JPH0555206A - 減圧成膜装置 - Google Patents
減圧成膜装置Info
- Publication number
- JPH0555206A JPH0555206A JP21390791A JP21390791A JPH0555206A JP H0555206 A JPH0555206 A JP H0555206A JP 21390791 A JP21390791 A JP 21390791A JP 21390791 A JP21390791 A JP 21390791A JP H0555206 A JPH0555206 A JP H0555206A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chamber
- film
- sputtering
- substrate
- film forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ＴｉＯＮ膜等のバリア層の成膜に際し、その比
抵抗およびバリア性等の膜質が一定に制御し得る減圧成
膜装置を提供する。 【構成】被成膜基板１を支持するための支持手段７，１
０と、該基板１に対向し且つ離間して配置された成膜用
ターゲット２とをチャンバー内３に有し、前記チャンバ
ー３内にスパッタガス５を導入するためのスパッタガス
導入口５ａと、該チャンバー３内を減圧にする排気手段
８とを具備する減圧成膜装置であって、前記スパッタガ
ス導入口５ａの近傍をチャンバー壁面に沿って該スパッ
タガス導入口を被覆するように所定の大きさの複数の穴
２０ａを有する穴あきシールド板２０が設けられてい
る。
抵抗およびバリア性等の膜質が一定に制御し得る減圧成
膜装置を提供する。 【構成】被成膜基板１を支持するための支持手段７，１
０と、該基板１に対向し且つ離間して配置された成膜用
ターゲット２とをチャンバー内３に有し、前記チャンバ
ー３内にスパッタガス５を導入するためのスパッタガス
導入口５ａと、該チャンバー３内を減圧にする排気手段
８とを具備する減圧成膜装置であって、前記スパッタガ
ス導入口５ａの近傍をチャンバー壁面に沿って該スパッ
タガス導入口を被覆するように所定の大きさの複数の穴
２０ａを有する穴あきシールド板２０が設けられてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は減圧成膜装置に係り、特
に連続的に基板上に成膜させる枚葉式スパッタ装置に関
するものである。
に連続的に基板上に成膜させる枚葉式スパッタ装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体素子構造の微細化に伴っ
て、例えばアルミニウム（Ａｌ）配線プロセスでは浅く
形成した拡散層にコンタクト部で接するＡｌの突き抜け
による接合破壊を防止するために、拡散層上のコンタク
ト部でＡｌ配線の下にＴｉＷ、ＴｉＮ等の膜をバリア層
として敷くことが一般的に行なわれている。
て、例えばアルミニウム（Ａｌ）配線プロセスでは浅く
形成した拡散層にコンタクト部で接するＡｌの突き抜け
による接合破壊を防止するために、拡散層上のコンタク
ト部でＡｌ配線の下にＴｉＷ、ＴｉＮ等の膜をバリア層
として敷くことが一般的に行なわれている。
【０００３】そのバリア層として用いられる各種の膜の
中でも、ＴｉＯＮ膜はＡｌ（配線）とＳｉウエハーの間
に存在するとその両者の反応を抑制する効果が高く、バ
リア層として極めて優れている。
中でも、ＴｉＯＮ膜はＡｌ（配線）とＳｉウエハーの間
に存在するとその両者の反応を抑制する効果が高く、バ
リア層として極めて優れている。
【０００４】このＴｉＯＮ膜は純Ｔｉをターゲットとし
てＮ2＋Ｏ2（＋Ａｒ）の反応性スパッタで主に成膜され
る。
てＮ2＋Ｏ2（＋Ａｒ）の反応性スパッタで主に成膜され
る。
【０００５】一方、Ａｌ配線層の成膜には高純度化、高
制御性（均一性）等の要求に応えるため、真空容器（チ
ャンバー）の真空を破らずに連続的に成膜できるロード
ロック方式、枚葉式のスパッタ装置が用いられるように
なり、更にバリアメタル層とＡｌ配線を連続で形成する
