JP3310608B2 - スパッタリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波基板バイア
ス回路を備えた薄膜形成用のスパッタリング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、高周波基板バイアス回路を備えた
薄膜形成用のスパッタリング装置として、図１１に示す
構成のものが知られている。

【０００３】このスパッタリング装置は、真空容器２内
に、Ｔｉ（チタン）から成るスパッタリングターゲット
４と、半導体ウェーハ６を載せる絶縁性基板ホルダ８
と、帯状コイル１０が設けられている。スパッタリング
ターゲット４には直流電源１２、絶縁性基板ホルダ８に
はインピーダンス整合回路１４を介してバイアス用高周
波発振器１６、帯状コイル１０にはカップリングコンデ
ンサ１８を介してプラズマ発生用高周波発振器２０が夫
々接続されている。

【０００４】更に、インピーダンス整合回路１４とバイ
アス用高周波発振器１６を制御するためのフィードバッ
ク制御回路２２が設けられており、これらインピーダン
ス整合回路１４とバイアス用高周波発振器１６及びフィ
ードバック制御回路２２によって高周波基板バイアス回
路が構成されている。

【０００５】真空容器２内に、アルゴン（Ａｒ）ガスを
所定圧力まで導入することで、スパッタリングターゲッ
ト４の下側に直流グロー放電によるアルゴンイオンＡｒ
⁺が生成され、このアルゴンイオンＡｒ⁺が電界で加速さ
れてスパッタリングターゲット４に衝突することによ
り、ターゲット原子Ｔｉ⁺と２次電子が放出される。タ
ーゲット原子Ｔｉ⁺は半導体ウェーハ６の表面に薄膜を
形成するためのシースとして寄与し、２次電子は直流グ
ロー放電を維持するもとになる。したがって、スパッタ
リングターゲット４の下側には、アルゴンイオンＡｒ⁺
とターゲット原子Ｔｉ⁺を含む直流プラズマ（ＤＣプラ
ズマ）が生成される。

【０００６】帯状コイル１０で囲まれた領域内には、帯
状コイル１０とカップリングコンデンサ１８とによる誘
導結合と容量結合で、プラズマ発生用高周波発振器２０
からの高周波電力が導入され、アルゴンイオンＡｒ⁺と
ターゲット原子Ｔｉ⁺を含む高周波プラズマが生成され
る。

【０００７】このスパッタリング装置では、帯状コイル
１０を備えていない一般的な直流スパッタリング装置に
較べて、高圧力でアルゴン（Ａｒ）ガスを導入している
ため、スパッタリングターゲット４から放出されたター
ゲット原子Ｔｉ⁺がアルゴンイオンＡｒ⁺と衝突して散乱
し、ターゲット原子Ｔｉ⁺の運動エネルギーが奪われ
る。このため、高周波プラズマは、帯状コイル１０で囲
まれた領域内に浮遊した状態のアルゴンイオンＡｒ⁺と
ターゲット原子Ｔｉ⁺を含んでいる。

【０００８】バイアス用高周波発振器１６からの交流電
力をインピーダンス整合回路１４を介して絶縁性基板ホ
ルダ８に供給することで、絶縁性基板ホルダ８上に載せ
られた半導体ウェーハ６の実効的な電位を高周波プラズ
マの電位よりも下げている。即ち、半導体ウェーハ６と
高周波プラズマとの間に電位差δＶを生じさせ、この電
位差δＶによる電界で、高周波プラズマ中に存在するタ
ーゲット原子Ｔｉ⁺を加速させ半導体ウェーハ６の表面
に到達させることにより、Ｔｉ薄膜を形成させている。

【０００９】フィードバック制御回路２２は、絶縁性基
板ホルダ８の電位を逐一測定し、その測定値に基づいて
インピーダンス整合回路１４とバイアス用高周波発振器
１６をフィードバック制御することにより、半導体ウェ
ーハ６の表面に最適なＴｉ薄膜が形成されるように、半
導体ウェーハ６と高周波プラズマとの間の前記電位差δ
Ｖを最適制御することとしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のスパッタリ
ング装置では、フィードバック制御回路を用いて半導体
ウェーハ６のバイアスを最適制御することとしている
が、真空容器２内のスパッタリングガスの圧力や温度、
プラズマの変動などに起因して、半導体ウェーハ６のバ
イアス電圧を一定化することが困難であった。

