(57)【要約】【課題】加熱保持が必要な気化経路をなくし、安定した成膜性能を有する半導体装置の製造方法及び半導体製造装置及びこれを用いた半導体装置を提供する。【解決手段】処理ステップＳ１に示すように、処理室内に被成膜ウェハを搬入し、所定温度範囲に加熱する。例えば、一枚の被成膜ウェハが配置された支持台が加熱され被成膜ウェハが所定温度範囲に昇温される。次に、処理ステップＳ２に示すように、ＣＶＤ処理室内において被成膜ウェハを所定回転数で回転させる。例えば、上記支持台が回転制御される機構を含み、所定回転数で被成膜ウェハを回転させる。次に、処理ステップＳ３に示すように、上記ＣＶＤ成膜に必要な液化原料を噴霧状態にして上記回転した被成膜ウェハに供給する。噴霧状態にする方式は、好ましくはインクジェット方式を利用する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内において被成膜ウェハを所定温度範囲に加熱する工程と、
前記処理室内において被成膜ウェハを所定回転数で回転させる工程と、
ＣＶＤ成膜に必要な液化原料を噴霧状態にして前記回転した被成膜ウェハに供給する工程と、
を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記液化原料を噴霧状態にする方式としてインクジェット方式をを利用することを特徴とした請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記［請求項１］または［請求項２］いずれか記載の半導体装置の製造方法を用いて成膜がなされたことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
ＣＶＤ成膜に必要な液化原料を含む液槽と、
前記液槽から所定量の液化原料を送出する流量制御機構と、
前記流量制御機構からの液化原料を噴霧状態にして出力するインクジェット機構と、
処理室内において被成膜ウェハを所定温度範囲に加熱する加熱制御機構と、
前記処理室内において被成膜ウェハを所定回転数で回転させる回転制御機構と、
を具備し、
前記加熱制御機構及び回転制御機構により加熱、回転した被成膜ウェハに対し前記インクジェット機構によりＣＶＤ成膜に必要な液化原料を噴霧状態にして供給することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項５】
前記インクジェット機構は、前記被成膜ウェハの半径に沿う列状に形成された複数のインクジェットノズルを有し、このノズルそれぞれから液化原料が噴霧吐出されることを特徴とする請求項４記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記インクジェット機構は、インクジェットノズルが前記被成膜ウェハ中心側から外周側に移動する駆動部を有することを特徴とする請求項４または５記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記［請求項４］〜［請求項６］いずれかに記載の半導体製造装置を用いて成膜がなされたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に高誘電体膜を用いたトランジスタ素子のゲート絶縁膜やキャパシタ絶縁膜の形成に適用される半導体装置の製造方法及び半導体製造装置及びこれを用いた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ、ＤＲＡＭ製品等に構成される、ゲート絶縁膜やキャパシタ絶縁膜により高誘電体の絶縁膜が用いられるようになってきた。このような高誘電体の絶縁膜は熱ＣＶＤ法で成膜されるのが一般的である。また、金属膜の成膜にも熱ＣＶＤ法が用いられる。熱ＣＶＤ法では、液化ＣＶＤ原料を気化器と呼ばれる高温炉で液体から気体に状態変化させてからＣＶＤ炉内に導入させる方法が主流である。これにより、加熱されたウェハ上に所定のＣＶＤ膜が形成される。ＣＶＤ方式であるため、優れた膜厚均一性と高カバレッジ性能が確保できることは周知のとおりである。
【０００３】
図４は、従来のＣＶＤ成膜方法を示す概略図である。液槽４０に入った液化ＣＶＤ原料４１は、液体マスフローコントロール弁４２を介して適量が導出され、気化器４３において気体状態に変化させられる。気体状態となった原料ガスＧＡＳがＣＶＤ装置４４の真空（または減圧）チャンバ４５内に導入される。これにより、支持台に配備されたヒータ４６で所定温度に加熱されたウェハＷａｆ上に対し所定の成膜がなされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の熱ＣＶＤ法としては、液化ＣＶＤ原料を気化させる気化器４３、気化器４３から反応炉であるチャンバ４５に至るまでの配管４７、及びチャンバ４５内において、再液化を防止しなければならない。よって、これらの気化経路における低温部となる箇所は加熱保持箇所として高温保持する必要がある。
【０００５】
現状では、このような方式を用いる液化ＣＶＤ原料の多くは気化温度が１５０℃以上と極めて高い温度を必要とする。このため、上記加熱保持箇所はテープヒータやブロックヒータなど多くの加熱部品と保温材料を要し、かつ、多くの電気エネルギーを消費している。
【０００６】
また、安定した成膜性能を確保するために、これらの加熱保持箇所は一定の温度に安定加熱する必要がある。しかしながら、図示しないエア弁や圧力計など装置稼動に必要な部材が点在しており、１５０℃以上の高温状態を維持して均一に加熱することは極めて困難である。
【０００７】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、加熱保持が必要な気化経路をなくすると共に安定した成膜性能を有する半導体装置の製造方法及び半導体製造装置及びこれを用いた半導体装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、
処理室内において被成膜ウェハを所定温度範囲に加熱する工程と、
前記処理室内において被成膜ウェハを所定回転数で回転させる工程と、
ＣＶＤ成膜に必要な液化原料を噴霧状態にして前記回転した被成膜ウェハに供給する工程と、
を具備したことを特徴とする。
【０００９】
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、ＣＶＤ成膜に必要な液化原料を被成膜ウェハ面上に直接噴霧する。気体状態を維持する必要はなく加熱保持が必要な気化経路をなくせる。これにより、プロセスコストの低減に寄与する。
【００１０】
なお、前記液化原料を噴霧状態にする方式としてインクジェット方式を利用することを特徴とする。インクジェット方式によって、より細かい粒子の液化原料噴霧が達成できる。
【００１１】
また、本発明に係る半導体装置は、上記いずれか記載の半導体装置の製造方法を用いて成膜がなされたことを特徴とする。プロセスコストの低減によって、より安価な半導体装置の量産が期待できる。
【００１２】
本発明に係る半導体製造装置は、
ＣＶＤ成膜に必要な液化原料を含む液槽と、
前記液槽から所定量の液化原料を送出する流量制御機構と、
前記流量制御機構からの液化原料を噴霧状態にして出力するインクジェット機構と、
処理室内において被成膜ウェハを所定温度範囲に加熱する加熱制御機構と、
前記処理室内において被成膜ウェハを所定回転数で回転させる回転制御機構と、
を具備し、
前記加熱制御機構及び回転制御機構により加熱、回転した被成膜ウェハに対し前記インクジェット機構によりＣＶＤ成膜に必要な液化原料を噴霧状態にして供給することを特徴とする。
【００１３】
上記本発明に係る半導体製造装置によれば、流量制御機構を介してＣＶＤ成膜に必要な液化原料をインクジェット機構により被成膜ウェハ面上に直接噴霧する。気体状態を維持する必要はなく加熱保持が必要な気化経路をなくせる。インクジェット方式によって、より細かい粒子の液化原料噴霧が達成できる。これにより、メンテナンスコストの低減、安価な製造装置提供に寄与する。
【００１４】
なお、前記インクジェット機構は、前記被成膜ウェハの半径に沿う列状に形成された複数のインクジェットノズル孔を有し、このノズル孔それぞれから液化原料が噴射されることを特徴とする。より効率的な被成膜ウェハへの液化原料噴霧に寄与する。
また、前記インクジェット機構は、インクジェットノズルが前記被成膜ウェハ中心側から外周側に移動する駆動部を有することを特徴とする。ウェハ面内でさらに均一な供給が期待できる。
【００１５】
また、本発明に係る半導体装置は、上記いずれか記載の半導体製造装置を用いて成膜がなされたことを特徴とする。これにより、メンテナンスコストの低減、安価な製造装置によってより安価な半導体装置の量産が期待できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す流れ図である。処理ステップＳ１に示すように、処理室内に被成膜ウェハを搬入し、所定温度範囲に加熱する。例えば、一枚の被成膜ウェハが配置された支持台が加熱され被成膜ウェハが所定温度範囲に昇温される。
【００１７】
次に、処理ステップＳ２に示すように、ＣＶＤ処理室内において被成膜ウェハを所定回転数で回転させる。例えば、上記支持台が回転制御される機構を含み、所定回転数（例えば１０００ｒｐｍ以上）にまで被成膜ウェハを回転させる。このとき、処理室内は所望のＣＶＤ膜の圧力状態を保っている。
【００１８】
次に、処理ステップＳ３に示すように、上記ＣＶＤ成膜に必要な液化原料を噴霧状態にして上記回転した被成膜ウェハに供給する。噴霧状態にする方式は、好ましくはインクジェット方式を利用する。これにより、膜厚均一性の優れた薄膜形成が達成される。
【００１９】
上記実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、ＣＶＤ成膜に必要な液化原料を被成膜ウェハ面上に直接噴霧する。気体状態を維持する必要はなく加熱保持が必要な気化経路をなくせる。これにより、プロセスコストの低減に寄与する。このような方法を用いて製造された半導体装置は、プロセスコストの低減によって、より安価な量産が期待できる。
【００２０】
図２は、本発明の第２実施形態に係る半導体製造装置の構成を示す概略図である。液槽１０にはＣＶＤ成膜に必要な液化ＣＶＤ原料１１が含まれる。液化ＣＶＤ原料１１としては様々あり、例えば、ペンタエトキシタンタルやＲｕ、ＢＳＴ（（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３）系の成膜に利用される。液体マスフローコントロール弁１２は適量の液化ＣＶＤ原料１１を流量制御し、配管１３に送出する。インクジェット機構１４は、ＣＶＤ処理室１５内において液化原料を噴霧状態にして出力する。ＣＶＤ処理室１５内では、被成膜ウェハＷａｆを所定温度範囲に加熱制御するヒーター装備の支持台１６が配備されている。この支持台１６は回転制御機構１７に連動しており、所定温度の被成膜ウェハＷａｆを所定回転数で回転させることができる。
【００２１】
上記加熱制御された支持台１６及び回転制御機構１７により加熱、回転した被成膜ウェハＷａｆに対し、インクジェット機構１４が、必要な液化ＣＶＤ原料１１を噴霧状態にして供給する。これにより、膜厚均一性の優れた薄膜形成が達成される。
【００２２】
上記実施形態に係る半導体製造装置によれば、流量制御機構であるマスフローコントロール弁１２を介して液化ＣＶＤ原料１１をインクジェット機構１４により被成膜ウェハ面上に直接噴霧する。このような構成によって、気体状態を維持する必要はなく加熱保持が必要な気化経路をなくせる。インクジェット機構１４によって、より細かい粒子の液化原料噴霧が達成できる。これにより、メンテナンスコストの低減、安価な製造装置提供に寄与する。また、このような半導体製造装置を用いて製造された半導体装置は、メンテナンスコストの低減、安価な製造装置によってより安価な半導体装置の量産が期待できる。
【００２３】
図３は、上記図２のインクジェット機構１４におけるインクジェットヘッドの構成を示す概略図である。インクジェットヘッド３０は、噴霧すべき液化ＣＶＤ原料１１を収容する液収容部３１と、弾性板部材３２を隔てて液体を駆動する圧電部材３３を含む。液収容部３１は、液収容室３１１から制御弁３１２を経て液被圧室３１３に繋がり、液被圧室３１３からインクジェットノズル３１４に至る。すなわち、圧力制御方式で複数のインクジェットノズル３１４から液化ＣＶＤ原料１１を噴霧状にして吐出する。インクジェット機構１４は、インクジェットヘッド３０を被成膜ウェハＷａｆの中心側から外周側に移動する駆動部を有する。これにより、ウェハ面内均一性に優れた液化原料噴霧に寄与する。
【００２４】
上記インクジェットヘッド３０の構成が一つあるいは複数個配列されてもよい。インクジェットノズル３１４は、少なくとも被成膜ウェハＷａｆの半径に沿うように列状に設けられるようにしてもよい。さらに好ましくはこの構成のインクジェット機構１４は、少なくともインクジェットノズル３１４の配列間隔の距離分だけ被成膜ウェハＷａｆの中心側から外周側に移動する駆動部を有するようにすればよい。これにより、ウェハ面内均一性に優れより効率的な被成膜ウェハへの液化原料噴霧に寄与する。
【００２５】
上記各実施形態によれば、液化ＣＶＤ原料は流量制御を介して被成膜ウェハ面上に直接噴霧される。これにより、気体状態を維持する構成と異なり、多くの加熱部品と保温材料、かつ、多くの電気エネルギーを必要とすることはない。また、インクジェット方式によって、より細かい粒子の液化原料噴霧が達成され、膜厚ばらつきの少ない成膜の実現が期待できる。プロセスコスト、メンテナンスコストの低減により、安価な製造装置提供に寄与する。また、これらのコスト低減によって、より安価な半導体装置の量産が期待できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、液化ＣＶＤ原料は流量制御を介して被成膜ウェハ面上に直接噴霧される。これにより、気体状態を維持する必要はなく加熱保持が必要な気化経路をなくせる。また、インクジェット機構を利用しより細かい粒子の液化原料噴霧、ばらつきの少ない成膜が達成できる。メンテナンスも含めたコスト低減された半導体製造装置の提供、安価で高信頼性の半導体装置の量産が期待できる。この結果、加熱保持が必要な気化経路をなくすると共に安定した成膜性能を有する半導体装置の製造方法及び半導体製造装置及びこれを用いた半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す流れ図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る半導体製造装置の構成を示す概略図である。
【図３】図２のインクジェット機構１４におけるインクジェットヘッドの構成を示す概略図である。
【図４】従来のＣＶＤ成膜方法を示す概略図である。
【符号の説明】
Ｓ１〜Ｓ３…処理ステップ
１０…液槽
１１…液化ＣＶＤ原料
１２…液体マスフローコントロール弁
１３…配管
１４…インクジェット機構
１５…ＣＶＤ処理室
１６…支持台
１７…回転制御機構
３０…インクジェットヘッド
３１…液収容部
３１１…液収容室
３１２…制御弁
３１３…液被圧室
３１４…インクジェットノズル
３２…弾性板部材
３３…圧電部材
Ｗａｆ…被成膜ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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