JP2011066085A - スパッタリング装置およびスパッタリング方法並びに成膜システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スパッタリング装置100は、スパッタリングチャンバ30と、カソードユニット41およびアノードA間の放電によりプラズマを形成可能なプラズマガン40と、プラズマガン40から放出されたプラズマ22を磁界の作用によりシート状に変形可能な磁界発生手段24A、24Bと、を備える。シートプラズマ27は、スパッタリングチャンバ30内の基板34BとAlターゲット35Bとの間を通過するように誘導され、シートプラズマ27中の荷電粒子によってAlターゲット35BからスパッタリングされたAl材料が基板34Bの開口部に堆積する際に、Al堆積膜200のカバレッジ性が、プラズマ放電電流ID、ターゲットバイアス電圧VB、および、ターゲット−基板間距離Lに基づいて調整される。
【選択図】図1
Description
前記シート状のプラズマ(シートプラズマという)は、前記スパッタリングチャンバ内の前記基板とアルミニウムからなるターゲットとの間を通過するように誘導され、前記シートプラズマ中の荷電粒子によって前記ターゲットからスパッタリングされたアルミニウム材料が前記基板の開口部に堆積する際に、前記アルミニウム材料からなる堆積膜のカバレッジ性が、前記シートプラズマの放電電流、前記ターゲットのバイアス電圧、および、前記ターゲットと前記基板との間の距離、に基づいて調整されているスパッタリング装置を提供する。
前記シートプラズマ中の荷電粒子によって前記ターゲットからスパッタリングされたアルミニウム材料が前記基板の開口部に堆積する際に、前記アルミニウム材料からなる堆積膜のカバレッジ性を、前記シートプラズマの放電電流、前記ターゲットのバイアス電圧、および、前記ターゲットと前記基板との間の距離、に基づいて調整する堆積膜形成工程と、を含むスパッタリング方法も提供する。
前記堆積膜の下地膜としてのバリア膜が前記基板に形成される第2成膜室と、
前記第1成膜室および前記第2成膜室を大気開放せずに、前記堆積膜および前記バリア膜の成膜前後において、前記基板を外部との間で出し入れ可能にする真空搬送装置と、を備え、
前記第1成膜室が、上述のスパッタリング装置によって構成されている成膜システムも提供する。
プラズマ放電電流IDの多少により、シートプラズマ27の放熱量が変化する。
ターゲット−基板間距離Lを短くすると、シートプラズマ27が半導体基板34Bに近づくので、半導体基板34Bの温度を上げる方向に作用する。この場合も、Al堆積膜200のリフロー性においては有利になると考えられる。但し、半導体基板34Bの温度が上がり過ぎた場合、TiWバリア膜300のバリア性が劣ってきて、半導体基板34B内へのAl拡散の問題が生じる場合がある。
ターゲットバイアス電圧VBの大小により、Alターゲット35Bに入射するAr+の加速度が変化するので、Al材料のスパッタリング収率が増減する。このため、ターゲットバイアス電圧VBは、Al堆積膜200の堆積レートに直接的な影響を与える。よって、ターゲットバイアス電圧VBの変更に基づいてAl堆積膜200の堆積レートが増減すると、Al材料の溝埋め込み特性が良好となる半導体基板34Bの温度(換言すれば、その昇温速度)が変化すると考えられる。
21 輸送空間
22 円柱プラズマ
23 第1の電磁コイル
24A、24B 棒磁石
27 シートプラズマ
28 ボトルネック部
29 通路
30 スパッタリングチャンバ
31 成膜空間
32 第2の電磁コイル
33 第3の電磁コイル
34A 基板ホルダ
34B 基板(半導体基板)
35A ターゲットホルダ
35B ターゲット(Alターゲット)
36 真空ポンプ
37 バルブ
38 永久磁石
40 プラズマガン
41 カソードユニット
41A ガラス管
41B 蓋部材
50 プラズマガン電源
52 バイアス電源
70 電力発生部
100 スパッタリング装置
100D バリア成膜室
100E アルミ成膜室
200 Al堆積膜
300 TiWバリア膜
400 成膜システム
401 トランスファチャンバ
402 旋回アーム
403 ハンド部
404 ロードロック室
405 回転軸
406 基板搬送機構
A アノード
D 溝の深さ
G1、G2 中間電極
GV1、GV2、GV3 ゲートバルブ
C カソード
ID プラズマ放電電流
L ターゲット−基板間距離
P1、P2、P3 サンプリングポイント
R1、R2 抵抗素子
S 主面
VB ターゲットバイアス電圧
W 溝の幅
Claims (8)
- 開口部が形成された基板を格納可能なスパッタリングチャンバと、
カソードユニットおよびアノード間の放電により、プラズマを形成可能なプラズマガンと、
前記プラズマガンから放出されたプラズマを磁界の作用によりシート状に変形可能な磁界発生手段と、を備え、
前記シート状のプラズマ(シートプラズマという)は、前記スパッタリングチャンバ内の前記基板とアルミニウムからなるターゲットとの間を通過するように誘導され、
前記シートプラズマ中の荷電粒子によって前記ターゲットからスパッタリングされたアルミニウム材料が前記基板の開口部に堆積する際に、前記アルミニウム材料からなる堆積膜のカバレッジ性が、前記シートプラズマの放電電流、前記ターゲットのバイアス電圧、および、前記ターゲットと前記基板との間の距離、に基づいて調整されている、スパッタリング装置。 - 前記シートプラズマの放電電流の調整に用いるプラズマガン電源と、
前記ターゲットのバイアス電圧の調整に用いるバイアス電源と、
前記ターゲットと前記基板との間の距離の調整に用いるアクチュエータと、
を備える請求項1に記載のスパッタリング装置。 - 前記堆積膜の堆積レートが、前記ターゲットのバイアス電圧によって制御され、
前記基板の温度が、前記堆積レートに適合するよう、前記シートプラズマの放電電流、および、前記ターゲットと前記基板との間の距離のうちの少なくとも一方によって制御されている、請求項2に記載のスパッタリング装置。 - 前記堆積膜の堆積レートが、前記ターゲットのバイアス電圧によって制御され、
前記基板の昇温速度が、前記堆積レートに適合するよう、前記シートプラズマの放電電流、および、前記ターゲットと前記基板との間の距離のうちの少なくとも一方によって制御されている、請求項2に記載のスパッタリング装置。 - プラズマガンから放出されたプラズマを磁界の作用によりシート状のプラズマ(シートプラズマという)に変形させて、前記シートプラズマを、スパッタリングチャンバ内の基板とアルミニウムからなるターゲットとの間を通過するよう誘導するシートプラズマ形成工程と、
前記シートプラズマ中の荷電粒子によって前記ターゲットからスパッタリングされたアルミニウム材料が前記基板の開口部に堆積する際に、前記アルミニウム材料からなる堆積膜のカバレッジ性を、前記シートプラズマの放電電流、前記ターゲットのバイアス電圧、および、前記ターゲットと前記基板との間の距離、に基づいて調整する堆積膜形成工程と、を含むスパッタリング方法。 - 前記堆積膜形成工程において、前記ターゲットのバイアス電圧によって前記堆積膜の堆積レートが制御され、
前記堆積レートに適合するよう、前記基板の温度が、前記シートプラズマの放電電流、および、前記ターゲットと前記基板との間の距離のうちの少なくとも一方によって制御される請求項5に記載のスパッタリング方法。 - 前記堆積膜形成工程において、前記ターゲットのバイアス電圧によって前記堆積膜の堆積レートが制御され、
前記堆積レートに適合するよう、前記基板の昇温速度が、前記シートプラズマの放電電流、および、前記ターゲットと前記基板との間の距離のうちの少なくとも一方によって制御される請求項5に記載のスパッタリング方法。 - アルミニウム材料からなる堆積膜が基板に形成される第1成膜室と、
前記堆積膜の下地膜としてのバリア膜が前記基板に形成される第2成膜室と、
前記第1成膜室および前記第2成膜室を大気開放せずに、前記堆積膜および前記バリア膜の成膜前後において、前記基板を外部との間で出し入れ可能にする真空搬送装置と、を備え、
前記第1成膜室が、請求項1ないし4のいずれかに記載のスパッタリング装置によって構成されている成膜システム。
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