(57)【要約】  スプリットマグネットリング（７０）は、タンタル、タングステン又は他のバリヤ金属をビアへスパッタ堆積し、また、ビアの底部から堆積物質をビア側壁部上へと再スパッタエッチングさせるためのマグネトロンプラズマリアクタ（１０）において特に有用である。このマグネットリングは、同じ軸方向極性からなる２つの環状マグネットリング（７２、７４）を含み、これら２つの環状マグネットリングは、少なくとも１つのマグネット及び関連ポール面の軸方向長さを有する非磁性スペーシング（７６）によって分離されている。小型の非平衡マグネトロン（３６）がターゲット（１６）の周りに回転され、この小型の非平衡マグネトロンは、リングマグネット（７２、７４）と同じ極性の外側ポール（４２）を有し、この外側ポールは、反対極性のより弱い内側ポール（４０）を取り囲んでいる。【選択図】      図４
2008533305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の周りに配列された側壁部を有する真空チャンバと、
上記真空チャンバの一方の端部に封止されたスパッタターゲットと、
上記スパッタターゲットと対向して上記中心軸に沿って配列されて、処理すべき基板を支持するためのペデスタルと、
上記中心軸の周りに配列され、上記スパッタターゲットと上記ペデスタルとの間で少なくとも部分的に上記中心軸に沿って配設されたスプリットマグネットリングであって、上記中心軸に沿う第１の磁気極性の少なくとも２つのサブリング、及び上記中心軸に沿ってこれらサブリング間に維持される実質的に減じた磁化の軸方向スペーシングを含むスプリットマグネットリングと、
を備えるスパッタリアクタ。
【請求項２】
上記軸方向スペーシングは、上記中心軸に沿う上記サブリングのうちの１つの長さに少なくとも等しい長さを有する、請求項１に記載のスパッタリアクタ。
【請求項３】
上記軸方向スペーシングの長さは、上記サブリングのうちの前記１つの長さの５倍以下である、請求項２に記載のスパッタリアクタ。
【請求項４】
上記中心軸の周りで回転でき且つ上記スパッタターゲットの上記ペデスタルとは反対の側に配設されたマグネトロンを更に備える、請求項１から３のいずれかに記載のスパッタリアクタ。
【請求項５】
上記マグネトロンは、上記第１の磁気極性とは反対の第２の磁気極性の内側ポールを取り囲む上記第１の磁気極性の外側ポールを備え、上記外側ポールの全磁気強度は、上記内側ポールの全磁気強度よりも実質的に大きい、請求項４に記載のスパッタリアクタ。
【請求項６】
上記サブリングの前記各々は、複数のマグネットを備える、請求項１から３のいずれかに記載のスパッタリアクタ。
【請求項７】
前記各サブリングは、更に、１対の環状磁気ポール面を備える、請求項６に記載のスパッタリアクタ。
【請求項８】
上記真空チャンバの側壁部の外部の周りに配列されて上記サブリングのマグネットを保持するカラーを更に備える、請求項６に記載のスパッタリアクタ。
【請求項９】
上記サブリングの各々１つのマグネットの対向端部を保持する複数対の磁気リングを更に備える、請求項８に記載のスパッタリアクタ。
【請求項１０】
上記スパッタリングターゲットのスパッタリング面は、主として、タンタル、チタン及びタングステンのうちの１つを含む、請求項１から３のいずれかに記載のスパッタリアクタ。
【請求項１１】
スパッタリアクタの側壁部の周りに配列されるように構成され、且つリングを形成するように一緒に固定できる少なくとも２つのサブリングを備えたスプリットマグネットリングにおいて、各サブリングは、
少なくとも１つの他の部分カラーに固定できる部分カラーと、
軸方向スペースを間に有する少なくとも２つの部分的に環状の配列にて上記部分カラーに保持されるマグネットと、
を備え、マグネットの上記２つの部分的に環状の配列の間のスペーシングは、少なくとも上記マグネットの個々の長さと同程度の大きさである、
スプリットマグネットリング。
【請求項１２】
上記スペーシングは、上記個々の長さの５倍以下である、請求項１１に記載のスプリットマグネットリング。
【請求項１３】
上記部分カラーは、上記マグネットが配設される垂直方向に向いた凹部を有する少なくとも２つの内方に向いたリブを備える、請求項１１及び１２のいずれかに記載のスプリットマグネットリング。
【請求項１４】
上記リブの対向側部に配設され、それらの間に上記マグネットを保持する少なくとも２対の磁気セグメントを更に備える、請求項１３に記載のスプリットマグネットリング。
【請求項１５】
金属を基板上へスパッタリングする方法において、
中心軸の周りに配列される真空チャンバを設けるステップと、
金属を含む表面を備えるターゲットを上記真空チャンバに取り付けるステップと、
上記ターゲットに対向させてペデスタル電極上に、処理すべき基板を支持させるステップと、
上記ターゲットから上記金属をスパッタするため上記チャンバ内にプラズマを励起するように上記ターゲットに直流電力を印加するステップと、
上記ターゲットの背後で上記中心軸の周りに非平衡マグネトロンを回転させるステップと、
上記ペデスタル電極を高周波バイアスするステップと、
上記ターゲットと上記ペデスタル電極との間の領域において上記中心軸を取り囲むスプリットマグネットリングを設けるステップと、
を備え、上記スプリットマグネットリングは、上記中心軸に沿う第１の磁気極性の２つのマグネットリングを含み、上記２つのマグネットリングは、上記マグネットリングのいずれかの軸方向の長さと少なくとも同程度の軸方向の長さを有する実質的に非磁性のスペーシングによって分離されるようにした方法。
【請求項１６】
上記金属は、耐熱性金属である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
上記金属は、タンタルを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
上記金属は、チタンを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
上記金属は、タングステンを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
上記非平衡マグネトロンは、上記第１の磁気極性の外側ポールを備え、上記外側ポールは、反対の第２の磁気極性のより弱い内側ポールを取り囲んでいる、請求項１５から１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
反応性スパッタ堆積を行うため上記真空チャンバ内へ窒素を注入するステップを更に備える、請求項１５から１９のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２００５年３月１８日に出願された仮出願第６０/６６３，５６８号の利益を請求している。
【発明の分野】
【０００２】
本発明は、一般に、物質のスパッタリングに係る。特に、本発明は、マグネトロンスパッタリアクタにおける均一性を改善するのに使用される補助マグネットに係る。
【背景技術】
【０００３】
物理気相堆積（ＰＶＤ）とも称されるスパッタリングは、半導体集積回路の形成において金属及び関連物質の層を堆積するのに普通に使用されている。シリコン集積回路において銅の金属化のために元々開発された最近の技法は、現在では、絶縁体にエッチングされた相互接続ホール構造におけるバリヤ層として使用されるタンタルの如き耐熱性金属のスパッタリング及び上記ホールを埋め込むため銅の最終的電気めっきのためのシード層として使用する銅のスパッタリングに適用されてきている。このようなスパッタリングに課せられる要件は、その相互接続ホールの直径が１００ｎｍより小さくなるにつれ、また、ホールのアスペクト比が５及びそれ以上に増大していくにつれて厳しくなっていく。
【０００４】
複雑な形状をしたターゲット及び誘導性電力源を有する新型のスパッタリアクタが開発されてきており、これらのほとんどのものは、スパッタ原子のイオン化断片を増大させようとしているものである。従って、ウエハをバイアスすることにより、イオン化されスパッタされた原子が、ホール内の深部まで吸引され、また、ホールの底部のスパッタエッチオーバハング及び不所望の層へと吸引される。しかしながら、このような新型以前の従来のスパッタリアクタは、それらが簡単且つ低価格であるが故に、新しい用途でも使用され続けている。このような従来のスパッタリアクタは、より複雑なスパッタリアクタの性能特性の多くを達成するため複雑な磁気系をもって変更されている。
【０００５】
以下にGung氏としてここに援用する米国特許第６，６１０，１８４号において、Gung氏等は、図１の概略断面図に例示されるようなプラズマスパッタリングリアクタ１０を開示している。真空チャンバ１２は、電気的に接地されている概ね円筒状の側壁部１４を含む。典型的に、この側壁部１４の内側には、それらがスパッタコーティングされてしまわないようにするための図示していない接地される交換可能なシールド及びある場合には付加的なフローティングシールドが配設されているが、これらは、真空を保持することを除いて、チャンバ側壁部として作用する。スパッタされるべき金属からなる少なくとも表面層を有するスパッタリングターゲット１６は、電気絶縁体１８によってチャンバ１２に対して封止されている。ペデスタル電極２２は、スパッタコーティングすべきウエハ２４をターゲット１６と平行な状態に支持する。処理スペースは、それらシールドの内側でターゲット１６とウエハ２４との間に画成される。
【０００６】
スパッタリング作用ガス、好ましくは、アルゴンが、ガス供給源２６からマスフローコントローラ２８を通してチャンバ内へ計量導入される。図示していない真空ポンプシステムにより、チャンバ１２の内部は、典型的に、１０−８トール以下の非常に低いベース圧力に維持される。プラズマ点火中に、概略５ミリトールのチャンバ圧力を生成する量のアルゴン圧力が与えられるが、後述するように、この圧力は、その後に減少させられる。直流電力供給源３４は、ターゲット１６を概略−６００ＶＤＣまで負にバイアスして、アルゴン作用ガスが電子及び正のアルゴンイオンを含むプラズマへと励起させられるようにする。それらの正のアルゴンイオンは、負にバイアスされたターゲット１６へと吸引され、そのターゲット１６から金属原子をスパッタさせる。
【０００７】
本発明は、特に、小型ネスト状マグネトロン３６がターゲット１６の背後の図示していないバックプレートに支持されているような自己イオン化プラズマ（ＳＩＰ）スパッタリングに有用である。チャンバ１２及びターゲット１６は、中心軸３８のまわりに概ね円形で対称的である。ＳＩＰマグネトロン３６は、第１の垂直磁気極性の内側マグネットポール４０及びそれと反対の第２の垂直磁気極性の周辺外側マグネットポール４２を含む。これら両方のポールは、磁気ヨーク４４によって支持されており且つ磁気的に結合されている。このヨーク４４は、中心軸３８に沿って延長している回転シャフト４８に支持された回転アーム４６に固定されている。シャフト４８に接続されたモータ５０により、マグネトロン３６は、中心軸３８の周りに回転させられる。
【０００８】
非平衡マグネトロンにおいては、外側ポール４２は、その面積に亘って積分された全磁束が内側ポール４０によって発生されるよりも大きく、好ましくは、少なくとも１５０％の磁気強度の比率を有するものとなっている。それらの対向する磁気ポール４０、４２は、チャンバ１２内に高密度プラズマを生成してスパッタリング割合を増大し且つスパッタ金属原子のイオン化断片を増大させるようにターゲット１６の面に対して平行で近接した強い成分を有する概ねセミトロイド状の磁界ＢＭを作り出す。外側ポール４２は、内側ポール４０よりも磁気的に強いので、外側ポール４２からの磁界の一部分は、その外側ポール４２の背後に戻って磁気回路を閉成する前に、ペデスタル２２に向かって遠くへと張り出す。
【０００９】
例えば、１３．５６ＭＨｚの周波数を有する高周波電力供給源５４が、ウエハ２４に負の自己バイアスを掛けるためペデスタル電極２２に接続される。このバイアスにより、隣接プラズマのシースに亘って正に荷電された金属原子が吸引され、インターレベルビアの如きウエハにおける高アスペクト比のホールの側部及び底部をコーティングする。
【００１０】
ＳＩＰスパッタリングにおいて、マグネトロンは、小型であり、高い磁気強度を有しており、プラズマ密度がターゲットの近くで１０１０ｃｍ−３より高くなるように、高い直流電力量がそのターゲットに印加される。このようなプラズマ密度の存在において、非常に多くのスパッタ原子が、正に荷電された金属イオンへとイオン化される。その金属イオン密度は、非常に多くの金属イオンが、ターゲットへと吸引し戻されて更なる金属イオンをスパッタするに十分に高いものである。その結果として、それら金属イオンは、そのスパッタリングプロセスにおける実効作用種としてアルゴンイオンと少なくとも部分的に置き換わっていくことができる。即ち、アルゴン圧力を減少させることができる。そのように圧力を減少させると、金属イオンの散乱及び脱イオン化を減少させることができるという効果が得られる。銅スパッタリングの場合には、ある条件下で、持続自己スパッタリング（ＳＳＳ）と称されるプロセスにおいてプラズマが点火されたときにアルゴン作用ガスを完全に除去することが可能である。アルミニウム又はタングステンスパッタリングの場合には、ＳＳＳは可能ではないが、アルゴン圧力を、従来のスパッタリングに使用される圧力より、例えば、１ミリトールより低い値まで実質的に減少させることができる。
【００１１】
永久マグネット６２の補助アレイ６０が、チャンバ側壁部１４の周りに配置され、ウエハ２４に向かう処理スペースの半分に概ね配置される。これら補助マグネット６２は、外側ポール４２からの磁界の非平衡部分を引き下ろすように、ネステッドマグネトロン３６の外側ポール４２と同じ第１の垂直磁気極性を有している。後で詳述する実施形態においては、８個の永久マグネットがあるが、４個又はそれより多い任意の数のマグネットを中心軸３８の周りに分散配置することにより、同様の良い結果を得ることができよう。チャンバ側壁部１４の内側に補助マグネット６２を配置することが可能であるが、薄い側壁部の外側に配置するのが処理領域におけるそれらの実効強度を増大する上で好ましい。しかしながら、総合的に良い処理結果を得るためには、側壁部１４の外側に配置するのが好ましい。
【００１２】
補助マグネットアレイ６２は、円形状の対称的な磁界を生成するため、中心軸３８の周りに概ね対称に配置される。一方、ネステッドマグネトロン３６は、中心軸の周りに非対称な磁界分布を有しているが、このネステッドマグネトロンの回転時間に亘って平均されるとき、それは対称となる。ネステッドマグネトロン３６には、多くの形式がある。あまり好ましくはないが最も簡単な形式のものは、円形環状外側磁気ポール４２によって取り囲まれた底部中央磁気ポール４０を有しており、その磁界がチャンバ軸３８からずれた軸の周りに対称となり、そのネステッドマグネトロン軸がチャンバ軸３８の周りに回転させられるようなものである。このような１つのネステッドマグネトロンとしては、中心軸３８の近くに頂点を有しターゲット１６の周辺近くに底辺を有するような三角形状のものがある。このような形状は、特に効果的である。何故ならば、磁界の時間平均が、円形のネステッドマグネトロンの場合よりもより均一となるからである。
【００１３】
Gung氏は、それらの磁気素子の効果について記述している。非平衡マグネトロン３６は、ターゲット１６のスパッタリング面に対して概ね平行で電子をトラップしプラズマ密度を増大させ、従って、スパッタリング割合を増大させるようなセミトロイド状磁界ＢＭを生成する。不平衡のため、実質的に不整合な磁界が外側ポール４２から出て、チャンバ中心３８の近くにチャンバ１２内へ張り出すがマグネトロン３６の背部へ戻る戻り磁界ＢＡ１及びチャンバ側壁部１４の近くの側壁部磁界ＢＡ２の両者を生成する。側壁部磁界ＢＡ２は、それがマグネトロン４２の背部へ戻る前に、同様の極性の補助アレイ６２の方へ引き下げられる。Gung氏は、プラズマをウエハ２４の方へ延ばしイオン化されたスパッタ粒子をウエハ２４の方へ導くような配列の効果について記述している。Gung氏は、更に、銅膜の堆積の半径方向の均一性が改善されることについて記述している。
【００１４】
Gung氏の構成は、銅堆積、特に、商業的に重要なデュアルダマシン構造において垂直相互接続並びに水平相互接続を形成するためインターレベル絶縁体を通して形成される狭いビアホール内に薄い銅シード層を堆積するのに効果的に適用されている。その銅シード層は、その後の電気化学めっき（ＥＣＰ）によるそのビアホールの埋め込みのためのシード及び電気めっき層として使用される。この応用例では、オーバハングが相当の問題となる。一方、Gung氏の構成がそのビアホールの壁と銅シード層との間にタンタルバリヤ層をスパッタリングするのに適用されるときには、その結果得られる均一性が完全に満足できるものとはならない。このようなバリヤ適用例の場合には、ビアホール深部の側壁部カバー及び均一性がより重要である。
【発明の概要】
【００１５】
補助マグネットアセンブリが、プラズマスパッタリアクタの処理領域の周りに、好ましくは、チャンバ壁部の外側に配置される。この補助マグネットアセンブリは、非磁性又は磁性の減じた材料又は空間のスペーシングによって分離された同じ磁気極性の少なくとも２つのマグネットリングを含み、好ましくは、このスペーシングの軸方向長さは、それらリングのうちのいずれかの長さと少なくとも同程度であり、より好ましくは、それらの長さの少なくとも２倍である。
【００１６】
これら２つのマグネットリングは、チャンバ外部に一緒に固定できるツーピースの非磁性カラーにて構成されると都合がよい。このカラーは、マグネットのための凹部を有した２つの内方に向いたリブを有する。２組のリング形状の磁性体により、凹部内にマグネットが保持され、これらリング形状の磁性体は、磁気ヨークとして作用する。
【００１７】
タンタル、チタン又はタングステンの如き耐熱性金属のような金属のためのスパッタリング方法は、スプリットマグネットリングを使用することができ、リング間のスペーシングを、そのプロセスのために最適化することができる。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００１８】
Gung氏によって達成される改善された均一性は、回転マグネトロン３６から離れたチャンバ側壁部１４又はチャンバの側部のシールドに隣接してダイポール場に似ているが回転マグネトロン３６と一時的に整列するチャンバ１２の側部に存在する概ねセミトロイド状の磁界６４を発生するマグネットリング６２によって部分的に達成されると信じられる。図２の概略立面図により詳細に示されるように、マグネットリング６２によって発生される磁界６４は、マグネットリング６２の環状形状による重要でない二次的効果を除いてマグネットダイポール場である。チャンバ側壁部１４の内側では、そのダイポール場６４は、プラズマ、特に、その電子の接地チャンバ側壁部１４への拡散に対する磁気バリヤを生成する。その結果、マグネトロン４６の近くのターゲット１６から拡散するスパッタ金属イオンを含むプラズマが、接地壁部へ拡散するのが阻止される。このような拡散プラズマは、チャンバの縁部により近いところよりチャンバ中心３８でより強いプラズマとなる。スパッタ堆積され、また、別の仕方でプラズマ処理されるべきウエハ２４に近づくにつれて、このように不均一であるプラズマによると、ウエハ２４上の半径方向における不均一性が強くなってしまう。側壁部の拡散を減じた状態で、そのプラズマは、半径方向においてより均一となり、より均一なウエハ処理を行うことができる。
【００１９】
しかしながら、ダイポール場６４は、ある不利益をこうむる。例示されるように、そのダイポール場は、マグネットリング６０の中央線の近くでチャンバの内方へふくらんでいる。即ち、このダイポール場６４は、チャンバ中心軸３８に向かってふくらみ、相当に凹んだバリヤを生成していることになる。その結果、そのプラズマは、その内方に凹んだバリヤ内に閉じ込められ、イオン化スパッタ粒子は、ウエハ２４の中心に向かって幾分収束されてしまい、ウエハ２４の不均一な、スパッタ堆積、より特定すると、スパッタエッチングを生じてしまう。
【００２０】
ウエハ２４のスパッタエッチングは、高いアスペクト比の狭くて深いビアの側壁部をコーティングするのに特に重要である。チタン、モリブデン、タンタル、タングステン、コバルト、クロム及びルテニウムを含む耐熱性金属の如きバリヤ金属は、減じているが相当の導電性を有しており、反応性スパッタによりマグネトロンスパッタリアクタにてスパッタ堆積することのできるそれらの窒化物は、不良導体である。もし、スパッタフラックスが高イオン化断片を有し且つウエハが強くバイアスされている場合には、それらのイオンは、そのビア内に深く引き込まれてその底部ビア側壁部をコーティングする。ビアの底部に当たり堆積されるフラックスの部分は、同時に又は後で再スパッタされ、底部ビア側壁部に堆積されがちである。従って、このようなプロセスは、下方金属レベルに対して必要とされない底部でのバリヤ層を減少又は除去し、側壁部カバーを増大させる。
【００２１】
ふくらみ磁気バリヤのこのような作用は、現世代の銅スパッタリングにとっては重要なことではないようである（将来の世代においては重要となってくるかもしれないが）。しかしながら、図１の構成でタンタルをスパッタリングすると、側壁部非対称及び底部堆積及び再スパッタリングの半径方向の均一性が不良となってしまう。銅とタンタルとは、明確に異なる物質である。ターゲット再スパッタリングの生産性は、これら二つの物質の間では相当に異なり、持続自己スパッタリングが銅で可能な範囲で、銅の場合には、相当により高いイオン化断片が生ずるが、タンタルの場合にはそうではない。即ち、銅スパッタリングの場合、プラズマ点火後、アルゴンスパッタリングガスを遮断することができ、スパッタ銅イオンは、スパッタリングガスとして作用しそのプラズマを維持する。また、銅及びタンタルの質量は相当に異なり、ビア内のスパッタエッチングの割合が相当に異なってくる。
【００２２】
チャンバ側壁部１４又はそれに関連付けられたシールドに隣接した磁界を平坦化することにより、プラズマをより良好に閉じ込めることができ、より均一なスパッタ堆積及びエッチングを得ることができる。このような平坦化は、マグネットリングを、空間又は他の絶縁体によって分離した２つ又はそれより多いマグネットリングへと分割することによって達成することができる。図３の立面図に概略的に例示されるように、スプリットマグネットリング７０は、同じ極性の２つのマグネットサブリング７２、７４を含み、非磁性であるか又はそれら２つのマグネットサブリング７２、７４の透磁率よりは少なくとも相当に減じた透磁率を有する分離又は軸方向スペーシング７６を含む。各サブリング７２、７４は、それぞれ実質的に二極性の磁界を発生する。しかしながら、合成されたスプリットリング磁界７８は、非磁性スペーシング７６のために、特に側壁部１４の内側で、実質的に平坦化されたものとなる。その結果、その合成磁界７８は、チャンバ側壁部１４に隣接した実効バリヤとして作用し、プラズマが接地側壁部１４又はシールドへ拡散するのを阻止し、チャンバ１２の中心３８の方へプラズマが収束してしまうのを相当に減ずる。
【００２３】
このような構成は、マグネットリング７２、７４の磁気飽和を減ずるという更なる効果をも有している。その結果、このスプリットマグネットリング７０によって生成される平均磁界密度は、同じマグネットを使用したマグネットリング７２、７４を、それらの間にスペーシング７６を設けずに連続又は互いに隣接させた場合に生成されるものよりも、増大したものとなる。
【００２４】
スプリットマグネットリング７６を含む本発明のスパッタリアクタ８０を、図４の概略横断面図に例示している。非平衡ルーフマグネトロン３６の下の推定磁界分布８２は、マグネトロン３６及びスプリットマグネットリング７２からの非平衡場を組み合わせたものである。
【００２５】
マグネトロン３６は、優先的には、ここに援用される、２００４年９月２３日に出願され米国特許出願公開第２００５/０２１１５４８号として公開された米国特許出願第１０/９４９，７３５号明細書においてGung氏等によって開示されているような閉プラズマループのアーク形状を有する非平衡ＬＤＲマグネトロンである。そのスパッタリング位置において、アーク形状の凸部側は、その磁界がターゲット周辺の近くに集中されるように、ターゲット１６の周辺に近接している。マグネトロン３６は、アーク形状がターゲット半径とより密接に整列して堆積の間でターゲット１６の中央部分を清掃するように、遠心機構によって切り換えることができる。
【００２６】
図５の斜視図に例示されるスプリットマグネットアセンブリ９０は、アルミニウムの如き非磁性材料からなる２つのハーフカラー９２、９４を含む。これら２つのハーフカラー９２、９４は、チャンバ側壁部１４の外部の周りで整列ピン９６及びねじ９８でもって互いに接合され、垂直貫通孔１００を介して側壁部１４に支持されるようにねじ止めすることができる。各ハーフカラー９２、９４は、２つの環状の内方に向いたリブ１０２を含み、これらリブ１０２は、複数の、例えば、８つの垂直方向に極性付けられたロッドマグネット１０４を収容する凹部を有している。各マグネット１０４は、約１５ｃｍの典型的な長さ及び６ｍｍの典型的な直径を有しており、ＮｄＢＦｅからなるものでよい。即ち、３００ｍｍウエハのために構成されたチャンバの場合、１６個のマグネット１０４の２つのセット（２つのハーフカラー９２、９４の間で分割されている）がその中心軸の周りに配列される。マグネット１０４の間の垂直スペーシングは、堆積均一性を最適なものとするため変更することができる。典型的な範囲は、２５ｍｍから４４ｍｍまでであり、即ち、個々のマグネットの長さより大きく、好ましくは、マグネットの長さの少なくとも２倍であるが、マグネット長さの４倍に、関連ポール面の厚さを加えたものより小さい。磁気材料、例えば、ＳＳ４１０ステンレス鋼からなる２対のワッシャ形状ホルダー１０６を通してねじにより、リブ１０２にマグネット１０４が保持される。これらホルダー１０６は、リブ１０２の対向する垂直方向に離間した側部に配設されており、ホルダーとして作用するだけでなく、磁気ポール面としても作用するものである。
【００２７】
一般的に、これら側壁部マグネットは、ビア底部に堆積されたタンタルを下方ビア側壁部へと再スパッタするためには、相当なウエハバイアスの存在下、例えば、３００ｍｍウエハの場合には８００Ｗ高周波電力の存在下でのみ有効である。補助側壁部マグネットによっても影響を受けるイオン化スパッタイオンは、バイアスにより引かれるが、中性スパッタ原子は、本来、ウエハバイアスによっても側壁部マグネットによっても影響を受けない。タンタルをスパッタリングするため種々なリングマグネットを使用して、スパッタリング均一性テストを行った。ウエハの半径方向に亘る堆積均一性を決定するため、堆積タンタル膜についてシート抵抗ＲＳを測定した。図６のグラフに示されるように、Gung氏により教示されるような単一側壁部マグネットリングでも、２つのリングの間にスペーシングを有さないスプリットマグネットでも、一般的に不満足なものと考えられるようなほぼ同じ高い非均一性となった。２５ｍｍ及び４４ｍｍのスペーシングを有するスプリットマグネットリングによると、非均一性が相当に減ぜられている。更に別の実験により、スプリットマグネットリングは、ウエハ中心部での一般的により高い再スパッタリングに対してウエハ縁部近くでの再スパッタリングを増大する点で効果的であることが実証された。
【００２８】
このスプリットマグネットリングは、チタンのスパッタリングにも適用された。この場合には、２つのマグネットリングの間のスペーシングは、その性能を最適化するため２ｍｍだけ減少された。異なる応用においてスペーシングを自由に設計できることは、このスプリットマグネットリングの１つの利点である。
【００２９】
３つ以上のマグネットサブリングとし、それらの間に非磁性スペーシングを設けるようにすることも可能である。
【００３０】
タンタル及びチタンをスパッタリングすることについて本発明を説明してきたのであるが、本発明は、その他の物質、特にバリヤ金属をスパッタリングするのにも適用できるものである。実験によれば、本発明は、タングステンをスパッタリングするのに有用であることが示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】単一補助マグネットリングを含む従来技術のマグネトロンスパッタリアクタの横断面図である。
【図２】図１の単一マグネットリングによって発生される磁界を概略的に示す図である。
【図３】本発明のスプリットマグネットリングによって発生される磁界を概略的に示す図である。
【図４】図３のスプリットマグネットリングを含む本発明のマグネトロンスパッタリアクタの横断面図である。
【図５】本発明のスプリットマグネットリングを組み込むツーピースカラーの斜視図である。
【図６】本発明でもって達成しうる改善された均一性を例示するグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１０…プラズマスパッタリングリアクタ、１２…真空チャンバ、１４…チャンバ側壁部、１６…スパッタリングゲート、１８…電気絶縁体、２２…ペデスタル電極、２４…ウエハ、２６…ガス供給源、２８…マスフローコントローラ、３４…直流電力供給源、３６…小型ネステッドマグネトロン、３８…中心軸、４０…内側マグネットポール、４２…外側ポール、４４…磁気ヨーク、４６…回転アーム、４８…シャフト、５０…モータ、５４…高周波電力供給源、６０…補助アレイ、６２…永久マグネット（マグネットリング）、６４…セミトロイド状の磁界（ダイポール場）、７０…スプリットマグネットリング、７２…マグネットサブリング、７４…マグネットサブリング、７６…分離又は軸方向スペーシング、７８…合成されたスプリットリング磁界、８０…スパッタリアクタ、８２…推定磁界分布、９０…スプリットマグネットアセンブリ、９２…ハーフカラー、９４…ハーフカラー、９６…整列ピン、９８…ねじ、１００…垂直貫通孔、１０２…リブ、１０４…ロッドマグネット、１０６…ワッシャ形状ホルダー
【図１】
2008533305.tif 000003
【図２】
2008533305.tif 000004
【図３】
2008533305.tif 000005
【図４】
2008533305.tif 000006
【図５】
2008533305.tif 000007
【図６】
2008533305.tif 000008
【国際調査報告】
2008533305.tif 000009