JPH11307479A - High temperature reflow sputtering method and high temperature reflow sputtering apparatus - Google Patents
High temperature reflow sputtering method and high temperature reflow sputtering apparatusInfo
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- JPH11307479A JPH11307479A JP11563098A JP11563098A JPH11307479A JP H11307479 A JPH11307479 A JP H11307479A JP 11563098 A JP11563098 A JP 11563098A JP 11563098 A JP11563098 A JP 11563098A JP H11307479 A JPH11307479 A JP H11307479A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 より低い温度で基板を加熱した場合でも金属
材料を十分にホールに埋め込むことができる高温リフロ
ースパッタリングの技術を提供する。
【解決手段】 基板ホルダー44に保持された基板9と
ターゲットと42の距離を変えるための距離変更機構4
6は、二段階成膜の第一の工程では、基板9とターゲッ
ト42の距離を従来の距離よりも長い第一の距離とし、
第二の工程では第一の距離より短い第二の距離とするよ
う制御される。第一の工程でホール90の内面に厚いベ
ース薄膜93が作成されるため、第二の工程で比較的低
い温度でリフローさせても充分にホール90内に金属材
料を埋め込むことができる。また、冷凍機13により1
30K〜50Kに冷却されたパネル12に水等の不純ガ
スが凝縮し、セパレーションチャンバー1内の基板9へ
の付着が防止される。
(57) [Problem] To provide a high-temperature reflow sputtering technique capable of sufficiently filling a metal material into a hole even when a substrate is heated at a lower temperature. A distance changing mechanism (4) for changing a distance between a substrate (9) held by a substrate holder (44) and a target (42).
6, in the first step of the two-stage film formation, the distance between the substrate 9 and the target 42 is a first distance longer than the conventional distance,
In the second step, control is performed such that the second distance is shorter than the first distance. Since the thick base thin film 93 is formed on the inner surface of the hole 90 in the first step, the metal material can be sufficiently embedded in the hole 90 even if reflow is performed at a relatively low temperature in the second step. In addition, 1
Impurity gas such as water condenses on the panel 12 cooled to 30K to 50K, and is prevented from adhering to the substrate 9 in the separation chamber 1.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本願の発明は、基板の表面に
形成されたホールに金属材料を埋め込む高温リフロース
パッタリングの技術に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-temperature reflow sputtering technique for embedding a metal material in a hole formed on the surface of a substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】ターゲットをスパッタして基板の表面に
所定の薄膜を作成するスパッタリングの技術は、半導体
集積回路の製作の際などに盛んに利用されている。この
スパッタリングによって薄膜作成が行われる半導体ウェ
ーハ等の基板は、多くの場合、微細なホールを有してお
り、微細なホール内に薄膜を作成することが必要になっ
てきている。例えば、256メガビット〜1ギガビット
DRAM(Dynamic Random Acces
s Memory)では、デザインルールで幅又は直径
が0.25μm〜0.18μm程度の溝又は穴(本明細
書ではホールと総称する)に対して成膜することが必要
になってきている。2. Description of the Related Art A sputtering technique for forming a predetermined thin film on the surface of a substrate by sputtering a target is widely used in the production of semiconductor integrated circuits. A substrate such as a semiconductor wafer on which a thin film is formed by sputtering often has fine holes, and it is necessary to form a thin film in the fine holes. For example, 256 megabit to 1 gigabit DRAM (Dynamic Random Accesses)
s Memory), it becomes necessary to form a film in a groove or a hole having a width or diameter of about 0.25 μm to 0.18 μm (collectively referred to as a hole in this specification) according to a design rule.
【0003】このようなホール内への成膜にスパッタリ
ングを利用するものとして、ホール内に金属材料を埋め
込む高温リフロースパッタリングの技術が従来から知ら
れている。図6は、このような高温リフロースパッタリ
ングを行う従来の高温リフロースパッタリング装置の概
略構成を示す正面図である。図6に示す高温リフロース
パッタリング装置は、排気系41を備えたスパッタチャ
ンバー4と、スパッタチャンバー4内に被スパッタ面を
露出させるようにして設けられたターゲット42と、タ
ーゲット42をスパッタするためのスパッタ電源43
と、スパッタによって放出されたターゲット42の材料
が到達するスパッタチャンバー4内の所定位置に基板9
を配置するための基板ホルダー44と、スパッタチャン
バー4内に所定のスパッタ放電用ガスを導入する放電用
ガス導入系45と、基板9を所定温度に加熱するよう基
板ホルダー44内に設けられたヒータ441を備えてい
る。As a technique utilizing sputtering for film formation in such a hole, a high-temperature reflow sputtering technique of embedding a metal material in the hole has been conventionally known. FIG. 6 is a front view showing a schematic configuration of a conventional high-temperature reflow sputtering apparatus for performing such high-temperature reflow sputtering. The high-temperature reflow sputtering apparatus shown in FIG. 6 includes a sputtering chamber 4 provided with an exhaust system 41, a target 42 provided in the sputtering chamber 4 so as to expose a surface to be sputtered, and a sputtering system for sputtering the target 42. Power supply 43
The substrate 9 is positioned at a predetermined position in the sputtering chamber 4 where the material of the target 42 released by sputtering reaches.
, A discharge gas introduction system 45 for introducing a predetermined sputter discharge gas into the sputtering chamber 4, and a heater provided in the substrate holder 44 to heat the substrate 9 to a predetermined temperature. 441 are provided.
【0004】ターゲット42はアルミニウム等の金属製
であり、絶縁材421を介してスパッタチャンバー4に
取り付けられている。スパッタ電源43は、ターゲット
42に負の高電圧を印加するよう構成されている。アル
ゴン等のスパッタ放電用ガスが放電用ガス導入系45に
よってスパッタチャンバー4に導入され、ターゲット4
2に負の高電圧が印加されると、接地電位である基板ホ
ルダー44やスパッタチャンバー4の器壁との間に直流
電界が設定され、この直流電界によってスパッタ放電が
生ずる。このスパッタ放電によってターゲット42から
放出された金属材料の粒子(通常は原子の状態、以下、
スパッタ粒子と呼ぶ)は、基板9に到達して所定の金属
材料の薄膜を堆積する。尚、この装置でのターゲット4
2と基板9の距離は60mmである。一方、ヒータ44
1からの熱は基板ホルダー44を経由して基板9に与え
られ、基板9は所定の温度に加熱される。基板9の表面
に堆積した薄膜は、基板9の熱によってリフロー(流動
化)し、微細なホール内に流れ込む。この結果、ホール
に金属材料が埋め込まれ、基板9の表面が平坦化され
る。The target 42 is made of a metal such as aluminum, and is attached to the sputtering chamber 4 via an insulating material 421. The sputtering power supply 43 is configured to apply a high negative voltage to the target 42. A sputter discharge gas such as argon is introduced into the sputter chamber 4 by a discharge gas introduction system 45, and the target 4
When a negative high voltage is applied to 2, a DC electric field is set between the substrate holder 44 which is a ground potential and the wall of the sputtering chamber 4, and this DC electric field causes sputter discharge. Particles of the metal material (usually in an atomic state;
The sputtered particles reach the substrate 9 and deposit a thin film of a predetermined metal material. In addition, target 4 in this device
The distance between 2 and substrate 9 is 60 mm. On the other hand, the heater 44
The heat from 1 is applied to the substrate 9 via the substrate holder 44, and the substrate 9 is heated to a predetermined temperature. The thin film deposited on the surface of the substrate 9 is reflowed (fluidized) by the heat of the substrate 9 and flows into fine holes. As a result, the metal material is buried in the holes, and the surface of the substrate 9 is flattened.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の高温リ
フロースパッタリングにおいて、基板は400℃から5
00℃程度まで加熱される。基板の温度が高いほど金属
材料の流動性が高まり、容易にホールに金属材料を埋め
込むことができる。しかしながら、このような高い温度
で処理を行うことにより、金属材料の結晶成長が速くな
り、グレインサイズが大きくなる。グレインサイズが大
きくなると、基板の表面に凹凸ができ、後工程のフォト
リソグラフィの際のアライメントがしづらくなる問題が
ある。また、グレンサイズが大きくなると、エレクトロ
マイグレーションの問題も顕在化してくる。In the above-mentioned conventional high-temperature reflow sputtering, the substrate is heated from 400.degree.
It is heated to about 00 ° C. The higher the temperature of the substrate, the higher the fluidity of the metal material, and the easier it is to bury the metal material in the holes. However, by performing the treatment at such a high temperature, the crystal growth of the metal material is accelerated, and the grain size is increased. When the grain size is large, there is a problem that unevenness is formed on the surface of the substrate, and alignment in photolithography in a later step becomes difficult. Also, as the grain size increases, the problem of electromigration also becomes apparent.
【0006】また、多層配線構造を採るデバイスの製造
では、シリコン基板上に第一層の配線としてアルミニウ
ム膜がすでに作成されている場合がある。この場合、第
二層の配線のためにアルミニウムの高温リフロースパッ
タリングを行うと、すでに作成されている第一層のアル
ミニウム膜とシリコンとの界面において400℃から5
00℃程度の温度でこれらが溶け合う。そして冷却され
ることによりアルミニウムとシリコンは共晶し、アルミ
ニウム−ケイ素合金となる「アルミの消失」が生じる。
このようなアルミの消失により、回路の断線や配線抵抗
の増加等の欠陥や不良がもたらされることになる。In the manufacture of a device having a multilayer wiring structure, an aluminum film may be already formed as a first-layer wiring on a silicon substrate. In this case, when high-temperature reflow sputtering of aluminum is performed for the wiring of the second layer, the temperature of 400 ° C. to 5 ° C. at the interface between the already formed aluminum film of the first layer and silicon is obtained.
These melt at a temperature of about 00 ° C. Then, when cooled, aluminum and silicon are eutectic, and "disappearance of aluminum" which becomes an aluminum-silicon alloy occurs.
Such loss of aluminum leads to defects and defects such as disconnection of circuits and increase in wiring resistance.
【0007】このような、問題が生じないようにするに
は、400℃以下で高温リフロースパッタリングをする
ことが考えられる。しかしながらこのような400℃以
下の低い温度例えば200℃程度で高温リフロースパッ
タリングを行った場合、金属材料を十分にリフローさせ
ることができないため、ホール内にボイドと呼ばれる空
洞が発生してしまう。ホール内にボイドが生じると、回
路は断線したり、配線抵抗が増加してしまう等の欠陥や
不良を招いてしまう。In order to avoid such a problem, high-temperature reflow sputtering at 400 ° C. or less can be considered. However, when high-temperature reflow sputtering is performed at such a low temperature of 400 ° C. or lower, for example, about 200 ° C., a metal material cannot be sufficiently reflowed, so that a cavity called a void is generated in a hole. If a void is formed in the hole, the circuit may be defective or defective, such as disconnection or an increase in wiring resistance.
【0008】本願の発明は、上記課題を解決するために
なされたものであり、より低い温度で基板を加熱した場
合でも金属材料を十分にホールに埋め込むことができる
高温リフロースパッタリングの技術を提供することを目
的としている。The invention of the present application has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a technique of high-temperature reflow sputtering that can sufficiently bury a metal material in a hole even when a substrate is heated at a lower temperature. It is intended to be.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本願の請求項1記載の発明は、微細なホールが形成され
た基板の表面に、金属製のターゲットをスパッタするこ
とで金属材料の薄膜を形成し、基板を加熱して薄膜をリ
フローさせてホールに金属材料を埋め込む高温リフロー
スパッタリング方法であって、前記ホールの側面及び底
面に前記金属材料のベース薄膜を作成する第一の工程
と、第一の工程の後、前記金属材料の薄膜をさらに堆積
させてリフローさせることで前記ホールに金属材料を埋
め込む第二の工程とよりなり、前記第一の工程では、前
記ターゲットと前記基板との距離を長い第一の距離にし
て成膜を行い、前記第二の工程では、前記ターゲットと
前記基板との距離を前記第一の距離より短い第二の距離
にして成膜を行うという構成を有する。また、上記課題
を解決するため請求項2記載の発明は、表面に微細なホ
ールが形成された基板の表面にスパッタリングによって
金属材料の薄膜を形成し、基板を加熱して薄膜をリフロ
ーさせてホールに金属材料を埋め込む高温リフロースパ
ッタリング装置であって、排気系を備えたスパッタチャ
ンバーと、スパッタチャンバー内に被スパッタ面を露出
させるようにして設けられたターゲットと、ターゲット
をスパッタするためのスパッタ電源と、スパッタによっ
て放出されたターゲットの材料が到達する位置に基板を
保持するための基板ホルダーと、基板ホルダーに保持さ
れた基板を加熱するヒータと、ターゲットと基板との距
離を変える距離変更機構と、距離変更機構を制御する制
御部とを備えており、前記制御部は、前記ターゲットと
前記基板との距離を、前記ホールの側面及び底面に前記
金属材料のベース薄膜を作成する第一の工程では長い第
一の距離とし、第一の工程の後に前記金属材料の薄膜を
さらに堆積させてリフローさせることで前記ホールに前
記金属材料を埋め込む第二の工程では第一の距離より短
い第二の距離となるよう距離変更機構を制御するもので
あるという構成を有する。また、上記課題を解決するた
め請求項3記載の発明は、請求項2記載の構成におい
て、中央に設けられたセパレーションチャンバーと、セ
パレーションチャンバーの周囲に気密に接続されたロー
ドロックチャンバー及び複数の処理チャンバーとを備え
ており、ロードロックチャンバーは大気側との間で基板
の出し入れが行われる際に基板が一時的に滞留するチャ
ンバーであって、複数の処理チャンバーのうちの一つは
前記スパッタチャンバーであり、また、セパレーション
チャンバー内には、チャンバー間で基板を搬送する搬送
機構が設けられており、さらに、セパレーションチャン
バーは、表面がセパレーションチャンバーの内部空間に
露出するようにして設けられたパネルと、パネルを13
0K〜50Kに冷却してセパレーションチャンバー内の
不純ガスをパネルの表面に凝縮させる冷凍機とを有して
いるという構成を有する。また、上記課題を解決するた
め請求項4記載の発明は、請求項3記載の構成におい
て、前記パネルは、前記セパレーションチャンバーと前
記ロードロックチャンバーの境界部分の付近に前記表面
が位置するよう設けられているという構成を有する。ま
た、上記課題を解決するため請求項5記載の発明は、請
求項3又は4記載の構成において、前記複数の処理チャ
ンバーのうちの一つは、スパッタチャンバーにおける処
理の前に基板を加熱するプリヒートチャンバーであり、
前記パネルは、前記セパレーションチャンバーとこのプ
リヒートチャンバーとの境界部分の付近に前記表面が位
置するよう設けられているという構成を有する。また、
上記課題を解決するため請求項6記載の発明は、表面に
微細なホールが形成された基板の表面にスパッタリング
によって金属材料の薄膜を形成し、基板を加熱して薄膜
をリフローさせてホールに金属材料を埋め込む高温リフ
ロースパッタリング装置であって、中央に設けられたセ
パレーションチャンバーと、セパレーションチャンバー
の周囲に気密に接続されたロードロックチャンバー及び
複数の処理チャンバーとを備え、ロードロックチャンバ
ーは大気側との間で基板の出し入れが行われる際に基板
が一時的に滞留するチャンバーであって、セパレーショ
ンチャンバー内にはチャンバー間で基板を搬送する搬送
機構が設けられており、複数の処理チャンバーのうちの
二つはスパッタチャンバーであって、この二つのスパッ
タチャンバーの各々は、内部を排気する排気系と、内部
に被スパッタ面を露出させるようにして設けられたター
ゲットと、ターゲットをスパッタするためのスパッタ電
源と、スパッタによって放出されたターゲットの材料が
到達する位置に基板を保持するための基板ホルダーとを
それぞれ備えているとともに、一方のスパッタチャンバ
ー内の基板ホルダーはターゲットと基板との距離が長い
第一の距離になるように基板を保持するものであり、他
方のスパッタチャンバー内の基板ホルダーはターゲット
と基板との距離が第一の距離より短い第二の距離になる
よう基板を保持するものであり、さらに、他方のスパッ
タチャンバーは、基板ホルダーに保持された基板を加熱
