JP2009133009A5 - スパッタリング装置及びスパッタリング方法 - Google Patents

Description

本発明に係るスパッタリング装置及びスパッタリング方法は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。

第１のスパッタリング装置は、反応容器と、
前記反応容器内に設置した回転可能なウェハーホルダーと、
前記反応容器内に設置した複数のカソードであって、前記ウェハーホルダーに対し、傾斜したカソードと、
前記カソードに接続した第１ｒｆ発生器と、
前記第１ｒｆ発生器と前記カソードとの間に直列接続させて設置した整合回路と、
ガス導入部とガス排出部を含む圧力制御機構と、
前記ウェハーホルダー内に設けられた下部電極と、
を備え、前記反応容器内にプラズマを発生するように為したイオン化物理的気相成膜装置であって、
前記下部電極は、前記プラズマの電位に対する該下部電極の電位を負バイアス電位となす第２ｒｆ発生器に接続され、前記圧力制御機構は、前記反応容器内の内部圧力を５Ｐａ（パスカル）より高い圧力に制御し、前記プラズマが前記第１ｒｆ発生器のＲＦ電力の容量的結合によって生成されるとき、選択されたカソードの上に負の自己バイアス電圧が生成し、前記カソードから放出されたスパッタ原子をイオン化し、前記負バイアス電位により加速するように為した、ことを特徴とする。

第２のスパッタリング装置は、上記の構成において、前記カソードは、前記第１ｒｆ発生器と、さらに、ＤＣ電流源とに接続されている、ことを特徴とする。

第４のスパッタリング装置は、上記の構成において、前記Ｈｉｇｈ−ｋ誘電体材料は、ＨｆＳｉＯＮであることを特徴とする。
第１のスパッタリング方法は、反応容器圧力を５Ｐａより高い圧力になるように制御すること、
反応容器内のウェハーホルダーにウェハーを配置し、該ウェハーを回転させること、
前記ウェハーに対し、複数のターゲットおよびカソードを傾斜させて配置すること、
前記カソードに第１ｒｆ電流を印加すること、
前記反応容器内にプラズマを発生させること
前記プラズマが前記第１ｒｆ発生器のｒｆ電力の容量的結合によって生成されるとき、選択されたカソードの上に負の自己バイアス電圧を生成すること、
前記カソードから放出されたスパッタ原子をイオン化すること、並びに、
前記ウェハーホルダー内に設けられた下部電極に、第２ｒｆ電流を印加し、これによって、前記下部電極に、プラズマ電位に対して負のバイアス電位を印加すること、
前記負のバイアス電位により、イオン化されたスパッタ原子を前記のウェハー表面に垂直に加速し、
前記ウェハー表面に作られた孔又は溝の内側表面に膜を堆積させること
を特徴とする。
第２のスパッタリング方法は、上記の構成において、前記カソードは、第１ｒｆ電流に加えて、ＤＣ電流が更に供給されることを特徴とする。
第３のスパッタリング方法は、上記の構成において、前記ターゲットはＨｉｇｈ−ｋ誘電体材料で形成されており、前記Ｈｉｇｈ−ｋ誘電体材料は、ＨｆＳｉＯＮであることを特徴とする。
第４のスパッタリング方法は、上記の構成において、前記複数のターゲットは、異なる材料で形成されており、前記ターゲットを同時にスパッタする場合には、前記第１ｒｆ電流を前記カソードに同時に与えることを特徴とする。

Claims (8)

1. 反応容器と、
   前記反応容器内に設置した回転可能なウェハーホルダーと、
   前記反応容器内に設置した複数のカソードであって、前記ウェハーホルダーに対し、傾斜したカソードと、
   前記カソードに接続した第１ｒｆ発生器と、
   前記第１ｒｆ発生器と前記カソードとの間に直列接続させて設置した整合回路と、
   ガス導入部とガス排出部を含む圧力制御機構と、
   前記ウェハーホルダー内に設けられた下部電極と、
   を備え、前記反応容器内にプラズマを発生するように為したイオン化物理的気相成膜装置であって、
   前記下部電極は、前記プラズマの電位に対する該下部電極の電位を負バイアス電位となす第２ｒｆ発生器に接続され、前記圧力制御機構は、前記反応容器内の内部圧力を５Ｐａ（パスカル）より高い圧力に制御し、前記プラズマが前記第１ｒｆ発生器のＲＦ電力の容量的結合によって生成されるとき、選択されたカソードの上に負の自己バイアス電圧が生成し、前記カソードから放出されたスパッタ原子をイオン化し、前記負バイアス電位により加速するように為した、ことを特徴とするスパッタリング装置。
2. 前記カソードは、前記第１ｒｆ発生器と、さらに、ＤＣ電流源とに接続されている、ことを特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
3. 前記カソードは、Ｈｉｇｈ−ｋ誘電体材料をターゲットとして備えている、ことを特徴とする請求項２記載のスパッタリング装置。
4. 前記Ｈｉｇｈ−ｋ誘電体材料は、ＨｆＳｉＯＮであることを特徴とする請求項３記載のスパッタリング装置。
5. 反応容器圧力を５Ｐａより高い圧力になるように制御すること、
   反応容器内のウェハーホルダーにウェハーを配置し、該ウェハーを回転させること、
   前記ウェハーに対し、複数のターゲットおよびカソードを傾斜させて配置すること、
   前記カソードに第１ｒｆ電流を印加すること、
   前記反応容器内にプラズマを発生させること
   前記プラズマが前記第１ｒｆ発生器のｒｆ電力の容量的結合によって生成されるとき、選択されたカソードの上に負の自己バイアス電圧を生成すること、
   前記カソードから放出されたスパッタ原子をイオン化すること、並びに、
   前記ウェハーホルダー内に設けられた下部電極に、第２ｒｆ電流を印加し、これによって、前記下部電極に、プラズマ電位に対して負のバイアス電位を印加すること、
   前記負のバイアス電位により、イオン化されたスパッタ原子を前記のウェハー表面に垂直に加速し、
   前記ウェハー表面に作られた孔又は溝の内側表面に膜を堆積させること
   を特徴とするスパッタリング方法。
6. 前記カソードは、第１ｒｆ電流に加えて、ＤＣ電流が更に供給されることを特徴とする請求項５に記載のスパッタリング方法。
7. 前記ターゲットはＨｉｇｈ−ｋ誘電体材料で形成されており、前記Ｈｉｇｈ−ｋ誘電体材料は、ＨｆＳｉＯＮであることを特徴とする請求項５又は６に記載のスパッタリング方法。
8. 前記複数のターゲットは、異なる材料で形成されており、前記ターゲットを同時にスパッタする場合には、前記第１ｒｆ電流を前記カソードに同時に与えることを特徴とする５乃至７のいずれか１項に記載のスパッタリング方法。