JPH0790574A - スパッタ方法およびスパッタ装置 - Google Patents
スパッタ方法およびスパッタ装置Info
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- JPH0790574A JPH0790574A JP25256193A JP25256193A JPH0790574A JP H0790574 A JPH0790574 A JP H0790574A JP 25256193 A JP25256193 A JP 25256193A JP 25256193 A JP25256193 A JP 25256193A JP H0790574 A JPH0790574 A JP H0790574A
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- plasma
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、プラズマの制御とスパッタ粒子の
制御とを別々に行うことで、スパッタ効率を高めるとと
もに段差部におけるカバリッジの向上を図る。 【構成】 スパッタ方法としては、所定の真空度に保持
した反応室１１内に不活性ガスを導入し、反応室１１内
に空間１８を介してほぼ対向した状態に設けた基板電極
１９とターゲット電極１４との間に、プラズマ発生器３
１でプラズマを発生させて、不活性ガスのプラズマイオ
ンをターゲット電極１４に高エネルギーで当ててスパッ
タ粒子を放出させるとともに、基板電極１９側にスパッ
タ粒子とともにプラズマイオンを低バイアスで入射させ
ることによって、基板電極１９に載置した基板７１に薄
膜（図示せず）を形成する。
制御とを別々に行うことで、スパッタ効率を高めるとと
もに段差部におけるカバリッジの向上を図る。 【構成】 スパッタ方法としては、所定の真空度に保持
した反応室１１内に不活性ガスを導入し、反応室１１内
に空間１８を介してほぼ対向した状態に設けた基板電極
１９とターゲット電極１４との間に、プラズマ発生器３
１でプラズマを発生させて、不活性ガスのプラズマイオ
ンをターゲット電極１４に高エネルギーで当ててスパッ
タ粒子を放出させるとともに、基板電極１９側にスパッ
タ粒子とともにプラズマイオンを低バイアスで入射させ
ることによって、基板電極１９に載置した基板７１に薄
膜（図示せず）を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置またはその
他の製品における薄膜の製造プロセスで用いられるスパ
ッタ方法およびスパッタ装置に関するものである。
他の製品における薄膜の製造プロセスで用いられるスパ
ッタ方法およびスパッタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】素子の微細化にともない、半導体装置の
配線の信頼性を向上させることは困難になっている。デ
バイスの高速動作および高集積化にともない微細な配線
に流れる電流密度は大きくなり、特にエレクトロマイグ
レーション（以下ＥＭと略記する）耐性を確保する必要
が生じている。現在、配線材料としてはアルミニウム−
シリコン−銅合金、アルミニウム−シリコン合金等のア
ルミニウム系合金が多く用いられている。
配線の信頼性を向上させることは困難になっている。デ
バイスの高速動作および高集積化にともない微細な配線
に流れる電流密度は大きくなり、特にエレクトロマイグ
レーション（以下ＥＭと略記する）耐性を確保する必要
が生じている。現在、配線材料としてはアルミニウム−
シリコン−銅合金、アルミニウム−シリコン合金等のア
ルミニウム系合金が多く用いられている。
【０００３】しかし、上記のようなアルミニウム系合金
からなる配線では、ＥＭ耐性を十分に確保することがで
きない。例えば、０．３μｍ程度の配線において、配線
形成後、通常の製造プロセスで、上記配線上に絶縁膜が
被覆されることと、さらにその後の製造プロセスで熱が
加わることによって、当該配線にはストレスが加わる。
この結果、配線にボイドが発生する。ボイドが発生して
いる状態で当該配線に高電流が印加されると、ボイドに
電流が集中して、その部分で断線が発生する。すなわ
ち、ストレスマイグレーション（以下ＳＭと略記する）
が発生する。
からなる配線では、ＥＭ耐性を十分に確保することがで
きない。例えば、０．３μｍ程度の配線において、配線
形成後、通常の製造プロセスで、上記配線上に絶縁膜が
被覆されることと、さらにその後の製造プロセスで熱が
加わることによって、当該配線にはストレスが加わる。
この結果、配線にボイドが発生する。ボイドが発生して
いる状態で当該配線に高電流が印加されると、ボイドに
電流が集中して、その部分で断線が発生する。すなわ
ち、ストレスマイグレーション（以下ＳＭと略記する）
が発生する。
【０００４】一般には、ＥＭとＳＭとの複合モードで配
