JPH05259116A - 配線形成方法及び配線形成装置 - Google Patents
配線形成方法及び配線形成装置Info
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- JPH05259116A JPH05259116A JP8791092A JP8791092A JPH05259116A JP H05259116 A JPH05259116 A JP H05259116A JP 8791092 A JP8791092 A JP 8791092A JP 8791092 A JP8791092 A JP 8791092A JP H05259116 A JPH05259116 A JP H05259116A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ａｌ系材料を埋め込み配線形成する際、Ａｌ
系材料の下地がＴｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ構造の場合も良好
な埋め込みが行え、高温スパッタによるＡｌ埋め込みで
も良好なバリア性が保てる配線形成方法を提供し、ま
た、同様な利点を有し、配線層の連続的形成が可能で、
スループットの短縮が図れる生産性の良い配線形成装置
を提供すること。 【構成】 基体１上に形成した接続孔２にＡｌ系材料
３を埋め込む際、Ａｌ系材料の下地にＴｉ４１／ＴｉＯ
Ｎ５／Ｔｉ４２構造を形成し、ＴｉＯＮ形成後該ＴｉＯ
Ｎを大気にさらした後、上層にＴｉ及びＡｌ系材料の形
成を行う配線形成方法。ＴｉＯＮ形成室と上層Ｔｉ形
成室との間に配線を形成すべき基体が搬送される大気開
放室を設置し、各室に順次基体を搬送して各配線層を連
続的に形成する構成とした配線形成装置。
系材料の下地がＴｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ構造の場合も良好
な埋め込みが行え、高温スパッタによるＡｌ埋め込みで
も良好なバリア性が保てる配線形成方法を提供し、ま
た、同様な利点を有し、配線層の連続的形成が可能で、
スループットの短縮が図れる生産性の良い配線形成装置
を提供すること。 【構成】 基体１上に形成した接続孔２にＡｌ系材料
３を埋め込む際、Ａｌ系材料の下地にＴｉ４１／ＴｉＯ
Ｎ５／Ｔｉ４２構造を形成し、ＴｉＯＮ形成後該ＴｉＯ
Ｎを大気にさらした後、上層にＴｉ及びＡｌ系材料の形
成を行う配線形成方法。ＴｉＯＮ形成室と上層Ｔｉ形
成室との間に配線を形成すべき基体が搬送される大気開
放室を設置し、各室に順次基体を搬送して各配線層を連
続的に形成する構成とした配線形成装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、配線形成方法に関し、
特に、Ａｌ系材料を接続孔に埋め込む工程を有する配線
形成方法に関する。本発明は、例えば、半導体装置の配
線形成方法として利用できる。
特に、Ａｌ系材料を接続孔に埋め込む工程を有する配線
形成方法に関する。本発明は、例えば、半導体装置の配
線形成方法として利用できる。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の微細化・集積化、特にＬＳ
Ｉの素子の微細化に伴い、微細接続孔へのメタル埋め込
み技術が重要になって来ており、この１つの方法とし
て、高温スパッタによるＡｌ埋め込みが検討されてい
る。この技術は、基板を数百度に高温加熱した状態で、
ＡｌもしくはＡｌ合金等のＡｌ系材料をスパッタ成膜す
ることによりＡｌをリフローさせ、Ａｌを接続構内に充
填し、かつ平坦化する技術である。この場合、図４に示
すように、Ａｌ系材料３の直下の下地として例えばＴｉ
などのＡｌとの濡れ性良いＴｉ系高融点金属系材料４を
用いると、成膜中のＡｌと下地Ｔｉとの界面反応が進行
し、良好な埋め込みが行えることが知られている。図４
中、１１は基板上の層間膜（ＳｉＯ2 等）、１２は下層
（第１層）配線（Ａｌ等）、１３はその上の層間膜（Ｓ
ｉＯ2 等）、２は層間膜１３に形成した接続孔である。
Ｉの素子の微細化に伴い、微細接続孔へのメタル埋め込
み技術が重要になって来ており、この１つの方法とし
て、高温スパッタによるＡｌ埋め込みが検討されてい
る。この技術は、基板を数百度に高温加熱した状態で、
ＡｌもしくはＡｌ合金等のＡｌ系材料をスパッタ成膜す
ることによりＡｌをリフローさせ、Ａｌを接続構内に充
填し、かつ平坦化する技術である。この場合、図４に示
