JPH08264451A - 円筒状のスパッタリングシールド - Google Patents
円筒状のスパッタリングシールドInfo
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- JPH08264451A JPH08264451A JP7329032A JP32903295A JPH08264451A JP H08264451 A JPH08264451 A JP H08264451A JP 7329032 A JP7329032 A JP 7329032A JP 32903295 A JP32903295 A JP 32903295A JP H08264451 A JPH08264451 A JP H08264451A
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- 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
- H01J37/3447—Collimators, shutters, apertures
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- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
- H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
- H01J2237/332—Coating
- H01J2237/3322—Problems associated with coating
- H01J2237/3327—Coating high aspect ratio workpieces
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板上に材料を堆積させるスパッタリング装
置。 【解決手段】 装置は、ターゲットと基板の間に部分的
に延長するチューブを有して、基板に到達するターゲッ
ト材料流束の一部を選択的に遮り基板上の各領域に対称
的な堆積物流束を与える。特徴の1つは、チューブが内
側と外側の粒子遮断面を与える単一の円筒壁を有するこ
とである。チューブの内部面の上側端部は、該ターゲッ
トの中心からスパッタされた粒子が、前記基板支持部材
上に載置された基板のエッジに到達することを遮りこれ
を防止するような位置が与えられ、外部壁の下側面は、
ターゲットのエッジからの粒子の基板中心への通路を遮
断する。
置。 【解決手段】 装置は、ターゲットと基板の間に部分的
に延長するチューブを有して、基板に到達するターゲッ
ト材料流束の一部を選択的に遮り基板上の各領域に対称
的な堆積物流束を与える。特徴の1つは、チューブが内
側と外側の粒子遮断面を与える単一の円筒壁を有するこ
とである。チューブの内部面の上側端部は、該ターゲッ
トの中心からスパッタされた粒子が、前記基板支持部材
上に載置された基板のエッジに到達することを遮りこれ
を防止するような位置が与えられ、外部壁の下側面は、
ターゲットのエッジからの粒子の基板中心への通路を遮
断する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリングに
より半導体基板状に物質の層を堆積させることに関す
る。特に、本発明は、穴(holes )や溝(trench)等、基板
の最上面内まで延長するアパーチャーの表面が基板上に
堆積された物質の層で共形にカバーされる必要が有り、
また、穴又は溝のそれぞれのベース上に形成される堆積
層の厚さが基板上の各配置で実質的に等しくなるべきで
あるような、スパッタリングによる物質層堆積に関す
る。
より半導体基板状に物質の層を堆積させることに関す
る。特に、本発明は、穴(holes )や溝(trench)等、基板
の最上面内まで延長するアパーチャーの表面が基板上に
堆積された物質の層で共形にカバーされる必要が有り、
また、穴又は溝のそれぞれのベース上に形成される堆積
層の厚さが基板上の各配置で実質的に等しくなるべきで
あるような、スパッタリングによる物質層堆積に関す
る。
【0002】
【従来の技術】スパッタリングは、半導体基板上に膜層
を堆積させる周知の方法である。典型的なスパッタリン
グ装置は、真空チャンバに包含された、ターゲットと基
板支持ペデスタルとを備えている。ターゲットは典型的
にはチャンバの頂部に固定され、チャンバ壁からは電気
的に絶縁されている。電圧ソースがターゲットを、チャ
ンバ壁に対して負の電圧に維持し、チャンバ内を低い圧
力に維持するガスを励起してプラズマにする。このプラ
ズマからのイオンは、ターゲットをスパッタする。
を堆積させる周知の方法である。典型的なスパッタリン
グ装置は、真空チャンバに包含された、ターゲットと基
板支持ペデスタルとを備えている。ターゲットは典型的
にはチャンバの頂部に固定され、チャンバ壁からは電気
的に絶縁されている。電圧ソースがターゲットを、チャ
ンバ壁に対して負の電圧に維持し、チャンバ内を低い圧
力に維持するガスを励起してプラズマにする。このプラ
ズマからのイオンは、ターゲットをスパッタする。
【0003】1次近似として、ターゲットの任意の点か
らスパッタされた粒子の軌跡は余弦角分布を有してい
る;即ち、ターゲットの一点から発射されターゲットに
対する垂直からある一定の角度をもった軌跡上を進むス
パッタ粒子の密度は、この角度の余弦に比例する。ター
ゲットからスパッタされたターゲット粒子は、一般に、
直線の経路に沿って進み、接触したいずれかの面に堆積
する傾向があるであろう。
らスパッタされた粒子の軌跡は余弦角分布を有してい
る;即ち、ターゲットの一点から発射されターゲットに
対する垂直からある一定の角度をもった軌跡上を進むス
パッタ粒子の密度は、この角度の余弦に比例する。ター
ゲットからスパッタされたターゲット粒子は、一般に、
直線の経路に沿って進み、接触したいずれかの面に堆積
する傾向があるであろう。
【0004】スパッタリングの用途の1つに、基板の最
上面にある1つ以上のメタル、誘電体又は半導体フィル
ム層を貫通する穴又は溝の表面上に、共形のメタル堆積
層を与えることがある。ターゲットのスパッタリングに
より基板上に堆積されたメタルは、連続的、即ち共形の
コーティングを、穴又は溝の壁面及びベースに形成する
必要がある。
上面にある1つ以上のメタル、誘電体又は半導体フィル
ム層を貫通する穴又は溝の表面上に、共形のメタル堆積
層を与えることがある。ターゲットのスパッタリングに
より基板上に堆積されたメタルは、連続的、即ち共形の
コーティングを、穴又は溝の壁面及びベースに形成する
必要がある。
【0005】基板上に堆積された全ての導電体が同じ抵
抗値を有するためには、メタルは均一な厚さで堆積され
なければならない。理想的には、穴又は溝のベース上に
堆積されるメタル膜層の厚さは、基板の外周近傍の穴に
関して、基板の中心近傍の穴に関してとは異ならないべ
きである。更に、各穴又は溝の側壁上に堆積される膜層
は厚さに関して対称的であるべきで、また、膜層は、壁
の全高にわたる厚さ又は各穴や溝のベースのスパンにわ
たる厚さが、比較的均一であるべきである。更に、各穴
や溝のどれかの側壁に形成された膜層は、他の穴や溝の
側壁に形成されたと同じ厚さ及び対称性を有しているべ
きである。しかし、穴や溝のベースに形成された膜層
は、穴や溝の壁に形成された膜層の厚さとは異なってい
ることがある。
抗値を有するためには、メタルは均一な厚さで堆積され
なければならない。理想的には、穴又は溝のベース上に
堆積されるメタル膜層の厚さは、基板の外周近傍の穴に
関して、基板の中心近傍の穴に関してとは異ならないべ
きである。更に、各穴又は溝の側壁上に堆積される膜層
は厚さに関して対称的であるべきで、また、膜層は、壁
の全高にわたる厚さ又は各穴や溝のベースのスパンにわ
たる厚さが、比較的均一であるべきである。更に、各穴
や溝のどれかの側壁に形成された膜層は、他の穴や溝の
側壁に形成されたと同じ厚さ及び対称性を有しているべ
きである。しかし、穴や溝のベースに形成された膜層
は、穴や溝の壁に形成された膜層の厚さとは異なってい
ることがある。
【0006】各穴や溝の壁やベースに堆積された膜層の
均一性は、個々の粒子が各穴や溝に到達する軌跡の角度
分布に依存する。基板表面に対して実質的に垂直な経路
で進行する粒子は、穴や溝の開口端を通過して穴や溝の
ベース上に堆積するだろう。基板表面に対して垂直から
角度をもって進行する粒子は、典型的には、基板の穴の
壁及び基板上面に堆積するだろう。
均一性は、個々の粒子が各穴や溝に到達する軌跡の角度
分布に依存する。基板表面に対して実質的に垂直な経路
で進行する粒子は、穴や溝の開口端を通過して穴や溝の
ベース上に堆積するだろう。基板表面に対して垂直から
角度をもって進行する粒子は、典型的には、基板の穴の
壁及び基板上面に堆積するだろう。
【0007】スパッタリングシステムの共通の問題の1
つに、基板のエッジに隣接する穴において非対称な側壁
のカバレージが生じることがある。エッジの場所では、
穴の場所の内向きに配置されたターゲット領域から穴に
到達するターゲット材料の量は、穴の場所の外向きに配
置されたターゲット領域からのターゲット材料の量より
も多い。その結果、穴の壁に形成される膜層は、穴の外
向き部分で最も厚くなり、穴の内向き部分では最も薄く
なる。
つに、基板のエッジに隣接する穴において非対称な側壁
のカバレージが生じることがある。エッジの場所では、
穴の場所の内向きに配置されたターゲット領域から穴に
到達するターゲット材料の量は、穴の場所の外向きに配
置されたターゲット領域からのターゲット材料の量より
も多い。その結果、穴の壁に形成される膜層は、穴の外
向き部分で最も厚くなり、穴の内向き部分では最も薄く
なる。
【0008】スパッタリングシステムに関する更なる問
題は、基板表面の中心近傍の穴を充填しようとする場合
に、ボイドが形成されてしまうことである。この場所で
は、ターゲットの外縁部分は大量の粒子を供給し、これ
らは、基板表面に対して大きく傾いた角度で進行する。
これらの粒子は、穴の壁の上端と、穴に隣接した基板表
面に堆積する。これらの粒子から形成された堆積物は、
穴の開口で張り出し、他の粒子が穴のベース及び穴のベ
ースに隣接する穴の下側壁に到達する経路を遮る。その
結果、穴の開口の上に張り出た堆積層が形成されて、穴
の内部に充填されていない領域(即ち、ボイド)が穴の
内部に残ってしまう。
題は、基板表面の中心近傍の穴を充填しようとする場合
に、ボイドが形成されてしまうことである。この場所で
は、ターゲットの外縁部分は大量の粒子を供給し、これ
らは、基板表面に対して大きく傾いた角度で進行する。
これらの粒子は、穴の壁の上端と、穴に隣接した基板表
面に堆積する。これらの粒子から形成された堆積物は、
穴の開口で張り出し、他の粒子が穴のベース及び穴のベ
ースに隣接する穴の下側壁に到達する経路を遮る。その
結果、穴の開口の上に張り出た堆積層が形成されて、穴
の内部に充填されていない領域(即ち、ボイド)が穴の
内部に残ってしまう。
【0009】これらの問題点の従来からの解決策として
多孔のコリメータをターゲットと基板の間に与えること
がある。この多孔の部分は、基板の上面に対して実質的
に傾いた経路で進むターゲット粒子をスクリーニングし
て取り去る(即ち遮る)に充分な長さ対直径の比を有し
ている。傾いて進む粒子はコリメータ穴の壁に衝突して
壁上に堆積されるため、スクリーニングが与えられる。
基板表面に対して傾いて進行するターゲット粒子の流束
の一部がスクリーニングされて取り去られるので、基板
上の各配置に到達する流束は、基板内の穴の真上のター
ゲット部分によってのみ与えられる。即ち、それぞれの
基板の配置の真上のプレートコリメータの穴を介して与
えられるということである。このことにより、基板上の
各配置での対称的な流束が、穴内の未充填のボイドを生
じさせる張り出した物質の堆積を減少させるようになる
ため、ターゲット材料で穴内を均一且つ対称的に充填さ
せやすくする。
多孔のコリメータをターゲットと基板の間に与えること
がある。この多孔の部分は、基板の上面に対して実質的
に傾いた経路で進むターゲット粒子をスクリーニングし
て取り去る(即ち遮る)に充分な長さ対直径の比を有し
ている。傾いて進む粒子はコリメータ穴の壁に衝突して
壁上に堆積されるため、スクリーニングが与えられる。
基板表面に対して傾いて進行するターゲット粒子の流束
の一部がスクリーニングされて取り去られるので、基板
上の各配置に到達する流束は、基板内の穴の真上のター
ゲット部分によってのみ与えられる。即ち、それぞれの
基板の配置の真上のプレートコリメータの穴を介して与
えられるということである。このことにより、基板上の
各配置での対称的な流束が、穴内の未充填のボイドを生
じさせる張り出した物質の堆積を減少させるようになる
ため、ターゲット材料で穴内を均一且つ対称的に充填さ
せやすくする。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、プレートコリ
メータには、種々の不利な点がある。第1に、ターゲッ
トからスパッタリングされた粒子の多くの量が、コリメ
ータの表面上に堆積されることにより無駄になってしま
う。典型的には、少なくとも50%、用途によっては9
0%もの、基板に到達するはずの材料が、コリメータに
よってスクリーニングされて取り去られる。更に、コリ
メータの穴は堆積物ですぐに充填されてしまい、この粒
子は穴をブロックし、穴の幅を狭めてしまう。結局、粒
子は穴を実質的にブロックし穴を充填してしまうため、
プレートコリメータはクリーニングされるか交換されな
ければならず、交換のためのコストが生じるばかりでな
く、メンテナンスに要する無駄な時間のコストをも生じ
させてしまう。最終的には、ターゲット粒子はプレート
コリメータの下側に低いエネルギーで衝突して、緩く付
着した堆積物を形成し、これは基板上に落下して基板を
汚染させてしまう。
メータには、種々の不利な点がある。第1に、ターゲッ
トからスパッタリングされた粒子の多くの量が、コリメ
ータの表面上に堆積されることにより無駄になってしま
う。典型的には、少なくとも50%、用途によっては9
0%もの、基板に到達するはずの材料が、コリメータに
よってスクリーニングされて取り去られる。更に、コリ
メータの穴は堆積物ですぐに充填されてしまい、この粒
子は穴をブロックし、穴の幅を狭めてしまう。結局、粒
子は穴を実質的にブロックし穴を充填してしまうため、
プレートコリメータはクリーニングされるか交換されな
ければならず、交換のためのコストが生じるばかりでな
く、メンテナンスに要する無駄な時間のコストをも生じ
させてしまう。最終的には、ターゲット粒子はプレート
コリメータの下側に低いエネルギーで衝突して、緩く付
着した堆積物を形成し、これは基板上に落下して基板を
汚染させてしまう。
【0011】従って、均一で、対称的な共形の膜を、基
板表面だけでなく穴や溝にも堆積させることができ、メ
ンテナンスが最小ですみ基板への汚染が最小になるよう
な、スパッタリング装置への要求が存在する。
板表面だけでなく穴や溝にも堆積させることができ、メ
ンテナンスが最小ですみ基板への汚染が最小になるよう
な、スパッタリング装置への要求が存在する。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板の
表面の穴や溝のベース及び束壁上にスパッタ堆積される
膜の均一性を向上させるコリメータ又はスクリーニング
チューブを提供する。本発明に従えば、チューブが堆積
チャンバ内のターゲットと基板の間に、ターゲット及び
基板の双方に実質的に垂直に配向する軸をもって置かれ
る。ターゲットと基板の双方が平坦な円形の面を有して
いる、最も一般的な用途では、チューブは円筒状又は環
状である。
表面の穴や溝のベース及び束壁上にスパッタ堆積される
膜の均一性を向上させるコリメータ又はスクリーニング
チューブを提供する。本発明に従えば、チューブが堆積
チャンバ内のターゲットと基板の間に、ターゲット及び
基板の双方に実質的に垂直に配向する軸をもって置かれ
る。ターゲットと基板の双方が平坦な円形の面を有して
いる、最も一般的な用途では、チューブは円筒状又は環
状である。
【0013】本発明の特徴の1つは、ターゲットの外縁
領域内部の点にあるスパッタリングされて離れた物質が
基板表面の対角の反対側の領域に堆積することを、遮る
ように、チューブが置かれることである。特に、ターゲ
ット表面の外縁近くの点と基板表面の最遠の(即ち対角
の反対側の)エッジの近くの点との間の直性状の経路と
交差するように、チューブが置かれる。従って、チュー
ブは、基板表面の外縁上に堆積するはずの、最も大きく
傾いた軌跡を有するスパッタされた材料の経路を遮る。
この特徴は、基板の外縁近くで高いアスペクト比の穴
に、ボイドのない充填を容易にし、その理由は、穴の頂
部を覆いつつも穴の内部に充填されないボイドを残すこ
とになるような、張り出した堆積物の形成を減少させる
からである。
領域内部の点にあるスパッタリングされて離れた物質が
基板表面の対角の反対側の領域に堆積することを、遮る
ように、チューブが置かれることである。特に、ターゲ
ット表面の外縁近くの点と基板表面の最遠の(即ち対角
の反対側の)エッジの近くの点との間の直性状の経路と
交差するように、チューブが置かれる。従って、チュー
ブは、基板表面の外縁上に堆積するはずの、最も大きく
傾いた軌跡を有するスパッタされた材料の経路を遮る。
この特徴は、基板の外縁近くで高いアスペクト比の穴
に、ボイドのない充填を容易にし、その理由は、穴の頂
部を覆いつつも穴の内部に充填されないボイドを残すこ
とになるような、張り出した堆積物の形成を減少させる
からである。
【0014】好ましくは、チューブの上端は、ターゲッ
トの中心領域からスパッタされた材料が基板の外縁に到
達することを防止するために充分ターゲットに近く延長
する。この特徴は更に、大きく傾いた角度で基板の外縁
に堆積され得る材料の量を減少させるため、更に、穴の
内部の充填されていないボイドを生じさせ得る突出した
堆積物の形成を減じる。
トの中心領域からスパッタされた材料が基板の外縁に到
達することを防止するために充分ターゲットに近く延長
する。この特徴は更に、大きく傾いた角度で基板の外縁
に堆積され得る材料の量を減少させるため、更に、穴の
内部の充填されていないボイドを生じさせ得る突出した
堆積物の形成を減じる。
【0015】本発明はまた、基板の外縁の近くの穴が、
その外向きの壁で内向きの壁よりも厚い堆積物を有する
傾向を減少させる。チューブが基板の外縁近くの穴の外
側壁上に堆積されるはずの、外向きの軌跡を有するスパ
ッタされた材料を遮りつつ、基板の外縁近くの穴の内側
壁へ堆積する内向きの軌跡を有する材料を遮ることはな
いので、上記の利点が生じている。
その外向きの壁で内向きの壁よりも厚い堆積物を有する
傾向を減少させる。チューブが基板の外縁近くの穴の外
側壁上に堆積されるはずの、外向きの軌跡を有するスパ
ッタされた材料を遮りつつ、基板の外縁近くの穴の内側
壁へ堆積する内向きの軌跡を有する材料を遮ることはな
いので、上記の利点が生じている。
【0016】好ましくは、(a)チューブの直径と
(b)チューブとターゲットの間の距離を最適化するこ
とにより、基板外縁近くの穴の内側壁と外側壁への堆積
が等しくされる。特に、チューブの直径を増加させて、
チューブの上端とターゲットの間のギャップを減少させ
る事により、基板外縁近くの穴の外側壁への堆積物を減
少させるだろう。しかし、所定のチューブの直径と上側
延長部は、基板中心から特定の距離のところの穴のみに
対して最適な(即ち、等しく且つ対称的な)側壁のカバ
レージを与えるだろう。従って、近似のみが固有の最適
化である。好ましくは、チューブの寸法は、基板の外縁
よりも僅かに小さな、中心からの半径方向の距離で穴に
対して最適化される。
(b)チューブとターゲットの間の距離を最適化するこ
とにより、基板外縁近くの穴の内側壁と外側壁への堆積
が等しくされる。特に、チューブの直径を増加させて、
チューブの上端とターゲットの間のギャップを減少させ
る事により、基板外縁近くの穴の外側壁への堆積物を減
少させるだろう。しかし、所定のチューブの直径と上側
延長部は、基板中心から特定の距離のところの穴のみに
対して最適な(即ち、等しく且つ対称的な)側壁のカバ
レージを与えるだろう。従って、近似のみが固有の最適
化である。好ましくは、チューブの寸法は、基板の外縁
よりも僅かに小さな、中心からの半径方向の距離で穴に
対して最適化される。
【0017】本発明の第2の特徴では、ターゲット表面
の外縁からスパッタされた材料が基板の中心へ到達する
ことを防止するように、チューブが配置される。特に、
チューブは、ターゲット表面の外縁近くの点と基板表面
の中心近くの点との間の直線の経路を交差するような位
置をとる。従って、チューブは、基板表面の中心に堆積
するはずの、大きく傾いた軌跡を有するスパッタされた
材料の経路を遮る。この特徴は、基板中心近くの高いア
スペクト比の穴をボイドなしに充填することを容易にす
るが、その理由は、穴の頂部を覆いつつも穴の内部に充
填されないボイドを残すことになるような、張り出した
堆積物の形成を減少させるからである。また、スパッタ
された材料の一部が基板中心に到達することを遮ること
により、この特徴は、堆積された膜が基板中心の近くで
は、基板外縁よりも厚くなるような傾向を生じさせる。
の外縁からスパッタされた材料が基板の中心へ到達する
ことを防止するように、チューブが配置される。特に、
チューブは、ターゲット表面の外縁近くの点と基板表面
の中心近くの点との間の直線の経路を交差するような位
置をとる。従って、チューブは、基板表面の中心に堆積
するはずの、大きく傾いた軌跡を有するスパッタされた
材料の経路を遮る。この特徴は、基板中心近くの高いア
スペクト比の穴をボイドなしに充填することを容易にす
るが、その理由は、穴の頂部を覆いつつも穴の内部に充
填されないボイドを残すことになるような、張り出した
堆積物の形成を減少させるからである。また、スパッタ
された材料の一部が基板中心に到達することを遮ること
により、この特徴は、堆積された膜が基板中心の近くで
は、基板外縁よりも厚くなるような傾向を生じさせる。
【0018】上述のような本発明の第1の特徴と第2の
特徴にそれぞれ従って、コリメータないしスクリーニン
グチューブは有利な大きさと位置が与えられ、第1の特
徴は基板の外縁近くの堆積を改善し、第2の特徴は基板
の中心近くの堆積を改善する。最も好ましくは、本発明
の第1の特徴と第2の特徴が同時に実現されるように、
チューブは寸法及び位置が与えられる。特に、所定の直
径のチューブに対しては、下側の端部は本発明の第2の
特徴を実現するように基板に充分近く延長し、上端部
は、本発明の第1の特徴を実現するように充分ターゲッ
トに近く延長する。
特徴にそれぞれ従って、コリメータないしスクリーニン
グチューブは有利な大きさと位置が与えられ、第1の特
徴は基板の外縁近くの堆積を改善し、第2の特徴は基板
の中心近くの堆積を改善する。最も好ましくは、本発明
の第1の特徴と第2の特徴が同時に実現されるように、
チューブは寸法及び位置が与えられる。特に、所定の直
径のチューブに対しては、下側の端部は本発明の第2の
特徴を実現するように基板に充分近く延長し、上端部
は、本発明の第1の特徴を実現するように充分ターゲッ
トに近く延長する。
【0019】本発明の更なる特徴として、基板とターゲ
ットとの間に、垂直に重ねられ及び/又は互い違いの構
成で複数の同心チューブが与えられて、本発明の堆積の
性質に、ターゲット腐食の別の輪郭を与え且つターゲッ
トと基板の別のサイズと幾何を与え、また、基板の中心
とエッジの間の場所に到達する堆積材料の対称性を向上
させる。
ットとの間に、垂直に重ねられ及び/又は互い違いの構
成で複数の同心チューブが与えられて、本発明の堆積の
性質に、ターゲット腐食の別の輪郭を与え且つターゲッ
トと基板の別のサイズと幾何を与え、また、基板の中心
とエッジの間の場所に到達する堆積材料の対称性を向上
させる。
【0020】
【発明の実施の形態】以上の本発明の特徴及びその他の
本発明の特徴は、本発明の具体例を、添付の図面を参照
しつつ説明することにより、明らかになるであろう。
本発明の特徴は、本発明の具体例を、添付の図面を参照
しつつ説明することにより、明らかになるであろう。
【0021】本発明のスパッタリング装置及び方法は、
一般的には、図1に示されるように、従来のスパッタ堆
積チャンバ10内でスパッタリングターゲット14と半
導体基板16の間にチューブ12の位置を与えることに
よりもたらされる。チューブ12は基板表面に対して傾
いて進行するターゲット粒子の一部を遮り、基板上の各
配置に対して更に均一且つ更に対称的な堆積粒子の流束
を与える。
一般的には、図1に示されるように、従来のスパッタ堆
積チャンバ10内でスパッタリングターゲット14と半
導体基板16の間にチューブ12の位置を与えることに
よりもたらされる。チューブ12は基板表面に対して傾
いて進行するターゲット粒子の一部を遮り、基板上の各
配置に対して更に均一且つ更に対称的な堆積粒子の流束
を与える。
【0022】(スパッタリングチャンバの従前の部分)
図1に示されるように、本発明を実施するためのスパッ
タリングチャンバ10は、一般には、少なくとも1つの
ガス流入口26と排気ポンプ(図示されず)に接続され
る排気口28を有するチャンバエンクロージャ壁24を
有している。チャンバ10の下側端部には基板支持ペデ
スタル20が、チャンバ10の上側端部にはスパッタリ
ングターゲット14が、配置されている。ターゲット1
4はエンクロージャ壁24から電気的に絶縁され、エン
クロージャ壁24は好ましくは接地されて、接地された
エンクロージャ壁24に対してターゲット14には負電
圧が維持されていてもよい。動作に際しては、基板16
は支持ペデスタル20上の位置をとる。
図1に示されるように、本発明を実施するためのスパッ
タリングチャンバ10は、一般には、少なくとも1つの
ガス流入口26と排気ポンプ(図示されず)に接続され
る排気口28を有するチャンバエンクロージャ壁24を
有している。チャンバ10の下側端部には基板支持ペデ
スタル20が、チャンバ10の上側端部にはスパッタリ
ングターゲット14が、配置されている。ターゲット1
4はエンクロージャ壁24から電気的に絶縁され、エン
クロージャ壁24は好ましくは接地されて、接地された
エンクロージャ壁24に対してターゲット14には負電
圧が維持されていてもよい。動作に際しては、基板16
は支持ペデスタル20上の位置をとる。
【0023】堆積プロセス中は、ガス、典型的にはAr
等の非反応性ガスが、ガス流入口26を介してマスフロ
ーコントローラにより調整された所定の流量で真空チャ
ンバ10内に供給される。チャンバガスが排気口28を
介してポンプにより排気される速度を絞ることにより、
チャンバ圧力が制御される。
等の非反応性ガスが、ガス流入口26を介してマスフロ
ーコントローラにより調整された所定の流量で真空チャ
ンバ10内に供給される。チャンバガスが排気口28を
介してポンプにより排気される速度を絞ることにより、
チャンバ圧力が制御される。
【0024】DC電力供給器が、エンクロージャ壁24
に関して負の電圧をターゲット14に印加し、ガスをプ
ラズマ状態へと励起させる。プラズマからのイオンがタ
ーゲット14に衝突し、ターゲット14からターゲット
材料の原子又はそれよりも大きな粒子をスパッタする。
ターゲット14からスパッタされた粒子は、ターゲット
14から直線の軌跡に沿って進行し、粒子の一部は基板
16に衝突してその上に堆積する。
