JP2003007644A - Sputtering apparatus and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
Sputtering apparatus and method of manufacturing semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はスパッタリング装置
及びそれを用いたシリサイドの形成方法に関するもので
あり、特にシリコン基板上にシリサイドを形成するスパ
ッタリング装置及びそれを用いた半導体製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus and a silicide forming method using the same, and more particularly to a sputtering apparatus for forming a silicide on a silicon substrate and a semiconductor manufacturing method using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体が形成されるシリコン基板上ある
いはシリコン基板間に均一な膜厚のシリサイド層を形成
するには、シリサイド層が形成される金属膜をスパッタ
リングにより成膜するスパッタリング装置が使用され
る。2. Description of the Related Art In order to form a silicide layer having a uniform thickness on a silicon substrate on which a semiconductor is formed or between silicon substrates, a sputtering apparatus for forming a metal film on which a silicide layer is formed by sputtering is used. It
【０００３】スパッタリング装置を用いて前記基板にシ
リサイド層を形成するには、スパッタリング時に前記金
属膜が膜厚な均一になるように成膜される必要がある。
均一な膜厚の金属膜を形成するには、スパッタリング時
の基板の温度が重要な要素の一つとなる。例えば、基板
の温度が、低温（例えば、１５０℃以下程度）であれ
ば、形成されるシリサイドはその膜厚が薄く不均一にな
り、形成される半導体のシート抵抗およびコンタクト抵
抗は大きくなる。また、基板の温度が、高温（例えば、
４００℃以上）であれば、形成されるシリサイド層はそ
の膜厚が厚くなり、形成される半導体の拡散部を介して
シリサイド層と半導体基板の間の接合部にリークが発生
する。In order to form a silicide layer on the substrate by using a sputtering apparatus, it is necessary to form the metal film so as to have a uniform film thickness during sputtering.
To form a metal film having a uniform thickness, the temperature of the substrate during sputtering is one of the important factors. For example, when the temperature of the substrate is low (for example, about 150 ° C. or lower), the silicide formed has a thin film thickness and becomes nonuniform, and the sheet resistance and contact resistance of the formed semiconductor increase. In addition, the temperature of the substrate is high (for example,
If the temperature is 400 ° C. or higher), the thickness of the formed silicide layer becomes large, and leakage occurs at the junction between the silicide layer and the semiconductor substrate via the diffusion portion of the formed semiconductor.
【０００４】一方、半導体構造の微細化、高速処理化に
ともなって、高融点金属を用いた金属膜の形成が行わ
れ、ターゲット電極として、Ｔｉ、Ｗ、あるいはＴｉ・
Ｗが使用される。スパッタリング時には、ターゲットと
基板とが対向するスパッタリング空間に暴露される処理
室の壁面にも、処理中に飛散するターゲット物質の一部
が付着するが、壁面に付着した上記のような高融点金属
の薄膜は、ストレスにより剥がれ易いため、これが異物
となって基板に付着しやすい。そこで、処理室に載置さ
れた基板を取り囲むように、処理室の内壁となる防着板
が交換可能に配設される。このような防着板は、アルミ
ニウムの溶射やブラストなどの表面処理を行うことによ
って、防着板に付着した前記薄膜の剥落を防止してい
る。On the other hand, with the miniaturization of semiconductor structures and high-speed processing, a metal film using a refractory metal is formed, and Ti, W, or Ti.
W is used. At the time of sputtering, a part of the target material scattered during processing adheres to the wall surface of the processing chamber exposed to the sputtering space where the target and the substrate face each other. Since the thin film is easily peeled off by stress, this easily becomes a foreign substance and adheres to the substrate. Therefore, a deposition preventive plate which is an inner wall of the processing chamber is replaceably arranged so as to surround the substrate placed in the processing chamber. Such an adhesion-preventing plate prevents the thin film attached to the adhesion-preventing plate from peeling off by performing surface treatment such as thermal spraying or blasting of aluminum.
【０００５】スパッタリング装置において、スパッタリ
ング中の基板の温度を変動させる要因として、ヒータと
一体化されたステージからの伝導熱と輻射熱、基板を取
り囲む防着板からの輻射熱、処理室内に流れるガスに対
する放熱等が考えられる。これらの中でも基板を取り囲
むように配設される防着板は、プラズマに直接曝され、
高いエネルギーを有する成膜粒子が付着することによっ
て高温になり、その輻射熱が基板の温度に大きな影響を
与えるものと考えられる。また枚様式スパッタリング装
置のように、カセット等に収容された複数の基板を１枚
ずつ取り出して順番に連続スパッタリング処理を行う
際、同一カセットにおける基板の処理の順番が遅くなる
ほど、防着板等からの輻射熱やチャンバー内の温度上昇
の影響により、その基板の温度が上昇して比較的高温下
でスパッタリング処理が行われる傾向がある。In the sputtering apparatus, factors that change the temperature of the substrate during sputtering include conduction heat and radiant heat from a stage integrated with a heater, radiant heat from a deposition preventive plate surrounding the substrate, and heat radiation to gas flowing into the processing chamber. Etc. are possible. Among these, the deposition preventive plate arranged so as to surround the substrate is directly exposed to plasma,
It is considered that the temperature of the substrate is greatly affected by the radiant heat of which the film-forming particles having high energy adhere to increase the temperature. Also, when a plurality of substrates housed in a cassette or the like are taken out one by one and subjected to sequential sputtering processing like a single-wafer sputtering apparatus, as the processing order of the substrates in the same cassette becomes slower, the adhesion-preventing plate, etc. The temperature of the substrate rises due to the influence of the radiant heat of the above and the temperature rise in the chamber, and the sputtering process tends to be performed at a relatively high temperature.
【０００６】このように、接合リーク、シート抵抗およ
びコンタクト抵抗等の諸条件が満たされたシリサイドを
形成するには、スパッタリング時における基板の適切な
温度制御が必要である。特開平６−３２２５２８号公報
には、スパッタリング時に基板を取り囲む防着板の温度
を制御する方法が開示されている。As described above, in order to form a silicide satisfying various conditions such as junction leak, sheet resistance and contact resistance, it is necessary to appropriately control the temperature of the substrate during sputtering. Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-322528 discloses a method of controlling the temperature of an adhesion-preventing plate surrounding a substrate during sputtering.
【０００７】上記公報に開示されたマグネトロンスパッ
タリング装置１００は、図７に示すように、処理室１１
０内に配設された基板５を載置するステージ１０１と、
ステージ１０１に載置された基板５との間にプラズマ放
電を形成するよう配設されたターゲット１０４と、ター
ゲット１０４の背面に配設されたマグネット１０６と、
ステージ１０１および前記プラズマ放電を臨む防着板１
０３と、ステージ１０１および防着板１０３の温度を制
御する温度制御手段を備える。The magnetron sputtering apparatus 100 disclosed in the above publication has a processing chamber 11 as shown in FIG.
A stage 101 on which the substrate 5 placed in 0 is placed;
A target 104 arranged to form a plasma discharge between the substrate 5 placed on the stage 101, a magnet 106 arranged on the back surface of the target 104,
Stage 101 and deposition preventive plate 1 facing the plasma discharge
03, and a temperature control means for controlling the temperatures of the stage 101 and the deposition preventive plate 103.
【０００８】ここでは、温度制御手段が、防着板１０３
の裏面に巻回されたヒータ１３２と、図示しない冷却水
循環ポンプに接続された水冷パイプ１３３と、防着板１
０３に接続された熱電対１３１と、ヒータ１３２への供
給電力を制御するヒータコントローラ１１８と、前記冷
却水循環ポンプの流量を制御する流量コントローラ１３
８からなり、ヒータコントローラ１１８および流量コン
トローラ１３８は、熱電対１３１による防着板１０３の
温度計測値を用いたフィードバック制御により防着板１
０３を所望の温度に設定する動作を行なう。In this case, the temperature control means is the deposition-prevention plate 103.
Heater 132 wound around the back surface of the water, a water cooling pipe 133 connected to a cooling water circulation pump (not shown), and an adhesion-preventing plate 1
03, a thermocouple 131, a heater controller 118 that controls the power supplied to the heater 132, and a flow rate controller 13 that controls the flow rate of the cooling water circulation pump.
8, the heater controller 118 and the flow rate controller 138 perform feedback control using the temperature measurement value of the deposition shield 103 by the thermocouple 131 and the deposition shield 1
03 is set to a desired temperature.
【０００９】上記のスパッタリング装置１００では、ア
ルゴンなどの不活性ガスを処理室１１０内に供給しなが
ら、ターゲット１０４とステージ１０１との間に高周波
電力を供給し、マグネット１０６と高周波電力との相互
作用等によってスパッタリング空間にプラズマを形成す
る。プラズマ中の高エネルギーのガスイオンが、陰極で
あるターゲット１０４に衝突して、ターゲット１０４の
Ｔｉ、Ｗ、あるいはＴｉ・Ｗ等が、ステージ１０１に載
置された基板５の表面に薄膜として形成される。防着板
１０３の温度は防着板１０３の表面に形成される高融点
金属膜のストレスが最小になるように制御され、それに
よって防着板１０３から高融点金属膜が剥がれるのを防
止している。In the above sputtering apparatus 100, while supplying an inert gas such as argon into the processing chamber 110, high frequency power is supplied between the target 104 and the stage 101, and the interaction between the magnet 106 and the high frequency power. Plasma is formed in the sputtering space by the above method. High-energy gas ions in the plasma collide with the target 104, which is the cathode, and Ti, W, Ti.W, or the like of the target 104 is formed as a thin film on the surface of the substrate 5 mounted on the stage 101. It The temperature of the deposition-inhibiting plate 103 is controlled so that the stress of the refractory metal film formed on the surface of the deposition-inhibiting plate 103 is minimized, thereby preventing the refractory metal film from peeling off from the deposition-inhibiting plate 103. There is.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】前記公報のスパッタリ
ング装置１００では、基板５を取り囲む防着板１０３か
らの輻射熱等の影響により、基板５のスパッタリング処
理時の温度が安定しないおそれがある。基板５のスパッ
タリングが適切な温度で行なわれない場合には、形成さ
れるシリサイドの膜厚が同一基板５上において部分的に
異なったり、素子分離領域内の基板５の周辺部でシリサ
イドの膜厚が薄くなったりするおそれがある。In the sputtering apparatus 100 of the above publication, the temperature of the substrate 5 during the sputtering process may not be stable due to the influence of radiation heat from the deposition preventive plate 103 surrounding the substrate 5. If the sputtering of the substrate 5 is not performed at an appropriate temperature, the thickness of the formed silicide may be partially different on the same substrate 5, or the thickness of the silicide at the peripheral portion of the substrate 5 in the element isolation region may be different. May become thin.
【００１１】また、前記のように、基板５の枚葉処理を
行う場合には、スパッタリング処理時の基板５の処理の
順番によって、形成されるシリサイドの膜厚が不安定に
なるおそれがある。Further, as described above, when the single-wafer processing of the substrate 5 is performed, the thickness of the silicide formed may be unstable depending on the order of the processing of the substrate 5 during the sputtering processing.
【００１２】この発明は上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、スパッタリング時における基板温度の安定化
が図られたスパッタリング装置及び半導体装置の製造方
法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a sputtering apparatus and a semiconductor device manufacturing method in which the substrate temperature is stabilized during sputtering.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】この発明によれば、真空
処理チャンバーと、前記チャンバー内に配設された基板
載置用のステージ電極と、ステージ電極に対してプラズ
マ放電を形成するよう配設されたターゲット電極と、ス
テージ電極上に配設され前記基板と実質的に同一の温度
変化を生じる基板温度測定用のブロックと、温度制御部
とを備え、温度制御部が、チャンバーおよびステージ電
極の温度を互いに独立して制御する各温度制御手段を有
し、これら両温度制御手段に対し、前記ブロックの温度
に基づいてチャンバーおよびステージ電極の温度を相補
なって制御するように指令し、それによって基板の温度
を一定に保持するスパッタリング装置が提供される。According to the present invention, a vacuum processing chamber, a stage electrode for mounting a substrate disposed in the chamber, and a stage electrode for forming a plasma discharge on the stage electrode are provided. Target electrode, a substrate temperature measurement block disposed on the stage electrode that causes substantially the same temperature change as the substrate, and a temperature control unit, and the temperature control unit includes a chamber and a stage electrode. It has respective temperature control means for controlling the temperature independently of each other, and commands both these temperature control means to complementarily control the temperature of the chamber and the stage electrode based on the temperature of the block, thereby Provided is a sputtering apparatus that keeps the temperature of a substrate constant.
【００１４】すなわち、チャンバーおよびステージ電極
の各温度制御手段が、基板と実質的に同一の温度変化を
生じる基板温度測定用のブロックの温度、つまり基板温
度に基づいて相補的に制御されるので、チャンバーがス
テージ電極から受ける熱的影響およびステージ電極がチ
ャンバーから受ける熱的影響によるチャンバーおよびス
テージ電極双方の温度変動を最小限に抑え、基板の温度
を一定に保持することができる。That is, since the temperature control means of the chamber and the stage electrode are controlled complementarily on the basis of the temperature of the block for measuring the substrate temperature that causes substantially the same temperature change as the substrate, that is, the substrate temperature. It is possible to minimize the temperature fluctuations of both the chamber and the stage electrode due to the thermal effect of the chamber from the stage electrode and the thermal effect of the stage electrode from the chamber, and to keep the temperature of the substrate constant.
【００１５】この発明における真空処理チャンバーと
は、内部を所定の真空度に保持することができる気密チ
ャンバーを意味し、真空ポンプを有し、あるいは外部の
真空ポンプに接続可能な構造を有する。真空処理チャン
バーは、その壁面に付着したターゲットの高融点金属が
ストレスによって剥離するのを防止する表面処理が施さ
れた内部壁面を有することが好ましい。このような内部
壁面は、防着板として交換可能に構成されることが好ま
しい。この発明における基板は、スパッタリングあるい
は他の成膜手段によりその表面にシリサイド層を形成で
きるものであれば、その材質は特に限定されない。すな
わち、シリコン基板であってもよいし、表面にシリコン
層を形成できる基板あるいはスパッタリングによりシリ
サイド層を直接、蒸着できる基板であってもよい。The vacuum processing chamber in the present invention means an airtight chamber capable of maintaining a predetermined degree of vacuum, and has a vacuum pump or a structure connectable to an external vacuum pump. It is preferable that the vacuum processing chamber has an inner wall surface that has been subjected to a surface treatment for preventing the refractory metal of the target attached to the wall surface from peeling off due to stress. Such an inner wall surface is preferably configured to be replaceable as an attachment plate. The material of the substrate in the present invention is not particularly limited as long as the silicide layer can be formed on the surface by sputtering or other film forming means. That is, it may be a silicon substrate, or a substrate on which a silicon layer can be formed or a substrate on which a silicide layer can be directly deposited by sputtering.
【００１６】この発明におけるターゲット電極として
は、Ｔｉ、Ｗ、あるいはＴｉ・Ｗが使用される。この発
明における基板温度測定用のブロックは、温度測定対象
となるステージ上の基板の温度を基板と非接触で測定す
るものであり、基板と同一の温度変化を生じるよう、そ
の材質、形状およびステージ上での配置場所が、スパッ
タリング処理、制御温度および基板自体の各諸条件に応
じて事前の実験等を経て決定される。この発明における
温度制御部が有するチャンバーおよびステージ電極を互
いに独立して制御する各温度制御手段とは、オン・オフ
制御器、ＰＩＤ制御器、ＰＩ制御器あるいはこれらを組
み合わせて切り換え可能に構成したマルチモード制御器
等の制御機器が挙げられる。また、制御形態としては、
フィードバック制御やプログラム制御が挙げられる。Ti, W, or Ti.W is used as the target electrode in the present invention. The substrate temperature measuring block according to the present invention is for measuring the temperature of the substrate on the stage to be temperature-measured in a non-contact manner with the substrate. The placement location on the above is determined through preliminary experiments and the like according to various conditions of the sputtering process, the control temperature, and the substrate itself. The temperature control means for independently controlling the chamber and the stage electrode included in the temperature control section according to the present invention is an on / off controller, a PID controller, a PI controller, or a combination thereof that is switchable. A control device such as a mode controller may be used. In addition, as a control mode,
Examples include feedback control and program control.
【００１７】この発明におけるスパッタリング装置と
は、スパッタ現象を利用した公知の成膜装置を意味し、
装置の種類は特に限定されない。具体的には、温度制御
部が、ステージ電極に配設されステージ電極を加熱する
ステージ加熱手段と、ステージ加熱手段を駆動しながら
ステージ電極の温度を測定し、その測定値と予め設定さ
れたステージ設定温度とを比較し、その比較結果に基づ
いてステージ設定温度を補正し、補正されたステージ設
定温度に基づいてステージ加熱手段の駆動を制御するス
テージ温度制御手段と、チャンバーの内壁面にそれぞれ
配設され前記壁面を加熱する壁面加熱手段と、壁面加熱
手段を駆動しながら前記壁面の温度を測定し、その測定
値と予め設定された壁面設定温度とを比較し、その比較
結果に基づいて壁面設定温度を補正し、補正された壁面
設定温度に基づいて壁面加熱手段の駆動を制御する壁面
温度制御手段とを有し、温度制御部が、ブロックの温度
を測定し、その測定値と予め設定されたブロック設定温
度とを比較し、その比較結果に基づいてステージ設定温
度および壁面設定温度の少なくとも一方を制御する構成
が挙げられる。The sputtering apparatus in the present invention means a known film forming apparatus utilizing the sputtering phenomenon,
The type of device is not particularly limited. Specifically, the temperature controller measures the temperature of the stage electrode while driving the stage heating means, which is disposed on the stage electrode and heats the stage electrode, and the measured value and the preset stage. The temperature is compared with the set temperature, the stage set temperature is corrected based on the comparison result, and the stage temperature control means for controlling the drive of the stage heating means based on the corrected stage set temperature is arranged on the inner wall surface of the chamber. The wall surface heating means that is installed to heat the wall surface, measures the temperature of the wall surface while driving the wall surface heating means, compares the measured value with a preset wall surface temperature, and based on the comparison result, the wall surface. Wall temperature control means for correcting the set temperature and controlling the drive of the wall surface heating means based on the corrected wall surface set temperature, and the temperature control part Degrees was measured and compared with a preset block set temperature and the measured values, configuration and the like for controlling at least one of the stages set temperature and the wall set temperature based on the comparison result.
【００１８】上記構成のスパッタリング装置において、
温度制御部が、測定されたブロックの温度と予め設定さ
れたブロック設定温度とを比較し、その比較結果に基づ
いてステージ設定温度および壁面設定温度の少なくとも
一方を制御する際、予め設定された前記比較結果の値
と、前記比較結果の値に対応して予め設定されたステー
ジ設定温度および壁面設定温度の各補正値とからなる温
度補正用テーブルに基づいて前記制御が行なわれるの
で、温度制御に伴う壁面（防着板）の温度の過剰な上昇
を抑え、その壁面に付着した高融点金属の剥離防止を妨
げない。スパッタリング装置が、真空予備室と、複数の
基板を収容したカセットから基板を１枚ずつ真空予備室
とステージとの間を移動させる枚様式基板搬送手段を具
備することにより、複数の基板を効率的に処理すること
ができる。カセットおよび枚様式基板搬送手段として
は、公知のものをそれぞれ用いることができる。In the sputtering apparatus having the above structure,
The temperature control unit compares the measured block temperature with the preset block setting temperature, and controls at least one of the stage setting temperature and the wall surface setting temperature based on the comparison result, the preset Since the control is performed on the basis of the temperature correction table including the value of the comparison result and the correction values of the stage setting temperature and the wall surface setting temperature which are preset corresponding to the comparison result value, the temperature control is performed. An excessive rise in the temperature of the wall surface (anti-adhesion plate) is suppressed, and the prevention of separation of the high melting point metal adhering to the wall surface is not hindered. The sputtering apparatus is provided with a vacuum preliminary chamber and a single-plate type substrate transfer means for moving the substrates one by one from the cassette accommodating the plurality of substrates, so that the plurality of substrates can be efficiently transferred. Can be processed. Well-known cassettes and single-substrate transfer means can be used.
【００１９】この発明の別の観点によれば、この発明の
スパッタリング装置を用いて行う半導体装置の製造方法
であって、ステージ温度制御手段および壁面温度制御手
段の駆動によりステージ電極およびチャンバーを一定温
度に制御しながらターゲット電極とステージ電極との間
に外部から高周波電力を供給し、これによって形成され
るプラズマ放電により基板の表面にシリサイドを形成す
る際、ブロックの温度を測定し、その測定値と予め設定
されたブロック設定温度とを比較し、その比較結果の値
に対応する温度補正用テーブルのステージ設定温度およ
び壁面設定温度の各補正値に基づいてステージ設定温度
および壁面設定温度の少なくとも一方を制御する工程を
有する半導体装置の製造方法が提供される。According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing method using the sputtering apparatus of the present invention, wherein the stage electrode and the chamber are kept at a constant temperature by driving the stage temperature control means and the wall surface temperature control means. High frequency power is externally supplied between the target electrode and the stage electrode while controlling to control the temperature of the block when the silicide is formed on the surface of the substrate by the plasma discharge formed by this, and the measured value Compare with the preset block set temperature, and at least one of the stage set temperature and wall set temperature based on each correction value of the stage set temperature and wall set temperature of the temperature correction table corresponding to the value of the comparison result. A method of manufacturing a semiconductor device having a controlling step is provided.
【００２０】上記構成のスパッタリング装置を用いて上
記構成の製造方法で半導体装置を製造するにあたり、枚
様式基板搬送手段を用いて少なくとも２５枚の基板が収
容されたカセットの前記基板を１枚ずつ真空予備室から
ステージに移動させ、前記のプラズマ放電により基板の
表面にシリサイドを形成し、シリサイドが形成された基
板を枚様式基板搬送手段を用いて真空予備室に移動させ
る工程を有し、この工程を繰り返して前記カセットに収
容されたすべての基板にシリサイドを形成する際、プラ
ズマ放電時のブロックの温度が、１８０〜２８０℃に制
御される。このように、ブロックの温度、すなわち、基
板の温度を、比較的狭い温度範囲に制御できるので、半
導体装置の歩留りが向上する。When a semiconductor device is manufactured by the manufacturing method having the above-mentioned structure using the sputtering apparatus having the above-mentioned structure, a single substrate transfer means is used to vacuum the substrates one by one in a cassette containing at least 25 substrates. The step of moving from the preliminary chamber to the stage, forming the silicide on the surface of the substrate by the plasma discharge, and moving the substrate on which the silicide is formed to the vacuum preliminary chamber by using the single-piece substrate transfer means. When the silicide is formed on all the substrates accommodated in the cassette by repeating the above, the temperature of the block during plasma discharge is controlled to 180 to 280 ° C. In this way, the block temperature, that is, the substrate temperature can be controlled within a relatively narrow temperature range, so that the yield of semiconductor devices is improved.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいてこの発明の
実施の形態を説明するが、これらによってこの発明は限
定されるものではない。図１は、この発明によるスパッ
タリング装置の基本的な構成を示す断面図である。図１
に示すように、スパッタリング装置１０は、真空処理チ
ャンバー９と、真空処理チャンバー９の床部９ａに配設
された基板載置用のステージ（電極）１と、真空処理チ
ャンバー９の天井部９ｂに配設されたターゲット（電
極）４と、真空処理チャンバー９内でステージ１を取り
囲む壁面として交換可能に配置された防着板３と、ステ
ージ１に載置された基板５の温度を制御する温度制御部
８とを備え、内部に処理室７が形成される。防着板３
は、その底部からステージ１が露出するようにステージ
１部分を除いた底部を有する略カップ状に形成され、ス
パッタリング処理中に飛散して防着板３の壁面に付着し
たターゲット物質の薄膜が、ストレスによって剥がれ、
異物となって基板５に剥落するのを防止するために表面
処理が施されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. FIG. 1 is a sectional view showing the basic structure of a sputtering apparatus according to the present invention. Figure 1
As shown in FIG. 1, the sputtering apparatus 10 includes a vacuum processing chamber 9, a substrate mounting stage (electrode) 1 arranged on a floor 9 a of the vacuum processing chamber 9, and a ceiling 9 b of the vacuum processing chamber 9. A temperature that controls the temperature of the target (electrode) 4 provided, the deposition-preventing plate 3 that is exchangeably arranged as a wall surface surrounding the stage 1 in the vacuum processing chamber 9, and the substrate 5 placed on the stage 1. The control chamber 8 is provided, and the processing chamber 7 is formed inside. Protective plate 3
Is formed in a substantially cup shape having a bottom excluding the stage 1 portion so that the stage 1 is exposed from the bottom thereof, and a thin film of the target material that scatters during the sputtering process and adheres to the wall surface of the deposition preventive plate 3, Peel off due to stress,
A surface treatment is applied to prevent foreign matter from peeling off the substrate 5.
【００２２】ステージ１上の基板５近傍には、基板５と
実質的に同一の温度変化を生じる基板温度測定用のブロ
ック２が配設されている。真空処理チャンバー９には、
ターゲット４とステージ１の間に高周波電力を印加す
る、図示しない高周波電源部、真空処理チャンバー９の
内部を所望の真空度にする排気機構および処理室７にＡ
ｒ等の放電用の不活性ガスを導入するガス供給機構など
が接続されている。さらに、真空処理チャンバー９に
は、図示しない、真空予備室と、複数の基板５を収容し
たカセットから基板５を１枚ずつ真空予備室とステージ
１との間を往復させる枚様式基板搬送手段を具備してい
る。In the vicinity of the substrate 5 on the stage 1, a substrate temperature measuring block 2 that causes substantially the same temperature change as the substrate 5 is arranged. In the vacuum processing chamber 9,
A high-frequency power supply unit (not shown) that applies high-frequency power between the target 4 and the stage 1, an exhaust mechanism that brings the inside of the vacuum processing chamber 9 to a desired degree of vacuum, and the processing chamber 7
A gas supply mechanism for introducing an inert gas for discharge such as r is connected. Further, in the vacuum processing chamber 9, a vacuum preliminary chamber (not shown) and a sheet-type substrate transfer means for reciprocating the substrate 5 one by one from the cassette accommodating the plurality of substrates 5 between the vacuum preliminary chamber and the stage 1 are provided. It has.
【００２３】温度制御部８は、ステージ１に配設された
熱電対１１、加熱用パイプ１２、冷却用パイプ１３およ
びこれらを制御するコントローラ１８からなるステージ
温度制御手段と、防着板３に配設された熱電対３１、加
熱用パイプ３２およびこれらと接続されたコントローラ
３８からなる壁面温度制御手段とを制御する。温度制御
部８は、さらに、ブロック２と、ブロック２に配設さ
れ、コントローラ１８に接続された熱電対２１とを有す
る。冷却用パイプ１３は冷媒循環用ポンプ１４に接続さ
れている。また、加熱用パイプ１２および冷却用パイプ
１３はステージ１に密着して捲回され、加熱用パイプ３
２は防着板３に密着して捲回されている。加熱用パイプ
１２および３２の内部には、供給される電力に応じて発
熱量を変化させるヒータ１２ａおよび３２ａが配設され
ている。The temperature control unit 8 is arranged on the deposition-preventing plate 3 and stage temperature control means including a thermocouple 11, a heating pipe 12, a cooling pipe 13 and a controller 18 for controlling the thermocouple 11 arranged on the stage 1. It controls the provided thermocouple 31, the heating pipe 32, and the wall surface temperature control means including the controller 38 connected to these. The temperature control unit 8 further includes a block 2 and a thermocouple 21 arranged in the block 2 and connected to the controller 18. The cooling pipe 13 is connected to a coolant circulation pump 14. Further, the heating pipe 12 and the cooling pipe 13 are wound in close contact with the stage 1,
2 is wound in close contact with the deposition preventive plate 3. Inside the heating pipes 12 and 32, heaters 12a and 32a that change the amount of heat generation according to the supplied electric power are arranged.
【００２４】図２は、スパッタリング装置１０の温度制
御部８の制御ブロック図である。温度制御部８は、ＣＰ
Ｕ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマー等を有するパーソナルコ
ンピュータを含み、熱電対１１、熱電対２１、熱電対３
１、冷媒循環用ポンプ１４、加熱用パイプ１２のヒータ
１２ａ、加熱用パイプ３２のヒータ３２ａならびに図示
しない入力操作部およびその他の入出力部が適宜接続さ
れている。入力操作部は、キーボードやマウス等の入力
装置と、液晶ディスプレー等の表示装置とを備えてい
る。FIG. 2 is a control block diagram of the temperature controller 8 of the sputtering apparatus 10. The temperature control unit 8 is CP
U, ROM, RAM, including a personal computer having a timer, thermocouple 11, thermocouple 21, thermocouple 3
1, a coolant circulation pump 14, a heater 12a of the heating pipe 12, a heater 32a of the heating pipe 32, an input operation unit (not shown), and other input / output units are appropriately connected. The input operation unit includes an input device such as a keyboard and a mouse, and a display device such as a liquid crystal display.
【００２５】温度制御部８は、測定されたブロック２の
温度と予め設定されたブロック設定温度Ｔ2 とを比較
し、その比較結果に基づいてステージ設定温度Ｔ1 およ
び壁面設定温度Ｔ3 の少なくとも一方を制御する際、予
め設定された前記比較結果の値と、前記比較結果の値に
対応して予め設定されたステージ設定温度Ｔ1 および壁
面設定温度Ｔ3 の各補正値とからなる温度補正用テーブ
ル（図３に一例）に基づいて基板５の温度制御を行う。
温度補正用テーブルは、入力操作部からの入力操作によ
って作成され、温度制御部８の記憶装置に格納される。
図３の制御フローチャートおよび図４の温度補正用テー
ブルを参照しながら、スパッタリング装置１０における
温度制御部８の動作の一例を説明する。The temperature controller 8 compares the measured temperature of the block 2 with a preset block setting temperature T2, and controls at least one of the stage setting temperature T1 and the wall surface setting temperature T3 based on the comparison result. In doing so, a temperature correction table including the preset value of the comparison result and the preset correction values of the stage set temperature T1 and the wall surface set temperature T3 corresponding to the comparison result value (FIG. 3). The temperature of the substrate 5 is controlled based on the above example.
The temperature correction table is created by an input operation from the input operation unit and stored in the storage device of the temperature control unit 8.
An example of the operation of the temperature control unit 8 in the sputtering apparatus 10 will be described with reference to the control flowchart of FIG. 3 and the temperature correction table of FIG.
【００２６】図３において、ステップＳ１で初期設定が
行われ、ステップＳ２で入力操作部からステージ設定温
度Ｔ1 、ブロック設定温度Ｔ2 および防着板９の壁面設
定温度Ｔ3 の各設定値が入力される（例えば、前記Ｔ1
、Ｔ2 およびＴ3 の各設定値をともに２００℃とす
る）。次いで、ステップＳ３において、これらの設定温
度Ｔ1 、Ｔ2 およびＴ3 に基づいて、前記のコントロー
ラ１８およびコントローラ３８にヒータ１２ａおよびヒ
ータ３２ａの駆動による加熱の開始が指令され、ステー
ジ１および防着板３の温度がコントローラ１８およびコ
ントローラ３８によるフィードバック制御で調整され
る。In FIG. 3, initial setting is performed in step S1, and in step S2, set values of the stage setting temperature T1, the block setting temperature T2, and the wall surface setting temperature T3 of the deposition shield 9 are input from the input operation unit. (For example, the T1
, T2 and T3 are both set to 200 ° C). Next, in step S3, based on these set temperatures T1, T2 and T3, the controller 18 and the controller 38 are instructed to start heating by driving the heater 12a and the heater 32a, and the stage 1 and the deposition preventive plate 3 are instructed to start heating. The temperature is adjusted by feedback control by the controller 18 and the controller 38.
【００２７】次いで、枚様式基板搬送手段により、真空
予備室に配置されたカセットから１枚の基板５が取り出
されてステージ１に搬送され、処理室７の内部を所定の
真空度にした状態でＡｒなどの放電用不活性ガスを供給
し、その状態で高周波電源部からターゲット４とステー
ジ１の間に高周波電力が供給され、処理室７の内部にプ
ラズマが形成される。プラズマ中の高エネルギーのガス
イオンは、陰極であるターゲット４に衝突してターゲッ
ト４のＷ・Ｔｉ等の物質を弾き出し、弾き出された物質
が基板５上にシリサイド等の薄膜を形成する。Then, one substrate 5 is taken out from the cassette arranged in the vacuum preparatory chamber by the single substrate conveying means and conveyed to the stage 1, and the inside of the processing chamber 7 is kept at a predetermined vacuum degree. An inert gas for discharge such as Ar is supplied, and in that state, high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply unit between the target 4 and the stage 1, and plasma is formed inside the processing chamber 7. The high-energy gas ions in the plasma collide with the target 4 which is the cathode and repel a substance such as W · Ti of the target 4, and the repelled substance forms a thin film such as a silicide on the substrate 5.
【００２８】上記のスパッタリング処理の際、熱電対２
１で測定されたブロック測定温度ｔ2 とブロック設定温
度Ｔ2 の比較を行う（ステップＳ４、Ｓ６、Ｓ１０）。
ブロック測定温度ｔ2 がブロック設定温度Ｔ2 に等しい
と判断された場合には、ステップＳ４からステップＳ５
に移行して、元の設定温度Ｔ1 、Ｔ2 およびＴ3 のまま
でコントローラ１８および３８を駆動してステージ温度
制御部および壁面温度制御部によるフィードバック制御
を続行する。During the above-mentioned sputtering process, the thermocouple 2
The block measured temperature t2 measured in 1 is compared with the block set temperature T2 (steps S4, S6, S10).
If it is determined that the block measured temperature t2 is equal to the block set temperature T2, steps S4 to S5
Then, the controller 18 and 38 are driven while the original set temperatures T1, T2 and T3 are maintained, and the feedback control by the stage temperature controller and the wall surface temperature controller is continued.
【００２９】ステップＳ６において、ブロック測定温度
ｔ2 がブロック設定温度Ｔ2 より高いと判断された場合
には、ステップＳ６からステップＳ７に移行して、ブロ
ック測定温度ｔ2 とブロック設定温度Ｔ2 の偏差値ｄ2
を演算し、この偏差値ｄ2 と予め設定された高温側基準
値Ｄｈとを比較する。高温側基準値Ｄｈは、図４のテー
ブルにおける偏差値ｄ2 の範囲において、例えば、＋１
０（℃）に設定されている。前記偏差値ｄ2 が基準値Ｄ
ｈより大きいと判断された場合には、ステップＳ８に移
行して、ステージ設定温度Ｔ1 および壁面設定温度Ｔ3
の両方の値を下げる。つまり、前記テーブルで予め設定
された偏差値ｄ2 に対応する下げ幅を有する各設定温度
が選択される。さらに、偏差値ｄ2 がかなり大きい場合
（例えば、偏差値ｄ2 が＋２０℃以上の場合）には、冷
媒循環用ポンプ１４を駆動して急速な温度降下が図られ
る。When it is determined in step S6 that the block measured temperature t2 is higher than the block set temperature T2, the process proceeds from step S6 to step S7 and the deviation value d2 between the block measured temperature t2 and the block set temperature T2.
Is calculated and this deviation value d2 is compared with a preset high temperature side reference value Dh. The high temperature side reference value Dh is, for example, +1 in the range of the deviation value d2 in the table of FIG.
It is set to 0 (° C). The deviation value d2 is the reference value D
If it is determined that the temperature is larger than h, the process proceeds to step S8, and the stage setting temperature T1 and the wall surface setting temperature T3 are set.
Lower both values of. That is, each set temperature having a reduction amount corresponding to the deviation value d2 preset in the table is selected. Further, when the deviation value d2 is considerably large (for example, when the deviation value d2 is + 20 ° C. or more), the refrigerant circulation pump 14 is driven to achieve a rapid temperature drop.
【００３０】ステップＳ７において、前記偏差値ｄ2 が
基準値Ｄｈより小さいと判断された場合には、ステップ
Ｓ９に移行して、偏差値ｄ2 に応じてステージ設定温度
Ｔ1または壁面設定温度Ｔ3 のいずれか一方の値を下げ
る。つまり、前記テーブルで予め設定された偏差値ｄ2
に対応する下げ幅を有する設定温度が選択される。前記
偏差値ｄ2 が比較的大きい場合（例えば、＋５〜＋１０
（℃）の場合）には、ステージ設定温度Ｔ1 の値を下げ
（例えば、１９０℃へ）、前記偏差値ｄ2 が比較的小さ
い場合（例えば、＋５（℃）までの場合）には、壁面設
定温度Ｔ3 の値を下げる（例えば、１９０℃へ）。In step S7, when it is determined that the deviation value d2 is smaller than the reference value Dh, the process proceeds to step S9, and either the stage setting temperature T1 or the wall surface setting temperature T3 is selected according to the deviation value d2. Decrease one value. That is, the deviation value d2 preset in the table
A set temperature having a reduction range corresponding to is selected. When the deviation value d2 is relatively large (for example, +5 to +10
(In the case of (° C.)), the value of the stage setting temperature T1 is lowered (for example, to 190 ° C.), and when the deviation value d2 is relatively small (for example, up to +5 (° C.)), the wall surface setting is performed. Decrease the value of temperature T3 (eg to 190 ° C).
【００３１】一方、ステップＳ１０において、ブロック
測定温度ｔ2 がブロック設定温度Ｔ2 より低いと判断さ
れた場合には、ステップＳ１１に移行して、ブロック測
定温度ｔ2 とブロック設定温度Ｔ2 の偏差値ｄ2 を演算
し、この偏差値ｄ2 と予め設定された低温側基準値Ｄｌ
とを比較する。低温側基準値Ｄｌは、図４のテーブルに
おける偏差値ｄ2 の範囲において、例えば、−１０
（℃）に設定されている。前記偏差値ｄ2 が低温側基準
値Ｄｌより小さいと判断された場合には、ステップＳ１
２に移行して、ステージ設定温度Ｔ1 および壁面設定温
度Ｔ3 の両方の値を上げる。つまり、前記テーブルで予
め設定された偏差値ｄ2 に対応する上げ幅を有する各設
定温度が選択される。On the other hand, if it is determined in step S10 that the block measured temperature t2 is lower than the block set temperature T2, the process proceeds to step S11 to calculate the deviation value d2 between the block measured temperature t2 and the block set temperature T2. Then, the deviation value d2 and the preset low temperature side reference value Dl
Compare with. The low temperature side reference value Dl is, for example, -10 in the range of the deviation value d2 in the table of FIG.
It is set to (℃). If it is determined that the deviation value d2 is smaller than the low temperature side reference value Dl, step S1
Move to 2 and increase both the stage set temperature T1 and the wall set temperature T3. That is, each set temperature having an increase amount corresponding to the deviation value d2 preset in the table is selected.
【００３２】ステップＳ１１において前記偏差値ｄ2 が
低温側基準値Ｄｌより大きいと判断された場合には、ス
テップＳ１３に移行して、偏差値ｄ2 に応じてステージ
設定温度Ｔ1 または壁面設定温度Ｔ3 のいずれか一方の
値を上げる。つまり、前記テーブルで予め設定された偏
差値ｄ2 に対応する上げ幅を有する設定温度が選択され
る。前記偏差値ｄ2 が比較的大きい場合（例えば、−５
（℃）までの場合）には、壁面設定温度Ｔ3 の値を上げ
（例えば、２１０℃へ）、前記偏差値ｄ2 が比較的小さ
い場合（例えば、−５〜−１０（℃）の場合）には、ス
テージ設定温度Ｔ1 の値を上げる（例えば、２１０℃
へ）。When it is determined in step S11 that the deviation value d2 is larger than the low temperature side reference value Dl, the process proceeds to step S13, and either the stage setting temperature T1 or the wall surface setting temperature T3 is selected according to the deviation value d2. Increase either value. That is, the set temperature having the range of increase corresponding to the deviation value d2 preset in the table is selected. When the deviation value d2 is relatively large (for example, -5
(Up to (° C)), the value of the wall surface temperature T3 is increased (for example, to 210 ° C), and when the deviation value d2 is relatively small (for example, -5 to -10 (° C)). Raises the stage setting temperature T1 (for example, 210 ° C)
What).
【００３３】このようなステージ設定温度Ｔ1 および壁
面設定温度Ｔ3 を再設定することにより、防着板９の温
度を適正に維持しながら、基板５の温度を適正に保持す
ることができる。次いで、ステップＳ５において、再設
定された上記の設定温度Ｔ1 、Ｔ3 で、ステージ１およ
び防着板３の温度を前記のフィードバック制御により制
御しながら、コントローラ１８および３８の駆動を続行
する。前記の、ブロック測定温度ｔ2 とブロック設定温
度Ｔ2 との比較および前記の比較結果に基づく上記の設
定温度Ｔ1 、Ｔ3 の再設定が所定の時間間隔で繰り返し
行なわれる。By resetting the stage setting temperature T1 and the wall surface setting temperature T3 as described above, the temperature of the substrate 5 can be properly maintained while the temperature of the deposition preventive plate 9 is appropriately maintained. Next, in step S5, the controllers 18 and 38 are continuously driven while the temperatures of the stage 1 and the deposition preventive plate 3 are controlled by the feedback control at the reset temperatures T1 and T3. The comparison between the block measured temperature t2 and the block set temperature T2 and the resetting of the set temperatures T1 and T3 based on the comparison result are repeatedly performed at predetermined time intervals.
【００３４】予め設定されたスパッタリング処理時間が
経過したと判断された場合には（ステップＳ１４）、上
記の温度制御を停止する（ステップＳ１５）。次いで、
枚様式基板搬送手段により、スパッタリング処理によっ
てシリサイドが形成されたステージ１上の基板５は真空
予備室に搬送され、新たな基板５がカセットから１枚の
取り出されてステージ１に搬送され、上記の温度制御が
開始されてこの基板５に前記のスパッタリング処理が施
される。When it is determined that the preset sputtering processing time has elapsed (step S14), the above temperature control is stopped (step S15). Then
The substrate 5 on the stage 1 on which the silicide has been formed by the sputtering process is transferred to the vacuum preliminary chamber by the single-piece substrate transfer means, and a new substrate 5 is taken out from the cassette and transferred to the stage 1. The temperature control is started and the substrate 5 is subjected to the above-mentioned sputtering process.
【００３５】実施例
スパッタリング装置１０を用いて温度制御部８を駆動
し、基板５にシリサイドを形成した一例を以下に説明す
る。EXAMPLE An example in which the sputtering device 10 is used to drive the temperature controller 8 to form a silicide on the substrate 5 will be described below.
【００３６】この実施例では、チャンバー９の床部９ａ
とステージ１はいずれもステンレス製である。スパッタ
リング装置１０にコバルトからなるターゲット４を用い
るとともに、アルミニウム合金製の防着板３を配設し
た。加熱用パイプ１２は、直径が５〜８ｍｍのアルミニ
ウムパイプをステージ１および防着板３に２０〜３０ｍ
ｍ程度の間隔で捲回し、内部に電熱線を収容するととも
に、熱媒体としてオイルを流量可変に循環させるように
構成した。前記オイルの流量は、最大流量が毎分１５Ｌ
となるようコントローラ１８および３８で調整される。In this embodiment, the floor 9a of the chamber 9 is
And stage 1 are both made of stainless steel. A target 4 made of cobalt was used in the sputtering device 10, and an adhesion preventive plate 3 made of aluminum alloy was arranged. As the heating pipe 12, an aluminum pipe having a diameter of 5 to 8 mm is attached to the stage 1 and the adhesion-preventing plate 3 for 20 to 30 m.
It was wound at intervals of about m, to accommodate the heating wire inside, and to circulate oil as a heat medium in a variable flow rate. The maximum oil flow rate is 15 L / min.
Are adjusted by the controllers 18 and 38 so that
【００３７】冷却用パイプ１４は直径が４〜６ｍｍのア
ルミニウムパイプをステージ１に１０〜２０ｍｍ程度の
間隔で捲回し、冷却用パイプ１４には冷水を流量可変に
循環させるように構成した。冷水の流量は、最大流量が
毎分１０Ｌとなるようコントローラ１８で調整される。
各熱電対１１、２１、３１により、２５℃から４００℃
までの範囲の温度を測定して、ステージ１、ブロック２
および防着板３を２５℃から２７０℃までの温度範囲で
制御できるように構成した。As the cooling pipe 14, an aluminum pipe having a diameter of 4 to 6 mm is wound around the stage 1 at intervals of about 10 to 20 mm, and cold water is circulated in the cooling pipe 14 at a variable flow rate. The flow rate of cold water is adjusted by the controller 18 so that the maximum flow rate is 10 L / min.
25 ° C to 400 ° C depending on each thermocouple 11, 21, 31
Measure the temperature in the range up to stage 1, block 2
The deposition-inhibitory plate 3 was configured to be controllable in the temperature range from 25 ° C to 270 ° C.
【００３８】ステージ１の温度と防着板３の温度の関係
は、ステージ１の温度をモニターしながら、防着板３の
温度を変化させるように制御した。また、熱電対３１と
熱電対１１を配置する位置は、ステージ１上の基板５の
表面に対して同一レベルの温度を指示する位置とした。The relationship between the temperature of the stage 1 and the temperature of the deposition preventive plate 3 was controlled so that the temperature of the deposition preventive plate 3 was changed while monitoring the temperature of the stage 1. Further, the positions where the thermocouple 31 and the thermocouple 11 are arranged are positions where the surface of the substrate 5 on the stage 1 is instructed to have the same level of temperature.
【００３９】ブロック２は、基板５と同じ材質からなる
厚さ約１．５ｍｍのシリコン板から形成されている。ま
た、熱電対２１は、上記シリコン板の表面を削って設け
られた溝の中にその先端が埋め込まれ、その上から絶縁
体のペーストで固定した。熱電対２１が取り付けられた
ブロック２は、ステージ１上の基板５の近傍にステージ
１と密着して着脱可能に固定し、予めステージ１上に熱
電対を接触したダミー基板（図示せず）を載せて、基板
５の温度とブロック２の温度差を校正した。また、この
校正値を維持できるように、コントローラ３８で防着板
３の温度を制御する構成とした。なお、熱電対１１およ
び３１も熱電対２１と同様にそれぞれの固定位置に先端
が固定され、これらの熱電対１１、２１および３１の各
配線は、細いガラス管で覆って絶縁した。The block 2 is formed of a silicon plate made of the same material as the substrate 5 and having a thickness of about 1.5 mm. The tip of the thermocouple 21 was embedded in a groove formed by cutting the surface of the silicon plate, and the thermocouple 21 was fixed with an insulating paste from above. The block 2 to which the thermocouple 21 is attached is closely attached to the stage 1 near the substrate 5 on the stage 1 so as to be detachably fixed. Then, the temperature difference between the substrate 5 and the block 2 was calibrated. Further, the temperature of the deposition-inhibitory plate 3 is controlled by the controller 38 so that this calibration value can be maintained. The tips of the thermocouples 11 and 31 were also fixed to the respective fixing positions similarly to the thermocouple 21, and the wirings of these thermocouples 11, 21 and 31 were covered with a thin glass tube for insulation.
【００４０】次に、図４の温度補正用テーブルは使用し
て、スパッタリング装置１０を用いて行った、シリコン
基板５の表面にシリサイドが形成されるプロセスを図５
のプロセスフロー図（ａ〜ｃ）を参照しながら以下に説
明する。Next, using the temperature correction table of FIG. 4, a process of forming a silicide on the surface of the silicon substrate 5 by using the sputtering apparatus 10 is performed as shown in FIG.
The following is a description with reference to process flow charts (a to c) of FIG.
【００４１】まず、図５（ａ）に示すように、通常のＣ
ＭＯＳ構造のシリコン基板５ａに素子分離用酸化膜５
１、ゲート電極５２、サイドウオール５３およびソース
・ドレイン領域５４が設けられた基板５を１％ＨＦ溶液
を用いて洗浄し、基板５の表面の自然酸化膜を除去し
た。このような前処理洗浄が行われた２５枚の基板５を
スパッタリング装置１０の真空予備室にセットし、真空
引きが完了した後、基板５を１枚ずつ処理室７に導入し
た。試料をスパッタリング処理する間隔は約２分間とし
た。すなわち、基板５のスパッタリング処理が終了して
から、次の基板５のスパッタリング処理が始まるまでの
間隔が２分間である。なお、ステージ１およびブロック
２の温度は２００℃に設定し、防着板３の温度は１５０
〜２１０℃に設定した。上記の設定で、基板５のスパッ
タリング処理を行い、図５（ｂ）に示すように、基板５
の表面にコバルト層５５を形成した。このときの条件
は、電力５００Ｗ、アルゴン流量８０ｓｃｃｍ、圧力４
ｍＴであった。First, as shown in FIG. 5A, a normal C
An oxide film 5 for element isolation is formed on a silicon substrate 5a having a MOS structure.
The substrate 5 on which the gate electrode 52, the sidewalls 53, and the source / drain regions 54 were provided was washed with a 1% HF solution to remove the natural oxide film on the surface of the substrate 5. Twenty-five substrates 5 having undergone such pretreatment cleaning were set in the vacuum preliminary chamber of the sputtering apparatus 10, and after the evacuation was completed, the substrates 5 were introduced into the processing chamber 7 one by one. The interval for sputtering the sample was about 2 minutes. That is, the interval from the completion of the sputtering process of the substrate 5 to the start of the sputtering process of the next substrate 5 is 2 minutes. The temperature of the stage 1 and the block 2 is set to 200 ° C., and the temperature of the deposition prevention plate 3 is set to 150 ° C.
It was set to ˜210 ° C. With the above settings, the sputtering treatment of the substrate 5 is performed, and as shown in FIG.
A cobalt layer 55 was formed on the surface of the. The conditions at this time are as follows: power 500 W, argon flow rate 80 sccm, pressure 4
It was mT.
【００４２】上記のスパッタリング処理時において、ブ
ロック２を介してコントローラ１８で測定された２５枚
の各基板５の温度は、１枚目がスパッタリング開始時と
終了時がそれぞれ１９０℃と２１０℃であり、２５枚目
がスパッタリング開始時と終了時でそれぞれ２００℃と
２２０℃であった。During the above-mentioned sputtering process, the temperature of each of the 25 substrates 5 measured by the controller 18 via the block 2 is 190 ° C. and 210 ° C. at the start and end of sputtering of the first substrate, respectively. The 25th sheet was 200 ° C. and 220 ° C. at the start and end of sputtering, respectively.
【００４３】上記のように基板５上にコバルト膜を形成
した後に、コバルト膜５５上にコバルトの酸化を防止す
るための窒化チタンを形成し（図示せず）、５００℃の
窒素雰囲気中で６０秒間ランプアニールを行った。この
ランプアニールにより、コバルトとシリコンが反応し、
ソース・ドレイン領域５４の表面および多結晶シリコン
からなるゲート電極５２の表面にＣｏＳｉが形成され
た。次いで、上記の窒化チタンを除去した後、酸化膜上
のシリコンと未反応のコバルトおよびコバルトを、硫
酸：過酸化水素＝４：１（８０℃）の混合液で除去し
た。この後、７５０℃、３０秒間のアニールを行い、図
５（ｃ）に示すように、シリサイド層５６を形成した。After forming the cobalt film on the substrate 5 as described above, titanium nitride (not shown) for preventing the oxidation of cobalt is formed on the cobalt film 55, and 60 in a nitrogen atmosphere at 500 ° C. Lamp annealing was performed for a second. This lamp annealing causes cobalt and silicon to react,
CoSi was formed on the surfaces of the source / drain regions 54 and the gate electrode 52 made of polycrystalline silicon. Next, after removing the titanium nitride, the silicon on the oxide film and unreacted cobalt and cobalt were removed with a mixed solution of sulfuric acid: hydrogen peroxide = 4: 1 (80 ° C.). Then, annealing was performed at 750 ° C. for 30 seconds to form a silicide layer 56 as shown in FIG.
【００４４】このようにして作製したシリサイド層５６
は、基板５内においてその膜厚に大きな部分的差異を生
じることなく、シリサイド層５６の細線部においてもシ
ート抵抗が低く、かつコンタクト抵抗は良好な値が得ら
れ、ゲート酸化膜の耐圧にも異常がなかった。The silicide layer 56 thus produced
Does not cause a large partial difference in the film thickness within the substrate 5, has a low sheet resistance even in the thin line portion of the silicide layer 56, has a good contact resistance, and has a high withstand voltage of the gate oxide film. There was no abnormality.
【００４５】なお、一般的に基板の実温度とステージの
温度は等しくないが、ステージの温度を上げることによ
り、伝導熱、輻射熱で基板の実温度を上げることができ
る。基板の実温度が２００℃以下の領域では、ｄの値が
０よりも大きくなり、形成されるシリサイドに薄い領域
が生じる。この結果から、スパッタ装置における処理順
番が早い試料ほど基板温度が低くなり、このために基板
の拡散層周辺にシリサイドの薄い領域が生じるものと考
えられる。Generally, the actual temperature of the substrate and the temperature of the stage are not equal, but the actual temperature of the substrate can be raised by conducting heat and radiant heat by raising the temperature of the stage. In a region where the actual temperature of the substrate is 200 ° C. or lower, the value of d becomes larger than 0, and a thin region is formed in the formed silicide. From this result, it is conceivable that the substrate temperature becomes lower as the sample is processed earlier in the sputtering apparatus, which causes a region where the silicide is thin around the diffusion layer of the substrate.
【００４６】一方、基板温度が高いほど、シリサイド層
が厚くなる理由は以下のように推測される。すなわち、
金属膜がスパッタ成膜される際に、ターゲットから基板
に飛来する金属原子またはその集合体は大きな運動エネ
ルギーを有する。このエネルギーと基板を構成する原子
の熱的エネルギーとが足し合わされ、スパッタ時にシリ
コンと金属の界面に、金属シリサイドが生じるものと考
えられる。さらに基板温度が高くなるほど前記の現象が
顕著になり、スパッタ完了時に金属膜とシリコンの間に
ある汚染層が反応し終わった状態になっている。こうし
てアニールを行う際に反応が速やかに開始され、素子分
離領域から拡散してくる酸素原子の影響が顕著になる前
にシリサイドが形成され、拡散層の周辺部のシリサイド
が薄くならないと考えられる。On the other hand, the reason why the silicide layer becomes thicker as the substrate temperature becomes higher is presumed as follows. That is,
When the metal film is formed by sputtering, metal atoms or aggregates thereof that fly from the target to the substrate have large kinetic energy. It is considered that this energy and the thermal energies of the atoms forming the substrate are added to each other, and metal silicide is generated at the interface between silicon and metal during sputtering. Further, the higher the substrate temperature, the more remarkable the above phenomenon becomes, and the contamination layer between the metal film and silicon has finished reacting at the time of completion of sputtering. Thus, it is considered that when the annealing is performed, the reaction is promptly started, the silicide is formed before the influence of oxygen atoms diffused from the element isolation region becomes remarkable, and the silicide in the peripheral portion of the diffusion layer does not become thin.
【００４７】枚葉処理における試料基板の処理の順番と
スパッタ中の試料基板の実温度の関係を調べる。この様
子を図６に模式的に示す。図６によれば、処理の順番が
遅い試料ほど、基板温度が上昇することがわかる。この
とき、シリサイドが薄い領域を生じなくなる５枚目の試
料では基板実温度が２００℃程度になっていた。この温
度はシリサイド層に薄い領域が生じなくなる温度であ
る。しかし、基板実温度４００℃以上ではゲート酸化膜
の耐圧劣化を生じる。The relationship between the processing order of the sample substrate in the single-wafer processing and the actual temperature of the sample substrate during sputtering is examined. This state is schematically shown in FIG. According to FIG. 6, it can be seen that the substrate temperature increases as the sample is processed later. At this time, the actual temperature of the substrate was about 200 ° C. in the fifth sample in which the silicide did not form a thin region. This temperature is a temperature at which a thin region does not occur in the silicide layer. However, when the actual substrate temperature is 400 ° C. or higher, the breakdown voltage of the gate oxide film deteriorates.
【００４８】スパッタ中は基板がプラズマに曝され、そ
れによって、基板内部に電位差が生じて電流が流れる。
この電流はゲート酸化膜中にも生じ、ゲート電極とチャ
ンネル部の間にも電流が流れる。基板温度が高い状態で
電流が流れることによりゲート酸化膜が破壊されやすく
なったと考えられる。試料を連続してスパッタ処理する
と、処理の順番が遅い試料ほど、防着板等からの輻射熱
等で基板実温度が上がっていく。しかし、シリサイド層
に薄い部分を生じないように、なおかつゲート酸化膜の
耐圧を確保するに、基板実温度は２００℃から４００℃
の範囲内にしなければならない。During the sputtering, the substrate is exposed to plasma, which causes a potential difference inside the substrate and causes a current to flow.
This current also occurs in the gate oxide film, and the current also flows between the gate electrode and the channel portion. It is considered that the gate oxide film was easily destroyed due to the flow of current at a high substrate temperature. When the sample is continuously sputtered, the actual temperature of the substrate increases due to radiation heat from the deposition preventive plate and the like as the sample is processed later. However, the actual substrate temperature is 200 to 400 ° C. in order to prevent the thin portion of the silicide layer from occurring and to ensure the breakdown voltage of the gate oxide film.
Must be within the range.
【００４９】上記の実施例では、試料面内でコバルト層
５５の膜厚が均一に形成できる基板５の温度を１８０℃
から２８０℃の範囲内に収めることができ、スパッタリ
ング処理時に発生するプラズマによる輻射熱、スパッタ
−粒子のエネルギー、ステージ１からの放熱等による、
スパッタリング時の基板５の温度の変動を緩和すること
ができる。In the above embodiment, the temperature of the substrate 5 on which the cobalt layer 55 can be formed uniformly in the sample surface is 180 ° C.
To 280 ° C., radiant heat due to plasma generated during the sputtering process, sputter-particle energy, heat dissipation from stage 1, etc.
Fluctuations in the temperature of the substrate 5 during sputtering can be mitigated.
【００５０】[0050]
【発明の効果】本発明では、チャンバーおよびステージ
電極の各温度制御手段が、基板と実質的に同一の温度変
化を生じる基板温度測定用のブロックの温度、つまり基
板温度に基づいて相補的に制御されるので、チャンバー
がステージ電極から受ける熱的影響およびステージ電極
がチャンバーから受ける熱的影響によるチャンバーおよ
びステージ電極双方の温度変動を最小限に抑え、安定し
た温度で基板のスパッタリングを実施することができ
る。According to the present invention, the temperature control means for the chamber and the stage electrode complementarily control the temperature of the block for measuring the substrate temperature that causes substantially the same temperature change as the substrate, that is, the substrate temperature. Therefore, it is possible to minimize the temperature fluctuations of both the chamber and the stage electrode due to the thermal influence of the chamber from the stage electrode and the thermal influence of the stage electrode from the chamber, and to perform the substrate sputtering at a stable temperature. it can.
【図１】本発明のスパッタリング装置の概略断面図であ
る。FIG. 1 is a schematic sectional view of a sputtering apparatus of the present invention.
【図２】本発明のスパッタリング装置における温度制御
部のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a temperature control unit in the sputtering apparatus of the present invention.
【図３】図２の温度制御部の温度制御動作を説明するフ
ローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating a temperature control operation of a temperature control unit in FIG.
【図４】図２の温度制御部における温度制御テーブルの
一例である。4 is an example of a temperature control table in the temperature control unit of FIG.
【図５】図１のスパッタリング装置を用いて基板上にシ
リサイド層を形成する方法を示すプロセスフロー図であ
る。5 is a process flow chart showing a method of forming a silicide layer on a substrate using the sputtering apparatus of FIG.
【図６】試料の処理の順番とスパッタリング処理中の試
料実温度の関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the order of sample processing and the actual temperature of the sample during the sputtering process.
【図７】従来のスパッタリング装置の概略断面図であ
る。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a conventional sputtering device.
１ ステージ（ステージ電極） ２ ブロック ３ 防着板 ４ ターゲット（ターゲット電極） ５ 基板 ７ 処理室 ８ 温度制御部 ９ 真空処理チャンバ １０ スパッタリング装置 １１ 熱電対 １２ 加熱用パイプ １３ 冷却用パイプ １４ 冷媒循環用ポンプ １８ コントローラ（ステージ温度制御部） ２１ 熱電対 ３１ 熱電対 ３２ 加熱用パイプ ３８ コントローラ（壁面温度制御部） 1 stage (stage electrode) 2 blocks 3 Protective plate 4 Target (target electrode) 5 substrates 7 processing room 8 Temperature control section 9 Vacuum processing chamber 10 Sputtering equipment 11 thermocouple 12 Heating pipe 13 Cooling pipe 14 Refrigerant circulation pump 18 Controller (Stage temperature controller) 21 thermocouple 31 thermocouple 32 Heating pipe 38 controller (wall temperature control unit)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五月女 栄宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 犬塚 宏行 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 AA06 BA24 BD01 CA05 DA08 DC03 GA01 4M104 AA01 BB20 CC01 DD02 DD23 DD39 DD78 DD84 GG10 HH16 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Mayo Eihiro 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside the company (72) Inventor Hiroyuki Inuzuka 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside the company F-term (reference) 4K029 AA06 BA24 BD01 CA05 DA08 DC03 GA01 4M104 AA01 BB20 CC01 DD02 DD23 DD39 DD78 DD84 GG10 HH16
Claims (6)
内に配設された基板載置用のステージ電極と、ステージ
電極に対してプラズマ放電を形成するよう配設されたタ
ーゲット電極と、ステージ電極上に配設され前記基板と
実質的に同一の温度変化を生じる基板温度測定用のブロ
ックと、温度制御部とを備え、 温度制御部が、チャンバーおよびステージ電極の温度を
互いに独立して制御する各制御手段を有し、これら両制
御手段に対し、前記ブロックの温度に基づいてチャンバ
ーおよびステージ電極の温度を相補なって制御するよう
に指令し、それによって基板の温度を一定に保持するス
パッタリング装置。1. A vacuum processing chamber, a stage electrode for mounting a substrate disposed in the chamber, a target electrode disposed to form a plasma discharge with respect to the stage electrode, and a stage electrode on the stage electrode. A control unit is provided, which is provided with a substrate temperature measurement block that produces substantially the same temperature change as the substrate, and a temperature control unit. The temperature control unit controls the temperature of the chamber and the stage electrode independently of each other. A sputtering apparatus which has a means and commands both of these control means to complementarily control the temperature of the chamber and the stage electrode based on the temperature of the block, thereby keeping the temperature of the substrate constant.
ステージ電極を加熱するステージ加熱手段と、ステージ
加熱手段を駆動しながらステージ電極の温度を測定し、
その測定値と予め設定されたステージ設定温度とを比較
し、その比較結果に基づいてステージ設定温度を補正
し、補正されたステージ設定温度に基づいてステージ加
熱手段の駆動を制御するステージ温度制御手段と、チャ
ンバーの内壁面にそれぞれ配設され前記壁面を加熱する
壁面加熱手段と、壁面加熱手段を駆動しながら前記壁面
の温度を測定し、その測定値と予め設定された壁面設定
温度とを比較し、その比較結果に基づいて壁面設定温度
を補正し、補正された壁面設定温度に基づいて壁面加熱
手段の駆動を制御する壁面温度制御手段とを有し、 温度制御部が、ブロックの温度を測定し、その測定値と
予め設定されたブロック設定温度とを比較し、その比較
結果に基づいてステージ設定温度および壁面設定温度の
少なくとも一方を制御する請求項１に記載のスパッタリ
ング装置。2. A temperature control unit, which is provided on the stage electrode and heats the stage electrode, measures the temperature of the stage electrode while driving the stage heating unit,
A stage temperature control unit that compares the measured value with a preset stage setting temperature, corrects the stage setting temperature based on the comparison result, and controls the driving of the stage heating unit based on the corrected stage setting temperature. And wall surface heating means respectively arranged on the inner wall surface of the chamber to heat the wall surface, and the temperature of the wall surface is measured while driving the wall surface heating means, and the measured value is compared with a preset wall surface temperature. The wall temperature control means for correcting the wall surface set temperature based on the comparison result, and controlling the drive of the wall surface heating means based on the corrected wall surface set temperature, and the temperature controller controls the block temperature. Measure and compare the measured value with the preset block set temperature, and control at least one of the stage set temperature and wall set temperature based on the comparison result. The sputtering apparatus according to claim 1, wherein
度と予め設定されたブロック設定温度とを比較し、その
比較結果に基づいてステージ設定温度および壁面設定温
度の少なくとも一方を制御する際、予め設定された前記
比較結果の値と、前記比較結果の値に対応して予め設定
されたステージ設定温度および壁面設定温度の各補正値
とからなる温度補正用テーブルに基づいて前記制御を行
う請求項２に記載のスパッタリング装置。3. The temperature control unit compares the measured block temperature with a preset block setting temperature, and controls at least one of the stage setting temperature and the wall surface setting temperature based on the comparison result. The control is performed based on a temperature correction table including a preset value of the comparison result and preset correction values of the stage setting temperature and the wall surface setting temperature corresponding to the comparison result value. Item 3. The sputtering apparatus according to item 2.
複数の基板を収容したカセットから基板を１枚ずつ真空
予備室とステージとの間を移動させる枚様式基板搬送手
段を具備してなる請求項１から３のいずれか１つに記載
のスパッタリング装置。4. The sputtering apparatus includes a vacuum preliminary chamber,
4. The sputtering apparatus according to claim 1, further comprising a single plate type substrate transfer means for moving the substrates one by one from a cassette containing a plurality of substrates between the vacuum preliminary chamber and the stage.
グ装置を用いて行う半導体装置の製造方法であって、ス
テージ温度制御手段および壁面温度制御手段の駆動によ
りステージ電極およびチャンバーを一定温度に制御しな
がらターゲット電極とステージ電極との間に外部から高
周波電力を供給し、これによって形成されるプラズマ放
電により基板の表面にシリサイドを形成する際、ブロッ
クの温度を測定し、その測定値と予め設定されたブロッ
ク設定温度とを比較し、その比較結果の値に対応する温
度補正用テーブルのステージ設定温度および壁面設定温
度の各補正値に基づいてステージ設定温度および壁面設
定温度の少なくとも一方を制御する工程を有する半導体
装置の製造方法。5. A method of manufacturing a semiconductor device using the sputtering apparatus according to claim 2, wherein the stage electrode and the chamber are controlled to a constant temperature by driving the stage temperature control means and the wall surface temperature control means. While the high frequency power is supplied from the outside between the target electrode and the stage electrode, and when the silicide is formed on the surface of the substrate by the plasma discharge formed by this, the temperature of the block is measured and the measured value is preset. And the block set temperature, and controlling at least one of the stage set temperature and the wall set temperature based on each correction value of the stage set temperature and the wall set temperature of the temperature correction table corresponding to the value of the comparison result. And a method for manufacturing a semiconductor device having the same.
用いて少なくとも２５枚の基板が収容されたカセットの
前記基板を１枚ずつ真空予備室からステージに移動さ
せ、前記のプラズマ放電により基板の表面にシリサイド
を形成し、シリサイドが形成された基板を枚様式基板搬
送手段を用いて真空予備室に移動させる工程を有し、こ
の工程を繰り返して前記カセットに収容されたすべての
基板にシリサイドを形成する際、プラズマ放電時のブロ
ックの温度が、１８０〜２８０℃に制御されることを特
徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。6. The single substrate transfer means according to claim 4 is used to move the substrates in a cassette containing at least 25 substrates one by one from a vacuum prechamber to a stage, and the plasma discharge is performed. There is a step of forming a silicide on the surface of the substrate, and moving the substrate on which the silicide is formed to a vacuum preliminary chamber by using a single substrate transfer means, and repeating this step for all the substrates accommodated in the cassette. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the temperature of the block during plasma discharge is controlled to 180 to 280 ° C. when forming the silicide.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001191495A JP2003007644A (en) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | Sputtering apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011149091A (en) * | 2009-12-26 | 2011-08-04 | Canon Anelva Corp | Reactive sputtering method and reactive sputtering apparatus |
| KR101470550B1 (en) * | 2013-07-19 | 2014-12-12 | 영남대학교 산학협력단 | Apparatus of manufacturing photovoltaic cell |
| CN105378137A (en) * | 2013-06-04 | 2016-03-02 | Sep株式会社 | Method and device for forming protrusion by masking on surface of basic material |
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2001
- 2001-06-25 JP JP2001191495A patent/JP2003007644A/en active Pending
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| US8974648B2 (en) | 2009-12-26 | 2015-03-10 | Canon Anelva Corporation | Reactive sputtering method and reactive sputtering apparatus |
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| JP2016521867A (en) * | 2013-06-04 | 2016-07-25 | エスイーピー, インク.Sep, Inc. | Method and apparatus for forming protrusion by masking on surface of base material |
| KR101470550B1 (en) * | 2013-07-19 | 2014-12-12 | 영남대학교 산학협력단 | Apparatus of manufacturing photovoltaic cell |
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