(57)【要約】  物理気相成長（ＰＶＤ）システムは、チャンバと、チャンバのターゲット領域内に配置されたターゲットとを含む。ペデスタルは、基板を支持するための表面を有し、チャンバの基板領域内に配置される。ターゲット領域と基板領域の間に移動領域が位置される。Ｎ個の同軸コイルが、ペデスタルの表面に平行であってペデスタルよりも下方の第１の平面内に配置される。Ｍ個の同軸コイルが、ペデスタルに隣接させて配置される。Ｎ個の電流が、第１の方向でＮ個の同軸コイルにそれぞれ流れ、Ｍ個の電流が、第１の方向とは逆の第２の方向でＭ個の同軸のコイルにそれぞれ流れる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバのターゲット領域内に配置されているターゲットと、
基板を支持するための表面を有し、前記チャンバの基板領域内に配置されているペデスタルと、前記ターゲット領域と前記基板領域の間に移動領域が位置されることと、
前記ペデスタルの表面に平行であって前記ペデスタルよりも下方の第１の平面内に配置されているＮ個の同軸コイルと、
Ｍ個の同軸コイルと、ここでＮおよびＭはゼロよりも大きい整数であり、
Ｎ個の電流が、第１の方向でＮ個の同軸コイルにそれぞれ流れ、Ｍ個の電流が、第１の方向とは逆の第２の方向でＭ個の同軸コイルにそれぞれ流れることと、
を備える、物理気相成長（ＰＶＤ）システム。
【請求項２】
前記Ｍ個の同軸コイルは、前記ペデスタルの表面に平行であって前記ペデスタルの表面よりも上方の第２の平面内に配置されている、請求項１に記載のＰＶＤシステム。
【請求項３】
前記Ｍ個の同軸コイルは、前記ペデスタルの表面に平行であって前記ペデスタルの表面よりも下方の第２の平面内に配置されている、請求項１に記載のＰＶＤシステム。
【請求項４】
前記Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかは、前記ペデスタルの表面に平行であって前記ペデスタルの表面よりも下方の第２の平面内に配置され、
前記Ｍ個の同軸コイルの残りのコイルは、前記ペデスタルの表面に平行であって前記ペデスタルの表面よりも上方の第３の平面内に配置されている、
請求項１に記載のＰＶＤシステム。
【請求項５】
前記Ｎ個の同軸コイルと前記Ｍ個の同軸コイルは、チャンバ内で前記基板の上方に磁場井戸を生成する、請求項１に記載のＰＶＤシステム。
【請求項６】
前記磁場井戸は、略「Ｕ」字形であり、前記ペデスタルの表面の上に中心が合わされ、
前記磁場井戸の内部に磁気ヌルが存在し、
前記磁場井戸の外部に強い磁場が存在する、
請求項５に記載のＰＶＤシステム。
【請求項７】
前記Ｎ個の同軸コイルの少なくとも１つは第１の直径を有し、
前記Ｍ個の同軸コイルの少なくとも１つは第２の直径を有し、前記第２の直径が前記第１の直径よりも大きい、
請求項１に記載のＰＶＤシステム。
【請求項８】
Ｎは１よりも大きく、Ｎ個の電流の少なくとも１つは、前記Ｎ個の電流の別の電流とは異なる大きさを有する、請求項１に記載のＰＶＤシステム。
【請求項９】
前記ターゲットは、中空カソードマグネトロン（ＨＣＭ）を含む、請求項１に記載のＰＶＤシステム。
【請求項１０】
前記Ｍ個の電流のうちの最小の電流は、前記Ｎ個の電流のうちの最大の電流よりも大きい、請求項１に記載のＰＶＤシステム。
【請求項１１】
前記Ｍ個の電流のうちの最小の電流は、前記Ｎ個の電流のうちの最大の電流の約２倍以上である、請求項１０に記載のＰＶＤシステム。
【請求項１２】
前記Ｎ個の同軸コイルおよび前記Ｍ個の同軸コイルは、前記ペデスタルの表面の０〜６インチ（０〜約１５．２４ｃｍ）下方および上方にそれぞれ配置されている、請求項２に記載のＰＶＤシステム。
【請求項１３】
前記Ｎ個の同軸コイルと、前記Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかは、同一平面内にある、請求項４に記載のＰＶＤシステム。
【請求項１４】
前記Ｎ個の同軸コイルと、前記Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかは、前記ペデスタルの表面の０〜６インチ（０〜約１５．２４ｃｍ）下方に配置されている、請求項１３に記載のＰＶＤシステム。
【請求項１５】
前記Ｎ個の同軸コイルと、前記Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかは、前記ペデスタルの表面の約１インチ（約２．５４ｃｍ）下方に配置されている、請求項１４に記載のＰＶＤシステム。
【請求項１６】
前記ＰＶＤシステムは、タンタル／窒化タンタル障壁被膜を堆積するために使用される、請求項１に記載のＰＶＤシステム。
【請求項１７】
物理気相成長（ＰＶＤ）システムを操作する方法であって、
ＰＶＤシステムのチャンバ内にあるペデスタルの基板支持表面に平行であって前記ペデスタルよりも下方の第１の平面内にＮ個の同軸コイルを配置し、
前記ペデスタルに隣接させてＭ個の同軸コイルを配置し、
前記Ｎ個の同軸コイルにＮ個の電流をそれぞれ供給し、前記Ｍ個の同軸コイルにＭ個の電流をそれぞれ供給することによって、基板の上方に磁場井戸を生成し、ＮおよびＭはゼロよりも大きい整数であり、
前記Ｎ個の電流は、第１の方向で前記Ｎ個の同軸コイルに流れ、前記Ｍ個の第２の電流は、前記第１の方向とは逆の第２の方向で前記Ｍ個の同軸コイルに流れることを、
備える方法。
【請求項１８】
前記Ｍ個の同軸コイルの配置は、前記ペデスタルの表面に平行であって前記ペデスタルの表面よりも上方の第２の平面内に前記Ｍ個の同軸コイルを配置することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記Ｍ個の同軸コイルの配置は、前記ペデスタルの表面に平行であって前記ペデスタルの表面よりも下方の第２の平面内に前記Ｍ個の同軸コイルを配置することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記Ｍ個の同軸コイルの配置は、
前記Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかを、前記ペデスタルの表面に平行であって前記ペデスタルの表面よりも下方の第２の平面内に配置し、
前記Ｍ個の同軸コイルの残りのコイルを、前記ペデスタルの表面に平行であって前記ペデスタルの表面よりも上方の第３の平面内に配置すること
を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記磁場井戸は、略「Ｕ」字形であり、前記ペデスタルの前記基板支持表面の上に中心を合わされ、
前記磁場井戸の内部に磁気ヌルが存在し、
前記磁場井戸の外部に強い磁場が存在する、
請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記Ｎ個の同軸コイルの少なくとも１つは第１の直径を有し、
前記Ｍ個の同軸コイルの少なくとも１つは第２の直径を有し、前記第２の直径が前記第１の直径よりも大きい、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
Ｎは１よりも大きく、Ｎ個の電流の少なくとも１つは、前記Ｎ個の電流の別の電流とは異なる大きさを有する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記ＰＶＤシステムは、中空カソードマグネトロン（ＨＣＭ）ターゲットを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記Ｍ個の電流のうちの最小の電流は、前記Ｎ個の電流のうちの最大の電流よりも大きい、請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
前記Ｎ個の同軸コイルおよび前記Ｍ個の同軸コイルは、前記ペデスタルの表面の０〜６インチ（０〜約１５．２４ｃｍ）下方および上方にそれぞれ配置される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
前記Ｎ個の同軸コイルと、前記Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかは、同一平面内にある、請求項１８に記載の方法。
【請求項２８】
前記Ｎ個の同軸コイルと、前記Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかは、前記ペデスタルの表面の０〜６インチ（０〜約１５．２４ｃｍ）下方に配置される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記Ｎ個の同軸コイルと、前記Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかは、前記ペデスタルの表面の約１インチ（約０．２５ｃｍ）下方に配置される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
さらに、タンタル／窒化タンタル障壁層を堆積することを備える、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照）
本出願は、２０１１年９月１日出願の米国実用特許出願第１３／２２４，０７７号に基づく優先権、および２０１０年９月２１日出願の米国仮特許出願第６１／３８４，９１７号の利益を主張する。上記の出願の開示全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、イオン化物理気相成長（ＰＶＤ）システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書で述べる背景技術の説明は、本開示の文脈を一般的に表す目的のものである。この背景技術の欄に記載する範囲で本発明者らの成果物、および出願の時点で従来技術とはみなされない説明の態様は、明示的にも暗示的にも、本開示に対する従来技術として認められない。
【０００４】
マグネトロンシステムでのイオン化物理気相成長（ＰＶＤ）は、均衡の取れた磁場を使用して、ターゲット領域内と移動領域内の両方に高密度のプラズマを閉じ込める。磁場は、典型的には堆積チャンバの周面に巡らせて位置された電磁コイルまたは永久磁石によって発生される。ターゲット領域内のプラズマは、ターゲットの近傍に生成された磁気ヌル点（ここでは磁場がほぼ消滅する）を通して漏れて移動される。狭い磁気的オリフィスから逃げるプラズマが、急峻な半径方向プロファイルを有するビームを生成する。特定の条件下では、円形の磁気ヌルが生成されて、被膜のウェハ上およびフィーチャ内での性能を改良する。
【０００５】
同軸電磁コイルセットを備える典型的なマグネトロンシステムは、堆積チャンバの中央領域での非ゼロ磁場と、半径が増加するにつれて大きくなる磁場とを有する磁場プロファイルを生成する。堆積チャンバの壁での強い磁場が、プラズマを壁から離す。しかし、中央領域での有限磁場が、荷電種の大きな拡散を妨げる。その結果、基板にわたる不良な堆積一様性と共に、ドーム状の堆積プロファイルおよび再スパッタリングプロファイルが生じることがある。
【０００６】
磁場が中央領域付近で十分に弱められて荷電種の拡散を可能にする場合、典型的には、チャンバ壁の近くの磁場も、プラズマを閉じ込めるのに効果的でなくなるほど減少する。これは、イオン含有量が低い堆積フラックスを生じさせ、これにより、被膜品質、ステップカバレッジ、およびパターン化されたフィーチャの連続性が低下する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示による物理気相成長（ＰＶＤ）システムは、チャンバを含む。ターゲットが、チャンバのターゲット領域内に配置される。ペデスタルは、基板を支持するための表面を有し、チャンバの基板領域内に配置される。ターゲット領域と基板領域の間に移動領域が位置される。Ｎ個の同軸コイルが、ペデスタルの表面に平行であってペデスタルよりも下方の第１の平面内に配置される。Ｍ個の同軸コイルが、ペデスタルに隣接させて配置される。ＮおよびＭは、ゼロよりも大きい整数である。Ｎ個の電流が、第１の方向でＮ個の同軸コイルにそれぞれ流れ、Ｍ個の電流が、第１の方向とは逆の第２の方向でＭ個の同軸のコイルにそれぞれ流れる。
【０００８】
他の態様では、Ｍ個の同軸コイルは、ペデスタルの表面に平行であってペデスタルの表面よりも上方の第２の平面内に配置される。
【０００９】
他の態様では、Ｍ個の同軸コイルは、ペデスタルの表面に平行であってペデスタルの表面よりも下方の第２の平面内に配置される。
【００１０】
他の態様では、Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかは、ペデスタルの表面に平行であってペデスタルの表面よりも下方の第２の平面内に配置され、Ｍ個の同軸コイルの残りのコイルは、ペデスタルの表面に平行であってペデスタルの表面よりも上方の第３の平面内に配置される。
【００１１】
他の態様では、Ｎ個の同軸コイルとＭ個の同軸コイルは、チャンバ内で基板の上方に磁場井戸を生成する。磁場井戸は、略「Ｕ」字形であり、ペデスタルの上面の上に中心を合わされる。磁場井戸の内部には磁気ヌルが存在する。磁場井戸の外部には強い磁場が存在する。
【００１２】
他の態様では、Ｎ個の同軸コイルの少なくとも１つは、第１の直径を有し、Ｍ個の同軸コイルの少なくとも１つは、第２の直径を有し、第２の直径は第１の直径よりも大きい。ターゲットは、中空カソードマグネトロン（ＨＣＭ）を含む。Ｍ個の電流のうちの最小の電流は、Ｎ個の電流のうちの最大の電流よりも大きい。Ｍ個の電流のうちの最小の電流は、Ｎ個の電流のうちの最大の電流の約２倍である。Ｎ個の同軸コイルおよびＭ個の同軸コイルは、それぞれペデスタルの表面の０〜６インチ（０〜約１５．２４ｃｍ）下方および上方に配置される。
【００１３】
他の態様では、Ｎ個の同軸コイルと、Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかは、ペデスタルの表面よりも下方に配置され、同一平面上にある。Ｎ個の同軸コイルと、Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかは、ペデスタルの表面の０〜６インチ（０〜約１５．２４ｃｍ）下方に配置される。Ｎ個の同軸コイルと、Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかは、ペデスタルの表面の約１インチ（約２．５４ｃｍ）下方に配置される。
【００１４】
物理気相堆積（ＰＶＤ）システムを操作する方法は、ＰＶＤシステムのチャンバ内にあるペデスタルの表面に平行であってペデスタルよりも下方の第１の平面内にＮ個の同軸コイルを配置し、ペデスタルに隣接させてＭ個の同軸コイルを配置し、Ｎ個の電流をＮ個の同軸コイルにそれぞれ供給し、Ｍ個の電流をＭ個の同軸コイルにそれぞれ供給することによって、基板の上方に磁場井戸を生成することを含む。ＮおよびＭは、ゼロよりも大きい整数である。Ｎ個の電流は、第１の方向でＮ個の同軸コイルに流れ、Ｍ個の第２の電流は、第１の方向とは逆の第２の方向でＭ個の同軸コイルに流れる。
【００１５】
他の態様では、Ｍ個の同軸コイルの配置は、ペデスタルの表面に平行であってペデスタルの表面よりも上方の第２の平面内にＭ個の同軸コイルを配置することを含む。
【００１６】
他の態様では、Ｍ個の同軸コイルの配置は、ペデスタルの表面に平行であってペデスタルの表面よりも下方の第２の平面内にＭ個の同軸コイルを配置することを含む。
【００１７】
他の態様では、Ｍ個の同軸コイルの配置は、Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかを、ペデスタルの表面に平行であってペデスタルの表面よりも下方の第２の平面内に配置し、Ｍ個の同軸コイルの残りのコイルを、ペデスタルの表面に平行であってペデスタルの表面よりも上方の第３の平面内に配置することを含む。
【００１８】
他の態様では、磁場井戸は、略「Ｕ」字形であり、ペデスタルの上面の上に中心を合わされる。磁場井戸の内部には磁気ヌルが存在する。磁場井戸の外部には強い磁場が存在する。
【００１９】
他の態様では、Ｎ個の同軸コイルの少なくとも１つは第１の直径を有し、Ｍ個の同軸コイルの少なくとも１つは第２の直径を有し、第２の直径は第１の直径よりも大きい。
【００２０】
他の態様では、ＰＶＤシステムは、中空カソードマグネトロン（ＨＣＭ）ターゲットを含む。Ｍ個の電流のうちの最小の電流は、Ｎ個の電流のうちの最大の電流よりも大きい。Ｎ個の同軸コイルと、Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかは、それぞれペデスタルの表面の０〜６インチ（０〜約１５．２４ｃｍ）下方と上方に配置される。
【００２１】
他の態様では、Ｎ個の同軸コイルと、Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかは、ペデスタルの表面よりも下方に配置され、同一平面上にある。Ｎ個の同軸コイルと、Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかは、ペデスタルの表面の０〜６インチ（０〜約１５．２４ｃｍ）下方に配置される。Ｎ個の同軸コイルと、Ｍ個の同軸コイルの少なくともいくつかは、ペデスタルの表面の約１インチ（約２．５４ｃｍ）下方に配置される。
【００２２】
本開示のさらなる適用可能分野は、本明細書で以下に述べる詳細な説明から明らかになろう。詳細な説明および具体的な例は、単に例示のために意図されたものであり、本開示の範囲を限定する意図はないことを理解すべきである。
【００２３】
本開示は、詳細な説明および添付図面からより完全に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本開示による物理気相成長（ＰＶＤ）システムの断面図である。
【図２】本開示による物理気相成長（ＰＶＤ）システムの断面図である。
【図３】磁気閉じ込めポテンシャルを示す第１のグラフと、プラズマ密度を示す第２のグラフを含む図である。
【図４】ペデスタルよりも下方にある同軸コイルの内径の関数として、正規化された単位（ＮＵ）でエッチングレートを示すグラフである。
【図５】ペデスタルよりも下方にある同軸コイルの内径の関数として、ＮＵで堆積レートを示すグラフである。
【図６】上側と下側の同軸コイルで逆極性を用いた、シミュレートされた正規化されたチャンバ内での磁場強度および磁気井戸を示すプロットである。
【図７】上側と下側の同軸コイルで逆極性を用いた、シミュレートされた正規化されたチャンバ内での磁場強度および磁気井戸を示すプロットである。
【図８】エッチングレートプロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下の説明は、その性質上、例示にすぎず、本開示、その用途、または使用法を限定する意図は全くない。理解を容易にするために、図面中では、同様の要素を識別するために同じ参照番号を使用する。本明細書で使用するとき、語句「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つ」は、非排他的な論理和ＯＲを用いた論理演算（Ａ ｏｒ Ｂ ｏｒ Ｃ）を意味するものと解釈すべきである。方法におけるステップは、本開示の原理を変えることなく異なる順序で実施できることを理解すべきである。
【００２６】
ここで図１を参照すると、例示的なＰＶＤシステムが示されている。理解できるように、中空カソードマグネトロン（ＨＣＭ）ＰＶＤシステム１０が示されているが、本開示は他のＰＶＤシステムにも当てはまる。ＨＣＭ  ＰＶＤシステム１０は、チャンバ１１を含み、中心軸１２に対してほぼ対称であり、典型的にはカソードとアノードを含む。
【００２７】
カソードはターゲット１４を含み、このターゲット１４が、基板１６上に堆積すべき材料を提供する。単に例として、ターゲット１４は、アルミニウム、タンタル、チタン、銅、または他の適切なターゲット材料から形成することができる。ＨＣＭ用途に関して、ターゲット１４は、図示されるように平坦でない中空形状を有することがあるが、他の構成も企図される。
【００２８】
ＨＣＭ  ＰＶＤシステム１０において、アルゴンなどのプラズマ供給ガスをカソードの容器部分１８内に導入することによって、プラズマが発生される。例示目的として、チャンバを接地電位に保ちながら、カソードに負のバイアスを印加できる。例示目的として、電源（図示せず）は、ターゲット１４およびアダプタリングにかかる負のＤＣ電圧を供給できる。アダプタリングおよびチャンバ１１は、シャーシ接地または別の基準電位に接続できる。アノードは、典型的には浮動される。すなわち、アノードは接地されず、バイアスもかけられない。その結果、プラズマ供給ガスにかかる電場が発生される。例示目的として、負のバイアスは−１００ＶＤＣ〜−６００ＶＤＣ程度でよいが、他のバイアス電圧を使用することもできる。
【００２９】
カソードにおける負のバイアスは、生成されたプラズマの正のイオンをターゲット１４に向けて加速させて、ターゲット領域２２内のターゲットから原子をスパッタする。スパッタされた原子は、イオン化されることもイオン化されないこともあり、それらの一部が、その後、移動領域２４を通って、基板領域３０内に配置された基板１６上に進む。
【００３０】
チャンバ１１のターゲット領域内に回転磁場を提供するために、１つまたは複数の永久磁石５０を中心軸１２に対して回転させることができる。また、電磁コイルまたは永久磁石を使用して、チャンバ１１の様々な点で磁場を制御することができる。基板１６は、通常は円形基板であるので、同軸の電磁コイル、または永久磁石のアレイを使用することができる。
【００３１】
ターゲット領域２２内の磁場を制御するために、１つまたは複数の電磁コイルまたは永久磁石５２、５４、５６、および５８がターゲット領域２２内に配置される。同様に、移動領域２４内の磁場を制御するために、１つまたは複数の電磁コイルまたは永久磁石６０および６２が移動領域２４内に配置される。同様に、基板領域３０内の磁場を制御するために、１つまたは複数の電磁コイル（図示せず）または永久磁石が基板領域３０内に配置される。
【００３２】
本開示によれば、Ｎ個の第１の同軸コイル１００とＭ個の第２の同軸コイル１１０を使用して、基板１６の近傍に磁場（ポテンシャル）井戸８０が生成される。磁場井戸８０は、磁場が非常に強い領域によって取り囲まれた磁場がほぼゼロの領域と定義される。荷電種は、磁場井戸８０の内部でかなり自由に動くことができるが、簡単には抜け出すことができない。
【００３３】
基板１６の近くに（基板１６の直径にほぼ等しい）適切な直径を有する磁場井戸８０を生成することにより、イオンは、基板直径の範囲内の体積に閉じ込められた状態で、基板１６にわたって自由に分散することができる。
【００３４】
磁場井戸８０を生成するために、Ｎ個の第１の同軸コイル直径を有するＮ個の第１の同軸コイル１００が、基板領域３０内で基板１６よりも下方に配置される。ここで、Ｎはゼロよりも大きい整数である。Ｍ個の第２の同軸コイル直径を有するＭ個の第２の同軸コイル１１０が、ターゲット領域２２内で基板１６よりも上方に配置される。ここで、Ｍはゼロよりも大きい整数である。Ｎ個の第１の同軸コイル直径は、同じであっても異なっていてもよい。Ｍ個の第２の同軸コイル直径は、同じであっても異なっていてもよい。
【００３５】
第１の例では、Ｎ個の第１の同軸コイル１００の直径は、Ｍ個の第２の同軸コイル１１０の直径よりも小さい。例示目的として、Ｎ個の第１の同軸コイル１００の直径は約８〜１２インチ（約２０．３２ｃｍ〜約３０．４８ｃｍ）であってもよく、Ｍ個の第２の同軸コイル１１０の直径は１６〜３０インチ（約４０．６４ｃｍ〜約７６．２０ｃｍ）であってもよいが、他の寸法を使用することもできる。別の例では、Ｎ個の第１の同軸コイル１００は、基板１６の直径にほぼ等しい直径を有しても良く、Ｍ個の第２の同軸コイル１１０は、基板１６の直径のＴ倍の直径を有しても良く、ここでＴは１以上である。
【００３６】
電流供給源１１１はＮ個の電流を供給し、これらの電流は、第１の方向で、Ｎ個の第１の同軸コイル１００にそれぞれ流れる。電流供給源１１１はＭ個の電流を供給し、これらの電流は、第２の方向で、Ｍ個の第２の同軸コイル１１０にそれぞれ流れる。第１の方向は第２の方向と逆である。いくつかの例では、Ｎ個の第１の同軸コイルによって発生される磁場の和は、Ｍ個の第２の同軸コイルによって発生される磁場の和と逆である。他の例では、ＮまたはＭが１よりも大きいとき、追加のコイルを、同じ平面内で半径方向で内外に並べて、または軸方向で上下に並べて配置することができる。
【００３７】
Ｎ個の電流が、Ｍ個の第２の同軸コイル１１０を流れるＭ個の電流とは逆方向でＮ個の第１の同軸コイル１００に流れるとき、磁場は、Ｎ個の第１の同軸コイル直径の内側では打ち消し合い、Ｎ個の第１の同軸コイル直径の外側では重なり合う。適切な直径および電流の大きさを用いて、磁場井戸８０を生成することができる。井戸の半径は、電流の大きさおよび同軸コイルの直径を変えることによって調節することができる。
【００３８】
Ｍ個の電流の大きさをＮ個の電流の大きさに対して調節することができる。例示目的として、Ｍ個の電流のうちの最小の電流は、Ｎ個の電流のうちの最大の電流の約２倍でよい。さらに、Ｎ個の第１の同軸コイルに供給されるＮ個の電流は、同じ電流値を有していても異なる電流値を有していてもよい。同様に、Ｍ個の第２の同軸コイルに供給されるＭ個の電流は、同じ電流値を有していても異なる電流値を有していてもよい。例示目的として、第１の同軸コイル１００と第２の同軸コイル１１０は、それぞれ基板１６の下方と上方のほぼ同じ距離に配置することができる。一例では、Ｎ個の第１の同軸コイル１００およびＭ個の第２の同軸コイル１１０は、それぞれ基板の０〜６インチ（０〜１５．２４ｃｍ）下方および上方に配置される。
【００３９】
基板１６の近傍での磁場井戸８０の生成は、基板１６の表面にわたって高密度の一様なプラズマを生じ、これは、高品質の一様な被膜堆積をもたらす。基板１６よりも下方にあるＮ個の第１の同軸コイル１００と、基板１６よりも上方にあるＭ個の第２の同軸コイル１１０は、互いに逆の電流を流す。磁場井戸８０の強度および寸法を調整することによって、一様な堆積プロファイルおよび再スパッタリングプロファイルを実現することができる。
【００４０】
単に例として、ＰＶＤシステム１０は、タンタル／窒化タンタル（Ｔａ／ＴａＮ）の障壁被膜を堆積することができる（その上に銅（Ｃｕ）のシード層が堆積される）。一般には、別のツールを使用して、電気めっきされたＣｕがシード層上に堆積される。障壁層のステップカバレッジおよび一様性が改良される。
【００４１】
次に図２を参照すると、ＰＶＤシステム１０’が示されている。理解できるように、Ｎ個の第１の同軸コイル１００’とＭ個の第２の同軸コイル１１０および１１０’を、基板１６に対して他の位置に配置することができる。例えば図２において、Ｎ個の第１の同軸コイル１００’と、Ｍ個の第２の同軸コイル１１０’の１つまたは複数とを、基板１６よりも下方の１つまたは複数の平面内に位置させることができる。使用される場合、Ｍ個の第２の同軸コイル１１０の残りのコイルは、図１に示されるように基板よりも上方の一平面内に位置させることができる。他の例では、Ｍ個の第２の同軸コイルがすべて基板よりも下方に配置される。
【００４２】
Ｎ個の電流が、Ｍ個の第２の同軸コイル１１０および１１０’を流れるＭ個の電流とは逆方向でＮ個の第１の同軸コイル１００’に流れるとき、磁場は、コイル直径の内側では打ち消し合い、コイル直径の外側では重なり合う。適切な直径および電流の大きさを用いて、磁場井戸８０’を生成することができる。磁場井戸８０’の半径は、電流の大きさ、コイルの位置、ならびに第１および第２の同軸コイルの直径を変えることによって調節することができる。
【００４３】
例えば、Ｎ個の第１の同軸コイル１００’と、Ｍ個の第２の同軸コイル１１０’のいくつかとを、基板の約０インチ〜６インチ（約０ｃｍ〜約１５．２４ｃｍ）下方に配置することができる。一例では、Ｎ個の第１の同軸コイル１００’と、Ｍ個の第２の同軸コイル１１０’のいくつかとを、基板の約１インチ（約２．５４ｃｍ）下方に配置することができ、Ｎ個の第１の同軸コイル１００’の内径および外径は、それぞれ１２インチ／１２．７インチ（約３０．４８ｃｍ／３２．２６ｃｍ）であってもよく、Ｍ個の第２の同軸コイル１１０’の内径および外径は、それぞれ１３．７インチ／１４．７インチ（約３４．８０ｃｍ／約３７．３４ｃｍ）であってもよいが、他の値を使用することもできる。本明細書で使用するとき、「約」とは、＋／−０．２５インチ（約０．６３５ｃｍ）を意味する。Ｍ個の第２の同軸コイル１１０の残りのコイルは、上述したように基板よりも上方に配置することができる。
【００４４】
Ｎ個の第１の同軸コイル１００’とＭ個の第２の同軸コイル１１０’は、互いに逆向きの電流を流す。プラズマ分散を促すために、他のコイルまたは磁石（電磁コイルまたは永久磁石５２、５４、５６、５８、６０、および／または６２など）によって発生される磁場を用いて、ウェハサイズよりも大きい磁気ポテンシャル井戸を生成することができる。
【００４５】
次に、チャンバ１１の断面図である図３を参照すると、磁気閉じ込めポテンシャルを示す第１のグラフと、プラズマ密度を示す第２のグラフとが示されている。Ｎ個の第１の同軸コイル１００（または１００’）およびＭ個の第２の同軸コイル１１０（または１１０、１１０’）を使用して、制御可能なポテンシャル障壁を生成することができる。ポテンシャル障壁の形状は、Ｍ個の第２の同軸コイル１１０または１１０’および／またはＮ個の第１の同軸コイル１００または１００’を通って流れる電流の大きさ、Ｎ個の第１の同軸コイル１００または１００’に対するＭ個の第２の同軸コイル１１０または１１０’を通って流れる電流の比、Ｎ個の第１の同軸コイル１００（または１００’）および／またはＭ個の第２の同軸コイル１１０（または１１０、１１０’）の直径、および／またはＮ個の第１の同軸コイル１００（または１００’）とＭ個の第２の同軸コイル１１０（または１１０、１１０’）の直径の比を変えることによって調節することができる。ポテンシャル障壁は、基板１６にわたって比較的一定でよく、または望みに応じて一定の傾きまたは変化する傾きを有してもよい。
【００４６】
次に図４および図５を参照すると、上述した同軸コイル構成が使用されるとき、より一様なエッチングレートおよび堆積レートが提供される。図４には、正規化された単位（ＮＵ）でのエッチングレートが、Ｎ個の第１の同軸コイル１００の直径の関数として示されている。図５には、ＮＵでの堆積レートが、Ｎ個の第１の同軸コイル１００の直径の関数として示されている。基板１６にわたる堆積およびエッチング対称性の改良が実現される。
【００４７】
次に図６〜図８を参照すると、別のエッチバックプロセスの例が示されている。図６および図７において、シミュレーションプロットは、逆の電磁同軸コイル極性を用いた、チャンバ内での磁場強度および磁気井戸をそれぞれ示す。図８には、エッチングレートプロファイルが示されている。この例では、Ｎ個の第１の同軸コイル１００とＭ個の第２の同軸コイル１１０の極性を交番させることによって、２つの円形ヌルが生成される。２つのヌル領域が互いに近いので、磁場井戸１２０が生成される。基板１６は、磁場井戸１２０の底部の近くに配置される。図６における磁場強度シミュレーションマッピングは、磁場井戸１２０と基板１６の相対位置を示す。磁場がほぼゼロの磁場井戸１２０の内部では、荷電種は磁場の影響を比較的受けず、そのため、再スパッタリング用途のための優れたイオン一様性が得られる。図８には、基板１６にわたるエッチングレートプロファイルのライン走査が示されており、これは、１−σ標準偏差が＜３％の優れた再スパッタリング非一様性を有する。
【００４８】
本開示の広範な教示は、様々な形態で実施することができる。したがって、本開示は特定の例を含むが、図面、本明細書、および添付の特許請求の範囲を検討すれば当業者には他の変更は明らかであるので、本開示の真の範囲を上記の特定の例に限定すべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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