JP2008251631A - 真空処理装置、真空処理装置の運転方法及び記憶媒体 - Google Patents

真空処理装置、真空処理装置の運転方法及び記憶媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】真空雰囲気にて処理ガスにより処理を行う処理容器の搬送口にゲート室を介して接続される、基板の受け渡しを行う搬送手段を備えた、真空雰囲気とされる搬送室を備えた真空処理装置において、処理理容器内の残留ガスの搬送室への拡散を抑えること。
【解決手段】前記処理容器と、前記搬送室と、前記ゲート室に設けられ、前記処理容器にて基板の処理を行うときには前記搬送口を閉じ、処理容器に対して基板の受け渡しを行うときには当該搬送口を開くためのゲートバルブと、少なくとも前記搬送口が開いている間は、処理容器内の残留ガスの前記搬送室への拡散を抑えるために当該搬送口を臨む位置に不活性ガスの気流を形成するように、前記ゲート室に各々設けられた不活性ガス供給部及び排気口と、を備えるように真空処理装置を構成することにより、処理容器内の残留ガスが搬送口から拡散し、搬送室が汚染されることが抑えられる。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板に真空処理を行う処理容器と、ゲート室を介して前記処理容器に接続される、基板の受け渡しを行う搬送手段を備えた搬送室とを備えた真空処理装置、真空処理装置の運転方法及び記憶媒体に関する。
半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記す）に対してドライエッチングやＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の処理ガスを使用するガス処理が多用されている。このようなガス処理を行う処理装置としては、複数のウエハを高スループットで処理する観点から、ウエハの搬送機構を備えた搬送室（トランスファチャンバ）に、ゲート室を介して処理容器（プロセスチャンバ）を備えた所定のガス処理を行う複数の処理モジュールを接続したマルチチャンバタイプのものが知られている。
各処理容器にはウエハの搬送口が設けられ、各搬送口はゲート室に設けられたゲートバルブにより開閉自在に構成されており、搬送室には不活性ガスの供給口と排気口とが、また処理容器には処理ガスの供給口と排気口とが夫々設けられ、これら搬送室及び各処理容器内はいずれも真空状態に保たれている。そしてゲートバルブを閉じて両者を遮断した状態で処理容器内において所定のガス処理が行われ、搬送室と処理容器との間でウエハを受け渡す場合には、ゲートバルブが開かれて両者が連通する。
ところでこのような真空処理装置においては、処理容器内での処理終了後、その処理容器内には処理ガスや副生成ガス等が残留しており、ゲートバルブを開いたときにこれらのガスがゲート室を介して搬送室に拡散すると、コンタミネーションの原因になったり、搬送室に付着したガスからパーティクルが生じてウエハを汚染したり、また搬送室内の部品を腐食させたりするおそれがあるため、高い頻度で定期的に搬送室をクリーニングすることが必要になる。
従来は上記のような不具合を防ぐために、搬送室内は例えば数十〜数百Ｐａ程度に保たれ、搬送室と処理容器との間でウエハを搬送するときは、処理容器内の圧力（Ｐ０）を搬送室内の圧力（Ｐ１）よりも低くして（Ｐ０＜Ｐ１）、搬送室内と処理容器内との間に所定の圧力差が形成されてからゲートバルブを開き、処理容器内のガスの搬送室への拡散を抑制していた。しかし上記のように搬送室においても排気を行っているため、圧力差を形成しても不活性ガスはその排気口へ向かう場合があり、不活性ガスが処理容器の搬送口へと流れず、処理容器からのガスの拡散が十分に抑えられない場合がある。搬送室の圧力をより高くすることも考えられるが不活性ガスの消費量が大きくなってコスト高になってしまう。さらに搬送室内の圧力が不活性ガスの粘性流から分子流への移行領域や分子流領域に設定される場合があり、不活性ガスが圧力差に従って流れ難く、その場合、処理容器からのガスの拡散がより起こりやすくなるおそれがある。
なお、特許文献１にはゲートバルブのハウジング内に排気口が設けられた真空処理装置について記載されているが、特許文献１の発明の目的は、本発明の目的とは異なる。
特開２００１−２９１７５８号公報（段落００２７及び図３）
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、処理ガスにより基板に対して処理を行う処理容器と、その処理容器の搬送口にゲート室を介して接続されると共に前記搬送口を介して前記処理容器に対して基板の受け渡しを行う搬送手段を備えた搬送室と、を備えた真空処理装置において、前記搬送口が開いている間に、処理容器内の残留ガスの搬送室への拡散を抑えることのできる真空処理装置、真空処理装置の運転方法及び記憶媒体を提供することである。
本発明の真空処理装置は、基板の搬送口が形成され、真空雰囲気にて処理ガスにより基板に対して処理を行う処理容器と、
この処理容器の前記搬送口にゲート室を介して接続されると共に前記搬送口を介して前記処理容器に対して基板の受け渡しを行う搬送手段を備えた真空雰囲気とされる搬送室と、
前記ゲート室に設けられ、前記処理容器にて基板の処理を行うときには前記搬送口を閉じ、処理容器に対して基板の受け渡しを行うときには当該搬送口を開くためのゲートバルブと、
少なくとも前記搬送口が開いている間は、処理容器内の残留ガスの前記搬送室への拡散を抑えるために当該搬送口を臨む位置に不活性ガスの気流を形成するように、前記ゲート室に各々設けられた不活性ガス供給部及び排気口と、を備えたことを特徴とする。
