JPH0267725A - 半導体装置のシリサイド化コンタクト形成用熱処理装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置のシリサイド化コンタクト形成用熱
処理装置に関する。

第１７図（Ａ）乃至（Ｃ）はＭＯ８型半導体装置の製造
工程のうちシリサイドコンタクトを形成する工程におけ
る構造を示す。

各図中、１はｐ型シリコン基盤（ウェハ）、２はフィル
ードＳ　ｉ　０２　Ｂ’Ｊｒ、３ａ、３ｂはｎ＋拡散層
、４ａ、４ｂはｎ−拡散層、５はゲートＳｉｏ２層、６
はｎ型ポリＳｉ層、７はタングステンシリサイド層、８
はＳｉＯ２層、９ａ、ｇｂはサイドウオール３ｉ０２層
、１０はＰＳＧ膜である。

同図（Ａ）は熱処理前の状態を示す。１１はチタン膜で
あり、全面に亘って形成しである。この状態のものを熱
処理してシリサイド化コンタクトを形成する。

同図（Ｂ）は熱処理後の状態を示す。

熱処理によってシリコン基ａ’１１のシリコンがチタン
膜１１内に侵入し、チタン膜１１のうちコンタクト窓１
２ａ、１２ｂ内の部分がシリサイド化され、チタンシリ
サイドコンタクトＦ５ｆｆ１３ａ。

１３ｂが形成される。

この後、ＨＯ−ＮＨ４０Ｈによりチタン膜１１をチタン
シリサイドコンタクトｌ１１３ａ。

１３ｂを残して除去し、ＡｆＪ膜を形成し、エツチング
して、同図（Ｃ）に示すように、Ａρ配線１４ａ、１４
ｂが夫々チタンシリサイドコンタクト層１３ａ、１３ｂ
と接合して、ｎ＋拡散層４ａ。

４ｂ内に突き抜けずに且つコンタクト抵抗を低減されて
形成される。

ここで、Ａ１配線１４ａ、１４ｂとＰＳＧ膜１０との間
にチタンが残っていると、復の熱処理でコンタクト窓の
部分から基盤１のシリコンと過剰に反応してシリサイド
化し、不良となってしまう。従ってチタンはコンタクト
窓１２ａ、１２ｂの部分にのみ必要な吊残す必要がある
。

熱処理が過度となると、コンタクト窓１２ａ。

１２ｂより外側の部分にまでシリサイド化された部分が
拡がってしまい、熱処理が不足するとコンタクト窓１２
ａ、１２ｂの個所のシリサイド化が不十分となってしま
う。

従って、コンタクト窓１２ａ、１２ｂの部分のみのチタ
ン膜が完全にシリサイド化されるように十分に管理され
た熱処理が必要とされる。

〔従来の技術〕

第１８図（Ａ）（Ｂ）は従来のシリサイド化コンタクト
形成用熱処理装置２０を示す。この熱処理装置２０は直
熱式であり、ハロゲンランプ２１゜２２が熱源である。

２３は石英製の偏平な形状のチェンバ、２４はゲート弁
である。ハロゲンランプ２１．２２がチェンバ２３の上
下面に設けである。

第１７図（Ａ）の状態のウェハ２５が一枚ずつ、石英製
支持台２６上に支持されて、ゲート弁２４を通してチェ
ンバ２３内に搬入される。

雰囲気ガスがガス人口２７よりチェンバ２３内に継続的
に十分に供給され、狭いチェンバ２３内は空気が雰囲気
ガスにより置換された状態となっている。２８はガス出
口である。

ウェハ２５は、ハロゲンランプ２１．２２からの赤外線
をウェハ２５が吸収することによって加熱され、チタン
膜がシリサイド化される。

〔発明が解決しようとする課題〕

各ウェハ２５毎に履歴が異なり、ウェハ上の堆積膜の種
類、厚さ、面積が異なる。このため１．各ウェハ２５毎
に赤外線の吸収の程度が異なり、ハロゲンランプ２１．
２２の電力を一定としても、各ウェハ２５毎に加熱温度
が相違してしまう。

また熱処理中のウェハの温度を正確に測定することは元
々困難であり、ウェハの実際の温度に基づいた加熱温度
の制御は困難である。

このため、シリサイド化コンタクトを再現性良く形成す
ることは困難であった。

本発明はシリサイド化コンタクトを再現性良く形成可能
とすることのできる半導体装置のシリサイド化コンタク
ト形成用熱処理装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の半導体装置のシリサイド化コンタクト
形成用熱処理装置３０の原理構成図である。

