JP4880495B2 - Deposition equipment - Google Patents

Deposition equipment Download PDF

Info

Publication number
JP4880495B2
JP4880495B2 JP2007044330A JP2007044330A JP4880495B2 JP 4880495 B2 JP4880495 B2 JP 4880495B2 JP 2007044330 A JP2007044330 A JP 2007044330A JP 2007044330 A JP2007044330 A JP 2007044330A JP 4880495 B2 JP4880495 B2 JP 4880495B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
ion
film
ions
wiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007044330A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008208398A5 (en
JP2008208398A (en
Inventor
聡 豊田
久三 中村
三郎 清水
徳康 佐々木
周司 小平
吉宏 岡村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
Priority to JP2007044330A priority Critical patent/JP4880495B2/en
Publication of JP2008208398A publication Critical patent/JP2008208398A/en
Publication of JP2008208398A5 publication Critical patent/JP2008208398A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4880495B2 publication Critical patent/JP4880495B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

本発明は、基板上に配線を形成するのに際して、ホールやトレンチを含む基板の表面領域に形成される導電性被覆膜の、ホールやトレンチ形状の開口部のオーバーハング(張り出し(Overhung))又は基板のエッジ部の非対称性を改善する成膜装置に関するものである。 In the present invention, when wiring is formed on a substrate, an overhang (overhung) of a hole or trench-shaped opening of a conductive coating film formed on the surface region of the substrate including the hole or trench or it relates formed MakuSo location to improve the asymmetry of the edge portion of the substrate.

近年の半導体構造の微細化に伴い、被覆膜の形状改善にさまざまな手法が用いられてきた。例えば、基板の表面の形状や状態を改善するための技術として、半導体やセラミックス或いは多層膜の基板の表面に加速したイオンを照射して基板を構成している原子を表面よりはじき出し即ちスパッタリングして表面の形状を変えたり表面を研磨するイオンミリング法が知られている。このイオンミリング法において用いるイオンは一般的には不活性ガスのアルゴンであり、基板表面へのイオンの入射角度は数度〜20度程度であり、加速電圧は数kVである。イオン照射による基板表面層の組成変化やアモルファス化を抑えるためにイオン種の変更や基板へのイオンの入射角度及び加速電圧をより低くするなど、それぞれの基板に対して最適な薄膜形成条件を選定して実施されている。このイオンミリング法はまた、化学研磨や電解研磨の後の薄膜試料表面の不純物層を除去するためにも利用されている。また最近では、中性原子を用いたアトムミリング法も用いられており、シリコン等の半導体試料の調製に有効に利用されている。   With recent miniaturization of semiconductor structures, various techniques have been used to improve the shape of the coating film. For example, as a technique for improving the shape and state of the substrate surface, the surface of the substrate of a semiconductor, ceramics or multilayer film is irradiated with accelerated ions so that the atoms constituting the substrate are ejected from the surface, that is, sputtered. An ion milling method for changing the shape of the surface or polishing the surface is known. The ions used in this ion milling method are generally inert gas argon, the incident angle of ions to the substrate surface is about several degrees to about 20 degrees, and the acceleration voltage is several kV. Select optimal thin film formation conditions for each substrate, such as changing the ion species and lowering the incident angle and acceleration voltage of ions to the substrate in order to suppress changes in composition and amorphization of the substrate surface layer due to ion irradiation. Has been implemented. This ion milling method is also used to remove an impurity layer on the surface of a thin film sample after chemical polishing or electrolytic polishing. Recently, an atom milling method using neutral atoms has also been used, and it is effectively used for preparing semiconductor samples such as silicon.

この種の先行技術の一例として、ターゲットをスパッタリングして基板表面に薄膜を形成する際に、基板表面に横方向から(基板面に対して0°〜30°の角度、即ち60°〜90°の入射角の範囲で)イオンビームを照射し、基板に形成された微細構造溝即ちトレンチの開口縁部に堆積したスパッタリング粒子を除去し、配線薄膜を形成できるようにしたものが知られている(特許文献1参照)。   As an example of this type of prior art, when a target is sputtered to form a thin film on the substrate surface, the substrate surface is laterally (angled from 0 ° to 30 ° with respect to the substrate surface, ie, 60 ° to 90 ° It is known that a thin film of wiring can be formed by irradiating an ion beam (within a range of incident angles) to remove the sputtered particles deposited on the opening edge of the fine groove formed on the substrate, that is, the trench. (See Patent Document 1).

