JPH09320970A

JPH09320970A - 気体不純物の捕獲方法及び半導体製造装置

Info

Publication number: JPH09320970A
Application number: JP8140272A
Authority: JP
Inventors: Hirohito Watanabe; 啓仁渡辺; Toshiyuki Hirota; 俊幸廣田; Takashi Ogawa; 貴史小川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-06-03
Filing date: 1996-06-03
Publication date: 1997-12-12
Anticipated expiration: 2016-06-03
Also published as: GB2313955B; JP3070660B2; KR980005691A; US5863602A; GB9711576D0; KR100312577B1; GB2313955A

Abstract

(57)【要約】【課題】ＨＳＧ−Ｓｉ膜等、ウェハー上に形成される
膜の表面積増加率を向上させ得る半導体製造装置及び気
体捕獲方法を提供することである。【解決手段】ウェハー上に、ＨＳＧ−Ｓｉ膜を形成す
るための反応室の内壁、及び、反応室内において、ウェ
ハーを収容、支持するために使用されるボートに、ＨＳ
Ｇ−Ｓｉ膜形成に先立ち、シリコン膜をプリコートして
おき、プリコートされた反応室内にウェハーを導くこと
により、ウェハー上の不純物を除去した状態で、ＨＳＧ
−Ｓｉ膜を形成する半導体製造装置及び製造方法が得ら
れる。シリコン膜をプリコートしておくことによって、
不純物としての水分、酸素、炭化水素、及び有機物を除
去できる気体不純物の捕獲方法が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置製造の
際に、気体不純物を捕獲するのに使用される気体不純物
の捕獲方法、及び、当該捕獲方法を用いて半導体装置を
製造する半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、ダイナミックＲＡＭ（以下、ＤＲ
ＡＭと略称する）等の半導体メモリのような半導体装置
では、更に、高い集積度が要求されており、この要求に
応えるために、各メモリセルに必要な面積も、極めて縮
小されている。例えば、１ＭＤＲＡＭ或いは４ＭＤＲＡ
Ｍでは、最小設計幅が０．８μｍとなるような設計ルー
ルが採用されており、他方、１６ＭＤＲＡＭでは、最小
設計幅が０．６μｍとなるような設計ルールが採用され
ている。このように、メモリセルの面積が縮小すると、
メモリセルに蓄積される電荷の量も小さくなってしま
い、高集積化と共に、メモリセルとして必要な電荷量を
確保することが難しくなっている。

【０００３】一方、メモリセルに必要な電荷量を確保す
るために、トレンチ型又は積層型のキャパシタを備えた
メモリセルが提案され、実用化されている。

【０００４】このうち、積層型のキャパシタを有するメ
モリセル構造は、トレンチ型のキャパシタを備えたもの
に比較して、ソフトエラー耐性において高く、また、シ
リコン基板に損傷を与えないと言う利点を有しているた
め、次世代におけるメモリセル構造として期待されてい
る。また、トレンチキャパシタを積層型トレンチ構造と
することで、トレンチにおけるα線耐性を高めることも
検討されている。したがって、積層型メモリセルは、次
世代技術として有望である。

【０００５】ここで、６４Ｍ以上のＤＲＡＭに適用でき
る積層型キャパシタとして、ＨＳＧ（ｈｅｍｉ−ｓｐｈ
ｅｒｉｃａｌ−ｇｒａｉｎ）技術、即ち、半球状粒子技
術を用いたものが提案されている（特願平７−０７２，
２７６号明細書）。ＨＳＧ技術は、キャパシタの蓄積電
極の表面に半球状の粒子或いはマッシュルーム状の粒子
を多数形成することにより、実質的に、蓄積電極の表面
積を拡大し、これによって、大きな容量を実現しようと
するものである。

【０００６】上記した蓄積電極を形成する場合、堆積さ
れたアモルファスシリコン層上に、核となるべきシリコ
ン原子を配列するために、ＳｉＨ４等のシリコン含有ガ
スを照射し、この照射の後に形成された核を中心とし
て、核周辺部のシリコン原子を集めることにより、表面
に大きな凹凸、即ち、半球状或いはマッシュルーム状の
粒子を形成している。半球状或いはマッシュルーム状の
粒子を有する膜は、結果として、ポリシリコン膜となっ
ており、以後、半球状或いはマッシュルーム状の粒子を
有する層をＨＳＧ−Ｓｉ膜と呼ぶ。

【０００７】このように、アモルファスシリコン上に、
半球状の粒子を形成する場合、アモルファスシリコンの
表面に、自然酸化膜等が数原子層形成されると、酸素原
子がＳｉ原子のマイグレーションを抑制するために、半
球状の粒子を形成することができなくなってしまう。実
際、自然酸化膜としてのシリコン酸化膜は、酸素分圧が
１ｘ１０^-6Ｔｏｒｒ程度においてもアモルファスシリコ
ン上に形成されてしまう。このため、半球状の粒子を形
成する際、不純物として酸素や水等の不純物が雰囲気中
に残存するのを防止しなくてはならない。

【０００８】上に引用した公報では、アモルファスシリ
コン上に形成された自然酸化膜をフッ化水素水で処理す
ることにより除去した後、ロードロック室を有する装置
にウェハーを導入し、ＨＳＧ−Ｓｉ膜を形成する方法を
開示している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たように、フッ化水素水処理によって、一旦、ウェハー
上の自然酸化膜を除去しても、ロードロック室を通し
て、真空ポンプにより排気され、加熱されている反応室
（石英製、ＳｉＣ製等）に、多数枚のウェハーを導入し
た場合には、再度、自然酸化膜がアモルファスシリコン
上に形成されており、且つ、水分等の不純物が加熱され
ている反応室内に残存していることが確認された。この
原因は、ウェハー上に形成されているシリコン酸化膜の
内部や表面に吸着している水分が反応室に導入されるこ
とで加熱される為に脱離するからである。ウェハー枚数
が少なければ、層間膜等から脱離する水分や酸素及び有
機物の影響は少ないが、多数枚のウェハーを導入する
と、不純物の量が増えるために、清浄なＳｉ膜表面を維
持することが難しくなる。特に、水分分圧の増加はＨＳ
Ｇ形成に強く影響を及ぼす。なぜなら、この脱離した水
分によりウェハー上の電極表面は酸化される為である。

【００１０】このように、自然酸化膜がアモルファスシ
リコン上に残存している場合、シリコン含有ガスを照射
しても、核となる原子に対して、シリコン原子が充分に
集合せず、このため、ＨＳＧ−Ｓｉ膜の表面増加率には
限界があることが判明した。これは、自然酸化膜がアモ
ルファスシリコン表面のシリコン原子のマイグレーショ
ンを抑制するためである。また、一旦、電極表面が酸化
されると、ロードロック室及びアニール室の真空度をタ
ーボポンプ等により１ｘ１０^-8Ｔｏｒｒ程度まで高くし
ても、ＨＳＧ−Ｓｉ膜の表面増加率の改善は見られなか
った。

【００１１】一方、特開平５−２０６，０４６号公報に
は、半導体製造時の熱処理工程で使用される炉芯管自体
に、不純物をゲッタリングする能力を持たせることが提
案されている。ここでは、炉芯管をポリシリコンによっ
て形成すると共に、炉芯管製造の際、ポリシリコン自体
の不純物を炉芯管の上端部に集めるような熱処理が行わ
れている。

【００１２】当該公報は、ＨＳＧ−Ｓｉ膜形成の際の表
面増加率に限界があるという問題点について指摘してい
ない。また、半球状粒子を有する膜、即ち、ＨＳＧ−Ｓ
ｉ膜を形成するために、この炉芯管を使用することにつ
いても、上記した公報は、何等、示唆していない。

【００１３】更に、例え、当該公報に係る炉芯管を半球
状粒子形成のために適用したとしても、不純物ゲッタリ
ング能力を炉芯管自体に持たせているため、炉芯管の使
用の度毎に、不純物の付着により炉芯管のゲッタリング
能力が低下していくため、炉芯管自体を取換えること
が、或いは、炉芯管を高温で再処理することが必要とな
ってしまう。したがって、この炉芯管は、何度も、繰り
返し使用される場合には、不向きである。

【００１４】次に、特開平１−１９７，３８８号公報を
参照すると、この公報には、分子線結晶装置の成長室内
に、真空中における残留不純物を吸着、吸収できる高純
度のゲッタ材料を付着させることが提案されている。こ
こで上げられたゲッタ材料としては、高純度のＡｌ、Ｍ
ｎ、Ｎｄ、Ｓｃ、Ｓｍ、及び、Ｙｂが例示されている。
このように、上記した公報では、これらＡｌ等によって
形成された金属のゲッタ材料がＨ₂Ｏ、ＣＯ、ＣＯ₂等
の残留不純物を捕獲するのに適していることを指摘して
いる。

【００１５】しかしながら、このような金属のゲッタ材
料は、５００℃以上の高温熱処理によってガス化し蒸発
してしまうため、反応室全体が高温熱処理を受けるよう
な半導体装置の製造には適用できない。また、一般に、
金属がＳｉに付着すると、デバイス特性を劣化させると
いう欠点を有するために、金属のゲッタ材料は、デバイ
ス製造には不向きである。

【００１６】実際、ＨＳＧ技術によってＨＳＧ−Ｓｉ膜
を形成する場合、通常、ＬＰＣＶＤ装置のアニール室内
（即ち、減圧され、高温に保たれた反応室内）で、アモ
ルファスシリコンを５５０℃程度の高温で熱処理し、ア
ニールすることにより、ＨＳＧ−Ｓｉ膜を形成してい
る。このように、ＨＳＧ−Ｓｉ膜を形成する場合、５５
０℃程度の高温熱処理が必要であるから、上記した公報
に記載された金属のゲッタ材料は、ＨＳＧ−Ｓｉ膜の形
成の際におけるゲッタ材料として使用できない。

【００１７】本発明の目的は、多数枚のウェハーをチャ
ンバー内に導入しても、層間膜から脱離する水分や酸素
或いは有機物の影響を完全に除去して、ＨＳＧ−Ｓｉ膜
を均一に且つ安定して、高スループットで形成すること
ができる半導体装置の製造方法を提供することである。

【００１８】本発明の他の目的は、ＨＳＧ−Ｓｉ膜の形
成に適した気体不純物の捕獲方法を提供することであ
る。

【００１９】本発明の更に他の目的は、５５０℃程度の
高温においても、蒸発しないゲッタ材を用いた半導体製
造装置を提供することである。

【００２０】本発明の更に他の目的は、このゲッタ材と
して、ウェハーが接触しても、デバイス特性を劣化させ
ない材料を用いた半導体製造装置を提供することであ
る。

【００２１】本発明の他の目的は、ゲッタ材として、金
属材料以外の材料を使用した半導体製造装置を提供する
ことである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定の
処理を行う処理系の内壁に、所定の処理に先立ち、前記
内壁にシリコン膜をコーティングしておき、前記処理系
における気体不純物をシリコン膜により捕獲する気体不
純物の捕獲方法が得られる。ここで、所定の処理は、Ｈ
ＳＧ−Ｓｉ膜を形成するための処理であり、この捕獲処
理方法を使用することにより、自然酸化膜を弗酸等で除
去する必要がなくなる。

【００２３】更に、本発明では、処理空間を規定する排
気可能な処理室と、前記処理空間内に処理すべきウェハ
ーを搬入する搬入手段と、前記ウェハーが処理空間に搬
入される前に、前記処理空間にガスを導入し、前記処理
室の内壁に前記ガスによって定まる被覆膜を形成する手
段とを備えている半導体製造装置が得られる。ここで、
被覆膜は、リンをドープしたＨＳＧ−Ｓｉ膜であっても
よい。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明の一実
施の形態に係る半導体製造装置は、試料室１１及び反応
室１２とを備え、試料室１１及び反応室１２との間に
は、真空に保持されたロードロック室１３が設けられて
いる。

【００２５】このうち、試料室１１には、複数枚のウェ
ハー１４を収容したカセット１５が試料室１１のドア１
６を介して、大気中から搬入される。ここで、各ウェハ
ー１４には、ＤＲＡＭを構成するＭＯＳＦＥＴと共に、
これを覆うように、形成されたシリコン酸化膜系の層間
膜が形成され、更に、その上部にキャパシタとして使用
されるアモルファスシリコン膜が形成されているものと
する。また、試料室１１には、真空ポンプ１７が連結さ
れており、この真空ポンプ１７により、試料室１１は１
ｘ１０^-6Ｔｏｒｒ程度の水分分圧以下の真空度まで排気
されている。尚、試料室１１では、アモルファスシリコ
ン上に形成された自然酸化膜をフッ化水素等により、除
去する前処理が行われても良い。

【００２６】一方、試料室１１に対してゲートバルブ
（図示せず）によって連結されたロードロック室１３に
は、ウェハー搬送用ロボット１８が設けられており、当
該ロボット１８により、試料室１１のカセット１５に収
容されたウェハー１４は、一枚づつ試料室１１からロー
ドロック室１３を介して反応室１２に搬送される。

【００２７】反応室１２は、石英、ＳｉＣ等によって形
成されたチャンバー部分２０と、該チャンバー部分２０
の下部に設けられ、大気との隔絶用ベローズ部分２１と
を備えている。隔絶用ベローズ部分２１は、後述するよ
うに、図の上下方向に伸縮可能である。

【００２８】また、反応室１２の外側には、コイルによ
って形成されたヒーター２２が設けられており、且つ、
反応室１２は、真空ポンプ２３及び補助真空ポンプ２４
によって排気される。更に、反応室１２内には、ウェハ
ー１４を複数枚収容できるウェハー設置用ボート２５が
設置台２８上に位置付けられていると共に、シラン（Ｓ
ｉＨ₄) 等のシリコン含有ガス及びＮ₂等の不活性ガス
を導入するための導入管が接続されている。

【００２９】ウェハー搬送用ロボット１８によって搬送
されたウェハー１４が反応室１２に搬送される前に、当
該反応室１２内には、シリコン含有ガスが導かれる。こ
の時、反応室１２は、シリコン含有ガスの分解温度以上
の温度、例えば、６００℃に保たれている。ただし、Ｈ
ＳＧ形成を行う温度において、前記シリコン含有ガス導
入が行われても良い。

【００３０】この雰囲気の下で、シリコン含有ガスは、
シリコン膜の形で、反応室１２のチャンバー部分２０の
内壁、並びに、ウェハー設置用ボート２５の外壁に、止
まり、図１に太線で示すように、反応室１２の内壁及び
ボート２５にはシリコン膜２６が形成される。このよう
にして、反応室１２及びボート２５はシリコン膜２６に
よってプリコートされた状態になる。このプリコート中
に反応室内の水分や酸素或いは有機物はシリコン膜２６
中に捕獲される。尚、シリコン膜２６のプリコート中、
反応室１２は真空ポンプ２３及び補助真空ポンプ２４に
よって排気されており、この結果、余分なシリコン含有
ガスは、反応室１２から排気される。更に、反応室１２
の排気は、シリコン膜２６のプリコート後も、行われお
り、反応室１２内は、１ｘ１０^-8Ｔｏｒｒ程度の真空度
に保たれる。

【００３１】反応室１２内及びウェハー設置用ボート２
０にシリコン膜２６がプリコートされると、図２に示す
ように、反応室１２の隔絶用ベローズ部分２１が図の下
方に伸長される。このため、ウェハー設置用ボート２０
は、設置台２８と共に、図の下方に移動する。この状態
で、ウェハー設置用ボート２０は、ウェハー１４を搭載
できる位置に置かれることになる。

【００３２】次に、ロードロック室１３と反応室１２と
の間のゲートバルブ（図示せず）が開かれ、ウェハー搬
送用ロボット１８に搭載されたウェハー１４がウェハー
設置用ボート２０に搬送され、保持される。ここで、試
料室１１からロードロック室１３を介して搬入されたウ
ェハー１４には、試料室１１において、フッ化水素処理
を行った場合にも、試料室１１に導入前にフッ化水素水
処理した場合にも、酸素、水分、及び、炭化水素（Ｈ
Ｃ）、有機物等の不純物が不可避的に付着しており、こ
れらの不純物は、試料室１１及びロードロック室１３中
の真空度を上げても除去できなかった。

【００３３】このように、不純物の付着したウェハー１
４は、シリコン膜２６をプリコートした反応室１２のチ
ャンバー部分２０に導かれ、続いて、同様にプリコート
されたウェハー設置用ボート２５内に搭載される。反応
室１２内には、不活性ガスとして窒素ガスＮ₂が導入さ
れる一方、反応室１２は、５５０℃以上の温度に保たれ
た状態で、真空ポンプ２３及び補助真空ポンプ２４によ
り排気されている。この時、Ｎ₂ガスはプリコートした
シリコン膜とは反応しない為に、ウェハーには捕獲され
ない。

【００３４】ここで、ウェハー１４上に付着した不純物
は、一部、真空ポンプ２３及び補助真空ポンプ２４の排
気により、除去される。また、前記した様に、反応室１
２は５５０℃に保たれている為に、ウェハー設置用ボー
ト２５は、下方に移動しても３００℃程度に温まってい
る。この温度でウェハーが移載されるとウェハー１４上
に吸着している不純物の一部が脱離し、シリコンコート
されている部分に捕獲されたり、排気ポンプにより除去
される。

【００３５】したがって、ウェハー１４のアモルファス
シリコン表面及びその電極周辺の層間膜から、酸素、水
分等の不純物が除去されるため、アモルファスシリコン
表面は清浄に保たれ、自然酸化膜の形成を防止できた。

【００３６】前述した様に、図２に示した形式で、ウェ
ハー１４上の不純物が一部除去されると、図３に示す様
に、反応室１２のベローズ部分２１が収縮され、ウェハ
ー設置用ボート２５は、当該ボート２５に設置された所
定枚数のウェハー１４及び設置台２８と共に、図の上方
に移動する。更に、ウェハー１４移載時に脱離しなかっ
た不純物は、上記した５５０℃の反応室１２にウェハー
導入する際に加熱されることで蒸発して、チャンバー部
分２０及びウェハー設置用ボート２５に被覆されたシリ
コン膜２６に吸着して、捕獲される。

【００３７】図３に示された状態で、ウェハー設置用ボ
ート２５に搭載された各ウェハー１４に、シリコン含有
ガスとしてシランガスを照射して、連続してアニールす
ることで、シリコン原子により構成された核を各ウェハ
ー１４上のアモルファスシリコン電極上に形成する。各
ウェハー１４には、前述したように、不純物を除去した
清浄なリンドープアモルファスシリコン表面が形成され
ているから、シランガスはこの表面で分解し、シリコン
膜が堆積する。堆積したシリコン膜中のリン濃度は低い
ために、シリコン原子のマイグレーションが容易に起こ
り核を形成する。この核を中心として粒子を成長させる
ことができる。シラン照射後の反応室１２は、５５０℃
の温度、及び、１ｘ１０^-8Ｔｏｒｒの真空度に保たれて
いる。各ウェハー１４はこの雰囲気中で、３０分間保持
された。また、シランガスの流量は１５ＳＣＣＭで導入
された。

【００３８】上記したシリコン膜２６のプリコートは、
ＨＳＧ−Ｓｉ膜の形成の度毎に行われても良いし、所定
回数、ＨＳＧ−Ｓｉ膜が形成され、シリコン膜２６の不
純物捕獲能力が低下したときに、行われても良い。

【００３９】図４を参照すると、本発明の第２の実施の
形態に係る半導体製造装置は、反応室１２内に配置され
たウェハー設置用ボート２５の垂直方向に、所定の間隔
を置いて、複数のダミーウェハー３０を配置した構成を
備えている。ここで、各ダミーウェハー３０は、シリコ
ン、石英、又は、炭化シリコン（ＳｉＣ）によって構成
されており、各ウェハー１４（図４では図示せず）を互
いに隣接するダミーウェハー３０の間に配置できる間隔
を置いてボート２５内に配列されている。

【００４０】図４では、ダミーウェハー３０間に、ウェ
ハー１４を配列する前に、図１と同様に、隔絶用ベロー
ズ部２１を収縮させることにより、ボート２５を図４の
上方に移動させる。この状態で、反応室１２内を５３０
℃まで加熱し、続いて、シリコン含有ガスとして、シラ
ン（ＳｉＨ₄）を反応室１２内に照射する。照射された
シランは上記した温度で分解して、反応室１２のチャン
バー部２０の内壁、ボート２５、及び、ボート２５の内
部のダミーウェハー３０の上下両面に、シリコン膜２６
として付着する。

【００４１】上記したように、反応室１２、ボート２
５、ダミーウェハー３０にシリコン膜２６が形成される
と、シランの照射を停止して、真空ポンプ２３及び補助
ポンプ２４を動作させ、反応室１２内を真空状態にする
一方、図５に示すように、不活性ガスとして、窒素ガス
Ｎ₂を反応室１２内に導入する。このＮ₂は前述した様
に、プリコートしたシリコン膜とは反応しない。この
時、図５に示すように、反応室１２のベローズ部２１を
伸長し、ボート２５を設置台２８及びダミーウェハー３
０と共に、下方に移動させておく。ボート２５を下方に
移動させた状態で、ロードロック室１３内のウェハー搬
送用ロボット１８から、反応室１２内のボート２５に設
けられたダミーウェハー３０の間に、各ウェハー１４を
順次配置して行く。この例の場合、ウェハー１４がダミ
ーウェハー３０間に配置される度毎に、隔絶用ベローズ
部２１は最下部から、順次、収縮され、ボート２５を設
置台２８と共に上昇させて行く。このため、ウェハー１
４はボート２５の最上部から下方に、ダミーウェハー３
０の間に順次配列されることになる。

【００４２】この場合にも、第１の実施の形態の場合と
同様に、反応室１２は約５５０℃の温度に保たれてお
り、且つ、不活性ガスとして窒素ガスが反応室１２内に
導入されている。従って、ボート２５によって搬送され
たウェハーは徐々に加熱されていくことになる。また、
不活性ガス導入と同時に、反応室１２は真空ポンプ２３
及び補助真空ポンプ２４により排気されている。

【００４３】この例の場合、ボート２５内に配列された
各ウェハー１４は、ダミーウェハー３０によって間隔を
置いて挟まれた状態にあり、且つ、各ダミーウェハー３
０は、水分、酸素、炭化水素（ＨＣ）等の不純物を吸
着、捕獲できるシリコン膜によって覆われている。ここ
では、ウェハー１４をボート２５の上方から順次セット
することについて述べたが、ウェハー１４をボート２５
の下方側から順次セットしても良い。なぜなら、ダミー
ウェハー３０は炉芯管から出したばかりであれば、加熱
されている為にウェハー１４に付着している不純物を除
去する効果があるためである。

【００４４】図６に示すように、試料室１１のカセット
１５にセットされたウェハー１４が、ロードロック室１
３内のウェハー搬送ロボット１８により全て反応室１２
のボート２５に搬送されると、ボート２５は、ベローズ
部分２１の収縮により、反応室２５のチャンバー部分２
０内で、最も高い位置に配置されることになる。図６か
らも明らかなように、ボート２５内の各ウェハー１４
は、シリコン膜２６によりプリコートされたダミーウェ
ハー３０、及び、ボート２５によって完全に囲まれた状
態になる。

【００４５】また、各ウェハー１４と隣接したダミーウ
ェハー３０との間の間隔は、図１等を参照して説明した
第１の実施の形態におけるウェハー１４とシリコン膜２
６との間の間隔に比較して極めて短い。また、不純物捕
獲できる部分の面積が増加する。したがって、第２の実
施の形態では、ウェハー１４上の不純物を第１の実施例
に比較してより効率的にシリコン膜２６により除去する
ことができ、各ウェハー１４の表面は清浄な状態に保た
れる。したがって、ウェハー１４の表面には、自然酸化
膜が殆ど形成されないし、また、コンタミネーションも
生じない。

【００４６】この状態で、不活性ガスとしての窒素ガス
の反応室１２への導入を停止し、真空ポンプ２３及び補
助真空ポンプ２４により、所定の真空度、例えば、１ｘ
１０^-8Ｔｏｒｒまで、反応室１２内を排気する。

【００４７】まず、反応室１２は、約５６０℃の温度ま
で加熱される。続いて、図６に示すように、シランガス
（ＳｉＨ₄）が反応室１２内に導入される。この結果、
図５に示す工程により、清浄化された各ウェハー１４上
のアモルファスシリコン上には、シリコン原子が効率良
く付着し、且つ、大きな凹凸を有するＨＳＧ−Ｓｉ膜が
形成できることが判った。

【００４８】図７は、図６に示されたウェハー１４の状
態を拡大して示す図であり、反応室１２の内部には、ウ
ェハー設置用ボート２５が位置付けられている。また、
ウェハー設置用ボート２５には、間隔を置いて、石英、
ＳｉＣ等によって形成されたダミーウェハー３０が配列
されている。図７に太線で示すように、反応室１２の内
壁、ウェハー設置用ボート２５の表面、及び、ダミーウ
ェハー３０の表面には、水分、酸素、ＨＣ等に対してゲ
ッターとして働くシリコン膜２６がウェハー１４をボー
ト２５に設置する前に、形成、付着されている。

【００４９】図７では、シリコン膜２６の形成後、ウェ
ハー１４が互いに隣接するダミーウェハー３０の間に配
置されている。図示されたウェハー１４は、半導体基板
１４１と、当該半導体基板１４１表面に形成されたデバ
イス層１４２とを備え、当該デバイス層１４２には、Ｍ
ＯＳＦＥＴ等と共に、層間膜が形成されている。この場
合、デバイス層１４２及び半導体基板１４１上には、試
料室１１及びロードロック室１３を通過する際に、水分
（Ｈ₂Ｏ）、酸素（Ｏ₂）、及び、炭化水素（ＨＣ）等
が不純物として、付着しているものとする。

【００５０】この状態で、ウェハー１４が高温に保たれ
た反応室１２のダミーウェハー３０間に配置されると、
デバイス層１４２の水分、酸素は、蒸発して、ウェハー
１４の上方に位置付けられているダミーウェハー３０に
形成されたシリコン膜２６に捕獲されると共に、一部は
反応室１２内壁上のシリコン膜２６に捕獲される。一
方、ウェハー１４の裏面からも、水分、炭化水素（Ｈ
Ｃ）等の不純物が蒸発して、ウェハー１４の下方に位置
付けられたダミーウェハー３０及び反応室１２内壁のシ
リコン膜２６に捕獲される。

【００５１】図示された例では、ウェハー１４の表面及
び裏面と、ゲッターとして働くシリコン膜２６との間の
間隔が極めて狭くなっているため、前述したように、ウ
ェハー１４の表裏に自然酸化膜やコンタミネーション層
が形成されるのを効率良く防止できる。

【００５２】図８を参照すると、図７に示された半導体
製造装置の変形例が示されており、ここでは、ダミーウ
ェハー３０の表裏に、凹凸を有するシリコン膜３５が形
成されている点で、図７の例とは異なっている。図８に
示すように、シリコン膜３５に凹凸を設けることによ
り、シリコン膜３５の表面積を大きくすることができる
ため、シリコン膜３５のゲッタリング能力を向上させる
ことができる。したがって、この例に係る半導体製造装
置では、ウェハー１４からの不純物を図７の例よりも効
率的に捕獲できるという利点がある。

【００５３】また、表面に凹凸を有するシリコン膜３５
を形成するためには、例えば、ダミーウェハー３０をシ
リコンによって形成しておき、ＨＳＧ技術を応用して、
シリコン表面に、シリコン含有ガス、例えば、シラン等
を照射することで、公知の方法でＨＳＧ−Ｓｉを形成す
れば良い。尚、ダミーウェハー３０に形成される凹凸に
よる面積の拡大は、ウェハー１４上に形成されるＨＳＧ
−Ｓｉ膜に比較して小さくても良いから、例えば、ダミ
ーウェハー３０上には、不純物が付着していても良い。
また、ダミーウェハー３０自身の表面に、加工により凹
凸を形成しておき、この上に、Ｓｉ膜を堆積する方法を
用いても良い。

【００５４】図９を参照すると、図７のもう一つの変形
例が示されており、この図では、ダミーウェハー３０上
だけではなく、反応室１２の内壁及びボート２５の表面
にも、凹凸を有するシリコン膜３５が形成されており、
これによって、不純物を捕獲するシリコン膜３５の面積
を更に拡大できる。このように、反応室１２及びボート
２５に、凹凸を有するシリコン膜３５は、公知の方法を
用いて形成できるため、ここでは、詳述しない。

【００５５】図１０（ａ）及び（ｂ）を参照して、本発
明の第３の実施の形態に係る半導体製造装置を説明す
る。この実施の形態は、図１０（ｂ）に示されるよう
に、一部を切り欠いた円形形状のダミーウェハー３６
と、このダミーウェハー３６上に、直立した３本のウェ
ハー保持バー３７とを備えたウェハー保持部を備えてい
る。ここで、ダミーウェハー３６及び保持バー３７は、
シリコン、石英、又は、ＳｉＣ等によって形成されてお
り、前述した実施の形態と同様に、ダミーウェハー３６
及び保持バー３７の表面は、シリコン膜によって被覆さ
れている。

【００５６】このように、一部を切り欠いた形状のダミ
ーウェハー３６を使用することにより、ダミーウェハー
３６をボート２５に位置決めするのが容易になる。

【００５７】この構成では、ロードロック室１３（図６
参照）から反応室１２に搬送される各ウェハー１４は、
ウェハー搬送用ロボット１８によりウェハー保持部の保
持バー３７上に搭載される。ウェハー１４を保持バー３
７上に搭載しても、各ウェハー１４のデバイス層１４２
は、ダミーウェハー３６と直接接触していないため、接
触によるデバイス層１４２の汚染等を防止できる。

【００５８】図１０（ｃ）を参照すると、図１０（ａ）
に使用できるダミーウェハー３６の変形例が示されてお
り、ここでは、円形形状のダミーウェハー３６が示され
ており、且つ、当該ダミーウェハー３６上にも、３本の
保持バー３７が設けられている。図１０（ｃ）のウェハ
ー保持部も図１０（ｂ）と同様に使用できる。尚、図１
０（ｂ）及び（ｃ）では、保持バー３７の数を３本とし
たが、保持バー３７の数は３本に限定されないことは言
うまでもない。また、ウェハーが滑るのを防止する治具
をダミーウェハー３６上に設けても良い。

【００５９】図１０（ａ）〜（ｃ）においても、図８及
び図９と同様に、ゲッターとして作用するシリコン膜２
６に、凹凸を形成しても良い。

【００６０】図１１（ａ）及び（ｂ）を参照すると、本
発明におけるダミーウェハー３８の他の例が示されてお
り、ここでは、図１１（ｂ）に示されているように、ダ
ミーウェハー３８には、ウェハー搬送用ロボット１８の
アームを挿入するための切り込み部３９が設けられてい
る。図示されたダミーウェハー３８上には、他の例と同
様に、シリコン膜２６が形成されており、図１１（ａ）
に示すように、ウェハー搬送用ロボット１８により、直
接、ウェハー１４が搭載されている。また、この例にお
いても、反応室１２及びボート２５の表面には、シリコ
ン膜２６が形成されており、これらシリコン膜２６に
は、凹凸が設けられても良い。

【００６１】図１２を参照して、本発明に係る半導体製
造装置のように、反応室１２に予めシリコン膜２６を形
成した後、ＨＳＧ−Ｓｉ膜を形成した場合における効果
を説明する。

【００６２】まず、清浄な表面を有する自然酸化膜の無
いＨＳＧ形成用リンドープ非晶質シリコン基板及び清浄
な表面を有する自然酸化膜の無い酸化膜厚測定用シリコ
ン基板をそれぞれ１枚用意すると共に、自然酸化膜が形
成されていない４８枚のシリコン基板（ウェハー）を用
意して試料室１１に搬入した後、反応室１２に搬送した
場合、図１２の第１列に示されているように、反応室１
２にプリコートが施されていないときには、３オングス
トロームのシリコン酸化膜がアモルファスシリコン上に
形成された。この時のＨＳＧ−Ｓｉ膜の表面積増加率
は、アモルファスシリコンの表面積の１．７倍であっ
た。一方、反応室１２にシリコン膜２６によるプリコー
トを施した場合であって、図１に示すように、シリコン
基板間に、ダミーウェハーのような隔絶板が無い時に
は、反応室１２に搬送されたシリコン基板には、シリコ
ン酸化膜が形成されず、且つ、ＨＳＧ処理後のＨＳＧ−
Ｓｉ膜の表面積増加率は２．２倍であった。また、反応
室１２及びダミーウェハーのような隔絶板上に、シリコ
ン膜を形成した場合にも、反応室１２に搬送されたシリ
コン基板には、シリコン酸化膜が形成されず、且つ、Ｈ
ＳＧ−Ｓｉ膜の表面積増加率は２．２倍であった。

【００６３】次に、試料室１１に搬入される４８枚のシ
リコン基板上に、４オングストローム程度の自然酸化膜
が形成されている場合、反応室にプリコートが施されて
いない場合、清浄な表面を有するシリコン基板上に成長
したシリコン酸化膜の膜厚は５オングストロームとな
り、且つ、この反応室内でＨＳＧ−Ｓｉ膜が形成される
と、表面積増加率は１．５倍に止まっていた。

【００６４】一方、シリコン膜によって、反応室、或い
は、反応室及び隔絶板の双方をプリコートした場合、反
応室内に搬入されたシリコン基板には、シリコン酸化膜
が形成されず、且つ、この状態で形成されたＨＳＧ−Ｓ
ｉ膜の表面積増加率は２．２倍であった。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
反応室等の処理室に、ウェハーに対して目的の処理を施
す前に、予めシリコン膜によるプリコートしておくこと
により、ウェハー上の不純物をシリコン膜によって捕獲
し、ウェハー表面を清浄化でき、この結果、以後に行わ
れるＨＳＧ−Ｓｉ膜の表面積増加率を改善することがで
きる。更に、プリコートは、反応室等の処理室を取り換
えることなく行うことができるため、経済性の面におい
ても、非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造装
置の一工程を説明するための概略構成図である。

【図２】図１に示された半導体製造装置における他の工
程を説明するための概略構成図である。

【図３】図１の半導体製造装置における更に他の工程を
説明するための概略構成図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装
置の一工程を説明するための概略構成図である。

【図５】図４に示された半導体製造装置における他の工
程を説明するための概略構成図である。

【図６】図４に示された半導体製造装置における更に他
の工程を説明するための概略構成図である。

【図７】図４〜６に示された半導体製造装置の動作をよ
り具体的に説明するために、一部を拡大して示す図であ
る。

【図８】図７に示された部分の変形例を示す概略図であ
る。

【図９】図７に示された部分の他の変形例を示す概略図
である。

【図１０】（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る
半導体製造装置の部分拡大図である。（ｂ）は、（ａ）
の一部を説明するための平面図である。（ｃ）は、
（ｂ）に示された部分の変形例を示す平面図である。

【図１１】（ａ）は、図１０に示された半導体製造装置
の変形例を示す図である。（ｂ）は、図１１（ａ）の一
部をより詳細に説明するための平面図である。

【図１２】本発明に係る半導体製造装置による効果を説
明するための図である。

【符号の説明】

１１試料室１２反応室１３ロードロック室１４ウェハー１５カセット１６ドア１７真空ポンプ１８ウェハー搬送用ロ
ボット２０チャンバー部２１ベローズ部２２ヒーター２３真空ポンプ２４補助真空ポンプ２５ウェハー搬送用ボ
ート２６シリコン膜２８設置台３０ダミーウェハー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の処理を行う処理系の内壁に、所定
の処理に先立ち、前記内壁にシリコン膜をコーティング
しておき、前記処理系における気体不純物をシリコン膜
により捕獲することを特徴とする気体不純物の捕獲方
法。
【請求項２】処理室内に、半導体ウェハーを導入し
て、所定の処理を行う際に、前記所定の処理に先立ち、
前記半導体ウェハーを構成する半導体と同一種類の半導
体によって形成された半導体膜を前記処理室内にコーテ
ィングした後、前記半導体ウェハーを処理室内に導入し
て、半導体ウェハーから放出される気体不純物を前記半
導体膜により捕獲、除去することを特徴とする気体不純
物の捕獲方法。
【請求項３】請求項２において、前記コーティングさ
れる半導体膜はシリコン膜であることを特徴とする気体
不純物の捕獲方法。
【請求項４】請求項３において、シリコン系ガスを導
入することによって、前記シリコン膜をコーティングす
ることを特徴とする気体不純物の捕獲方法。
【請求項５】請求項４において、前記シリコン系ガス
は、シランガス、ジシランガス、トリシランガス、テト
ラシランガスの少なくとも一つを含んでいることを特徴
とする気体不純物の捕獲方法。
【請求項６】請求項２において、前記コーティングさ
れる半導体膜は、酸素、水分、並びに、酸性及びアルカ
リ性の不純物、または、有機物を除去できると共に、前
記所定の処理に使用される不活性ガスに対しては不活性
であることを特徴とする気体不純物の捕獲方法。
【請求項７】請求項６において、前記コーティングさ
れる半導体膜は、ゲルマニウム膜であることを特徴とす
る気体不純物の捕獲方法。
【請求項８】請求項１または２において、前記所定の
処理は、半球粒状のグレインを電極表面に有する積層型
キャパシターを形成するための処理であることを特徴と
する気体不純物の捕獲方法。
【請求項９】処理空間を規定する排気可能な処理室
と、前記処理空間内に処理すべきウェハーを搬入する搬
入手段と、前記ウェハーが処理空間に搬入される前に、
前記処理空間にガスを導入し、前記処理室の内壁に前記
ガスによって定まる半導体膜を形成する手段とを備えて
いることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１０】請求項９において、前記ガスはシリコ
ン系ガスであり、且つ、半導体膜はシリコン膜であるこ
とを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１１】請求項９において、前記処理空間内
に、前記ウェハーを複数枚設置できるウェハー設置用ボ
ートが設けられていることを特徴とする半導体製造装
置。
【請求項１２】請求項１１において、前記ウェハー設
置用ボートは、前記処理室の内壁と共に、前記半導体に
よって予めコーティングされていることを特徴とする半
導体製造装置。
【請求項１３】請求項１２において、前記ウェハー設
置用ボートは、複数のシェルフに分割されていることを
特徴とする半導体製造装置。