JPH0794412A - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高いアスペクト比でも良好な段差被覆性およ
び穴埋め性が得られる薄膜形成装置を得る。 【構成】 真空槽４０内で支持された基板２０に対向す
る仮想平面上にターゲット１１を設け、このターゲット
１１から飛散した蒸着粒子を基板２０に蒸着させるに際
して、基板２０に対してターゲット１１から飛散した蒸
着粒子が斜めに入射するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、薄膜形成装置に関
し、特にＬＳＩの超高集積化を実現する上で重要である
高いアスペクト比のコンタクトホールもしくはスルーホ
ールを有するサブミクロンサイズの半導体基板に配線用
の薄膜を形成する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は「ジャーナル・オブ・バキュー
ム・サイエンス・アンド・テクノロジＡ．ボリューム
３、ナンバ２、１９８５年（Journal of Vacuum Scienc
e andTechnology A. Volume 3,No.2 , 1985）」に示さ
れたマグネトロン型スパッタ装置を従来の薄膜形成装置
として模式的に示す概略構成図であり、図において４０
は内部が真空に保持される真空槽、２０は真空槽４０内
に支持された例えばＬＳＩ用の基板、１０は基板２０に
対向する仮想平面上に設けられた蒸着材料からなるター
ゲット、５１は基板２０の前面に設けられたシャッタ
ー、３０はアルゴンガス等のガスを真空槽４０に導入す
るガス導入手段、５０はターゲット１０を支持する基板
ホルダであり、この基板ホルダ５０内には磁石５０ａが
収納されている。

【０００３】次に動作について説明する。まず真空槽内
を排気手段４１により排気し、ガス導入手段３０によっ
て窒素ガスおよびアルゴンガス等を導入する。その後チ
タン等の蒸着材料で形成されているターゲット１０に対
して、基板２０に直流もしくは高周波電圧を印加する
と、ターゲット１０と基板２０間にプラズマが形成され
る。この際基板ホルダ５０中の磁石は、プラズマ中の電
子を螺旋回転させプラズマ生成を促進する。このプラズ
マ中で生成される例えばアルゴンイオンは、印加電圧に
よって加速され、ターゲット１０に衝突して、ターゲッ
ト材料である蒸着材料をスパッタする。こうして飛散さ
れた蒸着粒子は、窒素ガス雰囲気で基板２０に付着して
窒化チタン配線用バリア膜の薄膜を形成する。

【０００４】図１１は、セミコンジャパン８８テクニカ
ルシンポジウム予稿集に示された上述した従来のマグネ
トロン型スパッタ装置によってアスペクト比が約４のコ
ンタクトホールにアルミニウム合金を蒸着した断面図で
あり、図において８０は穴径0.5μm 、深さ2.0μm のコ
ンタクトホール、８１、８２、８３はそれぞれチタン、
窒化チタンおよびアルミニウム合金によって蒸着形成さ
れた配線密着層、配線バリア層および配線層である。こ
れを見るとコンタクトホールの側壁および底面における
膜厚は、コンタクトホール以外の平坦部に比べオーバー
ハングの成長およびセルフシャドウイング効果により薄
くなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、ＬＳＩの集
積化が進むにつれて、設計ルールは６４ＭビットＤＲＡ
Ｍ以降ではハーフミクロン以下になってきている。また
半導体配線に設けられるコンタクトホールのアスペクト
比は２以上となり、マイグレーションによる断線に対し
て一層高い信頼性が要求されている。従って、現在実用
されている薄膜形成装置を用いてかかる要求を満たすこ
とには困難が生じてきている。

【０００６】図１２は上述した従来の薄膜形成装置の問
題点を説明する図である。図において、ターゲット１０
と基板２０間にプラズマが形成され、ターゲット１０の
蒸着材料がスパッタされると、この蒸着粒子９０は導入
されたガス圧の下では、ガス粒子と衝突を繰り返しラン
ダムに散乱される。このように散乱された蒸着粒子９０
は直進性が乏しいので、微細なホールには入りにくくな
り、コンタクトホール８０での穴埋め性および段差被覆
性は悪くなる。このような問題点を解決するために図１
３に示すように、ハニカム状の多孔板２３をターゲット
１０と基板２０間に挿入し、ここを通過する蒸着粒子９
０のうち直進性が悪い蒸着粒子９０ａを、多孔板２３の
壁面に付着させることで多少穴埋め性および段差被覆性
を改善した薄膜形成装置が知られるが、これでは将来の
半導体の微細化には対応できないという問題点がある。
従って、上述した従来の薄膜形成装置では、超ＬＳＩの
微細配線用薄膜を形成する場合、特にコンタクトホール
のアスペクト比が２以上となると段差被覆できなくなっ
たり、底部に配線用薄膜の穴埋めができなくなるという
問題点があった。

【０００７】この発明は上述したような問題点を解決す
るためになされたもので、高いアスペクト比でも良好な
段差被覆性と穴埋め性を得ることができる薄膜形成装置
を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る薄膜形成装置は、基板面とターゲット面とを面方向に
互いにずらせて配置したものである。

【０００９】また、この発明の請求項２に係る薄膜形成
装置は、所定の真空度に保持され内側に基板が支持され
た真空槽と、上記基板に対向する平面上であって、上記
基板中央部から上記基板端部までの長さよりも大きな半
径を有する円周上の所定箇所に設けられ、蒸着材料を蒸
着粒子として飛散させるためのターゲットと、上記ター
ゲットの蒸着材料を蒸着粒子として飛散させるために上
記ターゲットにエネルギを照射するためのエネルギ照射
手段とを備えたものである。

【００１０】また、この発明の請求項３に係る薄膜形成
装置は、所定の真空度に保持され内側に基板が支持され
た真空槽と、上記基板に対向する平面上に設けられ、上
記基板中央部から上記基板端部までの長さよりも大きな
半径を有し、蒸着材料を蒸着粒子として飛散させるため
の円盤状のターゲットと、上記ターゲットの蒸着材料を
蒸着粒子として飛散させるために、上記ターゲット上の
上記長さと等しい半径からなる円の外側にエネルギを照
射するためのエネルギ照射手段とを備えたものである。

【００１１】また、この発明の請求項４に係る薄膜形成
装置は、請求項２又は請求項３におけるエネルギ照射手
段を、イオンを照射して上記ターゲットをスパッタする
イオン源装置、又はレーザを照射して上記ターゲットを
蒸発させるためのレーザ装置のいずれかとしたものであ
る。

【００１２】また、この発明の請求項５に係る薄膜形成
装置は、所定の真空度に保持され内側に基板が支持され
た真空槽と、上記真空槽内にガスを導入するガス導入手
段と、上記基板に対向する平面上に設けられ、中央部に
上記基板に対応する大きさの孔を有し、蒸着材料として
スパッタされる円盤状のターゲットと、上記導入された
ガスをイオン化して上記ターゲットをスパッタし、上記
蒸着材料を上記基板に蒸着させるため、上記基板と上記
ターゲット間に電圧を印加するための電圧印加手段とを
備えたものである。

【００１３】また、この発明の請求項６に係る薄膜形成
装置は、所定の真空度に保持され内側に基板が支持され
た真空槽と、上記真空槽内にガスを導入するガス導入手
段と、上記基板に対向する平面上に設けられ、上記基板
中央部から上記基板端部までの長さよりも大きな半径を
有し、蒸着材料としてスパッタされる円盤状のターゲッ
トと、上記導入されたガスをイオン化して上記ターゲッ
トをスパッタし、上記蒸着材料を上記基板に蒸着させる
ため、上記基板と上記ターゲット間に電圧を印加するた
めの電圧印加手段と、上記基板と上記ターゲット間に設
けられ上記ターゲット中央部から上記基板へ飛散する蒸
着粒子を遮蔽する遮蔽板とを備えたものである。

【００１４】更に、この発明の請求項７に係る薄膜形成
装置は、請求項５又は請求項６の薄膜形成装置におい
て、上記電圧印加手段を構成する上記基板側の電極が上
記基板端部の外側に設けられたものである。

【００１５】

【作用】この発明の請求項１に係る薄膜形成装置によれ
ば、蒸着粒子は基板面に対して斜め方向から入射して、
基板のコンタクトホールやスルーホールの底や側壁面に
当たるため、段差被覆性や穴埋め性に優れた配線用薄膜
が形成される。

【００１６】また、この発明の請求項２に係る薄膜形成
装置によれば、ターゲットは上記基板に対向する平面上
における、上記基板中央部から上記基板端部までの長さ
よりも大きな半径を有する円周上の所定箇所に設けられ
ているので、エネルギ照射手段によりエネルギを得て上
記ターゲットより飛散する蒸着粒子は基板面に対して斜
め方向から入射して、基板のコンタクトホールやスルー
ホールの底や側壁面に当たるため、段差被覆性や穴埋め
性に優れた配線用薄膜が形成される。

【００１７】また、この発明の請求項３に係る薄膜形成
装置によれば、基板に対向する平面上に設けられたター
ゲットは、上記基板中央部から上記基板端部までの長さ
よりも大きな半径を有する円盤状をなし、エネルギ照射
手段によりエネルギを得て飛散する蒸着粒子は、上記タ
ーゲット上における上記基板中央部から上記基板端部ま
での長さと等しい半径からなる円の外側より飛散するこ
ととなるため、請求項１と同様、このターゲットより飛
散する蒸着粒子は基板面に対して斜め方向から入射し
て、基板のコンタクトホールやスルーホールの底や側壁
面に当たるため、段差被覆性や穴埋め性に優れた配線用
薄膜が形成される。

【００１８】また、この発明の請求項４に係る薄膜形成
装置によれば、エネルギ照射手段としてのイオン源装置
は、イオンを照射して上記ターゲットをスパッタし、蒸
着粒子を飛散させる。また、エネルギ照射手段としての
レーザ装置は、レーザを照射して上記ターゲットを蒸発
させ、蒸着粒子を飛散させる。

【００１９】また、この発明の請求項５に係る薄膜形成
装置によれば、ガスを導入した後、ターゲットと基板間
に電圧を印加すると、ターゲットと基板間にプラズマが
形成される。このプラズマ中で生成されるガスイオン
は、上記電圧によって加速され、ターゲットに衝突し
て、蒸着材料をスパッタし、蒸着粒子を飛散させる。こ
のときターゲットの中央部には上記基板に対応する大き
さの孔を有するため、この部分ではスパッタは生じな
い。したがって基板に蒸着される蒸着粒子は基板面に対
して斜め方向から飛散するもののみとなり、かかる蒸着
粒子は、基板面に対して斜め方向から入射して、基板の
コンタクトホールやスルーホールの底や側壁面に当たる
ため、段差被覆性や穴埋め性に優れた配線用薄膜が形成
される。

【００２０】また、この発明の請求項６に係る薄膜形成
装置によれば、ガスを導入した後、ターゲットと基板間
に電圧を印加すると、ターゲットと基板間にプラズマが
形成される。このプラズマ中で生成されるガスイオン
は、上記電圧によって加速され、ターゲットに衝突し
て、蒸着材料をスパッタし、蒸着粒子を飛散させる。こ
のとき基板とターゲット間にはターゲット中央部から基
板に向かって飛散する蒸着粒子を遮蔽する遮蔽板が設け
られているため、ターゲットの中央部から基板に向かっ
て飛散する蒸着粒子は基板には到達しない。したがっ
て、基板に蒸着される蒸着粒子は基板面に対して斜め方
向から飛散するもののみとなり、かかる蒸着粒子は、基
板面に対して斜め方向から入射して、基板のコンタクト
ホールやスルーホールの底や側壁面に当たるため、段差
被覆性や穴埋め性に優れた配線用薄膜が形成される。

【００２１】また、この発明の請求項７に係る薄膜形成
装置によれば、請求項５又は請求項６の薄膜形成装置に
おいて、基板側の電極を基板端部の外側に設けることに
より、ガスイオンによってスパッタされて飛散し、基板
に入射する蒸着粒子の入射角を大きくすることができ、
請求項５又は請求項６の作用をより高めることができ
る。

【００２２】

【実施例】実施例１．以下、この発明の実施例１をイオ
ンビームスパッタ型薄膜形成装置に例を取り図について
説明する。尚、図１は実施例１を示す概略構成図であ
り、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は同側面図である。図１に
示すイオンビームスパッタ型薄膜形成装置は、排気手段
４１により排気され、所定の真空度に保持された真空槽
４０と、この真空槽４０内に配置された基板２０を回転
したり、加熱する機構５２、５３と、この基板２０に対
向する基板面と平行な仮想平面上であって、基板２０を
上記仮想平面上に投影してなる円盤形状の外側に、ター
ゲットホルダ５０に支持された複数個のターゲット１１
と、このターゲット１１に向けてイオンを照射するエネ
ルギ照射手段としてのイオン源装置６０および成膜中に
真空槽内にガスを導入するガス導入手段３０より構成さ
れる。ターゲット１１はさらに詳しくは、基板２０に対
向する仮想平面上において、基板２０端部の回転半径よ
り大きな半径を有する円周Ａ上に略９０度ずつ離れて４
つ設けられ、基板面とターゲット面が上記平面方向に互
いにずれるように設けられている。また、イオン源装置
６０はターゲット１１それぞれに対して上記円周外側方
向斜め上方に４つ設けられている。

【００２３】次に動作について説明する。排気手段４１
により真空槽４０を高真空に排気した後、この真空槽４
０内に配置された基板２０を過熱しながら回転するとと
もに、イオン源装置６０を稼働させて、イオンをターゲ
ット１１に照射すると、ターゲット１１の蒸着材料がイ
オンにより高真空中に叩きだされてスパッタされる。ス
パッタされた蒸着粒子は高真空中を直進して、基板２０
に到達し、基板２０に薄膜を形成する。このとき蒸着粒
子は基板面に対して斜め下方から入射し、基板２０のコ
ンタクトホールやスルーホールの底や側壁面に当たるた
め、段差被覆性や穴埋め性に優れた配線用薄膜が形成さ
れる。

【００２４】なお、実施例１では、機構５２、５３によ
り、基板２０を加熱したり回転したりして薄膜形成する
ことにより、均一性のより優れた薄膜を形成する場合に
ついて説明したが、この発明は、必ずしも基板２０を回
転したり、加熱する場合に限定されることはなく、また
逆にスパッタされるターゲットをイオン源装置とともに
回転させるようにしても良い。更に、ターゲット１１
は、４カ所に設けたが、これら数も実施例に限定される
ことはない。また薄膜形成中に真空槽内にガス導入手段
３０により酸素、窒素、もしくはこれら元素を含むガス
を導入して蒸着材料と化合させ、この化合物による薄膜
形成を行うことも可能である。

【００２５】実施例２．実施例１は薄膜形成装置として
イオンビームスパッタ型薄膜形成装置に例を取り説明し
たが、薄膜形成装置としてレーザーアブレーション型薄
膜形成装置を用いても良い。この場合、図１で説明した
イオン源装置６０に代わり、エネルギ照射手段としてレ
ーザー光をターゲット１１に照射する炭酸ガスレーザ
ー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー等のレーザー装
置７０を用いる。

【００２６】このような実施例２においても、動作は実
施例１とほぼ同様であり、レーザ装置７０を稼働させて
レーザー光をターゲット１１に照射すると、ターゲット
１１の蒸着材料がレーザー光によって、高真空中に蒸発
する。蒸発した蒸着粒子は高真空中を直進して、基板２
０に到達し、実施例１の場合と同様に薄膜が形成され
る。なお、この発明の適用範囲は上記実施例１の場合と
同様、実施例２に限定されないことは明らかである。

【００２７】図２は以上に説明したイオンビームスパッ
タ型もしくはレーザーアブレーション型薄膜形成装置を
用いて、基板に設けられた微細コンタクトホールおよび
スルーホールに配線用薄膜を形成した場合に、良好な段
差被覆性及び穴埋め性が得られることを示した図であ
る。イオンを照射するイオン源装置６０もしくはレーザ
ー光を照射するレーザー装置７０を稼働させて、エネル
ギをターゲット１１に照射すると、ターゲット１１の蒸
着材料がイオンにより高真空中にスパッタされるか、も
しくは蒸発する。スパッタもしくは蒸発した蒸着粒子は
高真空中をほぼ直進して、基板２０に到達する。このと
き上記実施例１、２では図２に示されるように、蒸着粒
子９０が基板２０の外側周辺下方から斜めに入射するよ
うに配置されているので、微細コンタクトホールおよび
スルーホールに対して良好な穴埋め性および被覆性が得
られる。そして、実施例のように基板２０を回転させれ
ば、コンタクトホール８０の基板中心側と基板周辺側の
両側の壁面に蒸着粒子が均一に到達することになるので
微細コンタクトホールおよびスルーホールに対してより
いっそう良好な穴埋め性および被覆性が実現する。

【００２８】このような薄膜形成装置において、チタン
ターゲットを用いてイオン源装置からのイオン、もしく
はレーザー装置からのレーザーをターゲットに照射すれ
ば、基板２０に設けられた微細コンタクトホールおよび
スルーホールにチタン薄膜からなる配線密着層（図１１
の８１に対応）を形成することができる。

【００２９】また、チタンターゲットを用いて、このタ
ーゲットにイオン源装置からのイオン、もしくはレーザ
ー装置からのレーザーを照射すると共に、ガス導入手段
により窒素ガスもしくはアンモニアガス等窒素元素を含
むガスを導入すれば、基板に設けられた微細コンタクト
ホールおよびスルーホールに窒化チタンからなる配線バ
リア層（図１１の８２に対応）を形成すことができる。
また、アルミニウム、銅、シリコン、タングステン等の
金属もしくはこれらの合金ターゲットを用いて、このタ
ーゲットにイオン源装置からのイオン、もしくはレーザ
ー装置からのレーザーを照射すれば、基板に設けられた
微細コンタクトホールおよびスルーホールにアルミニウ
ムもしくはタングステン等からなる配線層（図１１の８
３に対応）を形成することができる。

