JPS6154111B2 - - Google Patents
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- JPS6154111B2 JPS6154111B2 JP57202255A JP20225582A JPS6154111B2 JP S6154111 B2 JPS6154111 B2 JP S6154111B2 JP 57202255 A JP57202255 A JP 57202255A JP 20225582 A JP20225582 A JP 20225582A JP S6154111 B2 JPS6154111 B2 JP S6154111B2
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- Japan
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- sputtering
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- shield
- blocking
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C14/042—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks
- C23C14/044—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks using masks to redistribute rather than totally prevent coating, e.g. producing thickness gradient
Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はスパツター蒸着層の厚さの制御をする
ための方法及び装置に関するもので、特に、スパ
ツター蒸着層の厚さの制御を任意におこなうため
の方法及び改良されたブロツキングシールドに関
するものである。
ための方法及び装置に関するもので、特に、スパ
ツター蒸着層の厚さの制御を任意におこなうため
の方法及び改良されたブロツキングシールドに関
するものである。
半導体デイバイスの製造において、コーテイン
グされた(コート層)層の厚さの一様性を正確に
制御することが、しだいに重要になつてきてい
る。コーテイングされた層の厚さにおける一様性
は、生産高を高め個々の半導体デイバイスの性能
を改良でき、ウエーハ内のデイバイスを特定な仕
様書に、より予盾なく応じさせられ得る。半導体
ウエーハをスパツターコーテイングによつてコー
テイングするときは、物質がコーテイングされる
べき表面上に蒸着するように、その物質がターゲ
ツト陰極から放出される。一般的には、アール・
ダブリユ・ベリー(R.W.Berry)等の薄膜技術
(1968)及びエル・ジエイ・マイセル(L.J.
Maissel)等の薄膜技術のハンドブツクを参照。
例えば、アルミニウムのこのようなスパツターコ
ート層が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。また、可
能な限り一様な層を蒸着するために、スパツタリ
ング陰極の形を形作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。
グされた(コート層)層の厚さの一様性を正確に
制御することが、しだいに重要になつてきてい
る。コーテイングされた層の厚さにおける一様性
は、生産高を高め個々の半導体デイバイスの性能
を改良でき、ウエーハ内のデイバイスを特定な仕
様書に、より予盾なく応じさせられ得る。半導体
ウエーハをスパツターコーテイングによつてコー
テイングするときは、物質がコーテイングされる
べき表面上に蒸着するように、その物質がターゲ
ツト陰極から放出される。一般的には、アール・
ダブリユ・ベリー(R.W.Berry)等の薄膜技術
(1968)及びエル・ジエイ・マイセル(L.J.
Maissel)等の薄膜技術のハンドブツクを参照。
例えば、アルミニウムのこのようなスパツターコ
ート層が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。また、可
能な限り一様な層を蒸着するために、スパツタリ
ング陰極の形を形作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。
スパツター層の一様性を高めるために利用され
てきた1つの技術は、放出された(sputtered)
原子(以下、スパツター原子という。)を遮断す
るためにスパツタリングサイクルの少なくとも一
部の間にターゲツト陰極と基板との間にブロツキ
ングシールドを配置することである。その原子
は、基板において他の領域より厚い層の領域を形
成するものである。シー・エイチ・ジヨージ
(C.H.George)による米国特許第3856654号(名
称“制御された雰囲気中で多量の製作品を供給
し、コーテイングするための装置”)において、
基板が中央の円筒陰極のまわりの円形トラツク上
を動く装置が開示されている。各基板は、その陰
極の特定の一部分に連続してさらされる。ほとん
どのステーシヨンで、基板は何の遮断もなく陰極
にさらされる。しかし、特定のステーシヨンに
は、固定ブロツキングシールドが基板の一部に陰
影をつけるために使用されるので、スパツター原
子は基板の陰にならない部分に受けいれられるだ
けである。ブロツキングシールドを有するステー
シヨンの数並びにブロツキングシールドの大きさ
及び形状を選ぶことによつて、装置によつて導入
される不一様性の効果は実質的に減少され得る。
従つて、より一様なスパツター層が製造され得
る。エー・エム・ハンフマン(A.M.Hanfmann)
による米国特許第3904503号(名称“シールドを
用いる基板上に蒸着材”)において、いろいろな
形や大きさの平らなシールドがターゲツト陰極と
基板の間に導入される装置が開示されている。そ
の装置の固有な蒸着特性をまず観測し、不一様性
に注目し、そしてシールドの形、大きさ及び配置
を決定する。いろいろな形のシールドもまた開示
されている。これら2つの特許に開示された装置
は、一次のオーダの不一様性の補正が得られるこ
とを可能にしている。しかし、ガス散乱もまた送
込み機構であるから、視線的な送込みの阻止では
完全な陰影付けがおこなえず、最適な一様が必然
的に得られないことがわかるだろう。散乱ガスで
あるスパツター原子は、シールドの真下で動くで
あろうし、シールドの下方の層に蒸着するか、又
はシールドの下方で蒸着層の上面に散漫に蒸着す
るだろう。
てきた1つの技術は、放出された(sputtered)
原子(以下、スパツター原子という。)を遮断す
るためにスパツタリングサイクルの少なくとも一
部の間にターゲツト陰極と基板との間にブロツキ
ングシールドを配置することである。その原子
は、基板において他の領域より厚い層の領域を形
成するものである。シー・エイチ・ジヨージ
(C.H.George)による米国特許第3856654号(名
称“制御された雰囲気中で多量の製作品を供給
し、コーテイングするための装置”)において、
基板が中央の円筒陰極のまわりの円形トラツク上
を動く装置が開示されている。各基板は、その陰
極の特定の一部分に連続してさらされる。ほとん
どのステーシヨンで、基板は何の遮断もなく陰極
にさらされる。しかし、特定のステーシヨンに
は、固定ブロツキングシールドが基板の一部に陰
影をつけるために使用されるので、スパツター原
子は基板の陰にならない部分に受けいれられるだ
けである。ブロツキングシールドを有するステー
シヨンの数並びにブロツキングシールドの大きさ
及び形状を選ぶことによつて、装置によつて導入
される不一様性の効果は実質的に減少され得る。
従つて、より一様なスパツター層が製造され得
る。エー・エム・ハンフマン(A.M.Hanfmann)
による米国特許第3904503号(名称“シールドを
用いる基板上に蒸着材”)において、いろいろな
形や大きさの平らなシールドがターゲツト陰極と
基板の間に導入される装置が開示されている。そ
の装置の固有な蒸着特性をまず観測し、不一様性
に注目し、そしてシールドの形、大きさ及び配置
を決定する。いろいろな形のシールドもまた開示
されている。これら2つの特許に開示された装置
は、一次のオーダの不一様性の補正が得られるこ
とを可能にしている。しかし、ガス散乱もまた送
込み機構であるから、視線的な送込みの阻止では
完全な陰影付けがおこなえず、最適な一様が必然
的に得られないことがわかるだろう。散乱ガスで
あるスパツター原子は、シールドの真下で動くで
あろうし、シールドの下方の層に蒸着するか、又
はシールドの下方で蒸着層の上面に散漫に蒸着す
るだろう。
従つて、本発明の目的は、スパツタリング源と
基板の間に主ブロツキングシールドを配置するこ
とで得られる一様性の補正を強化するための、ス
パツター原子を阻止する補助ブロツクを提供する
ことである。
基板の間に主ブロツキングシールドを配置するこ
とで得られる一様性の補正を強化するための、ス
パツター原子を阻止する補助ブロツクを提供する
ことである。
本発明の他の目的は、視線的な蒸着からシール
ドされた基板の一部へ、ガス衝突機構によつてス
パツター原子が送り込まれることを妨げる装置を
提供することである。
ドされた基板の一部へ、ガス衝突機構によつてス
パツター原子が送り込まれることを妨げる装置を
提供することである。
更に、本発明の他の目的は、主ブロツキングシ
ールドと関連して使用される補助ブロツキングシ
ールドによつてスパツター層の厚さの制御をより
正確におこなうことを可能にすることである。
ールドと関連して使用される補助ブロツキングシ
ールドによつてスパツター層の厚さの制御をより
正確におこなうことを可能にすることである。
発明の概要
スパツター蒸着層の厚さの任意の制御は、主ブ
ロツキングシールドと関連して使用するために備
えられる補助ブロツキングシールドによつて可能
となる。補助ブロツキングシールドは、基板に近
接して配置される主ブロツキングシールドの底面
より下方に伸びている。ブロツキングシールド
は、一般的に視線的に送り込まれるターゲツト陰
極から直接スパツターされる原子を遮断する。そ
の補助ブロツキングシールドは、主ブロツキング
シールドの真下でガス衝突をおこすことで方向付
けられた、陰極からのスパツター原子を遮断す
る。従つて、基板上のコーテイングの厚さの外郭
(プロフイール)を正確に形成することができ、
複合層の質が保たれる。
ロツキングシールドと関連して使用するために備
えられる補助ブロツキングシールドによつて可能
となる。補助ブロツキングシールドは、基板に近
接して配置される主ブロツキングシールドの底面
より下方に伸びている。ブロツキングシールド
は、一般的に視線的に送り込まれるターゲツト陰
極から直接スパツターされる原子を遮断する。そ
の補助ブロツキングシールドは、主ブロツキング
シールドの真下でガス衝突をおこすことで方向付
けられた、陰極からのスパツター原子を遮断す
る。従つて、基板上のコーテイングの厚さの外郭
(プロフイール)を正確に形成することができ、
複合層の質が保たれる。
好適実施例
特に、金属のスパツター・コーテイングは、半
導体産業では確立した工程である。スパツタリン
グ陰極は、動きまわるガスイオンを収容するため
のターゲツトとして役立ち、半導体ウエーハ、例
えば、アルミニウム、アルミニウム−銅シリコ
ン、耐火性金属やケイ化物等上に蒸着される金属
で構成されている。基板上に一様なコーテイング
を得るために、ターゲツトの形状は、例えばアー
ル・エム・レイニー(R.M.Rainey)による米国
特許第4100055号に開示されているようなもので
よい。この特許の第3図からわかるように、いろ
いろな形状がターゲツトとして選べるので、ター
ゲツトからその寿命にわたつてスパツター原子の
分布は改良されて、可能なかぎり一様となる。タ
ーゲツトの形状を適切に選んだとしても、スパツ
タリングステーシヨンの形状、又は基板の形は、
コーテイングに際し不一様性を導くかもしれな
い。ある応用例に対しては、一様な金属層が蒸着
できたとしても、逆に次の金属エツチング処理工
程の不一様性を整合させるために、不一様性を導
入することが望ましく、又は必要となるだろう。
従つて、ターゲツト陰極と基板の中間に配置され
るシールドを用いることが望ましいことが解つ
た。このようなシールドは、例えば前に論じた米
国特許第3856654号及び第3904503号に一般的に示
されている。これらシールドは、典型的にはター
ゲツト陰極と基板との間にさし込まれる平らな構
造物である。従つて、陰極からのスパツター原子
は、通常では所望以上に厚くコーテイングされる
基板の領域に到達することがないだろう。一般的
には、視線的に合わして送り込まれる、ターゲツ
トの一点から基板上のこれらの領域へと進行する
これら原子を遮断する。付随して、それらは、基
板に至る経路上でガススパツタリング衝突を受け
るこれらの原子の一部を遮断する。スパツタリン
グチエンバー内において、ガススパツタリング衝
突が生じるのは、約1×10-3torrから約5×
10-2torrのオーダのスパツタリング雰囲気が、第
1図のガス雲20でで略示的に示されているよう
に維持されているからである。従つて、放出され
た原子が、基板へと進行する間にスパツタリング
ガスの原子又は分子、例えば、アルゴンと衝突す
る有限の確率が存在する。しかも、ガス散乱を受
けたこれらスパツター原子のすべてが、従来技術
の基本的なブロツキング・シールドによつて遮断
されることはない。
導体産業では確立した工程である。スパツタリン
グ陰極は、動きまわるガスイオンを収容するため
のターゲツトとして役立ち、半導体ウエーハ、例
えば、アルミニウム、アルミニウム−銅シリコ
ン、耐火性金属やケイ化物等上に蒸着される金属
で構成されている。基板上に一様なコーテイング
を得るために、ターゲツトの形状は、例えばアー
ル・エム・レイニー(R.M.Rainey)による米国
特許第4100055号に開示されているようなもので
よい。この特許の第3図からわかるように、いろ
いろな形状がターゲツトとして選べるので、ター
ゲツトからその寿命にわたつてスパツター原子の
分布は改良されて、可能なかぎり一様となる。タ
ーゲツトの形状を適切に選んだとしても、スパツ
タリングステーシヨンの形状、又は基板の形は、
コーテイングに際し不一様性を導くかもしれな
い。ある応用例に対しては、一様な金属層が蒸着
できたとしても、逆に次の金属エツチング処理工
程の不一様性を整合させるために、不一様性を導
入することが望ましく、又は必要となるだろう。
従つて、ターゲツト陰極と基板の中間に配置され
るシールドを用いることが望ましいことが解つ
た。このようなシールドは、例えば前に論じた米
国特許第3856654号及び第3904503号に一般的に示
されている。これらシールドは、典型的にはター
ゲツト陰極と基板との間にさし込まれる平らな構
造物である。従つて、陰極からのスパツター原子
は、通常では所望以上に厚くコーテイングされる
基板の領域に到達することがないだろう。一般的
には、視線的に合わして送り込まれる、ターゲツ
トの一点から基板上のこれらの領域へと進行する
これら原子を遮断する。付随して、それらは、基
板に至る経路上でガススパツタリング衝突を受け
るこれらの原子の一部を遮断する。スパツタリン
グチエンバー内において、ガススパツタリング衝
突が生じるのは、約1×10-3torrから約5×
10-2torrのオーダのスパツタリング雰囲気が、第
1図のガス雲20でで略示的に示されているよう
に維持されているからである。従つて、放出され
た原子が、基板へと進行する間にスパツタリング
ガスの原子又は分子、例えば、アルゴンと衝突す
る有限の確率が存在する。しかも、ガス散乱を受
けたこれらスパツター原子のすべてが、従来技術
の基本的なブロツキング・シールドによつて遮断
されることはない。
スパツター原子のある部分が、ブロツキングプ
レートの端の近傍にあるスパツタリングガスと散
乱衝突をし、基板の表面に平行な進行方向の成分
を有するようになることがわかつた。このことは
第1図に示されているように、軌線14を有する
スパツター原子は、点15でガス散乱衝突をす
る。この衝突の結果、スパツター原子は再方向付
がおこなわれ、新しい軌線16にそつてブロツキ
ングシールドの真下に進行し、半導体ウエーハの
陰になるであろう部分に蒸着することになる。こ
れらにせの蒸着が、層が形成される際にその層に
吸収され、従つて層の質を劣下させることがわか
り、又はすべてが付着するわけではないことがわ
かつた。これら蒸着は、層の表面から取り除かれ
なければならない。このようなにせのガス散乱蒸
着は、所望以上に非常に異なる粒状面及び反射率
の特性を有する微細な構造の層をつくるかもしれ
ない。第1図からわかるように、軌線13を有す
るスパツター原子はスパツタリング陰極37から
一次ブロツキングシールド11の中心に進行する
ことから、軌線14,16を有するスパツター原
子は基板の中心、すなわち主ブロツキングシール
ド11によつて所望に陰となる場所に進行する。
このことは、スパツター層の厚さの制御を任意に
おこなう能力を減らし、にせの蒸着が他のブロツ
クされるべき領域に形成されることを可能にし、
スパツター層の質を劣化させ得る。
レートの端の近傍にあるスパツタリングガスと散
乱衝突をし、基板の表面に平行な進行方向の成分
を有するようになることがわかつた。このことは
第1図に示されているように、軌線14を有する
スパツター原子は、点15でガス散乱衝突をす
る。この衝突の結果、スパツター原子は再方向付
がおこなわれ、新しい軌線16にそつてブロツキ
ングシールドの真下に進行し、半導体ウエーハの
陰になるであろう部分に蒸着することになる。こ
れらにせの蒸着が、層が形成される際にその層に
吸収され、従つて層の質を劣下させることがわか
り、又はすべてが付着するわけではないことがわ
かつた。これら蒸着は、層の表面から取り除かれ
なければならない。このようなにせのガス散乱蒸
着は、所望以上に非常に異なる粒状面及び反射率
の特性を有する微細な構造の層をつくるかもしれ
ない。第1図からわかるように、軌線13を有す
るスパツター原子はスパツタリング陰極37から
一次ブロツキングシールド11の中心に進行する
ことから、軌線14,16を有するスパツター原
子は基板の中心、すなわち主ブロツキングシール
ド11によつて所望に陰となる場所に進行する。
このことは、スパツター層の厚さの制御を任意に
おこなう能力を減らし、にせの蒸着が他のブロツ
クされるべき領域に形成されることを可能にし、
スパツター層の質を劣化させ得る。
理論上は、ブロツキング手段10をウエーハか
らわずかだけ離して近接させ非接触状態を保つよ
うに位置づけることが可能である。この場合に
は、ガス散乱機構は特にやつかいなものとはなら
ない。しかしながら実際上は、ブロツキング手段
10を基板のかなり上方に位置する必要がある。
すなわち、主ブロツキングシールド11を基板1
7の表面より距離Xだけ離して上方に位置する。
その理由は、スパツター膜が階段状に不連続にな
るのを防止するためである。すなわち、非遮蔽部
分の付着層と遮蔽部分の付着層とがそれらの境界
において連続的に変化するようにそれらの端の膜
厚を平均化するためである。距離Xは、ウエーハ
と接触しないように十分大きくするが、ガス散乱
による付着がウエーハ中心領域に達しない程度に
小さくする。
らわずかだけ離して近接させ非接触状態を保つよ
うに位置づけることが可能である。この場合に
は、ガス散乱機構は特にやつかいなものとはなら
ない。しかしながら実際上は、ブロツキング手段
10を基板のかなり上方に位置する必要がある。
すなわち、主ブロツキングシールド11を基板1
7の表面より距離Xだけ離して上方に位置する。
その理由は、スパツター膜が階段状に不連続にな
るのを防止するためである。すなわち、非遮蔽部
分の付着層と遮蔽部分の付着層とがそれらの境界
において連続的に変化するようにそれらの端の膜
厚を平均化するためである。距離Xは、ウエーハ
と接触しないように十分大きくするが、ガス散乱
による付着がウエーハ中心領域に達しない程度に
小さくする。
本発明は、上述したにせのガススパツター原子
を遮断するために、補助ブロツキングシールドを
主ブロツキングシールド11に付け加えることに
関している。従つて、軌線16を有するスパツタ
ー原子は今や遮断されることになる。
を遮断するために、補助ブロツキングシールドを
主ブロツキングシールド11に付け加えることに
関している。従つて、軌線16を有するスパツタ
ー原子は今や遮断されることになる。
本発明の補助ブロツキングシールド12は、半
導体ウエーハの上で適当な距離Xにブロツキング
シールド11を配置することを可能にし、更にそ
れは、スパツター原子が、主ブロツキングシール
ドの真下で水平方向にガス散乱して進行すること
を妨げる。
導体ウエーハの上で適当な距離Xにブロツキング
シールド11を配置することを可能にし、更にそ
れは、スパツター原子が、主ブロツキングシール
ドの真下で水平方向にガス散乱して進行すること
を妨げる。
スパツタリング装置が半導体ウエーハをコーテ
イングするためにセツトされたとき、主ブロツキ
ングシールド11は円形であり、補助ブロツキン
グシールドは、主ブロツキングシールド11から
下方に伸びているリング12から成るものであ
る。リングである補助ブロツキングシールド12
は、シールド11に取り付けられてもよく、又は
一緒に統合されて形成されてもよい。リング12
はシールド11に対し直交してもよく、又は所望
に形成してもよい。リング12は、主ブロツキン
グシールド11の周囲から内側に距離Yだけずれ
て配置されている。半導体をコーテイングするた
めのスパツター装置において、リング12は、典
型的には主ブロツキングシールド11上に同中心
にして配置されている。これらいろいろな距離に
対する値は、第2図に示されているようにスパツ
タリングによるコーテイングの厚さの外郭を形成
するために選ばれる。
イングするためにセツトされたとき、主ブロツキ
ングシールド11は円形であり、補助ブロツキン
グシールドは、主ブロツキングシールド11から
下方に伸びているリング12から成るものであ
る。リングである補助ブロツキングシールド12
は、シールド11に取り付けられてもよく、又は
一緒に統合されて形成されてもよい。リング12
はシールド11に対し直交してもよく、又は所望
に形成してもよい。リング12は、主ブロツキン
グシールド11の周囲から内側に距離Yだけずれ
て配置されている。半導体をコーテイングするた
めのスパツター装置において、リング12は、典
型的には主ブロツキングシールド11上に同中心
にして配置されている。これらいろいろな距離に
対する値は、第2図に示されているようにスパツ
タリングによるコーテイングの厚さの外郭を形成
するために選ばれる。
改良されたブロツキングシールドを利用した典
型的な装置が第1図に示されている。円錐形のマ
グネトロン源30のような回転対称の陰極が半導
体ウエーハを保有している装置23を向い合つて
配置されている。円錐形のマグネトロン源の動作
は、エル・テイー・ラモント・ジユニア(L.T.
Lamont Jr.)による“半導体の金属化用の磁気
的に強化されたスパツター源”(第8回国際真空
学会、フランス(1980)会議録)に記載されてい
る。簡単にいうと、グロー放電プラズマが、スパ
ツタリング雰囲気の下で陽極34と陰極37の間
で重要な電圧を維持することによつて陰極37上
に生成される。陰極は、冷却液を導管31を経て
空胴32に導くことによつて動的に冷却される。
ウエーハ保持装置23は、第3図の多重ステーシ
ヨンのコータ(coater)内のコーテイングステー
シヨンに典型的に使用されている。スプリングク
リツプ18は、半導体ウエーハをベース24内の
周囲の出張り22によつて形成されている凹状リ
ツプ上に保持している。ベース24は、プレート
21で形成されている開口内に置かれている。第
1図の実施例において、プレート21に取り付け
られたワイヤ19は、半導体ウエーハ17全体に
わたつてブロツキング手段のブロツキングシール
ド11を保持している。
型的な装置が第1図に示されている。円錐形のマ
グネトロン源30のような回転対称の陰極が半導
体ウエーハを保有している装置23を向い合つて
配置されている。円錐形のマグネトロン源の動作
は、エル・テイー・ラモント・ジユニア(L.T.
Lamont Jr.)による“半導体の金属化用の磁気
的に強化されたスパツター源”(第8回国際真空
学会、フランス(1980)会議録)に記載されてい
る。簡単にいうと、グロー放電プラズマが、スパ
ツタリング雰囲気の下で陽極34と陰極37の間
で重要な電圧を維持することによつて陰極37上
に生成される。陰極は、冷却液を導管31を経て
空胴32に導くことによつて動的に冷却される。
ウエーハ保持装置23は、第3図の多重ステーシ
ヨンのコータ(coater)内のコーテイングステー
シヨンに典型的に使用されている。スプリングク
リツプ18は、半導体ウエーハをベース24内の
周囲の出張り22によつて形成されている凹状リ
ツプ上に保持している。ベース24は、プレート
21で形成されている開口内に置かれている。第
1図の実施例において、プレート21に取り付け
られたワイヤ19は、半導体ウエーハ17全体に
わたつてブロツキング手段のブロツキングシール
ド11を保持している。
第2図において、曲線aは、中心に配置される
主ブロツキングシールドが層の最後の部分を形成
するために使用されたときの層の厚の輪郭を示し
ている。この場合、シールドの形及び蒸着時間
は、周囲にそつて浅いコーテイングを完全にする
ため、及びウエーハの残部に周囲層を蓄積するた
めに選択されている。その蓄積は、中心全体にわ
たる膜の全厚さの約10%である。その厚さは周囲
にそつて最も厚く、ブロツクされた部分とブロツ
クされていない部分が相互に混合するので徐々に
減少していることがわかるだろう。補助ブロツキ
ングシードルが使用されていなかつたので、曲線
が明示していないけれども、層の質が散乱原子の
にせのガスの存在のために劣下したと思われる。
曲線bは、主ブロツキングシールドと一緒に補助
ブロツキングシールドを用いたスパツタリングを
示している。曲線bのほとんどは曲線aと似てい
るが、曲線bの主ブロツキングシールドの直径が
僅かに大きいためにずれている。点cにおける曲
線bのより低い部分のカツトオフ(cutoff)は、
補助ブロツキングシールドによる基板の陰影付け
を示している。ここで、その曲線が明示していな
いけれども、散乱原子のガスのにせの寄与が削減
されることから、質の高さがスパツター層に対し
て保たれる。第1図に示されているように補助ブ
ロツキングシールドの主ブロツキングシールドか
らのずれの距離Yがこのカツトオフ点を決定する
ことがわかつた。基板17の上で主ブロツキング
シールドの高さXは、混合に対する散乱物質のガ
スの適切な量を決定することになる。基板の上で
補助ブロツキングシールド12の底の高さZは、
ウエーハとの非接触に対する安全因子を決定する
ことになる。
主ブロツキングシールドが層の最後の部分を形成
するために使用されたときの層の厚の輪郭を示し
ている。この場合、シールドの形及び蒸着時間
は、周囲にそつて浅いコーテイングを完全にする
ため、及びウエーハの残部に周囲層を蓄積するた
めに選択されている。その蓄積は、中心全体にわ
たる膜の全厚さの約10%である。その厚さは周囲
にそつて最も厚く、ブロツクされた部分とブロツ
クされていない部分が相互に混合するので徐々に
減少していることがわかるだろう。補助ブロツキ
ングシードルが使用されていなかつたので、曲線
が明示していないけれども、層の質が散乱原子の
にせのガスの存在のために劣下したと思われる。
曲線bは、主ブロツキングシールドと一緒に補助
ブロツキングシールドを用いたスパツタリングを
示している。曲線bのほとんどは曲線aと似てい
るが、曲線bの主ブロツキングシールドの直径が
僅かに大きいためにずれている。点cにおける曲
線bのより低い部分のカツトオフ(cutoff)は、
補助ブロツキングシールドによる基板の陰影付け
を示している。ここで、その曲線が明示していな
いけれども、散乱原子のガスのにせの寄与が削減
されることから、質の高さがスパツター層に対し
て保たれる。第1図に示されているように補助ブ
ロツキングシールドの主ブロツキングシールドか
らのずれの距離Yがこのカツトオフ点を決定する
ことがわかつた。基板17の上で主ブロツキング
シールドの高さXは、混合に対する散乱物質のガ
スの適切な量を決定することになる。基板の上で
補助ブロツキングシールド12の底の高さZは、
ウエーハとの非接触に対する安全因子を決定する
ことになる。
本願発明の改良されたブロツキングシールドを
利用するために、新規なスパツタリング・シーケ
ンス(sequence)が採用された。このシーケン
スは、バリアン・アソシエイツ・インク.
(Varian Associates、inc.)(カリフオルニア
州、パロ・アルト)から入手可能な3180カセツト
コーテイング装置のようなポジテイブホルド並
列スパツター蒸着装置を有することを前提として
いる。従来技術のスパツター蒸着装置は、典型的
には、半導体ウエーハのバツチローデイング及び
バツチコーテイングをおこなう。他の従来装置
は、MRCコーポレイシヨン(ニユーヨーク州、
オレンジバーグ)のトライアツド(Triad)装置
で例示された連続供給機構を使用している。ポジ
テイブホルド並列装置において、各ウエーハは、
特定の作業ステーシヨンに現れ、特定の作用が成
し遂げられるまでその場所に有限期間保持され
る。第3図に示されているように、またバリア
ン・アソシエイツ・インク、のパロ アルト バ
キユーム デイビジヨン(カリフオルニア州
94303、パロ・アルト、ハンセン・ウエイ611番
地)から入手可能な“3180カセツト コーテイン
グ システム−カセツト−ツー−カセツト コー
ター”と題する製品パンフレツトに説明してある
ように、半導体ウエーハは、トラツク56にそつ
てカセツト45,46,47の中に運び込まれ
る。動作中は、半導体ウエーハが、自動ウエーハ
ローデイング機構48によつてカセツト46から
真空ロードロツクを通つて回転プレート50上の
複数のポジテイブホルド(positive hold)ステ
ーシヨンの1つへとロードされる。半導体ウエー
ハは、プレート50がベルト駆動手段55によつ
て中心軸51のまわりに回転するので各連続した
位置で処理される。暖気運転、蒸着、スパツター
エツチング、冷却又は他の同様な工程は連続した
ステーシヨンで完了する。分離したステーシヨン
を有するこのような並列装置でもつて、スパツタ
ーコーテイングを連続した工程で成し遂けること
が可能となる。
利用するために、新規なスパツタリング・シーケ
ンス(sequence)が採用された。このシーケン
スは、バリアン・アソシエイツ・インク.
(Varian Associates、inc.)(カリフオルニア
州、パロ・アルト)から入手可能な3180カセツト
コーテイング装置のようなポジテイブホルド並
列スパツター蒸着装置を有することを前提として
いる。従来技術のスパツター蒸着装置は、典型的
には、半導体ウエーハのバツチローデイング及び
バツチコーテイングをおこなう。他の従来装置
は、MRCコーポレイシヨン(ニユーヨーク州、
オレンジバーグ)のトライアツド(Triad)装置
で例示された連続供給機構を使用している。ポジ
テイブホルド並列装置において、各ウエーハは、
特定の作業ステーシヨンに現れ、特定の作用が成
し遂げられるまでその場所に有限期間保持され
る。第3図に示されているように、またバリア
ン・アソシエイツ・インク、のパロ アルト バ
キユーム デイビジヨン(カリフオルニア州
94303、パロ・アルト、ハンセン・ウエイ611番
地)から入手可能な“3180カセツト コーテイン
グ システム−カセツト−ツー−カセツト コー
ター”と題する製品パンフレツトに説明してある
ように、半導体ウエーハは、トラツク56にそつ
てカセツト45,46,47の中に運び込まれ
る。動作中は、半導体ウエーハが、自動ウエーハ
ローデイング機構48によつてカセツト46から
真空ロードロツクを通つて回転プレート50上の
複数のポジテイブホルド(positive hold)ステ
ーシヨンの1つへとロードされる。半導体ウエー
ハは、プレート50がベルト駆動手段55によつ
て中心軸51のまわりに回転するので各連続した
位置で処理される。暖気運転、蒸着、スパツター
エツチング、冷却又は他の同様な工程は連続した
ステーシヨンで完了する。分離したステーシヨン
を有するこのような並列装置でもつて、スパツタ
ーコーテイングを連続した工程で成し遂けること
が可能となる。
本発明の方法は、連続した少なくとも2つのス
パツター蒸着工程の組合せから成る。少なくとも
その工程の1つは、本発明の改良されたブロツキ
ングシールドのようなブロツキングシールドを利
用するところのスパツター蒸着ステーシヨン内で
おこなわれる。コーテイングの層の厚さの輪郭
は、各連続した工程の個々の外郭、例えば、ブロ
ツクされていないスパツター源の厚さの外郭及び
シールドされた源の厚さの外郭を組み合せること
によつて形成される。他のものとしては、異なつ
た厚さの外郭を有する非常に異なつた形状のシー
ルドが連続して使用されてもよい。各ステーシヨ
ンでの残留時間を変化させることによつて、累積
的な厚さの外郭の形成が非常に柔軟におこなえ
る。例えば、ステーシヨン52はウエーハをあら
かじめ暖めることに役だてられる。従つて、ウエ
ーハがステーシヨン53に割り出された後に、標
準的なスパツタリング動作が、その装置の厚さの
外郭特性、例えば、第4図の曲線aの外郭を有す
る金属層を形成することがおこない得る。最後
に、ステーシヨン54に割出しがおこなわれた
後、更に金属層が、ブロツキングシールドが使用
されたところのスパツタリング装置によつて形成
される。シールドの形状は、ステーシヨン53で
導入された不一様を補償するために選ばれる。半
導体ウエーハが丸いので、第1図に示されている
タイプの円形シールドを使用できる。シールドの
直径及びウエーハからの上方の位置は、補助的な
環状金属層が第4図の曲線cのものに近い形状を
有するように、そして累積的な金属層がほぼ直線
的になる厚さの外郭を有するように、すなわち、
第4図の曲線bに示されたように層の厚さが非常
に一様であるように選ばれる。動作方法における
いろいろな変形がおこなえることはわかるであろ
う。これは以下のことを含んでいる。
パツター蒸着工程の組合せから成る。少なくとも
その工程の1つは、本発明の改良されたブロツキ
ングシールドのようなブロツキングシールドを利
用するところのスパツター蒸着ステーシヨン内で
おこなわれる。コーテイングの層の厚さの輪郭
は、各連続した工程の個々の外郭、例えば、ブロ
ツクされていないスパツター源の厚さの外郭及び
シールドされた源の厚さの外郭を組み合せること
によつて形成される。他のものとしては、異なつ
た厚さの外郭を有する非常に異なつた形状のシー
ルドが連続して使用されてもよい。各ステーシヨ
ンでの残留時間を変化させることによつて、累積
的な厚さの外郭の形成が非常に柔軟におこなえ
る。例えば、ステーシヨン52はウエーハをあら
かじめ暖めることに役だてられる。従つて、ウエ
ーハがステーシヨン53に割り出された後に、標
準的なスパツタリング動作が、その装置の厚さの
外郭特性、例えば、第4図の曲線aの外郭を有す
る金属層を形成することがおこない得る。最後
に、ステーシヨン54に割出しがおこなわれた
後、更に金属層が、ブロツキングシールドが使用
されたところのスパツタリング装置によつて形成
される。シールドの形状は、ステーシヨン53で
導入された不一様を補償するために選ばれる。半
導体ウエーハが丸いので、第1図に示されている
タイプの円形シールドを使用できる。シールドの
直径及びウエーハからの上方の位置は、補助的な
環状金属層が第4図の曲線cのものに近い形状を
有するように、そして累積的な金属層がほぼ直線
的になる厚さの外郭を有するように、すなわち、
第4図の曲線bに示されたように層の厚さが非常
に一様であるように選ばれる。動作方法における
いろいろな変形がおこなえることはわかるであろ
う。これは以下のことを含んでいる。
(1) シールドがおこなわれていない蒸着の後に、
一様な層を形成する時間割合で、シールドがさ
れる蒸着が続く。
一様な層を形成する時間割合で、シールドがさ
れる蒸着が続く。
(2) シールドがおこなわれていない蒸着の後に、
不一様な層が慎重に作られるように、例えば、
層がウエーハの周囲に環状のリングのごとくよ
り厚く作られるような時間割合でシールドがお
こなわれる蒸着が続く。
不一様な層が慎重に作られるように、例えば、
層がウエーハの周囲に環状のリングのごとくよ
り厚く作られるような時間割合でシールドがお
こなわれる蒸着が続く。
(3) 第1ステーシヨンでシールドがおこなわれて
いない蒸着の後に、特定の外郭を作るため選ば
れた2つのシールド及び時間割合を有する、シ
ールドがおこなわれる蒸着が続く。
いない蒸着の後に、特定の外郭を作るため選ば
れた2つのシールド及び時間割合を有する、シ
ールドがおこなわれる蒸着が続く。
これら一連の方法のすべてにおいて、本発明の
改良されたブロツキングシールド又は一般化され
たシールドが使用されてもよい。工程が遂行され
るべき順序は重大なものではないが、しかし、よ
い結果を得るためには、ブロツキングシールドな
しでまず大抵の金属を蒸着し、次にブロツキング
シールドを用いて金属蒸着をおこなうことで累積
的な外形を形成することが望ましい。
改良されたブロツキングシールド又は一般化され
たシールドが使用されてもよい。工程が遂行され
るべき順序は重大なものではないが、しかし、よ
い結果を得るためには、ブロツキングシールドな
しでまず大抵の金属を蒸着し、次にブロツキング
シールドを用いて金属蒸着をおこなうことで累積
的な外形を形成することが望ましい。
第1図は、マグネトロン源、主ブロツクシール
ド、コーテイングされるべき基板、及び本発明の
補助ブロツキングシールドから成るスパツタリン
グステーシヨンの断面図である。第2図は、本発
明の方法を実施して形成された層に対するウエー
ハの膜厚の輪郭を示すグラフである。第3図は、
本発明の方法を具現し、本発明の装置を組み入れ
た多重ステーシヨンのカセツト−ツー−カセツト
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b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〕、10……ブロツキング手
段、11……主ブロツキングシールド、12……
補助ブロツキングシールド、13,14,15…
…軌線、17……基板、18……クリツプ、19
……ワイヤ、20……ガス雲、21……プレー
ト、22……端、23……ウエーハ保持装置、2
4……ベース、30……マグネトロン源、31…
…導管、32……空胴、34……陽極、37……
陰極、46,47,48……カセツト、48……
ローデイング機構、50……プレート、51……
中心軸、52,53,54……ステーシヨン、5
5……ベルト駆動手段、56……トラツク。
ド、コーテイングされるべき基板、及び本発明の
補助ブロツキングシールドから成るスパツタリン
グステーシヨンの断面図である。第2図は、本発
明の方法を実施して形成された層に対するウエー
ハの膜厚の輪郭を示すグラフである。第3図は、
本発明の方法を具現し、本発明の装置を組み入れ
た多重ステーシヨンのカセツト−ツー−カセツト
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b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〕、10……ブロツキング手
段、11……主ブロツキングシールド、12……
補助ブロツキングシールド、13,14,15…
…軌線、17……基板、18……クリツプ、19
……ワイヤ、20……ガス雲、21……プレー
ト、22……端、23……ウエーハ保持装置、2
4……ベース、30……マグネトロン源、31…
…導管、32……空胴、34……陽極、37……
陰極、46,47,48……カセツト、48……
ローデイング機構、50……プレート、51……
中心軸、52,53,54……ステーシヨン、5
5……ベルト駆動手段、56……トラツク。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ターゲツト陰極、基板及びプラズマ発生手段
を内部に有するスパツター装置内において、スパ
ツター付着層の厚さを制御するための改良したブ
ロツキングシールドであつて、以下の諸手段から
構成されるもの: (a) 前記スパツター装置内で前記ターゲツト陰極
と前記基板との間に位置づけられた主ブロツキ
ングシールドであつて、前記基板の一部を遮蔽
して前記ターゲツト陰極への視線露出を防止す
るように前記基板に隣接配置した主ブロツキン
グシールド;並びに (b) 前記スパツター装置内において前記主ブロツ
キングシールドから前記基板に向けて伸長する
ように前記基板上方に位置づけられた補助ブロ
ツキングシールドであつて、ガス散乱衝突によ
り前記主ブロツキングシールド底縁部から内方
へと再方向づけされたスパツター原子の横方向
移動を阻む補助ブロツキングシールド。 2 特許請求の範囲第1項に記載されたブロツキ
ングシールドであつて: 前記基板がほぼ円形の半導体ウエーハであり; 前記主ブロツキングシールドが前記半導体ウエ
ーハの直径より小さな直径の円形シールドであ
り;かつ、 前記円形シールドが前記半導体ウエーハの上方
で同心的に配置されている; ところのブロツキングシールド。 3 特許請求の範囲第2項に記載されたブロツキ
ングシールドであつて: 前記補助ブロツキングシールドが前記主ブロツ
キングシールドの直径より小さな直径の円形リン
グであり;かつ 前記補助ブロツキングシールドが前記主ブロツ
キングシールドの下面に同心的配置されている; ところのブロツキングシールド。 4 特許請求の範囲第3項に記載されたブロツキ
ングシールドであつて: 前記補助ブロツキングシールドが前記主ブロツ
キングシールドの前記底部の縁から0.1インチ
(0.254cm)〜0.6インチ(1.524cm)の値をとる距
離Yだけ内側に配置されている; ところのブロツキングシールド。 5 特許請求の範囲第3項に記載されたブロツキ
ングシールドであつて: 前記補助ブロツキングシールドが前記主ブロツ
キングシールドから0.1インチ〜0.5インチ(1.27
cm)の値をとる距離X−Zだけ下方に伸長してい
る; ところのブロツキングシールド。 6 特許請求の範囲第3項に記載されたブロツキ
ングシールドであつて: 前記補助ブロツキングシールドの底部から前記
基板までの距離Zが0.03インチ(0.076cm)〜0.1
インチの値である; ところのブロツキングシールド。 7 多重ステーシヨンスパツターシステム内で基
板上に任意の輪郭の層をスパツター付着する方法
であつて、以下の諸工程から成る方法: (a) 第1スパツターステーシヨン内で陰極から前
記基板上に物質の層をスパツター付着する工
程; (b) 前記基板を他のスパツターステーシヨンへと
割り出す工程であつて、前記基板を前記第1ス
パツターステーシヨンのスパツタリング完了か
ら前記他のスパツターステーシヨンのスパツタ
リング開始までの間付着から遮蔽する工程;並
びに (c) 前記他のスパツターステーシヨンにおいて陰
極源から前記基板上に物質の部分層をスパツタ
ー付着する工程であつて、前記部分層の形がブ
ロツキングシールドによつて決定され、前記ブ
ロツキングシールドが前記陰極源と前記基板と
の間で前記他のスパツターステーシヨン内の固
定した位置に配置されているところの工程。 8 特許請求の範囲第7項に記載された方法であ
つて: 部分層をスパツター付着する前記の工程が、物
質の層をスパツタリングする工程の前におこなわ
れ;かつ 前記基板を他のスパツターステーシヨンへと割
り出す前記の工程が、前記基板を前記他のスパツ
ターステーシヨンから前記第1スパツターステー
シヨンへと移動させることを含む; ところの方法。 9 特許請求の範囲第7項に記載された方法であ
つて: 物質の層をスパツター付着する前記の工程が物
質の部分層をスパツター付着する工程から成り: 前記部分層がブロツキングシールドによつて決
定され;かつ 前記ブロツキングシールドが前記陰極源と前記
基板との間で前記第1スパツターステーシヨンの
中の固定した位置に配置されている; ところの方法。 10 特許請求の範囲第7項に記載された方法で
あつて: 前記基板がほぼ円形の半導体ウエーハであり; 部分層をスパツター付着する前記の工程が、前
記円形半導体ウエーハの直径よりも小径の円形ブ
ロツキングシールドによつて部分層をスパツター
付着する工程によつて成し遂げられ;かつ 前記円形ブロツキングシールドが前記半導体ウ
エーハ上方に同心的に配置されている; ところの方法。 11 特許請求の範囲第10項に記載された方法
であつて: 円形ブロツキングシールドによつて前記基板へ
と物質の部分層をスパツター付着する前記の工程
が、主円形ブロツキングシールド部分及び前記基
板の方向に伸長する補助ブロツキングシールド部
分を有するブロツキング手段を用いて部分層をス
パツター付着する工程から成る; ところの方法。 12 特許請求の範囲第11項に記載された方法
であつて: ブロツキング手段を用いて部分層を付着する前
記の工程が、前記の主円形ブロツキングシールド
の直径より小径であつて前記主円形ブロツキング
シールドの下面に同心的に配置されている円形リ
ングから成る補助ブロツキングシールドを用いて
部分層を付着する工程である; ところの方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US325588 | 1981-11-27 | ||
US06/325,588 US4416759A (en) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | Sputter system incorporating an improved blocking shield for contouring the thickness of sputter coated layers |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5896873A JPS5896873A (ja) | 1983-06-09 |
JPS6154111B2 true JPS6154111B2 (ja) | 1986-11-20 |
Family
ID=23268510
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57202255A Granted JPS5896873A (ja) | 1981-11-27 | 1982-11-19 | スパッタ−コ−ト層の厚さの制御をおこなう改良されたブロッキングシ−ルド及び方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4416759A (ja) |
JP (1) | JPS5896873A (ja) |
DE (1) | DE3242854A1 (ja) |
FR (1) | FR2517332A1 (ja) |
GB (1) | GB2110720B (ja) |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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