JP2023533627A - 基板を処理するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

基板を処理するための方法および装置が、本明細書に提供される。方法はたとえば、プロセスチャンバの処理体積内に第１の圧力でプラズマを着火することと、プラズマを維持しつつ第１の時間枠内に第１の圧力を第２の圧力へ減少させながら、処理体積内に配置されたターゲットからスパッタ材料を堆積させることと、プラズマを維持しつつ第１の時間枠より小さい第２の時間枠内に第２の圧力を第３の圧力へ減少させながら、引き続きターゲットからスパッタ材料を堆積させることと、プラズマを維持しつつ第２の時間枠以上の第３の時間枠にわたって第３の圧力を維持しながら、引き続きターゲットからスパッタ材料を堆積させることとを含む。

Description

本開示の実施形態は、一般に、基板を処理するための方法および装置に関し、より詳細には、基板上の金属堆積のために構成された方法および装置に関する。

基板（たとえば、チップ）の製造のために構成された堆積チャンバが知られている。基板の製造中、１つまたは複数の特徴（たとえば、トレンチ、ビア、および他の同様の構造）を基板上に形成することができる。基板上に形成されるトレンチおよびビア構造がより小さくなるにつれて、金属堆積相互接続プロセスおよび／または間隙充填の解決策は克服することがますます困難になっている。そのような難題を克服するために、従来の方法および装置では、比較的短い金属堆積時間を使用して、基板上の金属堆積（たとえば、ピンチオフ前）の量を低減させる。本発明者らは、そのような比較的短い金属堆積時間が始まるとき、構造の入口にオーバーハングを生じさせる散乱のため、中性物質は所望されないことを観察した。基板上（たとえば、トレンチおよび構造の上）の十分な金属堆積被覆を確実にするために、より多くのイオンまたは高いイオン化比が必要とされ、それによってより指向性の高い堆積が容易になり、したがって構造内でより良好な底部被覆が容易になる。

基板を処理するための方法および装置が、本明細書に提供される。いくつかの実施形態では、基板を処理する方法は、プロセスチャンバの処理体積内に第１の圧力でプラズマを着火することと、プラズマを維持しつつ第１の時間枠内に第１の圧力を第２の圧力へ減少させながら、処理体積内に配置されたターゲットからスパッタ材料を堆積させることと、プラズマを維持しつつ第１の時間枠より小さい第２の時間枠内に第２の圧力を第３の圧力へ減少させながら、引き続きターゲットからスパッタ材料を堆積させることと、プラズマを維持しつつ第２の時間枠以上の第３の時間枠にわたって第３の圧力を維持しながら、引き続きターゲットからスパッタ材料を堆積させることとを含む。

少なくともいくつかの実施形態では、プロセッサによって実行されたとき、基板を処理する方法を実行させる命令が記憶された非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体が提供される。この方法は、プロセスチャンバの処理体積内に第１の圧力でプラズマを着火することと、プラズマを維持しつつ第１の時間枠内に第１の圧力を第２の圧力へ減少させながら、処理体積内に配置されたターゲットからスパッタ材料を堆積させることと、プラズマを維持しつつ第１の時間枠より小さい第２の時間枠内に第２の圧力を第３の圧力へ減少させながら、引き続きターゲットからスパッタ材料を堆積させることと、プラズマを維持しつつ第２の時間枠以上の第３の時間枠にわたって第３の圧力を維持しながら、引き続きターゲットからスパッタ材料を堆積させることとを含む。

少なくともいくつかの実施形態では、基板を処理するための処理チャンバが、ガス源からプロセスガスを受け取るように構成されたガス入口と、処理チャンバの処理体積内に配置されたターゲットへ電力を供給するように構成された電源と、処理体積からプロセスガスを除去するように構成されたポンプと、コントローラとを含み、コントローラは、プロセスチャンバの処理体積内に第１の圧力でプラズマを着火し、プラズマを維持しつつ第１の時間枠内に第１の圧力を第２の圧力へ減少させながら、処理体積内に配置されたターゲットからスパッタ材料を堆積させ、プラズマを維持しつつ第１の時間枠より小さい第２の時間枠内に第２の圧力を第３の圧力へ減少させながら、引き続きターゲットからスパッタ材料を堆積させ、プラズマを維持しつつ第２の時間枠以上の第３の時間枠にわたって第３の圧力を維持しながら、引き続きターゲットからスパッタ材料を堆積させるように構成されている。

本開示の他のさらなる実施形態は以下に説明する。

上記で簡単に要約し、以下でより詳細に論じる本開示の実施形態は、添付の図面に示す本開示の例示的な実施形態を参照することによって理解されよう。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうるため、添付の図面は本開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって範囲を限定すると見なされるべきではない。

本開示の少なくともいくつかの実施形態による処理チャンバの概略断面図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態による基板を処理する方法の流れ図である。

理解を容易にするために、可能な場合、これらの図に共通の同一の要素を指すために、同一の参照番号を使用した。これらの図は、原寸に比例して描かれておらず、見やすいように簡略化されていることがある。さらなる記載がなくても、一実施形態の要素および特徴を他の実施形態にも有益に組み込むことができる。

基板を処理するための方法および装置の実施形態が、本明細書に提供される。たとえば、本明細書に記載する基板を処理する方法（たとえば、金属堆積）は、１つまたは複数のポンプを使用して、処理チャンバ内の圧力を低い定常状態圧力まで迅速に低減させることを含む。その際、中性物質および散乱が著しく低減されて、イオン化比が増大され、したがって基板上（たとえば、トレンチおよびビア内）に改善された金属堆積被覆が得られる。

図１は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による処理チャンバ１００の概略断面図である。処理チャンバ１００は、物理的気相堆積チャンバ（ＰＶＤ）、化学気相堆積チャンバ（ＣＶＤ）、原子層堆積チャンバ（ＡＬＤ）、または他のタイプの堆積チャンバなど、１つまたは複数の堆積チャンバとすることができる。たとえば、示されている実施形態では、処理チャンバ１００はＰＶＤ処理チャンバである。好適なＰＶＤチャンバの例には、ＡＬＰＳ（登録商標）Ｐｌｕｓ、ＳＩＰ ＥＮＣＯＲＥ（登録商標）、ＥＮＣＯＲＥ３（登録商標）、ＡＣＣＥＳＳ（登録商標）２、およびＡＣＣＥＳＳ（登録商標）３のＰＶＤ処理チャンバが含まれ、これらはすべて、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から市販されている。Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．または他の製造者からの他の処理チャンバも、本明細書に開示する本発明の方法および装置から利益を得ることができる。

処理チャンバ１００（たとえば、プラズマチャンバ）は、基板１０４を受け取るための基板支持ペデスタル１０２、およびターゲット１０６などのスパッタリング源を含む。基板支持ペデスタル１０２は、チャンバ壁１０８（たとえば、接地されたアルミニウムのチャンバ壁）内に位置することができ、チャンバ壁１０８は、チャンバ壁（図示）または接地シールドとすることができる。図１で、ターゲット１０６より上の処理チャンバ１００の少なくともいくつかの部分を覆う接地シールド１４０が示されている。いくつかの実施形態では、接地シールド１４０は、ペデスタル１０２も同様に密閉するように、ターゲットより下まで延ばすこともできる。

処理チャンバは、ＲＦおよびＤＣエネルギーをターゲット１０６に結合するためのフィード構造１１０を含む。フィード構造は、たとえば本明細書に記載するように、ＲＦエネルギー、および任意選択でＤＣエネルギーを、ターゲットにまたはターゲットを含むアセンブリに結合するための装置である。フィード構造１１０は、第１の端部１１４および第１の端部１１４とは反対に位置する第２の端部１１６を有する本体１１２を含む。いくつかの実施形態では、本体１１２は、本体１１２を通って第１の端部１１４から第２の端部１１６まで配置された中心開口１１５をさらに含む。

フィード構造１１０の第１の端部１１４は、ＲＦ電源１１８、および任意選択でＤＣ電源１２０に結合することができ、これらをそれぞれ利用して、ＲＦおよびＤＣエネルギーをターゲット１０６に提供することができる。たとえば、ＤＣ電源１２０を利用して、負の電圧またはバイアスをターゲット１０６に印加することができる。いくつかの実施形態では、ＲＦ電源１１８によって供給されるＲＦエネルギーの周波数は、約２ＭＨｚ～約６０ＭＨｚの範囲内とすることができ、またはたとえば、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、もしくは６０ＭＨｚなどの非限定的な周波数を使用することができる。いくつかの実施形態では、複数の上記周波数のＲＦエネルギーを提供するために、複数（すなわち、２つ以上）のＲＦ電源を提供することができる。フィード構造１１０は、ＲＦ電源１１８およびＤＣ電源１２０からＲＦおよびＤＣエネルギーを伝えるのに好適な導電性材料から製造することができる。任意選択で、別法としてＤＣ電源１２０は、フィード構造１１０を通過することなく、ターゲットに結合することができる（図１に想像線で示す）。

フィード構造１１０は、フィード構造１１０の周囲におけるそれぞれのＲＦおよびＤＣエネルギーの実質的に均一の分布を容易にする好適な長さを有することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、フィード構造１１０は、約０．７５～約１２インチまたは約３．２６インチの長さを有することができる。いくつかの実施形態では、本体１１２が中心開口を有していない場合、フィード構造１１０は、約０．５～約１２インチの長さを有することができる。

本体１１２の第２の端部１１６は、ソース分配板１２２に結合される。ソース分配板は、ソース分配板１２２を通って配置された孔１２４を含み、孔１２４は、本体１１２の中心開口１１５と位置合わせされている。ソース分配板１２２は、フィード構造１１０からＲＦおよびＤＣエネルギーを伝えるのに好適な導電性材料から製造することができる。

ソース分配板１２２は、導電性部材１２５を介してターゲット１０６に結合することができる。導電性部材１２５は、管状の部材とすることができ、ソース分配板１２２の周縁部付近でソース分配板１２２のターゲットに面した表面１２８に結合された第１の端部１２６を有する。導電性部材１２５は、ターゲット１０６の周縁部付近でターゲット１０６のソース分配板に面した表面１３２（またはターゲット１０６のバッキング板１４６）に結合された第２の端部１３０をさらに含む。

導電性部材１２５の内向きの壁、ソース分配板１２２のターゲットに面した表面１２８、およびターゲット１０６のソース分配板に面した表面１３２によって、空洞１３４を画定することができる。空洞１３４は、ソース分配板１２２の孔１２４を介して、本体１１２の中心開口１１５に流体結合される。図１に示し、さらに後述するように、空洞１３４および本体１１２の中心開口１１５を利用して、回転式マグネトロンアセンブリ１３６の１つまたは複数の部分を少なくとも部分的に収容することができる。いくつかの実施形態では、この空洞は、水（Ｈ₂Ｏ）などの冷却流体で少なくとも部分的に充填することができる。

接地シールド１４０は、プロセスチャンバ１００の蓋の外面を覆うように設けることができる。接地シールド１４０は、たとえばチャンバ本体の接地接続を介して、接地に結合することができる。接地シールド１４０は、フィード構造１１０が接地シールド１４０を通過してソース分配板１２２に結合されることを可能にするための中心開口を有する。接地シールド１４０は、任意の好適な導電性材料、たとえばアルミニウム、銅などを含むことができる。接地シールド１４０とソース分配板１２２、導電性部材１２５、およびターゲット１０６（および／またはバッキング板１４６）の外面との間には、ＲＦおよびＤＣエネルギーが接地へ直接経路指定されることを防止するために、絶縁間隙１３９が設けられる。絶縁間隙は、空気または何らかの他の好適な誘電体材料、たとえばセラミック、プラスチックなどで充填することができる。

いくつかの実施形態では、本体１１２およびフィード構造１１０の下部の周りに、接地カラー１４１を配置することができる。接地カラー１４１は、接地シールド１４０に結合されており、接地シールド１４０の一体部分とすることができ、またはフィード構造１１０の接地を提供するように接地シールドに結合された別個の部分とすることができる。接地カラー１４１は、好適な導電性材料、たとえばアルミニウムまたは銅から作ることができる。いくつかの実施形態では、接地カラー１４１の内径とフィード構造１１０の本体１１２の外径との間に配置された間隙を最小に維持し、電気的絶縁を提供するのにちょうど足りるだけの大きさにすることができる。この間隙は、プラスチックもしくはセラミックのような絶縁材料で充填することができ、または空隙とすることができる。接地カラー１４１は、ＲＦフィードと本体１１２との間のクロストークを防止し、それによってプラズマおよび処理の均一性を改善する。

ＲＦおよびＤＣエネルギーが接地へ直接経路指定されることを防止するために、ソース分配板１２２と接地シールド１４０との間に絶縁板１３８を配置することができる。絶縁板１３８は、フィード構造１１０が絶縁板１３８を通過してソース分配板１２２に結合されることを可能にするための中心開口を有する。絶縁板１３８は、好適な誘電体材料、たとえばセラミック、プラスチックなどを含むことができる。別法として、絶縁板１３８の代わりに空隙を設けることもできる。絶縁板の代わりに空隙が設けられる実施形態では、接地シールド１４０は、接地シールド１４０上に位置するあらゆる構成要素を支持するように、構造的に十分に堅固なものとすることができる。

ターゲット１０６は、誘電体絶縁物１４４を介してアダプタ１４２（たとえば、接地された導電性アルミニウムアダプタ）上に支持することができる。ターゲット１０６は、スパッタリング中に基板１０４上に堆積させるべき材料、たとえば金属または金属酸化物を含む。たとえば、少なくともいくつかの実施形態では、ターゲット１０６は、コバルト、銅、マンガン、タンタル、チタン、タングステン、またはこれらの合金のうちの少なくとも１つから作ることができる。

バッキング板１４６は、ターゲット１０６のソース分配板に面した表面１３２に結合することができる。バッキング板１４６は、導電性材料、たとえば銅亜鉛、銅クロム、またはターゲットと同じ材料を含むことができ、したがってバッキング板１４６を介してＲＦおよびＤＣ電力をターゲット１０６に結合することができる。別法として、バッキング板１４６は非導電性を有することもでき、ターゲット１０６のソース分配板に面した表面１３２を導電性部材１２５の第２の端部１３０に結合するために、電気貫通接続などの導電性要素（図示せず）を含むことができる。バッキング板１４６は、たとえばターゲット１０６の構造的安定性を改善するために含むことができる。

少なくともいくつかの実施形態では、スパッタ材料を基板１０４のターゲットに面した表面へ誘導することを容易にするために、ターゲット１０６と基板１０４との間にコリメータ１７３（たとえば、想像線で示すバイアス可能コリメータ）を設けることができる。コリメータ１７３は、１つまたは複数の開口を有するシュラウド、ディスク、複数のバッフルなどの物理構造であり、スパッタ材料は、１つまたは複数の開口を通過して基板１０４に到達することができる。

基板支持ペデスタル１０２は、ターゲット１０６の主面に面した材料受取り面を有し、ターゲット１０６の主面とは反対の平面位置で、スパッタ被覆するべき基板１０４を支持する。基板支持ペデスタル１０２は、処理チャンバ１００の処理体積１４８内で基板１０４を支持することができる。処理体積１４８は、処理中に基板支持ペデスタル１０２より上（たとえば、処理位置でターゲット１０６と基板支持ペデスタル１０２との間）に位置する領域として画定される。

いくつかの実施形態では、基板支持ペデスタル１０２は、底部チャンバ壁１５２に接続されたベローズ１５０を介して垂直に可動とすることができ、それにより処理チャンバ１００の下部のロードロックバルブ（図示せず）を介して基板１０４を基板支持ペデスタル１０２上へ移送し、その後、堆積または処理位置へ上昇させることが可能になる。ガス源１５４から質量流量コントローラ１５６を通って処理チャンバ１００の下部へ、ガス入口１５３を介して１つまたは複数のプロセスガスを供給することができる。たとえば、少なくともいくつかの実施形態では、プロセスガスは、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、ネオン（Ｎｅ）、ラドン（Ｒｎ）、キセノン（Ｘｅ）などの１つもしくは複数の希ガスとすることができ、または１つもしくは複数の他の非反応性ガスとすることができる。たとえば、少なくともいくつかの実施形態では、プロセスガスをＡｒとすることができる。

処理チャンバ１００の内部からプロセスガスを排気して、処理チャンバ１００内で所望の圧力を維持することを容易にするために、排気口１５８を設けて、バルブ１６０を介して１つまたは複数の好適なポンプ１７１に結合することができる。たとえば、少なくともいくつかの実施形態では、ポンプ１７１は、スパッタポンプなどの低温ポンプとすることができる。ポンプ１７１は、貫通孔（図示せず）を含むヒートシンク板を有することができる。ポンプ１７１は、処理シーケンス全体にわたって最適の圧力を維持するようにサイズ設定される。少なくともいくつかの実施形態では、ポンプ１７１は、ガス流事象中に動作チャンバ圧力および過渡チャンバ圧力を低減させるために、比較的高いポンピング容量を有する低温ポンプを含むことができる。

基板１０４に負のＤＣバイアスを誘起するために、基板支持ペデスタル１０２にＲＦバイアス電源１６２を結合することができる。加えて、いくつかの実施形態では、処理中に基板１０４に負のＤＣ自己バイアスを形成することができる。たとえば、ＲＦバイアス電源１６２によって供給されるＲＦ電力の周波数は、約２ＭＨｚ～約６０ＭＨｚの範囲とすることができ、たとえば２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、または６０ＭＨｚなどの非限定的な周波数を使用することができる。他の応用例では、基板支持ペデスタル１０２を接地することができ、または電気的に浮遊させておくことができる。たとえば、ＲＦバイアス電力が所望されない応用例の場合、基板１０４にかかる電圧を調整するために、基板支持ペデスタルに容量チューナ１６４を結合することができる。

ターゲット１０６の後面（たとえば、ソース分配板に面した表面１３２）付近に、回転式マグネトロンアセンブリ１３６を位置付けることができる。回転式マグネトロンアセンブリ１３６は、ベースプレート１６８によって支持された複数の磁石１６６を含む。ベースプレート１６８は、処理チャンバ１００および基板１０４の中心軸と一致する回転シャフト１７０に接続される。回転式マグネトロンアセンブリ１３６の回転を駆動するために、回転シャフト１７０の上端にモータ１７２を結合することができる。磁石１６６は、処理チャンバ１００内でターゲット１０６の表面に略平行に近接して磁場を生じさせて、電子を閉じ込め、局所的なプラズマ密度を増大させ、それによりスパッタリング速度を増大させる。磁石１６６は、処理チャンバ１００の頂部の周りに電磁場を生じさせ、磁石１６６が回転すると電磁場も回転し、プロセスのプラズマ密度に影響を与えて、ターゲット１０６をより均一にスパッタリングさせる。たとえば、回転シャフト１７０は、１分当たり約０～約１５０回回転することができる。

いくつかの実施形態では、処理チャンバ１００は、アダプタ１４２の棚部１７６に接続された接地底部シールド１７４をさらに含むことができる。底部シールド１７４上にダークスペースシールド１７８を支持することができ、ねじまたは他の好適な方法によって底部シールド１７４に締結することができる。底部シールド１７４とダークスペースシールド１７８との間の金属ねじ接続により、底部シールド１７４およびダークスペースシールド１７８をアダプタ１４２に接地させることが可能になる。アダプタ１４２は、チャンバ壁１０８に封止および接地される。底部シールド１７４およびダークスペースシールド１７８はどちらも、典型的に、硬質の非磁性ステンレス鋼から形成される。

底部シールド１７４は、下方へ延びており、略一定の直径を有する略管状の部分１８０を含むことができる。底部シールド１７４は、アダプタ１４２の壁およびチャンバ壁１０８に沿って基板支持ペデスタル１０２の頂面の下まで下方へ延びて上方へ戻り、基板支持ペデスタル１０２の頂面に到達する（たとえば、底部にＵ字形の部分１８４を形成する）。基板支持ペデスタル１０２が下部ローディング位置にあるときは、カバーリング１８６が底部シールド１７４の上方へ延びる内側部分１８８の頂部に位置するが、基板支持ペデスタル１０２が上部堆積位置にあるときは、基板支持ペデスタル１０２をスパッタ堆積から保護するために、カバーリング１８６は基板支持ペデスタル１０２の外周に位置する。追加の堆積リング（図示せず）を使用して、基板１０４の周辺部を堆積から保護することもできる。

いくつかの実施形態では、基板支持ペデスタル１０２とターゲット１０６との間に磁場を選択的に提供するために、処理チャンバ１００の周りに磁石１９０を配置することができる。たとえば、図１に示すように、処理位置にあるとき、基板支持ペデスタル１０２の真上の領域内でチャンバ壁１０８の外側の周りに磁石１９０を配置することができる。いくつかの実施形態では、追加または別法として、アダプタ１４２付近などの他の場所に磁石１９０を配置することもできる。磁石１９０は、電磁石とすることができ、電磁石によって生成される磁場の大きさを制御するために電源（図示せず）に結合することができる。

処理チャンバ１００の制御を容易にするために、処理チャンバ１００は、コントローラ１２１を含む。コントローラ１２１は、中央処理装置（ＣＰＵ）１２３を含み、プラグラム可能な論理制御装置（ＰＬＣ）など、様々なチャンバおよびサブプロセッサを制御するために工業環境で使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサのうちの１つとすることができる。ＣＰＵ１２３にはメモリ１２７が結合されており、メモリ１２７は、非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体とすることができ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、または局所もしくは遠隔の任意の他の形態のデジタルストレージなど、容易に利用可能なメモリのうちの１つまたは複数とすることができる。プロセッサを従来通り支持するために、電力供給、クロック、キャッシュなどのうちの１つまたは複数を含む支持回路１２９（たとえば、入出力回路）が、ＣＰＵ１２３に結合される。荷電種の生成、加熱、および他のプロセスは、概してメモリ１２７内に、典型的にソフトウェアルーチン（たとえば、処理方策）として記憶される。ソフトウェアルーチンはまた、ＣＰＵ１２３によって制御されている処理チャンバ１００から遠隔に位置する第２のＣＰＵ（図示せず）によって記憶および／または実行することもできる。

メモリ１２７は、ＣＰＵ１２３によって実行されたとき、処理チャンバ１００の動作を容易にする命令を含む。メモリ１２７内の命令は、本開示の方法を実装するプログラムなどのプログラム製品の形態である。プログラムコードは、複数の異なるプログラミング言語のうちのいずれか１つに準拠することができる。一例では、本開示は、コンピュータシステムとともに使用するためにコンピュータ可読ストレージ媒体に記憶されたプログラム製品として実装することができる。プログラム製品のプログラムは、実施形態（本明細書に記載する方法を含む）の機能を定義する。例示的なコンピュータ可読ストレージ媒体には、それだけに限定されるものではないが、（ｉ）情報が恒久的に記憶された書込み不可ストレージ媒体（たとえば、ＣＤ－ＲＯＭドライブによって可読のＣＤ－ＲＯＭディスク、フラッシュメモリ、ＲＯＭチップ、または任意のタイプの固体不揮発性半導体メモリなど、コンピュータ内の読取り専用メモリデバイス）、および（ｉｉ）変更可能な情報が記憶された書込み可能ストレージ媒体（たとえば、ディスケットドライブもしくはハードディスクドライブ内のフロッピーディスク、または任意のタイプの固体ランダムアクセス半導体メモリ）が含まれる。そのような非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体は、本明細書に記載する方法の機能を指示するコンピュータ可読命令を保持するとき、本開示の実施形態である。

図２は、本開示の少なくともいくつかの実施形態による基板を処理する方法２００の流れ図である。２０２で、プロセスチャンバの処理体積内に第１の圧力（たとえば、着火圧力）でプラズマが着火される。たとえば、処理チャンバ（たとえば、ＰＶＤ処理チャンバなどの処理チャンバ１００）の処理体積（たとえば、処理体積１４８）内に、プロセスガスを着火して処理体積内にプラズマを形成するように、第１の圧力を維持することができる。ポンプ１７１およびバルブ１６０を使用して、処理体積内で第１の圧力を維持することができる。上述したように、プロセスガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、Ｒｎ、もしくはＸｅなどの１つもしくは複数の希ガスとすることができ、または１つもしくは複数の他の非反応性ガスとすることができる。たとえば、少なくともいくつかの実施形態では、プロセスガスをＡｒとすることができる。第１の圧力は、約２ミリトル～約４０ミリトルとすることができる。たとえば、少なくともいくつかの実施形態では、第１の圧力は、約０．００５トル（たとえば、約５ミリトル）とすることができる。第１の圧力は、プラズマを着火するのに好適な期間にわたって維持することができる。少なくともいくつかの実施形態では、２０２で、第１の圧力を約１秒～約５秒にわたって維持することができる。

次に、２０４で、プラズマを維持しつつ第１の時間枠内に第１の圧力を第２の圧力へ減少させながら、処理体積内に配置されたターゲットからスパッタ材料が堆積される。たとえば、処理体積内に配置されたターゲット（たとえば、コバルト、銅、マンガン、タンタル、チタン、タングステン）からのスパッタ材料を堆積させるために、第１の圧力を第２の圧力（たとえば、下降圧力）へ減少させることができる。たとえば、ポンプ１７１およびバルブ１６０を使用して、第１の圧力から約２ミリトル～約０．１ミリトル（たとえば、第２の圧力）へ、圧力を増分的に減少させることができる。たとえば、少なくともいくつかの実施形態では、たとえばバルブ１６０を使用して第１の圧力から約０．６ミリトルへ段階ごとに圧力を増分的に減少させることができる。少なくともいくつかの実施形態では、約１～約１０秒の持続時間を有する期間（たとえば、第１の時間枠）にわたって、第１の圧力を第２の圧力へ減少させることができる。

２０４中、ターゲット材料、プロセスガスなどに応じて、ガス源（たとえば、ガス源１５４）から供給されるプロセスガスを使用して、処理体積内でプラズマを維持することができる。別法として、２０４中、プラズマは、ガス源からのプロセスガスを使用しないで、処理体積内で維持することができる（たとえば、処理チャンバ内で自己イオン化プラズマ（ＳＩＰ）を実現することができる）。たとえば、スパッタリングされた材料の十分なイオン化が処理体積内に存在するときは、ガス源をオフにすることができ、イオン化されたスパッタ材料を使用してプラズマを維持することができる。

次に２０６で、プラズマを維持しつつ第１の時間枠より小さい第２の時間枠内に第２の圧力を第３の圧力へ減少させながら、引き続きターゲットからスパッタ材料が堆積される。たとえば、少なくともいくつかの実施形態では、第２の圧力から約０．００１ミリトル～約２ミリトル（たとえば、第３の圧力）へ圧力を減少させることができる。

２０６中、ガス源からのプロセスガスを使用しないで、処理体積内でプラズマを維持することができる（たとえば、処理チャンバ内でＳＩＰを実現することができる）。少なくともいくつかの実施形態では、第２の圧力を第３の圧力へ減少させるための第２の時間枠は、約３秒～約６秒とすることができる。上述したように、そのように比較的短時間でそれを行う場合、プラズマがＳＩＰモードに到達することができ、金属イオンが優勢になり、コリメータ１７３を通って案内され、したがって基板上に改善された金属堆積被覆をもたらす。

次に２０８で、プラズマを維持しつつ第２の時間枠以上の第３の時間枠にわたって第３の圧力を維持しながら、引き続きターゲットからスパッタ材料が堆積される。たとえば、第３の圧力は、高ＤＣのＳＩＰ堆積に好適な安定した圧力で維持される。たとえば、第３の圧力は、０．００１ミリトル～約２ミリトルで維持することができる。

上記は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考案することができる。

Claims (20)

1. 基板を処理する方法であって、
   プロセスチャンバの処理体積内に第１の圧力でプラズマを着火することと、
   前記プラズマを維持しつつ第１の時間枠内に前記第１の圧力を第２の圧力へ減少させながら、前記処理体積内に配置されたターゲットからスパッタ材料を堆積させることと、
   前記プラズマを維持しつつ前記第１の時間枠より小さい第２の時間枠内に前記第２の圧力を第３の圧力へ減少させながら、引き続き前記ターゲットからスパッタ材料を堆積させることと、
   前記プラズマを維持しつつ前記第２の時間枠以上の第３の時間枠にわたって前記第３の圧力を維持しながら、引き続き前記ターゲットからスパッタ材料を堆積させることとを含む方法。
2. 前記第１の圧力を前記第２の圧力へ減少させることが、前記第１の圧力を約２ミリトル～約０．１ミリトルへ増分的に減少させることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の圧力を前記第３の圧力へ減少させることが、前記第２の圧力を約０．００１ミリトル～約２ミリトルへ減少させることを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の時間枠中に前記第１の圧力を前記第２の圧力へ減少させることが、約１秒～約１０秒かかり、前記第２の時間枠中に前記第２の圧力を前記第３の圧力へ減少させることが、約３秒～約６秒かかる、請求項１に記載の方法。
5. 前記ターゲットが、コバルト、銅、マンガン、タンタル、チタン、タングステン、またはこれらの合金のうちの少なくとも１つから作られる、請求項１に記載の方法。
6. 前記プラズマが、希ガスを使用して形成される、請求項１に記載の方法。
7. 前記処理チャンバがプラズマチャンバである、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
8. プロセッサによって実行されたとき、基板を処理する方法を実行させる命令が記憶された非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体であって、前記方法が、
   プロセスチャンバの処理体積内に第１の圧力でプラズマを着火することと、
   前記プラズマを維持しつつ第１の時間枠内に前記第１の圧力を第２の圧力へ減少させながら、前記処理体積内に配置されたターゲットからスパッタ材料を堆積させることと、
   前記プラズマを維持しつつ前記第１の時間枠より小さい第２の時間枠内に前記第２の圧力を第３の圧力へ減少させながら、引き続き前記ターゲットからスパッタ材料を堆積させることと、
   前記プラズマを維持しつつ前記第２の時間枠以上の第３の時間枠にわたって前記第３の圧力を維持しながら、引き続き前記ターゲットからスパッタ材料を堆積させることとを含む、非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体。
9. 前記第１の圧力を前記第２の圧力へ減少させることが、前記第１の圧力を約２ミリトル～約０．１ミリトルへ増分的に減少させることを含む、請求項８に記載の非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体。
10. 前記第２の圧力を前記第３の圧力へ減少させることが、前記第２の圧力を０．００１ミリトル～約２ミリトルへ減少させることを含む、請求項８に記載の非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体。
11. 前記第１の時間枠中に前記第１の圧力を前記第２の圧力へ減少させることが、約１秒～約１０秒かかり、前記第２の時間枠中に前記第２の圧力を前記第３の圧力へ減少させることが、約３秒～約６秒かかる、請求項８に記載の非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体。
12. 前記ターゲットが、コバルト、銅、マンガン、タンタル、チタン、タングステン、またはこれらの合金のうちの少なくとも１つから作られる、請求項８に記載の非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体。
13. 前記プラズマが、希ガスを使用して形成される、請求項８に記載の非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体。
14. 前記処理チャンバがプラズマチャンバである、請求項８～１３のいずれか１項に記載の非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体。
15. 基板を処理するための処理チャンバであって、
    ガス源からプロセスガスを受け取るように構成されたガス入口と、
    前記処理チャンバの処理体積内に配置されたターゲットへ電力を供給するように構成された電源と、
    前記処理体積から前記プロセスガスを除去するように構成されたポンプと、
    コントローラとを備え、前記コントローラが、
    前記プロセスチャンバの前記処理体積内に第１の圧力でプラズマを着火し、
    前記プラズマを維持しつつ第１の時間枠内に前記第１の圧力を第２の圧力へ減少させながら、前記処理体積内に配置された前記ターゲットからスパッタ材料を堆積させ、
    前記プラズマを維持しつつ前記第１の時間枠より小さい第２の時間枠内に前記第２の圧力を第３の圧力へ減少させながら、引き続き前記ターゲットからスパッタ材料を堆積させ、
    前記プラズマを維持しつつ前記第２の時間枠以上の第３の時間枠にわたって前記第３の圧力を維持しながら、引き続き前記ターゲットからスパッタ材料を堆積させるように構成されている、処理チャンバ。
16. 前記コントローラが、前記第１の圧力を約２ミリトル～約０．１ミリトルへ増分的に減少させるように構成されている、請求項１５に記載の処理チャンバ。
17. 前記コントローラが、前記第２の圧力を約０．００１ミリトル～約２ミリトルへ減少させるように構成されている、請求項１５に記載の処理チャンバ。
18. 前記コントローラが、前記第１の時間枠中に約１秒～約１０秒で前記第１の圧力を前記第２の圧力へ減少させ、前記第２の時間枠中に約３秒～約６秒で前記第２の圧力を前記第３の圧力へ減少させるように構成されている、請求項１５に記載の処理チャンバ。
19. 前記ターゲットが、コバルト、銅、マンガン、タンタル、チタン、タングステン、またはこれらの合金のうちの少なくとも１つから作られる、請求項１５に記載の処理チャンバ。
20. 前記プロセスガスが希ガスである、請求項１５～１９のいずれか１項に記載の処理チャンバ。

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