JPS5896874A - スパツタ−コ−ト層の厚さの非対称輪郭付をおこなうための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ス・中ツター蒸着層の厚さの輪郭付をおこな
うための方法及び装置に関するもので、特に、ス・ダソ
ター蒸着層の厚さを非対称に輪郭付をおこなうための方
法及び装置に関するものである。

発明の背景 半導体デバイスの製造において、コーティングされた層
（コート層）の厚さにおける一様性は、生産高を高め債
々の半導体デバイスの性能を改良し且つウェーハにわた
るデバイスを特定の仕様書Ｋ、よシ矛盾なく応じさせ得
る。半導体ウェーハをスフ４ツターコーテイングによっ
てコーティングするときは、物質がコーティングされる
べき表面上に蒸着するように、その物質はターピット陰
極から放出される。一般的には、アール・ダゾリュゆベ
リー（Ｒ，Ｗ、　Ｂｅｒｒｙ　）等の薄膜技術（１９６
８）及びエル・ジェイ・マイセル（Ｌ、Ｊ、Ｍａｉｍｍ
＠ｌ　）　等の薄膜技術のハンドブック（１９７０）を
参照。

例えば、アルミニウムのこのようなス／４’ツターコー
ト層は、集積回路の金属化に使用されている。

以前は、平らでない層が許容されていたか、成るいは、
可能な限シ一様な層を蒸着するために、ス・譬ツタリン
グ陰極を形造る試み又は装置の幾何学的配列をおこなう
試みがなされてきた。

スパッター蒸着層のコーティングの厚さの輪郭付をおこ
なうための在来技術は、ターピット陰極と基板との中間
にブロッキングシールドを介在させることである。シー
・エイチ拳ノヨーノ（Ｃ，Ｈ。

Ｇ＊ｏｒｇ＠　）による米国特許第３，８５６，６５４
号（名称ｒｌｌｌＪ御された雰囲気中で多量の製作品を
供給し、コーティングするための装置」）において開示
されるように、固定ブロッキングシールドをターピット
陰極と基板との間に挿入してもよい。ワークステーショ
ンからのスノタツターコーティングが非遮蔽ステーショ
ンからのコーティングと結合されるとき、全体にわたっ
てより一様な層を得ることがでキル。又ハ、ニー・エム
・ハンフマン（Ａ、Ｍ。

Ｈａｎｆｍａｎｎ　）による米国特許第３，９０４，５
０３号（名称［シールドを用いる基板上の蒸着材」）に
おいて開示されているように、任意に成形され丸干面部
材がターゲット陰極と陰極源との間に挿入され、基板は
前記陰極源を直線的に通過するか又は前記陰極源を移動
する。前記平面部材の端の形状は、シールドを有しない
装置でコーティングされ九基板の厚さの輪郭に適合する
ように選択されている。

かくして、その装置によって導入される固有の不一様性
は、補整されることになる。双方の場合に、シャッタリ
ングが使用されていないので、基板が陰極を通過すると
き、蒸着の際先端及び後端がおる。１＋、基板か又はシ
ールドの何れかが移動するという事のために、そして相
対運動が本質的に直線的であるので、半導体ウエーノ・
の特有な円形対称性から引き出される非対称性を有する
輪郭付をおこなうことは不可能である。

半導体産業において実施されるあらゆる処理は固有の不
一様性、その形状を表すサイン（ｓｌｇｎａｔｕｒ・）
及び処理の特性を有している。全体として一様ま処理結
果を得るために、前の処理段階又は次の処理段階を補整
するための１つの処理段階に不一様性を意図的に導入す
ることがときどき必要となる。

他のものとしては、全体として所望の厚さの輪郭を有す
る処理結果を得るために、他の処理段階のサインに対し
て補整し、それによって全体として所望の厚さの輪郭を
生成するために１つの処理工程に不一様性を意図的に導
入することも必要である。装置又は基板の形状が対称的
であるが直ちに非対称の補整、特に半導体ウエーノ・の
本質的な円形の対称性から引き出される非対称の補整を
容認しないならば、前述の在来のアプローチはこのよう
な補整に影響を及ぼすであろう。

