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技術 基板に形成された凹部に銅配線を形成するための前処理を行う方法、及び、処理装置

出願人 東京エレクトロン株式会社
発明者 戸島宏至波多野達夫古川真司渡辺直樹鈴木直行
出願日 2016年6月27日 (4年6ヶ月経過) 出願番号 2016-126715
公開日 2018年1月11日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2018-006378
状態 特許登録済
技術分野 半導体集積回路装置の内部配線
主要キーワード ロータリーコネクタ 中央側部分 伝導ベルト モータ用電源 回転継手 チラーユニット 略円盤形状 スイベルジョイント
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

基板の凹部を画成する壁面上に形成された下地金属層消失を抑制し、且つ、下地金属層によって縮小された凹部の開口の幅を広げることを可能とする。

解決手段

一実施形態の方法は、凹部を画成する基板の表面にバリア層を形成する工程と、バリア層上にシード層を形成する工程と、を含む。この方法は、バリア層をエッチングする工程及びシード層をエッチングする工程のうち少なくとも一方を更に含む。バリア層をエッチングする工程及びシード層をエッチングする工程のうち少なくとも一方において、イオン照射方向に対して基板が傾斜され且つ回転される。

概要

背景

半導体装置配線加工技術としてダマシン法が利用されている。ダマシン法では、基板に凹部が形成される。次いで、凹部を画成する壁面上にバリア層が形成される。次いで、バリア層上にシード層が形成される。しかる後に、凹部に銅が埋め込まれる。一般的に、バリア層及びシード層の形成にはスパッタ法が用いられており、銅の埋込みにはメッキ法が用いられている。このような配線加工技術については、特許文献1に記載されている。

概要

基板の凹部を画成する壁面上に形成された下地金属層消失を抑制し、且つ、下地金属層によって縮小された凹部の開口の幅を広げることを可能とする。一実施形態の方法は、凹部を画成する基板の表面にバリア層を形成する工程と、バリア層上にシード層を形成する工程と、を含む。この方法は、バリア層をエッチングする工程及びシード層をエッチングする工程のうち少なくとも一方を更に含む。バリア層をエッチングする工程及びシード層をエッチングする工程のうち少なくとも一方において、イオン照射方向に対して基板が傾斜され且つ回転される。

目的

効果

実績

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請求項1

基板に形成された凹部に銅配線を形成するための前処理を行う方法であって、前記凹部を画成する前記基板の表面にバリア層を形成する工程と、前記バリア層上にシード層を形成する工程と、を含み、該方法は、前記バリア層をエッチングする工程及び前記シード層をエッチングする工程のうち少なくとも一方を更に含み、前記バリア層をエッチングする前記工程及び前記シード層をエッチングする前記工程のうち少なくとも一方において、イオン照射方向に対して前記基板が傾斜され且つ該基板が回転される、方法。

請求項2

前記バリア層をエッチングする前記工程及び前記シード層をエッチングする前記工程の双方を含み、前記バリア層をエッチングする前記工程及び前記シード層をエッチングする前記工程の双方において、単一のチャンバ本体内で前記基板を保持した載置台の保持部の中心軸線が前記イオンの照射方向に対して傾斜するよう前記載置台が傾斜され、且つ、前記保持部が前記中心軸線を中心に回転される、請求項1に記載の方法。

請求項3

基板を保持する保持部を有する載置台であり、前記保持部の中心軸線である第1軸線を中心に該保持部が回転可能であり、且つ、該第1軸線に直交する第2軸線を中心に回転可能に構成された、該載置台と、前記第2軸線に対して周方向に並ぶ成膜用の第1空間及びエッチング用の第2空間を含み、その中に前記載置台を収容したチャンバを提供するチャンバ本体と、を備える処理装置

請求項4

前記第1空間と前記第2空間との間に介在する隔壁を更に備える、請求項3に記載の処理装置。

請求項5

前記第1空間に配置される成膜用のターゲットを保持するターゲットホルダと、前記第2空間に供給されるガス励起させるプラズマ生成部と、を更に備える請求項3又は4に記載の処理装置。

技術分野

0001

本発明の実施形態は、基板に形成された凹部に銅配線を形成するための前処理を行う方法、及び、処理装置に関するものである。

背景技術

0002

半導体装置配線加工技術としてダマシン法が利用されている。ダマシン法では、基板に凹部が形成される。次いで、凹部を画成する壁面上にバリア層が形成される。次いで、バリア層上にシード層が形成される。しかる後に、凹部に銅が埋め込まれる。一般的に、バリア層及びシード層の形成にはスパッタ法が用いられており、銅の埋込みにはメッキ法が用いられている。このような配線加工技術については、特許文献1に記載されている。

先行技術

0003

特開2001−60589号公報

発明が解決しようとする課題

0004

配線加工においては、凹部の開口を画成する基板の角部において、バリア層の厚さ及びシード層の厚さが局所的に厚くなる。即ち、角部に形成された下地金属層の厚さが厚くなる。その結果、凹部の開口端の幅が狭くなる。開口の幅が狭い状態で凹部に銅が埋め込まれると、凹部に対する銅の埋込み不良、例えばボイドが発生する。

