JP3511232B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関するものであり、特に、後工程までの短時間の保
管期間における自然酸化膜の成長と有機物汚染を抑制す
る手段を備えた半導体製造装置を用いた半導体装置の製
造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、半導体集積回路装置の微細化の進
行に伴って、より厳しいクリーンルームの空気清浄化技
術とプロセス管理技術が要求されており、その実現のた
めにスーパークリーンルームが必要となり、そのための
生産設備への投資額は急激に増加しているが、コスト低
減の観点から、常に安定したクリーン環境をより効果的
に投資負担を少なくして実現するために局所的なクリー
ン化が求められている。 【０００３】この様な空気清浄化技術とプロセス管理技
術の一つとして、ＣＶＤ装置等の半導体製造装置内にＦ
ＦＵ（ファンフィルタユニット）を組み込んで、作業者
発塵等の装置外汚染と、ウェハ搬送機構等の装置内メカ
ニズム発塵からウェハを隔離することが試みられてい
る。なお、ＦＦＵとは、空気を送り込むファンと空気中
の塵等を除去するフィルタ、例えば、０．１５μｍの粒
径のパーティクルを９９．９９５％以上の捕集率で捕集
するＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔ
ｉｏｎ Ａｉｒ）フィルタ等の乾式の高性能フィルタを
所定の位置に、或いは、相互に離して設けるシステムで
ある。 【０００４】しかし、従来のＦＦＵにおいては、有機
物、イオン、或いは、オゾン等のガス状汚染物質に関し
ては考慮されておらず、これらのガス状汚染物質による
プロセス不良或いはデバイス特性不良等のケミカルコン
タミネーションが発生していた。例えば、汚染有機物と
しては、ＤＯＰ（Ｄｉｏｃｔｙｌ Ｐｈｔｈａｌａｔ
ｅ：フタル酸ジオクチル）、ＤＢＰ（フタル酸ジブチ
ル）、アジピン酸ジオクチル等がある。 【０００５】そこで、ウェハを保管する場合には、ウェ
ハを開放系のカセットに収納してＦＦＵに放置する代わ
りに、前処理洗浄の後の半導体ウェハをプロセス使用ま
で、局所的なクリーン化のために、Ｎ2 −ＢＯＸ（乾燥
窒素充填保管箱）、ＳＭＩＦ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍｅ
ｃｈａｎｉｃａｌ ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）−ＰＯＤ（ア
シスト社製局所クリーンユニット商品名）、或いは、Ｐ
Ｐ−ＢＯＸ（クリーンルーム雰囲気充填ポリプロピレン
製保管箱）等を用いることによってウェハを空気から隔
離する対策を行っていた。 【０００６】しかし、この様な保管方法によって汚染防
止効果は見られるものの、手作業の場合には、開閉作業
や運搬の煩雑さの問題があり、一方、ＳＭＩＦ−ＰＯＤ
（アシスト社製局所クリーンユニット商品名）等の自動
化方式の場合には、コストが高いという問題がある。ま
た、ＢＯＸ保管が不可能なラインでは開放系保管後、次
工程の前にウェハ表面を再洗浄する必要があった。 【０００７】そこで、従来においては、後工程までのウ
ェハの保管が１時間程度の短時間の場合、有機物やイオ
ンによる表面汚染の影響が少ないことから、ＢＯＸ保管
を行わずに、ウェハを開放系のカセットに収納してＦＦ
Ｕに放置していた。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の様に、
従来のＦＦＵは、有機物以外にもＨ2 Ｏ、Ｏ2 、或い
は、Ｏ3 等のガス状汚染物質に対する対策を有していな
いので、ウェハを開放系のカセットに収納してＦＦＵに
放置した場合、ウェハ表面に自然酸化膜が成長して、コ
ンタクト抵抗値の増加や、成膜不良、例えば、ＤＲＡＭ
（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）のキャ
パシタの下部電極等に用いられるＳｉ−半球状粒子（Ｈ
ＳＧ：Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｇｒａｉｎ）膜の
形状不良等が発生するという問題がある。 【０００９】したがって、本発明は、ウェハの短時間保
管中における自然酸化膜の成長と有機物汚染を抑制する
ことを目的とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図１は、
半導体製造装置に搭載するファンフィルタユニットの概
略的構成図である。 図１参照 （１）本発明は、半導体装置の製造方法において、フィ
ルタとして、化学吸着剤を内蔵するフィルタ３を少なく
とも設けるとともに、前記フィルタとファン２とを組み
合わせたファンフィルタユニット１を搭載した半導体製
造装置内にシリコンウェハを配置し、このシリコンウェ
ハをファンフィルタユニット１によって清浄にされた空
気からなる製造雰囲気にのみ暴露する際に、ファンフィ
ルタユニット１によって清浄にされた空気７中のオゾン
濃度を０．０２ｐｐｍ以下とし、平均絶対湿度を７〜９
ｇ／ｃｍ 3 とし、且つ、水素終端した８インチウェハ５
を１日放置した後のウェハ５表面における表面有機物汚
染濃度がｎ−ヘキサデカン換算で１０００ｎｇ以下とな
るように設定した条件下で製造を行うことを特徴とす
る。 【００１１】この様に、ファンフィルタユニット１（Ｆ
ＦＵ）に組み込むフィルタとして、化学吸着剤を内蔵す
るフィルタ３を少なくとも設けることにより、半導体製
造装置内の有機物、オゾン、或いは、水分を効果的に除
去することが可能であるので、ウェハ５の保管期間中に
おける自然酸化膜の成長と、有機物汚染を簡便に防止す
ることができる。なお、本発明におけるファンフィルタ
ユニット１とは、半導体製造装置内の所定の箇所に設置
したファン２とＵＬＰＡフィルタ４及び化学吸着剤を内
蔵するフィルタ３等のフィルタとによって構成するもの
であり、ファン２とフィルタとが近接した位置に配置す
ることは必ずしも必要ではない。 【００１２】この場合、化学吸着剤としては、活性炭、
セラミックス、或いは、シリカゲルが好適であり、それ
によって、雰囲気中の有機物、オゾン、或いは、水分を
効果的に除去することができる。 【００１３】なお、場合によっては、ファンフィルタユ
ニット１に組み込むフィルタとして、化学吸着剤を内蔵
するフィルタ３の代わりに、酸化チタン等からなる紫外
光の照射下における触媒作用によりＯ3 或いは有機物を
除去する機能のある光触媒フィルタを用いても良いもの
である。 【００１４】 【００１５】この様に、本発明のファンフィルタユニッ
ト１を組み込むことは、シリコンウェハの表面の自然酸
化膜を除去する前処理装置或いは自然酸化膜が除去され
たシリコンウェハの表面に膜を形成する装置にとって好
適である。特に、表面にアモルファスシリコン層を設け
たウェハ５の場合、酸化速度が単結晶シリコンより速い
ので、本発明の構成の適用が特に有効となる。 【００１６】 【００１７】上述のファンフィルタユニット１を搭載し
た半導体製造装置を用いて半導体装置の製造する際に
は、プロセス不良及びデバイス特性不良を防止するため
に、製造装置内の雰囲気、即ち、清浄にされた空気７中
におけるオゾン濃度が０．０２ｐｐｍ以下となり、平均
絶対湿度が７〜９ｇ／ｃｍ3 となり、且つ、水素終端し
た８インチウェハ５を１日放置した後のウェハ５表面に
おける表面有機物汚染濃度がｎ−ヘキサデカン換算で１
０００ｎｇ以下となるように、フィルタの性能，厚さ或
いは風速等を調整する必要がある。なお、平均絶対湿度
については、あまり湿度が低いと静電気が発生し易くな
るので、７ｇ／ｃｍ3 以上にする必要がある。 【００１８】 【発明の実施の形態】ここで、本発明の実施の形態を図
２乃至図６を参照して説明するが、まず、図２を参照し
て、本発明に用いるＦＦＵ搭載ＣＶＤ装置の一例を説明
する。 図２参照 図２は、本発明の実施の形態に用いるＦＦＵ搭載ＣＶＤ
装置の概略的要部透視斜視図であり、ＣＶＤ装置１１の
ウェハ入出口１５にケミカルフィルタ１６及びＵＬＰＡ
フィルタ１７を設けたものである。なお、この場合のケ
ミカルフィルタ１６としては、球状活性炭繊維を用いた
６１０ｍｍ×６１０ｍｍ×３０ｍｍの大きさの活性炭製
フィルタ（ニッタ株式会社製）を１枚、或いは、無機薬
品添着したＴｉＯx からなるハニカム状セラミックスを
用いた６１０ｍｍ×６１０ｍｍ×５０ｍｍの大きさのセ
ラミックス製フィルタ（高砂熱学工業株式会社製）を３
枚用いる。 【００１９】このＦＦＵ搭載ＣＶＤ装置１１において、
上部の空気取り入れ口１２の下部に設けたファン（図示
せず）によって空気を取り入れ、風速を例えば、０．３
５ｍ／秒とし、ステージング領域１３に取付けたＵＬＰ
Ａフィルタ１４によって粒子状汚染物質を除去したの
ち、ウェハ入出口１５に取り付けたケミカルフィルタ１
６によって有機物、オゾン、或いは、水分を除去すると
ともに、ＵＬＰＡフィルタ１７によって粒子状汚染物質
を除去する。 【００２０】次いで、ケミカルフィルタ１６及びＵＬＰ
Ａフィルタ１７によって清浄化された空気は、ローディ
ング領域１８に取り付けたＵＬＰＡフィルタ１９，２０
によっても粒子状汚染物質が除去される。 【００２１】ウェハ入出口１５から搬入されたカセット
に収納されたウェハは、製造工程の各段階で、ケミカル
フィルタ１６及びＵＬＰＡフィルタ１４，１７，１９，
２０で清浄化された雰囲気中に曝されているので、有機
物汚染を受けることなく、また、自然酸化膜が発生する
こともない。また、ＣＶＤ工程の開始まで時間がある場
合にも、予め、前処理を施したウェハをこのＣＶＤ装置
内に搬入しておくことによって、ＣＶＤ工程の開始まで
の待機時間中における有機物汚染或いは自然酸化膜の発
生を防止することができる。 【００２２】この様なフィルタを用いることによって、
ウェハ入出口１５におけるＯ3 濃度は、０．０１ｐｐｍ
で、絶対湿度は、活性炭製フィルタを用いた場合で８．
５ｇ／ｍ3 、セラミックス製フィルタを用いた場合で
７．５ｇ／ｍ3 にすることができる。また、クリーンル
ーム環境起因のウェハ表面有機物の７日間保管の除去率
は、活性炭製フィルタの場合で７７％で、また、セラミ
ックス製フィルタを用いた場合で１００％となり、両者
共、ｎ−ヘキサデカン換算で８インチウェハ当たり５０
０ｎｇ以下の汚染量となり、懸念された添加剤起因物質
による汚染は除去された。 【００２３】次に、図３乃至図６を参照して、本発明の
実施の形態に用いるケミカルフィルタ１６を備えたＦＦ
Ｕの効果を説明する。なお、以下の各説明図において
は、ウェハとして、１％のＨＦで洗浄処理したシリコン
ウェハを用いている。 図３（ａ）参照 図３（ａ）は、ケミカルフィルタ１６として活性炭製フ
ィルタを用いた場合のウェハ保管時の自然酸化膜厚の増
加量の経時変化の説明図であり、約５０時間放置して
も、自然酸化膜厚の増加量は１Å以下であり、後述する
ＢＯＸ保管の場合と同様に抑制され、少なくとも、２日
間の保管は可能であることが理解される。 【００２４】図３（ｂ）参照 図３（ｂ）は、ケミカルフィルタ１６としてセラミック
ス製フィルタを用いた場合のウェハ保管時の自然酸化膜
厚の増加量の経時変化の説明図であり、活性炭製フィル
タの場合とばらつきの範囲内で同等の結果を示し、約５
０時間放置しても、自然酸化膜厚の増加量は１Å以下で
あり、後述するＢＯＸ保管の場合と同様に抑制され、少
なくとも、２日間の保管は可能であることが理解され
る。この様に、ケミカルフィルタ１６をＦＦＵに備える
ことによって、自然酸化膜厚の増加をＢＯＸ保管並に抑
制することができる。 【００２５】図４（ａ）参照 図４（ａ）は、比較のためにＢＯＸ保管の場合の自然酸
化膜厚の増加量の経時変化の説明図であり、約５０時間
放置しても、自然酸化膜厚の増加量は１Å以下である。 図４（ｂ）参照 図４（ｂ）は、比較のために開放系でクリーンルーム内
に放置した場合の自然酸化膜厚の増加量の経時変化の説
明図であり、時間と共に自然酸化膜厚は増加し、約５０
時間放置したのちの自然酸化膜厚の増加量は約４Åとな
る。 【００２６】図５（ａ）参照 図５（ａ）は、ケミカルフィルタ１６として活性炭製フ
ィルタを用いた場合の、規格値として、上限２４０Ω、
下限１８０Ω、通常、２１０Ωに設定した配線層に対す
るウェハ保管時のコンタクト抵抗値の増加量の経時変化
の説明図であり、放置時間をｔ分にした場合のコンタク
ト抵抗値Ｒの経時変化は、 Ｒ＝０．００８５ｔ＋１９９．５１〔Ω〕 となり、コンタクト抵抗値の変化量は非常に少ないこと
が分かる。 【００２７】図５（ｂ）参照 図５（ｂ）は、ケミカルフィルタ１６として活性炭製フ
ィルタを用いた場合の、規格値として、上限２００Ω、
下限１００Ω、通常、１７０Ωに設定した配線層に対す
るウェハ保管時のコンタクト抵抗値の増加量の経時変化
の説明図であり、放置時間をｔ分にした場合のコンタク
ト抵抗値Ｒの経時変化は、 Ｒ＝０．００９４ｔ＋１６５．４７〔Ω〕 となり、この場合のコンタクト抵抗値の変化量も非常に
少ないことが分かる。 【００２８】図６（ａ）参照 図６（ａ）は、ケミカルフィルタ１６としてセラミック
ス製フィルタを用いた場合の、規格値として、上限２４
０Ω、下限１８０Ω、通常、２１０Ωに設定した配線層
に対するウェハ保管時のコンタクト抵抗値の増加量の経
時変化の説明図であり、放置時間をｔ分にした場合のコ
ンタクト抵抗値Ｒの経時変化は、 Ｒ＝０．００３７ｔ＋１９３．３５〔Ω〕 となり、この場合のコンタクト抵抗値の変化量も非常に
少ないことが分かる。 【００２９】図６（ｂ）参照 図６（ｂ）は、ケミカルフィルタ１６としてセラミック
ス製フィルタを用いた場合の、規格値として、上限２０
０Ω、下限１００Ω、通常、１７０Ωに設定した配線層
に対するウェハ保管時のコンタクト抵抗値の増加量の経
時変化の説明図であり、放置時間をｔ分にした場合のコ
ンタクト抵抗値Ｒの経時変化は、 Ｒ＝０．０１０１ｔ＋１５７．５６〔Ω〕 となり、この場合もコンタクト抵抗値の変化量は非常に
少ないことが分かる。 【００３０】一方、ＦＦＵにケミカルフィルタを備えつ
けない場合には、６０分でコンタクト抵抗値が規格値の
上限を越えるので、ケミカルフィルタを用いたことによ
るコンタクト抵抗値の増加の抑制効果は明らかである。 【００３１】また、表面にＨＳＧ−Ｓｉ膜を設けたウェ
ハの場合、ケミカルフィルタを設けない場合、約５分間
の搬送によって肉眼でシリコン色に見えるようになり不
良が発生したが、本発明のケミカルフィルタ付きＦＦＵ
を用いて搬送した場合、正常な青色を示し、問題は発生
しなかった。 【００３２】この様に、ケミカルフィルタ１６をＦＦＵ
に備えるという局所的なクリーン化対策により、ＢＯＸ
保管の場合と同様に自然酸化膜厚の増加、コンタクト抵
抗値の増加を抑制することができ、また、同時に有機物
汚染も抑制することができる。 【００３３】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明は実施の形態に記載した構成及び条件に限ら
れるものではなく、各種の変更が可能である。例えば、
ケミカルフィルタ１６に用いる化学吸着剤としては、上
述の活性炭或いはセラミックスに限られるものではな
く、シリカゲルを用いて良いものであり、さらには、シ
リカゲルと同程度或いはそれ以上のＯ3 、水分、及び、
有機物に対する除去能力を有する物質を用いても良いも
のである。 【００３４】また、ケミカルフィルタの代わりに、光触
媒フィルタを用いても良いものであり、例えば、ＴｉＯ
x を触媒とし、３００〜３６０ｎｍの紫外光を照射し、
光触媒作用によってＯ3 や有機物を除去するフィルタを
用いても良いものである。 【００３５】また、清浄化された雰囲気中の汚染物質の
濃度は上記の数値に限られるのではなく、Ｏ3 濃度とし
ては、０．０２ｐｐｍ以下であれば良く、また、平均絶
対湿度としては、７〜９ｇ／ｍ3 であれば良く、また、
表面有機物汚染濃度としては、８インチの水素終端表面
ウェハを１日放置した状態においては、ｎ−ヘキサデカ
ン換算で、１０００ｎｇ／８インチ以下であれば良く、
この条件を保つように、フィルタの種類、枚数、或い
は、風速等を調整すれば良い。 【００３６】また、上記の実施の形態の説明において
は、半導体製造装置としてＣＶＤ装置を例に説明してい
るが、本発明はＣＶＤ装置に限られるものではなく、自
然酸化膜の形成或いは有機物汚染が問題となる各種の半
導体製造装置に適用されるものであり、特に、自然酸化
膜を除去する前処理装置或いは自然酸化膜の除去された
表面上に膜を成膜する装置に好適な構成である。 【００３７】 【発明の効果】本発明によれば、半導体製造装置に搭載
するＦＦＵに化学吸着作用を有するフィルタを組み込ん
だので、簡便な手段によって局所的なクリーン化が可能
になり、次工程までの数分〜１２時間のウェハの保管作
業或いは搬送作業を短手番化することが可能になるとと
もに、自然酸化膜・有機物要因のプロセス不良・デバイ
ス特性不良を改善することができ、それによって、高集
積度半導体装置の信頼性の向上、製造歩留りの向上に寄
与するところが大きい。
法に関するものであり、特に、後工程までの短時間の保
管期間における自然酸化膜の成長と有機物汚染を抑制す
る手段を備えた半導体製造装置を用いた半導体装置の製
造方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、半導体集積回路装置の微細化の進
行に伴って、より厳しいクリーンルームの空気清浄化技
術とプロセス管理技術が要求されており、その実現のた
めにスーパークリーンルームが必要となり、そのための
生産設備への投資額は急激に増加しているが、コスト低
減の観点から、常に安定したクリーン環境をより効果的
に投資負担を少なくして実現するために局所的なクリー
ン化が求められている。 【０００３】この様な空気清浄化技術とプロセス管理技
術の一つとして、ＣＶＤ装置等の半導体製造装置内にＦ
ＦＵ（ファンフィルタユニット）を組み込んで、作業者
発塵等の装置外汚染と、ウェハ搬送機構等の装置内メカ
ニズム発塵からウェハを隔離することが試みられてい
る。なお、ＦＦＵとは、空気を送り込むファンと空気中
の塵等を除去するフィルタ、例えば、０．１５μｍの粒
径のパーティクルを９９．９９５％以上の捕集率で捕集
するＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔ
ｉｏｎ Ａｉｒ）フィルタ等の乾式の高性能フィルタを
所定の位置に、或いは、相互に離して設けるシステムで
ある。 【０００４】しかし、従来のＦＦＵにおいては、有機
物、イオン、或いは、オゾン等のガス状汚染物質に関し
ては考慮されておらず、これらのガス状汚染物質による
プロセス不良或いはデバイス特性不良等のケミカルコン
タミネーションが発生していた。例えば、汚染有機物と
しては、ＤＯＰ（Ｄｉｏｃｔｙｌ Ｐｈｔｈａｌａｔ
ｅ：フタル酸ジオクチル）、ＤＢＰ（フタル酸ジブチ
ル）、アジピン酸ジオクチル等がある。 【０００５】そこで、ウェハを保管する場合には、ウェ
ハを開放系のカセットに収納してＦＦＵに放置する代わ
りに、前処理洗浄の後の半導体ウェハをプロセス使用ま
で、局所的なクリーン化のために、Ｎ2 −ＢＯＸ（乾燥
窒素充填保管箱）、ＳＭＩＦ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍｅ
ｃｈａｎｉｃａｌ ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）−ＰＯＤ（ア
シスト社製局所クリーンユニット商品名）、或いは、Ｐ
Ｐ−ＢＯＸ（クリーンルーム雰囲気充填ポリプロピレン
製保管箱）等を用いることによってウェハを空気から隔
離する対策を行っていた。 【０００６】しかし、この様な保管方法によって汚染防
止効果は見られるものの、手作業の場合には、開閉作業
や運搬の煩雑さの問題があり、一方、ＳＭＩＦ−ＰＯＤ
（アシスト社製局所クリーンユニット商品名）等の自動
化方式の場合には、コストが高いという問題がある。ま
た、ＢＯＸ保管が不可能なラインでは開放系保管後、次
工程の前にウェハ表面を再洗浄する必要があった。 【０００７】そこで、従来においては、後工程までのウ
ェハの保管が１時間程度の短時間の場合、有機物やイオ
ンによる表面汚染の影響が少ないことから、ＢＯＸ保管
を行わずに、ウェハを開放系のカセットに収納してＦＦ
Ｕに放置していた。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の様に、
従来のＦＦＵは、有機物以外にもＨ2 Ｏ、Ｏ2 、或い
は、Ｏ3 等のガス状汚染物質に対する対策を有していな
いので、ウェハを開放系のカセットに収納してＦＦＵに
放置した場合、ウェハ表面に自然酸化膜が成長して、コ
ンタクト抵抗値の増加や、成膜不良、例えば、ＤＲＡＭ
（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）のキャ
パシタの下部電極等に用いられるＳｉ−半球状粒子（Ｈ
ＳＧ：Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｇｒａｉｎ）膜の
形状不良等が発生するという問題がある。 【０００９】したがって、本発明は、ウェハの短時間保
管中における自然酸化膜の成長と有機物汚染を抑制する
ことを目的とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図１は、
半導体製造装置に搭載するファンフィルタユニットの概
略的構成図である。 図１参照 （１）本発明は、半導体装置の製造方法において、フィ
ルタとして、化学吸着剤を内蔵するフィルタ３を少なく
とも設けるとともに、前記フィルタとファン２とを組み
合わせたファンフィルタユニット１を搭載した半導体製
造装置内にシリコンウェハを配置し、このシリコンウェ
ハをファンフィルタユニット１によって清浄にされた空
気からなる製造雰囲気にのみ暴露する際に、ファンフィ
ルタユニット１によって清浄にされた空気７中のオゾン
濃度を０．０２ｐｐｍ以下とし、平均絶対湿度を７〜９
ｇ／ｃｍ 3 とし、且つ、水素終端した８インチウェハ５
を１日放置した後のウェハ５表面における表面有機物汚
染濃度がｎ−ヘキサデカン換算で１０００ｎｇ以下とな
るように設定した条件下で製造を行うことを特徴とす
る。 【００１１】この様に、ファンフィルタユニット１（Ｆ
ＦＵ）に組み込むフィルタとして、化学吸着剤を内蔵す
るフィルタ３を少なくとも設けることにより、半導体製
造装置内の有機物、オゾン、或いは、水分を効果的に除
去することが可能であるので、ウェハ５の保管期間中に
おける自然酸化膜の成長と、有機物汚染を簡便に防止す
ることができる。なお、本発明におけるファンフィルタ
ユニット１とは、半導体製造装置内の所定の箇所に設置
したファン２とＵＬＰＡフィルタ４及び化学吸着剤を内
蔵するフィルタ３等のフィルタとによって構成するもの
であり、ファン２とフィルタとが近接した位置に配置す
ることは必ずしも必要ではない。 【００１２】この場合、化学吸着剤としては、活性炭、
セラミックス、或いは、シリカゲルが好適であり、それ
によって、雰囲気中の有機物、オゾン、或いは、水分を
効果的に除去することができる。 【００１３】なお、場合によっては、ファンフィルタユ
ニット１に組み込むフィルタとして、化学吸着剤を内蔵
するフィルタ３の代わりに、酸化チタン等からなる紫外
光の照射下における触媒作用によりＯ3 或いは有機物を
除去する機能のある光触媒フィルタを用いても良いもの
である。 【００１４】 【００１５】この様に、本発明のファンフィルタユニッ
ト１を組み込むことは、シリコンウェハの表面の自然酸
化膜を除去する前処理装置或いは自然酸化膜が除去され
たシリコンウェハの表面に膜を形成する装置にとって好
適である。特に、表面にアモルファスシリコン層を設け
たウェハ５の場合、酸化速度が単結晶シリコンより速い
ので、本発明の構成の適用が特に有効となる。 【００１６】 【００１７】上述のファンフィルタユニット１を搭載し
た半導体製造装置を用いて半導体装置の製造する際に
は、プロセス不良及びデバイス特性不良を防止するため
に、製造装置内の雰囲気、即ち、清浄にされた空気７中
におけるオゾン濃度が０．０２ｐｐｍ以下となり、平均
絶対湿度が７〜９ｇ／ｃｍ3 となり、且つ、水素終端し
た８インチウェハ５を１日放置した後のウェハ５表面に
おける表面有機物汚染濃度がｎ−ヘキサデカン換算で１
０００ｎｇ以下となるように、フィルタの性能，厚さ或
いは風速等を調整する必要がある。なお、平均絶対湿度
については、あまり湿度が低いと静電気が発生し易くな
るので、７ｇ／ｃｍ3 以上にする必要がある。 【００１８】 【発明の実施の形態】ここで、本発明の実施の形態を図
２乃至図６を参照して説明するが、まず、図２を参照し
て、本発明に用いるＦＦＵ搭載ＣＶＤ装置の一例を説明
する。 図２参照 図２は、本発明の実施の形態に用いるＦＦＵ搭載ＣＶＤ
装置の概略的要部透視斜視図であり、ＣＶＤ装置１１の
ウェハ入出口１５にケミカルフィルタ１６及びＵＬＰＡ
フィルタ１７を設けたものである。なお、この場合のケ
ミカルフィルタ１６としては、球状活性炭繊維を用いた
６１０ｍｍ×６１０ｍｍ×３０ｍｍの大きさの活性炭製
フィルタ（ニッタ株式会社製）を１枚、或いは、無機薬
品添着したＴｉＯx からなるハニカム状セラミックスを
用いた６１０ｍｍ×６１０ｍｍ×５０ｍｍの大きさのセ
ラミックス製フィルタ（高砂熱学工業株式会社製）を３
枚用いる。 【００１９】このＦＦＵ搭載ＣＶＤ装置１１において、
上部の空気取り入れ口１２の下部に設けたファン（図示
せず）によって空気を取り入れ、風速を例えば、０．３
５ｍ／秒とし、ステージング領域１３に取付けたＵＬＰ
Ａフィルタ１４によって粒子状汚染物質を除去したの
ち、ウェハ入出口１５に取り付けたケミカルフィルタ１
６によって有機物、オゾン、或いは、水分を除去すると
ともに、ＵＬＰＡフィルタ１７によって粒子状汚染物質
を除去する。 【００２０】次いで、ケミカルフィルタ１６及びＵＬＰ
Ａフィルタ１７によって清浄化された空気は、ローディ
ング領域１８に取り付けたＵＬＰＡフィルタ１９，２０
によっても粒子状汚染物質が除去される。 【００２１】ウェハ入出口１５から搬入されたカセット
に収納されたウェハは、製造工程の各段階で、ケミカル
フィルタ１６及びＵＬＰＡフィルタ１４，１７，１９，
２０で清浄化された雰囲気中に曝されているので、有機
物汚染を受けることなく、また、自然酸化膜が発生する
こともない。また、ＣＶＤ工程の開始まで時間がある場
合にも、予め、前処理を施したウェハをこのＣＶＤ装置
内に搬入しておくことによって、ＣＶＤ工程の開始まで
の待機時間中における有機物汚染或いは自然酸化膜の発
生を防止することができる。 【００２２】この様なフィルタを用いることによって、
ウェハ入出口１５におけるＯ3 濃度は、０．０１ｐｐｍ
で、絶対湿度は、活性炭製フィルタを用いた場合で８．
５ｇ／ｍ3 、セラミックス製フィルタを用いた場合で
７．５ｇ／ｍ3 にすることができる。また、クリーンル
ーム環境起因のウェハ表面有機物の７日間保管の除去率
は、活性炭製フィルタの場合で７７％で、また、セラミ
ックス製フィルタを用いた場合で１００％となり、両者
共、ｎ−ヘキサデカン換算で８インチウェハ当たり５０
０ｎｇ以下の汚染量となり、懸念された添加剤起因物質
による汚染は除去された。 【００２３】次に、図３乃至図６を参照して、本発明の
実施の形態に用いるケミカルフィルタ１６を備えたＦＦ
Ｕの効果を説明する。なお、以下の各説明図において
は、ウェハとして、１％のＨＦで洗浄処理したシリコン
ウェハを用いている。 図３（ａ）参照 図３（ａ）は、ケミカルフィルタ１６として活性炭製フ
ィルタを用いた場合のウェハ保管時の自然酸化膜厚の増
加量の経時変化の説明図であり、約５０時間放置して
も、自然酸化膜厚の増加量は１Å以下であり、後述する
ＢＯＸ保管の場合と同様に抑制され、少なくとも、２日
間の保管は可能であることが理解される。 【００２４】図３（ｂ）参照 図３（ｂ）は、ケミカルフィルタ１６としてセラミック
ス製フィルタを用いた場合のウェハ保管時の自然酸化膜
厚の増加量の経時変化の説明図であり、活性炭製フィル
タの場合とばらつきの範囲内で同等の結果を示し、約５
０時間放置しても、自然酸化膜厚の増加量は１Å以下で
あり、後述するＢＯＸ保管の場合と同様に抑制され、少
なくとも、２日間の保管は可能であることが理解され
る。この様に、ケミカルフィルタ１６をＦＦＵに備える
ことによって、自然酸化膜厚の増加をＢＯＸ保管並に抑
制することができる。 【００２５】図４（ａ）参照 図４（ａ）は、比較のためにＢＯＸ保管の場合の自然酸
化膜厚の増加量の経時変化の説明図であり、約５０時間
放置しても、自然酸化膜厚の増加量は１Å以下である。 図４（ｂ）参照 図４（ｂ）は、比較のために開放系でクリーンルーム内
に放置した場合の自然酸化膜厚の増加量の経時変化の説
明図であり、時間と共に自然酸化膜厚は増加し、約５０
時間放置したのちの自然酸化膜厚の増加量は約４Åとな
る。 【００２６】図５（ａ）参照 図５（ａ）は、ケミカルフィルタ１６として活性炭製フ
ィルタを用いた場合の、規格値として、上限２４０Ω、
下限１８０Ω、通常、２１０Ωに設定した配線層に対す
るウェハ保管時のコンタクト抵抗値の増加量の経時変化
の説明図であり、放置時間をｔ分にした場合のコンタク
ト抵抗値Ｒの経時変化は、 Ｒ＝０．００８５ｔ＋１９９．５１〔Ω〕 となり、コンタクト抵抗値の変化量は非常に少ないこと
が分かる。 【００２７】図５（ｂ）参照 図５（ｂ）は、ケミカルフィルタ１６として活性炭製フ
ィルタを用いた場合の、規格値として、上限２００Ω、
下限１００Ω、通常、１７０Ωに設定した配線層に対す
るウェハ保管時のコンタクト抵抗値の増加量の経時変化
の説明図であり、放置時間をｔ分にした場合のコンタク
ト抵抗値Ｒの経時変化は、 Ｒ＝０．００９４ｔ＋１６５．４７〔Ω〕 となり、この場合のコンタクト抵抗値の変化量も非常に
少ないことが分かる。 【００２８】図６（ａ）参照 図６（ａ）は、ケミカルフィルタ１６としてセラミック
ス製フィルタを用いた場合の、規格値として、上限２４
０Ω、下限１８０Ω、通常、２１０Ωに設定した配線層
に対するウェハ保管時のコンタクト抵抗値の増加量の経
時変化の説明図であり、放置時間をｔ分にした場合のコ
ンタクト抵抗値Ｒの経時変化は、 Ｒ＝０．００３７ｔ＋１９３．３５〔Ω〕 となり、この場合のコンタクト抵抗値の変化量も非常に
少ないことが分かる。 【００２９】図６（ｂ）参照 図６（ｂ）は、ケミカルフィルタ１６としてセラミック
ス製フィルタを用いた場合の、規格値として、上限２０
０Ω、下限１００Ω、通常、１７０Ωに設定した配線層
に対するウェハ保管時のコンタクト抵抗値の増加量の経
時変化の説明図であり、放置時間をｔ分にした場合のコ
ンタクト抵抗値Ｒの経時変化は、 Ｒ＝０．０１０１ｔ＋１５７．５６〔Ω〕 となり、この場合もコンタクト抵抗値の変化量は非常に
少ないことが分かる。 【００３０】一方、ＦＦＵにケミカルフィルタを備えつ
けない場合には、６０分でコンタクト抵抗値が規格値の
上限を越えるので、ケミカルフィルタを用いたことによ
るコンタクト抵抗値の増加の抑制効果は明らかである。 【００３１】また、表面にＨＳＧ−Ｓｉ膜を設けたウェ
ハの場合、ケミカルフィルタを設けない場合、約５分間
の搬送によって肉眼でシリコン色に見えるようになり不
良が発生したが、本発明のケミカルフィルタ付きＦＦＵ
を用いて搬送した場合、正常な青色を示し、問題は発生
しなかった。 【００３２】この様に、ケミカルフィルタ１６をＦＦＵ
に備えるという局所的なクリーン化対策により、ＢＯＸ
保管の場合と同様に自然酸化膜厚の増加、コンタクト抵
抗値の増加を抑制することができ、また、同時に有機物
汚染も抑制することができる。 【００３３】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明は実施の形態に記載した構成及び条件に限ら
れるものではなく、各種の変更が可能である。例えば、
ケミカルフィルタ１６に用いる化学吸着剤としては、上
述の活性炭或いはセラミックスに限られるものではな
く、シリカゲルを用いて良いものであり、さらには、シ
リカゲルと同程度或いはそれ以上のＯ3 、水分、及び、
有機物に対する除去能力を有する物質を用いても良いも
のである。 【００３４】また、ケミカルフィルタの代わりに、光触
媒フィルタを用いても良いものであり、例えば、ＴｉＯ
x を触媒とし、３００〜３６０ｎｍの紫外光を照射し、
光触媒作用によってＯ3 や有機物を除去するフィルタを
用いても良いものである。 【００３５】また、清浄化された雰囲気中の汚染物質の
濃度は上記の数値に限られるのではなく、Ｏ3 濃度とし
ては、０．０２ｐｐｍ以下であれば良く、また、平均絶
対湿度としては、７〜９ｇ／ｍ3 であれば良く、また、
表面有機物汚染濃度としては、８インチの水素終端表面
ウェハを１日放置した状態においては、ｎ−ヘキサデカ
ン換算で、１０００ｎｇ／８インチ以下であれば良く、
この条件を保つように、フィルタの種類、枚数、或い
は、風速等を調整すれば良い。 【００３６】また、上記の実施の形態の説明において
は、半導体製造装置としてＣＶＤ装置を例に説明してい
るが、本発明はＣＶＤ装置に限られるものではなく、自
然酸化膜の形成或いは有機物汚染が問題となる各種の半
導体製造装置に適用されるものであり、特に、自然酸化
膜を除去する前処理装置或いは自然酸化膜の除去された
表面上に膜を成膜する装置に好適な構成である。 【００３７】 【発明の効果】本発明によれば、半導体製造装置に搭載
するＦＦＵに化学吸着作用を有するフィルタを組み込ん
だので、簡便な手段によって局所的なクリーン化が可能
になり、次工程までの数分〜１２時間のウェハの保管作
業或いは搬送作業を短手番化することが可能になるとと
もに、自然酸化膜・有機物要因のプロセス不良・デバイ
ス特性不良を改善することができ、それによって、高集
積度半導体装置の信頼性の向上、製造歩留りの向上に寄
与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に用いるＦＦＵ搭載ＣＶＤ
装置の概略的要部透視斜視図である。 【図３】本発明の実施の形態におけるＦＦＵを用いた場
合の自然酸化膜厚の増加量の経時変化の説明図である。 【図４】従来のウェハ保管における自然酸化膜厚の増加
量の経時変化の説明図である。 【図５】本発明の実施の形態における活性炭製フィルタ
を用いた場合のコンタクト抵抗の増加量の経時変化の説
明図である。 【図６】本発明の実施の形態におけるセラミックス製フ
ィルタを用いた場合のコンタクト抵抗量の増加の経時変
化の説明図である。 【符号の説明】 １ ファンフィルタユニット ２ ファン ３ 化学吸着剤を内蔵するフィルタ ４ ＵＬＰＡフィルタ ５ ウェハ ６ カセット ７ 清浄にされた空気 １１ ＣＶＤ装置 １２ 空気取り入れ口 １３ ステージング領域 １４ ＵＬＰＡフィルタ １５ ウェハ入出口 １６ ケミカルフィルタ １７ ＵＬＰＡフィルタ １８ ローディング領域 １９ ＵＬＰＡフィルタ ２０ ＵＬＰＡフィルタ
装置の概略的要部透視斜視図である。 【図３】本発明の実施の形態におけるＦＦＵを用いた場
合の自然酸化膜厚の増加量の経時変化の説明図である。 【図４】従来のウェハ保管における自然酸化膜厚の増加
量の経時変化の説明図である。 【図５】本発明の実施の形態における活性炭製フィルタ
を用いた場合のコンタクト抵抗の増加量の経時変化の説
明図である。 【図６】本発明の実施の形態におけるセラミックス製フ
ィルタを用いた場合のコンタクト抵抗量の増加の経時変
化の説明図である。 【符号の説明】 １ ファンフィルタユニット ２ ファン ３ 化学吸着剤を内蔵するフィルタ ４ ＵＬＰＡフィルタ ５ ウェハ ６ カセット ７ 清浄にされた空気 １１ ＣＶＤ装置 １２ 空気取り入れ口 １３ ステージング領域 １４ ＵＬＰＡフィルタ １５ ウェハ入出口 １６ ケミカルフィルタ １７ ＵＬＰＡフィルタ １８ ローディング領域 １９ ＵＬＰＡフィルタ ２０ ＵＬＰＡフィルタ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/31
H01L 21/205
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 フィルタとして、化学吸着剤を内蔵する
フィルタを少なくとも設けるとともに、前記フィルタと
ファンとを組み合わせたファンフィルタユニットを搭載
した半導体製造装置内にシリコンウェハを配置し、前記
シリコンウェハを前記ファンフィルタユニットによって
清浄にされた空気からなる製造雰囲気にのみ暴露する際
に、前記ファンフィルタユニットによって清浄にされた
空気中のオゾン濃度を０．０２ｐｐｍ以下とし、平均絶
対湿度を７〜９ｇ／ｃｍ 3 とし、且つ、水素終端した８
インチウェハを１日放置した後のウェハ表面における表
面有機物汚染濃度がｎ−ヘキサデカン換算で１０００ｎ
ｇ以下となるように設定した条件下で製造を行うことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13366899A JP3511232B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13366899A JP3511232B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323470A JP2000323470A (ja) | 2000-11-24 |
| JP3511232B2 true JP3511232B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=15110130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13366899A Expired - Fee Related JP3511232B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3511232B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101783332B1 (ko) * | 2015-12-29 | 2017-10-10 | 주식회사 에이에스피 | 미량원소 분석용 클린랩 시스템 |
-
1999
- 1999-05-14 JP JP13366899A patent/JP3511232B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101783332B1 (ko) * | 2015-12-29 | 2017-10-10 | 주식회사 에이에스피 | 미량원소 분석용 클린랩 시스템 |
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|---|---|
| JP2000323470A (ja) | 2000-11-24 |
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