JPH0192361A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主として超ＬＳＩ用の半導体基板の表面に形
成された微細な幅の凹溝内に良好なステップカバレージ
で金属薄膜を形成する装置に関する。

（従来の技術） 従来、半導体基板の表面の凹溝内に、ステップカバレー
ジの良い金属薄膜を形成する装置として、例えば第１図
示のようなＡｒガスが導入される真空室ａ内に高周波電
源ｂＳｃに接続した電極ｄ、ｅを対向して設け、Ａ１等
のターゲットｆを一方の電極ｄの板面に取付けると共に
半導体基板ｇをもう一方の電極ｅの板面に取付けし、タ
ーゲットｆと基板ｇとに電力を与えるバイアススパッタ
装置が知られている。この装置では基板ｇ側にもマイナ
ス電位を与えることで、ブ、ラズマ中のＡｒ＋が基板ｇ
に垂直に突入し、第２図に見られるように、基板ｇの表
面の凹溝りの内面に付着しつつある金属薄膜ｉの傾斜部
分ｊがＡｒ“によりスパッタされ、凹溝りの底部に付着
させることが出来る。該凹溝りの幅Ｗが１〜３１Ｌｎ、
その深さｐが０．８〜２１Ｌｎであり、これにバイアス
スパッタ法で金属薄膜ｉを形成すると第３図示のように
凹溝り内金体を十分に覆うことが出来るが、基板ｇに電
力を投入しない通常のスパッタ法によるときは第４図示
のように凹溝りの底部には十分な厚さの金属薄膜ｉを形
成出来ない。一般にＬＳＩでは、凹溝り内の金属薄膜ｉ
のステップカバレージが悪いものは、薄膜の断線による
故障を生じ易いので、バイアススパッタ法により金属薄
膜を形成することが多い。

（発明が解決しようとする問題点） 前記バイアススパッタ法では凹溝りがアスペクト比即ち
深さと幅の比で１以下の比較的大きい場合にはその底部
に十分な厚さで金属薄膜ｉを形成出来るが、近時の超Ｌ
ＳＩのように凹溝りがアスペクト比１以上になると、バ
イアススパッタ法でも良好なステップカバレージは得ら
れない。即ち凹溝りの幅が狭くなると、第５図に見られ
るように、金属薄膜ｉの傾斜部分ｊがＡｒ“によりスパ
ッタされても、スパッタされた粒子は対向する傾斜部分
に再入射し、入口部を塞ぐように堆積が進行して底部に
堆積せず、第６図示のように内部にボイドｋが発生して
断線を生じ易くなる欠点がある。この場合、基板ｇを加
熱し、伝導熱によりその表面の金属薄膜ｉを溶かすこと
も試みたが、基板ｇが熱により損傷し、熱効率も悪い不
都合が見られた。

本発明は、バイアススパッタ法によっても金属薄膜の形
成が困難な超ＬＳＩの微細な凹溝内に金属薄膜を形成す
る装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、半導体基板の表面に形成した微細な幅の凹
溝内に金属薄膜を形成する装置に於いて、該半導体基板
の背後に、該半導体基板に付着した金属薄膜のみを加熱
流動化する金属薄膜加熱装置を設けることにより前記問
題点を解決するようにした。該金属薄膜加熱装置として
は赤外線ヒータ或いは誘導加熱コイルを使用することが
好ましい。

（作　用） 表面にアスペクト比で１以上の微細な幅の凹溝を形成し
た半導体基板を真空室内に設け、該基板の凹溝内にスパ
ッタリング、真空蒸着等によりＡ１等の金属薄膜を形成
する。この場合、凹溝がアスペクト比１以上の微細なた
めに、凹溝の底部に金属薄膜を十分な厚さで形成出来な
いが、該金属薄膜の形成中に該基板の背後の金属薄膜加
熱装置を作動させて該基板に付着した金属薄膜のみが流
動化するように加熱すると、該凹溝の入口付近に溜り勝
ちの金属薄膜が凹溝の底部へと流れ込み、該凹溝内に十
分に厚い金属薄膜を形成することが出来る。

（実施例） 本発明の実施例を図面第７図に基づき説明すると、同図
に於いて、符号（１）は真空排気口（２）を備えた真空
室、（３）は該真空室（１）内に面して設けられたカソ
ード、（４）は該カソード（３）の前面に設けたＡ！製
の金属ターゲット、（５）は該ターゲット（４）に開閉
自在のシャッター（６）を介して対向するシリコンウェ
ハからなる半導体基板を示し、該半導体基板（５）は、
ターゲット（４）に対向する位置と真空室（１）内へ該
基板（５）を搬入搬出するコンペア（７）に沿った位置
とに揺動自在のプラテン（８）により該基板（５）の周
縁を保持して揺動される。

