DE10109507B4

DE10109507B4 - Halbleiterherstellungsverfahren

Info

Publication number: DE10109507B4
Application number: DE10109507A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Hasegawa; Tomonori Yamaoka; Yoshio Ishihara; Hiroshi Masusaki
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2011-11-17
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: US20040092043A1; US7033843B2; US6794204B2; US20030022469A1; US20010019900A1; TW476996B; CN1312585A; KR100773636B1; DE10109507A1; US6776805B2; KR20010085636A; CN1183578C

Abstract

Halbleiterherstellungsverfahren, eine Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtung verwendend, zum Ausführen eines Prozesses mit reaktivem Gas, derart, dass das reaktive Gas in eine Reaktionskammer (1) zugeführt wird, in der es mit einem darin bereitgestellten Substrat (W) reagiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte enthält: Messen des Feuchtigkeitsgehalts in der Reaktionskammer (1) mit dem in dieser vorliegenden Substrat (W) und in einem Gasableitsystem der Reaktionskammer (1); und Angleichen der Bedingungen für den Prozess mit dem reaktiven Gas auf der Grundlage des Feuchtigkeitsgehalts, wobei die Bedingungen für den Prozess mit dem reaktiven Gas Bedingungen zum Erwärmen des Substrats (W) vor dem Zuführen des reaktiven Gases in die Reaktionskammer (1) umfassen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Halbleiterherstellungsverfahren zum Bereitstellen einer Epitaxie und dergleichen auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats, das beispielsweise in einer Reaktionskammer platziert ist, unter Verwendung eines reaktiven Gases (korrodierendes bzw. ätzendes Gas).
Herstellungsprozesse zum Bereitstellen einer Halbleiterschaltung, beispielsweise einer LSI-Schaltung, auf einem Halbleitersubstrat umfassen selektives und epitaxiales Wachsen auf einem Siliziumdünnfilm auf der Oberfläche, Bereitstellen eines Musters mit einem SiO₂-Film (Siliziumoxid) auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats W, und Epitaxie bzw. epitaxiales Wachstum eines Siliziumfilms in einem Gebiet, in dem Silizium frei liegt, Bedampfen eines Einkristall-Siliziumdünnfilms (Epitaxieschicht) mit vorgegebener Konzentration einer Verunreinigung auf einem Substrat für eine MOS-Einrichtung mit einem Siliziumsubstrat mit extrem niedrigem spezifischen Widerstand und dergleichen.
Bei diesen Herstellungsprozessschritten ist das Siliziumsubstrat in einer Prozesskammer platziert, und reaktives Quellgas wir hier initiiert, zum Wachsen der Epitaxieschicht auf dem Substrat.
Andere Herstellungsprozessschritte unter Verwendung von reaktivem Gas umfassen eine Vielzahl von CVD-Prozessschritten zum Bereitstellen eines Dünnfilms auf einem Substrat durch die Reaktion des reaktiven Gases, sowie Ätzprozessschritte zum Bereitstellen von Mikromustern und so weiter.
Das bei diesen Halbleiterherstellgeräten verwendete reaktive Gas enthält ein korrodierendes Gas, beispielsweise ultrahochreines Hydrochlorgas bzw. Salzsäuregas oder Ammoniakgas. Jedoch unterliegen dann, wenn das Gas selbst nur eine geringe Menge an Feuchtigkeit enthält, die in dem Gerät verwendeten Metallkomponenten (z. B., in der Prozesskammer, dem Gaszuführsystem, dem Gasableitsystem usw.) der Korrosion. Dies führt zu einer gefährlichen Verunreinigung aufgrund von Metall (Schwermetall) von den metallischen Abschnitten. Demnach besteht eine Anforderung für ein hochempfindliches Verfahren für die quantitative Analyse der Feuchtigkeit eines korrodierenden Gases in der Prozesskammer.
Üblicherweise besteht die einzige Vorgehensweise zum Untersuchen der Wechselbeziehung zwischen Verarbeitungsbedingungen und einer Schwermetallbedingung sowie der Wechselbeziehung zwischen Verarbeitungsbedingungen und den Charakteristiken der Verarbeitung mit reaktivem Gas in dem Rückkoppeln von Ergebnissen, die durch direkte Analyse eines verarbeiteten Überwachenswafers erhalten werden, unter Heranziehung einer chemischen Analyse (atomare Absorptionsspektoskopie, Aktivierungsanalyse usw.), sowie einer physikalischen Analyse (SIMS, TXRF, usw.), und einer elektrischen Analyse (DLTS, SPV, Lebenszeit, usw.).
In den letzten Jahren wurde eine Vorrichtung zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts in einem reaktiven Gas (korrodierenden Gas) vorgeschlagen, mit einer Laserfeuchtigkeitsmesseinrichtung zum Abstrahlen von Laserlicht in den Hauptkörper einer röhrenartigen Zelle, die mit einer Prozesskammer verbunden ist, sowie zum Messen des Absorptionsspektrum des übertragenen Lichts, beispielsweise in der nicht geprüften japanischen Patentanmeldung, mit der ersten Veröffentlichung (Kokai), Nr. Hei 5-99845 , ferner der japanischen nicht geprüften Patentanmeldung mit der ersten Veröffentlichung (Kokai), Nr. Hei 11-183366 und dergleichen. Da die Laserfeuchtigkeitsmesseinrichtung das Gas ohne Kontakt zu dem Gas messen kann, hat sie die Fähigkeit, sogar reaktives Gas mit hoher Genauigkeit zu messen. Demnach wird es möglich, den Feuchtigkeitsgehalt innerhalb der Prozesskammer selbst während der Verarbeitung zu messen.
Jedoch richtet sich die oben beschriebene herkömmliche Halbleiterherstellungstechnologie nicht auf die folgenden Probleme. Während der tatsächlichen Verarbeitung ist der Feuchtigkeitsgehalt in der Prozesskammer nicht immer bei jedem Prozess konstant. Selbst wenn Bedingungen nach dem Rückführen der Analyseergebnisse des Prozessüberwachungswafers zurückgeführt werden, führt eine Schwankung des Feuchtigkeitsgehalts zu einer Veränderung der Charakteristik der Reaktivgasverarbeitung. Beispielsweise lässt sich im Fall der bereits erwähnten selektiven Epitaxie die Feuchtigkeit (absorbierte Feuchtigkeit) des SiO₂-Films während der (Ofen) Trocknung des Substrats im Rahmen einer Vorverarbeitung entfernen, wodurch sich der Feuchtigkeitsgehalt in der Prozesskammer erhöht. In diesem Fall erhöht sich der Feuchtigkeitsgehalt während der selektiven Epitaxie, unter Beeinflussung der Charakteristiken der Selektivität für das selektive Wachsen und des selektiv abgeschiedenen Films.
Ferner ergibt sich die Feuchtigkeit in der Prozesskammer nicht nur ausgehend von den Leitungen für das reaktive Gas, sondern sie kann durch das Eindringen der Atmosphäre von anderen außen liegenden Gebieten bewirkt sein. Auch hierdurch erhöht sich der Feuchtigkeitsgehalt, wodurch es schwierig ist, den Grund für die Schwankungen des Feuchtigkeitsgehalts lediglich durch Messen des Feuchtigkeitsgehalts in der Prozesskammer zu ermitteln. Ebenso wenig ist es klar, welches Niveau des Feuchtigkeitsgehalts in der Prozesskammer ein adäquates Steuern bzw. Regeln der Wirkungen der Schwermetallverunreinigung ermöglicht. Wie beispielsweise in der 9 gezeigt, ergibt eine Untersuchung der Beziehung zwischen der Rekombinationslebensdauer und der Feuchtigkeit des abgeleiteten Gases während der Reaktion die Tatsache, dass sich mit geringer werdendem Feuchtigkeitsgehalt die Lebensdauer erhöht. Jedoch ergibt sich eine beachtliche Differenz zwischen der durchschnittlichen Lebensdauer (durchgezogene Linie) und der maximalen Lebensdauer (unterbrochene Linie). Der Grund hierfür besteht in Stellen mit Schwermetallverunreinigungen an der Oberfläche des Substrats.
Die Druckschrift EP 0 768 525 A2 beschreibt ein System zum Überwachen von Austrittsgasen aus einer Kammer bei einem Halbleiterverarbeitungssystem. Das System ist bereitgestellt für eine Messung molekularer Gasverunreinigungen in einer Abluft einer Halbleiterverarbeitungskammer. Eine Wasserdampfmessung ist eingerichtet, um eine Austrocknungscharakteristik der Verarbeitungskammer zu bestimmen. Feuchtigkeitssensoren im Abluftbereich optimieren eine Dauer einer anfänglichen Spülung. Zusätzlich zur Messung des Wasserdampfes wird eine Erfassung von gefährlichen Gasen oder Dämpfen in einem Alarmsystem beschrieben. Ein Detektor kann mit einem Ventilsteuersystem verbunden sein, der automatisch einen Gaszylinder oder ein anderes Ventil schließt, um einen Gasfluss zu stoppen.