に関して負の電圧をターゲット14に印加し、ガスをプ
ラズマ状態へと励起させる。プラズマからのイオンがタ
ーゲット14に衝突し、ターゲット14からターゲット
材料の原子又はそれよりも大きな粒子をスパッタする。
ターゲット14からスパッタされた粒子は、ターゲット
14から直線の軌跡に沿って進行し、粒子の一部は基板
16に衝突してその上に堆積する。
【0025】従前のマグネトロンスパッタリングソース
は、ターゲット14の上方にマグネット(図示されず)
を用いて、ターゲットのスパッタリング面に隣接するプ
ラズマイオンの密度、特に、ターゲット14の中心と外
縁との中間の1対上の環状部分のプラズマ密度を増加さ
せる。最初に、ターゲット14が図1に示されるように
平坦なスパッタリング面をもってチャンバ内に供給され
る。続いてターゲット14のスパッタリングにより基板
が処理されるにつれて、図1の透視法で示されるよう
に、ターゲットには腐食の輪郭が生じ、そこでは、マグ
ネトロンにより作り出された強力な磁場の環状の領域
が、小規模に励起された環状の腐食領域19と大規模に
励起された環状の腐食領域21とを生み出す。
は、ターゲット14の上方にマグネット(図示されず)
を用いて、ターゲットのスパッタリング面に隣接するプ
ラズマイオンの密度、特に、ターゲット14の中心と外
縁との中間の1対上の環状部分のプラズマ密度を増加さ
せる。最初に、ターゲット14が図1に示されるように
平坦なスパッタリング面をもってチャンバ内に供給され
る。続いてターゲット14のスパッタリングにより基板
が処理されるにつれて、図1の透視法で示されるよう
に、ターゲットには腐食の輪郭が生じ、そこでは、マグ
ネトロンにより作り出された強力な磁場の環状の領域
が、小規模に励起された環状の腐食領域19と大規模に
励起された環状の腐食領域21とを生み出す。
【0026】(従来技術における穴の充填の問題)図2
及び3は、半導体基板の表面の穴又は溝内部の材料の堆
積における従来からのコリメータを用いないスパッタ堆
積システムの典型的な短所を例示する(本願の[従来の
技術]の項で述べたように、従来からの多孔式コリメー
タはここでの短所を克服するが、コリメータのクリーニ
ングや交換が頻繁に必要なメンテナンス上の深刻な問題
を発生させる)。
及び3は、半導体基板の表面の穴又は溝内部の材料の堆
積における従来からのコリメータを用いないスパッタ堆
積システムの典型的な短所を例示する(本願の[従来の
技術]の項で述べたように、従来からの多孔式コリメー
タはここでの短所を克服するが、コリメータのクリーニ
ングや交換が頻繁に必要なメンテナンス上の深刻な問題
を発生させる)。
【0027】図2は、図4に示される基板の外縁近くの
穴100内部の典型的な堆積物の輪郭を例示する。この
堆積物膜は非対称的であり、穴100の内側壁102で
最も薄く、穴100の外側壁で最も厚い(内側壁は、基
板中心に最も近い側壁であり、外側壁は、基板外縁に最
も誓い側壁である)。
穴100内部の典型的な堆積物の輪郭を例示する。この
堆積物膜は非対称的であり、穴100の内側壁102で
最も薄く、穴100の外側壁で最も厚い(内側壁は、基
板中心に最も近い側壁であり、外側壁は、基板外縁に最
も誓い側壁である)。
【0028】図3は、図4に示される基板の中心に近い
穴200内部の典型的な堆積物の輪郭を例示する。堆積
物の膜が穴200の開口202に突き出ており、充填さ
れていないボイド204が穴200内に残っている。
穴200内部の典型的な堆積物の輪郭を例示する。堆積
物の膜が穴200の開口202に突き出ており、充填さ
れていないボイド204が穴200内に残っている。
【0029】図2及び3は、直径13インチターゲット
から8インチの間隔で置かれた8インチ基板を用いた実
際に行ったテストに基づいたものである。小規模に励起
された環状スパッタリング領域は、ターゲット14の中
心から半径1インチの場所にある。大規模に励起された
環状スパッタリング領域21は、ターゲット14の中心
から半径5インチの場所にある。
から8インチの間隔で置かれた8インチ基板を用いた実
際に行ったテストに基づいたものである。小規模に励起
された環状スパッタリング領域は、ターゲット14の中
心から半径1インチの場所にある。大規模に励起された
環状スパッタリング領域21は、ターゲット14の中心
から半径5インチの場所にある。
【0030】(従来技術における非対称な堆積の原因)
基板の外縁近くの穴ないし溝100内に非対称的な堆積
が生じる原因は、図4に示されている典型的なスパッタ
リング装置の幾何を調べることにより理解されるであろ
う。(以下の分析は近似であって正確なものではなく、
その理由は、図4の面の二次元のみでスパッタリング分
布を考慮し、もっと複雑な三次元の分布パターンを考慮
していないからである。)穴100では、穴の外向きに
配置されたターゲットの比較的小さい領域(穴100で
基板に対して垂直な線xから各α1 の内部も含まれる)
が、穴100の内向き壁104にターゲット材料を供給
する。従って、穴又は溝の外向きの側部104は、内向
き側部102に到達するよりも大きな速度をもって堆積
粒子を受容し(図2に示されている如く)、穴内に形成
される膜は非対称になる。
基板の外縁近くの穴ないし溝100内に非対称的な堆積
が生じる原因は、図4に示されている典型的なスパッタ
リング装置の幾何を調べることにより理解されるであろ
う。(以下の分析は近似であって正確なものではなく、
その理由は、図4の面の二次元のみでスパッタリング分
布を考慮し、もっと複雑な三次元の分布パターンを考慮
していないからである。)穴100では、穴の外向きに
配置されたターゲットの比較的小さい領域(穴100で
基板に対して垂直な線xから各α1 の内部も含まれる)
が、穴100の内向き壁104にターゲット材料を供給
する。従って、穴又は溝の外向きの側部104は、内向
き側部102に到達するよりも大きな速度をもって堆積
粒子を受容し(図2に示されている如く)、穴内に形成
される膜は非対称になる。
【0031】これとは対称的に、基板の中心近くの穴2
00では、壁上の堆積物は対称的である。穴200の場
所で基板16の表面に対して垂直な線yの右側のターゲ
ット14の部分からスパッタリングされたターゲット材
料は、角度α2 の中に入り、これは、線yよりも左の角
度β2 内に含まれるターゲット14の部分からスパッタ
されたターゲット材料と等しい。
00では、壁上の堆積物は対称的である。穴200の場
所で基板16の表面に対して垂直な線yの右側のターゲ
ット14の部分からスパッタリングされたターゲット材
料は、角度α2 の中に入り、これは、線yよりも左の角
度β2 内に含まれるターゲット14の部分からスパッタ
されたターゲット材料と等しい。
【0032】(従来技術における突き出しの問題)しか
し、スパッタされた粒子はα2 及びβ2 という広い角度
の範囲にわたって中心穴200へと進むため、穴200
上に堆積される材料の大部分は、大きく傾いた角度で穴
200に到達する。このように大きな角度の軌跡を有す
るスパッタ材料は、高いアスペクト比の穴200内にあ
まり深く進入できない。従って、図3に示されるよう
に、穴の壁の最上部分へは、不釣り合いな材料の量が堆
積し、穴の頂部を閉じさせ穴内部に充填されないボイド
を残す、材料の突き出た部分を生じさせる。
し、スパッタされた粒子はα2 及びβ2 という広い角度
の範囲にわたって中心穴200へと進むため、穴200
上に堆積される材料の大部分は、大きく傾いた角度で穴
200に到達する。このように大きな角度の軌跡を有す
るスパッタ材料は、高いアスペクト比の穴200内にあ
まり深く進入できない。従って、図3に示されるよう
に、穴の壁の最上部分へは、不釣り合いな材料の量が堆
積し、穴の頂部を閉じさせ穴内部に充填されないボイド
を残す、材料の突き出た部分を生じさせる。
【0033】(ターゲットと基板の間の新規なチュー
ブ)穴に堆積される膜層の堆積の輪郭を図2、3に示さ
れる状態から改善するため、図1に示されるように、タ
ーゲット14と基板16の間にチューブ12が配置され
る。ユニークなことに、チューブ12の壁の内側面と外
側面の双方は、ターゲット14の選択された領域を、基
板16の選択され領域から遮る面を与えるので、基板1
6の中心及びエッジでのターゲット材料の対称的な流束
を与え、同時に、基板16の最上面に対して大きく傾い
て進行するターゲット粒子の量を減少させる。
ブ)穴に堆積される膜層の堆積の輪郭を図2、3に示さ
れる状態から改善するため、図1に示されるように、タ
ーゲット14と基板16の間にチューブ12が配置され
る。ユニークなことに、チューブ12の壁の内側面と外
側面の双方は、ターゲット14の選択された領域を、基
板16の選択され領域から遮る面を与えるので、基板1
6の中心及びエッジでのターゲット材料の対称的な流束
を与え、同時に、基板16の最上面に対して大きく傾い
て進行するターゲット粒子の量を減少させる。
【0034】好ましくは、チューブ12の露出面は、プ
ラズマに暴露された際にチャンバを汚染しない材料で構
成されている。従って、チューブ12は好ましくは、タ
ーゲット14と同じ材料で作製される。チューブ12は
チャンバ10内で基板16とターゲット14の間に、対
向する共通の軸をもつロッド70及び72により架設さ
れ、これらのロッドはチューブ壁40に180゜の間隔
をもって、チューブ12の上側環状端部42と下側端部
43の中間で接続されている。ロッド72は、シールさ
れたロータリーカップリング76を介してチャンバ壁2
4に載置され、ロッド70は、チューブ壁40から、チ
ャンバ壁24で第2のシールされたロータリーカップリ
ング76を介して延長する。モータ78又はその他のロ
ータリー駆動部材が、チャンバ10の外側でロッド70
の端部に接続され、以下に更に説明するように、チュー
ブ12を選択的に回転させる。
ラズマに暴露された際にチャンバを汚染しない材料で構
成されている。従って、チューブ12は好ましくは、タ
ーゲット14と同じ材料で作製される。チューブ12は
チャンバ10内で基板16とターゲット14の間に、対
向する共通の軸をもつロッド70及び72により架設さ
れ、これらのロッドはチューブ壁40に180゜の間隔
をもって、チューブ12の上側環状端部42と下側端部
43の中間で接続されている。ロッド72は、シールさ
れたロータリーカップリング76を介してチャンバ壁2
4に載置され、ロッド70は、チューブ壁40から、チ
ャンバ壁24で第2のシールされたロータリーカップリ
ング76を介して延長する。モータ78又はその他のロ
ータリー駆動部材が、チャンバ10の外側でロッド70
の端部に接続され、以下に更に説明するように、チュー
ブ12を選択的に回転させる。
【0035】チューブ12は総量的なコリメーションを
与える。即ち、チューブ12は、ターゲット14から基
板16の方へ通過するターゲット粒子の流れから、基板
16の表面に対して大きく傾いた軌跡で(つまり、基板
表面の面に対して小さな角度の軌跡で)進行するターゲ
ット粒子の部分をスクリーニングする。
与える。即ち、チューブ12は、ターゲット14から基
板16の方へ通過するターゲット粒子の流れから、基板
16の表面に対して大きく傾いた軌跡で(つまり、基板
表面の面に対して小さな角度の軌跡で)進行するターゲ
ット粒子の部分をスクリーニングする。
【0036】本発明の特徴の1つに、チューブ12が、
基板16の中心からターゲットのエッジを遮るように配
置されることがある。これは、ターゲット粒子の流束か
ら、基板の最上部に対して大きく傾いた角度で進む粒子
を排除し、基板16の中心で開口内に形成される堆積物
の突き出しを排除する。
基板16の中心からターゲットのエッジを遮るように配
置されることがある。これは、ターゲット粒子の流束か
ら、基板の最上部に対して大きく傾いた角度で進む粒子
を排除し、基板16の中心で開口内に形成される堆積物
の突き出しを排除する。
【0037】本発明の他の特徴は、基板16のエッジか
ら、基板エッジの外側に配置されたターゲットの領域を
越える基板のエッジの内側に配置されたターゲット14
の部分を遮るように、チューブ12が与えられることで
ある。このことにより、基板エッジへターゲット粒子の
対称的な流束が与えられる。
ら、基板エッジの外側に配置されたターゲットの領域を
越える基板のエッジの内側に配置されたターゲット14
の部分を遮るように、チューブ12が与えられることで
ある。このことにより、基板エッジへターゲット粒子の
対称的な流束が与えられる。
【0038】本発明の更なる特徴は、突き出し部分の除
去と対称性の向上の2つの特徴の双方を与えるようにチ
ューブが構成されることである。この構成では、穴内に
形成された堆積物層は基板の中心とエッジで同じ対称性
を有することになり、基板の中心とエッジの間の位置で
穴内に形成された堆積物層は、更に高められた対称性を
有することになり、基板の中心に隣接する穴は、従来の
プレートコリメータの欠点をもたずに従来のコリメータ
を用いないスパッタシステムと比較して、突き出た部分
が少なくなる。
去と対称性の向上の2つの特徴の双方を与えるようにチ
ューブが構成されることである。この構成では、穴内に
形成された堆積物層は基板の中心とエッジで同じ対称性
を有することになり、基板の中心とエッジの間の位置で
穴内に形成された堆積物層は、更に高められた対称性を
有することになり、基板の中心に隣接する穴は、従来の
プレートコリメータの欠点をもたずに従来のコリメータ
を用いないスパッタシステムと比較して、突き出た部分
が少なくなる。
【0039】本発明のそれぞれの特徴では、基板からタ
ーゲットへの間隔は、好ましくは、ロングスロー(long-
throw)の間隔、即ち、ターゲット14と基板16の間の
距離は少なくとも基板の直径に等しい距離である。この
ロングスローの距離、ないしは、ターゲット14と基板
