JP5068404B2

JP5068404B2 - マグネトロンスパッタリングリアクターにおける同軸状電磁石

Info

Publication number: JP5068404B2
Application number: JP2001246301A
Authority: JP
Inventors: ワンウェイ
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2021-07-10
Also published as: EP1174902A2; TW497132B; US6352629B1; KR100874808B1; KR20020005991A; JP2002069636A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にプラズマスパッタリングに関する。特に、本発明はマグネトロンスパッタリングの同軸状磁界源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネトロンスパッタリングは、半導体集積回路に接続及び他の構造を電気的に形成するために、集積回路の製造中に、集積回路に金属を堆積する基本的な方法である。ターゲットは堆積されるべき金属からなっており、プラズマ中のイオンは、ターゲット原子がスパッタされるターゲットから取り出される十分大きなエネルギーでターゲットとに引き付けられる。スパッタされた原子は、スパッタ被膜されるウエハに向かって弾道的に進み、そして金属原子は金属形状でウエハ上に堆積される。また、金属原子はプラズマ中の他のガス、例えば窒素と反応し、ウエハ上に金属化合物を堆積する。反応性スパッタリングは、狭いホールの側壁上にチタンナイトライドまたはタンタルナイトライドの薄いバリア層及び核形成を形成するためにしばしば用いられる。
【０００３】
ＤＣマグネトロンスパッタリングは、スパッタリングの最も普通に実施される商業的形成である。金属のターゲットは約４００−６００ＶＤＣの範囲の負のＤＣバイアスにバイアスされ、ターゲットに向かうアルゴンのワーキングガスの正のイオンを引きつけ、金属原子をスパッタする。通常、スパッタリアクターの側壁はシールドで覆われており、チャンバ壁をスパッタ堆積から保護する。このシールドは、通常電気的に接地され、チャンバ及びそのプラズマにＤＣターゲット電力を容量的に結合するために、ターゲットカソードに対向してアノードを与える。
【０００４】
少なくとも１対の対向した磁極を有するマグネトロンがターゲットの裏側に設けられ、ターゲットの前面近くに、平行に磁界を発生する。この磁界は、電子をトラップし、そしてプラズマ中の電荷の中世に対して、追加のアルゴンイオンがマグネトロンに隣接する領域に引きつけられ、そこに高密度プラズマを生成する。それによって、スパッタリング速度が増大する。
【０００５】
しかし、従来のスパッタリングは、高度の集積回路の形成に挑戦している。上述のように、スパッタリングは、基本的に平坦な面をコーティングするのに良く適しているが、高度の集積回路の狭いフィーチャ特性に金属を堆積するのにはあまり適していない近似的な等方性のスパッタリングパターンを有するバリスティックプロセスである。例えば、高度の集積回路は、金属で被覆したり、充填したりする必要のある５：１及びそれより高いアスペクト比を有する多くの中間レベルのビアを有している。しかし、底や側壁を被覆し、その後孔をブリッジし、それによって空隙を形成することなく金属で孔を充填するするために、狭く、深い孔内に深くスパッタされた原子を引き付けるための技術が開発された。
【０００６】
