(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コリメータ用薄板材料を直四角形の形態で切って複数個の基本板材を形成する段階と、
前記基本板材の両表面に所定の間隔および所定の深さでスクラッチを形成する段階と、
前記スクラッチが形成された基本板材を六角柱の貫通形構造に作るために一定な大きさで折り畳む段階と、
前記折り畳まれた基本板材を折り畳まれた部分で相互溶接して、六角柱の貫通形構造のセルを複数個形成する段階とを含むことを特徴とするコリメータの製造方法。
【請求項２】
前記基本板材の厚さは１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のコリメータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は半導体装置の製造工程に使用されるスパッタリング装置に係り、特に成長される膜の均一性(uniformity)および低い欠陥密度(low defect density)が得られるスパッタリング装置のコリメータ(collimator)に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の多層配線方法は半導体装置の速度、収率および信頼性を決定する要因となるので、半導体製造工程のうち最も重要な位置を占めている。最近、半導体装置の高集積化および微細化に応じてコンタクトサイズ(contact size)は極めて小さくなっていて、アスパクト比は増加しており、半導体基板に形成された不純物注入領域ははるかに浅くなっている。特に、６４Mega Bit DRAM 以上の次世代半導体装置のコンタクトホールサイズは０．５μｍ以下、アスパクト比は３以上になっている。したがって、前記半導体装置の収率、速度および信頼性を確保するためにはアスパクト比が高く、サイズが小さいコンタクトホールを金属や絶縁層で平坦に埋め立てられるべきである。
【０００３】
アスパクト比が高いコンタクトホールを埋め立てる方法にはタングステンプラグ（W-Plug）工程が提案された。特に、前記タングステンプラグ工程は下部に接着層(adhesion layer)または障壁層（barrier layer)としてスパッタリング方法により形成されるＴｉＮ層またはＴｉ層が必要となる。前記スパッタリング方法で形成されたＴｉＮ層またはＴｉ層はステップカバーリジが悪いので、前記タングステンが前記アスパクト比が高くサイズが小さいコンタクトホールを完全に埋め立てることができず、これにより前記タングステンプラグ上の金属層の短絡および信頼性の問題点が発生する。
【０００４】
最近に、前記問題点を改善するためにＴｉＮ層またはＴｉ層の形成時、コリメータ（collimator）を利用したスパッタリング方法が提案された。前記スパッタリング方法に使用されるコリメータはスパッタされた物質（例えば、ＴｉＮまたはＴｉ粒子）に方向性を与えて成長される膜の均一性を向上させるために使用される。前記コリメータを使用したスパッタリング方法は参考文献(Proc. 2nd international symposium on ISSP´93 Tokyo, 1993, p127〜133)に開示されている。
【０００５】
ここで、従来のコリメータを図１および図２を利用して説明する。
図１は従来のコリメータ中で一つのセルを示した斜視図であり、図２は前記図１に示したセルの一側面を示した図面である。
【０００６】
図１および図２で、具体的にコリメータの一セルは六角柱の貫通形構造でなっており、スパッタされたＴｉまたはＴｉＮがコリメータの上部１から下部２に通過するようになる。図１の参照番号４はスパッタされたＴｉまたはＴｉＮの垂直移動成分および水平移動成分を示す。
【０００７】
この従来のコリメータはスパッタされたＴｉまたはＴｉＮの垂直移動成分のみが各セルを容易に通過するようになり、これに従って通過したＴｉまたはＴｉＮ５の分布角度が減り、成長される膜の均一性およびステップカバーリジを向上させ得る。
【０００８】
しかしながら、従来のコリメータは前記スパッタされたＴｉまたはＴｉＮの垂直移動成分は良く通過するようになるが、前記スパッタされたＴｉまたはＴｉＮの水平移動成分はコリメータの各セルを通過せず、各セルの側壁に付着されるようになる。また、前記セル側壁に付着したＴｉまたはＴｉＮ３は続けられる真空蒸着工程でスパッタされたＴｉまたはＴｉＮと衝突してコリメータの表面で熱が発生する。
【０００９】
ここで、前記従来のコリメータに使用する各物質に対する熱膨張係数と熱伝導度を次の表に示す。
【００１０】
【表１】
0003781127.tif 000002
【００１１】
前記表に示したようにコリメータとして使用する物質とスパッタされる物質、例えばＴｉの熱伝達の様相（heat transfer)および熱膨張係数の差のため熱応力が発生する。前記熱応力はコリメータの側壁に前記付着されたＴｉまたはＴｉＮ３を落ちるようになる。図２に示したように従来のコリメータの側面は滑らかで付着力が良くない状態なので、前記付着されたＴｉまたはＴｉＮ３は直ぐ落ちてパーティクルが発生する。また、付着されたＴｉまたはＴｉＮは蒸着工程中に継続的にパーティクルソース(source)として作用する。
【００１２】
したがって、前記従来のコリメータは前記パーティクルのため半導体装置の収率および信頼性が落ち、スパッタリング装置の安定的使用が困難になる問題点があった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は半導体装置の収率および信頼性を向上させ、スパッタリング装置の安定的使用を可能にしたコリメータの適合な製造方法を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために本発明は、コリメータ用薄板材料を直四角形の形態で切って複数個の基本板材を形成する段階と、前記基本板材の両表面に所定の間隔および所定の深さでスクラッチを形成する段階と、前記スクラッチが形成された基本板材を六角柱の貫通形構造に作るために一定な大きさで折り畳む段階と、前記折り畳まれた基本板材を折り畳まれた部分で相互溶接して、六角柱の貫通構造のセルを複数個形成する段階とを含むことを特徴とするコリメータの製造方法である。
【００２１】
本発明において、前記コリメータの厚さは５〜４０ｍｍ、直径は２００〜５００ｍｍの間に形成し、前記基本板材の厚さは１ｍｍ以下にする。
【００２２】
【作用】
本発明によるコリメータの製造方法によって製造されたコリメータは各セルの側壁の表面に一定な間隔、一定な深さの凹凸形態でスクラッチが形成されているので、スパッタリング時水平移動成分粒子の付着力を向上させて工程進行中にパーティクルの発生を抑制することができ、半導体装置の信頼性およびスパッタリング装置の安定的使用を図ることができる。このため、本発明のコリメータはスパッタリング装置用コリメータとして好適である。
【００２３】
本発明のコリメータの製造方法は、複数個の基本板材にスクラッチを形成し、この板材を六角柱の貫通構造とするために折り畳んで六角柱の角を形作り、折り畳まれた部分で溶接することで、六角柱の貫通構造のセルを複数個形成するものである。
【００２４】
【実施例】
以下、添付した図面に基づき本発明を詳細に説明する。
【００２５】
図３は本発明によるコリメータの製造方法によって製造されたコリメータを示した斜視図である。
図３で、具体的に前記コリメータ１０は、多数の六角柱の貫通形構造のセル１１が束で縛って円筒形構造をなし、前記コリメータ１０の大きさは直径１２が２００〜５００ｍｍ、高さ１３が５〜４０ｍｍで構成する。
【００２６】
図４は前記図３に示したコリメータの一セルを拡大して示した図面である。
図４で、具体的に前記図３に示したようにセルは六角柱の貫通形構造よりなっており、大きさは参照符号ａは２０〜４０ｍｍ、ｂは１０〜２０ｍｍ、ｃは５〜４０ｍｍで構成する。
【００２７】
図５は前記図３に示したコリメータの一セルの一側面を示した図面である。
図５で、具体的には全体側面に一定間隔でメッシュ形態のスクラッチ１４があり、前記スクラッチは凹凸構造でなっている。前記凹凸構造のスクラッチはコリメータの側壁に付着されるＴｉまたはＴｉＮの付着力を向上させ、前記スクラッチ１４の要部の深さは０〜１０ｍｍで構成する。
【００２８】
以下、前記コリメータの製造方法を図６Ａ乃至図６Ｄを参照して説明する。図６Ａ乃至図６Ｄは本発明によるコリメータの製造方法を工程の順序に従って示した図面である。
【００２９】
図６Ａはコリメータ用薄膜材料を直四角形の形態で切って基本板材１５を準備する段階を示し、基本板材中の一つを示した。
【００３０】
図６Ａで、具体的にＴｉまたはＴｉＮ層のステップカバーリジを向上させうるように、適切な大きさを有するコリメータ用材料を切って基本板材１５を作る。前記基本板材１５は図６Ａに示したように一定した大きさで区分することができるようにし、これは後に形成されるセルを作るためである。前記コリメータ用基本板材１５の厚さは１ｍｍ以下とし、横の大きさは図４のｃと示したように５〜４０ｍｍの間であり、縦の大きさは図４にｂと示した１０〜２０ｍｍの整数倍である。
【００３１】
図６Ｂは前記基本板材１５を一定な間隔および一定な深さで両表面にスクラッチを形成する段階を示す。
【００３２】
図６Ｂで、具体的に前記図６Ａ工程後、反応容器内のパーティクルの発生を抑制することができるように付着力の向上および洗浄の容易性を考慮して一定な間隔および一定な深さのメッシュ形態でコリメータ用基本板材の表面に凹凸構造でスクラッチ１６を形成する。
【００３３】
図６Ｃは六角柱の貫通形構造を作るために前記スクラッチ１６が形成された基本板材１５を一定な大きさで折り畳む段階を示す。
【００３４】
図６Ｃで、具体的に前記基本板材１５を六角柱の貫通形構造を作るために折り畳むが、後に基本板材と基本板材が重なる部分を溶接するためである。
【００３５】
図６Ｄは前記折り畳まれた基本板材１５を六角柱の円筒形構造が形成されるように相互立てて溶接して多数個の蜂の巣形のセルを形成する段階を示す。
【００３６】
図６Ｄで、前記図６Ｃに折り畳まれた基本板材１５を相互立てて溶接して多数個のセルが相互連結された構造を作る。参照符号１７は溶接する部位を示す。このように、溶接されて作られたコリメータは図３に示したように多数個のセルが束で縛られて円筒形構造で作られる。
【００３７】
前記コリメータの直径は反応容器の大きさを考慮して直径２００〜５００ｍｍ程度で製造する。また、前記コリメータの材質はアルミニウム，チタン，タングステン，シリコン，クロム，ニッケル，モリブデン，コバルト，タンタル，銅，白金，パラジウムおよびステンレススティールよりなる群から選択されたいずれの一つ、もしくはこれらを有するもので形成する。
【００３８】
以上本発明を具体的に説明したが、本発明はこれに限定されず、当業者の通常的な知識の範囲でその変形や改良が可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明した本発明によるコリメータの製造方法によれば、六角柱の貫通形構造が複数束ねられたハニカム構造のコリメータを容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のコリメータ中で一つのセルを示した斜視図である。
【図２】  前記図１に示したセルの一側面を示した図面である。
【図３】  本発明によるコリメータの製造方法によって製造されたコリメータを示した斜視図である。
【図４】  前記図３に示したコリメータの一セルを拡大して示した図面である。
【図５】  前記図３に示したコリメータの一セルの一側面を示した図面である。
【図６】  本発明によるコリメータの製造方法を工程順で示した図面である。
【符号の説明】
１０…コリメータ、        １１…セル、
１２…コリメータの直径、  １３…コリメータの高さ、
１４、１６…スクラッチ、  １５…基本板材、
１７…溶接部位。
【図１】
0003781127.tif 000003
【図２】
0003781127.tif 000004
【図３】
0003781127.tif 000005
【図４】
0003781127.tif 000006
【図５】
0003781127.tif 000007
【図６】
0003781127.tif 000008