また、前記真空処理装置において、例えば前記ゲート室内のゲートバルブが閉じているときには、前記不活性ガス供給部からの不活性ガスの供給が停止されており、また例えば搬送室には、当該搬送室内に不活性ガスの気流を形成するための不活性ガス供給部及び排気口が設けられている。「ゲート室内のゲートバルブが閉じているときには、前記不活性ガス供給部からの不活性ガスの供給が停止されている」とはゲートバルブが閉じた瞬間に不活性ガスの供給を停止することに限定されず、多少時間のずれがある場合も含まれる。また、ゲートバルブは搬送口の開閉に合わせてゲート室の排気口を開閉するように構成されていてもよく、また例えば前記ゲート室内のゲートバルブが閉じているときには当該ゲート室の排気口が閉じられていてもよい。「ゲート室の排気口を閉じる」とは、真空ポンプからこの排気口にいたるまでの排気路を閉じるという意味である。
ゲートバルブは、例えば搬送口を開いて停止している状態のときには、ゲート室の排気口が開いている状態となるように排気口と重なる位置に開口部が形成されており、前記処理容器は共通の搬送室に各々ゲート室を介して複数接続されていてもよく、例えば前記搬送室には、搬送室排気用の排気口が形成されており、前記ゲート室内にて不活性ガスの気流を形成するときには当該排気口は閉じられている。この場合前記搬送室には、当該搬送室内に気流を形成するために不活性ガスを供給する不活性ガス供給部を備えていてもよい。
また他の真空処理装置の発明は、基板の搬送口が各々形成され、真空雰囲気にて処理ガスにより基板に対して処理を行う複数の処理容器と
これら複数の処理容器の前記搬送口にゲート室を介して接続されると共に、各搬送口を介して処理容器に対して基板の受け渡しを行う搬送手段を備えた真空雰囲気とされる共通の搬送室と、
前記ゲート室に設けられ、前記処理容器にて基板の処理を行うときには前記搬送口を閉じ、処理容器に対して基板の受け渡しを行うときには当該搬送口を開くためのゲートバルブと、
前記処理容器内の残留ガスの前記搬送室への拡散を抑えるために当該搬送口を臨む位置に不活性ガスの気流を形成するように、前記搬送室に設けられた残留ガス拡散防止用の不活性ガス供給部及び前記ゲート室に設けられた排気口と、
前記搬送室に設けられ、当該搬送室内に不活性ガスの気流を形成するための搬送室気流形成用の不活性ガス供給部と、
前記搬送室に設けられ、前記ゲート室内にて不活性ガスの気流を形成するときには閉じられる搬送室排気用の排気口と、を備え、
前記ゲートバルブが閉じられているときには前記ゲート室の排気口は閉じられていることを特徴とする。
例えば前記真空処理装置において、例えば前記残留ガス拡散防止用の不活性ガス供給部は、各搬送口ごとに設けられており、また前記残留ガス拡散防止用の不活性ガス供給部と、搬送室気流形成用の不活性ガス供給部とは共用化されていてもよい。
本発明の真空処理装置の運転方法は、基板の搬送口が形成された処理容器と、前記搬送口にゲート室を介して接続されると共に前記搬送口を介して前記処理容器に対して基板の受け渡しを行う搬送手段を備えた真空雰囲気とされる搬送室を備えた真空処理装置を運転する方法において、
前記ゲート室に設けられたゲートバルブにより前記搬送口を閉じた状態で、前記処理容器内にて真空雰囲気で処理ガスにより基板に対して処理を行う工程と、
前記ゲートバルブにより前記搬送口を開いて前記搬送手段により処理容器から基板を搬出する工程と、
少なくとも前記搬送口が開いている間は、前記ゲート室に各々設けられた不活性ガス供給部及び排気口により、処理容器内の残留ガスの前記搬送室への拡散を抑えるために当該搬送口を臨む位置に不活性ガスの気流を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする。
前記方法において、例えばゲート室内のゲートバルブが閉じているときに、前記不活性ガス供給部からの不活性ガスの供給を停止してもよく、また搬送室に設けられた不活性ガス供給部及び排気口により、当該搬送室内に不活性ガスの気流を形成する工程を含んでいてもよい。また前記ゲート室内のゲートバルブが閉じているときに、当該ゲート室の排気口が閉じられた状態にしてもよい。
他の発明の真空処理装置の運転方法は、基板の搬送口が形成された処理容器と、前記搬送口にゲート室を介して接続されると共に前記搬送口を介して前記処理容器に対して基板の受け渡しを行う搬送手段を備えた真空雰囲気とされる搬送室を備えた真空処理装置を運転する方法において、
前記ゲート室に設けられたゲートバルブにより前記搬送口を閉じた状態で、前記処理容器内にて真空雰囲気で処理ガスにより基板に対して処理を行う工程と、
前記ゲートバルブにより前記搬送口を開いて前記搬送手段により処理容器から基板を搬出する工程と、
前記処理容器内の残留ガスの前記搬送室への拡散を抑えるために前記搬送室に設けられた残留ガス拡散防止用の不活性ガス供給部及び前記ゲート室に設けられた排気口により当該搬送口を臨む位置に不活性ガスの気流を形成する工程と、
前記搬送室に設けられた搬送室気流形成用の不活性ガス供給部により当該搬送室に不活性ガスの気流を形成する工程と、
前記搬送室に設けられた搬送室排気用の排気口を、前記ゲート室内にて不活性ガスの気流を形成するときに閉じる工程と、
ゲートバルブが閉じられたときに前記ゲート室に設けられた排気口を閉じる工程と、
を備えたことを特徴とする。
本発明の記憶媒体は、基板に対して真空処理を行う真空処理装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、 前記コンピュータプログラムは、上述の真空処理装置の運転方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。