【００１１】また、絶縁性基板ホルダ８からの反射波を
最小にするようにインピーダンス整合回路１４をフィー
ドバック制御しているが、電源１２や高周波発振器２２
の出力変化により真空容器２内の状態が変化するのに伴
って、インピーダンス整合回路１４が急激に変動するた
め、発振状態になったり、安定状態になるまで長時間を
要する問題があった。

【００１２】このように、フィードバック制御回路２２
による制御方法では、上記様々な変動要因に対して十分
な応答性が得られないため、半導体ウェーハ６のバイア
スを常に最適化することが困難であり、良質な薄膜を形
成することができない場合があった。

【００１３】本発明は、上記従来技術の課題を克服する
ためになされたものであり、半導体ウェーハに良質な薄
膜を形成することができる高周波基板バイアス回路を備
えたスパッタリング装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも、
第１の電力が供給されるスパッタリングターゲットと、
前記スパッタリングターゲットに対面し半導体ウェーハ
を載せるホルダ部と、第２の電力が供給され前記スパッ
タリングターゲットと前記半導体ウェーハの間にプラズ
マを発生させるコイルとが、スパッタリングガスが導入
される真空容器内に設けられ、前記ホルダ部にインピー
ダンス整合回路を介してバイアス用高周波電力を供給す
るバイアス用高周波発振器を有するスパッタリング装置
であって、少なくとも、前記スパッタリングガスの圧
力、前記第１の電力、前記第２の電力、前記半導体ウェ
ーハのサイズ、前記半導体ウェーハに形成されているコ
ンタクトホールの開口径に基づいて、前記半導体ウェー
ハのバイアスを決定するために前記インピーダンス整合
回路の内部回路定数とバイアス用高周波発振器の出力電
力を予め設定する制御部を備える構成とした。

【００１５】

【作用】少なくとも、スパッタリングガスの圧力、スパ
ッタリングターゲットに供給される第１の電力、コイル
に供給される第２の電力、半導体ウェーハのサイズ、半
導体ウェーハに形成されているコンタクトホールの開口
径に基づいて、インピーダンス整合回路の内部回路定数
とバイアス用高周波発振器の出力電力を設定することに
より、半導体ウェーハが最適のバイアスに設定される。
これにより、コイルにより形成されるプラズマと半導体
ウェーハとの間の電位差が一定となり、スパッタリング
ターゲットから放出された物質がこの一定の電位差によ
る電界で加速されて半導体ウェーハに到達し、良質な薄
膜が形成される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
参照して説明する。図１は、本実施の形態のスパッタリ
ング装置の構成を示している。

【００１７】図１において、このスパッタリング装置
は、スパッタリングガスを導入するための導入ポートＰ
１と排気ポートＰ２を有する真空容器２４内に、Ｔｉ
（チタン）から成るスパッタリングターゲット２６と、
半導体ウェーハ２８を載せる絶縁性基板ホルダ３０と、
１ターンの金属製帯状コイル３２が設けられている。

【００１８】スパッタリングターゲット２６は、直流電
源３４が接続されることにより負電位に設定され、絶縁
性基板ホルダ３０には、インピーダンス整合回路３６を
介してバイアス用高周波発振器３８が接続され、帯状コ
イル３２の一端部には、カップリングコンデンサ４２ａ
を介してプラズマ発生用高周波発振器４０が接続され、
帯状コイル３２の他端部は、カップリングコンデンサ４
２ｂを介してグランド端子ＧＮＤに接続されている。

【００１９】更に、インピーダンス整合回路３６とバイ
アス用高周波発振器３８を制御するための制御回路４４
が設けられており、これらインピーダンス整合回路３６
とバイアス用高周波発振器３８及び制御回路４４によっ
て高周波基板バイアス回路が構成されている。

【００２０】制御回路４４は、図２に示すように、表示
部４６と、レシピエディタ部４８と、ウェーハバイアス
演算部５０及びルックアップテーブルから成る最適デー
タ記憶部５２を備え、コンピュータプログラムに基づい
て動作する所謂コンピュータシステムによって構成され
ている。

【００２１】レシピエディタ部４８には、真空容器２４
に導入するスパッタリングガスの導入圧力Ｐressを指定
するための圧力指定部５４と、直流電源３４によるスパ
ッタリングターゲット２６の直流電力Ｐdcを指定するた
めの直流電力指定部５６と、プラズマ発生用高周波発振
器４０の出力電力Ｐrfを指定するための高周波電力指定
部５８が備えられ、操作者がキーボード（図示せず）を
用いて各指定部５４，５６，５８に所望の指定値Ｐres
s，Ｐdc，Ｐrfを外部入力する構成となっている。

【００２２】更に、レシピエディタ部４８には、半導体
ウェーハ２８のサイズＷを指定するためのウェーハサイ
ズ指定部６０と、半導体ウェーハ２８に予め設けられて
いるコンタクトホールの開口径Ｒを指定するための開口
径指定部６２が備えられ、これら各指定部６０，６２に
は、半導体ウェーハ２８のサイズとコンタクトホールの
開口径の指定値Ｗ，Ｒが、デフォルトデータとして予め
格納されている。

【００２３】ウェーハバイアス演算部５０は、レシピエ
ディタ部４８の各指定部５４〜６２で指定された全ての
指定値Ｐress、Ｐdc、Ｐrf、Ｗ、Ｒを入力し、これらの
指定値に基づいて最適データ記憶部５２を検索すること
により、半導体ウェーハ２８に最適な薄膜を形成するた
めの最適バイアスデータＤoptを入手し、更に、最適バ
イアスデータＤoptに基づいて、インピーダンス整合回
路３６に第１の制御信号Ｓ１、バイアス用高周波発信器
３８に第２の制御信号Ｓ２を供給することにより、半導
体ウェーハ２８を最適バイアスに設定する。

【００２４】即ち、インピーダンス整合回路３６は、第
１の制御信号Ｓ１により、絶縁性基板フォルダ３０から
の反射波を最小にするように内部回路定数を自動調整
し、バイアス用高周波発振器３８は、第２の制御信号Ｓ
２で指定された高周波電力を出力することにより、半導
体ウェーハ２８を最適バイアスに設定する構成となって
いる。

【００２５】最適データ記憶部５２は、半導体メモリや
ハードディスク等の記憶媒体に、予め指定値Ｐress，Ｐ
dc，Ｐrf，Ｗ，Ｒに対応する最適バイアスデータＤopt
をデータベースとして記憶する構成となっており、最適
バイアスデータＤoptは、実験によって予め決められて
いる。

【００２６】表示部４６は、レシピエディタ部４８に指
定された各指定値Ｐress，Ｐdc，Ｐrf，Ｗ，Ｒと、ウェ
ーハバイアス演算部５０で検索された最適バイアスデー
タＤoptと、本スパッタリング装置の制御要素の全ての
情報を表示用モニターに表示する。

【００２７】次に、本スパッタリング装置の動作を説明
する。

【００２８】まず、操作者が、レシピエディタ部４８の
各指定部５４〜５８に対して所望の指定値Ｐress，Ｐd
c，Ｐrfを入力し、スパッタリングプロセスの開始を指
示する。これにより、ウェーハバイアス演算部５０が、
指定値Ｐress，Ｐdc，Ｐrf，Ｗ，Ｒに対応する最適バイ
アスデータＤoptを最適データ記憶部５２から検索し、
インピーダンス整合回路３６とバイアス用高周波発振器
３８が第１，第２の制御信号Ｓ１，Ｓ２に従って最適な
バイアス状態を設定する。即ち、制御回路４４は、半導
体ウェーハ２８のバイアスをフィードバック制御するの
ではなく、最適データ記憶部５２に予め記憶されている
最適バイアスデータＤoptに基づいてフィードフォワー
ド制御する。

