JP2017059659A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2017059659A
JP2017059659A JP2015182659A JP2015182659A JP2017059659A JP 2017059659 A JP2017059659 A JP 2017059659A JP 2015182659 A JP2015182659 A JP 2015182659A JP 2015182659 A JP2015182659 A JP 2015182659A JP 2017059659 A JP2017059659 A JP 2017059659A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
processing container
wafer
magnetic
semiconductor device
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
Application number
JP2015182659A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6532360B2 (ja
Inventor
山崎　満
Mitsuru Yamazaki
満 山崎
幸司 山下
Koji Yamashita
幸司 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2015182659A priority Critical patent/JP6532360B2/ja
Priority to KR1020160116366A priority patent/KR102080964B1/ko
Priority to TW105129700A priority patent/TWI645589B/zh
Priority to US15/263,942 priority patent/US10529918B2/en
Publication of JP2017059659A publication Critical patent/JP2017059659A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6532360B2 publication Critical patent/JP6532360B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/01—Manufacture or treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B5/00—Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated
    • F27B5/04—Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/12—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces with electromagnetic fields acting directly on the material being heated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00—Arrangements of controlling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
    • F27D7/06—Forming or maintaining special atmospheres or vacuum within heating chambers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80—Constructional details

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)
  • Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)

Abstract

【課題】基板の表面へのパーティクルの付着を低減することができる半導体装置の製造方法を提供することを提供すること。
【解決手段】本実施形態の半導体装置の製造方法は、磁性体膜が形成された基板を処理容器内に搬入する工程と、前記処理容器内の圧力を大気圧よりも低い第１の圧力に調整する工程と、前記処理容器内の圧力を前記第１の圧力から前記第１の圧力よりも高い第２の圧力へ調整する工程と、前記第２の圧力において、前記磁性体膜に磁場を印加し、前記磁性体膜を磁化する工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
半導体メモリデバイスとして、不揮発性メモリの１つであるＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）が注目されている。ＭＲＡＭは、例えば、半導体ウエハ（以下「ウエハ」という。）上に形成された磁性体膜を高真空に維持した処理容器内において磁場中で熱処理（磁気アニール処理）し、その磁気特性を発現させることによって製造される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２６３２０６号公報
近年の半導体製造装置においては、素子の高密度化が進むにつれて、より緻密な処理が求められている。そのため、ウエハの表面へのパーティクルの付着を低減することが重要となる。しかしながら、高真空に維持した処理容器内において磁気アニール処理を行う場合、ウエハの表面へのパーティクルの付着を十分に低減できないことがあった。
そこで、上記課題に鑑み、本発明は、基板の表面へのパーティクルの付着を低減することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、
磁性体膜が形成された基板を処理容器内に搬入する工程と、
前記処理容器内の圧力を大気圧よりも低い第１の圧力に調整する工程と、
前記処理容器内の圧力を前記第１の圧力から前記第１の圧力よりも高い第２の圧力へ調整する工程と、
前記第２の圧力において、前記磁性体膜に磁場を印加し、前記磁性体膜を磁化する工程と、
を有することを特徴とする。
本発明の実施形態によれば、基板の表面へのパーティクルの付着を低減することができる。
本実施形態の磁気アニール装置の概略断面図である。 ウエハの配置を説明する概略側面図である。 第１実施形態の半導体装置の製造方法を例示するタイムチャートである。 処理容器内の圧力とウエハの表面に付着したパーティクル数との関係を示すグラフである。 第２実施形態の半導体装置の製造方法を例示するタイムチャートである。
以下、本実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。
まず、本実施形態の半導体装置の製造方法に好適に用いることができる磁気アニール装置について、図１に基づき説明する。図１は、本実施形態の磁気アニール装置の概略断面図である。なお、以下では、磁気アニール装置の前後方向をＸ方向、左右方向をＹ方向、上下方向をＺ方向として説明する。
図１に示すように、磁気アニール装置１は、アニール炉１００と、磁石２００とを備える。磁石２００は、例えば、アニール炉１００の前後方向（長手方向）に延びる面の外周を覆うように設けられる。磁石２００は、アニール炉１００のウエハＷが保持される領域に所定方向（例えば、前後方向）の均一な磁界を発生させることができれば、種々の磁石２００を用いることができるが、例えば、ソレノイド型磁石を用いてもよい。
アニール炉１００は、処理容器１１０と、ヒータ１２０と、ヒータ支持金属板１３０と、断熱材１４０と、水冷ジャケット１５０と、フランジ部１６０と、Ｏ−リング１７０と、ガス供給管１８０と、熱電対１９０と、石英パイプ１９５とを備える。また、アニール炉１００は、キャップ１０と、ウエハボート支持部２０と、ウエハボート３０とを処理容器１１０内に収容可能に構成されている。
ウエハボート３０について、図２に基づき説明する。図２は、ウエハの配置を説明する概略側面図である。
ウエハボート３０は、ウエハＷを保持可能な基板保持具の一例である。ウエハＷは基板の一例である。ウエハボート３０は、ウエハＷを保持可能であれば種々のウエハボート３０を用いることができるが、例えば、図２（ａ）に示すように、前後方向（Ｘ方向）に所定の間隔を有して複数のウエハＷをそれぞれ垂直状態に保持することが可能な構成であってもよい。また、ウエハボート３０は、例えば、図２（ｂ）に示すように、上下方向（Ｚ方向）に所定の間隔を有して複数のウエハＷをそれぞれ水平状態に保持することが可能な構成であってもよい。
図１に示すように、処理容器１１０は、ウエハボート３０を収容し、磁気アニール処理を行うための容器である。処理容器１１０は、横長筒状の形状を有する。処理容器１１０は、横長筒状でウエハボート３０を収容できれば筒の形状は問わないが、例えば円筒形に構成されてもよい。処理容器１１０は、例えば石英からなる石英管として構成されてもよい。
ヒータ１２０は、ウエハＷを加熱する手段であり、処理容器１１０の外側に設けられ、ウエハボート３０を処理容器１１０の前後方向（長手方向）において覆うように、ウエハボート３０よりも長い長さを有する。ヒータ１２０は、処理容器１１０の長手方向に延びる面を覆うように、長手方向に沿って設けられる。
ヒータ支持金属板１３０は、ヒータ１２０を支持するための金属板である。ヒータ支持金属板１３０の内周面には、ヒータ１２０が取り付けられる。
断熱材１４０は、ヒータ１２０が放射する熱を内部に閉じ込め、磁石２００が設けられる外側に放出されることを防ぐための部材である。断熱材１４０は、ヒータ支持金属板１３０の外周面を覆うように設けられる。
水冷ジャケット１５０は、アニール炉１００の温度が上昇し過ぎるのを防ぐために設けられ、断熱材１４０の外周面を覆うように設けられる。水冷ジャケット１５０は、内側二重管１５２と、外側二重管１５６とを備え、内側二重管１５２と外側二重管１５６との間に冷媒１５４が通流される。冷媒１５４は、例えば、冷水であってもよいし、他の種類の冷媒１５４であってもよい。水冷ジャケット１５０を設けることにより、磁石２００側に大量の熱が放射されることを防ぐことができる。
フランジ部１６０は、処理容器１１０を適切に固定するために設けられた構造であり、Ｏ−リング１７０を介して処理容器１１０を保持する。Ｏ−リング１７０は、その他の箇所を密閉固定するため、他の箇所にも必要に応じて設けられる。
ガス供給管１８０は、処理容器１１０内に、例えば、窒素（Ｎ２）ガスなどの不活性ガスを供給する手段であり、フランジ部１６０の外周面から内周面に貫通するように設けられる。
熱電対１９０は、処理容器１１０内のウエハＷ周辺の温度を測定するための温度検出手段であり、温度制御を行うため、必要に応じて設けられる。なお、熱電対１９０は、例えば石英パイプ１９５内に配置されてもよい。
ウエハボート３０の先端側（キャップ１０の反対側）の処理容器１１０の奥側には、開口部１１０Ａが設けられる。開口部１１０Ａは、図示しない排気管を介して、真空ポンプに接続されている。真空ポンプは、処理容器１１０内を真空排気することができれば、種々の真空ポンプを用いることができるが、例えば、ドライポンプ、ターボ分子ポンプを用いてもよい。また、排気管には、図示しない圧力調整弁が設けられており、圧力調整弁の開度を調整することにより、処理容器１１０内の圧力を調整することができる。
〔第１実施形態〕
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法の一例について、図３に基づき説明する。図３は、第１実施形態の半導体装置の製造方法を例示するタイムチャートである。
まず、処理容器１１０内にウエハボート３０を搬入する（搬入ステップ、図示せず）。ウエハボート３０には、例えば、図２（ａ）に示すように、前後方向に所定の間隔を有して複数のウエハＷがそれぞれ垂直状態に保持されている。ウエハＷには、予め所定の磁性体膜が形成されている。
次に、排気ステップＳ１１において、真空ポンプにより処理容器１１０内を排気することにより、処理容器１１０内を高真空にする。高真空とは、圧力が１０μＰａ〜０．１Ｐａ（１０−５Ｐａ〜１０−１Ｐａ）の真空である。なお、１０μＰａ〜０．１Ｐａの圧力範囲は、第１の圧力の一例である。排気ステップＳ１１においては、ガス供給管１８０からガスを供給しない状態で処理容器１１０内を排気してもよく、ガス供給管１８０から不活性ガスを供給しながら処理容器１１０内を排気してもよい。
次に、調整ステップＳ１２において、処理容器１１０内の圧力、ウエハＷの温度及び処理容器１１０内の磁場を調整する。具体的には、ヒータ１２０を調整することにより、ウエハＷの温度を１５０℃〜４５０℃に調整する。また、磁石２００を調整することにより、処理容器１１０内の磁場を１Ｔ〜７Ｔに調整する。また、ガス供給管１８０から所定の流量の不活性ガスを供給すると共に、圧力調整バルブの開度を調整することにより、処理容器１１０内を高真空から中真空又は低真空へ変更する。中真空とは、圧力が０．１Ｐａ〜１００Ｐａ（１０−１Ｐａ〜１０２Ｐａ）の真空である。低真空とは、圧力が１００Ｐａ〜１００ｋＰａ（１０２Ｐａ〜１０５Ｐａ）の真空である。なお、１０−１Ｐａ〜１０５Ｐａの圧力範囲は、第２の圧力の一例である。
このように、本実施形態の半導体装置の製造方法では、排気ステップＳ１１において処理容器１１０内を高真空にした後、調整ステップＳ１２において処理容器１１０内を中真空又は低真空に調整する圧力操作を行う。
次に、磁気アニールステップＳ１３において、処理容器１１０内を中真空又は低真空に維持した状態で、ウエハＷに形成された磁性体膜に磁気アニール処理を行うことにより、磁性体膜に所望の磁気特性を発現させる。具体的には、調整ステップＳ１２において調整された条件、すなわち、処理容器１１０内が中真空又は低真空、ウエハＷの温度が１５０℃〜４５０℃、磁場が１Ｔ〜７Ｔの条件の下、ウエハＷに対して磁気アニール処理を１分〜１２０分間行う。
このように、本実施形態の半導体装置の製造方法では、磁気アニールステップＳ１３において処理容器１１０内を中真空又は低真空に維持した状態で、磁気アニール処理を行う。これにより、処理容器１１０内を高真空に維持した状態でウエハＷに形成された磁性体膜に磁気アニール処理を行う場合と比較して、ウエハＷの表面へのパーティクルの付着を低減することができる。なお、詳細については、後述の実施例において説明する。
なお、ウエハボート３０には、前後方向に所定の間隔を有して複数のウエハＷがそれぞれ垂直状態に保持されている。これにより、ウエハＷの膜平面方向が磁場の方向に垂直な方向となるため、ウエハＷに形成された磁性体膜は膜に対して垂直方向（perpendicular）に磁化される。
また、図２（ｂ）に示すように、上下方向に所定の間隔を有して複数のウエハＷがそれぞれ水平状態に保持されている場合、ウエハＷの膜平面方向が磁場の方向に平行な方向となる。このため、ウエハＷに形成された磁性体膜は膜平面方向（in-plane）に磁化される。
次に、降温ステップＳ１４において、ヒータ１２０をオフし、磁石２００をオフする。これにより、ウエハＷの温度が徐々に降温し、ウエハＷに印加される磁場が徐々に小さくなる。
次に、大気開放ステップＳ１５において、真空ポンプによる処理容器１１０内の排気を停止すると共に、ガス供給管１８０から処理容器１１０内に不活性ガスを供給することにより、処理容器１１０内を大気開放する。処理容器１１０内の圧力が大気圧になった後、ウエハボート３０を処理容器１１０内から搬出する。なお、大気開放ステップＳ１５は、降温ステップＳ１４により、ウエハＷの温度が所定の温度に降温した後に開始される。
以上により、ウエハＷに形成された磁性体膜に所望の磁気特性を発現させることができる。
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の実施例について説明する。実施例では、ウエハボート３０に、前後方向に所定の間隔を有して１００枚のウエハＷがそれぞれ垂直状態に保持されている状態で、磁気アニール処理を行った。磁気アニール処理の条件については、ウエハＷの温度を約４００℃、処理容器１１０内の磁場を数Ｔ、処理時間を約１時間とした。
また、処理容器１１０内の圧力については、約１０−１Ｐａ、約３×１０２Ｐａ、約１０４Ｐａとした。実施例では、処理容器１１０内をドライポンプの到達圧力まで減圧することで、磁気アニールステップＳ１３における処理容器１１０内の圧力を約１０−１Ｐａに調整した。また、ドライポンプにより処理容器１１０内を排気した状態で、ガス供給管１８０から不活性ガスを供給し、圧力調整弁の開度を調整することで、磁気アニールステップＳ１３における処理容器１１０内の圧力を約３×１０２Ｐａ又は約１０４Ｐａに調整した。
なお、比較例として、ウエハボート３０に、前後方向に所定の間隔を有して１００枚のウエハＷがそれぞれ垂直状態に保持されている状態で、処理容器１１０内の圧力については、約１０−５Ｐａとして磁気アニール処理を行った。なお、磁気アニール処理の温度、磁場、処理時間の条件については、実施例と同様とした。比較例では、処理容器１１０内をターボ分子ポンプの到達圧力まで減圧することで、磁気アニールステップにおける処理容器１１０内の圧力を約１０−５Ｐａに調整した。
次に、実施例及び比較例により得られたウエハＷの表面に付着したパーティクル数を測定した。
測定結果について、図４に基づき説明する。図４は、処理容器内の圧力とウエハの表面に付着したパーティクル数との関係を示すグラフである。図４において、横軸は磁気アニールステップにおける処理容器内の圧力（Ｐａ）を示し、縦軸は磁気アニール処理の後にウエハの表面に付着したパーティクル数（個）を示している。
なお、図４において、菱形印は１００枚のウエハのうちパーティクルの付着が最も多いウエハにおけるパーティクル数（以下「パーティクル数の最大値」という。）である。また、図４において、四角印はウエハに付着したパーティクル数の１００枚の平均値（以下「パーティクル数の平均値」という。）である。なお、本実施形態では、粒径が０．１μｍよりも大きいパーティクル数を測定した。
図４の菱形印に示すように、磁気アニールステップにおける処理容器１１０内の状態を中真空又は低真空にすることで、パーティクル数の最大値を低減することができた。具体的には、磁気アニールステップにおける処理容器１１０内の圧力を約１０−１Ｐａとすることにより、圧力が約１０−５Ｐａの場合と比較して、パーティクル数の最大値を半分以下に低減することができた。さらに、磁気アニールステップにおける処理容器１１０内の圧力を約３×１０２Ｐａとすることにより、圧力が約１０−５Ｐａの場合と比較して、パーティクル数の最大値を１／１０以下に低減することができた。また、磁気アニールステップにおける処理容器１１０内の圧力を約１０４Ｐａとすることにより、圧力が約１０−５Ｐａの場合と比較して、パーティクル数の最大値を１／１０以下に低減することができた。
また、図４の四角印に示すように、磁気アニールステップにおける処理容器１１０内の状態を低真空とすることで、パーティクル数の平均値をほとんどゼロに低減することができた。
なお、実施例の磁性体膜を用いて製造したＭＲＡＭの磁気特性は、比較例の磁性体膜を用いて製造したＭＲＡＭの磁気特性と同等であった。
以上に説明したように、本実施形態の半導体装置の製造方法は、処理容器１１０内を高真空に調整した後、中真空又は低真空に調整し、処理容器１１０内が中真空又は低真空の状態でウエハＷに磁場を印加して、磁気アニール処理を行う。これにより、ウエハＷの表面へのパーティクルの付着を低減することができる。その結果、磁性体膜を用いて製造されるＭＲＡＭの歩留りが向上する。また、磁気アニール処理を行った後に、ウエハＷの表面に付着したパーティクルを除去する工程が不要となる。
〔第２実施形態〕
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法の他の例について、図５に基づき説明する。図５は、第２実施形態の半導体装置の製造方法を例示するタイムチャートである。
本実施形態の半導体装置の製造方法は、処理容器内を高真空にすることなく、中真空又は低真空に調整した後、ウエハに形成された磁性体膜に対して磁気アニール処理を行う点で、第１実施形態の半導体装置の製造方法と異なる。
まず、処理容器１１０内にウエハボート３０を搬入する（搬入ステップ、図示せず）。ウエハボート３０には、例えば、図２（ａ）に示すように、前後方向に所定の間隔を有して複数のウエハＷがそれぞれ垂直状態に保持されている。ウエハＷには、予め所定の磁性体膜が形成されている。
次に、排気ステップＳ２１において、真空ポンプにより処理容器１１０内を排気することにより、処理容器１１０内を中真空又は低真空にする。排気ステップＳ２１においては、ガス供給管１８０からガスを供給しない状態で処理容器１１０内を排気してもよく、ガス供給管１８０から不活性ガスを供給しながら処理容器１１０内を排気してもよい。
このように、本実施形態の半導体装置の製造方法では、排気ステップＳ２１において直接的に中真空又は低真空にしても、ウエハＷの表面へのパーティクルの付着を低減することができる。
次に、調整ステップＳ２２において、処理容器１１０内を中真空又は低真空に維持した状態で、ウエハＷの温度及び処理容器１１０内の磁場を調整する。具体的には、ヒータ１２０を調整することにより、ウエハＷの温度を１５０℃〜４５０℃に調整する。また、磁石２００を調整することにより、処理容器１１０内の磁場を１Ｔ〜７Ｔに調整する。なお、圧力調整バルブの開度を調整することにより、処理容器１１０内を中真空又は低真空に維持することができる。また、調整ステップＳ２２においては、ガス供給管１８０から所定の流量の不活性ガスを処理容器１１０内に供給しながら処理容器１１０内を排気することで、処理容器１１０内を中真空又は低真空に維持してもよい。
次に、磁気アニールステップＳ２３において、処理容器１１０内を中真空又は低真空に維持した状態で、ウエハＷに形成された磁性体膜に磁気アニール処理を行うことにより、磁性体膜に所望の磁気特性を発現させる。具体的には、調整ステップＳ２２において調整された条件、すなわち、処理容器１１０内が中真空又は低真空、ウエハＷの温度が１５０℃〜４５０℃、磁場が１Ｔ〜７Ｔの条件の下、ウエハＷに対して磁気アニール処理を１分〜１２０分間行う。これにより、処理容器１１０内を高真空に維持した状態でウエハＷに形成された磁性体膜に磁気アニール処理を行う場合と比較して、ウエハＷの表面へのパーティクルの付着を低減することができる。
なお、ウエハボート３０には、前後方向に所定の間隔を有して複数のウエハＷがそれぞれ垂直状態に保持されている。これにより、ウエハＷの膜平面方向が磁場の方向に垂直な方向となる。このため、ウエハＷに形成された磁性体膜は、膜に対して垂直方向に磁化される。
また、図２（ｂ）に示すように、上下方向に所定の間隔を有して複数のウエハＷがそれぞれ水平状態に保持されている場合、ウエハＷの膜平面方向が磁場の方向に平行な方向となるため、ウエハＷに形成された磁性体膜は、膜平面方向に磁化される。
次に、降温ステップＳ２４において、ヒータ１２０をオフし、磁石２００をオフする。これにより、ウエハＷの温度が徐々に降温し、ウエハＷに印加される磁場が徐々に小さくなる。
次に、大気開放ステップＳ２５において、真空ポンプによる処理容器１１０内の排気を停止すると共に、ガス供給管１８０から処理容器１１０内に不活性ガスを供給することにより、処理容器１１０内を大気開放する。処理容器１１０内の圧力が大気圧になった後、ウエハボート３０を処理容器１１０内から搬出する。なお、大気開放ステップＳ２５は、降温ステップＳ２４により、ウエハＷの温度が所定の温度に降温した後に開始される。
以上により、ウエハＷに形成された磁性体膜に所望の磁気特性を発現させることができる。
本実施形態の半導体装置の製造方法は、処理容器１１０内を高真空にすることなく、直接的に中真空又は低真空に調整し、処理容器１１０内が中真空又は低真空の状態でウエハＷに磁場を印加して、磁気アニール処理を行う。これにより、ウエハＷの表面へのパーティクルの付着を低減することができる。その結果、磁性体膜を用いて製造されるＭＲＡＭの歩留りが向上する。また、磁気アニール処理を行った後に、ウエハＷの表面に付着したパーティクルを除去する工程が不要となる。
特に、本実施形態の半導体装置の製造方法では、処理容器１１０内を高真空に排気するステップを省くことが可能となるため、処理に要する時間を短縮することができる。また、処理容器１１０内を高真空に排気するターボ分子ポンプなどの真空ポンプが不要となるため、装置を簡略化することができる。
以上、半導体装置の製造方法を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
１ 磁気アニール装置
１０ キャップ
２０ ウエハボート支持部
３０ ウエハボート
１００ アニール炉
１１０ 処理容器
１１０Ａ 開口部
１２０ ヒータ
１３０ ヒータ支持金属板
１４０ 断熱材
１５０ 水冷ジャケット
１５２ 内側二重管
１５４ 冷媒
１５６ 外側二重管
１６０ フランジ部
１７０ Ｏ−リング
１８０ ガス供給管
１９０ 熱電対
１９５ 石英パイプ
２００ 磁石
Ｗ ウエハ

Claims (9)

  1. 磁性体膜が形成された基板を処理容器内に搬入する工程と、
    前記処理容器内の圧力を大気圧よりも低い第１の圧力に調整する工程と、
    前記処理容器内の圧力を前記第１の圧力から前記第１の圧力よりも高い第２の圧力へ調整する工程と、
    前記第２の圧力において、前記磁性体膜に磁場を印加し、前記磁性体膜を磁化する工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記第２の圧力は、０．１Ｐａ〜１００ｋＰａ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. 前記第２の圧力は、１００Ｐａ〜１００ｋＰａ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。
  4. 前記第１の圧力は、１０μＰａ〜０．１Ｐａであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 磁性体膜が形成された基板を処理容器内に搬入する工程と、
    前記処理容器内の圧力を０．１Ｐａ〜１００ｋＰａに調整する工程と、
    前記処理容器内の圧力を０．１Ｐａ〜１００ｋＰａに維持した状態において、前記磁性体膜に磁場を印加し、前記磁性体膜を磁化する工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 前記磁性体膜を磁化する工程は、前記磁性体膜を加熱した状態で、前記磁性体膜に磁場を印加することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記磁性体膜を磁化する工程において、前記処理容器内に不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 前記搬入する工程は、基板保持具により前記基板を垂直状態に保持した状態で、前記基板を前記処理容器内に搬入することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記搬入する工程は、基板保持具により前記基板を水平状態に保持した状態で、前記基板を前記処理容器内に搬入することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
JP2015182659A 2015-09-16 2015-09-16 半導体装置の製造方法 Active JP6532360B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015182659A JP6532360B2 (ja) 2015-09-16 2015-09-16 半導体装置の製造方法
KR1020160116366A KR102080964B1 (ko) 2015-09-16 2016-09-09 반도체 장치의 제조 방법
TW105129700A TWI645589B (zh) 2015-09-16 2016-09-13 半導體裝置之製造方法
US15/263,942 US10529918B2 (en) 2015-09-16 2016-09-13 Manufacturing method of semiconductor device having magnetic substance film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015182659A JP6532360B2 (ja) 2015-09-16 2015-09-16 半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017059659A true JP2017059659A (ja) 2017-03-23
JP6532360B2 JP6532360B2 (ja) 2019-06-19

Family

ID=58237217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015182659A Active JP6532360B2 (ja) 2015-09-16 2015-09-16 半導体装置の製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10529918B2 (ja)
JP (1) JP6532360B2 (ja)
KR (1) KR102080964B1 (ja)
TW (1) TWI645589B (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6333128B2 (ja) * 2014-09-03 2018-05-30 東京エレクトロン株式会社 磁気アニール装置
CN111584362B (zh) * 2020-05-14 2023-08-22 Tcl华星光电技术有限公司 一种半导体器件制程方法、半导体器件及显示面板

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004014056A (ja) * 2002-06-10 2004-01-15 Fujitsu Ltd 垂直磁気記録媒体、その製造方法および磁気記憶装置
JP2010050301A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology アニール炉
JP2014183279A (ja) * 2013-03-21 2014-09-29 Tokyo Electron Ltd 磁気アニール装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3225855B2 (ja) * 1996-06-06 2001-11-05 株式会社島津製作所 薄膜形成装置
JP2004263206A (ja) 2003-02-10 2004-09-24 Fuyuutec Furness:Kk 熱処理装置
JP2007291506A (ja) * 2006-03-31 2007-11-08 Canon Inc 成膜方法
US9376731B2 (en) * 2012-05-08 2016-06-28 Applied Materials, Inc. Magneto-thermal processing apparatus and methods

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004014056A (ja) * 2002-06-10 2004-01-15 Fujitsu Ltd 垂直磁気記録媒体、その製造方法および磁気記憶装置
JP2010050301A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology アニール炉
JP2014183279A (ja) * 2013-03-21 2014-09-29 Tokyo Electron Ltd 磁気アニール装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6532360B2 (ja) 2019-06-19
US10529918B2 (en) 2020-01-07
KR102080964B1 (ko) 2020-02-24
TWI645589B (zh) 2018-12-21
KR20170033241A (ko) 2017-03-24
US20170077396A1 (en) 2017-03-16
TW201724598A (zh) 2017-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9472424B2 (en) Substrate processing apparatus and a method of manufacturing a semiconductor device
US10056223B2 (en) Plasma processing apparatus and temperature control method
KR101328278B1 (ko) 자기 어닐링 도구 열 교환 시스템 및 방법
WO2014192871A1 (ja) 基板処理装置、半導体製造装置の製造方法及び炉口蓋体
JP6045610B2 (ja) 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP2008211099A (ja) プラズマ処理装置及びそのクリーニング方法
KR102080964B1 (ko) 반도체 장치의 제조 방법
KR102335062B1 (ko) 워크피스의 에칭­후 어닐링을 수행하는 방법 및 시스템
JP2017041465A (ja) 誘導加熱装置
JP4883589B2 (ja) アニール炉
JP2018125466A (ja) オゾンガス加温機構、基板処理装置及び基板処理方法
JP2015163736A (ja) 基板の処理方法
KR102581343B1 (ko) 성막 장치
JP2001156011A (ja) 半導体ウェーハ熱処理装置
JP2014216489A (ja) 排気ガス冷却装置、基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法および基板の製造方法
TWI713677B (zh) 高生產力浸泡退火系統
JPH034528A (ja) プラズマエッチング装置
JP5364314B2 (ja) 熱処理装置
JP2004095846A (ja) 熱処理装置及び熱処理方法
JP2012199397A (ja) 基板冷却方法および真空処理装置
JP2013201288A (ja) 基板処理装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171128

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180926

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181002

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181112

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: 20190423

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190521

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6532360

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250