16の間の僅かに小さな間隔で従来の間隔よりも典型的
には大きな間隔は、典型的には、チューブ12の長さに
は、並びに、チューブの端部とこれに隣接する基板16
及びターゲット14面との間に必要な間隔には、必要と
されるものであり、これら全ては、以下のデザインの方
法に従って最適化される。
ーゲットへの間隔は、好ましくは、ロングスロー(long-
throw)の間隔、即ち、ターゲット14と基板16の間の
距離は少なくとも基板の直径に等しい距離である。この
ロングスローの距離、ないしは、ターゲット14と基板
16の間の僅かに小さな間隔で従来の間隔よりも典型的
には大きな間隔は、典型的には、チューブ12の長さに
は、並びに、チューブの端部とこれに隣接する基板16
及びターゲット14面との間に必要な間隔には、必要と
されるものであり、これら全ては、以下のデザインの方
法に従って最適化される。
【0040】(基板中心近くの突き出しを防止するため
のデザインの最適化)チューブ12のサイズ及び位置
は、基板16の中心の近くの穴200(図4及び5を参
照)の上方の突き出た部分を排除するように最適化され
る。最初に、チューブ12のサイズと位置の1次近似が
なされ、次いで、チューブ12のサイズ及び/又は位置
が、チューブ12によって最適な対称性と膜厚の均一性
が与えられるまで、1次近似のそれから増加の方向に変
化されていく。チューブ12の初期の制限は:(1)チ
ューブ12がターゲット14に隣接するプラズマシース
を妨害しないように、チューブの上側環状端部42とタ
ーゲット14の間の間隔は、好ましくは、少なくとも
1.5インであり、(2)チューブ12により基板16
が遮られることを防止するため、チューブ12の下側環
状端部43は基板16の堆積物受容面から少なくとも
1.5インチの間隔である。
のデザインの最適化)チューブ12のサイズ及び位置
は、基板16の中心の近くの穴200(図4及び5を参
照)の上方の突き出た部分を排除するように最適化され
る。最初に、チューブ12のサイズと位置の1次近似が
なされ、次いで、チューブ12のサイズ及び/又は位置
が、チューブ12によって最適な対称性と膜厚の均一性
が与えられるまで、1次近似のそれから増加の方向に変
化されていく。チューブ12の初期の制限は:(1)チ
ューブ12がターゲット14に隣接するプラズマシース
を妨害しないように、チューブの上側環状端部42とタ
ーゲット14の間の間隔は、好ましくは、少なくとも
1.5インであり、(2)チューブ12により基板16
が遮られることを防止するため、チューブ12の下側環
状端部43は基板16の堆積物受容面から少なくとも
1.5インチの間隔である。
【0041】これらの制限の中で、基板16の中心での
突き出た部分の排除のためのチューブ12のサイズ及び
位置の1次近似は、基板16及びターゲット14の所定
のサイズ及び間隔として決定される。この1次近似は、
チャンバ10、基板16、ターゲット14及びターゲッ
トから基板への間隔の縮尺された図面によってなされて
もよい。
突き出た部分の排除のためのチューブ12のサイズ及び
位置の1次近似は、基板16及びターゲット14の所定
のサイズ及び間隔として決定される。この1次近似は、
チャンバ10、基板16、ターゲット14及びターゲッ
トから基板への間隔の縮尺された図面によってなされて
もよい。
【0042】図5に示されているように、チューブ12
のサイズ及び位置の1次近似を始めるにあたり、基板1
6及びターゲット14は、模式的な表現で描かれて、ス
パッタリングチャンバ10を、基板16とターゲット1
4の間の8インチの間隔が任意の縮尺となるように縮尺
する。そして、参照ラインyを、ターゲット14及び基
板16の双方と垂直に且つ双方を通過するように決め
る。
のサイズ及び位置の1次近似を始めるにあたり、基板1
6及びターゲット14は、模式的な表現で描かれて、ス
パッタリングチャンバ10を、基板16とターゲット1
4の間の8インチの間隔が任意の縮尺となるように縮尺
する。そして、参照ラインyを、ターゲット14及び基
板16の双方と垂直に且つ双方を通過するように決め
る。
【0043】この1次近似では、チューブ12の下側環
状端部43は、参照ライン154で示されているよう
に、基板16から最小の距離で配置されている。チュー
ブ12の下側環状端部43は、チューブ12のサイズ及
び位置が与えられるようにベースラインが選択され、そ
の理由は、壁40の下側領域が、ターゲットのエッジ領
域を基板中心から遮るからである。
状端部43は、参照ライン154で示されているよう
に、基板16から最小の距離で配置されている。チュー
ブ12の下側環状端部43は、チューブ12のサイズ及
び位置が与えられるようにベースラインが選択され、そ
の理由は、壁40の下側領域が、ターゲットのエッジ領
域を基板中心から遮るからである。
【0044】チューブ12の直径を決定するために、基
板16の中心からターゲット14のエッジまで、参照ラ
インy1 が引かれる。この参照ラインy1 及び参照ライ
ン154の交点が、チューブ12の直径を決める。次い
で、ラインのチューブ壁40の外面を与える線分152
が参照ラインy1 と参照ライン154の交点から上向き
に引かれる。また、線分152のミラーイメージを図の
中心ラインyの反対側に引き、第1の参照ライン152
から180゜の位置に円筒状の壁40の反対側が与えら
れるようにする。
板16の中心からターゲット14のエッジまで、参照ラ
インy1 が引かれる。この参照ラインy1 及び参照ライ
ン154の交点が、チューブ12の直径を決める。次い
で、ラインのチューブ壁40の外面を与える線分152
が参照ラインy1 と参照ライン154の交点から上向き
に引かれる。また、線分152のミラーイメージを図の
中心ラインyの反対側に引き、第1の参照ライン152
から180゜の位置に円筒状の壁40の反対側が与えら
れるようにする。
【0045】チューブの高さを決定するために、第2の
参照ライン「l(エル)」が、中心線yに対して所定の
角度γをもって基板16の中心から延長する。スパッタ
された材料が基板の中心からγよりも大きな角度をもっ
て堆積することを遮ることが、基板中心の近くの穴又は
溝をボイドなしに充填させることが可能になるように、
角度γは充分小さく選択される。参照ライン「l」と参
照ライン152の交点は、チューブ12の上側環状端部
42の位置を決め、これは下側環状端部43と平行に引
かれてチューブ12の断面を完成させる。
参照ライン「l(エル)」が、中心線yに対して所定の
角度γをもって基板16の中心から延長する。スパッタ
された材料が基板の中心からγよりも大きな角度をもっ
て堆積することを遮ることが、基板中心の近くの穴又は
溝をボイドなしに充填させることが可能になるように、
角度γは充分小さく選択される。参照ライン「l」と参
照ライン152の交点は、チューブ12の上側環状端部
42の位置を決め、これは下側環状端部43と平行に引
かれてチューブ12の断面を完成させる。
【0046】2つ前のパラグラフに従って決められるチ
ューブの直径は、ターゲットエッジよりのスパッタ粒子
から基板16の中心の穴200を遮蔽するが、中心から
幾分ずれた穴205は完全には遮蔽しない。特に、ター
ゲットの対角の反対側のエッジからこのような点205
を遮蔽するが、ターゲットの最も近い方のエッジからは
遮蔽しない。従って、図5の線分153で与えられてい
るように、チューブの直径を幾分か増加させることが望
ましい。所定の直径のチューブ及び基板からチューブま
での所定の距離に対して、ターゲットエッジとチューブ
12の最も近い下側エッジの間に延長する参照ラインy
2 は、穴が存在でき且つターゲットの最も近い方のエッ
ジからのスパッタ粒子からチューブによって遮蔽され
る、基板中心からの半径方向の最も大きな距離を表す、
点205で、基板表面と交差する。
ューブの直径は、ターゲットエッジよりのスパッタ粒子
から基板16の中心の穴200を遮蔽するが、中心から
幾分ずれた穴205は完全には遮蔽しない。特に、ター
ゲットの対角の反対側のエッジからこのような点205
を遮蔽するが、ターゲットの最も近い方のエッジからは
遮蔽しない。従って、図5の線分153で与えられてい
るように、チューブの直径を幾分か増加させることが望
ましい。所定の直径のチューブ及び基板からチューブま
での所定の距離に対して、ターゲットエッジとチューブ
12の最も近い下側エッジの間に延長する参照ラインy
2 は、穴が存在でき且つターゲットの最も近い方のエッ
ジからのスパッタ粒子からチューブによって遮蔽され
る、基板中心からの半径方向の最も大きな距離を表す、
点205で、基板表面と交差する。
【0047】(基板エッジ近くで突き出る部分を減少さ
せるデザインの最適化)基板16の外縁近くの穴100
の上の突き出た堆積物を減少させるように、チューブ1
2のサイズ及び位置は最適化される(図4又は6参
照)。突き出た堆積物は、基板表面に対して大きく傾い
た(即ち非垂直な)軌跡を有するスパッタ材料により生
じる。傾いて到達する材料は、高いアスペクト比を有す
る穴に対しては、穴の壁を叩く前に内部に深く浸透する
ことができない。従って、穴がスパッタ材料で充填され
る前に過剰な厚さの材料が穴の頂部近くに堆積して結局
穴を覆ってしまい、穴内部に充填されないボイドを生じ
させる。
せるデザインの最適化)基板16の外縁近くの穴100
の上の突き出た堆積物を減少させるように、チューブ1
2のサイズ及び位置は最適化される(図4又は6参
照)。突き出た堆積物は、基板表面に対して大きく傾い
た(即ち非垂直な)軌跡を有するスパッタ材料により生
じる。傾いて到達する材料は、高いアスペクト比を有す
る穴に対しては、穴の壁を叩く前に内部に深く浸透する
ことができない。従って、穴がスパッタ材料で充填され
る前に過剰な厚さの材料が穴の頂部近くに堆積して結局
穴を覆ってしまい、穴内部に充填されないボイドを生じ
させる。
【0048】突き出た堆積物は特に、基板の外縁の近く
でよく見られ、その理由は、基板のこの領域は、一番傾
き得るスパッタ材料、即ち、図6の軌跡線「r」で示さ
れるようなターゲットの対角の反対側の領域からのスパ
ッタ材料を受容するからである。チューブ12が、ター
ゲットの一方のエッジからのスパッタ材料が基板の対角
の反対側のエッジに到達することを遮ることにより、突
き出た堆積物を減少又は排除することが可能である。図
6を参照すれば、チューブの側壁152が、基板の一方
のエッジの近くの穴100からターゲットの対角の反対
側のエッジまで延長する経路「r」と交差するように、
チューブ12の位置を与えれば、このことは達成され
る。
でよく見られ、その理由は、基板のこの領域は、一番傾
き得るスパッタ材料、即ち、図6の軌跡線「r」で示さ
れるようなターゲットの対角の反対側の領域からのスパ
ッタ材料を受容するからである。チューブ12が、ター
ゲットの一方のエッジからのスパッタ材料が基板の対角
の反対側のエッジに到達することを遮ることにより、突
き出た堆積物を減少又は排除することが可能である。図
6を参照すれば、チューブの側壁152が、基板の一方
のエッジの近くの穴100からターゲットの対角の反対
側のエッジまで延長する経路「r」と交差するように、
チューブ12の位置を与えれば、このことは達成され
る。
【0049】前のパラグラフで特定されたような位置を
とるチューブは、基板16のエッジ近くの穴100がタ
ーゲットの対角の反対側のエッジからのスパッタ粒子を
受容することを遮るが、チューブは外縁の穴100から
幾分か内側に入った穴105を遮蔽しない。対角の反対
側のエッジから発せられるスパッタ粒子から穴100と
105の間の環状の領域を遮蔽することが望ましい場合
は、図6の透視線48及び49に示されているように、
チューブ12は下方向に延長され及び/又はその直径が
増加されてもよい。穴105からターゲットの対角の反
対側のエッジへの軌跡線「s」は、穴105の対角の反
対側でチューブの下側端部と交差すべきである。チュー
ブの直径を増加させること及び/又はチューブの軸延長
部を基板の方向に増加させることにより、ターゲットの
エッジからのスパッタ粒子から遮られる、基板の外縁で
係る環状の領域の幅を増加させる。
とるチューブは、基板16のエッジ近くの穴100がタ
ーゲットの対角の反対側のエッジからのスパッタ粒子を
受容することを遮るが、チューブは外縁の穴100から
幾分か内側に入った穴105を遮蔽しない。対角の反対
側のエッジから発せられるスパッタ粒子から穴100と
105の間の環状の領域を遮蔽することが望ましい場合
は、図6の透視線48及び49に示されているように、
チューブ12は下方向に延長され及び/又はその直径が
増加されてもよい。穴105からターゲットの対角の反
対側のエッジへの軌跡線「s」は、穴105の対角の反
対側でチューブの下側端部と交差すべきである。チュー
ブの直径を増加させること及び/又はチューブの軸延長
部を基板の方向に増加させることにより、ターゲットの
エッジからのスパッタ粒子から遮られる、基板の外縁で
係る環状の領域の幅を増加させる。
【0050】チューブ12を、最悪のケース(最大に傾
いた)軌跡「r」ほどには傾いていない軌跡を有する材
料を更に遮るようにチューブ12の寸法を与えることに
より、突き出た堆積物を更に減少させることができる。
この交差の点から上向きに延長するチューブ壁は、外縁
の内向きのターゲット領域から基板のエッジに向かって
スパッタされた材料を遮るだろう。チューブの上向きの
延長部を更に長くすることにより、ターゲットの中心領
域からのスパッタ材料が基板のエッジに堆積することを
遮る。図6を参照し、チューブは、対角線「r」と線x
3 の間のターゲットの大きな領域からのスパッタ粒子か
ら、基板エッジに隣接する穴100を遮蔽するだろう。
ここで、x3 は、穴100からチューブの上側(ターゲ
ットに面した)端部42の最も近い点へ延長する線であ