Die Druckschrift IEEE/SEMI Adv. Semiconductor Manufacturing Conference, 1990, pp. 68–71 beschreibt eine Fallstudie zum Aufzeigen einer systematischen Nutzung einer Linde-Reaktoranalyse. Ein Verunreinigungspegel kann verringert werden, indem Betriebsparameter, wie beispielsweise eine Beladezeit, Temperatur und Gehäusespülung, bei Silicium-Epitaxie verändert werden. Ein System wird beschrieben, bei dem eine Beladezeit/Temperatur und Gehäusespülflussrate eine gasförmige und Partikelkontamination in einem Epi-Reaktor beeinflusst, und wie eine Systemleistung optimiert werden kann. Die tatsächliche Prozessumgebung kann mit einer Messeinrichtung abgefragt werden, die durch einen Thermokopplungsanschluss eingeführt wird und über der Einrichtung positioniert wird. Gaswerte können analysiert werden, und Erfassungsgrenzen für Feuchtigkeit und Partikel sind vorgesehen. Darüber hinaus kann eine Stickstoffflussrate durch Betätigen eines manuellen Ventils beeinflusst werden. Eine Erhöhung einer Feuchtigkeit kurz nach einem Beginn des Prozesses wird besprochen und wird einer Öffnung des Reaktors zugeschrieben.
Nach Berücksichtigung der obigen Probleme wurde die vorliegende Erfindung realisiert. Ein technisches Problem dieser Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Halbleiterherstellungsverfahrens, bei dem eine Prozessverarbeitung mit reaktivem Gas, beispielsweise die selektive Epitaxie, mit hoher Genauigkeit durch korrektes Angleichen der Bedingungen während dem Prozessablauf ausgeführt werden kann.
Ein anderes technisches Problem dieser Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Halbleiterherstellungsverfahrens mit der Fähigkeit zum Eingrenzen der Zunahme des Feuchtigkeitsgehalts, unter Vermeidung einer Schwermetallverunreinigung und dergleichen, sowie zum Untersuchen der Korrelation zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt in der Prozesskammer und außen liegenden Gebieten.
Zum Lösen der oben beschriebenen technischen Probleme werden Halbleiterherstellungsverfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 6 bereitgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Im Rahmen des Halbleiterherstellungsverfahrens gemäß einem ersten Beispiel wird eine Verarbeitung mit reaktivem Gas ausführt, derart, dass das reaktive Gas in eine Reaktionskammer zugeführt wird, in der ein Substrat platziert ist, und mit dem Substrat reagiert. Das Verfahren umfasst die Schritte Messen des Feuchtigkeitsgehalts in der Reaktionskammer, in der das Substrat platziert ist, sowie in einem Gasableitsystem der Reaktionskammer, und ferner das Angleichen der Bedingungen zum Verarbeiten des reaktiven Gases auf der Grundlage des Feuchtigkeitsgehaltes.
Bei diesem Halbleiterherstellungsverfahren erfolgt ein Messen des Feuchtigkeitsgehalts in der Reaktionskammer, in der das Substrat platziert ist, sowie in einem Gasableitsystem der Reaktionskammer, und die Bedingungen zum Verarbeiten mit dem reaktiven Gas werden auf der Grundlage des Feuchtigkeitsgehalts angeglichen. Demnach ist es möglich, den Feuchtigkeitsgehalt selbst (unter Korrektur desselben mit innerhalb des geeigneten Bereichs) anzupassen, sowie Bedingungen für die Filmbildung, das Ätzen, und dergleichen, auf der Grundlage des Messens des Feuchtigkeitsgehalts während der tatsächlichen Verarbeitung. Hierdurch wird ermöglicht, dass eine hochpräzise und stabile Verarbeitung erzielt wird, unter Berücksichtigung der Wirkungen des Feuchtigkeitsgehalts auf die Charakteristiken der Verarbeitung mit reaktivem Gas.
Es sollen bei dem Halbleiterherstellungsverfahren gemäß dem ersten Beispiel die Bedingungen zum Verarbeiten mit reaktivem Gas Bedingungen zum Erwärmen des Substrats vor der Zufuhr des reaktiven Gases in die Reaktionskammer umfassen.
Bei diesem Halbleiterherstellungsverfahren werden die Bedingungen zum Erwärmen des Substrats (die Trocknungsbedingungen) vor dem Zuführen des reaktiven Gases in die Reaktionskammer angeglichen. Demnach lässt sich die Feuchtigkeit bei dem Substrat in ausreichendem Umfang vor dem Zuführen des reaktiven Gases in die Reaktionskammer entfernen, und der Feuchtigkeitsgehalt innerhalb der Reaktionskammer lässt sich auf ein geeignetes Niveau angleichen, und dergleichen, wodurch die Verarbeitung bzw. der Prozessablauf stabiler wird.
Die Bedingungen zum Erwärmen, die angeglichen werden, enthalten zumindest die Erwärmungstemperatur des Substrats, die Erwärmungszeit des Substrats, und den Umfang des Auslassgases.
Bevorzugt sollten bei dem Halbleiterherstellungsverfahren gemäß dem ersten Beispiel die Bedingungen zum Verarbeiten mit dem reaktiven Gas mindestens eine der Bedingungen enthalten, die ausgewählt sind aus der Gruppe Erwärmungstemperatur des Substrats, Umfang des reaktiven Gases, Mischverhältnis des reaktiven Gases, und Druck innerhalb der Reaktionskammer.
Ein Angleichen erfolgt im Zusammenhang mit zumindestens einer Größe ausgewählt aus Erwärmungstemperatur des Substrats, Umfang des reaktiven Gases, Mischverhältnis des reaktiven Gases und Druck innerhalb der Reaktionskammer. Da diese Bedingungen in besonderem Maße einen Einfluss auf die Selektivität einer selektiven Epitaxie ausüben, lässt sich demnach die Selektivität des selektiven Wachstums erhöhen.
Ferner umfasst das Halbleiterherstellungsverfahren gemäß dem ersten Beispiel eine Verarbeitung mit reaktivem Gas des Substrats, das zumindestens bei einem Teil an seiner Oberfläche ein Siliziumoxid aufweist.
Im Fall des Substrats mit Siliziumoxid bei mindestens einem Teil seiner oberen Fläche besteht eine Gefahr dahingehend, dass die Feuchtigkeit des Siliziumoxids während dem Trocknungsvorgang entfernt wird, unter Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts innerhalb der Reaktionskammer. Durch Messen des Feuchtigkeitsgehalts lässt sich selbst dieser Typ des Substrats mit hoher Genauigkeit und Stabilität verarbeiten.
Das Halbleiterherstellungsverfahren gemäß dem ersten Beispiel eignet sich insbesondere für den Fall, bei dem das Substrat ein Siliziumsubstrat enthält, bei dem das Verarbeiten mit reaktivem Gas das selektive Wachsen auf einer Halbleiterschicht umfasst, in einem Gebiet an der oberen Fläche des Substrats, an dem das Silizium frei liegt.
Bei einem selektiven und expitaxialen Wachstum auf einer Halbleiterschicht wie einer Siliziumschicht in einem Gebiet an der oberen Fläche des Substrats mit frei liegenden Silizium wird die Selektivität durch die Feuchtigkeit beeinflusst. Demnach lässt sich ein selektives Wachstum mit hoher Genauigkeit und hoher Selektivität durch Angleichen der Bedingungen auf der Grundlage des gemessenen Feuchtigkeitsgehalts erzielen.
Gemäß dem Halbleiterherstellungsverfahren des ersten Beispiels erfolgt ein Messen des Feuchtigkeitsgehalts in der Reaktionskammer, in der das Substrat platziert wird, und in dem Gasableitsystem der Reaktionskammer, und die Bedingungen zum Verarbeiten des reaktiven Gases werden auf der Grundlage des Feuchtigkeitsgehalts angeglichen. Der Feuchtigkeitsgehalt selbst und die Bedingungen für das Filmbilden, das Ätzen und dergleichen, werden auf der Grundlage der Messung des Feuchtigkeitsgehalts während der tatsächlichen Verarbeitung bzw. dem tatsächlichen Prozessablauf angeglichen. Demnach ist es möglich, einen hochpräzisen und stabilen Prozessablauf zu erzielen, der die Auswirkungen des Feuchtigkeitsgehalts auf die Charakteristiken der Verarbeitung mit reaktivem Gas berücksichtigt. Insbesondere wird bei einem selektiven Wachstum auf einer Halbleiterschicht in einem Gebiet an der oberen Fläche des Siliziumsubstrats die Selektivität durch die Feuchtigkeit beeinflusst. Demnach lässt sich ein stabiles selektives Wachstum mit hoher Selektivität durch Angleichen der Parameter erzielen (Prozessbedingungen wie Erwärmungstemperatur), die die Selektivität beeinflussen, auf der Grundlage des gemessenen Feuchtigkeitsgehalts.
Die genannten Erfinder haben die Ursachen des erhöhten Feuchtigkeitsgehalts in einer Reaktionskammer erforscht, und den Feuchtigkeitsgehalt in einem luftdichten Raum des Substrat führenden Systems gemessen, einschließlich eines Gebiets außerhalb der Reaktionskammer dann, wenn das Substrat in der Reaktionskammer geführt wird. Wie in 10 gezeigt, wurde entdeckt, dass sich der Feuchtigkeitsgehalt in der Reaktionskammer trotz der Tatsache erhöht, dass sich der Feuchtigkeitsgehalt in dem luftdichten Raum verringert (in 10 stellt der Bezugscode Tr-Ch Daten innerhalb einer Prozesskammer (Reaktionskammer) dar. Es wird davon ausgegangen, dass der Grund hierfür darin besteht, dass die Reaktionskammer vorab auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt wird und Sauerstoff in den luftdichten Raum von einem Abschnitt außerhalb eintritt (beispielsweise aus einer Ladeschleuse bzw. einem Ladeschluss, und mit Wasserstoff in der Reaktionskammer unter Erzeugung von Feuchtigkeit reagiert. Das Führungssystem wird zu einer Feuchtigkeitszuführungsquelle zusätzlich zu dem reaktiven Gas.
