JP2011127136A - Sputtering apparatus and method of fabricating semiconductor device using the sputtering apparatus - Google Patents

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JP2011127136A JP2009283714A JP2009283714A JP2011127136A JP 2011127136 A JP2011127136 A JP 2011127136A JP 2009283714 A JP2009283714 A JP 2009283714A JP 2009283714 A JP2009283714 A JP 2009283714A JP 2011127136 A JP2011127136 A JP 2011127136A
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Bunji Miura
文司 三浦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering apparatus having a cooling mechanism for easily controlling the temperature of a semiconductor wafer from the normal temperature to 100°C. <P>SOLUTION: The sputtering apparatus includes a vacuum chamber, a substrate holder for holding a substrate that is arranged in the vacuum chamber, a shield fixed to the substrate holder and a thermal conduction bar, wherein one end of the thermal conduction bar is connected to the substrate holder and the other end of the thermal conduction bar is connected to a cooling panel of a refrigerator. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板に薄膜を施すスパッタリング装置に関し、特にスパッタリング処理中の半導体ウェハ温度の上昇を抑え、かつ温度制御する機能を備えたスパッタリング装置に関する。   The present invention relates to a sputtering apparatus for applying a thin film to a substrate, and more particularly to a sputtering apparatus having a function of suppressing a rise in temperature of a semiconductor wafer during a sputtering process and controlling the temperature.

従来、半導体ウェハ等の基板上に薄膜を形成する一つの方法としてスパッタリング法が用いられている。一般のスパッタリング法では、真空容器内で、ターゲット材を保持したスパッタ電極に直流電力または高周波電力を印加してプラズマ放電を起こし、陰極降下電圧により陽イオンを陰極であるスパッタ電極に加速衝撃し、この衝撃によってスパッタ電極に設置されたターゲット材から放出された原子を真空槽内に設置した基板上に堆積することにより薄膜が形成される。   Conventionally, sputtering is used as one method for forming a thin film on a substrate such as a semiconductor wafer. In a general sputtering method, in a vacuum vessel, direct current power or high frequency power is applied to a sputter electrode holding a target material to cause plasma discharge, and positive ions are accelerated and impacted on the sputter electrode as a cathode by a cathode fall voltage. A thin film is formed by depositing atoms released from the target material placed on the sputtering electrode by this impact on the substrate placed in the vacuum chamber.

成膜処理時の半導体ウェハの温度が成膜薄膜の特性結果を大きく左右してしまうため、基板の温度コントロールは重要である。   The temperature control of the substrate is important because the temperature of the semiconductor wafer during the film forming process greatly affects the characteristic result of the film formed.

半導体ウェハを冷却する方法として、基板ホルダに冷媒供給管を儲け、冷媒液を流すことが知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、冷却効率をよくするため、半導体ウェハと基板ホルダとの間に温度制御用ガスを導入する構造になっているものもある(例えば、特許文献1参照)。この場合、半導体ウェハ裏面に導入されたガスにより、半導体ウェハが浮き上がらないように半導体ウェハは基板ホルダに押さえつける機構が設けられている。
As a method for cooling a semiconductor wafer, it is known that a refrigerant supply pipe is provided in a substrate holder and a refrigerant liquid is allowed to flow (see, for example, Patent Document 1).
In addition, there is a structure in which a temperature control gas is introduced between a semiconductor wafer and a substrate holder in order to improve cooling efficiency (see, for example, Patent Document 1). In this case, there is provided a mechanism for pressing the semiconductor wafer against the substrate holder so that the semiconductor wafer does not float by the gas introduced to the back surface of the semiconductor wafer.

