JP2787914B2 - 半導体ウェーハの保管方法及び保管容器 - Google Patents

半導体ウェーハの保管方法及び保管容器

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＯＳトランジス
タのゲート酸化膜を形成した後の半導体ウェーハを保管
する半導体ウェーハの保管方法および保管容器に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＭＯＳトランジスタを含む集積回路を半
導体ウェーハ（以下ウェーハと記す）に形成するのに、
通常、ＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜を形成した後
に電極用の導電膜を形成していた。その際、ゲート酸化
膜上に微粒子、金属、有機物等の汚染物が付着している
と、導電膜形成後にゲート酸化膜とゲート電極の界面に
上記のような汚染物が存在することになる。この界面に
汚染物が介在すると、ゲート酸化膜の電気的特性が劣化
することが知られている。例えば、１９９４年秋季応用
物理学会講演予稿集１９ｐ−ＺＣ−４には、ゲート酸化
膜とゲート電極の界面に特に有機不純物が存在すると、
ゲート酸化膜の電気特性が顕著に劣化することが開示さ
れている。
【０００３】通常、ＭＯＳトランジスタを含む半導体デ
バイスを製造するクリーンルームには、雰囲気中の微粒
子を低減する目的でＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉ
ｅｎ−ｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィル
タやＵＬＰＡ（ＵｌｔｒａＬ−ｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔ
ｉｏｎ Ａｉｒ）フィルタ等の微粒子除去フィルタが使
用されているものの、これらのフィルタでは有機不純物
の除去に対しては有効に働かない。従って、クリーンル
ーム内にウェーハを放置すると、ウェーハ表面に浮遊す
る有機不純物が蓄積し、次工程のゲート電極形成により
ゲート酸化膜とゲート電極の界面に有機不純物が残るこ
とになる。
【０００４】このようにゲート酸化後から電極膜を形成
するまでの間、ウェハ表面への有機不純物の付着・蓄積
を抑制する方法として、例えば、特開平５−２５９４４
５号公報に開示されている。この方法はゲート酸化後の
ウェーハを真空中にあるいは窒素ガス中もしくは不活性
ガス中に保管する方法が提案されている。しかしなが
ら、ゲート酸化後のウェーハを即時に上記の方法により
保管することは極めて困難であり、言わんや、クリーン
ルームの雰囲気中に長期露出された後に真空中、窒素ガ
ス中、或いは不活性ガス中に保管するにしても、これら
の密閉ガスにはウェーハ表面に付着した有機不純物を除
去する作用が無いため、それによる効果を期待すること
はてきない。
【０００５】図３はゲート酸化膜形成後のウェーハの保
管状況によるゲート酸化膜の定電流ＴＤＤＢ特性を示す
グラフである。上述した問題を確認する意味で種々の保
管方法でゲート膜形成後のウェーハを保管し、ＭＯＳキ
ャパシタの定電流ＴＤＤＢ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｐｅｎｄｅ
ｄ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｒａｋｄｏｗｎ）特性を
測定し有機物の汚染度を調べてみた。なお、保管方法と
しては、ゲート酸化膜形成後のウェーハを１週間クリー
ンルーム雰囲気中に放置したもの、窒素密閉保管したも
の、およびオゾン保管したもののそれぞれに電極用の導
電膜を施し、ＭＯＳキャパシタの定電流ＴＤＤＢ特性を
測定した。また、このとき使用した密閉容器の材質はＰ
ＴＦＥ（Ｐｏｌｙ ＴｅｔｒａＦｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙ
ｌｅｎｅ）であった。その結果、図３に示すように、ゲ
ート酸化後１時間以内に電極用の導電膜を形成した場合
と比較して全ての保管方法によるウェーハの定電流ＴＤ
ＤＢ特性が劣化していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した実験の中で、
最も期待していたオゾンによる保管方法は、予想以上悪
い結果であった。この原因を調べてみると、耐薬品性、
耐久性および耐熱性が優れるフッ素樹脂であるテフロン
樹脂といえどもオゾンガスにより密閉容器の内壁が分解
され、保管中に多量の有機不純物が容器内に漂いやがて
はウェーハに付着することによることが判明した。
【０００７】そこで、オゾンにより分解されない材質の
密閉容器、例えば、特開昭６０−３２３１５、特開昭６