本発明の真空処理装置によれば、処理ガスにより基板に対して処理を行う処理容器の搬送口にはゲート室を介して基板の受け渡しを行う搬送手段を備えた搬送室が接続されており、ゲート室には前記搬送口を開閉するゲートバルブと、少なくとも前記搬送口が開いている間は、当該搬送口を臨む位置に不活性ガスの気流を形成する不活性ガス供給部及び排気口と、が設けられているため、処理容器内の残留ガスが搬送口から拡散し、搬送室が汚染されることを抑えることができる。
また他の発明の真空処理装置によれば、処理ガスにより基板に対して処理を行う複数の処理容器の搬送口にゲート室を介して基板の受け渡しを行う搬送手段を備えた搬送室が接続されており、ゲート室には前記搬送口を開閉するゲートバルブと、搬送口を臨む位置に不活性ガスの気流を形成するように、前記搬送室に設けられた不活性ガス供給部及び前記ゲート室に設けられた排気口と、前記搬送室に設けられ、前記ゲート室内にて不活性ガスの気流を形成するときには閉じられる搬送室排気用の排気口と、を備えているため、処理容器内の残留ガスが搬送口から拡散し、搬送室が汚染されることを抑えることができる。
（第１の実施形態）
本発明の真空処理装置が適用された半導体製造装置１の構成について図１を参照しながら説明する。半導体製造装置１は、基板であるウエハＷのロード、アンロードを行うローダモジュールを構成する第１の搬送室１２と、ロードロック室１３、１３と、第２の搬送室２１と、を備えており、ウエハＷは、それを複数、例えば２５枚含むように構成された密閉型のキャリアＣに収納された状態でこの半導体製造装置１に搬送される。第１の搬送室１２の正面にはキャリアＣが載置されるロードポート１１が設けられており、第１の搬送室１２の正面壁には前記ロードポート１１に載置されたキャリアＣが接続されて、当該キャリアＣの蓋と一緒に開閉されるゲートドアＧＴが設けられている。
また、第１の搬送室１２の側面には、アライメント室１４が設けられている。ロードロック室１３、１３には、図示しない真空ポンプとリーク弁とが設けられており、大気雰囲気と真空雰囲気とを切り替えられるように構成されている。つまり、第１の搬送室１２及び第２の搬送室２１の雰囲気が夫々大気雰囲気及び真空雰囲気に保たれているため、ロードロック室１３、１３は、それぞれの搬送室間において、ウエハＷを搬送する時、雰囲気を調整する役割を有する。ロードロック室１３、１３と第１の搬送室１２との間、ロードロック室１３、１３と第２の搬送室２１との間には夫々開閉自在な仕切り弁であるゲートバルブを備えたゲート室Ｇが設けられており、前記ゲートバルブはウエハＷを搬送する場合を除いて閉鎖され、これらの室間が区画される。
第１の搬送室１２には第１の搬送手段１５が設けられ、第１の搬送手段１５は、キャリアＣとロードロック室１３、１３との間及び第１の搬送室１２とアライメント室１４との間でウエハＷの受け渡しを行う。
第２の搬送室２１は、例えば扁平な六角形状に形成された筐体２０を備えており、その側壁にはウエハＷの搬送口２２が４つ開口している。各搬送口２２は各々後述するゲート室５を介して処理モジュールであるＣＶＤモジュール３に接続されている。また第２の搬送室２１には、ロードロック室１３、１３と前記各ＣＶＤモジュール３との間でウエハＷの受け渡しを行うための多関節の搬送アームである第２の搬送手段２３，２３が第２の搬送室２１に設けられている。
第２の搬送室２１の筐体２０の底面には例えばガス供給部であるガス供給口２４が開口している。ガス供給口２４にはガス供給路２４Ａの一端が接続され、ガス供給路２４Ａの他端はバルブ及びマスフローコントローラを含んだガス供給制御機構２５を介して、不活性ガス例えばＮ２ガスが貯留されたガス供給源２６に接続されている。また筐体２０の側壁には排気口２７が開口しており、排気口２７には排気路２７Ａの一端が接続されている。排気路２７Ａの他端は真空ポンプなどにより構成され、不図示の圧力調整部を含む排気手段２８に接続されている。ガス供給制御機構２５は後述の制御部１０Ａからの制御信号を受けて、第２の搬送室２１へのＮ２ガスの給断を制御し、排気手段２８は、制御部１０Ａからの制御信号を受けて排気量が調整されることで、第２の搬送室２１内にパーティクルを排気するための気流を形成し、当該第２の搬送室２１内が所定の圧力になるように制御される。
図２は第２の搬送室２１、ゲート室５及びＣＶＤモジュール３の縦断側面を示している。ＣＶＤモジュール３は処理容器３０を備えており、処理容器３０内には、ウエハＷを水平に載置するためのステージ３１が設けられている。ステージ３１には、不図示のヒータと昇降機構３２ａにより昇降自在な３本の昇降ピン３２ｂ（便宜上２本のみ図示）とが設けられており、この昇降ピン３２ｂを介して第２の搬送室２１の第２の搬送手段２３とステージ３１との間でウエハＷの受け渡しが行われる。
処理容器３０の底部には排気口３４が開口しており、排気口３４は排気路３５を介して真空ポンプなどにより構成された排気手段３６に接続されている。排気手段３６は、制御部１０Ａからの制御信号を受けて、処理容器３０内を所定の排気量で排気し、所定の真空度に維持する。また処理容器３０においてゲート室５に重なる側壁には、第２の搬送室２１の搬送口２２に対応する位置にウエハＷの搬送口３８が開口しており、また処理容器３０の外壁には当該搬送口３８を囲うようにリング状の樹脂製シール部材であるＯリング３８Ａが設けられている。
更に処理容器３０の天井部には、支持部材４１を介して、ステージ３１に対向するように多数のガス供給孔４３を備えたガスシャワーヘッド４２が設けられており、ガス供給孔４３はガスシャワーヘッド４２に接続されたガス供給路４５を介して例えばＴｉＣｌ４やＷＦ６などのウエハＷに成膜を行うための成膜ガスなどの処理ガスが貯留されたガス供給源４７に接続されている。そしてガス供給路４５に介設されたバルブ及びマスフローコントローラなどを含んだガス供給制御部４６が、制御部１０Ａからの制御信号を受けることで、その処理ガスの処理容器３０内への給断が制御される。