一方、基板を極低温に冷却する装置として、冷凍機のヘッドと熱伝導部材によって基板ホルダと接続し冷却する方法が知られている(特許文献2,3)。
特許文献2には、半導体素子の電気的特性を試験するための半導体冷却装置に冷凍機ヘッドを用いることが開示されている。特許文献2において、ウェハの温度20K以下としている。
特許文献3には、光学測定機にて、試料の低温特性を試験する装置に冷凍機ヘッドを用いることが開示されている。特許文献3では、基板ホルダと半導体ウェハの間にヘリウムガスを導入し、ヘリウムガス量をコントロールすることでウェハの温度をガス量0sccmで61.3Kとし、ガス量200sccmで67.2Kに制御することが記載されている。
On the other hand, as an apparatus for cooling a substrate to an extremely low temperature, a method of cooling by connecting to a substrate holder by a head of a refrigerator and a heat conducting member is known (Patent Documents 2 and 3).
Patent Document 2 discloses that a refrigerator head is used in a semiconductor cooling device for testing electrical characteristics of a semiconductor element. In Patent Document 2, the wafer temperature is set to 20K or lower.
Patent Document 3 discloses that a refrigerator head is used as an apparatus for testing low-temperature characteristics of a sample in an optical measuring machine. In Patent Document 3, helium gas is introduced between the substrate holder and the semiconductor wafer, and the helium gas amount is controlled to control the wafer temperature to 61.3K with a gas amount of 0 sccm and to 67.2K with a gas amount of 200 sccm. Are listed.

特開2002―222849号公報JP 2002-2222849 A 特開平8−37226号公報JP-A-8-37226 特開2007−298506号公報JP 2007-298506 A

ところで、昨今の3次元実装向け半導体ウェハのようにスパッタリング装置においても、より低温にて成膜することが要求されてきている。   By the way, it is required to form a film at a lower temperature even in a sputtering apparatus like a recent semiconductor wafer for three-dimensional mounting.

ところが、基板ホルダと半導体ウェハの間に導入するガスによる熱伝導と比較し、ガスを導入しない場合、基板ホルダと半導体ウェハの接触による熱伝導では十分な熱交換が行われないため、冷媒液程度の温度では半導体基板は十分な冷却が行われない。そのため、半導体ウェハの処理中の温度を、例えば、低温成膜で要求される常温から100℃以下にすることは難しい。さらに、連続処理枚数が増えるにつれて基板ホルダ、および周辺のシールドがプラズマからの入熱で蓄熱され、保持されている半導体ウェハの温度が徐々に上昇する傾向がある。   However, compared to the heat conduction by the gas introduced between the substrate holder and the semiconductor wafer, if no gas is introduced, the heat conduction by the contact between the substrate holder and the semiconductor wafer does not allow sufficient heat exchange, The semiconductor substrate is not sufficiently cooled at this temperature. For this reason, it is difficult to set the temperature during processing of the semiconductor wafer, for example, from normal temperature required for low-temperature film formation to 100 ° C. or less. Furthermore, as the number of continuously processed wafers increases, the substrate holder and the surrounding shield are stored by heat input from the plasma, and the temperature of the held semiconductor wafer tends to gradually increase.

冷却効率をあげるために温度制御用ガスを用いる場合、半導体ウェハ裏面に導入されたガスにより、半導体ウェハが浮き上がらないように押さえる機構が必要である。方法としては半導体ウェハを上からクランプする場合や静電チャックを用いる方法がある。前者はクランプ箇所の非成膜領域の発生が生じ、後者の場合には基板ホルダ上部に搭載れたセラミック板内の静電吸着のための電極への電源導入方法などが必要なため、基板ホルダの構造が複雑になる。特に、可動可能な基板ホルダにより基板を保持する場合には、より複雑になる、
そこで、冷媒液や温度制御用ガスを用いずに、基板をより低温に冷却する機構が望まれる。
When a temperature control gas is used to increase the cooling efficiency, a mechanism for holding the semiconductor wafer from being lifted by the gas introduced to the back surface of the semiconductor wafer is required. As a method, there are a method of clamping a semiconductor wafer from above and a method of using an electrostatic chuck. In the former case, a non-film formation area at the clamp location occurs, and in the latter case, a method for introducing power to the electrode for electrostatic adsorption in the ceramic plate mounted on the substrate holder is required. The structure becomes complicated. Especially when the substrate is held by a movable substrate holder, it becomes more complicated.
Therefore, a mechanism for cooling the substrate to a lower temperature without using a refrigerant liquid or a temperature control gas is desired.

