(57)【要約】  本発明は半導体ウエハのイオン化ＰＶＤプロセスに関し、単一プロセスチャンバ内の高い均一性の堆積−エッチングプロセスシーケンス及び高アスペクト比形状の被覆能力用状態を供する。プラズマは誘起結合プラズマ供給源で発生維持される。堆積プロセス段階は金属蒸気のＰＶＤ供給源のターゲットから発生中に行われる。ターゲット表面での位置やスパッタリング効率は磁場エンベロープの移動や掃引を生じて磁石の束の移動で増大する。ターゲットはＤＣ供給源から電圧を印加されてスパッタリングされた原子の効率的熱運動化用の有効圧力が堆積中チャンバ内で保持される。ウエハ上での一様な厚さは各磁石の掃引サイクルで形成される。全ターゲット表面に亘る環状の掃引運動を用いた磁場の局在化は、合理的堆積率、高ターゲット利用率、金属原子の高イオン化、一様平坦領域堆積及びエッチング用状態、ウエハ中心及び端でＨＡＲ形状の被覆率に略同一な状態を生じる。
2008503898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン化された物理的堆積方法であって、
プロセス装置におけるチャンバ内の基板を封止すること、
スパッタリングターゲットのスパッタリング表面に亘って、前記ターゲットの表面部分のみに相対的に高いプラズマ閉じ込めを発生する磁場を掃引するときに、基板上における高アスペクト比のサブミクロン形状の表面上のスパッタリングターゲットから材料膜を堆積するために、交互の、シーケンシャルな堆積−エッチングプロセスを行うこと、を含む、イオン化された物理的堆積方法。
【請求項２】
堆積−エッチングプロセスの堆積処理中において基板上に堆積される、コーティング材料のイオンを発生するために、前記チャンバ内の空間に高密度のプラズマを誘導結合することをさらに含む、請求項１に記載のイオン化された物理的堆積方法。
【請求項３】
サブミクロンの、高アスペクト比を有する、半導体上にコーティングを堆積するために、イオン化された物理堆積プロセスを行うことは、少なくとも略３０ｍＴｏｒｒの圧力で前記プロセスの堆積処理を行うことを含む、請求項２に記載のイオン化された物理的堆積方法。
【請求項４】
前記掃引することには、ターゲット表面の中心線周りに磁場を回転することを含む、請求項１に記載のイオン化された物理的堆積方法。
【請求項５】
前記掃引することには、各サイクル内で均一な堆積物を形成するように構成される磁場の複数のサイクルを介して磁場を動かすことを含む、請求項１に記載のイオン化された物理的堆積方法。
【請求項６】
請求項１の方法を行うための手段を備える、イオン化された物理的蒸気堆積装置。
【請求項７】
前記方法を行うための手段は、
磁場を発生するように構成されるスパッタリングターゲットの後ろに搭載される永久磁石パックと、
前記スパッタリングターゲットのスパッタリング表面に亘って前記磁場を掃引させるために前記磁石パックを移動するための手段と、
を備える、請求項６に記載のイオン化された物理的蒸気堆積装置。
【請求項８】
前記方法を行うための手段は、
前記スパッタリング表面の前記部分の寸法を変えるための手段を備える、請求項６に記載のイオン化された物理的蒸気堆積装置。
【請求項９】
請求項１の方法による装置を作動させるようにプログラムされたコントローラを有する、イオン化された物理的蒸気堆積装置。
【請求項１０】
前記磁場を発生するように構成されるスパッタリングターゲットの後ろに搭載された永久磁石パックと、
前記コントローラに応答して、前記スパッタリングターゲットのスパッタリング表面に亘って前記磁場を掃引するために前記磁石パックを移動するために前記磁石パックに連結される、少なくとも１つのアクチュエータと、をさらに備える、請求項９に記載のイオン化された物理的蒸気堆積装置。
【請求項１１】
前記永久磁石パックは、複数の磁石セクタを含み、
前記少なくとも１つのアクチュエータは、複数のアクチュエータを含み、各々のアクチュエータは、前記セクタの異なる一つに各々連結されて、前記コントローラに各々応答して、前記スパッタリングターゲットのスパッタリング表面に亘って前記磁場を掃引するために前記磁石パックを移動するために各々作動される、請求項１０に記載のイオン化された物理的蒸気堆積装置。
【請求項１２】
前記永久磁石パックは、環状の磁石アセンブリを含み、
前記少なくとも１つのアクチュエータは、磁石パックに連結されて、前記コントローラに応答して、前記スパッタリングターゲットのスパッタリング表面に亘って前記磁場を掃引するために前記磁石パックをジャイロ運動で移動するために作動される、請求項１０に記載のイオン化された物理的蒸気堆積装置。
【請求項１３】
略１ｍＴｏｒｒ以下の圧力から３０ｍＴｏｒｒを超える圧力の範囲で基板上にイオン化された物理的蒸気堆積を行うように作動可能な、真空チャンバと、
前記チャンバの一端部でのスパッタリングターゲット、及び、前記チャンバの他端部での基板支持材と、
高密度プラズマを形成するために、チャンバ内におけるプロセス容積中のプラズマ中に誘導結合ＲＦエネルギーを作動可能なＩＣＰ供給源と、
スパッタリングターゲットの表面上で磁場を掃引するように構成されたスパッタリングターゲットの後ろの磁石パックと、
材料をイオン化するためにスパッタリングターゲットからプラズマ中に材料をスパッタリングして基板上に材料を堆積することによって行う堆積モードと、プラズマからのイオンで基板から材料をエッチングすることによって行うエッチングモードとを含み、スパッタリングターゲットの表面に亘って磁場を掃引するときに行われる、複数のモードにおいて、前記チャンバを開口することなく前記チャンバ中の単一基板に、装置を連続的に作動するようにプログラムされたコントローラと、
を備える、イオン化された物理的蒸気堆積装置。
【請求項１４】
前記堆積モードは、３０ｍＴｏｒｒより大きい圧力で実行され、前記エッチングモードは、１０ｍＴｏｒｒ未満の圧力で実行される請求項１３に記載のイオン化された物理的蒸気堆積装置。
【請求項１５】
前記磁石パックは、
前記ターゲットの前記スパッタリング表面の部分だけにプラズマを閉じ込める磁場を発生して、前記ターゲットの前記表面に亘る前記部分を移動することによって磁場を掃引するように構成される、請求項１３に記載のイオン化された物理的蒸気堆積装置。
【請求項１６】
前記磁石パックは、前記表面における前記部分のサイズの変更を容易にするように構成される、請求項１３に記載のイオン化された物理的蒸気堆積装置。
【請求項１７】
磁場を発生するように構成されたスパッタリングターゲットの後ろに搭載された永久磁石パックと、
前記スパッタリングターゲットにおけるスパッタリング表面に亘って磁場を掃引させるために、前記コントローラに応じて、前記磁石パックを動かすように構成された少なくとも１つのアクチュエータと、をさらに備える、請求項１３に記載のイオン化された物理的蒸気堆積装置。
【請求項１８】
前記磁石パックは、複数の移動可能な磁石のセクタを備え、
前記少なくとも1つのアクチュエータは、複数のアクチュエータを備え、各々のアクチュエータは前記セクタの異なる１つに各々連結されて、前記コントローラに各々応答して、前記スパッタリングターゲットにおけるスパッタリング表面に亘って磁場を掃引させるために、前記セクタを動かすように各々作動可能である、請求項１７に記載のイオン化された物理的蒸気堆積装置。
【請求項１９】
前記永久磁石パックは、環状の磁石アセンブリを備え、
前記少なくとも１つのアクチュエータは、磁石パックに連結されて、前記コントローラに応答して、前記スパッタリングターゲットにおけるスパッタリング表面に亘って磁場を掃引させるために、ジャイロ運動で前記セクタを動かすように作動可能である、請求項１７に記載のイオン化された物理的蒸気堆積装置。
【請求項２０】
前記スパッタリングターゲットにおけるスパッタリング表面の部分に亘る容積中にプラズマを集中させて、前記スパッタリングターゲットにおけるスパッタリング表面に亘る容積を掃引する磁場を発生させるために前記磁石パックを作動するための手段をさらに備える、請求項１３に記載のイオン化された物理的蒸気堆積装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２００１年５月４日に出願された米国仮特許出願第６０／２８８，９５２号明細書の優先権主張出願であり、２００２年５月３日に出願された米国特許出願第１０／１３８，０４９号明細書の一部継続出願である、２００４年３月５日に出願された米国特許出願第１０／７９５，０９３号明細書に関し、それぞれの全体が参照として本明細書中に組み込まれる。
【０００２】
この発明は、半導体ウエハ上のビア構造及びトレンチ構造の金属化に関する。より詳細には、本発明は、イオン化されてスパッタされた材料を用いて障壁層及びシード層を形成するための、シリコンウエハの高アスペクト比のビア構造及びトレンチ構造の金属化に関する。
【背景技術】
【０００３】
イオン化されたＰＶＤは、金属化及び相互接続のための半導体プロセスにおいて使用されており、サブミクロン技術への延長にも有望であると考えられる。半導体ウエハ上でのホール及びトレンチを介した高アスペクト比（ＨＡＲ）の金属化において、障壁層及びシード層がウエハに亘る側壁及び底部の良好な被覆率を有することが重要であると考えられる。イオン化されたＰＶＤ堆積は、高度な集積回路（ＩＣ）ウエハにおいて障壁層及びシード層の金属化のために使用され、ビア構造及びトレンチ構造における側壁及び底部の良好な被覆率を提供する。それにもかかわらず、形状が縮小されてビア寸法が０．１５μｍを下回るにつれて、要求はより厳しくなってきている。
【０００４】
外形が小さい場合に、底部及び側壁の被覆率が良好にバランスされてオーバーハングが最小化される、イオン化されたＰＶＤプロセスを有することが強く望まれている。これを達成するために、連続的な堆積及びエッチングプロセスが米国特許第６，１００，２００号明細書（Van Buskirk, et al.）において以前に提案されている。しかしながら、記述された温度でのプロセスは、Ｃｕシード層の全体的な凝集をもたらし、Ｃｕの大規模な島及び不連続なＣｕ層でビア及びトレンチをオーバーハング及び閉塞しうる。温度を抑制するには、このようなプロセスにおいて堆積率及びスループットの厳しい制限下に置かれる、より低いスパッタリング状態が必要とされる。独立した堆積及びエッチングシステムにおいてウエハを処理するときには、他の制限も生じうる。同一のモジュール内における、エッチングチャンバと独立した堆積チャンバとの間で、又は、エッチングステーションと別個の堆積ステーションとの間で、ウエハを移送することは、プロセスのコスト及び品質のいずれの観点からも不利益を有する。
【０００５】
米国特許第４，９９９，０９６号明細書（Nikei, et al.）において、同一チャンバ内において連続的に堆積及びエッチングすることによってスパッタリングするための方法及び装置が開示されている。しかしながら、この構成は、基板上に堆積され又はエッチングされる膜が内部コイルによって汚染されうるという点で著しい不利益を有する。さらに、Nikei, et al.の提案においては、不均一なプラズマ発生及び不均一な基板のエッチングがもたらされうるし、連続的なエッチング及び堆積プロセスにおいて、いずれの段階においてもウエハに亘って均一ではなく、その結果、プロセスの最後で不均一に処理されたウエハが生じてしまう。
【０００６】
米国特許第６，２７４，００８号明細書には、銅シード層が堆積される前に、ビア構造の底部を清浄化及び／又はエッチングするために銅イオンを用いて、清浄化及び堆積が同時に行われる、集積された銅充填プロセスが開示されている。
【０００７】
従って、ウエハに亘って障壁層及びシード層の側壁及び底部の被覆率を特に向上するために、ｉＰＶＤにおける必要性が存在している。特に、ウエハの外形寸法が０．１５マイクロメータである場合に、必要性が顕著である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、サブミクロンの高アスペクト比を有する基板上に相互連結部の金属化及び他の堆積物を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、イオン化されたＰＶＤによって、特に３００ｎｍのウエハで、高アスペクト比の外形における被覆率に必要とされる堆積及び／又はエッチングのシーケンスにおける均一なプラズマ処理に寄与するプラズマを発生して制御することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、ターゲットでのＩＣＰ出力又はＤＣ出力を過剰に増加させずに、金属イオン化の増大を提供することである。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、方位角対称のプラズマ及び、定常磁場及びＩＣＰ供給源における相互作用によって発生しうる、任意の方位角の不均一性を制御及び補償するための柔軟性を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の原理によれば、処理装置のチャンバ内における基板を封止すること、ターゲットの表面部分のみに亘って相対的に高いプラズマ閉じ込めを生じる磁場をスパッタリングターゲットに掃引するときに、基板上に高アスペクト比のサブミクロン形状の表面上にスパッタリングターゲットから材料膜を堆積するための交互のシーケンシャルな堆積−エッチング処理を行うこと、を含む、イオン化された物理堆積法が提供される。
【００１３】
また、本発明の他の原理によれば、ターゲットの表面部分のみに亘って相対的に高いプラズマ閉じ込めを生じる磁場をスパッタリングターゲットのスパッタリング表面に掃引するときに、処理装置のチャンバ内において封止された基板上の高アスペクト比のサブミクロン形状の表面上に膜を堆積するように構成された装置が提供される。前記装置は、スパッタリングターゲットから材料膜を堆積するための交互のシーケンシャルな堆積−エッチング処理を実行可能に提供されるようにしてもよく、このようにすると特に有用である。
【００１４】
本発明の他の原理は、様々な特性の代替の実施の形態における装置及び方法において具体化される。このような実施の形態は、略１ｍＴｏｒｒから３０ｍＴｏｒｒを超える圧力範囲で真空チャンバ中の基板上にイオン化された物理気相堆積を実行するように作動しうる。前記装置は、例えば、チャンバの一端部でスパッタリングターゲットを有し、チャンバの他端部で基板支持部を有してもよく、高密度プラズマを形成するためにチャンバ内における処理容積中のプラズマに誘導結合ＲＦエネルギーを作動可能なＩＣＰ供給源と、スパッタリングターゲットの表面に亘って磁場を掃引するように構成されたスパッタリングターゲットの後ろにマグネットパック（磁石パック、磁石の束）とを有してもよい。コントローラは、チャンバ内における単一の基板で、チャンバを開けることなく、材料をイオン化するためにスパッタリングターゲットからプラズマ中に材料をスパッタリングして基板上に材料を堆積することによる堆積モードと、プラズマからのイオンで基板からの材料をエッチングすることによるエッチングモードとを含む複数のモードにおいて、装置を連続的に作動するようにプログラムされて提供されうる。これらのモードは、スパッタリングターゲットの表面に磁場を掃引するときに行われる。前記堆積モードは、３０ｍＴｏｒｒを超える圧力で、そして、エッチングモードは、１０ｍＴｏｒｒ未満の圧力で、実行されうる。
【００１５】
本発明の所定の実施の形態において、磁石パックは、ターゲットにおけるスパッタリング表面の部分のみにプラズマを閉じ込める磁場を生じるように、そして、前記ターゲットの表面に亘る部分を移動することによって磁場を掃引するように、構成されうる。前記磁石パックは、前記磁場が閉じ込められる表面における部位のサイズの変化を容易化するように構成されうる。
【００１６】
例えば、スパッタリングターゲットの後ろに、永久磁石パックが搭載されて、スパッタリングターゲットのスパッタリング表面に亘って磁場を掃引させるためのコントローラに応答して、前記磁石パックを移動させるための１又は２以上のアクチュエータとともに、磁場を生成するように構成されうる。前記磁石パックは、複数のアクチュエータとともに、複数の移動可能な磁石領域を含みうる。これらのアクチュエータは、各磁石領域に連結されて、スパッタリングターゲットのスパッタリング表面に亘って磁場を掃引するために、前記領域を移動させるように作動する。あるいは、磁石パックは、１又は２以上のアクチュエータとともに、環状の磁石組立体を含んでもよい。これらのアクチュエータは、各磁石組立体に連結されて、スパッタリングターゲットのスパッタリング表面に亘って磁場を掃引するために、ジャイロ運動中の磁石パックを移動させるように作動する。
【００１７】
本発明におけるこれらのそして他の目的は、下記の本発明における例示の実施の形態の詳細な説明によって、より容易に明らかになるであろう。
【００１８】
図１は、本発明の原理により使用するためのｉＰＶＤ装置を示す断面図である。
【００１９】
図１Ａは、図１における丸囲みのマグネトロン磁石パックにおける拡大断面図である。
【００２０】
図２は、図１の装置の実施の形態のハードウエア及び処理制御の概略ブロック線図である。
【００２１】
図３は、本発明における一実施の形態によるチャンバの回転磁石周縁内部を提供するように構成された、図１Ａの環状の磁石パックの、部分的に切り欠いた分解斜視図である。
【００２２】
図３Ａは、図３における磁石パックのさらなる分解図である。
【００２３】
図４Ａ−図４Ｅは、８つの個別のセグメントブロックを有する図３における磁石パックの磁場の周縁プロファイル線図である。各々は、環状の磁石パックにおける略４５°の部分を構成し、異なる数のセグメントを所与の配置におけるターゲット表面での磁場を減らすように負荷サイクルの異なるステージを示す。それぞれ、ａ）１００パーセント、ｂ）７５パーセント、ｃ）５０パーセント、ｄ）２５パーセント、ｅ）０パーセント、である。
【００２４】
図５Ａ−図５Ｅは、図４Ａ−図４Ｅの各々の位置における磁石パックを有する環状ターゲット表面での平均磁場の方位角分布を表す３次元グラフである。
【００２５】
図６Ａは、図４Ａに示される位置での磁石パックを有する環状ターゲット表面での平均磁場を示すグラフである。この方位磁場は、ＦＷＨＡ＝９５°で特徴づけられる。
【００２６】
図６Ｂは、図６Ｂと同様に、方位角分布をターゲット周りに環状に掃引することで生成される平均磁場を示すグラフである。
【００２７】
図６Ｃは、静的で利用度の高い磁石パック、磁石パック無しのもの、前記静的な磁石パックの１／４セクション（図４Ｄ）、及び、図４Ｄにおける磁石パックの１／４セクションの３６０°回転を含む、異なる構成での磁石パックを有する３００ｎｍウエハのＣｕ堆積及びエッチングの不均一性を示す棒グラフである。
【００２８】
図６Ｄは、円錐形のターゲット表面での異なる半径での図４Ｄの位置における環状の磁石パックで発生された磁場における測定された方位角成分のグラフである。
【００２９】
図７Ａは、本発明における第２の実施の形態によるチャンバの内側に、回転する磁場の周縁部を提供するように構成された、図１Ａにおける区画された環状の磁石パックの斜視図である。
【００３０】
図７Ｂは、図７Ａと同様の、本発明における第３の実施の形態によるチャンバの内側に、回転する磁場の周縁部を提供するように構成された、図１Ａにおける区画された環状の磁石パックの、斜視図である。
【００３１】
図７Ｃは、図７Ａ−図７Ｂと同様の、本発明における第４の実施の形態によるチャンバの内側に、回転する磁場の周縁部を提供するように構成された、図１Ａにおける区画された環状の磁石パックの、斜視図である。
【００３２】
図７Ｄは、図７Ａ−図７Ｃと同様の、本発明における第５の実施の形態によるチャンバの内側に、回転する磁場の周縁部を提供するように構成された、図１Ａにおける区画された環状の磁石パックの、斜視図である。
【００３３】
図８Ａ−図８Ｃは、磁石パックのジャイロ運動を示す（簡単化のためにディスクとして示している）シーケンシャル図である。
【００３４】
図９は、図８Ａ−図８Ｃの運動を行う磁石パックを有する、環状ターゲットの表面での平均磁場を示すグラフである。この方位磁場は、ＦＷＨＡ＝１４０°での１５°のチルト角で、そして、ＦＷＨＡ＝１１５°での２０°のチルト角で特徴づけられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本出願と同一の譲受人に譲渡されている、米国特許出願公開第２００３／００３４２４４号明細書（Yasar et al.）における発明によれば、上述した問題を解決するためにシーケンシャルな堆積及びエッチング段階が使用される処理及び装置が提供される。この処理の出願には、例えば、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、又は銅（Ｃｕ）といった、金属化の薄層の第１の堆積処理を含みうる。そして、好適には、堆積を停止した後で、好ましくは例えばアルゴン（Ａｒ）などのイオン化されたガスでの、イオンエッチング段階を行う。このエッチング段階は、ウエハの上部表面におけるフィールド領域とビアの底部とのいずれもの上部の、堆積段階において堆積されたよりも少ない材料を除去する。従って、プロセスサイクルの終了時に、正味の堆積物が存在している。この堆積−エッチングサイクルは、所望な結果を得るために必要な回数で繰り返されうる。この堆積及びエッチングの回数、割合、及び他の堆積及びエッチングパラメータをバランスさせることによって、オーバーハング成長が消去又は最小化され、そして、オーバーハング及び底部の堆積物は、エッチバックされて、少なくとも側壁に対して部分的に再分配させる。
【００３６】
堆積−エッチングプロセスにおいて、堆積には、米国特許第６，２８７，４３５号明細書、米国特許第６，０８０，２８７号明細書、米国特許第６，１９７，１６５号明細書、米国特許第６，１３２，５６４号明細書、に記載された特性を有する、イオン化された物理気相堆積（ｉＰＶＤ）プロセス及び装置が使用されうる。これらは、シーケンシャルな堆積及びエッチングプロセスのいずれに対しても使用されうる。このシーケンシャルな堆積及びエッチングプロセスは、真空を損なうことなく、又は、ウエハをチャンバからチャンバに移動することなく、同一のプロセスチャンバにおける基板に適用されうる。この装置の構成によって、イオン化されたＰＶＤモードからエッチングモードに、又は、エッチングモードからイオン化されたＰＶＤモードに、急速に変化させることが可能となる。この装置の構成によって、イオン化されたＰＶＤプロセス制御パラメータを堆積モード中に瞬間的に最適化することも、そして、エッチングプロセス制御パラメータをエッチングモード中に瞬間的に最適化することも、可能となる。これらの利点の結果によって、優れたビアの金属化を、そして、その後の優れた電気めっきの充填動作を有する、ウエハの高いスループットが得られる。
【００３７】
その性能を最大化してｉＰＶＤシステムを用いるためには、いくつかの制限がある。例えば、安定した結果は、ウエハの中心部内における０．１ミクロンのビア形状を充填している３００ｍｍウエハにおいて達成しうる。しかし、ウエハの周縁部付近でのこのような形状を充填することは、より困難である。本発明は、堆積及びエッチングモードのいずれもの期間中における、いずれのプロセスにおいても迅速に均一性を最適化させるハードウエアを存在させる可能性を高めている。現状で利用できるハードウエアの環状のターゲットは平坦な領域の堆積均一性に対して優れた状態を提供するが、本発明は、均一なエッチング処理のために、大領域のＩＣＰ供給源に大規模の低圧プラズマを発生させることに役立つ。
【００３８】
さらに、スパッタリングターゲットの磁石パックによって生成される磁場は、プラズマの周辺閉じ込めのために、ドーム形のプラズマ密度に対する状態を形成する傾向を有している。さらに、軸方向に位置するＩＣＰ供給源は、ターゲットからスパッタリングされた金属蒸気をイオン化するために、そして、ウエハの中心部における形状を充填するために、最適化されているが、軸方向にピークを有する高密度のプラズマプロファイルを発生する傾向がある。本発明を用いると、プラズマは、正味の堆積物の無い（no-net deposition; ＮＮＤ）プロセスのみならず、堆積−エッチング処理において、均一なエッチングシーケンスを提供しうる。
【００３９】
ＮＮＤプロセスは、典型的な堆積−エッチングプロセスよりも厳しい条件を必要とする。例えば、ＮＮＤプロセスは、ウエハでの増大したバイアスで生じる。このため、堆積される金属（接着用のＴｉ、バリア層としてのＴａ、及び／又は、シード層としてのＣｕ）は、外形の側壁に堆積されるときに、平坦な領域から、外形の上面及び底面等の他の水平な表面から直ちに除去される。ＮＮＤプロセスは、外形の底部での薄膜の堆積によって完了しうる。ＮＮＤプロセスは、エッチング及び堆積プロセスにおける完全に同質の非均一な分布からの、そして、高度に均一なプロセスからの利益を有する。
【００４０】
磁石パックを完全に取り除くことによって、エッチングシーケンス中でのターゲット表面でプラズマにおける磁場の閉じ込めが除去されるが、ターゲット表面で制御されない浸食プロファイル（低利用性及び短寿命）を形成し、堆積率の減少、及び、潜在的なアーク放電、ダークシールドの浸食、ターゲット表面での浅い角度の堆積、粒子の増大といった影響をもたらしうるということが見出されている。
【００４１】
本発明によって提供されるプロセスモジュールの構成は、ウエハでのエッチング／堆積シーケンス及び被覆の均一性の増大に起因して、回転し、掃引し、又は、さもなければ移動する、磁場エンベロープを提供する。すべてのターゲット表面に亘る磁場の局在化及び運動は、環状の態様でより良く実行され、妥当な堆積率のための状態を発生し、高いターゲット利用率、最適なターゲット浸食プロファイル、金属原子の高イオン化、均一な平坦領域での堆積及びエッチングを維持する。特に、ウエハの中心及び周縁のいずれでも、ＨＡＲ外形の共形なビア及びトレンチ被覆率に対する、最適な同一の状態を形成し、高いウエハスループット水準を形成する。
【００４２】
本発明による有用なｉＰＶＤ装置１０は、図１で説明される。イオン化されたＰＶＤのために、ウエハ２１は、温度調整された静電チャック２２上部に適切に保持される。スパッタリングガスは、真空プロセスチャンバ３０中にガス供給源２３から供給される。このチャンバの圧力は、ポンプ２９によって真空に維持され、ｉＰＶＤのために適切にイオン化された堆積範囲に調整される。ＤＣ電源は、スパッタリングターゲット２５、および、アンテナ２６を含むＩＣＰ供給源１５、を含むイオン化された材料供給源２０に、電力供給源（電源）２４から供給される。ＲＦ出力はＩＣＰ供給源１５のＲＦジェネレータ２７から供給される。これらの電力供給源２４および２７は、ｉＰＶＤによって堆積のために適切な電力水準に調整される。ＲＦ出力２７は、ターゲット２５とウエハ２１間のチャンバ３０内における処理容積中の高密度誘導結合プラズマに電圧を印加する。 
【００４３】
ウエハＲＦバイアスは、プロセスを向上させて作用させるために、ウエハ２１上に正味の負のバイアスを提供するために堆積中に適切なレベルに調整しうる、ＲＦバイアス発電機２８によってチャック２２に供給される。アンテナ２６は、チャンバの壁３２における誘電体窓３１の後ろでチャンバ３０の外側に配置される。好適には溝付きの金属材料で形成されるルーバー付きの堆積バッフル３３は、堆積から窓３１を保護するために窓３１に近接しているチャンバ３０内に位置している。磁石パック３４は、マグネトロンスパッタリングのためにターゲット２５上に磁気トンネルを作り出すために、ターゲット２５の後ろに位置している。磁石制御部３７は、堆積モードとエッチングモードとの間で磁場の強さを変えるために提供される。磁石制御部３７は、永久磁石が磁石パック３４に含まれている場合に、永久磁石に対して、磁石の上昇、回転、又は磁石の移動機構を含んでもよく、又は、磁石パック３４が電磁石を用いる場合に、磁石の電流制御を含んでもよい。
【００４４】
ウエハ２１の温度は、ビアの金属化を制御するために制御されてもよく、この制御は、ウエハテーブル２２における加熱又は冷却エレメント（図示せず）の温度によって行われてもよい。このウエハテーブル２２は、堆積均一性を最適化するような基板と供給源との距離、基板上のビア及び他の形状の側壁及び底部の被覆率及び対称性を調整するために、Ｚ軸運動ドライブ３５を備えていてもよい。基板と供給源の距離は、典型的には、１５０ｎｍから２７５ｎｍでありうる。アルゴンガスは典型的なスパッタリングガスである。アルゴンガスに加えて、ＴａＮｘのような金属の窒化物の障壁層を堆積させるために、窒素ガスは、スパッタリング堆積中に用いられうる。
【００４５】
説明された実施の形態において、イオン化された物理蒸気堆積(ｉＰＶＤ)装置１０における、環状の円錐スパッタリングターゲット２５は、増強され、その浸食プロファイルは、断面矩形状の３列の環状の磁石３４ａ、３４ｂ、３４ｃと、環状のヨーク３４ｄとからなる、環状の磁石パック３４によって制御される。この磁石およびヨークは、円状に形成され、ターゲット表面に平行な磁場を発生するように方向付けられ、ターゲットと背面との境界３４ｆに近接した環状のターゲット２５の中心線でヌルＢポイント（ゼロ磁場ポイント）３５ｅを有している。
【００４６】
