JPH07118833A - Ti−TiN積層膜の成膜方法および装置 - Google Patents
Ti−TiN積層膜の成膜方法および装置Info
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Abstract
を低減し、デバイスの生産性が損なわれないようにした
Ti−TiN積層膜の成膜方法および装置を提供するこ
とを目的としている。 【構成】 少なくとも2つのチャンバーを備えた成膜装
置を用いて、Tiターゲットのスパッタリングを介して
TiまたはTiN膜を成膜する方法において、各チャン
バー内のTiまたはTiNの成膜を1乃至複数回毎に入
れ替えて行う。成膜をマグネトロンスパッタリング方式
で行う場合、カソードマグネットに、Tiターゲット部
分に形成する磁場を変化する手段を付設し、Tiまたは
TiN膜に対応させて、カソードマグネットの磁場分布
を変化させる。
Description
タン)とTiN(窒化チタン)の積層膜を連続して成膜
するのに好適な、Ti−TiN積層膜の成膜方法および
装置に関する。
Ti−TiN積層膜が、デバイスの配線用に形成される
アルミニウム膜の下地バリア膜として形成されることが
知られている。
複数のチャンバーを備えたマルチチャンバー構造の処理
装置を用いて行なわれ、1つのチャンバー内でTi薄膜
をスパッタリングにより形成した後、基板を別の1つの
チャンバーへ移送し、該チャンバー内でTiN薄膜をス
パッタリングにより形成している。スパッタリングは、
低温高速スパッタが可能なマグネトロンスパッタリング
方式が採用されることが多い。
別のチャンバーとするのは、Ti膜およびTiN膜では
物理スパッタ(Ti)と反応性スパッタ(TiN)の違
いがあり、1つのチャンバーで両者共に良好な膜厚分布
を得ることが難しい為である。
チャンバー構造の処理装置を用いてTi−TiN積層膜
を形成する場合、TiN膜を形成するのに使用されるチ
ャンバー内では、TiN膜の形成を繰り返すに従ってパ
ーティクル(デバイスに有害な微細な塵埃)が増加する
問題点があった。TiNの成膜によって、チャンバー内
壁に堆積した内部応力の高いTiN膜が剥離し易い為
で、剥離したTiNがパーティクル源となるものであ
る。
iNの成膜を繰り返し行う過程で、定期的に(例えば1
00枚の基板処理毎に1回)Tiスパッタによるクリー
ニングを行い、チャンバー内壁に付着したTiN膜をT
iで覆う方法があったが、前記クリーニング作業は、半
導体デバイスの製造を中断させるもので、生産性の低下
を招来していた。
問題点に鑑みてなされたもので、半導体デバイスに有害
なパーティクルの発生を低減し、デバイスの生産性が損
なわれないようにしたTi−TiN積層膜の成膜方法お
よび製造を提供することを目的としている。
iとTiNの積層膜を基板表面に形成するために、少な
くとも2つのチャンバーを備えた成膜装置を用い、前記
少なくとも2つのチャンバー内で、Tiターゲットのス
パッタリングを介してTiまたはTiN膜を成膜する方
法において、前記少なくとも2つのチャンバーの各チャ
ンバー内の、TiまたはTiNの成膜を1乃至複数回毎
に入れ替えることを特徴とするTi−TiN積層膜の成
膜方法である。
のスパッタリング方式を採用することができるが、マグ
ネトロンスパッタリング方式として、低温高速スパッタ
を行うようにすることができる。
板表面にTiまたはTiN膜を成膜するに際し、Tiま
たはTiN膜に対応させて、カソードマグネットの磁場
分布を変化させるようにして、TiまたはTiN膜の膜
厚分布を向上するようにすることもできる。
の成膜装置は、TiまたはTiN薄膜を基板表面に形成
するために、Tiターゲットを備えた、マグネトロンス
パッタリング方式のTi−TiN積層膜の成膜装置にお
いて、カソードマグネットに、Tiターゲット部分に形
成する磁場を変化させるための、磁場変化手段を付設し
てあることを特徴とするTi−TiN積層膜の成膜装置
である。
の磁極に対する移動機構とすることができるが、他の機
構、例えば電磁石をカソードマグネット内に内蔵して励
磁電流を制御するようにした機構などで構成することも
できる。
はTiNの成膜を1乃至複数回毎に入れ替えるので、パ
ーティクルの原因となるチャンバー内壁のTiN膜をデ
バイスの製造を中断することなく定期的にTi膜で覆
い、剥離を防止する。
て、カソードマグネットに付設した磁場変化の手段を介
して、磁場分布を変化させるようにすることによって、
TiまたはTiN膜の膜厚分布を夫々向上することがで
きる。
を採用した実施例のカソードマグネット1の部分を示し
たものである。カソードマグネット1はターゲットホル
ダー2内に回転自在に設置されており、ターゲットホル
ダー2を貫通して外部に突出させた支軸3に固着したベ
ベルギヤ4と駆動モータ5の軸に固着したベベルギヤ6
を係合させて、駆動モータ5を介して、カソードマグネ
ット1が支軸3の回わりで回転するようにしてある。タ
ーゲットホルダー2の内部は、水、空気その他の冷媒7
が流通可能とされ、ターゲット(Ti)8の冷却ができ
るようにしてある。
に、ヨーク板9の一側縁部に沿って設けた磁極10と中
央部に設けた磁極11で構成し、ターゲット8に対して
磁界を作用させることができるもので、各磁極10、1
1は実施例の場合、永久磁石(フェライト又は希土類磁
石等)を用い、磁極10はN極を、磁極11はS極をヨ
ーク板9から遠い方に位置させた。
た摺動板12に取付けられ、支軸3の端部に構成したシ
リンダー13のピストン14を介して矢示15の方向で
移動可能としてある。即ち、シリンダー13に装着した
ピストン14の両側の空間13a、13bと夫々連通す
る通路15、16が支軸3内に形成され、支軸3の側壁
に上下に開口した開口部17、18に対して、支軸3に
嵌装した外筒19の内壁に上下に環状凹入部20、21
が形成してあり、導入管22、23から、環状凹入部2
0、21および通路15、16を通して、シリンダー1
3の空間13a、または13bに加圧空気(油その他の
加圧流体でも良い)を導入し、ピストン14の移動によ
り、磁極11が移動できるようにしたものである、尚、
図1(a)中の符号24はパッキング(Oリング)であ
る。
ャンバー方式の成膜装置の構成を表わしたもので、搬送
ロボット25を設置したメインチャンバー26の周囲に
基板装入室27および基板取出室28並びにサブチャン
バー29、30、31、32、33が、夫々仕切弁34
を介して設置されている。各部屋には、夫々図示してい
ない排気装置が接続されて、真空排気できるようにして
ある。搬送ロボット25は例えば矢示35、36の方向
および図の面に垂直の方向に自由度を有するアーム37
を備えているもので、基板装入室27から処理すべき基
板を、所定のシーケンスでサブチャンバー29〜33へ
移送し、サブチャンバー29〜33において成膜その他
の処理を終了した基板を基板取出室28へ移送するよう
になっている。
ットホルダー2は、前記サブチャンバー29〜33のう
ち2つのサブチャンバー30、31へ夫々設置し、ター
ゲットホルダー2と対向して設置した基板ホルダー38
上へ、搬送ロボット25で移送される基板が載置される
ようにして、サブチャンバー30、31ではマグネトロ
ンスパッタリング方式によって、TiまたはTiN膜の
成膜ができるようにした。Ti製の円板としたターゲッ
ト8の直径Dは314mm、ターゲット8と基板ホルダー
38の距離Lは60mmとした。また、カソードマグネッ
ト1の図2に示した寸法aは248mm、寸法bは352
mmとし、磁極11と磁極10の距離lは34mm〜42mm
の範囲で摺動できるようにした。
面にTi−TiN積層膜を成膜するに当っては、100
回の成膜毎に、Ti膜の成膜を行うサブチャンバーとT
iN膜の成膜を行うサブチャンバーを入れ替えるように
した。即ち、サブチャンバー30でTi膜を成膜し、サ