一方、特許文献2、3に記載されている基板の冷却方法を、スパッタリング装置に適用したとしても、半導体ウェハの温度を低温状態に制御することは、困難であった。
これは、スパッタリング装置においては、成膜時にスパッタによる熱により、基板周辺の温度が上昇するためである。また、特許文献2、3に記載されている装置を半導体成膜装置に適用した場合、基板周辺の温度が、プロセスガス、例えば、アルゴンガスの臨界温度以下となり、薄膜特性に大きく影響を及ぼすことがある。
On the other hand, even if the substrate cooling method described in Patent Documents 2 and 3 is applied to a sputtering apparatus, it is difficult to control the temperature of the semiconductor wafer to a low temperature state.
This is because in a sputtering apparatus, the temperature around the substrate rises due to heat generated by sputtering during film formation. In addition, when the apparatus described in Patent Documents 2 and 3 is applied to a semiconductor film forming apparatus, the temperature around the substrate becomes lower than the critical temperature of the process gas, for example, argon gas, and greatly affects the thin film characteristics. There is.

そこで、本発明では、半導体ウェハの温度を常温から100℃まで容易に簡単に制御可能な冷却機構を有するスパッタリング装置を提供することを目的とする。また、本発明では、容易に温度制御ができる制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a sputtering apparatus having a cooling mechanism that can easily and easily control the temperature of a semiconductor wafer from room temperature to 100 ° C. Another object of the present invention is to provide a control method capable of easily controlling the temperature.

本発明のスパッタリング装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内に配置した基板を保持するための基板ホルダと、前記基板ホルダに固定されたシールドと、熱伝導棒とを有し、前記基板ホルダには前記熱伝導棒の一方の端が接続されており、該熱伝導棒の他端は冷凍機の冷却パネルと接続していることを特徴とする。
また、本発明の半導体デバイスの製造方法は、基板に薄膜を形成する工程を有する半導体デバイスの製造方法において、上記スパッタリング装置を用いて基板に薄膜を形成することを特徴とする。
The sputtering apparatus of the present invention includes a vacuum chamber, a substrate holder for holding a substrate disposed in the vacuum chamber, a shield fixed to the substrate holder, and a heat conduction rod. One end of the heat conducting rod is connected, and the other end of the heat conducting rod is connected to a cooling panel of a refrigerator.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a thin film on a substrate using the sputtering apparatus.

本発明のスパッタリング装置によれば、冷媒液や温度制御用ガスを用いずに基板ホルダを低温に容易に制御することができるため、半導体ウェハの低温成膜が容易になる。特に、可動可能な基板ホルダにより基板を保持する場合には、基板ホルダに複雑な構造を設けることなく、半導体ウェハの低温成膜を行うことができる。
また、本発明によれは、基板ホルダ温度は、プロセスガスであるアルゴンの臨界温度以上、つまり、151Kから常温まで制御が可能になる。基板ホルダと半導体ウェハは接触のみの熱伝導のため、半導体ウェハは成膜中は常温から100℃までの温度範囲にすることが容易となる。
According to the sputtering apparatus of the present invention, since the substrate holder can be easily controlled to a low temperature without using a refrigerant liquid or a temperature control gas, low-temperature film formation of a semiconductor wafer is facilitated. In particular, when a substrate is held by a movable substrate holder, a semiconductor wafer can be formed at a low temperature without providing a complicated structure for the substrate holder.
Further, according to the present invention, the substrate holder temperature can be controlled from the critical temperature of argon, which is the process gas, that is, from 151 K to room temperature. Since the substrate holder and the semiconductor wafer conduct heat only by contact, the semiconductor wafer can be easily brought to a temperature range from room temperature to 100 ° C. during film formation.

本発明のスパッタリング装置の概略摸式図Schematic schematic diagram of the sputtering apparatus of the present invention 基板ホルダ部の概略摸式図Schematic diagram of substrate holder 冷却パネル部の概略摸式図Schematic diagram of cooling panel 本発明のスパッタリング装置に適用する動作フローチャートの例Example of operation flowchart applied to sputtering apparatus of the present invention 基板ホルダの温度変化を示す図Diagram showing temperature change of substrate holder

以下、発明に係るスパッタリング装置の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明のスパッタリング装置の一態様を示す断面模式図である。本発明のスパッタリング装置は、真空チャンバ1内に、半導体ウェハ12を保持するための基板ホルダ2と、ガス導入口6が設けられている。ガス導入口6には、不図示のガスボンベから真空チャンバ内にスパッタリング用プロセスガスが導入される。
Hereinafter, embodiments of the sputtering apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of the sputtering apparatus of the present invention. In the sputtering apparatus of the present invention, a substrate holder 2 for holding a semiconductor wafer 12 and a gas inlet 6 are provided in a vacuum chamber 1. A sputtering process gas is introduced into the vacuum chamber from a gas cylinder (not shown) into the gas inlet 6.

また、排気手段として、ゲートバルブ9を介して主排気ポンプ7が接続されている。基板12は、真空チャンバ1に設けられたスリットバルブ5から不図示の搬送ロボットによって、真空チャンバ1内に搬入される。   A main exhaust pump 7 is connected as an exhaust means through a gate valve 9. The substrate 12 is carried into the vacuum chamber 1 from a slit valve 5 provided in the vacuum chamber 1 by a transfer robot (not shown).

基板ホルダ2は、冷凍機3の冷却パネル13と、熱伝導棒14により接続されている。熱伝導棒14の両端は平らな円板となっている。熱伝導棒14は、銅、アルミなどの熱伝導性の良好な金属部材で形成されている。基板ホルダ2も、銅やステンレスなどの熱伝導性の良好な金属部材で形成される。基板ホルダ2は、熱伝導棒14を介して冷凍機3により冷却される。
熱伝導棒14は真空中となるベローズフランジ19内に設けられてあり、特に熱伝導棒14周辺に保温部材は用いていない。
The substrate holder 2 is connected to the cooling panel 13 of the refrigerator 3 by a heat conducting rod 14. Both ends of the heat conduction rod 14 are flat discs. The heat conduction rod 14 is formed of a metal member having good heat conductivity such as copper or aluminum. The substrate holder 2 is also formed of a metal member with good thermal conductivity such as copper or stainless steel. The substrate holder 2 is cooled by the refrigerator 3 through the heat conducting rod 14.
The heat conducting rod 14 is provided in a bellows flange 19 that is in a vacuum, and in particular, no heat insulating member is used around the heat conducting rod 14.

冷凍機3は基板ホルダ2を保持する上下動作可能なベローズフランジ19に接続されており、基板ホルダ2の上下動作に従って冷凍機3も可動する。従って、本発明の熱伝導棒14は可撓性熱伝導部材である必要はない。   The refrigerator 3 is connected to a bellows flange 19 that can move up and down to hold the substrate holder 2, and the refrigerator 3 also moves according to the up and down movement of the substrate holder 2. Therefore, the heat conducting rod 14 of the present invention does not need to be a flexible heat conducting member.

冷凍機3は、ヘリウムホース17により真空チャンバ外部にある圧縮機4に接続されており、ヘリウムガスが循環する構造となっている。また、冷凍機3に送り込むヘリウムガスの流量をコントロールするため、ヘリウムホースの送り側と戻り側の間に、手動で可変するバイパスバルブ20が搭載されている。冷凍機3に送り込みヘリウム量を予め設定することにより、基板ホルダ2の冷却温度を調整することができる。なお、装置立ち上げ時に、目的とする温度帯用に調整する時以外殆ど調整は行わない。   The refrigerator 3 is connected to the compressor 4 outside the vacuum chamber by a helium hose 17 and has a structure in which helium gas circulates. Further, in order to control the flow rate of helium gas fed into the refrigerator 3, a manually variable bypass valve 20 is mounted between the feed side and the return side of the helium hose. The cooling temperature of the substrate holder 2 can be adjusted by setting the amount of helium fed into the refrigerator 3 in advance. It should be noted that adjustment is hardly performed at the time of starting up the apparatus except when adjusting for a target temperature range.

真空容器1には、防着シールドとして、シールド15およびシールド23が配置されている。基板ホルダ2とシールド15は接続されており、基板ホルダ2の上下動作に従って可動する。シールド23は真空チャンバ1の内壁に固定されている。
シールド15はステンレス鋼やアルミのブラスト材などの熱伝導性の部材で形成される。また、基板ホルダ2と接続しているシールド15と、基板ホルダ2は熱伝導棒14を介して冷凍機3と接続しているので、シールド15も、基板ホルダ2および熱伝導棒14を介して冷凍機3により冷却される。
The vacuum vessel 1 is provided with a shield 15 and a shield 23 as an adhesion shield. The substrate holder 2 and the shield 15 are connected and move according to the vertical movement of the substrate holder 2. The shield 23 is fixed to the inner wall of the vacuum chamber 1.
The shield 15 is formed of a thermally conductive member such as stainless steel or aluminum blast material. In addition, since the shield 15 connected to the substrate holder 2 and the substrate holder 2 are connected to the refrigerator 3 via the heat conduction rod 14, the shield 15 is also connected via the substrate holder 2 and the heat conduction rod 14. It is cooled by the refrigerator 3.

図2は、図1のスパッタリング装置において、熱伝導棒14と基板ホルダ2との接続部分の拡大摸式図である。基板ホルダ2と熱伝導棒14の接続部は熱伝導をよくするために、インジウムシート21を挟んでネジ止め22で固定されている。
基板ホルダ2には、温度センサ16として熱電対が組み込まれている。放射温度計で基板ホルダ2の温度を検出してもよい。
また、基板ホルダ2内部には、目的温度に短時間で到達するための発熱体18が組み込まれている。発熱体18の温度制御は、発熱体18に接続された制御手段により行われる。
FIG. 2 is an enlarged schematic view of a connection portion between the heat conducting rod 14 and the substrate holder 2 in the sputtering apparatus of FIG. A connection portion between the substrate holder 2 and the heat conducting rod 14 is fixed with screws 22 with an indium sheet 21 interposed therebetween in order to improve heat conduction.
A thermocouple is incorporated in the substrate holder 2 as the temperature sensor 16. The temperature of the substrate holder 2 may be detected with a radiation thermometer.
Further, a heating element 18 for reaching the target temperature in a short time is incorporated in the substrate holder 2. The temperature control of the heating element 18 is performed by a control means connected to the heating element 18.

図3は、図1のスパッタリング装置において、熱伝導棒14との接続部分の拡大摸式図を示す。
熱導入棒14と冷凍機3の冷却パネル13もインジウムシート23を挟んでネジ止めで固定接続されている。
FIG. 3 is an enlarged schematic diagram of a connection portion with the heat conduction rod 14 in the sputtering apparatus of FIG.
The heat introduction rod 14 and the cooling panel 13 of the refrigerator 3 are also fixedly connected by screws with an indium sheet 23 interposed therebetween.

基板ホルダ2内に埋め込まれた温度センサ16からの信号によって冷凍機と圧縮機のON/OFF制御が行われ、基板ホルダの温度を制御する。
冷却パネル13の温度は、成膜された薄膜特性に影響しないように、プロセスガスの臨界温度(例えばアルゴンガスの場合151K)以上に設定する。
さらに、スパッタリング装置には、基板ホルダからの温度信号により冷凍機と圧縮機の動作をOn/OFFするための制御手段(不図示)、基板ホルダ内に組み込まれた発熱体の温度制御手段(不図示)を備えている。
The ON / OFF control of the refrigerator and the compressor is performed by a signal from the temperature sensor 16 embedded in the substrate holder 2 to control the temperature of the substrate holder.
The temperature of the cooling panel 13 is set to a critical temperature of the process gas (for example, 151 K in the case of argon gas) or higher so as not to affect the characteristics of the formed thin film.
Further, the sputtering apparatus includes a control means (not shown) for turning on / off the operation of the refrigerator and the compressor by a temperature signal from the substrate holder, and a temperature control means (not shown) of the heating element incorporated in the substrate holder. (Shown).

次に、本発明のスパッタリング装置を用いた温度制御方法を、図4の動作フローチャートを用いて説明する。また、基板ホルダの温度の変化を図5に示す。
本発明の温度制御を行うことにより、処理中の半導体ウェハの温度を常温から100℃までの温度コントロールを容易に行うことができ、スパッタリング装置を用いた低温成膜が可能になる。なお、基板ホルダ温度と半導体ウェハの目的温度との関係は事前に実験により確認しておく必要がある。
Next, a temperature control method using the sputtering apparatus of the present invention will be described using the operation flowchart of FIG. Moreover, the change of the temperature of a substrate holder is shown in FIG.
By performing the temperature control of the present invention, the temperature of the semiconductor wafer being processed can be easily controlled from room temperature to 100 ° C., and low temperature film formation using a sputtering apparatus becomes possible. The relationship between the substrate holder temperature and the target temperature of the semiconductor wafer needs to be confirmed in advance by experiments.

