JPH0734240A - スパッタ方法 - Google Patents
スパッタ方法Info
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- JPH0734240A JPH0734240A JP19673793A JP19673793A JPH0734240A JP H0734240 A JPH0734240 A JP H0734240A JP 19673793 A JP19673793 A JP 19673793A JP 19673793 A JP19673793 A JP 19673793A JP H0734240 A JPH0734240 A JP H0734240A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コリメータを用いるマグネトロンスパッタ方
法において、スパッタされる粒子がターゲット面に垂直
になるようにして、成膜時間の短縮を図ると共にコリメ
ータへのスパッタ粒子の付着を少なくする。 【構成】 マグネトロン１０１上にターゲット１０３を
載置し、ターゲット１０３に対向する位置に半導体基板
１０７を配置する。ターゲット１０３と半導体基板１０
７との間に、スパッタ粒子の内、半導体基板表面の法線
方向に進行する成分を選択的に通過させるコリメータ１
０６を配置する。処理ガス導入部１０２より、Ａｒガス
より比重の大きいガス、即ち、Ｋｒガス、Ｘｅガス、Ｒ
ｎガスまたはこれらとＡｒガスとの混合ガスを導入す
る。
法において、スパッタされる粒子がターゲット面に垂直
になるようにして、成膜時間の短縮を図ると共にコリメ
ータへのスパッタ粒子の付着を少なくする。 【構成】 マグネトロン１０１上にターゲット１０３を
載置し、ターゲット１０３に対向する位置に半導体基板
１０７を配置する。ターゲット１０３と半導体基板１０
７との間に、スパッタ粒子の内、半導体基板表面の法線
方向に進行する成分を選択的に通過させるコリメータ１
０６を配置する。処理ガス導入部１０２より、Ａｒガス
より比重の大きいガス、即ち、Ｋｒガス、Ｘｅガス、Ｒ
ｎガスまたはこれらとＡｒガスとの混合ガスを導入す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスパッタ方法に関し、特
に、スパッタ粒子の直進性を改善したマグネトロンスパ
ッタ方法に関する。
に、スパッタ粒子の直進性を改善したマグネトロンスパ
ッタ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に半導体装置の製造工程では、半導
体基板上に金属膜を被着し、これを所要のパターンに加
工して電極、配線を形成している。近年、半導体装置の
素子の微細化に伴って電極および配線も微細化され、こ
れにともなってアスペクト比の大きなコンタクトホール
内への金属膜被着に高いボトムカバレッジ性が求められ
るようになってきている。例えば、多層金属膜によって
半導体とのコンタクトをとる場合、ボトムカバレッジ性
が劣っているとコンタクトをとるための金属材料が不足
して良好なコンタクトが形成されないことになるからで
ある。
体基板上に金属膜を被着し、これを所要のパターンに加
工して電極、配線を形成している。近年、半導体装置の
素子の微細化に伴って電極および配線も微細化され、こ
れにともなってアスペクト比の大きなコンタクトホール
内への金属膜被着に高いボトムカバレッジ性が求められ
るようになってきている。例えば、多層金属膜によって
半導体とのコンタクトをとる場合、ボトムカバレッジ性
が劣っているとコンタクトをとるための金属材料が不足
して良好なコンタクトが形成されないことになるからで
ある。
【０００３】被着金属膜のボトムカバレッジ性を改善す
る手段として、コリメータを用いるスパッタ方法が知ら
れている。この方法は、図１に示すように、ターゲット
１０３と半導体基板１０７との間に、該基板の法線方向
に進行するスパッタ粒子を選択的に通過させるコリメー
タ１０６を配し、処理ガス導入部１０２よりＡｒガスを
導入し、マグネトロン１０１によってプラズマを発生さ
せスパッタ蒸着を行うものである。
る手段として、コリメータを用いるスパッタ方法が知ら
れている。この方法は、図１に示すように、ターゲット
１０３と半導体基板１０７との間に、該基板の法線方向
に進行するスパッタ粒子を選択的に通過させるコリメー
タ１０６を配し、処理ガス導入部１０２よりＡｒガスを
導入し、マグネトロン１０１によってプラズマを発生さ
せスパッタ蒸着を行うものである。
【０００４】上記のようなコリメータを用いるスパッタ
方法は、特開平１−１１６０７０号公報により公知であ
