ターゲット76とリン
グ型磁石78の組合せにより、多極マグネトロン放電効果
が生じる。多極磁気カスプ（磁力線88で示す）間の空間
に強いマグネトロン放電（斜線86で示す）が発生する。
高周波コイル16は実際に真空容器内にあるので、補助磁
石26、28をチェンバ20の上部および底部に取り付けて、
プラズマの閉じ込めを増大させ、マグネトロン放電の領
域を増やすことができる。スパッタされた材料は、電源
42によってバイアスされた基板19上に付着する。基板上
のバイアスが、付着の方向性を決定する。それが、イオ
ン化したスパッタ原子の軌道に影響を与えるからであ
る。
は、高周波コイル16、高周波電源34、整合ネットワーク
37、可変直列インピーダンス38、チャック18、基板19、
およびバイアス源42を、一連のリング型スパッタ・ター
ゲット76およびリング型磁石78とともに使用する。スパ
ッタ・ターゲット76、77は、それぞれ線82、32を介して
信号源80、30によってバイアスされる。リング型磁石78
は、放射状に磁化される。リング型ターゲット76とリン
グ型磁石78の組合せにより、多極マグネトロン放電効果
が生じる。多極磁気カスプ（磁力線88で示す）間の空間
に強いマグネトロン放電（斜線86で示す）が発生する。
高周波コイル16は実際に真空容器内にあるので、補助磁
石26、28をチェンバ20の上部および底部に取り付けて、
プラズマの閉じ込めを増大させ、マグネトロン放電の領
域を増やすことができる。スパッタされた材料は、電源
42によってバイアスされた基板19上に付着する。基板上
のバイアスが、付着の方向性を決定する。それが、イオ
ン化したスパッタ原子の軌道に影響を与えるからであ
る。
第１図ないし第５図に示した、本発明の上記の実施例
すべての真空チェンバ20で発生した、基板19に衝突する
イオンは、プラズマ・シースと交差した後の角発散が少
なく、したがって高アスペクト比の穴を均一に充填す
る。
すべての真空チェンバ20で発生した、基板19に衝突する
イオンは、プラズマ・シースと交差した後の角発散が少
なく、したがって高アスペクト比の穴を均一に充填す
る。
さらに、チャック18および基板19の温度は、裏側への
ヘリウム・ガスの伝導による静電クランピングを含め
て、従来技術で周知のどの標準的方法によって制御する
こともできる。
ヘリウム・ガスの伝導による静電クランピングを含め
て、従来技術で周知のどの標準的方法によって制御する
こともできる。
また、本発明の上記の実施例では、高密度（1011/c
m3）のプラズマを真空チェンバの大部分に分布させるこ
とができることに留意されたい。
m3）のプラズマを真空チェンバの大部分に分布させるこ
とができることに留意されたい。
さらに、低圧（たとえば0.02〜10ミリトル）のCVDガ
スを使用して、系内の圧力と付着速度を増大させること
もできる。この「CVD/スパッタ」モードでは、所望の成
分が基板19上に付着するまで、（ターゲット66、68から
のスパッタリングによって）この成分をプラズマ中で維
持しながら、揮発性物質（たとえば水素）をポンプで排
出させることができる。基板19にかける高周波バイアス
を変化させることにより、所望の皮膜特性を得るのに必
要な再スパッタリングの量と、イオン１個当たりのエネ
ルギーを変えることができる。また、高密度のプラズマ
が発生するため、スパッタ・ターゲット上にイオン化し
たスパッタ原子を衝突させることにより（自己スパッタ
リング）、スパッタ・ガス（たとえばアルゴン）の流れ
を止め、プラズマを維持することができる。金属のスパ
ッタ・ターゲットの場合、これによって純粋な金属プラ
ズマの発生が容易になり、そのため高速の付着が可能に
なり、本発明が単一基板装置として使用できるようにな
る。純粋な金属プラズマの使用はまた、スパッタリング
によって成長した皮膜の物理的特性に良い影響（すなわ
ち不純物がない）を与える。
スを使用して、系内の圧力と付着速度を増大させること
もできる。この「CVD/スパッタ」モードでは、所望の成
分が基板19上に付着するまで、（ターゲット66、68から
のスパッタリングによって）この成分をプラズマ中で維
持しながら、揮発性物質（たとえば水素）をポンプで排
出させることができる。基板19にかける高周波バイアス
を変化させることにより、所望の皮膜特性を得るのに必
要な再スパッタリングの量と、イオン１個当たりのエネ
ルギーを変えることができる。また、高密度のプラズマ
が発生するため、スパッタ・ターゲット上にイオン化し
たスパッタ原子を衝突させることにより（自己スパッタ
リング）、スパッタ・ガス（たとえばアルゴン）の流れ
を止め、プラズマを維持することができる。金属のスパ
ッタ・ターゲットの場合、これによって純粋な金属プラ
ズマの発生が容易になり、そのため高速の付着が可能に
なり、本発明が単一基板装置として使用できるようにな
る。純粋な金属プラズマの使用はまた、スパッタリング
によって成長した皮膜の物理的特性に良い影響（すなわ
ち不純物がない）を与える。
次に第６図を参照すると、高周波コイル16は、内部に
永久磁石（92または94）を配置した中空の管90を含む。
管の内部に磁石（92または94）を配置すると、１）（ス
パッタ原子のコイルとの再結合による）プラズマ喪失領
域が磁極領域まで減少し、２）ホイスラ・モードのプラ
ズマ波を使ってプラズマを駆動することのできる交差し
た直流磁場および高周波磁場が形成され、３）コイルの
容量結合損失が減少する。
永久磁石（92または94）を配置した中空の管90を含む。
管の内部に磁石（92または94）を配置すると、１）（ス
パッタ原子のコイルとの再結合による）プラズマ喪失領
域が磁極領域まで減少し、２）ホイスラ・モードのプラ
ズマ波を使ってプラズマを駆動することのできる交差し
た直流磁場および高周波磁場が形成され、３）コイルの
容量結合損失が減少する。
次に第７図を参照すると、永久磁石92を管90の内部に
置き、磁化方向を管の中心から外側に放射状に向けて、
管の長さ方向に線状のカスプ（図示せず）を形成するこ
とができる。
置き、磁化方向を管の中心から外側に放射状に向けて、
管の長さ方向に線状のカスプ（図示せず）を形成するこ
とができる。
次に第８図を参照すると、やはり永久磁石94を管90の
内部に配置し、磁化方向を管の軸方向に向けて、各磁極
面にリング状のカスプ（図示せず）を形成することがで
きる。
内部に配置し、磁化方向を管の軸方向に向けて、各磁極
面にリング状のカスプ（図示せず）を形成することがで
きる。