深い孔にスパッタリングをするための一般的な技術は、、スパッタされた原子がイオン化されるようにし、また正に帯電したスパッタされた金属原子がウエハに向かって加速するようにウエハを負にバイアスすることである。これによって、スパッタリングパターンは異方性になり、孔の底へ指向される。負の自己バイアスが電気的にフローティングしているペデスタル上に自然に発生する。しかし、多くの制御のために、電圧をペデスタル上に印加することができる。一般に、ＲＦ電源が結合キャパシタによってペデスタル電極に結合され、負のＤＣ自己バイアス電圧がプラズマに隣接してペデスタル上に発生する。
【０００７】
スパッタリングチャンバ内にプラズマ密度を増加し、それによってイオン化され、スパッタされた原子の割合を増加する少なくとも２つの技術が利用可能である。
【０００８】
イオン化された金属めっき（ionized metal plating: IMP）はメガヘルツ周波数範囲のＲＦエネルギーを処理スペースに結合するためにターゲットとウエハ間の処理スペースの周りにＲＦ誘導性コイルの巻回を使用する。このコイルはプラズマのエッジに周囲の電界を発生するプラズマ中に軸方向のＲＦ磁界を発生し、それによってウエハから離れた領域にあるプラズマにエネルギーを結合して、その密度を増大し、またそれによって金属のイオン化の割合を増加する。ＩＭＰスパッタリングは、一般に、５０〜１００ミリトルの比較的高いアルゴンの圧力で行なわれる。
【０００９】
ＩＭＰは深い孔の充填に非常に効果的である。そのイオン化の割合は、５０％をはるかに超えることができる。しかし、ＩＭＰ装置は比較的高価である。さらに重要なことには、ＩＭＰは、非常に多くのアルゴンイオンもウエハに向かって加速される熱い、エネルギの高い、高圧プロセスになる傾向がある。ＩＭＰから生じる膜の品質は、全ての使用に適しているわけではない。
【００１０】
近年開発された自己イオン化プラズマ(self-ionized plasma: ＳＩＰ)スパッタリングの技術によって、プラズマスパッタリングリアクターが若干変更されが、しかしそれでもなお低圧、低温のプロセスにおいて高アスペクト比の孔へ金属の効率的充填を行なうことは困難である。この技術は、２０００年４月１１日に出願されたＦu他の米国出願09/546,798、及び１９９９年１０月８日に出願されたＣhiang他の米国出願09/414,614に記載されている。これらの記載は、レファレンスによってここに取り込まれる。
【００１１】
上述の特許出願のＳＩＰスパッタリアクターは、単一のウエハ処理用に構成された従来のマグネトロンスパッタリアクターから変更されている。ＳＩＰスパッタリングは、ターゲットに隣接して高密度のプラズマを発生し、プラズマを広げ、さらにウエハに向かって金属イオンを案内するために、従来の容量性結合されたマグネトロンスパッタリアクタに対して種々の変更を用いている。比較的高い量のＤＣ電力、例えば２００ｍｍのウエハ用に設計されたチャンバに対して２０〜４０ｋＷの電力がターゲットに加えられる。さらに、ターゲット電力がマグネトロンの小さな面積に集中され、したがってマグネトロン近くのＨＤＰ領域に供給される電力密度を増加するように、マグネトロンは比較的小さな面積を有する。この小さな面積のマグネトロンは、ターゲットの中心の横に配置され、均一のスパッタリング及び堆積を与えるために中心の周りに回転される。
【００１２】
ＳＩＰスパッタリングの１つの形式において、マグネトロンは、通常不平衡ポール、すなわち、弱い内側の極の周りに１つの磁極の強い外側の極を有する。強い極からでる磁力線は、従来のターゲット面近くの水平磁界ばかりでなくウエハに向かって伸びる垂直磁界に分解することができる。垂直磁界はウエハに向かって接近してプラズマを広げ、ウエハに向かう金属イオンを案内する。さらに、チャンバ壁に近い水力磁力線はプラズマから接地されたシールドへの電子の拡散を阻止する働きをする。減少した電子の損失は、プラズマ密度を増加し、処理スペースを横切ってプラズマを広げるのに特に効果的である。
【００１３】
