JPH07150345A - 平行化して付着する装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】ワークピースをコーティングするための新規で
改良されたスパッタリング装置および方法を提供する。 【構成】ワークピースＷがチェンバ１７内に支持され、
粒子がワークピースよりも横方向に広い範囲にわたって
実質的に一様にスパッタ源２６から放出され、チェンバ
内の圧力が、スパッタ源とワークピースとの間で粒子が
実質的に散乱しない程度に十分に低いレベルに支持さ
れ、粒子は、粒子がワークピース上に衝突し得る角度を
限定するために、スパッタ源とワークピースとの間に配
置され、長さと直径との比が１：１から３：１のオーダ
ーの、複数の伝達セルをもつ粒子平行化フィルタ６３を
通過する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般的に、スパッタコー
ティングに関し、特にスパッタリングによりワークピー
ス上にステップコーティングを付着する装置および方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】スパッタコーティングは、一般的に半導
体デバイスの製造業界において基板上に膜を形成すると
きに使用され、プレーナーマグネトロンは集積回路を製
造するとき、アルミニウム等のようないろいろな材料を
シリコンウェーハにコートするためにスパッタリング装
置として使用されてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】スパッタリングコーテ
ィングにおいては、一様な薄膜またはステップコーティ
ングの形成（ステップが生じるところ、例えばワークピ
ースの表面の穴または溝のような開口部の上方または下
方のコーナーのところでワークピースの形に従うよう
に）の形成が困難である。また、小さな開口部（例え
ば、直径または幅が１ミクロン、またはそれ以下）を満
たすこと、およびそのような開口部の側壁または底壁に
制御して膜を形成することも困難である。これらの困難
は、スパッタリング源から粒子があらゆる方向に飛散
し、互いに衝突、散乱を起こしいろいろな角度でワーク
ピースに到着することにより生ずる。ワークピースの表
面の垂線から約４５°以上の角度で到着する粒子は開口
部の壁上に衝突するのではなく、表面上で横方向に成長
する傾向がある。この横方向の成長は開口部の上部に過
成長し、結局開口部を閉じ、粒子が開口部に入ることを
妨げる。

【０００４】本発明の目的は、ワークピースをコーティ
ングするための新規で改良されたスパッタリング装置お
よび方法を提供することである。

【０００５】本発明の他の目的は、スパッタリングシス
テムの制限および欠点を解消する上記特徴の装置および
方法を提供することである。

【０００６】さらに、本発明の目的は、特にステップコ
ーティングの使用に最も適した上記特徴の装置および方
法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】これらおよび他の目的
は、チェンバ内にワークピースを支持し、スパッタ源か
らワークピースより広範囲にわたって実質的に一様に粒
子を放出し、スパッタ源とワークピースとの間で粒子が
実質的に散乱することを妨げるのに十分な低い圧力レベ
ルにチェンバ内の圧力を維持し、粒子がワークピースに
衝突し得る角度を限定するために、スパッタ源とワーク
ピースとの間に位置し、長さ対直径の比が１：１から
３：１の透過セルを有する粒子平行化フィルタに粒子を
通す本発明により達成される。

【０００８】

【実施例】図１の実施例において、スパッタリング装置
はスパッタリングチェンバ１７を形成するハウジング１
６を有する。ハウジングは円筒状の側壁１８および底壁
２２を有し、その側壁１８は上方および下方に伸びる環
状フランジ１９、２１を有し、底壁２２はフランジ２１
と当接する。Ｏリング２３が二つの壁の間をシールす
る。

【０００９】底壁２２の中央部分はウェーハまたは他の
コートされるべきワークピースを支持するテーブル２４
を形成するために持ち上がっている。ワークピースは周
囲締め付けリングのような適当な手段によりテーブルに
取り付けられている。テーブルはワークピースの温度を
制御するための従前の加熱手段(図示せず)を含む。

【００１０】ハウジングおよび支持テーブルはステンレ
ススチールのような電気伝導性のある材料により作ら
れ、電気的にアースされている。

【００１１】ワークピースをコートするための粒子源２
６がハウジング１６の上部に取り付けられている。図示
の実施例において、粒子源は回転するマグネトロン源で
ある。このタイプの粒子源は“選択された浸食のための
回転スパッタリング装置”と題する米国特許出願（出願
番号４７１，２５１号）に詳説されている。この粒子源
の重要な特徴は、ワークピースよりも広い拡張したター
ゲット領域にわたって実質的に一様な浸食を行うことで
ある。このことは、粒子の一様な分布が、その周囲領域
を含むワークピースの全表面に到着することを確実なも
のとする。この特定の粒子源はここで好適であるが、他
の同様な粒子分布を与える粒子源も採用しうる。

