(57)【要約】【課題】  搬送容器内で膜厚制御可能に酸化膜を形成する。【解決手段】  搬送容器内酸化装置１０を、密閉式の搬送容器として使用するフープ１０ａに構成する。フープ１０ａには、フープ１０ａ内の環境を、酸化環境と非酸化環境とに適宜切り替える環境切換手段２０を設ける。環境切換手段２０は、フープ１０ａ内に開管したガス供給管２１と、ガス供給管２１に設けたフィルタ２２、ガス切換弁２３とから構成する。かかるフープ１０ａ内に半導体ウエハを収納して搬送する途中で、環境切換手段２０で、フープ１０ａ内を酸化環境に設定することで、所望膜厚の酸化膜を形成する。【選択図】  図１
2006013221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハ上に酸化膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハの搬送中に、前記半導体ウエハを搬送する搬送容器内を酸化環境にし、前記酸化膜の少なくとも一部を、所望膜厚に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記所望膜厚とは、前記酸化膜の目標とする目標膜厚と、前記搬送容器内に収納する前に既に形成されている前記酸化膜の膜厚である既存膜厚との差に該当する膜厚であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記所望膜厚とは、前記酸化膜の目標とする目標膜厚であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記所望膜厚の酸化膜形成は、前記搬送容器内を酸化環境にして前記所望膜厚の酸化膜を形成し、その後、前記搬送容器内を非酸化環境にして前記所望膜厚の維持を図ることにより行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記搬送容器内での酸化膜形成における膜厚制御は、前記搬送容器内の酸化環境に寄与する酸化ガス、あるいは搬送容器内温度の少なくともいずれかを制御することで行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
半導体ウエハを収納して搬送する搬送容器を、前記半導体ウエハに所望膜厚の酸化膜形成手段として使用する半導体装置の搬送システムであって、
前記搬送容器の搬送開始地点あるいは搬送経路の途中に、前記搬送容器に酸化ガスを供給する酸化ステーションが設けられていることを特徴とする半導体装置の搬送システム。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置の搬送システムにおいて、
前記酸化ステーションには、前記搬送容器の容器内温度の制御手段が設けられていることを特徴とする半導体装置の搬送システム。
【請求項８】
請求項６または７記載の半導体装置の搬送システムにおいて、
前記酸化ステーションは、前記搬送容器の一時待機を行わせるストッカーに併設されていることを特徴とする半導体装置の搬送システム。
【請求項９】
半導体ウエハを搬送容器に収納して搬送している間に、前記半導体ウエハの酸化を行う搬送容器内酸化装置であって、
前記搬送容器に、容器内環境を、酸化環境と非酸化環境とに切り替える切替手段を設けたことを特徴とする搬送容器内酸化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体ウエハの酸化膜の形成技術に関し、特に、前記酸化膜を前記半導体ウエハの搬送容器内で実行する技術である。
【背景技術】
【０００２】
以下に説明する技術は、本発明を完成するに際し、本発明者によって検討されたものであり、その概要は次のとおりである。
【０００３】
半導体装置においては酸化膜が種々の機能を発揮し、酸化膜の形成状況の如何が、半導体装置の性能に大きな影響を及ぼす。かかる酸化膜の形成は、ＣＶＤ装置等の酸化膜形成装置を用いて、半導体ウエハ上に、設計段階で予め決められた目標膜厚に合わせるようにして行われる。
【０００４】
