TW201009104A - Sputtering apparatus - Google Patents

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201009104 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明，係有關於濺鍍裝置，特別是，係有關於能夠 安定地進行自濺鍍之DC磁控管濺鍍裝置。 【先前技術】 伴隨著近年來之配線圖案的細微化，係要求有在被覆 ❹ 範圍內的面內均一性之提昇。作爲實現此種要求之方法的 其中之一，例如，係週知有使用利用了 SIP ( Self-Ionized Plasma)技術之DC磁控管濺鏟裝置一事。若藉由此SIP 技術，則係藉由在電子封閉能力爲高之磁場中來施加高電 壓，而實現了高密度電漿。 作爲用以安定進行上述之自濺鍍的裝置，藉由專利文 獻1，係週知有具備以下之構成者：在與標靶之濺鍍面相 背向之側，配置磁石組裝體，而在標靶之濺鍍面前方形成 ❹ 磁場，並進而在真空處理室側面處配置線圈，而經由線圈 用電源來對該線圈通電，藉由此來產生相對於濺鍍面而垂 . 直之磁場，以促進從標靶所飛出之原子的離子化。 然而，在上述專利文獻1所記載之裝置中，由於係需 要另外準備用以對線圈作通電之電源，因此，會有導致濺 鍍裝置之成本提高的問題。並且，爲了對磁場之方向或磁 場之強度作調節，係亦成爲需要用以控制對於線圏之通電 電流的電流控制電路，而導致更進一步的成本上升。 [專利文獻1]日本特開2000-1 44 411號公報 -5- 201009104 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 本發明，係有鑑於上述之點，而以提供一種：促進從 標靶而飛出之原子的離子化，而能夠安定地進行自濺鍍之 低成本的濺鍍裝置爲課題。 [用以解決課題之手段] 爲了解決上述課題，本發明之濺鍍裝置，其特徵爲， 具備有：標靶，係在真空處理室內而與應進行處理之基板 作對向配置；和磁石組裝體，係在前述標靶之濺鍍面前方 形成磁場；和第1電源，係對前述標靶施加負的直流電位 ，在前述標靶之濺鑛面的背面側，被配置有第1線圈，前 述第1線圈，係在前述第1電源與前述標靶間的輸出間被 作電性連接，並以若是藉由前述濺鍍電源而對前述標靶施 加負的電位，則前述第1線圈係被通電並在濺鍍面前方產 生磁場的方式，而作構成。 若藉由本發明，則若是藉由第1電源來例如對於標靶 而施加預先所設定了的特定之負的電位，則在第1線圈處 ，係流動有與對於標靶之施加電位和電漿之阻抗相對應的 電流，並產生磁場。藉由此，能夠對藉由磁石組裝體而在 標靶之濺鍍面前方所產生的磁場之強度作增減。於此情況 ，只要適當地調節對於標靶之投入電力並對在第1線圈中 所流動之電流作控制，或是改變在第1線圈中所流動之電 流的方向，則能夠以任意之磁場強度來產生相對於標靶之 -6- 201009104 濺鍍面而爲垂直的磁場。 如此這般，若藉由本發明，則由於係採用有：若是對 標靶施加負的電位，則前述第1線圈係被通電的構成，因 此，線圈用之電源係成爲不必要，並且，係可因應於對於 標靶之投入電力來使第1線圈之電流作增減，因此，對於 第1線圈之電流控制用電路亦成爲不必要，而能夠謀求低 成本化。 Φ 又，在本發明中，係亦可爲以下一般之構成：更進而 具備有：電極，係在前述真空處理室內，而在前述標靶與 前述基板之間來以包圍濺鍍面前方之空間的方式而被設置 ;和第2電源，係對前述標靶施加正的直流電位，沿著前 述真空處理室之側壁，被配置有第2線圈，前述第2線圈 ，係在前述第2電源與前述標靶間的輸出間被作電性連接 ，以若是藉由前述濺鍍電源而對前述電極施加正的電位， 則前述第2線圈係被通電並在濺鍍面前方產生磁場的方式 Φ ，而作構成。 若藉由此，則藉由以第2電源來在第2線圈內流動電 - 流並在電極處施加特定之正的電位，能夠在標靶及基板之 間的空間中產生磁場。於此情況，只要適當地調節對於電 極之投入電力並對在第2線圈中所流動之電流作控制，或 是改變在第2線圈中所流動之電流的方向，則能夠以任意 之磁場強度來產生相對於標靶之濺鑛面而爲垂直的磁場。 其結果，能夠實現一種：促進從標靶而飛出之原子的離子 化，而能夠安定地進行自我濺鍍之低成本的濺鍍裝置。 201009104 另外，在本發明中，若是採用分別具備有將對於前述 第1以及第2的兩線圈之通電作切換的切換手段之構成， 則能夠實現一種可任意地對於第1以及第2的兩線圈作通 電之構成。於此情況，亦可構成爲不僅是可進行通電之切 換，而亦可對於在線圈中所流動之電流的方向作切換。 【實施方式】 以下，參考圖面，針對本發明之實施形態的濺鍍裝置 @ 作說明。如圖1中所示一般，濺鍍裝置1，係爲可進行自 濺鍍之DC磁控管濺鍍方式者，並具備有可形成真空氛圍 之真空處理室2。於真空處理室2之頂部，係被安裝有陰 極單元C。陰極單元C，係具備有標靶3、和在標靶3之 濺鍍面3a前方形成磁場之磁石組裝體4。 標靶3，係爲由因應於欲形成在應進行處理之基板W 上的薄膜之組成而適當作了選擇的材料所製，例如係爲 Cu製，並藉由週知的方法而被製作爲特定之形狀。又， © 標靶3，係被與身爲第1電源之DC電源5作電性連接， 並成爲被施加有特定之負的電位。磁石組裝體4，係被配 置在與濺鍍面3a相背向之側，並由與標靶3相平行地被 - 配置之板狀的軛4a、和在該軛4a之上面而將標靶側之極 性交互作變更地作同心狀配置之環狀的磁石4b、4c所構 成。另外，磁石4b、4c之形狀或個數，係因應於欲在標 靶3之前方所形成的磁場而被作適當選擇，例如，係可使 用薄片狀或棒狀者，或是亦可將此些作適當組合而使用。 -8 - 201009104 又，在軛4a之中央部（於本實施形態中’係使其位 置在通過標靶3之中心的中心線上）處’係被設置有在磁 性材料之圓筒狀的芯材6a之周圍捲繞導線615而成的第1 線圈6。另外，第1線圈6之位置，係可因應於磁石組裝 體4b、4c之配置而適宜作變更。導線6b之兩端’係在從 DC電源5而對於標靶3之輸出處’經由切換開關（切換 手段）7而被作電性連接。而’若是藉由DC電源5來對 φ 於標靶3而施加預先所設定了的特定之負的電位’則在第 1線圈6處，係流動有與對於標靶3之施加電位和電漿之 阻抗相對應的電流，並產生磁場。於此情況，雖係省略圖 示，但是，較理想，係更進而設置具備有週知之構造的其 他之切換開關，並構成爲能夠在第1線圈6中而將電流之 方向作反轉。 藉由此，能夠對藉由磁石組裝體4而在標靶3之濺鍍 面3 a前方所產生的磁場之強度作增減。於此情況，只要 φ 對導線6b之捲繞數作適當設定，而適當地調節對於標靶 3之投入電力並對在第1線圈6中所流動之電流作控制， 或是改變在第1線圈6中所流動之電流的方向，則能夠以 任意之磁場強度來產生相對於標靶3之濺鍍面3a而爲垂 直的磁場。 如此這般’在本實施形態中，由於係採用有：若是對 標耙3施加負的電位，則前述第1線圈6係被通電的構成 ’因此’線圈用之電源係成爲不必要，並且，係可因應於 對於標靶3之投入電力來使第1線圈6之電流作增減，因 -9- 201009104 此，對於第1線圈6之電流控制用電路亦成爲不必要，而 能夠謀求低成本化。 又’在真空處理室2之底部處，係與標靶3相對向地 被配置有平台8，而能夠將矽晶圓等之應處理的基板W作 定位並保持之。平台8，係被電性連接於具有週知構造之 高頻電源9，在濺鍍中，係成爲能夠對於平台8乃至基板 W施加特定之偏壓電位。 進而’在真空處理室2內，係在標靶3之濺鍍面3a 0 與基板S之間而以將濺鍍面3a前方之空間作包圍的方式 ，來設置有相當於電極之離子反射器10。離子反射器10 ，係爲具備有較標靶3之外徑爲更大之內徑的略筒狀者， 並以沿著真空處理室2之壁面的方式來隔著絕緣體10a而 被作安裝。離子反射器10，係被與相當於第2電源之其 他的DC電源11作電性連接，並成爲被施加有特定之正 的電位。 在真空處理室2之外側壁處，係被設置有位置在標靶 @ 3與平台8之間而被配置的在由磁性材料所成之環狀的軛 12a處捲繞導線12b而成的第2線圏12。導線12b之兩端 . ，係在從DC電源11而對於離子反射器10之輸出處，經 - 由其他之切換開關（切換手段）13而被作電性連接。而 ，若是藉由DC電源11來對於離子反射器10而施加特定 之正的電位，則在第2線圈1 2處係流動電流，並成爲在 離子反射器10處被施加有特定之正的電位，而在濺鍍面 3a以及基板W之間的空間中產生磁場。於此情況，雖係 -10- 201009104 省略圖示，但是，較理想，係設置具備有週知之構造 他之切換開關，並構成爲能夠在第2線圈12中而將 之方向作反轉。 