[发明专利]片状等离子体成膜装置

说明书

技术领域

本发明涉及片状等离子体成膜装置，更详细地说，涉及利用片状等离子体中的带电粒子对靶进行轰击的真空溅射技术的改良。

背景技术

已知有使相同的磁极(例如N极)相对以使其发生强相斥磁场的永久磁体对夹着圆柱状等离子体，以此能够形成均匀而且高密度的片状等离子体的情况(参照专利文献1)。

又，将这样的片状等离子体导入靶与基板之间的成膜空间，以此在利用片状等离子体中的带电粒子(正离子)实现溅射，轰击出溅射靶的材料(溅射颗粒)后使该溅射颗粒通向片状等离子体使其电离，飞散、堆积在基板表面上这样的溅射技术已经研究出(参照专利文献2)。

专利文献1：特公平4-23400号公报

专利文献2：特开2005-179767号公报

发明内容

本发明的发明人等致力于如下所述的真空成膜技术的开发研究，即对应于半导体器件的细微化和高速化应用上述片状等离子体技术，以此在基板上的配线槽中形成已有技术难以达到的高质量的金属(例如铜)的配线膜的真空成膜技术的开发研究。

在这样的开发研究过程中，使片状等离子体跨越真空成膜室移动期间，作为其移动路径，原封不动使用例如上述专利文献2记载的片状等离子体技术的情况下，成膜颗粒(例如Cu溅射颗粒)堵塞基板上的配线槽的入口的问题变得明显了。

本发明是为了解决上述存在问题而作出的，其目的在于，提供一种片状等离子体成膜装置，该装置在采用片状等离子体技术时能够改善基板上的配线槽上形成的配线膜的膜特性。

本发明的发明人等锐意研究的结果，得出了如下所述的见解，即利用磁场使片状等离子体凸状偏倚，能够恰当解决上述存在问题。

如下所述的情况逐步达到了解，即例如，设想利用溅射在微细配线方式(pattern)的各配线槽形成铜配线的情况下使片状等离子体从其主面弯曲，利用片状等离子体中的带电粒子(正离子)轰击出的Cu颗粒，在所希望的方向上一致地到达配线槽，与上述专利文献2记载的片状等离子体技术相比，能够谋求改善铜颗粒堵塞配线槽的入口的情况，而且能够将铜颗粒恰当地埋入配线槽内部。

因此本发明的片状等离子体成膜装置，具备：利用放电相对于等离子体的输送方向的中心大致等密度分布的源等离子体而形成，能够将源等离子体向所述输送方向发射的等离子体枪、具有在所述输送方向上延伸的输送空间的片状等离子体变形室、同极相对，夹着所述输送空间配置的第1磁场发生手段对、具有与所述输送空间连通的成膜空间的成膜室、以及异极相对，夹着所述成膜空间配置的第2磁场发生手段对，所述源等离子体在通过所述输送空间移动的时候借助于所述第1磁场发生手段对的磁场沿着包含所述中心的主面片状扩展，所述片状等离子体在通过成膜空间移动的时候借助于所述第2磁场发生手段对的磁场从所述主面凸状偏倚。

如果采用这样的片状等离子体成膜装置，通过使片状等离子体依据其磁场从其主面凸状偏倚，谋求改善装置的成膜特性。例如在利用溅射在配线槽中堆积溅射颗粒时，改善溅射颗粒的方向性，发挥了将溅射颗粒恰当地埋入基板的配线槽中的效果以及对溅射颗粒堵塞配线槽的改善效果。

还有，在这里，也可以采用如下所述结构，即所述第2磁场发生手段对是一对电磁线圈，所述电磁线圈的线圈面的法线相对于所述主面倾斜。

这样做，能够根据电磁线圈的磁场，使片状等离子体适当地从其主面凸状偏倚。

在这里，也可以具备安装靶的靶支架、以及安装堆积利用所述片状等离子体轰击出来的所述靶的材料的基板的基板支架，所述靶和所述基板在所述片状等离子体的厚度方向上保持间隔而且夹着所述片状等离子体在所述成膜空间内相对配置，所述片状等离子体具有从所述主面向着靶在所述片状等离子体的厚度方向上突出的弯曲部。

如果使片状等离子体根据磁场弯曲，则可以期待能够达到将上述溅射颗粒恰当地埋入配线槽中的效果以及对堵塞配线槽的改善效果。

还有，也可以使所述片状等离子体以大致一定的曲率半径弯曲。而且在这种情况下，也可以所述电磁线圈的各线圈面的法线向所述靶一侧倾斜地与所述主面形成规定的倾斜角。

又可以所述片状等离子体的弯曲部具有从所述主面最大程度偏倚的顶上部，所述靶的表面形成时设定所述倾斜角的上限，以使靶的表面不曝露于位于所述顶上部的片状等离子体中的带电粒子下。

如果采用这样的结构，则能够避免片状等离子体与靶的接触(电路导通状态)于未然，能够对靶适当地施加偏压(负电压)，是适当的。