高周波コイル16の内側に磁石を使用することにより、
より低圧で、効率良く、高密度のプラズマを発生させる
ことができる。このコイルの設計は、内部および外部コ
イル・システムを含めて、本明細書に記載されていない
他の誘導コイル・スパッタ・システムにも適用できる。
より低圧で、効率良く、高密度のプラズマを発生させる
ことができる。このコイルの設計は、内部および外部コ
イル・システムを含めて、本明細書に記載されていない
他の誘導コイル・スパッタ・システムにも適用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キラー、ジョン、ハワード アメリカ合衆国ニューヨーク州ニューバー グ、ダッチェス・コート７番地 (56)参考文献 特開 平１−219160（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−201466（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−153275（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−140509（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−29956（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−240648（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−190363（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−277755（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−179152（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−183471（ＪＰ，Ａ) 堂山昌男外４名編「材料テクノロジー９ 材料のプロセス技術〔▲Ｉ▼〕」昭和62 年11月30日 東京大学出版会発行，Ｐ. 112〜113
Claims (7)
- 【請求項１】真空チェンバ中で基板上に材料を付着させ
るための装置において、 第１のスパッタ・ターゲットと、 電気エネルギを上記第１のスパッタ・ターゲットに供給
してそのスパッタリングを起こさせる、第１のスパッタ
電源と 上記第１のスパッタ・ターゲットのスパッタ表面に近接
するプラズマ電子を閉じ込める多極磁場を形成するため
の、第１の磁石手段と、 上記第１のスパッタ・ターゲットと基板の間に置かれた
中空で円筒形の第２のスパッタ・ターゲットと、 電気エネルギを上記第２のスパッタ・ターゲットに電気
エネルギーを供給してそのスパッタリングを起こさせ
る、第２のスパッタ電源と 上記第２のスパッタ・ターゲットのスパッタ表面に近接
するプラズマ電子を閉じ込める多極磁場を形成するため
の、第２の磁石手段と、 高周波電力を真空チェンバに伝達して、スパッタ原子の
イオン化を起こさせるのに十分な密度と容積のプラズマ
を発生させる中空の高周波コイル手段と、 上記コイル手段の一部からプラズマを排除して閉じ込め
るために、上記中空の高周波コイル手段の内部に置かれ
た磁石と、 高周波エネルギを上記高周波コイル手段に供給するため
の高周波電源と、 基板に衝突するイオンの方向およびエネルギーを制御す
るために、基板に電気的バイアスをかけるバイアス手段
と、 基板を上記プラズマに接触させて配置するための基板配
置手段と、 を備える装置。 - 【請求項２】基板表面への付着の均一性を調節するため
に、 上記第１のスパッタ・ターゲットと上記第２のスパッタ
・ターゲットの間の電力を変化させる手段を更に備え
る、請求項１に記載の、真空チェンバ中で基板上に材料
を付着させる装置。 - 【請求項３】真空チェンバ中に、材料の原子質量よりも
大きな原子質量を有するガスを供給する、ガス供給手段
を更に備える、請求項１に記載の、真空チェンバ中で基
板上に材料を付着させる装置。 - 【請求項４】上記磁石が、その磁化方向が上記管の中心
から外向きに放射状になるように置かれた、請求項１に
記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付着させる装
置。 - 【請求項５】上記磁石が、その磁化方向が上記管の長さ
方向になるように置かれた、請求項１に記載の、真空チ
ェンバ中で基板上に材料を付着させる装置。 - 【請求項６】電気エネルギーを上記高周波コイル手段に
供給してスパッタリングを起こさせるスパッタ電源手段
と、 上記スパッタ電源を上記高周波電源手段から減結合する
ための減結合手段と、 を更に備える、請求項１に記載の、真空チェンバ中で基
板上に材料を付着させる装置。 - 【請求項７】上記第２の磁石手段が複数の環状の磁石を
有し、 上記第２のスパッタ・ターゲットが、上記環状の磁石の
間の置かれた複数の環状のターゲットを有する、 請求項１に記載の、真空チェンバ中で基板上に材料を付
着させる装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US60743190A | 1990-10-31 | 1990-10-31 | |
| US607,431 | 1990-10-31 | ||
| PCT/US1991/000540 WO1992007969A1 (en) | 1990-10-31 | 1991-01-25 | Apparatus for depositing material into high aspect ratio holes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05507963A JPH05507963A (ja) | 1993-11-11 |
| JPH0816266B2 true JPH0816266B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=24432243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3504135A Expired - Lifetime JPH0816266B2 (ja) | 1990-10-31 | 1991-01-25 | 高アスペクト比の穴に材料を付着させる装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0816266B2 (ja) |
