JPH06275560A - Method and device for sputtering - Google Patents

Method and device for sputtering

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JPH06275560A
JPH06275560A JP6027693A JP6027693A JPH06275560A JP H06275560 A JPH06275560 A JP H06275560A JP 6027693 A JP6027693 A JP 6027693A JP 6027693 A JP6027693 A JP 6027693A JP H06275560 A JPH06275560 A JP H06275560A
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JP
Japan
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sputtering
target
substrate
oblique
processed
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6027693A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Yamane
秀一 山根
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a method by which the coverage of a film on a step of a substrate to be treated, especially, the coverage of a conductive material on the step of a contact hole in a highly integrated circuit device can be improved. CONSTITUTION:A film having good coverage is formed on the step of a substrate to be treated, such as a wafer 2, etc., set in a chamber 1 by performing sputtering on the substrate from a direction which is nearly perpendicular to the substrate and another direction which is nearly parallel to the substrate by using a target 3 for vertical sputtering arranged in nearly parallel to the substrate and target 5 for oblique sputtering obliquely arranged against the substrate. Since a plurality of targets for oblique sputtering or a target for oblique sputtering which can be changed in inclined angle or position can be used, any kinds of steps having different slopes and aspect ratios can be coped with.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、段差を有する被処理基
板上に被膜をスパッタする方法とそのための装置、特
に、微細なコンタクトホールにおける導電材料の被覆率
を改善するスパッタ方法とそのための装置に関する。近
年、半導体集積回路装置が高集積化され、層間絶縁膜に
形成されるコンタクトホールが微細化されるにともな
い、コンタクトホール内に金属等の導電材料をスパッタ
して下層の電極や配線と上層の配線を電気的に接続する
する際、コンタクトホールの段差の被覆率を良好に保つ
ことが困難になっている。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for sputtering a film on a substrate having a step and an apparatus therefor, and more particularly, a sputtering method for improving the coverage of a conductive material in a fine contact hole and an apparatus therefor. Regarding In recent years, as semiconductor integrated circuit devices have been highly integrated and contact holes formed in an interlayer insulating film have been miniaturized, conductive materials such as metals are sputtered in the contact holes to form lower electrodes and wiring and upper layers. When electrically connecting the wiring, it is difficult to maintain a good coverage of the step of the contact hole.

【0002】[0002]

【従来の技術】その対策として、従来から、スパッタ用
のターゲットの少なくとも一部を被スパッタ面であるウ
ェーハの表面に対して実効的に傾斜させて、スパッタの
指向性に非垂直成分を持たせることによって、コンタク
トホールの側壁にも導電材料をスパッタしようとするも
の、ターゲットとウェーハの間にコリメータを取り付け
ることによって、ターゲットから導電材料が飛散する方
向を制御してコンタクトホールの側壁にも導電材料をス
パッタしようとするもの、コンタクトホール内にタング
ステン(W)、タングステンシリサイド(WSi)等の
導電材料を埋めことによって電気的接続を確保しようと
するもの等が提案されている。
As a countermeasure against this, conventionally, at least a part of a sputtering target is effectively tilted with respect to a surface of a wafer to be sputtered so that a directivity of sputtering has a non-vertical component. By doing so, the conductive material is also sputtered on the side wall of the contact hole, and by mounting a collimator between the target and the wafer, the direction in which the conductive material is scattered from the target is controlled, and the conductive material is also formed on the side wall of the contact hole. There is proposed a method for sputtering the semiconductor layer, a method for ensuring electrical connection by filling a contact hole with a conductive material such as tungsten (W), tungsten silicide (WSi) and the like.

【0003】ところが、ターゲットを実効的に傾斜させ
る方法では、コンタクトホールの段差部に充分な被覆率
を有する導電材料の被膜を形成することができず、コン
タクトホール内にタングステン(W)を充填する方法に
よると高コスト化し、工程に長時間を要し、またコリメ
ータを用いる方法によるとコリメータによりゴミが発生
する等の問題があった。
However, with the method of effectively inclining the target, it is not possible to form a coating film of a conductive material having a sufficient coverage on the step portion of the contact hole, and the contact hole is filled with tungsten (W). According to the method, there is a problem that the cost is high, the process requires a long time, and the method using the collimator causes dust to be generated by the collimator.

【0004】図5は、従来のコンタクトホール内の導電
体の被覆率を改善するためのスパッタ装置の説明図で、
(A)はスパッタ装置の概略断面、(B)は斜めスパッ
タ用ターゲットを示している。この図の51はチャンバ
ー、52はサセプター、53はウェーハ、54は垂直ス
パッタ用ターゲット、55は斜めスパッタ用ターゲッ
ト、561 ,562 は電磁石である。
FIG. 5 is an explanatory view of a conventional sputtering apparatus for improving the coverage of a conductor in a contact hole.
(A) shows a schematic cross section of a sputtering apparatus, and (B) shows a target for oblique sputtering. In this figure, 51 is a chamber, 52 is a susceptor, 53 is a wafer, 54 is a target for vertical sputtering, 55 is a target for oblique sputtering, and 56 1 and 56 2 are electromagnets.

