JP2001240963A - 重ガススパッタリングによるイオン化金属プラズマ技術 - Google Patents

重ガススパッタリングによるイオン化金属プラズマ技術

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JP2001240963A JP2000334867A JP2000334867A JP2001240963A JP 2001240963 A JP2001240963 A JP 2001240963A JP 2000334867 A JP2000334867 A JP 2000334867A JP 2000334867 A JP2000334867 A JP 2000334867A JP 2001240963 A JP2001240963 A JP 2001240963A
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Rong Tao
タオ ロン
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Daniel A Carl
エー． カール ダニエル
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマチャンバ内で等角障壁層およびシー
ド層を堆積する銅金属被覆方法を提供する。 【解決手段】 障壁層１７４およびシード層１７６は、
誘導コイルとスパッタされる材料を含むターゲットとを
有するプラズマチャンバ内で堆積されるのが好ましい。
次に、ターゲット材料に対してモル質量の高い１つ以上
のプラズマガスがチャンバに導入されてプラズマを形成
する。プラズマガスはクセノン、クリプトンあるいはこ
れらの組合せから選択されるのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は基板処理装置および
方法に関する。特に、本発明はイオン化金属プラズマ処
理において等角障壁層およびシード層を堆積する方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】１／４ミクロン以下のマルチレベル金属
被覆は次世代集積回路（ＩＣ）の超大規模集積（ＵＬＳ
Ｉ）の 主要技術の一つである。半導体およびその他電
子デバイスの製造において、堆積される粒子の指向性は
小フィーチャーを充填するのに重要である。回路密度が
増大するにつれて、バイア、コンタクトおよびその他フ
ィーチャーの幅は０．２５μｍ以下に減少したが、誘電
層の厚さは実質的に一定のままである。よって、フィー
チャーのアスペクト比、すなわち深さ対最小横寸法の
比、が増大し、これによりコンタクトおよびバイアのア
スペクト比は５：１以上となっている。フィーチャーの
寸法が減少するにつれて、粒子を指向化してフィーチャ
ーの側壁部および底部の等角カバレージを達成すること
がいっそう重要になってくる。
【０００３】従来の物理気相堆積（ＰＶＤ）は指向堆積
に好適ではなく、従ってアスペクト比が４：１を越える
構造の側壁部および底部に浸透し等角的にライニングす
るのが困難である。よって、 堆積層の均一性およびス
テップカバレージは、構造の底部および底部に近接した
側壁部上の層が薄くなってきている構造構成に直接左右
される。層の均一性およびステップカバレージ、従って
層の完全性、はデバイスフィーチャー中の出っ張り、空
隙およびその他望ましくない形成物によって損なわれ
る。
【０００４】高いアスペクト比のフィーチャー中に堆積
を行うため、一方法では、イオン化金属プラズマ（ＩＭ
Ｐ）処理あるいは高密度プラズマ物理気相堆積（ＨＤＰ
−ＰＶＤ）として知られる中／高圧力物理気相堆積（Ｐ
ＶＤ）処理を用いる。ＩＭＰ処理におけるプラズマ密度
は通常約１０11ｃｍ-3〜１０12ｃｍ-3である。一般に、
ＩＭＰ処理は高アスペクト比の構造中で底部カバレージ
の良好な高指向堆積が得られるという利点がある。まず
ヘリウムあるいはアルゴン等のガスをチャンバに導入
し、次にターゲットをバイアスしてチャンバ内に電界を
