JPH093642A - Sputtering device and sputtering method using the sputtering device - Google Patents
Sputtering device and sputtering method using the sputtering deviceInfo
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- JPH093642A JPH093642A JP15129595A JP15129595A JPH093642A JP H093642 A JPH093642 A JP H093642A JP 15129595 A JP15129595 A JP 15129595A JP 15129595 A JP15129595 A JP 15129595A JP H093642 A JPH093642 A JP H093642A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリング装置及
び該スパッタリング装置を用いたスパッタリング方法に
関する。本発明は、例えば、電子材料(半導体装置等)
形成の際に、各種基体上に材料を形成して、例えばスパ
ッタ成膜を行って、例えば配線等を形成する場合に利用
することができる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus and a sputtering method using the sputtering apparatus. The present invention is, for example, an electronic material (semiconductor device, etc.)
It can be used when forming a material on various substrates during formation, for example, sputter film formation, and for example, forming a wiring or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術及びその問題点】スパッタリング技術を用
いる各種分野では、製品の微細化、集積化が進んでお
り、例えば半導体装置の分野では、ULSI等の高集積
化に伴い、素子間を電気的に接続する配線においても微
細化が進んでいる。これにより、微細配線について、よ
り高い信頼性が要求されるようになっている。配線材料
に関してはAlを母材として、Cu,Si,Ti等の不
純物を添加したAl合金配線が一般的に用いられている
が、これらの添加元素は一般にデバイス使用環境温度に
おいてAlへの固溶度以上に添加されている。例えばC
u添加の場合は、エレクトロマイグレーション(EM)
耐性を高めるためには0.3wt%以上の添加量が必要
であり、またSi添加の場合、Si基板との相互拡散を
抑制するために1wt%以上の添加量が必要である。2. Description of the Related Art In various fields using sputtering technology, products are being miniaturized and integrated, and, for example, in the field of semiconductor devices, electrical integration between elements has been accompanied by high integration of ULSI and the like. The miniaturization is progressing also in the wiring connected to. As a result, higher reliability is required for fine wiring. Regarding the wiring material, Al alloy wiring in which Al is a base material and impurities such as Cu, Si, and Ti are added is generally used. However, these additional elements are generally solid-dissolved in Al at the device ambient temperature. It is added more than once. For example, C
When u is added, electromigration (EM)
In order to increase the resistance, an addition amount of 0.3 wt% or more is necessary, and in the case of Si addition, an addition amount of 1 wt% or more is necessary to suppress mutual diffusion with the Si substrate.
【0003】よって、配線をスパッタリングにより形成
する場合に、次の問題が生じる。即ち、上記のようにA
l等の母材金属中に過飽和に存在する不純物は、スパッ
タ直後に受ける温度履歴(通常、徐冷となる)によりA
l膜中にノジュールとして偏析し、エッチング加工時に
残渣を発生する。この残渣が多い場合は、配線間の短絡
が生じることがある。Therefore, the following problems occur when the wiring is formed by sputtering. That is, as described above, A
Impurities that exist in supersaturation in the base metal such as l are A due to the temperature history (usually slow cooling) received immediately after sputtering.
The film segregates as nodules in the film and forms a residue during etching. If the amount of this residue is large, a short circuit between wirings may occur.
【0004】また、Si添加の場合にはSiノジュール
が形成され、これがコンタクト部に発生するとコンタク
ト抵抗が上昇し、更にはオーミック接触が取れない場合
も生じる。In addition, when Si is added, Si nodules are formed, and when this occurs in the contact portion, the contact resistance increases, and in some cases, ohmic contact cannot be made.
【0005】[0005]
【発明の目的】本発明は、上記問題点を解決すべくなさ
れたもので、スパッタリングにより形成すべき材料が、
主成分(母材)と添加元素ないしは不純物から成る場合
も、添加元素あるいは不純物の偏析がなく、後の加工時
での残渣やこれによる短絡等の問題がなく、あるいは抵
抗上昇等の不都合の生じることのないスパッタリング装
置及び該スパッタリング装置を用いたスパッタリング方
法を提供することを目的する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the material to be formed by sputtering is
Even when the main component (base material) is composed of additional elements or impurities, there is no segregation of additional elements or impurities, there is no problem of residue or short circuit due to this during later processing, or there is a problem such as resistance increase. An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus that does not have such a problem, and a sputtering method using the sputtering apparatus.
【0006】[0006]
【目的を達成するための手段】本発明のスパッタリング
装置は、スパッタリングにより基体上に材料形成を行う
スパッタリング装置であって、同一のスパッタリングチ
ャンバー内に設定温度の異なる2以上の基体支持用ステ
ージを有するスパッタリング装置である。The sputtering apparatus of the present invention is a sputtering apparatus for forming a material on a substrate by sputtering, and has two or more substrate supporting stages having different set temperatures in the same sputtering chamber. It is a sputtering device.
【0007】本発明のスパッタリング方法は、スパッタ
リングにより基体上に材料形成を行うスパッタリング方
法であって、同一のスパッタリングチャンバー内に設定
温度の異なる2以上の基体支持用ステージを有するスパ
ッタリング装置を用い、基体をステージに載せ変えてス
パッタリングを行うことにより、異なる基体温度でのス
パッタリングを行う構成としたスパッタリング方法であ
る。The sputtering method of the present invention is a sputtering method for forming a material on a substrate by sputtering, using a sputtering apparatus having two or more substrate supporting stages having different set temperatures in the same sputtering chamber. Is placed on a stage to carry out sputtering, thereby performing sputtering at different substrate temperatures.