藉由此，只要對導線6b之捲繞數作適當設定’ 當地調節對於離子反射器10之投入電力並對在第2 1 2中所流動之電流作控制，或是改變在第2線圈1 2 流動之電流的方向，則能夠以任意之磁場強度來產生 φ 於標靶3之濺鍍面3a而爲垂直的磁場。其結果，倉g 現一種：促進從標耙3而飛出之原子的離子化，而肯g 定地進行自我濺鍍之低成本的濺鍍裝置1。 在真空處理室2之側壁處，係被連接有將氬氣等 鍍氣體作導入的氣體管14，而該氣體管之另外一端 經由省略圖示之質量流控制器而與氣體源相通連。又 真空處理室2處，係透過由渦輪分子幫浦或是旋轉幫 所成之真空排氣手段15而被連接於排氣管15a。 Ο 接著，針對使用有上述之濺鍍裝置1的薄膜形成 對於基板W上之Cu膜的形成爲例來作說明。首先， - 基板W載置於平台8上後，使真空排氣手段15動作 - 真空處理室2內真空抽取爲特定之真空度（例如， )。若是真空處理室2內之壓力到達了特定値，則一 氬氣等之濺鍍氣體以特定之流量來導入至真空處理室 ，一面藉由DC電源5來對標靶3施加特定之負的電 電力投入），而在真空處理室10內形成電漿氛圍。 ’將切換開關7作切換並在第1線圈6處通電，而產 的其 電流 並適 線圈 中所 相對 夠實 夠安 之濺 ，係 ，在 浦等 ，以 在將 並將 10'5P 面將 2內 位（ 此時 生磁 -11 - 201009104 場，並藉由磁石組裝體4來使在標靶3之濺鍍面3a前方 所產生之磁場的強度增加。 與此同時的，藉由偏壓電源9來對平台8施加偏壓電 位，同時，藉由DC電源11來對離子反射器1〇施加特定 之正的電位。此時，將切換開關13作切換並在第2線圈 12處通電，而產生相對於標靶3之濺鍍面3a而爲垂直的 磁場。 而後，使電漿中之氬離子與濺鍍面3a相衝突’而濺 參 鍍面3a係被濺鍍，銅原子係從濺鍍面3a而飛散。藉由此 ，身爲濺鍍粒子之銅原子係朝向基板W而飛來，並附著 •堆積在基板W表面。在濺鍍中，藉由由磁石組裝體4 以及第1和第2之兩線圈6、12所致的磁場，在濺鍍面 3a前方所電離之電子以及經由濺鍍所產生之二次電子係 被捕捉，而在濺鍍面3a前方處之電漿係成爲高密度。 另外，在本實施形態中’雖係以在標靶3之背面中央 部處配置第1線圈6、並在真空處理室2之側壁處配置第 〇 2線圈1 2者爲例而作了說明，但是，係並不被限定於此 ，線圈之位置，係可作適當之設定，又，只要是對線圈通 . 電並產生磁場者，則可適用本發明。 -【圖式簡單說明】 [圖1 ]本發明之實施形態所致之濺鍍裝置的模式性剖面 圖 -12- 201009104 【主要元件符號說明】 1 : DC磁控管濺鍍裝置 2 :真空處理室 3 :標靶 3a :濺鍍面 4 :磁石組裝體 5、 1 1 : DC電源（第1以及第2之各電源） 6、 12:第1以及第2之各線圈 7、 1 3 :切換開關（切換手段） 10:離子反射器（電極） C :陰極單元 W :基板

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Claims (1)

1. 201009104 七、申請專利範面： k一種濺鍍裝置，其特徵爲，具備有： 標靶’係在真空處理室內而與應進行處理之基板作對 向配置；和 磁石組裝體，係在前述標靶之濺鍍面前方形成磁場； 和 第1電源，係對前述標靶施加負的直流電位， 在前述標靶之濺鍍面的背面側，被配置有第1線圈， _ 前述第1線圈，係在前述第1電源與前述標靶間的輸出間 被作電性連接，並以若是藉由前述濺鍍電源而對前述標靶 施加負的電位，則前述第1線圈係被通電並在濺鍍面前方 產生磁場的方式，而作構成。 2. 如申請專利範圍第Ϊ項所記載之濺鍍裝置，其中， 係更進而具備有： 電極’係在前述真空處理室內，而在前述標靶與前述 基板之間來以包圍濺鍍面前方之空間的方式而被設置；和 參 第2電源’係對前述電極施加正的直流電位， 沿著前述真空處理室之側壁，被配置有第2線圈，前 述第2線圈’係在前述第2電源與前述電極間的輸出間被 · 作電性連接’並以若是藉由前述第2電源而對前述電極施 加正的電位’則前述第2線圈係被通電並在濺鍍面前方產 生磁場的方式，而作構成。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之濺鍍裝置 ’其中，係分別具備有將對於前述第1以及第2的兩線圈 -14- 201009104 之通電作切換的切換手段。

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