JP2002302771A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2002302771A
JP2002302771A JP2001108868A JP2001108868A JP2002302771A JP 2002302771 A JP2002302771 A JP 2002302771A JP 2001108868 A JP2001108868 A JP 2001108868A JP 2001108868 A JP2001108868 A JP 2001108868A JP 2002302771 A JP2002302771 A JP 2002302771A
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Tsukasa Ooka
司 大岡
No Sakamoto
農 坂本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来技術で問題となる半導体装置の製造方法に
おける片面加熱方式で発生する処理基板の変形及び温度
の不均一性を抑制し、均一性良く基板を処理することの
できる半導体装置の製造方法を提供すること。 【解決手段】基板処理室50内に設置された基板保持板
2に処理基板1を載置し、基板保持板2からの伝熱によ
って処理基板1を加熱しつつ、ガス供給口6より導入さ
れガス分散板5で処理基板1の処理面に均等になるよう
に拡散されたガスにより処理基板1を熱CVD処理する
半導体装置の製造方法において、処理基板1を、基板処
理室50内に搬入後、基板保持板2から3〜5mmだけ
離間させた位置で30〜90秒間保持して予備加熱した
後に、基板保持板2上に載置し、基板処理位置にまで持
ち上げて熱CVD処理することを特徴とする半導体装置
の製造方法を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、反応室内に設置さ
れた基板保持板に基板を載置し、前記基板保持板からの
伝熱によって前記基板を加熱しつつ、前記基板を処理す
る半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】IC、LSI等の半導体装置を製造する
工程においては、基板の酸化処理、窒化処理、不純物拡
散処理、あるいは基板上への薄膜堆積処理等の、基板を
処理する半導体装置の製造方法が多く実施されている。
このような半導体装置の製造方法においては、多くの場
合に、基板処理室内に設置された基板保持板に基板を載
置し、前記基板保持板からの伝熱によって前記基板を加
熱しつつ、前記基板を処理する方法が採用されている。
【0003】上記従来の半導体装置の製造方法を、熱C
VD(化学気相堆積)薄膜形成装置を用いた場合を例と
して、図2によって説明する。この場合の薄膜形成装置
は、処理基板の加熱を基板保持板からの伝熱によって行
うものであり、コールド・ウォール型と呼ばれているも
のである。
【0004】図2の(a)に示したように、基板処理装
置30は、処理の対象となる処理基板1を支持する基板
支持具4、基板保持板2と抵抗加熱ヒータ3とを有する
ヒータユニット20、処理基板1を装置30の基板処理
室50内に搬入するための基板挿入口8、基板挿入口8
を開閉する開閉弁9、ヒータユニット20を基板処理室
50内で上昇及び降下させる多段階調整可能な昇降機構
10(図中、昇降機構自体は図示せず、昇降移動距離範
囲のみを双方向矢印によって示す)、基板処理室50内
を排気するための排気口7、基板処理室50内にガスを
供給するガス供給口6、及び、ガスの処理基板1処理面
への供給を均一にするためのガス分散板5を有してい
る。
【0005】基板支持具4は石英製のピンで構成され、
基板保持板2は、サセプタと総称され、処理基板1を支
持するとともに、抵抗加熱ヒータ3から処理基板1への
伝熱を迅速かつ均一にする役割を果たす。ガス供給口6
は、基板処理室50内に所望のガス種を所望のガス流
量、ガス比率で供給するためのものであり、そのガスの
処理基板1処理面への供給はガス分散板5によって均一
化されている。排気口7は、未反応ガス及び反応過程で
生成したガスを排気するするためのものである。
【0006】この基板処理装置30は、400℃以上8
50℃以下の高温、100000Paまでの高圧で、単
一基板毎の処理を可能とする。
【0007】基板処理装置30による処理に際して、ま
ず、図2の(a)に示したように、処理基板1は、基板
処理室50と基板挿入口8を通じて接続された基板搬送
室40(図中、その位置のみを示す)に設けられた搬送
機構により、基板挿入口8を経て、基板処理室50内に
搬入され、基板保持板2と空間を隔てて平行になるよう
に基板支持具4上に置かれる。
【0008】次に、基板搬送室40と基板処理室50と
を基板処理中に隔離するため、基板挿入口8が開閉弁9
によって閉じられる。
【0009】次に、ヒータユニット20は、基板搬入位
置(図2の(a)における位置)から基板処理位置(図
2の(b)における位置)まで、昇降機構10によって
上昇する。ヒータユニット20上昇の際、基板支持具4
上の処理基板1と基板保持板2との間隔は次第に狭くな
り、ヒータユニット20が基板処理位置に到達する前
に、その間隔が無くなった時点において、基板支持具4
に代わって基板保持板2が処理基板1を保持し、そのま
まさらに上昇して、図2の(b)における位置(基板処
理位置)で停止する。処理基板1は、抵抗加熱ヒータ3
で加熱されて高温となっている基板保持板2からの直接
伝熱によって加熱される。
【0010】次に、このような、図2の(b)に示した
状態において、加熱された処理基板1は、上部のガス供
給口6より導入されガス分散板5で処理基板1の処理面
に均等になるように拡散されたガスにより処理、すなわ
ち熱CVD処理される。
【0011】上記の基板処理後、ヒータユニット20は
基板搬入位置(図2の(a)に示した位置)にまで降下
する。降下の際、基板支持具4は基板保持板2上の処理
基板1を突き上げて再び支持し、処理基板1と基板保持
板2との間に処理基板1の搬送のための空間を作る。
【0012】次に、基板挿入口8が開けられ、処理基板
1は基板挿入口8から基板搬送室40内の搬送機構によ
り基板搬送室40へ運び出される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上記の基板処理方法に
おいて、基板搬送室40内の搬送機構によって基板処理
室50内に搬入された常温程度の処理基板1は、基板保
持板2によって片面から直接接触加熱される。この方法
では、処理基板1の表面と裏面との間に急激に発生する
温度差、及び外周での放熱が大きいことによる基板内の
温度差に起因した変形が生じる。この変形は、処理基板
1と基板保持板2との距離が短いほど大きく、この距離
が無い場合、すなわち処理基板1と加熱された基板保持
板2とが接触した場合に、この変形は最大となる。変形
した処理基板1は基板保持板2から均等に熱を受けるこ
とができず、基板面内に温度ばらつきが生じ、成膜の均
一性を大きく損ねるという問題点があった。
【0014】本発明の目的は、上記の従来技術で問題と
なる半導体装置の製造方法における片面加熱方式で発生
する処理基板の変形及び温度の不均一性を抑制し、均一
性良く基板を処理することのできる半導体装置の製造方
法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明においては、請求
項1に記載したように、基板処理室内に設置された基板
保持板に基板を載置し、前記基板保持板からの伝熱によ
って前記基板を加熱しつつ、前記基板を処理する半導体
装置の製造方法において、前記基板を前記基板処理室内
に搬入後、前記基板を前記基板保持板から所定距離だけ
離間させた状態で所定時間保持した後に、前記基板を前
記基板保持板に載置して前記基板を処理することを特徴
とする半導体装置の製造方法を構成する。
【0016】また、本発明においては、請求項2に記載
したように、前記所定距離が0.5mm以上、10mm
以下であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装
置の製造方法を構成する。
【0017】また、本発明においては、請求項3に記載
したように、前記所定時間が10秒以上、120秒以下
であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体
装置の製造方法を構成する。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明は、処理基板を基板保持板
に載置して加熱する前に、ヒータユニット昇降時の前記
基板保持板が上下する機構を利用して、前記処理基板と
前記基板保持板との距離を所定の距離に調節し、その所
定の距離を所定の時間だけ維持させて、前記処理基板を
前記基板保持板からの熱で間接的に、すなわち放射伝熱
及び気相伝導伝熱によって予備加熱することによって、
前記処理基板を片面から直接接触加熱するときに発生す
る表裏面の温度差、また前記処理基板内部と外周部に生
じる温度差を緩和して前記処理基板の変形及び温度の不
均一性を抑制する。
【0019】本発明の実施の形態を、従来の熱CVD
(化学気相堆積)薄膜形成装置を用いた場合を例とし
て、図1によって説明する。この場合の薄膜形成装置
は、処理基板の加熱を基板保持板からの伝熱によって行
うものであり、コールド・ウォール型と呼ばれているも
のである。
【0020】本発明の特徴は、図1の(a)に示した状
態を所定時間保持することにある。
【0021】図1の(a)において、基板処理装置30
は、処理の対象となる処理基板1を支持する基板支持具
4、基板保持板2と抵抗加熱ヒータ3とを有するヒータ
ユニット20、処理基板1を装置30の基板処理室50
内に搬入するための基板挿入口8、基板挿入口8を開閉
する開閉弁9、ヒータユニット20を基板処理室50内
で上昇及び降下させる多段階調整可能な昇降機構10
(図中、昇降機構自体は図示せず、昇降移動距離範囲の
みを双方向矢印によって示す)、基板処理室50内を排
気するための排気口7、基板処理室50内にガスを供給
するガス供給口6、及び、ガスの処理基板1処理面への
供給を均一にするためのガス分散板5を有している。
【0022】基板支持具4は石英製のピンで構成され、
基板保持板2はサセプタと総称され、処理基板1を支持
するとともに、抵抗加熱ヒータ3から処理基板1への伝
熱を迅速かつ均一にする役割を果たす。ガス供給口6
は、基板処理室50内に所望のガス種を所望のガス流
量、ガス比率で供給するためのものであり、そのガスの
処理基板1処理面への供給はガス分散板によって均一化
されている。排気口7は、未反応ガス及び反応過程で生
成したガスを排気するするためのものである。
【0023】この基板処理装置30は、400℃以上8
50℃以下の高温、100000Paまでの高圧で、単
一基板毎の処理を可能とする。
【0024】本実施の形態において、図1の(a)に示
した状態を実現させるまでの操作は次の通りである。す
なわち、まず、処理基板1は、基板処理室50と基板挿
入口8を通じて接続された基板搬送室40(図中、その
位置のみを示す)に設けられた搬送機構により、基板挿
入口8を経て、基板処理室50内に搬入され、基板保持
板2と空間を隔てて平行になるように基板支持具4上に
置かれる。但し、処理基板1搬入時には、ヒータユニッ
ト20が図2の(a)に示した位置にまで下方向に移動
し、開閉弁9が図2の(a)に示した位置にまで下方向
に移動して基板挿入口8が開かれ、処理基板1が基板挿
入口8を通じて基板処理室50内に搬入される。
【0025】次に、基板搬送室40と基板処理室50と
を基板処理中に隔離するため、基板挿入口8が開閉弁9
によって閉じられる。
【0026】次に、ヒータユニット20は、処理基板1
と基板保持板2との距離が所定距離となるまで、昇降機
構10によって上昇した後停止する。これによって、処
理基板1を基板保持板2から所定距離だけ離間させた状
態、すなわち図1の(a)に示した状態が実現する。本
発明の特徴は、この状態を所定時間保持することにあ
り、これによって、処理基板1は基板保持板2からの放
射伝熱及び気相伝導伝熱によって予備加熱される。
【0027】この場合の所定距離とは、上記予備加熱終
了時に、基板保持板2からの伝熱により処理基板1に反
りが生じていない程度の距離であり、所定時間とは、処
理基板1の平均温度が、この所定時間経過後、処理基板
1が基板保持板2上に載置されたときに、処理基板1と
基板保持板2との温度差により処理基板1に反りが生じ
ない程度の温度になるまでに要する時間である。上記の
所定距離が短く、例えば1mmであって、予備加熱開始
直後には、処理基板1に反りが生じたとしても、予備加
熱中に処理基板1中の温度不均一性が低下して反りが無
くなり、しかも、処理基板1の平均温度も高くなって、
予備加熱後に処理基板1が基板保持板2上に載置されて
も処理基板1に反りが生じなければ、支障は生じない。
【0028】上記の所定距離と所定時間とは一義的に決
められるものではなく、任意に調節されることは当然で
ある。上記の所定距離を0.5mm以上、10mm以下
とし、所定時間を10秒以上、120秒以下とすれば、
本発明の効果が著しく現れる。なお、本実施の形態にお
いては、上記の所定距離を3mm以上、5mm以下と
し、所定時間を30秒以上、90秒以下としている。
【0029】従来技術の場合には、図1の(a)に示し
た状態は、ヒータユニット20上昇の過程において、一
瞬間実現するのみであり、この瞬間においてヒータユニ
ット20は上昇運動中であり、この状態が短時間といえ
ども保持されることはない。
【0030】図1の(a)に示した状態を所定時間維持
した後の工程は、従来技術におけるものと変わらない。
すなわち、まず、ヒータユニット20は、図1の(a)
に示した位置から基板処理位置(図1の(b)に示した
位置)にまで、昇降機構10によって上昇する。ヒータ
ユニット20上昇の際、基板支持具4上の処理基板1と
基板保持板2との間隔は次第に狭くなり、ヒータユニッ
ト20が基板処理位置に到達する前に、その間隔が無く
なった時点において、基板支持具4に代わって基板保持
板2が処理基板1を保持し、そのままさらに上昇して、
図1の(b)における位置(基板処理位置)で停止す
る。処理基板1は、抵抗加熱ヒータ3で加熱されて高温
となっている基板保持板2からの直接伝熱によって加熱
される。この際、本実施の形態においては、従来技術の
場合と異なり、処理基板1が十分に予備加熱されている
ので、従来技術において見られた処理基板1の温度不均
一性による変形は見られず、処理基板1は基板保持板2
によって均等に加熱される。
【0031】次に、このような、図1の(b)に示した
状態において、加熱された処理基板1は、上部のガス供
給口6より導入され、ガス分散板5で処理基板1の処理
面に均等になるように拡散されたガスにより処理、すな
わち熱CVD処理される。
【0032】上記の基板処理後、ヒータユニット20
は、従来技術の場合と同様に、搬入位置(図2の(a)
に示した位置)にまで降下する。降下の際、基板支持具
4は基板保持板2上の処理基板1を突き上げて再び支持
し、処理基板1と基板保持板2との間に処理基板1の搬
送のための空間を作る。
【0033】次に、基板挿入口8が開けられ、処理基板
1は基板挿入口8から基板搬送室40内の搬送機構によ
り基板搬送室40へ運び出される。
【0034】以上に説明したように、本発明の実施によ
り、コールド・ウォール型半導体製造装置の片面加熱方
式で発生する処理基板の変形を抑制し、基板を均一に加
熱することで均一性良く処理することができ、基板処理
の歩留りが向上する効果が得られる。
【0035】以上の説明においては、本発明の実施の形
態を、コールド・ウォール型熱CVD薄膜形成装置を用
いた場合を例として説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、基板の酸化処理、窒化処理、不純物
拡散処理、あるいは基板上への薄膜堆積処理等の、基板
を処理する半導体装置の製造方法に適用されることはい
うまでもない。
【0036】
【発明の効果】本発明を用いることにより、従来技術で
問題となる半導体装置の製造方法における片面加熱方式
で発生する処理基板の変形及び温度の不均一性を抑制
し、均一性良く基板を処理することのできる半導体装置
の製造方法を提供することができる。
【0037】また、装置へ新たに予備加熱機構を設ける
必要がないため、コスト削減及び省スペース化を計るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を説明する図である。
【図2】従来技術による基板の処理方法を説明する図で
ある。
【符号の説明】
1…処理基板、2…基板保持板、3…抵抗加熱ヒータ、
4…基板支持具、5…ガス分散板、6…ガス供給口、7
…排気口、8…基板挿入口、9…開閉弁、10…昇降機
構、20…ヒータユニット、30…基板処理装置、40
…基板搬送室、50…基板処理室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 FA10 GA02 KA23 KA24 LA15 5F045 AA03 AD08 AD09 AD10 AD11 AD12 AE25 BB02 BB11 DP03 EB02 EB13 EF05 EK07 EK23 EK28 EM06 EM10

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板処理室内に設置された基板保持板に基
    板を載置し、前記基板保持板からの伝熱によって前記基
    板を加熱しつつ、前記基板を処理する半導体装置の製造
    方法において、前記基板を前記基板処理室内に搬入後、
    前記基板を前記基板保持板から所定距離だけ離間させた
    状態で所定時間保持した後に、前記基板を前記基板保持
    板に載置して前記基板を処理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】前記所定距離が0.5mm以上、10mm
    以下であ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】前記所定時間が10秒以上、120秒以下
    であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体
    装置の製造方法。
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