JPH09241841A - 低圧の平行化した金属膜のマグネトロンスパッタ付着 のための改良された装置および方法 - Google Patents
低圧の平行化した金属膜のマグネトロンスパッタ付着 のための改良された装置および方法Info
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- JPH09241841A JPH09241841A JP9028255A JP2825597A JPH09241841A JP H09241841 A JPH09241841 A JP H09241841A JP 9028255 A JP9028255 A JP 9028255A JP 2825597 A JP2825597 A JP 2825597A JP H09241841 A JPH09241841 A JP H09241841A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】スパッタ付着された膜の平行化を高める方法お
よび装置を提供する。 【解決手段】再度の方向付けがされるバッファガスとの
衝突を減少させるようにして，スパッタされた原子の平
均自由行程（ＭＦＰ）を長くすることにより，スパッタ
付着された膜の平行化を高める方法および装置が提供さ
れる。これは，通常必要とされるガス圧力がないとき
に，プラズマを維持するようにプラズマ電子密度を維持
または増加させるための機構を使用する一方，バッファ
ガス圧力を低下することによって達成される。第一の機
構は，ガスの流れを，直接にプラズマ放電領域に供給す
ることである。ガス圧力を低下することができるように
使用されている第二の機構は，プラズマ放電の近くに電
子放出源を提供することである。これらの二つの機構
は，周囲状況を考慮して，単独でも組み合わせても，所
望のように使用することができる。
よび装置を提供する。 【解決手段】再度の方向付けがされるバッファガスとの
衝突を減少させるようにして，スパッタされた原子の平
均自由行程（ＭＦＰ）を長くすることにより，スパッタ
付着された膜の平行化を高める方法および装置が提供さ
れる。これは，通常必要とされるガス圧力がないとき
に，プラズマを維持するようにプラズマ電子密度を維持
または増加させるための機構を使用する一方，バッファ
ガス圧力を低下することによって達成される。第一の機
構は，ガスの流れを，直接にプラズマ放電領域に供給す
ることである。ガス圧力を低下することができるように
使用されている第二の機構は，プラズマ放電の近くに電
子放出源を提供することである。これらの二つの機構
は，周囲状況を考慮して，単独でも組み合わせても，所
望のように使用することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，半導体デバイスな
どの製造において使用するための装置および方法に関す
る。特に，本発明は，非常に低い圧力条件下で平衡マグ
ネトロンスパッタリングを使用して，基板上に高度に方
向性をもって平行化されたターゲット金属の物理蒸着
（ＰＶＤ）を得るための，新規な方法および構造に関す
る。
どの製造において使用するための装置および方法に関す
る。特に，本発明は，非常に低い圧力条件下で平衡マグ
ネトロンスパッタリングを使用して，基板上に高度に方
向性をもって平行化されたターゲット金属の物理蒸着
（ＰＶＤ）を得るための，新規な方法および構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】集積
回路を上に形成するための半導体ウェーハを処理すると
きに，プラズマ補助処理が，半導体ウェーハに物質を付
着させ，半導体ウェーハから物質をエッチングするため
に，頻繁に使用されている。このような処理は，プラズ
マエッチング，反応性イオンエッチング（ＲＩＥ），プ
ラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ），並びに多数のその
他の周知の処理を含む。
回路を上に形成するための半導体ウェーハを処理すると
きに，プラズマ補助処理が，半導体ウェーハに物質を付
着させ，半導体ウェーハから物質をエッチングするため
に，頻繁に使用されている。このような処理は，プラズ
マエッチング，反応性イオンエッチング（ＲＩＥ），プ
ラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ），並びに多数のその
他の周知の処理を含む。
【０００３】マグネトロンスパッタリングは，様々なタ
イプの基板上に，所望の金属から成る比較的純粋な薄膜
を形成するための，周知の物理蒸着（ＰＶＤ）の方法で
ある。スパッタリングは一般に，超ＬＳＩ（ＶＬＳＩ）
回路およびウルトラＬＳＩ（ＵＬＳＩ）回路などのよう
な半導体デバイスの製造において，半導体ウェーハ上に
多くのタイプの膜を付着させるための技術の一つであ
る。マグネトロンスパッタリングは，半導体製造におい
てアルミニウム（Ａｌ）の金属層の付着のために，特に
普及してきた。マグネトロンスパッタリングはまた，チ
タン（Ｔｉ），窒化チタン（ＴｉＮ），チタン／タング
ステン合金（ＴｉＷ）および様々な貴金属のようなその
他の物質から成る薄膜を付着するためにも使用されてき
た。
イプの基板上に，所望の金属から成る比較的純粋な薄膜
を形成するための，周知の物理蒸着（ＰＶＤ）の方法で
ある。スパッタリングは一般に，超ＬＳＩ（ＶＬＳＩ）
回路およびウルトラＬＳＩ（ＵＬＳＩ）回路などのよう
な半導体デバイスの製造において，半導体ウェーハ上に
多くのタイプの膜を付着させるための技術の一つであ
る。マグネトロンスパッタリングは，半導体製造におい
てアルミニウム（Ａｌ）の金属層の付着のために，特に
普及してきた。マグネトロンスパッタリングはまた，チ
タン（Ｔｉ），窒化チタン（ＴｉＮ），チタン／タング
ステン合金（ＴｉＷ）および様々な貴金属のようなその
他の物質から成る薄膜を付着するためにも使用されてき
た。
【０００４】半導体の形状寸法は小さくなり，デバイス
構成部分の密度が大きくなってきたため，スパッタリン
グシステムに対する需要も比例して高まってきた。スパ
ッタされた膜についての典型的な仕様は，付着層の全体
の厚さの均一性，ステップカバレージ（つまり，“ステ
ップ”のような，基板上の不規則な特徴をカバーする能
力），非常に狭い溝（トレンチ）を充填してバイア（vi
as）を連結する能力のような性質を含む。これらの膜の
それぞれの性質についての典型的な仕様は，現在では，
ほんの数年前よりも実質的にさらに厳格であり，半導体
デバイス製造は，より高い密度とより大きい性能が求め
られるという予見可能な将来に向けて，この傾向は続く
だろう。同時に，現在では８インチ（２０．３２ｃｍ）
／２００ミリの直径形状ファクタを有するウェーハが一
般的となっているが，１２インチ（３０．４８ｃｍ）／
３００ミリの直径形状ファクタのシリコンウェーハによ
って取って代わられ始めているというように，デバイス
製造に使用されている半導体ウェーハはサイズが大きく
なってきた。ウェーハのサイズが大きくなることは，ウ
ェーハの全表面を横断する，ますます需要のある膜の仕
様の完成に関連した困難さを大きくする。例えば，８イ
ンチ（２０．３２ｃｍ）を超えるウェーハを覆う膜の厚
さの均一性の精密度を達成するのは，６インチ（１５．
２４ｃｍ）を超えるウェーハを覆う均一性の同じ精密度
を達成するよりもさらに難しい。
構成部分の密度が大きくなってきたため，スパッタリン
グシステムに対する需要も比例して高まってきた。スパ
ッタされた膜についての典型的な仕様は，付着層の全体
の厚さの均一性，ステップカバレージ（つまり，“ステ
ップ”のような，基板上の不規則な特徴をカバーする能
力），非常に狭い溝（トレンチ）を充填してバイア（vi
as）を連結する能力のような性質を含む。これらの膜の
それぞれの性質についての典型的な仕様は，現在では，
ほんの数年前よりも実質的にさらに厳格であり，半導体
デバイス製造は，より高い密度とより大きい性能が求め
られるという予見可能な将来に向けて，この傾向は続く
だろう。同時に，現在では８インチ（２０．３２ｃｍ）
／２００ミリの直径形状ファクタを有するウェーハが一
般的となっているが，１２インチ（３０．４８ｃｍ）／
３００ミリの直径形状ファクタのシリコンウェーハによ
って取って代わられ始めているというように，デバイス
製造に使用されている半導体ウェーハはサイズが大きく
なってきた。ウェーハのサイズが大きくなることは，ウ
ェーハの全表面を横断する，ますます需要のある膜の仕
様の完成に関連した困難さを大きくする。例えば，８イ
ンチ（２０．３２ｃｍ）を超えるウェーハを覆う膜の厚
さの均一性の精密度を達成するのは，６インチ（１５．
２４ｃｍ）を超えるウェーハを覆う均一性の同じ精密度
を達成するよりもさらに難しい。
【０００５】マグネトロンスパッタリングにおいて，プ
ラズマは，真空チェンバ内で，スパッタされるべき物質
から成るスパッタターゲットの表面の近傍に生成され
る。このプラズマは，低い圧力で真空チェンバ内に導入
されるアルゴン（Ａｒ）のようなサポートガス内で生成
される。（反応性スパッタリングが行われるならば，次
に，反応性ガスもまた，真空チェンバ内に導入され
る。） 典型的には，真空チェンバ内の，スパッタリングシステ
ムの陰極として働くスパッタターゲットと陽極との間に
電位が形成される。典型的には，これは，スパッタチェ
ンバ構造をアースし，陰極をそのアースに対して負の電
位に保持することによって達成される。自由電子および
陰極から放出された電子は，サポートガスをイオン化さ
せ，それによってプラズマを生成する。電子を陰極／タ
ーゲットの付近に閉じこめてスパッタ率を高めるため
に，通常はターゲット陰極の表面を通って環状になる磁
力線を生成する磁石システムによって，磁場が提供され
る。磁場は電子をとらえ，電子とサポートガスの原子と
の間の衝突を増加させて，イオン集団および電子の密度
を大きくし，プラズマを増大させる。半導体処理におい
て，使用されるマグネトロンが“平衡”型であること，
つまり開いた磁力線が放電および基板に関係しない型の
ものであることは重要である。このことは，電子および
イオンによる基板の衝撃を最小化する。このような衝撃
は，シリコン基板構造および／またはすでにその上に製
造されたデバイスにダメージを与え得るものである。コ
ーティングされた表面の電子およびイオンの衝撃による
デバイスのダメージが実用上の問題とならない場合は，
コーティング工具および同様の薄膜用途のために，不平
衡マグネトロンが使用されている。不平衡マグネトロン
スパッタリングの背景的論文として，（１）J.Vac.Sci.
