JP2006222241A - 有機物除去装置および除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体ウェハの有機物汚染を軽減する有機物除去装置および除去方法を提供する。
【解決手段】 本発明の有機物除去方法は、減圧された処理室５内に配置される半導体ウェハＷに付着した有機物の除去を行う。半導体ウェハＷに波長２００ｎｍ以下の紫外線を照射し、半導体ウェハに付着した有機物を分解する。そして、処理室５内に、酸素マイナスイオンラジカルまたは酸化物イオンと酸素マイナスイオンラジカルを含む単原子イオンから成るマイナスイオンを供給して、マイナスイオンを紫外線により分解された有機物と反応させる。この酸化反応によって、有機物が半導体ウェハＷから、気体として放出され除去される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体ウェハに付着した有機物の除去装置および除去方法に関する。

半導体ウェハの有機物の汚染は、半導体デバイスの特性に悪影響を与えることで知られている。そのため、半導体の製造ラインは、クリーンルームと呼ばれる空気中の塵や埃などの浮遊粒子を、天井、床または壁の一部に設けられた通気口の間で、フィルタにより捕獲あるいは薬品を用いて化学的に分解して、清浄度を保たれている。

このようなクリーンルーム内に半導体ラインを設置して、半導体デバイスを製造することで、半導体ウェハ上に不純物が付着することを防止し、製品の歩留まりの向上を図っている。

しかしながら、近年の集積密度の飛躍的な向上や、半導体ウェハの面積の増加に伴い、従来のクリーンルームでは製品の歩留まりの維持向上に、十分な環境を実現することが困難になってきた。

半導体回路の集積密度の向上（デザインルールの縮小）に伴い、パーティクルや付着有機物の大きさや濃度の制限が厳しくなっている。また、クリーンルーム内でも、ウェハボックスやウェハキャリアなどのプラスチックからプラスチックの添加剤や原料の一部などの有機物が発散していることが知られている。

半導体ウェハに付着したこれらの有機物を除去するために、紫外線（ＵＶ）−オゾン（Ｏ_３）を使用する洗浄方法が提案されている（例えば、非特許文献１または特許文献１参照）。
「精密洗浄装置と最新応用技術」第ＩＶ編８章 ＵＶ洗浄装置、pp.447-458、精密洗浄技術と最新応用技術編集委員会／（株）工業資料センター（１９９１年１１月） 特許第３０３４７２０号公報

ＵＶ−Ｏ_３洗浄では、原理的には、ＵＶで有機物の結合にエネルギーを与えて分解し、その分解した低分子の有機物にＯ_３から発生した活性酸素原子（この場合は活性酸素原子、Ｏ^＊を指す）を作用させて揮発成分にして除去すると説明されている。大気を導入して２００ｎｍ以下の波長のＵＶを照射して生成されるか、あるいは導入されたＯ_３のうち反応に寄与するＯ_３は、活性酸素を生成させている。しかし、実際のプロセスとしては、処理雰囲気に酸素分子（Ｏ_２）が含まれていると、ＵＶのエネルギーのほとんどは酸素分子に吸収されてしまい（Ｏ_３や活性酸素を作るエネルギーとして使用され）、有機物の分解にはほとんど活性酸素のみが作用することが示唆されている。このため、高分子の有機物が付着していた場合、ＵＶ−Ｏ_３洗浄では分解が十分行われないことがあった。また、付着有機物を酸化除去する場合、処理温度は約８０〜１５０℃であり、この温度では上記のように有機物の分解が不十分なことがあった。
また、Ｏ_３には生体に悪影響を及ぼすので、排出基準も厳しく、適当な排気処理装置を用意する必要があった。

本願発明はこのような不都合を解消するために発明されたもので、半導体ウェハの有機物汚染を削減する有機物除去装置および除去方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願における有機物除去装置の第一の解決手段として代表的な発明は、処理室内に配置される半導体ウェハに付着した有機物の除去を行う有機物除去装置であって、半導体ウェハに紫外線を照射する照射手段と、処理室内にマイナスイオンを供給するマイナスイオン供給手段と、マイナスイオンと、紫外線が照射された半導体ウェハの有機物が反応して生成された気体を、処理室から排気する排気手段とを有することを特徴とする。