また、別の先行技術としては、半導体基板上に層間絶縁膜を形成し、配線溝を形成し、かかる配線溝内にCuを堆積して埋め込み、CMP(化学機械研磨chemical mechanical polishing)法などにより層間絶縁膜上のCu導電膜を除去して配線溝内にCu配線を形成する方法、及び半導体基板上に形成した層間絶縁膜上に有機化合物膜を形成し、該有機化合物膜に貫通する配線溝を形成し、配線溝にCu配線材料を埋め込んで配線層を形成し、有機化合物膜上のCu配線材料をCMP法やRIE法によって除去し、そして有機化合物膜を除去してCu配線を形成する方法が知られている(特許文献2参照)。   As another prior art, an interlayer insulating film is formed on a semiconductor substrate, a wiring groove is formed, Cu is deposited and embedded in the wiring groove, and a CMP (chemical mechanical polishing) method is used. A method of forming a Cu wiring in a wiring trench by removing a Cu conductive film on an interlayer insulating film, and a wiring penetrating the organic compound film by forming an organic compound film on the interlayer insulating film formed on a semiconductor substrate A trench is formed, a Cu wiring material is embedded in the wiring trench, a wiring layer is formed, the Cu wiring material on the organic compound film is removed by a CMP method or an RIE method, and the organic compound film is removed to form a Cu wiring. There is a known method (see Patent Document 2).

さらにまた、基板表面に形成したCu層上に、形成すべきCu配線に相応したマスクを形成し、マスクで覆われていないCu層を、プラズマでヨウ素を含む反応性ガスを分解してヨウ素とCuとを反応させて、Culxを生成し、こうして生成されたCulxを洗浄処理することでCu配線を形成する方法も知られている(特許文献3及び特許文献4参照)。   Further, a mask corresponding to the Cu wiring to be formed is formed on the Cu layer formed on the substrate surface, and the Cu layer not covered with the mask is decomposed with iodine by decomposing reactive gas containing iodine with plasma. There is also known a method of forming Cu wiring by reacting with Cu to generate Culx and cleaning the generated Culx (see Patent Document 3 and Patent Document 4).

特開平 11−140640公開特許公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-140640 特開 2000−124218公開特許公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-124218 特開 2004− 6441公開特許公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-6441 特開 2004− 6443公開特許公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-6443

基板にRF又はDC バイアス電力を印加することによって、イオンを基板に引き込み、被覆膜の形状を所望の形状に改善する公知の技術においては、基板のバイアス電位はたかだか150V程度までである。   In a known technique for attracting ions to a substrate by applying RF or DC bias power to the substrate and improving the shape of the coating film to a desired shape, the bias potential of the substrate is up to about 150V.

基板上に下層としてTi膜を厚さ10nmに形成し、その上にCu層を厚さ45nmに形成し、55〜60nmの微細溝(トレンチ)を備えた試料と、基板上にTi膜を厚さ30nmに形成し、55〜60nmの微細溝(トレンチ)を備えた試料とを用意し、この試料に対してイオンミリング法を用いてTi層及びCu層の形状変化を観察した。この場合、加速電圧は200eVにし、照射イオンとしてはアルゴンイオンを使用し、イオン電流密度は0.4mA/cmである。前者の試料では、トレンチにおけるオーバーハングの形状も開口幅も変化なかった。一方後者の試料ではTi層に対してトレンチの開口縁部のエッチングは進んだが鋭角的な開口エッチング形状は得られなかった。このことから、加速電圧200eV程度の低エネルギーのアルゴン粒子では、Cu被覆膜に対してトレンチの開口部のオーバーハングの形状及び開口幅を変えることができず、またTi被覆膜ではトレンチの開口部の鋭角的な開口エッチング形状が得られないことがわかった。 A Ti film is formed as a lower layer on the substrate to a thickness of 10 nm, a Cu layer is formed thereon to a thickness of 45 nm, a sample having a 55-60 nm fine groove (trench), and a Ti film is formed on the substrate. A sample having a thickness of 30 nm and provided with a fine groove (trench) of 55 to 60 nm was prepared, and the shape change of the Ti layer and the Cu layer was observed for this sample using an ion milling method. In this case, the acceleration voltage is 200 eV, argon ions are used as irradiation ions, and the ion current density is 0.4 mA / cm 2 . In the former sample, neither the shape of the overhang in the trench nor the opening width was changed. On the other hand, in the latter sample, etching of the opening edge of the trench proceeded with respect to the Ti layer, but an acute opening etching shape was not obtained. From this, low energy argon particles with an acceleration voltage of about 200 eV cannot change the shape and width of the overhang of the trench opening relative to the Cu coating film, and the Ti coating film cannot change the trench width. It was found that an acute opening etching shape of the opening could not be obtained.

