JPH05263236A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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- JPH05263236A JPH05263236A JP6264892A JP6264892A JPH05263236A JP H05263236 A JPH05263236 A JP H05263236A JP 6264892 A JP6264892 A JP 6264892A JP 6264892 A JP6264892 A JP 6264892A JP H05263236 A JPH05263236 A JP H05263236A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 マグネトロンスパッタに関し，基板内での膜
質（比抵抗，組成比，不純物濃度等）のバラツキを抑え
ることを目的とする。
【構成】 １）マグネトロンスパッタにおいて磁界の変
化により時間とともにターゲットのエロージョン領域の
大きさを変化させ，エロージョン領域の大きさの変化に
対応し，エロージョン領域が大きいときは反応ガスの流
量を大きくし，エロージョン領域が小さいときは反応ガ
スの流量を小さく制御する，２）エロージョン領域の大
きさの変化に対応し，エロージョン領域が大きいときは
不活性ガスの流量を小さくし，エロージョン領域が小さ
いときは不活性ガスの流量を大きく制御する，３）エロ
ージョン領域の大きさの変化に対応し，エロージョン領
域が大きいときはスパッタ電力をを大きくし，エロージ
ョン領域が小さいときはスパッタ電力を小さく制御する
ように構成する。
(57) [Summary] [Objective] Regarding magnetron sputtering, the purpose is to suppress variations in film quality (resistivity, composition ratio, impurity concentration, etc.) within the substrate. [Structure] 1) In magnetron sputtering, the size of the erosion region of the target is changed with time due to the change of the magnetic field, which corresponds to the change of the size of the erosion region. When the erosion region is large, the flow rate of the reaction gas is increased, When the erosion area is small, the flow rate of the reaction gas is controlled to be small. 2) Corresponding to the change in the size of the erosion area. When the erosion area is large, the flow rate of the inert gas is small, and when the erosion area is small, The flow rate of the active gas is largely controlled. 3) Corresponding to the change in the size of the erosion region, the sputter power is increased when the erosion region is large, and the sputter power is controlled small when the erosion region is small. To do.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
係り，特に反応性スパッタ法による成膜方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method, and more particularly to a film forming method by a reactive sputtering method.
【０００２】LSI の金属配線の形成は主にマグネトロン
スパッタ法によって行われている。この方法はターゲッ
トの裏面にマグネットを配置して成膜速度を上げ, また
マグネットを回転させてターゲット表面のエロージョン
を均一にしてその有効利用率を高めている。本発明はマ
グネトロンスパッタ法において，膜質の均一性を向上さ
せるために用いられる。The metal wiring of LSI is mainly formed by a magnetron sputtering method. In this method, a magnet is arranged on the back surface of the target to increase the film formation speed, and the magnet is rotated to make the erosion on the target surface uniform and increase the effective utilization rate. The present invention is used to improve the uniformity of film quality in magnetron sputtering.
【０００３】[0003]
【従来の技術】窒化チタン(TiN) 等の高融点金属の窒化
物は反応性スパッタによって成膜されている。従来の反
応性スパッタは一定量の反応性ガスと一定量の不活性ガ
スの混合ガス中でスパッタが行われる。2. Description of the Related Art Nitrides of refractory metals such as titanium nitride (TiN) are formed by reactive sputtering. In the conventional reactive sputtering, sputtering is performed in a mixed gas of a certain amount of reactive gas and a certain amount of inert gas.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来例の反応性スパッ
タ法で成膜された被膜は基板内で膜質（比抵抗，組成
比，不純物濃度等）の分布が大きいことが多く，半導体
装置の良品率および信頼性を低下させていた。The film formed by the conventional reactive sputtering method often has a large distribution of film quality (resistivity, composition ratio, impurity concentration, etc.) in the substrate, and is a good semiconductor device. Rate and reliability.
【０００５】本発明は基板内での膜質（比抵抗，組成
比，不純物濃度等）のバラツキを抑えたマグネトロンス
パッタ法の提供を目的とする。An object of the present invention is to provide a magnetron sputtering method which suppresses variations in film quality (specific resistance, composition ratio, impurity concentration, etc.) within a substrate.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は， １）マグネトロンスパッタにおいて磁界の変化により時
間とともにターゲットのエロージョン領域の大きさを変
化させ，エロージョン領域の大きさの変化に対応し，エ
ロージョン領域が大きいときは反応ガスの流量を大きく
し，エロージョン領域が小さいときは反応ガスの流量を
小さく制御する半導体装置の製造方法，あるいは ２）マグネトロンスパッタにおいて磁界の変化により時
間とともにターゲットのエロージョン領域の大きさを変
化させ，エロージョン領域の大きさの変化に対応し，エ
ロージョン領域が大きいときは不活性ガスの流量を小さ
くし，エロージョン領域が小さいときは不活性ガスの流
量を大きく制御する半導体装置の製造方法，あるいは ３）マグネトロンスパッタにおいて磁界の変化により時
間とともにターゲットのエロージョン領域の大きさを変
化させ，エロージョン領域の大きさの変化に対応し，エ
ロージョン領域が大きいときはスパッタ電力をを大きく
し，エロージョン領域が小さいときはスパッタ電力を小
さく制御する半導体装置の製造方法により達成される。[Means for Solving the Problems] 1) In the magnetron sputtering, the size of the erosion region of the target is changed with time by the change of the magnetic field in the magnetron sputtering, and the size of the erosion region is dealt with. When the value is large, the flow rate of the reaction gas is increased, and when the erosion area is small, the flow rate of the reaction gas is controlled to be small. 2) The size of the erosion area of the target increases with time due to the change of the magnetic field in magnetron sputtering. Of the erosion region by changing the height of the erosion region to reduce the flow rate of the inert gas when the erosion region is large, and control the flow rate of the inert gas to be large when the erosion region is small. Method, or 3) For magnetron sputtering The size of the erosion region of the target changes with time due to the change of the magnetic field to respond to the change in size of the erosion region. When the erosion region is large, the sputter power is increased, and when the erosion region is small, the sputter power is increased. It is achieved by a method of manufacturing a semiconductor device in which the above is controlled to be small.
【０００７】[0007]
【作用】本発明では，マグネトロンスパッタにおいて磁
界の変化により時間とともにエロージョン領域の大きさ
を変化させ，エロージョン領域の大きさの変化に対応
し，エロージョン領域が大きいときは反応ガスの流量を
大きくし，エロージョン領域が小さいときは反応ガスの
流量を小さくし制御することにより，スパッタ物質と反
応ガスの比率を一定に保って膜質の均一化を図ってい
る。In the present invention, the size of the erosion region is changed with time by changing the magnetic field in magnetron sputtering, and the size of the erosion region is changed. When the erosion region is large, the flow rate of the reaction gas is increased. When the erosion area is small, the flow rate of the reaction gas is reduced and controlled to keep the ratio of the sputtered material and the reaction gas constant and to make the film quality uniform.
【０００８】図１は本発明の原理説明図である。図はお
いて，エロージョン領域の径に対するスパッタ被膜の中
心における比抵抗の関係を示す。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention. The figure shows the relationship between the diameter of the erosion region and the specific resistance at the center of the sputtered film.
【０００９】マグネトロンスパッタにおいて，比較的小
さいエロージョン面積だけを用いたとすると膜厚分布は
悪くなり，ターゲットの有効利用率も低くなる。一方，
ターゲットの有効利用率を上げるためには面積の大きい
エロージョン領域を使用すると，基板内での膜質分布が
悪くなってしまう。従って，少なくとも大小２つのエロ
ージョン領域を交互に使用する必要がある。If only a relatively small erosion area is used in magnetron sputtering, the film thickness distribution will be poor and the effective utilization rate of the target will be low. on the other hand,
If a large erosion region is used to increase the effective utilization rate of the target, the film quality distribution in the substrate will deteriorate. Therefore, it is necessary to alternately use at least two large and small erosion regions.
【００１０】この場合，エロージョン領域の径が大きく
なるほど，比抵抗が高くなっている。これは，エロージ
ョン面積によって反応ガスの消費量が異なるためであ
る。エロージョン面積が大きいほど反応性ガスが必要と
なる。In this case, the larger the diameter of the erosion region, the higher the specific resistance. This is because the amount of reaction gas consumed differs depending on the erosion area. The larger the erosion area, the more reactive gas is required.
【００１１】そこで，本発明ではエロージョン領域の面
積に応じて反応性ガスの流量を変化させてこのような問
題を解決した。すなわち，エロージョン領域の面積が大
きくなるのに同調して反応ガスの流量を増やすことによ
り，スパッタ被膜の膜質は均一化される。あるいは，反
応性ガスの流量を変化の代わりに不活性性ガスの流量を
変化，あるいはスパッタ電力をエロージョン領域の面積
に応じて制御して同等の効果を得ている。Therefore, in the present invention, such a problem is solved by changing the flow rate of the reactive gas according to the area of the erosion region. That is, the quality of the sputtered film is made uniform by increasing the flow rate of the reaction gas in synchronization with the increase in the area of the erosion region. Alternatively, instead of changing the flow rate of the reactive gas, the flow rate of the inert gas is changed, or the sputtering power is controlled according to the area of the erosion region to obtain the same effect.
【００１２】[0012]
【実施例】図２は本発明の実施例を説明する断面図であ
る。図において，１はチタン(Ti)ターゲット, ２は被ス
パッタ基板，３は電磁石，４は窒素(N2)ガス導入管，５
は窒素ガスマスフローコントローラ(MFC, 質量流量調節
器),６はアルゴン(Ar)導入管, ７はアルゴンマスフロー
コントローラ，８は電磁石の電源，９は成膜室，10は排
気口である。FIG. 2 is a sectional view for explaining an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a titanium (Ti) target, 2 is a substrate to be sputtered, 3 is an electromagnet, 4 is a nitrogen (N 2 ) gas introduction pipe, and 5
Is a nitrogen gas mass flow controller (MFC, mass flow controller), 6 is an argon (Ar) introducing pipe, 7 is an argon mass flow controller, 8 is an electromagnet power source, 9 is a film forming chamber, and 10 is an exhaust port.
【００１３】電磁石３は磁芯の周りに内側のコイル3Aと
外側のコイル3Bが設けられ, 両方のコイルに流す電流の
強さと方向を変化させて，ターゲット表面にエロージョ
ン領域の面積（エロージョン径）を周期的に変化させ
る。The electromagnet 3 is provided with an inner coil 3A and an outer coil 3B around a magnetic core, and changes the strength and direction of the current flowing through both coils to change the area (erosion diameter) of the erosion region on the target surface. Is changed periodically.
【００１４】この際，この変化に連動して窒素ガスマス
フローコントローラ５あるいはアルゴンマスフローコン
トローラ７を調節して，それぞれのガス流量を制御す
る。実施例として，窒化チタンの成膜について説明す
る。At this time, the nitrogen gas mass flow controller 5 or the argon mass flow controller 7 is adjusted in association with this change to control the respective gas flow rates. As an example, the film formation of titanium nitride will be described.
【００１５】スパッタ条件の一例は次のようである。 ターゲットに印加するDC電力： 7 KW 基板温度： 300 ℃ Ar流量： 40 SCCM N2流量： 60，80 SCCM の２種類 ガス圧力： 2 mTorr エロージョン径： 100 mmφ, 250 mmφの２種類 エロージョン径の変化周期： 100 mmφエロージョン径
と250 mmφエロージョン径の時間比が１：２で５秒周期
で変化する この条件下で，エロージョン径の変化に連動してN2流量
は 60 SCCM（エロージョン径：100 mmφ）から80 SCCM
（エロージョン径：250 mmφ）に変化させる。An example of the sputtering conditions is as follows. DC power applied to the target: 7 KW Substrate temperature: 300 ° C Ar flow rate: 40 SCCM N 2 flow rate: 60, 80 SCCM 2 types Gas pressure: 2 mTorr Erosion diameter: 100 mmφ, 250 mmφ 2 types Erosion diameter change Cycle: 100 mmφ Erosion diameter and 250 mmφ Erosion diameter time ratio is 1: 2 and changes in 5 second cycle Under this condition, N 2 flow rate is 60 SCCM (Erosion diameter: 100 mmφ ) From 80 SCCM
(Erosion diameter: 250 mmφ).
【００１６】実施例では窒化チタンについて説明した
が，これ以外の金属化合物についても本発明は適用でき
る。次に，請求項２に対応する実施例の条件を示す。Although titanium nitride has been described in the embodiments, the present invention can be applied to other metal compounds. Next, conditions of the embodiment corresponding to claim 2 will be shown.
【００１７】ターゲットに印加するDC電力： 7 KW 基板温度： 300 ℃ Ar流量： 15 および40 SCCM の２種類 N2流量： 60 SCCM ガス圧力： 2 mTorr エロージョン径： 100 mmφ, 250 mmφの２種類 エロージョン径の変化周期： 100 mmφエロージョン径
と250 mmφエロージョン径の時間比が１：２で５秒周期
で変化する 次に，請求項３に対応する実施例の条件を示す。DC power applied to the target: 7 KW Substrate temperature: 300 ° C Ar flow rate: 15 and 40 SCCM 2 types N 2 flow rate: 60 SCCM Gas pressure: 2 mTorr Erosion diameter: 100 mmφ, 250 mmφ 2 types Erosion Diameter change cycle: time ratio of 100 mmφ erosion diameter and 250 mmφ erosion diameter is 1: 2 and changes in 5 second cycle. Next, conditions of an embodiment corresponding to claim 3 will be shown.
【００１８】ターゲットに印加するDC電力： 2 および
13 KW の２種類 基板温度： 300℃ Ar流量： 20 SCCM N2流量： 80 SCCM ガス圧力： 2 mTorr エロージョン径： 100 mmφ, 250 mmφの２種類 エロージョン径の変化周期： 100 mmφエロージョン径
と250 mmφエロージョン径の時間比が１：２で５秒周期
で変化する 次に, 実施例の効果を示す数値例を従来例と対比して示
す。対象は比抵抗分布を選ぶ。DC power applied to the target: 2 and
Two types of 13 KW Substrate temperature: 300 ° C Ar flow rate: 20 SCCM N 2 flow rate: 80 SCCM Gas pressure: 2 mTorr Erosion diameter: 100 mmφ, 250 mmφ 2 types Erosion diameter change period: 100 mmφ Erosion diameter and 250 mmφ The time ratio of the erosion diameter is 1: 2 and changes in a 5-second cycle. Next, numerical examples showing the effects of the embodiment will be shown in comparison with the conventional example. The target is the resistivity distribution.
【００１９】従来例（ターゲットに印加するDC電力：７
KW ，基板温度： 300℃，Ar流量：40 SCCM ，N2流量：
60 SCCM ，ガス圧力： 2 mTorr）で比抵抗分布を±10％
であったが, 実施例（ターゲットに印加するDC電力：
2 および13 KW ，基板温度：300℃，Ar流量：40 SCCM
，N2流量：60 SCCM ，ガス圧力： 2 mTorr）で比抵抗
分布を±４％と向上した。Conventional example (DC power applied to the target: 7
KW, substrate temperature: 300 ℃, Ar flow rate: 40 SCCM, N 2 flow rate:
± 10% specific resistance distribution at 60 SCCM, gas pressure: 2 mTorr)
However, in the example (DC power applied to the target:
2 and 13 KW, substrate temperature: 300 ℃, Ar flow rate: 40 SCCM
, N 2 flow rate: 60 SCCM, gas pressure: 2 mTorr) improved the resistivity distribution to ± 4%.
