JPH05263222A

JPH05263222A - 薄膜加工用コリメーター、及び薄膜加工装置並びに薄膜加工方法

Info

Publication number: JPH05263222A
Application number: JP8927092A
Authority: JP
Inventors: Junichi Sato; 淳一佐藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1993-10-12

Abstract

(57)【要約】【目的】蒸着材料、スパッタ粒子、ＣＶＤ原料ガス分
離、励起活性種等、薄膜加工に用いられる各種材料の流
れを正確に制御することができ、しかも保守が容易な治
具、及びかかる治具を備えた薄膜加工装置、及び薄膜加
工方法を提供する。【構成】治具は、真空又は減圧下で薄膜加工を行う薄膜
加工装置内に配設された薄膜加工用のコリメーター１０
であって、プラスチック材料から成り、厚さ方向に貫通
した複数の貫通孔１２を有することを特徴とするコリメ
ーターである。また、薄膜加工装置は、かかる特徴を有
するコリメーターを備えている。更に、薄膜加工方法
は、この特徴を有する薄膜加工装置を使用して、薄膜を
加工することから成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜加工のために使用
されるコリメーター、及びコリメーターを備えた薄膜加
工装置、更にかかる薄膜加工装置を使用した薄膜加工方
法に関する。ここで、コリメーターとは、真空又は減圧
下で薄膜加工を行う薄膜加工装置内で使用され、薄膜加
工用の各種原材料を通過させるための貫通孔を有する板
状あるいはフィルム状の治具を指す。

【０００２】

【従来の技術】薄膜の加工技術は、一般に、金属を含有
する材料を各種の基材に成膜する、蒸着法、スパッタ
法、気相成長法（ＣＶＤ法）等の薄膜成膜技術と、基材
に成膜された金属を含む材料をドライエッチングする各
種のドライエッチング技術とに分類することができる。

【０００３】半導体装置の高集積化に伴い、半導体装置
の製造プロセスにおける寸法ルールが微細化されつつあ
る。そのため、半導体装置の内部配線形成プロセスにお
いては、径が小さく且つ深さの深い、即ちアスペクト比
の大きい、コンタクトホール、スルーホールあるいはビ
ヤホール（以下、総称して接続孔と呼ぶ）を形成する必
要がある。接続孔は、通常、半導体基板や下層配線層の
上に形成された層間絶縁層に開口部を設け、かかる開口
部内を配線材料で埋め込むことによって形成される。

【０００４】開口部内を配線材料で埋め込むための薄膜
加工技術の１つにスパッタ法がある。しかしながら、ス
パッタ法は、一般にステップカバレージが良くないた
め、開口部のアスペクト比が大きくなるに従い、開口部
の底部における配線材料の厚さの薄い部分で断線不良が
発生し易い。このカバレッジ不良は、配線材料から成る
スパッタ粒子が、開口部の側壁あるいは底部に形成され
る光学的に影の部分には多く堆積しないという、所謂シ
ャドウイング効果に起因する。そのため、開口部の内部
を配線材料でカバレッジ良く埋め込むプロセス技術が必
要不可欠になってきている。

【０００５】このようなプロセス技術の中で、より量産
レベルでの実用化に近い技術として、半導体基板を高温
に加熱しながらスパッタ法によって配線材料で開口部を
埋め込む、所謂高温スパッタ法が検討されている。この
高温スパッタ法においては、半導体基板が高温に加熱さ
れているため、開口部内に堆積した配線材料も約４００
°Ｃ以上融点以下まで加熱される。その結果、軟化した
配線材料が流動状態となり開口部内を流れることが可能
となる。この配線材料の流動状態は、実際に配線材料を
堆積させるべき下地によって大きく変化する。

【０００６】高温スパッタ法においてアルミニウムある
いはアルミニウム合金（以下、単にアルミニウム等とも
いう）から成る配線材料を使用する場合、下地がアルミ
ニウム等と反応し易いチタン（Ｔｉ）のような物質から
成る場合には、アルミニウム等は下地と反応しながら下
地の表面全体に拡がり易い（即ち、濡れ性が良い）。こ
れに対して、下地が、ＳｉＯ₂、ＴｉＯＮのようなアル
ミニウム等と反応し難い物質から成る場合には、アルミ
ニウム等は下地の表面で小さく丸まってしまう。

【０００７】従って、下地に対する配線材料の濡れ性の
良否が、配線材料の開口部への埋め込み特性に大きく影
響を与える。即ち、濡れが良い場合には、配線材料は、
開口部の側壁に沿って開口部内に拡がる。一方、濡れが
悪い場合には、開口部の上部で配線材料は丸まってしま
い、開口部の内部に拡がらない。実際、同一形状、同一
アスペクト比の開口部に、同一条件で、例えば、Ａｌ−
１％Ｓｉから成る配線材料を高温スパッタ法にて成膜し
ても、下地（開口部の側壁表面等）がＴｉの場合には配
線材料で開口部の内部は良好に埋め込まれ、ＳｉＯ₂の
場合には良好には埋め込まれない。

【０００８】薄膜成膜技術の１つである蒸着法は、蒸着
材料を乗せたヒーターあるいは蒸着材料を入れたボー
ト、るつぼ等を抵抗加熱、高周波加熱、電子ビーム加熱
等によって加熱し、蒸着材料を蒸発させ、基材にかかる
蒸着材料を被着させる。この蒸着法においても、蒸着材
料の良好なるステップカバレッジを得ること、あるいは
シャドウイング効果を無くすことは重要な課題である。

【０００９】カバレッジ良く開口部内を配線材料で埋め
込む別の技術にＣＶＤ法がある。所謂、ブランケットタ
ングステンＣＶＤ法を例にとり、このブランケットタン
グステンＣＶＤ方法に適した減圧ＣＶＤ装置の概要を図
９に示す。このＣＶＤ装置は、原料ガスを導入する原料
ガス導入口３２が設けられたＣＶＤ反応室３０を有し、
このＣＶＤ反応室３０内には、支持台としてのサセプタ
３４上に載置された半導体基板３６の表面にＣＶＤ原料
ガスを分配するためのシャワーヘッド３８が設けられて
いる。シャワーヘッド３８は、直径２ｍｍ程度の貫通孔
をランダムに設けた厚さ１〜２ｍｍのセラミック板から
成る。

【００１０】ブランケットタングステンＣＶＤ法におい
ては、半導体基板３６に形成された例えばＳｉＯ₂から
成る層間絶縁層４０にフォトリソグラフィ法及びリアク
ティブ・イオン・エッチング法で開口部４２を形成す
る。次いで、層間絶縁層４０及び開口部４２内に、例え
ばＴｉ／ＴｉＮから成るバリアメタル層４４を形成し、
このバリアメタル層上にＣＶＤ法でタングステン層４６
を形成する（図１０参照）。その後、タングステン層４
６をエッチバックすることによって、開口部４２にタン
グステンから成る配線材料が埋め込まれた接続孔が完成
する。

【００１１】基材に成膜された金属を含む材料をドライ
エッチングするドライエッチング法には、化学反応及び
／又は物理反応を利用したプラズマエッチング法、スパ
ッタエッチング法、イオンビームエッチング法等の技術
がある。ドライエッチング法においては、基材に成膜さ
れた材料を精度良く所望の形状に加工することが重要な
課題である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】スパッタ法あるいは蒸
着法による成膜におけるシャドウイング効果は、スパッ
タ粒子あるいは蒸着材料の基材に対する入射角度が大き
な範囲に亙ることに起因する。入射角度を小さな範囲内
に納めることによって、シャドウイング効果を防止する
ことができ、スパッタ粒子あるいは蒸着材料のステップ
カバレッジが向上し、例えば、スパッタ粒子はより多く
開口部内に入り込むことができる。

【００１３】高温スパッタ法にて開口部内を配線材料で
埋め込む場合、配線材料のカバレッジだけでなく、スパ
ッタ粒子を堆積させる下地がＴｉあるいはＴｉＮである
場合には、下地に対するスパッタ粒子のカバレッジも重
要である。即ち、ＴｉあるいはＴｉＮのステップカバレ
ッジが悪い場合、図１１に示すように、例えばアルミニ
ウム等から成る配線材料５０の下地５２（例えばＴｉ
Ｎ）に対する濡れ性が悪くなるので、配線材料の埋め込
み性が悪くなり、ボイド５４が発生するからである。尚
図１１中、３６は半導体基板、４０は層間絶縁層であ
る。

