JPH0356671A - スパッタリング装置 - Google Patents
スパッタリング装置Info
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- JPH0356671A JPH0356671A JP18996389A JP18996389A JPH0356671A JP H0356671 A JPH0356671 A JP H0356671A JP 18996389 A JP18996389 A JP 18996389A JP 18996389 A JP18996389 A JP 18996389A JP H0356671 A JPH0356671 A JP H0356671A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［概要］
半導体装置の製造工程においてウェハ表面への金属膜の
形成に使用されるスパッタリング装置に関し、 微細な配線及び微小なコンタクト窓部でも良好なステ，
プカバレッジを得ることができるスパッタリング装置を
提倶することを目的とし、金属材料にイオンを衝突させ
て金属材料を横戒する金属原子を飛散させ、飛散した金
属原子をウェハ表面に付着させて金属膜を形成するスパ
ッタリング装置において、正負の電圧が交互に発生する
矩形波電圧であって、負の電圧の出力時間が正の電圧の
出力時間よりも長い矩形波電圧を形成し、前記金属材料
に印加する矩形波電圧発生手段を設けた．
形成に使用されるスパッタリング装置に関し、 微細な配線及び微小なコンタクト窓部でも良好なステ，
プカバレッジを得ることができるスパッタリング装置を
提倶することを目的とし、金属材料にイオンを衝突させ
て金属材料を横戒する金属原子を飛散させ、飛散した金
属原子をウェハ表面に付着させて金属膜を形成するスパ
ッタリング装置において、正負の電圧が交互に発生する
矩形波電圧であって、負の電圧の出力時間が正の電圧の
出力時間よりも長い矩形波電圧を形成し、前記金属材料
に印加する矩形波電圧発生手段を設けた．
【産業上の利用分野］
本発明は半導体装置の製造工程においてウエハ表面への
金属膜の形成に使用されるスバソタリング装置に関する
ものである。 近年、ＬＳＩの高集積化が進められている。これに伴っ
て配線等も微細化が進められているが、特にコンタクト
窓部におけるコンタクトが重要であり、その窓部におけ
るステソプ力バレッジを良好にする必要がある。 ［従来の技術］ 従来、ＬＳＩの配線等の形戊には直流マグネトロンスパ
ッタリング装置が使用され、アル果ニウムよりなるター
ゲットに負電圧を印加して同ターゲソトにアルゴンイオ
ン（Ａｒ”）を衝突させてアルミニウム原子をスパンタ
させ、第４図（ａｌに示すようにその飛敗したアルξニ
ウム原子を、ウエハ２上に堆積させて金属配線層４を形
成している．［発明が解決しようとする課Ｂ］ ところが、第４図（ａ）に示すように、配線の微細化に
伴ってウェハ２の基板５上に設けた絶縁層６に形成され
″るコンタクト窓部７も微小化されるため、コンタクト
窓部７に対して入射角度の小さいアルミニウム原子のみ
がコンタクト窓部７内に飛び込む．このため、金属配線
１ｉ４の膜厚は同図（ａ）に実線で示すように、コンタ
クト窓部７の開口縁及び底部中央にて厚くなり、コンタ
クト窓部７の底部周縁にて薄くなり、十分なステンプカ
ハレノジを得ることができないという問題点がある。 本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
って、その目的は微細な配線及び微小なコンタクト窓部
でも良好なステップ力バレッジを得ることができるスパ
ッタリング装置を提供することにある。 ［課題を解決するための手段】 第１図は本発明の原理説明図である。 金属材料ｌは相対向して配置されたウェハ２の表面に形
成される金属膜の形成材料となるものである．矩形波電
圧発生千段３は正負の電圧が交互に発生する矩形波の電
圧であって、負電圧の出力時間Ｔ１が正電圧の出力時間
Ｔ２より長くなる知形彼電圧を荊記金属材料ｌに対して
印加する。 ［作用］ そして、金属材料１に印加されている矩形波電圧がｉ電
圧の時、金属材料ｌはイオンにてスパンタされそのスパ
ンタされた金属原子にてウエハ２の表面に金属膜が形成
される。 一方、金属材料１に印加されている矩形波電圧が正電圧
の時、反対にウエハ２に形或された金属膜がスパンタさ
れる．この時、正電圧の出力時間Ｔ２は負電圧の出力時
間ＴＩより短いので、先にウェハ２に形成された金属膜
が全て除去されることはなく、その一部が除去される。 従って、例えば微細な配線及び微小なコンタクト窓部の
場合、金属膜の堆積を行うと入射角度の小さい金属原子
のみがコンタクト窓部内に飛び込み、金属膜のｒＰｊ！
厚はその開口縁及び底部中央にて厚くなり、底部周縁に
て薄くなるのであるが、コンタクト窓部への金属膜の堆
積とその開口縁及び底部中央における金属膜の一部除去
が交互に行われることとなるため、コンタクト窓部の底
部及び内壁部に堆積する金属膜の膜厚は徐々に増加し、
ステソプカバレフジが改善される． ［実施例］ 以下、本発明を半導体装置製造のためのスパッタリング
装置に具体化した一実施例を図面に従って説明する． 第２図は本発明の一実施例におけるスパッタリング装置
の概略構成図、第３図は金．属配純材料に印加される電
圧波形図、第４図（ａｌ〜（Ｃ）はウエノ＼表面への金
属配線層の形成を説明するための各工程図であり、第ｌ
図と同一の構威については同一の符号を付して説明する
． 第２図に示すように、密閉された処理室１１内にはアル
ミニウムよりなる金属配線材＄４１とウエハ２とが対向
配置されている。ウエハ２の基板５上には第４図（ａ）
に示すように、コンタクト窓部７が形成された絶縁１１
６が設けられている。 処理室ｌｌは図示しない真空ポンプによって真空引きさ
れるようになっているとともに、アルゴン（Ａｒ）ガス
が送り込まれるようになっており、処理室１１内はＡｒ
ガスの低圧雰囲気にされるようになっている。 処理室１１内において金属配線材料１及びウェハ２間の
側方にはフィラメント１４が配設されている。このフィ
ラメント１４はその通電時に熱雷子ｅ−を放出し、金属
配線材料１及びウェハ２間においてＡ『ガスのプラズマ
１５を発生させ易くしている。 金属配線材料ｌには直流パルス発生器１２が接続され、
同直流パルス発生器ｌ２には直流電源ｌ３が接続されて
いる。本実施例では直流パルス発生器１２と直流電ａｌ
３とによって矩形波電圧発生手段が構威されている。第
３図に示すように、直流パルス発生器１２は直流電ａｌ
３の電圧Ｖｏ（−３００〜−４００ボルト）に基づいて
正負の電圧が交互に発生する矩形波電圧を発生させると
ともに、負の電圧ｖ，（−７００〜−８００ボルト）の
出力時間Ｔ１が正の電圧Ｖ２ （３００〜４００ボル
ト〉の出力時間Ｔ２よりも長くなるように矩形波電圧を
発生させるようになっている。 そして、金属配線材料ｌにこの矩形波電圧を印加するこ
とにより金属配線材料１及びウエハ２間にアルゴンのプ
ラズマ１５が発生される。 さて、上記のように構成されたスパノタリング装置にお
いて、処理室１１内を真空ポンプによって真空引きする
とともに、処理室１１内にアルゴン（Ａｒ）ガスを送り
込んでＡ『ガスの低圧雰囲気にさせた状態で、フィラメ
ントｌ４に通電して熱電子ｅ−を放出させるとともに、
金属配線材料１に矩形波電圧の正又は負の電圧を印加す
ると、金属配線材料１及びウェハ２間にアルゴンのプラ
ズマ１５が発生する。 そして、金属配線材料１に矩形波電圧の真の電圧が印加
されている期間には、アルゴンイオン（Ａ ｒ ” ）
が同金属配線材料ｌ側に加速されて移動し、金属配線材
料１に衝突してアルミニウム原子をスパンタさせる。こ
のスパッタされたアルξニウム原子がウエハ２上に堆積
され、第４図（ａｌに示すように金属配線層４が形成さ
れる。このとき、微小なコンタクト窓部７内には入射角
度の小さいアルミニウム原子のみが飛び込む。このため
、コンタクト窓部７における金属配線Ｎ４の膜厚は同図
（８）に実線で示すように、コンタクト窓部７の開口縁
及び底部中央にて厚くなり、コンタクト窓部７の底部周
縁にて薄くなる。 矩形波電圧の正の電圧が金属配線材料１に印加されてい
る期間には、アルゴンイオン（Ａｒ”）がウェハ２側へ
移動し、ウェハ２表面の金属配線層４に衝突してアルξ
ニウム原子をスパンタさせる。このため、第４図（ｂ）
に実線で示すように金属配線層４がエッチングされ、絶
縁層６上の金属配線Ｎ４の膜厚が薄くなる。即ち、金属
配線材料１に対して正の電圧を印加する時間Ｔ２は負の
電圧を印加する時間’ｒｔよりも短いので、ウェハ２表
面に堆積された金属配線層４の一部のみがエンチングさ
れる。コンタクト窓部７では入射角度の小さいアルゴン
イオン（Ａ ｒ ” ）のみが同窓部７内には飛び込む
ため、コンタクト窓部７における金属配線層４は開口縁
及び底部中央においてエソチングされ、底部周縁におい
てはほとんどエノチングされない。従って、コンタクト
窓部７の底部にお心よる金属配線層４の膜厚は底部周縁
における膜厚とほぼ等しくなる。 そして、矩形波電圧の負の電圧と正の電圧とを交互に金
属配線材料ｌに印加することによって、ウェハ２表面へ
の金属配線層４の堆積と、この金属配線層４の一部除去
とが交互に繰り返され、コンタクト窓部７の底部及び内
壁部に堆積する金属配線層４の膜厚が第４図（ｂｌに二
点鎖線で示すように徐々に増加し、最終的に第４図（Ｃ
ｌに示すようにコンタクト窓部７が金属配線層４で完全
に被覆され、良好なステップ力バレソジを得ることがで
きる。 又、本実施例では処理室１１内においてウエハ２を移動
させることなく、ウェハ２表面に対する金属配線Ｎ４の
堆積と、金属配ｖＡ層４の一部除去とを交互に繰り返す
ようにしたので、金属配ｖＡＮ４の一部除去において飛
散したアルミニウム原子が金属配線材料１に再付着し、
金属配線層４の形成のために再利用することができると
ともに、不純物ｌ昆入を防止することができる。 さらに、本実施例ではウエハ２表面の金属配線Ｊｉ４の
一部除去がＡｒ＋により行われウエハ２が帯電するおそ
れがあるが、ウエハ２をプラズマｌ５中に配置すること
により、電気的に中和して帯電を防止することができる
。 ［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、微細な配線及び微
小なコンタクト窓部でも良好なステップカバレソジを得
ることができる優れた効果がある。
金属膜の形成に使用されるスバソタリング装置に関する
ものである。 近年、ＬＳＩの高集積化が進められている。これに伴っ
て配線等も微細化が進められているが、特にコンタクト
窓部におけるコンタクトが重要であり、その窓部におけ
るステソプ力バレッジを良好にする必要がある。 ［従来の技術］ 従来、ＬＳＩの配線等の形戊には直流マグネトロンスパ
ッタリング装置が使用され、アル果ニウムよりなるター
ゲットに負電圧を印加して同ターゲソトにアルゴンイオ
ン（Ａｒ”）を衝突させてアルミニウム原子をスパンタ
させ、第４図（ａｌに示すようにその飛敗したアルξニ
ウム原子を、ウエハ２上に堆積させて金属配線層４を形
成している．［発明が解決しようとする課Ｂ］ ところが、第４図（ａ）に示すように、配線の微細化に
伴ってウェハ２の基板５上に設けた絶縁層６に形成され
″るコンタクト窓部７も微小化されるため、コンタクト
窓部７に対して入射角度の小さいアルミニウム原子のみ
がコンタクト窓部７内に飛び込む．このため、金属配線
１ｉ４の膜厚は同図（ａ）に実線で示すように、コンタ
クト窓部７の開口縁及び底部中央にて厚くなり、コンタ
クト窓部７の底部周縁にて薄くなり、十分なステンプカ
ハレノジを得ることができないという問題点がある。 本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
って、その目的は微細な配線及び微小なコンタクト窓部
でも良好なステップ力バレッジを得ることができるスパ
ッタリング装置を提供することにある。 ［課題を解決するための手段】 第１図は本発明の原理説明図である。 金属材料ｌは相対向して配置されたウェハ２の表面に形
成される金属膜の形成材料となるものである．矩形波電
圧発生千段３は正負の電圧が交互に発生する矩形波の電
圧であって、負電圧の出力時間Ｔ１が正電圧の出力時間
Ｔ２より長くなる知形彼電圧を荊記金属材料ｌに対して
印加する。 ［作用］ そして、金属材料１に印加されている矩形波電圧がｉ電
圧の時、金属材料ｌはイオンにてスパンタされそのスパ
ンタされた金属原子にてウエハ２の表面に金属膜が形成
される。 一方、金属材料１に印加されている矩形波電圧が正電圧
の時、反対にウエハ２に形或された金属膜がスパンタさ
れる．この時、正電圧の出力時間Ｔ２は負電圧の出力時
間ＴＩより短いので、先にウェハ２に形成された金属膜
が全て除去されることはなく、その一部が除去される。 従って、例えば微細な配線及び微小なコンタクト窓部の
場合、金属膜の堆積を行うと入射角度の小さい金属原子
のみがコンタクト窓部内に飛び込み、金属膜のｒＰｊ！
厚はその開口縁及び底部中央にて厚くなり、底部周縁に
て薄くなるのであるが、コンタクト窓部への金属膜の堆
積とその開口縁及び底部中央における金属膜の一部除去
が交互に行われることとなるため、コンタクト窓部の底
部及び内壁部に堆積する金属膜の膜厚は徐々に増加し、
ステソプカバレフジが改善される． ［実施例］ 以下、本発明を半導体装置製造のためのスパッタリング
装置に具体化した一実施例を図面に従って説明する． 第２図は本発明の一実施例におけるスパッタリング装置
の概略構成図、第３図は金．属配純材料に印加される電
圧波形図、第４図（ａｌ〜（Ｃ）はウエノ＼表面への金
属配線層の形成を説明するための各工程図であり、第ｌ
図と同一の構威については同一の符号を付して説明する
． 第２図に示すように、密閉された処理室１１内にはアル
ミニウムよりなる金属配線材＄４１とウエハ２とが対向
配置されている。ウエハ２の基板５上には第４図（ａ）
に示すように、コンタクト窓部７が形成された絶縁１１
６が設けられている。 処理室ｌｌは図示しない真空ポンプによって真空引きさ
れるようになっているとともに、アルゴン（Ａｒ）ガス
が送り込まれるようになっており、処理室１１内はＡｒ
ガスの低圧雰囲気にされるようになっている。 処理室１１内において金属配線材料１及びウェハ２間の
側方にはフィラメント１４が配設されている。このフィ
ラメント１４はその通電時に熱雷子ｅ−を放出し、金属
配線材料１及びウェハ２間においてＡ『ガスのプラズマ
１５を発生させ易くしている。 金属配線材料ｌには直流パルス発生器１２が接続され、
同直流パルス発生器ｌ２には直流電源ｌ３が接続されて
いる。本実施例では直流パルス発生器１２と直流電ａｌ
３とによって矩形波電圧発生手段が構威されている。第
３図に示すように、直流パルス発生器１２は直流電ａｌ
３の電圧Ｖｏ（−３００〜−４００ボルト）に基づいて
正負の電圧が交互に発生する矩形波電圧を発生させると
ともに、負の電圧ｖ，（−７００〜−８００ボルト）の
出力時間Ｔ１が正の電圧Ｖ２ （３００〜４００ボル
ト〉の出力時間Ｔ２よりも長くなるように矩形波電圧を
発生させるようになっている。 そして、金属配線材料ｌにこの矩形波電圧を印加するこ
とにより金属配線材料１及びウエハ２間にアルゴンのプ
ラズマ１５が発生される。 さて、上記のように構成されたスパノタリング装置にお
いて、処理室１１内を真空ポンプによって真空引きする
とともに、処理室１１内にアルゴン（Ａｒ）ガスを送り
込んでＡ『ガスの低圧雰囲気にさせた状態で、フィラメ
ントｌ４に通電して熱電子ｅ−を放出させるとともに、
金属配線材料１に矩形波電圧の正又は負の電圧を印加す
ると、金属配線材料１及びウェハ２間にアルゴンのプラ
ズマ１５が発生する。 そして、金属配線材料１に矩形波電圧の真の電圧が印加
されている期間には、アルゴンイオン（Ａ ｒ ” ）
が同金属配線材料ｌ側に加速されて移動し、金属配線材
料１に衝突してアルミニウム原子をスパンタさせる。こ
のスパッタされたアルξニウム原子がウエハ２上に堆積
され、第４図（ａｌに示すように金属配線層４が形成さ
れる。このとき、微小なコンタクト窓部７内には入射角
度の小さいアルミニウム原子のみが飛び込む。このため
、コンタクト窓部７における金属配線Ｎ４の膜厚は同図
（８）に実線で示すように、コンタクト窓部７の開口縁
及び底部中央にて厚くなり、コンタクト窓部７の底部周
縁にて薄くなる。 矩形波電圧の正の電圧が金属配線材料１に印加されてい
る期間には、アルゴンイオン（Ａｒ”）がウェハ２側へ
移動し、ウェハ２表面の金属配線層４に衝突してアルξ
ニウム原子をスパンタさせる。このため、第４図（ｂ）
に実線で示すように金属配線層４がエッチングされ、絶
縁層６上の金属配線Ｎ４の膜厚が薄くなる。即ち、金属
配線材料１に対して正の電圧を印加する時間Ｔ２は負の
電圧を印加する時間’ｒｔよりも短いので、ウェハ２表
面に堆積された金属配線層４の一部のみがエンチングさ
れる。コンタクト窓部７では入射角度の小さいアルゴン
イオン（Ａ ｒ ” ）のみが同窓部７内には飛び込む
ため、コンタクト窓部７における金属配線層４は開口縁
及び底部中央においてエソチングされ、底部周縁におい
てはほとんどエノチングされない。従って、コンタクト
窓部７の底部にお心よる金属配線層４の膜厚は底部周縁
における膜厚とほぼ等しくなる。 そして、矩形波電圧の負の電圧と正の電圧とを交互に金
属配線材料ｌに印加することによって、ウェハ２表面へ
の金属配線層４の堆積と、この金属配線層４の一部除去
とが交互に繰り返され、コンタクト窓部７の底部及び内
壁部に堆積する金属配線層４の膜厚が第４図（ｂｌに二
点鎖線で示すように徐々に増加し、最終的に第４図（Ｃ
ｌに示すようにコンタクト窓部７が金属配線層４で完全
に被覆され、良好なステップ力バレソジを得ることがで
きる。 又、本実施例では処理室１１内においてウエハ２を移動
させることなく、ウェハ２表面に対する金属配線Ｎ４の
堆積と、金属配ｖＡ層４の一部除去とを交互に繰り返す
ようにしたので、金属配ｖＡＮ４の一部除去において飛
散したアルミニウム原子が金属配線材料１に再付着し、
金属配線層４の形成のために再利用することができると
ともに、不純物ｌ昆入を防止することができる。 さらに、本実施例ではウエハ２表面の金属配線Ｊｉ４の
一部除去がＡｒ＋により行われウエハ２が帯電するおそ
れがあるが、ウエハ２をプラズマｌ５中に配置すること
により、電気的に中和して帯電を防止することができる
。 ［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、微細な配線及び微
小なコンタクト窓部でも良好なステップカバレソジを得
ることができる優れた効果がある。
第１図（ａｌ． （ｂｌは本発明の原理説明図、第２図
は本発明の一実施例におけるスパッタリング装置の概略
構成図、 第３図は金属配線材料に印加される電圧波形図、第４図
（ａｌ〜（Ｃｌはウエハ表面への金属配線層の形或を説
明するための各工程図である， 図において、 ｌは金属材料、 ２はウェハ、 ３は矩形波電圧発生手段である。 第１図 本発明の原理説明図 第 ２ 図 タリング装置のＩＩ略構成図
は本発明の一実施例におけるスパッタリング装置の概略
構成図、 第３図は金属配線材料に印加される電圧波形図、第４図
（ａｌ〜（Ｃｌはウエハ表面への金属配線層の形或を説
明するための各工程図である， 図において、 ｌは金属材料、 ２はウェハ、 ３は矩形波電圧発生手段である。 第１図 本発明の原理説明図 第 ２ 図 タリング装置のＩＩ略構成図
Claims (1)
- １ 金属材料（１）にイオンを衝突させて金属材料（１
）を構成する金属原子を飛散させ、飛散した金属原子を
ウェハ（２）表面に付着させて金属膜を形成するスパッ
タリング装置において、正負の電圧が交互に発生する矩
形波電圧であって、負の電圧の出力時間が正の電圧の出
力時間よりも長い矩形波電圧を形成し、前記金属材料（
１）に印加する矩形波電圧発生手段（３）を設けたこと
を特徴とするスパッタリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18996389A JPH0356671A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | スパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18996389A JPH0356671A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | スパッタリング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0356671A true JPH0356671A (ja) | 1991-03-12 |
Family
ID=16250119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18996389A Pending JPH0356671A (ja) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | スパッタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0356671A (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5286360A (en) * | 1992-01-29 | 1994-02-15 | Leybold Aktiengesellschaft | Apparatus for coating a substrate, especially with electrically nonconductive coatings |
| US5427669A (en) * | 1992-12-30 | 1995-06-27 | Advanced Energy Industries, Inc. | Thin film DC plasma processing system |
| US5576939A (en) * | 1995-05-05 | 1996-11-19 | Drummond; Geoffrey N. | Enhanced thin film DC plasma power supply |
| US5630916A (en) * | 1993-03-02 | 1997-05-20 | Cvc Products, Inc. | Magnetic orienting device for thin film deposition and method of use |
| US5645698A (en) * | 1992-09-30 | 1997-07-08 | Advanced Energy Industries, Inc. | Topographically precise thin film coating system |
| US5682067A (en) * | 1996-06-21 | 1997-10-28 | Sierra Applied Sciences, Inc. | Circuit for reversing polarity on electrodes |
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