片狀等離子體成膜裝置的製作方法

2023-09-21 04:44:25 2

專利名稱：片狀等離子體成膜裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及片狀等離子體成膜裝置，更詳細地說，涉及利用片狀等離子體中的帶 電粒子對靶進行轟擊的真空濺射技術的改良。
背景技術：
已知有使相同的磁極(例如N極)相對以使其發生強相斥磁場的永久磁體對夾著 圓柱狀等離子體，以此能夠形成均勻而且高密度的片狀等離子體的情況(參照專利文 獻1)。
又，將這樣的片狀等離子體導入靶與基板之間的成膜空間，以此在利用片狀等離 子體中的帶電粒子(正離子)實現濺射，轟擊出濺射靶的材料(濺射顆粒)後使該濺 射顆粒通向片狀等離子體使其電離，飛散、堆積在基板表面上這樣的濺射技術已經研 究出(參照專利文獻2)。
專利文獻l:特公平4一23400號公報
專利文獻2:特開2005—179767號公報

發明內容
本發明的發明人等致力於如下所述的真空成膜技術的開發研究，即對應於半導體 器件的細微化和高速化應用上述片狀等離子體技術，以此在基板上的配線槽中形成已 有技術難以達到的高質量的金屬(例如銅)的配線膜的真空成膜技術的開發研究。
在這樣的開發研究過程中，使片狀等離子體跨越真空成膜室移動期間，作為其移 動路徑，原封不動使用例如上述專利文獻2記載的片狀等離子體技術的情況下，成膜 顆粒(例如Cu濺射顆粒)堵塞基板上的配線槽的入口的問題變得明顯了。
本發明是為了解決上述存在問題而作出的，其目的在於，提供一種片狀等離子體 成膜裝置，該裝置在採用片狀等離子體技術時能夠改善基板上的配線槽上形成的配線 膜的膜特性。
本發明的發明人等銳意研究的結果，得出了如下所述的見解，即利用磁場使片狀 等離子體凸狀偏倚，能夠恰當解決上述存在問題。
如下所述的情況逐步達到了解，即例如，設想利用濺射在微細配線方式(pattern) 的各配線槽形成銅配線的情況下使片狀等離子體從其主面彎曲，利用片狀等離子體中的帶電粒子(正離子)轟擊出的CU顆粒，在所希望的方向上一致地到達配線槽，與上 述專利文獻2記載的片狀等離子體技術相比，能夠謀求改善銅顆粒堵塞配線槽的入口 的情況，而且能夠將銅顆粒恰當地埋入配線槽內部。
因此本發明的片狀等離子體成膜裝置，具備利用放電相對於等離子體的輸送方 向的中心大致等密度分布的源等離子體而形成，能夠將源等離子體向所述輸送方向發 射的等離子體槍、具有在所述輸送方向上延伸的輸送空間的片狀等離子體變形室、同 極相對，夾著所述輸送空間配置的第1磁場發生手段對、具有與所述輸送空間連通的 成膜空間的成膜室、以及異極相對，夾著所述成膜空間配置的第2磁場發生手段對， 所述源等離子體在通過所述輸送空間移動的時候藉助於所述第1磁場發生手段對的磁 場沿著包含所述中心的主面片狀擴展，所述片狀等離子體在通過成膜空間移動的時候 藉助於所述第2磁場發生手段對的磁場從所述主面凸狀偏倚。
如果採用這樣的片狀等離子體成膜裝置，通過使片狀等離子體依據其磁場從其主 面凸狀偏倚，謀求改善裝置的成膜特性。例如在利用濺射在配線槽中堆積濺射顆粒時， 改善濺射顆粒的方向性，發揮了將濺射顆粒恰當地埋入基板的配線槽中的效果以及對 濺射顆粒堵塞配線槽的改善效果。