ブチャンバー31でTiN膜を成膜するシーケンスと、
サブチャンバー31でTi膜を成膜し、サブチャンバー
30でTi膜を成膜するシーケンスを100回毎に繰り
返して行なった。
バー30、31の内壁(内壁の膜付着を防止するための
シールドを含む)に付着したTiN膜は、定期的にTi
Nで覆うことができ、内部応力が高いTiN膜の剥離を
防止し、有害なパーティクルの増加を阻止することがで
きた。具体的には、Ti−TiN積層膜上のパーティク
ル数を最大10個/300cm2 に制御することができ
た。
成膜装置で、Ti膜とTiN膜の成膜を行なった場合、
物理スパッタと反応性スパッタの相違により、両者共
に、良好な膜厚分布が得られないという問題点があっ
た。
には、カソードマグネット1を構成した磁極11の位置
をシリンダー13を介して調整して、磁極10との距離
lを34mmとする一方、TiN膜を成膜する際には、前
記距離lを42mmとして行なった。この結果Tiおよび
TiN膜ともに5%以下の膜厚分布とし、良好なTi−
TiN積層膜を成膜することができた。
場合のTi膜の膜厚分布は1〜1.5%、TiN膜の膜
厚分布は7〜10%であり、距離lを34mmとした場合
のTi膜の膜厚分布は10〜15%、TiN膜の膜厚分
布は3〜4%であった。
の磁場分布を変化させるために、磁極11を移動させた
が、磁極10を移動させるように構成することも可能
で、要するに、磁極10、11の相対位置を変化させれ
ば良いものである。また、磁極を永久磁石で構成した
が、電磁石を組合せて、電磁石の励磁電流を変化させ
て、磁場分布を変化させることも考えられる。
ば、Ti膜を成膜するチャンバーとTiN膜を成膜する
チャンバーを定期的に入れ替えるようにしたので、Ti
N膜のくり返し成膜の結果、生ずる有害なパーティクル
の増加を防止し、半導体デバイスの生産性を向上できる
効果がある。
採用し、Ti膜の成膜またはTiN膜の成膜に対応させ
て、カソードマグネットの磁場分布を変化させれば、夫
々の膜の膜厚分布を向上できる効果がある。
(a)はマグネトロンスパッタリング装置を構成したタ
ーゲットホルダーとカソードマグネットの断面図、
(b)はマルチチャンバー方式の成膜装置の構成図、
(c)はターゲットホルダーと基板ホルダーの対向部の
図である。
(a)は底面図、(b)は断面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 TiとTiNの積層膜を基板表面に形成
するために、少なくとも2つのチャンバーを備えた成膜
装置を用い、前記少なくとも2つのチャンバー内で、T
iターゲットのスパッタリングを介してTiまたはTi
N膜を成膜する方法において、前記少なくとも2つのチ
ャンバーを各チャンバー内の、TiまたはTiNの成膜
を1乃至複数回毎に入れ替えることを特徴とするTi−
TiN積層膜の成膜方法。 - 【請求項2】 Tiターゲットのスパッタリングは、マ
グネトロンスパッタリング方式とする請求項1記載のT
i−TiN積層膜の成膜方法。 - 【請求項3】 マグネトロンスパッタリング方式で基板
表面にTiまたはTiN膜を成膜するに際し、Tiまた
はTiN膜に対応させて、カソードマグネットの磁場分
布を変化させる請求項2記載のTi−TiN積層膜の成
膜方法。 - 【請求項4】 TiまたはTiN薄膜を基板表面に形成
するために、Tiターゲットを備えた、マグネトロンス
パッタリング方式のTi−TiN積層膜の成膜装置にお
いて、カソードマグネットに、Tiターゲット部分に形
成する磁場を変化させるための磁場変化手段を付設して
あることを特徴とするTi−TiN積層膜の成膜装置。 - 【請求項5】 磁場変化手段は、カソードマグネットの
磁極に対する移動機構とした請求項4記載のTi−Ti
N積層膜の成膜装置。
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