該カソード（３）には電源〈９）から例えば高周波電力
が投入され、基板（５）がターゲット（４）の前面に対
向するとシャッター（６）が退去し、基板（５）の表１
Ｉｉｉ（５ａ）にスパッタリングによりターゲット（４
）からの金属物質が付着し、金属薄膜が形成される。

該半導体基板（５）の表面（５ａ）に、超ＬＳＩのパタ
ーンを構成するアスペクト比１以上の微細な幅の凹溝や
ホールが存するときは、前記したようにスパッタリング
では該凹溝内に十分な厚さの金属薄膜を形成することが
困難であるので、本発明では該基板（５）の背後に、形
成しつつある金属薄膜のみを加熱流動化する金属薄膜加
熱装置（′ＩＯを設け、金属薄膜を凹溝の底部へと流れ
込ませるようにした。該金属薄膜加熱装置（１０は、第
７図示の例では赤外線ヒータ（１０ａ）で構成し、基板
（５）がターゲット（４）と対向すると該赤外線ヒータ
（１０ａ）を取付けた枠形のフレーム（ｌｖが図示して
いない退去位置から旋回°して図示の如く基板〈５）の
背後に位置し、表面（５ａ）に形成される金属薄膜を逐
次加熱流動化するようにした。該基板（５）は超ＬＳＩ
用の場合、厚さは０，４〜０．８ｍｍ程度と薄いので、
赤外線ヒータ（１０ａ）の赤外光線は約９０％程度が基
板（５）をその背後から透過し、表面（５ａ）に形成さ
れつつある或いは形成された金属薄膜に達し、これを効
率良く流動化する温度にまで加熱することが出来、その
際基板（５）には約１０％の赤外光線が吸収されるにす
ぎないので、基板（５）に加熱による損傷を生じること
がない。

ＡＩの金属薄膜は６６０℃が融点であるがこれよりも低
い約５００℃で流動的になり、従って赤外線ヒータ（１
０ａ）への電力を制御すれば基板（５）の温度を該金属
薄膜の温度よりも低く維持し乍ら該金属薄膜のみを加熱
流動化し、第８図示のように基板（５）の表面（５ａ）
に形成したアスペクト比１以上の微細な凹溝ＣＵツ内に
流入させてステップカバレージの良好な金属薄膜１１２
１を形成出来る。

該金属薄膜加熱装置００は第９図示のように誘電加熱コ
イル（１０ｂ）で構成することも可能であり、これによ
り基板（５）の表面に形成されつつある或いは形成され
た金属薄膜に誘導電流を生じさせ、これのみを加熱流動
化して凹溝内に堆積させることも出来る。

また該半導体基板（５）の表面に、第１０図示のように
、蒸発源１１３から蒸発する金属粒子により金属薄膜を
形成するようにし、その際該基板（５）の背後から金属
薄膜加熱装置（１０で金属薄膜のみを加熱流動化するよ
うにしてもよく、図示で微細な凹溝内に金属薄膜を形成
する場合にも該装置（ＩＱを設けて凹溝内に十分厚い金
属薄膜を形成することが出来る。

（発明の効果） 以上のように本発明によるときは、半導体基板の表面の
微細な凹溝内へ金属薄膜を形成する装置に於いて、該金
属薄膜のみを加熱流動化する金属薄膜加熱装置を該基板
の背後に設けるようにしたので、超Ｌ’ＳＩの微細な幅
の凹溝内に金属薄膜を埋め込むように形成することが出
来、断線等の故障の少ない超ＬＳＩを製作し得、半導体
基板を損傷せずに凹溝内に金属薄膜を形成出来るので生
産性も良い等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はバイアススパッタ法の説明図、第２図は半導体
基板の表面の凹溝内に形成される金属薄膜の断面図、第
３図はバイアススパッタ法による凹溝内の金属薄膜の断
面図、第４図は通常のスパッタ法による凹溝内の金属薄
膜の断面図、第５図及び第６図はバイアススパッタ法に
より微細な幅の凹溝内に形成される金属薄膜の断面図、
第７図は本発明の実施例の截断側面図、第８図は第７図
示の装置により形成された金属薄膜の断面図、第９図及
び第１０図は本発明の他の実施例の截断側面図である。 （５）・・・半導体基板　　　　（５ａ）・・・表　面
（１０・・・金属薄膜加熱装置　（１０ａ）・・・赤外
線ヒータ（１０ｂ）・・・誘導加熱コイル 第９図 第１０図 第８１！ｆ 第３図　　　　第４図 第７０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板の表面に形成した微細な幅の凹溝内に金
   属薄膜を形成する装置に於いて、該半導体基板の背後に
   、該半導体基板に付着した金属薄膜のみを加熱流動化す
   る金属薄膜加熱装置を設けたことを特徴とする流動化金
   属薄膜形成装置。 ２、前記金属薄膜加熱装置は赤外線ヒータ或いは誘導加
   熱コイルで構成したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の流動化金属薄膜形成装置。