JP2002093790A - 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の連続処理中の基板周辺部の温度の変化
を小さくする。 【解決手段】 サセプタ９上に載置されたシリコンウェ
ハ１０を基板処理位置まで上昇させ、シャワーヘッド３
を介して原料ガスおよび酸素含有ガスをシリコンウェハ
１０上に供給して、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し、処理済みのシリコ
ンウェハ１０を基板搬送位置まで下降し、装置外に取り
出し、サセプタ９上に新たなシリコンウェハ１０を載置
し、以下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し、このようなシリコ
ンウェハ１０の連続処理を行なったのち、サセプタ９上
にシリコンウェハ１０を載置しない状態でヒータユニッ
ト１３を基板搬送位置との間の領域で保持し、ヒータ７
に給電して、装置内の温度環境が安定に整定するのを待
ち、再びシリコンウェハ１０の連続処理を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はコールドウォール式
の枚葉型ＣＶＤ装置などにより半導体装置を製造する半
導体装置の製造方法およびコールドウォール式の枚葉Ｃ
ＶＤ装置などの半導体装置の製造装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図５は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。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にカ
バープレート１１が載置され、支持体５、ベース６、ヒ
ータ７、サセプタ９等によりヒータユニット１３が構成
され、ヒータユニット１３を昇降するヒータユニット移
動機構（図示せず）が設けられている。また、装置本体
１内にシリコンウェハ１０を処理する反応室１２が形成
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内のサセプタ９に対して搬送する基板搬送口で
ある。
【０００３】つぎに、図５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について説明する。まず、サ
セプタ９上にシリコンウェハ１０を載置しない状態でヒ
ータユニット１３を基板搬送位置または基板処理位置に
保持し、反応室１２内に窒素ガスを供給してパージを行
ない、ヒータ７に給電して、装置内の温度環境が安定に
整定するのを待つ（連続着工前処理）。つぎに、基板搬
送口１５を介してサセプタ９上にシリコンウェハ１０を
搬送し、その後ヒータユニット移動機構によりヒータユ
ニット１３を図６に示す基板搬送位置から図５に示す基
板処理位置まで移動させて、サセプタ９上に載置された
シリコンウェハ１０を反応室１２の処理位置まで上昇さ
せる。なお、シリコンウェハ１０はヒータ７により処理
温度である２９０〜３５０°Ｃまで加熱される。つぎ
に、反応室１２内に窒素（Ｎ２）ガスを供給し、反応室
１２内の圧力を処理圧力にする。つぎに、ガス供給管４
によりシャワーヘッド３の上部の空間にルテニウムを含
む原料ガスおよび酸素を含む酸素含有ガスを供給する。
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に対してシャワー状に供
給され、酸素含有ガス中の酸素により原料ガスからルテ
ニウムが分離され、分離されたルテニウムがシリコンウ
ェハ１０上に付着するから、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、窒素ガス
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、ヒータユニット移動機構によりヒータユニット１
３を基板処理位置から基板搬送位置まで移動させて、処
理済みのシリコンウェハ１０を下降し、基板搬送口１５
を介して装置外に取り出す。つぎに、サセプタ９上に新
たなシリコンウェハ１０を載置し、以下同様にしてシリ
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。このような処理を複数枚のシリコンウェ
ハ１０について行なったのち、すなわちシリコンウェハ
１０の連続処理を行なったのち、サセプタ９上にシリコ
ンウェハ１０を載置しない状態でヒータユニット１３を
基板搬送位置または基板処理位置に保持し、反応室１２
内に窒素ガスを供給してパージを行ない、ヒータ７に給
電して、装置内の温度環境が安定に整定するのを待つ
（連続着工前処理）。つぎに、再びシリコンウェハ１０
の連続処理を行なう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような半
導体装置の製造方法においては、連続着工前処理におい
てヒータユニット１３を基板搬送位置に保持したときに
は、シリコンウェハ１０の連続処理を開始したときのシ
ャワーヘッド３の温度はシリコンウェハ１０の連続処理
を続けて安定したときのシャワーヘッド３の温度よりも
低く、一方連続着工前処理においてヒータユニット１３
を基板処理位置に保持したときには、シリコンウェハ１
０の連続処理を開始したときのシャワーヘッド３の温度
はシリコンウェハ１０の連続処理を続けて安定したとき
のシャワーヘッド３の温度よりも高いから、シリコンウ
ェハ１０の連続処理中のシャワーヘッド３の温度が大き
く変化するので、シリコンウェハ１０に膜質、膜厚が一
定のルテニウム膜または酸化ルテニウム膜を堆積するこ
とができない。
【０００５】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたもので、基板の連続処理中の基板周辺部の温度環境
（反応室内の温度環境）の変化が小さい半導体装置の製
造方法、半導体装置の製造装置を提供することを目的と
する。
【０００６】
【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、基板を支持し加熱するヒータユ
ニットに基板を搬送し、基板搬送後上記ヒータユニット
を基板搬送位置から基板処理位置まで移動させて、上記
基板を処理する半導体装置の製造方法において、上記基
板の連続処理を行なう前に上記ヒータユニットを上記基
板搬送位置と上記基板処理位置との間の領域で保持す
る。
【０００７】この場合、上記基板と対向する位置に設け
られたシャワーヘッドを介して処理ガスを供給して上記
基板を処理してもよい。
【０００８】この場合、上記基板の連続処理を行なう前
に、上記ヒータユニットを上記基板搬送位置と上記基板
処理位置との間の領域であって上記シャワーヘッドから
上記ヒータユニットの基板載置面まで所定距離だけ離間
させた位置で保持してもよい。
【０００９】この場合、上記所定距離を１０ｍｍ以上５
３ｍｍ以下としてもよい。
【００１０】また、基板を支持し加熱するヒータユニッ
トに基板を搬送し、基板搬送後上記ヒータユニットを基
板搬送位置から基板処理位置まで移動させて、上記基板
と対向する位置に設けられたシャワーヘッドを介して処
理ガスを供給して上記基板を処理する半導体装置の製造
方法において、上記基板の連続処理を行なう前に上記シ
ャワーヘッドの温度が連続処理時の温度とほぼ等しくな
るように上記シャワーヘッドを上記ヒータユニットによ
り加熱する。
【００１１】また、基板を処理する反応室と、上記基板
を支持し加熱するヒータユニットと、上記基板に対して
シャワー状に処理ガスを供給するシャワーヘッドと、上
記ヒータユニットを基板搬送位置から基板処理位置まで
移動させるヒータユニット移動機構とを有する半導体装
置の製造装置において、上記基板の連続処理を行なう前
に上記ヒータユニットを基板搬送位置と基板処理位置と
の間の領域で保持する。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る半導体装置の
製造装置すなわち本発明に係る半導体装置の製造方法を
実施するための装置の一例であるコールドウォール式の
枚葉型ＣＶＤ装置を示す図である。この枚葉型ＣＶＤ装
置においては、シリコンウェハ１０の連続処理を行なう
前にヒータユニット１３を基板搬送位置と基板処理位置
との間の領域で保持する。この場合、シャワーヘッド３
からヒータユニット１３のシリコンウェハ１０の載置面
すなわちサセプタ９の上面までの距離は所定距離、たと
えば１０〜５３ｍｍ程度とするのが望ましい。ここで
は、５３ｍｍ程度とした。なお、ここで保持とは、ヒー
タユニット１３を基板搬送位置と基板処理位置との間の
ある位置で止めて、その状態を保持する場合の他、ヒー
タユニット１３を基板搬送位置と基板処理位置との間の
領域内で動かす（昇降させる）場合を含む。
【００１３】つぎに、本発明に係る半導体装置の製造方
法、すなわち図１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
膜を堆積する方法について説明する。まず、サセプタ９
上にシリコンウェハ１０を載置しない状態でヒータユニ
ット１３を図１に示すように基板搬送位置と基板処理位
置との間の領域で保持し、反応室１２内に窒素ガスを供
給してパージを行ない、反応室１２内の圧力を１３３Ｐ
ａ（１Torr）に保持した状態で、ヒータ７に給電して、
装置（反応室１２）内の温度環境が安定に整定するのを
待つ（連続着工前処理）。この際、シャワーヘッド３の
温度がシリコンウェハ１０の連続処理時の温度とほぼ等
しい温度となるようにするのが望ましい。ひき続き、反
応室１２内に窒素（Ｎ２）ガスを流し続けることにより
反応室１２内の圧力を１３３Ｐａ（１Torr）に保持した
状態で、ヒータユニット移動機構によりヒータユニット
１３を基板搬送位置まで移動させて（図６の状態）、基
板搬送口１５を介してサセプタ９上にシリコンウェハ１
０を載置する。つぎに、ヒータユニット移動機構により
ヒータユニット１３を基板搬送位置から基板処理位置ま
で移動させて、サセプタ９上に載置されたシリコンウェ
ハ１０を反応室１２の処理位置まで上昇させる（図５の
状態）。つぎに、反応室１２内に窒素ガスを供給してパ
ージを行ない、反応室１２内の圧力を６６５Ｐａ（５To
rr）まで上昇させる。つぎに、ルテニウムを含む原料ガ
スたとえばＲｕ(Ｃ２Ｈ５Ｃ５Ｈ４)２を気化したガスを
図示しないベント（vent）ラインに流す。なお、シリコ
ンウェハ１０はヒータ７により処理温度である２９０〜
３５０°Ｃまで加熱される。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で原料ガスを供給する。つぎに、原料ガス
の供給を維持した状態で、ガス供給管４により供給量４
０〜１５００sccmで酸素含有ガスたとえば酸素（Ｏ２）
ガスをシャワーヘッド３の上部の空間に供給する。この
場合、処理ガスすなわち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に対してシ
ャワー状に供給され、酸素含有ガス中の酸素により原料
ガスからルテニウムが分離され、分離されたルテニウム
がシリコンウェハ１０上に付着するから、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、窒素ガスにより反応室１２内をパージして、残留ガ
スを除去したのち、ヒータユニット移動機構によりヒー
タユニット１３を基板処理位置から基板搬送位置まで移
動させて、処理済みのシリコンウェハ１０を下降する。
つぎに、反応室１２内に窒素ガスを流すことにより反応
室１２内の圧力を１３３Ｐａ（１Torr）に保持した状態
で、処理済みのシリコンウェハ１０を基板搬送口１５を
介して装置外に取り出す。つぎに、サセプタ９上に新た
なシリコンウェハ１０を載置し、以下同様にしてシリコ
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。このような処理を複数枚のシリコンウェハ
１０について行なったのち、すなわちシリコンウェハ１
０の連続処理を行なったのち、サセプタ９上にシリコン
ウェハ１０を載置しない状態でヒータユニット１３を図
１に示すように基板搬送位置と基板処理位置との間の領
域で保持し、反応室１２内に窒素ガスを供給してパージ
を行ない、反応室１２内の圧力を１３３Ｐａ（１Torr）
に保持した状態で、ヒータ７に給電して、装置（反応室
１２）内の温度環境が安定に整定するのを待つ（連続着
工前処理）。この際、シャワーヘッド３の温度がシリコ
ンウェハ１０の連続処理時の温度とほぼ等しい温度とな
るようにするのが望ましい。つぎに、再びシリコンウェ
ハ１０の連続処理を行なう。そして、シリコンウェハ１
０の連続処理後に連続着工前処理を行なう。以下、同様
の処理を行なう。
【００１４】このような半導体装置の製造方法、半導体
装置の製造装置においては、連続着工前処理後にシリコ
ンウェハ１０の連続処理を開始したときのシリコンウェ
ハ１０の周辺部たとえばシャワーヘッド３の温度はシリ
コンウェハ１０の連続処理を続けて安定したときのシャ
ワーヘッド３の温度とほぼ等しいから、シリコンウェハ
１０の連続処理中のシャワーヘッド３の温度の変化が小
さいので、シリコンウェハ１０に膜質、膜厚が一定のル
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。また、通常は、装置始動時にダミーウェハを用い
て反応室１２内の温度、雰囲気が安定するまで所定回数
たとえば１０回程度成膜を行ない（ダミーラン）、その
後製品となるシリコンウェハ１０に対して処理を行なう
が、本発明の半導体装置の製造方法、半導体装置の製造
装置においては、反応室１２内の温度の変動を最小限に
抑制することができるから、ダミーランの回数を減少さ
せることができ、またさらにはダミーラン自体をなくす
ことも可能である。
【００１５】図２はシリコンウェハの連続処理中のシャ
ワーヘッドの温度の時間的変化を示すグラフで、曲線ａ
は連続着工前処理においてヒータユニット１３が図３に
示す位置（基板搬送位置近傍の位置）にある場合（シャ
ワーヘッド３からサセプタ９の上面までの距離は９５ｍ
ｍである場合）を示し、曲線ｂは連続着工前処理におい
てヒータユニット１３が図１に示す位置（基板搬送位置
と基板処理位置とのほぼ中央位置）にある場合（シャワ
ーヘッド３からサセプタ９の上面までの距離が５３ｍｍ
である場合）を示し、曲線ｃは連続着工前処理において
ヒータユニット１３が図４に示す位置（基板処理位置近
傍の位置）にある場合（シャワーヘッド３からサセプタ
９の上面までの距離が１０ｍｍである場合）を示す。こ
のグラフから明らかなように、ヒータユニット１３が図
３に示す位置にある場合には、シリコンウェハの連続処
理中のシャワーヘッド３の温度変化は±４．５℃であ
り、ヒータユニット１３が図１に示す位置にある場合に
は、シリコンウェハの連続処理中のシャワーヘッド３の
温度変化は±２℃であり、ヒータユニット１３が図４に
示す位置にある場合には、シリコンウェハの連続処理中
のシャワーヘッド３の温度変化は±２．５℃である。し
たがって、連続着工前処理においてシャワーヘッド３か
らサセプタ９の上面までの距離を１０ｍｍ以上５３ｍｍ
以下にすれば、シリコンウェハの連続処理中のシャワー
ヘッド３の温度変化を±２．５℃以下にすることができ
る。
【００１６】なお、上述実施の形態においては、基板が
シリコンウェハ１０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。また、上述
実施の形態においては、コールドウォール式の枚葉型Ｃ
ＶＤ装置によりシリコンウェハ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場合について説明した
が、他の半導体装置の製造装置により他の半導体装置を
製造する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７の上方にサセ
プタ９が設けられたヒータユニット１３の場合について
説明したが、ヒータがサセプタ中に埋め込まれたヒータ
ユニットの場合にも本発明を適用することができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明に係る半導体装置の製造方法、半
導体装置の製造装置においては、基板の連続処理中の基
板周辺部の温度の変化を小さくすることができる。
【００１８】また、基板と対向する位置に設けられたシ
ャワーヘッドを介して処理ガスを供給して基板を処理し
たときには、シャワーヘッドの温度変化を小さくするこ
とができる。
【００１９】また、基板の連続処理を行なう前に、ヒー
タユニットを基板搬送位置と基板処理位置との間の領域
であってシャワーヘッドからヒータユニットの基板載置
面まで所定距離だけ離間させた位置で保持したときに
は、シャワーヘッドの温度変化をさらに小さくすること
ができる。
【００２０】また、所定距離を１０ｍｍ以上５３ｍｍ以
下としたときには、シャワーヘッドの温度変化を非常に
小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体装置の製造方法を実施する
ためのコールドウォール式の枚葉型ＣＶＤ装置を示す図
である。
【図２】シリコンウェハの連続処理中のシャワーヘッド
の温度の時間的変化を示すグラフである。
【図３】本発明に係る他の半導体装置の製造方法を実施
するためのコールドウォール式の枚葉型ＣＶＤ装置を示
す図である。
【図４】本発明に係る他の半導体装置の製造方法を実施
するためのコールドウォール式の枚葉型ＣＶＤ装置を示
す図である。
【図５】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６】図５に示した枚葉型ＣＶＤ装置の動作説明図で
ある。
【符号の説明】
３…シャワーヘッド ７…ヒータ ９…サセプタ １０…シリコンウェハ １２…反応室 １３…ヒータユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西谷 英輔 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 BA01 BA42 CA04 CA12 EA04 GA14 KA23 4M104 AA01 AA10 BB04 DD44 EE16 HH20 5F045 AB31 AC07 AC11 AD07 AE21 BB01 DP02 DP03 EB02 EB11 EB15 EE02 EF05 EK07 EK08 EK23 EM10 EN04

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板を支持し加熱するヒータユニットに基
    板を搬送し、基板搬送後上記ヒータユニットを基板搬送
    位置から基板処理位置まで移動させて、上記基板を処理
    する半導体装置の製造方法において、上記基板の連続処
    理を行なう前に上記ヒータユニットを上記基板搬送位置
    と上記基板処理位置との間の領域で保持することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】上記基板と対向する位置に設けられたシャ
    ワーヘッドを介して処理ガスを供給して上記基板を処理
    す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。
  3. 【請求項３】上記基板の連続処理を行なう前に、上記ヒ
    ータユニットを上記基板搬送位置と上記基板処理位置と
    の間の領域であって上記シャワーヘッドから上記ヒータ
    ユニットの基板載置面まで所定距離だけ離間させた位置
    で保持することを特徴とする請求項２に記載の半導体装
    置の製造方法。
  4. 【請求項４】上記所定距離とは１０ｍｍ以上５３ｍｍ以
    下であることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置
    の製造方法。
  5. 【請求項５】基板を支持し加熱するヒータユニットに基
    板を搬送し、基板搬送後上記ヒータユニットを基板搬送
    位置から基板処理位置まで移動させて、上記基板と対向
    する位置に設けられたシャワーヘッドを介して処理ガス
    を供給して上記基板を処理する半導体装置の製造方法に
    おいて、上記基板の連続処理を行なう前に上記シャワー
    ヘッドの温度が連続処理時の温度とほぼ等しくなるよう
    に上記シャワーヘッドを上記ヒータユニットにより加熱
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項６】基板を処理する反応室と、上記基板を支持
    し加熱するヒータユニットと、上記基板に対してシャワ
    ー状に処理ガスを供給するシャワーヘッドと、上記ヒー
    タユニットを基板搬送位置から基板処理位置まで移動さ
    せるヒータユニット移動機構とを有する半導体装置の製
    造装置において、上記基板の連続処理を行なう前に上記
    ヒータユニットを基板搬送位置と基板処理位置との間の
    領域で保持することを特徴とする半導体装置の製造装
    置。
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