JPH05160242A - 高清浄試料運搬装置及び試料運搬方法 - Google Patents

高清浄試料運搬装置及び試料運搬方法

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JPH05160242A
JPH05160242A JP34396191A JP34396191A JPH05160242A JP H05160242 A JPH05160242 A JP H05160242A JP 34396191 A JP34396191 A JP 34396191A JP 34396191 A JP34396191 A JP 34396191A JP H05160242 A JPH05160242 A JP H05160242A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリコン基板表面及び種々の薄膜等が形成さ
れた表面を大気汚染から守り、高清浄な表面を保ちなが
ら次工程のプロセス装置に運搬することが可能な高清浄
試料運搬装置及び試料運搬方法を提供することを目的と
する。 【構成】 高清浄な状態で試料を運搬するための装置及
び運搬方法であって、ガス導入口１１３とガス排出口１
１２を有する試料収納容器１０１と、不活性ガスが封入
された不活性ガス収納容器１０３と、前記試料収納容器
のガス導入口１１３と前記不活性ガス収納容器１０３と
を接続し、前期不活性ガス収納容器中の不活性ガスを前
記試料収納容器に送るための配管系１１４とを有し、前
記試料収納容器１０１内を不活性ガスで常時パ−ジしな
がら試料を運搬することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高清浄雰囲気で試料を
運搬するための高清浄試料運搬装置及び試料運搬方法に
係わり、特に半導体製造プロセスなどにおける基板の運
搬時に、大気中の不純物から基板を保護し、常に基板表
面を高清浄な状態に保つことが可能な高清浄試料運搬装
置及び試料運搬方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年ＬＳＩの微細加工技術、及びクリ−
ン化技術の進歩にともない、シリコン表面に存在する吸
着不純物と自然酸化膜に対する関心が高まり、より高性
能なプロセスを確立する上で、シリコン表面の完全制御
は益々重要となっている。
【０００３】例えば、エッチング及び成膜等の選択反応
を高精度に制御したり、理想的な異種材料界面を実現す
るには、シリコン表面への不純物の吸着、自然酸化膜の
生成を抑え、超清浄シリコン表面をいかにして得るかが
鍵となる。このような吸着不純物及び自然酸化膜の生成
を完全に抑え、超清浄なシリコン表面を得るためには、
例えばシリコンウェハの最終洗浄処理工程終了後からつ
ぎの工程の超清浄プロセス装置内にウェハを設置するま
での間またはプロセス装置間を移動する間に、不純物の
ウェハ表面への吸着を完全に防止することが要求され
る。
【０００４】今まで、理想的なシリコン表面を得るため
に、ウェット洗浄時に使用する薬品、純水等の高純度化
の検討が精力的に進められてきた。その結果、ウェット
洗浄時には不純物、自然酸化膜の存在を極力低減した表
面が得られるようになったものの、シリコン表面はきわ
めて活性な為、その後次工程のプロセス装置に運ぶ際に
大気に接触して、一度得られた清浄な表面が再び汚染さ
れたり、自然酸化膜が生成するという問題が発生した。
【０００５】また、理想的な異種材料界面を得るために
も、清浄な表面を維持したまま次のプロセスを行うこと
が望まれる。しかしながら、装置間を移動する際に大気
に触れて表面汚染をが起こってしまうのが現状である。
一例を挙げれば、金属とシリコンのショットキー接合を
形成する場合、ウェハを大気中搬送するとシリコンウェ
ハ表面に不純物が吸着したり、自然酸化膜が成長するた
め、理想的な金属−シリコン界面得られずショットキー
のバリヤーハイト特性が低下することがある。また、金
属をシリコンウェハに成膜した後も、大気中を搬送する
と金属表面は急速に酸化が進むため次のプロセスで問題
が生じているのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上の現状に鑑み、本
発明はシリコン基板表面及び種々の薄膜が形成された表
面を大気汚染から保護し、高清浄な表面を保ちながら次
のプロセス装置に運搬することが可能な高清浄試料運搬
装置及び試料運搬方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の要旨は、
高清浄な状態で試料を運搬する装置であって、ガス導入
口とガス排出口を有する試料収納容器と、不活性ガスが
封入された不活性ガス収納容器と、前記ガス導入口と前
記不活性ガス収納容器とを接続し、前期不活性ガス収納
容器中の不活性ガスを前記試料収納容器に送るための配
管系とを有することを特徴とする高清浄試料運搬装置に
存在する。
【０００８】第２の要旨は、ガス導入口とガス排出口を
有する試料収納容器に試料を設置し、不活性ガス収納容
器から配管系及び前記ガス導入口を介して不活性ガスを
前記試料収納装置に送り前記排出口から不活性ガスを排
出して、前記試料収納容器内を不活性ガスで常時パ−ジ
しながら試料を運搬することを特徴とする試料運搬方法
に存在する。
【０００９】
【作用】本発明の運搬装置は、内部雰囲気を置換可能な
容器と、高純度不活性ガス収納容器を備え、前記容器内
に超高純度不活性ガスを常時供給しえるため、容器内を
超高純度不活性ガス雰囲気に保持でき、半導体あるいは
金属等の表面に自然酸化膜や不純物の吸着等を起こすこ
となく運搬することができる。
【００１０】また、本発明の運搬装置は、他の処理装置
との接合と予備室とを有し、予備室に不活性ガス導入口
及び排気口を備えたため、試料を処理装置に設置する際
も、半導体あるいは金属表面が大気に曝されることはな
く、超高純度不活性ガス雰囲気で作業することができ
る。この結果、試料表面を常に高清浄に保つことができ
るため、高精度なエッチングや成膜が可能となり、また
理想的な界面を実現することが可能となる。
【００１１】
【実施態様例】以下に図を用いて本発明の実施様態例を
説明する。図１は、本発明の一構成例であり、半導体を
半導体洗浄装置から次工程の処理装置へ本発明の運搬装
置を用いて運搬する方法を示したものである。
【００１２】試料運搬装置１００は、試料収納容器１０
１と、配管１１４ａ、減圧弁１１４ｂ及びバルブ１１４
ｃからなる配管系１１４と、不活性ガス収納容器１０３
とで構成される。試料収納容器１０１には、内部雰囲気
を置換可能とするためにガス導入口１１３と排出口１１
２が取り付けられ、更に試料収納容器１０１には、予備
室１０４を介し他の装置と接続するための接合部１０５
が取り付けられる。予備室１０４には、内部雰囲気を置
換可能とするためのガス導入口１１３’と排出口１１
２’が設けられている。また、予備室１０４と試料収納
容器１０１は扉１１０により分断されている。
【００１３】先ず、半導体洗浄装置１０６から試料運搬
装置１００へ、試料を設置する方法を説明する。試料運
搬装置１００の接合部１０５を半導体洗浄装置１０６の
接合部に取り付け、不活性ガス（例えば窒素ガス、Ａｒ
ガス等）供給装置１０２から、不活性ガス収納容器１０
３、ステンレス製の配管系１１４、ガス導入口１１３を
介して、試料収納容器１０１へ不活性ガスを供給し、排
出口１１２から排出し、収納容器内部を高純度ガス雰囲
気に置換する。同様に、予備室１０４にもバルブ２１９
ａ、ガス導入口１１３’を介し不活性ガスを供給し、内
部を高純度ガス雰囲気とする。
【００１４】この時、予備室及び試料収納容器内部のガ
ス置換は別々に行わず、例えば、扉１１０を開けた状態
で不活性ガスを試料収納容器のガス導入口１１３から導
入し、予備室の排気口１１２’から排気して置換を行っ
ても良い。また、ガスを導入する前に、予備室の排出口
１１２’を真空ポンプ１１５と接続し、内部を真空にす
ることも同様に可能である。
【００１５】試料収納容器１０１及び予備室１０４内の
雰囲気が、高清浄になった後、半導体洗浄装置１０６の
半導体出し入れ口１０９及び試料収納容器１０１の扉１
１０を開ける。そして、半導体固定治具１０８に設置さ
れた半導体１０７を試料収納容器１０１内に搬入して、
試料収納容器の扉１１０を閉める。その間、前記試料収
納容器１０１及び予備室１０４内は、不活性ガスが常時
流れるようにする。
【００１６】半導体装置１０７を試料収納容器１０１内
に挿入した後、試料運搬装置１００を不活性ガス供給装
置１０２及び半導体洗浄装置１０６から取り外し、次の
工程の装置に運搬する。運搬中、試料収納容器１０１内
には、不活性ガス収納容器１０３より不活性ガスが供給
され、ガス排気バルブ２１８より常時排気される。
【００１７】また、前記試料収納装置１０１内のガス放
出管１１１には、ガス放出管１１１に対し垂直方向にガ
スを放出するよう複数のガス放出口が設けられている。
この放出口は不規則に設けても良いが、等間隔の孔の列
とする方が好ましい。この場合、孔列は３列以上が好ま
しく、４列以上がより好ましい。４列以上とすることで
ガス置換効率は一層向上する。
【００１８】またこの際、窒素ガスの流量は、１分間に
１回は、試料収納容器内を置換できる流量とするのが望
ましい。また、不活性ガス収納容器内の不活性ガス圧力
は５０〜１５０ｋｇ／ｃｍ2程度である。
【００１９】クリーンルーム間を運搬後、次の工程のプ
ロセス装置（例えばメタルスパッタリング装置）１１６
の接合部１１７に試料運搬装置１００の接合部１０５を
取り付け、予備室１０４を真空ポンプ１１５により排気
した後、不活性ガス供給装置１０２からガス導入バルブ
２１９ａ、ガス導入口１１３’を介して不活性ガスを供
給し、予備室１０４を高清浄な雰囲気とする。
【００２０】続いて、スパッタ装置１１６の半導体出し
入れ口１１８及び試料収納容器１０１の扉１１０を開
け、試料収納容器１０１内の半導体固定治具１０８ごと
半導体１０７をスパッタ装置１１６内に搬入する。
【００２１】本発明の運搬装置は上記のように構成され
ているので、半導体１０７を装置から装置へ運搬する
間、全く大気に曝すことはない、従って、半導体表面に
大気中不純物が吸着することはない。また、運搬中も試
料収納容器１０１内を高純度不活性ガスが常時パージさ
れているため、半導体表面に及び成膜された金属表面に
自然酸化膜等の変質を起こすことなく運搬できる。
【００２２】尚、試料収納容器１０１の材質は、軽量な
Ａｌが好適に用いられるが、Ａｌに限ることはない。
【００２３】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。
【００２４】ｎ型及びｐ型の（１００）あるいは（１１
１）面を有するシリコンウエハを洗浄後、図１に示した
運搬装置を用いて、ＲＦ−ＤＣ結合型バイアススパッタ
装置に運搬し、種々の金属薄膜を成膜してオーミックコ
ンタクト及びショットキーダイオードを形成した。
【００２５】試料収納容器は，Ａｌ製で、重量１２００
ｇであり、配管系不活性ガス収納容器を含めた装置全体
で７Ｋｇである。また内容積は１５００ｃｃである。運
搬時は、水分濃度１０ｐｐｂ以下の窒素ガスを２ｌ／ｍ
ｉｎ流し、試料運搬装置内を常に高清浄な雰囲気に保っ
た。
【００２６】尚、比較のため本実施例の運搬装置を用い
ずに、従来通りシリコンウエハを大気中を運搬したシリ
コンウエハについても同様にオーミックコンタクト及び
ショットキーダイオードを形成し、接触抵抗及びダイオ
ード特性等を比較検討した。図２に、Ｃｕ／ｎ−Ｓｉの
ショットキーダイオードの障壁高さと接合面積の関係を
示し、また図３にＡｌ／ｎ−Ｓｉの電流電圧特性を示
す。図２から明らかなように、従来例によるダイオード
に比べ、本実施例では、障壁高さのより小さなダイオー
ドが得られた。また、図３が示すように、逆方向飽和電
流密度は本実施例で大きくなっている。
【００２７】このことは、従来例ではウエハ運搬中に自
然酸化膜がＳｉ表面に生成し、金属−シリコン界面に自
然酸化膜が存在するため、見かけ上ショットキー障壁が
大きくなったためと考えられる。逆に本実施例では、ウ
エハ運搬の過程で自然酸化膜の成長が抑制され、洗浄後
の清浄な表面が維持されたものと考えられる。
【００２８】次に、本実施例に従い作製したｎ型及びｐ
型の（１００）及び（１１１）シリコンウエハと、Ｃ
ｕ，Ａｌ及びＴｉとのショットキー障壁高さを表１に示
す。
【００２９】
【表１】 表で、Φbn，Φbpはそれぞれｎ型及びｐ型シリコンと金
属との障壁高さを示す。理想的なショットキー接合が形
成されると、Φbn＋Φbpの値は，１．２ｅＶとなるが、
表から明らかなように本実施例の方法に従えば理想状態
に近い値が得られることが分かった。
【００３０】次に、Ａｌ／ｎ+−Ｓｉの接触抵抗の面積
依存性を図４に示す。大気中を運搬したウエハに対し、
本実施例の装置を用いて運搬したウエハの接触抵抗は低
い値となり、面積依存性も殆どないことが分かった。更
に、接触抵抗のバラツキも著しく抑えられている。
【００３１】以上述べたように、本実施例の運搬装置を
用いることにより、シリコンウエハ表面を大気の汚染か
ら防止し、清浄な表面を保ちながら、次のプロセスにウ
エハの運搬ができることが分かる。
【００３２】
【発明の効果】本発明により、半導体あるいは金属表面
が大気に曝されることはないため、表面を高清浄な状態
に保つことができる。その結果、高精度なエッチングや
成膜が可能となり、また理想的な異種材料間の界面を実
現することが可能な高清浄試料運搬装置及び試料運搬方
法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高清浄試料運搬装置の一構成例を示す
概念図。
【図２】ショットキーダイオードの障壁高さと面積の関
係を示すグラフ。
【図３】ショットキーダイオードの電流ー電圧特性を示
すグラフ。
【図４】接触抵抗の面積依存性を示すグラフ。
【符号の説明】
１００ 試料運搬装置、 １０１ 試料収納容器、 １０２ 不活性ガス供給装置、 １０３ 不活性ガス収納容器、 １０４ 予備室、 １０５ 試料収納容器と他の装置との接合部、 １０６ 半導体洗浄装置、 １０７ 半導体（試料）、 １０８ 半導体固定治具、 １０９ 半導体出し入れ口、 １１０ 試料収納容器の扉、 １１１ ガス放出管、 １１２ 試料収納容器のガス排出口、 １１３ 試料収納容器のガス導入口、 １１２’ 予備室のガス排出口、 １１３’ 予備室のガス導入口、 １１４ 配管系、 １１４ａ 配管（ステンレス）、 １１４ｂ 減圧弁、 １１４ｃ バルブ、 １１５ 真空ポンプ、 １１６ スパッタリング装置、 １１７ スパッタリング装置の接合部、 １１８ 半導体出し入れ口、 ２１１ バルブ、 ２１８ 試料収納容器のガス排気バルブ、 ２１９ａ 予備室のガス導入バルブ ２１９ｂ 予備室のガス排気バルブ。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高清浄な状態で試料を運搬する装置であ
    って、ガス導入口とガス排出口を有する試料収納容器
    と、不活性ガスが封入された不活性ガス収納容器と、前
    記ガス導入口と前記不活性ガス収納容器とを接続し、前
    期不活性ガス収納容器中の不活性ガスを前記試料収納容
    器に送るための配管系とを有することを特徴とする高清
    浄試料運搬装置。
  2. 【請求項２】 前記試料収納容器に、他の装置と接合可
    能な接合部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の
    高清浄試料運搬装置。
  3. 【請求項３】 前記試料収納容器と前記接合部の間に予
    備室を設け、該予備室にガス導入口及び排気口を設けた
    ことを特徴とする請求項２記載の高清浄試料運搬装置。
  4. 【請求項４】 前記試料収納容器のガス導入口から導か
    れる前記不活性ガスを前記試料収納容器内部に放出する
    ためのガス放出管を前記試料収納容器内部に設け、該ガ
    ス放出管の長手方向及び／または円周方向に複数のガス
    放出口を設けたことを特徴とする請求項１及至３のいず
    れか１項に記載の高清浄試料運搬装置。
  5. 【請求項５】 前記試料収納容器は、アルミニウム製で
    あることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に
    記載の高清浄試料運搬装置。
  6. 【請求項６】 前記配管系に用いられる配管、バルブ及
    び減圧弁は、全て金属性であることを特徴とする請求項
    １及至５のいずれか１項に記載の高清浄試料運搬装置。
  7. 【請求項７】 前記不活性ガスは、窒素またはアルゴン
    ガスであることを特徴とする請求項１及至６のいずれか
    １項に記載の高清浄試料運搬装置。
  8. 【請求項８】 ガス導入口とガス排出口を有する試料収
    納容器に試料を設置し、不活性ガス収納容器から配管系
    及び前記ガス導入口を介して不活性ガスを前記試料収納
    容器に送り前記ガス排出口から不活性ガスを排出して、
    前記試料収納容器内を不活性ガスで常時パ−ジしながら
    試料を運搬することを特徴とする試料運搬方法。
  9. 【請求項９】 前記試料収納容器に、他の装置と接合可
    能な接合部を設け、該接合部を前記他の装置に取り付け
    て、試料を大気に曝すことなく該他の装置と前記試料収
    納容器間で試料の受け渡しを行うことを特徴とする請求
    項８に記載の試料運搬方法。
  10. 【請求項１０】 前記試料収納容器と前記接合部の間
    に、不活性ガス導入口及び排気口を有する予備室を設
    け、前記試料収納容器と該他の装置で試料の受け渡しを
    する前に、前記予備室をガスパ−ジまたは真空引きとガ
    スパージを行うことを特徴とする請求項９記載の試料運
    搬方法。
  11. 【請求項１１】 前記不活性ガスの流量は、毎分前記試
    料収納容器の容積以上であることを特徴とする請求項８
    記載の試料運搬方法。
  12. 【請求項１２】 前記不活性ガスは，Ａｒまたは窒素ガ
    スであることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか
    １項に記載の試料運搬方法。
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