JPH10130832A

JPH10130832A - 低圧遠隔スパッタ装置

Info

Publication number: JPH10130832A
Application number: JP8307006A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kobayashi; 正彦小林; Yoichiro Numazawa; 陽一郎沼沢; Nobuyuki Takahashi; 信行高橋
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1996-11-01
Publication date: 1998-05-19
Also published as: KR19980041860A

Abstract

(57)【要約】【課題】オーバーハングに起因した問題を解決しなが
ら、ボトムカバレッジ率のみならず、側面カバレッジ率
も向上させる。【解決手段】圧力が１ｍＴｏｒｒ以下でターゲット２
と基板５０との距離を基板５０の大きさで割った値を１
以上にする低圧遠隔スパッタの構成において、基板５０
の表面近傍の空間に当該表面に向かう電界が電界設定手
段７により設定される。電界設定手段７は、基板５０を
保持した基板ホルダー５に高周波電圧を印加してプラズ
マとの相互作用により基板５０にセルフバイアス電圧を
与える。基板５０の表面には所定のアスペクト比のホー
ル５００が形成され、ホール５００に開口の縁５０１に
堆積するスパッタ粒子は電界によって加速されたイオン
４０により再スパッタされ、ホール５００の側面５０３
への膜堆積が促進される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、基板の表面に
スパッタリングによって所定の薄膜を作成するスパッタ
装置に関し、特に、放電圧力を通常よりも低く維持する
とともにターゲットと基板との距離を通常よりも長くす
る低圧遠隔スパッタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板の表面に所定の薄膜を作成するスパ
ッタ装置は、ＬＳＩ（大規模集積回路）やＬＣＤ（液晶
ディスプレイ）、情報記録ディスク等の製作の際に盛ん
に使用されている。図４は、従来より使用されている一
般的なスパッタ装置の構成を示すものであり、図５は、
図４のスパッタ装置によりステップカバレッジ特性の説
明図である。

【０００３】図４に示すスパッタ装置は、排気系１１を
備えた真空容器１と、この真空容器１内の所定の位置に
配置された所定の材料からなるターゲット２と、このタ
ーゲット２をスパッタするためのスパッタ放電を生じさ
せる電極３と、スパッタ放電のための放電用ガスをター
ゲット２と基板５０との間の空間に導入するガス導入手
段４と、スパッタされたターゲット２の材料が到達する
真空容器１内の所定の位置に基板５０を配置するための
基板ホルダー５等から主に構成されている。

【０００４】このようなスパッタ装置には種々の技術的
要請が存在するが、年々集積度が高まる各種半導体デバ
イスの分野では、ステップカバレッジ特性の向上が重要
な課題となっている。ステップカバレッジ特性とは、基
板の表面に形成された穴や溝、または段差に対する被覆
性のことであり、上面への薄膜堆積量に対する溝又は穴
（以下、ホールと総称する）の底部への薄膜堆積量の比
であるボトムカバレッジ率を含む概念である。

【０００５】例えば、コンタクトホール又はスルーホー
ル等のホールが形成された基板の表面にバリア膜をスパ
ッタリングによって形成する場合、ボトムカバレッジが
充分でなくホールの底部に充分な厚さのバリア膜が形成
されないと、層間の拡散防止が充分でなくなり、ジャン
クションリーク等デバイス性能に致命的な欠陥を与える
場合がある。

【０００６】集積度が高まり配線の微細化が進むと配線
幅がより一層狭くなるが、その一方で、デバイスの高性
能化を背景とした配線構造の複雑化により、ホールの深
さがより深くなる傾向がある。即ち、ホールのアスペク
ト比（ホールの深さ／ホールの開口幅）が一段と高くな
る傾向がある。

【０００７】しかしながら、従来の一般的なスパッタリ
ング装置では、アスペクト比１〜２程度のホールへの成
膜が限界とされており、１６メガビット以上の集積回路
を製作する際の技術的な障害となっている。この原因
は、図４に示すような装置では、基板５０に斜めに入射
するスパッタ粒子が多く、ホールの底部に到達出来るス
パッタ粒子の量が少ないからである。この結果、図５に
示すように、基板５０の穴又は溝５００の底部への膜堆
積が少なくなり、ボトムカバレッジ率（図５の（ｂ／
ａ）×１００％）はかなり低くなってしまう。

【０００８】ステップカバレッジ率を向上させるには、
基板５０に対して垂直に入射するスパッタ粒子を多くす
ることが重要であるが、これを可能にするものとしてコ
リメートスパッタ法が知られている。図６は、コリメー
トスパッタ法を行う従来のスパッタ装置の概略を示す図
である。この図６のスパッタ装置では、ターゲット２と
基板５０との間の空間に、コリメート板８が配設されて
いる。このコリメート板８は、基板の表面に垂直な方向
の飛行通路を形成するものであり、格子状のものや、帯
状の板を丸めてリング状にしたものを同心状に複数配置
したもの等が採用される。

【０００９】しかしながら、このコリメートスパッタ法
では、コリメート板８にスパッタ粒子が付着して堆積す
るため、スパッタを相当時間行うと、飛行通路の断面積
が小さくなってしまう。この結果、コリメート板８を通
過できるスパッタ粒子が減少することによって、成膜速
度が低下してしまうという問題があり、量産用の装置と
しては致命的な欠陥であるとされている。また、コリメ
ート板８の交換などのメンテナンスが更に必要になるた
め、量産装置としての充分な生産性が確保できないとい
う問題もある。

【００１０】このようなコリメートスパッタ法の課題を
解決するものとして、放電圧力を通常よりも低く維持す
るとともにターゲットと基板との距離を通常よりも長く
した低圧遠隔スパッタ装置が最近注目されている。図７
は、従来知られている低圧遠隔スパッタ装置の概略を示
す図である。

【００１１】図７から分かるように、このスパッタ装置
では、ターゲット２と基板５０との距離（以下、ＴＳ距
離）が通常の装置よりも大きい。これは、ターゲット２
から放出されるスパッタ粒子のうち、基板５０の表面に
対して垂直に近い方向に飛行するスパッタ粒子のみが基
板５０に達するようにするためのものである。即ち、基
板５０の表面に対して斜めの方向に飛行するスパッタ粒
子は、真空容器１の器壁に向かう。従って、垂直入射す
る基板５０の表面に達するスパッタ粒子の量が相対的に
多くなる。このため、ステップカバレッジ率の良い成膜
が行えるのである。

【００１２】また、上記構成の装置では、垂直入射のス
パッタ粒子を多くするため、ＴＳ距離を大きくするとと
もに放電圧力を例えば１ｍＴｏｒｒ程度以下まで低くす
るようにしている。これは、圧力を低くすることによっ
てスパッタ粒子の平均自由行程を大きくし、放電用ガス
との衝突によるスパッタ粒子の散乱を低減して垂直入射
のスパッタ粒子を多くしようとするものである。

【００１３】このように、低圧遠隔スパッタ装置は、Ｔ
Ｓ距離の増大と放電圧力の低下とによって、垂直に近い
入射角のスパッタ粒子を散乱されることなく効率的に基
板に到達させることで、ステップカバレッジの飛躍的な
向上を可能にしている。また、コリメートスパッタを行
う装置に見られたような経時的な成膜速度の低下の問題
が無いという点でも好適なものである。例えば、ＴＳ距
離３４０ｍｍ、放電圧力０．３ｍＴｏｒｒの条件で、チ
タンよりなるターゲットをスパッタした場合、アスペク
ト比２のホールに対して約４０％、アスペクト比３．５
のホールに対して約２０％程度のボトムカバレッジ率が
得られており、１６メガビットを越える集積回路の製造
に有望視されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デバイ
スの集積度がさらに向上し、さらにアスペクト比が高く
なると、上述した従来の低圧遠隔スパッタ装置では対応
できない恐れがある。例えば、２５６メガビットさらに
は１ギガビットクラスのＤＲＡＭにおいては、アスペク
ト比が４〜５にもなり、このような高アスペクト比のホ
ールに対して１５％程度以上のボトムカバレッジ率で成
膜を行うことが要求される。しかし、このような高アス
ペクト比のホールに対しては、低圧遠隔スパッタ装置に
よっても１０％程度のボトムカバレッジ率が限界であ
り、次世代のデバイスの実用化の障害となることが懸念
される。

【００１５】微細ホールに対するカバレッジ率を改善で
きない原因の一つに、オーバーハングという現象があ
る。図８は、従来の装置の問題点であるオーバーハング
を説明した断面該略図である。図８に示すように、ホー
ル５００が形成された基板５０の表面に薄膜をスパッタ
リングにより堆積させる場合、スパッタ粒子はホール５
００の開口の縁５０１の部分に堆積し易く、この縁５０
１の部分に薄膜が盛り上がるようにして堆積する傾向が
ある。この縁の部分に盛り上がった堆積膜はオーバーハ
ングと呼ばれるが、このオーバーハング５０２が生ずる
とホール５００の開口の面積が小さくなるため、ホール
５００内に達するスパッタ粒子の量が低下してカバレッ
ジ率が悪くなる。特に、オーバーハング５０２は、ホー
ル５００の側面５０３に向かって飛行するスパッタ粒子
を完全に遮る状態となり易いので、側面カバレッジ率
｛（ｃ／ｂ）×１００（％）｝の低下に直結する。

【００１６】また、側面カバレッジ率という点では、上
述のような低圧遠隔スパッタ装置は本質的な問題点を抱
えていることが発明者の研究により判明した。この点を
図９を使用して詳しく説明する。図９は、従来の低圧遠
隔スパッタ装置の問題的を説明した図であり、基板の表
面に形成されたホールに薄膜が堆積する状況を示した断
面該略図である。図９中、（Ｃ）は基板の中央部に形成
されたホールの内面への薄膜の堆積状況を示しており、
（Ｐ）は基板の周辺部分に形成されたホールの内面への
薄膜の堆積状況を示している。

【００１７】図９に示す通り、従来の低圧遠隔スパッタ
装置では、ホール５００の底面５０４への膜堆積に比べ
て、ホール５００の側面５０３への膜堆積が少なくなる
傾向にある。即ち、ホール５００の側面５０３への成膜
速度が底面５０４に比べて低い。この傾向は、基板５０
の周辺部分よりも中央部分の方が著しい。

【００１８】このようなホール側面の膜堆積の減少は、
低圧遠隔スパッタ装置に取って本質的なものであり、基
板５０に垂直に入射するスパッタ粒子の量を多くしてい
ることが原因している。即ち、基板５０に入射するスパ
ッタ粒子のうち、基板５０に垂直に入射するスパッタ粒
子の量をＱｖ、斜めに入射するスパッタ粒子の量をＱ
ｏ、ホール５００の底面５０４への成膜速度をＤｂ、ホ
ール５００の側面５０３への成膜速度をＤｓとした場
合、（Ｑｏ／Ｑｓ）∽（Ｄｓ／Ｄｂ）となる。

【００１９】そして、基板５０の中央部分では、周辺部
分に比べ、垂直に入射するスパッタ粒子の量がより多い
ため、さらに側面５０３に斜めに入射するものが少な
い。つまり、中央部分における（Ｑｏ／Ｑｖ）をＲｃと
し、周辺部分における（Ｑｏ／Ｑｖ）をＲｐとすると、
Ｒｃ＜Ｒｐとなる。従って、中央部分における（Ｄｓ／
Ｄｂ）をｒｃとし、周辺部分における（Ｄｓ／Ｄｂ）を
ｒｐとすると、ｒｃ＜ｒｐとなる。即ち、周辺部分より
も中央部分の方が側面カバレッジ率の低下が著しい。

【００２０】このような側面カバレッジ率の低下は、例
えばバリア膜等の場合、側面部分における拡散防止効果
を低下させることになり、ジャンクションリーク等致命
的な欠陥につながる恐れがある。本願の発明は、このよ
うな課題を解決するためになされたものであり、オーバ
ーハングに起因した問題を解決しながら、ボトムカバレ
ッジ率のみならず、側面カバレッジ率も向上させること
ができる低圧遠隔スパッタ装置を提供することを目的と
している。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願の請求項１記載の発明は、排気系を備えた真空
容器と、この真空容器内の所定の位置に配置された所定
の材料からなるターゲットと、このターゲットをスパッ
タするためのスパッタ放電を生じさせる電極とを具備
４、真空容器内の圧力を１ｍＴｏｒｒ以下に維持すると
ともに、ターゲットと基板との距離を基板の大きさで割
った値である規格化ＴＳ距離を１以上にしてスパッタ成
膜を行う低圧遠隔スパッタ装置において、基板の表面の
近傍の空間に当該表面に向かう電界を設定してイオンを
基板の表面に入射させる電界設定手段が設けられている
という構成を有する。また上記目的を達成するため、請
求項２記載の発明は、上記請求項１の構成において、基
板の表面には所定のアスペクト比のホールが形成されて
おり、電界設定手段は、当該ホールに開口の縁に堆積す
るスパッタ粒子を再スパッタすることによってホールの
側面への膜堆積を促進するものであるという構成を有す
る。また、上記目的を達成するため、請求項３記載の発
明は、上記請求項１又は２の構成において、基板を所定
位置に保持する基板ホルダーが設けられており、電界設
定手段は、当該基板ホルダーに所定の高周波電圧を印加
することによってプラズマとの相互作用により基板にセ
ルフバイアス電圧を与えるものであるという構成を有す
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。図１は、本願発明の実施形態の低圧遠隔
スパッタ装置の概略を示す正面断面図である。図１に示
す装置は、排気系を備えた真空容器１と、この真空容器
１内の所定の位置に配置された所定の材料からなるター
ゲット２と、このターゲット２をスパッタするためのス
パッタ放電を生じさせる電極３と、スパッタ放電のため
のガスを導入する放電用ガス導入系４と、基板５０を所
定位置に保持する基板ホルダー５とを具備している。

【００２３】まず、真空容器１は、不図示のゲートバル
ブを備えた気密な容器である。この真空容器１には、基
板５０の出し入れの際に基板５０が配置されて真空引き
される不図示の真空予備室が隣接して配設される。排気
系１１は、クライオポンプ等の真空ポンプを備えて１０
^-8Ｔｏｒｒ程度の到達圧力まで排気できるように構成さ
れる。

【００２４】ターゲット２は、成膜すべき材料から形成
された円形又は方形の板状の部材である。このターゲッ
ト２は、電極３の前面側にネジ止め等の方法により固定
されている。また、ターゲット２の周縁を被うようにし
て、ターゲットシールド３５が配設されている。このタ
ーゲットシールド３５は、ターゲット２の周囲での不必
要な放電を防止するためのものであり、ターゲット２の
周縁を所定の狭い間隔をもって被いながらアースされた
状態で設けられている。尚、ターゲット２としては、基
板５０よりも若干大きなものを使用することが好まし
い。これは、基板５０の周縁近傍の領域に対する成膜を
良好にするためである。

【００２５】本実施形態の低圧遠隔スパッタ装置は、平
板マグネトロンスパッタ装置の一種であり、電極３とし
てはマグネトロン陰極が採用されている。即ち、電極３
は、ターゲット２の背後に配設された一対の磁石３１，
３２と、一対の磁石３１，３２を繋ぐヨーク３３とから
主に構成されている。一対の磁石３１，３２は、ターゲ
ット２の前方に閉じた漏洩磁界を形成するための永久磁
石であり、中央の円柱状の磁石（例えばＮ極）３１とそ
れを間隙をもって取り囲むリング状の磁石（例えばＳ
極）３２からなる。尚、電極３には、放電用電源３４が
接続されており、所定の負の直流電圧又は高周波等が電
極３に印加される。

【００２６】放電用ガスとしては、スパッタ率の高いア
ルゴンなどの不活性ガスが使用される。放電用ガスを導
入するガス導入手段４は、不図示のボンベと真空容器１
とをつなぐガス導入用配管４３と、ガス導入用配管４３
に接続されたガス導入管４４と、ガス導入用配管４３に
設けられたバルブ４５及び不図示の流量調整器等から主
に構成されている。

【００２７】放電用ガスの流量は、放電時の真空容器１
内の圧力が低圧遠隔スパッタの効果が得られる値になる
ように調整される。この圧力は、一般的に１ｍＴｏｒｒ
以下であり、１ｍＴｏｒｒ以下の圧力になるよう、排気
系１１を動作させながら、ガス導入手段４の流量調整器
が制御されるようになっている。

【００２８】基板ホルダー５は、低圧距離スパッタの効
果が得られる程度のＴＳ距離だけターゲット２から離間
した位置で基板５０を保持するよう構成されている。低
圧遠隔スパッタの効果は、前述した通りステップカバレ
ッジ特性が改善される効果である。この効果は、一般的
にはＴＳ距離を１５０ｍｍ以上とすることで充分に得ら
れる。但し、ＴＳ距離を基板の大きさで規格化した規格
化ＴＳ距離（ＴＳ距離／基板の大きさ）によるとさらに
好適であり、規格化ＴＳ距離を１以上とすることが好ま
しい。尚、この際の「基板の大きさ」とは、基板５０の
形状が円形の場合は直径、方形の場合は対角線の長さで
ある。これ以外の形状の場合には、「輪郭の周上の二点
のうち最も長いものを結んだ長さ」と表現できる。

【００２９】また、基板ホルダー５内には、表面に静電
気を誘起して基板５０を静電吸着するための吸着電極
や、基板５０を所定温度に加熱するためのヒータ等が設
けられる場合がある。尚、真空容器１は接地されてお
り、基板ホルダー５はこの真空容器１に対して絶縁され
た状態で設けられている。

【００３０】また、真空容器１の内側には、防着シール
ド６が配設されている。防着シールド６は、真空容器１
の器壁へのスパッタ粒子の付着を防止するためのもので
あり、ターゲット２と基板ホルダー５との間の空間を取
り囲むようにして配設されたほぼ筒状の部材である。防
着シールド６は、真空容器１に設けられた不図示の取付
具に着脱自在に取り付けられている。尚、防着シールド
６にはスパッタ粒子が付着して薄膜が堆積することが避
けられないが、堆積した薄膜が剥離して基板５０に落下
しないよう、薄膜の付着強度が大きくなるような表面処
理が施されている。

【００３１】また、防着シールド６には、放電用ガスの
排気孔４２が設けられている。ガス導入手段４は、防着
シールド６のターゲット２に近い側の端部付近から放電
空間に向けてガス導入するようになっている。導入され
た放電用ガスは、相当量が防着シールド６の排気孔４２
を通って排出される。

【００３２】本実施形態の装置の大きな特徴点は、基板
５０の表面の近傍の空間に当該表面に垂直な電界を設定
してイオンを基板５０の表面に入射させる電界設定手段
７が設けられていることである。本実施形態における電
界設定手段７には、基板ホルダー５に所定の高周波電圧
を印加することによってプラズマとの相互作用により基
板５０にセルフバイアス電圧を与える高周波電源７１が
使用されている。

【００３３】高周波電源７１は、例えば４００ｋＨｚ出
力１５０Ｗ程度のものが使用されている。高周波電源７
１が基板ホルダー５に与える高周波電圧により、基板５
０の表面近傍に高周波電界が誘起される。この高周波電
界によって、プラズマ中の又はプラズマから拡散して浮
遊する電子やイオンが周期的に基板５０に引きつけられ
るが、電子はイオンよりもはるかに軽いので基板５０に
多く引きつけられ、結果的に基板５０の表面には電子が
豊富に存在する状態となり、負の電位にバイアスされた
状態となるのである。

【００３４】このような高周波とプラズマとの相互作用
により、基板５０の表面は例えば−６００Ｖ（平均値）
程度の電位にセルフバイアスされ、このセルフバイアス
電位によって、ほぼ接地電位に等しい放電空間のプラズ
マとの間に電界が形成されることになる。この電界の傾
きは、基板５０の表面に対して垂直であり、プラズマ中
から正イオンを引き出して基板５０に入射させる機能を
有する。なお、「基板の近傍の空間」が基板の表面から
どの程度の距離であるかは、圧力やプラズマ強度、プラ
ズマの拡散状態によって異なるが、例えば４０〜５０ｍ
ｍ程度の距離である。

【００３５】また、基板５０がバイアスされるには、高
周波電源７１と基板５０との間に容量（キャパシタン
ス）が存在していることが必要である。このため、基板
ホルダー５の一部を誘電体で形成したり、又は、高周波
電源７１と基板ホルダー５との間に所定のコンデンサを
設けたりする。尚、液晶基板のように基板５０自体が誘
電体である場合には、このような容量が存在しなくても
バイアスされる場合がある。また、高周波電源７１と基
板ホルダー５との間の高周波線路には、不図示の整合器
が設けられる。

【００３６】このように設定された電界により引き出さ
れた正イオンは、前述したオーバーハングに起因した問
題を解消する作用を有する。この点を、図２を使用して
説明する。図２は、図１の装置における電界設定手段７
の作用を説明する断面概略図である。

【００３７】図２に示すように、本実施形態の装置で
は、電界設定手段７により設定された電界によってイオ
ン４０が基板５０に向けて入射する。このイオン４０
は、図２に示すように、縁５０１の部分に堆積してオー
バーハング５０２を形成するスパッタ粒子を再スパッタ
し、ホール５００内に落下させる。この結果、ホール５
００内に達するスパッタ粒子の量が増加してカバレッジ
率が向上する。そして、オーバーハング５０２からスパ
ッタされたスパッタ粒子はランダムな方向性を有するの
で、ホール５００の側面５０３に達するものも多く、側
面カバレッジ率の向上にも寄与する。

【００３８】尚、成膜が行われつつある基板５０の表面
にイオンが達すると、イオンは表面を衝撃してエネルギ
ーを与えるため、成膜が促進される効果がある。このよ
うなイオン衝撃による成膜促進を利用した方法はイオン
アシスト法と呼ばれるが、この効果は、衝撃のエネルギ
ーが比較的低い場合であり、高い電界によってイオンを
加速して衝撃すると、上述したように薄膜を再スパッタ
することになる。どの程度まで高い電界を設定すると再
スパッタが支配的な過程に変化するかについては、一義
的には決められないが、一般的には２００Ｖ程度以上の
電界を設定することによって、イオンアシストから再ス
パッタに変わるものと考えられる。

【００３９】次に、本実施形態の装置の全体の動作につ
いて簡単に説明する。まず、不図示の真空予備室内に基
板５０が配置された状態で真空予備室と真空容器１とを
排気し、１０^-8Ｔｏｒｒ程度の圧力とする。そして、不
図示のゲートバルブを開いて基板５０を真空容器１内に
搬入し、基板ホルダー５に載置して保持させる。ゲート
バルブを閉じた後、ガス導入手段４を動作させ、所定量
の放電用ガスを真空容器１内に導入しながら、排気系１
１によって圧力を調整し、真空容器１内を低圧遠隔スパ
ッタの効果が得られる圧力（例えば１ｍＴｏｒｒ以下）
にする。

【００４０】この状態で、電極３に接続された放電用電
源３４を動作させ、電極３に負の直流電圧又は高周波電
圧を印加する。並行して、高周波電源７１よりなる電界
設定手段７が動作し、基板ホルダー５に所定の高周波電
圧を印加する。放電用電源３４が電極３に与える電圧に
より放電用ガスが電離し、ターゲット２がスパッタされ
てスパッタ放電が生じる。そして、スパッタされたター
ゲット２の材料（スパッタ粒子）は、対向空間を飛行し
て基板５０に達し、所定の薄膜を堆積する。

【００４１】この際、低圧遠隔スパッタの効果によっ
て、基板５０の表面に形成されたホール５０の底面５０
４に効率よく成膜される他、前述したように電界設定手
段７が設定する電界によってオーバーハング５０２が再
スパッタされてホール５００の側面５０３にも効率よく
成膜がなされる。このため、ボトムカバレッジ率のみな
らず側面カバレッジ率も良好な成膜が行われる。このよ
うなスパッタ成膜を所定時間行い、所定の膜厚まで薄膜
を作成すると、放電用電源３４、電界設定手段７及びガ
ス導入手段４の動作を停止させてスパッタ処理を終了さ
せ、真空容器１内を再度排気した後、基板５０を搬出す
る。

【００４２】

【実施例】次に、上記実施形態の装置を使用して成膜す
る際の実施例について説明する。上記実施形態の装置を
使用しながらバリア膜としてチタン薄膜を作成する場合
を例にして説明すると、以下のような条件により成膜が
行える。ターゲット材料：チタン電極３への供給電力：９ｋＷ電界設定手段７：周波数４００ｋＨｚ出力１５０Ｗの高
周波電源放電圧力：０．２５ｍＴｏｒｒ放電用ガスの種類：アルゴン

【００４３】図３は、上記実施例の条件で装置を動作さ
せながら、色々なアスペクト比のホールへのカバレッジ
率を調べた実験の結果を示す図である。比較のため、図
７に示す従来の低圧遠隔スパッタ装置によりカバレッジ
率も併せて示してある。尚、図３の横軸はアスペクト
比、縦軸はボトムカバレッジ率を示している。また、図
７中、○は従来の装置における基板中央部分のボトムカ
バレッジ率、●は従来の装置における基板周辺部分のボ
トムカバレッジ率、□は実施例の装置における基板中央
部分のボトムカバレッジ率、■は実施例の装置における
基板周辺部分のボトムカバレッジ率をそれぞれ示してい
る。

【００４４】図３に示すように、アスペクト比２を越え
るホールに対するボトムカバレッジ率において、本実施
例の装置では顕著な改善が見られる。また、基板中央部
分と基板周辺部分とでボトムカバレッジ率の差異はほと
んどなく、ボトムカバレッジ率の基板面内分布の点で
も、本実施例の装置は良好であることを示している。ま
た、図示してはいないが、側面カバレッジ率の点でも、
本実施例の装置は良好な結果を示しており、アスペクト
比３程度のホールに対して３０％程度の側面カバレッジ
率が得られている。

【００４５】以上説明した本願発明の実施形態及び実施
例において、電界設定手段７は高周波電源７１よりなる
ものであり、高周波とプラズマとの相互作用により基板
にセルフバイアス電位を与えるものであるとしたが、単
なる直流電源のような構成でもよい。また、電極３はマ
グネトロン陰極であるとしたが、磁石を用いない二極Ｄ
Ｃスパッタや高周波スパッタ等の他の方式のものでも良
い。また、放電用ガスの種類としては、アルゴン以外の
窒素や水素等のガスでも良い。

【００４６】尚、特殊な例としては、放電用ガスを導入
しない構成でもよい。例えば銅等のスパッタ率の高い材
料のターゲットを使用する場合、スパッタされた材料の
イオン化の過程のみを使用して放電を維持する方式が採
用されることがある。このような放電の方式は自己維持
型スパッタと呼ばれるが、アルゴン等の放電用ガスを別
途使用しないので、薄膜中への放電用ガスの混入が原理
的にゼロになり、良質な薄膜が出来るメリットがある。
このような自己維持型スパッタの場合にも、電界設定手
段７を使用してイオンを基板に入射させると、オーバー
ハングを再スパッタしてホール内カバレッジ率を向上さ
せる効果が得られる。

【００４７】また、作成する薄膜の種類としては、バリ
ア膜以外の各種の導電性又は絶縁性の薄膜例えば配線用
金属薄膜や層間絶縁膜等の作成にも本願発明の装置は使
用できる。特に、前述したバリア膜の場合、チタン薄膜
と窒化チタン薄膜を積層する場合がある。この場合に
は、アルゴンでチタンをスパッタしてチタン薄膜を作成
した後、窒素で同様にチタンをスパッタして窒素とチタ
ンの反応を補助的に利用しながら窒化チタン薄膜をす
る。

【００４８】

【発明の効果】以上説明した通り、本願の各請求項の発
明によれば、オーバーハングに起因した問題を解決しな
がら、ボトムカバレッジ率のみならず、側面カバレッジ
率も向上させることができる低圧遠隔スパッタ装置が提
供される。特に、年々アスペクト比が高くなる半導体集
積回路、とりわけ、２５６メガビット以降の次世代のデ
バイスの製造に大きな力を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施形態に係る低圧遠隔スパッタ装
置の概略を示す正面断面図である。

【図２】図１の装置における電界設定手段の作用を説明
する断面概略図である。

【図３】実施例の条件で装置を動作させながら、色々な
アスペクト比のホールへのカバレッジ率を調べた実験の
結果を示す図であり、比較のため、従来の低圧遠隔スパ
ッタ装置によるカバレッジ率も併せて示している。

【図４】従来より使用されている一般的なスパッタ装置
の構成を示すものである。

【図５】図４のスパッタ装置によるステップカバレッジ
特性の説明図である。

【図６】コリメートスパッタ法を行う従来のスパッタ装
置の概略を示す図である。

【図７】従来知られている低圧遠隔スパッタ装置の概略
を示す図である。

【図８】従来の装置の問題点であるオーバーハングを説
明した断面概略図である。

【図９】従来の低圧遠隔スパッタ装置の問題点を説明し
た図であり、基板の表面に形成されたホールに薄膜が堆
積する状況を示した断面概略図である。

【符号の説明】

１真空容器２ターゲット３電極３４放電用電源４ガス導入手段５基板ホルダー５０基板５００ホール６防着シールド７電界設定手段７１高周波電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気系を備えた真空容器と、この真空容
器内の所定の位置に配置された所定の材料からなるター
ゲットと、このターゲットをスパッタするためのスパッ
タ放電を生じさせる電極とを具備し、真空容器内の圧力
を１ｍＴｏｒｒ以下に維持するとともに、ターゲットと
基板との距離を基板の大きさで割った値である規格化Ｔ
Ｓ距離を１以上にしてスパッタ成膜を行う低圧遠隔スパ
ッタ装置において、基板の表面の近傍の空間に当該表面に向かう電界を設定
してイオンを基板の表面に入射させる電界設定手段が設
けられていることを特徴とする低圧遠隔スパッタ装置。
【請求項２】前記基板の表面には所定のアスペクト比
のホールが形成されており、前記電界設定手段は、当該
ホールに開口の縁に堆積するスパッタ粒子を再スパッタ
することによってホールの側面への膜堆積を促進するも
のであることを特徴とする請求項１記載のスパッタ装
置。
【請求項３】前記基板を所定位置に保持する基板ホル
ダーが設けられており、前記電界設定手段は、当該基板
ホルダーに所定の高周波電圧を印加することによってプ
ラズマとの相互作用により基板にセルフバイアス電圧を
与えるものであることを特徴とする請求項１又は２記載
のスパッタ装置。