专利名称：成膜方法以及成膜装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在被处理体的表面形成覆膜的方法及其装置，详细而言，涉及使用作为薄膜形成方法中的一种的溅射法来形成覆膜的成膜方法以及DC磁控方式的成膜装置。本申请基于2009年05月20日于日本申请的特愿2009-121894号主张优先权，在此援用其内容。
背景技术：
以往，例如在半导体设备的制作过程中的成膜工序中，利用使用了溅射法的成膜装置(以下称为“溅射装置”)。在这种用途的溅射装置中，近年来伴随着布线图案的微细化，强烈要求对于高深宽比的微细孔，能够在遍及应处理的基板的整个面上被覆性良好地进行成膜，即强烈要求覆盖范围的提高。一般而言，在上述的溅射装置中，例如在靶的后方(背对溅射面的一侧)配置磁铁组合体，该磁铁组合体交互改变极性并设置有多个磁铁。通过该磁铁组合体，在靶的前方 (溅射面侧)产生隧道状的磁场，捕捉在靶的前方电离的电子以及因溅射而产生的二次电子。据此，提高靶的前方的电子密度，以提高等离子体密度。但是，在这种溅射装置中，在靶之中受到上述磁场影响的区域中，靶被优先溅射。 因此，从放电的稳定性以及提高靶的使用效率等观点来看，当上述区域位于例如靶的中央附近时，溅射时靶的冲蚀量在靶的中央附近增多。这种情况下，在基板的外周部，从靶溅射出的靶材粒子(例如金属粒子，以下称为“溅射粒子”)以倾斜的角度入射并附着。其结果是以往已知在用于上述用途的成膜时，特别是在基板的外周部产生覆盖范围非对称性的问题。另外，在现有的溅射装置中存在如下问题，即在进行成膜时，由于从靶释放出的溅射粒子倾斜飞散，因此不仅在基板的表面，而且在例如防护板等成膜室内的露出面上也附着并沉积。所以，当薄膜向该露出面的附着和沉积重叠时，因内部应力和自重而导致产生薄膜的剥离和破损等的颗粒。进而，在所制作出的薄膜上，产生形成有微小突起等的形状或结构缺陷，从而需要频繁地对成膜室进行维护。因此，为了解决这种问题，例如在专利文献1中公开了一种包括有多个阴极单元的溅射装置。在专利文献1所涉及的溅射装置中，在真空腔室内载置基板的工作台的上方， 与工作台的表面大致平行地配置第一溅射靶，并且在工作台的斜上方相对于工作台表面倾斜地配置第二溅射靶。另一方面，作为对真空腔室内进行维护的技术，提出了如下所示的技术。例如，在专利文献2中公开了一种在用于对基板进行固定的静电夹盘的表面载置隔板，当通过静电吸附使其贴紧后，向真空槽内导入氟气等清洁气体，从而对附着在真空腔室的内部壁面等上的靶的构成物质等的薄膜进行蚀刻的技术。另外，在专利文献3中公开了一种对半导体晶圆实施硫酸过氧化氢清洗和氨过氧化氢清洗，从而去除来自静电夹盘的颗粒的技术。
进一步，在例如专利文献4中公开了一种包括用于对来自成膜材料供给源(靶) 的材料进行遮断的挡板机构，定期对构成该挡板机构的挡板进行清洁或更换的成膜装置。但是，上述专利文献1所记载的装置需要在真空腔室内配置多个阴极单元。造成装置结构复杂，并且需要与靶的数量相应的溅射电源和磁铁组合体，因此存在部件数量增加，导致成本较高的问题。另外，上述专利文献2 专利文献4所记载的技术都不是对成膜室的维护频度进行抑制的技术。而且，上述专利文献2和专利文献4所记载的技术存在装置结构复杂，仍会导致成本较高的问题。专利文献1 特开2008-47661号公报专利文献2 特开2003-158175号公报专利文献3 特开2008-251579号公报专利文献4 特开平6199355号公报
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够以简单的结构且低成本来提高对高深宽比的微细槽或洞的覆盖率，并且延长成膜装置的维护周期的成膜方法及其成膜装置。为了解决上述问题，本发明采用以下结构。本发明所涉及的成膜方法，是用于在被处理体的表面形成覆膜的成膜方法，在腔室内对置配置靶与所述被处理体，产生使垂直的磁力线从所述靶的溅射面朝向所述被处理体的被成膜面以规定的间隔局部通过的磁场，所述靶成为所述覆膜的母材；并且向所述腔室内导入溅射气体，将所述腔室内的气压控制在0. 3Pa以上且10. OPa以下的范围内，且向所述靶施加负的直流电压，从而在所述靶与所述被处理体之间的空间产生等离子体；并且控制通过对所述靶进行溅射而产生的溅射粒子的飞行方向，且将所述溅射粒子向所述被处理体诱导并使其沉积，以形成所述覆膜。在所述成膜方法中，还可以通过对所述磁场的强度进行调整，从而控制所述溅射粒子的飞行方向。在所述成膜方法中，在所述被处理体的中央区域与周缘区域中，所述垂直的磁力线之间的间隔可以相同。在所述成膜方法中，在所述被处理体的中央区域与周缘区域中，所述垂直的磁力线之间的间隔还可以不同。本发明所涉及的成膜装置，是用于在被处理体的表面形成覆膜的成膜装置，包括 腔室，使靶与所述被处理体对置配置，并具有收纳所述靶和所述被处理体的内部空间，所述靶形成所述覆膜的母材；排气机构，对所述腔室内进行减压；第一磁场产生机构，从所述靶的溅射面来看，在前方的空间产生磁场；气体导入机构，具有对导入到所述腔室内的溅射气体的流量进行调整的功能；直流电源，向所述靶施加负的直流电压(或者施加直流电压并将所述靶的溅射面设为负的电位)；以及第二磁场产生机构，产生使垂直的磁力线从所述靶的所述溅射面朝向所述被处理体的被成膜面以规定的间隔局部通过的磁场。本发明所涉及的成膜装置进一步包括保持器，在一个面上设置有一个以上的凹部，所述靶形成为有底筒状，从所述靶的底部侧安装于所述保持器的所述凹部，所述第一磁场产生机构被组装于所述保持器，以在所述靶的内部空间产生磁场。根据本发明的成膜方法，产生磁场使垂直的磁力线从靶的溅射面朝向被处理体的被成膜面以规定的间隔局部通过，并且向腔室内导入溅射气体，将腔室内的气压控制在 0. 3Pa以上且10. OPa以下的范围内。因此，通过对靶进行溅射而产生的溅射粒子因0. 3Pa 以上且10. OPa以下范围的高压的工艺气体，导致在腔室空间中的平均自由行程(MFP)下降且直线前进性减弱，根据在靶的溅射面与被处理体之间所产生的磁场的磁力线，其飞行方向被控制为沿着垂直的磁力线的方向，从而能够以选择性地仅在规定的区域中形成覆膜， 或者选择性地在规定的区域中不形成覆膜的方式来提高指向性。而且，能够大幅减少溅射粒子倾斜飞散而向例如防护板等被处理体的被成膜面之外的部分的附着和沉积。因此，能够实现对高深宽比的微细槽或洞的覆盖率的提高，而且能够延长成膜装置的维护周期。根据本发明所涉及的成膜装置，至少包括气体导入机构，具有对导入到腔室内的溅射气体的流量进行调整的功能，以及第二磁场产生机构，产生磁场使垂直的磁力线从靶的溅射面朝向被处理体的被成膜面以规定的间隔局部通过。因此，由于对靶被优选溅射的区域进行确定的磁铁组合体保持不变，所以靶的利用效率不会下降，而且，并不像上述现有技术那样在溅射装置自身中设置多个阴极单元，因此能够降低装置的制作成本和运行成本。因此，成为能够以简单的结构且低成本来实现对高深宽比的微细槽或洞的覆盖率的提高，并且能够延长维护周期的成膜装置。
图1是对本发明的第一实施方式所涉及的成膜装置的结构进行说明的示意性剖视图。图2是对包括靶与第一磁场产生机构的第一实施方式所涉及的保持器(阴极单元)的结构进行说明的剖视图。图3是图2所示的保持器的横截面图。图4是对靶的内部空间中的溅射进行说明的部分放大剖视图。图5是对由第二磁场产生机构产生的垂直的磁力线进行说明的示意图。图6是对由第二磁场产生机构产生的其他的垂直的磁力线进行说明的示意图。图7是对本发明的第二实施方式所涉及的成膜装置的结构进行说明的示意性剖视图。图8是对包括靶与第一磁场产生机构的第二实施方式所涉及的保持器(阴极单元)的结构进行说明的剖视图。图9是图8所示的保持器的横截面图。图10是对依赖于工艺压力的成膜特性进行说明的图表。图IlA是对改变腔室内的气压进行成膜的高深宽比的微细孔的状态进行说明的示意性剖视图。图IlB是对改变腔室内的气压进行成膜的高深宽比的微细孔的状态进行说明的示意性剖视图。图IlC是对改变腔室内的气压进行成膜的高深宽比的微细孔的状态进行说明的示意性剖视12是对依赖于有无垂直的磁场的成膜特性进行说明的图。
具体实施例方式下面，根据附图，对本发明的实施方式所涉及的成膜装置以及成膜方法进行说明。用于实施本发明所涉及的成膜方法的成膜装置1是在作为被处理体的基板W的表面使用溅射法来形成覆膜的装置。如图1 图3所示，本实施方式所涉及的成膜装置1至少包括腔室2、阴极单元C、第一磁场产生机构7、直流电源9、气体导入机构11、排气机构 12以及第二磁场产生机构13。此外，在以下的说明中，将腔室2的顶板部侧作为“上方”，将其底部侧作为“下方” 来进行说明。<第一实施方式>腔室2是能够形成真空气氛的气密容器。在该腔室2中，使基板W与靶5对置配置，并具有收纳基板W与靶5的内部空间。另外，在腔室2的底部，与靶5对置配置有工作台10，能够定位基板W并加以保持。
此外，腔室2与接地电位电连接。在此，与接地电位连接表示地电位状态或者接地的状态。阴极单元C包括由具有导电性的材料所制作的圆板状的保持器3。该保持器3也可以由与例如后述的靶5相同的材料来制作。该靶5是中空型(有底圆筒形状；截面为倒 U字形)的靶5。对在腔室2的顶板部安装有阴极单元C的情况进行说明，该阴极单元C包括本实施方式所涉及的中空型(倒U字形)的靶5。靶5是由按照在应处理的基板W上所形成的薄膜的组成而适当选择的材料(例如 Cu或Ti、Ta)所制造的。该靶5例如具有在其内部形成有放电用空间fe的有底筒状的外形。如图2所示，该靶5被安装于在保持器3上形成的凹部4内，并且在腔室2的内部空间中被配置在上方的位置(顶板侧的内侧)。该靶5与在腔室2的外部设置的直流电源9相连接。凹部4形成于保持器3的下表面，且与保持器3的中心Cp(参照图幻同心，在俯视中为圆形的形状。另外，靶5从其底部侧被装卸自如地嵌入到凹部4。即，靶5的开口面朝向基板侧。 当靶5被嵌入到凹部4时，靶5的下表面与保持器3的下表面在水平面上相一致(成为同一平面)。即，靶5的长度与凹部4的长度一致。在将该靶5嵌入到保持器3的凹部4以后，掩膜板(未图示)被安装于保持器3的下表面，该掩膜板具有比靶5的开口面积小的开口。当在腔室2的顶板部安装了阴极单元C时，通过该掩膜板，防止靶5从凹部4脱离。在这种情况下，掩膜板可由例如与靶5相同的材料来制作。第一磁场产生机构7是被形成为诸如棒状、圆柱状、棱柱状的磁铁，从靶5的溅射面来看，在前方的空间中产生磁场。第一磁场产生机构7被组装于保持器3，用以在靶5的内部空间产生磁场。该第一磁场产生机构(磁铁)7被插设于在保持器3的上表面形成的收容孔6内。