JP2904263B2 - スパッタ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタ装置に関
し、特に、アスペクト比の高いホール内において導体形
成を行う際用いられるスパッタ装置に関する。
し、特に、アスペクト比の高いホール内において導体形
成を行う際用いられるスパッタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体集積回路等において、半
導体基板上に形成される素子間又は周辺回路を繋ぐ内部
配線のための導体膜形成の際には、スパッタ法が用いら
れている。
導体基板上に形成される素子間又は周辺回路を繋ぐ内部
配線のための導体膜形成の際には、スパッタ法が用いら
れている。
【０００３】ところで、近年、半導体集積回路の微細化
が進み、配線と不純物拡散層をつなぐコンタクトホール
及び配線と配線をつなぐスルーホールのアスペクト比
（ホール径に対するホールの深さ）が高くなっている。
そして、このようなホールではホール側面が半導体基板
に対して垂直であり段差が大きい。
が進み、配線と不純物拡散層をつなぐコンタクトホール
及び配線と配線をつなぐスルーホールのアスペクト比
（ホール径に対するホールの深さ）が高くなっている。
そして、このようなホールではホール側面が半導体基板
に対して垂直であり段差が大きい。
【０００４】ここで、図４を参照して、所謂平行平板型
スパッタ装置を用いた導体膜の形成について概説する。
スパッタ装置を用いた導体膜の形成について概説する。
【０００５】図示のスパッタ装置は、チャンバー１ａを
備えており、このチャンバー１ａ内にはターゲット１が
配置されている。図示のように、ターゲット１の周囲に
はシールド２が配設されている。そして、ターゲット１
には直流電源９が接続されてマイナス電圧（電位）が印
加されており、シールド２は接地されている。チャンバ
ー１ａ内にはターゲット１と対向して基板４が配置さ
れ、この基板４は接地されている。この平行平板型スパ
ッタ装置では、ターゲット１から広い角度分布でスパッ
タ粒子（中性スパッタ粒子）６が放出される。
備えており、このチャンバー１ａ内にはターゲット１が
配置されている。図示のように、ターゲット１の周囲に
はシールド２が配設されている。そして、ターゲット１
には直流電源９が接続されてマイナス電圧（電位）が印
加されており、シールド２は接地されている。チャンバ
ー１ａ内にはターゲット１と対向して基板４が配置さ
れ、この基板４は接地されている。この平行平板型スパ
ッタ装置では、ターゲット１から広い角度分布でスパッ
タ粒子（中性スパッタ粒子）６が放出される。
【０００６】ここで、図５も参照して、いまシリコン基
板１００上にシリコン酸化膜１０２が形成された基板を
考える。図示の基板にはコンタクトホール１０４が形成
されている（つまり、シリコン酸化膜１０２にはコンタ
クトホール１０４が形成されている）。
板１００上にシリコン酸化膜１０２が形成された基板を
考える。図示の基板にはコンタクトホール１０４が形成
されている（つまり、シリコン酸化膜１０２にはコンタ
クトホール１０４が形成されている）。
【０００７】図４に示す平行平板型スパッタ装置でアス
ペクト比の高いコンタクトホール１０４に導体膜１０２
を形成すると、図５に示すように、コンタクトホール１
０４上部の肩部分に導体膜１０２が厚く形成されてしま
う（この部分をオーバーハング形状と呼び、参照番号１
０３で示す）ため、つまり、シャドー効果のため、コン
タクトホール１０４の下部に形成される導体膜１０２厚
はホール上部に形成される導体膜１０２厚に比べ極端に
薄くなる。
ペクト比の高いコンタクトホール１０４に導体膜１０２
を形成すると、図５に示すように、コンタクトホール１
０４上部の肩部分に導体膜１０２が厚く形成されてしま
う（この部分をオーバーハング形状と呼び、参照番号１
０３で示す）ため、つまり、シャドー効果のため、コン
タクトホール１０４の下部に形成される導体膜１０２厚
はホール上部に形成される導体膜１０２厚に比べ極端に
薄くなる。
【０００８】基板の垂直方向（図４において上下方向）
に対して深い角度で入射するスパッタ粒子が多いほど、
オーバーハング形状１０３が顕著に現れる。そして、コ
ンタクトホール１０４下部に導体膜１０２の膜厚が十分
確保されないと、コンタクトホール１０４（又はスルー
ホール）において、良好な電気的接続ができず、半導体
集積回路の製造において歩留まりが低下するばかりでな
く、半導体集積回路の信頼性が低下してしまう。
に対して深い角度で入射するスパッタ粒子が多いほど、
オーバーハング形状１０３が顕著に現れる。そして、コ
ンタクトホール１０４下部に導体膜１０２の膜厚が十分
確保されないと、コンタクトホール１０４（又はスルー
ホール）において、良好な電気的接続ができず、半導体
集積回路の製造において歩留まりが低下するばかりでな
く、半導体集積回路の信頼性が低下してしまう。
【０００９】上述のような不具合を防止するための手法
として、所謂バイアススパッタ法が知られている。
として、所謂バイアススパッタ法が知られている。