| WO (1) | WO1992007969A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10204634A (ja) * | 1997-01-20 | 1998-08-04 | Ulvac Japan Ltd | マグネトロンカソードおよびこれを備えたメタル配線スパッタ装置 |
| JPH11269643A (ja) * | 1998-03-20 | 1999-10-05 | Toshiba Corp | 成膜装置およびそれを用いた成膜方法 |
| JPH11315374A (ja) * | 1998-05-08 | 1999-11-16 | Ulvac Corp | 銅薄膜形成方法 |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4235064A1 (de) * | 1992-10-17 | 1994-04-21 | Leybold Ag | Vorrichtung zum Erzeugen eines Plasmas mittels Kathodenzerstäubung |
| JP2914644B2 (ja) * | 1993-09-22 | 1999-07-05 | アネルバ株式会社 | 集積回路の配線方法及び集積回路における穴又は溝の埋め込み配線方法並びにマルチチャンバー基板処理装置 |
| US5962923A (en) * | 1995-08-07 | 1999-10-05 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor device having a low thermal budget metal filling and planarization of contacts, vias and trenches |
| US6264812B1 (en) * | 1995-11-15 | 2001-07-24 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for generating a plasma |
| EP0799903A3 (en) * | 1996-04-05 | 1999-11-17 | Applied Materials, Inc. | Methods of sputtering a metal onto a substrate and semiconductor processing apparatus |
| KR100489918B1 (ko) * | 1996-05-09 | 2005-08-04 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 플라즈마발생및스퍼터링용코일 |
| US6368469B1 (en) | 1996-05-09 | 2002-04-09 | Applied Materials, Inc. | Coils for generating a plasma and for sputtering |
| TW402778B (en) * | 1996-07-12 | 2000-08-21 | Applied Materials Inc | Aluminum hole filling using ionized metal adhesion layer |
| US6254737B1 (en) | 1996-10-08 | 2001-07-03 | Applied Materials, Inc. | Active shield for generating a plasma for sputtering |
| US6514390B1 (en) | 1996-10-17 | 2003-02-04 | Applied Materials, Inc. | Method to eliminate coil sputtering in an ICP source |
| JP3846970B2 (ja) * | 1997-04-14 | 2006-11-15 | キヤノンアネルバ株式会社 | イオン化スパッタリング装置 |
| US6103070A (en) * | 1997-05-14 | 2000-08-15 | Applied Materials, Inc. | Powered shield source for high density plasma |
| US6579426B1 (en) * | 1997-05-16 | 2003-06-17 | Applied Materials, Inc. | Use of variable impedance to control coil sputter distribution |
| JP4344019B2 (ja) | 1997-05-28 | 2009-10-14 | キヤノンアネルバ株式会社 | イオン化スパッタ方法 |
| US6375810B2 (en) * | 1997-08-07 | 2002-04-23 | Applied Materials, Inc. | Plasma vapor deposition with coil sputtering |
| US6235169B1 (en) | 1997-08-07 | 2001-05-22 | Applied Materials, Inc. | Modulated power for ionized metal plasma deposition |
| US6168690B1 (en) * | 1997-09-29 | 2001-01-02 | Lam Research Corporation | Methods and apparatus for physical vapor deposition |
| US6146508A (en) * | 1998-04-22 | 2000-11-14 | Applied Materials, Inc. | Sputtering method and apparatus with small diameter RF coil |
| GB2342927B (en) * | 1998-10-23 | 2003-05-07 | Trikon Holdings Ltd | Apparatus and methods for sputtering |
| US6254745B1 (en) * | 1999-02-19 | 2001-07-03 | Tokyo Electron Limited | Ionized physical vapor deposition method and apparatus with magnetic bucket and concentric plasma and material source |
| US6451177B1 (en) | 2000-01-21 | 2002-09-17 | Applied Materials, Inc. | Vault shaped target and magnetron operable in two sputtering modes |
| JP3297415B2 (ja) * | 2000-02-09 | 2002-07-02 | 株式会社半導体先端テクノロジーズ | 半導体装置の製造方法 |
| GB0005411D0 (en) * | 2000-03-08 | 2000-04-26 | Univ Ulster | Magnetron sputter ion plating system |
| US7098599B2 (en) | 2000-12-27 | 2006-08-29 | Japan Science & Technology Corporation | Plasma generator |
| KR20040044995A (ko) * | 2001-09-27 | 2004-05-31 | 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 | 고증착율에 의한 에필레이어의 스퍼터 증착 방법 및 장치 |
| US20260049390A1 (en) * | 2022-08-09 | 2026-02-19 | Jsw Afty Corporation | Film forming apparatus and film forming method |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59179152A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-11 | Agency Of Ind Science & Technol | アモルファスシリコン半導体薄膜の製造方法 |
| JPS59190363A (ja) * | 1983-04-11 | 1984-10-29 | Orient Watch Co Ltd | 金属薄膜の形成方法 |
| JPS6029956A (ja) * | 1983-07-28 | 1985-02-15 | Kyocera Corp | 光磁気記録媒体の製造方法 |
| JPS61153275A (ja) * | 1984-12-25 | 1986-07-11 | Anelva Corp | スパツタリングによる薄膜形成方法 |
| JPS61183471A (ja) * | 1985-02-07 | 1986-08-16 | Fujitsu Ltd | 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 |
| JPS63140509A (ja) * | 1986-12-02 | 1988-06-13 | Tdk Corp | 軟磁性膜の製造法 |
| JPS63277755A (ja) * | 1987-05-07 | 1988-11-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜の製造方法 |
| JPH01201466A (ja) * | 1988-02-08 | 1989-08-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | イオン源 |
| JPH01219160A (ja) * | 1988-02-29 | 1989-09-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | プラズマ生成装置およびプラズマを利用した薄膜形成装置 |
| JPH01240648A (ja) * | 1988-03-16 | 1989-09-26 | Nissin Electric Co Ltd | 多元系薄膜製造装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4595482A (en) * | 1984-05-17 | 1986-06-17 | Varian Associates, Inc. | Apparatus for and the method of controlling magnetron sputter device having separate confining magnetic fields to separate targets subject to separate discharges |
| KR920003789B1 (ko) * | 1988-02-08 | 1992-05-14 | 니뽄 덴신 덴와 가부시끼가이샤 | 플라즈마 스퍼터링을 이용한 박막 형성 장치 및 이온원 |
| US4925542A (en) * | 1988-12-08 | 1990-05-15 | Trw Inc. | Plasma plating apparatus and method |
| CZ278295B6 (en) * | 1989-08-14 | 1993-11-17 | Fyzikalni Ustav Avcr | Process of sputtering layers and apparatus for making the same |
-
1991
- 1991-01-25 WO PCT/US1991/000540 patent/WO1992007969A1/en not_active Ceased
- 1991-01-25 JP JP3504135A patent/JPH0816266B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59179152A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-11 | Agency Of Ind Science & Technol | アモルファスシリコン半導体薄膜の製造方法 |
| JPS59190363A (ja) * | 1983-04-11 | 1984-10-29 | Orient Watch Co Ltd | 金属薄膜の形成方法 |
| JPS6029956A (ja) * | 1983-07-28 | 1985-02-15 | Kyocera Corp | 光磁気記録媒体の製造方法 |
| JPS61153275A (ja) * | 1984-12-25 | 1986-07-11 | Anelva Corp | スパツタリングによる薄膜形成方法 |
| JPS61183471A (ja) * | 1985-02-07 | 1986-08-16 | Fujitsu Ltd | 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 |
| JPS63140509A (ja) * | 1986-12-02 | 1988-06-13 | Tdk Corp | 軟磁性膜の製造法 |
| JPS63277755A (ja) * | 1987-05-07 | 1988-11-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜の製造方法 |
| JPH01201466A (ja) * | 1988-02-08 | 1989-08-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | イオン源 |
| JPH01219160A (ja) * | 1988-02-29 | 1989-09-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | プラズマ生成装置およびプラズマを利用した薄膜形成装置 |
| JPH01240648A (ja) * | 1988-03-16 | 1989-09-26 | Nissin Electric Co Ltd | 多元系薄膜製造装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 堂山昌男外４名編「材料テクノロジー９材料のプロセス技術〔▲Ｉ▼〕」昭和６２年１１月３０日東京大学出版会発行，Ｐ．１１２〜１１３ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10204634A (ja) * | 1997-01-20 | 1998-08-04 | Ulvac Japan Ltd | マグネトロンカソードおよびこれを備えたメタル配線スパッタ装置 |
| JPH11269643A (ja) * | 1998-03-20 | 1999-10-05 | Toshiba Corp | 成膜装置およびそれを用いた成膜方法 |
| JPH11315374A (ja) * | 1998-05-08 | 1999-11-16 | Ulvac Corp | 銅薄膜形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05507963A (ja) | 1993-11-11 |
| WO1992007969A1 (en) | 1992-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5178739A (en) | Apparatus for depositing material into high aspect ratio holes | |
| JPH0816266B2 (ja) | 高アスペクト比の穴に材料を付着させる装置 | |
| US6446572B1 (en) | Embedded plasma source for plasma density improvement | |
| JP4564750B2 (ja) | プラズマスパッタリング用回転マグネトロンを組み合わせたマグネットアレイ | |
| EP0328076B1 (en) | Thin film forming apparatus and ion source utilizing sputtering with microwave plasma | |
| US6217716B1 (en) | Apparatus and method for improving target erosion in hollow cathode magnetron sputter source | |
| CN101978095B (zh) | 同轴型微波辅助沉积与蚀刻系统 | |
| JP2886978B2 (ja) | 電子サイクロトロン共鳴プラズマ源及び操作方法 | |
| EP0148504B2 (en) | Method and apparatus for sputtering | |
| JP4150504B2 (ja) | イオン化物理蒸着のための方法および装置 | |
| JPH07188917A (ja) | コリメーション装置 | |
| US6579421B1 (en) | Transverse magnetic field for ionized sputter deposition | |
| JPH0681144A (ja) | パッセージを充てんする方法および装置 | |
| US8911602B2 (en) | Dual hexagonal shaped plasma source | |
| JP2001520433A (ja) | 加速された粒子を発生させる装置並びに方法 | |
| JP2002504187A (ja) | 材料をイオン化スパッタリングする方法と装置 | |
| JPH0368773A (ja) | 高密度プラズマ蒸着およびエッチング装置 | |
| JPH10259477A (ja) | 電子ビーム及び磁界を用いてイオン化金属プラズマを生成する方法 | |
| JP2000514595A (ja) | 電子サイクロトロン共振プラズマ源用の同軸マイクロ波アプリケータ | |
| JPH0641739A (ja) | 高真空・高速イオン処理装置 | |
| JPH0687440B2 (ja) | マイクロ波プラズマ発生方法 | |
| JP4384295B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP2552697B2 (ja) | イオン源 | |
| EP0778608A2 (en) | Plasma generators and methods of generating plasmas | |
| JP2621728B2 (ja) | スパッタリング方法及びその装置 |