JP3281525B2

JP3281525B2 - ガス成分除去処理装置及びこれを用いたクラスタツール装置

Info

Publication number: JP3281525B2
Application number: JP35179995A
Authority: JP
Inventors: 伸行竹安; 健志貝塚; 正巳水上; 哲清水
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 2002-05-13
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: JPH09186110A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ等の表面に付着しているガス成分を除去するガス成分
除去処理装置及びこれを用いたクラスタツール装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスにあっては、最
近の高密度化、高集積化の要請に応じて、回路構成を多
層配線構造にする傾向にあり、この場合、下層デバイス
と上層アルミ配線との接続部であるコンタクトホールや
下層アルミ配線と上層アルミ配線との接続部であるヴィ
アホールなどの埋め込み技術が、両者の電気的な接続を
はかるために重要になっている。コンタクトホールやヴ
ィアホールの埋め込みには、安価で導電性の良好な材
料、例えばアルミニウムを用いるのが好ましく、しか
も、ホールの埋め込みという技術的な制約からボイドの
発生をなくすためには方向性の高いスパッタによる成膜
でなく、ステップカバレジが良好なＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による成膜
が望まれており、このような金属薄膜の成膜装置とし
て、例えば特開平６−２６７９５１号公報や特開平６−
２８３４４６号公報等に開示されている装置が知られて
いる。

【０００３】アルミ−ＣＶＤ成膜を形成するためには、
処理ガスとしてＡｌを含有する各種有機金属ガスを用い
る。一般的には、ＤＭＡＨ（ジメチルアルミニウムハイ
ドライド）を用いるが、このＤＭＡＨは、常温では粘度
が８０００〜１００００ｃｐ（センチポアズ）程度と非
常に高くて水あめ状になっており、しかも、空気中の水
分や酸素と激しく反応して発火するために非常に取り扱
いが困難な物質である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アルミニウ
ム膜を半導体ウエハに対して形成する場合には、アルミ
膜の電気的特性を高く維持するために半導体ウエハ表面
に付着している自然酸化膜をアルミニウムの成膜前に、
例えばエッチング等を用いて除去しなければならない。
自然酸化膜除去用のプリエッチングを行なう時には、一
般的には後工程の成膜においてブランケットアルミ膜を
成膜する場合にはエッチングガスとして、例えばＨ₂ ガ
ス等を用いることから問題は生じないが、後工程の成膜
において穴埋めなどのセレクティブアルミ膜を成膜する
場合にはエッチングガスとして、例えばＢＣｌ₃ ガス等
を用いる。この場合、このガス成分の内、特に、Ｃｌイ
オンはウエハ表面を腐食するなどして電気的特性を劣化
させる原因となることから、アルミ成膜前にはこのガス
成分を確実にウエハ表面から除去しなければならない。

【０００５】しかしながら、このガス成分とウエハ表面
との結合エネルギはかなり高く、単にエッチング装置内
を高真空度に真空引きしただけでは、ウエハ表面に結合
しているガス成分を完全には除去することができないと
いう問題があった。特に、熱ＣＶＤによるアルミ成膜処
理の実現が望まれている現状において、その前処理であ
るプリエッチングにおいて上記したようなエッチングガ
スのウエハ面からの完全除去の実現が強く望まれてい
る。本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有
効に解決すべく創案されてものである。本発明の目的
は、被処理体の表面に付着しているガス成分を略完全に
除去することができるガス成分除去処理装置及びこれを
用いたクラスタツール装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、被処理体の表面に付着しているガス成
分を除去するためのガス成分除去処理装置において、前
記被処理体を載置する載置台を内部に有する真空引き可
能になされた処理容器と、前記載置台上の前記被処理体
を加熱する加熱手段と、前記載置台上の前記被処理体に
紫外線を照射して前記ガス成分を励起するための紫外線
照射手段とを備え、前記紫外線照射手段は、前記被処理
体に照射される紫外線量を面内に亘って均一化させるた
めのフィルタ手段を有するように構成する。

【０００７】これにより、処理容器内の載置台上に載置
された被処理体は、加熱手段により加熱されると同時に
紫外線照射手段からの紫外線によりその表面が照射され
る。この結果、被処理体の表面に付着している各種のガ
ス成分は高いエネルギ準位に励起されて被処理体表面と
の結合が断たれて離脱し、除去されることになる。ま
た、紫外線照射手段からの紫外線の強度は、所定の分布
を持つが、フィルタ手段を設けたので、この分布を被処
理体の面内方向に均一化させることが可能となり、処理
の面内均一性を確保することができる。ここで、紫外線
の強度を検出する紫外線検出手段を設け、この検出手段
で検出した紫外線強度が、ある所定の値以下に低下した
時には、報知手段によりその旨をオペレータに知らせ、
紫外線ランプを交換する。これにより、常時、ある一定
値以上の紫外線強度を保つことができ、処理の不完全性
をなくすことが可能となる。

【０００８】更に、このようなガス成分除去処理装置
を、被処理体の表面に成膜を形成する成膜処理装置と、
真空引き可能になされた共通搬送室を介して連結するこ
とにより、ガス成分除去処理後の被処理体を大気に晒す
ことなく、成膜処理装置内へ直接導入でき、従って、被
処理体表面に自然酸化膜や新たなガスを付着させること
なく金属成膜、例えばアルミニウム膜を熱ＣＶＤにより
形成することが可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るガス成分除
去処理装置及びこれを用いたクラスタツール装置の一実
施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係
るクラスタツール装置を示す概略平面図、図２はガス成
分除去処理装置を示す構成図、図３は加熱ヒータユニッ
トのユニット装着板を示す平面図、図４は加熱ヒータユ
ニットの着脱状態を示す分解図、図５は紫外線照射手段
を示す側面図、図６は紫外線照射手段を示す平面図、図
７は成膜処理装置を示す構成図である。本実施例におい
ては被処理体として半導体ウエハを用い、この表面に金
属成膜としてアルミニウム膜を熱ＣＶＤ処理により成膜
する場合を例にとって説明する。

【００１０】図１に示すようにこのクラスタツール装置
２は、例えばアルミニウムより８角形の容器状になされ
た共通搬送室４をその中心に有しており、その周辺に、
第１及び第２カセット室６、８、水分除去処理装置１
０、本発明に係るガス成分除去処理装置１２、酸化膜除
去処理装置１４、第１及び第２の成膜処理装置１６、１
８及び冷却処理装置２０をそれぞれ開閉可能になされた
ゲートバルブＧ１〜Ｇ８を介して連結されている。

【００１１】水分除去処理装置１０は、半導体ウエハを
加熱してこの表面に付着している水分等を除去する処理
装置であり、酸化膜除去処理装置１４は水分除去後のウ
エハ表面に形成されている自然酸化膜をエッチングによ
り除去する処理装置であり、後工程のアルミニウム成膜
の種類によりエッチングガスとして例えばＨ₂ ガス（ブ
ランケットの場合）やＢＣｌ₃ ガス（セレクティブの場
合）等を用いる。本発明に係るガス成分除去処理装置１
２は、上記エッチングにて有害ガスを用いた場合に、ウ
エハ表面に残留するこのガス成分を加熱や紫外線照射に
よって完全に分離除去する処理装置であり、成膜処理装
置１６、１８はウエハ表面にアルミＣＶＤ成膜を施す処
理装置であり、冷却処理装置２０は、成膜後のウエハを
ハンドリング温度まで冷却するための処理装置である。
上記第１及び第２カセット室６、８には、例えば２５枚
のウエハＷを収容し得るカセットＣを搬入・搬出するゲ
ートドアＧＤ１、ＧＤ２がそれぞれに開閉可能に設けら
れており、各カセット室６、８内にはカセット台（図示
せず）が昇降可能に設けられている。また、カセット室
６、８は、不活性ガス、例えばＮ₂ ガスの供給と、真空
引きが可能になされている。

【００１２】共通搬送室４内には、内部に取り込んだウ
エハＷの位置決めを行なう回転位置決め機構２２と、ウ
エハＷを保持した状態で屈伸及び回転可能になされた多
関節アーム機構よりなる搬送アーム２４が配置されてお
り、これを屈伸、回転させることによって各装置や室間
に渡ってウエハを搬入・搬出し得るようになっている。
この共通搬送室４には不活性ガス、例えばＮ₂ ガスを供
給するガス供給系１９と、例えばターボ分子ポンプ２１
とドライポンプ２３を途中に介設した真空排気系２５が
接続されており、内部を、高真空に真空引きできるよう
になっている。上記水分除去装置１０は、真空引き可能
になされた処理容器内に、加熱ヒータを有する載置台
（図示せず）を設け、この載置台上にウエハＷを載置し
た状態でこれを例えば３００℃程度に加熱し、ウエハ表
面に付着している水分等を除去するようになっている。

【００１３】上記酸化膜除去処理装置１０は、例えばＲ
ＩＥ（反応性イオンエッチング）プラズマ装置として構
成され、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を用いてプラ
ズマを立て、エッチングによりウエハ表面に付着してい
る自然酸化膜を除去するようになっている。ここで、後
工程にてブランケットアルミ膜を形成する場合には、エ
ッチングガスとしてＨ₂ ガスを用いるが、セレクティブ
アルミ膜を形成する場合にはエッチングガスとして例え
ばＢＣｌ₃ ガスを用いる。このＢＣｌ₃ ガスを用いた場
合には、このＢＣｌ₃ ガスがウエハ表面に付着したまま
アルミ成膜を行なうと、この電気的特性が劣化するの
で、このＢＣｌ₃ ガスを完全に除去するために前述した
本発明に係るガス成分除去処理装置１２を用いる。図２
に示すように本発明のガス成分除去処理装置１０は、例
えばアルミニウムにより有底筒体状に成形された処理容
器２６を有しており、この天井部は開放されて、ここに
天井板２８をネジ３０により気密に着脱可能としてい
る。この天井板２８の取付部にはシール性を確保する例
えばＯリング３２が介在される。