なお第２の搬送室２１に接続された各ＣＶＤモジュール３については、例えばウエハＷの処理温度、処理圧力や成膜ガスなどが互いに異なり、互いに異なる膜をウエハＷに成膜できるようになっている。
続いてゲート室５について説明する。ゲート室５は縦に偏平な筐体５０と処理容器３０の壁部とにより構成されており、筐体５０において第２の搬送室２１に重なる一面側の側壁には、ウエハＷの搬送口２２に重なるように搬送口５１が設けられている。またＣＶＤモジュール３に重なる他面側の側壁において、ＣＶＤモジュール３の搬送口３８の下方側には例えば横長のスリット状の排気口５３が形成されており、排気口５３には排気路５４の一端が接続されている。排気路５４の他端は例えば圧力調整手段を含んだ真空ポンプなどにより構成される排気手段５６に接続されている。またガス排気口５３を囲うように筐体５０にはリング状の樹脂製シール部材であるＯリング５３Ａが設けられている。
筐体５０内の上方には不活性ガス供給部であるガスノズル６１が設けられている。図３（ａ）、（ｂ）も参照しながら説明すると、このガスノズル６１は、一端側が塞がれた横長の円筒状に構成されており、内部に流路６２が形成されている。ガスノズル６１の側周壁は例えばセラミックスなどの多孔質構造を有する焼結体である、ブレイクフィルタと呼ばれるものにより構成されており、その側周壁には多数の気孔が形成され、これらの気孔が互いに連通することで三次元網目状にガスの流路が形成されている。また側周壁の表面にはカバー６１ａが設けられており、カバー６１ａにはガスノズル６１の横方向に沿って切れ目６１ｂが形成されている。流路６２に供給されたガスは、この切れ目６１ｂから斜め下方の搬送口３８の正面に供給され、このとき切れ目６１ｂの各部から供給されるガスの流速は略均一になる。
流路６２には流路６３の一端が接続されており、流路６３の他端は、バルブやマスフローコントローラを含んだガス供給制御部６４を介してＮ２ガスが貯留されたガス供給源６５に接続されている。ガス供給制御部６４は制御部１０Ａからの制御信号を受けてガスノズル６１へのガス供給源６５からのＮ２ガスの給断を制御する。
また図２に示すように筐体５０内には、ゲートバルブ５７が設けられている。ゲートバルブ５７はその裏面側（ＣＶＤモジュール３に向かう側）に段部５７ａが形成されており、段部５７ａの下側は排気口５３の開閉バルブに相当する。ゲートバルブ５７の下部には支持部５８が設けられており、支持部５８は例えば筐体５０の下部に設けられた孔５０ａを介して筐体５０の外部へと伸長し、駆動部５９に接続されている。前記支持部５８が孔５０ａを貫通する部分の外側には、筐体５０内が気密に保たれるように当該孔５０ａの開口縁に沿って伸縮可能なベローズ５８ａが配設されている。駆動部５９は、制御部１０Ａからの制御信号を受けて、支持部５８を介してゲートバルブ５７を搬送口３８に対して前後方向及び上下方向に移動させることができ、それによって搬送口３８及び排気口５３が開閉されるようになっている。
図４は、ゲートバルブ５７が下降して、搬送口３８及び排気口５３が開かれた状態を示している。後述するようにゲートバルブ５７が開かれるときにガスノズル６１からのＮ２ガスの供給と排気口５３からの排気とを行うことにより、搬送口３８に臨む領域にＮ２ガスの気流を形成し、処理容器３０から筐体５０内へ流入したＮ２ガスが筐体５０内を拡散して第２の搬送室２１に流れることが抑えられるようになっている。
各ゲート室５のガスノズル６１からのＮ２ガスの供給量及び排気口５３からの排気量は、接続されるＣＶＤモジュール３のウエハＷの処理圧力に応じて、処理容器３０の残留ガスを、形成されるＮ２ガス流により押し流して、第２の搬送室２１への拡散を防ぐことができるように個別に制御される。
またゲートバルブ５７が上昇して搬送口３８及び排気口５３が閉じられる場合には、駆動部５９により、ゲートバルブ５７の裏面の段部５７ａより上側がＯリング３８Ａを介して処理容器３０の外壁に密着すると共に段部５７ａより下側がＯリング５３Ａを介して筐体５０に密着し、筐体５０とＣＶＤモジュール３の処理容器３０とが気密に仕切られると共に排気口５３内が気密に仕切られる。
この半導体製造装置１は、例えばコンピュータからなる制御部１０Ａが設けられている。この制御部１０Ａはプログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えており、前記プログラムには制御部１０Ａから半導体製造装置１の各部に制御信号を送り、後述のゲート室５のゲートバルブ５７の開閉動作を含むウエハＷの搬送及びウエハＷの処理を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。また、例えばメモリには各処理モジュールの処理圧力、処理温度、処理時間、ガス流量または電力値などの処理パラメータの値が書き込まれる領域を備えており、ＣＰＵがプログラムの各命令を実行する際これらの処理パラメータが読み出され、そのパラメータ値に応じた制御信号がこの半導体製造装置１の各部位に送られることになる。このプログラム（処理パラメータの入力操作や表示に関するプログラムも含む）は、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）などの記憶部１０Ｂに格納されて制御部１０Ａにインストールされる。
続いて半導体製造装置１の作用について図５及び図６を参照しながら説明する。キャリアＣが半導体製造装置１に搬送されてロードポート１１に載置され、第１の搬送室１２に接続される。このとき半導体製造装置１の第２の搬送室２１の筐体２０内においてはガス供給口２４からＮ２ガスが供給されると共に排気口２７から排気が行われ、その圧力が数十〜数百Ｐａ程度に保たれており、また各ＣＶＤモジュール３の処理容器３０においては排気口３４を介して排気が行われることで、例えば処理容器３０内の圧力が数十〜数百Ｐａよりも低く保たれている。
キャリアＣが第１の搬送室１２に接続されると、次いでゲートドアＧＴおよびキャリアＣの蓋が同時に開かれて、キャリアＣ内のウエハＷが第１の搬送手段１５によって第１の搬送室１２内に搬入され、然る後アライメント室１４に搬送されて、その向きや偏心の調整が行われた後、ロードロック室１３に搬送される。このロードロック室１３内の圧力が調整された後、ウエハＷは第２の搬送手段２３によってロードロック室１３から真空雰囲気に保たれている第２の搬送室２１に搬入される。
然る後、所定の一つのＣＶＤモジュール３に接続されるゲート室５のガスノズル６１からＮ２ガスが供給され、続いてゲートバルブ５７が駆動部５９により下方にスライドし、搬送口３８及び排気口５３が開き、当該排気口５３から筐体５０内のガスが排気されて、ガスノズル６１から排気口５３に向かうＮ２ガス流が形成される。そして処理容器３０に残留したガスが搬送口３８を介して、ゲート室５の筐体５０に流入すると、それらのガスは前記Ｎ２ガス流に押し流され、このＮ２ガス流と共に排気口５３へと流されて排気される。
前記Ｎ２ガス流が形成されると、このＣＶＤモジュール３で処理済のウエハ（不図示）がウエハＷを保持していない第２の搬送手段２３により処理容器３０から取り出され、続いてウエハＷを保持した第２の搬送手段２３が搬送口３８を介して処理容器３０内に進入する（図５（ａ））。
昇降ピン３２ｂが上昇して、ウエハＷを受け取ると、第２の搬送手段２３が処理容器３０内から退避すると共に昇降ピン３２ｂは下降してステージ３１にウエハＷが載置され、ウエハＷがステージ３１内のヒータにより所定の温度に保たれる。またゲートバルブ５７が上昇し、その裏面がＯリング３８Ａ及び５３Ａに密着して、搬送口３８及び排気口５３が閉鎖される。然る後処理容器３０内が真空引きされて所定の圧力に保たれると、ガスシャワーヘッド４２から例えばＴｉＣｌ４ガスなどの成膜ガスが供給されウエハＷに成膜が行われる（図５（ｂ））。
成膜処理終了後、ガスシャワーヘッド４２から成膜ガスの供給が停止し、処理容器３０内が所定の圧力に保たれると、ガスノズル６１からＮ２ガスが供給され、続いて駆動部５９によりゲート室５のゲートバルブ５７が下降し、搬送口３８及び排気口５３が開放され、当該排気口５３から筐体５０内のガスが排気されて搬送口３８の正面に、ガスノズル６１から排気口５３に向かうＮ２ガス流が形成される（図５（ｃ））。そしてＣＶＤモジュール３の処理容器３０に残留した前記成膜ガスや副生成物などのガスが搬送口３８を介して、ゲート室５の筐体５０に流入すると、それらのガスは図中矢印で示すように前記Ｎ２ガス流に押し流され、このＮ２ガス流と共に排気口５３へと流されて排気される。
筐体５０内にＮ２ガス流が形成されると、第２の搬送手段２３が処理容器３０内に進入し、ウエハＷが昇降ピン３２ｂを介してステージ３１から第２の搬送手段２３に受け渡され、第２の搬送手段２３は搬送口５１及び搬送口２２を介してウエハＷを第２の搬送室２１に搬送する（図６（ａ））。然る後、ゲートバルブ５７が上昇し、その裏面がＯリング３８Ａ及び５３Ａに密着して、その排気口５３及び搬送口３８が閉鎖され、排気口５３からの排気が停止するのと略同時にガスノズル６１からのガスの供給が停止する（図６（ｂ））。続いてウエハＷは例えば他の各ＣＶＤモジュール３に同様に受け渡されて、所定の成膜処理を受け、設定された全ての成膜処理を受けると、第２の搬送手段２３によりロードロック室１３を介して第１の搬送手段１５に受け渡され、その後、第１の搬送手段１５によりキャリアＣに戻される。
上記実施形態によれば、ＣＶＤモジュール３の処理容器３０の搬送口３８及びゲート室５の排気口５３を開閉するゲートバルブ５７と、搬送口３８の正面にガスを供給するガスノズル６１と、搬送口３８の下方に開口した排気口５３とが設けられており、処理容器３０内にウエハＷの処理ガスが供給された後、ゲートバルブ５７を開いて搬送口３８及び排気口５３を開放して、ガスノズル６１からＮ２ガスを供給すると共に排気口５３から前記Ｎ２ガスを排気し、搬送口３８に臨む領域に当該搬送口３８から流出する処理容器３０内の残留ガスを除去するガス流を形成しているため、第２の搬送室２１に前記残留ガスが拡散し、第２の搬送室２１が汚染されることが抑えられる。従って残留ガスから生じたパーティクルにより、ウエハＷが汚染されたり、ウエハＷにクロスコンタミネーションが起きたりすることが抑えられる。またＣＶＤモジュールの処理ガスとして腐食性のガスを用いた場合は、第２の搬送室２１の各部がダメージを受けることが抑えられる。
またＣＶＤモジュール３からウエハＷの搬送が行われるときにそのＣＶＤモジュール３に接続されたゲート室５にだけ不活性ガスを流すため、例えば第２の搬送室２１のＮ２ガスの供給量を多くして、第２の搬送室２１とＣＶＤモジュール３との圧力差を大きくするような場合に比べてＮ２ガスの消費量を抑え、コストを低くすることができる。また、この実施形態においてはゲートバルブ５７が搬送口３８及び排気口５３の両方を開閉するので、搬送口３８を開く時には必ず排気口５３から排気することができる。
上記実施形態においてはウエハＷの成膜処理の後で、ゲート室５においてＮ２ガスの供給と排気とを行い、処理容器３０から第２の搬送室２１へのガスの拡散を防ぐ例を示したが、例えば成膜処理を行う前に処理容器３０内において処理雰囲気を形成するためにガスシャワーヘッド４２からガスを供給する場合があり、その場合においても前記ガス供給後、搬送口３８を開いたときにＮ２ガスの供給及び排気を行って、その処理雰囲気を形成するガスの第２の搬送室２１への拡散を防ぐようにすることが有効である。また上記実施形態においてゲートバルブ５７が閉じた瞬間にガスノズル６１からのガス供給を停止しなくてもよく、これらのタイミングに多少のずれがあってもよい。
また、ゲートバルブ５７が搬送口３８を閉じている間において、排気口５３は塞がれず、ゲート室５内においてガスノズル６１からのガス供給と排気口５３からの排気とが常時行われてＮ２ガスの気流を形成する場合も本発明の技術的範囲に含まれる。ただし、第２の搬送室２１内の気流が乱れるのを防ぐために、上記のようにゲートバルブ５７を開いている間だけ前記Ｎ２ガスの気流を形成することが好ましい。また本発明は上記半導体製造装置１のように複数の処理容器を備えたマルチチャンバ方式の真空処理装置に適用されることに限られず、１個の処理容器に搬送手段を備えたロードロック室が接続されている場合にも適用され、この場合ロードロック室が特許請求の範囲でいう搬送室に相当する。
また上記実施形態において第２の搬送室２１の形状や搬送口３８の位置によってガスノズル６１及び排気口５３により形成されるＮ２ガス流に影響が出る場合には排気口２７は閉鎖するか、排気口２７につながる排気路を閉じてもよい。
図７（ａ）は上記第１の実施形態のゲートバルブの変形例を示しており、この変形例においてはゲートバルブ５７とは異なるゲートバルブ６６を備えている。ゲートバルブ６６におけるゲートバルブ５７との相違点としては、その厚さ方向に排気口５３に対応する開口部６７が形成されており、ゲートバルブ６６により処理容器３０の搬送口３８及び排気口５３がシールされるとき、このシールを妨げないように開口部６７はＯリング３８Ａの下端とＯリング５３Ａの上端との間の高さに位置するように形成されている。そして図７（ｂ）に示すようにウエハＷの搬送時においては、開口部６７が排気口５３に重なるように下方にスライドして、当該排気口５３及び搬送口３８が開放されるようになっている。
このような構成とすることで、ゲートバルブ６６の移動ストロークが少なくて済み、昇降機構を簡素化できるため、搬送口３８が開放されてから、排気口５３が開放されるまでの時間が短く抑えられるため、処理容器３０から第２の搬送室２１へのガスの流入をより確実に抑えることができる。
（第２の実施形態）
続いて半導体製造装置の他の実施形態について図８を参照しながら説明する。この半導体製造装置はゲート室５の代わりにゲート室７を備えたことを除き、上記半導体製造装置１と同様に構成されている。このゲート室７のゲート室５との相違点としては、搬送口３８を開閉するゲートバルブと、排気口５３を開閉するゲートバルブとが夫々別体のゲートバルブ７１，７２として構成されていることが挙げられる。ゲートバルブ７１、ゲートバルブ７２は夫々搬送口３８、排気口５３に対応して矩形状に形成されており、ゲートバルブ７１、ゲートバルブ７２は例えば支持部５８と同様に形成された支持部７３，７４を介して駆動部７５，７６に夫々接続されている。そして駆動部７５，７６は、ゲートバルブ７１、ゲートバルブ７２を夫々独立して上下方向にスライドさせると共にこれらゲートバルブ７１，７２の裏面をＯリング３８Ａ，５３Ａを介して処理容器３０の外壁、筐体５０の壁部に夫々密着させることで、搬送口３８及び排気口５３の開閉を独立して行うことができるようになっている。なお支持部７３，７４は夫々筐体５０の下部に設けられた孔７３ａ，７４ａを介して筐体５０の外に伸長しており、ゲート室５と同様に各孔７３ａ，７４ａの開口縁に沿ってベローズが設けられ、筐体５０内の気密性が保たれているが、便宜上各ベローズの図示は省略する。
図９も参照しながら、このゲート室７が適用された半導体製造装置についてＣＶＤモジュール３から第２の搬送室２１へ成膜処理されたウエハＷが搬送される際の様子を説明する。ＣＶＤモジュール３において成膜処理が終わると、図８に示した状態から、駆動部７６によりゲートバルブ７２が下方へスライドし、排気口５３が開放され、当該排気口５３から筐体５０内が排気される。また排気口５３から排気が行われるのと同時か、それに少し遅れてガスノズル６１から筐体５０内へＮ２ガスの供給が行われ、ゲート室５と同様に搬送口３８に臨む領域にガスノズル６１から排気口５３へ向かうＮ２ガス流が形成される（図９（ａ））。
Ｎ２ガス流が形成されると、ゲートバルブ７１が下方にスライドして、搬送口３８が開放され、搬送口３８から筐体５０へ流出した処理容器３０内のガスがＮ２ガスと共に排気口５３に流入して除去される（図９（ｂ））。ウエハＷが処理容器３０から搬出された後、ゲートバルブ７１が上昇して搬送口３８が閉じられ（図９（ｃ））、それに少し遅れてガスノズル６１からのＮ２ガスの供給が停止すると共にゲートバルブ７２が閉じられ、排気口５３による排気が停止される。
この第２の実施形態によれば、搬送口３８を開く前に当該搬送口３８に臨む領域にガス流を形成しておくことができ、また搬送口３８を閉鎖した後もＮ２ガス流の形成を続けることができるので、処理容器３０内に残留したガスが搬送口３８を介して第２の搬送室２１に流入することをより確実に抑えることができる。
また例えば第２の実施形態においてゲートバルブ７２を設ける代わりに例えば排気口５３に接続される排気路５４にバルブを介設して、このバルブを開閉させることで排気口５３による排気を制御してもよく、この場合も本発明の権利範囲に含まれる。
（第３の実施形態）
続いて半導体製造装置の他の実施形態について図１０を参照しながら説明する。この第３の実施形態の半導体製造装置における第１の実施形態の半導体製造装置１との相違点としてはゲート室５においてガスノズル６１が設けられていないことが挙げられる。その他の相違点としては、ガス供給路２４Ａが筐体２０の床面に接続される代わりに第２の搬送室２１の天井中央部に設けられたガスノズル６６に接続されている。ガスノズル６６は例えばガスノズル６１と同様に構成されており、下方にＮ２ガスを供給する。また排気口２７が筐体２０の側壁に設けられる代わりに例えば第２の搬送室２１の床面の中央部付近における第２の搬送手段２３の通路に干渉しない位置に開口している。図中７８は排気路２７Ａに介設されたバルブである。後述するように搬送口３８が開放される場合を除いてバルブ７８は開かれ、排気口２７から排気されると共にガスノズル６６からＮ２ガスが供給されて第２の搬送室２１内の圧力が例えば数十〜数百Ｐａに保たれている。
この第３の実施形態の半導体製造装置において、ＣＶＤモジュール３からウエハＷが搬送されるときの様子について図１１及び図１２を参照しながら説明する。ウエハＷの成膜処理が終了すると、バルブ７８が閉じられ、排気口２７からの排気が停止する（図１１（ａ），（ｂ））。その後、ゲート室５のゲートバルブ５７が下降して、排気口５３から排気が行われて、ガスノズル６６から供給されたＮ２ガスがウエハＷの搬送口２２，５１を介してゲート室５の筐体５０内に流入し、排気口５３から排気されることでガスノズル６６から排気口５３に向かうＮ２ガス流が形成される。そして処理容器３０から筐体５０に残留ガスが流出すると、その残留ガスはこのＮ２ガス流に押し流されて排気口５３へと流入し、排気される（図１１（ｃ））。
第２の搬送手段２３によりウエハＷが処理容器３０から搬出されると、ゲートバルブ５７が上昇して搬送口３８及び排気口５３が閉じられ、排気口５３からの排気が停止する。そして排気口５３が閉じられるのと略同時かそれに少し遅れてバルブ７８が開いて排気口２７から排気が行われる（図１２）。このような構成としても第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、この第３の実施形態においてはバルブ７８が閉じられ、排気口２７からの排気が停止されるので、ガスノズル６６から排気口５３に向かうＮ２ガス流が効率よく形成される。
上記第３の実施形態においてはゲート室５に対するガス供給部として、第２の搬送室２１内に気流を形成するためのガス供給ノズル６６を利用したが、ゲート室５に排気流を形成するための専用の例えばガスノズルなどのガス供給部を第２の搬送室２１における各ゲート室５の近傍に設けてもよい。この場合には第２の搬送室２１の排気口２７からの排気は停止しなくてもよい。
また第３の実施形態では例えばＣＶＤモジュール３の成膜処理の終了信号が制御部１０Ａに送信され、対応する処理容器３０に接続されたゲート室５においてゲートバルブ５７が開き、上記のように排気が行われる。この終了信号は例えば昇降ピン３２ｂが上昇したことの検知信号とすることができる。
また上記の各実施形態ではウエハ以外にも例えばＬＣＤ基板、ガラス基板、セラミックス基板などの基板を処理するようにしてもよい。また各ガスノズル及びガス供給口から供給される不活性ガスとしてＮ２ガスを例に挙げたが、この不活性ガスとしてはＮ２に限らず、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｎｅ（ネオン）、Ａｒ（アルゴン）などの希ガスやＨ２（水素）などのガスを用いてもよい。
本発明のゲートバルブを含んだ半導体製造装置の上面図である。 前記半導体製造装置に設けられた前記ゲートバルブ、第２の搬送室及びＣＶＤモジュールの縦断側面図である。 前記ゲートバルブに設けられたガスノズルの構成図である。 前記ガスノズル、前記ゲートバルブ、排気口及び前記ＣＶＤモジュールの基板搬送口の斜視図である。 ウエハ搬送時に前記ゲートバルブにおいてガス供給及び排気が行われる様子を示した工程図である。 ウエハ搬送時に前記ゲートバルブにおいてガス供給及び排気が行われる様子を示した工程図である。 他のゲートバルブの構成を示した縦断側面図である。 さらに他のゲートバルブの構成を示した縦断側面図である。 ウエハ搬送時に前記ゲートバルブにおいてガス供給及び排気が行われる様子を示した工程図である。 さらに他のゲートバルブ及びそれに接続された基板搬送室の縦断側面図である。 ウエハ搬送時に前記ゲートバルブ及び前記基板搬送室においてガス供給及び排気が行われる様子を示した工程図である。 ウエハ搬送時に前記ゲートバルブ及び前記基板搬送室においてガス供給及び排気が行われる様子を示した工程図である。
符号の説明
１ 半導体製造装置
２１ 第２の搬送室
２３ 第２の搬送手段
３ ＣＶＤモジュール
５ ゲート室
５３ 排気口
５４ 排気路
５７ ゲートバルブ
６１ ガスノズル

Claims (16)

  1. 基板の搬送口が形成され、真空雰囲気にて処理ガスにより基板に対して処理を行う処理容器と、
    この処理容器の前記搬送口にゲート室を介して接続されると共に前記搬送口を介して前記処理容器に対して基板の受け渡しを行う搬送手段を備えた真空雰囲気とされる搬送室と、
    前記ゲート室に設けられ、前記処理容器にて基板の処理を行うときには前記搬送口を閉じ、処理容器に対して基板の受け渡しを行うときには当該搬送口を開くためのゲートバルブと、
    少なくとも前記搬送口が開いている間は、処理容器内の残留ガスの前記搬送室への拡散を抑えるために当該搬送口を臨む位置に不活性ガスの気流を形成するように、前記ゲート室に各々設けられた不活性ガス供給部及び排気口と、を備えたことを特徴とする真空処理装置。
  2. 前記ゲート室内のゲートバルブが閉じているときには、前記不活性ガス供給部
    からの不活性ガスの供給が停止されていることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
  3. 搬送室には、当該搬送室内に不活性ガスの気流を形成するための不活性ガス供給部及び排気口が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の真空処理装置。
