JP5069255B2 - Sputtering apparatus and sputtering method - Google Patents
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Description
本発明はスパッタリング装置に関し、特に、同じ反応容器の内部で2つまたはそれ以上の陰極が配置され、それらを用いてスパッタによる成膜を行うプラズマ支援スパッタ成膜装置であり、この装置ではターゲットからのスパッタ原子がプラズマ領域内でイオン化され、自己バイアス電圧によってウェハーの表面上に対し加速され、サブミクロンの大きさにおける孔またはトレンチを有するウェハーの表面に堆積する。 The present invention relates to a sputtering apparatus, and in particular, is a plasma assisted sputtering film forming apparatus in which two or more cathodes are arranged in the same reaction vessel and used to perform film formation by sputtering. Sputtered atoms are ionized in the plasma region, accelerated by the self-bias voltage onto the surface of the wafer, and deposited on the surface of the wafer having holes or trenches in the submicron size.
マグネトロンスパッタリング装置は、半導体産業で使用される基板またはウェハーの上に薄膜を堆積するため、広く応用されている。ウェハー、例えばシリコンウェハーの上に膜を堆積することにおいて、主要条件の1つは膜の均一性である。より高い均一性をもって膜を堆積するため、マルチカソードスパッタリング装置が発明され、用いられている。しかしながら、この装置は、パターンを有するウェハーの上、例えばミクロンの大きさの深い孔や溝を有する表面の上に膜を堆積する際、厳しい問題を持っている。この問題を図8〜図11を参照して詳細に説明する。 Magnetron sputtering equipment is widely applied to deposit thin films on substrates or wafers used in the semiconductor industry. In depositing a film on a wafer, such as a silicon wafer, one of the primary conditions is film uniformity. Multi-cathode sputtering devices have been invented and used to deposit films with higher uniformity. However, this apparatus has severe problems when depositing a film on a patterned wafer, for example on a surface having deep holes or grooves of micron size. This problem will be described in detail with reference to FIGS.
図8は従来のマルチカソードスパッタリング装置の縦断面図を示し、他方、図9は所定配置の仕方で配置されたいくつかの陰極を備える上壁を内側から見た図を示す。ウェハー処理チャンバとして使用される反応容器100は,マルチカソード(陰極)101a〜101d、ウェハーホルダ102、ガス導入部103およびガス排出部104から構成されている。図8において、例えば、陰極の数は4つであり、そしてこれらの4つの陰極101a,101b,101cおよび101dは、傾斜状態で設けられている。各陰極101a〜101dに設置されたターゲット(不図示)は例えばAl,Ti,Ta等の金属で作られている。これらのターゲットはスパッタされ、ウェハーホルダ102の上に搭載されたウェハー112上に膜を堆積させる。陰極101a〜101dは誘電体物質105を用いて反応容器100から電気的に絶縁されている。一般的に、各陰極の上面には、或る特別な配置を有する複数のマグネット106が配置されている。さらに各陰極上に設けられたマグネット106は、回転機構(図示されず)によって、関連する陰極101の中心よりずれた軸または中心軸の周りに回転させられる。各陰極101はDC電力源(図示されず)に接続されている。
FIG. 8 shows a longitudinal cross-sectional view of a conventional multi-cathode sputtering apparatus, while FIG. 9 shows a view of the upper wall with several cathodes arranged in a predetermined arrangement as seen from the inside. A
ウェハーホルダは金属電極108、誘電体物質109、側壁110、およびシャフト111から構成されている。ウェハー112は図8に示されるごとく金属電極108の上に水平に配置されている。シャフト111は電気的モータ(図示されず)に連結されており、これによってウェハーホルダ102をその中心軸102aの周りに回転させる。
The wafer holder includes a
1つまたはいくつかの陰極101a〜101dに電力を与えながら、他方で反応容器100の内部圧力を適切な圧力に維持することによって、プラズマが反応容器100の内部に作られる。陰極101a〜101dのより高い負電圧のために、プラズマ中のイオンは加速され陰極に設置されたターゲットに向かいスパッタリングが行われる。これらのスパッタされた原子はその後プラズマを通って移動し、ウェハー112の上、およびプラズマが接触しない他の表面領域の上に堆積する。
Plasma is created inside the
傾斜した陰極101a〜101dに設置されたターゲットの各々から水平なウェハー112に向かって到来するスパッタ原子の流れはウェハー112の表面上で径方向に均一ではない。陰極101aに設置されたターゲットからの仮想的なスパッタ原子の流れは、図10で例えば矢印113によって示されている。ウェハーの表面上で均一な薄膜を得るため、ウェハーホルダ102は、前述したごとくその中心軸の周りに回転させられる。これが均一な膜という結果をもたらす。
The flow of sputtered atoms coming from each of the targets installed on the
ターゲットからのスパッタ原子は中性の状態にある。スパッタリングに関しては非常に低い圧力、例えば10mTorr(1.3Pa)よりも低い圧力が用いられているので、スパッタ原子はウェハー表面上に堆積する前に気相中で僅かな回数の衝突を受けることになる。たとえプラズマ中に衝突によってスパッタ原子をイオン化できるAr+およびAr*励起状態原子があるとしても、スパッタ原子はより少ない数の気相衝突によってイオン化されることは少ないように思われる。従って、ウェハー表面上での堆積の大部分は中性原子によって起きる。 Sputtered atoms from the target are in a neutral state. Because very low pressures are used for sputtering, for example, less than 10 mTorr (1.3 Pa), the sputtered atoms are subject to a few collisions in the gas phase before being deposited on the wafer surface. Become. Even though there are Ar + and Ar * excited state atoms that can ionize the sputtered atoms by collision in the plasma, it appears that sputtered atoms are less likely to be ionized by a smaller number of gas phase collisions. Thus, most of the deposition on the wafer surface is caused by neutral atoms.
中性原子による膜堆積は当該膜が平板状の表面上に堆積する場合には有用である。しかしながら、孔または溝(トレンチ)があるとき、特にサブミクロンの大きさでそのようなものがあるとき、中性原子による膜堆積は制限を受けることになる。このことは図10および図11を参照して説明される。スパッタ原子はウェハーの表面に対し角度を持って到来するので、孔または溝115の内部に堆積する膜114の大部分は、図10で概略的に示されるように、原子の流れに対面する壁の部分に起きる。このことは図11に示すごとく孔または溝115の側壁上に非対称の膜堆積をもたらすという結果になる。さらに孔の直径または溝の幅がサブミクロンの大きさであってより高いアスペクト比を有する場合、膜は孔または溝115の底に向かってだんだんと薄くなる。何故ならば、ほんのわずかな原子のみが孔または溝115の底に到達するからである。このことは孔または溝の側壁上の膜を不連続にさせる原因となる。それ故に、前述したスパッタリング装置をパターンを有するウェハーに応用することは制限を受ける。
Film deposition with neutral atoms is useful when the film is deposited on a planar surface. However, when there are holes or trenches (trench), especially when there is such a sub-micron size, film deposition by neutral atoms will be limited. This will be described with reference to FIGS. Since sputtered atoms arrive at an angle with respect to the surface of the wafer, most of the
下記の特許文献1はマルチカソードスパッタウェハー処理チャンバの一例を開示している。マルチカソードスパッタウェハー処理チャンバは天井部分において傾斜された4つの陰極を有している。要求される磁気多層膜は4つの陰極に設置されたターゲットの各々を適宜にスパッタすることによってウェハーホルダ上に搭載されたウェハーに膜を堆積する。 Patent Document 1 below discloses an example of a multi-cathode sputter wafer processing chamber. The multi-cathode sputter wafer processing chamber has four cathodes that are inclined at the ceiling. The required magnetic multilayer film is deposited on a wafer mounted on a wafer holder by appropriately sputtering each of the targets placed on the four cathodes .