【００１４】上記図９に示した従来のＣＶＤ装置では、
原料ガスのガス分子の方向性の制御は行われていないの
で、図１０に示すように、開口部４２内に堆積した例え
ばタングステン層４６にはボイド４８が発生するという
問題がある。ボイドの発生原因は、タングステン層４６
が、開口部の底部からも、側壁からもほぼ同一速度で成
長するため、タングステン層４６の堆積が進むにつれ
て、開口部内のタングステン層で埋め込むべき空所のア
スペクト比が大きくなるからである。このような問題を
解決するためには、ＣＶＤ法における原料ガス分子の流
れが、成膜すべき基材に対して均一に且つ出来るだけ垂
直に衝突する必要がある。

【００１５】ドライエッチング法において、基材に成膜
された材料を微細な所望形状にエッチング加工するため
には、基材に対する励起活性種の流れを正確に制御する
必要があるが、従来のドライエッチング装置において
は、励起活性種の方向性の物理的制御は行われていな
い。

【００１６】従って、本発明の目的は、蒸着材料、スパ
ッタ粒子、ＣＶＤ原料ガス分離、励起活性種等、薄膜加
工に用いられる各種材料（以下、単に薄膜加工原材料と
もいう）の流れを正確に制御することができ、しかも保
守が容易な治具を提供することにある。

【００１７】また、本発明の他の目的は、薄膜加工に用
いられる各種薄膜加工原材料の流れを制御するための治
具を備えた薄膜加工装置、及び薄膜加工方法を提供する
ことにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の治具は、真空又は減圧下で薄膜加工を行う
薄膜加工装置内に配設された薄膜加工用のコリメーター
であって、プラスチック材料から成り、薄膜加工用原材
料を通過させるための、厚さ方向に貫通した複数の貫通
孔を有することを特徴とするコリメーターによって具現
化される。

【００１９】本発明のコリメーターの望ましい一実施態
様においては、プラスチック材料は、ロール状に巻き取
り可能な可撓性のプラスチック材料から成る。

【００２０】あるいは又、本発明のコリメーターの好ま
しい別の実施態様によれば、コリメーターは複数のコリ
メーターから成り、複数のコリメーターは、薄膜加工用
原材料の流れに対して交換可能に配置されている。

【００２１】本発明のコリメーターの更に望ましい実施
態様においては、貫通孔は規則的に配列されている。こ
の場合、貫通孔は、同心円状に配列することができ、あ
るいは又、三角形、四角形、六角形等の多角形、正多角
形、平行四辺形の稜に配置すればよい。

【００２２】コリメーターの貫通孔の形状は多角柱、円
柱、切頭多角錐、切頭円錐とすることができ、あるいは
又、コリメーターの厚さ方向における貫通孔の断面形状
を階段状とすることもできる。これらの貫通孔の形状に
おいては、コリメーターの薄膜を成膜すべき基材に面す
る側における貫通孔の開口面積は、反対側の貫通孔の開
口面積と等しいか、小さい。貫通孔の開口面積は、コリ
メーターに設けられた位置に応じて変化させることもで
きる。また、貫通孔の軸線は、コリメーターの表面に対
して垂直であっても、コリメーターに設けられた位置に
応じてコリメーターの表面に対する角度を適宜変化させ
ることもできる。

【００２３】コリメーターの厚さ方向における貫通孔の
断面形状を階段状にする場合、踏面部分の数は１つ以上
であればよい。蹴上げ部分は垂直であっても、傾斜して
いてもよい。貫通孔の側壁における踏面部分の位置や踏
面部分の数、蹴上げ部分の高さ（長さ）は、貫通孔が薄
膜加工原材料によって閉塞し難いように、適宜実験を行
い決定することができる。尚、貫通孔の軸線に垂直な面
で貫通孔を切断したときの貫通孔断面を、円あるいは多
角形、正多角形とすることができる。

【００２４】貫通孔のアスペクト比は、薄膜加工すべき
条件に依存して適宜選択することができる。貫通孔のア
スペクト比を以下のように定義する。貫通孔の軸線を通
る平面を想定し、この平面によって切り取られる貫通孔
の断面積が最大となるような平面Ｐmaxを設定する。平
面Ｐmaxによって切り取られた貫通孔の断面を図５の
（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に例示する。図５中、破線は
貫通孔の軸線を表す。軸線の両側の貫通孔側壁に接する
直線の内、軸線と交わる挟角（但し鋭角）が最大となる
直線をＬmaxとする。軸線とこの直線Ｌmaxの挟角をγと
した場合、アスペクト比は、以下の式で定義される。アスペクト比＝ｃｏｔ（γ）尚、図５中、１０はコリメーター、１２は貫通孔であ
る。

【００２５】コリメーターの厚さ方向における断面形状
を階段状にした貫通孔を有する本発明のコリメーターを
スパッタ装置あるいは真空蒸着装置にて使用し、薄膜加
工原材料で開口部を埋め込む場合には、例えば、０．４
μｍ径の開口部のアスペクト比が２である場合、貫通孔
のアスペクト比も２前後であることが好ましい。

【００２６】貫通孔の形状が多角柱、円柱、切頭多角
錐、切頭円錐である本発明のコリメーターをＣＶＤ装置
あるいはドライエッチング装置にて使用し、薄膜加工す
る場合には、平面Ｐmaxによって切り取られた貫通孔の
断面において側壁に相当する部分の長さが、薄膜加工原
材料の平均自由行程以上とすることができる。

【００２７】貫通孔の形状が階段状である本発明のコリ
メーターをＣＶＤ装置あるいはドライエッチング装置に
て使用し、薄膜加工する場合には、平面Ｐmaxによって
切り取られた貫通孔の断面において、側壁に相当する部
分の内、基材に最も近い蹴上げ部分の長さが、薄膜加工
原材料の平均自由行程以上であることが望ましい。

【００２８】コリメーターは、プラスチック材料から作
製される。プラスチック材料としては、特に制限はな
く、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂を使用すること
ができる。熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂
等を挙げることができる。また、熱可塑性樹脂として、
ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、
ＡＳ樹脂、ＰＶＣ樹脂、メタアクリル樹脂、含フッ素樹
脂等で例示される、所謂汎用プラスチックスはもとよ
り、ナイロン樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリアセタール樹
脂、ポリスルホン樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹
脂等で例示されるエンジニアリングプラスチックスも使
用できる。コリメーターは、板状に加工されたこれらの
樹脂から成る。あるいは又、好ましい一実施態様におい
ては、上記のプラスチック材料から適宜、ロール状に巻
き取り可能な可撓性を有する材料を選択して、コリメー
ターを作製することができる。所望に応じて、これらの
樹脂に、繊維強化材、フィラー、安定剤等を配合した材
料も使用できる。

【００２９】コリメーターの貫通孔は、板状あるいはフ
ィルム状のプラスチック材料から成るコリメーターに、
ドリル加工、パンチング加工、エッチング等の孔開け加
工を施して形成することができる。あるいは又、トラン
スファー成形、圧縮成形、射出成形等各種の成形技術に
よって、板状あるいはフィルム状のコリメーターの作製
と同時に貫通孔をコリメーターに形成することもでき
る。更には、プラスチック材料をフィルムに成膜する
際、貫通孔を同時に形成することもできる。また、所定
の厚さを有し、三角形、正方形、長方形、平行四辺形、
正六角形等の形状を有する中空セルを複数個、接着剤や
熱溶着技術等を用いてハニカム状に接合することによっ
て、コリメーターを作製することもできる。本発明の好
ましい実施態様においては、ハニカム状の上記の中空セ
ルを可撓性を有するプラスチック材料から作製してロー
ル状に巻き取る。あるいは又、孔開け加工を施したフィ
ルムに各種の貫通孔形状を有する所定長さの管を接合す
ることによって、貫通孔を有するコリメーターを作製す
ることもできる。