生成し、これによりガスの一部をイオン化することによ
ってプラズマを発生する。チャンバの処理領域に隣接配
置された通電コイルはプラズマに電磁エネルギーを結合
し、その結果ターゲットと基板が処理用に配置されるサ
セプタ間に誘導結合中／高密度プラズマを生ずる。プラ
ズマ中のイオンおよび電子はターゲットに印加されたバ
イアスによってターゲットに向けて加速され、ターゲッ
トからの材料スパッタを引き起こす。プラズマの影響に
より、スパッタされた金属フラックスはイオン化され
る。印加あるいはセルフバイアスによる電界がプラズマ
と基板間の境界層、すなわち鞘部、内に生じ、金属イオ
ンを基板に向けてほぼ電界に平行かつ基板表面に垂直な
方向に加速する。バイアスエネルギーは、スパッタされ
たターゲットイオンが基板表面に高指向状態で誘引さ
れ、基板上に形成されたフィーチャーを充填するよう
に、サセプタに対する高周波等の電力によって制御され
るのが好ましい。
【０００５】従来のＨＤＰ−ＰＶＤの高密度プラズマは
通常約５〜１００ｍトルの圧力で作動することによって
得られる。このような圧力はスパッタされた金属粒子の
熱化・イオン化を確実にすると考えられる。熱化はプラ
ズマイオンとの衝突によってプラズマを貫通する金属粒
子の減速に関連しており、十分高くしてコイルが金属粒
子をイオン化する時間をとる必要がある。金属粒子がタ
ーゲットから基板にあまりに急速に移動すると、 金属
粒子がイオン化されない場合があり、その結果堆積速度
および均一性が不十分となる。
【０００６】スパッタされた金属粒子の熱化・イオン化
を増大するため、チャンバ圧力を増加し、これによりプ
ラズマ密度を増大することが提案されている。高いプラ
ズマ密度は今度は粒子間の平均自由行程を減少し、その
結果衝突が多くなりイオン化が増大する。しかし一定圧
力以上では堆積結果が損なわれる。特に衝突回数が多い
ため、金属粒子はターゲットからの当初の指向性を喪失
し、実際、ターゲットあるいはその他チャンバ構成要素
に後方散乱される場合があり、これにより堆積速度が減
少する。引き続き基板に向かった粒子であっても、基板
にバイアス印加しているにもかかわらず、表面に斜めの
角度をなしてデバイスフィーチャーに当り、その結果構
造底部および構造底部の側壁部でのステップカバレージ
が不十分となる。
【０００７】高い動作圧力に係るもう一つの問題は結果
的にプラズマ電位が低くなることである。堆積のため基
板にイオンをバイアスするには、電圧、すなわち電位、
を基板に印加する必要がある。電圧（Ｖ）は通常上述の
ように高周波あるいはＤＣ電源によって供給され、Ｖ＝
Ｐ／Ｉに従って電力（Ｐ）および電流（Ｉ）に関係があ
る。プラズマは高圧で高密度となるので、電流を増加
し、これにより一定電力レベルで基板への印加電圧を減
少させる。電圧を所望レベルまで増加するため、基板へ
の電力を増加する必要がある。しかし過度の電力は過熱
により基板を損傷する場合があり、このため電力が臨界
値を越えないようにする。よって、プラズマ密度を十分
低くして基板上のプラズマ電位およびバイアスを十分高
くする必要がある。
【０００８】従来のＨＤＰ−ＰＶＤによる別の問題はタ
ーゲットからスパッタされたターゲット材料の放射特
性、すなわち指向性、であり、部分的にステップカバレ
ージを決定するものである。ターゲットからの材料スパ
ッタリングはアンダーコサインからコサイン、オーバー
コサインに及ぶ分布パターンに従う。図１〜３はそれぞ
れ代表的なアンダーコサイン１０、コサイン１２および
オーバーコサイン放射特性１４である。各放射特性１
０、１２、１４は特定角度でターゲットからスパッタさ
れた粒子の確率を定義する。任意の放出点１８から出て
いる線１６はそれぞれ異なる放出角度およびその角度で
放出された粒子の確率を示す。 原子１５が特定角度で
ターゲット１７からスパッタされる確率は、放出点１８
に始まる線１６の長さに関係がある。例えば図１におい
て、Ａの長さはＢの１．３倍であり、ターゲット１７の
平面に対し（すなわち線Ｂに沿って）３０度の軌道を有
する放出原子１５の確率が、直角に出る原子の確率の