するヒータを有している。According to a first aspect of the present invention, there is provided a thin film made of a metal material by sputtering a metal target on a surface of a substrate on which fine holes are formed. Forming a high temperature reflow sputtering method of heating the substrate to reflow the thin film and bury the metal material in the hole, the first step of creating a base thin film of the metal material on the side and bottom surfaces of the hole, After the first step, a second step of burying the metal material in the hole by further depositing and reflowing a thin film of the metal material, and in the first step, the target and the substrate Film formation is performed with a long first distance, and in the second step, film formation is performed with a second distance shorter than the first distance between the target and the substrate. With a cormorant configuration. According to another aspect of the present invention, a thin film of a metal material is formed by sputtering on a surface of a substrate having fine holes formed thereon, and the substrate is heated to reflow the thin film. A high-temperature reflow sputtering apparatus for embedding a metal material into a sputtering chamber having an exhaust system, a target provided to expose a surface to be sputtered in the sputtering chamber, and a sputtering power supply for sputtering the target. A substrate holder for holding the substrate at a position where the material of the target released by sputtering reaches, a heater for heating the substrate held by the substrate holder, a distance changing mechanism for changing the distance between the target and the substrate, A control unit for controlling a distance changing mechanism, wherein the control unit is configured to The distance between the substrate and the first step of forming the base thin film of the metal material on the side and bottom surfaces of the hole is a long first distance, and after the first step, the thin film of the metal material is further deposited. In the second step of embedding the metal material in the hole by reflow, the distance changing mechanism is controlled to be a second distance shorter than the first distance. According to a third aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in the configuration according to the second aspect, a separation chamber provided at the center, a load lock chamber air-tightly connected around the separation chamber, and a plurality of processing units are provided. A load lock chamber is a chamber in which the substrate temporarily stays when the substrate is taken in and out with the atmosphere, and one of a plurality of processing chambers is the sputtering chamber. In the separation chamber, a transfer mechanism for transferring the substrate between the chambers is provided, and further, the separation chamber has a panel provided so that the surface is exposed to the internal space of the separation chamber. , 13 panels
And a refrigerator that cools to 0K to 50K and condenses the impurity gas in the separation chamber on the surface of the panel. According to a fourth aspect of the present invention, the panel is provided such that the surface is located near a boundary between the separation chamber and the load lock chamber. It has a configuration that it is. According to a fifth aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in the configuration according to the third or fourth aspect, one of the plurality of processing chambers includes a preheater for heating a substrate before processing in a sputtering chamber. A chamber,
The panel has a configuration in which the surface is provided near a boundary between the separation chamber and the preheat chamber. Also,
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 6 is to form a thin film of a metal material by sputtering on a surface of a substrate having fine holes formed on the surface, and heat the substrate to reflow the thin film to form a metal in the hole. A high-temperature reflow sputtering apparatus for embedding a material, comprising: a separation chamber provided in the center; a load lock chamber and a plurality of processing chambers that are airtightly connected around the separation chamber; and the load lock chamber is connected to the atmosphere. A transfer mechanism for transferring a substrate between chambers is provided in the separation chamber. The transfer mechanism is provided in the separation chamber. One is a sputter chamber, and each of these two sputter chambers Are located at a position where the exhaust system for exhausting the inside, a target provided so as to expose the surface to be sputtered inside, a sputtering power supply for sputtering the target, and a target material discharged by sputtering reach. A substrate holder for holding the substrate is provided, and the substrate holder in one of the sputtering chambers holds the substrate so that the distance between the target and the substrate becomes a long first distance, and the other The substrate holder in the sputtering chamber is for holding the substrate such that the distance between the target and the substrate is a second distance shorter than the first distance, and the other sputtering chamber is held by the substrate holder. It has a heater for heating the substrate.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。図1は、本願発明の実施の形態である高
温リフロースパッタリング装置の構成を説明する平面概
略図である。図1に示す高温リフロースパッタリング装
置はマルチチャンバータイプの装置であり、中央に配置
されたセパレーションチャンバー1と、セパレーション
チャンバー1の周囲に気密に接続された複数の処理チャ
ンバー2,3,4,8,81及び二つのロードロックチ
ャンバー5からなるチャンバー配置になっている。各チ
ャンバー1,2,3,4,5,8,81は専用又は兼用
の不図示の排気系を備えており、所定の圧力まで排気さ
れるようになっている。各チャンバー同士の接続箇所に
は、ゲートバルブ6が設けられている。Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic plan view illustrating the configuration of a high-temperature reflow sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention. The high-temperature reflow sputtering apparatus shown in FIG. 1 is a multi-chamber type apparatus, and includes a separation chamber 1 disposed in the center and a plurality of processing chambers 2, 3, 4, 8, and hermetically connected around the separation chamber 1. The chamber arrangement is composed of 81 and two load lock chambers 5. Each of the chambers 1, 2, 3, 4, 5, 8, and 81 is provided with a dedicated or combined exhaust system (not shown), and is configured to exhaust to a predetermined pressure. A gate valve 6 is provided at a connection point between the chambers.
【0011】セパレーションチャンバー1内には、チャ
ンバー間で基板9の搬送を行うための搬送機構として搬
送ロボット11が設けられている。搬送ロボット11
は、多関節ロボットが使用されている。この搬送ロボッ
ト11はいずれか一方のロードロックチャンバー5から
基板9を一枚ずつ取り出し各処理チャンバー2,3,
4,8,81に送って順次処理を行い、最後の処理を終
了した後、いずれか一方のロードロックチャンバー5に
戻すようになっている。そして、ロードロックチャンバ
ー5の外側にはオートローダ7が設けられている。オー
トローダ7は大気側にある外部カセット62から基板9
を一枚ずつ取り出し、ロードロックチャンバー5内のロ
ック内カセット51に収容するようになっている。In the separation chamber 1, a transfer robot 11 is provided as a transfer mechanism for transferring the substrate 9 between the chambers. Transfer robot 11
Uses an articulated robot. The transfer robot 11 takes out the substrates 9 one by one from one of the load lock chambers 5 and treats each of the processing chambers 2, 3, 3.
4, 8 and 81, the processing is sequentially performed, and after the last processing is completed, the processing is returned to one of the load lock chambers 5. An autoloader 7 is provided outside the load lock chamber 5. The autoloader 7 moves the substrate 9 from the external cassette 62 on the atmosphere side.
Are taken out one by one and housed in a lock cassette 51 in the load lock chamber 5.
【0012】複数の処理チャンバー2,3,4,8,8
1のうち一つは、基板9の表面のホールを高温リフロー
スパッタリングによって埋め込むスパッタチャンバー4
である。この他は、スパッタリングの前に基板9を予備
加熱するプリヒートチャンバー2、スパッタリングの前
に基板9の表面の自然酸化膜又は保護膜を除去するため
の前処理エッチングを行う前処理エッチングチャンバー
3、高温リフロースパッタリングによる成膜の前に下地
膜を作成する下地膜作成チャンバー8である。A plurality of processing chambers 2, 3, 4, 8, 8
One is a sputter chamber 4 in which holes on the surface of the substrate 9 are filled by high-temperature reflow sputtering.
It is. In addition, a preheat chamber 2 for preheating the substrate 9 before sputtering, a pretreatment etching chamber 3 for performing pretreatment etching for removing a natural oxide film or a protective film on the surface of the substrate 9 before sputtering, This is a base film forming chamber 8 for forming a base film before film formation by reflow sputtering.
【0013】図2は、図1に示す高温リフロースパッタ
リング装置におけるスパッタチャンバー4の正面断面概
略図である。図2を用いてスパッタリング装置の主要部
をなすスパッタチャンバー4の説明を行う。スパッタチ
ャンバー4は、ゲートバルブ6を備えた気密な容器で、
電気的には接地されている。そして、スパッタチャンバ
ー4内は、排気系41により、10 -8〜10-9Torr
程度に排気されるよう構成されている。排気系41は、
ターボ分子ポンプやクライオポンプ等の複数段の真空ポ
ンプを備え、バリアブルオリフィス等の不図示の排気速
度調整器が設けられている。スパッタチャンバー4に
は、所定のスパッタ放電用ガスを導入する放電用ガス導
入系45が設けられており、アルゴン等のスパッタ率の
高いガスをチャンバー内に所定の流量で導入できるよう
になっている。具体的には、放電用ガス導入系45は、
アルゴン等のスパッタ放電用のガスを溜めたガスボンベ
451と、スパッタチャンバー4とガスボンベ451を
つなぐ配管452と、配管452に設けたバルブ453
や流量調整器454とから主に構成されている。FIG. 2 shows the high-temperature reflow sputtering shown in FIG.
Front cross section of sputter chamber 4 in ring device
It is a schematic diagram. Principal parts of sputtering equipment using FIG.
A description will be given of the sputter chamber 4 which forms Spatter
The chamber 4 is an airtight container equipped with a gate valve 6,
It is electrically grounded. And the sputter chamber
The inside of -4 is 10 -8-10-9Torr
It is configured to be evacuated to a degree. The exhaust system 41 is
Multistage vacuum pumps such as turbo molecular pumps and cryopumps
Equipped with a pump, and an exhaust speed (not shown) such as a variable orifice.
A degree adjuster is provided. In sputter chamber 4
Is a discharge gas guide for introducing a predetermined sputter discharge gas.
An inlet system 45 is provided, and the sputtering rate of argon or the like is reduced.
High gas can be introduced into the chamber at a predetermined flow rate
It has become. Specifically, the discharge gas introduction system 45 includes:
Gas cylinder containing gas for sputter discharge such as argon
451, the sputter chamber 4 and the gas cylinder 451
A connecting pipe 452 and a valve 453 provided on the pipe 452
And a flow controller 454.
【0014】スパッタチャンバー4内には、被スパッタ
面を露出させるようにして、ターゲット42が設けられ
ている。ターゲット42は、基板9の表面のホール内に
埋め込む金属材料、例えばアルミニウムで形成されてい
る。ターゲット42はターゲットホルダー421及び絶
縁体422を介してスパッタチャンバー4の上部の開口
を気密に塞ぐようスパッタチャンバー4に取り付けられ
ている。ターゲット42をスパッタするためのスパッタ
電源43が、ターゲット42に接続されている。スパッ
タ電源43は、400〜600V程度の負の直流電圧を
ターゲット42に印加するよう構成されている。放電用
ガス導入系45によってガスが導入された状態でこのス
パッタ電源43が動作するとガスに放電が生じターゲッ
ト42がスパッタされるようになっている。尚、ターゲ
ット42から放出されるスパッタ粒子のイオン化のみで
スパッタ放電が維持される場合、ガスが導入されない場
合もある。A target 42 is provided in the sputtering chamber 4 so as to expose the surface to be sputtered. The target 42 is formed of a metal material, for example, aluminum to be embedded in a hole on the surface of the substrate 9. The target 42 is attached to the sputter chamber 4 via a target holder 421 and an insulator 422 so as to hermetically close the upper opening of the sputter chamber 4. A sputtering power supply 43 for sputtering the target 42 is connected to the target 42. The sputtering power supply 43 is configured to apply a negative DC voltage of about 400 to 600 V to the target 42. When the sputtering power supply 43 is operated in a state where the gas is introduced by the discharge gas introduction system 45, a discharge is generated in the gas and the target 42 is sputtered. When sputter discharge is maintained only by ionization of sputter particles released from the target 42, gas may not be introduced in some cases.
【0015】ターゲット42の背後には、磁石機構48
が設けられている。磁石機構48は、マグネトロン放電
を達成させるものである。具体的には、磁石機構48
は、中心磁石481と、中心磁石481を取り囲む周状
の周辺磁石482と、中心磁石481及び周辺磁石48
2を固定した板状のヨーク483とから構成されてい
る。中心磁石481と周辺磁石482との間には、ター
ゲット42を貫通するアーチ状の磁力線484が設定さ
れる。この磁力線484とターゲット42の被スパッタ
面とで囲まれた領域に電子が閉じこめられ、中性ガス分
子が高い効率でイオン化する。このため、スパッタ放電
が効率よく維持され、多くのスパッタ粒子が放出されて
高い成膜速度が得られる。また、スパッタ電源43によ
って設定される直流電界の向きはターゲット42の被ス
パッタ面に垂直である。従って、アーチ状の磁力線48
4の頂上付近で磁界と電界が直交し、マグネトロン放電
が達成される。即ち、電子がマグネトロン運動し、ター
ゲット42の中心軸の回りに周回してスパッタ放電の効
率をさらに向上させる。Behind the target 42, a magnet mechanism 48
Is provided. The magnet mechanism 48 achieves magnetron discharge. Specifically, the magnet mechanism 48
Are a center magnet 481, a peripheral magnet 482 surrounding the center magnet 481, a center magnet 481 and a peripheral magnet 48.
2 is fixed to the plate-shaped yoke 483. Between the center magnet 481 and the peripheral magnet 482, an arch-shaped magnetic force line 484 penetrating the target 42 is set. Electrons are confined in a region surrounded by the lines of magnetic force 484 and the surface to be sputtered of the target 42, and neutral gas molecules are ionized with high efficiency. For this reason, the sputter discharge is efficiently maintained, a large number of sputter particles are emitted, and a high film formation rate can be obtained. The direction of the DC electric field set by the sputtering power supply 43 is perpendicular to the surface of the target 42 to be sputtered. Therefore, the arc-shaped magnetic field lines 48
The magnetic field and the electric field are orthogonal to each other near the top of 4, and a magnetron discharge is achieved. That is, the electrons perform magnetron motion and circumnavigate around the central axis of the target 42 to further improve sputter discharge efficiency.
【0016】また、スパッタチャンバー4内には、スパ
ッタによって放出されたターゲット42の材料が到達す
る位置に基板9を載置するための基板ホルダー44が設
けられている。基板ホルダー44の内部には、抵抗加熱
方式等のヒータ441が埋設されている。ヒータ441
としては、輻射加熱方式のヒータを基板ホルダー44内
に設けることも可能である。基板ホルダー44には、基
板9を熱接触性よく接触させるための静電吸着機構49
が設けられている。静電吸着機構49は、基板ホルダー
44の一部として設けられた誘電体ブロック491内に
埋設された吸着電極492と、吸着電極492の間に直
流電圧を印加する吸着用電源493とから主に構成され
ている。In the sputtering chamber 4, a substrate holder 44 for mounting the substrate 9 at a position where the material of the target 42 released by the sputtering reaches is provided. Inside the substrate holder 44, a heater 441 of a resistance heating type or the like is embedded. Heater 441
Alternatively, a radiant heater may be provided in the substrate holder 44. The substrate holder 44 has an electrostatic attraction mechanism 49 for bringing the substrate 9 into good thermal contact.
Is provided. The electrostatic attraction mechanism 49 mainly includes an attraction electrode 492 embedded in a dielectric block 491 provided as a part of the substrate holder 44 and an attraction power supply 493 for applying a DC voltage between the attraction electrodes 492. It is configured.
【0017】誘電体ブロック491は、基板ホルダー本
体44に対して密着性よく接合されている。この誘電体
ブロック491の表面は、基板9が載置される載置面で
あり、この表面には複数の凹部494が形成されてい
る。そして、この凹部494に昇圧用ガスを導入する昇
圧用ガス導入系495が接続されている。吸着用電源4
93は、例えば200〜800V程度の電圧を一対の吸
着電極492の間に与えるよう構成されている。この電
圧によって誘電体ブロック491に誘電分極が生じ表面
に静電気が誘起される。この静電気によって基板9が誘
電体ブロック491に静電吸着される。この結果、基板
ホルダー44に対する基板9の密着性が向上し、ヒータ
441による熱が効率よく基板9に伝わる。また、昇圧
用ガス導入系495により凹部494にガスが導入され
る結果、凹部494の圧力が上昇する。このため、基板
ホルダー44と基板9との間の熱伝達効率が向上し、基
板9の加熱効率が高められる。昇圧用ガス導入系495
は、熱伝達効率の良いヘリウム等のガスを導入するよう
になっている。さて、本実施形態の装置の大きな特徴点
は、基板ホルダー44に、ターゲット42と基板9との
距離を変えるための距離変更機構46が備えられている
点である。具体的に説明すると、基板ホルダー44は支
柱442によって支えられている。距離変更機構46
は、この支柱442の下端を保持した保持板463と、
保持板463を固定した被駆動体464と、被駆動体4
64を駆動するボールネジ461と、このボールネジ4
61を回転させるモータ462とから主に構成されてい
る。The dielectric block 491 is joined to the substrate holder body 44 with good adhesion. The surface of the dielectric block 491 is a mounting surface on which the substrate 9 is mounted, and a plurality of recesses 494 are formed on the surface. A pressurizing gas introduction system 495 for introducing a pressurizing gas is connected to the concave portion 494. Power supply 4 for suction
93 is configured to apply a voltage of, for example, about 200 to 800 V between the pair of suction electrodes 492. This voltage causes dielectric polarization in the dielectric block 491 and induces static electricity on the surface. The substrate 9 is electrostatically attracted to the dielectric block 491 by the static electricity. As a result, the adhesion of the substrate 9 to the substrate holder 44 is improved, and the heat from the heater 441 is efficiently transmitted to the substrate 9. Further, as a result of the gas being introduced into the concave portion 494 by the pressurizing gas introducing system 495, the pressure in the concave portion 494 increases. For this reason, the heat transfer efficiency between the substrate holder 44 and the substrate 9 is improved, and the heating efficiency of the substrate 9 is increased. Pressurizing gas introduction system 495
Is designed to introduce a gas such as helium having a good heat transfer efficiency. The major feature of the apparatus of this embodiment is that the substrate holder 44 is provided with a distance changing mechanism 46 for changing the distance between the target 42 and the substrate 9. Specifically, the substrate holder 44 is supported by a support 442. Distance changing mechanism 46
Is a holding plate 463 holding the lower end of the support 442,
The driven body 464 to which the holding plate 463 is fixed, and the driven body 4
Ball screw 461 for driving the screw 64, and the ball screw 4
It mainly comprises a motor 462 for rotating 61.
【0018】被駆動体464は、ボールネジ461の外
径に適合した内径を有する筒状の部材である。被駆動体
464の内面は、精度よくねじ切りされており、ボール
ネジ461にかみ合っている。また、被駆動体464
は、不図示の回転止めによって回転しないようになって
いる。モータ462によってボールネジ461が回転す
ると、この回転の力は被駆動体464に伝えられる。被
駆動体464は、不図示の回転止めにより回転しないよ
うになっているため上下動のみ行う。この結果、被駆動
体464に固定された保持板463を介して支柱442
が上下動し、これに伴い基板ホルダー44も上下動する
ようになっている。また、ターゲット42はスパッタチ
ャンバー4内に固定されているため、上記のような距離
変更機構46の動作により基板ホルダー44に載置され
た基板9とターゲット42との距離を変えることができ
るようになっている。The driven body 464 is a cylindrical member having an inner diameter adapted to the outer diameter of the ball screw 461. The inner surface of the driven body 464 is precisely threaded and meshes with the ball screw 461. In addition, the driven body 464
Are not rotated by a rotation stopper (not shown). When the ball screw 461 is rotated by the motor 462, the force of this rotation is transmitted to the driven body 464. Since the driven body 464 is prevented from rotating by a rotation stopper (not shown), it only moves up and down. As a result, the support 442 is supported via the holding plate 463 fixed to the driven body 464.
Moves up and down, and accordingly, the substrate holder 44 also moves up and down. Since the target 42 is fixed in the sputtering chamber 4, the distance between the substrate 9 placed on the substrate holder 44 and the target 42 can be changed by the operation of the distance changing mechanism 46 as described above. Has become.
【0019】本実施形態の装置では、装置全体を制御す
る不図示の制御部が設けられている。そして、この制御
部は、距離変更機構46やスパッタ電源43などの各構
成部分を制御するよう構成されている。本実施形態にお
ける距離変更機構46及びこれを制御する不図示の制御
部は、本実施形態の装置が二段階成膜を行うことに関連
して設けられている。二段階成膜は、高温リフロースパ
ッタリングを行う際の基板の温度(以下、成膜温度)を
下げる試みの中で本願の発明者が見出した手法である。
この点を図3及び図4を使用して説明する。図3は二段
階成膜を行わずに成膜温度を下げた場合の問題点を示し
た図、図4は二段階成膜を行った場合の成膜状況を示す
図である。The apparatus of this embodiment is provided with a control unit (not shown) for controlling the entire apparatus. The control unit is configured to control each component such as the distance changing mechanism 46 and the sputtering power supply 43. The distance changing mechanism 46 in the present embodiment and a control unit (not shown) for controlling the distance changing mechanism 46 are provided in association with the apparatus of the present embodiment performing two-stage film formation. The two-stage film formation is a technique found by the inventor of the present application in an attempt to lower the substrate temperature (hereinafter, the film formation temperature) when performing high-temperature reflow sputtering.
This point will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing a problem when the film formation temperature is lowered without performing the two-stage film formation, and FIG. 4 is a diagram showing a film formation state when the two-stage film formation is performed.
【0020】まず、図3を用いて二段階成膜を行わない
場合について説明する。高温リフロースパッタリング
は、前述したように、ホール90が形成された基板9の
表面にスパッタリングによって薄膜を堆積させ、基板9
を加熱して薄膜をリフローさせてホール内に埋め込む手
法である。この際、リフローした薄膜(以下、リフロー
薄膜)91は、界面張力等の影響でホール90の開口の
縁に留まる傾向がある。この場合、図3(A)に示すよ
うに、リフロー薄膜91が、図3(A)に示すように、
開口の縁にリフロー薄膜91が盛り上がるようにして滞
留する。また、ホール90の内面にも当初薄膜が堆積す
るが、基板9が高温に晒される結果、この薄膜はホール
90の側面の部分で途切れてしまう。そして、スパッタ
リングを続けて薄膜の堆積量を増加させても、開口の縁
に盛り上がって滞留するリフロー薄膜91が増えるのみ
で、ホール90内には流れ込まない。この結果、開口が
リフロー薄膜91によって塞がれ、外見的にはホール9
0内への金属材料の埋め込みが完了したように見えて
も、図3(C)に示すように、ホール90内にボイドと
呼ばれる空洞92が生じてしまう。ボイド92が形成さ
れると、金属材料が配線として埋め込まれる場合、配線
は断線され、致命的な素子欠陥を招いてしまう。First, a case where the two-stage film formation is not performed will be described with reference to FIG. As described above, high-temperature reflow sputtering deposits a thin film on the surface of the substrate 9 in which the holes 90 are formed by sputtering.
Is heated to reflow the thin film and bury it in the hole. At this time, the reflowed thin film (hereinafter, reflow thin film) 91 tends to stay at the edge of the opening of the hole 90 due to the influence of interfacial tension and the like. In this case, as shown in FIG. 3A, the reflow thin film 91 is formed as shown in FIG.
The reflow thin film 91 stays on the edge of the opening so as to rise. Further, a thin film is initially deposited on the inner surface of the hole 90, but as a result of the substrate 9 being exposed to a high temperature, the thin film is interrupted on the side surface of the hole 90. Then, even if the deposition amount of the thin film is increased by continuing the sputtering, only the reflow thin film 91 which rises at the edge of the opening and stays increases, and does not flow into the hole 90. As a result, the opening is closed by the reflow thin film 91, and apparently, the hole 9 is formed.
Even if it seems that the embedding of the metal material into the hole 0 has been completed, a cavity 92 called a void is generated in the hole 90 as shown in FIG. When the void 92 is formed, when the metal material is buried as the wiring, the wiring is disconnected, leading to a fatal element defect.
【0021】成膜温度をある程度まで高くすると、リフ
ロー薄膜91の流動性が高められるので、ホール90の
開口の縁に滞留するリフロー薄膜91をホール90内に
流し込むことができ、これによって、上記ボイドの形成
をある程度抑制することができる。しかしながら、成膜
温度を高くすることは、グレインサイズの増大等の上述
した問題を招く。ボイド92の発生を防止するには、ホ
ール90の開口の縁の部分におけるリフロー薄膜91の
滞留を防止すればよい。リフロー薄膜91の滞留は、リ
フロー薄膜91自体の界面張力に起因するものである
が、下地表面との親和性(濡れ性)の影響も大きいと考
えられる。即ち、リフロー薄膜91は例えばアルミニウ
ム等の金属であり、ホール90の表面はシリコンや酸化
シリコン等の異なる材料である。異なる材料の表面に対
しては一般的に親和性が低く、表面に沿って流れにく
い。リフロー薄膜91が同じ材料の表面を流れるのであ
れば、親和性が高いので、ホール90の開口の縁の部分
での滞留も少なくできる筈である。When the film formation temperature is increased to a certain degree, the fluidity of the reflow thin film 91 is increased, so that the reflow thin film 91 staying at the edge of the opening of the hole 90 can be flowed into the hole 90, whereby the void Can be suppressed to some extent. However, increasing the film formation temperature causes the above-described problems such as an increase in grain size. In order to prevent the void 92 from being generated, it is only necessary to prevent the reflow thin film 91 from staying at the edge of the opening of the hole 90. The stagnation of the reflow thin film 91 is caused by the interfacial tension of the reflow thin film 91 itself, but it is considered that the influence of the affinity (wetting property) with the base surface is large. That is, the reflow thin film 91 is made of a metal such as aluminum, and the surface of the hole 90 is made of a different material such as silicon or silicon oxide. It generally has low affinity for surfaces of different materials and is less likely to flow along the surface. If the reflow thin film 91 flows on the surface of the same material, the affinity is high, so that the stay at the edge of the opening of the hole 90 should be reduced.
【0022】リフロー薄膜91が同じ材料の表面を流れ
るようにするには、ホール90内の表面にそれと同じ材
料の薄膜を予め形成しておけばよい。このような考え方
から、本願の発明者は、高温リフロースパッタリングの
二つの工程に分け、図4(A)に示すように、最初にホ
ール90の内面に金属材料の薄膜93を薄く作成する第
一の工程(以下、この工程で作成された膜を「ベース薄
膜」と呼ぶ)を行い、第一の工程の後、図4(B)
(C)に示すように、金属材料の薄膜をさらに堆積さ
せ、基板9の温度を上げリフローさせることでホール9
0内に金属材料を埋め込む第二の工程を行う二段階成膜
を手法を完成させた。上記第一の工程では、成膜温度を
低くし、堆積したベース薄膜93がリフローしないよう
にすることが肝要である。もしベース薄膜93がリフロ
ーする程度に成膜温度を高くしてしまうと、図3(A)
に示すのと同様に、ホール90の側面でベース薄膜93
に途切れが生じてしまう。途切れが生ずると、リフロー
薄膜91がホール90の下地表面の上を流れなければな
らなくなるので、流動性が低下し、ボイド発生の原因と
なり易い。In order for the reflow thin film 91 to flow on the surface of the same material, a thin film of the same material may be formed on the surface in the hole 90 in advance. From such a concept, the inventor of the present application divides the process into two steps of high-temperature reflow sputtering, and first forms a thin film 93 of a metal material thinly on the inner surface of the hole 90 as shown in FIG. (Hereinafter, the film formed in this step is referred to as “base thin film”), and after the first step, FIG.
As shown in (C), a thin film of a metal material is further deposited, and the temperature of the substrate 9 is increased to cause reflow, whereby the holes 9 are formed.
Thus, a two-step film forming method for performing a second step of embedding a metal material in the metal layer 0 has been completed. In the first step, it is important to lower the film forming temperature so that the deposited base thin film 93 does not reflow. If the film formation temperature is increased to such an extent that the base thin film 93 reflows, FIG.
In the same manner as shown in FIG.
Is interrupted. If a break occurs, the reflow thin film 91 must flow over the base surface of the hole 90, so that the fluidity is reduced and voids are likely to be generated.
【0023】本実施形態の装置の大きな特徴は、上記二
段階成膜の第一の工程において、ターゲット42と基板
9の距離(以下、TS距離と呼ぶ)を従来の距離よりも
長くしている点である。具体的には、制御部は、距離変
更機構46のモータ462を動作させて、第一の工程で
は基板ホルダー44とターゲット42との距離が長い第
一の距離となるよう制御し、第二の工程では基板ホルダ
ー44とターゲット42の距離が第一の距離より短い第
二の距離になる制御するものになっている。A major feature of the apparatus of this embodiment is that, in the first step of the two-stage film formation, the distance between the target 42 and the substrate 9 (hereinafter, referred to as TS distance) is longer than the conventional distance. Is a point. Specifically, the control unit operates the motor 462 of the distance changing mechanism 46 to control the distance between the substrate holder 44 and the target 42 to be a long first distance in the first step, and to control the second distance. In the process, the distance between the substrate holder 44 and the target 42 is controlled to be a second distance shorter than the first distance.
【0024】図5を用いて、TS距離を変化させたとき
の状況について説明する。図5は、TS距離を変化させ
たときの概略図である。ターゲット42と基板9の距離
をL1からL2へと長くした場合、ホール90内の一点
Pから見ることのできるターゲット42の被スパッタ面
の面積は、L1に比べてL2の場合の方が大きくなる
(S1<S2)。ターゲット42の被スパッタ面の面積
(S1,S2)は、ホール内の一点Pに到達することが
可能なスパッタ粒子の放出部分の面積であるから、L1
に比べてL2の場合の方が点Pに到達するスパッタ粒子
の量が多くなり、成膜速度が高くなる。ホール90内の
他の点でも同じであり、TS距離が長くなるとその点へ
のスパッタ粒子の到達量が多くなり、その点の成膜速度
が高くなる。つまり、TS距離を長くすることによって
ホール90の内面への成膜速度を高くすることができ
る。The situation when the TS distance is changed will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram when the TS distance is changed. When the distance between the target 42 and the substrate 9 is increased from L1 to L2, the area of the sputtering target surface of the target 42 that can be seen from one point P in the hole 90 is larger in the case of L2 than in L1. (S1 <S2). The area (S1, S2) of the surface to be sputtered of the target 42 is the area of the sputtered particle emission area that can reach one point P in the hole.
In the case of L2, the amount of sputtered particles reaching the point P is larger in the case of L2, and the film forming speed is higher. The same applies to other points in the hole 90. When the TS distance increases, the amount of sputtered particles reaching the point increases, and the film forming speed at that point increases. That is, by increasing the TS distance, the film forming speed on the inner surface of the hole 90 can be increased.
【0025】本実施形態では、上記観点から、第一の工
程においてTS距離を長くしてホール90の内面への成
膜速度を高くしている。成膜速度を高くすると、第一の
工程においてベース薄膜93を厚く作成することができ
る。発明者の研究によると、ベース薄膜93の厚さを厚
くすると、第二の工程でより低い温度で処理してもボイ
ドの発生のない埋め込みが可能であることが判明した。
例えば、アスペクト比3のホール内にアルミニウムを埋
め込む場合、第一の工程において、ベース薄膜93をホ
ール90の内面(側面及び底面)に300オングストロ
ーム程度の厚さで作成しておくと、第二の工程で薄膜を
堆積させながら基板9を380℃の比較的低い温度で加
熱しながらリフローさせた場合でも、ボイドの発生は観
察されなかった。In the present embodiment, from the above viewpoint, the TS distance is increased in the first step to increase the film forming rate on the inner surface of the hole 90. When the deposition rate is increased, the base thin film 93 can be formed thick in the first step. According to the study of the inventor, it has been found that, when the thickness of the base thin film 93 is increased, even if the treatment is performed at a lower temperature in the second step, the filling can be performed without generating voids.
For example, in the case where aluminum is embedded in a hole having an aspect ratio of 3, in the first step, if the base thin film 93 is formed on the inner surface (side surface and bottom surface) of the hole 90 with a thickness of about 300 Å, the second Even when the substrate 9 was reflowed while heating the substrate 9 at a relatively low temperature of 380 ° C. while depositing a thin film in the process, generation of voids was not observed.