收容孔6开设在保持器3的上表面，并沿其厚度方向延伸。因此，收容孔6沿着凹部4的深度方向被配置，在与形成有凹部4的那一面相背对的面(相反侧的面)上，开设可收容第一磁场产生机构7的收容孔6，从而使第一磁场产生机构7能够被简单地组装于保持器3。即，在保持器3的一个面上形成凹部，在另一个面上形成收容孔6，从而能够将第一磁场产生机构7简单地组装于保持器3。在以下的说明中，有时也将第一磁场产生机构7 作为磁铁7来进行说明。在本实施方式中，如图3所示，在一个凹部4的周围，在与凹部4同心圆的周向上， 等间隔地形成六个收容孔6。因此，六个磁铁7在一个凹部4的周围等间隔地形成。另外， 如图1所示，距离保持器3的上表面的深度被设定为，使磁铁7位于距离靶5的底部至少 1/3左右的深度位置。即，收容孔6被形成为直到靶5的1/3左右的深度位置。该磁铁7被设计为，当被配置在凹部4的周围时在靶5的内部空间fe中产生500 高斯以上的强磁场。此外，使该磁铁7在圆板状的支撑板8的规定位置上其极性相一致(例如，将支撑板8侧的极性设为N极)并被竖立设置。而且，在将支撑板8与保持器3的上表面接合时，在各收容孔6中插入各磁铁7，在凹部4的周围配置各个磁铁7 (参照图2、。该支撑板8也由具有导电性的材料形成，当两者接合后，例如使用螺栓等缔结机构来固定两者。此外，在支撑板8的内部空间中，设置使制冷剂循环的机构，在溅射过程中，还可以发挥作为对插设有靶5的保持器3进行冷却的背板的作用。另外，如果磁铁(第一磁场产生机构)7与支撑板8 一体安装，则通过将该支撑板 8与保持器3的上表面接合，还能够在收容孔6中插设磁铁7，从而更加简单地在凹部4的周围配置作为第一磁场产生机构的磁铁7。直流电源9是在溅射时对靶施加负的直流电压(或者，施加直流电压并将所述靶的溅射面设为负的电位)的所谓的溅射电源，具有公知的结构。另外，直流电源9与阴极单元C(靶5)电连接。气体导入机构11对导入到腔室2内的溅射气体的流量进行调整，经由在腔室2的侧壁上连接的气管，导入例如氩气等溅射气体。另外，气管的另一端经由省略图示的质量流量控制器与气体源连通。排气机构12对腔室2内进行减压，例如由涡轮分子泵或旋转泵等构成，与在真空腔室2的底壁上形成的排气口相连接。如图1所示，当起动该排气机构12时，从排气口经由排气管1 对腔室2的内部进行真空排气。第二磁场产生机构13产生磁场使垂直的磁力线M从靶5的溅射面朝向基板W的被成膜面以规定的间隔局部通过。该第二磁场产生机构13例如包括在设置于腔室2的外侧壁上的环状的轭14上， 按连结靶5与基板W的基准轴CL转圈匝绕导线15而形成的线圈，以及使该线圈通电的电源装置16。在本实施方式中，线圈包括配置在上方的上线圈13u以及配置在下方的下线圈 13d。据此，能够在线圈13u、13d上通电以产生垂直的磁场，使垂直的磁力线在靶5与基板W之间以规定的间隔局部通过。如果在这种状态下进行成膜，则来自靶5的溅射粒子被垂直的磁场控制其飞行方向，相对于基板W能够进一步大致垂直地入射并附着。其结果是在半导体设备的制作过程中的成膜工序中，如果使用本实施方式所涉及的成膜装置，则对于高深宽比的微细孔，也能够指向性良好地在基板W的表面形成覆膜。另外，在第二磁场产生机构13中，通过对磁场的强度进行调整，从而还能够控制溅射粒子的飞行方向。在此，线圈13的个数、导线15的直径和匝数按照例如靶5的尺寸、靶5与基板W 之间的距离、电源装置16的额定电流值、欲产生的磁场的强度(高斯)来适当地设定(例如，直径14mm、匝数10)。另外，如本实施方式所示，在通过按上下配置的两个线圈i:3u、13d产生垂直磁场时，为了使成膜时的基板W的面内的膜厚分布大致均勻(使溅射速率在基板W的径向上大致均勻)，优选将各线圈13U、13d的上下方向上的位置设定为上线圈13u的下端与靶5之间的距离以及下线圈13d的上端与基板W之间的距离短于到基准轴的中点Cp的距离。另外， 在这种情况下，上线圈13u的下端与靶5之间的距离以及下线圈13d的上端与基板W之间的距离不必一致，根据装置结构，还可以在靶5和基板W的背面侧设置上下的各线圈13u、 13d。电源装置16是包括有能够任意变更流向上下的各线圈13u、13d的电流值以及电流方向的控制电路(未图示)的公知结构的装置。此外，为了任意变更流向上下的各线圈 13u、13d的电流值以及电流方向，在图1中示出设置有另外的电源装置16的方式，但是当以相同的电流值和电流方向在各线圈13u、13d上进行通电时，也可以采用由一个电源装置来进行通电的结构。在通过如上述那样构成成膜装置1来对靶5进行溅射的情况下，如果从靶5飞散出来的溅射粒子具有正电荷，则被从靶5朝向基板W的垂直的磁场控制其飞行方向，在基板 W的整个面上，溅射粒子相对于基板W大致垂直地入射并附着。其结果是，在半导体设备的制作过程中的成膜工序中，如果使用本实施方式的成膜装置1，则能够实现对高深宽比的微细槽或洞的覆盖率的提高。接着，关于使用上述成膜装置1的成膜，针对下述例子进行说明，即作为被成膜的基板W，使用在Si晶片表面形成硅氧化物膜(绝缘膜)之后，在该硅氧化物膜中采用公知方法来制作布线用的微细孔从而形成的物质，并通过溅射来形成晶种膜即Cu膜。首先，以在保持器3的下表面的凹部4中嵌入靶5，并且各磁铁7被插入到保持器 3的各收容孔6中的方式，将竖立设置有磁铁7的支撑板8与保持器3的上表面接合，例如， 使用螺栓来固定支撑板8与保持器3，以组装阴极单元C。而后，将阴极单元C安装于腔室 2的顶板部。接着，当在与阴极单元C相对置的工作台10上载置基板W之后，使排气机构(排气泵)12运转，将腔室2内抽真空至规定的真空度(例如，10-5Pa)，并且输入电源装置16以在线圈i:3u、13d上通电，产生磁场使垂直的磁力线M(图5)从靶5的溅射面朝向基板W的被成膜面以规定的间隔局部通过。此时，在作为被处理体的基板W的中央区域与周缘区域中，垂直的磁力线之间的间隔相同。而且，当腔室2内的压力达到规定值时，将例如由Ar (氩)气构成的溅射气体以规定的流量(即，将腔室2内的气压控制在0. 3Pa以上且10. OPa以下的范围内)导入到腔室2内，起动直流电源9，对阴极单元C施加(投入功率)规定值的负的电位。在对阴极单元C施加负的电位时，在从保持器3内的靶5的空间fe到阴极单元C 的前方的空间中，产生辉光放电，此时，通过由磁铁7产生的磁场，等离子体被封闭到空间 fe中。当在这种状态下停止溅射气体的导入时，变为在空间fe中进行自放电。而且，等离子体中的氩离子等与靶5的内壁面碰撞并被溅射，Cu原子飞散，Cu原子或电离的Cu离子如图4中虚线箭头所示，从靶5的下表面的开口朝向基板W带有较强的直线前进性地被释放到腔室2内。当电离的Cu离子从靶5的下表面的开口被释放出来时，因高压的工艺气体导致在腔室空间中的平均自由行程(MFP)缩短且直线前进性减弱，如图5中箭头所示，根据从靶5 的溅射面朝向基板W以规定的间隔局部产生的垂直的磁力线M的形状，飞行方向被控制为沿着该磁力线M的方向，如图中的虚线箭头所示，能够以选择性地仅在规定的区域中形成覆膜(或者选择性地在规定的区域中不形成覆膜)的方式来提高指向性。其结果是在靶5的开口正下方的位置(该区域包含与靶5的开口相对置的部分以及其周边)，具有极高的膜厚均勻性地进行成膜，从而在基板W的规定区域中，对于高深宽比的微细孔，也能够被覆性良好地进行成膜。另外，此时，能够通过热或离子照射等供给能量来促进薄膜的生长。如此在本实施方式中，在腔室2内与成为覆膜的母材的靶5对置配置基板W，产生磁场使垂直的磁力线从靶5的溅射面朝向作为被处理体的基板W的被成膜面以规定的间隔局部通过，并且向腔室2内导入溅射气体，将腔室内的气压控制在0. 3Pa以上且10. OPa以下的范围内，从而能够将方向性一致的溅射粒子从溅射源输送到基板，来自靶5的溅射粒子被垂直的磁场改变其方向，相对于基板W大致垂直地入射并附着。其结果是在半导体设备的制作过程中的成膜工序中，如果使用本实施方式所涉及的成膜装置，则即使对于高深宽比的微细孔，也能够在遍及基板的整个面上，进一步被覆性良好地进行成膜，从而能够提尚覆盖率。因此，在半导体设备的制作过程中的成膜工序中，如果使用本实施方式所涉及的成膜装置，则即使对于高深宽比的微细孔，也能够被覆性良好地进行成膜。另外，由于能够控制溅射粒子的输送路径，因此如果进行控制以限制溅射粒子仅相对于基板，则能够大幅减少向防护板等基板之外的部分的沉积量，从而能够延长维护周期。而且，由于并不像现有技术那样在成膜装置自身中设置多个阴极单元，因此与变更装置结构时相比，本实施方式所涉及的成膜装置结构简单，且能够降低装置的制作成本。此外，在本实施方式中，以使用棒状的物质作为磁铁7的方式为例进行了说明，但只要是能在靶5的空间fe中形成500高斯以上的强磁场的物质，就不特别限定其方式。因此，也可以使用环状的磁铁，在靶5的空间fe中，以围绕该靶5的方式来配置。在这种情况下，只要在保持器3的上表面开设能够收容环状磁铁的环状收容槽即可。另外，在本实施方式中，考虑批量生产性以及靶的使用效率，对将靶5装卸自如地插设到保持器3的方式进行了说明，但保持器3自身也可以发挥作为靶5的作用。也就是， 也可以采用在保持器3的下表面仅形成凹部4，在该凹部4的周围内置磁铁7，对该凹部4 的内壁面进行溅射的结构。另外，还可以采用如下结构，S卩工作台与具有公知结构的高频电源(未图示)电连接，在溅射过程中，当对工作台10甚至基板W施加规定的偏置电位以形成Cu的晶种层时，将Cu离子积极地引入到基板，以使溅射速率提高。此外，在上述实施方式中，对在基板W的中央区域与周缘区域中，垂直的磁力线M 之间的间隔相同的情况进行了说明，但也可以采用通过电源装置16分别调整向上下线圈 13u、13d施加的电流值的结构，从而如图6所示，在基板W的中央区域与周缘区域中，垂直的磁力线M之间的间隔不同。如果这样做，则能够调整磁场的强度，控制溅射粒子的飞行方向，以在所希望的区域中进行成膜。<第二实施方式>在上述第一实施方式中，对包括在保持器的一个面上仅安装有一个靶(材)的阴极单元的方式进行了说明，但本发明并不限定于此。因此，在本实施方式中，对包括在保持器的一个面上安装有多个靶(材)的阴极单元的成膜装置进行说明。如图7 图9所示，用于实施本发明的成膜方法的本实施方式所涉及的成膜装置 21是在作为被处理体的基板W的表面使用溅射法来形成覆膜的装置。该成膜装置21至少包括腔室2、阴极单元Cl、第一磁场产生机构7、直流电源9、气体导入机构11、排气结构12 以及第二磁场产生机构13。此外，在以下说明的第二实施方式中，以与上述第一实施方式不同的部分为中心进行说明。因此，对与第一实施方式相同的结构部分标注相同的记号，省略其说明，只要无特别说明则相同。阴极单元Cl包括由具有导电性的材料所制作的在俯视中为圆板状的保持器23。 该保持器23也可以由例如与后述的靶相同的材料来制作。在保持器23的下表面形成有相同开口面积的多个俯视为圆形的凹部4。在本实施方式中，如图9所示，首先与保持器23的中心Cp同心地形成一个凹部4，以该凹部4为基准，在其周围以在同一个假想圆周Vc上且位于等间隔的方式形成6个凹部4。即，在本实施方式中，示例出在保持器23的中心Cp形成的一个凹部4以及在以保持器23的中心Cp为圆心的圆周上等间隔地形成的6个凹部4。在本实施方式中，对以在保持器的中心Cp形成的凹部4为基准并在其周围形成6 个凹部4的方式进行了说明，但也能够以该假想圆周Vc上的各凹部4为基准并在其周围各自形成6个凹部4。进一步，同样地，还可以在保持器23的径向外侧形成多个凹部4 (直到无法形成凹部4)，使凹部4在遍及保持器23的下表面的整体上密集并形成多个。与此相应， 保持器下表面的面积被确定尺寸为，使位于保持器的径向最外侧的凹部4的中心相比于基板W的外周位于径向内侧。此外，在图9所示的方式中，以在保持器的中心Cp形成的凹部 4为基准，在其周围形成一圈凹部(6个)，但并不仅限定于此，也可以在其周围形成两圈以上的凹部(例如12个以上)。更进一步，在一圈上并不仅限定于6个凹部，例如还可以为4 个或8个凹部。另外，各凹部4彼此在径向上的间隔被设定在大于后述的圆筒状的磁铁的直径且能够保持保持器23的强度的范围内。而且，在该各凹部4中插设靶5，该靶5从其底部侧被装卸自如地嵌入到各凹部4中。另外，在本实施方式中，收容孔6以在一个凹部4的周围，6个磁铁7等间隔且位于将彼此相邻的各凹部4的中心连结起来的线上的方式来形成(参照图9)。各磁铁7被设计为，当配置在各凹部4的周围时，在靶5的内部的空间fe中，产生500高斯以上的强磁场。在通过如上述那样构成成膜装置21来对靶5进行溅射的情况下，如果从靶5飞散出来的溅射粒子具有正电荷，则被从靶5朝向基板W的垂直的磁场控制其飞行方向，在基板 W的整个面上，溅射粒子相对于基板W大致垂直地入射并附着。即，如图7中箭头所示，根据从靶5的溅射面朝向基板W以规定的间隔局部产生的垂直的磁力线M的形状，飞行方向被控制为沿着该磁力线M的方向，如图中虚线箭头所示，以选择性地仅在规定的区域中形成覆膜(或者选择性地在规定的区域中不形成覆膜)的方式来提高指向性。其结果是在半导体设备的制作过程中的成膜工序中，如果使用本实施方式的成膜装置21，则能够实现对高深宽比的微细槽或洞的覆盖率的提高。在图7中，通过在多个与设置有靶5的开口相对置的位置上，具有极高的膜厚均勻性地进行成膜，从而在基板W上的多个规定区域中，即使对于高深宽比的微细孔，也能够被覆性良好地进行成膜。实施例1首先，作为实施例1，由于确认了通过产生磁场使垂直的磁力线从靶的溅射面朝向基板的被成膜面以规定的间隔局部通过，并且调整工艺压力，从而能够提高溅射粒子的指向性，因此使用图1所示的成膜装置，将腔室内的工艺压力改变为0. 12Pa、0. 3Pa、0. 6Pa、 1. 2Pa、l. 6Pa、3. OPaUO. OPa并进行导入，在基板W上形成Cu膜。在本实施例中，作为基板W，使用在Φ 300mm的Si晶片表面的整体上形成硅氧化物膜以后，在该硅氧化物膜中采用公知方法来制作高深宽比的微细孔(例如，宽度w为45nm， 深度d为150nm)从而形成的物质。另外，作为阴极单元，如图2所示，使用组成比为99%，制作成Φ 600mm的Cu制的保持器。而且，在该保持器的下表面中央，形成开口径Φ40mm、深度50mm的凹部，在该凹部内，由与保持器相同的材料所制作的有底筒状的靶从其底部侧被嵌入。而且，在凹部的周围，在周向上按等间隔内置6个磁铁单元，以作为实施例1用的阴极单元。在这种情况下， 磁铁在凹部的空间内以500高斯的磁场强度产生磁场。而且，在将如此制作的阴极单元安装于真空腔室的顶板部之后，除了凹部的开口之外，在保持器下表面安装并覆盖掩膜部件。另外，作为成膜条件，将保持器下表面与基板之间的距离设定为300mm，使用Ar作为溅射气体，将向靶的投入功率设置为20A的恒流控制，将溅射时间设定为20秒，并且已进行了 Cu膜的成膜。然后，分别测量了成膜后的基板W的中心位置(Omm)和以该中心位置为基准的距离70mm的位置的膜厚。在表1中示出其结果。另外，图10示出工艺压力与膜厚之间的关系。
权利要求
1.一种成膜方法，在被处理体的表面形成覆膜，其特征在于，在腔室内对置配置靶与所述被处理体，产生使垂直的磁力线从所述靶的溅射面朝向所述被处理体的被成膜面以规定的间隔局部通过的磁场，所述靶成为所述覆膜的母材，向所述腔室内导入溅射气体，将所述腔室内的气压控制在0. 3Pa以上且10. OPa以下的范围内，并且向所述靶施加负的直流电压，从而在所述靶与所述被处理体之间的空间产生等离子体，控制通过对所述靶进行溅射而产生的溅射粒子的飞行方向，并且将所述溅射粒子向所述被处理体诱导并沉积，以形成所述覆膜。
2.根据权利要求1所述的成膜方法，其特征在于，通过对所述磁场的强度进行调整，从而控制所述溅射粒子的飞行方向。
3.根据权利要求1或2所述的成膜方法，其特征在于，在所述被处理体的中央区域与周缘区域中，所述垂直的磁力线之间的间隔相同。
4.根据权利要求1或2所述的成膜方法，其特征在于，在所述被处理体的中央区域与周缘区域中，所述垂直的磁力线之间的间隔不同。
5.一种成膜装置，在被处理体的表面形成覆膜，其特征在于，包括腔室，使靶与所述被处理体对置配置，并具有收纳所述靶和所述被处理体的内部空间， 所述靶成为所述覆膜的母材；排气机构，对所述腔室内进行减压；第一磁场产生机构，从所述靶的溅射面来看，在前方的空间产生磁场；气体导入机构，具有对导入到所述腔室内的溅射气体的流量进行调整的功能；直流电源，向所述靶施加负的直流电压；以及第二磁场产生机构，产生使垂直的磁力线从所述靶的所述溅射面朝向所述被处理体的被成膜面以规定的间隔局部通过的磁场。
6.根据权利要求5所述的成膜装置，其特征在于，进一步包括保持器，在一个面上设置有一个以上的凹部，所述靶形成为有底筒状，从所述靶的底部侧安装于所述保持器的所述凹部，所述第一磁场产生机构被组装于所述保持器，以在所述靶的内部空间产生磁场。
全文摘要
一种在被处理体的表面形成覆膜的成膜方法。在腔室内对置配置靶与所述被处理体，产生使垂直的磁力线从所述靶的溅射面朝向所述被处理体的被成膜面以规定的间隔局部通过的磁场，所述靶成为所述覆膜的母材；并且向所述腔室内导入溅射气体，将所述腔室内的气压控制在0.3Pa以上且10.0Pa以下的范围内，且向所述靶施加负的直流电压，从而在所述靶与所述被处理体之间的空间产生等离子体；控制通过对所述靶进行溅射而产生的溅射粒子的飞行方向，并且将所述溅射粒子向所述被处理体诱导并使其沉积，以形成所述覆膜。
文档编号C23C14/35GK102428209SQ20108002165
公开日2012年4月25日 申请日期2010年5月20日 优先权日2009年5月20日
发明者堀田和正, 森本直树, 武田直树, 滨口纯一 申请人:株式会社爱发科