JPH07113172A - Collimator, device and method for forming thin film, and method for forming wiring of semi-conductor device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide a jig to control the flow of various materials (hereinafter referred to as 'thin film forming raw material') to be used in the thin film formation such as the vapor deposition materials, the sputtering particles, the CVD raw material gas separation, excitation activation, and/or to provide the wiring forming method which can effectively prevent the surface ruggedness of the wiring layer consisting of aluminum alloy. CONSTITUTION:A collimator 10 is arranged in a thin film forming device 20 to execute the thin film formation under the vacuum or evacuated condition, and is provided with a plurality of regularly arranged slits 12 to pass the raw material for forming the thin film. In the method for forming the wiring of a semi-conductor device, the TiN layer is formed on the insulation layer to be formed on the substrate by the sputtering method, and then, the aluminum layer is formed on the TiN layer, and the TiN layer is formed on the insulation layer by executing the sputtering from the direction diagonal to the substrate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[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、並び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。本発明は、更に、かかる薄膜加工装置を
使用した半導体装置の配線形成方法、より詳しくは、ア
ルミニウム系合金から成る配線層の表面荒れを効果的に
防止し得る配線形成方法に関する。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
めのスリットを有する板状の治具を指す。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a collimator used for thin film processing, a thin film processing apparatus equipped with the collimator, and a thin film processing method using the thin film processing apparatus. The present invention further relates to a wiring forming method for a semiconductor device using such a thin film processing apparatus, and more particularly to a wiring forming method capable of effectively preventing surface roughness of a wiring layer made of an aluminum alloy. Here, the collimator refers to a plate-shaped jig that is used in a thin film processing apparatus that performs thin film processing under vacuum or reduced pressure and that has slits for passing various raw materials for thin film processing.

【０００２】[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ところの、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。2. Description of the Related Art Generally, a thin film processing technique is a thin film forming technique such as a vapor deposition method, a sputtering method or a vapor phase growth method (CVD method) for forming a material containing a metal on various base materials. And various dry etching techniques for dry etching a material containing a metal formed on a substrate.

【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。With the high integration of semiconductor devices, the dimensional rules in the manufacturing process of semiconductor devices are becoming finer. Therefore, in the process of forming the internal wiring of the semiconductor device, it is necessary to form a contact hole, a through hole or a via hole (hereinafter collectively referred to as a connection hole) having a small diameter and a large depth, that is, a large aspect ratio. . The connection hole is usually formed by providing an opening in an insulating layer formed on a semiconductor substrate or a lower wiring layer and filling the inside of the opening with a wiring material.

【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、通
常のスパッタ法は一般にステップカバレッジが良くない
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。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、高
温アルミニウムスパッタ法及びアルミニウムリフロー法
を挙げることができる。One of the thin film processing techniques for filling the inside of the opening with a wiring material is a sputtering method. However, since the ordinary sputtering method generally does not have good step coverage, as the aspect ratio of the opening increases, a disconnection defect is likely to occur in a portion where the wiring material is thin at the bottom of the opening. This poor coverage is due to a so-called shadowing effect that sputtered particles of the wiring material do not deposit much on the optically shadowed portion formed on the side wall or bottom of the opening. Therefore, a process technology for filling the inside of the opening with a wiring material with good coverage has become indispensable. Among such process technologies, a high temperature aluminum sputtering method and an aluminum reflow method can be mentioned as technologies closer to practical use at a mass production level.

【０００５】高温アルミニウムスパッタ法は、半導体基
板を高温に加熱しながらスパッタ法によってアルミニウ
ムあるいはアルミニウム合金（以下、単にアルミニウム
系合金ともいう）から成る配線材料で開口部を埋め込む
技術である。この高温アルミニウム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、絶縁層上
及び開口部内に堆積した配線材料も約４００°Ｃ以上配
線材料の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
となり、開口部は配線材料で埋め込まれる。The high temperature aluminum sputtering method is a technique for filling an opening with a wiring material made of aluminum or an aluminum alloy (hereinafter, also simply referred to as an aluminum alloy) by a sputtering method while heating a semiconductor substrate to a high temperature. In this high-temperature aluminum sputtering method, since the semiconductor substrate is heated to a high temperature, the wiring material deposited on the insulating layer and in the opening is also heated to about 400 ° C. or higher and the melting point of the wiring material or lower. As a result, the softened wiring material becomes in a fluidized state and can flow in the opening, and the opening is filled with the wiring material.

【０００６】アルミニウムリフロー法においては、開口
部が形成された絶縁層上に通常のスパッタ法にてアルミ
ニウム系合金を堆積させた後、２５０゜Ｃ以上配線材料
の融点以下に半導体基板を加熱する。これによって、絶
縁層上に堆積した配線材料が流動状態となり開口部内を
流れ、開口部が配線材料で埋め込まれる。In the aluminum reflow method, an aluminum-based alloy is deposited on the insulating layer having an opening by a normal sputtering method, and then the semiconductor substrate is heated to 250 ° C. or higher and the melting point of the wiring material or lower. As a result, the wiring material deposited on the insulating layer becomes in a fluid state and flows in the opening, and the opening is filled with the wiring material.

【０００７】高温アルミニウムスパッタ法やアルミニウ
ムリフロー法においては、下地と配線材料との間の濡れ
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、濡れ性が良い場合には、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
れ性が悪い場合には、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を形成し、同一条件で、
例えば、Ａｌ−１％Ｓｉから成る配線材料を高温アルミ
ニウムスパッタ法にて成膜しても、Ｔｉのような濡れ性
の良い材料から下地が構成されている場合には開口部の
内部は配線材料によって良好に埋め込まれるが、ＳｉＯ
₂のような濡れ性の悪い材料から下地が構成されている
場合には良好には埋め込まれない。In the high temperature aluminum sputtering method or aluminum reflow method, the wettability between the base and the wiring material has a great influence on the filling property of the wiring material into the opening. That is, when the wettability is good, the wiring material spreads in the opening along the side wall of the opening. On the other hand, when the wettability is poor, the wiring material is rolled up above the opening and does not spread inside the opening. In fact, the openings with the same shape and the same aspect ratio are formed, and under the same conditions,
For example, even if a wiring material made of Al-1% Si is formed by a high-temperature aluminum sputtering method, if the underlayer is made of a material having good wettability such as Ti, the inside of the opening is the wiring material. Well embedded by, but SiO
_{When the} underlayer is made of a material having poor wettability such as _2, the filling is not performed well.

【０００８】高温アルミニウムスパッタ法やアルミニウ
ムリフロー法においては、開口部内に形成されたアルミ
ニウム系合金が半導体基板に突き抜けることを防止する
ために、例えばＴｉＮから成るバリアメタル層を少なく
とも開口部の底部に形成する必要がある。In the high temperature aluminum sputtering method or aluminum reflow method, a barrier metal layer made of, for example, TiN is formed at least at the bottom of the opening in order to prevent the aluminum alloy formed in the opening from penetrating into the semiconductor substrate. There is a need to.

【０００９】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。The vapor deposition method, which is one of the thin film forming techniques, heats a heater on which a vapor deposition material is placed or a boat, a crucible or the like containing the vapor deposition material by resistance heating, high frequency heating, electron beam heating or the like to deposit the vapor deposition material. Evaporate and deposit the vapor deposition material on the substrate. Also in this vapor deposition method, obtaining a good step coverage of the vapor deposition material or eliminating the shadowing effect is an important issue.

【００１０】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
１０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１０２が設けられたＣＶＤ反応室１００を
有する。このＣＶＤ反応室１００内には、支持台として
のサセプタ１０４上に載置された半導体基板１３０の表
面にＣＶＤ原料ガスを分配するためのシャワーヘッド１
０６が設けられている。シャワーヘッド１０６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。Another technique for filling the opening with wiring material with good coverage is the CVD method. Taking a so-called blanket tungsten CVD method as an example, an outline of a low pressure CVD apparatus suitable for this blanket tungsten CVD method is shown in FIG. This CVD apparatus has a CVD reaction chamber 100 provided with a raw material gas inlet 102 for introducing a raw material gas. In the CVD reaction chamber 100, a shower head 1 for distributing a CVD source gas on the surface of a semiconductor substrate 130 mounted on a susceptor 104 as a support table.
06 is provided. The shower head 106 has a thickness of 1 to 2 mm in which through holes having a diameter of about 2 mm are randomly provided.
Composed of ceramic plates.

【００１１】ブランケットタングステンＣＶＤ法におい
ては、図１１に示すように、半導体基板１３０上に形成
された例えばＳｉＯ₂から成る絶縁層１４０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１４２を形成する。次いで、絶縁層１４０及び
開口部１４２内にバリアメタル層１４４を形成し、この
バリアメタル層１４４上にＣＶＤ法でタングステン層１
４６を形成する。その後、絶縁層１４０上のタングステ
ン層１４６をエッチバックすることによって、開口部１
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。In the blanket tungsten CVD method, as shown in FIG. 11, an opening 142 is formed in an insulating layer 140 made of, for example, SiO ₂ formed on a semiconductor substrate 130 by photolithography and reactive ion etching. Form. Then, a barrier metal layer 144 is formed in the insulating layer 140 and the opening 142, and the tungsten layer 1 is formed on the barrier metal layer 144 by the CVD method.
46 is formed. Then, the opening 1 is formed by etching back the tungsten layer 146 on the insulating layer 140.
A connection hole in which a wiring material made of tungsten is embedded in 42 is completed.

【００１２】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。As the dry etching method for dry etching a material containing a metal formed on a substrate, there are techniques such as a plasma etching method utilizing a chemical reaction and / or a physical reaction, a sputter etching method and an ion beam etching method. is there. In the dry etching method, it is an important issue to accurately process the material formed on the base material into a desired shape.