この配置を用いると、ターゲット２５からの金属蒸気流は、典型的なスパッタリング圧力よりも高い、すなわち、約３０ｍＴｏｒｒよりも大きい、アルゴン圧力で熱運動化（サーマライズ）される。通常、この圧力は、アルゴンガスのための１００ｍＴｏｒｒ未満であるが、ある用途および材料に対しては、例えば、１３０ｍＴｏｒｒ又は１７５ｍＴｏｒｒ、等のように大きくなる。ターゲット２５および基板ホルダー２２の共通の軸線上にある、ＩＣＰ供給源１５は、処理チャンバ３０の中心領域及びウエハ２１の上部における金属の高効率のイオン化を順に供給する高密度プラズマを提供する。金属イオンはウエハ表面に向かって拡散し、ウエハ表面でのプラズマシース内のバイアス電圧によって(すなわち、プラズマ電位とウエハ電位間の電位差によって)加速される。高密度プラズマは、１０１２ｅｃｍ３、１０１３ｅｃｍ３、またはより大きい値であってもよい。 
【００４７】
シーケンシャルな堆積−エッチングの手続きにおいて、プロセスのエッチング部分は、ターゲットスパッタリングを止めて、典型的には１０ｍＴｏｒｒより下の圧力といった、前記プロセスの堆積部分とは異なる状態を必要とする。磁石パック３４によって生じる磁場の相互作用は、堆積プロセスを促進するために磁石パックが適所に位置しているときに、ウエハ表面に亘ってエッチング均一性及び様々な被覆率を典型的に減少させる。マグネトロンの磁石は、エッチングプロセスのために必要でないし、それと不利に相互作用するおそれがある。
【００４８】
エッチング段階中のプラズマから磁石パックをそのまま取り外すことで、磁場とエッチングプロセスの間での相互作用を著しく減少、又は、除去することができ、そして、エッチングおよび堆積均一性の少なくとも部分的な増加を提供できる。しかしながら、本発明によれば、プラズマ環境の一部だけ、例えば、方位角２５％から７５％だけ、磁場を除去し、ターゲット表面に亘って磁場エンベロープ周囲又はさもなければターゲット表面に亘って掃引を提供することは、均一な堆積プロセス及びエッチングプロセスのための、そして、良好で均一な外形の被覆における直接結果を有する、高められた金属のイオン化のための、より多くの利点そして利益を発生させる。
【００４９】
装置１０は、図２で概略的に示されている磁石パックの動作制御部８０を備えている。これは、上述したように、イオン化されたＰＶＤ供給源２０に統合されている、有効な磁石パック３４の構成を有する高度の磁石パックのアセンブリ９０を含んでいる。この磁石パックのアセンブリ９０は、各々円環の４５°の間隔の８つのセクションとして示されているように、分離した円周状のセクション９２で構成されている。個々のアクチュエータ９１は、それぞれセクション９２を独立して移動させるために提供される。アクチュエータ９１は、アクチュエータ状態読取ユニット８３へのフィードバック制御８２を有するアクチュエータ位置コントローラ８１によって制御される。アクチュエータ移動コントローラ８１およびセンサー状態ユニット８３は、メモリ８７に格納されるレシピに従ってＣＰＵ８６によって指示されるプロセスパラメータおよびハードウェアコントローラおよびインターフェースユニット８５を通して制御される。
【００５０】
図３及び図３Ａは、軸外の磁場エンベロープを形成するように構成されている、図２の磁石パックアセンブリ９０の一実施の形態における、環状の磁石パック１００を示す。環状の磁石パック１００は、合計で６つから８つの（図には８つを示す）、独立したセクタ１０１に、分割されている。各セクタ１０１は、ターゲット２５の裏側との角度１０５に、すなわち、例えば５０°以上の角度１０５に、土台の軸線１０４周りで、回ることができる。磁石パックのセクタ１０１のいくつかは、本来の堆積位置に保持されていてもよい。例えば、位置１０１ａで示される２つのセクタは、ターゲット２５と合致しているが、ターゲット２５の表面から後退するような位置１０１ｂで示された６つのセクタのように、他のものはターゲットの後面から離されて回転される。個々の磁石パックのセクタ１０１は、ハウジング１０３に対してセクタ１０１を動かすことのできる例えば空気又は電気活性を使用しうる、好適なアクチュエータ１０２を備えている。このアクチュエータ１０２は、図３において象徴的にのみ表される。適切なアクチュエータ１０２は、多くの任意の供給元から選択される、多くの利用可能な工業製品の何れかであってもよい。アクチュエータ１０２は、スパッタリング堆積に対して提供される本来の磁場の略１０パーセントまでターゲット表面で磁場を減少させる位置に磁石パックのセクタ１０１を移動するために十分な、例えば１００ｍｍまでといった、適切なストロークを有するべきである。安全および制御の目的で、アクチュエータ１０２は、例えば、(磁石パックの影響からの磁気保護を必要とする)磁気リードスイッチ、または、固体スイッチ又は誘導近接スイッチといった位置センサーを備えていてもよい。これらのスイッチは全て、十分な自動操作可能であることが好ましい。そのようなアクチュエータ１０２の詳しい適用は、当技術分野で働いているシステムエンジニアには公知である。 
【００５１】
プラズマと相互作用しているチャンバ３０内側で生じる磁場は、図４Ａ−図４Ｅと、図５Ａ−図５Ｅのそれぞれに対応する３Ｄプロットで説明されるような、セクタ１０１の動きを変える方位角分布強度を有している。個々の磁石のセクタ１０１をターゲット２５から離すように移動することで、磁石パック２４が発生するように設計されている最大閉じ込め度の０％から１００％にターゲット表面でのプラズマ閉じ込めを変化させることができる。図４Ａ及び図５Ａは、１００％の最大プラズマ閉じ込め度を発生する、ターゲット２５に近接した適所１０１ａの全てのセクタ１０１を有する、磁場強度及びパターン１１２を示す。図４Ｂ及び図５Ｂは、７５％の最大プラズマ閉じ込め度を発生する、ターゲット２５に近接した適所１０１ａの６つのセクタ１０１を有し、ターゲット２５から離れて回転される上昇位置１０１ｂに２つのセクタ１０１を有する、磁場強度及びパターン１１２を示す。図４Ｃ及び図５Ｃは、５０％の最大プラズマ閉じ込め度を発生する、ターゲット２５に近接した適所１０１ａの４つのセクタ１０１を有し、ターゲット２５から離れて回転される上昇位置１０１ｂに４つのセクタ１０１を有する、磁場強度及びパターン１１２を示す。図４Ｄ及び図５Ｄは、２５％の最大プラズマ閉じ込め度を発生する、ターゲット２５に近接した適所１０１ａの２つのセクタ１０１を有し、ターゲット２５から離れて回転される上昇位置１０１ｂに６つのセクタ１０１を有する、磁場強度及びパターン１１２を示す。図４Ｅ及び図５Ｅは、０％の最大プラズマ閉じ込め度を発生する、ターゲット２５から離れて回転される上昇位置１０１ｂに全ての８つのセクタ１０１を有する、磁場強度及びパターン１１２を示す。
【００５２】