Aufbauend auf dieser Kenntnis werden gemäß einem zweiten Beispiel das Halbleiterherstellungsverfahren zum Durchführen eines Prozessablaufs mit reaktivem Gas (einem Prozessablauf mit korrodierendem Gas) derart ausgestaltet, dass dann, wenn ein Substratführungssystem ein Substrat von einem luftdichten Raum in den Substratführungssystem in eine Reaktionskammer einführt und das Substrat von der Reaktionskammer zu dem luftdichten Raum ausgeworfen bzw. herausgeführt wird, reaktives Gas (korrodierendes Gas) in die Reaktionskammer zugeführt wird und hierin reagiert. Das Verfahren umfasst einen Substratführungsschritt bzw. einen Substratträgerschritt mit einem Messen des Feuchtigkeitsgehalts in dem luftdichten Raum mit einer ersten Feuchtigkeitsmessvorrichtung, die mit dem luftdichten Raum verbunden ist, und hiernach das Einführen bzw. Herausführen des Substrats durch das Substratträgersystem; ferner umfasst es einen Gasprozessschritt zum Durchführen des Prozesses mit reaktivem Gas bei Messen des Feuchtigkeitsgehalts in der Reaktionskammer mittels einer zweiten Feuchtigkeitsmesseinrichtung, die mit der Reaktionskammer verbunden ist, nach dem Substratträgerschritt.
Ferner wird ein Halbleiterherstellgerät geschaffen, zum Durchführen eines Prozesses mit reaktivem Gas (eines Prozesses mit korrodierendem Gas) dann, wenn ein Substratträgersystem ein Substrat von einem luftdichten Raum in dem Substratträgersystem in eine Reaktionskammer einführt, und wenn das Substrat von der Reaktionskammer zu dem luftdichten Raum herausgeführt wird. Das Halbleiterherstellgerät führt reaktives Gas (korrodierendes Gas) in die Reaktionskammer ein und bewirkt ein Reagieren des reaktiven Gases in dieser. Das Halbleiterherstellgerät enthält eine erste Feuchtigkeitsmesseinrichtung zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts in dem luftdichten Raum des Substratträgersystems und eine zweite Feuchtigkeitsmesseinrichtung zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts in der Reaktionskammer.
Bei dem Halbleiterherstellungsverfahren gemäß dem zweiten Beispiel und dem Halbleiterherstellgerät führt eine erste Feuchtigkeitsmesseinrichtung ein Messen des Feuchtigkeitsgehalts in dem luftdichten Raum des Substratträgersystems durch, und eine zweite Feuchtigkeitsmesseinrichtung misst den Feuchtigkeitsgehalt in der Reaktionskammer. Demnach lässt sich der Feuchtigkeitsgehalt in dem luftdichten Raum des Substratträgersystems und der Feuchtigkeitsgehalt in der Reaktionskammer gemeinsam messen, wodurch es möglich ist, die Auswirkungen des Feuchtigkeitsgehalts in dem luftdichten Raum auf den Feuchtigkeitsgehalt in der Reaktionskammer zu untersuchen. Zusätzlich lässt sich der Feuchtigkeitsgehalt in dem luftdichten Raum messen und reduzieren, zum Reduzieren des Feuchtigkeitsgehalts in der Reaktionskammer unter Erzielung eines exzellenten Gasprozessablaufs.
Es umfasst bei dem Halbleiterherstellungsverfahren gemäß dem zweiten Beispiel der Substratträgerschritt das Einführen des Substrats von dem luftdichten Raum zu der Reaktionskammer oder das Auswerfen des Substrats zu der Reaktionskammer zu dem luftdichten Raum, nachdem bestätigt ist, dass der Feuchtigkeitsgehalt in dem luftdichten Raum niedriger als ein erster Vorgabewert ist. Der Gasprozessschritt beginnt nachdem bestätigt ist, dass der Feuchtigkeitsgehalt in der Reaktionskammer niedriger als ein zweiter Vorgabewert ist.
Bei diesem Halbleiterherstellungsverfahren erfolgt ein vorab Festlegen des maximalen Feuchtigkeitsgehalts, der in dem luftdichten Raum dann erforderlich ist, wenn das Substrat nach innen oder nach außen von der Reaktionskammer transportiert wird, zu einem ersten Vorgabewert, und es erfolgt ein vorab Festlegen des maximalen Feuchtigkeitsgehalts, der erforderlich ist, wenn der Prozessablauf mit reaktivem Gas ohne Schwermetallverunreinigung und dergleichen in der Reaktionskammer ausgeführt wird, zu einem zweiten Vorgabewert. Demnach ist es möglich, einen stabilen und exzellenten Prozessablauf mit reaktivem Gas zu erzielen.
Bei dem Halbleiterherstellungsverfahren gemäß dem zweiten Beispiel sollte bevorzugt zumindest der zweite Vorgabewert niedriger als 1 ppm sein.
Die genannten Erfinder untersuchten die Beziehung zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt in der Reaktionskammer und der Schwermetallverunreinigung. Es wurde entdeckt, dass dann, wenn der Feuchtigkeitsgehalt in der Größenordnung von ppm liegt, Stellen mit Schwermetallverunreinigungen an der Oberfläche des Substrats auftragen, jedoch wurden kaum irgendwelche dieser Stellen erzeugt, wenn der Feuchtigkeitsgehalt zu der Größenordnung von sub-ppm reduziert wurde. Demnach basiert das Halbleiterherstellungsverfahren dieser Erfindung auf dieser Erkenntnis, und Stellen mit Schwermetallverunreinigung werden dadurch vermieden, dass zumindest der zweite Vorgabewert zu weniger als 1 ppm festgelegt ist.
Bei dem Halbleiterherstellungsverfahren gemäß dem zweiten Beispiel und dem Halbleiterherstellgerät sollten zumindest die erste Feuchtigkeitsmesseinrichtung oder die zweite Feuchtigkeitsmesseinrichtung bevorzugt eine Laserfeuchtigkeitsmesseinrichtung enthalten, die Laserlicht in einen röhrenartigen Zellenhauptkörper abstrahlt, der mit dem luftdichten Raum und der Reaktionskammer verbunden ist, und die das Absorptionsspektrum des übertragenen Laserlichts misst.
Bei dem obigen Halbleiterherstellungsverfahren und Halbleiterherstellgerät enthält zumindest entweder die erste oder zweite Feuchtigkeitsmesseinrichtung eine Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtung. Demnach lässt sich die Feuchtigkeit des zu messenden Gases quantitativ mit hoher Genauigkeit ohne physikalischen Kontakt analysieren.
Bei dem Halbleiterherstellgerät können mehrere Reaktionskammern vorgesehen sein, und die erste Feuchtigkeitsmesseinrichtung hat die Fähigkeit zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts in jeder der Reaktionskammern.
Bei diesem Halbleiterherstellgerät kann die erste Feuchtigkeitsmesseinrichtung den Feuchtigkeitsgehalt mehrerer Reaktionskammern messen. Demnach lässt sich das reaktive Gas mit einem Feuchtigkeitsgehalt verarbeiten, der für jede der Reaktionskammern geeignet ist, durch Messen des Feuchtigkeitsgehalts jeder Reaktionskammer.
Bevorzugt enthält das Halbleiterherstellgerät weiter eine Schalteinheit mit der Fähigkeit zum Schalten eines mit der ersten Feuchtigkeitsmesseinrichtung zu irgendeiner der Reaktionskammern.
Dieses Halbleiterherstellgerät enthält eine Schalteinheit zum Schalten eines Objekts, das mit der ersten Feuchtigkeitsmesseinrichtung verbunden ist, mit irgendeiner der Reaktionskammern. Demnach wird es dann, wenn die Schalteinheit die vermessende Reaktionskammer mit der ersten Feuchtigkeitsmesseinrichtung verbindet, möglich, den Feuchtigkeitsgehalt in mehreren oder individuellen Reaktionskammern unter Verwendung der ersten einzigen Feuchtigkeitsmesseinrichtung zu messen. Demnach kann die Zahl der Komponenten und können die Kosten reduziert werden.
Bevorzugt enthalten in dem Halbleiterherstellgerät die erste Feuchtigkeitsmesseinrichtung und die zweite Feuchtigkeitsmesseinrichtung eine einzige Feuchtigkeitsmesseinrichtung, und das Gerät enthält ferner eine Schalteinheit, die ein mit der Feuchtigkeitsmesseinrichtung verbundenes Objekt zu dem luftdichten Raum und der Reaktionskammer schalten kann.
Bei diesem Halbleiterherstellgerät führt eine einzige Feuchtigkeitsmesseinrichtung die Funktionen der ersten und zweiten Feuchtigkeitsmesseinrichtung aus. Die Schalteinheit kann das mit ihr verbundene Objekt zu dem luftdichten Raum oder der Reaktionskammer schalten. Demnach kann der Feuchtigkeitsgehalt in dem luftdichten Raum und der Reaktionskammer durch eine einzige Feuchtigkeitsmesseinrichtung gemessen werden, wodurch man die Zahl der Komponenten und die Kosten reduzieren kann.