本発明の課題は、スパッタリングによって傾斜ターゲットで発生する中性原子を用いてウェハー表面に作られた孔または溝の内側表面に全体として均一な膜を堆積させることである。さらにウェハーがより高いアスペクト比を有するパターン化された深い孔または溝を有するときに、スパッタされた中性原子を用いることで開口部の入口から底に至るまで良好なカバレッジ(被覆率)を有する膜を堆積させることである。 An object of the present invention is to deposit a uniform film as a whole in the hole or groove in the inner surface made in the wafer surface by using a neutral atom generated by tilting Hasuta Getto by sputtering. In addition, when the wafer has patterned deep holes or grooves with higher aspect ratio, it has good coverage from the entrance to the bottom of the opening by using sputtered neutral atoms It is to deposit a film.
本発明の目的は、傾斜したマルチカソード(陰極)に設置されたターゲットの各々でスパッタされた中性原子を用いることでウェハー表面のパターン化された孔または溝でより良い側壁および底部のカバレッジを形成できるスパッタリング装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide better sidewall and bottom coverage with patterned holes or grooves on the wafer surface by using neutral atoms sputtered on each of the targets placed on the inclined multi-cathode (cathode). An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus that can be formed.
本発明に係るスパッタリング装置及びスパッタリング方法は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。 In order to achieve the above object, a sputtering apparatus and a sputtering method according to the present invention are configured as follows.
第1のスパッタリング装置は、反応容器と、
前記反応容器内に設置した回転可能なウェハーホルダと、
前記反応容器内に設置した複数の陰極であって、前記ウェハーホルダに対し、傾斜した陰極と、
前記陰極に接続した第1rf発生器と、
前記第1rf発生器と前記陰極との間に直列接続させて設置した整合回路と、
ガス導入部とガス排出部を含む圧力制御機構と、
前記ウェハーホルダ内に設けられた下部電極と、
を備え、前記反応容器内にプラズマを発生するように為したスパッタリング装置であって、
前記下部電極は、前記プラズマの電位に対する該下部電極の電位を負バイアス電位となす第2rf発生器に接続され、前記圧力制御機構は、前記反応容器内の内部圧力を5Pa(パスカル)より高い圧力に制御し、前記プラズマが前記第1rf発生器のRF電力の容量的結合によって生成されるとき、選択された陰極の上に負の自己バイアス電圧が生成し、前記陰極に設置されたターゲットから放出されたスパッタ原子をイオン化し、前記負バイアス電位により加速するように為した、ことを特徴とする。
The first sputtering apparatus includes a reaction vessel,
And Wehahoru da rotatable installed in the reaction vessel,
A plurality of cathodes installed in the reaction vessel, a cathode the Wehahoru against the da, inclined,
A first rf generator connected to the cathode ;
A matching circuit installed in series between the first rf generator and the cathode ;
A pressure control mechanism including a gas inlet and a gas outlet;
A lower electrode provided on the Wehahoru the da,
A sputtering apparatus adapted to generate plasma in the reaction vessel,
The lower electrode is connected to a second rf generator that makes the potential of the lower electrode with respect to the plasma potential a negative bias potential, and the pressure control mechanism sets the internal pressure in the reaction vessel to a pressure higher than 5 Pa (Pascal). controlling, when said plasma is generated by capacitive coupling of RF power of the first 1rf generator, negative self-bias voltage is generated on the selected cathode, released from the installed target the cathode The sputtered atoms are ionized and accelerated by the negative bias potential.
第2のスパッタリング装置は、上記の構成において、前記陰極は、前記第1rf発生器と、さらに、DC電流源とに接続されている、ことを特徴とする。 The second sputtering apparatus is characterized in that, in the above configuration, the cathode is connected to the first rf generator and a DC current source.
第3のスパッタリング装置は、上記の構成において、前記陰極は、High−k誘電体材料をターゲットとして備えている、ことを特徴とする。 The third sputtering apparatus is characterized in that, in the above configuration, the cathode includes a high-k dielectric material as a target.
