JPH10158832A - Collimate sputtering system - Google Patents

Collimate sputtering system

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JPH10158832A
JPH10158832A JP34258896A JP34258896A JPH10158832A JP H10158832 A JPH10158832 A JP H10158832A JP 34258896 A JP34258896 A JP 34258896A JP 34258896 A JP34258896 A JP 34258896A JP H10158832 A JPH10158832 A JP H10158832A
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JP
Japan
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collimator
temperature
sputtering
substrate
target
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JP34258896A
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Japanese (ja)
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Toru Kureya
融 呉屋
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Canon Anelva Corp
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Anelva Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a collimate sputtering system in which the frequency of replacement of collimaters is made as low as possible for higher productivity. SOLUTION: This device has a temp. controlling means holding the temp. of a collimater 8 passing only the ones flying in a direction approximately vertical to a substrate 50 among sputtering particles from a target 2 to a certain one. This temp. controlling means is composed of a heater 81 heating the collimator 8, a temp. measuring apparatus 82 and a controller 83 controlling the heater 81 in accordance with the measured value from the temp. measuring apparatus 82 and holds the temp. of the collimater 8 to the same certain temp. not only in the process of the driving of the device but also in the states of the idling or stopping of the device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本願の発明は、基板の表面に
スパッタリングによって所定の薄膜を作成するスパッタ
装置に関し、特に、基板に対して垂直に入射するスパッ
タ粒子を多くするためのコリメーターを備えたコリメー
トスパッタ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus for forming a predetermined thin film on a surface of a substrate by sputtering, and more particularly, to a sputtering apparatus provided with a collimator for increasing the number of sputtered particles which are perpendicularly incident on the substrate. The present invention relates to a collimating sputtering device.

【0002】[0002]

【従来の技術】基板の表面に所定の薄膜を作成するスパ
ッタ装置は、LSI(大規模集積回路)やLCD(液晶
ディスプレイ)、情報記録ディスク等の製作の際に盛ん
に使用されている。図10は、従来のコリメートスパッ
タ装置の概略図を示す正面図であり、図11は、ステッ
プカバレッジ特性の説明図である。
2. Description of the Related Art Sputtering apparatuses for forming a predetermined thin film on the surface of a substrate are actively used in the production of LSIs (Large Scale Integrated Circuits), LCDs (Liquid Crystal Displays), information recording disks, and the like. FIG. 10 is a front view showing a schematic diagram of a conventional collimating sputtering device, and FIG. 11 is an explanatory diagram of step coverage characteristics.

【0003】図10に示すコリメートスパッタ装置は、
排気系11を備えたスパッタチャンバー1と、このスパ
ッタチャンバー1内の所定の位置に配置された所定の材
料からなるターゲット2と、このターゲット2をスパッ
タするためのスパッタ放電を生じさせる電極3と、スパ
ッタ放電のための放電用ガスをターゲット2と基板50
との間の空間に導入するガス導入手段4と、スパッタさ
れたターゲット2の材料が到達するスパッタチャンバー
1内の所定の位置に基板50を配置するための基板ホル
ダー5等から主に構成されている。
[0003] The collimated sputtering apparatus shown in FIG.
A sputtering chamber 1 provided with an exhaust system 11, a target 2 made of a predetermined material disposed at a predetermined position in the sputtering chamber 1, an electrode 3 for generating a sputter discharge for sputtering the target 2, Discharge gas for sputtering discharge is applied to target 2 and substrate 50.
And a substrate holder 5 for arranging the substrate 50 at a predetermined position in the sputtering chamber 1 where the material of the sputtered target 2 reaches. I have.

【0004】このようなスパッタ装置には種々の技術的
要請が存在するが、年々集積度が高まる各種半導体デバ
イスの分野では、ステップカバレッジ特性の向上が重要
な課題となっている。ステップカバレッジ特性とは、基
板の表面に形成された穴や溝、または段差に対する被覆
性のことであり、上面への薄膜堆積量に対する溝又は穴
(以下、ホールと総称する)の底部への薄膜堆積量の比
であるボトムカバレッジ率を含む概念である。例えば、
コンタクトホール又はスルーホール等のホールが形成さ
れた基板の表面にバリア膜をスパッタリングによって形
成する場合、ボトムカバレッジが充分でなくホールの底
部に充分な厚さのバリア膜が形成されないと、層間の拡
散防止が充分でなくなり、ジャンクションリーク等のデ
バイス性能に致命的な欠陥を与える場合がある。
[0004] There are various technical requirements for such a sputtering apparatus, but in the field of various semiconductor devices whose integration degree is increasing year by year, improvement of the step coverage characteristics is an important issue. The step coverage characteristic is a property of covering a hole, a groove, or a step formed on the surface of the substrate, and a thin film on a bottom of the groove or hole (hereinafter, collectively referred to as a hole) with respect to a thin film deposition amount on the upper surface. This is a concept including a bottom coverage ratio which is a ratio of the amount of deposition. For example,
When a barrier film is formed by sputtering on the surface of a substrate on which holes such as contact holes or through holes are formed, if the bottom coverage is not sufficient and a barrier film having a sufficient thickness is not formed at the bottom of the hole, diffusion between layers will occur. Prevention is not sufficient, and a fatal defect may be given to device performance such as junction leak.

【0005】集積度が高まり配線の微細化が進むと配線
幅がより一層狭くなるが、その一方で、デバイスの高性
能化を背景とした配線構造の複雑化により、ホールの深
さがより深くなる傾向がある。即ち、ホールのアスペク
ト比(ホールの深さ/ホールの開口幅)が一段と高くな
る傾向がある。
As the degree of integration increases and the wiring becomes finer, the width of the wiring becomes narrower. On the other hand, the wiring structure becomes complicated due to the high performance of the device, and the depth of the hole becomes deeper. Tend to be. That is, the aspect ratio (hole depth / hole opening width) of the hole tends to be higher.

【0006】しかしながら、従来の一般的なスパッタリ
ング装置では、アスペクト比1〜2程度のホールへの成
膜が限界とされており、16メガビット以上の集積回路
を製作する際の技術的な障害となっている。この原因
は、基板に斜めに入射するスパッタ粒子が多く、ホール
の底部に到達出来るスパッタ粒子の量が少ないからであ
る。この結果、図11に示すように、基板50の穴又は
溝500の底部への膜堆積が少なくなり、ボトムカバレ
ッジ率(図11の(b/a)×100%)はかなり低く
なってしまう。
However, in a conventional general sputtering apparatus, film formation in a hole having an aspect ratio of about 1 to 2 is a limit, which is a technical obstacle when an integrated circuit of 16 Mbit or more is manufactured. ing. This is because many sputtered particles obliquely enter the substrate and the amount of sputtered particles that can reach the bottom of the hole is small. As a result, as shown in FIG. 11, film deposition on the bottom of the hole or groove 500 of the substrate 50 is reduced, and the bottom coverage ratio ((b / a) × 100% in FIG. 11) is considerably reduced.

【0007】ステップカバレッジ率を向上させるには、
基板50に対して垂直に入射するスパッタ粒子を多くす
ることが重要であるが、これを可能にするものとして図
10に示すコリメートスパッタ装置が知られている。こ
の図10のスパッタ装置では、ターゲット2と基板50
との間の空間に、コリメーター8が配設されている。こ
のコリメーター8は、基板50の表面に垂直な方向の飛
行通路を形成するものであり、格子状のものや、帯状の
板を丸めてリング状にしたものを同心状に複数配置した
もの等が採用される。
[0007] To improve the step coverage rate,
It is important to increase the number of sputter particles perpendicularly incident on the substrate 50, and a collimated sputtering apparatus shown in FIG. 10 is known to make this possible. In the sputtering apparatus shown in FIG.
The collimator 8 is disposed in the space between the two. The collimator 8 forms a flight path in a direction perpendicular to the surface of the substrate 50, and includes a lattice-like one, a ring-like one obtained by rolling a band-like plate, and a plurality of concentric arrangements. Is adopted.

【0008】ターゲット2から放出されるスパッタ粒子
は、余弦則に基づき、基板50に垂直な方向を中心とし
てコサインカーブ状に広がる量の分布を持っている。こ
のような分布のスパッタ粒子がコリメーター8に達する
と、基板50にほぼ垂直な方向に飛行するもののみがコ
リメーター8を通過できることになるので、基板50に
達するスパッタ粒子は、基板50に垂直な方向のものが
多くなる。このため、上述したボトムカバレッジ率が向
上する。
[0008] Sputtered particles emitted from the target 2 have a distribution of an amount spreading in a cosine curve centering on a direction perpendicular to the substrate 50 based on the cosine law. When the sputtered particles having such a distribution reach the collimator 8, only those flying in a direction substantially perpendicular to the substrate 50 can pass through the collimator 8, so that the sputtered particles reaching the substrate 50 are perpendicular to the substrate 50. In many directions. For this reason, the above-mentioned bottom coverage rate improves.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述したコリメートス
パッタ装置において、スパッタ粒子の飛行方向を規制す
るコリメーターには必然的にスパッタ粒子が付着し、こ
れが重なって薄膜が堆積する。このような薄膜がある程
度の厚さにまで成長すると、膜の内部応力等によって剥
離し、落下する。このような剥離落下する薄膜は、スパ
ッタチャンバー内をパーティクルとなって浮遊し、時と
して基板の表面に付着する。尚、ここでいうパーティク
ルとは、ターゲットと同材質よりなる微粒子又はターゲ
ットの材質と放電用ガスとの化合物よりなる微粒子であ
る。
In the above-described collimating sputtering apparatus, sputter particles naturally adhere to the collimator that regulates the flight direction of the sputter particles, and the sputter particles overlap to deposit a thin film. When such a thin film grows to a certain thickness, it peels off due to internal stress of the film and falls. Such a thin film that separates and falls floats as particles in the sputtering chamber and sometimes adheres to the surface of the substrate. Here, the particles are fine particles made of the same material as the target or fine particles made of a compound of the material of the target and a discharge gas.

【0010】基板の表面に付着したパーティクルは、局
部的な膜厚異常等の不良を発生させる。また、集積回路
の製作では、配線間の断線や短絡あるいは絶縁不良等を
引き起こす原因となる。このため、コリメートスパッタ
装置では、成膜処理を所定回数繰り返した後、基板上の
パーティクルの発生数が製造上の許容値以下であるか確
認しなければならない。この確認作業において、発見さ
れたパーティクル数が製造上の許容値を越えているいる
場合、コリメーターを新品のものと交換する必要があ
る。
Particles adhering to the surface of the substrate cause defects such as local abnormal film thickness. Further, in the production of an integrated circuit, disconnection or short circuit between wirings, poor insulation or the like may be caused. For this reason, in the collimated sputtering apparatus, after repeating the film forming process a predetermined number of times, it is necessary to check whether the number of particles generated on the substrate is equal to or less than a manufacturing allowable value. In this checking work, if the number of particles found exceeds the allowable value in manufacturing, it is necessary to replace the collimator with a new one.

【0011】コリメーターは、成膜処理を繰り返すうち
に薄膜が堆積して飛行通路の断面積が小さくなり、飛行
通路の断面積が所定値以下になった時点でコリメーター
は交換される。しかし、上記のようにパーティクルの発
生数が許容値を越えてしまうと、通常使用できる期間以
前にコリーメーターを交換する必要が生じる。つまり、
コリメーターの交換頻度が高くなってしまう。
In the collimator, a thin film is deposited as the film forming process is repeated, and the cross-sectional area of the flight path becomes smaller. When the cross-sectional area of the flight path becomes smaller than a predetermined value, the collimator is replaced. However, if the number of generated particles exceeds the allowable value as described above, it is necessary to replace the collie meter before the period of normal use. That is,
Collimator replacement frequency increases.

【0012】コリメーターの交換作業は、装置の運転を
停止し、スパッタチャンバー内を大気に開放して行うこ
とになり、また交換後にスパッタチャンバー内のクリー
ニングが必要になることから、交換後の装置の再起動ま
で相当の時間を要することになる。従って、このような
コリメーターの交換を高い頻度で行うことになると、装
置の生産性が低下する問題が生ずる。つまり、コリメー
ターを交換してから次にコリメーターを交換するまでの
インターバルをなるべく長くすることが生産性向上の点
から要請されている。
The operation of replacing the collimator is performed by stopping the operation of the apparatus and opening the inside of the sputter chamber to the atmosphere, and also requires cleaning of the sputter chamber after the replacement. It will take a considerable amount of time to restart. Therefore, when such collimator replacement is performed at a high frequency, there is a problem that the productivity of the apparatus is reduced. In other words, it is required to make the interval between the exchange of the collimator and the next exchange of the collimator as long as possible from the viewpoint of improving the productivity.

【0013】本願の発明は、かかる課題を解決するため
になされたものである。即ち、コリメーターの交換の頻
度をなるべく低くして生産性の高いコリメートスパッタ
装置を提供することを目的としている。
The invention of the present application has been made to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to provide a collimator sputtering apparatus with high productivity by reducing the frequency of collimator replacement as much as possible.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項1記載の発明は、排気系を備えたスパ
ッタチャンバーと、このスパッタチャンバー内の所定の
位置に配置された所定の材料からなるターゲットと、こ
のターゲットをスパッタするためのスパッタ放電を生じ
させる電極と、成膜する基板をスパッタチャンバー内の
所定位置に基板と平行に配置する基板ホルダーと、ター
ゲットから放出されるスパッタ粒子のうち基板に垂直な
方向に近い方向に飛行するもののみを通過させるコリメ
ーターとを備えたコリメートスパッタ装置において、コ
リメーターの温度を一定の温度に維持する温度制御手段
を具備しているという構成を有する。また、上記課題を
解決するため、請求項2記載の発明は、上記請求項1の
構成において、温度制御手段は、装置の運転中のみなら
ず、装置の休止中又は停止中においても同じ一定の温度
にコリメーターの温度を維持するものであるという構成
を有する。また、上記課題を解決するため、請求項3記
載の発明は、上記請求項1又は2の構成において、温度
制御手段は、コリメーターを加熱しない状態においてス
パッタ放電による加熱によってコリメーターが熱平衡に
達する温度にコリメーターの温度を維持するものである
という構成を有する。また、上記課題を解決するため、
請求項4記載の発明は、上記請求項1、2又は3の構成
において、温度制御手段は、コリメーターの温度を測定
する温度測定器を有し、コリメーターの温度が前記一定
の温度に維持されていることを温度測定器によって確認
した後、スパッタを行うよう構成されている。
In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 of the present application is directed to a sputter chamber provided with an exhaust system, and a predetermined material disposed at a predetermined position in the sputter chamber. , A target for generating a sputter discharge for sputtering the target, a substrate holder for arranging a substrate on which a film is to be formed in a predetermined position in a sputtering chamber in parallel with the substrate, and a target for sputtering particles emitted from the target. Among them, a collimator sputtering device having a collimator that passes only those that fly in a direction close to the direction perpendicular to the substrate, and a temperature controller that maintains the temperature of the collimator at a constant temperature is provided. Have. According to a second aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in the configuration of the first aspect, the temperature control means has the same constant value not only during the operation of the device but also during the stop or stop of the device. It has a configuration in which the temperature of the collimator is maintained at the temperature. According to a third aspect of the present invention, in order to solve the above problem, in the configuration of the first or second aspect, the temperature control means reaches a thermal equilibrium by heating by the sputter discharge in a state where the collimator is not heated. It has a configuration in which the temperature of the collimator is maintained at the temperature. Also, in order to solve the above problems,
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the first, second or third aspect, the temperature control means has a temperature measuring device for measuring the temperature of the collimator, and maintains the temperature of the collimator at the constant temperature. It is configured to perform sputtering after confirming that the operation is performed by a temperature measuring device.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。図1は、本願発明の実施形態に係るコリ
メートスパッタ装置の主要部の概略を示す正面図であ
り、図2は図1のコリメートスパッタ装置の全体の構造
を示す平面概略図、図3は図1及び図2の装置における
コリメーターの構成を示した平面概略図である。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a front view schematically showing a main part of a collimator sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic plan view showing the entire structure of the collimator sputtering apparatus shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is a schematic plan view showing a configuration of a collimator in the apparatus of FIG. 2 and FIG.

【0016】本実施形態のコリメートスパッタ装置は、
図2に示すようなマルチチャンバータイプの装置になっ
ている。即ち、中央に搬送ロボット等を備えた搬送チャ
ンバー100を配し、その周囲に複数の処置チャンバー
101やスパッタチャンバー1、ロードロックチャンバ
ー102、アンロードロックチャンバー103等を設け
た構成であり、各チャンバー100,101,102,
103は専用又は兼用の排気系によって所定の圧力まで
排気可能になっている。そして、搬送ロボット110
が、ロードロックチャンバー102から基板50を一枚
ずつ取り出し、順次処置チャンバー101やスパッタチ
ャンバー1に送って処理を行わせた後、アンロードロッ
クチャンバー103に送って回収させるよう構成されて
いる。
The collimating sputtering apparatus according to the present embodiment
This is a multi-chamber type device as shown in FIG. That is, a transfer chamber 100 having a transfer robot or the like is provided at the center, and a plurality of treatment chambers 101, a sputter chamber 1, a load lock chamber 102, an unload lock chamber 103, and the like are provided around the transfer chamber 100. 100, 101, 102,
103 can be evacuated to a predetermined pressure by a dedicated or shared exhaust system. Then, the transfer robot 110
However, the substrate 50 is taken out of the load lock chamber 102 one by one, sequentially sent to the treatment chamber 101 or the sputter chamber 1 to be processed, and then sent to the unload lock chamber 103 for collection.

【0017】スパッタチャンバー1における構成につい
て説明すると、本実施形態のコリメートスパッタ装置
は、図1に示すように、スパッタチャンバー1内の所定
の位置に配置された所定の材料からなるターゲット2
と、このターゲット2をスパッタするためのスパッタ放
電を生じさせる電極3と、成膜する基板50をスパッタ
チャンバー1内の所定位置に基板50と平行に配置する
基板ホルダー5と、ターゲット2から放出されるスパッ
タ粒子のうち基板50に垂直な方向に近い方向に飛行す
るもののみを通過させるコリメーター8とを備えてい
る。
The structure of the sputtering chamber 1 will be described. The collimated sputtering apparatus according to the present embodiment is, as shown in FIG. 1, a target 2 made of a predetermined material disposed at a predetermined position in the sputtering chamber 1.
And an electrode 3 for generating a sputter discharge for sputtering the target 2, a substrate holder 5 for disposing a substrate 50 on which a film is to be formed at a predetermined position in the sputtering chamber 1 in parallel with the substrate 50, and a discharge from the target 2. And a collimator 8 for passing only those particles which fly in a direction close to the direction perpendicular to the substrate 50 among the sputtered particles.

【0018】まず、スパッタチャンバー1は、排気系1
1及び不図示のゲートバルブを備えた気密な容器であ
る。排気系11は、クライオポンプ111とロータリー
ポンプ112の組み合わせのような多段の真空ポンプを
備えて、スパッタチャンバー1内を1×10-7Torr
程度の到達圧力まで排気できるように構成される。
First, the sputtering chamber 1 is provided with an exhaust system 1
1 is an airtight container provided with a gate valve (not shown). The evacuation system 11 is provided with a multi-stage vacuum pump such as a combination of a cryopump 111 and a rotary pump 112, so that the inside of the sputtering chamber 1 is 1 × 10 −7 Torr.
It is configured to be able to exhaust up to the ultimate pressure.

【0019】ターゲット2は、成膜すべき材料から形成
された円形又は方形の板状の部材である。このターゲッ
ト2は、電極3の前面側にネジ止め等の方法により固定
されている。また、ターゲット2の周縁を被うようにし
て、ターゲットシールド35が配設されている。このタ
ーゲットシールド35は、ターゲット2の周囲での不必
要な放電を防止するためのものであり、ターゲット2の
周縁を所定の狭い間隔をもって被いながらアースされた
状態で設けられている。
The target 2 is a circular or square plate-like member formed of a material to be formed into a film. The target 2 is fixed to the front side of the electrode 3 by a method such as screwing. A target shield 35 is provided so as to cover the periphery of the target 2. The target shield 35 is for preventing unnecessary discharge around the target 2 and is provided in a grounded state while covering the periphery of the target 2 at a predetermined narrow interval.

【0020】本実施形態のコリメートスパッタ装置は、
平板マグネトロンスパッタ装置の一種であり、電極3と
してはマグネトロン陰極が採用されている。即ち、電極
3は、ターゲット2の背後に配設された一対の磁石3
1,32と、一対の磁石31,32を繋ぐヨーク33と
から主に構成されている。一対の磁石31,32は、タ
ーゲット2の前方に閉じた漏洩磁界を形成するための永
久磁石であり、中央の円柱状の磁石(例えばN極)31
とそれを間隙をもって取り囲むリング状の磁石(例えば
S極)32からなる。
The collimating sputtering apparatus of the present embodiment
This is a kind of flat plate magnetron sputtering apparatus, and a magnetron cathode is used as the electrode 3. That is, the electrode 3 is a pair of magnets 3 disposed behind the target 2.
1 and 32 and a yoke 33 connecting the pair of magnets 31 and 32. The pair of magnets 31 and 32 are permanent magnets for forming a leakage magnetic field closed in front of the target 2, and have a columnar magnet (eg, N pole) 31 at the center.
And a ring-shaped magnet (for example, S-pole) 32 surrounding it with a gap.

【0021】電極3には、放電用電源34が接続されて
おり、所定の負の直流電圧又は高周波等が電極3に印加
される。より具体的には、例えば出力15kwの直流電
源(電圧750V、電流20A)が使用できる。
A discharge power supply 34 is connected to the electrode 3, and a predetermined negative DC voltage or high frequency is applied to the electrode 3. More specifically, for example, a DC power supply (voltage 750 V, current 20 A) having an output of 15 kW can be used.

【0022】放電用ガスとしては、スパッタ率の高いア
ルゴンなどの不活性ガスが使用される。放電用ガスを導
入するガス導入手段4は、不図示のボンベとスパッタチ
ャンバー1とをつなぐガス導入用配管41と、ガス導入
用配管41に設けられたバルブ42及び不図示の流量調
整器等から主に構成されている。
As the discharge gas, an inert gas such as argon having a high sputtering rate is used. The gas introducing means 4 for introducing the discharge gas includes a gas introducing pipe 41 connecting the cylinder (not shown) and the sputtering chamber 1, a valve 42 provided in the gas introducing pipe 41, a flow regulator (not shown), and the like. It is mainly composed.

【0023】基板ホルダー5は、上面に基板50を載置
してターゲット2に対して平行に基板50を保持するよ
う構成されている。基板ホルダー5内には基板50を所
定温度に加熱するための基板ヒータ51が設けられてい
る。基板ヒータ51は、例えば抵抗加熱方式のものが使
用されており、基板50を例えば300℃程度に加熱で
きるよう構成される。尚、基板ホルダー5内には、表面
に静電気を誘起して基板50を静電吸着するための吸着
電極が設けられる場合がある。
The substrate holder 5 is configured to place the substrate 50 on the upper surface and hold the substrate 50 in parallel with the target 2. A substrate heater 51 for heating the substrate 50 to a predetermined temperature is provided in the substrate holder 5. The substrate heater 51 is, for example, of a resistance heating type, and is configured to heat the substrate 50 to, for example, about 300 ° C. In some cases, a suction electrode for inducing static electricity on the surface to electrostatically attract the substrate 50 may be provided in the substrate holder 5.

