JP2002158269A - Manufacturing method of wafer quality evaluation MOS and thin film forming apparatus - Google Patents
Manufacturing method of wafer quality evaluation MOS and thin film forming apparatusInfo
- Publication number
- JP2002158269A JP2002158269A JP2001268872A JP2001268872A JP2002158269A JP 2002158269 A JP2002158269 A JP 2002158269A JP 2001268872 A JP2001268872 A JP 2001268872A JP 2001268872 A JP2001268872 A JP 2001268872A JP 2002158269 A JP2002158269 A JP 2002158269A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- oxide film
- electrode
- mos
- conductive film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウェ−ハの品質評価を行うためのウェ−ハ品
質評価用MOSの作製を容易に、短時間で行うことがで
き、従って、MOS酸化膜耐圧評価結果のウェ−ハ製造
工程への迅速なフィ−ドバックを可能にし、さらには、
ウェ−ハの品質評価のために新たにMOSの作製ライン
を構成する場合であっても、多額の設備投資、広い設置
スペ−スを必要としないウェ−ハ品質評価用MOSの作
製方法を提供すること。
【解決手段】 MOSキャパシタの酸化膜耐圧によりウ
ェ−ハの品質評価を行うためのウェ−ハ品質評価用MO
Sの作製方法において、ウェ−ハの表面に酸化膜を形成
する酸化膜形成工程と、ウェ−ハを薄膜形成装置内に搬
送し、電極形状の開口部を有するパタ−ニング手段を、
薄膜形成装置内の試料台に載置されたウェ−ハ上に配置
する工程と、その後、導電性膜を成長させることで、酸
化膜上には電極形状の開口部にのみ導電性膜を成長させ
る導電性膜形成工程とを含ませる。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To easily and quickly manufacture a wafer quality evaluation MOS for wafer quality evaluation. -Enables quick feedback to the manufacturing process, and
Even if a new MOS fabrication line is constructed for wafer quality evaluation, a method for fabricating a wafer quality evaluation MOS that does not require a large amount of capital investment and a wide installation space is provided. To do. A wafer quality evaluation MO for evaluating the quality of a wafer based on the withstand voltage of an oxide film of a MOS capacitor.
In the method for producing S, an oxide film forming step of forming an oxide film on the surface of the wafer, and a patterning means having an electrode-shaped opening by transporting the wafer into the thin film forming apparatus,
A process of arranging on a wafer placed on a sample stage in a thin film forming apparatus, and thereafter, growing a conductive film, thereby growing a conductive film only on an electrode-shaped opening on an oxide film. And forming a conductive film.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はMOSキャパシタの
酸化膜耐圧によりウェ−ハの品質評価を行うためのウェ
−ハ品質評価用MOSの作製方法及び薄膜形成装置に関
し、特に薄膜形成装置としては前記ウェ−ハ品質評価用
MOSの作製に適した薄膜形成装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a wafer quality evaluation MOS and a thin film forming apparatus for evaluating the quality of a wafer based on the oxide film breakdown voltage of a MOS capacitor. The present invention relates to a thin film forming apparatus suitable for manufacturing a wafer quality evaluation MOS.
【0002】[0002]
【従来の技術】MOS酸化膜耐圧法(Gate Oxide Integ
rity(GOI)法)は、ウェ−ハの品質評価方法の一つ
として従来からよく用いられている方法である。これ
は、ウェ−ハに熱酸化処理を施した後、電極を形成して
ウェ−ハにMOSを作製し、このMOSに電気的ストレ
スを与え、あらかじめ設定しておいた判定値による良品
率や、酸化膜絶縁破壊に至るまでに該酸化膜に注入され
た総電荷量から該酸化膜の膜質を判定し、熱酸化処理前
のウェ−ハの Light Point Defect (LPD)、加工欠
陥、汚染度等を相対的に評価する方法である。2. Description of the Related Art A MOS oxide film withstand voltage method (Gate Oxide Integ
The rity (GOI) method is a method that has been often used in the past as one of the wafer quality evaluation methods. This is because a wafer is subjected to a thermal oxidation treatment, electrodes are formed, a MOS is formed on the wafer, an electric stress is applied to the MOS, and a non-defective rate based on a preset judgment value is determined. The quality of the oxide film is determined based on the total charge injected into the oxide film before the oxide film breakdown, and the light point defect (LPD), processing defect, and contamination degree of the wafer before the thermal oxidation treatment are determined. Etc. are relatively evaluated.
【0003】前記電極の形成には、低抵抗化した n+ po
ly Si を用いるのが一般的である。この電極の形成工程
は、通常、特開平10-242230 号における実施例にも記載
されているように、Chemical Vapor Deposition (CV
D)法による多結晶シリコンの成膜プロセスと、フォト
リソグラフィにより所定面積、所定個数の電極をパタ−
ニングするプロセスとを含んでいる。[0003] The formation of the electrode is performed by reducing the resistance of n + po
Generally, ly Si is used. The step of forming this electrode is usually carried out by a chemical vapor deposition (CV) method as described in Examples of JP-A-10-242230.
A film forming process of polycrystalline silicon by the method D) and a predetermined area and a predetermined number of electrodes are patterned by photolithography.
And the process of training.
【0004】これらプロセスのさらなる詳細は図1のフ
ロ−チャ−トに示したように、減圧CVD法により pol
y Si をウェ−ハ全面に堆積させる工程、P(リン)を
拡散させて低抵抗化する工程、リングラスを除去する工
程、フォトリソグラフィ(感光性樹脂(レジスト)塗布
・露光・現象処理、エッチング処理)によるパタ−ニン
グ工程、裏面酸化膜の除去工程、エッチングマスク(レ
ジスト)の除去工程を含んで成立している。[0004] Further details of these processes are shown in FIG.
y Process of depositing Si over the entire surface of wafer, process of lowering resistance by diffusing P (phosphorus), process of removing ring lath, photolithography (photosensitive resin (resist) application / exposure / phenomena process, etching process) ), The step of removing the back surface oxide film, and the step of removing the etching mask (resist).
【0005】poly Si 以外の低抵抗材料(導電性材料)
をCVD法、スパッタリング法、真空蒸着法などにより
ウェ−ハの全面に形成する場合には、P(リン)の拡散
工程は不要となるが、フォトリソグラフィによるパタ−
ニング工程、エッチングマスクの除去工程は必要であ
り、電気特性を評価する前のMOSの作製には多大の時
間と労力とを要している。[0005] Low resistance materials other than poly Si (conductive materials)
Is formed on the entire surface of the wafer by CVD, sputtering, vacuum evaporation, or the like, the P (phosphorus) diffusion step is not required.
A polishing step and an etching mask removal step are required, and a great deal of time and effort is required to fabricate the MOS before the electrical characteristics are evaluated.
【0006】このため、従来から、より迅速に電気特性
の評価結果を得るために、簡易的な酸化膜耐圧の評価法
が提案されている。これは例えば、赤外散乱体密度(特
開平06-112292 号公報)、レ−ザ−散乱体密度(特開平
06-349923 号公報)、SC−1洗浄後のピット数(特開
平10-335402 号公報)、レ−ザ−反射散乱光の波長成分
強度(特開平08-288351 号公報)などから、ウェ−ハの
品質を評価するものである。これらの評価方法はいずれ
も、これらの測定値とMOS酸化膜耐圧との相関関係を
あらかじめ調査して検量線を求めておき、その後は、こ
れら測定値に相当するMOS酸化膜耐圧を間接的に求め
ることでウェ−ハの品質を評価する手法であり、MOS
酸化膜耐圧を直接的に評価するものではないところ、信
頼性に問題を残すものであった。For this reason, a simple evaluation method of the breakdown voltage of an oxide film has been conventionally proposed in order to more quickly obtain the evaluation results of the electric characteristics. This is because, for example, the density of an infrared scatterer (Japanese Patent Laid-Open No. 06-112292),
06-349923), the number of pits after SC-1 cleaning (JP-A-10-335402), the wavelength component intensity of laser reflected scattered light (JP-A-08-288351) and the like. It evaluates the quality of c. In any of these evaluation methods, the correlation between these measured values and the MOS oxide film breakdown voltage is investigated in advance to obtain a calibration curve, and thereafter, the MOS oxide film breakdown voltage corresponding to these measured values is indirectly calculated. This is a method to evaluate the quality of a wafer by
Although the oxide withstand voltage is not directly evaluated, a problem remains in reliability.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記したように、ウェ
−ハの品質評価のために作製されるMOSの電極形成工
程では、前記成膜プロセスと前記パタ−ニングプロセス
とから所望の電極パタ−ンを形成するが、これらプロセ
スは工程数が多く、MOSの作製には多大の時間と労力
とが必要とされている。また、前記熱酸化処理の工程で
ウェ−ハの裏面にも形成される酸化膜は、MOS酸化膜
の耐圧評価の際には電気的コンタクトのために通常剥離
されており、この裏面酸化膜除去のために、表面側(M
OS作製側)への保護膜形成、裏面酸化膜除去、表面側
保護膜除去の各工程も必要とされていた。このようにM
OSの作製に多大の時間を要していたため、MOS酸化
膜耐圧評価結果のウェ−ハ製造工程への迅速なフィ−ド
バックが阻害されていた。As described above, in the step of forming a MOS electrode for evaluating the quality of a wafer, a desired electrode pattern is formed from the film forming process and the patterning process. However, these processes involve a large number of steps, and the fabrication of MOS requires a great deal of time and labor. The oxide film formed also on the back surface of the wafer in the thermal oxidation process is usually peeled off for electrical contact when the breakdown voltage of the MOS oxide film is evaluated. For the front side (M
Each step of forming a protective film on the OS fabrication side), removing the back oxide film, and removing the front protective film was also required. Thus M
Since a great deal of time was required to manufacture the OS, rapid feedback of the result of the evaluation of the MOS oxide film breakdown voltage to the wafer manufacturing process was hindered.
【0008】また、MOSの電極形成工程で必要とされ
る装置・システムは、例えば n+ poly Si を電極材料と
する場合、poly Si CVD 炉、リン拡散炉、リンガラス除
去システム、レジストコ−タ−、露光機、現像装置、po
ly Si エッチングシステム、レジスト除去システムであ
り、新たにMOS作製ラインを導入しようとすると、多
額の設備投資、広い設置スペ−スが要求されるといった
課題があった。さらに各々の装置・システムにおいて必
要となる原材料、保守にもコスト、労力を必要とされる
といった課題があった。[0008] Further, in the case of using n + poly Si as an electrode material, for example, a device / system required in a MOS electrode forming step includes a poly Si CVD furnace, a phosphorus diffusion furnace, a phosphorus glass removal system, a resist coater, Exposure machine, developing device, po
The ly Si etching system and the resist removal system have a problem that a large amount of capital investment and a wide installation space are required to introduce a new MOS fabrication line. Further, there is a problem that raw materials and maintenance required in each apparatus / system require cost and labor.
【0009】また、簡易的に酸化膜耐圧を評価する方法
では、評価対象とする各々の測定量と酸化膜耐圧との相
関関係のデ−タベ−ス(検量線)を作成しておけば、間
接的には酸化膜耐圧を評価することが可能であるが、例
えばウェ−ハへの加工の影響、ウェ−ハ洗浄プロセスで
の汚染といった、ウェ−ハ品質に対して複合的に原因が
存在する場合には、簡易的酸化膜耐圧の評価方法では限
界があるといった課題があった。In the method for simply evaluating the oxide film breakdown voltage, if a database (calibration curve) of the correlation between each measured value to be evaluated and the oxide film breakdown voltage is prepared, Although it is possible to indirectly evaluate the withstand voltage of the oxide film, there are multiple causes for the wafer quality, such as the influence of the processing on the wafer and contamination in the wafer cleaning process. In such a case, there is a problem that there is a limit in a simple evaluation method of the oxide film breakdown voltage.
【0010】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
って、ウェ−ハの品質評価を行うためのウェ−ハ品質評
価用MOSの作製を容易に、短時間で行うことができ、
従って、MOS酸化膜耐圧評価結果のウェ−ハ製造工程
への迅速なフィ−ドバックを可能にし、さらには、ウェ
−ハの品質評価のために新たにMOSの作製ラインを構
成する場合であっても、多額の設備投資、広い設置スペ
−スを必要としないウェ−ハ品質評価用MOSの作製方
法及びウェ−ハ品質評価用MOSの作製に適した薄膜形
成装置を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to easily and quickly manufacture a wafer quality evaluation MOS for evaluating wafer quality.
Therefore, it is possible to promptly feed back the result of the MOS oxide film withstand voltage evaluation to the wafer manufacturing process, and further configure a new MOS production line for evaluating the quality of the wafer. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a wafer quality evaluation MOS which does not require a large amount of capital investment and a wide installation space, and a thin film forming apparatus suitable for manufacturing a wafer quality evaluation MOS. .
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するために本発明に係るウェ−ハ品質評価用MOS
の作製方法(1)は、MOSキャパシタの酸化膜耐圧に
よりウェ−ハの品質評価を行うためのウェ−ハ品質評価
用MOSの作製方法において、ウェ−ハの表面に酸化膜
を形成する酸化膜形成工程と、前記ウェ−ハを薄膜形成
装置内に搬送し、電極形状の開口部を有するパタ−ニン
グ手段を、前記薄膜形成装置内の試料台に載置されたウ
ェ−ハ上に配置する工程と、その後、導電性膜を成長さ
せることで、前記酸化膜上には前記電極形状の開口部に
のみ導電性膜を成長させる導電性膜形成工程とを含んで
いることを特徴としている。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, a MOS for evaluating wafer quality according to the present invention is provided.
The manufacturing method (1) is a method for manufacturing a wafer quality evaluation MOS for evaluating the quality of a wafer based on the oxide film breakdown voltage of a MOS capacitor, wherein the oxide film is formed on the surface of the wafer. Forming step, transferring the wafer into a thin film forming apparatus, and arranging a patterning means having an electrode-shaped opening on a wafer mounted on a sample stage in the thin film forming apparatus. The method is characterized by including a step of forming a conductive film on the oxide film only by growing a conductive film on the oxide film by growing a conductive film thereafter.
【0012】上記ウェ−ハ品質評価用MOSの作製方法
(1)によれば、前記パタ−ニング手段が電極形状の開
口部を有しているので、このパタ−ニング手段を反応室
内の前記試料台上に置かれた酸化膜の形成されたウェ−
ハに接して配置し、その後、導電性膜を成長させること
で、前記酸化膜上には前記電極形状の開口部にのみ導電
性膜を成長させることができる(マスク成膜法)。この
ため、成膜処理と同時にパタ−ニング処理が行われるこ
ととなり、フォトリソグラフィ工程が不要となり、MO
Sの作製を容易に、短時間で行うことができることとな
る。従って、MOS酸化膜耐圧評価結果のウェ−ハ製造
工程へのフィ−ドバックを迅速に行うことができること
となる。また、従来パタ−ニングに必要とされていた種
々の装置・システムを不要のものとすることができ、ウ
ェ−ハの品質評価のために新たにMOSの作製ラインを
構成する場合であっても、多額の設備投資、広い設置ス
ペ−スを必要としなくなる。According to the method (1) for fabricating a wafer quality evaluation MOS, the patterning means has an electrode-shaped opening. Way with oxide film formed on table
By disposing the conductive film in contact with C and then growing the conductive film, a conductive film can be grown only on the electrode-shaped opening on the oxide film (mask film forming method). For this reason, the patterning process is performed simultaneously with the film forming process, and the photolithography process is not required.
The production of S can be performed easily and in a short time. Therefore, the feedback of the MOS oxide film breakdown voltage evaluation result to the wafer manufacturing process can be promptly performed. Further, various apparatuses and systems conventionally required for patterning can be made unnecessary, and even when a new MOS production line is constructed for wafer quality evaluation. No large capital investment and wide installation space are required.
【0013】また、本発明に係るウェ−ハ品質評価用M
OSの作製方法(2)は、上記ウェ−ハ品質評価用MO
Sの作製方法(1)において、前記導電性膜をAlSiCu合
金もしくはTiから構成し、前記導電性膜形成工程後にシ
ンタ−処理を行わないことを特徴としている。Further, the wafer quality evaluation M according to the present invention.
The OS manufacturing method (2) is based on the MO for wafer quality evaluation described above.
In the method (1) for producing S, the conductive film is made of an AlSiCu alloy or Ti, and a sintering process is not performed after the conductive film forming step.
【0014】上記ウェ−ハ品質評価用MOSの作製方法
(2)によれば、前記導電性膜をAlSiCu合金もしくはTi
から構成し、前記導電性膜形成工程後には界面準位の低
減を目的としたシンタ−処理(熱処理)を行わない。前
記導電性膜形成工程後に熱処理を施すと、AlSiCu の場
合にはCu、Siが酸化膜中に拡散していき、MOSキャパ
シタの電流−電圧特性を劣化させる。Tiの場合には電極
/酸化膜界面において、Tiによる還元反応が進行し、実
効的酸化膜厚が減少して、MOSキャパシタの電流−電
圧特性が変化する。このように、前記導電性膜形成工程
後にシンタ−処理を施すと正確なウェ−ハの品質評価が
困難になる。上記ウェ−ハ品質評価用MOSの作製方法
(2)によれば、界面準位の低減を目的とした熱処理を
行わないので、MOSの作製をより一層容易に、短時間
で行うことができることとなり、従って、MOS酸化膜
耐圧評価結果のウェ−ハ製造工程へのフィ−ドバックを
より一層迅速に行うことができることとなる。According to the manufacturing method (2) of the MOS for evaluating wafer quality, the conductive film is made of AlSiCu alloy or Ti.
No sintering (heat treatment) for reducing the interface state is performed after the conductive film forming step. When heat treatment is performed after the conductive film forming step, in the case of AlSiCu, Cu and Si diffuse into the oxide film, deteriorating the current-voltage characteristics of the MOS capacitor. In the case of Ti, the reduction reaction by Ti proceeds at the electrode / oxide film interface, the effective oxide film thickness decreases, and the current-voltage characteristics of the MOS capacitor change. Thus, if sintering is performed after the conductive film forming step, accurate wafer quality evaluation becomes difficult. According to the manufacturing method (2) of the wafer quality evaluation MOS, since the heat treatment for reducing the interface state is not performed, the MOS can be manufactured more easily and in a short time. Therefore, the feedback of the MOS oxide film breakdown voltage evaluation result to the wafer manufacturing process can be performed more quickly.
【0015】また、本発明に係るウェ−ハ品質評価用M
OSの作製方法(3)は、上記ウェ−ハ品質評価用MO
Sの作製方法(1)又は(2)において、前記酸化膜が
低抵抗ウェ−ハのド−パント外方拡散抑制などを目的と
した裏面シ−ル酸化膜のように故意に形成された酸化膜
でない場合、前記酸化膜の耐圧評価が電圧ストレス・電
流ストレスのどちらの方法で行われる場合においても、
前記酸化膜形成工程においてウェ−ハ裏面にも成長した
前記酸化膜の剥離工程を行わないことを特徴としてい
る。Further, the wafer quality evaluation M according to the present invention.
The OS fabrication method (3) is based on the MO for wafer quality evaluation described above.
In the method (1) or (2) for producing S, the oxide film is intentionally formed like a back surface seal oxide film for the purpose of suppressing out-diffusion of a dopant in a low-resistance wafer. In the case where the oxide film is not a film, the withstand voltage evaluation of the oxide film is performed by either the voltage stress or the current stress,
The method is characterized in that, in the oxide film forming step, a step of removing the oxide film that has also grown on the back surface of the wafer is not performed.
【0016】上記ウェ−ハ品質評価用MOSの作製方法
(3)によれば、MOSの作製をより一層容易に、短時
間で行うことができることとなり、従って、MOS酸化
膜耐圧評価結果のウェ−ハ製造工程へのフィ−ドバック
をより一層迅速に行うことができることとなる。According to the method (3) for manufacturing the wafer quality evaluation MOS, the MOS can be manufactured more easily and in a short time. Therefore, the wafer of the MOS oxide film breakdown voltage evaluation result can be obtained. (C) The feedback to the manufacturing process can be performed more quickly.
【0017】酸化膜の耐圧評価時には電気的コンタクト
を取るために熱酸化時に形成されたウェ−ハの裏面酸化
膜を除去するのが一般的である。しかし、上記ウェ−ハ
品質評価用MOSの作製方法(3)によれば、前記酸化
膜が低抵抗ウェ−ハのド−パント外方拡散抑制などを目
的とした裏面シ−ル酸化膜のように故意に形成された酸
化膜でない場合、前記酸化膜の耐圧評価が電圧ストレ
ス、電流ストレスのどちらの方法で行われる場合におい
ても、前記酸化膜形成工程においてウェ−ハ裏面にも成
長した前記酸化膜の剥離工程を行わない。In evaluating the withstand voltage of the oxide film, it is general to remove the oxide film on the back surface of the wafer formed during thermal oxidation in order to make electrical contact. However, according to the manufacturing method (3) of the wafer quality evaluation MOS, the oxide film is formed as a back-side seal oxide film for the purpose of suppressing out-diffusion of a low-resistance wafer. In the case where the oxide film is not formed intentionally and the withstand voltage of the oxide film is evaluated by either voltage stress or current stress, the oxide film that has also grown on the back surface of the wafer in the oxide film forming step. No film stripping step is performed.
【0018】電流ストレスであれば、裏面に酸化膜が存
在していても、していなくても評価するMOS酸化膜を
通過する電流量に変化は生じず一定であり、評価に影響
を与えない。一方、電圧ストレスの場合、理論的に裏面
酸化膜の影響を無視できることは以下のように考えられ
る。In the case of current stress, the amount of current passing through the MOS oxide film to be evaluated does not change even if an oxide film is present on the back surface or not, so that it does not affect the evaluation. . On the other hand, in the case of voltage stress, it can be considered that the effect of the backside oxide film can be theoretically ignored as follows.
【0019】MOS評価の等価回路は図2に示すよう
に、耐圧評価を行うMOSキャパシタ(C1 )と、ウェ
−ハと測定ステ−ジとの間に存在する裏面酸化膜によっ
て作られるキャパシタ(C2 )との直列結合と考えられ
る。この両端にストレス電圧VS が印加されると、MO
Sキャパシタにかかる電圧をV1 、裏面酸化膜にかかる
電圧をV2 とすると、この等価回路において、 C1・V1 =C2・V2 ・・・・(1) VS =V1 + V2 ・・・・(2) の関係が成り立つ。As shown in FIG. 2, the equivalent circuit for the MOS evaluation is a MOS capacitor (C 1 ) for evaluating the breakdown voltage and a capacitor (C 1 ) formed by the back oxide film existing between the wafer and the measurement stage. C 2 ). When a stress voltage V S is applied to both ends, MO
Assuming that the voltage applied to the S capacitor is V 1 and the voltage applied to the back oxide film is V 2 , in this equivalent circuit, C 1 · V 1 = C 2 · V 2 ··· (1) V S = V 1 + V 2 ... (2) holds.
【0020】上記(1)、(2)式から V1 ={C2 /(C1 +C2 )} VS ・・・・(3) となり、また、C1 、C2 は下記の(4)、(5)式で
表せるので、上記(3)式は下記の(6)式でも表され
る。From the above equations (1) and (2), V 1 = {C 2 / (C 1 + C 2 )} V S (3), and C 1 and C 2 are given by the following (4) ) And (5), the above equation (3) is also represented by the following equation (6).
【0021】 C1 =ε・εox・S1 /t ・・・・(4) C2 =ε・εox・S2 /t ・・・・(5) V1 ={S2 /(S1 +S2 )} VS ・・・・(6) ここで ε : 真空誘電率 εox: 酸化膜比誘電率 S1 : 耐圧評価MOS面積 S2 : ウェ−ハ面積 t : 酸化膜厚(同時に形成されるのでMOS酸化膜
厚、裏面酸化膜厚は等しい) をそれぞれ表している。C 1 = ε · εox · S 1 / t (4) C 2 = ε · εox · S 2 / t (5) V 1 = {S 2 / (S 1 + S) 2)} V S ···· (6 ) where epsilon: vacuum permittivity ox: oxide film dielectric constant S 1: withstand voltage rating MOS area S 2: web - Ha area t: formed oxide film thickness (at the same time Therefore, the MOS oxide film thickness and the back surface oxide film thickness are equal).
【0022】ここで、S2 (例えば200mm径ウェ−
ハ:約314cm2 、300mm径ウェ−ハ:約707
cm2 )に対して、ウェ−ハ品質評価のために有効なM
OS面積S1 はおよそ1cm2 以下であるので、(6)
式からストレス電圧VS よりわずかに小さいだけでほぼ
等しい電圧が評価するMOS酸化膜に印加されることと
なる。また、実験的には、図3に示したように、裏面全
体を1つのMOSとしてストレス電圧VS を蓄積方向に
印加すると初期不良の特性を示し、さらに空乏方向に印
加しても絶縁性を有していないことが証明されており、
空乏層による電圧降下はないと考えられる。以上のよう
に裏面酸化膜剥離工程を省略してもウェ−ハ品質評価の
ための酸化膜耐圧評価に支障を来すことはない。Here, S 2 (for example, 200 mm diameter wafer)
C: about 314 cm 2 , 300 mm diameter wafer: about 707
cm 2 ), an effective M for wafer quality evaluation
Since the OS area S 1 is about 1 cm 2 or less, (6)
From the equation, a voltage that is slightly smaller than the stress voltage V S and is substantially equal is applied to the MOS oxide film to be evaluated. Experimentally, as shown in FIG. 3, when the stress voltage V S is applied in the accumulation direction with the entire back surface as one MOS, the characteristics of the initial failure are exhibited. Has been proven not to have
It is considered that there is no voltage drop due to the depletion layer. As described above, even if the back surface oxide film peeling step is omitted, there is no problem in the oxide film breakdown voltage evaluation for wafer quality evaluation.
【0023】また、本発明に係る薄膜形成装置(1)
は、品質評価用ウェ−ハの表面に酸化膜を介して導電性
膜を成長させる際に使用される電極形状の開口部を有す
るパタ−ニング手段が装備されていることを特徴として
いる。上記薄膜形成装置(1)によれば、前記パタ−ニ
ング手段を反応室内の試料台上に置かれた酸化膜の形成
されたウェ−ハに接して配置し、その後、導電性膜を成
長させることで、前記酸化膜上には前記電極形状の開口
部にのみ導電性膜を成長させることができる。このた
め、成膜処理と同時にパタ−ニング処理が行われること
となり、フォトリソグラフィ工程が不要となり、MOS
の作製を容易に、短時間で行うことが可能となる。Further, the thin film forming apparatus according to the present invention (1)
Is characterized in that patterning means having an electrode-shaped opening used for growing a conductive film via an oxide film on the surface of a wafer for quality evaluation is provided. According to the thin film forming apparatus (1), the patterning means is arranged in contact with the wafer on which the oxide film is formed placed on the sample stage in the reaction chamber, and thereafter, the conductive film is grown. Thereby, a conductive film can be grown only on the opening in the electrode shape on the oxide film. For this reason, the patterning process is performed simultaneously with the film forming process, and the photolithography process is not required.
Can be easily and quickly performed.
【0024】また、本発明に係る薄膜形成装置(2)
は、上記薄膜形成装置(1)において、前記パタ−ニン
グ手段を構成するマスク部がセラミック、SUS、ある
いはインコネルを形成材料としていることを特徴として
いる。セラミックは熱に強く、プラズマが照射されても
熱変形をほとんど生ぜず、SUS、あるいはインコネル
にあっては導電性が良好で、電荷量シフトを抑え、Qbd
測定を正確に行えることとなる。Further, the thin film forming apparatus according to the present invention (2)
Is characterized in that in the above thin film forming apparatus (1), the mask portion constituting the patterning means is made of ceramic, SUS, or Inconel as a forming material. Ceramics are resistant to heat, cause almost no thermal deformation even when irradiated with plasma, have good conductivity in SUS or Inconel, suppress charge shift, and Q bd
The measurement can be performed accurately.
【0025】また、本発明に係る薄膜形成装置(3)
は、上記薄膜形成装置(1)において、前記マスク部が
セラミック製であり、少なくともその表面及び前記電極
形状の開口部側面に導電性膜が形成されていることを特
徴としている。上記薄膜形成装置(3)によれば、セラ
ミックは熱に強く、プラズマが照射されても熱変形をほ
とんど生ぜず、しかも前記導電性膜の形成によりQbd測
定における電荷量シフトを抑えることができる。Further, the thin film forming apparatus according to the present invention (3)
Is characterized in that in the above-mentioned thin film forming apparatus (1), the mask portion is made of ceramic, and a conductive film is formed on at least the surface and the side surface of the opening of the electrode shape. According to the thin film forming apparatus (3), the ceramic is resistant to heat, hardly undergoes thermal deformation even when irradiated with plasma, and furthermore, by forming the conductive film, the charge amount shift in Qbd measurement can be suppressed. .
【0026】また、本発明に係る薄膜形成装置(4)
は、上記薄膜形成装置(1)において、前記マスク部が
セラミック製であり、表面、裏面及び前記電極形状の開
口部側面に導電性膜が形成されていることを特徴として
いる。上記薄膜形成装置(4)によれば、前記マスク部
の裏面にも導電性膜が形成されているので、該導電性膜
によりQbd測定における電荷量シフトをより一層抑える
ことができる。Further, the thin film forming apparatus according to the present invention (4)
Is characterized in that in the thin film forming apparatus (1), the mask portion is made of ceramic, and a conductive film is formed on a front surface, a back surface, and a side surface of the opening of the electrode shape. According to the thin film forming apparatus (4), since the conductive film is also formed on the back surface of the mask portion, the charge shift in the Qbd measurement can be further suppressed by the conductive film.
【0027】また、本発明に係るウェ−ハ品質評価用M
OSの作製方法(4)は、上記ウェ−ハ品質評価用MO
Sの作製方法(1)において、前記パタ−ニング手段を
構成するマスク部をセラミック製とし、少なくともその
表面及び前記電極形状の開口部側面にアルミニウム合金
膜を形成しておき、前記ウェ−ハ上に成長させる導電性
膜をアルミニウム合金製とし、該導電性膜を成長させる
際の前記マスク部の温度を500℃以上に設定すること
を特徴としている。上記ウェ−ハ品質評価用MOSの作
製方法(4)によれば、前記マスク部の温度を500℃
以上に設定することにより、前記電極形状の開口部側面
に形成されたアルミニウム合金膜の流動性を高め、該ア
ルミニウム合金膜と前記ウェ−ハ上に成長させる導電性
膜との繋りをプロセスの早期に実現することができ、Q
db測定における電荷量シフトをより一層低減することが
できる。Further, the wafer quality evaluation M according to the present invention.
The OS fabrication method (4) is based on the MO for wafer quality evaluation described above.
In the method (1) for producing S, the mask portion constituting the patterning means is made of ceramic, and an aluminum alloy film is formed on at least the surface and the side surface of the opening of the electrode shape. The conductive film to be grown is made of an aluminum alloy, and the temperature of the mask portion when growing the conductive film is set to 500 ° C. or more. According to the wafer quality evaluation MOS manufacturing method (4), the temperature of the mask portion is set to 500 ° C.
By setting as described above, the fluidity of the aluminum alloy film formed on the side surface of the opening of the electrode shape is increased, and the connection between the aluminum alloy film and the conductive film grown on the wafer is controlled by the process. Can be realized early, and Q
The charge shift in the db measurement can be further reduced.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るウェ−ハ品質
評価用MOSの作製方法及び薄膜形成装置の実施の形態
を図面に基づいて説明する。本実施の形態では、MOS
作製の電極形成工程において使用する薄膜形成装置とし
てマグネトロンスパッタリング装置を例に挙げて説明す
る。図4はマグネトロンスパッタリング装置の全体を模
式的に示した平面部分断面図であり、図5はスパッタリ
ング室(反応室)の要部を示す断面図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a method for manufacturing a wafer quality evaluation MOS and a thin film forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the MOS
A magnetron sputtering apparatus will be described as an example of a thin film forming apparatus used in the electrode forming step of the fabrication. FIG. 4 is a plan partial sectional view schematically showing the entire magnetron sputtering apparatus, and FIG. 5 is a sectional view showing a main part of a sputtering chamber (reaction chamber).
【0029】図中10はロ−ドロック室を示しており、
これら2つのロ−ドロック室10にはカセット(図示せ
ず)に収容された酸化処理後のウェ−ハ2(図5)が供
給されるようになっている。これらロ−ドロック室10
はアライナ室11を介してどちらかが搬送室12に接続
されるようになっており、搬送室12にはウェ−ハ2を
把持する搬入用把持部14a、搬出用把持部14bを備
えた水平搬送ロボット14が装備されている。搬送室1
2のアライナ室11と対向する部分にはスパッタリング
室13が接続されている。これらロ−ドロック室10、
アライナ室11、水平搬送ロボット14が装備された搬
送室12を含んでウェ−ハ2を真空状態で搬送する搬送
系が構成されており、試料台4上に置かれたウェ−ハ2
の交換を前記搬送系を構成する水平搬送ロボット14に
よって真空状態のままで行うことができるようになって
いる。このため、ウェ−ハ2の枚葉式連続処理が可能に
なっている。In the figure, reference numeral 10 denotes a load lock chamber.
The two load-lock chambers 10 are supplied with wafers 2 (FIG. 5) that have been oxidized and housed in cassettes (not shown). These load lock chambers 10
Is connected to a transfer chamber 12 via an aligner chamber 11, and the transfer chamber 12 is provided with a loading grip 14a for gripping the wafer 2 and a horizontal grip 14b for unloading. A transfer robot 14 is provided. Transfer room 1
A sputtering chamber 13 is connected to a portion facing the second aligner chamber 11. These load lock chambers 10,
A transfer system for transferring the wafer 2 in a vacuum state including the aligner chamber 11 and the transfer chamber 12 equipped with the horizontal transfer robot 14 is constituted, and the wafer 2 placed on the sample stage 4 is provided.
Can be replaced in a vacuum state by the horizontal transfer robot 14 constituting the transfer system. For this reason, wafer-by-wafer continuous processing of the wafer 2 is possible.
【0030】スパッタリング室13には試料台4が配置
され、この試料台4上にはウェ−ハ2が載置されるよう
になっている。また試料台4に対向して試料台4の上方
には平板状の電極形成材料(例えばAlSiCu合金もしくは
Ti)で構成されたタ−ゲット6が配置され、このタ−ゲ
ット6には直流電源5が接続されている。このタ−ゲッ
ト6の上方にはさらにマグネット7が配置され、放電空
間には電場と磁場とを同時にかけることができるように
なっており、また、スパッタリング室13内にはタ−ゲ
ット6をスパッタするためのArガスの供給系(図示せ
ず)が接続されている。A sample stage 4 is disposed in the sputtering chamber 13, and the wafer 2 is mounted on the sample stage 4. A flat plate-like electrode forming material (for example, AlSiCu alloy or
A target 6 made of Ti) is arranged, and the DC power supply 5 is connected to the target 6. A magnet 7 is further disposed above the target 6 so that an electric field and a magnetic field can be simultaneously applied to the discharge space, and the target 6 is sputtered in the sputtering chamber 13. A supply system (not shown) for supplying Ar gas is connected.
【0031】試料台4上に載置されたウェ−ハ2上には
さらにウェ−ハ2に形成するMOS電極形状の開口部1
aを有するパタ−ニング手段(マスク)1が載置される
ようになっており、パタ−ニング手段1の周囲には下部
防着シ−ルド3が配設され、下部防着シ−ルド3の外周
部に昇降機構9が接続されている。下部防着シ−ルド3
の内周部にはパタ−ニング手段1の外周部に係合する鍔
部3aが形成されており、昇降機構9の駆動により下部
防着シ−ルド3が上下動し、下部防着シ−ルド3の上下
動に伴いパタ−ニング手段1が下部防着シ−ルド3に保
持されて上下動するように構成されている。On the wafer 2 mounted on the sample stage 4, an opening 1 in the form of a MOS electrode formed on the wafer 2 is formed.
The lowering shield 3 is disposed around the patterning means 1 and the lower shielding shield 3 is provided around the patterning means 1. The elevating mechanism 9 is connected to the outer periphery of the. Lower shield shield 3
A flange 3a is formed on the inner peripheral portion of the lower cover 3 to engage with the outer peripheral portion of the patterning means 1. The lower protective shield 3 is moved up and down by driving the elevating mechanism 9, and the lower protective shield 3 is moved. The patterning means 1 is held by the lower shield shield 3 and moves up and down with the vertical movement of the shield 3.
【0032】パタ−ニング手段1の詳細は図6に示して
あり、パタ−ニング手段1はセラミック、あるいはSU
S、インコネル等の金属を材料として構成されており、
パタ−ニング手段1にはウェ−ハ2に形成するMOSの
電極形状に合わせて多数の開口部1aが形成されてお
り、開口部1aの周辺部にはスパッタされた成膜材料粒
子8のウェ−ハ2への到達を阻害しないようにテ−パ−
部1b(図5)が形成されている。パタ−ニング手段1
をSUS、インコネル等の金属を材料として構成した場
合には、導電性は良好であるが、プラズマからの熱を受
けると、歪や反りを生じる虞れがあり、この点からは熱
変形を生じにくいセラミック製とすることが望ましい。FIG. 6 shows the details of the patterning means 1. The patterning means 1 is made of ceramic or SU.
S, made of metal such as Inconel,
A large number of openings 1a are formed in the patterning means 1 according to the shape of the electrodes of the MOS formed on the wafer 2. Around the openings 1a, wafers of sputtered film material particles 8 are formed. -Tape so as not to hinder the arrival at C-2
A portion 1b (FIG. 5) is formed. Patterning means 1
When a metal such as SUS or Inconel is used as a material, the conductivity is good, but when it receives heat from the plasma, there is a possibility that distortion or warpage may occur. It is desirable to use a hard ceramic.
【0033】パタ−ニング手段1をセラミック製とした
場合には、少なくともその表面及び前記電極形状の開口
部側面(テ−パ−部1b)に導電性膜(図示せず)が形
成されていることが望ましい。表面、裏面及び前記電極
形状の開口部側面に導電性膜が形成されていることがよ
り望ましい。When the patterning means 1 is made of ceramic, a conductive film (not shown) is formed on at least its surface and the side surface (taper portion 1b) of the opening of the electrode shape. It is desirable. More preferably, a conductive film is formed on the front surface, the back surface, and the side surface of the opening of the electrode.
【0034】酸化膜に電流ストレスを与え、酸化膜の絶
縁破壊が発生するまでに酸化膜中を通過した電荷量で酸
化膜耐圧評価を行うQbd法においては、スパッタリング
工程における影響で、前記電荷量が大きくシフトしてし
まい、正しい酸化膜耐圧評価をできないことがある。In the Q bd method, in which a current stress is applied to an oxide film and the breakdown voltage of the oxide film is evaluated based on the amount of charge passed through the oxide film until the dielectric breakdown of the oxide film occurs, the charge in the sputtering process is affected by the influence of the sputtering process. In some cases, the amount greatly shifts, and a correct oxide film breakdown voltage evaluation cannot be performed.
【0035】図7(a)(b)にQbd法の概略を説明す
るための模式図を示している。ウェ−ハ2と電極2bと
の間に、電流が時間に対し、ステップ状に変化するよう
に電圧を印加すると、酸化膜2a中を電子が通過する。
なお、図7(a)には1つの電極2bのみが示されてい
るが、実際には酸化膜2a上に100個以上の電極2b
が形成され、通常これらすべての電極2bに対してQbd
法を適用する。そして、各電極2bに印加した電圧を酸
化膜2aの膜厚で除した電界強度の時間変化を求めて1
つのグラフに重ねて描くと、電極2b下のウェ−ハ2の
品質が良好なものは、酸化膜2aが絶縁破壊するのが遅
いが、品質が悪いものは、早めに絶縁破壊することとな
る。従って、絶縁破壊するときの電界強度によって、酸
化膜2aを通過した電荷量を知ることができ、その電荷
量の多少からウェ−ハ2の品質及びその分布を評価する
ことができる。FIGS. 7A and 7B are schematic views for explaining the outline of the Q bd method. When a voltage is applied between the wafer 2 and the electrode 2b so that the current changes stepwise with respect to time, electrons pass through the oxide film 2a.
Although only one electrode 2b is shown in FIG. 7A, in actuality, 100 or more electrodes 2b are formed on the oxide film 2a.
Is formed, and Q bd is usually applied to all these electrodes 2b.
Apply the law. Then, the voltage applied to each electrode 2b is divided by the film thickness of the oxide film 2a, and the time change of the electric field strength is obtained.
When the graph is superimposed on two graphs, if the quality of the wafer 2 under the electrode 2b is good, the dielectric breakdown of the oxide film 2a is slow, but if the quality is poor, the dielectric breakdown occurs early. . Therefore, the amount of electric charge passing through the oxide film 2a can be known from the electric field strength at the time of dielectric breakdown, and the quality and distribution of the wafer 2 can be evaluated based on the amount of electric charge.
【0036】ところが、電極2bをプラズマスパッタ法
で形成する際、このプラズマ処理中にプラズマ中の電子
が酸化膜2a中を通過してしまうことがある。このよう
な場合には、本来測定すべき電荷量が少なく測定される
こととなり、正しい評価ができなくなる。However, when the electrode 2b is formed by the plasma sputtering method, electrons in the plasma may pass through the oxide film 2a during the plasma processing. In such a case, the amount of charge to be measured is measured to be small, and correct evaluation cannot be performed.
【0037】図8はプラズマスパッタ法によって、電極
2bが酸化膜2a上に形成される様子を模式的に示した
断面図である。酸化膜2aはウェ−ハ2上に、熱酸化処
理で事前に形成しておく。FIG. 8 is a sectional view schematically showing a state in which an electrode 2b is formed on an oxide film 2a by a plasma sputtering method. The oxide film 2a is formed on the wafer 2 in advance by a thermal oxidation process.
【0038】プラズマ15中には荷電粒子(イオンと電
子)が存在する。これらの荷電粒子はプラズマ15に接
触している物体(図8ではセラミック製パタ−ニング手
段1や酸化膜2a、あるいは電極2b)に流れ込むた
め、これらの物体は帯電(チャ−ジアップ)することと
なる。The plasma 15 contains charged particles (ions and electrons). Since these charged particles flow into an object (in FIG. 8, ceramic patterning means 1, oxide film 2a, or electrode 2b) in contact with plasma 15, these objects are charged (charged up). Become.
【0039】通常、プラズマ15は均一に分布していな
いので、その密度の高い領域(高密度領域)15aと密
度の低い領域(低密度領域)15bとが存在する。高密
度領域15aと低密度領域15bとでは、プラズマ15
によるチャ−ジアップ量が異なるので、高密度領域15
aにある電極2b1と低密度領域15bにある電極2b
2とではプラズマ処理中に電位が異なってくる。すなわ
ち、電極2b1、2b2間には電位差が生じる。Usually, since the plasma 15 is not uniformly distributed, there are a high density area (high density area) 15a and a low density area (low density area) 15b. In the high-density region 15a and the low-density region 15b, the plasma 15
Of the high-density region 15
a 2b1 in the low density region 15b and the electrode 2b1 in the low density region 15b.
2 differs in potential during plasma processing. That is, a potential difference occurs between the electrodes 2b1 and 2b2.
【0040】この電位差は、電極2b1から酸化膜2
a、ウェ−ハ2を通って電極2b2に向かう電界17を
発生させ、この電界17と逆向きに電子電流が流れるこ
ととなる。すなわち、プラズマ処理によって酸化膜2a
中を荷電粒子が通過することとなる。This potential difference is caused by the difference between the electrode 2b1 and the oxide film 2.
a, an electric field 17 is generated through the wafer 2 toward the electrode 2b2, and an electron current flows in a direction opposite to the electric field 17. That is, the oxide film 2a is formed by the plasma processing.
The charged particles pass through the inside.
【0041】そこで、上記したように、パタ−ニング手
段1をセラミック製とした場合には、少なくともその表
面及び電極形状の開口部側面(テ−パ−部1b)に導電
性膜1cが形成されていることが望ましい。表面、裏面
及び電極形状の開口部側面に導電性膜1cが形成されて
いることがより望ましい。その表面及び電極形状の開口
部側面に導電性膜1cを形成することにより、プラズマ
15の不均一性に関係なく、パタ−ニング手段1の表面
全面において電位を一定にすることができるため、電極
2b1、2b2間に生ずる電位差を緩和することができ
る。Therefore, as described above, when the patterning means 1 is made of ceramic, the conductive film 1c is formed on at least the surface and the side surface (taper portion 1b) of the opening of the electrode shape. Is desirable. More preferably, the conductive film 1c is formed on the front surface, the back surface, and the side surface of the opening of the electrode shape. By forming the conductive film 1c on the surface and on the side surface of the opening of the electrode shape, the potential can be made constant over the entire surface of the patterning means 1 regardless of the non-uniformity of the plasma 15. The potential difference generated between 2b1 and 2b2 can be reduced.
【0042】図9(a)(b)に、表面に導電性膜1c
を形成したセラミック製パタ−ニング手段1を用いてプ
ラズマスパッタにより電極2bを形成する場合の様子を
示す。図9(a)は電極2b形成開始直後の様子、図9
(b)は電極2bがある程度厚くなってきたときの様子
を示している。図9(a)に示したように、プラズマス
パッタによる電極2b形成初期においては、電極2bの
膜厚が非常に薄く、電極2bが開口部1aの全面に形成
されておらず、電極2bとテ−パ−部1bに形成された
導電性膜1cとが繋らず、プラズマ15が不均一だと電
極2b間に電位差が発生してしまう。FIGS. 9A and 9B show that the conductive film 1c is formed on the surface.
2 shows a state in which the electrode 2b is formed by plasma sputtering using the ceramic patterning means 1 on which the electrode 2b is formed. FIG. 9A shows the state immediately after the start of the formation of the electrode 2b.
(B) shows a state when the electrode 2b becomes thick to some extent. As shown in FIG. 9A, in the initial stage of the formation of the electrode 2b by plasma sputtering, the thickness of the electrode 2b is extremely thin, and the electrode 2b is not formed on the entire surface of the opening 1a. -If the conductive film 1c formed on the part 1b is not connected and the plasma 15 is not uniform, a potential difference is generated between the electrodes 2b.
【0043】図9(b)に示したように、プラズマスパ
ッタによる電極2bの形成が進み、電極2bの膜厚が厚
くなると、電極2bが開口部1aの全面に形成されるよ
うになり、電極2bと開口部1a側面に形成された導電
性膜1cとが繋り、プラズマ15が不均一であったとし
ても電極2b間に生じていた電位差が解消される。この
ため、表面に導電性膜1cを形成したセラミック製パタ
−ニング手段1を用いた場合、Qbd測定における電荷量
シフトを低減することができる。As shown in FIG. 9B, as the formation of the electrode 2b by plasma sputtering progresses and the thickness of the electrode 2b increases, the electrode 2b is formed over the entire surface of the opening 1a. 2b is connected to the conductive film 1c formed on the side surface of the opening 1a, and the potential difference between the electrodes 2b is eliminated even if the plasma 15 is not uniform. Therefore, when the ceramic patterning means 1 having the conductive film 1c formed on the surface is used, the charge shift in the Qbd measurement can be reduced.
【0044】セラミック製パタ−ニング手段1の表面に
形成する導電性膜1cの材料は電極2bの形成材料と同
じである必要はなく、機能的に導電性を有する材料であ
れば良い。ただしコンタミネイション等を考慮すると、
電極2bの構成材料と同じであることが望ましく、導電
性膜1cの形成材料と電極2bの形成材料とが共にアル
ミニウム合金である場合には、事前にセラミック製パタ
−ニング手段1を500℃以上に加熱しておいてからプ
ラズマスパッタを行うと、アルミニウム合金(導電性膜
1c)の流動性が高まり、セラミック製パタ−ニング手
段1表面の導電性膜1cと電極2bとが早期に繋り易く
なるため、Qbd測定における電荷量シフトを低減するこ
とができる。The material of the conductive film 1c formed on the surface of the ceramic patterning means 1 does not need to be the same as the material of the electrode 2b, but may be any material that is functionally conductive. However, considering contamination etc.,
It is desirable that the constituent material of the electrode 2b is the same as that of the conductive film 1c. When both the forming material of the conductive film 1c and the forming material of the electrode 2b are aluminum alloy, the ceramic patterning means 1 must be previously heated to 500 ° C. or more. When the plasma sputtering is performed after the heating, the fluidity of the aluminum alloy (conductive film 1c) increases, and the conductive film 1c on the surface of the ceramic patterning means 1 and the electrode 2b are easily connected at an early stage. Therefore, the charge shift in the Q bd measurement can be reduced.
【0045】また、ロ−ドロック室10に供給されるカ
セット(図示せず)には、例えば13枚単位でウェ−ハ
2の収容が可能になっており、例えば300mm径のウ
ェ−ハ2が収容可能になっている。A cassette (not shown) supplied to the load lock chamber 10 can accommodate wafers 2 in units of, for example, 13 wafers. It can be accommodated.
【0046】次に、実施の形態に係る300mm径用の
DCマグネトロンスパッタリング装置を使用してウェ−
ハ品質評価用MOSを作製する場合の作製工程を説明す
る。Next, a wafer was weighed using the DC magnetron sputtering apparatus for a 300 mm diameter according to the embodiment.
A manufacturing process for manufacturing a quality evaluation MOS will be described.
【0047】まず大気に開放された状態のロ−ドロック
室10に、酸化膜2aの形成された300mm径ウェ−
ハ2を、300mm径ウェ−ハ専用カセットに13枚セ
ットした後配置し、次にロ−ドロック室10を真空状態
にまで排気する。ロ−ドロック室10以外のアライナ室
11や搬送室12等は通常、常に真空状態に維持されて
いる。First, a 300 mm diameter wafer on which an oxide film 2a is formed is placed in a load lock chamber 10 which is open to the atmosphere.
After setting 13 pieces of c in a cassette dedicated to a wafer having a diameter of 300 mm, the c is placed and then the load lock chamber 10 is evacuated to a vacuum state. Normally, the aligner chamber 11 and the transfer chamber 12 other than the load lock chamber 10 are always kept in a vacuum state.
【0048】ロ−ドロック室10が真空状態になると、
水平搬送ロボット14は搬入用把持部14aをアライナ
室11を介して伸ばし、1枚目のウェ−ハ2をカセット
から取り出し、アライナ室11でウェ−ハ2のセンタリ
ングおよび角度補正を行った後、ウェ−ハ2をスパッタ
リング室13内の試料台4上に供給する。この時、スパ
ッタリング室13内に設置されているパタ−ニング手段
1は、昇降機構9の上昇に伴い、下部防着シ−ルド3の
鍔部3aに支持されて試料台4から離れて試料台4の上
方位置で保持されており、水平搬送ロボット14による
ウェ−ハ2の試料台4上への搬入を妨げることはない。When the load lock chamber 10 is in a vacuum state,
The horizontal transfer robot 14 extends the carrying grip 14a through the aligner chamber 11, takes out the first wafer 2 from the cassette, performs centering and angle correction of the wafer 2 in the aligner chamber 11, The wafer 2 is supplied onto the sample stage 4 in the sputtering chamber 13. At this time, the patterning means 1 installed in the sputtering chamber 13 is supported by the flange 3a of the lower shield 3 and moves away from the sample table 4 as the lifting mechanism 9 rises. 4, so that the horizontal transfer robot 14 does not prevent the wafer 2 from being loaded onto the sample table 4.
【0049】ウェ−ハ2が試料台4上に載置されると、
昇降機構9が駆動して下降し、パタ−ニング手段1を保
持していた下部防着シ−ルド3も、鍔部3aがウェ−ハ
2の高さ位置よりも低い位置になるまで下降するため、
パタ−ニング手段1はウェ−ハ2上に載置されることと
なる。When the wafer 2 is placed on the sample stage 4,
The elevating mechanism 9 is driven to descend, and the lower shield 3 holding the patterning means 1 is also lowered until the flange 3a is at a position lower than the height of the wafer 2. For,
The patterning means 1 is mounted on the wafer 2.
【0050】この後、スパッタリングプロセスが開始さ
れると、Ar粒子のタ−ゲット6に対するスパッタに伴
い、タ−ゲット6の表面から成膜材料粒子8が飛び出
し、ウェ−ハ2の方向に向かって飛び出した成膜材料粒
子8がウェ−ハ2上に堆積して成膜が進行する。ウェ−
ハ2の表面はパタ−ニング手段1により覆われているの
で、ウェ−ハ2の表面で成膜材料粒子8が堆積できる部
分はパタ−ニング手段1の開口部1aに限られる。この
ため、MOS電極2bの形状にパタ−ニングされた状態
で成膜が行われることとなり、従来の成膜工程とパタ−
ニング工程とが同時に行われることとなる。Thereafter, when the sputtering process is started, the film-forming material particles 8 fly out from the surface of the target 6 as the Ar particles are sputtered on the target 6 and move toward the wafer 2. The protruding film material particles 8 are deposited on the wafer 2 and film formation proceeds. Way
Since the surface of the wafer 2 is covered by the patterning means 1, the portion on the surface of the wafer 2 where the film material 8 can be deposited is limited to the opening 1 a of the patterning means 1. For this reason, the film is formed while being patterned in the shape of the MOS electrode 2b.
And the polishing step are performed simultaneously.
【0051】スパッタリングプロセスが終了すると、昇
降機構9が駆動して上昇し、この上昇に伴い下部防着シ
−ルド3がパタ−ニング手段1を支持しながら上昇し、
パタ−ニング手段1は試料台4から離れて試料台4の上
方位置で保持されることとなる。このパタ−ニング手段
1の上昇に伴い、水平搬送ロボット14によるウェ−ハ
2の搬出が可能になり、水平搬送ロボット14の搬出用
把持部14bは、処理の終了した試料台4上にあるウェ
−ハ2をスパッタリング室13から搬出し、保持する。
先のウェ−ハ2の処理の間に、次に処理するウェ−ハ2
が搬入用把持部14aを用いてカセットから取り出さ
れ、アライナ室11でアライメント後、待機状態にあ
り、このウェ−ハ2がスパッタリング室13にすぐに搬
入される。その後、処理の終了した先のウェ−ハ2がロ
−ドロック室10にあるカセットに収納される。When the sputtering process is completed, the elevating mechanism 9 is driven to ascend, and the lower deposition shield 3 ascends while supporting the patterning means 1 with this ascent.
The patterning means 1 is separated from the sample stage 4 and held at a position above the sample stage 4. As the patterning means 1 rises, the wafer 2 can be unloaded by the horizontal transfer robot 14, and the unloading gripper 14b of the horizontal transfer robot 14 moves the wafer on the sample stage 4 after the processing. -Unload the chamber 2 from the sputtering chamber 13 and hold it.
During the processing of the previous wafer 2, the next wafer 2 to be processed
The wafer 2 is taken out of the cassette by using the carrying grip 14a, is aligned in the aligner chamber 11, is in a standby state, and the wafer 2 is immediately carried into the sputtering chamber 13. Thereafter, the wafer 2 on which the processing has been completed is stored in a cassette in the load lock chamber 10.
【0052】次のウェ−ハ2が試料台4上に載置される
と、再び昇降機構9が駆動して下降し、パタ−ニング手
段1を保持していた下部防着シ−ルド3も、鍔部3aが
ウェ−ハ2の高さ位置よりも低い位置になるまで下降
し、パタ−ニング手段1はウェ−ハ2上に載置され、ス
パッタリングプロセスが開始されることとなる。これら
の動作は一連の動作として行われ、すべて制御システム
(図示せず)によって制御され、複数枚のウェ−ハ2の
処理が連続的に行われる。When the next wafer 2 is mounted on the sample table 4, the lifting mechanism 9 is driven again to descend, and the lower shield 3 holding the patterning means 1 is also moved. Then, the flange 3a is lowered to a position lower than the height position of the wafer 2, the patterning means 1 is placed on the wafer 2, and the sputtering process is started. These operations are performed as a series of operations, all of which are controlled by a control system (not shown), and the processing of a plurality of wafers 2 is performed continuously.
【0053】そして、片方のロ−ドロック室10にある
カセットに収納されたウェ−ハ2の処理が終了すると、
その後、他方のロ−ドロック室10にあるカセットに収
納されたウェ−ハ2の処理が引き続いて行われ、その間
に、先に処理が終了したウェ−ハ2が収容されたロ−ド
ロック室10が大気圧にパ−ジされ、ウェ−ハ2の入れ
替えが行われ、真空に排気される。従って、スパッタリ
ング室13の待機時間がなく連続して効率よく、複数の
ロット処理が行えることとなる。When the processing of the wafer 2 stored in the cassette in one of the load lock chambers 10 is completed,
Thereafter, the processing of the wafer 2 stored in the cassette in the other load lock chamber 10 is successively performed, during which the load lock chamber 10 in which the previously processed wafer 2 is stored. Is purged to atmospheric pressure, the wafer 2 is replaced, and evacuated to a vacuum. Therefore, a plurality of lots can be continuously and efficiently processed without a waiting time in the sputtering chamber 13.
【0054】また、タ−ゲット6をAlSiCu合金もしくは
Tiから構成した場合には、前記電極形成工程後には界面
準位の低減を目的としたシンタ−処理(熱処理)を行わ
ない。この熱処理を施すと、AlSiCu の場合にはCu、Si
が酸化膜2a中に拡散してゆき、MOSキャパシタの電
流−電圧特性を劣化させる。Tiの場合には電極/酸化膜
界面において、Tiによる還元反応が進行し、実効的酸化
膜厚が減少して、MOSキャパシタの電流−電圧特性が
変化するためである。熱処理を行わないことにより、M
OSの作製をより一層容易に、短時間で行うことができ
ることとなる。The target 6 is made of an AlSiCu alloy or
When Ti is used, no sintering (heat treatment) for reducing the interface state is performed after the electrode forming step. When this heat treatment is applied, in the case of AlSiCu, Cu, Si
Diffuses into the oxide film 2a, deteriorating the current-voltage characteristics of the MOS capacitor. This is because in the case of Ti, the reduction reaction by Ti proceeds at the electrode / oxide film interface, the effective oxide film thickness decreases, and the current-voltage characteristics of the MOS capacitor change. By not performing heat treatment, M
The OS can be manufactured more easily and in a shorter time.
【0055】また、酸化膜2aが低抵抗ウェ−ハのド−
パント外方拡散抑制などを目的とした裏面シ−ル酸化膜
2aのように故意に形成された酸化膜2aでない場合、
耐圧評価が電圧ストレス・電流ストレスのどちらの方法
で行われる場合においても、前記酸化膜2a形成工程に
おいてウェ−ハ2の裏面にも成長した酸化膜2aの剥離
工程を行わない。このことにより、MOSの作製をより
一層容易に、短時間で行うことができることとなる。The oxide film 2a is formed on the low resistance wafer.
When the oxide film 2a is not intentionally formed as in the back surface seal oxide film 2a for the purpose of suppressing punt outward diffusion,
In the case where the withstand voltage evaluation is performed by either of the voltage stress method and the current stress method, the oxide film 2a formed on the back surface of the wafer 2 is not removed in the oxide film 2a forming step. This makes it possible to manufacture the MOS more easily and in a shorter time.
【0056】上記した実施の形態に係るウェ−ハ品質評
価用MOSの作製方法によれば、パタ−ニング手段1が
電極2b形状の開口部1aを有しているので、このパタ
−ニング手段1をスパッタリング室13内の試料台4上
に置かれた酸化膜2aの形成されたウェ−ハ2上に接し
て配置させた後、Arガスをスパッタリング室13内に
供給してタ−ゲット6をスパッタさせ、ウェ−ハ2に成
膜材料粒子8を供給すれば、酸化膜2a上には電極2b
形状の開口部1aにのみ電極2b材料膜を形成すること
ができる(マスク成膜法)。According to the method of fabricating a wafer quality evaluation MOS according to the above-described embodiment, since the patterning means 1 has the opening 1a in the shape of the electrode 2b, the patterning means 1 Is placed in contact with the wafer 2 on which the oxide film 2a is formed, which is placed on the sample stage 4 in the sputtering chamber 13, and then Ar gas is supplied into the sputtering chamber 13 to form the target 6. When the film material 8 is supplied to the wafer 2 by sputtering, the electrode 2b is formed on the oxide film 2a.
The material film of the electrode 2b can be formed only in the opening 1a having a shape (mask film forming method).
【0057】このため、成膜処理と同時にパタ−ニング
処理が行われることとなり、フォトリソグラフィ工程が
不要となり、MOSの作製を容易に、短時間で行うこと
ができることとなる。従って、MOS酸化膜耐圧評価結
果のウェ−ハ製造工程へのフィ−ドバックを迅速に行う
ことができることとなる。For this reason, the patterning process is performed simultaneously with the film forming process, so that the photolithography step is not required, and the MOS can be manufactured easily and in a short time. Therefore, the feedback of the MOS oxide film breakdown voltage evaluation result to the wafer manufacturing process can be promptly performed.
【0058】また、電極材料膜の成膜と同時にパタ−ニ
ング処理を施すことができるので、従来例えば n+ poly
Si 電極作製の場合に必要とされていた poly Si CVD
炉、リン拡散炉、リンガラス除去システム、レジストコ
−タ−、露光機、現像装置、poly Si エッチングシステ
ム、レジスト除去システムなどの種々の装置・システム
を一切不要のものとすることができる。このため、ウェ
−ハの品質評価のために新たにMOSの作製ラインを構
成する場合であっても、多額の設備投資、広い設置スペ
−スを必要としなくなる。また、フットプリントを抑制
することができ、かつ、パタ−ニング処理の各工程にお
いて必要とされていた原材料を不要のものにすることが
でき、装置の保守点検項目も大幅に削減することができ
る。Further, since a patterning process can be performed simultaneously with the formation of the electrode material film, conventionally, for example, n + poly
Poly Si CVD needed for Si electrode fabrication
Various devices and systems such as a furnace, a phosphorus diffusion furnace, a phosphorus glass removing system, a resist coater, an exposure machine, a developing device, a poly Si etching system, and a resist removing system can be made unnecessary. For this reason, even when a new MOS production line is constructed for evaluating the quality of a wafer, a large capital investment and a wide installation space are not required. In addition, the footprint can be suppressed, the raw materials required in each step of the patterning process can be made unnecessary, and the maintenance and inspection items of the apparatus can be greatly reduced. .
【0059】また、上記実施の形態に係るウェ−ハ品質
評価用MOSの作製方法に使用するマグネトロンスパッ
タリング装置には、ウェ−ハ2を真空状態で搬送する搬
送系が装備されているので、試料台4上に置かれたウェ
−ハ2の交換を前記搬送系を構成する水平搬送ロボット
14によって真空状態のままで行うことができ、ウェ−
ハ2の枚葉式連続処理が可能になる。Further, the magnetron sputtering apparatus used in the method of manufacturing the wafer quality evaluation MOS according to the above-described embodiment is provided with a transfer system for transferring the wafer 2 in a vacuum state. The wafer 2 placed on the table 4 can be replaced in a vacuum state by the horizontal transfer robot 14 constituting the transfer system.
(C) Single-wafer continuous processing becomes possible.
【0060】また、上記実施の形態に係るウェ−ハ品質
評価用MOSの作製方法に使用するマグネトロンスパッ
タリング装置によれば、パタ−ニング手段1に昇降機構
9が装備されているので、ウェ−ハ2の交換時、パタ−
ニング手段1を試料台4に載置されたウェ−ハ2から離
れた上方に移動させておくことができ、水平搬送ロボッ
ト14により真空状態を維持したままでウェ−ハ2の交
換を自動的に行わせることができ、大量・中量のウェ−
ハ2の処理にも支障を来すことをなくすことができる。Further, according to the magnetron sputtering apparatus used in the method of fabricating the wafer quality evaluation MOS according to the above-described embodiment, since the patterning means 1 is equipped with the lifting mechanism 9, the wafer is provided. When replacing 2
The moving means 1 can be moved upward away from the wafer 2 placed on the sample stage 4, and the horizontal transfer robot 14 automatically replaces the wafer 2 while maintaining a vacuum state. Large and medium amount of wafers
It is possible to prevent the processing of C2 from being hindered.
【0061】上記した実施の形態に係るウェ−ハ品質評
価用MOSの作製方法では、使用する薄膜形成装置とし
てマグネトロンスパッタリング装置を例に挙げて説明し
たが、本発明に係るウェ−ハ品質評価用MOSの作製方
法に使用する薄膜形成装置は何らマグネトロンスパッタ
リング装置に限定されるものではなく、その他のスパッ
タリング装置、真空蒸着装置、あるいはプラズマCVD
装置等、種々の薄膜形成装置も同様に使用することがで
きる。In the method of manufacturing a wafer quality evaluation MOS according to the above-described embodiment, a magnetron sputtering apparatus has been described as an example of a thin film forming apparatus to be used. The thin film forming apparatus used in the method for manufacturing MOS is not limited to a magnetron sputtering apparatus, but may be any other sputtering apparatus, vacuum evaporation apparatus, or plasma CVD apparatus.
Various thin film forming apparatuses such as an apparatus can be used similarly.
【0062】[0062]
【実施例および比較例】以下、本発明に係るウェ−ハ品
質評価用MOSの作製方法の実施例および比較例を説明
する。 <実施例1及び比較例>poly Si 電極、AlSiCu電極、Ti
電極、pure Al 電極で、150mm径、p 型のCZウェ−
ハにMOSキャパシタを作製して耐圧を評価した。MO
S作製プロセスは、poly Si 電極の場合には、図1に示
した従来の一般的な方法を適用し、その他のAlSiCu電
極、Ti電極、pure Al 電極の場合には、本発明に係る方
法である図1に示したマスク成膜法を適用した。裏面酸
化膜はすべて除去した。酸化膜厚25nm、電極面積8mm2に
おける電流−電圧特性を図10、図11に示した。図1
0は成膜後、シンタ−処理を行わなかった場合、図11
は成膜後、シンタ−処理を行なった場合をそれぞれ示し
ている。シンタ−処理を行わなかったAlSiCu電極、Ti電
極の場合には、poly Si 電極の場合とほぼ同等の電流−
電圧特性が得られている。Examples and Comparative Examples Hereinafter, examples and comparative examples of a method of manufacturing a MOS for evaluating wafer quality according to the present invention will be described. <Example 1 and Comparative Example> poly Si electrode, AlSiCu electrode, Ti
Electrode, pure Al electrode, 150mm diameter, p-type CZ way
A MOS capacitor was fabricated in (c) and the breakdown voltage was evaluated. MO
In the case of a poly Si electrode, the conventional general method shown in FIG. 1 is applied to the S preparation process, and in the case of other AlSiCu, Ti, and pure Al electrodes, the method according to the present invention is used. The mask film forming method shown in FIG. 1 was applied. All the back surface oxide films were removed. The current-voltage characteristics at an oxide film thickness of 25 nm and an electrode area of 8 mm 2 are shown in FIGS. FIG.
0 indicates that no sintering treatment was performed after the film formation.
Indicates a case where sintering is performed after film formation. In the case of the AlSiCu electrode and Ti electrode which were not subjected to the sintering, the current was almost the same as that of the poly Si electrode.
Voltage characteristics are obtained.
【0063】シンタ−処理を施したAlSiCu電極、Ti電極
の場合には、電流−電圧特性が劣化もしくは変化してお
り、pure Al 電極の場合には、シンタ処理の有る無しに
関わらず、ともにpoly Si 電極の場合とは異なる電流−
電圧特性が得られ、MOSキャパシタ耐圧によるウェ−
ハの品質評価には適さないことが確認された。 <実施例2及び比較例>3種類の200mm 径、p 型ウェ−
ハの酸化膜耐圧による品質の評価を、(a)poly Si 電
極の場合には図1に示した従来の一般的な方法を適用し
て作製し、(b)AlSiCu電極の場合には図1に示したマ
スク成膜法を適用して作製し、それぞれ行った。In the case of the AlSiCu electrode and the Ti electrode subjected to the sintering treatment, the current-voltage characteristics are deteriorated or changed. In the case of the pure Al electrode, regardless of whether the sintering treatment is performed or not, the current-voltage characteristics are both poly. Current different from that of Si electrode
Voltage characteristics are obtained, and the wafer
It was confirmed that it was not suitable for quality evaluation of c. <Example 2 and Comparative Example> Three types of 200 mm diameter, p-type way
The quality evaluation based on the oxide film breakdown voltage of (c) was made by applying the conventional general method shown in FIG. 1 for (a) poly Si electrodes, and (b) FIG. 1 for AlSiCu electrodes. Each was manufactured by applying the mask film forming method shown in FIG.
【0064】poly Si 電極の場合には、図12(a)に
示したように、裏面酸化膜2aがない状態で、AlSiCu電
極の場合には、図12(b)に示したように、裏面酸化
膜2aが付いた状態でそれぞれ酸化膜耐圧を測定した。
酸化膜2aの形成には、横型炉を使用し、950℃のド
ライ酸化で行い、膜厚は25nmに設定した。図12
(b)の電極形成は図4、図5に示した装置を使用して
行った。これは枚葉処理でwafer to wafer の連続処理
が可能な装置である。MOSキャパシタ作製に図12
(a)に示したものでは2日、図12(b)に示したも
のでは0.7日を要した。In the case of a poly Si electrode, as shown in FIG. 12A, there is no back oxide film 2a. In the case of an AlSiCu electrode, as shown in FIG. The oxide film breakdown voltage was measured with the oxide film 2a attached.
The formation of the oxide film 2a was performed by dry oxidation at 950 ° C. using a horizontal furnace, and the film thickness was set to 25 nm. FIG.
The electrode formation of (b) was performed using the apparatus shown in FIGS. This is a device that can perform wafer-to-wafer continuous processing in single wafer processing. Figure 12 for MOS capacitor fabrication
It took two days for the one shown in FIG. 12A and 0.7 days for the one shown in FIG.
【0065】酸化膜2aの耐圧評価には電圧ストレスで
ある Step Voltage(SV) 法と電流ストレスである Const
ant Current (CC)法の両者を適用した。両者ともMOS
キャパシタが蓄積になる(電極から電子注入)方向に極
性を設定し、面積8mm2 のものを測定した。For the withstand voltage evaluation of the oxide film 2a, the Step Voltage (SV) method as a voltage stress and the Const
Both ant Current (CC) methods were applied. Both are MOS
The polarity was set in the direction in which the capacitor was accumulated (electron injection from the electrode), and an object having an area of 8 mm 2 was measured.
【0066】SV法では0.5Vステップで、各ステッ
プでの電圧印加時間を0.5sec とし、1mAでの電界が
11MV /cm 以上のものを良品と判定した。CC法では
1mA/cm2で500msec電流注入した後、8MV/cm 以上保
持しているものを良品とした。In the SV method, the voltage application time in each step was 0.5 sec in 0.5 V steps, and those having an electric field of 1 MV / cm or more at 1 mA were judged to be good. In the CC method, a sample which was injected at a current of 1 mA / cm 2 for 500 msec and maintained at 8 MV / cm or more was regarded as a good product.
【0067】かかる測定方法により得られたpoly Si 電
極の場合(a)と、AlSiCu電極の場合(b)との良品率
の対応関係を図13、図14に示した。両者とも同一水
準のウェ−ハではほぼ同等の良品率が得られている。ウ
ェ−ハ品質はAグル−プ、Bグル−プ、Cグル−プの順
番に良好なことが判明した。FIGS. 13 and 14 show the correspondence between the yield rate of the poly Si electrode (a) and the yield rate of the AlSiCu electrode (b) obtained by such a measurement method. In both cases, almost equal non-defective products are obtained with wafers of the same level. The wafer quality was found to be good in the order of A group, B group, and C group.
【0068】MOSの酸化膜耐圧によるウェ−ハ品質評
価で同等の結果を得るためのMOS作製工程において、
従来法と比べ、本発明に係る方法では、裏面酸化膜2a
を除去しないプロセスであれば、時間的に65%(1.
3日/2日)の短縮を図ることができ、迅速に評価結果
を得ることが可能となった。In the MOS fabrication process for obtaining the same result in the wafer quality evaluation based on the MOS oxide film breakdown voltage,
Compared with the conventional method, in the method according to the present invention, the back oxide film 2a
If the process does not remove, 65% (1.
3 days / 2 days), and the evaluation results can be obtained quickly.
【0069】<実施例3及び比較例>パタ−ニング手段
1が異なる他は実施例1の場合と同様の条件でAlSiCu電
極を図1に示したマスク成膜法を適用して形成し、MO
S構造のQbd評価を行った。図15(a)は表裏面及び
開口部側面に導電性膜(AlSiCu)が形成されたパタ−ニ
ング手段を用いた場合、図15(b)は表面及び開口部
側面に導電性膜(AlSiCu)が形成されたパタ−ニング手
段を用いた場合、図15(c)は導電性膜(AlSiCu)が
全く形成されていないパタ−ニング手段を用いた場合、
図15(d)は比較例としてpoly Si 電極をフォトリソ
グラフィにより形成してMOSを製造した場合のQbd評
価をそれぞれ示している。なお、ここではウェ−ハの品
質を同一にしてMOS電極形成方法による差異を明確化
するために、ウェ−ハにはエピタキシャルウェ−ハを用
いた。Example 3 and Comparative Example An AlSiCu electrode was formed by applying the mask film forming method shown in FIG. 1 under the same conditions as in Example 1 except that the patterning means 1 was different.
Qbd evaluation of the S structure was performed. FIG. 15 (a) shows a case where a patterning means in which a conductive film (AlSiCu) is formed on the front and back surfaces and the side surface of the opening is used, and FIG. 15 (b) shows a conductive film (AlSiCu) on the surface and side surfaces of the opening. FIG. 15C shows the case where the patterning means having no conductive film (AlSiCu) is used.
FIG. 15D shows a Qbd evaluation as a comparative example when a MOS is manufactured by forming a poly Si electrode by photolithography. Here, in order to make the quality of the wafer the same and to clarify the difference due to the MOS electrode forming method, an epitaxial wafer was used as the wafer.
【0070】図15の横軸は、ブレ−クダウンに至るま
での単位面積当たりの酸化膜通過電荷量(C/cm2 :
対数表示)、縦軸は、ウェ−ハ面内にある全MOS電極
のうちブレ−クダウンに至ったMOS電極の比率、すな
わち累積故障率を示している。The horizontal axis in FIG. 15 indicates the amount of charge passing through the oxide film per unit area until the breakdown occurs (C / cm 2 :
The vertical axis indicates the ratio of MOS electrodes that have broken down, that is, the cumulative failure rate, among all the MOS electrodes in the wafer plane.
【0071】図15(d)のpoly Si 電極の場合、ウェ
−ハ面内の全てのMOSが0.1C/cm2 よりも十分
に大きい通過電荷量までブレ−クダウンしていない。こ
れは、poly Si 電極をフォトリソグラフィにより形成す
る場合にはプラズマプロセスを用いないため、MOS電
極の形成時に酸化膜中を電荷が通過することがないため
と考えられる。ウェ−ハの品質をQbd法で判定する場
合、判定基準の一つを0.1C/cm2 としているが、
poly Si 電極を用いればウェ−ハ品質の良否を正しく判
定できることがわかる。ただし、この場合には、poly S
i 電極をフォトリソグラフィにより形成しており、課題
の欄にも記載したように、MOS電極の形成には多大の
時間と労力を要するという欠点を有している。In the case of the poly Si electrode shown in FIG. 15D, all the MOSs in the wafer plane did not break down to a passing charge amount sufficiently larger than 0.1 C / cm 2 . This is presumably because no plasma process is used when the poly Si electrode is formed by photolithography, so that no charge passes through the oxide film when the MOS electrode is formed. When determining the quality of a wafer by the Qbd method, one of the determination criteria is 0.1 C / cm 2 ,
It is understood that the quality of the wafer can be correctly determined by using the poly Si electrode. However, in this case, poly S
The i-electrode is formed by photolithography, and as described in the subject section, has the disadvantage that formation of the MOS electrode requires a great deal of time and labor.
【0072】図15(c)の導電性膜(AlSiCu)が全く
形成されていないセラミック製パタ−ニング手段を用い
てMOS電極を形成した場合、90パ−セント以上のM
OSが0.1C/cm2 以下でブレ−クダウンしてしま
っている。図15(d)のpoly Si 電極の場合との約1
桁の酸化膜通過電荷量の差は、上記したようにウェ−ハ
にはエピタキシャルウェ−ハを用いているところ、ウェ
−ハ品質の差によるものではなく、電極形成時に酸化膜
に導入されるダメ−ジの有無に起因していると考えられ
る。すなわち、導電性膜(AlSiCu)が全く形成されてい
ないパタ−ニング手段を用いてMOS電極を形成した場
合には、0.1C/cm2 を判定基準とするウェ−ハの
品質評価は難しいと言える。When a MOS electrode is formed by using a ceramic patterning means in which no conductive film (AlSiCu) is formed at all in FIG.
OS breaks down at 0.1 C / cm 2 or less. Approximately 1 with the case of the poly Si electrode of FIG.
The difference in the amount of charge passing through the oxide film of the order of magnitude is not due to the difference in wafer quality because the epitaxial wafer is used for the wafer as described above, but is introduced into the oxide film during electrode formation. This is considered to be caused by the presence or absence of damage. That is, when a MOS electrode is formed using a patterning means on which no conductive film (AlSiCu) is formed, it is difficult to evaluate the quality of a wafer based on a criterion of 0.1 C / cm 2. I can say.
【0073】図15(a)の表裏面及び開口部側面に導
電性膜(AlSiCu)が形成されたパタ−ニング手段を用い
て作製されたMOSの場合、図15(b)の表面及び開
口部側面に導電性膜(AlSiCu)が形成されたパタ−ニン
グ手段を用いて作製されたMOSの場合には、いずれの
場合もウェ−ハ面内のすべてのMOSが0.1C/cm
2 以下の通過電荷量ではブレ−クダウンしておらず、
0.1C/cm2 を判定基準とするウェ−ハの品質評価
が可能であった。しかも、これらの場合には、図15
(d)のpoly Si 電極形成の場合と異なり、成膜処理と
同時にパタ−ニング処理が行われることとなり、フォト
リソグラフィ工程が不要となり、MOSの作製を容易
に、短時間で行うことができ、従って、MOS酸化膜耐
圧評価結果のウェ−ハ製造工程へのフィ−ドバックを迅
速に行うことができるものである。In the case of a MOS fabricated by using a patterning means in which a conductive film (AlSiCu) is formed on the front and back surfaces and the side surfaces of the opening in FIG. 15A, the front surface and the opening in FIG. In the case of a MOS fabricated by using a patterning means having a conductive film (AlSiCu) formed on the side surface, in each case, all MOSs on the wafer surface are 0.1 C / cm.
If the passing charge amount is 2 or less, the breakdown does not occur.
It was possible to evaluate the quality of the wafer with 0.1 C / cm 2 as a criterion. Moreover, in these cases, FIG.
Unlike the case of forming the poly Si electrode of (d), the patterning process is performed simultaneously with the film forming process, so that the photolithography process is not required, and the MOS can be easily and quickly performed. Therefore, the feedback of the MOS oxide film breakdown voltage evaluation result to the wafer manufacturing process can be promptly performed.
【0074】<実施例4>表裏面及び開口部側面に導電
性膜(AlSiCu)が形成されたパタ−ニング手段を用い、
異なるプロセスでウェ−ハにAlSiCu電極を形成し、MO
S構造のQbd評価を行った。まず大気に開放された状態
のロ−ドロック室10に配置する300mm径ウェ−ハ
専用カセットに収容されるウェ−ハの内最初のウェ−ハ
を、本来の処理を施さないダミ−ウェ−ハとした。この
ダミ−ウェ−ハを上記した通常の工程で試料台4上に供
給し、スパッタリング室13にArガスを導入し、直流
電源5に通電し、プラズマを発生させた。このプラズマ
の発生に伴いパタ−ニング手段は加熱される。このパタ
−ニング手段の温度が500℃以上になるまでプラズマ
放電を継続し、その後一旦プラズマ放電を停止させ、ダ
ミ−ウェ−ハとMOSを作製するウェ−ハとを交換し、
その後はこのウェ−ハにプラズマスパッタ処理を施して
MOS電極を形成した。なお、パタ−ニング手段の温度
は熱伝対を使用し、予めプラズマ放電時間とパタ−ニン
グ手段温度との関係を求めておき、このプラズマ放電時
間に基づいて決定した。<Embodiment 4> Using a patterning means in which a conductive film (AlSiCu) is formed on the front and back surfaces and the side surfaces of the opening,
AlSiCu electrodes are formed on wafers by different processes, and MO
Qbd evaluation of the S structure was performed. First, the first wafer among the wafers housed in the 300 mm wafer dedicated cassette placed in the load lock chamber 10 opened to the atmosphere is replaced with a dummy wafer which is not subjected to an original treatment. And The dummy wafer was supplied onto the sample stage 4 in the above-mentioned usual process, Ar gas was introduced into the sputtering chamber 13, and the DC power supply 5 was energized to generate plasma. The patterning means is heated with the generation of the plasma. The plasma discharge is continued until the temperature of the patterning means becomes 500 ° C. or higher, and then the plasma discharge is temporarily stopped, and the dummy wafer and the wafer for forming the MOS are exchanged.
Thereafter, the wafer was subjected to a plasma sputtering process to form a MOS electrode. The temperature of the patterning means was determined based on the plasma discharge time by using a thermocouple to previously determine the relationship between the plasma discharge time and the temperature of the patterning means.
【0075】このようにして形成したMOS構造のQbd
評価の結果を図16に示した。ウェ−ハ面内のすべての
MOSが0.1C/cm2 以下の通過電荷量ではブレ−
クダウンしておらず、0.1C/cm2 を判定基準とす
るウェ−ハの品質評価が可能であった。しかも、図15
に示した実施例の場合よりもさらにブレ−クダウン耐性
が向上しており、プラズマプロセスのMOSへの影響を
より少なくできている結果を示すものとなっている。こ
のことは、パタ−ニング手段の温度を500℃以上にし
てスパッタリングプロセスを開始することにより、パタ
−ニング手段表面に形成された導電性膜(AlSiCu)の流
動性があがり、プラズマスパッタ処理の早期に電極とパ
タ−ニング手段の導電性膜(AlSiCu)との導通が達成さ
れたことを示唆している。The thus formed MOS structure Q bd
FIG. 16 shows the results of the evaluation. If all the MOSs in the wafer plane have a passing charge of 0.1 C / cm 2 or less, the MOS
As a result, the quality of the wafer could be evaluated based on 0.1 C / cm 2 as a criterion. Moreover, FIG.
In this case, the breakdown resistance is further improved as compared with the embodiment shown in FIG. 1 and the result that the influence of the plasma process on the MOS can be reduced. This is because the fluidity of the conductive film (AlSiCu) formed on the surface of the patterning means is increased by starting the sputtering process by setting the temperature of the patterning means to 500 ° C. or higher, and the early stage of the plasma sputtering process is started. This suggests that conduction between the electrode and the conductive film (AlSiCu) of the patterning means was achieved.
【図1】従来法によるMOS作製フロ−と本発明に係る
MOS作製フロ−との比較を示すフロ−チャ−トであ
る。FIG. 1 is a flowchart showing a comparison between a MOS fabrication flow according to a conventional method and a MOS fabrication flow according to the present invention.
【図2】MOSの耐圧測定電圧印加時における等価回路
を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit when a withstand voltage measurement voltage of a MOS is applied.
【図3】裏面全面に電極材料を形成して電流−電圧特性
を調べたグラフである。FIG. 3 is a graph in which an electrode material is formed on the entire back surface and current-voltage characteristics are examined.
【図4】本発明の実施の形態に係るスパッタリング装置
の全体を模式的に示した平面部分断面図である。FIG. 4 is a partial plan sectional view schematically showing the entire sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention.
【図5】実施の形態に係るスパッタリング装置のスパッ
タリング室の要部を模式的に示した断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a main part of a sputtering chamber of the sputtering apparatus according to the embodiment.
【図6】実施の形態に係るスパッタリング装置のパタ−
ニング手段を示した平面図である。FIG. 6 shows a pattern of a sputtering apparatus according to an embodiment.
FIG. 4 is a plan view showing a lining means.
【図7】(a)(b)はQbd法の概略を説明するための
模式図である。FIGS. 7A and 7B are schematic diagrams for explaining an outline of a Q bd method.
【図8】プラズマスパッタ法によって、電極が酸化膜上
に形成される様子を模式的に示した断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing how an electrode is formed on an oxide film by a plasma sputtering method.
【図9】(a)(b)は、表面に導電性膜を形成したセ
ラミック製パタ−ニング手段を用いてプラズマスパッタ
により電極を形成する場合の様子を示した断面図であ
る。FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views showing a case where an electrode is formed by plasma sputtering using a ceramic patterning means having a conductive film formed on the surface.
【図10】poly Si 電極、AlSiCu電極、Ti電極、pure A
l 電極の形成後、シンタ−処理を行わなかった場合の電
流−電圧特性を示すグラフである。FIG. 10: poly Si electrode, AlSiCu electrode, Ti electrode, pure A
4 is a graph showing current-voltage characteristics when a sintering process is not performed after forming an electrode.
【図11】poly Si 電極、AlSiCu電極、Ti電極、pure A
l 電極の形成後、シンタ−処理を行なった場合の電流−
電圧特性を示すグラフである。FIG. 11: poly Si electrode, AlSiCu electrode, Ti electrode, pure A
l Current after sintering after electrode formation
4 is a graph showing voltage characteristics.
【図12】(a)は従来法によるMOS付きウェ−ハを
示す断面図、(b)は実施例に係る方法で作製したMO
S付きウェ−ハを示す断面図である。FIG. 12A is a cross-sectional view showing a wafer with a MOS according to a conventional method, and FIG. 12B is an MO manufactured by a method according to the embodiment.
It is sectional drawing which shows the wafer with S.
【図13】SV法で得られたpoly Si 電極の場合と、Al
SiCu電極の場合との良品率の対応関係を示すグラフであ
る。FIG. 13 shows the case of a poly Si electrode obtained by the SV method and the case of Al
9 is a graph showing a correspondence relationship between a non-defective product rate and a case of a SiCu electrode.
【図14】CC法で得られたpoly Si 電極の場合と、Al
SiCu電極の場合との良品率の対応関係を示すグラフであ
る。FIG. 14 shows the case of a poly Si electrode obtained by the CC method and the case of Al
9 is a graph showing a correspondence relationship between a non-defective product rate and a case of a SiCu electrode.
【図15】(a)は表裏面及び開口部側面に導電性膜
(AlSiCu)が形成されたパタ−ニング手段を用いた場
合、(b)は表面及び開口部側面に導電性膜(AlSiCu)
が形成されたパタ−ニング手段を用いた場合、(c)は
導電性膜(AlSiCu)が全く形成されていないパタ−ニン
グ手段を用いた場合、(d)は比較例としてpoly Si 電
極をフォトリソグラフィにより形成してMOSを製造し
た場合のQbd評価をそれぞれ示すグラフである。FIG. 15 (a) shows a case where a patterning means in which a conductive film (AlSiCu) is formed on the front and back surfaces and side surfaces of an opening is used, and (b) shows a conductive film (AlSiCu) on the front surface and side surfaces of an opening.
(C) uses a patterning means in which no conductive film (AlSiCu) is formed, and (d) uses a poly Si electrode as a comparative example. It is a graph which shows Qbd evaluation at the time of manufacturing a MOS formed by lithography, respectively.
【図16】実施例に係る方法により製造されたMOS構
造のQbd評価の結果を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing the results of Q bd evaluation of a MOS structure manufactured by the method according to the example.
1 パタ−ニング手段 1a 開口部 2 ウェ−ハ 2a 酸化膜 3 下部防着シ−ルド 4 試料台 5 直流電源 6 タ−ゲット 7 マグネット 8 成膜材料粒子 9 昇降機構 10 ロ−ドロック室 11 アライナ室 12 搬送室 13 スパッタリング室 14 水平搬送ロボット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Patterning means 1a Opening 2 Wafer 2a Oxide film 3 Lower deposition shield 4 Sample stand 5 DC power supply 6 Target 7 Magnet 8 Film forming material particles 9 Lifting mechanism 10 Load lock chamber 11 Aligner chamber 12 transfer room 13 sputtering room 14 horizontal transfer robot
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 澄夫 佐賀県杵島郡江北町大字上小田2201番地 住友金属工業株式会社シチックス事業本部 内 (72)発明者 木原 健二 佐賀県杵島郡江北町大字上小田2201番地 住友金属工業株式会社シチックス事業本部 内 (72)発明者 村上 智美 佐賀県杵島郡江北町大字上小田2201番地 住友金属工業株式会社シチックス事業本部 内 Fターム(参考) 4M106 AA01 AB01 CA14 CA29 CA70 CB19 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Sumio Miyazaki 2201 Kamioda, Kokita-cho, Kishima-gun, Saga Prefecture Within the Sitix Division of Sumitomo Metal Industries, Ltd. (72) Inventor Kenji Kihara Kami-Oda, Ekita-cho, Kishima-gun, Saga 2201 Sumitomo Metal Industries Co., Ltd., Sitix Business Unit (72) Inventor Tomomi Murakami 2201 Kamida, Ekita-cho, Kishima-gun, Saga Prefecture F-term (reference) 4M106 AA01 AB01 CA14 CA29 CA70 CB19
Claims (8)
ェ−ハの品質評価を行うためのウェ−ハ品質評価用MO
Sの作製方法において、 ウェ−ハの表面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、 前記ウェ−ハを薄膜形成装置内に搬送し、電極形状の開
口部を有するパタ−ニング手段を、前記薄膜形成装置内
の試料台に載置されたウェ−ハ上に配置する工程と、 その後、導電性膜を成長させることで、前記酸化膜上に
は前記電極形状の開口部にのみ導電性膜を成長させる導
電性膜形成工程と、 を含んでいることを特徴とするウェ−ハ品質評価用MO
Sの作製方法。A wafer quality evaluation MO for evaluating the quality of a wafer based on an oxide film breakdown voltage of a MOS capacitor.
In the method for producing S, an oxide film forming step of forming an oxide film on the surface of the wafer; and a patterning means having an electrode-shaped opening, transferring the wafer into a thin film forming apparatus, Disposing the conductive film on the wafer placed on the sample stage in the thin film forming apparatus; An MO for wafer quality evaluation, comprising: a conductive film forming step of growing a conductive film.
Method for producing S.
ら構成し、前記導電性膜形成工程後にシンタ−処理を行
わないことを特徴とする請求項1記載のウェ−ハ品質評
価用MOSの作製方法。2. A wafer quality evaluation MOS according to claim 1, wherein said conductive film is made of AlSiCu alloy or Ti, and no sintering is performed after said conductive film forming step. Method.
ト外方拡散抑制などを目的とした裏面シ−ル酸化膜のよ
うに故意に形成された酸化膜でない場合、前記酸化膜の
耐圧評価が電圧ストレス・電流ストレスのどちらの方法
で行われる場合においても、前記酸化膜形成工程におい
てウェ−ハ裏面にも成長した前記酸化膜の剥離工程を行
わないことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のウ
ェ−ハ品質評価用MOSの作製方法。3. When the oxide film is not an oxide film formed intentionally, such as a back surface seal oxide film for suppressing out-diffusion of a dopant in a low-resistance wafer, the oxide film is 2. The method according to claim 1, wherein the step of removing the oxide film that has also grown on the back surface of the wafer is not performed in the step of forming the oxide film, regardless of whether the withstand voltage evaluation is performed by either the voltage stress method or the current stress method. 3. A method for manufacturing a MOS for evaluating wafer quality according to claim 2.
して導電性膜を成長させる際に使用される電極形状の開
口部を有するパタ−ニング手段が装備されていることを
特徴とする薄膜形成装置。4. A pattern evaluation means having an electrode-shaped opening used for growing a conductive film via an oxide film on a surface of a quality evaluation wafer is provided. Thin film forming equipment.
部がセラミック、SUS、あるいはインコネルを形成材
料としていることを特徴とする請求項4記載の薄膜形成
装置。5. The thin-film forming apparatus according to claim 4, wherein the mask portion constituting the patterning means is made of ceramic, SUS, or Inconel.
なくともその表面及び前記電極形状の開口部側面に導電
性膜が形成されていることを特徴とする請求項4記載の
薄膜形成装置。6. The thin film forming apparatus according to claim 4, wherein said mask portion is made of ceramic, and a conductive film is formed on at least a surface thereof and a side surface of said opening of said electrode shape.
面、裏面及び前記電極形状の開口部側面に導電性膜が形
成されていることを特徴とする請求項4記載の薄膜形成
装置。7. The thin film forming apparatus according to claim 4, wherein said mask portion is made of ceramic, and a conductive film is formed on a front surface, a back surface, and a side surface of said opening of said electrode shape.
部をセラミック製とし、少なくともその表面及び前記電
極形状の開口部側面にアルミニウム合金膜を形成してお
き、前記ウェ−ハ上に成長させる導電性膜をアルミニウ
ム合金製とし、該導電性膜を成長させる際の前記マスク
部の温度を500℃以上に設定することを特徴とする請
求項1記載のウェ−ハ品質評価用MOSの作製方法。8. A mask portion constituting said patterning means is made of ceramic, and an aluminum alloy film is formed on at least the surface thereof and on the side surface of said electrode-shaped opening, and a conductive film to be grown on said wafer is formed. 2. The method of manufacturing a wafer quality evaluation MOS according to claim 1, wherein the conductive film is made of an aluminum alloy, and the temperature of the mask portion when growing the conductive film is set to 500 ° C. or higher.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001268872A JP2002158269A (en) | 2000-09-05 | 2001-09-05 | Manufacturing method of wafer quality evaluation MOS and thin film forming apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-268840 | 2000-09-05 | ||
| JP2000268840 | 2000-09-05 | ||
| JP2001268872A JP2002158269A (en) | 2000-09-05 | 2001-09-05 | Manufacturing method of wafer quality evaluation MOS and thin film forming apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002158269A true JP2002158269A (en) | 2002-05-31 |
Family
ID=26599279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001268872A Pending JP2002158269A (en) | 2000-09-05 | 2001-09-05 | Manufacturing method of wafer quality evaluation MOS and thin film forming apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002158269A (en) |
-
2001
- 2001-09-05 JP JP2001268872A patent/JP2002158269A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11456212B2 (en) | Platform and method of operating for integrated end-to-end fully self-aligned interconnect process | |
| KR960003155B1 (en) | Multi-chamber CVD apparatus and substrate processing method thereof | |
| JP3341619B2 (en) | Film forming equipment | |
| US6579730B2 (en) | Monitoring process for oxide removal | |
| US11990332B2 (en) | Methods and apparatus for deposition of low-k films | |
| KR20010062842A (en) | Method of forming metal electrodes | |
| US20140069459A1 (en) | Methods and apparatus for cleaning deposition chambers | |
| CN112204695B (en) | Image-based detection of plasma sheath profiles on plasma processing tools | |
| EP0473594A1 (en) | METHOD FOR APPLYING A LAYER TO A SUBSTRATE AND METHOD SYSTEM FOR THIS PURPOSE. | |
| EP1117850A1 (en) | Sputter deposition apparatus | |
| WO2000018979A9 (en) | Sputter deposition apparatus | |
| JP2011091362A (en) | Method of manufacturing semiconductor device, and substrate processing apparatus | |
| JP3024940B2 (en) | Substrate processing method and CVD processing method | |
| JP4060941B2 (en) | Plasma processing method | |
| US20040094095A1 (en) | Substrate holder assembly | |
| US20030175426A1 (en) | Heat treatment apparatus and method for processing substrates | |
| JP2002158269A (en) | Manufacturing method of wafer quality evaluation MOS and thin film forming apparatus | |
| JPH07321068A (en) | Metal wiring forming method and sputtering apparatus used for the same | |
| JP2002075869A (en) | Thin film forming equipment | |
| KR100331964B1 (en) | Equpiment for for depositing atom layer and method for depositing thereof | |
| US12444589B2 (en) | Operation method of etching apparatus and method of manufacturing semiconductor device using the same | |
| US20250349521A1 (en) | Batch processing chamber with wafer backside deposition prevention | |
| KR100200484B1 (en) | Forming method for metal wiring in semiconductor device | |
| JP2005268576A (en) | Film formation method of capacitance insulating film | |
| US20050233559A1 (en) | Method of forming a layer on a wafer |