JP2013189711A - スパッタリング及び再スパッタリングのための自己イオン化したプラズマ及び誘導結合したプラズマ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】別のチャンバ412においては、マグネトロンスパッタリアクタの側壁414に沿って、ターゲットからウェーハの方へ向いて側面に配置された補助磁石のアレイが開示されている。マグネトロン436は、好ましくは、全てヨーク444上の、第2の極性のより弱い内側極440を囲む第1の極性のより強い外側極442を有する小さなものであり、回転手段446、448、450を用いてチャンバの軸438の周りに回転する。補助磁石462は、好ましくは、不平衡な磁界460をウェーハ424の方へ引っ張る第1の極性を有し、該ウェーハは、電力454が供給されるペデスタル422上にある。アルゴン426は、バルブ428を介して供給される。ターゲット416には、電力434が供給される。
【選択図】図10
Description
Claims (82)
- 少なくとも4:1のアスペクト比を有し、かつ基板の絶縁層内に形成されたホール内に金属を堆積させる方法であって、
金属を含む堆積材料を、チャンバ内の誘導結合プラズマ中で、前記ホール内にスパッタ堆積することと、
金属を含む堆積材料を、チャンバ内の自己イオン化したプラズマ中で、前記ホール内にスパッタ堆積することとを含む方法。 - 前記ホールを金属で充填することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記充填は、電気メッキを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記自己イオン化したプラズマ中でのスパッタ堆積は、前記誘導結合プラズマ中でのスパッタ堆積に先行する、請求項1に記載の方法。
- 前記自己イオン化したプラズマ中でのスパッタ堆積、および前記誘導結合プラズマ中でのスパッタ堆積は、同じチャンバ内で行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記誘導結合プラズマ中でのスパッタ堆積は、前記自己イオン化したプラズマ中で堆積した堆積材料を、前記誘導結合プラズマ中で再スパッタリングすることを更に含む、請求項4に記載の方法。
- 前記再スパッタリングは、前記ホールの底部に堆積した堆積材料を除去することを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記自己イオン化したプラズマ中でのスパッタ堆積は、タンタルおよびタンタルナイトライドのうちの少なくとも一つを含む堆積材料を堆積する、請求項1に記載の方法。
- 前記自己イオン化したプラズマ中でのスパッタ堆積は、銅を含む堆積材料を堆積する、請求項1に記載の方法。
- 前記誘導結合プラズマ中でのスパッタ堆積は、タンタルおよびタンタルナイトライドのうちの少なくとも一つを含む堆積材料を堆積する、請求項1に記載の方法。
- 前記誘導結合プラズマ中でのスパッタ堆積は、銅を含む堆積材料を堆積する、請求項1に記載の方法。
- 前記誘導結合プラズマ中でのスパッタ堆積は、前記誘導結合プラズマを形成するために前記誘導結合プラズマを含む前記チャンバ内部のコイルとのRF誘導結合を少なくとも部分的に用いる、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも4:1のアスペクト比を有し、かつ基板の絶縁層内に形成されたホール内に金属を堆積させるツールであって、
移送チャンバと、
前記移送チャンバと結合され、かつIMPチャンバ内で誘導結合プラズマを形成するように適合された、かつ金属を含む堆積材料を、前記誘導結合プラズマ中で、前記ホール内にスパッタ堆積させるように適合されたIMPスパッタチャンバと、
前記移送チャンバに結合され、かつSIPチャンバ内に自己イオン化したプラズマを形成するように適合され、かつ金属を含む堆積材料を、前記自己イオン化したプラズマ中で前記ホール内にスパッタ堆積させるように適合されたSIPチャンバとを備えるツール。 - 前記SIPチャンバは、
中心軸周りに配置された側壁と、
前記基板を前記SIPチャンバ内で支持するペデスタルと、
前記中心軸に沿って、前記ペデスタルと対向して配置されたスパッタリングターゲットであって、処理空間が、前記ペデスタルと、前記ターゲットと、前記側壁との間の領域内に形成されているスパッタリングターゲットと、
前記処理空間と対向する、前記ターゲットの側部に配置されたマグネトロンと、
前記中心軸に沿って第1の磁極を有する、前記処理空間の周りに少なくとも部分的に配置された補助磁石とを有する、請求項13に記載のツール。 - 前記ターゲットは、前記基板の口径の50%を超えるであるスロー距離だけ、前記ペデスタルから離れている、請求項14に記載のツール。
- 前記IMPチャンバは、前記基板を支持し、かつ前記基板にバイアスをかけるように適合されたペデスタルを有し、前記ツールは、前記ペデスタルを制御して、前記誘導結合プラズマのイオンを引き付けて堆積材料を再スパッタするように、前記基板にバイアスをかけるように適合されたコントローラを備える、請求項13に記載のツール。
- 前記再スパッタリングは、前記ホールの底部に堆積した堆積材料を除去することを含む、請求項16に記載のツール。
- 前記SIPチャンバは、タンタルを含むスパッタターゲットを有する、請求項13に記載のツール。
- 前記SIPチャンバは、銅を含むスパッタターゲットを有する、請求項13に記載のツール。
- 前記IMPチャンバは、タンタルを含むスパッタターゲットを有する、請求項13に記載のツール。
- 前記IMPチャンバは、銅を含むスパッタターゲットを有する、請求項13に記載のツール。
- 前記IMPチャンバは、RFエネルギを前記誘導結合プラズマに誘導結合するように適合された内部RFコイルを有する、請求項13に記載のツール。
- 少なくとも4:1のアスペクト比を有し、かつ基板の絶縁層内に形成されたホール内に配線を形成する方法であって、
チャンバ内の自己イオン化したプラズマ中で、前記ホール内にバリア層をスパッタ堆積することと、
チャンバ内の誘導結合プラズマ中で、前記バリア層の底部を再スパッタリングして、前記バリア層の底部の少なくとも一部を除去することと、
チャンバ内の自己イオン化したプラズマ中で、前記ホール内の前記バリア層上に、ライナー層をスパッタ堆積することと、
チャンバ内の誘導結合プラズマ中で、前記ライナー層の底部を再スパッタリングして、前記ライナー層の底部の少なくとも一部を除去することと、
チャンバ内の自己イオン化したプラズマ中で、前記ホール内にシード層をスパッタ堆積することと、
チャンバ内の自己イオン化したプラズマ中で、前記シード層の底部を再スパッタリングして、前記シード層の底部の少なくとも一部を再配分することと、
を含む方法。 - 前記シード層を再スパッタリングした後、前記ホール内に導電性金属を充填することを更に含む、請求項23に記載の方法。
- 前記充填することとは、電気メッキを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記自己イオン化したプラズマ中で、バリア層及びライナー層をスパッタ堆積することと、前記誘導結合プラズマ中で、前記バリア層及びライナー層の底部を再スパッタリングすることとは、同じチャンバ内で行われる、請求項23に記載の方法。
- 前記自己イオン化したプラズマ中でシード層をスパッタ堆積することと、前記自己イオン化したプラズマ中で、シード層の底部を再スパッタリングすることとは、同じチャンバ内で行われる、請求項23に記載の方法。
- 前記自己イオン化したプラズマ中でバリア層をスパッタ堆積することは、タンタルナイトライドを含む堆積材料を堆積する、請求項23に記載の方法。
- 前記自己イオン化したプラズマ中でシード層をスパッタ堆積することは、銅を含む堆積材料を堆積する、請求項23に記載の方法。
- 前記誘導結合プラズマ中で再スパッタリングすることは、前記誘導結合プラズマを形成する前記誘導結合プラズマを含むチャンバ内部のコイルとのRF誘導結合を、少なくとも部分的に用いる、請求項23に記載の方法。
- 前記自己イオン化したプラズマ中で再スパッタリングすることは、ターゲットと、中心軸を有するチャンバ内の基板支持ペデスタルとの間の処理空間の周囲に少なくとも部分的に配置された補助磁石を少なくとも部分的に用い、前記磁石が、前記中心軸に沿って第1の磁極を有する、請求項23に記載の方法。
- 前記自己イオン化したプラズマ中でシード層をスパッタ堆積することは、前記基板に第1のレベルでバイアスをかけることを含み、前記自己イオン化したプラズマ中でシード層の底部を再スパッタリングすることは、前記第1のレベルよりも高い第2のレベルで前記基板にバイアスをかけることを含む、請求項27に記載の方法。
- 前記自己イオン化したプラズマ中でシード層をスパッタ堆積することは、ターゲットに第1のレベルの電力を印加することを含み、前記自己イオン化したプラズマ中でシード層の底部を再スパッタリングすることは、前記第1のレベルよりも低い第2のレベルで電力を印加することを含む、請求項27に記載の方法。
- 少なくとも3:1のアスペクト比を有し、かつ基板の絶縁層内に形成されたホール内に配線を形成する方法であって、
中心軸の周りに配置された側壁を有する真空チャンバ内で、ターゲットの側部に配置されたマグネトロンを用いて前記ターゲットをスパッタリングすることと、
前記中心軸に沿って前記ターゲットと対向するペデスタルによって支持された基板の方へ、イオンを向けることとを含み、
前記ターゲットは、前記基板の口径の50%を超えるスロー距離だけ、前記ペデスタルから離れており、前記イオンを基板の方へ向けることは、前記中心軸に沿って第1の磁極を有する、前記処理空間の周りに少なくとも部分的に配置された補助磁石を用いる、方法。 - 前記基板に第1のレベルのバイアスをかけて、前記ホール内にターゲット材をスパッタ堆積させることと、前記第1のレベルよりも高い第2のレベルのバイアスを前記基板にかけて、前記ホール内に堆積した前記ターゲット材の底部を再スパッタすることとを更に含む、請求項34に記載の方法。
- 前記第1のレベルのバイアスは、600W未満であり、前記第2のレベルのバイアスは、600Wを超える、請求項35に記載の方法。
- 前記ターゲットに、第1のレベルで電力を印加して、前記ホール内にターゲット材をスパッタ堆積させることと、前記第1のレベルよりも低い第2のレベルで前記ターゲットに電力を印加して、前記ホール内に堆積した前記ターゲット材の底部を再スパッタすることとを更に含む、請求項34に記載の方法。
- 前記第1のターゲット電力レベルは、30000Wを超え、前記第2のターゲット電力レベルは、30000W未満である、請求項37に記載の方法。
- 前記スロー距離は、前記基板の口径の80%を超える、請求項34に記載の方法。
- 前記スロー距離は、前記基板の口径の90%を超える、請求項34に記載の方法。
- 前記スロー距離は、前記基板の口径の100%を超える、請求項34に記載の方法。
- 前記スロー距離は、前記基板の口径の140%を超える、請求項34に記載の方法。
- 前記チャンバは、前記軸周りに概して対称的で、前記チャンバ内に配置された第1の導電性シールドを有し、前記補助磁石は、前記軸周りに概して対称的に配置されている、請求項34に記載の方法。
- 前記スパッタリングの少なくとも第1の部分の間に、前記チャンバ内の圧力を、2ミリトル以下の圧力に制御することを更に含む、請求項34に記載の方法。
- 前記イオンを含む自己イオン化プラズマを生成して、マグネトロンを用いて前記ターゲットからスパッタされた堆積材料をイオン化することを更に含む、請求項34に記載の方法。
- 前記基板を第1のレベルでバイアスをかけて、少なくとも3:1の縦横アスペクト比を有する前記基板内のホール内に、イオン化した堆積材料を引き付け、前記ホールの各々に、堆積材料からなる層を形成することであって、前記層が、底部、側壁部、および前記底部と前記側壁部との間の角部とを有することと、第2の工程において、前記第1のレベルよりも高い第2のレベルで前記基板にバイアスをかけて、イオンを引き付け、前記層の底部から、少なくとも前記角部へ堆積材料を再スパッタすることとを更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記基板に第1のレベルでバイアスをかけることは、前記ペデスタルに600W以下のレベルで電力を印加することを含み、前記基板に第2のレベルでバイアスをかけることは、前記ペデスタルに、600W以上のレベルで電力を印加することを含む、請求項45に記載の方法。
- 前記基板にバイアスをかけると共に、前記ターゲットを第1のレベルでスパッタリングして、少なくとも3:1の縦横アスペクト比を有する前記基板内のホール内に、イオン化した堆積材料を引き付け、各ホール内に、堆積材料からなる層を形成することであって、前記層が、底部、側壁部、および前記底部と前記側壁部との間の角部とを有することと、第2の工程において、前記基板にバイアスをかけると共に、前記第1のレベルよりも低い第2のレベルで前記ターゲットをスパッタリングしてイオンを引き付け、前記層の底部から少なくとも前記角部へ堆積材料を再スパッタすることとを更に含む、請求項45に記載の方法。
- 前記ターゲットを前記第1のレベルでスパッタリングすることは、30kWを超えるレベルで前記ターゲットに電力を印加することを含み、前記ターゲットを前記第2のレベルでスパッタリングすることは、30kW未満のレベルで前記ターゲットに電力を印加することを含む、請求項48に記載の方法。
- 前記ターゲット材は、銅を含む、請求項34に記載の方法。
- 前記中心軸周りにマグネトロンを回転させることを更に含む、請求項34に記載の方法。
- 前記マグネトロンは、前記中心軸に沿って第2の磁極を有する内側極と、前記内側極を囲み、かつ前記第1の磁極と対向して前記中心軸に沿って、第3の磁極を有する外側極とを含む、請求項51に記載の方法。
- 前記外側極は、前記内側極の少なくとも150%の一体化した磁束を有する、請求項52に記載の方法。
- 前記第1の磁極は、前記第3の磁極と位置合わせされている、請求項52に記載の方法。
- 前記外側極は、前記内側極の少なくとも150%の一体化した磁気密度を有する、請求項54に記載の方法。
- 前記内側極は、前記中心軸から完全にずれている、請求項52に記載の方法。
- 前記補助磁石は、前記処理空間の半分を通って前記ターゲットに向かう面内には伸びていない、請求項34に記載の方法。
- 前記補助磁石は、永久磁石を含む、請求項34に記載の方法。
- 前記補助磁石は、電磁石を含む、請求項34に記載の方法。
- 前記ターゲットの裏周りでマグネトロンを回転させることを更に含み、前記マグネトロンが、前記ターゲットの領域の1/4以下の領域を有し、かつ反対の磁極性の外側磁極によって囲まれた一方の磁極の内側磁極を含み、前記外側磁極の磁束は、前記ターゲットの近くに自己イオン化したプラズマを生成するために、前記内側極の磁束よりも少なくとも50%大きい、請求項34に記載の方法。
- 中心軸周りに配設された側壁を有する真空チャンバと、
前記真空チャンバ内で基板を支持するペデスタルと、
前記ペデスタルと対向して、前記中心軸に沿って配置されたスパッタリングターゲットであって、前記ペデスタルと、前記ターゲットと、前記側壁との間の領域に処理空間が形成されており、前記ターゲットが、前記基板の口径の50%を超えるスロー距離だけ前記ペデスタルから離れている、スパッタリングターゲットと、
前記処理空間と対向して前記ターゲットの側に配置されたマグネトロンと、
前記中心軸に沿って第1の磁極性を有する、前記処理空間の周囲に少なくとも部分的に配置された補助磁石と、
を備える、プラズマスパッタリアクタ。 - 前記スロー距離は、前記基板の口径の80%を超えるである、請求項61に記載のリアクタ。
- 前記スロー距離は、前記基板の口径の90%を超える、請求項61に記載のリアクタ。
- 前記スロー距離は、前記基板の口径の100%を超える、請求項61に記載のリアクタ。
- 前記スロー距離は、前記基板の口径の140%を超える、請求項61に記載のリアクタ。
- 前記軸周りに概して対称的であり、かつ前記チャンバ内に配設された第1の導電性シールドを更に備え、前記補助磁石は、前記軸周りに概して対称的に配設されている、請求項61に記載のリアクタ。
- 前記チャンバに結合された圧力ポンプと、前記ターゲットをスパッタリングすることの少なくとも第1の部分の間に、前記圧力ポンプを制御して、前記チャンバ内の圧力を2ミリトル以下の圧力に制御するように適合されたコントローラとを更に備える、請求項61に記載のリアクタ。
- 前記マグネトロンは、前記ターゲットの近くに配置され、かつ前記ターゲットからスパッタされた堆積材料をイオン化するように配置されたイオンからなるプラズマを生成するように適合された、請求項61に記載のリアクタ。
- 前記ペデスタルに結合されたバイアス源と、第1の工程において、前記基板に第1のレベルでバイアスをかけて、イオン化した堆積材料を前記基板内のホール内に引き付け、前記ホールの各々の中に堆積材料からなる層を形成するように前記バイアス源を制御するように適適合されており、前記層が、底部と、側壁部と、前記底部と前記側壁部との間の角部とを有し、第2の工程において、前記第1のレベルよりも高い第2のレベルで前記基板にバイアスをかけてイオンを引き付け、前記層の底部から少なくとも前記角部へ堆積材料を再スパッタするように前記バイアス源を制御するように適合されたコントローラとを更に備える、請求項68に記載のリアクタ。
- 前記第1のレベルのバイアスは、600W未満であり、前記第2のレベルのバイアスは、600Wを超える、請求項69に記載のリアクタ。
- 前記ターゲットに電力を印加するように適合された電力源と、前記ペデスタルに結合されたバイアス源と、前記基板にバイアスをかけると共に、前記ターゲットを第1のレベルでスパッタリングして、イオン化した堆積材料を、前記基板内のホール内に引き付け、前記ホールの各々の中に、堆積材料からなる層を形成するように、ターゲット電力源及びバイアス源を制御するように適合されており、前記層が、底部と、側壁部と、前記底部と前記側壁部との間の角部とを有し、また、第2の工程において、前記基板にバイアスをかけると共に、前記第1のレベルよりも低い第2のレベルで前記ターゲットをスパッタリングしてイオンを引き付け、前記層の底部から少なくとも前記角部へ堆積材料を再スパッタするように前記ターゲット電力源及びバイアス源を制御するように適合されたコントローラとを更に備える、請求項68に記載のリアクタ。
- 前記電力源は、前記ターゲットが、前記第1のレベルでスパッタリングされているときに、1kWを超えるレベルで前記ターゲットに電力を印加し、前記電力源は、前記ターゲットが前記第2のレベルでスパッタリングされているときに、1kW未満のレベルで前記ターゲットに電力を印加する、請求項71に記載のリアクタ。
- 前記ターゲット材は、銅を含む、請求項61に記載のプラズマスパッタリアクタ。
- 前記マグネトロンは、前記中心軸周りに回転される、請求項61に記載のプラズマスパッタリアクタ。
- 前記マグネトロンは、前記中心軸に沿って第2の磁極を有する内側極と、前記内側極を囲み、かつ前記第1の磁極性と対向して、前記中心軸に沿って第3の磁極性を有する外側極とを含む、請求項74に記載のリアクタ。
- 前記外側極は、前記内側極の少なくとも150%の一体化した磁束を有する、請求項75に記載のリアクタ。
- 前記第1の極性は、前記第3の磁極性と位置合わせされている、請求項75に記載のリアクタ。
- 前記外側極は、前記内側極の少なくとも150%の一体化した磁気密度を有する、請求項77に記載のリアクタ。
- 前記内側極は、前記中心軸から完全にずれている、請求項75に記載のリアクタ。
- 前記補助磁石は、前記処理空間の半分を通って前記ターゲットに向かう面内には伸びていない、請求項61に記載のリアクタ。
- 前記補助磁石は、永久磁石を含む、請求項61に記載のリアクタ。
- 前記補助磁石は、電磁石を含む、請求項61に記載のリアクタ。
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