KR102080964B1 - 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

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미츠루 야마자키
고지 야마시타
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 기판의 표면에의 파티클의 부착을 저감시킬 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다. 본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법은, 자성체막이 형성된 기판을 처리 용기 내에 반입하는 공정과, 상기 처리 용기 내의 압력을 대기압보다도 낮은 제1 압력으로 조정하는 공정과, 상기 처리 용기 내의 압력을 상기 제1 압력으로부터 상기 제1 압력보다도 높은 제2 압력으로 조정하는 공정과, 상기 제2 압력에 있어서, 상기 자성체막에 자장을 인가하여, 상기 자성체막을 자화하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법{SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 메모리 장치로서, 불휘발성 메모리의 하나인 MRAM(Magnetic Random Access Memory)이 주목받고 있다. MRAM은, 예를 들어 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 상에 형성된 자성체막을 고진공으로 유지한 처리 용기 내에서 자장 중에서 열처리(자기 어닐 처리)하여, 그 자기 특성을 발현시킴으로써 제조된다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2004-263206호 공보
최근의 반도체 제조 장치에 있어서는, 소자의 고밀도화가 진행됨에 따라서, 보다 치밀한 처리가 요구되고 있다. 그 때문에, 웨이퍼의 표면에의 파티클의 부착을 저감하는 것이 중요해진다. 그러나, 고진공으로 유지한 처리 용기 내에서 자기 어닐 처리를 행하는 경우, 웨이퍼의 표면에의 파티클의 부착을 충분히 저감시킬 수 없는 경우가 있었다.
본 발명은, 기판의 표면에의 파티클의 부착을 저감시킬 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 형태에 관한 반도체 장치의 제조 방법은, 자성체막이 형성된 기판을 처리 용기 내에 반입하는 공정과, 상기 처리 용기 내의 압력을 대기압보다도 낮은 제1 압력으로 조정하는 공정과, 상기 처리 용기 내의 압력을 상기 제1 압력으로부터 상기 제1 압력보다도 높은 제2 압력으로 조정하는 공정과, 상기 제2 압력에 있어서, 상기 자성체막에 자장을 인가하여, 상기 자성체막을 자화하는 공정을 포함한다.
본 발명의 다른 형태에 관한 반도체 장치의 제조 방법은, 자성체막이 형성된 기판을 처리 용기 내에 반입하는 공정과, 상기 처리 용기 내의 압력을 0.1Pa 내지 100kPa로 조정하는 공정과, 상기 처리 용기 내의 압력을 0.1Pa 내지 100kPa로 유지한 상태에서, 상기 자성체막에 자장을 인가하여, 상기 자성체막을 자화하는 공정을 포함한다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 기판의 표면에의 파티클의 부착을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 실시 형태의 자기 어닐 장치의 개략 단면도이다.
도 2는 웨이퍼의 배치를 설명하는 개략적인 측면도이다.
도 3은 제1 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법을 예시하는 타임차트이다.
도 4는 처리 용기 내의 압력과 웨이퍼의 표면에 부착된 파티클 수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 제2 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법을 예시하는 타임차트이다.
이하, 본 실시 형태에 대해서 첨부의 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복된 설명을 생략한다.
먼저, 본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법에 바람직하게 사용할 수 있는 자기 어닐 장치에 대해서, 도 1에 기초하여 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태의 자기 어닐 장치의 개략 단면도이다. 또한, 이하에서는, 자기 어닐 장치의 전후 방향을 X 방향, 좌우 방향을 Y 방향, 상하 방향을 Z 방향으로 해서 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 자기 어닐 장치(1)는, 어닐 로(100)와, 자석(200)을 구비한다. 자석(200)은, 예를 들어 어닐 로(100)의 전후 방향(길이 방향)으로 연장되는 면의 외주를 덮도록 설치된다. 자석(200)은, 어닐 로(100)의 웨이퍼(W)가 유지되는 영역에 소정 방향(예를 들어, 전후 방향)의 균일한 자계를 발생시킬 수 있으면, 다양한 자석을 사용할 수 있는데, 예를 들어 솔레노이드형 자석을 사용해도 된다.
어닐 로(100)는, 처리 용기(110)와, 히터(120)와, 히터 지지 금속판(130)과, 단열재(140)와, 수냉 재킷(150)과, 플랜지부(160)와, O-링(170)과, 가스 공급관(180)과, 열전쌍(190)과, 석영 파이프(195)를 구비한다. 또한, 어닐 로(100)는, 캡(10)과, 웨이퍼 보트 지지부(20)와, 웨이퍼 보트(30)를 처리 용기(110) 내에 수용 가능하게 구성되어 있다.
웨이퍼 보트(30)에 대해서, 도 2에 기초하여 설명한다. 도 2는, 웨이퍼의 배치를 설명하는 개략적인 측면도이다.
웨이퍼 보트(30)는, 웨이퍼(W)를 유지 가능한 기판 유지구의 일례이다. 웨이퍼(W)는 기판의 일례이다. 웨이퍼 보트(30)는, 웨이퍼(W)를 유지 가능하다면 다양한 웨이퍼 보트(30)를 사용할 수 있는데, 예를 들어 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 전후 방향(X 방향)으로 소정의 간격을 두고 복수의 웨이퍼(W)를 각각 수직 상태로 유지하는 것이 가능한 구성이어도 된다. 또한, 웨이퍼 보트(30)는, 예를 들어 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 상하 방향(Z 방향)으로 소정의 간격을 두고 복수의 웨이퍼(W)를 각각 수평 상태로 유지하는 것이 가능한 구성이어도 된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 처리 용기(110)는, 웨이퍼 보트(30)를 수용하여, 자기 어닐 처리를 행하기 위한 용기이다. 처리 용기(110)는, 가로로 긴 통 형상의 형상을 갖는다. 처리 용기(110)는, 가로로 긴 통 형상으로 웨이퍼 보트(30)를 수용할 수 있으면 통의 형상은 상관없는데, 예를 들어 원통형으로 구성되어도 된다. 처리 용기(110)는, 예를 들어 석영으로 이루어지는 석영관으로서 구성되어도 된다.
히터(120)는, 웨이퍼(W)를 가열하는 수단이며, 처리 용기(110)의 외측에 설치되고, 웨이퍼 보트(30)를 처리 용기(110)의 전후 방향(길이 방향)에 있어서 덮도록, 웨이퍼 보트(30)보다도 긴 길이를 갖는다. 히터(120)는, 처리 용기(110)의 길이 방향으로 연장되는 면을 덮도록, 길이 방향을 따라서 설치된다.
히터 지지 금속판(130)은, 히터(120)를 지지하기 위한 금속판이다. 히터 지지 금속판(130)의 내주면에는, 히터(120)가 설치된다.
단열재(140)는, 히터(120)가 방사하는 열을 내부에 가두어, 자석(200)이 설치되는 외측으로 방출되는 것을 방지하기 위한 부재이다. 단열재(140)는, 히터 지지 금속판(130)의 외주면을 덮도록 설치된다.
수냉 재킷(150)은, 어닐 로(100)의 온도가 너무 상승하는 것을 방지하기 위해 설치되고, 단열재(140)의 외주면을 덮도록 설치된다. 수냉 재킷(150)은, 내측 이중관(152)과, 외측 이중관(156)을 구비하고, 내측 이중관(152)과 외측 이중관(156)과의 사이에 냉매(154)가 통류된다. 냉매(154)는, 예를 들어 냉수이어도 되고, 다른 종류의 냉매(154)이어도 된다. 수냉 재킷(150)을 설치함으로써, 자석(200)측에 대량의 열이 방사되는 것을 방지할 수 있다.
플랜지부(160)는, 처리 용기(110)를 적절하게 고정하기 위해서 설치된 구조이며, O-링(170)을 통해서 처리 용기(110)를 유지한다. O-링(170)은, 그 밖의 개소를 밀폐 고정하기 위해서, 다른 개소에도 필요에 따라서 설치해도 된다.
가스 공급관(180)은, 처리 용기(110) 내에, 예를 들어 질소(N2) 가스 등의 불활성 가스를 공급하는 수단이며, 플랜지부(160)의 외주면으로부터 내주면에 관통하도록 설치된다.
열전쌍(190)은, 처리 용기(110) 내의 웨이퍼(W) 주변의 온도를 측정하기 위한 온도 검출 수단이며, 온도 제어를 행하기 위해서, 필요에 따라 설치된다. 또한, 열전쌍(190)은, 예를 들어 석영 파이프(195) 내에 배치되어도 된다.
웨이퍼 보트(30)의 선단측(캡(10)의 반대측)의 처리 용기(110)의 안측에는, 개구부(110A)가 형성된다. 개구부(110A)는, 도시하지 않은 배기관을 통해서, 진공 펌프에 접속되어 있다. 진공 펌프는, 처리 용기(110) 내를 진공 배기할 수 있으면, 다양한 진공 펌프를 사용할 수 있는데, 예를 들어 드라이 펌프, 터보 분자 펌프를 사용해도 된다. 또한, 배기관에는, 도시하지 않은 압력 조정 밸브가 설치되어 있어, 압력 조정 밸브의 개방도를 조정함으로써, 처리 용기(110) 내의 압력을 조정할 수 있다.
〔제1 실시 형태〕
이어서, 본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법의 일례에 대해서, 도 3에 기초하여 설명한다. 도 3은, 제1 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법을 예시하는 타임차트이다.
먼저, 처리 용기(110) 내에 웨이퍼 보트(30)를 반입한다(반입 스텝, 도시하지 않음). 웨이퍼 보트(30)에는, 예를 들어 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 전후 방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 웨이퍼(W)가 각각 수직 상태로 유지되어 있다. 웨이퍼(W)에는, 미리 소정의 자성체막이 형성되어 있다.
이어서, 배기 스텝 S11에서, 진공 펌프에 의해 처리 용기(110) 내를 배기함으로써, 처리 용기(110) 내를 고진공으로 한다. 고진공이란, 압력이 10μPa 내지 0.1Pa(10-5Pa 내지 10-1Pa)인 진공이다. 또한, 10μPa 내지 0.1Pa의 압력 범위는, 제1 압력의 일례이다. 배기 스텝 S11에서는, 가스 공급관(180)으로부터 가스를 공급하지 않는 상태에서 처리 용기(110) 내를 배기해도 되고, 가스 공급관(180)으로부터 불활성 가스를 공급하면서 처리 용기(110) 내를 배기해도 된다.
이어서, 조정 스텝 S12에서, 처리 용기(110) 내의 압력, 웨이퍼(W)의 온도 및 처리 용기(110) 내의 자장을 조정한다. 구체적으로는, 히터(120)를 조정함으로써, 웨이퍼(W)의 온도를 150℃ 내지 450℃로 조정한다. 또한, 자석(200)을 조정함으로써, 처리 용기(110) 내의 자장을 1T 내지 7T로 조정한다. 또한, 가스 공급관(180)으로부터 소정의 유량의 불활성 가스를 공급함과 함께, 압력 조정 밸브의 개방도를 조정함으로써, 처리 용기(110) 내를 고진공으로부터 중진공 또는 저진공으로 변경한다. 중진공이란, 압력이 0.1Pa 내지 100Pa(10-1Pa 내지 102Pa)인 진공이다. 저진공이란, 압력이 100Pa 내지 100kPa(102Pa 내지 105Pa)인 진공이다. 또한, 10-1Pa 내지 105Pa의 압력 범위는, 제2 압력의 일례이다.
이와 같이, 본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법에서는, 배기 스텝 S11에서 처리 용기(110) 내를 고진공으로 한 후, 조정 스텝 S12에서 처리 용기(110) 내를 중진공 또는 저진공으로 조정하는 압력 조정 조작을 행한다.
이어서, 자기 어닐 스텝 S13에서, 처리 용기(110) 내를 중진공 또는 저진공으로 유지한 상태에서, 웨이퍼(W)에 형성된 자성체막에 자기 어닐 처리를 행함으로써, 자성체막에 원하는 자기 특성을 발현시킨다. 구체적으로는, 조정 스텝 S12에서 조정된 조건, 즉, 처리 용기(110) 내가 중진공 또는 저진공, 웨이퍼(W)의 온도가 150℃ 내지 450℃, 자장이 1T 내지 7T인 조건 하에, 웨이퍼(W)에 대하여 자기 어닐 처리를 1분 내지 120분간 행한다.
이와 같이, 본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법에서는, 자기 어닐 스텝 S13에서 처리 용기(110) 내를 중진공 또는 저진공으로 유지한 상태에서, 자기 어닐 처리를 행한다. 이에 의해, 처리 용기(110) 내를 고진공으로 유지한 상태에서 웨이퍼(W)에 형성된 자성체막에 자기 어닐 처리를 행하는 경우와 비교하여, 웨이퍼(W)의 표면에의 파티클의 부착을 저감시킬 수 있다. 또한, 상세에 대해서는, 후술하는 실시예에서 설명한다.
또한, 웨이퍼 보트(30)에는, 전후 방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 웨이퍼(W)가 각각 수직 상태로 유지되어 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 막 평면 방향이 자장의 방향에 수직인 방향으로 되기 때문에, 웨이퍼(W)에 형성된 자성체막은 막에 대하여 수직 방향(perpendicular)으로 자화된다.
또한, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 상하 방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 웨이퍼(W)가 각각 수평 상태로 유지되어 있는 경우, 웨이퍼(W)의 막 평면 방향이 자장의 방향에 평행한 방향이 된다. 이 때문에, 웨이퍼(W)에 형성된 자성체막은 막 평면 방향(in-plane)으로 자화된다.
이어서, 강온 스텝 S14에서, 히터(120)를 오프하고, 자석(200)을 오프한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 온도가 서서히 강온되고, 웨이퍼(W)에 인가되는 자장이 서서히 작아진다.
이어서, 대기 개방 스텝 S15에서, 진공 펌프에 의한 처리 용기(110) 내의 배기를 정지함과 함께, 가스 공급관(180)으로부터 처리 용기(110) 내에 불활성 가스를 공급함으로써, 처리 용기(110) 내를 대기 개방한다. 처리 용기(110) 내의 압력이 대기압으로 된 후, 웨이퍼 보트(30)를 처리 용기(110) 내로부터 반출한다. 또한, 대기 개방 스텝 S15는, 강온 스텝 S14에 의해, 웨이퍼(W)의 온도가 소정의 온도로 강온된 후에 개시된다.
이상에 의해, 웨이퍼(W)에 형성된 자성체막에 원하는 자기 특성을 발현시킬 수 있다.
이어서, 본 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법의 실시예에 대해서 설명한다. 실시예에서는, 웨이퍼 보트(30)에, 전후 방향으로 소정의 간격을 두고 100매의 웨이퍼(W)가 각각 수직 상태로 유지되어 있는 상태에서, 자기 어닐 처리를 행하였다. 자기 어닐 처리의 조건에 대해서는, 웨이퍼(W)의 온도를 약 400℃, 처리 용기(110) 내의 자장을 수 T, 처리 시간을 약 1시간으로 하였다.
또한, 처리 용기(110) 내의 압력에 대해서는, 약 10-1Pa, 약 3×102Pa, 약 104Pa로 하였다. 실시예에서는, 처리 용기(110) 내를 드라이 펌프의 도달 압력까지 감압함으로써, 자기 어닐 스텝 S13에서의 처리 용기(110) 내의 압력을 약 10-1Pa로 조정하였다. 또한, 드라이 펌프에 의해 처리 용기(110) 내를 배기한 상태에서, 가스 공급관(180)으로부터 불활성 가스를 공급하고, 압력 조정 밸브의 개방도를 조정함으로써, 자기 어닐 스텝 S13에서의 처리 용기(110) 내의 압력을 약 3×102Pa 또는 약 104Pa로 조정하였다.
또한, 비교예로서, 웨이퍼 보트(30)에, 전후 방향으로 소정의 간격을 두고 100매의 웨이퍼(W)가 각각 수직 상태로 유지되어 있는 상태에서, 처리 용기(110) 내의 압력에 대해서는, 약 10-5Pa로서 자기 어닐 처리를 행하였다. 또한, 자기 어닐 처리의 온도, 자장, 처리 시간의 조건에 대해서는, 실시예와 마찬가지로 하였다. 비교예에서는, 처리 용기(110) 내를 터보 분자 펌프의 도달 압력까지 감압함으로써, 자기 어닐 스텝에서의 처리 용기(110) 내의 압력을 약 10-5Pa로 조정하였다.
이어서, 실시예 및 비교예에 의해 얻어진 웨이퍼(W)의 표면에 부착된 파티클 수를 측정하였다.
측정 결과에 대해서, 도 4에 기초하여 설명한다. 도 4는, 처리 용기 내의 압력과 웨이퍼의 표면에 부착된 파티클 수와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 4에서, 횡축은 자기 어닐 스텝에서의 처리 용기 내의 압력(Pa)을 나타내고, 종축은 자기 어닐 처리 후에 웨이퍼의 표면에 부착된 파티클 수(개)를 나타내고 있다.
또한, 도 4에서, 마름모형 표시는 100매의 웨이퍼 중 파티클의 부착이 가장 많은 웨이퍼에 있어서의 파티클 수(이하, 「파티클 수의 최댓값」이라고 함)이다. 또한, 도 4에서, 사각 표시는 웨이퍼에 부착된 파티클 수의 100매의 평균값(이하, 「파티클 수의 평균값」이라고 함)이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 입경이 0.1㎛보다도 큰 파티클 수를 측정하였다.
도 4의 마름모형 표시에 도시한 바와 같이, 자기 어닐 스텝에서의 처리 용기(110) 내의 상태를 중진공 또는 저진공으로 함으로써, 파티클 수의 최댓값을 저감시킬 수 있었다. 구체적으로는, 자기 어닐 스텝에서의 처리 용기(110) 내의 압력을 약 10-1Pa로 함으로써, 압력이 약 10-5Pa인 경우와 비교하여, 파티클 수의 최댓값을 절반 이하로 저감시킬 수 있었다. 또한, 자기 어닐 스텝에서의 처리 용기(110) 내의 압력을 약 3×102Pa로 함으로써, 압력이 약 10-5Pa인 경우와 비교하여, 파티클 수의 최댓값을 1/10 이하로 저감시킬 수 있었다. 또한, 자기 어닐 스텝에서의 처리 용기(110) 내의 압력을 약 104Pa로 함으로써, 압력이 약 10-5Pa인 경우와 비교하여, 파티클 수의 최댓값을 1/10 이하로 저감시킬 수 있었다.
또한, 도 4의 사각 표시로 나타낸 바와 같이, 자기 어닐 스텝에서의 처리 용기(110) 내의 상태를 저진공으로 함으로써, 파티클 수의 평균값을 거의 제로로 저감시킬 수 있었다.
또한, 실시예의 자성체막을 사용해서 제조한 MRAM의 자기 특성은, 비교예의 자성체막을 사용해서 제조한 MRAM의 자기 특성과 동등하였다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법은, 처리 용기(110) 내를 고진공으로 조정한 후, 중진공 또는 저진공으로 조정하여, 처리 용기(110) 내가 중진공 또는 저진공인 상태에서 웨이퍼(W)에 자장을 인가하여, 자기 어닐 처리를 행한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에의 파티클의 부착을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 자성체막을 사용해서 제조되는 MRAM의 수율이 향상된다. 또한, 자기 어닐 처리를 행한 후에, 웨이퍼(W)의 표면에 부착된 파티클을 제거하는 공정이 불필요하게 된다.
〔제2 실시 형태〕
이어서, 본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법의 다른 예에 대해서, 도 5에 기초하여 설명한다. 도 5는, 제2 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법을 예시하는 타임차트이다.
본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법은, 처리 용기 내를 고진공으로 하지 않고, 중진공 또는 저진공으로 조정한 후, 웨이퍼에 형성된 자성체막에 대하여 자기 어닐 처리를 행하는 점에서, 제1 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법과 상이하다.
먼저, 처리 용기(110) 내에 웨이퍼 보트(30)를 반입한다(반입 스텝, 도시하지 않음). 웨이퍼 보트(30)에는, 예를 들어 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 전후 방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 웨이퍼(W)가 각각 수직 상태로 유지되어 있다. 웨이퍼(W)에는, 미리 소정의 자성체막이 형성되어 있다.
이어서, 배기 스텝 S21에서, 진공 펌프에 의해 처리 용기(110) 내를 배기함으로써, 처리 용기(110) 내를 중진공 또는 저진공으로 한다. 배기 스텝 S21에서는, 가스 공급관(180)으로부터 불활성 가스를 공급하지 않는 상태에서 처리 용기(110) 내를 배기해도 되고, 가스 공급관(180)으로부터 불활성 가스를 공급하면서 처리 용기(110) 내를 배기해도 된다.
이와 같이, 본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법에서는, 배기 스텝 S21에서 직접적으로 중진공 또는 저진공으로 해도, 웨이퍼(W)의 표면에의 파티클의 부착을 저감시킬 수 있다.
이어서, 조정 스텝 S22에서, 처리 용기(110) 내를 중진공 또는 저진공으로 유지한 상태에서, 웨이퍼(W)의 온도 및 처리 용기(110) 내의 자장을 조정한다. 구체적으로는, 히터(120)를 조정함으로써, 웨이퍼(W)의 온도를 150℃ 내지 450℃로 조정한다. 또한, 자석(200)을 조정함으로써, 처리 용기(110) 내의 자장을 1T 내지 7T로 조정한다. 또한, 압력 조정 밸브의 개방도를 조정함으로써, 처리 용기(110) 내를 중진공 또는 저진공으로 유지할 수 있다. 또한, 조정 스텝 S22에서는, 가스 공급관(180)으로부터 소정의 유량의 불활성 가스를 처리 용기(110) 내에 공급하면서 처리 용기(110) 내를 배기함으로써, 처리 용기(110) 내를 중진공 또는 저진공으로 유지해도 된다.
이어서, 자기 어닐 스텝 S23에서, 처리 용기(110) 내를 중진공 또는 저진공으로 유지한 상태에서, 웨이퍼(W)에 형성된 자성체막에 자기 어닐 처리를 행함으로써, 자성체막에 원하는 자기 특성을 발현시킨다. 구체적으로는, 조정 스텝 S22에서 조정된 조건, 즉, 처리 용기(110) 내가 중진공 또는 저진공, 웨이퍼(W)의 온도가 150℃ 내지 450℃, 자장이 1T 내지 7T의 조건 하에, 웨이퍼(W)에 대하여 자기 어닐 처리를 1분 내지 120분간 행한다. 이에 의해, 처리 용기(110) 내를 고진공으로 유지한 상태에서 웨이퍼(W)에 형성된 자성체막에 자기 어닐 처리를 행하는 경우와 비교하여, 웨이퍼(W)의 표면에의 파티클의 부착을 저감시킬 수 있다.
또한, 웨이퍼 보트(30)에는, 전후 방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 웨이퍼(W)가 각각 수직 상태로 유지되어 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 막 평면 방향이 자장의 방향에 수직인 방향으로 된다. 이 때문에, 웨이퍼(W)에 형성된 자성체막은, 막에 대하여 수직 방향으로 자화된다.
또한, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 상하 방향으로 소정의 간격을 두고 복수의 웨이퍼(W)가 각각 수평 상태로 유지되어 있는 경우, 웨이퍼(W)의 막 평면 방향이 자장의 방향에 평행한 방향으로 되기 때문에, 웨이퍼(W)에 형성된 자성체막은, 막 평면 방향으로 자화된다.
이어서, 강온 스텝 S24에서, 히터(120)를 오프하고, 자석(200)을 오프한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 온도가 서서히 강온되고, 웨이퍼(W)에 인가되는 자장이 서서히 작아진다.
이어서, 대기 개방 스텝 S25에서, 진공 펌프에 의한 처리 용기(110) 내의 배기를 정지함과 함께, 가스 공급관(180)으로부터 처리 용기(110) 내에 불활성 가스를 공급함으로써, 처리 용기(110) 내를 대기 개방한다. 처리 용기(110) 내의 압력이 대기압으로 된 후, 웨이퍼 보트(30)를 처리 용기(110) 내로부터 반출한다. 또한, 대기 개방 스텝 S25는, 강온 스텝 S24에 의해, 웨이퍼(W)의 온도가 소정의 온도로 강온된 후에 개시된다.
이상에 의해, 웨이퍼(W)에 형성된 자성체막에 원하는 자기 특성을 발현시킬 수 있다.
본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법은, 처리 용기(110) 내를 고진공으로 하지 않고, 직접적으로 중진공 또는 저진공으로 조정하여, 처리 용기(110) 내가 중진공 또는 저진공 상태에서 웨이퍼(W)에 자장을 인가하여, 자기 어닐 처리를 행한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면에의 파티클의 부착을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 자성체막을 사용해서 제조되는 MRAM의 수율이 향상된다. 또한, 자기 어닐 처리를 행한 후에, 웨이퍼(W)의 표면에 부착된 파티클을 제거하는 공정이 불필요하게 된다.
특히, 본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법에서는, 처리 용기(110) 내를 고진공으로 배기하는 스텝을 생략하는 것이 가능하게 되기 때문에, 처리에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 처리 용기(110) 내를 고진공으로 배기하는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프가 불필요하게 되기 때문에, 장치를 간략화할 수 있다.
이상, 반도체 장치의 제조 방법을 실시예에 의해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 가능하다.
1 : 자기 어닐 장치 10 : 캡
20 : 웨이퍼 보트 지지부 30 : 웨이퍼 보트
100 : 어닐 로 110 : 처리 용기
110A : 개구부 120 : 히터
130 : 히터 지지 금속판 140 : 단열재
150 : 수냉 재킷 152 : 내측 이중관
154 : 냉매 156 : 외측 이중관
160 : 플랜지부 170 : O-링
180 : 가스 공급관 190 : 열전쌍
195 : 석영 파이프 200 : 자석
W : 웨이퍼

Claims (9)

  1. 자성체막이 형성된 기판을 처리 용기 내에 반입하는 공정과,
    상기 처리 용기 내의 압력을 대기압보다도 낮은 제1 압력으로 조정하는 공정과,
    상기 처리 용기 내의 압력을 상기 제1 압력으로부터 상기 제1 압력보다도 높은 제2 압력으로 조정하는 공정과,
    상기 제2 압력에 있어서, 상기 자성체막에 자장을 인가하여, 상기 자성체막을 자화하는 공정,
    을 포함하고,
    상기 제2 압력으로 조정하는 공정에서, 상기 기판의 온도 및 상기 처리 용기 내의 자장을 조정하고,
    상기 자성체막을 자화하는 공정에서, 상기 제2 압력으로 조정하는 공정에서 조정된 상기 제2 압력, 상기 기판의 온도 및 상기 처리 용기 내의 자장의 조건 하에서 상기 자성체막을 자화하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 압력은, 0.1Pa 내지 100kPa인, 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 압력은, 100Pa 내지 100kPa인, 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 압력은, 10μPa 내지 0.1Pa인, 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자성체막을 자화하는 공정은, 상기 자성체막을 가열한 상태에서, 상기 자성체막에 자장을 인가하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자성체막을 자화하는 공정에서, 상기 처리 용기 내에 불활성 가스를 공급하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반입하는 공정은, 기판 유지구에 의해 상기 기판을 수직 상태로 유지한 상태에서, 상기 기판을 상기 처리 용기 내에 반입하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반입하는 공정은, 기판 유지구에 의해 상기 기판을 수평 상태로 유지한 상태에서, 상기 기판을 상기 처리 용기 내에 반입하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 삭제
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