【００１３】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上述のようにスパッタ
法あるいは蒸着法においては、 （Ａ）シャドウイング効果 （Ｂ）カバレッジ といった問題がある。また、高温アルミニウムスパッタ
法やアルミニウムリフロー法においては、 （Ｃ）成膜されたアルミニウム系合金の表面荒れ が大きな問題となっている。更には、ＣＶＤ法において
は、 （Ｄ）原料ガスのガス分子の方向性の制御 が問題であり、ドライエッチング法においては、 （Ｅ）基材に対する励起活性種の流れの制御 が問題とされている。As described above, the sputtering method or the vapor deposition method has problems such as (A) shadowing effect and (B) coverage. Further, in the high temperature aluminum sputtering method and the aluminum reflow method, (C) the surface roughness of the formed aluminum-based alloy is a serious problem. Further, in the CVD method, (D) control of the directionality of gas molecules of the source gas is a problem, and in dry etching method, (E) the control of the flow of excited active species to the substrate is a problem. There is.

【００１４】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。The shadowing effect in the film formation by the sputtering method or the vapor deposition method is due to the fact that the incident angle of the sputtered particles or the vapor deposition material with respect to the base material is in a large range. By keeping the incident angle within a small range, the shadowing effect can be prevented, the step coverage of the sputtered particles or the vapor deposition material can be improved, and, for example, the sputtered particles can penetrate more into the opening.

【００１５】高温アルミニウムスパッタ法やアルミニウ
ムリフロー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
させる下地層のカバレッジも重要である。下地層は、例
えばＴｉあるいはＴｉＮから成る。下地層のカバレッジ
が悪い場合、図１２に示すように、例えばアルミニウム
系合金から成る配線材料１５２の下地層１５０に対する
濡れ性が悪くなるので、配線材料１５２の埋め込み性が
悪くなり、ボイド１５４が発生するからである。尚図１
２中、１３０は半導体基板、１４０は絶縁層である。When the inside of the opening is filled with a wiring material by a high temperature aluminum sputtering method or an aluminum reflow method,
Not only the coverage of the wiring material but also the coverage of the underlayer on which the sputtered particles are deposited is important. The underlayer is made of, for example, Ti or TiN. When the coverage of the underlayer is poor, as shown in FIG. 12, the wettability of the wiring material 152 made of, for example, an aluminum-based alloy to the underlayer 150 deteriorates, so that the embedding property of the wiring material 152 deteriorates and a void 154 occurs. Because it does. Figure 1
2, reference numeral 130 is a semiconductor substrate, and 140 is an insulating layer.

【００１６】また、バリアメタル層が開口部内に厚くし
かも均一に形成されない場合、アルミニウム系合金の半
導体基板への突き抜けを効果的に防止することができな
い。If the barrier metal layer is thick and not formed uniformly in the opening, it is not possible to effectively prevent the aluminum-based alloy from penetrating into the semiconductor substrate.

【００１７】通常のスパッタ法にて形成されたアルミニ
ウム系合金から成る配線層においては、アルミニウム系
合金の結晶粒子は、最稠密面が基材に平行な（１１１）
配向を有する。その結果、形成された配線層の表面の荒
れが少なくなる。一方、高温アルミニウムスパッタ法や
アルミニウムリフロー法にて形成されたアルミニウム系
合金から成る配線層においては、アルミニウム系合金の
各結晶の成長方向が乱れ、（１１１）配向が弱くなる。
その結果、形成された配線層の表面には大きな荒れが生
じる（図１２参照）。このような配線層の表面荒れが生
じると、配線層から配線を形成する際、フォトリソグラ
フィ法でのパターニングにおいてハレーションが発生し
たり、形成された配線の耐マイグレーション特性が低下
し配線に断線が生じるといった問題が生じる。In the wiring layer made of an aluminum-based alloy formed by the usual sputtering method, the crystal grains of the aluminum-based alloy have the closest packed surface parallel to the substrate (111).
Has an orientation. As a result, the roughness of the surface of the formed wiring layer is reduced. On the other hand, in the wiring layer made of an aluminum alloy formed by the high temperature aluminum sputtering method or aluminum reflow method, the growth direction of each crystal of the aluminum alloy is disturbed, and the (111) orientation becomes weak.
As a result, the surface of the formed wiring layer is greatly roughened (see FIG. 12). When the surface of the wiring layer is roughened, when the wiring is formed from the wiring layer, halation occurs in the patterning by the photolithography method or the migration resistance of the formed wiring is deteriorated and the wiring is broken. Such a problem occurs.

【００１８】配線層表面の荒れは、下地層の結晶配向性
に依存することも知られている。高温アルミニウムスパ
ッタ法やアルミニウムリフロー法においても、下地層が
Ｔｉ単層の場合、配線層の表面荒れが少なくなる。絶縁
層の上に形成されるＴｉは通常（００２）配向を有し、
Ｔｉ（００２）面とＡｌ（１１１）面の格子定数の整合
性がよいので、Ｔｉ（００２）面上に形成されたアルミ
ニウム系合金結晶は（１１１）配向し、配線層の表面荒
れが少なくなる。It is also known that the roughness of the surface of the wiring layer depends on the crystal orientation of the underlayer. Even in the high temperature aluminum sputtering method or the aluminum reflow method, when the underlying layer is a Ti single layer, the surface roughness of the wiring layer is reduced. Ti formed on the insulating layer usually has a (002) orientation,
Since the lattice constants of the Ti (002) plane and the Al (111) plane are well matched, the aluminum-based alloy crystal formed on the Ti (002) plane is (111) oriented, and the surface roughness of the wiring layer is reduced. .

【００１９】一方、下地層がＴｉＮから成る場合、Ｔｉ
Ｎ層上に形成されたアルミニウム系合金から成る配線層
の表面には荒れが発生する。通常、ＴｉＮ粒子が基材に
対して垂直入射成分を多く有するようなスパッタ法にて
ＴｉＮ層を成膜するが、このような条件では、成膜され
たＴｉＮ結晶は主に（２００）配向を有する。ＴｉＮ
（２００）面とＡｌ（１１１）面の格子定数の整合性は
余り良くない。それ故、ＴｉＮ（２００）面上に形成さ
れたアルミニウム系合金から成る配線層の表面には荒れ
が発生する。On the other hand, when the underlayer is made of TiN, Ti
Roughness occurs on the surface of the wiring layer made of an aluminum alloy formed on the N layer. Usually, a TiN layer is formed by a sputtering method in which TiN particles have a large amount of components that are vertically incident on the substrate. Under such conditions, the formed TiN crystal mainly has a (200) orientation. Have. TiN
The matching of the lattice constants of the (200) plane and the Al (111) plane is not so good. Therefore, the surface of the wiring layer made of an aluminum alloy formed on the TiN (200) surface is roughened.

【００２０】然るに、ＴｉＮ粒子が基材に対して斜め入
射成分を多く有する場合、成膜されたＴｉＮ結晶は主に
（１１１）配向を有する。ＴｉＮ（１１１）面とＡｌ
（１１１）面の格子定数の整合性は良い。それ故、Ｔｉ
Ｎ（１１１）面上に形成されたアルミニウム系合金から
成る配線層の表面には荒れが少ない。However, when the TiN particles have a large amount of obliquely incident components with respect to the substrate, the TiN crystals formed mainly have a (111) orientation. TiN (111) surface and Al
The matching of the lattice constants of the (111) plane is good. Therefore, Ti
The surface of the wiring layer made of an aluminum-based alloy formed on the N (111) plane is less rough.

【００２１】このように、高温アルミニウムスパッタ法
やアルミニウムリフロー法にて形成されたアルミニウム
系合金から成る配線層の表面荒れは、下地層の結晶配向
性に依存する。As described above, the surface roughness of the wiring layer made of the aluminum alloy formed by the high temperature aluminum sputtering method or the aluminum reflow method depends on the crystal orientation of the underlayer.

【００２２】図１０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１１に示すように、開口部１４２内に堆積した例
えばタングステン層１４６にはボイド１４８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１４６が、開口部１４２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１４６の堆
積が進むにつれて、開口部１４２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所望の角度で衝突する必要がある。In the conventional CVD apparatus shown in FIG. 10, since the directionality of the gas molecules of the source gas is not controlled, as shown in FIG. 11, for example, the tungsten layer 146 deposited in the opening 142 is formed. Has a problem that voids 148 are generated. The cause of the voids is that the tungsten layer 146 grows at substantially the same rate both from the bottom of the opening 142 and from the side wall thereof. Therefore, as the deposition of the tungsten layer 146 progresses, the space to be filled with the tungsten layer in the opening 142 is increased. This is because the aspect ratio becomes large. In order to solve such a problem, it is necessary that the flow of the source gas molecules in the CVD method collide uniformly with the substrate to be formed at a desired angle as much as possible.

【００２３】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。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。In the dry etching method, it is necessary to accurately control the flow of excited active species with respect to the substrate in order to etch the material formed on the substrate into a fine desired shape. In the conventional dry etching equipment,
There is no physical control of the orientation of the excited active species.

【００２４】従って、本発明の第１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）の流れを制御するための治具を提供
することにある。Therefore, the first object of the present invention is to determine the flow of various materials used for thin film processing (hereinafter, also simply referred to as thin film processing raw materials) such as vapor deposition materials, sputtered particles, CVD source gas separation, and excited active species. It is to provide a jig for controlling.

【００２５】更に、本発明の第２の目的は、長時間の操
業においても成膜速度等が低下することがなく、また、
目詰まりを生じ難く、保守を頻繁に行う必要のない、薄
膜加工原材料の流れを制御するための治具を提供するこ
とにある。Further, the second object of the present invention is that the film forming rate does not decrease even during long-term operation, and
It is an object of the present invention to provide a jig for controlling the flow of raw materials for thin film processing, which does not easily cause clogging and does not require frequent maintenance.

【００２６】また、本発明の第３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。A third object of the present invention is to provide a thin film processing apparatus provided with a jig for controlling the flow of various thin film processing raw materials used for thin film processing, and a thin film processing method.

【００２７】更にまた、本発明の第４の目的は、アルミ
ニウム系合金から成る配線層の表面荒れを効果的に防止
し得る配線形成方法を提供することにある。Still further, a fourth object of the present invention is to provide a wiring forming method capable of effectively preventing surface roughness of a wiring layer made of an aluminum alloy.

