JP2007516346A - 金属のイオン物理蒸着におけるスパッタリングソース - Google Patents
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Abstract
Description
11 真空プロセスチャンバー
12 チャンバー壁
13 開口部
14 基板支持部
15 昇降機
16 半導体ウェハ
17 外気雰囲気
20 イオン化被覆材料のソース
21 下端部
22 電気絶縁体
22a、22b 絶縁体
30、30a ターゲット
31 開口部
32 ターゲット
35 磁気トンネル
34 マグネットアレイ
36 磁場鏡面
37 損失コーン
38 冷却システム
39、39a DC電源
40 RFエネルギーソース
41 誘電体窓
42 コイル
43 RF発生器
44 蒸着シールド
45 スロット
Claims (20)
- チャンバー壁に囲われた真空チャンバーであって、その中にプラズマ処理空間と該処理空間に面する半導体基板を支持するために構成された基板支持部とを有する真空チャンバーと、
前記チャンバー内に連通しているスパッタリング表面を有する中空円筒型スパッタリングターゲットと、前記ターゲットに電気的に接続されたチャンバーの外側にあるDC電源と、前記ターゲットの後部にあるマグネットアセンブリと、を含むマグネトロンスパッタリング陰極と、
前記チャンバー内の円筒型のプラズマソース空間を囲い、前記処理空間に近接するスパッタリングターゲットであって、前記円筒型の空間の両側に2つの開口端を有するスパッタリングターゲットと、
前記プラズマソース空間の外側に配置され、前記チャンバー内に磁場を発生するように構成されたマグネットアセンブリであって、前記磁場は、前記ターゲットのスパッタリング表面付近に電子を閉じ込めるために前記ターゲットのスパッタリング表面に近接した閉磁気トンネルと、前記プラズマソース空間と前記処理空間との間に磁場鏡面を定義するカスプ磁場と、前記カスプ磁場から前記処理空間まで延びる空磁場と、を含むマグネットアセンブリと、
前記チャンバー壁の一部を形成し、前記処理空間の反対側にある前記ターゲットの開口端部にある誘電体窓と、
前記チャンバーの外側にあるRF電源と、
前記RF電源に電気的に接続され、前記窓の外側であって前記チャンバーの外側にあるRFコイルであって、前記RF電源からのRFエネルギーを前記プラズマソース空間に前記窓を通して供給するように構成されたRFコイルと、を備え、
前記ターゲットと前記マグネトロンマグネットと前記RFコイルは、前記ターゲットからスパッタされた材料のイオンを含む前記空間内に高密度プラズマを共同して生成するために構成され、前記DC電源と前記RF電源のそれぞれによって実質的に電圧が印加されている、半導体基板を処理するためのイオン物理蒸着装置。 - 前記処理空間端部にある前記円筒型のスパッタリングターゲットの開口端部を囲う環状のスパッタリングターゲットであって、その中に基板支持部を有する処理空間に面するリング形状のスパッタリング表面を有する前記環状型のスパッタリングターゲットをさらに含む請求項1に記載のイオン物理蒸着装置。
- 前記アンテナ側からみて前記窓の反対側の前記円筒型のスパッタリングターゲットの前記RF電源側端部上のチャンバー内で前記窓に近接離間し、かつ平行に配置された蒸着シールドであって、スパッタされた材料の堆積物から前記窓を保護するように構成され、前記アンテナから前記プラズマソース空間にRFエネルギーの誘導結合を可能にする前記シールドをさらに含む請求項1に記載のイオン物理蒸着装置。
- 中空円筒型スパッタリングターゲットと、前記円筒型スパッタリングターゲットに電気的に接続されたチャンバーの外側にある第1DC電源と、前記ターゲットの後部にあるマグネットアセンブリと、を含むマグネトロンスパッタリング陰極と、
前記チャンバー内に円筒型のプラズマソース空間を囲み、前記プラズマソース空間に連通する円筒型スパッタリング表面を有し、前記空間の両端にRF電源側端部と処理側端部とを含む2つの開口端部を有する円筒型スパッタリングターゲットと、
前記プラズマソース空間の外側にあり、前記プラズマソース空間内に磁界を発生するように構成されたマグネットアセンブリであって、前記磁場は、前記ターゲットの表面付近に電子を閉じ込めるために前記ターゲットのスパッタリング表面に近接した閉磁気トンネルと、前記円筒型スパッタリングターゲットの処理側端部に平行な磁場鏡面を定義するカスプ磁場と、前記磁場鏡面まで拡大して延びる空磁場と、を含むマグネットアセンブリと、
前記円筒型スパッタリングターゲットのRF電源側端部にある誘電体窓と、
前記RF電源に電気的に接続され、前記プラズマソース空間からみた窓の反対側にRFアンテナを有するRF電源であって、前記RFアンテナは、前記RF電源から前記窓を通してプラズマソース空間にRFエネルギーを供給するように構成されている前記RF電源と、を備え、
前記ターゲットと前記マグネトロンマグネットと前記RFアンテナは、前記ターゲットからスパッタされた材料のイオンを含む前記プラズマソース空間内に高密度プラズマを共同して生成するために構成され、前記DC電源と前記RF電源のそれぞれによって電圧が印加されている、イオン化されたスパッタ材料のiPVDソース。 - 処理空間に面する前記円筒型スパッタリングターゲットの前記開口処理端部に近接して囲う環状のスパッタリングターゲットをさらに含む請求項4に記載のiPVDソース。
- 前記環状のスパッタリングターゲットは、平面的なリング形状の環状のスパッタリングターゲットである請求項5に記載のiPVDソース。
- 前記環状のスパッタリングターゲットは、円錐台形状のスパッタリングターゲットである請求項5に記載のiPVDソース。
- 前記環状のスパッタリングターゲットの後部に配置された環状の永久磁石を含む請求項5に記載のiPVDソース。
- 前記環状のスパッタリングターゲットに接続された第2DC電源と、前記円筒型のスパッタリングターゲットから電気的に絶縁された前記環状のスパッタリングターゲットとを含む請求項5に記載のiPVDソース。
- 前記第1DC電源と第2DC電源は、前記円筒型のスパッタリングターゲットと前記環状のスパッタリングターゲットのスパッタリングをそれぞれ制御可能である請求項9に記載のiPVDソース。
- 前記アンテナ側からみて反対側の前記窓に近接離間し、かつ平行に配置された蒸着シールドであり、スパッタされた材料の堆積物から前記窓を保護するように構成され、前記アンテナから前記プラズマソース空間にRFエネルギーの誘導結合を可能にする前記シールドをさらに含む請求項4に記載のiPVDソース。
- 前記蒸着シールドは、本質的に金属の銅、モリブデン、アルミニウム、及びそれらの合金からなる群から選択される請求項11に記載のiPVDソース。
- 前記蒸着シールドは、本質的に銅、モリブデン、アルミニウム、及びそれらの合金からなる群から選択される金属を用いて被覆される請求項11に記載のiPVDソース。
- 前記円筒型のスパッタリングターゲットは、少なくともその開口端の1つに一体的に形成された環状のフランジを有する請求項4に記載のiPVDソース。
- 前記円筒型のスパッタリングターゲットは、蒸着材料の接着力を増加するように構成された少なくともその開口端の1つに一体的に形成された環状のフランジを有する請求項4に記載のiPVDソース。
- 真空チャンバーと、前記真空チャンバーの一端に位置する被覆材料ソースと、前記被覆材料ソースに面する前記真空チャンバー内に位置する基板支持部と、を有する真空処理装置を用意し、
前記処理チャンバーに面する開口処理端部と、前記円筒型のマグネトロンスパッタリングターゲットによって囲われたプラズマソース空間内に前記窓を通してRFエネルギーを供給するためにその外側にあるRFアンテナを有する誘電体窓によって覆われたRF電源側開口端部と、を有する中空円筒型マグネトロンスパッタリングターゲットを有する前記被覆材料ソースを用意し、
スパッタリングターゲットにDC電位を印加して材料をスパッタリングして前記空間に供給し、
前記DC電位と前記RF電源のそれぞれによって実質的に電圧が印加された前記ターゲットからのスパッタされた材料のイオンを有する前記プラズマソース空間に高密度プラズマを生成するために前記RFアンテナからのエネルギーと前記DC電位からのエネルギーを用いて前記スパッタリングターゲットからスパッタされた前記材料を前記空間内でイオン化し、
前記真空チャンバー内でプラズマソース空間からのイオン化されたスパッタ材料を前記基板上に蒸着することによって基板を処理することを含むiPVD方法。 - 前記真空チャンバー内において、交互に前記イオン化された材料を前記基板上に蒸着し、前記基板をエッチングする請求項16に記載のiPVD方法。
- 複数回の蒸着とエッチングサイクルとを経て前記基板を処理する請求項16に記載のiPVD方法。
- 前記蒸着と前記エッチングは約1mTorr〜40mTorrで行う請求項16に記載のiPVD方法。
- 前記基板に材料を蒸着したり、基板をエッチングしたりするために、前記円筒型スパッタリングターゲットにDC電位を交互に断続して繰り返し印加する請求項16に記載のiPVD方法。
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