まず、基板ホルダ2に組み込まれた温度センサ16からの信号により基板ホルダ2の温度調節が行われる。温度センサ16の温度が設定温度下限値より低い場合は発熱体18の電源をONし設定温度下限値まで上昇させる。   First, the temperature of the substrate holder 2 is adjusted by a signal from the temperature sensor 16 incorporated in the substrate holder 2. When the temperature of the temperature sensor 16 is lower than the set temperature lower limit value, the power source of the heating element 18 is turned on and raised to the set temperature lower limit value.

設定温度下限値、設定温度上限値及び、発熱体18への電流値等の設定値は目的温度ごとに事前評価により決定しておく必要がある。
温度センサ16が設定温度下限値に達したら発熱体18への電流供給をOFFする。
そして、事前に設定された各設定温度値に従って、圧縮機4及び、冷凍機3のON/OFF制御が行われる。
Set values such as a set temperature lower limit value, a set temperature upper limit value, and a current value to the heating element 18 need to be determined in advance for each target temperature.
When the temperature sensor 16 reaches the set temperature lower limit value, the current supply to the heating element 18 is turned off.
And according to each preset temperature value set in advance, ON / OFF control of the compressor 4 and the refrigerator 3 is performed.

基板ホルダが設定温度範囲内、つまり上限値と下限値の間になった場合、半導体ウェハ12は、不図示の搬送ロボットによって、開状態にあるスリットバルブ5を通って真空チャンバ2内に導入され、搬送ポジションにある基板ホルダ2の上に保持される。そして、搬送ロボットはスリットバルブ5を通って不図示の搬送チャンバ内に戻り、スリットバルブ5は閉状態になる。   When the substrate holder is within the set temperature range, that is, between the upper limit value and the lower limit value, the semiconductor wafer 12 is introduced into the vacuum chamber 2 through the slit valve 5 in an open state by a transfer robot (not shown). And held on the substrate holder 2 in the transfer position. Then, the transfer robot returns to the transfer chamber (not shown) through the slit valve 5, and the slit valve 5 is closed.

基板ホルダ2は成膜ポジションに移動し、プロセスが可能な状態、つまり、主排気ポンプ7上のゲートバルブ9が所定の位置に移動する。プロセスガス、例えばアルゴンガスが導入口6から導入され、カソードマグネット8がモーター11により定常回転されている状態で、ターゲット10にマイナスの高電圧を印加してプラズマを発生させる。   The substrate holder 2 moves to the film forming position, and the process is possible, that is, the gate valve 9 on the main exhaust pump 7 moves to a predetermined position. A process gas, for example, argon gas, is introduced from the introduction port 6, and a negative high voltage is applied to the target 10 in a state where the cathode magnet 8 is constantly rotated by the motor 11 to generate plasma.

成膜中も基板ホルダ2に組み込まれた温度センサ16からの信号で事前に設定された各温度パラメータに従って、圧縮機4のON/OFF制御が行われる。   Even during film formation, ON / OFF control of the compressor 4 is performed according to each temperature parameter set in advance by a signal from the temperature sensor 16 incorporated in the substrate holder 2.

プラズマ中のアルゴンイオンがマイナス極のターゲット10を叩く事で、対向する半導体ウェハ12にターゲット粒子が堆積する。この間プラズマからの入熱により半導体ウェハ12と周辺シールドは温度上昇するが、本発明では、冷凍機3と熱伝導棒14で接続された基板ホルダ2により冷却される。さらに、基板ホルダと接続されたシールド15も冷却される。   Argon ions in the plasma strike the negative target 10 to deposit target particles on the opposing semiconductor wafer 12. During this time, the temperature of the semiconductor wafer 12 and the peripheral shield rises due to heat input from the plasma, but in the present invention, the semiconductor wafer 12 and the peripheral shield are cooled by the substrate holder 2 connected by the refrigerator 3 and the heat conduction rod 14. Furthermore, the shield 15 connected to the substrate holder is also cooled.

成膜終了後、半導体ウェハ12は搬送ロボットにより搬送チャンバに回収され、次の半導体ウェハが搬送ロボットにより基板ホルダ2上に保持され、同様のシーケンスがロット終了まで繰り返される。
基板ホルダ2下部の可動可能なベローズフランジ19に接続されている冷凍機3は、基板ホルダ2の上下動作に従って可動する。
After the film formation is completed, the semiconductor wafer 12 is collected in the transfer chamber by the transfer robot, the next semiconductor wafer is held on the substrate holder 2 by the transfer robot, and the same sequence is repeated until the end of the lot.
The refrigerator 3 connected to the movable bellows flange 19 below the substrate holder 2 moves according to the vertical movement of the substrate holder 2.

ヘリウムホース17のヘリウム送り側と戻り側の間に接続された手動バイパスバルブ20は装置立ち上げ時に調整するもので、本シーケンス中に調整は行わない。   The manual bypass valve 20 connected between the helium feed side and the return side of the helium hose 17 is adjusted when the apparatus is started up, and is not adjusted during this sequence.

1 真空チャンバ
2 基板ホルダ
3 冷凍機
4 圧縮機
5 スリットバルブ
6 ガス導入口
7 主排気ポンプ
8 カソードマグネット
9 ゲートバルブ
10 ターゲット
11 モーター
12 半導体ウェハ
13 冷却パネル
14 熱伝導棒
15 シールド
16 温度センサ
17 ヘリウムホース
18 発熱体
19 ベローズフランジ
20 手動バイパスバルブ
21 インジウムシート
22 ネジ
23 シールド
24 インジウムシート

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber 2 Substrate holder 3 Refrigerator 4 Compressor 5 Slit valve 6 Gas inlet 7 Main exhaust pump 8 Cathode magnet 9 Gate valve 10 Target 11 Motor 12 Semiconductor wafer 13 Cooling panel 14 Thermal conduction rod 15 Shield 16 Temperature sensor 17 Helium Hose 18 Heating element 19 Bellows flange 20 Manual bypass valve 21 Indium sheet 22 Screw 23 Shield 24 Indium sheet

Claims (7)

真空チャンバと、真空チャンバ内に配置した基板を保持するための基板ホルダと、前記基板ホルダに固定されたシールドと、熱伝導棒とを有し、前記基板ホルダには前記熱伝導棒の一方の端が接続されており、該熱伝導棒の他端は冷凍機の冷却パネルと接続していることを特徴とするスパッタリング装置。 A vacuum chamber; a substrate holder for holding a substrate disposed in the vacuum chamber; a shield fixed to the substrate holder; and a heat conduction rod. The substrate holder includes one of the heat conduction rods. An end is connected, and the other end of the heat conducting rod is connected to a cooling panel of a refrigerator. 前記基板ホルダは上下に昇降可能であ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。 The sputtering apparatus according to claim 1, wherein the substrate holder can be moved up and down. 前記冷凍機は基板ホルダを保持する上下動作可能なベローズフランジに接続されており、基板ホルダの上下動作に従って上下する請求項2に記載のスパッタリング装置。 The sputtering apparatus according to claim 2, wherein the refrigerator is connected to a bellows flange that can move up and down and holds the substrate holder, and moves up and down according to the up and down movement of the substrate holder. 前記基板ホルダ内部に温度センサが組み込まれており、前記温度センサによる基板ホルダの温度情報を電気信号として、前記真空容器外部に設けた制御手段に伝送する請求項1ないし3のいずれかに記載のスパッタリング装置。 The temperature sensor is incorporated in the said substrate holder, The temperature information of the substrate holder by the said temperature sensor is transmitted to the control means provided in the said vacuum vessel as an electrical signal in any one of Claim 1 thru | or 3. Sputtering equipment. 前記基板ホルダ内部には、基板ホルダの温度を調整するための発熱体が組み込まれており、前記温度センサ信号により、前記発熱体のON,OFFを制御することを特徴とする請求項4に記載のスパッタリング装置。 The heating element for adjusting the temperature of the substrate holder is incorporated in the substrate holder, and ON / OFF of the heating element is controlled by the temperature sensor signal. Sputtering equipment. 前記冷凍機は、ヘリウムホースにて圧縮機と接続されており、該圧縮機は、前記温度センサ信号により、前記基板ホルダの温度制御を行うことを特徴とする請求項4または5に記載のスパッタリング装置。 6. The sputtering according to claim 4, wherein the refrigerator is connected to a compressor by a helium hose, and the compressor controls the temperature of the substrate holder by the temperature sensor signal. apparatus. 基板に薄膜を形成する工程を有する半導体デバイスの製造方法において、請求項1ないし6に記載のスパッタリング装置を用いて基板に薄膜を形成することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。


A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a thin film on a substrate, wherein the thin film is formed on the substrate using the sputtering apparatus according to claim 1.


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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014141734A (en) * 2012-12-26 2014-08-07 Ulvac Kuraio Kk Cooling device
CN105723496A (en) * 2013-11-18 2016-06-29 佳能安内华股份有限公司 Substrate treatment device and method
WO2017071628A1 (en) * 2015-10-30 2017-05-04 广东百事泰电子商务股份有限公司 Simple container with freshness-preserving atmosphere
JPWO2017221631A1 (en) * 2016-06-23 2018-11-08 株式会社アルバック Holding device
JP2020506291A (en) * 2017-02-08 2020-02-27 ピコサン オーワイPicosun Oy Deposition or cleaning apparatus with movable structure and method of operation
WO2020100400A1 (en) * 2018-11-16 2020-05-22 株式会社アルバック Vacuum processing apparatus
JP2021143377A (en) * 2020-03-11 2021-09-24 東京エレクトロン株式会社 Substrate treatment apparatus and manufacturing method of substrate treatment apparatus
CN114127332A (en) * 2019-09-06 2022-03-01 佳能安内华股份有限公司 Load lock device
JP7575175B2 (ja) 2020-12-22 2024-10-29 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、基板処理装置の温度制御方法及び基板処理装置を制御する制御装置のプログラム

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014141734A (en) * 2012-12-26 2014-08-07 Ulvac Kuraio Kk Cooling device
TWI614460B (en) * 2012-12-26 2018-02-11 Ulvac Cryogenics Inc Cooling device
CN105723496A (en) * 2013-11-18 2016-06-29 佳能安内华股份有限公司 Substrate treatment device and method
EP3073512A4 (en) * 2013-11-18 2017-06-28 Canon Anelva Corporation Substrate treatment device and method
CN105723496B (en) * 2013-11-18 2019-01-11 佳能安内华股份有限公司 Substrate board treatment and substrate processing method using same
WO2017071628A1 (en) * 2015-10-30 2017-05-04 广东百事泰电子商务股份有限公司 Simple container with freshness-preserving atmosphere
JPWO2017221631A1 (en) * 2016-06-23 2018-11-08 株式会社アルバック Holding device
EP3559307B1 (en) * 2017-02-08 2022-08-03 Picosun Oy Deposition or cleaning apparatus with movable structure and method of operation
JP2020506291A (en) * 2017-02-08 2020-02-27 ピコサン オーワイPicosun Oy Deposition or cleaning apparatus with movable structure and method of operation
US11725279B2 (en) 2017-02-08 2023-08-15 Picosun Oy Deposition or cleaning apparatus with movable structure
JP7057442B2 (en) 2018-11-16 2022-04-19 株式会社アルバック Vacuum processing equipment
JPWO2020100400A1 (en) * 2018-11-16 2021-09-24 株式会社アルバック Vacuum processing equipment
TWI742431B (en) * 2018-11-16 2021-10-11 日商愛發科股份有限公司 Vacuum processing device
WO2020100400A1 (en) * 2018-11-16 2020-05-22 株式会社アルバック Vacuum processing apparatus
CN113056572A (en) * 2018-11-16 2021-06-29 株式会社爱发科 Vacuum processing apparatus
CN113056572B (en) * 2018-11-16 2023-09-05 株式会社爱发科 Vacuum processing apparatus
US11923178B2 (en) 2018-11-16 2024-03-05 Ulvac, Inc. Vacuum processing apparatus
CN114127332A (en) * 2019-09-06 2022-03-01 佳能安内华股份有限公司 Load lock device
CN114127332B (en) * 2019-09-06 2024-04-09 佳能安内华股份有限公司 Load lock device
JP2021143377A (en) * 2020-03-11 2021-09-24 東京エレクトロン株式会社 Substrate treatment apparatus and manufacturing method of substrate treatment apparatus
JP7374026B2 (en) 2020-03-11 2023-11-06 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing equipment and method for manufacturing the substrate processing equipment
JP7575175B2 (ja) 2020-12-22 2024-10-29 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、基板処理装置の温度制御方法及び基板処理装置を制御する制御装置のプログラム

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