(57)【要約】      （修正有）【課題】汚染物質をできるだけ付着させずに、半導体基板の表面の清浄度をいっそう高くした状態で、製造工程の途中のウエハを保持できるようにする。【解決手段】外部雰囲気から遮断したポッド３の内部にウエハ７を収容し、ポッド３の内部にＮ２、Ａｒなどの不活性ガスを流しながら、ウエハ７を一時保管する。その後、ウエハ７に半導体装置の製造処理工程を施す。これにより、ウエハ７の表面から脱離した有機物のウエハ７への再付着率を低下させて、ウエハ７に付着した有機物を効果的に除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部雰囲気から遮断した容器の内部に基板を収容し、前記容器の内部に不活性ガスを流しながら前記基板を一時保管した後、前記基板に半導体装置の製造処理工程を施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
容器の内部を室温よりも高温の状態とすることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
容器の内部を大気圧よりも減圧した状態とすることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
不活性ガスが、窒素または希ガス類であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
容器の内部に導入される前の不活性ガスから浮遊粒子および、または有機物を除去することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
製造処理工程が、ゲート酸化工程、または半導体記憶装置における記憶容量を構成する容量電極表面の粗面化処理工程であることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、シリコンなどの半導体基板を製造する工程において同基板を清浄状態に保つための半導体装置の製造方法、あるいは同基板を清浄に保ちつつ製造するための半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体製造を行うクリーンルーム内に浮遊する微量な有機物による半導体基板の汚染が、例えばＭＯＳ型半導体装置のゲート酸化膜の耐圧劣化を招くなど、パターン寸法が０．１μｍに近い半導体集積回路ではますますデバイス特性に及ぼす影響が無視できなくなりつつある。この有機物汚染に対処するために、半導体製造工程においては、次の工程処理を実施する前に種々のウエット洗浄工程を導入しているが、半導体製造工程間でのウエハの搬送、所要時間の待機の際の有機物汚染が問題となっている。このため半導体製造工程において通常は工程待機時間の短縮などにより対応しているが、十分な対策とは言えない。
【０００３】
そこで従来、こうした課題に対して、半導体製造工程中において次の工程処理を施されるために一定時間待機しているウエハを密閉した容器（保持ポッド）の内部に保持し、空中に浮遊する極微量な有機物のウエハ表面への付着を抑制することが提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載のものがこれに当たる。図５は、特許文献１に記載された従来のウエハ保持ポッドを示す断面図である。
図５に示される従来のウエハ保持ポッドは、多数のウエハ７を収容するとともに通常は持ち運びができる有機樹脂製のカセット５を導電性ライナー４の上に置き、これをウエハ保持ポッド３の内部に保持させたものである。導電性ライナー４とポッド３とは、ガスケット６によりシールされた構造をもつ。ウエハ保持ポッド３は、ガス配管継ぎ手８からガス供給配管１を通じて、空気以外にＮ２やＡｒなどの不活性ガスを充填させる構造を有している。
【０００５】
すなわち、従来のウエハ保持ポッドは、半導体製造工程でのウエハ保持のために用いられ、密閉した容器内でウエハを保持することにより、１つの工程から次の工程に移るためにクリーンルーム内でウエハ搬送するときに、次の工程処理のための待機時に空中の浮遊有機物などがウエハの表面に付着することを原理的には低減することができ、製造歩留を向上することができるものである。なかでも、特許文献１に開示された図５のごときウエハ保持ポッド３は、空気以外にＮ２やＡｒなどの不活性ガスを内部に充填させることで、ウエハ付着物の低減性を特に向上させたものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０６−１９６５４５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図５のような構成のウエハ保持ポッド３を用いる従来の方法では、有機物などの浮遊物質等がウエハ基板にこれ以上付着するのを防ぐという機能はあるが、それでも後述の理由によりわずかではあるが付着汚染が起こるので、製造工程中に上述の程度の清浄度を維持するだけでは、今後ますます汚染に敏感になる微細高密度半導体集積回路の電気的特性を維持できなくなる可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記従来のウエハ保持ポッドに見られた問題点を解決し、汚染物質をできるだけ付着させずに、半導体基板の表面の清浄度をいっそう高くした状態で、製造工程の途中のウエハを保持できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の半導体装置の製造方法は、外部雰囲気から遮断した容器の内部に基板を収容し、前記容器の内部に不活性ガスを流しながら前記基板を一時保管した後、前記基板に半導体装置の製造処理工程を施すものである。
