[go: up one dir, main page]

JP6824701B2 - Film formation method and film deposition equipment - Google Patents

Film formation method and film deposition equipment Download PDF

Info

Publication number
JP6824701B2
JP6824701B2 JP2016219438A JP2016219438A JP6824701B2 JP 6824701 B2 JP6824701 B2 JP 6824701B2 JP 2016219438 A JP2016219438 A JP 2016219438A JP 2016219438 A JP2016219438 A JP 2016219438A JP 6824701 B2 JP6824701 B2 JP 6824701B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
film
film forming
forming layer
trench
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016219438A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018076561A (en
Inventor
慶一郎 浅川
慶一郎 浅川
小風 豊
豊 小風
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
Priority to JP2016219438A priority Critical patent/JP6824701B2/en
Publication of JP2018076561A publication Critical patent/JP2018076561A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6824701B2 publication Critical patent/JP6824701B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

本発明は、成膜方法及び成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming method and a film forming apparatus.

近年の微細化プロセスの進展に伴い、基板に高アスペクト比のトレンチまたは孔(以下、トレンチ等)を形成し、このトレンチ等内にカバレッジが良好な層を成膜する技術が要求されている。このような状況の中、いわゆるマグネトロンスパッタリング装置においては、スパッタリングターゲットと被処理体の間に磁力線を発生させる磁気コイルを用いることで良好な被覆性が得られることが知られている(例えば、特許文献1参照)。 With the progress of the miniaturization process in recent years, there is a demand for a technique of forming a trench or a hole (hereinafter, a trench or the like) having a high aspect ratio in a substrate and forming a layer having good coverage in the trench or the like. Under such circumstances, it is known that in a so-called magnetron sputtering apparatus, good coverage can be obtained by using a magnetic coil that generates magnetic lines of force between the sputtering target and the object to be processed (for example, patent). Reference 1).

国際公開2011/007834号公報International Publication 2011/007834

しかし、このような技術においては、基板の面内における成膜層の厚さがより均一になり、さらに、基板の面内におけるトレンチ等における成膜層のカバレッジの状態がより均一になることが求められている。 However, in such a technique, the thickness of the film-forming layer in the plane of the substrate becomes more uniform, and the coverage of the film-forming layer in the trench or the like in the plane of the substrate becomes more uniform. It has been demanded.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、基板の面内における成膜層の厚さがより均一になり、さらに、基板の面内におけるトレンチ等における成膜層のカバレッジの状態がより均一になる成膜方法及び成膜装置を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to make the thickness of the film-forming layer more uniform in the plane of the substrate, and further to improve the coverage of the film-forming layer in a trench or the like in the plane of the substrate. It is an object of the present invention to provide a film forming method and a film forming apparatus which become uniform.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜方法は、真空槽内にトレンチ等が設けられた基板とターゲット材とを対向させ、前記ターゲット材をスパッタリングすることにより、前記トレンチ等内と、前記トレンチ等外の前記基板の表面とに成膜層が形成されることを含む。
前記基板の中心よりも前記基板の外周が強い磁場が磁気コイルによって発生させながら前記真空槽内にプラズマを発生させることにより、前記トレンチ等の底面及び前記トレンチ等外の前記基板の前記表面に形成された前記成膜層がエッチバックされる。
これにより、基板の面内における成膜層の厚さがより均一になり、さらに、基板の面内におけるトレンチ等における成膜層のカバレッジの状態がより均一になる。
In order to achieve the above object, in the film forming method according to one embodiment of the present invention, a substrate provided with a trench or the like in a vacuum chamber and a target material are opposed to each other, and the target material is sputtered to form the trench or the like. This includes forming a film-forming layer on the inside and on the surface of the substrate outside the trench or the like.
By generating plasma in the vacuum chamber while generating a magnetic field stronger on the outer periphery of the substrate than the center of the substrate by the magnetic coil, it is formed on the bottom surface of the trench and the surface of the substrate outside the trench and the like. The film-forming layer is etched back.
As a result, the thickness of the film-forming layer in the plane of the substrate becomes more uniform, and the coverage of the film-forming layer in the trench or the like in the plane of the substrate becomes more uniform.

上記の成膜方法において、前記成膜層は、前記基板の周りに配置された環状の導電体が前記基板を支持する支持台に電気的に接続された状態でエッチバックされてもよい。
これにより、成膜層がエッチバックされるときには基板の外周における電解集中が緩和されて、基板の面内における成膜層の厚さがより均一になり、さらに、基板の面内におけるトレンチ等における成膜層のカバレッジの状態がより均一になる。
In the above film forming method, the film forming layer may be etched back in a state where the annular conductors arranged around the substrate are electrically connected to the support base supporting the substrate.
As a result, when the film-forming layer is etched back, the electrolytic concentration on the outer periphery of the substrate is relaxed, the thickness of the film-forming layer in the surface of the substrate becomes more uniform, and further, in a trench or the like in the surface of the substrate. The coverage of the film layer becomes more uniform.

上記の成膜方法において、前記導電体は、前記基板よりも前記ターゲット材に向かって突出された状態で配置されてもよい。
これにより、成膜層がエッチバックされるときには基板の外周における電解集中がより緩和されて、基板の面内における成膜層の厚さがより均一になり、さらに、基板の面内におけるトレンチ等における成膜層のカバレッジの状態がより均一になる。
In the above-mentioned film forming method, the conductor may be arranged in a state of being projected from the substrate toward the target material.
As a result, when the film-forming layer is etched back, the concentration of electrolysis on the outer periphery of the substrate is further relaxed, the thickness of the film-forming layer in the surface of the substrate becomes more uniform, and a trench or the like in the surface of the substrate is further relaxed. The state of coverage of the film-forming layer in the above becomes more uniform.

上記の成膜方法において、前記ターゲット材は、VHF電源によって発生させたプラズマによりスパッタリングされてもよい。
これにより、高圧高密度プラズマによるスパッタ成膜が可能になり、基板の面内において、トレンチ等内における成膜層の厚さがより均一になる。
In the above film forming method, the target material may be sputtered by plasma generated by a VHF power source.
As a result, sputter film formation by high-pressure high-density plasma becomes possible, and the thickness of the film-forming layer in the trench or the like becomes more uniform in the surface of the substrate.

上記の成膜方法において、前記成膜層は、前記基板にバイアス電位が印加されながら前記基板に形成されてもよい。
これにより、高圧高密度プラズマ中のイオン成分の方向が基板に対してより垂直になり、基板の面内において、トレンチ等内における成膜層の厚さがより均一になる。
In the above film forming method, the film forming layer may be formed on the substrate while a bias potential is applied to the substrate.
As a result, the direction of the ionic component in the high-pressure high-density plasma becomes more perpendicular to the substrate, and the thickness of the film-forming layer in the trench or the like becomes more uniform in the plane of the substrate.

本発明の一形態に係る成膜方法は、真空槽と、支持台と、ターゲット材と、第1のプラズマ発生源と、第2のプラズマ発生源と、磁気コイルとを具備する。
前記真空槽は、減圧状態を維持することができる。
前記支持台は、前記真空槽内に設けられ、基板を支持することができる。
前記真空槽内に設けられ、前記支持台に対して対向して配置された前記ターゲット材と、
前記第1のプラズマ発生源は、前記ターゲット材をスパッタリングすることにより前記基板に成膜層を形成することができる。
前記第2のプラズマ発生源は、前記真空槽内にプラズマを発生させることにより、前記基板に形成された前記成膜層をエッチバックすることができる。
前記磁気コイルは、前記成膜層がエッチバックされているときに、前記基板の中心よりも前記基板の外周が強い磁場を発生させることができる。
これにより、基板の面内における成膜層の厚さがより均一になり、さらに、基板の面内におけるトレンチ等における成膜層のカバレッジの状態がより均一になる。
The film forming method according to one embodiment of the present invention includes a vacuum chamber, a support base, a target material, a first plasma generation source, a second plasma generation source, and a magnetic coil.
The vacuum chamber can maintain a reduced pressure state.
The support base is provided in the vacuum chamber and can support the substrate.
With the target material provided in the vacuum chamber and arranged to face the support base,
The first plasma generation source can form a film-forming layer on the substrate by sputtering the target material.
The second plasma generation source can etch back the film-forming layer formed on the substrate by generating plasma in the vacuum chamber.
The magnetic coil can generate a strong magnetic field at the outer periphery of the substrate than at the center of the substrate when the film-forming layer is etched back.
As a result, the thickness of the film-forming layer in the plane of the substrate becomes more uniform, and the coverage of the film-forming layer in the trench or the like in the plane of the substrate becomes more uniform.

上記の成膜装置において、前記基板から前記ターゲット材に向かう方向において、前記磁気コイルの長さは、前記基板と前記ターゲット材との間の距離以上でもよい。
これにより、真空槽内におけるプラズマが基板の中心から外周に向かってより広がり、エッチバック後における基板の面内における成膜層の厚さがより均一になる。
In the film forming apparatus, the length of the magnetic coil may be equal to or greater than the distance between the substrate and the target material in the direction from the substrate to the target material.
As a result, the plasma in the vacuum chamber spreads more from the center of the substrate toward the outer periphery, and the thickness of the film-forming layer in the plane of the substrate after etching back becomes more uniform.

上記の成膜装置は、環状の導電体と、ガード部材と、絶縁体と、リング部材とをさらに具備する。
前記環状の導電体は、前記基板の周りに配置され、前記支持台に電気的に接続されてもよい。
前記ガード部材は、前記支持台の周りに配置され、接地電位に接続されてもよい。
前記絶縁体は、前記ガード部材上に配置されてもよい。
前記リング部材は、前記導電体の周りに配置され、前記絶縁体上に配置されてもよい。
これにより、成膜層がエッチバックされるときには基板の外周における電解集中が緩和されて、基板の面内における成膜層の厚さがより均一になり、さらに、基板の面内におけるトレンチ等における成膜層のカバレッジの状態がより均一になる。
The film forming apparatus further includes an annular conductor, a guard member, an insulator, and a ring member.
The annular conductor may be arranged around the substrate and electrically connected to the support.
The guard member may be arranged around the support and connected to a ground potential.
The insulator may be arranged on the guard member.
The ring member may be arranged around the conductor and placed on the insulator.
As a result, when the film-forming layer is etched back, the electrolytic concentration on the outer periphery of the substrate is relaxed, the thickness of the film-forming layer in the surface of the substrate becomes more uniform, and further, in a trench or the like in the surface of the substrate. The coverage of the film layer becomes more uniform.

上記の成膜装置において、前記導電体は、前記基板よりも前記ターゲット材に向かって突出するように構成されてもよい。
これにより、成膜層がエッチバックされるときには基板の外周における電解集中がより緩和されて、基板の面内における成膜層の厚さがより均一になり、さらに、基板の面内におけるトレンチ等における成膜層のカバレッジの状態がより均一になる。
In the above-mentioned film forming apparatus, the conductor may be configured so as to protrude toward the target material from the substrate.
As a result, when the film-forming layer is etched back, the concentration of electrolysis on the outer periphery of the substrate is further relaxed, the thickness of the film-forming layer in the surface of the substrate becomes more uniform, and a trench or the like in the surface of the substrate is further relaxed. The state of coverage of the film-forming layer in the above becomes more uniform.

以上述べたように、本発明によれば、基板の面内における成膜層の厚さがより均一になり、さらに、基板の面内におけるトレンチ等における成膜層のカバレッジの状態がより均一になる。 As described above, according to the present invention, the thickness of the film-forming layer in the plane of the substrate becomes more uniform, and the coverage of the film-forming layer in the trench or the like in the plane of the substrate becomes more uniform. Become.

図Aは、本実施形態に係る成膜方法に適用される成膜装置の概略構成図である。図Bは、図Aの矢印Pで示す部分の概略構成図である。FIG. A is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus applied to the film forming method according to the present embodiment. FIG. B is a schematic configuration diagram of a portion indicated by an arrow P in FIG. A. 本実施形態に係る成膜方法の概略的なフロー図である。It is a schematic flow chart of the film formation method which concerns on this embodiment. 図Aは、比較例に係る成膜装置の概略構成図である。図Bは、図Aの矢印Pで示す部分の概略構成図である。FIG. A is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus according to a comparative example. FIG. B is a schematic configuration diagram of a portion indicated by an arrow P in FIG. A. 図Aは、比較例に係る成膜装置を用い、基板上にスパッタリングにより成膜層を形成した場合の基板面内における成膜層の厚さ分布を示す概略グラフ図である。図Bは、比較例に係る成膜装置を用い、成膜層にエッチバックを行った後の基板面内における成膜層の厚さ分布を示す概略グラフ図である。FIG. A is a schematic graph showing the thickness distribution of the film-forming layer in the substrate surface when the film-forming layer is formed on the substrate by sputtering using the film-forming apparatus according to the comparative example. FIG. B is a schematic graph showing the thickness distribution of the film-forming layer in the substrate surface after etching back the film-forming layer using the film-forming apparatus according to the comparative example. 図Aは、比較例に係る成膜装置を用いて成膜層にエッチバックを施しているときの真空槽内に形成されるプラズマを示す概略構成図である。図Bは、比較例に係る成膜装置を用いて成膜層にエッチバックを施しているときの基板外周における電界集中の様子を示す概略構成図である。FIG. A is a schematic configuration diagram showing plasma formed in a vacuum chamber when the film forming layer is etched back by using the film forming apparatus according to a comparative example. FIG. B is a schematic configuration diagram showing a state of electric field concentration on the outer periphery of the substrate when the film forming layer is etched back by using the film forming apparatus according to the comparative example. 図Aは、比較例に係る成膜装置を用いてエッチバックを行う前とエッチバックを行った後において、基板中心のトレンチ内における成膜層を示す概略構成図である。図Bは、比較例に係る成膜装置を用いてエッチバックを行う前とエッチバックを行った後において、基板外周のトレンチ内における成膜層を示す概略構成図である。FIG. A is a schematic configuration diagram showing a film forming layer in a trench at the center of a substrate before and after etching back is performed using the film forming apparatus according to a comparative example. FIG. B is a schematic configuration diagram showing a film-forming layer in a trench on the outer periphery of a substrate before and after etching-back is performed using the film-forming apparatus according to a comparative example. 図Aは、本実施形態に係る成膜装置を用い、基板上にスパッタリングにより成膜層を形成した場合の基板面内における成膜層の厚さ分布を示す概略グラフ図である。図Bは、本実施形態に係る成膜装置を用い、成膜層にエッチバックを行った後の基板面内における成膜層の厚さ分布を示す概略グラフ図である。FIG. A is a schematic graph showing the thickness distribution of the film-forming layer in the substrate surface when the film-forming layer is formed on the substrate by sputtering using the film-forming apparatus according to the present embodiment. FIG. B is a schematic graph showing the thickness distribution of the film-forming layer in the substrate surface after etching back the film-forming layer using the film-forming apparatus according to the present embodiment. 図Aは、本実施形態に係る成膜装置の磁気コイルに電流を通電させた場合の真空槽内における磁場の様子を示す概略構成図である。図Bは、磁気コイルに電流を通電させた場合のプラズマ形成空間のZ軸方向における磁場の強さの分布を示す概略グラフ図である。FIG. A is a schematic configuration diagram showing a state of a magnetic field in a vacuum chamber when a current is applied to the magnetic coil of the film forming apparatus according to the present embodiment. FIG. B is a schematic graph showing the distribution of the magnetic field strength in the Z-axis direction of the plasma forming space when a current is applied to the magnetic coil. 図Aは、本実施形態に係る成膜装置を用いて成膜層にエッチバックを施しているときの真空槽内に形成されるプラズマを示す概略構成図である。図Bは、本実施形態に係る成膜装置を用いて成膜層にエッチバックを施しているときの基板外周における電界集中の様子を示す概略構成図である。FIG. A is a schematic configuration diagram showing plasma formed in a vacuum chamber when the film forming layer is etched back by using the film forming apparatus according to the present embodiment. FIG. B is a schematic configuration diagram showing a state of electric field concentration on the outer periphery of the substrate when the film forming layer is etched back by using the film forming apparatus according to the present embodiment. 図Aは、本実施形態に係る成膜装置を用いてエッチバックを行う前とエッチバックを行った後において、基板中心のトレンチ内における成膜層を示す概略構成図である。図Bは、本実施形態に係る成膜装置を用いてエッチバックを行う前とエッチバックを行った後において、基板外周のトレンチ内における成膜層を示す概略構成図である。FIG. A is a schematic configuration diagram showing a film-forming layer in a trench at the center of a substrate before and after etching-back is performed using the film-forming apparatus according to the present embodiment. FIG. B is a schematic configuration diagram showing a film-forming layer in a trench on the outer periphery of a substrate before and after etching-back is performed using the film-forming apparatus according to the present embodiment. 本実施形態に係る成膜装置の変形例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the modification of the film forming apparatus which concerns on this embodiment.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、XYZ軸座標が導入される場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. XYZ axis coordinates may be introduced in each drawing.

[成膜装置]
図1Aは、本実施形態に係る成膜方法に適用される成膜装置の概略構成図である。図1Bは、図1Aの矢印Pで示す部分の概略構成図である。
[Film formation device]
FIG. 1A is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus applied to the film forming method according to the present embodiment. FIG. 1B is a schematic configuration diagram of a portion indicated by an arrow P in FIG. 1A.

図1Aに示す成膜装置1は、真空槽10と、支持台20と、ターゲット材30と、ホルダ(バッキングプレート)31と、プラズマ発生源(第1のプラズマ発生源)40と、プラズマ発生源(第2のプラズマ発生源)50と、磁気コイル60とを具備する。さらに、成膜装置1は、導電体70と、ガード部材80と、リング部材90と、絶縁体91と、を具備する。 The film forming apparatus 1 shown in FIG. 1A includes a vacuum chamber 10, a support base 20, a target material 30, a holder (backing plate) 31, a plasma generation source (first plasma generation source) 40, and a plasma generation source. A (second plasma generation source) 50 and a magnetic coil 60 are provided. Further, the film forming apparatus 1 includes a conductor 70, a guard member 80, a ring member 90, and an insulator 91.

真空槽10は、減圧状態を維持可能な容器である。真空槽10には、例えば、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプ(不図示)が接続されている。この真空ポンプによって真空槽10内の雰囲気が所定の圧力に維持される。真空槽10の側壁10wには、ガス供給源15が設置されている。ガス供給源15は、真空槽10内にプラズマ放電用のガスを供給する。このガスは、例えば、不活性ガス(Ar、Ne、He等)である。また、ガス供給源15には、ガス流量を調整するガス流量計が設置されてもよい。また、真空槽10には、真空槽10内の圧力を計測する圧力計が設置されてもよい。 The vacuum chamber 10 is a container capable of maintaining a reduced pressure state. A vacuum pump (not shown) such as a turbo molecular pump is connected to the vacuum tank 10. The atmosphere in the vacuum chamber 10 is maintained at a predetermined pressure by this vacuum pump. A gas supply source 15 is installed on the side wall 10w of the vacuum chamber 10. The gas supply source 15 supplies a gas for plasma discharge into the vacuum chamber 10. This gas is, for example, an inert gas (Ar, Ne, He, etc.). Further, a gas flow meter for adjusting the gas flow rate may be installed in the gas supply source 15. Further, the vacuum chamber 10 may be provided with a pressure gauge for measuring the pressure in the vacuum chamber 10.

支持台20は、真空槽10内に設置されている。処理対象の基板S1は、支持台20によって支持される。支持台20は、例えば、金属を含む構成を有する。支持台20において、基板S1が載置される載置面20aは、導電体でもよく、絶縁体でもよい。例えば、支持台20において、載置面20aには、静電チャックが設置されてもよい。また、支持台20には、導電体70を支持する別の載置面20bが設けられている。載置面20bは、環状であり、載置面20aの周りに設けられている。載置面20bは、載置面20aより低い位置に設けられている。基板S1の外周は、載置面20bにまで突出している。また、支持台20には、基板S1を所定温度に冷却または加熱する温度調節機構が内蔵されてもよい。 The support base 20 is installed in the vacuum chamber 10. The substrate S1 to be processed is supported by the support base 20. The support base 20 has a structure including, for example, a metal. In the support base 20, the mounting surface 20a on which the substrate S1 is mounted may be a conductor or an insulator. For example, in the support base 20, an electrostatic chuck may be installed on the mounting surface 20a. Further, the support base 20 is provided with another mounting surface 20b that supports the conductor 70. The mounting surface 20b is annular and is provided around the mounting surface 20a. The mounting surface 20b is provided at a position lower than the mounting surface 20a. The outer circumference of the substrate S1 projects to the mounting surface 20b. Further, the support base 20 may have a built-in temperature control mechanism for cooling or heating the substrate S1 to a predetermined temperature.

基板S1は、例えば、半導体基板、絶縁基板、金属基板等のいずれかである。半導体基板は、シリコンウェーハ、絶縁膜が表面に形成されたシリコンウェーハ等である。絶縁膜は、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、アルミニウム酸化物等である。基板S1の径は、例えば、150mm以上300mm以下である。但し、基板S1の径は、この例に限らない。また、絶縁基板は、ガラス基板、石英基板等である。 The substrate S1 is, for example, any of a semiconductor substrate, an insulating substrate, a metal substrate, and the like. The semiconductor substrate is a silicon wafer, a silicon wafer having an insulating film formed on the surface, or the like. The insulating film is, for example, silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, or the like. The diameter of the substrate S1 is, for example, 150 mm or more and 300 mm or less. However, the diameter of the substrate S1 is not limited to this example. The insulating substrate is a glass substrate, a quartz substrate, or the like.