【0008】本発明のスパッタリング装置は、上記ステ
ージの温度が、一つのステージは基体に形成すべき材料
の母材金属に添加元素が完全に固溶する温度以上に設定
されているとともに、もう一つのステージは母材金属へ
の添加元素の固溶度が0.1%以下になる温度に設定さ
れているスパッタリング装置の構成とすることができ
る。In the sputtering apparatus of the present invention, the temperature of the above stage is set to a temperature at which one element completely dissolves in the base metal of the material to be formed on the substrate, and The two stages can be configured as a sputtering apparatus in which the solid solubility of the additive element in the base metal is set to 0.1% or less.
【0009】本発明のスパッタリング装置は、初めに基
体に形成すべき材料の母材金属に添加元素が完全に固溶
する温度以上の説明でスパッタ法により基体に材料を形
成し、スパッタ終了直後、母材金属への添加元素の固溶
度が0.1%以下になるような温度に設定されているス
テージに基体を載せ変える機構を有する構成とすること
ができる。なお本発明の説明において、%での表示は特
に断らない限りwt%を示す。The sputtering apparatus of the present invention first forms the material on the substrate by the sputtering method at the temperature above the temperature at which the additive element completely forms a solid solution in the base metal of the material to be formed on the substrate, and immediately after the completion of sputtering, It is possible to adopt a configuration having a mechanism for remounting the substrate on a stage set to a temperature at which the solid solubility of the additive element in the base metal is 0.1% or less. In the description of the present invention, the indication of% means wt% unless otherwise specified.
【0010】本発明のスパッタリング方法は、上記ステ
ージの温度が、一つのステージは基体に形成すべき材料
の母材金属に添加元素が完全に固溶する温度以上に設定
されているとともに、もう一つのステージは母材金属へ
の添加元素の固溶度が0.1%以下になる温度に設定さ
れているおり、基体に形成すべき材料の母材金属に添加
元素が完全に固溶する温度以上でスパッタ法により基体
に材料を形成し、該スパッタ終了直後、母材金属への添
加元素の固溶度が0.1%以下になるような温度に設定
されているステージに基体を載せ変えてスパッタリング
を行うスパッタリング装置の構成とすることができる。In the sputtering method of the present invention, the temperature of the above stage is set to a temperature above the temperature at which one element completely forms a solid solution with the base metal of the material to be formed on the substrate, and The two stages are set to a temperature at which the solid solubility of the additive element in the base metal is 0.1% or less, and the temperature at which the additive element completely forms a solid solution in the base metal of the material to be formed on the substrate. As described above, the material is formed on the substrate by the sputtering method, and immediately after the completion of the sputtering, the substrate is remounted on the stage whose temperature is set so that the solid solubility of the additive element in the base metal is 0.1% or less. The structure of a sputtering device that performs sputtering can be used.
【0011】即ち、本発明は、同一チャンバー内に設定
温度の異なる2つのステージを有する構造とすること
が、基本的な構成である。That is, the basic structure of the present invention is to have a structure having two stages having different set temperatures in the same chamber.
【0012】好ましい具体的な態様としては、ステージ
はヒーターステージであり、ヒーターステージの温度
が、一つのステージは成膜する配線材料等の母材金属に
添加元素が完全に固溶する温度以上に設定されているこ
とと、もう一つのステージは母材金属への添加元素の固
溶度が0.1%以下になるような温度に設定されている
こととする。In a preferred specific embodiment, the stage is a heater stage, and the temperature of the heater stage is set to a temperature above the temperature at which the additive element is completely solid-dissolved in the base metal such as the wiring material to be formed. The other stage is set to a temperature at which the solid solubility of the additive element in the base metal is 0.1% or less.
【0013】また、上記ヒーターステージ温度で、初め
に配線材料の母材金属に添加元素が完全に固溶する温度
以上でスパッタ法により配線層を形成し、スパッタ終了
直後、母材金属への添加元素の固溶度が0.1%以下に
なるような温度に設定されているステージに基板を載せ
変える機構を有することとする。Further, at the heater stage temperature, a wiring layer is first formed by a sputtering method at a temperature above the temperature at which the additive element is completely solid-soluted in the base metal of the wiring material, and immediately after the completion of sputtering, the addition to the base metal is performed. It is assumed that a mechanism is provided for repositioning the substrate on a stage set to a temperature at which the solid solubility of the element is 0.1% or less.
【0014】また、配線材料の母材となる金属がAl,
Cu,Ag,Au,Wから選ばれることは、好ましい態
様である。Further, the base metal of the wiring material is Al,
It is a preferred embodiment to be selected from Cu, Ag, Au and W.
【0015】[0015]
【作用】本発明によれば、同一のスパッタリングチャン
バー内に設定温度の異なる2以上の基体支持用ステージ
を有するので、各所望温度のステージに基体を載せ変え
て、異なる基体温度でのスパッタリングを順次行うこと
ができる。According to the present invention, since two or more substrate supporting stages having different set temperatures are provided in the same sputtering chamber, the substrate is mounted on each stage having a desired temperature, and sputtering at different substrate temperatures is sequentially performed. It can be carried out.