【００１２】粒子源２６は、アルミニウムまたは付着さ
れるべき他の材料の環状ターゲット２７を含む。ターゲ
ットはワークピースに平行に面するような関係で配置さ
れ、ワークピースよりも横に大きいものとなっている。
たとえば、直径が８インチ（２０．３２cm）のウェーハ
では、ターゲットは１１．２５インチ（２８．５６cm）
の直径をもつ。

【００１３】ターゲットは、上端に環状フランジ３１を
有する円筒状の側壁２９をもつ電気伝導性カソードプレ
ート２８の下側に取り付けられている。カソードプレー
トは円筒状の取り付けブラケット３２により支持され、
そのブラケットはその上端および下端に環状フランジ３
３、３４を有する。フランジ３３は側壁２９から外へ突
き出し、内側に突き出たハウジングフランジ１９の上方
に配置されている。スペーサリング３６は、ターゲット
とワークピースの間のスペース、典型的には１−３イン
チ（２．５４−７．６２cm）を調節できるようにフラン
ジの間に配置されている。

【００１４】カソードプレート上のフランジ３１は側壁
２９から外へ突き出し、内側に突き出たフランジ３４の
取り付けブラケット３２の下端の上方に配置されてい
る。電気的絶縁性材料のリング３７はハウジングからカ
ソードを絶縁するために配置され、Ｏリング３８、３９
がフランジとその絶縁体の間をシールしている。

【００１５】ファイバーガラスのような絶縁性材料から
作られたカバー４１が取り付けブラケット３２内に配置
され、カソードプレートのフランジ３１にネジ４２によ
り締め付けられ、マグネトロンの回転磁石組立体のため
のチェンバ４３が形成される。電気リード線４４が取り
付けネジ４２の一つに、そしてカソードに負の高電位を
印加するための適切な電源に接続されている。

【００１６】磁石組立体は磁石４７の配列が取り付けら
れるハウジング４６を含む。これら磁石の構造およびタ
ーゲットの全領域にわたって実質的に一様に浸食をなす
方法は、前記した米国特許出願に詳説されている。

【００１７】磁石ハウジング４６は、カバー４１のシー
ル組立体４９を貫通するシャフト４８に取り付けられ、
軸線５３のまわりでの回転のため、連結器５２によりモ
ータ５１に連結されている。モータ５１は軸線５３にそ
った移動のためのリニアモータ５６により駆動されるス
ライダ組立体５４上に取り付けられ、スライダ組立体は
ハウジング１６に固定されたブラケット５７上に取り付
けられている。スライダ組立体は磁石とターゲットとの
間に間隔をあけ、ターゲットの下方の磁場を制御する。
前記米国特許出願に詳説されているように、１１．２５
インチ（２８．５６cm）のターゲットでは、回転磁石配
列により、回転軸線を中心として直径が約１０インチ
（２５．４cm）の環状領域（８インチ（２０．３２cm）
ウェーハのコーティングには十分である）全体にわたっ
て実質的に一様な浸食ができた。

【００１８】ハウジング１６は、チェンバ１７を排気す
るために真空ポンプが取り付けられる口５８、およびア
ルゴンのような不活性ガスがマグネトロン放電を維持す
るために導入されるガス入口５９を含む。以下で詳説す
るが、チェンバ内の圧力は、粒子が互いに衝突、散乱す
ることを防止するのに十分な程度に低い圧力に維持され
る。この目的に適切な圧力は０．１−１．５ミリトール
のオーダである。

【００１９】ハウジングはまた、ウェーハまたはワーク
ピースをチェンバ１７に出し入れするための口６１を含
む。この口はゲートバルブ（図示せず）のような適切な
密閉器を備えている。

【００２０】口６２がターゲットおよび磁石組立体を冷
却するための水のような冷媒をチェンバ４３に導入する
ためにカバー４１に設けられている。

【００２１】粒子平行化フィルタ６３がターゲットとワ
ークピースの間に配置され、粒子源からの粒子がワーク
ピースの表面に到着し得る角度を制限する。このフィル
タは、粒子源が拡張されていること、および粒子の散乱
がないことと共に、横方向の膜の成長を阻止することに
関し、および穴や溝のような開口部の底壁および側壁に
制御してステップコーティングを形成することに関して
重要である。

【００２２】平行化フィルタは、粒子が視線にそうよう
に通過する開口をもつ複数のセル６４を有する。セルは
軸線５３に平行で、ターゲット２７およびワークピース
Ｗの表面に垂直に整合されている。各セルはθ_ACC＝arc
tan（ｄ／ｌ）により定義される受入れ角θ_ACCをもつ
（ここで、ｄは開口の直径、ｌは開口の長さまたはセル
の長さを示す）。したがって、受入れ角は、粒子がセル
の壁をたたくことなくフィルタを通り過ぎる、垂線から
の最大角度である。セルのアスペクト比、すなわちセル
の高さ対直径の比は好適にはフィルタのアスペクトであ
る。

【００２３】図示の実施例において、セルおよびそれら
の開口の断面は六角である。この形は、円形や四角のよ
りも好適である。なぜならば、円形のセルは隣合う壁の
間に不使用な領域があり、四角のセルは向かい合う壁の
間の長さと対角線の長さとの間に違いがあるからであ
る。ここでの開示において、受入れ角および六角セルの
アスペクト比を定義するときに利用される直径はセルの
平均直径であるが、フラットツーフラット直径あるいは
アペックスツーアペックス直径をこの目的に用いてもよ
い。

【００２４】図１の実施例において、平行化フィルタは
ターゲッタとワークピースの間の中間に配置され、ブラ
ケット６６およびネジ６７により取り付けブラケット３
２に取り付けられている。

【００２５】フィルタは１１．２５（２８．５６cm）イ
ンチのターゲッタと８インチ（２０．３２cm）のウェー
ハが１−３インチ（２．５４−７．６２cm）のオーダー
の距離だけ互いに離されている１１．２５（２８．５６
cm）インチのターゲッタおよび８インチ（２０．３２c
m）のウェーハに対して、３／８インチ（０．９５cm）
のオーダーの平均セル直径をもつ１：１乃至３：１のオ
ーダーのアルペクト比を有する。

【００２６】図３は本発明の前にスパッタリングにより
ステップコーティングを形成したとき生じた問題を示
す。この例において、直径が１ミクロのオーダーの穴が
シリコン基板７３上の誘電性材料のミクロンの層７２に
形成され、金属化接触子が基板の穴の底にドープ領域７
４にわたって形成されている。金属化粒子はウェーハの
上方のターゲッタ７５からスパッタされる。ターゲッタ
の各点が余弦分布で粒子を放出し、衝突、散乱後に粒子
は垂線から０乃至９０度の範囲の角度（θ）でターゲッ
タに到着する。

【００２７】４５度よりも大きな角度で到着した粒子は
穴の底壁上に衝突できず、ウェーハの表面上で横方向に
成長する傾向にある。結局、比較的厚い膜７６がウェー
ハの表面上に形成され、比較的薄く、不均一なコーティ
ング７７、７８が穴の側壁および底壁に形成される。さ
らに、表面膜の横方向の成長は穴の上部に過成長をもた
らし、穴を閉じ、粒子が穴に入ることを完全に妨げる。
側壁および底壁上のコーティングは、図において破線に
より示したように妨げられ、コーティングが存在しない
領域が生じる。

【００２８】図４は、１１．２５インチのプレーナー粒
子源を有し、表面付着率が１分当たり１ミクロンで、タ
ーゲッタとウェーハとの間隔が７cmでスパッタリング圧
力が３−７ミリトールの従前のスパッタリング技術によ
りウェーハの縁の近くの開口部に生じた非対称なコーテ
ィングの問題を示す。この図には二つの穴８１、８２が
示されている。穴８１はウェーハの中央に近く、穴８２
は縁に近い。ウェーハの中央では、粒子分布は比較的一
様であり、比較的対称的なコーティングが穴８１に形成
されている。しかし、ウェーハの縁に近付くにつれて、
粒子の分布は一様でなくなり、穴８２の内に向く側壁８
２ａには外に向く側壁８２ｂよりも多く粒子が到着す
る。このことは、底壁と共に側壁に非対称なコーティン
グを生じさせる。

【００２９】平行化フィルタ、拡張した粒子源、圧力の
適切な選択、およびフィルタのアスペクト比の適切な選
択により、開口部の側壁および底壁上での膜の成長を制
御して良いステップコーティングを形成することがで
き、適切な温度を選択することで、開口部にわたって金
属化コーティングの平坦化を達成できる。

【００３０】図５ないし図８は、いろいろなアスペクト
比のフィルタに対し、ワークピースの表面に到着する粒
子の角度分布における圧力の効果を示す。この図におい
て、到着角（θ）がｘ軸にそってプロットされ、表面に
到着した粒子の数がｙ軸にそってプロットされている。
これらの図は、１１インチ（２７．９４cm）のプレーナ
ー粒子源、１５０mmの基板、基板と粒子源との間が９cm
でのアルミニウムのアルゴンスパッタリングにおいて、
一様な浸食がなされるとしてコンピュータシュミレーシ
ョンにより得られた。各図において、動作圧力が０．０
００５ミリトール、０．０２ミリトール、０．５ミリト
ールおよび１ミリトールでの分布を描く曲線が示され、
図６乃至図８において、２ミリトールの圧力の曲線もま
た示されている。

【００３１】図５はフィルタがないときの分布を示し、
図６乃至図８は１：１、５：１および２：１のアスペク
ト比をそれぞれもつフィルタでの分布を示す。

【００３２】フィルタがないとき、分布は低圧のもと
で、角度が約６０度に達するまでかなり対称的である。
圧力が増加すると、分布は非対称になり、粒子の大部分
が６０度より大きい角度で到着する。

【００３３】フィルタがあるときには、分布は低圧のも
とで、フィルタの受入れ角までかなり対称的である。圧
力が増加すると、分布の対称性が崩れ、粒子の大部分が
受入れ角のよりも大きな角度で到着する。受入れ角を越
える粒子の数が増加するのは、より高い圧力では粒子が
散乱するからであり、これらの曲線は、散乱を避け、で
きるかぎり多くの粒子がフィルタの受入れ角内に維持さ
れるようにするために、低圧が重要であることを示して
いる。

【００３４】図９は、穴または溝のアスペクト比と側壁
での付着率との関係を各平行化フィルタについて示す。
開口のアスペクト比（すなわち、深さ／直径）はｘ軸に
そってプロットされ、ウェーハの表面上の付着について
標準化された側壁付着の最初の率がｙ軸にそってプロッ
トされている。この標準化値は、表面上の単位当たりの
厚さに対する側壁上の厚さの量を示すときに有益とな
る。この図において、ターゲットは、ウェーハの開口部
の位置が問題とならない程度に十分に大きいとする。曲
線は０．５：１から２．５：１の範囲のアスペクト比を
もつフィルタに対して示されている。

【００３５】図９から、アスペクト比が０．５：１およ
び１：１をもつフィルタが、約１：１までのアスペクト
比をもつ開口部に対してかなり一様な側壁コーティング
を与え、１：１のフィルタが０．５：１のフィルタより
実質的に厚いコーティングを与えることを示している。
その後は、厚さは、アスペクト比が増加すると、急激に
減少し、３：１のアスペクト比ではゼロに近づく。

【００３６】図１０乃至図１３は、底壁での最初の付着
率と穴または溝のアスペクト比との関係を各平行化フィ
ルタについて示す。これらの図において、穴または溝の
半径の長さとして表される穴または溝の中心からの距離
がｘ軸にそってプロットされ、ウェーハの表面上の付着
について標準化された最初の底壁付着率がｙ軸にそって
プロットされている。前の図のように、ターゲットは、
ウェーハの開口部の位置が重要ではない程度に十分に大
きいとする。曲線には０．２５：１から２：１の範囲の
アスペクト比をもつ穴に対するものが含まれる。図１０
は、平行化フィルタのないときの関係を示し、図１１乃
至図１３は、それぞれ１：１、２：１および４：１のア
スペクト比をもつフィルタに対する関係を示す。

【００３７】１：１のアスペクト比をもつ穴およびフィ
ルタがないとき、コーティングの厚さは開口部の中央に
向かって十分であるが、壁近くでは半分の厚さになる。
１：１のアスペクト比をもつフィルタがあるときは、底
壁上のコーティングは実質的に一様で、標準化値で中心
に向かって約０．７０から壁の近くで約０．４０の範囲
にある。底コーティングは、２：１および４：１のアス
ペクト比をもつフィルタにより、より平坦なものとなる
が、またそれは実質的により薄いものとなる。

【００３８】１：１のアスペクト比をもつ穴およびフィ
ルタがないとき、底コーティング厚さは、標準化値で開
口部の中央に向かって約０．６０から壁近くでは約０．
３０に変化する。１：１のアスペクト比をもつフィルタ
があるときは、コーティング厚さはより一様で、標準化
値で中心の近くで約０．２６から壁の近くで約０．２０
の範囲にある。２：１のアスペクト比をもつフィルタが
あるときは、コーティング厚さはさらに一様で、標準化
値で中心から壁の近くまで約０．１３である。

【００３９】したがって、図１０乃至図１３は、開口部
の底壁上のコーティングを一様にするために、開口部と
同じアスペクト比をもつフィルタを使用することが望ま
しいことを示している。

【００４０】図１４は、それぞれが１：１のアスペクト
比をもつ開口部および平行化フィルタに対する側壁コー
ティングおよび底壁コーティングへの本発明の効果を示
す。この図は、図１０乃至図１３と似ており、穴の中心
からの距離がｘ軸にそってプロットされ、ウェーハの表
面上の付着の対する標準化された底壁上の厚さがｙ軸に
そってプロットされている。図１２からもってきた曲線
８３は１：１のアスペクト比をもつフィルタおよび穴に
対する底壁での厚さを示し、図９からもってきた曲線８
１はこのアスペクト比をもつフィルタおよび穴に対する
側壁上のコーティングを示す。符号８５により示された
開口部の底コーナーの領域において、側壁および底壁上
にオーバーラップして形成されたコーティングがあり、
この領域からの過剰な材料が領域８６において、コーテ
ィングのコーナーに丸みが形成される。

【００４１】図１５は、１：１および０．６７：１のア
スペクト比をもつ平行化フィルタにより、直径が１から
３ミクロンの範囲の穴に得られた相対的な側壁および底
壁カバレージを示す。この図において、穴の大きさはｘ
軸にそってプロットされ、壁上の厚さ対表面上の膜厚の
比がｙ軸にそってプロットされている。この図に示すデ
ータは、１００℃の温度、１ミリトールのスパッタリン
グで、１％のシリコンを含むアルミニウムの付着という
実験から得られた。このデータにより、底壁上の厚さ対
側壁上の厚さの比が約６対１であることが確認され、こ
のことは他の図に示されたシュミレーションと一致す
る。

【００４２】図１６乃至図１７は、本発明の装置および
方法を使用したときのステップコーティングの形成を示
す。各図は１：１のアスペクト比を有す一対の穴８８、
８９（穴８８はウェーハの中心近くに位置し、穴８９は
ウェーハの縁近くに位置する）を示す。スパッタリング
は、圧力が０．５ミリトール、ウェーハテーブルの温度
が２５０℃、１１．２５インチのプレーナー粒子源、タ
ーゲットとウェーハとの間隔が７cmで、平行化フィルタ
が１：１のアスペクト比を有し、表面付着率が１分当た
り１ミクロンで、実施される。

【００４３】図１６はウェーハ表面上に０．５ミクロン
の半分の厚さのコーティングを示し、図１７はウェーハ
表面上に１ミクロンと同じ厚さのコーティングを示す。
図は、図３、図４に示された従来技術とは異なり、過剰
コーティングなしに、開口部の側壁にどのようにコーテ
ィングがなされるかを示している。これらの図から明ら
かな利点は、ステップコーティングの最も薄い部分が、
図３、図４のコーティングとは異なり、穴の下部コーナ
ーにもはや存在しないことである。最も薄い点が、半分
の厚さのコーティングでは、矢印９１により示したよう
に側壁にそって生じ、完全な厚さのコーティングでは、
矢印９２に示したように、穴の上部コーナーの所に生じ
る。図から、満たされていない容積のアスペクト比が、
コーティングが穴に形成されると、増加することが分か
るだろう。

【００４４】図１８は、図１６、図１７の実施例と同じ
動作パラメータ（ただし、図１９に示す方法でウェーハ
の温度が制御されることを除く）を使って作られたコー
ティングを示す。この例において、ウェーハテーブルの
温度は熱電対によりモニターされ、ウェーハの温度は非
接触センサによりモニターされる。図１９において、温
度が時間の関数としプロットされ、曲線９３、９４はそ
れぞれウェーハテーブルおよびウェーハの温度を表す。

