JPH09256149A - スパッタリング装置およびスパッタリング方法 - Google Patents
スパッタリング装置およびスパッタリング方法Info
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- JPH09256149A JPH09256149A JP9172896A JP9172896A JPH09256149A JP H09256149 A JPH09256149 A JP H09256149A JP 9172896 A JP9172896 A JP 9172896A JP 9172896 A JP9172896 A JP 9172896A JP H09256149 A JPH09256149 A JP H09256149A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】サブトレンチが形成されることなく、高アルペ
クト比のホールに配線金属を埋め込むことができるスパ
ッタリング装置および方法を提供すること。 【解決手段】スパッタ装置は、スパッタ室１と、スパッ
タ室内に配設されたスパッタターゲット４と、スパッタ
ターゲット４に対向するようにスパッタ室１内に設けら
れたサセプタ２と、スパッタターゲット４に給電しスパ
ッタ粒子を放出させるための直流電源７と、ＲＦ電力が
供給され放出されたスパッタ粒子をイオン化するための
アンテナ９と、サセプタ２にバイアスを印加し、イオン
化したスパッタ粒子をサセプタ側に加速させる直流電源
７と、スパッタターゲットの表面近傍に、ターゲット金
属の自己維持放電が可能な程度の磁界を形成する永久磁
石５とを備えている。この装置でスパッタリングを行う
ことによりサセプタ２に支持された基板Ｓのホールに配
線金属を埋め込む。
クト比のホールに配線金属を埋め込むことができるスパ
ッタリング装置および方法を提供すること。 【解決手段】スパッタ装置は、スパッタ室１と、スパッ
タ室内に配設されたスパッタターゲット４と、スパッタ
ターゲット４に対向するようにスパッタ室１内に設けら
れたサセプタ２と、スパッタターゲット４に給電しスパ
ッタ粒子を放出させるための直流電源７と、ＲＦ電力が
供給され放出されたスパッタ粒子をイオン化するための
アンテナ９と、サセプタ２にバイアスを印加し、イオン
化したスパッタ粒子をサセプタ側に加速させる直流電源
７と、スパッタターゲットの表面近傍に、ターゲット金
属の自己維持放電が可能な程度の磁界を形成する永久磁
石５とを備えている。この装置でスパッタリングを行う
ことによりサセプタ２に支持された基板Ｓのホールに配
線金属を埋め込む。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、半導体デバイスを
製造する際に行われるＣｕ配線等の埋込等に用いられる
スパッタリング装置およびスパッタリング方法に関す
る。
製造する際に行われるＣｕ配線等の埋込等に用いられる
スパッタリング装置およびスパッタリング方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスを製造する場合に、コン
タクトホールまたはビアホールに配線金属を埋め込む技
術が求められる。このような技術として一般的にスパッ
タリング法が採用されている。
タクトホールまたはビアホールに配線金属を埋め込む技
術が求められる。このような技術として一般的にスパッ
タリング法が採用されている。
【０００３】一方、配線金属としては、Ａｌ、Ｗ、Ｃｕ
等が用いられており、これらの中でもＣｕは低抵抗なた
め、次世代の配線材料として期待されている。
等が用いられており、これらの中でもＣｕは低抵抗なた
め、次世代の配線材料として期待されている。
【０００４】しかしながら、通常のスパッタリング法を
採用してこれらの金属を埋め込む場合には、Ａｒガス等
の不活性ガスを導入してプラズマを形成し、これにより
Ｃｕ等をスパッタするため、Ｃｕ原子等のスパッタ粒子
の方向性を揃えることが難しく、最初にホールの入り口
部分にオーバーハングした堆積部分、いわゆる肩が形成
されるため、アスペクト比（高さ／幅）３以上のホール
にこれら金属を埋め込むことは実質的に不可能である。
採用してこれらの金属を埋め込む場合には、Ａｒガス等
の不活性ガスを導入してプラズマを形成し、これにより
Ｃｕ等をスパッタするため、Ｃｕ原子等のスパッタ粒子
の方向性を揃えることが難しく、最初にホールの入り口
部分にオーバーハングした堆積部分、いわゆる肩が形成
されるため、アスペクト比（高さ／幅）３以上のホール
にこれら金属を埋め込むことは実質的に不可能である。
【０００５】このため、Rossnagel らは、スパッタリン
グチャンバー内に誘導磁界を形成してスパッタリングと
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；Inducive Coupled Pladma
）とを組み合わせ、基板にバイアスを印加することに
より、ホール入り口に形成された肩の部分をＡｒイオン
により除去し（いわゆる肩落し）、アスペクト比３以上