【００２９】更に、圧力指定部５４の指定値Ｐressに基
づいて、真空容器２４へのスパッタリングガス（例え
ば、Ａｒ）の導入圧力が設定され、直流電力指定部５６
の指定値Ｐdcに基づいて、直流電源３４の直流電力が設
定され、高周波電力指定部５８ｃの指定値Ｐrfに基づい
て、プラズマ発生用高周波発振器４０の出力電力が設定
される。

【００３０】これにより、スパッタリングターゲット２
６の下側に直流グロー放電によるアルゴンイオンＡｒ⁺
が生成され、電界によって加速されたアルゴンイオンＡ
ｒ⁺がスパッタリングターゲット２６に衝突することに
より、ターゲット原子Ｔｉ⁺と２次電子が放出される。
ターゲット原子Ｔｉ⁺は半導体ウェーハ２８の表面に薄
膜を形成するためのシースとして寄与し、２次電子は直
流グロー放電を維持するもとになる。したがって、スパ
ッタリングターゲット２６の下側には、アルゴンイオン
Ａｒ⁺とターゲット原子Ｔｉ⁺を含む直流プラズマ（ＤＣ
プラズマ）が生成される。

【００３１】また、帯状コイル３２で囲まれた領域内に
は、帯状コイル３２とカップリングコンデンサ４２ａと
による誘導結合と容量結合で、プラズマ発生用高周波発
振器４０からの高周波電力が導入され、アルゴンイオン
Ａｒ⁺とターゲット原子Ｔｉ⁺を含む高周波プラズマが生
成される。

【００３２】バイアス用高周波発振器３８からの交流電
力がインピーダンス整合回路３６を介して絶縁性基板ホ
ルダ３０に供給されることで、絶縁性基板ホルダ３０上
に載せられた半導体ウェーハ２８の実効的な電位が高周
波プラズマの電位よりも下げられる。そして、その半導
体ウェーハ２８と高周波プラズマとの間に生じた電位差
δＶによる電界で、高周波プラズマ中に存在するターゲ
ット原子Ｔｉ⁺を加速させ半導体ウェーハ２８の表面に
到達させることにより、良好なＴｉ薄膜が形成される。

【００３３】次に、最適バイアスのための原理を図３〜
図１０を参照して説明する。

【００３４】半導体ウェーハに良質な薄膜を積層形成す
る場合、半導体ウェーハに形成されているトランジスタ
デバイスのノード（例えば、ドレインやソース）にコン
タクトホールを通じて良質の配線用Ｔｉ薄膜を形成する
ことが、最も困難な課題となっていた。

【００３５】本スパッタリング装置では、スパッタリン
グプロセスにおける制御要素のうち、コンタクトホール
に良質な薄膜を形成するために最も重要な制御要素を特
定し、その特定した制御要素に基づいて半導体ウェーハ
のバイアスをフィードフォワード制御することで、良質
な薄膜を形成可能にしている。

【００３６】仮に、本スパッタリング装置の制御回路４
４の動作を停止させ、真空容器２４内のスパッタリング
ガスＡｒの圧力、スパッタリングターゲット２６の直流
電力、帯状コイル３２の高周波電力を夫々所定の値に固
定し、所定の深さを有するコンタクトホールが形成され
ている半導体ウェーハ２８への高周波バイス電力の電力
値を様々に変化させたときのＴｉ薄膜の形状を調べる
と、図９に示すように、コンタクトホールの底部に積層
されるＴｉ薄膜の形状が電力値の大小に応じて変化し、
また、図１０に示すように、コンタクトホールの開口部
の周縁に積層されるＴｉ薄膜の形状も電力値の大小に応
じて変化する。

【００３７】図９(ａ)は、半導体ウェーハ２８への高周
波バイアス電力の電力値が０Ｗの場合を示しており、コ
ンタクトホールの底部に十分な厚みのＴｉ薄膜が形成さ
れないという問題がある。これは、高周波バイアス電力
の電力値が０Ｗであるため、半導体ウェーハ２８の自己
バイアスが高周波プラズマの電位に引っ張られてしま
い、ターゲット原子Ｔｉ⁺をコンタクトホールの底部に
到達させるための十分な電位差δＶが形成されないこと
による。

【００３８】図９(ｂ)は、高周波バイアス電力の電力値
が３０Ｗの場合を示しており、コンタクトホールの底部
に最適形状のＴｉ薄膜が形成されていることを示してい
る。これは、スパッタリング原子Ｔｉ⁺の方向性がシャ
ープになり、コンタクトホール中に進入してその底部に
積層されることによる。

【００３９】図９（ｃ）は、高周波バイス電力の電力値
が６０Ｗの場合を示しており、コンタクトホールの側壁
部分が削られ、削られた物質が側壁部分が再度付着する
ことを示している。これは、スパッタリング原子Ｔｉ⁺
の方向性がシャープになるが、加速されたアルゴンイオ
ンＡｒ⁺の進入によりコンタクトホールの側壁部分が削
られ、削られた物質が側壁部分が再度付着することによ
る。

【００４０】図９(ｄ)〜(ｆ)は、高周波バイアス電力の
電力値が９０Ｗ、１２０Ｗ、２４０Ｗの場合を示してお
り、コンタクトホールの底部には殆どＴｉ薄膜が形成さ
れず、コンタクトホールの側壁部に、堆積物が付着して
いることを示している。これは、電力値が大きくなるに
従って、コンタクトホールの底部に到達したスパッタリ
ング原子Ｔｉ⁺が、加速されたアルゴンイオンＡｒ⁺やス
パッタリング原子Ｔｉ⁺によって削られてしまい、その
削られた物質が堆積物となってコンタクトホールの側壁
部に付着することによる。

【００４１】図１０(ａ)〜(ｅ)は、高周波バイアス電力
の電力値が０Ｗ、６０Ｗ、９０Ｗ、１２０Ｗ、２４０Ｗ
の場合におけるコンタクトホールの開口部周縁に積層す
るＴｉ薄膜の形状変化を示しており、高周波バイアス電
力の電力値が大きくなるにしたがって、コンタクトホー
ルの開口部を覆うオーバハング部が大きくなることを示
している。これは、高周波バイアス電力の電力値が大き
くなると、開口部周縁に積層したＴｉ薄膜が、加速され
たアルゴンイオンＡｒ⁺によって叩かれて開口部の反対
側の縁に付着することにより、次第に開放部を塞ぐ程の
オーバーハング部が形成されることによる。

【００４２】本願発明者は、このような現象をスパッタ
リングプロセスにおける制御要素の全てについて検証
し、スパッタリングガスの導入圧力Ｐressと、スパッタ
リグターゲット２６の直流電力Ｐdcと、帯状コイル３２
の高周波電力Ｒrfと、半導体ウェーハ２８のサイズ(直
径)Ｗと、半導体ウェーハ２８に形成されているコンタ
クトホールの開口径Ｒに基づいて、バイアス用高周波発
信器３８の出力電力とインピーダンス整合回路３６のイ
ンピーダンスをフィードフォワード制御することとし
た。

【００４３】これを実現するために、上記制御要素Ｐre
ss，Ｐdc，Ｒrf，Ｗ，Ｒとバイアス用高周波発振器３８
の出力電力とインピーダンス整合回路３６のインピーダ
ンスを様々に変化させ、図３（ａ）に示すように、コン
タクトホールの開口部の周縁部分に積層されるＴｉ薄膜
の厚みＷ１とコンタクトホールの底部に積層されるＴｉ
薄膜の厚みＷ２との比（以下、ボトムカバレッジとい
う）Ｗ２／Ｗ１が十分に大きな値となる場合（第１の最
適条件という）と、図３（ｂ）に示すように、コンタク
トホールの開口部に形成されるオーバーハング部の出っ
張り幅Ｑと周縁部分に積層されるＴｉ薄膜の厚みＷ１と
の比（以下、オーバーハング率という）Ｑ／Ｗ１が十分
に小さくなる場合（第２の最適条件という）とを調べ、
これら第１，第２の最適条件を満足するバイアス用高周
波発振器３８の出力電力とインピーダンス整合回路３６
のインピーダンスを最適データＰoutとして最適データ
記憶部５２に格納した。

【００４４】図４〜図７に、検証結果の一例を示してい
る。図４（ａ）（ｂ）は、バイアス用高周波発振器４４
によって絶縁基板ホルダ３８に供給される高周波電力に
対する、ボトムカバレッジＷ２／Ｗ１とオーバーハング
率Ｑ／Ｗ１の相関関係を示している。

【００４５】図５（ａ）（ｂ）は、スパッタリングガス
の導入圧力Ｐress対する、ボトムカバレッジＷ２／Ｗ１
とオーバーハング率Ｑ／Ｗ１の相関関係を示している。

【００４６】図６(ａ)(ｂ)は、スパッタリングターゲッ
ト２６の直流電力Ｐdcに対する、ボトムカバレッジＷ２
／Ｗ１とオーバーハング率Ｑ／Ｗ１の相関関係を示して
いる。

【００４７】図７（ａ）（ｂ）は、帯状コイル３４プラ
ズマ用の高周波電力Ｒrfに対する、ボトムカバレッジＷ
２／Ｗ１とオーバーハング率Ｑ／Ｗ１の相関関係を示し
ている。

【００４８】図８（ａ）（ｂ）は、半導体ウェ−ハ２８
に設けられたコンタクトホールの開口径Ｒとアスペクト
比（開口径Ｒとコンタクトホールの深さＨの比）Ｒ／Ｈ
に対する、ボトムカバレッジＷ２／Ｗ１とオーバーハン
グ率Ｑ／Ｗ１の相関関係を示している。

【００４９】そして、このような全ての相関関係に基づ
いて、前記第１，第２の最適条件を満足するバイアス用
高周波発振器３８の出力電力とインピーダンス整合回路
３６のインピーダンスを最適データＰoutとして最適デ
ータ記憶部５２に格納し、レシピエディタ部４８に指定
された各指定値Ｐress，Ｐdc，Ｐrf，Ｗ，Ｒに対応する
最適データＰoutに基づいて、半導体ウェーハのバイア
スをフィードフォワード制御することにより、コンタク
トホールの開口部周縁と底部及び側壁部に良質な薄膜の
形成することが可能になった。

【００５０】即ち、半導体ウェーハ２８の表面のバイア
ス電位が最適化されることにより、コンタクトホールの
開口部周縁と底部に十分な厚さの薄膜が形成されること
となり、更に開口部周縁に形成されるオーバーハング部
の出っ張り幅が極めて小さくなるため、オーバーハング
部に邪魔されることなくスパッタ原子がコンタクトホー
ル内に到達し、コンタクトホールの側壁部にも十分な厚
さの薄膜が形成される。

【００５１】尚、本実施の形態では、スパッタリングガ
スとしてアルゴン（Ａｒ）を適用する場合を説明した
が、本発明は、他のスパッタリングガスを適用する場合
にも同様の効果が得られる。また、形成すべき薄膜中に
所望の元素を添加する場合には、その元素（気体）とス
パッタリングガスとの混合ガスを真空容器内に導入する
ことができる。一例として、ＴｉにＮ（窒素）を添加し
て成る配線用薄膜を形成する場合には、アルゴン（Ａ
ｒ）とＮ（窒素）との混合ガスを導入することができ
る。

【００５２】また、本実施の形態のスパッタリング装置
では、半導体ウェーハ２８のサイズとコンタクトホール
の開口径の指定値Ｗ，Ｒをデフォルトデータとして予め
格納することとしたが、これらの指定値Ｗ，Ｒも操作者
がマニュアル操作によって入力する構成にしてもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明のスパッタリ
ング装置によれば、少なくとも、スパッタリングガスの
圧力、スパッタリングターゲットに供給される第１の電
力、コイルに供給される第２の電力、半導体ウェーハの
サイズ、半導体ウェーハに形成されているコンタクトホ
ールの開口径に基づいて、インピーダンス整合回路の内
部回路定数とバイアス用高周波発振器の出力電力をフィ
ードフォワード制御するので、コイルにより形成される
プラスマと半導体ウェーハとの間の電位差を一定にする
ように、半導体ウェーハが最適のバイアスに設定するこ
とができる。

