JPH08335574A - 半導体装置の製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体装置の層間絶縁膜形成工程でリフロー絶
縁膜を形成するためのＡＰＬプロセスにおいて「ウオー
ムアップ」処理方式を採用する際、大量のウエハーを短
時間で処理し、ダスト発生の増大や金属疲労などの弊害
を抑制する。 【構成】半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、所定
の真空度に設定される真空室２１内で順次に隣り合うよ
うに配設された複数のウエハサセプタ２２１〜２２７を
所望の相異なる設定温度であって低温側から高温側への
温度順の配列となるように設定して保持し、絶縁膜膜形
成後の半導体ウエハーを温度順に配列された複数のウエ
ハサセプタ上に低温側から高温側へと順送りに搬送する
工程とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
およびその製造装置に係り、特に多層配線構造を有する
半導体装置の層間絶縁膜の形成方法およびその形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の集積度が増大するのにつれ
て、基板上に配線材料を多層にわたって形成する、いわ
ゆる多層配線化が進んでおり、このような多層配線構造
を有する半導体装置の製造工程が複雑化、長工程化して
きている。特に、多層配線の形成工程が半導体装置の製
造価格に占める割合は大きく、半導体装置のコストダウ
ンを図る上で多層配線工程の低減化の要求が高まってき
ており、多層配線工程の工程数を減らすために絶縁層の
平坦化技術が重要である。

【０００３】層間絶縁膜表面の平坦化技術の１つとし
て、ＡＰＬ（Advanced PlanarisationLayer）プロセス
が報告（文献；Matsuura et.al., IEEE Tech.Dig.,pp11
7,1994）されている。

【０００４】このＡＰＬプロセスは、層間絶縁膜の形成
に際して、ＳｉＨ₄ ガスと酸化剤であるＨ₂ Ｏ₂ （過酸
化水素水）とを低温（例えば０℃程度）・真空中で反応
させることにより、表面流動性の高いＳｉ（ＯＨ）₄ が
中間生成物として反応に関与し、その結果、下層配線上
に平坦化可能な自己流動型（リフロー）のＳｉＯ₂ 膜
（以下、リフローＳｉＯ₂ 膜という）が形成されるもの
である。

【０００５】この方法は、下層配線の配線相互間の絶縁
膜の埋め込みと絶縁膜表面の平坦化を同時に達成でき、
１回の成膜で平坦化までの工程を終了するので、多層配
線工程の低減化の要求に応えることができる。

【０００６】なお、通常、上記リフローＳｉＯ₂ 膜を形
成する前に、下層配線上に通常のプラズマＣＶＤ法によ
り第１層間絶縁膜（ベース絶縁膜）として第１のプラズ
マＣＶＤ絶縁膜を形成し、上記リフローＳｉＯ₂ 膜を形
成した後にリフローＳｉＯ₂膜上に通常のプラズマＣＶ
Ｄ法により第２層間絶縁膜（キャップ膜）として第２の
プラズマＣＶＤ絶縁膜を形成する。

【０００７】ところで、上記リフローＳｉＯ₂ 膜は、そ
の生成プロセスに起因して成膜時に水分を吸収し、リフ
ローＳｉＯ₂ 膜の成膜直後には大量の膜中水分（成膜時
に吸収した水分）が存在する。そこで、成膜後に脱水処
理を施すことが必要である。

【０００８】上記脱水処理として、従来のＡＰＬプロセ
スでは「ウオームアップ」処理を施している。従来の
「ウオームアップ」処理は、半導体ウエハーを真空中の
３００℃に設定されたウエハサセプタ上に搬送して載置
した状態で実施している。

【０００９】しかし、上記「ウオームアップ」処理にお
いては、膜中水分の脱水反応に起因する膜収縮現象が発
生し、その収縮量は膜厚に正対応する。そこで、ウエハ
ー周辺部領域では過大な膜収縮によってリフローＳｉＯ
₂ 膜の割れ（クラック）が発生する点に注意することが
肝要である。実際、厚さがある程度（例えば１．４μｍ
程度）以上の膜厚のリフローＳｉＯ₂ 膜では、クラック
の問題が懸念されている事例もある。このクラックは、
ダスト数の増加に直結するので、それを抑制することが
強く求められている。

【００１０】また、上記したようなリフローＳｉＯ₂ 膜
のクラックは、「ウオームアップ」処理時の昇温速度に
大きく依存する。これは、膜中水分の脱水反応が熱エネ
ルギー駆動によるＨ₂ Ｏ分子の解離、蒸発運動に他なら
ないことからも明らかである。そこで、リフローＳｉＯ
₂ 膜のクラックを抑制するためには、ウエハーを真空中
に保持したまま０℃から３００℃まで緩やかに昇温する
プロセスを採用することが好ましい。

【００１１】ところで、従来のＡＰＬ装置は、単純な枚
葉式のウエハサセプタ上にウエハーを載置した状態で実
施する構造であり、前記したように０℃から３００℃ま
で緩やかに昇温するように設定したとしても、実際に
は、サセプタ自体の熱容量に起因して温度変更毎の温度
安定化までの緩和時間が無視できないほど必要となる。
具体的には、一枚のウエハーを処理した後のウエハサセ
プタの温度は３００℃であるが、次のウエハーの処理開
始時には０℃まで低下させておく必要がある。

【００１２】しかし、ウエハサセプタが一旦３００℃ま
で加熱されてしまった後では、これを０℃まで冷却させ
るには、ウエハサセプタ自体で規定される熱容量から定
まる一定の緩和時間が必要となる。この緩和時間は実際
には少なくとも１５〜３０分程度は必須であり、これは
ウオームアップの処理時間である３分程度に比較して無
視できないほどの時間である。

【００１３】また、一枚のウエハーを処理する毎に、サ
セプタ自体に０℃→３００℃→０℃の熱サイクルで昇温
・降温を繰返しを強いることになるので、１ロットの処
理では例えば２５回の熱サイクルをウエハサセプタ自体
に対して実行することになる。

【００１４】しかし、一般に、成膜装置内におけるウエ
ハサセプタに対する頻繁な昇降温の繰返しは、装置内に
ダストが発生する要因となるので極力避けることが普通
であり、この意味からも現状のＡＰＬ装置による「ウオ
ームアップ」処理方式には、ダスト発生の問題が内在し
ている。さらに、成膜装置内の金属部品に対する頻繁な
昇降温の繰返しは、部品の接合部や部材自体にも緊張・
収縮の繰返し疲労を強いることにもなり、金属部品の劣
化をきたし、成膜装置の信頼性の観点からも好ましくは
ない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように多層配
線工程中の層間絶縁膜形成工程でリフロー絶縁膜を形成
するために従来のＡＰＬ装置の構造を用いたＡＰＬプロ
セスにより「ウオームアップ」処理方式を採用した場合
には、ウエハサセプタの加熱・冷却に伴う温度安定化に
要する緩和時間を確保するために処理時間全体が大幅に
増大するという問題、ウエハサセプタに対する頻繁な昇
降温の繰返しの実施に伴ってダスト発生が増大するとい
う問題、さらに、成膜装置内の金属部品に対する頻繁な
昇降温の繰返しの実施に伴って部品の接合部や部材自体
に緊張・収縮の繰返し疲労を強いることによる金属部品
の劣化をきたすという問題があった。

【００１６】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、半導体装置の製造工程で半導体ウエハーを
「ウオームアップ」処理する際、大量のウエハーを短時
間で処理でき、ウエハサセプタによるダスト発生の増大
や金属部品の疲労などの弊害を抑制することができ、半
導体装置の層間絶縁膜形成工程でリフロー絶縁膜を形成
するためのＡＰＬプロセスにおいて「ウオームアップ」
処理方式を採用する際に適用して好適な半導体装置の製
造方法およびその製造装置を提供することを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る半導体
装置の製造方法は、半導体基板上に絶縁膜を形成する工
程と、所定の真空度に設定される真空室内で順次に隣り
合うように配設された複数のウエハサセプタを所望の相
異なる設定温度であって低温側から高温側への温度順の
配列となるように設定して保持し、前記絶縁膜膜形成後
の半導体ウエハーを上記温度順に配列された複数のウエ
ハサセプタ上に低温側から高温側へと順送りに搬送する
工程とを具備することを特徴とする。

【００１８】また、第２の発明に係る半導体装置の製造
方法は、半導体基板上の絶縁膜上に配線パターンを形成
する工程と、上記配線パターンを形成後の半導体基板を
載置したウエハサセプタを収容したチャンバー内にＳｉ
Ｈ₄ ガスおよびＨ₂ Ｏ₂ を導入し、６６５Ｐａ以下の真
空中、−１０℃以上＋１０℃以下の温度範囲内で互いに
反応させ、リフロー形状を有するリフローＳｉＯ₂ 膜を
前記半導体基板上に堆積するリフロー膜形成工程と、上
記チャンバーに連なる真空室内に収容され、順次に隣り
合うように配設された複数のウエハサセプタをそれぞれ
０℃から３００℃までの範囲内の中間の温度領域に属す
る所望の相異なる設定温度であって低温側から高温側へ
の温度順の配列となるように設定して保持し、前記リフ
ロー膜形成後の半導体ウエハーを上記温度順に配列され
た複数のウエハサセプタ上に低温側から高温側へと順送
りに搬送する工程とを具備することを特徴とする。

【００１９】また、第３の発明に係る半導体装置の製造
装置は、真空室と、上記真空室内で順次に隣り合うよう
に配設された複数のウエハサセプタと、上記複数のウエ
ハサセプタをそれぞれ所望の相異なる温度で低温側から
高温側への温度順の配列となるように設定して保持する
温度設定装置と、半導体ウエハーを上記温度順に配列さ
れた複数のウエハサセプタ上に低温側から高温側へと順
送りに搬送するウエハ搬送装置とを具備することを特徴
とする。

【００２０】また、第４の発明に係る半導体装置の製造
装置は、半導体基板を載置するためのウエハサセプタを
チャンバー内に収容し、上記チャンバー内にＳｉＨ₄ ガ
スおよびＨ₂ Ｏ₂ を導入し、６６５Ｐａ以下の真空中、
−１０℃以上＋１０℃以下の温度範囲内で互いに反応さ
せ、リフロー形状を有するリフローＳｉＯ₂ 膜を前記半
導体基板上に堆積するリフローＳｉＯ₂ 膜堆積機能を備
えた減圧ＣＶＤ装置と、上記減圧ＣＶＤ装置のチャンバ
ーに連なる真空室内に収容され、順次に隣り合うように
配設された複数のウエハサセプタと、上記複数のウエハ
サセプタをそれぞれ０℃から３００℃までの範囲内の中
間の温度領域に属する所望の相異なる温度で低温側から
高温側への温度順の配列となるように設定して保持する
温度設定装置と、前記リフロー膜形成後の半導体ウエハ
ーを上記温度順に配列された複数のウエハサセプタ上に
低温側から高温側へと順送りに搬送するウエハ搬送装置
とを具備することを特徴とする。

【００２１】

【作用】本発明の半導体装置の製造方法および製造装置
においては、例えば半導体装置の多層配線工程中の層間
絶縁膜形成工程でリフロー絶縁膜を形成するためのＡＰ
Ｌプロセスにおいて「ウオームアップ」処理方式を採用
する際、リフロー膜形成後の半導体ウエハーを温度順に
配列された複数のウエハサセプタ上に低温側から高温側
へと順送りに搬送する。この際、半導体ウエハーを複数
のウエハサセプタ上に低温側から高温側へと順送りに搬
送する処理を複数枚の半導体ウエハーに対して順次に実
施することが可能である。このように半導体ウエハーは
ウエハサセプタ間を順次に移送されることにより、段階
的に加熱（ウオームアップ）され、脱水される。

【００２２】この場合、予め各ウエハサセプタ毎にそれ
ぞれ定められた所望の相異なる一定の設定温度に固定す
るので、各ウエハサセプタに対する温度変更は不要であ
る。これにより、ウエハサセプタの温度変更（加熱・冷
却の繰返し）時に伴って必要であった温度安定化に要す
る緩和時間を確保する必要性が不要になり、大量のウエ
ハーの処理時にもいたずらに処理時間の増大をまねいて
処理時間全体が大幅に増大することは免れるので、大量
のウエハーを短時間で処理できる。

【００２３】また、成膜装置内のウエハサセプタや金属
部品に対する昇降温は皆無であるので、一般にウエハサ
セプタに対する昇降温の繰返し実施に伴ってダスト発生
が増大するという弊害とは無縁になり、金属部品に対す
る昇降温の繰返しの実施に伴って部品の接合部や部材自
体に緊張・収縮の繰返し疲労を強いることによる金属部
品の劣化をきたすという弊害とも無縁になり、ウエハサ
セプタや金属部品の寿命が伸びることも期待される。

【００２４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳
細に説明する。図１は、本発明の半導体装置の製造方法
で使用されるＡＰＬ成膜用の減圧ＣＶＤ装置１０および
その近傍で使用される脱水処理用のウオームアップ装置
２０の一例を概略的に示している。

【００２５】図１において、１０は減圧ＣＶＤ装置、２
０はウオームアップ装置、１および２はそれぞれ半導体
基板が収容されてセットされる第１のカセットローダー
室および第２のカセットローダー室、３はウエハー搬送
ロボット室である。

【００２６】４は上記カセットローダー室１、２と前記
減圧ＣＶＤ装置１０との相互間、減圧ＣＶＤ装置１０と
ウオームアップ装置２０との相互間で半導体基板を搬送
（搬入・搬出）するための搬送ロボットである。

【００２７】上記カセットローダー室１、２、ウエハー
搬送ロボット室３、減圧ＣＶＤ装置１０、ウオームアッ
プ装置２０は、それぞれ真空排気用ポンプ（図示せず）
が接続されており、それぞれ所定の真空状態に設定可能
である。

【００２８】また、減圧ＣＶＤ装置１０には、後述する
ようにプロセスガス供給ラインが接続されており、減圧
ＣＶＤ装置１０およびウオームアップ装置２０には、一
連の処理における処理と処理との間の期間において室内
パージのためにＮ₂ ガスなどの不活性ガスを供給するた
めのライン（図示せず）が接続されている。

【００２９】なお、前記カセットローダー室は、１個で
もよいが、処理の柔軟性を向上させるために２個設けら
れている。図２は、図１中の減圧ＣＶＤ装置１０の断面
の一例を概略的に示している。

【００３０】この減圧ＣＶＤ装置１０において、チャン
バー（真空室）１１の内部には、半導体基板（ウエハ
ー）１を載置するための枚葉式のウエハサセプタ１２を
備えている。１４はＳｉＨ₄ ガスおよびＨ₂ Ｏ₂ をウエ
ハー上に導くためのシャワーヘッドであり、プラズマク
リーニング用の上部電極を兼ねている。

【００３１】１５はプラズマクリーニング用の下部電
極、１６は排気口、１７は前記チャンバー１１内にＳｉ
Ｈ₄ ガスを供給するためのＳｉＨ₄ ガス供給系、１８は
Ｈ₂ Ｏ₂ を例えば加熱して水蒸気の状態で前記チャンバ
ー１１内に供給するためのＨ₂Ｏ₂ 供給系、１９は高周
波（ＲＦ）電力供給系である。

【００３２】上記減圧ＣＶＤ装置１０は、チャンバー１
１内に収容されているウエハーサセプタ１２上に被処理
半導体ウエハ１を載置した状態でチャンバー１１内にＳ
ｉＨ₄ ガスおよびＨ₂ Ｏ₂ を導入し、５Ｔｏｒｒ（＝５
×１３３．３２２Ｐａ、ほぼ６６５Ｐａ）以下の真空
中、−１０℃以上＋１０℃以下の温度範囲内（例えば０
℃）で互いに反応させ、リフロー形状を有するリフロー
ＳｉＯ₂ 膜を半導体ウエハ１上に堆積する機能と、上記
リフローＳｉＯ₂ 膜の堆積後に上記リフローＳｉＯ₂ 膜
の堆積中に前記チャンバー１１の内壁に付着した生成物
を除去するためのチャンバーエッチングをチャンバー１
１内から半導体基板３０を取り出した状態で行うプラズ
マクリーニング機能とを備えている。

【００３３】図３は、図１中のウオームアップ装置２０
の真空室およびその内部に配設されている複数のウエハ
サセプターを上面からみた一例を概略的に示している。
このウオームアップ装置２０は、前記減圧ＣＶＤ装置１
０のチャンバー１１に例えば開閉シャッター付きの搬送
ロボット室３を介して連なる例えばほぼ八角形の真空室
２１と、上記真空室２１内に収容され、順次に隣り合う
ように例えば環状に配設された複数（本例では８個）の
ウエハサセプタとを有する。

【００３４】この場合、上記８個のウエハサセプタは、
入出力兼用の搬送用の１個のウエハサセプタ２２０と、
ウオームアップ用の７個のウエハサセプタ２２１〜２２
７とを有する。

【００３５】また、上記ウオームアップ装置２０は、さ
らに、前記ウオームアップ用の７個のウエハサセプタ２
２１〜２２７を、それぞれ０℃から３００℃までの範囲
内の中間の温度領域に属する所望の相異なる温度で低温
側から高温側への温度順の配列となるように設定して保
持する温度設定装置２３１〜２３７を例えば前記ウエハ
サセプタ２２１〜２２７の下方に有する。

【００３６】さらに、上記ウオームアップ装置２０は、
前記減圧ＣＶＤ装置１０によりリフロー膜が形成された
後の半導体ウエハーを上記温度順に配列された複数のウ
エハーサセプタ上に低温側から高温側へと順送りに搬送
するウエハー搬送装置２４を有する。

【００３７】なお、前記上記入出力兼用の室温設定専用
の１個のウエハサセプタ２２０は、真空室２１の入出力
兼用口の近傍に配置され、室温に保持されている。そし
て、前記７個のウエハサセプタ２２１〜２２７の設定温
度は、それぞれ対応して例えば１０℃、３０℃、５０
℃、１００℃、１５０℃、２００℃、３００℃であり、
順次２０℃刻み、２０℃刻み、５０℃刻み、５０℃刻
み、１００℃刻み、１００℃刻みの間隔で設定されてい
る。

【００３８】また、上記各ウエハサセプター２２０〜２
２７は、それぞれ円形であり、それぞれの直径はウエハ
ー直径よりも少し（５ｍｍ程度）大きい。また、上記各
ウエハサセプター２２０〜２２７は、その上面に形成さ
れた３個の開孔部を通って上下動自在に保持された３点
ピンと、この３点ピンを上下駆動する駆動機構を内蔵し
ている。

【００３９】前記ウエハー搬送装置２４は、リフロー膜
形成後の複数枚の半導体ウエハーを複数のウエハーサセ
プタ２２０〜２２７上に低温側から高温側へと順送りに
搬送し得るように構成されている。

【００４０】この構成の一例として、前記真空室２１の
中心部にウエハー搬送用アームの軸が設置されており、
この軸に連結固定された８本の搬送用アームが上記軸を
中心に放射状に前記各ウエハーサセプタの直上方まで延
びている。

【００４１】この場合、半導体ウエハーをウエハーサセ
プタ間で搬送する際に、搬送用アームの裏面がウエハー
サセプタの上面から５ｍｍ程度浮いてウエハーサセプタ
の直上方に位置するように設定されており、搬送用アー
ムは、ウエハーサセプタの上面とは干渉せずに軸を中心
に回転することが可能になっている。また、上記各アー
ムは、放射方向に半導体ウエハーの半径程度の長さは伸
縮可能な構造を有する。

【００４２】次に、図３のウオームアップ装置において
半導体ウエハーを搬送しつつウオームアップを行う動作
について、前記真空室２１に連なる開閉シャッター付き
の搬送ロボット室３から搬送ロボット４を介してウオー
ムアップを施すべき半導体ウエハーが到着した時点から
説明する。

【００４３】真空室外部から搬送ロボット４のアームに
より保持されて搬送されてきた第１の半導体ウエハー
は、まず、入出力搬送兼用の室温設定専用の第１のウエ
ハサセプタ２２０上に達する。この時、各ウエハサセプ
ター２２０〜２２７は、その上面から上方へ３点ピンが
突出するように駆動され、この状態で第１のウエハサセ
プタ２２０の３点ピンが第１の半導体ウエハーを保持す
る。そして、前記搬送ロボット４は真空室外部へ戻る。

【００４４】次に、搬送用アームは、半導体ウエハーを
保持し、そのまま反時計回りに隣りのウエハサセプタの
上方まで回転（本例では、３６０°／８＝４５°の角度
だけ回転）し、前記したように１０℃に設定されている
第２のウエハサセプタ２２１の直上方に第１の半導体ウ
エハーを搬送して停止する。

【００４５】次に、真空室外部から搬送ロボット４によ
り搬送されてきた第２の半導体ウエハーが入出力搬送兼
用の第１のウエハサセプタ２２０の直上方に達する。そ
して、各ウエハサセプターの３点ピンがサセプター上面
よりも下方に位置するまで引っ込むように駆動されるこ
とにより、第１の半導体ウエハーは１０℃に設定されて
いる第２のウエハサセプタ２２１上に接した状態にな
り、第２の半導体ウエハーは室温設定専用の第１のウエ
ハサセプタ２２０上に接した状態になる。ここで、上記
状態を所望の時間（例えば１０秒間）だけ保持し、第１
の半導体ウエハーに対してウオームアップ第１段目の加
熱を行う。

【００４６】次に、各ウエハサセプターの３点ピンが再
びサセプター上面より突出するように駆動される。そし
て、搬送用アームは、半導体ウエハーを保持し、そのま
ま反時計回りに隣りのウエハサセプタ上方まで回転し、
前記したように３０℃に設定されている第３のウエハサ
セプタ２２２の直上方に第１の半導体ウエハー、第２の
ウエハサセプタ２２１の直上方に第２の半導体ウエハー
をそれぞれ搬送して停止する。

【００４７】さらに、真空室外部から搬送ロボット４に
より搬送されてきた第３の半導体ウエハーが前記入出力
搬送兼用の第１のウエハサセプタ２２０の直上方に達す
る。そして、各ウエハサセプターの３点ピンがサセプタ
ー上面よりも下方に位置するまで引っ込むように駆動さ
れることにより、各半導体ウエハーは対応するウエハサ
セプタ上に接した状態になる。

【００４８】以下、上記と同様な動作が繰り返し行わ
れ、先行したウエハーを低温側から高温側へと順送りに
搬送しつつ、同時に新規なウエハーを真空室内に導入す
ることが繰り返される。そして、先頭のウエハーが一周
し、３００℃に設定されている第８のウエハサセプタ２
２７上での加熱が完了すると、搬送ロボット４により真
空室外に搬出される。

【００４９】なお、搬送ロボット４として、２つのウエ
ハーを独立に同時に搬送し得る双頭部を有する構造を用
いると、前記真空室外への搬出時に双頭部を入れ替える
ことにより、第８のウエハーサセプタ２２７上からのウ
エハーの搬出処理と第１のウエハーサセプタ２２０上へ
のウエハーの搬入処理を兼用することが可能である。

【００５０】上記実施例のようなサセプタ配置構造およ
び搬送系を有するウオームアップ装置を使用したウオー
ムアップ方法によれば、ウエハーの処理枚数が多くなれ
ばなるほど、従来の枚葉式サセプタの温度を変えること
によりウエハーのウオームアップを行う形式に比較し
て、処理時間の短縮効果が顕著になる。

【００５１】次に、上記実施例のウオームアップ方法に
よる実際の効果の一例について、従来のウオームアップ
方法との比較を示す。従来のウオームアップ方法では、
次の表１に示すような結果が得られる。ここでは、ウエ
ハ搬送時間は１ウエハ当り２０秒を前提とする。

【００５２】

【表１】

【００５３】表１に示す結果から、仮にウエハを１ロッ
ト分（例えば２５枚）処理する場合には、従来の枚葉式
サセプタの変温所要時間は （１４９０＋２０）秒×２
５＝６３０分である。この値は、生産設備としては甚だ
非現実的な処理時間であり、到底容認できない。そこ
で、現実には、処理能力の高いバッジ式の専用ウオーム
アップ炉の導入が必至である。

【００５４】しかし、一般に知られているように、バッ
ジ式の専用ウオームアップ炉は、一度に２５〜５０枚の
ウエハを処理できるので、処理能力は高いが、設置スペ
ースがかさみ、また、専用機であるから価格が比較的高
いので、ＡＰＬ成膜装置とは独立にバッジ式の専用ウオ
ームアップ炉を導入するのは経済的に得策ではない。し
かも、バッジ式の専用ウオームアップ炉を導入すること
は、純技術的にも難点が生じる。つまり、独立したバッ
ジ式の専用ウオームアップ炉へウエハを導入する際に
は、ウエハは自ずから真空雰囲気中から大気中に露呈さ
れるので、安定した脱ガス過程のプロセス自体が損なわ
れる懸念が大きい。一方、本実施例のウオームアップ方
法では、次の表１に示すような結果が得られる。ここで
は、ウエハ搬送時間は１ウエハ当り２０秒を前提とす
る。

【００５５】

【表２】

【００５６】表２に示す結果から、仮にウエハを１ロッ
ト分（例えば２５枚）処理する場合には、所要時間は
（６０＋２０）秒×（２５＋６）＝４１分である。この
値は、従来の枚葉式サセプタの変温所要時間６３０分の
７％に過ぎず、９３％もの時間が削減されており、現実
的な処理時間まで低減している。

【００５７】この大幅な時間削減効果は、従来は３００
℃から０℃へのサセプタの降温にウエハ１枚当り１５分
を必要としており、２５枚分の降温だけで３７５分を必
要としていた時間を一挙に零まで削減できた効果に起因
する点が大きい。

【００５８】また、本実施例のウオームアップ方法で
は、真空室内の全ウエハーを同時に搬送する動作が行わ
れ、並列的作業が進行する。これにより、ウエハ１枚当
りに割り振って考えるべき搬送時間も見掛け上、目減り
している点も大幅な時間削減効果に寄与している。

【００５９】図４は、前記ウオームアップ装置２０の他
の実施例について、真空室３１と、その内部に配設され
ているウエハ入力搬送用のウエハサセプター２２０およ
びウオームアップ用のウエハサセプター２２１〜２２７
を上面からみた状態を示している。

【００６０】ここでは、複数のウエハサセプタを細長い
真空室内に直線状に配置しており、ウオームアップ用の
ウエハサセプター２２１〜２２７の温度を設定するため
の前記したような温度設定装置（２３１〜２３７）と、
ウエハーを直線上に搬送可能な搬送装置２４を有する。
このような構成でも、前記実施例に準じた動作により、
前記実施例とほぼ同様の効果が得られる。

【００６１】なお、本発明の製造装置で使用されるウオ
ームアップ装置は、リフロー膜形成後の半導体ウエハー
を、温度順に配列された複数のウエハサセプタ上に低温
側から高温側へと順送りに搬送し得る構造を有するもの
であればよく、上記実施例に限らず様々な変形実施が可
能である。

【００６２】即ち、本発明の製造方法および製造装置に
おいては、半導体装置の多層配線工程中の層間絶縁膜形
成工程でリフロー絶縁膜を形成するためのＡＰＬプロセ
スにおいて「ウオームアップ」処理方式を採用する際、
リフロー膜形成後の半導体ウエハーを温度順に配列され
た複数のウエハサセプタ上に低温側から高温側へと順送
りに搬送する。この際、半導体ウエハーを複数のウエハ
サセプタ上に低温側から高温側へと順送りに搬送する処
理を複数枚の半導体ウエハーに対して順次に実施するこ
とが可能である。

【００６３】このように半導体ウエハーはウエハサセプ
タ間を順次に移送されることにより、段階的に加熱（ウ
オームアップ）され、脱水される。この場合、予め各ウ
エハサセプタ毎にそれぞれ定められた所望の相異なる一
定の設定温度に固定するので、各ウエハサセプタに対す
る温度変更は不要である。

【００６４】これにより、ウエハサセプタの温度変更
（加熱・冷却の繰返し）時に伴って必要であった温度安
定化に要する緩和時間を確保する必要性が不要になり、
大量のウエハーの処理時にもいたずらに処理時間の増大
をまねいて処理時間全体が大幅に増大することは免れる
ので、大量のウエハーを短時間で処理できる。

【００６５】また、成膜装置内のウエハサセプタや金属
部品に対する昇降温は皆無であるので、一般にウエハサ
セプタに対する昇降温の繰返し実施に伴ってダスト発生
が増大するという弊害とは無縁になり、金属部品に対す
る昇降温の繰返しの実施に伴って部品の接合部や部材自
体に緊張・収縮の繰返し疲労を強いることによる金属部
品の劣化をきたすという弊害とも無縁になり、ウエハサ
セプタや金属部品の寿命が伸びることも期待される。

【００６６】また、上記実施例の製造方法および製造装
置によってウオームアップされた半導体ウエハーは、ク
ラックの発生が抑制され、層間絶縁膜形成後に形成され
る上層配線の段切れ不良が抑制されるので、上層配線の
一層の微細化と高信頼化を実現することが可能になる。

【００６７】

【発明の効果】上述したように本発明の半導体装置の製
造方法およびその製造装置によれば、半導体装置の製造
工程で半導体ウエハーを「ウオームアップ」処理する
際、大量のウエハーを短時間で処理でき、ウエハサセプ
タによるダスト発生の増大や金属部品の疲労などの弊害
を抑制することができる。

【００６８】従って、本発明は半導体装置の多層配線工
程中の層間絶縁膜形成工程でリフロー絶縁膜を形成する
ためのＡＰＬプロセスにおいて「ウオームアップ」処理
方式を採用する際に適用して好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の製造方法で使用されるＡ
ＰＬ成膜用の減圧ＣＶＤ装置および脱水処理用のウオー
ムアップ装置の一例を概略的に示す構成説明図。

【図２】図１中の減圧ＣＶＤ装置の一例を概略的に示す
断面図。

【図３】図１中のウオームアップ装置の真空室およびそ
の内部に配設されている複数のウエハサセプターを上面
からみた一例を示す図。

【図４】図１中のウオームアップ装置の真空室およびそ
の内部に配設されている複数のウエハサセプターを上面
からみた他の例を示す図。

【符号の説明】

１、２…カセットローダー室、３…ウエハー搬送ロボッ
ト室、４…搬送ロボット、１０…減圧ＣＶＤ装置、２０
…ウオームアップ装置、２１、３１…真空室、２２０〜
２２７…ウエハサセプタ、２３１〜２３７…温度設定装
置、２４、３４…ウエハ搬送装置。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に絶縁膜を形成する工程
   と、所定の真空度に設定される真空室内で順次に隣り合
   うように配設された複数のウエハサセプタを所望の相異
   なる設定温度であって低温側から高温側への温度順の配
   列となるように設定して保持し、前記絶縁膜膜形成後の
   半導体ウエハーを上記温度順に配列された複数のウエハ
   サセプタ上に低温側から高温側へと順送りに搬送する工
   程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方
   法。
2. 【請求項２】 半導体基板上の絶縁膜上に配線パターン
   を形成する工程と、上記配線パターンを形成後の半導体
   基板を載置したウエハサセプタを収容したチャンバー内
   にＳｉＨ₄ ガスおよびＨ₂ Ｏ₂ を導入し、６６５Ｐａ以
   下の真空中、−１０℃以上＋１０℃以下の温度範囲内で
   互いに反応させ、リフロー形状を有するリフローＳｉＯ
   ₂ 膜を前記半導体基板上に堆積するリフロー膜形成工程
   と、上記チャンバーに連なる真空室内で順次に隣り合う
   ように配設されてた複数のウエハサセプタをそれぞれ０
   ℃から３００℃までの範囲内の中間の温度領域に属する
   所望の相異なる設定温度であって低温側から高温側への
   温度順の配列となるように設定して保持し、前記リフロ
   ー膜形成後の半導体ウエハーを上記温度順に配列された
   複数のウエハサセプタ上に低温側から高温側へと順送り
   に搬送する工程とを具備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または２記載の半導体装置の製
   造方法において、前記複数のウエハサセプタを環状ある
   いは直線状に配置することを特徴とする半導体装置の製
   造方法。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載の半導体装置の製
   造方法において、前記半導体ウエハーを複数のウエハサ
   セプタ上に低温側から高温側へと順送りに搬送する処理
   を複数枚の半導体ウエハーに対して順次に実施すること
   を特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 真空室と、上記真空室内で順次に隣り合
   うように配設された複数のウエハサセプタと、上記複数
   のウエハサセプタをそれぞれ所望の相異なる温度で低温
   側から高温側への温度順の配列となるように設定して保
   持する温度設定装置と、半導体ウエハーを上記温度順に
   配列された複数のウエハサセプタ上に低温側から高温側
   へと順送りに搬送するウエハ搬送装置とを具備すること
   を特徴とする半導体装置の製造装置。
6. 【請求項６】 半導体基板を載置するためのウエハサセ
   プタをチャンバー内に収容し、上記チャンバー内にＳｉ
   Ｈ₄ ガスおよびＨ₂ Ｏ₂ を導入し、６６５Ｐａ以下の真
   空中、−１０℃以上＋１０℃以下の温度範囲内で互いに
   反応させ、リフロー形状を有するリフローＳｉＯ₂ 膜を
   前記半導体基板上に堆積するリフローＳｉＯ₂ 膜堆積機
   能機能を備えた減圧ＣＶＤ装置と、上記減圧ＣＶＤ装置
   のチャンバーに連なる真空室内で順次に隣り合うように
   配設された複数のウエハサセプタと、上記複数のウエハ
   サセプタをそれぞれ０℃から３００℃までの範囲内の中
   間の温度領域に属する所望の相異なる温度で低温側から
   高温側への温度順の配列となるように設定して保持する
   温度設定装置と、前記減圧ＣＶＤ装置によりリフロー膜
   が形成された後の半導体ウエハーを上記温度順に配列さ
   れた複数のウエハサセプタ上に低温側から高温側へと順
   送りに搬送するウエハ搬送装置とを具備することを特徴
   とする半導体装置の製造装置。