のホールに配線金属を埋め込むことを提案している。
グチャンバー内に誘導磁界を形成してスパッタリングと
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；Inducive Coupled Pladma
）とを組み合わせ、基板にバイアスを印加することに
より、ホール入り口に形成された肩の部分をＡｒイオン
により除去し（いわゆる肩落し）、アスペクト比３以上
のホールに配線金属を埋め込むことを提案している。
【０００６】しかしながら、このような技術を用いても
アスペクト比３以上のホールに金属を完全に埋め込むこ
とは困難であり、しかもＡｒイオンにより肩落しする際
にホールの底も同時に削られてしまいサブトレンチが形
成されるという不都合が生じる。これを回避するために
基板バイアスを低くすると肩落しが不十分となってしま
う。
アスペクト比３以上のホールに金属を完全に埋め込むこ
とは困難であり、しかもＡｒイオンにより肩落しする際
にホールの底も同時に削られてしまいサブトレンチが形
成されるという不都合が生じる。これを回避するために
基板バイアスを低くすると肩落しが不十分となってしま
う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、サブトレンチが形成され
ることなく、高アルペクト比のホールに配線金属を埋め
込むことができるスパッタリング装置およびスパッタリ
ング方法を提供することを課題とする。
鑑みてなされたものであって、サブトレンチが形成され
ることなく、高アルペクト比のホールに配線金属を埋め
込むことができるスパッタリング装置およびスパッタリ
ング方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、第１に、被処理体が収容されるスパッタ
室と、該スパッタ室内に配設されたスパッタターゲット
と、該スパッタターゲットに対向するようにスパッタ室
内に設けられた、被処理体支持用のサセプタと、前記ス
パッタターゲットに給電しスパッタ粒子を放出させるた
めの第１の給電手段と、放出されたスパッタ粒子をイオ
ン化するイオン化手段と、前記サセプタにバイアスを印
加し、イオン化したスパッタ粒子をサセプタ側に加速さ
せる第２の給電手段と、前記スパッタターゲットの表面
近傍に、自己維持放電が可能な程度の磁界を形成する磁
界形成手段とを具備するスパッタリング装置を提供す
る。
決するために、第１に、被処理体が収容されるスパッタ
室と、該スパッタ室内に配設されたスパッタターゲット
と、該スパッタターゲットに対向するようにスパッタ室
内に設けられた、被処理体支持用のサセプタと、前記ス
パッタターゲットに給電しスパッタ粒子を放出させるた
めの第１の給電手段と、放出されたスパッタ粒子をイオ
ン化するイオン化手段と、前記サセプタにバイアスを印
加し、イオン化したスパッタ粒子をサセプタ側に加速さ
せる第２の給電手段と、前記スパッタターゲットの表面
近傍に、自己維持放電が可能な程度の磁界を形成する磁
界形成手段とを具備するスパッタリング装置を提供す
る。
【０００９】第２に、被処理体が収容されるスパッタ室
内に配設されたスパッタターゲットに給電するととも
に、該スパッタターゲット表面に磁界を形成して、その
スパッタターゲットからスパッタ粒子を放出させ、該ス
パッタ粒子を被処理体に形成されたホール内に堆積させ
るスパッタリング方法であって、前記スパッタ室に不活
性ガスのプラズマを形成する工程と、不活性ガスの供給
を停止し、前記スパッタターゲット表面の磁界の磁束密
度を制御して自己維持放電に移行させる工程と、スパッ
タターゲットから放出されたスパッタ粒子をイオン化す
る工程と、前記被処理体にバイアスを印加して前記イオ
ン化されたスパッタ粒子を前記被処理体に向けて加速さ
せる工程とを具備し、スパッタ粒子を前記ホール内に堆
積させることを特徴とするスパッタリング方法を提供す
る。
内に配設されたスパッタターゲットに給電するととも
に、該スパッタターゲット表面に磁界を形成して、その
スパッタターゲットからスパッタ粒子を放出させ、該ス
パッタ粒子を被処理体に形成されたホール内に堆積させ
るスパッタリング方法であって、前記スパッタ室に不活
性ガスのプラズマを形成する工程と、不活性ガスの供給
を停止し、前記スパッタターゲット表面の磁界の磁束密
度を制御して自己維持放電に移行させる工程と、スパッ
タターゲットから放出されたスパッタ粒子をイオン化す
る工程と、前記被処理体にバイアスを印加して前記イオ
ン化されたスパッタ粒子を前記被処理体に向けて加速さ
せる工程とを具備し、スパッタ粒子を前記ホール内に堆
積させることを特徴とするスパッタリング方法を提供す
る。
【００１０】本発明においては、スパッタターゲット表
面近傍に自己維持放電が可能な程度の磁界を形成し、タ
ーゲットからスパッタ粒子を放出させるとともに、この
スパッタ粒子をイオン化し、サセプタを介して被処理体
にバイアスを印加することにより、イオン化したスパッ
タ粒子を被処理体側に加速させる。
面近傍に自己維持放電が可能な程度の磁界を形成し、タ
ーゲットからスパッタ粒子を放出させるとともに、この
スパッタ粒子をイオン化し、サセプタを介して被処理体
にバイアスを印加することにより、イオン化したスパッ
タ粒子を被処理体側に加速させる。
【００１１】この場合に、スパッタ室内ではターゲット
金属のイオンにより自己維持放電が形成されるため、ス
パッタリングの際にスパッタ室内にＡｒなどの不活性ガ
スを供給する必要がなく、このため、スパッタ粒子が不
活性ガスに衝突して散乱することを回避することができ
る。また、スパッタ粒子をイオン化するとともに被処理
体にバイアスを印加するので、スパッタ粒子が被処理体
側に加速される。したがって、スパッタ粒子が被処理体
のホールに対し略垂直に入射することが可能となる。
金属のイオンにより自己維持放電が形成されるため、ス
パッタリングの際にスパッタ室内にＡｒなどの不活性ガ
スを供給する必要がなく、このため、スパッタ粒子が不
活性ガスに衝突して散乱することを回避することができ
る。また、スパッタ粒子をイオン化するとともに被処理
体にバイアスを印加するので、スパッタ粒子が被処理体
側に加速される。したがって、スパッタ粒子が被処理体
のホールに対し略垂直に入射することが可能となる。
【００１２】さらに、Ａｒなどの不活性ガスではなくス
パッタ粒子により肩落しを行うため、肩の除去と堆積と
を同時に行うことができる。
パッタ粒子により肩落しを行うため、肩の除去と堆積と
を同時に行うことができる。
【００１３】このように、スパッタ粒子が散乱すること
なく被処理体のホール（トレンチ）に対して略垂直に入
射し、しかもスパッタ粒子により肩の除去と堆積とを同
時に行うことができるので、高アスペクト比のホール
（トレンチ）にもサブトレンチが形成されることなく均
一に配線金属を埋め込むことができる。
なく被処理体のホール（トレンチ）に対して略垂直に入
射し、しかもスパッタ粒子により肩の除去と堆積とを同
時に行うことができるので、高アスペクト比のホール
（トレンチ）にもサブトレンチが形成されることなく均
一に配線金属を埋め込むことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的に説明する。
て具体的に説明する。
【００１５】図１は本発明の一実施形態に係るスパッタ
リング装置の概略を示す断面図である。このスパッタリ
ング装置は、気密に構成された略円筒状のスパッタ室１
を有しており、その中の下部には被処理体である半導体
基板Ｓが支持されるサセプタ２が水冷構造の支持部材３
に支持された状態で設けられている。また、処理室１の
上部にはサセプタ２に対向するようにスパッタターゲッ
ト４が設けられている。スパッタターゲット４は水冷構
造の支持部材６に支持され、支持部材６内にはターゲッ
ト４の背面に隣接するように永久磁石５が設けられてい
る。
リング装置の概略を示す断面図である。このスパッタリ
ング装置は、気密に構成された略円筒状のスパッタ室１
を有しており、その中の下部には被処理体である半導体
基板Ｓが支持されるサセプタ２が水冷構造の支持部材３
に支持された状態で設けられている。また、処理室１の
上部にはサセプタ２に対向するようにスパッタターゲッ
ト４が設けられている。スパッタターゲット４は水冷構
造の支持部材６に支持され、支持部材６内にはターゲッ
ト４の背面に隣接するように永久磁石５が設けられてい
る。
【００１６】スパッタターゲット４としては、Ｃｕ、Ａ
ｌ、Ｗまたはこれらのいずれかを含む合金等が用いられ
る。また、スパッタターゲット４とサセプタ２との間の
距離は、スパッタターゲット４の直径以上であることが
好ましい。このように構成されることにより、カバレッ
ジがより向上する。
ｌ、Ｗまたはこれらのいずれかを含む合金等が用いられ
る。また、スパッタターゲット４とサセプタ２との間の
距離は、スパッタターゲット４の直径以上であることが
好ましい。このように構成されることにより、カバレッ
ジがより向上する。
【００１７】スパッタターゲット４には第１の直流電源
７が接続されており、この電源７からターゲット４にス
パッタリングに必要な電力が供給される。また、サセプ
タ２には基板Ｓにバイアスを印加するための第２の直流
電源８が接続されている。
７が接続されており、この電源７からターゲット４にス
パッタリングに必要な電力が供給される。また、サセプ
タ２には基板Ｓにバイアスを印加するための第２の直流
電源８が接続されている。
【００１８】スパッタターゲット４とサセプタ２との間
には、イオン化手段を構成するリング状のアンテナ９が
水平に配置されており、このアンテナ９には周波数が例
えば１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源１０が接続されてい
る。そして、ＲＦ電源１０からのＲＦ電力によってアン
テナ９の周囲に誘導磁界が形成され、これによって誘導
結合プラズマが形成されて、スパッタ粒子がイオン化さ
れる。
には、イオン化手段を構成するリング状のアンテナ９が
水平に配置されており、このアンテナ９には周波数が例
えば１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源１０が接続されてい
る。そして、ＲＦ電源１０からのＲＦ電力によってアン
テナ９の周囲に誘導磁界が形成され、これによって誘導
結合プラズマが形成されて、スパッタ粒子がイオン化さ
れる。
【００１９】永久磁石５は、スパッタターゲット４の表
面近傍にターゲット４を構成する金属のイオンによる自
己維持放電が可能な程度の磁界を形成するものであり、
具体的にはスパッタターゲット４の表面近傍の磁束密度
が３００〜４００ガウスとなるようにする。磁束密度が
この範囲よりも低いと電子のトラップが不十分となる
し、この範囲より大きくても自己維持スパッタに必要な
条件が満たされない。
面近傍にターゲット４を構成する金属のイオンによる自
己維持放電が可能な程度の磁界を形成するものであり、
具体的にはスパッタターゲット４の表面近傍の磁束密度
が３００〜４００ガウスとなるようにする。磁束密度が
この範囲よりも低いと電子のトラップが不十分となる
し、この範囲より大きくても自己維持スパッタに必要な
条件が満たされない。
【００２０】前記永久磁石５には、例えばシリンダ機構
などからなるアクチュエータ１１が接続されており、こ
れにより永久磁石５が上下動可能となっている。また、
ターゲット４の表面近傍には磁気センサー１２が設けら
れており、この出力がコントローラ１３に入力される。
コントローラ１３はアクチュエータ１１に接続されてお
り、磁気センサー１２の検出値の基づいて、スパッタタ
ーゲット４の表面近傍に磁束密度が上記所望の範囲にな
るようにアクチュエータ１１により永久磁石５の位置を
制御する。具体的には、スパッタターゲット４がスパッ
タされることによってその表面の磁束密度が変化する
が、その変化を打ち消すように永久磁石５の位置を制御
する。
などからなるアクチュエータ１１が接続されており、こ
れにより永久磁石５が上下動可能となっている。また、
ターゲット４の表面近傍には磁気センサー１２が設けら
れており、この出力がコントローラ１３に入力される。
コントローラ１３はアクチュエータ１１に接続されてお
り、磁気センサー１２の検出値の基づいて、スパッタタ
ーゲット４の表面近傍に磁束密度が上記所望の範囲にな
るようにアクチュエータ１１により永久磁石５の位置を
制御する。具体的には、スパッタターゲット４がスパッ
タされることによってその表面の磁束密度が変化する
が、その変化を打ち消すように永久磁石５の位置を制御
する。
【００２１】スパッタ室１の底部には排気口１４が形成
され、この排気口１４には排気管１４ａを介して真空ポ
ンプ１５が接続されており、この真空ポンプ１４により
スパッタ室１内が所定の圧力まで排気される。
され、この排気口１４には排気管１４ａを介して真空ポ
ンプ１５が接続されており、この真空ポンプ１４により
スパッタ室１内が所定の圧力まで排気される。
【００２２】また、スパッタ室１の側壁にはガス導入口
１６が形成され、このガス導入口１６にはガス導入管１
６ａを介してＡｒガス源１７が接続されており、ガス供
給管１６ａにはバルブ１８が設けられている。そして、
自己維持放電に移行する前にこのＡｒガス源１７からス
パッタ室１内に少量のＡｒガスが供給される。すなわ
ち、初期段階でＡｒガスのプラズマを形成してスパッタ
ターゲット４からスパッタ粒子を叩き出すが、その直後
にバルブ１８を閉じてＡｒガスの供給を停止し、自己維
持放電に移行させる。なお、Ａｒガスの代わりに他の不
活性ガスを用いることもできる。
１６が形成され、このガス導入口１６にはガス導入管１
６ａを介してＡｒガス源１７が接続されており、ガス供
給管１６ａにはバルブ１８が設けられている。そして、
自己維持放電に移行する前にこのＡｒガス源１７からス
パッタ室１内に少量のＡｒガスが供給される。すなわ
ち、初期段階でＡｒガスのプラズマを形成してスパッタ
ターゲット４からスパッタ粒子を叩き出すが、その直後
にバルブ１８を閉じてＡｒガスの供給を停止し、自己維
持放電に移行させる。なお、Ａｒガスの代わりに他の不
活性ガスを用いることもできる。
【００２３】なお、サセプタ２および支持部材３には冷
却水通路１９が形成され、支持部材６には冷却水通路２
０が形成されている。そして冷却水通路１９には給水管
１９ａおよび配水管１９ｂが接続され、冷却水通路２０
には給水管２０ａおよび配水管２０ｂが接続され、冷却
水通路１９および２０内を冷却水が循環することによ
り、サセプタ２、支持部材３および６が冷却される。
却水通路１９が形成され、支持部材６には冷却水通路２
０が形成されている。そして冷却水通路１９には給水管
１９ａおよび配水管１９ｂが接続され、冷却水通路２０
には給水管２０ａおよび配水管２０ｂが接続され、冷却
水通路１９および２０内を冷却水が循環することによ
り、サセプタ２、支持部材３および６が冷却される。
【００２４】次に、このように構成されるスパッタリン
グ装置を用いてホール内に金属を埋め込む場合の動作に
ついて図２を参照しながら説明する。
グ装置を用いてホール内に金属を埋め込む場合の動作に
ついて図２を参照しながら説明する。
【００２５】まず、スパッタ室１内を所定の圧力、例え
ば１×１０-6Torrまで排気した後、第１の直流電源７か
ら自己維持放電に必要な電力をスパッタターゲット４に
印加し、ガス導入口１６を介して少量のＡｒガスをスパ
ッタ室１内に導入して放電を開始し、その直後にバルブ
１８を閉じてＡｒガスの供給を停止し、自己維持放電に
移行させる。すなわち、Ａｒガスは最初のスパッタ粒子
の放出のために用いるのみであり、スパッタリングには
関与しない。
ば１×１０-6Torrまで排気した後、第１の直流電源７か
ら自己維持放電に必要な電力をスパッタターゲット４に
印加し、ガス導入口１６を介して少量のＡｒガスをスパ
ッタ室１内に導入して放電を開始し、その直後にバルブ
１８を閉じてＡｒガスの供給を停止し、自己維持放電に
移行させる。すなわち、Ａｒガスは最初のスパッタ粒子
の放出のために用いるのみであり、スパッタリングには
関与しない。
【００２６】この際に、スパッタターゲット４の表面近
傍が自己維持放電が生じる程度の磁束密度、例えば３０
０〜４００ガウスになるように、コントローラ１３から
アクチュエータ１１に出力される制御信号により永久磁
石５の位置を制御する。
傍が自己維持放電が生じる程度の磁束密度、例えば３０
０〜４００ガウスになるように、コントローラ１３から
アクチュエータ１１に出力される制御信号により永久磁
石５の位置を制御する。
【００２７】一方、ＲＦ電源１０からアンテナ９に所定
のＲＦ電力、例えば２００〜６００Ｗを供給することに
より、アンテナ９の周囲に誘導磁界が形成され、これに
よって誘導結合プラズマＰが形成されて、スパッタター
ゲットから放出されたスパッタ粒子、例えばＣｕ原子が
イオン化される。
のＲＦ電力、例えば２００〜６００Ｗを供給することに
より、アンテナ９の周囲に誘導磁界が形成され、これに
よって誘導結合プラズマＰが形成されて、スパッタター
ゲットから放出されたスパッタ粒子、例えばＣｕ原子が
イオン化される。
【００２８】また、第２の直流電源８からはサセプタ２
を介して基板Ｓに所定のバイアス（例えば−２０〜−１
００Ｖ）が印加され、イオン化されたスパッタ粒子が基
板Ｓ側に加速される。
を介して基板Ｓに所定のバイアス（例えば−２０〜−１
００Ｖ）が印加され、イオン化されたスパッタ粒子が基
板Ｓ側に加速される。
【００２９】このように、スパッタリングの際にＡｒガ
スを導入せずに、自己維持放電を生じさせるため、スパ
ッタ粒子がＡｒガスに衝突して散乱することを回避する
ことができ、また、スパッタ粒子をイオン化するととも
に被処理体にバイアスを印加するので、スパッタ粒子が
基板Ｓのホール２１に対し略垂直に入射することが可能
となる。このため、スパッタ粒子が堆積する際にホール
２１の入り口にオーバーハングしずらく、さらにＡｒで
はなくスパッタ粒子により肩落しを行うため、肩の除去
と堆積とを同時に行うことができる。したがって、高ア
スペクト比のホールにもサブトレンチが形成されること
なく均一に配線金属を埋め込むことができる。
スを導入せずに、自己維持放電を生じさせるため、スパ
ッタ粒子がＡｒガスに衝突して散乱することを回避する
ことができ、また、スパッタ粒子をイオン化するととも
に被処理体にバイアスを印加するので、スパッタ粒子が
基板Ｓのホール２１に対し略垂直に入射することが可能
となる。このため、スパッタ粒子が堆積する際にホール
２１の入り口にオーバーハングしずらく、さらにＡｒで
はなくスパッタ粒子により肩落しを行うため、肩の除去
と堆積とを同時に行うことができる。したがって、高ア
スペクト比のホールにもサブトレンチが形成されること
なく均一に配線金属を埋め込むことができる。
【００３０】なお、以上の説明では、スパッタリングを
行うための電源として直流電源を用いたがこれに限ら
ず、ＲＦ電源等であってもよい。また、バイアスを印加
するための電源も直流電源に限らず、ＲＦ電源等を用い
ることができる。さらに、磁界形成手段として永久磁石
を用いたが電磁石であってもよいことはいうまでもな
い。電磁石を用いた場合には、供給する電流値を制御す
ることにより磁束密度を制御することができる。さらに
また、イオン化手段としてアンテナを用いた例を示した
が、これに限らず、スパッタ粒子をイオン化できるもの
であればよい。
行うための電源として直流電源を用いたがこれに限ら
ず、ＲＦ電源等であってもよい。また、バイアスを印加
するための電源も直流電源に限らず、ＲＦ電源等を用い
ることができる。さらに、磁界形成手段として永久磁石
を用いたが電磁石であってもよいことはいうまでもな
い。電磁石を用いた場合には、供給する電流値を制御す
ることにより磁束密度を制御することができる。さらに
また、イオン化手段としてアンテナを用いた例を示した
が、これに限らず、スパッタ粒子をイオン化できるもの
であればよい。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００３２】ターゲットとしてＣｕを用い、ターゲット
と基板との間の距離を１５０ｍｍにセットした図１に示
す装置によりスパッタリングを行った。まず、スパッタ
室を１×１０-6Torrまで排気し、少量のＡｒガスを導入
するとともに、スパッタターゲットに印加する直流電力
を自己維持放電可能な６２０Ｖ／９．７Ａとし、放電を
開始した。その直後にＡｒを停止し、自己維持放電に移
行させた。この際に、スパッタターゲット表面近傍の磁
束密度が３５０ガウスになるように永久磁石の位置を制
御した。一方、１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源からアンテ
ナに０、２００、４００、６００ＷのＲＦ電力を供給
し、基板バイアスを０〜−１５０Ｖの間で変化させた。
基板としてはホール（トレンチ）のないものを用いた。
と基板との間の距離を１５０ｍｍにセットした図１に示
す装置によりスパッタリングを行った。まず、スパッタ
室を１×１０-6Torrまで排気し、少量のＡｒガスを導入
するとともに、スパッタターゲットに印加する直流電力
を自己維持放電可能な６２０Ｖ／９．７Ａとし、放電を
開始した。その直後にＡｒを停止し、自己維持放電に移
行させた。この際に、スパッタターゲット表面近傍の磁
束密度が３５０ガウスになるように永久磁石の位置を制
御した。一方、１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源からアンテ
ナに０、２００、４００、６００ＷのＲＦ電力を供給
し、基板バイアスを０〜−１５０Ｖの間で変化させた。
基板としてはホール（トレンチ）のないものを用いた。
【００３３】このようにしてスパッタリングを行った際
の堆積速度を求めた。その結果を図３に示す。図３は、
横軸に基板バイアスをとり縦軸に堆積速度をとって、各
高周波電力におけるこれらの関係を示す図である。
の堆積速度を求めた。その結果を図３に示す。図３は、
横軸に基板バイアスをとり縦軸に堆積速度をとって、各
高周波電力におけるこれらの関係を示す図である。
【００３４】この図から明らかなように、基板バイアス
が低いところでは高周波電力が高いほど成膜速度が大き
くなることがわかる。すなわち、イオン化による効果が
確認された。また、基板バイアスを上げていくと成膜速
度が低下する傾向にあるが、これはＣｕイオンによるス
パッタ除去効果によるものと考えらる。すなわち、基板
バイアスを上げるほどスパッタによる肩落し効果が大き
くなることが確認される。したがって、イオン化のため
の高周波電力とバイアス電圧を適切に調整することによ
り、スパッタ粒子を有効に堆積させつつ、肩落しも可能
なことが把握される。
が低いところでは高周波電力が高いほど成膜速度が大き
くなることがわかる。すなわち、イオン化による効果が
確認された。また、基板バイアスを上げていくと成膜速
度が低下する傾向にあるが、これはＣｕイオンによるス
パッタ除去効果によるものと考えらる。すなわち、基板
バイアスを上げるほどスパッタによる肩落し効果が大き
くなることが確認される。したがって、イオン化のため
の高周波電力とバイアス電圧を適切に調整することによ
り、スパッタ粒子を有効に堆積させつつ、肩落しも可能
なことが把握される。
【００３５】次に、本発明によってホール（トレンチ）
の埋込を行った場合と、従来の方法でホールの埋込を行
った場合とで埋込状態を比較した結果について説明す
る。
の埋込を行った場合と、従来の方法でホールの埋込を行
った場合とで埋込状態を比較した結果について説明す
る。
【００３６】本発明例として、Ｃｕターゲットを用い、
スパッタ室内圧力を１×１０-6Torr、スパッタターゲッ
トに印加する直流電力を６２０Ｖ／９．７Ａ、スパッタ
ターゲット表面の磁束密度を３５０ガウス、イオン化の
ためのＲＦ電力を２００Ｗ、基板バイアスを−２０Ｖに
設定して、他は上述した条件・手順と同様にしてスパッ
タリングを行ない、幅１μｍ、深さ３μｍ（アスペクト
比３）のホールの埋込を行った。その際の埋込状態を図
４に示す。図４は本発明例でスパッタした場合のホール
の埋込状態を示す走査型電子顕微鏡写真であり、（ａ）
は２分間スパッタリングを行った後の状態、（ｂ）は５
分間スパッタリングを行った後の状態を後を示すもので
ある。この図から、肩落しが十分になされ、Ｃｕが均一
に埋め込まれており、しかもサブトレンチが形成されて
いないことが確認される。
スパッタ室内圧力を１×１０-6Torr、スパッタターゲッ
トに印加する直流電力を６２０Ｖ／９．７Ａ、スパッタ
ターゲット表面の磁束密度を３５０ガウス、イオン化の
ためのＲＦ電力を２００Ｗ、基板バイアスを−２０Ｖに
設定して、他は上述した条件・手順と同様にしてスパッ
タリングを行ない、幅１μｍ、深さ３μｍ（アスペクト
比３）のホールの埋込を行った。その際の埋込状態を図
４に示す。図４は本発明例でスパッタした場合のホール
の埋込状態を示す走査型電子顕微鏡写真であり、（ａ）
は２分間スパッタリングを行った後の状態、（ｂ）は５
分間スパッタリングを行った後の状態を後を示すもので
ある。この図から、肩落しが十分になされ、Ｃｕが均一
に埋め込まれており、しかもサブトレンチが形成されて
いないことが確認される。
【００３７】従来例として、Ａｒガスを用いてＤＣスパ
ッタリングを行った後、ＩＣＰによるスパッタ粒子のイ
オン化および基板バイアスの印加を行った。この実験で
は、１×１０-6Torrまで排気した後、スパッタ室内にＡ
ｒガスを圧力が５×１０-4Torrになるまで導入してＤＣ
スパッタリングを行った後、１３．５６ＭＨｚのＲＦ電
源に５００Ｗの電力を供給し、基板バイアスを−１００
Ｖに設定して肩落しを行った。その際のホール（トレン
チ）の状態を図５に示す。図５（ａ）、（ｂ）は従来例
により肩落しを行った際のホールの状態を示す走査型電
子顕微鏡写真である。この図から、肩落しは十分になさ
れているが、ホール（トレンチ）の底にサブトレンチが
形成されていることが確認される。
ッタリングを行った後、ＩＣＰによるスパッタ粒子のイ
オン化および基板バイアスの印加を行った。この実験で
は、１×１０-6Torrまで排気した後、スパッタ室内にＡ
ｒガスを圧力が５×１０-4Torrになるまで導入してＤＣ
スパッタリングを行った後、１３．５６ＭＨｚのＲＦ電
源に５００Ｗの電力を供給し、基板バイアスを−１００
Ｖに設定して肩落しを行った。その際のホール（トレン
チ）の状態を図５に示す。図５（ａ）、（ｂ）は従来例
により肩落しを行った際のホールの状態を示す走査型電
子顕微鏡写真である。この図から、肩落しは十分になさ
れているが、ホール（トレンチ）の底にサブトレンチが
形成されていることが確認される。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
サブトレンチが形成されることなく、高アルペクト比の
ホールに配線金属を埋め込むことができるスパッタリン
グ装置およびスパッタリング方法が提供される。
サブトレンチが形成されることなく、高アルペクト比の
ホールに配線金属を埋め込むことができるスパッタリン
グ装置およびスパッタリング方法が提供される。
【図１】本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置
の概略を示す断面図。
の概略を示す断面図。
【図２】本発明のスパッタリング方法を説明するための
図。
図。
【図３】イオン化のための高周波電力を種々変化させた
際の基板バイアスと堆積速度との関係を示す図。
際の基板バイアスと堆積速度との関係を示す図。
【図４】本発明例でスパッタした場合のホールの埋込状
態を示す走査型電子顕微鏡写真。
態を示す走査型電子顕微鏡写真。
【図５】従来例により肩落しを行った際のホールの状態
を示す走査型電子顕微鏡写真。
を示す走査型電子顕微鏡写真。
１……スパッタ室 ２……サセプタ ３，６……支持部材 ４……スパッタターゲット ５……永久磁石 ７……第１の直流電源 ８……第２の直流電源 ９……アンテナ １０……ＲＦ電源 １１……アクチュエーター １２……磁気センサー １３……コントローラ ２１……ホール（トレンチ）
Claims (8)
- 【請求項１】 被処理体が収容されるスパッタ室と、 該スパッタ室内に配設されたスパッタターゲットと、 該スパッタターゲットに対向するようにスパッタ室内に
設けられた、被処理体支持用のサセプタと、 前記スパッタターゲットに給電しスパッタ粒子を放出さ
せるための第１の給電手段と、 放出されたスパッタ粒子をイオン化するイオン化手段
と、 前記サセプタにバイアスを印加し、イオン化したスパッ
タ粒子をサセプタ側に加速させる第２の給電手段と、 前記スパッタターゲットの表面近傍に、ターゲット金属
の自己維持放電が可能な程度の磁界を形成する磁界形成
手段とを具備するスパッタリング装置。 - 【請求項２】 前記磁界形成手段は、前記スパッタター
ゲット表面近傍の磁束密度を３００〜４００ガウスに維
持することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリン
グ装置。 - 【請求項３】 前記磁界形成手段は、永久磁石または電
磁石を有していることを特徴とする請求項１または請求
項２に記載のスパッタリング装置。 - 【請求項４】 前記スパッタターゲット表面の磁束密度
を制御する制御手段をさらに具備することを特徴とする
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のスパッ
タリング装置。 - 【請求項５】 前記制御手段は、前記スパッタターゲッ
トがスパッタされることによるその表面の磁束密度の変
化を打ち消すように前記磁界形成手段を制御することを
特徴とする請求項４に記載のスパッタリング装置。 - 【請求項６】 前記スパッタターゲットとサセプタとの
間の距離が、前記スパッタターゲットの直径以上である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１
項に記載のスパッタリング装置。 - 【請求項７】 前記イオン化手段は、前記スパッタター
ゲットと前記サセプタとの間の位置に配置されたアンテ
ナと、このアンテナに接続されたＲＦ電源とを有し、前
記ＲＦ電源からのＲＦ電力によって前記アンテナの周囲
に形成される誘導結合プラズマにより、前記スパッタ粒
子をイオン化することを特徴とする請求項１ないし請求
項６のいずれか１項に記載のスパッタリング装置。 - 【請求項８】 被処理体が収容されるスパッタ室内に配
設されたスパッタターゲットに給電するとともに、該ス
パッタターゲット表面に磁界を形成して、そのスパッタ
ターゲットからスパッタ粒子を放出させ、該スパッタ粒
子を被処理体に形成されたホール内に堆積させるスパッ
タリング方法であって、 前記スパッタ室に不活性ガスのプラズマを形成する工程
と、 不活性ガスの供給を停止し、前記スパッタターゲット表
面の磁界の磁束密度を制御して自己維持放電に移行させ
る工程と、 スパッタターゲットから放出されたスパッタ粒子をイオ
ン化する工程と、 前記被処理体にバイアスを印加して前記イオン化された
スパッタ粒子を前記被処理体に向けて加速させる工程と
を具備し、前記スパッタ粒子を前記ホール内に堆積させ
ることを特徴とするスパッタリング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9172896A JPH09256149A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | スパッタリング装置およびスパッタリング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9172896A JPH09256149A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | スパッタリング装置およびスパッタリング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09256149A true JPH09256149A (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=14034578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9172896A Pending JPH09256149A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | スパッタリング装置およびスパッタリング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09256149A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2342927A (en) * | 1998-10-23 | 2000-04-26 | Trikon Holdings Ltd | Sputtering |
| US6423192B1 (en) | 1999-10-29 | 2002-07-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sputtering apparatus and film forming method |
| JP2006508242A (ja) * | 2002-11-29 | 2006-03-09 | ユナキス・バルツェルス・アクチェンゲゼルシャフト | 真空中の表面のプラズマ処理方法およびそのための装置 |
| JP2009062568A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Tsuru Gakuen | マグネトロンスパッタリング成膜装置 |
-
1996
- 1996-03-22 JP JP9172896A patent/JPH09256149A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2342927A (en) * | 1998-10-23 | 2000-04-26 | Trikon Holdings Ltd | Sputtering |
| US6179974B1 (en) | 1998-10-23 | 2001-01-30 | Trikon Holdings Ltd. | Apparatus and methods for sputtering |
| GB2342927B (en) * | 1998-10-23 | 2003-05-07 | Trikon Holdings Ltd | Apparatus and methods for sputtering |
| US6423192B1 (en) | 1999-10-29 | 2002-07-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sputtering apparatus and film forming method |
| JP2006508242A (ja) * | 2002-11-29 | 2006-03-09 | ユナキス・バルツェルス・アクチェンゲゼルシャフト | 真空中の表面のプラズマ処理方法およびそのための装置 |
| JP2009062568A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Tsuru Gakuen | マグネトロンスパッタリング成膜装置 |
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