JP2523558B2

JP2523558B2 - 処理方法

Info

Publication number: JP2523558B2
Application number: JP61308458A
Authority: JP
Inventors: 哲也高垣; 雄一石川; 卓爾鳥居; 弘西塚
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-12-26
Filing date: 1986-12-26
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2011-08-14
Also published as: JPS63164243A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、空気中に放置すると変化を受け易い物質の
処理に適用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置は、通常シリコン（Si）単結晶等からなる
半導体基板を用いて製造される。半導体基板がシリコン
単結晶である場合は、ホウ素（Ｂ）やリン（Ｐ）等の不
純物イオンを該半導体基板に打ち込んで拡散層を形成
し、該拡散層からなる種々の回路素子を形成する。そし
て、上記半導体基板の上に配線層を形成し、上記回路素
子等の電気的導通を行う。半導体装置の配線技術につい
ては、たとえば1980年１月15日、株式会社工業調査会発
行、「IC化実装技術」P72以下に説明がある。

ところで、半導体装置の配線層は、一般に上記拡散層
の形成を完了した半導体基板の表面をフッ酸で処理して
清浄面を形成し、次いで洗浄・乾燥を行った後、該半導
体基板の表面を酸化して酸化膜を形成し、該酸化膜の上
に種々の電極配線を被着形成することにより形成され
る。上記電極配線には、その下に位置する酸化膜の厚さ
が回路素子の性能に大きく影響する、たとえばゲート電
極がある。また、上記電極、配線と半導体基板の拡散層
との電気的接続は、上記酸化膜に開口部を形成して拡散
層の表面を露出させ、該露出拡散層にポリシリコン等の
配線材料を被着・接触せしめて行われる。したがって、
十分な電気的導通を確保するためには、上記開口部に露
出されている拡散層の表面が清浄であることが要求され
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記のようにフッ酸で処理して半導体基板
に清浄面を形成しても、その後の洗浄、乾燥を経て、酸
化処理装置に上記半導体基板を移動せしめる間にもその
清浄面の酸化がおこる。そのために、上記酸化処理装置
で目的とする酸化を行う場合は、その酸化膜の厚さを正
確に制御することができないという問題がある。また、
同様に半導体基板に清浄面を形成しても、通常の作業工
程において上記清浄面に薄い酸化膜が形成されたり、異
物が付着したりするため、ポリシリコン等を被着して電
極・配線を形成しても十分な導通を確保し難いという問
題もある。

本発明の目的は、被処理物の表面に、該表面に不望の
酸化膜や付着異物等からなる不要被膜を生成、存在させ
ることなく所望の表面処理を行うことを可能にする技術
を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、連続操作が可能な酸化膜等の不要被膜の防
止・除去手段と、表面処理手段とを、外気から遮断して
設置するものである。なお、ここで不要被膜の防止手段
とは、被処理物表面に該被膜が生成または付着すること
を防止する手段を意味し、不要被膜の除去手段とは、既
に存在する不要被膜を除去する手段を意味する。

〔作用〕上記した手段によれば、被処理物の清浄面に酸化膜等
の不要被膜が生成、付着することを防止し、また不要被
膜が生成した場合には該不要被膜を除去して再び清浄に
することができるため、該被処理物の表面に高精度の処
理を行うことができるものである。

〔実施例１〕第１図は本発明による実施例１に用いられる処理装置
を示す概略説明図である。

本実施例１に用いられる処理装置は、ドライエッチン
グ手段を備えたチャンバー１と酸化手段を備えたチャン
バー２とが、通路部３を介して連結されてなるものであ
る。なお、上記チャンバー１とチャンバー２とは、それ
ぞれの連結部分にある蓋４および５で互いに遮断、隔離
されている。

上記チャンバー１の中には、下部電極６と上部電極７
とで構成される平行平板電極が位置されれている。上記
下部電極６にはシリコン（Si）単結晶からなる半導体ウ
エハ８が載置され、その支軸にはアースされた高周波電
源９が接続されている。また、上部電極７の支軸は空洞
状であり、その中を反応ガスを矢印の方向に供給する。
さらに、上記チャンバー１にはバルブ10を介して真空ポ
ンプ（図示せず）が接続されている。

一方、チャンバー２の中には、ヒータ11が設置され、
該ヒータ11の上には半導体ウエハ８が載置されており、
また該チャンバー２にはガス供給部12およびガス排出部
12aが取付けられている。

また、上記チャンバー１とチャンバー２との間の通路
部３にもガス供給部13およびガス排出部13aが設けられ
ている。

次に、本実施例の作用について説明する。

先ず、半導体ウエハ８をチャンバー１の下部電極６の
上に載置した後、バルブ10を開けて該チャンバー１の中
を所定の真空度にし、次いでフッ素系の反応ガスを供給
しながら高周波電力を印加してドライエッチングを行
う。この半導体ウエハ８は、フッ酸処理およびその後の
洗浄・乾燥を空気中で行ったものであり、その表面には
数Å程度の不要の酸化膜（不要被膜）が生成しているも
のである。したがって、ドライエッチングにより上記不
要の酸化膜は除去され、半導体基板に清浄面を形成する
ことができるものである。

上記ドライエッチングが終了した後、バルブ10を閉
じ、反応ガスに換えて化学的に不活性な窒素を上記チャ
ンバー１に導入し、該チャンバー１内を常圧に戻す。そ
して、蓋４および５を順次開放して上記半導体ウエハ８
を通路部３を通過移動させ、チャンバー２内のヒータ11
の上に載置する。上記半導体ウエハ８の移動時には、ガ
ス供給部13から化学的に不活性な窒素を上記通路部３に
導入し、該通路部３の内部を窒素雰囲気にしておく。こ
うして、上記半導体ウエハ８を外気に触れさせることな
く移動することができる。

その後、上記ヒータ11で所定温度に加熱した半導体ウ
エハ８を、ガス供給部12から導入した酸素で、所定条件
の下で酸化する。

このように、本実施例によれば以下の効果を得ること
ができる。

（１）．ドライエッチング手段を収容するチャンバー１
と酸化手段を備えたチャンバー２とを、通路部３で連結
し、かつ上記両チャンバー１、２を蓋４および５で隔離
し、さらに全体を窒素雰囲気にすることができるように
することにより、その表面に不要な酸化膜が存在してい
る半導体ウエハ８について、該表面を上記ドライエッチ
ング手段で清浄にした後、形成された清浄面を汚染させ
ることなく上記半導体ウエハ８をチャンバー２に移動さ
せて酸化処理を行うことができるので、該半導体ウエハ
８の表面に精度の高い酸化膜を形成することができる。

（２）．上記（１）により、常に半導体ウエハ８の表面
に寸法精度の高い酸化膜を形成できる。

（３）．上記（１）により、形成する酸化膜が、いわゆ
るMOSFETのゲート酸化膜である場合には、該MOSFETの電
気的精度を向上できるので、半導体装置の信頼性を向上
できる。

〔実施例２〕第２図は本実施例２に用いられる処理装置を示す概略
説明図である。

本実施例２に用いられる処理装置は、チャンバー１と
チャンバー２とが通路部３で連結され、また該両者が蓋
４および５で隔離されている点、上記通路部３にガス供
給部13および13aが設けられている点等については、前
記実施例１の場合と同様である。ただし、上記チャンバ
ー１は酸化膜の防止手段を備え、チャンバー２はスパッ
タリング手段を備えているものである。

すなわち、本実施例２においては、チャンバー１には
ガス供給部14およびガス排出部14aが取付けられてお
り、またその内部には半導体ウエハ８を加熱するための
ヒータ15が設置されている。上記ガス排出部14aには真
空ポンプ（図示せず）が接続されている。

一方、チャンバー２内の上部壁面には、半導体ウエハ
８を支持固定するためのウエハ電極16が取付けられ、そ
のチャンバー２の内部には、その支軸にアースされた高
周波電源９が接続されたターゲット電極17が設置されて
いる。また、上記チャンバー２は、バルブ10を介して真
空ポンプ（図示せず）に接続されている。

さらに、本実施例においては上記チャンバー１に、蒸
気乾燥手段（図示せず）を備えたチャンバー18が、上記
チャンバー２の場合と同様な通路部19を介して連結され
ており、該チャンバー１とチャンバー18とは、上記通路
部19との間に設けられた蓋4aおよび5aにより隔離されて
いる。なお、上記通路部19にガス供給部20およびガス排
出部20aが取付けられていることは、上記通路部３の場
合と同様である。

次に、本実施例の作用を説明する。

先ず、フッ酸処理を行ってその表面を清浄にし、かつ
その表面に付着した薬液の洗浄を行った半導体ウエハ８
を、上記チャンバー18に移動させ、蒸気乾燥を行う。

蒸気乾燥を終了した後、蓋4aおよび5aを順次開放し、
通路部19を経て上記半導体ウエハ８をチャンバー１に移
動させ、ヒータ15の上に載置する。半導体ウエハ８を、
上記通路部19の中を移動させるときは、該通路部19の内
部を窒素雰囲気にしておくことは前記実施例１の場合と
同様であり、上記窒素雰囲気もガス供給部20から窒素を
導入することにより形成される。

上記のように、半導体ウエハ８を外気に触れさせるこ
となくチャンバー１に移動させた後、ガス排出部14aか
ら排気して該チャンバー１の中を高真空状態にし、次い
でヒータ15により所定温度、たとえば300℃に加熱す
る。所定時間の真空加熱処理を行った後、排気を止め、
ガス供給部14から窒素を導入し、上記チャンバー１の中
を常圧に戻す。

次いで、蓋４および５を順次開放し、通路部３を経て
上記半導体ウエハ８を、予め窒素が充満されているチャ
ンバー２に移動させ、ウエハ電極16に取付ける。この場
合も、外気に触れさせることなく上記半導体ウエハ８は
チャンバー２へ移動される。

その後、バルブ10を開け、上記チャンバー２の中を真
空状態にし、次いでガス導入部（図示せず）から所定量
のアルゴンを導入しながら上記ターゲット電極17に高周
波電力を印加する。このように、高周波電力を印加する
ことにより上記チャンバー２の中にはアルゴンイオンが
生成し、該アルゴンイオンによりターゲット電極17に取
付けられているシリコンからなるターゲット21をスパッ
タリングして、その上方に位置する半導体ウエハ８の表
面にポリシリコンを被着形成することができる。

本実施例によれば、次のような効果を得ることができ
る。

（１）．蒸気乾燥手段を備えたチャンバー18と酸化膜の
防止手段を備えたチャンバー１とを通路部19で連結し、
該チャンバー１とスパッタリング手段を備えたチャンバ
ー２とを通路部３で連結することにより、フッ酸処理で
清浄面を形成し、次いで薬液の洗浄を行った半導体ウエ
ハ８について、蒸気乾燥を行った後、上記半導体ウエハ
８の清浄面に吸着している水等を真空加熱により除去す
る工程と、概清浄面にポリシリコンからなる膜をスパッ
タリング形成する工程とを半導体ウエハ８を外気に触れ
させることなく連続して行うことができるので、外気中
の酸素や水分に起因する表面酸化を排除できることはも
とより、上記洗浄工程で吸着した水による表面酸化をも
生じさせることなく、極めて清浄度の高い半導体ウエハ
８の表面にポリシリコンからなる電極配線を形成でき
る。

（２）．上記（１）により、半導体ウエハを構成する半
導体基板と上記ポリシリコンからなる電極配線との電気
的接続を確実にとることができるので、導通不良の発生
を有効に防止できる。

（３）．上記（２）により、半導体装置の信頼性を向上
できる。

（４）．上記（１）において、フッ酸処理、洗浄および
上記乾燥の各工程をも、窒素雰囲気等の外気の影響のな
い条件下で行うことにより、上記清浄面の酸化等による
汚染をさらに確実に防止することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

たとえば、酸化膜の防止手段として加熱真空処理手段
を示したが、これに限るものでなく同種の目的に使用で
きる手段であれば、単に加熱真空処理を行うだけでな
く、上記清浄面に物理的、または化学的に吸着している
水等を脱離させるための化学的、物理的手段、具体的に
は紫外線照射手段や超音波振動印加手段等、いかなるも
のをも使用できることはいうまでもない。また、酸化膜
の除去手段としてドライエッチング手段を示したが、こ
れに限るものでないことは同様であり、ドライエッチン
グ手段の場合であっても平行平板電極を備えたものに限
るものでない。さらに、表面処理手段としては、酸化手
段とスパッタリング手段とを示したがこれに限らず、窒
化ケイ素（Si₃N₄）等の絶縁膜を形成するCVD手段等の他
の手段であってもよいことはいうまでもない。

さらに、実施例では各手段を備えたチャンバーが通路
部を介して連結されている装置について説明したが、こ
れに限るものでなく、許容される範囲で２以上の手段を
同一のチャンバーに設けることもできる。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である半導体ウエハの処
理に適用した場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、たとえば、空気中に存在する酸素、水
あるいは微量の腐食性物質により、その表面が酸化され
る物質に適用して有効であることは勿論のこと、表面に
異物が付着することを避けて、その表面処理を行う必要
のある物質であればいかなるものにも適用できる技術で
ある。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。

すなわち、連続して操作可能な不要被膜の防止・除去
手段と、表面処理手段とを、外気から遮断して設置する
ことにより、被処理物の清浄面が酸化され、または異物
付着して不要被膜が生成、存在することを防止でき、ま
た酸化膜が生成した場合には該酸化膜を除去して再び清
浄にすることができるので、該被処理物の表面に精度の
高い処理を行うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例１に用いられる処理装置を
示す概略説明図、第２図は本発明による実施例２に用いられる処理装置を
示す概略説明図である。 1,2……チャンバー、３……通路部、4,5……蓋、６……
下部電極、７……上部電極、８……半導体ウエハ、９…
…高周波電源、10……バルブ、11……ヒータ、12,13,14
……ガス供給部、12a,13a,14a……ガス排出部、15……
ヒータ、16……ウエハ電極、17……ターゲット電極、18
……チャンバー、19……通路部、20……ガス供給部、20
a……ガス排出部。

フロントページの続き (72)発明者西塚弘小平市上水本町1450番地株式会社日立製作所武蔵工場内 (56)参考文献特開昭63−43326（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−242025（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−161345（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−101490（ＪＰ，Ａ) 実開昭55−94044（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン基板表面を薬液で洗浄する工程
と、前記シリコン基板を蒸気乾燥チャンバー内に搬送する工
程と、前記蒸気乾燥チャンバー内で前記シリコン基板を蒸気乾
燥する工程と、前記シリコン基板を、前記蒸気乾燥チャンバーから、前
記蒸気乾燥チャンバーに接続され、かつ窒素充填された
第１の通路部へ移動する工程と、前記シリコン基板を、前記第１の通路部から、前記第１
の通路部と接続された酸化防止チャンバーへ移動する工
程と、前記シリコン基板を前記酸化防止チャンバー内で酸化防
止処理する工程と、前記シリコン基板を、前記酸化防止チャンバーから、前
記酸化防止チャンバーに接続され、かつ窒素充填された
第２の通路部へ移動する工程と、前記シリコン基板を、前記第２の通路部から、前記第２
の通路部と接続された膜形成チャンバーへ移動する工程
と、前記膜形成チャンバー内で前記シリコン基板上に膜形成
をする工程とを有することを特徴とする処理方法。