JPH11100668A - 持続セルフスパッタリングリアクタ内のウェーハバイアスリング - Google Patents
持続セルフスパッタリングリアクタ内のウェーハバイアスリングInfo
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- JPH11100668A JPH11100668A JP10176509A JP17650998A JPH11100668A JP H11100668 A JPH11100668 A JP H11100668A JP 10176509 A JP10176509 A JP 10176509A JP 17650998 A JP17650998 A JP 17650998A JP H11100668 A JPH11100668 A JP H11100668A
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
-
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- H01J37/3405—Magnetron sputtering
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ターゲットからスパッタリングされる原子種
が、アルゴンのような作動ガスの必要なしにプラズマを
自己持続できるよう適用される、スパッタリングとして
も知られる物理的気相堆積（ＰＶＤ）用プラズマリアク
タを得る。 【解決手段】 本発明の方法は、銅のスパッタリングに
特に有益である。本発明によれば、ウェーハの周囲の配
置されその上に出るバイアスリングが電気的にバイアス
されてプラズマ電位を制御し、ひいてはウェーハにスパ
ッタ堆積されるイオンのエネルギーと方向性を制御す
る。バイアスリングは、ウェーハの上の選択された高さ
に配置される独立したバイアス要素であるか、またはウ
ェーハをペデスタルに締付けるが、ウェーハ及びペデス
タルと電気的に絶縁されたバイアス表面を有する締付リ
ングである。
が、アルゴンのような作動ガスの必要なしにプラズマを
自己持続できるよう適用される、スパッタリングとして
も知られる物理的気相堆積（ＰＶＤ）用プラズマリアク
タを得る。 【解決手段】 本発明の方法は、銅のスパッタリングに
特に有益である。本発明によれば、ウェーハの周囲の配
置されその上に出るバイアスリングが電気的にバイアス
されてプラズマ電位を制御し、ひいてはウェーハにスパ
ッタ堆積されるイオンのエネルギーと方向性を制御す
る。バイアスリングは、ウェーハの上の選択された高さ
に配置される独立したバイアス要素であるか、またはウ
ェーハをペデスタルに締付けるが、ウェーハ及びペデス
タルと電気的に絶縁されたバイアス表面を有する締付リ
ングである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に半導体集積
回路のようなワークピースのプラズマ処理に関する。詳
細には、本発明は持続セルフスパッタリングによる物理
的気相堆積（ＰＶＤ）に関する。
回路のようなワークピースのプラズマ処理に関する。詳
細には、本発明は持続セルフスパッタリングによる物理
的気相堆積（ＰＶＤ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】最新の半導体集積回路における重要な部
分には、活性（active）半導体領域に接触しかつそれら
を相互接続するために使用される１つ以上の金属層を必
要とし、この活性半導体領域自体は普通結晶シリコン基
板中に形成された明瞭なウエルに存在している。少数の
トランジスタまたはメモリ・コンデンサといった半導体
素子を半導体層内で相互接続することも可能ではある
が、多数接続される素子の構成がますます複雑になるた
め、すぐに別の相互接続層が必要になる。通常、内部に
形成されたトランジスタやコンデンサを有する活性シリ
コン層は、例えば二酸化シリコンといった誘電体層で覆
われる。コンタクトホールは、誘電体層を通じてシリコ
ン素子の特定の接触領域までエッチングされる。金属が
コンタクトホールに充填され、かつ誘電体層の上部に堆
積されて、シリコンコンタクトと他の電気的接点との間
の水平方向の相互接続が形成される。こうした処理が金
属化と呼ばれる。
分には、活性（active）半導体領域に接触しかつそれら
を相互接続するために使用される１つ以上の金属層を必
要とし、この活性半導体領域自体は普通結晶シリコン基
板中に形成された明瞭なウエルに存在している。少数の
トランジスタまたはメモリ・コンデンサといった半導体
素子を半導体層内で相互接続することも可能ではある
が、多数接続される素子の構成がますます複雑になるた
め、すぐに別の相互接続層が必要になる。通常、内部に
形成されたトランジスタやコンデンサを有する活性シリ
コン層は、例えば二酸化シリコンといった誘電体層で覆
われる。コンタクトホールは、誘電体層を通じてシリコ
ン素子の特定の接触領域までエッチングされる。金属が
コンタクトホールに充填され、かつ誘電体層の上部に堆
積されて、シリコンコンタクトと他の電気的接点との間
の水平方向の相互接続が形成される。こうした処理が金
属化と呼ばれる。
【０００３】小さな容量の簡単な集積回路の場合、単一
層の金属化で十分である。しかし、稠密なメモリ・チッ
プや特に複雑な論理素子では、単一層では活性領域間の
必要な層の相互接続を提供しないため、金属化の付加的
な層が必要となる。前段階に金属化された水平方向の相
互接続の上に別の層の誘電体を堆積し、誘電体を通じ
て、ここではバイアと呼ばれるホール（hole）をエッチ
ングし、金属でバイアを充填し追加誘電体層を覆い、追
加誘電体の上に追加配線層として金属層を形成する処理
を繰り返すことによって、追加の金属化層が達成され
る。例えば第５世代のマイクロプロセッサといったごく
最新の論理素子は、５つかそれ以上の金属化層を有して
いる。
層の金属化で十分である。しかし、稠密なメモリ・チッ
プや特に複雑な論理素子では、単一層では活性領域間の
必要な層の相互接続を提供しないため、金属化の付加的
な層が必要となる。前段階に金属化された水平方向の相
互接続の上に別の層の誘電体を堆積し、誘電体を通じ
て、ここではバイアと呼ばれるホール（hole）をエッチ
ングし、金属でバイアを充填し追加誘電体層を覆い、追
加誘電体の上に追加配線層として金属層を形成する処理
を繰り返すことによって、追加の金属化層が達成され
る。例えば第５世代のマイクロプロセッサといったごく
最新の論理素子は、５つかそれ以上の金属化層を有して
いる。
【０００４】従来、金属化層は、アルミニウムまたは、
最大数パーセントの銅及びシリコンといった合金元素を
加えたアルミニウム基合金から構成されていた。金属化
堆積は通常、スパッタリングとしても知られる物理的気
相堆積（ＰＶＤ）によって達成された。従来のＰＶＤリ
アクタ（reactor）１０は、図１の断面図で概略的に例
示されているが、この例示は、カリフォルニア州サンタ
クララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎ
ｃ．から入手可能な「Ｅｎｄｕｒａ」 ＰＶＤリアクタ
に基づいている。リアクタ１０には、加熱器ペデスタル
１８の上に保持されたウェーハ１６にスパッタ堆積され
る材料からなる、ＰＶＤターゲット１４を密閉した真空
チャンバ１２を含む。チャンバ内に保持された遮蔽体２
０は、チャンバ内壁１２をスパッタされた材料から保護
し、アノード接地面を提供する。選択可能な直流電源２
２は、遮蔽体２０に対してターゲットに約−６００ＶＤ
Ｃの負のバイアスをかける。従来、ペデスタル１８およ
びひいてはウェーハ１６は、電気的浮動状態に置かれて
いる。
最大数パーセントの銅及びシリコンといった合金元素を
加えたアルミニウム基合金から構成されていた。金属化
堆積は通常、スパッタリングとしても知られる物理的気
相堆積（ＰＶＤ）によって達成された。従来のＰＶＤリ
アクタ（reactor）１０は、図１の断面図で概略的に例
示されているが、この例示は、カリフォルニア州サンタ
クララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎ
ｃ．から入手可能な「Ｅｎｄｕｒａ」 ＰＶＤリアクタ
に基づいている。リアクタ１０には、加熱器ペデスタル
１８の上に保持されたウェーハ１６にスパッタ堆積され
る材料からなる、ＰＶＤターゲット１４を密閉した真空
チャンバ１２を含む。チャンバ内に保持された遮蔽体２
０は、チャンバ内壁１２をスパッタされた材料から保護
し、アノード接地面を提供する。選択可能な直流電源２
２は、遮蔽体２０に対してターゲットに約−６００ＶＤ
Ｃの負のバイアスをかける。従来、ペデスタル１８およ
びひいてはウェーハ１６は、電気的浮動状態に置かれて
いる。
【０００５】通常、化学的に不活性なアルゴンであるス
パッタリング作動ガス（working gas）のガス源２４
は、質量流量制御装置（mass flow cpntroller）２６を
通じて作動ガスをチャンバに供給する。真空システム２
８は、チャンバを低圧に維持する。チャンバは、約１０
-7トル（Torr）またはそれより低いベース圧力に保持す
ることができるが、作動ガスの圧力は,通常約１〜１０
００ｍトル（mTorr）の間に維持される。コンピュータ
制御装置３０は、直流電源２２と質量流量制御装置２６
を含むリアクタを制御する。
パッタリング作動ガス（working gas）のガス源２４
は、質量流量制御装置（mass flow cpntroller）２６を
通じて作動ガスをチャンバに供給する。真空システム２
８は、チャンバを低圧に維持する。チャンバは、約１０
-7トル（Torr）またはそれより低いベース圧力に保持す
ることができるが、作動ガスの圧力は,通常約１〜１０
００ｍトル（mTorr）の間に維持される。コンピュータ
制御装置３０は、直流電源２２と質量流量制御装置２６
を含むリアクタを制御する。
【０００６】アルゴンがチャンバ内に導入されると、直
流電源がアルゴンをプラズマに変え、正に帯電したアル
ゴンイオンが負に帯電したターゲット１４に引きつけら
れる。イオンはかなりのエネルギーでターゲット１４に
衝突し、ターゲットの原子または原子のクラスタがター
ゲット１４からスパッタリングされるようにする。一部
のターゲット粒子は、ウェーハ１６に衝突してその上に
堆積し、それによってターゲット材料の膜が形成され
る。
流電源がアルゴンをプラズマに変え、正に帯電したアル
ゴンイオンが負に帯電したターゲット１４に引きつけら
れる。イオンはかなりのエネルギーでターゲット１４に
衝突し、ターゲットの原子または原子のクラスタがター
ゲット１４からスパッタリングされるようにする。一部
のターゲット粒子は、ウェーハ１６に衝突してその上に
堆積し、それによってターゲット材料の膜が形成され
る。
【０００７】有効なスパッタリングを提供するために、
マグネトロン３２がターゲット１４の背面に配置され
る。マグネトロン３２は、対向する磁石３４、３６を有
し、チャンバ内の磁石３４、３６の近傍に磁界を発生す
る。この磁界は電子を捕らえ、電荷的中性のために、イ
オン密度も増大し、マグネトロン３２に隣接したチャン
バ内に高密度プラズマ領域３８を形成する。
マグネトロン３２がターゲット１４の背面に配置され
る。マグネトロン３２は、対向する磁石３４、３６を有
し、チャンバ内の磁石３４、３６の近傍に磁界を発生す
る。この磁界は電子を捕らえ、電荷的中性のために、イ
オン密度も増大し、マグネトロン３２に隣接したチャン
バ内に高密度プラズマ領域３８を形成する。
【０００８】集積回路が絶えず小型化されているため、
金属化への要求が増大した。現在では、アルミニウム金
属化は銅金属化によって置き換えられるべきだと考える
者が多い。Ｍｕｒａｒｋａ他は、「ＵＬＳＩ用銅金属化
とその将来（“Copper metallization for ULSI and be
yond"）」、半導体及び材料科学評論（Critical Review
s in Solid State and Materials Science）、第１０
巻、第２号、１９９５年、８７〜１２４ページにおい
て、銅金属化に関する包括的な概説文献を提供してい
る。銅は多くの利点を提供する。その体積抵抗率は、純
粋な材料の場合１．６７μΩ−ｃｍ対２．７μΩ−ｃｍ
とアルミニウムより小さく、抵抗率が減少することは、
金属化相互接続の幅と厚さが絶えず減少しているため大
きな利点を提供する。さらに、アルミニウム金属化に伴
って常に存在する問題は、電気的移動（electromigrati
on）と呼ばれる過程で、アルミニウム相互接続内のアル
ミニウム原子が高い電流密度を帯び、特にホットスポッ
トから離れる方向に、相互接続に沿って移動する傾向で
ある。過度の量のこうした移動は、アルミニウム相互接
続を破損し集積回路を破壊する。銅基合金は、かなり低
い水準の電気的移動を示す。
金属化への要求が増大した。現在では、アルミニウム金
属化は銅金属化によって置き換えられるべきだと考える
者が多い。Ｍｕｒａｒｋａ他は、「ＵＬＳＩ用銅金属化
とその将来（“Copper metallization for ULSI and be
yond"）」、半導体及び材料科学評論（Critical Review
s in Solid State and Materials Science）、第１０
巻、第２号、１９９５年、８７〜１２４ページにおい
て、銅金属化に関する包括的な概説文献を提供してい
る。銅は多くの利点を提供する。その体積抵抗率は、純
粋な材料の場合１．６７μΩ−ｃｍ対２．７μΩ−ｃｍ
とアルミニウムより小さく、抵抗率が減少することは、
金属化相互接続の幅と厚さが絶えず減少しているため大
きな利点を提供する。さらに、アルミニウム金属化に伴
って常に存在する問題は、電気的移動（electromigrati
on）と呼ばれる過程で、アルミニウム相互接続内のアル
ミニウム原子が高い電流密度を帯び、特にホットスポッ
トから離れる方向に、相互接続に沿って移動する傾向で
ある。過度の量のこうした移動は、アルミニウム相互接
続を破損し集積回路を破壊する。銅基合金は、かなり低
い水準の電気的移動を示す。
【０００９】銅金属化は立証されていない技術であり、
従来のアルミニウム金属化では経験されていない困難を
伴うことが認識されている。しかし、アルミニウム金属
化に固有の問題を回避する方法を提供しうるものであ
る。
従来のアルミニウム金属化では経験されていない困難を
伴うことが認識されている。しかし、アルミニウム金属
化に固有の問題を回避する方法を提供しうるものであ
る。
【００１０】従来のスパッタリングに固有の問題の１つ
は、それがかなり高圧の、アルゴンのような不活性作動
ガス中で行われる点である。しかしアルゴン環境は、２
つの問題を提示する。第１に、アルゴンイオンがある程
度基板に堆積され、スパッタ堆積されたアルミニウムに
組み込まれることが避けられないことである。この普通
不活性なアルゴンイオンの影響は正確には知られていな
いが、スパッタ堆積されたアルミニウムの導電率を５０
％低下させると推定されている。
は、それがかなり高圧の、アルゴンのような不活性作動
ガス中で行われる点である。しかしアルゴン環境は、２
つの問題を提示する。第１に、アルゴンイオンがある程
度基板に堆積され、スパッタ堆積されたアルミニウムに
組み込まれることが避けられないことである。この普通
不活性なアルゴンイオンの影響は正確には知られていな
いが、スパッタ堆積されたアルミニウムの導電率を５０
％低下させると推定されている。
【００１１】ホール（holes）を埋めるスパッタリング
は、ターゲットから弾道上を初めの進路から散乱せず
に、ターゲットからウェーハに移動するスパッタリング
粒子に少なくとも部分的に依存している。スパッタリン
グ粒子は、弾道によってウェーハの表面にほぼ垂直にウ
ェーハに達するので、どんな開口にも深く浸透する。し
かし、通常のスパッタリング処理は、１〜１００ｍトル
のアルゴン環境で行われる。こうした高い圧力は、アル
ミニウムのスパッタリング粒子がアルゴン原子と衝突
し、その弾道経路から逸れるかなりの可能性があること
を意味する。従って、深いバイアの場合、低圧スパッタ
リングは良好なホールの充填を提供すると考えられる。
しかし、低圧力は一般に低堆積率と同一視されるので、
圧力を低減することは良好な方向性のために好ましい方
法ではない。さらに、図１の普通の構成では、プラズマ
を維持するために約０．２ｍトルの最低圧力が必要であ
る。
は、ターゲットから弾道上を初めの進路から散乱せず
に、ターゲットからウェーハに移動するスパッタリング
粒子に少なくとも部分的に依存している。スパッタリン
グ粒子は、弾道によってウェーハの表面にほぼ垂直にウ
ェーハに達するので、どんな開口にも深く浸透する。し
かし、通常のスパッタリング処理は、１〜１００ｍトル
のアルゴン環境で行われる。こうした高い圧力は、アル
ミニウムのスパッタリング粒子がアルゴン原子と衝突
し、その弾道経路から逸れるかなりの可能性があること
を意味する。従って、深いバイアの場合、低圧スパッタ
リングは良好なホールの充填を提供すると考えられる。
しかし、低圧力は一般に低堆積率と同一視されるので、
圧力を低減することは良好な方向性のために好ましい方
法ではない。さらに、図１の普通の構成では、プラズマ
を維持するために約０．２ｍトルの最低圧力が必要であ
る。
【００１２】高密度プラズマ（ＨＤＰ,high-density pl
asma）スパッタリングリアクタは、意欲的に開発され商
品化が近づいている。ＨＤＰスパッタリングの利点の１
つは、かなり多くの部分のスパッタリング粒子が、基板
方向に移動する間にイオン化されることである。次に、
ウェーハを支持するペデスタルが高周波電源によって選
択的にバイアスされ、正に帯電したプラズマに対して直
流自己バイアスを発生することができる。その結果、ウ
ェーハはプラズマに対して負にバイアスされ（−２０Ｖ
が通常の数値である）、正に帯電したスパッタリングイ
オンが一般に中性のプラズマから基板方向に加速され
る。追加された速度によって基板の平面に垂直な高方向
性流束が生み出され、高いアスペクト比のホールに深く
到達する。Ｎｕｌｍａｎは、欧州特許公報７０３，５９
８−Ａ１で、アルゴン作動ガスを使用する基板とＨＤＰ
発生源の間に負にバイアスをかけた格子を挿入すること
を開示している。
asma）スパッタリングリアクタは、意欲的に開発され商
品化が近づいている。ＨＤＰスパッタリングの利点の１
つは、かなり多くの部分のスパッタリング粒子が、基板
方向に移動する間にイオン化されることである。次に、
ウェーハを支持するペデスタルが高周波電源によって選
択的にバイアスされ、正に帯電したプラズマに対して直
流自己バイアスを発生することができる。その結果、ウ
ェーハはプラズマに対して負にバイアスされ（−２０Ｖ
が通常の数値である）、正に帯電したスパッタリングイ
オンが一般に中性のプラズマから基板方向に加速され
る。追加された速度によって基板の平面に垂直な高方向
性流束が生み出され、高いアスペクト比のホールに深く
到達する。Ｎｕｌｍａｎは、欧州特許公報７０３，５９
８−Ａ１で、アルゴン作動ガスを使用する基板とＨＤＰ
発生源の間に負にバイアスをかけた格子を挿入すること
を開示している。
【００１３】例えば、Ｐｏｓａｄｏｗｓｋｉ他によって
「直流マグネトロン電源を使用する持続セルフスパッタ
リング（“Sustained self-sputtering using a direct
current magnetron source"）」、真空科学技術雑誌
（Journal of Vacuum Scienceand Technology）、Ａ、
第１１巻、第６号、１９９３年、２９８０〜２９８４ペ
ージで開示されるように、持続セルフスパッタリング
（ＳＳＳ,sustained self-sputtering）を使用する銅膜
のＰＶＤ堆積について、新しい関心が寄せられている。
持続セルフスパッタリングでは、少なくともプラズマの
発生後は作動ガスは使用されない。その代わり、ターゲ
ットからスパッタリングされた十分な数の原子がイオン
化され、十分に高いエネルギーでターゲットに引き戻さ
れ、ごく通常のアルゴンイオンの代わりに、スパッタリ
ングイオンとしての役目を果たす。
「直流マグネトロン電源を使用する持続セルフスパッタ
リング（“Sustained self-sputtering using a direct
current magnetron source"）」、真空科学技術雑誌
（Journal of Vacuum Scienceand Technology）、Ａ、
第１１巻、第６号、１９９３年、２９８０〜２９８４ペ
ージで開示されるように、持続セルフスパッタリング
（ＳＳＳ,sustained self-sputtering）を使用する銅膜
のＰＶＤ堆積について、新しい関心が寄せられている。
持続セルフスパッタリングでは、少なくともプラズマの
発生後は作動ガスは使用されない。その代わり、ターゲ
ットからスパッタリングされた十分な数の原子がイオン
化され、十分に高いエネルギーでターゲットに引き戻さ
れ、ごく通常のアルゴンイオンの代わりに、スパッタリ
ングイオンとしての役目を果たす。
【００１４】特殊な条件の下で、ある種のターゲット材
料によってのみ観察される、持続セルフスパッタリング
を達成する条件は、以下のように表される。
料によってのみ観察される、持続セルフスパッタリング
を達成する条件は、以下のように表される。
【００１５】 α・β・Ｓm＝１ （１） ここで、αはターゲットからスパッタリングされる原子
のイオン化比率であり、βはターゲットに復帰するスパ
ッタリング原子の比率であり、 Ｓmはセルフスパッタリ
ング発生率、すなわちターゲットが銅の場合１つの銅原
子が復帰することによってターゲットからスパッタリン
グされる銅原子の数である。イオン化比率と復帰比率は
どちらも、他の動作条件同様材料と電流密度に依存する
が、２つの係数は常に１より小さい。一般に、積αβは
電流密度が高い時に増大する。従って、セルフスパッタ
リング発生率の数値が高いことは持続セルフスパッタリ
ングにとって重要であり、高い電流密度も重要である。
従来の金属化材料Ａｌと、Ａｌと共にホールの充填で使
用される他の金属、すなわちＴｉ、Ｍｏ、Ｗ及びＴａ
は、１より小さいセルフスパッタリング発生率を有する
ので、持続セルフスパッタリングで使用することはでき
ない。しかし、ＣｕはＰｄ、Ｐｔ、Ａｇ及びＡｕと同
様、許容可能なセルフスパッタリングの数値を有する。
のイオン化比率であり、βはターゲットに復帰するスパ
ッタリング原子の比率であり、 Ｓmはセルフスパッタリ
ング発生率、すなわちターゲットが銅の場合１つの銅原
子が復帰することによってターゲットからスパッタリン
グされる銅原子の数である。イオン化比率と復帰比率は
どちらも、他の動作条件同様材料と電流密度に依存する
が、２つの係数は常に１より小さい。一般に、積αβは
電流密度が高い時に増大する。従って、セルフスパッタ
リング発生率の数値が高いことは持続セルフスパッタリ
ングにとって重要であり、高い電流密度も重要である。
従来の金属化材料Ａｌと、Ａｌと共にホールの充填で使
用される他の金属、すなわちＴｉ、Ｍｏ、Ｗ及びＴａ
は、１より小さいセルフスパッタリング発生率を有する
ので、持続セルフスパッタリングで使用することはでき
ない。しかし、ＣｕはＰｄ、Ｐｔ、Ａｇ及びＡｕと同
様、許容可能なセルフスパッタリングの数値を有する。
【００１６】持続セルフスパッタリングの利点の１つ
は、スパッタリング粒子のイオン化比率が高いことであ
る。より大きい寸法を有するウェーハの持続セルフスパ
ッタリングでは、ペデスタルは陰極として機能するため
接地する必要があり、これはイオン化されたスパッタリ
ング粒子をウェーハに引きつける。また、約２０Ｖと考
えられる通常ほぼ一定の数値Ｖpであるプラズマ内部の
電位は常に正なので、イオン化粒子はプラズマシース
（sheath）を貫通して接地されたペデスタルとウェーハ
の方向に加速される。ウェーハ平面に垂直な追加された
速度は深いホールの充填を促進する。
は、スパッタリング粒子のイオン化比率が高いことであ
る。より大きい寸法を有するウェーハの持続セルフスパ
ッタリングでは、ペデスタルは陰極として機能するため
接地する必要があり、これはイオン化されたスパッタリ
ング粒子をウェーハに引きつける。また、約２０Ｖと考
えられる通常ほぼ一定の数値Ｖpであるプラズマ内部の
電位は常に正なので、イオン化粒子はプラズマシース
（sheath）を貫通して接地されたペデスタルとウェーハ
の方向に加速される。ウェーハ平面に垂直な追加された
速度は深いホールの充填を促進する。
【００１７】Ａｓａｍａｋｉ他は、「平面マグネトロン
による銅セルフスパッタリング（“Copper self-sputte
ring by planar magnetron"）」、日本応用物理学雑誌
（Japanese Journal of Applied Physics）、第３３
巻、第１部、第５Ａ号、１９９４年、２５００〜２５０
３ページ及び、「セルフスパッタ堆積によるサブμｍス
ルーホールの充填（“Filling of sub-μm through hol
es by self-sputter deposition"）」、日本応用物理学
雑誌（Japanese Journal of Applied Physics）、第３
３巻、第１部、第８号、１９９４年、４５６６〜４５６
９ページにおいて、銅のＳＳＴ堆積について報告してい
る。最後の参照文献では、約３のアスペクト比を有する
０．４μｍのホールの非常に良好な底部の被覆が報告さ
れた。
による銅セルフスパッタリング（“Copper self-sputte
ring by planar magnetron"）」、日本応用物理学雑誌
（Japanese Journal of Applied Physics）、第３３
巻、第１部、第５Ａ号、１９９４年、２５００〜２５０
３ページ及び、「セルフスパッタ堆積によるサブμｍス
ルーホールの充填（“Filling of sub-μm through hol
es by self-sputter deposition"）」、日本応用物理学
雑誌（Japanese Journal of Applied Physics）、第３
３巻、第１部、第８号、１９９４年、４５６６〜４５６
９ページにおいて、銅のＳＳＴ堆積について報告してい
る。最後の参照文献では、約３のアスペクト比を有する
０．４μｍのホールの非常に良好な底部の被覆が報告さ
れた。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、既知のＳＳＳ
加工は実験的な性質のものであり、持続セルフスパッタ
リングを量産集積回路市場で商品化する前に、多数の困
難な問題に取り組む必要がある。
加工は実験的な性質のものであり、持続セルフスパッタ
リングを量産集積回路市場で商品化する前に、多数の困
難な問題に取り組む必要がある。
【００１９】持続セルフスパッタリングは、多くの利点
を提供するが、まだ十分解決されていないいくつかの固
有の欠点を有する。より一般的な従来のスパッタリング
リアクタでは、アルゴンの作動圧力とプラズマ密度を変
化させてスパッタリングを制御することができる。ＨＤ
Ｐスパッタリングでは、出力をプラズマに誘導的に結合
することによって、プラズマ電力をターゲット電力から
分断することができる。それによって、スパッタリング
粒子のイオン化比率がプラズマ密度によって制御できる
一方、プラズマシース電圧を独立して制御し、ひいては
ウェーハに入射するスパッタリングイオンの方向性を制
御することができる。持続セルフスパッタリングでは、
高密度プラズマ領域でＳＳＳを達成するためにターゲッ
ト電力を最大にする必要がある。スパッタリング粒子の
多くの部分がイオン化されるが、シース電圧の制御は容
易ではなく、作動ガスの圧力は実際上低すぎて多くの効
果を得られない。大きなウェーハの持続セルフスパッタ
リングでは、ウェーハは接地されるので、深いホールを
充填する際における周知の技術であるように、ウェーハ
にさらにバイアスをかけてウェーハに入射するスパッタ
リングイオンの速度を制御することができない。
を提供するが、まだ十分解決されていないいくつかの固
有の欠点を有する。より一般的な従来のスパッタリング
リアクタでは、アルゴンの作動圧力とプラズマ密度を変
化させてスパッタリングを制御することができる。ＨＤ
Ｐスパッタリングでは、出力をプラズマに誘導的に結合
することによって、プラズマ電力をターゲット電力から
分断することができる。それによって、スパッタリング
粒子のイオン化比率がプラズマ密度によって制御できる
一方、プラズマシース電圧を独立して制御し、ひいては
ウェーハに入射するスパッタリングイオンの方向性を制
御することができる。持続セルフスパッタリングでは、
高密度プラズマ領域でＳＳＳを達成するためにターゲッ
ト電力を最大にする必要がある。スパッタリング粒子の
多くの部分がイオン化されるが、シース電圧の制御は容
易ではなく、作動ガスの圧力は実際上低すぎて多くの効
果を得られない。大きなウェーハの持続セルフスパッタ
リングでは、ウェーハは接地されるので、深いホールを
充填する際における周知の技術であるように、ウェーハ
にさらにバイアスをかけてウェーハに入射するスパッタ
リングイオンの速度を制御することができない。
【００２０】従って、持続セルフスパッタリングにおい
てより多くのプラズマの制御を提供することが望まし
い。また、持続セルフスパッタリングでスパッタリング
イオンがスパッタ堆積される基板に近づく際、スパッタ
リングイオンのエネルギーと方向性のより多くの制御を
提供することが望ましい。
てより多くのプラズマの制御を提供することが望まし
い。また、持続セルフスパッタリングでスパッタリング
イオンがスパッタ堆積される基板に近づく際、スパッタ
リングイオンのエネルギーと方向性のより多くの制御を
提供することが望ましい。
【００２１】
【課題を解決するための手段】特に銅の堆積に適用され
る持続セルフスパッタリングプラズマリアクタにおい
て、スパッタ堆積される基板の周囲と好適にはその上に
バイアスリングが配置され、プラズマの電位を制御し、
ひいてはシース電圧と、基板に入射するスパッタリング
イオンのエネルギーと方向性を制御する。
る持続セルフスパッタリングプラズマリアクタにおい
て、スパッタ堆積される基板の周囲と好適にはその上に
バイアスリングが配置され、プラズマの電位を制御し、
ひいてはシース電圧と、基板に入射するスパッタリング
イオンのエネルギーと方向性を制御する。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態は、図２に例示
されている。なお各図中、同一符号は同一または相当部
分を示す。持続セルフスパッタリングの場合、アルゴン
がチャンバ１２に導入されプラズマを発生するが、一度
プラズマが発生すると、アルゴン圧力は十分に低減さ
れ、ターゲット１４からスパッタリングされた銅イオン
によって高密度プラズマ領域３８が維持される。また、
この実施形態では、ペデスタル１８は交流及び直流につ
いて接地されている。通常、金属製の締付リング４０が
ペデスタル１８に対してウェーハ１６を保持し、かつス
パッタ堆積からウェーハ１６の周縁部を遮蔽するために
も使用される。締付リング４０はウェーハ１６の上面か
ら数ミリメートルだけ上に延び、この実施形態ではペデ
スタルの電位に保持される。締付リング４０は通常、適
度な導体であるステンレス鋼製であるが、チタンスパッ
タリングの場合はチタン製であることが多くなる。
されている。なお各図中、同一符号は同一または相当部
分を示す。持続セルフスパッタリングの場合、アルゴン
がチャンバ１２に導入されプラズマを発生するが、一度
プラズマが発生すると、アルゴン圧力は十分に低減さ
れ、ターゲット１４からスパッタリングされた銅イオン
によって高密度プラズマ領域３８が維持される。また、
この実施形態では、ペデスタル１８は交流及び直流につ
いて接地されている。通常、金属製の締付リング４０が
ペデスタル１８に対してウェーハ１６を保持し、かつス
パッタ堆積からウェーハ１６の周縁部を遮蔽するために
も使用される。締付リング４０はウェーハ１６の上面か
ら数ミリメートルだけ上に延び、この実施形態ではペデ
スタルの電位に保持される。締付リング４０は通常、適
度な導体であるステンレス鋼製であるが、チタンスパッ
タリングの場合はチタン製であることが多くなる。
【００２３】本発明のこの実施形態によれば、バイアス
リング４２はウェーハ１６と締付リング４０の周囲に配
置される。好適には、バイアスリング４２は環状の一般
に円筒形の形状を有し、汚染物質を最小にするため高純
度、高電気伝導率の銅からなる。バイアスリング４２は
遮蔽体２０の中に配置されるが、電気的に遮蔽体と絶縁
されている。第２の可変直流電源４４は、通常遮蔽体２
０及びペデスタル１８、またはプラズマに接するチャン
バの他の電気的にバイアスされた部分に対して、数十倍
の正電圧までバイアスリング４２を可変的にバイアスす
る。
リング４２はウェーハ１６と締付リング４０の周囲に配
置される。好適には、バイアスリング４２は環状の一般
に円筒形の形状を有し、汚染物質を最小にするため高純
度、高電気伝導率の銅からなる。バイアスリング４２は
遮蔽体２０の中に配置されるが、電気的に遮蔽体と絶縁
されている。第２の可変直流電源４４は、通常遮蔽体２
０及びペデスタル１８、またはプラズマに接するチャン
バの他の電気的にバイアスされた部分に対して、数十倍
の正電圧までバイアスリング４２を可変的にバイアスす
る。
【００２４】バイアスリング４２は、好適には数ミリメ
ートルから１〜２ｃｍである小さな距離だけ、締付リン
グ４０の外側に放射状に配置される。間隔が近ければ、
ウェーハ１６の上の電位に対するバイアスリング４２の
バイアス効果は最大になる。バイアスリング４２の頂部
は、締付リング４０とウェーハ１６の数センチメートル
上に位置する。その結果、バイアスリング４２は、ウェ
ーハ１６の上のプラズマと相互作用する。バイアスリン
グ４２によって提供される追加された電位は、プラズマ
電位Ｖpを上昇させ、接地されたウェーハ１６に近接し
たシース電圧を増大させる働きをする。換言すれば、バ
イアスリング４２は、プラズマの疑似中性点（quasi-ne
utral portion）に対してウェーハ１６に有効な負のバ
イアスをかけ、スパッタリングされた銅イオンがウェー
ハ１６に向かってプラズマを出る際に銅イオンを加速す
る。有効な負のバイアスの量は、調整可能な直流電源４
４を変化させることによって調節できる。しかし、約２
０ＶＤＣのバイアス電圧が、最新のホール充填処理に必
要な種類の制御を提供すると考えられる。さらに、堆積
を最適化するために、バイアスリング４２の高さは周知
のチャンバ機構によって調節できる。しかし、バイアス
リング４２の高さをあまり高くし過ぎると、プラズマの
均一性を損なうことになる。
ートルから１〜２ｃｍである小さな距離だけ、締付リン
グ４０の外側に放射状に配置される。間隔が近ければ、
ウェーハ１６の上の電位に対するバイアスリング４２の
バイアス効果は最大になる。バイアスリング４２の頂部
は、締付リング４０とウェーハ１６の数センチメートル
上に位置する。その結果、バイアスリング４２は、ウェ
ーハ１６の上のプラズマと相互作用する。バイアスリン
グ４２によって提供される追加された電位は、プラズマ
電位Ｖpを上昇させ、接地されたウェーハ１６に近接し
たシース電圧を増大させる働きをする。換言すれば、バ
イアスリング４２は、プラズマの疑似中性点（quasi-ne
utral portion）に対してウェーハ１６に有効な負のバ
イアスをかけ、スパッタリングされた銅イオンがウェー
ハ１６に向かってプラズマを出る際に銅イオンを加速す
る。有効な負のバイアスの量は、調整可能な直流電源４
４を変化させることによって調節できる。しかし、約２
０ＶＤＣのバイアス電圧が、最新のホール充填処理に必
要な種類の制御を提供すると考えられる。さらに、堆積
を最適化するために、バイアスリング４２の高さは周知
のチャンバ機構によって調節できる。しかし、バイアス
リング４２の高さをあまり高くし過ぎると、プラズマの
均一性を損なうことになる。
【００２５】プラズマの高密度領域３８は持続セルフス
パッタリングのために重要であるが、チャンバ１２内の
全体的なＳＳＳプラズマは、作動ガスの従来のプラズマ
と、いくつかの特性は異なっているが、いくつかの同じ
特性を有している。従来のプラズマは比較的低温であ
り、アルゴンイオンは室温の平衡熱エネルギー０．０２
６ｅＶと比較して、約０．１ｅＶのエネルギーを有す
る。これに対して、ＳＳＳプラズマは、ターゲットから
スパッタリングされた原子が１〜１０ｅＶの範囲の運動
エネルギーを有し、後続のイオン化によってもエネルギ
ーは大きく変化しないため、 ＳＳＳプラズマは比較的
高温である。もちろん、電子の温度はイオンの温度より
さらに高いことがある。ＳＳＳプラズマにおける銅イオ
ンははるかに高いエネルギーを有するので、より高温の
プラズマを形成する。それにもかかわらず、銅イオンが
ウェーハまで弾道的（ballistically）に移動する際、
電子がチャンバを満たす役目も果たすので、銅イオンは
疑似中性領域を通過して移動する。従って、ターゲット
とウェーハの間の領域全体は、熱平衡にないプラズマで
はあるが、プラズマとして特徴づけられる。プラズマシ
ースおよび関連する電圧降下は、必然的にウェーハの近
くで形成される。プラズマシースの厚さは、プラズマ密
度の平方根にほぼ反比例する。この状況は、プラズマ密
度がマグネトロンの近くで最も高く、ウェーハの近くで
低下する従来の状況と基本的に異ならない。その結果、
バイアスリングが、もしバイアスリングがなければプラ
ズマとそのシースによって占められるはずの領域に延び
ると、適用されるバイアスがプラズマの状態に影響し、
特にプラズマ電位が上昇する。プラズマにおいては、電
子はイオンよりはるかに高速で移動し、プラズマ付近の
表面に堆積する。従って、近接する表面の電位の調節
は、プラズマ内の電位によって反映される。
パッタリングのために重要であるが、チャンバ１２内の
全体的なＳＳＳプラズマは、作動ガスの従来のプラズマ
と、いくつかの特性は異なっているが、いくつかの同じ
特性を有している。従来のプラズマは比較的低温であ
り、アルゴンイオンは室温の平衡熱エネルギー０．０２
６ｅＶと比較して、約０．１ｅＶのエネルギーを有す
る。これに対して、ＳＳＳプラズマは、ターゲットから
スパッタリングされた原子が１〜１０ｅＶの範囲の運動
エネルギーを有し、後続のイオン化によってもエネルギ
ーは大きく変化しないため、 ＳＳＳプラズマは比較的
高温である。もちろん、電子の温度はイオンの温度より
さらに高いことがある。ＳＳＳプラズマにおける銅イオ
ンははるかに高いエネルギーを有するので、より高温の
プラズマを形成する。それにもかかわらず、銅イオンが
ウェーハまで弾道的（ballistically）に移動する際、
電子がチャンバを満たす役目も果たすので、銅イオンは
疑似中性領域を通過して移動する。従って、ターゲット
とウェーハの間の領域全体は、熱平衡にないプラズマで
はあるが、プラズマとして特徴づけられる。プラズマシ
ースおよび関連する電圧降下は、必然的にウェーハの近
くで形成される。プラズマシースの厚さは、プラズマ密
度の平方根にほぼ反比例する。この状況は、プラズマ密
度がマグネトロンの近くで最も高く、ウェーハの近くで
低下する従来の状況と基本的に異ならない。その結果、
バイアスリングが、もしバイアスリングがなければプラ
ズマとそのシースによって占められるはずの領域に延び
ると、適用されるバイアスがプラズマの状態に影響し、
特にプラズマ電位が上昇する。プラズマにおいては、電
子はイオンよりはるかに高速で移動し、プラズマ付近の
表面に堆積する。従って、近接する表面の電位の調節
は、プラズマ内の電位によって反映される。
【００２６】持続セルフスパッタリングの場合、ペデス
タルは接地され、負のバイアスをかけられたターゲット
に対して陽極として機能しなければならないので、イオ
ン化された銅の多くの部分を引きつけるが、従来のスパ
ッタリングの場合、ターゲット原子の大部分は帯電され
ず、他のチャンバ表面と同様ウェーハに向かって弾道的
に移動する。普通誘導的に結合されたエネルギーによっ
てターゲット原子の多くの部分がイオン化される従来の
ＨＤＰスパッタリングの場合、ウェーハに独立してバイ
アスをかけ、イオン化されたスパッタリング原子の終端
速度を制御することができる。本発明によれば、ターゲ
ットとウェーハの相対的バイアスがセルフスパッタリン
グプラズマを維持するために使用され、バイアスリング
がプラズマ電位と、ひいてはイオン化されたスパッタリ
ング原子の終端速度を制御する。プラズマ励起バイアス
の平面形状は、円筒形遮蔽体による従来の陽極接地より
好ましい。バイアスリングの電気的バイアスは、プラズ
マ励起とほぼ無関係に行うことができる。
タルは接地され、負のバイアスをかけられたターゲット
に対して陽極として機能しなければならないので、イオ
ン化された銅の多くの部分を引きつけるが、従来のスパ
ッタリングの場合、ターゲット原子の大部分は帯電され
ず、他のチャンバ表面と同様ウェーハに向かって弾道的
に移動する。普通誘導的に結合されたエネルギーによっ
てターゲット原子の多くの部分がイオン化される従来の
ＨＤＰスパッタリングの場合、ウェーハに独立してバイ
アスをかけ、イオン化されたスパッタリング原子の終端
速度を制御することができる。本発明によれば、ターゲ
ットとウェーハの相対的バイアスがセルフスパッタリン
グプラズマを維持するために使用され、バイアスリング
がプラズマ電位と、ひいてはイオン化されたスパッタリ
ング原子の終端速度を制御する。プラズマ励起バイアス
の平面形状は、円筒形遮蔽体による従来の陽極接地より
好ましい。バイアスリングの電気的バイアスは、プラズ
マ励起とほぼ無関係に行うことができる。
【００２７】上記で説明されたバイアスリングは最適な
円周の対称を提供するが、完全に円形のリングが必要と
考えられているわけではない。ウェーハの上にチャンバ
の軸に沿って縦に伸び、リングの外形に沿って配置され
た多数の導電性ピンが等しいバイアスをかけられている
場合、プラズマ電位に同様に影響する。最低３つのピン
があれば、ほぼ対称なプラズマ・バイアスリングを提供
する。しかし、個々のバイアス要素がより広い面積を有
する場合、例えば円形に配置されセグメント間にギャッ
プを有する、等しいバイアスをかけられたセグメントの
場合、プラズマバイアスはさらに有効である。
円周の対称を提供するが、完全に円形のリングが必要と
考えられているわけではない。ウェーハの上にチャンバ
の軸に沿って縦に伸び、リングの外形に沿って配置され
た多数の導電性ピンが等しいバイアスをかけられている
場合、プラズマ電位に同様に影響する。最低３つのピン
があれば、ほぼ対称なプラズマ・バイアスリングを提供
する。しかし、個々のバイアス要素がより広い面積を有
する場合、例えば円形に配置されセグメント間にギャッ
プを有する、等しいバイアスをかけられたセグメントの
場合、プラズマバイアスはさらに有効である。
【００２８】本発明の他の実施形態によれば、独立した
バイアスリングは必要ない。その代わり、可変直流電源
が締付リング４０に接続される。さらに、締付リング
が、図３の断面図の締付リング４６によって示されるよ
うに変形され、プラズマに面する側面の金属製本体４８
と、ウェーハ１６及びペデスタル１８に接触する側面の
絶縁性膜５０とを有する。直流電源は、電線５２を通じ
て金属製本体４８に接続される。それによって、締付リ
ング４６はウェーハ１６と無関係にバイアスをかけられ
る。また、締付リングを上部表面に金属製膜を有する絶
縁性セラミックを主体に形成することもでき、直流電源
は金属製膜に接続される。
バイアスリングは必要ない。その代わり、可変直流電源
が締付リング４０に接続される。さらに、締付リング
が、図３の断面図の締付リング４６によって示されるよ
うに変形され、プラズマに面する側面の金属製本体４８
と、ウェーハ１６及びペデスタル１８に接触する側面の
絶縁性膜５０とを有する。直流電源は、電線５２を通じ
て金属製本体４８に接続される。それによって、締付リ
ング４６はウェーハ１６と無関係にバイアスをかけられ
る。また、締付リングを上部表面に金属製膜を有する絶
縁性セラミックを主体に形成することもでき、直流電源
は金属製膜に接続される。
【００２９】
【発明の効果】かくして、本発明は持続セルフスパッタ
リングのスパッタリング特性を制御する方法と装置を提
供する。特に、電気的バイアスによって、スパッタリン
グ粒子のエネルギーと方向性を制御することができる。
この制御は、持続セルフスパッタリングの主要条件に与
える影響を最小にしつつ達成される。
リングのスパッタリング特性を制御する方法と装置を提
供する。特に、電気的バイアスによって、スパッタリン
グ粒子のエネルギーと方向性を制御することができる。
この制御は、持続セルフスパッタリングの主要条件に与
える影響を最小にしつつ達成される。
【図１】従来のＰＶＤリアクタを示す概略断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施形態によるＰＶＤリアクタを示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図３】バイアスリングとしても使用される締付リング
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１０…ＰＶＤリアクタ、１２…真空チャンバ、１４…Ｐ
ＶＤターゲット、１６…ウェーハ、１８…ペデスタル、
２０…遮蔽体、２２…直流電源、２４…ガス源、２６…
質量流量制御装置、２８…真空システム、３０…コンピ
ュータ制御装置（コントローラ）、３２…マグネトロ
ン、３４，３６…磁石、３８…高密度プラズマ領域、４
０，４６…締付リング、４２…バイアスリング、４４…
第２の可変直流電源、４８…金属製本体、５０…絶縁性
膜、５２…電線。
ＶＤターゲット、１６…ウェーハ、１８…ペデスタル、
２０…遮蔽体、２２…直流電源、２４…ガス源、２６…
質量流量制御装置、２８…真空システム、３０…コンピ
ュータ制御装置（コントローラ）、３２…マグネトロ
ン、３４，３６…磁石、３８…高密度プラズマ領域、４
０，４６…締付リング、４２…バイアスリング、４４…
第２の可変直流電源、４８…金属製本体、５０…絶縁性
膜、５２…電線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン フォースター アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン フランシスコ， ハラム ストリー ト 41 (72)発明者 ジアンミン フ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， サリナ ドライヴ 4631
Claims (24)
- 【請求項１】 スパッタリングチャンバであって、 真空チャンバと、 前記チャンバ内に配置され、スパッタリングされる材料
からなるターゲットと、 前記材料がスパッタ堆積される基板を保持する導電性ペ
デスタルと、 前記チャンバの側壁の内側、及び前記ターゲットと前記
ペデスタルとの間の空間の側面周囲に配置された内壁遮
蔽体と、 前記ペデスタルに対向する前記ターゲットの側部に配置
された磁石アッセンブリと、 前記ペデスタルの一定の電位に対して前記ターゲットを
バイアスする第１の電源と、 前記ペデスタルの外側を取り囲み、前記内壁遮蔽体の内
側に配置され、前記ターゲットの方向にその一部分だけ
前記ペデスタルの上に出る導電性のバイアスリングと、
及び前記ペデスタルに対して前記バイアスリングをバイ
アスする第２の電源とを備えることを特徴とするスパッ
タリングチャンバ。 - 【請求項２】 前記チャンバの内側に配置され、前記チ
ャンバの側壁が前記材料によってスパッタ堆積されるこ
とから保護する遮蔽体をさらに備え、前記バイアスリン
グは前記遮蔽体の内側に配置されることを特徴とする請
求項１に記載のスパッタリングチャンバ。 - 【請求項３】 前記基板を前記ペデスタルに選択的に保
持する締付リングをさらに備え、前記バイアスリングは
前記締付リングの外側に配置され、かつ前記締付リング
の頂部の上に出ることを特徴とする請求項１に記載のス
パッタリングチャンバ。 - 【請求項４】 前記バイアスリングは、前記基板を前記
ペデスタルに締付けるために適用され、その間前記基板
及び前記ペデスタルから電気的に絶縁されていることを
特徴とする請求項１に記載のスパッタリングチャンバ。 - 【請求項５】 スパッタ堆積される前記ターゲットの前
記材料は、銅からなることを特徴とする請求項１に記載
のスパッタリングチャンバ。 - 【請求項６】 前記バイアスリングは、銅で作られてい
ることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングチ
ャンバ。 - 【請求項７】 前記第１の電源は、前記ターゲットを十
分にバイアスし、前記ターゲットからスパッタリングさ
れる前記材料のイオンを発生させて、前記磁石アッセン
ブリに近接した前記チャンバの領域にプラズマを維持す
ることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングチ
ャンバ。 - 【請求項８】 持続セルフスパッタリングリアクタであ
って、 真空チャンバと、 スパッタ堆積される材料からなるターゲットと、 基板を保持するペデスタルと、 前記ターゲットの背面に配置されたマグネトロンアッセ
ンブリと、 前記ターゲットと前記ペデスタルとの間に接続され、前
記マグネトロンアッセンブリに近接した前記ターゲット
付近に前記材料のイオンからなる持続セルフスパッタリ
ングプラズマを発生することができる第１の直流電源
と、 前記ペデスタルの周囲に配置され、前記ターゲットの方
向に一部分だけ前記基板の上に出るバイアスリングと、
及び前記バイアスリングに接続され、前記ペデスタルに
対して前記バイアスリングをバイアスする第２の直流電
源とを備えることを特徴とする持続セルフスパッタリン
グリアクタ。 - 【請求項９】 前記材料は、銅からなることを特徴とす
る請求項８に記載の持続セルフスパッタリングリアク
タ。 - 【請求項１０】 前記バイアスリングは、前記ペデスタ
ルの側部を取り囲むことを特徴とする請求項８に記載の
持続セルフスパッタリングリアクタ。 - 【請求項１１】 前記バイアスリングは、一般に環状の
形状を有することを特徴とする請求項８に記載の持続セ
ルフスパッタリングリアクタ。 - 【請求項１２】 前記バイアスリングは、環状に配置さ
れた複数のバイアス要素を備えることを特徴とする請求
項８に記載の持続セルフスパッタリングリアクタ。 - 【請求項１３】 前記バイアスリングはさらに、前記基
板に前記第２の直流電源によるバイアスをかけることな
しに、前記基板を前記ペデスタルに締付ける締付リング
として機能することを特徴とする請求項８に記載の持続
セルフスパッタリングリアクタ。 - 【請求項１４】 前記締付リングは、前記基板及び前記
ペデスタルに面する絶縁性部分と、前記第２の直流電源
に接続された導電性部分とを備えることを特徴とする請
求項１３に記載の持続セルフスパッタリングリアクタ。 - 【請求項１５】 スパッタ堆積する方法であって、 真空チャンバ内の導電性ペデスタルの上に基板を支持す
る工程と、 前記ペデスタルに、ある電位をバイアスする工程と、 作動ガスを前記チャンバ内に導入する工程と、 前記ペデスタルに対して、前記ペデスタルに対向し前記
作動ガスをプラズマにする材料からなるスパッタリング
ターゲットをバイアスし、前記ターゲットの背面に磁石
アッセンブリを配置する工程と、 その後前記チャンバへの前記作動ガスの供給を減少させ
る一方で、マグネトロンに近接した領域にプラズマを維
持する前記材料のイオンを発生させるのに十分に、前記
スパッタリングターゲットを継続的にバイアスする工程
と、及び前記プラズマが維持される間、前記ペデスタル
に対して、前記ペデスタルの外周に配置され、前記基板
の上に出る導電性リングをバイアスする工程とを含むこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項１６】 前記導電性リングは、前記ペデスタル
に対して正にバイアスされていることを特徴とする請求
項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記導電性リングは、前記ペデスタル
の側部を取り囲むことを特徴とする請求項１５に記載の
方法。 - 【請求項１８】 前記導電性リングによって前記基板を
前記ペデスタルに締付ける工程をさらに含み、前記導電
性リングは、電気的に絶縁されるように前記ペデスタル
と前記基板に面する絶縁性部分を有することを特徴とす
る請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１９】 前記導電性リングは、前記ターゲット
の方向に前記基板の上に一部分だけ出ており、かつ前記
基板と前記ターゲットの間の空間を取り囲む内壁遮蔽体
の内側に配置されることを特徴とする請求項１５に記載
の方法。 - 【請求項２０】 持続セルフスパッタリングを行う方法
であって、 真空チャンバ内のペデスタルの上に基板を支持する工程
と、 前記チャンバの内部に対向するターゲットの表面に近接
した領域に磁界を発生する工程であって、前記ターゲッ
トの前記表面はスパッタリングされる材料からなる工程
と、 前記ターゲットから前記材料の持続セルフスパッタリン
グを発生させるために、前記ターゲットをバイアスする
第１の工程と、及び前記基板の周囲に配置され、前記タ
ーゲットの方向に前記基板の表面の上に出る１つ以上の
導電性部材をバイアスする第２の工程とを含み、これに
より、前記ターゲットと前記基板の間に存在するプラズ
マから前記基板に入射する前記材料のイオンを制御する
ことを特徴とする方法。 - 【請求項２１】 スパッタリングされる前記材料は、銅
からなることを特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２２】 前記１つ以上の部材によって、前記基
板を前記ペデスタルに締付ける工程をさらに含むことを
特徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記１つ以上の導電性部材は、前記タ
ーゲットの方向に前記基板の上に一部分だけ出ており、
前記基板と前記ターゲットの間の空間を取り囲む内壁遮
蔽体の内側に配置されることを特徴とする請求項２０に
記載の方法。 - 【請求項２４】 前記導電性部材は、前記チャンバの軸
に沿って縦に伸びる少なくとも３つのピンを備えること
を特徴とする請求項２０に記載の方法。
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