【００３０】コリメーターの有効面積は、薄膜加工すべ
き基材の大きさに依存して適宜決定する。

【００３１】また、本発明の薄膜加工装置は、上記の特
徴を有する本発明のコリメーターを備えている。更に、
本発明の薄膜加工方法は、上記の特徴を有する本発明の
薄膜加工装置を使用して、薄膜を加工することが特徴で
ある。

【００３２】薄膜加工装置としては、各種の真空蒸着装
置、スパッタ装置、ＣＶＤ装置、ドライエッチング装置
を挙げることができる。

【００３３】真空蒸着装置は、本発明のコリメーターの
他に、蒸着材料を乗せるワイヤあるいは蒸着材料を入れ
るボート並びにるつぼ、及び抵抗加熱手段、高周波加熱
手段あるいは電子ビーム加熱手段から成る。スパッタ装
置としては、本発明のコリメーターを備えた、二極スパ
ッタ装置、三極又は四極スパッタ装置、マグネトロンス
パッタ装置、高周波スパッタ装置、リアクティブスパッ
タ装置、バイアススパッタ装置、非対称交流スパッタ装
置、ゲッタスパッタ装置等を挙げることができる。ま
た、ＣＶＤ装置としては、本発明のコリメーターを備え
た、減圧ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置、光ＣＶＤ装
置等を挙げることができる。更に、ドライエッチング装
置としては、本発明のコリメーターを備えた、円筒形、
平行平板形、イオンビーム形のドライエッチング装置等
を挙げることができる。

【００３４】コリメーターが複数のコリメーターから成
る場合には、薄膜加工装置にはコリメーター交換部を備
え、このコリメーター交換部には、薄膜加工装置内部と
コリメーター交換部との間の連通を遮断可能なシール手
段を設けることが好ましい。複数のコリメーターは、例
えば、回転軸及び回転軸から放射状に延びるコリメータ
ー取付部から成るコリメーター取付装置に取り付けるこ
とができる。あるいは又、コリメーターが複数のコリメ
ーターから成る場合には、かかる複数のコリメーター
は、１枚の円盤状のプレートの所定の位置に各々のコリ
メーターが配置されたものとすることができる。

【００３５】薄膜成膜方法としては、上述した各種の薄
膜加工装置を使用した、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶ
Ｄ法、ドライエッチング法を挙げることができる。スパ
ッタ法としては、二極スパッタ方式、三極又は四極スパ
ッタ方式、マグネトロンスパッタ方式、高周波スパッタ
方式、リアクティブスパッタ方式、バイアススパッタ方
式、非対称交流スパッタ方式、ゲッタスパッタ方式等を
挙げることができる。また、ＣＶＤ法としては、減圧Ｃ
ＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等を挙げること
ができる。更に、ドライエッチング法としては、励起ガ
スエッチング法、プラズマエッチング法、リアクティブ
・イオン・エッチング法、スパッタエッチング法、リア
クティブ・イオンビーム・エッチング法、イオンビーム
・スパッタ・エッチング法等を挙げることができる。

【００３６】

【作用】本発明のコリメーターは、材料自体が安価なプ
ラスチック材料から成り、しかも貫通孔を形成するコス
トも安価である。従って、貫通孔に目詰まりが生じた場
合、コリメーターを廃棄し、新規のコリメーターと交換
すればよい。従って、貫通孔の再生処理に長時間を要す
ることがなく、保守も容易である。

【００３７】本発明のコリメーターの好ましい実施態様
においては、プラスチック材料は、ロール状に巻き取り
可能な可撓性のプラスチック材料から成る。それ故、コ
リメーターの貫通孔に目詰まりが生じた場合、この部分
のコリメーターを巻き取り、新しい部分を用いて薄膜加
工を行えばよく、保守が一層容易になる。

【００３８】

【実施例】

（実施例１）図１の（Ａ）に本発明のコリメーターの平
面図を、図１の（Ｂ）に断面図を示す。本発明のコリメ
ーター１０には、複数の貫通孔１２が規則正しく配列さ
れている。貫通孔１２の配列状態は正六角形とした。コ
リメーター１０は、図２に斜視図を示す、ポリカーボネ
ート樹脂から成る正六角形の中空のハニカムを複数個接
合して作製した。ハニカムの外接円の直径は９．５３ｍ
ｍ（３／８インチ）、高さは１２．７ｍｍ（１／２イン
チ）である。８インチの半導体ウエハをスパッタリング
する場合、直径約１２インチのコリメーターを使用し
た。貫通孔のアスペクト比は１．３３である。

【００３９】図１及び図２に示したコリメーターを使用
したスパッタ装置２０の概要を図３に示す。図３におい
て、１０はコリメーター、２２は例えばＴｉから成るタ
ーゲット、２４は薄膜を成膜すべき基材、２６は基材を
加熱するためのヒーターブロックである。スパッタ粒子
等の薄膜加工原材料において、図５の（Ａ）に示す角度
γより大きい角度でコリメーター１０の貫通孔１２に入
射する薄膜加工原材料は、コリメーター１０によって遮
蔽され、基材２４に到達しない。これによって、薄膜加
工原材料の基材に対する入射角度は、基材の法線を中心
に或る角度範囲、即ち０乃至γ度に制限される。その結
果、カバレッジの向上を図ることができる。

【００４０】マルチチャンバー方式の枚葉式スパッタ装
置を使用し、図３に示すようにチタン（Ｔｉ）から成る
スパッタターゲット２２と半導体基板２４との間に図１
に示したコリメーターを設置して、以下の条件でＴｉを
成膜した。不純物拡散領域が形成された半導体基板上に
は、従来の方法に基づき、例えばＳｉＯ₂から成る層間
絶縁層をＣＶＤ法で堆積させ、層間絶縁層にはフォトリ
ソグラフィ法及びリアクティブ・イオン・エッチング法
で開口部が形成されている。Ｔｉの成膜条件は、層間絶
縁層に形成された開口部の側壁に５ｎｍ以上のチタン薄
膜が形成される条件とした。成膜パワー４ｋＷスパッタ圧力０．４Ｐａ基板加熱温度１５０°ＣプロセスガスＡｒ：１００sccm 成膜速度０．０３〜０．１μｍ／分尚、コリメーターの貫通孔のアスペクト比が大きい程、
成膜速度は遅くなる。

【００４１】その後、真空を破らずに連続して他のチャ
ンバでＡｌ−１％Ｓｉから成るアルミニウム合金を、以
下の条件の高温スパッタ法に従って成膜する。尚、この
アルミニウム合金のスパッタリングに際しては、チャン
バ内にコリメーターを設けても、設けなくともよい。コ
リメーターを設けなくとも、チタンが層間絶縁層に設け
られた開口部内にカバレッジよく充分成膜されているの
で、アルミニウム合金の埋め込みは良好に行われた。成膜パワー１０ｋＷスパッタ圧力０．０４Ｐａ基板加熱温度５００°ＣプロセスガスＡｒ：４０sccm 成膜速度０．３〜０．９μｍ／分

【００４２】層間絶縁層に形成された開口部が、より大
きなアスペクト比を有している場合、コリメーターの貫
通孔のアスペクト比を大きくすればよく、その後の高温
スパッタ法による配線材料の埋め込みも良好となる。

【００４３】（実施例２）実施例２においては、図４に
示す可撓性を有するプラスチック材料から成るロール状
に巻き取られたコリメーターを用いた。このコリメータ
ー１０には、複数の貫通孔１２（図４には図示せず）が
規則正しく配列されている。貫通孔１２の配列状態は正
三角形状とした。コリメーター１０はポリエステルフィ
ルムから成り、８インチの半導体ウエハをスパッタリン
グする場合、幅を３０５ｍｍ、長さを４００ｍとした。
コリメーター１０は巻芯１４に巻き取られており、更に
ワインダー１６に取り付けられている。このワインダー
１６を適切な駆動手段（図４には図示せず）によって回
転することにより、貫通孔が目詰まりした場合、新たな
コリメーター部分を使用することができる。