第4のスパッタリング装置は、上記の構成において、前記High−k誘電体材料は、HfSiONであることを特徴とする。
第1のスパッタリング方法は、反応容器圧力を5Paより高い圧力になるように制御すること、
反応容器内のウェハーホルダにウェハーを配置し、該ウェハーを回転させること、
前記ウェハーに対し、複数のターゲットおよび陰極を傾斜させて配置すること、
前記陰極に第1rf電流を印加すること、
前記反応容器内にプラズマを発生させること
前記プラズマが前記第1rf発生器のrf電力の容量的結合によって生成されるとき、選択された陰極の上に負の自己バイアス電圧を生成すること、
前記陰極に設置されたターゲットから放出されたスパッタ原子をイオン化すること、並びに、
前記ウェハーホルダ内に設けられた下部電極に、第2rf電流を印加し、これによって、前記下部電極に、プラズマ電位に対して負のバイアス電位を印加すること、
前記負のバイアス電位により、イオン化されたスパッタ原子を前記のウェハー表面に垂直に加速し、
前記ウェハー表面に作られた孔又は溝の内側表面に膜を堆積させること
を特徴とする。
第2のスパッタリング方法は、上記の構成において、前記陰極は、第1rf電流に加えて、DC電流が更に供給されることを特徴とする。
第3のスパッタリング方法は、上記の構成において、前記ターゲットはHigh−k誘電体材料で形成されており、前記High−k誘電体材料は、HfSiONであることを特徴とする。
第4のスパッタリング方法は、上記の構成において、前記複数のターゲットは、異なる材料で形成されており、前記ターゲットを同時にスパッタする場合には、前記第1rf電流を前記陰極に同時に与えることを特徴とする。
The fourth sputtering apparatus is characterized in that, in the above configuration, the High-k dielectric material is HfSiON.
In the first sputtering method, the reaction vessel pressure is controlled to be higher than 5 Pa.
The wafer was placed on Wehahoru da in the reaction vessel to rotate the wafer,
Inclining a plurality of targets and cathodes with respect to the wafer,
Applying a first rf current to the cathode ;
Generating a plasma in the reaction vessel, when the plasma is generated by capacitive coupling of the rf power of the first rf generator, generating a negative self-bias voltage on the selected cathode ;
Ionizing sputtered atoms emitted from a target placed on the cathode ; and
A lower electrode provided on the Wehahoru the da, the first 2rf current is applied, thereby, to the lower electrode, applying a negative bias potential relative to the plasma potential,
The negative bias potential accelerates ionized sputtered atoms perpendicular to the wafer surface,
A film is deposited on an inner surface of a hole or groove formed in the wafer surface.
The second sputtering method is characterized in that, in the above structure, a DC current is further supplied to the cathode in addition to the first rf current.
The third sputtering method is characterized in that, in the above configuration, the target is made of a High-k dielectric material, and the High-k dielectric material is HfSiON.
A fourth sputtering method is characterized in that, in the above configuration, the plurality of targets are formed of different materials, and when the targets are sputtered simultaneously, the first rf current is simultaneously applied to the cathode. To do.
本発明に係るスパッタリング装置によれば、より高いアスペクト比を有するパターン化された孔または溝を有するウェハーに、より良い側壁カバリッジおよび底部カバレッジの状態で膜を堆積することができる。 According to the sputtering apparatus of the present invention, a film can be deposited on a wafer having a patterned hole or groove having a higher aspect ratio with better sidewall coverage and bottom coverage.
以下に、添付した図面に従って好ましい実施形態が説明される。実施形態の説明を通して、本発明の詳細は明らかにされる。 Hereinafter, preferred embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. Through the description of the embodiments, the details of the present invention will be clarified.