すように、Ａｌ系材料３の直下の下地として例えばＴｉ
などのＡｌとの濡れ性良いＴｉ系高融点金属系材料４を
用いると、成膜中のＡｌと下地Ｔｉとの界面反応が進行
し、良好な埋め込みが行えることが知られている。図４
中、１１は基板上の層間膜（ＳｉＯ2 等）、１２は下層
（第１層）配線（Ａｌ等）、１３はその上の層間膜（Ｓ
ｉＯ2 等）、２は層間膜１３に形成した接続孔である。
【０００３】しかし、この従来技術には、以下に述べる
ような問題点がある。この技術を、図５に例示するよう
な基板１上のＳｉ拡散層１４との電気的接続を図る接続
孔２であるコンタクトホールに適用する場合、Ａｌ系材
料３であるＡｌがＳｉ基板１に突き抜けることを防止す
るために、Ａｌの下地にＴｉＯＮ等のバリアメタル５が
必要となる。ところがＴｉＯＮだけでは、コンタクト性
に問題があるので、実際には半導体拡散層（Ｓｉ拡散
層）１４との良好なコンタクト特性を得るために、Ｔｉ
ＯＮの下に更にＴｉ系高融点金属系材料４であるＴｉが
必要である。よって、成膜構造は、代表的にはＡｌ／Ｔ
ｉＯＮ／Ｔｉのようになる。通常これらの各層は枚葉式
マルチチャンバースパッタ装置により真空中で連続成膜
される。しかしながら、このようにＡｌの下地がＴｉＯ
Ｎであると、下地がＴｉの場合に比べ埋め込み特性が極
端に悪くなるという問題が起こり、例えば図５に示すよ
うに接続孔２内に中空が生ずるような埋め込み不良６が
生ずる。これは、ＡｌとＴｉＯＮが互いに反応しにくい
材料同士だからである。
ような問題点がある。この技術を、図５に例示するよう
な基板１上のＳｉ拡散層１４との電気的接続を図る接続
孔２であるコンタクトホールに適用する場合、Ａｌ系材
料３であるＡｌがＳｉ基板１に突き抜けることを防止す
るために、Ａｌの下地にＴｉＯＮ等のバリアメタル５が
必要となる。ところがＴｉＯＮだけでは、コンタクト性
に問題があるので、実際には半導体拡散層（Ｓｉ拡散
層）１４との良好なコンタクト特性を得るために、Ｔｉ
ＯＮの下に更にＴｉ系高融点金属系材料４であるＴｉが
必要である。よって、成膜構造は、代表的にはＡｌ／Ｔ
ｉＯＮ／Ｔｉのようになる。通常これらの各層は枚葉式
マルチチャンバースパッタ装置により真空中で連続成膜
される。しかしながら、このようにＡｌの下地がＴｉＯ
Ｎであると、下地がＴｉの場合に比べ埋め込み特性が極
端に悪くなるという問題が起こり、例えば図５に示すよ
うに接続孔２内に中空が生ずるような埋め込み不良６が
生ずる。これは、ＡｌとＴｉＯＮが互いに反応しにくい
材料同士だからである。
【０００４】これを改善するため、ＴｉＯＮの上にＴｉ
４１を形成した構造、即ちＡｌ／Ｔｉ（４１）／ＴｉＯ
Ｎ（５）／Ｔｉ（４２）構造とし、Ａｌとの接触層をＴ
ｉ４１とした場合（図６参照）では、上記のＡｌがＴｉ
ＯＮに直接接触する場合に比べると埋め込み特性は改善
される。しかしそれでも、Ｔｉ単層の場合程には改善さ
れない。
４１を形成した構造、即ちＡｌ／Ｔｉ（４１）／ＴｉＯ
Ｎ（５）／Ｔｉ（４２）構造とし、Ａｌとの接触層をＴ
ｉ４１とした場合（図６参照）では、上記のＡｌがＴｉ
ＯＮに直接接触する場合に比べると埋め込み特性は改善
される。しかしそれでも、Ｔｉ単層の場合程には改善さ
れない。
【０００５】これは以下の理由による。Ａｌ成膜時に基
板１が数百度に加熱された際に、ＴｉＯＮ層中の酸素は
上層Ｔｉ膜中に拡散する。この酸素は特にホール（接続
孔）側壁の下部等Ｔｉの膜厚が薄くなった部分ではＴｉ
表面にまで到達するため、この部分のＴｉ表面は酸化さ
れ、Ａｌとの反応性が劣化し、埋め込み特性が悪くなる
のである。
板１が数百度に加熱された際に、ＴｉＯＮ層中の酸素は
上層Ｔｉ膜中に拡散する。この酸素は特にホール（接続
孔）側壁の下部等Ｔｉの膜厚が薄くなった部分ではＴｉ
表面にまで到達するため、この部分のＴｉ表面は酸化さ
れ、Ａｌとの反応性が劣化し、埋め込み特性が悪くなる
のである。
【０００６】ここで、バリアメタル５としてＴｉＯＮの
代わりにＴｉＮを用いた場合では、上記の埋め込み不良
の問題は解決できる。しかし、ＴｉＮはＴｉＯＮに比べ
バリア性が不十分であり、高温スパッタもしくはＡｌシ
ンター等その後の加熱プロセスにより、図７に示すよう
にＡｌ突き抜け６１が起こる可能性がある。このよう
に、Ａｌ高温スパッタをコンタクトホールに適用するた
めに、ＴｉＯＮを用いた場合でも良好な埋め込みを行う
ための改善方法が必要とされている。
代わりにＴｉＮを用いた場合では、上記の埋め込み不良
の問題は解決できる。しかし、ＴｉＮはＴｉＯＮに比べ
バリア性が不十分であり、高温スパッタもしくはＡｌシ
ンター等その後の加熱プロセスにより、図７に示すよう
にＡｌ突き抜け６１が起こる可能性がある。このよう
に、Ａｌ高温スパッタをコンタクトホールに適用するた
めに、ＴｉＯＮを用いた場合でも良好な埋め込みを行う
ための改善方法が必要とされている。
【０００７】
【発明の目的】本発明は上記問題点を解決して、Ａｌ系
材料を埋め込んで配線を形成する場合に、Ａｌ系材料の
下地がＴｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ構造の場合でも良好なＡｌ
系材料の埋め込みが行え、かつ高温スパッタによるＡｌ
埋め込みを用いた場合でも良好なバリア性が保てる配線
形成方法を提供しようとするものであり、また、同様な
利点を有するとともに、配線層の連続的形成が可能で、
スループットの短縮が図れる生産性の良い配線形成装置
を提供しようとするものである。
材料を埋め込んで配線を形成する場合に、Ａｌ系材料の
下地がＴｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ構造の場合でも良好なＡｌ
系材料の埋め込みが行え、かつ高温スパッタによるＡｌ
埋め込みを用いた場合でも良好なバリア性が保てる配線
形成方法を提供しようとするものであり、また、同様な
利点を有するとともに、配線層の連続的形成が可能で、
スループットの短縮が図れる生産性の良い配線形成装置
を提供しようとするものである。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】本発明の請求項１の発
明は、基体上に形成した接続孔にＡｌ系材料を埋め込む
工程を有する配線形成方法において、Ａｌ系材料の下地
にＴｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ構造を形成するとともに、Ｔｉ
ＯＮ形成後該ＴｉＯＮを大気にさらした後、上層にＴｉ
及びＡｌ系材料の形成を行う構成としたことを特徴とす
る配線形成方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
明は、基体上に形成した接続孔にＡｌ系材料を埋め込む
工程を有する配線形成方法において、Ａｌ系材料の下地
にＴｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ構造を形成するとともに、Ｔｉ
ＯＮ形成後該ＴｉＯＮを大気にさらした後、上層にＴｉ
及びＡｌ系材料の形成を行う構成としたことを特徴とす
る配線形成方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
【０００９】本発明の請求項２の発明は、配線形成プロ
セスを、Ｔｉ及びＴｉＯＮ形成のプロセスと、Ｔｉ及び
Ａｌ系材料形成プロセスとの２バッチに分け、各バッチ
間で基板を一旦配線形成装置から取り出すことを特徴と
する請求項１に記載の配線形成方法であって、これによ
り上記目的を達成するものである。
セスを、Ｔｉ及びＴｉＯＮ形成のプロセスと、Ｔｉ及び
Ａｌ系材料形成プロセスとの２バッチに分け、各バッチ
間で基板を一旦配線形成装置から取り出すことを特徴と
する請求項１に記載の配線形成方法であって、これによ
り上記目的を達成するものである。
【００１０】本出願の請求項３の発明は、Ｔｉ／ＴｉＯ
Ｎ／Ｔｉ構造の上にＡｌ系材料を形成することにより基
体上に形成した接続孔にＡｌ系材料を埋め込んで配線を
形成する配線形成装置において、ＴｉＯＮ形成室と上層
Ｔｉ形成室との間に配線を形成すべき基体が搬送される
大気開放室を設置し、各室に順次基体を搬送して各配線
層を連続的に形成する構成とした配線形成装置であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。
Ｎ／Ｔｉ構造の上にＡｌ系材料を形成することにより基
体上に形成した接続孔にＡｌ系材料を埋め込んで配線を
形成する配線形成装置において、ＴｉＯＮ形成室と上層
Ｔｉ形成室との間に配線を形成すべき基体が搬送される
大気開放室を設置し、各室に順次基体を搬送して各配線
層を連続的に形成する構成とした配線形成装置であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。
【００１１】
【作用】本発明によると、その作用は必ずしも明らかで
はないが、ＴｉＯＮが一旦大気にさらされることによ
り、その膜質が安定になり、その上にＴｉを成膜しても
該Ｔｉの酸化が防止され、Ａｌとの反応性が良好になっ
て、コンタクト性の良い配線を形成することが可能なら
しめられる。
はないが、ＴｉＯＮが一旦大気にさらされることによ
り、その膜質が安定になり、その上にＴｉを成膜しても
該Ｔｉの酸化が防止され、Ａｌとの反応性が良好になっ
て、コンタクト性の良い配線を形成することが可能なら
しめられる。
【００１２】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
述べる実施例により限定されるものではない。
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は以下
述べる実施例により限定されるものではない。
【００１３】実施例１ この実施例は、本発明を、微細化した半導体装置のＡｌ
系配線形成技術に適用した例である。
系配線形成技術に適用した例である。
【００１４】本実施例は特に、Ｔｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ構
造の下地上に高温スパッタによりＡｌを埋め込む際、Ｔ
ｉ、ＴｉＯＮまでを形成した後に基板を一旦大気開放し
てＴｉＯＮを安定した膜質にし、その後Ｔｉ、Ａｌ（ま
たはＡｌ合金）を成膜することで上層Ｔｉの酸化を防
ぎ、良好にＡｌを埋め込むことを可能ならしめたもので
ある。
造の下地上に高温スパッタによりＡｌを埋め込む際、Ｔ
ｉ、ＴｉＯＮまでを形成した後に基板を一旦大気開放し
てＴｉＯＮを安定した膜質にし、その後Ｔｉ、Ａｌ（ま
たはＡｌ合金）を成膜することで上層Ｔｉの酸化を防
ぎ、良好にＡｌを埋め込むことを可能ならしめたもので
ある。
【００１５】Ｓｉ基板等の基板１上に、ＰＳＧ等の層間
絶縁膜１３を形成し、通常のフォトレジスト、ＲＩＥ工
程により、接続孔２を開口する（図１（ａ））。ここで
層間絶縁膜１３の膜厚は５００ｎｍ、接続孔２の径は
０．６μｍとした。１４はＳｉ拡散層である。
絶縁膜１３を形成し、通常のフォトレジスト、ＲＩＥ工
程により、接続孔２を開口する（図１（ａ））。ここで
層間絶縁膜１３の膜厚は５００ｎｍ、接続孔２の径は
０．６μｍとした。１４はＳｉ拡散層である。
【００１６】次に枚葉式マルチチャンバースパッタ装置
を用い、Ａｌ／Ｔｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉの成膜を行うが、
これらの各層は以下に示すような２バッチに分けて形成
する。
を用い、Ａｌ／Ｔｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉの成膜を行うが、
これらの各層は以下に示すような２バッチに分けて形成
する。
【００１７】まず１バッチ目として、通常のスパッタ法
によりＴｉ４１を、及び反応性スパッタによりＴｉＯＮ
５を成膜する。これにより図１（ｂ）の構造とする。こ
こでこれらの膜は、１つのチャンバー中で、成膜中にス
パッタパワー、プロセスガス種・流量を変えることによ
り、連続的に成膜した。膜厚はそれぞれ３０ｎｍ、７０
ｎｍとした。この時の条件を以下に示す。 Ｔｉ成膜条件 ＤＣパワー ４ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ（０．４Ｐａ） 基板加熱温度 １５０℃ ＴｉＯＮ成膜条件 ＤＣパワー ５ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ／Ｎ2 −６％Ｏ2 ＝７０／４０ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ（０．４Ｐａ） 基板加熱温度 １５０℃ 以上で１バッチ目の作業を終了し、基板を一旦装置から
大気中に取り出す。ここで大気開放することによりＴｉ
ＯＮ膜中の酸素の結合は安定化する。
によりＴｉ４１を、及び反応性スパッタによりＴｉＯＮ
５を成膜する。これにより図１（ｂ）の構造とする。こ
こでこれらの膜は、１つのチャンバー中で、成膜中にス
パッタパワー、プロセスガス種・流量を変えることによ
り、連続的に成膜した。膜厚はそれぞれ３０ｎｍ、７０
ｎｍとした。この時の条件を以下に示す。 Ｔｉ成膜条件 ＤＣパワー ４ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ（０．４Ｐａ） 基板加熱温度 １５０℃ ＴｉＯＮ成膜条件 ＤＣパワー ５ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ／Ｎ2 −６％Ｏ2 ＝７０／４０ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ（０．４Ｐａ） 基板加熱温度 １５０℃ 以上で１バッチ目の作業を終了し、基板を一旦装置から
大気中に取り出す。ここで大気開放することによりＴｉ
ＯＮ膜中の酸素の結合は安定化する。
【００１８】次に２バッチ目の作業として、Ｔｉ、Ａｌ
（またはＡｌ−Ｓｉ等のＡｌ合金）の成膜を行う。まず
通常のスパッタ法によりＴｉ４２を１００ｎｍ形成する
（図１（ｃ））。この後大気開放することなく連続的に
ＡｌまたはＡｌ合金を高温スパッタ成膜する。膜厚は５
００ｎｍとした。ここではＡｌ合金ターゲットとしてＡ
ｌ−１％Ｓｉを用い、Ａｌ−Ｓｉ配線とした。以下にそ
れぞれの成膜条件を示す。 Ｔｉ成膜条件 ＤＣパワー ４ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ（０．４Ｐａ） 基板加熱温度 １５０℃ Ａｌ−Ｓｉ成膜条件 ＤＣパワー １０ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ（０．４Ｐａ） 基板加熱温度 ５００℃ Ａｌスパッタ時に、基板加熱のみでなく、４００Ｖ程度
の基板ＲＦバイアスが併用される場合もある。これによ
って図１（ｄ）に示す良好に埋め込みがなされたアルミ
ニウム系材料３による配線が形成された。
（またはＡｌ−Ｓｉ等のＡｌ合金）の成膜を行う。まず
通常のスパッタ法によりＴｉ４２を１００ｎｍ形成する
（図１（ｃ））。この後大気開放することなく連続的に
ＡｌまたはＡｌ合金を高温スパッタ成膜する。膜厚は５
００ｎｍとした。ここではＡｌ合金ターゲットとしてＡ
ｌ−１％Ｓｉを用い、Ａｌ−Ｓｉ配線とした。以下にそ
れぞれの成膜条件を示す。 Ｔｉ成膜条件 ＤＣパワー ４ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ（０．４Ｐａ） 基板加熱温度 １５０℃ Ａｌ−Ｓｉ成膜条件 ＤＣパワー １０ｋＷ プロセスガス Ａｒ １００ＳＣＣＭ スパッタ圧力 ３ｍＴｏｒｒ（０．４Ｐａ） 基板加熱温度 ５００℃ Ａｌスパッタ時に、基板加熱のみでなく、４００Ｖ程度
の基板ＲＦバイアスが併用される場合もある。これによ
って図１（ｄ）に示す良好に埋め込みがなされたアルミ
ニウム系材料３による配線が形成された。
【００１９】以上のように基板を一旦大気開放すること
により、下地がＴｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉの場合でも、Ａｌ
を接続孔２内に良好に埋め込むことが可能となった。
により、下地がＴｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉの場合でも、Ａｌ
を接続孔２内に良好に埋め込むことが可能となった。
【００２０】本実施例によれば、次に述べるような作用
によると考えられる著しい利点がもたらされた。一般に
ＴｉＯＮ膜中の酸素は成膜真空中に保持されている間は
膜中での結合が弱く、不安定な膜質である。よって、Ｔ
ｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉを真空中で連続形成した場合では、
ＴｉＯＮ中の酸素はこの後Ａｌ高温スパッタ時に基板が
４００〜５００℃程度に加熱されると容易に上層Ｔｉ中
に拡散する。このためこのＴｉは酸化され、Ａｌとの反
応性が劣化し、Ａｌの埋め込み特性は悪くなる。ところ
が、ＴｉＯＮ膜形成後これを一旦大気にさらすと膜中酸
素の結合は強くなり、安定した膜質となる。この後上層
Ｔｉ膜を形成した場合では、高温スパッタ時にこのＴｉ
膜中への酸素の拡散は少なく、膜酸化はほとんどない。
結果としてＡｌとＴｉ界面反応の劣化はなく、良好なＡ
ｌ埋め込み特性が得られたのである。
によると考えられる著しい利点がもたらされた。一般に
ＴｉＯＮ膜中の酸素は成膜真空中に保持されている間は
膜中での結合が弱く、不安定な膜質である。よって、Ｔ
ｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉを真空中で連続形成した場合では、
ＴｉＯＮ中の酸素はこの後Ａｌ高温スパッタ時に基板が
４００〜５００℃程度に加熱されると容易に上層Ｔｉ中
に拡散する。このためこのＴｉは酸化され、Ａｌとの反
応性が劣化し、Ａｌの埋め込み特性は悪くなる。ところ
が、ＴｉＯＮ膜形成後これを一旦大気にさらすと膜中酸
素の結合は強くなり、安定した膜質となる。この後上層
Ｔｉ膜を形成した場合では、高温スパッタ時にこのＴｉ
膜中への酸素の拡散は少なく、膜酸化はほとんどない。
結果としてＡｌとＴｉ界面反応の劣化はなく、良好なＡ
ｌ埋め込み特性が得られたのである。
【００２１】実施例２ 本実施例では、図２に示す配線形成装置を用いて、実施
例１で説明したような配線を形成した。図２の装置は、
枚葉式マルチチャンバースパッタ装置である。
例１で説明したような配線を形成した。図２の装置は、
枚葉式マルチチャンバースパッタ装置である。
【００２２】まず、ＰＳＧ等の層間絶縁膜を形成し、通
常のフォトレジスト工程、及びＲＩＥ工程により、接続
孔を開口して、前記説明した図１（ａ）に示した構造を
得る。条件等は実施例１と同じである。
常のフォトレジスト工程、及びＲＩＥ工程により、接続
孔を開口して、前記説明した図１（ａ）に示した構造を
得る。条件等は実施例１と同じである。
【００２３】次に、図２に示す枚葉式マルチチャンバー
スパッタ装置を用い、Ａｌ／Ｔｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉの成
膜を行う。図２の装置は、ＴｉＯＮ形成室７２をなす第
１のスパッタチャンバーＳＰ１（本例ではこのチャンバ
ーにおいて下層のＴｉも形成する）と、その後上層にＴ
ｉを形成するＴｉ形成室７４をなす第２のスパッタチャ
ンバーＳＰ２とを備え、更に、両室７１，７２の間にお
いて基体が搬送される大気開放室７３をなす大気パージ
チャンバーを備えている。即ち、下層Ｔｉ及びＴｉＯＮ
形成チャンバー（ＳＰ１）と上層Ｔｉ形成チャンバー
（ＳＰ２）の間に、大気パージチャンバー（大気開放室
７３）を入れた構成となっている。このマルチチャンバ
ーシステムにおいて、各チャンバー間の基板搬送は真空
中にて行われ、各チャンバーと搬送部８２は、ゲートバ
ルブ８１により真空的に完全に独立させることが可能で
ある。
スパッタ装置を用い、Ａｌ／Ｔｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉの成
膜を行う。図２の装置は、ＴｉＯＮ形成室７２をなす第
１のスパッタチャンバーＳＰ１（本例ではこのチャンバ
ーにおいて下層のＴｉも形成する）と、その後上層にＴ
ｉを形成するＴｉ形成室７４をなす第２のスパッタチャ
ンバーＳＰ２とを備え、更に、両室７１，７２の間にお
いて基体が搬送される大気開放室７３をなす大気パージ
チャンバーを備えている。即ち、下層Ｔｉ及びＴｉＯＮ
形成チャンバー（ＳＰ１）と上層Ｔｉ形成チャンバー
（ＳＰ２）の間に、大気パージチャンバー（大気開放室
７３）を入れた構成となっている。このマルチチャンバ
ーシステムにおいて、各チャンバー間の基板搬送は真空
中にて行われ、各チャンバーと搬送部８２は、ゲートバ
ルブ８１により真空的に完全に独立させることが可能で
ある。
【００２４】配線が形成されるべき基体である基板の流
れを矢印Ｉで示す。矢印Ｉの基板流れの如く、まず第１
のスパッタチャンバーＳＰ１（ＴｉＯＮ形成室７２）に
おいて、Ｓｉ基板に、Ｔｉ及びＴｉＯＮをスパッタ成膜
する。これにより図１（ｂ）に示した構造とする。形成
条件は実施例１と同じである。
れを矢印Ｉで示す。矢印Ｉの基板流れの如く、まず第１
のスパッタチャンバーＳＰ１（ＴｉＯＮ形成室７２）に
おいて、Ｓｉ基板に、Ｔｉ及びＴｉＯＮをスパッタ成膜
する。これにより図１（ｂ）に示した構造とする。形成
条件は実施例１と同じである。
【００２５】次に基板を大気開放室７３（大気パージチ
ャンバー）に搬送する。基板がチャンバー７３内に搬送
される間は、このチャンバー７３内は真空に保たれてい
る。パージチャンバー７３と搬送部８２間のゲートバル
ブ８が閉じた後に、パージチャンバー７３内は大気パー
ジされる。大気の吸引を矢印IIで示す。パージは、ｄｒ
ｙ大気（またはｄｒｙ Ｏ2 でもよい）によることが好
ましい。水分が含まれていると、真空引きに時間がかか
るからである。本例ではパージチャンバー７３が完全に
大気圧になってから３０秒経過した後、チャンバー７３
内を再び真空引きし、搬送部間とのゲートバルブが開け
られた後、基板をＴｉ形成室７４である第２のスパッタ
チャンバーＳＰ２へと搬送する。
ャンバー）に搬送する。基板がチャンバー７３内に搬送
される間は、このチャンバー７３内は真空に保たれてい
る。パージチャンバー７３と搬送部８２間のゲートバル
ブ８が閉じた後に、パージチャンバー７３内は大気パー
ジされる。大気の吸引を矢印IIで示す。パージは、ｄｒ
ｙ大気（またはｄｒｙ Ｏ2 でもよい）によることが好
ましい。水分が含まれていると、真空引きに時間がかか
るからである。本例ではパージチャンバー７３が完全に
大気圧になってから３０秒経過した後、チャンバー７３
内を再び真空引きし、搬送部間とのゲートバルブが開け
られた後、基板をＴｉ形成室７４である第２のスパッタ
チャンバーＳＰ２へと搬送する。
【００２６】次に、第２のスパッタチャンバーＳＰ２
（７４）にて、通常のスパッタ法により、Ｔｉ成膜を行
う。この時の条件は、実施例１と同じである。これによ
り、図１（ｃ）に示した構造を得る。
（７４）にて、通常のスパッタ法により、Ｔｉ成膜を行
う。この時の条件は、実施例１と同じである。これによ
り、図１（ｃ）に示した構造を得る。
【００２７】この後、基板はＡｌ成膜室７５である第３
のスパッタチャンバーＳＰ３へと搬送され、高温スパッ
タによりＡｌ合金（Ａｌ−Ｓｉ）成膜が行われる。これ
により図１（ｄ）に示した配線が形成された構造を得
る。条件は実施例１と同じである。
のスパッタチャンバーＳＰ３へと搬送され、高温スパッ
タによりＡｌ合金（Ａｌ−Ｓｉ）成膜が行われる。これ
により図１（ｄ）に示した配線が形成された構造を得
る。条件は実施例１と同じである。
【００２８】以上の実施例２においても、パージチャン
バー７３にて大気開放を行うことにより、良好なＡｌ埋
め込みが行える。またこの実施例の場合では、配線層形
成プロセスを１バッチで行えるので、実施例１に比べス
ループットが更に大幅に短縮できるというメリットがあ
る。
バー７３にて大気開放を行うことにより、良好なＡｌ埋
め込みが行える。またこの実施例の場合では、配線層形
成プロセスを１バッチで行えるので、実施例１に比べス
ループットが更に大幅に短縮できるというメリットがあ
る。
【００２９】実施例３ 実施例２では基板の搬送は１方向のみとしたが、本実施
例では図３に示すように、チャンバーへのランダムアク
セスが可能な基板搬送ロボット９を有する搬送系を搬送
チャンバー７０に持つ装置を用いる。
例では図３に示すように、チャンバーへのランダムアク
セスが可能な基板搬送ロボット９を有する搬送系を搬送
チャンバー７０に持つ装置を用いる。
【００３０】本実施例においては、各プロセスのチャン
バーを、ＴｉＯＮ形成室７２をなす第１のスパッタチャ
ンバーＳＰ１においてＴｉ及びＴｉＯＮの形成を行い、
次いで大気開放室７３をなすパージチャンバーに搬送
し、次いで基板を第１のスパッタチャンバーＳＰ１に戻
してＴｉ形成を行い、その後Ａｌ形成室７５である第３
のスパッタチャンバーＳＰ３でＡｌ−Ｓｉを形成する構
成にすることにより、実施例２の場合に比べプロセスチ
ャンバーが１つ少なくて済むようにできるので、装置の
簡略化が可能となる。各チャンバー間での基板の搬送
は、上記搬送系によって行う。
バーを、ＴｉＯＮ形成室７２をなす第１のスパッタチャ
ンバーＳＰ１においてＴｉ及びＴｉＯＮの形成を行い、
次いで大気開放室７３をなすパージチャンバーに搬送
し、次いで基板を第１のスパッタチャンバーＳＰ１に戻
してＴｉ形成を行い、その後Ａｌ形成室７５である第３
のスパッタチャンバーＳＰ３でＡｌ−Ｓｉを形成する構
成にすることにより、実施例２の場合に比べプロセスチ
ャンバーが１つ少なくて済むようにできるので、装置の
簡略化が可能となる。各チャンバー間での基板の搬送
は、上記搬送系によって行う。
【００３１】
【発明の効果】本出願の発明によれば、Ａｌ系材料を埋
め込んで配線を形成する場合に、Ａｌ系材料の下地がＴ
ｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ構造の場合でも良好なＡｌ系材料の
埋め込みが行え、かつ高温スパッタによるＡｌ埋め込み
を用いた場合でも、良好なバリア性が保てる配線形成方
法を提供することができ、また、同様な効果をもち、か
つ配線層の連続的形成が可能で、スループットの短縮が
図れる生産性の良い配線形成装置を提供することができ
た。
め込んで配線を形成する場合に、Ａｌ系材料の下地がＴ
ｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ構造の場合でも良好なＡｌ系材料の
埋め込みが行え、かつ高温スパッタによるＡｌ埋め込み
を用いた場合でも、良好なバリア性が保てる配線形成方
法を提供することができ、また、同様な効果をもち、か
つ配線層の連続的形成が可能で、スループットの短縮が
図れる生産性の良い配線形成装置を提供することができ
た。
【図１】実施例１の工程を順に断面図で示すものであ
る。
る。
【図２】実施例２の配線形成装置の構成図である。
【図３】実施例３の配線形成装置の構成図である。
【図４】従来技術を示す図である。
【図５】従来技術の問題点を示す図である。
【図６】従来技術の問題点を示す図である。
【図７】従来技術の問題点を示す図である。
１ 基体（基板） ２ 接続孔 ３ Ａｌ系材料 ４１ Ｔｉ ４２ Ｔｉ ５ ＴｉＯＮ ７３ 大気開放室（大気パージチャンバー）
Claims (3)
- 【請求項１】基体上に形成した接続孔にＡｌ系材料を埋
め込む工程を有する配線形成方法において、Ａｌ系材料
の下地にＴｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ構造を形成するととも
に、ＴｉＯＮ形成後該ＴｉＯＮを大気にさらした後、上
層にＴｉ及びＡｌ系材料の形成を行う構成としたことを
特徴とする配線形成方法。 - 【請求項２】配線形成プロセスを、Ｔｉ及びＴｉＯＮ形
成のプロセスと、Ｔｉ及びＡｌ系材料形成プロセスとの
２バッチに分け、各バッチ間で基板を一旦配線形成装置
から取り出すことを特徴とする請求項１に記載の配線形
成方法。 - 【請求項３】Ｔｉ／ＴｉＯＮ／Ｔｉ構造の上にＡｌ系材
料を形成することにより基体上に形成した接続孔にＡｌ
系材料を埋め込んで配線を形成する配線形成装置におい
て、 ＴｉＯＮ形成室と上層Ｔｉ形成室との間に配線を形成す
べき基体が搬送される大気開放室を設置し、各室に順次
基体を搬送して各配線層を連続的に形成する構成とした
配線形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8791092A JPH05259116A (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 配線形成方法及び配線形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8791092A JPH05259116A (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 配線形成方法及び配線形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05259116A true JPH05259116A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=13928077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8791092A Pending JPH05259116A (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 配線形成方法及び配線形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05259116A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6274487B1 (en) | 1998-06-30 | 2001-08-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing semiconductor device |
| WO2011081202A1 (ja) * | 2009-12-29 | 2011-07-07 | キヤノンアネルバ株式会社 | 電子部品の製造方法、電子部品、プラズマ処理装置、制御プログラム及び記録媒体 |
-
1992
- 1992-03-11 JP JP8791092A patent/JPH05259116A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6274487B1 (en) | 1998-06-30 | 2001-08-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing semiconductor device |
| WO2011081202A1 (ja) * | 2009-12-29 | 2011-07-07 | キヤノンアネルバ株式会社 | 電子部品の製造方法、電子部品、プラズマ処理装置、制御プログラム及び記録媒体 |
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