JP2001077099A - 基板処理方法 - Google Patents

基板処理方法

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JP2001077099A
JP2001077099A JP24763799A JP24763799A JP2001077099A JP 2001077099 A JP2001077099 A JP 2001077099A JP 24763799 A JP24763799 A JP 24763799A JP 24763799 A JP24763799 A JP 24763799A JP 2001077099 A JP2001077099 A JP 2001077099A
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JP
Japan
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reaction chamber
wafer
particles
gas
substrate
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JP24763799A
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English (en)
Inventor
Hideji Itaya
秀治 板谷
Osamu Kasahara
修 笠原
Fumihide Ikeda
文秀 池田
Satoshi Takano
高野  智
Yasuhiro Inokuchi
泰啓 井ノ口
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Hitachi Kokusai Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】予熱過程で発生したパーティクルを速やかに外
部へ除去し、パーティクルの被処理基板への付着を抑制
し、ウェーハの汚染を防止して製品の品質の向上、歩留
りの向上を図る。 【解決手段】反応室1内に少なくとも2枚の基板4を載
置し、少なくとも該基板の昇温工程では、前記反応室内
で不活性ガスが一端から他端へ1方向流れとなる様排気
し、前記反応室内のパーティクル数を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置、特
に被処理基板を複数枚ずつ処理し、半導体を製造する基
板処理方法に於けるパーティクル除去に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】半導体製造装置の反応室に於いて、ウェ
ーハ等被処理基板表面に多数の半導体素子を形成させる
為、被処理基板表面に成膜、エッチング等種々の処理が
行われる。
【0003】斯かる処理中、パーティクルが被処理基板
に付着すると、被処理基板表面の薄膜に悪影響を与える
と共に半導体素子の断線、電気的特性の劣化等の要因と
もなる為、反応室内のパーティクルを除去させる手段が
考慮されている。
【0004】枚葉式半導体製造装置の反応室内では複数
枚の被処理基板が装入され、該被処理基板は基板支持台
に一枚ずつ支持され、予熱、成膜処理、アフタパージ、
真空引を経て、処理済基板として払出が行われる。
【0005】従来の基板処理方法では、被処理基板の装
入前に反応室内のパーティクルを完全に除去する様にし
ても、パーティクルによる汚染と見られる品質低下が見
られていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、パーティ
クルが被処理基板装入後に発生すること、更に、被処理
基板装入時にパーティクルを反応室内に巻込むことを発
見した。特に、反応室内でのパーティクルの発生は、予
熱過程で被処理基板が昇温時に発生する熱応力による変
形、熱応力の瞬間的な解放に起因する飛跳ね現象等で、
被処理基板と基板支持台間に摩擦が発生し、この摩擦で
被処理基板の裏面が削取られパーティクルが発生するこ
とを究明した。
【0007】本発明は斯かる実情に鑑み、予熱過程で発
生したパーティクルを速やかに外部へ除去し、パーティ
クルの被処理基板への付着を抑制し、被処理基板のパー
ティクル汚染を防止して製品の品質の向上、歩留りの向
上を図るものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、反応室内に少
なくとも2枚の基板を載置し、少なくとも該基板の昇温
工程では、前記反応室内で不活性ガスが一端から他端へ
1方向流れとなる様排気する基板処理方法に係り、又搬
送室から反応室内への基板の搬入出中、前記反応室内で
不活性ガスが一端から他端へ1方向流れとなる様排気す
る基板処理方法に係るものである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明者は、パーティクルの降下
時間とガスの流速に注目し、パーティクルが降下し被処
理基板に到達する迄にパーティクルをガス流と共に排気
することを発案し、更にパーティクルの降下速度は反応
室内の圧力に依存することが知られており、反応室内の
圧力を適当な値に選択することで、効果的にパーティク
ルを排出できることを確認した。
【0010】以下、図1〜図5を参照しつつ本発明の実
施の形態を説明する。
【0011】図中、1は偏平な直方体形状の反応室であ
り、該反応室1内には複数段(図示では2段)の支持部
2を有するウェーハ支持台3が設けられ、前記支持部2
はウェーハ4を載置可能となっている。
【0012】前記反応室1の上面周辺部にはガス導入ポ
ート5が接続され、該ガス導入ポート5と対角を成す前
記反応室1の下面周辺部には排気管6が接続されてい
る。該排気管6の配管途中には流量調整バルブ7が設け
られ、下流端には真空ポンプ8が設けられている。又、
前記反応室1の周囲には図示しない加熱装置が設けられ
ている。
【0013】前記反応室1の一端にはゲートバルブ9を
介して偏平な直方体形状の搬送室10が気密に連設さ
れ、該搬送室10の内部には3節アームのウェーハ搬送
ロボット11が設けられている。
【0014】前記搬送室10の上面周辺部にはガス導入
ポート12が接続され、該ガス導入ポート12と対角を
成す前記搬送室10の下面周辺部には排気管13が接続
され、該排気管13の下流端には真空ポンプ14が設け
られている。
【0015】以下、作動を説明する。
【0016】前記ガス導入ポート12より前記搬送室内
に不活性ガスを導入しつつ、前記真空ポンプ14を作動
させ、前記排気管13より排気し、前記搬送室10内を
後述する反応室1内の圧力(以下、搬送圧力と称す)と
同圧に保持する。
【0017】前記ガス導入ポート5より前記反応室1内
に不活性ガス、例えば窒素ガスを所定流量で導入する。
前記真空ポンプ8を作動させ、前記流量調整バルブ7の
開度を調整しつつ、前記排気管6より排気し、前記反応
室1内に1方向への流れを形成させると共に前記反応室
1内の圧力を従来の予熱圧力より高い負圧である搬送圧
力に保持する。該搬送圧力はパーティクルが被処理基板
に降下する迄の時間が所定値以上となる圧力であり、降
下時間はパーティクルが不活性ガス流により前記反応室
1外に排出される時間以上となる。前記ウェーハ搬送ロ
ボット11により前記ゲートバルブ9を通して前記支持
部2に前記ウェーハ4を載置する。被処理基板の搬入中
1方向流れで排気することで、パーティクルが効果的に
排出され、搬入中でのウェーハへのパーティクルの付着
を防止できる。
【0018】前記ゲートバルブ9を閉塞し、前記真空ポ
ンプ8により真空排気しつつ、加熱装置(図示せず)に
より前記反応室1内を所定温度に加熱し、該反応室1内
の加熱により前記ウェーハ4を所定の温度に予熱する。
前記真空引により、反応室内には1方向流れの排気が行
われる。
【0019】前記反応室1内を所定の処理圧力である6
0Pa迄減圧させ、前記ガス導入ポート5より前記反応室
1内に反応ガスを導入する。前記ウェーハ4に成膜処理
が施される。尚、処理状態に於いても、反応室内には1
方向流れの排気が行われていることは言う迄もなく、特
に反応室内は減圧状態となっており、パーティクルの降
下速度は遅くなっており、予熱時にウェーハの熱変形に
起因したパーティクルが発生したとしても、パーティク
ルがウェーハに付着する迄に効果的に除去できる。
【0020】上記成膜処理の条件として、Si3 4
を成膜する場合の1例を挙げれば、基板温度750℃、
反応室圧力60Pa、反応ガスSiH2 Cl2 が20cc/m
in、NH3 が200cc/minで成膜時間2〜3分で膜厚1
00オングストローム以下に成膜する。
【0021】成膜処理後アフタパージが行われ、アフタ
パージ工程では前記真空ポンプ8により反応室1内を排
気しつつ不活性ガスを導入し、残留する反応ガスを排出
し、更に前記真空ポンプ8により反応室1内を真空引す
る。真空引により、反応室内に残留する反応ガスを完全
に除去する。
【0022】その後、更に不活性ガスを導入し、反応室
内を前記搬送圧力とすると共に前記真空ポンプ14によ
り搬送室内を搬送圧力に保持し、前記ゲートバルブ9を
開放する。前記ウェーハ搬送ロボット11により、前記
ウェーハ4は前記反応室1外部へ搬出される。
【0023】次に、圧力とパーティクルの降下速度につ
いて説明する。
【0024】パーティクルの重力による降下速度は下記
数1により求められ、本発明者は反応室内でのパーティ
クルの降下も数1によることを実験により確認した。
【0025】
【数1】V={g(ρp −ρg )dp2 (1+kme・λm
/dp )}/18μ V :降下速度 (m/s) g :重力加速度(m/s2 ) ρp :粒子密度 (kg/m3 ) ρg :気体密度 (kg/m3 ) dp :粒子直径 (m ) kme:カニンガム補正係数 kme=2.46+0.82exp(−0.44dp /λ
m ) λm :気体分子の平均自由行程(m ) μ :気体の粘性係数 (N・s/m2
【0026】上式を用いて反応室内のパーティクルの降
下速度と圧力との関係を求めると、パーティクルの降下
速度は圧力に依存し、図3に示す様になり、圧力が高く
なるに従い、パーティクルの降下速度が遅くなる。例え
ば、前記反応室1内の圧力が66.5Paの時、粒子径が
0.3μm のパーティクルの降下速度は6.5×10 3
μm/sec となり、ウェーハの反応室の底面からの高さが
30mmの場合、パーティクルの反応室の底面への降下時
間は約4.6秒となる。又、反応室内の圧力が1,33