線の信頼性は低下する。このように、配線材料としての
アルミニウム系合金には、限界が見えてきた。
線の信頼性は低下する。このように、配線材料としての
アルミニウム系合金には、限界が見えてきた。
【０００５】そこで、上記アルミニウム系合金からなる
配線よりも信頼性を向上させた配線材料として、銅配線
が提案されている。銅の抵抗率は１．７２μΩｃｍであ
り、アルミニウムの抵抗率（２．４７μΩｃｍ）よりも
低い。このため、銅配線は優れたＥＭ耐性を有する。通
常、銅の成膜方法としては、従来スパッタ法、ＭＯＣＶ
Ｄ法等が提案されている。
配線よりも信頼性を向上させた配線材料として、銅配線
が提案されている。銅の抵抗率は１．７２μΩｃｍであ
り、アルミニウムの抵抗率（２．４７μΩｃｍ）よりも
低い。このため、銅配線は優れたＥＭ耐性を有する。通
常、銅の成膜方法としては、従来スパッタ法、ＭＯＣＶ
Ｄ法等が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記ＭＯＣＶＤ法で
は、ソース源に例えばビスヘキサフルオロアセチルアセ
トネート銅（Bishexafluoro acetylacetonate copp
er）を用いて、成膜を行う。しかしながら、上記ソース
源は、室温では固体でかつ安定性が低いため、量産に用
いることには向かない。上記従来スパッタ法では、微細
デバイスの段差を十分に覆うことが困難である。すなわ
ち、段差部で十分なカバリッジが得られない。
は、ソース源に例えばビスヘキサフルオロアセチルアセ
トネート銅（Bishexafluoro acetylacetonate copp
er）を用いて、成膜を行う。しかしながら、上記ソース
源は、室温では固体でかつ安定性が低いため、量産に用
いることには向かない。上記従来スパッタ法では、微細
デバイスの段差を十分に覆うことが困難である。すなわ
ち、段差部で十分なカバリッジが得られない。
【０００７】本発明は、段差部におけるカバリッジに優
れたスパッタ法およびスパッタ装置を提供することを目
的とする。
れたスパッタ法およびスパッタ装置を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたスパッタ法およびスパッタ装置で
ある。すなわち、スパッタ方法としては、所定の真空度
に保持した反応室内に不活性ガスを導入し、反応室内に
空間を介してほぼ対向した状態に設けられている基板電
極とターゲット電極との間にプラズマ発生器でプラズマ
を発生させて基板電極上の基板に薄膜を形成する際に、
プラズマ発生器で空間に発生させた不活性ガスのプラズ
マイオンをターゲット電極に高エネルギーで当ててスパ
ッタ粒子を放出させるとともに、基板電極側にスパッタ
粒子とともにプラズマイオンを低バイアスで入射させる
ことによって、基板電極上に載置した基板に薄膜を形成
する。
成するためになされたスパッタ法およびスパッタ装置で
ある。すなわち、スパッタ方法としては、所定の真空度
に保持した反応室内に不活性ガスを導入し、反応室内に
空間を介してほぼ対向した状態に設けられている基板電
極とターゲット電極との間にプラズマ発生器でプラズマ
を発生させて基板電極上の基板に薄膜を形成する際に、
プラズマ発生器で空間に発生させた不活性ガスのプラズ
マイオンをターゲット電極に高エネルギーで当ててスパ
ッタ粒子を放出させるとともに、基板電極側にスパッタ
粒子とともにプラズマイオンを低バイアスで入射させる
ことによって、基板電極上に載置した基板に薄膜を形成
する。
【０００９】第１のスパッタ装置としては、所定の真空
度に保持される反応室が備えられている。この反応室内
には、空間を介してターゲット電極と基板電極とがほぼ
対向した状態に設置されている。またターゲット電極に
はターゲット用電源が接続されていて、基板電極には基
板電極用電源が接続されている。さらにターゲット電極
と基板電極間の側方における反応室の外側周にはプラズ
マ発生器が設けられている。このプラズマ発生器には高
周波電源が接続されている。上記プラズマ発生器は、例
えばＩＣＰコイルで形成されている。
度に保持される反応室が備えられている。この反応室内
には、空間を介してターゲット電極と基板電極とがほぼ
対向した状態に設置されている。またターゲット電極に
はターゲット用電源が接続されていて、基板電極には基
板電極用電源が接続されている。さらにターゲット電極
と基板電極間の側方における反応室の外側周にはプラズ
マ発生器が設けられている。このプラズマ発生器には高
周波電源が接続されている。上記プラズマ発生器は、例
えばＩＣＰコイルで形成されている。
【００１０】第２のスパッタ装置としては、所定の真空
度に保持される反応室が備えられている。この反応室内
には、空間を介してターゲット電極と基板電極とがほぼ
対向した状態に設置されている。またターゲット電極に
はターゲット用電源が接続されていて、基板電極には基
板電極用電源が接続されている。さらにターゲット電極