【0005】この従来のコンタクトホール内の導電体の
被覆率を改善するためのスパッタ方法においては、チャ
ンバー51の底部にコンタクトホールが形成されたウェ
ーハ53を載置するためのサセプター52が設けられて
おり、チャンバー51の天井にはウェーハ53を載置す
るサセプター52の直上に円板状の垂直スパッタ用ター
ゲット54が設けられ、この垂直スパッタ用ターゲット
54の周りに斜面を有するドーナツ状の斜めスパッタ用
ターゲット55が設けられ、チャンバー51の外の、垂
直スパッタ用ターゲット54と斜めスパッタ用ターゲッ
ト55の背面には、電磁石561 ,562 が設けられて
いる。
In the conventional sputtering method for improving the coverage of the conductor in the contact hole, the susceptor 52 for mounting the wafer 53 having the contact hole formed thereon is provided at the bottom of the chamber 51. In the ceiling of the chamber 51, a disk-shaped vertical sputtering target 54 is provided directly above the susceptor 52 on which the wafer 53 is placed, and a donut-shaped oblique sputtering target having a slope around the vertical sputtering target 54 is provided. A target 55 is provided, and electromagnets 56 1 and 56 2 are provided on the back surfaces of the target 54 for vertical sputtering and the target 55 for oblique sputtering outside the chamber 51.

【0006】この従来のスパッタ装置によってスパッタ
を行う場合、垂直スパッタ用ターゲット54と斜めスパ
ッタ用ターゲット55と、これらのターゲットから絶縁
されているチャンバーとの間に電圧を印加してチャンバ
ー内のAr等のガスをプラズマ化し、チャンバー51の
外に設けられた電磁石561 ,562 によってプラズマ
領域を制御して、垂直スパッタ用ターゲット54にプラ
ズマを集中して、ウェーハ53に到達するターゲットを
構成するメタル分子の垂直入射成分を多くすることがで
きる。
When performing sputtering by this conventional sputtering apparatus, a voltage is applied between the target 54 for vertical sputtering, the target 55 for oblique sputtering, and the chamber insulated from these targets so that Ar and the like in the chamber Metal of the metal forming the target that reaches the wafer 53 by concentrating the plasma on the vertical sputtering target 54 by controlling the plasma region by the electromagnets 56 1 and 56 2 provided outside the chamber 51. The normal incidence component of the molecule can be increased.

【0007】また、垂直スパッタ用ターゲット54の周
りに設けられた、ドーナツ状の斜めスパッタ用ターゲッ
ト55にプラズマを集中して、ウェーハ53に到達する
メタル分子の斜め入射成分を多くすることができる。し
たがって、この2段のスパッタによって、コンタクトホ
ールの段差の導電材料の被覆率を改善することができ
る。
Further, the plasma can be concentrated on the doughnut-shaped oblique sputtering target 55 provided around the vertical sputtering target 54 to increase the oblique incident components of the metal molecules reaching the wafer 53. Therefore, the coverage of the conductive material on the step of the contact hole can be improved by the two-step sputtering.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この従来のスパッタ装
置のターゲットの断面形状だけをみると、前記の説明の
ように、コンタクトホール段差の導電材料の被覆率を改
善する顕著な効果があるように思われる。しかし、垂直
スパッタと斜めスパッタを交互に行うと、垂直スパッタ
によってコンタクトホール段差の上縁近傍に導電材料が
堆積されてアスペクト比が厳しくなるため、斜めスパッ
タのシャドーイングが強くなり、電気的に接続する必要
があるコンタクトホールの底部の周辺に導電材料が充分
に堆積されなくなるという問題がある。
Looking only at the cross-sectional shape of the target of this conventional sputtering apparatus, it can be seen that there is a remarkable effect of improving the coverage of the conductive material in the step of the contact hole as described above. Seem. However, if vertical sputtering and diagonal sputtering are performed alternately, conductive material is deposited near the upper edge of the contact hole step due to vertical sputtering, and the aspect ratio becomes severe, so shadowing of diagonal sputtering becomes stronger and electrical connection is made. There is a problem that the conductive material is not sufficiently deposited around the bottom of the contact hole that needs to be formed.

【0009】また、斜めスパッタ用ターゲット55がリ
ング状で、その全面から同時にスパッタされるため、ウ
ェーハ53に向かって斜めに飛来したメタル分子がウェ
ーハ53近傍の中心部で衝突し散乱されて、制御可能な
斜めスパッタが行われないという問題がある。そのた
め、コンタクトホールの微細化がすすむとコンタクトホ
ール内の配線が切れるという問題が発生することがわか
った。本発明は、被処理基板の段差上の被膜の被覆率、
特に、高集積回路装置におけるコンタクトホール段差の
導電材料の被覆率を改善することができるスパッタ方法
とそのための装置を提供することを目的とする。
Further, since the oblique sputtering target 55 has a ring shape and is simultaneously sputtered from the entire surface thereof, metal molecules obliquely flying toward the wafer 53 collide at the central portion in the vicinity of the wafer 53 and are scattered to control. There is a problem that oblique sputtering is not possible. Therefore, it has been found that there is a problem that the wiring in the contact hole is cut off as the contact hole is further miniaturized. The present invention provides a coating rate of a film on a step of a substrate to be processed,
In particular, it is an object of the present invention to provide a sputtering method and an apparatus therefor capable of improving the coverage of the conductive material on the steps of contact holes in a highly integrated circuit device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明にかかるスパッタ
方法においては、上記の目的を達成するため、被処理基
板に対してほぼ平行に配置された垂直スパッタ用ターゲ
ットと、被処理基板に対して傾斜させて配置された斜め
スパッタ用ターゲットを用いて、被処理基板にほぼ垂直
な方向からのスパッタと、被処理基板に平行に近い方向
からのスパッタを行うことによって、被処理基板の段差
に被覆率の良好な被膜を形成する過程を採用した。
In the sputtering method according to the present invention, in order to achieve the above object, a vertical sputtering target arranged substantially parallel to a substrate to be processed and a target to be processed are provided. By using the oblique sputtering target that is placed at an angle to perform sputtering from a direction substantially perpendicular to the substrate to be processed and sputtering from a direction close to the substrate to be processed, the step on the substrate to be processed is covered. The process of forming a film with good rate was adopted.