【００２８】[0028]

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するための本発明の薄膜加工用のコリメーターは、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
るものであり、薄膜加工用原材料を通過させるための、
規則的に配列された複数のスリットを有することを特徴
とする。上記の第２の目的を達成するための本発明の薄
膜加工用のコリメーターは、上記のコリメーターにＲＦ
バイアスを印加する装置を備えることを特徴とする。こ
れらのコリメーターにおいては、コリメーターの厚さ方
向の軸線に対するスリットの角度を可変、例えば１５〜
７５度の範囲で可変とすることができる。コリメーター
あるいはスリットは、ステンレススチール、アルミニウ
ム、その他の金属材料や、セラミック、樹脂等の成型加
工可能な材料から作製することができる。コリメーター
を複数のコリメーターから構成し、複数のコリメーター
を薄膜加工用原材料の流れに対して交換可能に配置する
ことができる。A collimator for thin film processing according to the present invention for achieving the above first object is arranged in a thin film processing apparatus for processing a thin film under vacuum or reduced pressure. For passing the raw material for thin film processing,
It is characterized by having a plurality of regularly arranged slits. The collimator for thin film processing of the present invention for achieving the above second object is the same as the above collimator with RF.
It is characterized by comprising a device for applying a bias. In these collimators, the angle of the slit with respect to the axis of the collimator in the thickness direction is variable, for example, from 15 to
It can be changed in the range of 75 degrees. The collimator or slit can be made of stainless steel, aluminum, other metal materials, or moldable materials such as ceramics and resins. The collimator can be composed of a plurality of collimators, and the plurality of collimators can be exchangeably arranged with respect to the flow of the raw material for thin film processing.

【００２９】また、上記の第３の目的を達成するための
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、薄膜加工することが特徴である。あるいは又、コ
リメーターにＲＦバイアスを印加する装置が備えられて
いる場合には、コリメーターにＲＦバイアスを印加しつ
つ、薄膜加工することが特徴である。Further, the thin film processing apparatus of the present invention for achieving the above third object is provided with the collimator of the present invention having the above characteristics. Further, the thin film processing method of the present invention is characterized in that a thin film is processed by using the thin film processing apparatus of the present invention having the above characteristics. Alternatively, when a device for applying an RF bias to the collimator is provided, the thin film is processed while applying the RF bias to the collimator.

【００３０】薄膜加工装置としては、各種の真空蒸着装
置、真空又は減圧下で操作される、スパッタ装置、ＣＶ
Ｄ装置あるいはドライエッチング装置を挙げることがで
きる。As the thin film processing apparatus, various kinds of vacuum vapor deposition apparatus, sputtering apparatus operated under vacuum or reduced pressure, CV
A D device or a dry etching device can be used.

【００３１】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。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。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。As the sputtering apparatus, a two-pole sputtering apparatus, a three-pole or four-pole sputtering apparatus, a magnetron sputtering apparatus, a high-frequency sputtering apparatus, a reactive sputtering apparatus, a bias sputtering apparatus, an asymmetrical AC sputtering apparatus equipped with the collimator of the present invention. A getter sputtering device and the like. The vacuum vapor deposition apparatus comprises, in addition to the collimator of the present invention, a wire on which the vapor deposition material is placed or a boat and a crucible for containing the vapor deposition material, and resistance heating means, high frequency heating means or electron beam heating means. Further, examples of the CVD apparatus include a low pressure CVD apparatus, a plasma CVD apparatus, an optical CVD apparatus, etc., which are equipped with the collimator of the present invention. Furthermore, as a dry etching apparatus, a cylindrical shape equipped with the collimator of the present invention,
Examples include parallel plate type and ion beam type dry etching devices.

【００３２】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
段を設けることができる。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。When the collimator is composed of a plurality of collimators, the thin film processing apparatus is provided with a collimator exchange section, and this collimator exchange section communicates between the inside of the thin film processing apparatus and the collimator exchange section. It is possible to provide a sealing means capable of shutting off. The plurality of collimators can be attached to a collimator attaching device including, for example, a rotating shaft and a collimator attaching portion that extends radially from the rotating shaft. Alternatively, if the collimator comprises multiple collimators, then the multiple collimators are
Each collimator may be arranged at a predetermined position on one disk-shaped plate.

【００３３】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。As the thin film forming method, a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, a CV method using the above-mentioned various thin film processing apparatuses are used.
Examples of the method include the D method and the dry etching method. Examples of the sputtering method include a two-electrode sputtering method, a three-electrode or four-electrode sputtering method, a magnetron sputtering method, a high frequency sputtering method, a reactive sputtering method, a bias sputtering method, an asymmetrical AC sputtering method, and a getter sputtering method. Further, as the CVD method, reduced pressure C
A VD method, a plasma CVD method, a photo CVD method, etc. can be mentioned. Further, examples of the dry etching method include an excited gas etching method, a plasma etching method, a reactive ion etching method, a sputter etching method, a reactive ion beam etching method, and an ion beam sputter etching method. it can.

【００３４】更に、上記の第３の目的は、基体に対して
斜め方向からスパッタリングを行うことにより、基体上
にＴｉＮ層を形成することを特徴とする本発明の薄膜加
工方法によって達成することができる。Further, the above third object can be achieved by the thin film processing method of the present invention, which is characterized in that a TiN layer is formed on a substrate by sputtering the substrate from an oblique direction. it can.

【００３５】上記の第４の目的は、基板上に形成された
絶縁層上にスパッタ法にてＴｉＮ層を形成した後、Ｔｉ
Ｎ層上にアルミニウム層を形成する半導体装置の配線形
成方法であって、基板に対して斜め方向からスパッタリ
ングを行うことによって絶縁層上にＴｉＮ層を形成する
ことを特徴とする本発明の半導体装置の配線形成方法に
よって達成することができる。この場合、基板に対して
入射角を１５乃至７５度としてスパッタリングを行うこ
とによって絶縁層上にＴｉＮ層を形成することができ
る。入射角が１５度未満では、絶縁層上に堆積するＴｉ
Ｎ粒子中に垂直入射成分を有するＴｉＮ粒子が多くな
る。また、入射角が７５度を越えると、成膜効率が低下
する。アルミニウム層の形成は、高温アルミニウムスパ
ッタ法又はアルミニウムリフロー法とすることができ
る。The fourth purpose is to form a TiN layer by sputtering on the insulating layer formed on the substrate, and
A method of forming a wiring of a semiconductor device, wherein an aluminum layer is formed on an N layer, wherein a TiN layer is formed on an insulating layer by performing sputtering on a substrate in an oblique direction. This can be achieved by the wiring forming method. In this case, the TiN layer can be formed on the insulating layer by performing sputtering on the substrate at an incident angle of 15 to 75 degrees. When the incident angle is less than 15 degrees, Ti deposited on the insulating layer
The number of TiN particles having a vertically incident component in N particles increases. Further, when the incident angle exceeds 75 degrees, the film forming efficiency decreases. The aluminum layer can be formed by a high temperature aluminum sputtering method or an aluminum reflow method.

【００３６】また、ＴｉＮ層を形成する前に、基板に対
して概ね垂直方向からスパッタリングを行うことによっ
て絶縁層上にＴｉから成るコンタクト層を形成する工程
を更に含むことができる。更には、ＴｉＮ層を形成した
後、アルミニウム層を形成する前に、基板に対して概ね
垂直方向からスパッタリングを行うことによってＴｉＮ
上層にＴｉから成る濡れ性改善層を形成する工程を更に
含むことができる。Further, before forming the TiN layer, a step of forming a contact layer made of Ti on the insulating layer by performing sputtering in a direction substantially perpendicular to the substrate can be further included. Furthermore, after forming the TiN layer and before forming the aluminum layer, sputtering is performed from a direction substantially perpendicular to the substrate to form TiN.
The method may further include a step of forming a wettability improving layer made of Ti on the upper layer.

【００３７】[0037]

【作用】本発明のコリメーターは、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。The collimator of the present invention can accurately control the flow of raw materials for thin film processing. (A) Prevention of shadowing effect in film formation by sputtering or vapor deposition, excellent step coverage (B) Various types Excellent film formability in the CVD method (C) Excellent fine workability in the dry etching method can be obtained.

【００３８】コリメーターにＲＦバイアスを印加するこ
とによって、スリットへの薄膜加工用原材料の付着等を
発生し難くすることができる。スパッタ粒子あるいは蒸
着材料（以下、スパッタ粒子等ともいう）自体は大きな
エネルギーでコリメーターに入射するわけではないの
で、スリットを通過するスパッタ粒子等は、スリットの
表面に付着したスパッタ粒子等を弾き飛ばすことができ
ない。然るに、コリメーターにＲＦバイアスを印加する
と、スパッタ粒子等は加速されてエネルギーを有する状
態でスリットを通過し、スリットの表面に付着したスパ
ッタ粒子等を弾き飛ばすことができる。それ故、スリッ
ト表面への薄膜加工用原材料の付着を発生し難くするこ
とができる。By applying the RF bias to the collimator, it is possible to make it difficult for the raw material for thin film processing to adhere to the slit. Since sputtered particles or vapor deposition material (hereinafter also referred to as sputtered particles etc.) itself does not enter the collimator with a large amount of energy, sputtered particles etc. passing through the slit flies off the sputtered particles etc. adhering to the surface of the slit. I can't. However, when an RF bias is applied to the collimator, sputtered particles or the like are accelerated and pass through the slit while having energy, and the sputtered particles or the like attached to the surface of the slit can be repelled. Therefore, it is possible to prevent the raw material for thin film processing from adhering to the slit surface.

【００３９】本発明の薄膜加工方法あるいは半導体装置
の配線形成方法においては、基体（絶縁層）に対して斜
め方向からスパッタリングを行うことにより、基体（絶
縁層）上にＴｉＮ層を形成する。その結果、成膜された
ＴｉＮ結晶は主に（１１１）配向を有する。ＴｉＮ（１
１１）面とＡｌ（１１１）面の格子定数の整合性は良い
ので、ＴｉＮ（１１１）面上に形成されたアルミニウム
系合金から成る配線層の表面には荒れが少ない。もし
も、ＴｉＮ粒子が基体（絶縁層）に対して垂直入射成分
を多く有するようなスパッタ法にてＴｉＮ層を成膜した
場合、成膜されたＴｉＮ結晶は主に（２００）配向を有
する。ＴｉＮ（２００）面とＡｌ（１１１）面の格子定
数の整合性は余り良くないので、ＴｉＮ（２００）面上
に形成されたアルミニウム系合金から成る配線層の表面
には荒れが発生する。In the thin film processing method or the wiring forming method for a semiconductor device of the present invention, the TiN layer is formed on the substrate (insulating layer) by performing sputtering on the substrate (insulating layer) in an oblique direction. As a result, the formed TiN crystal mainly has a (111) orientation. TiN (1
Since the lattice constants of the (11) plane and the Al (111) plane are well matched, the surface of the wiring layer made of an aluminum alloy formed on the TiN (111) plane is less rough. If a TiN layer is formed by a sputtering method in which the TiN particles have a large amount of perpendicular incident components with respect to the substrate (insulating layer), the formed TiN crystal mainly has a (200) orientation. Since the matching of the lattice constants of the TiN (200) plane and the Al (111) plane is not so good, the surface of the wiring layer made of an aluminum alloy formed on the TiN (200) plane is roughened.