【0026】上記のように成膜温度を低くできる原因に
ついては、一概に言えないが、第二の工程におけるリフ
ロー薄膜91の流動性がベース薄膜93の膜厚に依存し
ているものと推察される。即ち、下地であるベース薄膜
93が厚い方がその上でリフロー薄膜91が流動し易い
と推察される。また、ベース薄膜93が薄い場合、第二
の工程で基板9が加熱された際、リフロー薄膜91が流
動してくる前にベース薄膜93が流動してしまい、図3
(A)に示すような途切れが生じてしまうことがあると
も推察される。Although the reason why the film formation temperature can be lowered as described above cannot be generally stated, it is presumed that the fluidity of the reflow thin film 91 in the second step depends on the thickness of the base thin film 93. You. That is, it is presumed that the thicker the base thin film 93 serving as the base, the easier the reflow thin film 91 flows on. When the base thin film 93 is thin, when the substrate 9 is heated in the second step, the base thin film 93 flows before the reflow thin film 91 flows.
It is presumed that the interruption as shown in FIG.
【0027】いずれにしても、本実施形態の装置では、
第一の工程においてTS距離を長くしてホール90の内
面に厚いベース薄膜93を作成するので、第二の工程で
比較的低い温度で高温リフロースパッタリングを行うこ
とができる。尚、第二の工程でTS距離を長くすること
はあまり好ましくない。というのは、TS距離を長くす
ると、ターゲット42から放出されるスパッタ粒子のう
ち基板9に到達するスパッタ粒子の量が少なくなってし
まうので、全体の成膜の効率が低下する問題がある。第
二の工程では、薄膜をリフローさせてホール90内に埋
め込むようにしているのであるから、ホール90内への
成膜速度を第一の工程のように高める必要はない。不必
要にTS距離を長くして成膜の効率を低下させること
は、好ましいとはいえない。In any case, in the apparatus of this embodiment,
Since the thick TS base film 93 is formed on the inner surface of the hole 90 by increasing the TS distance in the first step, high-temperature reflow sputtering can be performed at a relatively low temperature in the second step. It is not so preferable to increase the TS distance in the second step. This is because, when the TS distance is increased, the amount of sputter particles that reach the substrate 9 among the sputter particles emitted from the target 42 decreases, so that there is a problem that the efficiency of the entire film formation is reduced. In the second step, since the thin film is reflowed so as to be embedded in the hole 90, it is not necessary to increase the film forming speed in the hole 90 as in the first step. It is not preferable to unnecessarily lengthen the TS distance to lower the efficiency of film formation.
【0028】また、第一の工程では、成膜時のスパッタ
チャンバー4内の圧力(以下、成膜圧力)を通常のスパ
ッタより低くすることが好ましい。圧力が高い場合、タ
ーゲット42から基板9へのスパッタ粒子飛行空間に存
在するガス分子の数が多いので、ターゲット42から放
出されるスパッタ粒子の多くがガス分子に放出して散乱
される。基板9のホール90以外の面には散乱されても
多くのスパッタ粒子が到達できるが、スパッタ粒子の散
乱が多いと、ホール90内に到達できるスパッタ粒子の
量が少なくなる。この結果、ホール90の内面への成膜
速度が相対的に低下してしまう。そこで、第一の工程で
は、通常より成膜圧力を低くし、ホール90めがけて飛
行するスパッタ粒子が散乱されないようにする。これに
より、ホール90の内面への成膜速度が相対的に高くな
り、ホール90の内面に厚いベース薄膜93を作成する
ことができる。具体的には、第一の工程では、1mTo
rr以下の成膜圧力にすると好適である。In the first step, it is preferable that the pressure in the sputtering chamber 4 during the film formation (hereinafter referred to as the film formation pressure) is lower than that of ordinary sputtering. When the pressure is high, the number of gas molecules existing in the sputter particle flight space from the target 42 to the substrate 9 is large, so that most of the sputter particles emitted from the target 42 are emitted and scattered by the gas molecules. Although many sputtered particles can reach the surface of the substrate 9 other than the holes 90 even if they are scattered, if the scattering of sputtered particles is large, the amount of sputtered particles that can reach the inside of the hole 90 decreases. As a result, the film forming speed on the inner surface of the hole 90 is relatively reduced. Therefore, in the first step, the film forming pressure is set lower than usual so that the sputtered particles flying toward the hole 90 are not scattered. Thereby, the film forming speed on the inner surface of the hole 90 is relatively increased, and a thick base thin film 93 can be formed on the inner surface of the hole 90. Specifically, in the first step, 1 mTo
It is preferable to set the film formation pressure to rr or less.
【0029】上述した二段階成膜の点も含め、スパッタ
チャンバー4内での動作について説明する。基板9はス
パッタチャンバー4内に搬入され、基板ホルダー44の
上に載置される。スパッタチャンバー4内は予め10-8
〜10-9Torr程度まで排気されており、この状態で
放電用ガス導入系45によってスパッタチャンバー4内
にスパッタ放電用ガスが導入される。排気系41の不図
示の排気速度調整器及び放電用ガス導入系45の流量調
整器454を制御して、スパッタチャンバー4内を第一
の工程の成膜圧力である0.8〜1.5mTorr程度
の圧力に保つ。The operation in the sputtering chamber 4 will be described, including the above-mentioned two-stage film formation. The substrate 9 is carried into the sputtering chamber 4 and placed on the substrate holder 44. The inside of the sputtering chamber 4 is 10 -8
The gas is exhausted to about -10 -9 Torr, and in this state, a sputter discharge gas is introduced into the sputter chamber 4 by the discharge gas introduction system 45. By controlling an unillustrated evacuation rate adjuster of the evacuation system 41 and a flow rate adjuster 454 of the discharge gas introduction system 45, the inside of the sputter chamber 4 is formed at a deposition pressure of 0.8 to 1.5 mTorr in the first step. Pressure.
【0030】そして、スパッタ電源43が動作し、第一
の工程のスパッタリングが行われる。この際、前述した
通り、不図示の制御部は距離変更機構46を動作させて
基板ホルダー44を所定の下降位置に予め位置させてお
り、TS距離を長くしている。また、基板ホルダー44
内のヒータ441が常時動作しているものの、静電吸着
機構49及び昇圧用ガス導入系495は動作させないで
おく。従って、ヒータ441から基板9への熱伝達効率
は悪く、基板9の温度は100〜150℃程度の低い温
度に維持される。第一の工程のスパッタリングによっ
て、前述した通りベース薄膜93が作成される。ベース
薄膜93の厚さは200〜400オングストローム程度
である。尚、第一の工程においては、スパッタ電源43
によるターゲット42への投入電力は18〜20kW程
度と通常より高い。これは、TS距離を長くすることに
よる全体の成膜効率の低下を補償するためと、基板9が
ヒータ441によってあまり加熱されないうちに短時間
に成膜を終了するためにである。Then, the sputtering power supply 43 is operated, and the sputtering in the first step is performed. At this time, as described above, the control unit (not shown) operates the distance changing mechanism 46 to preliminarily position the substrate holder 44 at the predetermined lowering position, thereby increasing the TS distance. In addition, the substrate holder 44
Although the heater 441 inside is always operating, the electrostatic attraction mechanism 49 and the pressurizing gas introduction system 495 are not operated. Therefore, the efficiency of heat transfer from the heater 441 to the substrate 9 is low, and the temperature of the substrate 9 is maintained at a low temperature of about 100 to 150 ° C. By the sputtering in the first step, the base thin film 93 is formed as described above. The thickness of the base thin film 93 is about 200 to 400 angstroms. In the first step, the sputtering power supply 43
The input power to the target 42 by the above is about 18 to 20 kW, which is higher than usual. This is for compensating for a decrease in the overall film forming efficiency due to the increase in the TS distance, and for completing the film forming in a short time before the substrate 9 is heated by the heater 441.
【0031】次に、第二の工程を行う。即ち、不図示の
制御部は距離変更機構46を動作させて基板ホルダー4
4を所定の上昇位置に位置させTS距離を短くする。ほ
ぼ同時に、静電吸着機構49及び昇圧用ガス導入系49
5を動作させて基板ホルダー44から基板9への熱伝達
効率を向上させて基板9の温度を高くする。そして、ス
パッタ電源43を動作させてスパッタリングを継続し、
ベース薄膜93の上にさらに薄膜を堆積させる。堆積し
た又は堆積しつつある薄膜は、基板9の熱によってリフ
ローしてリフロー薄膜91となり、ホール90の内面に
流れ込む。この結果、ホール90内に金属材料が埋め込
まれる。尚、この第二の工程の際、スパッタ電源43に
よるターゲット42への投入電力は第一の工程より低く
2〜4kW程度である。これは、成膜速度をあまり高く
することなく、少しずつ薄膜を堆積させてリフローさせ
た方がホール90内の埋め込み特性が良いという事情に
基づく。また、第一の工程から第二の工程に移る際、ス
パッタ電源43の動作をいったん止めてから電力を低下
させてもよいが、動作を止めずに電力を低下させてもよ
い。Next, the second step is performed. That is, the control unit (not shown) operates the distance changing mechanism 46 to operate the substrate holder 4.
4 is positioned at a predetermined ascending position to shorten the TS distance. Almost at the same time, the electrostatic adsorption mechanism 49 and the pressurizing gas introduction system 49
5 is operated to increase the efficiency of heat transfer from the substrate holder 44 to the substrate 9 to increase the temperature of the substrate 9. Then, the sputtering is continued by operating the sputtering power supply 43,
A thin film is further deposited on the base thin film 93. The deposited or accumulating thin film is reflowed by the heat of the substrate 9 to become a reflow thin film 91, and flows into the inner surface of the hole 90. As a result, the metal material is embedded in the hole 90. In the second step, the power supplied to the target 42 by the sputtering power supply 43 is lower than that in the first step and is about 2 to 4 kW. This is based on the fact that it is better to deposit a thin film little by little and reflow the film without increasing the film forming speed too much, so that the filling characteristics in the hole 90 are better. Further, when shifting from the first step to the second step, the power may be reduced after the operation of the sputtering power supply 43 is temporarily stopped, or the power may be reduced without stopping the operation.
【0032】次に、図1に戻り、本実施形態の高温リフ
ロースパッタリング装置の他の構成について説明する。
図1に示す前処理エッチングチャンバー3は、成膜に先
だって基板9をエッチングして基板9の表面の自然酸化
膜や保護膜を除去するよう構成されている。前処理エッ
チングチャンバー3は、内部にプラズマを形成し、プラ
ズマ中のイオンを基板9の表面に衝突させて自然酸化膜
や保護膜をエッチング除去するようになっている。ま
た、プリヒートチャンバー2は、成膜に先だって基板9
を加熱して、基板9の吸蔵ガスを放出させるよう構成さ
れている。この吸蔵ガスの放出を行わない場合、成膜時
の熱により吸蔵ガスが急激に放出され、発泡によって膜
の表面が粗くなる問題がある。プリヒートチャンバー2
内には、所定の温度に加熱維持される不図示のヒートス
テージが設けられている。基板9はこのヒートステージ
に載置され、所定の温度に加熱されることによりプリヒ
ートされる。下地膜作成チャンバー8は、高温リフロー
スパッタリングの前に下地膜としてチタン薄膜を作成す
るようになっている。下地膜作成チャンバー8は、スパ
ッタリングによってこの下地膜を作成するようになって
おり、チタン製のターゲットを備えている他は、図2に
示すスパッタチャンバー4とほぼ同様の構成である。
尚、スパッタチャンバー4での作成された高温リフロー
スパッタリング膜の上に反射防止膜を作成する場合があ
り、この場合は、他の処理チャンバー81のうちの一つ
は反射防止膜作成チャンバーとされる。反射防止膜作成
チャンバーは、窒化チタン薄膜を反射防止膜としてスパ
ッタリングにより作成するよう構成される。Next, returning to FIG. 1, another configuration of the high-temperature reflow sputtering apparatus of the present embodiment will be described.
The pretreatment etching chamber 3 shown in FIG. 1 is configured to etch the substrate 9 prior to film formation to remove a natural oxide film and a protective film on the surface of the substrate 9. The pre-treatment etching chamber 3 forms plasma inside, and causes ions in the plasma to collide with the surface of the substrate 9 to etch away the natural oxide film and the protective film. Further, the pre-heat chamber 2 has a substrate 9 prior to film formation.
Is heated to release the occluded gas of the substrate 9. If the occluded gas is not released, there is a problem that the occluded gas is rapidly released due to heat during film formation and the surface of the film becomes rough due to foaming. Preheat chamber 2
Inside, a heat stage (not shown) that is heated and maintained at a predetermined temperature is provided. The substrate 9 is placed on this heat stage and is preheated by being heated to a predetermined temperature. The base film forming chamber 8 forms a titanium thin film as a base film before high-temperature reflow sputtering. The base film forming chamber 8 is configured to form the base film by sputtering, and has substantially the same configuration as the sputter chamber 4 shown in FIG. 2 except that a target made of titanium is provided.
In some cases, an anti-reflection film is formed on the high-temperature reflow sputtering film formed in the sputtering chamber 4, and in this case, one of the other processing chambers 81 is an anti-reflection film forming chamber. . The antireflection film forming chamber is configured to form a titanium nitride thin film as an antireflection film by sputtering.
【0033】また、セパレーションチャンバー1には、
前述したように不図示の排気系が設けられている。この
排気系は、クライオポンプ等を備えた排気系であり、セ
パレーションチャンバー1内はこの排気系によって10
-8〜10-9Torr程度まで排気できるよう構成されて
いる。このような排気によって、セパレーションチャン
バー1内の雰囲気は清浄に保たれるようになっている。
しかしながら、高温リフロースパッタリングの品質を十
分高く維持するため、本実施形態の装置は、セパレーシ
ョンチャンバー1にさらに別の排気系を設けている。In the separation chamber 1,
As described above, the exhaust system (not shown) is provided. This exhaust system is an exhaust system equipped with a cryopump and the like.
It is configured to be able to exhaust to about -8 to 10 -9 Torr. Such an exhaust keeps the atmosphere in the separation chamber 1 clean.
However, in order to maintain the quality of high-temperature reflow sputtering sufficiently high, the apparatus of the present embodiment further includes another exhaust system in the separation chamber 1.
【0034】上述した本実施形態の装置において、基板
9はセパレーションチャンバー1を経由して各処理チャ
ンバー2,3,4,8,81へ搬送される。この際、セ
パレーションチャンバー1内に不純ガスがあると、基板
9の表面にこの不純物は付着する。そして、付着した不
純物により、スパッタチャンバー4における高温リフロ
ースパッタリングが十分出来なくなる問題が生じる。よ
り具体的に説明すると、基板9の表面に水分子が付着す
ると、スパッタチャンバー4における成膜の際に、薄膜
の密着性を阻害したり、薄膜を酸化させるなどの変性を
生じたりする問題がある。さらに、スパッタチャンバー
4での成膜の際に基板9に与えられた熱によって水分子
が急激に蒸発し、発泡等によってベース薄膜93の表面
に凹凸を形成したり、ベース薄膜93に孔を開けたりす
ることがある。このような凹凸な孔が形成されると、リ
フロー薄膜91がうまく流れなくなり、ボイド発生の原
因となる場合がある。In the above-described apparatus according to the present embodiment, the substrate 9 is transferred to the processing chambers 2, 3, 4, 8 and 81 via the separation chamber 1. At this time, if there is an impurity gas in the separation chamber 1, the impurities adhere to the surface of the substrate 9. Then, there is a problem that high-temperature reflow sputtering in the sputtering chamber 4 cannot be sufficiently performed due to the attached impurities. More specifically, when water molecules adhere to the surface of the substrate 9, there is a problem in that, when the film is formed in the sputtering chamber 4, the adhesion of the thin film is impaired or the thin film is denatured such as being oxidized. is there. Further, water molecules evaporate rapidly due to the heat applied to the substrate 9 during the film formation in the sputtering chamber 4, so that irregularities are formed on the surface of the base thin film 93 by foaming or the like, or holes are formed in the base thin film 93. Sometimes. If such uneven holes are formed, the reflow thin film 91 may not flow well, which may cause voids.