【0016】本発明を用いると、不純物(添加元素)の
偏析が防止でき、それに伴う不都合を解消できる。本発
明の同一チャンバー内に設定温度の異なる2つのヒータ
ーステージを有する構造のスパッタリング装置を用いる
ことにより不純物の偏析が防止できる機構は、以下のよ
うに説明される。By using the present invention, segregation of impurities (additional elements) can be prevented, and the disadvantages associated therewith can be eliminated. The mechanism by which the segregation of impurities can be prevented by using the sputtering apparatus of the present invention having two heater stages having different set temperatures in the same chamber will be described as follows.
【0017】例えば、Al中にCuを不純物として添加
する場合、ある温度での固溶度は図7に示すAl−Cu
の平衡状態図から知ることができる。例えば、0.5w
t%のCuを完全に固溶するためには350℃程度の温
度が必要である。この温度でスパッタリングを行うと、
スパッタ放電終了直後はAl中にCuが完全に固溶した
状態であるが、室温に戻る過程で通常の装置ではゆっく
りとした冷却になるため(図9参照)、室温では過飽和
なCuが析出する現象が見られる。350℃からCuの
固溶度が0.1%程度である200℃まで急冷を行え
ば、Al中のCuは殆ど固溶した状態で室温まで戻すこ
とができるので、Cuノジュールを生じないAlCu膜
が得られる。For example, when Cu is added as an impurity to Al, the solid solubility at a certain temperature is Al-Cu shown in FIG.
It can be known from the equilibrium diagram of. For example, 0.5w
A temperature of about 350 ° C. is required to completely dissolve t% of Cu. When sputtering at this temperature,
Immediately after the end of the sputter discharge, Cu was in a completely solid solution state in Al, but in the process of returning to room temperature, it was cooled slowly in a normal device (see FIG. 9), and therefore supersaturated Cu was precipitated at room temperature. You can see the phenomenon. By quenching from 350 ° C. to 200 ° C., where Cu has a solid solubility of about 0.1%, Cu in Al can be returned to room temperature in a state of almost solid solution, so that an AlCu film that does not generate Cu nodules Is obtained.
【0018】Al膜中にSiを添加する場合にも同様
に、図8に示す平衡状態図から、所定のSi濃度におけ
る完全固溶温度から固溶度が0.1%以下になる温度ま
で急冷することで、Siノジュールを防ぐことができる
ことがわかる。Similarly, when Si is added to the Al film, from the equilibrium diagram shown in FIG. 8, the solid solution temperature at a predetermined Si concentration is rapidly cooled to a temperature at which the solid solubility becomes 0.1% or less. By doing so, it can be seen that Si nodules can be prevented.
【0019】例えばAl−1wt%Siでは、520℃
程度で完全に固溶する(図8の平衡状態図(Al−S
i)参照)ので、この温度から急冷を行えば、Siノジ
ュールを良くできる。For example, with Al-1 wt% Si, 520 ° C.
Completely forms a solid solution in a certain degree (equilibrium phase diagram (Al-S
See (i)), so that the Si nodules can be improved by quenching from this temperature.
【0020】[0020]
【実施例】以下本発明の実施例について、詳細に説明す
る。但し、当然のことではあるが、本発明は以下の実施
例により限定を受けるものではない。Embodiments of the present invention will be described below in detail. However, as a matter of course, the present invention is not limited to the following examples.
【0021】実施例1 以下に本発明のスパッタリング装置及びこれを用いたス
パッタリング方法の実施の一例として、2つのヒーター
を組み合わせて回転する機構を持つ装置を、図1ないし
図3を用いて説明する。Example 1 An apparatus having a mechanism for rotating two heaters in combination will be described below with reference to FIGS. 1 to 3 as an example of the embodiment of the sputtering apparatus and the sputtering method using the same according to the present invention. .
【0022】本実施例のスパッタリング装置は、図1な
いし図3に示すように、スパッタリングにより基体3
(ここでは半導体ウェハー)上に材料形成を行うスパッ
タリング装置であって、同一のスパッタリングチャンバ
ー10内に設定温度の異なる2以上(ここでは2つ)の
基体支持用ステージ1,2を有するものである。As shown in FIGS. 1 to 3, the sputtering apparatus of this embodiment uses a substrate 3 by sputtering.
A sputtering apparatus for forming a material on a (here, a semiconductor wafer) having two or more (here, two) substrate supporting stages 1 and 2 having different set temperatures in the same sputtering chamber 10. .
【0023】本実施例においては、上記ステージの温度
が、一つのステージ1は、基体3に形成すべき材料の母
材金属(ここではAl)に添加元素(ここではCu)が
完全に固溶する温度以上に設定されているとともに、も
う一つのステージ2は、母材金属への添加元素(ここで
はCu)の固溶度が0.1%以下になる温度に設定され
ている。In the present embodiment, the temperature of the above-mentioned stage is such that in one stage 1, the additive element (here, Cu) is completely solid-dissolved in the base metal (here, Al) of the material to be formed on the substrate 3. The temperature of the second stage 2 is set to be equal to or higher than the temperature for which the solid solubility of the additive element (here, Cu) to the base metal is 0.1% or less.
【0024】また本実施例では、初めに基体3に形成す
べき材料の母材金属に添加元素が完全に固溶する温度以
上でステージ1によりスパッタ法により基体3に材料を
形成し、スパッタ終了直後、母材金属への添加元素の固
溶度が0.1%以下になるような温度に設定されている
ステージ2に基体を載せ変える機構を有している(図1
から図3への変換、特に回転4′により載せ変えを行う
図2参照)。In this embodiment, first, the material is formed on the substrate 3 by the sputtering method by the stage 1 at the temperature at which the additive element is completely solid-solved in the base metal of the material to be formed on the substrate 3, and the sputtering is completed. Immediately after that, there is a mechanism for remounting the substrate on the stage 2 whose temperature is set so that the solid solubility of the additive element in the base metal is 0.1% or less (FIG. 1).
(See FIG. 2 in which transfer is changed by rotating 4 ').
【0025】本発明においては、スパッタリングにより
基体3上に材料形成を行うスパッタリング方法であっ
て、同一のスパッタリングチャンバー10内に設定温度
の異なる2以上の基体支持用ステージ1,2を有する上
記スパッタリング装置を用い、基体3をステージ1,2
に載せ変えてスパッタリングを行うことにより、異なる
基体温度でのスパッタリングを行う方法を行う。In the present invention, there is provided a sputtering method for forming a material on the substrate 3 by sputtering, wherein the same sputtering chamber 10 has two or more substrate supporting stages 1 and 2 having different set temperatures. By using the
Then, the substrate is replaced with a new one, and the sputtering is performed at different substrate temperatures.
【0026】このとき、上記ステージの温度が、一つの
ステージは基体に形成すべき材料の母材金属に添加元素
が完全に固溶する温度以上に設定されているとともに、
もう一つのステージは母材金属への添加元素の固溶度が
0.1%以下になる温度に設定されており、基体に形成
すべき材料の母材金属に添加元素が完全に固溶する温度
以上でスパッタ法により基体に材料を形成し、このスパ
ッタ終了直後、母材金属への添加元素の固溶度が0.1
%以下になるような温度に設定されているステージに基
板を載せ変えてスパッタリングを行うようにする。At this time, the temperature of the above stage is set to a temperature above the temperature at which the additive element is completely solid-dissolved in the base metal of the material to be formed on the base in one stage, and
The other stage is set to a temperature at which the solid solubility of the additive element in the base metal is 0.1% or less, and the additive element is completely solid-solved in the base metal of the material to be formed on the substrate. A material is formed on the substrate by a sputtering method at a temperature equal to or higher than the temperature, and immediately after the completion of the sputtering, the solid solubility of the additive element in the base metal is 0.1.
The substrate is placed on a stage whose temperature is set to be not more than%, and sputtering is performed.
【0027】母材となる金属は、ここではAlである
が、その他Cu,Ag,Au,Wから選ばれるものを好
ましく用いることができる。The metal serving as the base material is Al here, but other metals selected from Cu, Ag, Au and W can be preferably used.
【0028】更に詳しく本実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本実施例のスパッタリング装置の内
部の概略図である。図において、ヒーターステージ1,
2は背中合わせになっており、回転軸4を中心にして回
転する機構と、上下機構5(矢印で示す)とを有する。
基体3であるウェハーは、ステージ1,2の回転及び上
下移動中はリフトピン5にて支持されている。2つのス
テージは、ステージ1が350℃(Depositio
n つまりスパッタ堆積時温度)、ステージ2が室温
(Cool down つまり冷却時温度)にそれぞれ
設定されている。This embodiment will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of the inside of the sputtering apparatus of this embodiment. In the figure, the heater stage 1,
2 is back-to-back, and has a mechanism that rotates about a rotation shaft 4 and a vertical mechanism 5 (shown by an arrow).
The wafer, which is the substrate 3, is supported by lift pins 5 while the stages 1 and 2 are rotating and moving up and down. Of the two stages, Stage 1 is 350 ° C (Depositio
n, that is, sputter deposition temperature), and the stage 2 is set to room temperature (Cool down, that is, cooling temperature).
【0029】初めに基体3であるウェハーを350℃の
ヒーターステージ1上に設置し、350℃の温度でAl
−0.5wt%Cu膜をスパッタ形成する。スパッタ終
了直後、図2に示すように、ヒーターステージ1,2を
回転軸4を中心に矢印4′で示す如く回転させて、室温
に設定したステージ2に基体3(ウェハー)を設置し、
冷却(Cool down)を行う(図3)。First, the wafer, which is the substrate 3, is placed on the heater stage 1 at 350 ° C., and Al is heated at a temperature of 350 ° C.
-0.5 wt% Cu film is formed by sputtering. Immediately after the end of the sputtering, as shown in FIG. 2, the heater stages 1 and 2 are rotated about the rotation axis 4 as shown by the arrow 4 ', and the substrate 3 (wafer) is set on the stage 2 set to room temperature.
Cool down is performed (FIG. 3).
【0030】これによって基体3(ウェハー)は350
℃から急冷され、Al中のCuは過飽和に固溶したまま
室温に戻される。このようにこの装置で形成されたAl
Cu膜は、膜中にCuノジュールが生じていないので、
エッチング加工時に残渣を生じず、精度の良い加工が可
能となる。As a result, the substrate 3 (wafer) is 350
It is rapidly cooled from 0 ° C., and Cu in Al is returned to room temperature while forming a solid solution in supersaturation. The Al thus formed by this apparatus
In the Cu film, since Cu nodules are not generated in the film,
A residue is not generated during etching processing, and accurate processing is possible.
【0031】本装置においては、スパッタ後の冷却速度
は200℃/minとした。In this apparatus, the cooling rate after sputtering was 200 ° C./min.
【0032】スパッタ中の加熱はヒーター裏面からAr
を流すガス加熱方式によって行う。また、冷却(Coo
l down)の場合も同様に、Arをウェハー裏面か
ら流すガス冷却にて行う。Heating during sputtering is performed from the rear surface of the heater by Ar.
It is carried out by a gas heating method in which the gas is flown. In addition, cooling (Coo
Similarly, in the case of 1 down, the cooling is performed by flowing Ar from the back surface of the wafer.
【0033】以下にこの装置を用いてAlCuを形成す
るプロセス及び形成条件を示す。本実施例においては、
次の〜の工程を行う。 チャンバー10内に基体3である基板ウェハーを搬送
する。 350℃のヒーターステージ1に設置する(図1)。 スパッタリングにより配線材料とするAlCu堆積を
行う。符号7はターゲット、8はプラズマである。 終了後、ヒーターステージ1,2を回転軸4を中心に
回転する。この時の回転を符号4′で示す(図2)。 室温ヒーターステージ2に基体3を設置する(図
3)。 クールダウン(Cool down)を行う。 チャンバー10からスパッタリング成膜後の基体3
(ウェハー)を取り出す。The process and formation conditions for forming AlCu using this apparatus are shown below. In this embodiment,
The following steps 1 to 3 are performed. A substrate wafer, which is the substrate 3, is transferred into the chamber 10. It is installed on the heater stage 1 at 350 ° C (Fig. 1). AlCu is deposited as a wiring material by sputtering. Reference numeral 7 is a target, and 8 is plasma. After the end, the heater stages 1 and 2 are rotated around the rotation shaft 4. The rotation at this time is shown by reference numeral 4 '(FIG. 2). The substrate 3 is placed on the room temperature heater stage 2 (FIG. 3). Perform cool down. Substrate 3 after sputtering film formation from chamber 10
Take out (wafer).
【0034】本実施例において、AlCu形成条件は、
次のとおりとした。In this embodiment, the AlCu forming conditions are as follows:
It was as follows.
【0035】AlCu形成条件(スパッタ堆積時条件) ガス Ar=100SCCM 圧力 5mTorr DC電力 13kW 温度 350℃AlCu forming conditions (conditions during sputter deposition) Gas Ar = 100 SCCM Pressure 5 mTorr DC Power 13 kW Temperature 350 ° C.
【0036】クールダウン(冷却)条件 ガス Ar=30SCCM 圧力 1mTorr 温度 25℃Cool-down (cooling) conditions Gas Ar = 30 SCCM Pressure 1 mTorr Temperature 25 ° C.
【0037】本実施例によれば、次の具体的な効果が得
られる。 (1)Al−Cu等の合金膜をスパッタ形成した直後、
急冷することが可能となり、Cuのノジュールの発生を
抑止することができる。 (2)本方法で形成したCuを添加したAl膜をドライ
エッチングする際、Cu残渣を発生することがなくな
り、精度の良い配線加工が可能となる。According to this embodiment, the following concrete effects can be obtained. (1) Immediately after forming an alloy film such as Al-Cu by sputtering,
It becomes possible to cool rapidly, and the generation of Cu nodules can be suppressed. (2) When a Cu-added Al film formed by this method is dry-etched, Cu residue is not generated, and accurate wiring processing is possible.
【0038】実施例2 以下に本発明のスパッタリング装置の別例として、2つ
のヒーターを組み合わせて平行移動機構を持つ装置を、
図4ないし図6を用いて説明する。ここでは実施例1と
同じくAlCuスパッタ成膜の場合を特に説明する。Example 2 As another example of the sputtering apparatus of the present invention, an apparatus having a parallel moving mechanism by combining two heaters will be described below.
This will be described with reference to FIGS. 4 to 6. Here, the case of AlCu sputter film formation will be particularly described as in the first embodiment.
【0039】図4は本実施例のスパッタリング装置の内
部の概略図である。図においてヒーターステージ1,2
は平行(図における左右方向)に移動できるようになっ
ており、更に上下移動機構を有する。基体3であるウェ
ハーはステージ1,2の移動中はリフトピン6にて空中
に支持されている(図5)。2つのステージ1,2は、
実施例1と同様、350℃(Deposition)、
室温(Cool down)にそれぞれ設定されてい
る。FIG. 4 is a schematic view of the inside of the sputtering apparatus of this embodiment. In the figure, heater stages 1 and 2
Can move in parallel (left and right in the figure), and further has a vertical movement mechanism. The wafer, which is the substrate 3, is supported in the air by lift pins 6 while the stages 1 and 2 are moving (FIG. 5). The two stages 1 and 2 are
As in Example 1, 350 ° C. (Deposition),
Each is set to room temperature (Cool down).
【0040】初めに基体3であるウェハーを350℃の
ヒーターステージ1上に設置し、350℃の温度でAl
−0.5wt%Cu膜をスパッタ形成する。スパッタ終
了直後、図5に示すように、ヒーターステージ1,2を
平行移動させる。これにより室温に設定したステージ2
に基体3(ウェハー)を設置し、クールダウンを行う
(図6)。First, the wafer, which is the substrate 3, is placed on the heater stage 1 at 350 ° C., and Al is heated at a temperature of 350 ° C.
-0.5 wt% Cu film is formed by sputtering. Immediately after the end of sputtering, the heater stages 1 and 2 are moved in parallel as shown in FIG. This made stage 2 set to room temperature
The substrate 3 (wafer) is placed on the substrate and cool down is performed (FIG. 6).
【0041】これによって基体3(ウェハー)は350
℃から急冷され、Al中のCuは過飽和に固溶したまま
室温に戻される。この装置で形成されたAlCu膜は膜
中にCuノジュールが生じていないので、エッチング加
工時に残渣を生じず、精度の良い加工が可能となる。As a result, the substrate 3 (wafer) is 350
It is rapidly cooled from 0 ° C., and Cu in Al is returned to room temperature while forming a solid solution in supersaturation. Since Cu nodules are not generated in the AlCu film formed by this apparatus, no residue is generated during the etching process, and accurate processing is possible.
【0042】本装置においては、スパッタ後の冷却速度
は200℃/minとした。In this apparatus, the cooling rate after sputtering was 200 ° C./min.
【0043】スパッタ中の加熱はヒーター裏面からAr
を流すガス加熱方式によって行う。また、冷却(Coo
l down)の場合も同様に、Arをウェハー裏面か
ら流すガス冷却にて行う。Heating during sputtering is performed from the rear surface of the heater by Ar.
It is carried out by a gas heating method in which the gas is flown. In addition, cooling (Coo
Similarly, in the case of 1 down, the cooling is performed by flowing Ar from the back surface of the wafer.
【0044】以下にこの装置を用いてAlCuを形成す
るプロセス及び形成条件を示す。本実施例においては、
次の〜の工程を行う。 チャンバー10内に基体3である基板ウェハーを搬送
する。 350℃のヒーターステージ1に設置する(図4)。 スパッタリングにより配線材料とするAlCu堆積を
行う。 終了後ヒーターステージ1,2を平行移動する(図
5)。 室温ヒーターステージ2に基板を設置する(図6)。 クールダウン(Cool down)を行う。 チャンバー10からスパッタリング成膜後の基体3
(ウェハー)を取り出す。The process and conditions for forming AlCu using this apparatus are shown below. In this embodiment,
The following steps 1 to 3 are performed. A substrate wafer, which is the substrate 3, is transferred into the chamber 10. It is set on the heater stage 1 at 350 ° C. (FIG. 4). AlCu is deposited as a wiring material by sputtering. After completion, the heater stages 1 and 2 are moved in parallel (Fig. 5). The substrate is placed on the room temperature heater stage 2 (FIG. 6). Perform cool down. Substrate 3 after sputtering film formation from chamber 10
Take out (wafer).
【0045】本実施例において、AlCu形成条件は、
次のとおりとした。In this embodiment, the AlCu forming conditions are as follows:
It was as follows.
【0046】AlCu形成条件(スパッタ堆積時条件) ガス Ar=100SCCM 圧力 5mTorr DC電力 13kW 温度 350℃Conditions for forming AlCu (conditions during sputter deposition) Gas Ar = 100 SCCM Pressure 5 mTorr DC power 13 kW Temperature 350 ° C.
【0047】クールダウン(冷却)条件 ガス Ar=30SCCM 圧力 1mTorr 温度 25℃Cool-down condition Gas Ar = 30 SCCM Pressure 1 mTorr Temperature 25 ° C.
【0048】本実施例も、実施例1と同様の効果を有す
る。This embodiment also has the same effect as that of the first embodiment.
【0049】実施例3 本実施例は、実施例2で用いたスパッタリング装置を用
いて、Al−Siを形成する例である。Example 3 This example is an example of forming Al—Si using the sputtering apparatus used in Example 2.
【0050】図4は本実施例で用いるスパッタリング装
置の内部の概略図である。図においてヒーターステージ
1,2は平行(図における左右方向)に移動できるよう
になっており、更に上下移動機構を有する。基体3であ
るウェハーはステージ1,2の移動中はリフトピン6に
て空中に支持されている(図5)。2つのステージ1,
2は、ここでは550℃(Deposition)、室
温(Cool down)にそれぞれ設定されている。FIG. 4 is a schematic view of the inside of the sputtering apparatus used in this embodiment. In the figure, the heater stages 1 and 2 can be moved in parallel (left and right directions in the figure), and further have a vertical movement mechanism. The wafer, which is the substrate 3, is supported in the air by lift pins 6 while the stages 1 and 2 are moving (FIG. 5). Two stages 1,
Here, 2 is set to 550 ° C. (Deposition) and room temperature (Cool down), respectively.
【0051】初めに被成膜基体3であるウェハーを55
0℃のヒーターステージ1上に設置し、550℃の温度
でAl−1wt%Si膜をスパッタ形成する。スパッタ
終了直後、図5に示すように、ヒーターステージ1,2
を平行移動させる。これにより室温に設定したステージ
2に基体3(ウェハー)を設置し、クールダウンを行う
(図6)。First, the wafer as the film-forming substrate 3 is set to 55.
It is placed on the heater stage 1 at 0 ° C., and an Al-1 wt% Si film is sputtered at a temperature of 550 ° C. Immediately after completion of sputtering, as shown in FIG.
