JP2016004834A - Vacuum processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空雰囲気で基板に成膜を行う真空処理装置に関する。 The present invention relates to a vacuum processing apparatus for forming a film on a substrate in a vacuum atmosphere.
半導体デバイスの製造プロセスでは、基板である半導体ウエハ(以下「ウエハ」と言う)に、真空雰囲気で各種の処理が行われる。この各種の処理を行う真空処理装置としては例えば、真空雰囲気に構成される真空搬送室と、ロードロック室と、常圧雰囲気に構成される常圧搬送室と、処理モジュールと、を備えるように構成され、処理モジュールで処理されたウエハは、真空搬送室、ロードロック室、常圧搬送室の順に搬送されて、搬送容器に格納される。特許文献1、2にはこのような真空処理装置について示されている。 In the manufacturing process of a semiconductor device, various processes are performed in a vacuum atmosphere on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) as a substrate. As a vacuum processing apparatus for performing these various processes, for example, a vacuum transfer chamber configured in a vacuum atmosphere, a load lock chamber, a normal pressure transfer chamber configured in a normal pressure atmosphere, and a processing module are provided. The wafers configured and processed by the processing module are transferred in the order of the vacuum transfer chamber, the load lock chamber, and the normal pressure transfer chamber, and stored in the transfer container. Patent Documents 1 and 2 show such a vacuum processing apparatus.
処理モジュールは、薄膜の原料を含む処理ガスを加熱したウエハに供給して当該薄膜を形成する、いわゆるCVD(Chemical Vapor Deposition)を行う成膜モジュールとして構成される場合がある。処理ガスとしては、例えばハロゲン化合物を含むガスであるTiCl4(四塩化チタン)ガスが用いられ、ウエハWにTiN(窒化チタン)膜が形成される場合がある。
上記の真空処理装置を用いて形成するTiN膜の厚さを5nm以下にする場合、ウエハの面内におけるTiN膜の抵抗値の分布について、比較的ばらつきが大きくなった。分析の結果、ばらつきが大きくなる原因については、以下のように考えられている。 When the thickness of the TiN film formed using the above vacuum processing apparatus is set to 5 nm or less, the distribution of the resistance value of the TiN film in the surface of the wafer becomes relatively large. As a result of the analysis, the cause of the large variation is considered as follows.
上記の成膜モジュールでは、TiCl4ガスの供給後にパージガスが供給され、ウエハの周囲の雰囲気がTiCl4ガス雰囲気からパージガス雰囲気に置換される。しかし、この置換を完全に行うことは困難であり、成膜モジュールから真空搬送室に搬送されるウエハの表面は、TiN膜が形成されていると共に当該TiN膜にTiCl4の分子が残留した状態となっている。また、成膜処理中にウエハは加熱されているため、成膜モジュールから真空搬送室に搬送される際のウエハの温度は比較的高い。その一方で真空搬送室は上記のように真空雰囲気とされるが、雰囲気中には微量の水分が含まれる。 In the film forming module, the purge gas is supplied after the TiCl 4 gas is supplied, and the atmosphere around the wafer is replaced with the purge gas atmosphere from the TiCl 4 gas atmosphere. However, it is difficult to completely perform this replacement, and a TiN film is formed on the surface of the wafer transferred from the film forming module to the vacuum transfer chamber, and TiCl 4 molecules remain in the TiN film. It has become. Further, since the wafer is heated during the film forming process, the temperature of the wafer when being transferred from the film forming module to the vacuum transfer chamber is relatively high. On the other hand, the vacuum transfer chamber is in a vacuum atmosphere as described above, but the atmosphere contains a small amount of moisture.
上記のようにウエハの温度が高いため、真空搬送室内の水分がわずかであってもウエハ表面のTiCl4と、水分との間で下記の式1に示すように反応が起こり、TiCl4中のチタン原子が酸化され、異物としてTiO2(酸化チタン)が生成してしまう。ウエハの面内でこのような酸化が不均一に起きたことで、上記の抵抗値のばらつきが発生したものと考えられる。
2TiCl4+2H2O→TiO2+4HCl・・・式1
Since the temperature of the wafer is high as described above, a reaction occurs between TiCl 4 on the wafer surface and the moisture as shown in the following formula 1 even if the moisture in the vacuum transfer chamber is small, and in TiCl 4 Titanium atoms are oxidized and TiO 2 (titanium oxide) is generated as a foreign substance. It is considered that the above-described variation in resistance value occurs due to such non-uniform oxidation occurring within the wafer surface.
2TiCl 4 + 2H 2 O → TiO 2 + 4HCl Formula 1
既述の特許文献1においては、真空搬送室にN2ガスを供給することが示されているが、これは真空ポンプからのオイルの拡散を防ぐために行うとされており、上記のような酸化の問題には着眼されていない。さらに特許文献1の各図において、真空搬送室にN2ガスが局所的に供給されると共に、真空搬送室においてこのN2ガスの排気が局所的に行われることが示されているが、そうなると真空搬送室内の各所でウエハと水分との接触具合がばらつくため、ウエハの面内各部で酸化具合にばらつきが生じてしまう。つまり、特許文献1は、上記の問題を解決できるものではない。また、特許文献2の真空処理装置においては、常圧搬送室とロードロック室との間でこれら各室の雰囲気を仕切るために、多数のガス噴出口と多数の排気口とを備えたエアカーテン形成部が形成されている。しかし、特許文献2においても上記のような真空搬送室で起きる酸化の問題には着眼されておらず、当該問題を解決する動機付けとなるものは無い。 In the above-mentioned Patent Document 1, it is shown that N 2 gas is supplied to the vacuum transfer chamber. However, this is performed in order to prevent the oil from diffusing from the vacuum pump. The problem is not focused on. Further, in each drawing of Patent Document 1, it is shown that N 2 gas is locally supplied to the vacuum transfer chamber and the N 2 gas is exhausted locally in the vacuum transfer chamber. Since the degree of contact between the wafer and moisture varies at various locations in the vacuum transfer chamber, variations in the degree of oxidation occur at various portions within the surface of the wafer. That is, Patent Document 1 cannot solve the above problem. Further, in the vacuum processing apparatus of Patent Document 2, an air curtain provided with a large number of gas outlets and a large number of exhaust ports in order to partition the atmosphere of each chamber between the atmospheric pressure transfer chamber and the load lock chamber. A forming portion is formed. However, Patent Document 2 does not focus on the problem of oxidation occurring in the vacuum transfer chamber as described above, and there is no motivation to solve the problem.
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、処理モジュールで処理済みの基板を、処理モジュールを構成する真空処理室とロードロック室との間に設けられる真空搬送室で搬送するにあたり、基板の被処理面の面内全体で酸化を防ぐことができる技術を提供することである。 The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a vacuum transfer chamber in which a substrate processed by a processing module is provided between a vacuum processing chamber and a load lock chamber constituting the processing module. It is to provide a technique capable of preventing oxidation over the entire surface of the substrate to be processed.
本発明の真空処理装置は、真空雰囲気下で基板に対して処理を行う真空処理室を含む処理モジュールと、
真空雰囲気と常圧雰囲気との間で雰囲気を切り替えるためのロードロック室と、
前記真空処理室とロードロック室との間に仕切り弁を介して設けられ、基板搬送機構により真空処理室とロードロック室との間で基板が搬送される真空搬送室と、
前記処理が行われた処理済みの基板の搬送領域に沿って、当該搬送領域の幅全体に亘って、基板の被処理面側に不活性ガスを供給するように前記真空搬送室に設けられる不活性ガス供給部と、
前記真空搬送室に設けられた排気口と、を備えたことを特徴とする。
The vacuum processing apparatus of the present invention includes a processing module including a vacuum processing chamber for processing a substrate in a vacuum atmosphere,
A load lock chamber for switching the atmosphere between a vacuum atmosphere and a normal pressure atmosphere;
A vacuum transfer chamber provided between the vacuum processing chamber and the load lock chamber via a gate valve, and a substrate is transferred between the vacuum processing chamber and the load lock chamber by a substrate transfer mechanism;
A vacuum chamber is provided in the vacuum transfer chamber so as to supply an inert gas to the processing surface side of the substrate along the transfer region of the processed substrate where the processing has been performed, over the entire width of the transfer region. An active gas supply unit;
And an exhaust port provided in the vacuum transfer chamber.
本発明によれば、真空搬送室において、前記処理が行われた処理済みの基板の搬送領域に沿って、基板の被処理面側に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部が設けられる。被処理面が不活性ガスに曝されながら基板が搬送されるので、当該被処理面全体において水分の付着が抑えられ、結果として被処理面全体で酸化が抑えられる。 According to the present invention, in the vacuum transfer chamber, the inert gas supply unit that supplies the inert gas to the processing surface side of the substrate is provided along the transfer region of the processed substrate that has been subjected to the processing. Since the substrate is transferred while the surface to be processed is exposed to the inert gas, adhesion of moisture is suppressed on the entire surface to be processed, and as a result, oxidation is suppressed on the entire surface to be processed.
本発明の実施の形態に係る真空処理装置1について、図1の横断平面図と図2の縦断側面図とを参照しながら説明する。この真空処理装置1は、ウエハWにTi(チタン)膜とTiN膜とからなる積層膜を形成する。真空処理装置1は、第1の搬送室(常圧搬送室)11、アライメント室20、ロードロック室31、32、第2の搬送室(真空搬送室)41及び成膜モジュール71〜74を備える。第1の搬送室11は、ロードロック室31、32を介して第2の搬送室41に接続されている。第2の搬送室41は、成膜モジュール71〜74に接続されている。成膜モジュール71、72はウエハWにTiN膜を形成し、成膜モジュール73、74はウエハWにTi膜を形成する。
A vacuum processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to a transverse plan view of FIG. 1 and a longitudinal side view of FIG. The vacuum processing apparatus 1 forms a laminated film composed of a Ti (titanium) film and a TiN film on a wafer W. The vacuum processing apparatus 1 includes a first transfer chamber (normal pressure transfer chamber) 11, an
第1の搬送室11は、真空処理装置1に対してウエハWの搬入及び搬出を行うローダモジュールを構成し、平面視長方形に構成されている。第1の搬送室11の長さ方向を左右方向とすると、当該第1の搬送室11の前方側には載置台12が設けられており、複数枚のウエハWを収納する搬送容器であるキャリアCが載置される。第1の搬送室11の正面壁には、載置台12に載置されたキャリアCに設けられる蓋(図示は省略している)と一緒に開閉される開閉ドア13が設けられている。第1の搬送室11内は常圧雰囲気とされ、当該第1の搬送室11内には、多関節アームである第1のウエハ搬送機構14が設けられている。
The
図2に示すように、第1のウエハ搬送機構14の上方には、ファンフィルタユニット(FFU)16が設けられ、下方に向けて清浄化されたN2(窒素)ガスを供給する。第1の搬送室11内の底部には排気口17が開口している。図中18は、排気口17にその一端が接続される排気管であり、排気管18の他端は排気ファンなどにより構成される排気機構19を介してFFU16に接続される。FFU16から第1の搬送室11内に供給されたN2ガスは、排気機構19により排気口17から排気された後、FFU16に供給される。そして、FFU16にて清浄化された後、再度、第1の搬送室11内の下方へ供給される。つまり、N2ガスは、排気管18及び第1の搬送室11内を循環する。
As shown in FIG. 2, a fan filter unit (FFU) 16 is provided above the first
図1に示すように、載置台12から第1の搬送室11を見て、第1の搬送室11の左側壁には、アライメント室20が接続されている。アライメント室20は、ウエハWの向きや偏心の調整を行う。上記の第1のウエハ搬送機構14は、当該アライメント室20と、キャリアCと、ロードロック室31、32との間でウエハWの受け渡しを行うことができる。
As shown in FIG. 1, the
第1の搬送室11の後方にはロードロック室31、32が、左右に夫々配置される。ロードロック室31、32は、ウエハWを待機させた状態で、内部の雰囲気を常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切り替える。図2では、代表してロードロック室32を示しているが、ロードロック室31も同様に構成される。ロードロック室31、32については、後にさらに詳しく説明する。
At the rear of the
ロードロック室31、32の後方には、平面視六角形に構成された第2の搬送室41が設けられる。第2の搬送室41内は、真空雰囲気とされる。図中42は第2のウエハ搬送機構であり、多関節アームとして構成される。第2のウエハ搬送機構42は、第2の搬送室41内にてウエハWを搬送すると共に、第2の搬送室41と成膜モジュール71〜74との間、及び第2の搬送室41とロードロック室31、32との間で各々ウエハWを受け渡すことができる。
Behind the
図2に示すように、第2の搬送室41内の天井部には、ガスの供給口43が開口しており、この供給口43には、第2の搬送室41の外側からガス供給管44の一端が接続されている。ガス供給管44の他端はN2ガス供給源45に接続されており、N2ガス供給源45から供給口43に不活性ガスであるN2ガスが供給される。また、第2の搬送室41内には円形のシャワープレート51と、シャワープレート51を水平に支持する支持部52と、が設けられている。支持部52はシャワープレート51の側周を囲み、シャワープレート51を第2の搬送室41内を搬送されるウエハWの表面(被処理面)に対向するように第2の搬送室41内に支持する。シャワープレート51及び支持部52により、第2の搬送室41内が上下に仕切られ、シャワープレート51及び支持部52の上方は、供給口43から供給されたN2ガスが拡散する拡散空間46を形成する。
As shown in FIG. 2, a
図中53は、不活性ガス供給部であるシャワープレート51の厚さ方向に穿孔された孔である。孔53は当該シャワープレート51の面内全体に分散して多数形成されており、拡散空間46にて拡散されたN2ガスを、シャワープレート51の下方領域全体に供給できるように設けられている。図3はシャワープレート51の上面を示している。シャワープレート51は、いわゆるパンチングプレートであり、このようなパンチングプレートは多数の孔を備えるため、本明細書では多孔質部とする。
In the figure, 53 is a hole drilled in the thickness direction of the
ところで、後述するように、成膜モジュール71または72で処理済みのウエハWは、第2の搬送室41を介してロードロック室31または32に搬送される。この搬送時における第2の搬送室41内のウエハWの搬送領域を54として、図2、図3中に鎖線で囲んで示している。図3に示すように搬送領域54の大部分に亘って、ウエハWの表面全体にN2ガスを供給できるようにシャワープレート51が構成されている。つまり、このシャワープレート51は、第2の搬送室41内のウエハWの搬送領域54に沿って、当該搬送領域54の幅全体に亘って、当該搬送領域54を搬送されるウエハWの表面にN2ガスを供給できるように構成されている。このような構成とすることで、搬送領域54を搬送中のウエハWの表面全体にN2ガスを供給し、それによって当該ウエハWの表面全体で水分が付着することが抑えられる。結果として、ウエハWの表面全体で酸化を抑えることができる。
By the way, as will be described later, the wafer W processed by the
さらに詳しく搬送領域54とシャワープレート51との関係について述べる。上記のウエハWの表面全体で酸化を抑える効果を得るために、搬送領域54全体の面積に対する、シャワープレート51によって搬送領域54内においてガスを供給できる領域(搬送領域上のガス供給領域)の面積は、例えば70%以上、好ましくは80%以上となるように構成される。上記のように、シャワープレート51はその下方領域全体にガスを供給できるため、この例では搬送領域上のガス供給領域の面積とは、シャワープレート51の面積である。
The relationship between the
図2に戻って説明を続ける。第2の搬送室41内の底部には、排気口47が開口しており、この排気口47には、第2の搬送室41の外側から排気管48の一端が接続されている。排気管48の他端は、排気機構であるドライポンプ49に接続されている。ウエハWの搬送領域54の下方、且つ排気口47の上方には、バッフルプレート(緩衝板)55と支持部56とが設けられている。このバッフルプレート55は、第2のウエハ搬送機構42の下部側を囲むように水平な円形のリング状に構成されている。バッフルプレート55は、シャワープレート51と同じくパンチングプレートであり、厚さ方向に穿孔された多数の孔57がプレートの面内全体に分散して形成されている。支持部56はバッフルプレート55の側周を囲み、バッフルプレート55を水平に支持している。バッフルプレート55及び支持部56により、第2の搬送室41内が上下に仕切られ、バッフルプレート55及び支持部56の下方は、排気空間58を構成する。
Returning to FIG. 2, the description will be continued. An
上記のドライポンプ49により排気空間58が排気され、それによってバッフルプレート55の各孔57から第2の搬送室41内が排気される。つまり、排気口47により排気が可能な領域(排気口に臨む領域)において、排気が分散して行われる。このように分散して排気を行う構成とするのは、シャワープレート51によりウエハWの搬送領域54内の比較的広い範囲に供給されたN2ガスが、局所的に排気されることを防ぐためである。さらに詳しく説明すると、このように局所的な排気を防ぐのは、ウエハWの搬送領域54の各部においてN2ガスの流量及び流速に偏りが生じてしまうことを防ぎ、それによってN2ガスの気流の分布にばらつきが発生することを抑えるためである。この気流の分布のばらつきを抑えることで、ウエハW表面内における水分の付着が均一性高く抑えられ、酸化の抑制度合が揃う。
The
続いて、ロードロック室31、32の説明に戻る。これらロードロック室31、32も、第2の搬送室41と同様に、ウエハWの搬送領域に均一性高くN2ガスの気流を形成できるように構成される。上記したようにロードロック室31、32は互いに同様に構成されるので、ここでは代表して図2に示すロードロック室32について説明する。図中33は、その表面にウエハWが載置されるステージである。図中34は昇降ピンであり、ステージ33の表面において突没して、第1のウエハ搬送機構14及び第2のウエハ搬送機構42と、ステージ33との間でウエハWを受け渡す。図中35は、ロードロック室32内の天井部に開口したガスの供給口である。36はN2ガス供給源であり、ガス供給管37を介して供給口35に接続される。38はシャワープレートであり、第2の搬送室41のシャワープレート51と同様に構成され、ロードロック室32内を搬送されるウエハWの表面全体にN2ガスを供給して、酸化を抑えるために設けられる。39はシャワープレート38の孔である。
Subsequently, the description returns to the
図4は、シャワープレート38の上面を示している。また、図4では、ロードロック室32内におけるウエハWの搬送領域61を鎖線で囲って示している。この搬送領域61は、上記のように第2の搬送室41からロードロック室32に搬送される際のウエハWの搬送領域である。このシャワープレート38は、シャワープレート51と同様に搬送領域61に沿って、当該搬送領域61の幅全体に亘って当該搬送領域61を搬送されるウエハWの表面にN2ガスを供給できるように構成されている。ウエハWの面内全体の酸化を抑える効果を得るために、搬送領域61全体の面積に対する、シャワープレート38によって搬送領域61内においてガスを供給できる領域の面積は例えば、70%以上、好ましくは80%以上となるように構成される。シャワープレート38は、シャワープレート51と同様、その下方全体にガスを供給できるため、この例では搬送領域61内においてガスを供給できる領域の面積とは、シャワープレート38の面積である。
FIG. 4 shows the upper surface of the
図2に戻って、図中62はシャワープレート38を水平に支持する支持部であり、シャワープレート38の側周を囲み、シャワープレート38と共にロードロック室32内を上下に仕切る。63は、シャワープレート38及び支持部62の上側に形成されたN2ガスの拡散空間である。64は排気口であり、ロードロック室32内の底部に開口している。65は、ドライポンプ66と排気口64とを接続する排気管であり、バルブV1が介設されている。
Returning to FIG. 2,
排気口64の上方、且つウエハWの搬送領域61の下方にはパンチングプレートにより構成されるバッフルプレート67が設けられている。図中68は、バッフルプレート67の孔を示す。バッフルプレート67は第2の搬送室41のバッフルプレート55と同様、ウエハWの搬送領域61の各部を均一性高く排気して、N2ガスの気流の分布の均一性を高めるために設けられている。このバッフルプレート67は、ステージ33を囲むようにリング状に構成され、支持部69によりその側周を囲まれて支持されている。バッフルプレート67及び支持部69により、ロードロック室32内は上下に仕切られ、バッフルプレート67及び支持部69の下方は、排気口64が開口する排気空間60として構成される。ドライポンプ66により排気管65を介して排気空間60が排気され、それによってバッフルプレート67の各孔68からロードロック室32内が排気される。バッフルプレート67からの排気量は、排気管65のバルブV1の開度により調整され、この排気量が調整されることで、ロードロック室32内が常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切り替えられる。
A
続いて成膜モジュール71について、縦断側面図である図5を参照しながら説明する。成膜モジュール71は、CVDの一種であるALD(Atomic Layer Deposition)によりウエハWにTiN膜を成膜する。図中701は真空処理室を構成する処理容器であり、後述のゲートバルブGにより開閉される。702はウエハWの載置台であり、載置されたウエハWを加熱するヒーター712を備える。図中722は、ウエハWの載置領域の外周側、及び載置台702の側周面を、周方向に亘って覆うカバー部材である。図中732は載置台702の下方を支持する支持部材である。742は昇降部材であり、支持部材732を介して載置台702を、実線で示す上方位置と、鎖線で示す下方位置との間で昇降させる。下方位置は、ゲートバルブGを介して処理容器701に進入した第2のウエハ搬送機構42との間でウエハWを受け渡す位置であり、上方位置は、ウエハWに成膜を行う処理位置である。
Next, the
図中752は、処理容器701内を気密に保つためのベローズであり、載置台702の昇降によって伸縮する。762は、3本(図では2本のみ表示)の昇降ピンであり、昇降機構772により昇降し、載置台702に設けられる孔782を介して、載置台702の表面にて突没する。昇降ピン762により、下方位置に位置する載置台702と、第2の搬送室41における第2のウエハ搬送機構42との間でウエハWが受け渡される。図中703は、処理容器701の側壁の一部を構成する排気ダクトであり、上方位置における載置台702の周囲を囲むように円環状に構成される。排気ダクト703には、真空ポンプなどにより構成される排気部713が接続され、排気ダクト703の内周面に周方向に沿って形成された開口部723を介して、載置台702上から流れ出たガスを排気する。
In the figure, reference numeral 752 denotes a bellows for keeping the inside of the
図中704は、処理容器701を構成する天板部材であり、その下面には凹部が形成され、この凹部の中央側から外周側へ向けて末広がりの形状の傾斜面が形成されている。この傾斜面と、上方位置における載置台702の上面とによって囲まれた空間は、ウエハWの処理空間724を構成する。傾斜面の外側には、載置台702のカバー部材722に対向するように平坦なリム714が設けられる。
In the figure,
天板部材704には、ガス供給路734、744が互いに区画されて設けられており、ガス供給路734、744の下流端は、処理空間724のウエハWの中央部上に開口する。図中、754はウエハWの中央部上に設けられる分散板であり、各ガス供給路734、744から供給されたガスと衝突する。分散板754に衝突したガスの一部は分散板754の下方に回り込んでウエハWの中央部に到達し、残るガスは、分散板754に案内されて流れ方向を変え、処理空間724の天井部の傾斜面に案内されながら、天板部材704の中央部側から外周部側へ向け、径方向に沿って放射状に広がってウエハWに供給される。上記のガス供給路734の上流端は分岐し、NH3(アンモニア)ガス供給源705、N2ガス供給源715に夫々接続される。また、上記のガス供給路744の上流端は分岐し、N2ガス供給源715、TiCl4ガス供給源725に夫々接続される。
