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    公开号:WO1992012534A1
    申请号:PCT/JP1991/001796
    申请日:1991-12-27
    公开日:1992-07-23
    发明作者:Tadahiro Ohmi
    申请人:Tadahiro Ohmi；
    IPC主号:H01L21-00
    专利说明:
    [0001] 明細書
    [0002] 薄膜形成装置
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は、 薄膜形成装置に係る。 背景技術
    [0005] 以下、 従来の技術を半導体ウェハを例にとり説明する。
    [0006] 従来、 基体に対し、 成膜 （絶縁膜、 導電性膜） 、 エッチング、 クリーニング等 を行う装置間におけるウェハの搬送は次のように行われていた。 すなわち、 例え ば、 成膜が終了するとウェハを成膜装置からクリーンルーム内に取り出し、 ゥェ ハを図 6に示すようなウェハキャリア 1 5等に入れて、 次の工程を行う装置、 例 えば、 エッチング装置までクリーンルーム内を移動させていた。
    [0007] しかし、 本発明者が調査したところ、 クリーンルーム内といえどもウェハを大 気に曝すとウェハ表面に自然酸化膜が形成されたり、 N a , F eその他の不純物 原子がウェハ表面に付着する事が判明した。 すなわち、 クリーンルーム内といえ ども必ずしもクリーンな環境であるとは L、えな ヽことがわかった。
    [0008] さらに、 このような自然酸化膜、 あるいは不純物原子が付着している状態で、 導電性薄膜の形成を行うとコンタク ト抵抗の劣化を招き、 また、 熱酸化膜の形成 を行うと耐圧特性の劣化を招くことが判明した。
    [0009] 本発明は、 コンタク ト抵抗の劣化、 耐圧特性の劣化を招くことのない薄膜形成 装置を提供することを目的とする。 発明の開示
    [0010] 上記課題は、 半導体基体の地肌表面を露出する工程を行うための装置から、 該 露出された表面に導電性薄膜の形成を行うための装置へ該半導体基体を搬送する ための第〗の搬送手段、 半導体基体の地肌表面を露出する工程を行うための装置 力、ら、 該露出された表面に熱酸化膜の形成を行うための装置へ該半導体基体を搬 送するための第 2の搬送手段、 または基体上に形成された金属配線表面を露出す る工程を行うための装置から、 該金属配線表面に導電性薄膜を形成するための装 置へ該基体を搬送するための第 3の搬送手段のうちの少なくとも一つの搬送手段 が、 不活性ガスまたは水分濃度が 1 O p p b以下の空気雰囲気に保持されるよう に構成したことを特徵とする薄膜形成装置によって解決される。 作用
    [0011] 本発明の作用を詳細な構成とともに以下に説明する。
    [0012] ここで、 基体表面を露出する工程とは、 例えば、 基体表面全体に絶縁膜が形成 された状態から、 例えば、 リアクティブイオンエッチング （R I E) により絶縁 膜の一部を除去してコンタクトホールを形成し、 基体表面のクリーンな地肌を露 出させるような工程である。
    [0013] また、 基体上に形成された金属配線表面を露出する工程とは、 基体上に形成さ れた金属表面全体に絶縁膜が形成された状態から、 例えば、 リアクティブイオン エッチングにより絶縁膜の一部を除去してスルーホールを形成し、 基体表面に形 成された金属配線表面のクリーンな地肌を露出させるような工程である。
    [0014] 本発明者は、 このように露出させた表面に、 導電性薄膜を形成する場合及び熱 酸化膜を形成する場合には、 その露出表面を大気に曝してはならないことを見い 出したのである。 すなわち、 導電性薄膜を形成する場合及び熱酸化膜を形成する 場合に、 この露出表面を大気に曝すとコンタク卜抵抗の劣化、絶縁耐圧の劣化を 招くことを見い出したことは前述した通りである。
    [0015] そのために本発明では、 搬送手段内を水分濃度が 1 0 p p b以下のガス雰囲気 に保持されるように構成している。
    [0016] かかるガスとしては不活性ガス （N2ガスも不活性ガスに含む） または水分濃度 が 1 0 p p b以下の空気が用い入られる。 水分濃度が 1 0 p p b以下の空気とす ることが好ましい。 すなわち、 不活性ガスの場合人が搬送手段内に誤って首を入 れた場合酸欠状態に陥ってしまう。 然るに、空気の場合はかかる事態を回避する ことができる。 このように空気を用いることが可能であることも発明者がはじめ て知見したものである。 すなわち、 空気のような酸素を含有するガス中において は、 基体表面ある t、は基体上に形成された金属配線表面は自然酸化され易いと考 えられていた。 しかるに、 本発明者は鋭意研究を行ったところ、 たとえ、 酸素が 存在していたも水分濃度が 1 0 p p b以下に保持されていれば自然酸化は生じな いことを知見したものである。 従って、 大気の空気を、 水分濃度を 1 O p p b以 下に純化して用いることもできる。 逆に、 水分が存在していたとしても、 酸素が 存在しなければ自然酸化膜の形成は生ずることがなく、 従って不活性ガス雰囲気 に保持してもよい。 ただ、 不活性ガスの場合であっても水分濃度は 1 O p p b以 下が好ましい。
    [0017] 本発明における搬送手段としては、 例えば図 1に示すような、 R I E装置 2、 ウエッ トクリ一二ング装置、 酸化装置 4、 導電成膜成膜装置をトンネル 1で連結 し、 トンネル 1を大気とは遮断するとともに、 該トンネル内 1に水分濃度が 1 0 p p b以下のガスを流入せしめる構造のものを用いることができる。 もちろ ん装置 2〜 5の外に他の装置を連絡してもよい。
    [0018] なお、 このトンネル 1内に基体の下面にあたるようにガスを噴出させて、 この ガスにより基体を浮上させたまま搬送せしめる構造とすることが好ましい。 一方、 図 2に示すように、 内部に不活性ガスないし水分濃度が 1 O p p b以下 の空気が充填されたボックス 6構造のものでもよい。
    [0019] 本発明は、 露出表面が例えば、 M O S トランジスタあるいはバイポーラトラン ジス夕の N+領域の場合特に顕著な効果を発揮する。 すなわち、 本発明者の知見に よれば、 N+領域を室温でクリーンルーム内の大気中に曝すと瞬時にして 0 . 5 n m厚もの自然酸化膜が形成されてしまう。 しかるに本発明装置を用 t、た場合 にはかかる自然酸化膜の形成を避けることが可能となる。
    [0020] なお、 本発明における導電性薄膜としては、 例えば、 A 1 , A 1— S i合金、 A 1 - S i - C u合金、 T i , M o , T a、 N+ポリシリコン、 P +ポリシリコン 等が例示される。 図面の簡単な説明
    [0021] 図 1は本発明の搬送手段例を示す《念図である。 図 2は本発明の他の搬送手段 例を示す概念図である。 図 3は本発明の実施例における薄膜形成工程を示す工程 図である。 図 4は図 1のゥエツ トクリーニング装置の拡大図である。 図 5は本発 明の実施例における薄膜形成工程を示す工程図である。 図 6は従来の搬送手段を 示す斜視図である。 発明を実施するための最良の形態
    [0022] 以下に本発明の実施例について説明する。
    [0023] (実施例 1 )
    [0024] 図 1に示す装置を用いて図 2に示す手順で成膜を行った。
    [0025] P - S iウェハの一部領域に A sイオンの注入を行った （図 3 ( a ) ) 後、 ァ ニールを行い N+領域を形成した （図 3 (b ) ) 。 次いで、 ウェハを C V D装置に 搬入し、 全体に S i 02膜を形成した （図 3 ( c ) ) 。 次いで、 レジストの形成、 フォ トリソグラフによるレジス卜のパターリング工程を経て R I Eによりコンタ クトホールを形成した （図 3 ( d) , ( e ) ) 。
    [0026] 次いで、 図 4に示すような、 ゥエツトクリーニング装置 3内にウェア 8を導入 し、 エッチング液 7に浸漬し、 レジストの剥離を行った。 次いで、 ウェハ 8を N9 ブロー室 1 0に導入し、 N2ブローしながらランプ 9により加熱し、水分を除去し た。 次いで、真空引き後、再度 N2ガスを導入した。
    [0027] 以上により、 クリーンな地肌表面を有する N+領域の露出工程を終了した。 このウェハを、 水分濃度が 1 O p p b以下に保持された空気を絶えず流入せし めてるトンネル 1内を介して導電性膜成膜装置 5に導入し A 1の成膜を行った (実施例） 。
    [0028] 一方、比較のために、 クリーンな地肌表面を有する N+領域の露出工程を終了し た後、 ウェハをクリーンルーム内に一旦出してから導電性膜成膜室にウェハを導 入し、 A 1の成膜を行った （比較例） 。
    [0029] 両者のコンタクト抵抗を比較したところ、 実施例のコンタクト抵抗は、比較例 のコンタクト抵抗の約 4分の 1であった。
    [0030] (実施例 2 )
    [0031] 表面膜を形成する前の半導体ウェハを R I E装置 2に導入し、 その表面に数 e V〜数十 e Vのイオンを照射することによりウェハ表面に付着している不純物 および自然酸化膜を除去し、半導体基体の地肌表面を露出させた。 次いで、 17 2ガ スが絶えず流入しているトンネル 1を介して、 ウェハを酸化装置 4内に搬送し、 酸化装置 4内で熱酸化を行うことによりウェハ表面に S i 02膜を形成した。 次い で、 C V D法により、 S i 02膜をゲート絶縁膜とする MO S トランジスタをこの ウェハ上に作製成した （実施例） 。
    [0032] 一方、 比較のため、 R I E装置 2から一旦クリーンルーム内にウェハを取り出 し、 その後、 ウェハを酸化装置 4に導入し、 前記実施例と同様に MO S トランジ スタを作製した。
    [0033] ウェハ上に作製された多数の MO S トランジス夕の絶縁破壊頻度を両ウェハに ついて行ったところ、 実施例の場合は、 絶縁破壊を起こした数は、 比較例の場合 の約半数であった。
    [0034] (実施例 3 )
    [0035] 本例では、 図 5に示す多層配線構造の素子を作製した。
    [0036] なお、 スルーホール 1 6の形成は、 実施例 1と同様にゥエツ トクリーニング装 置 3内において行い、 図 5 ( a ) の状態の基体を、 水分濃度が 1 0 p p b以下の 空気が絶えず流入しているトンネル 1を介して、 図 1に示す導電性膜成膜装置 5 に導入し、 A 1の成膜を行つい図 5 ( b ) に示す素子を作製した （実施例） 。
    [0037] —方、 比較のため、 ゥエツ トクリーニング装置 3から一旦クリーンルーム内に 基体を取り出し、 その後、 導電性膜成膜装置 5に導入し、 A 1の成膜を行った (比較例） 。
    [0038] 両者のコンタク 卜抵抗を比較したところ、 実施例のコンタク ト抵抗は、 比較例 のコンタク 卜抵抗の約 4分の 1であった。 産業上の利用可能性
    [0039] 本発明によれば、 コンタクト抵抗、 耐圧特性に優れた素子を作製することが可 能な薄膜形成装置を提供することができる。
    权利要求:
    Claims 請求の範囲
    ( 1 ) 半導体基体の地肌表面を露出する工程を行うための装置から、 該露出さ れ た表面に導電性薄膜の形成を行うための装置へ該半導体基体を搬送するため の第 1の搬送手段、 半導体基体の地肌表面を露出する工程を行うための装置か ら、 該露出された表面に熱酸化膜の形成を行うための装置へ該半導体基体を搬送 するための第 2の搬送手段、 または基体上に形成された金属配線表面を露出する 工程を行うための装置から、 該金属配線表面に導電性薄膜を形成するための装置 へ該基体を搬送するための第 3の搬送手段のうちの少なくとも一つの搬送手段 が、 不活性ガスまたは水分濃度が 1 O p p b以下の空気雰囲気に保持されるよう に構成したことを特徵とする薄膜形成装置。
    ( 2 ) 前記搬送手段の少なくとも一つの搬送手段は、 基体にガス噴射すること により該基体を浮上させて基体の搬送を行 、得るように構成されたことを特徴と する請求項 1に記載の薄膜形成装置。
    ( 3 ) 前記半導体基体の地肌表面を露出する工程は、 絶縁膜ないしレジスト膜 で覆われた半導体基体表面に形成された N '領域の表面を露出する工程であるこ とを特徴とする請求項 1または 2に記載の薄膜形成装置。
    ( 4 ) 前記 N +領域は、 MO S トランジスタのソース ' ドレイン領域叉は、 バ ィポーラトランジスタのエミッタ領域であることを特徴とする請求項 3記載の薄
    类似技术:
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    JP3351802B2|2002-12-03|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1992-07-23| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU MC NL SE |
    1992-07-23| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1992-09-17| DFPE| Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)|
    1993-07-29| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1992901923 Country of ref document: EP |
    1993-10-13| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 08081372 Country of ref document: US |
    1993-10-20| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1992901923 Country of ref document: EP |
    1996-07-10| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1992901923 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP1000591A|JP3351802B2|1991-01-01|1991-01-01|薄膜形成装置|
    JP3/10005||1991-01-01||US08/081,372| US5372647A|1991-01-01|1991-12-27|Apparatus for forming thin film|
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