ターゲット材30は、真空槽10内に設けられている。ターゲット材30は、支持台20に対して対向するように配置されている。例えば、基板S1とターゲット材30との間の距離(T/S距離)は、40mm以上600mm以下である。基板S1とターゲット材30との間の距離は、基板S1と保護板16との間の距離よりも短い。ターゲット材30は、基板S1に形成される成膜層の組成に応じて、その材料が適宜選択される。例えば、ターゲット材30の材料は、銅(Cu)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)またはタンタル(Ta)等の少なくともいずれかを含む。ターゲット材30においては、そのスパッタ面30sの面積が基板S1の面積より大きくなるように構成されている。また、ターゲット材30の平面形状は、基板S1の平面形状に対応させて適宜調整される。 The target material 30 is provided in the vacuum chamber 10. The target material 30 is arranged so as to face the support base 20. For example, the distance (T / S distance) between the substrate S1 and the target material 30 is 40 mm or more and 600 mm or less. The distance between the substrate S1 and the target material 30 is shorter than the distance between the substrate S1 and the protective plate 16. The material of the target material 30 is appropriately selected according to the composition of the film-forming layer formed on the substrate S1. For example, the material of the target material 30 contains at least one of copper (Cu), titanium (Ti), aluminum (Al), tantalum (Ta) and the like. The target material 30 is configured such that the area of the sputtered surface 30s is larger than the area of the substrate S1. Further, the planar shape of the target material 30 is appropriately adjusted according to the planar shape of the substrate S1.

ホルダ31は、ターゲット材30を支持する。ホルダ31は、絶縁体37を介して真空槽10に設置されている。ホルダ31は、その内部において、ターゲット材30に平行に配置されたヨーク32と、ヨーク32の下面に設けられた磁石33、34とを有する。磁石33、34は、ターゲット材30のスパッタ面30sとは反対側に配置されている。例えば、図1Aの例では、磁石33においてN極がターゲット材30に対向し、S極がヨーク32に対向するように配置されている。一方、磁石34においてS極がターゲット材30に対向し、N極がヨーク32に対向するように配置されている。これにより、ターゲット材30のスパッタ面30sの付近には、磁石33のN極から磁石34のS極に向かう磁場が形成される。 The holder 31 supports the target material 30. The holder 31 is installed in the vacuum chamber 10 via the insulator 37. Inside, the holder 31 has a yoke 32 arranged in parallel with the target material 30, and magnets 33 and 34 provided on the lower surface of the yoke 32. The magnets 33 and 34 are arranged on the side opposite to the sputtered surface 30s of the target material 30. For example, in the example of FIG. 1A, in the magnet 33, the north pole is arranged so as to face the target material 30, and the south pole faces the yoke 32. On the other hand, in the magnet 34, the south pole is arranged so as to face the target material 30, and the north pole faces the yoke 32. As a result, a magnetic field is formed in the vicinity of the sputtered surface 30s of the target material 30 from the north pole of the magnet 33 to the south pole of the magnet 34.

磁石33、34の形状、個数は、放電の安定性、基板S1の成膜層の面内分布またはターゲット材30の使用効率向上の観点から適宜調整される。例えば、図1Aの例では、磁石33、34の形状としては、薄片形状のものが示されている。磁石33、34の形状としては、棒形状であってもよく、薄片形状と棒形状とを組み合わせた形状でもよい。さらに、また、ヨーク32は、軸部38を介してモータ39に接続されている。これにより、軸部38を中心に、磁石33、34をホルダ31内で回転させることができる。 The shapes and numbers of the magnets 33 and 34 are appropriately adjusted from the viewpoints of discharge stability, in-plane distribution of the film-forming layer of the substrate S1, and improvement of the use efficiency of the target material 30. For example, in the example of FIG. 1A, the magnets 33 and 34 have a flaky shape. The shapes of the magnets 33 and 34 may be a rod shape, or may be a combination of a flaky shape and a rod shape. Further, the yoke 32 is connected to the motor 39 via the shaft portion 38. As a result, the magnets 33 and 34 can be rotated in the holder 31 around the shaft portion 38.

プラズマ発生源40(第1のプラズマ発生源)は、ターゲット材30をスパッタリングすることにより基板S1に成膜層を形成することができる。例えば、プラズマ発生源40は、高周波電源41と、直流電源42と、整合回路43とを有する。プラズマ発生源40は、ホルダ31に接続されている。整合回路43は、ホルダ31と高周波電源41との間に設置される。高周波電源41は、ホルダ31を介してターゲット材30に電力を供給する。高周波電源41は、例えば、VHF電源(周波数:60MHz)である。高周波電源41は、RF電源でもよい。 The plasma generation source 40 (first plasma generation source) can form a film-forming layer on the substrate S1 by sputtering the target material 30. For example, the plasma generation source 40 has a high frequency power supply 41, a DC power supply 42, and a matching circuit 43. The plasma generation source 40 is connected to the holder 31. The matching circuit 43 is installed between the holder 31 and the high frequency power supply 41. The high frequency power supply 41 supplies electric power to the target material 30 via the holder 31. The high frequency power supply 41 is, for example, a VHF power supply (frequency: 60 MHz). The high frequency power supply 41 may be an RF power supply.

例えば、真空槽10内にArガスが導入され、ターゲット材30に高周波電源41から所定の電力が投入されると、容量結合方式により真空槽10内のプラズマ形成空間10pにプラズマが発生する。高周波電源41としてVHF電源を用いたことにより、プラズマ形成空間10pには、高圧(例えば、10Pa以上30Pa以下)で高密度のプラズマ(以下、高圧高密度プラズマ)が発生する。但し、圧力は、10Pa以下であってもよい。また、プラズマ形成空間10pに高密度のプラズマが発生することにより、基板S1に対して自己バイアス電位が印加されやすくなる。また、基板S1に印加する電圧は、高周波電源50によって調整してもよい。 For example, when Ar gas is introduced into the vacuum chamber 10 and a predetermined power is applied to the target material 30 from the high frequency power supply 41, plasma is generated in the plasma forming space 10p in the vacuum chamber 10 by the capacitive coupling method. By using the VHF power supply as the high-frequency power supply 41, high-density plasma (hereinafter, high-voltage high-density plasma) is generated at high voltage (for example, 10 Pa or more and 30 Pa or less) in the plasma forming space 10p. However, the pressure may be 10 Pa or less. Further, since the high-density plasma is generated in the plasma forming space 10p, the self-bias potential is easily applied to the substrate S1. Further, the voltage applied to the substrate S1 may be adjusted by the high frequency power supply 50.

プラズマ中のArイオンがスパッタ面30sに衝突し、スパッタ面30sがArイオンによりスパッタリングされると、スパッタ面30sから基板S1に向かってスパッタ粒子が飛散する。これにより、基板S1には、成膜層が形成される。この場合、成膜装置1は、基板S1上に成膜層を形成する成膜装置として機能する。また、このプラズマは、高圧高密度プラズマであるため、プラズマ中には正電荷を有するイオンが多く発生している。さらに、基板S1には、高周波電源50によってバイアス電位を印加することができる。 When Ar ions in the plasma collide with the sputtered surface 30s and the sputtered surface 30s is sputtered by Ar ions, the sputtered particles are scattered from the sputtered surface 30s toward the substrate S1. As a result, a film-forming layer is formed on the substrate S1. In this case, the film forming apparatus 1 functions as a film forming apparatus for forming a film forming layer on the substrate S1. Further, since this plasma is a high-pressure high-density plasma, many ions having a positive charge are generated in the plasma. Further, a bias potential can be applied to the substrate S1 by the high frequency power supply 50.

これにより、イオンの飛散する方向が基板S1に対して垂直になりやすくなり、基板S1の全面において厚さが実質的に均一な成膜層が形成される。さらに、基板S1の全面において微細なトレンチ等(アスペクト比:4以上)に良好な被覆性で成膜層が形成される。この成膜層は、一例として、鍍金層のシード層として利用することができる。なお、ターゲット材30のスパッタリング効率を上昇させるために、直流電源42によってターゲット材30に所定の負の電位を印加してもよい。また、プラズマ発生源40は、容量結合方式のプラズマ源に限らず、誘導結合方式のプラズマ源でもよい。 As a result, the direction in which the ions are scattered tends to be perpendicular to the substrate S1, and a film-forming layer having a substantially uniform thickness is formed on the entire surface of the substrate S1. Further, a film-forming layer is formed on the entire surface of the substrate S1 with good coverage in a fine trench or the like (aspect ratio: 4 or more). As an example, this film-forming layer can be used as a seed layer for a plating layer. In order to increase the sputtering efficiency of the target material 30, a predetermined negative potential may be applied to the target material 30 by the DC power supply 42. Further, the plasma generation source 40 is not limited to the capacitively coupled plasma source, and may be an inductively coupled plasma source.

プラズマ発生源50(第2のプラズマ発生源)は、真空槽10内にプラズマを発生させることにより、基板S1に形成された成膜層をエッチバックすることができる。プラズマ発生源50は、高周波電源50を有する。高周波電源50は、例えば、RF電源(周波数:13.56MHz)である。高周波電源50は、VHF電源でもよい。このプラズマは、容量結合方式により形成される。 The plasma generation source 50 (second plasma generation source) can etch back the film-forming layer formed on the substrate S1 by generating plasma in the vacuum chamber 10. The plasma generation source 50 has a high frequency power supply 50. The high frequency power supply 50 is, for example, an RF power supply (frequency: 13.56 MHz). The high frequency power supply 50 may be a VHF power supply. This plasma is formed by a capacitively coupled method.

高周波電源50は、支持台20に接続されている。高周波電源50は、支持台20を介して基板S1に電力を供給することができる。真空槽10内に、例えば、Arガスが導入されて、プラズマ発生源50によってプラズマ形成空間10pにプラズマが発生すると、基板S1に形成された成膜層がプラズマによってエッチバックされる。この場合、成膜装置1は、基板S1に形成された成膜層を除去するエッチング装置として機能する。なお、本実施形態において、エッチバックとは、成膜層の全領域において、成膜層の表面から成膜層の少なくとも一部をエッチングにより除去する意味で用いられる。但し、成膜層の一部の領域を例えばマスク層から露出させて、成膜層の表面からこの一部における成膜層を選択的にエッチングすることもエッチバックとして意味する場合もある。 The high frequency power supply 50 is connected to the support base 20. The high frequency power supply 50 can supply electric power to the substrate S1 via the support base 20. When, for example, Ar gas is introduced into the vacuum chamber 10 and plasma is generated in the plasma forming space 10p by the plasma generation source 50, the film-forming layer formed on the substrate S1 is etched back by the plasma. In this case, the film forming apparatus 1 functions as an etching apparatus for removing the film forming layer formed on the substrate S1. In the present embodiment, the etch back is used to mean that at least a part of the film-forming layer is removed from the surface of the film-forming layer by etching in the entire region of the film-forming layer. However, it may also mean that a part of the film-forming layer is exposed from, for example, the mask layer, and the film-forming layer in this part is selectively etched from the surface of the film-forming layer as etch back.

磁気コイル60は、例えば、真空槽10の外周を旋回している。磁気コイル60は、螺旋状の導線であって、この導線がコイル支持体(不図示)に支持されている。磁気コイル60は、真空槽10に接近させて配置される。磁気コイル60は、真空槽10の内側に配置してもよい。例えば、磁気コイル60は、成膜層がエッチバックされているときに、基板S1の中心よりも基板S1の外周が強い磁場を発生させることができる。これにより、真空槽10内において、基板S1とターゲット材30との間において発生するプラズマが基板S1の中心から外周に向かってより広がる。この結果、エッチング中の基板S1の面内における成膜層のエッチング速度がより均一になり、エッチバック後において、基板S1の面内における成膜層の厚さがより均一になる。 The magnetic coil 60 rotates around the outer circumference of the vacuum chamber 10, for example. The magnetic coil 60 is a spiral conducting wire, and this conducting wire is supported by a coil support (not shown). The magnetic coil 60 is arranged close to the vacuum chamber 10. The magnetic coil 60 may be arranged inside the vacuum chamber 10. For example, the magnetic coil 60 can generate a magnetic field in which the outer periphery of the substrate S1 is stronger than the center of the substrate S1 when the film forming layer is etched back. As a result, in the vacuum chamber 10, the plasma generated between the substrate S1 and the target material 30 spreads further from the center of the substrate S1 toward the outer circumference. As a result, the etching rate of the film-forming layer in the plane of the substrate S1 during etching becomes more uniform, and the thickness of the film-forming layer in the plane of the substrate S1 becomes more uniform after etching back.

磁気コイル60においては、例えば、基板S1からターゲット材30に向かう方向(Z軸方向)において、その長さが基板S1とターゲット材30との間の距離以上になるように構成されている。これにより、プラズマ形成空間10pに満遍なく磁場を発生することができる。 The magnetic coil 60 is configured such that, for example, the length thereof is longer than the distance between the substrate S1 and the target material 30 in the direction from the substrate S1 toward the target material 30 (Z-axis direction). As a result, a magnetic field can be evenly generated in the plasma forming space 10p.

磁気コイル60には、電流を通電させることが可能な電源(不図示)が接続されている。この電源は、磁気コイル60に供給される電流値及び電流の向きを任意に変更できる。例えば、成膜装置1においては、基板S1からターゲット材30に向かう方向に磁場(電流磁場)を発生させたり、ターゲット材30から基板S1に向かう方向に磁場を発生させたりすることができる。磁気コイル60が真空槽10の外周を旋回する巻き数、径は図示する数に限らない。磁気コイル60の巻き数、径は、例えば、ターゲット材30の寸法、ターゲット材30と基板S1の間の距離等に応じて適宜設定される。 A power source (not shown) capable of energizing an electric current is connected to the magnetic coil 60. This power supply can arbitrarily change the value of the current supplied to the magnetic coil 60 and the direction of the current. For example, in the film forming apparatus 1, a magnetic field (current magnetic field) can be generated in the direction from the substrate S1 toward the target material 30, or a magnetic field can be generated in the direction from the target material 30 toward the substrate S1. The number of turns and the diameter of the magnetic coil 60 swirling around the outer circumference of the vacuum chamber 10 are not limited to the numbers shown in the figure. The number of turns and the diameter of the magnetic coil 60 are appropriately set according to, for example, the dimensions of the target material 30, the distance between the target material 30 and the substrate S1 and the like.

導電体70は、環状の導体であり、基板S1の周りに配置される。導電体70は、基板S1と離間して支持台20の載置面20b上に設置されている。導電体70は、支持台20に電気的に接続されている。すなわち、導電体70の電位は、支持台20の電位と同電位になることができる。 The conductor 70 is an annular conductor and is arranged around the substrate S1. The conductor 70 is installed on the mounting surface 20b of the support base 20 apart from the substrate S1. The conductor 70 is electrically connected to the support base 20. That is, the potential of the conductor 70 can be the same as the potential of the support 20.

導電体70は、載置面20bに接する第1導電体70aと、第1導電体70a上に設けられた第2導電体70bとを有する(図1B)。X軸方向(または、Y軸方向)において、第2導電体70bの幅は、第1導電体70aの幅よりも狭い。第2導電体70bの上端70tは、例えば、基板S1の成膜面S1dと同じ高さに位置する。基板S1の外周は、第1導電体70a上に位置する。 The conductor 70 has a first conductor 70a in contact with the mounting surface 20b and a second conductor 70b provided on the first conductor 70a (FIG. 1B). In the X-axis direction (or Y-axis direction), the width of the second conductor 70b is narrower than the width of the first conductor 70a. The upper end 70t of the second conductor 70b is located, for example, at the same height as the film forming surface S1d of the substrate S1. The outer circumference of the substrate S1 is located on the first conductor 70a.

ガード部材80は、支持台20の周りに配置されている。ガード部材80は、例えば、金属を含む構成を有する。ガード部材80は、接地電位に接続されている。ガード部材80は、支持台20と離間して設けられている。ガード部材80の上端80tは、例えば、支持台20の載置面20bと同じ高さに位置する。 The guard member 80 is arranged around the support base 20. The guard member 80 has a structure including, for example, a metal. The guard member 80 is connected to the ground potential. The guard member 80 is provided apart from the support base 20. The upper end 80t of the guard member 80 is located, for example, at the same height as the mounting surface 20b of the support base 20.

リング部材90は、環状の導体であり、導電体70の周りに配置されている。リング部材90は、絶縁体91上に配置されている。リング部材90は、導電体70と離間して設けられている。これにより、リング部材90の電位は、電気的に浮遊している。 The ring member 90 is an annular conductor and is arranged around the conductor 70. The ring member 90 is arranged on the insulator 91. The ring member 90 is provided apart from the conductor 70. As a result, the potential of the ring member 90 is electrically suspended.

リング部材90は、絶縁体91に接する第1リング部材90aと、第1リング部材90a上に設けられた第2リング部材90bとを有する。X軸方向(または、Y軸方向)において、第2リング部材90bの幅は、第1リング部材90aの幅よりも広い。第2リング部材90bの上端90tは、例えば、第2導電体70bの上端70tと同じ高さに位置する。第2リング部材90bの一部は、第2導電体70b上に位置する。 The ring member 90 has a first ring member 90a in contact with the insulator 91 and a second ring member 90b provided on the first ring member 90a. In the X-axis direction (or Y-axis direction), the width of the second ring member 90b is wider than the width of the first ring member 90a. The upper end 90t of the second ring member 90b is located at the same height as the upper end 70t of the second conductor 70b, for example. A part of the second ring member 90b is located on the second conductor 70b.

絶縁体91は、ガード部材80上に配置されている。絶縁体91は、例えば、導電体70の周りに配置されている。絶縁体91は、リング部材90とガード部材80との間に配置されている。また、成膜装置1においては、プラズマ形成空間10p及びリング部材90は、保護板16によって囲まれている。保護板16は、接地電位に接続されている。 The insulator 91 is arranged on the guard member 80. The insulator 91 is arranged, for example, around the conductor 70. The insulator 91 is arranged between the ring member 90 and the guard member 80. Further, in the film forming apparatus 1, the plasma forming space 10p and the ring member 90 are surrounded by the protective plate 16. The protective plate 16 is connected to the ground potential.

成膜装置1においては、基板S1の周りに、支持台20に電気的に接続された導電体70が設けられている。これにより、成膜層がエッチバックされるときには基板S1の外周における電解集中が緩和される。これにより、エッチバック後における基板S1の面内における成膜層の厚さがさらに均一になり、さらには、基板S1の面内におけるトレンチ等における成膜層のカバレッジの状態がより均一になる。 In the film forming apparatus 1, a conductor 70 electrically connected to the support base 20 is provided around the substrate S1. As a result, when the film-forming layer is etched back, the electrolytic concentration on the outer periphery of the substrate S1 is relaxed. As a result, the thickness of the film-forming layer in the in-plane of the substrate S1 after etching back becomes more uniform, and further, the state of coverage of the film-forming layer in the trench or the like in the in-plane of the substrate S1 becomes more uniform.

図2は、本実施形態に係る成膜方法の概略的なフロー図である。
例えば、本実施形態では、真空槽10内にトレンチ等が設けられた基板S1とターゲット材30とを対向させる。そして、ターゲット材30をプラズマ発生源40によってスパッタリングすることにより、トレンチ等内と、トレンチ等外の基板S1の表面とに成膜層が形成される(ステップS10)。
FIG. 2 is a schematic flow chart of the film forming method according to the present embodiment.
For example, in the present embodiment, the substrate S1 provided with a trench or the like in the vacuum chamber 10 and the target material 30 face each other. Then, by sputtering the target material 30 with the plasma generation source 40, a film-forming layer is formed on the surface of the substrate S1 inside the trench or the like and outside the trench or the like (step S10).

次に、基板S1の中心よりも基板S1の外周が強い磁場を磁気コイル60によって発生させる。そして、真空槽10内にプラズマ発生源50によりプラズマを発生させることにより、トレンチ等の底面及びトレンチ等外の基板S1の表面に形成された成膜層がエッチバックされる(ステップS20)。
これにより、エッチバック後における基板S1の面内における成膜層の厚さがより均一になり、さらに基板S1の面内におけるトレンチ等における成膜層のカバレッジの状態がより均一になる。
Next, the magnetic coil 60 generates a magnetic field in which the outer circumference of the substrate S1 is stronger than the center of the substrate S1. Then, by generating plasma in the vacuum chamber 10 by the plasma generation source 50, the film-forming layer formed on the bottom surface of the trench or the like and the surface of the substrate S1 outside the trench or the like is etched back (step S20).
As a result, the thickness of the film-forming layer in the plane of the substrate S1 after etching back becomes more uniform, and the state of coverage of the film-forming layer in the trench or the like in the plane of the substrate S1 becomes more uniform.

上記の図2のフローをより具体的に説明する前に、比較例に係る成膜装置を説明する。
図3Aは、比較例に係る成膜装置の概略構成図である。図3Bは、図3Aの矢印Pで示す部分の概略構成図である。
Before explaining the flow of FIG. 2 more specifically, the film forming apparatus according to the comparative example will be described.
FIG. 3A is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus according to a comparative example. FIG. 3B is a schematic configuration diagram of a portion indicated by an arrow P in FIG. 3A.

比較例に係る成膜装置5においては、上記の磁気コイル60及び導電体70が設けられていない(図3A)。また、成膜装置5においては、絶縁体91上に設けられたリング部材95が基板S1に接近している(図3B)。例えば、リング部材95は、その一部が支持台20の載置面20b上に延在し、基板S1の外周に接近して設けられている。リング部材95の電位は、電気的に浮遊電位にある。リング部材95の上端95tは、例えば、基板S1の成膜面S1dと同じ高さに位置している。 In the film forming apparatus 5 according to the comparative example, the magnetic coil 60 and the conductor 70 are not provided (FIG. 3A). Further, in the film forming apparatus 5, the ring member 95 provided on the insulator 91 is close to the substrate S1 (FIG. 3B). For example, a part of the ring member 95 extends on the mounting surface 20b of the support base 20 and is provided close to the outer periphery of the substrate S1. The potential of the ring member 95 is electrically at the floating potential. The upper end 95t of the ring member 95 is located, for example, at the same height as the film forming surface S1d of the substrate S1.

図4Aは、比較例に係る成膜装置を用い、基板上にスパッタリングにより成膜層を形成した場合の基板面内における成膜層の厚さ分布を示す概略グラフ図である。図4Bは、比較例に係る成膜装置を用い、成膜層にエッチバックを行った後の基板面内における成膜層の厚さ分布を示す概略グラフ図である。ここで、図4A、Bの横軸には、基板S1の中心と外周の位置が示され、縦軸には成膜層の厚さ(規格値)が示されている。 FIG. 4A is a schematic graph showing the thickness distribution of the film-forming layer in the substrate surface when the film-forming layer is formed on the substrate by sputtering using the film-forming apparatus according to the comparative example. FIG. 4B is a schematic graph showing the thickness distribution of the film-forming layer in the substrate surface after etching back the film-forming layer using the film-forming apparatus according to the comparative example. Here, the horizontal axis of FIGS. 4A and 4B shows the positions of the center and the outer periphery of the substrate S1, and the vertical axis shows the thickness (standard value) of the film-forming layer.

図4Aに示すように、成膜装置5を用いてスパッタリングにより基板S1上に成膜層を形成した場合は、基板S1の面内における成膜層の厚さが実質的に均一になり、基板S1の中心における成膜層の厚さと、基板S1の外周における成膜層の厚さとが実質的に同じになる。これは、基板S1上に形成される成膜層の厚さが実質的に均一になるように、ホルダ31内の磁石33、34を適宜配置したこと、または、高圧高密度プラズマを用いて基板S1にバイアスを印加しながら成膜層を形成したこと等に因る。 As shown in FIG. 4A, when the film forming layer is formed on the substrate S1 by sputtering using the film forming apparatus 5, the thickness of the film forming layer in the plane of the substrate S1 becomes substantially uniform, and the substrate The thickness of the film-forming layer at the center of S1 and the thickness of the film-forming layer at the outer periphery of the substrate S1 are substantially the same. This is because the magnets 33 and 34 in the holder 31 are appropriately arranged so that the thickness of the film forming layer formed on the substrate S1 is substantially uniform, or the substrate is made by using high-pressure high-density plasma. This is because the film-forming layer was formed while applying a bias to S1.

しかし、成膜装置5を用いて成膜層にエッチバックを施すと、基板S1の中心におけるエッチング速度と、基板S1の外周におけるエッチング速度とが相対的に速くなる。この結果、エッチバック後の成膜層の厚さは、基板S1の中心と、基板S1の外周とにおいて相対的に薄くなる(図4B)。この理由を図5A、Bを用いて説明する。 However, when the film-forming layer is etched back by using the film-forming device 5, the etching rate at the center of the substrate S1 and the etching rate at the outer periphery of the substrate S1 become relatively high. As a result, the thickness of the film-forming layer after etching back becomes relatively thin at the center of the substrate S1 and the outer circumference of the substrate S1 (FIG. 4B). The reason for this will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.

図5Aは、比較例に係る成膜装置を用いて成膜層にエッチバックを施しているときの真空槽内に形成されるプラズマを示す概略構成図である。図5Bは、比較例に係る成膜装置を用いて成膜層にエッチバックを施しているときの基板外周における電界集中の様子を示す概略構成図である。 FIG. 5A is a schematic configuration diagram showing plasma formed in a vacuum chamber when the film forming layer is etched back by using the film forming apparatus according to a comparative example. FIG. 5B is a schematic configuration diagram showing a state of electric field concentration on the outer periphery of the substrate when the film forming layer is etched back by using the film forming apparatus according to the comparative example.

図5Aに示すように、成膜装置5を用いて成膜層にエッチバックを施しているときには、例えば、プラズマ発生源50によりプラズマ11がプラズマ形成空間10pに形成される。ここで、基板S1とターゲット材30との間の距離は、基板S1と保護板16との間の距離よりも短い。これにより、プラズマ11の密度は、基板S1の中心上において相対的に高くなり、エッチング速度が基板S1の中心において相対的に速くなる。 As shown in FIG. 5A, when the film forming layer is etched back by using the film forming apparatus 5, for example, the plasma 11 is formed in the plasma forming space 10p by the plasma generation source 50. Here, the distance between the substrate S1 and the target material 30 is shorter than the distance between the substrate S1 and the protective plate 16. As a result, the density of the plasma 11 becomes relatively high on the center of the substrate S1, and the etching rate becomes relatively high on the center of the substrate S1.

また、エッチバック時には、基板S1に自己バイアスが印加されている。さらに、成膜装置5においては、浮遊電位であるリング部材95が基板S1の外周に接近している。これにより、エッチバック時には、図5Bに示すように、電界が基板S1の外周に集中しやすくなる。これは、リング部材95によって支持台20の載置面20bに向かう電界が遮蔽され、この電界が基板S1の外周に集中するからである。例えば、図5Bには、エッチバック時の基板S1に向かう電界が矢印E5として表されている。これにより、成膜装置5においては、電束密度が高くなった基板S1の外周においてもプラズマが集中し、エッチング速度が相対的に速くなる。 Further, at the time of etching back, a self-bias is applied to the substrate S1. Further, in the film forming apparatus 5, the ring member 95 having a floating potential is close to the outer periphery of the substrate S1. As a result, at the time of etching back, as shown in FIG. 5B, the electric field tends to be concentrated on the outer periphery of the substrate S1. This is because the ring member 95 shields the electric field toward the mounting surface 20b of the support base 20, and this electric field is concentrated on the outer periphery of the substrate S1. For example, in FIG. 5B, the electric field toward the substrate S1 at the time of etchback is represented by an arrow E5. As a result, in the film forming apparatus 5, plasma is concentrated even on the outer periphery of the substrate S1 having a high electric flux density, and the etching rate becomes relatively high.

このように、成膜装置5においては、基板S1の中心におけるエッチング速度と、基板S1の外周におけるエッチング速度とが相対的に速くなり、エッチバック後において、基板S1の面内における成膜層の厚さが不均一になりやすい。 As described above, in the film forming apparatus 5, the etching rate at the center of the substrate S1 and the etching rate at the outer periphery of the substrate S1 become relatively high, and after etching back, the film forming layer in the plane of the substrate S1 is formed. The thickness tends to be uneven.

さらに、成膜装置5においては、エッチバック後において、基板S1の外周に形成されたトレンチ等内における成膜層の厚さが非対称になる。この理由を次の図6A、Bを用いて説明する。 Further, in the film forming apparatus 5, the thickness of the film forming layer in the trench or the like formed on the outer periphery of the substrate S1 becomes asymmetric after etching back. The reason for this will be described with reference to FIGS. 6A and 6B below.

図6Aは、比較例に係る成膜装置を用いてエッチバックを行う前とエッチバックを行った後において、基板中心のトレンチ内における成膜層を示す概略構成図である。図6Bは、比較例に係る成膜装置を用いてエッチバックを行う前とエッチバックを行った後において、基板外周のトレンチ内における成膜層を示す概略構成図である。図6A、Bにおいては、左にエッチバック前の成膜層が示され、右にエッチバック後の成膜層が示されている。 FIG. 6A is a schematic configuration diagram showing a film-forming layer in a trench at the center of the substrate before and after etching-back is performed using the film-forming apparatus according to the comparative example. FIG. 6B is a schematic configuration diagram showing a film forming layer in a trench on the outer periphery of a substrate before and after etching back is performed using the film forming apparatus according to a comparative example. In FIGS. 6A and 6B, the film-forming layer before etching-back is shown on the left, and the film-forming layer after etching-back is shown on the right.

まず、基板S1の中心におけるトレンチS1t内におけるエッチバック前後の成膜層100の変化を説明する。 First, changes in the film forming layer 100 before and after etch back in the trench S1t at the center of the substrate S1 will be described.

例えば、真空槽10にArガスを供給し、プラズマ発生源40によって、ターゲット材30に電力を供給する。ターゲット材30は、例えば、銅ターゲットとする。さらに、高周波電源50によって、基板S1にはバイアス電位が供給される。これにより、ターゲット材30がスパッタリングされて、トレンチS1t内と、トレンチS1t外の基板S1の表面(上面)S1uとに成膜層100が形成される(図6A左図)。成膜層100は、例えば、銅(Cu)を含む。 For example, Ar gas is supplied to the vacuum chamber 10 and electric power is supplied to the target material 30 by the plasma generation source 40. The target material 30 is, for example, a copper target. Further, the high frequency power supply 50 supplies a bias potential to the substrate S1. As a result, the target material 30 is sputtered to form a film forming layer 100 on the surface (upper surface) S1u of the substrate S1 inside the trench S1t and outside the trench S1t (FIG. 6A left). The film forming layer 100 contains, for example, copper (Cu).

銅イオンは、基板S1に対して垂直に入射しやすくなっている。これにより、基板S1の表面S1u及びトレンチS1t内には良好な被覆性で成膜層100が形成される。ここで、トレンチS1tの側面S1wに形成される成膜層100の厚さは、基板S1の表面S1u及びトレンチS1tの底面S1bに形成される成膜層100の厚さよりも薄くなる。これは、トレンチS1tの側面S1wは、銅イオンの飛散する方向に対して平行に近いためである。 Copper ions are likely to be incident on the substrate S1 perpendicularly. As a result, the film-forming layer 100 is formed in the surface S1u and the trench S1t of the substrate S1 with good coverage. Here, the thickness of the film-forming layer 100 formed on the side surface S1w of the trench S1t is smaller than the thickness of the film-forming layer 100 formed on the surface S1u of the substrate S1 and the bottom surface S1b of the trench S1t. This is because the side surface S1w of the trench S1t is almost parallel to the direction in which the copper ions are scattered.

次に、図6A右図に示すように、成膜層100にエッチバックを施す。例えば、真空槽10にArガスを供給し、プラズマ発生源50によって、基板S1に電力を供給する。これにより、基板S1の表面には、Arガスプラズマが発生する。ここで、基板S1の中心付近では、基板S1に印加されたバイアス電位によりプラズマ中のArイオンが基板S1に対して垂直に入射しやすくなっている。これにより、トレンチS1t内の底面S1bと、トレンチS1t外の基板S1の表面(上面)S1uとに形成された成膜層100がArイオンによって優先的にエッチバックされる。 Next, as shown in the right figure of FIG. 6A, the film forming layer 100 is etched back. For example, Ar gas is supplied to the vacuum chamber 10, and electric power is supplied to the substrate S1 by the plasma generation source 50. As a result, Ar gas plasma is generated on the surface of the substrate S1. Here, in the vicinity of the center of the substrate S1, Ar ions in the plasma are likely to be incident perpendicularly to the substrate S1 due to the bias potential applied to the substrate S1. As a result, the film-forming layer 100 formed on the bottom surface S1b in the trench S1t and the surface (upper surface) S1u of the substrate S1 outside the trench S1t is preferentially etched back by Ar ions.

ここで、トレンチS1tの側面S1wには、底面S1bに形成された成膜層100がリスパッタリングされて、底面S1bに形成された成膜層100の一部が再び成膜される。すなわち、エッチバック後においては、トレンチS1tの底面S1b及びトレンチS1t外の基板S1の表面(上面)S1uに形成された成膜層100の厚さが減り、トレンチS1tの側面S1wに形成された成膜層100の厚さが増える。これにより、トレンチS1t内と、トレンチS1t外の基板S1の表面(上面)S1uとに形成される成膜層100の厚さが実質的に均一になる。また、トレンチS1t内における成膜層100の厚さは、対称になる。 Here, the film forming layer 100 formed on the bottom surface S1b is resputtered on the side surface S1w of the trench S1t, and a part of the film forming layer 100 formed on the bottom surface S1b is formed again. That is, after etching back, the thickness of the film forming layer 100 formed on the bottom surface S1b of the trench S1t and the surface (upper surface) S1u of the substrate S1 outside the trench S1t is reduced, and the film formation layer 100 is formed on the side surface S1w of the trench S1t. The thickness of the film layer 100 increases. As a result, the thickness of the film-forming layer 100 formed in the trench S1t and on the surface (upper surface) S1u of the substrate S1 outside the trench S1t becomes substantially uniform. Further, the thickness of the film forming layer 100 in the trench S1t becomes symmetrical.

次に、基板S1の外周におけるトレンチS1t内におけるエッチバック前後の成膜層100の変化を説明する。 Next, changes in the film forming layer 100 before and after etch back in the trench S1t on the outer periphery of the substrate S1 will be described.

例えば、スパッタリングによる成膜では、基板S1の外周においても、図6A左図と略同じ形状の成膜層100が形成される(図6B左図)。 For example, in the film formation by sputtering, the film formation layer 100 having substantially the same shape as the left figure of FIG. 6A is formed on the outer periphery of the substrate S1 (FIG. 6B left figure).

次に、図6B右図に示すように、成膜層100にエッチバックを施す。ここで、基板S1の外周においては、基板S1に対して斜めに入射する電界E5が集中している(図5B)。これにより、基板S1の外周においては、Arイオンの飛散する方向が電界E5の影響を受けて斜めになっている。この結果、一方の側面S1wに形成された成膜層100が優先的にエッチングされる。このように、成膜装置5では、基板S1の外周では、エッチバック後において、トレンチS1t内における成膜層100の厚さが非対称になる。 Next, as shown in the right figure of FIG. 6B, the film forming layer 100 is etched back. Here, on the outer periphery of the substrate S1, the electric field E5 obliquely incident on the substrate S1 is concentrated (FIG. 5B). As a result, on the outer circumference of the substrate S1, the direction in which Ar ions are scattered is oblique due to the influence of the electric field E5. As a result, the film-forming layer 100 formed on one side surface S1w is preferentially etched. As described above, in the film forming apparatus 5, the thickness of the film forming layer 100 in the trench S1t becomes asymmetrical on the outer periphery of the substrate S1 after etching back.

これに対して、本実施形態に係る成膜装置1を用いた成膜方法を以下に説明する。 On the other hand, a film forming method using the film forming apparatus 1 according to the present embodiment will be described below.

図7Aは、本実施形態に係る成膜装置を用い、基板上にスパッタリングにより成膜層を形成した場合の基板面内における成膜層の厚さ分布を示す概略グラフ図である。図7Bは、本実施形態に係る成膜装置を用い、成膜層にエッチバックを行った後の基板面内における成膜層の厚さ分布を示す概略グラフ図である。ここで、図7A、Bの縦軸には、成膜層の厚さ(規格値)が示されている。 FIG. 7A is a schematic graph showing the thickness distribution of the film-forming layer in the substrate surface when the film-forming layer is formed on the substrate by sputtering using the film-forming apparatus according to the present embodiment. FIG. 7B is a schematic graph showing the thickness distribution of the film-forming layer in the substrate surface after etching back the film-forming layer using the film-forming apparatus according to the present embodiment. Here, the vertical axis of FIGS. 7A and 7B shows the thickness (standard value) of the film-forming layer.

図7Aに示すように、成膜装置1を用いてスパッタリングにより基板S1上に成膜層を形成した場合は、基板S1の面内における成膜層の厚さが実質的に均一になり、基板S1の中心における成膜層の厚さと、基板S1の外周における成膜層の厚さとが実質的に同じになる。この理由は、図4Aを例に説明した理由と同じである。スパッタリング条件は、一例として、高周波電源(VHF電源)41:5kW、直流電源42:3.2kW、高周波電源(RF電源)50:100W、ターゲット材30:銅ターゲット、放電ガス:アルゴンである。 As shown in FIG. 7A, when the film forming layer is formed on the substrate S1 by sputtering using the film forming apparatus 1, the thickness of the film forming layer in the plane of the substrate S1 becomes substantially uniform, and the substrate The thickness of the film-forming layer at the center of S1 and the thickness of the film-forming layer at the outer periphery of the substrate S1 are substantially the same. The reason for this is the same as the reason described in FIG. 4A as an example. As an example, the sputtering conditions are high frequency power supply (VHF power supply) 41: 5 kW, DC power supply 42: 3.2 kW, high frequency power supply (RF power supply) 50: 100 W, target material 30: copper target, discharge gas: argon.

さらに、成膜装置1を用いて成膜層にエッチバックを施すと、基板S1の面内におけるエッチング速度がより均一になり、基板S1の中心におけるエッチング速度と、基板S1の外周におけるエッチング速度とがより均一になる。この結果、エッチバック後において、成膜層の厚さは、基板S1の中心と、基板S1の外周とにおいてより均一になる(図7B)。この理由を図8A〜図9Bにより説明する。 Further, when the film forming layer is etched back by using the film forming apparatus 1, the etching rate in the plane of the substrate S1 becomes more uniform, and the etching rate at the center of the substrate S1 and the etching rate at the outer periphery of the substrate S1 become uniform. Becomes more uniform. As a result, after etching back, the thickness of the film-forming layer becomes more uniform at the center of the substrate S1 and the outer circumference of the substrate S1 (FIG. 7B). The reason for this will be described with reference to FIGS. 8A-9B.

図8Aは、本実施形態に係る成膜装置の磁気コイルに電流を通電させた場合の真空槽内における磁場の様子を示す概略構成図である。図8Bは、磁気コイルに電流を通電させた場合のプラズマ形成空間のZ軸方向における磁場の強さの分布を示す概略グラフ図である。ここで、図8Bの縦軸には、磁場(Bz)の強さ(規格値)が示されている。 FIG. 8A is a schematic configuration diagram showing a state of a magnetic field in a vacuum chamber when a current is applied to the magnetic coil of the film forming apparatus according to the present embodiment. FIG. 8B is a schematic graph showing the distribution of the magnetic field strength in the Z-axis direction of the plasma forming space when a current is applied to the magnetic coil. Here, the vertical axis of FIG. 8B shows the strength (standard value) of the magnetic field (Bz).

真空槽10の周りに配置された磁気コイル60に所定の電流を通電すると、プラズマ形成空間10pに基板S1からターゲット材30に向かう磁場(Bz)が発生する(図8A)。この磁場は、例えば、成膜層100にエッチバックを施しているときに発生させる。成膜時には、磁気コイル60による磁場は発生させない。磁場の向きは、ターゲット材30から基板S1に向かってもよい。プラズマ形成空間10pにおける磁場の平均的な強さは、例えば、1mT以上10mT以下である。である。但し、磁場の強さは、例えば、基板S1の中心から保護板16に向かうほど強くなるように設定される(図8B)。 When a predetermined current is applied to the magnetic coil 60 arranged around the vacuum chamber 10, a magnetic field (Bz) from the substrate S1 toward the target material 30 is generated in the plasma forming space 10p (FIG. 8A). This magnetic field is generated, for example, when the film forming layer 100 is etched back. At the time of film formation, the magnetic field generated by the magnetic coil 60 is not generated. The direction of the magnetic field may be from the target material 30 toward the substrate S1. The average strength of the magnetic field in the plasma forming space 10p is, for example, 1 mT or more and 10 mT or less. Is. However, the strength of the magnetic field is set so as to increase from the center of the substrate S1 toward the protective plate 16 (FIG. 8B).

図9Aは、本実施形態に係る成膜装置を用いて成膜層にエッチバックを施しているときの真空槽内に形成されるプラズマを示す概略構成図である。図9Bは、本実施形態に係る成膜装置を用いて成膜層にエッチバックを施しているときの基板外周における電界集中の様子を示す概略構成図である。エッチング条件は、一例として、高周波電源50(RF電源):1.2kW、放電ガス:アルゴン、磁気コイル:6Aである。 FIG. 9A is a schematic configuration diagram showing plasma formed in a vacuum chamber when the film forming layer is etched back by using the film forming apparatus according to the present embodiment. FIG. 9B is a schematic configuration diagram showing a state of electric field concentration on the outer periphery of the substrate when the film forming layer is etched back by using the film forming apparatus according to the present embodiment. As an example, the etching conditions are high frequency power supply 50 (RF power supply): 1.2 kW, discharge gas: argon, and magnetic coil: 6 A.

図9Aに示すように、成膜装置1を用いて成膜層にエッチバックを施しているときには、例えば、プラズマ発生源50によりプラズマ12がプラズマ形成空間10pに形成される。さらに、磁気コイル60によってプラズマ形成空間10pに基板S1からターゲット材30に向かう磁場が印加される。これにより、プラズマ12は、比較例で形成されたプラズマ11よりも基板S1の中心から保護板16に向かって広がる。これにより、プラズマ12の密度は、基板S1の全面上においてより均一になる。 As shown in FIG. 9A, when the film forming layer is etched back by using the film forming apparatus 1, for example, the plasma 12 is formed in the plasma forming space 10p by the plasma generation source 50. Further, the magnetic coil 60 applies a magnetic field from the substrate S1 toward the target material 30 to the plasma forming space 10p. As a result, the plasma 12 spreads from the center of the substrate S1 toward the protective plate 16 more than the plasma 11 formed in the comparative example. As a result, the density of the plasma 12 becomes more uniform on the entire surface of the substrate S1.

さらに、成膜装置1においては、支持台20に接続された導電体70が基板S1の外周に接近している。これにより、エッチバック時には、図9Bに示すように、導電体70の外周70eに電界が集中しやすくなる。例えば、支持台20の載置面20bに向かう電界は、リング部材95によって遮蔽され、電界が導電体70の外周70eに集中する。図9Bには、エッチバック時の基板S1及び導電体70に向かう電界が矢印E1として表されている。換言すれば、成膜装置1においては、基板S1の外周に集中する電界が緩和されて、基板S1の外周にプラズマが集中する現象も抑制される。 Further, in the film forming apparatus 1, the conductor 70 connected to the support base 20 is close to the outer periphery of the substrate S1. As a result, during etchback, as shown in FIG. 9B, the electric field tends to concentrate on the outer circumference 70e of the conductor 70. For example, the electric field toward the mounting surface 20b of the support base 20 is shielded by the ring member 95, and the electric field is concentrated on the outer circumference 70e of the conductor 70. In FIG. 9B, the electric field toward the substrate S1 and the conductor 70 during etchback is represented by an arrow E1. In other words, in the film forming apparatus 1, the electric field concentrated on the outer periphery of the substrate S1 is relaxed, and the phenomenon of plasma concentrating on the outer periphery of the substrate S1 is also suppressed.

これにより、成膜装置1においては、基板S1の面内におけるエッチング速度がより均一になり、基板S1の中心におけるエッチング速度と、基板S1の外周におけるエッチング速度とがより均一になる。この結果、エッチバック後において、基板S1の面内における成膜層の厚さがより均一になる(図7B)。 As a result, in the film forming apparatus 1, the etching rate in the plane of the substrate S1 becomes more uniform, and the etching rate at the center of the substrate S1 and the etching rate at the outer periphery of the substrate S1 become more uniform. As a result, after etching back, the thickness of the film-forming layer in the plane of the substrate S1 becomes more uniform (FIG. 7B).

さらに、成膜装置1においては、エッチバック後において、基板S1の外周に形成されたトレンチ等内における成膜層の厚さがより対称になる。この理由を次の図10A、Bを用いて説明する。 Further, in the film forming apparatus 1, after etching back, the thickness of the film forming layer in the trench or the like formed on the outer periphery of the substrate S1 becomes more symmetrical. The reason for this will be described with reference to FIGS. 10A and 10B below.

図10Aは、本実施形態に係る成膜装置を用いてエッチバックを行う前とエッチバックを行った後において、基板中心のトレンチ内における成膜層を示す概略構成図である。図10Bは、本実施形態に係る成膜装置を用いてエッチバックを行う前とエッチバックを行った後において、基板外周のトレンチ内における成膜層を示す概略構成図である。図10A、Bにおいては、左にエッチバック前の成膜層が示され、右にエッチバック後の成膜層が示されている。 FIG. 10A is a schematic configuration diagram showing a film-forming layer in a trench at the center of the substrate before and after etching-back is performed using the film-forming apparatus according to the present embodiment. FIG. 10B is a schematic configuration diagram showing a film-forming layer in a trench on the outer periphery of a substrate before and after etching-back is performed using the film-forming apparatus according to the present embodiment. In FIGS. 10A and 10B, the film-forming layer before etching-back is shown on the left, and the film-forming layer after etching-back is shown on the right.

まず、基板S1の中心におけるトレンチS1t内におけるエッチバック前後の成膜層100の変化を説明する。トレンチS1tの深さは、一例として、200nm、底面S1bの幅は、45nmである。 First, changes in the film forming layer 100 before and after etch back in the trench S1t at the center of the substrate S1 will be described. As an example, the depth of the trench S1t is 200 nm, and the width of the bottom surface S1b is 45 nm.

例えば、ターゲット材30をスパッタリングすることにより、トレンチS1t内と、トレンチS1t外の基板S1の表面(上面)S1uとに成膜層100が形成される(図10A左図)。上述したように、基板S1の表面S1u及びトレンチS1t内には良好な被覆性で成膜層100が形成される。また、トレンチS1tの側面S1wに形成される成膜層100の厚さは、基板S1の表面S1u及びトレンチS1tの底面S1bに形成される成膜層100の厚さよりも薄くなる。 For example, by sputtering the target material 30, the film forming layer 100 is formed on the surface (upper surface) S1u of the substrate S1 outside the trench S1t and inside the trench S1t (FIG. 10A, left). As described above, the film-forming layer 100 is formed in the surface S1u and the trench S1t of the substrate S1 with good coverage. Further, the thickness of the film forming layer 100 formed on the side surface S1w of the trench S1t is smaller than the thickness of the film forming layer 100 formed on the surface S1u of the substrate S1 and the bottom surface S1b of the trench S1t.

次に、図10A右図に示すように、成膜層100にエッチバックを施す。上述したように、Arイオンによって、トレンチS1t内の底面S1bと、トレンチS1t外の基板S1の表面(上面)S1uとに形成された成膜層100が優先的にエッチバックされる。また、トレンチS1tの側面S1wに形成された成膜層100上には、底面S1bに形成された成膜層100の一部がリスパッタリングにより成膜される。これにより、トレンチS1t内と、トレンチS1t外の基板S1の表面(上面)S1uとに形成される成膜層100の厚さが実質的に均一になる。また、トレンチS1t内における成膜層100の厚さは、対称になる。 Next, as shown in the right figure of FIG. 10A, the film forming layer 100 is etched back. As described above, the Ar ion preferentially etches back the film forming layer 100 formed on the bottom surface S1b in the trench S1t and the surface (upper surface) S1u of the substrate S1 outside the trench S1t. Further, a part of the film forming layer 100 formed on the bottom surface S1b is formed by resputtering on the film forming layer 100 formed on the side surface S1w of the trench S1t. As a result, the thickness of the film-forming layer 100 formed in the trench S1t and on the surface (upper surface) S1u of the substrate S1 outside the trench S1t becomes substantially uniform. Further, the thickness of the film forming layer 100 in the trench S1t becomes symmetrical.

次に、基板S1の外周におけるトレンチS1t内におけるエッチバック前後の成膜層100の変化を説明する。 Next, changes in the film forming layer 100 before and after etch back in the trench S1t on the outer periphery of the substrate S1 will be described.

例えば、スパッタリングによる成膜では、基板S1の外周においても、図10A左図と略同じ形状の成膜層100が形成される(図10B左図)。 For example, in the film formation by sputtering, the film formation layer 100 having substantially the same shape as the left figure of FIG. 10A is formed on the outer periphery of the substrate S1 (FIG. 10B left figure).

次に、図10B右図に示すように、成膜層100にエッチバックを施す。ここで、成膜装置1では、基板S1の外周に、支持台20に接続された導電体70が設けられ、この導電体70に電界E1を集中させる(図9B)。これにより、基板S1の外周においては、基板S1の中心と同様に、Arイオンの飛散する方向が基板S1に対して垂直になりやすくなる。この結果、基板S1の外周においても、トレンチS1t内と、トレンチS1t外の基板S1の表面(上面)S1uとに形成される成膜層100の厚さが実質的に均一になる。また、基板S1の中心と同様にトレンチS1t内における成膜層100の厚さがより対称になる。すなわち、成膜装置1を用いれば、基板S1の面内におけるトレンチS1tにおける成膜層100のカバレッジの状態がより均一になる。 Next, as shown in the right figure of FIG. 10B, the film forming layer 100 is etched back. Here, in the film forming apparatus 1, a conductor 70 connected to the support base 20 is provided on the outer periphery of the substrate S1, and the electric field E1 is concentrated on the conductor 70 (FIG. 9B). As a result, on the outer periphery of the substrate S1, the direction in which Ar ions are scattered tends to be perpendicular to the substrate S1 as in the center of the substrate S1. As a result, even on the outer periphery of the substrate S1, the thickness of the film forming layer 100 formed on the surface (upper surface) S1u of the substrate S1 outside the trench S1t becomes substantially uniform. Further, the thickness of the film forming layer 100 in the trench S1t becomes more symmetrical as in the center of the substrate S1. That is, if the film forming apparatus 1 is used, the coverage state of the film forming layer 100 in the trench S1t in the plane of the substrate S1 becomes more uniform.

また、成膜装置1を用いた成膜方法では、トレンチS1t内における成膜層100の厚さを調整するために、基板S1に対しての成膜工程と、エッチング工程とが交互に繰り返されてもよい。なお、上記の例では、トレンチS1tが例示されたが、基板S1に形成された孔に対しても、トレンチS1tと同様の効果が得られる。 Further, in the film forming method using the film forming apparatus 1, in order to adjust the thickness of the film forming layer 100 in the trench S1t, the film forming step on the substrate S1 and the etching step are alternately repeated. You may. In the above example, the trench S1t is exemplified, but the same effect as that of the trench S1t can be obtained for the holes formed in the substrate S1.

[成膜装置の変形例]
図11は、本実施形態に係る成膜装置の変形例の概略構成図である。図11は、図1Aの矢印Pで示す部分に対応した場所が例示されている。
[Modification example of film forming apparatus]
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a modified example of the film forming apparatus according to the present embodiment. FIG. 11 illustrates a location corresponding to the portion indicated by the arrow P in FIG. 1A.

成膜装置2においては、支持台20に接続された導電体70が基板S1よりもターゲット材30に向かって突出するように構成されている。例えば、導電体70の上端70tは、基板S1の成膜面S1d及びリング部材90の上端90tよりも0.5mm以上3mm高い位置に位置する。また、導電体70の上端70tは、平坦に限らず、曲面、三角状であってもよい。 In the film forming apparatus 2, the conductor 70 connected to the support base 20 is configured to project from the substrate S1 toward the target material 30. For example, the upper end 70t of the conductor 70 is located at a position 0.5 mm or more and 3 mm higher than the film forming surface S1d of the substrate S1 and the upper end 90t of the ring member 90. Further, the upper end 70t of the conductor 70 is not limited to being flat, but may be curved or triangular.

これにより、エッチバック時には、導電体70の外周70eに電界がさらに集中しやすくなる(矢印E2)。成膜装置2においては、基板S1の外周に集中する電界がさらに緩和されて、基板S1の外周にプラズマが集中する現象がさらに抑制される。 As a result, during etchback, the electric field is more likely to be concentrated on the outer circumference 70e of the conductor 70 (arrow E2). In the film forming apparatus 2, the electric field concentrated on the outer periphery of the substrate S1 is further relaxed, and the phenomenon of plasma concentrating on the outer periphery of the substrate S1 is further suppressed.

これにより、成膜装置2においては、基板S1の面内におけるエッチング速度がさらに均一になり、基板S1の中心におけるエッチング速度と、基板S1の外周におけるエッチング速度とがさらに均一になる。この結果、エッチバック後において、基板S1の面内における成膜層の厚さがさらに均一になる。 As a result, in the film forming apparatus 2, the etching rate in the plane of the substrate S1 becomes more uniform, and the etching rate at the center of the substrate S1 and the etching rate at the outer periphery of the substrate S1 become more uniform. As a result, after etching back, the thickness of the film-forming layer in the plane of the substrate S1 becomes more uniform.

また、成膜装置2においては、導電体70の外周70eに電界をさらに集中させたため、エッチバック後において、基板S1の外周に形成されたトレンチ等内における成膜層の厚さがさらに対称になる。基板S1の面内におけるトレンチS1tにおける成膜層100のカバレッジの状態がさらに均一になる。 Further, in the film forming apparatus 2, since the electric field is further concentrated on the outer periphery 70e of the conductor 70, the thickness of the film forming layer in the trench or the like formed on the outer periphery of the substrate S1 becomes more symmetrical after etching back. Become. The state of coverage of the film forming layer 100 in the trench S1t in the plane of the substrate S1 becomes more uniform.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made.

1、2、5…成膜装置
10…真空槽
10w…側壁
10p…プラズマ形成空間
11、12…プラズマ
15…ガス供給源
16…保護板
20…支持台
20a、20b…載置面
30…ターゲット材
30s…スパッタ面
31…ホルダ
32…ヨーク
33、34…磁石
37…絶縁体
38…軸部
39…モータ
40…プラズマ発生源
41…高周波電源
42…直流電源
43…整合回路
50…プラズマ発生源
60…磁気コイル
70…導電体
70a…第1導電体
70b…第2導電体
70e…外周
70t…上端
80…ガード部材
80t…上端
90、95…リング部材
90a…第1リング部材
90b…第2リング部材
90t…上端
95…リング部材
95t…上端
91…絶縁体
100…成膜層
S1…基板
S1tトレンチ
S1w…側面
S1b…底面
S1d…成膜面
S1u…表面
1, 2, 5 ... Film formation device 10 ... Vacuum tank 10w ... Side wall 10p ... Plasma formation space 11, 12 ... Plasma 15 ... Gas supply source 16 ... Protective plate 20 ... Support base 20a, 20b ... Mounting surface 30 ... Target material 30s ... Spatter surface 31 ... Holder 32 ... Yoke 33, 34 ... Magnet 37 ... Insulator 38 ... Shaft 39 ... Motor 40 ... Plasma source 41 ... High frequency power supply 42 ... DC power supply 43 ... Matching circuit 50 ... Plasma source 60 ... Magnetic coil 70 ... Conductor 70a ... First conductor 70b ... Second conductor 70e ... Outer circumference 70t ... Upper end 80 ... Guard member 80t ... Upper end 90, 95 ... Ring member 90a ... First ring member 90b ... Second ring member 90t ... Upper end 95 ... Ring member 95t ... Upper end 91 ... Insulator 100 ... Film formation layer S1 ... Substrate S1t Trench S1w ... Side surface S1b ... Bottom surface S1d ... Film formation surface S1u ... Surface

Claims (8)

真空槽内で、トレンチまたは孔が設けられた基板を支持台に支持し、前記基板とターゲット材とを対向させ、前記ターゲット材をスパッタリングすることにより、前記トレンチ内または前記孔内と、前記トレンチ外または前記孔外の前記基板の表面とに成膜層を形成し、
前記基板の中心よりも前記基板の外周が強い磁場を磁気コイルによって発生させながら前記支持台に電気的に接続した環状の導電体を前記基板の周りに配置した状態で前記真空槽内にプラズマを発生させることにより、前記トレンチの底面または前記孔の底面及び前記トレンチ外または前記孔外の前記基板の前記表面に形成された前記成膜層をエッチバックする
成膜方法。
In a vacuum chamber to support the substrate trench or hole is provided in the support base, it is opposed to said substrate and a target material, by sputtering the target material, and in the trench or the bore, the trench A film-forming layer is formed on the outside or the surface of the substrate outside the holes,
Plasma is generated in the vacuum chamber in a state where an annular conductor electrically connected to the support base is arranged around the substrate while generating a magnetic field having a stronger outer periphery of the substrate than the center of the substrate by a magnetic coil. A film forming method for etching back the film forming layer formed on the bottom surface of the trench or the bottom surface of the hole and the surface of the substrate outside the trench or outside the hole by generating the film.
請求項に記載された成膜方法であって、
前記導電体は、前記基板よりも前記ターゲット材に向かって突出された状態で配置されている
成膜方法。
The film forming method according to claim 1 .
A film forming method in which the conductor is arranged so as to project from the substrate toward the target material.
請求項1または2に記載された成膜方法であって、
前記ターゲット材は、VHF電源によって発生させたプラズマによりスパッタリングされる
成膜方法。
The film forming method according to claim 1 or 2 .
A film forming method in which the target material is sputtered by plasma generated by a VHF power source.
請求項1〜のいずれか1つに記載された成膜方法であって、
前記成膜層は、前記基板にバイアス電位が印加されながら前記基板に形成される
成膜方法。
The film forming method according to any one of claims 1 to 3 .
A film forming method in which the film forming layer is formed on the substrate while a bias potential is applied to the substrate.
減圧状態を維持可能な真空槽と、
前記真空槽内に設けられ、基板を支持することが可能な支持台と、
前記真空槽内に設けられ、前記支持台に対して対向して配置されたターゲット材と、
前記ターゲット材をスパッタリングすることにより前記基板に成膜層を形成することが可能な第1のプラズマ発生源と、
前記真空槽内にプラズマを発生させることにより、前記基板に形成された前記成膜層をエッチバックすることが可能な第2のプラズマ発生源と、
前記基板の周りに配置され、前記支持台に電気的に接続された環状の導電体と、
前記成膜層がエッチバックされているときに、前記基板の中心よりも前記基板の外周が強い磁場を発生させることが可能な磁気コイルと
を具備する成膜装置。
A vacuum chamber that can maintain a decompressed state and
A support base provided in the vacuum chamber and capable of supporting the substrate, and
A target material provided in the vacuum chamber and arranged to face the support base, and
A first plasma generation source capable of forming a film-forming layer on the substrate by sputtering the target material,
A second plasma generation source capable of etching back the film-forming layer formed on the substrate by generating plasma in the vacuum chamber.
An annular conductor arranged around the substrate and electrically connected to the support.
A film forming apparatus including a magnetic coil capable of generating a strong magnetic field on the outer periphery of the substrate than the center of the substrate when the film forming layer is etched back.
請求項に記載された成膜装置であって、
前記基板から前記ターゲット材に向かう方向において、
前記磁気コイルの長さは、前記基板と前記ターゲット材との間の距離以上である
成膜装置。
The film forming apparatus according to claim 5 .
In the direction from the substrate to the target material
A film forming apparatus in which the length of the magnetic coil is equal to or greater than the distance between the substrate and the target material.
請求項またはに記載された成膜装置であって、
前記支持台の周りに配置され、接地電位に接続されたガード部材と、
前記ガード部材上に配置された絶縁体と、
前記導電体の周りに配置され、前記絶縁体上に配置されたリング部材と
をさらに具備する成膜装置。
The film forming apparatus according to claim 5 or 6 .
A guard member arranged around the support and connected to the ground potential,
With the insulator arranged on the guard member,
A film forming apparatus further comprising a ring member arranged around the conductor and arranged on the insulator.
請求項に記載された成膜装置であって、
前記導電体は、前記基板よりも前記ターゲット材に向かって突出するように構成されている
成膜装置。
The film forming apparatus according to claim 7 .
A film forming apparatus in which the conductor projects from the substrate toward the target material.
JP2016219438A 2016-11-10 2016-11-10 Film formation method and film deposition equipment Active JP6824701B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016219438A JP6824701B2 (en) 2016-11-10 2016-11-10 Film formation method and film deposition equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016219438A JP6824701B2 (en) 2016-11-10 2016-11-10 Film formation method and film deposition equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018076561A JP2018076561A (en) 2018-05-17
JP6824701B2 true JP6824701B2 (en) 2021-02-03

Family

ID=62149127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016219438A Active JP6824701B2 (en) 2016-11-10 2016-11-10 Film formation method and film deposition equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6824701B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6465948B1 (en) * 2017-11-01 2019-02-06 キヤノントッキ株式会社 Substrate processing apparatus and film forming apparatus
JP7062535B2 (en) * 2018-06-27 2022-05-06 株式会社アルバック Sputter film formation method
JP7607524B2 (en) * 2021-06-25 2024-12-27 東京エレクトロン株式会社 Plasma Processing Equipment
JP7727174B2 (en) * 2021-06-28 2025-08-21 日新電機株式会社 Sputtering Equipment

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8617351B2 (en) * 2002-07-09 2013-12-31 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with minimal D.C. coils for cusp, solenoid and mirror fields for plasma uniformity and device damage reduction
US20080190760A1 (en) * 2007-02-08 2008-08-14 Applied Materials, Inc. Resputtered copper seed layer
KR100941070B1 (en) * 2007-05-10 2010-02-09 세메스 주식회사 Apparatus for Processing Substrate Using Plasma

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018076561A (en) 2018-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101760846B1 (en) Methods for depositing metal in high aspect ratio features
JP5373905B2 (en) Film forming apparatus and film forming method
TWI495743B (en) Sputtering apparatus for forming a thin film
KR101782355B1 (en) Wafer processing deposition shielding components
TWI714553B (en) Auto capacitance tuner current compensation to control one or more film properties through target life
US20090308739A1 (en) Wafer processing deposition shielding components
TWI840426B (en) Tilted magnetron in a pvd sputtering deposition chamber
JP6824701B2 (en) Film formation method and film deposition equipment
JP5550565B2 (en) Sputtering apparatus and sputtering method
TW408358B (en) Improved inductively coupled plasma source
JP4945566B2 (en) Capacitively coupled magnetic neutral plasma sputtering system
JP2001506401A (en) Apparatus and method for generating uniform density plasma on a substrate
KR101356918B1 (en) Magnetron sputtering apparatus
JPWO2009157439A1 (en) Sputtering apparatus and sputtering method
JP4614578B2 (en) Plasma processing equipment for sputter deposition applications
JP2013139642A (en) Plasma treatment apparatus applied for sputtering film forming
US20080011600A1 (en) Dual hexagonal shaped plasma source
JP6030813B1 (en) High frequency sputtering apparatus and sputtering method
JP2011034705A (en) Plasma treatment device
JP2011017088A (en) Plasma treatment apparatus for applying sputtering film deposition
CN114481059B (en) Magnet module and sputtering apparatus including the magnet module
JP2013048143A (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP2010031383A (en) Plasma-assisted sputter deposition system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190906

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200708

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200721

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200819

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210113

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6824701

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250