(57)【要約】【課題】  本発明は、高温度でのシンター時に余分のシリサイド反応が生じ、シリサイドの這い上がりの現象によりゲート電極とシリコン・ソース電極とのショート不良を防止するものである。【解決手段】  加熱手段と排気手段とを有する予備加熱室と、基板加熱手段を有する基板載置台と排気手段とを有する成膜室とからなる成膜装置により、複数の基板が、順次予備加熱室で予備加熱された後、成膜室に移載され、基板が、基板載置台に移載された後、所定の温度まで昇温する工程と、基板上に所定の膜を成膜する工程と、を有する成膜方法であって、成膜する工程を開始する時点における基板の温度が、基板毎に略同一であることを特徴とする成膜方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段と排気手段とを有する予備加熱室と、基板加熱手段を有する基板載置台と排気手段とを有する成膜室とからなる成膜装置により、複数の基板が、順次前記予備加熱室で予備加熱された後、前記成膜室に移載され、
前記基板が、前記基板載置台に移載された後、所定の温度まで昇温する工程と、
前記基板上に所定の膜を成膜する工程と、
を有する成膜方法であって、
前記成膜する工程を開始する時点における前記基板の温度が、基板毎に略同一であることを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記予備加熱室から搬出される前記基板の温度が略一定であることを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記基板を前記予備加熱室に移載後、前記ランプにより前記基板を加熱する前に、前記予備加熱室が冷却する一定の待機時間を有することを特徴とする請求項２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記待機時間が１００秒以上３００秒以下であることを特徴とする請求項３に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記予備加熱室を前記基板加熱終了後に、冷却手段を用いて冷却することを特徴とする請求項２に記載の成膜方法。
【請求項６】
前記予備加熱室の温度または前記予備加熱後の基板温度または前記予備加熱前の前記基板温度の少なく１つの温度を、前記予備加熱室に設けた温度測定手段で測定し、前記測定された温度に基づいて、前記加熱手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記予備加熱室に設けた温度測定手段で測定された前記予備加熱時の前記基板の温度に応じて、前記基板が前記成膜室に移載後、成膜を開始するまでの時間を変えることを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項８】
加熱手段と排気手段とを有する予備加熱室と、
基板加熱手段を有する基板載置台と排気手段とを有する成膜室と、
前記成膜室内で、順次、複数の基板上に所定の膜を成膜する際に、成膜開始時の基板温度を基板毎に略同一となるように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする成膜装置。
【請求項９】
前記制御手段は、予備加熱終了時の基板温度を略同一に制御する手段であることを特徴とする請求項８に記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記予備加熱終了時の基板温度を略同一に制御する手段は、前記加熱手段による加熱開始を待機する待機時間設定手段からなり、
前記待機時間設定手段で設定された待機時間により、前記予備加熱を開始する際の前記予備加熱室の温度を略同一にすることを特徴とする請求項９に記載の成膜装置。
【請求項１１】
前記予備加熱終了時の基板温度を略同一に制御する手段は、前記予備加熱室に備えられた冷却手段からなり、
前記冷却手段により、前記予備加熱を開始する際の前記予備加熱室の温度を略同一にすることを特徴とする請求項９に記載の成膜装置。
【請求項１２】
前記予備加熱終了時の基板温度を略同一に制御する手段は、
前記予備加熱室内の温度または前記予備加熱室内に移載された基板の温度を測定する測定手段と、
該測定手段により測定した前記温度に応じて前記加熱手段を制御する手段と、
からなることを特徴とする請求項９に記載の成膜装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、
前記予備加熱室内の温度または前記予備加熱室内に移載された基板の温度を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記温度に応じて、前記基板を前記成膜室に移載後、成膜を開始するまでの時間を変更する手段と、
からなることを特徴とする請求項８に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法およびその成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置（以下、ＬＳＩと略す。）では、基板の大型化に伴い、製造工程で使用される製造装置は、装置が大型化することを避けるために、従来のバッチ処理型から毎葉型に変わっている。また、ＬＳＩは、素子寸法を微細化することで素子特性を向上させている。素子寸法を微細化する結果、配線、ソース・ゲート・ドレイン電極等の抵抗が高くなり、抵抗を下げるために、特開昭５７−９９７７５等に示されるようにシリサイドが用いられている。シリサイド化の手法として、シリサイドを自己整合的に形成するサリサイド（セルフアラインドシリサイド）が、現在では一般的に用いられている。
【０００３】
図６を用いて、特開昭５７−９９７７５号公報に示される、サリサイドの製造方法の概略を説明する。
【０００４】
通常の工程によって５０Ω・ｃｍのＰ型シリコン基板１０１上に、フィールド酸化膜１０２、ゲート酸化膜１０３となる酸化膜、リンドープドゲート多結晶シリコン１０４となるリンドープド多結晶シリコンを順次形成する。次に、通常のホトリソグラフィとエチングを用いて、ゲート酸化膜１０３とリンドープドゲート多結晶シリコン１０４とが積層されたゲートおよびソース・ドレイン領域となるシリコン面が露出した領域を形成する。その後、フィールド酸化膜１０２およびゲートをマスクにして、例えばＡｓを４０ＫｅＶで１×１０15ｃｍ-2イオン注入することによりソース、ドレイン領域１０５を形成し、次に気相成長法によりＳｉＯ2１０６を全面に約３００ｎｍ形成する。次に異方性エッチングによりＳｉＯ2を約３００ｎｍエッチング除去するとゲート多結晶シリコン１０４の両側にのみ、その側壁を覆うように側壁絶縁物１０６となるＳｉＯ2を残し、ソース・ドレイン領域１０５及びゲート多結晶シリコン１０４の表面が露出した構造を作ることができる（図６（ａ））。
【０００５】
ここで、ゲート酸化膜は、酸化膜以外に窒化膜、酸窒化膜および、低誘電率である絶縁膜であっても良い。更に、ゲート多結晶シリコンは、アモルファスシリコンであっても良い。
【０００６】
次にウエハー全面に高融点金属であるタングステン（Ｗ）膜１０７を約４０ｎｍ真空蒸着する（図６（ｂ））。次いでこのウエハーを例えば８００℃の窒素雰囲気で約１時間アニールすると、タングステンとシリコンの接触した部分１０８でのみシリサイド形成反応が生じ、ソース・ドレイン領域１０５表面に約１１０ｎｍのタングステンシリサイド（ＷＳｉ2）層１０９が一挙に形成される。この時ゲート多結晶シリコン１０４表面にもタングステンシリサイド（ＷＳｉ2）１０９が形成される（図６（ｃ））。ここで、絶縁膜および側壁絶縁膜上の未反応の高融点金属１１０は酸処理することで除去できる（図６（ｄ））。以下は通常のＭＯＳトランジスタの製造工程に従ってＰＳＧ層、コンタクトホール、Ａｌメタライゼーション等が形成される。尚、タングステン以外に、高融点金属としては、チタン、コバルト、モリブデン等が良く使われている。
【０００７】
高融点金属膜は、特開昭５７−９９７７５号公報では真空蒸着法が用いられているが、段差におけるカバレッジの良さ等の原因から現在は、スパッタ法により成膜されている。スパッタ法は、真空蒸着法に比べ高温加熱成膜であるために、スパッタ処理時に、基板に吸着された水分やガスなどが基板の加熱により蒸発して基板表面から放出され、高純度のスパッタ材料を汚染する。このために、毎葉型のスパッタ装置は、特開昭６１−４８９２０号公報、特開平０４−１１６１６５号公報、特開平５−２９５５４３号公報等に示されるように、前処理室内で基板を加熱することが行われている。
【０００８】
高融点金属シリサイドの形成は、特開平８−１６２４５３号公報等に示されるように、高融点金属シリサイドの抵抗値を下げるために、比較的低温で第１の高温処理を行い、高融点金属シリサイドを形成後、未反応の高融点金属を除去し、その後第１の高温処理よりも高温で高融点金属シリサイドの低抵抗化のための第２の高温処理を行う２段シンター法が用いられることが多い。
【０００９】
２段シンター法は、比較的低温で高融点シリサイドを形成するので未反応の高融点金属が絶縁膜上に残ることが少ない。
【００１０】
特開平８−１６２４５３号公報では、高融点金属としてチタンを用い、第１の温度を約６００℃で、第２の温度を７５０℃で行われている。
【００１１】
毎葉型のスパッタ装置（高融点金属成膜装置）を、図７を用いて説明する。スパッタ装置は、ロードロック室、予備加熱室、スパッタ室、アンロードロック室に分けられ、各室は、シャッターにより区切られている。ロードロック室、予備加熱室、スパッタ室、アンロードロック室には、排気装置（図示せず）が備えられ、各室は減圧されている。
【００１２】
図６（１）に示される、半導体素子が形成された基板２０１がカセット２０２に載置される。カセット２０２に載置された基板２０１は、カセット２０２からスパッタ装置のロードロック室２０３に移載装置（図示せず）により移載され、その後ロードロック室は減圧される。その後、基板２０１は、移載装置（図示せず）により、予備加熱室２０４に移載され、予備加熱室が排気装置（図示せず）により減圧された後、基板２０１は、ランプ２１４を点灯することで約２５０℃に加熱され、基板表面に付着した水分やガスを除去する。予備加熱室で基板２０１はランプ２１４により加熱されるため、基板２０１はピンで支えられている。図７において、ランプ２１４は基板２０１の上面にのみ配置されているが、基板２０１の下面に配置しても、基板２０１の上面および下面の両方に配置しても良い。
【００１３】
その後、基板２０１は、移載装置（図示せず）により、スパッタ室２０５の基板載置台に移載される。次に、スパッタ室２０５を減圧し、同時に、ヒータ２１３により約３５０℃に加熱されている基板載置台に載置された基板２０１は、基板温度である約３５０℃に加熱される。その後所望の高融点金属が、スパッタ装置（図示せず）により基板２０１表面に成膜される。基板表面に高融点金属が成膜された基板２０１は、移載装置（図示せず）により、アンロードロック室２０６に移載され、その後アンロードロック室からカセット２０７に移載される。直接アンロードロック室２０６に移載する前に、スパッタ室２０５とアンロードロック室２０６の間にシャッターを介して冷却室を設け、冷却室で基板２０１を冷却することもできる。
【００１４】
スパッタによる成膜時に基板２０１は、スパッタの成膜条件によるが、基板温度である約３５０℃を超え、約５００℃〜７００℃に上がるといわれている。
【００１５】
以下の、図８および図９を用いてこのスパッタ装置の動作の説明を行う。
【００１６】
図８は、予備加熱室のシャッターの開閉のタイミングを示すタイミングチャートである。ロードロック室２０３、予備加熱室２０４およびスパッタ室２０５に基板２０１が載置され、アンロードロック室２０６には基板がない状態で、時間ｔ１でシャッター２１１を開け、スパッタ室の基板２０１をアンロードロック室２０６に移載する。その後、シャッター２１１を閉じ、時間ｔ２でシャッター２１０を開け予備加熱室２０４の基板２０１をスパッタ室２０５のヒータ２１３により約３５０℃に加熱されている基板載置台上に移載する。その後シャッター２１０を閉じ、スパッタ室２０５を気密し、一旦減圧し、ヒータ２１３上の基板２０１が設定された基板温度になる予め決められた時間が経過した後にスパッタを開始し、所望の厚さの高融点金属を基板上に成膜する。
【００１７】
シャッター２１０を閉じた後、時間ｔ３でシャッター２０９を開け、ロードロック室２０３から基板２０１を予備加熱室２０４に移載する、その後シャッター２０９を閉じ、予備加熱室２０４を気密し、一旦減圧した後、ランプ２１４により基板２０１を予備加熱する。シャッター２０９を閉じた後、時間ｔ４でシャッター２０８を開け、カセット２０２から基板２０１をロードロック室２０３に移載し、その後シャッター２０８を閉じ、ロードロック室を気密にし、減圧する。
【００１８】
スパッタ室から基板表面に高融点金属が成膜された基板２０１が移載されたアンロードロック室２０６は、シャッター２１１が閉じられた後、例えば時間ｔ２でシャッター２１２を開け、基板２０１をカセット２０７に移載する。基板２０１をカセット２０７に移載後、シャッター２１２を閉じ、アンロードロック室２０６を気密し、減圧する。
【００１９】
次に、図９のタイミングチャートを用いて、予備加熱室とスパッタ室での温度状況を説明する。スパッタ室２０５はアンロードロック室側のシャッター２１１を開け、スパッタの終了した基板２０１をアンロードロック室に移載し、その後シャッター２１１を閉じる。次に、予備加熱室２０４側のシャッター２１０を開け、予備加熱が終了した基板２０１をスパッタ室２０５のヒータ２１３で一定温度に加熱されている基板載置台に移載する。次に、シャッター２１０を閉じ、減圧を開始する。スパッタ室２０５に移載された基板２０１は、予め決められた一定の時間が経過後にスパッタを開始し、予め決められた膜厚の高融点金属が成膜された後、スパッタを終了する。スパッタの終了は、時間で決めても、装置に配置された膜厚測定装置（図示せず）を用いても良い。
【００２０】
スパッタを開始するまでの時間は、高融点金属をスパッタされる基板２０１を移載後、スパッタ室２０５の両側の２１０および２１１のシャッターが閉まった後、一定時間減圧処理が行われ、その後基板の温度が所望の温度になる一定の時間たった後にスパッタ開始される。予備加熱で約２５０℃に加熱された基板２０１は、ヒータで約３５０℃に加熱されている基板載置台で加熱される。基板載置台に載置された基板は、はじめは一定の温度で上昇するが、基板と完全に同じ温度になるまで待つと時間がかかりすぎるので、通常は一定の時間が経過し、ほぼ基板載置台の温度になった状態でスパッタを開始する。理由は、スパッタ時に更に温度が上昇するためである。
【００２１】
予備加熱室２０４は、スパッタ室側のシャッター２１０を開け、予備加熱処理が終了した基板２０１をスパッタ室に移載し、その後シャッター２１０を閉じる。次に、ロードロック室２０３側のシャッター２０９を開け、基板２０１を予備加熱室に移載する。次に、シャッター２０９を閉じ、減圧を開始する。予め決められた一定時間減圧処理を行った後、ランプ２１４を点灯し基板を加熱する。
【特許文献１】特開昭５７−９９７７５号公報
【特許文献２】特開昭６１−４８９２０号公報
【特許文献３】特開平０４−１１６１６５号公報
【特許文献４】特開平５−２９５５４３号公報等
【特許文献５】特開平８−１６２４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
近年のＬＳＩは、集積度を上げるために、配線の微細化が進み、２００３年では０．０９μｍ（ゲート長では０．０７μｍ）となっている。このためにサリサイドを用いた際に、ゲート電極とソース・ドレイン電極とのショート不良が発生する。理由は、絶縁膜上の未反応の高融点金属は後工程で酸処理することで除去できるが、この未反応の高融点金属が絶縁膜上に残っている、あるいは、シリサイドが絶縁膜上に這い上がることが原因であることがわかった。
【００２３】
チタン、コバルト、タングステン等の高融点金属シリサイドは、シリコンの拡散によりシリサイド化が進行するために、シリコンが供給される限りシリサイド反応が非反応メタル側へと進行し、絶縁膜端を這い上がることがある。配線の微細化に伴ない、高融点金属の膜厚は薄くなっても（近年では、８ｎｍ程度）、シリサイド化の温度は変わらないので、シリサイド化反応の温度条件は、従来に増して厳密性を要求される。更に、２段シンター法を用いた場合は、特に、完全に未反応の高融点金属のみがエッチングで除去された後、１回目よりも高い温度でシンターされるので、完全に反応しきっていない高融点金属にシリコンが拡散し、シリサイド反応が生じるためシリサイドの這い上がり現象が生じ易いものと考えられる。
【００２４】
発明者は、この原因を究明した結果、従来予備加熱室は、図９に示されるように、基板の移載および減圧の時間で一定の温度に降温されると考えられていたものが実際には処理の最初の基板とその後の基板では異なっていることを見出した。図１０を用いて予備加熱室の温度状況を説明する。
【００２５】
ＬＳＩの製造において通常基板は１０〜２０枚の基板を１群として各製造工程で処理され、この群をバッチあるいはロットと称している。図２のカセットには１バッチ分の基板が載置され、１枚ずつ連続して高融点金属が成膜される。図１０に示されるように、１枚目の基板をランプ加熱した場合、予備加熱室は、基板移載時間（予備加熱室のスパッタ室側のシャッターを開け、基板をスパッタ室に移載し、その後該シャッターを閉じ、次に、ロードロック室側のシャッターを開け、ロードロック室から基板を移載し、ロードロック室側のシャッターを閉じるまでの時間）は通常、約１０秒である。スパッタ室もロードロック室も排気装置（図示せず）により減圧された状況であるために、基板を移載後に行う予備加熱室の減圧時間も５〜１０秒程度と短時間である。予備加熱室は、常時減圧状態に保たれているために、一旦温度が上げられると、予備室内の温度を下げることが困難であり、高温状態を維持する。このために、２枚目の基板は、１枚目よりも温度が高い状態でランプ加熱が開始される。この結果、ランプ加熱終了時の基板温度は、バッチの中で、1枚目よりも２枚目、３枚目と後で処理される基板ほど温度が高くなる。この結果、スパッタ室に移載される基板の温度は、バッチの後で処理される基板であればあるほど高温となる。予備加熱温度が約２５０℃に設定されている、従来のスッパッタ装置では、１枚目は、２４８℃であったが、２５枚目は２８３℃であった。
【００２６】
これは、ショート不良の基板が、２５枚でバッチが構成された基板の、スパッタ処理がバッチの後半に処理された基板にショート不良が発生する現象と良く一致していた。
【００２７】
スパッタ室に移載された基板は、約３５０℃の一定温度に維持された基板載置台に載置される。図１１に示すように、基板載置台に移載された基板の温度が高くなるほど、スッパタ開始時の基板温度が高くなる。これは、スパッタの開始を、スパッタ室が気密状態になってから一定の時間が経過後にスパッタを開始するためである。理由は、基板載置台が高温状態を保持しているために、基板の温度を直接測定することが困難であることと、基板が基板載置台の温度と平衡状態になるまで保持すると時間がかかりすぎることによる。
【００２８】
スパッタ開始時の温度が異なってしまうと、スパッタ膜を成膜する際に生じるシリサイド反応が異なる。スパッタ開始時の基板の温度が高いほどシリサイド反応が生じる。このために、後工程の低温でシンターされる際にシリサイド化された高融点金属の量が異なる（スパッタ時の基板温度が高いほどシリサイド化される高融点金属の量が多くなる）ので、高温度でのシンター時に余分のシリサイド反応が生じ、シリサイドの這い上がりの現象によりゲート電極とシリコン・ソース電極とのショート不良が発生する。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は、加熱手段と排気手段とを有する予備加熱室と、基板加熱手段を有する基板載置台と排気手段とを有する成膜室とからなる成膜装置により、複数の基板が、順次予備加熱室で予備加熱された後、成膜室に移載され、基板が、基板載置台に移載された後、所定の温度まで昇温する工程と、基板上に所定の膜を成膜する工程と、を有する成膜方法であって、成膜する工程を開始する時点における基板の温度が、基板毎に略同一であることを特徴とする成膜方法である。
【００３０】
ここで、予備加熱室から移載される基板の温度が略一定である、基板を予備加熱室に移載後、ランプにより基板を加熱する前に、予備加熱室が冷却する一定の待機時間を有することが好ましく、待機時間は１００秒以上３００秒以下であることが更に好ましい。
【００３１】
また、予備加熱室を基板加熱終了後に、冷却手段を用いて冷却する、あるいは、予備加熱室の温度または予備加熱後の基板温度または予備加熱前の基板温度の少なく１つの温度を、予備加熱室に設けた温度測定手段で測定し、測定された温度に基づいて、加熱手段を制御しても良い。
【００３２】
予備加熱室に設けた温度測定手段で測定された予備加熱時の基板の温度に応じて、基板が成膜室に移載後、成膜を開始するまでの時間を変えても良い。
【００３３】
本発明は、更に、加熱手段と排気手段とを有する予備加熱室と、基板加熱手段を有する基板載置台と排気手段とを有する成膜室と、成膜室内で、順次、複数の基板上に所定の膜を成膜する際に、成膜開始時の基板温度を基板毎に略同一となるように制御する制御手段と、を有することを特徴とする成膜装置である。
【００３４】
制御手段は、予備加熱終了時の基板温度を略同一に制御する手段であり、これは、加熱手段による加熱開始を待機する待機時間設定手段からなり、待機時間設定手段で設定された待機時間により、予備加熱を開始する際の予備加熱室の温度を略同一にすることができる。
【００３５】
更に、予備加熱終了時の基板温度を略同一に制御する手段は、予備加熱室に備えられた冷却手段からなり、冷却手段により、予備加熱を開始する際の予備加熱室の温度を略同一にすることができる。更に、予備加熱終了時の基板温度を略同一に制御する手段は、予備加熱室内の温度または予備加熱室内に移載された基板の温度を測定する測定手段と、該測定手段により測定した温度に応じて加熱手段を制御する手段と、からなっていても良い。
【００３６】
更に、制御手段は、予備加熱室内の温度または予備加熱室内に移載された基板の温度を測定する測定手段と、測定手段により測定された温度に応じて、基板を成膜室に移載後、成膜を開始するまでの時間を変更する手段と、からなることでも良い。
【発明の効果】
【００３７】
本発明は、スパッタを開始する際の基板温度が略一定であるために、スパッタによる高融点金属を成膜する際の高融点金属のシリサイド化がバッチ内およびバッチ間で変わらないために、後工程のシリサイド化の条件をシリサイドの這い上がりの生じない条件に設定することで、シリサイドの這い上がりによる、ゲートとソース・ドレインとのショート不良が発生することがないという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
上記の課題を解決する方法は、スパッタ開始時の温度を一定に保つことで解決される。これは、予備加熱室でランプによる加熱を行う際、基板の初期温度を一定の温度に保ち、スパッタ室に搬出される基板の温度を一定の温度に保つ方法と、スパッタ室に搬出される基板の温度が異なっても、スパッタ開始時の基板温度が一定になるように制御することで解決できることを発明者は見出した。
【００３９】
予備加熱室でランプによる加熱を行う際の基板温度を一定の温度に保つ方法は、
１．予備室内でランプ加熱の開始前に待機時間を付加する。
２．予備加熱室の壁面に、水冷等の強制冷却手段を設けて、室内の温度が一定になるように制御する。
３．予備加熱室の温度をモニターし、ランプ加熱条件を制御する。
ことで解決できる。尚、これらの方法を組み合わせることができることは言うまでも無い。
【００４０】
予備加熱により基板の温度が変わっても、スパッタの開始時の温度を、同一温度で開始するためには、
１．スパッタの開始時間を基板温度の上昇に合わせて早める。
２．基板載置台の温度を、基板温度の上昇に合わせて下げる。
ことで解決できる。
【実施例】
【００４１】
＜第１の実施例＞
以下図面を用いて、本発明の第１の実施例の詳細を説明する。図１は、予備加熱室で待機時間を持たせる方法のタイミングチャートである。
【００４２】
予備加熱室２０４は、時間ｔ２で、予備加熱室２０４のスパッタ室２０５側のシャッター２１０を開け、基板２０１をスパッタ室２０５に移載し、その後シャッター２１０を閉じ、次に、予備加熱室２０４のロードロック室２０３側のシャッター２０９を開け、ロードロック室２０３から基板２０１を予備加熱室２０５に移載する。基板２０１を予備加熱室２０５に移載後、シャッター２０９を閉じ、排気装置（図示せず）を用いて、予備加熱室２０５を減圧する、減圧に必要な時間、通常約１０秒経過後、更に、設定された約１００秒〜３００秒の待機時間の間、より好ましくは、１５０秒〜３００秒、さらに好ましくは、１８０秒から２８０秒、排気を維持しランプによる加熱を待機する。その後ランプを点灯し加熱を開始する。加熱時間は通常約３０秒〜５０秒である。その後、上記と同様に、基板２０１をスパッタ室に移載する。
【００４３】
１００秒以上であれば予備加熱室の温度は十分に低下し、連続して基板の予備加熱を行ってもスパッタ室に移送される基板がバッチの１枚目の基板よりも１５℃を超えることはなく、３００秒以下であればスループットを落とすこともない。
【００４４】
本実施例では、減圧に１０秒、待機時間２７０秒、加熱時間３０秒で予備加熱を行った。特に図示はしないが、基板を予備加熱室に移載後、予備加熱室のロードロック側のシャッターを閉じ、このシャッターの動作に連動し、例えばタイマーをスタートさせ、予めきめられている減圧時間に待機時間を付加した時間後に、ランプが点灯するようにすることで実現できる。
【００４５】
待機時間を設けたことにより、予備加熱室２０４から、スパッタ室２０５に移載後の基板温度は一定となる。本実施例において、２５枚を１バッチとして連続して成膜したが、バッチの１枚目と２５枚目の予備加熱終了後の基板２０１の温度は、所望の２５０℃に対し、１枚目が２４８℃で２５枚目が２５３℃とほぼ同一温度であった。
【００４６】
尚、温度の測定は、赤外線温度測定装置（サーモ理工製：ＩＲ１Ｓ−Ｐ）を用いて計測した。最初の１枚目の基板は予備室が加熱されていない場合があり、本実施例ではバッチの処理に先立ちダミー基板を１枚先行して予備加熱を行った後、バッチの高融点金属の成膜を行った。
【００４７】
予備加熱室２０４からスパッタ室２０５の基板載置台に移載される基板２０１は、略一定の温度に保たれている。スパッタは、減圧時間（約１０秒）と基板の昇温のための昇温時間（約４０秒）とが経過後に、高融点金属であるコバルトのスパッタを開始した。膜厚８ｎｍのコバルト膜は、約４０秒で成膜された。スパッタに要する時間は、約９０秒であった。
【００４８】
予備加熱のサイクル時間は、約３１０秒であるので、コバルト膜が成膜された基板２０１は、成膜後直ぐにアンロードロック室に移載しても良いし、スパッタ終了後、スパッタ室で約２２０秒間３５０℃に保たれた基板載置台で保持し、その後、アンロードロック室に移載しても良い。
【００４９】
更に、スパッタ室におけるサイクルで、昇温時間を４０秒から例えば７０秒にしても良い。昇温時間は、予備加熱のサイクル時間内で高融点金属膜の成膜が終了できるのであれば、任意に設定することができる。昇温時間が長ければ、スパッタ前の基板温度を、基板載置台の温度に近づけることができ、予備加熱による基板の温度が異なっていても、スパッタ時の基板の温度を基板載置台の温度に近づけられるので、バッチ内の各基板の温度履歴の変化を小さくすることができる。また、スパッタが終了後に基板載置台に基板を保持しておく保持時間が設定できるので、スパッタ時に、３５０℃より高温になった基板を、アンロードロック室に移載する前に徐冷却することができ、このことも、バッチ内の各基板の温度履歴の変化を小さくすることができる。
【００５０】
昇温時間と保持時間とは半導体集積回路装置の所望の特性を得ることができる範囲で任意に決定できることは言うまでもない。
【００５１】
予備加熱室と同様に、アンロードロック室も高温の基板が連続して移載されることで同一バッチの基板の最初と最後とでは冷却状態が異なるが、高温での履歴が長いため、冷却の履歴の差によるシリサイド化の状況の変化が小さくなる。この結果、後工程のシンターでシリサイド化反応が均一に行われる。
＜実施例２＞
図２は、本発明の第２の実施例の予備加熱室の概略構成を示す図である。
【００５２】
図２のスパッタ装置の予備加熱室２０４に冷却装置２１５を設置したものである。冷却装置２１５は、水冷による冷却・ペルチェ素子による冷却等があるがどのような冷却手段を用いても問題はない。この場合冷却手段は、予備加熱室の内壁、外壁および壁内のどこに設けても良い。
【００５３】
冷却装置を予備加熱室に設置することで、予備加熱時に待機時間を設けなくても基板の移載と減圧との時間内に降温し、予備加熱前の基板温度を一定に保つことができる。更に、待機時間をもよい。
【００５４】
本実施例においても、予備加熱室２０４からスパッタ室２０５の基板載置台に移載される基板２０１は、略一定の温度に保たれている。予備加熱室の壁面に水冷の冷却装置を設けた場合も、バッチの１枚目と２５枚目の予備加熱時の温度は第１の実施例と同程度の温度範囲におさまった。後工程のシリサイド化の結果から、予備加熱終了時の基板温度が初期設定値よりも＋１５℃以内、より好ましくは、＋１０℃以内、更に好ましくは＋７℃以内（予備加熱終了時の基板温度が初期設定値よりも＋１０℃以内、より好ましくは、＋７℃以内、更に好ましくは＋５℃以内）であれば、シリサイド化のシンター時にシリサイドの這い上がりによるゲート上に形成されたシリサイドとソース・ドレイン領域に形成されたシリサイドが這い上がることによるショート不良は発生しなかった。
＜第３の実施例＞
図３は、本発明の第３の実施例の予備加熱室の概略構成を示す図である。図３は、予備加熱室に温度測定装置２１６を設け、温度測定装置２１６により測定された予備室内の温度または基板の温度モニターし、ランプ制御装置２１７にフィードバックし、ランプ加熱条件を変えるものである。
【００５５】
図４は、基板温度をモニターし、基板温度が設定値よりも約１０℃高くなった場合のランプ加熱条件を変えるものである。
【００５６】
図４（ａ）は、ｎ＋１枚目に、基板温度が所定の２５０℃から１０℃以上上がったものである。この場合の１の方法は、初期のランプの電圧を１０００Ｗから９００Ｗに下げ、約５秒経過後、初期の１０００Ｗに戻すものである。この結果、２＋ｎ枚目の基板は、２５０℃の初期設定温度に戻る。以下、順次、この方法を用いて基板温度が設定温度を１０℃超える毎にランプ点灯から５秒間の電力を下げていくことで達成できる。
【００５７】
図４（ｂ）は、２＋ｎ枚目のランプに供給する電力を１０００Ｗから９６０Ｗに下げた。この結果、２＋ｎ枚目の基板の基板温度は１枚目と同じ２５０℃になった。この場合も、基板温度が設定温度を１０℃超える毎にランプ点灯時の電力を下げていくことで達成できる。
【００５８】
予備加熱室の構造、ランプの規格等が異なるとランプへの供給電圧、時間等は異なるが、装置により容易に条件を設定できることは言うまでもない。
【００５９】
半導体素子の寸法等で、予備加熱温度の設定値からの許容値は異なり、１０℃に限定されるものではない。
【００６０】
ランプの制御方法は、供給電圧を変える以外に、ランプの個数を変える等の方法があり、本実施例以外の方法を用いても良いことはいうまでもない。
【００６１】
本実施例では、基板の設定温度をモニターしているが、予備加熱室内の温度を測定し、基板ごとの予備加熱温度あるいは予備加熱室の温度を記憶手段（図示せず）に記憶させ、記憶した温度からランプを制御（例えば、電力供給条件）することでも実現できる。温度を記憶するのではなく、基板ごとのランプの制御条件（例えば、電力供給条件）を記憶させ、この記憶させた条件で制御してもよい。
【００６２】
第１の実施例から第３の実施例は、予備加熱室からスパッタ室に移載される基板の温度を一定にすることで、スパッタ時の基板温度の上昇による、後工程のシリサイド化のためのシンター時にシリサイドの這い上がり等によるゲートとソース・ドレインのショート不良の発生を防止するものである。
【００６３】
第１の実施例〜第３の実施例は、スパッタ室に移載される基板の温度を一定にするものである。第１および第２の実施例では、予備加熱室の温度を予備加熱が開始される時に同じ温度にするものである。第３の実施例は、予備加熱室の温度の上昇（基板の予備加熱開始時の上昇）を、測定し、温度の上昇にあわせてランプを制御し、スパッタ室へ移載される基板（予備加熱終了時の基板）温度を一定にするものである。これらの実施例は単独で用いても、組み合わせて用いても良い。
【００６４】
後工程の高融点金属の成膜、シリサイド反応のシンターおよび素子寸法（特に、高融点金属の膜厚）により異なるが、実施例１〜３で、温度を一定にするとは、完全に同一温度にすることを意味するものではない。後工程でシリサイドの這い上がりによる不良が発生しない範囲であれば若干の差は許容される。
【００６５】
本実施例においては、予備加熱終了時の基板温度が初期設定値よりも±５℃以内、より好ましくは、±３．５℃以内、更に好ましくは±２．５℃以内であった。
【００６６】
この範囲であれば、シリサイドの這い上がりによるショート不良も、シリサイドの抵抗の上昇による特性不良も発生しなかった。本発明の第１の実施例
＜第４の実施例＞
第４の実施例として、予備加熱室では基板温度の制御を行わず、スパッタの開始時の基板温度を一定に保つ方法を説明する。図５（ａ）は第４の実施例のスパッタ室と予備加熱室との概略構成図である。図５では、予備加熱室２０４に基板の温度または予備加熱室２０４の温度を測定する、温度測定装置２１６が設けられている。温度測定装置２１６は、非接触型の測定装置が望ましいので、第１の実施例で用いた赤外線温度測定装置を用いた。温度測定装置２１６で測定した１バッチ２５枚構成の基板を連続処理した際の、基板温度の変化を図５（ｂ）に示す。１枚目の基板温度が２５０℃に対し、２５枚目では２８８℃になっている。
【００６７】
図５（ｂ）で測定された温度の基板が、１枚目の基板が基板載置台上に４０秒間載置された基板温度に２枚目以降の基板が到達する時間（昇温時間）を図５（ｃ）に示す。尚、基板の温度は、この場合も、第１の実施例で用いた赤外線温度測定装置を用いた。
【００６８】
温度測定装置２１６で測定した基板温度に基づいて制御装置２１８で基板２０１を基板載置台に移載後の昇温時間を制御することでスパッタ開始時の基板温度を一定に保つことができる。１枚単位で昇温時間を制御しても良いし、±Ｘ秒の範囲で、段階的に時間を変えても良い。図５（ｃ）では、±０．５秒の範囲で段階的に時間を変えた例を示しているが、±１秒の範囲であればシリサイド化の反応で特に不良は発生しなかった。より好ましくは±０．５秒の範囲で段階的に時間を変えることがより好ましい。
【００６９】
実施例４においても実施例３と同様に、各基板に対応する時間を記憶しておき、この記憶された時間で昇温時間を制御することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施例のタイミングチャートを示す図。
【図２】本発明の第２の実施例の予備加熱室の概略構成を示す図。
【図３】本発明の第３の実施例の予備加熱室の概略構成を示す図。
【図４】本発明の第３の実施例を説明する図。
【図５】本発明の第４の実施例を説明する図で、(ａ)は、スパッタ室および予備加熱室の概略構成を示し、（ｂ）および（ｃ）は、第４の実施例を説明する図である。
【図６】サリサイドの製造方法の概略を説明する工程断面図。
【図７】毎葉型のスパッタ装置（高融点金属成膜装置）の概略構成を示す図。
【図８】予備加熱室のシャッターの開閉のタイミングチャート。
【図９】予備加熱室とスパッタ室の温度のタイミングチャート。
【図１０】予備加熱室の温度のタイミングチャート。
【図１１】スッパタ開始時の基板温度を示す図。
【符号の説明】
【００７１】
１０１    シリコン基板
１０２    フィールド酸化膜
１０３    ゲート酸化膜
１０４    ゲート多結晶シリコン
１０５    ソース、ドレイン領域
１０６    側壁絶縁物
１０７    タングステン（Ｗ）膜
１０８    タングステンとシリコンの接触した部分
１０９    タングステンシリサイド
１１０    未反応の高融点金属
２０１    基板
２０２    カセット
２０３    ロードロック室
２０４    予備加熱室
２０５    スパッタ室
２０６    アンロードロック室
２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２    カセット
２１３    ヒータ
２１４    ランプ
２１５    冷却装置
２１６    温度測定装置
２１７    ランプ制御装置
２１８制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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