とは反対側の基板電極近傍にはプラズマ発生器が設けら
れている。このプラズマ発生器には高周波電源が接続さ
れている。上記プラズマ発生器は、例えば渦巻き状コイ
ルで形成されている。
度に保持される反応室が備えられている。この反応室内
には、空間を介してターゲット電極と基板電極とがほぼ
対向した状態に設置されている。またターゲット電極に
はターゲット用電源が接続されていて、基板電極には基
板電極用電源が接続されている。さらにターゲット電極
とは反対側の基板電極近傍にはプラズマ発生器が設けら
れている。このプラズマ発生器には高周波電源が接続さ
れている。上記プラズマ発生器は、例えば渦巻き状コイ
ルで形成されている。
【００１１】
【作用】上記スパッタ方法では、プラズマ発生器で空間
に発生させた不活性ガスのプラズマイオンをターゲット
電極に高エネルギーで当ててスパッタ粒子を放出させる
とともに、基板電極側にスパッタ粒子とともにプラズマ
イオンを低バイアスで入射させて、基板電極上に載置し
た基板に薄膜を形成する。このため、プラズマの制御と
スパッタエネルギーの制御を個々に行うことで、プラズ
マイオンの発生効率が高くなるとともに、基板側を低バ
イアスにして入射エネルギーが低くなる。その結果、成
膜される薄膜の内部に取り込まれるプラズマイオンが少
なくなるので薄膜の密度が高まる。それとともに、薄膜
のカバリッジ性が高まる。
に発生させた不活性ガスのプラズマイオンをターゲット
電極に高エネルギーで当ててスパッタ粒子を放出させる
とともに、基板電極側にスパッタ粒子とともにプラズマ
イオンを低バイアスで入射させて、基板電極上に載置し
た基板に薄膜を形成する。このため、プラズマの制御と
スパッタエネルギーの制御を個々に行うことで、プラズ
マイオンの発生効率が高くなるとともに、基板側を低バ
イアスにして入射エネルギーが低くなる。その結果、成
膜される薄膜の内部に取り込まれるプラズマイオンが少
なくなるので薄膜の密度が高まる。それとともに、薄膜
のカバリッジ性が高まる。
【００１２】第１のスパッタ装置では、ターゲット電極
と基板電極間の側方における反応室の外側周にはプラズ
マ発生器が設けられていることから、プラズマ発生器で
プラズマの制御が行える。そして基板電極に印加するバ
イアスを制御することでスパッタエネルギーの制御が行
える。上記プラズマ発生器はＩＣＰコイルとそれに接続
した高周波電源とで構成されていることから、装置構成
が簡単な構成になる。
と基板電極間の側方における反応室の外側周にはプラズ
マ発生器が設けられていることから、プラズマ発生器で
プラズマの制御が行える。そして基板電極に印加するバ
イアスを制御することでスパッタエネルギーの制御が行
える。上記プラズマ発生器はＩＣＰコイルとそれに接続
した高周波電源とで構成されていることから、装置構成
が簡単な構成になる。
【００１３】第２のスパッタ装置では、ターゲット電極
とは反対側の基板電極近傍にはプラズマ発生器が設けら
れていることから、プラズマ発生器でプラズマの制御が
行える。そして基板電極に印加するバイアスを制御する
ことでスパッタエネルギーの制御が行える。上記プラズ
マ発生器は渦巻き状コイルとそれに接続した高周波電源
とで構成されているとから、上記同様に、装置構成が簡
単な構成になる。
とは反対側の基板電極近傍にはプラズマ発生器が設けら
れていることから、プラズマ発生器でプラズマの制御が
行える。そして基板電極に印加するバイアスを制御する
ことでスパッタエネルギーの制御が行える。上記プラズ
マ発生器は渦巻き状コイルとそれに接続した高周波電源
とで構成されているとから、上記同様に、装置構成が簡
単な構成になる。
【００１４】
【実施例】本発明のスパッタ方法は、一例として、図１
の概略構成図に示すスパッタ装置１で実現される。ま
ず、スパッタ装置１を説明する。
の概略構成図に示すスパッタ装置１で実現される。ま
ず、スパッタ装置１を説明する。
【００１５】図に示すように、スパッタ装置１には反応
室１１が備えられている。この反応室１１内は所定の真
空度に保持されるように、スパッタガスの導入部１２と
排気部１３が設けられている。上記排気部１３には図示
しない排気装置が接続される。
室１１が備えられている。この反応室１１内は所定の真
空度に保持されるように、スパッタガスの導入部１２と
排気部１３が設けられている。上記排気部１３には図示
しない排気装置が接続される。
【００１６】上記反応室１１の内部にはターゲット電極
１４が設置されている。このターゲット電極１４の裏面
側には、通常の対向電極型スパッタ装置と同様に、中央
部にＮ極を配設しその側周側にＳ極を配設した磁石１５
が設けられている。この磁石１５の配置は一例であっ
て、図示した配置に限定されない。そして、上記ターゲ
ット電極１４にはターゲット用電源１６が接続されてい
る。またターゲット電極１４と磁石１５との間には、冷
媒（例えば冷却水）を流す流路１７が形成されている。
１４が設置されている。このターゲット電極１４の裏面
側には、通常の対向電極型スパッタ装置と同様に、中央
部にＮ極を配設しその側周側にＳ極を配設した磁石１５
が設けられている。この磁石１５の配置は一例であっ
て、図示した配置に限定されない。そして、上記ターゲ
ット電極１４にはターゲット用電源１６が接続されてい
る。またターゲット電極１４と磁石１５との間には、冷
媒（例えば冷却水）を流す流路１７が形成されている。
【００１７】上記反応室１１の内部には、空間１８を介
して上記ターゲット電極１４に対してほぼ対向した状態
に基板電極１９が設けられている。上記基板電極１９に
は基板電極用電源２０が接続されている。
して上記ターゲット電極１４に対してほぼ対向した状態
に基板電極１９が設けられている。上記基板電極１９に
は基板電極用電源２０が接続されている。
【００１８】上記ターゲット電極１４，上記基板電極１
９間の空間１８の側方における上記反応室１１の側周側
にはプラズマ発生器３１が設けられている。このプラズ
マ発生器３１は、例えば、反応室１１の外側周に巻かれ
たＩＣＰ（Inductivery coupled plasma）コイル３
２と当該ＩＣＰコイル３２に接続された高周波電源３３
とで構成されている。
９間の空間１８の側方における上記反応室１１の側周側
にはプラズマ発生器３１が設けられている。このプラズ
マ発生器３１は、例えば、反応室１１の外側周に巻かれ
たＩＣＰ（Inductivery coupled plasma）コイル３
２と当該ＩＣＰコイル３２に接続された高周波電源３３
とで構成されている。
【００１９】上記スパッタ装置１では、ターゲット電極
１４，基板電極１９間の側方における反応室１１の外側
周にプラズマ発生器３１が設けられていることから、プ
ラズマ発生器３１でプラズマの制御が行える。そして基
板電極１９に印加するバイアス電力を制御することでス
パッタエネルギーの制御が行える。またプラズマ発生器
３１はＩＣＰコイル３２とそれに接続した高周波電源３
３とで構成されていることから、装置構成が複雑になら
ない。
１４，基板電極１９間の側方における反応室１１の外側
周にプラズマ発生器３１が設けられていることから、プ
ラズマ発生器３１でプラズマの制御が行える。そして基
板電極１９に印加するバイアス電力を制御することでス
パッタエネルギーの制御が行える。またプラズマ発生器
３１はＩＣＰコイル３２とそれに接続した高周波電源３
３とで構成されていることから、装置構成が複雑になら
ない。
【００２０】次に、上記スパッタ装置１を用いて基板７
１に例えば銅を成膜する方法を以下に説明する。
１に例えば銅を成膜する方法を以下に説明する。
【００２１】まず反応室１１の内部にスパッタガスの導
入部１２を通して不活性ガス〔例えば流量が４０ｓｃｃ
ｍのアルゴン（Ａｒ）〕を導入するとともに、排気部１
３より排気して、当該反応室１１の内部を所定の真空度
（例えば０．４７Ｐａ）に保持する。またターゲット電
極１４の温度を例えば２００℃に設定する。
入部１２を通して不活性ガス〔例えば流量が４０ｓｃｃ
ｍのアルゴン（Ａｒ）〕を導入するとともに、排気部１
３より排気して、当該反応室１１の内部を所定の真空度
（例えば０．４７Ｐａ）に保持する。またターゲット電
極１４の温度を例えば２００℃に設定する。
【００２２】その後、高周波電源３３からＩＣＰコイル
３２に高周波電力（例えば１ｋＷ）を印加することによ
り、反応室１１内の空間１８に高密度プラズマ（例えば
プラズマ密度が１０12／ｃｍ3 ）を発生させる。それと
ともにターゲット電極１４に直流電力（例えば１０ｋ
Ｗ）を印加し、基板電極１９にバイアス電力（例えば１
００Ｗ）を印加する。
３２に高周波電力（例えば１ｋＷ）を印加することによ
り、反応室１１内の空間１８に高密度プラズマ（例えば
プラズマ密度が１０12／ｃｍ3 ）を発生させる。それと
ともにターゲット電極１４に直流電力（例えば１０ｋ
Ｗ）を印加し、基板電極１９にバイアス電力（例えば１
００Ｗ）を印加する。
【００２３】すると上記プラズマ発生器３１によって、
上記空間１８にアルゴンのプラズマイオン（図示せず）
が生成される、そしてアルゴンのプラズマイオンは高エ
ネルギーで上記ターゲット電極１４に当たり、ターゲッ
ト電極１４より銅のスパッタ粒子（図示せず）を放出さ
せる。このとき、基板電極１９には、スパッタ粒子とと
もにアルゴンのプラズマイオンが入射されるが、基板電
極１９に印加されるバイアスが小さいため、アルゴンの
プラズマイオンは堆積される銅に取り込まれることがほ
とんどない。このようにして、基板電極１９上に載置し
た基板７１に銅の薄膜（図示せず）が形成される。
上記空間１８にアルゴンのプラズマイオン（図示せず）
が生成される、そしてアルゴンのプラズマイオンは高エ
ネルギーで上記ターゲット電極１４に当たり、ターゲッ
ト電極１４より銅のスパッタ粒子（図示せず）を放出さ
せる。このとき、基板電極１９には、スパッタ粒子とと
もにアルゴンのプラズマイオンが入射されるが、基板電
極１９に印加されるバイアスが小さいため、アルゴンの
プラズマイオンは堆積される銅に取り込まれることがほ
とんどない。このようにして、基板電極１９上に載置し
た基板７１に銅の薄膜（図示せず）が形成される。
【００２４】上記スパッタ方法では、プラズマ発生器３
１で空間１８に発生させたアルゴンのプラズマイオン
（図示せず）をターゲット電極１４に高エネルギーで当
てて、銅のスパッタ粒子（図示せず）を放出させるとと
もに、基板電極１９側に銅のスパッタ粒子とともにアル
ゴンのプラズマイオンを低バイアスで入射させて、基板
電極１９に取りつけた基板７１に薄膜（図示せず）を形
成する。
１で空間１８に発生させたアルゴンのプラズマイオン
（図示せず）をターゲット電極１４に高エネルギーで当
てて、銅のスパッタ粒子（図示せず）を放出させるとと
もに、基板電極１９側に銅のスパッタ粒子とともにアル
ゴンのプラズマイオンを低バイアスで入射させて、基板
電極１９に取りつけた基板７１に薄膜（図示せず）を形
成する。
【００２５】このため、アルゴンのプラズマイオンの制
御とスパッタエネルギーの制御とを個々に行うことがで
きるので、アルゴンのプラズマイオンの発生効率が高く
なるとともに、基板７１側を低バイアスにすることで入
射エネルギーが低くなる。
御とスパッタエネルギーの制御とを個々に行うことがで
きるので、アルゴンのプラズマイオンの発生効率が高く
なるとともに、基板７１側を低バイアスにすることで入
射エネルギーが低くなる。
【００２６】その結果、成膜される薄膜（図示せず）の
内部に取り込まれるアルゴンのプラズマイオンが少なく
なるので銅の薄膜の密度は高まる。そして、銅の薄膜の
抵抗値は低くなるので、その銅の薄膜で形成した配線の
ＥＭ耐性は向上する。したがって、配線の信頼性が向上
する。またシリコン基板上では銅はエピタキシャル成長
するので、結晶性に銅の薄膜が得られる。さらに、銅の
薄膜のカバリッジ性は高くなる。
内部に取り込まれるアルゴンのプラズマイオンが少なく
なるので銅の薄膜の密度は高まる。そして、銅の薄膜の
抵抗値は低くなるので、その銅の薄膜で形成した配線の
ＥＭ耐性は向上する。したがって、配線の信頼性が向上
する。またシリコン基板上では銅はエピタキシャル成長
するので、結晶性に銅の薄膜が得られる。さらに、銅の
薄膜のカバリッジ性は高くなる。
【００２７】次に別のスパッタ装置を、図２の概略構成
図で説明する。なお図では、上記図１で説明したと同様
の構成部品には同一符号を付す。
図で説明する。なお図では、上記図１で説明したと同様
の構成部品には同一符号を付す。
【００２８】図に示すように、スパッタ装置２には反応
室１１が備えられている。この反応室１１内は所定の真
空度に保持されるように、スパッタガスの導入部１２と
排気部１３が設けられている。上記排気部１３には図示
しない排気装置が接続される。
室１１が備えられている。この反応室１１内は所定の真
空度に保持されるように、スパッタガスの導入部１２と
排気部１３が設けられている。上記排気部１３には図示
しない排気装置が接続される。
【００２９】上記反応室１１の内部にはターゲット電極
１４が設置されている。このターゲット電極１４の裏面
側には、通常の対向電極型スパッタ装置と同様に、中央
部にＮ極を配設しその側周側にＳ極を配設した磁石１５
が設けられている。この磁石１５の配置は一例であっ
て、図示した配置に限定されない。そして、上記ターゲ
ット電極１４にはターゲット用電源１６が接続されてい
る。またターゲット電極１４と磁石１５との間には、冷
媒（例えば冷却水）を流す流路１７が形成されている。
１４が設置されている。このターゲット電極１４の裏面
側には、通常の対向電極型スパッタ装置と同様に、中央
部にＮ極を配設しその側周側にＳ極を配設した磁石１５
が設けられている。この磁石１５の配置は一例であっ
て、図示した配置に限定されない。そして、上記ターゲ
ット電極１４にはターゲット用電源１６が接続されてい
る。またターゲット電極１４と磁石１５との間には、冷
媒（例えば冷却水）を流す流路１７が形成されている。
【００３０】上記反応室１１の内部には、空間１８を介
して上記ターゲット電極１４に対してほぼ対向した状態
に基板電極１９が設けられている。上記基板電極１９に
は基板電極用電源２０が接続されている。
して上記ターゲット電極１４に対してほぼ対向した状態
に基板電極１９が設けられている。上記基板電極１９に
は基板電極用電源２０が接続されている。
【００３１】上記ターゲット電極１４とは反対側の上記
基板電極１９の近傍には、プラズマ発生器４１を構成す
る渦巻き状コイル４２が設けられている。この渦巻き状
コイル４２には高周波電源４３が接続されている。
基板電極１９の近傍には、プラズマ発生器４１を構成す
る渦巻き状コイル４２が設けられている。この渦巻き状
コイル４２には高周波電源４３が接続されている。
【００３２】上記スパッタ装置２では、プラズマ発生器
４１が設けられていることから、プラズマ発生器４１で
プラズマの制御が行える。そして基板電極１９に印加す
るバイアス電力を制御することでスパッタエネルギーの
制御が行える。またプラズマ発生器４１は渦巻き状コイ
ル４２とそれに接続した高周波電源４３とで構成されて
いることから、装置構成が複雑にならない。
４１が設けられていることから、プラズマ発生器４１で
プラズマの制御が行える。そして基板電極１９に印加す
るバイアス電力を制御することでスパッタエネルギーの
制御が行える。またプラズマ発生器４１は渦巻き状コイ
ル４２とそれに接続した高周波電源４３とで構成されて
いることから、装置構成が複雑にならない。
【００３３】上記スパッタ装置２を用いて基板７１に例
えば銅の薄膜を成膜する場合には、上記スパッタ装置１
を用いて銅の薄膜を成膜する場合とほぼ同様に、諸条件
を設定すればよい。
えば銅の薄膜を成膜する場合には、上記スパッタ装置１
を用いて銅の薄膜を成膜する場合とほぼ同様に、諸条件
を設定すればよい。
【００３４】例えば、スパッタガスには流量が４０ｓｃ
ｃｍのアルゴン（Ａｒ）を用いる。スパッタ雰囲気の圧
力は、例えば０．４７Ｐａに設定する。またターゲット
電極１４の温度は例えば２００℃に設定する。
ｃｍのアルゴン（Ａｒ）を用いる。スパッタ雰囲気の圧
力は、例えば０．４７Ｐａに設定する。またターゲット
電極１４の温度は例えば２００℃に設定する。
【００３５】渦巻き状コイル４２に印加する高周波電力
は例えば１ｋＷ程度に設定して、反応室１１内の空間１
８に例えばプラズマ密度が１０12／ｃｍ3 程度の高密度
プラズマを発生させる。それとともに、ターゲット電極
１４に例えば１０ｋＷ程度の直流電力を印加し、基板電
極１９に例えば１００Ｗ程度バイアス電力を印加する。
は例えば１ｋＷ程度に設定して、反応室１１内の空間１
８に例えばプラズマ密度が１０12／ｃｍ3 程度の高密度
プラズマを発生させる。それとともに、ターゲット電極
１４に例えば１０ｋＷ程度の直流電力を印加し、基板電
極１９に例えば１００Ｗ程度バイアス電力を印加する。
【００３６】すると上記プラズマ発生器４１によって、
上記空間１８にアルゴンのプラズマイオン（図示せず）
が生成される、そしてアルゴンのプラズマイオンは高エ
ネルギーで上記ターゲット電極１４に当たり、ターゲッ
ト電極１４より銅のスパッタ粒子（図示せず）を放出さ
せる。このとき、基板電極１９には、スパッタ粒子とと
もにアルゴンのプラズマイオンが入射されるが、基板電
極１９に印加されるバイアスが小さいため、アルゴンの
プラズマイオンは堆積される銅に取り込まれることがほ
とんどない。このようにして、基板電極１９上に載置し
た基板７１に銅の薄膜（図示せず）が形成される。
上記空間１８にアルゴンのプラズマイオン（図示せず）
が生成される、そしてアルゴンのプラズマイオンは高エ
ネルギーで上記ターゲット電極１４に当たり、ターゲッ
ト電極１４より銅のスパッタ粒子（図示せず）を放出さ
せる。このとき、基板電極１９には、スパッタ粒子とと
もにアルゴンのプラズマイオンが入射されるが、基板電
極１９に印加されるバイアスが小さいため、アルゴンの
プラズマイオンは堆積される銅に取り込まれることがほ
とんどない。このようにして、基板電極１９上に載置し
た基板７１に銅の薄膜（図示せず）が形成される。
【００３７】上記スパッタ装置２を用いたスパッタ方法
でも、スパッタ装置１で成膜したと同様の作用効果が得
られる。したがって、ここでの詳細な説明は省略する。
でも、スパッタ装置１で成膜したと同様の作用効果が得
られる。したがって、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３８】上記説明では、銅の薄膜を成膜する場合に
ついて説明したが、例えばアルミニウム系金属膜を成膜
する場合にも適用することが可能である。この場合に
は、通常のバイアススパッタ装置で成膜する場合より、
形成されるアルミニウム系金属膜の内部に取り込まれる
アルゴンの量が１／１０程度になる。すなわち、アルゴ
ンの量が０．数％程度になる。したがって、ＥＭ耐性の
向上が図れるので、上記実施例で説明したスパッタ装置
１，２は、アルミニウム系金属膜の成膜にも大変有効な
スパッタ装置である。
ついて説明したが、例えばアルミニウム系金属膜を成膜
する場合にも適用することが可能である。この場合に
は、通常のバイアススパッタ装置で成膜する場合より、
形成されるアルミニウム系金属膜の内部に取り込まれる
アルゴンの量が１／１０程度になる。すなわち、アルゴ
ンの量が０．数％程度になる。したがって、ＥＭ耐性の
向上が図れるので、上記実施例で説明したスパッタ装置
１，２は、アルミニウム系金属膜の成膜にも大変有効な
スパッタ装置である。
【００３９】次に上記スパッタ装置１またはスパッタ装
置２を用いて段差部を覆う状態に銅膜を成膜した場合
を、図３で説明する。図に示すように、基板１０１上に
は、パターン１０２，１０３が形成されている。このパ
ターン１０２，１０３を覆う状態に、上記図１または図
２で説明したスパッタ装置１またはスパッタ装置２を用
いて、銅膜１０４を成膜する。その結果、成膜された銅
膜１０４は、カバリッジ性に優れていて、その表面はな
だらかな面に形成される。
置２を用いて段差部を覆う状態に銅膜を成膜した場合
を、図３で説明する。図に示すように、基板１０１上に
は、パターン１０２，１０３が形成されている。このパ
ターン１０２，１０３を覆う状態に、上記図１または図
２で説明したスパッタ装置１またはスパッタ装置２を用
いて、銅膜１０４を成膜する。その結果、成膜された銅
膜１０４は、カバリッジ性に優れていて、その表面はな
だらかな面に形成される。
【００４０】上記スパッタ装置１，２は、マルチチャン
バ形式の装置に組み込むことも可能である。
バ形式の装置に組み込むことも可能である。
【００４１】上記実施例の説明で用いた数値は一例であ
って、その値に限定されることはない。また上記各実施
例の説明では、銅の薄膜の成膜する場合、アルミニウム
系金属膜を成膜する場合等について説明したが、他の金
属膜、絶縁膜、半導体膜等を成膜することも可能であ
る。
って、その値に限定されることはない。また上記各実施
例の説明では、銅の薄膜の成膜する場合、アルミニウム
系金属膜を成膜する場合等について説明したが、他の金
属膜、絶縁膜、半導体膜等を成膜することも可能であ
る。
【００４２】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
プラズマ発生器で空間に発生させた不活性ガスのプラズ
マイオンをターゲット電極に高エネルギーで当ててスパ
ッタ粒子を放出させるとともに、基板電極側にスパッタ
粒子とともにプラズマイオンを低バイアスで入射させ
て、基板電極上に載置した基板に薄膜を形成するので、
プラズマの制御とスパッタエネルギーの制御を個々に行
うことができる。このため、プラズマイオンの発生効率
を高くできるとともに、基板側を低バイアスにして入射
エネルギーを低くすることができる。したがって、成膜
される薄膜の内部に取り込まれるプラズマイオンが少な
くなるので薄膜の密度が高まるので、膜質の向上を図る
ことができる。それとともに、薄膜のカバリッジ性の向
上を図ることができる。
プラズマ発生器で空間に発生させた不活性ガスのプラズ
マイオンをターゲット電極に高エネルギーで当ててスパ
ッタ粒子を放出させるとともに、基板電極側にスパッタ
粒子とともにプラズマイオンを低バイアスで入射させ
て、基板電極上に載置した基板に薄膜を形成するので、
プラズマの制御とスパッタエネルギーの制御を個々に行
うことができる。このため、プラズマイオンの発生効率
を高くできるとともに、基板側を低バイアスにして入射
エネルギーを低くすることができる。したがって、成膜
される薄膜の内部に取り込まれるプラズマイオンが少な
くなるので薄膜の密度が高まるので、膜質の向上を図る
ことができる。それとともに、薄膜のカバリッジ性の向
上を図ることができる。
【００４３】第１のスパッタ装置では、ターゲット電極
と基板電極間の側方における反応室の外側周にはプラズ
マ発生器を設けたので、プラズマ発生器で独立的にプラ
ズマの制御ができる。したがって、プラズマの制御とス
パッタエネルギーの制御とが別々にできる。上記プラズ
マ発生器はＩＣＰコイルとそれに接続した高周波電源と
で構成されるので、装置構成が簡単になる。
と基板電極間の側方における反応室の外側周にはプラズ
マ発生器を設けたので、プラズマ発生器で独立的にプラ
ズマの制御ができる。したがって、プラズマの制御とス
パッタエネルギーの制御とが別々にできる。上記プラズ
マ発生器はＩＣＰコイルとそれに接続した高周波電源と
で構成されるので、装置構成が簡単になる。
【００４４】第２のスパッタ装置では、ターゲット電極
とは反対側の基板電極近傍にはプラズマ発生器を設けた
ので、上記同様に、プラズマ発生器で独立的にプラズマ
の制御ができる。したがって、プラズマの制御とスパッ
タエネルギーの制御とが別々にできる。上記プラズマ発
生器は渦巻き状コイルとそれに接続した高周波電源とで
構成されるので、上記同様に、装置構成が簡単になる。
とは反対側の基板電極近傍にはプラズマ発生器を設けた
ので、上記同様に、プラズマ発生器で独立的にプラズマ
の制御ができる。したがって、プラズマの制御とスパッ
タエネルギーの制御とが別々にできる。上記プラズマ発
生器は渦巻き状コイルとそれに接続した高周波電源とで
構成されるので、上記同様に、装置構成が簡単になる。
【図１】本発明のスパッタ装置の概略構成図である。
【図２】本発明のスパッタ装置の概略構成図である。
【図３】成膜例の説明図である。