【００４５】図１９に示されているように、ウェーハは
１０分間、１００−１２５℃のオーダーの温度（温度は
一定に維持される）に最初に予め加熱され、スパッタリ
ングが１分間、１分当たり１０００オングストロームの
率で開始される。さらに、１５分間で１０００オングス
トローム付着がなされる。その後、スパッタリング率が
増加し、温度が約１２分間で２６０−３６０℃のレベル
に至る間、８０００オングストローム付着がなされる。
結局、コーティング９６は完全に穴を満たし、ウェーハ
の中央のある穴の上にも縁にある穴の上にもよい平坦化
が達成された。

【００４６】図２０は、ウェーハのスパッタリングか又
はエッチングに対し、あるいは同時になすスパッタリン
グとエッチングに対して適切な本発明の実施例を示す。
この実施例は図１の実施例と似ている。しかし、底壁お
よびウェーハの支持テーブルが第２のマグネトロン組立
体１１１に置き換えられている。この組立体１１１は、
粒子源２６と似ているが、上下が反対になりターゲット
の代わりにカソードプレート１１２の上にウェーハまた
はワークピースＷが設けられている。図１の実施例のよ
うに、ハウジング１６かアースされ、負の高電圧源がカ
ソードに印加されている。粒子が上方マグネトロン上の
ターゲットから、および下方のマグネトロン上のターゲ
ットからスパッタされる。したがって、基板Ｗの表面
は、上方マグネトロンの動作によりターゲット２７の表
面から出た粒子によりスパッタコートされると同時に、
下方マグネトロンの動作により基板の表面から出た粒子
によりスパッタエッチされる。

【００４７】粒子平行化フィルタ６３が上方マグネトロ
ンの上に取り付けられ、ターゲットとワークピースの中
間に配置され、ターゲットからの粒子が図１の実施例の
ようにワークピースに衝突する角度を制御する。図２１
の実施例は図１の実施例と類似しているが、平行化フィ
ルタ６３は、ターゲットおよびワークピースＷに関して
固定して配置されるのではなく、ターゲット２７および
ワークピースＷの表面に平行な方向に移動可能である。
フィルタは、マグネトロンの軸線５３から離れた軸線１
１７に関して少量だけ正逆に回転可能なシャフトに取り
付けられている。取り付けられたフィルタが静止した状
態にあるとき影が生じ、そのためワークピース上にター
ゲットからの放出線が横切られる領域がセルの壁により
作られ、これらの領域はワークピースの他の部分より少
ないコーティングを受けることになる。もし必要なら、
影により作られる微細な構造を除去するために、回転動
作の代わりに移動動作すなわち軸線方向の移動を利用し
得る。こういった他の移動を利用すると、この微細な構
造を除去するためにはセルの直径の半分ぐらいの移動で
十分である。このことは、ウェーハを移動させ、かつウ
ェーハの直径のオーダーの移動が重要となる従来技術に
まさる重容な改良点であるということができる。フィル
タの移動は、フィルタを出来る限りウェーハの表面に接
近させて配置させるとき特に効果である。

【００４８】図２２は、平行化フィルタのアスペクト比
を変えることができるスパッタリング装置を実施例を示
す。上述したように、フィルタのアスペクト比とコート
される開口部のアスペクト比とを整合させることは望ま
しいが、満たされていない開口部のアスペクト比は開口
部が満たされるにつれて連続して増加する。フィルタの
アスペクト比が増加すると、所望の整合が維持され得
る。

【００４９】図２２の実施例において、フィルタ６３は
互いに軸線方向に相対移動が可能な二つの部分６３ａ、
６３ｂに構成され、そのアスペクト比はこれら部分の間
の間隔を変えることにより変化させることができる。コ
ーティングの開始時にこれら二つの部分が設定され、付
着が進み開口部のアスペクト比が変化すると、これら部
分がアスペクトをほぼ等しく維持するために離される。
図２３は、付着が進むにつれて、フィルタのアスペクト
比を変えることのできる平行化フィルタの他の実施例を
示す。この実施例において、フィルタはいろいろなアス
ペクト比の複数のフィルタ部分１２２−１２６を有する
車輪のように形成されている。図示のように、部分１２
２−１２６のセルは、それぞれ１：１、１．５：１、
２．５：１および３：１のアスペクト比を有する。その
車輪は、マグネトロンの軸線５３から離れた軸線１２８
のまわりで回転し、フィルタの各部分がターゲットとワ
ークピースとの間に配置されるように設置される。

【００５０】フィルタのアスペクト比を変えなくても、
満たされていない容積の増加するアスペクト比の効果は
穴より実質的に大きいアスペクト比を有するフィルタを
使うことで相殺される。たとえば、１：１のアスペクト
比をもつ穴に対し、フィルタのアスペクト比を１．５：
１または２：１とし、穴がそのアスペクト比をもつとき
に好適な圧力より実質的に高い圧力をもって付着を開始
し、付着が進むにつれて圧力を下げていくのである。た
とえば、１：１のアスペクト比では、圧力が１．５ミリ
トールのレベルで付着を開始し、付着が進むにつれて圧
力を０．５−１．０ミリトールのレベルに減少させる。

【００５１】以上のとおり本発明が新規で改良されたス
パッタリング装置および方法であることは明らかであ
る。ここで好適実施例を詳細に説明してきたが、特許請
求の範囲の技術から逸脱することなく変形、変更しうる
ことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を組み入れたスパッタリング装置の一実
施例の部分断面図である。

【図２】図１の実施例に使用した粒子平行化フィルタの
平面図である。

【図３】従前のスパッタリング技術によりステップコー
ティングを形成したとき生じた問題点を示す断面図であ
る。

【図４】従前のスパッタリング技術によりステップコー
ティングを形成したとき生じた問題点を示す断面図であ
る。

【図５】平行化フィルタによりワークピースの表面に到
着した粒子と圧力との関係を示すグラフを示す。

【図６】平行化フィルタによりワークピースの表面に到
着した粒子と圧力との関係を示すグラフを示す。

【図７】平行化フィルタによりワークピースの表面に到
着した粒子と圧力との関係を示すグラフを示す。

【図８】平行化フィルタによりワークピースの表面に到
着した粒子と圧力との関係を示すグラフである。

【図９】側壁上の付着率と、穴または溝および平行化フ
ィルタのアスペクト比との関係を示すグラフである。

【図１０】底壁上の付着率と、穴または溝および平行化
フィルタのアスペクト比との関係を示すグラフである。

【図１１】底壁上の付着率と、穴または溝および平行化
フィルタのアスペクト比との関係を示すグラフである。

【図１２】底壁上の付着率と、穴または溝および平行化
フィルタのアスペクト比との関係を示すグラフである。

【図１３】底壁上の付着率と、穴または溝および平行化
フィルタのアスペクト比との関係を示すグラフである。

【図１４】本発明に従って、平行化フィルタを利用した
穴または溝の底壁上の付着率と側壁上の付着率との組み
合わせを示すグラフである。

【図１５】いろいろなアスペクト比の平行化フィルタに
より得られた側壁上と底壁上の相対的なカバレージを示
すグラフである。

【図１６】本発明の装置および方法によるステップコー
ティングの形成を示すワークピースの部分断面図であ
る。

【図１７】本発明の装置および方法によるステップコー
ティングの形成を示すワークピースの部分断面図であ
る。

【図１８】本発明の方向および装置による他のステップ
コーティングの形成を示す図１６、図１７図と同様の図
である。

【図１９】図１８のコーティングを得るときに使用した
温度条件および付着率を示すグラフである。

【図２０】本発明を組み入れたスパッタリング装置の他
の実施例の部分断面図である。

【図２１】本発明を組み入れたスパッタリング装置の他
の実施例の部分断面図である。

【図２２】本発明を組み入れたスパッタリング装置の他
の実施例の部分断面図である。

【図２３】本発明を組み入れたスパッタリング装置にお
いて使用するための平行化フィルタの他の実施例を示
す。

【符号の説明】

１７ チェンバ Ｗ ワークピース ２６ スパッタ源 ２７ ターゲット ６３ フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴァンス・エバー・ホフマン・ジュニア アメリカ合衆国カリフォルニア州ロス・ア ルトス、ルークス295 (72)発明者 ジョン・シー・ヘルマー アメリカ合衆国カリフォルニア州メンロ・ パーク、サウス・バルサミナ・ウエイ260 (72)発明者 ヤング・ホーン・パーク アメリカ合衆国カリフォルニア州サン・ラ モン、ボリヴァー・プレース815 (72)発明者 ロナルド・アール・コクラン アメリカ合衆国カリフォルニア州マウンテ ン・ヴュー、ウエスト・ミドルフィール ド・ロード・ナンバー23，2040

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステップコーティングをワークピース上
   に付着する装置であって、 チェンバと、 ワークピースをチェンバ内に支持する手段と、 ワークピースよりも横方向に広い範囲にわたって実質的
   に一様に粒子を放出する手段を有するスパッタ源と、 チェンバ内の圧力を、スパッタ源とワークピースとの間
   で粒子が実質的に散乱しない程度に十分に低いレベルに
   維持する手段と、 粒子がワークピース上に衝突し得る角度を限定するため
   に、スパッタ源とワークピースとの間に配置され、長さ
   対直径の比が１：１から３：１のオーダーの、複数の伝
   達セルをもつ粒子平行化フィルタと、から成る付着装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の付着装置であって、 スパッタ源が、粒子を生成するために、ワークピースよ
   りも横方向に広い範囲にわたって実質的に一様に浸食さ
   れるターゲットを含むことを特徴とする付着装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の付着装置であって、 平行化フィルタがスパッタ源とワークピースとの間の中
   間に位置すること特徴とする付着装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の付着装置であって、 平行化フィルタのセルのそれぞれが、断面が六角形の穴
   を有すること特徴とする付着装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の付着装置であって、 平行化フィルタのセルの長さ対直径の比がワークピース
   のコートされる開口部のアスペクト比に実質的に等しい
   ことを特徴とする付着装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の付着装置であって、 平行化フィルタが、コーティングがワークピース上に形
   成されるときセルの長さ対直径の比を変えるように調節
   されることを特徴とする付着装置。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の付着装置であって、 圧力を維持する手段が、圧力を０．５−１．０ミリトー
   ルのレベルに維持することを特徴とする付着装置。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の付着装置であって、 コーティングがワークピース上に形成されるとき、スパ
   ッタ源およびワークピースに平行な方向に平行化フィル
   タを移動させる手段を含むこと特徴とする付着装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の付着装置であって、 平行化フィルタを移動する手段が、フィルタ内のセルの
   一つの直径の半分のオーダーの距離だけフィルタを移動
   させることを特徴とする付着装置。
10. 【請求項１０】 ステップコーティングをワークピース
    上に付着する方法であって、 ワークピースをチェンバ内に支持する工程と、 ワークピースよりも横方向に広い範囲にわたって実質的
    に一様に粒子を放出する工程と、 チェンバ内の圧力を、スパッタ源とワークピースとの間
    で粒子が実質的に散乱しない程度に十分に低いレベルに
    維持する工程と、 粒子がワークピース上に衝突し得る角度を限定するため
    に、スパッタ源とワークピースとの間に配置され、長さ
    対直径の比が１：１から３：１のオーダーの、複数の伝
    達セルをもつ粒子平行化フィルタに粒子を通過させる工
    程と、から成る付着方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の付着方法であっ
    て、 粒子が、横方向により広い範囲にわたって、ターゲット
    を実質的に一様に浸食することによりスパッタ源から放
    出されることを特徴とする方法。
12. 【請求項１２】 請求項１０に記載の付着方法であっ
    て、 平行化フィルタがスパッタ源とワークピースとの間の中
    間に位置すること特徴とする付着方法。
13. 【請求項１３】 請求項１０に記載の付着方法であっ
    て、 平行化フィルタのセルの長さ対直径の比がワークピース
    のコートされる開口部のアスペクト比に実質的に等しい
    ことを特徴とする付着方法。
14. 【請求項１４】 請求項１０に記載の付着方法であっ
    て、 コーティングがワークピース上に形成されるとき、平行
    化フィルタのセルの長さ対直径の比を変える工程を含む
    こと特徴とする付着方法。
15. 【請求項１５】 請求項１０に記載の付着方法であっ
    て、 チェンバ内の圧力が、圧力を０．５−１．０ミリトール
    のレベルに維持することを特徴とする付着装置。
16. 【請求項１６】 請求項１０に記載の付着方法であっ
    て、 コーティングがワークピース上に形成されるとき、スパ
    ッタ源およびワークピースに平行な方向に平行化フィル
    タを移動させる工程を含むこと特徴とする付着装置。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の付着方法であっ
    て、 平行化フィルタが、フィルタ内のセルの一つの直径の半
    分のオーダーの距離だけ移動させられることを特徴とす
    る付着方法。