【0011】この場合、複数の斜めスパッタ用ターゲッ
トを用いることができ、また、傾斜角または位置を変更
することができる斜めスパッタ用ターゲットを用いるこ
とができる。
In this case, a plurality of targets for oblique sputtering can be used, and a target for oblique sputtering whose tilt angle or position can be changed can be used.

【0012】また、本発明にかかるスパッタ装置におい
ては、上記の目的を達成するため、真空チャンバーと、
この真空チャンバー内に設けられた被処理基板を載置す
るためのサセプターと、このサセプターの上にこのサセ
プターに対してほぼ平行に配置された垂直スパッタ用タ
ーゲットと、この垂直スパッタ用ターゲットの周りにこ
のサセプターに対して傾斜させて配置された斜めスパッ
タ用ターゲットを具える構成を採用した。
Further, in the sputtering apparatus according to the present invention, in order to achieve the above object, a vacuum chamber,
A susceptor for mounting a substrate to be processed provided in the vacuum chamber, a vertical sputtering target placed on the susceptor substantially parallel to the susceptor, and a periphery of the vertical sputtering target. A structure including an oblique sputtering target that is arranged to be inclined with respect to the susceptor is adopted.

【0013】この場合、複数の斜めスパッタ用ターゲッ
トを具える構成にして順次スパッタするように構成する
こともでき、傾斜角または位置を変更できる単数または
複数の斜めスパッタ用ターゲットを具える構成にして所
望の角度と所望の位置でスパッタするように構成するこ
ともできる。
In this case, it is also possible to provide a plurality of oblique sputtering targets so as to sequentially perform sputtering, and to provide a single or a plurality of oblique sputtering targets whose tilt angles or positions can be changed. It can also be configured to sputter at a desired angle and a desired position.

【0014】[0014]

【作用】本発明のスパッタ方法のように、被処理基板に
対してほぼ平行に配置された垂直スパッタ用ターゲット
を用いてスパッタすると被処理基板の平面に被膜を堆積
することができ、被処理基板に対して傾斜させて配置さ
れた斜めスパッタ用ターゲットを用いてスパッタすると
段差の側壁に被膜を堆積することができるため、被処理
基板の段差に被覆率の良好な被膜を形成することが可能
になる。
As in the sputtering method of the present invention, when sputtering is performed using the target for vertical sputtering which is arranged substantially parallel to the substrate to be processed, the coating can be deposited on the flat surface of the substrate to be processed. Since the film can be deposited on the side wall of the step by sputtering using the oblique sputtering target that is arranged to be inclined with respect to, it is possible to form a film with a good coverage on the step of the substrate to be processed. Become.

【0015】この場合、複数の斜めスパッタ用ターゲッ
トを用いるか、傾斜角または位置を変更できる斜めスパ
ッタ用ターゲットを用いてスパッタすると、段差の傾斜
やアスペクト比が異なった段差であっても、その段差に
被覆率の良好な被膜を形成することができる。
In this case, when a plurality of oblique sputtering targets are used, or an oblique sputtering target whose tilt angle or position can be changed is used for sputtering, even if the steps have different inclinations or different aspect ratios, the steps will be different. It is possible to form a film having a good coverage on the surface.

【0016】また、本発明のスパッタ装置のように、真
空チャンバーと、この真空チャンバー内に形成された被
処理基板を載置するためのサセプターと、このサセプタ
ーの上にこのサセプターに対してほぼ平行に配置された
垂直スパッタ用ターゲットと、この垂直スパッタ用ター
ゲットの周りに、このサセプターに対して傾斜させて配
置された斜めスパッタ用ターゲットを有する装置を用い
ると、上記のスパッタ方法を有効に行うことができる。
この場合、複数の斜めスパッタ用ターゲット、または、
傾斜角または位置を変更できる斜めスパッタ用ターゲッ
トを具える構成にすると、種々のアスペクト比の段差を
有する処理基板に対応することができる。
Further, like the sputtering apparatus of the present invention, a vacuum chamber, a susceptor for mounting a substrate to be processed formed in the vacuum chamber, and a top surface of the susceptor substantially parallel to the susceptor. The above-mentioned sputtering method can be effectively carried out by using a device having a vertical sputtering target arranged in and a diagonal sputtering target arranged around this vertical sputtering target with an inclination with respect to this susceptor. You can
In this case, multiple targets for oblique sputtering, or
When the structure is provided with a target for oblique sputtering whose tilt angle or position can be changed, it is possible to handle processed substrates having steps with various aspect ratios.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明のスパッタ方法とその装置の実
施例を説明する。 (第1実施例)図1は、第1実施例のスパッタ装置の構
成説明図である。この図の1はチャンバー、2はウェー
ハ、3は垂直スパッタ用ターゲット、4は垂直スパッタ
用カソード、5は斜めスパッタ用ターゲット、6は斜め
スパッタ用カソードである。
Embodiments of the sputtering method and apparatus of the present invention will be described below. (First Embodiment) FIG. 1 is an explanatory view of the structure of a sputtering apparatus of the first embodiment. In the figure, 1 is a chamber, 2 is a wafer, 3 is a target for vertical sputtering, 4 is a cathode for vertical sputtering, 5 is a target for oblique sputtering, and 6 is a cathode for oblique sputtering.

【0018】この実施例のスパッタ装置においては、チ
ャンバー1内にウェーハ2をセットする場所が設けら
れ、その直上に垂直スパッタ用ターゲット3が、また傾
斜した方向に斜めスパッタ用ターゲット5が設けられ、
チャンバー1の外には垂直スパッタ用カソード4と斜め
スパッタ用カソード6が設けられている。
In the sputtering apparatus of this embodiment, a place for setting the wafer 2 is provided in the chamber 1, a vertical sputtering target 3 is provided immediately above it, and an oblique sputtering target 5 is provided in an inclined direction.
Outside the chamber 1, a vertical sputtering cathode 4 and an oblique sputtering cathode 6 are provided.

【0019】そして、チャンバー1にコンタクトホール
を有するウェーハ2をセットし、チャンバー1を排気し
た後にAr等のガスを導入し、斜めスパッタ用ターゲッ
ト5に接続されている斜めスパッタ用カソード6と、こ
の斜めスパッタ用カソード6とは絶縁されているチャン
バー1との間に、斜めスパッタ用カソード6が負になる
ように電圧を印加してプラズマを生成し、陽イオンを斜
めスパッタ用カソード6に衝突させてその構成材料をス
パッタし、コンタクトホールを有するウェーハ2の上に
堆積する。
Then, the wafer 2 having the contact holes is set in the chamber 1, the chamber 1 is evacuated, then a gas such as Ar is introduced, and the oblique sputtering cathode 6 connected to the oblique sputtering target 5 and A voltage is applied between the oblique sputtering cathode 6 and the chamber 1 which is insulated so that the oblique sputtering cathode 6 becomes negative to generate plasma, and cations are caused to collide with the oblique sputtering cathode 6. The constituent material is sputtered and deposited on the wafer 2 having the contact holes.

【0020】次いで、垂直スパッタ用ターゲット3に接
続されている垂直スパッタ用カソード4と、この垂直ス
パッタ用カソード3とは絶縁されているチャンバー1と
の間に、垂直スパッタ用カソード3が負になるように電
圧を印加してプラズマを生成し、陽イオンを垂直スパッ
タ用カソード3に衝突させてその構成材料をスパッタ
し、コンタクトホールを有するウェーハ2の上に堆積す
る。この2段階のスパッタによってコンタクトホールの
底部から段差にかけて導電材料を被覆することができ
る。
Next, the vertical sputtering cathode 3 becomes negative between the vertical sputtering cathode 4 connected to the vertical sputtering target 3 and the chamber 1 insulated from the vertical sputtering cathode 3. Thus, a voltage is applied to generate plasma, and cations are made to collide with the cathode 3 for vertical sputtering to sputter its constituent materials, and deposited on the wafer 2 having a contact hole. By this two-step sputtering, the conductive material can be coated from the bottom of the contact hole to the step.

【0021】図2は、第1実施例のスパッタ方法による
コンタクトホールへの導電材料の被覆状態説明図で、
(A)は第1段階、(B)は第2段階を示している。こ
の図の11は基板、12は絶縁膜、13はコンタクトホ
ール、14は斜めスパッタによる導電材料、15は垂直
スパッタによる導電材料である。
FIG. 2 is an explanatory view of the state of covering the contact hole with the conductive material by the sputtering method of the first embodiment.
(A) shows the first stage, and (B) shows the second stage. In this figure, 11 is a substrate, 12 is an insulating film, 13 is a contact hole, 14 is a conductive material by oblique sputtering, and 15 is a conductive material by vertical sputtering.

【0022】図1によって説明したこの実施例のスパッ
タ方法によると、斜めスパッタ用ターゲット5のスパッ
タによってターゲットを構成する導電材料をコンタクト
ホールを有するウェーハ2の上に堆積する場合は、図2
(A)に示されているように、斜めスパッタによる導電
材料14が、基板11の上の絶縁膜12の上面と、この
絶縁膜12に形成されたコンタクトホール13の斜めス
パッタ用カソード6に対向する側壁に堆積される。
According to the sputtering method of this embodiment described with reference to FIG. 1, when the conductive material forming the target is deposited on the wafer 2 having the contact holes by sputtering the target 5 for oblique sputtering, the process shown in FIG.
As shown in (A), the conductive material 14 formed by oblique sputtering faces the upper surface of the insulating film 12 on the substrate 11 and the cathode 6 for oblique sputtering of the contact hole 13 formed in the insulating film 12. Is deposited on the side wall.

【0023】また、垂直スパッタ用ターゲット3のスパ
ッタによってその導電材料をコンタクトホールを有する
ウェーハ2の上に堆積する場合は、図2(B)に示され
ているように、垂直スパッタによる導電材料15が、絶
縁膜12の上の斜めスパッタによる導電材料14の上面
と、コンタクトホール13の底部に堆積される。
When the conductive material is deposited on the wafer 2 having the contact holes by the sputtering of the vertical sputtering target 3, as shown in FIG. 2B, the conductive material 15 is formed by the vertical sputtering. Is deposited on the upper surface of the conductive material 14 by oblique sputtering on the insulating film 12 and on the bottom of the contact hole 13.

【0024】この図からもわかるように、斜めスパッタ
による導電材料14と垂直スパッタによる導電材料15
によって、基板11からコンタクトホール13の外部に
かけて被覆率が改善された良好な電気的接続を形成する
ことができる。この実施例においては、導電材料をコン
タクトホール13の側壁の内周に均一に被覆するのでは
なく、コンタクトホール13の片側に形成した導電材料
によって確実に接続を形成することを目的とする。
As can be seen from this figure, the conductive material 14 formed by oblique sputtering and the conductive material 15 formed by vertical sputtering.
This makes it possible to form a good electrical connection with improved coverage from the substrate 11 to the outside of the contact hole 13. The purpose of this embodiment is not to uniformly coat the inner periphery of the side wall of the contact hole 13 with the conductive material, but to reliably form the connection by the conductive material formed on one side of the contact hole 13.

【0025】この実施例のスパッタ方法によって配線を
形成する場合は、図1に示したY軸に平行に走る配線に
特に効果があり、より微細化することができる。ただ
し、X軸に平行に走る配線については、コンタクトホー
ル径に対して若干マージンを大目にとる必要がある。
When the wiring is formed by the sputtering method of this embodiment, the wiring running parallel to the Y-axis shown in FIG. 1 is particularly effective and can be further miniaturized. However, with respect to the wiring running parallel to the X axis, it is necessary to allow a slight margin with respect to the contact hole diameter.

【0026】なお、斜めスパッタによる導電材料14の
堆積と、垂直スパッタによる導電材料15の堆積の順序
を前記の説明とは逆にしても同様の効果を奏することは
いうまでもない。
Needless to say, the same effect can be obtained by reversing the order of the deposition of the conductive material 14 by the oblique sputtering and the deposition of the conductive material 15 by the vertical sputtering.

【0027】(第2実施例)図3は、第2実施例のスパ
ッタ装置の構成説明図で、(A)は断面、(B)は外観
を示している。この図の21はチャンバー、22はサセ
プター、23はウェーハ、24は垂直スパッタ用ターゲ
ット、25は垂直スパッタ用カソード、26は第1の斜
めスパッタ用ターゲット、27は第1の斜めスパッタ用
カソード、28は第2の斜めスパッタ用ターゲット、2
9は第2の斜めスパッタ用カソード、30は第3の斜め
スパッタ用ターゲット、31は第3の斜めスパッタ用カ
ソード、32は第4の斜めスパッタ用ターゲット、33
は第4の斜めスパッタ用カソードである。
(Second Embodiment) FIG. 3 is an explanatory view of the structure of a sputtering apparatus of the second embodiment, (A) showing a cross section, and (B) showing an appearance. In the figure, 21 is a chamber, 22 is a susceptor, 23 is a wafer, 24 is a vertical sputtering target, 25 is a vertical sputtering cathode, 26 is a first oblique sputtering target, 27 is a first oblique sputtering cathode, 28 Is the second target for oblique sputtering, 2
9 is a second oblique sputtering cathode, 30 is a third oblique sputtering target, 31 is a third oblique sputtering cathode, 32 is a fourth oblique sputtering target, 33
Is a fourth oblique sputtering cathode.

【0028】この実施例のスパッタ装置の構成は図示の
とおりであり、チャンバー21内のサセプター22にコ
ンタクトホールを有するウェーハ23をセットし、チャ
ンバー21を排気した後にAr等のガスを導入し、垂直
スパッタ用ターゲット24に接続されている垂直スパッ
タ用カソード25と、この垂直スパッタ用カソード25
とは絶縁されているチャンバー21との間に、垂直スパ
ッタ用カソード25が負になるように電圧を印加してプ
ラズマを生成し、陽イオンを垂直スパッタ用カソード2
4に衝突させてその構成材料をスパッタし、コンタクト
ホールを有するウェーハ23の上に堆積する。
The structure of the sputtering apparatus of this embodiment is as shown in the figure. A wafer 23 having a contact hole is set in a susceptor 22 in a chamber 21, and after evacuating the chamber 21, a gas such as Ar is introduced to vertically Vertical sputtering cathode 25 connected to the sputtering target 24, and this vertical sputtering cathode 25
A voltage is applied so that the cathode 25 for vertical sputtering is negative between the chamber 21 and the chamber 21 which is insulated from each other to generate plasma, and cations are added to the cathode 2 for vertical sputtering.
4, the constituent material is sputtered and deposited on the wafer 23 having the contact holes.

【0029】次いで、第1の斜めスパッタ用ターゲット
26に接続されている第1の斜めスパッタ用カソード2
7と、この第1の斜めスパッタ用カソード27とは絶縁
されているチャンバー21との間に、第1の斜めスパッ
タ用カソード27が負になるように電圧を印加してプラ
ズマを生成し、陽イオンを第1の斜めスパッタ用カソー
ド26に衝突させてその構成材料をスパッタし、コンタ
クトホールを有するウェーハ23の上に堆積する。
Next, the first oblique sputtering cathode 2 connected to the first oblique sputtering target 26.
7 and a chamber 21 that is insulated from the first oblique sputtering cathode 27, a voltage is applied so that the first oblique sputtering cathode 27 becomes negative, plasma is generated, and Ions are made to collide with the first oblique sputtering cathode 26 to sputter the constituent materials thereof, and deposited on the wafer 23 having the contact holes.

【0030】上記と同様に、順次、第2の斜めスパッタ
用ターゲット28、第3の斜めスパッタ用ターゲット3
0、第4の斜めスパッタ用ターゲット32を用いてスパ
ッタして、ターゲットを構成する材料をコンタクトホー
ルを有するウェーハ23の上に堆積して、コンタクトホ
ールの底部から段差にかけて導電材料を被覆する。
Similarly to the above, the second oblique sputtering target 28 and the third oblique sputtering target 3 are sequentially arranged.
Sputtering is performed by using the No. 0 and fourth oblique sputtering targets 32, the material forming the target is deposited on the wafer 23 having the contact holes, and the conductive material is covered from the bottom of the contact holes to the step.

【0031】図4は、第2実施例のスパッタ方法による
コンタクトホールへの導電材料の被覆状態説明図であ
る。この図の41は基板、42は絶縁膜、43はコンタ
クトホール、44は垂直による導電材料、45は第1の
斜めスパッタによる導電材料、47は第3の斜めスパッ
タによる導電材料である。図3によって説明したこの実
施例のスパッタ方法によると、垂直スパッタ用ターゲッ
ト24のスパッタによってその導電材料をコンタクトホ
ールを有するウェーハ23の上に堆積する場合は、図4
に示されているように、垂直スパッタによる導電材料4
4が、基板41の上の絶縁膜42の上面と、この絶縁膜
42に形成されたコンタクトホール43の底部に堆積さ
れる。
FIG. 4 is an explanatory view of a state in which a contact hole is covered with a conductive material by the sputtering method of the second embodiment. In this figure, 41 is a substrate, 42 is an insulating film, 43 is a contact hole, 44 is a vertical conductive material, 45 is a conductive material by the first oblique sputtering, and 47 is a conductive material by the third oblique sputtering. According to the sputtering method of this embodiment described with reference to FIG. 3, when the conductive material is deposited on the wafer 23 having the contact holes by the sputtering of the vertical sputtering target 24, as shown in FIG.
Conductive material 4 by vertical sputtering as shown in FIG.
4 is deposited on the upper surface of the insulating film 42 on the substrate 41 and on the bottom of the contact hole 43 formed in the insulating film 42.

【0032】また、第1の斜めスパッタ用ターゲット2
6のスパッタによってその導電材料をコンタクトホール
を有するウェーハ23の上に堆積する場合は、図4に示
されているように、第1の斜めスパッタによる導電材料
45が、絶縁膜42の上面とコンタクトホール43の第
1の斜めスパッタ用カソード26に対向する側壁に堆積
される。
The first oblique sputtering target 2
When the conductive material is deposited on the wafer 23 having the contact holes by the sputtering of No. 6, as shown in FIG. 4, the conductive material 45 by the first oblique sputtering contacts the upper surface of the insulating film 42. The hole 43 is deposited on the side wall of the hole 43 facing the first oblique sputtering cathode 26.

【0033】また、第2の斜めスパッタ用ターゲット2
8のスパッタによってその導電材料をコンタクトホール
を有するウェーハ23の上に堆積する場合は、図4には
示されていないが、第2の斜めスパッタによる導電材料
が、基板41の上の絶縁膜42の上面とコンタクトホー
ル43の第2の斜めスパッタ用カソード28に対向する
側壁に堆積される。
Further, the second target 2 for oblique sputtering is used.
In the case of depositing the conductive material on the wafer 23 having the contact holes by the sputtering of No. 8, although not shown in FIG. 4, the conductive material by the second oblique sputtering is the insulating film 42 on the substrate 41. And the side wall of the contact hole 43 facing the second oblique sputtering cathode 28.

【0034】また、第3の斜めスパッタ用ターゲット3
0のスパッタによってその導電材料をコンタクトホール
を有するウェーハ23の上に堆積する場合は、図4に示
されているように、第3の斜めスパッタによる導電材料
37が、基板41の上の絶縁膜42の上面とコンタクト
ホール33の第3の斜めスパッタ用カソード30に対向
する側壁に堆積される。
The third oblique sputtering target 3
When the conductive material is deposited on the wafer 23 having the contact holes by the sputtering of 0, as shown in FIG. 4, the conductive material 37 by the third oblique sputtering is the insulating film on the substrate 41. It is deposited on the upper surface of 42 and the side wall of the contact hole 33 facing the third oblique sputtering cathode 30.

【0035】また、第4の斜めスパッタ用ターゲット3
2のスパッタによってその導電材料をコンタクトホール
を有するウェーハ23の上に堆積する場合は、図4には
示されていないが、第4の斜めスパッタによる導電材料
が、基板41の上の絶縁膜42の上面とコンタクトホー
ル43の第4の斜めスパッタ用カソード32に対向する
側壁に堆積される。
The fourth oblique sputtering target 3
When the conductive material is deposited on the wafer 23 having the contact holes by the second sputtering, although not shown in FIG. 4, the conductive material by the fourth oblique sputtering is the insulating film 42 on the substrate 41. And the side wall of the contact hole 43 facing the fourth oblique sputtering cathode 32.

【0036】この図からもわかるように、この実施例の
スパッタ方法においては、従来のスパッタ装置における
リング状のターゲットを4分割して垂直スパッタ用ター
ゲットの周囲に配置し、それぞれ独立して順次スパッタ
を行うため、コンタクトホール内の隅々に導電材料が到
達し、良好な段差被覆率を得ることができる。
As can be seen from this figure, in the sputtering method of this embodiment, the ring-shaped target in the conventional sputtering apparatus is divided into four and arranged around the target for vertical sputtering, and the sputtering is independently and sequentially performed. Therefore, the conductive material reaches every corner of the contact hole, and a good step coverage can be obtained.

【0037】この実施例のスパッタ方法によって配線を
形成する場合は、配線の方向に無関係に段差被覆率を改
善することができるため配線を微細化する場合の自由度
が大きくなる。
When the wiring is formed by the sputtering method of this embodiment, the step coverage can be improved irrespective of the wiring direction, so that the degree of freedom in miniaturizing the wiring is increased.

【0038】なお、斜めスパッタによる導電材料の堆積
と、垂直スパッタによる導電材料の堆積の順序を前記の
説明とは逆にしても同様の効果を奏することはいうまで
もない。また、第1の斜めスパッタ用ターゲット、第2
の斜めスパッタ用ターゲット、第3の斜めスパッタ用タ
ーゲット、第4の斜めスパッタ用ターゲットの傾きを自
由に設定できるようにしておくと、あらゆるアスペクト
比のコンタクトホールに対応することができる。そして
また、1個の斜めスパッタ用ターゲットをを用い、その
傾斜角を可変にし、チャンバー内で移動可能にすること
によっても上記と同様にあらゆるアスペクト比のコンタ
クトホールに対応することができる。
Needless to say, the same effect can be obtained even if the order of the deposition of the conductive material by the oblique sputtering and the deposition of the conductive material by the vertical sputtering is reversed from the above description. In addition, the first oblique sputtering target, the second
If the inclinations of the target for oblique sputtering, the target for third oblique sputtering, and the target for fourth oblique sputtering can be set freely, contact holes of all aspect ratios can be dealt with. Further, by using one oblique sputtering target and making the inclination angle variable so as to be movable in the chamber, it is possible to deal with contact holes of all aspect ratios as in the above.

【0039】上記の実施例においては、コンタクトホー
ルに導電材料を堆積する場合であったが、本発明は、段
差を有する被処理基板にスパッタを行う場合に適用でき
ることはいうまでもない。
In the above embodiment, the case where the conductive material is deposited in the contact hole has been described. However, it is needless to say that the present invention can be applied to the case where the target substrate having a step is sputtered.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
従来のスパッタ方法が有していた、コストアップやゴミ
の増加等の問題を回避したままで、コンタクトホール等
の段差を有する被処理基板上に堆積する導電材料等の被
膜の被覆率を改善することができるため、より微細なコ
ンタクトホール等の段差に対応でき、高集積回路装置等
の製造技術分野において寄与するところが大きい。
As described above, according to the present invention,
Improve the coverage of the coating such as the conductive material deposited on the substrate to be processed having a step such as a contact hole while avoiding the problems such as the cost increase and the increase of dust that the conventional sputtering method has. Therefore, it is possible to deal with finer steps such as contact holes, which greatly contributes to the field of manufacturing technology of highly integrated circuit devices and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1実施例のスパッタ装置の構成説明図であ
る。
FIG. 1 is a structural explanatory view of a sputtering apparatus of a first embodiment.

【図2】第1実施例のスパッタ方法によるコンタクトホ
ールへの導電材料の被覆状態説明図で、(A)は第1段
階、(B)は第2段階を示している。
FIG. 2 is an explanatory view of a state in which a contact hole is covered with a conductive material by the sputtering method of the first embodiment, (A) showing a first stage and (B) showing a second stage.

【図3】第2実施例のスパッタ装置の構成説明図で、
(A)は断面、(B)は外観を示している。
FIG. 3 is a configuration explanatory view of a sputtering apparatus of a second embodiment,
(A) shows a cross section and (B) shows an appearance.

【図4】第2実施例のスパッタ方法によるコンタクトホ
ールへの導電材料の被覆状態説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of a state of covering a contact hole with a conductive material by a sputtering method according to a second embodiment.

【図5】従来のコンタクトホール内の導電体の被覆率を
改善するためのスパッタ装置の説明図で、(A)はスパ
ッタ装置の概略断面、(B)は斜めスパッタ用ターゲッ
トを示している。
5A and 5B are explanatory views of a conventional sputtering apparatus for improving the coverage of a conductor in a contact hole, FIG. 5A shows a schematic cross section of the sputtering apparatus, and FIG. 5B shows a target for oblique sputtering.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チャンバー 2 ウェーハ 3 垂直スパッタ用ターゲット 4 垂直スパッタ用カソード 5 斜めスパッタ用ターゲット 6 斜めスパッタ用カソード 11 基板 12 絶縁膜 13 コンタクトホール 14 斜めスパッタによる導電材料 15 垂直スパッタによる導電材料 21 チャンバー 22 サセプター 23 ウェーハ 24 垂直スパッタ用ターゲット 25 垂直スパッタ用カソード 26 第1の斜めスパッタ用ターゲット 27 第1の斜めスパッタ用カソード 28 第2の斜めスパッタ用ターゲット 29 第2の斜めスパッタ用カソード 30 第3の斜めスパッタ用ターゲット 31 第3の斜めスパッタ用カソード 32 第4の斜めスパッタ用ターゲット 33 第4の斜めスパッタ用カソード 41 基板 42 絶縁膜 43 コンタクトホール 44 垂直による導電材料 45 第1の斜めスパッタによる導電材料 47 第3の斜めスパッタによる導電材料 51 チャンバー 52 サセプター 53 ウェーハ 54 垂直スパッタ用ターゲット 55 斜めスパッタ用ターゲット 561 ,562 電磁石DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 chamber 2 wafer 3 target for vertical sputtering 4 cathode for vertical sputtering 5 target for oblique sputtering 6 cathode for oblique sputtering 11 substrate 12 insulating film 13 contact hole 14 conductive material by oblique sputtering 15 conductive material by vertical sputtering 21 chamber 22 susceptor 23 wafer 24 Vertical Sputtering Target 25 Vertical Sputtering Cathode 26 First Oblique Sputtering Target 27 First Oblique Sputtering Cathode 28 Second Oblique Sputtering Target 29 Second Oblique Sputtering Cathode 30 Third Oblique Sputtering Target 31 Third Oblique Sputtering Cathode 32 Fourth Oblique Sputtering Target 33 Fourth Oblique Sputtering Cathode 41 Substrate 42 Insulating Film 43 Contact Hole 44 Vertical Conductive Material 45 Conductive Material by First Oblique Sputtering 47 Conductive Material by Third Oblique Sputtering 51 Chamber 52 Susceptor 53 Wafer 54 Vertical Sputtering Target 55 Oblique Sputtering Target 56 1 , 56 2 Electromagnet

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被処理基板に対してほぼ平行に配置され
た垂直スパッタ用ターゲットと、該被処理基板に対して
傾斜させて配置された斜めスパッタ用ターゲットを用い
て、該被処理基板にほぼ垂直な方向からのスパッタと、
該被処理基板に平行に近い方向からのスパッタを行うこ
とによって、該被処理基板の段差に被覆率の良好な被膜
を形成することを特徴とするスパッタ方法。
1. A substrate to be processed is provided with a target for vertical sputtering, which is arranged substantially parallel to the substrate to be processed, and a target for oblique sputtering, which is arranged obliquely to the substrate to be processed. Sputter from the vertical direction,
A sputtering method, wherein a film having a good coverage is formed on a step of the substrate to be processed by performing sputtering from a direction substantially parallel to the substrate to be processed.
【請求項2】 被処理基板に対してほぼ平行に配置され
た垂直スパッタ用ターゲットと、該被処理基板に対して
傾斜させて配置された複数の斜めスパッタ用ターゲット
を用いて、該被処理基板にほぼ垂直な方向からのスパッ
タと、該被処理基板に平行に近く複数の方向からのスパ
ッタを行うことによって、該被処理基板の段差に被覆率
の良好な被膜を形成することを特徴とするスパッタ方
法。
2. A substrate to be processed using a target for vertical sputtering arranged substantially parallel to the substrate to be processed and a plurality of targets for oblique sputtering arranged to be inclined with respect to the substrate to be processed. Is characterized in that a film having a good coverage is formed on a step of the substrate to be processed by performing sputtering from a direction substantially perpendicular to the substrate and sputtering from a plurality of directions close to the substrate to be processed. Sputtering method.
【請求項3】 被処理基板に対してほぼ平行に配置され
た垂直スパッタ用ターゲットと、該被処理基板に対して
傾斜させて配置され、その傾斜角または位置を変更でき
る斜めスパッタ用ターゲットを用いて、該被処理基板に
ほぼ垂直な方向からのスパッタと、該被処理基板に平行
に近く任意の方向からのスパッタを行うことによって、
該被処理基板の段差に被覆率の良好な被膜を形成するこ
とを特徴とするスパッタ方法。
3. A vertical sputtering target arranged substantially parallel to a substrate to be processed, and an oblique sputtering target arranged to be inclined with respect to the substrate and capable of changing its inclination angle or position. By performing sputtering from a direction substantially perpendicular to the substrate to be processed and sputtering from an arbitrary direction near the substrate to be processed,
A sputtering method, which comprises forming a film having a good coverage on a step of the substrate to be processed.
【請求項4】 真空チャンバーと、該真空チャンバー内
に設けられた被処理基板を載置するためのサセプター
と、該サセプターの上に該サセプターに対してほぼ平行
に配置された垂直スパッタ用ターゲットと、該垂直スパ
ッタ用ターゲットの周りに該サセプターに対して傾斜さ
せて配置された斜めスパッタ用ターゲットを具えること
を特徴とするスパッタ装置。
4. A vacuum chamber, a susceptor for mounting a substrate to be processed provided in the vacuum chamber, and a vertical sputtering target disposed on the susceptor substantially parallel to the susceptor. A sputtering apparatus comprising an oblique sputtering target arranged around the vertical sputtering target with an inclination with respect to the susceptor.
【請求項5】 真空チャンバーと、該真空チャンバー内
に設けられた被処理基板を載置するためのサセプター
と、該サセプターに対してほぼ平行に配置された垂直ス
パッタ用ターゲットと、該垂直スパッタ用ターゲットの
周りに該被サセプターに対して傾斜させて配置された複
数の斜めスパッタ用ターゲットを具えることを特徴とす
るスパッタ装置。
5. A vacuum chamber, a susceptor for mounting a substrate to be processed provided in the vacuum chamber, a target for vertical sputtering disposed substantially parallel to the susceptor, and a target for vertical sputtering. A sputtering apparatus comprising: a plurality of oblique sputtering targets arranged around a target and inclined with respect to the susceptor.
【請求項6】 真空チャンバーと、該真空チャンバー内
に設けられた被処理基板を載置するためのサセプター
と、該サセプターにほぼ平行に配置された垂直スパッタ
用ターゲットと、該垂直スパッタ用ターゲットの周りに
該サセプターに対して傾斜させて配置され、その傾斜角
または位置を変更できる斜めスパッタ用ターゲットを具
えることを特徴とするスパッタ装置。
6. A vacuum chamber, a susceptor for mounting a substrate to be processed, which is provided in the vacuum chamber, a target for vertical sputtering arranged substantially parallel to the susceptor, and a target for vertical sputtering. A sputtering apparatus including a target for oblique sputtering, which is arranged around the susceptor at an angle with respect to the susceptor and whose inclination angle or position can be changed.
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