【0035】上記問題を未然に防止するため、本実施形
態の装置は、セパレーションチャンバー1の内部空間に
露出するようにして設けられたパネル12と、パネル1
2を冷却してセパレーションチャンバー1内の不純ガス
をパネル12の表面に凝縮させる冷凍機13とを備えて
いる。In order to prevent the above problem, the apparatus according to the present embodiment includes a panel 12 provided so as to be exposed in the internal space of the separation chamber 1, and a panel 1.
And a refrigerator 13 for cooling impurity gas in the separation chamber 1 to condense on the surface of the panel 12.
【0036】パネル12は、銅等の熱伝導の大きな材料
からなる部材であり、図1に示すように、帯状の部材を
円弧状に曲げたような形状である。図2から分かるよう
に、パネル12は水平な姿勢であり、その表面はセパレ
ーションチャンバー1内に露出している。また、パネル
が銅製である場合、表面の腐蝕防止のためNi等のメッ
キ処理が行われたものが使用される。また、図1から分
かるように、パネル12は、二つのロードロックチャン
バー5とプリヒートチャンバー2との境界部分の付近に
位置している。The panel 12 is a member made of a material having high heat conductivity such as copper, and has a shape obtained by bending a belt-like member into an arc shape as shown in FIG. As can be seen from FIG. 2, the panel 12 is in a horizontal posture, and its surface is exposed inside the separation chamber 1. In the case where the panel is made of copper, a plated nickel or the like is used to prevent corrosion of the surface. Further, as can be seen from FIG. 1, the panel 12 is located near the boundary between the two load lock chambers 5 and the preheat chamber 2.
【0037】冷凍機13は、セパレーションチャンバー
1の外に設けられている。冷凍機13には、例えばアネ
ルバ(株)製のCRC420等が使用できる。冷凍機1
3とパネル12とは、セパレーションチャンバー1の壁
を貫通させて設けた導熱ブロック14によって接続され
ている。導熱ブロック14は、銅等の熱伝導性の高い材
料で形成されており、冷凍機13が作る寒冷が効率よく
パネル12に伝わるようになっている。また、導熱ブロ
ック14とセパレーションチャンバー1の壁との間には
不図示の断熱材が設けられており、冷凍機13が作る寒
冷がセパレーションチャンバー1の壁には伝わらないよ
うになっている。The refrigerator 13 is provided outside the separation chamber 1. As the refrigerator 13, for example, CRC420 manufactured by Anelva Co., Ltd. can be used. Refrigerator 1
The panel 3 and the panel 12 are connected by a heat conducting block 14 provided to penetrate the wall of the separation chamber 1. The heat guide block 14 is formed of a material having high thermal conductivity such as copper, so that cold generated by the refrigerator 13 is efficiently transmitted to the panel 12. Further, a heat insulating material (not shown) is provided between the heat guide block 14 and the wall of the separation chamber 1 so that the cold generated by the refrigerator 13 is not transmitted to the wall of the separation chamber 1.
【0038】セパレーションチャンバー1内は前述した
不図示の排気系によって排気されるが、それでもある程
度の不純ガスが残留するのが避けられない。冷凍機13
が作る寒冷によってパネル12が所定温度に冷却される
と、セパレーションチャンバー1内の残留不純ガスがこ
のパネル12に凝縮する。このため、基板9の表面への
不純ガスの付着が抑えられる。尚、パネル12への不純
ガスの凝縮量が多くなると、パネル12の表面の温度低
下が十分でなくなり不純ガスの凝縮効率が低下するの
で、所定時間パネル12を使用したら、パネル12の再
生動作を行う。再生動作は、装置の運転を休止して行
う。具体的には、不図示の排気系によってセパレーショ
ンチャンバー1内を高速排気しながら、パネル12を加
熱する。パネル12の温度がある程度まで上昇すると、
凝縮していた不純ガスはセパレーションチャンバー1内
に放出され、不図示の排気系によってセパレーションチ
ャンバー1から排出される。そして、パネル12の表面
は不純ガスのない元の清浄な表面となる。そして、セパ
レーションチャンバー1内を再度高真空排気した後、装
置の運転を再開する。Although the interior of the separation chamber 1 is evacuated by the above-mentioned exhaust system (not shown), it is still inevitable that some impurity gas remains. Refrigerator 13
When the panel 12 is cooled to a predetermined temperature by the cold generated by the above, the impurity gas remaining in the separation chamber 1 condenses on the panel 12. Therefore, the adhesion of the impurity gas to the surface of the substrate 9 is suppressed. When the amount of condensed impurity gas on the panel 12 is increased, the temperature of the surface of the panel 12 is not sufficiently lowered and the efficiency of condensing the impure gas is lowered. Do. The reproduction operation is performed while the operation of the apparatus is stopped. Specifically, the panel 12 is heated while the inside of the separation chamber 1 is exhausted at a high speed by an exhaust system (not shown). When the temperature of the panel 12 rises to some extent,
The condensed impurity gas is discharged into the separation chamber 1 and discharged from the separation chamber 1 by an exhaust system (not shown). Then, the surface of the panel 12 becomes an original clean surface free of impurity gas. After the inside of the separation chamber 1 is again evacuated to a high vacuum, the operation of the apparatus is restarted.
【0039】パネル12をどの程度まで冷却するかは、
どの残留ガスを凝縮するかに直結するため、重要であ
る。本実施形態では、冷凍機13は、パネル12を13
0K〜50K程度に冷却するようになっている。この冷
却温度は、セパレーションチャンバー1内の主に水分子
を不純ガスとして凝縮させるために設定されている。こ
れは、前述したように、高温リフロースパッタリングで
は水分子の存在が特に問題となるからである。この水分
子を吸着するために、130K以下に設定するのが望ま
しい。To what extent the panel 12 is cooled
This is important because it directly affects which residual gas is condensed. In the present embodiment, the refrigerator 13 includes the panel 12
It cools to about 0K to 50K. This cooling temperature is set so as to mainly condense water molecules in the separation chamber 1 as impurity gas. This is because, as described above, the presence of water molecules is a particular problem in high-temperature reflow sputtering. In order to adsorb this water molecule, it is desirable to set it to 130K or less.
【0040】また、パネル12の冷却温度は、各処理チ
ャンバー2,3,4,8,81に導入されている処理用
のガス(プロセスガス)までも凝縮しないように設定す
べきである。各処理チャンバー2,3,4,8,81内
の圧力は、プロセスガスの流量と、排気系による実効的
な排気速度により決まるため、パネル12がプロセスガ
スまで凝縮してしまうと、これら各処理チャンバー内の
圧力が不安定になってしまうからである。また、パネル
12が水分だけでなくプロセスガスも吸着してしまう
と、パネル12へのガスの凝縮量が短時間に多くなるの
で、パネル12の再生動作を頻繁に行わなければなな
ず、生産性低下の原因となる。プロセスガスとしては窒
素やアルゴンが使用されることが多く、これを凝縮させ
ないためには、パネル12の冷却温度を50K以上とす
ることが好ましい。従って、パネル12を130K〜5
0Kの範囲で温度コントロールすることがポイントであ
る。The cooling temperature of the panel 12 should be set so as not to condense even the processing gas (process gas) introduced into each of the processing chambers 2, 3, 4, 8, and 81. The pressure in each of the processing chambers 2, 3, 4, 8, and 81 is determined by the flow rate of the process gas and the effective pumping speed by the pumping system. This is because the pressure in the chamber becomes unstable. Further, if the panel 12 adsorbs not only moisture but also process gas, the amount of gas condensed on the panel 12 increases in a short period of time, so that the panel 12 must be regenerated frequently and the productivity decreases. Cause. Nitrogen or argon is often used as a process gas, and in order to prevent condensation, the cooling temperature of the panel 12 is preferably set to 50K or higher. Therefore, the panel 12 is set to 130K-5
The point is to control the temperature within the range of 0K.
【0041】尚、パネル12の表面(凝縮面)がロード
ロックチャンバー5とプリヒートチャンバー2の付近に
位置することは、上記水分子の除去という観点から意義
がある。即ち、セパレーションチャンバー1内で残留す
る水分子は、ロードロックチャンバー5を経由して大気
側から進入したものか、プリヒートチャンバー2でのプ
リヒート際に基板9から放出されてプリヒートチャンバ
ー2からセパレーションチャンバー1に進入したものか
であることが多い。その他のチャンバーから水分子が進
入することは少ない。従って、ロードロックチャンバー
5とプリヒートチャンバー2の付近にパネル12の表面
が位置する構成は、パネル12の表面を大きくして熱効
率を悪くすることなく必要な場所においてのみ不純ガス
を凝縮するものとして意義がある。The fact that the surface (condensing surface) of the panel 12 is located near the load lock chamber 5 and the preheat chamber 2 is significant from the viewpoint of removing the water molecules. That is, the water molecules remaining in the separation chamber 1 enter from the atmosphere side via the load lock chamber 5 or are released from the substrate 9 at the time of preheating in the preheat chamber 2 and are separated from the preheat chamber 2 by the separation chamber 1. Often entered. Water molecules rarely enter from other chambers. Therefore, the configuration in which the surface of the panel 12 is located near the load lock chamber 5 and the preheat chamber 2 is significant in that the impurity gas is condensed only in a necessary place without increasing the surface of the panel 12 and deteriorating thermal efficiency. There is.
【0042】次に、本実施形態の高温リフロースパッタ
リング装置の全体の動きについて説明する。外部カセッ
ト62に収容された基板9は、オートローダ7によって
ロードロックチャンバー5内のロック内カセット51に
搬入される。ロック内カセット51に搬入された基板9
は、セパレーションチャンバー1に設けられた搬送ロボ
ット11により、まずプリヒートチャンバー2に搬入さ
れる。プリヒートチャンバー2内に搬入された基板9
は、不図示のヒートステージに載置され、所定の温度に
加熱される。これによって基板9は予備加熱され、基板
9中の吸蔵ガスが放出される。次に、基板9は前処理エ
ッチングチャンバー3に搬送され、基板9の表面の自然
酸化膜又は保護膜がエッチングされる。その後、基板9
は下地膜作成チャンバー8に搬入され、下地膜としてチ
タン薄膜が薄く作成される。そして、基板9はスパッタ
チャンバー4に搬入される。そして、スパッタチャンバ
ー4内で上述した二段階成膜により高温リフロースパッ
タリングが行われ、基板9の表面のホールは金属材料が
十分埋め込まれた状態で成膜が完了し、ホールの平坦化
が成される。その後、基板9はスパッタチャンバー4か
ら搬出され、必要に応じて反射防止膜の作成や冷却等の
処理をした後、搬送ロボット11によりロードロックチ
ャンバー5内のロック内カセット51に収容される。そ
の後、ロック内カセット51に所定数の処理済みの基板
9が収容されると、オートローダ7が動作し、処理済み
の基板9を外部カセット71に搬出する。Next, the overall operation of the high-temperature reflow sputtering apparatus of this embodiment will be described. The substrate 9 accommodated in the external cassette 62 is carried into the in-lock cassette 51 in the load lock chamber 5 by the autoloader 7. Substrate 9 carried into cassette 51 inside lock
Is first loaded into the preheat chamber 2 by the transfer robot 11 provided in the separation chamber 1. Substrate 9 carried into preheat chamber 2
Is mounted on a heat stage (not shown) and heated to a predetermined temperature. Thereby, the substrate 9 is preheated, and the occluded gas in the substrate 9 is released. Next, the substrate 9 is transferred to the pre-treatment etching chamber 3, and the natural oxide film or the protective film on the surface of the substrate 9 is etched. Then, the substrate 9
Is carried into a base film forming chamber 8, and a thin titanium film is formed as a base film. Then, the substrate 9 is carried into the sputtering chamber 4. Then, high-temperature reflow sputtering is performed by the above-described two-stage film formation in the sputtering chamber 4, and the film formation is completed in a state where the metal material is sufficiently buried in the holes on the surface of the substrate 9, and the holes are flattened. You. Thereafter, the substrate 9 is carried out of the sputter chamber 4 and subjected to processing such as formation of an anti-reflection film and cooling if necessary, and then is accommodated in the lock inside cassette 51 in the load lock chamber 5 by the transfer robot 11. Thereafter, when a predetermined number of processed substrates 9 are accommodated in the cassette 51 inside the lock, the autoloader 7 operates to carry out the processed substrates 9 to the external cassette 71.
【0043】次に、請求項6の発明に対応した実施形態
について説明する。上述した実施形態の装置では、スパ
ッタチャンバー4は一つであり、このスパッタチャンバ
ー4内で第一の工程と第二の工程とが連続して行われ
た。しかしながら、スパッタチャンバーを二つ設け、一
方のスパッタチャンバーで第一の工程を行い、他方のス
パッタチャンバーで第二の工程を行うようにすることが
できる。請求項6の発明はこの構成である。具体的に
は、図1に示すスパッタチャンバー(以下、第一スパッ
タチャンバー)4の外に処理チャンバーの一つを別のス
パッタチャンバー(以下、第二スパッタチャンバー)と
する。第一スパッタチャンバーでは、上述したような距
離変更機構46は不要であり、基板ホルダーはTS距離
が前述した長い距離になるよう構成される。そして、第
二スパッタチャンバーでは、基板ホルダーはTS距離が
前述した短い距離になるよう構成される。Next, an embodiment corresponding to the sixth aspect of the present invention will be described. In the apparatus of the above-described embodiment, the number of the sputter chamber 4 is one, and the first step and the second step are continuously performed in the sputter chamber 4. However, it is possible to provide two sputtering chambers and perform the first step in one sputtering chamber and perform the second step in the other sputtering chamber. The invention according to claim 6 has this configuration. Specifically, one of the processing chambers is set as another sputter chamber (hereinafter, a second sputter chamber) in addition to the sputter chamber (hereinafter, a first sputter chamber) 4 shown in FIG. In the first sputtering chamber, the above-described distance changing mechanism 46 is unnecessary, and the substrate holder is configured such that the TS distance becomes the above-described long distance. Then, in the second sputtering chamber, the substrate holder is configured such that the TS distance is the short distance described above.
【0044】また、第一スパッタチャンバーでは、基板
9を加熱するヒータは特に必要とされないが、第二スパ
ッタチャンバーでは、前述した実施形態におけるものと
同様のヒータが設けられ、静電吸着機構49や昇圧用ガ
ス導入系495も同様に設けられる。この実施形態で
は、同様に前処理エッチング及びプリヒートを行った
後、基板9は第一スパッタチャンバーに搬入される。そ
して、第一スパッタチャンバーで第一の工程でベース薄
膜を作成した後、基板9は第二スパッタチャンバーに搬
入され、第二の工程が行われる。即ち、金属材料の薄膜
をさらに堆積させてリフローさせ、ホール内に金属材料
を埋め込む。この際、第一の工程の後、基板9が大気に
取り出されることなく連続して第二の工程が行われる。
従って、ベース薄膜の表面が酸化されたり表面に異物が
付着したりして第二の工程でリフロー薄膜の流動性が低
下する問題がなく、この点で好適である。この実施形態
のメリットは、第一の工程と第二の工程とが別のスパッ
タチャンバーで行われるので、タクトタイムを短くでき
る点である。従って、前述した実施形態で各処理チャン
バーのうちスパッタチャンバー内での処理が最も時間を
要している場合、この実施形態による生産性の向上が望
める。但し、スパッタチャンバーが二つになるので、装
置のコストとしては高くなる。逆に言うと、前述した実
施形態は、装置のコストの点では有利である。In the first sputter chamber, a heater for heating the substrate 9 is not particularly required. In the second sputter chamber, a heater similar to that in the above-described embodiment is provided. A pressurizing gas introduction system 495 is similarly provided. In this embodiment, the substrate 9 is carried into the first sputtering chamber after the pre-processing etching and the preheating are performed in the same manner. Then, after forming the base thin film in the first step in the first sputtering chamber, the substrate 9 is carried into the second sputtering chamber, and the second step is performed. That is, a thin film of a metal material is further deposited and reflowed, and the metal material is embedded in the hole. At this time, after the first step, the second step is performed continuously without taking out the substrate 9 to the atmosphere.
Therefore, there is no problem that the surface of the base thin film is oxidized or foreign matter adheres to the surface, and the fluidity of the reflow thin film is reduced in the second step, which is preferable in this respect. The advantage of this embodiment is that the tact time can be shortened because the first step and the second step are performed in different sputtering chambers. Therefore, when the processing in the sputtering chamber among the processing chambers requires the longest time in the above-described embodiment, improvement in productivity according to this embodiment can be expected. However, since the number of sputtering chambers is two, the cost of the apparatus is high. Conversely, the embodiments described above are advantageous in terms of equipment costs.
【0045】[0045]
【実施例】次に、上記実施形態における実施例につい
て、二段階成膜を中心にして説明する。まず、第一第二
の工程に共通した条件は、以下の通りである。 ・基板;直径200mmのシリコンウェーハ ・ホール;開口直径0.3μm,深さ1μm,アスペク
ト比3 ・ターゲット;直径300mmのアルミニウム製Next, an example of the above embodiment will be described focusing on two-stage film formation. First, conditions common to the first and second steps are as follows.・ Substrate: 200mm diameter silicon wafer ・ Hole: Opening diameter 0.3μm, depth 1μm, aspect ratio 3 ・ Target: Aluminum made of 300mm diameter
【0046】また、第一の工程としては、以下の条件が
挙げられる。 ・成膜圧力;1mTorr ・放電用ガス;アルゴン ・ガス流量;20cc/分 ・ターゲットへの印加電圧;−500V ・ターゲットへの投入電力;18kW ・TS距離;90mm ・成膜温度;400℃ 上記条件によると、成膜速度10000オングストロー
ム毎分程度でベース薄膜の作成ができ、18秒程度スパ
ッタリングを継続して3000オングストローム程度の
厚さでベース薄膜を作成する。The first step includes the following conditions.・ Film forming pressure: 1 mTorr ・ Discharge gas; Argon ・ Gas flow rate: 20 cc / min ・ Applied voltage to target: -500 V ・ Power applied to target; 18 kW ・ TS distance: 90 mm ・ Film forming temperature: 400 ° C. According to the method, a base thin film can be formed at a film forming speed of about 10000 angstroms per minute, and sputtering is continued for about 18 seconds to form a base thin film with a thickness of about 3000 angstroms.
【0047】また、第二の工程としては、以下の条件が
挙げられる。 ・成膜圧力;1mTorr ・放電用ガス;アルゴン ・ガス流量;20cc/分 ・ターゲットへの印加電圧;−300V ・ターゲットへの投入電力;3kW ・TS距離;60mm ・プロセス温度;400℃ 上記条件第二の工程を行うと、120秒程度の処理時間
でホール内にアルミニウムを埋め込むことができ、ボイ
ドの発生は観察されない。The second step includes the following conditions.・ Deposition pressure: 1 mTorr ・ Discharge gas; Argon ・ Gas flow rate: 20 cc / min ・ Applied voltage to target: -300 V ・ Power applied to target: 3 kW ・ TS distance: 60 mm ・ Process temperature: 400 ° C. When the second step is performed, aluminum can be embedded in the hole in a processing time of about 120 seconds, and no void is observed.
【0048】上述した構成及び動作に係る実施形態及び
実施例において、距離変更機構46は基板ホルダー44
を移動させてTS距離を変更しているが、ターゲット4
2を移動させるように構成してもよい。また、移動の方
向は垂直方向に限られるものでない。基板9とターゲッ
ト42が垂直な姿勢で向かい合う場合、移動の方向は水
平方向になる。また、高温リフロースパッタリングにお
いては、スパッタリングを終了してから基板9を加熱し
て薄膜をリフローさせる場合がある。上述した実施形態
及び実施例においても、第二の工程の終了後に基板9の
加熱工程のみを行ってホール内に金属材料を埋め込むよ
うにしてもよい。尚、上記実施例ではターゲット42は
アルミニウム製であったが、銅製のターゲット42を使
用して銅薄膜を作成する場合も同様に実施できる。ま
た、アルミや銅の合金よりなるターゲットや他の金属材
料のターゲットを使用する場合でも、同様に実施でき
る。In the embodiments and examples according to the above-described configuration and operation, the distance changing mechanism 46 is
Is moved to change the TS distance.
2 may be moved. The direction of movement is not limited to the vertical direction. When the substrate 9 and the target 42 face each other in a vertical posture, the direction of movement is horizontal. In the high-temperature reflow sputtering, the substrate 9 may be heated after the sputtering is completed to reflow the thin film. In the above-described embodiments and examples, the metal material may be embedded in the holes by performing only the heating step of the substrate 9 after the completion of the second step. In the above embodiment, the target 42 is made of aluminum. However, a copper thin film can be formed by using the copper target 42. In addition, the present invention can be similarly performed when a target made of an alloy of aluminum or copper or a target made of another metal material is used.
【0049】[0049]
【発明の効果】以上説明した通り、本願の請求項1の発
明によれば、より低い温度で基板を加熱した場合でも金
属材料を十分にホールに埋め込むことができる。このた
め、高温処理を行う際に発生するグレインサイズの増大
等の問題を回避しつつ、ホール内への金属材料の埋め込
みを効果的に行うことができる。また、請求項2の発明
によれば、上記請求項1の効果に加え、一つのスパッタ
チャンバー内で第一の工程と第二の工程とが行えるの
で、スパッタチャンバーが一つで済み、装置のコストが
安くなる。また、請求項3の発明によれば、上記請求項
2の効果に加え、セパレーションチャンバー内の残留不
純ガスが効果的に除去されるので、スパッタチャンバー
における高温リフロースパッタリングの品質をさらに高
めることができる。また、プロセスガスまでも除去して
しまうことが抑制されるので、処理チャンバー内での処
理が不安定になることもない。また、請求項4の発明に
よれば、ロードロックチャンバーから進入する不純ガス
が効果的に除去されるので、上記請求項3の効果をさら
に高く得ることができる。また、請求項5の発明によれ
ば、プリヒートチャンバーから進入する不純ガスが効果
的に除去されるので、上記請求項4の効果をさらに高く
得ることができる。さらに、請求項6の発明によれば、
請求項1の効果に加え、第一の工程と第二の工程とが別
のスパッタチャンバーで行われるので、タクトタイムが
短くなり、生産性を高くできる可能性がある。As described above, according to the first aspect of the present invention, the metal material can be sufficiently buried in the holes even when the substrate is heated at a lower temperature. For this reason, it is possible to effectively embed the metal material into the holes while avoiding problems such as an increase in grain size that occur when performing high-temperature processing. According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, the first step and the second step can be performed in one sputter chamber. Lower costs. According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the second aspect, since the residual impurity gas in the separation chamber is effectively removed, the quality of high-temperature reflow sputtering in the sputtering chamber can be further improved. . Further, since the removal of even the process gas is suppressed, the processing in the processing chamber does not become unstable. Further, according to the invention of claim 4, since the impurity gas entering from the load lock chamber is effectively removed, the effect of claim 3 can be further enhanced. Further, according to the invention of claim 5, since the impurity gas entering from the preheat chamber is effectively removed, the effect of claim 4 can be further enhanced. Further, according to the invention of claim 6,
In addition to the effect of the first aspect, the first step and the second step are performed in different sputtering chambers, so that the tact time can be shortened and the productivity can be increased.
【図1】本願発明の実施形態の高温リフロースパッタリ
ング装置の概略構成を示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a high-temperature reflow sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示す高温リフロースパッタリング装置に
おけるスパッタチャンバーの正面断面概略図である。FIG. 2 is a schematic front sectional view of a sputtering chamber in the high-temperature reflow sputtering apparatus shown in FIG.
【図3】二段階成膜を行わずに成膜温度を下げた場合の
問題点を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a problem when a film formation temperature is lowered without performing two-step film formation.
【図4】二段階成膜を行った場合の成膜状況を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram illustrating a film formation state when two-stage film formation is performed.
【図5】TS距離を変化させたときの概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram when a TS distance is changed.
【図6】従来の高温リフロースパッタリング装置の概略
構成を示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing a schematic configuration of a conventional high-temperature reflow sputtering apparatus.
1 セパレーションチャンバー 11 搬送機構としての搬送ロボット 2 プリヒートチャンバー 3 前処理エッチングチャンバー 4 スパッタチャンバー 41 排気系 42 ターゲット 43 スパッタ電源 44 基板ホルダー 441 ヒータ 45 放電用ガス導入系 46 距離変更機構 48 磁石機構 49 静電吸着機構 495 昇圧用ガス導入系 5 ロードロックチャンバー 6 ゲートバルブ 7 オートローダ 9 基板 90 ホール 91 リフロー薄膜 92 ボイド 93 ベース薄膜 Reference Signs List 1 separation chamber 11 transfer robot as transfer mechanism 2 preheat chamber 3 pretreatment etching chamber 4 sputter chamber 41 exhaust system 42 target 43 sputter power supply 44 substrate holder 441 heater 45 discharge gas introduction system 46 distance changing mechanism 48 magnet mechanism 49 electrostatic Adsorption mechanism 495 Gas supply system for pressurization 5 Load lock chamber 6 Gate valve 7 Autoloader 9 Substrate 90 Hole 91 Reflow thin film 92 Void 93 Base thin film
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────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成11年3月12日[Submission date] March 12, 1999
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0005[Correction target item name] 0005
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の高温リ
フロースパッタリングにおいて、基板は400℃から5
00℃程度まで加熱される。成膜時の基板の温度(以
下、成膜温度)が高いほど金属材料の流動性が高まり、
容易にホールに金属材料を埋め込むことができる。しか
しながら、このような高い温度で処理を行うことによ
り、金属材料の結晶成長が速くなり、グレインサイズが
大きくなる。グレインサイズが大きくなると、基板の表
面に凹凸ができ、後工程のフォトリソグラフィの際のア
ライメントがしづらくなる問題がある。また、グレイン
サイズが大きくなると、エレクトロマイグレーションの
問題も顕在化してくる。In the above-mentioned conventional high-temperature reflow sputtering, the substrate is heated from 400.degree.
It is heated to about 00 ° C. Substrate temperature during film formation (hereinafter
The lower the film formation temperature) , the higher the fluidity of the metal material,
The metal material can be easily embedded in the hole. However, by performing the treatment at such a high temperature, the crystal growth of the metal material is accelerated, and the grain size is increased. When the grain size is large, there is a problem that unevenness is formed on the surface of the substrate, and alignment in photolithography in a later step becomes difficult. Also grain
As the size increases, the problem of electromigration also becomes apparent.
【手続補正2】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0014】スパッタチャンバー4内には、被スパッタ
面を露出させるようにして、ターゲット42が設けられ
ている。ターゲット42は、基板9の表面のホール内に
埋め込む金属材料、例えばアルミニウムで形成されてい
る。ターゲット42はターゲットホルダー421及び絶
縁体422を介してスパッタチャンバー4の上部の開口
を気密に塞ぐようスパッタチャンバー4に取り付けられ
ている。ターゲット42をスパッタするためのスパッタ
電源43が、ターゲット42に接続されている。スパッ
タ電源43は、400〜600V程度の負の直流電圧を
ターゲット42に印加するよう構成されている。放電用
ガス導入系45によってガスが導入された状態でこのス
パッタ電源43が動作すると、ガスに放電が生じターゲ
ット42がスパッタされるようになっている。尚、ター
ゲット42から放出されるスパッタ粒子のイオン化のみ
でスパッタ放電が維持される場合、ガスが導入されない
場合もある。A target 42 is provided in the sputtering chamber 4 so as to expose the surface to be sputtered. The target 42 is formed of a metal material, for example, aluminum to be embedded in a hole on the surface of the substrate 9. The target 42 is attached to the sputter chamber 4 via a target holder 421 and an insulator 422 so as to hermetically close the upper opening of the sputter chamber 4. A sputtering power supply 43 for sputtering the target 42 is connected to the target 42. The sputtering power supply 43 is configured to apply a negative DC voltage of about 400 to 600 V to the target 42. When the sputtering power supply 43 is operated in a state where the gas is introduced by the discharge gas introduction system 45, a discharge is generated in the gas and the target 42 is sputtered. When sputter discharge is maintained only by ionization of sputter particles released from the target 42, gas may not be introduced in some cases.
【手続補正3】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0017[Correction target item name] 0017
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0017】誘電体ブロック491は、基板ホルダー4
4に対して密着性よく接合されている。この誘電体ブロ
ック491の表面は、基板9が載置される載置面であ
り、この表面には複数の凹部494が形成されている。
そして、この凹部494に昇圧用ガスを導入する昇圧用
ガス導入系495が接続されている。吸着用電源493
は、例えば200〜800V程度の電圧を一対の吸着電
極492の間に与えるよう構成されている。この電圧に
よって誘電体ブロック491に誘電分極が生じ、表面に
静電気が誘起される。この静電気によって、基板9が誘
電体ブロック491に静電吸着される。この結果、基板
ホルダー44に対する基板9の密着性が向上し、ヒータ
441による熱が効率よく基板9に伝わる。また、昇圧
用ガス導入系495により凹部494にガスが導入され
る結果、凹部494の圧力が上昇する。このため、基板
ホルダー44と基板9との間の熱伝達効率が向上し、基
板9の加熱効率が高められる。昇圧用ガス導入系495
は、熱伝達効率の良いヘリウム等のガスを導入するよう
になっている。さて、本実施形態の装置の大きな特徴点
は、基板ホルダー44に、ターゲット42と基板9との
距離を変えるための距離変更機構46が備えられている
点である。具体的に説明すると、基板ホルダー44は支
柱442によって支えられている。距離変更機構46
は、この支柱442の下端を保持した保持板463と、
保持板463を固定した被駆動体464と、被駆動体4
64を駆動するボールネジ461と、このボールネジ4
61を回転させるモータ462とから主に構成されてい
る。The dielectric block 491 is mounted on the substrate holder 4.
4 with good adhesion. The surface of the dielectric block 491 is a mounting surface on which the substrate 9 is mounted, and a plurality of recesses 494 are formed on the surface.
A pressurizing gas introduction system 495 for introducing a pressurizing gas is connected to the concave portion 494. Power supply for adsorption 493
Is configured to apply a voltage of, for example, about 200 to 800 V between the pair of adsorption electrodes 492. Dielectric polarization occurs in the dielectric block 491 by this voltage, static electricity is induced on the surface. This static electricity, the substrate 9 is electrostatically attracted to the dielectric block 491. As a result, the adhesion of the substrate 9 to the substrate holder 44 is improved, and the heat from the heater 441 is efficiently transmitted to the substrate 9. Further, as a result of the gas being introduced into the concave portion 494 by the pressurizing gas introducing system 495, the pressure in the concave portion 494 increases. For this reason, the heat transfer efficiency between the substrate holder 44 and the substrate 9 is improved, and the heating efficiency of the substrate 9 is increased. Pressurizing gas introduction system 495
Is designed to introduce a gas such as helium having a good heat transfer efficiency. The major feature of the apparatus of this embodiment is that the substrate holder 44 is provided with a distance changing mechanism 46 for changing the distance between the target 42 and the substrate 9. Specifically, the substrate holder 44 is supported by a support 442. Distance changing mechanism 46
Is a holding plate 463 holding the lower end of the support 442,
The driven body 464 to which the holding plate 463 is fixed, and the driven body 4
Ball screw 461 for driving the screw 64, and the ball screw 4
It mainly comprises a motor 462 for rotating 61.
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0020[Correction target item name] 0020
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0020】まず、図3を用いて二段階成膜を行わない
場合について説明する。高温リフロースパッタリング
は、前述したように、ホール90が形成された基板9の
表面にスパッタリングによって薄膜を堆積させ、基板9
を加熱して薄膜をリフローさせてホール内に埋め込む手
法である。この際、リフローした薄膜(以下、リフロー
薄膜)91は、界面張力等の影響でホール90の開口の
縁に留まる傾向がある。この場合、図3(A)に示すよ
うに、開口の縁にリフロー薄膜91が盛り上がるように
して滞留する。また、ホール90の内面にも当初薄膜が
堆積するが、基板9が高温に晒される結果、この薄膜は
ホール90の側面の部分で途切れてしまう。そして、ス
パッタリングを続けて薄膜の堆積量を増加させても、開
口の縁に盛り上がって滞留するリフロー薄膜91が増え
るのみで、ホール90内には流れ込まない。この結果、
開口がリフロー薄膜91によって塞がれ、外見的にはホ
ール90内への金属材料の埋め込みが完了したように見
えても、図3(C)に示すように、ホール90内にボイ
ドと呼ばれる空洞92が生じてしまう。ボイド92が形
成されると、金属材料が配線として埋め込まれる場合、
配線は断線され、致命的な素子欠陥を招いてしまう。First, a case where the two-stage film formation is not performed will be described with reference to FIG. As described above, high-temperature reflow sputtering deposits a thin film on the surface of the substrate 9 in which the holes 90 are formed by sputtering.
Is heated to reflow the thin film and bury it in the hole. At this time, the reflowed thin film (hereinafter, reflow thin film) 91 tends to stay at the edge of the opening of the hole 90 due to the influence of interfacial tension and the like. In this case, as shown in FIG. 3 (A), it retained so as to reflow the thin film 91 on the edge of the opening swells. Further, a thin film is initially deposited on the inner surface of the hole 90, but as a result of the substrate 9 being exposed to a high temperature, the thin film is interrupted on the side surface of the hole 90. Then, even if the deposition amount of the thin film is increased by continuing the sputtering, only the reflow thin film 91 which rises at the edge of the opening and stays increases, and does not flow into the hole 90. As a result,
Even if the opening is closed by the reflow thin film 91 and the embedding of the metal material into the hole 90 appears to be completed, a cavity called a void is formed in the hole 90 as shown in FIG. 92 occurs. When the void 92 is formed, when a metal material is embedded as a wiring,
The wiring is broken, leading to a fatal element defect.
【手続補正5】[Procedure amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0022[Correction target item name] 0022
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0022】リフロー薄膜91が同じ材料の表面を流れ
るようにするには、ホール90内の表面にそれと同じ材
料の薄膜を予め形成しておけばよい。このような考え方
から、本願の発明者は、高温リフロースパッタリングを
二つの工程に分け、図4(A)に示すように、最初にホ
ール90の内面に金属材料の薄膜93を薄く作成する第
一の工程(以下、この工程で作成された膜を「ベース薄
膜」と呼ぶ)を行い、第一の工程の後、図4(B)
(C)に示すように、金属材料の薄膜をさらに堆積さ
せ、基板9の温度を上げリフローさせることでホール9
0内に金属材料を埋め込む第二の工程を行う二段階成膜
の手法を完成させた。上記第一の工程では、成膜温度を
低くし、堆積したベース薄膜93がリフローしないよう
にすることが肝要である。もしベース薄膜93がリフロ
ーする程度に成膜温度を高くしてしまうと、図3(A)
に示すのと同様に、ホール90の側面でベース薄膜93
に途切れが生じてしまう。途切れが生ずると、リフロー
薄膜91がホール90の下地表面の上を流れなければな
らなくなるので、流動性が低下し、ボイド発生の原因と
なり易い。In order for the reflow thin film 91 to flow on the surface of the same material, a thin film of the same material may be formed on the surface in the hole 90 in advance. From such a concept, the inventor of the present application divided high-temperature reflow sputtering into two steps, and firstly, as shown in FIG. A first step of forming (hereinafter, the film formed in this step is referred to as a “base thin film”) is performed, and after the first step, FIG.
As shown in (C), a thin film of a metal material is further deposited, and the temperature of the substrate 9 is increased to cause reflow, whereby the holes 9 are formed.
Two-step film formation for performing the second step of embedding a metal material in the space
The approach was completed. In the first step, it is important to lower the film forming temperature so that the deposited base thin film 93 does not reflow. If the film formation temperature is increased to such an extent that the base thin film 93 reflows, FIG.
In the same manner as shown in FIG.
Is interrupted. If a break occurs, the reflow thin film 91 must flow over the base surface of the hole 90, so that the fluidity is reduced and voids are likely to be generated.
【手続補正6】[Procedure amendment 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0023[Correction target item name] 0023
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0023】本実施形態の装置の大きな特徴は、上記二
段階成膜の第一の工程において、ターゲット42と基板
9の距離(以下、TS距離と呼ぶ)を従来の距離よりも
長くしている点である。具体的には、制御部は、距離変
更機構46のモータ462を動作させて、第一の工程で
は基板ホルダー44とターゲット42との距離が長い第
一の距離となるよう制御し、第二の工程では基板ホルダ
ー44とターゲット42の距離が第一の距離より短い第
二の距離になるよう制御するものになっている。A major feature of the apparatus of this embodiment is that, in the first step of the two-stage film formation, the distance between the target 42 and the substrate 9 (hereinafter, referred to as TS distance) is longer than the conventional distance. Is a point. Specifically, the control unit operates the motor 462 of the distance changing mechanism 46 to control the distance between the substrate holder 44 and the target 42 to be a long first distance in the first step, and to control the second distance. It has become one that controls the distance between the substrate holder 44 and the target 42 is shorter second distance from the first distance in the process.
【手続補正7】[Procedure amendment 7]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0028[Correction target item name] 0028
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0028】また、第一の工程では、成膜時のスパッタ
チャンバー4内の圧力(以下、成膜圧力)を通常のスパ
ッタより低くすることが好ましい。圧力が高い場合、タ
ーゲット42から基板9へのスパッタ粒子飛行空間に存
在するガス分子の数が多いので、ターゲット42から放
出されるスパッタ粒子の多くがガス分子に散乱される。
基板9のホール90以外の面には散乱されても多くのス
パッタ粒子が到達できるが、スパッタ粒子の散乱が多い
と、ホール90内に到達できるスパッタ粒子の量が少な
くなる。この結果、ホール90の内面への成膜速度が相
対的に低下してしまう。そこで、第一の工程では、通常
より成膜圧力を低くし、ホール90めがけて飛行するス
パッタ粒子が散乱されないようにする。これにより、ホ
ール90の内面への成膜速度が相対的に高くなり、ホー
ル90の内面に厚いベース薄膜93を作成することがで
きる。具体的には、第一の工程では、1mTorr以下
の成膜圧力にすると好適である。In the first step, it is preferable that the pressure in the sputtering chamber 4 during the film formation (hereinafter referred to as the film formation pressure) is lower than that of ordinary sputtering. When the pressure is high, the number of gas molecules existing in the flight space of the sputtered particles from the target 42 to the substrate 9 is large, so that most of the sputtered particles emitted from the target 42 are scattered by the gas molecules.
Although many sputtered particles can reach the surface of the substrate 9 other than the holes 90 even if they are scattered, if the scattering of sputtered particles is large, the amount of sputtered particles that can reach the inside of the hole 90 decreases. As a result, the film forming speed on the inner surface of the hole 90 is relatively reduced. Therefore, in the first step, the film forming pressure is set lower than usual so that the sputtered particles flying toward the hole 90 are not scattered. Thereby, the film forming speed on the inner surface of the hole 90 is relatively increased, and a thick base thin film 93 can be formed on the inner surface of the hole 90. Specifically, in the first step, it is preferable to set the film forming pressure to 1 mTorr or less.
【手続補正8】[Procedure amendment 8]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0034[Correction target item name] 0034
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0034】上述した本実施形態の装置において、基板
9はセパレーションチャンバー1を経由して各処理チャ
ンバー2,3,4,8,81へ搬送される。この際、セ
パレーションチャンバー1内に不純ガスがあると、基板
9の表面にこの不純物は付着する。そして、付着した不
純物により、スパッタチャンバー4における高温リフロ
ースパッタリングが十分出来なくなる問題が生じる。よ
り具体的に説明すると、基板9の表面に水分子が付着す
ると、スパッタチャンバー4における成膜の際に、薄膜
の密着性を阻害したり、薄膜を酸化させるなどの変性を
生じたりする問題がある。さらに、スパッタチャンバー
4での成膜の際に基板9に与えられた熱によって水分子
が急激に蒸発し、発泡等によってベース薄膜93の表面
に凹凸を形成したり、ベース薄膜93に孔を開けたりす
ることがある。このような凹凸や孔が形成されると、リ
フロー薄膜91がうまく流れなくなり、ボイド発生の原
因となる場合がある。In the above-described apparatus according to the present embodiment, the substrate 9 is transferred to the processing chambers 2, 3, 4, 8 and 81 via the separation chamber 1. At this time, if there is an impurity gas in the separation chamber 1, the impurities adhere to the surface of the substrate 9. Then, there is a problem that high-temperature reflow sputtering in the sputtering chamber 4 cannot be sufficiently performed due to the attached impurities. More specifically, when water molecules adhere to the surface of the substrate 9, there is a problem in that, when the film is formed in the sputtering chamber 4, the adhesion of the thin film is impaired or the thin film is denatured such as being oxidized. is there. Further, water molecules evaporate rapidly due to the heat applied to the substrate 9 during the film formation in the sputtering chamber 4, so that irregularities are formed on the surface of the base thin film 93 by foaming or the like, or holes are formed in the base thin film 93. Sometimes. When such irregularities and holes are formed, the reflow thin film 91 does not flow well, which may cause voids.
【手続補正9】[Procedure amendment 9]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0036[Correction target item name] 0036
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0036】パネル12は、銅等の熱伝導性の高い材料
からなる部材であり、図1に示すように、帯状の部材を
円弧状に曲げたような形状である。図2から分かるよう
に、パネル12は水平な姿勢であり、その表面はセパレ
ーションチャンバー1内に露出している。また、パネル
が銅製である場合、表面の腐蝕防止のためNi等のメッ
キ処理が行われたものが使用される。また、図1から分
かるように、パネル12は、二つのロードロックチャン
バー5とプリヒートチャンバー2との境界部分の付近に
位置している。The panel 12 is a member made of a material having high thermal conductivity such as copper, and has a shape obtained by bending a band-like member into an arc shape as shown in FIG. As can be seen from FIG. 2, the panel 12 is in a horizontal posture, and its surface is exposed inside the separation chamber 1. In the case where the panel is made of copper, a plated nickel or the like is used to prevent corrosion of the surface. Further, as can be seen from FIG. 1, the panel 12 is located near the boundary between the two load lock chambers 5 and the preheat chamber 2.
【手続補正10】[Procedure amendment 10]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0040[Correction target item name] 0040
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0040】また、パネル12の冷却温度は、各処理チ
ャンバー2,3,4,8,81に導入されている処理用
のガス(プロセスガス)までも凝縮しないように設定す
べきである。各処理チャンバー2,3,4,8,81内
の圧力は、プロセスガスの流量と、排気系による実効的
な排気速度により決まるため、パネル12がプロセスガ
スまで凝縮してしまうと、これら各処理チャンバー内の
圧力が不安定になってしまうからである。また、パネル
12が水分だけでなくプロセスガスも吸着してしまう
と、パネル12へのガスの凝縮量が短時間に多くなるの
で、パネル12の再生動作を頻繁に行わなければなら
ず、生産性低下の原因となる。プロセスガスとしては窒
素やアルゴンが使用されることが多く、これを凝縮させ
ないためには、パネル12の冷却温度を50K以上とす
ることが好ましい。従って、パネル12を130K〜5
0Kの範囲で温度コントロールすることがポイントであ
る。The cooling temperature of the panel 12 depends on each processing chip.
For processing introduced in chambers 2,3,4,8,81
Set so that even the gas (process gas) does not condense
Should. Inside each processing chamber 2, 3, 4, 8, 81
Pressure is the effective flow rate of the process gas and the exhaust system.
Panel 12 is a process gas
When these are condensed, the processing chamber
This is because the pressure becomes unstable. Also the panel
12 adsorbs not only moisture but also process gas
The amount of gas condensed on the panel 12 increases in a short time.
Therefore, the reproduction operation of the panel 12 must be performed frequently.La
And cause a decrease in productivity. Nitrogen as a process gas
Element and argon are often used and condense this
In order to avoid this, the cooling temperature of the panel 12 should be 50K or more.
Preferably. Therefore, the panel 12 is set at 130K to 5K.
The point is to control the temperature in the range of 0K.
You.
【手続補正11】[Procedure amendment 11]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0041[Correction target item name] 0041
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0041】尚、パネル12の表面(凝縮面)がロード
ロックチャンバー5とプリヒートチャンバー2の付近に
位置することは、上記水分子の除去という観点から意義
がある。即ち、セパレーションチャンバー1内で残留す
る水分子は、ロードロックチャンバー5を経由して大気
側から進入したものか、プリヒートチャンバー2でのプ
リヒートの際に基板9から放出されてプリヒートチャン
バー2からセパレーションチャンバー1に進入したもの
かであることが多い。その他のチャンバーから水分子が
進入することは少ない。従って、ロードロックチャンバ
ー5とプリヒートチャンバー2の付近にパネル12の表
面が位置する構成は、パネル12の表面を大きくして熱
効率を悪くすることなく必要な場所においてのみ不純ガ
スを凝縮するものとして意義がある。The fact that the surface (condensing surface) of the panel 12 is located near the load lock chamber 5 and the preheat chamber 2 is significant from the viewpoint of removing the water molecules. That is, the water molecules remaining in the separation chamber 1 enter from the atmosphere side via the load lock chamber 5 or are released from the substrate 9 at the time of preheating in the preheating chamber 2 and are separated from the preheating chamber 2 by the separation chamber. It is often the one that entered 1 Water molecules rarely enter from other chambers. Therefore, the configuration in which the surface of the panel 12 is located near the load lock chamber 5 and the preheat chamber 2 is significant in that the impurity gas is condensed only in a necessary place without increasing the surface of the panel 12 and deteriorating thermal efficiency. There is.
【手続補正12】[Procedure amendment 12]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0042[Correction target item name] 0042
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0042】次に、本実施形態の高温リフロースパッタ
リング装置の全体の動きについて説明する。外部カセッ
ト62に収容された基板9は、オートローダ7によって
ロードロックチャンバー5内のロック内カセット51に
搬入される。ロック内カセット51に搬入された基板9
は、セパレーションチャンバー1に設けられた搬送ロボ
ット11により、まずプリヒートチャンバー2に搬入さ
れる。プリヒートチャンバー2内に搬入された基板9
は、不図示のヒートステージに載置され、所定の温度に
加熱される。これによって基板9は予備加熱され、基板
9中の吸蔵ガスが放出される。次に、基板9は前処理エ
ッチングチャンバー3に搬送され、基板9の表面の自然
酸化膜又は保護膜がエッチングされる。その後、基板9
は下地膜作成チャンバー8に搬入され、下地膜としてチ
タン薄膜が薄く作成される。そして、基板9はスパッタ
チャンバー4に搬入される。そして、スパッタチャンバ
ー4内で上述した二段階成膜により高温リフロースパッ
タリングが行われ、基板9の表面のホールは金属材料が
十分埋め込まれた状態で成膜が完了し、ホールの平坦化
が成される。その後、基板9はスパッタチャンバー4か
ら搬出され、必要に応じて反射防止膜の作成や冷却等の
処理がされた後、搬送ロボット11によりロードロック
チャンバー5内のロック内カセット51に収容される。
その後、ロック内カセット51に所定数の処理済みの基
板9が収容されると、オートローダ7が動作し、処理済
みの基板9を外部カセット62に搬出する。Next, the overall operation of the high-temperature reflow sputtering apparatus of this embodiment will be described. The substrate 9 accommodated in the external cassette 62 is carried into the in-lock cassette 51 in the load lock chamber 5 by the autoloader 7. Substrate 9 carried into cassette 51 inside lock
Is first loaded into the preheat chamber 2 by the transfer robot 11 provided in the separation chamber 1. Substrate 9 carried into preheat chamber 2
Is mounted on a heat stage (not shown) and heated to a predetermined temperature. Thereby, the substrate 9 is preheated, and the occluded gas in the substrate 9 is released. Next, the substrate 9 is transferred to the pre-treatment etching chamber 3, and the natural oxide film or the protective film on the surface of the substrate 9 is etched. Then, the substrate 9
Is carried into a base film forming chamber 8, and a thin titanium film is formed as a base film. Then, the substrate 9 is carried into the sputtering chamber 4. Then, high-temperature reflow sputtering is performed by the above-described two-stage film formation in the sputtering chamber 4, and the film formation is completed in a state where the metal material is sufficiently buried in the holes on the surface of the substrate 9, and the holes are flattened. You. Thereafter, the substrate 9 is carried out of the sputter chamber 4 and subjected to processing such as formation of an anti-reflection film and cooling as required.
Thereafter, when a predetermined number of processed substrates 9 are accommodated in the cassette 51 inside the lock, the autoloader 7 operates to carry out the processed substrates 9 to the external cassette 62 .
【手続補正13】[Procedure amendment 13]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0046[Correction target item name] 0046
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0046】また、第一の工程としては、以下の条件が
挙げられる。・成膜圧力;1mTorr・放電用ガス;
アルゴン・ガス流量;20cc/分・ターゲットへの印
加電圧;−500V・ターゲットへの投入電力;18k
W・TS距離;90mm・成膜温度;100〜150℃
上記条件によると、成膜速度10000オングストロー
ム毎分程度でベース薄膜の作成ができ、18秒程度スパ
ッタリングを継続して3000オングストローム程度の
厚さでベース薄膜を作成する。The first step includes the following conditions.・ Film forming pressure: 1 mTorr ・ Discharge gas;
Argon gas flow rate: 20 cc / min. Applied voltage to target; -500 V. Power input to target; 18 k
W · TS distance; 90 mm · Film formation temperature; 100 to 150 ° C
According to the above conditions, a base thin film can be formed at a deposition rate of about 10000 angstroms per minute, and sputtering is continued for about 18 seconds to form a base thin film with a thickness of about 3000 angstroms.
【手続補正14】[Procedure amendment 14]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0047[Correction target item name] 0047
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0047】また、第二の工程としては、以下の条件が
挙げられる。・成膜圧力;1mTorr・放電用ガス;
アルゴン・ガス流量;20cc/分・ターゲットへの印
加電圧;−300V・ターゲットへの投入電力;3kW
・TS距離;60mm・成膜温度;400℃上記条件で
第二の工程を行うと、120秒程度の処理時間でホール
内にアルミニウムを埋め込むことができ、ボイドの発生
は観察されない。The second step includes the following conditions.・ Film forming pressure: 1 mTorr ・ Discharge gas;
Argon gas flow rate; 20 cc / min. Applied voltage to target; -300 V; Power input to target; 3 kW
・ TS distance: 60 mm ・Film forming temperature: 400 ° C. When the second step is performed under the above conditions , aluminum can be embedded in the hole in a processing time of about 120 seconds, and no void is observed. .
【手続補正15】[Procedure amendment 15]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0049[Correction target item name] 0049
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0049】[0049]
【発明の効果】以上説明した通り、本願の請求項1の発
明によれば、より低い温度で基板を加熱した場合でも金
属材料を十分にホールに埋め込むことができる。このた
め、高温処理を行う際に発生するグレインサイズの増大
等の問題を回避しつつ、ホール内への金属材料の埋め込
みを効果的に行うことができる。また、請求項2の発明
によれば、上記請求項1の効果に加え、一つのスパッタ
チャンバー内で第一の工程と第二の工程とが行えるの
で、スパッタチャンバーが一つで済み、装置のコストが
安くなる。また、請求項3の発明によれば、上記請求項
2の効果に加え、セパレーションチャンバー内の残留不
純ガスが効果的に除去されるので、スパッタチャンバー
における高温リフロースパッタリングの品質をさらに高
めることができる。また、プロセスガスまでも除去して
しまうことが抑制されるので、処理チャンバー内での処
理が不安定になることもない。また、請求項4の発明に
よれば、ロードロックチャンバーから進入する不純ガス
が効果的に除去されるので、上記請求項3の効果をさら
に高く得ることができる。また、請求項5の発明によれ
ば、プリヒートチャンバーから進入する不純ガスが効果
的に除去されるので、上記請求項3又は4の効果をさら
に高く得ることができる。さらに、請求項6の発明によ
れば、請求項1の効果に加え、第一の工程と第二の工程
とが別のスパッタチャンバーで行われるので、タクトタ
イムが短くなり、生産性を高くできる可能性がある。As described above, according to the first aspect of the present invention, the metal material can be sufficiently buried in the holes even when the substrate is heated at a lower temperature. For this reason, it is possible to effectively embed the metal material into the holes while avoiding problems such as an increase in grain size that occur when performing high-temperature processing. According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, the first step and the second step can be performed in one sputter chamber. Lower costs. According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the second aspect, since the residual impurity gas in the separation chamber is effectively removed, the quality of high-temperature reflow sputtering in the sputtering chamber can be further improved. . Further, since the removal of even the process gas is suppressed, the processing in the processing chamber does not become unstable. Further, according to the invention of claim 4, since the impurity gas entering from the load lock chamber is effectively removed, the effect of claim 3 can be further enhanced. Further, according to the invention of claim 5, since the impurity gas entering from the preheat chamber is effectively removed, the effect of claim 3 or 4 can be further enhanced. Further, according to the invention of claim 6, in addition to the effect of claim 1, the first step and the second step are performed in different sputtering chambers, so that the tact time is shortened and the productivity can be increased. there is a possibility.
【手続補正16】[Procedure amendment 16]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Correction target item name] Brief description of drawings
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本願発明の実施の形態である高温リフロースパ
ッタリング装置の構成を説明する平面概略図である。FIG. 1 is a high-temperature reflow spa according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view illustrating the configuration of the cutter device .
【図2】図1に示す高温リフロースパッタリング装置に
おけるスパッタチャンバーの正面断面概略図である。FIG. 2 is a schematic front sectional view of a sputtering chamber in the high-temperature reflow sputtering apparatus shown in FIG.
【図3】二段階成膜を行わずに成膜温度を下げた場合の
問題点を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a problem when a film formation temperature is lowered without performing two-step film formation.
【図4】二段階成膜を行った場合の成膜状況を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram illustrating a film formation state when two-stage film formation is performed.
【図5】TS距離を変化させたときの概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram when a TS distance is changed.
【図6】従来の高温リフロースパッタリング装置の概略
構成を示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing a schematic configuration of a conventional high-temperature reflow sputtering apparatus.
【手続補正17】[Procedure amendment 17]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図1】 FIG.
【手続補正18】[Procedure amendment 18]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図5[Correction target item name] Fig. 5
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図5】 FIG. 5
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/3205 H01L 21/88 N ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 21/3205 H01L 21/88 N
Claims (6)
に、金属製のターゲットをスパッタすることで金属材料
の薄膜を形成し、基板を加熱して薄膜をリフローさせて
ホールに金属材料を埋め込む高温リフロースパッタリン
グ方法であって、 前記ホールの側面及び底面に前記金属材料のベース薄膜
を作成する第一の工程と、第一の工程の後、前記金属材
料の薄膜をさらに堆積させてリフローさせることで前記
ホールに金属材料を埋め込む第二の工程とよりなり、 前記第一の工程では、前記ターゲットと前記基板との距
離を長い第一の距離にして成膜を行い、前記第二の工程
では、前記ターゲットと前記基板との距離を前記第一の
距離より短い第二の距離にして成膜を行うことを特徴と
する高温リフロースパッタリング方法。1. A thin film of a metal material is formed by sputtering a metal target on the surface of a substrate on which fine holes are formed, and the substrate is heated to reflow the thin film to embed the metal material in the holes. A high-temperature reflow sputtering method, comprising: a first step of forming a base thin film of the metal material on side and bottom surfaces of the hole; and after the first step, further depositing and reflowing the thin film of the metal material. And a second step of embedding a metal material in the hole.In the first step, film formation is performed with a long first distance between the target and the substrate, and in the second step, And forming a film by setting the distance between the target and the substrate to a second distance shorter than the first distance.
表面にスパッタリングによって金属材料の薄膜を形成
し、基板を加熱して薄膜をリフローさせてホールに金属
材料を埋め込む高温リフロースパッタリング装置であっ
て、 排気系を備えたスパッタチャンバーと、スパッタチャン
バー内に被スパッタ面を露出させるようにして設けられ
たターゲットと、ターゲットをスパッタするためのスパ
ッタ電源と、スパッタによって放出されたターゲットの
材料が到達する位置に基板を保持するための基板ホルダ
ーと、基板ホルダーに保持された基板を加熱するヒータ
と、ターゲットと基板との距離を変える距離変更機構
と、距離変更機構を制御する制御部とを備えており、 前記制御部は、前記ターゲットと前記基板との距離を、
前記ホールの側面及び底面に前記金属材料のベース薄膜
を作成する第一の工程では長い第一の距離とし、第一の
工程の後に前記金属材料の薄膜をさらに堆積させてリフ
ローさせることで前記ホールに前記金属材料を埋め込む
第二の工程では第一の距離より短い第二の距離となるよ
う距離変更機構を制御するものであることを特徴とする
高温リフロースパッタリング装置。2. A high-temperature reflow sputtering apparatus for forming a thin film of a metal material on a surface of a substrate having fine holes formed thereon by sputtering, heating the substrate to reflow the thin film, and embedding the metal material in the holes. A sputtering chamber provided with an exhaust system, a target provided in the sputtering chamber so as to expose a surface to be sputtered, a sputtering power source for sputtering the target, and a material of the target released by the sputtering reach A substrate holder for holding the substrate at a position to be heated, a heater for heating the substrate held by the substrate holder, a distance changing mechanism for changing the distance between the target and the substrate, and a control unit for controlling the distance changing mechanism. The control unit, the distance between the target and the substrate,
The first step of forming the base thin film of the metal material on the side and bottom surfaces of the hole has a long first distance, and after the first step, the thin film of the metal material is further deposited and reflowed to form the hole. Wherein the second step of embedding the metal material controls the distance changing mechanism so as to be a second distance shorter than the first distance.
バーと、セパレーションチャンバーの周囲に気密に接続
されたロードロックチャンバー及び複数の処理チャンバ
ーとを備えており、 ロードロックチャンバーは大気側との間で基板の出し入
れが行われる際に基板が一時的に滞留するチャンバーで
あって、複数の処理チャンバーのうちの一つは前記スパ
ッタチャンバーであり、また、セパレーションチャンバ
ー内には、チャンバー間で基板を搬送する搬送機構が設
けられており、 さらに、セパレーションチャンバーは、表面がセパレー
ションチャンバーの内部空間に露出するようにして設け
られたパネルと、パネルを130K〜50Kに冷却して
セパレーションチャンバー内の不純ガスをパネルの表面
に凝縮させる冷凍機とを有していることを特徴とする請
求項2記載の高温リフロースパッタリング装置。3. A separation chamber provided at a center, a load lock chamber and a plurality of processing chambers connected airtightly around the separation chamber. A chamber in which the substrate temporarily stays when taking in and out, one of the plurality of processing chambers is the sputter chamber, and a separation chamber has a transfer for transferring the substrate between the chambers. A mechanism is provided. Further, the separation chamber has a panel provided so that the surface is exposed to the internal space of the separation chamber, and a panel is cooled to 130K to 50K to remove the impure gas in the separation chamber from the panel. A refrigerator that condenses on the surface Hot reflow sputtering apparatus according to claim 2, wherein.
ンバーと前記ロードロックチャンバーの境界部分の付近
に前記表面が位置するよう設けられていることを特徴と
する請求項3記載の高温リフロースパッタリング装置。4. The high-temperature reflow sputtering apparatus according to claim 3, wherein the panel is provided so that the surface is located near a boundary between the separation chamber and the load lock chamber.
は、スパッタチャンバーにおける処理の前に基板を加熱
するプリヒートチャンバーであり、前記パネルは、前記
セパレーションチャンバーとこのプリヒートチャンバー
との境界部分の付近に前記表面が位置するよう設けられ
ていることを特徴とする請求項3又は4記載の高温リフ
ロースパッタリング装置。5. One of the plurality of processing chambers is a preheat chamber for heating a substrate before processing in a sputter chamber, and the panel is near a boundary between the separation chamber and the preheat chamber. The high-temperature reflow sputtering apparatus according to claim 3, wherein the surface is provided at a position where the surface is located.
表面にスパッタリングによって金属材料の薄膜を形成
し、基板を加熱して薄膜をリフローさせてホールに金属
材料を埋め込む高温リフロースパッタリング装置であっ
て、 中央に設けられたセパレーションチャンバーと、セパレ
ーションチャンバーの周囲に気密に接続されたロードロ
ックチャンバー及び複数の処理チャンバーとを備え、ロ
ードロックチャンバーは大気側との間で基板の出し入れ
が行われる際に基板が一時的に滞留するチャンバーであ
って、セパレーションチャンバー内にはチャンバー間で
基板を搬送する搬送機構が設けられており、 複数の処理チャンバーのうちの二つはスパッタチャンバ
ーであって、この二つのスパッタチャンバーの各々は、
内部を排気する排気系と、内部に被スパッタ面を露出さ
せるようにして設けられたターゲットと、ターゲットを
スパッタするためのスパッタ電源と、スパッタによって
放出されたターゲットの材料が到達する位置に基板を保
持するための基板ホルダーとをそれぞれ備えているとと
もに、一方のスパッタチャンバー内の基板ホルダーはタ
ーゲットと基板との距離が長い第一の距離になるように
基板を保持するものであり、他方のスパッタチャンバー
内の基板ホルダーはターゲットと基板との距離が第一の
距離より短い第二の距離になるよう基板を保持するもの
であり、さらに、他方のスパッタチャンバーは、基板ホ
ルダーに保持された基板を加熱するヒータを有している
ことを特徴とする高温リフロースパッタリング装置。6. A high-temperature reflow sputtering apparatus for forming a thin film of a metal material on a surface of a substrate having fine holes formed thereon by sputtering, heating the substrate to reflow the thin film, and embedding the metal material in the holes. A separation chamber provided in the center, a load lock chamber and a plurality of processing chambers that are airtightly connected around the separation chamber, and the load lock chamber is used when a substrate is taken in and out of the atmosphere side. Is a chamber where the substrate temporarily stays, and a transfer mechanism for transferring the substrate between chambers is provided in the separation chamber, and two of the plurality of processing chambers are sputter chambers. Each of the two sputter chambers
An exhaust system for exhausting the inside, a target provided so as to expose the surface to be sputtered inside, a sputtering power supply for sputtering the target, and a substrate at a position where the target material emitted by sputtering reaches. A substrate holder for holding the substrate is provided, and the substrate holder in one of the sputtering chambers holds the substrate so that the distance between the target and the substrate becomes a long first distance, while the other The substrate holder in the chamber holds the substrate such that the distance between the target and the substrate becomes a second distance shorter than the first distance, and the other sputtering chamber holds the substrate held by the substrate holder. A high-temperature reflow sputtering apparatus having a heater for heating.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11563098A JPH11307479A (en) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | High temperature reflow sputtering method and high temperature reflow sputtering apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11563098A JPH11307479A (en) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | High temperature reflow sputtering method and high temperature reflow sputtering apparatus |
Related Child Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2006271253A Division JP4833014B2 (en) | 2006-10-02 | 2006-10-02 | High temperature reflow sputtering equipment |
| JP2007000012A Division JP4833088B2 (en) | 2007-01-04 | 2007-01-04 | High temperature reflow sputtering equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11307479A true JPH11307479A (en) | 1999-11-05 |
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ID=14667413
Family Applications (1)
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| JP11563098A Pending JPH11307479A (en) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | High temperature reflow sputtering method and high temperature reflow sputtering apparatus |
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