[実施形態1]
図1から図4に従って本発明の第1の実施形態が説明される。マルチカソードスパッタ成膜反応容器10の縦断面図が図1に示される。マルチカソード(陰極)の配列の下面図は図2に示される。反応容器10は側壁10a、上壁10b、および底壁10cによって形成され、機密構造を有している。さらに反応容器10は2つまたはいくつかの陰極(例えば4つの陰極11a,11b,11c,11d)と、ウェハーホルダ12と、ウェハーホルダ12の中に組み込まれた部分である下部電極15と、反応容器10のその他の部分から陰極と下部電極15を電気的に絶縁するための絶縁物質13,14を備えている。陰極の数は好ましくは4つである。4つの陰極11a〜11dは反応容器10の上壁の内面に絶縁物質13を介して傾斜状態で固定されている。4つの陰極11a〜11dは上壁の円形外縁に沿って等しい間隔で配置されている。
[Embodiment 1]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. A longitudinal sectional view of the multi-cathode sputter
反応容器10の内部には、反応容器10内に単体のガスまたは混合体のガスを導入するための複数のガス導入部16およびガス排出部17がある。ガス導入部16はガス供給装置(図示されず)に接続されており、かつガス排出部17は真空ポンプ(図示されず)に接続されている。こうして、反応容器10は、ガス導入部16およびガス排出部17等を含んで成る圧力制御機構を有しており、これは内部圧力を所望の圧力に制御するためのものである。
Inside the
4つの陰極11a〜11dは、下部電極15に平行な、上壁10bの中央部分に傾斜をつけて設けられている。陰極の直径は重要な事項ではなく、反応容器10の他の寸法に従って選択される。例えば、もし反応容器10が直径300mmのウェハーを処理するように設計されているならば、陰極11a〜11dの直径は200〜400mmの範囲にある。
The four
ターゲットの材質は、通常、Al,Ti,Ta,Mn等のごとき金属である。さらにターゲットとして半導体または誘電体の材料でさえ用いることもできる。誘電体材料によって作られたターゲットは、例えば、SiO2,SiN,HfONまたはHfSiONのごときhigh−k誘電体材料である。すべてのターゲットは同じ材料で作られるか、または異なる材料によって作られる。 The material of the data Getto is usually, Al, Ti, Ta, metal such as Mn or the like. Furthermore, even semiconductor or dielectric materials can be used as targets. Target made of a dielectric material, for example, SiO 2, SiN, a high-k dielectric materials such as HfON or HfSiON. All targets are made from the same material or from different materials.
陰極11a〜11dの各々の外側表面の上でどのようなマグネット配列を設けてもよいし、設けなくてもよい。図1において、各陰極の外側表面上に設けられた複数の分離したマグネット18が示されている。通常、これらのマグネット配列は、陰極におけるずれた軸で、または中央軸で回転させられる。マグネット18に関してはいかなる特別の配列もない。マグネット配列の構成はターゲット利用上の効率および膜の均一性を考慮することによって選択することができる。
Any magnet arrangement may be provided on the outer surface of each of the
各陰極(11a〜11d)は整合回路20を介してrf発生器19に接続されている。rf発生器19の周波数は重要なことではなく、10〜300MHzの範囲である。さらに、陰極11a〜11dのすべては、同じ周波数でまたは異なる周波数で動作するrf電流を与えてもよい。
Each cathode (11 a to 11 d) is connected to the
ウェハーホルダ12は反応容器10の底壁の上に設けられ、最も近いターゲットの下側で少なくとも50mmの距離にて配置されている。ウェハーホルダ12はシャフト21に固定されており、このシャフト21は電気モータ(図示せず)を用いることによって回転するようになっている。下部電極15は、通常、Alのごとき金属で作られており、整合回路23を経由してrf発生器22に接続されている。しかしながら、rf発生器22から下部電極15へのrf電力の応用はこの発明の目的にとって本質的なことではない。もしrf電流が下部電極15に与えられるならば、rf電流の周波数は重要な事項ではなく、100KHz〜50MHzの範囲にある。膜が堆積されるウェハー24は下部電極15の上に搭載されている。
次に上記のマルチカソードスパッタ成膜装置の作用が説明される。第1に、プロセスガス、通常ではArが、ガス導入部16を通じて反応容器10の中に供給される。反応容器10の内部の圧力は5Pa(パスカル)よりもより高く維持される。反応容器10において、プラズマは、1つの選択された陰極またはいくつかの選択された陰極にrf電流を与えることによって生成される。rf電流は、通常、スパッタされるべき必要のある選択されたターゲットが設置された陰極に与えられる。従って、もし2つの異なる材質が同時にスパッタされることが必要であるならば、rf電流は同時に両方のターゲットが設置された陰極に与えられる。
Next, the operation of the multi-cathode sputtering film forming apparatus will be described. First, a process gas, usually Ar, is supplied into the
プラズマがrf電力の容量的結合によって生成されるとき、選択された陰極の上に負の自己バイアス電圧が生成される。適用されたrf電力に依存してrf電流の周波数および圧力自己バイアス電圧の値は変化する。この負の自己バイアス電圧は陰極(11a〜11d)に設置されたターゲットの表面の上にDC電界を生成し、このDC電界はプラズマにおけるイオン、例えばAr+イオンを加速する。ターゲット表面における高エネルギイオンの衝突はターゲット材料をスパッタリングし、そのスパッタ物をプラズマ中にもたらす原因となる。 When the plasma is generated by capacitive coupling of rf power, a negative self-bias voltage is generated on the selected cathode . Depending on the applied rf power, the frequency of the rf current and the value of the pressure self-bias voltage vary. This negative self-bias voltage generates a DC electric field on the surface of the target placed on the cathodes (11a-11d) , which accelerates ions in the plasma, such as Ar + ions. The collision of high energy ions on the target surface causes the target material to be sputtered and the sputtered material to be introduced into the plasma.
ターゲットから放出されるスパッタ原子は中性の状態にある。採用されたより高い圧力のために、これらのスパッタ原子はウェハー24の上または反応容器10の内部の他の表面に堆積する前に非常に多くの衝突を受けることになる。Ar+イオンおよびAr*励起状態との衝突はスパッタ原子のイオン化という結果をもたらす。従ってスパッタ原子の一部は気相中でイオン化する。スパッタ原子のイオン化された部分は、陰極(11a〜11d)に設置されたターゲットとウェハー24の間の距離、圧力、そして反応容器10内のプラズマ密度に依存している。
Sputtered atoms released from the target are in a neutral state. Due to the higher pressures employed, these sputtered atoms will experience a great deal of collisions before depositing on the
もし下部電極15にrf電流が与えられるのであるならば、負の自己バイアス電圧はウェハー24の表面に生成される。この負の自己バイアス電圧はイオン化されたスパッタ原子をウェハーの表面に加速するDC電界を発生する。
If rf current is applied to the
下部電極15がrf電流を与えられずかつ同様にまた接地に接続されていないならば、ウェハー24は電気的に浮遊の状態にある。この状態において、ウェハーの電圧は浮遊電圧(Vf)として与えられる。この浮遊電圧(Vf)は常にプラズマの電圧(Vp)よりも低い。それ故にVp−Vfによって定義される電圧差(電界)が存在する。この電圧差はウェハー24に向かって電界を発生する。この電界はプラズマ中のイオン化されたスパッタ原子をウェハーの表面に向かって加速する。それ故にイオン化されたスパッタ原子はほとんどウェハーの表面に垂直に到達する。
If the
前述した現象は概略的に図3において示される。図3で、ウェハー24の表面の近くの点線25は陰極11aに設置されたターゲットからの原子またはイオンの流れ(flux)の半径方向の輪郭形状を示し、領域26はプラズマを示す。さらに上記の電界(E)は電圧差(Vp−Vf)に基づいて矢印で示されるごとくウェハー24の表面に向かって生成される。プラズマ26において、陰極11aに設置されたターゲットから放出されたスパッタ原子は通路27によって示されるごとく移動する。スパッタ原子の移動進路27に従ってイオン化されたスパッタ原子はウェハー表面に加速され、ほとんどウェハーの表面に垂直に到達する。こうして当該作用は図4に示されるごとくウェハー24における孔や溝29において均一な側壁カバレッジおよびより良好なボトムカバレッジという結果をもたらす。
The phenomenon described above is schematically shown in FIG. In FIG. 3, the dotted
しかしながら、イオン化された原子または中性の原子の流れはウェハー表面において均一ではない。それは図3の線25によって示されるごとく高度に非対称的なパターンである。線15は陰極11aに設置されたターゲットに関しての原子またはイオン化された原子の流れの密度を表している。しかしながら、図1に示されるごとくウェハー24はその中心軸24aの周りに回転されているので、結果として得られる膜は良好な均一性を示す。
However, the flow of ionized or neutral atoms is not uniform on the wafer surface. It is a highly asymmetric pattern as shown by
次に、上述したrf発生器19の代わりに、陰極11a〜11dにDC電圧を供給するためのDC電源を用いることもできる。陰極にDC電圧を与える目的は陰極の負の電圧を増大させることによってターゲットのスパッタ速度を増加させることである。加えて、rf発生器またはDC電源の使用はターゲットの材料に依存して決定されてもよい。
Next, instead of the above-described
第1の実施形態によれば、その効果は、ウェハー表面における孔または溝におけるより良い側壁カバレッジおよび底カバレッジを与えることである。 According to the first embodiment, the effect is to provide better sidewall and bottom coverage in the holes or grooves in the wafer surface.
[実施形態2]
図5および図6に従って本発明の第2の実施形態が説明される。第2の実施形態において、図5および図6は、それぞれ、図1および図2に対応する。第1実施形態のマルチカソードスパッタ成膜装置に比較して、第2実施形態の装置では、下部電極15に平行な中央陰極11eが追加されている。中央陰極11eは、前述した傾斜陰極11a〜11dと実質的に同じ構造を有しており、同じ機能を有している。中央陰極の直径または大きさは傾斜陰極のそれと同じである必要は必ずしもない。中央陰極とこれに関連する構成に関する上記付加を除いて、他のハードウェアのすべては第1実施形態で説明されたものと同じである。それ故に、図5および図6において、第1実施形態で説明された要素と実質的に同じ要素は同じ参照番号が付されている。第2実施形態において得られる動作の方法および利点は、同様にまた、第1実施形態で説明されたものと同じである。
[Embodiment 2]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, FIGS. 5 and 6 correspond to FIGS. 1 and 2, respectively. Compared to the multi-cathode sputtering film forming apparatus of the first embodiment, the apparatus of the second embodiment has a
[実施形態3]
図7に従って本発明の第3実施形態が説明される。図7は、第2実施形態の図5に対応している。ここにおいて唯一の違いは、第2実施形態と比較すると、各陰極11a〜11eがrf電力供給部に加えてDC電力供給部31に接続されていることである。それ故に、動作の間、1つまたはすべての陰極にrf電力に加えてDC電力が与えられる。陰極への付加的なDC電力の応用は、その負の電圧の増加をもたらす。これは陰極11a〜11eに設置されたターゲットのスパッタ速度を増加させる。DC電源31を上記のごとく追加すること以外、すべてのハードウェアは、第1または第2の実施形態で説明されたものと同じである。それ故に、図7において、第1または第2の実施形態で説明された要素と実質的に同一な要素には同じ参照番号が付されている。得られる動作の方法および利点は同様にまた第1または第2の実施形態において述べられたそれらと同じである。
[Embodiment 3]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 corresponds to FIG. 5 of the second embodiment. The only difference here is that each of the
本発明はPVDスパッタリング装置において傾斜されたマルチカソード(陰極)に設置されたターゲットの各々においてスパッタされた中性原子を用いることでウェハーの表面でのパターン化された深い孔または溝の側壁および底部のより良いカバレッジを形成するのに利用される。 The present invention uses patterned deep holes or trench sidewalls and bottoms on the surface of the wafer by using neutral atoms sputtered on each of the targets placed on the inclined multi-cathode (cathode) in a PVD sputtering apparatus. Used to form better coverage.