【００４４】配線材料のスパッタリング時、配線材料の
濡れ性を改善するために、酸素を殆ど含まないＴｉＮ層
を下地として形成することが有効であることが確認され
ている。従って、図４に示したコリメーターを用いて、
以下の条件のスパッタ法により、ＴｉＮを層間絶縁層に
形成された開口部の側壁に厚く成膜した。成膜パワー５ｋＷスパッタ圧力０．４Ｐａ基板加熱温度１５０°ＣプロセスガスＡｒ／Ｎ₂＝４０／７０sccm 成膜速度０．０１〜０．０４μｍ／分そして真空を破らずに連続して他のチャンバでＡｌ−１
％Ｓｉから成るアルミニウム合金を、実施例１と同様の
条件で高温スパッタ法によって成膜した。

【００４５】実施例２の方法においても、ＴｉＮが開口
部にカバレッジ良く成膜されるので、アルミニウム合金
の開口部への埋め込みも良好であり、又、コリメーター
の貫通孔が目詰まりした場合、ワインダー１６を回転さ
せることによって、目詰まりのない新たなコリメーター
部分を使用できるので、コリメーター全体の交換頻度を
少なくできる。

【００４６】（実施例３）図７の（Ａ）に、複数のコリ
メーター１０を備えたコリメーター板２１０の平面図を
示す。また、図７の（Ｂ）に、かかるコリメーター板２
１０を備えたスパッタ装置２００の一部断面図を示す。
このコリメーター板２１０は、ステンレススチールの円
盤から構成され、所定の領域に３つのコリメーター１０
が設けられている。また、各々のコリメーター１０には
貫通孔１２が設けられている。貫通孔１２は同心円周上
に規則的に配置されており、貫通孔の断面は円柱状であ
る。尚、コリメーターの数に制限はない。コリメーター
板２１０の中心部には回転軸２２０が取り付けられてお
り、回転軸２２０にはモータ２２４が取り付けられてい
る。コリメーター板２１０はモータ２２４によって回転
可能であり、従って、コリメータ１０は薄膜加工用原材
料の流れに対して交換可能である。尚、２０２はスパッ
タチャンバ、２２６はスパッタカソード、２２８は排気
ポートである。

【００４７】（実施例４）図７の（Ａ）とは別の複数の
コリメーターから成るコリメーター装置３１０の平面図
を図８の（Ａ）に示す。また、図８の（Ｂ）に、かかる
コリメーター装置３１０を備えたスパッタ装置３００の
一部断面図を示す。２つのコリメーター１０はステンレ
ススチール製であり、各々のコリメーター１０には断面
が六角柱状の貫通孔１２が設けられている。尚、コリメ
ーターは３つ以上であってもよい。コリメーター装置３
１０の中心部は回転軸３２０に取り付けられ、回転軸３
２０にはモータ３２４が取り付けられている。コリメー
ター１０は回転軸３２０から放射状に延びるコリメータ
ー取付部から成るコリメーター取付装置３２２に取り付
けられている。

【００４８】図８の（Ｂ）に示したスパッタ装置３００
には、コリメーター交換部３３０が更に設けられてい
る。コリメーター交換部３３０は、スパッタチャンバ３
０２とコリメーター交換部３３０との間の連通を遮断可
能なシール手段３３２，３３４を備えている。シール手
段３３２，３３４は、例えばコリメーター１０が図８の
（Ｂ）に示す位置に来たとき、図示していない移動機構
により上昇及び下降させられ、コリメーター１０を真空
シールできる構造を有する。こうして、コリメーター１
０をシール手段３３２，３３４によって真空シールして
コリメーター交換部３３０とスパッタチャンバ３０２と
の連通を遮断した後、コリメーター交換部３３０のみを
大気に解放し、図示していない交換ドアを開けて目詰ま
りしたコリメーターを交換する。この後、コリメーター
交換部３３０を真空引きし、シール手段３３２，３３４
を下降及び上昇させる。これによりスパッタチャンバ３
０２を大気に解放することなく、目詰まりしたコリメー
ターを交換できるので、遮蔽板交換後の真空引き時間を
大幅に短縮することができる。

【００４９】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。コリメーターの寸法、材質、厚さ、あるいは貫
通孔の各種のパラメーターは、使用する装置及び方法に
適したものに適宜変更することができる。例えば、図１
に示したコリメーターの代わりに、図６に平面図を示す
ような、円周上に円柱状の断面を有する貫通孔が配列さ
れたコリメーターを使用することもできる。また、本発
明の薄膜加工装置が真空蒸着装置から成る場合、本発明
のコリメーターを、蒸着材料源と、蒸着材料を被着させ
る基板との間に設ければよい。本発明の薄膜加工装置が
各種のＣＶＤ装置あるいはドライエッチング装置から成
る場合、本発明のコリメーターを、薄膜加工すべき基板
の上方に設ければよい。例えば、図９に示した減圧ＣＶ
Ｄ装置においては、シャワーヘッド３８の代わりに本発
明のコリメーターを使用すればよい。

【００５０】

【発明の効果】本発明のコリメーター、及び薄膜加工装
置並びに薄膜加工方法においては、薄膜加工原材料の流
れを正確に制御し得るので、（Ａ）スパッタ法あるいは
蒸着法による成膜における、シャドウイング効果の防
止、優れたステップカバレッジ、（Ｂ）各種ＣＶＤ法に
おける優れた成膜性、（Ｃ）ドライエッチング法におけ
る優れた微細加工性、を得ることができる。また、本発
明のコリメーターにおいては、コリメーターの貫通孔に
目詰まりが生じた場合、コリメーターを廃棄すればよ
く、再生処理を行う必要がなくなり、保守が容易とな
り、高い生産性にて薄膜加工を行うことができる。

【００５１】また、本発明のコリメーターの好ましい一
実施態様においては、ロール状に巻き取り可能な可撓性
のプラスチック材料から成るので、目詰まりが生じたコ
リメーター部分を簡単に新しいコリメーター部分と交換
することができ、保守が更に容易になる。更に、本発明
のコリメーターの好ましい別の実施態様においては、貫
通孔に目詰まりが生じた場合、容易に新しいコリメータ
ーに交換することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコリメーターの一実施例の平面図及び
断面図である。

【図２】本発明のコリメーターを構成する正六角形の中
空ハニカムの斜視図である。

【図３】本発明の薄膜加工装置の概要を示す図である。

【図４】本発明のコリメーターの別の実施例の斜視図で
ある。

【図５】コリメーターの貫通孔の断面を示す図である。

【図６】本発明のコリメーターの更に別の実施例の平面
図である。

【図７】本発明のコリメーターの更に別の実施例の平面
図及び薄膜加工装置の模式的な断面図である。

【図８】本発明のコリメーターの更に別の実施例の平面
図及び薄膜加工装置の模式的な断面図である。

【図９】従来の減圧ＣＶＤ装置の概要を示す図である。

【図１０】従来のブランケットタングステンＣＶＤ法に
よる接続孔の形成方法を説明するための、半導体素子の
模式的な一部断面図である。

【図１１】従来のスパッタ法による問題点を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０コリメーター１２貫通孔１４巻芯１６ワインダー２０スパッタ装置２２ターゲット２４薄膜を成膜すべき基材２６ヒーターブロック３０ＣＶＤ反応室３２原料ガス導入口３４サセプタ３６半導体基板３８シャワーヘッド４０層間絶縁層４２開口部４４バリアメタル層４６タングステン層４８ボイド５０配線材料５２下地５４ボイド２００，３００スパッタ装置２０２，３０２スパッタチャンバ２１０コリメーター板２２０，３２０回転軸２２４，３２４モータ３１０コリメーター装置３２２コリメーター取付装置３３０コリメーター交換部３３２，３３４シール手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空又は減圧下で薄膜加工を行う薄膜加工
装置内に配設された薄膜加工用のコリメーターであっ
て、プラスチック材料から成り、薄膜加工用原材料を通過さ
せるための、厚さ方向に貫通した複数の貫通孔を有する
ことを特徴とする、薄膜加工のために使用されるコリメ
ーター。
【請求項２】前記プラスチック材料は、ロール状に巻き
取り可能な可撓性のプラスチック材料から成ることを特
徴とする請求項１に記載のコリメーター。
【請求項３】複数のコリメーターから成り、該複数のコ
リメーターは、薄膜加工用原材料の流れに対して交換可
能に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求
項２に記載のコリメーター。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記
載されたコリメーターを備えた薄膜加工装置。
【請求項５】請求項４に記載された薄膜加工装置を使用
して、薄膜を加工することを特徴とする薄膜加工方法。