JP2007291485A - 成膜方法、半導体装置の製造方法、コンピュータ可読記録媒体、スパッタ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スパッタ処理装置の処理容器内に、イオンゲージから二次電子を導入し、前記処理容器内におけるプラズマの着火を促進する。
【選択図】図3
Description
を含み、前記金属膜を成膜する工程は、前記シリコン基板が配置され前記スパッタ法により金属膜の成膜が生じるプロセス空間を減圧する工程と、前記プロセス空間中、前記シリコン基板と、前記シリコン基板に対向するように配置されたターゲットとの間に直流バイアス電圧を印加する工程と、前記プロセス空間中に、二次電子源より二次電子を導入し、プラズマを着火する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
図1は、本発明の発明者が従来の直流スパッタ装置を使い、被処理基板上にCo膜を堆積する実験を行った際に遭遇した現象を示す。
[第1の実施形態]
図3は、本発明の第1の実施形態において使われるスパッタ装置20の構成を示す。
[第2の実施形態]
図7は、本発明の第2の実施形態によるスパッタ処理装置で使われるイオンゲージ10Aの構成を示す。ただし図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
[第3の実施形態]
図9A〜9Lは、本発明の第3の実施形態による半導体装置40の製造方法の概要を示す。また図10は、図1H〜図1Lの工程に対応するフローチャートを示すs。
(付記1) 被処理基板上に金属膜をスパッタ法により成膜する成膜方法であって、
前記スパッタ法により金属膜の成膜が生じるプロセス空間を減圧する工程と、
前記プロセス空間中、前記被処理基板と、前記被処理基板に対向するように配置されたターゲットとの間に直流バイアス電圧を印加する工程と、
前記プロセス空間中に、二次電子源より二次電子を導入し、プラズマを着火する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
前記プラズマ着火工程では前記二次電子が、前記熱電子源を駆動して熱電子を放出させ、前記グリッドに正電圧を印加して前記熱電子を前記グリッドに衝突させることにより発生されることを特徴とする付記3記載の成膜方法。
前記金属膜を前記拡散領域表面と反応させ、前記拡散領域表面にシリサイド層を形成する工程と、
未反応金属膜を選択エッチングにより除去する工程と、
を含み、
前記金属膜を成膜する工程は、
前記シリコン基板が配置され前記スパッタ法により金属膜の成膜が生じるプロセス空間を減圧する工程と、
前記プロセス空間中、前記シリコン基板と、前記シリコン基板に対向するように配置されたターゲットとの間に直流バイアス電圧を印加する工程と、
前記プロセス空間中に、二次電子源より二次電子を導入し、プラズマを着火する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
汎用コンピュータによりスパッタ処理装置を制御させ、前記スパッタ処理装置に金属膜の成膜処理を実行させるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体であって、前記金属膜の成膜処理は、
前記スパッタ処理装置中においてスパッタ法により金属膜の成膜が生じるプロセス空間を減圧する工程と、
前記プロセス空間中、前記被処理基板と、前記被処理基板に対向するように配置されたターゲットとの間に直流バイアス電圧を印加する工程と、
前記プロセス空間中に、二次電子源より二次電子を導入し、プラズマを着火する工程と、を含むことを特徴とするコンピュータ可読記録媒体。
排気ポートより排気されスパッタ法により金属膜の成膜が生じるプロセス空間を画成する処理容器と、
前記処理容器中に設けられ、被処理基板を保持する基板保持台と、
前記処理容器中、前記基板保持台上の被処理基板に対向するように設けられたスパッタターゲットと、
前記プロセス空間に連通して設けられたイオンゲージと、
制御装置と、を含むスパッタ処理装置であって、
前記イオンゲージは、
熱電子を放出するフィラメントと、
前記フィラメントの周囲に設けられ、正電圧を印加され前記熱電子を加速するグリッドと、
前記グリッドの近傍に設けられ、前記加速された熱電子と前記プロセス空間中のガスとの衝突により生じたイオンを検出するコレクタとよりなり、
前記制御装置は、前記プロセス空間中におけるスパッタ処理の開始に先立って、
前記プロセス空間を、前記イオンゲージを使って真空度を監視しながら排気する工程と、
前記プロセス空間が所定の真空度に到達した後、前記プロセス空間中においてプラズマを着火する工程を実行し、
前記プラズマ着火工程では前記制御装置は、前記イオンゲージによる前記真空度の監視を停止させ、かつ前記フィラメントおよびグリッドを駆動し、前記フィラメントより放出された熱電子を加速して前記グリッドに衝突させることにより二次電子を発生させ、前記二次電子により前記プロセス空間においてプラズマを着火させる工程を実行することを特徴とするスパッタ処理装置。
前記制御装置は、前記着火工程の間、前記イオンゲージのコレクタを接地することを特徴とする付記13記載のスパッタ処理装置。
前記イオンゲージは、前記処理容器から分岐し、前記プロセス空間に連通する副空間中に設けられ、前記副空間は、前記プロセス空間の側から見て、前記イオンゲージの2/3以上が隠されるように屈曲していることを特徴とする付記13記載のスパッタ処理装置。
前記制御装置は、前記プロセス空間におけるプラズマ着火後、前記プラズマが持続している状態において、前記フィラメントおよびグリッドを消勢することを特徴とする付記13〜15のうち、いずれか一項記載のスパッタ処理装置。
11 フィラメント
12 グリッド
13 コレクタ
13X スイッチ
20,20A スパッタ処理装置
21 処理容器
21A プロセス空間
21B 排気ポート
21C ガス導入ライン
21c バルブ
21D 配管
22 基板保持台
23 ターゲット
31 制御装置
31A プログラム
31B 記録媒体
32 駆動回路
40 半導体装置
41 シリコン基板
41A 素子領域
41I 素子分離領域
41a,41b ソース/ドレインエクステンション領域
41c,41d ソース/ドレイン領域
42 絶縁膜
42G ゲート絶縁膜
43 ポリシリコン膜
43G ゲート電極
44A,44B 側壁絶縁膜
45 金属Ni膜
45N TiN保護膜
46s,46d,46g Ni2Si膜
46S,46D,46G NiSi膜
Claims (10)
- 被処理基板上に金属膜をスパッタ法により成膜する成膜方法であって、
前記スパッタ法により金属膜の成膜が生じるプロセス空間を減圧する工程と、
前記プロセス空間中、前記被処理基板と、前記被処理基板に対向するように配置されたターゲットとの間に直流バイアス電圧を印加する工程と、
前記プロセス空間中に、二次電子源より二次電子を導入し、プラズマを着火する工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。 - 前記金属膜は、磁性金属膜であることを特徴とする請求項1記載の成膜方法。
- 前記二次電子源は、熱電子源と、前記熱電子源の周囲に設けられ正電圧を印加されるグリッドと、前記グリッドの近傍に設けられ正イオンを捕捉するコレクタよりなるイオンゲージであることを特徴とする請求項1または2記載の成膜方法。
- 前記プラズマ着火工程では前記二次電子が、前記熱電子源を駆動して熱電子を放出させ、前記グリッドに正電圧を印加して前記熱電子を前記グリッドに衝突させることにより発生されることを特徴とする請求項3記載の成膜方法。
- 前記熱電子源は、前記プラズマ着火工程の後、前記プラズマが持続している状態において、消勢されることを特徴とする請求項3または4記載の成膜方法。
- 前記熱電子源は、白金族の金属フィラメントよりなることを特徴とする請求項3〜5のうち、いずれか一項記載の成膜方法。
- 拡散領域が露出されたシリコン基板上に金属膜を直流スパッタ法により成膜する工程と、
前記金属膜を前記拡散領域表面と反応させ、前記拡散領域表面にシリサイド層を形成する工程と、
未反応金属膜を選択エッチングにより除去する工程と、
を含み、
前記金属膜を成膜する工程は、
前記シリコン基板が配置され前記スパッタ法により金属膜の成膜が生じるプロセス空間を減圧する工程と、
前記プロセス空間中、前記シリコン基板と、前記シリコン基板に対向するように配置されたターゲットとの間に直流バイアス電圧を印加する工程と、
前記プロセス空間中に、二次電子源より二次電子を導入し、プラズマを着火する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 汎用コンピュータによりスパッタ処理装置を制御させ、前記スパッタ処理装置に金属膜の成膜処理を実行させるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体であって、前記金属膜の成膜処理は、
前記スパッタ処理装置中においてスパッタ法により金属膜の成膜が生じるプロセス空間を減圧する工程と、
前記プロセス空間中、前記被処理基板と、前記被処理基板に対向するように配置されたターゲットとの間に直流バイアス電圧を印加する工程と、
前記プロセス空間中に、二次電子源より二次電子を導入し、プラズマを着火する工程と、を含むことを特徴とするコンピュータ可読記録媒体。 - 排気ポートより排気されスパッタ法により金属膜の成膜が生じるプロセス空間を画成する処理容器と、
前記処理容器中に設けられ、被処理基板を保持する基板保持台と、
前記処理容器中、前記基板保持台上の被処理基板に対向するように設けられたスパッタターゲットと、
前記プロセス空間に連通して設けられたイオンゲージと、
制御装置と、を含むスパッタ処理装置であって、
前記イオンゲージは、
熱電子を放出するフィラメントと、
前記フィラメントの周囲に設けられ、正電圧を印加され前記熱電子を加速するグリッドと、
前記グリッドの近傍に設けられ、前記加速された熱電子と前記プロセス空間中のガスとの衝突により生じたイオンを検出するコレクタとよりなり、
前記制御装置は、前記プロセス空間中におけるスパッタ処理の開始に先立って、
前記プロセス空間を、前記イオンゲージを使って真空度を監視しながら排気する工程と、
前記プロセス空間が所定の真空度に到達した後、前記プロセス空間中においてプラズマを着火する工程を実行し、
前記プラズマ着火工程では前記制御装置は、前記イオンゲージによる前記真空度の監視を停止させ、かつ前記フィラメントおよびグリッドを駆動し、前記フィラメントより放出された熱電子を加速して前記グリッドに衝突させることにより二次電子を発生させ、前記二次電子により前記プロセス空間においてプラズマを着火させる工程を実行することを特徴とするスパッタ処理装置。 - 前記イオンゲージは、前記処理容器から分岐し、前記プロセス空間に連通する副空間中に設けられ、前記副空間は、前記プロセス空間の側から見て、前記イオンゲージの2/3以上が隠されるように屈曲していることを特徴とする請求項9記載のスパッタ処理装置。
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