ことが一般的になってきている。例えば、多数のチャン
バーを有する枚葉式スパッタ装置を用い、Ｔｉ＋ＴｉＯ
Ｎ＋Ａｌ−１％Ｓｉ膜等を配線層として一度に連続して
形成していた。
制御性（均一性）等の要求に応えるため、真空容器（チ
ャンバー）の真空を破らずに連続的に成膜できるロード
ロック方式、枚葉式のスパッタ装置が用いられるように
なり、更にバリアメタル層とＡｌ配線を連続で形成する
ことが一般的になってきている。例えば、多数のチャン
バーを有する枚葉式スパッタ装置を用い、Ｔｉ＋ＴｉＯ
Ｎ＋Ａｌ−１％Ｓｉ膜等を配線層として一度に連続して
形成していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
Ｎ2＋Ｏ2（＋Ａｒ）ガス中での純ＴｉスパッタによるＴ
ｉＯＮ膜の形成では枚葉式でウエハー（基板）上に連続
成膜した場合、図４に示すように、膜の比抵抗がウエハ
ー処理毎に上昇し、従って膜質が一定しない問題を生じ
た。なお、図４はＴｉＯＮ膜を厚さ１２０ｎｍ成膜した
時のシート抵抗（Ω／□）の変化を示したもので、成膜
条件は５Ｋｗ、１５０℃、バイアス０、Ａｒ／Ｎ2−６
％Ｏ2＝４０／７０ｓｃｃｍとした。
Ｎ2＋Ｏ2（＋Ａｒ）ガス中での純ＴｉスパッタによるＴ
ｉＯＮ膜の形成では枚葉式でウエハー（基板）上に連続
成膜した場合、図４に示すように、膜の比抵抗がウエハ
ー処理毎に上昇し、従って膜質が一定しない問題を生じ
た。なお、図４はＴｉＯＮ膜を厚さ１２０ｎｍ成膜した
時のシート抵抗（Ω／□）の変化を示したもので、成膜
条件は５Ｋｗ、１５０℃、バイアス０、Ａｒ／Ｎ2−６
％Ｏ2＝４０／７０ｓｃｃｍとした。
【０００７】上記比抵抗が増大する原因としては、ウエ
ハー処理毎に起こるターゲット表面温度の上昇およびチ
ャンバー側壁に被着されたチャンバーシールドに付着し
たＴｉによる酸素のゲッタリング効果も考えられる。
ハー処理毎に起こるターゲット表面温度の上昇およびチ
ャンバー側壁に被着されたチャンバーシールドに付着し
たＴｉによる酸素のゲッタリング効果も考えられる。
【０００８】従来のスパッタ装置には、図５に示すよう
にホルダー７、ステージ１０で支持冷却されたウエハー
（基板）１と、ウエハー１に対向し、且つマグネトロン
カソード４で動作するスパッタターゲット２が設けられ
ており、スパッタチャンバー３内のチャンバー側壁に被
着したチャンバーシールド９が設けられている。スパッ
タチャンバー３内はバルブカバー６に接するクライオポ
ンプ８により減圧排気される。また、スパッタチャンバ
ー３内にはスパッタガス導入口５ａを介してスパッタガ
ス（Ｎ2，Ｏ2，Ａｒガス）が供給される。
にホルダー７、ステージ１０で支持冷却されたウエハー
（基板）１と、ウエハー１に対向し、且つマグネトロン
カソード４で動作するスパッタターゲット２が設けられ
ており、スパッタチャンバー３内のチャンバー側壁に被
着したチャンバーシールド９が設けられている。スパッ
タチャンバー３内はバルブカバー６に接するクライオポ
ンプ８により減圧排気される。また、スパッタチャンバ
ー３内にはスパッタガス導入口５ａを介してスパッタガ
ス（Ｎ2，Ｏ2，Ａｒガス）が供給される。
【０００９】しかしこの装置では、上記チャンバーシー
ルド９はウエハー（基板）への成膜毎に温度上昇するこ
とも考えられる。この場合はチャンバーシールド９に付
着した堆積物からの酸素の脱ガス量が成膜毎に増加し、
スパッタチャンバー３内の酸素分圧を上げ、その結果Ｔ
ｉＯＮ膜の酸素含有量が増加せしめられ抵抗が上昇する
と予想される。
ルド９はウエハー（基板）への成膜毎に温度上昇するこ
とも考えられる。この場合はチャンバーシールド９に付
着した堆積物からの酸素の脱ガス量が成膜毎に増加し、
スパッタチャンバー３内の酸素分圧を上げ、その結果Ｔ
ｉＯＮ膜の酸素含有量が増加せしめられ抵抗が上昇する
と予想される。
【００１０】また、周囲の温度を制御すれば安定な抵抗
が得られることも考慮すれば、真空中では材料間、すな
わちチャンバーシールドとチャンバー間の真空が熱伝導
を阻害し、温度を不安定にしているものと考えられる。
が得られることも考慮すれば、真空中では材料間、すな
わちチャンバーシールドとチャンバー間の真空が熱伝導
を阻害し、温度を不安定にしているものと考えられる。
【００１１】そこで、本発明は、ＴｉＯＮ膜等のバリア
層の成膜に際し、その比抵抗およびバリア性等の膜質が
一定に制御し得る減圧成膜装置を提供することを目的と
する。
層の成膜に際し、その比抵抗およびバリア性等の膜質が
一定に制御し得る減圧成膜装置を提供することを目的と
する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば、被成膜基板を支持するための支持手段と、該基板
に対向し且つ離間して配置された成膜用ターゲットとを
チャンバー内に有し、前記チャンバー内にスパッタガス
を導入するためのスパッタガス導入口と、該チャンバー
内を減圧にする排気手段とを具備する減圧成膜装置であ
って、前記スパッタガス導入口の近傍をチャンバー壁面
に沿って該スパッタガス導入口を被覆するように所定の
大きさの複数の穴を有する穴あきシールド板が設けられ
ていることを特徴とする減圧成膜装置によって解決され
る。
れば、被成膜基板を支持するための支持手段と、該基板
に対向し且つ離間して配置された成膜用ターゲットとを
チャンバー内に有し、前記チャンバー内にスパッタガス
を導入するためのスパッタガス導入口と、該チャンバー
内を減圧にする排気手段とを具備する減圧成膜装置であ
って、前記スパッタガス導入口の近傍をチャンバー壁面
に沿って該スパッタガス導入口を被覆するように所定の
大きさの複数の穴を有する穴あきシールド板が設けられ
ていることを特徴とする減圧成膜装置によって解決され
る。
【００１３】
【作用】本発明によれば、スパッタガス導入口５ａの近
傍をスパッタチャンバー３の壁面に沿って、その導入口
を被覆するように穴あきシールド板２０が設けられてい
るため、スパッタガス５はスパッタチャンバー３壁内面
と穴あきシールド板２０との間の通路内を主に流れ、一
部がシールド板に設けられた穴２０ａを介してチャンバ
ー内へ流れるために、上記スパッタガスの主の通路内は
数Ｔｏｒｒ、シールド板を境にしてチャンバー内は数ｍ
Ｔｏｒｒの圧力に調整できる。このため、シールド表面
の温度はその裏面（通路）を流れるスパッタガス５への
熱伝導により常にほぼチャンバー壁と同一の温度に保持
することができる。
傍をスパッタチャンバー３の壁面に沿って、その導入口
を被覆するように穴あきシールド板２０が設けられてい
るため、スパッタガス５はスパッタチャンバー３壁内面
と穴あきシールド板２０との間の通路内を主に流れ、一
部がシールド板に設けられた穴２０ａを介してチャンバ
ー内へ流れるために、上記スパッタガスの主の通路内は
数Ｔｏｒｒ、シールド板を境にしてチャンバー内は数ｍ
Ｔｏｒｒの圧力に調整できる。このため、シールド表面
の温度はその裏面（通路）を流れるスパッタガス５への
熱伝導により常にほぼチャンバー壁と同一の温度に保持
することができる。
【００１４】なお、本発明で使用する穴あきシールド板
２０は、不純物その他生成膜付着堆積後のエッチング処
理のため取り外し可能であることを要し、その材質はス
テンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン
（Ｔｉ）等が一般的である。
２０は、不純物その他生成膜付着堆積後のエッチング処
理のため取り外し可能であることを要し、その材質はス
テンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン
（Ｔｉ）等が一般的である。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１６】図１は本発明に係る成膜装置の一実施例で
あるスパッタ装置の模式断面図である。
あるスパッタ装置の模式断面図である。
【００１７】図１に示すように、本発明に係るスパッタ
装置には、ホルダー７、ステージ１０の支持手段で支持
された基板１と、ウエハー（基板）１に対向するスパッ
タターゲット２が従来装置のように設けられている。ス
パッタチャンバー３内にスパッタガス（Ｎ2，Ｏ2，Ａｒ
ガス）の導入口５ａの近傍をスパッタチャンバー３に沿
って穴あきシールド板２０が該チャンバー側壁から数ｍ
ｍの間隙Ｗをもって設けられている。
装置には、ホルダー７、ステージ１０の支持手段で支持
された基板１と、ウエハー（基板）１に対向するスパッ
タターゲット２が従来装置のように設けられている。ス
パッタチャンバー３内にスパッタガス（Ｎ2，Ｏ2，Ａｒ
ガス）の導入口５ａの近傍をスパッタチャンバー３に沿
って穴あきシールド板２０が該チャンバー側壁から数ｍ
ｍの間隙Ｗをもって設けられている。
【００１８】図２（ａ）は穴あきシールド板２０の正面
図であり、図２（ｂ）は穴あきシールド板２０とスパッ
タチャンバー壁３ａとの配置関係を示す側面図である。
穴あきシールド板２０にはスパッタガスの通路となる小
さな穴２０ａがランダムに形成されている。
図であり、図２（ｂ）は穴あきシールド板２０とスパッ
タチャンバー壁３ａとの配置関係を示す側面図である。
穴あきシールド板２０にはスパッタガスの通路となる小
さな穴２０ａがランダムに形成されている。
【００１９】図３は枚葉式スパッタ装置の分解模式斜視
図であり、スパッタ装置ＳＰの拡大図が図１で示されて
いる。
図であり、スパッタ装置ＳＰの拡大図が図１で示されて
いる。
【００２０】以下、本装置を用いてＴｉＯＮを成膜する
方法を説明する。
方法を説明する。
【００２１】上記図１〜図３に示した枚葉式スパッタ装
置のスパッタターゲットにはＴｉターゲットを用いた。
Ｔｉターゲットを有するスパッタチャンバー３内でＴｉ
ＯＮを反応性スパッタ成膜させる条件として以下の条件
を使用した。
置のスパッタターゲットにはＴｉターゲットを用いた。
Ｔｉターゲットを有するスパッタチャンバー３内でＴｉ
ＯＮを反応性スパッタ成膜させる条件として以下の条件
を使用した。
【００２２】 スパッタパワー ５ＫＷ 基板加熱温度 １５０℃ スパッタガス Ａｒ／Ｎ2／Ｏ2＝３０／７５／５ｓｃｃ
ｍ 本実施例では、チャンバー壁内面と穴あきシールド板２
０との間隙Ｗを約１〜２ｍｍとし、その間隙に上記スパ
ッタガス、Ｎ2，Ｏ2及びＡｒガスを流した。スパッタガ
ス５の流れは、特に図２に示されている。すなわち、ス
パッタガス導入口５ａから導入されたスパッタガスは主
に間隙内を流れ、一部穴２０ａからスパッタチャンバー
内へ流れ込み成膜に寄与する。
ｍ 本実施例では、チャンバー壁内面と穴あきシールド板２
０との間隙Ｗを約１〜２ｍｍとし、その間隙に上記スパ
ッタガス、Ｎ2，Ｏ2及びＡｒガスを流した。スパッタガ
ス５の流れは、特に図２に示されている。すなわち、ス
パッタガス導入口５ａから導入されたスパッタガスは主
に間隙内を流れ、一部穴２０ａからスパッタチャンバー
内へ流れ込み成膜に寄与する。
【００２３】穴あきシールド板２０の穴２０ａの大きさ
（直径）とその個数は、スパッタチャンバー壁内面と穴
あきチャンバーシールド板との間隙の圧力が数Ｔｏｒ
ｒ、例えば８Ｔｏｒｒでスパッタチャンバー内圧力を数
ｍＴｏｒｒ、例えば２ｍＴｏｒｒの圧力になるように調
整選択した。
（直径）とその個数は、スパッタチャンバー壁内面と穴
あきチャンバーシールド板との間隙の圧力が数Ｔｏｒ
ｒ、例えば８Ｔｏｒｒでスパッタチャンバー内圧力を数
ｍＴｏｒｒ、例えば２ｍＴｏｒｒの圧力になるように調
整選択した。
【００２４】穴あきチャンバーシールド表面の温度は裏
面（間隙Ｗ）を流れるスパッタガスへの熱伝導によりス
パッタチャンバー壁と同一に保持され、成膜ＴｉＯＮに
含有される酸素の成膜毎の上昇を防止できた。
面（間隙Ｗ）を流れるスパッタガスへの熱伝導によりス
パッタチャンバー壁と同一に保持され、成膜ＴｉＯＮに
含有される酸素の成膜毎の上昇を防止できた。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
連続的に処理する成膜装置、特にスパッタ装置におい
て、各成膜の膜質を例えば比抵抗及びバリア性等を一定
にバラツキなく制御することができる。
連続的に処理する成膜装置、特にスパッタ装置におい
て、各成膜の膜質を例えば比抵抗及びバリア性等を一定
にバラツキなく制御することができる。
【図１】本発明に係る成膜装置の一実施例であるスパッ
タ装置の模式断面図である。
タ装置の模式断面図である。
【図２】穴あきシールド板の模式図である。
【図３】枚葉式スパッタ装置の分解模式斜視図である。
【図４】ＴｉＯＮ成膜毎の抵抗の変化（上昇）を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図５】従来の成膜装置の一実施例であるスパッタ装置
の模式断面図である。
の模式断面図である。
１ ウエハー（基板） ２ スパッタターゲット ３ スパッタチャンバー ４ マグネトロンカソード ５ スパッタガス（Ａｒ，Ｎ2，Ｏ2） ５ａ スパッタガス導入口 ６ バルブカバー ７ ホルダー ８ クライオポンプ ９ チャンバーシールド １０ ステージ ２０ 穴あきシールド板 ２０ａ 穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3205
Claims (1)
- 【請求項１】 被成膜基板を支持するための支持手段
と、該基板に対向し且つ離間して配置された成膜用ター
ゲットとをチャンバー内に有し、前記チャンバー内にス
パッタガスを導入するためのスパッタガス導入口と、該
チャンバー内を減圧にする排気手段とを具備する減圧成
膜装置であって、前記スパッタガス導入口の近傍をチャ
ンバー壁面に沿って該スパッタガス導入口を被覆するよ
うに所定の大きさの複数の穴を有する穴あきシールド板
が設けられていることを特徴とする減圧成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21390791A JPH0555206A (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 減圧成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21390791A JPH0555206A (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 減圧成膜装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555206A true JPH0555206A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=16647005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21390791A Pending JPH0555206A (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 減圧成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0555206A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999065057A1 (en) * | 1998-06-12 | 1999-12-16 | Applied Materials, Inc. | Gas distribution system |
| US8992743B2 (en) | 2009-12-25 | 2015-03-31 | Canon Anelva Corporation | Sputtering method and sputtering apparatus |
-
1991
- 1991-08-26 JP JP21390791A patent/JPH0555206A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999065057A1 (en) * | 1998-06-12 | 1999-12-16 | Applied Materials, Inc. | Gas distribution system |
| US8992743B2 (en) | 2009-12-25 | 2015-03-31 | Canon Anelva Corporation | Sputtering method and sputtering apparatus |
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