Technol.A9(3)の１９９１年５月／６月号の第１１７１
〜１１７７頁に掲載の，ジェイ・ムシル等の“強化プラ
ズマイオン化を行う不平衡マグネトロンおよび新規なス
パッタリングシステム”および（２）J.Vac.Sci.Techno
l.A13(2)の１９９５年３月／４月号の第３８９〜３９３
頁に掲載の，ディー・カドレック等の“低圧マグネトロ
ンスパッタリングのための最適化された磁場形状”の二
つがあり，この両方ともここに完全な説明を行うべく，
参照文献として組み入れられる。
ラズマは，真空チェンバ内で，スパッタされるべき物質
から成るスパッタターゲットの表面の近傍に生成され
る。このプラズマは，低い圧力で真空チェンバ内に導入
されるアルゴン（Ａｒ）のようなサポートガス内で生成
される。（反応性スパッタリングが行われるならば，次
に，反応性ガスもまた，真空チェンバ内に導入され
る。） 典型的には，真空チェンバ内の，スパッタリングシステ
ムの陰極として働くスパッタターゲットと陽極との間に
電位が形成される。典型的には，これは，スパッタチェ
ンバ構造をアースし，陰極をそのアースに対して負の電
位に保持することによって達成される。自由電子および
陰極から放出された電子は，サポートガスをイオン化さ
せ，それによってプラズマを生成する。電子を陰極／タ
ーゲットの付近に閉じこめてスパッタ率を高めるため
に，通常はターゲット陰極の表面を通って環状になる磁
力線を生成する磁石システムによって，磁場が提供され
る。磁場は電子をとらえ，電子とサポートガスの原子と
の間の衝突を増加させて，イオン集団および電子の密度
を大きくし，プラズマを増大させる。半導体処理におい
て，使用されるマグネトロンが“平衡”型であること，
つまり開いた磁力線が放電および基板に関係しない型の
ものであることは重要である。このことは，電子および
イオンによる基板の衝撃を最小化する。このような衝撃
は，シリコン基板構造および／またはすでにその上に製
造されたデバイスにダメージを与え得るものである。コ
ーティングされた表面の電子およびイオンの衝撃による
デバイスのダメージが実用上の問題とならない場合は，
コーティング工具および同様の薄膜用途のために，不平
衡マグネトロンが使用されている。不平衡マグネトロン
スパッタリングの背景的論文として，（１）J.Vac.Sci.
Technol.A9(3)の１９９１年５月／６月号の第１１７１
〜１１７７頁に掲載の，ジェイ・ムシル等の“強化プラ
ズマイオン化を行う不平衡マグネトロンおよび新規なス
パッタリングシステム”および（２）J.Vac.Sci.Techno
l.A13(2)の１９９５年３月／４月号の第３８９〜３９３
頁に掲載の，ディー・カドレック等の“低圧マグネトロ
ンスパッタリングのための最適化された磁場形状”の二
つがあり，この両方ともここに完全な説明を行うべく，
参照文献として組み入れられる。
【０００６】プラズマ中の陽イオンは，先述したように
システム内で陰極として働くスパッタターゲット表面に
向け引き付けられる。陽イオンとターゲットの表面との
間の衝突は，スパッタターゲットの表面からのターゲッ
ト物質の放出を引き起こす。放出された原子は，真空チ
ェンバを通って進み，それらの一部は，付着膜を生成す
る基板の表面上に衝突する。
システム内で陰極として働くスパッタターゲット表面に
向け引き付けられる。陽イオンとターゲットの表面との
間の衝突は，スパッタターゲットの表面からのターゲッ
ト物質の放出を引き起こす。放出された原子は，真空チ
ェンバを通って進み，それらの一部は，付着膜を生成す
る基板の表面上に衝突する。
【０００７】半導体デバイスの製造において使用される
スパッタされた膜のための，現在および将来の予想され
る仕様を満たすために，基本のマグネトロンスパッタリ
ングシステムに対する様々な改良が提案され，行われて
きた。最も重要なことは，これらの改良は，スパッタさ
れた膜の均一性とターゲットの利用を改良するための閉
ループ回転磁石配列の使用および直径の小さいバイア，
および狭い溝の充填を改良するための平行化フィルター
の使用を含むことである。
スパッタされた膜のための，現在および将来の予想され
る仕様を満たすために，基本のマグネトロンスパッタリ
ングシステムに対する様々な改良が提案され，行われて
きた。最も重要なことは，これらの改良は，スパッタさ
れた膜の均一性とターゲットの利用を改良するための閉
ループ回転磁石配列の使用および直径の小さいバイア，
および狭い溝の充填を改良するための平行化フィルター
の使用を含むことである。
【０００８】閉ループ回転磁石配列は，磁石が回転する
とき，スパッタターゲットの表面を横断して通るプラズ
マを閉じこめるための閉ループ磁石トンネルを作るため
に使用される。このようなシステムの例は，米国特許第
４，９９５，９５８号（’９５８号特許という）および
米国特許出願番号第０７／４７１，２５１号（’２５１
号出願という）に説明されており，この開示は本出願と
共に譲渡されており，両方ともここに完全な説明を行う
べく，参照文献として組み入れられる。要約すると，’
９５８号特許は，どのようにして，スパッタターゲット
の大部分にわたって任意に決定された侵食輪郭（例え
ば，均一侵食）を作るための，ほぼハート型の閉ループ
磁石を構成するかを教示している。’２５１出願は，ス
パッタターゲットの中央部分に侵食を行うために，’９
５８号特許の教示を拡張している。これらの二つの教示
は，皿形のターゲットへも拡張する。皿形は，平面形，
凸形，凹形およびそれらの組み合わせ並びに任意の形の
輪郭を含む。
とき，スパッタターゲットの表面を横断して通るプラズ
マを閉じこめるための閉ループ磁石トンネルを作るため
に使用される。このようなシステムの例は，米国特許第
４，９９５，９５８号（’９５８号特許という）および
米国特許出願番号第０７／４７１，２５１号（’２５１
号出願という）に説明されており，この開示は本出願と
共に譲渡されており，両方ともここに完全な説明を行う
べく，参照文献として組み入れられる。要約すると，’
９５８号特許は，どのようにして，スパッタターゲット
の大部分にわたって任意に決定された侵食輪郭（例え
ば，均一侵食）を作るための，ほぼハート型の閉ループ
磁石を構成するかを教示している。’２５１出願は，ス
パッタターゲットの中央部分に侵食を行うために，’９
５８号特許の教示を拡張している。これらの二つの教示
は，皿形のターゲットへも拡張する。皿形は，平面形，
凸形，凹形およびそれらの組み合わせ並びに任意の形の
輪郭を含む。
【０００９】特徴的サイズが小さくなるほど，高アスペ
クト比（直径が小さく，構造が深い）構造において均一
な付着を得るのはますます困難になってきた。典型的な
高アスペクト比構造の例は，シリコンにエッチングより
形成されたバイアという穴である。アスペクト比は，単
にバイアの直径に対する深さの比である。１ミクロンの
深さと１ミクロンの直径をもつ丸いバイアは，１という
アスペクト比を有する。このようなバイアは現在の標準
では大きく，このようなアスペクト比は低い。表面の特
徴が０．２５ミクロンおよびそれ以下と小さくなり，そ
の結果としてアスペクト比が４かそれより高くなるが，
多くの典型的な処理は，一般的な誘電体層の厚さを約１
ミクロンに保持する。図１は，シリコン基板１３上に付
着された誘電体層１２の一部分にエッチングにより形成
された，典型的なバイア１０を図示している。理想的に
は，基板１２を横断して，表面１８と最も深いバイア２
０の底部の両方の上に、ある厚さ１６をもつ金属被覆層
１４を付着するために処理がなされ，１００％底部のカ
バレージを達成するだろう。残念なことに，使用できる
処理は，このような理想的な結果が出せない。現在商業
的に使用できる処理のさらに典型的なものは，図２に図
示された結果である。図２からわかるように，付着され
た金属層２２は，バイア２４から離れた基板１２上で最
も厚く，バイア２４の底部で非常に薄く，加えてバイア
２４の壁２６を不均等にコーティングしている。
クト比（直径が小さく，構造が深い）構造において均一
な付着を得るのはますます困難になってきた。典型的な
高アスペクト比構造の例は，シリコンにエッチングより
形成されたバイアという穴である。アスペクト比は，単
にバイアの直径に対する深さの比である。１ミクロンの
深さと１ミクロンの直径をもつ丸いバイアは，１という
アスペクト比を有する。このようなバイアは現在の標準
では大きく，このようなアスペクト比は低い。表面の特
徴が０．２５ミクロンおよびそれ以下と小さくなり，そ
の結果としてアスペクト比が４かそれより高くなるが，
多くの典型的な処理は，一般的な誘電体層の厚さを約１
ミクロンに保持する。図１は，シリコン基板１３上に付
着された誘電体層１２の一部分にエッチングにより形成
された，典型的なバイア１０を図示している。理想的に
は，基板１２を横断して，表面１８と最も深いバイア２
０の底部の両方の上に、ある厚さ１６をもつ金属被覆層
１４を付着するために処理がなされ，１００％底部のカ
バレージを達成するだろう。残念なことに，使用できる
処理は，このような理想的な結果が出せない。現在商業
的に使用できる処理のさらに典型的なものは，図２に図
示された結果である。図２からわかるように，付着され
た金属層２２は，バイア２４から離れた基板１２上で最
も厚く，バイア２４の底部で非常に薄く，加えてバイア
２４の壁２６を不均等にコーティングしている。
【００１０】従来技術において，理想的な付着ができな
い理由の一つは，一般的に，マグネトロンスパッタリン
グが，プラズマを生成して維持するために必要とされる
アルゴン（Ａｒ）のようなガス内で起こらなければなら
ないことである。図３において，典型的なマグネトロン
スパッタ付着配列が示されている。例えば，スパッタ付
着されるべきＴｉ，Ａｌまたはその他の適当な金属から
成るターゲット２８が，マグネトロンスパッタ付着装置
のスパッタ付着チェンバ内に配置される。その上にター
ゲット２８からの金属が付着するべきシリコンウェーハ
３０が，ターゲット２８から離れて配置される。約２〜
８ミリトルの間の典型的な圧力でのアルゴンガスが，タ
ーゲット２８およびウェーハ３０の間に供給される。タ
ーゲット２８からスパッタされた物質の平均自由行程
（“ＭＦＰ”）は，ガスの圧力に関して線形的かつ逆比
例していることはよく知られている。このため，すべて
他のものを等しく保つと，ガス圧力が二倍になるとＭＦ
Ｐが半分になる。例えば，マグネトロンスパッタ付着に
使用される，標準状態にあるＴｉは，アルゴン２ミリト
ルではＭＦＰが約１．６ｃｍである。典型的なマグネト
ロンスパッタ付着チェンバにおいて，ウェーハ３０およ
びターゲット２８は，約８〜１５ｃｍのオーダーの距離
をおいて離すことができる。これは，数ＭＦＰ長に相当
する。ＭＦＰは，もちろん，スパッタされたターゲット
物質の原子がアルゴン原子と衝突して，その進行の方向
を変える前の，スパッタされたターゲット物質の原子が
進むことのできる平均距離である。進行中にガス原子が
ないとすると，理想的なスパッタ付着を単純なコリメー
タ構造で達成することは，比較的容易である。実質的に
コリメータを通り抜けたすべての原子は，一度平行化さ
れると，実質的に完全に垂直な軌道で，コリメータ出力
からウェーハに直接に進行することが予想できる（例え
ば，図３における軌道３２）だろう。平行化の後でも，
スパッタされた物質が直接にウェーハに向け完全に垂直
な方向に進行することなく再度の方向付けがさせられる
のは，例えば３４のような平行化の後のＡｒ原子との衝
突である。
い理由の一つは，一般的に，マグネトロンスパッタリン
グが，プラズマを生成して維持するために必要とされる
アルゴン（Ａｒ）のようなガス内で起こらなければなら
ないことである。図３において，典型的なマグネトロン
スパッタ付着配列が示されている。例えば，スパッタ付
着されるべきＴｉ，Ａｌまたはその他の適当な金属から
成るターゲット２８が，マグネトロンスパッタ付着装置
のスパッタ付着チェンバ内に配置される。その上にター
ゲット２８からの金属が付着するべきシリコンウェーハ
３０が，ターゲット２８から離れて配置される。約２〜
８ミリトルの間の典型的な圧力でのアルゴンガスが，タ
ーゲット２８およびウェーハ３０の間に供給される。タ
ーゲット２８からスパッタされた物質の平均自由行程
（“ＭＦＰ”）は，ガスの圧力に関して線形的かつ逆比
例していることはよく知られている。このため，すべて
他のものを等しく保つと，ガス圧力が二倍になるとＭＦ
Ｐが半分になる。例えば，マグネトロンスパッタ付着に
使用される，標準状態にあるＴｉは，アルゴン２ミリト
ルではＭＦＰが約１．６ｃｍである。典型的なマグネト
ロンスパッタ付着チェンバにおいて，ウェーハ３０およ
びターゲット２８は，約８〜１５ｃｍのオーダーの距離
をおいて離すことができる。これは，数ＭＦＰ長に相当
する。ＭＦＰは，もちろん，スパッタされたターゲット
物質の原子がアルゴン原子と衝突して，その進行の方向
を変える前の，スパッタされたターゲット物質の原子が
進むことのできる平均距離である。進行中にガス原子が
ないとすると，理想的なスパッタ付着を単純なコリメー
タ構造で達成することは，比較的容易である。実質的に
コリメータを通り抜けたすべての原子は，一度平行化さ
れると，実質的に完全に垂直な軌道で，コリメータ出力
からウェーハに直接に進行することが予想できる（例え
ば，図３における軌道３２）だろう。平行化の後でも，
スパッタされた物質が直接にウェーハに向け完全に垂直
な方向に進行することなく再度の方向付けがさせられる
のは，例えば３４のような平行化の後のＡｒ原子との衝
突である。
【００１１】平行化フィルター４０を含むスパッタリン
グシステムの例は，米国特許出願番号第０７／４７１，
２１２号（’２１２号出願という）に見られ，その出願
は本出願と共に譲渡されており，ここに完全な説明を行
うために，その開示事項は参照文献として組み入れられ
る。その出願中に説明されているように，平行化フィル
ターは，基板の表面上に衝突する，スパッタされた原子
の入射角度を制限するために使用することができる。入
射角度の制限によって，例えば，直径の小さい穴または
“バイア”の底部および側壁上の付着を促進することが
できる。スパッタリングは，’２１２号出願に教示され
た装置および方法によって，０．５ミクロン以下の直径
を有するバイア内に高品質の膜を付着するために良好に
使用されてきた。
グシステムの例は，米国特許出願番号第０７／４７１，
２１２号（’２１２号出願という）に見られ，その出願
は本出願と共に譲渡されており，ここに完全な説明を行
うために，その開示事項は参照文献として組み入れられ
る。その出願中に説明されているように，平行化フィル
ターは，基板の表面上に衝突する，スパッタされた原子
の入射角度を制限するために使用することができる。入
射角度の制限によって，例えば，直径の小さい穴または
“バイア”の底部および側壁上の付着を促進することが
できる。スパッタリングは，’２１２号出願に教示され
た装置および方法によって，０．５ミクロン以下の直径
を有するバイア内に高品質の膜を付着するために良好に
使用されてきた。
【００１２】このようなスパッタコリメータは，典型的
には，ＴｉまたはＴｉＮ付着のためのＴｉ，またはＴｉ
付着のためのステンレス鋼のような適当な物質から成
る，ハニカム構造の均一な六角開口の配列である。コリ
メータは一般的に，そのアスペクト比およびその六角開
口の一つの，向かい合った二つの面の間の距離によって
記載される。すなわち，１：１×５／８インチ（１２．
７／２０．３２ｃｍ）は，１：１のアスペクト比および
０．６２５インチ（１．５８７５ｃｍ）の六角“直径”
（つまり，０．６２５インチの厚さ×０．６２５インチ
の開口）を有するコリメータを示す。このようなコリメ
ータは，衝突しながら遊泳しているスパッタされた原子
（例４２，４４）を吸収し，それらがウェーハ３０に到
達するのを防ぐように動作する。コリメータは，意図さ
れた目的には適合するが，コリメータのみを使用したと
きの欠点は，スパッタされた原子の大部分が“オフター
ゲット”（目標からずれたもの）である場合，スパッタ
された物質のある厚さの層を付着するのに必要な時間が
非常に延びうることである。
には，ＴｉまたはＴｉＮ付着のためのＴｉ，またはＴｉ
付着のためのステンレス鋼のような適当な物質から成
る，ハニカム構造の均一な六角開口の配列である。コリ
メータは一般的に，そのアスペクト比およびその六角開
口の一つの，向かい合った二つの面の間の距離によって
記載される。すなわち，１：１×５／８インチ（１２．
７／２０．３２ｃｍ）は，１：１のアスペクト比および
０．６２５インチ（１．５８７５ｃｍ）の六角“直径”
（つまり，０．６２５インチの厚さ×０．６２５インチ
の開口）を有するコリメータを示す。このようなコリメ
ータは，衝突しながら遊泳しているスパッタされた原子
（例４２，４４）を吸収し，それらがウェーハ３０に到
達するのを防ぐように動作する。コリメータは，意図さ
れた目的には適合するが，コリメータのみを使用したと
きの欠点は，スパッタされた原子の大部分が“オフター
ゲット”（目標からずれたもの）である場合，スパッタ
された物質のある厚さの層を付着するのに必要な時間が
非常に延びうることである。
【００１３】平行化フィルターの使用は，スパッタ源が
非常に均一な放出特性を有することを必要とする。従っ
て，’２５１号出願に説明されているスパッタ源のよう
な適当な均一放出特性をもったスパッタ源が得られるま
で，平行化は実用的な技術ではなかった。さらに，通常
のスパッタリング圧力で起こる散乱は，フィルターの効
果を打ち消す傾向，すなわち，通常の散乱圧力では，ス
パッタされた物質の実質的に大部分の原子は，コリメー
タを通過した後（例えば図３の３４を参照）にガス原子
と衝突して散乱されてコリメータによって与えられた方
向性を失う傾向があるため，平行化は比較的低い圧力で
のスパッタリングの使用を必要とする。
非常に均一な放出特性を有することを必要とする。従っ
て，’２５１号出願に説明されているスパッタ源のよう
な適当な均一放出特性をもったスパッタ源が得られるま
で，平行化は実用的な技術ではなかった。さらに，通常
のスパッタリング圧力で起こる散乱は，フィルターの効
果を打ち消す傾向，すなわち，通常の散乱圧力では，ス
パッタされた物質の実質的に大部分の原子は，コリメー
タを通過した後（例えば図３の３４を参照）にガス原子
と衝突して散乱されてコリメータによって与えられた方
向性を失う傾向があるため，平行化は比較的低い圧力で
のスパッタリングの使用を必要とする。
【００１４】ガス散乱を避けるための低圧での平行化ス
パッタリングシステムの動作の必要性は別として，低圧
スパッタリングには後述のようなその他のいくつかの利
点がある。
パッタリングシステムの動作の必要性は別として，低圧
スパッタリングには後述のようなその他のいくつかの利
点がある。
【００１５】典型的なマグネトロンスパッタリング源
が，プラズマ放出を起こす最少の圧力およびプラズマ放
電を維持することができる，より低い最少の動作圧力を
有する。それにも関わらず，商業的な半導体製造のため
の実用的なものは，マグネトロンは常に点火圧力よりも
高い圧力で動作されなければならない。これは，プラズ
マが何らかの理由で消滅した場合に，システムを保護す
るためである。理論上は，安定した放電が始まった後
は，最少動作圧力より低く落ちない限り，動作圧力を低
下させることができる。しかし，商業的な環境内におい
ては，動作の破壊および処理されるウェーハへの予想で
きるダメージを伴うプラズマ消滅のリスクは大きく，プ
ラズマ放電による物理学上のこの特徴を得ることができ
ない。
が，プラズマ放出を起こす最少の圧力およびプラズマ放
電を維持することができる，より低い最少の動作圧力を
有する。それにも関わらず，商業的な半導体製造のため
の実用的なものは，マグネトロンは常に点火圧力よりも
高い圧力で動作されなければならない。これは，プラズ
マが何らかの理由で消滅した場合に，システムを保護す
るためである。理論上は，安定した放電が始まった後
は，最少動作圧力より低く落ちない限り，動作圧力を低
下させることができる。しかし，商業的な環境内におい
ては，動作の破壊および処理されるウェーハへの予想で
きるダメージを伴うプラズマ消滅のリスクは大きく，プ
ラズマ放電による物理学上のこの特徴を得ることができ
ない。
【００１６】スパッタリングチェンバの動作圧力が低下
すると，後ろに閉ループ磁石をもつ皿形のターゲットに
近接したプラズマが広がる傾向があることが分かった。
プラズマによるスパッタリングによって侵食されるター
ゲットの領域は，時に，放電トラックとして説明され
る。マグネトロンの動作を維持するために，放出電子の
生成率は，このような電子の損失率よりも大きいか，等
しいかでなくてはいけない。ガスの圧力がより低下する
ことによって引き起こされた衝突率の低下のために，マ
グネトロン放電における電子は，圧力が下がると，磁場
においてより高い軌道へと移動する傾向がある。結果と
して，放電トラックは広がり，より低い圧力でターゲッ
トのより広い領域をカバーする。放電トラックの端がタ
ーゲットの端を超えて広がると，プラズマは電子閉じこ
めの低下により消滅するように見える。より正確には，
プラズマは完全には消滅せず，低いレベルのペニング放
電に移行する。このペニング放電の強度は低すぎて，基
板上に有用な付着率を提供できない。
すると，後ろに閉ループ磁石をもつ皿形のターゲットに
近接したプラズマが広がる傾向があることが分かった。
プラズマによるスパッタリングによって侵食されるター
ゲットの領域は，時に，放電トラックとして説明され
る。マグネトロンの動作を維持するために，放出電子の
生成率は，このような電子の損失率よりも大きいか，等
しいかでなくてはいけない。ガスの圧力がより低下する
ことによって引き起こされた衝突率の低下のために，マ
グネトロン放電における電子は，圧力が下がると，磁場
においてより高い軌道へと移動する傾向がある。結果と
して，放電トラックは広がり，より低い圧力でターゲッ
トのより広い領域をカバーする。放電トラックの端がタ
ーゲットの端を超えて広がると，プラズマは電子閉じこ
めの低下により消滅するように見える。より正確には，
プラズマは完全には消滅せず，低いレベルのペニング放
電に移行する。このペニング放電の強度は低すぎて，基
板上に有用な付着率を提供できない。
【００１７】先述の観測より，与えられたチェンバ内に
おけるプラズマが消滅する圧力を低くするための方法の
一つが，放電トラックの端がターゲットの端に到達する
ことなくにさらに“広がる”ことができるように，単に
より大きいスパッタターゲットを使用することである。
これは，少なくとも二つの理由のため，それほどよい解
決策ではない。第一に，より大きいスパッタターゲット
を使用することは，ターゲット使用の効率を低下させ
る。スパッタターゲットは非常に高価なものであり得る
ため，スパッタされた膜の仕様を満足させるための能力
と一致した使用効率を最大にするように，通常あらゆる
努力が為される。第二に，スパッタターゲットの直径
は，典型的には処理を受けているウェーハよりも大きい
が，これは通常真空チェンバの幅を決定する。例えば，
本発明の譲受人によって販売されている商業的なスパッ
タリングシステムにおいて，約１２インチ（３０．４８
ｃｍ）よりもいくらか小さい直径をもつターゲットが，
８インチ（２０．３２ｃｍ）の直径をもつウェーハと共
に使用されている。さらに非常に大きなターゲットの使
用はまた，ある場合には，スパッタリングチェンバを大
きくすることを必要とする。このことは，付加的な製造
費用，より長い排気時間（または大きなポンプ）および
システムの全体のサイズを大きくすることを含む多くの
理由のため，望ましくない。
おけるプラズマが消滅する圧力を低くするための方法の
一つが，放電トラックの端がターゲットの端に到達する
ことなくにさらに“広がる”ことができるように，単に
より大きいスパッタターゲットを使用することである。
これは，少なくとも二つの理由のため，それほどよい解
決策ではない。第一に，より大きいスパッタターゲット
を使用することは，ターゲット使用の効率を低下させ
る。スパッタターゲットは非常に高価なものであり得る
ため，スパッタされた膜の仕様を満足させるための能力
と一致した使用効率を最大にするように，通常あらゆる
努力が為される。第二に，スパッタターゲットの直径
は，典型的には処理を受けているウェーハよりも大きい
が，これは通常真空チェンバの幅を決定する。例えば，
本発明の譲受人によって販売されている商業的なスパッ
タリングシステムにおいて，約１２インチ（３０．４８
ｃｍ）よりもいくらか小さい直径をもつターゲットが，
８インチ（２０．３２ｃｍ）の直径をもつウェーハと共
に使用されている。さらに非常に大きなターゲットの使
用はまた，ある場合には，スパッタリングチェンバを大
きくすることを必要とする。このことは，付加的な製造
費用，より長い排気時間（または大きなポンプ）および
システムの全体のサイズを大きくすることを含む多くの
理由のため，望ましくない。
【００１８】スパッタリングシステムの動作圧力を低下
するために，その他の多くの技術が使用されてきた。こ
のような技術の一つが，マグネトロン放電を補助するた
めに，ホロー陰極放電を使用することである。ホロー陰
極技術は，比較的低い電圧での動作において付加的な利
点を有する。しかし，既知の従来技術において，ホロー
陰極はマグネトロンの磁場内において動作し，システム
の動作間にコーティングされる。これは結局は，ホロー
陰極のコーティング物質が薄片になって剥がれ落ちると
いうような特有の問題につながり，さもなければ，頻繁
なホロー陰極の洗浄を要求することになるが，結果とし
てシステムの使用が破壊される。加えて，既知のホロー
陰極システムは，円柱形の対称性に欠けるため，より高
圧で，またはより大きなマグネトロンで動作させた場
合，結果として不均一なコーティングになる。
するために，その他の多くの技術が使用されてきた。こ
のような技術の一つが，マグネトロン放電を補助するた
めに，ホロー陰極放電を使用することである。ホロー陰
極技術は，比較的低い電圧での動作において付加的な利
点を有する。しかし，既知の従来技術において，ホロー
陰極はマグネトロンの磁場内において動作し，システム
の動作間にコーティングされる。これは結局は，ホロー
陰極のコーティング物質が薄片になって剥がれ落ちると
いうような特有の問題につながり，さもなければ，頻繁
なホロー陰極の洗浄を要求することになるが，結果とし
てシステムの使用が破壊される。加えて，既知のホロー
陰極システムは，円柱形の対称性に欠けるため，より高
圧で，またはより大きなマグネトロンで動作させた場
合，結果として不均一なコーティングになる。
【００１９】もう一つの技術は，自己持続スパッタリン
グを達成するために，非常に高い出力密度で，補助ガス
なしでスパッタリング源を動作させるものである。この
技術において，スパッタされた物質の原子はイオン化
し，バッファガスの必要なしにプラズマを維持する。こ
の技術は銀，金および銅のような限られた範囲の物質に
制限されるように見えるが，これは１以上の自己スパッ
タリングイールドを有する。自己スパッタリングを達成
するために必要な，非常に高い出力密度のために，付着
速度（これは重要な処理パラメータである）を調節する
ことは大変難しい（低圧動作になる前に，放電をさせる
ために，比較的高圧での補助ガスがやはり必要とされて
いることは注目されるべきだろう）。
グを達成するために，非常に高い出力密度で，補助ガス
なしでスパッタリング源を動作させるものである。この
技術において，スパッタされた物質の原子はイオン化
し，バッファガスの必要なしにプラズマを維持する。こ
の技術は銀，金および銅のような限られた範囲の物質に
制限されるように見えるが，これは１以上の自己スパッ
タリングイールドを有する。自己スパッタリングを達成
するために必要な，非常に高い出力密度のために，付着
速度（これは重要な処理パラメータである）を調節する
ことは大変難しい（低圧動作になる前に，放電をさせる
ために，比較的高圧での補助ガスがやはり必要とされて
いることは注目されるべきだろう）。
【００２０】さらにもう一つの技術は，低圧動作を達成
するために，アンチ陰極を使用している。この方法は，
仮想陰極による最小強度磁場形状およびイオンの静電閉
じこめを利用することにより，放電領域におけるイオン
の滞在時間を長くする。このタイプのシステムにおける
既知の実施例では，基板への激しいイオンの衝撃が生
じ，このことは既にウェーハ上に形成されたデバイスに
対するダメージの高いリスクの観点より，ほとんどの半
導体応用例において望ましくない。さらに，既知のアン
チ陰極システムにおいて使用されている磁場の形状寸法
は，非常に均一な厚さに欠ける膜を生じる傾向がある。
するために，アンチ陰極を使用している。この方法は，
仮想陰極による最小強度磁場形状およびイオンの静電閉
じこめを利用することにより，放電領域におけるイオン
の滞在時間を長くする。このタイプのシステムにおける
既知の実施例では，基板への激しいイオンの衝撃が生
じ，このことは既にウェーハ上に形成されたデバイスに
対するダメージの高いリスクの観点より，ほとんどの半
導体応用例において望ましくない。さらに，既知のアン
チ陰極システムにおいて使用されている磁場の形状寸法
は，非常に均一な厚さに欠ける膜を生じる傾向がある。
【００２１】ガスのイオン化を高めるために，多極磁場
閉じこめを使用することで，低圧スパッタリングを達成
することができる。この技術はまた，受け入れることの
できない，イオンの基板への強い衝撃を生じ，また，マ
グネトロンと多極磁石との相対的な配置に大きく影響さ
れ，処理成果を確実に再成することを困難にする。
閉じこめを使用することで，低圧スパッタリングを達成
することができる。この技術はまた，受け入れることの
できない，イオンの基板への強い衝撃を生じ，また，マ
グネトロンと多極磁石との相対的な配置に大きく影響さ
れ，処理成果を確実に再成することを困難にする。
【００２２】低圧スパッタリングに対する先述の解決の
いくつかに伴うもう一つの問題は，このシステムが広い
範囲の圧力にわたって効率的に動作しないということで
ある。あるものは低圧で良好に動作するが，圧力が増加
した場合には良好に動作しない。一方，膜が付着すると
きの圧力は，膜の特性に影響しうる。このため，動作圧
力は，所望の特性をもつ膜を生成するために，処理の最
適化における変数として使用することができる。従っ
て，非常に低い圧力のみならず，広い範囲の圧力に渡っ
て動作することのできるシステムを得ることが望まし
い。
いくつかに伴うもう一つの問題は，このシステムが広い
範囲の圧力にわたって効率的に動作しないということで
ある。あるものは低圧で良好に動作するが，圧力が増加
した場合には良好に動作しない。一方，膜が付着すると
きの圧力は，膜の特性に影響しうる。このため，動作圧
力は，所望の特性をもつ膜を生成するために，処理の最
適化における変数として使用することができる。従っ
て，非常に低い圧力のみならず，広い範囲の圧力に渡っ
て動作することのできるシステムを得ることが望まし
い。
【００２３】米国特許出願番号第０８／０５８，１５３
号（’１５３号出願という）は，１９９３年５月５日に
出願され，本出願と共に譲渡されており，ここに完全な
説明を行うべく，参照文献として組み入れられる。’１
５３号出願は，放電トラックが，皿形スパッタターゲッ
トの端部に近接させて配置された，周囲のバッキング磁
石リングアセンブリ４６によって閉じこめられたスパッ
タリング装置および方法について説明している。図４，
５に示されたバッキング磁石本体は，主なマグネトロン
５４の磁場線５２をターゲット５０の方に押しやるため
に，ターゲット５０の端部４８のところに，向かい合っ
た磁石を使用している。バッキング磁石リングアセンブ
リにあるそれら磁石（それぞれの磁石は，磁石のＮ極お
よびＳ極の両方を通った軸線として定義されるＮ−Ｓ極
軸線を有する）のＮ極は，（回転マグネトロンアセンブ
リのＮ極に近接し，回転マグネトロンの回転軸線の方へ
と内方向に向けられている（つまり，Ｎ極は対応する磁
石のＳ極に比べて，より回転軸線に近い）。動作圧力が
低下したときに，放電トラックがターゲットの端部を超
えて広がるのを防ぐことによって，マグネトロンの点火
および停止の両方の圧力を大きく低下させることができ
る。マグネトロンの動作圧力の低下の明白な利益の他
に，バッキング磁石はまた，多くの望ましい特性を有す
る。一段と改良された端部電子閉じこめにより，通常の
スパッタリング圧力（約２ミリトル）においてさえも，
バッキング磁石は放電効率およびそれによるマグネトロ
ンの放電の電子密度を一層改良することができる。バッ
キング磁石はまた，スパッタリング源のインピーダンス
の低下および強化された閉じこめにより起こされた放電
内での電子密度の増加による放出の増加という所望され
る効果を有する。向かい合った磁場線を作るため，バッ
キング磁石リングアセンブリ４６のＮ極が“内向き”配
置で，マグネトロンアセンブリ５４のＮ極が“外向き”
配置で示されているが，バッキング磁石リングアセンブ
リ４６のＮ極が“外向き”形状で，マグネトロンアセン
ブリ５４のＮ極が“内向き”形状である逆の形状であっ
ても，マグネトロン磁場線が内方向に押され，スパッタ
ターゲットの端部から離れて，磁場はやはり互いに向か
い合っているため，システムは同様に働く。
号（’１５３号出願という）は，１９９３年５月５日に
出願され，本出願と共に譲渡されており，ここに完全な
説明を行うべく，参照文献として組み入れられる。’１
５３号出願は，放電トラックが，皿形スパッタターゲッ
トの端部に近接させて配置された，周囲のバッキング磁
石リングアセンブリ４６によって閉じこめられたスパッ
タリング装置および方法について説明している。図４，
５に示されたバッキング磁石本体は，主なマグネトロン
５４の磁場線５２をターゲット５０の方に押しやるため
に，ターゲット５０の端部４８のところに，向かい合っ
た磁石を使用している。バッキング磁石リングアセンブ
リにあるそれら磁石（それぞれの磁石は，磁石のＮ極お
よびＳ極の両方を通った軸線として定義されるＮ−Ｓ極
軸線を有する）のＮ極は，（回転マグネトロンアセンブ
リのＮ極に近接し，回転マグネトロンの回転軸線の方へ
と内方向に向けられている（つまり，Ｎ極は対応する磁
石のＳ極に比べて，より回転軸線に近い）。動作圧力が
低下したときに，放電トラックがターゲットの端部を超
えて広がるのを防ぐことによって，マグネトロンの点火
および停止の両方の圧力を大きく低下させることができ
る。マグネトロンの動作圧力の低下の明白な利益の他
に，バッキング磁石はまた，多くの望ましい特性を有す
る。一段と改良された端部電子閉じこめにより，通常の
スパッタリング圧力（約２ミリトル）においてさえも，
バッキング磁石は放電効率およびそれによるマグネトロ
ンの放電の電子密度を一層改良することができる。バッ
キング磁石はまた，スパッタリング源のインピーダンス
の低下および強化された閉じこめにより起こされた放電
内での電子密度の増加による放出の増加という所望され
る効果を有する。向かい合った磁場線を作るため，バッ
キング磁石リングアセンブリ４６のＮ極が“内向き”配
置で，マグネトロンアセンブリ５４のＮ極が“外向き”
配置で示されているが，バッキング磁石リングアセンブ
リ４６のＮ極が“外向き”形状で，マグネトロンアセン
ブリ５４のＮ極が“内向き”形状である逆の形状であっ
ても，マグネトロン磁場線が内方向に押され，スパッタ
ターゲットの端部から離れて，磁場はやはり互いに向か
い合っているため，システムは同様に働く。
【００２４】従って，バイア内に付着された金属膜の底
部カバレージの均一性を高めるような方法および／また
は装置が必要とされる。
部カバレージの均一性を高めるような方法および／また
は装置が必要とされる。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明は，再度の方向付
けがされるバッファガスとの衝突を減少させるようにし
て，スパッタされた原子の平均自由行程（“ＭＦＰ”）
を長くすることによって，スパッタ付着される薄膜の平
行化を高める。これは，通常必要とされるガス圧力がな
くてもプラズマ電子密度を維持するか，または増加させ
るための手段を使用する一方，バッファガスの圧力を低
下させることによって達成される。
けがされるバッファガスとの衝突を減少させるようにし
て，スパッタされた原子の平均自由行程（“ＭＦＰ”）
を長くすることによって，スパッタ付着される薄膜の平
行化を高める。これは，通常必要とされるガス圧力がな
くてもプラズマ電子密度を維持するか，または増加させ
るための手段を使用する一方，バッファガスの圧力を低
下させることによって達成される。
【００２６】低下されたガス圧力を可能にするために使
用される第一の機構は，スパッタ付着チェンバの遠い領
域ではなく，プラズマ放電の近傍領域に，直接にガス流
を供給することである。
用される第一の機構は，スパッタ付着チェンバの遠い領
域ではなく，プラズマ放電の近傍領域に，直接にガス流
を供給することである。
【００２７】低下されたガス圧力を可能にするために使
用される第二の機構は，バッファガス原子のさらなるイ
オン化を必要とすることなく，プラズマ電子密度を増加
するために，プラズマ放電の近くに電子放出源を提供す
ることである。
用される第二の機構は，バッファガス原子のさらなるイ
オン化を必要とすることなく，プラズマ電子密度を増加
するために，プラズマ放電の近くに電子放出源を提供す
ることである。
【００２８】これらの二つの機構は，実際の状況を考慮
して，単独でも組み合わせても，所望のように使用する
ことができる。
して，単独でも組み合わせても，所望のように使用する
ことができる。
【００２９】従って，本発明の目的は，より平行化され
た金属膜スパッタ付着を提供することである。
た金属膜スパッタ付着を提供することである。
【００３０】本発明のさらなる目的は，スパッタされた
金属膜をもつ高アスペクト比バイアの，さらに均一な底
部カバレージの達成のための方法および装置を提供する
ことである。
金属膜をもつ高アスペクト比バイアの，さらに均一な底
部カバレージの達成のための方法および装置を提供する
ことである。
【００３１】本発明のさらなる目的は，ある厚さのスパ
ッタされた金属膜をもつより高率の底部バイアカバレー
ジの達成を提供することである。
ッタされた金属膜をもつより高率の底部バイアカバレー
ジの達成を提供することである。
【００３２】本発明のさらなる目的は，スパッタ付着チ
ェンバにおいて，付着金属膜をスパッタするために必要
とされるバッファガス圧力を低下するための方法および
装置を提供することである。
ェンバにおいて，付着金属膜をスパッタするために必要
とされるバッファガス圧力を低下するための方法および
装置を提供することである。
【００３３】本発明のさらなる目的は，平行が高まって
も動作することのできるスパッタ付着装置を提供するこ
とである。
も動作することのできるスパッタ付着装置を提供するこ
とである。
【００３４】本発明のさらなる目的は，バッファガス圧
力が低下しても動作することのできるスパッタ付着装置
を提供することである。
力が低下しても動作することのできるスパッタ付着装置
を提供することである。
【００３５】本発明のさらなる目的は，低圧，高率のマ
グネトロンスパッタリングを達成するための装置および
方法を提供することである。
グネトロンスパッタリングを達成するための装置および
方法を提供することである。
【００３６】本発明のさらなる目的は，現存するデバイ
スに対して大きな物理的改変を必要としない，皿形のス
パッタターゲットからの，低圧，高率のマグネトロンス
パッタリングを達成するための装置および方法を提供す
ることである。
スに対して大きな物理的改変を必要としない，皿形のス
パッタターゲットからの，低圧，高率のマグネトロンス
パッタリングを達成するための装置および方法を提供す
ることである。
【００３７】本発明のさらなる目的は，必要なバッファ
ガス動作圧力を低下するために，プラズマ領域への直接
のバッファガス注入を用いて動作することのできるスパ
ッタ付着装置を提供することである。
ガス動作圧力を低下するために，プラズマ領域への直接
のバッファガス注入を用いて動作することのできるスパ
ッタ付着装置を提供することである。
【００３８】本発明のさらなる目的は，必要なバッファ
ガス動作圧力を低下するために，プラズマ領域への直接
の電子注入を用いて動作することのできるスパッタ付着
装置を提供することである。
ガス動作圧力を低下するために，プラズマ領域への直接
の電子注入を用いて動作することのできるスパッタ付着
装置を提供することである。
【００３９】本発明のさらなる目的は，必要なバッファ
ガス動作圧力をさらに低下するために，場放出電子源を
用いてプラズマ領域への直接の電子注入のための直接電
子注入を利用することのできるスパッタ付着装置を提供
することである。
ガス動作圧力をさらに低下するために，場放出電子源を
用いてプラズマ領域への直接の電子注入のための直接電
子注入を利用することのできるスパッタ付着装置を提供
することである。
【００４０】さらに，本発明のさらなる目的は，必要な
バッファガス動作圧力をさらに低下するために，フィラ
メント型電子源を用いてプラズマ領域への直接の電子注
入に利用することのできるスパッタ付着装置を提供する
ことである。
バッファガス動作圧力をさらに低下するために，フィラ
メント型電子源を用いてプラズマ領域への直接の電子注
入に利用することのできるスパッタ付着装置を提供する
ことである。
【００４１】本発明のこれらおよび多くのその他の目的
並びに利点は，本発明の図面および次の詳細な説明を考
慮することで，当業者には明らかになろう。
並びに利点は，本発明の図面および次の詳細な説明を考
慮することで，当業者には明らかになろう。
【００４２】
【発明の実施の形態】当業者には，本発明の詳細な説明
が例証をしただけであって，限定を意図したものでない
ことがわかるだろう。開示の範囲内での試験より，こう
いった当業者は，本発明の他の実施例を容易に連想する
であろう。
が例証をしただけであって，限定を意図したものでない
ことがわかるだろう。開示の範囲内での試験より，こう
いった当業者は，本発明の他の実施例を容易に連想する
であろう。
【００４３】本発明の第一の態様に従って，マグネトロ
ンスパッタリングチェンバへのバッファガス注入は，直
接にプラズマ領域へと向けられている。この方法では，
スパッタリングチェンバの全体の圧力に対する不必要な
付加なしに，ガス原子はプラズマによって効率的に使用
され，イオンおよび電子に変えられる。従って，適当な
バッファガスが，必要とされる場所，つまりプラズマ生
成領域に供給されるが，全体の圧力を増加させ，スパッ
タリングされた物質との衝突の確度を高めるだけである
チェンバ内にはどこにも供給されないため，スパッタリ
ングチェンバの全体の圧力を低下させることができる。
ンスパッタリングチェンバへのバッファガス注入は，直
接にプラズマ領域へと向けられている。この方法では，
スパッタリングチェンバの全体の圧力に対する不必要な
付加なしに，ガス原子はプラズマによって効率的に使用
され，イオンおよび電子に変えられる。従って，適当な
バッファガスが，必要とされる場所，つまりプラズマ生
成領域に供給されるが，全体の圧力を増加させ，スパッ
タリングされた物質との衝突の確度を高めるだけである
チェンバ内にはどこにも供給されないため，スパッタリ
ングチェンバの全体の圧力を低下させることができる。
【００４４】図６において，本発明の好適実施例の概略
図が開示されている。スパッタチェンバ１００が，多く
の面で図４のスパッタリングチェンバに類似している。
スパッタチェンバ１００は，真空ポンプ１０２および対
応するバルブ１０４，ウェーハドア１０６，好適には，
図に示したように，全体が外方向に向いているＮ極を有
する永久磁石１１２のハート型の磁石アセンブリ１１０
を有する回転マグネトロンアセンブリ１０８を含む。ウ
ェーハ上に付着することが所望される物質から成ること
のできる，在来のターゲット物質層１１６をもつスパッ
タターゲットアセンブリ１１４が含まれている。その上
に回路を形成するのに使用するための，好適にはシリコ
ンまたはその他の適当な物質から成るウェーハ１２を保
持するために，在来のウェーハチャック１１８が含まれ
ている。この実施例は特定の配置で示されているが，本
発明の思想から逸脱することなく，他の配置を使用する
こともできる。例えば，ウェーハは代わりに，コートさ
れるべき表側を上にして側面を保持したり，またはエッ
ジを垂直に保持したり，または任意の配置にすることも
できる。先述したように在来のコリメーターアセンブリ
１２２が，ウェーハ１２０とターゲット１１６との間に
配置されている。バッキング磁石アセンブリ１２４が，
ターゲット１１６の周囲に配置されている。ここでの主
な違いは，好適にはアルゴン（またはＴｉＮの膜を覆う
ことが所望される場合にはアルゴン／窒素化合物）から
成り，調節バルブ１３０を通してスパッタチェンバ１０
０の真空エンベロープ１２８に連結されたバッファガス
供給１２６が，真空エンベロープ１２８へと放出された
ガス１３２の流れを，コリメーターアセンブリ１２２と
ターゲット１１６との間に向かわせるための，直接プラ
ズマガス注入手段を備えていることである。この方法
で，スパッタチェンバ１００へと導かれたガスは，プラ
ズマを受けるために直接的に使用することのできるプラ
ズマ放電領域１３４（プラズマ生成領域）に，不必要な
全体のシステムの圧力の増加なしに，正確に向かわされ
る。この分野で知られている従来技術のデバイスは，バ
ッファガスを，プラズマ生成領域１３４から遮蔽された
領域へと放出する。これは，最も高い圧力が自然にガス
入口に近接し，プラズマ生成領域からは離れるようにさ
せる，チェンバを横断する圧力勾配を生じる。本発明も
また，ガス圧力勾配を生じるが，これは，ガス入口をガ
スの流れを遮る遮蔽によってプラズマ生成領域から離す
ことをせず，プラズマ生成領域（つまり，ガス入口であ
る１３０付近）内およびプラズマ生成領域付近を最も高
い圧力にし，真空ポンプ出口である１０４に向け圧力を
下げていくことによるものである。この結果，圧力勾配
形成により，プラズマ生成領域において特定の所望され
るガス圧力のために，入口がプラズマ生成領域から遠
く，および／またはプラズマ生成領域から遮蔽されたと
きに求められるよりも，入口がプラズマ生成領域に近接
しているときに，より低いガス圧力が求められる。
図が開示されている。スパッタチェンバ１００が，多く
の面で図４のスパッタリングチェンバに類似している。
スパッタチェンバ１００は，真空ポンプ１０２および対
応するバルブ１０４，ウェーハドア１０６，好適には，
図に示したように，全体が外方向に向いているＮ極を有
する永久磁石１１２のハート型の磁石アセンブリ１１０
を有する回転マグネトロンアセンブリ１０８を含む。ウ
ェーハ上に付着することが所望される物質から成ること
のできる，在来のターゲット物質層１１６をもつスパッ
タターゲットアセンブリ１１４が含まれている。その上
に回路を形成するのに使用するための，好適にはシリコ
ンまたはその他の適当な物質から成るウェーハ１２を保
持するために，在来のウェーハチャック１１８が含まれ
ている。この実施例は特定の配置で示されているが，本
発明の思想から逸脱することなく，他の配置を使用する
こともできる。例えば，ウェーハは代わりに，コートさ
れるべき表側を上にして側面を保持したり，またはエッ
ジを垂直に保持したり，または任意の配置にすることも
できる。先述したように在来のコリメーターアセンブリ
１２２が，ウェーハ１２０とターゲット１１６との間に
配置されている。バッキング磁石アセンブリ１２４が，
ターゲット１１６の周囲に配置されている。ここでの主
な違いは，好適にはアルゴン（またはＴｉＮの膜を覆う
ことが所望される場合にはアルゴン／窒素化合物）から
成り，調節バルブ１３０を通してスパッタチェンバ１０
０の真空エンベロープ１２８に連結されたバッファガス
供給１２６が，真空エンベロープ１２８へと放出された
ガス１３２の流れを，コリメーターアセンブリ１２２と
ターゲット１１６との間に向かわせるための，直接プラ
ズマガス注入手段を備えていることである。この方法
で，スパッタチェンバ１００へと導かれたガスは，プラ
ズマを受けるために直接的に使用することのできるプラ
ズマ放電領域１３４（プラズマ生成領域）に，不必要な
全体のシステムの圧力の増加なしに，正確に向かわされ
る。この分野で知られている従来技術のデバイスは，バ
ッファガスを，プラズマ生成領域１３４から遮蔽された
領域へと放出する。これは，最も高い圧力が自然にガス
入口に近接し，プラズマ生成領域からは離れるようにさ
せる，チェンバを横断する圧力勾配を生じる。本発明も
また，ガス圧力勾配を生じるが，これは，ガス入口をガ
スの流れを遮る遮蔽によってプラズマ生成領域から離す
ことをせず，プラズマ生成領域（つまり，ガス入口であ
る１３０付近）内およびプラズマ生成領域付近を最も高
い圧力にし，真空ポンプ出口である１０４に向け圧力を
下げていくことによるものである。この結果，圧力勾配
形成により，プラズマ生成領域において特定の所望され
るガス圧力のために，入口がプラズマ生成領域から遠
く，および／またはプラズマ生成領域から遮蔽されたと
きに求められるよりも，入口がプラズマ生成領域に近接
しているときに，より低いガス圧力が求められる。
【００４５】図７（図６を反対にした図）に示した本発
明の好適実施例において，暗部リング１３５と呼ばれる
部分が，ターゲットアセンブリ１１４のためのシートを
提供し，溝１３６内にバッキング磁石アセンブリ１２４
およびアルミニウムバッキングリング１３８を保持す
る。暗部リング１３５は，コリメータアセンブリとスパ
ッタターゲットとの間に配置される。バルブ１３０は，
暗部リング１３５において，開口部１４０に連結されて
おり，ガスを直接にプラズマ生成領域１３４へ供給す
る。（暗部リング１３５は）一つまたは二つ以上の開口
部１４０を，所望するだけ備えることができる。ここで
は，一つの開口部１４０が好適である。（暗部リング１
３５は）バッキング磁石アセンブリ１２４の垂直位置を
所望するだけ上げたりまたは下げたりして調節するため
に，スペーサーリング（図示せず）を含むことができ
る。マグネトロンアセンブリ１４２が，ターゲットアセ
ンブリ１１４の後ろに回転する。
明の好適実施例において，暗部リング１３５と呼ばれる
部分が，ターゲットアセンブリ１１４のためのシートを
提供し，溝１３６内にバッキング磁石アセンブリ１２４
およびアルミニウムバッキングリング１３８を保持す
る。暗部リング１３５は，コリメータアセンブリとスパ
ッタターゲットとの間に配置される。バルブ１３０は，
暗部リング１３５において，開口部１４０に連結されて
おり，ガスを直接にプラズマ生成領域１３４へ供給す
る。（暗部リング１３５は）一つまたは二つ以上の開口
部１４０を，所望するだけ備えることができる。ここで
は，一つの開口部１４０が好適である。（暗部リング１
３５は）バッキング磁石アセンブリ１２４の垂直位置を
所望するだけ上げたりまたは下げたりして調節するため
に，スペーサーリング（図示せず）を含むことができ
る。マグネトロンアセンブリ１４２が，ターゲットアセ
ンブリ１１４の後ろに回転する。
【００４６】図８において，さらに低いマグネトロンス
パッタリングの圧力を可能にするためのもう一つの機構
が示されている。この機構は，周囲状況に所望されるよ
うに，直接プラズマガス注入と共に使用することもでき
るし，単独で使用することもできることは注目しておく
べきことである。図８において示したように，電子電場
放出プローブ１４４がプラズマ生成領域の近接させて配
置されている。プローブ１４４は，在来の限流ＤＣ電源
１４６をもつプラズマチェンバ１００と比較して，約−
１０ＶＤＣから最大で約−１００ＶＤＣでバイアスされ
る。電子は，システム内におけるガス圧力またはイオン
の対応する増加なしに，プローブ１４４のチップから放
出され，プラズマ生成領域１３４に入る。この方法で，
単にシステム内へとさらにガスを送り込む（このガスは
次にイオン化されなくてはならない）ことなしに，壁ま
たはその反対のものへの電子の損失を埋め合わせること
ができる。それによってより低い動作圧が可能となり，
またはより高い圧力でのより安定した動作が同様に可能
になる。一つまたは二つ以上のプローブ１４４は，十分
な電子注入を達成するために使用することができ，注入
率は電源１４６の出力を変化させることによって調節す
ることができる。プローブ１４４は，図７の暗部リング
１３５において，適当な開口部内に適当な絶縁体で取り
付けることができる。
パッタリングの圧力を可能にするためのもう一つの機構
が示されている。この機構は，周囲状況に所望されるよ
うに，直接プラズマガス注入と共に使用することもでき
るし，単独で使用することもできることは注目しておく
べきことである。図８において示したように，電子電場
放出プローブ１４４がプラズマ生成領域の近接させて配
置されている。プローブ１４４は，在来の限流ＤＣ電源
１４６をもつプラズマチェンバ１００と比較して，約−
１０ＶＤＣから最大で約−１００ＶＤＣでバイアスされ
る。電子は，システム内におけるガス圧力またはイオン
の対応する増加なしに，プローブ１４４のチップから放
出され，プラズマ生成領域１３４に入る。この方法で，
単にシステム内へとさらにガスを送り込む（このガスは
次にイオン化されなくてはならない）ことなしに，壁ま
たはその反対のものへの電子の損失を埋め合わせること
ができる。それによってより低い動作圧が可能となり，
またはより高い圧力でのより安定した動作が同様に可能
になる。一つまたは二つ以上のプローブ１４４は，十分
な電子注入を達成するために使用することができ，注入
率は電源１４６の出力を変化させることによって調節す
ることができる。プローブ１４４は，図７の暗部リング
１３５において，適当な開口部内に適当な絶縁体で取り
付けることができる。
【００４７】図９に，図８に示したものと同様の図が示
されている。しかし，図９の実施例の場合においては，
電場放出機構による電子注入の代わりに，電子放出によ
る電子注入が用いられている。ヒーター１４８が，適当
なヒーター電源１５０を備えている。ヒーター１４８に
適当な電力を与えると，ヒーター１４８は，プラズマ生
成領域１３４へと容易に電子を放出する温度まで，エミ
ッタ１５２を加熱する。このような機構は，真空チュー
ブの技術分野では，よく知られているものである。エミ
ッタ１５２は，好適には，トリウムタングステンのよう
な高放出性のある高温物質から成り，ウェーハ基板の汚
染の可能性を最少にするように構成されるべきものであ
る。一つまたは二つ以上の電子エミッタを，所望するだ
け使用することができ，もし所望するならば，いろいろ
なタイプものも混合することができる。
されている。しかし，図９の実施例の場合においては，
電場放出機構による電子注入の代わりに，電子放出によ
る電子注入が用いられている。ヒーター１４８が，適当
なヒーター電源１５０を備えている。ヒーター１４８に
適当な電力を与えると，ヒーター１４８は，プラズマ生
成領域１３４へと容易に電子を放出する温度まで，エミ
ッタ１５２を加熱する。このような機構は，真空チュー
ブの技術分野では，よく知られているものである。エミ
ッタ１５２は，好適には，トリウムタングステンのよう
な高放出性のある高温物質から成り，ウェーハ基板の汚
染の可能性を最少にするように構成されるべきものであ
る。一つまたは二つ以上の電子エミッタを，所望するだ
け使用することができ，もし所望するならば，いろいろ
なタイプものも混合することができる。
【００４８】回転マグネトロン磁石アセンブリ１１０の
永久磁石１１２は，Ｎ極をすべてマグネトロン回転軸線
から離して配置されて示されており，バッキング磁石リ
ングアセンブリ４６の永久磁石は，Ｎ極をすべてマグネ
トロン回転軸線１５４の方に向けて配置されて示されて
いるが，本発明は，すべての永久磁石が１８０度，つま
り反対の極から極へと回転したときも同様に作用するで
あろう。要点は，それぞれの磁石アセンブリによって生
じた磁場が，閉ループマグネトロン磁場線を，マグネト
ロン−スパッタターゲットの最端部から離して内方向に
押すように向かい合っていることである。従って，特許
請求の範囲において，“第一の極のタイプ”という語
は，適宜，Ｎ極またはＳ極を指す。もう一方の磁石の同
じ極のタイプは，“前記第一の極のタイプ”とする。反
対の極のタイプは，“反対の極のタイプ”または“第二
の極のタイプ”とする。
永久磁石１１２は，Ｎ極をすべてマグネトロン回転軸線
から離して配置されて示されており，バッキング磁石リ
ングアセンブリ４６の永久磁石は，Ｎ極をすべてマグネ
トロン回転軸線１５４の方に向けて配置されて示されて
いるが，本発明は，すべての永久磁石が１８０度，つま
り反対の極から極へと回転したときも同様に作用するで
あろう。要点は，それぞれの磁石アセンブリによって生
じた磁場が，閉ループマグネトロン磁場線を，マグネト
ロン−スパッタターゲットの最端部から離して内方向に
押すように向かい合っていることである。従って，特許
請求の範囲において，“第一の極のタイプ”という語
は，適宜，Ｎ極またはＳ極を指す。もう一方の磁石の同
じ極のタイプは，“前記第一の極のタイプ”とする。反
対の極のタイプは，“反対の極のタイプ”または“第二
の極のタイプ”とする。
【００４９】本発明の図示した実施例および用途を示し
て説明してきたが，本発明の思想から逸脱することな
く，先述してきたよりもさらに多くの修正が可能なこと
は，当業者に明らかであろう。従って，本発明は，特許
請求の範囲の範囲内の思想内において限定される。
て説明してきたが，本発明の思想から逸脱することな
く，先述してきたよりもさらに多くの修正が可能なこと
は，当業者に明らかであろう。従って，本発明は，特許
請求の範囲の範囲内の思想内において限定される。
【図１】図１は，上部の基板と溝底部との間に，非常に
均一な厚さの付着した膜を有する，理想的な金属膜付着
の断面図である。
均一な厚さの付着した膜を有する，理想的な金属膜付着
の断面図である。
【図２】図２は，上部の基板と溝底部との間に，低度に
均一な厚さの付着した膜を有する典型的な金属膜付着の
断面図である。
均一な厚さの付着した膜を有する典型的な金属膜付着の
断面図である。
【図３】図３は，バッファガス原子およびコリメータ構
造と相互作用する，スパッタ付着を示している。
造と相互作用する，スパッタ付着を示している。
【図４】図４は，従来技術の，ハート型の回転マグネト
ロンおよびバッキング磁石アセンブリを組み入れた，平
衡マグネトロンスパッタ付着チェンバの概略図である。
ロンおよびバッキング磁石アセンブリを組み入れた，平
衡マグネトロンスパッタ付着チェンバの概略図である。
【図５】図５は，図４におけるマグネトロンスパッタチ
ェンバで使用されたときのバッキング磁石アセンブリの
平面図である。
ェンバで使用されたときのバッキング磁石アセンブリの
平面図である。
【図６】図６は，本発明の好適実施例に従った，平衡マ
グネトロンスパッタ付着チェンバの概略図である。
グネトロンスパッタ付着チェンバの概略図である。
【図７】図７は，本発明の好適実施例に従った，平衡マ
グネトロンスパッタ付着チェンバと共に使用するため
の，暗部リングの断面図である。
グネトロンスパッタ付着チェンバと共に使用するため
の，暗部リングの断面図である。
【図８】図８は，本発明のもう一つの好適実施例に従っ
た，平衡マグネトロンスパッタ付着チェンバの概略図で
ある。
た，平衡マグネトロンスパッタ付着チェンバの概略図で
ある。
【図９】図９は，本発明のさらにもう一つの好適実施例
に従った，平衡マグネトロンスパッタ付着チェンバの概
略図である。
に従った，平衡マグネトロンスパッタ付着チェンバの概
略図である。
１００…スパッタチェンバ １１２…永久磁石 １１４…スパッタターゲットアセンブリ １１８…ウェーハチャック １２０…ウェーハ １３４…プラズマ生成領域 １５４…マグネトロン回転軸線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デニス・コンシ アメリカ合衆国カリフォルニア州サン・マ テオ，レイ ク・ストリート1750
Claims (15)
- 【請求項１】平衡マグネトロンスパッタ付着チェンバ内
の基板上に金属薄膜を付着するための方法であって、 約１．０ミリトールよりも小さいかまたは等しいバッフ
ァガス圧力でマグネトロンスパッタ付着チェンバを動作
する工程、 マグネトロンスパッタ付着チェンバ内においてプラズマ
放電が起きるように、付着させるべき金属から成る皿形