また、半導体集積回路の高性能化の要求が高まるにつれて、デバイスの微細化が進み、配線の更なる微細化も急速に必要とされてきている。しかし従来提案されている方法や装置構成では将来の微細構造に対応できないことが指摘されつつある。   Further, as the demand for higher performance of semiconductor integrated circuits increases, device miniaturization advances and further miniaturization of wiring has been rapidly required. However, it has been pointed out that the conventionally proposed method and apparatus configuration cannot cope with the future fine structure.

このように、上記で挙げた各特許文献に提案されている先行技術による方法及び装置では、現状で要求されている配線の微細化より更に高い微細構造には必ずしも対処できないだけでなく、処理工程の数が多く、装置の構造が複雑であるため、配線形成に手間がかかり、コストが高くなるという問題がある。特に、微細化の進む半導体集積回路における配線の形成において、従来のスパッタリング法により被覆膜を形成する場合にビアホールやトレンチの開口縁部におけるオーバーハングや非対称性を簡単かつ低コストで如何に改善できるようにするかが重要である。   As described above, the methods and apparatuses according to the prior art proposed in each of the above-mentioned patent documents do not always cope with a fine structure higher than that of wiring that is currently required, but also a processing step. And the structure of the apparatus is complicated, there is a problem that it takes time to form wiring and the cost is increased. In particular, in the formation of wiring in semiconductor integrated circuits that are becoming increasingly miniaturized, how to improve overhang and asymmetry at the opening edge of via holes and trenches easily and at low cost when a coating film is formed by conventional sputtering. It is important to make it possible.

本発明は、半導体構造の微細化に対応でき、しかも基板上に形成した被覆膜におけるビアホールやトレンチの開口部におけるオーバーハングや非対称性を改善できる成膜装置を提供することを目的としている。 The present invention can cope with the miniaturization of the semiconductor structure, yet it is an object to provide a formed MakuSo location can improve overhangs and asymmetries in the opening of the via hole or a trench in the coating film formed on a substrate .

上記の目的を達成するために、本発明は、基板上の凹部に成膜し、前記成膜にイオンを照射するように構成された成膜装置であって、
処理室と、
前記処理室内に配置された基板ステージ及びカソード電極と、
前記基板ステージに対向する位置に配置されたイオン源と、
前記イオン源の放電容器内に設けられたガス導入口と、
イオンを300eV〜10000eVのイオンエネルギーに加速する電源と有し、
前記カソード電極が前記基板ステージに装着された基板に対して斜めに対向して配置されていること
を特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention is a film forming apparatus configured to form a film in a recess on a substrate and irradiate the film with ions.
A processing chamber;
A substrate stage and a cathode electrode disposed in the processing chamber;
An ion source disposed at a position facing the substrate stage;
A gas inlet provided in a discharge vessel of the ion source;
A power source for accelerating ions to ion energy of 300 eV to 10000 eV,
The cathode electrode is disposed obliquely opposite to a substrate mounted on the substrate stage .

本発明による成膜装置においては、基板上の凹部に成膜し、成膜にイオンを照射するように構成され、処理室と、前記処理室内に配置された基板ステージ及びカソード電極と、基板ステージに対向する位置に配置されたイオン源と、イオン源の放電容器内に設けられたガス導入口と、イオンを300eV〜10000eVのイオンエネルギーに加速する電源とを有し、前記カソード電極が前記基板ステージに装着された基板に対して斜めに対向して配置されていることにより、オーバーハング及び非対称性の形状を改善することができるようになると共に、装置を単一装置として構成することができ、小型でコンパクトな装置を提供できるようになる。 A film forming apparatus according to the present onset Ming, formed in a recess on the substrate, is configured to irradiate ions in the deposition, and the processing chamber, a substrate stage and a cathode electrode disposed in the processing chamber, An ion source disposed at a position facing the substrate stage; a gas inlet provided in a discharge container of the ion source; and a power source for accelerating ions to an ion energy of 300 eV to 10000 eV , wherein the cathode electrode is By being disposed obliquely opposite the substrate mounted on the substrate stage, it becomes possible to improve the overhang and asymmetric shape, and to configure the device as a single device. Therefore, a small and compact device can be provided.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1には、イオンミリング装置及びSIS(自己イオン化スパッタリングSelf Ionized Sputtering)装置を含む成膜装置の一実施形態を成す配線形成用システムを示し、図示装置は搬送室1と、搬入室2と、三つのSIS室3、4、5と、三つのイオンミリング室6、7、8と、搬出室9とを備えている。搬入室2、SIS室3、4、5及びイオンミリング室6、7、8はそれぞれそれぞれゲートバルブを介して搬送室1に接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a wiring forming system forming an embodiment of a film forming apparatus including an ion milling apparatus and a SIS (self ionized sputtering Self Ionized Sputtering) apparatus. The illustrated apparatus includes a transfer chamber 1, a carry-in chamber 2, Three SIS chambers 3, 4 and 5, three ion milling chambers 6, 7 and 8, and a carry-out chamber 9 are provided. The carry-in chamber 2, the SIS chambers 3, 4, 5 and the ion milling chambers 6, 7, 8 are each connected to the transfer chamber 1 through gate valves.

各SIS室3、4、5は、図2に示すように真空チャンバー10から成り、この真空チャンバー10の内部にはターゲット11が搬送室1から搬入される配線を形成すべき基板12に対向する位置に配置されている。ターゲット11はCu、Al、Ti、Ta、W、Mn、Zr、Hf、V、Ag、Pd、Pt、Au、Mg、Co、Niのうち1種類以上を含むターゲットであり、DC電源13に接続されている。ターゲット11の背面側において真空チャンバー10の外側には、スパッタリングを効率的にするためのマグネトロン14が配置され、このマグネトロン14は、回転駆動装置15によって回転される磁気ヨーク部材16と、この磁気ヨーク部材16に支持された磁石17とを備えている。磁石17は真空チャンバー10内に磁場を発生し、電子を捕捉させて中性の原子に対してイオンの密度を増加させ、ターゲット11の表面近傍に高密度プラズマ領域を形成している。   As shown in FIG. 2, each of the SIS chambers 3, 4, and 5 includes a vacuum chamber 10, and the substrate 11 is opposed to the substrate 12 on which wiring for carrying the target 11 from the transfer chamber 1 is formed. Placed in position. The target 11 is a target including one or more of Cu, Al, Ti, Ta, W, Mn, Zr, Hf, V, Ag, Pd, Pt, Au, Mg, Co, and Ni, and is connected to the DC power source 13. Has been. On the back side of the target 11, a magnetron 14 is disposed outside the vacuum chamber 10 for efficient sputtering. The magnetron 14 includes a magnetic yoke member 16 that is rotated by a rotary driving device 15, and the magnetic yoke. And a magnet 17 supported by the member 16. The magnet 17 generates a magnetic field in the vacuum chamber 10 and traps electrons to increase the density of ions with respect to neutral atoms, thereby forming a high-density plasma region near the surface of the target 11.

また、真空チャンバー10にはガス導入口18が設けられ、流量調整弁19を介して図示していないガス供給源に接続され、このガス供給源は酸素及び窒素ガスを真空チャンバー10内に供給する。また、真空チャンバー10は排気口20を介して図示していない適当な排気消系に接続され、装置の動作時には真空チャンバー10内を所望の真空度にできるようにしている。基板12は基板ステージ21上に装着され、そしてバイアス電源22に電気的に接続され、RF又は直流バイアスが印加される。   The vacuum chamber 10 is provided with a gas inlet 18 and connected to a gas supply source (not shown) via a flow rate adjusting valve 19. The gas supply source supplies oxygen and nitrogen gas into the vacuum chamber 10. . The vacuum chamber 10 is connected to an appropriate exhaust extinguishing system (not shown) via the exhaust port 20 so that the inside of the vacuum chamber 10 can have a desired degree of vacuum during operation of the apparatus. The substrate 12 is mounted on a substrate stage 21 and is electrically connected to a bias power source 22 to apply an RF or DC bias.

また、各イオンミリング室6、7、8は、図3に示すように、真空チャンバー30から成り、この真空チャンバー30の内部には、高周波放電型のイオン源31が搬送室1から搬入される基板12に対向する位置に配置されている。イオン源31は放電容器32及び高周波コイル33を備え、この高周波コイル33はRF電源34に接続されている。また、高周波コイル33の下方には励磁コイル35が設けられている。更に、イオン源31は加速及び引き出し電極36を備え、これらの加速及び引き出し電極36はイオンを300eV〜10000eVのイオンエネルギーに加速する直流電源37に接続されている。イオン源31の放電容器32内にはガス導入口38を介してアルゴン又はネオンガスを供給するように構成されている。なお、図3において基板12上に示されている角度αは、イオンが基板12の表面に対して入射する際の入射角αであり、本発明では0°〜30°の範囲で設定される。   Each ion milling chamber 6, 7, 8 comprises a vacuum chamber 30 as shown in FIG. 3, and a high-frequency discharge ion source 31 is carried into the vacuum chamber 30 from the transfer chamber 1. It is arranged at a position facing the substrate 12. The ion source 31 includes a discharge vessel 32 and a high frequency coil 33, and the high frequency coil 33 is connected to an RF power source 34. An exciting coil 35 is provided below the high frequency coil 33. Further, the ion source 31 includes an acceleration and extraction electrode 36, and these acceleration and extraction electrodes 36 are connected to a DC power source 37 that accelerates ions to an ion energy of 300 eV to 10000 eV. Argon or neon gas is supplied into the discharge vessel 32 of the ion source 31 through a gas inlet 38. Note that the angle α shown on the substrate 12 in FIG. 3 is an incident angle α when ions are incident on the surface of the substrate 12, and is set in the range of 0 ° to 30 ° in the present invention. .

