JP2648111B2 - Collimator - Google Patents

Collimator

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JP2648111B2 JP6311930A JP31193094A JP2648111B2 JP 2648111 B2 JP2648111 B2 JP 2648111B2 JP 6311930 A JP6311930 A JP 6311930A JP 31193094 A JP31193094 A JP 31193094A JP 2648111 B2 JP2648111 B2 JP 2648111B2
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の均一な金
属薄膜を形成するためのスパッタリング工程の際に、半
導体基板上方部に設けられるコリメーターに関し、特に
一つのコリメーター内において、位置により側壁の高さ
及びホールの口径が互いに異なるようコリメーターホー
ルを形成し、金属薄膜の段差被覆性を向上させることが
できるコリメーターに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a collimator provided above a semiconductor substrate in a sputtering process for forming a uniform metal thin film of a semiconductor device, and more particularly to a collimator provided in one collimator depending on a position. The present invention relates to a collimator in which a collimator hole is formed so that a height of a side wall and a hole diameter of the hole are different from each other, and the step coverage of a metal thin film can be improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、金属薄膜を堆積するスパッタリ
ング工程は、アルゴン(Ar)ガスをプラズマ化しアル
ゴンイオン等を金属ソース(Source)に衝突させ
て飛び出す金属原子等が基板に堆積して金属薄膜を形成
することになる。
2. Description of the Related Art In general, in a sputtering process for depositing a metal thin film, argon (Ar) gas is turned into plasma, and argon ions and the like collide with a metal source (Source). Will be formed.

【0003】前記ソースから飛び出す金属原子等は、基
板に対し多様な角度を持って到達することになるため、
半導体素子の高集積化による高段差比を有するコンタク
トホールでは金属薄膜の段差被覆性が不良になる。
[0003] Since the metal atoms and the like jumping out of the source reach the substrate at various angles,
In a contact hole having a high step ratio due to high integration of a semiconductor element, step coverage of a metal thin film becomes poor.

【0004】したがって、最近のスパッタリング工程で
はコリメーターという金属網をソースと基板との間に設
け、基板に対し低い角度で入射する金属原子等はコリメ
ーターに堆積するようにし、基板に対し高い角度、即ち
垂直に入射する金属原子等だけが達するようにして段差
被覆性を向上させる研究が進められており、一部実用化
されている。
Therefore, in a recent sputtering process, a metal net called a collimator is provided between the source and the substrate so that metal atoms or the like incident at a low angle on the substrate are deposited on the collimator, and a high angle is formed on the substrate. That is, research is being conducted to improve the step coverage by allowing only vertically incident metal atoms or the like to reach, and some of them have been put to practical use.

【0005】現在開発され使用、研究中のコリメーター
は、蜂の巣状の正六角型や円形ホールが形成されている
金属網が主流をなしており、コリメーター内の孔の大き
さと高さは一定に形成されている。
[0005] Currently, the collimator which has been developed and used and is under study is a metal mesh having a honeycomb-shaped regular hexagonal shape or a circular hole, and the size and height of the hole in the collimator are constant. Is formed.

【0006】従来のコリメーターを図1乃至図6を参照
して考察して見れば次の通りである。
A conventional collimator will now be described with reference to FIGS. 1 to 6 as follows.

【0007】先ず、それぞれのコリメーター(10)、
(12)、(14)、(16)、(18)、(20)
は、それぞれコリメーター直径がx又はyのホール(1
1)、(13)、(15)、(17)、(19)、(2
1)がそれぞれa、b又はcのコリメーター高さに連続
的に形成されている金属網等である。
First, each collimator (10),
(12), (14), (16), (18), (20)
Are holes (1) whose collimator diameter is x or y, respectively.
1), (13), (15), (17), (19), (2)
1) is a metal net or the like formed continuously at the collimator height of a, b or c.

【0008】前記従来のコリメーターは、それぞれのホ
ール(11)、(13)、(15)、(17)、(1
9)、(21)のコリメーター直径(x,y)に対する
コリメーター孔の高さの比であるコリメーターホールの
段差比a/x、b/x、c/xあるいは、a/y、b/
y、c/yが同じ値を有する。
[0008] The conventional collimator has holes (11), (13), (15), (17) and (1).
9), the step ratio a / x, b / x, c / x or a / y, b of the collimator hole, which is the ratio of the height of the collimator hole to the collimator diameter (x, y) in (21). /
y and c / y have the same value.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
コリメーターは、コリメーターホールの段差比が同じ値
を有するためにスパッタリング金属ソースの均一な消
耗、即ち、均一なエロージョン(erosion)が生
じなければコリメーターを用いても使用しない時よりも
一層不均一な金属薄膜が形成される問題点がある。
As described above, since the conventional collimator has the same value of the step ratio of the collimator hole, uniform consumption of the sputtering metal source, that is, uniform erosion, is not achieved. If it does not occur, there is a problem that a more uniform metal thin film is formed even when a collimator is used than when it is not used.

【0010】このような問題を解決するために、新規な
スパッタリング装置の提供が求められるが、今だ完璧に
均一なソースのエロージョンを発生させるスパッタリン
グ装置を製造することは大変困難である。
In order to solve such problems, it is required to provide a novel sputtering apparatus. However, it is still very difficult to manufacture a sputtering apparatus that generates completely uniform erosion of the source.

【0011】本発明は上述のような問題点を解決するた
めのものであり、本発明の目的はコリメーター内の位置
に応じてホールの口径及び高さが異なるコリメーターを
用いることにより、金属薄膜を堆積する際に金属ソース
の均一なエロージョンが発生しなくても、スパッタリン
グ装置を交換することなく、容易に基板に均一な金属薄
膜を堆積できるコリメーターを提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems. An object of the present invention is to use a collimator in which the diameter and height of a hole are different depending on the position in the collimator, so that the metal can be used. An object of the present invention is to provide a collimator capable of easily depositing a uniform metal thin film on a substrate without replacing a sputtering apparatus even when uniform erosion of a metal source does not occur when depositing the thin film.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明によるコリメーターは、半導体素子に
金属薄膜を堆積するスパッタリング工程で、金属ソース
であるターゲット(Target)と基板との間に置か
れ、ターゲットと基板との間を複数のコリメーターホー
ルで連通したコリメーターにおいて、半導体素子に均一
な金属薄膜を形成できるように、コリメーターホールの
直径に対する高さの比である段差比が、任意のコリメー
ターホールと他のコリメーターホールとで異なってい
る。
In order to achieve the above object, a collimator according to the present invention includes a sputtering method for depositing a metal thin film on a semiconductor device, in which a collimator is provided between a target (Target) as a metal source and a substrate. In the collimator placed between the target and the substrate through multiple collimator holes, a step that is the ratio of the height to the diameter of the collimator hole is formed so that a uniform metal thin film can be formed on the semiconductor element. The ratio is different between any collimator hole and other collimator holes.

【0013】[0013]

【作用】一つのコリメーター内で、各々異なるコリメー
ター段差比を持つ複数のコリメーターホールを有する本
発明のコリメーターは、ソースのエロージョン形態に合
うように、いろいろな形態に変形製作して用いれば均一
な金属薄膜を得ることができる。
The collimator of the present invention, which has a plurality of collimator holes having different collimator step ratios within one collimator, can be modified into various forms to match the erosion form of the source. Thus, a uniform metal thin film can be obtained.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明によるコリメーターに関し、添
付した図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a collimator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0015】図7乃至図12は、本発明によるコリメー
ター(22)、(24)、(26)、(28)、(3
0)、(32)の断面図であり、円形ホール(23)、
(25)、(27)、(29)、(31)、(33)が
連続形成されている例である。
FIGS. 7 to 12 show collimators (22), (24), (26), (28), (3) according to the present invention.
0) and (32) are cross-sectional views showing a circular hole (23);
(25), (27), (29), (31), and (33) are examples in which they are continuously formed.

【0016】先ず、図7及び図8は中央部分が高い段差
比を有するコリメーター(22)および(24)であ
り、基板(図示せず)の中央部位に堆積される金属層の
厚さが薄く形成される。即ち、金属ソースのエロージョ
ンが中央部位で多く生じる場合に対し、コリメーター
(22)または(24)を用いると均一な薄膜を得るこ
とができる。
First, FIG. 7 and FIG. 8 show collimators (22) and (24) having a high step ratio at the center, and the thickness of the metal layer deposited at the center of a substrate (not shown) is reduced. It is formed thin. That is, when a large amount of metal source erosion occurs at the central portion, a uniform thin film can be obtained by using the collimator (22) or (24).

【0017】また、図9及び図10は前記図7及び図8
とは逆に中央部分の段差比が小さいコリメーター(2
6)および(28)であり、これらは基板の縁の部位に
堆積される金属層の厚さを薄くすることができるコリメ
ーターである。
FIGS. 9 and 10 correspond to FIGS.
On the contrary, the collimator (2
6) and (28), which are collimators capable of reducing the thickness of the metal layer deposited on the edge of the substrate.

【0018】また、図11は金属ソース縁側部位のエロ
ージョンが非常に激しく生じる場合に対し、コリメータ
ー(30)のホール(31)の直径及び高さを同時に変
化させ部位別段差比を大きくすることで均一な金属薄膜
を得ることができる。
FIG. 11 shows that the diameter and height of the hole (31) of the collimator (30) are simultaneously changed to increase the step ratio for each part, when the erosion of the metal source edge side part is extremely severe. And a uniform metal thin film can be obtained.

【0019】また、図12は図11とは反対の目的で金
属ソース中央部位のエロージョンが甚だしい場合に用い
られるコリメーター(32)である。
FIG. 12 shows a collimator (32) used for the purpose opposite to that of FIG. 11 when the erosion of the central portion of the metal source is severe.

【0020】ここで、x1 、x2 、x3 、x4 は互いに
直径が異なるコリメーターのホールの直径を示し、a、
1 、a2 、a3 とb、b1 、b2 、b3 は互いに異な
るコリメーターホールの高さを示す。
Here, x 1 , x 2 , x 3 , and x 4 indicate the diameters of the holes of the collimators having different diameters from each other.
a 1, a 2, a 3 and b, b 1, b 2, b 3 indicates the height of the different collimator holes each other.

【0021】したがって、本発明によるコリメーターは
一つのコリメーター内にコリメーターホールの直径とホ
ールの高さの比である段差比を望む部位別に異なるよう
形成する。
Therefore, in the collimator according to the present invention, the step ratio, which is the ratio between the diameter of the collimator hole and the height of the hole, is formed in one collimator to be different for each desired portion.

【0022】[0022]

【発明の効果】上記のように、本発明により形成された
コリメーターは、スパッタリング装備の交換を行うこと
なく、堆積される金属薄膜厚さの不均一度を解消するこ
とができ、半導体装置の信頼度を向上させることができ
る利点がある。
As described above, the collimator formed according to the present invention can eliminate the nonuniformity of the thickness of the deposited metal thin film without replacing the sputtering equipment, and can reduce the thickness of the semiconductor device. There is an advantage that reliability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来のコリメーター等の断面図。FIG. 1 is a sectional view of a conventional collimator and the like.

【図2】従来のコリメーター等の断面図。FIG. 2 is a sectional view of a conventional collimator and the like.

【図3】従来のコリメーター等の断面図。FIG. 3 is a sectional view of a conventional collimator and the like.

【図4】従来のコリメーター等の断面図。FIG. 4 is a sectional view of a conventional collimator and the like.

【図5】従来のコリメーター等の断面図。FIG. 5 is a sectional view of a conventional collimator and the like.

【図6】従来のコリメーター等の断面図。FIG. 6 is a sectional view of a conventional collimator and the like.

【図7】本発明によるコリメーター等の断面図FIG. 7 is a sectional view of a collimator and the like according to the present invention.

【図8】本発明によるコリメーター等の断面図FIG. 8 is a sectional view of a collimator and the like according to the present invention.

【図9】本発明によるコリメーター等の断面図FIG. 9 is a sectional view of a collimator and the like according to the present invention.

【図10】本発明によるコリメーター等の断面図FIG. 10 is a sectional view of a collimator and the like according to the present invention.

【図11】本発明によるコリメーター等の断面図FIG. 11 is a sectional view of a collimator and the like according to the present invention.

【図12】本発明によるコリメーター等の断面図FIG. 12 is a sectional view of a collimator and the like according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,12,14,16,18,20,22,24,2
6,28,30,32…コリメーター、11,13,1
5,17,19,21,23,25,27,29,3
1,33…ホール。
10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 2
6, 28, 30, 32 ... collimator, 11, 13, 1
5,17,19,21,23,25,27,29,3
1,33 ... Hall.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体素子に金属薄膜を堆積するスパッ
タリング工程で、金属ソースのターゲットと基板との間
に置かれ、前記ターゲットと前記基板との間を複数のコ
リメーターホールで連通したコリメーターにおいて、 前記半導体素子に均一な金属薄膜を形成できるように、
前記コリメーターホールの直径に対する高さの比である
段差比が、任意のコリメーターホールと他のコリメータ
ーホールとで異なっていることを特徴とするコリメータ
ー。
1. A collimator which is placed between a target of a metal source and a substrate in a sputtering step of depositing a metal thin film on a semiconductor element, and which communicates between the target and the substrate through a plurality of collimator holes. So that a uniform metal thin film can be formed on the semiconductor element,
A collimator characterized in that a step ratio, which is a ratio of a height to a diameter of the collimator hole, is different between an arbitrary collimator hole and another collimator hole.
【請求項2】 前記複数のコリメーターホールは、高さ
が全て等しいことを特徴とする請求項1に記載のコリメ
ーター。
2. The collimator according to claim 1, wherein the plurality of collimator holes have the same height.
【請求項3】 前記複数のコリメーターホールの任意コ
リメーターホールの直径および高さが他のコリメーター
ホールと異なっていることを特徴とする請求項1に記載
のコリメーター。
3. The collimator according to claim 1, wherein a diameter and a height of an arbitrary collimator hole of the plurality of collimator holes are different from other collimator holes.
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