る。また、Ａｒ以外の処理ガスを用いて行うスパッタ方
法は、特開昭６３−２９５０４号公報、特開平２−１４
８４１７号公報により公知である。前者は、Ａｌ膜等を
成膜するバイアススパッタ法において、処理ガスにＡｒ
より重いＫｒガス、Ｘｅガス、Ｒｎガス等を用いること
により、ガス成分がシリコンウェハ中に取り込まれるの
を防止しようとするものであり、また、後者は、Ｔｉ下
地上に、ＣｏＣｒ膜をイオンビームスパッタ法にて被着
する際に、処理ガスにＫｒまたはＸｅを使ってスパッタ
することにより、垂直の異方性磁界Ｈｋを向上させよう
とするものである。
方法は、特開平１−１１６０７０号公報により公知であ
る。また、Ａｒ以外の処理ガスを用いて行うスパッタ方
法は、特開昭６３−２９５０４号公報、特開平２−１４
８４１７号公報により公知である。前者は、Ａｌ膜等を
成膜するバイアススパッタ法において、処理ガスにＡｒ
より重いＫｒガス、Ｘｅガス、Ｒｎガス等を用いること
により、ガス成分がシリコンウェハ中に取り込まれるの
を防止しようとするものであり、また、後者は、Ｔｉ下
地上に、ＣｏＣｒ膜をイオンビームスパッタ法にて被着
する際に、処理ガスにＫｒまたはＸｅを使ってスパッタ
することにより、垂直の異方性磁界Ｈｋを向上させよう
とするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のコリメ
ータを使用するスパッタ方法では、図３（ｂ）に示され
るように、ターゲットから放出されるスパッタ粒子の方
向に異方性がないため、以下の問題点があった。 発生するスパッタ粒子の基板への被着率が低く、成
膜に長時間を要し作業性が悪かった。 スパッタ粒子のコリメータ側壁への堆積量が多くな
り、パーティクルが発生し易くなるため、歩留り低下の
原因となった。 ターゲットの寿命が短く、交換作業の工数を含めて
コストアップの要因となっていた。
ータを使用するスパッタ方法では、図３（ｂ）に示され
るように、ターゲットから放出されるスパッタ粒子の方
向に異方性がないため、以下の問題点があった。 発生するスパッタ粒子の基板への被着率が低く、成
膜に長時間を要し作業性が悪かった。 スパッタ粒子のコリメータ側壁への堆積量が多くな
り、パーティクルが発生し易くなるため、歩留り低下の
原因となった。 ターゲットの寿命が短く、交換作業の工数を含めて
コストアップの要因となっていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明によれば、マグネトロン上にターゲットを配
し、ターゲットに対向して被加工物の基板を配置してス
パッタ蒸着を行うスパッタ方法において、処理ガスにＡ
ｒより比重の大きなガスを用いることを特徴とするマグ
ネトロンスパッタ方法が提供される。そして、好ましく
は、ターゲットと前記基板との間に、前記基板の法線方
向に進行するスパッタ粒子を選択的に通過させるコリメ
ータが配置される。
め、本発明によれば、マグネトロン上にターゲットを配
し、ターゲットに対向して被加工物の基板を配置してス
パッタ蒸着を行うスパッタ方法において、処理ガスにＡ
ｒより比重の大きなガスを用いることを特徴とするマグ
ネトロンスパッタ方法が提供される。そして、好ましく
は、ターゲットと前記基板との間に、前記基板の法線方
向に進行するスパッタ粒子を選択的に通過させるコリメ
ータが配置される。
【０００７】
【作用】上記問題点を解決するための実験・試作過程に
おいて、本発明者等は、マグネトロンスパッタ法ではＡ
ｒイオンより重いイオン、即ちＫｒ、Ｘｅ、Ｒｎイオン
を用いてターゲットをスパッタすると、放出されるスパ
ッタ粒子の放出方向が、図３（ａ）に示されるように、
ターゲット面の垂直方向に強い指向性をもつことを見い
だした。また、同様の傾向は、Ａｒイオンを上記元素イ
オンと混合した処理ガスを用いた場合にも認められた。
よって、マグネトロンスパッタ法において、処理ガス
に、Ｋｒガス、Ｘｅガス、Ｒｎガスまたはこれらのガス
にＡｒガスを混合したものを用いることにより、上記各
問題点を解決することができ、そしてボトムカバレッジ
性に優れた被膜を形成することが可能となる。
おいて、本発明者等は、マグネトロンスパッタ法ではＡ
ｒイオンより重いイオン、即ちＫｒ、Ｘｅ、Ｒｎイオン
を用いてターゲットをスパッタすると、放出されるスパ
ッタ粒子の放出方向が、図３（ａ）に示されるように、
ターゲット面の垂直方向に強い指向性をもつことを見い
だした。また、同様の傾向は、Ａｒイオンを上記元素イ
オンと混合した処理ガスを用いた場合にも認められた。
よって、マグネトロンスパッタ法において、処理ガス
に、Ｋｒガス、Ｘｅガス、Ｒｎガスまたはこれらのガス
にＡｒガスを混合したものを用いることにより、上記各
問題点を解決することができ、そしてボトムカバレッジ
性に優れた被膜を形成することが可能となる。
【０００８】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明によるスパッタ法を実現す
るためのスパッタ装置の縦断面図である。このスパッタ
装置では、チャンバ１００内において、マグネトロン１
０１上にターゲット１０３が配置され、このターゲット
１０３と対向する位置に被処理基板である半導体基板１
０７が図示されない基板ホルダー上に保持されている。
さらに、ターゲット１０３と半導体基板１０７との間に
は、垂直方向のスパッタ粒子を選択的に通過させるコリ
メータ１０６が配置され、またチャンバ外壁には、処理
ガス導入部１０２と、ポンプ１０５に連通した排気口１
０４が設けられている。
て説明する。図１は、本発明によるスパッタ法を実現す
るためのスパッタ装置の縦断面図である。このスパッタ
装置では、チャンバ１００内において、マグネトロン１
０１上にターゲット１０３が配置され、このターゲット
１０３と対向する位置に被処理基板である半導体基板１
０７が図示されない基板ホルダー上に保持されている。
さらに、ターゲット１０３と半導体基板１０７との間に
は、垂直方向のスパッタ粒子を選択的に通過させるコリ
メータ１０６が配置され、またチャンバ外壁には、処理
ガス導入部１０２と、ポンプ１０５に連通した排気口１
０４が設けられている。
【０００９】処理ガス導入部１０２からは、本発明に従
って、Ｋｒガス、Ｘｅガス、Ｒｎガスまたはこれらのガ
スにＡｒガスを混合したガスが導入される。これにより
プラズマが発生し、ターゲット１０３のスパッタが行わ
れる。ここで発生したスパッタ粒子は、従来例の場合と
相違して、垂直方向に強い指向性を持っている。この発
生した付着粒子は、コリメータ１０６に開口された穴を
通して半導体基板１０７に到達する。このコリメータ１
０６を通過することにより付着粒子の方向性はさらに整
えられ半導体基板表面の法線方向に進行する付着粒子の
みが半導体基板に到達するようになる。
って、Ｋｒガス、Ｘｅガス、Ｒｎガスまたはこれらのガ
スにＡｒガスを混合したガスが導入される。これにより
プラズマが発生し、ターゲット１０３のスパッタが行わ
れる。ここで発生したスパッタ粒子は、従来例の場合と
相違して、垂直方向に強い指向性を持っている。この発
生した付着粒子は、コリメータ１０６に開口された穴を
通して半導体基板１０７に到達する。このコリメータ１
０６を通過することにより付着粒子の方向性はさらに整
えられ半導体基板表面の法線方向に進行する付着粒子の
みが半導体基板に到達するようになる。
【００１０】以下、本スパッタ装置内に処理ガスとして
Ｘｅガスを導入し、マグネトロンによりプラズマを発生
させることによりＴｉの堆積を行った実施例について説
明する。図２は、本発明によるスパッタ方法によりＴｉ
膜を堆積する工程を工程順に示した半導体装置の縦断面
図である。まず、図２（ａ）に示すように、半導体基板
２０１上に、窒化膜の堆積、リソグラフィとエッチング
技術および選択酸化法を施して素子分離領域２０２を形
成する。次いで、イオン注入法等の方法により半導体基
板２０１上に拡散領域２０３を形成する。続いて、気相
化学成長法により層間絶縁膜２０４を堆積し、通常のリ
ソグラフィ技術およびＲＩＥ（Reactive Ion Etching）
法により、図２（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２０４
に拡散領域２０３の表面を露出させるコンタクトホール
２０５を開口する。
Ｘｅガスを導入し、マグネトロンによりプラズマを発生
させることによりＴｉの堆積を行った実施例について説
明する。図２は、本発明によるスパッタ方法によりＴｉ
膜を堆積する工程を工程順に示した半導体装置の縦断面
図である。まず、図２（ａ）に示すように、半導体基板
２０１上に、窒化膜の堆積、リソグラフィとエッチング
技術および選択酸化法を施して素子分離領域２０２を形
成する。次いで、イオン注入法等の方法により半導体基
板２０１上に拡散領域２０３を形成する。続いて、気相
化学成長法により層間絶縁膜２０４を堆積し、通常のリ
ソグラフィ技術およびＲＩＥ（Reactive Ion Etching）
法により、図２（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２０４
に拡散領域２０３の表面を露出させるコンタクトホール
２０５を開口する。
【００１１】この基板を、図１に示す本発明によるスパ
ッタ装置内に導入し、Ｘｅガスを処理ガスとしてＴｉ膜
の堆積を行う。本実施例では、処理ガスとしてアルゴン
ガスよりも比重の大きいＸｅガスを用いていることによ
り、ターゲットから発生するスパッタ粒子の進行方向が
揃えられており、コリメータ通過後の付着粒子量の減少
は僅かであるので、成膜を短時間で完了することができ
る。その際、半導体基板に向かう粒子の方向が基板の法
線方向と一致しているため、図２（ｃ）に示すように、
アスペクト比の大きいコンタクトホール内部にも十分な
膜厚のＴｉ膜２０６が堆積される。
ッタ装置内に導入し、Ｘｅガスを処理ガスとしてＴｉ膜
の堆積を行う。本実施例では、処理ガスとしてアルゴン
ガスよりも比重の大きいＸｅガスを用いていることによ
り、ターゲットから発生するスパッタ粒子の進行方向が
揃えられており、コリメータ通過後の付着粒子量の減少
は僅かであるので、成膜を短時間で完了することができ
る。その際、半導体基板に向かう粒子の方向が基板の法
線方向と一致しているため、図２（ｃ）に示すように、
アスペクト比の大きいコンタクトホール内部にも十分な
膜厚のＴｉ膜２０６が堆積される。
【００１２】このように堆積したＴｉ膜２０６に対し急
速熱処理を行うことにより、Ｔｉ膜と基板との界面にＳ
ｉとＴｉとの反応層２０７を形成する。その後、気相化
学成長法により、ＴｉＮ膜２０８を全面に堆積しさらに
その上にアルミニウム膜２０９を堆積し、リソグラフィ
技術とドライエッチングによりパターニングして拡散領
域２０３と接続された配線を形成する。
速熱処理を行うことにより、Ｔｉ膜と基板との界面にＳ
ｉとＴｉとの反応層２０７を形成する。その後、気相化
学成長法により、ＴｉＮ膜２０８を全面に堆積しさらに
その上にアルミニウム膜２０９を堆積し、リソグラフィ
技術とドライエッチングによりパターニングして拡散領
域２０３と接続された配線を形成する。
【００１３】このようにして形成された半導体装置で
は、コンタクトホール底部に厚いＴｉ膜を堆積すること
が可能なため、安定した電気特性を得ることができる。
また、コリメータを通して付着粒子を堆積させるため、
処理ガスのイオンが直接基板に到達することがなく、基
板への損傷が著しく低減される。さらに、コリメータへ
の付着物によるパーティクルの発生が著しく減少したこ
とによりそれに起因する不良の発生も激減している。
は、コンタクトホール底部に厚いＴｉ膜を堆積すること
が可能なため、安定した電気特性を得ることができる。
また、コリメータを通して付着粒子を堆積させるため、
処理ガスのイオンが直接基板に到達することがなく、基
板への損傷が著しく低減される。さらに、コリメータへ
の付着物によるパーティクルの発生が著しく減少したこ
とによりそれに起因する不良の発生も激減している。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるスパ
ッタ法ではアルゴンガスより比重の重いガスを処理ガス
として用いているため、ターゲットより放出される付着
粒子の進行方向がターゲット面の放線方向に揃うように
なり、付着粒子の直進性が向上し、コリメータを通過す
る際に付着粒子がコリメータにより進行を妨げられなく
なり、高アスペクト比のコンタクトホールにおいても良
好な成膜を短時間で形成しうるようになる。また、コリ
メータに付着する粒子数が激減することにより、ターゲ
ットの有効利用が可能となり、またパーティクルの発生
が少なくなり歩留りが向上する。さらに、コリメータを
介すことにより処理ガスのプラズマに基板が曝されるこ
とがなくなるため、基板への損傷のない成膜が実現でき
る。
ッタ法ではアルゴンガスより比重の重いガスを処理ガス
として用いているため、ターゲットより放出される付着
粒子の進行方向がターゲット面の放線方向に揃うように
なり、付着粒子の直進性が向上し、コリメータを通過す
る際に付着粒子がコリメータにより進行を妨げられなく
なり、高アスペクト比のコンタクトホールにおいても良
好な成膜を短時間で形成しうるようになる。また、コリ
メータに付着する粒子数が激減することにより、ターゲ
ットの有効利用が可能となり、またパーティクルの発生
が少なくなり歩留りが向上する。さらに、コリメータを
介すことにより処理ガスのプラズマに基板が曝されるこ
とがなくなるため、基板への損傷のない成膜が実現でき
る。
【図１】本発明によるスパッタ法を実現するためのスパ
ッタ装置の断面図。
ッタ装置の断面図。
【図２】本発明によるスパッタ法を用いた半導体装置の
製造方法を説明するための工程断面図。
製造方法を説明するための工程断面図。
【図３】本発明および従来例のスパッタ法によるスパッ
タ粒子の指向性を示すグラフ。
タ粒子の指向性を示すグラフ。
１００ チャンバ １０１ マグネトロン １０２ 処理ガス導入部 １０３ ターゲット １０４ 排気口 １０５ ポンプ １０６ コリメータ １０７、２０１ 半導体基板 ２０２ 素子分離領域 ２０３ 拡散領域 ２０４ 層間絶縁膜 ２０５ コンタクトホール ２０６ Ｔｉ膜 ２０７ ＳｉとＴｉとの反応層 ２０８ ＴｉＮ膜 ２０９ アルミニウム膜
Claims (3)
- 【請求項１】 マグネトロン上にターゲットを配し、タ
ーゲットに対向して被加工物の基板を配置してスパッタ
蒸着を行うスパッタ方法において、処理ガスにＡｒより
比重の大きなガスを用いることを特徴とするスパッタ方
法。 - 【請求項２】 前記ターゲットと前記基板との間に、前
記基板の法線方向に進行するスパッタ粒子を選択的に通
過させるフィルタ装置を配置したことを特徴とする請求
項１記載のスパッタ方法。 - 【請求項３】 前記処理ガスにＫｒガス、Ｘｅガス、Ｒ
ｎガスまたはこれらのガスとＡｒガスとの混合ガスを用
いることを特徴とする請求項１記載のスパッタ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5196737A JP2707951B2 (ja) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | スパッタ方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5196737A JP2707951B2 (ja) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | スパッタ方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0734240A true JPH0734240A (ja) | 1995-02-03 |
| JP2707951B2 JP2707951B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=16362766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5196737A Expired - Fee Related JP2707951B2 (ja) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | スパッタ方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2707951B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006037172A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スパッタリング方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01116070A (ja) * | 1987-10-29 | 1989-05-09 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | スパツタ装置 |
| JPH03279294A (ja) * | 1990-03-29 | 1991-12-10 | Mitsubishi Materials Corp | エピタキシャル層の成長方法 |
-
1993
- 1993-07-15 JP JP5196737A patent/JP2707951B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01116070A (ja) * | 1987-10-29 | 1989-05-09 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | スパツタ装置 |
| JPH03279294A (ja) * | 1990-03-29 | 1991-12-10 | Mitsubishi Materials Corp | エピタキシャル層の成長方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006037172A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スパッタリング方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2707951B2 (ja) | 1998-02-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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