１−３９５２４に開示されているような石英製の密閉保
管容器が考えられるが、しかしながら、軟化温度が高い
石英材でウェーハの複数枚を収納する大きな容器を成形
することは、特別な成形設備および熟練者がいない限り
成形することが困難である。たとえ出来たとしても非常
に高価なものとなる。また、比重が通常の樹脂材より大
きいので、ウェーハの出し入れする蓋もしくは扉などが
重くなり操作性が悪く、しかも機械的衝撃に弱いので、
頻繁に開け閉めする扉や蓋などにしばしば破損するとい
う問題がある。
【０００８】従って、本発明の目的は、ゲート酸化膜形
成後のウェーハを有機物で汚染されず長期間保管できる
とともに操作し易い半導体ウェーハの保管方法および保
管容器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、ＭＯＳ
トランジスタのゲート酸化膜が形成された半導体ウェー
ハを保管する半導体ウェーハの保管方法において、オゾ
ンに分解され難いコ一ティング膜が内壁に施された樹脂
製容器に収納し前記オゾンを更新しながら前記半導体ウ
ェーハを該オゾンの雰囲気に晒し前記半導体ウェーハを
保管する半導体ウェーハの保管方法である。
【００１０】本発明の他の特徴は、オゾンに分解され難
いコーティング膜が内壁に施された樹脂製容器内に出し
入れできるとともにＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜
が形成された複数の半導体ウェーハを立てて並べて載置
する石英製のボートと、前記樹脂製容器にオゾンを供給
しながら該オゾンを更新するオゾン発生機および排気装
置とを備える半導体ウェーハの保管容器である。また、
前記コーティング膜は酸化クロムであることが望まし
い。さらに、前記樹脂製容器はフッ素樹脂で製作されて
いることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。
【００１２】図１（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施
の形態を説明するための半導体ウェーハの保管容器の概
略を示す図である。この半導体ウェーハの保管容器は、
図１に示すように、オゾン５に分解され難いコ一ティン
グ膜６が内壁に施された樹脂製の密閉容１器内に出し入
れできるとともに複数枚のウェーハ８を立てて並べて載
置する石英製のボート３と、密閉容器１にオゾン５を供
給しながらオゾン５を更新するオゾン発生機４および排
気装置とを備えている。
【００１３】また、密閉容器１の内壁のコーティング膜
６の材質を決定するために、種々の材料をコーティング
しオゾンに露呈させ、オゾンによる分解度を調べたとこ
ろ、現状では酸化クロムが最も優れていた。そして、密
閉容器１自体の材質は、軽く機械的強度が得られ易くし
かも成形し易いフッソ樹脂であるＰＴＦＥ樹脂材とし
た。
【００１４】ウェーハ８を積載するボート３は、２本の
石英棒を平行に並べた各棒を横切るように複数の溝を成
形し該溝にウェーハ８が入り込む構造にしてある。ま
た、このボード３の一端は蓋２に固定され、蓋２はレー
ル機構７で案内され密閉容器１の開口の開閉を行なって
いる。さらに、ウェーハ８の出し入れの際に、ボード３
がコーティング膜６と接触しコーティング膜６にきずを
つけないようにコーティング膜６より隙間ｃだけ明けて
いいる。
【００１５】次に、この保管容器によるウェーハの保管
方法を説明する。まず、ゲート酸化が終了したウェーハ
８を、蓋２が開けられ容器外に引き出された石英ボート
６に立て替える。そして、蓋２を閉じ、密閉容器１内に
ウェーハ８を収納し密閉容器１内の雰囲気を外気と完全
に遮断する。次に、オゾン発生装置４を作動させ、オゾ
ン５を密閉容器１内に送り込む。オゾン５の充填開始時
は、密閉容器１内の雰囲気をオゾン５に完全に置換する
ため、オゾン５の送流量を多くする。この際の流量は、
密閉容器の内容積に依るが、例えば、直径６インチのウ
ェーハを２５枚収納できる８０００ｃｃ程度の容量の場
合、５００ｓｃｃｍの流量で３０分程度送流する。
【００１６】３０分の送流後、密閉保管容器内の雰囲気
が完全にオゾンに置換された後、送流量を１０ｓｃｃｍ
まで下げる。密閉保管中は前記流量で送流し続け、密閉
容器１内に常に新しいオゾンガス５が充填されるように
する。そして、次工程のウェーハ８上に電極用の膜を成
膜する準備が整った時点で、密閉容器１内の雰囲気をオ
ゾンガスから窒素ガスに置換する。これは、密閉容器１
を開封した際に、オゾンガスがクリーンルーム雰囲気中
に拡散するのを防ぐ為である。密閉容器２内の雰囲気が
窒素ガスに完全に置換された後に、密閉容器１を開封
し、ウェーハ８を密閉保管容器１内から取り出し電極膜
の成膜を行う。
【００１７】図２はゲート酸化膜形成後のウェーハの保
管状況によるゲート酸化膜の定電流ＴＤＤＢ特性を示す
グラフである。ゲート酸化後のウェーハに電極用の導電
膜を形成する迄の間クリーンルーム内で１週間放置した
ものと当実施形態による保管方法で１週間保管した場合
とを比較するために、ＭＯＳキャパシタの定電流ＴＤＤ
Ｂ特性を措定してみた。また、参考のためにゲート酸化
後から１時間以内に電極用の導電膜を形成した場合のウ
ェーハについても行なってみた。
【００１８】その結果、図２に示すように、当発明の実
施の形態による保管方法では、クリーンルーム内で１時
間以内に電極用の導電膜を形成した場合とほぼ同等の特
性を得ることができた。
【００１９】また、密閉保管用の容器材質として、前述
のＰＴＦＥ以外にもＰＦＡ（Ｐｅｒ−Ｆｌｕｏｒｏ Ａ
ｌｋｏｘｉ）、ＰＶＣ（Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌｃｈｌｏ
ｒｉ−ｄｅ）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキ
サフルオロプロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（テトラフ
ルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＰＣＴＦＥ（Ｐ
ｏｌｙ Ｃｈｌｏｒｏ Ｔｏｒｉ Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔ
ｈｙｌｅｎｅ）、ＰＶｄＦ（Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌｉｄ
ｅｎ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ＶＤＦ（Ｖｉｎｙ−ｌｉＤ
ｅｎ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）等の樹脂を使用しても、同様
の効果が得られる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ゲ
ート酸化膜のウェーハを電極膜形成までの間、長期保管
する場合に、内壁がオゾンにより分解され難いコーティ
ング膜で覆うわれた軽量で堅牢なフッソ樹脂製の密閉保
管容器内にウェーハを収納し、オゾン雰囲気中で保管す
るため、ウェーハ表面への有機不純物の付着を完全に防
止できる。これにより、ゲート酸化膜の電気的特性の劣
化を抑制することができるという効果がある。また、密
閉保管容器が従来の高価で重量の重く衝撃に弱い石英製
のものから軽く堅牢な樹脂製に変えることができるの
で、操作性の良く安価に得られるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を説明するための半導体
ウェーハの保管容器の概略を示す図である。
【図２】ゲート酸化膜形成後のウェーハの保管状況によ
るゲート酸化膜の定電流ＴＤＤＢ特性を示すグラフであ
る。
【図３】ゲート酸化膜形成後のウェーハの保管状況によ
るゲート酸化膜の定電流ＴＤＤＢ特性を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
１ 密閉容器 ２ 蓋 ３ ボート ４ オゾン発生機 ５ オゾン ６ コーティング膜 ７ レール機構 ８ ウェーハ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜が形
    成された半導体ウェーハを保管する半導体ウェーハの保
    管方法において、オゾンに分解され難いコ一ティング膜
    が内壁に施された樹脂製容器に収納し前記オゾンを更新
    しながら前記半導体ウェーハを該オゾンの雰囲気に晒し
    前記半導体ウェーハを保管することを特徴とする半導体
    ウェーハの保管方法。
  2. 【請求項２】 オゾンに分解され難いコーティング膜が
    内壁に施された樹脂製容器内に出し入れできるとともに
    ＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜が形成された複数の
    半導体ウェーハを立てて並べて載置する石英製のボート
    と、前記樹脂製容器にオゾンを供給しながら該オゾンを
    更新するオゾン発生機および排気装置とを備えることを
    特徴とする半導体ウェーハの保管容器。
  3. 【請求項３】 前記コーティング膜は酸化クロムである
    ことを特徴とする請求項２記載の半導体ウェーハの保管
    容器。
  4. 【請求項４】 前記樹脂製容器はフッ素樹脂で製作され
    ていることを特徴とする請求項２記載の半導体ウェーハ
    の保管容器。
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