10 反応容器
11a〜11e 陰極
12 ウェハーホルダ
15 下部電極
18 マグネット
19 rf発生器
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記反応容器内に設置した回転可能なウェハーホルダと、
前記反応容器内に設置した複数の陰極であって、前記ウェハーホルダに対し、傾斜した陰極と、
前記陰極に接続した第1rf発生器と、
前記第1rf発生器と前記陰極との間に直列接続させて設置した整合回路と、
ガス導入部とガス排出部を含む圧力制御機構と、
前記ウェハーホルダ内に設けられた下部電極と、
を備え、前記反応容器内にプラズマを発生するように為したスパッタリング装置であって、
前記下部電極は、前記プラズマの電位に対する該下部電極の電位を負バイアス電位となす第2rf発生器に接続され、前記圧力制御機構は、前記反応容器内の内部圧力を5Pa(パスカル)より高い圧力に制御し、前記プラズマが前記第1rf発生器のRF電力の容量的結合によって生成されるとき、選択された陰極の上に負の自己バイアス電圧が生成し、前記陰極に設置されたターゲットから放出されたスパッタ原子をイオン化し、前記負バイアス電位により加速するように為した、ことを特徴とするスパッタリング装置。 A reaction vessel;
And Wehahoru da rotatable installed in the reaction vessel,
A plurality of cathodes installed in the reaction vessel, a cathode the Wehahoru against the da, inclined,
A first rf generator connected to the cathode ;
A matching circuit installed in series between the first rf generator and the cathode ;
A pressure control mechanism including a gas inlet and a gas outlet;
A lower electrode provided on the Wehahoru the da,
A sputtering apparatus adapted to generate plasma in the reaction vessel,
The lower electrode is connected to a second rf generator that makes the potential of the lower electrode with respect to the plasma potential a negative bias potential, and the pressure control mechanism sets the internal pressure in the reaction vessel to a pressure higher than 5 Pa (Pascal). controlling, when said plasma is generated by capacitive coupling of RF power of the first 1rf generator, negative self-bias voltage is generated on the selected cathode, released from the installed target the cathode A sputtering apparatus characterized in that the sputtered atoms are ionized and accelerated by the negative bias potential.
反応容器内のウェハーホルダにウェハーを配置し、該ウェハーを回転させること、
前記ウェハーに対し、複数のターゲットおよび陰極を傾斜させて配置すること、
前記陰極に第1rf電流を印加すること、
前記反応容器内にプラズマを発生させること
前記プラズマが前記第1rf発生器のrf電力の容量的結合によって生成されるとき、選択された陰極の上に負の自己バイアス電圧を生成すること、
前記陰極に設置されたターゲットから放出されたスパッタ原子をイオン化すること、並びに、
前記ウェハーホルダ内に設けられた下部電極に、第2rf電流を印加し、これによって、前記下部電極に、プラズマ電位に対して負のバイアス電位を印加すること、
前記負のバイアス電位により、イオン化されたスパッタ原子を前記のウェハー表面に垂直に加速し、
前記ウェハー表面に作られた孔又は溝の内側表面に膜を堆積させること
を特徴とするスパッタリング方法。 Controlling the reaction vessel pressure to a pressure higher than 5 Pa,
The wafer was placed on Wehahoru da in the reaction vessel to rotate the wafer,
Inclining a plurality of targets and cathodes with respect to the wafer,
Applying a first rf current to the cathode ;
Generating a plasma in the reaction vessel, when the plasma is generated by capacitive coupling of the rf power of the first rf generator, generating a negative self-bias voltage on the selected cathode ;
Ionizing sputtered atoms emitted from a target placed on the cathode ; and
A lower electrode provided on the Wehahoru the da, the first 2rf current is applied, thereby, to the lower electrode, applying a negative bias potential relative to the plasma potential,
The negative bias potential accelerates ionized sputtered atoms perpendicular to the wafer surface,
A sputtering method comprising depositing a film on the inner surface of a hole or groove formed in the wafer surface.
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