【００１０】
このようにすれば、簡単な方法によって、基板表面に微量に付着している有機物の増加を防ぐことが可能になるばかりか、基板の表面から脱離した有機物の基板への再付着率を低下させて、この有機物を基板から有効に除去することが可能になる。
【００１１】
また本発明は、上記において、容器の内部を室温よりも高温の状態とするか、および、または容器の内部を大気圧よりも減圧した状態とするものである。このように基板を高温下および、または減圧下で保管することによって、さらにいっそう有機物の除去効果を向上させることができる。
【００１２】
本発明によれば、上記において、不活性ガスは窒素または希ガス類であることが望ましい。また本発明によれば、上記において、容器の内部に導入される前の不活性ガスから浮遊粒子および、または有機物を除去することが望ましい。
【００１３】
本発明によれば、上記において、製造処理工程が、ゲート酸化工程、または半導体記憶装置における記憶容量を構成する容量電極表面の粗面化処理工程であることが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明による不活性ガス流通構造を備えた、製造工程中のウエハを保持するためのポッドの断面図である。説明をわかりやすくするため、図５に示した従来のウエハ保持ポッドと同じ部分は同じ参照番号を用いて示してある。１はガス供給管、３はウエハ保持ポッド、４は導電性ライナー、５はカセット、６はガスケツト、７はウエハ、８はポッド３の底部に設けられたガス配管継ぎ手である。ここで２はポッド３からのガス排出管で、これがポッド３の上部に設けられていることが図５の従来のウエハ保持ポッドとの相違点である。
【００１５】
図１のポッドにおいて、ガス供給管１およびガス排出管２はステンレス製、ポッド３および導電性ライナー４およびカセット５はポリカーボネイト製で、これらの構成材料はそれ自体から微量の有機物質を拡散させないようなものが選択されている。
【００１６】
上記のようにガス供給管１およびガス排出管２はステンレス製としたが、有機物を発生させないこと、および、耐圧性、耐熱性、供給ガスや後述の発生ガスに対する耐腐食性を有すれば、他の材料を用いてもよい。またポッド３および導電性ライナー４およびカセット５はポリカーボネイト製としたが、有機物を発生させないこと、および、耐圧性、耐熱性、供給ガスや発生ガスに対する耐腐食性を有すれば、石英などの他の材料を用いてもよい。
【００１７】
半導体製造工程における本発明のウエハ保持方法は、次のとおりである。すなわち、ウエハ７を２５枚〜５０枚セットしたカセット５をポッド３に収容し、半導体基板の製造途中における次工程の処理待ち期間や次工程の製造装置までの搬送期間中に、外部からポッド３の内部にＮ２、Ａｒ（希ガス類）などの不活性ガスを一定量導入し、同時にガス排出管２から不活性ガスを常時排出するものである。すなわち本発明にもとづく保持方法は、不活性ガスを常に流動状態にしておくことが特徴である。
【００１８】
ガス供給管１よりポッド３の内部に導入する不活性ガスは、外部供給源であるボンベや、ガス配管継ぎ手８にいたるまでの配管類において、浮遊粒子や有機物により汚染されることがある。これを防ぐために、配管の途中に、粒子フイルタや、ウエハ表面上の付着有機物が増加しないように有機化学物質を一定の濃度以下に除去するケミカルフイルタなどを配設し清浄化してもよい。
【００１９】
図２は、本発明にもとづき、容量１３Ｌ（リットル）のポッド３に、温度２３℃の条件下で、Ｎ２ガス（露点温度−３０℃以下）を流量２Ｌ／ｍｉｎで流したときの、ガスクロマトグラフイ／質量分析法（ＧＣ／ＭＳ）を用いて測定した、ウエハ表面上の付着有機物量の経時変化を示したものである。図２の縦軸はウエハの有機物付着量（任意単位）を示し、横軸はＮ２ガスを流し始めてからの時間を示している。
【００２０】
図２に示すように、最初ウエハ７の表面に付着していた有機物量が、時間とともに減少している。このことから、Ｎ２ガスを流すことによって、単にウエハ７の表面上の有機物を増加させないようにするだけでなく、ウエハ７に付着した有機物を効果的に除去できる効果があることが分かる。これは、ウエハ７の表面近傍の雰囲気を浮遊有機物のほとんど無い状態にすることで、ウエハ７に付着した有機物がウエハ７の表面から脱離して付近の雰囲気に拡散しても、雰囲気中に有機物がほとんどない状態を維持しているので、再びウエハ７の表面に吸着する確率が低下するためであると考えられる。
【００２１】
通常、ウエハをクリーンルームのようなポッド外の雰囲気中に置いた場合には、ウエハ表面上で常に有機物の吸着脱離が繰り返し行われ、ある平衡状態に達していると思われる。本発明によれば、ポッド内に不活性ガスを流すことで、ウエハの表面の有機物ガス濃度を低下させ、それによってウエハ表面に付着した有機物を脱離方向のみに優先させる状態となり、ウエハ表面の有機物が減少したものと推察される。
【００２２】