還有，在這裡，也可以採用如下所述結構，即所述第2磁場發生手段對是一對電 磁線圈，所述電磁線圈的線圈面的法線相對於所述主面傾斜。
這樣做，能夠根據電磁線圈的磁場，使片狀等離子體適當地從其主面凸狀偏倚。
在這裡，也可以具備安裝靶的靶支架、以及安裝堆積利用所述片狀等離子體轟擊 出來的所述靶的材料的基板的基板支架，所述靶和所述基板在所述片狀等離子體的厚 度方向上保持間隔而且夾著所述片狀等離子體在所述成膜空間內相對配置，所述片狀 等離子體具有從所述主面向著靶在所述片狀等離子體的厚度方向上突出的彎曲部。
如果使片狀等離子體根據磁場彎曲，則可以期待能夠達到將上述濺射顆粒恰當地 埋入配線槽中的效果以及對堵塞配線槽的改善效果。
還有，也可以使所述片狀等離子體以大致一定的曲率半徑彎曲。而且在這種情況 下，也可以所述電磁線圈的各線圈面的法線向所述靶一側傾斜地與所述主面形成規定 的傾斜角。
又可以所述片狀等離子體的彎曲部具有從所述主面最大程度偏倚的頂上部，所述 耙的表面形成時設定所述傾斜角的上限，以使靶的表面不曝露於位於所述頂上部的片 狀等離子體中的帶電粒子下。
如果採用這樣的結構，則能夠避免片狀等離子體與靶的接觸(電路導通狀態)於 未然，能夠對靶適當地施加偏壓(負電壓)，是適當的。
本發明的上述目的、其他目的、特徵以及優點從參照附圖對下述理想的實施形態進行的詳細說明中能夠清楚了解到。
如果採用本發明，則能夠得到可改善基板上的配線槽中形成的配線膜的膜特性的 片狀等離子體成膜裝置。


圖1是表示本發明的實施形態的片狀等離子體成膜裝置的結構例的概略圖。 圖2是說明片狀等離子體的形成方法的大概情況的示意圖。
圖3概念性描述使片狀等離子體彎曲的情況下和不使其彎曲的情況下利用片狀等 離子體的帶電粒子使濺射靶的材料飛濺的狀況的圖。
圖4是使片狀等離子體彎曲的情況下和不使其彎曲的情況下使Cu顆粒堆積於基板 上的配線槽中的試驗結果的斷面的示意圖。
符號說明11法蘭
12第1電磁線圈
20片狀等離子體變形室
21輸送空間
22圓柱狀等離子體
23第2電磁線圈
24A、24B 棒狀磁體
25、36 真空泵
26、37 閥門
27片狀等離子體
27A彎曲部
27B頂點部
28瓶頸部
29通路
30真空成膜室
31成膜空間
32第3電磁線圈
33第4電磁線圈
32A、33A 線圈面
32B、33B 法線
34A基板支架34B基板
35A耙支架
35B耙
38永久磁體
40等離子體槍
50配線槽
51Cu堆積膜
52空孔
100片狀等離子體成膜裝置
A陽極
K陰極
P輸送中心
S主面
具體實施例方式
下面參照附圖對本發明的理想的實施形態進行說明。
圖1是表示本發明的實施形態的片狀等離子體成膜裝置的結構例的概略圖。
下面參照圖1對本實施形態中的片狀等離子體成膜裝置進行說明。
還有，在這裡為了方便，如圖1所示，以等離子體輸送方向為z方向，以與該z
方向相互垂直，且為棒狀磁體24A、 24B (後述)的磁化方向的方向為Y方向，以與該 Z方向及Y方向二者相互垂直的方向為X方向，描述該片狀等離子體成膜裝置的構成。 本實施形態的片狀等離子體成膜裝置100如圖1所示在YZ平面上大致形成為十字形， 從等離子體的輸送方向(Z方向)觀察依序具備高密度地生成等離子體的等離子體槍 40、以Z方向的軸為中心的圓筒狀的非磁性(例如不鏽鋼製造的或玻璃製造的)片狀 等離子體變形室20、以Y方向的軸為中心的圓筒狀的非磁性(例如不鏽鋼製造的)真 空成膜室30。各部40、 20、 30通過輸送等離子體的通路保持著氣密封狀態相互連通。
等離子體槍40具有能夠減壓的放電空間(未圖示)，該等離子體槍40的Z方向 上一端，配置法蘭11 (陰極支架)堵塞該放電空間。在該法蘭11上配置發射誘發等離 子體放電用的熱電子的陰極K，同時設置將作為利用這樣的放電電離的放電氣體的氬氣 引入該放電空間的氣體引入手段(未圖示)。
又，為了在與陰極K之間維持等離子體放電(輝光放電)，在等離子體槍40的放 電空間的適當地方，配置利用直流電源VI與適當的電阻Rv、 R,、 R2的組合施加規定的 正電壓的一對柵極G。 G2(中間電極)。還有，上述陰極K通過電阻Rv連接於電源Vl
6的負極端子上，下述陽極A連接於電源VI的正極端子上。又，柵極d通過電阻Rl連 接於電源VI的正極端子上，柵極&通過電阻R2連接於電源VI的正極端子上。
而且利用上述等離子體放電在等離子體槍40的放電空間形成作為帶電粒子(在這 裡是Ar+與電子)的結合體的等離子體。
還有，在這裡採用藉助於基於電源V1的低電壓、大電流的直流電弧放電，能夠在 陰極K與陽極A (下面所述)之間使高密度等離子體放電成為可能的公知的壓力梯度型 的等離子體槍40。
在等離子體槍40的周圍，包圍著該等離子體槍40的側面周圍配設圓形的第1電 磁線圈12 (空心線圈)，通過使電流流入該第1電磁線圈12的繞組，在等離子體槍 40的放電空間形成以線圈磁場為依據的磁通密度在Z方向的梯度。藉助於這樣的磁通 密度的Z方向的梯度，構成等離子體的帶電粒子從該放電空間向Z方向(向陽極A的 方向)運動， 一邊圍繞磁力線周圍旋轉一邊在Z方向上前進，作為這些帶電粒子的結 合體的等離子體相對於Z方向的輸送中心P (參照圖2)大致等密度分布形成的圓柱狀 的源等離子體(以下稱為圓柱狀等離子體22)，通過介於等離子體槍40的Z方向的另 一端與片狀等離子體變形室20的Z方向的一端之間的通路(未圖示)被引出到片狀等 離子體變形室20。
片狀等離子體變形室20具有以Z方向的軸為中心的圓柱狀的可減壓的輸送空間 21，該輸送空間21利用真空泵25 (例如渦輪泵)從能夠利用閥門26開閉的排氣口抽 真空，藉助於此，該輸送空間21能夠迅速減壓到可以輸送圓柱狀等離子體22的水平 的真空度。
在片狀等離子體變形室20的側面周圍，配設包圍該片狀等離子體變形室20，發生 圓柱狀等離子體20的Z方向的推進力的圓形的第2電磁線圈23 (空心線圈)。還有， 第2電磁線圈23的繞組中通以使陰極K一側為S極，使陽極A—側為N極的方向的電 流。
又，在該第2電磁線圈23的Z方向的前方一側(靠近陽極A的一側)，配置夾著 該片狀等離子體變形室20 (輸送空間21)，同極(在這裡是N極)相對地，在Y方向 上以規定的間隔配置在Y方向磁化，而且在X方向上延伸的一對方形的棒狀磁體24A、 24B (永久磁體；第1磁場發生手段對)。
由於通過使電流流入上述第2電磁線圈23的繞組形成於片狀等離子體變形室20 的輸送空間21的線圈磁場與利用棒狀磁體24A、 24B在該輸送空間21形成的磁體磁場 的相互作用，圓柱狀等離子體22通過片狀等離子體變形室20的輸送空間21向Z方向 移動的時候，該圓柱狀等離子體22變形為沿著包含該輸送方向(Z方向)的輸送中心 P的XZ平面(以下稱為"主面S")擴展的均勻的片狀等離子體(以下稱為片狀等離子體27)。
以下參照圖2對基於第2線圈23以及一對棒狀磁體24A、 24B的磁場相互作用， 從圓柱狀等離子體22變形為片狀等離子體27的方法進行說明。
圖2是說明片狀等離子體的形成方法的大概情況的示意圖，圖2 (a)是與棒狀磁 體的Z方向大約中央附近的XY平面平行的斷面的示意圖，圖2 (b)是與棒狀磁體的X 方向大約中央附近的YZ平面平行的斷面的示意圖。
還有，圖2中的符號Bx、 By以及Bz分別表示圖1中的X方向、Y方向、以及Z 方向的磁通密度矢量分量。
像從圖2 (b)可以理解的那樣，利用第2電磁線圈23的磁場，形成作用於達到棒 狀磁體24A、 24B之前的圓柱狀等離子體22的Z方向的初始的磁通密度分量BzO。這時 有必要設定第2電磁線圈23的配置和流入第2電磁線圈23的繞組的電流量，以恰當 保持初始的磁通密度分量BzO與一對棒狀磁體24A、 24B作用的Z方向的磁通密度分量 Bz之間的大小關係。可以認為，如果不保持兩者之間的適當關係，則將圓柱狀等離子 體22變形為片狀等離子體27時的等離子體的形態會發生混亂(例如發生所謂角)， 難於使圓柱狀等離子體22沿著主面S均勻擴展。
接著，如從圖2 (a)可以理解的那樣，在XY平面上，形成從一對棒狀磁通24A、 24B的N極面出發向輸送中心P相互靠近的磁通密度的Y方向分量By的對，同時形成 與這些棒狀磁體24A、 24B的N極面平行從輸送中心P出發相互背離的磁通密度的X方 向的分量Bx的對。
對於磁通密度的Y方向分量By的對，由於將棒狀磁通24A。 24B的N極面相對配 置，隨著從這些N極面向輸送中心P靠近，其Y方向分量相互抵消，可以使這些磁通 密度的Y分量具有適當的負梯度。
這樣的磁通密度的Y方向分量By的梯度，如圖2(a)的箭頭所示，使帶電粒子往 向著輸送中心P在Y方向上壓縮圓柱狀等離子體22的方向運動，藉助於此，圓柱狀等 離子體22中的帶電粒子一邊圍繞磁力線旋轉， 一邊向輸送中心P的方向前進。
另一方面，對於磁通密度的X方向分量Bx，通過配置棒狀磁通24A、 24B和其磁場 強度的適當設計，能夠進行適當調整，以使得隨著從輸送中心P向X方向遠離這些磁 通密度的X方向分量具有合適的負梯度。
這樣的磁通密度的X方向分量Bx的梯度，如圖2(a)的箭頭所示，使帶電粒子向 圓柱狀等離子體22沿著主面X (XZ平面)擴展的方向運動，藉助於此，圓柱狀等離子 體22中的帶電粒子一邊圍繞磁力線旋轉一邊向從輸送中心P離開的方向前進。
這以後，圓柱狀等離子體22通過配置等離子體變形室20向Z方向移動時由於第2 電磁線圈23和棒狀磁體24A、 24B產生的磁場的相互作用，均勻變形為沿著主面S的片狀等離子體27。還有，片狀等離子體27的寬度、厚度、以及帶電粒子密度分布等可 以通過適當變更這些磁通密度Bx、 By、 BzO進行調整。
這樣變形的片狀等離子體27如圖1所示，通過介於片狀等離子體變形室20的Z 方向的另一端與真空成膜室30的側壁之間的片狀等離子體27通過用的狹縫狀瓶頸部 28被引向真空成膜室30。還有，瓶頸部28的間隔(Y方向尺寸)和厚度(Z方向尺寸) 以及寬度(X方向尺寸)被設置為適合片狀等離子體27通過的形狀。
又，在這裡的真空成膜室30，採用利用例如片狀等離子體27中的Ar+的轟擊能量 將耙35B的銅材料作為濺射顆粒轟擊出的真空濺射裝置。
真空成膜裝置30具有以Y方向的軸為中心的圓柱狀的能夠減壓的濺射工藝用的成 膜空間31，該成膜空間31利用真空泵36 (例如渦輪泵)從能夠藉助於閥門37開閉的 排氣口抽真空，藉助於此，該成膜空間31能夠迅速減壓到能夠實施濺射工藝的水平的 真空度。
在這裡，成膜空間31在其功能上可以分為兩個空間理解，即在上下方向(Y方向) 上，沿著與瓶頸部28的間隔對應的水平面(XZ平面)的中央空間為界，利用貯存板狀 的銅製濺射靶35B的圍欄部分區隔的靶空間、以及利用貯存板狀的基板34B-的圍欄部 分區隔的基板空間。
要而言之，靶35B形成如下所述的結構，即在安裝於耙支架35A的狀態下被存儲 於位於中央空間上方的靶空間內，利用恰當的致動器(未圖示)能使其通過靶空間內 上下(Y方向上)移動。另一方面，基板34B形成如下所述的結構，即在被安裝於基板 支架34A的狀態下被存儲於位於中央空間下方的基板空間內，利用恰當的致動器(未 圖示)能使其通過基板空間內上下(Y方向上)移動。
還有，上述中央空間是在真空成膜室30中輸送片狀等離子體27的主要分量的空 間。但是在本實施形態中，也可以如下所述利用線圈磁場使該片狀等離子體27彎曲， 以此使該片狀等離子體27的一部分進入靶空間。
這樣做以後，靶35B和基板34B在片狀等離子體27的厚度方向(Y方向上)保持 一定的合適的間隔，夾著該片狀等離子體27 (中央空間)相對地被配置於成膜空間31 內。
又，在濺射工序中利用直流電源V3對靶35B提供偏壓(負電壓)，以此將片狀等 離子體27中的Ar+引向靶35B，其結果是，能夠利用Ar+與靶35B之間的轟擊能量將靶 35B的濺射顆粒(例如銅顆粒)從靶35B轟擊出使其飛向基板34B。
又，在濺射工序中利用直流電源V2對靶34B提供偏壓(負電壓)，以此將利用片 狀等離子體27去除電子而電離的濺射顆粒(例如銅離子)向基板34B加速，提高其對 該基板34B的附著強度，將其堆積於其上。下面對從瓶頸部28觀察時與Z方向相對的位置的真空成膜室30的周邊的周邊結
構進行說明。
在該位置的真空成膜室30的側壁配置陽極A，在該側壁與陽極A之間設置等離子 體通過用的通路29。
陽極A在與陰極K之間被施加適當的負電壓(例如100V)，藉助於此，承擔回收 陰極K與陽極A之間的直流電弧放電產生的片狀等離子體27中的帶電粒子(特別是電 子)的作用。
又在陽極A的背面(與陰極K相對的面的相反側的面)配置以陽極A側為S極， 大氣一側為N極的永久磁體38。因此，利用從該永久磁體38的N極出來進入S極的沿 著XZ平面的磁力線，能夠使片狀等離子體27在寬度方向上收縮，抑制向著陽極A的 片狀等離子體27在寬度方向(X方向)的擴散，能夠將片狀等離子體27的帶電粒子恰 當地回收到陽極A。
在這裡，圓形的第3和第4電磁線圈32、 33 (空心線圈；第2磁場發生手段對) 相互形成一對，真空成膜室30面臨側壁夾著成膜空間31異極(在這裡是第3電磁線 圈32的N極、第4電磁線圈的S極)相對，而且配置為使這些線圈面32A、 33A的法 線32B、 33B相對於片狀等離子體27的主面S在YZ平面上傾斜為"八"字形。
更詳細地說，第3電磁線圈32配置為第3電磁線圈32的繞組包圍一對棒狀磁體 24A、 24B與真空成膜室30之間的Z方向的適當地方，而且第3電磁線圈32的線圈面 32A的法線32B (第3電磁線圈32的中心軸)向靶35B—側延伸與片狀等離子體27的 主面S形成傾斜角9 。
而且第4電磁線圈33配置為第4電磁線圈33的繞組包圍真空成膜室30的側壁與 陰極A之間的Z方向的適當地方，而且第4電磁線圈33的線圈面33A的法線33B (第 4電磁線圈33的中心軸)向靶35B —側延伸與片狀等離子體27的主面S形成傾斜角e 。
如果利用這樣的第3和第4電磁線圈32、 33的線圈對的繞組中流過的電流形成的 線圈磁場(例如10G 300G)，則片狀等離子體27跨越真空成膜室30的成膜空間31 向Z方向移動時，作為鏡像磁場，能夠對片狀等離子體27在寬度方向(X方向)的擴 散加以抑制，對片狀等離子體的形狀適當地進行整形。
又，對於片狀等離子體27的厚度方向(Y方向)，由於第3和第4電磁線圈32、 33的YZ平面上的磁力線的主成分沿著法線32B、 33B的方向前進，該片狀等離子體27 的帶電粒子也圍繞這樣的磁力線前進。因此片狀等離子體27具有在跨越真空成膜室30 的成膜空間31向Z方向移動期間，從片狀等離子體27的主面S凸狀偏倚，從該主面S 向耙35B，在片狀等離子體27的厚度方向突出，大致以一定的曲率半徑彎曲成扇形的 彎曲部27A。還有，在這裡，彎曲部27A具有的片狀等離子體27的主面S最大程度偏倚的頂上 部27B，設定傾斜角e的上限，使靶35B的表面不曝露於位於頂上部27B的片狀等離子 體27中的帶電粒子下。
也就是說，第3和第4電磁線圈32、 33在配置時適當限制其最大傾斜，以便能夠 避免片狀等離子體27與靶35B的電氣接觸於未然，能夠對靶35B恰當地施加偏壓(負 電壓)。
如果採用以上所述的片狀等離子體成膜裝置100，則通過使片狀等離子體27依據 線圈磁場彎曲，在將濺射顆粒堆積於基板上的細微的配線方式的配線槽(凹部斷面槽) 時，能夠期待得到如下所述的效果，這樣的效果被下述實驗結果，即將濺射顆粒堆積 於配線槽的實驗結果所證實。
圖3概念性描述了使片狀等離子體彎曲的情況下和不使其彎曲的情況下利用片狀 等離子體的帶電粒子使濺射靶的材料飛濺的狀況的圖，圖3 (a)相當於使片狀等離子 體彎曲的情況，圖3 (b)相當於不使片狀等離子體彎曲的情況。
在這裡，在不使片狀等離子體27彎曲的情況下，片狀等離子體27中的正離子(在 這裡是Ar+離子)如圖3 (b)所示，對靶35B表面的大致整個區域垂直(在圖1的Y 方向上)轟擊，因此利用這樣的正離子的轟擊能量轟擊出的濺射顆粒(在這裡是銅顆 粒)的角度分布在靶35B的整個表面上顯示出相同的傾向。如果是那樣，則在耙35B 的整個表面被轟擊出的濺射顆粒中的傾斜地任意逃逸的成分(例如相對靶35B的表面 傾斜地大量逸散的方向的分量)不能夠進入配線內部而堆積在該配線槽的入口附近， 這樣，就有在該部分造成堵塞的導致金屬銅埋入不良的擔心。
