JP2928502B2 - 半導体素子製造装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体素子製造装置及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子製造装置
及びその製造方法に関するもので、より詳しくは半導体
メモリ装置のキャパシタの下部電極上にHSG（HemiSpher
ical Grain）を形成する半導体素子製造装置及びその製
造方法に関するものである。
及びその製造方法に関するもので、より詳しくは半導体
メモリ装置のキャパシタの下部電極上にHSG（HemiSpher
ical Grain）を形成する半導体素子製造装置及びその製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体メモリ装置の一般的な素子高集積
化傾向によりDRAM（Dynamic Random Access Memory）も
16M DRAMの量産体制から64M, 256Mに至る研究が活発に
展開されながら、半導体素子もより精巧で素子自体の大
きさもさらに小さくなっている。 半導体メモリ装置で
高集積化は各メモリセルが占める面積が減少することを
意味する。
化傾向によりDRAM（Dynamic Random Access Memory）も
16M DRAMの量産体制から64M, 256Mに至る研究が活発に
展開されながら、半導体素子もより精巧で素子自体の大
きさもさらに小さくなっている。 半導体メモリ装置で
高集積化は各メモリセルが占める面積が減少することを
意味する。
【０００３】特に、一つのMOS（Metal Oxide Semicondu
ctor）トランジスタと一つのキャパシタによって単位メ
モリセルが構成されるDRAMにおいてはキャパシタが一定
の水準以上のセルキャパシタンスを確保しなければなら
ない。
ctor）トランジスタと一つのキャパシタによって単位メ
モリセルが構成されるDRAMにおいてはキャパシタが一定
の水準以上のセルキャパシタンスを確保しなければなら
ない。
【０００４】一般的に半導体キャパシタの構造は基本的
に下部電極（又はストリッジ電極）と上部電極（プレー
ト電極）の間に誘電体の薄膜が形成されている構造をな
しており、そのキャパシタンスの大きさは誘電体の誘電
率と、対向された2つの電極によってなる有効キャパシ
タ面積に比例して、電極間の間隔、即ち誘電体の厚さに
反比例する。
に下部電極（又はストリッジ電極）と上部電極（プレー
ト電極）の間に誘電体の薄膜が形成されている構造をな
しており、そのキャパシタンスの大きさは誘電体の誘電
率と、対向された2つの電極によってなる有効キャパシ
タ面積に比例して、電極間の間隔、即ち誘電体の厚さに
反比例する。
【０００５】従って、誘電率が大きい誘電体を使用する
か、誘電体を薄膜に形成する他にも有効キャパシタの面
積を大きくする必要がある。
か、誘電体を薄膜に形成する他にも有効キャパシタの面
積を大きくする必要がある。
【０００６】一方、DRAMで単位メモリセルが減少するこ
とはキャパシタが占める面積も一緒に減ることなので、
最小限の有効キャパシタの面積を確保するために多様な
研究が行われている。
とはキャパシタが占める面積も一緒に減ることなので、
最小限の有効キャパシタの面積を確保するために多様な
研究が行われている。
【０００７】このような研究の中でキャパシタの下部電
極上にHSGシリコン層の形成という物質自体の性質を利
用する方法がある。前記HSGシリコン層を利用してキャ
パシタを形成する方法を説明すると、先に、キャパシタ
の下部電極のパターンを形成する。
極上にHSGシリコン層の形成という物質自体の性質を利
用する方法がある。前記HSGシリコン層を利用してキャ
パシタを形成する方法を説明すると、先に、キャパシタ
の下部電極のパターンを形成する。
【０００８】DRAMでキャパシタの下部電極はコンタクト
ホールを通じてMOSトランジスタのソース領域と接続し
てソース領域を通じて伝達された特定な電荷の情報量を
蓄積する部分で、半導体基板との間に層間絶縁膜を介在
して形成する。
ホールを通じてMOSトランジスタのソース領域と接続し
てソース領域を通じて伝達された特定な電荷の情報量を
蓄積する部分で、半導体基板との間に層間絶縁膜を介在
して形成する。
【０００９】下部電極は例をあげると、非晶質シリコン
（a−Si）で低圧化学気相蒸着法によって形成され不純
物がドープされないか、もしくは燐（Phosphorous）が
ドープされる場合もある。層間絶縁膜は高温酸化膜又は
シリコン酸化膜などが使用される。また、下部電極のパ
ターンは基板全面に下部電極物質を形成した後、通常の
フォトリソグラフィ工程を通じて形成される。
（a−Si）で低圧化学気相蒸着法によって形成され不純
物がドープされないか、もしくは燐（Phosphorous）が
ドープされる場合もある。層間絶縁膜は高温酸化膜又は
シリコン酸化膜などが使用される。また、下部電極のパ
ターンは基板全面に下部電極物質を形成した後、通常の
フォトリソグラフィ工程を通じて形成される。
【００１０】続いて、下部電極パターンが露出された表
面上にHSGシリコンを形成させる。このHSGシリコン形成
工程は、Watanabe氏などが提案したもので（参考文献：
Hemispherical Grained Silicon Formation on In−Sit
u Phosphorous Doped Amorphous−Si Using The Seedin
g Method, SSDM '92、pp422〜424、H. Watanabe. eta
l.）、シリコンの結晶と非結晶状態の転移範囲温度領域
でシリコンの移動（Migration）によって表面エネルギ
ーがとても安定された形態である半球型シリコン層を下
部電極の表面に形成する現象を利用した工程である。
面上にHSGシリコンを形成させる。このHSGシリコン形成
工程は、Watanabe氏などが提案したもので（参考文献：
Hemispherical Grained Silicon Formation on In−Sit
u Phosphorous Doped Amorphous−Si Using The Seedin
g Method, SSDM '92、pp422〜424、H. Watanabe. eta
l.）、シリコンの結晶と非結晶状態の転移範囲温度領域
でシリコンの移動（Migration）によって表面エネルギ
ーがとても安定された形態である半球型シリコン層を下
部電極の表面に形成する現象を利用した工程である。
【００１１】それで、HSG形成工程は表面反応性が強い
シリコン系ガス（Si2H6, SiH4）や膜中のシリコンがウ
ェーハの表面の構造上の異常部位やシーディングガスを
核（Seed）でそれぞれの異常部位の周辺に突出された形
の区域を形成する性質を利用して形成膜に多数の突出部
を有する粗い表面を作り、従って、表面積を広げて半導
体装置のキャパシタの容量を増やす方法として使用され
るものである。
シリコン系ガス（Si2H6, SiH4）や膜中のシリコンがウ
ェーハの表面の構造上の異常部位やシーディングガスを
核（Seed）でそれぞれの異常部位の周辺に突出された形
の区域を形成する性質を利用して形成膜に多数の突出部
を有する粗い表面を作り、従って、表面積を広げて半導
体装置のキャパシタの容量を増やす方法として使用され
るものである。
【００１２】一般的なHSGシリコン層を形成する過程を
見てみると、熱抵抗方式の熱源ソースを有する高真空CV
D装置内の温度を一定の状態、例えば、580℃に安定に維
持した後（温度安定化段階）、表面反応性が強いシリコ
ン系ガスとしてSi2H6やSiH4分子をシーディング（seedi
ng）ガスで露出された下部電極の表面上に照射させる
（シーディング段階）。
見てみると、熱抵抗方式の熱源ソースを有する高真空CV
D装置内の温度を一定の状態、例えば、580℃に安定に維
持した後（温度安定化段階）、表面反応性が強いシリコ
ン系ガスとしてSi2H6やSiH4分子をシーディング（seedi
ng）ガスで露出された下部電極の表面上に照射させる
（シーディング段階）。
【００１３】続いて、熱処理を行うとシリコン粒子の熱
的移動（migration）によって半球形態に表面が凹凸さ
れたHSGシリコン層が形成される。
的移動（migration）によって半球形態に表面が凹凸さ
れたHSGシリコン層が形成される。
【００１４】一方、前記のようなキャパシタ製造工程を
行う方法として、工程が行われるウェーハを一枚単位に
反応チャンバーにローディングした後、工程を行うシン
グルウェーハローディング（single wafer loading）方