る。
いた)軌跡「r」ほどには傾いていない軌跡を有する材
料を更に遮るようにチューブ12の寸法を与えることに
より、突き出た堆積物を更に減少させることができる。
この交差の点から上向きに延長するチューブ壁は、外縁
の内向きのターゲット領域から基板のエッジに向かって
スパッタされた材料を遮るだろう。チューブの上向きの
延長部を更に長くすることにより、ターゲットの中心領
域からのスパッタ材料が基板のエッジに堆積することを
遮る。図6を参照し、チューブは、対角線「r」と線x
3 の間のターゲットの大きな領域からのスパッタ粒子か
ら、基板エッジに隣接する穴100を遮蔽するだろう。
ここで、x3 は、穴100からチューブの上側(ターゲ
ットに面した)端部42の最も近い点へ延長する線であ
る。
【0051】(基板エッジ近辺での均一な壁カバレージ
のためのデザインの最適化)基板の外縁近くの穴が、そ
の内向きの壁よりも外向きの壁でより厚い堆積物を有す
る従来からの問題を解決するために、デザインを最適化
することが可能である。基板エッジから、エッジの場所
の外向きに配置されたターゲット14の領域に延長す
る、エッジの場所の内向きに配置されたターゲット領域
の部分を遮るように、チューブ12のサイズ及び位置が
与えられる。図6には、対称性を得るためのチューブの
サイズ及び位置を決めるための、この配置の縮小レイア
ウトと方法が示される。
のためのデザインの最適化)基板の外縁近くの穴が、そ
の内向きの壁よりも外向きの壁でより厚い堆積物を有す
る従来からの問題を解決するために、デザインを最適化
することが可能である。基板エッジから、エッジの場所
の外向きに配置されたターゲット14の領域に延長す
る、エッジの場所の内向きに配置されたターゲット領域
の部分を遮るように、チューブ12のサイズ及び位置が
与えられる。図6には、対称性を得るためのチューブの
サイズ及び位置を決めるための、この配置の縮小レイア
ウトと方法が示される。
【0052】1次近似を始めるに当たり、チューブ12
の上側(ターゲットに面した)端部42はターゲット1
5のできるだけ近くの位置がとられる。前述のように、
上側端部はプラズマシースを妨害しないようにターゲッ
トから充分遠くにあるべきであり、好ましくはターゲッ
ト表面から約1.5インチである。図6では、水平な
(ターゲットに平行な)参照線150は、ターゲット1
4のスパッタ面15から1.5インチに縮尺されて描か
れ、チューブの上側端部42の位置を与える。チューブ
の上側端部42は、チューブのサイズ決めのための始め
の参照位置として用いられ、その理由は、チューブの上
側端部の内面がターゲットの中心領域から基板エッジを
遮蔽するからである。
の上側(ターゲットに面した)端部42はターゲット1
5のできるだけ近くの位置がとられる。前述のように、
上側端部はプラズマシースを妨害しないようにターゲッ
トから充分遠くにあるべきであり、好ましくはターゲッ
ト表面から約1.5インチである。図6では、水平な
(ターゲットに平行な)参照線150は、ターゲット1
4のスパッタ面15から1.5インチに縮尺されて描か
れ、チューブの上側端部42の位置を与える。チューブ
の上側端部42は、チューブのサイズ決めのための始め
の参照位置として用いられ、その理由は、チューブの上
側端部の内面がターゲットの中心領域から基板エッジを
遮蔽するからである。
【0053】次いで、参照線xが、基板エッジに隣接す
る穴100の配置で基板16に対して垂直に引かれる。
第2の参照線x2 が穴100からターゲット14の最も
近い方のエッジまで引かれ、この参照線x2 と参照線x
の間の角度α1 が測定される。第3の参照線x3 が、穴
100から参照線xに対して、α1 =β1 となる角度β
1 をもってこの内側に引かれる。この線x3 と参照線1
50(チューブ12の上側端部42を表す)の交差点
は、チューブ壁40の直径を与える。
る穴100の配置で基板16に対して垂直に引かれる。
第2の参照線x2 が穴100からターゲット14の最も
近い方のエッジまで引かれ、この参照線x2 と参照線x
の間の角度α1 が測定される。第3の参照線x3 が、穴
100から参照線xに対して、α1 =β1 となる角度β
1 をもってこの内側に引かれる。この線x3 と参照線1
50(チューブ12の上側端部42を表す)の交差点
は、チューブ壁40の直径を与える。
【0054】基板のエッジ近くの穴100の内壁102
上へスパッタされる材料の量は、概して、角度α1 に比
例し、外壁104上へスパッタされる材料の量は、概し
て、角度β1 に比例する。チューブの上側端部42は、
角度α1 とβ1 がおよそ等しくなるような垂直方向の間
隔と直径を有しているので、穴の内壁及び外壁にスパッ
タされる材料の量はおよそ等しくなり、穴は望ましい対
称的な堆積物のカバレージを有することになる(これら
の関係はおよそのものであって厳密なものではなく、そ
の理由は、二次元的なスパッタの幾何の図のみ考慮して
デザインの簡略化を行ったからである)。
上へスパッタされる材料の量は、概して、角度α1 に比
例し、外壁104上へスパッタされる材料の量は、概し
て、角度β1 に比例する。チューブの上側端部42は、
角度α1 とβ1 がおよそ等しくなるような垂直方向の間
隔と直径を有しているので、穴の内壁及び外壁にスパッ
タされる材料の量はおよそ等しくなり、穴は望ましい対
称的な堆積物のカバレージを有することになる(これら
の関係はおよそのものであって厳密なものではなく、そ
の理由は、二次元的なスパッタの幾何の図のみ考慮して
デザインの簡略化を行ったからである)。
【0055】チューブの直径とチューブ12の上側端部
42の垂直位置が与えられれば、決定に必要な残りのパ
ラメータは、下側端部43の垂直位置であるチューブの
長さだけである。ここで、基板エッジ近くの穴100
を、図6の軌跡線x3 及びrの間のターゲットの領域よ
りのスパッタ粒子から遮蔽することが目的となる。この
ことは、チューブを、穴100とターゲットの対角の反
対側のエッジの間の軌跡rと交差するまで下向きに延長
させることを要求している。このことは、前出の「基板
エッジ近くで突き出る部分を減少させるデザインの最適
化」のセクションに説明されると同じ要求である。従っ
て、チューブの下側端部43を与える手法は、この前出
のセクションに説明されていると同じである。
42の垂直位置が与えられれば、決定に必要な残りのパ
ラメータは、下側端部43の垂直位置であるチューブの
長さだけである。ここで、基板エッジ近くの穴100
を、図6の軌跡線x3 及びrの間のターゲットの領域よ
りのスパッタ粒子から遮蔽することが目的となる。この
ことは、チューブを、穴100とターゲットの対角の反
対側のエッジの間の軌跡rと交差するまで下向きに延長
させることを要求している。このことは、前出の「基板
エッジ近くで突き出る部分を減少させるデザインの最適
化」のセクションに説明されると同じ要求である。従っ
て、チューブの下側端部43を与える手法は、この前出
のセクションに説明されていると同じである。
【0056】ここで説明されたように、ウエハのエッジ
近くの穴のカバレージの対称性を最適化するデザイン
は、ウエハのエッジを、ターゲットの中心領域及び対角
の反対の外縁領域よりのスパッタ材料から遮蔽すること
を有するので、このデザインは同時に2つの目的を有す
ることになる:(1)ウエハエッジ近くの穴の内部で壁
の対称的なカバレージと、(2)ウエハエッジ近くの穴
における突き出た堆積物の減少とである。実際、対称的
なカバレージを得るためのデザインは、突き出し部分を
減少させるデザインの一部と考えることができ、ここで
は、チューブの直径と上側端部42の垂直位置とが、穴
の壁のカバレージの対称性を最大にするように選択され
る。
近くの穴のカバレージの対称性を最適化するデザイン
は、ウエハのエッジを、ターゲットの中心領域及び対角
の反対の外縁領域よりのスパッタ材料から遮蔽すること
を有するので、このデザインは同時に2つの目的を有す
ることになる:(1)ウエハエッジ近くの穴の内部で壁
の対称的なカバレージと、(2)ウエハエッジ近くの穴
における突き出た堆積物の減少とである。実際、対称的
なカバレージを得るためのデザインは、突き出し部分を
減少させるデザインの一部と考えることができ、ここで
は、チューブの直径と上側端部42の垂直位置とが、穴
の壁のカバレージの対称性を最大にするように選択され
る。
【0057】(基板のエッジ及び中心の双方でのデザイ
ンの最適化)図7には、図5及び6に関して前述したデ
ザインの利点を組合わせたチューブのデザインが示され
る。これを換言すれば、基板の中心近くの穴及び基板の
外縁近くの穴の双方での突き出た堆積物を減少又は排除
することであり、また、外縁近くの穴の側壁カバレージ
の対称性を改善する。
ンの最適化)図7には、図5及び6に関して前述したデ
ザインの利点を組合わせたチューブのデザインが示され
る。これを換言すれば、基板の中心近くの穴及び基板の
外縁近くの穴の双方での突き出た堆積物を減少又は排除
することであり、また、外縁近くの穴の側壁カバレージ
の対称性を改善する。
【0058】この組合わせのデザインは、図6に示され
この詳細な説明の前のパラグラフで説明されたような、
対称性を最良にし且つウエハのエッジ近くの穴において
突き出た部分を最小にするように最適化される、前出の
デザインを検討することにより派生する。図6を検討す
ることにより、チューブが基板に向かって下向きに延長
することはウエハ16のエッジにおいては堆積に影響し
ないので、そこでの前出の対称性の最適化に影響しない
だろうことが明らかになる(この説明は、概ね正確であ
るとしか言えず、その理由は、図6がスパッタの幾何を
二次元的に表しているに過ぎないからである。しかし、
この説明は、初期のデザインのためには充分正確であ
り、最良の特性のために繰り返し調整できるものであ
る。)。
この詳細な説明の前のパラグラフで説明されたような、
対称性を最良にし且つウエハのエッジ近くの穴において
突き出た部分を最小にするように最適化される、前出の
デザインを検討することにより派生する。図6を検討す
ることにより、チューブが基板に向かって下向きに延長
することはウエハ16のエッジにおいては堆積に影響し
ないので、そこでの前出の対称性の最適化に影響しない
だろうことが明らかになる(この説明は、概ね正確であ
るとしか言えず、その理由は、図6がスパッタの幾何を
二次元的に表しているに過ぎないからである。しかし、
この説明は、初期のデザインのためには充分正確であ
り、最良の特性のために繰り返し調整できるものであ
る。)。
【0059】チューブを下向きに延長することは、穴1
00の内側に配置される穴での堆積に影響する。図6の
透視線48に示されているようにチューブがわずかに下
向きに延長する場合は、チューブはウエハ外縁の内側に
配置される穴105を遮蔽し、これは、ターゲットの対
角反対側のエッジからのスパッタ材料であって即ち最も
傾いた軌跡を有するスパッタ材料から外側の穴100を
遮蔽すると同様の手法で行われる。チューブが図7に示
されるように更に下向きに延長する場合は、チューブ
は、基板の全ての配置を、ターゲットの対角反対側エッ
ジからのスパッタ材料を受容することから遮蔽するだろ
う。これを達するため、チューブの下側端部43は、基
板チューブ心からターゲットのエッジの点まで延長する
軌跡線y1と交差するまで下向きに延長すべきである。
その結果、このデザインは、ウエハの中心近くの穴内の
突き出た堆積物を有効に減少させる。
00の内側に配置される穴での堆積に影響する。図6の
透視線48に示されているようにチューブがわずかに下
向きに延長する場合は、チューブはウエハ外縁の内側に
配置される穴105を遮蔽し、これは、ターゲットの対
角反対側のエッジからのスパッタ材料であって即ち最も
傾いた軌跡を有するスパッタ材料から外側の穴100を
遮蔽すると同様の手法で行われる。チューブが図7に示
されるように更に下向きに延長する場合は、チューブ
は、基板の全ての配置を、ターゲットの対角反対側エッ
ジからのスパッタ材料を受容することから遮蔽するだろ
う。これを達するため、チューブの下側端部43は、基
板チューブ心からターゲットのエッジの点まで延長する
軌跡線y1と交差するまで下向きに延長すべきである。
その結果、このデザインは、ウエハの中心近くの穴内の
突き出た堆積物を有効に減少させる。
【0060】チューブが更に、基板の中心より幾らかず
れている点205からターゲットの最も近い方のエッジ
まで延長する軌跡線y2 と交差するまで下向きに伸びた
場合、中心のより広い領域が、ターゲットのエッジの近
くから発し即ち傾いた軌跡を有するスパッタ材料から遮
蔽されるだろう。
れている点205からターゲットの最も近い方のエッジ
まで延長する軌跡線y2 と交差するまで下向きに伸びた
場合、中心のより広い領域が、ターゲットのエッジの近
くから発し即ち傾いた軌跡を有するスパッタ材料から遮
蔽されるだろう。
【0061】(チューブの一次近似からの最適化)チュ
ーブ12の本来のサイズ及び配置の一次近似は、参照線
x及びyに関したターゲット領域の二次元的な表現をも
とにしており、即ち、三次元のスパッタリングの幾何的
関係を二次元的に表現したものをもとになされている。
従って、一次近似のチューブ12は、チューブ12に可
能な最適な対称性、突き出し堆積物の最適な排除、又
は、対称性と突き出し堆積物排除の最適な組合わせを与
えないことがある。更に、基板16とターゲット14の
間にチューブ12を包含させることにより、基板16上
に堆積される膜層の厚さが、チューブ12が存在しない
同一のスパッタリングチャンバ比較して変化するだろ
う。従って、一次近似により決定されたチューブ12の
サイズ及び/又は位置は、増大する方向に変化される必
要が有り、チューブ12のサイズ及び位置を相互に最適
化するように、基板16全体の堆積物の厚さ並びに基板