0005

ボイドの発生を抑制するためには、下地金属層によって縮小された凹部の開口の幅を広げる必要がある。開口の幅を広げるためには、下地金属層に対するスパッタエッチングを行うことが考えられる。しかしながら、スパッタエッチングでは、角部に形成された下地金属層のみならず、凹部を画成する壁面、例えば底面上に形成された下地金属層もエッチングされる。その結果、下地金属層が薄くなり、場合によっては下地金属層が除去されてしまう。かかる背景から、凹部を画成する壁面上に形成された下地金属層の消失を抑制し、且つ、下地金属層によって縮小された凹部の開口の幅を広げることが求められている。

課題を解決するための手段

0006

一態様においては、基板に形成された凹部に銅配線を形成するための前処理を行う方法が提供される。この方法は、凹部を画成する基板の表面にバリア層を形成する工程と、バリア層上にシード層を形成する工程と、を含む。この方法は、バリア層をエッチングする工程及びシード層をエッチングする工程のうち少なくとも一方を更に含む。バリア層をエッチングする工程及びシード層をエッチングする工程のうち少なくとも一方において、イオン照射方向に対して基板が傾斜され且つ当該基板が回転される。

0007

イオンの照射方向に対して基板が傾斜されると、角部上に形成された下地金属層(バリア層及び/又はシード層)にイオンが照射される。一方で、凹部内へのイオンの侵入が抑制される。したがって、角部上に形成された下地金属層が優先的にエッチングされる。故に、凹部を画成する壁面上に形成された下地金属層の消失が抑制され、且つ、下地金属層によって縮小された凹部の開口の幅が広げられる。また、基板が回転されることにより、角部上に形成された下地金属層が均一にエッチングされる。

0008

一実施形態において、方法は、バリア層をエッチングする工程及びシード層をエッチングする工程の双方を含む。バリア層をエッチングする工程及びシード層をエッチングする工程の双方において、単一のチャンバ本体内で基板を保持した載置台の保持部の中心軸線がイオンの照射方向に対して傾斜するよう当該載置台が傾斜され、且つ、保持部が中心軸線を中心に回転される。

0009

別の態様においては、処理装置が提供される。処理装置は、載置台、及び、チャンバ本体を備える。載置台は、基板を保持する保持部を有する。保持部は、その中心軸線である第1軸線を中心に回転可能であり、且つ、第1軸線に直交する第2軸線を中心に回転可能に構成されている。チャンバ本体は、チャンバを提供する。チャンバは、第2軸線に対して周方向に並ぶ成膜用の第1空間及びエッチング用の第2空間を含む。チャンバの中には、載置台が収容されている。

0010

この態様に係る処理装置では、第2軸線に対して周方向の載置台の角度位置を調整することにより、保持部によって保持された基板が成膜用の第1空間に面するように配置され得る。また、第2軸線に対して周方向の載置台の角度位置を調整することにより、保持部によって保持された基板がエッチング用の第2空間に面するように配置され得る。エッチング用の空間に面するように配置された基板は、第2空間におけるイオンの照射方向に対して傾斜され得る。さらに、エッチング用の空間に配置された基板は、第1軸線、即ち保持部の中心軸線を中心に回転され得る。故に、この処理装置は、上述した方法の実施に用いられ得る。

0011

一実施形態において、処理装置は、第1空間と第2空間との間に介在する隔壁を更に備えていてもよい。この実施形態によれば、第1空間で基板上に堆積すべき物質が第2空間に侵入することが抑制される。また、第2空間において生成された活性種が第1空間に侵入することが抑制される。

0012

一実施形態においては、処理装置は、第1空間に配置される成膜用のターゲットを保持するターゲットホルダ、及び、第2空間に供給されるガス励起させるプラズマ生成部を更に備え得る。

発明の効果

0013

以上説明したように、基板の凹部を画成する壁面上に形成された下地金属層の消失を抑制し、且つ、下地金属層によって縮小された凹部の開口の幅を広げることが可能となる。

図面の簡単な説明

0014

基板に形成された凹部に銅配線を形成するための前処理を行う方法の一実施形態を示す流れ図である。
図2の(a)は図1に示す方法が適用される基板を例示する図であり、図2の(b)はその上にバリア層が形成された基板を含む被加工物を示す図である。
図3の(a)及び図3の(b)は、バリア層のエッチングを示す図である。
図4の(a)はバリア層のエッチング後の被加工物を示す図であり、図4の(b)はシード層の形成後の被加工物を示す図である。
図5の(a)及び図5の(b)は、シード層のエッチングを示す図である。
図6の(a)はシード層のエッチング後の被加工物を示す図であり、図6の(b)は銅の埋込み後の被加工物を示す図である。
一実施形態に係る処理装置を示す図である。
一実施形態に係る処理装置を示す図である。
一実施形態に係る載置台の断面図である。
一実施形態に係る載置台の断面図である。