しかし、酸化膜の膜厚を目標膜厚に制御あるいは維持することは、決して簡単なことではない。空気は約２０％の酸素を含む混合ガスで、種々の工程間、あるいは装置間、あるいは装置内の移載等に際して、かかる空気に接触することで、自然酸化が行われ、かかる自然酸化の影響を無視することができない場合もある。
【０００５】
半導体装置の高集積化が進む中、半導体ウエハ表面に形成される自然酸化膜をできるだけ薄くすることが必要となってきた。例えば、１６メガビットのＤＲＡＭデバイスの場合には、自然酸化膜は５オングストローム以下であることが求められている。そこで、かかる要求に対応すべく、装置内の搬送を窒素雰囲気で行えるようにした成膜装置が提供されている。
【０００６】
装置内搬送を窒素雰囲気で行えるようにすることで、空気接触による自然酸化の影響を排除している。しかし、窒素雰囲気への置換時間、切替え装置等の種々の面で、装置の複雑化、大型化等が現出し、製造コストの増加等新たな問題が発生している。
【０００７】
そこで、自然酸化膜が許容範囲内に収まる状況下で、空気内搬送を認め、かかる問題の解消を図る技術が提案されている（特許文献１参照）。すなわち、特許文献１では、自然酸化膜の形成膜厚が２オングストローム以下となるように、あるいは搬送時間を２０分以内に制約することで、空気内搬送を許容し得ることが提案されている。
【特許文献１】特開平８−３１９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者も、半導体装置の製造技術に関わる中、かかる自然酸化の影響を強く意識する事実を体験した。すなわち、装置トラブルが発生したため、ゲート酸化膜の形成工程後、ポリシリコン形成工程に至る迄に、止むなくゲート酸化膜を形成した状態で、通常よりも長い時間放置した。その結果、ポリシリコン形成前に、ゲート酸化膜が目標膜厚より厚くなるということを体験した。
【０００９】
ゲート酸化膜の形成後は、半導体ウエハは密閉式の搬送容器であるＦｏｕｐ（ Front opening unified pod、以下フープという。）に収納され、その状態で放置されていた。しかし、フープ内は、窒素ガス等が充填された非酸化環境ではなく、空気が入っている酸化環境であったため、自然酸化により膜厚が厚くなったものと考えられた。しかし、ゲート酸化膜形成工程からポリシリコン形成工程まで、装置トラブル等がなく正常に流れている通常状態では、かかる目標膜厚に関わる問題は発生していなかった。
【００１０】
フープ内の自然酸化は、通常の流れでも、多かれ少なかれ発生はしていたものと思われる。しかし、トラブルにより放置時間が通常より長くなったため、放置時間中に形成された自然酸化膜の膜厚増加が、目標膜厚に対して無視できない程に大きくなったものと考えられる。トラブルの発生が起きないことが理想ではあるが、しかし、かかるトラブルの発生を皆無にすることは難しい。
【００１１】
そこで、本発明者は、搬送容器内で自然酸化膜が形成されることを前提とした上で、酸化膜の膜厚管理を行う必要があると考えた。当初から、放置時間に見合った自然酸化膜が形成されるものとして酸化膜の膜厚管理を行えば、放置後における膜厚が目標膜厚から外れるトラブルを回避することができる筈である。
【００１２】
そのためには、これまでとは異なり、搬送容器内における自然酸化膜の形成を成り行きに任せるのではなく、搬送容器内での自然酸化膜形成に際して、積極的に膜厚制御可能に管理することが必要と考えた。
【００１３】
本発明者は、かかる搬送容器内での自然酸化膜の膜厚制御技術の検討をする内に、かる膜厚制御技術は自然酸化膜の形成に拘泥する必要はないことに気付き、搬送容器内で酸化膜を積極的に形成するとのこれまでには無い、全く新しい技術的着想に辿り着いたものである。
【００１４】
本発明の目的は、搬送容器内で膜厚制御可能に酸化膜を形成することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１７】
すなわち、搬送容器内で酸化膜を膜厚制御可能に形成する。これにより、酸化膜形成後の搬送容器内での酸化による膜厚増分を考慮して、精緻な目標膜厚管理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１９】