【００１４】この処理容器２６内の下部側壁には載置台
取付段部３４が設けられており、ここに例えば図３に示
すような周縁部に径方向へ突出された３つのネジ孔形成
部３６を有する例えばステンレス製のユニット装着板３
８がそれに形成されたネジ孔３５を挿通するネジ４２に
より、着脱可能に固定されており、このユニット装着板
３８上に、例えば表面がＳｉＣコートされたグラファイ
ト製の載置台４０が設けられ、この上面にウエハＷを載
置するようになっている。また、この装着板３８には後
述するリフタピンを挿通するための３つのリフタピン孔
４３が設けられている。上記載置台４０の上面側の略全
面には、例えば全面がＳｉＣコートされたカーボン製の
加熱手段、すなわち加熱ヒータ４４が埋め込まれてお
り、ウエハＷを所定の温度、例えば３００℃程度に加熱
し得るようになっている。

【００１５】また、このユニット装着板３８及び載置台
４０を上下方向へ貫通して、上下方向へ昇降可能になさ
れたリフタピン４６を設けており、ウエハＷの搬入・搬
出時にウエハを載置台４０の上方にて昇降し得るように
なっている。通常、このリフタピン４６は、３本設けら
れ、ウエハ裏面を３点で支持するようになっている。ま
た、処理容器２６の底部２６Ａには、開口部が段部状に
なされた端子ユニット取付孔４７が開口して形成されて
おり、この取付孔４７を気密に閉塞するようにシール部
材４９を介して端子ユニット４８が容器底部２６Ａの下
方よりネジ５０により着脱可能に取り付けられている。
この端子ユニット４８には、容器内外に貫通するように
なされた絶縁された２本の引出し端子５２、５２が設け
られており、これら端子５２、５２と上記ユニット装着
板３８の下部に設けられて上記加熱ヒータ４４に電気的
に通ずるヒータ端子５４、５４とを配線５６により接続
している。

【００１６】また、引出し端子５２、５２の下端は、ネ
ジ６２により着脱可能になされた配線５８、５８を介し
てヒータ電源６０に接続されており、必要に応じて加熱
ヒータ４４に通電してウエハＷを加熱するようになって
いる。そして、この端子ユニット４８と上記ユニット装
着板３８は、相方から延びる連結棒６４、６６をネジ６
８により連結することにより一体的に連結してる。従っ
て、図４に示すようにユニット装着板３８を容器側へ固
定しているネジ４２と端子ユニット４８を底部２６Ａ側
へ固定しているネジ５０を取り外すことにより、加熱ヒ
ータ４４を含む載置台４０と端子ユニット４８とを一体
的に容器２６から取り外し得るようになっている。ま
た、容器２６の載置台取付段部３４には、冷媒として例
えば冷却水を流してこれを冷却する冷却ジャケット７０
が設けられる。また、容器２６の側壁には不活性ガス、
例えばＮ₂ ガスやＨ₂ ガスを容器内へ導入するガス導入
ノズル７２と容器内の雰囲気を排気する排気口７３が設
けられ、この排気口７３は、途中に開閉弁８０、ターボ
分子ポンプ７４及びドライポンプ７６等を介設した真空
排気系７８が接続される。また、他方の側壁には、ウエ
ハ搬出入口８２が設けられ、ここに共通搬送室４との間
を連通・遮断する前記ゲートバルブＧ４を設けている。

【００１７】そして、処理容器２６の天井部２８には以
下のように構成される本実施例の特徴とする紫外線照射
手段８４が設けられる。具体的には、この天井部２８に
は、大口径の紫外線透過孔８６が開口して設けられてお
り、この透過孔８６には紫外線に対して透明な材料、例
えば石英よりなる透過板８８がシール部材９０を介して
気密に設けている。この透過板８８の上方全体を覆って
ランプ収容箱９２が天井部上面に押さえ部材９４及びシ
ール部材１００を介してネジ９６によって取付け固定さ
れており、容器内を気密に保持している。そして、この
ランプ収容箱９２内に紫外線ランプ９８が収容される。

【００１８】図５及び図６にも示すようにこの紫外線ラ
ンプ９８は、例えば３回折り曲げるようにして蛇行状に
屈曲されており、その基端部９８Ａをランプ収容箱９２
内に掛け渡して設けたランプ取付板１０２に取り付け固
定している。このように屈曲されたランプ９８を用いる
ことにより少ない本数で、すなわち本実施例では２本の
ランプ９８でウエハ表面の全域をカバーしている。尚、
ランプ数は２本に限定されないのは勿論である。この紫
外線ランプ９８から放出される紫外線ＵＶの波長は、例
えば２５４ｎｍ程度に設定されており、ガス成分、特に
Ｃｌイオンに対して最も励起を生ぜしめ易い周波数に設
定されている。

【００１９】各紫外線ランプ９８の上方及び側方には、
これらを囲むようにして例えばアルミニウム製の反射ミ
ラー１０４が、ランプ収容箱９２の内壁面より延びる支
持プレート１０６に取り付け固定することにより設けら
れており、上方や側方に放射される紫外線を反射してウ
エハ側へ向けるようになっている。また、ランプ収容箱
９２の天井部には、回転モータ１０８により回転駆動す
る冷却ファン１１０が複数個、図示例では２個設けられ
ると共に収容箱９２の側壁には通気孔１１２が設けられ
ており、冷却ファン１１０を回転させることにより内部
の暖まった空気を通気孔１１２より排出して、紫外線ラ
ンプ９８を冷却し得るようになっている。

【００２０】そして、上記ランプ取付板１０２には、各
ランプ９８から放出される紫外線の強度を検出するため
の紫外線検出手段としての紫外線検出器１１４が設けら
れており、この検出器１１４の検出値を例えばマイクロ
コンピュータ等よりなる判定部１１６へ入力している。
この判定部１１６では、検出値と予め定められた設定値
とを比較してランプの良否を判断するようになってい
る。判定部１１６には、例えばディスプレイよりなる報
知手段１１７が接続されており、判定部１１６での判断
結果を上記報知手段１１７を介してオペレータに知らせ
るようになっている。

【００２１】ここで、上記紫外線検出器１１４は、紫外
線ランプ９８の数に対応させた数だけ対応させて設けら
れており、個々のランプ９８の紫外線強度を検出するよ
うになっている。ここで、紫外線ランプ９８の仕様は、
例えば入力電源は、周波数が５０Ｈｚで１００Ｖ、電流
が２．５Ａで光強度が３０ｍＷ／ｃｍ² 程度のものを用
いる。このように、半導体ウエハＷを、ランプ９８から
の紫外線ＵＶにより照射すると同時に載置台４０に設け
た加熱ヒータ４４により所定の温度、例えば３００℃程
度に加熱することによって、ウエハ表面に付着している
Ｃｌイオン等を励起させてウエハ表面から分離し得るよ
うになっている。また、この場合、必要に応じて、ガス
導入ノズル７２から処理容器２６内へＮ₂ ガスとＨ₂ ガ
スを供給し得るようになっている。

【００２２】次に、図７に基づいて成膜処理装置１６、
１８について説明する。両成膜処理装置１６、１８は、
全く同様に構成されているので、ここでは代表として第
１の成膜処理装置１６を例にとって説明し、第２の成膜
処理装置１８の構成の説明は省略する。成膜処理装置１
６は、熱ＣＶＤ成膜装置として構成され、例えばアルミ
ニウムにより円筒体状に成形された処理容器１１８を有
している。この処理容器１１８の底部１１８Ａの中心部
には、給電線挿通孔１２０が形成されると共に周辺部に
は、真空引きポンプ、例えばターボ分子ポンプ１２２及
びドライポンプ１２４を介設した真空排気系１２６に接
続された排気口１３０が設けられており、容器内部を真
空引き可能としている。

【００２３】この処理容器１１８内には、例えばアルミ
ナ製の円板状の載置台１３２が設けられ、この載置台１
３２の下面中央部には下方に延びる円筒状の脚部１３４
が一体的に形成され、この脚部１３４の下端は上記容器
底部１１８Ａの給電線挿通孔１２０の周辺部にＯリング
等のシール部材１３８を介在させてボルト１４０等を用
いて気密に取り付け固定される。

【００２４】上記載置台１３２の上部全面には、例え
ば、ＳｉＣによりコーティングされたカーボン製の抵抗
発熱体１４２が埋め込まれており、この上面側に載置さ
れる被処理体としての半導体ウエハＷを所望の温度に加
熱し得るようになっている。この載置台１３２の上面に
は、内部に銅などの導電板（図示せず）を埋め込んだ薄
いセラミック製の静電チャック１４４を設けており、こ
の静電チャック１４４が発生すクーロン力により、この
上面にウエハＷを吸着保持するようになっている。尚、
静電チャック１４４に代えて、メカニカルクランプを用
いてウエハＷを保持するようにしてもよいし、またこれ
を設けなくてもよい。上記抵抗発熱体１４２には、絶縁
されたリード線１４６が接続され、このリード線１４６
は、円筒状の脚部１３４内及び給電線挿通孔１２０を通
って外へ引き出され、開閉スイッチ１４８を介して給電
部１５０に接続される。また、静電チャック１４４の図
示しない導電板には、絶縁されたリード線１５２が接続
され、このリード線１５２も円筒状の脚部１３４内及び
給電線挿通孔１２０を通って外へ引き出され、開閉スイ
ッチ１５４を介して高圧直流電源１５６に接続される。

【００２５】載置台１３２及び静電チャック１４４の周
辺部の所定の位置には、複数のリフタ孔１５８が上下方
向に貫通させて設けられており、このリフタ孔１５８内
に上下方向に昇降可能にウエハリフタピン１６０が収容
されており、ウエハＷの搬入・搬出時に図示しない昇降
機構によりリフタピン１６０を昇降させることにより、
ウエハＷを持ち上げたり、持ち下げたりするようになっ
ている。このようなウエハリフタピン１６０は、一般的
にはウエハ周縁部に対応させて３本設けられる。

【００２６】また、処理容器１１８の天井部には、シャ
ワーヘッド１６２が一体的に設けられた天井板１６４が
Ｏリング等のシール部材１６６を介して気密に取り付け
られており、上記シャワーヘッド１６２は載置台１３２
の上面の略全面を覆うように対向させて設けられる。こ
のシャワーヘッド１６２は処理容器１１８内に処理ガス
をシャワー状に導入するものであり、シャワーヘッド１
６２の下面の噴射面１６８には処理７スを噴出するため
の多数の噴射孔１６８Ａが形成される。

【００２６】天井板１６４には、シャワーヘッド１６２
に処理ガスを導入するガス導入ポート１７０が設けられ
ており、この導入ポート１７０には処理ガスを流す供給
通路１７２が接続されている。そして、このシャワーヘ
ッド１６２内には、供給通路１７２から供給された処理
ガスを拡散する目的で、多数の拡散孔１７４を有する第
１の拡散板１７６と、この下方に位置させて第２の拡散
板１７８がそれぞれ設けられている。

【００２８】また、処理容器１１８の側壁には、壁面を
冷却するために例えば冷媒を流す冷却ジャケット１８０
が設けられており、これに例えば５０℃程度の温水を冷
媒として流すようになっている。また、この容器１１８
の側壁の一部には、ウエハ搬出入口１８２が設けられ、
ここに共通搬送室４との間を連通・遮断する前記ゲート
バルブＧ６を設けている。

【００２９】一方、アルミＣＶＤに使用する処理ガスは
ＤＭＡＨを気化させて用いるが、前述のようにこのＤＭ
ＡＨは、常温では粘度が８０００〜１００００ｃｐと高
く、水あめ状となっているので、このままでは精度の高
い流量制御下での供給は難しい。そこで、本実施例にお
いては、ＤＭＡＨよりなる原料液体１８２をタンク１８
４内に収容し、上記供給通路１７２の端部をこの原料液
体１８２中に浸漬する。また、タンク１８４内の液面上
には、例えば３ｋｇｆ／ｃｍ² 程度の圧力のＡｒガスを
充填したＡｒボンベ１８６に接続された圧送管１８８の
端部を位置させ、このＡｒのガス圧で原料液体を圧送す
るようになっている。

【００３０】また、この供給通路１７２の途中には液体
用マスフローコントローラ１９０及びＨ₂ ガスを気化ガ
ス兼キャリアガスとする気化器１９２を順次介設してこ
こで液体ＤＭＡＨを気化させて処理容器１１８内へ供給
するようになっている。この気化器１９２よりも下流側
の供給通路１７２には、再液化防止用の例えばテープヒ
ータ１９４（図中破線で示す）が設けられており、これ
を所定の温度、例えば６５℃程度に加熱している。冷却
処理装置２０は、内部に冷却ジャケットを有する載置台
（図示せず）を設けてあり、上記成膜処理により温度上
昇したウエハＷを所定のハンドリング温度まで低下させ
る装置である。

【００３１】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、図１に基づいて半導体ウ
エハＷの全体の流れから説明する。まず、アルミニウム
成膜は空気や水分と容易に反応して酸化膜を形成するこ
とから共通搬送室４を含む各処理装置１０、１２、１
４、１６、１８、２０は、未使用時にはベース圧として
例えば５×１０^-6Ｔｏｒｒ程度の高い真空度に維持され
て、自然酸化膜の形成を防止している。外部より、未処
理の半導体ウエハＷをカセットＣに収容した状態で、ゲ
ートドア１を介して例えば第１カセット室６内へ搬入す
ると、これを密閉して第１カセット室６内を上記したベ
ース圧まで真空引きする。ベース圧に到達したならば、
ゲートバルブＧ１を開にして予めベース圧に維持されて
いる共通搬送室４内の搬送アーム２４を伸ばして未処理
のウエハＷを一枚取り出し、これを回転位置決め機構２
２によりウエハのオリエンテーションフラットを検出す
ることにより位置合わせする。位置合わせ後のウエハＷ
は、再度搬送アーム２４を用いて開状態になされたゲー
トバルブＧ３を介して予めベース圧になされた水分除去
処理装置１０内へ搬入され、ここでウエハＷを加熱する
ことによりウエハ表面に付着している水分等を気化させ
て除去する。

【００３２】水分除去後のウエハＷは、次に、ゲートバ
ルブＧ５を介して予めベース圧に維持されている酸化膜
除去処理装置１４内へ搬入され、ここで、エッチングに
よりウエハ表面に付着している自然酸化膜を除去する。
ここで、後工程にてセレクティブのアルミニウム膜を形
成する場合には、エッチングガスとして例えばＢＣｌ₃
ガスを用い、ブランケットのアルミニウム膜を成膜する
場合にはエッチングガスとして例えばＨ₂ ガスを用い
る。エッチングガスとしてＢＣｌ₃ ガスを用いた場合に
はＣｌイオンやＢイオン、特にＣｌイオンがアルミニウ
ム膜の電気的特性に悪影響を与えることからこれらのイ
オンをウエハ面から完全に除去しなければならない。そ
こで、ＢＣｌ₃ ガスを用いたエッチング後のウエハＷ
は、次に、ゲートバルブＧ４を介して予めベース圧にな
された本発明に係るガス成分除去処理装置１２内に搬入
され、ここで加熱と紫外線照射によりＣｌイオンを励起
させて、これらをウエハ表面から離脱させて排除する。

【００３３】ガス成分が除去されたウエハＷは次に、予
めベース圧になされている第１或いは第２の成膜処理装
置１６または１８内にゲートバルブＧ６或いはＧ７を介
して導入される。このように２つの成膜処理装置１６、
１８を設けた理由は、成膜処理に要する時間に鑑みてス
ループットを向上させるためである。また、先の酸化除
去処理装置１４にてエッチングガスとしてＢＣｌ₃ ガス
ではなくてＨ₂ ガスを用いた場合には、ウエハはガス成
分除去処理装置１２を経ることなく、直接この第１或い
は第２成膜処理装置に搬入されることになる。成膜処理
装置１６または１８内に搬入されたウエハには、処理ガ
スとして例えばＤＭＡＨ（ジメチルアルミニウムハイド
ライド）を気化させたガスが用いられ、ここでＣＶＤ処
理により所定の温度でアルミニウム膜が成膜されること
になる。

【００３４】アルミニウム膜の成膜後のウエハＷは、次
に、ゲートバルブＧ８を介して予めベース圧に維持され
ている冷却処理装置２０内に搬入され、ここで所定のハ
ンドリング温度まで冷却される。そして、この処理済み
のウエハＷは、次にゲートバルブＧ２を介して予めベー
ス圧に維持されている第２カセット室８内のカセットＣ
に収容されることになる。このようにして、未処理のウ
エハは順次流されて処理が行なわれ、比較的長い処理時
間を要する成膜処理時においては、空いている方の成膜
処理装置を用いてスループットを向上させる。

【００３５】次に、図２乃至図６を参照してガス成分除
去処理について説明する。図２において載置台４０上に
載されたウエハＷは、加熱ヒータ４４により所定の温
度、例えば３００℃程度に加熱されると同時にその上方
に位置する紫外線照射手段８４の紫外線ランプ９８から
例えば波長が２５４ｎｍの紫外線ＵＶを放出し、この紫
外線は透過板８８を透過してウエハ表面を照射する。加
熱ヒータ４４による加熱と紫外線の照射による相乗効果
で、ウエハ表面に付着しているＢＣｌ₃ 分子、Ｂイオ
ン、Ｃｌイオン等のガス成分は高いエネルギ順位に励起
され、これがウエハ表面との結合エネルギ以上となって
ウエハ表面から離脱し排気系７８から吸引されて排除さ
れる。

【００３６】この時、処理容器２６内は、Ｈ₂ ガス或い
はＮ₂ ガス雰囲気になされ、プロセス圧力は５ｍ〜１５
０ｍＴｏｒｒ程度に維持される。この場合、処理容器２
６内を例えばＨ₂ ガスで数１０ｍＴｏｒｒ程度の圧力に
設定することにより、Ｃｌイオンの除去効率及び酸化防
止効率を向上させることができる。プロセス時間は、プ
ロセス温度や紫外線ＵＶの強度にもよるが、上述のよう
に波長が２５４ｎｍで３０ｍＷ／ｃｍ² の光強度の場合
には、１８０秒程度処理を行なう。ここでガス成分を効
率的に除去するためには、ウエハの加熱温度は１５０℃
〜３００℃の範囲が望ましく、また、紫外線の強度は２
０ｍＷ／ｃｍ² 〜５０ｍＷ／ｃｍ² の範囲が好ましく、
これよりも弱すぎるとガス成分の分離が不十分となり、
強すぎるとトランジスタを破壊するなどの問題が生じて
しまう。

【００３７】また、紫外線ＵＶの照射に際しては、紫外
線ランプ９８の上方及び側方に照射される紫外線は、ラ
ンプ９８を取り囲む反射ミラー１０４に反射されてウエ
ハ表面側に向けられるので、その照射効率を高く維持す
ることができる。また、個々のランプ９８から放出され
る紫外線ＵＶの強度は、個々のランプ９８に対応させて
設けた紫外線検出器１１４により検出されて、その検出
値が判定部１１６にて所定の基準値と比較される。判断
の結果、検出値が基準値よりも小さくなった時には、そ
の旨が報知手段１１７に表示され、オペレータに知らせ
るので、オペレータは、これを認識して経年変化等によ
って紫外線量の少なくなった紫外線ランプを新たな紫外
線ランプと交換する。これにより、常に一定量以上の紫
外線を放出させることができ、ウエハ間における処理の
均一性を確保できるのみならず、紫外線不足に伴うガス
成分除去処理の不完全さをなくし、ウエハ表面からのガ
ス成分の除去を略確実に行なうことが可能となる。尚、
報知手段１１７は、ここではディスプレイを用いたが、
オペレータに知覚させ得る手段ならばどのようなもので
もよく、例えば点滅ランプ、警報ブザー等の視覚や聴覚
に訴え得るものを用いることができる。

【００３８】ここで紫外線ランプ９８としては、例えば
蛇行状に屈曲させたものを用いているので、ウエハ表面
全域をカバーするのに必要とするランプ使用数を少なく
でき、その分、個々のランプに対応して設ける紫外線検
出器１１４の必要数も少なくでき、コストダウンに寄与
することが可能となる。また、ランプ収容箱９２の天井
部に設けた冷却ファン１１０を回転駆動させることによ
り、収容箱９２内の暖まった空気は通気孔１１２を介し
て外へ排出されるので、紫外線ランプ９８は適切に冷却
され、これが過度に加熱することはない。

【００３９】また、ガス成分除去処理装置１０のメンテ
ナンスを行なう場合には、処理容器２６の天井板２８を
取り外した状態において、図４に示すようにユニット装
着板３８を載置台取付段部３４に取付け固定しているネ
ジ４２を抜き、且つ端子ユニット４８を容器底部２６Ａ
に取付け固定しているネジ５０を抜いた状態で、ユニッ
ト装着板３８を上方に引き上げれば、これに連結棒６
６、６４を介して一体的に連結されている端子ユニット
４８も一体的に取り出すことができる。尚、この時、ヒ
ータ電源６０と引出し端子５２とを接続する配線５８を
予め外しておくのは勿論である。このように載置台４０
を支持するユニット装着板３８と端子ユニット４８とを
一体的に取り外すことができるので、加熱ヒータ４４や
載置台４０或いは端子ユニット４８のメンテナンス作業
を容易に行なうことが可能となる。また、処理前におい
ては、前述のように処理容器２６内は真空排気系７８に
より５×１０^-6Ｔｏｒｒ程度のベース圧に維持されてお
り、搬入されたウエハ表面に自然酸化膜が付着すること
を防止している。

【００４０】次に、図７を参照してアルミニウム膜の成
膜処理について説明する。図７において載置台１３２上
に載置されたガス成分除去後のウエハＷは、静電チャッ
ク１４４からのクーロン力により吸着保持されている。
この状態でウエハＷを抵抗発熱体１４２により所定のプ
ロセス温度、例えば２００℃に加熱すると同時に処理ガ
スとしてＤＭＡＨの気化ガスをシャワーヘッド１６２か
ら処理容器１１８内に導入し、ウエハ表面にアルミニウ
ムのＣＶＤ成膜を行なう。この時、プロセス圧力は、例
えば０．１〜２０Ｔｏｒｒ程度に維持し、ＤＭＡＨは気
体換算で例えば１００ＳＣＣＭ程度供給する。

【００４１】処理ガスの供給に際しては、原料液体１８
２をタンク１８４から圧送し、これを気化器１９２にて
気化ガス兼キャリアガスであるＨ₂ ガスにより気化させ
て、発生した気化ガスを上述のように処理容器１１８内
へ導入する。また、成膜中においては、処理容器１１８
の側壁に設けた冷却ジャケット１８０に例えば５０℃程
度の冷媒を流し、これを安全温度まで冷却する。ここで
も処理前においては、前述のように処理容器１７２内は
真空排気系１７９により５×１０^-6Ｔｏｒｒ程度のベー
ス圧に維持されており、搬入されたウエハの表面に自然
酸化膜が付着することを防止している。また、成膜後に
おいても同様に、再度、５×１０^-6Ｔｏｒｒのベース圧
まで真空引きする。従って、成膜直後のアルミニウム膜
に自然酸化膜が付着することを極力抑制することができ
る。

【００４２】上記実施例のガス成分除去装置１０に用い
た紫外線ランプ９８は、一般的には、図８（Ａ）に示す
ようにランプ９８の中心部の紫外線の強度がその周辺部
よりも大きくなるので、ウエハＷの中心側により多くの
紫外線が照射されることになる。そこで、これを防止す
るために、図８（Ａ）に示すように紫外線ランプ９８の
下方の中心部に、ウエハＷの直径よりも小さな直径の例
えば紫外線半透過材製のフィルタ手段１９６を設けて、
ウエハ中心部における紫外線量を少し抑制するようにし
てもよい。これによれば、図８（Ｂ）に示すようにウエ
ハ中心部の紫外線の強度は少し抑制され、その結果、ウ
エハ面内に略均一強度の紫外線を照射することができ、
ウエハ面内の処理の均一性を更に向上させることができ
る。このフィルタ手段１９６の直径や厚さは、処理すべ
きウエハの直径やランプ強度に依存して設計し、紫外線
の強度分布がウエハ面内に亘って略同一値となるように
適性値を求める。

【００４３】また、金属成膜としてはアルミニウム膜を
成膜する場合に限定されず、他の成膜、例えばＴｉ，Ｔ
ｉＮ，Ｗ，Ｃｕ等を成膜する場合にも適用することがで
きる。更には、半導体ウエハに成膜する場合に限られ
ず、他の被処理体、例えばＬＣＤ基板やガラス基板に成
膜する場合にも適用できるのは勿論である。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明のガス成分除
去装置及びこれを用いたクラスタツール装置によれば、
次のように優れた作用効果を発揮することができる。被
処理体を加熱手段により加熱すると同時に紫外線照射手
段からの紫外線をその表面に照射するようにしたので、
これらの相乗効果により被処理体の表面に付着している
ガス成分、例えばＢＣｌ₃ 等を励起してこれを被処理体
表面から効率的に分離させて排除することができる。従
って、この表面に形成される例えばアルミニウム膜等の
金属成膜の電気的特性が劣化することを防止することが
できる。また、紫外線照射手段に所定のフィルタ手段を
設けたので、紫外線強度が大きくなる傾向にある被処理
体中心部における紫外線強度を抑制して被処理体の面内
略均一となるように紫外線強度を分布させることがで
き、処理の面内均一性を高めることができる。また、紫
外線検出手段と報知手段を設けることにより、経年変化
等により劣化した紫外線ランプの寿命を知ることがで
き、紫外線照射不足によるガス成分除去処理が不十分と
なることを防止でき、ガス成分除去処理を略確実に行な
うことができる。

【００４５】更に、屈曲変形した紫外線ランプを使用す
ることにより使用ランプ数を少なくでき、それに対応し
て使用する紫外線検出手段の使用数も少なくできるので
コスト削減に寄与することができる。更に、このような
ガス成分除去処理装置を成膜処理装置と共にクラスタツ
ール装置に組み込むことにより、ガス成分除去後の被処
理体を大気に晒すことなく、これに金属成膜を施すこと
ができ、従って、被処理体にガスや水分が再付着するこ
とがないので、金属成膜の電気的特性を一層向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクラスタツール装置を示す概略平
面図平面図である。

【図２】ガス成分除去処理装置を示す構成図である。

【図３】加熱ヒータユニットのユニット装着板を示す平
面図である。

【図４】加熱ヒータユニットの着脱状態を示す分解図で
ある。

【図５】紫外線照射手段を示す側面図である。

【図６】紫外線照射手段を示す平面図である。

【図７】成膜処理装置を示す構成図である。

【図８】フィルタ手段を設けた時の紫外線の強度分布を
示す図である。

【符号の説明】

２クラスタツール装置４共通搬送室１０水分除去処理装置１２ガス成分除去処理装置１４酸化膜除去処理装置１６第１の成膜処理装置１８第２の成膜処理装置２０冷却処理装置２６処理容器４０載置台４４加熱ヒータ（加熱手段）８４紫外線照射手段８５透過板９８紫外線ランプ１１４紫外線検出器（紫外線検出手段）１１６判定部１１７報知手段１９６フィルタ手段Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水哲山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１東京エレクトロン山梨株式会社内 (56)参考文献特開平７−99247（ＪＰ，Ａ) 特開平４−214868（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−76116（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 H01L 21/285 H02L 21/302 H01L 21/31 - 21/32

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体の表面に付着しているガス成分
を除去するためのガス成分除去処理装置において、前記
被処理体を載置する載置台を内部に有する真空引き可能
になされた処理容器と、前記載置台上の前記被処理体を
加熱する加熱手段と、前記載置台上の前記被処理体に紫
外線を照射して前記ガス成分を励起するための紫外線照
射手段とを備え、前記紫外線照射手段は、前記被処理体に照射される紫外
線量を面内に亘って均一化させるためのフィルタ手段を
有するように構成したことを特徴とするガス成分除去処
理装置。
【請求項２】前記紫外線照射手段は、屈曲成形された
紫外線ランプを有することを特徴とする請求項１記載の
ガス成分除去処理装置。
【請求項３】前記紫外線照射手段の紫外線の強度を検
出する紫外線検出手段と、この紫外線検出手段の検出値
が所定の値以下になったことに応答してその旨を知らせ
る報知手段とを備えるように構成したことを特徴とする
請求項１または２記載のガス成分除去処理装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいづれかに記載された
ガス成分除去処理装置と、ガス成分除去処理後の前記被
処理体の表面に熱ＣＶＤにより金属成膜を形成する成膜
処理装置とを、真空引き可能になされた共通搬送室によ
り連結するように構成したことを特徴とするクラスタツ
ール装置。
【請求項５】前記金属成膜は、アルミニウム膜である
ことを特徴とする請求項４記載のクラスタツール装置。