與此相反，即使是在使片狀等離子體27彎曲的情況下，也如圖3(a)所示，從片 狀等離子體27射出的正離子也會對靶35B的表面的大致全部區域進行垂直轟擊，利用 這樣的正離子轟擊出的濺射顆粒與圖3 (b) —樣以規定的角度分布向片狀等離子體27 射出。在其一方，從耙35B的周邊部射出進入片狀等離子體27的濺射顆粒，如圖3 (a) 所示，在傾斜地跨越片狀等離子體27的傾斜部分時發生電離，其結果是，由於片狀等 離子體27的透鏡作用，可以認為會偏離垂直直線而有若干傾斜。
具體地說，推斷為從靶35B的中央部向片狀等離子體27射出的濺射顆粒，由於跨 越片狀等離子體27的平坦部分，對片狀等離子體27的透鏡作用沒有影響，以對靶35B 的表面垂直的方向為主要成分，以該方向為中心軸具有規定的角度分布。又推斷出， 從耙35B的周邊部向片狀等離子體27射出的濺射顆粒，由於跨越片狀等離子體27的 傾斜的部分，受到片狀等離子體27的透鏡作用，以規定的傾斜方向為主成分，以該方 向為中心軸具有規定的角度分布。本專利的發明人等預測對靶35B與片狀等離子體 27的協同動作產生的濺射現象如上所述進行解釋時，靶35B的中央部附近射出的濺射顆粒使其主成分垂直於基板34B，因此在配線槽的底面堆積，從靶35B的周邊部分附近 射出的濺射顆粒，使其主成分對基板34B有幾分傾斜，因此容易堆積於配線槽的底面 和側壁。還有，濺射顆粒向這樣的配線槽側壁傾斜飛散對提高濺射顆粒在配線槽堆積 時的覆蓋率有貢獻。
另一方面，不使片狀等離子體27彎曲的情況下(圖3 (b)),不能進入配線槽內 部，向傾斜方向隨機飛散堵塞其入口的濺射顆粒，此時如使片狀等離子體27彎曲的情 況下的圖3(a)所示，向更大的傾斜方向飛散，已經不能達到基板24B上的配線槽， 結果，可以期待能夠改善金屬銅埋入不良的情況。
這樣，本實施形態的片狀等離子體成膜裝置100，在通過使片狀等離子體27根據 磁場彎曲，將濺射產生的濺射顆粒堆積於配線槽時，能夠改善濺射顆粒的方向性，使 濺射顆粒能夠恰當地埋入基板34B的配線槽，而且能夠改善濺射顆粒堵塞配線槽的情 況。
濺射顆粒在配線槽堆積的實驗例
圖4是使片狀等離子體彎曲的情況(傾斜角e大約為10° )下和不使其彎曲的情 況下使Cu顆粒堆積於基板的配線槽中的試驗結果的斷面的示意圖，圖4 (a)相當於使 片狀等離子體彎曲的情況，圖4 (b)相當於不使片狀等離子體彎曲的情況。
還有，在本堆積實驗中，除了片狀等離子體27有無彎曲外，兩者之間參數(例如 真空度、耙電壓、成膜時間、以及放電電流)相同。
根據不使片狀等離子體27彎曲的情況下在基板34B的配線槽50堆積銅顆粒的實 驗結果，如圖4(b)所示，配線槽50的入口被銅堆積膜51堵塞，因此不能確保配線 槽50中的銅堆積膜51的厚度，在該內部發現有空孔52的存在。
而在使片狀等離子體27彎曲的情況下在基板34B的配線槽50堆積銅顆粒的實驗 結果如圖4 (a)所示，可以確認銅堆積膜51恰當地埋入配線槽50。
又如圖4 (a)所示，可以確認沒有發生銅堆積膜51堵塞配線槽50的入口的情況。
根據以上所述，對於本行業的普通技術人員來說，本發明的許多改良和其他實施 形態是顯然的。從而，上述說明只應該解釋為例示，其目的是將實施本發明的最佳形 態向本行業的普通人員示教。在不脫離本發明的精神的條件下可以對其結構以及/或功 能的細節有實質性變更。
工業應用性
本發明能夠適當調整片狀等離子體的移動方向，對於例如利用片狀等離子體的帶 電粒子使濺射靶濺射的真空濺射裝置是有用的。
權利要求
1.一種片狀等離子體成膜裝置，其特徵在於，具備利用放電相對於等離子體的輸送方向的中心大致等密度分布的源等離子體而形成，能夠將源等離子體向所述輸送方向發射的等離子體槍、具有在所述輸送方向上延伸的輸送空間的片狀等離子體變形室、同極相對，夾著所述輸送空間配置的第1磁場發生手段對、具有與所述輸送空間連通的成膜空間的成膜室、以及異極相對，夾著所述成膜空間配置的第2磁場發生手段對，所述源等離子體在通過所述輸送空間移動的時候藉助於所述第1磁場發生手段對的磁場沿著包含所述中心的主面片狀擴展，所述片狀等離子體在通過成膜空間移動的時候藉助於所述第2磁場發生手段對的磁場從所述主面凸狀偏倚。
2. 根據權利要求1所述的片狀等離子體成膜裝置，其特徵在於，所述第2磁場發 生手段對是一對電磁線圈，所述電磁線圈的線圈面的法線相對於所述主面傾斜。
3. 根據權利要求2所述的片狀等離子體成膜裝置，其特徵在於， 具備安裝靶的靶支架、以及安裝堆積利用所述片狀等離子體轟擊出來的所述靶的材料的基板的基板支架，所述靶和所述基板在所述片狀等離子體的厚度方向上保持間隔而且夾著所述片狀 等離子體在所述成膜空間內相對配置，所述片狀等離子體具有從所述主面向著靶在所述片狀等離子體的厚度方向上突出 的彎曲部。
4. 根據權利要求3所述的片狀等離子體成膜裝置，其特徵在於，所述片狀等離子 體以大致一定的曲率半徑彎曲。
5. 根據權利要求3所述的片狀等離子體成膜裝置，其特徵在於，所述電磁線圈的 各線圈面的法線向所述靶一側傾斜，和所述主面形成規定的傾斜角。
6. 根據權利要求5所述的片狀等離子體成膜裝置，其特徵在於， 所述片狀等離子體的彎曲部具有從所述主面最大程度偏倚的頂上部， 所述靶的表面形成時設定所述傾斜角的上限，以使靶的表面不曝露於位於所述頂上部的片狀等離子體中的帶電粒子下。
全文摘要
本發明的片狀等離子體成膜裝置(100)具備能夠將源等離子體(22)向輸送方向發射的等離子體槍(40)、具有在輸送方向上延伸的輸送空間(21)的片狀等離子體變形室(20)、同極相對夾著輸送空間(21)配置的第1磁場發生手段對(24A、24B)、具有與輸送空間(21)連通的成膜空間(31)的成膜室(30)、以及異極相對，夾著成膜空間配置的第2磁場發生手段對(32、33)，是使得源等離子體(22)在通過輸送空間(21)移動的時候藉助於第1磁場發生手段對(24A、24B)的磁場沿著包含中心的主面S片狀擴展，片狀等離子體(27)通過成膜空間(31)移動的時候藉助於第2磁場發生手段對(32、33)的磁場從主面S凸狀偏倚的裝置。
文檔編號H05H1/48GK101321889SQ20068004523
公開日2008年12月10日 申請日期2006年11月29日 優先權日2005年12月6日
發明者丸中正雄, 土屋貴之, 寺倉厚廣, 武內清 申請人:新明和工業株式會社