搬送容器内において膜厚制御可能に酸化膜形成を行うことができる。これまでとは異なり、自然酸化に基づく不確かな膜厚増分に基づくトラブルを回避して、搬送途中における膜厚増分を十分に考慮した精緻な酸化膜の目標膜厚管理が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００２１】
本発明は、半導体装置の製造における酸化膜形成技術において、搬送容器内で発生する自然酸化を積極的に利用して、酸化膜の目標膜厚管理を精緻に行う技術である。目標膜厚が薄く、搬送容器内での自然酸化に基づく膜厚増分が無視できないオーダーの酸化膜形成に際して、特に有効に利用することができる。例えば、０．１３μｍプロセス以降のゲート酸化膜の膜厚を２ｎｍ以下のオーダーに設定する必要のある場合に有効に適用することができる。
【００２２】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明に係わる搬送容器内酸化装置、及びそれを用いた半導体装置の搬送システムについて説明する。図１は、搬送容器内での酸化膜形成を膜厚制御可能に積極的に行わせる本発明に係わる搬送容器内酸化装置の全体構成を模式的に示す斜視図である。図２（ａ）、（ｂ）は、搬送容器内酸化装置を搬送容器として使用する本発明に係わる半導体装置の搬送システムの一例を模式的に示す説明図である。
【００２３】
搬送容器内酸化装置１０は、密閉式の搬送容器として使用するフープ１０ａに構成されている。フープ１０ａには、図１に示すように、フープ１０ａ内の環境を、酸化環境と非酸化環境とに適宜切り替える環境切換手段２０が設けられている。
【００２４】
フープ１０ａは、図示はしないが、開閉式の扉を有し、フープ１０ａ内が密閉されるように構成されている。フープ１０ａ内には、複数段のウエハ載置部が設けられ、半導体ウエハを複数枚収納できるようになっている。処理が終了した半導体ウエハを、かかるフープ１０ａ内に収納することで、例えば、周囲環境よりクリーン度を上げたフープ内環境に半導体ウエハを置いた状態で、次工程まで半導体ウエハの搬送を行うことができる。
【００２５】
環境切換手段２０は、図１に示すように、フープ１０ａ内に開管したガス供給管２１と、ガス供給管２１に設けたフィルタ２２、ガス切換弁２３とから構成されている。図１に示す場合には、フープ１０ａの三方の器壁にガス切換手段２０が設けられ、フープ１０ａ内に三方からガスを供給して、フープ１０ａ内のガス雰囲気が短時間でより均一化できるように配慮されている。
【００２６】
ガス切換弁２３を構成する三方弁２３ａは、一方がフィルタ２２に、他の二方がそれぞれ酸化ガス供給配管２４、非酸化ガス供給配管２５に接続されている。図１に示すように、酸化ガス供給配管２４は、図示しないガスボンベ、ガス生成装置等の酸化ガス供給手段に接続され、例えば、酸素（Ｏ2）等の酸化ガスをガス切換弁２３、フィルタ２２、ガス供給管２１を通して、フープ１０ａ内に供給できるようになっている。
【００２７】
一方、非酸化ガス供給配管２５は、図示しないガスボンベ、ガス生成装置等の非酸化ガス供給手段に接続され、例えば、窒素（Ｎ2）等の非酸化ガスあるいは不活性ガスを、ガス切換弁２３、フィルタ２２、ガス供給管２１を通して、フープ１０ａ内に供給できるようになっている。
【００２８】
また、フープ１０ａの他方の器壁には、排気手段３０が設けられている。排気手段３０は、例えば、図１に示すように、フープ１０ａ内から外部へ通じる排気管３１と、逆止弁３２とから構成されている。図示はしない排気ポンプ等に接続することで、フープ１０ａ内の排気が適宜行えるようになっている。
【００２９】
上記説明の環境切換手段２０を用いることで酸化ガスをフープ１０ａ内に供給し、それまでフープ１０ａ内に入っていた空気等を排気手段３０により排気し、一定流量の酸化ガスをフープ１０ａ内に供給することで、フープ１０ａ内を酸化ガスで充満させて、フープ１０ａ内を酸化環境に設定することができる。
【００３０】
また、排気手段３０によりフープ１０ａ内の酸化ガスを排気すると共に、ガス切換弁２３の切換により、非酸化ガスをフープ１０ａ内に供給することで、フープ１０ａ内を非酸化ガス環境に設定することができる。かかる非酸化ガス環境に設定することで、フープ１０ａ内の酸化環境を一掃することができる。
【００３１】
勿論、排気手段３０を用いてフープ内の非酸化ガスを排気すると共に、酸化ガスを供給すれば、非酸化環境から酸化環境への切換もできる。
【００３２】
かかるフープ１０ａ内の酸化環境の設定、あるいは非酸化環境の設定は、例えば、図２（ａ）に示す搬送システム１００における酸化ステーション２００で行えるようになっている。図２（ａ）に示す搬送システム１００は、半導体装置の製造に際して半導体ウエハ等の搬送に使用するものである。
【００３３】
かかる搬送システム１００は、例えば、半導体ウエハのゲート酸化膜形成工程４０と、次工程のポリシリコン形成工程５０との間に設けられている。フープ１０ａは、ゲート酸化膜形成工程４０とポリシリコン形成工程５０との間に敷設された搬送経路１１０上を、搬送台車１１１に搭載されて搬送される。
【００３４】
酸化ステーション２００は、搬送経路１１０の途中に設けられている。酸化ステーション２００では、例えば、図３に模式的に示すように、停車した搬送台車１１１上の被搬送物としての半導体ウエハＷを収納したフープ１０ａの酸化ガス供給配管２４、非酸化ガス供給配管２５に、それぞれ酸化ガス供給配管２０１、非酸化ガス供給配管２０２を配管接続させる配管接続手段２０１ａ、２０２ａが設けられている。
【００３５】
さらに、図示はしないが、酸化ステーション２００には、フープ１０ａの排気手段３０に接続可能な排気ポンプ等の接続手段も設けられている。
【００３６】
酸化ステーション２００に停車させた搬送台車１１１上のフープ１０ａの酸化ガス供給配管２４と、酸化ステーション２００の酸化ガス供給配管２０１同士を配管接続手段２０１ａで接続することで、フープ１０ａ内に酸化ガスを供給して、フープ１０ａ内を酸化環境に設定することができる。同様に、フープ１０ａ、酸化ステーション２００の非酸化ガス供給配管２５、２０２同士を、配管接続手段２０２ａで接続することで、フープ１０ａ内に非酸化ガスを供給して、併せてフープ１０ａの排気手段３０から酸化ガスを排気することで、フープ１０ａ内を非酸化環境に設定することができる。
【００３７】
かかる酸化ステーション２００は、図２（ｂ）に示すように、搬送経路１１０上に設けられるフープの一時待機等に使用するストッカー３００に併設させるようにしても構わない。
【００３８】
尚、上記説明では、酸化ステーション２００を搬送経路１１０の途中に設ける場合を例に挙げて説明したが、ゲート酸化膜形成工程４０に隣接して設置するようにしても構わない。このように、搬送経路の搬送開始点に設けるようにしても構わない。かかる搬送経路の開始点に設けることで、ゲート酸化膜形成終了後の半導体ウエハを収納したフープ１０ａ内を、搬送開始に先立ち直ちに酸化環境に設定し、搬送容器内での酸化を搬送開始時点から行わせることができる。
【００３９】
場合によっては、搬送経路１００の終点に設けても構わない。例えば、酸化ステーション２００をポリシリコン形成工程５０に隣接して設け、ゲート酸化膜形成後の半導体ウエハをフープ１０ａに収納した状態で一気に、ポリシリコン形成工程５０に隣接させた酸化ステーション２００まで搬送し、その後に、フープ１０ａ内を酸化環境に設定して酸化を行い、フープ内酸化終了後は直ちにポリシリコン形成工程５０に移行できるようにしても構わない。
【００４０】
また、フープ１０ａに設けた酸化ガス供給配管２４、非酸化ガス供給配管２５のそれぞれに接続可能なフレキシブル配管と、かかるフレキシブル配管に酸化ガスあるいは非酸化ガスを供給するボンベ等のガス供給手段を設けた移動可能な酸化スタンドを構成し、かかる酸化スタンドを必要に応じて搬送経路１１０の近傍にセットして、フープ１０ａ内を適宜酸化環境、非酸化環境に設定することができるようにしても構わない。かかる酸化スタンド方式を採用すれば、搬送経路１１０上に酸化ステーション２００を常設する場合に比べて省スペース化を図ることができ、搬送容器内酸化を必要としない場合には、酸化スタンドを別の場所に片づけておける。
【００４１】
かかる酸化スタンド方式を採用すれば、搬送容器を、例えば図１に示すような搬送容器内酸化装置に構成さえしておけば、現行の搬送システムを利用して、本発明を簡易に適用することもできる。
【００４２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、前記実施の形態１に述べた搬送容器内酸化装置、半導体装置の搬送システムを使用した本発明に係わる半導体装置の製造方法について説明する。すなわち、上記説明の環境切換手段２０を有するフープ１０ａに構成した搬送容器内酸化装置１０、酸化ステーション２００を設けた搬送システム１００をそれぞれ用いて、本発明に係わる搬送容器内で膜厚制御可能に酸化膜を積極的に形成する半導体装置の製造方法について説明する。
【００４３】
例えば、半導体装置の製造に際して、半導体ウエハ上に、目標膜厚２．０ｎｍのゲート酸化膜を形成する場合を例に挙げて説明する。かかるゲート酸化膜の形成は、例えば、図４に示すフロー図に従って行う。
【００４４】
すなわち、ステップＳ１１０で、ゲート酸化膜を形成する前に、半導体ウエハのゲート前洗浄を行う。洗浄後、ステップＳ１２０で、例えばＣＶＤ装置等の酸化膜形成装置を用いて、半導体ウエハ上に所定層厚のゲート酸化膜を形成する。ゲート酸化膜の膜厚は、当初から、目標膜厚（Ｔｙｐ）の２．０ｎｍを造り込まずに、２．０ｎｍより少なめに設定しておく。
【００４５】
ステップＳ１２０で形成したゲート酸化膜の膜厚は、ステップＳ１３０で膜厚測定により正確に把握する。例えば、既に形成されたゲート酸化膜のかかる既存膜厚（ｔ）は、図４に示すように、例えば、１．９５ｎｍであったとする。かかる既存膜厚を有する半導体ウエハは、前記説明の構成を有するフープ１０ａに密閉状態で収納されて、ステップＳ１６０で示す次工程のポリシリコン形成工程まで搬送される。
【００４６】
本発明では、かかるフープ１０ａに収納して搬送する間に、フープ１０ａ内で所望膜厚に酸化膜を形成する。すなわち、ステップＳ１４０で、フープ１０ａ内に半導体ウエハを収納した状態で、フープ１０ａを、搬送台車１１１上に搭載して、搬送システム１００の搬送経路１１０上に設けた酸化ステーション２００まで搬送する。
【００４７】
酸化ステーション２００では、図３に示すように、到着したフープ１０ａの酸化ガス供給配管２４と、酸化ステーション２００の酸化ガス供給配管２０１同士を配管接続手段２０１ａで接続する。酸化ガス供給配管２０１は、図示はしないが酸化ガス供給手段に接続され、フープ１０ａ内に酸化ガスを供給して、フープ１０ａ内を酸化環境に設定する。かかる酸化環境下で、フープ１０ａ内に収納されている半導体ウエハの所望膜厚の酸化膜形成を行う。
【００４８】
例えば、所定濃度の酸素を酸化ガスとしてフープ１０ａ内に供給することで、既存膜厚１．９５ｎｍと目標膜厚２．０ｎｍとの膜厚差（α）である０．０５ｎｍの所望膜厚だけ酸化膜を形成する。供給する酸化ガスの種類と、濃度に応じて、予め求めておいた酸化レートから、所望膜厚の酸化膜を形成するのに必要となる反応時間を算出する。
【００４９】
例えば、図４に示すように、０．０５ｎｍの膜厚を上積みするには、１２時間必要であるとすると、フープ１０ａ内に酸化ガスを供給して酸化環境に設定した状態で、フープ内温度を一定に保持しながら、フープ１０ａを１２時間放置すればよい。
【００５０】
かかる１２時間の放置は、酸化ステーション２００で行っても良いが、ストッカー３００に酸化ステーション２００を併設しておき、酸化ステーション２００からストッカー３００に移して放置すればよい。
【００５１】
１２時間放置後、例えば酸化ステーション２００にストッカー３００から戻して、酸化ステーション２００で、フープ１０ａ内酸化ガスを排気手段３０で排気すると共に、窒素等の非酸化ガスを供給して、フープ１０ａ内の環境を酸化環境から非酸化環境に切り替える。このようにして、酸化環境で行われた半導体ウエハ上での酸化反応を停止させて、それまでに形成された酸化膜の膜厚を維持する。
【００５２】
ステップＳ１５０で、上記説明のように、搬送容器内で酸化形成した膜厚上積みを考慮した最終膜厚を膜厚測定により確認する。最終膜厚が２．０ｎｍであることを確認して、ステップＳ１６０で、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）装置等のポリシリコン形成装置を用いて所要のポリシリコンを形成する。尚、ステップＳ１５０の最終膜厚確認は、半導体ウエハ一枚毎に行わず、複数枚ロットの構成では、サンプリングした適宜枚数の半導体ウエハで確認するようにしても構わない。
【００５３】
上記説明のゲート酸化膜の目標膜厚管理の手順を、図４（ｂ）で、分かりやすく図示により説明した。因みに、Ｔｙｐは目標膜厚を、ｔは既存膜厚を、αは目標膜厚と既存膜厚との差の膜厚を示している。
【００５４】
本発明では、ステップＳ１１０で酸化膜を形成した後、ステップＳ１６０でポリシリコンを形成するまでに、搬送容器としてのフープ１０ａ内でゲート酸化膜形成時の既存膜厚と目標膜厚との差の膜厚に匹敵する膜厚分だけ、フープ１０ａ内の酸化環境を制御することで上積みすることができ、ゲート酸化膜の精緻な目標膜厚の管理を行うことができる。
【００５５】
これまでは、当初から目標膜厚に合わせてゲート酸化膜を形成し、これをフープ等に収納した状態でポリシリコン形成工程に搬送しているため、搬送途中で自然酸化膜が形成されて多かれ少なかれ、幾分かの自然酸化による膜厚増分がみられ、ゲート酸化膜の膜厚のバラツキが発生していた。
【００５６】
しかし、上記説明の本発明に係わる方法を採用することで、搬送容器内での酸化において膜厚制御を行うため、膜厚制御への配慮が全くなされていないこれまでの搬送途中の自然酸化膜形成の場合とは異なり、ゲート酸化膜の精緻な目標膜厚管理を積極的に行うことができる。
【００５７】
尚、上記フープ１０ａ内酸化に際しては、供給する酸化ガスの種類、濃度等を制御することで、予め求めておいた酸化ガスの種類毎の酸化レートから、所望膜厚を得るために必要な放置時間を算出して、半導体ウエハ上に形成する酸化膜の膜厚を適切に管理することができる。
【００５８】
膜厚制御に関しては、上記説明では、ガスの種類、濃度を制御因子とする場合を例に挙げたが、それ以外に流量も変化させることで膜厚制御を行うことができる。さらには、フープ１０ａ内の温度も酸化反応の制御因子となるため、かかる温度の制御を行っても構わない。
【００５９】
フープ１０ａ内の温度制御は、例えば、フープ１０ａに温度調節可能な面ヒーターを設けることで対処しても構わない。あるいは、酸化ステーション２００のフープ１０ａの停止箇所をボックス状のもので囲むようにして、内部を所定温度に維持するようにしても構わない。さらには、ストッカー３００内のフープ１０ａの載置棚にヒーターを設けるようにしても構わない。
【００６０】
また、ステップＳ１３０の膜厚測定段階で、既存膜厚が、図４に示すように、１．９ｎｍの場合には、上記と同様の酸素濃度条件の酸化環境では、２４時間放置することで、目標膜厚の２．０ｎｍに設定することができる。
【００６１】
本発明の半導体装置の製造方法は、イオン注入スルー膜の膜酸化にも適用することができる。すなわち、図５に示すように、ステップＳ２１０で目標膜厚より少なめの膜厚となるようにイオン注入用の酸化膜を半導体ウエハ上に形成する。ステップＳ２２０で、形成したイオン注入用の酸化膜の膜厚を測定する。測定結果は、図５に示すように、既存膜厚が２．９ｎｍであったとする。目標膜厚を３ｎｍとすれば、フープ内酸化で補う膜厚補償分は、０．１ｎｍとなる。
【００６２】
ステップＳ２２０で既存膜厚の測定を終了した半導体ウエハは、前記実施の形態１で説明したと同様の構成を有するフープ１０ａ内に収納されて、ステップＳ２５０のイオン注入工程まで搬送される。搬送途中、前記説明と同様の構成を有する酸化ステーショ２００に立ち寄り、ステップＳ２３０で示すようにフープ１０ａ内に酸化ガスを供給して酸化環境に設定し、かかる酸化環境下でフープ内酸化を行う。その状態で、予め酸化ガスの種類、濃度に対して求めておいた酸化レートから、酸化環境に維持する時間を算出し、かかる時間が図５に示すように１２時間であったとする。
【００６３】
かかる１２時間経過後、ステップＳ２４０に示すように、最終膜厚を確認し、例えば３ｎｍであることを確認した後に、ステップＳ２５０で、形成した３ｎｍの酸化膜を用いてイオン注入を行えばよい。ステップＳ２５０のイオン注入に移る前に、フープ１０ａ内を酸化環境から、非酸化環境に環境設定を行えばよい。
【００６４】
かかるイオン注入スルー膜酸化において、図５に示すように、ステップＳ２２０における膜厚測定の結果が、２．８ｎｍであれば、目標膜厚との差に応じて、例えば、２４時間のフープ内酸化を行えばよい。測定された既存膜厚と目標膜厚との差に応じて、フープ内の酸化時間は調整する。
【００６５】
上記説明のように、本発明の半導体装置の製造方法では、搬送容器内での酸化環境を制御することで、搬送容器内で酸化膜形成を積極的に行わせ、かかる搬送容器内での酸化膜形成を、目標膜厚とのズレ補正に適用する技術である。本発明の方法では、当初の酸化膜形成で精度高く目標膜厚を造り込む場合に比べて、搬送容器内で補正できる膜厚分、当初の目標膜厚の設定をラフに行えるため効率のよい目標膜厚管理が行える。
【００６６】
尚、上記説明では酸化ガスとして酸素を用いた場合を例に挙げたが、その他にも水蒸気、空気等を使用することができる。また、非酸化性ガスとして窒素を例に挙げたが、その他のアルゴン等の不活性ガスを使用しても一向に構わない。
【００６７】
また、上記説明では、フープ１０ａ内に半導体ウエハを収納した状態で、酸化ステーション２００に搬送して、フープ内酸化を行うようにした場合を例に挙げて説明したが、当初から酸化環境に設定してあるフープ内に半導体ウエハを収容して、収容した時点から、所望酸化膜形成に必要な時間を計時するようにしても構わない。このようにすれば、自然酸化に基づく不確かな膜厚増分の発生を回避することができる。
【００６８】
あるいは、フープ内を非酸化環境に設定した状態で半導体ウエハを収納して、酸化が発生しないように管理した状態で、酸化ステーション２００に搬送し、そこで前述の如く、フープ内を酸化環境に設定変更した上で、酸化膜形成を行うようにしても構わない。
【００６９】
（実施の形態３）
また、本発明の半導体装置の製造方法は、例えば、コンタクト（コンタクトホール、スルーホールとも言う）内に抵抗素子を薄く形成することで、エッチングにより形成したコンタクトホールの電気抵抗を実際に測定したコンタクトの実際寸法に合わせて調整するのに適用することができる。そのため、コンタクト間の電気抵抗のバラツキを抑制することができる。
【００７０】
半導体装置の構成では、上下に層間絶縁膜を介して離された導電膜同士を、コンタクトで接続する構造が用いられるが、かかるコンタクトの口径、深さ等の寸法は、設計段階で決定され、その後の実際の半導体装置の製造に際しては特段一々確認されることがない。しかし、実際上は、コンタクト形成は、それぞれエッチング条件の変動等で微妙に変化していると思われ、かなりのバラツキが生じているものと考えられる。
【００７１】
かかるコンタクトホールの抵抗バラツキを、本発明の半導体装置の製造方法を適用することで、容易に抑制することができる。
【００７２】
本発明では、搬送容器内で膜厚制御可能に酸化膜の形成を行わせることができるため、ＣＶＤ装置等の成膜装置で酸化膜形成を行うのとは異なり、薄い酸化膜を形成するのに都合がよい。そこで、図６（ａ）に示すフロー図に従って、例えば、ステップＳ３１０でコンタクトのエッチング形成を行い、その後ステップＳ３２０、Ｓ３３０でそれぞれエッチングに使用したレジスト除去、ポリマー除去を行う。
【００７３】
その後、ステップＳ３４０で、形成した実際のコンタクト寸法を測定する。図６（ａ）に示すように、コンタクト底部寸法が０．１μｍであり、さらにコンタクト断面積を考慮することで、目標抵抗値の２０Ωに設定するために必要なコンタクト底面での抵抗量を算出する。かかる抵抗量に対して、抵抗素子を酸化膜で形成するとした場合における酸化膜の所望膜厚を求め、かかる所望膜厚の酸化膜の形成に必要な時間を、酸化ガスの種類、濃度等の要因に基づき算出する。例えば、１時間が必要と算出されたとする。
【００７４】
ステップＳ３５０で、コンタクトが形成された状態の半導体ウエハを、前記実施の形態で説明したと同様の構成のフープ１０ａ内に収納して、酸化環境に１時間保持する。このようにすることで、例えば、図６（ｂ）に示すように、コンタクト６１内の底部に酸化膜６２からなる抵抗素子６２ａを薄く形成する。かかる抵抗素子６２ａの形成によりコンタクト６１は、その見込みコンタクト抵抗値を２０Ωに設定することができる。その後ステップＳ３６０で、通常通り、コンタクト内に密着層を形成すればよい。
【００７５】
一方、ステップＳ３１０、Ｓ３２０、Ｓ３３０を経て形成されたコンタクトにおいて、ステップＳ３４０で測定したコンタクトのコンタクト底部寸法が０．１５μｍであった場合には、コンタクトの目標抵抗値２０Ωの設定には、フープ内酸化が２４時間必要であると算出されたとする。その場合には、ステップＳ３５０で２４時間のフープ内を酸化を施し、所望膜厚の酸化膜を抵抗素子として形成し、見込みコンタクト抵抗値を目標抵抗の２０Ωに設定後、ステップＳ３６０の密着層形成工程に移ればよい。
【００７６】
前記説明のように、本発明の半導体装置の製造方法は、搬送容器内での酸化環境を制御することで、搬送容器内で酸化膜形成を積極的に行わせ、かかる搬送容器内での酸化膜形成を、目標膜厚とのズレ補正に適用する技術である。
【００７７】
本実施の形態では、搬送容器内での酸化膜の形成を膜厚制御可能に行える本発明を適用して、積極的に必要な膜厚の酸化膜を形成して、かかる酸化膜を利用して電気抵抗の目標抵抗とのズレを補正しようとすものである。
【００７８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７９】
例えば、上記実施の形態では、本発明をゲート酸化膜、イオン注入スルー膜の形成、さらには、コンタクト内の抵抗素子として使用する酸化膜形成に適用した場合を例に挙げて説明したが、その他の酸化膜形成に際しても適用できることは言うまでもない。
【００８０】
さらには、上記説明では、目標膜厚とのズレを補正するのに搬送容器内酸化を利用した場合を例に挙げて説明したが、薄い酸化膜の形成であれば、当初から搬送容器内で目標膜厚の酸化膜を形成するようにしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、半導体装置の酸化膜形成技術に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施の形態における搬送容器内酸化装置の構成の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施の形態である半導体装置の搬送システムの構成例を模式的に示す説明図である。
【図３】酸化ステーションにおけるフープ内酸化環境、非酸化環境の設定状況を示す説明図である。
【図４】（ａ）は本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の一例を示すフロー図であり、（ｂ）は説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の一例を示すフロー図である。
【図６】（ａ）は本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法の一例を示すフロー図であり、（ｂ）はコンタクト内の抵抗素子形成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０      搬送容器内酸化装置
１０ａ    フープ
２０      環境切換手段
２１      ガス供給管
２２      フィルタ
２３      ガス切換弁
２３ａ    三方弁
２４      酸化ガス供給配管
２５      非酸化ガス供給配管
３０      排気手段
３１      排気管
３２      逆止弁
４０      ゲート酸化膜形成工程
５０      ポリシリコン形成工程
６１      コンタクト
６２      酸化膜
６２ａ    抵抗素子
１００    搬送システム
１１０    搬送経路
１１１    搬送台車
２００    酸化ステーション
２０１    酸化ガス供給配管
２０１ａ  接続手段
２０２    非酸化ガス供給配管
２０２ａ  接続手段
３００    ストッカー
Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１６０    ステップ
Ｓ２１０、Ｓ２２０、Ｓ２３０、Ｓ２４０、Ｓ２５０    ステップ
Ｓ３１０、Ｓ３２０、Ｓ３３０、Ｓ３４０、Ｓ３５０、Ｓ３６０    ステップ
Ｗ        半導体ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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