【００４０】また、本発明の半導体装置の配線形成方法
において、Ｔｉから成るコンタクト層あるいは濡れ性改
善層を、基板に対して概ね垂直方向からスパッタリング
を行うことによって絶縁層上に形成すれば、Ｔｉ結晶は
主に（００２）配向を有し、その結果、アルミニウム層
も主に（１１１）配向を有する。従って、形成されたア
ルミニウム層の表面荒れを少なくすることができる。In the method for forming a wiring of a semiconductor device according to the present invention, if a contact layer or a wettability improving layer made of Ti is formed on the insulating layer by sputtering in a direction substantially perpendicular to the substrate, Ti The crystals have a predominantly (002) orientation, so that the aluminum layer also has a predominantly (111) orientation. Therefore, the surface roughness of the formed aluminum layer can be reduced.

【００４１】[0041]

【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。実施例１〜実施例４においては、本発明
の薄膜加工用コリメーター及び薄膜加工装置を説明し、
実施例５〜実施例６においては、薄膜加工方法及び半導
体装置の配線形成方法を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described based on embodiments with reference to the drawings. In Examples 1 to 4, a thin film processing collimator and a thin film processing apparatus of the present invention will be described.
In Examples 5 to 6, a thin film processing method and a wiring forming method of a semiconductor device will be described.

【００４２】（実施例１）図１の（Ａ）に本発明のコリ
メーターの平面図を示す。本発明のコリメーター１０
は、規則的に平行に配列された複数のスリット１２を有
する。各スリット１２はフレーム１４に固定されてい
る。図１の（Ａ）の線Ｂ−Ｂに沿ったスリット１２の断
面図を、図１の（Ｂ）に示す。コリメーター１０の厚さ
（ｔ）、スリット１２の間隔（Ｌ）、コリメーターの厚
さ方向の軸線１０Ａに対するスリット１２の角度（α）
は、成膜条件等に依存して適宜設計すればよい。(Embodiment 1) FIG. 1A shows a plan view of a collimator of the present invention. Collimator 10 of the present invention
Has a plurality of slits 12 arranged regularly in parallel. Each slit 12 is fixed to the frame 14. A cross-sectional view of the slit 12 taken along the line BB of FIG. 1A is shown in FIG. Thickness of collimator 10 (t), interval of slits 12 (L), angle of slit 12 with respect to axis 10A in the thickness direction of the collimator (α)
May be appropriately designed depending on the film forming conditions and the like.

【００４３】本発明のコリメーターの変形を、図２に模
式的な平面図及び断面図で示す。図１に示したコリメー
ターと相違する点は、コリメーターの厚さ方向の軸線１
０Ａに対してスリット１２の角度（α）が可変である点
にある。図２に示したコリメーターの各スリット１２の
上部は移動しないようにフレーム（図示せず）に回動可
能に取り付けられている。また、各スリット１２の下部
はリンク機構（図示せず）を介して棒１６に取り付けら
れている。棒１６を移動させると、リンク機構を介して
各スリット１２の下部も移動する。各スリット１２の上
部はフレームに回動可能に取り付けられているので、コ
リメーターの厚さ方向の軸線１０Ａに対する各スリット
１２の角度（α）が変化する。尚、スリット１２の角度
変更機構は、図２に示した例に限定されず、如何なる機
構とすることもできる。A modification of the collimator of the present invention is shown in FIG. 2 with a schematic plan view and a sectional view. The difference from the collimator shown in FIG. 1 is that the axis 1 in the thickness direction of the collimator
The point is that the angle (α) of the slit 12 is variable with respect to 0A. The upper portion of each slit 12 of the collimator shown in FIG. 2 is rotatably attached to a frame (not shown) so as not to move. The lower part of each slit 12 is attached to the rod 16 via a link mechanism (not shown). When the rod 16 is moved, the lower part of each slit 12 also moves via the link mechanism. Since the upper portion of each slit 12 is rotatably attached to the frame, the angle (α) of each slit 12 with respect to the axis 10A in the thickness direction of the collimator changes. The mechanism for changing the angle of the slit 12 is not limited to the example shown in FIG. 2, and any mechanism can be used.

【００４４】図１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の（Ａ）に示す。図３の
（Ａ）において、１０はコリメーター、２２はターゲッ
ト、３０は薄膜を成膜すべき基材、２４は基材を加熱す
るためのヒーターブロックである。また、スリット１２
の一部分の拡大図を図３の（Ｂ）に示す。An outline of a sputtering apparatus 20 using the collimator shown in FIG. 1 is shown in FIG. In FIG. 3A, 10 is a collimator, 22 is a target, 30 is a base material on which a thin film is to be formed, and 24 is a heater block for heating the base material. Also, the slit 12
3B is an enlarged view of a part of FIG.

【００４５】スリット１２の長さ方向の軸線１２Ａ（図
３の（Ｂ）に黒丸で示し、紙面に垂直に延びる）と垂直
な面においては、角度γ1より小さい角度あるいは角度
γ2大きい角度でスリット１２に入射するスパッタ粒子
（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３０に到達しない。これによって、スパッタ
粒子の基材３０に対する入射角度は、スリット１２の長
さ方向の軸線１２Ａと垂直な面においては、基材３０の
法線（言い換えれば、コリメーター１０の厚さ方向の軸
線１０Ａ）を中心に或る角度範囲、即ちγ1乃至γ2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。合わせて、スパッタ粒子の基材３０への入射角
成分が制御されるので、所望の薄膜結晶配向性を得るこ
とができる。On the plane perpendicular to the longitudinal axis 12A of the slit 12 (shown by a black circle in FIG. 3B and extending perpendicularly to the paper surface), the slit 12 is formed at an angle smaller than the angle γ1 or larger than the angle γ2. Sputtered particles (raw material for thin film processing) incident on are blocked by the collimator 10 and do not reach the base material 30. Thereby, the incident angle of the sputtered particles on the base material 30 is such that the normal line of the base material 30 (in other words, the axis line 10A in the thickness direction of the collimator 10) is perpendicular to the longitudinal axis 12A of the slit 12. ) To a certain angle range, that is, γ1 to γ2 degrees. As a result, the coverage can be improved. In addition, since the incident angle component of the sputtered particles on the base material 30 is controlled, a desired thin film crystal orientation can be obtained.

【００４６】（実施例２）図４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４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。各々のコリメーター１０にはスリッ
ト１２が設けられている。スリット１２は平行に規則的
に配置されておりフレーム１４に取り付けられている。
コリメーター１０の厚さ方向の軸線に対してスリット１
２の角度を可変とする構造としてもよい。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２
１０はモータ２２４によって回転可能であり、従って、
コリメーター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。(Embodiment 2) FIG. 4A shows a plan view of a collimator plate 210 having a plurality of collimators 10. In addition, the collimator plate 2 shown in FIG.
The partial cross-sectional view of the sputtering apparatus 200 provided with 10 is shown.
The collimator plate 210 is made of a stainless steel disk, and has three collimator 10 in a predetermined area.
Is provided. Each collimator 10 is provided with a slit 12. The slits 12 are regularly arranged in parallel and are attached to the frame 14.
Slit 1 with respect to the axis of the collimator 10 in the thickness direction
The angle of 2 may be variable. There is no limit to the number of collimators. A rotating shaft 220 is attached to the center of the collimator plate 210, and a motor 224 is attached to the rotating shaft 220. Collimator plate 2
10 is rotatable by a motor 224, and therefore
The collimator 10 is replaceable with respect to the flow of raw material for thin film processing. In addition, 202 is a sputtering chamber, 226
Is a sputter cathode, and 228 is an exhaust port.

【００４７】（実施例３）図４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５の（Ａ）に示す。また、図５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、平
行に規則的に配置されたスリット１２が設けられてい
る。スリット１２はフレーム１４に取り付けられてい
る。コリメーター１０の厚さ方向の軸線に対してスリッ
ト１２の角度を可変とする構造にしてもよい。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３１
０の中心部は回転軸３２０に取り付けられ、回転軸３２
０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。(Embodiment 3) A plan view of a collimator device 310 composed of a plurality of collimators different from that shown in FIG. 4A is shown in FIG. Further, FIG. 5B shows a partial cross-sectional view of the sputtering apparatus 300 including the collimator device 310. The two collimators 10 are made of stainless steel, and each collimator 10 is provided with slits 12 which are regularly arranged in parallel. The slit 12 is attached to the frame 14. The structure may be such that the angle of the slit 12 is variable with respect to the axis of the collimator 10 in the thickness direction. There may be three or more collimators. Collimator device 31
The center of 0 is attached to the rotary shaft 320, and the rotary shaft 32
A motor 324 is attached to 0. The collimator 10 is attached to a collimator attachment device 322 including a collimator attachment portion that extends radially from the rotation shaft 320.

【００４８】図５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５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。The sputtering apparatus 300 shown in FIG. 5B.
Further, a collimator exchange section 330 is further provided. The collimator exchange unit 330 is the sputter chamber 3
No. 02 and the collimator exchange section 330 are provided with sealing means 332, 334 capable of interrupting communication. The sealing means 332 and 334 have a structure capable of vacuum sealing the collimator 10 by being raised and lowered by a moving mechanism (not shown) when the collimator 10 reaches the position shown in FIG. 5B, for example. Thus, collimator 1
0 is vacuum-sealed by the sealing means 332 and 334 to cut off the communication between the collimator exchange section 330 and the sputtering chamber 302, and then only the collimator exchange section 330 is opened to the atmosphere, and an exchange door (not shown) is opened. Replace the blocked collimator. After that, the collimator exchange section 330 is evacuated, and the sealing means 332, 334
Down and up. As a result, the sputtering chamber 3
Since the clogged collimator can be replaced without exposing 02 to the atmosphere, the vacuum evacuation time after replacement of the shield plate can be significantly shortened.