  4. 前記ゲート室内のゲートバルブが閉じているときには当該ゲート室の排気口が閉じられていることを特徴とする請求項３記載の真空処理装置。
  5. ゲートバルブは搬送口の開閉に合わせてゲート室の排気口を開閉するように構成されている請求項１ないし４のいずれか一に記載の真空処理装置。
  6. ゲートバルブは、搬送口を開いて停止している状態のときには、ゲート室の排気口が開いている状態となるように排気口と重なる位置に開口部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の真空処理装置。
  7. 前記処理容器は共通の搬送室に各々ゲート室を介して複数接続されていることを特徴とする請求項１または６のいずれか一に記載の真空処理装置。
  8. 基板の搬送口が各々形成され、真空雰囲気にて処理ガスにより基板に対して処理を行う複数の処理容器と
    これら複数の処理容器の前記搬送口にゲート室を介して接続されると共に、各搬送口を介して処理容器に対して基板の受け渡しを行う搬送手段を備えた真空雰囲気とされる共通の搬送室と、
    前記ゲート室に設けられ、前記処理容器にて基板の処理を行うときには前記搬送口を閉じ、処理容器に対して基板の受け渡しを行うときには当該搬送口を開くためのゲートバルブと、
    前記処理容器内の残留ガスの前記搬送室への拡散を抑えるために当該搬送口を臨む位置に不活性ガスの気流を形成するように、前記搬送室に設けられた残留ガス拡散防止用の不活性ガス供給部及び前記ゲート室に設けられた排気口と、
    前記搬送室に設けられ、当該搬送室内に不活性ガスの気流を形成するための搬送室気流形成用の不活性ガス供給部と、
    前記搬送室に設けられ、前記ゲート室内にて不活性ガスの気流を形成するときには閉じられる搬送室排気用の排気口と、を備え、
    前記ゲートバルブが閉じられているときには前記ゲート室の排気口は閉じられていることを特徴とする真空処理装置。
  9. 前記残留ガス拡散防止用の不活性ガス供給部は、各搬送口ごとに設けられていることを特徴とする請求項８記載の真空処理装置。
  10. 前記残留ガス拡散防止用の不活性ガス供給部と、搬送室気流形成用の不活性ガス供給部とは共用化されていることを特徴とする請求項８または９記載の真空処理装置。
  11. 基板の搬送口が形成された処理容器と、前記搬送口にゲート室を介して接続されると共に前記搬送口を介して前記処理容器に対して基板の受け渡しを行う搬送手段を備えた真空雰囲気とされる搬送室を備えた真空処理装置を運転する方法において、
    前記ゲート室に設けられたゲートバルブにより前記搬送口を閉じた状態で、前記処理容器内にて真空雰囲気で処理ガスにより基板に対して処理を行う工程と、
    前記ゲートバルブにより前記搬送口を開いて前記搬送手段により処理容器から基板を搬出する工程と、
    少なくとも前記搬送口が開いている間は、前記ゲート室に各々設けられた不活性ガス供給部及び排気口により、処理容器内の残留ガスの前記搬送室への拡散を抑えるために当該搬送口を臨む位置に不活性ガスの気流を形成する工程と、
    を備えたことを特徴とする真空処理装置の運転方法。
  12. 前記ゲート室内のゲートバルブが閉じているときに、前記不活性ガス供給部
    からの不活性ガスの供給を停止することを特徴とする請求項１１記載の真空処理装置の運転方法。
  13. 搬送室に設けられた不活性ガス供給部及び排気口により、当該搬送室内に不活性ガスの気流を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１１または１２記載の真空処理装置の運転方法。
  14. 前記ゲート室内のゲートバルブが閉じているときに、当該ゲート室の排気口が閉じられた状態にすることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか一に記載の真空処理装置の運転方法。
  15. 基板の搬送口が形成された処理容器と、前記搬送口にゲート室を介して接続されると共に前記搬送口を介して前記処理容器に対して基板の受け渡しを行う搬送手段を備えた真空雰囲気とされる搬送室を備えた真空処理装置を運転する方法において、
    前記ゲート室に設けられたゲートバルブにより前記搬送口を閉じた状態で、前記処理容器内にて真空雰囲気で処理ガスにより基板に対して処理を行う工程と、
    前記ゲートバルブにより前記搬送口を開いて前記搬送手段により処理容器から基板を搬出する工程と、
    前記処理容器内の残留ガスの前記搬送室への拡散を抑えるために前記搬送室に設けられた残留ガス拡散防止用の不活性ガス供給部及び前記ゲート室に設けられた排気口により当該搬送口を臨む位置に不活性ガスの気流を形成する工程と、
    前記搬送室に設けられた搬送室気流形成用の不活性ガス供給部により当該搬送室に不活性ガスの気流を形成する工程と、
    前記搬送室に設けられた搬送室排気用の排気口を、前記ゲート室内にて不活性ガスの気流を形成するときに閉じる工程と、
    ゲートバルブが閉じられたときに前記ゲート室に設けられた排気口を閉じる工程と、
    を備えたことを特徴とする真空処理装置の運転方法。
  16. 基板に対して真空処理を行う真空処理装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項１１ないし１５のいずれか一記載の真空処理装置の運転方法を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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