JP2004063741A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004063741A JP2004063741A JP2002219497A JP2002219497A JP2004063741A JP 2004063741 A JP2004063741 A JP 2004063741A JP 2002219497 A JP2002219497 A JP 2002219497A JP 2002219497 A JP2002219497 A JP 2002219497A JP 2004063741 A JP2004063741 A JP 2004063741A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chamber
- reaction chamber
- transfer
- transfer chamber
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
【課題】２つの反応室で基板を連続処理する場合に、反応室間の汚染の影響をなくし、各反応室で安定したプロセスを確保する。
【解決手段】ゲートバルブ１２、１３を開けてカセット室ＣＭ１から搬送室ＴＭを経て反応室ＰＭ１にウェーハを搬送する（Ｔ１１）。バルブ１２、１３を閉めてＰＭ１にてウェーハＷに処理を施す。バルブ１３を開けてウェーハをＰＭ１よりＴＭに搬送する。バルブ１３を閉めた後、バルブ１４を開けてＴＭより反応室ＰＭ２に搬送する（Ｔ１２）。バルブ１３、１４を閉めてＭＰ２にてウェーハに処理を施す。バルブ１４を開けてウェーハをＰＭ２よりＴＭを経て予備室ＣＳ２に搬送する（Ｔ１３）。バルブ１４を閉め、ＣＳ２でウェーハを冷却する。冷却後、バルブ１２を開けてＣＳ２からＴＭを経てＣＭ１に搬送し（Ｔ１３）、バルブ１２を閉めて連続処理を終わる。
【選択図】 図１
【解決手段】ゲートバルブ１２、１３を開けてカセット室ＣＭ１から搬送室ＴＭを経て反応室ＰＭ１にウェーハを搬送する（Ｔ１１）。バルブ１２、１３を閉めてＰＭ１にてウェーハＷに処理を施す。バルブ１３を開けてウェーハをＰＭ１よりＴＭに搬送する。バルブ１３を閉めた後、バルブ１４を開けてＴＭより反応室ＰＭ２に搬送する（Ｔ１２）。バルブ１３、１４を閉めてＭＰ２にてウェーハに処理を施す。バルブ１４を開けてウェーハをＰＭ２よりＴＭを経て予備室ＣＳ２に搬送する（Ｔ１３）。バルブ１４を閉め、ＣＳ２でウェーハを冷却する。冷却後、バルブ１２を開けてＣＳ２からＴＭを経てＣＭ１に搬送し（Ｔ１３）、バルブ１２を閉めて連続処理を終わる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に基板に異なる処理を連続して施す半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＲＡＭの高集積化に伴い、キャパシタセルの占有面積が小さくなる傾向がある。しかしながら高集積化して行く一方で、キャパシタ容量値はほぼ横這いである。必要十分とされるキャパシタ容量値を確保する方法としては、
（ａ）容量絶縁膜の薄膜化、
（ｂ）高誘電率絶縁膜の採用、
（ｃ）電極表面積の拡大化
が挙げられる。しかし、上記（ａ）の方法では、容量絶縁膜として用いているＳｉ３Ｎ４膜の薄膜化はほぼ限界に達している。また上記（ｂ）の方法では、誘電率の高いＴａ２Ｏ５膜へ移行しつつあるものの、誘電率はＳｉ３Ｎ４膜の２．５倍程度に過ぎず、大きなキャパシタ容量値の確保が期待できない。そこで、大きなキャパシタ容量値の確保には、上記（ｃ）の方法のような電極表面積の拡大化で対応せざるを得ないのが実情である。
【０００３】
上記（ｃ）の電極表面積の拡大化は、立体構造により大幅に増加する。しかし立体構造が深化すると、露光焦点深度やドライエッチングなどの微細加工技術が問題化するため、立体構造の深化とは異なる方法が求められている。この異なる方法の中で、代表的な方法としてＨＳＧ（Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｇｒａｉｎｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ）を形成する方法（例えば、特許第２５０８９４８号等）がある。この方法は、アモルファスシリコン膜の表面を実質的に清浄な状態におくことを前提としたうえで、ＣＶＤ法であれＭＢＥ法であれ、特に薄膜形成法は限定されないが、下部電極となるアモルファスシリコン膜の表面にシリコンを含む化合物の気体を供給してアモルファスシリコン膜表面に結晶核を形成させる。その後、気体の供給を止め結晶核を成長させて、シリコン表面に凹凸を発生させ、電極表面積の拡大化を図る。例えば６００℃で形成した多結晶シリコン膜の表面積比を２倍以上とする。
【０００４】
このＨＳＧ形成に関しては、ＨＳＧ粒径及び粒密度が均一であることが、半導体装置の歩留まりの点から必要とされる。ＨＳＧ形成技術は、成膜するウェーハ、例えばシリコンウェーハの表面状態により、表面におけるＨＳＧの出来方が異なり、ＨＳＧ粒径及び粒密度の均一性が変化することから、ＨＳＧを形成するまでの表面状態制御が非常に重要となる。
【０００５】
また、シリコン膜中にリンをドープすることがコンデンサ表面の空乏層抑制のため必要である。リンのドープはＨＳＧ形成後に行なう。ＨＳＧを形成している下部電極であるシリコン層に、予めリン（Ｐ）をドーパントとして注入してあるが、ＨＳＧ形成過程でシリコン膜表面のリンが希薄になる。このためＨＳＧ形成後、ホスフィン（ＰＨ３）のようなリン化合物ガス雰囲気にて熱処理を行い（ＰＨ３での場合：ＰＨ３アニール）、シリコン膜中にリンをドープしている。このＰＨ３アニールによるリンドープ技術は、リン拡散させるウェーハの表面状態によりシリコン膜中のドープ量が異なり、コンデンサ表面の空乏層抑制に不具合が出ることから、リン拡散させるまでの表面状態制御も非常に重要となる。
【０００６】
一般には、ＨＳＧ形成及びＰＨ３アニールは、それぞれ単独のプロセス処理装置を用いて独立して行なわれており、したがって各処理は不連続で施されている。単独のＨＳＧ形成装置及びＰＨ３アニール装置を用いて、ＨＳＧ形成及びＰＨ３アニールをそれぞれ行なうと、各装置で自己プロセス性能を安定に発揮することは可能である。しかし、単独プロセス処理装置を用いると、ＨＳＧ形成装置からＨＳＧを形成したウェーハをＰＨ３アニール装置に搬送する際、ウェーハを大気に暴露させることになる。いったん暴露してしまったらウェーハの表面状態が劣化し、シリコン膜中のリンドープ量が不安定になるという問題があった。そのためＰＨ３アニール装置に搬送する前に、表面状態や清浄化するためのウェット洗浄のような前処理を施す必要があるが、これによりＨＳＧ形状劣化を引き起こしたり、また前処理後の搬送までの表面状態管理が必要であった。
【０００７】
そのため、ＨＳＧ形成にも、ＨＳＧ生成とＰＨ３アニールとが連続して処理できる連続プロセス処理装置を適用することが提案されている。これは搬送室と、搬送室に連通した複数のチャンバとを備え、ウェーハに異なる処理を連続して施すものである。この適用により、ＨＳＧ容量電極形成装置は、ＨＳＧ形成装置とＰＨ３アニール装置とを一体化して、一台の装置の中にＨＳＧ形成室とＰＨ３アニール室とを備えた連続プロセス処理装置とする。複数のチャンバは、基板を収納するカセット室、ＨＳＧを形成する第１の反応室、ＰＨ３アニールを行なう第２の反応室、及びウェーハを冷却する予備室から構成される。第１の反応室にてＨＳＧ形成後、連続して第２の反応室にてＰＨ３アニールを行なうことにより、ウェーハを大気に暴露させることなく、シリコン膜中のリンドープ量を安定化させている。
【０００８】
ところが、連続プロセス処理装置では、基板の搬送過程で、搬送室を通じて第１反応室と第２反応室とが連通することが避けられない。そのとき、第１反応室から第２反応室に第１反応室の雰囲気が持ち込まれることになる。また、第２反応室から第１反応室に第２反応室の雰囲気が持ち込まれることになる。すなわち第１反応室と第２反応室との間でクロスコンタミネーションが発生する。クロスコンタミネーションは双方の反応室でのプロセス性能を劣化させるため好ましくない。また、クロスコンタミネーションのような相互影響により、基板の表面状態が劣化し、半導体装置の性能を低下させる。
【０００９】
そこで、連続プロセス処理装置では、一般的に、搬送室の圧力を第１反応室及び第２の反応室の圧力よりも若干高く設定する。これにより第１反応室からも第２反応室からも各雰囲気が搬送室へ持ち込まれるのを防止して、第１反応室と第２反応室との間でクロスコンタミネーションが発生しないようにしている。
【００１０】
上述した圧力設定では、第１の反応室でＨＳＧ形成終了後、第２の反応室にてＰＨ３アニール処理したウェーハが搬送室を介してウェーハ冷却室に搬送される際、搬送室の圧力が第２反応室の圧力よりも高いため、第２反応室からの雰囲気が搬送室へ持ち込まれるのを低減できる。しかし、搬送室に搬送される加熱ウェーハに吸着したＰＨ３が室温程度の搬送室内で脱離し、搬送室雰囲気をリンで汚染してしまう。したがって、カセット室から第１の反応室へ次に処理するウェーハを搬送する際、搬送室の圧力が第１反応室の圧力よりも高いため、汚染された搬送室雰囲気が第１の反応室へ流れ込み、その雰囲気によりウェーハ表面にリンが付着して、第１の反応室でのＨＳＧ形成の成長阻害を引き起こしてしまう。
【００１１】
すなわち、ＨＳＧ形成にあっては、第１反応室から第２反応室への雰囲気の持ち込みは余り重要ではなく、第２反応室から第１反応室への雰囲気の持ち込みが重要になるのである。このため、搬送室の圧力を各反応室よりも高くするだけでは、ウェーハと別体に持ち込まれる雰囲気汚染を防止できても、ウェーハと一体になって持ち込まれる物質による汚染は有効に防止することはできない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、搬送室と第１、第２の反応室とを備え、第１、第２の反応室で異なる処理を連続して基板に施す半導体装置の製造方法にあっては、つぎの３点が重要である。
【００１３】
（１）搬送室への汚染量を低減すること
（２）反応室への汚染量を低減すること
（３）搬送室での汚染量を低減すること
すなわち、搬送室への汚染量を低減できると、搬送室汚染による反応室への汚染量を低減できる。また、反応室への汚染量を低減できると、搬送室への汚染があっても、反応室での汚染量を低減できる。また、搬送室での汚染量を低減できると、搬送室から反応室への汚染量を低減できる。
【００１４】
しかしながら、上述したような搬送室の圧力を第１、第２の反応室の圧力よりも高く設定する従来技術では、（１）を満たすことはできるものの、搬送室から第１、第２の反応室への流れができてしまうので、搬送室が汚染されると（２）を満たすことができない。また、搬送室自体に清浄化作用がないので、搬送室が一度汚染されると（３）を満たすことができない。したがって、各反応室における処理性能が劣化し、安定した処理を確保することができないという問題があった。
【００１５】
本発明の課題は、搬送室への汚染量を低減するとともに、反応室への汚染量を低減することによって、上記従来技術の問題点を解決し、反応室の処理性能を劣化させることなく、安定した処理を確保することが可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。また、本発明の課題は、搬送室での汚染量を低減することによって、上記従来技術の問題点を解決し、反応室の処理性能を劣化させることなく、安定した処理を確保することが可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、第１反応室を搬送室に連通させて搬送室から第１反応室に基板を搬送する工程と、第１反応室と搬送室との連通を断って第１反応室にて第１の処理を基板に施す工程と、第１反応室を搬送室に連通させて第１の処理を施した基板を搬送室に搬送する工程と、第１反応室と搬送室との連通を断つ工程と、第２反応室を搬送室に連通させて前記搬送室に搬送した基板を第２反応室に搬送する工程と、第２反応室と搬送室との連通を断って第２反応室にて第２の処理を基板に施す工程と、第２反応室を搬送室に連通させて第２の処理を施した基板を第２の反応室から搬送室に搬送する工程とを有し、少なくとも各反応室と搬送室とを連通させる際に、第１反応室内の圧力を前記搬送室内の圧力よりも大きくするとともに、前記搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくすることを特徴とする。
【００１７】
ここで、「第１反応室を搬送室に連通させて第１の処理を施した基板を搬送室に搬送する工程と、第１反応室と搬送室との連通を断つ工程と、第２反応室を搬送室に連通させて前記搬送室に搬送した基板を第２反応室に搬送する工程と」には、次の２通りのやり方が含まれる。１つは、第１反応室を搬送室に連通させて基板を第１反応室から搬送室へ搬送し、搬送後、第１反応室と搬送室との連通を断つ。その後、第２反応室を搬送室に連通させて、基板を搬送室から第２反応室へ搬送するもので、第１反応室及び第２反応室を搬送室に同時に連通させないやり方である。他の１つは、第１反応室と第２反応室とを搬送室に連通させて、基板を第１反応室から搬送室を介して第２反応室へ搬送するもので、第１反応室及び第２反応室を搬送室に同時に連通させるやり方である。
【００１８】
各反応室と搬送室とを連通させる際に、第１反応室内の圧力を搬送室内の圧力よりも大きくすると、第１反応室内への搬送室からの雰囲気の持ち込み量が低減する（上記（２））。また、各反応室と搬送室とを連通させる際に、搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくすると、搬送室への第２反応室内からの雰囲気の持ち込み量が低減する（上記（１））。したがって、少なくとも各反応室と搬送室とを連通させる際に、第１反応室内の圧力を搬送室内の圧力よりも大きくするとともに、搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくすると、搬送室を介して基板を搬送するにあたり、第２反応室及び搬送室から第１反応室内への汚染量を低減できる。その結果、第１反応室内での基板処理工程を安定に確保できる。
【００１９】
第２の発明は、第１反応室を搬送室に連通させて搬送室から第１反応室に基板を搬送する工程と、第１反応室と搬送室との連通を断って第１反応室にて第１の処理を基板に施す工程と、第１反応室を搬送室に連通させて第１の処理を施した基板を搬送室に搬送する工程と、第１反応室と搬送室との連通を断つ工程と、第２反応室を前記搬送室に連通させて前記搬送室に搬送した基板を第２反応室に搬送する工程と、第２反応室と搬送室との連通を断って第２反応室にて第２の処理を基板に施す工程と、第２反応室を搬送室に連通させて第２の処理を施した基板を第２の反応室から搬送室に搬送する工程と、第２反応室と搬送室との連通を断ってその状態を継続する工程とを有し、少なくとも第２の処理を施した基板を第２反応室から搬送室に搬送するために、第２反応室と搬送室とを連通させている間、または／および第２反応室と搬送室との連通を断った後、前記搬送室内をサイクルパージすることを特徴とする。
【００２０】
第２の処理を施した基板を第２反応室から搬送するために、第２反応室と搬送室とが連通している間、搬送室内をサイクルパージすると、第２反応室から搬送室内に持ち込まれる雰囲気を搬送室から排除でき、また第２反応室と搬送室との連通を断った後にも、搬送室内をサイクルパージすると、搬送室内を清浄化できる（上記（３））。したがって、少なくとも第２の処理を施した基板を第２反応室から搬送するために、第２反応室と搬送室とが連通している間、または／および第２反応室と搬送室との連通を断った後、搬送室内をサイクルパージすると、搬送室から第１反応室への汚染量を低減できる（上記（２））。その結果、第１反応室内での基板処理工程を安定に確保できる。
【００２１】
なお、第２の発明を用いて基板を連続バッチ処理する場合において、第１の処理を施した先行の基板を搬送室を介して第２反応室に搬送した後、直ちに次の基板を搬送室を介して第１の反応室に搬送しないで待機時間を設け、この待機時間にも搬送室をサイクルパージすることが好ましい。待機時間を設けて、待機時間中にも搬送室をサイクルパージすると、搬送室が清浄化されるので、次の基板を搬送室を介して第１反応室に搬送する際、次に処理する基板が搬送室雰囲気によって汚染されない。
【００２２】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記第１の処理とはＨＳＧを形成する処理であり、前記第２の処理とはＨＳＧに対してリンをドープする処理であることを特徴とする。
【００２３】
少なくとも各反応室と搬送室とを連通させる際に、第１反応室内の圧力を搬送室内の圧力よりも大きくするとともに、搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくすると、搬送室を介して基板を搬送するにあたり、第１反応室内への第２反応室内からのリンの持ち込み量を低減できる。その結果、第１反応室においてリンに起因したＨＳＧ形成の成長阻害を防止できる。また、少なくとも第２の処理を施した基板を第２反応室から搬送するために、第２反応室と搬送室とが連通している間、または／および第２反応室と搬送室との連通を断った後、搬送室内をサイクルパージすると、第２反応室内から搬送室へリンが持ち込まれても、あるいは搬送室がリンで汚染されても、そのリンは第１反応室内へ持ち込まれる前に搬送室から排除されるため、第１反応室内への第２反応室内からのリンの持ち込み量を低減できる。その結果、第１反応室においてリンに起因したＨＳＧ形成の成長阻害を防止できる。
【００２４】
第４の発明は、第３の発明において、前記第２の処理とはＨＳＧに対してＰＨ３アニールを行なう処理であることを特徴とする。
【００２５】
第２の反応室にてＰＨ３アニール処理した基板が搬送室に搬送されて、基板に吸着したＰＨ３が搬送室内で脱離しても、搬送室雰囲気がサイクルパージにより清浄化されるので、搬送室雰囲気がリンで汚染されることがない。したがって、次に処理する基板を搬送室経由で第１の反応室へ搬送する際、次に処理する基板の表面にリンが付着することもないので、リンに起因してＨＳＧ形成の成長阻害を惹き起こすことがない。
【００２６】
第５の発明は、第１の発明において、少なくとも第２の処理を施した基板を第２反応室から搬送するために、第２反応室と搬送室とが連通している間、または／および第２反応室と搬送室との連通を断った後、前記搬送室内をサイクルパージすることを特徴とする。
【００２７】
さらに搬送室内をサイクルパージすると、搬送室内は清浄な雰囲気に保たれるので、第２の反応室から第１の反応室への雰囲気の持ち込み量が低減されるうえ、第１の反応室から第２の反応室への雰囲気の持ち込み量も低減される。したがって、クロスコンタミネーションを低減できるので（上記（１）〜（３））、第１反応室及び第２反応室での各プロセス性能を劣化させることなく、より安定したプロセスを行なうことができる。
【００２８】
第６の発明は、反応室を搬送室に連通させて搬送室から反応室に基板を搬送する工程と、反応室と搬送室との連通を断って反応室にて処理を基板に施す工程と、反応室を搬送室に連通させて処理を施した基板を反応室から搬送室に搬送する工程とを有し、少なくとも処理を施した基板を反応室から搬送室に搬送するために反応室と搬送室とが連通している間、または／および反応室と搬送室との連通を断った後、搬送室内をサイクルパージすることを特徴とする。
【００２９】
少なくとも処理を施した基板を反応室から搬送室に搬送するために反応室と搬送室とが連通している間、または／および反応室と搬送室の連通を断った後、搬送室内をサイクルパージすると、反応室から搬送室に反応室雰囲気が流れ込んでも、あるいは搬送室内で汚染が生じても、搬送室に流れ込む雰囲気及び汚染は搬送室から排除される。したがって、搬送室を清浄化でき、反応室のプロセス性能が確保できる。
【００３０】
第７の発明は、基板に第１の処理を施す第１の反応室と、基板に第２の処理を施す第２の反応室と、各反応室とに連通し各反応室との間で基板を搬送する搬送室と、搬送室と第１の反応室との間を開閉する第１のゲートバルブと、搬送室と第２の反応室との間を開閉する第２のゲートバルブと、少なくとも前記第１のゲートバルブ、または／および第２のゲートバルブを開閉する際に、第１反応室内の圧力を前記搬送室内の圧力よりも大きくするとともに、前記搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくするよう制御する制御装置とを有することを特徴とする。
【００３１】
第１の反応室と、第２の反応室と、各反応室に第１及び第２のゲートバルブを介して連通し、各反応室との間で基板を搬送する搬送室とを備えた基板処理装置において、制御装置を有して、少なくとも第１のゲートバルブ、または／および第２のゲートバルブを開閉する際に、第１反応室内の圧力を搬送室内の圧力よりも大きくするとともに、搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくするよう制御するので、第２反応室から第１反応室へ雰囲気が持ち込まれる量を低減することができる。
【００３２】
第８の発明は、基板に第１の処理を施す第１の反応室と、基板に第２の処理を施す第２の反応室と、各反応室とに連通し各反応室との間で基板を搬送する搬送室と、搬送室と第１の反応室との間を開閉する第１のゲートバルブと、搬送室と第２の反応室との間を開閉する第２のゲートバルブと、少なくとも前記第２のゲートバルブが開いている期間、または／および当該期間後第２のゲートバルブが閉じた後、前記搬送室内をサイクルパージするよう制御する制御装置とを有することを特徴とする。
【００３３】
第１の反応室と、第２の反応室と、各反応室に第１及び第２のゲートバルブを介して連通し、各反応室との間で基板を搬送する搬送室とを備えた基板処理装置において、制御装置を有して、少なくとも第２のゲートバルブが開いている期間、または／および当該期間後第２のゲートバルブが閉じた後、搬送室内をサイクルパージするよう制御するので、搬送室内を清浄化でき搬送室から第１反応室へ雰囲気が持ち込まれる量を低減することができる。
【００３４】
第９の発明は、第７又は第８の発明において、前記第１の処理とはＨＳＧを形成する処理であり、前記第２の処理とはＨＳＧに対してリンをドープする処理であることを特徴とする。
【００３５】
少なくとも各反応室と搬送室とを連通させる際に、第１反応室内の圧力を搬送室内の圧力よりも大きくするとともに、搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくすると、搬送室を介して基板を搬送するにあたり、第１反応室内への第２反応室内からのリンの持ち込み量を低減できる。その結果、第１反応室においてリンに起因したＨＳＧ形成の成長阻害を防止できる。また、少なくとも第２の処理を施した基板を第２反応室から搬送するために、第２反応室と搬送室とが連通している間、または／および第２反応室と搬送室との連通を断った後、搬送室内をサイクルパージすると、第２反応室内から搬送室へリンが持ち込まれても、あるいは搬送室がリンで汚染されても、そのリンは第１反応室内へ持ち込まれる前に搬送室から排除されるため、第１反応室内への第２反応室内からのリンの持ち込み量を低減できる。その結果、第１反応室においてリンに起因したＨＳＧ形成の成長阻害を防止できる。
【００３６】
第１０の発明は、第９の発明において、前記第２の処理とはＨＳＧに対してＰＨ３アニールを行なう処理であることを特徴とする。
【００３７】
第２の反応室にてＰＨ３アニール処理した基板が搬送室に搬送されて、基板に吸着したＰＨ３が搬送室内で脱離しても、搬送室雰囲気がサイクルパージにより清浄化されるので、搬送室雰囲気がリンで汚染されることがない。したがって、次に処理する基板を搬送室経由で第１の反応室へ搬送する際、次に処理する基板の表面にリンが付着することもないので、リンに起因してＨＳＧ形成の成長阻害を惹き起こすことがない。
【００３８】
第１１の発明は、第７の発明において、さらに前記制御装置に、少なくとも前記第２のゲートバルブが開いている期間、または／および当該期間後第２のゲートバルブが閉じた後、前記搬送室内をサイクルパージするよう制御する機能を持たせたことを特徴とする。
【００３９】
少なくとも前記第２のゲートバルブが開いている期間、または／および当該期間後第２のゲートバルブが閉じてから暫くの間、さらに搬送室内をサイクルパージすると、第２の反応室から第１の反応室への雰囲気の持ち込み量が低減されるうえ、搬送室内は清浄な雰囲気に保たれるので、第１の反応室から第２の反応室への雰囲気の持ち込み量も低減される。したがって、第１反応室及び第２反応室での各プロセス性能を劣化させることなく、より安定したプロセスを行なうことができる。
【００４０】
第１２の発明は、基板に処理を施す反応室と、反応室に連通し反応室との間で基板を搬送する搬送室と、搬送室と反応室との間を開閉するゲートバルブと、少なくともゲートバルブが開いている期間、または／および当該期間後ゲートバルブが閉じた後、前記搬送室内をサイクルパージするよう制御する制御装置とを有することを特徴とする。
【００４１】
ゲートバルブが開いている期間、または／および当該期間後ゲートバルブが閉じた後の所定期間、搬送室内をサイクルパージすると、反応室から搬送室に反応室雰囲気が流れ込んでも、搬送室に流れ込む雰囲気は搬送室から排除される。したがって、搬送室を清浄化でき、反応室のプロセス性能が確保できる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明にかかる半導体装置の製造方法の実施の形態を説明する。ここでは、ウェーハ上のアモルファスシリコン膜にＨＳＧを形成し、更にＰＨ３アニールを施すことにより、容量電極部を形成する場合について説明する。
【００４３】
図５に半導体装置の製造方法を実施するための枚葉式成膜装置の概略平面図を示す。中央に搬送室ＴＭが配置され、搬送室ＴＭ内にはウェーハＷを搬送するウェーハ搬送ロボット１０が設けられる。搬送室ＴＭの周囲に、搬送室ＴＭを介して連通する複数のチャンバが配置される。複数のチャンバは、隣接した２つのカセット室ＣＭ１、ＣＭ２、対向した２つの予備室ＣＳ１、ＣＳ２、隣接した２つの反応室ＰＭ１、ＰＭ２から構成される。
【００４４】
カセット室は、装置外から装置内に未処理のウェーハを収納したカセットを投入し、装置内から装置外へ処理済みのウェーハを収納したカセットを搬出する第１のカセット室ＣＭ１及び第２のカセット室ＣＭ２から構成される。なおカセット室ＣＭ１、ＣＭ２は、ウェーハを収納したカセットを搬入／搬出するカセット室ではなく、ウェーハを直接搬入／搬出する基板搬入搬出室としてもよい。予備室は、処理後のウェーハを冷却する第１の予備室ＣＳ１及び第２の予備室ＣＳ２とから構成される。反応室は、ウェーハ上にＨＳＧ形成を行なう第１の反応室ＰＭ１と、ＨＳＧ形成を行なったウェーハに対してＰＨ３アニールを行なう第２の反応室ＰＭ２とから構成される。
【００４５】
２つのカセット室ＣＭ１、ＣＭ２と搬送室ＴＭとの連通部はゲートバルブ１２、１１により開閉可能になっている。また、２つの反応室ＰＭ１、ＰＭ２と搬送室ＴＭとの連通部はゲートバルブ１３、１４により開閉可能になっている。なお、２つの予備室ＣＳ１、ＣＳ２は、常時、搬送室ＴＭと連通状態になっている。
【００４６】
搬送室ＴＭを含むカセット室ＣＭ１、ＣＭ２、および反応室ＰＭ１、ＰＭ２（以下、単にモジュールという）は、それぞれ処理ガスを供給するガス供給口と、各モジュール内の雰囲気を排気するガス排気口とを備える。カセット室ＣＭ２、ＣＭ１、反応室ＰＭ１、ＰＭ２、及び搬送室ＴＭの各ガス供給口には、ガス供給系２１〜２５が、各ガス排気口にはガス排気系３１〜３５が接続される。ガス供給系２１〜２５にはガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）等の流量制御装置２６〜３０が設けられ、ガス排気系３１〜３５には排気配管コンダクタンスを制御する排気制御装置３６〜４０が設けられる。ガス供給口から供給されるガスの供給量と、ガス排気口から排気されるガス排気量とをそれぞれ制御することによって、各モジュール内を所定の圧力に独立して制御できるようになっている。また、供給ガスをパージガスとすることによって、各モジュール内を独立してパージ制御できるようになっている。これらの圧力制御及びパージ制御は、ゲートバルブを含めた制御系を統括する制御手段５０によって行なう。
【００４７】
次に、この図５を用いて、（１）前工程、（２）アモルファスシリコン膜にＨＳＧを形成するＨＳＧ形成工程、（３）ＰＨ３アニール工程を説明する。
（１）前工程
表面にアモルファスシリコン膜が形成されたシリコンウェーハを、クリーンルームから成膜装置に搬送する前、自然酸化膜や化学酸化膜を洗浄して除去する。化学酸化膜は、ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏのような混合液によってアモルファスシリコン表面上に形成される。洗浄は、例えば１％フッ酸水溶液で１分間洗浄し除去する。除去した後、スピンドライ乾燥機などで乾燥処理をする。
【００４８】
乾燥処理を行なった後、表面にアモルファスシリコン膜を有するウェーハを、素早く清浄なまま成膜装置内カセット室ＣＭ１に搬送する。清浄なまま成膜するには、クリーンルーム内雰囲気の汚染物質のアモルファスシリコン表面上への付着や自然酸化膜の再形成を防ぐ必要があり、カセット室ＣＭ１に素早く搬送する必要がある。アモルファスシリコン表面に汚染物質や自然酸化膜などが多く付着、形成していると、清浄なアモルファスシリコン表面の状態と比べ、例えば表面に自然酸化膜が形成された状態ではシリコンの結合手密度が異なるため、ＨＳＧ化されなかったりＨＳＧの形成状態、つまりＨＳＧの粒径や密度が異なる問題が発生したり、またリンドープ量が確保できなかったりして、半導体装置の歩留まり低下の原因となる。
【００４９】
上記のようにウェーハをカセット室ＣＭ１に搬送した後、ガス供給系２２から高純度窒素ガスを供給しつつガス排気系３２から排気することで、カセット室ＣＭ１内を高純度窒素にてパージしながら減圧にする。高純度窒素にてパージするのは、乾燥した窒素のパージにより水分が十分に雰囲気中に気化するようにするためである。
【００５０】
またパージしながら減圧にするのは、第１に、カセット室内の水分が氷（固体）になるのを防止するためである。急激に減圧すると、ウェーハ表面やカセットなどに付着している水分（液体）が、すべて水蒸気（気体）にならず、一部が気体になる際、奪われる熱により温度が低下し、氷（固体）になるからである。氷はウェーハを反応室内に搬送後、熱により溶融し水となるためウェーハ表面の一部が酸化してＨＳＧの形成を阻害する要因となる。第２にパージにより気流を設け、ウェーハやカセットへの付着物をカセット室ＣＭ１から排出するためである。第３に、カセット室内圧力を数回昇降させることにより、残留物質を最大限置換させるためである。
【００５１】
搬送室ＴＭは、常時、ガス供給系２５から供給されつつガス排気系３５から排気される窒素にてパージされており、搬送室ＴＭ内で存在、発生する不純物物質が、搬送室ＴＭ内に搬入されるウェーハの表面に付着しないようにしている。
【００５２】
（２）ＨＳＧ形成工程
ＨＳＧ形成工程は、▲１▼アモルファスシリコン膜表面に結晶核を形成する工程と、▲２▼その結晶核を成長させて起伏の激しい半球状結晶粒（ＨＳＧ）を形成する工程とで構成される。
▲１▼結晶核を形成する工程
カセット室ＣＭ１の雰囲気の酸素や水分などの不純物物質を除去した後、カセット室ＣＭ１のゲートバルブ１２、第１反応室ＰＭ１のゲートバルブ１３をそれぞれ開けて、カセット室ＣＭ１と第１反応室ＰＭ１とを搬送室ＴＭを介して連通させた後、搬送室ＴＭにあるウェーハ搬送ロボット１０により、カセット室ＣＭ１から搬送室ＴＭを介して反応室ＰＭ１にウェーハＷを搬送する。搬送後、ゲートバルブ１２、１３は閉じて、搬送室ＴＭを介してのカセット室ＣＭ１と第１反応室ＰＭ１との連通を断つ。
【００５３】
反応室ＰＭ１に搬送されたウェーハＷはあらかじめ設定された反応室温度６００〜６３０℃にて温度安定化を行う。温度安定化は、高真空、窒素、もしくは非反応性ガス雰囲気にて行われる。ここで非反応性ガスとはアモルファスシリコン表面と反応しないガスをいう。温度安定時間は、ウェーハの面内温度安定とアモルファスシリコンの結晶化抑制（ＨＳＧ形成を阻害しないように下地アモルファスシリコンの多結晶化を抑制）との両方を考慮すると、５分間以下が望ましい。以降、上記安定化した反応室温度を保持する。
【００５４】
非反応性ガス雰囲気の場合、それらを十分に取り除いた後、プロセスガスとしてのモノシラン（ＳｉＨ４）を毎分２０〜２００ｓｃｃｍ，２．０〜２．５分間流すことによりアモルファスシリコン表面に微細な結晶核を形成させる。この結晶核の密度はウェーハ温度や核形成時間の増大と共に増加する傾向があり、またモノシラン流量を少なくした場合にはウェーハ温度や核形成時間を増やす必要がある。
【００５５】
▲２▼結晶核を成長させてＨＳＧを形成する工程
モノシランの供給を止め、アモルファスシリコン表面に形成した結晶核をシリコン原子のマイグレーションにより成長させて結晶粒を形成する。この結晶粒の大きさは粒成長時間の増大と共に大きくなる傾向があり、５分間で表面積の増加率がほぼ最大となるため、３〜５分の間を制御する。時間が長すぎると粒と粒が結合し大きな粒となり、本工程の目的とする表面積の増加率が低下するため、時間を制御する必要がある。
【００５６】
以上、カセット室ＣＭ１を高純度窒素でパージしながら減圧することにより清浄なアモルファスシリコン表面を維持し、そのまま窒素パージされた搬送室ＴＭを通り反応室ＰＭ１へ搬送して、安定したＨＳＧを形成し、ウェーハ面内均一性の良好なＨＳＧを形成する。
【００５７】
（３）ＰＨ ３ アニール工程
反応室ＰＭ１にてＨＳＧ形成後、反応室ＰＭ１のゲートバルブ１３を開けて、反応室ＰＭ１を搬送室ＴＭに連通させた後、ウェーハ搬送ロボット１０により、ＨＳＧの形成されたウェーハを反応室ＰＭ１から搬送室ＴＭへ搬送する。搬送後、反応室ＰＭ１のゲートバルブ１３を閉じて反応室ＰＭ１と搬送室ＴＭとの連通を断つ。その後、反応室ＰＭ２のゲートバルブ１４を開けて、反応室ＰＭ２を搬送室ＴＭに連通させた後、ウェーハ搬送ロボット１０により、搬送室ＴＭから反応室ＰＭ２へ搬送する。搬送後、ゲートバルブ１４を閉じて、反応室ＰＭ２と搬送室ＴＭとの連通を断つ。
【００５８】
反応室ＰＭ２にてＨＳＧの形成されたウェーハに対してＰＨ３アニール処理を行なう。ＰＨ３アニール処理は、ガス供給系２４を介してガス供給口からＰＨ３ガスを第２の反応室ＰＭ２内に供給して、ウェーハＷに形成されたＨＳＧ膜に対し、Ｐをドープする。余剰のガスは排気口からガス排気系３４を介して排気する。ここで、ウェーハに対して供給するＰＨ３ガスは１００〜５０００ｓｃｃｍである。第２反応室内の温度は、６００〜７５０℃、圧力は４，０００Ｐａ（３０Ｔｏｒｒ）〜４０，０００Ｐａ（３００Ｔｏｒｒ）である。
【００５９】
反応室ＰＭ２にてＰＨ３アニール処理後、ゲートバルブ１４を開けて、反応室ＰＭ２と搬送室ＴＭとを連通させた後、ウェーハ搬送ロボット１０により、反応室ＰＭ２から搬送室ＴＭを介して予備室ＣＳ２にＰＨ３アニール処理後のウェーハを搬送する。その後はゲートバルブ１４は閉じて、反応室ＰＭ２と搬送室ＴＭとの連通を断つ。予備室ＣＳ２で十分にウェーハを冷却した後、ゲートバルブ１２を開けて、搬送室ＴＭとカセット室ＣＭ１とを連通させた後、ウェーハ搬送ロボット１０により予備室ＣＳ２から搬送室ＴＭを介してカセット室ＣＭ１に冷却したウェーハを搬送する。なお、カセット室ＣＭ２に搬送してもよい。以下、搬送戻り室をカセットＣＭ１として説明する。その後、ゲートバルブ１２を閉じてカセット室ＣＭ１と搬送室ＴＭとの連通を断って処理を完了する。
【００６０】
上記一連の工程を１バッチとし、このバッチを多数繰り返すことにより、多数のウェーハに容量電極部を形成して行く。なお、本実施の形態では、１バッチあたり、１枚または２枚のウェーハを処理する。この際、両反応室ＰＭ１、ＰＭ２における処理枚数を向上させてスループットを向上するため、先行するバッチで処理するウェーハを反応室ＰＭ１から反応室ＰＭ２へ搬送後、反応室ＰＭ２での処理中に、次のバッチで処理するウェーハをカセット室ＣＭ１から反応室ＰＭ１へと搬送し、反応室ＰＭ１で処理することを行なう。
【００６１】
このようなウェーハ搬送を伴う装置において、搬送室ＴＭを介して反応室ＰＭ１と反応室ＰＭ２との雰囲気を隔離しているそれぞれのゲートバルブ１３、１４は、ウェーハ搬送のたびに開閉を繰り返す。実施の形態では、ゲートバルブ１３とゲートバルブ１４とは同時に開かないので反応室ＰＭ１と反応室ＰＭ２とが搬送室ＴＭを介して直接連通することはない。しかし、反応室ＰＭ１を搬送室ＴＭに連通させた後、反応室ＰＭ２を搬送室ＴＭに連通させると、反応室ＰＭ１と反応室ＰＭ２とは搬送室ＴＭを介して間接的に連通することになる。このため、何らかの措置を講じないと、反応室ＰＭ１、ＰＭ２がコンタミネーションによる影響を受けてしまうことになる。特に、ＨＳＧ形成を行なう反応室ＰＭ１と、ＰＨ３アニールを行なう反応室ＰＭ２とで行なわれる両プロセスは、共にウェーハ表面状態に大きく影響を受けるものであるものの、両プロセスにて使用されるプロセスガスでコンタミネーションになりうる不純物はリンであり、ＨＳＧ形成におけるリンの影響はＨＳＧ成長阻害になり得る。ゲートバルブ開時に、反応室ＰＭ２のリンが搬送室ＴＭへ、搬送室ＴＭのリンが反応室ＰＭ１へ、反応室ＰＭ２のリンが搬送室ＴＭを介して反応室ＰＭ１へ流れ込むことになる。このリンの影響を低減させるために、本実施の形態では、次に述べるように、Ａ．チャンバ間の圧力バランス制御と、Ｂ．搬送室のサイクルパージとを行なう。
【００６２】
Ａ．チャンバ間の圧力制御
搬送室ＴＭ、及び反応室ＰＭ１、ＰＭ２の各モジュール間圧力は、後述する圧力バランスをとるように制御する。この圧力制御は例えば窒素パージにより行なう。すなわち、制御手段５０で流量制御装置２８、２９、３０をそれぞれ制御することによってガス供給口から供給される窒素ガス流量を調節し、排気制御装置３８、３９、４０をそれぞれ制御することによってガス排気口から排気される排気量を制御することで行なう。
【００６３】
搬送室ＴＭを介して反応室ＰＭ１へウェーハを搬送する。また、反応室ＰＭ１から搬送室ＴＭを介して反応室ＰＭ２へ搬送し、さらに反応室ＰＭ２から搬送室ＴＭへ搬送する。本実施の形態では、これらの搬送に当たって、モジュール間のゲートバルブ１３、１４を開けた際のガスの流れ方向を制御する。この制御に当たって、反応室ＰＭ２からのコンタミネーション持ち出しの影響を受ける反応室ＰＭ１へのコンタミネーション持ち込み低減のため、それぞれのモジュール圧力バランスを次のように設定する。
“反応室ＰＭ１＞搬送室ＴＭ＞反応室ＰＭ２”
【００６４】
搬送室ＴＭ＞反応室ＰＭ２とすることで、ウェーハと別体で反応室ＰＭ２から搬送室ＴＭに持ち込まれる雰囲気汚染の持ち込み量を低減できる。また、反応室ＰＭ１＞搬送室ＴＭとすることで、ウェーハと一体になって反応室ＰＭ２から搬送室ＴＭに持ち込まれたＰＨ３が脱離して搬送室ＴＭがリンで汚染されても、汚染された搬送室雰囲気が第１の反応室ＰＭ１へ流れ込むのを防止できる。これによりリンのコンタミネーションによるＨＳＧ成長阻害を改善できる。
【００６５】
図３に、従来の単独プロセス（比較例１）、従来の連続プロセス（比較例２）、及び実施の形態の連続プロセス（実施例１〜２）でのＨＳＧ成長性能の比較を示す。比較例１、２、及び実施例１、２の各プロセス条件となるカセット室を含めた各モジュールの圧力バランスは、次のようになっている。
比較例１の単独プロセス処理条件
“カセット室ＣＭ１＝反応室ＰＭ１＜搬送室ＴＭ” （１）
ここで、反応室ＰＭ２がないのは、単独プロセスでは、２台の装置を用いてＨＳＧ形成、ＰＨ３アニール処理をそれぞれ行なうが、２台とも反応室の圧力バランスが同じだからである。
比較例２の連続処理プロセス条件
“カセット室ＣＭ１＝反応室ＰＭ１＜搬送室ＴＭ＞反応室ＰＭ２”（２）
実施例１、２の連続処理プロセス条件
“カセット室ＣＭ１＜反応室ＰＭ１＞搬送室ＴＭ＞反応室ＰＭ２” （３）
ＨＳＧ成長状態の指標は、ウェーハ表面反射率測定結果（平均反射率とバラツキ）であり、平均反射率が大きいほど凹凸の発生が良好であり、またバラツキが小さいほどＨＳＧの形成は良好である。したがって、連続処理する場合には、実施例１、２のようにモジュール圧力バランスを
“反応室ＰＭ１＞搬送室ＴＭ＞反応室ＰＭ２” （４）
のように設定するのが良い。これにより比較例２のような著しい形成劣化は解消され、比較例１の単独プロセスの性能なみに近づけられる。
【００６６】
実施例１と実施例２との相違は圧力にある。実施例２は、実施例１よりも窒素パージ流量を増加させ、全体の圧力を３００Ｐａ近傍に設定したものである。この条件下では、平均反射率は実施例１の１００Ｐａ近傍に設定した条件下の結果と変らずほぼ同等である。しかしながら、ウェーハ面内のバラツキが大きくなっている。これはゲートバルブ１３側のウェーハポジションの反射率低下を十分に改善できなかったためであり、第１の反応室ＰＭ１内に微量に持ち込んでしまったリン汚染の影響と推定される。
【００６７】
Ｂ．サイクルパージの追加
そこで本実施の形態では、上述した圧力バランス制御に、さらに“搬送室ＴＭ内サイクルパージ”を追加している。
【００６８】
図４に、前述した実施例１、２に、さらにサイクルパージを加えた比較表を示す。同図に示すように、搬送室ＴＭ内のサイクルパージ回数は１回と３回にて比較し、またパージ効果を向上させるため、実施例１、２と同様に、１００Ｐａ近傍に設定した結果と、窒素パージ流量を増加させて全体の圧力を３００Ｐａ近傍に設定した結果とを比較する。
【００６９】
図４の通り、サイクルパージ回数を１回より３回と増加した方が雰囲気改善効果が大きく、また搬送圧力が高い方が雰囲気改善効果が大きいことが分かる。これにより３００Ｐａ近傍での窒素パージ雰囲気にて、搬送室雰囲気改善のためのサイクルパージを３回実施することにより、ＨＳＧ形成とＰＨ３アニール連続処理でのＨＳＧ成長が、単独プロセス装置でのＨＳＧ成長と同等の成長に改善できる。第１の反応室ＰＭ１内に微量といえどもリン汚染が持ち込まれることがなくなり、ゲートバルブ１３側のウェーハポジションの反射率低下を十分に改善できたためである。なお、装置のスループットの許す範囲で、サイクルパージの回数は３回に限定されず、４回以上とすることも可能である。
【００７０】
上述したように、容量電極部形成工程において、モジュール間圧力バランス制御に加えて搬送室内サイクルパージを追加することで、搬送室ＴＭ内の雰囲気を改善し、反応室ＰＭ２からのコンタミネーション持ち出し影響を受ける反応室ＰＭ１への更なる汚染の持ち込みを低減できる。特に、高圧でサイクルパージを複数回実施することで、比較例１の単独プロセスと同等もしくはそれ以上にまで改善できる。
【００７１】
次に、図１を用いて、ＨＳＧ膜の形成に当たり、モジュール間圧力バランス制御、及び搬送室サイクルパージ制御を施した場合の、基板処理工程のタイミングを説明する。
【００７２】
ウェーハの搬送経路は、図１のタイミングチャートの上方に示した概略装置図に矢印で示したように、カセット室ＣＭ１から搬送室ＴＭを介してＨＳＧ形成を行なう第１反応室ＰＭ１、第１反応室ＰＭ１から搬送室ＴＭを介してＰＨ３アニールを行なう第２反応室ＰＭ２、第２反応室ＰＭ２から搬送室ＴＭを介して冷却を行なう第２予備室ＣＳ２、第２予備室ＣＳ２から搬送室ＴＭを介してカセット室ＣＭ１へ戻すものとする。この搬送経路をウェーハが搬送されると１バッチが終了する。このバッチを時間差を設けて多数回繰り返していくことにより、多数のウェーハにＨＳＧ膜による容量電極を形成する。なお、図１では３回目のバッチの途中まで図示してある。
【００７３】
（１）１回目バッチは、ＣＭ１からＰＭ１への第１の搬送Ｔ１１から始まり、ＰＭ１でのＨＳＧ形成、ＰＭ１からＰＭ２への第２の搬送Ｔ１２、ＰＭ２でのＰＨ３アニール、ＰＭ２からＣＳ２への第３の搬送Ｔ１３、ＣＳ２でのウェーハの冷却、ＣＳ２からＣＭ１への第４の搬送Ｔ１４で終了する。
【００７４】
ここで、反応室ＰＭ１、２を搬送室から分離しているゲートバルブ１３、１４の開閉状態は次のようになっている。第１搬送Ｔ１１ではゲートバルブ１３は開、ゲートバルブ１４は閉である。ＨＳＧ形成時はゲートバルブ１３及び１４はともに閉である。第２搬送Ｔ１２ではゲートバルブ１３、１４は同時に開になることはなく、搬送過程で開閉→閉閉→閉開のように開閉制御される。ＰＨ３アニールではゲートバルブ１３、１４はともに閉である。第３搬送Ｔ１３ではゲートバルブ１３は閉、ゲートバルブ１４は開である。冷却時はゲートバルブ１３及び１４はともに閉である。
【００７５】
このようなゲートバルブの開閉をともなう１回目バッチの中で、式（４）に基づくモジュール間圧力バランス制御は、第１搬送Ｔ１１、第２搬送Ｔ１２、及び第３搬送Ｔ１３のときに行なう。これによりモジュール間の気流によるコンタミネーションを抑制している。
【００７６】
また、１回目バッチの中で、搬送室ＴＭのサイクルパージは２回にわたって行なう。１回目のサイクルパージＣ１１は、反応室ＰＭ１からウェーハが持ち出されて搬送室ＴＭを介してＰＭ２へ搬送される第２の搬送工程Ｔ１２の終了後に、待機時間を設けて、その待機時間にＰＨ３アニール工程と併行して行なう。第２搬送工程Ｔ１２の終了後に、２回目バッチを続けて開始できるが、それを開始しないでサイクルパージを確保するための待機時間を設ける。この場合、装置のスループットを考慮し、反応室ＰＭ２からウェーハが持ち出されてから、次のウェーハが反応室ＰＭ１へと持ち込まれるまでのサイクルパージを確保するための待機時間は１〜３分間以内とすることが好ましい。
【００７７】
この搬送室サイクルパージＣ１１により搬送室ＴＭでの汚染量が低減する。したがって、２回目バッチでカセット室ＣＭから搬送室ＴＭを経由して反応室ＰＭ１へ次に処理するウェーハを搬送するとき、搬送室ＴＭが１バッチ目のウェーハから脱離したリンで一時的に汚染されても、搬送室ＴＭが２回目バッチ前にサイクルパージされることにより、反応室ＰＭ１へ持ち込まれる前にリンは搬送室ＴＭから排気される。その結果、リンが反応室ＰＭ１に持ち込まれるのを大幅に低減できる。
【００７８】
２回目のサイクルパージＣ１２は、反応室ＰＭ２から冷却室ＣＳ２への搬送工程と、その搬送工程後に行なわれるＣＳ２での冷却工程とに跨がって行なう。反応室ＰＭ２から冷却室ＣＳ２へウェーハを搬送するとき、ＴＭ＞ＰＭ２の差圧にもかかわらず、反応室ＰＭ２から搬送室ＴＭへＰＨ３が漏れ出しても、あるいはＰＨ３の吸着されたウェーハからリンが脱離しても、搬送室ＴＭをサイクルパージすることにより、漏れ出したＰＨ３やリンは搬送室ＴＭから有効に排気される。したがって、リンが反応室ＰＭ１内に持ち込まれることがなくなる。２回目のサイクルパージＣ１２の時間は、第１のサイクルパージＣ１１のような制約はないが、ウェーハと一体となって反応室ＰＭ２から搬送室ＴＭに持ち込まれたＰＨ３を低減するため、サイクルパージＣ１１の時間と同等もしくは、それ以上が好ましい。
【００７９】
ここで、１回目の搬送室サイクルパージＣ１１はウェーハ搬送Ｔ１２後に行なっているのに対して、２回目の搬送室サイクルパージＣ１２がウェーハ搬送Ｔ１３中にも行なっているのは、次の理由による。１回目の搬送室サイクルパージＣ１１では、ＰＨ３アニール処理前のゲートバルブ１４が開いているときに行なうよりも閉じているときに行なう方が、反応室ＰＭ２との関係を断つことができ、搬送室ＴＭでの汚染量低減効果が大きいからである。２回目の搬送室サイクルパージＣ１２では、ＰＨ３アニール処理後のウェーハからリンが脱離し搬送室雰囲気汚染が始まるので、ゲートバルブ１４を閉じた後、ウェーハが反応室ＰＭ２から冷却室ＣＳ２への搬送工程中から行なう方が、汚染量低減効果が大きいためであり、冷却室ＣＳ２へ搬送工程後行なっても良い。
【００８０】
（２）２回目バッチは、１回目バッチのＰＨ３アニール中であって、サイクルパージＣ１１が終了して、搬送室ＴＭを清浄化した後に始める。バッチ内容は１回目と同様である。１回目バッチの開始から２回目バッチの開始までに要した時間がタクトタイムＴａとなる。
【００８１】
（３）３回目バッチは、２回目バッチのＰＨ３アニール中であって、サイクルパージＣ２１が終了した後に始める。
【００８２】
このようにしてバッチを多数回繰り返すことにより、多数枚のウェーハに対してＨＳＧを形成し、Ｐをドープして容量電極を形成する。
【００８３】
ところで、前述した搬送室サイクルパージの内容を例示すれば図２に示す通りである。サイクルパージは、搬送室ＴＭを真空引きして、その圧力が飽和（下げ止まり）もしくは所定の圧力となったところで搬送室ＴＭ内に、窒素Ｎ２などの不活性ガスを供給して搬送室ＴＭ内をパージすることにより一度圧力を上昇させるというサイクルを待機時間の許す範囲で繰り返すパージ方法であり、パージ終了後搬送室ＴＭ内の圧力を所定圧（例えば３００Ｐａ）にする。これによりＰＨ３などの汚染物質を効率良く搬送室ＴＭから排除でき、反応室ＰＭ１内へのリン汚染量を低減することができる。
【００８４】
なお、上述した実施の形態では、モジュール間の圧力バランスを制御した場合と、これに更に搬送室サイクルパージを加えた場合との２例について説明した。そして、圧力バランス制御及び搬送室サイクルパージをする場合に、特に特性が良好になることを説明した。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、搬送室サイクルパージを単独で行なうだけでも汚染物質を効率良く排除できるという効果が得られる。サイクルパージ単独で行なう場合のプロセス処理条件となる各モジュールの圧力設定は任意であり、例えば他のチャンバに比べて搬送室ＴＭの圧力を高くする比較例２と同じ条件でもよい。これによっても、比較例２と比べて、良好な平均反射率及びバラツキを得ることができる。
【００８５】
また、圧力バランスの設定は、少なくともゲートバルブの開閉時に行なうようにしたが、ウェーハ搬送工程中、またはウェーハ処理中に、常時行なってもよい。同様にサイクルパージも、次のウェーハの搬送前、処理後のウェーハの搬送の際、処理後のウェーハの搬送後に行なうようにしたが、ウェーハ処理中、常時行なうようにしてもよい。
【００８６】
また、実施の形態では予備室がともに冷却室の場合を想定しているため、処理の開始に当たってカセットから直接反応室ＰＭ１に搬送される場合について説明したが、一方の予備室が加熱室である場合には、必要に応じて、カセットから一旦予備室に搬送し、予備室から搬送室を経由して反応室に搬送される場合でも適用可能である。また、逆に反応室から予備室を経ずに直接カセット室へ搬送する場合も適用可能である。
【００８７】
また、第１の反応室での処理をＨＳＧ形成処理とし、第２の反応室での処理をＰＨ３アニール処理としたが、本発明はこれらの処理に限定されるものではなく、第１反応室と第２反応室間でクロスコンタミネーションの低減を必要とするほとんど全ての処理に対して適用できるものである。
【００８８】
また、上述した実施の形態では、反応室が２つある場合において、モジュール間の圧力バランスを制御したうえで、搬送室をサイクルパージするようにしたが、反応室が１つの場合には、少なくとも処理を施した基板を反応室から搬送室に搬送するために反応室と搬送室とが連通している間、または／およびその連通を断った後暫くの間、搬送室をサイクルパージするだけでよい。これによって、搬送室を清浄化できるので、次のウェーハを搬送室を介して反応室に搬送する際に、ウェーハが搬送室内で汚染されることがなくなる。
【００８９】
また、上述した実施の形態では、ＰＭ１からＰＭ２へのウェーハの搬送（第２の搬送Ｔ１２）工程で、反応室ＰＭ１と搬送室ＴＭと反応室ＰＭ２とは同時に連通させないようにゲートバルブを制御したが、３つのチャンバを同時に連通させるようにゲートバルブを制御してもよい。具体的には、反応室ＰＭ１にてＨＳＧ形成後、反応室ＰＭ１、反応室ＰＭ２のそれぞれのゲートバルブ１３、１４を開けて、反応室ＰＭ１と反応室ＰＭ２とを搬送室ＴＭを介して連通させた後、ウェーハ搬送ロボット１０により、反応室ＰＭ１から搬送室ＴＭを介して反応室ＰＭ２にウェーハを搬送する。搬送後、ゲートバルブ１３、１４は閉じて、搬送室ＴＭを介しての反応室ＰＭ１と反応室ＰＭ２との連通を断つようにしてもよい。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、第１反応室内の圧力を搬送室内の圧力よりも大きくしたので、搬送室で汚染が生じても、搬送室から第１反応室への汚染量を低減できる。また、搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくしたので、第２反応室から搬送室への汚染量を低減できる。したがって反応室のプロセス性能を劣化させることなく、安定した処理を行なうことができる。
【００９１】
また、本発明によれば、搬送室内をサイクルパージするようにしたので、搬送室への汚染が生じても、搬送室での汚染量を低減できる。また搬送室が汚染されても、搬送室を清浄化できるので、搬送室から反応室への汚染量を低減できる。したがって反応室のプロセス性能を劣化させることなく、安定した処理を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態による連続プロセス処理のバッチ工程を示す説明図である。
【図２】実施の形態による搬送室のサイクルパージ内容の説明図である。
【図３】モジュール間圧力の相違によるウェーハ表面反射率測定結果を示す比較例と実施例との比較図である。
【図４】モジュール間圧力の相違に加えて行なったサイクルパージ回数によるウェーハ表面反射率測定結果を示す実施例の図である。
【図５】本発明に係る半導体装置の製造方法を実施するための連続処理プロセス装置の概略平面図である。
【符号の説明】
ＣＭ１、ＣＭ２ 第１、第２のカセット室
ＴＭ 搬送室
ＰＭ１ 第１反応室（ＨＳＧ形成室）
ＰＭ２ 第２反応室（ＰＨ３アニール室）
１１〜１４ ゲートバルブ
ＣＳ１、ＣＳ２ 第１、第２の予備室（ウェーハ冷却室）
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に基板に異なる処理を連続して施す半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＲＡＭの高集積化に伴い、キャパシタセルの占有面積が小さくなる傾向がある。しかしながら高集積化して行く一方で、キャパシタ容量値はほぼ横這いである。必要十分とされるキャパシタ容量値を確保する方法としては、
（ａ）容量絶縁膜の薄膜化、
（ｂ）高誘電率絶縁膜の採用、
（ｃ）電極表面積の拡大化
が挙げられる。しかし、上記（ａ）の方法では、容量絶縁膜として用いているＳｉ３Ｎ４膜の薄膜化はほぼ限界に達している。また上記（ｂ）の方法では、誘電率の高いＴａ２Ｏ５膜へ移行しつつあるものの、誘電率はＳｉ３Ｎ４膜の２．５倍程度に過ぎず、大きなキャパシタ容量値の確保が期待できない。そこで、大きなキャパシタ容量値の確保には、上記（ｃ）の方法のような電極表面積の拡大化で対応せざるを得ないのが実情である。
【０００３】
上記（ｃ）の電極表面積の拡大化は、立体構造により大幅に増加する。しかし立体構造が深化すると、露光焦点深度やドライエッチングなどの微細加工技術が問題化するため、立体構造の深化とは異なる方法が求められている。この異なる方法の中で、代表的な方法としてＨＳＧ（Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｇｒａｉｎｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ）を形成する方法（例えば、特許第２５０８９４８号等）がある。この方法は、アモルファスシリコン膜の表面を実質的に清浄な状態におくことを前提としたうえで、ＣＶＤ法であれＭＢＥ法であれ、特に薄膜形成法は限定されないが、下部電極となるアモルファスシリコン膜の表面にシリコンを含む化合物の気体を供給してアモルファスシリコン膜表面に結晶核を形成させる。その後、気体の供給を止め結晶核を成長させて、シリコン表面に凹凸を発生させ、電極表面積の拡大化を図る。例えば６００℃で形成した多結晶シリコン膜の表面積比を２倍以上とする。
【０００４】
このＨＳＧ形成に関しては、ＨＳＧ粒径及び粒密度が均一であることが、半導体装置の歩留まりの点から必要とされる。ＨＳＧ形成技術は、成膜するウェーハ、例えばシリコンウェーハの表面状態により、表面におけるＨＳＧの出来方が異なり、ＨＳＧ粒径及び粒密度の均一性が変化することから、ＨＳＧを形成するまでの表面状態制御が非常に重要となる。
【０００５】
また、シリコン膜中にリンをドープすることがコンデンサ表面の空乏層抑制のため必要である。リンのドープはＨＳＧ形成後に行なう。ＨＳＧを形成している下部電極であるシリコン層に、予めリン（Ｐ）をドーパントとして注入してあるが、ＨＳＧ形成過程でシリコン膜表面のリンが希薄になる。このためＨＳＧ形成後、ホスフィン（ＰＨ３）のようなリン化合物ガス雰囲気にて熱処理を行い（ＰＨ３での場合：ＰＨ３アニール）、シリコン膜中にリンをドープしている。このＰＨ３アニールによるリンドープ技術は、リン拡散させるウェーハの表面状態によりシリコン膜中のドープ量が異なり、コンデンサ表面の空乏層抑制に不具合が出ることから、リン拡散させるまでの表面状態制御も非常に重要となる。
【０００６】
一般には、ＨＳＧ形成及びＰＨ３アニールは、それぞれ単独のプロセス処理装置を用いて独立して行なわれており、したがって各処理は不連続で施されている。単独のＨＳＧ形成装置及びＰＨ３アニール装置を用いて、ＨＳＧ形成及びＰＨ３アニールをそれぞれ行なうと、各装置で自己プロセス性能を安定に発揮することは可能である。しかし、単独プロセス処理装置を用いると、ＨＳＧ形成装置からＨＳＧを形成したウェーハをＰＨ３アニール装置に搬送する際、ウェーハを大気に暴露させることになる。いったん暴露してしまったらウェーハの表面状態が劣化し、シリコン膜中のリンドープ量が不安定になるという問題があった。そのためＰＨ３アニール装置に搬送する前に、表面状態や清浄化するためのウェット洗浄のような前処理を施す必要があるが、これによりＨＳＧ形状劣化を引き起こしたり、また前処理後の搬送までの表面状態管理が必要であった。
【０００７】
そのため、ＨＳＧ形成にも、ＨＳＧ生成とＰＨ３アニールとが連続して処理できる連続プロセス処理装置を適用することが提案されている。これは搬送室と、搬送室に連通した複数のチャンバとを備え、ウェーハに異なる処理を連続して施すものである。この適用により、ＨＳＧ容量電極形成装置は、ＨＳＧ形成装置とＰＨ３アニール装置とを一体化して、一台の装置の中にＨＳＧ形成室とＰＨ３アニール室とを備えた連続プロセス処理装置とする。複数のチャンバは、基板を収納するカセット室、ＨＳＧを形成する第１の反応室、ＰＨ３アニールを行なう第２の反応室、及びウェーハを冷却する予備室から構成される。第１の反応室にてＨＳＧ形成後、連続して第２の反応室にてＰＨ３アニールを行なうことにより、ウェーハを大気に暴露させることなく、シリコン膜中のリンドープ量を安定化させている。
【０００８】
ところが、連続プロセス処理装置では、基板の搬送過程で、搬送室を通じて第１反応室と第２反応室とが連通することが避けられない。そのとき、第１反応室から第２反応室に第１反応室の雰囲気が持ち込まれることになる。また、第２反応室から第１反応室に第２反応室の雰囲気が持ち込まれることになる。すなわち第１反応室と第２反応室との間でクロスコンタミネーションが発生する。クロスコンタミネーションは双方の反応室でのプロセス性能を劣化させるため好ましくない。また、クロスコンタミネーションのような相互影響により、基板の表面状態が劣化し、半導体装置の性能を低下させる。
【０００９】
そこで、連続プロセス処理装置では、一般的に、搬送室の圧力を第１反応室及び第２の反応室の圧力よりも若干高く設定する。これにより第１反応室からも第２反応室からも各雰囲気が搬送室へ持ち込まれるのを防止して、第１反応室と第２反応室との間でクロスコンタミネーションが発生しないようにしている。
【００１０】
上述した圧力設定では、第１の反応室でＨＳＧ形成終了後、第２の反応室にてＰＨ３アニール処理したウェーハが搬送室を介してウェーハ冷却室に搬送される際、搬送室の圧力が第２反応室の圧力よりも高いため、第２反応室からの雰囲気が搬送室へ持ち込まれるのを低減できる。しかし、搬送室に搬送される加熱ウェーハに吸着したＰＨ３が室温程度の搬送室内で脱離し、搬送室雰囲気をリンで汚染してしまう。したがって、カセット室から第１の反応室へ次に処理するウェーハを搬送する際、搬送室の圧力が第１反応室の圧力よりも高いため、汚染された搬送室雰囲気が第１の反応室へ流れ込み、その雰囲気によりウェーハ表面にリンが付着して、第１の反応室でのＨＳＧ形成の成長阻害を引き起こしてしまう。
【００１１】
すなわち、ＨＳＧ形成にあっては、第１反応室から第２反応室への雰囲気の持ち込みは余り重要ではなく、第２反応室から第１反応室への雰囲気の持ち込みが重要になるのである。このため、搬送室の圧力を各反応室よりも高くするだけでは、ウェーハと別体に持ち込まれる雰囲気汚染を防止できても、ウェーハと一体になって持ち込まれる物質による汚染は有効に防止することはできない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、搬送室と第１、第２の反応室とを備え、第１、第２の反応室で異なる処理を連続して基板に施す半導体装置の製造方法にあっては、つぎの３点が重要である。
【００１３】
（１）搬送室への汚染量を低減すること
（２）反応室への汚染量を低減すること
（３）搬送室での汚染量を低減すること
すなわち、搬送室への汚染量を低減できると、搬送室汚染による反応室への汚染量を低減できる。また、反応室への汚染量を低減できると、搬送室への汚染があっても、反応室での汚染量を低減できる。また、搬送室での汚染量を低減できると、搬送室から反応室への汚染量を低減できる。
【００１４】
しかしながら、上述したような搬送室の圧力を第１、第２の反応室の圧力よりも高く設定する従来技術では、（１）を満たすことはできるものの、搬送室から第１、第２の反応室への流れができてしまうので、搬送室が汚染されると（２）を満たすことができない。また、搬送室自体に清浄化作用がないので、搬送室が一度汚染されると（３）を満たすことができない。したがって、各反応室における処理性能が劣化し、安定した処理を確保することができないという問題があった。
【００１５】
本発明の課題は、搬送室への汚染量を低減するとともに、反応室への汚染量を低減することによって、上記従来技術の問題点を解決し、反応室の処理性能を劣化させることなく、安定した処理を確保することが可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。また、本発明の課題は、搬送室での汚染量を低減することによって、上記従来技術の問題点を解決し、反応室の処理性能を劣化させることなく、安定した処理を確保することが可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、第１反応室を搬送室に連通させて搬送室から第１反応室に基板を搬送する工程と、第１反応室と搬送室との連通を断って第１反応室にて第１の処理を基板に施す工程と、第１反応室を搬送室に連通させて第１の処理を施した基板を搬送室に搬送する工程と、第１反応室と搬送室との連通を断つ工程と、第２反応室を搬送室に連通させて前記搬送室に搬送した基板を第２反応室に搬送する工程と、第２反応室と搬送室との連通を断って第２反応室にて第２の処理を基板に施す工程と、第２反応室を搬送室に連通させて第２の処理を施した基板を第２の反応室から搬送室に搬送する工程とを有し、少なくとも各反応室と搬送室とを連通させる際に、第１反応室内の圧力を前記搬送室内の圧力よりも大きくするとともに、前記搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくすることを特徴とする。
【００１７】
ここで、「第１反応室を搬送室に連通させて第１の処理を施した基板を搬送室に搬送する工程と、第１反応室と搬送室との連通を断つ工程と、第２反応室を搬送室に連通させて前記搬送室に搬送した基板を第２反応室に搬送する工程と」には、次の２通りのやり方が含まれる。１つは、第１反応室を搬送室に連通させて基板を第１反応室から搬送室へ搬送し、搬送後、第１反応室と搬送室との連通を断つ。その後、第２反応室を搬送室に連通させて、基板を搬送室から第２反応室へ搬送するもので、第１反応室及び第２反応室を搬送室に同時に連通させないやり方である。他の１つは、第１反応室と第２反応室とを搬送室に連通させて、基板を第１反応室から搬送室を介して第２反応室へ搬送するもので、第１反応室及び第２反応室を搬送室に同時に連通させるやり方である。
【００１８】
各反応室と搬送室とを連通させる際に、第１反応室内の圧力を搬送室内の圧力よりも大きくすると、第１反応室内への搬送室からの雰囲気の持ち込み量が低減する（上記（２））。また、各反応室と搬送室とを連通させる際に、搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくすると、搬送室への第２反応室内からの雰囲気の持ち込み量が低減する（上記（１））。したがって、少なくとも各反応室と搬送室とを連通させる際に、第１反応室内の圧力を搬送室内の圧力よりも大きくするとともに、搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくすると、搬送室を介して基板を搬送するにあたり、第２反応室及び搬送室から第１反応室内への汚染量を低減できる。その結果、第１反応室内での基板処理工程を安定に確保できる。
【００１９】
第２の発明は、第１反応室を搬送室に連通させて搬送室から第１反応室に基板を搬送する工程と、第１反応室と搬送室との連通を断って第１反応室にて第１の処理を基板に施す工程と、第１反応室を搬送室に連通させて第１の処理を施した基板を搬送室に搬送する工程と、第１反応室と搬送室との連通を断つ工程と、第２反応室を前記搬送室に連通させて前記搬送室に搬送した基板を第２反応室に搬送する工程と、第２反応室と搬送室との連通を断って第２反応室にて第２の処理を基板に施す工程と、第２反応室を搬送室に連通させて第２の処理を施した基板を第２の反応室から搬送室に搬送する工程と、第２反応室と搬送室との連通を断ってその状態を継続する工程とを有し、少なくとも第２の処理を施した基板を第２反応室から搬送室に搬送するために、第２反応室と搬送室とを連通させている間、または／および第２反応室と搬送室との連通を断った後、前記搬送室内をサイクルパージすることを特徴とする。
【００２０】
第２の処理を施した基板を第２反応室から搬送するために、第２反応室と搬送室とが連通している間、搬送室内をサイクルパージすると、第２反応室から搬送室内に持ち込まれる雰囲気を搬送室から排除でき、また第２反応室と搬送室との連通を断った後にも、搬送室内をサイクルパージすると、搬送室内を清浄化できる（上記（３））。したがって、少なくとも第２の処理を施した基板を第２反応室から搬送するために、第２反応室と搬送室とが連通している間、または／および第２反応室と搬送室との連通を断った後、搬送室内をサイクルパージすると、搬送室から第１反応室への汚染量を低減できる（上記（２））。その結果、第１反応室内での基板処理工程を安定に確保できる。
【００２１】
なお、第２の発明を用いて基板を連続バッチ処理する場合において、第１の処理を施した先行の基板を搬送室を介して第２反応室に搬送した後、直ちに次の基板を搬送室を介して第１の反応室に搬送しないで待機時間を設け、この待機時間にも搬送室をサイクルパージすることが好ましい。待機時間を設けて、待機時間中にも搬送室をサイクルパージすると、搬送室が清浄化されるので、次の基板を搬送室を介して第１反応室に搬送する際、次に処理する基板が搬送室雰囲気によって汚染されない。
【００２２】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記第１の処理とはＨＳＧを形成する処理であり、前記第２の処理とはＨＳＧに対してリンをドープする処理であることを特徴とする。
【００２３】
少なくとも各反応室と搬送室とを連通させる際に、第１反応室内の圧力を搬送室内の圧力よりも大きくするとともに、搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくすると、搬送室を介して基板を搬送するにあたり、第１反応室内への第２反応室内からのリンの持ち込み量を低減できる。その結果、第１反応室においてリンに起因したＨＳＧ形成の成長阻害を防止できる。また、少なくとも第２の処理を施した基板を第２反応室から搬送するために、第２反応室と搬送室とが連通している間、または／および第２反応室と搬送室との連通を断った後、搬送室内をサイクルパージすると、第２反応室内から搬送室へリンが持ち込まれても、あるいは搬送室がリンで汚染されても、そのリンは第１反応室内へ持ち込まれる前に搬送室から排除されるため、第１反応室内への第２反応室内からのリンの持ち込み量を低減できる。その結果、第１反応室においてリンに起因したＨＳＧ形成の成長阻害を防止できる。
【００２４】
第４の発明は、第３の発明において、前記第２の処理とはＨＳＧに対してＰＨ３アニールを行なう処理であることを特徴とする。
【００２５】
第２の反応室にてＰＨ３アニール処理した基板が搬送室に搬送されて、基板に吸着したＰＨ３が搬送室内で脱離しても、搬送室雰囲気がサイクルパージにより清浄化されるので、搬送室雰囲気がリンで汚染されることがない。したがって、次に処理する基板を搬送室経由で第１の反応室へ搬送する際、次に処理する基板の表面にリンが付着することもないので、リンに起因してＨＳＧ形成の成長阻害を惹き起こすことがない。
【００２６】
第５の発明は、第１の発明において、少なくとも第２の処理を施した基板を第２反応室から搬送するために、第２反応室と搬送室とが連通している間、または／および第２反応室と搬送室との連通を断った後、前記搬送室内をサイクルパージすることを特徴とする。
【００２７】
さらに搬送室内をサイクルパージすると、搬送室内は清浄な雰囲気に保たれるので、第２の反応室から第１の反応室への雰囲気の持ち込み量が低減されるうえ、第１の反応室から第２の反応室への雰囲気の持ち込み量も低減される。したがって、クロスコンタミネーションを低減できるので（上記（１）〜（３））、第１反応室及び第２反応室での各プロセス性能を劣化させることなく、より安定したプロセスを行なうことができる。
【００２８】
第６の発明は、反応室を搬送室に連通させて搬送室から反応室に基板を搬送する工程と、反応室と搬送室との連通を断って反応室にて処理を基板に施す工程と、反応室を搬送室に連通させて処理を施した基板を反応室から搬送室に搬送する工程とを有し、少なくとも処理を施した基板を反応室から搬送室に搬送するために反応室と搬送室とが連通している間、または／および反応室と搬送室との連通を断った後、搬送室内をサイクルパージすることを特徴とする。
【００２９】
少なくとも処理を施した基板を反応室から搬送室に搬送するために反応室と搬送室とが連通している間、または／および反応室と搬送室の連通を断った後、搬送室内をサイクルパージすると、反応室から搬送室に反応室雰囲気が流れ込んでも、あるいは搬送室内で汚染が生じても、搬送室に流れ込む雰囲気及び汚染は搬送室から排除される。したがって、搬送室を清浄化でき、反応室のプロセス性能が確保できる。
【００３０】
第７の発明は、基板に第１の処理を施す第１の反応室と、基板に第２の処理を施す第２の反応室と、各反応室とに連通し各反応室との間で基板を搬送する搬送室と、搬送室と第１の反応室との間を開閉する第１のゲートバルブと、搬送室と第２の反応室との間を開閉する第２のゲートバルブと、少なくとも前記第１のゲートバルブ、または／および第２のゲートバルブを開閉する際に、第１反応室内の圧力を前記搬送室内の圧力よりも大きくするとともに、前記搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくするよう制御する制御装置とを有することを特徴とする。
【００３１】
第１の反応室と、第２の反応室と、各反応室に第１及び第２のゲートバルブを介して連通し、各反応室との間で基板を搬送する搬送室とを備えた基板処理装置において、制御装置を有して、少なくとも第１のゲートバルブ、または／および第２のゲートバルブを開閉する際に、第１反応室内の圧力を搬送室内の圧力よりも大きくするとともに、搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくするよう制御するので、第２反応室から第１反応室へ雰囲気が持ち込まれる量を低減することができる。
【００３２】
第８の発明は、基板に第１の処理を施す第１の反応室と、基板に第２の処理を施す第２の反応室と、各反応室とに連通し各反応室との間で基板を搬送する搬送室と、搬送室と第１の反応室との間を開閉する第１のゲートバルブと、搬送室と第２の反応室との間を開閉する第２のゲートバルブと、少なくとも前記第２のゲートバルブが開いている期間、または／および当該期間後第２のゲートバルブが閉じた後、前記搬送室内をサイクルパージするよう制御する制御装置とを有することを特徴とする。
【００３３】
第１の反応室と、第２の反応室と、各反応室に第１及び第２のゲートバルブを介して連通し、各反応室との間で基板を搬送する搬送室とを備えた基板処理装置において、制御装置を有して、少なくとも第２のゲートバルブが開いている期間、または／および当該期間後第２のゲートバルブが閉じた後、搬送室内をサイクルパージするよう制御するので、搬送室内を清浄化でき搬送室から第１反応室へ雰囲気が持ち込まれる量を低減することができる。
【００３４】
第９の発明は、第７又は第８の発明において、前記第１の処理とはＨＳＧを形成する処理であり、前記第２の処理とはＨＳＧに対してリンをドープする処理であることを特徴とする。
【００３５】
少なくとも各反応室と搬送室とを連通させる際に、第１反応室内の圧力を搬送室内の圧力よりも大きくするとともに、搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくすると、搬送室を介して基板を搬送するにあたり、第１反応室内への第２反応室内からのリンの持ち込み量を低減できる。その結果、第１反応室においてリンに起因したＨＳＧ形成の成長阻害を防止できる。また、少なくとも第２の処理を施した基板を第２反応室から搬送するために、第２反応室と搬送室とが連通している間、または／および第２反応室と搬送室との連通を断った後、搬送室内をサイクルパージすると、第２反応室内から搬送室へリンが持ち込まれても、あるいは搬送室がリンで汚染されても、そのリンは第１反応室内へ持ち込まれる前に搬送室から排除されるため、第１反応室内への第２反応室内からのリンの持ち込み量を低減できる。その結果、第１反応室においてリンに起因したＨＳＧ形成の成長阻害を防止できる。
【００３６】
第１０の発明は、第９の発明において、前記第２の処理とはＨＳＧに対してＰＨ３アニールを行なう処理であることを特徴とする。
【００３７】
第２の反応室にてＰＨ３アニール処理した基板が搬送室に搬送されて、基板に吸着したＰＨ３が搬送室内で脱離しても、搬送室雰囲気がサイクルパージにより清浄化されるので、搬送室雰囲気がリンで汚染されることがない。したがって、次に処理する基板を搬送室経由で第１の反応室へ搬送する際、次に処理する基板の表面にリンが付着することもないので、リンに起因してＨＳＧ形成の成長阻害を惹き起こすことがない。
【００３８】
第１１の発明は、第７の発明において、さらに前記制御装置に、少なくとも前記第２のゲートバルブが開いている期間、または／および当該期間後第２のゲートバルブが閉じた後、前記搬送室内をサイクルパージするよう制御する機能を持たせたことを特徴とする。
【００３９】
少なくとも前記第２のゲートバルブが開いている期間、または／および当該期間後第２のゲートバルブが閉じてから暫くの間、さらに搬送室内をサイクルパージすると、第２の反応室から第１の反応室への雰囲気の持ち込み量が低減されるうえ、搬送室内は清浄な雰囲気に保たれるので、第１の反応室から第２の反応室への雰囲気の持ち込み量も低減される。したがって、第１反応室及び第２反応室での各プロセス性能を劣化させることなく、より安定したプロセスを行なうことができる。
【００４０】
第１２の発明は、基板に処理を施す反応室と、反応室に連通し反応室との間で基板を搬送する搬送室と、搬送室と反応室との間を開閉するゲートバルブと、少なくともゲートバルブが開いている期間、または／および当該期間後ゲートバルブが閉じた後、前記搬送室内をサイクルパージするよう制御する制御装置とを有することを特徴とする。
【００４１】
ゲートバルブが開いている期間、または／および当該期間後ゲートバルブが閉じた後の所定期間、搬送室内をサイクルパージすると、反応室から搬送室に反応室雰囲気が流れ込んでも、搬送室に流れ込む雰囲気は搬送室から排除される。したがって、搬送室を清浄化でき、反応室のプロセス性能が確保できる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明にかかる半導体装置の製造方法の実施の形態を説明する。ここでは、ウェーハ上のアモルファスシリコン膜にＨＳＧを形成し、更にＰＨ３アニールを施すことにより、容量電極部を形成する場合について説明する。
【００４３】
図５に半導体装置の製造方法を実施するための枚葉式成膜装置の概略平面図を示す。中央に搬送室ＴＭが配置され、搬送室ＴＭ内にはウェーハＷを搬送するウェーハ搬送ロボット１０が設けられる。搬送室ＴＭの周囲に、搬送室ＴＭを介して連通する複数のチャンバが配置される。複数のチャンバは、隣接した２つのカセット室ＣＭ１、ＣＭ２、対向した２つの予備室ＣＳ１、ＣＳ２、隣接した２つの反応室ＰＭ１、ＰＭ２から構成される。
【００４４】
カセット室は、装置外から装置内に未処理のウェーハを収納したカセットを投入し、装置内から装置外へ処理済みのウェーハを収納したカセットを搬出する第１のカセット室ＣＭ１及び第２のカセット室ＣＭ２から構成される。なおカセット室ＣＭ１、ＣＭ２は、ウェーハを収納したカセットを搬入／搬出するカセット室ではなく、ウェーハを直接搬入／搬出する基板搬入搬出室としてもよい。予備室は、処理後のウェーハを冷却する第１の予備室ＣＳ１及び第２の予備室ＣＳ２とから構成される。反応室は、ウェーハ上にＨＳＧ形成を行なう第１の反応室ＰＭ１と、ＨＳＧ形成を行なったウェーハに対してＰＨ３アニールを行なう第２の反応室ＰＭ２とから構成される。
【００４５】
２つのカセット室ＣＭ１、ＣＭ２と搬送室ＴＭとの連通部はゲートバルブ１２、１１により開閉可能になっている。また、２つの反応室ＰＭ１、ＰＭ２と搬送室ＴＭとの連通部はゲートバルブ１３、１４により開閉可能になっている。なお、２つの予備室ＣＳ１、ＣＳ２は、常時、搬送室ＴＭと連通状態になっている。
【００４６】
搬送室ＴＭを含むカセット室ＣＭ１、ＣＭ２、および反応室ＰＭ１、ＰＭ２（以下、単にモジュールという）は、それぞれ処理ガスを供給するガス供給口と、各モジュール内の雰囲気を排気するガス排気口とを備える。カセット室ＣＭ２、ＣＭ１、反応室ＰＭ１、ＰＭ２、及び搬送室ＴＭの各ガス供給口には、ガス供給系２１〜２５が、各ガス排気口にはガス排気系３１〜３５が接続される。ガス供給系２１〜２５にはガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）等の流量制御装置２６〜３０が設けられ、ガス排気系３１〜３５には排気配管コンダクタンスを制御する排気制御装置３６〜４０が設けられる。ガス供給口から供給されるガスの供給量と、ガス排気口から排気されるガス排気量とをそれぞれ制御することによって、各モジュール内を所定の圧力に独立して制御できるようになっている。また、供給ガスをパージガスとすることによって、各モジュール内を独立してパージ制御できるようになっている。これらの圧力制御及びパージ制御は、ゲートバルブを含めた制御系を統括する制御手段５０によって行なう。
【００４７】
次に、この図５を用いて、（１）前工程、（２）アモルファスシリコン膜にＨＳＧを形成するＨＳＧ形成工程、（３）ＰＨ３アニール工程を説明する。
（１）前工程
表面にアモルファスシリコン膜が形成されたシリコンウェーハを、クリーンルームから成膜装置に搬送する前、自然酸化膜や化学酸化膜を洗浄して除去する。化学酸化膜は、ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏのような混合液によってアモルファスシリコン表面上に形成される。洗浄は、例えば１％フッ酸水溶液で１分間洗浄し除去する。除去した後、スピンドライ乾燥機などで乾燥処理をする。
【００４８】
乾燥処理を行なった後、表面にアモルファスシリコン膜を有するウェーハを、素早く清浄なまま成膜装置内カセット室ＣＭ１に搬送する。清浄なまま成膜するには、クリーンルーム内雰囲気の汚染物質のアモルファスシリコン表面上への付着や自然酸化膜の再形成を防ぐ必要があり、カセット室ＣＭ１に素早く搬送する必要がある。アモルファスシリコン表面に汚染物質や自然酸化膜などが多く付着、形成していると、清浄なアモルファスシリコン表面の状態と比べ、例えば表面に自然酸化膜が形成された状態ではシリコンの結合手密度が異なるため、ＨＳＧ化されなかったりＨＳＧの形成状態、つまりＨＳＧの粒径や密度が異なる問題が発生したり、またリンドープ量が確保できなかったりして、半導体装置の歩留まり低下の原因となる。
【００４９】
上記のようにウェーハをカセット室ＣＭ１に搬送した後、ガス供給系２２から高純度窒素ガスを供給しつつガス排気系３２から排気することで、カセット室ＣＭ１内を高純度窒素にてパージしながら減圧にする。高純度窒素にてパージするのは、乾燥した窒素のパージにより水分が十分に雰囲気中に気化するようにするためである。
【００５０】
またパージしながら減圧にするのは、第１に、カセット室内の水分が氷（固体）になるのを防止するためである。急激に減圧すると、ウェーハ表面やカセットなどに付着している水分（液体）が、すべて水蒸気（気体）にならず、一部が気体になる際、奪われる熱により温度が低下し、氷（固体）になるからである。氷はウェーハを反応室内に搬送後、熱により溶融し水となるためウェーハ表面の一部が酸化してＨＳＧの形成を阻害する要因となる。第２にパージにより気流を設け、ウェーハやカセットへの付着物をカセット室ＣＭ１から排出するためである。第３に、カセット室内圧力を数回昇降させることにより、残留物質を最大限置換させるためである。
【００５１】
搬送室ＴＭは、常時、ガス供給系２５から供給されつつガス排気系３５から排気される窒素にてパージされており、搬送室ＴＭ内で存在、発生する不純物物質が、搬送室ＴＭ内に搬入されるウェーハの表面に付着しないようにしている。
【００５２】
（２）ＨＳＧ形成工程
ＨＳＧ形成工程は、▲１▼アモルファスシリコン膜表面に結晶核を形成する工程と、▲２▼その結晶核を成長させて起伏の激しい半球状結晶粒（ＨＳＧ）を形成する工程とで構成される。
▲１▼結晶核を形成する工程
カセット室ＣＭ１の雰囲気の酸素や水分などの不純物物質を除去した後、カセット室ＣＭ１のゲートバルブ１２、第１反応室ＰＭ１のゲートバルブ１３をそれぞれ開けて、カセット室ＣＭ１と第１反応室ＰＭ１とを搬送室ＴＭを介して連通させた後、搬送室ＴＭにあるウェーハ搬送ロボット１０により、カセット室ＣＭ１から搬送室ＴＭを介して反応室ＰＭ１にウェーハＷを搬送する。搬送後、ゲートバルブ１２、１３は閉じて、搬送室ＴＭを介してのカセット室ＣＭ１と第１反応室ＰＭ１との連通を断つ。
【００５３】
反応室ＰＭ１に搬送されたウェーハＷはあらかじめ設定された反応室温度６００〜６３０℃にて温度安定化を行う。温度安定化は、高真空、窒素、もしくは非反応性ガス雰囲気にて行われる。ここで非反応性ガスとはアモルファスシリコン表面と反応しないガスをいう。温度安定時間は、ウェーハの面内温度安定とアモルファスシリコンの結晶化抑制（ＨＳＧ形成を阻害しないように下地アモルファスシリコンの多結晶化を抑制）との両方を考慮すると、５分間以下が望ましい。以降、上記安定化した反応室温度を保持する。
【００５４】
非反応性ガス雰囲気の場合、それらを十分に取り除いた後、プロセスガスとしてのモノシラン（ＳｉＨ４）を毎分２０〜２００ｓｃｃｍ，２．０〜２．５分間流すことによりアモルファスシリコン表面に微細な結晶核を形成させる。この結晶核の密度はウェーハ温度や核形成時間の増大と共に増加する傾向があり、またモノシラン流量を少なくした場合にはウェーハ温度や核形成時間を増やす必要がある。
【００５５】
▲２▼結晶核を成長させてＨＳＧを形成する工程
モノシランの供給を止め、アモルファスシリコン表面に形成した結晶核をシリコン原子のマイグレーションにより成長させて結晶粒を形成する。この結晶粒の大きさは粒成長時間の増大と共に大きくなる傾向があり、５分間で表面積の増加率がほぼ最大となるため、３〜５分の間を制御する。時間が長すぎると粒と粒が結合し大きな粒となり、本工程の目的とする表面積の増加率が低下するため、時間を制御する必要がある。
【００５６】
以上、カセット室ＣＭ１を高純度窒素でパージしながら減圧することにより清浄なアモルファスシリコン表面を維持し、そのまま窒素パージされた搬送室ＴＭを通り反応室ＰＭ１へ搬送して、安定したＨＳＧを形成し、ウェーハ面内均一性の良好なＨＳＧを形成する。
【００５７】
（３）ＰＨ ３ アニール工程
反応室ＰＭ１にてＨＳＧ形成後、反応室ＰＭ１のゲートバルブ１３を開けて、反応室ＰＭ１を搬送室ＴＭに連通させた後、ウェーハ搬送ロボット１０により、ＨＳＧの形成されたウェーハを反応室ＰＭ１から搬送室ＴＭへ搬送する。搬送後、反応室ＰＭ１のゲートバルブ１３を閉じて反応室ＰＭ１と搬送室ＴＭとの連通を断つ。その後、反応室ＰＭ２のゲートバルブ１４を開けて、反応室ＰＭ２を搬送室ＴＭに連通させた後、ウェーハ搬送ロボット１０により、搬送室ＴＭから反応室ＰＭ２へ搬送する。搬送後、ゲートバルブ１４を閉じて、反応室ＰＭ２と搬送室ＴＭとの連通を断つ。
【００５８】
反応室ＰＭ２にてＨＳＧの形成されたウェーハに対してＰＨ３アニール処理を行なう。ＰＨ３アニール処理は、ガス供給系２４を介してガス供給口からＰＨ３ガスを第２の反応室ＰＭ２内に供給して、ウェーハＷに形成されたＨＳＧ膜に対し、Ｐをドープする。余剰のガスは排気口からガス排気系３４を介して排気する。ここで、ウェーハに対して供給するＰＨ３ガスは１００〜５０００ｓｃｃｍである。第２反応室内の温度は、６００〜７５０℃、圧力は４，０００Ｐａ（３０Ｔｏｒｒ）〜４０，０００Ｐａ（３００Ｔｏｒｒ）である。
【００５９】
反応室ＰＭ２にてＰＨ３アニール処理後、ゲートバルブ１４を開けて、反応室ＰＭ２と搬送室ＴＭとを連通させた後、ウェーハ搬送ロボット１０により、反応室ＰＭ２から搬送室ＴＭを介して予備室ＣＳ２にＰＨ３アニール処理後のウェーハを搬送する。その後はゲートバルブ１４は閉じて、反応室ＰＭ２と搬送室ＴＭとの連通を断つ。予備室ＣＳ２で十分にウェーハを冷却した後、ゲートバルブ１２を開けて、搬送室ＴＭとカセット室ＣＭ１とを連通させた後、ウェーハ搬送ロボット１０により予備室ＣＳ２から搬送室ＴＭを介してカセット室ＣＭ１に冷却したウェーハを搬送する。なお、カセット室ＣＭ２に搬送してもよい。以下、搬送戻り室をカセットＣＭ１として説明する。その後、ゲートバルブ１２を閉じてカセット室ＣＭ１と搬送室ＴＭとの連通を断って処理を完了する。
【００６０】
上記一連の工程を１バッチとし、このバッチを多数繰り返すことにより、多数のウェーハに容量電極部を形成して行く。なお、本実施の形態では、１バッチあたり、１枚または２枚のウェーハを処理する。この際、両反応室ＰＭ１、ＰＭ２における処理枚数を向上させてスループットを向上するため、先行するバッチで処理するウェーハを反応室ＰＭ１から反応室ＰＭ２へ搬送後、反応室ＰＭ２での処理中に、次のバッチで処理するウェーハをカセット室ＣＭ１から反応室ＰＭ１へと搬送し、反応室ＰＭ１で処理することを行なう。
【００６１】
このようなウェーハ搬送を伴う装置において、搬送室ＴＭを介して反応室ＰＭ１と反応室ＰＭ２との雰囲気を隔離しているそれぞれのゲートバルブ１３、１４は、ウェーハ搬送のたびに開閉を繰り返す。実施の形態では、ゲートバルブ１３とゲートバルブ１４とは同時に開かないので反応室ＰＭ１と反応室ＰＭ２とが搬送室ＴＭを介して直接連通することはない。しかし、反応室ＰＭ１を搬送室ＴＭに連通させた後、反応室ＰＭ２を搬送室ＴＭに連通させると、反応室ＰＭ１と反応室ＰＭ２とは搬送室ＴＭを介して間接的に連通することになる。このため、何らかの措置を講じないと、反応室ＰＭ１、ＰＭ２がコンタミネーションによる影響を受けてしまうことになる。特に、ＨＳＧ形成を行なう反応室ＰＭ１と、ＰＨ３アニールを行なう反応室ＰＭ２とで行なわれる両プロセスは、共にウェーハ表面状態に大きく影響を受けるものであるものの、両プロセスにて使用されるプロセスガスでコンタミネーションになりうる不純物はリンであり、ＨＳＧ形成におけるリンの影響はＨＳＧ成長阻害になり得る。ゲートバルブ開時に、反応室ＰＭ２のリンが搬送室ＴＭへ、搬送室ＴＭのリンが反応室ＰＭ１へ、反応室ＰＭ２のリンが搬送室ＴＭを介して反応室ＰＭ１へ流れ込むことになる。このリンの影響を低減させるために、本実施の形態では、次に述べるように、Ａ．チャンバ間の圧力バランス制御と、Ｂ．搬送室のサイクルパージとを行なう。
【００６２】
Ａ．チャンバ間の圧力制御
搬送室ＴＭ、及び反応室ＰＭ１、ＰＭ２の各モジュール間圧力は、後述する圧力バランスをとるように制御する。この圧力制御は例えば窒素パージにより行なう。すなわち、制御手段５０で流量制御装置２８、２９、３０をそれぞれ制御することによってガス供給口から供給される窒素ガス流量を調節し、排気制御装置３８、３９、４０をそれぞれ制御することによってガス排気口から排気される排気量を制御することで行なう。
【００６３】
搬送室ＴＭを介して反応室ＰＭ１へウェーハを搬送する。また、反応室ＰＭ１から搬送室ＴＭを介して反応室ＰＭ２へ搬送し、さらに反応室ＰＭ２から搬送室ＴＭへ搬送する。本実施の形態では、これらの搬送に当たって、モジュール間のゲートバルブ１３、１４を開けた際のガスの流れ方向を制御する。この制御に当たって、反応室ＰＭ２からのコンタミネーション持ち出しの影響を受ける反応室ＰＭ１へのコンタミネーション持ち込み低減のため、それぞれのモジュール圧力バランスを次のように設定する。
“反応室ＰＭ１＞搬送室ＴＭ＞反応室ＰＭ２”
【００６４】
搬送室ＴＭ＞反応室ＰＭ２とすることで、ウェーハと別体で反応室ＰＭ２から搬送室ＴＭに持ち込まれる雰囲気汚染の持ち込み量を低減できる。また、反応室ＰＭ１＞搬送室ＴＭとすることで、ウェーハと一体になって反応室ＰＭ２から搬送室ＴＭに持ち込まれたＰＨ３が脱離して搬送室ＴＭがリンで汚染されても、汚染された搬送室雰囲気が第１の反応室ＰＭ１へ流れ込むのを防止できる。これによりリンのコンタミネーションによるＨＳＧ成長阻害を改善できる。
【００６５】
図３に、従来の単独プロセス（比較例１）、従来の連続プロセス（比較例２）、及び実施の形態の連続プロセス（実施例１〜２）でのＨＳＧ成長性能の比較を示す。比較例１、２、及び実施例１、２の各プロセス条件となるカセット室を含めた各モジュールの圧力バランスは、次のようになっている。
比較例１の単独プロセス処理条件
“カセット室ＣＭ１＝反応室ＰＭ１＜搬送室ＴＭ” （１）
ここで、反応室ＰＭ２がないのは、単独プロセスでは、２台の装置を用いてＨＳＧ形成、ＰＨ３アニール処理をそれぞれ行なうが、２台とも反応室の圧力バランスが同じだからである。
比較例２の連続処理プロセス条件
“カセット室ＣＭ１＝反応室ＰＭ１＜搬送室ＴＭ＞反応室ＰＭ２”（２）
実施例１、２の連続処理プロセス条件
“カセット室ＣＭ１＜反応室ＰＭ１＞搬送室ＴＭ＞反応室ＰＭ２” （３）
ＨＳＧ成長状態の指標は、ウェーハ表面反射率測定結果（平均反射率とバラツキ）であり、平均反射率が大きいほど凹凸の発生が良好であり、またバラツキが小さいほどＨＳＧの形成は良好である。したがって、連続処理する場合には、実施例１、２のようにモジュール圧力バランスを
“反応室ＰＭ１＞搬送室ＴＭ＞反応室ＰＭ２” （４）
のように設定するのが良い。これにより比較例２のような著しい形成劣化は解消され、比較例１の単独プロセスの性能なみに近づけられる。
【００６６】
実施例１と実施例２との相違は圧力にある。実施例２は、実施例１よりも窒素パージ流量を増加させ、全体の圧力を３００Ｐａ近傍に設定したものである。この条件下では、平均反射率は実施例１の１００Ｐａ近傍に設定した条件下の結果と変らずほぼ同等である。しかしながら、ウェーハ面内のバラツキが大きくなっている。これはゲートバルブ１３側のウェーハポジションの反射率低下を十分に改善できなかったためであり、第１の反応室ＰＭ１内に微量に持ち込んでしまったリン汚染の影響と推定される。
【００６７】
Ｂ．サイクルパージの追加
そこで本実施の形態では、上述した圧力バランス制御に、さらに“搬送室ＴＭ内サイクルパージ”を追加している。
【００６８】
図４に、前述した実施例１、２に、さらにサイクルパージを加えた比較表を示す。同図に示すように、搬送室ＴＭ内のサイクルパージ回数は１回と３回にて比較し、またパージ効果を向上させるため、実施例１、２と同様に、１００Ｐａ近傍に設定した結果と、窒素パージ流量を増加させて全体の圧力を３００Ｐａ近傍に設定した結果とを比較する。
【００６９】
図４の通り、サイクルパージ回数を１回より３回と増加した方が雰囲気改善効果が大きく、また搬送圧力が高い方が雰囲気改善効果が大きいことが分かる。これにより３００Ｐａ近傍での窒素パージ雰囲気にて、搬送室雰囲気改善のためのサイクルパージを３回実施することにより、ＨＳＧ形成とＰＨ３アニール連続処理でのＨＳＧ成長が、単独プロセス装置でのＨＳＧ成長と同等の成長に改善できる。第１の反応室ＰＭ１内に微量といえどもリン汚染が持ち込まれることがなくなり、ゲートバルブ１３側のウェーハポジションの反射率低下を十分に改善できたためである。なお、装置のスループットの許す範囲で、サイクルパージの回数は３回に限定されず、４回以上とすることも可能である。
【００７０】
上述したように、容量電極部形成工程において、モジュール間圧力バランス制御に加えて搬送室内サイクルパージを追加することで、搬送室ＴＭ内の雰囲気を改善し、反応室ＰＭ２からのコンタミネーション持ち出し影響を受ける反応室ＰＭ１への更なる汚染の持ち込みを低減できる。特に、高圧でサイクルパージを複数回実施することで、比較例１の単独プロセスと同等もしくはそれ以上にまで改善できる。
【００７１】
次に、図１を用いて、ＨＳＧ膜の形成に当たり、モジュール間圧力バランス制御、及び搬送室サイクルパージ制御を施した場合の、基板処理工程のタイミングを説明する。
【００７２】
ウェーハの搬送経路は、図１のタイミングチャートの上方に示した概略装置図に矢印で示したように、カセット室ＣＭ１から搬送室ＴＭを介してＨＳＧ形成を行なう第１反応室ＰＭ１、第１反応室ＰＭ１から搬送室ＴＭを介してＰＨ３アニールを行なう第２反応室ＰＭ２、第２反応室ＰＭ２から搬送室ＴＭを介して冷却を行なう第２予備室ＣＳ２、第２予備室ＣＳ２から搬送室ＴＭを介してカセット室ＣＭ１へ戻すものとする。この搬送経路をウェーハが搬送されると１バッチが終了する。このバッチを時間差を設けて多数回繰り返していくことにより、多数のウェーハにＨＳＧ膜による容量電極を形成する。なお、図１では３回目のバッチの途中まで図示してある。
【００７３】
（１）１回目バッチは、ＣＭ１からＰＭ１への第１の搬送Ｔ１１から始まり、ＰＭ１でのＨＳＧ形成、ＰＭ１からＰＭ２への第２の搬送Ｔ１２、ＰＭ２でのＰＨ３アニール、ＰＭ２からＣＳ２への第３の搬送Ｔ１３、ＣＳ２でのウェーハの冷却、ＣＳ２からＣＭ１への第４の搬送Ｔ１４で終了する。
【００７４】
ここで、反応室ＰＭ１、２を搬送室から分離しているゲートバルブ１３、１４の開閉状態は次のようになっている。第１搬送Ｔ１１ではゲートバルブ１３は開、ゲートバルブ１４は閉である。ＨＳＧ形成時はゲートバルブ１３及び１４はともに閉である。第２搬送Ｔ１２ではゲートバルブ１３、１４は同時に開になることはなく、搬送過程で開閉→閉閉→閉開のように開閉制御される。ＰＨ３アニールではゲートバルブ１３、１４はともに閉である。第３搬送Ｔ１３ではゲートバルブ１３は閉、ゲートバルブ１４は開である。冷却時はゲートバルブ１３及び１４はともに閉である。
【００７５】
このようなゲートバルブの開閉をともなう１回目バッチの中で、式（４）に基づくモジュール間圧力バランス制御は、第１搬送Ｔ１１、第２搬送Ｔ１２、及び第３搬送Ｔ１３のときに行なう。これによりモジュール間の気流によるコンタミネーションを抑制している。
【００７６】
また、１回目バッチの中で、搬送室ＴＭのサイクルパージは２回にわたって行なう。１回目のサイクルパージＣ１１は、反応室ＰＭ１からウェーハが持ち出されて搬送室ＴＭを介してＰＭ２へ搬送される第２の搬送工程Ｔ１２の終了後に、待機時間を設けて、その待機時間にＰＨ３アニール工程と併行して行なう。第２搬送工程Ｔ１２の終了後に、２回目バッチを続けて開始できるが、それを開始しないでサイクルパージを確保するための待機時間を設ける。この場合、装置のスループットを考慮し、反応室ＰＭ２からウェーハが持ち出されてから、次のウェーハが反応室ＰＭ１へと持ち込まれるまでのサイクルパージを確保するための待機時間は１〜３分間以内とすることが好ましい。
【００７７】
この搬送室サイクルパージＣ１１により搬送室ＴＭでの汚染量が低減する。したがって、２回目バッチでカセット室ＣＭから搬送室ＴＭを経由して反応室ＰＭ１へ次に処理するウェーハを搬送するとき、搬送室ＴＭが１バッチ目のウェーハから脱離したリンで一時的に汚染されても、搬送室ＴＭが２回目バッチ前にサイクルパージされることにより、反応室ＰＭ１へ持ち込まれる前にリンは搬送室ＴＭから排気される。その結果、リンが反応室ＰＭ１に持ち込まれるのを大幅に低減できる。
【００７８】
２回目のサイクルパージＣ１２は、反応室ＰＭ２から冷却室ＣＳ２への搬送工程と、その搬送工程後に行なわれるＣＳ２での冷却工程とに跨がって行なう。反応室ＰＭ２から冷却室ＣＳ２へウェーハを搬送するとき、ＴＭ＞ＰＭ２の差圧にもかかわらず、反応室ＰＭ２から搬送室ＴＭへＰＨ３が漏れ出しても、あるいはＰＨ３の吸着されたウェーハからリンが脱離しても、搬送室ＴＭをサイクルパージすることにより、漏れ出したＰＨ３やリンは搬送室ＴＭから有効に排気される。したがって、リンが反応室ＰＭ１内に持ち込まれることがなくなる。２回目のサイクルパージＣ１２の時間は、第１のサイクルパージＣ１１のような制約はないが、ウェーハと一体となって反応室ＰＭ２から搬送室ＴＭに持ち込まれたＰＨ３を低減するため、サイクルパージＣ１１の時間と同等もしくは、それ以上が好ましい。
【００７９】
ここで、１回目の搬送室サイクルパージＣ１１はウェーハ搬送Ｔ１２後に行なっているのに対して、２回目の搬送室サイクルパージＣ１２がウェーハ搬送Ｔ１３中にも行なっているのは、次の理由による。１回目の搬送室サイクルパージＣ１１では、ＰＨ３アニール処理前のゲートバルブ１４が開いているときに行なうよりも閉じているときに行なう方が、反応室ＰＭ２との関係を断つことができ、搬送室ＴＭでの汚染量低減効果が大きいからである。２回目の搬送室サイクルパージＣ１２では、ＰＨ３アニール処理後のウェーハからリンが脱離し搬送室雰囲気汚染が始まるので、ゲートバルブ１４を閉じた後、ウェーハが反応室ＰＭ２から冷却室ＣＳ２への搬送工程中から行なう方が、汚染量低減効果が大きいためであり、冷却室ＣＳ２へ搬送工程後行なっても良い。
【００８０】
（２）２回目バッチは、１回目バッチのＰＨ３アニール中であって、サイクルパージＣ１１が終了して、搬送室ＴＭを清浄化した後に始める。バッチ内容は１回目と同様である。１回目バッチの開始から２回目バッチの開始までに要した時間がタクトタイムＴａとなる。
【００８１】
（３）３回目バッチは、２回目バッチのＰＨ３アニール中であって、サイクルパージＣ２１が終了した後に始める。
【００８２】
このようにしてバッチを多数回繰り返すことにより、多数枚のウェーハに対してＨＳＧを形成し、Ｐをドープして容量電極を形成する。
【００８３】
ところで、前述した搬送室サイクルパージの内容を例示すれば図２に示す通りである。サイクルパージは、搬送室ＴＭを真空引きして、その圧力が飽和（下げ止まり）もしくは所定の圧力となったところで搬送室ＴＭ内に、窒素Ｎ２などの不活性ガスを供給して搬送室ＴＭ内をパージすることにより一度圧力を上昇させるというサイクルを待機時間の許す範囲で繰り返すパージ方法であり、パージ終了後搬送室ＴＭ内の圧力を所定圧（例えば３００Ｐａ）にする。これによりＰＨ３などの汚染物質を効率良く搬送室ＴＭから排除でき、反応室ＰＭ１内へのリン汚染量を低減することができる。
【００８４】
なお、上述した実施の形態では、モジュール間の圧力バランスを制御した場合と、これに更に搬送室サイクルパージを加えた場合との２例について説明した。そして、圧力バランス制御及び搬送室サイクルパージをする場合に、特に特性が良好になることを説明した。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、搬送室サイクルパージを単独で行なうだけでも汚染物質を効率良く排除できるという効果が得られる。サイクルパージ単独で行なう場合のプロセス処理条件となる各モジュールの圧力設定は任意であり、例えば他のチャンバに比べて搬送室ＴＭの圧力を高くする比較例２と同じ条件でもよい。これによっても、比較例２と比べて、良好な平均反射率及びバラツキを得ることができる。
【００８５】
また、圧力バランスの設定は、少なくともゲートバルブの開閉時に行なうようにしたが、ウェーハ搬送工程中、またはウェーハ処理中に、常時行なってもよい。同様にサイクルパージも、次のウェーハの搬送前、処理後のウェーハの搬送の際、処理後のウェーハの搬送後に行なうようにしたが、ウェーハ処理中、常時行なうようにしてもよい。
【００８６】
また、実施の形態では予備室がともに冷却室の場合を想定しているため、処理の開始に当たってカセットから直接反応室ＰＭ１に搬送される場合について説明したが、一方の予備室が加熱室である場合には、必要に応じて、カセットから一旦予備室に搬送し、予備室から搬送室を経由して反応室に搬送される場合でも適用可能である。また、逆に反応室から予備室を経ずに直接カセット室へ搬送する場合も適用可能である。
【００８７】
また、第１の反応室での処理をＨＳＧ形成処理とし、第２の反応室での処理をＰＨ３アニール処理としたが、本発明はこれらの処理に限定されるものではなく、第１反応室と第２反応室間でクロスコンタミネーションの低減を必要とするほとんど全ての処理に対して適用できるものである。
【００８８】
また、上述した実施の形態では、反応室が２つある場合において、モジュール間の圧力バランスを制御したうえで、搬送室をサイクルパージするようにしたが、反応室が１つの場合には、少なくとも処理を施した基板を反応室から搬送室に搬送するために反応室と搬送室とが連通している間、または／およびその連通を断った後暫くの間、搬送室をサイクルパージするだけでよい。これによって、搬送室を清浄化できるので、次のウェーハを搬送室を介して反応室に搬送する際に、ウェーハが搬送室内で汚染されることがなくなる。
【００８９】
また、上述した実施の形態では、ＰＭ１からＰＭ２へのウェーハの搬送（第２の搬送Ｔ１２）工程で、反応室ＰＭ１と搬送室ＴＭと反応室ＰＭ２とは同時に連通させないようにゲートバルブを制御したが、３つのチャンバを同時に連通させるようにゲートバルブを制御してもよい。具体的には、反応室ＰＭ１にてＨＳＧ形成後、反応室ＰＭ１、反応室ＰＭ２のそれぞれのゲートバルブ１３、１４を開けて、反応室ＰＭ１と反応室ＰＭ２とを搬送室ＴＭを介して連通させた後、ウェーハ搬送ロボット１０により、反応室ＰＭ１から搬送室ＴＭを介して反応室ＰＭ２にウェーハを搬送する。搬送後、ゲートバルブ１３、１４は閉じて、搬送室ＴＭを介しての反応室ＰＭ１と反応室ＰＭ２との連通を断つようにしてもよい。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、第１反応室内の圧力を搬送室内の圧力よりも大きくしたので、搬送室で汚染が生じても、搬送室から第１反応室への汚染量を低減できる。また、搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくしたので、第２反応室から搬送室への汚染量を低減できる。したがって反応室のプロセス性能を劣化させることなく、安定した処理を行なうことができる。
【００９１】
また、本発明によれば、搬送室内をサイクルパージするようにしたので、搬送室への汚染が生じても、搬送室での汚染量を低減できる。また搬送室が汚染されても、搬送室を清浄化できるので、搬送室から反応室への汚染量を低減できる。したがって反応室のプロセス性能を劣化させることなく、安定した処理を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態による連続プロセス処理のバッチ工程を示す説明図である。
【図２】実施の形態による搬送室のサイクルパージ内容の説明図である。
【図３】モジュール間圧力の相違によるウェーハ表面反射率測定結果を示す比較例と実施例との比較図である。
【図４】モジュール間圧力の相違に加えて行なったサイクルパージ回数によるウェーハ表面反射率測定結果を示す実施例の図である。
【図５】本発明に係る半導体装置の製造方法を実施するための連続処理プロセス装置の概略平面図である。
【符号の説明】
ＣＭ１、ＣＭ２ 第１、第２のカセット室
ＴＭ 搬送室
ＰＭ１ 第１反応室（ＨＳＧ形成室）
ＰＭ２ 第２反応室（ＰＨ３アニール室）
１１〜１４ ゲートバルブ
ＣＳ１、ＣＳ２ 第１、第２の予備室（ウェーハ冷却室）
Claims (3)
- 第１反応室を搬送室に連通させて搬送室から第１反応室に基板を搬送する工程と、
第１反応室と搬送室との連通を断って第１反応室にて第１の処理を基板に施す工程と、
第１反応室を搬送室に連通させて第１の処理を施した基板を搬送室に搬送する工程と、
第１反応室と搬送室との連通を断つ工程と、
第２反応室を前記搬送室に連通させて前記搬送室に搬送した基板を第２反応室に搬送する工程と、
第２反応室と搬送室との連通を断って第２反応室にて第２の処理を基板に施す工程と、
第２反応室を搬送室に連通させて第２の処理を施した基板を第２の反応室から搬送室に搬送する工程とを有し、
少なくとも各反応室と搬送室とを連通させる際に、第１反応室内の圧力を前記搬送室内の圧力よりも大きくするとともに、前記搬送室内の圧力を第２反応室内の圧力よりも大きくすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 第１反応室を搬送室に連通させて搬送室から第１反応室に基板を搬送する工程と、
第１反応室と搬送室との連通を断って第１反応室にて第１の処理を基板に施す工程と、
第１反応室を搬送室に連通させて第１の処理を施した基板を搬送室に搬送する工程と、
第１反応室と搬送室との連通を断つ工程と、
第２反応室を前記搬送室に連通させて前記搬送室に搬送した基板を第２反応室に搬送する工程と、
第２反応室と搬送室との連通を断って第２反応室にて第２の処理を基板に施す工程と、
第２反応室を搬送室に連通させて第２の処理を施した基板を第２の反応室から搬送室に搬送する工程と、
第２反応室と搬送室との連通を断ってその状態を継続する工程とを有し、
少なくとも第２の処理を施した基板を第２反応室から搬送室に搬送するために、第２反応室と搬送室とを連通させている間、または／および第２反応室と搬送室との連通を断った後、前記搬送室内をサイクルパージすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第１の処理とはＨＳＧを形成する処理であり、前記第２の処理とはＨＳＧに対してリンをドープする処理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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002219497A JP4240941B2 (ja) | 2002-07-29 | 2002-07-29 | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002219497A JP4240941B2 (ja) | 2002-07-29 | 2002-07-29 | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004063741A true JP2004063741A (ja) | 2004-02-26 |
| JP4240941B2 JP4240941B2 (ja) | 2009-03-18 |
Family
ID=31940383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002219497A Expired - Lifetime JP4240941B2 (ja) | 2002-07-29 | 2002-07-29 | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4240941B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120059502A1 (en) * | 2010-09-07 | 2012-03-08 | Tokyo Electron Limited | Substrate transfer method and storage medium |
| JP2013197232A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。 |
-
2002
- 2002-07-29 JP JP2002219497A patent/JP4240941B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120059502A1 (en) * | 2010-09-07 | 2012-03-08 | Tokyo Electron Limited | Substrate transfer method and storage medium |
| US9002494B2 (en) * | 2010-09-07 | 2015-04-07 | Tokyo Electron Limited | Substrate transfer method and storage medium |
| JP2013197232A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4240941B2 (ja) | 2009-03-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3676983B2 (ja) | 半導体製造方法、基板処理方法、及び半導体製造装置 | |
| US9169553B2 (en) | Semiconductor device producing method | |
| JP4422217B2 (ja) | ＨＳＧ−Ｓｉ膜の製造方法 | |
| US8123858B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device and substrate processing apparatus | |
| US11127597B2 (en) | Etching method | |
| KR100861853B1 (ko) | 성막 방법, 성막 장치 및 기억 매체 | |
| JP4240941B2 (ja) | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 | |
| WO2018220973A1 (ja) | エッチング方法 | |
| JP5355514B2 (ja) | 半導体製造方法、基板処理方法および基板処理装置 | |
| JP4669257B2 (ja) | 半導体製造方法、基板処理方法、及び基板処理装置 | |
| JP4854591B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
| US6943089B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor manufacturing apparatus | |
| JP4490760B2 (ja) | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 | |
| JPWO2007077917A1 (ja) | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 | |
| JP2001007285A (ja) | 半導体形成方法及び装置 | |
| CN109891555B (zh) | 低温外延层形成方法 | |
| JP4086610B2 (ja) | 基板処理装置 | |
| JP2001015708A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| EP0902459B1 (en) | An apparatus for fabricating a semiconductor device and a method for fabricating a polysilicon film using the same | |
| JP2005317707A (ja) | 基板処理装置 | |
| JP2004319693A (ja) | 基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法 | |
| KR19980025837A (ko) | 반도체 디바이스의 제조방법 | |
| KR20010018996A (ko) | 매엽식 반도체 제조장비의 웨이퍼 처리방법 | |
| JP2008218671A (ja) | 基板処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050329 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081008 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081126 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081216 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081222 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120109 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4240941 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120109 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130109 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130109 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140109 Year of fee payment: 5 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |