JPH0665731A - Apparatus for production of semiconductor - Google Patents

Apparatus for production of semiconductor

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JPH0665731A
JPH0665731A JP22408192A JP22408192A JPH0665731A JP H0665731 A JPH0665731 A JP H0665731A JP 22408192 A JP22408192 A JP 22408192A JP 22408192 A JP22408192 A JP 22408192A JP H0665731 A JPH0665731 A JP H0665731A
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JP
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Patent type
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collimator
metal
wafer
deposited
sputtering
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Pending
Application number
JP22408192A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhito Momotake
Tomoo Takayama
康仁 百武
智生 高山
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Abstract

PURPOSE:To prevent the peeling of the deposits from a collimator and to improve the reliability of a wafer at the time of sticking the metal to be deposited onto the wafer by collimation sputtering. CONSTITUTION:A negative bias is impressed to a target 1, by which sputtering is started. The metal 8 which is to be deposited and is injected from the target 1 jumps out in random directions. This metal 8 to be deposited is controlled in the directions by the collimator 7 en route. The metal partly adheres to the collimator 7 and partly passes the collimator and sticks onto the wafer 2. The surface of the collimator 7a in this collimation sputtering is coated 7b with the same material as the metal 8 to the deposited. The metal 8 to be deposited, therefore, sticks well and the particles spraying to the wafer 2 by peeling decrease. The high-reliability semiconductor is thus obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造装置の特にコリメーションスパッタに関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates in particular collimation sputtering of the semiconductor manufacturing device.

【0002】 [0002]

【従来の技術】近年の半導体装置の高集積化及び微細化に伴って、素子間を電気的に相互に接続するためのコンタクトホール及びスルーホールは、非常に小さく且つ高アスペクト(コンタクト径とコンタクト深さの比)化してきている。 With the high integration and miniaturization of the Related Art In recent semiconductor device, the contact hole and through hole for electrically connecting to each other between devices, very small and high aspect (contact diameter and the contact it has been turned into a ratio of depth). 通常素子間を結ぶ金属配線はスパッタ法により形成されるが、高アスペクトのコンタクトに対して段差被覆性いわゆるステップカバレッジの悪さが大きな問題となってきた。 Although the metal wires connecting the normal element is formed by sputtering, step coverage poor so-called step coverage has become a major problem for contact with a high aspect.

【0003】そこでこのスパッタによるステップカバレッジの悪さを改善するために用いられている技術がコリメーションスパッタである。 [0003] Therefore techniques have been used to improve the poor step coverage due to the sputtering is collimation sputtering. 図3はコリメーションスパッタを行う場合のスパッタチャンバーの模式構成を示す断面図である。 Figure 3 is a sectional view showing a schematic configuration of a sputtering chamber in the case of performing the collimation sputtering. 図において、1は被付着金属のチタン例えば(Ti)よりなるターゲット、2はウエハ、3はターゲット1とウエハ2間に設けられたコリメータ、4は排気孔4aを有し全体を収納する真空容器のチャンバ、 In FIG, 1 is made of titanium for example (Ti) of the deposition metal target 2 wafer, 3 vacuum vessel collimator provided between the target 1 and the wafer 2, 4 for accommodating the whole has an exhaust hole 4a chamber,
5はチャンバ4の内面に沿って設けられたシールド、6 5 is provided along the inner surface of the chamber 4 the shield, 6
はターゲット1とコリメータ3間に配置されたシャッタである。 Is a shutter disposed between the target 1 and the collimator 3. なお、図4はコリメーションスパッタの模式図をAに示し、コリメータのハニカム状のメッシュ拡大図をBで示している。 Incidentally, FIG. 4 shows a schematic diagram of the collimation sputtering to A, it shows a honeycomb mesh enlarged view of the collimator in B.

【0004】次に動作について説明する。 [0004] Next, the operation will be described. 窒化チタン(TiN)を成膜する場合、チャンバ4内に窒素ガス(N 2ガス)及びアルゴンガス(Arガス)が所望の比率(ArN 2 =0〜50/100〜50)及び所望の圧力(通常数mTorr)まで導入される。 When forming a titanium nitride (TiN), nitrogen gas (N 2 gas) and argon gas (Ar gas) desired ratio in the chamber 4 (ArN 2 = 0~50 / 100~50 ) and desired pressure ( is introduced to the normal number of mTorr). この常態でターゲット1に負バイアス(通常−500U程度)が印加されるとスパッタが開始される。 The normal negative bias (usually about -500U) to target 1 is the sputtering is started is applied. シャッタ6によりプロセス時間がコントロールされターゲット1から射出されたTi原子はN 2と反応してTiNとしてウエハ2に向かう。 Ti atom process time is emitted from the target 1 is controlled by the shutter 6 is directed toward the wafer 2 as TiN reacted with N 2. TiN分子は途中コリメータ3により方向を制御されウエハには垂直方向成分の分子のみ入射し付着する。 TiN molecules in the wafer is controlled direction by way collimator 3 to enter only molecules in the vertical direction component adhesion. 当然多くのTiN分子がコリメータ3に付着しコリメータ3上で膜を形成する。 Naturally many TiN molecules form a film on the collimator 3 attached to the collimator 3. この付着状態は位置的に表面部3a、中間部3b、背面部3cでサンプリングした観察結果(図示なし)では特に背面部3cに数多く付着しその付着力は弱く剥離が生じやすくなっている。 The adhesion state is positionally surface portion 3a, the intermediate portion 3b, sampled observations at the rear portion 3c adhering number in the (not shown), especially the rear part 3c and the adhesive force is weak peeling becomes likely to occur. これはコリメータ3を通過する際TiN分子はターゲット1 This is TiN molecules when passing through the collimator 3 Target 1
側の表面部3aではエネルギーの高いTiNが付着するのに対しウエハ2側の背面部3cではコリメータ3内部で何回か散乱を受けエネルギーの低い状態で付着するためである。 In order to attach several times with a low state of receiving the scattered energy at the rear portion collimator 3 inside the 3c of the wafer 2 side with respect to adhesion of the surface portion 3a in the high energy TiN side.

【0005】図5は従来のコリメーションスパッタによりTiN膜を成膜した場合のウエハ2上のパーティクル発塵の個数を表したグラフであり、横軸が処理ウエハ枚数、縦軸がパーティクル数を示している。 [0005] Figure 5 is a graph showing the number of particles dust on the wafer 2 obtained by depositing a TiN film by conventional collimation sputtering, the horizontal axis processing number of wafers, the vertical axis represents the number of particles there. 処理枚数が増加するに従いウエハ2上のパーティクル数が急激に増大していることがわかる。 It can be seen that the number of particles on the wafer 2 is rapidly increased in accordance with the processed number increases.

【0006】 [0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体製造装置でのコリメーションスパッタは以上のようになされるので特にコリメータ背面部からのパーティクルが多くなりウエハ上でのメタル配線にパターン欠陥(断線ショート)が生じるばかりでなく、配線、しいては半導体装置そのものの信頼性が低下するという問題点があった。 BRIEF Problems to be Solved by collimation sputtering the above pattern defects to metal interconnect in the particle number becomes the wafer from particular collimator rear portion so made are as in a conventional semiconductor manufacturing device (disconnection short-circuit) not only occur, wire, by force the reliability of the semiconductor device itself is disadvantageously lowered.

【0007】この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、コリメーションスパッタでパーティクル発生が少なく高信頼度の半導体製造装置を得ることを目的とする。 [0007] The present invention has been made to solve the above problems, an object of particles generated in the collimation sputtering is reduced to obtain a semiconductor manufacturing apparatus reliable.

【0008】 [0008]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体製造装置は、ウエハに付着する被付着金属に方向性を付けるコリメータは少なくとも被付着金属と接する表面を被付着金属と同一材料で構成したものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, those collimators give directionality to the deposit metal that adheres to the wafer that constitutes the surface in contact with at least the deposit metal in the deposit metal of the same material it is.

【0009】 [0009]

【作用】この発明における半導体製造装置は、コリメータの表面を構成する被付着金属と同一材料が被付着金属と密着性を良くし剥離して飛散するパーティクルを減少する。 [Action] semiconductor manufacturing apparatus of this invention, the deposited metal of the same material constituting the surface of the collimator reduces the particles scattered by good peel adhesion and the adhesion metal.

【0010】 [0010]

【実施例】 【Example】

実施例1. Example 1. 以下、この発明の実施例1を図に基づいて説明する。 It will be described below with reference to the first embodiment of the present invention in FIG. 図1はこの発明の実施例1における半導体製造装置の模式構成を示す断面図で、Aにスパッタチャンバの全体をBにコリメータの部分拡大を示している。 Figure 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention shows a partial enlargement of the collimator the entire B sputter chamber A. 図において、1、2、4〜6は従来と同様でありその説明は省略する。 In the figure, 1,2,4~6 is is the explanation similar to the conventional omitted. 7は例えばステンレス鋼(SUS)でなるコリメータ本体7aとこのコリメータ本体の表面を被覆するターゲット1の材料即ち被付着金属と同一材料の被覆材ここではTiのコーティング7bで形成されたコリメータである。 7 is a collimator which is formed by coating 7b of Ti in this case covering material such as stainless steel (SUS) collimator body 7a and the target 1 for coating the surface of the collimator body material or the deposited metal and the same material made of. 8は被付着金属の金属粒子ここではTiN 8 here metallic particles of the deposited metal is TiN
分子でその軌跡を9で示している。 It shows the trajectory 9 in the molecule.

【0011】次に動作について説明する。 [0011] Next, the operation will be described. 通常スパッタ法はターゲット1に負バイアスを印加し、ウエハ2との間にプラズマを立てて行う。 Usually sputtering by applying a negative bias to the target 1, performed by making a plasma between the wafer 2. ウエハ2、シールド5、シャッター6はグランドのため、プラズマ中のアルゴンイオン、窒素イオンはすべてターゲット1に向かう。 Wafer 2, the shield 5, since the shutter 6 of the ground, all the argon ions in the plasma, the nitrogen ions are directed toward the target 1. アルゴンイオンがターゲット1に衝突すると、ターゲット1 When the argon ions collide with the target 1, target 1
を構成する原子がランダムな方向をもって飛び出してくる。 Make up the atom flies out with a random direction. 実施例1では、アルゴンガスに窒素ガスをまぜTi In Example 1, Ti mixed with nitrogen gas to an argon gas
N膜を形成する反応性スパッタリングを示したが、この場合窒素イオンはターゲット1表面もしくは気相中でT Showed reactive sputtering to form an N layer, T in this case the nitrogen ions on the target 1 surface or gas phase
iと反応しTiNとなりウエハ2に付着する。 It reacts with i adhere to TiN next wafer 2. 図1−B Figure 1-B
は、コリメータ7の部分拡大図である。 Is a partially enlarged view of the collimator 7. コリメータ7も電気的にグランドである。 Collimator 7 is also electrically ground. ターゲット1近傍もしくは気相中で形成されたTiN分子8のうち一部はコリメータ7に付着し、一部はコリメータ7を通過しウエハ3に付着する。 Some of the TiN molecules 8 formed by the target 1 near or gas phase adheres to the collimator 7, some of which adhere to the wafer 3 through the collimator 7. コリメータ7に付着したTiNはウエハ2側で特に低エネルギー状態で付着するため付着強度は一般的に低下し剥離が生じやすくなる傾向にあるが、TiNもしくはTiと非常に密着性の良いTiでコーティングされているコリメータ7であるためエネルギーの低いTi Although TiN adhered to the collimator 7 adhesion strength to adhere, especially in the low energy state in the wafer 2 side is in a generally reduced tendency of peeling is likely to occur, coated with TiN or Ti and a very good adhesion Ti lower energy Ti for a collimator 7 which is
N分子の密着性も非常に良い。 Adhesion N molecules is also very good.

【0012】この構成で実施した場合のパーティクル結果をグラフにして図2に示す。 [0012] 2 with a particle results when carried out in this configuration in the graph. このグラフは、コリメーションスパッタにTiNをウエハ上に約1000オングストローム成膜をした時の膜中、もしくは膜上のパーティクルをレーザ光散乱方式のパーティクルカウンタにて測定したものである。 This graph is obtained by measuring the film when the TiN in collimation sputtering to about 1000 Angstroms deposited on the wafer, or particles on the film by using a particle counter of the laser light scattering method. 従来例図5では10枚目から急にパーティクルが増大し最大で0.8個/cm 2になるのに対し、この場合は50枚目でも0.2個/cm 2と1 While suddenly particles from the prior art Figure 5, 10th is 0.8 pieces / cm 2 at the maximum increases, this case is 0.2 pieces / cm 2 at 50 th 1
/4以下に減少していることが確認された。 / It was confirmed that 4 is reduced to below.

【0013】実施例2. [0013] Example 2. 実施例1では、TiNをスパッタする場合、コリメータをTiでコーティングする場合について述べたが、Tiをスパッタする場合にも適用可能である。 In Example 1, when sputtering a TiN, has dealt with the case of coating the collimator with Ti, it is also applicable to a case where sputtering Ti. またさらにコリメータをTiWもしくはTi Furthermore collimator TiW or Ti
/TiWでコーティングした場合はTiWをスパッタする場合に、コリメータをTi/Al係合金もしくはAl If / when coated to sputter TiW with TiW, a collimator Ti / Al engagement alloy or Al
係合金でコーティングした場合はAl係合金をスパッタする場合に、コリメータをW、もしくはTi/WもしくはTi/TiW/Wでコーティングした場合はWスパッタに、コリメータをWSixでコーティングした場合は、WSixスパッタにそれぞれ応用可能である。 If when coated with engagement alloy sputtering a Al engagement alloy, the W sputtering when coated with collimator W or with Ti / W or Ti / TiW / W,, when coated with the collimator in WSix is, WSix sputtering respectively it can be applied to. 一般的にターゲット材料と同一の材料でコリメータの全表面をコーティングしてあれば同様のパーティクル低減効果が得られる。 Generally similar particle reduction effect if coating the entire surface of the collimator of the same material as the target material is obtained.

【0014】実施例3. [0014] Example 3. 実施例1及び2では、ステンレス鋼等により構成されたコリメータをターゲット材料と同一の材料でコーティングする場合について述べたが、 In Examples 1 and 2, although the collimator constructed of stainless steel or the like has dealt with the case of coating of the same material as the target material,
コリメータそのものを、ターゲット材料と同一の物質で作成する場合も同一の効果が得られる。 The collimator itself, the same effect can be obtained when creating the same material as the target material. 例えばコリメータをTiで作成すればコーティングをすることなしで、 For example a without the coating by creating a collimator with Ti,
TiN、Tiスパッタ時のパーティクル低減を計ることができる。 TiN, it is possible to measure the particle reduction during Ti sputtering.

【0015】実施例4. [0015] Example 4. 実施例1〜3ではスパッタ法による装置の場合について述べたが、蒸着法による装置についても適用可能でこの場合、真空容器内に配置され被付着金属である蒸着金属の方向性をそろえるコリメータについて、蒸着金属が接する全ての表面が蒸着金属と同一材料でコーティングしたものであるか、又はコリメータが蒸着金属と同一材料で作成されていれば上記各実施例と同等の効果を上げることができる。 It is described of the device according to Examples 1 to 3 In the sputtering method, in this case, the collimator is disposed in a vacuum container to align the direction of the deposited metal is to be deposited metal can be applied to apparatus according to a vapor deposition method, or all surfaces vapor-deposited metal is in contact are those coated with evaporated metal and the same material, or the collimator can be increased the same effect as the above embodiments if they are created by depositing a metal of the same material.

【0016】 [0016]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ウエハに付着する被付着金属に方向性を付けるコリメータは少なくとも被付着金属と接する表面を被付着金属と同一材料で構成したのでコリメータに付着した被付着金属が密着性を強くし剥離してウエハに飛散するパーティクル発生が少なくなり高信頼度の半導体製造装置が得られる効果がある。 According to the present invention as described above, according to the present invention, attachment surface collimator in contact with at least the deposit metal to give directionality to the deposit metal that adheres to the wafer to collimator so configured in the deposit metal of the same material the adhesion metal is effective in the semiconductor manufacturing apparatus can be obtained in particle generation is reduced reliable scattered strongly peeled to the wafer adhesion was.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】この発明の実施例1における半導体製造装置の模式構成を示す断面図で、Aにスパッタチャンバの全体構成図をBにコリメータの部分拡大図を示している。 [1] a sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor manufacturing apparatus according to the first embodiment of the invention, showing a partial enlarged view of the collimator of the overall configuration view of a sputtering chamber B to A.

【図2】この発明の実施例1によるパーティクル発生結果を示すグラフである。 2 is a graph showing the generation of particles results of Example 1 of the present invention.

【図3】従来の半導体製造装置の模式構成を示す断面図である。 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional semiconductor manufacturing apparatus.

【図4】図3におけるコリメーション模式図を示したものでAにコリメーション状況図をBにコリメータのハニカム状のメッシュを示したものである。 [4] shows a honeycomb mesh collimator B collimation status diagram A in shows the collimation schematic diagram in FIG.

【図5】従来の半導体製造装置におけるパーティクル発生結果を示すグラフである。 5 is a graph showing the particle generation results in a conventional semiconductor manufacturing apparatus.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 ターゲット 2 ウエハ 4 真空容器(チャンバ) 7 コリメータ 7a コリメータ本体 7b 被覆材(被付着金属と同一材料) 8 被付着金属 1 Target 2 wafer 4 vacuum container (chamber) 7 collimator 7a collimator body 7b dressing (the deposit metal of the same material) 8 under deposit metal

Claims (2)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 被付着金属に方向性を付けるコリメータを備え上記被付着金属をウエハに付着する半導体製造装置において、上記コリメータは少なくとも上記被付着金属と接する表面を上記被付着金属と同一材料で構成していることを特徴とする半導体製造装置。 1. A semiconductor manufacturing apparatus for attaching the target deposit metal includes a collimator to give directionality to the deposit metal on the wafer, the collimator at least a surface in contact with the object to be adhered metal above the deposit metal of the same material the semiconductor manufacturing apparatus characterized by being constructed.
  2. 【請求項2】 コリメータは被付着金属と接する全表面を上記被付着金属と同一材料でコーティングしていることを特徴とする請求項1に記載の半導体製造装置。 2. A collimator semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, characterized in that it all surfaces in contact with the deposited metal coated with the target deposit metal of the same material.
JP22408192A 1992-08-24 1992-08-24 Apparatus for production of semiconductor Pending JPH0665731A (en)

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