Is translated. As a result, the substrate 3 (wafer) is placed on the stage 2 set to room temperature and cool down is performed (FIG. 6).
【0052】これによって基体3(ウェハー)は550
℃から急冷され、Al中のSiは過飽和に固溶したまま
室温に戻される。この装置で形成されたAlSi膜は膜
中にSiノジュールが生じていないので、エッチング加
工時に残渣を生じず、精度の良い加工が可能となる。As a result, the substrate 3 (wafer) is 550
It is rapidly cooled from 0 ° C., and Si in Al is returned to room temperature while forming a solid solution in supersaturation. Since the AlSi film formed by this apparatus has no Si nodules in the film, no residue is generated during the etching process, and the process can be performed with high accuracy.
【0053】本装置においてはスパッタ後の冷却速度は
200℃/minとした。In this apparatus, the cooling rate after sputtering was 200 ° C./min.
【0054】スパッタ中の加熱はヒーター裏面からAr
を流すガス加熱方式によって行う。また、冷却(Coo
l down)の場合も同様に、Arをウェハー裏面か
ら流すガス冷却にて行う。Heating during sputtering is performed from the rear surface of the heater by Ar.
It is carried out by a gas heating method in which the gas is flown. In addition, cooling (Coo
Similarly, in the case of 1 down, the cooling is performed by flowing Ar from the back surface of the wafer.
【0055】以下にこの装置を用いてAlSiを形成す
るプロセス及び形成条件を示す。本実施例においては、
次の〜の工程を行う。 チャンバー10内に基体3である基板ウェハーを搬送
する。 550℃のヒーターステージ1に設置する(図4)。 スパッタリングにより配線材料とするAlSi堆積を
行う。 終了後ヒーターステージ1,2を平行移動する(図
5)。 室温ヒーターステージ2に基板を設置する(図6)。 クールダウン(Cool down)を行う。 チャンバー10からスパッタリング成膜後の基体3
(ウェハー)を取り出す。The process and conditions for forming AlSi using this apparatus are shown below. In this embodiment,
The following steps 1 to 3 are performed. A substrate wafer, which is the substrate 3, is transferred into the chamber 10. It is installed on the heater stage 1 at 550 ° C. (FIG. 4). AlSi is deposited as a wiring material by sputtering. After completion, the heater stages 1 and 2 are moved in parallel (Fig. 5). The substrate is placed on the room temperature heater stage 2 (FIG. 6). Perform cool down. Substrate 3 after sputtering film formation from chamber 10
Take out (wafer).
【0056】本実施例において、AlSi形成条件は、
次のとおりとした。In this embodiment, the AlSi formation conditions are as follows:
It was as follows.
【0057】AlSi形成条件(スパッタ堆積時条件) ガス Ar=100SCCM 圧力 5mTorr DC電力 13kW 温度 550℃Conditions for forming AlSi (conditions during sputter deposition) Gas Ar = 100 SCCM Pressure 5 mTorr DC power 13 kW Temperature 550 ° C.
【0058】クールダウン(冷却)条件 ガス Ar=30SCCM 圧力 1mTorr 温度 25℃Cool-down (cooling) conditions Gas Ar = 30 SCCM Pressure 1 mTorr Temperature 25 ° C.
【0059】本実施例によれば、Siノジュールの発生
を抑止することができ、コンタクト抵抗の上昇やこれに
伴う不都合を防止できるという効果を有する。According to the present embodiment, it is possible to suppress the generation of Si nodules and to prevent an increase in contact resistance and the inconvenience associated therewith.
【0060】[0060]
【発明の効果】本発明のスパッタリング装置及び該スパ
ッタリング装置を用いたスパッタリング方法によれば、
スパッタリングより形成すべき材料が、主成分(母材)
と添加元素ないしは不純物から成る場合も、添加元素あ
るいは不純物の偏析がなく、後の加工時での残渣やこれ
により短絡等の問題がなく、あるいは抵抗上昇等の不都
合の生じないようなエッチングを達成できる。According to the sputtering apparatus of the present invention and the sputtering method using the sputtering apparatus,
The material to be formed by sputtering is the main component (base material)
In addition, even if it is composed of an additive element or an impurity, there is no segregation of the additive element or impurity, and there is no residue such as a short circuit due to a residue during subsequent processing, or there is no inconvenience such as an increase in resistance. it can.
【図1】 実施例1のスパッタリング装置の構成及び作
用を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration and an operation of a sputtering apparatus according to a first embodiment.
【図2】 実施例1のスパッタリング装置の構成及び作
用を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration and an operation of a sputtering apparatus according to a first embodiment.
【図3】 実施例1のスパッタリング装置の構成及び作
用を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration and an operation of a sputtering apparatus according to a first embodiment.
【図4】 実施例2のスパッタリング装置の構成及び作
用を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration and an operation of a sputtering apparatus according to a second embodiment.
【図5】 実施例2のスパッタリング装置の構成及び作
用を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration and an operation of a sputtering apparatus according to a second embodiment.
【図6】 実施例2のスパッタリング装置の構成及び作
用を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration and an operation of a sputtering apparatus according to a second embodiment.
【図7】 AlCu状態図を示すものである。FIG. 7 shows an AlCu phase diagram.
【図8】 AlSi状態図を示すものである。FIG. 8 shows an AlSi phase diagram.
【図9】 発明の背景を示す図で、Al−0.5wt%
Cuのスパッタ時の熱履歴を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the background of the invention, in which Al-0.5 wt%
It is a figure which shows the thermal history at the time of sputtering of Cu.
1 基体支持用ステージ(1) 2 基体支持用ステージ(2) 3 基体(ウェハー) 7 ターゲット 8 プラズマ 1 Substrate Support Stage (1) 2 Substrate Support Stage (2) 3 Substrate (Wafer) 7 Target 8 Plasma
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23F 4/00 C23F 4/00 A H01L 21/203 H01L 21/203 S ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location C23F 4/00 C23F 4/00 A H01L 21/203 H01L 21/203 S
Claims (7)
行うスパッタリング装置であって、 同一のスパッタリングチャンバー内に設定温度の異なる
2以上の基体支持用ステージを有するスパッタリング装
置。1. A sputtering device for forming a material on a substrate by sputtering, comprising two or more substrate supporting stages having different set temperatures in the same sputtering chamber.
含有されている添加元素とから成り、上記ステージの温
度が、一つのステージは該母材金属に添加元素が完全に
固溶する温度以上に設定されているとともに、もう一つ
のステージは母材金属への添加元素の固溶度が0.1%
以下になる温度に設定されていることを特徴とする請求
項1に記載のスパッタリング装置。2. A material to be formed on a substrate is composed of a base metal and an additive element contained in the base metal, and the temperature of the above stage is such that the additive element is completely dissolved in the base metal in one stage. The temperature is set to a temperature higher than the above, and the other stage is that the solid solubility of the additive element in the base metal is 0.1%.
The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the following temperatures are set.
添加元素が完全に固溶する温度以上でスパッタ法により
基体に材料を形成し、該スパッタ終了直後、母材金属へ
の添加元素の固溶度が0.1%以下になるような温度に
設定されているステージに基体を載せ変える機構を有す
ることを特徴とする請求項2に記載のスパッタリング装
置。3. A material is first formed on a base material by a sputtering method at a temperature at which the additive element is completely solid-soluted in the base metal of the material to be formed on the base material, and immediately after the completion of the sputtering, the addition to the base material metal. The sputtering apparatus according to claim 2, further comprising a mechanism for repositioning the substrate on a stage set to a temperature at which the solid solubility of the element is 0.1% or less.
u,Wから選ばれることを特徴とする請求項2に記載の
スパッタリング装置。4. The base metal is Al, Cu, Ag, A
The sputtering apparatus according to claim 2, wherein the sputtering apparatus is selected from u and W.
行うスパッタリング方法であって、 同一のスパッタリングチャンバー内に設定温度の異なる
2以上の基体支持用ステージを有するスパッタリング装
置を用い、基体をステージに載せ変えてスパッタリング
を行うことにより、異なる基体温度でのスパッタリング
を行う構成としたスパッタリング方法。5. A sputtering method for forming a material on a substrate by sputtering, wherein a sputtering apparatus having two or more substrate supporting stages having different set temperatures in the same sputtering chamber is used and the substrate is placed on the stage. The sputtering method is configured to perform sputtering at different substrate temperatures by performing sputtering with different temperatures.
含有されている添加元素とから成り、上記ステージの温
度が、一つのステージは該母材金属に添加元素が完全に
固溶する温度以上に設定されているとともに、もう一つ
のステージは母材金属への添加元素の固溶度が0.1%
以下になる温度に設定されており、基体に形成すべき材
料の母材金属に添加元素が完全に固溶する温度以上でス
パッタ法により基体に材料を形成し、スパッタ終了直
後、母材金属への添加元素の固溶度が0.1%以下にな
るような温度に設定されているステージに基体を載せ変
えてスパッタリングを行うことを特徴とする請求項5に
記載のスパッタリング方法。6. A material to be formed on a substrate is composed of a base metal and an additive element contained therein, and the temperature of the above stage is such that in one stage, the additive element is completely dissolved in the base metal. The temperature is set to a temperature higher than the above, and the other stage is that the solid solubility of the additive element in the base metal is 0.1%.
The temperature is set as follows, and the material is formed on the base material by the sputtering method at a temperature above the temperature at which the additive element is completely solid-soluted in the base metal of the material to be formed on the base material. The sputtering method according to claim 5, wherein the substrate is remounted on the stage set to a temperature at which the solid solubility of the additive element is 0.1% or less and sputtering is performed.
u,Wから選ばれることを特徴とする請求項5に記載の
スパッタリング方法。7. The base metal is Al, Cu, Ag, A
The sputtering method according to claim 5, wherein the sputtering method is selected from u and W.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15129595A JPH093642A (en) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | Sputtering device and sputtering method using the sputtering device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15129595A JPH093642A (en) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | Sputtering device and sputtering method using the sputtering device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH093642A true JPH093642A (en) | 1997-01-07 |
Family
ID=15515566
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15129595A Pending JPH093642A (en) | 1995-06-19 | 1995-06-19 | Sputtering device and sputtering method using the sputtering device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH093642A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5786343A (en) * | 1997-03-05 | 1998-07-28 | Immudyne, Inc. | Phagocytosis activator compositions and their use |
-
1995
- 1995-06-19 JP JP15129595A patent/JPH093642A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5786343A (en) * | 1997-03-05 | 1998-07-28 | Immudyne, Inc. | Phagocytosis activator compositions and their use |
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