JP4719195B2 - スパッタリング方法 - Google Patents
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Description
前記基板として、アスペクト比4以上のホールを有する基板を前記基板ホルダー上に載置する工程と、
スパッタリング放電用ガスと水素ガスを前記チャンバー内に導入して、前記ターゲットの下方にスパッタ放電をさせて、さらに、前記基板に前記電界設定手段により、前記防着シールド内で前記基板の上方の空間にもプラズマを生成する工程と、
を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項2記載の発明は、上記請求項1の構成において、
前記基板の上方の空間にもプラズマを生成する工程は、高周波コイルを有するプラズマ形成手段により高周波電界が印加される工程が追加されることを特徴とする。
また、上記課題を解決するため、請求項3記載の発明は、上記請求項1の構成において、前記基板の上方の空間にもプラズマを生成する工程は、高周波アンテナを有するエネルギ−供給管により水素イオン及び水素ラジカルを導入する工程が追加されることを特徴とする。
また、上記課題を解決するため、請求項4記載の発明は、上記請求項1乃至3の何れかの方法において、前記スパッタリング放電用ガスはアルゴンガスであって、前記アルゴンガスと前記水素ガスの流量比が、9:1であることを特徴とする。
また、請求項3の発明によれば、ホールの底面に効率よくスパッタ粒子を到達させて薄膜を堆積させることができるので、ボトムカバレッジ率が向上する。このため、アスペクト比4以上のホールに対して充分なボトムカバレッジ率で成膜を行うことができ、256メガビット以降の次世代のデバイスの製作に特に好適なものとなる。
また、請求項5の発明によれば、上記効果に加え、スパッタ粒子がイオン化されるので、イオン化スパッタリングの効果も期待でき、この点でさらにボトムカバレッジ率の高い成膜が可能となる。
また、請求項6、7、8又は9の発明によれば、上記効果に加え、二つの層の相互拡散を防止するバリア膜を作成する場合に特に好適なものになる。
また、請求項10の発明によれば、スパッタ放電によるプラズマとは別にプラズマが形成されて当該プラズマ中で反応性ガスがイオン化したり活性化したりするので、上記効果がさらに増進される。
また、請求項11の発明によれば、反応性ガスがイオン化したり活性化したりした状態で導入されるので、上記請求項1又は3の発明の効果がさらに高く得られる。
また、請求項12の発明によれば、イオンしたり活性化したりした反応性ガスが基板に向けて供給されるので、上記請求項11の発明の効果がさらに高く得られる。
また、請求項13の発明によれば、基板に垂直なイオン入射用電界が設定されるので、イオンした反応性ガスを効率よく基板の表面近傍の空間に引きつけたり、イオン化スパッタリングの効果をより向上させたりする効果がある。このため、上記各請求項の発明の効果がさらに増進される。
図1は、本願発明の第一の実施形態のスパッタリング方法の実施に使用されるスパッタリング装置の構成を説明する正面概略図である。図1に示すスパッタリング装置は、排気系11を備えたスパッタチャンバー1と、このスパッタチャンバー1内に設けられたターゲット2と、このターゲット2をスパッタするスパッタ電源3と、スパッタチャンバー1内に所定のガスを導入するガス導入手段4と、ターゲット2から放出されたスパッタ粒子が入射する位置に基板50を保持する基板ホルダー5とを備えている。
スパッタ電源3は、所定の負の高電圧をターゲット2に印加するよう構成される。例えばチタンのスパッタの場合、700V程度の負の直流電圧を印加するよう構成されることが多い。
Ti+H+→Ti++H ……(1)
Ti+H+→(TiH)* ……(2)
Ti+H*→(TiH)* ……(3)
式(1)は、Tiスパッタ原子が水素イオンに電子を奪われることによってTiイオンに変化する反応、式(2)は、Tiスパッタ原子が水素イオンと反応してTiHラジカルを生成する反応、式(3)は、Tiスパッタ原子が水素ラジカルと反応してTiHラジカルを生成する反応をそれぞれ示している。
(TiH)*→TiH……(4)
TiH→Ti+H ……(5)
式(4)は、TiHラジカルが基板50の表面への衝突によって失活する過程を表しており、式(5)は、TiHがTi(固体)とH(気体)に解離する反応を表している。尚、Tiはチタン薄膜を堆積する素となり、HはH2となって再び空間に放出され、上記のような反応に再び利用されるか、又は、最終的に排気系11によって排気される。
11 排気系
2 ターゲット
3 スパッタ電源
30 磁石機構
4 ガス導入手段
41 アルゴンガス導入系
42 水素ガス導入系
43 窒素ガス導入系
424 エネルギー供給管
425 高周波アンテナ
426 反応性ガス用高周波電源
5 基板ホルダー
50 基板
6 電界設定手段
61 基板バイアス用電源
7 プラズマ形成手段
71 高周波コイル
72 プラズマ用高周波電源
8 防着シールド
Claims (4)
- チャンバー内に設けられ、基板を載置するための基板ホルダーと、前記基板ホルダーに高周波電力の供給を可能にする電界設定手段と、前記基板ホルダーと前記チャンバー内に設けられるターゲットとの間の空間を取り囲む防着シールドとを具備したスパッタリング装置を用いたスパッタリング方法であって、
前記基板として、アスペクト比4以上のホールを有する基板を前記基板ホルダー上に載置する工程と、
スパッタリング放電用ガスと水素ガスを前記チャンバー内に導入して、前記ターゲットの下方にスパッタ放電をさせて、さらに、前記基板に前記電界設定手段により、前記防着シールド内で前記基板の上方の空間にもプラズマを生成する工程と、
を有することを特徴とするスパッタリング方法。 - 請求項1に記載のスパッタリング方法であって、前記基板の上方の空間にもプラズマを生成する工程は、高周波コイルを有するプラズマ形成手段により高周波電界が印加される工程が追加されることを特徴とするスパッタリング方法。
- 請求項1に記載のスパッタリング方法であって、前記基板の上方の空間にもプラズマを生成する工程は、高周波アンテナを有するエネルギ−供給管により水素イオン及び水素ラジカルを導入する工程が追加されることを特徴とするスパッタリング方法。
- 前記スパッタリング放電用ガスはアルゴンガスであって、前記アルゴンガスと前記水素ガスの流量比が、9:1であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のスパッタリング方法。
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