図4には、イオンミリング装置及びSIS装置を含む成膜装置の別の実施形態を示し、図示装置では、イオンミリング装置及びSIS装置が同一真空チャンバー40内に設けられている。すなわち、真空チャンバー40内には、SIS装置を成すカソード電極41及びその上に装着されたターゲット42が基板ステージ43に装着された基板44に斜めに対向して配置され、カソード電極41はDC電源45に接続され、動作時にターゲット42にバイアスが掛かるようにされている。基板44は基板ステージ43上に装着され、そしてバイアス電源46に接続され、RF又は直流バイアスが印加されるように構成されている。ターゲット42は図1〜図3に示す実施形態に関して例示したものと同様に、Cu、Al、Ti、Ta、W、Mn、Zr、Hf、V、Ag、Pd、Pt、Au、Mg、Co、Niのうち1種類を含むターゲットである。   FIG. 4 shows another embodiment of a film forming apparatus including an ion milling apparatus and an SIS apparatus. In the illustrated apparatus, the ion milling apparatus and the SIS apparatus are provided in the same vacuum chamber 40. That is, in the vacuum chamber 40, the cathode electrode 41 constituting the SIS device and the target 42 mounted thereon are disposed obliquely facing the substrate 44 mounted on the substrate stage 43, and the cathode electrode 41 is a DC power source. 45 to bias the target 42 during operation. The substrate 44 is mounted on the substrate stage 43 and is connected to a bias power source 46 so that an RF or DC bias is applied. The target 42 is Cu, Al, Ti, Ta, W, Mn, Zr, Hf, V, Ag, Pd, Pt, Au, Mg, Co, as exemplified with respect to the embodiment shown in FIGS. It is a target containing one type of Ni.

また、真空チャンバー40内には、イオンミリング装置を成すイオン源47が基板ステージ43に装着された基板44に対向して配置され、基板44の表面に対して0°〜30°の範囲で設定される入射角αでイオンを照射できるようにされている。イオン源47は放電容器48及び高周波コイル49を備え、この高周波コイル49はRF電源50に接続されている。また、高周波コイル49の下方には励磁コイル51が設けられている。更にイオン源47は加速及び引き出し電極52を備え、これらの加速及び引き出し電極52はイオンを300eV〜10000eVのイオンエネルギーに加速する直流電源53に接続されている。イオン源47の放電容器48内にはまたガス導入口54を介してアルゴン又はネオンガスを供給するように構成されている。なお、図4において55は酸素及び窒素ガスを真空チャンバー40内に導入するためのガス導入口である。   In the vacuum chamber 40, an ion source 47 constituting an ion milling device is disposed to face the substrate 44 mounted on the substrate stage 43, and is set in a range of 0 ° to 30 ° with respect to the surface of the substrate 44. The ions can be irradiated at an incident angle α. The ion source 47 includes a discharge vessel 48 and a high frequency coil 49, and the high frequency coil 49 is connected to an RF power source 50. An exciting coil 51 is provided below the high frequency coil 49. Further, the ion source 47 includes an acceleration and extraction electrode 52, and these acceleration and extraction electrodes 52 are connected to a DC power source 53 that accelerates ions to ion energy of 300 eV to 10000 eV. The discharge vessel 48 of the ion source 47 is also configured to supply argon or neon gas via the gas inlet 54. In FIG. 4, reference numeral 55 denotes a gas introduction port for introducing oxygen and nitrogen gas into the vacuum chamber 40.

このように構成した図示装置を用いてCu/Ti被覆層における形状の変化について実施した実験例について説明する。   An experimental example in which the shape change in the Cu / Ti coating layer is performed using the illustrated apparatus configured as described above will be described.

図5には、基板上に下層としてTi層を10nmの厚さに形成し、その上にCu層を150nmの厚さに形成し、孔径0.2μm、アスペクト比約2のトレンチを備えた試料について、イオン加速電圧300eV、イオン電流50mAに設定して時間の経過、0秒、15秒後、30秒、45秒後の膜の形状の変化を示している。トレンチの底部の非対称性の改善が認められた。 FIG. 5 shows a sample in which a Ti layer is formed as a lower layer on a substrate to a thickness of 10 nm, a Cu layer is formed thereon to a thickness of 150 nm, and a trench having a hole diameter of 0.2 μm and an aspect ratio of about 2 is provided. Shows changes in the shape of the film after elapse of time, 0 seconds, 15 seconds, 30 seconds, and 45 seconds after setting the ion acceleration voltage to 300 eV and the ion current of 50 mA. An improvement in asymmetry at the bottom of the trench was observed.

図6には、基板上に下層としてTi層を10nmの厚さに形成し、その上にCu層を150nmの厚さに形成し、孔径0.2μm、アスペクト比約2のビアホールを備えた試料について、イオン加速電圧1000eV、イオン電流50mAに設定して時間の経過、0秒、8秒後、15秒後、30秒後の膜の形状の変化を示している。この例では適切な照射時間において非対称性及び開口部の形状の改善が認められた。   FIG. 6 shows a sample in which a Ti layer is formed as a lower layer on a substrate to a thickness of 10 nm, a Cu layer is formed thereon to a thickness of 150 nm, and a via hole having a hole diameter of 0.2 μm and an aspect ratio of about 2 is provided. Shows the change in the shape of the film over time, 0 seconds, 8 seconds, 15 seconds and 30 seconds after setting the ion acceleration voltage to 1000 eV and the ion current to 50 mA. In this example, improvement in asymmetry and shape of the opening was observed at the appropriate irradiation time.

図7には、図5の場合と同様に基板上に下層としてTi層を10nmの厚さに形成し、その上にCu層を150nmの厚さに形成し、孔径0.2μm、アスペクト比約2のビアホールを備えた試料について、イオン加速電圧2000eV、イオン電流50mAに設定して時間の経過、0秒、15秒後、30秒後、60秒後の膜の形状の変化を示している。この例では非対称性及び開口部の形状の大幅な改善が認められた。   In FIG. 7, as in the case of FIG. 5, a Ti layer is formed as a lower layer on the substrate to a thickness of 10 nm, a Cu layer is formed thereon to a thickness of 150 nm, a pore diameter of 0.2 μm, and an aspect ratio of about For the sample with 2 via holes, the change in film shape is shown after the passage of time, 0 seconds, 15 seconds, 30 seconds, and 60 seconds after setting the ion acceleration voltage to 2000 eV and the ion current to 50 mA. In this example, a significant improvement in asymmetry and the shape of the opening was observed.

図8には、図7の場合と同様な条件の下で用意した試料について、イオン加速電圧2000eV、イオン電流50mAに設定して試料に対してイオンを入射角α=30度で30秒照射した時の結果を示している。   In FIG. 8, a sample prepared under the same conditions as in FIG. 7 was set to an ion acceleration voltage of 2000 eV and an ion current of 50 mA, and the sample was irradiated with ions at an incident angle α = 30 degrees for 30 seconds. Shows the results of the hour.

図9には、図5の場合と同様に基板上に下層としてTi層を10nmの厚さに形成し、その上にCu層を150nmの厚さに形成し、孔径0.2μm、アスペクト比約2のビアホールを備えた試料について、イオン加速電圧3000eV、イオン電流50mAに設定して時間の経過、20秒、40秒後、60秒後、90秒後の膜の形状の変化を示している。この例では非対称性及び開口部の形状の大幅な改善が認められ、ボトムカバレジが保持されている。   In FIG. 9, as in the case of FIG. 5, a Ti layer is formed as a lower layer on the substrate to a thickness of 10 nm, a Cu layer is formed thereon to a thickness of 150 nm, a pore diameter of 0.2 μm, and an aspect ratio of about For the sample with 2 via holes, the change in the shape of the film is shown over time, 20 seconds, 40 seconds, 60 seconds, and 90 seconds after setting an ion acceleration voltage of 3000 eV and an ion current of 50 mA. In this example, asymmetry and a significant improvement in the shape of the opening are observed and the bottom coverage is maintained.

図10には種々のイオンエネルギー及び照射時間とカバレジとの相関関係を示している。この図からイオンエネルギーが大きくなると、開口部の形状が改善され、ビアホール内部のエッチングは少ないことが認められる。   FIG. 10 shows the correlation between various ion energies and irradiation times and coverage. From this figure, it is recognized that when the ion energy is increased, the shape of the opening is improved and the etching inside the via hole is small.

以上の実験例から照射すべきイオンのイオンエネルギーが200eV以下ではオーバーハングが除去できず、一方、10000eV以上ではオーバーハングが除去できるが、照射された成膜に表面荒れが発生する。従って、本発明では照射すべきイオンのイオンエネルギーを300eV〜10000eVの範囲で選定することにより、基板上に形成したトレンチ、ビアホール或いはコンタクトホールのような凹部におけるオーバーハング及び縁部の非対称性を十分に改善することができることが確認された。   From the above experimental examples, the overhang cannot be removed when the ion energy of the ions to be irradiated is 200 eV or less, whereas the overhang can be removed when the ion energy is 10,000 eV or more, but surface roughness occurs in the irradiated film. Therefore, in the present invention, by selecting the ion energy of the ions to be irradiated in the range of 300 eV to 10000 eV, the overhang and the asymmetry of the edge in the recesses such as trenches, via holes or contact holes formed on the substrate are sufficient. It was confirmed that it can be improved.

ところで図1〜図3に示す実施形態ではSIS室とイオンミリング室は同数設けているが、必ずしも同数である必要はなく、必要に応じて任意に設定することができる。   In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the same number of SIS chambers and ion milling chambers are provided, but they are not necessarily the same number, and can be arbitrarily set as necessary.

イオンミリング装置及びSIS(自己イオン化スパッタリングSelf Ionized Sputtering)装置を含む成膜装置の本発明の一実施形態を示す概略図。Schematic which shows one Embodiment of this invention of the film-forming apparatus containing an ion milling apparatus and a SIS (self ionization sputtering Self Ionized Sputtering) apparatus. 図1におけるSIS装置の構成例を示す概略図。Schematic which shows the structural example of the SIS apparatus in FIG. 図1におけるイオンミリング装置の構成例を示す概略図。Schematic which shows the structural example of the ion milling apparatus in FIG. イオンミリング装置及びSIS装置を含む成膜装置の本発明の別の実施形態を示す概略図。Schematic which shows another embodiment of this invention of the film-forming apparatus containing an ion milling apparatus and a SIS apparatus. 図示装置を用いて実施した実験例を示す断面図。Sectional drawing which shows the experiment example implemented using the illustrated apparatus. 図示装置を用いて実施した別の実験例を示し、(a)は平面図、(b)は断面図。The other experiment example implemented using the illustrated apparatus is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 図示装置を用いて実施した別の実験例を示し、(a)は平面図、(b)は断面図。The other experiment example implemented using the illustrated apparatus is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 図示装置を用いて実施した別の実験例を示し、(a)は平面図、(b)は断面図。The other experiment example implemented using the illustrated apparatus is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 図示装置を用いて実施した別の実験例を示し、(a)は平面図、(b)は断面図。The other experiment example implemented using the illustrated apparatus is shown, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 図示装置を用いて実施した別の実験例を示す断面図。Sectional drawing which shows another experiment example implemented using the illustrated apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1:搬送室
2:搬入室
3、4、5:SIS室
6、7、8:イオンミリング室
10:真空チャンバー
11:ターゲット
12:配線を形成すべき基板
13:DC電源
14:マグネトロン
15:回転駆動装置
16:磁気ヨーク部材
17:磁石
18:ガス導入口
19:流量調整弁
20:排気口
21:基板ステージ
22:バイアス電源
30:真空チャンバー
31:イオン源
32:放電容器
33:高周波コイル
34:RF電源
35:励磁コイル
36:加速及び引き出し電極
37:直流電源
38:ガス導入口
40:真空チャンバー
41:カソード電極
42:ターゲット
43:基板ステージ
44:基板
45:DC電源
46:電源
47:イオン源
48:放電容器
49:高周波コイル
50:RF電源
51:励磁コイル
52:加速及び引き出し電極
53:直流電源
54:ガス導入口
55:ガス導入口
1: Transfer chamber 2: Loading chamber 3, 4, 5: SIS chamber 6, 7, 8: Ion milling chamber 10: Vacuum chamber 11: Target 12: Substrate on which wiring is to be formed 13: DC power supply 14: Magnetron 15: Rotation Drive device 16: Magnetic yoke member 17: Magnet 18: Gas inlet 19: Flow rate adjusting valve 20: Exhaust port 21: Substrate stage 22: Bias power source 30: Vacuum chamber 31: Ion source 32: Discharge vessel 33: High frequency coil 34: RF power source 35: exciting coil 36: acceleration and extraction electrode 37: DC power source 38: gas inlet 40: vacuum chamber 41: cathode electrode 42: target 43: substrate stage 44: substrate 45: DC power source 46: power source 47: ion source 48: Discharge vessel 49: High frequency coil 50: RF power source 51: Excitation coil 52: Acceleration and extraction electrode 53: DC power source 5 : Gas inlet port 55: gas inlet