０．７７倍（１／１．３）であることを示す。よって、
図３に示したオーバーコサイン放射特性１４は、ターゲ
ットから垂直あるいはほぼ垂直の指向性が大きいので、
高いアスペクト比で最大の底部カバレージを与える。従
って、オーバーコサイン放射特性１４が高アスペクトフ
ィーチャーにとって最も望ましい。
【０００９】現在ＨＤＰ−ＰＶＤ処理に好適なプラズマ
ガスは、低コストであるという理由から、アルゴン（Ａ
ｒ）およびヘリウム（Ｈｅ）である。ＡｒおよびＨｅは
Ｓｉ、Ｔｉ／ＴｉＮ、Ａｌ等二三のターゲット材料のス
パッタリングに好適であることが立証されているが、Ａ
ｒおよびＨｅはタンタル（Ｔａ）、タングステン
（Ｗ）、銅（Ｃｕ）等その他の材料に対しては望ましい
放射特性をもたらさない。最適条件下では、Ａｒあるい
はＨｅプラズマ中でのＷのスパッタリングはコサイン放
射特性を生ずるのみである。結果として生じるコサイン
放射特性はデバイスフィーチャーのカバレージに悪影響
を与える。特に、底部および低側壁部は堆積材料で等角
的に覆われない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って、結果として生
じる層の均一性およびステップカバレージが良好な誘導
結合プラズマ環境において基板上に材料を堆積する方法
が求められている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は全般としてプラ
ズマチャンバ内で均一な障壁層およびシード層を堆積す
る金属被覆方法を提供する。一実施例において、基板は
コイルとスパッタされる材料を含むターゲットとを有す
るプラズマチャンバ内に配置される。次に、１つ以上の
プラズマガスがチャンバに導入され、スパッタされた材
料の一部をイオン化するに十分な密度を有するプラズマ
を形成する。ターゲット材料に対しモル質量が高く、お
よび／または従来のプラズマガスに対しイオン化エネル
ギーが低くなるように、プラズマガスが選択される。プ
ラズマガスはクセノン、クリプトンあるいはこれらの組
合せから選択されるのが好ましい。障壁層を堆積する場
合、ターゲットはタンタル、窒化タンタル、タングステ
ン、窒化タングステンあるいは窒化チタンを含むのが好
ましい。シード層を堆積する場合、ターゲットは銅を含
むのが好ましい。フィーチャーが形成された誘電材料上
に障壁層を堆積し、その後、障壁層上にシード層を堆積
するのが好ましい。次いで、フィーチャーは銅等の伝導
性材料によって充填される。
【００１２】上述の本発明のフィーチャー、利点および
目的を達成し詳細に理解し得るように、上で簡単に要約
した発明のより詳細な説明を添付図面に示した実施例を
参照して行うことができる。
【００１３】しかし、添付図面は本発明の代表的実施例
のみを図示し、従って、本発明はその他同様に有効な実
施例を許容してよいので、その範囲を限定するものとは
見なされない。
【００１４】
【発明の実施の形態】下記の実施例は、カリフォルニア
州サンタクララにあるアプライド・マテリアルズ社から
購入可能な Ｅｎｄｕｒａ（登録商標）プラットホーム
等の処理装置を用いて実施可能なイオン化金属プラズマ
（ＩＭＰ）処理を用いている。装置はプレクリーンチャ
ンバ、ＩＭＰ−ＰＶＤ障壁層チャンバ、ＰＶＤチャン
バ、ＩＭＰ−ＰＶＤシード層チャンバおよびＣＶＤチャ
ンバを有する一体型プラットホ−ムを含むのが好まし
い。ＩＭＰ ＶＥＣＴＲＡTM チャンバとして知られてい
るイオン金属プラズマ（ＩＭＰ）プロセスチャンバは、
カリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリア
ルズ社から購入可能である。本発明はＨＤＰ−ＰＶＤ処
理で実施するのが好ましいが、堆積される材料のイオン
化が可能な場合、ホロー陰極処理および電子サイクロト
ロン共鳴処理等その他の処理も有利に利用可能である。
【００１５】図４は本発明に有利に用いることができる
ＩＭＰチャンバ１００の概略横断面図である。チャンバ
１００は側壁部１０１、リッド１０２、底部１０３を含
む。スパッタされる材料を含むターゲット１０４はチャ