例えば、図６Ａの固体カーブ１２０は、待避された６つのセグメント１０１と磁石パック３４の９０度の部分によって形成されるターゲット表面で２５％の閉じ込め度である磁場エンベロープを示す(ＦＷＨＡ＝９５°)。２つの曲線は、セクタのための２本の運動経路を表すデータを示す。この構成によって作り出される磁場エンベロープは、ターゲット２５からの適度なスパッタリング率を提供し、ターゲット表面で高い利用の浸食プロファイルを維持し、そしてプラズマの放射状の拡散を減らす。但し、図４Ｃおよび図４Ｄで見られるように、２５−５０％間のプラズマ閉じ込めのための磁場の軸線の非対称は、低い又はゼロ磁場の方向に容易に拡散するようなプラズマに対する状態を発生させて、それにより、図５Ｃおよび図５Ｄで示されているように、軸外にピークを有するプラズマ分布プロファイルを発生する。絶えずセクタの位置を変えることによって異なるセクタが位置１０１ａおよび１０１ｂを占めるように、図６Ｂによって表される、ターゲット表面の周りを移動する効果的な移動の磁場エンベロープが生成される。磁場運動の全体周期において、すべてのターゲット表面は均一に浸食されることになる。ウエハ上に堆積したコーティングの累積厚さは、ウエハに亘ってより高い均等性を示すであろう。 
【００５３】
図６Ｃのヒストグラムは、磁気エンベロープの掃引を伴って、従来技術に対して約１６．１％から約５．１％の堆積プロセス中における最大から最小の均一性の増大を示す実験データである。エッチングプロセスでは、前記データは、掃引する磁気エンベロープとともに、従来技術に対して、２６％から１２．９％への均等性の増加を示している。これは、堆積に対して約８．７％およびエッチングに対して１４．８％の均一性を生じる、磁石パックを全て取除いたものよりも良い均一性である。一方、磁場を動かさずに図４Ｄの構成の磁石パックを用いると、堆積に対して約２６．２％及びエッチングに対して２２．６％を生じる。
【００５４】
移動可能な磁石のセグメントのアプローチにおけるさらなる利点は、スパッタリングのための広汎な熱負荷が、ターゲット表面の約２５か５０％だけといった、ターゲット表面の部分だけに一度に起こるということである。熱負荷の減少によって、より熱さの低減されたターゲットが提供され、ターゲット表面で同じ出力密度を達成するために必要なＤＣ電力が低減される。 
【００５５】
磁石パックを８つ以上のより小さいセクションに分けて、磁石の動きによる結果として生じるエッチングまたは堆積効果を統合することによって、均一性の顕著な増加を与えるべきではない。むしろ、均等性の増加は、以下の要因によるものでありうる。
１．軸外のプラズマ分布は、プラズマが閉じ込められる領域の磁石パックの側面での拡散を減らし、プラズマの磁気閉じ込め無しに側面上に制約されない。各セクタの非比例のプラズマ損失は、軸外プラズマ分布を発生させる。 
２．１００％のプラズマ閉じ込めを形成するように構成された環状の磁石パックは、ターゲット表面で、ＥｘＢ領域におけるドリフトによって、方位角電流を発生させる。マグネトロントラックからのプラズマ電流のリークは、衝突によってのみ生じる。部分的なプラズマ閉じ込めのみを生じる磁石パックは、Ｂθの値がターゲット表面で殆どゼロである環状の磁石パックが存在していなかった、全磁場の５０％までの方位角成分Ｂθを有する磁場を、発生させる(図６Ｄ参照)。この領域のために、活動的なマグネトロントラックからのプラズマ電流のリークは、ローカルプラズマ密度を増加する非拘束のプラズマ中に生じる。 
３．図４Ｂ−図Ｄのように、部分的な閉じ込めを特に作り出す、磁石パック１００における特定の構成で、プラズマ中にスパッタリングされる金属の量は、プラズマの閉じ込めのパーセントに比例している。このような場合、不変の状態(同一のＩＣＰ出力、圧力およびＤＣターゲット出力)で作動することで、より大きな割合の金属のイオン化が達成される。強くイオン化されたプラズマは、軸外に形成される。これは、中心−端部位置に対するより均一な作成プロセス性能でウエハ端部での形状の被覆率に肯定的に影響を与える。
さらなる利点は、インサイチュな堆積−エッチングプロセス又はＮＮＤプロセスにおける移動分野の概念を用いるときに、現われる。ウエハの様々な部分は、堆積／エッチングシーケンスの可変的な比率で直ちに露光される。閉じ込めパーセント比率および磁石パックの構成は、オペレータで利用可能なプロセス制御変数に加えられる。
【００５６】
図７Ａで示される別の実施の形態２００は、個々の磁石パックのセクタ１０１の直線運動のみを利用しており、製造がより簡単化されて、よりコンパクトなアセンブリを提供しうる。リニアアクチュエータ２０１は、磁石パックのセクタ１０１の運動を提供するために使用されてもよく、このアクチュエータ２０１は、磁石パックのアセンブリ具体例２００におけるヨーク（図１Ａの３４Ｄ参照）に連結されている、線形のロッド２０２上に支持されてもよい。アクチュエータ１２１は、１００ｍｍ以内のストロークを容易に供給し、この距離は、本来の最大強度の１０％より下にターゲット表面での磁場を抑制するのに十分である。アクチュエータ２０１のボディは、堅牢なフランジ(図示せず)上で支持されてもよく、または、チャンバボディ上で直接支持されてもよい。安全性及び管理目的のために、アクチュエータは、磁気リードスイッチ、固体スイッチ、又は、誘導近接スイッチのような、位置センサーを備えている。ターゲット２５の背面には、ターゲットに対する冷却チャネルを設けてもよい。上述された第１及び第２の実施の形態における利点は、制御プログラムによってインサイチュで変更することができ、又は、非均一性の別の原因(例えば、ガス流のスキュー、コイル不調和など)を補うために、１サイクル内でコントロールすることができる、柔軟な閉じ込めパーセンテージを提供するということです。他の機械的及びパッケージングにおける利点は、ターゲットに対する任意の接続(例えば水冷残部、ＤＣ電源接続、センサーなど)も、磁石パックのセクタの運動への障害とはならず、磁場エンベロープの有効な回転あるいはさもなければ掃引又は移動が達成しうる、ということである。第２実施の形態における２５パーセントのプラズマ閉じ込めの磁場エンベロープは、図６Ａの曲線２２０で示される。
【００５７】
図７Ｂに示されるように、第３の実施の形態３００は、実施の形態１００および２００中の、ターゲット２５から引き離される磁石パックのセクタ１０１ｂをすべて取り除いている。代わりに、プラズマ閉じ込め位置にあるセクタ１０１ａのみが備えられ、そして、これらは回転可能なリング３０１に固定されている。図４Ｄの構成と合わせて、２５〜５０パーセントのプラズマ閉じ込めを形成するように構成された２つのセクタ１０１ａが示されている。リング３０２は、磁石パックスペース内に搭載され、磁石パック３００を回転させるために電気的なモータ３０４によって駆動されるウォームギア３０３に接続されてもよい。この場合、ターゲットへのすべての接続(例えば水冷残部、ＤＣ電源接続、センサーなど)は、磁石パックの回転に干渉しないように設計されている。実施の形態３００の利点は、ターゲット表面で動いている磁場エンベロープを形成するための制御が容易で、非常にコンパクトであることである。
【００５８】
第４の実施の形態４００は、図７Ｃで示されるように、例えば揺動しているような特定の方法で運動する、フルサイズの磁石パックの環状磁石３４を使用する。この運動の特徴は、図８Ａ−Ｃにおける実例から容易に理解される。これは、その中心に垂直に装着されたバー４２１を備えたディスク４２０(図８Ａ)としてアセンブリ４００の磁石３４を表わすことにより実証される。ディスク４２０は、図８Ｂで示される位置へ傾けられるように、例えば１５〜２０度の角度４２２に、バー４２１が新しい方向に向けられてもよい。その後、バー４２１の先端は、図８Ｃで示されるように、垂直軸４２３の周りで回転され、環状の磁石３４（ディスク４２０）を揺らして、ディスク４２０のリム４２４上の一点をターゲットから遠ざけるとともに、リム上の対角反対側の点では、ターゲットに近接した状態を保持する。
【００５９】
フルサイズの環状の磁石パックにこの種の運動を適用することで、仮想の接触点４２５の回転によってターゲット表面での磁場エンベロープの移動、および、ターゲットから離されている対角反対側の点４２４が、観察されうる。図１Ａで示されたような、同じ磁石パックの構成を使用する磁場エンベロープは、図９で示されている。ＦＷＨＡは、２０°および１５°のそれぞれの傾斜角に対して、１１５°から１４０°である。実際の具体化は、図７Ｃで示される実施の形態４００である。ジャイロスコープ運動とも称されうる、この運動を発生させるためのいくつかの方法がある。１つの好適な構成が示されている。磁石のヨーク３４ｄのプロファイルは、磁石パックが傾けられた位置にある場合に、ターゲット表面を有する磁石の一致を促進するために、図１Ａで示されるものよりも、浅くなっている。例えば、図１Ａの断面は、磁石パックの平面が傾斜角で傾斜しているときに、ターゲットに近接している磁石アセンブリの部分に対するターゲットのそれに比べて、維持されうる。他の配置は、機械的なモデリングで達成しうる。
【００６０】
磁石を移動させるために、３つ又は４つのアクチュエータ４２６が、使用されうる(他の数でも可能であるが、制御がより難しくなりうる)。各々のアクチュエータ４２６は、モータ４２８、ウォームギア４２７、および、カップリング４２９を含む。アクチュエータ４２６は、ウォームギア４２７によって、磁石パック３４に装着され、各々が垂直方向における直線運動を提供する。ウォームギア４２７は、可撓性のボールカップリング４２９を介して装着されたモータ４２８によって駆動され、そして位相後退で駆動される。他の運動アルゴリズムは、特別のプロセスのためのより複雑な運動を発生するために、開発されてもよい。磁場エンベロープの振幅および回転速度は、ウォームギア４２７のストローク、モータ４２８の速度および個々のモータ４２８間の位相によって決定される。
【００６１】
ターゲットへの任意の接続(例えば水冷残部、ＤＣ電源接続、センサーなど)は、磁石パックのセクタの運動への障害となるべきではない。磁石パックにおける開口部に対する、さらなる耐性および断面積の増大は、そのような接続に対する干渉を回避するのに望ましいであろう。しかしながら、有効な回転磁場エンベロープは、この方法で達成することができる。
【００６２】
第５の実施の形態は、図７Ｄで示される。同図には、上述したような磁石アセンブリ３４を有する磁石パック５００を示している。実施の形態５００は、上述された実施の形態４００のものと類似の運動を発生させるためのメカニズムを備えている。この実施の形態は、その具体化が技術的に単純で、信頼性があり、安価である。実施の形態５００では、磁石パック３４のジャイロスコープ運動が発生される。磁石パック３４は、ヨーク３４ｄが略１６インチの外部直径を有している場合、略１−２インチの距離でターゲット２５の後ろでヨーク３４ｄが支持されるメカニズムを備える。この位置では、ターゲット２５に対するヨーク３４ｄの角度５０５を、ヨークとターゲットとのセンターライン５０６近くで約１５度から約３０度まで、傾斜させることが可能である。ヨーク３４ｄは、対角線上に整列された軸５０７および５０８に装着されてもよい。軸５０８は、例えばステッピングモータの運動アクチュエータ５１０に装着されてもよい。軸５０８の位置は、ジャイロスコープリング５１５に装着されうる、ベアリング５１２によって固定されてもよい。磁石パック３４が傾斜位置にある場合には、ターゲット表面で一致することを可能にするために、ヨーク３４ｄのプロファイルは、図１Ａのものよりも縮小されてもよい。
【００６３】
さらに２つの対角線上に整列された軸５１７および５１８が提供されてもよく、これらは、ジャイロスコープリング５１５に固定されてもよい。軸５１７の位置は、チャンバ壁対して固定されるベースプレート又はハウジング(図示せず)に装着される、ベアリング５１９によって固定されてもよい。軸５１８は、モジュールベースプレートに固着されて、回転運動アクチュエータおよびモータ５２０に装着される。
【００６４】
アクチュエータ５２０の作動によって、軸５１７および５１８の軸心周りで磁石パック３４の運動が供給される一方、アクチュエータ５２０の作動によって、軸５０７および５０８の軸心周りの磁石パック３４の運動が供給される。アクチュエータ５１０および５２０によって発生された運動のコンビネーションは、ターゲット２５の表面の周りでの、磁石パック３４のジャイロスコープ運動、および、センターライン５０６に関する掃引磁場エンベロープをもたらす。スプリング５３１−５３４は、アクチュエータ５１０および５２０が重力又は他の力を克服するのを助けるために提供されてもよい。スプリング５３１−５３４は、例えば、チャンバ壁又は装置のハウジング(図示せず)、および、磁石パックのヨーク３４ｄの間で圧縮されてもよい。
【００６５】
概して、アクチュエータ５１０および５２０は、他方に対する一方の位相後退で駆動される。これは、磁石パック３４がターゲット平面と平行な平面中でバランスした位置にあるときに初期位置から出発して、そして、この位置でプロセスを開始するときに、例えば、アクチュエータ５１０、５２０のうちの１つを他方に対して９０°進めることにより、達成される。他のアルゴリズムは、特別のプロセスのためのより複雑な運動を作成するために開発されてもよい。磁場エンベロープの振幅および回転速度は、個々のモータ間のモータ速度および位相によって決定される。単位プロセス段階当たりの複数の回転数によって、高い回転速度が通常必要でないときに、均一性の保証を支援する。
【００６６】
水冷残部、ＤＣ電源接続、センサーといった、ターゲット３５への接続は、この実施の形態を備えた磁石パック３４の運動を妨げない。磁石パックヨーク３４ｄの開口部に対する、さらなる耐性および増加した断面積は、そのような接続に対する干渉を回避することを支援するが、しかしながら、今までどおり有効な掃引磁場エンベロープを達成することができる。電気的に駆動されるアクチュエータ５１０、５２０を備えた磁石パックアセンブリ５００は、装置のコントローラネットワークへ容易に統合することができる(図２参照)。
上述した実施の形態を使用すると、インサイチュな堆積−エッチングプロセス又はＮＮＤ(正味の堆積物の無い)プロセスにおいて、利点が現われる。このようなプロセスでは、ウエハの様々な部分は、堆積／エッチングシーケンスの変動比率に瞬間的に晒される。プラズマ閉じ込めパーセンテージ、又は、いわゆる“負荷サイクル”の比率、そして、磁石パックの構成は、オペレータに利用可能なプロセス制御パラメータを増大する。
【００６７】
当業者は、発明の原理から離れずに、上述された実施の形態に、削除、追加および修正を行うことができることを認識するであろう。従って、特許請求の範囲が添付されている。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、本発明の原理により使用するためのｉＰＶＤ装置を示す断面図である。
【図１Ａ】図１Ａは、図１における丸囲みのマグネトロン磁石パックにおける拡大断面図である。
【図２】図２は、図１の装置の実施の形態のハードウエア及び処理制御の概略ブロック線図である。
【図３】図３は、本発明における一実施の形態によるチャンバの回転磁石周縁内部を提供するように構成された、図１Ａの環状の磁石パックの、部分的に切り欠いた分解斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図３における磁石パックのさらなる分解図である。
【図４Ａ】図４Ａは、８つの個別のセグメントブロックを有する図３における磁石パックの磁場の周縁プロファイル線図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、８つの個別のセグメントブロックを有する図３における磁石パックの磁場の周縁プロファイル線図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、８つの個別のセグメントブロックを有する図３における磁石パックの磁場の周縁プロファイル線図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、８つの個別のセグメントブロックを有する図３における磁石パックの磁場の周縁プロファイル線図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、８つの個別のセグメントブロックを有する図３における磁石パックの磁場の周縁プロファイル線図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図４Ａの各々の位置における磁石パックを有する環状ターゲット表面での平均磁場の方位角分布を表す３次元グラフである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図４Ｂの各々の位置における磁石パックを有する環状ターゲット表面での平均磁場の方位角分布を表す３次元グラフである。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図４Ｃの各々の位置における磁石パックを有する環状ターゲット表面での平均磁場の方位角分布を表す３次元グラフである。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図４Ｄの各々の位置における磁石パックを有する環状ターゲット表面での平均磁場の方位角分布を表す３次元グラフである。
【図５Ｅ】図５Ｅは、図４Ｅの各々の位置における磁石パックを有する環状ターゲット表面での平均磁場の方位角分布を表す３次元グラフである。
【図６Ａ】図６Ａは、図４Ａに示される位置での磁石パックを有する環状ターゲット表面での平均磁場を示すグラフである。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ｂと同様に、方位角分布をターゲット周りに環状に掃引することで生成される平均磁場を示すグラフである。
【図６Ｃ】図６Ｃは、静的で利用度の高い磁石パック、磁石パック無しのもの、前記静的な磁石パックの１／４セクション（図４Ｄ）、及び、図４Ｄにおける磁石パックの１／４セクションの３６０°回転を含む、異なる構成での磁石パックを有する３００ｎｍウエハのＣｕ堆積及びエッチングの不均一性を示す棒グラフである。
【図６Ｄ】図６Ｄは、円錐形のターゲット表面での異なる半径での図４Ｄの位置における環状の磁石パックで発生された磁場における測定された方位角成分のグラフである。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明における第２の実施の形態によるチャンバの内側に、回転する磁場の周縁部を提供するように構成された、図１Ａにおける区画された環状の磁石パックの斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａと同様の、本発明における第３の実施の形態によるチャンバの内側に、回転する磁場の周縁部を提供するように構成された、図１Ａにおける区画された環状の磁石パックの、斜視図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ａ−図７Ｂと同様の、本発明における第４の実施の形態によるチャンバの内側に、回転する磁場の周縁部を提供するように構成された、図１Ａにおける区画された環状の磁石パックの、斜視図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、図７Ａ−図７Ｃと同様の、本発明における第５の実施の形態によるチャンバの内側に、回転する磁場の周縁部を提供するように構成された、図１Ａにおける区画された環状の磁石パックの、斜視図である。
【図８Ａ】図８Ａは、磁石パックのジャイロ運動を示す（簡単化のためにディスクとして示している）シーケンシャル図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、磁石パックのジャイロ運動を示す（簡単化のためにディスクとして示している）シーケンシャル図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、磁石パックのジャイロ運動を示す（簡単化のためにディスクとして示している）シーケンシャル図である。
【図９】図９は、図８Ａ−図８Ｃの運動を行う磁石パックを有する、環状ターゲットの表面での平均磁場を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６９】
１０  ｉＰＶＤ装置
１５  ＩＣＰ供給源
２０  材料供給源
２１  ウエハ
２２  静電チャック（ウエハテーブル）
２４、２７  電力供給源
２５  スパッタリングターゲット
２６  アンテナ
２８  ＲＦバイアス発電機
３０  チャンバ
３１  窓
３４、１００  磁石パック
３７  磁石制御部
８０  動作制御部
８１  コントローラ
８３  センサー状態ユニット
８５  インターフェースユニット
８６  ＣＰＵ
８７  メモリ
９０  アセンブリ
９１、１０２、２０１、４２６、５１０、５２０  アクチュエータ
９２  セクション
１０１  セクタ
１０３  ハウジング
３０４、４２８  モータ
【図１】
2008503898.tif 000003
【図１Ａ】
2008503898.tif 000004
【図２】
2008503898.tif 000005
【図３】
2008503898.tif 000006
【図３Ａ】
2008503898.tif 000007
【図４Ａ】
2008503898.tif 000008
【図４Ｂ】
2008503898.tif 000009
【図４Ｃ】
2008503898.tif 000010
【図４Ｄ】
2008503898.tif 000011
【図４Ｅ】
2008503898.tif 000012
【図５Ａ】
2008503898.tif 000013
【図５Ｂ】
2008503898.tif 000014
【図５Ｃ】
2008503898.tif 000015
【図５Ｄ】
2008503898.tif 000016
【図５Ｅ】
2008503898.tif 000017
【図６Ａ】
2008503898.tif 000018
【図６Ｂ】
2008503898.tif 000019
【図６Ｃ】
2008503898.tif 000020
【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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