式と数十枚のウェーハに対して同時に工程を行うバッチ
型ローディング（batch type loading）方式がある。
行う方法として、工程が行われるウェーハを一枚単位に
反応チャンバーにローディングした後、工程を行うシン
グルウェーハローディング（single wafer loading）方
式と数十枚のウェーハに対して同時に工程を行うバッチ
型ローディング（batch type loading）方式がある。
【００１５】電子の方式は各ウェーハ毎に同一な工程条
件が維持され均一な工程が行われることが可能であるに
もかかわらず生産性に問題があるので生産性が優秀な後
者の方式が主に採択されている。
件が維持され均一な工程が行われることが可能であるに
もかかわらず生産性に問題があるので生産性が優秀な後
者の方式が主に採択されている。
【００１６】しかし、前記バッチ型ローディング方式の
場合には同一な反応チャンバー内でウェーハが位置する
部分によって工程条件が異なるので同一バッチの各ウェ
ーハに対して均一な工程条件を維持させることが大きな
キーポイントになっている。
場合には同一な反応チャンバー内でウェーハが位置する
部分によって工程条件が異なるので同一バッチの各ウェ
ーハに対して均一な工程条件を維持させることが大きな
キーポイントになっている。
【００１７】図５は従来の半導体素子製造装置を概略的
に示す図面でHSG形成工程を行うための垂直形低圧化学
気相蒸着（LPCVD）装置である。図５を参照すると、反
応チャンバー20とロードロックチャンバー10が上下構造
を成しているし、反応チャンバー20とロードロックチャ
ンバー10の間にはゲートバルブ14が設置されている。ロ
ードロックチャンバー10にはウェーハが積載されたボー
ト12が待機している。
に示す図面でHSG形成工程を行うための垂直形低圧化学
気相蒸着（LPCVD）装置である。図５を参照すると、反
応チャンバー20とロードロックチャンバー10が上下構造
を成しているし、反応チャンバー20とロードロックチャ
ンバー10の間にはゲートバルブ14が設置されている。ロ
ードロックチャンバー10にはウェーハが積載されたボー
ト12が待機している。
【００１８】反応チャンバー20は上部がドーム型で密閉
された外側チューブ26とその内部に上部が開放された内
側チューブ24で構成された二重管の形態で、反応チャン
バー20とロードロックチャンバー10を連結するフランジ
（flange）16から反応に必要なソースガスを供給するガ
ス供給ノズル22が垂直に形成されている。前記ガス供給
ノズル22には垂直方向で一定の間隔をおいて噴射孔23が
複数個設置されている。また、前記外側チューブ26を囲
んでヒーターブロック28が設置されている。
された外側チューブ26とその内部に上部が開放された内
側チューブ24で構成された二重管の形態で、反応チャン
バー20とロードロックチャンバー10を連結するフランジ
（flange）16から反応に必要なソースガスを供給するガ
ス供給ノズル22が垂直に形成されている。前記ガス供給
ノズル22には垂直方向で一定の間隔をおいて噴射孔23が
複数個設置されている。また、前記外側チューブ26を囲
んでヒーターブロック28が設置されている。
【００１９】一方、ロードロックチャンバー10と反応チ
ャンバー20を真空に維持するために真空システムが設置
される。 即ち、ロードロックチャンバー用真空ライン
はロードロックチャンバー10の下部にロードロックチャ
ンバー用真空管43がエアバルブ36を含めて機械式ブース
ターポンプ30とドライポンプ32を経由して排気されるよ
うに構成されており、反応チャンバー用真空ラインは反
応チャンバー用真空管44がエアバルブ34を含めて機械式
ブースターポンプ30とドライポンプ32を経由して排気さ
れるように構成されている。
ャンバー20を真空に維持するために真空システムが設置
される。 即ち、ロードロックチャンバー用真空ライン
はロードロックチャンバー10の下部にロードロックチャ
ンバー用真空管43がエアバルブ36を含めて機械式ブース
ターポンプ30とドライポンプ32を経由して排気されるよ
うに構成されており、反応チャンバー用真空ラインは反
応チャンバー用真空管44がエアバルブ34を含めて機械式
ブースターポンプ30とドライポンプ32を経由して排気さ
れるように構成されている。
【００２０】図６は図５の半導体素子製造装置で真空ラ
インを具体的に示した図面である。即ち、図５に示した
ことに追加して、反応チャンバー用真空管44に設置され
たエアバルブ34の前後にエアバルブ35と手動バルブ33が
設置されたバイパス真空管が設置されており、機械式ブ
ースターポンプ30とドライポンプ32ラインを洗浄するた
めにそれぞれフローメータ37，38、チェックバルブ41及
びエアーバルブ40を備えるファジガス供給ラインが設け
られ、機械式ブースターポンプ30とドライポンプ32を迂
回してエアバルブ39とチェックバルブ42を備えるバイパ
スラインがさらに設置されている。 前記機械式ブース
ターポンプ30以前には圧力を測定できるピラニ（piran
i）ゲージ45が設置されている。
インを具体的に示した図面である。即ち、図５に示した
ことに追加して、反応チャンバー用真空管44に設置され
たエアバルブ34の前後にエアバルブ35と手動バルブ33が
設置されたバイパス真空管が設置されており、機械式ブ
ースターポンプ30とドライポンプ32ラインを洗浄するた
めにそれぞれフローメータ37，38、チェックバルブ41及
びエアーバルブ40を備えるファジガス供給ラインが設け
られ、機械式ブースターポンプ30とドライポンプ32を迂
回してエアバルブ39とチェックバルブ42を備えるバイパ
スラインがさらに設置されている。 前記機械式ブース
ターポンプ30以前には圧力を測定できるピラニ（piran
i）ゲージ45が設置されている。
【００２１】図５と図６を参照して従来のHSGシリコン
形成過程を簡単に調べてみると、ウェーハの移送手段に
よってキャパシタの下部電極が形成されたウェーハが積
載されたボート12がロードロックチャンバー10の側壁を
通じてロードロックチャンバー10内に移送され、続いて
ロードロックチャンバー用真空ラインを稼動させロード
ロックチャンバー10を窒素雰囲気化で上圧又は望む真空
に維持して汚染物除去及びウェーハ上の自然酸化膜形成
を抑制させる。次に、ゲートバルブ14が開放されボート
12がエレベータ（図示しない）によって反応チャンバー
20内にローディングされる。
形成過程を簡単に調べてみると、ウェーハの移送手段に
よってキャパシタの下部電極が形成されたウェーハが積
載されたボート12がロードロックチャンバー10の側壁を
通じてロードロックチャンバー10内に移送され、続いて
ロードロックチャンバー用真空ラインを稼動させロード
ロックチャンバー10を窒素雰囲気化で上圧又は望む真空
に維持して汚染物除去及びウェーハ上の自然酸化膜形成
を抑制させる。次に、ゲートバルブ14が開放されボート
12がエレベータ（図示しない）によって反応チャンバー
20内にローディングされる。
【００２２】反応チャンバーの温度を一定の温度に安定
化させた後、HSG核生成条件を最適化するために反応チ
ャンバー20内の温度を一定の水準まで上昇させて、前記
ガス供給ノズル22を通じてシリコン系ガスをシーディン
グガスに供給した後、前記反応チャンバー用真空ライン
を稼動させ反応チャンバー内を高真空に維持しながら熱
処理を行って核成長させる。
化させた後、HSG核生成条件を最適化するために反応チ
ャンバー20内の温度を一定の水準まで上昇させて、前記
ガス供給ノズル22を通じてシリコン系ガスをシーディン
グガスに供給した後、前記反応チャンバー用真空ライン
を稼動させ反応チャンバー内を高真空に維持しながら熱
処理を行って核成長させる。
【００２３】以上のようにキャパシタの下部電極上にHS
Gシリコン層が形成されると、ボート12をロードロック
チャンバー10にアンローディングした後、冷却させ工程
を終了する。
Gシリコン層が形成されると、ボート12をロードロック
チャンバー10にアンローディングした後、冷却させ工程
を終了する。
【００２４】しかし、前述した従来の半導体素子製造装
置はバッチ（batch）型ローディング方式で生産性が優
秀であるが、前述したようにボートに積載されたウェー
ハの位置別に工程条件が異なるので同一バッチで各ウェ
ーハに対する工程遂行の結果が均一にならないという恐
れが多いという問題点がある。
置はバッチ（batch）型ローディング方式で生産性が優
秀であるが、前述したようにボートに積載されたウェー
ハの位置別に工程条件が異なるので同一バッチで各ウェ
ーハに対する工程遂行の結果が均一にならないという恐
れが多いという問題点がある。
【００２５】また、従来の半導体素子製造装置では反応
チャンバー20でHSG核成長のための高真空形成時、望む
真空に至るまで多くの時間がかかりシリコンマイグレー
ション（migration）が円滑でなく半球型シリコン核の
大きさが小さくなり、これはキャパシタの下部電極の表
面積を極大化させることができないという問題点があっ
た。
チャンバー20でHSG核成長のための高真空形成時、望む
真空に至るまで多くの時間がかかりシリコンマイグレー
ション（migration）が円滑でなく半球型シリコン核の
大きさが小さくなり、これはキャパシタの下部電極の表
面積を極大化させることができないという問題点があっ
た。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来の技術の問題点を解決するためのもので数十枚のウ
ェーハが同一バッチで工程が行われても均一な特性の膜
を形成できる半導体素子製造装置を提供することにあ
る。
従来の技術の問題点を解決するためのもので数十枚のウ
ェーハが同一バッチで工程が行われても均一な特性の膜
を形成できる半導体素子製造装置を提供することにあ
る。
【００２７】本発明の他の目的は、キャパシタの下部電
極上にHSGシリコン核を望む密度と大きさで容易に成長
させられる半導体素子製造装置を提供することにある。
極上にHSGシリコン核を望む密度と大きさで容易に成長
させられる半導体素子製造装置を提供することにある。
【００２８】本発明の他の目的は、前記本発明による半
導体素子製造装置内で半導体素子を製造する望ましい方
法を提供することにある。
導体素子製造装置内で半導体素子を製造する望ましい方
法を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の手段による半導体素子製造装置は、半導体素
子の製造工程が行われる反応チャンバーと、前記反応チ
ャンバーの下部に設置されるロードロックチャンバー
と、前記反応チャンバーに連結される反応チャンバー用
真空ライン及び前記ロードロックチャンバーに連結され
たロードロックチャンバー用真空ラインを備えてなる
し、前記反応チャンバー用真空ラインとロードロックチ
ャンバー用真空ラインが第１合流点で合流して共通の第
１真空ポンプと第２真空ポンプを経由して設置されてい
る半導体素子製造装置において、前記反応チャンバー用
真空ラインから分岐され、第３真空ポンプを経由した後
前記第１合流点と前記第１真空ポンプの間の第２合流点
で合流するバイパス真空ラインを備えてなることを特徴
としている。
の本発明の手段による半導体素子製造装置は、半導体素
子の製造工程が行われる反応チャンバーと、前記反応チ
ャンバーの下部に設置されるロードロックチャンバー
と、前記反応チャンバーに連結される反応チャンバー用
真空ライン及び前記ロードロックチャンバーに連結され
たロードロックチャンバー用真空ラインを備えてなる
し、前記反応チャンバー用真空ラインとロードロックチ
ャンバー用真空ラインが第１合流点で合流して共通の第
１真空ポンプと第２真空ポンプを経由して設置されてい
る半導体素子製造装置において、前記反応チャンバー用
真空ラインから分岐され、第３真空ポンプを経由した後
前記第１合流点と前記第１真空ポンプの間の第２合流点
で合流するバイパス真空ラインを備えてなることを特徴
としている。
【００３０】具体的に前記第１、第２及び第３真空ポン
プはそれぞれ機械式ブースターポンプ、ドライポンプ及
びターボ分子ポンプで構成し、前記第３真空ポンプの内
部を洗浄できるようにファジガス供給ラインがさらに設
置されることが望ましい。前記反応チャンバー用真空ラ
インとバイパス真空ラインの管の内部をポリシング処理
して真空能力を最大化することが望ましいし、前記バイ
パス真空ラインの第３真空ポンプから前記反応チャンバ
ーに至る真空ラインを加熱させられる加熱手段をさらに
設置して工程完了後、副産物の発生を最小化させること
が望ましい。前記反応チャンバー内にはソースガスを供
給することができるお互い異なる高さを有するガス供給
ノズルが複数個設置され、前記各ガス供給ノズルには垂
直的に一定の間隔で噴射孔が形成反応チャンバーの上下
側にソースガスを均一に供給することができるように構
成される。
プはそれぞれ機械式ブースターポンプ、ドライポンプ及
びターボ分子ポンプで構成し、前記第３真空ポンプの内
部を洗浄できるようにファジガス供給ラインがさらに設
置されることが望ましい。前記反応チャンバー用真空ラ
インとバイパス真空ラインの管の内部をポリシング処理
して真空能力を最大化することが望ましいし、前記バイ
パス真空ラインの第３真空ポンプから前記反応チャンバ
ーに至る真空ラインを加熱させられる加熱手段をさらに
設置して工程完了後、副産物の発生を最小化させること
が望ましい。前記反応チャンバー内にはソースガスを供
給することができるお互い異なる高さを有するガス供給
ノズルが複数個設置され、前記各ガス供給ノズルには垂
直的に一定の間隔で噴射孔が形成反応チャンバーの上下
側にソースガスを均一に供給することができるように構
成される。
【００３１】前記ガス供給ノズルは、具体的に反応チャ
ンバーの上部にソースガスを供給するために垂直に形成
された第1供給ノズル、反応チャンバーの中間部にソー
スガスを供給するために垂直に形成された第2供給ノズ
ル及び反応チャンバーの下部にソースガスを供給するた
めの第3供給ノズルでなり、前記第1、第2供給ノズルは
その末端が閉鎖された閉鎖型であり、前記第3供給ノズ
ルはその末端が開放された開放型にすることが望まし
い。
ンバーの上部にソースガスを供給するために垂直に形成
された第1供給ノズル、反応チャンバーの中間部にソー
スガスを供給するために垂直に形成された第2供給ノズ
ル及び反応チャンバーの下部にソースガスを供給するた
めの第3供給ノズルでなり、前記第1、第2供給ノズルは
その末端が閉鎖された閉鎖型であり、前記第3供給ノズ
ルはその末端が開放された開放型にすることが望まし
い。
【００３２】前記ガス供給ノズルに形成された噴射孔は
上部になるほど大きく形成されることが均一なガス噴射
を達成することができるので望ましいし、前記各ガス供
給ノズルはソースガス供給源に連結された単一の供給ラ
インで分岐され形成され得るし、ソースガス供給源にそ
れぞれ別に連結された供給ラインに連結され得るし、特
にソースガスが2つ以上に供給される場合有用である。
上部になるほど大きく形成されることが均一なガス噴射
を達成することができるので望ましいし、前記各ガス供
給ノズルはソースガス供給源に連結された単一の供給ラ
インで分岐され形成され得るし、ソースガス供給源にそ
れぞれ別に連結された供給ラインに連結され得るし、特
にソースガスが2つ以上に供給される場合有用である。
【００３３】また、ウェーハを積載することができるボ
ートと、前記ボートを反応チャンバーとロードロックチ
ャンバーの間に往復移動させるエレベーター及び前記ボ
ートを回転させることができるボート回転手段を備える
ウェーハ移送手段をさらに備えてなる。
ートと、前記ボートを反応チャンバーとロードロックチ
ャンバーの間に往復移動させるエレベーター及び前記ボ
ートを回転させることができるボート回転手段を備える
ウェーハ移送手段をさらに備えてなる。
【００３４】この時、前記ボート回転手段はボートの回
転速度を自由に調節できるように例えば、コントローラ
が備えられるし、前記ボート回転手段は具体的にボート
を置くことができるようなボート支持台と前記ボート支
持台を回転軸を通じて回転させるモータを備える。
転速度を自由に調節できるように例えば、コントローラ
が備えられるし、前記ボート回転手段は具体的にボート
を置くことができるようなボート支持台と前記ボート支
持台を回転軸を通じて回転させるモータを備える。
【００３５】一方、前記ボート回転手段はボートを反応
チャンバー内に移動させた後、ボートを回転させるよう
にしてウェーハに対する工程が均一に行われるようにす
ることが望ましい。
チャンバー内に移動させた後、ボートを回転させるよう
にしてウェーハに対する工程が均一に行われるようにす
ることが望ましい。
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】また、前記ロードロックチャンバーには窒
素ガス供給ラインと酸素ガス供給ラインが設置されてお
り、汚染物除去及び自然酸化膜調節を容易にすることが
できる。
素ガス供給ラインと酸素ガス供給ラインが設置されてお
り、汚染物除去及び自然酸化膜調節を容易にすることが
できる。
【００４３】一方、前記本発明の他の目的を達成するた
めの半導体素子製造方法は、内部にソースガスを供給で
きるガス供給ノズルが複数個設置されている反応チャン
バーと、前記反応チャンバーの下部に設置されるロード
ロックチャンバーと、ウェーハを積載できるボートとエ
レベータ及び前記ボートを回転させられるボートの回転
手段を備えるウェーハ移送手段と、一端が前記反応チャ
ンバーに連結される反応チャンバー用真空ラインと、一
端が前記ロードロックチャンバーに連結され、第１合流
点で前記反応チャンバー用真空ラインと合流した後、共
通の第１真空ポンプと第２真空ポンプを経由して設置さ
れたロードロックチャンバー用真空ラインと、前記反応
チャンバー用真空ラインから分岐され第３真空ポンプを
経由した後、前記第１合流点と前記第１真空ポンプの間
の第２合流点で合流するバイパス真空ラインを備える半
導体素子製造装置内での半導体素子製造方法において、
工程遂行のためのウェーハを前記ウェーハ移送手段のボ
ート内に積載する段階と、前記ロードロックチャンバー
用真空ラインの第１、第２真空ポンプを駆動させロード
ロックチャンバー内を真空に維持する段階と、ボートを
ロードロックチャンバーから前記反応チャンバー内にロ
ーディングする段階と、前記反応チャンバー内にソース
ガスを供給しながら半導体素子工程を行う段階と、前記
反応チャンバー内を真空に維持するために前記第１、第
２真空ポンプを駆動させる段階と、前記反応チャンバー
内の圧力が特定値に達すると、前記反応チャンバー用真
空ラインから分岐された後、前記第１合流点と前記第１
真空ポンプの間の第２合流点で合流するバイパス真空ラ
イン内に設置された第３真空ポンプを駆動させる段階
と、を備えてなる。
めの半導体素子製造方法は、内部にソースガスを供給で
きるガス供給ノズルが複数個設置されている反応チャン
バーと、前記反応チャンバーの下部に設置されるロード
ロックチャンバーと、ウェーハを積載できるボートとエ
レベータ及び前記ボートを回転させられるボートの回転
手段を備えるウェーハ移送手段と、一端が前記反応チャ
ンバーに連結される反応チャンバー用真空ラインと、一
端が前記ロードロックチャンバーに連結され、第１合流
点で前記反応チャンバー用真空ラインと合流した後、共
通の第１真空ポンプと第２真空ポンプを経由して設置さ
れたロードロックチャンバー用真空ラインと、前記反応
チャンバー用真空ラインから分岐され第３真空ポンプを
経由した後、前記第１合流点と前記第１真空ポンプの間
の第２合流点で合流するバイパス真空ラインを備える半
導体素子製造装置内での半導体素子製造方法において、
工程遂行のためのウェーハを前記ウェーハ移送手段のボ
ート内に積載する段階と、前記ロードロックチャンバー
用真空ラインの第１、第２真空ポンプを駆動させロード
ロックチャンバー内を真空に維持する段階と、ボートを
ロードロックチャンバーから前記反応チャンバー内にロ
ーディングする段階と、前記反応チャンバー内にソース
ガスを供給しながら半導体素子工程を行う段階と、前記
反応チャンバー内を真空に維持するために前記第１、第
２真空ポンプを駆動させる段階と、前記反応チャンバー
内の圧力が特定値に達すると、前記反応チャンバー用真
空ラインから分岐された後、前記第１合流点と前記第１
真空ポンプの間の第２合流点で合流するバイパス真空ラ
イン内に設置された第３真空ポンプを駆動させる段階
と、を備えてなる。
【００４４】前記ボートは反応チャンバーにローディン
グされた後、回転されるようにすることが工程の均一性
を確保できるし、前記核成長段階で前記バイパス真空ラ
インの第３真空ポンプを駆動させ早い時間内に基準真空
（base vacuum）に達しさせるようにすることがシリコ
ンマイグレーションを最大化することができる。
グされた後、回転されるようにすることが工程の均一性
を確保できるし、前記核成長段階で前記バイパス真空ラ
インの第３真空ポンプを駆動させ早い時間内に基準真空
（base vacuum）に達しさせるようにすることがシリコ
ンマイグレーションを最大化することができる。
【００４５】以上、本発明によると、ガス供給ノズルか
らソースガスを反応チャンバーの上下にわたり均一に供
給できるし、ボートを工程遂行中回転させるのでウェー
ハの下部電極上にHSGシリコン層を均一に形成すること
ができる。また、核成長時、第３真空ポンプを駆動させ
ることにより基準真空に早く達することができてシリコ
ンマイグレーションが円滑に行われ核の大きさを増加さ
せられる。
らソースガスを反応チャンバーの上下にわたり均一に供
給できるし、ボートを工程遂行中回転させるのでウェー
ハの下部電極上にHSGシリコン層を均一に形成すること
ができる。また、核成長時、第３真空ポンプを駆動させ
ることにより基準真空に早く達することができてシリコ
ンマイグレーションが円滑に行われ核の大きさを増加さ
せられる。
【００４６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、具
体的な実施形態例を添付した図面を参照しながら詳細に
説明する。
体的な実施形態例を添付した図面を参照しながら詳細に
説明する。
【００４７】先ず本発明を要約すると、反応チャンバー
はお互い異なる高さのソースガス供給ノズルが複数個設
置されチャンバーの上下側にソースガスを均衡に供給し
て、ウェーハを積載できるボートとボートを反応チャン
バーとロードロックチャンバーの間に往復移動させるエ
レベータ及び前記ボートを回転させられるボート回転手
段を備える。
はお互い異なる高さのソースガス供給ノズルが複数個設
置されチャンバーの上下側にソースガスを均衡に供給し
て、ウェーハを積載できるボートとボートを反応チャン
バーとロードロックチャンバーの間に往復移動させるエ
レベータ及び前記ボートを回転させられるボート回転手
段を備える。
【００４８】また、真空システムは一端が前記反応チャ
ンバーに連結される反応チャンバー用真空ラインと、一
端が前記ロードロックチャンバーに連結され、第１合流
点で前記反応チャンバー用真空ラインと合流した後、共
通の第１真空ポンプと第２真空ポンプを経由して設置さ
れたロードロックチャンバー用真空ラインと、前記反応
チャンバー用真空ラインから分岐され第３真空ポンプを
経由した後、前記第１合流点と前記第１真空ポンプの間
の第２合流点で合流するバイパス真空ラインを備える。
ンバーに連結される反応チャンバー用真空ラインと、一
端が前記ロードロックチャンバーに連結され、第１合流
点で前記反応チャンバー用真空ラインと合流した後、共
通の第１真空ポンプと第２真空ポンプを経由して設置さ
れたロードロックチャンバー用真空ラインと、前記反応
チャンバー用真空ラインから分岐され第３真空ポンプを
経由した後、前記第１合流点と前記第１真空ポンプの間
の第２合流点で合流するバイパス真空ラインを備える。
【００４９】従って、均一なソースガス供給とボートの
回転で工程条件がウェーハの位置に関係なく一定で、キ
ャパシタ有効面積を十分に確保できる効果がある。
回転で工程条件がウェーハの位置に関係なく一定で、キ
ャパシタ有効面積を十分に確保できる効果がある。
【００５０】図１は本発明の一つの実施例によるHSG形
成工程を行うための半導体素子製造装置を示す図面で、
従来の半導体素子製造装置を示す図５と対比したもので
ある。
成工程を行うための半導体素子製造装置を示す図面で、
従来の半導体素子製造装置を示す図５と対比したもので
ある。
【００５１】図１を参照すると、反応チャンバー60とロ
ードロックチャンバー50がフランジ56によって結合され
上下構造をなす垂直型装置で、反応チャンバー60とロー
ドロックチャンバー50の間には両チャンバーを分離する
ゲートバルブ54が設置されている。
ードロックチャンバー50がフランジ56によって結合され
上下構造をなす垂直型装置で、反応チャンバー60とロー
ドロックチャンバー50の間には両チャンバーを分離する
ゲートバルブ54が設置されている。
【００５２】前記反応チャンバー60は上部がドーム型で
密閉された外側チューブ66とその内部に上部が開放され
た内側チューブ64で構成された二重管の形態である。ま
た、前記外側チューブ66を囲んで熱源として作用するヒ
ーターブロック68が設置され、前記フランジ56の側壁に
は反応に必要なソースガスを供給するガス供給ノズル62
が内側チューブ64内に貫通連結され、前記ガス供給ノズ
ル62は内側チューブ64内で垂直に形成されている。前記
外側チューブ66と内側チューブ64はクォーツ（quartz）
やシリコンカーバイド（SiC）材質で形成する。
密閉された外側チューブ66とその内部に上部が開放され
た内側チューブ64で構成された二重管の形態である。ま
た、前記外側チューブ66を囲んで熱源として作用するヒ
ーターブロック68が設置され、前記フランジ56の側壁に
は反応に必要なソースガスを供給するガス供給ノズル62
が内側チューブ64内に貫通連結され、前記ガス供給ノズ
ル62は内側チューブ64内で垂直に形成されている。前記
外側チューブ66と内側チューブ64はクォーツ（quartz）
やシリコンカーバイド（SiC）材質で形成する。
【００５３】図２は図１で前記ソースガス供給ノズル62
の部分を具体的に示した拡大斜視図である。図１及び図
２を参照すると前記内側チューブ64内にはソースガスを
供給することができるお互い異なる高さを有するガス供
給ノズル62が複数個設置されている。
の部分を具体的に示した拡大斜視図である。図１及び図
２を参照すると前記内側チューブ64内にはソースガスを
供給することができるお互い異なる高さを有するガス供
給ノズル62が複数個設置されている。
【００５４】前記ガス供給ノズル62は、反応チャンバー
60の上部にソースガスを供給するために垂直で一番長く
形成された第1供給ノズル62a、反応チャンバー60の中間
部にソースガスを供給するために垂直に形成された第2
供給ノズル62b及び反応チャンバー60の下部にソースガ
スを供給するための第3供給ノズル62cを備えている。
60の上部にソースガスを供給するために垂直で一番長く
形成された第1供給ノズル62a、反応チャンバー60の中間
部にソースガスを供給するために垂直に形成された第2
供給ノズル62b及び反応チャンバー60の下部にソースガ
スを供給するための第3供給ノズル62cを備えている。
【００５５】前記第１、第２供給ノズル62a、62bはそれ
ぞれその上段部が密閉された閉鎖型で構成されており、
それぞれ、その上部に適当な間隔をおいて3つのお互い
異なる直径を有する噴射孔62a'、62b'が形成されてい
る。前記噴射孔は上部になるほど大きく形成することで
反応チャンバー60の上下にわたってソースガスが均一に
供給されるように構成される。
ぞれその上段部が密閉された閉鎖型で構成されており、
それぞれ、その上部に適当な間隔をおいて3つのお互い
異なる直径を有する噴射孔62a'、62b'が形成されてい
る。前記噴射孔は上部になるほど大きく形成することで
反応チャンバー60の上下にわたってソースガスが均一に
供給されるように構成される。
【００５６】前記第３供給ノズル62cは末端が開放され
た開放型になっており、反応チャンバー60の下段部に向
けて直接噴射されるようにした。
た開放型になっており、反応チャンバー60の下段部に向
けて直接噴射されるようにした。
【００５７】前記各ガス供給ノズルは3つの形態に構成
したが、本発明はこれに限定されなく、より多くの供給
ノズルに構成できるし、各供給ノズルが内側チューブ６
４の周縁に沿って特定地域に集団的に位置させて構成し
たが一定の間隔をおいて分散配置することもできる。
したが、本発明はこれに限定されなく、より多くの供給
ノズルに構成できるし、各供給ノズルが内側チューブ６
４の周縁に沿って特定地域に集団的に位置させて構成し
たが一定の間隔をおいて分散配置することもできる。
【００５８】また、各ガス供給ノズルで噴射孔の位置や
大きさは核の密度や大きさを調節する重要な変数であ
る。
大きさは核の密度や大きさを調節する重要な変数であ
る。
【００５９】図２では第1供給ノズル62aが反応チャンバ
ーのボート52にのせられたウェーハに対して下部から6/
8ないし8/8の領域をカバーするように上部に3つの噴射
孔が形成され、第2供給ノズル62bが下部から2/8ないし6
/8の領域をカバーするように上部に3つの噴射孔が形成
され、第3供給ノズル62cが反応チャンバーのボート52に
のせられたウェーハに対して下部の1/8の領域をカバー
するように構成され、各ノズルは反応の時、汚染物の発
生を抑制するために1/4インチの直径でクォーツやシリ
コンカーバイドで製作された。
ーのボート52にのせられたウェーハに対して下部から6/
8ないし8/8の領域をカバーするように上部に3つの噴射
孔が形成され、第2供給ノズル62bが下部から2/8ないし6
/8の領域をカバーするように上部に3つの噴射孔が形成
され、第3供給ノズル62cが反応チャンバーのボート52に
のせられたウェーハに対して下部の1/8の領域をカバー
するように構成され、各ノズルは反応の時、汚染物の発
生を抑制するために1/4インチの直径でクォーツやシリ
コンカーバイドで製作された。
【００６０】一方、図１及び図２には図示していない
が、前記第1、第2ないし第3ガス供給ノズル62a,62b,62c
はHSG形成のソースガスであるシラン（ｓｉｌａｎｅ）
などのシリコン系ガスのガス供給源（図示しない）に単
一の供給ラインを通じて連結されるし、それぞれ別途に
連結されることもあり得る。特に、後者はソースガスを
2つ以上使用する場合に有用である。
が、前記第1、第2ないし第3ガス供給ノズル62a,62b,62c
はHSG形成のソースガスであるシラン（ｓｉｌａｎｅ）
などのシリコン系ガスのガス供給源（図示しない）に単
一の供給ラインを通じて連結されるし、それぞれ別途に
連結されることもあり得る。特に、後者はソースガスを
2つ以上使用する場合に有用である。
【００６１】図３は図１でロードロックチャンバー50内
に位置するボート52の回転装置を具体的に示した図面で
ある。図３を参照すると、ボート52を上下往復移動させ
るエレベータ（図示しない）の上向運動によってボート
フランジ51が既にゲートバルブ54が開放された反応チャ
ンバー60に向けて移動して停止する。
に位置するボート52の回転装置を具体的に示した図面で
ある。図３を参照すると、ボート52を上下往復移動させ
るエレベータ（図示しない）の上向運動によってボート
フランジ51が既にゲートバルブ54が開放された反応チャ
ンバー60に向けて移動して停止する。
【００６２】続いて、ゲートバルブ54が閉じられ、ボー
ト52はモータ55の回転によって回転軸57に伝達された駆
動力によって回転するボート支持台53と共に回転するよ
うになる。この時、回転速度はコントローラなどを通じ
て任意に調節できる。
ト52はモータ55の回転によって回転軸57に伝達された駆
動力によって回転するボート支持台53と共に回転するよ
うになる。この時、回転速度はコントローラなどを通じ
て任意に調節できる。
【００６３】一方、回転軸57の回転によって摩耗され発
生される汚染物が飛散されないように回転軸周囲はベル
ローズ５９で密閉させた。
生される汚染物が飛散されないように回転軸周囲はベル
ローズ５９で密閉させた。
【００６４】一方、前記ロードロックチャンバー50には
窒素ガス供給ライン（図示しない）が別途に設置されロ
ードロックチャンバー50を上圧又は真空に維持する時、
窒素を充填させるし、別途の酸素ガス供給ライン（図示
しない）を追加設置してロードロックチャンバー50内で
自然酸化膜の形成を調節することもできる。
窒素ガス供給ライン（図示しない）が別途に設置されロ
ードロックチャンバー50を上圧又は真空に維持する時、
窒素を充填させるし、別途の酸素ガス供給ライン（図示
しない）を追加設置してロードロックチャンバー50内で
自然酸化膜の形成を調節することもできる。
【００６５】一方、ロードロックチャンバー50と反応チ
ャンバー60を真空に維持するために真空システムが設置
される。前記真空ラインは、一端が前記ロードロックチ
ャンバー50の下段部に連結されるエアーバルブ76を含む
ロードロックチャンバー用真空ラインと一端が前記反応
チャンバー60の外側のチューブ66の下段部に連結される
エアーバルブ74を含む反応チャンバー用真空ラインが合
流して共通の第1真空ポンプ70と第2真空ポンプ72を経由
して設置されているし、前記反応チャンバー用真空ライ
ンから分岐され、第3真空ポンプ86を経由した後前記第1
真空ポンプ70以前の共通真空管に合流するエアーバルブ
89を含むバイパス真空ラインからなる。
ャンバー60を真空に維持するために真空システムが設置
される。前記真空ラインは、一端が前記ロードロックチ
ャンバー50の下段部に連結されるエアーバルブ76を含む
ロードロックチャンバー用真空ラインと一端が前記反応
チャンバー60の外側のチューブ66の下段部に連結される
エアーバルブ74を含む反応チャンバー用真空ラインが合
流して共通の第1真空ポンプ70と第2真空ポンプ72を経由
して設置されているし、前記反応チャンバー用真空ライ
ンから分岐され、第3真空ポンプ86を経由した後前記第1
真空ポンプ70以前の共通真空管に合流するエアーバルブ
89を含むバイパス真空ラインからなる。
【００６６】前記第1、第2及び第3真空ポンプはそれぞ
れ機械式ブースターポンプ（Mechenical Booster Pum
p）、ドライポンプ（Dry Pump）及びターボ分子ポンプ
（TurboMoleculor Pump）で構成した。前記ブースター
ポンプとドライポンプはポンプの圧力の範囲が760torr
から1x10-3torrに該当するラーフィングポンプ（roughi
ngpump）に該当するものでラーフィングポンプに分類さ
れるものはその他にもピストン回転ポンプ、オイル回転
ポンプ、ソープションポンプ（sorption pump）、ベン
チューリポンプ（venturi pump）などがある。
れ機械式ブースターポンプ（Mechenical Booster Pum
p）、ドライポンプ（Dry Pump）及びターボ分子ポンプ
（TurboMoleculor Pump）で構成した。前記ブースター
ポンプとドライポンプはポンプの圧力の範囲が760torr
から1x10-3torrに該当するラーフィングポンプ（roughi
ngpump）に該当するものでラーフィングポンプに分類さ
れるものはその他にもピストン回転ポンプ、オイル回転
ポンプ、ソープションポンプ（sorption pump）、ベン
チューリポンプ（venturi pump）などがある。
【００６７】また、前記ターボ分子ポンプはポンプの圧
力範囲が1x10-3torrから1x10-8torrに該当する高真空ポ
ンプに分類されるもので高真空ポンプに分類されるもの
はその他にもオイル拡散ポンプ、クライオトラップとバ
ッフル（baffle）、メカニカルクライオポンプなどがあ
る。
力範囲が1x10-3torrから1x10-8torrに該当する高真空ポ
ンプに分類されるもので高真空ポンプに分類されるもの
はその他にもオイル拡散ポンプ、クライオトラップとバ
ッフル（baffle）、メカニカルクライオポンプなどがあ
る。
【００６８】前記ターボ分子ポンプはとても清潔な機械
的圧縮ポンプとして気体分子の運動量と方向を提示して
高速回転表面を利用して排気するために振動がなく5x10
-10torrよりさらに少ない圧力でも速い時間内に達する
ことができて多様に適用されている。
的圧縮ポンプとして気体分子の運動量と方向を提示して
高速回転表面を利用して排気するために振動がなく5x10
-10torrよりさらに少ない圧力でも速い時間内に達する
ことができて多様に適用されている。
【００６９】前記反応チャンバー用真空ラインとバイパ
ス真空ラインの真空管の材質をステーンレススチールに
して真空能力を最大化したし、同じ理由でその真空管の
内部をポリシング処理した。
ス真空ラインの真空管の材質をステーンレススチールに
して真空能力を最大化したし、同じ理由でその真空管の
内部をポリシング処理した。
【００７０】一方、前記バイパス真空ラインの第3真空
ポンプ86から前記反応チャンバー60の外側チューブ66に
至る真空管を加熱させられるように加熱テープ87を設置
して反応チャンバー60内で工程が完了された後、副産物
の発生量を最少化させられるようにしたし、前記加熱テ
ープは50ないし200℃の範囲内で調節できるようにし
た。
ポンプ86から前記反応チャンバー60の外側チューブ66に
至る真空管を加熱させられるように加熱テープ87を設置
して反応チャンバー60内で工程が完了された後、副産物
の発生量を最少化させられるようにしたし、前記加熱テ
ープは50ないし200℃の範囲内で調節できるようにし
た。
【００７１】図４は図１の半導体素子製造装置で真空ラ
インを具体的に示した図面で、従来の図６と対比して図
示したものである。図４を参照して真空システム及びそ
の駆動状態を調べてみる。
インを具体的に示した図面で、従来の図６と対比して図
示したものである。図４を参照して真空システム及びそ
の駆動状態を調べてみる。
【００７２】即ち、ロードロックチャンバー用真空ライ
ンはロードロックチャンバー50の下部にロードロックチ
ャンバー用真空管83がエアバルブ76を含めて機械式ブー
スターポンプ70とドライポンプ72を経由して排気される
ように構成されており、反応チャンバー用真空ラインは
反応チャンバー用真空管84がエアーバルブ74を含んで機
械式ブースターポンプ70とドライポンプ72を経由して排
気されるように構成されている。
ンはロードロックチャンバー50の下部にロードロックチ
ャンバー用真空管83がエアバルブ76を含めて機械式ブー
スターポンプ70とドライポンプ72を経由して排気される
ように構成されており、反応チャンバー用真空ラインは
反応チャンバー用真空管84がエアーバルブ74を含んで機
械式ブースターポンプ70とドライポンプ72を経由して排
気されるように構成されている。
【００７３】また、前記反応チャンバー用真空管84に設
置されたエアーバルブ74前後にエアーバルブ75と手動バ
ルブ73が設置されたバイパス真空管が設置されており、
機械式ブースターポンプ70とドライポンプ72ラインを洗
浄するためにそれぞれフローメータ77、78、チェックバ
ルブ81及びエアーバルブ80を備えるファジガス供給ライ
ンが設置され、機械式ブースターポンプ70とドライポン
プ72を迂回してエアーバルブ79とチェックバルブ82を備
えるバイパスラインがさらに設置されている。前記機械
式ブースターポンプ70以前には圧力を測定できるピラニ
（pirani）ゲージ85が設置されている。
置されたエアーバルブ74前後にエアーバルブ75と手動バ
ルブ73が設置されたバイパス真空管が設置されており、
機械式ブースターポンプ70とドライポンプ72ラインを洗
浄するためにそれぞれフローメータ77、78、チェックバ
ルブ81及びエアーバルブ80を備えるファジガス供給ライ
ンが設置され、機械式ブースターポンプ70とドライポン
プ72を迂回してエアーバルブ79とチェックバルブ82を備
えるバイパスラインがさらに設置されている。前記機械
式ブースターポンプ70以前には圧力を測定できるピラニ
（pirani）ゲージ85が設置されている。
【００７４】また、図６に図示された従来の真空ライン
に比べターボ分子ポンプ86を含むバイパス真空ラインが
追加設置されており、ターボ分子ポンプ86を前後にエア
ーバルブ88、89が設置される。また、前記バイパス真空
ラインで機械式ブースターポンプ70とドライポンプ72を
経由しないエアーバルブ95とチェックバルブ98を含むバ
イパスラインが追加設置され、ターボ分子ポンプ86をフ
ァジガスである窒素ガスで洗浄するためのファジガス供
給ラインが追加設置されている。
に比べターボ分子ポンプ86を含むバイパス真空ラインが
追加設置されており、ターボ分子ポンプ86を前後にエア
ーバルブ88、89が設置される。また、前記バイパス真空
ラインで機械式ブースターポンプ70とドライポンプ72を
経由しないエアーバルブ95とチェックバルブ98を含むバ
イパスラインが追加設置され、ターボ分子ポンプ86をフ
ァジガスである窒素ガスで洗浄するためのファジガス供
給ラインが追加設置されている。
【００７５】前記ファジガス供給ラインはファジガス供
給源（図示しない）からフローメータ93、チェックバル
ブ92及びエアーバルブ90を経由してターボ分子ポンプ86
以前に連結され、ターボ分子ポンプ86からエアバルブ91
とフローメータ94を経由してファジガス供給源に連結さ
れるように構成されている。
給源（図示しない）からフローメータ93、チェックバル
ブ92及びエアーバルブ90を経由してターボ分子ポンプ86
以前に連結され、ターボ分子ポンプ86からエアバルブ91
とフローメータ94を経由してファジガス供給源に連結さ
れるように構成されている。
【００７６】また、前記ターボ分子ポンプ86後段には圧
力スイッチ96とピラニゲージ97が設置され、反応チャン
バー60に近接してイオンゲージ99が設置されている。
力スイッチ96とピラニゲージ97が設置され、反応チャン
バー60に近接してイオンゲージ99が設置されている。
【００７７】図４を参照して真空ラインの駆動状態を調
べてみると、先にロードロックチャンバー50を真空に維
持するためには反応チャンバー60と連結される2つのエ
アーバルブ74、89を閉鎖して機械的ブースターポンプ70
とドライポンプ72を駆動させる。
べてみると、先にロードロックチャンバー50を真空に維
持するためには反応チャンバー60と連結される2つのエ
アーバルブ74、89を閉鎖して機械的ブースターポンプ70
とドライポンプ72を駆動させる。
【００７８】一方、反応チャンバー60を真空に維持する
ためにはロードロックチャンバー50と連結されるエアー
バルブ76を閉鎖して、機械式ブースターポンプ70とドラ
イポンプ72を駆動させる。一方、反応チャンバー60の圧
力が一定値、例えば、4パスカルに達するとバイパス真
空ラインが自動的に開放されるようにする。
ためにはロードロックチャンバー50と連結されるエアー
バルブ76を閉鎖して、機械式ブースターポンプ70とドラ
イポンプ72を駆動させる。一方、反応チャンバー60の圧
力が一定値、例えば、4パスカルに達するとバイパス真
空ラインが自動的に開放されるようにする。
【００７９】即ち、エアーバルブ88、89が開放され、タ
ーボ分子ポンプ86が駆動され短い時間内に基準真空に達
するようにする。この時、エアーバルブ74は閉じられる
ようにする。
ーボ分子ポンプ86が駆動され短い時間内に基準真空に達
するようにする。この時、エアーバルブ74は閉じられる
ようにする。
【００８０】以上でみた本発明による半導体素子製造装
置で半導体素子製造過程を図１ないし図４を参照して調
べてみる。
置で半導体素子製造過程を図１ないし図４を参照して調
べてみる。
【００８１】まず、半導体メモリ装置のキャパシタを構
成するシリコン系の下部電極パターンが形成されたウェ
ーハをボート52内に積載する。続いて、前記ロードロッ
クチャンバー用真空ラインの第1、第2真空ポンプ70、72
を駆動させロードロックチャンバー内を上圧又は真空に
維持する。この際、窒素ガスを充填させられるし、酸素
ガスを適切に供給することもできる。
成するシリコン系の下部電極パターンが形成されたウェ
ーハをボート52内に積載する。続いて、前記ロードロッ
クチャンバー用真空ラインの第1、第2真空ポンプ70、72
を駆動させロードロックチャンバー内を上圧又は真空に
維持する。この際、窒素ガスを充填させられるし、酸素
ガスを適切に供給することもできる。
【００８２】次に、ボート52をロードロックチャンバー
50から前記反応チャンバー60内にローディングする。こ
の際、既にゲートバルブ54は開放され、エレベータによ
って上昇運動が行われる。続いて、前記反応チャンバー
内60にHSG形成のためのソースガスを供給しながら半導
体素子工程を行い、この際、前記ボート52はモータ55の
作動と共に回転するようになる。
50から前記反応チャンバー60内にローディングする。こ
の際、既にゲートバルブ54は開放され、エレベータによ
って上昇運動が行われる。続いて、前記反応チャンバー
内60にHSG形成のためのソースガスを供給しながら半導
体素子工程を行い、この際、前記ボート52はモータ55の
作動と共に回転するようになる。
【００８３】前記半導体素子製造工程は安定化段階（St
and-By）、温度上昇段階（Temp Ramp Up）、核シーディ
ング段階（Seeding）及び核成長段階（Growth）を順に
行ってなる。即ち、反応チャンバー60内を450ないし500
℃に安定に維持し酸素がないようにして自然酸化膜の形
成を抑制させる。
and-By）、温度上昇段階（Temp Ramp Up）、核シーディ
ング段階（Seeding）及び核成長段階（Growth）を順に
行ってなる。即ち、反応チャンバー60内を450ないし500
℃に安定に維持し酸素がないようにして自然酸化膜の形
成を抑制させる。
【００８４】次に、核シーディング条件を最適化するた
めに温度を上昇させ、この時オバーシュート（over sho
ot）が発生されないようにして、シーディング時、圧力
を最適化するために反応チャンバーの粒子をポンピング
させ反応チャンバー内を清潔に維持させる。次に、ソー
スガス供給ノズル62からシラン（ｓｉｌａｎｅ）ガスな
どシーディングガスを供給して下部電極上に核を生成さ
せる。
めに温度を上昇させ、この時オバーシュート（over sho
ot）が発生されないようにして、シーディング時、圧力
を最適化するために反応チャンバーの粒子をポンピング
させ反応チャンバー内を清潔に維持させる。次に、ソー
スガス供給ノズル62からシラン（ｓｉｌａｎｅ）ガスな
どシーディングガスを供給して下部電極上に核を生成さ
せる。
【００８５】続いて、核成長をさせるために熱処理を行
い、熱処理は500℃以上で行う。 この時、高真空を維持
するためにまず前記第1、第2真空ポンプ70、72を駆動さ
せ、前記反応チャンバー60内の圧力が特定値に、例えば4
パスカルに達すると前記バイパス真空ラインの第3真空
ポンプ86を駆動させる。
い、熱処理は500℃以上で行う。 この時、高真空を維持
するためにまず前記第1、第2真空ポンプ70、72を駆動さ
せ、前記反応チャンバー60内の圧力が特定値に、例えば4
パスカルに達すると前記バイパス真空ラインの第3真空
ポンプ86を駆動させる。
【００８６】下部電極上にHSGシリコン核が充分に成長
して工程が終了されるとゲートバルブ54を開放してボー
ト52をロードロックチャンバー50にアンローディングし
た後、一定の温度に冷却させウェーハをロードロックチ
ャンバーから外部に移送させる。
して工程が終了されるとゲートバルブ54を開放してボー
ト52をロードロックチャンバー50にアンローディングし
た後、一定の温度に冷却させウェーハをロードロックチ
ャンバーから外部に移送させる。
【００８７】以上でみた本発明は、記載された具体例に
対してのみ詳細に説明されたが、本発明の技術思想範囲
内で多様な変形及び修正が可能であることは当業者にと
って明白なことであり、このような変形及び修正が添付
された特許請求の範囲に属することは当然なことであ
る。
対してのみ詳細に説明されたが、本発明の技術思想範囲
内で多様な変形及び修正が可能であることは当業者にと
って明白なことであり、このような変形及び修正が添付
された特許請求の範囲に属することは当然なことであ
る。
【００８８】
【発明の効果】従って、本発明によるとソースガスの均
一な供給と工程遂行時、ボートの回転によって同一バッ
チでウェーハの位置に関係なく均一な特性の膜を形成で
きるという効果がある。
一な供給と工程遂行時、ボートの回転によって同一バッ
チでウェーハの位置に関係なく均一な特性の膜を形成で
きるという効果がある。
【００８９】また、本発明によると真空ラインに高真空
ポンプを追加して短時間内に望ましい真空を達成するこ
とができるので、HSG核の密度及び大きさを良好に形成す
ることができ、結果的にキャパシタの有効断面積を十分
に確保して静電容量を向上させる効果がある。
ポンプを追加して短時間内に望ましい真空を達成するこ
とができるので、HSG核の密度及び大きさを良好に形成す
ることができ、結果的にキャパシタの有効断面積を十分
に確保して静電容量を向上させる効果がある。
【図１】本発明の一つの実施形態例による半導体素子製
造装置を示した構成図である。
造装置を示した構成図である。
【図２】図１のソースガス供給装置を具体的に示した拡
大斜視図である。
大斜視図である。
【図３】図１のボートの回転装置を具体的に示した要部
構成図である。
構成図である。
【図４】図１の半導体素子製造装置の真空ラインを具体
的に示した構成図である。
的に示した構成図である。
【図５】従来の半導体素子製造装置を概略的に示した構
成図である。
成図である。
【図６】図５の半導体素子製造装置の真空ラインを具体
的に示した構成図である。
的に示した構成図である。
５０…ロードロックチャンバー ５２…ボート ５４…ゲートバルブ ５５…モータ ５６…フランジ ５９…ベルローズ ６０…反応チャンバー ６２…ガス供給ノズル ６２ａ′，６２ｂ′…噴射孔 ６４…内側チューブ ６６…外側チューブ ６８…ヒータブロック ７０…第１真空ポンプ ７２…第２真空ポンプ ７４，７６，８８，８９…エアーバルブ ８３…ロードロックチャンバー用真空管 ８４…反応チャンバー用真空管 ８６…第３真空ポンプ ８７…加熱テープ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャン−ヒー ハン 大韓民国，キュングキ−ド，スヲン−シ ティー，パルダル−グ，マエタン−ドン グ，ドングナム ヴィラ 10−108 (72)発明者 ヤング−キョウ パーク 大韓民国，ソウル，ソングパ−グ，シン チュン−ドング，20−４，ジンジュ ア パートメント ８−1001 (72)発明者 ジャエ−ウック キム 大韓民国，ソウル，カングナム−グ，タ エチ ２−ドング，ミドー アパートメ ント 108−707 (56)参考文献 特開 平７−45529（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−321047（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−132224（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−153695（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−124909（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−124916（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−74737（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−58032（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−93113（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−11768（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−27458（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−27457（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−213335（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−316160（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−348023（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/31 H01L 21/365 H01L 21/44 - 21/445 H01L 21/469 H01L 21/86
Claims (21)
- 【請求項１】 半導体素子の製造工程が行われる反応チ
ャンバーと、前記反応チャンバーの下部に設置されるロ
ードロックチャンバーと、前記反応チャンバーに連結さ
れる反応チャンバー用真空ライン及び前記ロードロック
チャンバーに連結されたロードロックチャンバー用真空
ラインを備えてなるし、前記反応チャンバー用真空ライ
ンとロードロックチャンバー用真空ラインが第１合流点
で合流して共通の第１真空ポンプと第２真空ポンプを経
由して設置されている半導体素子製造装置において、 前記反応チャンバー用真空ラインから分岐され、第３真
空ポンプを経由した後前記第１合流点と前記第１真空ポ
ンプの間の第２合流点で合流するバイパス真空ラインを
備えてなることを特徴とする半導体素子製造装置。 - 【請求項２】 前記第１、第２及び第３真空ポンプはそ
れぞれ機械式ブースター（booster）ポンプ、ドライポ
ンプ及びターボ分子ポンプであることを特徴とする請求
項１に記載の半導体素子製造装置。 - 【請求項３】 前記第３真空ポンプ内部をファジできる
ファジガス供給ラインがさらに設置されていることを特
徴とする請求項１に記載の半導体素子製造装置。 - 【請求項４】 前記第３真空ポンプと第２合流点の間で
分岐され前記第１及び第２真空ポンプを経由しない排気
ラインがさらに設置されていることを特徴とする請求項
１に記載の半導体素子製造装置。 - 【請求項５】 前記バイパス真空ラインの分岐点以前の
前記反応チャンバー用真空ラインにイオンゲージがさら
に設置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体
素子製造装置。 - 【請求項６】 前記反応チャンバー用真空ラインとバイ
パス真空ラインの管の材質をステーンレススチールにし
たことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造装
置。 - 【請求項７】 前記反応チャンバー用真空ラインとバイ
パス真空ラインの管の内部をポリシング処理することを
特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造装置。 - 【請求項８】 前記バイパス真空ラインの第3真空ポン
プから前記反応チャンバーに至る真空ラインを加熱させ
ることができる加熱手段がさらに設置されることを特徴
とする請求項１に記載の半導体素子製造装置。 - 【請求項９】 前記加熱手段は５０ないし２００℃の範
囲内で調節されることを特徴とする請求項８に記載の半
導体素子製造装置。 - 【請求項１０】 前記反応チャンバーの内部にはソース
ガスを供給することができるお互い異なる高さを有する
ガス供給ノズルが複数個設置されてチャンバーの上下側
にソースガスを均一に供給することができるように構成
されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製
造装置。 - 【請求項１１】 前記ガス供給ノズルは、反応チャンバ
ーの上部にソースガスを供給するために垂直に形成され
た第１供給ノズル、反応チャンバーの中間部にソースガ
スを供給するために垂直に形成された第２供給ノズル及
び反応チャンバーの下部にソースガスを供給するための
第３供給ノズルとを備えてなることを特徴とする請求項
１０に記載の半導体素子製造装置。 - 【請求項１２】 ウェーハを積載することができるボー
トと、前記ボートを反応チャンバーとロードロックチャ
ンバーの間に往復移動させるエレベーター及び前記ボー
トを回転させることができるボート回転手段を備えるウ
ェーハ移送手段をさらに備えることを特徴とする請求項
１に記載の半導体素子製造装置。 - 【請求項１３】 前記ボート回転手段はボートの回転速
度を自由に調節できるように構成されたことを特徴とす
る請求項１２に記載の半導体素子製造装置。 - 【請求項１４】 前記ボート回転手段はボートを置くこ
とができるボート支持台と、前記ボート支持台を回転軸
を通じて回転させられるモータとを備えてなることを特
徴とする請求項１３に記載の半導体素子製造装置。 - 【請求項１５】 前記ロードロックチャンバーには窒素
ガス供給ラインと酸素ガス供給ラインが設置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造装
置。 - 【請求項１６】 内部にソースガスを供給できるガス供
給ノズルが複数個設置されている反応チャンバーと、前
記反応チャンバーの下部に設置されるロードロックチャ
ンバーと、ウェーハを積載できるボートとエレベータ及
び前記ボートを 回転させられるボートの回転手段を備え
るウェーハ移送手段と、一端が前記反応チャンバーに連
結される反応チャンバー用真空ラインと、一端が前記ロ
ードロックチャンバーに連結され、第１合流点で前記反
応チャンバー用真空ラインと合流した後、共通の第１真
空ポンプと第２真空ポンプを経由して設置されたロード
ロックチャンバー用真空ラインと、前記反応チャンバー
用真空ラインから分岐され第３真空ポンプを経由した
後、前記第１合流点と前記第１真空ポンプの間の第２合
流点で合流するバイパス真空ラインを備える半導体素子
製造装置内での半導体素子製造方法において、 工程遂行のためのウェーハを前記ウェーハ移送手段のボ
ート内に積載する段階と、 前記ロードロックチャンバー用真空ラインの第１、第２
真空ポンプを駆動させロードロックチャンバー内を真空
に維持する段階と、 前記ボートをロードロックチャンバーから前記反応チャ
ンバー内にローディングする段階と、 前記反応チャンバー内にソースガスを供給しながら半導
体素子工程を行う段階と、 前記反応チャンバー内を真空に維持するために前記第
１、第２真空ポンプを駆動させる段階と、 前記反応チャンバー内の圧力が特定値に達すると、前記
反応チャンバー用真空ラインから分岐された後、前記第
１合流点と前記第１真空ポンプの間の第２合流点で合流
するバイパス真空ライン内に設置された第３真空ポンプ
を駆動させる段階と、 を備えてなることを特徴とする半導体素子製造方法。 - 【請求項１７】 前記ボートを反応チャンバーにローデ
ィングした後、ボートを回転させながら工程を行うこと
を特徴とする請求項１６に記載の半導体素子製造方法。 - 【請求項１８】 前記半導体素子製造工程は半導体メモ
リ装置のキャパシタの下部電極上にHSG（HemiSpherical
Grain）を形成するもので、前記反応チャンバー内で半
導体素子工程を行う段階は、安定化段階、温度上昇段
階、核シーディン グ段階及び核成長段階を備えてなるこ
とを特徴とする請求項１６に記載の半導体素子製造方
法。 - 【請求項１９】 前記安定化段階では反応チャンバーの
温度を４５０ないし５００℃の範囲内に維持することを
特徴とする請求項１８に記載の半導体素子製造方法。 - 【請求項２０】 前記核成長段階で前記バイパス真空ラ
インの第３真空ポンプを駆動させるように調節されるこ
とを特徴とする請求項１８に記載の半導体素子製造方
法。 - 【請求項２１】 前記核成長段階は反応チャンバーの温
度を５５０℃以上に維持することを特徴とする請求項１
８に記載の半導体素子製造方法。
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