JP2001189307A

JP2001189307A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2001189307A
Application number: JP2000000499A
Authority: JP
Inventors: Masahito Takahashi; 雅人高橋; Ryoichi Furukawa; 亮一古川; Toshio Nozoe; 俊夫野添; Kenji Kanemitsu; 賢司金光
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-01-05
Filing date: 2000-01-05
Publication date: 2001-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】二枚のウエハの被処理面に厚さが等しいＣＶ
Ｄ膜を形成させる。【解決手段】横置ホットウオール形二枚葉式減圧ＣＶ
Ｄ装置１の処理室３に設置された保持治具４に二枚のウ
エハを上下段に配置し、原料ガス３８をウエハと平行方
向に流して上段のウエハ３１と下段のウエハ３２に原料
ガス３８中の成膜種３９のＣＶＤ膜６５ａ、６５ｂを形
成する成膜工程において、上段のウエハ３１のアクティ
ブ・エリア側主面３１ａを下向きに、下段のウエハ３２
のアクティブ・エリア側主面３２ａを上向きに配して主
面同士を互いに対向させる。【効果】原料ガスの成膜種が主面３１ａ、３２ａに堆
積する際、対向する主面３１ａと３２ａ同士は成膜種の
雰囲気を共用し、成膜種に対する堆積条件が等しいた
め、主面３１ａ、３２ａに形成されたＣＶＤ膜の厚さは
等しくなる。一回の成膜処理毎に同一のウエハを二枚ず
つ製造できるため、生産性を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
技術、特に、被処理面にＣＶＤ膜を原料ガスによって形
成する成膜技術に関し、例えば、横置ホットウオール形
二枚葉式減圧ＣＶＤ装置を使用して半導体ウエハにＣＶ
Ｄ膜を形成する成膜技術に利用して有効な技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造方法において、半導体
ウエハ（以下、ウエハという。）の上に薄膜を形成する
薄膜形成工程に使用される減圧ＣＶＤ装置として、横置
ホットウオール形二枚葉式減圧ＣＶＤ装置（以下、二枚
葉式ＣＶＤ装置という。）がある。二枚葉式ＣＶＤ装置
は横置きにされてヒータによって外側から加熱される角
筒形状のプロセスチューブを備えており、プロセスチュ
ーブの処理室内には被処理物である二枚のウエハを上下
二段にそれぞれ水平に保持する保持治具が設置されてい
る。

【０００３】ＣＶＤ処理が実施されるに際して、二枚の
ウエハはプロセスチューブの処理室内に搬入されて、ア
クティブ・エリア側となる主面（以下、第一主面とい
う。）が上側になるように保持治具に互いに平行な状態
で上下二段に配置される。そして、処理室はヒータによ
って４００℃〜９００℃程度に加熱されるとともに、真
空排気装置によって１０Ｐａ〜２００Ｐａ程度に真空排
気される。この処理条件が維持されると、処理室には成
膜に必要な原料ガスがウエハに平行な方向に流され、Ｃ
ＶＤ膜がウエハ上に熱エネルギーによって引き起こされ
る原料ガスの化学反応によって形成される。

【０００４】なお、二枚葉式ＣＶＤ装置を述べてある例
としては、特開平７−９４４１９号公報、がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した二枚葉式ＣＶ
Ｄ装置においては、例えば、Ｔａ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₅ （ペ
ンタエトキシタンタル。以下、ＰＥＴという。）および
Ｏ₂ （酸素）とを原料ガスとしたＴａ₂ Ｏ₅ （タンタル
オキサイド）膜を形成した場合には、上段のウエハの第
一主面の成膜の厚さと、下段のウエハの第一主面の成膜
の厚さとが相違してしまうという問題点があることが本
発明者によって明らかにされた。上段のウエハの第一主
面の成膜の厚さと、下段のウエハの第一主面の成膜の厚
さとが相違してしまうということは、一回の処理毎に別
々の仕様のウエハが二枚ずつ製造されることを意味し、
結局、半導体装置の製造方法の生産性が大幅に低下され
てしまうことになる。

【０００６】本発明の目的は、一対の被処理物の被処理
面に厚さが可及的に等しいＣＶＤ膜を形成させることが
できる半導体装置の製造方法を提供することにある。

【０００７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【０００９】すなわち、処理室内に互いに平行に配置さ
れた一対の被処理物と平行な方向に原料ガスが流されて
前記一対の被処理物にＣＶＤ膜がそれぞれ形成される半
導体装置の製造方法において、前記一対の被処理物の前
記ＣＶＤ膜の形成が必要な被処理面同士が互いに向かい
合うように配置されることを特徴とする。

【００１０】前記した手段において、原料ガスが被処理
面に平行に流されると、原料ガス中の成膜種が互いに対
向する二つの被処理面にそれぞれ堆積する。この際、互
いに対向する二つの被処理面は成膜種の雰囲気を共用
し、かつ、二つの被処理面の成膜種に対する堆積条件が
等しいため、二つの被処理面に形成された成膜種の膜厚
は互いに等しくなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
半導体装置の製造方法が実施される二枚葉式ＣＶＤ装置
を示す側面断面図である。図２以降はその作用を説明す
るための説明図である。

【００１２】本実施形態に係る半導体装置の製造方法に
おける成膜工程においては、図１に示されている二枚葉
式ＣＶＤ装置が使用される。

【００１３】図１に示されているように、二枚葉式ＣＶ
Ｄ装置１は耐熱性が有り重金属汚染等を防止可能な材料
の一例である石英ガラスによって形成されたプロセスチ
ューブ２を備えている。プロセスチューブ２は両端が開
口した平面視が略正方形で高さの低い角筒形状に形成さ
れており、中心線が水平になるように横置きされてい
る。プロセスチューブ２の内部室は処理室３を実質的に
形成しており、処理室３は保持治具４を収納し得るよう
に間口が横長の長方形で高さが低い平盤の中空室形状に
形成されている。

【００１４】プロセスチューブ２の横長の長方形の一端
開口は被処理物であるウエハ３０を出し入れするための
炉口を実質的に構成しており、炉口には炉口部材５が連
結されている。プロセスチューブ２の炉口部材５には搬
送チューブ（図示せず）が隣接して連結されており、ウ
エハ３０は搬送チューブの搬送室と処理室３との間を炉
口部材５を通じて自動的に搬入搬出されるようになって
いる。炉口部材５にはゲートバルブ６が装着されてお
り、ゲートバルブ６は処理室３と搬送室とを開閉するよ
うに構成されている。

【００１５】炉口部材５の上端面に連結されたニップル
７には複数個の第一ガス供給口８Ａおよび複数個の第二
ガス供給口８Ｂがそれぞれ一列ずつ隣合わせに並べられ
て開設されており、第一ガス供給口８Ａの列および第二
ガス供給口８Ｂの列は間口方向（図１の紙面の表裏方
向）に延在している。第一ガス供給口８Ａ群には第一ガ
ス供給路９Ａが接続されており、第二ガス供給口８Ｂ群
には第二ガス供給路９Ｂが接続されている。第一ガス供
給路９Ａには第一原料ガス供給装置１０Ａが第一開閉弁
１１Ａを介して接続されており、第二ガス供給路９Ｂに
は第二原料ガス供給装置１０Ｂが第二開閉弁１１Ｂを介
して接続されている。

【００１６】炉口部材５の下側壁には炉口側排気口１２
が開設されており、炉口側排気口１２には炉口側排気路
１３が接続されている。炉口側排気路１３は真空ポンプ
１４に可変流量制御弁１５および止め弁１６を介して接
続されている。

【００１７】プロセスチューブ２の他端開口は炉端口を
実質的に構成しており、炉端口には炉端口部材１７が開
口を塞ぐように連結されている。炉端口部材１７にはキ
ャップ１８が炉端口を塞ぐように着脱自在に装着されて
いる。炉端口部材１７の上端面に連結されたニップル１
９には複数個の炉端口側第一ガス供給口２０Ａおよび複
数個の炉端口側第二ガス供給口２０Ｂがそれぞれ一列ず
つ隣合わせに並べられて開設されており、炉端口側第一
ガス供給口２０Ａの列および炉端口側第二ガス供給口２
０Ｂの列は間口方向に延在している。炉端口側第一ガス
供給口２０Ａ群には第一原料ガス供給装置１０Ａに接続
された炉端口側第一ガス供給路２１Ａが接続され、炉端
口側第二ガス供給口２０Ｂ群には第二原料ガス供給装置
１０Ｂに接続された炉端口側第二ガス供給路２１Ｂが接
続されている。炉端口側第一ガス供給路２１Ａには炉端
口側第一開閉弁２２Ａが介設され、炉端口側第二ガス供
給路２１Ｂには炉端口側第二開閉弁２２Ｂが介設されて
いる。

【００１８】炉端口部材１７の下側壁には炉端口側排気
口２３が開設されており、炉端口側排気口２３には炉端
口側排気路２４が接続されている。炉端口側排気路２４
は真空ポンプ１４に炉端口側可変流量制御弁２５および
炉端口側止め弁２６を介して接続されている。

【００１９】プロセスチューブ２の外部には処理室３の
内部を全体にわたって均一に加熱するためのヒータユニ
ット２７が、プロセスチューブ２の周囲を包囲するよう
に設備されている。ヒータユニット２７はヒータ２８
と、ヒータ２８の外側を包囲して断熱する断熱ブロック
２９とから構成されており、ヒータ２８は温度制御部
（図示せず）によって制御されるように構成されてい
る。

【００２０】処理室３において被保持物としてのウエハ
３０を水平に保持する保持治具４は、図２に示されてい
るように、処理室３の床面に載置される本体４１と、こ
の本体４１の上面にそれぞれ垂直に突設された四本の支
持ピン４５と、各支持ピン４５に外嵌されるスペーサ４
６と、ウエハ３０を保持する保持プレート５０とを備え
ており、これらはいずれも耐熱性が有り重金属汚染等を
防止可能な材料の一例である石英ガラスによって形成さ
れている。

【００２１】本体４１は細長い板形状に形成された一対
の支持部材４２、４２と、細長い板形状に形成された連
結部材４３とを備えている。両支持部材４２、４２は両
端を揃えられた状態で互いに平行に配置されており、連
結部材４３は両端面を両支持部材４２、４２の側面にお
ける一端部（以下、後端部とする。）のそれぞれに溶着
されている。すなわち、連結部材４３は両支持部材４
２、４２の後端部間に固定的に架設されており、両支持
部材４２、４２は連結部材４３によって一体化されてい
る。両支持部材４２、４２の後端には各係止部４２ａが
それぞれ垂直方向下向きに一体的に突設されており、係
止部４２ａは保持治具４が処理室３に設置された際に炉
端口部材１７の一部に係止し得るように構成されてい
る。

【００２２】本体４１の前側半分の領域には支持ピン取
付孔４４が四個、正方形の四隅に対応した位置にそれぞ
れ配されて垂直方向に貫通するように開設されている。
すなわち、各支持部材４２の前端部および中央部には前
後で一対の支持ピン取付孔４４、４４がそれぞれ開設さ
れている。各支持ピン取付孔４４には丸棒形状に形成さ
れた各支持ピン４５の下端部が上から挿入されて溶着等
の手段によって固定されている。

【００２３】各支持ピン４５には内径が支持ピン４５の
外径よりも若干大きめの短尺円筒形状に形成されたスペ
ーサ４６が外嵌されるようになっている。スペーサ４６
は各支持ピン４５に外嵌された状態において、本体４１
と保持プレート５０との間隔を規定するように設定さ
れ、複数規格のものが複数個ずつ用意されている。

【００２４】ウエハ３０を保持する保持プレート５０は
一辺が本体４１の横幅と略等しい正方形の平板形状に形
成されている。保持プレート５０の中央部にはウエハ３
０の外径よりも若干大径の口径を有する円形の透孔５１
が開設されており、透孔５１の内周には略半円形形状の
係合爪５２が四個、保持プレート５０の正方形の両方の
中心線上に配置されて径方向内向きに一体的に突設され
ている。四個の係合爪５２はウエハ３０の外周縁部に下
側から係合することによって、ウエハ３０を下から支持
し得るようになっている。

【００２５】透孔５１の内周における前端側に配置され
た係合爪５２の両脇にはチャンネル形状の挿通凹部５３
が一対、左右対称形に形成されており、両挿通凹部５
３、５３はウエハ３０を保持プレート５０に保持させる
ためのハンドリング装置（図示せず）のハンドリング部
材の先端部を前後方向に挿通し得るように、透孔５１の
前後方向の中心線と平行に形成されている。透孔５１の
内周における後端側に配置された係合爪５２の両脇には
略半円形の切欠部５４が一対、左右対称形に形成されて
おり、両切欠部５４、５４は両挿通凹部５３、５３を挿
通したハンドリング部材の先端部を逃げ得るように両挿
通凹部５３、５３に対向されている。保持プレート５０
の四隅には支持ピン４５が挿通されてスペーサ４６が下
側から係合される係合孔５５がそれぞれ開設されてい
る。係合孔５５の内径は支持ピン４５の外径よりも大き
くスペーサ４６の外径よりも小さく設定されている。

【００２６】以上のように構成された保持プレート５０
は被保持物としてのウエハ３０の大きさ等に対応して複
数規格のものが一台の保持治具当たり複数枚ずつ用意さ
れており、二枚葉式ＣＶＤ装置１の成膜処理に際しては
二枚の保持プレート５０が同時に使用される。

【００２７】次に、本発明の一実施形態である半導体装
置の製造方法における成膜工程を、図３（ａ）に示され
ているキャパシタを製造するに際して前記構成に係る二
枚葉式ＣＶＤ装置を使用してウエハにタンタルオキサイ
ド膜を形成する場合を具体例にして説明する。

【００２８】図３（ａ）に示されているキャパシタ６０
において、ウエハ３０のサブストレート６１の上に形成
された絶縁膜（ＴＥＯＳ）６２にはトレンチ６３が没設
されており、トレンチ６３内には下部電極（ポリシリコ
ン）６４が形成されている。下部電極６４の上にはタン
タルオキサイド膜６５が形成され、タンタルオキサイド
膜６５の上には絶縁膜（窒化シリコン）６６が形成さ
れ、絶縁膜６６の上には上部電極（窒化チタン）６７が
形成されている。

【００２９】本実施形態に係る成膜工程においては、図
３（ａ）に示されているキャパシタ６０のうち、図３
（ｂ）に示されているように、下部電極６４の上にタン
タルオキサイド膜６５が二枚葉式ＣＶＤ装置を使用して
形成される。

【００３０】図１に示されているように、ウエハ３０の
大きさや膜厚等の諸条件に応じて予め組み立てられた保
持治具４が二枚葉式ＣＶＤ装置１の処理室３に搬入され
て床上に固定される。すなわち、保持治具４の本体４１
の四本の支持ピン４５に各スペーサ４６がそれぞれ外嵌
された後に、下段の保持プレート５０が各係合孔５５に
各支持ピン４５を挿入されて各スペーサ４６の上に載せ
られる。続いて、各スペーサ４６が各支持ピン４５にそ
れぞれ外嵌された後に、上段の保持プレート５０が同様
に積み重ねられる。組み立てられた保持治具４は二枚葉
式ＣＶＤ装置１の処理室３にキャップ１８側から搬入さ
れ、本体４１の両係止部４２ａ、４２ａが炉端口部材１
７とキャップ１８との間に係止されて固定される。

【００３１】成膜処理が実行される以前に、処理室３内
全体の表面にシリコン酸化膜やタンタルオキサイド膜等
からなる異物飛散防止膜６８（図４参照）が予めプリコ
ーティングされる。この異物飛散防止膜６８によって処
理室３内の表面に付着した異物の飛散を防止することが
できる。

【００３２】成膜処理に際して、処理室３は所定の真空
度（例えば、１０００Ｐａ以下）に真空ポンプ１４によ
って真空排気され、所定の温度（例えば、約７００〜９
５０℃）にヒータ２８によって加熱される。

【００３３】処理室３の処理条件が安定すると、タンタ
ルオキサイド膜を形成しようとする二枚のウエハ３０、
３０が処理室３にゲートバルブ６からハンドリング装置
（図示せず）によって搬入され、保持治具４の上下段の
保持プレート５０、５０の各係合爪５２の上に載せられ
てそれぞれ保持される。この際、図２に示されているよ
うに、上段の保持プレート５０に保持されるウエハ（以
下、上段のウエハ３１という。）は、そのアクティブエ
リア側となる第一主面３１ａが下側を向くように上段の
保持プレート５０に載せられ、下段の保持プレート５０
に保持されるウエハ（以下、下段のウエハ３２とい
う。）は、そのアクティブエリア側となる第一主面３２
ａが上側を向くように上段の保持プレート５０に載せら
れる。

【００３４】次いで、成膜シーケンス制御部（図示せ
ず）の制御により、タンタルオキサイド膜を形成するた
めの原料ガスとしてＰＥＴとＯ₂ とが処理室３の内部に
第一原料ガス供給装置１０Ａおよび第二原料ガス供給装
置１０Ｂによって供給される。処理室３に流入した原料
ガスは保持治具４に保持された上段のウエハ３１および
下段のウエハ３２に接触しながら処理室３を流れて、炉
口側排気口１２または炉端口側排気口２３から排気され
る。上段のウエハ３１および下段のウエハ３２に接触し
た原料ガスは熱エネルギーによって化学反応が進んだ状
態になっているため、タンタルオキサイドの成膜種（以
下、成膜種という。）によるＣＶＤ反応によってタンタ
ルオキサイド膜が上段のウエハ３１および下段のウエハ
３２に堆積（デポジション）される。

【００３５】所定の時間が経過すると、成膜シーケンス
制御部の制御によって第一原料ガス供給装置１０Ａおよ
び第二原料ガス供給装置１０Ｂは原料ガスの供給を停止
する。成膜シーケンス制御部の制御によってゲートバル
ブ６が開放され、成膜された上段のウエハ３１および下
段のウエハ３２がハンドリング装置によって保持治具４
からハンドリングされて処理室３から搬出される。以
降、前述した成膜処理が繰り返される。

【００３６】以上の成膜に際して、タンタルオキサイド
膜を上段のウエハ３１および下段のウエハ３２の炉口と
炉端との方向の全長にわたって均一に形成させるため
に、原料ガスの供給が炉口側ガス供給路９Ａおよび９Ｂ
と炉端口側ガス供給路２１Ａおよび２１Ｂとの間で、各
開閉弁１１Ａおよび１１Ｂと各開閉弁２２Ａおよび２２
Ｂとによって交互に切り換えられ、同時に、排気が炉口
側排気路１３と炉端口側排気路２４との間で、止め弁１
６と２６とによって交互に切り換えられる。

【００３７】ところで、二枚葉式ＣＶＤ装置を使用して
タンタルオキサイド膜を形成するに際して、図４に示さ
れているように、上段のウエハ３１の第一主面３１ａお
よび下段のウエハ３２の第一主面３２ａのいずれもが上
側に向けられている従来例の場合には、図５の膜厚分布
図に示されているように、上段のウエハ３１の第一主面
３１ａに形成されたタンタルオキサイド膜６５ａの厚さ
は、下段のウエハ３１の第一主面３２ａに形成されたタ
ンタルオキサイド膜６５ｂの厚さよりも薄くなることが
実験により確認された。すなわち、上段のウエハ３１の
第一主面３１ａに形成されたタンタルオキサイド膜６５
ａの厚さと、下段のウエハ３１の第一主面３２ａに形成
されたタンタルオキサイド膜６５ｂの厚さとは相違する
ことが実験によって確認された。

【００３８】図５において、縦軸には膜厚が取られ、横
軸にはウエハにおける膜厚の測定点（位置）が取られて
いる。横軸において、Ｆはウエハのノッチが切り欠かれ
た側を示し、Ｂはノッチと反対側を示しており、Ｆ−Ｂ
の方向が原料ガスの流れと平行な方向になっている。Ｌ
およびＲは左および右を示しており、Ｌ−Ｒの方向が原
料ガスの流れと直交する方向になっている。実線折れ線
３３’は上段のウエハのタンタルオキサイド膜のＦ−Ｂ
方向の膜厚分布を示し、破線折れ線３４’は上段のウエ
ハのタンタルオキサイド膜のＬ−Ｒ方向の膜厚分布を示
している。実線折れ線３５’は下段のウエハのタンタル
オキサイド膜のＦ−Ｂ方向の膜厚分布を示し、破線折れ
線３６’は下段のウエハのタンタルオキサイド膜のＬ−
Ｒ方向の膜厚分布を示している。

【００３９】この時の上段のウエハのタンタルオキサイ
ド膜の平均膜厚は、１２２．６６Å±８．６０％、デポ
ジションレートは、３０．１６Å／ｍｉｎ、であり、下
段のウエハのタンタルオキサイド膜の平均膜厚は、１３
１．１９Å±８．６０％、デポジションレートは、３
１．２４Å／ｍｉｎ、である。

【００４０】このように、上段のウエハ３１の第一主面
３１ａに形成されたタンタルオキサイド膜６５ａの厚さ
と下段のウエハ３１の第一主面３２ａに形成されたタン
タルオキサイド膜６５ｂの厚さとが相違すると、二枚葉
式ＣＶＤ装置１による一回の成膜処理毎に別々の仕様の
ウエハが二枚ずつ製造されることを意味する。別々の仕
様のウエハが二枚ずつ製造されるということは、２台の
装置でウエハを一枚ずつ製造するのと同等になるため、
二枚葉式ＣＶＤ装置１の二枚のバッチ処理の効果が削が
れることになり、結局、半導体装置の製造方法の生産性
が大幅に低下されてしまうことになる。

【００４１】しかし、二枚葉式ＣＶＤ装置を使用してタ
ンタルオキサイド膜を形成するに際して、図６に示され
ているように、上段のウエハ３１の第一主面３１ａが下
側に向けられ下段のウエハ３２の第一主面３２ａが上側
に向けられている本実施形態の場合には、図７の膜厚分
布図に示されているように、上段のウエハ３１の第一主
面３１ａに形成されたタンタルオキサイド膜６５ａの膜
厚分布と、下段のウエハ３１の第一主面３２ａに形成さ
れたタンタルオキサイド膜６５ｂの膜厚分布とが略等し
くなることが実験により確認された。

【００４２】このように上段のウエハ３１の第一主面３
１ａに形成されたタンタルオキサイド膜６５ａの膜厚分
布と下段のウエハ３１の第一主面３２ａに形成されたタ
ンタルオキサイド膜６５ｂの膜厚分布とが略等しくなる
と、二枚葉式ＣＶＤ装置１による一回の成膜処理毎に同
一の仕様のウエハが二枚ずつ製造されることを意味する
ため、半導体装置の製造方法の生産性が向上することに
なる。

【００４３】図７において、実線折れ線３３は上段のウ
エハのタンタルオキサイド膜のＦ−Ｂ方向の膜厚分布を
示し、破線折れ線３４は上段のウエハのタンタルオキサ
イド膜のＬ−Ｒ方向の膜厚分布を示している。実線折れ
線３５は下段のウエハのタンタルオキサイド膜のＦ−Ｂ
方向の膜厚分布を示し、破線折れ線３６は下段のウエハ
のタンタルオキサイド膜のＬ−Ｒ方向の膜厚分布を示し
ている。

【００４４】この時の上段のウエハのタンタルオキサイ
ド膜の平均膜厚は、１２９．８３Å±８．４５％、デポ
ジションレートは、３０．９１Å／ｍｉｎ、であり、下
段のウエハのタンタルオキサイド膜の平均膜厚は、１２
９．１７Å±７．９６％、デポジションレートは、３
０．７６Å／ｍｉｎ、である。

【００４５】本実施形態において、タンタルオキサイド
膜の堆積膜厚分布が上段のウエハと下段のウエハとの間
で略等しくなる理由は、次のように考察される。

【００４６】まず、図４に示されているように、上段の
ウエハ３１の第一主面３１ａおよび下段のウエハ３２の
第一主面３２ａのいずれもが上側に向けられている従来
例の場合において、上段のウエハ３１の上側を向いた第
一主面３１ａに形成されるタンタルオキサイド膜６５ａ
が下段のウエハ３２の上側を向いた第一主面３２ａのタ
ンタルオキサイド膜６５ａよりも薄くなる理由を考察す
る。

【００４７】図４に示されているように、処理室３に流
された原料ガス３８のうち上段のウエハ３１の第一主面
３１ａと処理室３の天井壁下面との間を通過する原料ガ
ス３８中の成膜種３９は、処理室３の内壁にタンタルオ
キサイド膜からなる異物飛散防止膜６８がプリコーティ
ングされているため、上段のウエハ３１の第一主面３１
ａだけでなく処理室３の天井壁下面にも比較的多く堆積
することになる。成膜種３９が天井壁下面に付着する
と、成膜種３９が消費されることによって成膜種３９の
上段のウエハ３１の第一主面３１ａの堆積する分が低下
されるため、上段のウエハ３１の第一主面３１ａにおけ
る成膜種３９の堆積膜厚は薄くなる。

【００４８】なお、タンタルオキサイド膜の成膜処理の
初期においては、ウエハの第一主面には図３（ｂ）で参
照されるように下部電極（ポリシリコン）の表面が露出
した状態になっている。

【００４９】他方、上段のウエハ３１の下面である第二
主面３１ｂと下段のウエハ３２の上面である第一主面３
２ａとの間を通過する原料ガス３８中の成膜種３９は、
下段のウエハ３２の第一主面３２ａの表面がポリシリコ
ン面になっており、上段のウエハ３１の第二主面３１ｂ
の表面がシリコン（Ｓｉ）面になっているため、下段の
ウエハ３２の第一主面３２ａと上段のウエハ３１の第二
主面３１ｂとに略均等に堆積して行くことになる。した
がって、下段のウエハ３２の第一主面３２ａにおけるタ
ンタルオキサイド膜６５ｂの堆積膜厚は、上段のウエハ
３１の第一主面３１ａにおけるタンタルオキサイド膜６
５ａの堆積膜厚よりも厚くなる。

【００５０】この従来例に対して、図６に示されている
ように、上段のウエハ３１の第一主面３１ａが下側に向
けられ下段のウエハ３２の第一主面３２ａが上側に向け
られている本実施形態の場合においては、上段のウエハ
３１の第一主面３１ａと下段のウエハ３２の第一主面３
２ａとが互いに向き合った空間を通過する原料ガス３８
中の成膜種３９は、上段のウエハ３１の第一主面３１ａ
の表面および下段のウエハ３２の第一主面３２ａの表面
がいずれもポリシリコン面になっているため、上段のウ
エハ３１の第一主面３１ａと下段のウエハ３２の第一主
面３２ａとに略均等に堆積して行くことになる。したが
って、上段のウエハ３１の第一主面３１ａにおけるタン
タルオキサイド膜６５ａの堆積膜厚と下段のウエハ３２
の第一主面３２ａのタンタルオキサイド膜６５ｂの堆積
膜厚とは等しくなる。

【００５１】前記実施形態によれば、次の効果が得られ
る。

【００５２】1) 二枚のウエハを保持治具に第一主面同
士を互いに対向させて保持することにより、互いに対向
した二つの第一主面同士は成膜種の雰囲気を共用し、か
つ、二つの第一主面同士の成膜種に対する堆積条件が等
しいため、二つの第一主面に形成されたＣＶＤ膜の堆積
膜厚を互いに等しくさせることができる。

【００５３】2) 同時に成膜処理された二枚のウエハの
膜厚が互いに等しくなることにより、二枚葉式ＣＶＤ装
置による一回の成膜処理毎に同一の仕様のウエハを二枚
ずつ製造することができるため、二枚葉式ＣＶＤ装置の
生産性の低下を防止し、結局、半導体装置の製造方法の
生産性を向上することができる。

【００５４】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００５５】例えば、形成する膜はタンタルオキサイド
膜に限らず、ＨＳＧ（hemi shpericalgrain) 膜であっ
てもよい。なお、ＨＳＧ膜の場合には、上段のウエハの
堆積膜厚が厚くなる傾向があることが判明しているが、
本発明によれば、上下段のウエハの堆積膜厚を等しく形
成させることができる。

【００５６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００５７】二枚のウエハを保持治具に被処理面同士を
互いに対向させて保持することにより、互いに対向した
二つの被処理面同士は成膜種の雰囲気を共用し、かつ、
二つの第一主面同士の成膜種に対する堆積条件が等しい
ため、二つの被処理面に堆積膜厚の等しいＣＶＤ膜を形
成することができる。

【００５８】同時に成膜処理された二枚のウエハの膜厚
が互いに等しくなることにより、二枚葉式ＣＶＤ装置に
よる一回の成膜処理毎に同一の仕様のウエハを二枚ずつ
製造することができるため、二枚葉式ＣＶＤ装置の生産
性の低下を防止し、結局、半導体装置の製造方法の生産
性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である半導体装置の製造方
法が実施される二枚葉式ＣＶＤ装置を示す側面断面図で
ある。

【図２】その保持治具を示す分解斜視図である。

【図３】（ａ）はキャパシタを示す断面図、（ｂ）はタ
ンタルオキサイド膜を形成する場合の被処理面の断面図
である。

【図４】従来例の成膜の作用を説明するための説明図で
ある。

【図５】従来例による堆積膜厚を示すグラフである。

【図６】本実施形態の成膜作用を説明するための説明図
である。

【図７】本実施形態による堆積膜厚を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１…二枚葉式ＣＶＤ装置（半導体製造装置）、２…プロ
セスチューブ、３…処理室、４…保持治具、５…炉口部
材、６…ゲートバルブ、７…ニップル、８Ａ…第一ガス
供給口、８Ｂ…第二ガス供給口、９Ａ…第一ガス供給
路、９Ｂ…第二ガス供給路、１０Ａ…第一原料ガス供給
装置、１０Ｂ…第二原料ガス供給装置、１１Ａ…第一開
閉弁、１１Ｂ…第二開閉弁、１２…炉口側排気口、１３
…炉口側排気路、１４…真空ポンプ、１５…可変流量制
御弁、１６…止め弁、１７…炉端口部材、１８…キャッ
プ、１９…ニップル、２０Ａ…炉端口側第一ガス供給
口、２０Ｂ…炉端口側第二ガス供給口、２１Ａ…炉端口
側第一ガス供給路、２１Ｂ…炉端口側第二ガス供給路、
２２Ａ…炉端口側第一開閉弁、２２Ｂ…炉端口側第二開
閉弁、２３…炉端口側排気口、２４…炉端口側排気路、
２５…炉端口側可変流量制御弁、２６…炉端口側止め
弁、２７…ヒータユニット、２８…ヒータ、２９…断熱
ブロック、３０…ウエハ（被処理物）、３１…上段のウ
エハ、３１ａ…第一主面（被処理面）、３１ｂ…第二主
面（被処理面と反対側の主面）、３２…下段のウエハ、
３２ａ…第一主面（被処理面）、３２ｂ…第二主面（被
処理面と反対側の主面）、３８…原料ガス、４１…本
体、４２…支持部材、４２ａ…係止部、４３…連結部
材、４４…支持ピン取付孔、４５…支持ピン、４６…ス
ペーサ、５０…保持プレート、５１…透孔、５２…係合
爪、５３…挿通凹部、５４…切欠部、５５…係合孔、６
０…キャパシタ、６１…サブストレート、６２…絶縁膜
（ＴＥＯＳ）、６３…トレンチ、６４…下部電極（ポリ
シリコン）、６５、６５ａ、６５ｂ…タンタルオキサイ
ド膜、６６…絶縁膜（窒化シリコン）、６７…上部電極
（窒化チタン）、６８…異物飛散防止膜。

フロントページの続き (72)発明者野添俊夫東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者金光賢司東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体グループ内Ｆターム(参考） 4K030 AA11 BA42 EA01 KA14 LA00 5F045 AA06 AB40 AC07 AC11 AD11 AD12 AD13 BB03 BB08 DP11 DQ10 EC05 EE19 EM02 5F058 BA11 BA20 BC03 BF04 BF27 BF29 BG02 BG04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理室内に互いに平行に配置された一対
の被処理物と平行な方向に原料ガスが流されて前記一対
の被処理物にＣＶＤ膜がそれぞれ形成される半導体装置
の製造方法において、前記一対の被処理物の前記ＣＶＤ
膜の形成が必要な被処理面同士が互いに向かい合うよう
に配置されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記処理室内が加熱され、真空排気され
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造
方法。
【請求項３】前記原料ガスの流れの向きが正逆交互に
変更されることを特徴とする請求項１または２に記載の
半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記処理室の内壁面に前記ＣＶＤ膜がプ
リコーティングされることを特徴とする請求項１、２ま
たは３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記原料ガスがペンタエトキシタンタル
を含み、前記ＣＶＤ膜がタンタルオキサイドであること
を特徴とする請求項１、２、３または４に記載の半導体
装置の製造方法。