16上の様々な位置での堆積物層の対称性に関する、こ
の増大方向変化の影響を測定する必要がある。
ーブ12の本来のサイズ及び配置の一次近似は、参照線
x及びyに関したターゲット領域の二次元的な表現をも
とにしており、即ち、三次元のスパッタリングの幾何的
関係を二次元的に表現したものをもとになされている。
従って、一次近似のチューブ12は、チューブ12に可
能な最適な対称性、突き出し堆積物の最適な排除、又
は、対称性と突き出し堆積物排除の最適な組合わせを与
えないことがある。更に、基板16とターゲット14の
間にチューブ12を包含させることにより、基板16上
に堆積される膜層の厚さが、チューブ12が存在しない
同一のスパッタリングチャンバ比較して変化するだろ
う。従って、一次近似により決定されたチューブ12の
サイズ及び/又は位置は、増大する方向に変化される必
要が有り、チューブ12のサイズ及び位置を相互に最適
化するように、基板16全体の堆積物の厚さ並びに基板
16上の様々な位置での堆積物層の対称性に関する、こ
の増大方向変化の影響を測定する必要がある。
【0062】一度チューブのサイズ及び位置の一次近似
がなされれば、ターゲット14及び基板16のサイズと
間隔の各パラメータ、ターゲットの腐食輪郭、並びに、
チューブ12の直径、高さ及び位置を独立して変化させ
て、ターゲット14及び基板16のサイズと間隔、ター
ゲットの腐食輪郭、並びに、チューブ12の直径、高さ
及び位置の決定を反復的に行ってもよい。
がなされれば、ターゲット14及び基板16のサイズと
間隔の各パラメータ、ターゲットの腐食輪郭、並びに、
チューブ12の直径、高さ及び位置を独立して変化させ
て、ターゲット14及び基板16のサイズと間隔、ター
ゲットの腐食輪郭、並びに、チューブ12の直径、高さ
及び位置の決定を反復的に行ってもよい。
【0063】例えば、基板の直径が増加された場合は、
エッジに到達する堆積物の流束の対称性が変化するだろ
う。その理由は、エッジの内向き側面に配置されるより
も小さなターゲット領域の部分が、エッジの外向き側面
に配置されるだろうからである。同様に、基板の直径が
小さくなった場合は、エッジの位置に到達する堆積物の
対称性は再び変化し、その理由は、エッジの位置の外向
き側部でのターゲット領域が、エッジの位置の内向き側
部でのターゲット領域よりも大きくなるからである。
エッジに到達する堆積物の流束の対称性が変化するだろ
う。その理由は、エッジの内向き側面に配置されるより
も小さなターゲット領域の部分が、エッジの外向き側面
に配置されるだろうからである。同様に、基板の直径が
小さくなった場合は、エッジの位置に到達する堆積物の
対称性は再び変化し、その理由は、エッジの位置の外向
き側部でのターゲット領域が、エッジの位置の内向き側
部でのターゲット領域よりも大きくなるからである。
【0064】基板とターゲットの間隔に関し、他の変数
を固定させた場合、基板をターゲットから離れるように
移動させることにより、非対称性が進み、ターゲットの
エッジ位置に隣接する堆積物の厚さが減少する傾向があ
る。ターゲットの中心では、堆積物の厚さは減少するだ
ろうが、対称性は、基板16とターゲット14の間隔を
増加させたときと同じ又は実質的に同じに維持される。
基板16とターゲット14の間隔を小さくすれば、エッ
ジの堆積物は再び非対称性が進むが、堆積物の厚さは増
加する。同様に、基板中心では、堆積物層の対称性は維
持されるが堆積物の厚さ増加する。
を固定させた場合、基板をターゲットから離れるように
移動させることにより、非対称性が進み、ターゲットの
エッジ位置に隣接する堆積物の厚さが減少する傾向があ
る。ターゲットの中心では、堆積物の厚さは減少するだ
ろうが、対称性は、基板16とターゲット14の間隔を
増加させたときと同じ又は実質的に同じに維持される。
基板16とターゲット14の間隔を小さくすれば、エッ
ジの堆積物は再び非対称性が進むが、堆積物の厚さは増
加する。同様に、基板中心では、堆積物層の対称性は維
持されるが堆積物の厚さ増加する。
【0065】腐食輪郭を変えれば、堆積物層の対称性と
厚さに対して影響があるだろう。環状の励起スパッタリ
ング領域の直径が小さくなれば、チューブ12は基板1
6のエッジ領域に向かうターゲット粒子を更に多く遮る
ようになるため、穴の内向き側部から飛来する粒子の流
束を減少させる。従って、基板エッジに隣接した穴内の
堆積物が対称的であれば、環状の励起スパッタリング領
域が配置される直径を小さくすることが、堆積物の非対
称性を増加させるだろう。更に、エッジの位置に到達す
るターゲット材料流束を減少させることが、この位置で
の堆積物層を薄くする結果を生じさせるだろう。基板1
6の中心では、チューブ壁40は環状の励起スパッタリ
ング領域の直径を小さくした場合、この領域からのスパ
ッタ材料をあまり遮蔽しなくなり、その結果、基板中心
の堆積物の厚さが増加する。しかし、この変化は、基板
の中心において何の影響も与えず、なぜなら、ターゲッ
ト材料の流束は中心の配置の周囲の対称性を増加させる
だろうからである。
厚さに対して影響があるだろう。環状の励起スパッタリ
ング領域の直径が小さくなれば、チューブ12は基板1
6のエッジ領域に向かうターゲット粒子を更に多く遮る
ようになるため、穴の内向き側部から飛来する粒子の流
束を減少させる。従って、基板エッジに隣接した穴内の
堆積物が対称的であれば、環状の励起スパッタリング領
域が配置される直径を小さくすることが、堆積物の非対
称性を増加させるだろう。更に、エッジの位置に到達す
るターゲット材料流束を減少させることが、この位置で
の堆積物層を薄くする結果を生じさせるだろう。基板1
6の中心では、チューブ壁40は環状の励起スパッタリ
ング領域の直径を小さくした場合、この領域からのスパ
ッタ材料をあまり遮蔽しなくなり、その結果、基板中心
の堆積物の厚さが増加する。しかし、この変化は、基板
の中心において何の影響も与えず、なぜなら、ターゲッ
ト材料の流束は中心の配置の周囲の対称性を増加させる
だろうからである。
【0066】チューブ12の上側環状端部42及び下側
環状端部43の位置をターゲット14及び基板16に対
して変えることにより、堆積物の流束の対称性も変化す
る。チューブ12の上側環状端部42がターゲット14
から離れるように移動される場合は、基板16の内向き
側部から基板エッジに到達する堆積物材料の量が増加さ
れるであろう。同様に、上側環状端部42がターゲット
14の方向に移動された場合は、基板16の内向き側部
から基板エッジに到達する堆積物材料の量が減少される
であろう。更に、チューブ12の上側環状端部42がタ
ーゲット14に近付くように移動した場合は、基板16
の全ての領域に到達する材料の量は減少し、ゆえに、堆
積物層はより薄くなるだろう。同様に、上側環状端部4
2をターゲット14から離れるように移動させれば、基
板16の全ての領域に到達するターゲット材料の量が増
加するため、堆積物層の厚さが増加する。
環状端部43の位置をターゲット14及び基板16に対
して変えることにより、堆積物の流束の対称性も変化す
る。チューブ12の上側環状端部42がターゲット14
から離れるように移動される場合は、基板16の内向き
側部から基板エッジに到達する堆積物材料の量が増加さ
れるであろう。同様に、上側環状端部42がターゲット
14の方向に移動された場合は、基板16の内向き側部
から基板エッジに到達する堆積物材料の量が減少される
であろう。更に、チューブ12の上側環状端部42がタ
ーゲット14に近付くように移動した場合は、基板16
の全ての領域に到達する材料の量は減少し、ゆえに、堆
積物層はより薄くなるだろう。同様に、上側環状端部4
2をターゲット14から離れるように移動させれば、基
板16の全ての領域に到達するターゲット材料の量が増
加するため、堆積物層の厚さが増加する。
【0067】チューブ12の下側環状端部43と基板1
6の間の距離を変えることも、堆積物の厚さに影響す
る。下側環状端部43を基板16に向けて移動させるこ
とが、基板16の中心領域に到達するターゲット材料の
量を減少させるので、下側環状端部43を基板16から
離れる方へ移動させれば、基板16の中心領域に到達す
るターゲット材料の量を増加させるだろう。更に、チュ
ーブ12の下側環状端部43を基板16から離れるよう
に移動させることにより、低い角度の軌跡で基板16に
係合するターゲット粒子の量が増加するので、穴の表面
の上方に形成される堆積物層が図3に示されるように突
き出す結果となる可能性が増す。
6の間の距離を変えることも、堆積物の厚さに影響す
る。下側環状端部43を基板16に向けて移動させるこ
とが、基板16の中心領域に到達するターゲット材料の
量を減少させるので、下側環状端部43を基板16から
離れる方へ移動させれば、基板16の中心領域に到達す
るターゲット材料の量を増加させるだろう。更に、チュ
ーブ12の下側環状端部43を基板16から離れるよう
に移動させることにより、低い角度の軌跡で基板16に
係合するターゲット粒子の量が増加するので、穴の表面
の上方に形成される堆積物層が図3に示されるように突
き出す結果となる可能性が増す。
【0068】チューブ12の直径を変化させることによ
っても、堆積物層の対称性と厚さが変化する。チューブ
12の直径が大きくなる場合は、基板16の内向き側部
から基板エッジに到達するターゲット材料の量が減少
し、増加した、対称的な流束が基板16の中心に到達す
る。チューブ12の直径が小さくなれば、基板16のエ
ッジに到達するターゲット材料の量が増加し、減少して
いるが対称的な分布をもった流束の量が基板の中心に到
達する。チューブ12の最終的なサイズ及び配置、基板
とターゲットの最適なサイズ及び間隔、並びに、マグネ
トロンの最適な構成の反復的な決定は、試行錯誤により
行われてもよい。しかし、いわゆる当業者には、この反
復は適当にプログラミングされたコンピュータによって
も行うことができるだろう。
っても、堆積物層の対称性と厚さが変化する。チューブ
12の直径が大きくなる場合は、基板16の内向き側部
から基板エッジに到達するターゲット材料の量が減少
し、増加した、対称的な流束が基板16の中心に到達す
る。チューブ12の直径が小さくなれば、基板16のエ
ッジに到達するターゲット材料の量が増加し、減少して
いるが対称的な分布をもった流束の量が基板の中心に到
達する。チューブ12の最終的なサイズ及び配置、基板
とターゲットの最適なサイズ及び間隔、並びに、マグネ
トロンの最適な構成の反復的な決定は、試行錯誤により
行われてもよい。しかし、いわゆる当業者には、この反
復は適当にプログラミングされたコンピュータによって
も行うことができるだろう。
【0069】(一次近似のための別の条件)基板エッジ
に対称性を与えるため(図6及び7)のチューブ12の
一次近似は、基板エッジの内側側部及び外側側部の双方
で等しいスパッタリング領域が基板エッジに露出される
近似に基づいている。現実には、ターゲットが領域1
9、21(図1に示される)のような励起スパッタリン
グ領域を有している場合は、外向きに配置されたターゲ
ット14の部分から外側の励起スパッタリング領域を越
えてスパッタされる材料はほとんどないだろう。従っ
て、参照ラインx、rがターゲット14と交差する参照
配置は、ターゲット14のエッジ以外の、外側の励起ス
パッタリング領域の最外エッジであってもよい。更に、
チューブ12のための開始参照配置、即ち下側環状端部
43又は上側環状端部42の位置は、各近似に対して逆
にされてもよい。
に対称性を与えるため(図6及び7)のチューブ12の
一次近似は、基板エッジの内側側部及び外側側部の双方
で等しいスパッタリング領域が基板エッジに露出される
近似に基づいている。現実には、ターゲットが領域1
9、21(図1に示される)のような励起スパッタリン
グ領域を有している場合は、外向きに配置されたターゲ
ット14の部分から外側の励起スパッタリング領域を越
えてスパッタされる材料はほとんどないだろう。従っ
て、参照ラインx、rがターゲット14と交差する参照
配置は、ターゲット14のエッジ以外の、外側の励起ス
パッタリング領域の最外エッジであってもよい。更に、
チューブ12のための開始参照配置、即ち下側環状端部
43又は上側環状端部42の位置は、各近似に対して逆
にされてもよい。
【0070】更に、下側環状端部43とチューブ40が
ターゲットのエッジから基板の中心を遮る(図5及び
7)位置は、基板エッジだけでなく基板の中心領域も壁
40によって遮られるように変更されてもよい。このこ
とが、チューブ12の突き出し部の減少の効果が現れる
基板の領域を増加させるだろう。
ターゲットのエッジから基板の中心を遮る(図5及び
7)位置は、基板エッジだけでなく基板の中心領域も壁
40によって遮られるように変更されてもよい。このこ
とが、チューブ12の突き出し部の減少の効果が現れる
基板の領域を増加させるだろう。
【0071】(エッジ対称性及び突き出し部分に関する
チューブの効果)図8及び9を参照し、基板エッジに隣
接した穴100に形成された堆積物並びに、基板中心の
穴200に形成された堆積物に関するチューブ12の効
果が示される。エッジの位置では、図7に示されるよう
に、穴100に形成される堆積物は対称的である。この
ことは、エッジの位置で対称的な流束を与えるようにタ
ーゲット材料の流束をスクリーニングするように、チュ
ーブ12を最適化した結果である。基板16の中心に配
置された穴200(図8)では、チューブ12は流束の
対称性を変化させないが、チューブ12は基板16の堆
積物受容面の表面に対して大きく傾いて進む粒子をスク
リーニングして取り去るので、穴200の入口に蓄積さ
れるターゲット材料の量を減少させる。その結果、堆積
物は、対称的になり、コリメータを用いない従来のチャ
ンバにより生じる突き出し部分又は球面の非充填領域を
含まない。
チューブの効果)図8及び9を参照し、基板エッジに隣
接した穴100に形成された堆積物並びに、基板中心の
穴200に形成された堆積物に関するチューブ12の効
果が示される。エッジの位置では、図7に示されるよう
に、穴100に形成される堆積物は対称的である。この
ことは、エッジの位置で対称的な流束を与えるようにタ
ーゲット材料の流束をスクリーニングするように、チュ
ーブ12を最適化した結果である。基板16の中心に配
置された穴200(図8)では、チューブ12は流束の
対称性を変化させないが、チューブ12は基板16の堆
積物受容面の表面に対して大きく傾いて進む粒子をスク
リーニングして取り去るので、穴200の入口に蓄積さ
れるターゲット材料の量を減少させる。その結果、堆積
物は、対称的になり、コリメータを用いない従来のチャ
ンバにより生じる突き出し部分又は球面の非充填領域を
含まない。
【0072】チューブ12の最適な結果を与えるために
は、チャンバ内の圧力は、チャンバ内の平均自由行程が
ターゲット14と基板16の間の距離を越えるような圧
力に近く又はこれより低く維持されるべきである。チャ
ンバ内の圧力をこのように維持することにより、ターゲ
ット粒子と背景のガス原子の間の衝突は、チューブ12
のサイズ及び位置の最適化の際には実質的に無視しても
よい。
は、チャンバ内の圧力は、チャンバ内の平均自由行程が
ターゲット14と基板16の間の距離を越えるような圧
力に近く又はこれより低く維持されるべきである。チャ
ンバ内の圧力をこのように維持することにより、ターゲ
ット粒子と背景のガス原子の間の衝突は、チューブ12
のサイズ及び位置の最適化の際には実質的に無視しても
よい。
【0073】(複数のチューブの具体例)図10を参照
し、内側チューブ160と外側チューブ170の具体例
で説明される複数のチューブが示される、本発明の更な
る具体例が示される。2つのチューブ160、170の
サイズ及び位置も、まず、チューブ160、170のサ
イズ及び位置の幾何関係に基づく近似を求め、その後、
最終的な構成のために反復することにより、決定され
る。最適には、チューブ160及び170は、基板16
上に、対称的な流束が堆積される3つの領域が与えられ
る:基板16の、エッジ、中心及びエッジと中心の間の
位置である。従って、一次近似として、チューブ16
0、170の上面が、この3つの場所に対称的な流束を
生じさせるようにその位置が与えられ、他方、チューブ
160、170の下側端部は、基板の最上面に対して大
きく傾いて進行するターゲット粒子を遮るようにその位
置が与えられるべきである。
し、内側チューブ160と外側チューブ170の具体例
で説明される複数のチューブが示される、本発明の更な
る具体例が示される。2つのチューブ160、170の
サイズ及び位置も、まず、チューブ160、170のサ
イズ及び位置の幾何関係に基づく近似を求め、その後、
最終的な構成のために反復することにより、決定され
る。最適には、チューブ160及び170は、基板16
上に、対称的な流束が堆積される3つの領域が与えられ
る:基板16の、エッジ、中心及びエッジと中心の間の
位置である。従って、一次近似として、チューブ16
0、170の上面が、この3つの場所に対称的な流束を
生じさせるようにその位置が与えられ、他方、チューブ
160、170の下側端部は、基板の最上面に対して大
きく傾いて進行するターゲット粒子を遮るようにその位
置が与えられるべきである。
【0074】一次近似を始めるに当たり、ターゲット1
4、基板16及びターゲットと基板の間隔がまず図10
に示されているように縮尺されて引かれる。次いで、参
照線xが基板16のエッジ位置(図10では180で指
示)に垂直に引かれる。そして、参照ラインx3 がエッ
ジ位置180からターゲット14のエッジまで引かれ、
補助的な参照ラインx2 が基板からターゲット14まで
引かれる。ラインxと参照ラインx3 の間の角度αは、
参照ラインxとx2 の間の角度βと等しい。そして、参
照ラインyが基板の中心位置182から垂直に引かれ、
参照ラインzが、基板16のエッジと中心の間の中間の
位置184で基板16に垂直に引かれる。参照ラインy
2 が参照ラインyと角度αをもって引かれ、ライン
z2 、z3 が参照ラインzの各サイドでこれと角度αを
もって引かれる。ラインy2 とz2 の交点及びラインz
3 とx2 の交点が、チューブ160及び170の上側端
部を決め、エッジの位置180、中心の位置182及び
中間の位置184において対称的な流束を与える。
4、基板16及びターゲットと基板の間隔がまず図10
に示されているように縮尺されて引かれる。次いで、参
照線xが基板16のエッジ位置(図10では180で指
示)に垂直に引かれる。そして、参照ラインx3 がエッ
ジ位置180からターゲット14のエッジまで引かれ、
補助的な参照ラインx2 が基板からターゲット14まで
引かれる。ラインxと参照ラインx3 の間の角度αは、
参照ラインxとx2 の間の角度βと等しい。そして、参
照ラインyが基板の中心位置182から垂直に引かれ、
参照ラインzが、基板16のエッジと中心の間の中間の
位置184で基板16に垂直に引かれる。参照ラインy
2 が参照ラインyと角度αをもって引かれ、ライン
z2 、z3 が参照ラインzの各サイドでこれと角度αを
もって引かれる。ラインy2 とz2 の交点及びラインz
3 とx2 の交点が、チューブ160及び170の上側端
部を決め、エッジの位置180、中心の位置182及び
中間の位置184において対称的な流束を与える。
【0075】チューブ160、170のそれぞれの下面
の位置を決めるため、チューブはチャンバ内で、ターゲ
ット14のエッジよりの粒子が基板16の中心に到達す
ることを遮断するに充分な距離に延長する必要がある。
図10のチャンバ配置では、このことは、内側のチュー
ブ160の壁を下向きに、ターゲット14の中心位置1
84とエッジの間に延長するラインy3 の下になるまで
伸ばすことにより達せられる。そして、外側のチューブ
170の壁も同じ距離だけ下向きに延長されて、2つの
チューブ160、170のサイズ及び配置の一次近似が
与えられる。
の位置を決めるため、チューブはチャンバ内で、ターゲ
ット14のエッジよりの粒子が基板16の中心に到達す
ることを遮断するに充分な距離に延長する必要がある。
図10のチャンバ配置では、このことは、内側のチュー
ブ160の壁を下向きに、ターゲット14の中心位置1
84とエッジの間に延長するラインy3 の下になるまで
伸ばすことにより達せられる。そして、外側のチューブ
170の壁も同じ距離だけ下向きに延長されて、2つの
チューブ160、170のサイズ及び配置の一次近似が
与えられる。
【0076】この一次近似から、チューブ160、17
0の最終的な構成は、単一のチューブ12の最適化を実
施したと同様に、反復により最適化される。
0の最終的な構成は、単一のチューブ12の最適化を実
施したと同様に、反復により最適化される。
【0077】複数のチューブの構成が、チューブ16
0、170のそれぞれが同じ高さを有し、これらの上側
端部がターゲット14から等しい間隔で配置されている
ように示されているが、チューブ160、170は本発
明の範囲から離れることなく、異なる高さを有していて
もよく、又は、同じ高さを有するがターゲット14から
は異なる距離で配置されていてもよい。
0、170のそれぞれが同じ高さを有し、これらの上側
端部がターゲット14から等しい間隔で配置されている
ように示されているが、チューブ160、170は本発
明の範囲から離れることなく、異なる高さを有していて
もよく、又は、同じ高さを有するがターゲット14から
は異なる距離で配置されていてもよい。
【0078】(自己クリーニングチューブの具体例)堆
積プロセスの間、ターゲット14からスパッタされる材
料の一部は、チューブ12の下側環状端部43、上側環
状端部42及び壁40上に堆積されてもよい。下側環状
端部43に堆積される粒子は、典型的には、低い衝突エ
ネルギーでチューブ12に係合されるだろう。ターゲッ
ト粒子が低いエネルギーで表面に堆積された場合は、堆
積面上に緩く付着した粉状堆積物を形成することがあ
る。この緩く付着した堆積物はチューブ12から剥がれ
落ち、基板16を汚染してしまう。従って、チューブ1
2等の、基板16とターゲット14の間に配置された物
体は、定期的にクリーニングされて低いエネルギーで表
面に堆積された材料を除去し、堆積物が剥がれ落ちて基
板16を汚染することのないことを確保する必要があ
る。
積プロセスの間、ターゲット14からスパッタされる材
料の一部は、チューブ12の下側環状端部43、上側環
状端部42及び壁40上に堆積されてもよい。下側環状
端部43に堆積される粒子は、典型的には、低い衝突エ
ネルギーでチューブ12に係合されるだろう。ターゲッ
ト粒子が低いエネルギーで表面に堆積された場合は、堆
積面上に緩く付着した粉状堆積物を形成することがあ
る。この緩く付着した堆積物はチューブ12から剥がれ
落ち、基板16を汚染してしまう。従って、チューブ1
2等の、基板16とターゲット14の間に配置された物
体は、定期的にクリーニングされて低いエネルギーで表
面に堆積された材料を除去し、堆積物が剥がれ落ちて基
板16を汚染することのないことを確保する必要があ
る。
【0079】本発明のチューブ12によれば、チャンバ
10内でチューブ12を回転して、ターゲット14に対
して下側環状端部43と上側環状端部42を定期的に反
転させることにより、この定期的な除去作業を排除する
ことができる。端部42と43を交互にターゲット14
の表面に隣接させることにより、高いエネルギーのター
ゲット粒子の流れは、定期的な間隔で、チューブの端部
42及び43に衝突し(即ち、端部42又は43がター
ゲット14に隣接して配置され)、高いエネルギーの衝
突した、連続的な、堅く付加した膜層を形成し、これ
は、緩く付着した全ての堆積物をカバーし、及び/又
は、包含し、チューブ12の定期的なクリーニングの必
要性を取り除く。チューブ12は、駆動モータ78の動
作によりこれに接続されたロッドを回転して単一基板上
への材料層の堆積の間に1回以上、回転されてもよく、
所望であれば、1つ以上の基板16がチャンバ10内で
処理された後に回転して、チューブ12の上側環状端部
42と下側環状端部43の位置を反転させてもよい。好
ましくは、端部42及び43は、チューブ12の寿命に
わたってそれぞれ同じ時間だけ、ターゲット14に隣接
し且つ実質的に平行に維持される。
10内でチューブ12を回転して、ターゲット14に対
して下側環状端部43と上側環状端部42を定期的に反
転させることにより、この定期的な除去作業を排除する
ことができる。端部42と43を交互にターゲット14
の表面に隣接させることにより、高いエネルギーのター
ゲット粒子の流れは、定期的な間隔で、チューブの端部
42及び43に衝突し(即ち、端部42又は43がター
ゲット14に隣接して配置され)、高いエネルギーの衝
突した、連続的な、堅く付加した膜層を形成し、これ
は、緩く付着した全ての堆積物をカバーし、及び/又
は、包含し、チューブ12の定期的なクリーニングの必
要性を取り除く。チューブ12は、駆動モータ78の動
作によりこれに接続されたロッドを回転して単一基板上
への材料層の堆積の間に1回以上、回転されてもよく、
所望であれば、1つ以上の基板16がチャンバ10内で
処理された後に回転して、チューブ12の上側環状端部
42と下側環状端部43の位置を反転させてもよい。好
ましくは、端部42及び43は、チューブ12の寿命に
わたってそれぞれ同じ時間だけ、ターゲット14に隣接
し且つ実質的に平行に維持される。
【0080】チューブ12のクリーニングとクリーニン
グの間の時間を延長させるこの方法は、粒子の発生がコ
リメータのクリーニングとクリーニングの間の時間を制
限する因子であるような物理的なコリメータ装置や、タ
ーゲット14、基板16やその他のチャンバ部材に接触
させずに物理的なコリメータが回転されるような物理的
なコリメータ装置に応用されてもよい。
グの間の時間を延長させるこの方法は、粒子の発生がコ
リメータのクリーニングとクリーニングの間の時間を制
限する因子であるような物理的なコリメータ装置や、タ
ーゲット14、基板16やその他のチャンバ部材に接触
させずに物理的なコリメータが回転されるような物理的
なコリメータ装置に応用されてもよい。
【0081】本発明により可能となった堆積層の対称性
の改善は、従来技術のプレートコリメータスパッタリン
グ装置に特有の頻繁なメンテナンスなしに与えられる。
の改善は、従来技術のプレートコリメータスパッタリン
グ装置に特有の頻繁なメンテナンスなしに与えられる。
【0082】いわゆる当業者には、一次近似を行いその
後反復試行を行って、1つ以上のチューブ12のサイズ
及び位置を最適化し、特別なターゲット腐食の輪郭に対
して本発明の利点を与えることは、簡単且つ迅速に行い
得ることである。同様に、基板16のサイズ、ターゲッ
ト14のサイズ、ターゲットと基板の間隔、チューブ1
2のサイズと配置及びターゲット腐食の輪郭17を変形
して、チューブ12の対称性の向上の効果を得る一方
で、基板16の表面上の均一な膜厚も与えてもよい。基
板とターゲットの間に1つ以上のチューブを用いること
により、コリメーションを与えて、均一で対称的な堆積
を基板上の各穴に可能にし、また、基板上の全ての配置
に到達する均一な堆積物の流束を与えて、基板上の穴の
配置から穴の配置へ測定される均一な堆積物を可能にす
る。
後反復試行を行って、1つ以上のチューブ12のサイズ
及び位置を最適化し、特別なターゲット腐食の輪郭に対
して本発明の利点を与えることは、簡単且つ迅速に行い
得ることである。同様に、基板16のサイズ、ターゲッ
ト14のサイズ、ターゲットと基板の間隔、チューブ1
2のサイズと配置及びターゲット腐食の輪郭17を変形
して、チューブ12の対称性の向上の効果を得る一方
で、基板16の表面上の均一な膜厚も与えてもよい。基
板とターゲットの間に1つ以上のチューブを用いること
により、コリメーションを与えて、均一で対称的な堆積
を基板上の各穴に可能にし、また、基板上の全ての配置
に到達する均一な堆積物の流束を与えて、基板上の穴の
配置から穴の配置へ測定される均一な堆積物を可能にす
る。
【0083】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明で
は、チューブが、堆積チャンバ内のターゲットと基板の
間に、ターゲット及び基板の双方に実質的に垂直に配向
する軸をもって置かれる。
は、チューブが、堆積チャンバ内のターゲットと基板の
間に、ターゲット及び基板の双方に実質的に垂直に配向
する軸をもって置かれる。
【0084】従って、半導体基板の表面の穴や溝のベー
ス及び束壁上にスパッタ堆積される膜の均一性を向上さ
せるコリメータ又はスクリーニングチューブが提供され
る。
ス及び束壁上にスパッタ堆積される膜の均一性を向上さ
せるコリメータ又はスクリーニングチューブが提供され
る。
【図1】本発明のスパッタリング装置の主要部分の部分
的な断面図である。
的な断面図である。
【図2】本発明のチューブが存在しない場合の、穴の共
形なカバレージを示す、基板の中心に隣接した穴の場所
の部分断面図である。
形なカバレージを示す、基板の中心に隣接した穴の場所
の部分断面図である。
【図3】本発明のチューブが存在しない場合の、穴の共
形なカバレージを示す、基板のエッジに隣接した穴の場
所の部分断面図である。
形なカバレージを示す、基板のエッジに隣接した穴の場
所の部分断面図である。
【図4】本発明のチューブが存在しない、スパッタリン
グチャンバの構成の簡略化した断面図である。
グチャンバの構成の簡略化した断面図である。
【図5】基板エッジに対称性を与えるように構成され
た、本発明のチューブを含むスパッタリング装置の簡略
化された断面図である。
た、本発明のチューブを含むスパッタリング装置の簡略
化された断面図である。
【図6】基板中心領域の穴の所に、突き出た堆積物を排
除する、本発明のチューブを含むスパッタリング装置の
簡略化された断面図である。
除する、本発明のチューブを含むスパッタリング装置の
簡略化された断面図である。
【図7】基板中心領域の穴の中で、突き出た堆積物を排
除する、本発明のチューブを含むスパッタリング装置の
簡略化された断面図である。
除する、本発明のチューブを含むスパッタリング装置の
簡略化された断面図である。
【図8】本発明のチューブを用いた場合の、穴の共形な
カバレージを示す、基板のエッジに隣接した穴の場所の
部分断面図である。
カバレージを示す、基板のエッジに隣接した穴の場所の
部分断面図である。
【図9】本発明のチューブを用いた場合の、穴の共形な
カバレージを示す、基板の中心に隣接した穴の場所の部
分断面図である。
カバレージを示す、基板の中心に隣接した穴の場所の部
分断面図である。
【図10】本発明の複数のチューブを有するスパッタリ
ングチャンバの簡略化された断面図である。
ングチャンバの簡略化された断面図である。
10…スパッタ、12…チューブ、14…スパッタター
ゲット、16…基板、17…腐食の輪郭、19,21…
腐食領域、24…チャンバ壁、26…ガス流入口、28
…排気流出口、40…チューブ壁、42…上側環状端
部、43…下側環状端部、70,72…ロッド、76…
ロータリーカップリング、78…モータ、100…穴、
102…内側壁、104…外側壁、200…穴、202
…内側壁、204…外側壁、205…穴。
ゲット、16…基板、17…腐食の輪郭、19,21…
腐食領域、24…チャンバ壁、26…ガス流入口、28
…排気流出口、40…チューブ壁、42…上側環状端
部、43…下側環状端部、70,72…ロッド、76…
ロータリーカップリング、78…モータ、100…穴、
102…内側壁、104…外側壁、200…穴、202
…内側壁、204…外側壁、205…穴。
Claims (32)
- 【請求項1】 基板上に膜をスパッタ堆積するための装
置であって、 スパッタリングターゲットと基板支持部材とを包囲する
チャンバであって、前記基板支持部材は該ターゲットの
スパッタリング面に略平行に配置される略平坦な基板受
容面を有する、前記チャンバと、 前記ターゲットをスパッタリングするための手段と、 前記ターゲットと前記基板支持部材との間に配置され
て、環状壁により仕切られた自身を貫く単一のアパーチ
ャーを有する、円筒状部材とを有し、 前記環状壁は、該ターゲットのエッジからスパッタされ
た粒子が、前記基板支持部材上に載置された基板の中心
に到達することを遮るように配置されてこれを防止する
外側面を有する装置。 - 【請求項2】 前記環状壁が、該ターゲットの中心から
スパッタされた粒子が、前記基板支持部材上に受容され
た基板のエッジに到達することを遮るように配置されて
これを防止する内側面を有する請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記アパーチャーが直円柱のアパーチャ
ーである請求項1に記載の装置。 - 【請求項4】 前記ターゲットが該基板のエッジを越え
て外側に延長し、前記内側面が、基板エッジの内側に配
置されるターゲット面の基板エッジの外側に延長するタ
ーゲットの部分を越える部分が、ターゲット粒子が基板
エッジへ寄与することを遮るように配置されてこれを防
止するように配置される請求項2に記載の装置。 - 【請求項5】 該ターゲットと該基板支持部材に関し
て、前記円筒状部材のサイズと位置が与えられて、該基
板のエッジと中心とに対称的なターゲット材料の流束を
与える請求項1に記載の装置。 - 【請求項6】 前記環状壁が、該基板エッジから、基板
エッジの内側に配置されるターゲット領域の基板エッジ
の外側に配置されるターゲット領域の部分を越える部分
を遮るように配置される請求項1に記載の装置。 - 【請求項7】 前記円筒状部材の外縁の周囲に配置され
る第2の円筒状部材を更に有する請求項1に記載の装
置。 - 【請求項8】 前記円筒状部材と前記第2の円筒状部材
とが軸を有し、前記軸が共軸であるように位置がきめら
れる請求項7に記載の装置。 - 【請求項9】 半導体基板上に膜をスパッタ堆積するた
めの装置であって、 スパッタリングターゲットと基板支持部材とを包囲する
チャンバであって、前記基板支持部材は該ターゲットの
スパッタリング面に略平行に配置される略平坦な基板受
容面を有する、前記チャンバと、 前記ターゲットをスパッタリングするための手段と、 前記ターゲットと前記基板支持部材との間に配置され
て、環状壁により仕切られた自身を貫く単一のアパーチ
ャーを有する、円筒状部材とを有し、前記環状壁は、該
ターゲットのエッジ近くの点からスパッタされた材料
が、外気板の対角反対側の領域に堆積されることを遮る
ように位置が与えられる装置。 - 【請求項10】 該環状壁が、該ターゲットの中心から
スパッタされた材料が該基板表面の外縁上に堆積するこ
とを遮るように、該ターゲットに充分近くに延長する請
求項9に記載の装置。 - 【請求項11】 半導体基板上に膜をスパッタ堆積する
ための装置であって、 スパッタリングターゲットと基板支持部材とを包囲する
チャンバであって、前記基板支持部材は該ターゲットの
スパッタリング面に略平行に配置される略平坦な基板受
容面を有する、前記チャンバと、 前記ターゲットをスパッタリングするための手段と、 前記ターゲットと前記基板支持部材との間に配置され
て、環状壁により仕切られた自身を貫く単一のアパーチ
ャーを有する、円筒状部材とを有し、前記環状壁は、基
板エッジの外向きに配置されたターゲットの領域を越え
る領域を有する基板エッジの内側に配置されたターゲッ
ト領域の部分からのスパッタ材料が、基板表面のエッジ
上へ堆積されることを遮るように、位置が与えられる内
部面を有する装置。 - 【請求項12】 前記環状壁が、前記ターゲットのエッ
ジからスパッタされた粒子が、前記基板支持部材上に受
容された基板の中心上に堆積されることを遮りこれを防
止するように位置される外側面を有する請求項11に記
載の装置。 - 【請求項13】 前記アパーチャーが直円柱である請求
項11に記載の装置。 - 【請求項14】 該ターゲットと該基板支持部材に関し
て、前記円筒状部材のサイズと位置が与えられて、該基
板のエッジと中心とに対称的なターゲット材料の流束を
与える請求項11に記載の装置。 - 【請求項15】 前記円筒状部材の外縁の周囲に配置さ
れた第2の円筒状部材を更に有する請求項11に記載の
装置。 - 【請求項16】 前記円筒状部材と前記第2の円筒状部
材とが軸を有し、前記軸が共軸であるように位置がきめ
られる請求項15に記載の装置。 - 【請求項17】 前記環状壁が、突き出し部分を誘引す
る粒子が、前記基板支持部材上に受容される基板の最上
面の中心に到達することを防止する請求項11に記載の
装置 - 【請求項18】 基板上に堆積層を形成する方法であっ
て、 少なくともターゲットと基板を内部に有するスパッタ堆
積チャンバを与えるステップと、 該ターゲットを該基板からロングスローの距離の間隔で
配置するステップと、 ターゲットをスパッタして、該基板上に堆積するための
ターゲット粒子の流束を与えるステップと、 該基板と該ターゲットの間に、内部面と、外部面と、こ
れを貫く単一のアパーチャーとを有する環状部材を置く
ステップとを有する方法。 - 【請求項19】 該環状部材が直円柱である請求項18
に記載の方法。 - 【請求項20】 該環状部材が、該基板の表面に垂直な
位置が与えられたアパーチャーの中心と交差する軸を有
する請求項18に記載の方法。 - 【請求項21】 該ターゲットと該基板とに関して該環
状部材を所定の位置に置いて、該ターゲットのエッジか
らスパッタされた材料が基板中心に到達することが防止
されるステップを更に有する請求項20に記載の方法。 - 【請求項22】 該環状部材が、該ターゲットの一方の
エッジからスパッタされたターゲット材料が基板の遠い
エッジに到達することを防止する請求項18に記載の方
法。 - 【請求項23】 基板エッジの内側に配置されるターゲ
ット領域の基板エッジの外側に配置されるターゲット領
域の部分を越える部分が、堆積粒子が基板エッジへ寄与
することを遮りこれを防止するように、該環状部材の位
置を与えるステップを更に有する請求項18に記載の方
法。 - 【請求項24】 該環状部材の内面が、基板エッジの内
側に配置されるターゲット領域の基板エッジの外側に延
長するターゲット領域の部分を越える部分が、ターゲッ
ト粒子が基板エッジへ寄与することを遮りこれを防止す
る請求項18に記載の方法。 - 【請求項25】 前記環状部材の外部面が、該基板の中
心から該ターゲットのエッジを遮る請求項18に記載の
方法。 - 【請求項26】 基板上に堆積層を形成する方法であっ
て、 少なくともターゲットと基板を内部に有するスパッタ堆
積チャンバを与えるステップと、 ターゲットをスパッタして、該基板上に堆積するための
ターゲット粒子の流束を与えるステップと、 該基板と該ターゲットの間に、内部面と、外部面と、こ
れを貫く単一のアパーチャーとを有する環状部材を置く
ステップとを有し、該ターゲットが基板のエッジを越え
て外向きに延長し、基板エッジの内側に配置されるター
ゲット面の基板エッジの外側に延長するターゲットの部
分を越える部分が、ターゲット粒子が基板エッジへ寄与
することを遮りこれを防止するように、該内部面の位置
が与えられる方法。 - 【請求項27】 該ターゲットのエッジからスパッタさ
れた粒子が該基板の中心に到達することを防止するよう
に該外部面の位置が与えられる請求項26に記載の方
法。 - 【請求項28】 基板上に堆積層を形成する方法であっ
て、 少なくともターゲットと基板を内部に有するスパッタ堆
積チャンバを与えるステップと、 ターゲットをスパッタして、該基板上に堆積するための
ターゲット粒子の流束を与えるステップと、 該基板と該ターゲットの間に、内部面と、外部面と、こ
れを貫く単一のアパーチャーとを有する環状部材を置く
ステップとを有し、該ターゲットのエッジからスパッタ
された粒子が該基板の中心に到達することを防止するよ
うに該外部面の位置が与えられる方法。 - 【請求項29】 該ターゲットが基板のエッジを越えて
外向きに延長し、基板エッジの内側に配置されるターゲ
ット面の基板エッジの外側に延長するターゲットの部分
を越える部分が、ターゲット粒子が基板エッジへ寄与す
ることを遮りこれを防止するように、該内部面の位置が
与えられる請求項28に記載の方法。 - 【請求項30】 基板上に膜をスパッタ堆積するための
装置であって、 スパッタリングターゲットと基板支持部材とを包囲する
チャンバであって、前記基板支持部材は、該ターゲット
のスパッタリング面に略平行に配置され、該スパッタリ
ング面からロングスローの距離をもって配置される、略
平坦な基板受容面を有する、前記チャンバと、 前記ターゲットをスパッタリングするための手段と、 前記ターゲットと前記基板支持部材との間に配置され
て、環状壁により仕切られた自身を貫く単一のアパーチ
ャーを有する、円筒状部材とを有する装置。 - 【請求項31】 前記環状部材が、該ターゲットのエッ
ジからスパッタされた粒子が、前記基板支持部材上に載
置された基板の中心に到達することを遮りこれを防止す
るような位置が与えられた外部面を有する請求項30に
記載の装置。 - 【請求項32】 前記環状部材が、該ターゲットの中心
からスパッタされた粒子が、前記基板支持部材上に載置
された基板のエッジに到達することを遮りこれを防止す
るような位置が与えられた内部面を有する請求項30に
記載の装置。
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