前記半導体ウェハに付着した有機物は、炭素を主成分にする有機物であって、マイナスイオンはＯ⁻又はＯ^２−とＯ⁻を含む単原子イオンから構成されることを特徴としてもよい。

また、本願の第二の解決手段として代表的な発明は、半導体ウェハに付着した有機物の除去を行う有機物除去方法であって、半導体ウェハに紫外線を照射した後に、マイナスイオンを供給して、紫外線が照射された半導体ウェハに付着している有機物と、マイナスイオンを反応させて、半導体ウェハに付着した有機物の除去を行う。

さらに、本願の第三の解決手段として代表的な発明は、処理室内に配置される半導体ウェハに付着した有機物の除去を行う有機物除去方法であって、半導体ウェハに紫外線を照射する紫外線照射工程と、処理室内にマイナスイオンを供給するマイナスイオン供給工程と、マイナスイオンと、紫外線が照射された半導体ウェハに付着している有機物とを、処理室内で反応させる反応工程と、反応工程で生成された気体を、処理室から排気する排気工程と、を有することを特徴とする。

本発明の有機物除去装置および除去方法によれば、半導体ウェハの有機物汚染を軽減することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る有機物除去装置および除去方法について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係るマルチチャンバ型半導体製造装置を示す図である。半導体製造装置１は、半導体ウェハを搬入し加熱、成膜、有機物除去などの一連の処理を行うことができる枚葉式のマルチチャンバ型を採用している。

半導体製造装置１は、特に制限されないが、本実施の形態では、ロードロック室２、搬送室３、処理室４、有機物除去室５、処理室６の５つのチャンバから構成されている。半導体製造装置１は、半導体ウェハを、ロードロック室２から搬送室３を介して、処理室４、有機物除去室５、処理室６のそれぞれのチャンバに搬入し、目的に応じた成膜が行われる。そして、成膜が完了あるいは別の半導体製造装置へ移送される場合は、ロードロック室２から半導体ウェハを搬出する。

ロードロック室２は、半導体ウェハを半導体製造装置１の外部から搬入し、処理が終了した時に、半導体ウェハを外部へ搬出するロードロック機構を有している。具体的には、半導体ウェハを搬入すると、ロードロック室２は、室内雰囲気を外部および搬送室３から隔離し、大気圧から真空状態に雰囲気を変化させる。そして、真空状態になったら、ロードロック室２は、半導体ウェハを搬送室３へ搬入する。

搬送室３は、ロボットアームなどを有する半導体ウェハの搬送チャンバである。搬送室３は、特に制限されないが、本図のように各チャンバの中心に配置しており、各チャンバ間の半導体ウェハの移動を行う。

処理室４は、半導体ウェハ上に半導体を成膜するチャンバである。処理室４は、ＣＶＤ成膜処理やプラズマクリーニングやスパッタ処理などの、様々な成膜装置やクリーニング装置で構成してもよく、製造する半導体の種類に応じて変更が可能である。

有機物除去室５は、半導体ウェハに付着した有機物の除去を行うチャンバであって、チャンバ内にマイナスイオンを供給して、半導体ウェハに付着している有機物と、マイナスイオンを反応させて、半導体ウェハに付着した有機物の除去を行う。

本実施の形態では、マイナスイオンは、酸素マイナスイオンラジカル（Ｏ⁻）もしくは酸素マイナスイオンラジカルと酸化物イオン（Ｏ^２−）の混合物（酸素単原子のイオン）から構成されている。これにより、炭素を主成分にする有機物が半導体ウェハに付着している場合などに高い除去効率を期待することができる。なお、有機物除去室５の構成例については、図２に詳述する。

そして、本実施の形態の有機物の除去工程においては、マイナスイオンを供給する前に、半導体ウェハに紫外線を照射してもよい。これにより、半導体ウェハに付着した有機物を分解することができ、後のマイナスイオンと有機物との反応を促進することができる。

処理室６は、半導体ウェハ上に半導体を成膜するチャンバであり、処理室４と同様に、ＣＶＤ成膜処理やプラズマクリーニングやスパッタ処理などの様々な成膜装置やクリーニング装置で構成してもよい。製造する半導体の種類に応じて、処理室４と処理室６の組み合わせは、種々変更が可能である。

なお、本実施形態では、半導体製造装置１をロードロック室２、搬送室３、処理室４、有機物除去室５、処理室６の５つのチャンバから構成したが、成膜する半導体の種類に応じて、種々変更が可能である。また、本実施の形態では、半導体ウェハの加熱用のチャンバを特に設けていないが、加熱用チャンバを別途設けてもよい。

さらに、成膜される対象は、必ずしも半導体ウェハに限られるものではなく、たとえば液晶表示装置用の基板であってもよい。特に、ソーダガラスなどの本質的に有機物などの不純物を多く含んだ基板において、本実施の形態の有機物除去工程によって、歩留まりの向上が期待できる。

図２は、図１に示す有機物除去室５の構成例を示す図である。有機物除去室５は、マイナスイオンを半導体ウェハＷに供給して、半導体ウェハＷに付着した有機物の除去を行う有機物除去装置である。有機物除去室５は、イオン取り出しユニット２１、イオン搬送ユニット２２および有機物除去ユニット２３から構成される。

イオン取り出しユニット２１は、処理室３１、接触電極３１ａ、引出し電極３１ｂ、ヒータ３１ｃ、温度センサ３１ｄ、圧力センサ３１ｅ、直流電源３２、ガス供給装置３３、排気装置３４、制御装置３５、ガス供給管３６およびガス排気管３７から構成される。

処理室３１は、マイナスイオンソースＳからマイナスイオンを取り出すための処理室である。酸素マイナスイオンラジカル（Ｏ⁻）もしくは酸素マイナスイオンラジカルと酸化物イオン（Ｏ^２−）の混合物（単原子イオン）を生成するマイナスイオンソースＳには、たとえば、細野 秀雄 他、セラミックス３７（２００２）Ｎｏ．１２、ｐ９６８−９７１「ナノポーラス結晶 １２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３を舞台とした活性酸素のエンジニアリングとその応用」および、Ｋ．Ｈａｙａｓｈｉ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ ｖｏｌ．４１９，ｐ４６２（２００２）「Ｌｉｇｈｔ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ａｎ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｏｘｉｄｅ ｉｎｔｏ ａ ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ」に開示されている材料を適用することが可能である。

処理室３１は、接触電極３１ａ、引出し電極３１ｂ、ヒータ３１ｃ、温度センサ３１ｄおよび圧力センサ３１ｅから構成されている。そして、マイナスイオンソースＳは、接触電極３１ａ上にセットされ、引出し電極３１ｂは接触電極３１ａと対向して配置される。

接触電極３１ａは、ガス供給装置３３によって供給される原料ガスが通過する１以上の開口を有する。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、接触電極３１ａは、その外形状に応じた開口形状を有する。この開口を介して、原料ガスが、マイナスイオンソースＳの接触電極３１ａに接している面にのみ供給される。接触電極３１ａのマイナスイオンソースＳと反対側の面には、ヒータ３１ｃが配置されている。

引出し電極３１ｂは、マイナスイオンソースＳから取り出されたマイナスイオンが通過する開口を有する。

温度センサ３１ｄは、ヒータ３１ｃの温度を測定するセンサである。ヒータ３１ｃは、マイナスイオンソースＳからマイナスイオンが容易に取り出せる温度に設定されている。たとえば、処理室内の温度は、本実施の形態においては、約２５０℃〜約１０００℃、好ましくは約４００℃〜約８００℃、より好ましくは約７００℃に設定されている。２５０℃以下ではマイナスイオンソースＳ中のマイナスイオンが活性化せず、取り出すのが困難になる。１０００℃以上では、活性なマイナスイオンが通常に比して非常に多く発生し、マイナスイオンソースＳは変性するおそれがある。また、マイナスイオンソースＳを取り付ける部分の耐熱性を確保するため特殊なセラミックや金属が必要になるなど、装置上の制約が多くなる。

圧力センサ３１ｅは、処理室３１内の圧力を測定する。処理室３１内の圧力は、マイナスイオンソースＳから取り出されたマイナスイオンが、イオン搬送ユニット２２にスムースに供給される圧力に設定されている。たとえば、処理室内の圧力は、本実施の形態においては、約１０^４Ｐａに設定されている。

直流電源３２は、制御装置３５の制御にしたがって接触電極３１ａと引出し電極３１ｂとの間に所定の電圧を印加する。これにより、マイナスイオンソースＳに、マイナスイオンを取り出すために最適な電圧が印加される。

マイナスイオンソースＳが、ヒータ３１ｃによって所定の温度に加熱されると、印加された電界によって、マイナスイオンソースＳからマイナスイオンが取り出される。この際に、印加された電界が弱すぎると、処理に必要なマイナスイオンを取り出すことができない。一方で、印加される電界が強すぎると、有機物の除去に必要な量を超えたマイナスイオンが取り出される。

必要以上のマイナスイオンが取り出されると、処理対象物以外の部分（引出し電極３１ｂ、ヒータ３１ｃまたは処理室３１の内壁など）において生じるマイナスイオンとの反応が、本来必要な処理に影響を与えることとなる。

このため、直流電源３２が印加する電圧の大きさは、マイナスイオンソースＳに印加される電界の強さが、半導体ウェハＷの処理に必要な量のマイナスイオンを取り出すことができるような強さに設定されている。具体的には、マイナスイオンソースＳに印加される電界の大きさが、約１００〜約６００Ｖ／ｃｍ、好ましくは約２００〜５００Ｖ／ｃｍ、さらに好ましくは３００Ｖ／ｃｍ近傍になるように、直流電源３２が印加する電圧の大きさが設定される。６００Ｖ／ｃｍ以上では電極３１ａ，３１ｂ間で放電の可能性が生じ、１００Ｖ／ｃｍ未満ではマイナスイオンが取り出せないことがある。

ガス供給装置３３は、ガス供給管３６を介して処理室３１に接続されている。ガス供給装置３３は、制御装置３５の制御にしたがって、マイナスイオンが取り出されたマイナスイオンソースＳに、新たなマイナスイオンを補充するためのガスを、処理室３１内の接触電極３１ａ側に所定の圧力で供給する。本実施の形態では、処理室３１内の圧力よりも高い分圧、たとえば２×１０^４Ｐａで、酸素ガスを供給する。マイナスイオンソースＳの両面に酸素分圧の勾配が形成され、マイナスイオンソース中を引出し電極側に流れるイオン流の駆動力となるため、処理が行われている工程中において、継続的にマイナスイオンを取り出すことができる。

排気装置３４は、ガス排気管３７を介して処理室３１に接続されている。排気装置３４は、排気ポンプなどを備え、制御装置３５の制御にしたがって、処理室３１内のガスを排気し、処理室３１内の圧力を所定の圧力に設定する。

制御装置３５は、マイクロコンピュータなどで制御され、マイナスイオンをマイナスイオンソースＳから取り出すためのプログラムを記憶している。制御装置３５は、記憶しているプログラムにしたがってイオン取り出しユニット２１の動作を制御し、マイナスイオンをマイナスイオンソースＳから取り出す。

イオン搬送ユニット２２は、ガス供給装置４１およびイオン搬送管４２から構成される。イオン搬送ユニット２２は、イオン取り出しユニット２１で取り出したマイナスイオンを、有機物除去ユニット２３に搬送するために設けられている。

ガス供給装置４１は、イオン搬送管４２を介して、イオン取り出しユニット２１および有機物除去ユニット２３に接続される。ガス供給装置４１は、キャリアガスを供給して、イオン取り出しユニット２１で取り出したマイナスイオンを、有機物除去ユニット２３に搬送する。本実施の形態では、不活性ガス、もしくは不活性ガスと原料ガスの混合ガスから成るキャリアガスを、処理室３１内の圧力に対応させて、約５０ｓｃｃｍで供給する。

有機物除去ユニット２３は、イオン取り出しユニット２１で取り出され、イオン搬送ユニット２２で搬送されたマイナスイオンを、処理室５１内に配置される半導体ウェハＷに供給し反応させることによって、付着した有機物の除去を行うユニットである。有機物除去ユニット２３は、処理室５１、排気装置５２、制御装置５３、ガス排気管５４および紫外線照射装置５５から構成される。

処理室５１には、処理対象の半導体ウェハＷが設置されている。半導体ウェハＷは、テーブル５１ａ上に配置されており、この半導体ウェハＷを過熱するためのヒータ５１ｂと、テーブル５１ａの温度を測定するための温度センサ５１ｃ、処理室５１内の圧力を測定するための圧力センサ５１ｄから構成される。

なお、ヒータ５１ｂによって加熱される半導体ウェハＷの温度は、半導体ウェハＷ上に付着した有機物を除去するのに適した温度に設定される。

マイナスイオンは高い反応性を有するが、半導体ウェハＷの温度が低すぎれば、酸化反応が十分行われない場合がある。従って、ヒータ５１ｂによって加熱される半導体ウェハＷの温度は、約３０〜約２００℃、好ましくは約５０〜約１８０℃、さらに好ましくは１００℃に設定される。２００℃以上は、半導体ウェハ表面の自然酸化膜が成長し、極薄酸化膜や高誘電率膜の効果が抑制されるため、絶縁膜形成プロセスに好ましくない。

これにより、たとえ、絶縁膜にマイナスイオンが付着しても、絶縁膜とマイナスイオンとの反応は無視できる程度となり、また、電気的反発力によって、絶縁膜を１層のマイナスイオンで覆う以上のマイナスイオンが付着することが防止される。

排気装置５２は、ガス排気管５４を介して処理室５１に接続される。排気装置５２は、排気ポンプ等を備え、制御装置５３の制御に従って、処理室５１内のガスを排気し、処理室５１内の圧力を所定の圧力（例えば準大気圧）に設定する。

制御装置５３は、マイクロコンピュータ等から構成され、半導体ウェハＷ上に形成された有機物を除去するためのプログラムを記憶している。制御装置５３は、記憶しているプログラムに従って有機物除去ユニット２３の動作を制御し、半導体ウェハＷに付着した有機物を除去する。

紫外線照射装置５５は、半導体ウェハＷに波長２００ｎｍ以下の紫外線を照射する。この紫外線の照射は、半導体ウェハＷに付着した有機物をあらかじめ分解するために行う。これにより、後の有機物とマイナスイオンの反応を促進することが可能となる。

次に、上記した有機物除去室５の動作について説明する。マイナスイオンソースＳは、予め接触電極３１ａ上に固定されている。処理対象の半導体ウェハＷは、例えばマルチチャンバ型半導体製造装置の搬送アームによって、処理室５１の図示せぬ搬送口からテーブル５１ａ上に載置される。

イオン取出ユニット２１の制御装置３５、イオン搬送ユニット２２のガス供給装置４１および有機物除去ユニット２３の制御装置５３は、例えばオペレータの処理開始指示に応答して、以下に示す動作をそれぞれ開始する。

制御装置３５は、初めに、ガス供給装置３３を制御して、酸素ガス（または酸素ガスと不活性ガスとの混合ガス）を処理室３１内に供給する。続いて、制御装置３５は、圧力センサ３１ｅによる測定結果を用い、排気装置３４を制御して処理室３１内の圧力を所定の圧力（たとえば約１０４Ｐａ）に設定する。

また、制御装置３５は、温度センサ３１ｄによる測定結果を用い、ヒータ３１ｃを制御して接触電極３１ａ上にセットされたマイナスイオンソースＳを約７００℃に加熱する。その後、制御装置３５は、直流電源３２を制御して、接触３１ａと引出し電極３１ｂとの間に電圧を印加することにより、上記した強さの電界をマイナスイオンソースＳに印加する。これにより、マイナスイオンソースＳ内のマイナスイオンが印加された電界によって取り出され、引出し電極３１ｂが有する開口を介してイオン搬送ユニット２２に供給される。

この時点で、処理室５１内の半導体ウェハＷには、紫外線照射装置５５によって、紫外線が単位面積あたりの強度０．５Ｗ／ｃｍ^２で約１０秒〜１分、好ましくは約３０秒照射され、有機物の分解が促されている。そして、マイナスイオンが処理室５１内に供給される前に、紫外線照射装置５５からの紫外線の照射は終了する。

上記イオン取出ユニット２１で取り出されたマイナスイオンは、イオン搬送ユニット２２のガス供給装置４１によって、キャリアガスと共に有機物除去ユニット２３の処理室５１内に搬送される。有機物除去ユニット２３の制御装置５３は、温度センサ５１ｃによる測定結果を用い、ヒータ５１ｂを制御してテーブル５１ａ上に載置された半導体ウェハＷを上記した温度に加熱する。

また、制御装置５３は、圧力センサ５１ｄによる測定結果を用い、排気装置５２を制御して処理室５１内の圧力を準大気圧（例えば１×１０３〜１×１０４Ｐａ）に設定する。

ガス供給装置４１によって処理室５１内に供給されたマイナスイオンは、半導体ウェハＷ上の有機物と反応し消費される。詳細には、酸素マイナスイオンラジカルまたは酸素マイナスイオンラジカルと酸化物イオンを含む単原子イオンから構成される酸素マイナスイオンが有機物と反応する。

半導体ウェハＷに付着している炭素（Ｃ）は、酸素マイナスイオンと酸化反応して、二酸化炭素となって、半導体ウェハＷから放出される。酸素マイナスイオンは、半導体ウェハＷに膜が形成されている場合であっても、膜の内部まで反応させることができるので、すでに成膜されている層まで入り込んだ有機物も除去が可能である。そして、排気装置５２は、制御装置５３の指示にしたがって、二酸化炭素を半導体製造装置１の外部へ排気する。

上記のマイナスイオン発生条件で、直径３００ｍｍのマイナスイオンソースＳに単位面積あたり約０．１μＡ／ｃｍ^２の電流値（７０μＡのイオン電流）が生成されたとき、直径３００ｍｍの半導体ウェハは、汚染有機物中の炭素が１×１０^１３個／ｃｍ^２存在する場合、約１分で処理可能である。

汚染有機物中の炭素が１×１０^１３個／ｃｍ^２存在する場合、汚染有機物中の全炭素数の２倍の酸素マイナスイオンが反応すると仮定すると、マイナスイオンは１μＡあたり６．２５×１０^１２個／ｓ存在する。たとえばイオン電流が７０μＡのとき、半導体ウェハ上で反応するマイナスイオンの割合が５０％としても処理に必要な時間は６４秒となる。

処理が終了した半導体ウェハＷは、搬送室３のロボットアームによって、処理室５１の図示せぬ搬送口から取り出される。続いて、未処理の半導体ウェハＷが、搬送室３のロボットアームによって、処理室５１のテーブル５１ａ上に載置され、上記と同様に除去処理を施される。

以上説明したように、紫外線のエネルギーを付着有機物に十分作用させ、一方、酸化作用の強い酸素マイナスイオンラジカルを作用させることで、有機物を完全に分解除去する。また、オゾンを導入する場合、オゾン発生器からの金属汚染が懸念されるが、本発明は、酸化物セラミックを主体とするマイナスイオンソースを使用し、発生する酸素マイナイスイオンの単色性（純度）が高いことから、半導体基板表面の洗浄に適している。マイナスイオンは、電気的に処理可能で、オゾンのように大気中での寿命が長くないので、処理後の排気装置を簡略化できる。

また、酸素を主成分とするマイナスイオンを用いることにより、低い温度で除去処理を実行することが可能となる。このため、製造される半導体装置の高い歩留まりを実現することができる。

さらに、準大気圧下で除去処理が行われるため、有機物除去ユニット２３の排気装置５２を、高性能の排気ポンプ等で構成する必要がなく、装置コストを抑えることができる。

マイナスイオンは、マイナスイオンソースＳを加熱して電界を印加するという簡単な方法で得ることができる。これにより、イオン取出ユニット２１を簡単な構成とすることができる。

また、本実施の形態では、有機物除去ユニット２３の処理室５１におけるマイナスイオンの吹出口としてシャワーヘッド型のものを示したが、半導体ウェハのサイズや除去装置の設定等に応じて、ノズル型など他のものを用いてもよい。

さらに、上記したように、マイナスイオンを用いた除去処理は、準大気圧下で実行可能であるため、上記した有機物除去ユニットを、複雑な圧力制御機構等を設けることなく、大気圧下で処理を実行する他の装置に搭載したり、組み合わせたりすることができる。

例えば、上記した除去装置を、洗浄装置、メッキ装置およびウェハプローバ装置等に搭載して、または、組み合わせて、大気圧下で行われる洗浄処理、メッキ処理およびプローブ処理の前や後に上記した除去処理を行うことができる。なお、メッキ装置やウェハプローバ装置では、金属が半導体ウェハ表面に存在し、酸化による有機物の除去は難しいため、水素を利用した還元により有機物を除去する。

本実施の形態の有機物除去室５は、必要に応じて種々の変更が可能であって、たとえば処理室３１内の温度や圧力は、使用する環境やマイナスイオンソースに応じてそれぞれ異なる。

図４は、本発明の第２の実施形態に係るマルチチャンバ型半導体製造装置を示す図である。第一の実施の形態と異なる点は、紫外線照射室７を独立に設けている点である。すなわち、紫外線照射室７と有機物除去室５をそれぞれ別個に動作させることにより、装置全体の作業効率を向上させることができる。これにより、有機物の除去工程の迅速な処理を実現することができる。

なお、有機物除去室５あるいはＵＶ照射室７は、必ずしも１つずつのチャンバである必要はなく、成膜する環境に応じて、複数のチャンバにすることができる。たとえば、有機物汚染の多い環境やマルチタスクが可能な半導体製造装置では、有機物除去室５をあるいはＵＶ照射室７を複数設け、装置全体の稼働率の向上に寄与することができる。

図５は、図１に示す処理室６（あるいは処理室４）の構成例を示す図である。処理室６は、半導体製造装置１の目的に応じて、さまざまな構成を取ることができるが、本実施形態では、平行平板のプラズマＣＶＤ装置を採用している。

処理室６は、特に制限されないが、本実施の形態では、反応室６１、上部電極６２、下部電極６３、シャワーヘッド６４、ガス入力管６５、ガス源６６、排出管６７およびポンプ６８から構成されている。

反応室６１は、半導体ウェハＷを上部電極６２と下部電極６３の間に配置して、プラズマ雰囲気中にした状態で、目的に応じた反応ガスを供給し、所定の成膜を行う。

上部電極６２は、いわゆるシャワーヘッド６４を用いており、内部の空洞部にガス入力管６５を介して、ガス源６６のガスを供給する。下部電極６３は、半導体ウェハＷが保持可能なテーブルを有しており、直流電流が流されている。

ガス源６６は、半導体製造装置１の目的に応じて、複数種類のガスタンクから構成されており、成膜やクリーニングの目的に応じて、さまざまなガスを反応室６１に供給する。

排出管６７は、反応室６１の反応ガスを半導体製造装置１の外部へ排出する。排出管６７は、ポンプ６８と連結されており、本実施の形態では、ターボ分子ポンプを使用している。

なお、本発明においては、必要に応じて種々の変更が可能であって、たとえば、マルチチャンバ型の半導体製造装置構成ではなく、インライン型の半導体製造装置への利用も可能である。この場合に、有機物除去室５あるいはＵＶ照射室７は、成膜する内容に応じて配置する。

上記の実施の形態では、処理室３１の圧力は約１×１０^４Ｐａに設定されると説明したが、高真空（たとえば１×１０^−３Ｐａ）でマイナスイオンを取り出してもよい。この場合、７００℃、４００Ｖ／ｃｍの条件では、マイナスイオンソースＳに生成する単位面積あたりのイオン電流値は１μＡ／ｃｍ^２となることから、マイナスイオンソースＳを小型化できる。面積１００ｃｍ^２のマイナスイオンソースＳを用いて、上記条件下で、イオン電流１００μＡが生成されるので、直径３００ｍｍの半導体ウェハは、汚染有機物中の炭素が１×１０^１３個／ｃｍ^２存在する場合、約４５秒で処理可能である。また、処理室５１も高真空の場合、酸素分子が処理室５１内にほとんど存在しないことから、半導体ウェハに紫外線を照射しつつ、マイナスイオンを供給してもよい。

本発明の第一の実施形態に係るマルチチャンバ型半導体製造装置を示す図である。 図１に示す有機物除去室の構成例を示す図である。 図２に示す有機物除去室の接触電極の構成を示す図である。 本発明の第ニの実施形態に係るマルチチャンバ型半導体製造装置を示す図である。 図１に示す処理室の構成例を示す図である。

符号の説明

１ 半導体製造装置
２ ロードロック室
３ 搬送室
４ 処理室
５ 有機物除去室
６ 処理室
７ ＵＶ照射室
２１ イオン取出ユニット
２２ イオン搬送ユニット
２３ 有機物除去ユニット
３１ 処理室
３１ａ 接触電極
３１ｂ 引出し電極
３１ｃ ヒータ
３１ｄ 温度センサ
３１ｅ 圧力センサ
３２ 直流電源
３３ ガス供給装置
３４ 排気装置
３５ 制御装置
３６ ガス供給管
３７ ガス排気管
４１ ガス供給装置
４２ イオン搬送管
５１ 処理室
５１ａ テーブル
５１ｂ ヒータ
５１ｃ 温度センサ
５１ｄ 圧力センサ
５２ 排気装置
５３ 制御装置
５４ ガス排気管
５５ 紫外線照射装置
６１ 反応室
６２ 上部電極
６３ 下部電極
６４ シャワーヘッド
６５ ガス入力管
６６ ガス源
６７ 排出管
６８ ポンプ

Claims (4)

1. 処理室内に配置される半導体ウェハに付着した有機物の除去を行う有機物除去装置であって、
   前記半導体ウェハに紫外線を照射する照射手段と、
   前記処理室内にマイナスイオンを供給するマイナスイオン供給手段と、
   前記マイナスイオンと、前記紫外線が照射された半導体ウェハの有機物が反応して生成された気体を、前記処理室から排気する排気手段とを有することを特徴とする有機物除去装置。
2. 前記半導体ウェハに付着した有機物は、炭素を主成分にする有機物であって、前記マイナスイオンはＯ⁻又はＯ^２−とＯ⁻を含む単原子イオンであることを特徴とする請求項１に記載の有機物除去装置。
3. 半導体ウェハに付着した有機物の除去を行う有機物除去方法であって、前記半導体ウェハに紫外線を照射した後に、マイナスイオンを供給して、前記紫外線が照射された半導体ウェハに付着している有機物と、前記マイナスイオンを反応させて、前記半導体ウェハに付着した有機物の除去を行う有機物除去方法。
4. 処理室内に配置される半導体ウェハに付着した有機物の除去を行う有機物除去方法であって、
   前記半導体ウェハに紫外線を照射する紫外線照射工程と、
   前記処理室内にマイナスイオンを供給するマイナスイオン供給工程と、
   前記マイナスイオンと、前記紫外線が照射された半導体ウェハに付着している有機物とを、前記処理室内で反応させる反応工程と、
   前記反応工程で生成された気体を、前記処理室から排気する排気工程と、を有することを特徴とする有機物除去方法。

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