【００２０】[0020]
【発明の効果】本発明によれば，基板内でのスパッタ膜
質（比抵抗，組成比，不純物濃度等）のバラツキが抑え
られ，半導体装置の性能および生産性の向上に寄与する
ことができた。According to the present invention, variations in the quality of sputtered film (resistivity, composition ratio, impurity concentration, etc.) in the substrate can be suppressed, and the performance and productivity of semiconductor devices can be improved. .
【図１】 本発明の実施例を説明する断面図FIG. 1 is a sectional view illustrating an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の原理説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of the principle of the present invention.
１ チタン(Ti)ターゲット ２ 被スパッタ基板 ３ 電磁石 ４ 窒素(N2)ガス導入管 ５ 窒素ガスマスフローコントローラ(MFC) ６ アルゴン(Ar)導入管 ７ アルゴンマスフローコントローラ ８ 電磁石の電源 ９ 成膜室 10 排気口1 Titanium (Ti) target 2 Sputtered substrate 3 Electromagnet 4 Nitrogen (N 2 ) gas introduction pipe 5 Nitrogen gas mass flow controller (MFC) 6 Argon (Ar) introduction pipe 7 Argon mass flow controller 8 Electromagnet power supply 9 Film forming chamber 10 Exhaust mouth
Claims (3)
化により時間とともにターゲットのエロージョン領域の
大きさを変化させ，エロージョン領域の大きさの変化に
対応し，エロージョン領域が大きいときは反応ガスの流
量を大きくし，エロージョン領域が小さいときは反応ガ
スの流量を小さく制御することを特徴とする半導体装置
の製造方法。1. In magnetron sputtering, the size of an erosion region of a target is changed with time due to a change of a magnetic field, which corresponds to a change in size of the erosion region. When the erosion region is large, the flow rate of a reaction gas is increased. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the flow rate of a reaction gas is controlled to be small when the erosion region is small.
化により時間とともにターゲットのエロージョン領域の
大きさを変化させ，エロージョン領域の大きさの変化に
対応し，エロージョン領域が大きいときは不活性ガスの
流量を小さくし，エロージョン領域が小さいときは不活
性ガスの流量を大きく制御することを特徴とする半導体
装置の製造方法。2. In magnetron sputtering, the size of the erosion region of the target is changed with time due to the change of the magnetic field to respond to the size change of the erosion region, and the flow rate of the inert gas is reduced when the erosion region is large. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the flow rate of the inert gas is greatly controlled when the erosion area is small.
化により時間とともにターゲットのエロージョン領域の
大きさを変化させ，エロージョン領域の大きさの変化に
対応し，エロージョン領域が大きいときはスパッタ電力
をを大きくし，エロージョン領域が小さいときはスパッ
タ電力を小さく制御することを特徴とする半導体装置の
製造方法。3. In magnetron sputtering, the size of the erosion region of the target is changed with time due to the change of the magnetic field to respond to the change of the size of the erosion region. When the erosion region is large, the sputtering power is increased to increase the erosion. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the sputtering power is controlled to be small when the area is small.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6264892A JPH05263236A (en) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6264892A JPH05263236A (en) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05263236A true JPH05263236A (en) | 1993-10-12 |
Family
ID=13206363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6264892A Withdrawn JPH05263236A (en) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05263236A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100340700C (en) * | 2005-03-21 | 2007-10-03 | 西安交通大学 | Hall ion source actuated magnetron sputtering enhancing type multi-arc ion plating film method |
| US9066004B2 (en) | 2007-04-12 | 2015-06-23 | Sony Corporation | Auto-focus apparatus, image pick-up apparatus, and auto-focus method for focusing using evaluation values |
-
1992
- 1992-03-18 JP JP6264892A patent/JPH05263236A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100340700C (en) * | 2005-03-21 | 2007-10-03 | 西安交通大学 | Hall ion source actuated magnetron sputtering enhancing type multi-arc ion plating film method |
| US9066004B2 (en) | 2007-04-12 | 2015-06-23 | Sony Corporation | Auto-focus apparatus, image pick-up apparatus, and auto-focus method for focusing using evaluation values |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |