(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の製造工程の製造空間や工程進行過程で発生しうる分子性の汚染物質による半導体素子の不良原因を究明したり不良発生メカニズムを解析することを可能とし、またその汚染制御水準の設定を可能とするために用いる、予想される分子性汚染物質を半導体ウェーハの表面に蒸着させる分子性汚染物質の蒸着装置であって、
半導体ウェーハに汚染物質を搬送させる反応チャンバと、
汚染物質であるソースガスを提供するガス発生手段と、
前記ガス発生手段で発生させるガスの濃度を調節するガス濃度制御部と、
水蒸気を生成し一定の温度に制御して供給する湿気発生手段と、
前記ガス発生手段から供給されるソースガスと前記湿気発生手段から供給される一定温度の湿気とを混合するミキシング手段と、
前記ミキシング手段で湿気と混合されたソースガスを前記反応チャンバ内に供給し、前記半導体ウェーハに噴射するガス噴射手段と、
前記反応チャンバ内において前記ガス噴射手段の高さを調節することによって、汚染物質を蒸着させる前記半導体ウェーハの表面の領域の調節をする蒸着領域調節部と、
汚染物質を前記半導体ウェーハの表面に蒸着させている際には前記反応チャンバ内部を真空に維持し、かつ、汚染物質の前記半導体ウェーハの表面への蒸着完了の際には前記反応チャンバ内部から残留ガスを排気させる排気部と、
反応工程開始前の前記反応チャンバ内に残存する汚染物質を除去するクリーン手段とからなることを特徴とする分子性汚染物質の蒸着装置。
【請求項２】
請求項１記載の分子性汚染物質の蒸着装置において、前記ガス発生手段から生成されるガスは有機物と無機物とのいずれか一方であることを特徴とする分子性汚染物質の蒸着装置。
【請求項３】
請求項１記載の分子性汚染物質の蒸着装置において、前記ガス濃度制御部は前記ガス発生手段で発生させたガスを一定量のクリーンガスで希釈することによってガス濃度を調節するものであることを特徴とする分子性汚染物質の蒸着装置。
【請求項４】
請求項２記載の分子性汚染物質の蒸着装置において、混合されるガスの湿度を調節する湿度制御部を設けたことを特徴とする分子性汚染物質の蒸着装置。
【請求項５】
請求項４記載の分子性汚染物質の蒸着装置において、前記湿度制御部は前記ガス発生手段から前記ミキシング手段に連結されるガスラインに設置されたガス制御バルブと前記湿気発生手段から前記ミキシング手段に連結される湿気ラインに設置された湿気調節バルブとから成るものであることを特徴とする分子性汚染物質の蒸着装置。
【請求項６】
請求項１記載の分子性汚染物質の蒸着装置において、前記ガス噴射手段は球形の噴射ノズルを有したものであり、かつ、その噴射ノズルの下部は所定大きさの直径の複数個の噴射孔が形成されたものであることを特徴とする分子性汚染物質の蒸着装置。
【請求項７】
請求項１記載の分子性汚染物質の蒸着装置において、前記クリーン手段は反応工程開始前にクリーンガスを前記反応チャンバ内に流入させる機能を有するものであることを特徴とする分子性汚染物質の蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は分子性汚染物質の蒸着装置に係り、詳しくは、半導体素子の製造工程の製造空間や工程進行過程で発生しうる分子性の汚染物質による半導体素子の不良原因を糾明したり不良発生メカニズムを解析することを可能とし、またその汚染制御水準の設定を可能とするために用いる、予想される分子性汚染物質をウェーハの表面に定量的に蒸着させることができる分子性汚染物質の蒸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程ではデバイスの高集積化によってクリーンルーム内の分子性汚染物質がデバイス特性に深刻な影響を及ぼしているため、これらの汚染物質に関する最適管理が重要視されている。クリーンルーム内では、生産設備、計測設備等やクリーンルームの内装に近い空間で作業者、ロボット、物体の移動あるいは空間的な温度の不均衡により２次的な気流を生ずる。かかる２次的な気流によってこれらの移動物体の表面に累積された微細粉じんが移動してウェーハ等のワークを汚染する。この汚染を改善することが生産性向上に必要であることは言うまでもない。
【０００３】
一方、半導体の製造工程が複雑化、長期化することでウェーハ表面が汚染されるおそれはなおも高くなり、汚染による電荷の発生、再結合等を原因として結晶欠陥の発生も見逃せなくなっている。
【０００４】
さらに汚染は蓄積効果があり、より前の工程での汚染が製造収率に影響することから、各種の不良を糾明しその発生メカニズムを解析すると同時に、工程における汚染制御水準および汚染物質の工程影響限界値などを設定する必要もある。以上のことから、意図的に種々の汚染物質につき定量的にウェーハに蒸着させることができれば、これを精査するという手段を用いることで、半導体素子の製造工程の製造空間や工程進行過程で発生しうる分子性の汚染物質による半導体素子不良の原因糾明や不良発生メカニズムの解析を容易とし、またその汚染制御水準の設定を容易にすることができると想像される。
【０００５】
そこでウェーハに異物を制御的に付着ないし成長させる方法が必要となるが、その一例にはＣＶＤ法等があり、さらにその一例には特開平５−１２１５６８公報記載のものがある。この例は半導体製造そのものに関するからその使用するガスは一定のものであり、かつウェーハ上でできるだけ一様な形成となることを意図したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の例ではその目的から種々の物質につき定量的にウエーハに蒸着させることはできない。またウェーハ上の特定の場所についてこれらを蒸着させることもできない。本発明ではこれらの要求をみたす蒸着装置を提供する。これにより、半導体の製造工程で発生しうる汚染物質を物質別、濃度別にウェーハ上に蒸着させるようにして、上記の汚染物質によるウェーハの不良の原因糾明と不良発生メカニズムの解析を可能とし、汚染制御水準および汚染物質の工程影響限界値を設定可能とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、半導体素子の製造工程の製造空間や工程進行過程で発生しうる分子性の汚染物質による半導体素子の不良原因の糾明や不良発生メカニズムの解析を可能とするとともに、その汚染制御水準の設定を可能とするために用いる、予想される分子性汚染物質を半導体ウェーハの表面に蒸着させる分子性汚染物質の蒸着装置であって、半導体ウェーハに汚染物質を反応させる反応チャンバと、汚染物質であるソースガスを提供するガス発生手段と、ガス発生手段で発生させるガスの濃度を調節するガス濃度制御部と、水蒸気を生成し一定の温度に制御して供給する湿気発生手段とを設け、さらに、ガス発生手段から供給されるソースガスと湿気発生手段から供給される一定温度の湿気とを混合するミキシング手段と、このミキシング手段で湿気と混合されたソースガスを反応チャンバ内に供給し、半導体ウェーハに噴射するガス噴射手段と、反応チャンバ内においてガス噴射手段の高さを調節することによって、汚染物質を蒸着させる半導体ウェーハの表面の領域の調節をする蒸着領域調節部と、汚染物質をウェーハの表面に蒸着させている際には反応チャンバ内部を真空に維持し、かつ、汚染物質の半導体ウェーハの表面への蒸着完了の際には反応チャンバ内部から残留ガスを排気させる排気部と、反応工程開始前の反応チャンバ内に残存する汚染物質を除去するクリーン手段とを設けて構成する分子性汚染物質の蒸着装置を提供する。
【０００８】
また、ガス発生手段から生成されるガスは有機物と無機物とのいずれか一方であることとした。また、ガス濃度制御部はガス発生手段で発生させたガスを一定量のクリーンガスで希釈することによってガス濃度を調節するものであることとした。また、混合されるガスの湿度を調節する湿度制御部を設ける構成とした。また、この湿度制御部はガス発生手段からミキシング手段に連結されるガスラインに設置されたガス制御バルブと湿気発生手段からミキシング手段に連結される湿気ラインに設置された湿気調節バルブとから成る構成とした。
【０００９】
また、ガス噴射手段は球形のノズルを有したものであり、かつ、その噴射ノズルの下部は所定大きさの直径の複数個の噴射孔が形成されたものであることとした。また、クリーン手段は蒸着の工程開始前にクリーンガスを反応チャンバ内に流入させる機能を有するものであることとした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の分子性汚染物質の蒸着装置の全体を示す構成図であり、半導体ウェーハ１００に汚染物質を反応させる反応チャンバ５０と、汚染物質であるソースガスを提供するガス発生手段１０と、水蒸気を生成し一定の温度に制御して供給する湿気発生手段２０とを設け、さらに、ガス発生手段１０から供給されるソースガスと湿気発生手段２０から供給される一定温度の湿度とを混合するミキシング手段３０と、このミキシング手段３０で湿気と混合されたソースガスを反応チャンバ内に供給するガス噴射手段４０と、ガス噴射手段４０によりガスを噴射する工程を進行する際には反応チャンバ５０内部を真空に維持し、かつ、この工程完了の際には反応チャンバ５０内部から残留ガスを排気させる排気手段６０と、この工程開始前の反応チャンバ５０内に残存する汚染物質を除去するクリーン手段７０とを設けた構成であることを示す。また、ガス発生手段１０にはクリーンガスとの混合によりその濃度を調節する濃度制御部１１を設け、ガス発生手段１０からミキシング手段３０へのガスラインにはガス制御バルブ３１を、湿気発生手段２０からミキシング手段３０への湿気ラインには湿気調節バルブ３２をそれぞれ設け、ガス噴射手段４０にはその高さ調節をおこなう蒸着領域調節部８０を設けてある。
【００１１】
各構成要素の動作を説明する。ガス発生手段１０にはウェーハ１００に蒸着しようとする有機物あるいは無機物のガス不純物を投入する。ここに濃度制御部１１からクリーンガスを一定量混入させ、ガス不純物濃度を調節する。湿気発生手段２０は、純粋ガスに一定量の水を混じて一定湿度かつ一定温度に制御した湿気を発生する。ミキシング手段３０は、ガス発生手段１０からのガス不純物をガス制御バルブ３１で量調節のうえ、また湿気発生手段２０からの湿気を湿気調節バルブ３２で量調節のうえそれぞれ導き、これらを一定混合比でミキシングする。ミキシング後のソースガスは、高さ位置を蒸着領域調節部８０により変えられるガス噴射手段４０により、反応チャンバ５０内のウェーハ１００に噴射される。これによりウェーハ１００表面にソースガスに含まれた汚染物質が塗布される。排気手段６０は、ガス噴射手段４０によりガスを噴射する工程を開始する前の反応チャンバ５０内を真空状態にしたり、またこの工程完了後には反応チャンバ５０内の残留未反応ガスを外部に排出したりする機能を持つ。クリーン手段７０は、この工程前に、清浄な空気を反応チャンバ５０内に吹き込むものである。
【００１２】
次に、工程の動作を説明する。まずクリーン手段７０を動作させて反応チャンバ５０内に清浄な空気を吹き込み、残留する汚染物質の除去を行なう。排気は排気手段６０を動作させることにより行なう。この清浄化された反応チャンバ５０内のステージ上にウェーハ１００を安着させ、反応チャンバ５０内に、ガス発生手段１０からの不純物ガスと湿気発生手段２０からの湿気とを、それぞれガス調節バルブ３１、湿気調節バルブ３２で量調節しながら、ミキシング手段３０でミキシング後、ガス噴射手段４０を介し供給する。ガス噴射手段４０は蒸着領域調節部８０によりその高さ位置を調節され、その高さに応じてウェーハ１００に対する汚染物質の蒸着が行なわれる。汚染物質の蒸着が完了したあと排気部６０を動作させ反応チャンバ５０内の残留ガスを外部に排気する。これによりウェーハ１００表面の望む領域に望む汚染物質を望む濃度で蒸着させることができる。
【００１３】
次に、上記の構成で用いられるガス噴射手段４０の具体的な一例を、図２を用いて説明する。同図はガス噴射手段４０の形状の一例の断面を示す斜視図であり、図１に示したミキシング手段３０からのガスラインの下部に一体として形成され、内部が空となった球状の形態である。この球状部の下部には一定の配列で内部と貫通形成された複数個の噴射孔４１ａがあり、球状部全体としてガス噴射ノズル４１となる。ソースガスは、このガス噴射ノズル４１の噴射孔４１ａを通して反応チャンバ５０内に噴射され、その高さ位置が蒸着領域調節部８０により調節されることにより、ウェーハ１００の望む領域に蒸着される。
【００１４】
【発明の効果】
上記の説明で得られる汚染物質の蒸着されたウェーハをもとに、工程で発生しうる汚染による工程欠陥の程度を把握し、汚染物質が工程に影響する濃度および種類を正確に把握できる基準作りが可能になる。したがって、半導体素子の製造工程の製造空間や工程進行過程で発生しうる分子性の汚染物質による半導体素子不良の原因糾明や不良発生メカニズムの解析を容易とし、またその汚染制御水準の設定を容易にすることができ、より体系的な汚染管理と製品品質および収率向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の分子性汚染物質の蒸着装置の実施の一形態を示す構成図。
【図２】本発明の分子性汚染物質の蒸着装置のガス噴射手段の一例の断面を示す斜視図。
【符号の説明】
１０  ガス発生手段
１１  ガス濃度制御部
２０  湿気発生手段
３０  ミキシング手段
３１  ガス制御バルブ
３２  湿気調節バルブ
４０  ガス噴射手段
４１  ガス噴射ノズル
４１ａ  噴射孔
５０  反応チャンバ
６０  排気手段
７０  クリーン手段
８０  蒸着領域調節部
【図１】
0003861935.tif 000002
【図２】
0003861935.tif 000003