【００４９】（実施例４）実施例４のコリメーター１０
には、図６に示すように、１３．５６ＭＨｚのＲＦバイ
アスを印加できる装置２６が備えられている。スパッタ
装置２０Ａの構成は、図３に示したスパッタ装置２０と
同様である。コリメーター１０にＲＦバイアスを印加す
ることによって、スリット１２へのパーティクルの付着
やスリット１２の目詰まりを少なくすることができ、コ
リメーターのメンテナンス頻度を低減することができ
る。尚、ＲＦバイアスを印加できる装置２６を実施例２
又は実施例３にて説明したスパッタ装置のコリメーター
に取り付けることができる。Example 4 Collimator 10 of Example 4
6 is provided with a device 26 capable of applying an RF bias of 13.56 MHz, as shown in FIG. The structure of the sputtering device 20A is similar to that of the sputtering device 20 shown in FIG. By applying the RF bias to the collimator 10, adhesion of particles to the slit 12 and clogging of the slit 12 can be reduced, and the frequency of maintenance of the collimator can be reduced. The device 26 that can apply the RF bias is the second embodiment.
Alternatively, it can be attached to the collimator of the sputtering apparatus described in the third embodiment.

【００５０】（実施例５）実施例５は、薄膜加工方法あ
るいは半導体装置の配線形成方法に関する。即ち、実施
例５は、図７に示すように、基体４４に対して斜め方向
からスパッタリングを行うことにより基体４４上にＴｉ
Ｎ層５０を形成する薄膜加工方法に関する。若しくは、
実施例５は、絶縁層４４上にスパッタ法にてＴｉＮ層５
０を形成した後、ＴｉＮ層５０上にアルミニウム層５４
を形成する半導体装置の配線形成方法に関し、基板４０
に対して斜め方向からスパッタリングを行うことによっ
て絶縁層４４上にＴｉＮ層５０を形成する。尚、実施例
５においては、ＴｉＮ層５０の形成の際、ＴｉＮ粒子の
基板４０に対する入射角を４５度とする。以下、実施例
５の半導体装置の配線形成方法を、半導体素子の模式的
な一部断面図である図７を参照して説明する。尚、Ｔｉ
Ｎ層５０、必要に応じてコンタクト層４８及び濡れ性改
善層５２の成膜は、マルチチャンバー方式の枚葉式スパ
ッタ装置を使用して行うことができる。(Embodiment 5) Embodiment 5 relates to a thin film processing method or a wiring forming method for a semiconductor device. That is, in the fifth embodiment, as shown in FIG. 7, sputtering is performed on the substrate 44 in an oblique direction to form Ti on the substrate 44.
The present invention relates to a thin film processing method for forming the N layer 50. Or
In the fifth embodiment, the TiN layer 5 is formed on the insulating layer 44 by the sputtering method.
After forming 0, an aluminum layer 54 is formed on the TiN layer 50.
A wiring for a semiconductor device for forming a substrate
A TiN layer 50 is formed on the insulating layer 44 by performing sputtering from an oblique direction. In addition, in Example 5, when forming the TiN layer 50, the incident angle of the TiN particles to the substrate 40 is set to 45 degrees. Hereinafter, a wiring forming method of the semiconductor device according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. 7, which is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor element. Incidentally, Ti
The N layer 50 and, if necessary, the contact layer 48 and the wettability improving layer 52 can be formed by using a multi-chamber type single-wafer sputtering apparatus.

【００５１】先ず、不純物拡散領域４２が形成された半
導体基板から成る基板４０上に、従来の方法に基づき、
例えばＳｉＯ₂から成る絶縁層（基体）４４をＣＶＤ法
で堆積させ、絶縁層４４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４６を形成
する（図７の（Ａ）参照）。First, on a substrate 40 made of a semiconductor substrate on which an impurity diffusion region 42 is formed, according to a conventional method,
An insulating layer (base) 44 made of, for example, SiO ₂ is deposited by the CVD method, and the opening 46 is formed in the insulating layer 44 by the photolithography method and the reactive ion etching method (see FIG. 7A).

【００５２】次いで、開口部４６内を含む絶縁層４４の
全面に、Ｔｉから成るコンタクト層４８をスパッタ法に
て形成することが望ましい。このＴｉから成るコンタク
ト層４８は、後に形成されるアルミニウム層と不純物拡
散領域４２との間のコンタクト抵抗の低減を目的として
形成される。コンタクト層４８の成膜条件を、例えば以
下のとおりとする。尚、スパッタ法は、コリメーターを
使用しない通常のスパッタ法とした。 膜厚 ３０ｎｍ 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＝１００sccmNext, it is desirable to form a contact layer 48 of Ti by sputtering on the entire surface of the insulating layer 44 including the inside of the opening 46. The contact layer 48 made of Ti is formed for the purpose of reducing the contact resistance between the aluminum layer formed later and the impurity diffusion region 42. The film forming conditions of the contact layer 48 are as follows, for example. The sputtering method was a normal sputtering method without using a collimator. Thickness 30 nm Deposition power 4 kW Sputtering pressure 0.4 Pa Substrate heating temperature 150 ° C Process gas Ar = 100 sccm

【００５３】その後、基体４４に対して斜め方向からス
パッタリングを行うことにより、基体４４上にＴｉＮ層
５０を形成する。言い換えれば、基板４０に対して斜め
方向からスパッタリングを行うことによって絶縁層４４
上にＴｉＮ層５０を形成する。即ち、図３に示すよう
に、ＴｉＮから成るスパッタターゲット２２と基板との
間に図１に示したコリメーター１０を設置して、開口部
４６内を含む絶縁層４４の全面に（コンタクト層４８が
形成されている場合にはコンタクト層４８上に）、以下
の条件でＴｉＮ層５０を成膜する（図７の（Ｂ）参
照）。コリメーターの厚さ方向の軸線１０Ａに対するス
リット１２の角度（α）を４５度とした。成膜条件は、
絶縁層４４上に７０ｎｍのＴｉＮ層５０が形成される条
件とした。このＴｉＮ層５０はバリアメタル層として機
能する。 成膜パワー ８ｋＷ スパッタ圧力 ０．４Ｐａ 基板加熱温度 １５０°Ｃ プロセスガス Ｎ₂／Ａｒ＝２０／４０sccmAfter that, the TiN layer 50 is formed on the base 44 by performing sputtering on the base 44 in an oblique direction. In other words, the insulating layer 44 is formed by performing sputtering on the substrate 40 in an oblique direction.
A TiN layer 50 is formed on top. That is, as shown in FIG. 3, the collimator 10 shown in FIG. 1 is installed between the sputter target 22 made of TiN and the substrate, and the entire surface of the insulating layer 44 including the inside of the opening 46 (contact layer 48). In the case where is formed, the TiN layer 50 is formed under the following conditions (see (B) of FIG. 7). The angle (α) of the slit 12 with respect to the axis 10A in the thickness direction of the collimator was 45 degrees. The film forming conditions are
The conditions were such that a 70 nm TiN layer 50 was formed on the insulating layer 44. This TiN layer 50 functions as a barrier metal layer. Deposition power 8 kW Sputtering pressure 0.4 Pa Substrate heating temperature 150 ° C Process gas N ₂ / Ar = 20/40 sccm

【００５４】スリット１２の長さ方向の軸線１２Ａに垂
直な面においては、ＴｉＮ粒子が半導体基板から成る基
板４０に対して概ね４５度の入射角で入射し、絶縁層４
４上に堆積する。同時にＴｉＮ粒子は開口部４６内にも
堆積する。絶縁層４４に対して垂直若しくは垂直に近い
入射角度を有するＴｉＮ粒子の相当の量は、スリット１
２によって遮断され、絶縁層４４に到達しない。このよ
うに絶縁層４４に対して斜めの入射角度をＴｉＮ粒子に
持たせることによって、主に（１１１）配向を有するＴ
ｉＮ結晶から成るＴｉＮ層５０を絶縁層４４上に形成す
ることができる。On the surface perpendicular to the longitudinal axis 12A of the slit 12, TiN particles are incident on the substrate 40 made of a semiconductor substrate at an incident angle of about 45 degrees, and the insulating layer 4 is formed.
4 is deposited on. At the same time, TiN particles are also deposited in the opening 46. A substantial amount of TiN particles having an incident angle perpendicular or nearly perpendicular to the insulating layer 44 is
It is blocked by 2 and does not reach the insulating layer 44. As described above, by providing the TiN particles with an oblique incident angle with respect to the insulating layer 44, the T having mainly (111) orientation is obtained.
A TiN layer 50 made of iN crystal can be formed on the insulating layer 44.

