JPH11209872A - Sputtering device and sputtering method - Google Patents
Sputtering device and sputtering methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に金
属合金薄膜を形成する際に用いるスパッタリング装置及
びスパッタリング方法に関し、特にシリサイド金属薄膜
の形成に用いるスパッタリング装置及びスパッタリング
方法に関する。The present invention relates to a sputtering apparatus and a sputtering method used for forming a metal alloy thin film on a semiconductor substrate, and more particularly to a sputtering apparatus and a sputtering method used for forming a silicide metal thin film.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、SiMOSデバイスやGaAsF
ETのゲート電極には、耐熱性の向上を目的としてスパ
ッタリング方法によるWSiやMoSi等のシリサイド
金属薄膜が用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, SiMOS devices and GaAsF
For the gate electrode of the ET, a silicide metal thin film such as WSi or MoSi is used by a sputtering method for the purpose of improving heat resistance.
【0003】これらのシリサイド薄膜は、高融点金属で
あるWやMoとSiとの化合物であり、その組成比によ
って、抵抗率や内部応力等の膜特性が異なる。このた
め、組成比を一定に保つように、高融点金属ターゲット
あるいは高融点金属シリサイドターゲットとSiターゲ
ットとを使用し、マグネトロンスパッタにより高融点金
属膜あるいは高融点金属シリサイド膜とSi膜とを交互
に積層し、組成比を一定に保つようにしていた。[0003] These silicide thin films are compounds of W and Mo, which are refractory metals, and Si, and film characteristics such as resistivity and internal stress vary depending on the composition ratio. For this reason, using a refractory metal target or a refractory metal silicide target and a Si target so as to keep the composition ratio constant, the refractory metal film or the refractory metal silicide film and the Si film are alternately formed by magnetron sputtering. The layers were stacked and the composition ratio was kept constant.
【0004】このような従来のスパッタリング方法につ
いて、図面を用いて説明する。図3は従来のスパッタリ
ング装置の断面図である。まず、永久磁石33aを有す
る高融点金属あるいは高融点金属シリサイドのターゲッ
ト31と、永久磁石33bを有するSiターゲット32
は、スパッタリングチャンバー39の外部に設けられた
DCスパッタ電源34a、34bにそれぞれ接続されて
いる。[0004] Such a conventional sputtering method will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a sectional view of a conventional sputtering apparatus. First, a refractory metal or refractory metal silicide target 31 having a permanent magnet 33a and a Si target 32 having a permanent magnet 33b
Are connected to DC sputtering power supplies 34a and 34b provided outside the sputtering chamber 39, respectively.
【0005】また、スパッタリングチャンバー39内に
は搬送装置35が設けられ、基板ホルダー36が取り付
けられている。基板ホルダー36は前記ターゲット3
1,32に対し一定間隔で対向して設けられ、半導体基
板37が装着されている。この状態で、Arガス導入ラ
イン38からArガスを導入し、基板ホルダー36は搬
送装置35によりターゲット31,32の前面を一定間
隔の時間で左右に移動し、基板ホルダー36上の半導体
基板37上に、高融点金属あるいは高融点金属シリサイ
ドとSiの積層膜が形成される。In the sputtering chamber 39, a transfer device 35 is provided, and a substrate holder 36 is mounted. The substrate holder 36 holds the target 3
The semiconductor substrates 37 are mounted opposite to the semiconductor devices 1 and 32 at regular intervals. In this state, Ar gas is introduced from the Ar gas introduction line 38, and the substrate holder 36 moves left and right on the front surfaces of the targets 31 and 32 at a fixed interval by the transfer device 35, and the semiconductor substrate 37 on the substrate holder 36 Then, a high-melting-point metal or a laminated film of high-melting-point metal silicide and Si is formed.
【0006】この際、組成比を一定にするためには、高
融点金属ターゲットあるいは高融点金属シリサイドター
ゲット31の組成比、ならびに電源34a、34bによ
りスパッタリング時に各ターゲット31,32に印加す
る電圧、スパッタリング中のArガス圧等を調整するこ
とにより可能である。At this time, in order to keep the composition ratio constant, the composition ratio of the refractory metal target or refractory metal silicide target 31, the voltage applied to each target 31 and 32 during sputtering by power sources 34a and 34b, the sputtering It is possible by adjusting the Ar gas pressure and the like.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなスパッタリング方法では、各ターゲット元素の放
出角度の違いにより成膜された膜の組成比や膜厚は半導
体基板面内で一定にならず、組成比がずれることによっ
て、耐薬品性の低下や膜の内部応力に差が生じるため
に、膜の剥がれが発生する。However, in the above-mentioned sputtering method, the composition ratio and the film thickness of the film formed due to the difference in the emission angle of each target element are not constant in the semiconductor substrate surface, The deviation of the composition ratio causes a decrease in chemical resistance and a difference in internal stress of the film, so that the film is peeled off.
【0008】このスパッタリング粒子の放出角度は、特
開平1−91342号公報や特開平2−173260号
公報で提案されているように、ターゲットの構成元素に
よって異なるため、従来は、図4の他のスパッタリング
装置の断面図に示すように、半導体基板46に対向し永
久磁石42aを有するする金属ターゲット41aの両側
に、永久磁石42bを有する金属ターゲット41b、永
久磁石42cを有する金属ターゲット41cを、金属タ
ーゲット41aに対し傾斜角を持たせて配置した構造と
なっている。また、各金属ターゲット41a、41b、
41cには、DCスパッタ電源43a、43b、43c
が接続されている。The angle of emission of the sputtered particles differs depending on the constituent elements of the target as proposed in JP-A-1-91342 and JP-A-2-173260. As shown in the cross-sectional view of the sputtering apparatus, a metal target 41b having a permanent magnet 42b and a metal target 41c having a permanent magnet 42c are provided on both sides of a metal target 41a having a permanent magnet 42a facing the semiconductor substrate 46. The structure is such that it is arranged with an inclination angle with respect to 41a. In addition, each metal target 41a, 41b,
41c includes DC sputtering power supplies 43a, 43b, 43c.
Is connected.
【0009】このように、金属ターゲット41bと41
cが傾斜角を有することによって、スパッタリング粒子
は放出角度分布の影響を受けにくくなって半導体基板4
6上に一定に分布し、さらに半導体基板46を装着した
基板ホルダー45が、搬送ロール44により金属ターゲ
ット41a、41b、41cの前面を左右に移動するた
め、半導体基板46上の平坦部においては組成比、膜厚
ともに一定になる。As described above, the metal targets 41b and 41b
When c has a tilt angle, the sputtered particles are less affected by the emission angle distribution, and the semiconductor substrate 4
Since the substrate holder 45 uniformly distributed on the substrate 6 and further mounted with the semiconductor substrate 46 is moved right and left on the front surfaces of the metal targets 41 a, 41 b and 41 c by the transport roll 44, the composition is flat on the semiconductor substrate 46. Both the ratio and the film thickness become constant.
【0010】しかし、上記のような従来のスパッタリン
グ装置を用いても、図5(a)の断面図に示すような段
差構造(電子情報通信学会発行の信学技報1993年9
月号7頁から12頁に掲載)、すなわち半導体基板51
の平面上に絶縁膜52の段差とシリサイド膜53を有す
る構造の場合には、絶縁膜上平坦部53aでの組成比が
一定であっても、基板上平坦部53cと絶縁膜側壁部5
3bでは高融点金属の濃度よりSiの濃度が高く、ま
た、図5(b)の断面図に示すようなコンタクト孔構造
の場合には、絶縁膜上平坦部53aの組成に比べ開孔内
側壁部53eは高融点金属の濃度が高く、開孔内平坦部
53dではSiの濃度が高くなっている。However, even if the above-mentioned conventional sputtering apparatus is used, a step structure as shown in the sectional view of FIG. 5A (IEICE Technical Report, September 1993, published by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers).
(Published on pages 7 to 12 of the monthly issue), ie, the semiconductor substrate 51
In the case of the structure having the step of the insulating film 52 and the silicide film 53 on the plane of the above, even if the composition ratio in the flat portion 53a on the insulating film is constant, the flat portion 53c on the substrate and the insulating film side wall 5
3b, the concentration of Si is higher than the concentration of the refractory metal, and in the case of a contact hole structure as shown in the cross-sectional view of FIG. The portion 53e has a high concentration of the high melting point metal, and the flat portion 53d in the opening has a high concentration of Si.
【0011】このような組成比の傾向は、開孔径と開孔
部分の高さとの比(アスペクト比)が高くなるにつれ
て、また、WのようにSiとの質量差の大きい金属によ
るシリサイド膜をスパッタリングする場合に顕著になっ
てくるため、金属ターゲットを一定角度に傾斜させただ
けでは、スパッタリング粒子の放出角度差による影響を
解消するには至っていない。The tendency of the composition ratio is such that as the ratio (aspect ratio) between the hole diameter and the height of the hole portion increases, the silicide film made of a metal having a large mass difference from Si such as W is formed. Since the effect becomes remarkable in the case of sputtering, the effect of the difference in the emission angle of the sputtered particles cannot be eliminated only by inclining the metal target at a certain angle.
【0012】本発明の目的は、金属シリサイドのスパッ
タリング成膜の際に、被成膜物の形状によらずに膜中の
組成比を一定に保つことのできるスパッタリング装置及
びスパッタリング方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus and a sputtering method capable of maintaining a constant composition ratio in a metal silicide film by sputtering regardless of the shape of a film to be formed. It is in.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に形成された段差部分に第1及び第2の金属の合金薄膜
をスパッタリングにより形成する際、前記第1金属のタ
ーゲットを前記半導体基板表面と平行に設置し、さらに
この第1金属のターゲットの両側に第2金属のターゲッ
トを第1金属のターゲットに対し傾斜角αとなるように
対向配置したスパッタリング装置において、前記第2金
属のターゲットが、それぞれ前記半導体基板表面法線方
向と角度αで傾斜したターゲット回転用ロッドを回転軸
として回転可能であることを特徴とし、また、前記ター
ゲット回転用ロッドを中心軸として、前記第2金属のタ
ーゲットの傾斜角αを可変とすることを特徴とし、さら
に前記第2金属のターゲットが傾斜角αを変化させなが
ら回転可能であることを特徴とするスパッタリング装置
である。According to the present invention, when forming an alloy thin film of a first metal and a second metal on a step portion formed on a semiconductor substrate by sputtering, the target of the first metal is applied to the semiconductor substrate. In a sputtering apparatus installed in parallel with the surface and further comprising a second metal target disposed on both sides of the first metal target so as to have an inclination angle α with respect to the first metal target, the second metal target Are rotatable about a target rotation rod inclined at an angle α with respect to the normal direction of the semiconductor substrate surface, respectively, and the second metal is The tilt angle α of the target is variable, and the target of the second metal is rotatable while changing the tilt angle α. A sputtering apparatus according to claim.
【0014】また、本発明は、半導体基板上に形成され
た段差部分に第1及び第2の金属の合金薄膜をスパッタ
リングにより形成する際、前記第1金属のターゲットを
前記半導体基板表面と平行に設置し、さらにこの第1金
属のターゲットの両側に第2金属のターゲットを第1金
属のターゲットに対し傾斜角αとなるように対向配置し
てスパッタリングを行うスパッタリング方法において、
前記第1及び第2の金属ターゲットを用いて同時にスパ
ッタリングを行い、その際、第2金属のターゲットを傾
斜角αで回転させ、あるいは、その傾斜角αを所定角度
範囲内で変化させながら回転させ、前記半導体基板上の
段差部分に組成比が一定の前記金属合金薄膜を形成する
ことを特徴とするスパッタリング方法である。Further, according to the present invention, when forming an alloy thin film of a first metal and a second metal on a step portion formed on a semiconductor substrate by sputtering, the target of the first metal is parallel to the surface of the semiconductor substrate. In the sputtering method, the second metal target is disposed on both sides of the first metal target so as to face the first metal target at an inclination angle α, and sputtering is performed.
Sputtering is performed simultaneously using the first and second metal targets, and at this time, the second metal target is rotated at an inclination angle α, or is rotated while changing the inclination angle α within a predetermined angle range. Forming the metal alloy thin film having a constant composition ratio on a step portion on the semiconductor substrate.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
について図面を参照して説明する。図1は本発明のスパ
ッタリング装置の第1の実施の形態を示す図で、図1
(a)はWSiスパッタリング成膜装置の構造を示す断
面図、図2(b)はその機能を示す説明図である。Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a first embodiment of the sputtering apparatus of the present invention.
2A is a cross-sectional view showing the structure of a WSi sputtering film forming apparatus, and FIG. 2B is an explanatory view showing its function.
【0016】まず、図1(a)に示すように、裏面に永
久磁石3aを有するSiターゲット1が、半導体基板8
と平行になるように配置してある。このSiターゲット
1の両側には、裏面に永久磁石3bを有するWターゲッ
ト2aと、同じく裏面に永久磁石3cを有するWターゲ
ット2bが、それぞれターゲット回転用ロッド10a、
10bを回転軸として外部動力11a、11bにより、
Siターゲット1に対する傾斜角αをスパッタリングチ
ャンバー9の真空内で可変にしてある。可変機構として
は、球面軸受を用いる。First, as shown in FIG. 1A, a Si target 1 having a permanent magnet 3a on the back side is
It is arranged so that it may become parallel. On both sides of the Si target 1, a W target 2a having a permanent magnet 3b on the back surface and a W target 2b also having a permanent magnet 3c on the back surface are respectively provided with target rotating rods 10a,
With external power 11a, 11b using 10b as a rotation axis,
The inclination angle α with respect to the Si target 1 is made variable within the vacuum of the sputtering chamber 9. A spherical bearing is used as the variable mechanism.
【0017】また、Siターゲット1、Wターゲット2
a、Wターゲット2bは、スパッタリングチャンバー9
の外部に設けられた電源4a、4b、4cにそれぞれ接
続されており、各電源によりそれぞれ異なった電圧を印
加できるようになっている。また、Siターゲット1と
Wターゲット2a、2bの間には、静電シールド5が設
けられている。Also, a Si target 1 and a W target 2
a, W target 2b is a sputtering chamber 9
Are connected to power supplies 4a, 4b, 4c provided outside the power supply, respectively, so that different voltages can be applied by the respective power supplies. An electrostatic shield 5 is provided between the Si target 1 and the W targets 2a and 2b.
【0018】このようなターゲット配置になっている装
置を用いて、半導体基板8上の絶縁膜段差部にW:Si
=2:1の組成比のWSi膜を100nmの厚さに成膜
する場合には、まず、スパッタリングチャンバー9内に
基板ホルダー7に装着された半導体基板8を導入し、A
rガス導入ライン6からArガスを導入し、Siターゲ
ット1に400Wの電力を、またWターゲット2a、2
bにはそれぞれ800Wの電力を印加する。Using an apparatus having such a target arrangement, W: Si is formed on the step portion of the insulating film on the semiconductor substrate 8.
In the case of forming a WSi film having a composition ratio of = 2: 1 to a thickness of 100 nm, first, the semiconductor substrate 8 mounted on the substrate holder 7 is introduced into the sputtering chamber 9 and A
Ar gas is introduced from the r gas introduction line 6, and 400 W of electric power is supplied to the Si target 1 and the W targets 2a, 2
A power of 800 W is applied to each of b.
【0019】ここで図1(b)に示すように、Wターゲ
ット2a、2bのSiターゲット1に対する傾斜角α
は、Siターゲット1と基板ホルダー7との距離をLと
し、正方形の基板ホルダー7の一辺の長さをa、また、
Wターゲット2a、2bの中心を通る線が基板ホルダー
7の表面方向と直交する点Aから基板ホルダー7の端ま
での距離をbとすると、 tan-1(b/L)≦α≦tan-1{(a+b)/L} の条件を満たす角度αになるように、回転用ロッド10
a,10bを回転軸にして変化させる。第1の実施の形
態では、傾斜角αが20度からスパッタリングを開始し
て、終了時には45度になるように角度を徐々に増加さ
せてWターゲット2a、2bを回転させる。Here, as shown in FIG. 1B, the inclination angle α of the W targets 2a, 2b with respect to the Si target 1.
Is the distance between the Si target 1 and the substrate holder 7 is L, the length of one side of the square substrate holder 7 is a, and
Assuming that a distance from a point A where a line passing through the centers of the W targets 2a and 2b is perpendicular to the surface direction of the substrate holder 7 to an end of the substrate holder 7 is b, tan -1 (b / L) ≦ α ≦ tan -1 So that the angle α satisfies the condition of {(a + b) / L}.
a and 10b are changed using the rotation axis. In the first embodiment, the sputtering is started from an inclination angle α of 20 degrees, and the W targets 2a and 2b are rotated while gradually increasing the angle to 45 degrees at the end.
【0020】このように、傾斜角αを変化させることに
より、半導体基板8に対するW原子の放出方向が変化
し、図5(a)に示す段差側壁部分へW原子が付着する
ようになるため、絶縁膜側壁部53bのW原子の量が増
え、逆に絶縁膜上平坦部53aに付着するW原子の量は
少なくなるため、絶縁膜側壁部53bのWSiの組成比
は絶縁膜上平坦部53aとほぼ同じ組成比になる。As described above, by changing the inclination angle α, the emission direction of W atoms to the semiconductor substrate 8 changes, and the W atoms adhere to the step side wall portion shown in FIG. Since the amount of W atoms in the insulating film sidewall 53b increases and the amount of W atoms attached to the insulating film flat portion 53a decreases, the composition ratio of WSi in the insulating film sidewall 53b is reduced to the insulating film flat portion 53a. Approximately the same composition ratio.
【0021】このように成膜したWSi膜の組成を、オ
ージェ電子分光法で分析した結果、絶縁膜上平坦部53
aのWSi膜組成はW:Si=2:1、段差の絶縁膜側
壁部53b及び基板上平坦部53cでの組成はW:Si
=1.8:1となり、膜全体の組成比は一定になってい
る。The composition of the WSi film thus formed was analyzed by Auger electron spectroscopy.
The WSi film composition of a is W: Si = 2: 1, and the composition of the stepped insulating film side wall portion 53b and the flat portion 53c on the substrate is W: Si.
= 1.8: 1, and the composition ratio of the entire film is constant.
【0022】次に、本発明の第2の実施の形態につい
て、図2を用いて説明する。図2は第2の実施の形態を
示すスパッタリング装置の断面図である。本実施の形態
は、第1の実施の形態で用いたSiターゲットに代わっ
てWSiターゲットを用いている。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a sectional view of a sputtering apparatus according to the second embodiment. In the present embodiment, a WSi target is used instead of the Si target used in the first embodiment.
【0023】まず、図2において、裏面に永久磁石3a
を有するW:Si=5:3組成のWSiターゲット21
が、半導体基板8と平行になるように配置してある。こ
のWSiターゲット21の両側には、裏面に永久磁石3
bを有するWターゲット2aと、同じく裏面に永久磁石
3cを有するWターゲット2bが、それぞれターゲット
回転用ロッド10a、10bを回転軸として外部動力1
1a、11bにより、WSiターゲット21に対する傾
斜角αをスパッタリングチャンバー9の真空内で可変に
してある。First, in FIG. 2, the permanent magnet 3a
Target 21 having a composition of W: Si = 5: 3
Are arranged in parallel with the semiconductor substrate 8. On both sides of the WSi target 21, a permanent magnet 3
b and a W target 2b also having a permanent magnet 3c on the back surface, respectively, and external power 1 using the target rotation rods 10a and 10b as rotation axes.
1a and 11b, the inclination angle α with respect to the WSi target 21 is made variable in the vacuum of the sputtering chamber 9.
【0024】また、WSiターゲット21、Wターゲッ
ト2a、Wターゲット2bは、スパッタリングチャンバ
ー9の外部に設けられた電源4a、4b、4cにそれぞ
れ接続されており、各電源によりそれぞれ異なった電圧
を印加できるようになっている。The WSi target 21, the W target 2a, and the W target 2b are connected to power supplies 4a, 4b, and 4c provided outside the sputtering chamber 9, respectively, so that different voltages can be applied by the respective power supplies. It has become.
【0025】このようなターゲット配置になっている装
置を用いて、半導体基板8上の絶縁膜段差部にW:Si
=5:3の組成比のWSi膜を100nmの厚さに成膜
する場合には、まず、スパッタリングチャンバー9内に
基板ホルダー7に装着された半導体基板8を導入し、W
Siターゲット21に500Wの電力を、またWターゲ
ット2a、2bにはそれぞれ1000Wの電力を印加す
る。Using an apparatus having such a target arrangement, W: Si is formed on the step portion of the insulating film on the semiconductor substrate 8.
When a WSi film having a composition ratio of 5: 3 is formed to a thickness of 100 nm, first, the semiconductor substrate 8 mounted on the substrate holder 7 is introduced into the sputtering chamber 9 and the W
A power of 500 W is applied to the Si target 21, and a power of 1000 W is applied to the W targets 2a and 2b.
【0026】ここで、第2の実施の形態では、Wターゲ
ット2a、2bのWSiターゲット21に対する傾斜角
αを、スパッタリング開始時は45度、終了時には20
度になるように徐々に減少させつつWターゲット2a、
2bをターゲット回転用ロッド10a、10bを回転軸
として回転させる。Here, in the second embodiment, the inclination angle α of the W targets 2a and 2b with respect to the WSi target 21 is 45 degrees at the start of sputtering and 20 degrees at the end of sputtering.
While gradually decreasing the W target 2a,
2b is rotated using the target rotation rods 10a and 10b as rotation axes.
【0027】このように、傾斜角αを変化させることに
より、半導体基板8に対するW原子の放出方向が変化
し、図5(b)に示す開孔内側壁部53eに付着するW
原子の量が減少し、開孔内平坦部53dに付着するW原
子の量が増加して、開孔内側壁部53e及び開孔内平坦
部53dのWSiの組成比は、絶縁膜上平坦部53aと
ほぼ同じ組成比になる。As described above, by changing the inclination angle α, the emission direction of W atoms to the semiconductor substrate 8 changes, and the W atoms adhering to the inner wall 53e of the opening shown in FIG.
The amount of atoms decreases, the amount of W atoms adhering to the flat portion 53d in the opening increases, and the composition ratio of WSi in the inner wall portion 53e and the flat portion 53d in the opening becomes the flat portion on the insulating film. The composition ratio is almost the same as 53a.
【0028】この方法で成膜したWSi膜の組成を、オ
ージェ電子分光法で分析した結果、絶縁膜上平坦部53
aのWSi膜組成はW:Si=5:3、開孔内側壁部5
3e及び開孔内平坦部53dでの組成はW:Si=4.
9:3となり、開孔内と平坦部の膜組成比は一定になっ
ている。The composition of the WSi film formed by this method was analyzed by Auger electron spectroscopy.
a: WSi film composition: W: Si = 5: 3;
The composition of 3e and the flat portion 53d in the opening is W: Si = 4.
9: 3, and the film composition ratio between the inside of the opening and the flat portion is constant.
【0029】なお、上記の第1、第2の実施の形態で
は、いずれもWSi膜の成膜を行っているが、例えば、
MoSiやTiSi等の他のシリサイド膜においても、
このスパッタリング成膜方法で膜の組成比を一定にする
ことが可能である。In each of the first and second embodiments, the WSi film is formed.
In other silicide films such as MoSi and TiSi,
With this sputtering film forming method, the composition ratio of the film can be made constant.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のスパッタ
リング装置及びスパッタリング方法では、段差パターン
や開孔パターンの形状に依存せず、一定の組成比でシリ
サイド膜の成膜を行うことができ、この結果、耐薬品性
の低下や内部応力の差による膜の剥がれを防止すること
ができる。As described above, according to the sputtering apparatus and the sputtering method of the present invention, a silicide film can be formed at a constant composition ratio without depending on the shape of a step pattern or an opening pattern. As a result, peeling of the film due to a decrease in chemical resistance and a difference in internal stress can be prevented.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るWSiスパッ
タリング装置を示す図で、図1(a)はその断面図、図
1(b)はその機能説明図である。FIG. 1 is a view showing a WSi sputtering apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a sectional view thereof, and FIG. 1 (b) is a functional explanatory view thereof.
【図2】本発明の第2の実施の形態に係るWSiスパッ
タリング装置の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a WSi sputtering apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図3】従来のスパッタリング装置の構造を示す断面図
である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a conventional sputtering apparatus.
【図4】従来の他のスパッタリング装置の構造を示す断
面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of another conventional sputtering apparatus.
【図5】半導体基板上に形成された成膜構造を示す図
で、図5(a)は段差構造の断面図、図5(b)は開孔
構造の断面図である。5A and 5B are diagrams showing a film formation structure formed on a semiconductor substrate, wherein FIG. 5A is a sectional view of a step structure, and FIG. 5B is a sectional view of an aperture structure.
1 Siターゲット 2a、2b Wターゲット 3a、3b、3c 永久磁石 4a、4b、4c 電源 5 静電シールド 6 Arガス導入ライン 7 基板ホルダー 8 半導体基板 9 スパッタリングチャンバー 10a、10b ターゲット回転用ロッド 11a、11b 外部動力 21 WSiターゲット 31 高融点金属ターゲット 32 Siターゲット 33a、33b 永久磁石 34a、34b 電源 35 搬送装置 36 基板ホルダー 37 半導体基板 38 Arガス導入ライン 39 スパッタリングチャンバー 41a、41b、41c 金属ターゲット 42a、42b、42c 永久磁石 43a、43b、43c 電源 44 搬送ロール 45 基板ホルダー 46 半導体基板 51 半導体基板 52 絶縁膜 53 シリサイド膜 53a 絶縁膜上平坦部 53b 絶縁膜側壁部 53c 基板上平坦部 53d 開孔内平坦部 53e 開孔内側壁部 Reference Signs List 1 Si target 2a, 2b W target 3a, 3b, 3c Permanent magnet 4a, 4b, 4c Power supply 5 Electrostatic shield 6 Ar gas introduction line 7 Substrate holder 8 Semiconductor substrate 9 Sputtering chamber 10a, 10b Target rotation rod 11a, 11b External Power 21 WSi target 31 Refractory metal target 32 Si target 33a, 33b Permanent magnet 34a, 34b Power supply 35 Transport device 36 Substrate holder 37 Semiconductor substrate 38 Ar gas introduction line 39 Sputtering chamber 41a, 41b, 41c Metal target 42a, 42b, 42c Permanent magnets 43a, 43b, 43c Power supply 44 Transport roll 45 Substrate holder 46 Semiconductor substrate 51 Semiconductor substrate 52 Insulating film 53 Silicide film 53a Flat portion on insulating film 53b Discontinued Film side wall portion 53c on the substrate flat portion 53d opening the flat portion 53e opening in the side wall portion
Claims (6)
1及び第2の金属の合金薄膜をスパッタリングにより形
成する際、前記第1金属のターゲットを前記半導体基板
表面と平行に設置し、さらにこの第1金属のターゲット
の両側に第2金属のターゲットを第1金属のターゲット
に対し傾斜角αとなるように対向配置したスパッタリン
グ装置において、前記第2金属のターゲットが、それぞ
れ前記半導体基板表面法線方向と角度αで傾斜したター
ゲット回転用ロッドを回転軸として回転可能であること
を特徴とするスパッタリング装置。When forming an alloy thin film of a first metal and a second metal on a step portion formed on a semiconductor substrate by sputtering, a target of the first metal is set in parallel with a surface of the semiconductor substrate, In a sputtering apparatus in which a target of a second metal is disposed on both sides of the target of the first metal so as to be opposed to the target of the first metal at an inclination angle α, the targets of the second metal are each formed by the semiconductor substrate surface method. A sputtering apparatus characterized in that the sputtering apparatus is rotatable about a target rotation rod inclined at an angle α with a line direction.
して、前記第2金属のターゲットの傾斜角αを可変とす
ることを特徴とする請求項1記載のスパッタリング装
置。2. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the inclination angle α of the second metal target is variable with the target rotation rod as a central axis.
変化させながら回転可能であることを特徴とする請求項
1記載のスパッタリング装置。3. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the second metal target is rotatable while changing an inclination angle α.
と前記第1金属のターゲットとの距離をL、この基板ホ
ルダーの幅寸法をa、a寸法の延長上で基板ホルダーの
端から第2金属のターゲット中心の真上に当たる点まで
の距離をbとしたとき、前記第2金属のターゲットの傾
斜角αが、 tan-1(b/L)≦α≦tan-1{(a+
b)/L}の範囲にあることを特徴とする請求項1記載
のスパッタリング装置。4. The distance between the substrate holder on which the semiconductor substrate is mounted and the target of the first metal is L, the width dimension of the substrate holder is a, and the extension of the a dimension extends the second metal from the end of the substrate holder. Assuming that the distance to a point directly above the center of the target is b, the inclination angle α of the target of the second metal is tan −1 (b / L) ≦ α ≦ tan −1 {(a +
b) / L}.
1及び第2の金属の合金薄膜をスパッタリングにより形
成する際、前記第1金属のターゲットを前記半導体基板
表面と平行に設置し、さらにこの第1金属のターゲット
の両側に第2金属のターゲットを第1金属のターゲット
に対し傾斜角αとなるように対向配置してスパッタリン
グを行うスパッタリング方法において、前記第1及び第
2の金属ターゲットを用いて同時にスパッタリングを行
い、第2金属のターゲットを回転させて前記半導体基板
上の段差部分に組成比が一定の前記金属合金薄膜を形成
することを特徴とするスパッタリング方法。5. When forming an alloy thin film of a first metal and a second metal on a step portion formed on a semiconductor substrate by sputtering, the target of the first metal is set in parallel with the surface of the semiconductor substrate. In a sputtering method in which sputtering is performed by arranging a target of a second metal on both sides of the target of the first metal so as to have an inclination angle α with respect to the target of the first metal, the first and second metal targets may be used. A sputtering method wherein the metal alloy thin film having a constant composition ratio is formed on a step portion on the semiconductor substrate by rotating a target of the second metal at the same time.
角αを前記角度範囲内で変化させながら回転させ、前記
半導体基板上の段差部分に組成比が一定の前記金属合金
薄膜を形成することを特徴とする請求項5記載のスパッ
タリング方法。6. The method according to claim 6, further comprising: rotating the target of the second metal while changing the inclination angle α within the angle range to form the metal alloy thin film having a constant composition ratio on the step portion on the semiconductor substrate. The sputtering method according to claim 5, wherein:
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