ンバ１００内のリッド１０２に配置される。基板支持部
材１１２はチャンバ１００内に移動可能に配置され、基
板１１０を支持する上部支持面１０５を備える。支持部
材１１２はリフトモータ１１４に接続されたステムに装
着され、該モータは降下したローディング／アンローデ
ィング位置と上昇した処理位置間で基板支持部材１１２
を上昇・降下する。チャンバ１００の開口部１０８はロ
ボット（図示せず）を出入りさせて、基板支持部材１１
２がローディング／アンローディング位置にある際に、
チャンバに基板１１０を送達・回収する。リフトモータ
１１８に接続されたリフトプレート１１６はチャンバ１
００に装着され、基板支持部材に装着された複数のピン
１２０を上昇・降下する。ピン１２０は基板１１０を基
板支持部材１１２の上部支持面１０５に上昇・降下す
る。シールド１２４がチャンバ内に配置され、チャンバ
壁をスパッタされた材料から遮蔽する。コイル１２２は
基板支持部材１１２とターゲット１０４間のシールド１
２４に支持部１２６を介して装着され、チャンバ内に誘
導磁界を与えてターゲット１０４と基板１１０間のプラ
ズマの発生・維持を助けるのが好ましい。支持部１２６
はコイル１２２をシールド１２４およびチャンバ１００
から電気的に絶縁する。クランプリング１２８がコイル
１２２と基板支持部材１１２間に装着され、基板１１０
が処理位置に上昇されてクランプリング１２８の下部に
係合する際、基板１１０の外端縁および裏面をスパッタ
された材料から遮蔽する。
【００１６】３つの電源がチャンバ１００内で用いられ
る。第１電源１３０は高周波あるいはＤＣ電力をターゲ
ット１０４に供給し、処理ガスを生成してプラズマを形
成する。リッド１０２の背後に配置された磁石１０６は
ターゲット表面に磁力線を形成するが、該磁力線は電子
を捕捉し、ターゲット１０４に隣接したプラズマ密度を
増大してスパッタリング効率を増大する。第２電源１３
２は高周波電源が好ましく、メガヘルツ領域の電力をコ
イル１２２に供給してプラズマ密度を増大する。第３電
源１３４は高周波あるいはＤＣ電源が好ましく、プラズ
マに対して基板支持部材１１２をバイアスし、基板１１
０へ向かってイオン化スパッタ材料を指向誘引する。
【００１７】１つ以上のプラズマガスがマスフローコン
トローラ１４２、１４４によって計量されるガスソース
１３８、１４０からガス吸気口１３６を介してチャンバ
１００に供給される。１つ以上の真空ポンプ１４６がチ
ャンバ１００の排気口１４８に接続され、チャンバ１０
０を排気するとともにチャンバ１００内を所望圧力に維
持する。真空ポンプ１４６はクライオポンプあるいは約
１０-8トルの低圧を維持し得るポンプであるのが好まし
い。
【００１８】コントローラ１４９は電源、リフトモー
タ、ガス注入用のマスフローコントローラ、真空ポン
プ、およびその他関連チャンバ構成要素・機能を制御す
る。コントローラ１４９はメモリに記憶されたシステム
制御ソフトウェア―好適な実施例においてはハードディ
スクドライブである―を実行するが、アナログおよびデ
ィジタル入力／出力ボード、インタフェースボードおよ
びステッパモータ制御ボードを含んでよい。一般に光学
および／または磁気センサを用いて可動機械アッセンブ
リの位置を移動・判定する。
【００１９】動作中、ロボットが開口部１０８を介して
基板１１０をチャンバ１００に送達する。ピン１２０が
上方に伸長し、ロボッから基板１１０を持ち上げる。次
に、ロボットはチャンバ１００から後退し、開口部１０
８は封止される。ピン１２０は基板１１０を基板支持部
材１１２の上面１０５に降下する。基板支持部材１１２
は基板１１０を上昇してクランプリング１２８と係合さ
せる。次に、１つ以上のプラズマガスがチャンバ１００
に導入され、チャンバ１００を処理圧力に安定させる。
第１電源１３０からの電力によって、プラズマがターゲ
ット１０４と基板支持部材１１２間に発生される。第２
電源１３２はコイル１２２に電力を供給し、ターゲット
１０４からスパッタされたターゲット材料のフラックス
をイオン化するのに十分な高密度のプラズマを生成す
る。イオンは第３電源１３４によってバイアスされた基
板１１０に向かって加速される。堆積後、基板支持部材
１１２は降下され、ピン１２０は上昇されて基板１１０
を上昇し、ロボットはチャンバ１００に入って基板１１
０を回収し、所望の場合、別の基板を処理用に供給す
る。
【００２０】スパッタされたターゲット材料のフラック
スのイオン化に用いられる単数或いは複数のプラズマガ
スは、ターゲット材料に対してモル質量が高く、および
／またはイオン化エネルギーが低くなるように選択され
る。「高モル質量」はターゲット材料のモル質量より必
ずしも大きくなることなく可能な最大質量のことを言
う。「低イオン化エネルギー」プラズマガスは、従来の
プラズマガス、特にＡｒおよびＨｅ、に比べて必要とさ
れるイオン化エネルギーが少ないガスのことを言う。
【００２１】プラズマガスはクリプトン（Ｋｒ）、クセ
ノン（Ｘe）あるいはこれらの組合せであるのが好まし
い。Ｋｒ（モル質量＝８３．８０）およびＸｅ（モル質
量＝１３１．３０）はＴａ（モル質量＝１８０．９４
８）およびＷ（モル質量＝１８３．８５）よりモル質量
が小さいが、Ｋｒ、ＸｅはＡｒ（モル質量＝３９．９４
８）およびヘリウム（モル質量＝４．００２６）等従来
のプラズマガスより実質的にモル質量が大きい。
【００２２】本発明の発明者らが観察したところによれ
ば、放出ターゲット粒子の指向性はターゲット材料に対
するプラズマイオンのモル質量比によって部分的に決定
され、プラズマイオンのモル質量がターゲット材料に対
して増大するにつれて放射特性はオーバーコサイン（図
３に図示）に近づく。ＸｅおよびＫｒをプラズマガスと
して用いると十分高い質量比が得られ、その結果図３に
示した特性１４等のオーバーコサイン放射特性となる。
オーバーコサイン放射特性が示すのは、垂直あるいはほ
ぼ垂直な角度でターゲット１０４から放出されたターゲ
ット材料の確率が図１、２にそれぞれ示したアンダーコ
サインあるいはコサイン放射特性によるものより大きい
ことである。従って、ターゲット材料はアンダーコサイ
ン放射特性によって得られるものよりも良好な基板フィ
ーチャー底部のカバレージを提供する。
【００２３】さらに、ターゲット材料に対してＫｒおよ
びＸeのモル質量が高いので、ターゲット材料を熱化・
イオン化するのに必要なターゲット材料の衝突は少なく
てよい。よって、チャンバ圧力は従来のＡｒあるいはＨ
ｅ ＩＭＰ−ＰＶＤによって実現可能なものより低くて
よく、これにより上述の高圧ＰＶＤ処理に係る短所が解
消されるか或いは最小化される。
【００２４】さらに、ＸeおよびＫｒは従来のプラズマ
ガス、特にＡｒおよびＨｅ、よりイオン化エネルギーが
低い。イオン化エネルギーはエネルギー場のある状態で
原子あるいは分子をイオン化する容易さのことを言う。
イオン化エネルギーの低い粒子に比較して、イオン化エ
ネルギーの高い粒子はイオン化を生ずるのに比較的大き
いレベルのエネルギーを必要とする。低コストなのでア
ルゴン、ヘリウムおよびその他従来のプラズマガスが現
在用いられているが、こうしたガスはイオン化エネルギ
ーが高い。中性原子の第１イオン化エネルギーは次の通
りである。すなわち、Ｘe＝１２．１３０ｅＶ、Ｋｒ＝
１３．９９ｅＶ、Ａｒ＝１５．７５９ｅＶ、Ｈｅ＝２
４．５８７ｅＶである。よって、ＸｅおよびＫｒは共に
ＡｒあるいはＨｅよりイオン化されるエネルギーが比較
的少なくてよく、その結果一定コイル電力設定でのＸｅ
およびＫｒのイオン化パーセンテージが大きくなる。プ
ラズマ成分はターゲット材料のイオン化の主要メカニズ
ムであるので、多くのターゲット材料はＸｅ、Ｋｒある
いはこれらの組合せを含むプラズマ環境でイオン化され
る。従って、高比率のターゲット材料は基板に印加され
るバイアスによって影響されることが可能で、これによ
って基板中に形成されるフィーチャーの底部に堆積され
る材料を多くすることが可能になる。
【００２５】本発明の処理はコンタクト、バイア、ライ
ンあるいはその他基板上に形成される相互接続フィーチ
ャー等１つ以上のフィーチャーを有する基板に実施され
るのが好ましい。相互接続フィーチャーは任意の大きさ
および任意のアスペクト比を有してよいが、フィーチャ
ーの寸法が減少しアスペクト比が増加する傾向となって
いる。本発明は等角ステップカバレージがますます得難
くなっている、幅が約０．２５μｍである高アスペクト
比フィーチャー、例えば、４：１以上、に特に適用され
る。
【００２６】本発明の実施例を、銅金属被覆法のステッ
プとしてバイアへの障壁層およびシード層の堆積を示す
図５〜９を参照して説明する。その後、バイアは電気め
っき法によって充填される。シード層および障壁層は図
４を参照して上述したチャンバ１００等のＩＭＰチャン
バを用いて堆積されるのが好ましい。よって、必要に応
じて図４に示したチャンバ構成要素を参照する。以下の
例は単に例示的なものであり、本発明を制限するもので
ないのはもちろんである。
【００２７】例 図５はシリコンベース１６８、伝導層１７０、誘電層１
７２を含む基板１６０の横断面図である。底部１６４お
よび側壁部１６６によって画成されるバイア１６２が誘
電層１７２に形成される。最初に、基板１６０はプレク
リーニングチャンバ内でアルゴンボンバード等の洗浄処
理を受け、基板表面の材料の一部を除去して表面から自
然酸化物あるいはその他汚染物質を取り除くのが好まし
い。その後、基板１６０はＩＭＰチャンバに移動され、
障壁層１７４が図６に示したように基板１６０の底部１
６４および側壁部１６６に等角的に堆積される。障壁層
１７４は続いて堆積される材料が誘電層１７２に拡散し
ないようにするために用いられ、タンタル、窒化タンタ
ル、タングステン、窒化タングステン、窒化チタンある
いはこれらの組合せを含むのが好ましい。よって、ター
ゲット１０４は基板１６０に堆積予定の所望の障壁層材
料を含む。障壁層１７４は約１００Å〜約４５０Åの厚
さに堆積されるのが好ましい。基板支持部材１１２は約
１００℃〜１５０℃の温度に加熱される。次に、Ｘｅお
よびＫｒのうちの１つ以上を含むプラズマガスがチャン
バ１００に導入され、チャンバ圧力を約２０ｍトル〜６
０ｍトルに安定させる。さらに、濃縮Ａｒをチャンバに
供給してプラズマの始動を容易にしてもよい。約１ｋＷ
〜約５ｋＷのターゲットバイアスおよび約１ｋＷ〜約５
ｋＷのコイル高周波電力がターゲット１０４およびコイ
ル１２２にそれぞれ供給される。約０〜４５０Ｗの１
３．５６ＭＨｚバイアスが基板１６０に印加される。
【００２８】例 バイアを伝導材料で充填する次の処理が容易になるよう
に、シード層は本発明によってバイアに堆積可能であ
る。通常シード層は化学気相堆積（ＣＶＤ）処理および
／または電気めっき処理用の伝導表面を供するのに用い
られる。シード層および次の充填材料が下の誘電層に拡
散しないように、障壁層１７４がまずバイアの側壁部お
よび床部に堆積されるのが好ましい。図７は上記処理に
よってバイア１６２に堆積された障壁層１７４を有する
図５、６の基板１６０を示す。次に、シード層１７６は
障壁層１７４に等角層を形成する。堆積ステップの間で
基板１６０を周囲環境に移動させずに、障壁層１７４お
よびシード層１７６を一体型装置内で堆積させるのが好
ましく、これによって障壁層１７４とシード層１７６間
の付着性が良好になる。さらに、シード層１７６の薄膜
組織が良好となる。よって、基板１６０は真空状態下
で、シード層材料を含むターゲット１０４を有する別の
ＩＭＰチャンバに搬送されるのが好ましい。シード層１
７６は銅を含むのが好ましい。シード層１７６は約１０
０Å〜約４５０Åの厚さに堆積される。基板支持部材１
１２は約４０℃〜２５℃の温度に加熱される。次に、プ
ラズマガスがチャンバ１００に導入され、チャンバ圧力
を約２０ｍトル〜６０ｍトルに安定させる。約１ｋＷ〜
約５ｋＷのターゲットバイアスおよび約１ｋＷ〜約５ｋ
Ｗのコイル高周波電力がターゲット１０４およびコイル
１２２にそれぞれ供給される。約０〜４５０Ｗの１３．
５６ＭＨｚバイアスが基板１６０に印加される。
【００２９】例 図５〜７を参照して上で説明した処理によって障壁層お
よびシード層を堆積した後、バイア１６２は図８に示し
た伝導性材料１８０で充填される。伝導性材料１８０は
銅が好ましく、電気めっきおよび化学気相堆積等当該技
