JPH03263320A

JPH03263320A - 減圧処理装置

Info

Publication number: JPH03263320A
Application number: JP2062403A
Authority: JP
Inventors: Kimihiro Matsuse; 公裕松瀬
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tel Varian Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tel Varian Ltd
Priority date: 1990-03-13
Filing date: 1990-03-13
Publication date: 1991-11-22
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JP2799471B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、成膜装置に関する。

（従来の技術）近年、超ＬＳＩ等、集積回路の高集積化、高速度化、高
密度化に伴い、ゲート電極やコンタクトホールやスルー
ホール等の形成のために、多結晶シリコン（ポリシリコ
ン）に較べ、抵抗が１桁以上低いタングステン（Ｗ）等
の高融点金属の金属薄膜を形成する技術が重要となりつ
つある。

すなわち、例えばシリコン（Ｓｌ）からなる半導体ウェ
ハ上のコンタクトホールを考えた場合、５ｉ０２膜の形
成されていない部位に例えばタングステンを堆積して金
属薄膜を形成し、その上にアルミニウム配線を施す。

このように、バターニングされた半導体ウェハの所望成
膜部位のみに金属薄膜層を形成する方法としては、従来
から半導体ウェハ全面に金属薄膜を形成し、この後エッ
チバックする方法があるが、最近では、所望成膜部位の
みに選択的に金属薄膜を形成することにより、エッチバ
ック工程を省略することのできる成膜方法が開発されて
いる。つまり、この成膜方法では、５ｉ０２とＳｔの反
応性の違いを利用して、Ｓｉ上にのみタングステン等を
化学気相成長させて金属薄膜を形成するものである。

また、このような選択的な成膜を行う際には、Ｓｉ表面
（成膜部位）に自然酸化膜（Ｓｉ０２膜）が形成されて
いると成膜が阻害されてしまう。このため、最近では成
膜前にエツチングによりＳｉ表面の自然酸化膜を除去す
るプリエッチを行う方法も採用されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述した成膜、例えば選択的にタングス
テン等の金属薄膜を形成する成膜においても、不所望部
位（Ｓｉ０２膜の形成されている部位）にタングステン
か成膜され、選択性か低下してしまる、処理工程が増し
て装置のスループットが低下する等の問題がある。この
ため、高スループツトで、選択性の良好な膜を形成する
ことのできる成膜装置の開発が望まれている。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、高スループツトで、選択性の良好な膜を形成すること
のできる成膜装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）すなわち本発明は、被処理物に成膜するための処理チャ
ンバと、この処理チャンバへ前記被処理物を搬送するた
めの搬送路であって、内部を減圧雰囲気とされる真空搬
送路とを具備した成膜装置において、前記真空搬送路内
に紫外線照射用手段を設け、成膜前に前記被処理物に紫
外線を照射するよう構成したことを特徴とする。

（作　用）例えば選択的にタングステン等の金属薄膜を形成する成
膜において、例えば５ｉ０２膜の形成されている部位等
の不所望部位にタングステンが成膜され、選択性が低下
する原因の一つとして、プリエッチ工程において用いた
ガス成分等が、例えば５ｉ０２膜に吸着されて残留し、
この残留成分を核として例えばタングステンが異常成長
してしまうことが挙げられる。

そこで、本発明の成膜装置では、真空搬送路内の例えば
被処理物を一時載置するためのバッフ７ステーシヨンに
、紫外線照射手段を設は成膜前に被処理物に紫外線を照
射し、このような残留成分を除去することにより、不所
望部位に成膜されることを防止し、選択性の向上を図る
。さらに、Ｓｉ上の自然酸化膜を除去するために用いた
ガスがＳｉ上に残留している場合にも効果を発揮する。

また、このような紫外線照射手段を真空搬送路内に設け
るため、別の真空チャンバ（紫外線照射用）を設ける必
要もなく、また、例えば搬送中あるいはバッファーステ
ーションでの待機中に、被処理物に紫外線を線照するの
で、スループットの低下を招くことなく、高スループツ
トで処理を行うことができる。

（実施例）以下、本発明を半導体ウェハにタングステン膜を選択的
に形成する成膜装置に適用した一実施例を、図面を参照
して説明する。

第１図に示すように、成膜装置１には、２つの成膜用チ
ャンバ２．３と、　１つのプリエッチ用チャンバ４が、
真空搬送路を構成する搬送室５の周囲を囲む如く設けら
れている。また、この搬送室５と、成膜用チャンバ２．
３およびプリエッチ用チャンバ４との間には、それぞれ
ゲートバルブ６．７．８が設けられており、これらのチ
ャンバ間を気密に閉塞および解放可能に構成されている
。また、これらの成膜用チャンバ２．３、プリエッチ用
チャンバ４、搬送室５は、それぞれ図示しない真空ポン
プに接続されており、処理中は、チャンバ内が所望の減
圧雰囲気に設定される。

上記成膜用チャンバ２．３、プリエッチ用チャンバ４は
、例えば円筒状に形成されたアルミ製チャンバ等から構
成されている。そして、成膜用チャンバ２．３は、ＣＶ
Ｄにより半導体ウェハ９に選択的にタングステン等の金
属薄膜を形成するための周知の機器類、例えば加熱機構
、ウェハ保持機構（いずれも図示せず）等が設けられて
いる。

また、プリエッチ用チャンバ４内には、例えば高周波電
場とエツチングガスを用いたドライエツチングにより半
導体ウェハ９に形成された自然酸化膜を除去するための
周知の機器類、例えば電極、ウェハ保持機構（いずれも
図示せず）等が設けられている。なお、上記成膜および
プリエッチを行う機器類は、共に半導体ウエノＸ９の処
理面が同じ向き例えば下向き（フェイスダウン）で処理
されるよう構成されている。

上記搬送室５の前部側方には、左右にそれぞれウェハ収
容室１０．１１が設けられており、これらのウェハ収容
室１０，１１と搬送室５との間にはそれぞれゲートバル
ブ１２．１３が設けられている。そして、ウェハ収容室
１０．１１内には、それぞれ複数枚例えば２５枚程度の
半導体ウエノ＼９を収容可能に構成されたウェハカセッ
ト１４が配置される。

また、上記搬送室５内には、ウエノ＼収容室］０、］１
へ半導体ウェハ９を出し入れするための第１のウェハ搬
送機構１５と、成膜用チャンバ２．３、プリエッチ用チ
ャンバ４に半導体ウェハ９をロード・アンロードするた
めの第２のウエノ＼搬送機構１６が設けられている。さ
らに、これらのウエノ＼搬送機構１５．１６の間には、
半導体ウェハ９を一時載置するためのバッファーステー
ション１７が設けられている。

このバッファーステーション１７は、例えば第２図およ
び第３図に示すように、対向する如く設けられた支持体
２０，２１の内側に形成された支持溝２２．２３によっ
て半導体ウェハ９の周縁部を係止し、複数枚例えば２枚
の半導体ウェハ９を棚積みする如（支持可能に構成され
ている。なお、この実施例の場合、半導体ウェハ９はバ
ッファステーション１７に下向きに載置される。

そして、このバッファーステーション１７に半導体ウェ
ハ９を一旦載置して、第１のウェハ搬送機構１５と第２
の搬送機構１６との間で半導体ウェハ９の受は渡しを行
うことにより、搬送機構同士での待機時間をなくし、効
率的な搬送が行えるよう構成されている。

さらに、この実施例では、上記支持体２０．２１の間の
下部に、例えば紫外線ランプ、反射鏡等からなる紫外線
照射機構２４が設けられており、バッファーステーショ
ン１７に下向きに載置された半導体ウェハ９の成膜面（
下側面）に紫外線を照射することができるよう構成され
ている。

次に上記構成のこの実施例の成膜装置１の動作を説明す
る。

ウェハ収容室１０．１１内には、例えば表面に所望パタ
ーンの５ｉ０２膜が形成され、５ＩＯ２膜の間にシリコ
ンが露出したコンタクトホールが形成されたシリコン製
の半導体ウェハ９を収容したウェハカセット１４が配置
される。なお、このような半導体ウェハ９のコンタクト
ホール（シリコン露出部）には、例えば搬送中等に空気
と接触することにより、例えば厚さ　１〜］、、５ｎｍ
程度の自然酸化膜が形成されている。

そして、ます、ゲートバルブ１２（あるいはゲトバルブ
１３）を開として、第１の搬送機構１５により、ウェハ
収容室１０（あるいはウエノ＼収容室１１）内のウェハ
カセット１４から所定の半導体ウェハ９を取り出し、バ
ッファーステーション１７に載置する。なお、このよう
な未処理の半導体ウェハ９の取り出しは逐次行われる。

次に、バッファーステーション１７に載置した未処理の
半導体ウェハ９を、第２の搬送８１構１６で保持し、ゲ
ートバルブ８を開として、この半導体ウェハ９をプリエ
ッチ用チャンバ４内に収容する。

そして、第２の搬送機構１６をプリエッチ用チャンバ４
から引き抜いた後、ゲートバルブ８を閉じ、エツチング
ガス例えばＮＦ３ガスと希釈用ガス例えばＮ２ガスを用
いたプラズマエツチング等により、半導体ウェハ９の成
膜部位（コンタクトホール）に形成された自然酸化膜を
除去するプリエッチを行う。

なお、上記プリエッチの間に、必要であれば次の未処理
の半導体ウェハ９を第１の搬送機構１５により取り出し
、バッファーステーション１７に載置しておく。

上記プリエッチが終了すると、第２の搬送機構１６によ
り、プリエッチ用チャンバ４から半導体ウェハ９を取り
出し、バッファーステーション１０７に載置し、既にバッファーステーション１７に載置さ
れている次の未処理の半導体ウニ／１９をプリエッチ用
チャンバ４内に収容する。

この時、バッファーステーション１７の紫外線照射機構
２４の紫外線ランプを点灯しておき、第２の搬送機構１
６が次の未処理の半導体ウエノ＼９をプリエッチ用チャ
ンバ４内に収容している間にプリエッチの終了した半導
体ウエノ＼９に紫外線（波長例えば１５０〜３００ｎｍ
　）を照射する。

なお、このような紫外線の照射は、半導体ウェハ９の５
ｉ０２膜およびＳｉ表面に残留したガス（上記プリエッ
チ工程において用いたガス）成分等を除去するため′の
ものである。このため、半導体ウェハ９に照射する紫外
線の波長、照射量、照射時間および真空チャンバ内の真
空度等は、例えばプリエッチの条件（プリエッチに用い
たガスの種類等）等により、適宜選択する。

この後、成膜用チャンバ２または成膜用チャンバ３に、
プリエッチおよび紫外線照射が終了した半導体ウェハ９
を収容し、この半導体ウエノ＼９を１所定温度に加熱、例えば赤外線ランプを照射して加熱す
るとともに、所定の膜成長ガス、例えば、ＷＦ６および
ＳｉＨ４と、キャリアガス例えば、Ｈ２およびＡｒを供
給し、ＣＶＤにより選択的にタングステン膜を形成する
。すなわち、半導体ウェハ９上のコンタクトホール内の
みに選択的にタングステンを化学気相成長させてこの部
位のみにタングステン膜を形成する。

また、上記成膜中にプリエッチが終了した次の半導体ウ
ェハ９を同様な手順でプリエッチ用チャンバ４から取り
出し、バッファーステーション１７で紫外線を照射した
後、他方の成膜用チャンバ３または成膜用チャンバ２に
収容して同様に成膜を実施する。

そして、成膜が終了すると、第２の搬送機構１６により
、半導体ウェハ９を成膜用チャンバ２．３から取り出し
てバッファーステーション１７に載置し、第１の搬送機
構１５により、ウェハ収容室１０．１１のウェハカセッ
ト内に収容する。

このような手順を繰り返すことにより、次々と２連続的に半導体ウェハ９に選択的にタングステン膜を形
成する。

なお、上記シーフェンスは、例えば成膜処理に要する時
間とプリエッチに要する時間との差等により、適宜変更
可能であり、例えばプリエッチ終了後、−旦半導体つエ
バ９をウェハカセット１４に戻し、ウェハカセット１４
から再度成膜用チャンバ２．３にロードする等のシーフ
ェンスも可能である。

すなわち、この実施例では、半導体ウェハ９表面の成膜
部位に形成された自然酸化膜をプリエッチ工程で除去し
た後、この半導体ウェハ９に減圧雰囲気下で紫外線を照
射し、半導体ウェハ９の非成膜部位である５ｉ０２膜お
よびＳｉ表面に残留したガス成分を除去し、この後、タ
ングステンを選択的に化学気相成長させる。

したがって、５ｉ０２膜表面に残留したガス成分等を核
として、５ＩＯ２膜表面にタングステンが化学気相成長
することを防止することができ、従来に較べて大幅に選
択性の向上を囚ることかで３きる。また、Ｓｉ表面に残留したガス成分を除去するこ
とで良好な電気特性を得ることができる。

また、真空搬送路中のバッファーステーション１７で半
導体ウェハ９に紫外線を照射するので、搬送途中の待ち
時間を利用して紫外線を照射することができ、スループ
ットの低下を招くこともない。

さらに、紫外線照射処理用の真空チャンバ等を別途設け
る必要もないので、装置の製造コストの大幅な上昇を招
いたり、装置の大型化を招いたりすることもない。また
、プリエッチの後、半導体ウェハ９を空気中で搬送した
り、空気中に長時間放置したりすることなく、連続して
成膜処理を行うことができるので、プリエッチ後に再度
自然酸化膜が形成されてしまうことも防止することがで
きる。

なお、上記実施例では、半導体ウェハ９を下向きにして
搬送、プリエッチ、成膜処理する例について説明したが
、半導体ウェハ９を上向きにして搬送、プリエッチ、成
膜処理する場合でも同様に　４して適用することができる。ただし、この場合、紫外線
照射機構２４をバッファーステーション１７の上部に設
け、上部から半導体ウェハ９に紫外線を照射するよう構
成する必要がある。

また、例えば成膜用チャンバ２．３およびプリエッチ用
チャンバ４の数等は、適宜設定可能であり、さらに、バ
ッファーステーション１７の構造および数や、紫外線照
射機構２４の構造および数等も適宜変更可能である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の成膜装置によれば、高ス
ループツトで、選択性の良好な膜を形成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の成膜装置の構成を示す図、
第２図は第１図の成膜装置のバッファステーションの構
成を拡大して示す上面図、第３図は第２図に示すバッフ
ァーステーションの側面図である。１・・・・・・成膜装置、２．３・・・・・・成膜用チ
ャンバ、５４・・・・・・プリエッチ用チャンバ、５・・・・・・
搬送室、６〜８・・・・・・ゲートパルプ、９・・・・
・・半導体ウェハ、１０．１１・・・・・・ウェハ収容
室、１２．１３・・・・・・ゲトバルブ、１４・・・・
・・ウェハカセット、１５・・・・・・第１の搬送機構
、１６・・・・・・第２の搬送機構、１７・・・・・・
バッファーステーション、２４・・・・・・紫外線照射
機構。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被処理物に成膜するための処理チャンバと、この
処理チャンバへ前記被処理物を搬送するための搬送路で
あって、内部を減圧雰囲気とされる真空搬送路とを具備
した成膜装置において、前記真空搬送路内に紫外線照射手段を設け、成膜前に前
記被処理物に紫外線を照射するよう構成したことを特徴
とする成膜装置。
（２）請求項１記載の成膜装置において、真空搬送路内
に設けられ、被処理物を一時載置するためのバッファー
ステーションに、紫外線照射手段を設けたことを特徴と
する成膜装置。