Ｇopalraja他は、２０００年３月２日に出願され、ここにレファレンスによって取り込まれた米国特許出願09/518,180のＳＩＰスパッタリングと呼ばれる他の形式のＳＩＰスパッタリングを開示する。ＳＩＰスパッタリングは、ウエハに面した環状のボールトの有る形状を有するターゲットに依存する。ボールトの側面の壁の裏に設けられた反対極性の磁石がボールト内に高密度プラズマを生成する。この磁石は、通常ボールトの側壁に沿って小さな円周の広がりを有し、均一なスパッタリングを与えるためにターゲットの中心の周りに回転する。幾つかの設計は非対称の大きさの磁石を使用するけれども、磁界はボールトの大きさに制限される。
【００１４】
ＳＩＰスパッタリングはＲＦ誘導性コイルを使用することなく達成することができる。小さなＨＤＰ領域は、深い孔に到達するのに十分で有る１０％と２５％の間にあると評価される金属インの実質的な割合をイオン化するのに十分である。特に、高イオン化の割合において、イオン化され、スパッタされた金属原子はターゲットの裏側に引きつけられ、さらに金属原子をスパッタする。結果的に、アルゴンのワーキング圧力をプラズマつぶれがなく減少することができる。したがって、ウエハのアルゴン加熱は問題がなく、イオン密度の減少及び金属イオンのスパッタリングパターンをランダムにする金属イオンのアルゴン原子との衝突の可能性が減少する。
【００１５】
しかし、ＳＩＰスパッタリングはまだ改善される。イオン化の割合は緩やかに高いだけで有る。スパッタされた金属原子の残りの７５から９０％は中性であり、バイアスされたウエハに向かって加速されにくい。この一般的に等方性の中性のフラックスは高アスペクト比の孔へは容易に入らない。さらに、広い中性のフラックスパターンを考慮すると、ウエハの中央は、エッジよりターゲットの大きな面積からの堆積を受け易いので、中性のフラックスはウエハの中央とエッジの間に不均一な厚さを生成する。
【００１６】
イオン化されたフラックス対して中性フラックスを減少する１つの方法は、スパッタリアクターのスロー、すなわちターゲットとペデスタルの間の間隔を増加することである。２００ｍｍのウエハに対して、従来のスローは１９０ｍｍであるが、ロング（長い）スローは２９０ｍｍである。ロングスローは、ウエハの直径の１２５％より大きいスローとして定義される。ロングスローにおいて、より多くの等方性の中性フラックスがシールド上に優先的に堆積するが、異方性のイオン化されたフラックスは実質的に減少されない。すなわち、中性のものは除かれる。
【００１７】
しかし、ロングスロースパッタリングは、ウエハに向かう磁界を与えるために、不平衡のマグネトロンに依存するＳＩＰスパッタリングと組合せる時、欠点を有している。垂直磁界はマグネトロンに必ず戻るので、垂直の磁界成分が比較的弱く、ターゲットから急速に減衰する。一般的な不平衡マグネトロンに対して、ターゲットに１キロガウスの水平磁界を生成することは、ターゲットから１００ｍｍのところにわずか１０ガウスの垂直磁界を生成するのみであり、それはさらに急速に減少する。したがって、ロングスローのスパッタリアクターにおける不平衡マグネトロンは、ＳＩＰスパッタリングの有益な結果を得るために必要とされるウエハの近くに磁気プラズマを支持しないし、磁気を案内しない。
【００１８】
ウエハに近い磁界の垂直成分は、それらがマグネトロン向かって引き付けられるにしたがって、必ず均一でないために、他の問題が強い不平衡のマグネトロンを用いるＳＩＰスパッタリングに生じる。磁界におけるこのような不均一性は、ウエハを横切るスパッタリングの均一性を低下する。
【００１９】
また、ボールトされたターゲットを伴うＳＩＰスパッタリングにおいて、プラズマを支持し、ウエハに向かう金属イオン案内するボールとから伸びる磁界は比較的少ない。
【００２０】
よって、磁界を閉じ込め、またイオン化され、スパッタされた原子を案内するための優れたものが必要である。
【００２１】
【発明の概要】
マグネトロンスパッタリアクターにおいて、ターゲットとスパッタ被覆される基板を支持するペデスタルの間の処理スペースの周りにコイルが巻かれる。このコイルは、好適にはＤＣ電源によって電力が加えられ、スパッタリアクター内に軸方向の磁界を生成する。軸方向の磁界は１５から１００ガウスの範囲が好ましい。
【００２２】
好適には、マグネトロンは反対磁極の弱い内側の極を囲む強い極によって不平衡にされる。好適には、強い極は同軸状のＤＣコイルによって発生された磁束に平衡な磁束を発生する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明のプラズマスパッタリングリアクター１０の第１の実施の形態が図１の概略断面図に示されている。真空チャンバ１２は、電気的に接地されているほぼ円筒状の側壁１４を有する。図示されていない接地された、取り替え可能なシールドが側壁１４内に配置されて、側壁がスパッタ被覆されるのを保護しているが、それらは真空を保持するため以外にチャンバの側壁として働く。スパッタされるべき金属からなるスパッタリングターゲット１６が絶縁体１８によってチャンバ１２にシールされる。ペデスタル電極２２がターゲット１６に対向して並列にスパッタ被覆されるウエハを支持する。
【００２４】
スパッタリングのワーキングガス、好ましくはアルゴンがマスフローコントローラ２８を介してガス源２６からチャンバへ供給される。真空ポンプシステム３０がチャンバ１２の内部を一般に１０^-8トル或いはそれ以下の非常に低い基本圧力に維持する。プラズマの点火中に、約５ミリトルのチャンバ圧力を生成する量のアルゴンが供給されるが、後述するように、その後圧力は減少される。ＤＣ電源３４がターゲット１６を約−６００ＶＤＣにバイアスし、アルゴンのワーキングガスが電子および正のアルゴンイオンを含むプラズマに励起されるようにする。正のアルゴンイオンは負にバイアスされたターゲット１６に引きつけられ、ターゲットから金属原子をスパッタする。
【００２５】
本発明は、小さなマグネトロン３６がターゲット１６の裏側にある図示されていない裏側板上に支持されるＳＩＰスパッタリングに特に有用である。中心軸３８に整列された、図示されていないモータ及び駆動シャフトが裏側板及びターゲットを中心軸３８の周りを回転する。チャンバ１２とターゲット１６は中心軸３８の周りにほぼ円形に対称的である。ＳＩＰマグネトロン３６は一方の極性である内側の磁極４０及び他方の極性である周囲の外側の磁極４２を有し、双方の磁極は、磁気ヨーク４４によって支持され、また磁気的に結合されている。不平衡のマグネトロンにおいて、外側の極４２は、内側の極４０によって生成された磁束より大きな面積にわたって一体化された全磁束を有する。反対の磁極はチャンバ１２内のターゲット１６面の近くに、平行な強い成分を有する磁界ＢＭを形成し、そこに高密度のプラズマを形成し、それによって、スパッタリング速度を増加し、またスパッタされた金属原子のイオン化割合を増加する。例えば、１３．５６ｍＨｚの周波数を有するＲＦ電源５０がペデスタル電極２２に結合されて、ウエハ２４上に負の自己バイアスを形成する。このバイアスは、隣接プラズマのシースを横切って正に帯電した金属原子を引きつけ、それによって高アスペクト比の孔の側壁及び底を被膜する。
【００２６】
ＳＩＰスパッタリングにおいて、マグネトロンは小さく、且つ高い磁気六を有し、さらにプラズマ密度がターゲット１６近くに１０¹⁰ｃｍ^-3以上生じるように、ＤＣの高電力量がターゲットに加えられる。このプラズマ密度の存在において、非常に多くのスパッタされた原子が正に帯電した金属イオンにイオン化される。その結果、金属イオンはアルゴンイオンをスパッタリングプロセスにおける効果的なワーキング種として少なくとも部分的に置き換える。すなわち、アルゴンの圧力を減少することができる。減少した圧力は、金属イオンの散乱及び脱イオン化を減少するという利点を有する。どうのスパッタリングに対して、ある条件の下で、維持された自己スパッタリング(sustained self-sputtering: SSS)と呼ばれるプロセスにおいて、プラズマが点火されるとアルゴンのワーキングガスを完全に除くことが可能である。アルミニウムまたはタングステンスパッタリングに対して、ＳＳＳは可能ではないが、アルゴン圧力は、従来のアルゴン圧力、例えば１ミリトル以下で用いられる圧力より実質的に減少される。
【００２７】
本発明によれば、電磁石４０がチャンバ側壁の周りに配置され、ターゲット１６とウエハ２４間にチャンバ軸３８にほぼ平行に伸びる磁界Ｂ_Cを生成する。電磁石４０は、最も一般的には側壁１４の周りに巻かれたコイルであり、電源４２からＤＣ電力が供給される。このコイルは、一般に中心軸３８の周りに中心が置かれ、したがってチャンバ１２とターゲットと同軸状になっている。
【００２８】
不平衡マグネトロン３６の磁界は、チャンバ側壁の上部近くに電子を閉じ込めるのに役立つので、コイルの磁界の方向は外側のマグネトロンの極４２によって生成される磁界とほぼ平行であるのが好ましい。
【００２９】
コイルの磁界Ｂ_Cをは、２つの有益な効果を生むようにプラズマ電子をトラップするのに十分強い。図示されていないシールド（または等価的に接地されたチャンバ側壁）に対する電子の損失は減少され、したがって、プラズマ密度を増加する。さらに、磁界ラインはウエハ２４に向かって伸びおり、プラズマ電子はスパイラルパターンでそれらの周りを旋回し、且つウエハ２４に向かって進む。磁界ラインによって金属イオンがトラップされなくても、それらはウエハ２４に向かってプラズマ電子に続く。効果は、ウエハ上へスパッタされた金属イオンのフラックスの入射を増加することである。イオン化されたフラックスは深く、狭い孔を満たし、またはそれらの側壁を被覆するのに効果的である。
【００３０】
前述したＳＩＰスパッタリングは、ウエハに向かう磁界を投射するのに、非常に不平衡なマグネトロン、すなわち著しく異なる全体の強さの磁極を有するマグネトロンに依存する。不平衡なアプローチは、投射された磁界がウエハの近傍で明らかに不均一であると言う欠点を有している。対照的に、図１のスパッタリアクターは磁界を投射するのに著しく不平衡なマグネトロンを必要としない。代わりに、電磁石４０は実質的に均一な軸の磁界Ｂ_Cをターゲットからウエハへ投射する。
【００３１】
磁界を投射するための不平衡なマグネトロンの使用に伴う他の困難性は、不平衡化された部分のみが投射され、この部分がマグネトロンの裏側に戻らなければならないことである。このような磁界は、距離と共に、一般的には、距離の４乗に依存して急速に減衰する。例示的には、減衰は１０００ガウスの磁界が１００ｍｍで１０ガウスに減少する。スパッタされた金属原子の残りの７５％は中性であり、ウエハのバイアスは高アスペクト比の孔内深くヘ中性成分を指向するのに効果的でない。スパッタリアクターのスローを、例えば２００ｍｍのウエハに対して２９０ｍｍへ延ばすことによって、中性成分を除く必要がある。ロングスローは、中央とエッジの不均一性を減少するという更なる利点を有している。しかし、不平衡マグネトロンは、これらの増加した距離にわたって磁界を容易に投射することができない。
【００３２】
したがって、本発明は、不平衡マグネトロンに対する必要性を減少する。特に、ＳＩＰスパッタリングの多くの利点は、本発明の磁気コイルを使用して、反対磁極性の同じかまたは実質的に同じ磁力の、内外に閉じた磁気バンドを有する小さな回転可能なマグネトロンによって得られる。平衡なバンド構造を有する閉じたマグネトロンは公知であり、密閉した形状で、馬蹄形磁石の極間に強い磁界を与える馬蹄形磁石によって容易に達成される。これらは、米国特許第5,242,566号におけるＰarkerによって、及び米国特許第5,320,728号におけるＴepmanによって開示されている。しかし、これらのマグネトロンは大きく、ＳＩＰマグネトロンがターゲット中央からその利用可能な面積の周辺まで延びる円より小さな取り囲む面積を有するという要件、または代わりにターゲットが中心軸を通る面によって分離された２つの半分の空間に分けられるという要件、及びマグネトロンが半分のスペースに基本的に設けられるが、ターゲット半径より１５％だけ大きな他の半部のスペースまで延びていないという要件に一致しない。
【００３３】
対照的に、本発明の磁気コイルは、コイルの長さにわたって実質的に均一な磁界を生成し、コイルの外側でも磁界の強さは急激に減少しない。したがって、スパッタリアクタのスローは、金属イオンフラックスを不必要に減少しないで増大させることができる。
【００３４】
米国特許第5,744,011号において、Ｏkubo他は大きなマグネトロンの周りに巻かれたＤＣコイルを開示している。しかし、それらの形状は、マグネトロンとコイルの磁界の組合せが被覆される基板近くに水平磁界を生成するように、大きな静止マグネトロンに基づかれている。反対に、本発明のコイルは、ウエハに垂直磁界を生成し、マグネトロンの磁界は実質的にターゲットの近くに制限される。組合されたマグネトロンとコイルの磁界は鉛直から２０度より大きくなく、好ましくは１０度より大きくなくウエハの全ての部分に入射する。鉛直入射の磁界と関連する他の区別するファクタは、本発明のコイルはターゲットと同じくらいペデスタルに少なくとも近い、好ましくはターゲットからペデスタルまでの距離の７５％過ぎた領域においてウエハに向かって延びている。これにより、コイルの磁界は、それがコイルの外側へ戻るにしたがって、殆どそれることがない。対照的に、Ｏkubo他は、コイルの磁界がウエハの近くで大きく水平になるようにターゲット近くにコイルを置いている。
【００３５】
本発明は、チャンバ側壁１４の周りに電線を３００〜４００回巻くことによってテストした。２アンペアのコイル電流によって約１００ガウスの軸方向の磁界を生成する。
【００３６】
Ｆu他によって記載された種類の銅のターゲットとレーストラックのマグネトロンを有するスパッタリアクターがこの電磁石でテストされた。このターゲットは３５ｋＷのＤＣ電力が加えられ、ペデスタルは１３．５６ｍＨｚの電力でバイアスされ、５ｓｃｃｍのアルゴンがチャンバへ流された。ペデスタル電力へのイオン電流はコイル電流の関数として計測された。その結果は図２のグラフに示されている。５０ガウスのコイル磁界を生成する１アンペアのコイル電流は、ペデスタルへのイオン電流を２倍以上増加する。ここに示された磁界はコイルの中央近くのコイルの口径内で計測されている。非常に薄いコイルに対して中心軸の磁界は、コイル電流、巻き数、コイルの半径、及びコイルからの軸の距離に依存する。
【００３７】
深い孔へスパッタリングする場合、高いイオン電流が好適である。しかし、２アンペアと１００ガウスヘさらに増加すると、イオン電流は減少することが観察された。この減少は、水平のマグネトロン磁界のトラッピングを電子で邪魔する軸方向のコイル磁界によって生じると考えられる。これらの結果から、一般的なＳＩＰマグネトロンに対して、コイル磁界は１５ガウスより大きく、１００ガウスより小さくする必要があることが明らかである。
【００３８】
本発明のＤＣ磁界コイルは、チャンバとシールドが非磁性材料から成っている限り、コイルはチャンバの外側に配置することができるという点で、ＩＭＰリアクタのＲＦコイルと有利に異なっている。逆に、誘導的に結合されたＩＭＰリアクターに用いられるＲＦコイルは、チャンバの内部で、しかもシールド（シールドがファラデーシールドに代えられないならば）の内部に置かれる必要がある。さもなければ、導電性のチャンバ及びシールドはＲＦ磁界をショートするであろう。
【００３９】
本発明の幾つかの利点はコイルをその軸に沿って磁化された環状磁石で置きかえることによっても得られる。あるいはチャンバ側壁の周辺の周りに配置された一連の軸方向に磁化された磁石によっても同等のものが得られる。しかし、コイルは均一な磁界を生成するのにより効果的であり、異なる磁界を得るために制御可能である。
【００４０】
コイルの準ｋＨｚのＡＣ電力によって本発明の多くの利点を得ることが可能である。しかし、ＤＣコイル電力が最良である。何故ならば、それは常に無効のない最大効果を生じるからである。
【００４１】
本発明の磁気コイルは、ＳＩＰスパッタリングに対してＧopalraja他によって示されたボールト化ターゲットを有するスパッタリアクターにも有利に応用することができる。コイルは、ボールと化ターゲットに対して特に有利である。何故ならば、ボールトの対向した横側に磁石を置くことを含む制約された形状は不平衡マグネトロンを達成するのに特に困難にするからである。
【００４２】
本発明は、誘導結合されたＩＭＰスパッタリアクターに対して置き換えることについて説明されたが、本発明の同軸上の磁気コイルはＩＭＰスパッタリアクターと組合せることができる。ＲＦコイルによって生成されるＲＦ磁界と違って、本発明のＤＣまたは低いＡＣ磁界は、ＩＭＰスパッタリアクターの高密度プラズマを深く貫通することができる。
【００４３】
したがって、本発明は、標準的な、そして経済的なコイルの追加によってマグネトロンスパッタリングに対して更なる制御を行なうことができる。本発明は、深い孔の充填に有用なスパッタされた金属原子の高イオン化割合を発生するのに効果的であることが示された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気コイルを有するスパッタリアクターの概略断面図である。
【図２】与えられた磁界とイオンフラックスの依存関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０プラズマスパッタリングリアクター
１２真空チャンバ
１６ターゲット
１８絶縁体
２２ペデスタル電極
１４ウエハ
３６ＳＩＰマグネトロン

Claims

側壁を有する真空チャンバと、
前記真空チャンバの前記側壁にシールされるが、電気的に絶縁され、且つ電気的にバイアスされるように構成されたスパッタリングターゲットと、
前記ターゲットの裏側で、前記真空チャンバの中心軸の一方の側に主に設けられ、且つ前記軸の周りに回転可能なマグネトロンと、
前記ターゲットの材料でスパッタ被覆されるが、前記側壁に沿って前記ターゲットに対向して設けられた実質的に円形な基板を支持するペデスタルと、
前記ターゲットと前記ペデスタル間の領域に前記中心軸に沿って延びる磁界を生成する磁気手段であって、前記側壁の周りに巻かれ、前記磁界を生成するために電気的に電力が与えられるように構成されたコイルを有する磁気手段と、
を有し、前記ターゲットと前記ペデスタル間の距離は、前記基板の直径の１２５％より大きいことを特徴とするスパッタリアクター。
さらに、前記コイルに接続可能なＤＣ電源を有することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリアクター。
さらに、前記コイルに接続可能な１ｋＨｚ以下の周波数を有するＡＣ電源を有することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリアクター。
前記コイルによって生成された前記磁界は、前記中心軸から２０度以上偏らない角度で前記ペデスタルによって支持された前記基板上に入射することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリアクター。
前記角度は１０度より多くないことを特徴とする請求項４に記載のスパッタリアクター。
前記マグネトロンは、第１の磁極の内側の極で、第１の全磁束を有し、且つ前記第１の磁極と反対の第２の磁極の外側の極で、前記第１の全磁束より大きな第２の全磁束を有することを特徴とする請求項１に記載のスパッタリアクター。
前記磁気手段は、前記ターゲットと前記ペデスタルの間の領域に前記第２の磁極の磁界を形成することを特徴とする請求項６に記載のスパッタリアクター。