【００５４】この結果、スパッタリングターゲットから
放出された物質がこの一定の電位差による電界で加速さ
れて半導体ウェーハに到達し、良質な薄膜を形成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態のスパッタリング装置の構成を示す
説明図。

【図２】制御回路の構成を示すブロック図。

【図３】良質な薄膜を形成するための原理を説明するた
めの説明図。

【図４】バイアス用高周波電力に対するボトムカバレッ
ジとオーバーハング率の特性を示す特性図。

【図５】スパッタリングガスの圧力に対するボトムカバ
レッジとオーバーハング率の特性を示す特性図。

【図６】スパッタリングターゲットに供給する直流電力
に対するボトムカバレッジとオーバーハング率の特性を
示す特性図。

【図７】コイルに供給するプラズマ用高周波電力に対す
るボトムカバレッジとオーバーハング率の特性を示す特
性図。

【図８】コンタクトホールの開口径に対するボトムカバ
レッジとオーバーハング率の特性を示す特性図。

【図９】バイアス用高周波電力を変化させたときの薄膜
の形状を変化を示す中間階調画像を示す図。

【図１０】更に、バイアス用高周波電力を変化させたと
きの薄膜の形状を変化を示す中間階調画像を示す図。

【図１１】従来のスパッタリング装置の構成を示す説明
図。

【符号の説明】

２４…真空容器、２６…スッパタリングターゲット、２
８…半導体ウェーハ、３０…絶縁基板ホルダ、３２…帯
状コイル、３４…直流電源、３６…インピーダンス整合
回路、３８…バイアス用高周波発振器、４０…プラズマ
用高周波発振器、４４…制御回路、４８…レシピエディ
タ部、５０…ウェーハバイアス演算部、５２…最適デー
タ記憶部、５４…圧力指定部、５６…直流電力指定部、
５８…高周波電力指定部、６０…ウェーハサイズ指定
部、６２…開口径指定部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−80939（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/203,21/285

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、第１の電力が供給されるス
   パッタリングターゲットと、前記スパッタリングターゲ
   ットに対面し半導体ウェーハを載せるホルダ部と、第２
   の電力が供給され前記スパッタリングターゲットと前記
   半導体ウェーハの間にプラズマを発生させるコイルと
   が、スパッタリングガスが導入される真空容器内に設け
   られ、前記ホルダ部にインピーダンス整合回路を介して
   バイアス用高周波電力を供給するバイアス用高周波発振
   器を有するスパッタリング装置であって、 少なくとも、前記スパッタリングガスの圧力、前記第１
   の電力、前記第２の電力、前記半導体ウェーハのサイ
   ズ、前記半導体ウェーハに形成されているコンタクトホ
   ールの開口径に基づいて、前記半導体ウェーハのバイア
   スを決定するために前記インピーダンス整合回路の内部
   回路定数とバイアス用高周波発振器の出力電力を予め設
   定する制御部を備えたスパッタリング装置。
2. 【請求項２】 前記制御部は、 前記スパッタリングガスの圧力、前記第１の電力、前記
   第２の電力、前記半導体ウェーハのサイズ、前記半導体
   ウェーハに形成されているコンタクトホールの開口径の
   情報に対応する最適情報を予め記憶する記憶部と、 少なくとも、前記スパッタリングガスの圧力、前記第１
   の電力、第２の電力の各情報を外部入力する指定部と、 前記指定部に入力された前記情報と前記半導体ウェーハ
   のサイズ情報及び前記半導体ウェーハに形成されている
   コンタクトホールの開口径の情報に基づいて前記最適情
   報を検索し、前記検索した最適情報に基づいて前記イン
   ピーダンス整合回路の内部回路定数とバイアス用高周波
   発振器の出力電力を設定する演算部と、を有する請求項
   １に記載のスパッタリング装置。