【0024】尚、スパッタチャンバー1は接地されてお
り、基板ホルダー5はこのスパッタチャンバー1に対し
て短絡された状態で設けられている。別な構成として
は、基板ホルダー5をスパッタチャンバー1から絶縁し
ておき、基板ホルダー5に所定の高周波電圧を印加する
ことで、基板50に所定のセルフバイアス電圧を与える
場合がある。
The sputter chamber 1 is grounded, and the substrate holder 5 is provided in a short-circuited state with respect to the sputter chamber 1. As another configuration, a predetermined self-bias voltage may be applied to the substrate 50 by insulating the substrate holder 5 from the sputtering chamber 1 and applying a predetermined high-frequency voltage to the substrate holder 5.

【0025】次に、図1及び図3を使用してコリメータ
ー8の構成について説明する。図1及び図3に示すよう
に、コリメーター8としては、本実施形態では、厚さ1
0ミリ程度のチタン製の板に直径10ミリ程度の円形の
開口を均等間隔をおいて設けた構成のものが使用されて
いる。開口率は、例えば80%程度である。また、ター
ゲット2とコリメーター8との距離は65mm程度、コ
リメーター8と基板50との距離は35mm程度であ
る。
Next, the configuration of the collimator 8 will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 3, the collimator 8 has a thickness of 1 in this embodiment.
A structure in which circular openings having a diameter of about 10 mm are provided at equal intervals in a titanium plate of about 0 mm is used. The aperture ratio is, for example, about 80%. The distance between the target 2 and the collimator 8 is about 65 mm, and the distance between the collimator 8 and the substrate 50 is about 35 mm.

【0026】さて、本実施形態の装置の大きな特徴点
は、コリメーター8の温度を一定の温度(以下、制御温
度)に維持する温度制御手段が設けられている点であ
る。温度制御手段は、コリメーター8を加熱するヒータ
81と、ヒータ81を温度を測定する温度測定器82
と、温度測定器82の測定結果に従ってヒータ81を制
御するコントローラ83とから主に構成されている。
A major feature of the apparatus according to the present embodiment is that a temperature control means for maintaining the temperature of the collimator 8 at a constant temperature (hereinafter, control temperature) is provided. The temperature control means includes a heater 81 for heating the collimator 8 and a temperature measuring device 82 for measuring the temperature of the heater 81.
And a controller 83 for controlling the heater 81 according to the measurement result of the temperature measuring device 82.

【0027】ヒータ81は、コリメーター8の周囲に設
けられた円環状の部材である。このヒータ81は、抵抗
加熱方式のものであり、アルミニウム等の熱伝導性のよ
り材料で形成された円環状の部材の内部に高純度カーボ
ン等で形成された電熱線が組み込んだ構成である。具体
的には、電力1kW程度、電流10A程度のものが使用
できる。ヒータ81の内径はコリメーター8の外径に適
合しており、ヒータ81は溶接、拡散接合又はネジ止め
等の方法により熱接触性よくコリメーター8に接続され
ている。
The heater 81 is an annular member provided around the collimator 8. The heater 81 is of a resistance heating type, and has a configuration in which a heating wire made of high-purity carbon or the like is incorporated in an annular member made of a heat conductive material such as aluminum. Specifically, a power of about 1 kW and a current of about 10 A can be used. The inner diameter of the heater 81 is adapted to the outer diameter of the collimator 8, and the heater 81 is connected to the collimator 8 with good thermal contact by a method such as welding, diffusion bonding, or screwing.

【0028】ヒータ81は、スパッタチャンバー1に固
定された保持棒84によって保持されている。保持棒8
4は、均等間隔をおいて6本程度設けられている。コリ
メーター8は、基板50及びターゲット2に平行な姿勢
であり、ヒータ81を介して保持棒84によって保持さ
れた状態となっている。保持棒84内には、ヒータ81
への給電線が設けられており、給電線は、スパッタチャ
ンバー1の器壁を気密に貫通し、スパッタチャンバー1
外に設けられたコントローラ83に接続されている。ま
た、温度測定器82の信号線もスパッタチャンバー1の
器壁を気密に貫通し、コントローラ83に接続されてい
る。
The heater 81 is held by a holding rod 84 fixed to the sputtering chamber 1. Holding rod 8
4 are provided at approximately equal intervals. The collimator 8 has a posture parallel to the substrate 50 and the target 2, and is held by a holding rod 84 via a heater 81. In the holding rod 84, a heater 81 is provided.
A power supply line is provided to the sputter chamber 1.
It is connected to a controller 83 provided outside. The signal line of the temperature measuring device 82 also passes through the wall of the sputtering chamber 1 in an airtight manner, and is connected to the controller 83.

【0029】コントローラ83は、ヒータ81に加熱用
の電力を供給する電源部831と、電源部831が供給
する電力を制御する制御部832とを備えている。制御
部832は、設定温度を入力する不図示の入力部を有す
る。温度測定器82で測定されたヒータ81の温度の信
号は、コントローラ83の制御部832にフィードバッ
クされ、制御部832は、入力された設定温度になるよ
うに電源部831を制御するようになっている。
The controller 83 includes a power supply section 831 for supplying electric power for heating to the heater 81 and a control section 832 for controlling electric power supplied by the power supply section 831. The control unit 832 has an input unit (not shown) for inputting the set temperature. The signal of the temperature of the heater 81 measured by the temperature measuring device 82 is fed back to the control unit 832 of the controller 83, and the control unit 832 controls the power supply unit 831 so as to reach the input set temperature. I have.

【0030】また、温度測定器82としては、K型(ク
ロメル−アルミル型)の熱電対をヒータ81の表面に接
触させた構成等が使用できる。もしくは、放射温度計等
を使用してもよい。尚、温度測定器82の信号は、装置
全体を制御する不図示の主制御部に送られており、コリ
メーター8の温度が所定の制御温度に維持されているこ
とを確認した後、装置を動作させてスパッタを行うよう
構成されている。
Further, as the temperature measuring device 82, a configuration in which a K-type (chromel-aluminum type) thermocouple is brought into contact with the surface of the heater 81 can be used. Alternatively, a radiation thermometer or the like may be used. The signal from the temperature measuring device 82 is sent to a main control unit (not shown) for controlling the entire apparatus, and after confirming that the temperature of the collimator 8 is maintained at a predetermined control temperature, the apparatus is started. It is configured to operate and perform sputtering.

【0031】また、図1に示すように、本実施形態の装
置では、スパッタチャンバー1の内壁面へのスパッタ粒
子の付着を防止する防着シールド6が設けられている。
防着シールド6は、ターゲット2、コリメーター8及び
基板ホルダー5を取り囲む円筒状の部材である。防着シ
ールド6は例えばアルミニウム等で形成され、その内面
への堆積膜の剥離を防止する表面処理が必要に応じて施
される。また、上述した保持棒は、防着シールド6に設
けられた挿通穴を通して設けられ、スパッタチャンバー
1の器壁に固定されている。尚、ガス導入用の開口やガ
ス排気口等が防着シールド6に設けられる場合がある。
As shown in FIG. 1, the apparatus of the present embodiment is provided with an anti-adhesion shield 6 for preventing sputter particles from adhering to the inner wall surface of the sputter chamber 1.
The deposition shield 6 is a cylindrical member that surrounds the target 2, the collimator 8, and the substrate holder 5. The deposition-inhibiting shield 6 is made of, for example, aluminum or the like, and is subjected to a surface treatment as necessary to prevent the deposited film from peeling off on its inner surface. Further, the above-described holding rod is provided through an insertion hole provided in the deposition-inhibiting shield 6 and is fixed to the wall of the sputtering chamber 1. An opening for gas introduction, a gas exhaust port, and the like may be provided in the deposition-inhibiting shield 6.