実施例

0015

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

0016

図1は、基板に形成された凹部に銅配線を形成するための前処理を行う方法の一実施形態を示す流れ図である。図1に示す方法MTは、基板の凹部に銅配線を形成するプロセスに先だって行われる前処理に関するものである。この方法MTの実施の前には、基板100が準備される。図2の(a)は、図1に示す方法が適用される基板を例示する図である。図2の(a)に示す基板100は、例えば略円盤形状を有する。基板100は、下地層100u及び絶縁膜100iを含む。絶縁膜100iは、下地層100u上に設けられている。絶縁膜100iは、例えば酸化シリコン又は低誘電率材料(Low−K材料)から形成されるが、これらに限定されるものではない。基板100は、上面100tを有する。上面100tは、絶縁膜100iによって提供されている。絶縁膜100iには、凹部100rが形成されている。凹部100rは、上面100tから基板100の板厚方向に延びている。凹部100rは、例えば溝又はホールであり得る。凹部100rは、例えば、フォトリソグラフィ及びエッチングにより形成される。

0017

図1に示すように、方法MTでは、まず、工程ST1において、凹部100rを画成する基板100の表面にバリア層102が形成される。バリア層102は、例えば、Ta、TaNといった金属から形成される。このバリア層102は、例えばスパッタリング法により形成される。

0018

図2の(b)はその上にバリア層が形成された基板を含む被加工物を示す図である。方法MTでは、工程ST1の実行により、図2の(b)に示す被加工物W1が得られる。被加工物W1は、基板100、及び、当該基板100の表面に形成されたバリア層102を含む。図2の(b)に示すように、バリア層102の厚さは、基板100の角部100s(又は肩部)上において局所的に厚くなる。したがって、凹部100rの開口の幅が狭くなる。なお、角部100sは、凹部を画成する絶縁膜100iの側面と上面100tとが交差する部分である。

0019

方法MTでは、次いで、工程ST2が実行される。工程ST2では、被加工物W1のバリア層102のエッチングが行われる。図3の(a)及び図3の(b)は、バリア層のエッチングを示す図である。図3の(a)においては、被加工物W1の全体が示されており、図3の(b)においては、被加工物W1の一部が拡大して示されている。

0020

図3の(a)及び図3の(b)に示すように、工程ST2では、バリア層102のエッチングのために、被加工物W1にイオンが照射される。イオンは、例えばアルゴンガスといった希ガス、又は、窒素ガスといった不活性ガスを励起させてプラズマを生成することにより、生成される。工程ST2では、被加工物W1が、イオンの照射方向(図3の(a)及び図3の(b)において下向きの矢印で示す方向)に対して傾斜される。例えば、被加工物W1は、イオンの照射方向に対して当該被加工物W1の中心軸線CXが10°以上60°以下の範囲内の角度をなすように、傾斜される。なお、中心軸線CXは、基板100の板厚方向に平行であり、被加工物W1の中心を含む。さらに、工程ST2では、被加工物W1が、中心軸線CXを中心に回転される。

0021

被加工物W1がイオンの照射方向に対して傾斜された状態でエッチングが実行されることにより、角部100s上に形成されたバリア層102にはイオンが照射される。一方で、凹部100rへのイオンの侵入が抑制される。したがって、角部100s上に形成されたバリア層102が優先的にエッチングされる。故に、凹部100rを画成する壁面上に形成されたバリア層102の消失が抑制され、且つ、バリア層102によって縮小された凹部100rの開口の幅が広げられる。また、工程ST2では、被加工物W1が中心軸線CXを中心に回転されるので、角部100s上に形成されたバリア層102が均一にエッチングされる。図4の(a)は、バリア層のエッチング後の被加工物を示す図である。図4の(a)に示すように、工程ST2の実行の結果、角部100s上に形成されたバリア層102の厚さが局所的に減少する。これにより、バリア層102によって縮小された凹部100rの開口の幅が広げられた被加工物W2が作成される。

0022

方法MTでは、次いで、工程ST3が実行される。工程ST3では、バリア層102上にシード層104が形成される。シード層104は、銅から形成される。このシード層104は、例えばスパッタリング法により形成される。

0023

図4の(b)はシード層の形成後の被加工物を示す図である。工程ST3の実行により、図4の(b)に示す被加工物W3が得られる。被加工物W3は、基板100、バリア層102、及び、バリア層102上に形成されたシード層104を含む。図4の(b)に示すように、シード層104の厚さは、基板100の角部100s(又は肩部)上において局所的に厚くなる。したがって、凹部100rの開口の幅が狭くなる。

0024

方法MTでは、次いで、工程ST4が実行される。工程ST4では、被加工物W3のシード層104のエッチングが行われる。図5の(a)及び図5の(b)は、シード層のエッチングを示す図である。図5の(a)においては、被加工物W3の全体が示されており、図5の(b)においては、被加工物W3の一部が拡大して示されている。

0025

図5の(a)及び図5の(b)に示すように、工程ST4では、シード層104のエッチングのために、被加工物W3にイオンが照射される。イオンは、例えばアルゴンガスといった希ガス、又は、窒素ガスといった不活性ガスを励起させてプラズマを生成することにより、生成される。工程ST4では、被加工物W3が、イオンの照射方向(図5の(a)及び図5の(b)において下向きの矢印で示す方向)に対して傾斜される。例えば、被加工物W3は、イオンの照射方向に対して当該被加工物W3の中心軸線CXが10°以上60°以下の範囲内の角度をなすように、傾斜される。なお、被加工物W3の中心軸線CXは、被加工物W1の中心軸線と同様である。さらに、工程ST4では、被加工物W3が、中心軸線CXを中心に回転される。

0026

被加工物W3がイオンの照射方向に対して傾斜された状態でエッチングが実行されることにより、角部100s上に形成されたシード層104にはイオンが照射される。一方で、凹部100rへのイオンの侵入が抑制される。したがって、角部100s上に形成されたシード層104が優先的にエッチングされる。故に、凹部100rを画成する壁面上に形成されたシード層104の消失が抑制され、且つ、シード層104によって縮小された凹部100rの開口の幅が広げられる。また、工程ST4では、被加工物W3が中心軸線CXを中心に回転されるので、角部100s上に形成されたシード層104が均一にエッチングされる。図6の(a)は、シード層のエッチング後の被加工物を示す図である。図6の(a)に示すように、工程ST4の実行の結果、角部100s上に形成されたシード層104の厚さが局所的に減少する。これにより、シード層104によって縮小された凹部100rの開口の幅が広げられた被加工物W4が作成される。

0027

図6の(b)は、銅の埋込み後の被加工物を示す図である。銅配線の形成においては、方法MTの実施の後に、凹部100rに銅106が埋め込まれる。これにより、被加工物W5が作成される。銅の埋込みには、例えばメッキ法が用いられる。そして、化学機械研磨(CMP)法により、上面100tの上に形成された銅106が除去されることにより、凹部100r内に配線が形成される。

0028

以下、方法MTの実施において用いることができる処理装置について説明する。図7は、一実施形態に係る処理装置を示す図である。図7に示す処理装置10は、チャンバ本体12及び載置台14を備えている。

0029

チャンバ本体12は、その内部空間をチャンバ12cとして提供している。チャンバ12cは、限定されるものではないが、例えば略球形の空間である。チャンバ本体12は、例えばアルミニウムといった金属から形成されており、接地されている。また、チャンバ本体12の内壁面には、アルマイト膜といった被覆が施されている。一実施形態では、チャンバ本体12は、主部12a及び蓋部12bを含んでいる。蓋部12bは、主部12a上に設けられており、主部12aに対して着脱可能に構成されている。

0030

チャンバ本体12の側壁部には、上述した基板又は被加工物をチャンバ12cに搬入し、チャンバ12cから搬出するための開口12pが形成されている。この開口12pは、ゲートバルブ12gによって開閉可能となっている。

0031

また、チャンバ本体12には、ガス供給部13が接続されている。ガス供給部13は、チャンバ12cにガスを供給するよう構成されている。ガス供給部13は、ガスソースマスフローコントローラといった流量制御器、及び、開閉弁を有し得る。ガスソースは、例えば、アルゴンガスといった希ガス及び/又は窒素ガスといった不活性ガスのソースであり得る。ガスソースは、流量制御器及び開閉弁を介してチャンバ12cに接続されている。このガス供給部13は、一実施形態では、チャンバ本体12の底部に設けられたガス導入路12iに接続されている。

0032

また、チャンバ本体12には、排気装置15が接続されている。排気装置15は、圧力調整弁、及び、ターボ分子ポンプといった真空ポンプを含み得る。排気装置15は、一実施形態では、チャンバ本体12の底部の中央に形成された排気孔12eに接続されている。

0033

載置台14は、チャンバ12c内に設けられている。チャンバ12cは、第1空間S1及び第2空間S2を含んでいる。第1空間S1及び第2空間S2は、載置台14の後述する第2軸線AX2に対して周方向に並んでいる。一実施形態では、第1空間S1は、載置台14に対して上方(Z方向)にあり、第2空間S2は、載置台14に対して横方向(X方向)にある。

0034

第1空間S1は、成膜用の空間である。一実施形態では、第1空間S1の上方に、ターゲットホルダ16a及びターゲットホルダ16bが設けられている。ターゲットホルダ16a及びターゲットホルダ16bは、蓋部12bに取り付けられている。ターゲットホルダ16a及びターゲットホルダ16bは、導体から形成されており、蓋部12bから電気的に分離(絶縁)されている。ターゲットホルダ16aは、第1空間S1側においてターゲット18aを保持している。ターゲットホルダ16bは、第1空間S1側においてターゲット18bを保持している。ターゲット18aは、例えば銅から形成されている。ターゲット18bは、上述したバリア層を構成する材料と同じ材料から形成されている。即ち、ターゲット18bは、例えばTa、TaNといった金属から形成されている。ターゲットホルダ16aには、電源20aが接続されている。また、ターゲットホルダ16bには、電源20bが接続されている。電源20a及び電源20bは、直流電源であってもよく、或いは、高周波電源であってもよい。

0035

一実施形態では、ターゲットホルダ16a及びターゲットホルダ16bは、中心軸線AXCに対して対称に配置されている。中心軸線AXCは、鉛直方向(Z方向)に延びる軸線であり、チャンバ12cの中心軸線である。処理装置10では、ターゲットホルダ16aに保持されたターゲット18a、及び、ターゲットホルダ16bに保持されたターゲット18bも、中心軸線AXCに対して対称に配置される。また、ターゲットホルダ16aは、ターゲット18aが中心軸線AXCに対して傾斜するように当該ターゲット18aを保持し、ターゲットホルダ16bは、ターゲット18bが中心軸線AXCに対して傾斜するように当該ターゲット18bを保持する。

0036

また、処理装置10では、軸体22が蓋部12bを中心軸線AXCに沿って貫通するように設けられている。チャンバ本体12の外側において、軸体22には、回転駆動装置24(例えば、モータ)が接続されている。チャンバ本体12の内側、即ち、第1空間S1において、軸体22にはシャッタ26が結合されている。シャッタ26は、ターゲット18a及びターゲット18bと載置台14との間に介在している。シャッタ26には、ターゲット18a又はターゲット18bを載置台14に対して露出させるための開口26aが形成されている。このシャッタ26の開口26aの中心軸線AXCに対する回転方向の位置が回転駆動装置24によって調整されることにより、ターゲット18a及びターゲット18bのうち一方を選択的に載置台14に対して露出させることができる。また、シャッタ26により、ターゲット18a及びターゲット18bの双方を、載置台14に対して遮蔽することができる。

0037

処理装置10では、第2空間S2の側方において、チャンバ本体12に開口が形成されている。この開口は、窓部材28によって閉じられている。窓部材28は、石英といった誘電体材料から形成されている。また、チャンバ本体12の外部には、窓部材28と対面するようにアンテナ30(コイル)が設けられている。アンテナ30には、整合器34を介して高周波電源32が接続されている。高周波電源32は、ガス供給部13からチャンバ12cに供給されるガスを励起させるために、高周波をアンテナ30に供給する。整合器34は、高周波電源32の出力インピーダンス負荷、即ちチャンバ本体12側のインピーダンスとを整合させるための整合回路を有している。処理装置10では、高周波電源32及びアンテナ30は、誘導結合型のプラズマ生成部を構成している。

0038

一実施形態では、処理装置10は、隔壁35を更に備えている。隔壁35は、チャンバ本体12からチャンバ12c内に延びており、第1空間S1と第2空間S2との間に介在している。隔壁35は、ターゲット18a又はターゲット18bから放出された物質が、第2空間S2に侵入することを抑制している。また、隔壁35は、第2空間S2において生成された活性種が第1空間S1に侵入することを抑制している。なお、隔壁35は、例えば第1空間S1及び第2空間S2のそれぞれを適当な容積で区切るよう、チャンバ12c内に適宜設けられ得る。

0039

以下、載置台14について詳細に説明する。図8は、一実施形態に係る処理装置を示す図である。図8においては、載置台14が、図7に示す状態から第2軸線AX2中心に回転されて傾斜した状態が示されている。図9及び図10は、一実施形態に係る載置台の断面図である。以下、図7図10を参照する。

0040

載置台14は、被加工物Wを保持する機構である。載置台14は、第1軸線AX1に被加工物Wの中心軸線が一致するように被加工物Wを保持する。また、載置台14は、第1軸線AX1を中心に被加工物Wを回転させるように構成されている。さらに、載置台14は、第1軸線AX1に直交する上述の第2軸線AX2を中心に回転可能に構成されている。この第2軸線AX2は、鉛直方向(Z方向)に直交する方向(Y方向)に延びている。図7に示すように、第2軸線AX2に対して周方向の載置台14の角度位置が、第1軸線AX1が中心軸線AXCに一致するように設定されている場合には、被加工物Wは、第1空間S1の側に面する。図7に示した状態では、被加工物Wに対する成膜が行われる。また、図7に示す状態から図8に示す状態まで、載置台14が第2軸線AX2を中心に回転されると、被加工物Wは第2空間S2の側に面する。図8に示した状態では、被加工物Wに対するイオンの照射、即ち被加工物Wのエッチングが行われる。

0041

図9及び図10に示すように、載置台14は、保持部40、容器50、及び、一対の軸部60a,60bを有している。保持部40は、被加工物Wを保持するよう構成されている。また、保持部40は、その中心軸線である第1軸線AX1を中心に回転することによって、被加工物Wを回転させるよう構成されている。この保持部40は、静電チャック42、下部電極44、軸部46、及び、絶縁部材45を有している。

0042

静電チャック42は、その上面において被加工物Wを保持するように構成されている。静電チャック42は、略円盤形状を有している。静電チャック42の中心軸線は、第1軸線AX1に一致している。静電チャック42は、絶縁膜の内層として設けられた電極膜を有している。静電チャック42は、電極膜に電圧印加されることにより、静電力を発生する。この静電力により、静電チャック42は、その上に載置された被加工物Wを吸着する。この静電チャック42と被加工物Wとの間には、Heガス、Arガスといった伝熱ガスが供給されるようになっていてもよい。また、静電チャック42内には、被加工物Wを加熱するためのヒータが内蔵されていてもよい。この静電チャック42は、下部電極44上に設けられている。

0043

下部電極44は、略円盤形状を有している。下部電極44の中心軸線は、第1軸線AX1に一致している。一実施形態では、下部電極44は、第1部分44a及び第2部分44bを有している。第1部分44aは、第1軸線AX1に沿って延在する下部電極44の中央側の部分である。第2部分44bは、第1部分44aよりも第1軸線AX1から離れて、即ち、第1部分44aよりも外側で延在する部分である。

0044

第1部分44aの上面及び第2部分44bの上面は連続している。第1部分44aの上面及び第2部分44bの上面によって下部電極44の略平坦な上面が構成されている。この下部電極44の上面の上には、静電チャック42が設けられている。また、第1部分44aは、第2部分44bよりも下方に突出して、円柱状をなしている。即ち、第1部分44aの下面は、第2部分44bの下面よりも下方において延在している。

