JPH0478137A - 熱処理装置システム - Google Patents
熱処理装置システムInfo
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- JPH0478137A JPH0478137A JP19064990A JP19064990A JPH0478137A JP H0478137 A JPH0478137 A JP H0478137A JP 19064990 A JP19064990 A JP 19064990A JP 19064990 A JP19064990 A JP 19064990A JP H0478137 A JPH0478137 A JP H0478137A
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- treatment apparatus
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体素子等の製造工程で行なわれる熱処理の
装置システムに係シ、特に、処理の安定性を逼め半導体
素子等を製本するのに好適な熱処理装置システムに関す
る。
装置システムに係シ、特に、処理の安定性を逼め半導体
素子等を製本するのに好適な熱処理装置システムに関す
る。
従来の熱処理装、ｆは、例えば油田和男著「最新ＬＳＩ
プロセス技術」、工業調査公刊、１９８３年なる文献の
第１２８項、第１５２項一＠１５４項に記載されている
ように、複数のクエハをホルダーに同方向−列に配置し
、ガラス製の円形の簡の中に挿入し次複数のクエハを、
反応ガスを流しｔ状態で円筒の周囲に配置し九と−タに
より被処理基板を加熱して熱も理を行なうものでりり、
クエハのセツティングは真空ピンセット、あるいは、大
気中で行なってい几。（この文献では横方向にし一タを
配置しているが縦方向でも良い）。 〔発明が解決しようとする課題〕 半導体製造工程の代表的な熱処理工程である熱酸化婁の
形成について考える。素子の集積度が増加するとともに
、制御するｔｗ量は減少する。この微小な電荷を制御し
半導体の動作を安定にＭＭ性艮ぐ行う九めには電荷の流
路となる基板の界面近傍の伏１が非常に安定しているこ
とが重要である。界面近傍に結晶欠陥、あるいは、荷電
粒子、金属等不純物の取り込みがあるとゲート電圧が再
現性よく均一に印加出来なくなりｔ５、リーク電流が増
加する。 この特性劣化り原因として熱処理前、あるいは熱処理中
に異物、あるいは、汚染がｊ！面近傍に付層し、その結
果表面の原子配列が乱れて転移が発生し九５．残留しｔ
異物等（特に荷電粒子）が界面に固定されゲート電極に
よる゛電界をシフトさせ几９、リーク電流の増加金引き
起こす。轡に、熱処理工程は被処理基板を高温にするた
め不純物等の拡散は速く、例えば、汚染の種類によって
は裏面に付層しｔ異物・汚染がＨ％理表面にまで容易に
拡散してしまう。従って、処理時の基板に異物が無いこ
とが重要で、かつ、Ｈ皇となる。さらに。 Ａ拗、汚染以外に処遇基板のｉ面にできる自然酸化！ｓ
も熱酸比肩に比較して僕買が憑い九め処】開始前に該自
然酸化１摸の＃夫も必要でろる。 現状ラインは％酸化撲形底等の熱悠１のｎＫは酸洗浄、
アルカリ洗浄、水洗等を組合せることに二って自然酸化
膜：除去、汚染、異物の除去を行ない、面処理終了後、
一定時間内に熱処理を実施することで自然酸化膜の再形
成をできるだけ防止することで工程の管理を行なってい
る。例えば、Ｓｌ 、 Ａｌ １％の酸化されやすい材
買の場合、ｇｊｒ処理でるる洗浄終了後に空気の様な酸
素を含有する雰囲気中にさらしてしまうと洗浄した表面
は非常に活性化していることも手伝って容易（酸化膜を
形成してしまう。 本発明の第一の目的は信頼性の高い原子を形成するため
に被処理物の表面に自然酸化膜を形成させないで熱処理
を実現するｔめの熱処理装置システムを与えることであ
る。 〔課題を解決するｔめの手段］ 上記本発明の目的を達成する九めに、本発明は被処理ウ
ェハを大気、あるいは、０２．Ｉ２０を含む雰囲気中に
さらすことなく、熱九理七行逢う。 この几めには、下記のことが重要である。 （１） ｍ処理終了侵−貫して０２．Ｉ２０を低濃度
に押えｔ雰囲気で彼九埋基板ｔ’ｆ理すること。 （２） 前処！終了後できるだけ待機時間ｔ−≦くし
て熱感１工１ｉｌを実施すること。また、後込埋が伴う
場合も屑様に待Ｓ時間を短縮すること。 （１） 、 （２）の処ｆｆ１Ｋより被処理基板の表面
に０２゜Ｉ２０が吸蒼し酸化ＩＩＩｔ−形成する１率を
非常に小さくでき、薄ｉｌ！３１に！ｓ漠買劣化、コン
メクト導通不艮等の不良を防止する。 これを実現するには従来、前処理、熱処理等の処理ごと
に被処理基板を大気中に取りだし、次の処理装置に移し
変えてい九のをある一定の真空あるいは不活性ガス等で
満たされ几空間内ｔ−経て被処理基板を移送する。この
不活性ガスを利用する場合は大気圧よりやや高く設定す
ることで外気からの制御していない雰囲気の混入を防止
する。あるいは、意図的に空間内に流れ金乍シ出す。こ
の時は、九とえ空ｌ５ｉｆｆ内に異物等が混入した場合
でも、異物がこの空間内を浮遊しないようにクリーンル