ウエハ表面上の付着有機物を低下させるためには、有機物濃度が所定の値以下の静止した雰囲気中にウエハを単にさらすだけでは不十分である。すなわちウエハ近傍の低有機物雰囲気ガスが常に入れ替わっていなければならない。静止雰囲気では、最初は低不純物濃度であっても、時間が経過するにつれて濃度があがり、やがてウエハ表面に付着した有機物の濃度と雰囲気中の有機物の濃度とが平衡に達し、有機物が除去されなくなるからである。
【００２３】
なお、図２の例では流通ガスはＮ２を用いたが、希ガス類（ヘリウム、アルゴンなど）を用いてもよい。なぜならば、ウエハおよびウエハに付着する有機物の物性がガスによって変化されなければ、同一の効果が見込めるからである
図２に示した本発明によるウエハ７上の付着有機物量の減少効果は、ポッド３の内部の温度を上昇させること、およびポッド３の内部を大気圧以下に減圧することによって、高めることができる。２つの相、例えば有機物が付着したウエハ表面と有機物を含む気相雰囲気とが接していて熱平衡にある場合、その界面付近の圧力と温度との関係は、式（１）に示すＣｌａｕｓｉｕｓ−Ｃｌａｐｅｙｒｏｎの式により与えられる。
【００２４】
【数１】
2004214516.tif 000003
ここで、ｐ＊は温度がＴ＊のときの気相有機物の蒸気圧であり、ｐは温度がＴのときの気相有機物の蒸気圧である。そしてΔＨｖａｐは有機物の蒸発のエンタルピーであり、Ｒは気体定数である。
【００２５】
したがって、温度Ｔが上昇すると上式から界面付近の有機物に関する蒸気圧が高くなると推測されるから、ウエハに付着した有機物の脱離速度は増大すると考えられる。図３には、例として、式（１）より求めた、分子量９８の有機物の蒸気圧曲線を示す。横軸は温度、縦軸は蒸気圧であり、温度の上昇につれ有機物の蒸気圧が増大することが分かる。このような蒸気圧の増大は脱離速度の上昇につながるので、室温程度の温度下で不活性ガスをウエハ表面に流す場合よりも付着有機物の除去速度および除去率が大きくなる。これを実現するためには、例えば図１のポッド３に接続されるガス供給配管１に加熱器を備えるようにすればよい。通常の半導体製造工程ラインで取り扱いやすい温度として、２５℃〜６０℃とするのが好ましい。
【００２６】
また式（１）は、互いに接する２相、例えばウエハ表面に付着した固体有機物と雰囲気中の気相有機物とが平衡状態にある場合の式、つまり有機物が固体から気体に変化する沸点付近の振る舞いを表す式とみなすことができる。この式を用いて減圧による有機物の沸点変化を求めたものを図４に示す。図４によると、圧力を低下させることで有機物の沸点が低下することが分かる。よって、温度一定の条件で沸点を比較すると、大気圧より低く減圧したほうが沸点が低くなるから、有機物が系から脱離しやすくなることが説明される。具体的にＮ２、Ａｒなどの不活性ガスを流しながら図１のポッド３内部を所定の減圧下に置くことによって、ウエハ７の表面からの有機物の離脱を効果的に行うことができるようになる。減圧は、図１のガス排出管２に減圧ポンプを接続し排気することで実現できる。
【００２７】
以上のような本発明による半導体装置の製造工程途中でのウエハ保持手法は、特に、微細ＭＯＳ型半導体集積回路のゲート酸化膜の成長工程の前や、ＤＲＡＭメモリー装置における記憶容量のシリコン電極の粗面化（凹凸化）処理の前などに用いることが有効である。
【００２８】
ウエット洗浄工程によって清浄な表面が露出したシリコン面を、上述した有機物除去効果を有する本発明の方法によって一時的に保持し、その後ゲート酸化を行うことによって、有機物汚染のほとんどない、耐圧などの信頼性の高いゲート酸化膜が得られる。
【００２９】
また、半導体記憶装置の一つであるＤＲＡＭメモリーセルの記憶容量面積を大きくし、容量値を大きくするために、最近ではシリコン容量電極の表面の粗面化が行われる。この粗面化処理の工程は、非晶質シリコンの表面に微小なシリコン種結晶を成長させた後に熱処理するものであるが、シリコン表面の有機物などの汚染に敏感で、この汚染により表面凹凸のばらつきが大きくなり、最終的に容量値のばらつきとなって現れる。これに対し、容量電極となるシリコン膜の形成後に、本発明の方法によって一時的に半導体基板を保持し有機物汚染を減少させてから粗面化処理を行うと、ばらつきの少ない表面凹凸が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の半導体装置の製造方法によれば、各種プロセス処理の工程と工程との間にクリーンルーム内の雰囲気などからウエハに付着した有機物を、次の工程処理前に有効に除去することができ、ウエハの清浄度を向上させることができる。さらに容器内に流通させる不活性ガスの圧力、温度を変化させることで除去能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法に用いられるウエハ保持用ポッドの断面図
【図２】本発明にもとづき不活性ガスを流したときのウエハに付着した有機物量の経時変化を表す図
【図３】本発明における有機物の蒸気圧の温度依存性を示す図
【図４】本発明における有機物の沸点の圧力依存性を示す図
【図５】従来のウエハ保持用ポッドの断面図
【符号の説明】
１    ガス供給管
２    ガス排出管
３    ポッド
５    カセット
７    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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