術で公知の方法によって堆積してよい。電気めっきの場
合、基板を処理電解槽に配置し、電解溶液にさらすのが
好ましい。電源が伝導シード層に接続され、溶液からイ
オンを誘引する。イオンが発生しシード層上に堆積し、
図８に示したようにバイア１６２を充填する。バイア１
６２が充填されると、基板１６０は化学機械研磨チャン
バ等の研磨チャンバに搬送され、過剰材料が基板１６０
から除去され、図９に示したようにバイア１６２が平坦
化される。
【００３０】上記説明は本発明の好適な実施例を対象と
しているが、本発明の基本範囲から逸脱することなく本
発明の別のさらなる実施例を案出してよく、その範囲は
特許請求の範囲によって決定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】アンダーコサイン放射特性の概略図である。
【図２】コサイン放射特性の概略図である。
【図３】オーバーコサイン放射特性の概略図である。
【図４】コイルを用いた代表的なプロセスチャンバの図
である。
【図５】誘電材料中に形成された半導体基板バイアの概
略図である。
【図６】障壁層を形成した図５の半導体基板バイアの概
略図である。
【図７】シード層を形成した図６の半導体基板バイアの
概略図である。
【図８】伝導性材料を堆積してバイアを充填した図７の
半導体基板バイアの概略図である。
【図９】平坦化後の図８の半導体基板バイアの概略図で
ある。
【符号の説明】
１０・・・アンダーコサイン放射特性、１２・・・コサイン放
射特性、１４・・・オーバーコサイン放射特性、１５・・・放
出原子、１７・・・ターゲット、１００・・・チャンバ、１０
４・・・ターゲット、１１０・・・基板、１１２・・・基板支持
部材、１２０・・・ピン、１３０、１３２、１３４・・・第
１、第２、第３電源、１４２、１４４・・・マスフローコ
ントローラ、１４６・・・真空ポンプ、１４９・・・コントロ
ーラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｌ (72)発明者 ペイジュン ディン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ウエスト リヴァーサイド ウェイ 1020 (72)発明者 ロン タオ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， アーリントン レーン 1131 (72)発明者 バリー チン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サラトガ， カンバーランド ドライヴ 13174 (72)発明者 ダニエル エー． カール アメリカ合衆国， カリフォルニア州， プレザントン， ポメツィア コート 2161

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板への１つ以上の層堆積方法であっ
    て、前記方法は： （ａ）チャンバ内の支持部材に基板を配置するステップ
    と； （ｂ）クセノン、クリプトンあるいはこれらの組合せか
    ら選択された１つ以上のガスをチャンバに導入するステ
    ップと； （ｃ）チャンバにエネルギーを誘導結合するよう配置さ
    れたコイルに第１電力を供給するステップと； （ｄ）前記支持部材に第２電力を供給するステップと； （ｅ）ターゲットから基板上に材料をスパッタして前記
    基板上に第１層を形成するステップと、を含む層堆積方
    法。
  2. 【請求項２】 （ｅ）は約２０ｍトル〜６０ｍトルの圧
    力で実施される、請求項１記載の層堆積方法。
  3. 【請求項３】 前記材料は銅、タンタル、窒化タンタ
    ル、タングステン、窒化タングステン、窒化チタンおよ
    びこれらの組合せから選択される、請求項１記載の層堆
    積方法。
  4. 【請求項４】 前記第１電力は約１ｋＷ〜５ｋＷであ
    る、請求項１記載の層堆積方法。
  5. 【請求項５】 前記第２電力は約０Ｗ〜４５０Ｗであ
    る、請求項１記載の層堆積方法。
  6. 【請求項６】 前記第２電力は約０Ｗ〜４５０Ｗであ
    り、前記第１電力は約１ｋＷ〜５ｋＷであり、（ｅ）は
    約２０ｍトル〜６０ｍトルの圧力で実施され、前記材料
    は銅、タンタル、窒化タンタル、タングステン、窒化タ
    ングステン、窒化チタンおよびこれらの組合せから選択
    される、請求項１記載の層堆積方法。
  7. 【請求項７】 前記第１層はシード層である、請求項１
    記載の層堆積方法。
  8. 【請求項８】 前記第１層は障壁層である、請求項１記
    載の層堆積方法。
  9. 【請求項９】 前記障壁層は基板に配置した誘電材料上
    に堆積される、請求項８記載の層堆積方法。
  10. 【請求項１０】 基板への１つ以上の層堆積方法であっ
    て：前記方法は： （ａ）第１チャンバ内の第１支持部材に基板を配置する
    ステップと； （ｂ）クセノン、クリプトンあるいはこれらの組合せか
    ら選択された１つ以上のプラズマガスを第１チャンバに
    導入するステップと； （ｃ）前記第１チャンバにエネルギーを誘導結合するよ
    う配置された第１コイルに第１電力を供給するステップ
    と； （ｄ）前記第１支持部材に第２電力を供給するステップ
    と； （ｅ）第１ターゲットから基板上に第１材料をスパッタ
    して前記基板上に障壁層を形成するステップと； 次に （ｆ）前記障壁層上にシード層を堆積するステップと、
    を含む層堆積方法。
  11. 【請求項１１】 （ｅ）および（ｆ）は約２０ｍトル〜
    ６０ｍトルの圧力で実施される、請求項１０記載の層堆
    積方法。
  12. 【請求項１２】 前記第１材料はタンタル、窒化タンタ
    ル、タングステン、窒化タングステン、窒化チタンおよ
    びこれらの組合せから選択される、請求項１０記載の層
    堆積方法。
  13. 【請求項１３】 前記障壁層は基板に配置した誘電材料
    上に堆積される、請求項１０記載の層堆積方法。
  14. 【請求項１４】 前記第１電力は約１ｋＷ〜５ｋＷであ
    る、請求項１０記載の層堆積方法。
  15. 【請求項１５】 （ｆ）は： （ｉ）内部に配置される第２ターゲットを有する第２チ
    ャンバ内の第２支持部材に基板を配置するステップであ
    って、前記第２ターゲットは第２材料を含む、基板配置
    ステップと； （ｉｉ）クセノン、クリプトンあるいはこれらの組合せ
    から選択された１つ以上のプラズマガスを第２チャンバ
    に導入するステップと； （ｉｉｉ）前記第２チャンバにエネルギーを誘導結合す
    るよう配置された第２コイルに第３電力を供給するステ
    ップと； （ｉｖ）前記第２支持部材に第４電力を供給するステッ
    プと； （ｖ）前記基板上に第２材料をスパッタして前記基板上
    にシード層を形成するステップと、を含む、請求項１０
    記載の層堆積方法。
  16. 【請求項１６】 （ｅ）および（ｆ）（ｖ）は約２０ｍ
    トル〜６０ｍトルの圧力で実施される、請求項１５記載
    の層堆積方法。
  17. 【請求項１７】 前記第３電力は約１ｋＷ〜５ｋＷであ
    る、請求項１５記載の層堆積方法。
  18. 【請求項１８】 前記第４電力は約０Ｗ〜４５０Ｗであ
    る、請求項１５記載の層堆積方法。
  19. 【請求項１９】 前記第１、第２材料は銅、タンタル、
    窒化タンタル、タングステン、窒化タングステン、窒化
    チタンおよびこれらの組合せから選択される、請求項１
    ５記載の層堆積方法。
  20. 【請求項２０】 前記第１、第３電力は約１ｋＷ〜５ｋ
    Ｗであり、前記第２、第４電力は約０Ｗ〜４５０Ｗであ
    り、前記第１、第２材料は銅、タンタル、窒化タンタ
    ル、タングステン、窒化タングステン、窒化チタンおよ
    びこれらの組合せから選択される、請求項１５記載の層
    堆積方法。
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