JPH05326443A - 半導体配線膜及びそのバリア膜の製造方法並びに半導体配線膜及びそのバリア膜の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高いアスペクト比の微細コンタクトホールに
断差被覆性の高い配線膜を形成することができ、耐エレ
クトロマイグレーションに優れた超ＬＳＩの微細配線膜
を信頼性高く製造する。 【構成】 半導体配線膜の製造装置を用いた製造方法で
は、コンタクトホール１１を有するＬＳＩ用基板１の表
面に、その基板の下方の異なった位置でイオンビーム装
置３、４の中心軸の延長線が回転駆動機構２で回転する
ＬＳＩ用基板１の表面の回転中心で位置するようにそれ
ぞれ傾斜して配設されたイオンビーム蒸着装置３、４か
ら複数種の蒸着物質をそれぞれ同時に斜め蒸着すること
により、複数種の蒸着物質が混合したＬＳＩの微細配線
膜を形成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩの超高集積化を
実現する上で重要であるアスペクト比の高いコンタクト
ホールを有するサブミクロンサイズの半導体配線膜を製
造する方法及び装置に関し、更に詳しくは、クラスター
イオンビーム蒸着装置等のイオンビーム蒸着装置を用い
た半導体配線膜及びそのバリア膜の製造方法並びに半導
体配線膜及びそのバリア膜の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のＬＳＩの集積化の進展につれて、
設計ルールは１６ＭビットＲＡＭ以降ではハーフミクロ
ン以下になってきた。また、アルミニウム等の配線膜上
に設けられるコンタクトホールのアスペクト比は２以上
となり、マイグレーションによる断線に対して一層高い
信頼性が要求されているが、現在実用されているマグネ
トロン型スパッター法の断差被覆性には限界がある。

【０００３】例えば、図１１はジャーナル オブ ヴァ
キュウム サイエンス アンド テクノロジー Ａ、第
３巻、第２号（１９８５）に記載された従来のマグネト
ロン型スパッター装置を示す概念図である。同図におい
て、１１は真空槽１２を所定の真空度に保持する真空排
気系、１３は真空槽１２内に配設された高さ調整可能な
基台、１４は基台１３上に設置された基板、１５は基板
１４に対向し且つ磁石を収納するターゲットホルダー１
６に保持された、配線膜用のアルミニウム、銅、シリコ
ン等の蒸着物質あるいは配線膜の下地層として用いられ
る半導体配線バリア膜用のチタン等の蒸着物質で形成さ
れたターゲット、１７はターゲット１５を基板１４に対
して開閉するように真空槽１２の上面に矢示方向で揺動
可能に取り付けられたシャッター、１８はアルゴンガス
等を真空槽１２内へ導入するように真空槽１２の側面に
取り付けられたガス導入系である。

【０００４】次に、動作について説明する。まず、真空
排気系１１によって真空槽１２内を高真空に排気した
後、ターゲット１５に対して基板１４に正のバイアス電
圧を印加すると、ターゲット１５と基板１４との間にプ
ラズマが形成される。この際、ターゲットホルダー１６
中の磁石がプラズマ中の電子を螺旋回転させてプラズマ
の生成を促進する。このプラズマ中で生成されるアルゴ
ンイオンは、バイアス電圧によって加速され、ターゲッ
ト１５に衝突してアルミニウム、銅、シリコン等の蒸着
物質をスパッターし、基板１４上に蒸着物質を付着させ
て基板１４上に蒸着物質の半導体配線バリア膜あるいは
半導体配線膜を形成する。

【０００５】また、図１２はセミコンジャパン８８テク
ニカルシンポジウム予稿集に記載された従来のマグネト
ロン型スパッター装置によってアスペクト比が約０．８
のコンタクトホールにアルミニウムを蒸着した状態の断
面を示す図であり、同図によれば、穴径１．２μｍ、深
さ１．０μｍのコンタクトホール１４Ａにチタン等の半
導体配線バリア膜１４Ｂ及びアルミニウム等の半導体配
線膜１４Ｃが積層して形成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
マグネトロン型スパッター装置によってコンタクトホー
ル１４Ａに形成された半導体配線バリア膜１４Ｂ及び半
導体配線膜１４Ｃでは、図１２に示すようにコンタクト
ホール１４Ａの側壁及び底面の膜厚がコンタクトホール
１４Ａ以外の平坦部のそれに比べていずれもオーバーハ
ング及びセルフシャドウイング効果により薄くなってお
り、このように薄くなった部分が超ＬＳＩの微細配線膜
及びそのバリア膜では、電界あるいは応力集中によって
アルミニウム等の蒸着物質の原子がマイグレーションを
起こし、半導体配線の断線等を生じ易くなったり、特に
コンタクトホール１４Ａのアスペクト比が２以上になる
と断差被覆に限界があるという課題があった。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、コンタクトホール（特に、高いアスペクト
比の微細コンタクトホール）の壁部及び底部の膜厚を増
加させることができると共に、断差被覆性の高い半導体
配線バリア膜及び半導体配線膜を形成することができ、
しかもアルミニウム配線膜に混合させる銅、シリコン等
の蒸着物質の配合比を自由に制御して耐エレクトロマイ
グレーション性に優れた超ＬＳＩの微細配線膜を信頼性
高く製造することができる半導体配線膜及びそのバリア
膜の製造方法並びに半導体配線膜及びそのバリア膜の製
造装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の半導体配線膜の製造方法は、コンタクトホールを有す
るＬＳＩ用基板の表面に、その下方からイオンアシスト
蒸着法によって複数種の蒸着物質をそれぞれ同時に斜め
蒸着することにより、複数種の蒸着物質が混合したＬＳ
Ｉの微細配線膜を形成するようにしたものである。

【０００９】また、本発明の請求項２に記載の半導体配
線膜の製造装置は、上記請求項１に記載された製造方法
に好適に用いられる製造装置で、所定の真空度に保持さ
れた真空槽と、真空槽内に下向きに配置された基板を回
転させる回転駆動機構と、回転駆動機構により回転する
基板の下方の異なった位置でそれぞれ傾斜して配設さ
れ、蒸着物質の蒸気及びクラスターをイオン化して上記
基板に向けて照射する複数のクラスターイオンビーム蒸
着手段とを備え、且つ上記各クラスターイオンビーム蒸
着手段は、ルツボに充填された蒸着物質を加熱して蒸気
及びクラスターを発生させる加熱手段及び加熱手段から
の熱を遮蔽する熱シールド板を有する蒸気発生源と、蒸
気発生源と上記基板との間に配設され、上記蒸気及びク
ラスターの一部をイオン化するイオン化手段と、イオン
化手段によってイオン化した蒸気及びクラスターをイオ
ン化されていない蒸気及びクラスターと共に上記基板に
輸送する加速手段とをそれぞれ備えて構成され、上記複
数のルツボには異なる蒸着物質をそれぞれ個別に充填
し、上記各蒸着物質のイオン化された蒸気及びクラスタ
ーを、上記基板表面にその下方からそれぞれ同時に斜め
照射するように構成したものである。

【００１０】また、本発明の請求項３に記載の半導体配
線膜の製造方法は、コンタクトホールを有するＬＳＩ用
基板の表面に、その下方からイオンアシスト蒸着法によ
って複数種の蒸着物質をそれぞれ同時に垂直蒸着するこ
とにより、複数種の蒸着物質が混合したＬＳＩの微細配
線膜を形成するようにしたものである。

【００１１】また、本発明の請求項４に記載の半導体配
線膜の製造装置は、上記請求項３に記載された製造方法
に好適に用いられる製造装置で、所定の真空度に保持さ
れた真空槽と、真空槽内に下向きに配置された基板を回
転させる回転駆動機構と、回転駆動機構により回転する
基板の下方の異なった位置でそれぞれ垂直に配設され、
蒸着物質の蒸気及びクラスターをイオン化して上記基板
に向けて照射する複数のクラスターイオンビーム蒸着手
段とを備え、且つ上記各クラスターイオンビーム蒸着手
段は、ルツボに充填された蒸着物質を加熱して蒸気及び
クラスターを発生させる加熱手段、及び加熱手段からの
熱を遮蔽する熱シールド板を有する蒸気発生源と、蒸気
発生源と上記基板との間に配設され、上記蒸気及びクラ
スターの一部をイオン化するイオン化手段と、イオン化
手段によってイオン化した蒸気及びクラスターをイオン
化されていない蒸気及びクラスターと共に上記基板に輸
送する加速手段とをそれぞれ備えて構成され、上記複数
のルツボには異なる蒸着物質をそれぞれ個別に充填し、
上記各蒸着物質のイオン化された蒸気及びクラスター
を、上記基板表面にその下方からそれぞれ同時に垂直照
射するように構成したものである。

【００１２】また、本発明の請求項５に記載の半導体配
線バリア膜の製造方法は、不活性ガス雰囲気下で、コン
タクトホールを有するＬＳＩ用基板の表面に、その中心
軸下方及びその端部下方の少なくとも一箇所からイオン
アシスト蒸着法によって同一蒸着物質を同時に蒸着する
ことにより、半導体配線バリア膜を形成するようにした
ものである。

【００１３】また、本発明の請求項６に記載の半導体配
線バリア膜の製造装置は、上記請求項４に記載された製
造方法に好適に用いられる製造装置で、所定の真空度に
保持された真空槽と、真空槽内に下向きに配置された基
板を回転させる回転駆動機構と、回転駆動機構により回
転する基板の中心軸下方及びその端部下方にそれぞれ配
設され、蒸着物質の蒸気及びクラスターをイオン化して
上記基板に向けて照射する２台のクラスターイオンビー
ム蒸着手段と、これらのクラスターイオンビーム蒸着手
段のイオンビームの照射範囲を制限する扇形の遮蔽手段
と、遮蔽手段とクラスターイオンビーム蒸着手段の間に
介在し上記基板に向けて不活性ガスを噴射して不活性ガ
ス雰囲気を形成するガス噴射手段とを備え、上記不活性
ガス噴射手段によって不活性ガス雰囲気を形成すると共
に、上記各クラスターイオンビーム蒸着手段から同一蒸
着物質のイオン化された蒸気及びクラスターを上記基板
表面にそれぞれ同時に範囲を制限して照射して半導体配
線バリア膜を形成するように構成したものである。

【００１４】また、本発明の請求項７に記載の半導体配
線バリア膜の製造装置は、上記請求項４に記載された製
造方法に好適に用いられる製造装置で、所定の真空度に
保持された真空槽と、真空槽内に下向きに配置された基
板を回転させる回転駆動機構と、回転駆動機構により回
転する基板の中心軸下方及びその端部下方の少なくとも
１箇所にそれぞれ配設され、蒸着物質の蒸気及びクラス
ターをイオン化して上記基板に向けて照射する複数のク
ラスターイオンビーム蒸着手段と、クラスターイオンビ
ーム蒸着手段の上方から上記基板に向けて不活性ガスを
噴射して不活性ガス雰囲気を形成するガス噴射手段とを
備え、上記不活性ガス噴射手段によって不活性ガス雰囲
気を形成すると共に、上記各クラスターイオンビーム蒸
着手段から同一蒸着物質のイオン化された蒸気及びクラ
スターを上記基板表面にそれぞれ同時に照射して半導体
配線バリア膜を形成するように構成したものである。

【００１５】

【作用】請求項１に記載の半導体配線膜の製造方法によ
れば、コンタクトホールを有するＬＳＩ用基板の表面
に、その下方からイオンアシスト蒸着法によって複数種
の蒸着物質をそれぞれ同時に斜め蒸着すれば、基板のコ
ンタクトホール側壁に複数種の蒸着物質が混合したＬＳ
Ｉの微細配線膜を均一に形成することができる。

【００１６】また、請求項２に記載の半導体配線膜の製
造装置によれば、所定の真空度に保持された真空槽の基
板を回転駆動機構で回転させる一方、複数のルツボに異
なる蒸着物質をそれぞれ個別に充填して複数のクラスタ
ーイオンビーム蒸着手段をそれぞれ同時に駆動させると
共に、加熱手段で加熱されたルツボの蒸着物質をそれぞ
れの蒸気発生源から蒸発させて複数種の蒸着物質の蒸気
及びクラスターを同時に噴出させた後、これらの蒸気及
びクラスターをそれぞれのイオン化手段でイオン化し更
にそれぞれの加速手段でイオン化した複数種の蒸着物質
の蒸気及びクラスターをそれぞれの非イオン化蒸気及び
クラスターと共に上記基板にそれぞれ同時に斜め照射す
れば、コンタクトホールを有するＬＳＩ用基板であって
もコンタクトホール側壁の膜厚を増加させた配線膜を均
一に形成することができると共に配線膜における複数種
の蒸着物質の配合比を自由に制御することができる。

【００１７】また、請求項３に記載の半導体配線膜の製
造方法によれば、コンタクトホールを有するＬＳＩ用基
板の表面に、その下方からイオンアシスト蒸着法によっ
て複数種の蒸着物質をそれぞれ同時に垂直蒸着すれば、
基板のコンタクトホール底部に複数種の蒸着物質が混合
したＬＳＩの微細配線膜を均一に形成することができ
る。

【００１８】また、請求項４に記載の半導体配線膜の製
造装置によれば、所定の真空度に保持された真空槽内の
基板を回転駆動機構で回転させる一方、複数のルツボに
異なる蒸着物質をそれぞれ個別に充填して複数のクラス
ターイオンビーム蒸着手段をそれぞれ同時に駆動させる
と共に、加熱手段で加熱されたルツボの蒸着物質をそれ
ぞれの蒸気発生源から蒸発させて複数種の蒸着物質の蒸
気及びクラスターを同時に噴出させた後、これらの蒸気
及びクラスターをそれぞれのイオン化手段でイオン化し
更にそれぞれの加速手段でイオン化した複数種の蒸着物
質の蒸気及びクラスターをそれぞれの非イオン化蒸気及
びクラスターと共に上記基板にそれぞれ同時に垂直照射
すれば、コンタクトホールを有するＬＳＩ用基板であっ
てもコンタクトホール底部の膜厚を増加させた配線膜を
均一に形成することができると共に配線膜における複数
種の蒸着物質の配合比を自由に制御することができる。

【００１９】また、本発明の請求項５に記載の半導体配
線バリア膜の製造方法によれば、不活性ガス雰囲気下
で、コンタクトホールを有するＬＳＩ用基板の表面に、
その中心軸下方及びその端部下方の少なくとも一箇所か
らイオンアシスト蒸着法によって同一蒸着物質を同時に
蒸着すれば、ＬＳＩの微細配線バリア膜を形成すること
ができる。

【００２０】また、本発明の請求項６に記載の半導体配
線バリア膜の製造装置によれば、所定の真空度に保持さ
れた真空槽内の基板を回転駆動機構で回転させる一方、
ガス噴射手段から不活性ガスを噴射して基板近傍に不活
性ガス雰囲気を形成すると共に、２台のクラスターイオ
ンビーム蒸着手段から同時に同一蒸着物質をイオン化し
てそれぞれの同一蒸着物質の蒸気及びクラスターを非イ
オン化蒸気及びクラスターと共に上記基板の中心及びそ
の端部に遮蔽手段で遮蔽された部分以外をそれぞれ同時
に照射すれば、コンタクトホールを有するＬＳＩ用基板
であってもコンタクトホール底部及び側壁の膜厚を増加
させた半導体配線バリア膜を均一に形成することができ
る。

【００２１】また、本発明の請求項７に記載の半導体配
線バリア膜の製造装置によれば、所定の真空度に保持さ
れた真空槽内の基板を回転駆動機構で回転させる一方、
ガス噴射手段から不活性ガスを噴射して基板近傍に不活
性ガス雰囲気を形成すると共に、複数のクラスターイオ
ンビーム蒸着手段から同時に同一蒸着物質をイオン化し
てそれぞれの同一蒸着物質の蒸気及びクラスターを非イ
オン化蒸気及びクラスターと共に上記基板の中心軸下方
及びその端部下方の複数箇所で同時に照射すれば、コン
タクトホールを有するＬＳＩ用基板であってもコンタク
トホール底部及び側壁の膜厚を増加させた半導体配線バ
リア膜を均一に形成することができる。

【００２２】

【実施例】以下、図１〜図１０に示す実施例に基づいて
本発明を説明するが、まず、本発明の半導体配線膜の製
造方法に好適に用いられる本発明の半導体配線膜の製造
装置の実施例について説明し、次いで、この実施例装置
を用いた本発明方法の一実施態様について説明する。
尚、各図中、図１は本発明の半導体配線膜の製造装置の
一実施例を示す断面図、図２は本発明の半導体配線膜の
製造装置の他の実施例を示す断面図、図３〜図５はそれ
ぞれ本発明の半導体配線膜の製造装置の更に他の実施例
を示す断面図、図６は本発明の半導体配線バリア膜の製
造装置の一実施例を示す断面図、図７は本発明の半導体
配線バリア膜の製造装置の他の実施例を示す図で、
（ａ）はその縦方向の断面を示す概念図、（ｂ）はその
各構成要素の配置関係を示す概念図、図８及び図９はそ
れぞれ本発明の半導体配線バリア膜の製造装置の他の実
施例を示す図で、それぞれの図の（ａ）はその縦方向の
断面を示す概念図、それぞれの図の（ｂ）はその各構成
要素の配置関係を示す概念図、図１０は図７〜９に示す
半導体配線バリア膜の製造装置の１台のイオンビーム蒸
着装置の動作を説明するための断面図である。

【００２３】本実施例の半導体配線膜の製造装置は、図
１に示すように、所定の真空度に保持された真空槽（図
示せず）と、真空槽内に下向きに配置された、コンタク
トホール１１を有するＬＳＩ用基板１を回転させる回転
駆動機構２と、回転駆動機構２により回転するＬＳＩ用
基板１の下方の異なった位置でそれぞれ傾斜して配設さ
れ、蒸着物質（例えば、アルミニウムと銅）の蒸気及び
クラスターＣをイオン化して上記ＬＳＩ用基板１に向け
て斜め照射する複数（本実施例では２台）のクラスター
イオンビーム蒸着装置３、４とを備えて構成されてい
る。そして、各イオンビーム蒸着装置３、４は左右対称
に配置され、それそれが同一に構成されている。

【００２４】そこで、上記各イオンビーム蒸着装置３、
４が上述のように同一構成を有し、図１に示す左側のイ
オンビーム蒸着装置３は右側に傾斜させ、同図に示す右
側のイオンビーム蒸着装置４は左側に傾斜させてそれぞ
れ配設されている。これらの両イオンビーム蒸着装置
３、４は、同図に示すように、複数種の蒸着物質、例え
ば、アルミニウムと銅の蒸気及びクラスターＣを噴出す
る蒸気発生源３１、４１と、蒸気発生源３１、４１とＬ
ＳＩ用基板１との間に配設され、アルミニウムと銅の蒸
気及びクラスターＣの一部をイオン化するイオン化手段
としてのイオン化フィラメント３２、４２と、イオン化
フィラメント３２、４２によってイオン化した蒸気及び
クラスターＣをイオン化されていない蒸気及びクラスタ
ーＣと共にＬＳＩ用基板１に照射する加速手段としての
加速電極３３、４３とを備えている。

【００２５】更に、上記各蒸気発生源３１、４１は、ア
ルミニウムと銅をそれぞれ充填するルツボ３１Ａ、４１
Ａと、ルツボ３１Ａ、４１Ａに充填されたアルミニウム
と銅とをそれぞれ加熱して蒸気及びクラスターＣを発生
させる加熱手段としての加熱フィラメント３１Ｂ、４１
Ｂと、加熱フィラメント３１Ｂ、４１Ｂからの熱を遮蔽
する熱シールド板３１Ｃ、４１Ｃとをそれぞれ備え、上
記各加熱フィラメント３１Ｂ、４１Ｂでルツボ３１Ａ、
４１Ａを加熱し、ルツボ３１Ａ、４１Ａのノズル３１
Ｄ、４１Ｄからアルミニウムと銅の蒸気をクラスターＣ
と共にそれぞれ噴出するようにしている。

【００２６】また、上記各イオン化フィラメント３２、
４２には、これらを囲む熱シールド板３２Ａ、４２Ａが
配設され、各イオン化フィラメント３２、４２からの熱
を遮蔽するようにしている。そして、各イオン化フィラ
メント３２、４２は、各蒸気発生源３１、４１から噴出
するアルミニウムと銅のそれぞれの蒸気及びクラスター
Ｃの一部をイオン化して、イオン化されていない非イオ
ン化蒸気及びクラスターＣと共に加速電極３３、４３で
それぞれ上記ＬＳＩ用基板１に向けて加速して上記ＬＳ
Ｉ用基板１の表面にそれぞれ同時に斜め照射するように
している。

【００２７】更に具体的に説明すると、上記イオンビー
ム蒸着装置３、４は、図１に示すように、それぞれの中
心軸の延長線（同図中、一点鎖線で示す）がＬＳＩ用基
板１の表面の回転中心で位置するようにそれぞれ傾斜さ
せて配設され、それぞれのアルミニウムと銅の蒸気及び
クラスターＣをコンタクトホール１１の側壁に向けてそ
れぞれ同時に斜め照射して均一な配線膜を形成するよう
にしている。

【００２８】次に、図１に示した半導体配線膜の製造装
置を用いた本発明方法の一実施態様について説明する。
所定の真空度に保持された真空槽１内のＬＳＩ用基板１
を回転駆動機構２で回転させると共に、各イオンビーム
蒸着装置３、４を同時に駆動させると、加熱フィラメン
ト３１Ｂ、４１Ｂでそれぞれ加熱さたルツボ３１Ａ内の
アルミニウムとルツボ４１Ａ内の銅が蒸発してノズル３
１Ｄ、４１Ｄから蒸気が高真空中に噴出してクラスター
Ｃを形成し、この蒸気及びクラスターＣの一部がイオン
化フィラメントイオン化フィラメント３２、４２でイオ
ン化され、引き続いてイオン化された蒸気及びクラスタ
ーＣが加速電極３３、４３で加速されて非イオン化蒸気
及びクラスターＣと共にＬＳＩ用基板１の表面に同時に
斜め照射されてこの表面に蒸着してアルミニウムと銅が
混合した配線膜をＬＳＩ用基板１の表面、特にコンタク
トホール１１の側壁に均一に形成することができる。

【００２９】この時、加速電極３３、４３のバイアス電
圧を制御することによってイオン化されたアルミニウム
と銅の蒸気及びクラスターＣを運動エネルギーを最適に
制御すると共にイオン化フィラメント３２、４２からの
電子を増加させてイオン量を増加させることによって、
高いアスペクト比の微細コンタクトホール１１の側壁及
び底部、特に側壁に蒸着するクラスター量を増加させて
断差被膜性を向上させることができる。また、この際
に、各イオンビーム蒸着装置３、４からの蒸気発生量を
独立して制御することによって、アルミニウム配線膜に
混合させる銅の配合比を自由に制御することができる。

【００３０】また、本発明の半導体配線膜の製造装置
は、図２の実施例装置に示すように、上記イオンビーム
蒸着装置３、４を、それぞれの中心軸の延長線（同図
中、一点鎖線で示す）がＬＳＩ用基板１の表面の回転中
心とその端面との中間点で位置するようにそれぞれ傾斜
させて配設し、それぞれのアルミニウムと銅の蒸気及び
クラスターＣをコンタクトホール２１の側壁に向けてそ
れぞれ同時に斜め照射するようにしてもよく、また、図
３の実施例装置に示すように、上記イオンビーム蒸着装
置３、４を、それぞれの中心軸の延長線（同図中、一点
鎖線で示す）がＬＳＩ用基板１の表面端に位置するよう
にそれぞれ傾斜させて配設し、それぞれのアルミニウム
と銅の蒸気及びクラスターＣをコンタクトホール２１の
側壁に向けてそれぞれ同時に斜め照射するようにしても
よい。これらの実施例においても上記実施例と同様の作
用効果を得ることができる。

【００３１】また、本発明の半導体配線膜の製造装置
は、図４、図５の実施例装置に示すように、上記イオン
ビーム蒸着装置３、４を、回転駆動機構２により回転す
るＬＳＩ用基板１の下方の異なった位置でそれぞれ垂直
にそれぞれ平行に配設した以外は、上記各実施例と同様
に構成されている。そして、図４に示す装置の両イオン
ビーム蒸着装置３、４の設置位置は、同図に示すよう
に、それぞれの中心軸の延長線（同図中、一点鎖線で示
す）がＬＳＩ用基板１の表面の回転中心とその端面との
中間点で位置するようにそれぞれ配設してあり、また、
図５に示す装置の両イオンビーム蒸着装置３、４は、そ
れぞれの中心軸の延長線（同図中、一点鎖線で示す）が
ＬＳＩ用基板１の表面端に位置するようにそれぞれ配設
してある。これらの実施例においては、アルミニウムと
銅の蒸気及びクラスターＣがＬＳＩ用基板１の表面に同
時に垂直照射されてこの表面に蒸着してアルミニウムと
銅が混合した配線膜をＬＳＩ用基板１の表面、特にコン
タクトホール１１の底部に均一に形成することができる
他、上記図１〜図３に示す実施例と同様の作用効果を期
することができる。

【００３２】また、本発明の半導体配線膜の製造装置
は、イオンビーム蒸着装置を３台設置し、それぞれのル
ツボに例えばアルミニウムと銅とシリコンとを充填する
ことにより、上記各実施例におけるように各金属を斜め
蒸着あるいは垂直蒸着することによってアルミニウムと
銅とシリコンが混合した配線膜を基板１の表面に上記各
実施例と同様にして形成することができる。

【００３３】一方、本発明の半導体配線バリア膜の製造
装置は、図６の実施例装置に示すように、上記イオンビ
ーム蒸着装置３、４を、回転駆動機構２により回転する
ＬＳＩ用基板１の中心軸下方及びその端部下方の一箇所
に垂直にそれぞれ配設し、更に、図７に示すように、こ
れら２台のイオンビーム蒸着装置３、４それぞれの照射
範囲をＬＳＩ用基板１の中心角で３０〜９０°に制限す
る扇形の遮蔽手段としてのマスク５と、マスク５とイオ
ンビーム蒸着装置３、４の間に介在しＬＳＩ用基板１に
向けて窒素ガス等の不活性ガスを噴射して不活性ガス雰
囲気を形成するガス噴射ノズル６を設けた以外は、上記
各実施例と同様に構成されている。そして、図６に示す
装置の両イオンビーム蒸着装置３、４は、同図に示すよ
うに、それぞれの中心軸の延長線（同図中、一点鎖線で
示す）がＬＳＩ用基板１の回転中心及びその端面に位置
している。尚、本実施例装置におけるイオンビーム蒸着
装置３、４は、いずれも図６に示すように上記各実施例
のものと同様に構成されている。

【００３４】従って、本実施例によれば、半導体配線バ
リア膜に用いられるチタン等の金属を上記各イオンビー
ム蒸着装置３、４のルツボ（図示せず）充填してこの金
属を回転するＬＳＩ用基板１に垂直蒸着することによっ
てそのコンタクトホール１１の底部及び側壁全周にチタ
ン等の金属をまんべん無く十分に照射することができ、
しかもマスク６によって照射範囲を制限したことによっ
てコンタクトホール１１に対して垂直に照射する成分が
増大して更に良好な蒸着を行なってコンタクトホール１
１の底部及び側壁全周に亘って均一な半導体配線バリア
膜を形成することができる。

【００３５】また、本発明の半導体配線バリア膜の製造
装置は、図８の実施例装置に示すように、ＬＳＩ用基板
１の中心軸下方で垂直に１台のイオンビーム蒸着装置３
と、上記基板１の端部全周の下方で垂直に６台のイオン
ビーム蒸着装置４を周方向等間隔を隔ててそれぞれ配設
し、マスク６を除去した以外は図６に示す実施例装置に
準じて構成されている。従って、本実施例によれば、イ
オンビーム蒸着装置を多くしたことから複数のイオンビ
ーム蒸着装置３、４からＬＳＩ用基板１の各コンタクト
ホール１１に対してチタン等の金属を同時に垂直蒸着す
るとができるため、コンタクトホール１１の底部及び側
壁全周に亘って高速で且つより均一な半導体配線バリア
膜を形成することができる。尚、図６に示すように上記
基板１の端部の下方で垂直に１台のイオンビーム蒸着装
置４を配置したものであっても、蒸着速度は本実施例よ
りは遅くなるものの、コンタクトホール１１の底部及び
側壁全周に亘って均一な半導体配線バリア膜を形成する
ことができる。

【００３６】また、本発明の半導体配線バリア膜の製造
装置は、図９の実施例装置に示すように、ＬＳＩ用基板
１の中心軸下方で垂直に１台のイオンビーム蒸着装置３
と、ＬＳＩ用基板１の中心と端面との中心の下方で垂直
に１台のイオンビーム蒸着装置４をそれぞれ配設した以
外は図７に示す実施例装置に準じて構成されている。従
って、本実施例においても各イオンビーム蒸着装置３、
４からチタン等の金属を同時に垂直蒸着してＬＳＩ用基
板１のコンタクトホール１１の底部及び側壁全周に亘っ
て均一な半導体配線バリア膜を形成することができる。

【００３７】尚、図１０に示すように、１台のイオンビ
ーム蒸着装置３を、その中心軸をＬＳＩ用基板１の中心
軸に一致させてその真下に配設した場合には、同図に示
すようにＬＳＩ用基板１の中心軸側のコンタクトホール
１１の底部及び側壁１１Ａではセルフシャドウイング効
果が解消されず蒸着物質の被覆性が劣る一方、ＬＳＩ用
基板１の端部側のコンタクトホール１１の底部及び側壁
１１Ｂではビームが到達して行き渡り被覆性が良好にな
るというコンタクトホール１１内における被覆性にアン
バランスを生じて好ましくないが、上述のようにＬＳＩ
用基板１の中心軸から偏倚した位置に少なくとも１台の
イオンビーム蒸着装置４を設けることによって前者のイ
オンビーム蒸着装置３によるセルフシャドウイング効果
を相殺して上述のように均一な半導体配線バリア膜を形
成することができる。

【００３８】尚、本発明は、上記各実施例に何等制限さ
れるものではなく、例えば、上記各実施例からも明らか
なように、半導体配線膜製造装置と半導体配線バリア膜
製造装置とは互いに互換性を有し、半導体配線膜製造装
置を半導体配線バリア膜製造装置として用いることがで
き、またその逆の用い方をすることもできる。要は、同
一あるいは複数種の蒸着物質を基板に対して同時に斜め
蒸着あるいは垂直蒸着する方法及び装置によって半導体
配線膜あるいは半導体配線バリア膜を形成するようにし
たものであれば、本発明に包含される。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の半導体配
線膜の製造方法によれば、ＬＳＩ用基板の表面の下方か
らイオンアシスト蒸着法によって複数の蒸着物質をそれ
ぞれ同時に斜め蒸着するようにしたので、コンタクトホ
ール（特に、高いアスペクト比の微細コンタクトホー
ル）の壁部及び底部（特に壁部）の膜厚を増加させるこ
とができると共に、半導体配線膜に混合させる複数種の
蒸着物質の配合比を自由に制御して断差被覆性の高い配
線膜を形成することができ、耐エレクトロマイグレーシ
ョンに優れた超ＬＳＩの微細配線膜を信頼性高く製造す
ることができる。

【００４０】また、請求項２の半導体配線膜の製造装置
によれば、ＬＳＩ用基板の表面の下方から複数の蒸着物
質をそれぞれ同時に斜め蒸着するように複数のクラスタ
ーイオンビーム蒸着手段を配置したので、請求項１の半
導体配線膜の製造方法を好適に実施してコンタクトホー
ルの壁部及び底部（特に壁部）の膜厚を増加させること
ができると共に、半導体配線膜に混合させる複数種の蒸
着物質の配合比を自由に制御して断差被覆性の高い配線
膜を形成することができ、耐エレクトロマイグレーショ
ンに優れた超ＬＳＩの微細配線膜を信頼性高く製造する
ことができる。

【００４１】また、請求項３の半導体配線膜の製造方法
によれば、ＬＳＩ用基板の表面の下方からイオンアシス
ト蒸着法によって複数の蒸着物質をそれぞれ同時に垂直
蒸着するようにしたので、コンタクトホール（特に、高
いアスペクト比の微細コンタクトホール）の壁部及び底
部（特に底部）の膜厚を増加させることができると共
に、半導体配線膜に混合させる複数種の蒸着物質の配合
比を自由に制御して断差被覆性の高い配線膜を形成する
ことができ、耐エレクトロマイグレーションに優れた超
ＬＳＩの微細配線膜を信頼性高く製造することができ
る。

【００４２】また、請求項４の半導体配線膜の製造装置
によれば、ＬＳＩ用基板の表面の下方から複数の蒸着物
質をそれぞれ同時に垂直蒸着するように複数のクラスタ
ーイオンビーム蒸着手段を配置したので、請求項３の半
導体配線膜の製造方法を好適に実施してコンタクトホー
ルの壁部及び底部（特に壁部）の膜厚を増加させること
ができると共に、半導体配線膜に混合させる複数種の蒸
着物質の配合比を自由に制御して断差被覆性の高い配線
膜を形成することができ耐エレクトロマイグレーション
に優れた超ＬＳＩの微細配線膜を信頼性高く製造するこ
とができる。

【００４３】また、請求項５の半導体配線バリア膜の製
造方法によれば、不活性ガス雰囲気下で、ＬＳＩ用基板
の表面の中心軸下方及びその端部下方の少なくとも一箇
所からイオンアシスト蒸着法によって同一蒸着物質を同
時に蒸着するようにしたので、コンタクトホール（特
に、高いアスペクト比の微細コンタクトホール）の壁部
及び底部の膜厚を増加させて断差被覆性の高い超ＬＳＩ
の微細配線バリア膜を信頼性高く製造することができ
る。

【００４４】また、請求項６の半導体配線バリア膜の製
造装置によれば、基板の中心軸下方及びその端部下方に
それぞれ２台のクラスターイオンビーム蒸着手段を配置
したので、請求項５の半導体配線バリア膜の製造方法基
板を好適に実施してコンタクトホールの壁部及び底部の
膜厚を増加させて断差被覆性の高い超ＬＳＩの微細配線
バリア膜を信頼性高く製造することができる。

【００４５】また、請求項７の半導体配線バリア膜の製
造装置によれば、基板の中心軸下方及びその端部下方の
少なくとも１箇所にそれぞれクラスターイオンビーム蒸
着手段を配置したので、請求項５の半導体配線バリア膜
の製造方法を好適に実施してコンタクトホールの壁部及
び底部の膜厚を増加させて断差被覆性の高い超ＬＳＩの
微細配線バリア膜を信頼性高く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体配線膜の製造装置の一実施例を
示す断面図である。

【図２】本発明の半導体配線膜の製造装置の他の実施例
を示す断面図である。

【図３】本発明の半導体配線膜の製造装置の更に他の実
施例を示す断面図である。

【図４】本発明の半導体配線膜の製造装置の更に他の実
施例を示す断面図である。

【図５】本発明の半導体配線膜の製造装置の更に他の実
施例を示す断面図である。

【図６】本発明の半導体配線バリア膜の製造装置の一実
施例を示す断面図である。

【図７】本発明の半導体配線バリア膜の製造装置の他の
実施例を示す図で、（ａ）はその縦方向の断面を示す概
念図、（ｂ）はその各構成要素の配置関係を示す概念図
である。

【図８】本発明の半導体配線バリア膜の製造装置の更に
他の実施例を示す図で、（ａ）はその縦方向の断面を示
す概念図、（ｂ）はその各構成要素の配置関係を示す概
念図である。

【図９】本発明の半導体配線バリア膜の製造装置の更に
他の実施例を示す図で、（ａ）はその縦方向の断面を示
す概念図、（ｂ）はその各構成要素の配置関係を示す概
念図である。

【図１０】図６〜８に示す半導体配線バリア膜の製造装
置の１台のイオンビーム蒸着装置の動作を説明するため
の断面図である。

【図１１】従来の半導体配線膜の製造装置の一例を示す
断面図である。

【図１２】図６に示す半導体配線膜の製造装置によって
製造されたコンタクトホールを有する基板を示す拡大断
面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 回転駆動機構 ３、４ イオンビーム蒸着装置 ５ マスク（遮蔽手段） ６ ノズル（ガス噴射手段） ３１ 蒸気発生源 ３１Ａ ルツボ ３１Ｂ 加熱フィラメント（加熱手段） ３１Ｃ 熱シールド板 ３２ イオン化フィラメント（イオン化手段） ３３ 加速電極（加速手段） ４１ 蒸気発生源 ４１Ａ ルツボ ４１Ｂ 加熱フィラメント（加熱手段） ４１Ｃ 熱シールド板 ４２ イオン化フィラメント（イオン化手段） ４３ 加速電極（加速手段） Ｃ クラスター

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンタクトホールを有するＬＳＩ用基板
   の表面に、その下方からイオンアシスト蒸着法によって
   複数の蒸着物質をそれぞれ同時に斜め蒸着することによ
   り、複数種の蒸着物質が混合したＬＳＩの微細配線膜を
   形成することを特徴とする半導体配線膜の製造方法。
2. 【請求項２】 所定の真空度に保持された真空槽と、真
   空槽内に下向きに配置された基板を回転させる回転駆動
   機構と、回転駆動機構により回転する基板の下方の異な
   った位置でそれぞれ傾斜して配設され、蒸着物質の蒸気
   及びクラスターをイオン化して上記基板に向けて照射す
   る複数のクラスターイオンビーム蒸着手段とを備え、且
   つ上記各クラスターイオンビーム蒸着手段は、ルツボに
   充填された蒸着物質を加熱して蒸気及びクラスターを発
   生させる加熱手段及び加熱手段からの熱を遮蔽する熱シ
   ールド板を有する蒸気発生源と、蒸気発生源と上記基板
   との間に配設され、上記蒸気及びクラスターの一部をイ
   オン化するイオン化手段と、イオン化手段によってイオ
   ン化した蒸気及びクラスターをイオン化されていない蒸
   気及びクラスターと共に上記基板に輸送する加速手段と
   をそれぞれ備えて構成され、上記複数のルツボには異な
   る蒸着物質をそれぞれ個別に充填し、上記各蒸着物質の
   イオン化された蒸気及びクラスターを、上記基板表面に
   その下方からそれぞれ同時に斜め照射することを特徴と
   する半導体配線膜の製造装置。
3. 【請求項３】 コンタクトホールを有するＬＳＩ用基板
   の表面に、その下方からイオンアシスト蒸着法によって
   複数種の蒸着物質をそれぞれ同時に垂直蒸着することに
   より、複数種の蒸着物質が混合したＬＳＩの微細配線膜
   を形成することを特徴とする半導体配線膜の製造方法。
4. 【請求項４】 所定の真空度に保持された真空槽と、真
   空槽内に下向きに配置された基板を回転させる回転駆動
   機構と、回転駆動機構により回転する基板の下方の異な
   った位置でそれぞれ垂直に配設され、蒸着物質の蒸気及
   びクラスターをイオン化して上記基板に向けて照射する
   複数のクラスターイオンビーム蒸着手段とを備え、且つ
   上記各クラスターイオンビーム蒸着手段は、ルツボに充
   填された蒸着物質を加熱して蒸気及びクラスターを発生
   させる加熱手段、及び加熱手段からの熱を遮蔽する熱シ
   ールド板を有する蒸気発生源と、蒸気発生源と上記基板
   との間に配設され、上記蒸気及びクラスターの一部をイ
   オン化するイオン化手段と、イオン化手段によってイオ
   ン化した蒸気及びクラスターをイオン化されていない蒸
   気及びクラスターと共に上記基板に輸送する加速手段と
   をそれぞれ備えて構成され、上記複数のルツボには異な
   る蒸着物質をそれぞれ個別に充填し、上記各蒸着物質の
   イオン化された蒸気及びクラスターを、上記基板表面に
   その下方からそれぞれ同時に垂直照射することを特徴と
   する半導体配線膜の製造装置。
5. 【請求項５】 不活性ガス雰囲気下で、コンタクトホー
   ルを有するＬＳＩ用基板の表面に、その中心軸下方及び
   その端部下方の少なくとも一箇所からイオンアシスト蒸
   着法によって同一蒸着物質を同時に蒸着することによ
   り、半導体配線バリア膜を形成することを特徴とする半
   導体配線バリア膜の製造方法。
6. 【請求項６】 所定の真空度に保持された真空槽と、真
   空槽内に下向きに配置された基板を回転させる回転駆動
   機構と、回転駆動機構により回転する基板の中心軸下方
   及びその端部下方にそれぞれ配設され、蒸着物質の蒸気
   及びクラスターをイオン化して上記基板に向けて照射す
   る２台のクラスターイオンビーム蒸着手段と、これらの
   クラスターイオンビーム蒸着手段のイオンビームの照射
   範囲を制限する扇形の遮蔽手段と、遮蔽手段とクラスタ
   ーイオンビーム蒸着手段の間に介在し上記基板に向けて
   不活性ガスを噴射して不活性ガス雰囲気を形成するガス
   噴射手段とを備え、上記不活性ガス噴射手段によって不
   活性ガス雰囲気を形成すると共に、上記各クラスターイ
   オンビーム蒸着手段から同一蒸着物質のイオン化された
   蒸気及びクラスターを上記基板表面にそれぞれ同時に範
   囲を制限して照射して半導体配線バリア膜を形成するこ
   とを特徴とする半導体配線バリア膜の製造装置。
7. 【請求項７】 所定の真空度に保持された真空槽と、真
   空槽内に下向きに配置された基板を回転させる回転駆動
   機構と、回転駆動機構により回転する基板の中心軸下方
   及びその端部下方の少なくとも１箇所にそれぞれ配設さ
   れ、蒸着物質の蒸気及びクラスターをイオン化して上記
   基板に向けて照射する複数のクラスターイオンビーム蒸
   着手段と、クラスターイオンビーム蒸着手段の上方から
   上記基板に向けて不活性ガスを噴射して不活性ガス雰囲
   気を形成するガス噴射手段とを備え、上記不活性ガス噴
   射手段によって不活性ガス雰囲気を形成すると共に、上
   記各クラスターイオンビーム蒸着手段から同一蒸着物質
   のイオン化された蒸気及びクラスターを上記基板表面に
   それぞれ同時に照射して半導体配線バリア膜を形成する
   ことを特徴とする半導体配線バリア膜の製造装置。