【００５５】次に、ＴｉＮ層５０の上にＴｉから成る濡
れ性改善層５２をスパッタ法にて形成することが望まし
い。このＴｉから成る濡れ性改善層５２は、次の工程で
成膜されるアルミニウム層の濡れ性改善を目的として形
成される。濡れ性改善層５２の成膜条件を、例えば以下
のとおりとすることができる。尚、スパッタ法は、コリ
メーターを使用しない通常のスパッタ法とした。 膜厚 １００ｎｍ 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＝１００sccmNext, it is desirable to form a wettability improving layer 52 made of Ti on the TiN layer 50 by a sputtering method. The wettability improving layer 52 made of Ti is formed for the purpose of improving the wettability of the aluminum layer formed in the next step. The film forming conditions of the wettability improving layer 52 can be set as follows, for example. The sputtering method was a normal sputtering method without using a collimator. Film thickness 100nm Deposition power 4kW Sputtering pressure 0.4Pa Substrate heating temperature 150 ° C Process gas Ar = 100sccm

【００５６】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層５４を、
ＴｉＮ層５０上（濡れ性改善層５２が形成されている場
合には、濡れ性改善層５２上）に、以下の条件の高温ス
パッタ法に従って成膜する（図７の（Ｃ）参照）。尚、
このアルミニウム系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。尚、コリメーターを設ける場合、コリメーターの厚
さ方向の軸線に対するスリットの角度は基板の法線と平
行とすることが望ましい。成膜時、ＲＦ４５０Ｖ程度の
基板バイアスを印加してもよい。 成膜パワー １０ｋＷ スパッタ圧力 ０．４Ｐａ 基板加熱温度 ５００°Ｃ プロセスガス Ａｒ＝１００sccm 成膜速度 ０．６μｍ／分 膜厚 ６００ｎｍThereafter, the aluminum layer 54 made of Al-1% Si is continuously formed in another chamber without breaking the vacuum.
A film is formed on the TiN layer 50 (on the wettability improving layer 52 when the wettability improving layer 52 is formed) according to the high temperature sputtering method under the following conditions (see FIG. 7C). still,
When sputtering this aluminum alloy,
A collimator may or may not be provided in the chamber. When a collimator is provided, the angle of the slit with respect to the axis of the collimator in the thickness direction is preferably parallel to the normal line of the substrate. A substrate bias of about RF450V may be applied during film formation. Deposition power 10 kW Sputtering pressure 0.4 Pa Substrate heating temperature 500 ° C. Process gas Ar = 100 sccm Deposition rate 0.6 μm / min Film thickness 600 nm

【００５７】下地であるＴｉＮ層５０は主に（１１１）
配向を有している。その結果、その上に形成されるアル
ミニウム層５４も主に（１１１）配向を有する。従っ
て、形成されたアルミニウム層５４の表面荒れを少なく
することができる。The underlying TiN layer 50 is mainly composed of (111)
It has an orientation. As a result, the aluminum layer 54 formed thereon also has a (111) orientation mainly. Therefore, the surface roughness of the formed aluminum layer 54 can be reduced.

【００５８】ＴｉＮ層５０上にＴｉから成る濡れ性改善
層５２を形成する場合、下地であるＴｉＮ層５０は主に
（１１１）配向を有している。そのため、その上に形成
された濡れ性改善層５２も主に（００２）配向を有し、
その結果、アルミニウム層５４も主に（１１１）配向を
有する。従って、形成されたアルミニウム層５４の表面
荒れを少なくすることができる。When the wettability improving layer 52 made of Ti is formed on the TiN layer 50, the underlying TiN layer 50 mainly has a (111) orientation. Therefore, the wettability improving layer 52 formed thereon also mainly has the (002) orientation,
As a result, the aluminum layer 54 also mainly has the (111) orientation. Therefore, the surface roughness of the formed aluminum layer 54 can be reduced.

【００５９】尚、高温アルミニウムスパッタ法の代わり
にアルミニウムリフロー法を採用することもできる。こ
の場合には、先ず、半導体基板から成る基板４０を３５
０゜Ｃ以上に加熱することなく、ＴｉＮ層５０上（Ｔｉ
から成る濡れ性改善層５２が形成されている場合には、
濡れ性改善層５２上）に、アルミニウム系合金を例えば
以下の条件の通常のスパッタ法にて形成する。 成膜パワー ２０ｋＷ スパッタ圧力 ０．４Ｐａ 基板温度 室温 プロセスガス Ａｒ＝１００sccm 成膜速度 １．２μｍ／分 膜厚 ６００ｎｍNote that an aluminum reflow method may be used instead of the high temperature aluminum sputtering method. In this case, first, the substrate 40 composed of a semiconductor substrate is
On the TiN layer 50 (Ti
In the case where the wettability improving layer 52 composed of
An aluminum-based alloy is formed on the wettability improving layer 52) by a normal sputtering method under the following conditions, for example. Deposition power 20 kW Sputtering pressure 0.4 Pa Substrate temperature Room temperature Process gas Ar = 100 sccm Deposition rate 1.2 μm / min Film thickness 600 nm

【００６０】その後、好ましくは真空を破ることなく、
例えば以下の条件で基板４０を加熱する。これによっ
て、成膜されたアルミニウム層は流動状態となり開口部
４６内に流れ込み、開口部４６はアルミニウム層５４に
よって埋め込まれる。基板４０の加熱条件を、例えば以
下のとおりとすることができる。 加熱方式 基板裏面ガス加熱 基板加熱温度 ５００゜Ｃ 加熱時間 ３分 プロセスガス Ａｒ＝１００sccm プロセスガス圧力 １．１×１０³Ｐａ ここで、基板裏面ガス加熱方式とは、基板裏面に配置し
たヒーターブロックを所定の温度（加熱温度）に加熱
し、ヒーターブロックと基板裏面の間にプロセスガスを
導入することによって基板を加熱する方式である。加熱
方式としては、この方式以外にもランプ加熱方式等を用
いることができる。Then, preferably without breaking the vacuum,
For example, the substrate 40 is heated under the following conditions. As a result, the deposited aluminum layer becomes in a fluidized state and flows into the opening 46, and the opening 46 is filled with the aluminum layer 54. The heating conditions of the substrate 40 can be set as follows, for example. Heating method Substrate backside gas heating Substrate heating temperature 500 ° C Heating time 3 minutes Process gas Ar = 100 sccm Process gas pressure 1.1 × 10 ³ Pa Here, the substrate backside gas heating method means a heater block placed on the backside of the substrate. This is a method of heating the substrate by heating it to a predetermined temperature (heating temperature) and introducing a process gas between the heater block and the back surface of the substrate. As the heating method, other than this method, a lamp heating method or the like can be used.

【００６１】尚、アルミニウム層５４の形成は、高温ア
ルミニウムスパッタ法あるいはアルミニウムリフロー法
に依らず、通常のスパッタ法にて形成してもよい。この
場合においても、下地であるＴｉＮ層５０あるいは濡れ
性改善層５２の結晶配向性が最適化されているので、高
い信頼性を有する配線を形成することができる。The aluminum layer 54 may be formed by an ordinary sputtering method instead of the high temperature aluminum sputtering method or the aluminum reflow method. Also in this case, since the crystal orientation of the TiN layer 50 or the wettability improving layer 52 as the base is optimized, the wiring having high reliability can be formed.

【００６２】（実施例６）実施例６においては、ＴｉＮ
層５０を形成する前に、基板４０に対して概ね垂直方向
からスパッタリングを行うことにより、絶縁層４４上に
Ｔｉから成るコンタクト層４８を形成する。また、Ｔｉ
Ｎ層５０を形成した後に、基板４０に対して概ね垂直方
向からスパッタリングを行うことにより、ＴｉＮ層５０
上にＴｉから成る濡れ性改善層５２を形成する。図２に
示したような、コリメーターの厚さ方向の軸線１０Ａに
対するスリット１２の角度（α）が可変であるコリメー
ター１０を使用した。尚、実施例６においては、ＴｉＮ
層５０の形成の際、ＴｉＮ粒子の基板４０に対する入射
角を４５度とする。以下、実施例６の半導体装置の配線
形成方法を、半導体素子の模式的な一部断面図である図
８を参照して説明する。尚、コンタクト層４８、ＴｉＮ
層５０及び濡れ性改善層５２の成膜は、マルチチャンバ
ー方式の枚葉式スパッタ装置を使用して行うことができ
る。Example 6 In Example 6, TiN
Before forming the layer 50, the contact layer 48 made of Ti is formed on the insulating layer 44 by performing sputtering in a direction substantially perpendicular to the substrate 40. Also, Ti
After the N layer 50 is formed, the TiN layer 50 is formed by performing sputtering in a direction substantially perpendicular to the substrate 40.
A wettability improving layer 52 made of Ti is formed on top. As shown in FIG. 2, the collimator 10 in which the angle (α) of the slit 12 with respect to the axis 10A in the thickness direction of the collimator was variable was used. In Example 6, TiN
When forming the layer 50, the incident angle of the TiN particles with respect to the substrate 40 is set to 45 degrees. Hereinafter, a wiring forming method of the semiconductor device of Example 6 will be described with reference to FIG. 8 which is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor element. The contact layer 48, TiN
The layer 50 and the wettability improving layer 52 can be formed by using a multi-chamber type single-wafer sputtering apparatus.

【００６３】先ず、不純物拡散領域４２が形成された半
導体基板４０上に、従来の方法に基づき、例えばＳｉＯ
₂から成る絶縁層４４をＣＶＤ法で堆積させ、絶縁層４
４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４６を形成する（図８の（Ａ）参
照）。First, for example, SiO 2 is formed on the semiconductor substrate 40 on which the impurity diffusion region 42 is formed by a conventional method.
_The insulating layer 44 composed of ₂ is deposited by the CVD method to form the insulating layer 4
4 Photolithography method and reactive ion
The opening 46 is formed by the etching method (see FIG. 8A).

【００６４】次いで、開口部４６内を含む絶縁層４４の
全面に、Ｔｉから成るコンタクト層４８をスパッタ法に
て形成する。コンタクト層４８の成膜条件を、実施例５
と同様とした。尚、スパッタ法は、コリメーターを使用
するスパッタ法であり、コリメーターの厚さ方向の軸線
１０Ａに対するスリット１２の角度（α）を０度とし
た。即ち、コリメーターの厚さ方向の軸線１０Ａに対す
るスリット１２の角度（α）は基板４０の法線と平行と
した。これによって、基板４０に対して斜めに入射する
Ｔｉ粒子成分が少なくなり、垂直若しくは垂直に近い入
射角成分を有するＴｉ粒子が絶縁層４４上に堆積する。
その結果、（００２）配向したＴｉ結晶から成るコンタ
クト層４８が形成される。Next, a contact layer 48 made of Ti is formed on the entire surface of the insulating layer 44 including the inside of the opening 46 by the sputtering method. The conditions for forming the contact layer 48 are set as in Example 5.
Same as. The sputtering method is a sputtering method using a collimator, and the angle (α) of the slit 12 with respect to the axis 10A in the thickness direction of the collimator was 0 degree. That is, the angle (α) of the slit 12 with respect to the axis 10A in the thickness direction of the collimator was set parallel to the normal line of the substrate 40. As a result, the Ti particle component obliquely incident on the substrate 40 is reduced, and Ti particles having a vertical or nearly vertical incident angle component are deposited on the insulating layer 44.
As a result, the contact layer 48 made of (002) oriented Ti crystal is formed.

【００６５】その後、コリメーターの厚さ方向の軸線１
０Ａに対するスリット１２の角度（α）を４５度に変更
して、実施例５と同様に、Ｔｉから成るコンタクト層４
８上にＴｉＮ層５０を形成する。下地であるコンタクト
層４８が（００２）配向しているので、ＴｉＮ層５０は
一層強く（１１１）配向する。Then, the axis 1 in the thickness direction of the collimator
The angle (α) of the slit 12 with respect to 0 A was changed to 45 degrees, and the contact layer 4 made of Ti was formed as in Example 5.
A TiN layer 50 is formed on the surface 8. Since the underlying contact layer 48 is (002) oriented, the TiN layer 50 is more strongly (111) oriented.

【００６６】次に、コリメーターの厚さ方向の軸線１０
Ａに対するスリット１２の角度（α）を０度に変更し
て、実施例５と同様に、ＴｉＮ層５０上にＴｉから成る
濡れ性改善層５２を形成する。これによって、基板４０
に対して斜めに入射するＴｉ粒子成分が少なくなり、垂
直若しくは垂直に近い入射角成分を有するＴｉ粒子がＴ
ｉＮ層５０上に堆積する。また、下地であるＴｉＮ層５
０は主に（１１１）配向している。その結果、一層強く
（００２）配向したＴｉ結晶から成る濡れ性改善層５２
が形成される。Next, the axis 10 in the thickness direction of the collimator
The angle (α) of the slit 12 with respect to A is changed to 0 °, and the wettability improving layer 52 made of Ti is formed on the TiN layer 50, as in the fifth embodiment. As a result, the substrate 40
The amount of Ti particles incident obliquely with respect to T decreases, and the amount of Ti particles having an incident angle component perpendicular or nearly vertical decreases to T
Deposit on the iN layer 50. In addition, the TiN layer 5 as the base
0 is mainly oriented in (111). As a result, the wettability improving layer 52 made of Ti crystal oriented more strongly (002)
Is formed.

【００６７】その後、実施例５と同様に、Ｔｉから成る
濡れ性改善層５２上にＡｌ−１％Ｓｉから成るアルミニ
ウム層５４を、高温アルミニウムスパッタ法若しくはア
ルミニウムリフロー法で形成する。この場合、アルミニ
ウム層５４は主に（００２）配向したＴｉ結晶から成る
濡れ性改善層５２上に成膜されるので、アルミニウム層
５４も一層強く（１１１）配向する。従って、一層効果
的にアルミニウム層５４の表面荒れを効果的に防止する
ことができる。Then, similarly to the fifth embodiment, an aluminum layer 54 made of Al-1% Si is formed on the wettability improving layer 52 made of Ti by a high temperature aluminum sputtering method or an aluminum reflow method. In this case, since the aluminum layer 54 is mainly formed on the wettability improving layer 52 made of (002) oriented Ti crystals, the aluminum layer 54 is also oriented more strongly (111). Therefore, the surface roughness of the aluminum layer 54 can be prevented more effectively.

【００６８】尚、図４に示したコリメーターを備えたス
パッタ装置を用いて、成膜を行なえば、図１に示したコ
リメーターより、目詰まりが低減し、コリメーターのメ
ンテナンス頻度を下げることができる。If film formation is performed using the sputtering apparatus equipped with the collimator shown in FIG. 4, clogging will be reduced and the frequency of collimator maintenance will be lower than in the collimator shown in FIG. You can

【００６９】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。コリメーターの大きさ、材質、厚さ、あるいは
スリットの間隔、角度等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、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材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、
薄膜加工すべき基材の上方に設ければよい。例えば、図
１０に示した減圧ＣＶＤ装置においては、シャワーヘッ
ド１０６の代わりに本発明のコリメーターを使用すれば
よい。Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. Various parameters such as the size, material, and thickness of the collimator, the slit spacing, and the angle can be appropriately changed to those suitable for the apparatus and method used. For example, when the thin film processing apparatus of the present invention comprises a vacuum vapor deposition apparatus, the collimator of the present invention is used as a vapor deposition material source,
It may be provided between the vapor deposition material and the base material to which it is applied. When the thin film processing apparatus of the present invention is composed of various CVD apparatuses or dry etching apparatuses, the collimator of the present invention is
It may be provided above the base material to be processed into a thin film. For example, in the low pressure CVD apparatus shown in FIG. 10, the collimator of the present invention may be used instead of the shower head 106.

【００７０】各実施例における成膜条件や数値は例示で
あり、適宜変更することができる。The film forming conditions and numerical values in each example are mere examples, and can be changed appropriately.

【００７１】実施例５及び実施例６においては、不純物
拡散領域４２が形成された半導体基板から成る基板４０
上に絶縁層４４を形成したが、代わりに、各種電極や下
層配線層上に絶縁層を形成した後、本発明の薄膜加工方
法あるいは半導体装置の配線形成方法を適用することが
できる。絶縁層４４はＳｉＯ₂に限定されず、ＢＰＳ
Ｇ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｂＳＧ、
ＳＯＧ、ＳｉＯＮあるいはＳｉＮ等の公知の絶縁材料、
あるいはこれらの絶縁層を積層したものから構成するこ
とができる。アルミニウム層５４は、純Ａｌ、あるいは
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｇｅ等のＡｌ合
金から構成することができる。In the fifth and sixth embodiments, the substrate 40 made of a semiconductor substrate in which the impurity diffusion region 42 is formed.
Although the insulating layer 44 is formed on the upper surface, the thin film processing method of the present invention or the wiring forming method of the semiconductor device may be applied after forming the insulating layer on the various electrodes or the lower wiring layer instead. The insulating layer 44 is not limited to SiO ₂ and may be made of BPS.
G, PSG, BSG, AsSG, PbSG, SbSG,
Known insulating materials such as SOG, SiON or SiN,
Alternatively, it may be formed by stacking these insulating layers. The aluminum layer 54 can be made of pure Al or an Al alloy such as Al-Si-Cu, Al-Cu, and Al-Ge.

【００７２】また、実施例５あるいは実施例６における
ＴｉＮ層５０の形成においては、本発明のコリメーター
の使用に限定されない。例えば、スリットの代わりに貫
通孔が形成されたコリメーターを使用することができ
る。この場合、コリメーターの厚さ方向の軸線に対して
貫通孔の軸線を適当な角度だけ傾ければよい。このよう
なコリメーターの模式的な平面図及び断面図を図９に示
す。あるいは又、スリット若しくは貫通孔を有するコリ
メーターを使用して、基板４０を適当な角度傾けた状態
で回転させることによって、基板（絶縁層）に対して斜
め方向からスパッタリングを行うこともできる。The formation of the TiN layer 50 in the fifth or sixth embodiment is not limited to the use of the collimator of the present invention. For example, a collimator in which a through hole is formed instead of the slit can be used. In this case, the axis of the through hole may be inclined by an appropriate angle with respect to the axis of the collimator in the thickness direction. A schematic plan view and a sectional view of such a collimator are shown in FIG. Alternatively, by using a collimator having slits or through holes and rotating the substrate 40 in an inclined state at an appropriate angle, it is possible to perform sputtering from an oblique direction with respect to the substrate (insulating layer).

【００７３】実施例６における各層の成膜においては、
コリメーターの厚さ方向の軸線１０Ａに対するスリット
１２の角度が可変のコリメーターを使用する代わりに、
実施例２又は実施例３にて説明したスパッタ装置を使用
することができる。この場合には、或るコリメーターに
関しては、コリメーターの厚さ方向の軸線１０Ａに対す
るスリット１２の角度を所定の角度（例えば１５〜７５
度）とし、他のコリメーターに関しては、コリメーター
の厚さ方向の軸線１０Ａに対するスリット１２の角度を
０度とすればよい。スリットを有するコリメーターの代
わりに貫通孔を有するコリメーターを用いてもよい。In the film formation of each layer in Example 6,
Instead of using a collimator in which the angle of the slit 12 with respect to the axis 10A in the thickness direction of the collimator is variable,
The sputtering device described in the second or third embodiment can be used. In this case, regarding a certain collimator, the angle of the slit 12 with respect to the axis 10A in the thickness direction of the collimator is set to a predetermined angle (for example, 15 to 75).
For other collimators, the angle of the slit 12 with respect to the axis 10A in the thickness direction of the collimator may be 0 degree. A collimator having a through hole may be used instead of the collimator having a slit.

【００７４】本発明の薄膜加工方法は半導体装置の製造
技術への応用に限られない。例えば、磁気記録媒体製造
プロセスの分野における蒸着テープの製造工程を挙げる
ことができる。この製造プロセスにおいては、例えばＣ
ｏ−Ｎｉ磁性合金材料を抵抗加熱、高周波加熱又は電子
ビーム加熱等の加熱手段により加熱蒸発させる。そし
て、基材であるポリエチレンテレフタラートフィルム
（ＰＥＴフィルム）等の長尺のベースフィルムを巻き出
し・巻き取りながら、かかるベースフィルム上に連続的
にＣｏ−Ｎｉ磁性薄膜を成膜する。満足すべき蒸着テー
プの電磁変換特性を得るためには、磁性薄膜の一軸異方
性を長手方向に揃えることが必要である。このために
は、ベースフィルムに対して、例えば６０〜７５度の高
入射角に制御しつつＣｏ−Ｎｉ磁性合金材料をベースフ
ィルム上に蒸着させる、所謂斜め蒸着が行われる。この
ような蒸着テープの製造技術にも本発明の薄膜加工方法
を適用することができる。The thin film processing method of the present invention is not limited to application to semiconductor device manufacturing technology. For example, a process of manufacturing a vapor deposition tape in the field of magnetic recording medium manufacturing process can be mentioned. In this manufacturing process, for example, C
The o-Ni magnetic alloy material is heated and evaporated by a heating means such as resistance heating, high frequency heating or electron beam heating. Then, while rolling out and winding up a long base film such as a polyethylene terephthalate film (PET film) which is a base material, a Co—Ni magnetic thin film is continuously formed on the base film. In order to obtain satisfactory electromagnetic conversion characteristics of the vapor deposition tape, it is necessary to align the uniaxial anisotropy of the magnetic thin film in the longitudinal direction. For this purpose, so-called oblique vapor deposition is carried out in which the Co—Ni magnetic alloy material is vapor-deposited on the base film while controlling the incident angle to the base film at a high angle of 60 to 75 degrees. The thin film processing method of the present invention can also be applied to such a vapor deposition tape manufacturing technique.

【００７５】[0075]

【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、コリ
メーターにＲＦバイアスを印加する装置を備えることに
より、スリットへの薄膜加工用原材料の付着を低減させ
ることができ、コリメーターの保守頻度も一層少なくす
ることができる。In the collimator, the thin film processing apparatus and the thin film processing method of the present invention, since the flow of the thin film processing raw material can be accurately controlled, (a) shadowing in the film formation by the sputtering method or the vapor deposition method. It is possible to obtain the effect prevention, excellent step coverage, (b) excellent film-forming property in various CVD methods, and (c) excellent fine workability in dry etching method. Further, by providing the collimator with a device that applies an RF bias, it is possible to reduce the adhesion of the raw material for thin film processing to the slits, and to further reduce the maintenance frequency of the collimator.

【００７６】本発明の薄膜加工方法あるいは半導体装置
の配線形成方法においては、成膜された薄膜の結晶配向
性を制御することができる。従って、アルミニウム層の
表面荒れを防止することができる。その結果、アルミニ
ウム層のフォトリソグラフィ法でのパターニングにおい
てハレーションが発生することを防止でき、また、形成
された配線の耐マイグレーション特性が向上し、高い信
頼性を有する配線を形成することができる。In the thin film processing method or semiconductor device wiring forming method of the present invention, the crystal orientation of the formed thin film can be controlled. Therefore, the surface roughness of the aluminum layer can be prevented. As a result, it is possible to prevent halation from occurring in the patterning of the aluminum layer by the photolithography method, improve the migration resistance of the formed wiring, and form a highly reliable wiring.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】実施例１のコリメーターの平面図及び断面図で
ある。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view of a collimator according to a first exemplary embodiment.

【図２】実施例１の別の形式のコリメーターの平面図及
び断面図である。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of another type of collimator according to the first embodiment.

【図３】実施例１の薄膜加工装置の概要図及びコリメー
ターの拡大図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a thin film processing apparatus of Example 1 and an enlarged view of a collimator.

【図４】実施例２のコリメーター及び薄膜加工装置の概
要を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an outline of a collimator and a thin film processing apparatus of Example 2.

【図５】実施例３のコリメーター及び薄膜加工装置の概
要を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an outline of a collimator and a thin film processing apparatus of Example 3.

【図６】コリメーターにＲＦバイアス装置を取り付けた
実施例４の薄膜加工装置の概要を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an outline of a thin film processing apparatus of Example 4 in which an RF bias device is attached to a collimator.

【図７】実施例５の半導体装置の配線形成方法の各工程
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。FIG. 7 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor element for explaining each step of a wiring forming method for a semiconductor device according to a fifth exemplary embodiment.

【図８】実施例６の半導体装置の配線形成方法の各工程
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。FIG. 8 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor element for explaining each step of a wiring forming method for a semiconductor device according to a sixth exemplary embodiment.

【図９】貫通孔を有するコリメーターの平面図及び断面
図である。9A and 9B are a plan view and a cross-sectional view of a collimator having a through hole.

【図１０】従来の減圧ＣＶＤ装置の概要を示す図であ
る。FIG. 10 is a diagram showing an outline of a conventional low pressure CVD apparatus.

【図１１】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。FIG. 11 is a schematic partial cross-sectional view of a semiconductor element for explaining a method of forming a connection hole by a conventional blanket tungsten CVD method.

【図１２】従来のスパッタ法における問題点を示す図で
ある。FIG. 12 is a diagram showing a problem in the conventional sputtering method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ コリメーター １２ スリット ２０，２０Ａ スパッタ装置 ２２ ターゲット ２４ ヒーターブロック ２６ ＲＦバイアス装置 ３０ 薄膜を成膜すべき基材 ４０ 基板 ４２ 不純物拡散領域 ４４ 絶縁層 ４６ 開口部 ４８ コンタクト層 ５０ ＴｉＮ層 ５２ 濡れ性改善層 ５４ アルミニウム層 １００ ＣＶＤ反応室 １０２ 原料ガス導入口 １０４ サセプタ １０６ シャワーヘッド １３０ 半導体基板 １４０ 絶縁層 １４２ 開口部 １４４ バリアメタル層 １４６ タングステン層 １４８ ボイド １５２ 配線材料 １５０ 下地 １５４ 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 10 Collimator 12 Slit 20, 20A Sputtering device 22 Target 24 Heater block 26 RF bias device 30 Base material on which a thin film is to be formed 40 Substrate 42 Impurity diffusion region 44 Insulating layer 46 Opening 48 Contact layer 50 TiN layer 52 Wettability improvement Layer 54 Aluminum layer 100 CVD reaction chamber 102 Raw material gas inlet 104 Susceptor 106 Shower head 130 Semiconductor substrate 140 Insulating layer 142 Opening 144 Barrier metal layer 146 Tungsten layer 148 Void 152 Wiring material 150 Underlayer 154 Void 200,300 Sputtering device 202, 302 Sputter chamber 210 Collimator plate 220,320 Rotating shaft 224,324 Motor 310 Collimator device 322 Collimator mounting device 330 Collimator Exchange section 332 and 334 seal means

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】真空又は減圧下で薄膜加工を行う薄膜加工
装置内に配設される薄膜加工用のコリメーターであっ
て、 薄膜加工用原材料を通過させるための、規則的に配列さ
れた複数のスリットを有することを特徴とするコリメー
ター。1. A thin film processing collimator disposed in a thin film processing apparatus for processing a thin film under vacuum or reduced pressure, wherein a plurality of regularly arranged thin film processing raw materials pass through. A collimator characterized by having a slit. 【請求項２】コリメーターの厚さ方向の軸線に対するス
リットの角度が可変であることを特徴とする請求項１に
記載のコリメーター。2. The collimator according to claim 1, wherein the angle of the slit with respect to the axis of the collimator in the thickness direction is variable. 【請求項３】ＲＦバイアスを印加する装置を具備してい
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。3. The collimator according to claim 1, further comprising a device for applying an RF bias. 【請求項４】請求項１又は請求項２に記載されたコリメ
ーターを備えた薄膜加工装置。4. A thin film processing apparatus comprising the collimator according to claim 1 or 2. 【請求項５】請求項３に記載されたコリメーターを備え
た薄膜加工装置。5. A thin film processing apparatus provided with the collimator according to claim 3. 【請求項６】薄膜加工装置はスパッタ装置であることを
特徴とする請求項４又は請求項５に記載の薄膜加工装
置。6. The thin film processing apparatus according to claim 4, wherein the thin film processing apparatus is a sputtering apparatus. 【請求項７】請求項４に記載された薄膜加工装置を使用
して、薄膜加工することを特徴とする薄膜加工方法。7. A thin film processing method, wherein a thin film is processed by using the thin film processing apparatus according to claim 4. 【請求項８】請求項５に記載された薄膜加工装置を使用
して、コリメーターにＲＦバイアスを印加しつつ薄膜加
工することを特徴とする薄膜加工方法。8. A thin film processing method using the thin film processing apparatus according to claim 5 to perform thin film processing while applying an RF bias to a collimator. 【請求項９】基体に対して斜め方向からスパッタリング
を行うことにより、基体上にＴｉＮ層を形成することを
特徴とする薄膜加工方法。9. A method for processing a thin film, characterized in that a TiN layer is formed on a substrate by performing sputtering on the substrate in an oblique direction. 【請求項１０】基板上に形成された絶縁層上にスパッタ
法にてＴｉＮ層を形成した後、該ＴｉＮ層上にアルミニ
ウム層を形成する半導体装置の配線形成方法であって、
基板に対して斜め方向からスパッタリングを行うことに
よって絶縁層上にＴｉＮ層を形成することを特徴とする
半導体装置の配線形成方法。10. A wiring forming method for a semiconductor device, comprising forming a TiN layer on an insulating layer formed on a substrate by a sputtering method and then forming an aluminum layer on the TiN layer.
A method for forming a wiring of a semiconductor device, comprising forming a TiN layer on an insulating layer by performing sputtering on a substrate in an oblique direction. 【請求項１１】基板に対して入射角を１５乃至７５度と
してスパッタリングを行うことによって絶縁層上にＴｉ
Ｎ層を形成することを特徴とする請求項１０に記載の半
導体装置の配線形成方法。11. A Ti film is formed on the insulating layer by sputtering the substrate at an incident angle of 15 to 75 degrees.
The method for forming wiring of a semiconductor device according to claim 10, wherein an N layer is formed. 【請求項１２】アルミニウム層の形成を高温アルミニウ
ムスパッタ法又はアルミニウムリフロー法にて行うこと
を特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の半導体
装置の配線形成方法。12. The method for forming a wiring of a semiconductor device according to claim 10 or 11, wherein the aluminum layer is formed by a high temperature aluminum sputtering method or an aluminum reflow method. 【請求項１３】ＴｉＮ層を形成する前に、基板に対して
概ね垂直方向からスパッタリングを行うことによって絶
縁層上にＴｉから成るコンタクト層を形成する工程を更
に含むことを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のい
ずれか１項に記載の半導体装置の配線形成方法。13. The method according to claim 10, further comprising the step of forming a contact layer made of Ti on the insulating layer by performing sputtering in a direction substantially perpendicular to the substrate before forming the TiN layer. 13. The method for forming a wiring of a semiconductor device according to claim 12. 【請求項１４】ＴｉＮ層を形成した後、アルミニウム層
を形成する前に、基板に対して概ね垂直方向からスパッ
タリングを行うことによってＴｉＮ上層にＴｉから成る
濡れ性改善層を形成する工程を更に含むことを特徴とす
る請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載の半
導体装置の配線形成方法。14. The method further comprises the step of forming a wettability improving layer made of Ti on the TiN upper layer by performing sputtering from a direction substantially perpendicular to the substrate after forming the TiN layer and before forming the aluminum layer. 14. The method for forming a wiring of a semiconductor device according to claim 10, wherein: