JP4923933B2 - バリヤ層の形成方法及びプラズマ成膜装置 - Google Patents
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Description
本発明方法により形成されるバリヤ層が堆積された被処理体の表面の凹部におけるコーナエッチング耐性を向上させることができる。
従って、例えば凹部の開口部近傍にオーバハング部が形成されることを防止することができ、このためボイドを発生させることなく凹部の埋め込みを行うことができる。
また例えば請求項3に記載したように、前記凹部は、ホール又はトレンチ(溝)である。
また例えば請求項4に記載したように、前記ホールの直径又は前記トレンチの幅は100nm以下である。
本発明方法により形成されるバリヤ層が堆積された被処理体の表面の凹部におけるコーナエッチング耐性を向上させることができる。
従って、例えば凹部の開口部近傍にオーバハング部が形成されることを防止することができ、このためボイドを発生させることなく凹部の埋め込みを行うことができる。
図1は本発明に係るプラズマ成膜装置の一例を示す断面図である。ここではプラズマ成膜装置としてICP(Inductively Coupled Plasma)型プラズマスパッタ装置を例にとって説明する。図示するように、このプラズマ成膜装置22は、例えばアルミニウム等により筒体状に成形された処理容器24を有している。この処理容器24は接地され、この底部26には排気口28が設けられて、圧力調整を行うスロットルバルブ30を介して真空ポンプ32により真空引き可能になされている。
図2は本発明に係るバリヤ層の形成方法を含む凹部の埋め込み工程を示す図、図3はリスパッタ工程を説明する図である。尚、図7〜図9に記載された部分と同一構成部分については、同一符号を付してある。
まず、図1において載置台34を下方へ降下させた状態で処理容器24のゲートバルブ50を介して真空引き可能になされた処理容器24内へウエハ2を搬入し、これを支持ピン46上に支持させる。そして、この状態で載置台34を上昇させると、この上面にウエハ2が受け渡され、このウエハ2が静電チャック34Bにより載置台34の上面に吸着される。
このように、バリヤ層10は、Ti(チタン)金属よりなる母材に、遷移金属群より選択された1又は2以上の金属を混合してなるTi合金膜を含むように構成したので、被処理体2の表面の凹部8におけるコーナエッチング耐性を向上させることができる。
従って、例えば凹部8の開口部近傍にオーバハング部が形成されることを防止することができ、このためボイドを発生させることなく凹部8の埋め込みを行うことができる。
次に、Ti母材に各種の遷移金属を混合してなるTi合金膜をバリヤ層として用いた時のコーナエッチング比[b/a]を比較検討したので、その評価結果について説明する。
図4はTi母材に各種の遷移金属を混合してなるTi合金膜をバリヤ層として用いた時のコーナエッチング比を示すグラフである。ここでは、Ti母材に混合する遷移金属として、ウエハに対する汚染の恐れの少ないZr(ジルコニウム)、Hf(ハフニウム)、Nb(ニオブ)、Ta(タンタル)を用いた場合を示し、カッコ内にはそれぞれTi合金全体に対する混合比率を示している。また比較のためにTi単独の場合も示している。
尚、前述したように、Ti金属母材に混合される金属としては、上記Zr、Hf、Nb、Mn、Taの他に、金属汚染を生じないことを条件に、他の遷移金属を用いてもよいのは勿論である。
次に、上記実施例の変形例について説明する。
図5は異なる材質の導電層や複数の薄膜よりなるバリヤ層の変形例を示す断面図である。上記実施例にあっては、凹部8に埋め込まれて配線される導電層12として銅を用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されない。図5(A)に示すように、Ti合金膜88よりなるバリヤ層10上にAl金属(アルミニウム合金を含む)やW金属(タングステン合金を含む)等を導電層12として用いていもよい。
また、図6は凹部の形状の変形例を示す図である。図6(A)に示すように、ここでは絶縁層6に形成される凹部8は、細長い溝状のトレンチ8xと、このトレンチ8xの底部の一部に形成された穴状のホール8yとにより構成されており、このホール8yの底部に下層の配線層等の導電層4が露出して、この導電層4に対して電気的なコンタクトを図ることになる。このような2段構造をDual Damasceneの構造と称す。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、LCD基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。
4 導電層(配線層)
6 絶縁層
8 凹部
8x トレンチ
8y ホール
10 バリヤ層
12 導電層
22 プラズマ成膜装置
24 処理容器
34 載置台
54 バイアス電源
62 プラズマ発生源
70 金属ターゲット
72 可変直流電源
76 ガス導入口(ガス導入手段)
80 装置制御部
88 Ti合金膜
90 シード膜
92 TiN膜
Claims (6)
- 真空引き可能になされた処理容器内で載置台上に被処理体を載置し、前記被処理体の表面に形成されている絶縁層上に、金属ターゲットより放出される金属粒子を堆積させてバリヤ層を形成するバリヤ層の形成方法において、
前記金属ターゲットとして、Ti金属よりなる母材に、Zr(ジルコニウム)、Hf(ハフニウム)、Nb(ニオブ)、Mn(マンガン)、Ta(タンタル)よりなる群から選択された1又は2以上の金属を合混してなる金属材料を用い、前記処理容器内にプラズマを形成しつつ前記金属ターゲットに放電用電力を供給すると共に前記載置台にバイアス電力を供給してスパッタリングにより前記被処理体の表面にTi合金膜を形成する膜形成工程と、
該膜形成工程の後に前記プラズマの形成用の電力の供給と前記バイアス電力の供給とを維持すると共に、前記金属ターゲットへの放電用電力の供給を遮断した状態で前記Ti合金膜をリスパッタリングするリスパッタリング工程と、
を有することを特徴とするバリヤ層の形成方法。 - 前記バリヤ層の一部は、前記絶縁層の一部に形成された凹部の底部を介して下層の他の導電層に電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載のバリヤ層の形成方法。
- 前記凹部は、ホール又はトレンチ(溝)であることを特徴とする請求項2記載のバリヤ層の形成方法。
- 前記ホールの直径又は前記トレンチの幅は100nm以下であることを特徴とする請求項3記載のバリヤ層の形成方法。
- 前記混合した金属のTi合金全体に対する割合は5〜50%の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のバリヤ層の形成方法。
- 被処理体の表面の絶縁層上に、バリヤ層を形成するプラズマ成膜装置において、
真空引き可能になされた処理容器と、
被処理体を載置するための載置台と、
前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス導入手段と、
前記処理容器内へプラズマを発生させるためのプラズマ発生源と、
Ti(チタン)金属よりなる母材に、Zr(ジルコニウム)、Hf(ハフニウム)、Nb(ニオブ)、Mn(マンガン)、Ta(タンタル)よりなる群から選択された1又は2以上の金属を混合してなるTi合金の金属ターゲットと、
前記金属ターゲットへ放電用電力を供給するターゲット用の電源と、
前記載置台に対してバイアス電力を供給するバイアス電源と、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載のバリヤ層の形成方法を実行するように装置全体を制御する装置制御部と、
を備えたことを特徴とするプラズマ成膜装置。
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