JP2008283144A - 凹部充填方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は基板11の表面の凹部12が形成された面に、金属膜15を形成する成膜工程と、金属膜にエッチングガスのイオンを入射させるエッチング工程とを交互に繰り返す。成膜工程で凹部12に突き出すように形成されるオーバーハング部19はエッチング工程で除去されるので、次の成膜工程の時に凹部12の開口は塞がれておらず、凹部12内部の金属膜15を成長させることができる。
【選択図】図4
Description
工程の簡素化及び環境の配慮から、凹部の充填を一貫してドライプロセスで行うことが求められていた。
本発明は、表面に凹部が形成された基板の、前記凹部底面と前記凹部周囲の表面に薄膜を成長させながら、前記基板の表面上にイオン化したエッチングガスを入射させる凹部充填方法である。
本発明は凹部充填方法であって、イオン化した前記エッチングガスを、200eV以上7000eV以下のイオンエネルギーになるように加速して入射させる凹部充填方法である。
本発明は凹部充填方法であって、前記エッチングガスとして、Arと、Neと、Krとからなる希ガス群より選択されるいずれか1種類以上の希ガスを用いる凹部充填方法である。
本発明は凹部充填方法であって、Cuと、Alと、Tiと、Taと、Wと、Mnと、Zrと、Hfと、Vと、Agと、Pdと、Ptと、Auと、Mgと、Coと、Niとからなる金属元素群より選択されるいずれか1種の金属元素を含有する前記薄膜を成長させる凹部充填方法である。
成膜装置1は搬送室5を有しており、搬送室5には、1又は複数の成膜室2a〜2cと、1又は複数のエッチング室4a〜4cと、搬出入室7a、7bとが、真空バルブ8を介してそれぞれ接続されている。
成膜室2a〜2cの内部にはステージ22が配置され、成膜室2a〜2c内部のステージ22と対面する位置にターゲット25とが配置されている。
このとき、成膜対象物にバイアス電圧を印加しておくと、スパッタ粒子は成膜対象物表面に略垂直に入射し、薄膜が成長する。
エッチング室4a〜4cの内部には、イオン照射装置50が配置されている。ここでは、イオン照射装置50は、放電容器51と、放電電極53と、引き出し電極61〜63とを有している。
ここでは、各引き出し電極61〜63は多孔板(マルチアパーチャー)で構成され、イオン化したエッチングガスは、各引き出し電極61〜63の孔を通ってから、放出口55から放出されるようになっている。
エッチング室4a〜4cの内部には、放出口55と対面するステージ42が配置されており、放出口55から放出されたイオンは、ステージ42上に配置された成膜対象物に入射する。
図4(a)の符号11は本発明に用いる基板の一例を示しており、基板11の表面には、溝又は有底の孔(凹部12)が形成されている。ここでは、基板11の表面にはTa,Ti等のバリア膜13が形成されているが、その膜厚は凹部12を充填しない程を薄く、凹部12の開口は露出している。
搬送室5と、各成膜室2a〜2cと、各エッチング室4a〜4cと、搬出入室7a、7b内部を真空排気し、所定圧力の真空雰囲気を形成してから、搬出入室7aから基板11を取り出し、成膜室2a〜2cに搬入する。
真空排気しながらスパッタリングガスを供給し、成膜室2a〜2c内部に所定圧力の成膜雰囲気を形成する。基板11にバイアス電圧を印加し、ターゲット25をスパッタリングすると、スパッタ粒子は基板11表面に略垂直に入射するため、スパッタ粒子は、凹部12周囲の基板11表面上だけでなく、凹部12の内部にも入射し、金属膜が成長する(成膜工程)
図4(b)は基板11表面に金属膜15が形成された状態を示しており、金属膜15は、基板11の表面上と、凹部12の底面と、凹部12の側壁に形成されている。
成膜室2a〜2cを真空排気した後、金属膜15が形成された基板11をエッチング室4a〜4cに搬入し、金属膜15が形成された面を放出口55に向けた状態でステージ42に乗せる。
このとき、基板11表面と凹部12の側面及び底面は金属膜15で覆われているから、基板11はイオンによってダメージを受けない。
成膜工程とエッチング工程とを、凹部12底面上の金属膜15が成長し、凹部12が該金属膜15で充填されるまで交互に繰り返す。図4(e)は凹部12が金属膜15で充填された状態を示している。この状態では、各凹部12に充填された金属膜15と、基板11表面上に形成された金属膜15は一体になっている。
図6(a)〜(d)はイオンエネルギーが300eVであり、照射時間がそれぞれゼロ、15秒、30秒、45秒の時の電子顕微鏡写真である。
図9(a)〜(d)と図10(a)〜(d)は、イオンエネルギーが2000eV、照射時間がそれぞれゼロ、15秒、30秒、60秒の時の凹部12の開口及び断面の電子顕微鏡写真である。
特に、イオンエネルギーが3000eVと高エネルギーの場合、ボトムカバレッジも保持され、凹部12底部のエッチング量が少ないことが分かる。
図13の符号70は本発明に用いる成膜室の他の例を示している。この成膜室70の内部には、ターゲット25と、イオン照射装置50の両方が配置されている。
Cuと、Alと、Tiと、Taと、Wと、Mnと、Zrと、Hfと、Vと、Agと、Pdと、Ptと、Auと、Mgと、Coと、Niとからなる群より選択される1種以上の金属材料を含有するターゲット25をスパッタリングし、Cuと、Alと、Tiと、Taと、Wと、Mnと、Zrと、Hfと、Vと、Agと、Pdと、Ptと、Auと、Mgと、Coと、Niとからなる群より選択される1種以上の金属材料を含有する金属膜15を形成することもできる。
更に、エッチング工程で、基板11に直流又は交流のバイアス電圧を印加しながら、エッチングガスのイオンを入射させてもよい。
Claims (5)
- 表面に凹部が形成された基板の、前記凹部底面と前記凹部周囲の表面に薄膜を成長させる成膜工程と、
前記基板の表面上にイオン化したエッチングガスを入射させ、前記薄膜の前記凹部上に突き出されたオーバーハング部を除去するエッチング工程とを2回以上交互に繰り返す凹部充填方法。 - 表面に凹部が形成された基板の、前記凹部底面と前記凹部周囲の表面に薄膜を成長させながら、
前記基板の表面上にイオン化したエッチングガスを入射させる凹部充填方法。 - イオン化した前記エッチングガスを、200eV以上7000eV以下のイオンエネルギーになるように加速して入射させる請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の凹部充填方法。
- 前記エッチングガスとして、Arと、Neと、Krとからなる希ガス群より選択されるいずれか1種類以上の希ガスを用いる請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の凹部充填方法。
- Cuと、Alと、Tiと、Taと、Wと、Mnと、Zrと、Hfと、Vと、Agと、Pdと、Ptと、Auと、Mgと、Coと、Niとからなる金属元素群より選択されるいずれか1種の金属元素を含有する前記薄膜を成長させる請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の凹部充填方法。
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