【００３０】実施例３．図３は実施例３としてイオンビ
ームスパッタ型薄膜形成装置を示す概略構成図であり、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は同側面図である。図において
図１と同一物、または相当物には同一の符号を付してい
る。このイオンビームスパッタ型薄膜形成装置は、実施
例１で説明したターゲット１１に代わり、ターゲット１
２を設けたものである。このターゲット１２は、基板２
０に対向する基板面と平行な平面上に設けられ、基板２
０と対向するその中央部に、基板２０に対応して、基板
２０とほぼ同一形状、同一大きさの孔１２ａを有するド
ーナッツ板状をなしている。

【００３１】このように、ターゲット１２をドーナッツ
板状としても、実施例１と同様、真空中に叩き出されて
飛散した蒸着粒子は、基板２０に対してその斜め下方か
らコンタクトホールやスルーホールの側壁面や底部に当
たるため、段差被覆性や穴埋め性に優れた配線用薄膜が
形成される。

【００３２】尚、実施例３は、イオン源装置６０を備え
たイオンビームスパッタ型薄膜形成装置について説明し
たが、レーザー装置７０を備えたレーザアブレーション
型薄膜形成装置についても同様に適用できる。

【００３３】実施例４．図４は実施例４としてイオンビ
ームスパッタ型薄膜形成装置を示す概略構成図であり、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は同側面図である。図において
図１と同一物、または相当物には同一の符号を付してい
る。このイオンビームスパッタ型薄膜形成装置は、実施
例３で説明したターゲット１２に代わり、ターゲット１
３を設けたものである。このターゲット１３は、基板２
０に対向する平面上に設けられ、基板円周部の半径（基
板端部の回転半径）より大きな半径を有する円盤状をな
している。また、このターゲット１３にエネルギを照射
してターゲット１３をスパッタするためのイオン源装置
６０は、イオンの照射範囲を規制するアパーチャ６１を
有し、ターゲット１３上における基板端部の回転半径と
略等しい半径からなる円の外側を照射している。

【００３４】このように、ターゲット１３を円盤状と
し、その外側上方からターゲット１３の外周近傍にイオ
ンを照射するようにしても、実施例１と同様、真空中に
叩き出されて飛散した蒸着粒子は、基板２０に対して斜
め下方から入射してコンタクトホールやスルーホールの
底部や側壁面に当たるため、段差被覆性や穴埋め性に優
れた配線用薄膜が形成される。

【００３５】尚、実施例４は、イオン源装置６０を備え
たイオンビームスパッタ型薄膜形成装置について説明し
たが、イオン源に代わりレーザー装置７０を備えたレー
ザアブレーション型薄膜形成装置についても適用でき
る。

【００３６】実施例５．図５は実施例５としてスパッタ
型薄膜形成装置を示す概略構成図であり、（Ａ）は平面
図、（Ｂ）は同側面図である。図において図３と同一物
または相当物には同一の符号を付している。このスパッ
タ型薄膜形成装置は、実施例３で説明したイオン源６０
に代わり、基板２０とターゲット１２間に電圧印加手段
３を設け、ターゲット１２に対して基板２０に直流もし
くは高周波電圧を印加するようにしたものである。ま
た、ターゲット１２を支持するターゲットホルダ５０に
は、ターゲット１２の直下に磁石５０ａが設けられてい
る。

【００３７】次に実施例５の動作について説明する。排
気手段４１により真空槽４０を高真空に排気し、更にガ
ス導入手段３０によってアルゴン等のガスを導入した
後、チタン等の蒸着材料で形成されているターゲット１
２に対して、基板２０に直流もしくは高周波電圧を印加
すると、ターゲット１２と基板２０間にプラズマが形成
される。この際ターゲットホルダ５０中の磁石５０ａ
は、プラズマ中の電子を螺旋回転させプラズマ生成を促
進する。このプラズマ中で生成される例えばアルゴンイ
オンは、印加電圧によって加速され、ターゲット１２に
衝突して、ターゲット１２の蒸着材料をスパッタし、基
板２０上に配線用薄膜を形成する。

【００３８】図６はこのような改良されたスパッタ型薄
膜形成装置を用いて、基板に設けられた微細コンタクト
ホールおよびスルーホールに配線用薄膜を形成すると、
段差被覆性および穴埋め性が向上することを明確に示し
た図であり、ガスを導入した後、ターゲット１２と、基
板２０に直流もしくは高周波電圧を印加すると、ターゲ
ット１２と基板２０間にプラズマが形成される。このプ
ラズマ中で生成されるアルゴンイオンは、印加電圧によ
って加速され、ターゲット１２に衝突して、蒸着材料を
スパッタし、基板２０上に配線用薄膜が形成される。こ
のときターゲット１２の中心部は孔となっていて蒸着材
料が無いため、この部分ではスパッタは生じない。した
がってターゲット１２より飛散した蒸着粒子９０は、導
入したガスと衝突を繰り返しランダムに散乱されるが、
このうち基板２０に蒸着される蒸着粒子は基板周辺部下
方から基板中心方向に向かって移動する蒸着粒子９０の
みとなるため、直進性がある程度改善され、良好な段差
被覆性および穴埋め性を得ることができる。さらにこの
とき、基板２０を回転させていれば、コンタクトホール
８０の基板中心側と基板周辺側の両側の壁面に蒸着粒子
が到達することになるのでより優れた段差被覆性および
穴埋め性が得られる。

【００３９】実施例６．図７は実施例６としてスパッタ
型薄膜形成装置を示す概略構成図であり、（Ａ）は平面
図、（Ｂ）は同側面図である。図において図５と同一物
または相当物には同一の符号を付している。このスパッ
タ型薄膜形成装置は、実施例５で説明した電圧印加手段
において、基板２０側に設けられる電極２１を円盤状の
基板２０の外周側部（基板端部の回転半径外側）に設け
たもので、このような構成によれば、基板２０に対して
進行する蒸着粒子に大きな進行角度（入射角度）を取る
ことができ、実施例５の効果をより高めることができ
る。

【００４０】実施例７．図８は実施例７としてスパッタ
型薄膜形成装置を示す概略構成図であり、（Ａ）は平面
図、（Ｂ）は同側面図である。図において図７と同一物
または相当物には同一の符号を付している。このスパッ
タ型薄膜形成装置は、実施例６で説明したドーナッツ板
状のターゲット１２を孔の無い円盤状のターゲット１３
とするとともに、基板２０の中央部下方に基板２０と略
同一形状、大きさの遮蔽板２２を設けている。

【００４１】図９はこのような改良されたスパッタ型薄
膜形成装置を用いて、基板に設けられた微細コンタクト
ホールおよびスルーホールに配線用薄膜を形成した場合
に段差被覆性および穴埋め性が向上することを示した図
であり、ガスを導入した後、ターゲット１３と、基板２
０および電極２１に直流もしくは高周波電圧を印加する
と、ターゲット１３と基板２０および電極２１間にプラ
ズマが形成される。尚、このとき電極２１は面積が大き
いほうがプラズマを効率的に形成する効果がある。この
プラズマ中で生成されるアルゴンイオンは、印加電圧に
よって加速され、ターゲット１３に衝突して、ターゲッ
ト材料をスパッタし、基板２０上に薄膜を形成する。こ
のとき基板２０に対向して置かれた遮蔽板２２により、
ターゲット１３の中心部でスパッタされた蒸着粒子９０
は基板２０に到達しない。したがって蒸着粒子９０は、
導入されたガスと衝突を繰り返しランダムに散乱される
が、基板周辺部から中心に向かって移動する蒸着粒子９
０ｂのみが基板２０に到達して蒸着されることとなるた
め、直進性がある程度改善される上、基板２０が回転す
る間にコンタクトホール８０の基板中心側と基板周辺側
の両側の壁面に蒸着粒子が到達することになるので微細
コンタクトホールおよびスルーホールに対して段差被覆
性および穴埋め性が改善される。

【００４２】実施例５乃至実施例７において説明した各
薄膜形成装置において、チタンターゲットを用いて、ア
ルゴン等の不活性ガスを導入する一方、基板とターゲッ
ト間に電圧を印加してターゲットの蒸着材料をスパッタ
すれば、基板に設けられた微細コンタクトホールおよび
スルーホールに配線密着層（図１１の８１に対応）を形
成することができる。また、チタンターゲットを用い
て、アルゴン等の不活性ガスと窒素ガスもしくはアンモ
ニアガス等窒素元素を含むガスを導入する一方、基板と
ターゲット間に電圧を印加してターゲットの蒸着材料を
スパッタすれば、基板に設けられた微細コンタクトホー
ルおよびスルーホールに配線バリア層（図１１の８２に
対応）を形成することができる。また、アルミニウム、
銅、シリコン、タングステン等の金属もしくはこれらの
合金ターゲットを用いてアルゴン等の不活性ガスを導入
する一方、基板とターゲット間に電圧を印加してターゲ
ットの蒸着材料をスパッタすると、基板に設けられた微
細コンタクトホールおよびスルーホールに配線層（図１
１の８３に対応）を形成することができる。

【００４３】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る薄膜形成装置
は、基板面とターゲット面とを面方向に互いにずらせて
配置したため、真空槽内をほぼ直進して基板に到達する
蒸着粒子は、基板に対して斜めに入射することとなり、
高いアスペクト比でも、微細コンタクトホールやスルー
ホールに対して良好な段差被覆性および穴埋め性を得る
ことができるという効果を奏する。

【００４４】また、この発明の請求項２に係る薄膜形成
装置は、所定の真空度に保持され内側に基板が支持され
た真空槽と、上記基板に対向する平面上であって、上記
基板中央部から上記基板端部までの長さよりも大きな半
径を有する円周上の所定箇所に設けられ、蒸着材料を蒸
着粒子として飛散させるためのターゲットと、上記ター
ゲットの蒸着材料を蒸着粒子として飛散させるために上
記ターゲットにエネルギを照射するためのエネルギ照射
手段とを備えたため、真空槽内をほぼ直進して基板に到
達する蒸着粒子は、基板に対して斜めに入射することと
なり、請求項１の場合と同様、高いアスペクト比でも、
微細コンタクトホールやスルーホールに対して良好な段
差被覆性および穴埋め性を得ることができるという効果
を奏する。

【００４５】また、この発明の請求項３に係る薄膜形成
装置は、所定の真空度に保持され内側に基板が支持され
た真空槽と、上記基板に対向する平面上に設けられ、上
記基板中央部から上記基板端部までの長さよりも大きな
半径を有し、蒸着材料を蒸着粒子として飛散させるため
の円盤状のターゲットと、上記ターゲットの蒸着材料を
蒸着粒子として飛散させるために、上記ターゲット上の
上記長さと等しい半径からなる円の外側にエネルギを照
射するためのエネルギ照射手段とを備えたため、真空槽
内をほぼ直進して基板に到達する蒸着粒子は、基板に対
して斜めに入射することとなり、高いアスペクト比で
も、微細コンタクトホールやスルーホールに対して良好
な段差被覆性および穴埋め性を得ることができるという
効果を奏する。

【００４６】また、この発明の請求項４に係る薄膜形成
装置は、請求項２又は請求項３におけるエネルギ照射手
段を、イオンを照射して上記ターゲットをスパッタする
イオン源装置、又はレーザを照射して上記ターゲットを
蒸発させるためのレーザ装置のいずれかとすることによ
り、請求項２及び請求項３と同様、高いアスペクト比で
も、微細コンタクトホールやスルーホールに対して良好
な段差被覆性および穴埋め性を得ることができるという
効果を奏する。

【００４７】また、この発明の請求項５に係る薄膜形成
装置は、所定の真空度に保持され内側に基板が支持され
た真空槽と、上記真空槽内にガスを導入するガス導入手
段と、上記基板に対向する平面上に設けられ、中央部に
上記基板に対応する大きさの孔を有し、蒸着材料として
スパッタされる円盤状のターゲットと、上記導入された
ガスをイオン化して上記ターゲットをスパッタし、上記
蒸着材料を上記基板に蒸着させるため、上記基板と上記
ターゲット間に電圧を印加するための電圧印加手段とを
備えたため、スパッタされた蒸着粒子は基板に対して斜
め方向から入射することとなり、高いアスペクト比で
も、微細コンタクトホールやスルーホールに対して良好
な段差被覆性および穴埋め性を得ることができるという
効果を奏する。

【００４８】また、この発明の請求項６に係る薄膜形成
装置は、所定の真空度に保持され内側に基板が支持され
た真空槽と、上記真空槽内にガスを導入するガス導入手
段と、上記基板に対向する平面上に設けられ、上記基板
中央部から上記基板端部までの長さよりも大きな半径を
有し、蒸着材料としてスパッタされる円盤状のターゲッ
トと、上記導入されたガスをイオン化して上記ターゲッ
トをスパッタし、上記蒸着材料を上記基板に蒸着させる
ため、上記基板と上記ターゲット間に電圧を印加するた
めの電圧印加手段と、上記基板と上記ターゲット間に設
けられ上記ターゲット中央部から上記基板へ飛散する蒸
着粒子を遮蔽する遮蔽板とを備えたため、高いアスペク
ト比でも、微細コンタクトホールやスルーホールに対し
て良好な段差被覆性および穴埋め性を得ることができる
という効果を奏する。

【００４９】更に、この発明の請求項７に係る薄膜形成
装置は、請求項５又は請求項６の薄膜形成装置におい
て、上記電圧印加手段を構成する上記基板側の電極を上
記基板端部の外側に設けたため、高いアスペクト比で
も、微細コンタクトホールやスルーホールに対して良好
な段差被覆性および穴埋め性を得ることができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１、２を示す概略構成図である。

【図２】実施例１、２の動作を示す側面図である。

【図３】実施例３に示す概略構成図である。

【図４】実施例４を示す概略構成図である。

【図５】実施例５を示す概略構成図である。

【図６】実施例５の動作を示す側面図である。

【図７】実施例６を示す概略構成図である。

【図８】実施例７を示す概略構成図である。

【図９】実施例７の動作を示す側面図である。

【図１０】従来のスパッタ型薄膜形成装置を概略的に示
す側面図である。

【図１１】従来のスパッタ型薄膜形成装置により製造さ
れたコンタクトホールを有する配線用薄膜を示す断面側
面図である。

【図１２】従来のスパッタ型薄膜形成装置の問題点を説
明する側面図である。

【図１３】従来のスパッタ型薄膜形成装置の動作を示す
側面図である。

【符号の説明】

１０、１１、１２、１３ ターゲット ２０ 基板 ２１ 電極 ２２ 遮蔽板 ３０ ガス導入手段 ４０ 真空槽 ６０ イオン源装置 ６１ アパーチャ ７０ レーザー装置 ９０ 蒸着粒子

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空槽内で支持された基板に対向する平
   面上にターゲットを設け、このターゲットから飛散した
   蒸着粒子を上記基板に蒸着させるようにした薄膜形成装
   置において、上記基板面と上記ターゲット面とが面方向
   に互いにずれて配置されていることを特徴とする薄膜形
   成装置。
2. 【請求項２】 所定の真空度に保持され内側に基板が支
   持された真空槽と、 上記基板に対向する平面上であって、上記基板中央部か
   ら上記基板端部までの長さよりも大きな半径を有する円
   周上の所定箇所に設けられ、蒸着材料を蒸着粒子として
   飛散させるためのターゲットと、 上記ターゲットの蒸着材料を蒸着粒子として飛散させる
   ために上記ターゲットにエネルギを照射するためのエネ
   ルギ照射手段と、 を備えたことを特徴とする薄膜形成装置。
3. 【請求項３】 所定の真空度に保持され内側に基板が支
   持された真空槽と、 上記基板に対向する平面上に設けられ、上記基板中央部
   から上記基板端部までの長さよりも大きな半径を有し、
   蒸着材料を蒸着粒子として飛散させるための円盤状のタ
   ーゲットと、 上記ターゲットの蒸着材料を蒸着粒子として飛散させる
   ために、上記ターゲット上の上記長さと等しい半径から
   なる円の外側にエネルギを照射するためのエネルギ照射
   手段と、 を備えたことを特徴とする薄膜形成装置。
4. 【請求項４】 上記エネルギ照射手段は、イオンを照射
   して上記ターゲットをスパッタするイオン源装置、又は
   レーザを照射して上記ターゲットを蒸発させるためのレ
   ーザ装置のいずれかであることを特徴とする請求項２又
   は請求項３の薄膜形成装置。
5. 【請求項５】 所定の真空度に保持され内側に基板が支
   持された真空槽と、 上記真空槽内にガスを導入するガス導入手段と、 上記基板に対向する平面上に設けられ、中央部に上記基
   板に対応する大きさの孔を有し、蒸着材料としてスパッ
   タされる円盤状のターゲットと、 上記導入されたガスをイオン化して上記ターゲットをス
   パッタし、上記蒸着材料を上記基板に蒸着させるため、
   上記基板と上記ターゲット間に電圧を印加するための電
   圧印加手段と、 を備えたことを特徴とする薄膜形成装置。
6. 【請求項６】 所定の真空度に保持され内側に基板が支
   持された真空槽と、 上記真空槽内にガスを導入するガス導入手段と、 上記基板に対向する平面上に設けられ、上記基板中央部
   から上記基板端部までの長さよりも大きな半径を有し、
   蒸着材料としてスパッタされる円盤状のターゲットと、 上記導入されたガスをイオン化して上記ターゲットをス
   パッタし、上記蒸着材料を上記基板に蒸着させるため、
   上記基板と上記ターゲット間に電圧を印加するための電
   圧印加手段と、 上記基板と上記ターゲット間に設けられ上記ターゲット
   中央部から上記基板へ飛散する蒸着粒子を遮蔽する遮蔽
   板と、 を備えたことを特徴とする薄膜形成装置。
7. 【請求項７】 上記電圧印加手段を構成する上記基板側
   の電極は上記基板端部の外側に設けられることを特徴と
   する請求項５又は請求項６の薄膜形成装置。