【0032】次に、本実施形態の装置の動作について説
明する。まず、搬送ロボット110が基板50をロード
ロックチャンバー102から取り出し、スパッタチャン
バー1に搬入する。この際、基板50を予備加熱した
り、基板50表面をスパッタ洗浄したりする前処理が行
われる場合があり、この場合は、そのような処理に必要
な構成を備えた処置チャンバー101で前処理をした
後、スパッタチャンバー1に基板50は搬入される。ス
パッタチャンバー1に搬入された基板50は、基板ホル
ダー5上に載置される。また、スパッタチャンバー1の
内部は、予め2×10-6Torr程度以下に排気されて
いる。また、コリメーター8は、ヒータ81を含む温度
制御手段によって温度制御され、例えば200℃程度の
制御温度に予め加熱されている。
Next, the operation of the apparatus of this embodiment will be described. First, the transfer robot 110 takes out the substrate 50 from the load lock chamber 102 and carries it into the sputtering chamber 1. At this time, a pre-treatment of preheating the substrate 50 or performing sputter cleaning on the surface of the substrate 50 may be performed. In this case, the pre-treatment is performed in the treatment chamber 101 having a configuration necessary for such a treatment. After that, the substrate 50 is carried into the sputtering chamber 1. The substrate 50 carried into the sputtering chamber 1 is placed on the substrate holder 5. Further, the inside of the sputtering chamber 1 is evacuated to about 2 × 10 −6 Torr or less in advance. The temperature of the collimator 8 is controlled by temperature control means including a heater 81, and is preliminarily heated to a control temperature of about 200 ° C.

【0033】この状態で、ガス導入手段4が動作し、ス
パッタチャンバー1内に所定のガスを所定の流量で導入
する。そして、放電用電源34が動作し、電極3に所定
の電圧を印加する。これによってスパッタチャンバー1
内のスパッタ放電が生じ、ターゲット2がスパッタされ
る。スパッタされたターゲット2の材料(スパッタ粒
子)の一部は、コリメーター8を通過して基板50に達
し、前述の通り、ボトムカバレッジ性良く基板50に成
膜が行われる。
In this state, the gas introducing means 4 operates to introduce a predetermined gas into the sputtering chamber 1 at a predetermined flow rate. Then, the discharge power supply 34 operates to apply a predetermined voltage to the electrode 3. Thereby, the sputtering chamber 1
Is generated, and the target 2 is sputtered. Part of the sputtered material of the target 2 (sputtered particles) reaches the substrate 50 after passing through the collimator 8, and as described above, a film is formed on the substrate 50 with good bottom coverage.

【0034】この際、コリメーター8にはスパッタ粒子
が少しずつ付着し、経時的に薄膜が堆積するのが認めら
れるが、コリメーター8は温度制御手段によって一定温
度に維持されているので、堆積する薄膜内部の熱応力の
発生が抑えられる。このため、熱応力によるコリメータ
ー8からの薄膜の剥離の可能性は小さくなり、従来に比
べて相当程度厚い薄膜となっても剥離落下することがな
くなる。従って、コリメーター8の交換頻度が少なくで
き、この点から生産性の高い装置になる。
At this time, it is recognized that sputter particles adhere little by little to the collimator 8 and a thin film is deposited with time. However, since the collimator 8 is maintained at a constant temperature by the temperature control means, the deposition is performed. The generation of thermal stress inside the thin film is suppressed. For this reason, the possibility of peeling of the thin film from the collimator 8 due to the thermal stress is reduced, and even if the thin film becomes considerably thicker than in the past, the thin film does not fall off. Therefore, the frequency of replacement of the collimator 8 can be reduced, and in this respect, the device has high productivity.

【0035】尚、コリメーター8は、ヒータ81によっ
て加熱される他、スパッタ放電によって形成されたプラ
ズマによっても加熱される。即ち、プラズマ中の荷電粒
子の衝突による加熱、プラズマ発光による輻射加熱等に
よってコリメーターは加熱される。従って、温度測定器
温82からの信号によりフィードバック制御を行う制御
手段80は、ヒータ81を制御して、ヒータ81からの
熱とプラズマからの熱とによって制御温度が維持される
ようにする。即ち、プラズマからの熱が少なくなればヒ
ータ81の加熱量が増大し、プラズマからの熱が多くな
ればヒータ81の加熱量は減少する。
The collimator 8 is heated not only by the heater 81 but also by plasma formed by sputter discharge. That is, the collimator is heated by heating by collision of charged particles in the plasma, radiant heating by plasma emission, and the like. Therefore, the control unit 80 that performs feedback control based on the signal from the temperature measuring device temperature 82 controls the heater 81 so that the control temperature is maintained by the heat from the heater 81 and the heat from the plasma. That is, if the heat from the plasma decreases, the heating amount of the heater 81 increases, and if the heat from the plasma increases, the heating amount of the heater 81 decreases.

【0036】温度制御手段による温度制御は、各回の成
膜処理の間の装置の休止期間のみならず、装置の運転停
止中も常時行っておくと好適である。コリメーター8が
常時加熱されていると、基板50を搬入して直ぐにスパ
ッタを開始することができるので、生産性の点で良好で
ある。別な構成としては、基板50を搬入した後に温度
制御手段を動作させ、コリメーター8が所定の制御温度
に維持された後にスパッタを行うようにしてもよい。も
しくは、装置の運転を開始した際、最初にコリメーター
8の温度制御手段が働くようにしておき、装置の運転中
は常時温度制御手段が働くように構成してもよい。これ
らの構成は、省エネルギーの点でメリットがある。
It is preferable that the temperature control by the temperature control means be performed at all times not only during the stoppage of the apparatus during each film forming process but also during the stoppage of the apparatus. If the collimator 8 is constantly heated, the sputtering can be started immediately after the substrate 50 is loaded, which is favorable in terms of productivity. As another configuration, the temperature control means may be operated after the substrate 50 is carried in, and sputtering may be performed after the collimator 8 is maintained at a predetermined control temperature. Alternatively, when the operation of the apparatus is started, the temperature control means of the collimator 8 may be operated first, and the temperature control means may be always operated during the operation of the apparatus. These configurations have advantages in energy saving.

【0037】尚、「装置の休止」とは、成膜処理を繰り
返す際の一回の成膜処理を終了した後の次の成膜処理ま
での期間であり、「装置の停止」とは、メンテナンスの
際や生産ライン全体が停止している場合等のように装置
自体が運転を停止している期間である。
The “stop of the apparatus” is a period from the end of one film forming process to the next film forming process when the film forming process is repeated. This is a period during which the apparatus itself stops operating, such as during maintenance or when the entire production line is stopped.

【0038】[0038]

【実施例】次に、上述した実施形態の装置を使用して成
膜処理を行う実施例について説明する。上述した装置を
使用する場合、例えば以下のような条件で成膜処理を実
施することができる。
Next, a description will be given of an example in which a film forming process is performed using the apparatus of the above embodiment. When the above-described apparatus is used, for example, a film forming process can be performed under the following conditions.

【0039】図4から図9は、本実施形態の装置の効果
を確認した実験を結果を示す図であって、上記実施例の
条件で装置を動作させた実験の結果を示す図である。こ
のうち、図4から図6は、コリメーター8の温度制御手
段を動作させないで成膜処理を繰り返した結果の図、図
7から図9はコリメーター8の温度制御手段を動作させ
ながら成膜処理を繰り返した結果の図である。そして、
図4及び図7は、成膜処理の回数とコリメーター8の温
度との関係を示す図であり、図5及び図8は、成膜処理
の回数と基板50上のパーティクルの個数との関係を示
す図である。また、図6及び図9は、成膜処理の回数と
膜のシート抵抗値との関係を示す図である。
FIGS. 4 to 9 show the results of experiments in which the effects of the apparatus of the present embodiment were confirmed, and show the results of experiments in which the apparatus was operated under the conditions of the above embodiment. 4 to 6 show the results of repeating the film forming process without operating the temperature control means of the collimator 8, and FIGS. 7 to 9 show the film formation while operating the temperature control means of the collimator 8. It is a figure of the result of having repeated processing. And
4 and 7 are diagrams showing the relationship between the number of times of the film forming process and the temperature of the collimator 8, and FIGS. 5 and 8 show the relationship between the number of times of the film forming process and the number of particles on the substrate 50. FIG. FIGS. 6 and 9 are diagrams showing the relationship between the number of times of the film forming process and the sheet resistance value of the film.

【0040】パーティクルの測定方法は、次の通りとし
た。50回の成膜処理を繰り返す毎にパーティクル測定
用のシリコンウェーハ(直径6インチ)をスパッタチャ
ンバー1に搬入し、上記実施例の条件と同一の条件で且
つ電源のみを動作させずに成膜をしない条件として成膜
時間と同じ時間だけ基板ホルダー5上に保持した。その
後、そのシリコンウェーハを装置から取り出し、TEN
COR社製レーザー式パーティクル測定器サーフスキャ
ン5500を用いてシリコンウェーハ上のパーティクル
の数を測定した。尚、粒径0.3μm以上の大きさのパ
ーティクルの数のみをカウントした。
The method of measuring particles was as follows. Every time the film forming process is repeated 50 times, a silicon wafer (diameter 6 inches) for particle measurement is carried into the sputtering chamber 1, and the film is formed under the same conditions as those in the above embodiment and without operating only the power supply. As a condition not to perform, the substrate was held on the substrate holder 5 for the same time as the film formation time. After that, the silicon wafer is taken out of the device and TEN
The number of particles on the silicon wafer was measured using a surfscan 5500 laser particle measuring device manufactured by COR. In addition, only the number of particles having a particle size of 0.3 μm or more was counted.

【0041】まず、図4に示すように、コリメーター8
の温度制御手段を動作させない場合、装置の運転開始直
後のコリメーター8の温度は30℃程度と低く、処理回
数が多くなるに従って徐々に上昇する。そして、25回
を越えるあたりからコリメーター8の温度は平衡に達
し、約180℃程度の値で安定化する。これは、成膜処
理を繰り返すうちに、スパッタ放電によって形成される
プラズマにより加熱されて徐々に昇温する状況を示して
いる。
First, as shown in FIG.
When the temperature control means is not operated, the temperature of the collimator 8 immediately after the start of the operation of the apparatus is as low as about 30 ° C., and gradually rises as the number of treatments increases. After about 25 times, the temperature of the collimator 8 reaches equilibrium and stabilizes at a value of about 180 ° C. This indicates a situation in which the film is heated by the plasma formed by the sputter discharge and gradually rises in temperature while the film forming process is repeated.

【0042】尚、図4に示す温度データは、成膜処理の
際のコリメーター8の温度をプロットしてそれをつない
だものである。各回の成膜処理の間の処理の休止期間で
は、コリメーター8は徐々に熱放散して温度低下するか
ら、実際には図4中に部分的に拡大して点線で示すよう
な温度変化になっていると予想される。
The temperature data shown in FIG. 4 is obtained by plotting and connecting the temperatures of the collimator 8 during the film forming process. In the pause period of the processing between each film forming process, the collimator 8 gradually dissipates heat and the temperature decreases. Therefore, in actuality, the temperature changes as shown by a dotted line in FIG. Expected to be.

【0043】また、図5に示すように、コリメーター8
の温度制御手段を動作させない場合、1枚のシリコンウ
ェーハ上のパーティクルの個数は、最初は4個程度と少
なかったが、処理回数の増加に伴って多くなり、200
回の処理を終了した時点では50個以上となってしまっ
た。そして、300回終了後にパーティクル数は急激に
増加し、500回処理した時点では200個程度にまで
達した。
Further, as shown in FIG.
When the temperature control means is not operated, the number of particles on one silicon wafer was initially small at about four, but increased as the number of treatments increased.
At the end of the processing, the number has reached 50 or more. Then, after 300 times, the number of particles rapidly increased, and reached about 200 when the processing was performed 500 times.

【0044】この原因は、前述した通り、コリメーター
8に付着するスパッタ粒子が比較的熱応力が存在する状
況下で薄膜を堆積する形成するためであると考えられ
る。即ち、装置の運転の開始後の処理回数が少ない期間
ではコリメーター8の温度は図4に示すように低く、そ
の後徐々に上昇する。従って、この期間にコリメーター
8に堆積する薄膜は熱による内部応力が比較的大きいと
推察される。大きな内部応力を有して堆積した薄膜は剥
がれやすく、150回程度の処理を繰り返したからコリ
メーター8から多量に剥離落下して多くのパーティクル
を発生させるものと考えられる。16MDRAM等の集
積回路の製作では、基板50上のパーティクルの個数は
50個以下とされており、従って、温度制御手段を使用
しない場合、200回処理を終了した時点で既にコリメ
ーター8を交換する必要が生ずることになる。
It is considered that this is because, as described above, the sputtered particles adhering to the collimator 8 form a thin film deposited under the condition where the thermal stress is relatively high. That is, during a period in which the number of processes after the start of the operation of the apparatus is small, the temperature of the collimator 8 is low as shown in FIG. 4, and then gradually rises. Therefore, it is assumed that the thin film deposited on the collimator 8 during this period has relatively large internal stress due to heat. It is considered that the thin film deposited with a large internal stress is easily peeled off, and the processing is repeated about 150 times, so that a large amount of particles fall off from the collimator 8 to generate many particles. In the manufacture of an integrated circuit such as a 16 MDRAM, the number of particles on the substrate 50 is set to 50 or less. Therefore, when the temperature control means is not used, the collimator 8 is already replaced when the processing is completed 200 times. A need will arise.

【0045】また、図6に示すように、コリメーター8
の温度制御手段を動作させない場合、装置の運転開始後
の処理回数が7回程度までに成膜処理した基板50のシ
ート抵抗値は、その後に処理したもの比べて高い。具体
的には、1、2及び3回目に作成した薄膜のシート抵抗
値は11μΩ/mm2 を越えており、4回目以降25回
目までは10.6μΩ/mm2 近傍を上下して推移して
いる。
Further, as shown in FIG.
When the temperature control means is not operated, the sheet resistance value of the substrate 50 on which the film formation processing is performed up to about seven times after the operation of the apparatus is started is higher than that after the processing. Specifically, the sheet resistance of the thin film produced on days 1, 2 and 3 times are beyond 11μΩ / mm 2, up to 4 subsequent 25th remained up and down the 10.6μΩ / mm 2 near I have.

【0046】シート抵抗値のばらつきを、{(最大値−
最小値)/(最大値+最小値)}×100(%)の式に
従って算出したところ、最大値11.8μΩ/mm2
最小値10.4μΩ/mm2 であったから、±6.31
%であった。16MDRAM等の集積回路の製作では、
シート抵抗値のばらつきは前記算出式で通常5%以内に
抑えられる必要がある。従って、温度制御手段を使用し
ない場合、この条件を満たさず、不適であることがわか
る。
The variation in the sheet resistance value is represented by Δ (maximum value−
When calculated according to the formula of (minimum value) / (maximum value + minimum value)} × 100 (%), the maximum value was 11.8 μΩ / mm 2 and the minimum value was 10.4 μΩ / mm 2 , so ± 6.31
%Met. In the production of integrated circuits such as 16MDRAM,
The dispersion of the sheet resistance value needs to be normally suppressed to within 5% in the above calculation formula. Therefore, when the temperature control means is not used, this condition is not satisfied and it is understood that the temperature control means is inappropriate.

【0047】このような温度制御手段を使用しない場合
のシート抵抗値のばらつきの原因は、次のように考えら
れる。図1に示すようにコリメーター8はターゲット2
と基板50との間に配置される部材であり、スパッタチ
ャンバー1内の部材のうちでは比較的基板50に接近し
た部材である。この場合、前述の通りコリメーター8は
プラズマによって加熱されるから、基板50はプラズマ
によって直接加熱される分の他、コリメーター8からの
輻射熱によっても加熱される。従って、基板50の温度
はコリメーター8の温度に影響を受け、コリメーター8
の温度が変化すると基板50の温度の変化すると考えら
れる。
The cause of the variation in the sheet resistance value when such a temperature control means is not used is considered as follows. As shown in FIG.
The member disposed between the sputtering chamber 1 and the substrate 50, and is a member relatively close to the substrate 50 among members in the sputtering chamber 1. In this case, since the collimator 8 is heated by the plasma as described above, the substrate 50 is heated not only by the direct heating by the plasma but also by the radiant heat from the collimator 8. Therefore, the temperature of the substrate 50 is affected by the temperature of the collimator 8,
Is considered to change when the temperature of the substrate 50 changes.

【0048】図6に示す処理回数が少ないうちのシート
抵抗値のばらつきは、この点が原因していると考えられ
る。つまり、処理回数が少ないうちは熱平衡状態に比べ
てコリメーター8の温度が低く、このため処理中の基板
50の温度も若干低いと考えられる。そして、この実験
で作成した薄膜のシート抵抗値は成膜温度に敏感であ
り、これが原因して上記ばらつきが生じたものと判断さ
れる。
It is considered that the variation in the sheet resistance value while the number of times of processing shown in FIG. 6 is small is caused by this point. That is, while the number of times of processing is small, the temperature of the collimator 8 is lower than that in the thermal equilibrium state, and therefore, it is considered that the temperature of the substrate 50 during processing is slightly lower. Then, the sheet resistance value of the thin film prepared in this experiment is sensitive to the film formation temperature, and it is determined that the above-mentioned variation occurs due to this.

【0049】次に、コリメーター8の温度制御手段を使
用した場合、コリメーター8の温度は、図7に示すよう
に、装置の運転開始当初から制御温度(200℃)に維
持されて安定している。そして、図8に示すように、シ
リコンウェーハ上のパーティクルの発見個数は、500
回程度まで処理を繰り返すまで50個/枚以下に抑えら
れており、パーティクルの発生も少なく製造上の許容範
囲を満たしていることが分かる。さらに、図9に示すよ
うに、作成された薄膜のシート抵抗値はほぼ均一であ
り、1回目から25回目の処理において、10.4μΩ
/mm2 から11.0μΩ/mm2 の間を推移してい
る。前記計算式により算出したシート抵抗値のばらつき
は2.80%であり、シート抵抗値のばらつきの点でも
製造上の許容値以下であることが分かる。
Next, when the temperature control means of the collimator 8 is used, as shown in FIG. 7, the temperature of the collimator 8 is maintained at the control temperature (200 ° C.) from the beginning of the operation of the apparatus, and becomes stable. ing. Then, as shown in FIG. 8, the number of particles found on the silicon wafer is 500
It can be seen that the number is reduced to 50 / sheet or less until the processing is repeated up to about twice, and that the generation of particles is small and the manufacturing tolerance is satisfied. Further, as shown in FIG. 9, the sheet resistance value of the formed thin film is substantially uniform, and 10.4 μΩ in the first to 25th processes.
/ Mm 2 to 11.0 μΩ / mm 2 . The variation of the sheet resistance calculated by the above formula is 2.80%, and it can be seen that the variation of the sheet resistance is also equal to or less than the allowable value in manufacturing.

【0050】このような結果は、温度制御手段によって
コリメーター8を一定温度に維持していることによるの
は明らかである。つまり、コリメーター8の温度が一定
であるところから、コリメーター8に堆積する薄膜内に
熱よる内部応力が少なく、相当程度厚い薄膜に成長する
まで剥離落下するのが抑制されている。また、コリメー
ター8の温度が一定であることから、コリメーター8か
ら基板50が受ける輻射熱も一定であり、このため、シ
ート抵抗値等の膜質も一定になる。
It is clear that such a result is caused by maintaining the collimator 8 at a constant temperature by the temperature control means. In other words, since the temperature of the collimator 8 is constant, the internal stress due to heat in the thin film deposited on the collimator 8 is small, and it is suppressed that the collimator 8 peels and falls until it grows into a considerably thick thin film. Further, since the temperature of the collimator 8 is constant, the radiant heat received by the substrate 50 from the collimator 8 is also constant, so that the film quality such as the sheet resistance value is also constant.

【0051】尚、コリメーター8を予め加熱しておくこ
とによるシート抵抗値の安定化は、以下のような点も原
因している場合があると推察される。即ち、例えば新品
のコリメーター8を装着して温度制御手段を使用しない
まま装置の運転を開始すると、コリメーター8からは温
度の上昇にともなって吸蔵ガスの放出(脱ガス)が一時
的に多量に生ずる。この際放出されたガスが基板50に
付着して薄膜中に取り込まれ、シート抵抗値などの膜質
のばらつきを生じさせる原因となると推察される。温度
制御手段を使用してコリメーター8を予め加熱して一定
温度に維持しておくと、コリメーター8の吸増ガスは充
分放出され、ごく少量のガスが安定して放出される状態
が維持される。この結果、脱ガスに起因する膜質のばら
つきも抑制される。
It is presumed that the stabilization of the sheet resistance value by heating the collimator 8 in advance may also be caused by the following points. That is, for example, when the operation of the apparatus is started with a new collimator 8 attached and the temperature control means is not used, a large amount of occluded gas is released (degassed) from the collimator 8 as the temperature rises. Occurs. It is presumed that the gas released at this time adheres to the substrate 50 and is taken into the thin film, which causes a variation in film quality such as a sheet resistance value. If the collimator 8 is pre-heated and maintained at a constant temperature by using the temperature control means, the increased gas of the collimator 8 is sufficiently released, and a state in which a very small amount of gas is stably released is maintained. Is done. As a result, variations in film quality due to degassing are also suppressed.

【0052】本実施形態の装置は、枚葉式即ち基板50
を一枚ずつ処理する装置であるため、図4から図9にお
ける「成膜処理の回数」は処理枚数に等しいが、本願発
明の実施態様としてはバッチ式即ち複数枚の基板50を
同時に処理する構成でもよく、この場合は、「成膜処理
の回数」は処理枚数よりも少なくなる。
The apparatus of the present embodiment is a single-wafer type, that is, a substrate 50.
4 to 9 are equal to the number of processed films, but in an embodiment of the present invention, a batch process, that is, a plurality of substrates 50 is processed simultaneously. In this case, the “number of times of the film forming process” is smaller than the number of processed films.

【0053】上述した説明において、温度制御手段を使
用しない場合のコリメーター8の熱平衡温度は180℃
程度であって制御温度は200℃、つまり、熱平衡温度
以上の一定温度にコリメーター8を加熱するとして説明
したが、熱平衡温度と同程度の温度に加熱するようにし
てもよい。この場合、成膜処理を開始してプラズマから
の熱供給が多くなるに従ってヒータ81からの熱供給は
低下し、プラズマからの熱のみによって熱平衡が維持さ
れる状態になると、ヒータ81からは直接的には熱が与
えられない状態となる。
In the above description, when the temperature control means is not used, the thermal equilibrium temperature of the collimator 8 is 180 ° C.
Although the control temperature is 200 ° C., that is, the collimator 8 is heated to a constant temperature equal to or higher than the thermal equilibrium temperature, the collimator 8 may be heated to the same temperature as the thermal equilibrium temperature. In this case, the heat supply from the heater 81 decreases as the heat supply from the plasma increases after the start of the film forming process, and when the state where the thermal equilibrium is maintained only by the heat from the plasma is reached, the heater 81 directly Is not supplied with heat.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明した通り、本願の請求項1記載
の発明によれば、コリメーターの温度が制御温度に維持
されるので、コリメーターに堆積する薄膜内の熱応力が
抑制され、薄膜の剥離落下によるパーティクルの発生が
抑えられる。このため、コリメーターの交換の頻度を低
くでき、生産性の高いコリメートスパッタ装置となる。
また、基板に対するコリメーターの熱輻射が一定になる
ので、基板の温度も常時安定したものとなり、膜質のば
らつきも低く抑えられる。また、請求項2の発明によれ
ば、上記効果に加え、スパッタチャンバーに基板を搬入
して直ちにスパッタを開始することができるので、生産
性の点で良好な装置となる。また、請求項3の発明によ
れば、上記効果に加え、プラズマからの熱のみによって
コリメーターが熱平衡に達した際には温度制御手段から
熱を与える必要がないので、エネルギー効率の点で良好
な装置となる。また、請求項4の発明によれば、上記効
果に加え、スパッタを行う際にコリメーターの温度が制
御温度に維持されているかどうか確認するので、上記パ
ーティクルの発生抑制等の効果を確実に得ることができ
る。
As described above, according to the first aspect of the present invention, since the temperature of the collimator is maintained at the control temperature, the thermal stress in the thin film deposited on the collimator is suppressed, and The generation of particles due to the separation and falling of the particles is suppressed. For this reason, the frequency of replacement of the collimator can be reduced, and a collimator sputtering apparatus with high productivity can be obtained.
Further, since the thermal radiation of the collimator to the substrate is constant, the temperature of the substrate is always stable, and the variation in the film quality can be suppressed low. According to the second aspect of the present invention, in addition to the above-described effects, the sputtering can be started immediately after the substrate is loaded into the sputtering chamber, so that the apparatus is excellent in productivity. According to the third aspect of the present invention, in addition to the above effects, when the collimator reaches thermal equilibrium only by heat from the plasma, it is not necessary to apply heat from the temperature control means. Device. According to the invention of claim 4, in addition to the above-described effects, it is confirmed whether or not the temperature of the collimator is maintained at the control temperature when performing the sputtering, so that the effect of suppressing the generation of particles and the like is reliably obtained. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本願発明の実施形態に係るコリメートスパッタ
装置の主要部の概略を示す正面図である。
FIG. 1 is a front view schematically showing a main part of a collimated sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のコリメートスパッタ装置の全体の構造を
示す平面概略図である。
FIG. 2 is a schematic plan view showing the entire structure of the collimator sputtering apparatus of FIG.

【図3】図1及び図2に示す装置におけるコリメーター
の構成を示した平面概略図である。
FIG. 3 is a schematic plan view showing a configuration of a collimator in the apparatus shown in FIGS. 1 and 2.

【図4】本実施形態の装置の効果を確認する実験の結果
を示す図であり、コリメーターの温度制御手段を動作さ
せないで成膜処理を繰り返した際の成膜処理の回数とコ
リメーターの温度との関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the results of an experiment for confirming the effect of the apparatus of the present embodiment, and shows the number of film forming processes and the collimator when the film forming process is repeated without operating the temperature control means of the collimator. It is a figure showing the relation with temperature.

【図5】本実施形態の装置の効果を確認する実験の結果
を示す図であり、コリメーターの温度制御手段を動作さ
せないで成膜処理を繰り返した際の成膜処理の回数と基
板上のパーティクルの個数との関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the results of an experiment for confirming the effect of the apparatus of the present embodiment, and shows the number of times of film formation processing when the film formation processing is repeated without operating the temperature control means of the collimator, and FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship with the number of particles.

【図6】本実施形態の装置の効果を確認する実験の結果
を示す図であり、コリメーターの温度制御手段を動作さ
せないで成膜処理を繰り返した際の成膜処理の回数と膜
のシート抵抗値との関係を示す図である。
FIG. 6 is a view showing the results of an experiment for confirming the effect of the apparatus of the present embodiment, and shows the number of times of film formation processing and the number of film sheets when the film formation processing is repeated without operating the temperature control means of the collimator It is a figure showing the relation with a resistance value.

【図7】本実施形態の装置の効果を確認する実験の結果
を示す図であり、コリメーターの温度制御手段を動作さ
せながら成膜処理を繰り返した際の成膜処理の回数とコ
リメーターの温度との関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the results of an experiment for confirming the effect of the apparatus of the present embodiment, and shows the number of film formation processes when the film formation process is repeated while operating the temperature control means of the collimator, and It is a figure showing the relation with temperature.

【図8】本実施形態の装置の効果を確認する実験の結果
を示す図であり、コリメーターの温度制御手段を動作さ
せながら成膜処理を繰り返した際の成膜処理の回数と基
板上のパーティクルの個数との関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the results of an experiment for confirming the effect of the apparatus of the present embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship with the number of particles.

【図9】本実施形態の装置の効果を確認する実験の結果
を示す図であり、コリメーターの温度制御手段を動作さ
せながら成膜処理を繰り返した際の成膜処理の回数と膜
のシート抵抗値との関係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the results of an experiment for confirming the effect of the apparatus of the present embodiment, and shows the number of film formation processes and the number of film sheets when the film formation process is repeated while operating the temperature control means of the collimator. It is a figure showing the relation with a resistance value.

【図10】従来のコリメートスパッタ装置の概略を示す
正面図である。
FIG. 10 is a front view schematically showing a conventional collimating sputtering apparatus.

【図11】ステップカバレッジ特性の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a step coverage characteristic.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スパッタチャンバー 11 排気系 2 ターゲット 3 電極 4 ガス導入手段 5 基板ホルダー 50 基板 8 コリメーター 81 ヒータ 82 温度測定器 83 制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sputter chamber 11 Exhaust system 2 Target 3 Electrode 4 Gas introduction means 5 Substrate holder 50 Substrate 8 Collimator 81 Heater 82 Temperature measuring device 83 Control part

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気系を備えたスパッタチャンバーと、
このスパッタチャンバー内の所定の位置に配置された所
定の材料からなるターゲットと、このターゲットをスパ
ッタするためのスパッタ放電を生じさせる電極と、成膜
する基板をスパッタチャンバー内の所定位置にターゲッ
トと平行に配置する基板ホルダーと、ターゲットから放
出されるスパッタ粒子のうち基板にほぼ垂直な方向に飛
行するもののみを通過させるコリメーターとを備えたコ
リメートスパッタ装置において、 コリメーターの温度を一定の温度に維持する温度制御手
段を具備していることを特徴とするコリメートスパッタ
装置。
A sputter chamber having an exhaust system;
A target made of a predetermined material disposed at a predetermined position in the sputtering chamber, an electrode for generating a sputter discharge for sputtering the target, and a substrate on which a film is to be formed are parallel to the target at a predetermined position in the sputtering chamber. A collimator sputtering apparatus comprising a substrate holder arranged at a position and a collimator for passing only those sputtered particles emitted from the target that fly in a direction substantially perpendicular to the substrate. A collimated sputtering device comprising a temperature control means for maintaining the temperature.
【請求項2】 前記温度制御手段は、装置の運転中のみ
ならず、装置の休止中又は停止中においてもコリメータ
ーの温度を同じ一定の温度に維持するものであることを
特徴とする請求項1記載のコリメートスパッタ装置。
2. The temperature control device according to claim 1, wherein the temperature of the collimator is maintained at the same constant value not only during the operation of the apparatus but also during the stop or stop of the apparatus. 2. The collimating sputtering apparatus according to 1.
【請求項3】 前記温度制御手段は、コリメーターを加
熱しない状態においてスパッタ放電による加熱によって
コリメーターが熱平衡に達する温度にコリメーターの温
度を維持するものであることを特徴とする請求項1又は
2記載のコリメートスパッタ装置。
3. The collimator according to claim 1, wherein the temperature control means maintains the collimator at a temperature at which the collimator reaches thermal equilibrium by heating by sputter discharge in a state where the collimator is not heated. 3. The collimated sputtering apparatus according to 2.
【請求項4】 前記温度制御手段は、コリメーターの温
度を測定する温度測定器を有し、コリメーターの温度が
前記一定の温度に維持されていることを温度測定器によ
って確認した後、スパッタを行うよう構成されているこ
とを特徴とする請求項1、2又は3記載のコリメートス
パッタ装置。
4. The temperature control means has a temperature measuring device for measuring the temperature of the collimator, and after confirming by the temperature measuring device that the temperature of the collimator is maintained at the constant temperature, the temperature is controlled by sputtering. 4. The collimating sputtering apparatus according to claim 1, wherein the collimating sputtering apparatus is configured to perform the following.
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