のスパッタターゲットに負の電位を適用する工程、 第一の面において、回転軸線の周りで閉ループ平衡マグ
ネトロンアセンブリを回転させる工程、 前記スパッタターゲット周辺で且つ前記回転軸線の周り
に、前記第一の面に平行な第二の面にほぼ位置するよう
にリング形のバッキング磁石アセンブリを設ける工程、 スパッタされた物質を基板に向け平行化する工程、およ
び電子を、前記スパッタターゲットに近接したプラズマ
生成領域の付近で、そこに向け且つプラズマ放電内に注
入する工程、から成り、 前記マグネトロンアセンブリは複数の永久マグネトロン
磁石を有し、前記マグネトロン磁石のそれぞれは、前記
第一の面に対して実質的に平行に向けられるＮ−Ｓ極の
軸線を有し、前記マグネトロン磁石の全部は、その第一
の極のタイプが前記回転軸線から外方向に向かうように
配置され、 前記バッキング磁石アセンブリは複数の永久バッキング
磁石を有し、前記バッキング磁石のそれぞれは、前記第
二の面に対して実質的に平行に向けられるＮ−Ｓ極の軸
線を有し、前記バッキング磁石の全部は、前記第一の極
のタイプが前記回転軸線へと内方向に向かうように向け
られる、ところの付着方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の方法であって，前記注入
工程は，電子を前記プラズマ放電内に向け放出するよう
に，電子磁場放出プローブを前記第二の面に近接させて
配置し，前記プローブをバイアスすることによって達成
される，ところの方法。 - 【請求項３】請求項１に記載の方法であって，前記注入
工程は，電子を前記プラズマ放電内に向け放出するよう
に，電子放出源を前記第二の面に近接させて配置し，前
記プローブをバイアスすることによって達成される，と
ころの方法。 - 【請求項４】請求項３に記載の方法であって，前記放出
源は，トリウムタングステンから成る，ところの方法。 - 【請求項５】平衡マグネトロンスパッタ付着チェンバ内
の基板上に金属薄膜を付着するための方法であって、 約１．０ミリトールよりも小さいかまたは等しいバッフ
ァガス圧力でマグネトロンスパッタ付着チェンバを動作
する工程、 マグネトロンスパッタ付着チェンバ内においてプラズマ
放電が起きるように、付着させるべき金属から成る皿形
のスパッタターゲットに負の電位を適用する工程、 第一の面において、回転軸線の周りで閉ループ平衡マグ
ネトロンアセンブリを回転させる工程、 前記スパッタターゲット周辺で且つ前記回転軸線の周り
に、前記第一の面に平行な第二の面にほぼ位置するよう
にリング形のバッキング磁石アセンブリを設ける工程、 スパッタされた物質を基板に向け平行化する工程、およ
びバッファガスを、前記スパッタターゲットの付近で，
プラズマ放電内に向け注入する工程、から成り、 前記マグネトロンアセンブリは複数の永久マグネトロン
磁石を有し、前記マグネトロン磁石のそれぞれは、前記
第一の面に対して実質的に平行に向けられるＮ−Ｓ極の
軸線を有し、前記マグネトロン磁石の全部は、その第一
の極のタイプが前記回転軸線から外方向に向かうように
配置され、 前記バッキング磁石アセンブリは複数の永久バッキング
磁石を有し、前記バッキング磁石のそれぞれは、前記第
二の面に対して実質的に平行に向けられるＮ−Ｓ極の軸
線を有し、前記バッキング磁石の全部は、前記第一の極
のタイプが前記回転軸線へと内方向に向かうように向け
られる、ところの付着方法。 - 【請求項６】請求項５に記載の方法であって，前記バッ
ファガスはアルゴンである，ところの方法。 - 【請求項７】平衡マグネトロンスパッタ付着チェンバ内
の基板上に金属薄膜を付着するための方法であって、 約１．０ミリトールよりも小さいかまたは等しいバッフ
ァガス圧力でマグネトロンスパッタ付着チェンバを動作
する工程、 マグネトロンスパッタ付着チェンバ内においてプラズマ
放電が起きるように、付着させるべき金属から成る皿形
のスパッタターゲットに負の電位を適用する工程、 第一の面において、回転軸線の周りで閉ループ平衡マグ
ネトロンアセンブリを回転させる工程、 前記スパッタターゲット周辺で且つ前記回転軸線の周り
に、前記第一の面に平行な第二の面にほぼ位置するよう
にリング形のバッキング磁石アセンブリを設ける工程、 スパッタされた物質を基板に向け平行化する工程、およ
びバッファガスを、前記スパッタターゲットの付近で，
プラズマ放電内に向け注入する工程、および電子を、前
記スパッタターゲットの付近で，プラズマ放電内に向け
注入する工程、から成り、 前記マグネトロンアセンブリは複数の永久マグネトロン
磁石を有し、前記マグネトロン磁石のそれぞれは、前記
第一の面に対して実質的に平行に向けられるＮ−Ｓ極の
軸線を有し、前記マグネトロン磁石の全部は、その第一
の極のタイプが前記回転軸線から外方向に向かうように
配置され、 前記バッキング磁石アセンブリは複数の永久バッキング
磁石を有し、前記バッキング磁石のそれぞれは、前記第
二の面に対して実質的に平行に向けられるＮ−Ｓ極の軸
線を有し、前記バッキング磁石の全部は、前記第一の極
のタイプが前記回転軸線へと内方向に向かうように向け
られる、ところの付着方法。 - 【請求項８】マグネトロンスパッタ装置であって，真空
エンベロープ，金属から形成され，ほぼ第一の面に配置
された，皿形スパッタターゲット，前記スパッタターゲ
ットを電気的にバイアスし，前記スパッタターゲットの
周囲にプラズマ放電を起こすための第一の手段，基板，
前記第一の面に平行な第二の面に，回転軸線の周りを回
転するように配置された閉ループ回転平衡マグネトロ
ン，前記スパッタターゲット周辺および前記回転軸線の
周りに，実質的に前記第一の面に平行な第三の面にほぼ
配置されたリング形のバッキング磁石アセンブリ,前記
スパッタターゲットと前記基板との間に配置された平行
化フィルター，およびマグネトロンスパッタ装置が動作
している間に，バッファガスを前記プラズマ放電に向け
直接に注入するための手段，から成り，前記マグネトロ
ンは複数の永久マグネトロン磁石を含み、前記マグネト
ロン磁石のそれぞれは、前記第二の面に対して実質的に
平行に向けられるＮ−Ｓ極の軸線を有し、前記マグネト
ロン磁石の全部は、その第一の極のタイプが前記回転軸
線から外方向に向かうように配置され、 前記バッキング磁石アセンブリは，複数の永久バッキン
グ磁石を有し、前記バッキング磁石のそれぞれは、前記
第三の面に対して実質的に平行に向けられるＮ−Ｓ極の
軸線を有し、前記バッキング磁石の全部は、前記第一の
極のタイプが前記回転軸線へと内方向に向かうように向
けられる、ところの装置。 - 【請求項９】マグネトロンスパッタ装置であって，真空
エンベロープ，金属から形成され，ほぼ第一の面に配置
された，皿形スパッタターゲット，前記スパッタターゲ
ットを電気的にバイアスし，前記スパッタターゲットの
周囲にプラズマ放電を起こすための第一の手段，基板，
前記第一の面に平行な第二の面に，回転軸線の周りを回
転するように配置された閉ループ回転平衡マグネトロ
ン，前記スパッタターゲット周辺および前記回転軸線の
周りに，実質的に前記第一の面に平行な第三の面にほぼ
配置されたリング形のバッキング磁石アセンブリ,前記
スパッタターゲットと前記基板との間に配置された平行
化フィルター，およびマグネトロンスパッタ装置が動作
している間に，電子を前記プラズマ放電に向け直接に注
入するための手段，から成り，前記マグネトロンは複数
の永久マグネトロン磁石を含み、前記マグネトロン磁石
のそれぞれは、前記第二の面に対して実質的に平行に向
けられるＮ−Ｓ極の軸線を有し、前記マグネトロン磁石
の全部は、その第一の極のタイプが前記回転軸線から外
方向に向かうように配置され、 前記バッキング磁石アセンブリは，複数の永久バッキン
グ磁石を有し、前記バッキング磁石のそれぞれは、前記
第三の面に対して実質的に平行に向けられるＮ−Ｓ極の
軸線を有し、前記バッキング磁石の全部は、前記第一の
極のタイプが前記回転軸線へと内方向に向かうように向
けられる、ところの装置。 - 【請求項１０】請求項９に記載の装置であって，電子を
注入するための前記手段は，前記スパッタターゲットに
近接させて配置された，電子磁場放出プローブを含む，
ところの装置。 - 【請求項１１】請求項９に記載の装置であって，電子を
注入するための前記手段は，前記スパッタターゲットに
近接させて配置された，電子放出源を含む，ところの装
置。 - 【請求項１２】請求項１０に記載の装置であって，さら
に，マグネトロンスパッタ装置が動作している間に，バ
ッファガスを前記プラズマ放電に向け直接に注入するた
めの手段を含む，ところの装置。 - 【請求項１３】請求項１１に記載の装置であって，さら
に，マグネトロンスパッタ装置が動作している間に，バ
ッファガスを前記プラズマ放電に向け直接に注入するた
めの手段を含む，ところの装置。 - 【請求項１４】マグネトロンスパッタ装置であって，真
空エンベロープ，金属から形成され，ほぼ第一の面に配
置された，皿形スパッタターゲット，前記スパッタター
ゲットを電気的にバイアスし，前記スパッタターゲット
の近傍にプラズマ放電を起こすための第一の手段，前記
スパッタターゲットから離して配置された基板，前記第
一の面に平行な第二の面に，回転軸線の周りを回転する
ようにほぼ配置された閉ループ回転平衡マグネトロン，
前記スパッタターゲット周辺および前記回転軸線の周り
に，実質的に前記第一の面に平行な第三の面にほぼ配置
されたリング形のバッキング磁石アセンブリ,前記スパ
ッタターゲットと前記基板との間に配置された平行化フ
ィルター，前記スパッタターゲットと前記基板との間に
配置され，バッファガス源および少なくとも一つのバッ
ファガス排出口が設けられた暗部リング，およびマグネ
トロンスパッタ装置が動作している間に，バッファガス
を前記ガス排出口から前記プラズマ放電に向け直接に注
入するための手段，から成り，前記マグネトロンは複数
の永久マグネトロン磁石を含み、前記マグネトロン磁石
のそれぞれは、前記第二の面に対して実質的に平行に向
けられるＮ−Ｓ極の軸線を有し、前記マグネトロン磁石
の全部は、その第一の極のタイプが前記回転軸線から外
方向に向かうように配置され、 前記バッキング磁石アセンブリは，複数の永久バッキン
グ磁石を有し、前記バッキング磁石のそれぞれは、前記
第三の面に対して実質的に平行に向けられるＮ−Ｓ極の
軸線を有し、前記バッキング磁石の全部は、前記第一の
極のタイプが前記回転軸線へと内方向に向かうように向
けられ、 前記暗部リングは，前記排出口が前記暗部リングの中央
軸線へとほぼ向かっている，ところの装置。 - 【請求項１５】マグネトロンスパッタ装置であって，真
空エンベロープ，金属から形成され，ほぼ第一の面に配
置された，皿形スパッタターゲット，前記スパッタター
ゲットを電気的にバイアスし，前記スパッタターゲット
の近傍にプラズマ放電を起こすための第一の手段，前記
スパッタターゲットから離して配置された基板，前記第
一の面に平行な第二の面に，回転軸線の周りを回転する
ようにほぼ配置された閉ループ回転平衡マグネトロン，
前記スパッタターゲット周辺および前記回転軸線の周り
に，実質的に前記第一の面に平行な第三の面にほぼ配置
されたリング形のバッキング磁石アセンブリ,前記スパ
ッタターゲットと前記基板との間に配置された平行化フ
ィルター，および前記スパッタターゲットと前記基板と
の間に配置され，電子放出源が設けられた暗部リング，
から成り，前記マグネトロンは複数の永久マグネトロン
磁石を含み、前記マグネトロン磁石のそれぞれは、前記
第二の面に対して実質的に平行に向けられるＮ−Ｓ極の
軸線を有し、前記マグネトロン磁石の全部は、その第一
の極のタイプが前記回転軸線から外方向に向かうように
配置され、 前記バッキング磁石アセンブリは，複数の永久バッキン
グ磁石を有し、前記バッキング磁石のそれぞれは、前記
第三の面に対して実質的に平行に向けられるＮ−Ｓ極の
軸線を有し、前記バッキング磁石の全部は、前記第一の
極のタイプが前記回転軸線へと内方向に向かうように向
けられ、 前記暗部リングは，前記電子放出源が電子の流れをほぼ
前記暗部リングの中央軸線へと方向付けることができ
る，ところの装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/592,909 US5702573A (en) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | Method and apparatus for improved low pressure collimated magnetron sputter deposition of metal films |
| US592909 | 1996-01-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09241841A true JPH09241841A (ja) | 1997-09-16 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9028255A Pending JPH09241841A (ja) | 1996-01-29 | 1997-01-29 | 低圧の平行化した金属膜のマグネトロンスパッタ付着 のための改良された装置および方法 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JPH09241841A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5953827A (en) * | 1997-11-05 | 1999-09-21 | Applied Materials, Inc. | Magnetron with cooling system for process chamber of processing system |
| US6362097B1 (en) * | 1998-07-14 | 2002-03-26 | Applied Komatsu Technlology, Inc. | Collimated sputtering of semiconductor and other films |
| US6592728B1 (en) * | 1998-08-04 | 2003-07-15 | Veeco-Cvc, Inc. | Dual collimated deposition apparatus and method of use |
| US6255215B1 (en) * | 1998-10-20 | 2001-07-03 | Advanced Micro Services | Semiconductor device having silicide layers formed using a collimated metal layer |
| US6352626B1 (en) | 1999-04-19 | 2002-03-05 | Von Zweck Heimart | Sputter ion source for boron and other targets |
| US6207026B1 (en) | 1999-10-13 | 2001-03-27 | Applied Materials, Inc. | Magnetron with cooling system for substrate processing system |
| US6342132B1 (en) | 1999-10-29 | 2002-01-29 | International Business Machines Corporation | Method of controlling gas density in an ionized physical vapor deposition apparatus |
| US6342134B1 (en) * | 2000-02-11 | 2002-01-29 | Agere Systems Guardian Corp. | Method for producing piezoelectric films with rotating magnetron sputtering system |
| WO2002011176A1 (en) * | 2000-07-27 | 2002-02-07 | Trikon Holdings Limited | Magnetron sputtering |
| US7931787B2 (en) * | 2002-02-26 | 2011-04-26 | Donald Bennett Hilliard | Electron-assisted deposition process and apparatus |
| US6765216B2 (en) * | 2002-03-04 | 2004-07-20 | Atomic Hydrogen Technologies Ltd. | Method and apparatus for producing atomic flows of molecular gases |
| WO2004017356A2 (en) * | 2002-08-16 | 2004-02-26 | The Regents Of The University Of California | Process and apparatus for pulsed dc magnetron reactive sputtering of thin film coatings on large substrates using smaller sputter cathodes |
| US6896773B2 (en) * | 2002-11-14 | 2005-05-24 | Zond, Inc. | High deposition rate sputtering |
| US9123508B2 (en) | 2004-02-22 | 2015-09-01 | Zond, Llc | Apparatus and method for sputtering hard coatings |
| WO2006102182A2 (en) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Applied Materials, Inc. | Process for electroless copper deposition |
| US7651934B2 (en) * | 2005-03-18 | 2010-01-26 | Applied Materials, Inc. | Process for electroless copper deposition |
| US20060236931A1 (en) * | 2005-04-25 | 2006-10-26 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Tilted Plasma Doping |
| WO2009079358A1 (en) * | 2007-12-14 | 2009-06-25 | The Regents Of The University Of California | Very low pressure high power impulse triggered magnetron sputtering |
| CN104928635B (zh) * | 2014-03-21 | 2017-12-19 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 磁控溅射腔室及磁控溅射设备 |
| US10157733B2 (en) | 2016-01-29 | 2018-12-18 | Applied Materials, Inc. | Methods for igniting a plasma in a substrate processing chamber |
| USD858468S1 (en) * | 2018-03-16 | 2019-09-03 | Applied Materials, Inc. | Collimator for a physical vapor deposition chamber |
| USD859333S1 (en) * | 2018-03-16 | 2019-09-10 | Applied Materials, Inc. | Collimator for a physical vapor deposition chamber |
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Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2324755A1 (fr) * | 1975-09-19 | 1977-04-15 | Anvar | Dispositif de pulverisation cathodique de grande vitesse de depot |
| US4155825A (en) * | 1977-05-02 | 1979-05-22 | Fournier Paul R | Integrated sputtering apparatus and method |
| US4175029A (en) * | 1978-03-16 | 1979-11-20 | Dmitriev Jury A | Apparatus for ion plasma coating of articles |
| US4588490A (en) * | 1985-05-22 | 1986-05-13 | International Business Machines Corporation | Hollow cathode enhanced magnetron sputter device |
| US4995958A (en) * | 1989-05-22 | 1991-02-26 | Varian Associates, Inc. | Sputtering apparatus with a rotating magnet array having a geometry for specified target erosion profile |
| US5108569A (en) * | 1989-11-30 | 1992-04-28 | Applied Materials, Inc. | Process and apparatus for forming stoichiometric layer of a metal compound by closed loop voltage controlled reactive sputtering |
| US5252194A (en) * | 1990-01-26 | 1993-10-12 | Varian Associates, Inc. | Rotating sputtering apparatus for selected erosion |
| EP0439360A3 (en) | 1990-01-26 | 1992-01-15 | Varian Associates, Inc. | Rotating sputtering apparatus for selected erosion |
| EP0440377B1 (en) | 1990-01-29 | 1998-03-18 | Varian Associates, Inc. | Collimated deposition apparatus and method |
| US5194131A (en) * | 1991-08-16 | 1993-03-16 | Varian Associates, Inc. | Apparatus and method for multiple ring sputtering from a single target |
| TW271490B (ja) * | 1993-05-05 | 1996-03-01 | Varian Associates |
-
1996
- 1996-01-29 US US08/592,909 patent/US5702573A/en not_active Expired - Fee Related
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