Claims (1)

基板上の凹部に成膜し、前記成膜にイオンを照射するように構成された成膜装置であって、
処理室と、
前記処理室内に配置された基板ステージ及びカソード電極と、
前記基板ステージに対向する位置に配置されたイオン源と、
前記イオン源の放電容器内に設けられたガス導入口と、
イオンを300eV〜10000eVのイオンエネルギーに加速する電源と有し、
前記カソード電極が前記基板ステージに装着された基板に対して斜めに対向して配置されていること
を特徴とする成膜装置。
A film forming apparatus configured to form a film in a recess on a substrate and irradiate the film with ions;
A processing chamber;
A substrate stage and a cathode electrode disposed in the processing chamber;
An ion source disposed at a position facing the substrate stage;
A gas inlet provided in a discharge vessel of the ion source;
A power source for accelerating ions to ion energy of 300 eV to 10000 eV,
The film forming apparatus, wherein the cathode electrode is disposed obliquely opposite to a substrate mounted on the substrate stage .
JP2007044330A 2007-02-23 2007-02-23 Deposition equipment Expired - Fee Related JP4880495B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007044330A JP4880495B2 (en) 2007-02-23 2007-02-23 Deposition equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007044330A JP4880495B2 (en) 2007-02-23 2007-02-23 Deposition equipment

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2008208398A JP2008208398A (en) 2008-09-11
JP2008208398A5 JP2008208398A5 (en) 2009-10-22
JP4880495B2 true JP4880495B2 (en) 2012-02-22

Family

ID=39784956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007044330A Expired - Fee Related JP4880495B2 (en) 2007-02-23 2007-02-23 Deposition equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4880495B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5160458B2 (en) * 2009-01-27 2013-03-13 三ツ星ベルト株式会社 Pulley structure

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01149957A (en) * 1987-12-07 1989-06-13 Hitachi Ltd Method and device for forming thin film
JPH0969498A (en) * 1995-06-21 1997-03-11 Nippon Steel Corp Film forming method and device
JP4052191B2 (en) * 2003-06-24 2008-02-27 株式会社島津製作所 Composite film forming apparatus and method for forming protective film of magnetic head using the same
CN1957106B (en) * 2004-04-09 2011-04-13 株式会社爱发科 Film forming apparatus and film forming method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008208398A (en) 2008-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10658189B2 (en) Etching method
JP5534759B2 (en) Damage-free coating engraving deposition method
US7700474B2 (en) Barrier deposition using ionized physical vapor deposition (iPVD)
JP4351755B2 (en) Thin film forming method and thin film forming apparatus
JP4344019B2 (en) Ionized sputtering method
US20040222082A1 (en) Oblique ion milling of via metallization
JP5249328B2 (en) Thin film deposition method
EP2257964A1 (en) Reactive sputtering with hipims
US20060014378A1 (en) System and method to form improved seed layer
US8834685B2 (en) Sputtering apparatus and sputtering method
KR100284248B1 (en) Sputtering device
US20200048760A1 (en) High power impulse magnetron sputtering physical vapor deposition of tungsten films having improved bottom coverage
WO2011007832A1 (en) Film-forming apparatus
US20090321247A1 (en) IONIZED PHYSICAL VAPOR DEPOSITION (iPVD) PROCESS
JP5159165B2 (en) Recess filling method
JP2008240112A (en) Magnetron sputtering apparatus and manufacturing method of semiconductor device
JP2007197840A (en) Ionized sputtering apparatus
JP4880495B2 (en) Deposition equipment
TWI435386B (en) Method of processing film surface
JP5693175B2 (en) Sputtering method
JP2020122211A (en) Sputtering apparatus and sputtering method
JP2012186208A (en) Wiring formation method and wiring formation device
JP2017224797A (en) Method for etching copper layer
WO2017213193A1 (en) Method for etching copper layer
CN116065121A (en) PVD method and apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090909

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090909

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110324

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110330

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110527

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110803

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111003

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111102

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111201

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4880495

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141209

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees