JPH0474857B2 - - Google Patents

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JPH0474857B2
JPH0474857B2 JP56005267A JP526781A JPH0474857B2 JP H0474857 B2 JPH0474857 B2 JP H0474857B2 JP 56005267 A JP56005267 A JP 56005267A JP 526781 A JP526781 A JP 526781A JP H0474857 B2 JPH0474857 B2 JP H0474857B2
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54Controlling or regulating the coating process
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
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  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸着装置に関するものであり、蒸着中
に被着・生成される微粒子を計測することにより
半導体装置の歩留りを予測可能ならしめるととも
に最適の蒸着条件を維持せしめんことを目的とす
る。
蒸着には真空蒸着、スパツタ蒸着、プラズマ蒸
着など数多くの手段があり、それぞれ蒸着物質の
物理的あるいは化学的性質に応じて、また被蒸着
物体への物理的損傷を考慮して選択される。これ
らの蒸着方法に共通な点は減圧された反応室であ
る。第1図はスパツタ蒸着装置の概略図を示し反
応室は上ふた、またはベルジヤ1と桶状の室2よ
り成り、ゴムなどのオーリング3により外気と遮
断される。反応室はロータリポンプ4などの真空
発生機械によつて減圧される。より高い真空度を
必要とする場合には拡散ポンプやイオンポンプも
併用される。5は反応室と真空発生機械とを接続
するバルブであり、6はリークバルクで真空を解
除する場合に用いられる。13は反応ガス供給バ
ルブで反応ガスは各種ガス源7〜9とバルブ10
〜12とで適宜選択・混合される。14はターゲ
ツトであり、15は基板で、電源16より前記1
4,15間に直流または交流の電圧が印加され
る。17,18はそれぞれターゲツトと基板を冷
却するための水冷パイプであり、ターゲツトや基
板に密接させたり、あるいはターゲツト中や基板
中を通すことにより異常昇温を防止する。基板1
5は逆にある一定の高温に保持することも必要で
あり、この場合には基板加熱用のヒータまたはラ
ンプが反応室内に設置される。19は石英などの
絶縁板で被蒸着試料20と基板15とを分離させ
ることにより基板15から試料20への汚染を防
止せしめるのであるが交流スパツタの場合にのみ
使用可能であり、直流スパツタの場合には用いら
れない。
例えば真空度1Torr、電極間(ターゲツト:基
板間)距離が6cmの場合に反応ガスとしてAr(ア
ルゴン)を用い、基板14がAl(アルミニウム)
であれば電圧500V、電流密度1.3mA/cm2のグロ
ー放電によつて試料20上には20〜25Å/secの
成長速度でAlが蒸着される。この蒸着機構はグ
ロー放電により電離したArイオンが陰極暗部で
加速されてターゲツトに衝突するために、ターゲ
ツト表面ではターゲツトを構成するAl原子がイ
オン化されて飛び出し、試料20に到達して運動
エネルギを失いAlの結晶化が始まることによる
ものである。
半導体装置における高密度化・高集積化は一層
進み、それにつれて金属配線路としてのAl配線
も線幅が3〜2μmと微細化が著しく、今後は電
子ビーム露光による0.5μm程度の線幅になること
が予想される。LSI、超LSIにおいてはこのよう
な微細化に対応してAlやPolySiなどの被着物質
は極めて良好な膜質を要求される。すなわち、
1)薄くてもピンホールがないこと、2)ステツ
プカバレージが良いこと、3)膜厚の均一性が良
いこと、4)異物などの付着がないこと、などが
要求される。上記1)と2)はLSIの多層配線化
にとつて重要であり、3)はエツチングによつて
得られるパターン幅の精度を高くするために必要
である。4)は蒸着前に試料に付着したごみなど
が核となつて蒸着物質の組成が異なる場合と、異
状放電によつて塊状の被着物質が形成される場合
とがある。
異状放電を起こす原因はいくつか考えられ、例
えばグロー放電中に導電性の異物が混入したり、
ターゲツト表面の温度が上昇してスパツタにより
分子状のガスではなくある程度の大きさを有する
塊状になつて飛散したり、あるいはターゲツト材
中に含まれる不純物がスパツタによつて反応空間
に混入するなどが考えられる。
いずれの原因にせよ異状放電が発生した時には
試料表面には塊状の被着物質が点在している。こ
の塊状の物質はたとえターゲツトと同じ組成であ
つても大きさが数〜数10μm、厚さが数μmもあ
るためにエツチングによつてパターン出しを行な
うことは不可能でAl配線路の短絡という致命的
な結果をもたらし、半導体集積回路の歩留を著し
く低下させる。先述したようにLSIではAl配線路
の配線間隔は2〜3μmであり、Al層の厚みは
高々1.5μmしかないためにオーバーエツチによつ
て塊状のAlをパターン出しすることはできない
からである。そして従来の蒸着装置ではこのよう
な塊状の被着物は蒸着終了後でなければ認識でき
なかつた。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであ
り、試料上の反応空間中に存在して異状放電の原
因となる微粒子を、反応空間中に平行光を照射し
散乱光を生じせしめて光学的に検知することによ
り塊状の物質が被着されることを防止せんとする
ものである。以下、図面とともに本発明の実施例
について説明する。
第2図は本発明の実施例を示す断面図である。
上ぶたまたはベルジヤ1に光源21より適当なビ
ーム幅を有する平行光線22を透過させる窓23
を設ける。反応空間内の微粒子24はその大きさ
に応じて散乱強度を変えて散乱光25を発生す
る。平行光線22およびその真空室内での反射光
が入射しない位置に窓26を設け、フオトマルを
受光部とする検知器27で前線散乱光25を受光
する。微粒子24は一般に速く飛散するので散乱
光25はパルス状となり、そのパルスの高さが微
粒子24の大きさに対応するので、検知器27よ
り取り出したパルス信号をある一定の時間カウン
タ28で計数するか、積分してレコーダ29で記
録表示することにより反応室内の微粒子24の数
を測定できる。パルス信号の振幅は微粒子24の
大きさに対応しているので適当なリミツタ回路で
振幅レベルの設定を行なうことにより、平均粒径
が0.5μm以上、2μm以上、5μm以上などの微粒子
がどのくらい発生したか分類することがで可可能
である。なお、第3図は本発明の実施例を示す断
面概略図である。
スパツタ蒸着やプラズマ蒸着においては反応ガ
スのグロー放電に伴なう連続的な発光がフオトマ
ルに入射し、微粒子24からの散乱光25は微弱
であるので発光に埋れて検知が困難である。そこ
で微粒子検出のための光学系の光源の波長とグロ
ー放電の波長とは異なるように配慮せねばならな
い。例えばArのグローの放電においては4000〜
5000Åの青い発光が主であるので検出用の光源に
はHe−Neレーザ(波長6328Å)か適当なフイル
タと白色光源との組み合わせで赤い光(6000〜
7000Å)を用いるようにすればグロー放電による
発光と散乱光の分離は容易である。フオトマルの
分光感度も散乱光の波長付近で感度の高いものを
用い、グロー放電光を除外するための適当なフイ
ルタを通して散乱光を検知すればよい。
なお、本願発明では、散乱光を生じせしめる光
に平行光線を用いている。平行光を用いる利点
は、例えば、その光軸に垂直な断面における光束
の断面積が変化しない点である。
従つて、光軸に沿つたどの断面位置において
も、同一の光強度が得られるので、散乱光の検出
領域を大とした状態においても、その領域内にお
いて散乱光の強度と微粒子径との間に一定の相関
関係を維持でき、微粒子の検出を良好に行える。
従つて、反応空間内に、微粒子の密度の高い状
態を創出することなく、観察を良好に行える。
これに対して、集束光を用いる場合には、散乱
光の検出領域は微小領域に限定せざるを得ない。
つまり、集束光では、その光軸に垂直な断面に
おける光束の断面積が、その断面の位置によつて
変化するために、その光強度が空間的に変化して
おり、散乱光の強度と微粒子径との間に一定の相
関関係を維持しようと思えば、散乱光の検出領域
は、断面積の変化による集束光の光強度の変化が
実質的にないとみなせる程度の微小領域に限定せ
ざるを得ないのである。
反応空間中といえども、微粒子の数は、微小領
域に限定してなお散乱光の発生頻度が十分に得ら
れるほどには多いことは全く保証できないから、
検出領域を微小領域に限定した場合、本願発明の
目的を十分に達成することが困難である。
集束光を用いるために、反応空間の微粒子の空
間分布状態に手を加えて、微粒子の密度の高い微
小領域を創出することも考えられなくはないが、
反応空間内に微粒子の存在密度の高い微小領域を
創出する事自体が、反応空間内の成膜条件を乱す
ことにつながり、高品質の成膜を安定に行なうこ
とを困難にするため、好ましくない。
これに対して、平行光を用いる本願発明では、
検出領域を大とできるので、反応空間内の微粒子
の空間分布状態を変更することなく散乱光の検出
が行え、安定した成膜条件での成膜が可能であ
る。
平行光を用いる本願発明では、集束光を用いる
場合の、検出領域を微小領域に限定することにま
つわる上記問題を解決できることは明かである。
また、本願発明では、反応空間において直接に
散乱光を検出しているから、反応空間から微粒子
を反応空間以外の場所にサンプリングする方法に
比べて、成膜速度を犠牲にすることがなく、また
サンプリングするための装置構成を必要としない
ため装置が簡素化され安価になる。
さらには、サンプリングする場合は、サンプリ
ングされた微粒子を運搬する経路中において混入
した微粒子が、反応空間の微粒子として誤つて検
出されてしまい、散乱光によつて反応空間の微粒
子を検出して高品質の成膜を行なうと言う本願発
明の目的を十分に達成できないという問題がある
が、本願発明では、反応空間において散乱光を得
ているから、この問題も完全に解決できる。
以上の説明からも明らかなように本発明による
蒸着装置は試料表面に塊状の被着物をもたらす原
因となる反応空間中の微粒子を検知可能であり、
半導体装置などの歩留りを下げる事態が避けられ
るのみならず最適の蒸着条件を維持することにも
大きく寄与できるなどの優れた利点を有する。
なお実施例としてAlの直流スパツタ蒸着につ
いて述べたが、本発明の要点は蒸着すべき物質が
ガス状になつている試料近傍の反応空間内の雰囲
気の測定であるからこの他にも例えばSiをターゲ
ツトとしArを反応ガスとする多結晶またはアモ
ルフアスシリコンの反応性スパツタにも適用され
るし、あるいはSiH4とH2を反応ガスとするグロ
ー放電によるプラズマ蒸着で多結晶またはアモル
フアスシリコンを得る場合にも適用される。さら
にはSiH4の熱分解による一般的なCVD蒸着など
にも適用可能である。
プラズマ蒸着とCVD蒸着にはターゲツトが存
在しないためにターゲツト材が試料上に飛散する
ことはないが、反応空間内での化学反応が平衡状
態より大きくくずれると反応空間内において所望
の蒸着物質が凝固して粒子状となり試料上に塊状
の被着物として堆積することを考えると本発明の
有用性は明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図はスパツタ蒸着装置の概略図、第2図、
第3図は本発明の実施例における検知機能を備え
たスパツタ蒸着装置の平面および概略図を示す。 21……光源、22……平行光線、23……
窓、24……微粒子、25……散乱光、26……
窓、27……検知器、28……カウンタ、29…
…レコーダ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 反応空間に平行光を照射する手段と、前記平
    行光の照射をうけて前記反応空間中において発生
    する、微粒子からの散乱光を検出する手段を具備
    した蒸着装置。 2 前記平行光を照射する手段より照射される光
    は、反応空間における自己発光光のスペクトルと
    異なつたスペクトルの散乱光が得られる光である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
    蒸着装置。
JP526781A 1981-01-16 1981-01-16 Evaporating device Granted JPS57118630A (en)

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JP526781A JPS57118630A (en) 1981-01-16 1981-01-16 Evaporating device

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JP526781A JPS57118630A (en) 1981-01-16 1981-01-16 Evaporating device

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