0Paに上昇すると、粒子径が0.3μm のパーティクル
の降下速度は2.5×103 μm/sec と遅くなり、パー
ティクルの反応室の底面への降下時間は約120秒と長
くなる。
【0027】又、ウェーハ予熱時に反応室内に5l/min
の窒素ガスが導入された場合には、成膜処理されたウェ
ーハ1枚当りに付着したパーティクル数と圧力との関係
は図4の様になり、又、ウェーハ予熱時の圧力が500
Paの場合には、成膜処理されたウェーハ1枚当りに付着
したパーティクル数とウェーハ予熱時に反応室内に導入
された窒素ガス流量との関係は図5の様になることが確
認された。これらにより、圧力が高くなるに従い、又、
反応室内に導入する窒素ガス流量が増加するに従い、ウ
ェーハに付着するパーティクル数はいずれも低減する傾
向にあることが判明した。
【0028】圧力低下と共にパーティクルの降下速度は
遅くなるので、反応室の排気速度を適宜選択すること
で、パーティクルがウェーハ上に落下し付着する前にパ
ーティクルを外部へ排出することが可能となる。
【0029】
【実施例】前記ウェーハ4予熱時の前記反応室1内の温
度を780℃、搬送時、及び予熱時の圧力を500Pa、
窒素ガスの導入量を5l/min とした場合、大部分のパー
ティクルは前記ウェーハ4に落下し付着する前に窒素ガ
スと共に外部へ排出され、図4、図5に示す様に粒子径
が0.2μm 以上のパーティクルが1枚の前記ウェーハ
4に付着する数は10個以下となる。
【0030】尚、上記実施の形態に於いては、前記ウェ
ーハ4の予熱時のパーティクル除去方法について述べて
いるが、冷却時等他の処理工程中であっても実施可能で
あることは言う迄もない。
【0031】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、反応室
内に少なくとも2枚の基板を載置し、少なくとも該基板
の昇温工程では、前記反応室内で不活性ガスが一端から
他端へ1方向流れとなる様排気するので、予熱時、冷却
時の反応室内のパーティクルを効果的に除去できると共
に搬送室から反応室内への基板の搬入出中、前記反応室
内で不活性ガスが一端から他端へ1方向流れとなる様排
気するので、基板搬送時のパーティクルの除去も効果的
に行え、被処理基板へのパーティクルの付着量を低減で
き、製品の品質の向上、歩留りの向上を図ることが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の概略を示す説明図であ
る。
【図2】同前平面図である。
【図3】圧力とパーティクル降下速度との関係を示す図
である。
【図4】圧力とウェーハ1枚当りのパーティクル数との
関係を示す図である。
【図5】窒素ガスの流量とウェーハ1枚当りのパーティ
クル数との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 反応室 4 ウェーハ 5 ガス導入ポート 6 排気管 7 流量調整バルブ 8 真空ポンプ 9 ゲートバルブ 10 搬送室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 文秀 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 高野 智 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 井ノ口 泰啓 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 Fターム(参考) 5F004 AA13 BC01 BC02 BC03 BC05 BC06 BD04 CA02 5F045 AB33 AD11 AE19 BB15 EB08 EB09 EB12 EE14 EE17 EF20 EG02 EG03 EG06 EN02 EN04

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応室内に少なくとも2枚の基板を載置
    し、少なくとも該基板の昇温工程では、前記反応室内で
    不活性ガスが一端から他端へ1方向流れとなる様排気す
    ることを特徴とする基板処理方法。
  2. 【請求項2】 搬送室から反応室内への基板の搬入出
    中、前記反応室内で不活性ガスが一端から他端へ1方向
    流れとなる様排気する請求項1の基板処理方法。
JP24763799A 1999-09-01 1999-09-01 基板処理方法 Pending JP2001077099A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005050725A1 (ja) * 2003-11-20 2005-06-02 Hitachi Kokusai Electric Inc. 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
CN114411247A (zh) * 2022-01-21 2022-04-29 深圳市纳设智能装备有限公司 一种外延反应设备
CN114717653A (zh) * 2021-12-24 2022-07-08 深圳市纳设智能装备有限公司 一种镀膜设备

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