ームと同様に、九とえば、上向きあるいはｆＲ同きの被
処理基板に対して上方向から下方向に雰囲気ガスが流れ
るよりにする。同時に、この空間は空間を形成する壁面
の材料ｔ−気体の吸ＩＦあるいは吸蔵がしてくい材料を
使用し、使用前にベーキング等ｆ７ｃｊ！Ｊ表面からの
ガスを十分だしておく。 ま之、前処暑終了から熱処理までの待機時間をできるだ
け垣くするため、処理室は出来るだけ近接させ複数処理
のそれぞれの処理ＴＲ１１１１Ｉを一定の時間に近づけ
る。九理ｍ構の上でどうして４処理時間を揃えることが
出来２い場合は、処理時間の長い装置を複数１ｉｉ１設
置することで見かけ上の処ｊｌＩｉｌ？間を一定とする
ことで対応することができる。 この時のｇ＆Ｊ１１時間及び雰囲気の目安は次のように
考える。 分子量がＭ１分分圧のガスが単位面積、単位＃間当りに
彼処Ｍ物１’ｃ［突する分子数ＮはＮ−ＬＳＩ Ｘｌ
０ ”ＸＰＸ（ＴＭ）−０５（／ｃｍ’ｓ’ｓａ） （
１）となる。Ｔはガス温度を示す。 ここで、簡単化のｔめＩ２０と０□金−つのガスとみな
す。従って、Ｍ−１５となる。上式をもとに付着する（
ＩＩＩ２０＋Ｏ□）の分子層数りに、？＝３００にとす
ると Ｌ−ｉｔｘｌｏｘｐ（ｐａ）ｘｚ（ｓｅａ）
Ｉ２）となる。 単結晶全形成しようとする場合の条件は、不純物の分圧
だけに依存するのでなぐ不Ｉ＠物の種類、雰囲気温度等
にも関係するが、最低の条件は処理開始Ｗ＆（不純物が
１０−３ｙｔｉ以下でなければならない。従って、（２
）式は Ｐ（Ｐａ）Ｘｔ（ｓｅａ）≦ｔ７ｘ１ｏ−’
（５）となる０例えば ＊送時間が１０ｓ・０とす
ると、（Ｉ２０＋０２）の分圧はｉ、７Ｘ１０Ｐａ以下
が必要となる。 上記条件を満足するには、 各処３１ｍには、ガス供給系のほかに独立の真臣糸、あ
るいはベーキング用のヒーメ七設ける。 各室はガスＤ吸層、吸蔵が少ないように表面伏線が非常
に滑らかでｊｉｌ、蜜であること、さらに室内の＊ｇが
単、ｌ＠でｉｊ！面積をできるだけ小さくすることが重
要である。さらに、各部屋は空間的に留金している導入
口に：は開閉ａ＃を設ける。 〔作用〕 上記ａ旗において前処理の洗浄工楊までに：、被処理物
Ｏ表面の異物、汚染、さらに自然層化Ｓは除去され、！
１ｆｉ３１基板の表面は非常に活性な状態になっている
。従って、雰囲気内の不純物が表面に付層すると化学的
に非常ＫＭ合しやすい、特に、雰囲気中の０２．ｌｌＩ
２０は８１あるいは金属表面に付層すると容易にＳｉＯ
□等の酸化ＩＩｔ形成する。 しかし、不発明のように、各室の表面ａをできるだけ小
さくし、かつ、ヒータによるベーキングで不Ｒ物ガスの
吸着が少々り、まｔ、各室は大気中からガスを取り入れ
ることがない九め０□、 Ｉ２０の分圧の低い雰囲気中
で、かつ、前処暑終了から短い待機時間で久の熱処！ｌ
を開始できる。一方、そこで、熱処理開始時に彼処１１
物は清浄な表面が確保でき、熟熱！ｌは再現性よく理想
的に行なわれる。その結果、＃絶ａ摸凝買劣化、コンタ
クト導通不良等の歩留あるいは信頼性を低下させる１員
因はなくなる。特に、半導体製造工程の中の熱処理工程
のように半導体の性能金乍用する界を近傍の処ｔｏ場合
、その影＃は大きい。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例ｔ−纂１図から第８図により説明
する。 第１図は本発明の熱感ａＷ装置システムの第一の実施例
の１１ｇを示す説明図である。 本実施例の装置ｌは、第１図に示すよ５に前処理室１、
熱処理室２、予備室３の王室、搬送室４の一室、被、＠
理物であるウェハを室に出し入れするロードロック：ｉ
５ａ、５ｂの二基から成り立っている。また、各室の接
合部には二重のゲートバルブ６ｔ−設置している。 第２図は本実施例の装置システム内のウェハの１送方向
を示している。 第３１イ；ゲートバルブ部分全拡大しｔ説明図でるる。 処理ｉｆ間は薄型の二組のゲートバルブ６゜７に；って
接続されており、このゲートパルプ閲に温さまれｔ空間
ｉＣは真空引き用ボート８ａ、ガス導入用ボートａｂｌ
投σ、ベーク用Ｏヒーメ９が＃！面に内、Ｉされて電ｆ
ｉｌｏが接続されている。 各室に４ｈ同様にベーク用のヒータ、あるいは、ランプ
が設置されているｅ、また各室は独立構成とする力め真
空系等の付属品全ＩｉＩ膚にもってお夕、制御ユニット
と共に各室金支える架８ｙｃ取付けてできるｆ：け一体
化し、各室はＩＥ源屑と制御用配線、排気用とガス供給
用配管ｔ′Ｒｉ、り外すことで室全体を装置・システム
から容易に１７１．！７ａすことがで惠る。 一般に、被処理ウェハは任意の枚数を一単位とし念ブロ
ック単位でウェハ専用ケースに収容されて処理工程ＩＷ
Ｕｆｔ移動させる。この移動の際、ウニへＢ面は雰囲気
中の８２０，０□に毅して物理的な吸７ｆｔするか、あ
るいは化学的な吸着として自然酸化ａｔｅ底する。自然
酸化膜は安定な状態であるが、吻】的に吸着し几ガスは
常に脱着する可能性がゐる。従って、ガスの膏！しｔ伏
量のまオでウェハを熱、！＆ｊｔ’ステムＯ室内に取）
入れていくと。 室内の不偽物のガスａ夏、あるいは、壁面への吸漕ガス
ａ度が高まる危険性がある。そこで、ロードロック室５
ｆＩ：二重として前段のロードロック室５１ではカセッ
トケースに収納されｔウェハｔ−投宣し、例えば、乾桑
窒素ガスとの置換全行なり九ｆ＆で為、あるＸＡは、１
襞、真空排気を十分に行ない雰囲気から取り込まれ之不
ｌＩＩ＠物ガスａｔＬをできるだけ低く押える。この処
ｌＯ後、ウェハを一枚づつ、あるいは数枚を一単位とし
て後段のロードロック室５ｂに移送する。ここでは、と
−タちるいはランプによってウェハを加熱し表面に吸着
しｔ不、＠物ガスを脱着させる。このようなロードロッ
ク室５での処ｙｓｓ了後、ウェハを搬送室５に導入でき
る。 搬送！！４の搬送アーム等の輸送手段を経てウェハは前
処理室１に運ばれる。前処理室１では、自然酸化ａＯ線
除去”行なう。但し、本処理はウェハがシステムに導入
されるときに異物・汚染が除去されていること金創提と
している５もし、面処理室１にウェハ′Ｊｔ４人しｔ時
点で異物・汚染が残っていが場合には、＃処理室１では
異物・汚染の除去工ｓ１１付加しなければならない。 次の熱処理室２に移送さ几たウェハはランプ等の加熱に
工って酸化Ｓ形成、あるいは、アニール処理ｉ行２う。 熱処理の開始時に、クエ／・には異物・汚染のけ着がな
く、３然酸化、Ｊｌも除去して洗浄な：ｌＲ面が得られ
ているため、熱＠理工程に伴い汚染が拡散し、界面特性
が変動しｆＦ−９，絶縁特性が劣化しｔりする現象？：
防止できる。この九】（より熱処理工程は完了するが、
熱燻ｌシステムでは予需室Ｓが残つている。 熱処理後の最後の一室は二通りの使い方が考えられる。 一つは予備室としての使い方である。処理室が故障しな
いこと、掃除が不要なことは、】想的なことであるがこ
れｔ完全に実現することは離しい。そこで本システムの
場合、二つの処理室のうち故障率または掃＃列度が羅い
処ｍ＊を用意して予備室とする。但し、このシステムの
場合、室が王室しか設置できないｓｇとなっている几め
、二つの処理室に対して一つの予Ｓｌ室しか設けられな
いが、量産等を考えｔ場合、二つの予ｆａ室を設けるこ
とが必要である。 萬４図は処理室数を増やすためＫＪＩ送′Ｍを直列（並
べた４のである。 第５図は処！１室数を増やす几めに搬送室を多角構造と
している。ま７ｔ％前述の実施例ではウェハを出し入れ
する部分くロードロック室）は同一になってｂるが、状
況に応じてロード室とアンロード室を別々に設けても良
い。 もう一つの使い方は予備室を成膜処理室に利用すること
である。例えば、厚い酸化膜等を形成する場合、熱処理
だけでは一般に時間がかかる九め熱酸比肩とＣＶ Ｄ
（Ｃｈｗｉｏａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｉｉｉｔｉｏ
ｎ）による絶ａ、Ｓｔ−層状に形成する。これによ５Ｍ
特性と生産性の向上を両立する生産が可能となる。 ここで、各空間には二重のゲートパルプが設けられてい
るが、通常のウェハ錫塩を行なう際には、処理室１ｌＩ
Ｋ近いゲートパルプのみの開閉を行ない、搬送ｊｌｌｌ
／Ｃ近いゲートパルプは開状態のままにしておく、：ｌ
［ＫＡ茗が生じ几場合にのみ、両ゲートパルプと閉じ、
池の室を犬＊にさらすことなく交換が可砺となる。（本
発明のように不ＲＩｋｌガスａ度の低ＪＲが必要な装置
システムでは、修１時に大２にさらし理室はすぐにクエ
ハ込１が可能な不純物レベルまで低減することは不可能
であシ、処理室単独でのべ一り、真空排気が必要なｔめ
故陣時の処！としては処１室を交換する必要がある。）
しかし、二重のゲートパルプを設置しても室の交換後す
ぐにクエハ処理會開始することはできない。 なぜなら、二重のゲートパルプにはさまれた空間は大１
！ｃＫＩｉ＝ してしまう之め表面に不純物ガスが吸着
してシシ、この状１でパルプを開状態にしてしまうと不
純物ガスが処理室等を汚染する几めである。＠麿物ｘｔ
−除去するｔめ、込ｍ室を交換後真空あるいは乾燥直素
ガスを流した雰囲気中でベーキング全行ない壁面の吸着
ガスを脱趨させる。処理終了後に熱旭ａｔ開始すること
で信頼性の高い処置が開始できる。 ＠６囮に、熱感！！速度が高くできす熱処理法としてウ
ェハの一括処理（バッジ）方式しか採用できない場合の
装置システムを示す。ｆＩｒＩｓ理室１で洗室１れたウ
ェハは、ボート１３ｔ−経て搬送室１４に運びこまれ、
搬送室１４に設置され九二個のバッジ用熱込理室２ ｍ
＋ ２ ｂにかいる。例えば、熱処理ｉ！２１で熟熱
！をおこなっている間に前処】食終わったウェハを、順
次、熱処Ｊ１３ｉ２ｂに運び込む。このはこび込みが終
了後、熱錫塩室２ｂはａＳＳを開始し、一方、熱Ｓ１室
２＆で熱処１室を終了したウェハはボート１３ｔ−通っ
て搬送室４を経て、予備室３、あるいは、ロードロック
室５へ運びたす。この構成に工りバッジ処理との併用で
も＃！込理物であるウェハを大９ＣＫさらすことなく連
続した処理が可能となる。 第７図は本発明の装置システムへのウェハ搬送を雰囲気
を制御したトンネルであるクリーントンネル１４により
行なっ友場合のシ、ステム概ｌｌＩ図を示す。ここでは
、ウェハは始めからその周辺雰囲気を管埋している几め
、ロードロック室５の吸着ガスの除去等は不景となる。 従って、クリーントンネル１４からゲートパルプを介し
てウェハの受ｆｆ＃ＬのＳ相ｔもクロードロック室５が
委俊されている。池の構成Ｆｉ第１図で示した構成と同
様でｈる。 第３図も第７図と同様にウェハ１送を雰囲気を制御しＬ
ドアネルであるクリーントンネル１４に＝９行なりｔ場
合のシステム説明図を示して−るつ但し、このシステム
では搬送室は表くクリーントンネル１４にロードロック
室を介してＩ１１！ｆ！処】室が擬続されている。 〔発明の効果〕 （１）前処】終了後−貫して制御雰囲気内、籍ＫＯ□、
Ｈ２Ｏ１低濃［Ｋ禅え友雰囲気で彼処塩基板管管理する
こと。（２）前処理終了後できるだけ放置時間を短くし
て熟熱理工ｉｉを実施すること。′を次、後込１が伴り
場合も同様に＊ａｉ時間を短期する。 （１） 、 （２）の処置に：５被処暑基板の表面に０
２゜ｆ１２ｏが吸着し酸化Ｘｔ形属する確率を非常に小
さくすることが出来る。 そこで、特に従来自然酸化、Ｉ！■形成によって誘発さ
れｙｔ−１１ＩＡＩＡ子の不良である自然酸化膜上に絶
縁ｓ、を形成した場合Ｏ絶磁婁耐圧劣化（現象は特４Ｃ
Ａｌｊｌ化＃に犬！ｌＪ［Ｋ：＋る。）等が防止で１、
その結果、半導体等の製品の（Ｐｉ類性および歩留ｉが
向上する。
プロセス技術」、工業調査公刊、１９８３年なる文献の
第１２８項、第１５２項一＠１５４項に記載されている
ように、複数のクエハをホルダーに同方向−列に配置し
、ガラス製の円形の簡の中に挿入し次複数のクエハを、
反応ガスを流しｔ状態で円筒の周囲に配置し九と−タに
より被処理基板を加熱して熱も理を行なうものでりり、
クエハのセツティングは真空ピンセット、あるいは、大
気中で行なってい几。（この文献では横方向にし一タを
配置しているが縦方向でも良い）。 〔発明が解決しようとする課題〕 半導体製造工程の代表的な熱処理工程である熱酸化婁の
形成について考える。素子の集積度が増加するとともに
、制御するｔｗ量は減少する。この微小な電荷を制御し
半導体の動作を安定にＭＭ性艮ぐ行う九めには電荷の流
路となる基板の界面近傍の伏１が非常に安定しているこ
とが重要である。界面近傍に結晶欠陥、あるいは、荷電
粒子、金属等不純物の取り込みがあるとゲート電圧が再
現性よく均一に印加出来なくなりｔ５、リーク電流が増
加する。 この特性劣化り原因として熱処理前、あるいは熱処理中
に異物、あるいは、汚染がｊ！面近傍に付層し、その結
果表面の原子配列が乱れて転移が発生し九５．残留しｔ
異物等（特に荷電粒子）が界面に固定されゲート電極に
よる゛電界をシフトさせ几９、リーク電流の増加金引き
起こす。轡に、熱処理工程は被処理基板を高温にするた
め不純物等の拡散は速く、例えば、汚染の種類によって
は裏面に付層しｔ異物・汚染がＨ％理表面にまで容易に
拡散してしまう。従って、処理時の基板に異物が無いこ
とが重要で、かつ、Ｈ皇となる。さらに。 Ａ拗、汚染以外に処遇基板のｉ面にできる自然酸化！ｓ
も熱酸比肩に比較して僕買が憑い九め処】開始前に該自
然酸化１摸の＃夫も必要でろる。 現状ラインは％酸化撲形底等の熱悠１のｎＫは酸洗浄、
アルカリ洗浄、水洗等を組合せることに二って自然酸化
膜：除去、汚染、異物の除去を行ない、面処理終了後、
一定時間内に熱処理を実施することで自然酸化膜の再形
成をできるだけ防止することで工程の管理を行なってい
る。例えば、Ｓｌ 、 Ａｌ １％の酸化されやすい材
買の場合、ｇｊｒ処理でるる洗浄終了後に空気の様な酸
素を含有する雰囲気中にさらしてしまうと洗浄した表面
は非常に活性化していることも手伝って容易（酸化膜を
形成してしまう。 本発明の第一の目的は信頼性の高い原子を形成するため
に被処理物の表面に自然酸化膜を形成させないで熱処理
を実現するｔめの熱処理装置システムを与えることであ
る。 〔課題を解決するｔめの手段］ 上記本発明の目的を達成する九めに、本発明は被処理ウ
ェハを大気、あるいは、０２．Ｉ２０を含む雰囲気中に
さらすことなく、熱九理七行逢う。 この几めには、下記のことが重要である。 （１） ｍ処理終了侵−貫して０２．Ｉ２０を低濃度
に押えｔ雰囲気で彼九埋基板ｔ’ｆ理すること。 （２） 前処！終了後できるだけ待機時間ｔ−≦くし
て熱感１工１ｉｌを実施すること。また、後込埋が伴う
場合も屑様に待Ｓ時間を短縮すること。 （１） 、 （２）の処ｆｆ１Ｋより被処理基板の表面
に０２゜Ｉ２０が吸蒼し酸化ＩＩＩｔ−形成する１率を
非常に小さくでき、薄ｉｌ！３１に！ｓ漠買劣化、コン
メクト導通不艮等の不良を防止する。 これを実現するには従来、前処理、熱処理等の処理ごと
に被処理基板を大気中に取りだし、次の処理装置に移し
変えてい九のをある一定の真空あるいは不活性ガス等で
満たされ几空間内ｔ−経て被処理基板を移送する。この
不活性ガスを利用する場合は大気圧よりやや高く設定す
ることで外気からの制御していない雰囲気の混入を防止
する。あるいは、意図的に空間内に流れ金乍シ出す。こ
の時は、九とえ空ｌ５ｉｆｆ内に異物等が混入した場合
でも、異物がこの空間内を浮遊しないようにクリーンル
ームと同様に、九とえば、上向きあるいはｆＲ同きの被
処理基板に対して上方向から下方向に雰囲気ガスが流れ
るよりにする。同時に、この空間は空間を形成する壁面
の材料ｔ−気体の吸ＩＦあるいは吸蔵がしてくい材料を
使用し、使用前にベーキング等ｆ７ｃｊ！Ｊ表面からの
ガスを十分だしておく。 ま之、前処暑終了から熱処理までの待機時間をできるだ
け垣くするため、処理室は出来るだけ近接させ複数処理
のそれぞれの処理ＴＲ１１１１Ｉを一定の時間に近づけ
る。九理ｍ構の上でどうして４処理時間を揃えることが
出来２い場合は、処理時間の長い装置を複数１ｉｉ１設
置することで見かけ上の処ｊｌＩｉｌ？間を一定とする
ことで対応することができる。 この時のｇ＆Ｊ１１時間及び雰囲気の目安は次のように
考える。 分子量がＭ１分分圧のガスが単位面積、単位＃間当りに
彼処Ｍ物１’ｃ［突する分子数ＮはＮ−ＬＳＩ Ｘｌ
０ ”ＸＰＸ（ＴＭ）−０５（／ｃｍ’ｓ’ｓａ） （
１）となる。Ｔはガス温度を示す。 ここで、簡単化のｔめＩ２０と０□金−つのガスとみな
す。従って、Ｍ−１５となる。上式をもとに付着する（
ＩＩＩ２０＋Ｏ□）の分子層数りに、？＝３００にとす
ると Ｌ−ｉｔｘｌｏｘｐ（ｐａ）ｘｚ（ｓｅａ）
Ｉ２）となる。 単結晶全形成しようとする場合の条件は、不純物の分圧
だけに依存するのでなぐ不Ｉ＠物の種類、雰囲気温度等
にも関係するが、最低の条件は処理開始Ｗ＆（不純物が
１０−３ｙｔｉ以下でなければならない。従って、（２
）式は Ｐ（Ｐａ）Ｘｔ（ｓｅａ）≦ｔ７ｘ１ｏ−’
（５）となる０例えば ＊送時間が１０ｓ・０とす
ると、（Ｉ２０＋０２）の分圧はｉ、７Ｘ１０Ｐａ以下
が必要となる。 上記条件を満足するには、 各処３１ｍには、ガス供給系のほかに独立の真臣糸、あ
るいはベーキング用のヒーメ七設ける。 各室はガスＤ吸層、吸蔵が少ないように表面伏線が非常
に滑らかでｊｉｌ、蜜であること、さらに室内の＊ｇが
単、ｌ＠でｉｊ！面積をできるだけ小さくすることが重
要である。さらに、各部屋は空間的に留金している導入
口に：は開閉ａ＃を設ける。 〔作用〕 上記ａ旗において前処理の洗浄工楊までに：、被処理物
Ｏ表面の異物、汚染、さらに自然層化Ｓは除去され、！
１ｆｉ３１基板の表面は非常に活性な状態になっている
。従って、雰囲気内の不純物が表面に付層すると化学的
に非常ＫＭ合しやすい、特に、雰囲気中の０２．ｌｌＩ
２０は８１あるいは金属表面に付層すると容易にＳｉＯ
□等の酸化ＩＩｔ形成する。 しかし、不発明のように、各室の表面ａをできるだけ小
さくし、かつ、ヒータによるベーキングで不Ｒ物ガスの
吸着が少々り、まｔ、各室は大気中からガスを取り入れ
ることがない九め０□、 Ｉ２０の分圧の低い雰囲気中
で、かつ、前処暑終了から短い待機時間で久の熱処！ｌ
を開始できる。一方、そこで、熱処理開始時に彼処１１
物は清浄な表面が確保でき、熟熱！ｌは再現性よく理想
的に行なわれる。その結果、＃絶ａ摸凝買劣化、コンタ
クト導通不良等の歩留あるいは信頼性を低下させる１員
因はなくなる。特に、半導体製造工程の中の熱処理工程
のように半導体の性能金乍用する界を近傍の処ｔｏ場合
、その影＃は大きい。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例ｔ−纂１図から第８図により説明
する。 第１図は本発明の熱感ａＷ装置システムの第一の実施例
の１１ｇを示す説明図である。 本実施例の装置ｌは、第１図に示すよ５に前処理室１、
熱処理室２、予備室３の王室、搬送室４の一室、被、＠
理物であるウェハを室に出し入れするロードロック：ｉ
５ａ、５ｂの二基から成り立っている。また、各室の接
合部には二重のゲートバルブ６ｔ−設置している。 第２図は本実施例の装置システム内のウェハの１送方向
を示している。 第３１イ；ゲートバルブ部分全拡大しｔ説明図でるる。 処理ｉｆ間は薄型の二組のゲートバルブ６゜７に；って
接続されており、このゲートパルプ閲に温さまれｔ空間
ｉＣは真空引き用ボート８ａ、ガス導入用ボートａｂｌ
投σ、ベーク用Ｏヒーメ９が＃！面に内、Ｉされて電ｆ
ｉｌｏが接続されている。 各室に４ｈ同様にベーク用のヒータ、あるいは、ランプ
が設置されているｅ、また各室は独立構成とする力め真
空系等の付属品全ＩｉＩ膚にもってお夕、制御ユニット
と共に各室金支える架８ｙｃ取付けてできるｆ：け一体
化し、各室はＩＥ源屑と制御用配線、排気用とガス供給
用配管ｔ′Ｒｉ、り外すことで室全体を装置・システム
から容易に１７１．！７ａすことがで惠る。 一般に、被処理ウェハは任意の枚数を一単位とし念ブロ
ック単位でウェハ専用ケースに収容されて処理工程ＩＷ
Ｕｆｔ移動させる。この移動の際、ウニへＢ面は雰囲気
中の８２０，０□に毅して物理的な吸７ｆｔするか、あ
るいは化学的な吸着として自然酸化ａｔｅ底する。自然
酸化膜は安定な状態であるが、吻】的に吸着し几ガスは
常に脱着する可能性がゐる。従って、ガスの膏！しｔ伏
量のまオでウェハを熱、！＆ｊｔ’ステムＯ室内に取）
入れていくと。 室内の不偽物のガスａ夏、あるいは、壁面への吸漕ガス
ａ度が高まる危険性がある。そこで、ロードロック室５
ｆＩ：二重として前段のロードロック室５１ではカセッ
トケースに収納されｔウェハｔ−投宣し、例えば、乾桑
窒素ガスとの置換全行なり九ｆ＆で為、あるＸＡは、１
襞、真空排気を十分に行ない雰囲気から取り込まれ之不
ｌＩＩ＠物ガスａｔＬをできるだけ低く押える。この処
ｌＯ後、ウェハを一枚づつ、あるいは数枚を一単位とし
て後段のロードロック室５ｂに移送する。ここでは、と
−タちるいはランプによってウェハを加熱し表面に吸着
しｔ不、＠物ガスを脱着させる。このようなロードロッ
ク室５での処ｙｓｓ了後、ウェハを搬送室５に導入でき
る。 搬送！！４の搬送アーム等の輸送手段を経てウェハは前
処理室１に運ばれる。前処理室１では、自然酸化ａＯ線
除去”行なう。但し、本処理はウェハがシステムに導入
されるときに異物・汚染が除去されていること金創提と
している５もし、面処理室１にウェハ′Ｊｔ４人しｔ時
点で異物・汚染が残っていが場合には、＃処理室１では
異物・汚染の除去工ｓ１１付加しなければならない。 次の熱処理室２に移送さ几たウェハはランプ等の加熱に
工って酸化Ｓ形成、あるいは、アニール処理ｉ行２う。 熱処理の開始時に、クエ／・には異物・汚染のけ着がな
く、３然酸化、Ｊｌも除去して洗浄な：ｌＲ面が得られ
ているため、熱＠理工程に伴い汚染が拡散し、界面特性
が変動しｆＦ−９，絶縁特性が劣化しｔりする現象？：
防止できる。この九】（より熱処理工程は完了するが、
熱燻ｌシステムでは予需室Ｓが残つている。 熱処理後の最後の一室は二通りの使い方が考えられる。 一つは予備室としての使い方である。処理室が故障しな
いこと、掃除が不要なことは、】想的なことであるがこ
れｔ完全に実現することは離しい。そこで本システムの
場合、二つの処理室のうち故障率または掃＃列度が羅い
処ｍ＊を用意して予備室とする。但し、このシステムの
場合、室が王室しか設置できないｓｇとなっている几め
、二つの処理室に対して一つの予Ｓｌ室しか設けられな
いが、量産等を考えｔ場合、二つの予ｆａ室を設けるこ
とが必要である。 萬４図は処理室数を増やすためＫＪＩ送′Ｍを直列（並
べた４のである。 第５図は処！１室数を増やす几めに搬送室を多角構造と
している。ま７ｔ％前述の実施例ではウェハを出し入れ
する部分くロードロック室）は同一になってｂるが、状
況に応じてロード室とアンロード室を別々に設けても良
い。 もう一つの使い方は予備室を成膜処理室に利用すること
である。例えば、厚い酸化膜等を形成する場合、熱処理
だけでは一般に時間がかかる九め熱酸比肩とＣＶ Ｄ
（Ｃｈｗｉｏａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｉｉｉｔｉｏ
ｎ）による絶ａ、Ｓｔ−層状に形成する。これによ５Ｍ
特性と生産性の向上を両立する生産が可能となる。 ここで、各空間には二重のゲートパルプが設けられてい
るが、通常のウェハ錫塩を行なう際には、処理室１ｌＩ
Ｋ近いゲートパルプのみの開閉を行ない、搬送ｊｌｌｌ
／Ｃ近いゲートパルプは開状態のままにしておく、：ｌ
［ＫＡ茗が生じ几場合にのみ、両ゲートパルプと閉じ、
池の室を犬＊にさらすことなく交換が可砺となる。（本
発明のように不ＲＩｋｌガスａ度の低ＪＲが必要な装置
システムでは、修１時に大２にさらし理室はすぐにクエ
ハ込１が可能な不純物レベルまで低減することは不可能
であシ、処理室単独でのべ一り、真空排気が必要なｔめ
故陣時の処！としては処１室を交換する必要がある。）
しかし、二重のゲートパルプを設置しても室の交換後す
ぐにクエハ処理會開始することはできない。 なぜなら、二重のゲートパルプにはさまれた空間は大１
！ｃＫＩｉ＝ してしまう之め表面に不純物ガスが吸着
してシシ、この状１でパルプを開状態にしてしまうと不
純物ガスが処理室等を汚染する几めである。＠麿物ｘｔ
−除去するｔめ、込ｍ室を交換後真空あるいは乾燥直素
ガスを流した雰囲気中でベーキング全行ない壁面の吸着
ガスを脱趨させる。処理終了後に熱旭ａｔ開始すること
で信頼性の高い処置が開始できる。 ＠６囮に、熱感！！速度が高くできす熱処理法としてウ
ェハの一括処理（バッジ）方式しか採用できない場合の
装置システムを示す。ｆＩｒＩｓ理室１で洗室１れたウ
ェハは、ボート１３ｔ−経て搬送室１４に運びこまれ、
搬送室１４に設置され九二個のバッジ用熱込理室２ ｍ
＋ ２ ｂにかいる。例えば、熱処理ｉ！２１で熟熱
！をおこなっている間に前処】食終わったウェハを、順
次、熱処Ｊ１３ｉ２ｂに運び込む。このはこび込みが終
了後、熱錫塩室２ｂはａＳＳを開始し、一方、熱Ｓ１室
２＆で熱処１室を終了したウェハはボート１３ｔ−通っ
て搬送室４を経て、予備室３、あるいは、ロードロック
室５へ運びたす。この構成に工りバッジ処理との併用で
も＃！込理物であるウェハを大９ＣＫさらすことなく連
続した処理が可能となる。 第７図は本発明の装置システムへのウェハ搬送を雰囲気
を制御したトンネルであるクリーントンネル１４により
行なっ友場合のシ、ステム概ｌｌＩ図を示す。ここでは
、ウェハは始めからその周辺雰囲気を管埋している几め
、ロードロック室５の吸着ガスの除去等は不景となる。 従って、クリーントンネル１４からゲートパルプを介し
てウェハの受ｆｆ＃ＬのＳ相ｔもクロードロック室５が
委俊されている。池の構成Ｆｉ第１図で示した構成と同
様でｈる。 第３図も第７図と同様にウェハ１送を雰囲気を制御しＬ
ドアネルであるクリーントンネル１４に＝９行なりｔ場
合のシステム説明図を示して−るつ但し、このシステム
では搬送室は表くクリーントンネル１４にロードロック
室を介してＩ１１！ｆ！処】室が擬続されている。 〔発明の効果〕 （１）前処】終了後−貫して制御雰囲気内、籍ＫＯ□、
Ｈ２Ｏ１低濃［Ｋ禅え友雰囲気で彼処塩基板管管理する
こと。（２）前処理終了後できるだけ放置時間を短くし
て熟熱理工ｉｉを実施すること。′を次、後込１が伴り
場合も同様に＊ａｉ時間を短期する。 （１） 、 （２）の処置に：５被処暑基板の表面に０
２゜ｆ１２ｏが吸着し酸化Ｘｔ形属する確率を非常に小
さくすることが出来る。 そこで、特に従来自然酸化、Ｉ！■形成によって誘発さ
れｙｔ−１１ＩＡＩＡ子の不良である自然酸化膜上に絶
縁ｓ、を形成した場合Ｏ絶磁婁耐圧劣化（現象は特４Ｃ
Ａｌｊｌ化＃に犬！ｌＪ［Ｋ：＋る。）等が防止で１、
その結果、半導体等の製品の（Ｐｉ類性および歩留ｉが
向上する。
纂１図は本発明の熱処理装置システムの第一の実施例の
構成を示す説ａＡ図、第２図は第一の夷１例の熱処理装
置システムにおいて彼処Ｍ物であるウニへｏａ送方向全
示しｔ説明Ａ１第５図は第一の実施例中の室間に簿人さ
れたゲートバルブの構成を示す説明図、４４図は本発明
の熱処理装置システムＯ第二の実施例の構成金示す説明
図、纂５図は本発明の熱９＆理装置システムの第三の実
施例の構成を示す説明図、纂６図は本発明の熱処理装置
システムの第四の実施例の構成を示す説明図、第７図は
本発明の熱処理装置システムＯ第五の実施例Ｏ構Ｍ、を
示す説明図、第８図は本発明の熱地ｍ債ｆｉシステムの
第六の実施例Ｏａ成を示す説明図でｊｌｌ：ｏ３ １・・・切込Ｓ室、２・・・熱＠’ｘ′Ｍ、ｓ・・・予
［室、蚤送室、５・−ロードロック室、６・・・ウェー
・ゲートバルブ、ｉ３ｍ、８ｂ・・・吸 排気用ボー９
−・ヒータ、１コ・・・ｔｒｉ、、１１・・・峯送室、
１処Ｍ呈、１３・・・ボート、１４・・−蚤送室、１５
リーントンネル ４ ・・・ ７・・・ ト、 ２・・・ 〜・・り
構成を示す説ａＡ図、第２図は第一の夷１例の熱処理装
置システムにおいて彼処Ｍ物であるウニへｏａ送方向全
示しｔ説明Ａ１第５図は第一の実施例中の室間に簿人さ
れたゲートバルブの構成を示す説明図、４４図は本発明
の熱処理装置システムＯ第二の実施例の構成金示す説明
図、纂５図は本発明の熱９＆理装置システムの第三の実
施例の構成を示す説明図、纂６図は本発明の熱処理装置
システムの第四の実施例の構成を示す説明図、第７図は
本発明の熱処理装置システムＯ第五の実施例Ｏ構Ｍ、を
示す説明図、第８図は本発明の熱地ｍ債ｆｉシステムの
第六の実施例Ｏａ成を示す説明図でｊｌｌ：ｏ３ １・・・切込Ｓ室、２・・・熱＠’ｘ′Ｍ、ｓ・・・予
［室、蚤送室、５・−ロードロック室、６・・・ウェー
・ゲートバルブ、ｉ３ｍ、８ｂ・・・吸 排気用ボー９
−・ヒータ、１コ・・・ｔｒｉ、、１１・・・峯送室、
１処Ｍ呈、１３・・・ボート、１４・・−蚤送室、１５
リーントンネル ４ ・・・ ７・・・ ト、 ２・・・ 〜・・り
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光、ヒータ等によ、被処理基板の表面近傍の温度を
上昇させることで、例えば、酸化・拡散、アニール等の
熱処理装置システムにおいて、熱処理の前に洗浄処理を
行なう前処理室と前記熱処理室をもち、さらに前記二室
間を被処理物の移動を可能とする機能をもつ搬送室に接
続されたことを特徴とする熱処理装置システム。 ２、請求項１に記載の熱処理装置システムにおいて、 前処理終了時から熱処理開始までの時間を Ｔ（ｓｅｃ）、その間に前記被処理物が接触している雰
囲気中の（Ｈ＿２Ｏ＋Ｏ＿２）の分圧ｔＰ（Ｐａ）とす
る時、Ｐ×Ｔ≦１．５×１０＾−＾６の関係が成り立つ
ように制御することを特徴とする熱処理装置システム。 ３、請求項１または２に記載の熱処理システムにおいて
、前記搬送室は複数の前記前処理室への移送が可能な構
造である熱処理装置システム。 ４、請求項１、２または３に記載の熱処理装置システム
において、前記搬送室に複数の前記熱処理室の接続が可
能な第二の搬送室を接続した熱処理装置システム。 ５、請求項１、２、３または４に記載の熱処理装置シス
テムにおいて、前記処理室、前記搬送室の前記被処理物
を出し入れする開口部にそれぞれゲートパルプを設けた
熱処理装置システム。 ６、請求項１、２、３、４または５に記載の熱処理装置
システムにおいて、処理室、搬送室はすべて独立した排
気系あるいはガス供給系を持っている熱処理装置システ
ム。 ７、請求項５または６に記載の熱処理装置システムにお
いて、前記処理室相互間、前記搬送室相互間、あるいは
前記処理室と前記搬送室間に設けたゲートパルプが二重
であり、更に前記ゲートパルプの相互間の空間には排気
用あるいはガス供給用ボートとベーク用ヒータが内蔵さ
れた熱処理装置システム。 ８、請求項７に記載の熱処理装置システムにおいて、通
常の熱処理工程では二重ゲートパルプの内どちらか一方
のみ駆動することを特徴とする熱処理装置システム。 ９、請求項１、２、３、４、５、６、７または８に記載
の熱処理装置システムにおいて、前記処理室あるいは前
記搬送室のうち少なくとも一室に不活性ガスを連続して
流し続ける熱処理装置システム。 １０、請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９
に記載の熱処理装置システムにおいて、前記処理室ある
いは前記搬送室の少なくとも一室は真空排気装置をもち
、かつ、室が真空用構造である熱処理装置システム。 １１、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９また
は１０に記載の熱処理装置システムにおいて、前記処理
室あるいは前記搬送室の少なくとも一室は室のベーキン
グ手段としてヒータを設けた熱処理装置システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19064990A JPH0478137A (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 熱処理装置システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19064990A JPH0478137A (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 熱処理装置システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0478137A true JPH0478137A (ja) | 1992-03-12 |
Family
ID=16261599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19064990A Pending JPH0478137A (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 熱処理装置システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0478137A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05304197A (ja) * | 1992-04-27 | 1993-11-16 | Hitachi Ltd | マルチチャンバシステム |
| WO2000079580A1 (fr) * | 1997-12-24 | 2000-12-28 | Asahi Kasei Microsystems Co., Ltd. | Procede de fabrication d'un dispositif semi-conducteur |
| KR100276376B1 (ko) * | 1996-05-31 | 2001-01-15 | 가네꼬 히사시 | 반도체 제조 장치 및 박막 반도체 디바이스 제조방법 |
| JP2002058985A (ja) * | 2000-08-11 | 2002-02-26 | Anelva Corp | 加熱・冷却装置およびこの装置を具える真空処理装置 |
| JP2002141293A (ja) * | 2000-08-22 | 2002-05-17 | Asm Japan Kk | 半導体製造装置 |
-
1990
- 1990-07-20 JP JP19064990A patent/JPH0478137A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05304197A (ja) * | 1992-04-27 | 1993-11-16 | Hitachi Ltd | マルチチャンバシステム |
| KR100276376B1 (ko) * | 1996-05-31 | 2001-01-15 | 가네꼬 히사시 | 반도체 제조 장치 및 박막 반도체 디바이스 제조방법 |
| WO2000079580A1 (fr) * | 1997-12-24 | 2000-12-28 | Asahi Kasei Microsystems Co., Ltd. | Procede de fabrication d'un dispositif semi-conducteur |
| US6593253B1 (en) | 1997-12-24 | 2003-07-15 | Asahi Kasei Microsystems Co., Ltd. | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP2002058985A (ja) * | 2000-08-11 | 2002-02-26 | Anelva Corp | 加熱・冷却装置およびこの装置を具える真空処理装置 |
| JP2002141293A (ja) * | 2000-08-22 | 2002-05-17 | Asm Japan Kk | 半導体製造装置 |
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