JPH0660391B2 - スパッタリング装置 - Google Patents
スパッタリング装置Info
- Publication number
- JPH0660391B2 JPH0660391B2 JP62146032A JP14603287A JPH0660391B2 JP H0660391 B2 JPH0660391 B2 JP H0660391B2 JP 62146032 A JP62146032 A JP 62146032A JP 14603287 A JP14603287 A JP 14603287A JP H0660391 B2 JPH0660391 B2 JP H0660391B2
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- JP
- Japan
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- substrate
- groove
- film
- hole
- regulating device
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、微細な構造を有する基板表面へ薄膜を形成す
るスパッタリング装置に関する。
るスパッタリング装置に関する。
（従来の技術） 半導体集積回路を製造する工程の中に、基板表面に回路
の配線を形成するための導電性薄膜を堆積させるなどの
薄膜形成の工程がある。
の配線を形成するための導電性薄膜を堆積させるなどの
薄膜形成の工程がある。
この薄膜の形成にはスパッタリング法が多く用いられて
いるが、回路の集積度が高まるにつれて、縦横比（以
下、アスベクト比とよぶ）の高い、深い溝やコンタクト
ホール等の深い穴の底部に、配線等のために特定物質を
堆積させて、いわゆる「薄膜」を作るなどの過酷な条件
の成膜の要求が高まっている。
いるが、回路の集積度が高まるにつれて、縦横比（以
下、アスベクト比とよぶ）の高い、深い溝やコンタクト
ホール等の深い穴の底部に、配線等のために特定物質を
堆積させて、いわゆる「薄膜」を作るなどの過酷な条件
の成膜の要求が高まっている。
スパッタリング法は、スパッタチャンバーにガスを導入
してこれを放電によってイオン化し、成膜すべき物質で
作られたターゲットをこのイオン化ガスで衝撃して成膜
物質の分子または原子を飛び出させ、これを基板面に付
着堆積させる成膜方法であるが、周知のように、ターゲ
ットより飛び出したスパッタ原子はほぼランバードの余
弦則に説明される角度分布を持っている。（株式会社ア
グネ発行、「真空蒸着」P25 参照。） （発明が解決しようとする問題点） 第８図は、従来のスパッタリング装置によって、アスペ
クト比１．０のコンタクトホールを持つ基板に溝膜を形
成した場合のコンタクトホール部の断面図を、シミュレ
ーションによって求めたものである。図において１はス
パッタリングによる堆積膜、１０はそのうちの溝膜、２
は基板である。
してこれを放電によってイオン化し、成膜すべき物質で
作られたターゲットをこのイオン化ガスで衝撃して成膜
物質の分子または原子を飛び出させ、これを基板面に付
着堆積させる成膜方法であるが、周知のように、ターゲ
ットより飛び出したスパッタ原子はほぼランバードの余
弦則に説明される角度分布を持っている。（株式会社ア
グネ発行、「真空蒸着」P25 参照。） （発明が解決しようとする問題点） 第８図は、従来のスパッタリング装置によって、アスペ
クト比１．０のコンタクトホールを持つ基板に溝膜を形
成した場合のコンタクトホール部の断面図を、シミュレ
ーションによって求めたものである。図において１はス
パッタリングによる堆積膜、１０はそのうちの溝膜、２
は基板である。
上述のようにターゲットより基板へ到達するスパッタ原
子は様々な入射角度を持っている為、ホール段差部の作
る影およびセルフシャドウイング効果 （これに関しては次の文献即ち、伊藤他「ＶＬＳＩの薄
膜技術」丸善。および、I.A.Blech etal.J.Appl.Phys.5
4(6)1983 。参照） のためホールの底部へは殆んど膜堆積がなされない。
子は様々な入射角度を持っている為、ホール段差部の作
る影およびセルフシャドウイング効果 （これに関しては次の文献即ち、伊藤他「ＶＬＳＩの薄
膜技術」丸善。および、I.A.Blech etal.J.Appl.Phys.5
4(6)1983 。参照） のためホールの底部へは殆んど膜堆積がなされない。
（発明の目的） 本発明はこの問題を解決し、上記のように従来の技術で
は到底不可能とされてきた高アスペクト比のコンタクト
ホールの底面等への膜生成を可能にするスパッタリング
装置の提供を目的とする。
は到底不可能とされてきた高アスペクト比のコンタクト
ホールの底面等への膜生成を可能にするスパッタリング
装置の提供を目的とする。
（問題を解決するための手段） 本発明は、基板の表面に設けられた溝又は穴に薄膜を堆
積させるスパッタリング装置において、スパッタターゲ
ットと該基板との間の空間に、該基板表面に向かって飛
行するスパッタ粒子の飛行方向を、前記溝又は穴の深さ
方向に規制する方向規制装置を設けたスパッタリング装
置によって前記目的を達成したものである。
積させるスパッタリング装置において、スパッタターゲ
ットと該基板との間の空間に、該基板表面に向かって飛
行するスパッタ粒子の飛行方向を、前記溝又は穴の深さ
方向に規制する方向規制装置を設けたスパッタリング装
置によって前記目的を達成したものである。
（作用） ターゲットから放出されるスパッタ粒子が飛行を制限さ
れて、溝又は穴の深さ方向に飛行する整列されたスパッ
タ粒子が多くへ入射することになる。
れて、溝又は穴の深さ方向に飛行する整列されたスパッ
タ粒子が多くへ入射することになる。
（実施例） 以下、図を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明のスパッタリング装置の実施例の概略の
構成を示す正面断面図であって、３は真空容器、４はカ
ソード、５はターゲット、６は本発明の特徴をなす方向
規制装置、７は基板である。
構成を示す正面断面図であって、３は真空容器、４はカ
ソード、５はターゲット、６は本発明の特徴をなす方向
規制装置、７は基板である。
基板７は、その表面にコンタクトホール等の所定の溝又
は穴が形成されている。本実施例では、溝又は穴は基板
７の表面にほぼ垂直な方向が深さ方向となるように形成
されている。そして、第１図に示すように、基板７が水
平な姿勢で保持された場合、溝又は穴の深さ方向は鉛直
方向ということになる。
は穴が形成されている。本実施例では、溝又は穴は基板
７の表面にほぼ垂直な方向が深さ方向となるように形成
されている。そして、第１図に示すように、基板７が水
平な姿勢で保持された場合、溝又は穴の深さ方向は鉛直
方向ということになる。
真空容器３へアルゴンガス等の希ガスを導入し、カソー
ド４に電圧を印加すると放電によってプラズマが生成さ
れターゲット５がスパッタリングされる。
ド４に電圧を印加すると放電によってプラズマが生成さ
れターゲット５がスパッタリングされる。
このときにターゲットより放出されるスパッタ粒子は、
前記したように、余弦則に従う様々な放出角度をもって
いるが、本装置ではターゲットと基板の間の空間に、基
板の被処理表面を覆って、第２図に要部を示すような、
上下両端が開口になっている多数の円筒の蜂の巣状集合
体からなる方向規制装置６が配置されており、この方向
規制装置６をスパッタ粒子が通り抜ける際に、その円筒
の形状即ち、円筒の長さｌと円筒の直径ｄの比ｌ／ｄに
よって決まる一定角度の誤差を許容してほぼ単一方向に
飛行方向成分の揃ったスパッタ粒子６１だけが基板表面
向かって飛行できることになる。この実施例では、基板
の被処理表面に設けられたコンタクトホールの壁が殆ん
ど基板表面に垂直である即ちコンタクトホールの深さ方
向がほとんど基板表面に垂直であることを考慮して、上
記方向規制装置の円筒の壁面を基板表面に垂直にしてい
るため、ほぼ垂直な入射角を持つスパッタ粒子６２だけ
が基板７の表面に入射することになる。
前記したように、余弦則に従う様々な放出角度をもって
いるが、本装置ではターゲットと基板の間の空間に、基
板の被処理表面を覆って、第２図に要部を示すような、
上下両端が開口になっている多数の円筒の蜂の巣状集合
体からなる方向規制装置６が配置されており、この方向
規制装置６をスパッタ粒子が通り抜ける際に、その円筒
の形状即ち、円筒の長さｌと円筒の直径ｄの比ｌ／ｄに
よって決まる一定角度の誤差を許容してほぼ単一方向に
飛行方向成分の揃ったスパッタ粒子６１だけが基板表面
向かって飛行できることになる。この実施例では、基板
の被処理表面に設けられたコンタクトホールの壁が殆ん
ど基板表面に垂直である即ちコンタクトホールの深さ方
向がほとんど基板表面に垂直であることを考慮して、上
記方向規制装置の円筒の壁面を基板表面に垂直にしてい
るため、ほぼ垂直な入射角を持つスパッタ粒子６２だけ
が基板７の表面に入射することになる。
従って、コンタクトホール等の溝や穴の段差部による
影、およびセルフシャドウイングの効果は発生しにく
く、高アスペクト比を持つコンタクトホール等の底部へ
も極めて有効的に膜堆積が行なわれる。
影、およびセルフシャドウイングの効果は発生しにく
く、高アスペクト比を持つコンタクトホール等の底部へ
も極めて有効的に膜堆積が行なわれる。
さて、直径１０インチのカソードとＡｌ／１％Ｓｉのタ
ーゲットを用い、基板を４００℃に予備加熱したのち２
００℃に保持して、様々な「アスペクト比」の穴をもつ
基板表面に膜堆積を行なった。方向規制装置としては、
ステンレンス製の内径３０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長さ１
０，１５，２７ｍｍの円筒５５個を第２図のように蜂の
巣状に溶接したものを使用している。
ーゲットを用い、基板を４００℃に予備加熱したのち２
００℃に保持して、様々な「アスペクト比」の穴をもつ
基板表面に膜堆積を行なった。方向規制装置としては、
ステンレンス製の内径３０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、長さ１
０，１５，２７ｍｍの円筒５５個を第２図のように蜂の
巣状に溶接したものを使用している。
第７図に、その実験結果を示す。縦軸は、「コンタクト
ホールの底部の堆積膜膜厚」／「平坦部の堆積膜膜
厚」、即ち「ボトムカバレッジ値」を示し、横軸は、
「コンタクトホールの深さ」／「ホール底部の直径」、
即ち「アスペクト比」を示す。黒丸は方向規制装置を持
たない従来装置による各値をプロットしたものの、白抜
きの丸は上記実施例の装置による膜堆積の各値をプロッ
トして示したものである。
ホールの底部の堆積膜膜厚」／「平坦部の堆積膜膜
厚」、即ち「ボトムカバレッジ値」を示し、横軸は、
「コンタクトホールの深さ」／「ホール底部の直径」、
即ち「アスペクト比」を示す。黒丸は方向規制装置を持
たない従来装置による各値をプロットしたものの、白抜
きの丸は上記実施例の装置による膜堆積の各値をプロッ
トして示したものである。
従来の方法ではアスペクト比１．０においてはコンタク
トホール底部へは殆んど膜付着が行なわれないが、本発
明の方向規制装置を用いる場合は、ボトムカバレッジ７
０％の秀れた成膜を得ている。
トホール底部へは殆んど膜付着が行なわれないが、本発
明の方向規制装置を用いる場合は、ボトムカバレッジ７
０％の秀れた成膜を得ている。
本発明の方向規制装置は、前記の円筒の集合体に限らず
種々の形状・構造が可能である。
種々の形状・構造が可能である。
第３図には、両端が開口になっている角筒を並べて蜂の
巣状に集合した構造のもの、第４図には複数の円筒を同
心円状に配置した構成のもの、第５図には第４図の装置
に半径方向の壁面の複数個を輻状に加味したものを示
す。更に第６図には、単に短冊状の平板を並べただけの
構成の方向規制装置を示す。第４図や第６図の方向規制
装置では、壁面に平行な方向についてのみ方向規制が行
なわれるものであるが、半導体装置の構成や溝の種類等
によっては、かかる構成のものでも十分に、もしくは、
他では得られない特殊な効果を挙げることが出来るもの
である。
巣状に集合した構造のもの、第４図には複数の円筒を同
心円状に配置した構成のもの、第５図には第４図の装置
に半径方向の壁面の複数個を輻状に加味したものを示
す。更に第６図には、単に短冊状の平板を並べただけの
構成の方向規制装置を示す。第４図や第６図の方向規制
装置では、壁面に平行な方向についてのみ方向規制が行
なわれるものであるが、半導体装置の構成や溝の種類等
によっては、かかる構成のものでも十分に、もしくは、
他では得られない特殊な効果を挙げることが出来るもの
である。
なお上記は方向規制が基板表面に垂直な方向に行なわえ
るものばかりであるが、半導体装置の構造によっては、
方向規制を故意に斜め方向にして効果を挙げることがあ
る。
るものばかりであるが、半導体装置の構造によっては、
方向規制を故意に斜め方向にして効果を挙げることがあ
る。
本発明は方向規制装置の設置に特徴があるが、方向規制
装置には上記以外の副次的効果が存在する。例えば、方
向規制装置を導電体で作りこれを第１図のようにアース
電位を保つときは、主放電プラズマをカソード４と方向
規制装置の間に閉じ込め、プラズマによる基板のダメー
ジを大いに抑制することが出来る。
装置には上記以外の副次的効果が存在する。例えば、方
向規制装置を導電体で作りこれを第１図のようにアース
電位を保つときは、主放電プラズマをカソード４と方向
規制装置の間に閉じ込め、プラズマによる基板のダメー
ジを大いに抑制することが出来る。
更に、この方向規制装置をアースに接続する連絡部１０
に放電観測用の計測器を接続することにより、成膜中の
プラズマを観測して必要なデータをとることが可能とな
る。
に放電観測用の計測器を接続することにより、成膜中の
プラズマを観測して必要なデータをとることが可能とな
る。
主放電が基板表面から隔離されるので、基板を搬送して
も、基板の運動によって放電の安定性を損なうことが無
いという長所もある。
も、基板の運動によって放電の安定性を損なうことが無
いという長所もある。
また、この方向規制装置にバイアス電圧を印加すること
によって、イオン化しているスパッタ粒子が基板表面に
衝突するときのエネルギーの大きさを適値に調整するこ
とが可能であり、更にまた、方向規制装置と基板の間に
バイアス電圧を印加することによっては、基板上面の電
界を一様なものとし同時に基板のバイアス効果を高める
ことが出来る。
によって、イオン化しているスパッタ粒子が基板表面に
衝突するときのエネルギーの大きさを適値に調整するこ
とが可能であり、更にまた、方向規制装置と基板の間に
バイアス電圧を印加することによっては、基板上面の電
界を一様なものとし同時に基板のバイアス効果を高める
ことが出来る。
本発明の装置は前記したように、配線用導電体溝膜の堆
積で特に顕著な効果を現すが、絶縁性または半導体膜の
形成にも実用上大きい効果の期待できるものである。
積で特に顕著な効果を現すが、絶縁性または半導体膜の
形成にも実用上大きい効果の期待できるものである。
（発明の効果） 以上のように本発明は、半導体等の集積回路の配線形成
のための薄膜生成等において、特に高アスペクト比のコ
ンタクトホール等への溝膜生成において、簡単な構造に
より薄膜堆積を容易にする効果がある。
のための薄膜生成等において、特に高アスペクト比のコ
ンタクトホール等への溝膜生成において、簡単な構造に
より薄膜堆積を容易にする効果がある。
第１図は、本発明の実施例の概略の正面断面図。 第２図は、その一部の方向規制装置の斜視図。 第３，４，５，６図は、本発明の別の実施例の方向規制
装置斜視図。 第７図は、従来および本発明の実施例の装置のボトムカ
バレッジ値対アスペクト比のグラフ。 第８図は、従来のスパッタ法によりアスペクト比１．０
のコンタクトホールへ薄膜を形成したときのシミュレー
ションの断面図。 １……薄膜、２……基板、３……真空容器、４……カソ
ード、５……ターゲット、６……蜂の巣状方向規制装
置、７……基板。
装置斜視図。 第７図は、従来および本発明の実施例の装置のボトムカ
バレッジ値対アスペクト比のグラフ。 第８図は、従来のスパッタ法によりアスペクト比１．０
のコンタクトホールへ薄膜を形成したときのシミュレー
ションの断面図。 １……薄膜、２……基板、３……真空容器、４……カソ
ード、５……ターゲット、６……蜂の巣状方向規制装
置、７……基板。
Claims (3)
- 【請求項１】基板の表面に設けられた溝又は穴に薄膜を
堆積させるスパッタリング装置において、スパッタター
ゲットと該基板との間の空間に、該基板表面に向かって
飛行するスパッタ粒子の飛行方向を、前記溝又は穴の深
さ方向に規制する方向規制装置を設けたことを特徴とす
るスパッタリング装置。 - 【請求項２】該堆積する薄膜が導電体であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のスパッタリング装
置。 - 【請求項３】該方向規制装置が、該溝又は穴の深さ方向
に平行な壁面を持つ筒の蜂の巣状集合体であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のスパッタリング装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62146032A JPH0660391B2 (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | スパッタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62146032A JPH0660391B2 (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | スパッタリング装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2328096A Division JP2781165B2 (ja) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | スパッタリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63310965A JPS63310965A (ja) | 1988-12-19 |
| JPH0660391B2 true JPH0660391B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=15398565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62146032A Expired - Lifetime JPH0660391B2 (ja) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | スパッタリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0660391B2 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0772345B2 (ja) * | 1988-10-25 | 1995-08-02 | 三菱電機株式会社 | スパッタ装置 |
| US5635036A (en) * | 1990-01-26 | 1997-06-03 | Varian Associates, Inc. | Collimated deposition apparatus and method |
| DE69129081T2 (de) * | 1990-01-29 | 1998-07-02 | Varian Associates | Gerät und Verfahren zur Niederschlagung durch einen Kollimator |
| US6521106B1 (en) * | 1990-01-29 | 2003-02-18 | Novellus Systems, Inc. | Collimated deposition apparatus |
| JP2725944B2 (ja) * | 1991-04-19 | 1998-03-11 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | 金属層堆積方法 |
| CA2061119C (en) * | 1991-04-19 | 1998-02-03 | Pei-Ing P. Lee | Method of depositing conductors in high aspect ratio apertures |
| JPH04371578A (ja) * | 1991-06-19 | 1992-12-24 | Sony Corp | マグネトロンスパッタリング装置 |
| US5171412A (en) * | 1991-08-23 | 1992-12-15 | Applied Materials, Inc. | Material deposition method for integrated circuit manufacturing |
| US5223108A (en) * | 1991-12-30 | 1993-06-29 | Materials Research Corporation | Extended lifetime collimator |
| US5300813A (en) * | 1992-02-26 | 1994-04-05 | International Business Machines Corporation | Refractory metal capped low resistivity metal conductor lines and vias |
| US5371042A (en) * | 1992-06-16 | 1994-12-06 | Applied Materials, Inc. | Method of filling contacts in semiconductor devices |
| US5346601A (en) * | 1993-05-11 | 1994-09-13 | Andrew Barada | Sputter coating collimator with integral reactive gas distribution |
| JPH0718423A (ja) * | 1993-07-06 | 1995-01-20 | Japan Energy Corp | 薄膜形成装置 |
| US5415753A (en) * | 1993-07-22 | 1995-05-16 | Materials Research Corporation | Stationary aperture plate for reactive sputter deposition |
| DE4325051C1 (de) * | 1993-07-26 | 1994-07-07 | Siemens Ag | Anordnung zur Abscheidung einer Schicht auf einer Substratscheibe durch Kathodenstrahlzerstäuben und Verfahren zu deren Betrieb |
| JP2755138B2 (ja) * | 1993-12-15 | 1998-05-20 | 日本電気株式会社 | スパッタ装置 |
| US5711858A (en) * | 1994-04-12 | 1998-01-27 | International Business Machines Corporation | Process for depositing a conductive thin film upon an integrated circuit substrate |
| KR960002532A (ko) * | 1994-06-29 | 1996-01-26 | 김광호 | 스퍼터링 장치 |
| JP4634581B2 (ja) | 2000-07-06 | 2011-02-16 | キヤノンアネルバ株式会社 | スパッタリング方法、表面処理方法、スパッタリング装置及び表面処理装置 |
| JP2006024767A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Koa Corp | チップ抵抗器の製造方法 |
| JP2010222640A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Toppan Printing Co Ltd | ガスバリアフィルムの製造方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50133984A (ja) * | 1974-04-10 | 1975-10-23 | ||
| JPS50139470A (ja) * | 1974-04-24 | 1975-11-07 | ||
| JPS57161064A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-04 | Fujitsu Ltd | Sputtering device |
| JPS601397A (ja) * | 1983-06-17 | 1985-01-07 | Toyoda Autom Loom Works Ltd | 圧縮容量可変型圧縮機 |
| JPH0660390B2 (ja) * | 1984-11-14 | 1994-08-10 | 株式会社日立製作所 | プレーナマグネトロン方式の微小孔を有する成膜対象基板への成膜方法およびその装置 |
| JPS6217173A (ja) * | 1985-07-15 | 1987-01-26 | Ulvac Corp | 平板マグネトロンスパツタ装置 |
| JP2515731B2 (ja) * | 1985-10-25 | 1996-07-10 | 株式会社日立製作所 | 薄膜形成装置および薄膜形成方法 |
| JPH0647722B2 (ja) * | 1986-09-24 | 1994-06-22 | 富士電機株式会社 | 磁気記録媒体の製造方法 |
| JPS63255368A (ja) * | 1987-04-13 | 1988-10-21 | Hitachi Ltd | 成膜装置 |
| JPS63307256A (ja) * | 1987-06-04 | 1988-12-14 | Seiko Epson Corp | 合金薄膜の製造方法 |
-
1987
- 1987-06-11 JP JP62146032A patent/JPH0660391B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63310965A (ja) | 1988-12-19 |
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