JPH04302146A - 半導体製造装置および方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱処理に用いられる半導
体製造装置と、これに好適な方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高融点金属あるいはそのシリサイド膜の
熱処理、酸化工程では、炉内に半導体ウエハを搬入する
際に大気の巻き込みを生じ、混入したＨ２　ＯやＯ２　
によって金属膜、シリサイド膜が不必要に酸化されてし
まう。そして、これら酸化物には昇華性を有するものが
あるため、金属膜、シリサイド膜から酸化物が脱離し、
膜の荒れやヒビ割れが発生し、白濁化や膜の剥離が生じ
る。そこで、かかる問題点を解決するために、特開昭６
３−７９３１４号、同６３−１２８７１１号および同６
３−１３３５２０号のような装置が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術によれば、要約すると次のような問題点がある。まず
、横型炉によれば、入炉時にＮ２　によるパージを行な
うため、長めの石英管を用いることになる。このように
すると、装置の設置面積が広くなり、またメンテナンス
の効率も低下する。縦型炉によれば、高さ方向の構造上
の制約から石英管が短いため、炉内入り口から炉内高温
部までの距離が短く、大気巻き込み防止策は入炉時のガ
スパージ用のＮ２　ガス流量を多くすることである。し
かし、このガスパージ方法では炉内への大気を巻き込み
を完全に防止することは出来ず、微量の大気巻込みを生
じる。

【０００４】一方、室温にした炉内にウエハをセットし
た石英管を挿入し、ガスパージの後に室温から昇温加熱
し、処理後に炉内を室温まで冷却する方法も考えられる
。しかし、これでは処理時間が著しく長くなり、また昇
温および冷却時の半導体ウエハに対する熱的影響も無視
できない。

【０００５】そこで本発明は、小型であって、しかも不
必要な酸化が生じるのを防止できる半導体製造装置と、
これに好適な製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体製造
装置は、付設されたヒータにより内部が高温にされるア
ウターチューブと、このアウターチューブに対してロー
ドおよびアンロードが可能に構成されると共に、その開
口部から処理すべきウエハが搬入されて内部にセットさ
れ、開口部が遮蔽部材で閉じられることにより気密の処
理室を形成するインナーチューブと、開口部が閉じられ
た状態でインナーチューブをアウターチューブにロード
およびアンロードさせる駆動機構と、処理室の内部のガ
スを排気する排気手段と、処理室の内部に所定のガスを
供給する給気手段とを備えることを特徴とする。

【０００７】また、本発明の製造方法は、上記の装置を
用いて半導体装置を製造するにあたり、アウターチュー
ブにロードする前に処理室の内部を排気手段によって真
空または不活性ガスの雰囲気とする第１のステップと、
アウターチューブからアンロードした後、インナーチュ
ーブが室温もしくはその近傍の温度まで冷却するまで、
処理室を真空または不活性ガス雰囲気に維持する第２の
ステップとを備えることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、インナーチューブで形成され
る処理室内に半導体ウエハがセットされ、この状態で内
部が高温にされたアウターチューブにロードおよびアン
ロードされる。このため、高温状態では、半導体ウエハ
を真空または不活性ガスの雰囲気に置くことができる。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。なお、本発明は横型炉にも適用し得るが、縦
型炉の実施例のみを説明する。

【００１０】図１は実施例に係る半導体製造装置の断面
図である。図示の通り、下方に向って開口部を有するア
ウターチューブ１１にはヒータ１２が付設され、これら
は不動に固定されている。土台２１には第１の上下駆動
機構２２を介して基台２３が設置され、この基台２３に
は第２の上下駆動機構２４を介してインナーチューブ２
５が取付けられる。基台２３にはガス供給口２６が設け
られ、これを介してＮ２　，Ａｒ　，Ｏ２　，Ｈ２　Ｏ
などのガス供給手段（図示せず）に接続される。一方、
基台２３には排気口２７も設けられ、これを介してロー
タリーポンプＲ．Ｐ（真空ポンプ）およびＶＥＮＴに接
続される。基台２３上のウエハボート３１には半導体ウ
エハ３２がセットされる。また基台２３とインナーチュ
ーブ２５の間にはシールリング３３が置かれ、気密性が
保持されるようになっている。アウターチューブ１１は
、ヒータ線、保温材等のヒータ部１２から発生するパー
ティクル（ゴミ）がウエハに付着しない様にするための
保護管である。

【００１１】上記の半導体製造装置によれば、第１の上
下駆動機構２２によって基台２３およびインナーチュー
ブ２５を上下に移動させ、かつ第２の上下駆動機構２４
によってインナーチューブ２５を基台２３に対して上下
移動させ得る。このため、基台２３とインナーチューブ
２５により処理室が構成されてインナーチューブ２５が
アウターチューブ１１にロードされた状態と、処理室が
構成されてインナーチューブ２５がアウターチューブ１
１からアンロードされた状態と、インナーチューブ２５
がアウターチューブ１１からアンロードされて処理室が
開放された状態をそれぞれ形成し得る。

【００１２】以下、図２に従って、実施例に係る製造方
法を説明する。図２は工程別の装置の断面図である。ヒ
ータ１２によってアウターチューブ１１の内部が高温に
された状態で、第１の上下駆動機構２２により基台２３
が最下部まで移動され、第２の上下駆動機構２４によっ
てインナーチューブ２５が最上部まで移動される。する
と、図２（ａ）のように、インナーチューブ２５がアウ
ターチューブ１１からアンロードされた状態で、処理室
は開放される。そこで、図示しない搬入機構により、半
導体ウエハをウエハボート３１にセットする。

【００１３】次に、第２の上下駆動機構２４によってイ
ンナーチューブ２５を降下させることで、図２（ｂ）の
ように、基台２３とインナーチューブ２５により気密な
処理室を構成する。このとき、処理室の内部には大気が
含まれているが、インナーチューブ２５は室温に保たれ
ているため、半導体ウエハが酸化することはない。しか
る後、排気口２７を介して処理室を真空排気し、ガス供
給口２６を介してＡｒなどの不活性ガスを供給する。こ
のとき、処理室は真空としてもよい。

【００１４】次に、第１の上下駆動機構２２によって基
台２３を最上部まで移動し、図２（ｃ）のように、イン
ナーチューブ２５をアウターチューブ１１にロードする
。これにより、処理室は加熱されるが、内部は既に不活
性ガスまたは真空で置換されているので、半導体ウエハ
の不必要な酸化は生じない。そこで、ガス供給口２６を
介して所望の反応ガスを供給し、排気をしながら熱処理
、酸化処理を行なう。上記の処理が終了したら、第１の
上下駆動機構２２によって基台２３を最下部まで移動さ
せ、図２（ｄ）のように、インナーチューブ２５をアウ
ターチューブ１１からアンロードする。処理室の内部を
不活性ガスまたは真空にしたままで、そのまま放置する
。これにより、処理室の内部はすみやかに冷却される。 室温もしくはその近傍の低温となったら、処理室の内部
を一気圧とし、第２の上下駆動機構２４によってインナ
ーチューブ２５を最上部まで移動させる。これにより、
半導体ウエハ３２を外部に搬出できる。このとき、半導
体ウエハは既に冷却されているので、不必要な酸化が生
じることはない。

【００１５】本発明者は上記実施例の有効性を確認する
ため、次のような実験を行なった。まず、比較例として
、シリコン基板上に０．６μｍのＳｉ　　Ｏ２　膜およ
び０．５μｍのＴｉ　膜が順次に堆積されたサンプルを
用い、従来の装置で９００℃の熱処理をして、処理後の
サンプル表面の反射率を調べた。一方、実施例として、
上記と同様のサンプルを用い、実施例の装置でＮ２　ガ
スパージをした後、９００℃で熱処理して表面酸化状態
をＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　　Ｉｏｎ　　Ｍａｓ
ｓ　　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｅ）により分析した。そ
の結果、従来装置によるものでは表面の５０オングスト
ローム以上の深さでＴｉの酸化物が形成されたが、実施
例の装置ではＴｉ成膜後に室温のクリーンルーム雰囲気
内で形成された自然酸化膜程度（〜３０オングストロー
ム以内）のＴｉの酸化物のみであった。

【００１６】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り本発明では、
インナーチューブで形成される処理室内に半導体ウエハ
がセットされ、この状態で内部が高温にされたアウター
チューブにロードおよびアンロードされる。このため、
高温状態では、半導体ウエハを真空または不活性ガスの
雰囲気に置くことができる。このため、小型であって、
しかもシリコン基板、高融点金属膜、シリサイド膜、ポ
リシリコン膜などの不必要な酸化を生じない半導体製造
装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る半導体製造装置の構成図
である。

【図２】本発明の実施例装置による製造方法を説明する
図である。

【符号の説明】

１１…アウターチューブ、２２…第１の上下駆動機構、
２３…基台、２４…第２の上下駆動機構、２５…インナ
ーチューブ、３１…ウエハボート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　付設されたヒータにより内部が高温に
   されるアウターチューブと、このアウターチューブに対
   してロードおよびアンロードが可能に構成されると共に
   、その開口部から処理すべきウエハが搬入されて内部に
   セットされ、前記開口部が遮蔽部材で閉じられることに
   より気密の処理室を形成するインナーチューブと、前記
   開口部が閉じられた状態で前記インナーチューブを前記
   アウターチューブにロードおよびアンロードさせる駆動
   機構と、前記処理室の内部のガスを排気する排気手段と
   、前記処理室の内部に所定のガスを供給する給気手段と
   を備えることを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の装置を用いた半導体製
   造方法であって、前記アウターチューブにロードする前
   に前記処理室の内部を前記排気手段によって真空または
   不活性ガスの雰囲気とする第１のステップと、前記アウ
   ターチューブからアンロードした後、前記インナーチュ
   ーブが室温もしくはその近傍の温度まで冷却するまで、
   前記処理室を真空または不活性ガス雰囲気に維持する第
   ２のステップとを備えることを特徴とする半導体製造方
   法。