１ スパッタ装置 ２ スパッタ装置 １１ 反応室 １４ ターゲット電極 １６ ターゲット用電源 １８ 空間 １９ 基板電極 ２０ 基板電極用電源 ３１ プラズマ発生器 ３２ ＩＣＰコイル ３３ 高周波電源 ４１ プラズマ発生器 ４２ 渦巻き状コイル ４３ 高周波電源
Claims (5)
- 【請求項１】 所定の真空度に保持した反応室内に不活
性ガスを導入し、前記反応室内に空間を介してほぼ対向
した状態に設けられている基板電極とターゲット電極と
の間にプラズマ発生器でプラズマを発生させて基板電極
上の基板に薄膜を形成する際に、 前記プラズマ発生器で前記空間に発生させた不活性ガス
のプラズマイオンを前記ターゲット電極に高エネルギー
で当ててスパッタ粒子を放出させるとともに、前記基板
電極側に前記スパッタ粒子とともに前記プラズマイオン
を低バイアスで入射させることによって、前記基板電極
上に載置した基板に薄膜を形成することを特徴とするス
パッタ方法。 - 【請求項２】 所定の真空度に保持される反応室と、 前記反応室内に設けたターゲット電極と、 前記ターゲット電極に接続したターゲット用電源と、 前記反応室内にあって前記ターゲット電極に対して空間
を介してほぼ対向した状態に設けた基板電極と、 前記基板電極に接続した基板電極用電源と、 前記ターゲット電極と基板電極間の側方における前記反
応室の側周側に設けたプラズマ発生器とからなることを
特徴とするスパッタ装置。 - 【請求項３】 請求項１記載のスパッタ装置において、 前記プラズマ発生器はＩＣＰコイルと当該ＩＣＰコイル
に接続された高周波電源とで構成されていることを特徴
とするスパッタ装置。 - 【請求項４】 所定の真空度に保持される反応室と、 前記反応室内に設けたターゲット電極と、 前記ターゲット電極に接続したターゲット用電源と、 前記反応室内にあって前記ターゲット電極に対して空間
を介してほぼ対向した状態に設けた基板電極と、 前記基板電極に接続した基板電極用電源と、 前記ターゲット電極とは反対側の前記基板電極近傍に設
けたプラズマ発生器とからなることを特徴とするスパッ
タ装置。 - 【請求項５】 請求項４記載のスパッタ装置において、 前記プラズマ発生器は渦巻き状コイルと当該渦巻き状コ
イルに接続された高周波電源とで構成されていることを
特徴とするスパッタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25256193A JP3395286B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | スパッタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25256193A JP3395286B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | スパッタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0790574A true JPH0790574A (ja) | 1995-04-04 |
| JP3395286B2 JP3395286B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=17239091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25256193A Expired - Lifetime JP3395286B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | スパッタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3395286B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000513881A (ja) * | 1997-05-16 | 2000-10-17 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | イオン化メタルプラズマ堆積のための中央コイル式デザイン |
-
1993
- 1993-09-14 JP JP25256193A patent/JP3395286B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000513881A (ja) * | 1997-05-16 | 2000-10-17 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | イオン化メタルプラズマ堆積のための中央コイル式デザイン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3395286B2 (ja) | 2003-04-07 |
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