概ねス・母ツター蒸着層の処理段階のサインに対する補
整に影響を及ぼし且つ非対称の補整に適切である装置が
、本出願と同日に出願したデーφノ・う（Ｄ、　Ｈａｒ
ａ　）等の係属中の出願（名称「ス・中ツターコート層
の厚さの輪郭付をおこなう改良されたブロッキングシー
ルド及び方法」）に開示されている。前記出願に記載さ
れた方法は、特に、半導体ウェー・・が円形対称である
とき、補整をおこなうのに適している。前記装置を非対
称の補整、特に半導体ウエーノ・の円形対称性から引き
出された非対称性に基づく補整をおこなうのに応用する
ことが望まれるであろう。

発明の概要 半導体処理において非対称Ｏサインに対して補整するた
めの装置及び方法を提供する。非対称な厚さの外形は、
対称なス・ぐツタリング装置、好適には円形対称ス・ダ
ツタリング装置の中心に関して非対称な位置に配置され
るシールドを用いることによって、ス、４ツターコーテ
ィング装置の中で得られる。得られたス・ぐツタ−コー
ト層は、シールド及びその配置の非対称特性を有する。

基板が非対称エッチ特性を有する次に続く設備に配置さ
れるときに、結果として生じ九層は一様な厚さ又は周知
の輪郭を有する。

好適実施例の説明 半導体ウェーハ上に一様なコーティングを得るための従
来技術の装置は、ターゲット陰極と基板との間に挿入さ
れるいろいろな形状の平面シールドを利用している。こ
れらの装置は、発明の背景において前述した米国特許第
３，８５６，６５４号及び第３．９０４，５０３号に説
明されている。これらの装置では、基板と陰極源との間
は普通はぼ直線的な相対運動をおこなう。そのシールド
は基板の正面に挿入されるか着しくけ基板の上から除去
されるか又は基板が陰極源に関して移動するかの何れか
である。さらに、前記装置は対称性を備えず又は必要と
しない。すなわち、陰極源も陰極源に関しての陰極源の
位置も対称性を備えていない。装置の対称性の欠如及び
相対直線運動の結果、層のコーティングの非対称性を意
図的に導入することは不可能である。

成る半導体処理工程、特にエツチング処理工部は、円形
半導体ウェーＩ・の固有の環状対称性から引き出される
非対称性と非対称である不一様性を導入する。たとえば
、ウエーノ・がその上の中央開孔のまわりに取付けられ
ているエッチチーｆルを考える。反応性エツチングガス
は中央開孔を通つて導入されてチーゾル上に取付けられ
たウェーハの表面にわたって半径方向外方に流れる。反
応性エツチングがスは、中央開孔から外方に移動し且つ
そのエツチング作用を行なうので、反応性は減少する°
。従って、エッチ速度は反応性エツチングがスがエッチ
テーブル上の半径方向外方に移動するときにより低い。

従って、如何なる既定のウェーハに関しても、中央開孔
に最も近い端に沿ったウェーハ上のエッチの深度は、中
央開孔から最も遠い端に沿った深度よりも大きいでおろ
う。このタイプの非対称な不一様性は、たとえば固体技
術（５ｏｌｉｄ　８ｔａｔａ　Ｔ＊ｅｈｎｏｌｏｇｙ　
）　　に記載のエル・カマ−ブナ−（Ｌ、Ｋａｍｍ＠ｒ
ｄｌｎ＠ｒ　）のｒＶＬｓＩ生産用アルミニウムグッズ
マエッチの考察」の第７図に図示されているっこの種の
エッチ速度の非対称性は、それが円形半導体ウェーハの
固有の円形対称性に基づくものであるが、それは従来技
術はターグツト陰極と基板との中間に固定形状シールド
を導入するが、従来技術の遮蔽技術による補整の作用を
直ちには受けない。前記固定シールドでは鏡儂露出は異
ならないであろう。従って、最終エッチ生成物が一様な
層を構成し又は周知の厚さの輪郭を有するように、不一
様なエツチングをおこなうより前に基板に層を適用可能
であることが要求されるであろう。

第１図は、非対称エッチを導入するエッチテーブルの部
分平面図である。エッチテーブル１ｏは成形凹所１２を
有する円形グレート１１から成り、その成形凹所１２は
エツチングされるべき半導体ウェーハを収納する。ウェ
ーハ１３が前記成形凹所１２の適所にあるときは、エツ
チングされるべき面は円形グレート１１の表面とほぼ同
一面にある。典型的には、ウェーハ１３の平坦部１４は
、既知の方向たとえば半径方向に垂直で好適には同じ内
側の位置にある。ＣＣｊ４　　のような反応性エツチン
グガスが中央開孔１５を通って導入され、その開孔１５
がエツチング装置の外部ハウジング（図示せず）のため
に半径方向外方向に流れ且つ半導体ウェーハ１４の露出
面上を通過するように制御され、以てこれら露出面のマ
スキングされてぃない部分をエツチングする。半導体ウ
ェーハが基本的には円形であり巨つ中央開孔１５に関し
て決まつ九向きに配置されるので、中央開孔から半径距
離の関数としてのエッチ速度は、重要な・ダラメーター
である。半径距離の関数としてのエッチ速度は、第１図
において曲線ａとして一般的に図示されている。そのエ
ッチ速度は、中央開孔１５からの半径距離の関数で減衰
する。がくして、個々のウェーハが、平坦部のある端に
沿ってよシ大きいエツチングを受け、次第にウェーハに
わたってより少ないエツチングを受け、平坦部の反対端
にそって最小の深度となる。従って、エッチの外形は非
対称であって、補整の影響、たとえば従来技術の技法に
よる逆の特性を有する金属輪郭のビルドアツブの影響を
直ちに受けない。

本発明は、第２図に示されているように半導体ウェーハ
１３とス・ヤツタリング源（図示せス）の中間に！ロッ
キングシールド２１を非対称に配置することである。半
導体１３は、クリラグ２ｏによって適所に保持されてい
る。シールド２１は、グレート２５に取り付けられてい
るワイヤ２４によって非対称な位置に固定して保持され
る。そのグレート２５は、グレート２６上に順に配置さ
れている。本発明が実施され得る重版の装置は、パリア
ン・アソシエイッ・インツー４レイチツト０がら入手可
能なモデル３１８０ｒカセット−ツー−カセットコータ
」である。第３図で示すように、半導体ウェーハは、ト
ラック５６に沿ったカセット４５．４６．４７内に支承
されている。処理のため、半導体ウェーハは、カセット
４６から自動ウェーハ積載機構４８によって真空ロード
ロックを通って回転板５０の上の複数の支柱保持ステー
ションの１つの上へ積載される。半導体ウェーハは、回
転板５０がチェーン駆動手段５５によりグレート５０の
中心軸５１の回シを回転するとき、各連続した位置で処
理を受ける。予熱、蒸着、ス・ナツタ−エツチング、冷
却又は他の同様の段階は、連続ステーションで達成され
るであろう。分離したステーションを有するインライン
装置では、連続した段階でス・母ツターコーティングを
実施することが可能である。

その装置が固有の円形対称性を有するとき、たとえば半
導体ウェーハが円形であり且つグレート並びにウェー　
ハ及びシールドを保持するための固定装置が円形である
ので、この円形対称性から引き出される非対称性を意図
的に導入することが可能である。このことは、シールド
２１の中心を半導体ウェーハ１３の中心から既知の距離
だけずらすことにより達成される。このずれは、第１図
に関連して記述されるような処理段階の非対称サインに
対して補整するス・ヤツターコート層を生成するように
行なわれる。非対称サインに関して平坦部１４の位置が
知られ且つ平坦部１４の位置が第２図のス・ヤツター装
置内で知られているので、このことが可能となる。多く
のス・母ツター装置において、平坦部の位置は知られて
おらず、非対称コーティングを実行する試みは可能でな
いであろう。

加えて、このコーティング法の静的性質は所望の機構を
簡単にする。但し、そのサインの非対称性は平坦部に垂
直であるので、ずれはこの指示線に沿って生じる。ずれ
の範囲は、効果的に受ける補整を必要とする非対称性の
厳密さにより決定される。

第２Ａ図で示されるように、シールド２１’の形状は、
第２図のシールド２１で前に示したように正確に円形で
ある必要はない。その要件とは、シールドが装置の円形
対称性から引き出される対称性を有することである。か
くして、楕円形状が使用されても良い。この場合に、シ
ールドの焦点を通る線は、ウェーハ上の平坦部の垂線全
体についてのることになる。

第４図は、従来技術（曲線１）及び本発明（曲＠ｂ及び
Ｃ）による膜厚の輪郭を示すグラフである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、非対称な不一様性を有するサインを導入した
エツチング装置のグラフ及び部分平面図の組合せである
。 第２図は、半導体ウェーハ上に非対称に配置さレタス／
苧ツターコーティング！ロッキングシールドの平面図で
ある。 第２Ａ図は、第２図の非対称に位置されるブロッキング
シールドに対する変形形状の平面図である。 第３図は、本発明の方法を実施し且つ本発明の装置を組
み入れ九多重ステーションカセットーツー−カセットコ
ータの斜視図である。 第４図は、従来技術（曲線ａ）及び本発明（曲線す及び
Ｃ）による膜厚の輪郭を示すグラフである。 〔主要符号の説明〕 １１・・・円形グレート １２・・・成形凹所 １３・・・ウェーハ １４・・・平坦部 １５・・・中央開孔 ２０・・・クリラグ ２１　°＝　ｆロッキングシールド ２４・・・ワイヤ ２５．２６・・・グレート ４５．４６．４７・・・カセット ４８・・・自動ウェーハ積載機構 ５０・・・回転板 ５１・・・中心軸 ５５・・・チェーン駆動手段 ５６・・・トラック 特許出願人　　パリアン・アソシエイツ・インコーポレ
イテッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ターグツト陰極、スノ豐ツター源と向い合って配
   置された基板、及び前記ターグツト陰極と前記基板との
   中間に配置され、前記基板の一部を前記ターグツト陰極
   と視線的連通からブロックするためのブロッキングシー
   ルドを組み入れたス・９ツタリング装置内で非対称輪郭
   付されたス・やツタ−コート層を生成するための装置で
   あって： 前記ブロッキングシールドが前記基板に関して非対称に
   配置され、 前記非対称性が前記装置の対称性から引き出されること
   を特徴とするところの装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された非対称ス・ぐツ
   タ−コート層を生成するための装置であって： 前記基板が円形対称性を有する半導体ウェーハであると
   ころの装置。 ３、特許請求の範囲第２項に記載された非対称ス・母ツ
   ターコート層を生成するための装置であって： 前記ブロッキングシールドが円形シールドから成るとこ
   ろの装置。 ４　特許請求の範囲第３項に記載された非対称スｚ４ツ
   ターコート層を生成するための装置であって： 前記ブロッキングシールドの中心が、前記円形半導体ウ
   ェーハの中心への垂線から固定距離だけずらされるとこ
   ろの装置。 ５、特許請求の範囲第２項に記載された非対称ス・母ツ
   ターコート層を生成するための装置でおって： 前記ブロッキングシールドが楕円形シールドから成ると
   ころの装置。 ６、特許請求の範囲第５項に記載された非対称スノヤツ
   ターコート層を生成するための装置であつて： 前記ブロッキングシールドの楕円形の焦点が、前記半導
   体ウェーハの直径上に位置するところの装置っ ７、　非対称層を多重ステーションス・９ツタ−装置内
   の基板上にス・譬ツター蒸着する方法であって：第１の
   スパッターステーション内で物質の層を陰極源から前記
   基板上にスフ９ツター蒸着する段階； 前記基板を他のス・ダッターステーションに割り出す段
   階であって、前記基板が、前記第１のスパッターステー
   ションにおケルスーダツタリングの完了から前記他のス
   ・千ツターステーションにおけるス）１ツタリングの開
   始まで、蒸着から遮蔽されている段階−並びに 前記他のス・母ツターステーション内で物質の非対称層
   をターピット陰極から前記基板上にス・９ツタ−蒸着す
   る段階であって、前記非対称層が前配他のスフ４ツター
   ステーシヨン内で前記陰極源と前記基板との中間に非対
   称に配置されたブロッキングシールドによって決定され
   て、前記非対称性が前記他のスパッターステーションの
   対称性から引精出されるところの段階；から成る方法。 ８、特許請求の範囲第７項に記載され九非対称層を多重
   ステーションスノｆツター装置内の基板上にス・ｌツタ
   −蒸着する方法であって：前記基板がほぼ円形の半導体
   ウェーハであり、非対称層をス・平ツター蒸着する前記
   段階が円形ブロッキングシールド０によって非対称層を
   スパッター蒸着層タ段階によって達成され、前記円形ブ
   ロッキングシールドの中心が前記円形牛導体ウェーハの
   中心への垂線から固定距離だけずらされるところの方法
   。 ９、％詐請求の範囲第７項に記載された非対称層を多重
   ステーションス・ｌツタ−装置内の基板上にス・ぜツタ
   −蒸着する方法であって：前記基板がほぼ円形の半導体
   ウェーハであり、非対称層をス・ｌツタ−蒸着する前記
   段階が楕円形ブロッキングシールドによって非対称層を
   ス・ｌツタ−蒸着する段階によって達成され、前記楕円
   形の焦点を通る線が前記円形半導体ウェーハの直径全体
   について一致するところの方法。