JPH04345024A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＶＤ法を用いてウェ
ーハ上にシリサイド膜を成膜する半導体装置の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体製造装置の自動化に伴い、
半導体製造装置のウェーハ処理のスループットの向上が
要求されている。従来より、連続的にウェーハ上にＷＳ
ｉ膜を成長させることのできるＷＳｉ膜成膜装置が多数
導入され使用されているが、この装置を用いて連続して
ウェーハ処理を行うと、徐々にＷＳｉ膜のシート抵抗が
上昇（Ｄ／Ｒ（デポレート）が低下）していくという問
題があった。これは、プロセスチャンバ内壁面に一度Ｗ
Ｓｉ膜が成膜すると、その部分でさらに反応ガスのＳｉ
Ｈ４　ガス及びＷＦ６　ガスが反応してＷＳｉ膜が成膜
され、本来ＷＳｉ膜が成膜されるべきウェーハ上へ供給
される反応ガスの分圧が減少することが原因であり、そ
の結果、ウェーハ上のＷＳｉ膜のＤ／Ｒの低下、シート
抵抗の上昇が発生することによる。

【０００３】そこで、従来のＷＳｉ膜成膜装置（ＧＥＮ
ＵＳ８７１０）は、コールドウォール型のプロセスチャ
ンバを採用し、プロセスチャンバ内壁面へのＷＳｉ膜の
成膜を防止しようとしていた。コールドウォール型のプ
ロセスチャンバは、チャンバ周囲を冷却させて、プロセ
スチャンバ内壁面の温度を下げることにより、プロセス
チャンバ内壁面近傍での反応ガスの反応を押さえ、プロ
セスチャンバ内壁面へのＷＳｉ膜の成膜を防止しようと
するものだが、何等かの原因で壁面の温度が上昇したり
、ウェーハを多数処理してチャンバ内のコンディション
が悪くなってくると、壁面への成膜を誘発しやすくなる
という問題を有していた。

【０００４】従来のコールドウォール型のプロセスチャ
ンバを有しているＷＳｉ膜成膜装置を用いて得られたウ
ェーハ連続処理の結果を図７を用いて説明する。通常、
成長工程前のカセットチャンバ内では、１００〜６００
ｍＴｏｒｒの圧力範囲内で、ロータリポンプにより、Ｎ
２　ガスによるサイクルパージ用のガスのオンオフを繰
り返すというサイクルパージ・シーケンスが行われる。

【０００５】図７は、サイクルパージガスとしてＮ２　
ガスを使用し、１バッチでウェーハを６枚同時処理し、
全８バッチで４８枚のウェーハを連続処理した場合のそ
れぞれのチャックで処理したウェーハ上のＷＳｉ膜のシ
ート抵抗を測定した結果をプロットし結線したものであ
る。図中横軸は連続バッチ処理の回数を、縦軸は各ウェ
ーハのシート抵抗を示す。

【０００６】図７から、コールドウォール型のプロセス
チャンバを用いても、バッチ回数が増加するとシート抵
抗が高くなっていくことがわかる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、特に連続処理
後半のバッチ処理でウェーハに成膜したＷＳｉ膜は、規
定膜厚の範囲内に入ることができないという問題があっ
た。この問題を解決するには、ウェーハの連続処理のバ
ッチ回数を少なくするしか方法はなく、結局スループッ
トが低下してしまうという問題があった。

【０００８】本発明の目的は、コールドウォール型のＣ
ＶＤ装置を用いて、連続処理によりウェーハ上にシリサ
イド膜を成膜しても、常に所定の膜厚のシリサイド膜が
得られ、しかもスループットが低下しない半導体装置の
製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ウェーハを
載置するプロセスチャンバの壁面を冷却しつつ、前記プ
ロセスチャンバ内に反応ガスを導入し、ＣＶＤ法により
前記ウェーハ表面にシリサイド膜を成長させる半導体装
置の製造方法において、前記ウェーハ表面にシリサイド
膜を成長させる前に、前記プロセスチャンバ内に酸素を
含むガスを導入するガス導入工程を設けたことを特徴と
する半導体装置の製造方法によって達成される。

【００１０】

【作用】本発明によれば、コールドウォール型のＣＶＤ
装置を用いて、連続処理によりウェーハ上にシリサイド
膜を成膜しても、常に所定の膜厚のシリサイド膜を得る
ことができ、しかも高いスループットを維持することが
できる。

【００１１】

【実施例】本発明の第１の実施例による半導体装置の製
造方法を図１乃至図４を用いて説明する。図１を用いて
、本実施例に用いた半導体製造装置の概略を説明する。 カセットチャンバ（左）１及びカセットチャンバ（右）
２の中央に、それぞれトランスファーゲート（左）４及
びトランスファーゲート（右）６を介してロードロック
チャンバ８が形成されている。

【００１２】カセットチャンバ（左）１及びカセットチ
ャンバ（右）２には、それぞれウェーハ２７を最大２５
枚づつセットすることができ、両方で最大５０枚のウェ
ーハ２７を連続的に処理できるようになっている。ウェ
ーハ２７はＡｌ製またはテフロン製のカセットキャリア
２８に収納され、各カセットチャンバ１、２にセットさ
れている。トランスファーゲート（左）４及びトランス
ファーゲート（右）６は、それぞれカセットチャンバ（
左）１及びカセットチャンバ（右）２と、ロードロック
チャンバ８とを遮断しているドアであり、ウェーハ処理
中でカセットチャンバ１、２が真空引きされているとき
には開かれている。ロードロックチャンバ８は、カセッ
トチャンバ１又は２のウェーハ２７を搬送するために用
いられる。

【００１３】ロードロックチャンバ８には、排気ライン
２３が接続されバルブ２６を介してロータリポンプ１４
が接続されている。ロータリポンプ１４によりカセット
チャンバ１、２、及びロードロックチャンバ８内の排気
を行うことができる。また、排気ライン２３には、バル
ブ２４を介してサイクルパージガス導入口１６より、必
要なサイクルパージ用のガスをロードロックチャンバ８
及びカセットチャンバ１、２内に導入することができる
。

【００１４】ウェーハ搬送アーム３０、アライメントプ
レート３２及びロードアーム３４は、ウェーハ２７をロ
ードロックチャンバ８からプロセスチャンバ１２にセッ
トするためのウェーハ搬送機構である。ロードアーム３
４で搬送されるウェーハ２７は、ロードドア１０を通過
して、プロセスチャンバ１２内のチャック３６に載置さ
れる。ロードドア１０は、ロードロックチャンバ８とプ
ロセスチャンバ１２とを遮断するドアであり、ウェーハ
搬送時以外は閉じられている。プロセスチャンバ１２は
、実際に成長が行われるチャンバである。プロセスチャ
ンバ１２内壁面は、コールドウォール型のＣＶＤ装置で
あるため、十数度の温度に冷却されている。チャック３
６は、いわゆるサセプタであり、この部分のみが３６０
℃の成膜温度に熱せられ、シリサイド膜の成膜行うため
のウェーハ２７をセットできるようになっている。

【００１５】プロセスチャンバ１２上部には、排気ライ
ン１８が取り付けられており、ドライポンプ２０により
プロセスチャンバ１２内のガスの排気が行われる。次に
、図２及び図３を用いて、本発明の第１の実施例による
半導体装置の製造方法を説明する。図２及び図３は、本
発明の第１の実施例による半導体製造装置のチャンバ及
び各ドアの状態を示す図である。

【００１６】図２は、ウェーハ上にＷＳｉ膜を成膜する
工程時のロードロックチャンバ８及びカセットチャンバ
１、２の状態を示している。プロセスチャンバ１２内で
、反応ガスのＳｉＨ４　ガスとＷＦ６　ガスが反応して
ウェーハ上にＷＳｉ膜を成膜するプロセスの進行中は、
プロセスチャンバ１２とロードロックチャンバ８の間の
ロードドア１０は遮断され、プロセスチャンバ１２内の
圧力は、排気ライン１８及びドライポンプ２０により２
００ｍＴｏｒｒに保たれている。プロセスチャンバ１２
壁面の温度は約１２℃の低温に保たれている。

【００１７】ロードロックチャンバ８と、カセットチャ
ンバ１、２の間のトランスファゲート４、６は解放され
、ロードロックチャンバ８の排気ライン２３のサイクル
パージガス導入口１６から導入されるサイクルパージ用
のガスを用い、１００〜６００ｍＴｏｒｒの圧力範囲内
で、ロータリポンプ１４によりサイクルパージ用のガス
のオンオフを繰り返すというサイクルパージ・シーケン
スが行われる。

【００１８】通常はサイクルパージ用のガスとしてＮ２
　ガスが用いられるが、本実施例では、このＮ２　ガス
の代わりに、本半導体製造装置が設置されているクリー
ンルーム内の大気をサイクルパージ用のガスとして、ま
ず、実験的に直接取り入れて行ってみた。図中、ロード
ロックチャンバ８と、カセットチャンバ１、２内のＡで
示した矢印付き曲線はサイクルパージガスの流れを示し
ている。

【００１９】図３は、次のバッチのためにウェーハを搬
送する際のプロセスチャンバ１２、ロードロックチャン
バ８及びカセットチャンバ１、２の状態等を示している
。まず、ロードロックチャンバ８に接続されている排気
ライン２３のバルブ２４とバルブ２６を遮断する。次に
、ロードドア１０を解放し、プロセスチャンバ１２の排
気ライン１８とドライポンプ２０によりチャンバ内のガ
スを排気して、プロセスチャンバ１２、ロードロックチ
ャンバ８、及びカセットチャンバ１、２内の圧力を２０
０ｍＴｏｒｒに保つ。

【００２０】次のプロセスに移行する際、カセットチャ
ンバ１又は２からウェーハ２７（図示せず）がロードロ
ックチャンバ８内のウェーハ搬送機構（図示せず）によ
り、解放したロードドア１０を通してプロセスチャンバ
１２内のチャック３６（図示せず）へ搬送される。この
とき、前のプロセスの際にロードロックチャンバ８及び
カセットチャンバ１、２内に充満していたサイクルパー
ジガスとしての大気が、ウェーハ搬送時に解放されたロ
ードドア１０を通して、図中Ａに示すサイクルパージガ
スの流れに示すように、一瞬プロセスチャンバ１２内に
導入される。

【００２１】このプロセスチャンバ１２内に導入された
大気の一成分である酸素により、プロセスチャンバ１２
内壁面に堆積又は吸着しているＷＳｉ、Ｗ、ＷＦ６　（
ガス）の表面がわずかに酸化される。ＷＳｉ膜は、酸化
膜上では成膜しずらいことから、この酸化膜をプロセス
チャンバ１２内壁面に形成して、プロセスチャンバ１２
内壁面にＷＳｉ膜の成膜を防止することができる。

【００２２】従って、このようにプロセス前のウェーハ
搬送時に少量の大気をプロセスチャンバ１２内に導入す
るようにすれば、ウェーハ上に成膜されるＷＳｉ膜のシ
ート抵抗がバッチ毎に変動することのないウェーハ連続
処理を行うことができる。本実施例による半導体装置の
製造方法を用いた場合のＷＳｉ膜のシート抵抗を図４に
示す。

【００２３】図４は、サイクルパージガスとして大気を
使用し、１バッチでウェーハを６枚同時処理し、全８バ
ッチで４８枚のウェーハを連続処理した場合の、それぞ
れのチャックで処理したウェーハ上のＷＳｉ膜のシート
抵抗を測定した結果をプロットし結線したものである。 横軸はバッチ処理回数を示し、縦軸はウェーハに成膜し
たＷＳｉ膜のシート抵抗（ρｓ　）を示す。図中、○、
●、▲、△、□、■は、プロセスチャンバ１２内の６個
のチャックを識別するマークであり、それぞれ各バッチ
毎にウェーハが載置されている。

【００２４】サイクルパージガスとしてＮ２　ガスを用
いた従来例の図７と比較して、本実施例のようにサイク
ルパージガスとして大気を使用すると、連続ウェーハ処
理時における全バッチに対してシート抵抗が極めて安定
していることがわかる。従って、ウェーハの連続処理が
可能となり、スループットも向上する。本発明の第２の
実施例による半導体装置の製造方法を図５及び図６を用
いて説明する。

【００２５】本実施例は、サイクルパージガスとして、
ＡｒとＯ２　の混合ガスを用いた場合について説明する
。 図５は、本実施例により得られた結果を比較するための
比較例である。同図は、ウェーハをカセットチャンバ１
、２内にセットして、カセットチャンバ１、２内を真空
引きし、通常のＮ２　ガスによる１００〜６００ｍＴｏ
ｒｒの圧力下でサイクルパージ・シーケンスを行い３時
間放置してから、プロセスチャンバ１２内でウェーハの
バッチ処理を行った時の結果である。

【００２６】ウェーハ上のＷＳｉ膜のシート抵抗は、前
半のバッチ処理からすでに高い方に推移している。この
シート抵抗が初めから高いという理由は、ウェーハセッ
ト時にカセットチャンバ１、２から入込んだ大気成分が
、３時間の真空引き（１００〜６００ｍＴｏｒｒ）によ
ってほとんど排出され、従って１バッチ目のウェーハ搬
送時からプロセスチャンバ１２内に酸素分が入込まない
ためであると考えられる。

【００２７】図６は、本実施例により得られた結果であ
る。図５の場合と同様の方法でウェーハを放置した後、
ＡｒとＯ２　の混合ガスを単独にプロセスの前にカセッ
トチャンバ１、２に導入してカセットチャンバ１、２及
びロードロックチャンバ８内をパージしたものである。 パージの条件は、Ａｒガスと２％のＯ２　ガスの混合ガ
スをガス流量２００ｓｃｃｍで約５分間カセットチャン
バ１、２内及びロードロックチャンバ８内に導入させた
ものである。その後、第１の実施例と同様にしてウェー
ハの連続処理を行う。

【００２８】比較例の図５と比べて、サイクルパージガ
スとしてＡｒとＯ２の混合ガスを使用すると、第１の実
施例と同様に連続ウェーハ処理時における全バッチに対
してシート抵抗が極めて安定していることがわかる。従
って、ウェーハの連続処理が可能となり、スループット
も向上する。本発明は、上記実施例に限らず種々の変形
が可能である。

【００２９】例えば、上記実施例においては、サイクル
パージガスとしての酸素ガスをプロセスチャンバ１２に
ロードドア１０から導入したが、特にサイクルパージガ
スとして用いた酸素ガスを使用する必要はない。また、
上記実施例では酸素を含むガスとして大気、又はＡｒと
の混合ガスを用いたが、他の不活性ガス、例えばＨｅ、
Ｎｅ、Ｋｒ等との混合ガスを用いてもよく、純粋な酸素
ガスのみを用いてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、コールド
ウォール型のＣＶＤ装置を用いて、連続処理によりウェ
ーハ上にシリサイド膜を成膜しても、常に所定の膜厚の
シリサイド膜を得ることができ、しかも高いスループッ
トを維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に用いた半導体製造装置
を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施例による半導体装置の製造
方法を示す図である。

【図３】本発明の第１の実施例による半導体装置の製造
方法を示す図である。

【図４】本発明の第１の実施例による半導体装置の製造
方法を用いた場合のＷＳｉ膜のシート抵抗を示す図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施例による半導体装置の製造
方法を説明するための比較例を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施例による半導体装置の製造
方法を用いた場合のＷＳｉ膜のシート抵抗を示す図であ
る。

【図７】従来のコールドウォール型のプロセスチャンバ
を有しているＷＳｉ膜成膜装置を用いて得られたウェー
ハ連続処理の結果を示す図である。

【符号の説明】

１…カセットチャンバ（左） ２…カセットチャンバ（右） ４…トランスファーゲート（左） ６…トランスファーゲート（右） ８…ロードロックチャンバ １０…ロードドア １２…プロセスチャンバ １４…ロータリポンプ １６…サイクルパージガス導入口 １８…排気ライン ２０…ドライポンプ ２３…排気ライン ２４…バルブ ２６…バルブ ２７…ウェーハ ２８…カセットキャリア ３０…ウェーハ搬送アーム ３２…アライメントプレート ３４…ロードアーム ３６…チャック

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ウェーハを載置するプロセスチャンバ
   の壁面を冷却しつつ、前記プロセスチャンバ内に反応ガ
   スを導入し、ＣＶＤ法により前記ウェーハ表面にシリサ
   イド膜を成長させる半導体装置の製造方法において、前
   記ウェーハ表面にシリサイド膜を成長させる前に、前記
   プロセスチャンバ内に酸素を含むガスを導入するガス導
   入工程を設けたことを特徴とする半導体装置の製造方法
   。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の半導体装置の製造方法
   において、前記ウェーハ表面にシリサイド膜を成長させ
   る工程を繰返して複数の前記ウェーハを連続バッチ処理
   することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】　　請求項１又は２に記載の半導体装置の
   製造方法において、前記ガス導入工程は、前記ウェーハ
   を前記プロセスチャンバ内へ搬送するウェーハ搬送工程
   と同時に行われることを特徴とする半導体装置の製造方
   法。