【００１０】図６を参照して、図６において図４に示す
構成要素と同一の構成要素については同一の参照番号が
付されている。図示のスパッタ装置は２つの直流電源９
を備えており、一方の直流電源９はターゲット１に接続
され、他方の直流電源９は基板４に接続されている。さ
らに、ターゲット１の上方において、チャンバー１ａの
外側にはマグネット８が配設されている。バイアススパ
ッタ法では、基板４に直流電源９でバイアス電圧（マイ
ナス電圧）を印加することによって、導体膜の形成とス
パッタエッチングとを同時に行う。
構成要素と同一の構成要素については同一の参照番号が
付されている。図示のスパッタ装置は２つの直流電源９
を備えており、一方の直流電源９はターゲット１に接続
され、他方の直流電源９は基板４に接続されている。さ
らに、ターゲット１の上方において、チャンバー１ａの
外側にはマグネット８が配設されている。バイアススパ
ッタ法では、基板４に直流電源９でバイアス電圧（マイ
ナス電圧）を印加することによって、導体膜の形成とス
パッタエッチングとを同時に行う。
【００１１】図７（ａ）に示すように、スパッタエッチ
ングによってシャドー効果を引き起こすオーバーハング
形状の形成が抑制され、平行平板型スパッタ装置を用い
た場合に比べるとコンタクトホール１０４下部に効率よ
く導体膜１０２を形成できる。
ングによってシャドー効果を引き起こすオーバーハング
形状の形成が抑制され、平行平板型スパッタ装置を用い
た場合に比べるとコンタクトホール１０４下部に効率よ
く導体膜１０２を形成できる。
【００１２】さらに、シャドー効果を引き起こすオーバ
ーハング形状の形成を抑制するスパッタ法として、特開
平５−２９９３７５号公報に記載されたコリメータを用
いたスパッタ法が知られている。
ーハング形状の形成を抑制するスパッタ法として、特開
平５−２９９３７５号公報に記載されたコリメータを用
いたスパッタ法が知られている。
【００１３】図８を参照して、図８において、図４に示
す構成要素と同一の構成要素については同一の参照番号
が付されている。図示のスパッタ装置では、ターゲット
１と基板４との間にコリメータ１０が配置されるととも
に、ターゲット１の上方において、チャンバー１ａの外
側にはマグネット８が配設されている。
す構成要素と同一の構成要素については同一の参照番号
が付されている。図示のスパッタ装置では、ターゲット
１と基板４との間にコリメータ１０が配置されるととも
に、ターゲット１の上方において、チャンバー１ａの外
側にはマグネット８が配設されている。
【００１４】このスパッタ装置では、ターゲット１から
放出されたスパッタ粒子６はコリメータ１０を通過して
基板４に到達するが、コリメータ１０によって、基板４
に対して垂直方向もしくは垂直方向に対して浅い角度で
放出された粒子６のみが基板４に到達できる。
放出されたスパッタ粒子６はコリメータ１０を通過して
基板４に到達するが、コリメータ１０によって、基板４
に対して垂直方向もしくは垂直方向に対して浅い角度で
放出された粒子６のみが基板４に到達できる。
【００１５】このスパッタ法を用いると、図９（ａ）に
示すように、基板４垂直方向に対して深く入射するスパ
ッタ粒子６が少ないため、コンタクトホール１０４上部
の肩部分にはシャドー効果を引き起こすオーバーハング
形状１０３が形成されにくい。従って、コンタクトホー
ル１０４の下部に効率よく導体膜１０２を形成できる。
示すように、基板４垂直方向に対して深く入射するスパ
ッタ粒子６が少ないため、コンタクトホール１０４上部
の肩部分にはシャドー効果を引き起こすオーバーハング
形状１０３が形成されにくい。従って、コンタクトホー
ル１０４の下部に効率よく導体膜１０２を形成できる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、半導
体集積回路におけるコンタクトホールは、その径が０．
５μｍ、絶縁膜が２．０μｍ程度となり、アスペクト比
が約４に達する。このような高アスペクト比のホールで
は、バイアススパッタ法を用いても、平行平板型スパッ
タ装置によるスパッタと同程度の膜厚を有する導体膜１
０２がホール下部に形成されるのみである（図７
（ｂ））。このことは、最上氏らによりプロシーディン
グ セカンド インターナショナルアイ・イー・イー・
イー ブイエルエスアイ マルチレベル インターコネ
クション コンファレンス（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ Ｓ
ｅｃｏｎｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＩＥＥＥ
ＶＬＳＩＭｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅ
ｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ），１７〜２３頁
（１９８５）で報告されている。
体集積回路におけるコンタクトホールは、その径が０．
５μｍ、絶縁膜が２．０μｍ程度となり、アスペクト比
が約４に達する。このような高アスペクト比のホールで
は、バイアススパッタ法を用いても、平行平板型スパッ
タ装置によるスパッタと同程度の膜厚を有する導体膜１
０２がホール下部に形成されるのみである（図７
（ｂ））。このことは、最上氏らによりプロシーディン
グ セカンド インターナショナルアイ・イー・イー・
イー ブイエルエスアイ マルチレベル インターコネ
クション コンファレンス（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ Ｓ
ｅｃｏｎｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＩＥＥＥ
ＶＬＳＩＭｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅ
ｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ），１７〜２３頁
（１９８５）で報告されている。
【００１７】さらに、コリメータを用いたスパッタ法に
おいても同様な問題点がある。高アスペクト比のコンタ
クトホール下部に十分な導体膜厚を確保するには、その
上部に厚く導体膜１０２を形成する必要がある。この場
合、図９（ｂ）に示すように、コリメータ１０を使用し
ても基板４に対して斜めに入射する粒子６があるため、
コンタクトホール１０４上部でオーバーハング形状１０
３が形成されることになってしまう。すると、シャドー
効果のためにコンタクトホール１０４下部の導体膜１０
２形成が阻害される。
おいても同様な問題点がある。高アスペクト比のコンタ
クトホール下部に十分な導体膜厚を確保するには、その
上部に厚く導体膜１０２を形成する必要がある。この場
合、図９（ｂ）に示すように、コリメータ１０を使用し
ても基板４に対して斜めに入射する粒子６があるため、
コンタクトホール１０４上部でオーバーハング形状１０
３が形成されることになってしまう。すると、シャドー
効果のためにコンタクトホール１０４下部の導体膜１０
２形成が阻害される。
【００１８】このような不具合を解決するためには、コ
リメータホールのアスペクト比を高くする必要がある。
これによって、基板４に対してほぼ垂直に入射するスパ
ッタ粒子６のみが選別され、コンタクトホール１０４上
部に導体膜１０２を厚く形成してもオーバーハング形状
１０３は形成されにくい。
リメータホールのアスペクト比を高くする必要がある。
これによって、基板４に対してほぼ垂直に入射するスパ
ッタ粒子６のみが選別され、コンタクトホール１０４上
部に導体膜１０２を厚く形成してもオーバーハング形状
１０３は形成されにくい。
【００１９】ところが、特開平５−２９９３７５号公報
に記載されているように、コリメータホールのアスペク
ト比を高くすると、成膜速度が極端に低下してしまうと
いう問題点がある。
に記載されているように、コリメータホールのアスペク
ト比を高くすると、成膜速度が極端に低下してしまうと
いう問題点がある。
【００２０】本発明の目的はアスペクト比が高いホール
に十分な膜厚でしかも成膜速度が低下することなく導体
膜を形成することのできるスパッタ法及びスパッタ装置
を提供することにある。
に十分な膜厚でしかも成膜速度が低下することなく導体
膜を形成することのできるスパッタ法及びスパッタ装置
を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ターゲ
ットからのスパッタ粒子を用いて処理基板上に膜を形成
するスパッタ装置であって、前記処理基板は前記ターゲ
ットの表面に対する立体角が０°になるように配置され
ており、プラズマを発生させて前記ターゲットからイオ
ン性スパッタ粒子を前記スパッタ粒子として引き出す第
１の手段と、前記処理基板と対向して配置された電極を
備え前記処理基板と前記電極との間に電界を発生させ前
記イオン性スパッタ粒子を前記処理基板に対して垂直に
入射する第２の手段とを有することを特徴とするスパッ
タ装置が得られる。
ットからのスパッタ粒子を用いて処理基板上に膜を形成
するスパッタ装置であって、前記処理基板は前記ターゲ
ットの表面に対する立体角が０°になるように配置され
ており、プラズマを発生させて前記ターゲットからイオ
ン性スパッタ粒子を前記スパッタ粒子として引き出す第
１の手段と、前記処理基板と対向して配置された電極を
備え前記処理基板と前記電極との間に電界を発生させ前
記イオン性スパッタ粒子を前記処理基板に対して垂直に
入射する第２の手段とを有することを特徴とするスパッ
タ装置が得られる。
【００２２】例えば、このスパッタ装置では、前記処理
基板は前記ターゲットの表面に対して垂直に配置されて
おり、前記ターゲットの周囲に前記ターゲットの表面を
開放した状態ではシールド板が配置され、前記ターゲッ
トが電気的に接地されるとともに前記シールド板は電気
的に絶縁されており、前記第１の手段は、パルス電圧を
発生するパルス電源を備え、前記パルス電圧のプラス側
を前記シールド板に印加するとともに前記パルス電圧の
マイナス側を前記ターゲットに印加しており、前記パル
ス電圧がプラスの際前記プラズマを発生させて前記パル
ス電圧がマイナスの際前記イオン性スパッタ粒子が前記
ターゲットから引き出されて前記処理基板と前記電極と
の間に規定される空間に導かれており、前記第２の手段
は、前記処理基板と前記電極との間に直流電圧を印加す
る直流電源を有し、前記処理基板と前記電極との間に前
記電界を発生させて前記イオン性スパッタ粒子を前記処
理基板に対して垂直に入射する。つまり、このスパッタ
装置では、パルス電圧によって、ターゲットからイオン
性スパッタ粒子が引き出され、このイオン性スパッタ粒
子は電界によって処理基板に対して垂直に入射する。
基板は前記ターゲットの表面に対して垂直に配置されて
おり、前記ターゲットの周囲に前記ターゲットの表面を
開放した状態ではシールド板が配置され、前記ターゲッ
トが電気的に接地されるとともに前記シールド板は電気
的に絶縁されており、前記第１の手段は、パルス電圧を
発生するパルス電源を備え、前記パルス電圧のプラス側
を前記シールド板に印加するとともに前記パルス電圧の
マイナス側を前記ターゲットに印加しており、前記パル
ス電圧がプラスの際前記プラズマを発生させて前記パル
ス電圧がマイナスの際前記イオン性スパッタ粒子が前記
ターゲットから引き出されて前記処理基板と前記電極と
の間に規定される空間に導かれており、前記第２の手段
は、前記処理基板と前記電極との間に直流電圧を印加す
る直流電源を有し、前記処理基板と前記電極との間に前
記電界を発生させて前記イオン性スパッタ粒子を前記処
理基板に対して垂直に入射する。つまり、このスパッタ
装置では、パルス電圧によって、ターゲットからイオン
性スパッタ粒子が引き出され、このイオン性スパッタ粒
子は電界によって処理基板に対して垂直に入射する。
【００２３】このようにして、本発明によるスパッタ装
置では、イオン性スパッタ粒子を電界によって処理基板
に対して垂直に入射させて堆積させているので、コンタ
クトホール上部にオーバーハング形状が形成されない。
従って、高アスペクト比のコンタクトホールでもシャド
ー効果の影響を受けずコンタクトホール下部に十分な導
体膜厚を確保できる。
置では、イオン性スパッタ粒子を電界によって処理基板
に対して垂直に入射させて堆積させているので、コンタ
クトホール上部にオーバーハング形状が形成されない。
従って、高アスペクト比のコンタクトホールでもシャド
ー効果の影響を受けずコンタクトホール下部に十分な導
体膜厚を確保できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下本発明について、図面を参照
して説明する。本発明で用いられる半導体製造装置（ス
パッタ装置）の一例を図１に示す。
して説明する。本発明で用いられる半導体製造装置（ス
パッタ装置）の一例を図１に示す。
【００２５】図１を参照して、図１において、図４に示
すスパッタ装置と同様の構成要素については同一の参照
番号を付す。図示のスパッタ装置はチャンバー１ａを備
えており、チャンバー１ａ内にはターゲット１が配置さ
れている。
すスパッタ装置と同様の構成要素については同一の参照
番号を付す。図示のスパッタ装置はチャンバー１ａを備
えており、チャンバー１ａ内にはターゲット１が配置さ
れている。
【００２６】ターゲット１を取り囲むようにしてシール
ド２が配置されており、ターゲット１は電気的に接地さ
れ、シールド２は電気的に絶縁されている。ターゲット
１とシールド２との間にはパルス電源３が配置接続され
ている。ターゲット１は、例えば、高融点金属、高融点
金属化合物、アルミニウム、又はアルミニウム合金であ
る。
ド２が配置されており、ターゲット１は電気的に接地さ
れ、シールド２は電気的に絶縁されている。ターゲット
１とシールド２との間にはパルス電源３が配置接続され
ている。ターゲット１は、例えば、高融点金属、高融点
金属化合物、アルミニウム、又はアルミニウム合金であ
る。
【００２７】ターゲット１とシールド２との幾何学的な
配置は公知のスパッタ装置と同様であるが、従来のスパ
ッタ装置が電気的にターゲットを絶縁し、シールドを接
地する点で、図示のスパッタ装置は従来のスパッタ装置
とはその構成が異なっている。つまり、図示のスパッタ
装置では、上述のように、ターゲット１を電気的に接地
し、シールド２を絶縁している。さらに、パルス電源３
を用いることによって、後述するようにして、イオン性
スパッタ粒子を引き出すことができる。
配置は公知のスパッタ装置と同様であるが、従来のスパ
ッタ装置が電気的にターゲットを絶縁し、シールドを接
地する点で、図示のスパッタ装置は従来のスパッタ装置
とはその構成が異なっている。つまり、図示のスパッタ
装置では、上述のように、ターゲット１を電気的に接地
し、シールド２を絶縁している。さらに、パルス電源３
を用いることによって、後述するようにして、イオン性
スパッタ粒子を引き出すことができる。
【００２８】図示のように、基板４はターゲット１の表
面に対して垂直に配置され、さらに、基板４に対向する
ようにして電極基板５が設置されている。そして、基板
４と電極基板５との間には直流電源９が接続されてい
る。
面に対して垂直に配置され、さらに、基板４に対向する
ようにして電極基板５が設置されている。そして、基板
４と電極基板５との間には直流電源９が接続されてい
る。
【００２９】基板４はターゲット１の表面に対する立体
角が０°になるように配置される。そして、基板４と電
極基板５との間に静電場を発生させることによって、パ
ルス電源３により引き出されたイオン性スパッタ粒子７
を基板４の表面に垂直入射させる。
角が０°になるように配置される。そして、基板４と電
極基板５との間に静電場を発生させることによって、パ
ルス電源３により引き出されたイオン性スパッタ粒子７
を基板４の表面に垂直入射させる。
【００３０】ここで、図２及び図３も参照して、図１に
示すスパッタ装置を用いた半導体装置の製造について説
明する。
示すスパッタ装置を用いた半導体装置の製造について説
明する。
【００３１】図２（ａ）において、平坦な表面を有する
シリコン基板１００上にシリコン酸化膜１０１をＣＶＤ
法を用いて厚さ約２μｍ堆積した後、通常のホトレジス
ト工程とドライエッチング工程とを経て、シリコン酸化
膜１０１に直径０．４μｍのコンタクトホール１０４が
形成される（以下この基板を処理基板と呼ぶ）。
シリコン基板１００上にシリコン酸化膜１０１をＣＶＤ
法を用いて厚さ約２μｍ堆積した後、通常のホトレジス
ト工程とドライエッチング工程とを経て、シリコン酸化
膜１０１に直径０．４μｍのコンタクトホール１０４が
形成される（以下この基板を処理基板と呼ぶ）。
【００３２】次に、開孔部（コンタクトホール１０４）
が形成されたシリコン酸化膜１０１有するシリコン基板
１００、つまり、処理基板を図１に示す基板４としてス
パッタ装置内に配置する。
が形成されたシリコン酸化膜１０１有するシリコン基板
１００、つまり、処理基板を図１に示す基板４としてス
パッタ装置内に配置する。
【００３３】チャンバー１ａ内に処理基板を配置した
後、真空中（１．０ｍＴｏｒｒ）で、ターゲット１とシ
ールド２との間にパルス電源３から矩形波の電力を供給
する。この供給電力は、使用するターゲット種におい
て、イオン性スパッタ粒子の生成量が増大するように設
定され、これによって、成膜速度を高めることができ
る。
後、真空中（１．０ｍＴｏｒｒ）で、ターゲット１とシ
ールド２との間にパルス電源３から矩形波の電力を供給
する。この供給電力は、使用するターゲット種におい
て、イオン性スパッタ粒子の生成量が増大するように設
定され、これによって、成膜速度を高めることができ
る。
【００３４】ところで、コリメータを用いたスパッタ法
（特開平５−２９９３７５号公報）では、放出スパッタ
粒子を選別することなく基板上に成膜するスパッタ法
（従来のスパッタ法）に対して、１：１（コリメータ穴
のアスペクト比）のコリメータを用いた際の成膜速度は
１８％程度である旨記載されている。
（特開平５−２９９３７５号公報）では、放出スパッタ
粒子を選別することなく基板上に成膜するスパッタ法
（従来のスパッタ法）に対して、１：１（コリメータ穴
のアスペクト比）のコリメータを用いた際の成膜速度は
１８％程度である旨記載されている。
【００３５】本発明では、例えば、ターゲットからの放
出スパッタ粒子全体（従来スパッタ法の成膜速度に相当
する）の１０％がイオンとなるように設定すれば、プラ
ズマ中でイオン化される中性スパッタ粒子１０％と合わ
せて２０％のイオン性スパッタ粒子を引き出すことがで
き、この結果、アスペクト比１：１のコリメータを用い
たスパッタ法とほぼ同等の成膜速度を確保できる。な
お、中性スパッタ粒子の１０％がプラズマ中でイオン化
されることは、早川著：スパッタ技術（共立出版）に記
載されている。
出スパッタ粒子全体（従来スパッタ法の成膜速度に相当
する）の１０％がイオンとなるように設定すれば、プラ
ズマ中でイオン化される中性スパッタ粒子１０％と合わ
せて２０％のイオン性スパッタ粒子を引き出すことがで
き、この結果、アスペクト比１：１のコリメータを用い
たスパッタ法とほぼ同等の成膜速度を確保できる。な
お、中性スパッタ粒子の１０％がプラズマ中でイオン化
されることは、早川著：スパッタ技術（共立出版）に記
載されている。
【００３６】パルス電源３によって、シールド２に加わ
るパルス電圧がプラス（＋）の際、プラズマが発生し、
ターゲット１から中性スパッタ粒子６、イオン性スパッ
タ粒子７が放出される。中性スパッタ粒子６は、電場及
び磁場に影響されることなくターゲット１からの放出方
向へ直進する。
るパルス電圧がプラス（＋）の際、プラズマが発生し、
ターゲット１から中性スパッタ粒子６、イオン性スパッ
タ粒子７が放出される。中性スパッタ粒子６は、電場及
び磁場に影響されることなくターゲット１からの放出方
向へ直進する。
【００３７】前述のように、基板４はターゲット１の表
面に対して立体角が０°の状態に配置されているので、
中性スパッタ粒子は基板４上に堆積できないことにな
る。
面に対して立体角が０°の状態に配置されているので、
中性スパッタ粒子は基板４上に堆積できないことにな
る。
【００３８】ターゲット１から放出されたイオン性スパ
ッタ粒子７は、図３（ａ）に示すように、陰極電位降下
に起因するポテンシャル障壁に閉じこめられており、図
３（ｂ）に示すように、直流電圧を用いた際には、イオ
ン性スパッタ粒子７はターゲット１から離脱することは
できない。
ッタ粒子７は、図３（ａ）に示すように、陰極電位降下
に起因するポテンシャル障壁に閉じこめられており、図
３（ｂ）に示すように、直流電圧を用いた際には、イオ
ン性スパッタ粒子７はターゲット１から離脱することは
できない。
【００３９】パルス電源３を用いた際には、図３（ａ）
に示すように、パルス電圧がマイナス（−）に転じる
と、陰極電位降下によるポテンシャル障壁がなくなり、
この結果、イオン性スパッタ粒子７はターゲット１から
離脱することができる。
に示すように、パルス電圧がマイナス（−）に転じる
と、陰極電位降下によるポテンシャル障壁がなくなり、
この結果、イオン性スパッタ粒子７はターゲット１から
離脱することができる。
【００４０】この例で用いられるパルス電圧の変化時間
Ｔ１及びＴ２（図３（ｂ）参照）は、１０〜１００ｍｓ
ｅｃ程度であることが好ましい。ただし、変化時間Ｔ１
及びＴ２はイオン性スパッタ粒子の引き出し及び安定し
たプラズマ生成にとって重要であり、ターゲット１及び
シールド２の幾何学的な配置及び形状、さらには、真空
度により適正値が異なる。
Ｔ１及びＴ２（図３（ｂ）参照）は、１０〜１００ｍｓ
ｅｃ程度であることが好ましい。ただし、変化時間Ｔ１
及びＴ２はイオン性スパッタ粒子の引き出し及び安定し
たプラズマ生成にとって重要であり、ターゲット１及び
シールド２の幾何学的な配置及び形状、さらには、真空
度により適正値が異なる。
【００４１】パルス電圧がマイナス（−）の時に、イオ
ン性スパッタ粒子７は、基板４と電極基板５との間の空
間に飛来する。直流電源９によって基板４と電極基板５
との間には静電場が発生している結果、イオン性スパッ
タ粒子７は、基板４へほぼ垂直に入射する。その結果、
図２（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜１０１上及び
コンタクトホール１０４下部に同等な膜厚の導体膜１０
２を形成することができる。
ン性スパッタ粒子７は、基板４と電極基板５との間の空
間に飛来する。直流電源９によって基板４と電極基板５
との間には静電場が発生している結果、イオン性スパッ
タ粒子７は、基板４へほぼ垂直に入射する。その結果、
図２（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜１０１上及び
コンタクトホール１０４下部に同等な膜厚の導体膜１０
２を形成することができる。
【００４２】なお、この例による導体膜形成では、イオ
ン性スパッタ粒子７による基板４の帯電は問題とならな
い。また、ターゲット１として絶縁物を用いた際には、
基板４が帯電するが、この場合には、電子照射等を用い
て電荷を解放してやればよく、その他は上述の例と同様
の手順で絶縁膜の形成を行うことができる。
ン性スパッタ粒子７による基板４の帯電は問題とならな
い。また、ターゲット１として絶縁物を用いた際には、
基板４が帯電するが、この場合には、電子照射等を用い
て電荷を解放してやればよく、その他は上述の例と同様
の手順で絶縁膜の形成を行うことができる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、イオ
ン性スパッタ粒子を電界により基板に対して垂直に入射
させて膜を堆積するようにしたので、ホール上部にオー
バーハング形状が形成されることがない。さらに、成膜
速度は主にターゲットとシールド間の電圧のみで制御で
きる。
ン性スパッタ粒子を電界により基板に対して垂直に入射
させて膜を堆積するようにしたので、ホール上部にオー
バーハング形状が形成されることがない。さらに、成膜
速度は主にターゲットとシールド間の電圧のみで制御で
きる。
【００４４】従って、高アスペクト比のホールでも、十
分な成膜速度のもとでシャドー効果の影響を受けず、コ
ンタクトホール下部に十分な膜厚を確保できるという効
果がある。その結果、微細で高アスペクト比のコンタク
トホールにおいても、安定した電気的接続が確保できる
ことになる。そして、半導体高集積回路に用いた場合に
は、信頼性及び歩留まりを飛躍的に向上させることがで
きるという効果がある。
分な成膜速度のもとでシャドー効果の影響を受けず、コ
ンタクトホール下部に十分な膜厚を確保できるという効
果がある。その結果、微細で高アスペクト比のコンタク
トホールにおいても、安定した電気的接続が確保できる
ことになる。そして、半導体高集積回路に用いた場合に
は、信頼性及び歩留まりを飛躍的に向上させることがで
きるという効果がある。
【図１】本発明によるスパッタ装置の一例を示す断面模
式図である。
式図である。
【図２】図１に示すスパッタ装置を用いた半導体装置の
製造を説明するため図であり、（ａ）は基板を示す断面
図、（ｂ）は処理後の状態を示す断面図である。
製造を説明するため図であり、（ａ）は基板を示す断面
図、（ｂ）は処理後の状態を示す断面図である。
【図３】図１に示すスパッタ装置の動作を説明するため
の図であり、（ａ）はイオン性スパッタ粒子のポテンシ
ャルを説明するための図、（ｂ）はパルス電圧の時間変
化を説明するための図である。
の図であり、（ａ）はイオン性スパッタ粒子のポテンシ
ャルを説明するための図、（ｂ）はパルス電圧の時間変
化を説明するための図である。
【図４】従来のスパッタ装置の一例を示す断面模式図で
ある。
ある。
【図５】図４に示すスパッタ装置を用いて製造された半
導体装置の断面図である。
導体装置の断面図である。
【図６】従来のスパッタ装置の他の例を示す断面模式図
である。
である。
【図７】図６に示す従来のスパッタ装置を用いて製造さ
れた半導体装置を説明するための断面図であり、（ａ）
はアスペクト比が小さいホールに導体膜を形成した状態
を示す図、（ｂ）はアスペクト比が大きいホールに導体
膜を形成した状態を示す図である。
れた半導体装置を説明するための断面図であり、（ａ）
はアスペクト比が小さいホールに導体膜を形成した状態
を示す図、（ｂ）はアスペクト比が大きいホールに導体
膜を形成した状態を示す図である。
【図８】従来のスパッタ装置のさらに他の例を示す断面
模式図である。
模式図である。
【図９】図８に示す従来のスパッタ装置を用いて製造さ
れた半導体装置を説明するための断面図であり、（ａ）
はアスペクト比が小さいホールに導体膜を形成した状態
を示す図、（ｂ）はアスペクト比が大きいホールに導体
膜を形成した状態を示す図である。
れた半導体装置を説明するための断面図であり、（ａ）
はアスペクト比が小さいホールに導体膜を形成した状態
を示す図、（ｂ）はアスペクト比が大きいホールに導体
膜を形成した状態を示す図である。
１ ターゲット ２ シールド（シールド板） ３ パルス電源 ４ 基板 ５ 電極基板（電極板） ６ 中性スパッタ粒子 ７ イオン性スパッタ粒子 ８ マグネット ９ 直流電源 １０ コリメータ １００ シリコン基板 １０１ シリコン酸化膜 １０２ 導体膜 １０３ オーバーハング形状 １０４ コンタクトホール
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/203 H01L 21/285
Claims (3)
- 【請求項１】 ターゲットからのスパッタ粒子を用いて
処理基板上に膜を形成するスパッタ装置であって、前記
処理基板は前記ターゲットの表面に対する立体角が０°
になるように配置されており、プラズマを発生させて前
記ターゲットからイオン性スパッタ粒子を前記スパッタ
粒子として引き出す第１の手段と、前記処理基板と対向
して配置された電極を備え前記処理基板と前記電極との
間に電界を発生させ前記イオン性スパッタ粒子を前記処
理基板に対して垂直に入射する第２の手段とを有するこ
とを特徴とするスパッタ装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載されたスパッタ装置にお
いて、前記処理基板は前記ターゲットの表面に対して垂
直に配置されており、前記ターゲットの周囲に前記ター
ゲットの表面を開放した状態ではシールド板が配置さ
れ、前記ターゲットが電気的に接地されるとともに前記
シールド板は電気的に絶縁されており、前記第１の手段
は、パルス電圧を発生するパルス電源を備え、前記パル
ス電圧のプラス側を前記シールド板に印加するとともに
前記パルス電圧のマイナス側を前記ターゲットに印加し
ており、前記パルス電圧がプラスの際前記プラズマを発
生させて前記パルス電圧がマイナスの際前記イオン性ス
パッタ粒子が前記ターゲットから引き出されて前記処理
基板と前記電極との間に規定される空間に導かれてお
り、前記第２の手段は、前記処理基板と前記電極との間
に直流電圧を印加する直流電源を有し、前記処理基板と
前記電極との間に前記電界を発生させて前記イオン性ス
パッタ粒子を前記処理基板に対して垂直に入射するよう
にしたことを特徴とするスパッタ装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載されたスパッタ装置にお
いて、前記処理基板は前記直流電源のマイナス側に接続
され、前記電極は前記直流電源のプラス側に接続される
ことを特徴とするスパッタ装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7315031A JP2904263B2 (ja) | 1995-12-04 | 1995-12-04 | スパッタ装置 |
| US08/759,777 US5922180A (en) | 1995-12-04 | 1996-12-03 | Sputtering apparatus for forming a conductive film in a contact hole of a high aspect ratio |
| GB9625269A GB2307919B (en) | 1995-12-04 | 1996-12-04 | Sputtering apparatus |
| KR1019960062959A KR100255532B1 (ko) | 1995-12-04 | 1996-12-04 | 고 종횡비의 컨택트 홀내에 전도성막을 형성하기 위한 스퍼터링 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7315031A JP2904263B2 (ja) | 1995-12-04 | 1995-12-04 | スパッタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09157842A JPH09157842A (ja) | 1997-06-17 |
| JP2904263B2 true JP2904263B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=18060598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7315031A Expired - Fee Related JP2904263B2 (ja) | 1995-12-04 | 1995-12-04 | スパッタ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5922180A (ja) |
| JP (1) | JP2904263B2 (ja) |
| KR (1) | KR100255532B1 (ja) |
| GB (1) | GB2307919B (ja) |
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| CN102069359A (zh) * | 2011-01-04 | 2011-05-25 | 宁波江丰电子材料有限公司 | 一种防着板结构的加工方法 |
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| JP3275166B2 (ja) * | 1997-02-28 | 2002-04-15 | 住友重機械工業株式会社 | プラズマビームの偏り修正機構を備えた真空成膜装置 |
| JPH111770A (ja) * | 1997-06-06 | 1999-01-06 | Anelva Corp | スパッタリング装置及びスパッタリング方法 |
| FR2772546A1 (fr) * | 1997-12-16 | 1999-06-18 | Centre Nat Rech Scient | Systeme de deviation d'un plasma ionique |
| JP4021601B2 (ja) * | 1999-10-29 | 2007-12-12 | 株式会社東芝 | スパッタ装置および成膜方法 |
| DE10141696A1 (de) * | 2001-08-25 | 2003-03-13 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Erzeugung einer nanostruktuierten Funktionsbeschichtung und damit herstellbare Beschichtung |
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| JP2587924B2 (ja) * | 1986-10-11 | 1997-03-05 | 日本電信電話株式会社 | 薄膜形成装置 |
| DE3809734C1 (ja) * | 1988-03-23 | 1989-05-03 | Helmut Prof. Dr. 7805 Boetzingen De Haberland | |
| DE58909180D1 (de) * | 1988-03-23 | 1995-05-24 | Balzers Hochvakuum | Verfahren und Anlage zur Beschichtung von Werkstücken. |
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- 1995-12-04 JP JP7315031A patent/JP2904263B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-12-03 US US08/759,777 patent/US5922180A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-04 KR KR1019960062959A patent/KR100255532B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-12-04 GB GB9625269A patent/GB2307919B/en not_active Expired - Fee Related
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| GB2307919A (en) | 1997-06-11 |
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