(57)【要約】      （修正有）【課題】被処理ウェーハの表面に絶縁膜や金属膜などを形成する際に、製造効率を低下させることなく被処理ウェーハの表面を洗浄に保持するための成膜装置の提供。【解決手段】成膜室１０と、成膜室１０につながり、外部から被処理ウェーハ６０を搬入するロードロック部４０と、ロードロック部４０に開閉可能な搬送口４３を介して連通した搬送部５０とを有し、ロードロック部４０および搬送部５０の少なくともいずれか一方に被処理ウェーハ６０の表面にオゾンもしくは酸素ラジカルを供給する手段３１を有する前室２０と備えた成膜装置２。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室と、
前記成膜室につながり、被処理ウェーハの表面にオゾンもしくは酸素ラジカルを供給する手段を有する前室と、
を備えた成膜装置。
【請求項２】
前記前室は、外部から被処理ウェーハを搬入するロードロック部と、
前記ロードロック部に開閉可能な搬送口を介して連通した搬送部と、
を有し、
前記ロードロック部および前記搬送部の少なくともいずれか一方に前記オゾンを供給する手段を有する請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記手段は、ウェーハ表面に紫外光を照射するランプである請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記搬送部または前記ロードロック部のいずれか一方に前記ランプが配置され、
前記一方は、酸素を含むガスの導入口を有する請求項３記載の成膜装置。
【請求項５】
前記被処理ウェーハの搬送を制御する制御部をさらに備え、
前記ロードロック部は、前記被処理ウェーハを外部から搬入する開閉可能な搬入口と、前記ランプと、を有し、
前記制御部は、前記被処理ウェーハが前記搬入口から搬入された後、前記ロードロック部を所定の圧力以下に減圧する前に、前記被処理ウェーハの表面に紫外光が照射されるように前記ランプを制御する請求項３記載の成膜装置。
【請求項６】
前記手段は、前記搬送部および前記ロードロック部の少なくともいずれか一方に接続されたオゾンもしくは酸素ラジカルの発生器である請求項２記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程では、被処理ウェーハの表面に絶縁膜や金属膜などを形成する。これらの膜の膜質を向上させるためには、被処理ウェーハの表面を清浄に保持することが重要である。例えば、被処理ウェーハを大気中に放置しておくと、炭素（Ｃ）を含む有機分子がその表面に吸着する。したがって、表面洗浄などの前処理を施した後、成膜装置を用いて膜を形成するまでの間、被処理ウェーハを大気に晒す時間を短縮するか、または、大気に晒すことなく成膜を行うことが好ましい。しかしながら、このような制約は、製造効率を低下させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２６３３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態は、膜質を向上させることが可能な成膜装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る成膜装置は、成膜室と、前記成膜室につながり、被処理ウェーハの表面にオゾンもしくは酸素ラジカルを供給する手段を有する前室と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係る成膜装置を例示する模式図である。
【図２】実施形態に係る第１の成膜装置を例示する模式図である。
【図３】実施形態に係るオゾン供給手段を例示する模式図である。
【図４】実施形態に係る第１の成膜装置の動作を例示するフローチャートである。
【図５】実施形態に係る第２の成膜装置を例示する模式図である。
【図６】実施形態に係る第３の成膜装置を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
【０００８】
図１は、実施形態に係る成膜装置１を例示する模式図である。成膜装置１は、例えば、スパッタ装置やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置などから構成され、絶縁膜や金属膜を形成する装置である。
【０００９】
成膜装置１は、成膜室１０と、成膜室１０につながる前室２０と、を備える。成膜室１０は、例えば、被処理ウェーハを保持するウェーハホルダおよび成膜原料の供給手段（図示しない）を含む。前室２０は、被処理ウェーハの表面にオゾンを供給するオゾン供給手段３０を有する。
【００１０】
前室２０は、例えば、外部から成膜室１０へウェーハを搬送する手段を有する。すなわち、前室２０は、大気圧の外部環境から真空状態の成膜室１０へ、その真空状態を保持しながらウェーハを搬送することを可能とする。そして、オゾン供給手段３０は、外部から成膜室１０へ被処理ウェーハを搬送する間に、そのウェーハの表面に吸着した有機分子もしくは炭素（Ｃ）を酸化し、除去する。
【００１１】
実施形態に係る成膜装置１では、被処理ウェーハ上に形成される膜の膜質を向上することができる。被処理ウェーハ上に、例えば、スパッタ法を用いて金属膜を形成する場合、その金属膜中に含有される炭素原子を低減し、結晶配向を揃えることができる。すなわち、不純物である炭素（Ｃ）を低減し、配向性を向上させた金属膜を形成することができる。これにより、金属膜の電気抵抗を低減するなど、その特性を向上させることができる。
【００１２】
図２は、実施形態に係る第１の成膜装置（以下、成膜装置２）を例示する模式図である。図２に示すように、成膜装置２の前室２０は、ロードロック部４０と、搬送部５０と、を含む。
【００１３】
ロードロック部４０は、例えば、大気圧の外部から被処理ウェーハ（以下、ウェーハ６０）を受け入れる。ロードロック部４０は、外部に連通する搬入口４１と、搬送部５０に連通する搬送口４３と、を備える。搬入口４１には、外部に対して開閉可能なゲート４５が設けられる。搬送口４３には、ロードロック部４０と、搬送部５０と、の間を開閉可能に分離するゲート４７が設けられる。
【００１４】
搬送部５０は、図示しないウェーハ搬送手段を備える。ウェーハ搬送手段は、例えば、ウェーハを保持するためのアームを有する搬送ロボットである。搬送部５０は、成膜室１０に連通する搬送口５１を有する。搬送口５１には、成膜室１０と、搬送部５０との間を開閉可能に分離するゲート５３が設けられる。
【００１５】
図２に示すように、成膜装置２は、ロードロック部４０に設けられた紫外ランプ３１を有する。紫外ランプ３１は、例えば、ＵＶエキシマランプであり、オゾン供給手段３０として機能する。
【００１６】
紫外ランプ３１は、例えば、ロードロック部４０の中に搬入されたウェーハ６０の表面に紫外光を照射する。例えば、ロードロック部４０の内部を酸素雰囲気とし、ウェーハ６０の表面に紫外光を照射する。これにより、ウェーハ６０の表面およびその近傍にオゾンＯ３を発生させることができる。
【００１７】
成膜装置２は、制御部７０と、真空ポンプ８０と、圧力制御バルブ８１および８３と、をさらに備える。制御部７０は、ゲート４５、４７、５３、紫外ランプ３１および搬送手段（図示しない）を制御し、ウェーハ６０をロードロック部４０から成膜室１０へ搬送する。さらに、成膜後において、制御部７０は、ウェーハ６０を成膜室１０からロードロック部４０へ搬出させる。また、制御部７０は、真空ポンプ８０、圧力制御バルブ８１および８３を用いて、ロードロック部４０および搬送部５０の圧力を制御する。制御部７０は、例えば、マイクロプロセッサまたはシーケンサである。
【００１８】
図３（ａ）および（ｂ）は、ロードロック部４０の内部における紫外ランプ３１とウェーハ６０の配置を表わす模式図である。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、ロードロック部４０において、ウェーハ６０は、搬送方向に平行に載置される。そして、紫外ランプ３１は、その上面に紫外光を照射するように配置される。また、図３（ｂ）に示すように、上下に並べて載置された複数のウェーハ６０に対し、横方向から紫外光を照射しても良い。
【００２０】
さらに、図３（ａ）と、図３（ｂ）と、を組み合わせた構成でも良い。例えば、複数のウェーハ６０を上下に並べ、最上部のウェーハ６０の上方から紫外光を照射しても良い。そして、紫外光を照射したウェーハ６０から順に成膜室１０に搬送する。すなわち、最上部のウェーハ６０を成膜室１０に搬送し、その後、最上部に位置するウェーハ６０に紫外光を照射するように構成しても良い。
【００２１】
次に、図４を参照して、成膜装置２の動作を説明する。図４は、成膜装置２におけるウェーハ６０の搬送過程を例示するフローチャートである。ウェーハ６０は、制御部７０から送られるコマンドに従って搬送される。
【００２２】
まず、ウェーハ６０をロードロック部４０に搬入する（ステップＳ０１）。例えば、ゲート４５を開き、ロードロック部４０内のウェーハホルダ（図示しない）にウェーハ６０を載置する。また、複数のウェーハ６０を保持したウェーハトレイを、ロードロック部に搬入しても良い。
【００２３】
次に、制御部７０は、ゲート４５および４９が閉じられていることを確認し、真空ポンプ８０を用いてロードロック部４０の内部を減圧する。この際、ロードロック部４０の内部は、外気と同じ酸素を含む雰囲気である。
【００２４】
制御部７０は、真空ポンプ８０と、ロードロック部４０と、の間に設けられた圧力制御バルブ８１を用いて、ロードロック部４０の内部を第１の減圧状態とする。第１の減圧状態では、ロードロック部４０の内部に外気が残存し、酸素を含む雰囲気が保持される。続いて、制御部７０は、所定時間の間、紫外ランプ３１を点灯させ、ウェーハ６０の表面に紫外光を照射する（ステップＳ０２）。これにより、オゾンＯ３を発生させ、ウェーハ６０の表面に吸着した有機分子、もしくは、炭素（Ｃ）を酸化し、除去する。
【００２５】
次に、制御部７０は、ロードロック部４０の内部を第２の減圧状態にする（ステップＳ０３）。例えば、圧力制御バルブ８１を開き、第１の減圧状態よりも低圧力の状態とする。ロードロック部４０の圧力は、第２の減圧状態において、例えば、搬送部５０の圧力と同じである。
【００２６】
次に、ゲート４７を開き、ロードロック部４０からウェーハ６０を搬送部５０に移送する（ステップＳ０４）。続いて、ゲート４７を閉じ、搬送部５０の内部を高真空状態にした後、ゲート５３を開く。さらに、搬送部５０から成膜室１０へウェーハ６０を移送し、成膜室１０のウェーハホルダ上にウェーハ６０を載置する（ステップＳ０５）。続いて、ゲート５３を閉じることにより、ウェーハ６０の成膜室１０への搬入を完了する。
【００２７】
以上のような工程で、成膜装置２を用いた成膜を行う。これにより、例えば、ウェーハ６０上に形成された膜に含まれる炭素等の不純物を低減することができる。また、膜の配向を揃えることもできる。
【００２８】
上記の例では、外気に含まれる酸素を利用し、ロードロック部４０の内部にオゾンＯ３を発生させたが、実施形態は、これに限定される訳ではない。例えば、ロードロック部４０にガスの導入口（図５参照）を設け、真空排気されたロードロック部４０の内部に酸素を含むガスを導入しても良い。また、ウェーハ６０に紫外光を照射する第１の減圧状態は、例えば、大気圧でも良い。
【００２９】
図５は、実施形態に係る第２の成膜装置（以下、成膜装置３）を例示する模式図である。図５に示すように、成膜装置３の前室２０は、ロードロック部４０と、搬送部５０と、を含む。制御部７０、真空ポンプ８０、圧力制御バルブ８１および８３の図示は、省略している。
【００３０】
ロードロック部４０は、大気圧の外部から搬入口４１を介してウェーハ６０を受け入れる。ロードロック部４０には、例えば、複数のウェーハ６０を保持したウェーハトレイが搬入される。
【００３１】
図５に示すように、成膜装置３では、オゾン供給手段３０である紫外ランプ３１が搬送部５０の内部に配置される。さらに、搬送部５０は、ガス導入口５５を有する。ガス導入口５５は、例えば、酸素を含むガスを供給可能なガス配管に接続される。
【００３２】
成膜装置３では、ロードロック部４０に搬入された複数のウェーハ６０のうちの１枚が搬送口４３を介して搬送部５０に移送される。ウェーハ６０の移送は、ロードロック部４０および搬送部５０を真空に保持した状態で行われる。その後、ゲート４７およびゲート５３を閉じた状態において、搬送部５０の内部にガス導入口５５から酸素を含むガスが導入される。酸素を含むガスは、例えば、窒素、アルゴンなどの不活性ガスにより希釈された酸素ガスである。また、酸素ガスそのものを導入しても良い。また、大気を導入しても良い。搬送部５０の内部は、真空ポンプ８０により排気され、圧力制御バルブ８３により所定の圧力に保持される。
【００３３】
続いて、搬送部５０の内部に配置された紫外ランプ３１が点灯され、ウェーハ６０の表面に紫外光が照射される。この時、紫外ランプ３１とウェーハ６０との配置は、図３（ａ）に示す構成にすることが好ましい。これにより、ウェーハ６０の表面に吸着された有機分子もしくは炭素（Ｃ）がオゾンＯ３により酸化され、除去される。
【００３４】
続いて、紫外ランプを消灯し、酸素を含むガスの供給を停止する。そして、圧力制御バルブ８３を開き、搬送部５０の内部を高真空に排気した後、ゲート５３を開き、成膜室１０の内部にウェーハ６０を搬送する。
【００３５】
次に、成膜室１０においてウェーハ６０の表面に膜を形成した後、ウェーハ６０は、成膜室１０からロードロック部４０に搬送される。続いて、別のウェーハ６０が、上記の手順で成膜室１０に搬送される。
【００３６】
成膜装置３では、成膜室１０において膜を形成する直前に、ウェーハ６０の表面に吸着した有機物または炭素（Ｃ）を除去することができる。これにより、清浄化されたウェーハ６０の表面に膜を形成することが可能となり、膜質を向上させることができる。
【００３７】
図６は、実施形態に係る第３の成膜装置（以下、成膜装置４）を例示する模式図である。図６に示すように、成膜装置４は、ロードロック部４０と、搬送部５０と、オゾン発生器３３と、を含む。制御部７０、真空ポンプ８０、圧力制御バルブ８１および８３の図示は、省略している。
【００３８】
成膜装置４は、搬送部５０に接続されたオゾン発生器３３を備える。オゾン発生器３３は、搬送部５０の内部にオゾンＯ３を供給する。すなわち、オゾン発生器３３は、オゾン供給手段として機能する。オゾン発生器３３は、ロードロック部４０に接続しても良い。
【００３９】
図６に示すように、ロードロック部４０には、例えば、複数のウェーハ６０を保持したウェーハトレイが搬入される。ロードロック部４０に搬入された複数のウェーハ６０のうちの１枚が搬送口４３を介して搬送部５０に移送される。その後、ゲート４７およびゲート５３を閉じた状態において、オゾン発生器３３から高真空の搬送部５０の内部にオゾンＯ３を供給する。この際、搬送部５０の内部は、圧力制御バルブ８３により所定の圧力に保持される。これにより、ウェーハ６０の表面にオゾンＯ３が供給され、吸着された有機分子もしくは炭素（Ｃ）が酸化され、除去される。
【００４０】
続いて、オゾンＯ３の供給を停止し、搬送部５０の内部を高真空に排気した後、ゲート５３を開き、成膜室１０の内部にウェーハ６０を搬送する。さらに、ウェーハ６０の表面に膜を形成した後、ウェーハ６０をロードロック部４０に戻し、別のウェーハ６０を同様に処理する。
【００４１】
別の形態として、オゾン発生器３３に代えて、プラズマ発生器を備えても良い。例えば、プラズマ発生器に酸素ガスを供給し、酸素ラジカルを発生させる。そして、プラズマ発生器から搬送部５０に酸素ラジカルを供給する。ウェーハ６０の表面に供給された酸素ラジカルは、有機分子または炭素を酸化し、除去する。
【００４２】
また、図２に示す成膜装置１において、オゾン供給手段３０に代えて、プラズマ発生機構を配置した構成でも良い。すなわち、前室２０の内部にプラズマを誘起する機構を設け、例えば、前室２０に酸素ガスを供給することにより酸素ラジカルを発生させても良い。
【００４３】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１〜４・・・成膜装置、  １０・・・成膜室、  ２０・・・前室、  ３０・・・オゾン供給手段、  ３１・・・紫外ランプ、  ３３・・・オゾン発生器、  ４０・・・ロードロック部、  ４１・・・搬入口、  ４３、５１・・・搬送口、  ４５、４７、５３・・・ゲート、  ５０・・・搬送部、  ５５・・・ガス導入口、  ６０・・・ウェーハ、  ７０・・・制御部、  ８０・・・真空ポンプ、  ８１、８３・・・圧力制御バルブ
【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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