Gemäß dem Halbleiterherstellungsverfahren nach dem zweiten Beispiel und dem Halbleiterherstellgerät misst die erste Feuchtigkeitsmesseinrichtung den Feuchtigkeitsgehalt in dem luftdichten Raum de Substratträgersystems, und die zweite Feuchtigkeitsmesseinrichtung misst den Feuchtigkeitsgehalt in der Reaktionskammer. Demnach lassen sich der Feuchtigkeitsgehalt in dem luftdichten Raum des Substratträgersystems und der Feuchtigkeitsgehalt in der Reaktionskammer gemeinsam messen, wodurch es möglich ist, die Wirkungen des Feuchtigkeitsgehalts in dem luftdichten Raum auf den Feuchtigkeitsgehalt in der Reaktionskammer zu untersuchen. Demnach lässt sich der Grund für die dem Substratträgersystem zugeführte Feuchtigkeit analysieren. Ferner lässt sich der Feuchtigkeitsgehalt in dem luftdichten Raum messen und reduzieren, zum Reduzieren des Feuchtigkeitsgehalts in der Reaktionskammer, wodurch ein exzellenter Prozess mit reaktivem Gas erhalten wird. Demnach kann ein Prozessablauf mit reaktivem Gas, beispielsweise ein Kristallwachsen, eine Dünnfilmabscheidung und ein Ätzen exzellent und stabil ausgeführt werden, und es wird möglich, ein hoch qualitatives Halbleiterherstellgerät herzustellen, sowie ein hoch qualitatives Halbleitersubstrat und eine hoch qualitative Halbleitereinrichtung.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben; es zeigen:
1 eine schematische Gesamtdraufsicht eines Halbleiterherstellungsgeräts für ein epitaxiales Kristallzüchten;
2 eine Querschnittsansicht des Aufbaus einer Flüssigkeitsmesseinrichtung für einen Prozess gemäß einer Ausführungsform des Halbleiterherstellungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung;
3 eine Querschnittsansicht eines Siliziumsubstrats, bei der Primärteile für die selektive Epitaxie vergrößert sind;
4 eine schematische Gesamtdraufsicht eines Geräts für ein epitaxiales Kristallzüchten nach einer Ausführungsform des Halbleiterherstellungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung;
5 ein Leitungsdiagramm zum Darstellen des Aufbaus der Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozessablauf gemäß einer Ausführungsform des Halbleiterherstellungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung;
6 eine Querschnittsansicht des Aufbaus einer Laser-Flüssigkeitsmesseinrichtung für den Prozessablauf nach einer Ausführungsform des Halbleiterherstellungsverfahrens und gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 ein Verteilungsdiagramm zum Darstellen des Zustands der Schwermetallverunreinigung an der Fläche eines Wafers dann, wenn eine Epitaxieschicht tatsächlich unter Verwendung eines üblichen Halbleiterherstellungsverfahrens und eines üblichen Halbleiterherstellgeräts gezüchtet wird;
8 ein Verteilungsdiagramm zum Darstellen des Zustands der Schwermetallverunreinigung an der Oberfläche eines Wafers dann, wenn eine Epitaxieschicht tatsächlich unter Verwendung des Halbleiterherstellungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung gezüchtet wird;
9 einen Graphen zur Herstellung der Beziehung zwischen der Feuchtigkeit in dem abgeleiteten Gas und der Lebensdauer; und
10 einen Graphen zum Darstellen der Beziehung zwischen den Feuchtigkeitsgehalten in einer Trägerkammer und einer Prozesskammer und einer Prozesskammertemperatur.
Eine Ausführungsform des Halbleiterherstellungsverfahrens gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezug auf die 1 bis 3 erläutert.
In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 Prozesskammern, das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Trägerkammer, das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Einführladeschleusenkammer, das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Auswurfladeschleusenkammer, und das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozess.
Die 1 zeigt ein Epitaxiezüchtungsgerät vom Blatt- bzw. Lamellentyp (Engl.: leaf-type epitaxial crystal growth apparatus) zum Realisieren des Halbleiterherstellungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, enthält das Epitaxiezüchtungsgerät drei Quarzprozesskammern (Reaktionskammern) 1 mit luftdichtem Hohlkörpereinfassungen, in denen Siliziumsubstrate W platziert sind, eine Trägerkammer 2 mit einem inneren gasdichten Raum, dessen Atmosphäre dann ersetzt wird, wenn die Siliziumsubstrate W in die Prozesskammern 1 eingeführt werden, eine Einführladeschleusenkammer 3 zum Einführen der Siliziumsubstrate W in die Trägerkammer 2 vor dem Prozessablauf, und eine Herausführladeschleusenkammer zum Extrahieren der verarbeiteten Siliziumsubstrate W aus der Trägerkammer 2.
Jede Prozesskammer 1 weist eine Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozess 5 auf, zum Messen des reaktiven Gases, das in die Prozesskammern 1 eingeführt wird, und zum Messen der hierin vorliegenden Feuchtigkeit, und eine Druckmesseinrichtung 7 zum Messen des Drucks in der Prozesskammer 1.
Eine Trägersystem-Feuchtigkeitsmesseinrichtung 6 ist in der Trägerkammer 2 vorgesehen, und sie misst den Feuchtigkeitsgehalt in der internen Atmosphäre. Bevorzugt sollte die Trägersystem-Flüssigkeitsmesseinrichtung 6 eine Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtung enthalten, mit demselben Hauptkörper wie ein hoch präziser schnell ansprechender Flüssigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10, der später beschrieben wird. Jedoch ist es akzeptabel, eine Feuchtigkeitsmesseinrichtung mit statischer Kapazität zu verwenden, die Änderungen des elektrischen Kapazitätswerts der Feuchtigkeit misst, die in einem Aluminiumkondensator und dergleichen absorbiert wird, oder eine Feuchtigkeitsmesseinrichtung, die eine qualitative Analyse verwendet, oder dergleichen.
Die Prozesskammern 1 lassen sich mit einer Gasquelle (in 1 nicht gezeigt) verbinden, die ein reaktives Gas zuführt, und dergleichen, derart, dass Gas (SiCl₂H₂, SiCl₃H, HCL, Hz, N₂, B₂H₆, PH₃, SiH₄, usw.) in die Prozesskammern 1 injiziert bzw. eingespritzt werden kann. Zusätzlich können die Prozesskammern 1 über ein Gasableitsystem mit einer Abgasverarbeitungseinheit (nicht gezeigt) verbunden sein, derart, dass sich reaktives Gas und dergleichen hierzu nach einer Reaktion in den Prozesskammern 1 ableiten lassen.
Wie in 2 gezeigt, enthält die Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozess 5 eine Probenrohrleitung 9 mit der Funktion als Probenleitung, deren eines Ende mit einem Ventil (nicht gezeigt) verbunden ist, sowie mit dem Gasableitsystem der Prozesskammer 1, ferner einen Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 zum Verbinden mit dem anderen Ende der Proberohrleitung 9 und zum Messen der Feuchtigkeit des reaktiven Gases von der Prozesskammer 1, und eine Rotationspumpe 12, die über eine Verbindungsleitung 11 mit dem rückwärtigen Ende des Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörpers 10 verbunden ist.
Ein röhrenförmiger Zellenhauptkörper 19 ist innerhalb des Gehäuses 10a des Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörpers 10 vorgesehen. Die Probenrohrleitung 9, das Gasableitsystem, ist mit einem Ende des röhrenförmigen Zellenhauptkörpers 19 verbunden, und die Verbindungsleitung 11 ist mit der anderen Seite verbunden. Lichtdurchlässige Fenster 19a sind an beiden Seiten des röhrenförmigen Zellenhauptkörpers 19 vorgesehen. Ein Halbleiterlaser mit variabler Wellenlänge LD ist so vorgesehen, dass er der Außenseite eines lichtdurchlässigen Fensters 19a gegenüber liegt, und er erzeugt Infrarot-Laserlicht (Wellenlänge 1.3 bis 1.55 μm). Ein Fotodetektor PD ist so vorgesehen, dass er der Außenseite des anderen lichtdurchlässigen Fensters 19a gegenüberliegt und detektiert das Infrarot-Laserlicht L, das durch den röhrenförmigen Zellenhauptkörper 19 gelangt ist, und er konvertiert die Intensität des detektierten Lichts in ein elektrisches Signal.
Ein Bandheizgerät 20 ist mit einer Stromzuführquelle (in 2 (nicht gezeigt) verbunden, und er ist um die Probenrohrleitung 9 und die Verbindungsleitung 11 gewickelt. Ein Wärmeisolator 21 aus Siliziumgummi ist um das Bandheizgerät 20 gewickelt. Der durch das Bandheizgerät 20 fließende Strom wird so angeglichen, dass er die Probenrohrleitung 9 und die Verbindungsleitung 11 zu einer Temperatur über 100°C erwärmt. Das Bandheizgerät 20 reduziert sekundäre reaktive Produkte in den Rohrleitungen.
Ein Heizgerät für die Zelle 22 ist an dem rohrförmigen Zellenhauptkörper 19 und den lichtdurchlässigen Fenstern 19a des Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörpers 10 angebracht, und es enthält hauptsächlich einen elektrischen Heizdraht zum Erwärmen der obigen Teile auf mehr als 100°C. Die Messempfindlichkeit des Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörpers 10 wird vorab angeglichen und korrigiert, in Übereinstimmung mit der Temperatur des Gases, das auf mehr als 100°C durch das Bandheizgerät 20 und das Heizgerät für die Zelle 22 erwärmt ist.
Wie in 3 gezeigt, wird das Epitaxiezüchtungsgerät für eine selektive Epitaxie des Siliziumfilms 32 (Halbleiterfilm) auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats W verwendet, das ein Muster des SiO₂-Films auf seiner Oberfläche aufweist, und zwar lediglich in dem Gebiet, in dem das Silizium frei liegt. Diese Ausführungsform wird erläutert.
Zunächst wird das Siliziumsubstrat W ausgehend von der Einführladeschleusenkammer 3 in die Trägerkammer 2 eingeführt, und die Atmosphäre in der Trägerkammer 2 wird durch ein Edelgas wie N₂ ersetzt. Beispielsweise misst die Trägersystem-Feuchtigkeitsmesseinrichtung 6 die Feuchtigkeit in der Atmosphäre. Nach der Bestätigung der Tatsache, dass die Feuchtigkeit ausreichend reduziert ist, wird das Siliziumsubstrat W in die Prozesskammer 1 abgegeben.
Die Innenseite der Prozesskammer wird mit einem Spülgas geläutert bzw. gespült, mit einem Edelgas wie H₂ oder N₂. Nach dem Einfügen des Siliziumsubstrats W in die Prozesskammer 1 wird es zu einer vorgegebenen Temperatur gebrannt (erwärmt). Während dem Brennen wird die Rotationspumpe 12 aktiviert, und das Ventil und dergleichen der Probenrohrleitung 9 ist geöffnet, und das Atmosphärengas in der Prozesskammer 1 wird fortlaufend zu dem Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 bei Angleichen der Strömungsmenge zugeführt.
Das Probengas wird in den rohrförmigen Zellenhauptkörper 19, in dem Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 zugeführt und der Halbleiterlaser LD strahlt Infrarotlaserlicht L auf das Gas ab. Der Fotodetektor PD detektiert das Infrarot-Laserlicht L, das das Gas in dem rohrförmigen Zellenhauptkörper 19 durchquert hat. Der Feuchtigkeitsgehalt des Gases wird auf der Grundlage der Stärke des Absorptionsspektrums gemessen, das ausgehend von dem detektierten Licht erhalten wird, und die Feuchtigkeit des Gases wird quantitativ analysiert. Das zu dem rohrförmigen Zellenhauptkörper 19 eingeleitete Gas wird über die Verbindungsleitung 11 und über die Rotationspumpe 12 zu dem Ableitsystem abgeführt. Der Druck in der Prozesskammer 1 wird durch die Druckmesseinrichtung 7 fortlaufend gemessen.
Die Brennbedingungen werden auf der Grundlage des gemessenen Feuchtigkeitsgehalts in der Prozesskammer 1 während dem Brennen angeglichen. Die Brennbedingungen enthalten die Erwärmungstemperatur des Substrats W, die Erwärmungszeit, den Umfang des Spülgases, und zumindest eine dieser Größen wird angeglichen. Beispielsweise erfolgen dann, wenn der Feuchtigkeitsgehalt einen geeigneten Bereich übersteigt, Angleichvorgänge, beispielsweise ein Erhöhen der Erwärmungstemperatur, der Erwärmungszeit oder der Menge des Spülgases, auf der Grundlage des Feuchtigkeitsgehalts, wodurch der Feuchtigkeitsgehalt während dem Brennen in einem geeigneten Bereich gehalten wird. Die Selektivität des selektiven Züchtens wird durch die Erwärmungstemperatur und der Erwärmungszeit während dem Backen verbessert.
Nach Angleichen der Brennbedingungen zum Halten des Feuchtigkeitsgehalts in einem geeigneten Bereich wird ein reaktives Gas wie SiCl₂H₂, HCL, H₂ und SiH₄ so eingeführt, dass ein selektives Wachstum einer Epitaxieschicht auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats W bewirkt wird. Wie während dem Brennen wird der Feuchtigkeitsgehalt und Druck in der Prozesskammer 1 fortlaufend während diesem Prozess gemessen.
Prozessbedingungen werden auf der Grundlage des gemessenen Feuchtigkeitsgehalts der Prozesskammer 1 während dem Brennen und dem Prozess angeglichen. Die Prozessbedingungen enthalten die Erwärmungstemperatur des Substrats W, den Umfang an reaktivem Gas, das Mischverhältnis des reaktiven Gases oder den Druck in der Prozesskammer 1, und zumindest eine dieser Größen wird angeglichen. Beispielsweise erfolgt dann, wenn der Feuchtigkeitsgehalt einen geeigneten Bereich überschreitet, ein Angleichen wie ein Erhöhen der Menge von Wasserstoff ausgehend von der Gasquelle (beispielsweise SiCl₂H₂, HCl, usw.) während dem Prozess, ein Erhöhen der Menge von HCl, (Chlorwasserstoff), und ein Erhöhen des Drucks in der Prozesskammer 1, oder dergleichen, wodurch die Selektivität für das selektive Wachstum erhöht ist. Insbesondere bewirkt HCl ein Vermeiden der Tatsache, dass Polysilizium auf SiO₂ wächst (d. h., ein Erhöhen der Selektivität).
Die Gasmenge sollte bevorzugt gemäß Bedingungen an der Schnittstelle zwischen Gebieten mit der Möglichkeit eines selektiven Wachstums und nicht selektierbaren Gebieten festgelegt sein.
Die Einstellung der Bedingungen, die vorab in Übereinstimmung mit dem Feuchtigkeitsgehalt festgelegt sind, lassen sich in einem Controller oder dergleichen des Wachstumsgeräts speichern, so dass der Controller oder dergleichen automatisch ein Angleichen der Backbedingungen und der Prozessbedingungen auf der Grundlage des gemessenen Feuchtigkeitsgehalts ausführen kann.
Nach dem Abschluss der Epitaxie wird innerhalb der Prozesskammer 1 das Volumen durch Edelgas ersetzt, und das Siliziumsubstrat wird nach dem selektiven Züchten W von der Auswurfladeschleusenkammer 4 über die Trägerkammer 2 ausgegeben.
Bei dieser Ausführungsform wird der Feuchtigkeitsgehalt in der Prozesskammer 1 bei Vorliegen des Siliziumsubstrats gemessen, und die Gasprozessbedingungen für die selektive Epitaxie werden auf der Grundlage des Feuchtigkeitsgehalts angeglichen. Demnach kann der Feuchtigkeitsgehalt während dem Brennen in einem geeigneten Bereich gehalten werden, unter Verwendung der tatsächlichen Messung des Feuchtigkeitsgehalts. Weiterhin können die Prozessbedingungen während dem selektiven Züchten angeglichen werden. Demnach lässt sich eine selektive Epitaxie stabil und mit hoher Präzision erzielen, sowie mit sorgfältiger Betrachtung der Wirkung des Feuchtigkeitsgehalts auf die Selektivität des selektiven Züchtens.
Das erste Beispiel umfasst auch die folgenden Ausführungsformen.
Die oben beschriebene Ausführungsform wird bei einem Halbleiterherstellungsverfahren angewandt, das eine selektive Epitaxie durch Bedampfen erzielt. Jedoch führt diese Bedingung im wesentlichen die Prozesse aus, die erforderlich sind, damit ein reaktives Gas mit einem Substrat in einer Reaktionskammer reagiert, und sie kann bei anderen Halbleiterherstellungsverfahren verwendet werden, bei denen Prozesseigenschaften durch den Feuchtigkeitsgehalt beeinflusst werden. Beispielsweise lässt sich diese Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen eines Epitaxiewafers durch Bedampfen eines Einkristall-Siliziumdünnfilms auf einem Siliziumsubstrat mit extrem geringen spezifischem Widerstand verwenden, wie es bei der Herstellung eines Substrats für eine MOS-Einrichtung verwendet wird, oder bei anderen Verfahren zum Bereitstellen eines Dünnfilms auf einem Substrat, beispielsweise CVD, oder Trockenätzen der Oberfläche eines Substrats unter Verwendung eines reaktiven Gases.
Nachfolgend wird unter Bezug auf die 4 bis 6 das Halbleiterherstellungsverfahren gemäß einem zweiten Beispiel und eine Ausführungsform des Halbleiterherstellgeräts erläutert.
Bei der Erläuterung dieser Beispiele sind Elemente mit derselben Funktion, wie sie oben für das Halbleiterherstellungsverfahren gemäß dem ersten Beispiel erläutert sind, anhand derselben Bezugszeichen bezeichnet.
In der 4 bis 6 bezeichnet das Bezugszeichen 1 Prozesskammern, 2 bezeichnet eine Trägerkammer, 3 bezeichnet eine Einführladeschleusenkammer, 4 bezeichnet eine Ausführladeschleusenkammer, 5 bezeichnet eine Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozess, und 6 bezeichnet eine Trägersystem-Feuchtigkeitsmesseinrichtung.
Die 4 zeigt ein Beispiel, bei dem das Halbleiterherstellungsverfahren des dritten Beispiels dieser Erfindung bei einem Epitaxiezüchtungsgeräts des Blatt- bzw.
Lamellentyps (Engl.: leaf-type epitaxial crystal growth apparatus) angewandt wird. Wie in 4 gezeigt, ist das Epitaxiekristall-Züchtungsgerät ein Mehrkammern-Züchtungsgerät, und es enthält drei Quarzprozesskammern (Reaktionskammern) 1, mit hohlkörperartigen luftdichten Einfassungen, in denen die die Siliziumsubstrate (das Substrat) W platziert sind, eine Trägerkammer (Substratträgersystem) 2 mit einem inneren gasdichten Raum, dessen Atmosphäre dann ersetzt wird, wenn das Siliziumsubstrat W in die Prozesskammern 1 eingeführt wird, eine Einführladeschleusenkammer 3 zum Einführen der Siliziumsubstrate vor dem Prozess W in die Trägerkammer 2, und eine Auswurfladeschleusenkammer 4 zum Extrahieren der verarbeiteten Siliziumsubstrate W von der Trägerkammer 2.
Die Prozesskammern 1 sind mit einer Probenrohrleitung für den Prozess 9 mit einer Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozess (zweite Feuchtigkeitsmesseinrichtung) 5 verbunden, zum Messen des Prozessgases mit dem reaktiven Gas (dem korrodierenden Gas), das in die Prozesskammer 1 eingeführt wird, und diese misst die Feuchtigkeit hierin.
Die Trägersystem-Feuchtigkeitsmesseinrichtung (erste Feuchtigkeitsmesseinrichtung) 6 ist durch eine Trägersystem-Probenrohrleitung 6a mit den inneren Abschnitten der Trägerkammer 2 verbunden, sowie der Einführladeschleusenkammer 3 und der Auswurfladeschleusenkammer 4, und sie misst die Feuchtigkeit der Atmosphäre hierin. Die Trägersystem-Feuchtigkeitsmesseinrichtung 6 ist identisch zu der Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozess 5, die einen hochpräzisen schnell ansprechenden Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 verwendet, der hier später erläutert wird.
Die Trägersystem-Probenrohrleitung 5a enthält drei Abzweigrohrleitungen 6b, die von dem Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 zu der Trägerkammer 2, zu der Einführladeschleusenkammer 3 und zu der Auswurfladeschleusenkammer 4 führen. Ein Ventil 6c ist zu jeder Verzweigungsleitung 6a hin vorgesehen, und es kann diese öffnen und schließen.
Wie in 5 gezeigt, ist eine Prozessgas-Einführleitung mit den Prozesskammern 1 verbunden, und sie ermöglicht das Einführen von Gas (SiCl₂H₂, SiCl₃H, HCL, H₂, N₂, B₂H₆, PH₃, usw.) in diese. Eine Prozessgas-Ableitleitung 8 ist mit den Prozesskammern 1 verbunden, und sie bewirkt ein Ableiten des reaktiven Gases und dergleichen zu einer (nicht gezeigten) Abgas-Verarbeitungseinheit nach der Reaktion innerhalb der Prozesskammern 1.
Die Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozess 5 enthält eine Probenrohrleitung 9 für den Prozess 9 mit der Funktion einer Probenleitung mit einem Ventil 9a bei einem Ende mit einer Verbindung über eine Prozessgas-Ableitleitung zu der Prozesskammer 1, ferner einen Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 mit einer Verbindung über ein variables Ventil 9b zum anderen Ende der Probenrohrleitung für den Prozess 9 und zum Messen der Feuchtigkeit des reaktiven Gases von der Prozesskammer 1, eine Rotationspumpe 12 mit einer Verbindung durch eine Verbindungsleitung 11 über ein variables Ventil 11a zu dem rückseitigen Ende des Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörpers 10.
Eine Leitungsspülleitung für ein N₂ Spülen der Probenleitung 13 ist über ein Ventil 13a mit der Basis der Probenrohrleitung für den Prozess 9 verbunden. Eine Prozessgas-Einführleitung ist über eine Verzweigungsleitung 14 über ein Ventil 14a mit der Rohrleitungspülleitung 13 verbunden. Die Rohrleitungspülleitung 13 enthält ein Ventil 13b bei einer Position weiter stromaufwärts gegenüber der Verbindung mit der Abzweigleitung 14.
Die Probenrohrleitung für den Prozess 9 verzweigt in drei Verzweigungsrohrleitungen 9c in Zuordnung zu den drei Prozesskammern 1 ausgehend von dem Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10. Es sind Ventile (Schaltmechanismen) 9d bei jeder Verzweigungsrohrleitung 9c vorgesehen, und sie können diese öffnen und schließen.
Wie in den 5 und 6 gezeigt, ist eine Gehäusespülleitung 15 für ein N₂ Spülen der Innenseite des Gehäuses 10 mit dem Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 verbunden. Zusätzlich ist eine N₂ Abführleitung 16 zum ableiten des N₂ mit dem Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 verbunden. Das andere Ende der N₂-Ableitleitung 16 ist mit der Prozessgas-Abführrohrleitung 8 verbunden.
Eine Proben-Abführrohrleitung 17 ist mit der Rotationspumpe 12 über ein Ventil 17a mit der Prozessgas-Abführrohrleitung 8 verbunden. Eine N₂-Spülleitung für Gasballast 18 ist mit der Rotationspumpe 12 verbunden.
Wie in 6 gezeigt, enthält der Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 einen rohrförmigen Zellenhauptkörper 19a. Die Probenrohrleitung für den Prozess ist mit einem Ende des rohrförmigen Zellenhauptkörpers 19 verbunden, und die Verbindungsrohrleitung 11 ist mit der anderen Seite verbunden. Lichtdurchlässige Fenster 19a sind an beiden Seiten des rohrförmigen Zellenhauptkörpers 19 vorgesehen. Ein Halbleiterlaser variabler Wellenlänge LD ist gegenüberliegend der Außenseite eines lichtdurchlässigen Fensters 19a vorgesehen, und er strahlt Infrarotlaserlicht (Wellenlänge 1.3 bis 1.55 μm) ab. Ein Fotodetektor PD ist gegenüberliegend dem anderen lichtdurchlässigen Fenster 19a vorgesehen, und er detektiert das Infrarotlaserlicht L, das den rohrförmigen Zellenhauptkörpers 19 passiert, und er konvertiert die Intensität des detektierten Lichts in ein elektrisches Signal.
Ein Bandheizgerät 20 ist um die Probenrohrleitung für den Prozess 9 und die Verbindungsleitung 11 gewickelt, und ein Wärmeisolator 21 aus Siliziumgummi ist um das Bandheizgerät 20 gewickelt. Das Bandheizgerät 20 ist mit einer Stromzuführquelle (in 2 nicht gezeigt) verbunden. Der durch das Bandheizgerät 20 fließende Strom wird so angeglichen, dass er die Probenrohrleitung für den Prozess 9 und die Verbindungsleitung 11 zu einer Temperatur oberhalb von 100° erwärmt.
Ein Heizgerät für die Zelle 22 ist an dem rohrförmigen Zellenhauptkörpers 19 und dem lichtdurchlässigen Fenster 19a des Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörpers 10 angebracht, und es enthält hauptsächlich eine elektrische Heizleitung zum Erwärmen der obigen Teile auf mehr als 100°C. Die Trägersystem-Probenrohrleitung 6a wird in derselben Weise wie die Probenrohrleitung für den Prozess 9 erwärmt. Im Ergebnis ist es möglich, sekundäre reaktive Produkte in den Rohrleitungen der Prozesskammer 1 zu reduzieren, wo reaktives Gas erwärmt wird, und hierdurch ein Blockieren der Leitungen durch sekundäre reaktive Produkte zu vermeiden. Demnach lässt sich die Feuchtigkeit konstant in situ messen.
Es erfolgt ein Angleichen und Korrigieren der Messempfindlichkeit des Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörpers 10 vorab in Übereinstimmung mit der Temperatur des Gases, das auf mehr als 100°C durch das Bandheizgerät 20 und das Heizgerät für die Zelle 22 erwärmt ist. Die Messempfindlichkeit wird beispielsweise durch einen (nicht gezeigten) Controller angeglichen und korrigiert, der mit dem Fotodetektor PD verbunden ist und ein Signal hiervon durch Berechnen verarbeitet.
Nichtrostende Rohrleitungen werden für die oben erwähnten Rohrleitungen verwendet, und die Innenflächen der Rohrleitungen werden elektropoliert oder bevorzugt CRP passiviert (d. h. ein nicht beweglicher Film mit einem Chromoxidfilm an seiner oberen Fläche ist vorgesehen).
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Züchten eines Epitaxiekristalls für die Ausführungsformen des Halbleiterherstellungsverfahrens gemäß einem zweiten Beispiel und das Halbleiterherstellgerät erläutert.
Zunächst wird das Siliziumsubstrat W, bei dem das Epitaxiekristall zu züchten ist, von der Außenseite an die Einführladeschleusenkammer 3 abgegeben. Die Trägersystem-Feuchtigkeitsmesseinrichtung 6 misst die Feuchtigkeit in der Einführladeschleusenkammer 3. Lediglich das Ventil 6c der Verzweigungsrohrleitung 6b, die mit der Einführladeschleusenkammer 3 verbunden ist, wird geöffnet, und das andere Ventil 6c ist geschlossen. In diesem Zustand wird die Atmosphäre in der Einführladeschleusenkammer 3 über die Probenrohrleitung über das Trägersystem 6a dem Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 zugeführt, und der Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre wird gemessen. Das Gas wird von der Probenrohrleitung für das Trägersystem 6a dem Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 in derselben Weise zugeführt, wie der Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozess 5, die nachfolgend erläutert wird.
Auf der Grundlage der durch die Trägersystem-Feuchtigkeitsmesseinrichtung 6 durchgeführt Messung wird bestätigt, dass der Feuchtigkeitsgehalt in der Einführladeschleusenkammer 3 unterhalb einem vorgegebenen Wert liegt. Hiernach wird das Siliziumsubstrat 1 von der Einführladeschleusenkammer 3 zu der Trägerkammer 2 eingeführt, und die Atmosphäre in der Trägerkammer 2 wird durch ein Edelgas wie N₂ ersetzt.
Die Trägersystem-Feuchtigkeitsmesseinrichtung 6 misst die Feuchtigkeit in der Trägerkammer 2. Lediglich das Ventil 6c der Verzweigungsrohrleitung 6b, die mit der Trägerkammer 2 verbunden ist, wird geöffnet, und das andere Ventil 6c ist geschlossen. In diesem Zustand wird die Atmosphäre in der Trägerkammer 2 über die Probenrohrleitung für das Trägersystem 6a dem Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 zugeführt, und der Feuchtigkeitsgehalt in der Atmosphäre wird gemessen. Auf der Grundlage der durch die Trägersystem-Feuchtigkeitsmesseinrichtung 6 durchgeführten Messung wird bestätigt, dass der Feuchtigkeitsmessgehalt in der Trägerkammer 2 unterhalb einem vorgegebenen Vorgabewert (erster Vorgabewert) liegt. Hiernach wird das Siliziumsubstrat W in die Prozesskammer 1 geführt. Der vorgegebene Vorgabewert hängt von dem Kapazitätsverhältnis zwischen der Trägerkammer 2 und der Prozesskammer 1 ab, sollte jedoch idealer Weise weniger als 5 ppm betragen. Selbst wenn der Feuchtigkeitsgehalt geringfügig hoch ist, erfolgt ein Spülen durch das Spülgas, und dies hat keine negative Auswirkung.
Vor dem Prozess wird das Innere der Prozesskammer 1 mit einem Edelgas, H₂ oder N₂ gespült. Das Siliziumsubstrat W wird von der Trägerkammer 2 eingeführt, und auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt. Die Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozess 5 misst den Feuchtigkeitsgehalt in der Prozesskammer 1. Lediglich das Ventil 9d der Verzweigungsrohrleitung 9c, die mit der Prozesskammer 1 verbunden ist, wird geöffnet, und das andere Ventil 9d ist geschlossen. In diesem Zustand wird das Gas innerhalb der Prozesskammer 1 über die Probenrohrleitung für den Prozess 9 dem Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 zugeführt, und der Feuchtigkeitsgehalt in dem Gas wird gemessen. Das Ventil 9a und 17a ist geöffnet, und die Rotationspumpe 12 wird aktiviert. Ein Teil des Gases in der Prozesskammer 1 wird konstant über die Probenrohrleitung für den Prozess 9 dem Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 zugeführt, bei einem Angleichen der Menge unter Verwendung der variablen Ventile 9b und 11a.
Das probemässig erfasste Gas wird dem rohrförmigen Zellenhauptkörper 19 in dem Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 zugeführt, und der Halbleiterlaser LD strahlt Infrarotlaserlicht L auf das Gas ab. Das durch das Gas in dem rohrförmigen Zellenhauptkörper 19 übertragene Infrarot-Laserlicht L wird durch den Fotodetektor PD detektiert, und der Feuchtigkeitsgehalt in dem Gas wird quantitativ analysiert, auf der Grundlage der Stärke des Absorptionsspektrums, das ausgehend von der Menge des detektierte Lichts erhalten wird.
Nachdem bestätigt ist, dass der Feuchtigkeitsgehalt in dem Probegas geringer als mindestens 1 ppm (ein zweiter Vorgabewert) ist, werden die Ventile 13a, 13b und 14a geschlossen, und ein vorgegebenes reaktives Gas oder dergleichen wird über eine Prozessgas-Zuführrohrleitung zum Züchten einer Epitaxieschicht auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats W zugeführt. In dem Fall, in dem Sauerstoff in der Trägerkammer 2 vorliegt und das Gas in der Prozesskammer 1 Wasserstoff ist, wird durch die Reaktion bei einer bestimmten Temperatur Feuchtigkeit erzeugt. Demnach wird in diesem Fall der Prozess abgebrochen, und das Gerät wird einer Wartung unterzogen, um auf Leckstellen und dergleichen in dem Trägersystem hin geprüft zu werden.
Das reaktive Gas und dergleichen, das dem rohrförmigen Zellenhauptkörper 19 zugeführt wird, wird über die Verbindungsleitung 11, die Rotationspumpe 12 und die Probenableitrohrleitung 17 zu der Prozessgas-Ableitrohrleitung 8 abgeleitet.
Während der Epitaxie wird etwas Abgas, das reagiert hat und das in der Prozesskammer 1 erwärmt wurde, fortlaufend über die Probenrohrleitung über den Prozess 9 dem Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 zugeführt, der den Feuchtigkeitsgehalt des Abgases misst.
Nach Abschluss der Epitaxie wird das Substrat W von der Prozesskammer 1 zurück zu der Trägerkammer 2 geführt. Anschließend wird das Substrat W an die Abgabeladenschleusenkammer 4 abgegeben und zu der Außenseite hin herausgeführt. Der Feuchtigkeitsgehalt in der Abgabeladeschleusenkammer 4 lässt sich ebenso durch die Trägersystem-Feuchtigkeitsmesseinrichtung 6 messen, und zwar durch Schalten des An/Abschaltzustands des Ventils 6c, wodurch es möglich ist, Leckstellen und dergleichen in der Abgabeladeschleusenkammer 4 zu detektieren.
Bei dieser Ausführungsform misst die Trägersystem-Feuchtigkeitsmesseinrichtung 6 den Feuchtigkeitsgehalt in dem luftdichten Raum in der Trägerkammer 2, und die Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozess 5 misst den Feuchtigkeitsgehalt in der Prozesskammer 1. Dies ermöglicht ein Messen des Feuchtigkeitsgehalts in dem Substratträgersystem mit der Einführladeschleusenkammer 3, der Trägerkammer 2 und dergleichen zusammen mit dem Feuchtigkeitsgehalt in der Prozesskammer 1. Demnach ist es möglich, die Auswirkungen des Feuchtigkeitsgehalts in dem luftdichten Raum des Substratträgersystems auf den Feuchtigkeitsgehalt der Prozesskammer zu untersuchen. Die Feuchtigkeitsgehalte in der Trägerkammer 2 und der Einführladeschleusenkammer 3 lassen sich einzeln durch die Trägersystem-Feuchtigkeitsmesseinrichtung 6 messen. Demnach ist es möglich, die Auswirkungen des Feuchtigkeitsgehalts in der Einführladeschleusenkammer 3 auf den Feuchtigkeitsgehalt in der Trägerkammer 2 zu untersuchen.
Vor dem Transport des Substrats W zu der Prozesskammer 1 wird der Feuchtigkeitsgehalt in der Einführladeschleusenkammer 3 und der Trägerkammer 2 gemessen, und zu einem vorgegebenen Gehalt gesteuert, damit der Feuchtigkeitsgehalt in der Prozesskammer 1 reduziert wird. Demnach ist es möglich, ein erhöhtes bzw. verstärktes Eindringen des Feuchtigkeitsgehalts aufgrund des Gases in dem Substratträgersystem in die Prozesskammer 1 in großem Umfang zu reduzieren, wodurch ein exzellentes Epitaxiewachstum erzielt wird. Selbst wenn Sauerstoff in das Substratträgersystem eindringt, erhöht sich der Feuchtigkeitsgehalt in der Prozesskammer 1, wodurch es möglich ist, ein exzellentes Epitaxiewachstum zu erzielen.
Die Epitaxieschicht wird auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats W gezüchtet, durch Einführen von reaktivem Gas, nachdem zumindest bestätigt ist, dass der Feuchtigkeitsgehalt des Probegas weniger als 1 ppm ist.
Demnach werden Stellen mit Schwermetallverunreinigungen vermieden.
Die Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozess kann individuell den Feuchtigkeitsgehalt in den Prozesskammern 1 messen. Demnach können Defekte und Fehlfunktionen einfach dann festgestellt werden, wenn das Messen des Feuchtigkeitsgehalts in jeder Prozesskammer 1 aufdeckt, dass sich der Feuchtigkeitsgehalt in einer/einigen der Prozesskammern 1 erhöht hat.
Die Ventile 9d ermöglichten das Schalten des Objekts, das mit der Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozess 5 verbunden ist, mit einer vorgegebenen Prozesskammer 1. Demnach kann die zu vermessende Prozesskammer 1 mit dem Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 verbunden werden, durch Öffnen/Schließen des relevanten Ventils 9d, und es lässt sich eine einzige Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozess 5 zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts in mehreren und vorgegebenen Prozesskammern 1 verwenden. Dies reduziert die Zahl der Komponenten und die Kosten.
Das zweite und dritte Beispiel umfasst die folgenden Ausführungsformen.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozess 5 und die Trägersystem-Feuchtigkeitsmesseinrichtung 6 getrennt vorgesehen. Jedoch kann durch Verzweigen der Probenrohrleitung ausgehend von einer einzigen Feuchtigkeitsmesseinrichtung zu der Prozesskammer und zu dem Substratträgersystem, beispielsweise der Trägerkammer, die einzige Feuchtigkeitsmesseinrichtung funktionsgemäß gleichzeitig als Messeinrichtung für den Prozess und als Messeinrichtung für das Trägersystem dienen. Das angeschlossene Objekt lässt sich zu dem luftdichten Raum des Substratträgersystems oder der Prozesskammer unter Verwendung der Ventile und dergleichen schalten. In diesem Fall lässt sich der Feuchtigkeitsgehalt in dem luftdichten Raum des Substratträgersystems und der Prozesskammer durch eine einzige Feuchtigkeitsmesseinrichtung messen, unter Reduzierung der Zahl der Komponenten und der Kosten.
Die bereits beschriebenen Ausführungsformen wenden diese Erfindung beim Einführen eines Siliziumsubstrats W ausgehend von der Trägerkammer 2 zu der Prozesskammer 1 an. Jedoch kann diese Erfindung beim Abgeben des Siliziumsubstrats W von der Prozesskammer zu der Trägerkammer 2 nach dem Abschluss des Epitaxiewachstums angewandt werden. Beispielsweise wird eine Epitaxieschicht auf der Oberfläche eines Siliziumwafers W in der Prozesskammer 1 unter Verwendung eines Gases wie Silicomethan oder Monosilan gezüchtet werden, und nach dem Abschluss des Züchtens wird der Siliziumwafer W von der Prozesskammer 1 zu der Trägerkammer 2 entnommen. Hiernach wird HCl in die Prozesskammer 1 für ein Reinigen (Ätzen) eingeführt bzw. eingespritzt. In diesem Fall wird das Gerät der Trägerkammer 2 vor dem Abgeben des Wafers W gemessen. Der Wafer W wird zu der Trägerkammer 2 lediglich dann abgegeben, nachdem bestätigt ist, dass der Feuchtigkeitsgehalt in der Trägerkammer 2 unter einem Vorgabewert (z. B. 5 ppm) liegt. Durch Bestätigen des Feuchtigkeitsgehalts in der Trägerkammer 2 vor dem Abgeben in dieser Weise ist es möglich, die Menge des Gases in der Trägerkammer 2 in großem Umfang zu reduzieren, die in die Prozesskammer 1 während dem Abgeben eindringt und den Feuchtigkeitsgehalt hierin erhöht. Hierdurch erzielt man einen exzellenten HCl Reinigungsvorgang.
Die Trägersystem-Feuchtigkeitsmesseinrichtung 6 der oben beschriebenen Ausführungsform sollte bevorzugt dieselbe sein wie die Feuchtigkeitsmesseinrichtung für den Prozess 5, die den hochpräzisen Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtungs-Hauptkörper 10 verwendet. Jedoch ist es akzeptabel, eine absorbierende Feuchtigkeitsmesseinrichtung zum Messen des Umfangs der Schwankung der Oszillationsfrequenz eines Flüssigkristallanzeigevibrators zu verwenden, der mit einem Feuchtigkeit absorbierenden Dünnfilm beschichtet ist, oder eine elektrostatische kapazitive Feuchtigkeitsmesseinrichtung zum Messen der Änderungen des elektrischen Kapazitätswerts der Feuchtigkeit, die in einem Aluminiumkondensator absorbiert ist, sowie eine Feuchtigkeitsmesseinrichtung unter Verwendung einer qualitativen Analyse, und dergleichen.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird das Halbleiterherstellgerät bei einem Bedampfungsgerät zum Züchten einer Epitaxieschicht angewandt, jedoch lässt sich diese Erfindung auch bei anderen Halbleiterherstellgeräten anwenden, in denen reaktives Gas mit einem Substrat in einer Reaktionskammer reagiert. Beispielsweise lässt sich diese Erfindung auf ein CVD-Geräts anwenden, das einen Dünnfilm auf einem Substrat bildet, sowie ein Trockenätzgerät zum Ätzen der Substratoberfläche unter Verwendung korrodierenden Gases, und dergleichen.
Gemäß den obigen Ausführungsformen wird diese Erfindung bei einem Epitaxie-Züchtungsgerät vom Typ mit einzelner Waferverarbeitung angewandt, jedoch ist sie nicht hierauf beschränkt, und sie lässt sich auf andere Typen von Gerät anwenden (zahlreiche Typen mit Batchverarbeitung, usw.).
Ferner wird ein korrodierendes Gas mit einem reaktiven Gas in die Leitungen und Prozesskammern zugeleitet, nachdem sie mit H₂ gespült sind, jedoch lässt sich weiterhin ein Spülen mit HCl (Chlorwasserstoff) nach einem adäquaten Spülen mit H₂ ausführen. Hiernach wird das reaktive Gas zum Züchten eingeführt. In diesem Fall erfolgt eine Kombination der Feuchtigkeitsmoleküle an den Wänden der Rohrleitungen und der Prozesskammern mit den HCl-Molekülen, und sie werden hierdurch weggeführt, unter Reduzierung der Feuchtigkeit, die in das reaktive Gas eintritt, das hiernach eingeführt wird.
Im Rahmen eines Vergleichs wurden Epitaxieschichten auf Siliziumwafern W unter Verwendung des üblichen Verfahrens (Feuchtigkeitsgehalt von 4 ppm) und des Verfahrens gemäß den obigen Ausführungsformen (Feuchtigkeitsgehalt von 1 ppm) gezüchtet. Die erhaltenen Ergebnisse sind jeweils in den 7 und 8 gezeigt. Gebiete an der Oberfläche des Wafers mit Lebensdauern von weniger als 500 μs (in Zuordnung zu einer Schwermetallverunreinigung) sind durch diagonale Schattierung dargestellt.
Wie anhand der 7 und 8 klar zu erkennen, führt das übliche Verfahren im Ergebnis zu Stellen mit Schwermetallverunreinigung an der Oberfläche des Wafers W. Im Gegensatz hierzu wurden keine Verschmutzungsstellen durch die Ausführungsformen dieser Erfindung erzeugt.

Claims

Halbleiterherstellungsverfahren, eine Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtung verwendend, zum Ausführen eines Prozesses mit reaktivem Gas, derart, dass das reaktive Gas in eine Reaktionskammer (1) zugeführt wird, in der es mit einem darin bereitgestellten Substrat (W) reagiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte enthält: Messen des Feuchtigkeitsgehalts in der Reaktionskammer (1) mit dem in dieser vorliegenden Substrat (W) und in einem Gasableitsystem der Reaktionskammer (1); und Angleichen der Bedingungen für den Prozess mit dem reaktiven Gas auf der Grundlage des Feuchtigkeitsgehalts, wobei die Bedingungen für den Prozess mit dem reaktiven Gas Bedingungen zum Erwärmen des Substrats (W) vor dem Zuführen des reaktiven Gases in die Reaktionskammer (1) umfassen.
Halbleiterherstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingungen zum Erwärmen zumindest eine Größe enthalten, ausgewählt aus einer Heiztemperatur des Substrats (W); einer Erwärmungszeit des Substrats (W) und einer Menge an Spülgas.
Halbleiterherstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingungen für den Prozess mit dem reaktiven Gas zumindest eine Größe enthalten, ausgewählt aus Erwärmungstemperatur des Substrats (W), Menge an reaktivem Gas, Mischverhältnis des reaktiven Gases und Druck in der Reaktionskammer (1).
Halbleiterherstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt Verarbeiten des Substrats (W) mit reaktivem Gas enthält, bei dem Siliziumoxid (31) zumindest bei einem Teil von seiner oberen Fläche vorgesehen ist.
Halbleiterherstellungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (W) ein Siliziumsubstrat enthält; und das Verarbeiten mit reaktivem Gas das selektive Züchten einer Halbleiterschicht in einem Gebiet an der oberen Fläche des Substrats (W) enthält, wo das Silizium frei liegt.
Halbleiterherstellverfahren zum Ausführen der Verarbeitung mit reaktivem Gas derart, dass dann, wenn ein Substratträgersystem (2 und 3) ein Substrat (W) von einem luftdichten Raum in dem Substratträgersystem in eine Reaktionskammer (1) einführt, und wenn das Substrat (W) von der Reaktionskammer (1) zu dem luftdichten Raum herausgeführt wird, reaktives Gas in die Reaktionskammer (1) zugeführt wird und hierin reagiert, derart, dass das Verfahren folgende Schritte enthält: einen Substratträgerschritt zum Messen des Feuchtigkeitsgehalts in dem luftdichten Raum mittels einer ersten Feuchtigkeitsmesseinrichtung (6), die mit dem luftdichten Raum verbunden ist, und hiernach Einführen und Abgeben des Substrats (W) mittels dem Substratträgersystem (2 und 3); und einen Gasverarbeitungsschritt zum Durchführen der Verarbeitung mit reaktivem Gas bei Messung des Feuchtigkeitsgehalts in der Reaktionskammer (1) mittels einer zweiten Feuchtigkeitsmesseinrichtung (5), die mit der Reaktionskammer (1) verbunden ist, nach dem Substratträgerschritt; wobei der Substratträgerschritt das Einführen des Substrats (W) von dem luftdichten Raum zu der Reaktionskammer (1) oder Ableiten des Substrats (W) von der Reaktionskammer (1) zu dem luftdichten Raum umfasst, nachdem bestätigt ist, dass der Feuchtigkeitsgehalt in dem luftdichten Raum niedriger als ein erster Vorgabewert ist; und der Gasverarbeitungsschritt ein Schritt ist, bei dem ein Prozess mit reaktivem Gas beginnt, nachdem bestätigt ist, dass der Feuchtigkeitsgehalt in der Reaktionskammer (1) niedriger als ein zweiter Vorgabewert ist.
Halbleiterherstellungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der zweite Vorgabewert niedriger als 1 ppm ist.
Halbleiterherstellungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens entweder die erste Feuchtigkeitsmesseinrichtung (6) oder die zweite Feuchtigkeitsmesseinrichtung (5) eine Laser-Feuchtigkeitsmesseinrichtung (10) enthält, die Laserlicht in einen rohrförmigen Zellenhauptkörper (19) abstrahlt und ein Absorptionsspektrum von übertragenem Laserlicht misst.