0045

下部電極44は、アルミニウム、ステンレス鋼といった導体から構成されている。下部電極44は、チャンバ本体12の外部に設けられたバイアス電力供給部90(図7参照)と電気的に接続されている。バイアス電力供給部90は、第1電源90a及び第2電源90bを含んでいる。第1電源90aは、パルス変調された直流電源(変調直流電圧)を発生するよう構成されている。第2電源90bは、バイアス用の高周波を発生するよう構成されている。第1電源90aからの変調直流電圧及び第2電源90bからの高周波は、選択的に下部電極44に供給される。

0046

下部電極44には、流路44fが形成されている。流路44fには冷媒が供給される。冷媒が流路44fに供給されることにより、被加工物Wの温度が調整される。この下部電極44は、絶縁部材45上に設けられている。

0047

絶縁部材45は、石英、アルミナといった絶縁体から構成されている。絶縁部材45は、中央において開口した略円盤形状を有している。一実施形態では、絶縁部材45は、第1部分45a及び第2部分45bを有している。第1部分45aは、絶縁部材45の中央側の部分であり、第2部分45bは、第1部分45aよりも第1軸線AX1から離れて、即ち、第1部分45aよりも外側で延在する部分である。第1部分45aの上面は、第2部分45bの上面よりも下方で延在している。第1部分45aの下面は、第2部分45bの下面よりも下方で延在している。絶縁部材45の第2部分45bの上面は、下部電極44の第2部分44bの下面に接している。一方、絶縁部材45の第1部分45aの上面は、下部電極44の下面から離間している。

0048

軸部46は、略円柱形状を有しており、下部電極44の下面に結合されている。具体的に、軸部46は、下部電極44の第1部分44aの下面に結合されている。軸部46の中心軸線は、第1軸線AX1と一致している。この軸部46に対して回転力が与えられることにより、保持部40は回転する。

0049

このような種々の要素によって構成される保持部40は、容器50と共に載置台14の中空の内部空間を形成している。容器50は、蓋体50a及び本体50bを含んでいる。蓋体50aは、略円盤形状を有している。蓋体50aの中央には、軸部46が通る貫通孔が形成されている。この蓋体50aは、絶縁部材45の第2部分45bの下方において延在しており、当該第2部分45bに対して僅かな間隙を提供している。また、蓋体50aの下面周縁には、本体50bの上端が結合している。本体50bは、下端において閉塞された略円筒形状を有している。

0050

容器50と軸部46との間には、磁性流体シール部52が設けられている。磁性流体シール部52は、内輪部52a及び外輪部52bを有している。内輪部52aは、軸部46と同軸に延在する略円筒形状を有しており、軸部46に対して固定されている。また、内輪部52aの上端は、絶縁部材45の第1部分45aの下面に結合している。この内輪部52aは、軸部46と共に第1軸線AX1中心に回転するようになっている。

0051

外輪部52bは、略円筒形状を有しており、内輪部52aの外側において当該内輪部52aと同軸に設けられている。外輪部52bの上端は、蓋体50aの中央側部分の下面に結合している。これら内輪部52aと外輪部52bとの間には、磁性流体52cが介在している。また、磁性流体52cの下方において、内輪部52aと外輪部52bとの間には、軸受53が設けられている。この磁性流体シール部52は、載置台14の内部空間をチャンバ12cから分離する封止構造を提供している。なお、載置台14の内部空間は大気圧に維持される。

0052

一実施形態では、磁性流体シール部52と軸部46との間に、部材47及び部材48が設けられている。部材47は、軸部46の外周面の一部分、即ち、後述する第3筒状部46dの上側部分の外周面及び下部電極44の第1部分44aの外周面に沿って延在する略円筒形状を有している。また、部材47の上端は、鍔状になっており、下部電極44の第2部分44bの下面に沿って延在している。この部材47は、第3筒状部46dの上側部分の外周面、並びに、下部電極44の第1部分44aの外周面及び第2部分44bの下面に接している。

0053

部材48は、軸部46の外周面、即ち、第3筒状部46dの外周面、及び、部材47の外周面に沿って延在する略円筒形状を有している。部材48の上端は鍔状になっており、絶縁部材45の第1部分45aの上面に沿って延在している。部材48は、第3筒状部46dの外周面、部材47の外周面、絶縁部材45の第1部分45aの上面、及び、磁性流体シール部52の内輪部52aの内周面に接している。この部材48と絶縁部材45の第1部分45aの上面との間には、Oリングといった封止部材49aが介在していてもよい。また、部材48と磁性流体シール部52の内輪部52aの内周面との間には、Oリングといった封止部材49b及び49cが介在していてもよい。かかる構造により、軸部46と磁性流体シール部52の内輪部52aとの間が封止される。

0054

容器50の本体50bには、第2軸線AX2に沿って一対の開口が形成されている。本体50bに形成された一対の開口のそれぞれには、一対の軸部60a,60bの内側端部がそれぞれ嵌め込まれている。一対の軸部60a,60bは略円筒形状を有している。一対の軸部60a,60bの各々の中心軸線は第2軸線AX2と一致している。一対の軸部60a,60bは、チャンバ本体12の外側まで延びている。軸部60aは、チャンバ本体12の外側において、回転駆動装置に結合されている。この回転駆動装置は、載置台14を第2軸線AX2を中心に回転させる動力を発生する。

0055

軸部60bの内孔には、種々の電気系統用の配線、伝熱ガス用の配管、及び、冷媒用の配管が通されている。これらの配線及び配管は、軸部46に接続されている。

0056

軸部46は、柱状部46a、第1筒状部46b、第2筒状部46c、及び、第3筒状部46dを有している。柱状部46aは、略円柱形状を有しており、第1軸線AX1上で延在している。柱状部46aは、静電チャック42の電極膜に電圧を印加するための配線を構成している。柱状部46aは、ロータリーコネクタ54のスリップリングを介して配線61に接続されている。配線61は、載置台14の内部空間から軸部60bの内孔を通って、チャンバ本体12の外部まで延びている。この配線61は、チャンバ本体12の外部においてスイッチを介して電源91(図7参照)に接続されている。

0057

第1筒状部46bは、柱状部46aの外側において当該柱状部46aと同軸に設けられている。第1筒状部46bは、下部電極44に変調直流電圧又は高周波バイアス電力を供給するための配線を構成している。第1筒状部46bは、ロータリーコネクタ54の別のスリップリングを介して配線62に接続されている。配線62は、載置台14の内部空間から軸部60bの内孔を通って、チャンバ本体12の外部まで延びている。この配線62は、チャンバ本体12の外部においてバイアス電力供給部90の第1電源90a及び第2電源90bに接続されている。なお、第2電源90bは、チャンバ本体12の外部に設けられたインピーダンスマッチング用の整合器を介して第1筒状部46bに接続される。

0058

第2筒状部46cは、第1筒状部46bの外側において当該第1筒状部46bと同軸に設けられている。一実施形態では、ロータリーコネクタ54内には軸受55が設けられており。軸受55は第2筒状部46cの外周面に沿って延在している。軸受55は、第2筒状部46cを介して軸部46を支持している。第2筒状部46cには、伝熱ガス供給用のガスラインが形成されている。このガスラインは、スイベルジョイントといった回転継手を介して配管63に接続されている。配管63は、載置台14の内部空間から軸部60bの内孔を通って、チャンバ本体12の外部まで延びている。この配管63は、チャンバ本体12の外部において伝熱ガスのソース92(図7参照)に接続されている。

0059

第3筒状部46dは、第2筒状部46cの外側において当該第2筒状部46cと同軸に設けられている。この第3筒状部46dには、流路44fに冷媒を供給するための供給ライン、及び、流路44fに供給された冷媒を回収するための回収ラインが形成されている。供給ラインは、スイベルジョイントといった回転継手70を介して配管72に接続されている。また、回収ラインは回転継手70を介して配管74に接続されている。配管72及び配管74は、載置台14の内部空間から軸部60bの内孔を通って、チャンバ本体12の外部まで延びている。そして、配管72及び配管74は、チャンバ本体12の外部においてチラーユニット93(図7参照)に接続されている。

0060

図10に示すように、載置台14の内部空間には、回転モータ78が設けられている。回転モータ78は、軸部46を回転させるための動力を発生する。一実施形態では、回転モータ78は、軸部46の側方に設けられている。この回転モータ78は、軸部46に取り付けられたプーリ80に伝導ベルト82を介して連結されている。回転モータ78の回転駆動力が軸部46に伝達されると、保持部40は第1軸線AX1中心に回転する。なお、回転モータ78に電力を供給するための配線は、軸部60bの内孔を通ってチャンバ本体12の外部まで引き出され、チャンバ本体12の外部に設けられたモータ用電源に接続される。

0061

上述したように、載置台14は、大気圧に設定される内部空間を提供しており、当該内部空間には多様な機構を収容するように構成されている。また、載置台14は、その内部空間に収容した機構とチャンバ本体12の外部に設けた電源、ガスソース、チラーユニット等の装置とを接続するための配線又は配管をチャンバ本体12の外部まで引き出すことが可能であるように構成されている。なお、上述した配線及び配管に加えて、チャンバ本体12の外部に設けられたヒータ電源と静電チャック42に設けられたヒータとを接続する配線が、載置台14の内部空間からチャンバ本体12の外部まで軸部60bの内孔を介して引き出されていてもよい。

0062

この処理装置10は、方法MTの工程ST1〜工程ST4を単一のチャンバ本体12の内部にて実行することが可能である。工程ST1の実行時には、基板100が載置台14の保持部40によって保持される。また、第1軸線AX1が中心軸線AXCに一致するように、第2軸線AX2に対して周方向の載置台14の角度位置が設定される(図7参照)。これにより、基板100の中心軸線CXが中心軸線AXC上に配置され、基板100が第1空間S1に面する状態が形成される。また、載置台14の保持部40が第1軸線AX1を中心に回転される。そして、シャッタ26の開口26aをターゲット18bと載置台14との間に介在させるよう、中心軸線AXCに対して周方向のシャッタ26の角度位置が設定される。また、ガス供給部13からのガスがチャンバ12cに供給され、排気装置15によってチャンバ12cの圧力が減圧される。さらに、電源20bからターゲットホルダ16bに電圧が印加される。これにより、ターゲット18bの周囲でガスのプラズマが生成され、プラズマ中のイオンがターゲット18bに引き込まれる。ターゲット18bにイオンが衝突すると、ターゲット18bを構成する物質が当該ターゲット18bから放出され、基板100上に堆積する。その結果、基板100上にバリア層102が形成される。

0063

工程ST2の実行時には、工程ST1に引き続き基板100が保持部40によって保持される。即ち、被加工物W1が保持部40によって保持される。また、第1軸線AX1が中心軸線AXCに対して傾斜するように、第2軸線AX2に対して周方向の載置台14の角度位置が設定される(図8参照)。これにより、被加工物W1が第2空間S2に面する状態が形成される。なお、工程ST2の実行時には、イオンの照射方向(図8においては−X方向)に対して第1軸線AX1が傾斜するように、第2軸線AX2に対して周方向の載置台14の角度位置が設定される。これにより、被加工物W1の中心軸線CXがイオンの照射方向に対して傾斜する。また、載置台14の保持部40が第1軸線AX1を中心に回転される。また、ガス供給部13からのガスがチャンバ12cに供給され、排気装置15によってチャンバ12cの圧力が減圧される。また、高周波電源32からの高周波がアンテナ30に供給される。これにより、第2空間S2においてガスが励起されプラズマが生成される。さらに、バイアス電力供給部90からの変調直流電圧又はバイアス用の高周波が下部電極44に供給される。これにより、プラズマ中のイオンが被加工物W1に引き込まれる。その結果、角部100s上に形成されたバリア層102の厚さが局所的に減少するよう、バリア層102がエッチングされる。

0064

工程ST3の実行時には、工程ST2に引き続き基板100が保持部40によって保持される。即ち、被加工物W2が保持部40によって保持される。また、第1軸線AX1が中心軸線AXCに一致するように、第2軸線AX2に対して周方向の載置台14の角度位置が設定される(図7参照)。これにより、被加工物W2の中心軸線CXが中心軸線AXC上に配置され、被加工物W2が第1空間S1に面する状態が形成される。また、載置台14の保持部40が第1軸線AX1を中心に回転される。そして、シャッタ26の開口26aをターゲット18aと載置台14との間に介在させるよう、中心軸線AXCに対して周方向のシャッタ26の角度位置が設定される。また、ガス供給部13からのガスがチャンバ12cに供給され、排気装置15によってチャンバ12cの圧力が減圧される。さらに、電源20aからターゲットホルダ16aに電圧が印加される。これにより、ターゲット18aの周囲でガスのプラズマが生成され、プラズマ中のイオンがターゲット18aに引き込まれる。ターゲット18aにイオンが衝突すると、ターゲット18aを構成する物質(即ち、銅)が当該ターゲット18aから放出され、被加工物W2上に堆積する。その結果、被加工物W2上にシード層104が形成されて、被加工物W3が作成される。

0065

工程ST4の実行時には、工程ST3に引き続き基板100が保持部40によって保持される。即ち、被加工物W3が保持部40によって保持される。また、第1軸線AX1が中心軸線AXCに対して傾斜するように、第2軸線AX2に対して周方向の載置台14の角度位置が設定される(図8参照)。これにより、被加工物W3が第2空間S2に面する状態が形成される。なお、工程ST4の実行時には、イオンの照射方向(図8においては−X方向)に対して第1軸線AX1が傾斜するように、第2軸線AX2に対して周方向の載置台14の角度位置が設定される。これにより、被加工物W3の中心軸線CXがイオンの照射方向に対して傾斜する。また、載置台14の保持部40が第1軸線AX1を中心に回転される。また、ガス供給部13からのガスがチャンバ12cに供給され、排気装置15によってチャンバ12cの圧力が減圧される。また、高周波電源32からの高周波がアンテナ30に供給される。これにより、第2空間S2においてガスが励起されプラズマが生成される。さらに、バイアス電力供給部90からの変調直流電圧又はバイアス用の高周波が下部電極44に供給される。これにより、プラズマ中のイオンが被加工物W3に引き込まれる。その結果、角部100s上に形成されたシード層104の厚さが局所的に減少するよう、シード層104がエッチングされる。

0066

以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、方法MTは、工程ST2及び工程ST4のうち一方のみを含んでいてもよい。

0067

また、上述した処理装置10のプラズマ生成部は、誘導結合型のプラズマ生成部であるが、処理装置10は、誘導結合型のプラズマ生成部に代えて、容量結合型のプラズマ生成部、或いは、マイクロ波といった表面波を用いるプラズマ生成部を備えていてもよい。

0068

10…処理装置、12…チャンバ本体、12c…チャンバ、S1…第1空間、S2…第2空間、AXC…中心軸線、13…ガス供給部、14…載置台、15…排気装置、16a,16b…ターゲットホルダ、18a,18b…ターゲット、20a,20b…電源、26…シャッタ、28…窓部材、30…アンテナ、32…高周波電源、35…隔壁、40…保持部、AX1…第1軸線、42…静電チャック、44…下部電極、46…軸部、50…容器、60a,60b…軸部、AX2…第2軸線、90…バイアス電力供給部、100…基板、W1,W2,W3,W4…被加工物、CX…中心軸線、100r…凹部、102…バリア層、104…シード層。

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