３１は傍熱式の熱処理炉本体である。

３２は熱処理炉本体の温度を制御する手段である。

３３は熱処理炉本体３１内を空気非混入状態とする手段
である。

３４は複数のウェハを収納するウェハキャリアである。

３５はウェハを一枚ずつウェハキャリア３４より熱処理
炉本体３１内に搬入し、そこに秒単位の所定時間留めた
後、熱処理炉本体３１より搬出してウェハキャリア３４
に戻す−ウエハ毎搬送手段である。

〔作用〕

ウェハは一枚ずつ、空気が混入していない雰囲気とされ
且つ温度が制御されている熱処理炉本体３１内で、傍熱
的に、即ち熱伝導により加熱される。

このため、各ウェハはウェハの履歴の影響を殆ど受けず
に所定の温度にバラツキなく加熱される。

この結果、各ウェハについてシリナイド化コンタクトが
一様に再現性良く形成される。

（実施例〕 第２図は本発明の一実施例になる半導体装置のシリサイ
ド化コンタクト形成用熱処理装置４０を小す。

４１は縦型の熱処理炉本体であり、断熱材製の筒体４２
の内周面にヒータ線４３を設けたものを、垂直の石英管
４４の上端寄りの周囲に嵌合させて設けた構成である。

この熱処理炉４１は、ヒータ線４３が石英管４４内の雰
囲気の温度を加熱し、ウェハが周囲よりの熱伝導により
加熱される傍熱式である。

この熱処理炉本体４１が傍熱式であること及び以下に説
明するように炉本体４１の内部の温度が制御されている
こと、更にはウェハが一枚ずつ搬入される枚葉式である
ことにより、ウェハの履歴に関係なくウェハは所定温度
に加熱される。

４５は熱処理のためにウェハが搬入されるウェハ搬入部
であり、縦長の炉本体４１の略中央である。

４６は温度制御装置であり、炉本体４１内の中央とＬ下
の三個所の温度を測定する熱電対４７と、ヒータ線４３
に電流を供給する電源４８と、熱電対４７の出力に応じ
て′Ｆｉ源４８を制御する制御回路４９とよりなる構成
である。

この装置４６により炉本体４１内の雰囲気の温度が所定
の温度（６５０℃）に制御される。

５０は不透明石英製の熱輻射防止板である。

５１は石英管４４の上端の排気管、５２は排気ポンプ、
５３は石英管４４の下端のＮ２ガス導入口である。

これらが前記の手段３３を形成する。

排気ポンプ５２を駆動することにより炉本体４１内の空
気が排気され炉本体４１内が真空状態とされ、Ｎ　ガス
が導入され炉本体４１はＮ２ガス雰囲気とされる。

６０はウェハキャリアであり、処理前のウェハ６１を多
数枚積重しで収納するキャリア６２と、処理済のウェハ
を収納するキャリア６３とが収まっている。

６４はキャリア６２．６３を昇降させるエレベータであ
りモータ６５により駆動される。

ウェハキャリア６０は気密構造であり、排気ポンプ６６
により排気され、Ｎ２ガス導入口６７よりＮ２ガスが導
入されて、内部はＮ２ガス雰囲気とされる。

７０は水平搬送機構、７１は垂直搬送機構であり、これ
らが前記の一つェハ毎搬送手段３５を構成し、これによ
り枚葉式の処理がなされる。

７２は移し替え部である。

水平搬送機構７０は、先端にウェハ受は血７３が固定さ
れた引出棒７４が筒体７５内に移動可能に支持され、引
出棒７４が筒体７５の外側よりマグネットカップリング
７６により結合された構成である。

引出棒７４は矢印×１方向に移動した状態にあり、受は
皿７３は収納部７７内に収納されている。

７８は引出棒７４の軸合せ部である。

上記の構成により、水平搬送機構７０は、ウェハキャリ
ア６０の気密性を損わない。

垂直搬送機構７１は、上端にウェハ支持部材７９が固定
された引出棒８０が筒体８１内に移動可能に設けられ、
引出棒８０が筒体８１の外側よりマグネットカップリン
グ８２により結合された構成である。

引出棒８０は矢印Ｙ２方向に移動しており、ウェハ支持
部材７９は移し替え部７２に位置している。

８３は引出棒８０の軸合せ部である。

上記の構成により、垂直搬送機構７１は、炉本体４１の
気密を損わない。

８４はゲート弁であり、ウェハキャリア６０と移し替え
部７２との間に設けである。

次に上記構成の熱処理炉装置４０の動作について説明す
る。

第３図は熱処理動作の工程を示す。

第４図乃至第１３図は夫々各工程時の状態を示す。

まず、第２図に示す状態とする。熱処理炉本体４１内は
６５０℃の定常状態とされ、Ｎ２ガス雰囲気となってい
る。ウェハキャリア６０内には膜厚５００ｏ−１のチタ
ンＩｌ！＜第１７図＜Ａ）中符号１１で示す）が形成さ
れた処理前ウェハ６１が収納してあり、ウェハキャリア
６０内は熱処理炉本体１１内と同じくＮ２ガス雰囲気と
なっている。ゲート弁８４は開いている。

Ｎ枚のウェハの処理が終了し、Ｎ＋１枚目のウェハを処
理する場合を示す。

第４図はウェハ支持工程９０を示す。

マグネットカップリング７６を動かして、引出棒７４が
矢印×２方向に移動され、ウェハ受は皿７３がＮ＋１枚
目のウェハ６１Ｎ＋１を支持する。

第５図は移し替え部へのウェハ水平搬送工程９１を示す
。

マグネットカップリング７６を介して引出棒７４が矢印
×２方向に肋かされ、ウェハ６１Ｎ＋１がウェハ受は皿
７３に支持されたまま矢印×２方向に搬送され、ゲート
弁８４を通過して、移し替え部７２内に到る。

第６図は移し替え工程９２を示す。

マグネットカップリング８２を介して引出棒８０が矢印
Ｙ１方向に移動され、支持部材７つがウェハ６１　　を
押し上げ、ウェハ６１Ｎ＋１が受Ｎ＋１ け皿７３より支持部材７９より移し替えられる。

第７図に示すように、ウェハ受は皿７３は三本の指７３
ａ、７３ｂ、７３ｃを有するフォーク形状であり、ウェ
ハ支持部材７つは円板７９ａに三つの突起７９ｂ、７９
ｃ、７９ｄが突出した形状である。指７３ａ〜ア３Ｃと
突起７９ｂ〜７９ｄとは同図に示す位置関係とされる。

これによりウェハ６１Ｎ＋１はウェハ受は皿７３よりウ
ェハ支持部材７９に支障なく移し替えられる。

第８図は受は皿戻し工程９３を示す。

マグネットカップリング７６を介して、受は皿７３が矢
印ｘ１方向に移動され、収納部７７内に戻される。

第９図は垂直搬送・熱処理工程９４を示す。

マグネットカップリング８２を介して引出棒８０が矢印
Ｙ１方向に移動され、ウェハ６１ト。

は支持部材７９上に水平に支持された状態で石英管４４
内を矢印Ｙ１方向に垂直に搬送され、炉本体４１内のウ
ェハ搬入部４５に到る。

ウェハ６１Ｎ＋１はここに所定時間（約６０秒）留まり
、その後炉本体４１外に抜は出す。

ウェハ６１Ｎ＋１はここに留まっている間に、周囲より
熱伝導により加熱され、上記チタン膜のうちコンタクト
窓部分がシリサイド化される。

ここで、炉本体４１内の温度は所定の温度に制御されて
おり、加熱は熱伝導による傍熱加熱であり、留まる時間
が所定１間とされている。

このため、ウェハの履歴に影響されずに、各ウェハは所
定の温度にまで精度良く加熱される。

また炉本体４１内に搬入されるウェハの枚数は一枚であ
るため、加熱は急加熱となり炉本体４１内に留まる時間
は短くて済む。また以下に説明する炉外に扱は出された
ときの冷却も速い。このため、加熱時及び冷却時のウェ
ハ内の温度の不均一性が無くなる。

この結果、ウェハのチタン膜のうち各コンタクト窓に対
向する部分が理想的な状態で均一にシリナイド化される
。

第３図中、９０〜９４までがウェハ搬入工程である。

第１０図は移し替え部への垂直搬送工程９５をボす。

マグネットカップリング８２を介して引出棒８０が矢印
Ｙ２方向に移動し、処理済ウェハ６１△Ｎ＋１は支持部
材７９に支持されたまま炉本体４１内に抜は出し、移し
替え部７２に到る。

ウェハ６１ＡＮ＋１は炉本体４１内に扱は出すと、ウェ
ハー枚であるため、急速に冷却される。

また、このときモータ６５によりエレベータ６５を駆動
させ、キャリア６３をウェハ６１　ＡＮ、１を受は入れ
可能な高さ位置に調整する。

第１１図は移し替え準備工程９６を示す。

受は皿７３が矢印×２方向に移動されて移し替え部７２
に到り、ウェハ６１ＡＮ＋１と支持部材７９との間に進
入する。

第１２図は受は皿への移し替え工程９７を示す。

支持部材７９が更に下動され、ウェハ ６１ＡＮ＋１は受は皿７３上に支持され、受は皿７３に
移し替えられる。

第１３図はキャリアへの水平搬送工程９８を示す。

受は皿７３が矢印×１方向に移動し、ウェハ６１ＡＮ＋
１は水平に搬送されてキャリア６０内に到り、キャリア
６３内に収納される。

受は皿７３は更に移動し、収納部７７内に戻る。

これにより、ウェハ６１１４＋１の熱処理が完了する。

続いてエレベータ６４が動かされて次のウェハの熱処理
が上記と同様に行われる。

第３図中、９５〜９８までがウェハ搬出工程である。

上記より分かるように、ウェハの炉内への搬入はウェハ
を垂直に搬送させて行っている。上記の装置で水平方向
の搬送距離を長くすると、引出棒が撓むという問題が起
こり、ストロークを長くとりにくいが、本実施例では垂
直方向であるため、搬送距離を長くとることが出来る。

従って、移し替え部７２を炉本体４１より離れた部位に
配することが出来、ウェハは炉本体４１より抜は出して
これより十分に離れた位置まで素早く移送され、冷却は
急速に行われる。

第１４図は本発明の別の実施例の熱処理装置１００を示
す。

第２図の熱処理装置４０と異なるのは、ウェハを垂直の
姿勢で熱処理する点である。第１４図中第２図に示す構
成部分と対応する部分には同一符号を付し、その説明は
省略する。

１０１はウェハ姿勢変換機構であり、移し替え部７２内
に設けである。この機構１０１は、第１５図に示すよう
に、係止爪１０２を有する支持板１０３が水平軸１０４
に水平位置と垂直位置との間で回動可能に設けられた構
成である。

支持板１０３は最初は水平位置にあり、受は皿７３Ａに
載置されて搬送されてきたウェハ６１Ｎ＋１の下側に相
対的に入り込む（第１５図参照）。

この状態で、支持板１０３が矢印へ方向に垂直位置まで
回動し、ウェハ６１Ｎ＋１は、係止爪１０２に係止され
、支持板１０３に支持されて垂直状態とされる。

引出棒８０の上端には二叉状の係止爪１０５が設けであ
る。

引出棒８０が矢印Ｙ１方向に移動されるとき、係止爪１
０５が垂直状態のウェハ６１Ｎ＋１を係止して垂直姿勢
を維持したまま矢印Ｙ１方向に移送され、炉本体４１内
に搬入され、この姿勢で熱処理される。

また、水平方向の搬送を、ベルト等の伯の搬送機構によ
り行う構成としてもよい。

また、熱処理炉本体が水平に配された横型炉構造とする
こともできる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、炉内の温度が制御
されている傍熱式の炉本体内で、ウェハが一枚ずつ時間
を管理して加熱される構成であるため、各ウェハをその
履歴の如何に関係なく、精度良くしかも短時間で加熱す
ることが出来、シリサイド化コンタクトを再現性良く形
成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシリサイド化コンタクト形成用熱処理
装置の原理構成図、 第２図は本発明の一実施例の熱処理装置を示す図、 第３図は第２図の熱処理装置の熱処理時の工程を説明す
る図、 第４図はウェハ支持工程時の状態を示す図、第５図はウ
ェハの移し替え部への水平搬送工程時の状態を示す図、 第６図はウェハの支持部材への移し替え工程時の状態を
示す図、 第７図はウェハ受は皿及びウェハ支持部材を示す第６図
中■−■方向よりみた図、 第８図は受は皿戻し工程時の状態を示す図、第９図はウ
ェハ垂直搬送・熱処理工程時の状態を示す図、 第１０図はウェハの移し替え部への垂直搬送工程時の状
態を示す図、 第１１図はウェハの移し替え準備工程時の状態を示す図
、 第１２図はウェハの受は皿への移し替え工程時の状態を
示す図、 第１３図はウェハのキャリアへの水平搬送工程時の状態
を示す図、 第１４図は本発明の別の実施例の熱処理装置を示す図、 第１５図は第１４図中移し替え部内のウェハ姿勢変換機
構の動作前の状態を示す図、 第１６図はウェハ姿勢変換機構の動作後の状態を示す図
、 第１７図（Ａ　）　、（Ｂ　）　、（Ｃ）は夫々熱処理
によるシリサイド化コンタクトの形成を説明する図、第
１８図（Ａ）、（Ｂ）は夫々従来の熱処理装置を示す横
断平面図、縦断立面図 である。 図において、 １１はチタン膜、 １２ａ、１２ｂはコンタクト窓、 １３ａ、１３ｂはチタンシリサイドコンタクト層、３０
は半導体装置のシリサイド化コンタクト形成用熱処理装
置、 ３１は傍熱式の熱処理炉本体、 ３２は温度制御手段、 ３３は空気非混入状態形成手段、 ３４はウェハキャリア、 ３５は−ウエハ毎搬送手段、 ４０は半導体装置のシリサイド化コンタクト形成用熱処
理１Ａ置、 ４１は熱処理炉本体、 ４２は筒体、 ４３はヒータ線、 ４４は石英管、 ４５はウェハ搬入部、 ４６は温度制御装置、 ４７は熱電対、 ４８は電源、 ４９は制御回路、 ５１は排気口、 ５２は排気ポンプ、 ５３はＮ２ガス導入口、 ６０はウェハキャリア、 ６１．６１．＋、はウェハ、 ６１　Ａト、は処理済ウェハ、 ６２は処理前ウェハ収納キャリア、 ６３は処理済ウェハ収納キャリア、 ７０は水平搬送機構、 ７１は垂直搬送機構、 ７２は移し替え部、 ７３はウェハ受は皿、 ７９はウェハ支持部材、 ９０はウェハ支持工程、 ９１は移し替え部への水平搬送工程、 ９２は支持部材への移し替え工程、 ９３は受は皿戻し工程、 ９４は垂直搬送・熱処理工程、 ９５は移し替え部への垂直搬送工程、 ９６は移し替え準備工程、 ９７は受は皿への移し替え工程、 ９８はキャリアの水平搬送工程、 １００は熱処理装置、 １０１はウェハ姿勢変換機構 を示す。 ３０熱処理装置 熱処理時の工程を説明する図 第 図 第 図 ウニ・・支持工程の状態を示す図 支持部材への移し替え工穆時の状態を示す区第６図 第６図中■−■方向よりみた図 第７図 垂直搬送・陪処理工程時の状態を示す図第９図 受は皿戻し工程時の状態を示す図 第８図 移し替え部への垂直搬送工程時の状態を示す図第１０図 移し替え準備工程時の状態を示す図 キャリアへの水平搬送工程時の状態を示す図第１３図 受は皿への移し替え工程時の状態を示す図本発明の別の
実施例の跡処理装置を示す図第１４図 ウェハ姿勢変換機構の動作前の状態を示す図第１５図 ウニ・・姿勢変換機構の動作後の状態を示す図第１６図 ンリサイド化コンタクトの形成を説明する図第１７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体装置の製造工程途中のウェハ（６１）を熱処理し
   てコンタクトをシリサイド化する熱処理装置において、 傍熱式の熱処理炉本体（３１、４１）と、 該熱処理炉内の温度を制御する手段（３２、４６）と、 該熱処理炉内を空気混入のない状態とする空気非混入状
   態形成手段（３３、５２、５３）と、上記ウェハを収容
   するウェハキャリア（３４、６０）と、 該ウェハキャリア内のウェハを一枚ずつ上記熱処理炉本
   体内に搬入し、そこに所定時間留め、その後ウェハを上
   記ウェハキャリア内に戻すウェハ搬送手段（３５、７０
   、７１、７３、７９）とよりなることを特徴とする半導
   体装置のシリサイド化コンタクト形成用熱処理装置。