JP2002083782A - Apparatus and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Apparatus and method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はシリコンウェハ上に
ルテニウム膜を堆積する場合などに使用される半導体製
造装置およびＤＲＡＭなどの半導体装置の製造方法に関
するものである。The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus used for depositing a ruthenium film on a silicon wafer and a method for manufacturing a semiconductor device such as a DRAM.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＤＲＡＭなどの半導体装置の高集積化、
生産コスト低減のために、シリコンウェハが大口径化さ
れているから、熱ＣＶＤ法によりシリコンウェハに処理
を施す場合には、もはや従来のバッチ式の縦型ＣＶＤ装
置ではバッチ内の全てのシリコンウェハについて高精度
な膜を形成することが難しくなっている。そこで、シリ
コンウェハを１枚づつ処理する枚葉型ＣＶＤ装置が主流
になりつつある。2. Description of the Related Art High integration of semiconductor devices such as DRAMs,
In order to reduce the production cost, silicon wafers are enlarged in diameter. Therefore, when processing silicon wafers by a thermal CVD method, all the silicon wafers in a batch are no longer used in a conventional batch type vertical CVD apparatus. However, it is difficult to form a highly accurate film. Therefore, a single-wafer CVD apparatus that processes silicon wafers one by one is becoming mainstream.
【０００３】枚葉型ＣＶＤ装置においては、冷却された
反応室の中に設置されたシリコンウェハを直接ランプで
加熱するか、ヒータ、ランプ等で加熱したサセプタ上に
シリコンウェハを載せて加熱し、原料ガスを供給して成
膜するコールドウォール式のものが一般に普及してい
る。このコールドウォール式の枚葉型ＣＶＤ装置におい
ては、バッチ式のＣＶＤ装置と異なり、毎回ほとんど同
じコンデションで成膜することができるから、シリコン
ウェハ間における成膜のばらつきを低減することができ
る。In a single-wafer CVD apparatus, a silicon wafer placed in a cooled reaction chamber is directly heated by a lamp, or a silicon wafer is placed on a susceptor heated by a heater, a lamp or the like, and heated. A cold wall type in which a source gas is supplied to form a film is widely used. In this cold-wall type single-wafer CVD apparatus, unlike a batch-type CVD apparatus, a film can be formed under almost the same conditions every time, so that a variation in film formation between silicon wafers can be reduced.
【０００４】このようなコールドウォール式の枚葉型Ｃ
ＶＤ装置においても、半導体装置の微細化に伴って膜厚
均一性の要求が厳しくなるに従い、シリコンウェハの温
度分布を均一に制御する必要がある。このため、シリコ
ンウェハを回転させたり、シリコンウェハの上部からシ
ャワー状に原料ガスを供給ししたり、特開平４−２５５
２１４号公報に示されるように、加熱用ランプの形状や
配置を工夫している。[0004] Such a cold wall type sheet-fed type C
Also in the VD apparatus, it is necessary to uniformly control the temperature distribution of the silicon wafer as the demand for the uniformity of the film thickness becomes severe with the miniaturization of the semiconductor device. For this reason, the silicon wafer is rotated, or a raw material gas is supplied from above the silicon wafer in a shower form.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 214, the shape and arrangement of the heating lamp are devised.
【０００５】また、コールドウォール式の枚葉型ＣＶＤ
装置においては、シリコンウェハの温度分布を均一に制
御するために、セラミックからなりかつタングステンワ
イヤ、カーボン薄膜のような発熱体からなるヒータを完
全に覆うように焼結されたサセプタを用いたり、厚さが
１．５〜３．０ｍｍの薄いボロンナイトライド（ＢＮ）
からなる板体の表面にカーボン薄膜からなる発熱体を印
刷し、発熱体上にボロンナイトライドを薄く形成したヒ
ータを用いている。[0005] Further, a cold wall type single wafer type CVD.
In order to uniformly control the temperature distribution of the silicon wafer, a susceptor made of ceramic and sintered so as to completely cover a heater made of a heating element such as a tungsten wire or a carbon thin film is used. 1.5-3.0mm thin boron nitride (BN)
A heating element made of a carbon thin film is printed on the surface of a plate made of, and a heater in which boron nitride is thinly formed on the heating element is used.
【０００６】このようなヒータを有するサセプタ、板体
に発熱体を印刷したヒータにおいては、電力投入用の電
線を接続するためのヒータ電極が必ず存在し、ヒータ電
極はヒータを支える支持体の役割を果たすことがある。
また、ヒータのサイズが大きいときには、ヒータ電極の
他にヒータ支持体を設ける場合もある。In a susceptor having such a heater or a heater in which a heating element is printed on a plate, there is always a heater electrode for connecting a power supply electric wire, and the heater electrode serves as a support for supporting the heater. May be fulfilled.
When the size of the heater is large, a heater support may be provided in addition to the heater electrode.
【０００７】そして、従来のヒータ電極としてはモリブ
デン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）等の高融点材料からな
るものが用いられている。As a conventional heater electrode, an electrode made of a high melting point material such as molybdenum (Mo) or tantalum (Ta) is used.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような高
融点材料からなるヒータ電極を有する枚葉型ＣＶＤ装置
においては、発熱体であるヒータが最も高温となり、輻
射、ガスの熱伝導およびヒータ電極からの熱伝導により
ヒータの熱が奪われるが、ヒータ電極からの熱伝導によ
り奪われる熱量が大きいから、ヒータの面内温度分布の
均一性が良好ではない。However, in a single-wafer CVD apparatus having a heater electrode made of such a high-melting-point material, the heater as a heating element has the highest temperature, and radiation, heat conduction of gas, and heater electrode. Although the heat of the heater is taken away by the heat conduction from the heater, the amount of heat taken away by the heat conduction from the heater electrode is large, so that the uniformity of the in-plane temperature distribution of the heater is not good.
【０００９】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたもので、ヒータの面内温度分布の均一性が良好であ
る半導体製造装置および半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to provide a semiconductor manufacturing apparatus and a semiconductor device manufacturing method in which the uniformity of the in-plane temperature distribution of the heater is good.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、基板を加熱するヒータと、該ヒ
ータに通電するヒータ電極とを有する半導体製造装置に
おいて、前記ヒータ電極の材料に、熱伝導率がタンタル
の熱伝導率よりも小さい材料を用いる。According to the present invention, there is provided a semiconductor manufacturing apparatus having a heater for heating a substrate and a heater electrode for supplying electricity to the heater. A material whose thermal conductivity is smaller than that of tantalum is used.
【００１１】この場合、前記ヒータ電極の材料に、熱伝
導率がチタンまたはジルコニウムまたはニクロムの熱伝
導率と同等もしくはそれ以下である材料を用いてもよ
い。In this case, a material having a thermal conductivity equal to or lower than that of titanium, zirconium or nichrome may be used as the material of the heater electrode.
【００１２】また、前記ヒータ電極の材料に、熱伝導率
が０．０４cal／sec・ｃｍ・℃以下である材料を用いて
もよい。Further, a material having a thermal conductivity of 0.04 cal / sec · cm · ° C. or less may be used as a material of the heater electrode.
【００１３】これらの場合、前記ヒータを支持するヒー
タ支持体を有し、該ヒータ支持体の材料に、熱伝導率が
前記ヒータ電極の熱伝導率と同等もしくはそれ以下であ
る材料を用いてもよい。In these cases, it is possible to provide a heater support for supporting the heater, and to use a material having a thermal conductivity equal to or less than the thermal conductivity of the heater electrode as the material of the heater support. Good.
【００１４】また、基板を加熱するヒータと、該ヒータ
に通電するヒータ電極とを有する半導体製造装置におい
て、前記ヒータ電極の一部を細くする。In a semiconductor manufacturing apparatus having a heater for heating a substrate and a heater electrode for energizing the heater, a part of the heater electrode is thinned.
【００１５】この場合、前記ヒータを支持するヒータ支
持体を設け、該ヒータ支持体の一部を細くしてもよい。In this case, a heater support for supporting the heater may be provided, and a part of the heater support may be thinned.
【００１６】また、熱伝導率がタンタルの熱伝導率より
も小さい材料で構成されたヒータ電極を介してヒータに
通電し、該ヒータにより基板を加熱して、前記基板に処
理を施す。In addition, a heater is energized through a heater electrode made of a material having a thermal conductivity smaller than that of tantalum, and the substrate is heated by the heater to process the substrate.
【００１７】また、一部を細くしたヒータ電極を介して
ヒータに通電し、該ヒータにより基板を加熱し、前記基
板に処理を施す。Further, a heater is energized through a heater electrode having a part reduced in thickness, the substrate is heated by the heater, and the substrate is processed.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】図１はＤＲＡＭを製造するときな
どにシリコンウェハ上にルテニウム膜または酸化ルテニ
ウム膜等の膜を堆積する場合に使用される本発明に係る
コールドウォール式の枚葉型ＣＶＤ装置を示す断面図で
ある。図に示すように、装置本体１に排気口２が設けら
れ、装置本体１の上部にシャワーヘッド３が設けられ、
装置本体１にガス供給管４が取り付けられ、ガス供給管
４はシャワーヘッド３の上部の空間に開口している。ま
た、装置本体１に昇降可能に支持体５が取り付けられ、
支持体５にベース６が取り付けられ、ベース６にヒータ
電極８、ヒータ支持体１３を介してヒータ７が取り付け
られ、支持体５にサセプタ９が取り付けられ、サセプタ
９上にシリコンウェハ１０が載置され、支持体５上にカ
バープレート１１が載置されている。なお、図中１５は
シリコンウェハ１０を装置本体１に対し搬入搬出する搬
送口である。FIG. 1 shows a cold-wall type single-wafer CVD according to the present invention used for depositing a film such as a ruthenium film or a ruthenium oxide film on a silicon wafer when manufacturing a DRAM or the like. It is sectional drawing which shows an apparatus. As shown in the figure, an exhaust port 2 is provided in the apparatus main body 1, a shower head 3 is provided in an upper part of the apparatus main body 1,
A gas supply pipe 4 is attached to the apparatus main body 1, and the gas supply pipe 4 opens in a space above the shower head 3. A support 5 is attached to the apparatus main body 1 so as to be able to move up and down.
The base 6 is attached to the support 5, the heater 7 is attached to the base 6 via the heater electrode 8 and the heater support 13, the susceptor 9 is attached to the support 5, and the silicon wafer 10 is placed on the susceptor 9. The cover plate 11 is placed on the support 5. In the drawing, reference numeral 15 denotes a transfer port for carrying the silicon wafer 10 into and out of the apparatus main body 1.
【００１９】図２は図１に示した枚葉型ＣＶＤ装置のヒ
ータを示す分解図である。図２(ａ)に示すように、内側
ヒータ４１のボロンナイトライドからなる板体４２の表
面にカーボン薄膜からなる発熱体４３が印刷により設け
られ、発熱体４３の内側部に電極取付孔４４が設けら
れ、電極取付孔４４によりヒータ電極８の上端が内側ヒ
ータ４１に取り付けられる。また、図２(ｂ)に示すよう
に、外側ヒータ４５のボロンナイトライドからなる板体
４６の表面にカーボン薄膜からなる発熱体４７が印刷に
より設けられ、発熱体４７の外側部に電極取付孔４８が
設けられ、電極取付孔４８によりヒータ電極８の上端が
外側ヒータ４５に取り付けられ、また板体４６の外側部
に支持体取付孔４９が設けられ、支持体取付孔４９によ
りヒータ支持体１３の上端が外側ヒータ４５に取り付け
られる。そして、内側ヒータ４１の外側に外側ヒータ４
５が位置し、内側ヒータ４１と外側ヒータ４５とでヒー
タ（フラットパネルヒータ）７を構成している。FIG. 2 is an exploded view showing a heater of the single wafer CVD apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 2A, a heating element 43 made of a carbon thin film is provided by printing on the surface of a plate body 42 made of boron nitride of the inner heater 41, and an electrode mounting hole 44 is formed inside the heating element 43. The upper end of the heater electrode 8 is attached to the inner heater 41 by the electrode attachment hole 44. Further, as shown in FIG. 2B, a heating element 47 made of a carbon thin film is provided on the surface of a plate body 46 made of boron nitride of the outer heater 45 by printing. 48, an upper end of the heater electrode 8 is attached to the outer heater 45 by an electrode attachment hole 48, and a supporter attachment hole 49 is provided on an outer portion of the plate body 46, and the heater supporter 13 is provided by the supporter attachment hole 49. Is attached to the outer heater 45. The outer heater 4 is provided outside the inner heater 41.
The heater (flat panel heater) 7 is constituted by the inner heater 41 and the outer heater 45.
【００２０】図３は図１に示した枚葉型ＣＶＤ装置のヒ
ータ部の一部を示す断面図である。図に示すように、ベ
ース６に絶縁体２１、２２を介してニクロム（ニッケル
・クロム合金：ＮｉＣｒ）からなるヒータ電極８が取り
付けられ、電力投入用の電線２４の導線に接続具２５の
一端が取り付けられ、接続具２５の他端がナット２６に
よりヒータ電極８の下端に取り付けられて、電線２４の
導線とヒータ電極８とが電気的に接続されている。ま
た、ヒータ電極８の上端がニクロムからなるネジ２７に
よりヒータ７に取り付けられている。FIG. 3 is a sectional view showing a part of the heater section of the single wafer type CVD apparatus shown in FIG. As shown in the figure, a heater electrode 8 made of nichrome (nickel-chromium alloy: NiCr) is attached to a base 6 via insulators 21 and 22, and one end of a connector 25 is connected to a lead wire of a power supply wire 24. The other end of the connector 25 is attached to the lower end of the heater electrode 8 by a nut 26, so that the conductor of the electric wire 24 and the heater electrode 8 are electrically connected. The upper end of the heater electrode 8 is attached to the heater 7 with a screw 27 made of nichrome.
【００２１】図４は図１に示した枚葉型ＣＶＤ装置のヒ
ータ部の他の一部を示す断面図である。図に示すよう
に、ベース６にニクロムからなるヒータ支持体１３の下
端がナット３２により取り付けられ、ヒータ支持体１３
の上端がニクロムからなるネジ３３によりヒータ７に取
り付けられている。FIG. 4 is a cross-sectional view showing another part of the heater section of the single-wafer CVD apparatus shown in FIG. As shown in the figure, the lower end of the heater support 13 made of nichrome is attached to the base 6 by a nut 32, and the heater support 13
Is attached to the heater 7 by screws 33 made of nichrome.
【００２２】つぎに、図１〜図４に示した枚葉型ＣＶＤ
装置を使用してシリコンウェハ上にルテニウム膜または
酸化ルテニウム膜を堆積する方法すなわち本発明に係る
半導体装置の製造方法について説明する。まず、搬送口
１５より搬入され、サセプタ９上に載置されたシリコン
ウェハを支持体５を上昇させることにより反応室１２の
処理位置まで上昇させ、ヒータ７によりシリコンウェハ
１０を２９０〜３５０°Ｃまで加熱する。つぎに、反応
室１２内にＮ２ガスを供給して、反応室１２内の圧力を
６０〜４０００Ｐａにする。つぎに、ガス供給管４によ
りシャワーヘッド３の上部の空間に供給量０．００５〜
０．１２ccmでルテニウムを含む原料ガスたとえばＲｕ
(Ｃ２Ｈ５Ｃ５Ｈ４)２ガスを反応室１２に供給するとと
もに、供給量４０〜１５００sccmで酸素を含む酸素含有
ガスたとえばＯ２ガスを反応室１２に供給する。この場
合、原料ガスと酸素含有ガスとがシャワーヘッド３を介
してシリコンウェハ１０上に供給され、化学反応により
ルテニウム膜または酸化ルテニウム膜が堆積される。つ
ぎに、原料ガス、酸素含有ガスの供給を停止し、Ｎ ２ガ
ス等の不活性ガスにより反応室１２内をパージして、残
留ガスを除去したのち、処理済みのシリコンウェハ１０
を支持体５を下降させることにより下降し、搬送口１５
を介して装置外に取り出す。Next, the single wafer type CVD shown in FIGS.
Ruthenium film on silicon wafer using equipment
Method for depositing ruthenium oxide film, i.e. according to the invention
A method for manufacturing a semiconductor device will be described. First, the transfer port
The silicon loaded from 15 and placed on the susceptor 9
The wafer is lifted from the support 5 so that the wafer
It is raised to the processing position, and the silicon wafer is
Heat 10 to 290-350 ° C. Next, the reaction
N in room 122By supplying gas, the pressure in the reaction chamber 12 is increased.
60-4000Pa. Next, the gas supply pipe 4
Supply amount to the space above the shower head 3
0.12 ccm ruthenium-containing source gas such as Ru
(C2H5C5H4)2When gas is supplied to the reaction chamber 12,
Oxygen containing at a supply rate of 40 to 1500 sccm
Gas such as O2Gas is supplied to the reaction chamber 12. This place
In this case, the raw material gas and the oxygen-containing gas
And supplied to the silicon wafer 10 by a chemical reaction.
A ruthenium film or a ruthenium oxide film is deposited. One
The supply of the raw material gas and the oxygen-containing gas is stopped. 2Moth
The inside of the reaction chamber 12 is purged with an inert gas such as
After removing the residual gas, the treated silicon wafer 10
Is lowered by lowering the support 5 so that the transfer port 15
Take out of the device via.
【００２３】このような枚葉型ＣＶＤ装置、半導体装置
の製造方法においては、ヒータ電極８、ヒータ支持体１
３がニクロムからなり、表１に示すようにニクロムの熱
伝導率は小さいから、ヒータ電極８、ヒータ支持体１３
からの熱伝導により奪われる熱量が小さいので、ヒータ
７の面内温度分布の均一性が良好である。このため、シ
リコンウェハ１０上に膜厚均一性が良好なルテニウム膜
または酸化ルテニウム膜を堆積することができる。In such a single-wafer CVD apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device, the heater electrode 8 and the heater support 1 are provided.
3 is made of nichrome, and since the thermal conductivity of nichrome is small as shown in Table 1, the heater electrode 8 and the heater support 13
Since the amount of heat taken by the heat conduction from the heater 7 is small, the uniformity of the in-plane temperature distribution of the heater 7 is good. For this reason, a ruthenium film or a ruthenium oxide film having good film thickness uniformity can be deposited on the silicon wafer 10.
【００２４】[0024]
【表１】 図５は他のコールドウォール式の枚葉型ＣＶＤ装置のヒ
ータ部の一部を示す断面図である。図に示すように、ベ
ース６に絶縁体２１、２２を介してモリブデンからなる
ヒータ電極２３が取り付けられ、ヒータ電極２３の中央
部は細くなっている。また、接続具２５の端部がナット
２６によりヒータ電極２３の下端に取り付けられて、電
線２４の導線とヒータ電極２３とが電気的に接続されて
いる。また、ヒータ電極２３の上端がモリブデンからな
るネジ２８によりヒータ７に取り付けられている。[Table 1] FIG. 5 is a sectional view showing a part of a heater portion of another cold wall type single wafer type CVD apparatus. As shown in the figure, a heater electrode 23 made of molybdenum is attached to the base 6 via insulators 21 and 22, and the center of the heater electrode 23 is thin. Further, an end of the connector 25 is attached to a lower end of the heater electrode 23 by a nut 26, so that the conductor of the electric wire 24 and the heater electrode 23 are electrically connected. The upper end of the heater electrode 23 is attached to the heater 7 with a screw 28 made of molybdenum.
【００２５】図６は図５に示したヒータ部を有する枚葉
型ＣＶＤ装置のヒータ部の他の一部を示す断面図であ
る。図に示すように、ベース６にモリブデンからなるヒ
ータ支持体３１の下端がナット３２により取り付けら
れ、ヒータ支持体３１の中央部は細くなっている。ま
た、ヒータ支持体３１の上端がモリブデンからなるネジ
３４によりヒータ７に取り付けられている。FIG. 6 is a sectional view showing another part of the heater section of the single-wafer CVD apparatus having the heater section shown in FIG. As shown in the figure, a lower end of a heater support 31 made of molybdenum is attached to a base 6 by a nut 32, and a central portion of the heater support 31 is thin. The upper end of the heater support 31 is attached to the heater 7 with a screw 34 made of molybdenum.
【００２６】そして、図５、図６に示したヒータ部を有
する枚葉型ＣＶＤ装置を使用しても上述と同様にしてシ
リコンウェハ１０上にルテニウム膜または酸化ルテニウ
ム膜を堆積することができる。A ruthenium film or a ruthenium oxide film can be deposited on the silicon wafer 10 in the same manner as described above even by using a single-wafer CVD apparatus having a heater section shown in FIGS.
【００２７】図５、図６に示したヒータ部を有する枚葉
型ＣＶＤ装置、その枚葉型ＣＶＤ装置を使用した半導体
装置の製造方法においては、ヒータ電極２３、ヒータ支
持体３１の中央部は細くなっており、ヒータ電極２３、
ヒータ支持体３１からの熱伝導により奪われる熱量はヒ
ータ電極２３、ヒータ支持体３１の断面積に反比例する
から、ヒータ電極２３、ヒータ支持体３１からの熱伝導
により奪われる熱量が小さいので、ヒータ７の面内温度
分布の均一性が良好である。このため、シリコンウェハ
１０上に膜厚均一性が良好なルテニウム膜または酸化ル
テニウム膜を堆積することができる。In the single-wafer CVD apparatus having the heater section shown in FIGS. 5 and 6, and in the method of manufacturing a semiconductor device using the single-wafer CVD apparatus, the center portions of the heater electrode 23 and the heater support 31 are formed as follows. The heater electrode 23,
Since the amount of heat deprived by heat conduction from the heater support 31 is inversely proportional to the cross-sectional area of the heater electrode 23 and the heater support 31, the amount of heat deprived by heat conduction from the heater electrode 23 and the heater support 31 is small. 7 has good in-plane temperature distribution uniformity. For this reason, a ruthenium film or a ruthenium oxide film having good film thickness uniformity can be deposited on the silicon wafer 10.
【００２８】図７は他のコールドウォール式の枚葉型Ｃ
ＶＤ装置のヒータ部の一部を示す断面図である。図に示
すように、ベース６に絶縁体２１、２２を介してニクロ
ムからなるヒータ電極２９が取り付けられ、ヒータ電極
２９の中央部は細くなっている。また、接続具２５の端
部がナット２６によりヒータ電極２９の下端に取り付け
られて、電線２４の導線とヒータ電極２９とが電気的に
接続されている。また、ヒータ電極２９の上端がニクロ
ムからなるネジ３０によりヒータ７に取り付けられてい
る。FIG. 7 shows another cold wall type single wafer type C.
It is sectional drawing which shows a part of heater part of a VD apparatus. As shown in the figure, a heater electrode 29 made of nichrome is attached to the base 6 via insulators 21 and 22, and the center of the heater electrode 29 is thin. In addition, an end of the connector 25 is attached to a lower end of the heater electrode 29 by a nut 26, and the conductor of the electric wire 24 is electrically connected to the heater electrode 29. The upper end of the heater electrode 29 is attached to the heater 7 with a screw 30 made of nichrome.
【００２９】図８は図７に示したヒータ部を有する枚葉
型ＣＶＤ装置のヒータ部の他の一部を示す断面図であ
る。図に示すように、ベース６にニクロムからなるヒー
タ支持体３５の下端がナット３２により取り付けられ、
ヒータ支持体３５の中央部は細くなっている。また、ヒ
ータ支持体３５の上端がニクロムからなるネジ３６によ
りヒータ７に取り付けられている。FIG. 8 is a sectional view showing another part of the heater section of the single-wafer CVD apparatus having the heater section shown in FIG. As shown in the figure, the lower end of a heater support 35 made of nichrome is attached to the base 6 by a nut 32,
The central portion of the heater support 35 is thin. The upper end of the heater support 35 is attached to the heater 7 with a screw 36 made of nichrome.
【００３０】そして、図７、図８に示したヒータ部を有
する枚葉型ＣＶＤ装置を使用しても上述と同様にしてシ
リコンウェハ１０上にルテニウム膜または酸化ルテニウ
ム膜を堆積することができる。Then, a ruthenium film or a ruthenium oxide film can be deposited on the silicon wafer 10 in the same manner as described above by using the single-wafer CVD apparatus having the heater section shown in FIGS.
【００３１】図７、図８に示したヒータ部を有する枚葉
型ＣＶＤ装置、その枚葉型ＣＶＤ装置を使用した半導体
装置の製造方法においては、ヒータ電極２９、ヒータ支
持体３５がニクロムからなり、しかもヒータ電極２９、
ヒータ支持体３５の中央部は細くなっているから、ヒー
タ電極２３、ヒータ支持体３１からの熱伝導により奪わ
れる熱量が非常に小さいので、ヒータ７の面内温度分布
の均一性が極めて良好である。このため、シリコンウェ
ハ１０上に膜厚均一性が極めて良好なルテニウム膜また
は酸化ルテニウム膜を堆積することができる。In the single-wafer CVD apparatus having the heater section shown in FIGS. 7 and 8, and in the method of manufacturing a semiconductor device using the single-wafer CVD apparatus, the heater electrode 29 and the heater support 35 are made of nichrome. And the heater electrode 29,
Since the central portion of the heater support 35 is thin, the amount of heat taken away by the heat conduction from the heater electrode 23 and the heater support 31 is very small, so that the uniformity of the in-plane temperature distribution of the heater 7 is extremely good. is there. Therefore, a ruthenium film or a ruthenium oxide film having extremely good film thickness uniformity can be deposited on the silicon wafer 10.
【００３２】表２は従来例と本発明例における図２に示
した測定点Ａ〜Ｄでの温度を示すものである。表２にお
いて、従来例はヒータ電極、ヒータ支持体の材料がモリ
ブデンでありかつヒータ電極、ヒータ支持体の中央部を
細くしない場合であり、本発明例１はヒータ電極、ヒー
タ支持体の材料がニクロムでありかつヒータ電極、ヒー
タ支持体の中央部を細くしない場合（図３、図４の場
合）であり、本発明例２はヒータ電極、ヒータ支持体の
材料がモリブデンでありかつヒータ電極、ヒータ支持体
の中央部を細くした場合（図５、図６の場合）であり、
本発明例３はヒータ電極、ヒータ支持体の材料がニクロ
ムでありかつヒータ電極、ヒータ支持体の中央部を細く
した場合（図７、図８の場合）である。Table 2 shows the temperatures at the measurement points A to D shown in FIG. 2 in the conventional example and the present invention example. In Table 2, the conventional example is a case where the material of the heater electrode and the heater support is molybdenum and the center part of the heater electrode and the heater support is not thinned. This is the case where nichrome is used and the center portions of the heater electrode and the heater support are not thinned (in the case of FIGS. 3 and 4). In Example 2 of the present invention, the material of the heater electrode and the heater support is molybdenum and the heater electrode This is the case where the center of the heater support is made thin (in the case of FIGS. 5 and 6),
Example 3 of the present invention is a case where the material of the heater electrode and the heater support is nichrome and the center portion of the heater electrode and the heater support is narrowed (the case of FIGS. 7 and 8).
【００３３】[0033]
【表２】 図９は本発明に係る他のコールドウォール式の枚葉型Ｃ
ＶＤ装置のヒータ部の一部を示す断面図である。図に示
すように、セラミックからなるヒータスタブ５１の上面
にカーボン薄膜からなる発熱体（ヒータ素子）５２が設
けられ、発熱体５２によりヒータが構成されている。ま
た、発熱体５２の上面にセラミック板５３が設けられ、
ヒータスタブ５１、発熱体５２、セラミック板５３によ
り埋込型のヒータを有するサセプタが構成されている。
また、ヒータスタブ５１に孔５４が設けられ、孔５４内
に発熱体５２と接してニクロムからなる導電体５５が設
けられ、孔５４内に導電体５５と接してニクロムからな
るロッド５６が設けられ、ロッド５６の中央部は細くな
っており、導電体５５、ロッド５６によりヒータに通電
するヒータ電極が構成されている。[Table 2] FIG. 9 shows another cold wall type single wafer type C according to the present invention.
It is sectional drawing which shows a part of heater part of a VD apparatus. As shown in the figure, a heating element (heater element) 52 made of a carbon thin film is provided on the upper surface of a heater stub 51 made of ceramic, and the heating element 52 constitutes a heater. Further, a ceramic plate 53 is provided on the upper surface of the heating element 52,
A susceptor having an embedded heater is constituted by the heater stub 51, the heating element 52, and the ceramic plate 53.
A hole 54 is provided in the heater stub 51, a conductor 55 made of nichrome is provided in contact with the heating element 52 in the hole 54, and a rod 56 made of nichrome is provided in contact with the conductor 55 in the hole 54. The central portion of the rod 56 is thin, and the conductor 55 and the rod 56 constitute a heater electrode for energizing the heater.
【００３４】そして、図９に示したヒータ部を有する枚
葉型ＣＶＤ装置を使用しても上述と同様にしてシリコン
ウェハ上にルテニウム膜または酸化ルテニウム膜を堆積
することができる。A ruthenium film or a ruthenium oxide film can be deposited on a silicon wafer in the same manner as described above even by using a single-wafer CVD apparatus having a heater section shown in FIG.
【００３５】このような枚葉型ＣＶＤ装置、その枚葉型
ＣＶＤ装置を使用した半導体装置の製造方法において
は、ヒータ電極（導電体５５、ロッド５６）がニクロム
からなり、しかもロッド５６の中央部は細くなっている
から、ヒータ電極からの熱伝導により奪われる熱量が小
さいので、ヒータ（発熱体５２）の面内温度分布の均一
性が極めて良好である。このため、シリコンウェハ上に
膜厚均一性が極めて良好なルテニウム膜または酸化ルテ
ニウム膜を堆積することができる。In such a single-wafer CVD apparatus and a method of manufacturing a semiconductor device using the single-wafer CVD apparatus, the heater electrode (conductor 55, rod 56) is made of nichrome, and the center of the rod 56 Is thin, the amount of heat taken away by the heat conduction from the heater electrode is small, and the uniformity of the in-plane temperature distribution of the heater (heating element 52) is extremely good. Therefore, a ruthenium film or a ruthenium oxide film having extremely good film thickness uniformity can be deposited on the silicon wafer.
【００３６】なお、上述実施の形態においては、枚葉型
ＣＶＤ装置の場合について説明したが、他の半導体製造
装置に本発明を適用することができる。また、上述実施
の形態においては、枚葉型ＣＶＤ装置を使用してシリコ
ンウェハ上にルテニウム膜を堆積したが、他の膜を堆積
する場合にも本発明を適用することができるのは勿論の
ことである。また、基板に酸化処理、拡散処理等の処理
を施す場合にも本発明を適用することができる。また、
上述実施の形態においては、ヒータ電極８、ヒータ支持
体１３の材料、ヒータ電極２９、ヒータ支持体３５の材
料にニクロムを用いたが、ヒータ電極、ヒータ支持体の
材料に熱伝導率がタンタルの熱伝導率よりも小さい材料
を用いればよく、またヒータ電極、ヒータ支持体の材料
に熱伝導率がチタン（Ｔｉ）またはジルコニウム（Ｚ
ｒ）またはニクロムの熱伝導率と同等もしくはそれ以下
である材料を用いるのが望ましく、またヒータ電極、ヒ
ータ支持体の材料に熱伝導率が０．０４cal／sec・ｃｍ
・℃以下である材料を用いるのが望ましい。そして、ヒ
ータ支持体の材料に熱伝導率がヒータ電極の熱伝導率と
同等もしくはそれ以下である材料を用いるのが望まし
い。また、上述実施の形態においては、ヒータ電極２
３、２９、ヒータ支持体３１、３５の中央部を細くした
が、ヒータ電極、ヒータ支持体の中央部以外の一部を細
くしてもよい。また、上述実施の形態においては、基板
がシリコンウェハの場合について説明したが、基板が液
晶パネル用薄膜トランジスタ基板（ガラス基板）などの
場合にも本発明を適用することができる。Although the above embodiment has been described with reference to a single-wafer CVD apparatus, the present invention can be applied to other semiconductor manufacturing apparatuses. Further, in the above embodiment, the ruthenium film is deposited on the silicon wafer by using the single-wafer CVD apparatus. However, the present invention can be applied to the case of depositing another film. That is. The present invention can also be applied to a case where a substrate is subjected to a treatment such as an oxidation treatment and a diffusion treatment. Also,
In the above-described embodiment, nichrome is used as the material of the heater electrode 8 and the heater support 13 and the material of the heater electrode 29 and the heater support 35. However, the material of the heater electrode and the heater support has a thermal conductivity of tantalum. A material having a lower thermal conductivity may be used, and the material of the heater electrode and the heater support may have a thermal conductivity of titanium (Ti) or zirconium (Z).
r) or a material having a thermal conductivity equal to or less than that of nichrome, and a material having a thermal conductivity of 0.04 cal / sec · cm for the heater electrode and the heater support.
・ It is desirable to use a material whose temperature is lower than or equal to ° C. It is desirable to use a material having a thermal conductivity equal to or less than the thermal conductivity of the heater electrode as the material of the heater support. In the above-described embodiment, the heater electrode 2
Although the central portions of the heater supports 3 and 29 and the heater supports 31 and 35 are made thinner, portions other than the heater electrode and the central portion of the heater support may be made thinner. In the above embodiment, the case where the substrate is a silicon wafer has been described, but the present invention can be applied to a case where the substrate is a thin film transistor substrate for a liquid crystal panel (glass substrate) or the like.
【００３７】[0037]
【発明の効果】本発明に係る半導体製造装置、半導体装
置の製造方法においては、ヒータ電極からの熱伝導によ
り奪われる熱量が小さいから、ヒータの面内温度分布の
均一性が良好である。In the semiconductor manufacturing apparatus and the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, since the amount of heat taken off by the heat conduction from the heater electrode is small, the uniformity of the in-plane temperature distribution of the heater is good.
【００３８】また、ヒータ電極の材料に、熱伝導率がチ
タンまたはジルコニウムまたはニクロムの熱伝導率と同
等もしくはそれ以下である材料を用いたときには、ヒー
タ電極からの熱伝導により奪われる熱量がきわめて小さ
いから、ヒータの面内温度分布の均一性が非常に良好で
ある。When a material having a thermal conductivity equal to or less than that of titanium, zirconium or nichrome is used as the material of the heater electrode, the amount of heat taken off by the heat conduction from the heater electrode is extremely small. Therefore, the uniformity of the in-plane temperature distribution of the heater is very good.
【００３９】また、ヒータ電極の材料に、熱伝導率が
０．０４cal／sec・ｃｍ・℃以下である材料を用いたと
きには、ヒータ電極からの熱伝導により奪われる熱量が
きわめて小さいから、ヒータの面内温度分布の均一性が
非常に良好である。When a material having a thermal conductivity of 0.04 cal / sec · cm · ° C. or less is used as the material of the heater electrode, the amount of heat taken off by the heat conduction from the heater electrode is extremely small. The uniformity of the in-plane temperature distribution is very good.
【００４０】また、ヒータを支持するヒータ支持体を有
し、ヒータ支持体の材料に、熱伝導率がヒータ電極の熱
伝導率と同等もしくはそれ以下である材料を用いたとき
には、ヒータ支持体からの熱伝導により奪われる熱量が
小さいから、ヒータの面内温度分布の均一性が良好であ
る。Further, when a material having a heater support for supporting the heater and having a heat conductivity equal to or less than the heat conductivity of the heater electrode is used as the material of the heater support, the heater support is used. Since the amount of heat taken away by the heat conduction of the heater is small, the in-plane temperature distribution of the heater has good uniformity.
【図１】本発明に係るコールドウォール式の枚葉型ＣＶ
Ｄ装置を示す断面図である。FIG. 1 shows a cold wall type single-wafer CV according to the present invention.
It is sectional drawing which shows D apparatus.
【図２】図１に示した枚葉型ＣＶＤ装置のヒータを示す
分解図である。FIG. 2 is an exploded view showing a heater of the single wafer CVD apparatus shown in FIG.
【図３】図１に示した枚葉型ＣＶＤ装置のヒータ部の一
部を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of a heater unit of the single-wafer CVD apparatus shown in FIG.
【図４】図１に示した枚葉型ＣＶＤ装置のヒータ部の他
の一部を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing another part of the heater section of the single-wafer CVD apparatus shown in FIG.
【図５】他のコールドウォール式の枚葉型ＣＶＤ装置の
ヒータ部の一部を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of a heater unit of another cold wall type single wafer type CVD apparatus.
【図６】図５に示したヒータ部を有する枚葉型ＣＶＤ装
置のヒータ部の他の一部を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing another part of the heater unit of the single-wafer CVD apparatus having the heater unit shown in FIG.
【図７】他のコールドウォール式の枚葉型ＣＶＤ装置の
ヒータ部の一部を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of a heater portion of another cold wall type single wafer CVD apparatus.
【図８】図７に示したヒータ部を有する枚葉型ＣＶＤ装
置のヒータ部の他の一部を示す断面図である。8 is a cross-sectional view showing another part of the heater unit of the single-wafer CVD apparatus having the heater unit shown in FIG.
【図９】本発明に係る他のコールドウォール式の枚葉型
ＣＶＤ装置のヒータ部の一部を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a part of a heater section of another cold wall type single wafer type CVD apparatus according to the present invention.
６…ベース ７…ヒータ ８…ヒータ電極 １０…シリコンウェハ １３…ヒータ支持体 ２３…ヒータ電極 ２９…ヒータ電極 ３１…ヒータ支持体 ３５…ヒータ支持体 ５２…発熱体 ５５…導電体 ５６…ロッド 6 Base 7 Heater 8 Heater electrode 10 Silicon wafer 13 Heater support 23 Heater electrode 29 Heater electrode 31 Heater support 35 Heater support 52 Heating element 55 Conductor 56 Rod
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K092 PP20 QA05 QB14 QB31 QB43 QB75 QB76 QC02 QC18 QC25 QC42 QC64 RF03 RF11 RF19 RF22 VV22 4K030 BA01 CA04 CA12 FA10 KA24 KA46 4M104 BB04 DD44 GG16 5F045 AA04 AB40 AC07 DP03 EH08 EK07 EK08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3K092 PP20 QA05 QB14 QB31 QB43 QB75 QB76 QC02 QC18 QC25 QC42 QC64 RF03 RF11 RF19 RF22 VV22 4K030 BA01 CA04 CA12 FA10 KA24 KA46 4M104 BB04 DD44 GG16 5F008 A04 EK16 AB04A03
Claims (8)
するヒータ電極とを有する半導体製造装置において、前
記ヒータ電極の材料に、熱伝導率がタンタルの熱伝導率
よりも小さい材料を用いたことを特徴とする半導体製造
装置。In a semiconductor manufacturing apparatus having a heater for heating a substrate and a heater electrode for supplying electricity to the heater, a material having a thermal conductivity smaller than that of tantalum is used as a material of the heater electrode. A semiconductor manufacturing apparatus characterized by the above-mentioned.
ンまたはジルコニウムまたはニクロムの熱伝導率と同等
もしくはそれ以下である材料を用いたことを特徴とする
請求項１に記載の半導体製造装置。2. A semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a material having a thermal conductivity equal to or less than a thermal conductivity of titanium, zirconium or nichrome is used as a material of said heater electrode. .
０４cal／sec・ｃｍ・℃以下である材料を用いたことを
特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。3. The material of said heater electrode has a thermal conductivity of 0.5.
2. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a material having a temperature of not more than 04 cal / sec · cm · ° C. is used.
し、該ヒータ支持体の材料に、熱伝導率が前記ヒータ電
極の熱伝導率と同等もしくはそれ以下である材料を用い
たことを特徴とする請求項１、２または３に記載の半導
体製造装置。4. A heater support for supporting the heater, wherein a material having a thermal conductivity equal to or less than a thermal conductivity of the heater electrode is used as a material of the heater support. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein
するヒータ電極とを有する半導体製造装置において、前
記ヒータ電極の一部を細くしたことを特徴とする半導体
製造装置。5. A semiconductor manufacturing apparatus having a heater for heating a substrate and a heater electrode for energizing the heater, wherein a part of the heater electrode is thinned.
し、該ヒータ支持体の一部を細くしたことを特徴とする
請求項５に記載の半導体製造装置。6. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 5, further comprising a heater support for supporting said heater, wherein a part of said heater support is thinned.
い材料で構成されたヒータ電極を介してヒータに通電
し、該ヒータにより基板を加熱して、前記基板に処理を
施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。7. A heater is energized through a heater electrode made of a material whose thermal conductivity is smaller than that of tantalum, and the substrate is heated by the heater to perform processing on the substrate. Manufacturing method of a semiconductor device.
に通電し、該ヒータにより基板を加熱し、前記基板に処
理を施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。8. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: supplying a current to a heater through a heater electrode having a part reduced in thickness; heating the substrate by the heater; and performing processing on the substrate.
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| JP2006302887A (en) * | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Ngk Insulators Ltd | Power supply member and heating device |
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2000
- 2000-09-08 JP JP2000272545A patent/JP2002083782A/en active Pending
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