JPH1060658A - 化学気相堆積およびスパッタリング装置と方法 - Google Patents

化学気相堆積およびスパッタリング装置と方法

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JPH1060658A
JPH1060658A JP9133742A JP13374297A JPH1060658A JP H1060658 A JPH1060658 A JP H1060658A JP 9133742 A JP9133742 A JP 9133742A JP 13374297 A JP13374297 A JP 13374297A JP H1060658 A JPH1060658 A JP H1060658A
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gas
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chamber
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学気相堆積及びスパッタリングにより基板
上に材料を堆積する装置。 【解決手段】 装置はチャンバ内で基板を保持する保持
体を有する堆積チャンバを具備する。スパッタリングタ
ーゲットはチャンバ内で基板に対向し、スパッタリング
材料を備えるスパッタリング表面を有する。チャンバ内
のプラズマ発生器はチャンバに導入されるプロセスガス
からプラズマを発生させるのに用いられる。ガス分配器
はチャンバ内にプロセスガスを分配するのに用いられ、
このプロセスガスは、（ｉ）化学気相堆積によってＣＶ
Ｄ層を基板上に堆積することができる堆積ガスと、（ｉ
ｉ）ターゲットをスパッタリングするためのプラズマを
発生させて、基板上にスパッタリングされた層を堆積す
ることができるスパッタリングガスからなる群より選択
される。随意に、装置が、ＣＶＤおよびスパッタリング
された層を互いに拡散させて、堆積してスパッタリング
した層の実質的に同質な拡散混合物を生成するために、
基板を加熱するヒータを備えることもできる。装置は多
成分合金を基板上に堆積するのに特に好適である

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は化学気相堆積および
スパッタリングプロセスにより基板に材料を堆積する装
置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路製造においては、金属配線やバ
イア(via) 等の導電性部材を用いて基板上に形成された
半導体素子を電気的に接続する。導電部材の形成は通
常、(i)種類の異なる材料を備える層を基板上に堆積す
る、(ii)パターニングされたレジスト層をこの堆積層に
形成する、(iii)堆積層の保護されていない部分をエッ
チングして導電性部材を形成する、の段階により行われ
る。このとき、二酸化ケイ素などの電気絶縁層をこれら
の部材の上に堆積して、相互に電気絶縁を形成する。コ
ンタクトホールやバイアを絶縁層をエッチングして、下
層の導電部材あるいは半導体素子を露出させる。コンタ
クトホールやバイアに導電材料を充填して、導電部材と
基板上に形成された素子を接続する導電性配線を形成す
る。
【０００３】従来のスパッタリングプロセスあるいは化
学気相堆積プロセスは、導電材料を基板上に堆積して、
配線を形成したり、コンタクトホールやバイアを充填す
るのに利用されている。従来のスパッタリングプロセス
は、導電材料が通常９５〜９８重量％のアルミニウム、
１〜３重量％のシリコン、０．５〜１重量％の銅を含有
する多成分合金を備えることに起因して問題が生じる。
銅はアルミニウムのエレクトロ・マイグレーションを防
止して導電部材の寿命を延ばすために加えられる。シリ
コンはアルミニウム層と下層のシリコン基板間での原子
の相互拡散を少なくするために加えられる。
【０００４】一般的に、多成分合金は、アルミニウム、
銅、シリコンを備えるターゲット材料を用いて、スパッ
タリングや電子ビーム蒸着などの化学気相堆積技術によ
って堆積される。しかしながら、スパッタリングなどの
従来の化学気相堆積方法では、視線堆積となり、強力な
プラズマイオンによってターゲットからスパッタリング
により離れた材料が相対的な視界距離内で基板に移動し
て、ターゲットの視界内で基板の当該部分に堆積する。
この結果、厚さと組成の異なる非共形的な層が堆積され
ることとなり、不規則な表面位相を有する基板に材料を
均一に堆積させることが困難となる。特に、深さと直径
の比が１を超える高アスペクト比のコンタクトホールや
バイアを均一に充填することが困難となる。
【０００５】スパッタリングによって堆積した層の厚さ
のばらつきは、堆積したアルミニウム合金の融解温度よ
り高い温度で基板を加熱して、コンタクトホールやバイ
ア内の合金を融解、リフローさせることによって抑える
ことができる。しかし、融解したアルミニウムが凝固す
ると、低表面張力接触面で合金が収縮して、その結果コ
ンタクトホールやバイアの充填が不均一で不規則にな
る。また、アルミニウムの融解温度は約５００°と比較
的高温なので、リフロー技術が使用できる部分は高温で
も損傷しない基板に限られる。高温処理は基板上に形成
した部材や素子内にドーパント材料を過度に拡散する
か、あるいはボロン・りん・ケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）
などの低融解点酸化層を融解する恐れさえある。また、
パターニングされた部材を基板上に形成するのに用いら
れる多くの感光性レジストは１７５℃を超える温度では
劣化してしまうので、露光、現像ができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】多成分合金を堆積する
のには、化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスを用いて、コ
ンタクトホールやバイアにより共形的に堆積し、より均
一に充填させることもできる。しかしながら、それぞれ
の合金成分の先駆ガスが互いに反応して、望ましくない
副産物を形成するので、化学気相堆積によって多成分合
金を堆積させることは困難である。たとえば、多くのア
ルミニウム先駆ガス、たとえばＡＬＨ3、や銅先駆ガ
ス、たとえばＣｕＨＦＡＣ（銅、フッ素基の先駆物質）
などはしばしば酸化剤となる。酸化剤と還元剤を混合さ
せると、好ましくない反応副産物を生成することにつな
がる。銅とアルミニウムの先駆ガスを、ガスの分解、反
応を起こすことなく輸送、混合させることができないた
め、こうしたＣＶＤ技術を用いる方法の使用は限られた
ものとなる。また、銅などの材料に好適な化学気相堆積
先駆ガスを見つけることは難しい。金属を堆積させるた
めの従来の先駆ガスとしては金属アルキル、カルボニル
があるが、銅カルボニルは不安定で、銅アルキルは不揮
発性ポリマーであり先駆ガスとして使うことができな
い。また、銅を堆積するための従来のＣＶＤ方法では、
堆積した銅に高い電気抵抗性を与えるような炭素と／ま
たは酸素が混入した銅を堆積することがよくある。さら
に、基板上にアルミニウム層と銅層を連続的に堆積させ
た後、アルミニウム／銅の多層を熱処理して、銅とアル
ミニウムを互いに拡散させる連続ＣＶＤプロセスも利用
されている。銅先駆物質を用いて銅層を堆積したあと、
堆積チャンバを排気して、チャンバから銅先駆ガスをす
べて排出し、アルミニウム先駆ガスをチャンバに導入し
て銅層にアルミニウムを堆積させる。アルミニウムと銅
の先駆ガスは高い割合で反応するので、この排気工程で
はチャンバ内にあるすべての残留銅先駆ガスを排出しな
くてはならない。この排気工程を遂行するにはかなりの
長時間がかかるため、処理量を低下させ、結果として連
続ＣＶＤプロセスの商業的利用にブレーキがかかる。
【０００７】さらに別の多成分合金の堆積方法では、Ｃ
ＶＤプロセスチャンバとスパッタリングプロセスチャン
バをそれぞれ別々に用いている。この方法においては、
ＣＶＤプロセスチャンバ内で化学気相堆積によりアルミ
ニウムを基板上に堆積する、その後基板を基板上のアル
ミニウムと銅を備える第２の層をスパッタリングするた
めのスパッタリングチャンバに移す。多層を熱処理し
て、銅とアルミニウムを互いに拡散させる。複数のチャ
ンバを用いるプロセスにはいくつかの不具合がある。ま
ず、基板を最初のチャンバから次のチャンバに移動させ
ている最中にアルミニウム層を大気に露出させると、ア
ルミニウム酸化膜が形成され、この膜が拡散バリアとし
て働き、後の熱処理工程での銅とアルミニウムの拡散を
抑えてしまう恐れがある。また、２つのチャンバ間を移
送する追加の工程によって、基板を損傷したり汚染し
て、基板の歩留まりを低下させる恐れがある。さらに、
複数のチャンバを用いると、基板をＣＶＤチャンバから
スパッタリングチャンバに移動させる時間がかかるの
で、処理能力の低下につながる。
【０００８】したがって、多成分合金層を形成するため
に、基板に異なる材料を効率的に堆積させることができ
る処理装置が必要となる。さらに、基板をチャンバから
チャンバへと移す必要なく、単一のチャンバ内でその異
なる材料を堆積させることが望ましい。また、装置が基
板上に材料を共形的に堆積して、基板上のアスペクト比
が高いコンタクトホールとバイアを均一に充填すること
が望ましい。さらにまた、多成分合金層が層の厚さを通
じて均一で同質な組成を有することが望ましい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は単一のプロセス
チャンバにおいて行われる化学気相堆積およびスパッタ
リングプロセスによって、基板上に材料を堆積すること
ができる装置を提供するものである。装置はチャンバを
具備し、このチャンバはチャンバ内に基板を保持する保
持体を有している。チャンバ内で基板に対向するスパッ
タリングターゲットは、スパッタリング材料を備えるス
パッタリング表面を有する。ガス分配器はチャンバ内に
プロセスガスを分配するのに用いられる。このプロセス
ガスは、（ｉ）化学気相堆積によりＣＶＤ材料を基板上
に堆積することができる堆積ガスと、（ｉｉ）スパッタ
リングされた材料を基板上に堆積するためのターゲット
をスパッタリングするプラズマを発生させることができ
るスパッタリングガスとからなる群より選択される。プ
ラズマ発生器は、チャンバに導入されるプロセスガスか
らプラズマを発生させるのに用いられる。
【００１０】好ましくは、化学気相堆積手段とスパッタ
リング手段は単一構造をなし、単一構造は（ａ）プロセ
スガスを格納するハウジングと；（ｂ）ハウジング上の
スパッタリングターゲットプレートとを有し、ターゲッ
トプレートは（ｉ）スパッタリング材料を備えるスパッ
タリング表面と、（ｉｉ）プレートとスパッタリング表
面に延出するホールであって、ハウジングからのプロセ
スガスを均一にプロセスチャンバに分配し、ホールに近
接するスパッタリング表面部分でのスパッタリング速度
のばらつきを減少させるような形状と大きさを有してい
るホールとを備えるのがよい。ハウジングをプロセスチ
ャンバから電気的に絶縁して、ハウジングのターゲット
プレートがチャンバに対して電気的にバイアスされ、タ
ーゲットプレートのスパッタリング表面から材料をスパ
ッタリングさせるプラズマを発生させる電界を形成でき
るようにする。スパッタリング表面はターゲットプレー
トに堆積された、スパッタリング材料の層を備える。あ
るいはターゲットプレートをスパッタリング材料で形成
してもよい。
【００１１】随意に、装置にヒータも設けて、ＣＶＤお
よびスパッタリングされた層を互いに拡散して、ＣＶＤ
およびスパッタリングされた材料の実質的に同質な拡散
混合物を形成するのに十分な高温に基板を加熱すること
もできる。装置のこの形態は連続的なＣＶＤ、スパッタ
リング、加熱処理工程を用いて、基板をチャンバからチ
ャンバに移すことなく、多成分層を基板に堆積するのに
特に好適である。
【００１２】この装置を用いるために、基板は（ｉ）プ
ロセスゾーン内にプロセスガスを分配するガス分配器
と、（ｉｉ）基板に対向するスパッタリングターゲット
と、を具備するプロセスゾーン内に基板を配置する。Ｃ
ＶＤプロセス段階において、堆積ガスはプロセスゾーン
内に導入され、堆積ガスの分解によって第１の材料を基
板上に堆積するのに好適なプロセス条件にプロセスゾー
ンは保たれる。スパッタリングプロセス段階において、
これはＣＶＤプロセス段階の前か後に行われるものだ
が、スパッタリングガスをプロセスゾーンに導入して、
スパッタリングガスからプラズマを生成して、ターゲッ
トをスパッタリングすることにより第２の材料を基板上
に堆積する。
【００１３】この装置は、化学気相堆積層の堆積の均一
性を高める、スパッタリングされた核生成層を基板上に
堆積する場合にも好適である。スパッタリングプロセス
段階において、スパッタリングガスがプロセスゾーンに
導入され、プラズマがスパッタリングガスから生成され
て、ターゲットをスパッタリングすることにより基板上
にスパッタリングされた核生成層が堆積される。その
後、ＣＶＤプロセス段階において、堆積ガスがプロセス
ゾーンに導入され、スパッタリングされた核生成層上に
化学気相堆積層を堆積するのに好適なプロセス条件にプ
ロセスゾーンは保たれる。スパッタリングされた核生成
層は化学気相堆積した層の堆積均一性を高めるのに十分
な厚さ、好ましくはスパッタリングされた核生成層と化
学気相堆積した層の厚さの比が約０．１：１００〜約
１：１００の間になるような厚さだけ堆積される。
【００１４】別の側面において、本発明はプロセスチャ
ンバを作動して、化学気相堆積およびスパッタリングプ
ロセスにより基板上に材料を堆積するためのコンピュー
タプログラム製品を提供する。このコンピュータプログ
ラム製品はコンピュータで使用可能な媒体を有し、コン
ピュータで使用可能な媒体は媒体内に設けられるコンピ
ュータ読み取り可能コンピュータプログラムコードを有
している。コンピュータプログラムコードは、プロセス
チャンバ内に基板を位置付けるための基板位置決めサブ
ルーチンを具備する。プロセスガス制御サブルーチンを
備えて、（ｉ）堆積ガスをプロセスチャンバに導入する
ＣＶＤ堆積モードと、（ｉｉ）スパッタリングガスをプ
ロセスチャンバに導入するスパッタリングガスモードと
でプロセスチャンバを作動する。プラズマ制御サブルー
チンを用いて、（ｉ）プラズマが堆積ガスから生成さ
れ、化学気相成長によりＣＶＤ材料を基板上に堆積する
ＣＶＤプラズマモードと、（ｉｉ）プラズマがスパッタ
リングガスから生成され、ターゲットをスパッタリング
することにより基板上にスパッタリングを施された材料
を堆積するスパッタリングプラズマモードとで、プロセ
スチャンバを作動する。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は単一の堆積チャンバ内で
行われる化学気相成長（ＣＶＤ）とスパッタリングプロ
セスによって、基板上に異なる材料を連続的に堆積する
装置と方法に関する。基板２０はガラス、ポリマー、金
属、あるいはたとえば単結晶シリコン、ガリウムヒ素や
ポリシリコン基板などの半導体基板などである。たとえ
ばエッチングされて、半導体基板２０に形成される素子
を接続する電気配線２５を形成するアルミニウム、銅と
任意にシリコンの合金などのアルミニウム合金層を基板
２０に堆積するのに本発明方法は特に好適である。アル
ミニウム合金は一般的にはコンタクトホールやバイアと
して知られるホール３０にも堆積され、絶縁酸化層（た
とえば酸化シリコン、燐化けい素ガラス（ＰＳＧ）やボ
ロン・りん・けい酸ガラス（ＢＰＳＧ）層など）を介し
てエッチングされ、導電配線２５を形成する。
【００１６】本発明を説明する処理装置３５の概略図を
図１に示す。図１に示す装置３５の特定の実施例は半導
体基板などの平面基板２０の処理に好適であるが、本発
明を説明する目的のみに示すものであり、本発明の範囲
を限定するために用いられるものではない。装置３５は
通常、たとえばエッチングチャンバ、分解チャンバ、イ
オン打ち込み用チャンバなどのプロセスチャンバが相互
接続されたものの集合体からなり、周囲にめぐらした側
壁４５と天井５０を有する少なくとも一つの閉鎖形堆積
チャンバ４０を含んでいる。たとえば化学気相堆積によ
って基板上にＣＶＤ材料を堆積するために分解すること
ができる分解ガスや、あるいはターゲットをスパッタリ
ングしてスパッタリングされた材料を基板２０上に堆積
するためのスパッタリングガスなどのプロセスガスを分
配するためにプロセスガス分配器５５はチャンバ４０に
設置される。質量流量コントローラと空気作動バルブ
が、プロセスガスの分解チャンバ４０内への流れを制御
するために用いられる。
【００１７】堆積チャンバ４０はまた、基板に対向し
て、スパッタリング材料を備えるスパッタリング表面を
有するスパッタリングターゲット６０を具備する。スパ
ッタリングターゲット６０はチャンバから電気的に絶縁
されて、ターゲットがチャンバに対して電気的にバイア
スするようになっており、ターゲットのスパッタリング
表面から材料をスパッタリングするためのプラズマを生
成する電界を発生させる。プロセスガス分配器５５とス
パッタリングターゲット６０は異なる構造となるよう製
造することもできるが、より好ましくは以下でさらに詳
細に説明するように単一構造として製造するのがよい。
【００１８】保持体６５を堆積チャンバ４０内で基板を
保持するために設ける。基板２０はチャンバ４０の側壁
４５の基板搭載用入口を通してチャンバ４０内に導入さ
れ、保持体６５上に置かれる。保持体６５を保持体リフ
トベロー７０によって上げ下げして、基板２０と、ガス
分配器５５と、スパッタリングターゲット６０の間のギ
ャップを調整できるようにする。ホールを介して保持体
６５に挿入されるリフトフィンガを備えるリフトフィン
ガアセンブリ７５を使って、保持体上の基板２０を上げ
下げして、基板２０のチャンバ４０への出し入れを容易
にすることができる。ヒータ８０を化学気相堆積プロセ
スなどの熱活性化プロセス中に基板２０を加熱するため
に設ける。基板２０の温度は通常、保持体６５に置かれ
た熱電対を使って計測した保持体６５の温度から推測す
る。ヒータ８０は支持体６５に埋め込んだ（図示しな
い）抵抗体を備え、基板２０を抵抗加熱するか、あるい
は（図示しない）石英窓９０の下のランプを加熱する。
ヒータ８０を使って、基板２０上に堆積されたＣＶＤの
層とスパッタリングを施された材料を備える層を互いに
拡散させ同質な拡散混合物を形成するのに十分な高温に
基板２０を加熱するようにしてもよい。
【００１９】基板２０を水平穴あきバリアプレート１０
５上のプロセスゾーン９５内で処理する。バリアプレー
ト１０５は、使用済みのプロセスガスをチャンバ４０か
ら排出するための排気系統１１５と液体導通する排気ホ
ール１１０を有している。一般的な排気系統１１５は約
１０ｍＴｏｒｒの最小真空にすることができる（図示し
ない）回転翼真空ポンプと、任意で副産物ガスを洗浄す
るガス洗浄システムを備える。チャンバ４０内の圧力は
基板２０側方で関知され、排気系統１１５にあるスロッ
トルバルブを調節することにより制御される。
【００２０】プラズマ発生器１１６をチャンバ４０のプ
ロセスゾーン９５内でプラズマを発生させるために設け
る。プラズマを用いて、ターゲット６０をスパッタリン
グして基板上にスパッタリングされた材料を堆積するよ
うにしたり、またプラズマ強化した化学気相堆積プロセ
スに用いるのも効果的である。プラズマ発生器１１６
は、(i)（図示しない）堆積チャンバを取り巻く誘導コ
イルにＲＦ電流を誘導印加することによって、(ii)チャ
ンバ内のプロセス電極にＲＦ電流を容量印加することに
よって、あるいは(iii)誘導印加、容量印加の両方によ
ってプラズマを発生させることができる。スパッタリン
グプロセスにおいて、一般的には約１００〜１０００ワ
ット、より一般的には１００〜５００ワットの直流ある
いはＲＦ電流を、電極として機能する電気絶縁されたス
パッタリングターゲット６０に印加して、保持体６５と
／またはチャンバ側壁４５を接地することによって、プ
ラズマを発生させる。あるいは、約７５０〜約２０００
ワットの直流電流またはＲＦ電流を（図示しない）誘導
コイルに印加して、エネルギーを堆積チャンバに誘導結
合して、プロセスゾーン９５内にプラズマを発生させて
もよい。ＲＦ電流を用いる場合、ＲＦ電流の周波数は通
常約４００Ｋｈｚ〜約１６ＭＨｚ、より一般的には約１
３．５６ＭＨｚである。任意に、通常は酸化アルミニウ
ムあるいは石英を備える（図示しない）ガス格納器ある
いはプラズマフォーカスリングを用いて、基板２０の周
囲にプロセスガスあるいはプラズマの流れを収めるよう
にしてもよい。
【００２１】装置３５の一つの形態において、ガス分配
器５５とスパッタリングターゲット６０はチャンバ４０
内に位置する分離した構造になっており、スパッタリン
グとＣＶＤ堆積特性の最適な組み合わせを実現する。た
とえば、ガス分配器５５を（図示しない）基板の上方あ
るいは（図示しない）基板２０の周囲に搭載して、プロ
セスガスを基板の周縁に導入することもできる。好まし
い構成においては、図２に示すように、ガス分配器５５
は、構成要素の集合体を備える。この構成要素には多孔
ブロックプレート１２０とチャンバ天井５０上のハウジ
ング１２７に固定された「シャワヘッド」ディフューザ
１２５が含まれる。任意に、シールドリング１３０を取
り外し可能にデフューザ１２５上部に取り付けて、チャ
ンバ４０内のプラズマからガス分配器５５を遮蔽しても
よい。
【００２２】スパッタリングターゲット６０を基板２０
に対向するように位置付け、電気絶縁体１３２によって
堆積チャンバ４０と電気的に絶縁して、ターゲット６０
からの材料をスパッタリングさせるプラズマを発生する
プロセス電極としてターゲット６０が機能できるように
する。通常、ＲＦバイアス電流がスパッタリングターゲ
ット６０に印加され、チャンバの側壁４５と／または保
持体６５が接地され、チャンバ４０内に電界を発生させ
る。チャンバ４０ではスパッタリングガスを電離させ
て、ターゲット６０をスパッタリングするスパッタリン
グプラズマを発生させる。スパッタリングターゲット６
０は、チャンバ４０内の基板に対向するように搭載され
たスパッタリング材料の一枚プレートを備えるもので
も、またチャンバ４０の天井５０上に堆積したスパッタ
リング材料の層を備えるものでもよい。一般的なスパッ
タリング材料は、金属と、超硬合金と、たとえばアルミ
ニウム、アルミニウム−銅、銅、シリコン、チタン、チ
タン−タングステン、ホウ素、ハフニウム、タングステ
ン、パラジウム、窒化チタン、窒化タンタルやそれらの
混合物などの半導体とを含む。好ましくは、スパッタリ
ングターゲット６０は面積が少なくとも約５０ｃｍ2、
より好ましくは約８０〜３５０ｃｍ2のスパッタリング
表面を有するのがよい。一般的には、スパッタリングタ
ーゲット６０は直径が約１５０〜約６１０ミリメートル
（６〜約２４インチ）、より好ましくは約２００〜約３
６０ミリ（１０〜１４インチ）の円板形をしている。ス
パッタリングターゲット６０の厚さは、一般的に約１ミ
リ〜約３０ミリ、より一般的には約１ミリ〜約２０ミリ
である。好ましい構成を述べてきたが、本発明のスパッ
タリングターゲット６０は特定の幾何構成に限定される
ことはなく、これ以外でも当業者に自明な従来のスパッ
タリングターゲット形状であってもよい。
【００２３】スパッタリングターゲット６０のスパッタ
リング表面は均一で同質にスパッタリングされた膜を堆
積するために均一な結晶構造を有する必要がある。なぜ
なら、スパッタリング表面内の粒子の結晶配向が、ター
ゲット６０からスパッタリングされる材料の分布に影響
を与えるからである。よって、スパッタリング表面はた
とえば硝酸、フッ酸、塩酸、硫酸、酢酸、りん酸、フル
オロホウ酸やこれらの混合等、酸性エッチング液を用い
てエッチングするのが好ましい。通常、酸の濃度は容積
百分比で約１％〜約８０％であり、より好ましくは約２
０容積％〜約６０容積％であればよい。これについて
は、「金属ハンドブック」机上版(Metal Handbook, Des
k Edition)、Ｈ．Ｅ．ボイヤ、Ｔ．Ｌ．ゴール編、アメ
リカ金属協会(Amer. Soc. for Metals)（１９８５年）
ｐｐ．３５−５２に総括的に記載されているので、参照
として挙げる。あるいは、スパッタリングターゲット表
面を湿性化学エッチング液を含んだ電解研磨槽で電解研
磨してもよい。スパッタリングターゲット６０がアノー
ドを形成し、スチールやアルミニウムなどの導電材がカ
ソードを形成する。電位すなわち電流が槽に流されると
き、ターゲットアノードの表面がエッチング液に「溶
解」し、それによってターゲット６０の表面を研磨す
る。電解研磨槽のエッチング液としては、通常、フッ
酸、硝酸、硫酸、フルオロホウ酸やそれらの混合などの
研磨酸が使われる。たとえば、電気めっき槽は水中に濃
度４８％のフルオロホウ酸（ＨＢＦ4）を２〜２．５容
積％含んでいる。スパッタリングターゲット６０を電解
研磨するのには、電位が約２０ボルトの直流で電流密度
が約０．２アンペア／ｃｍ2の電流を槽に流すことによ
って行われる。これについては、「金属ハンドブック」
机上版、Ｈ．Ｅ．ボイヤ、Ｔ．Ｌ．ゴール編、アメリカ
金属協会（１９８５年）ｐｐ．３５−５１〜ｐｐ．３５
−５２に記載されている。
【００２４】好ましい構成では、ガス分配器５５とスパ
ッタリングターゲット６０は単一構造をなす。たとえ
ば、スパッタリングターゲット６０はチャンバ天井５０
でハウジング１２７を被覆するプレートあるいはガス分
配器５５に結合したプレートを具備してもよい。ターゲ
ットプレート１２５がチャンバ４０と電気的にバイアス
して、チャンバ内に電界を発生させられるように、ハウ
ジング１２７はチャンバ４０と電気的に絶縁させる。ス
パッタリングターゲットプレート１２５は（ｉ）スパッ
タリング表面と、（ｉｉ）プレートとスパッタリング表
面に延出してハウジング内のプロセスガスをチャンバに
配分するホールとを具備する。好ましくは、図２に示す
ように、ターゲットプレートをシャワヘッドディフュー
ザ１２５と／またはシールドリング１３０の形状に製造
するのがよい。スパッタリングターゲットプレート１２
７はまた、シャワヘッドディフューザ１２５に結合した
スパッタリング材料を備える薄いプレート１２５を具備
してもよい。このプレート１２５はガスディフューザ１
２５のホールの同一直線上にホール１３５を有している
ので、プロセスガスがこれらのホールを介して流れるこ
とができる。
【００２５】ターゲットプレート１２７を貫通するホー
ル１３５は(i)プロセスガスを均一にチャンバ４０に分
配して、(ii)ホール１３５に近接するスパッタリング表
面の部分からのスパッタリング速度を均一にするような
形状と大きさを有する。この特徴によって、スパッタリ
ングターゲット６０の表面にあるホール１３５により、
不均一なスパッタリングを抑える。好ましくは、ターゲ
ットプレートは少なくとも約１００個のホール、より好
ましくは約５００〜約２０００個のホールを備えるのが
よい。ホールの小径は好ましくは約０．１〜１ミリで、
スパッタリングの不均一をさらに少なくする。また、ホ
ール１３５はホールに近接するスパッタリングターゲッ
ト表面部分でのスパッタリング速度のばらつきを減少さ
せるような形状と大きさにできることもわかっている。
たとえば、ホール１３５の出口端部１４０を半径約０．
２５ミリ〜約１ミリの円形にすれば、鋭いあるいは角の
ある端部がなく、なめらかに配向が変化するスパッタリ
ング表面を設けることができる。角のある端部だと、タ
ーゲット６０に強力に当たるスパッタリング種によって
鋭角にホール１３５の端部から材料をスパッタリングし
て、基板上にスパッタリングを施された材料が不均一に
堆積されることになるか、あるいは、ホール１３５の出
口端部１４０上にスパッタリングされた材料を堆積させ
て、この出口端部１４０を封鎖してしまうことになる。
【００２６】さらに別の構成において、スパッタリング
ターゲット６０は、スパッタリング材料を備える薄層を
たとえばガスデフューザ１２５と／またはシールドリン
グ１３０などのガス分配器５５の構成要素に直接堆積す
ることによって製造される。スパッタリング材料を備え
る薄層は所望のスパッタリング表面積を有している。ス
パッタリング材料は、たとえば電気めっき、スパッタリ
ング、浸し塗りあるいは化学気相堆積などを含む従来の
被覆プロセスによってガスデフューザ１２５に堆積され
る。好ましくは、電気めっきを用いて厚さが約２５ミク
ロン〜約２５０ミクロン（１〜１０ミル）、より一般的
には１００ミクロン〜２００ミクロン（４〜８ミル）の
スパッタリング材料のコーティングを堆積するのがよ
い。電気めっきされたコーティングを確実に接着させる
ため、ガス分配器の構成要素の表面全体を、希酸と／ま
たは脱脂溶剤を使って洗浄する。電気めっきプロセスに
おいて、カソードの役割を果たすガス分配器構成要素と
ステンレススチールなどの導電材料を備えるアノードの
間で、銅あるいはアルミニウム金属イオンを含有する電
解液、たとえば１〜１００グラム／リットルのＣｕＣｌ
2水溶液などに低圧電流を印加する。槽に、１〜１００
ミル／リットルの硫酸などの添加剤を加えて溶液の導電
性や緩衝性を向上させるようにしてもよい。従来の電気
めっきプロセスと溶液についてはＦ．ローウェンハイム
編集、「現代の電気めっき」、第２版、Ｊｏｈｎ Ｗｉ
ｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ社刊（１９６３年）に記載されて
いる。ここには本発明の構成要素を電気めっきするのに
好適なベンダーとして、カリフォルニア州、レッドウッ
ドシティのＡＣＴＥＲＯＮやカリフォルニア州、パロア
ルトのＨＡＭＭＯＮ ＰＬＡＴＩＮＧが掲載されてい
る。
【００２７】装置３５のそのほかの構成要素は従来の鋳
造、成形、切削技術を用いて製造され、通常は金属、セ
ラミック、ガラス、ポリマーや複合材料など、さまざま
な材料から作られる。たとえば、チャンバや処理構成要
素製造に用いられる好適な金属としては、アルミニウ
ム、ステンレススチール、「ＨＡＳＴＡＬＬＯＹ」や
「ＩＮＣＯＮＥＬ」などの高温合金が挙げられる。チャ
ンバと構成要素製造に好適なセラミックとしては、二酸
化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、窒化ホ
ウ素などがある。
【００２８】プロセスの実行は、たとえばカリフォルニ
ア州のＳｙｎｅｎｅｒｇｙ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ
で販売している６８０４０マイクロプロセッサなどの周
辺制御構成要素を持つメモリシステムに相互接続した中
央処理機構（ＣＰＵ）を具備する従来のコンピュータシ
ステム上で動くコンピュータプログラム製品１４１を用
いてなされる。コンピュータプログラムコードは、たと
えば６８０００アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋あるいはパ
スカルなどのコンピュータで読み取り可能な従来のどん
なプログラミング言語ででも書き込むことができる。好
適なプログラムコードを、従来のテキストエディタを用
いて単一のファイルあるいは複数のファイルに入力し、
コンピュータのメモリシステムなどコンピュータで使用
可能な媒体に記憶する。入力したコードテキストが高水
準言語で書き込まれている場合、コードをコンパイルし
て、コンパイラコードを先にコンパイルされたウィンド
ウズ・ライブラリ・ルーチンのオブジェクトコードとリ
ンクさせる。リンクしコンパイルされたオブジェクトコ
ードを実行するために、システムユーザはオブジェクト
コードを呼び出し、コンピュータシステムにメモリ内の
コードをロードさせ、そこからＣＰＵがコードを読み取
り、実行し、プログラムに示されたタスクを遂行する。
【００２９】図３はコンピュータプログラム１４１の階
層的制御構造の構成図を示している。ユーザはプロセス
セット番号とプロセスチャンバ番号をプロセス選択サブ
ルーチン１４２に入力する。プロセスセットとは、特定
のプロセスを実行するのに必要な所定のプロセスパラメ
ータのセットであり、先に定義されたセット番号により
識別される。プロセス選択サブルーチン１４２は(i)所
望のプロセスチャンバと、(ii)所望のプロセスを行うた
めのプロセスチャンバを作動するのに必要な所望のプロ
セスパラメータのセットとを識別する。プロセスパラメ
ータはプロセス条件、たとえばプロセスガス組成、流
量、温度、圧力、ＲＦバイアスレベルや磁界レベルなど
のプラズマ条件、冷却ガス圧力、チャンバ壁温度などに
関連する。
【００３０】プロセス・シーケンサ・サブルーチン１４
３は、識別されたプロセスチャンバと一連のプロセスパ
ラメータをプロセス選択サブルーチン１４２から受け取
り、さまざまなプロセスチャンバの作動を制御するため
のプログラムコードを備える。複数のユーザがプロセス
セット番号とプロセスチャンバ番号を入力あるいは一人
のユーザが複数のプロセスセット番号とプロセスチャン
バ番号を入力して、シーケンサ・サブルーチン１４３が
作動して、所望のシーケンスにおける選択されたプロセ
スの一覧を作成する。好ましくは、シーケンサ・サブル
ーチン１４３がプログラムコードを有して、(i)プロセ
スチャンバの作動を監視して、チャンバが使用されてい
るかどうかを判断し、(ii)使用するチャンバでどのプロ
セスを実行するべきかを決定し、(iii)プロセスチャン
バの利用可能性と、実行するプロセスのタイプに基づい
て所望のプロセスを行う工程を実行する。従来のプロセ
スチャンバ監視方法、たとえばポーリングなどを使うこ
ともできる。どのプロセスを実行するかの一覧を作成す
る場合、選択したプロセスあるいはそれぞれのユーザが
入力した要求の「年齢」や待ち行列位置などの所望のプ
ロセス条件と比較しつつ、使用されるプロセスチャンバ
の現状を考慮に入れてシーケンサ・サブルーチン１４３
を設計してもよい。
【００３１】シーケンサ・サブルーチン１４３がどのプ
ロセスチャンバとプロセスセットの組み合わせで次の実
行をするかを決定すると、シーケンサ・サブルーチン１
４３は、特定のプロセスパラメータセットをチャンバ管
理サブルーチン１４４ａ−ｃに送ることによってプロセ
スセットを実行させる。これらのチャンバ管理サブルー
チンはそれぞれ、対応のプロセスチャンバにおいて複数
の処理タスクを制御するために設けられている。チャン
バ管理サブルーチン１４４ａ−ｃは、シーケンサ・サブ
ルーチン１４３が決定したプロセスセットに応じて特定
のチャンバで順次処理タスクを遂行する。たとえば、チ
ャンバ管理サブルーチン１４４ａはプロセスチャンバ４
０でのスパッタリング、ＣＶＤプロセスを制御するため
のプログラムコードを備える。チャンバ管理サブルーチ
ン１４４ａはまた、選択したプロセスセットを実行する
のに必要なチャンバ４０の構成要素の作動を制御するさ
まざまなチャンバ構成要素サブルーチンの実行を制御す
る。チャンバ構成要素サブルーチンの例として、基板位
置決めサブルーチン１４５、プロセスガス制御サブルー
チン１４６、圧力制御サブルーチン１４７、ヒータ制御
サブルーチン１４８、プラズマ制御サブルーチン１４９
が挙げられる。当業者であれば、どのプロセスをプロセ
スチャンバ４０で実行することが望まれているかによっ
て、ほかのチャンバ制御サブルーチンを加えることがで
きるとをすぐに認識するであろう。作動中、チャンバ管
理サブルーチン１４４ａは、実行されている特定のプロ
セスに応じて、プロセス構成要素サブルーチンを選択的
にスケジューリングするか呼び出す。チャンバ管理サブ
ルーチン１４４ａは、シーケンササブルーチン１４３が
どのプロセスチャンバ４０とプロセスセットを次に実行
するかをスケジューリングするのと同様に、プロセス構
成要素サブルーチンのスケジューリングを行う。通常、
チャンバ管理サブルーチン１４４ａには、様々なチャン
バ構成要素を監視する工程と、どの構成要素を操作する
必要があるかをプロセスセットを実行するためのプロセ
スパラメータに基づいて決定する工程と、監視と決定工
程に応じてチャンバ構成要素サブルーチンの実行をする
工程が含まれる。
【００３２】特定のチャンバ構成要素サブルーチンの作
動について説明する。基板位置決めサブルーチン１４５
はチャンバ構成要素を制御するためのプログラムコード
を備える。基板２０をチャンバ保持体６５に搭載して、
随意でチャンバ４０内で基板を所望の高さまで持ち上げ
て基板とガス分配器５５あるいはスパッタリングターゲ
ット６０の間の間隔を制御するのに用いられる。基板２
０をプロセスチャンバ４０に搭載するとき、基板保持体
６５を下げて、基板を受け、その後保持体をチャンバ内
で所望の高さまで上げて、基板を(i)ＣＶＤプロセス中
にガス分配器５５からの第１の距離、すなわち間隔で、
（ii)スパッタリングプロセスのためのスパッタリング
ターゲット６０からの第２の間隔で維持する。作動中、
基板位置決めサブルーチン１４５は、チャンバ管理サブ
ルーチン１４４ａから送られる保持体の高さに関するプ
ロセスセットパラメータに応じて、保持体６５の移動を
制御する。
【００３３】プロセスガス制御サブルーチン１４６はプ
ロセスガス構成要素と流量を制御するためのプログラム
コードを有する。一般的に、プロセスガスのそれぞれに
プロセスガス供給管が設けられている。このプロセスガ
ス供給管は、(i)プロセスガスのチャンバへの流れを自
動的あるいは手動で遮断するために用いられる（図示し
ない）安全閉止弁と、(ii)ガス供給管を介してガスの流
量を測定する（図示しない）質量流量コントローラとを
有する。有毒ガスがプロセスにおいて用いられるとき、
従来の構造で、いくつかの安全閉止弁をそれぞれのガス
供給管に位置付けする。プロセスガス制御サブルーチン
１４６は安全閉止弁の開閉位置を制御し、所望のガス流
量を得るために質量流量コントローラを上下に傾斜させ
る。プロセスガス制御サブルーチン１４６は、すべての
チャンバ構成要素サブルーチン同様、チャンバ管理サブ
ルーチン１４４ａによって呼び出され、所望のガス流量
に関するパラメータをチャンバ管理サブルーチンプロセ
スから受け取る。通常、プロセスガス制御サブルーチン
１４６はガス供給管を開き、繰り返し(i)必要な質量流
量コントローラを読み取り、(ii)読み取り値をチャンバ
管理サブルーチン１４４ａから受け取った所望の流量と
比較して、(iii)ガス供給管の流量を必要に応じて調整
することによって作動する。さらにプロセスガス制御サ
ブルーチン１４６は危険なガス流量でないかを監視し、
危険な状態が検出されるとき安全閉止弁を起動させる。
【００３４】いくつかのプロセスにおいて、アルゴンな
どの不活性ガスをチャンバ４０に流して、反応性プロセ
スガスがチャンバに導入される前にチャンバ内の圧力を
安定させる。これらのプロセスのために、チャンバ内圧
力を安定させるのに必要なだけの時間、チャンバ４０に
不活性ガスを流す工程を含むようにプロセスガス制御サ
ブルーチン１４６をプログラムして、それから上記の工
程を実行する。また、プロセスガスを液状先駆剤、たと
えばテトラエチルオルトシラン（ＴＥＯＳ）などから気
化するとき、プロセスガス制御サブルーチン１４６に、
気泡管アセンブリで液状先駆剤を介してアルゴンなどの
送り出しガスを泡立たせる工程を含むように書き込む。
このタイプのプロセスのために、プロセスガス制御サブ
ルーチン１４６は送り出しガスの流れ、気泡管内の圧
力、気泡管の温度を調節して、所望のガス流量を得るよ
うにする。上述のように、所望のプロセスガス流量はプ
ロセスガス制御サブルーチン１４６にプロセスパラメー
タとして送られる。さらに、プロセスガス制御サブルー
チン１４６は、あるプロセスガス流量の必要な値を収め
た記憶されたテーブルにアクセスすることによって、所
望のプロセスガス流量のための必要な送り出しガス流
量、気泡管圧力、気泡管温度を得る工程を有する。いっ
たん必要な値を得ると、送り出しガス流量、気泡管圧
力、気泡管温度が監視され、必要な値と比較され、調整
される。
【００３５】圧力制御サブルーチン１４７は、チャンバ
の排気系統１１５のスロットル弁の開口部の大きさを調
節することによってチャンバ４０内の圧力を制御するプ
ログラムコードを備える。スロットル弁の開口部は、プ
ロセスガス全流量、プロセスチャンバの大きさ、排気系
統１１５のポンピング測定値圧力に関して所望なレベル
になるまでチャンバ圧力を制御するような大きさに設定
される。圧力制御サブルーチン１４７が呼び出される
と、所望なあるいはターゲットの圧力レベルがチャンバ
管理サブルーチン１４４ａからパラメータとして送られ
る。
【００３６】圧力制御サブルーチン１４７が作動して、
チャンバに接続される一つ以上の従来の圧力ナノメータ
を読むことによりチャンバ４０内の圧力を測定し、測定
値をターゲット圧力と比較し、ターゲット圧力に対応す
る記憶された圧力テーブルからＰＩＤ（比例、積分、微
分）値を得て、圧力テーブルから得られたＰＩＤ値にし
たがってスロットル弁を調節する。あるいは、圧力制御
サブルーチン１４７に、ある特定の開口サイズまでスロ
ットル弁を開くかまたは閉じて、所望な圧力になるよう
チャンバ４０を調節するよう書き込まれる。
【００３７】ヒータ制御サブルーチン１４８は基板２０
を加熱するのに用いられるヒータ８０の温度を制御する
ためのプログラムコードを備えている。ヒータ制御サブ
ルーチン１４８はまた、チャンバ管理サブルーチン１４
４ａによって呼び出され、ターゲットあるいは測定値温
度パラメータを受け取る。ヒータ制御サブルーチン１４
８は、蓄熱器に置かれた熱電対の電圧出力を計測するこ
とによって温度を計測し、測定した温度を測定値温度と
比較し、測定値温度になるようヒータ８０に印加する電
流を増やすか減らす。温度は、記憶された変換テーブル
の対応する温度を見ることにより、あるいは第４位数整
式を用いて温度を計算することにより、測定した電圧か
ら得られる。放射ランプをヒータ８０として使うとき、
ヒータ制御サブルーチン１４８は徐々にランプに印加し
た電流の傾斜の上げ下げをして制御する。徐々に傾斜を
上げ下げすることで、ランプの寿命と信頼性を上げる。
また、埋め込みフェイルセーフモードを加えてプロセス
安全コンプライアンスを検出し、もしプロセスチャンバ
４０が適切に準備されていない場合はヒータ８０の動作
を止めるようにしてもよい。
【００３８】プラズマ制御サブルーチン１４９は、チャ
ンバ４０内のプロセス電極に印加されるＲＦバイアス電
圧のレベルを設定し、随意で、チャンバ内に発生する磁
界のレベルを設定するプログラムコードを備えている。
上述のチャンバ構成要素サブルーチン同様、プラズマ制
御サブルーチン１４９もチャンバ管理サブルーチン１４
４ａに呼び出される。作動中、プラズマ制御サブルーチ
ン１４９は電流をプラズマ発生器１１６に印加して、チ
ャンバ４０内にプラズマを発生させる。プラズマ制御サ
ブルーチン１４９には、プラズマ発生器１１６に印加さ
れる「前方」力とチャンバ４０に流れる「反射」力の両
方を読み取る工程がある。反射力が過度に高い場合は、
プラズマが発火していないことを意味し、プラズマ制御
サブルーチン１４９はプロセスをリスタートさせるか停
止する。読み出したパワーレベルをターゲットレベルと
比較し、プラズマ発生を制御するように電流を調節す
る。磁界発生器が用いられるとき、プラズマ制御サブル
ーチン１４９は通常、正弦波電流を発生器に印加してチ
ャンバ４０内に回転磁界を形成する工程を有する。所望
の磁界を発生させるのに必要な正弦波は、磁界強度に対
応する正弦値の記憶されたテーブルから得るか、正弦方
程式を用いて計算することができる。
【００３９】本発明のプロセスを(i)基板上に導電配線
を形成する工程と、(ii)配線に第１の絶縁層堆積する工
程と、(iii)第１の絶縁層内のホールをエッチングする
工程と、(iv)エッチングしたホールに金属の層を堆積す
る工程と、(v)基板を加熱して、異なる金属層を互いに
拡散してホールに金属の同質な混合を形成する工程と、
(vi)充填されたホール上部にさらに絶縁層、金属層を堆
積してホールの導電金属を電気的に絶縁して、電気的に
接続する工程とを概して備えるプロセスを例に取り説明
する。
【００４０】図４ａ乃至図４ｅは本発明における基板製
造の連続工程を概略的に示している。図４ａと図４ｂは
基板２０上に配線を形成する工程を示している。まず、
たとえばチタン、タングステン、窒化チタン、ケイ化モ
リブデン、ケイ化チタンとこれらの混合などの超硬合金
あるいはその窒化物やケイ化物を備える拡散バリア層１
５０を基板２０上に厚さ約５０〜３００ｎｍになるまで
堆積する。拡散バリア層１５０はアルミニウムとシリコ
ンの相互拡散を減らし、配線と基板のインターフェース
での望ましくない反応を防ぐ。
【００４１】その後、本発明の装置を、単一の堆積チャ
ンバ４０内で行われるＣＶＤとスパッタリングプロセス
段階を含む複数段階プロセスを使って基板上に導電金属
層を堆積するのに用いる。ＣＶＤプロセス段階では、堆
積ガスをガス分配器５５を介して堆積チャンバ４０に導
入し、基板２０に第１の化学気相堆積材料あるいは層１
５５を堆積するのに好適なプロセス条件にチャンバを保
つ。たとえば、第１の化学気相堆積材料１５５はアルミ
ニウム層を含み、厚さ３００〜８００ｎｍの厚さに堆積
される。アルミニウムを堆積するのに好適な堆積ガス
は、ジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ:dim
ethyl aluminum hydride）、トリイソブチルアルミニウ
ム(tri-isobutyl aluminum)、トリメチルアミンアラン
(trimethylamine alane)、ジメチルエチルアミンアラン
(dimethylamine alane)、トリエチルアルミニウム(trie
thyl aluminum)とジメチルアルミニウムハイドライド(d
imethyl aluminum hydride)との分子間の化合物、など
を含む。堆積ガスの流量は、堆積速度が少なくとも１０
００オングストローム／分、より好ましくは少なくとも
約５００オングストローム／分になるよう選択される。
ＤＭＡＨを用いるアルミニウム堆積では、堆積ガス流量
速度は堆積チャンバ４０の大きさにたいして約１００〜
約１０００ｓｃｃｍとなる。ＣＶＤプロセス中、プロセ
スゾーン９５の温度は、約２００℃〜３００℃、より一
般的には約２６０°に保たれ、プロセスゾーン９５内の
圧力は少なくとも０．５Ｔｏｒｒ、より好ましくは約１
Ｔｏｒｒ〜約３０Ｔｏｒｒに保たれる。
【００４２】それから、同じチャンバ４０においてスパ
ッタリングプロセスを行い、第２のスパッタッリングし
た材料あるいは層１６０、たとえば銅を備える層を化学
気相堆積した材料１５５上に、基板２０をチャンバ４０
から取り除かずに堆積する。アルゴンやヘリウムなどの
不活性ガスや、窒素、アンモニア、メタン、ジボランな
どの反応ガスなど、スパッタリングガスを装置３５のプ
ロセスゾーン９５に導入する。スパッタリングガスの体
積流量は、ここで説明している堆積チャンバ４０の大き
さに対して通常、約１〜２００ｓｃｃｍである。チャン
バ４０の圧力は約１ｍＴｏｒｒ〜約５００ｍＴｏｒｒに
保たれる。ＲＦバイアスや直流バイアスを用いてスパッ
タリングターゲット６０にバイアスをかけるか、保持体
６５あるいはチャンバ壁４５を接地することによって、
プラズマ６０がプロセスゾーン９５内に発生する。スパ
ッタリングプロセスにおいて、スパッタリングされた材
料をターゲット６０から取り除いて基板２０に堆積させ
る強力なプラズマイオンによって、スパッタリングター
ゲット６０に衝撃を与える。
【００４３】たとえば約９５〜９８重量％アルミニウム
と０．５〜１０％の銅の組成の合金などの多成分アルミ
ニウム合金を形成するために、堆積するアルミニウムや
銅の厚さを正確に制御して、基板に堆積したそれぞれの
材料の量を、基板２０を拡散加熱処理したあとの合金の
所望の重量％比になるようにする。よって、ＣＶＤとス
パッタリングプロセス段階は、基板に堆積したスパッタ
リングされた層１６０の厚さと化学気相堆積層１５５の
厚さの割合が約０．１：１００〜約１：１００になるの
に十分な時間行われる。好ましくは、ＣＶＤプロセス段
階は、化学気相堆積層１５５の厚さが少なくとも約１０
０ｎｍ、より好ましくは少なくとも約３００ｎｍになる
のに十分な時間だけ行うのがよい。また、スパッタリン
グ段階は、スパッタリングされる層１６０の厚さが約５
０ｎｍ未満、より好ましくは約３ｎｍ未満になるのに十
分な時間だけ行うのがよい。これらの厚さがあれば、ア
ルミニウムや銅を、以下で述べる熱処理プロセスを用い
て、互いに拡散させるときに所望のアルミニウムと銅の
比が得られる。
【００４４】それから反射防止層１６５を基板２０上に
堆積して、下層の反射係数を減少させる。好適な反射防
止層１６５は厚さ２０〜１００ｎｍのＴｉＷからなり、
金属膜を正確にパターニングし、配線２５の信頼性を向
上するのに役立つ。その後、図４ｂに示すように、拡散
バリア、アルミニウム／銅、反射防止層を選択的にエッ
チングして低レベルの金属配線２５を形成する。配線２
５の形成は、レジスト層を堆積された層に塗布し、リソ
グラフィ方法を用いてこのレジスト層をパターニング
し、レジストによって保護されていない堆積層の露出部
分をエッチングすることによってなされる。エッチング
は、従来の反応イオンエッチング方法を用いて行う。こ
の反応イオンエッチング方法は、ＢＣｌ3、Ｃｌ2、ＳＦ
6、ＣＦ4、ＣＦＣｌ3、ＣＦ2Ｃｌ2、ＣＦ3Ｃｌ、ＣＨＦ
3、Ｃ2ＣｌＦ5、ＨＦ、ＳｉＣｌ4、ＮＦ3、Ｆ2、ＣＣｌ
4などのハロゲン含有ガスを用いる。この方法について
は、参照として挙げるＳ．ウルフとＲ．Ｎ．タウバー
著、「ＶＬＳＩ時代のシリコン処理」第１巻、第１６
章：ＶＬＳＩのためのドライエッチング、Ｌａｔｔｉｃ
ｅＰｒｅｓｓ社、カリフォルニア州、サンセットビーチ
（１９８６年）に記載されている。残留レジストを従来
の酸素プラズマ除灰方法によって除去する。その後、図
４ｃに示すように、第１の絶縁層１７０をエッチングを
施された配線２５上とその間に堆積して、配線を互いに
絶縁する。絶縁層１７０は二酸化シリコン、ＰＳＧある
いはＢＰＳＧからなり、従来の方法を用いて厚さ約３０
０〜１０００ｎｍに堆積させる。基板上に絶縁層を堆積
する典型的な化学気相堆積プロセスとは(i)ＳｉＨ4やＳ
ｉＣｌ2Ｈ2などのシリコンソースガスとＣＯ2、Ｈ2ある
いはＮ2Ｏなどの酸素ソースガス、(ii)シリコンと酸素
の両方を含有する、たとえばＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）4などの
単一のガス、(iii)ＳｉＨ4、ＮＨ3あるいはＳｉ3Ｎ4を
堆積するためのＮ2などのガスを用いる。それから、直
径０．２５〜１ミクロン、より一般的には約０．５ミク
ロンのバイアなどのホール１７５を、図４ｄに示すよう
に、フッ素含有ガスを使う従来のＲＩＥエッチング方法
によって絶縁層１７０内でエッチングする。
【００４５】その後、本発明のプロセスを再度用いて、
連続するスパッタリングと化学気相堆積工程によって、
エッチングされたバイア内に導電材料を備える複数層を
堆積してもよい。充填されたバイアを使って、基板上の
低レベルにある素子あるいは配線を高レベルにある配線
と接続する。スパッタリング段階では、図４ｅに示すよ
うに、先に述べたスパッタリングプロセスによってスパ
ッタリングされた材料１６０が厚さ約２ｎｍだけバイア
に堆積される。たとえば銅などのスパッタリングを施さ
れた材料１６０を、圧力を約１ｍＴｏｒｒ〜約５００ｍ
Ｔｏｒｒに保ちながら、またＲＦバイアスや直流電流バ
イアスを用いてスパッタリングターゲット６０を電気的
にバイアスすることによってプラズマを発生させなが
ら、銅スパッタリングターゲット６０から、アルゴンガ
スを堆積ゾーン９５に導入することによって堆積する。
スパッタリングを施された材料１６０を備える薄層は次
のＣＶＤプロセスの堆積の均一性と速度を上げる核生成
層としての役割をすることがわかってきた。よって、ス
パッタリングされた薄層１６０を基板に堆積してから、
化学気相堆積した材料１５５を堆積することが通常好ま
しい。
【００４６】さらに、同じチャンバ４０で、化学気相堆
積プロセスを使って、アルミニウムなどの化学気相堆積
させた材料１５５をスパッタリングされた材料の上に、
基板２０をチャンバ４０から取り除かずに、堆積させ
る。アルミニウムは、図４ｅに示すように厚さ約１００
〜１０００ｎｍだけ堆積する。１０〜６００ｎｍ／分で
堆積するためにジメチルアルミニウムハイドライド（Ｄ
ＭＡＨ）を流量約１００〜約１０００ｓｃｃｍで堆積チ
ャンバ４０に流すことによって、アルミニウムを基板上
に堆積する。堆積ゾーン９５の温度は、約２００℃〜３
００℃、より一般的には約２６０℃に保ち、堆積ゾーン
９５内の圧力は、少なくとも０．５Ｔｏｒｒ、好ましく
は約１Ｔｏｒｒ〜約３０Ｔｏｒｒに保たれる。
【００４７】化学気相堆積した材料１５５とスパッタリ
ングした材料１６０を基板２０上に堆積したあと、さら
に加熱処理拡散工程を行って、化学気相堆積した材料と
スパッタリングした材料を互いに拡散させる。この工程
では、基板２０を十分な温度で、十分な時間だけ加熱
し、二つの材料１５５、１６０を互いに拡散し、実質的
に均一に混合した材料をえる。「実質的に均一な」と
は、各拡散層の材料の混合物の平均組成が厚さ全体につ
いて拡散層の嵩の平均組成の−１０％〜＋１０％の間と
いう意味である。Ｔmが低い融点を有する材料の融解温
度であるとき、約０．５Ｔm〜０．８Ｔmの間で選択され
る拡散温度であれば、通常２つの材料の相互拡散が好適
になる。アルミニウムと銅の混合において、Ｔmは銅と
アルミニウムを互いに拡散させる場合のアルミニウムの
融解温度、約５００℃〜５５０℃であり、好適な拡散温
度は約２５０℃〜４４０℃である。好適な加熱処理プロ
セスには、窒素を流す基板２０を、圧力を１０ｍＴｏｒ
ｒ未満にして、少なくとも約２５０℃、より好ましくは
約３００℃〜５００℃に加熱する工程を含む。拡散工程
は通常約０．５〜約１０分、より一般的には約１〜４分
間行う。他の堆積材料、たとえば下層堆積物が化学気相
堆積した材料とスパッタリングした材料の混合物に拡散
するのを防ぐために、拡散工程はスパッタリングおよび
ＣＶＤプロセス段階の直後に行うのが望ましい。
【００４８】別々の拡散工程ではなく、ＣＶＤプロセス
中に堆積ガスを分解するのに用いられる熱と、スパッタ
リングプロセス中に発生する熱を、化学気相堆積とスパ
ッタリングした材料を拡散するのに使うこともできる。
たとえば、基板２０は、ＣＶＤプロセス中に通常約２５
０℃〜３５０℃に加熱される。この温度は銅とアルミニ
ウムを拡散するのに十分な高温である。また、基板を加
熱する次に行う基板プロセス、たとえば熱酸化、誘電Ｃ
ＶＤ、金属ＣＶＤ、二酸化シリコンＣＶＤと金属スパッ
タリングプロセスなど、を利用して２つの材料を互いに
拡散させるようにすることもできる。したがって、加熱
処理拡散工程がいつも必要であるとは限らない。
【００４９】上述の装置とプロセスは従来のプロセスと
比較して、いくつかの重要な利点がある。まず、ＣＶ
Ｄ、スパッタリングと拡散加熱処理プロセスの組み合わ
せは、従来のプロセスを用いて形成するのが困難な異な
る種類の材料を同質に混合させる場合に特に有効であ
る。さらに、ＣＶＤ／スパッタリングプロセスは従来の
プロセスよりも速い堆積速度で材料をコンタクトホール
やバイアに堆積するのに用いることができる。またさら
に、単一のチャンバでＣＶＤプロセスとスパッタリング
プロセスを行えるために、基板がＣＶＤ用チャンバから
スパッタリング用チャンバへ移されるときに、天然酸化
膜が堆積層に形成されるのを防ぐ。天然の酸化膜は次の
加熱処理プロセス中の異なる材料が相互拡散する割合を
減少させるものである。天然酸化膜がないことにより、
同質に相互拡散される新規な組み合わせの材料の製造が
可能になる。
【００５０】例示したプロセスにおいては、アルミニウ
ムを化学気相堆積によって堆積し、銅を基板２０にスパ
ッタリングする。しかしながら、ＣＶＤプロセスとスパ
ッタリングプロセスの順番は任意であり、複数のＣＶＤ
プロセス段階と複数のスパッタリングプロセス段階を設
けることもできる。しかし、一般的には、化学気相堆積
させた層１５５の堆積の均一性と速度を上げるための核
生成層として機能する、スパッタリングした材料１６０
の層をまず堆積することが好ましい。さらに、ＣＶＤ、
スパッタリングプロセスは、アルミニウムをＣＶＤプロ
セスで堆積して銅をスパッタリングで堆積するとして説
明してきたが、本発明のプロセスは銅先駆ガスから銅を
ＣＶＤで堆積し、アルミニウムスパッタリングターゲッ
トからアルミニウムをスパッタリングするようにしても
よい。
【００５１】本発明はほかにも多くの組み合わせの材
料、たとえば金属、超硬合金、半導体、たとえばアルミ
ニウム、銅、シリコン、チタン、パラジウム、ハフニウ
ム、ホウ素、タングステン、タンタル、あるいはこれら
の混合などの誘電体などを堆積するのに利用することも
できる。これらの材料の多くにとって好適なＣＶＤ堆積
ガスとしては、揮発性金属アルキルあるいは金属カルボ
ニルガスがある。たとえば、クロムをクロムカルボニル
から堆積して、ジメチルカドミウムからカドミウムを堆
積して、銅カルボニルから銅を堆積することもできる。
銅の堆積にはまた、ビスー（１、１、１、５、５、５、
ヘクサフルオロー２、４ーペンタンジオネート）銅
（２）、ＣｕＨＦ、ＣｕＣｌ2とＣｕ（Ｃ5Ｈ7Ｏ2）2な
どの揮発性銅配位錯体を用いることもできる。したがっ
て、本発明は特定のプロセスシーケンスやここで述べた
例としてあげた材料の堆積に限定されるものではない。
【００５２】
【実施例】以下の実施例は、本発明のプロセスの効果を
示すものである。しかしながら、当業者には明らかなよ
うに本発明の装置は他にも適用でき、本発明の範囲はこ
こに述べる実施例に限定されるものではない。
【００５３】これらの実施例において、単一ウエハ堆積
チャンバ、すなわちカリフォルニア州、サンタクララの
アプライド マテリアル社から市販され、上記クラー
ク、ほかでも言及されている「ＣＥＮＴＵＲＡ ２１９
５」システムＣＶＤ機器を改良して、本発明の堆積チャ
ンバ４０を製造した。装置において、ガス分配器５５は
厚さ約５０ミクロンの銅を備える電気めっきコーティン
グで被覆した。電気めっきされたガス分配器５５は堆積
チャンバ４０と電気的に絶縁し、プロセス電極としての
役割を果たした。
【００５４】厚さ約０．７３ミリで、直径約１５０ミリ
のシリコン基板２０をこれらの実施例では用いた。基板
は二酸化シリコンを備える厚さ約１００ｎｍの絶縁層１
７０を有する。拡散バリア層１５０は２０ｎｍのチタン
と１０ｎｍの窒化チタンからなり、従来のＣＶＤ技術を
用いて基板上に堆積した。その後、直径０．８ミクロン
のバイア３０を絶縁層１７０を介してエッチングした。
【００５５】基板２０を機械アームを使って、窒素が７
Ｔｏｒｒの圧力で流れる（図示しない）ロードロック領
域から堆積チャンバ４０のプロセスゾーン９５に搭載し
た。基板２０を堆積チャンバ４０内の抵抗加熱した保持
体６５上に置いて、約２６０℃に加熱した。基板２０は
通常、６０秒以内で保持体６５の温度より低い約５℃〜
２０℃で平衡した。基板２０が平衡温度になるとき、チ
ャンバ４０内の圧力を無反応ガスの流れを用いて確立
し、排気系統のスロットルバルブで制御した。
【００５６】これらの実施例において、ガス分配器５０
の銅コーティングをスパッタリングして、銅をエッチン
グされたバイア３０に堆積させた。流量１５ｓｃｃｍの
アルゴンをガス分配器５５を通してチャンバ４０に導入
した。チャンバの圧力は約０．１Ｔｏｒｒに保った。６
００ワットの電流をガス分配器５５とスパッタリングタ
ーゲット６０を備えた単一構造に印加し、チャンバ４０
内にあるアルゴンからプラズマを発生させた。アルゴン
プラズマは銅コーティングをスパッタリングして、基板
２０上とエッチングされたバイア内に銅を堆積させた。
このプロセスを約６０秒続け、厚さ約１０ｎｍの銅層を
堆積させた。
【００５７】その後、基板２０を堆積チャンバ４０から
取り除かず、アルミニウムを、同じ堆積チャンバ４０で
行う化学気相堆積プロセスによって銅層に堆積させた。
このプロセス工程において、ジメチルアルミニウムハイ
ドライド（ＤＭＡＨ）堆積ガスをガス分配器５５を通し
て流量約１００ｓｃｃｍで堆積チャンバ４０に導入し
た。約３０秒間、堆積チャンバ４０の圧力を２５Ｔｏｒ
ｒ、温度を２６０℃に保ち、厚さ約１０００ｎｍのアル
ミニウム層を堆積した。
【００５８】いくつかの基板を上記のように処理し、さ
らにほかの基板も同じプロセス条件でしかし工程順序を
逆にして処理した。すなわちアルミニウムをまずＣＶＤ
によりバイア３０に堆積してから、銅層をアルミニウム
層上でスパッタリングした。堆積プロセスの後、拡散処
理を行って、銅とアルミニウムを相互拡散させるために
異なる温度で基板を加熱した。基板を温度１７０℃、２
５０℃、３００℃でアニーリングした。各拡散工程は約
５分続けた。
【００５９】図５ａ乃至５ｃは基板上の銅とアルミニウ
ム層の質量濃度の二次イオン質量分光器（ＳＩＭＳ）を
示しており、従来のＳＩＭＳ機器を用いて測定するもの
である。公知の量の銅とアルミニウムによるイオン注入
標準を用いて、ＳＩＭＳプロファイル中の銅とアルミニ
ウムのレベルを定量化した。これらの図において、ｙ軸
は原子濃度を示し、ｘ軸はアルミニウムと銅層の厚さ全
体の測定深さを示している。銅濃度線が実質的に平坦で
あるとき、アルミニウム層厚に対する銅分布は均一であ
る。
【００６０】図５ａは１７０℃でアニーリングしたあ
と、膜の厚さを通じて銅がまだ不足している状態を示し
ている。堆積したアルミニウム層内の深さ０．２〜０．
６ミクロンの銅の濃度は、点２００と点２０５の間の銅
濃度曲線の急激な下降からも明らかなように、過度に低
い。２５０℃でアニーリングしたあと、図５ｂに示すよ
うに、より均一になってはいるものの、アルミニウム層
の０．２〜０．６ミクロンの深さの銅濃度は、点２１０
と２１５の間の銅濃度曲線がより緩やかに下降している
ことからも明らかなように、まだ低い。３００℃でアニ
ーリングしたあと、図５ｃに示すように、膜厚を通じて
銅濃度が実質的に均一になっている。アルミニウム層の
０．２〜０．６ミクロンの深さを通じての銅濃度は点２
２０と２２５の間でわずかに少し下降しているだけであ
る。よって、少なくとも約２５０℃、より好ましくは少
なくとも約３００℃の拡散温度が、銅とアルミニウム層
を互いに最適に拡散させるために必要である。
【００６１】本発明の装置３５はいくつかの利点があ
る。まず、単一の堆積チャンバ内でＣＶＤとスパッタリ
ング処理を行うことにより、基板歩留まりが上がり、プ
ロセススループットが向上する。基板はチャンバからチ
ャンバへと移動させる必要がないので、輸送工程が省か
れ、装置のスループットが向上する。また、輸送中、基
板が損傷したり、基板上に不純物が堆積したりすること
もあるので、輸送工程を省略することで、基板から作ら
れるチップの歩留まりも上げることになる。本発明のこ
れらの特徴は種々の半導体製造プロセスに非常に多彩に
利用できる。
【００６２】さらに、ＣＶＤとスパッタリングプロセス
が組み合わせられたことで、さまざまな材料、多成分合
金や異なる材料を備える複数層などの材料を基板に堆積
することが可能になる。複雑な多成分材料と異なる材料
を備える層の堆積には、このＣＶＤとスパッタリングプ
ロセスの組み合わせは特に効果的である。本発明の装置
と方法により、基板上、特に基板内の高アスペクト比を
有するコンタクトホールやバイアに材料をより共形的に
堆積させることができる。さらにまた、加熱処理拡散プ
ロセスは、異なった材料を同質に混合する場合に効果的
である。単一堆積チャンバを用いて異なる材料が互いの
上に堆積させることによって、材料の間に材料の拡散を
抑える天然酸化層を形成することなく、異なる材料を互
いに同質的に拡散することができる。これにより、単一
のプロセスチャンバを用いて相互拡散した材料の新規な
組み合わせを製造することができる。
【００６３】本発明をある特定の好ましい形態に関して
説明してきた。しかし、別の形態も可能である。たとえ
ば、本発明を、基板上に多くの異なる材料を堆積するの
に用いることもでき、半導体基板処理に限定されていな
い。したがって、添付の特許請求の範囲の趣旨と範囲は
ここで述べてきた好ましい形態に限定されるものではな
い。
【００６４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、基板に異なる材料を効率的に堆積させることがで
きる処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の化学気相堆積およびスパッタリ
ング装置の概略図である。
【図２】図２はガス分配器でかつスパッタリングターゲ
ットとしての役割を果たすことができる単一構造の概略
分解図である。
【図３】図３は本発明を実施するのに用いられるコンピ
ュータプログラムの階層的制御構造を示す単純化した構
成図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｅ）は、本発明において処
理を施される基板の概略断面図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、さまざまな温度で
基板処理した後、基板上に堆積した層の銅とアルミニウ
ムの質量濃度の二次イオン質量分析のスペクトルであ
る。
【符号の説明】
２０…基板、３５…装置、４０…チャンバ、４５…側
壁、５０…天井、５５…プロセスガス分配器、６０…ス
パッタリングターゲット、６５…本願自体、１０５…バ
リアプレート、１１０…排気ホール、１１５…排気系
統、１１６…プラズマジェネレータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｓ // Ｈ０１Ｌ 21/205 21/205

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 材料を化学気相堆積およびスパッタリン
    グによって堆積するためのプロセスチャンバであって、 （ａ）チャンバ内で基板を保持する保持体と； （ｂ）チャンバ内で前記基板に対向し、スパッタリング
    材料を備えるスパッタリング表面を有しているスパッタ
    リングターゲットと； （ｃ）チャンバ内にプロセスガスを分配するガス分配器
    と； （ｄ）チャンバ内に導入されたプロセスガスからプラズ
    マを発生させるためのプラズマ発生器とを具備し、 前記プロセスガスは（ｉ）化学気相堆積によって基板上
    にＣＶＤ（化学気相堆積）材料を堆積することができる
    堆積ガスと、（ｉｉ）基板上にスパッタリングを施され
    た材料を堆積するためのターゲットをスパッタリングす
    るプラズマを生成することができるスパッタリングガス
    とからなる群より選択されるプロセスチャンバ。
  2. 【請求項２】 ガス分配器とスパッタリングターゲット
    は単一構造をなし、 （ａ）プロセスガスを納めるハウジングと； （ｂ）ハウジング上にスパッタリングターゲットプレー
    トとを具備しており、 前記スパッタリングターゲットプレートは（ｉ）スパッ
    タリング表面と、（ｉｉ）ハウジング内のプロセスガス
    をチャンバに分配するための、ターゲットプレートに延
    出するホールとを具備する請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 ハウジングのターゲットプレートがチャ
    ンバに対して電気的にバイアスされるようにハウジング
    をプロセスチャンバと電気的に絶縁して、ターゲットプ
    レートのスパッタリング表面から材料をスパッタリング
    するためのプラズマを発生させる電界を形成する請求項
    ２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 ターゲットプレートのスパッタリング表
    面は厚さ約１〜約２５ミリメートルの、スパッタリング
    材料をプレート上に堆積する層を備えている請求項２に
    記載の装置。
  5. 【請求項５】 ターゲットプレートがスパッタリング材
    料を備える請求項２に記載の装置。
  6. 【請求項６】 ターゲット板のホールの形状及び大きさ
    が、（ｉ）チャンバ内にプロセスガスを均一に分配し、
    且つ（ｉｉ）ホールに近接するスパッタリング表面の部
    分からのスパッタリング速度を均一にするように与えら
    れる請求項２に記載の装置。
  7. 【請求項７】 ターゲットプレートのホールが、 （ａ）ホールの直径は約０．１〜１ミリメートルの範囲
    である； （ｂ）ホールそれぞれの出口端部は半径約０．２５ミリ
    メートル〜約１ミリメートルの円形になっている； （ｃ）前記装置は少なくとも約１００個のホールを有す
    る； （ｄ）前記装置は約５００〜約２０００個のホールを有
    する；のうち少なくとも１つの特徴を有する請求項６に
    記載の装置。
  8. 【請求項８】 スパッタリングターゲットのスパッタリ
    ング表面が、 （ａ）スパッタリング表面は少なくとも５０ｃｍ2の面
    積を有する； （ｂ）スパッタリング表面は円板状で、直径約１５０ミ
    リメートル〜約６１０ミリメートルである； （ｃ）スパッタリング表面はアルミニウム、銅、シリコ
    ン、チタン、パラジウム、ハフニウム、ホウ素、タング
    ステン、タンタル、およびそれらの混合からなる群より
    選択されるスパッタリング材料を備える； （ｄ）スパッタリング表面は均一なスパッタリング速度
    を得るように化学的にエッチングされる；のうち少なく
    とも１つの特徴を有する請求項１に記載の装置。
  9. 【請求項９】 ＣＶＤ（化学気相堆積）とスパッタリン
    グを施された材料を実質的に均一に拡散混合させるのに
    十分な高温に基板を加熱するヒータを更に具備する請求
    項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 堆積ガスが、金属と、超硬合金と、半
    導体と、誘電体とからなる群より選択される材料を有す
    る請求項１に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 プロセスチャンバ内でプロセスガス分
    配器としての役割を果たすことができるスパッタリング
    ターゲットであって、 （ａ）スパッタリング材料を備えるスパッタリング表面
    と； （ｂ）プレートとスパッタリング表面に延出するホール
    を有するプレートであって、前記ホールの形状及び大き
    さが（ｉ）プロセスガスを均一にプロセスチャンバに分
    配して、（ｉｉ）ホールに近接するスパッタリング表面
    部分でのスパッタリング速度のばらつきを減らすように
    与えられる、前記プレートとを具備するスパッタリング
    ターゲット。
  12. 【請求項１２】 前記プレートが、プロセスチャンバ内
    のハウジングに搭載されるような形状と大きさを有し、
    前記ハウジングがその中にプロセスガスを収めることが
    でき、プレートをチャンバに対して電気的にバイアスさ
    せてターゲットプレートをスパッタリングするためのプ
    ラズマを発生させる電界を生成するように、ハウジング
    はプロセスチャンバと電気的に絶縁する請求項１１に記
    載のスパッタリングターゲット。
  13. 【請求項１３】 ターゲットプレートのホールが、 （ａ）ホールの直径は約０．１〜１ミリメートルの範囲
    である； （ｂ）ホールそれぞれの出口端部は半径約０．２５ミリ
    メートル〜約１ミリメートルの円形になっている； （ｃ）前記装置は少なくとも約１００個のホールを有す
    る； （ｄ）前記装置は約５００〜約２０００個のホールを有
    する；のうち少なくとも１つの特徴を有する請求項１１
    に記載のスパッタリングターゲット。
  14. 【請求項１４】 パッタリングターゲットのスパッタリ
    ング表面が、 （ａ）スパッタリング表面は少なくとも５０ｃｍ2の面
    積を有する； （ｂ）スパッタリング表面は円板状で、直径約１５０ミ
    リメートル〜約６１０ミリメートルである； （ｃ）スパッタリング表面は均一なスパッタリング速度
    を得るように化学的にエッチングされる；のうち少なく
    とも１つの特徴を有する請求項１１に記載のスパッタリ
    ングターゲット。
  15. 【請求項１５】 前記プレートがスパッタリング材料を
    備える請求項１１に記載のスパッタリングターゲット。
  16. 【請求項１６】 前記プレートが、プレート上に堆積し
    たスパッタリング材料を厚さ約１〜約２５ミリメートル
    で備える層を備える請求項１１に記載のスパッタリング
    ターゲット。
  17. 【請求項１７】 化学気相堆積とスパッタリング方法に
    より基板上に材料を堆積するための堆積チャンバであっ
    て、 （ａ）第１の材料を化学気相堆積方法により基板に堆積
    する化学気相堆積手段と； （ｂ）第２の材料をスパッタリング方法により基板上に
    堆積するスパッタリング手段と；を具備する堆積チャン
    バ。
  18. 【請求項１８】 化学気相堆積手段がチャンバ内で堆積
    ガスを分配するガス分配器を具備し、前記堆積ガスが第
    １の材料を基板上に堆積することができる請求項１７に
    記載の堆積チャンバ。
  19. 【請求項１９】 スパッタリング手段が、 （ａ）スパッタリングターゲットと； （ｂ）チャンバ内にスパッタリングガスを分配するガス
    分配器と； （ｃ）ターゲットをスパッタリングするためのスパッタ
    リングガスからプラズマを生成するプラズマ発生器とを
    具備する請求項１７に記載の堆積チャンバ。
  20. 【請求項２０】 化学気相堆積手段とスパッタリング手
    段が単一構造をなし、前記単一構造が、 （ａ）その中にプロセスガスを格納するハウジングと； （ｂ）ハウジング上のスパッタリングターゲットプレー
    トとを有し、 前記ターゲットプレートは、（ｉ）スパッタリング材料
    を備えるスパッタリング表面と、（ｉｉ）プレートとス
    パッタリング表面に延出するホールであって、ハウジン
    グからのプロセスガスを均一にプロセスチャンバに分配
    し、ホールに近接するスパッタリング表面部分でのスパ
    ッタリング速度のばらつきを減少させるような形状と大
    きさを有している前記ホールと、を備える請求項１７に
    記載の堆積チャンバ。
  21. 【請求項２１】 基板上に材料を堆積するための化学気
    相堆積およびスパッタリングする方法であって、 （ａ）（ｉ）プロセスゾーン内にプロセスガスを分配す
    るガス分配器と、（ｉｉ）基板に対向するスパッタリン
    グターゲットとを備えるプロセスゾーンに基板を配置す
    る工程と； （ｂ）ＣＶＤ（化学気相堆積）プロセス段階において、
    （ｉ）堆積ガスをプロセスゾーンに導入する工程と、
    （ｉｉ）堆積ガスを分解することにより、基板上に第１
    の材料を堆積するのに好適なプロセス条件を保つ工程
    と； （ｃ）前記ＣＶＤプロセスの前か後に実行されるスパッ
    タリングプロセス段階において、（ｉ）スパッタリング
    ガスをプロセスゾーンに導入する工程と、（ｉｉ）スパ
    ッタリングガスからプラズマを生成して、ターゲットを
    スパッタリングすることにより第２の材料を基板上に堆
    積する工程とを具備する方法。
  22. 【請求項２２】 堆積ガスが、アルミニウムと、銅と、
    シリコンと、チタンと、パラジウムと、ハフニウムと、
    ホウ素と、タングステンと、これらの混合物とからなる
    群より選択される材料を備える請求項２１に記載の方
    法。
  23. 【請求項２３】 スパッタリングターゲットが、アルミ
    ニウムと、銅と、シリコンと、チタンと、パラジウム
    と、ハフニウムと、ホウ素と、タングステンと、これら
    の混合物とからなる群より選択される材料を備える請求
    項２１に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 ＣＶＤ材料及びスパッタリング材料を
    互いに拡散させて実質的に同質な拡散混合物を生成する
    のに十分な、温度まで基板を加熱する工程を更に具備す
    る請求項２１に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 ＣＶＤ材料及びスパッタリング材料の
    実質的に同質な拡散混合物を自身の上に有する基板を具
    備する目的物であって、請求項２１に記載の方法により
    製造される目的物。
  26. 【請求項２６】 スパッタリング及び化学気相堆積（Ｃ
    ＶＤ）により、基板上に材料を堆積させる方法であっ
    て、 （ａ）（ｉ）プロセスゾーン内にプロセスガスを分配す
    るガス分配器と、（ｉｉ）基板に対向するスパッタリン
    グターゲットとを備えるプロセスゾーンに基板を配置す
    る工程と； （ｂ）スパッタリングプロセス段階において、（ｉ）ス
    パッタリングガスをプロセスゾーンに導入する工程と、
    （ｉｉ）スパッタリングガスからプラズマを生成して、
    ターゲットをスパッタリングすることによりスパッタリ
    ングを施された核生成層を基板上に堆積する工程と； （ｃ）ＣＶＤ（化学気相堆積）プロセス段階において、
    （ｉ）堆積ガスをプロセスゾーンに導入する工程と、
    （ｉｉ）スパッタリングを施された核生成層上に化学気
    相堆積した層を堆積するのに好適なプロセス条件を保つ
    工程とを具備する方法。
  27. 【請求項２７】 スパッタリングプロセス段階で、化学
    気相堆積された層の堆積の均一性を高めるのに十分な厚
    さだけスパッタリングされた核生成層が堆積される請求
    項２６に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 スパッタリングおよびＣＶＤプロセス
    段階がいずれも、スパッタリングされた核生成層と化学
    気相堆積された層の厚さの比が約０．１：１００〜約
    １：１００の間となるように十分な時間実行される請求
    項２６に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 スパッタリングされた核生成層は厚さ
    約５０ｎｍ未満に堆積される請求項２８に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 スパッタリングターゲットおよび堆積
    ガスはともにアルミニウム、銅、シリコン、チタン、パ
    ラジウム、ハフニウム、ホウ素、タングステンあるいは
    これらの混合物からなる群より選択される少なくとも一
    つの構成要素を備える請求項２６に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 スパッタリングターゲットおよび堆積
    ガスはともに、金属、超硬合金、半導体および誘電体か
    らなる群より選択される材料を備える請求項２６に記載
    の方法。
  32. 【請求項３２】 プロセスチャンバを作動して、化学気
    相堆積およびスパッタリング方法により基板上に材料を
    堆積するための読み出し可能なコンピュータプログラム
    製品であって、 前記コンピュータプログラム製品はコンピュータで使用
    可能な媒体を有し、前記コンピュータで使用可能な媒体
    は媒体内に設けられるコンピュータ読み取り可能コンピ
    ュータプログラムコードを有し、前記コンピュータプロ
    グラムコードは、 （ａ）プロセスチャンバ内に基板を位置付けるための基
    板位置決めサブルーチンと； （ｂ）（ｉ）堆積ガスをプロセスチャンバに導入するＣ
    ＶＤ堆積モードと、（ｉｉ）スパッタリングガスをプロ
    セスチャンバに導入するスパッタリングガスモードとで
    プロセスチャンバを作動するためのプロセスガス制御サ
    ブルーチンと； （ｃ）（ｉ）プラズマが堆積ガスから生成され、化学気
    相堆積によりＣＶＤ材料を基板上に堆積するＣＶＤプラ
    ズマモードと、（ｉｉ）プラズマがスパッタリングガス
    から生成され、ターゲットをスパッタリングすることに
    より基板上にスパッタリングを施された材料を堆積する
    スパッタリングプラズマモードとで、プロセスチャンバ
    を作動するプラズマ制御サブルーチンとを具備する読み
    出し可能なコンピュータプログラム製品。
  33. 【請求項３３】 ＣＶＤおよびスパッタリングされた材
    料を互いに拡散して実質的に同質な拡散混合物を生成す
    るのに十分な温度まで基板を加熱するヒータを作動させ
    るためのヒータ制御サブルーチンをさらに具備する請求
    項３２に記載の読み出し可能なコンピュータプログラム
    製品。
  34. 【請求項３４】 化学気相堆積およびスパッタリング方
    法により、基板上に材料を堆積するプロセスチャンバを
    作動するコンピュータで読み出し可能なプログラム製品
    であって、 （ａ）プロセスチャンバ内に基板を位置付けするための
    位置決めプログラムコード手段と； （ｂ）（ｉ）堆積ガスをプロセスチャンバに導入して、
    （ｉｉ）プロセスチャンバ内のプロセス条件を保ち、堆
    積ガスから基板上にＣＶＤ材料を堆積することによっ
    て、プロセスチャンバ内で化学気相堆積方法を実行する
    ためのＣＶＤプログラムコード手段と； （ｃ）（ｉ）スパッタリングガスをプロセスチャンバに
    導入して、（ｉｉ）ターゲットをスパッタリングするた
    めにプロセスチャンバ内にプラズマを生成してスパッタ
    リングを施された材料を基板上に堆積することによっ
    て、プロセスチャンバ内でスパッタリング方法を実行す
    るためのスパッタリングプログラムコード手段とを具備
    するコンピュータ読み出し可能なプログラム製品。
  35. 【請求項３５】 堆積ガスは金属を含有するガスを備え
    る請求項３４に記載のコンピュータ読み出し可能なプロ
    グラム製品。
  36. 【請求項３６】 スパッタリングガスは不活性ガスを備
    える請求項３４に記載のコンピュータ読み出し可能なプ
    ログラム製品。
  37. 【請求項３７】 実質的に同質な拡散混合物を生成する
    ためにＣＶＤおよびスパッタリングをされた材料を互い
    に拡散するのに十分な高い温度まで基板を加熱するプロ
    グラムコード手段をさらに具備する請求項３４に記載の
    コンピュータ読み取出し可能なプログラム製品。
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