The
上記の成膜モジュール71における処理の流れを説明する。下方位置の載置台702に載置されたウエハWは、ヒーター712によって加熱されると共に、載置台702が上方位置に移動し、処理空間724が排気されて圧力が調整された後、処理空間724へTiCl4ガス、N2ガス、NH3ガス、N2ガスの順にガス供給が行われる。処理空間724に供給されたTiCl4ガスはウエハWに吸着し、その後に処理空間724に供給されたNH3ガスと反応して、ウエハWにTiNの分子層が形成される。TiCl4ガス、NH3ガスの各供給後に供給されるN2ガスは、処理空間724に残留するTiCl4ガス、NH3ガスを除去して、処理空間724をこれらのガス雰囲気からN2ガス雰囲気に置換するパージガスである。上記のTiCl4ガス、N2ガス、NH3ガス、N2ガスの順にガスを供給することを1つのサイクルとすると、このガス供給のサイクルが複数回繰り返し行われ、ウエハWにTiNの分子層が積層されて、TiN膜が形成される。
A flow of processing in the
他の成膜モジュール72〜74について説明すると、成膜モジュール72は、成膜モジュール71と同様に構成されており、TiN膜を形成する。また、成膜モジュール73、74は、ウエハWに供給されるガスが成膜モジュール71、72とは異なることを除いて、成膜モジュール71、72と略同様に構成されており、CVDによりTi膜を形成する。
The other
成膜モジュール71〜74は、図1に示すように、上記の第2の搬送室41を囲むように設けられる。各成膜モジュール71〜74を構成する処理容器701と第2の搬送室41とは、仕切り弁であるゲートバルブGを介して各々接続される。各ゲートバルブGは互いに同様に構成され、代表して図2に示す成膜モジュール71の処理容器701と第2の搬送室41との間に介在するゲートバルブGについて説明すると、ゲートバルブGはバルブ本体G1を備え、バルブ本体G1が昇降することで、処理容器701と第2の搬送室41とが互いに気密に区画された状態と、互いに連通した状態とが切り替えられる。図2では互いに気密に区画された状態を示している。
As illustrated in FIG. 1, the
また、第2の搬送室41とロードロック室31、32の各々とについてもゲートバルブGを介して接続され、さらにロードロック室31、32の各々と、第1の搬送室11とについてもゲートバルブGを介して接続される。これらのゲートバルブGも、上記の成膜モジュール71と第2の搬送室41との間に介在するゲートバルブGと同様に、隣接する室間が互いに気密に区画された状態と、互いに連通した状態とを切り替える。
The
ところで真空処理装置1には、図1に示すように例えばコンピュータからなる制御部10が設けられている。制御部10は、プログラム、メモリ、CPUなどを備えていて、このプログラムには制御部10から真空処理装置1の各部に制御信号を送り、後述するウエハWの搬送及び成膜モジュール71〜74におけるウエハ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。プログラムは、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)、メモリーカードなどの記憶媒体に格納されて制御部10にインストールされる。
By the way, the vacuum processing apparatus 1 is provided with a
続いて、真空処理装置1全体のウエハWの処理及び搬送経路について説明する。載置台12に載置されたキャリアCに格納されたウエハWは、第1の搬送室11→アライメント室20→ロードロック室31または32→第2の搬送室41→成膜モジュール73または74の順で搬送され、その表面にTi膜が形成される。然る後、第2の搬送室41→成膜モジュール71または72の順で搬送され、Ti膜上にTiN膜が積層される。TiN膜が形成されたウエハWは、第2の搬送室41→ロードロック室31または32→第1の搬送室11の順で搬送されて、キャリアCに戻される。
Next, the processing and transfer path of the wafer W in the entire vacuum processing apparatus 1 will be described. The wafer W stored in the carrier C mounted on the mounting table 12 is stored in the
上記のウエハWの搬送経路において、ウエハWが成膜モジュール71からロードロック室32へ向かって搬送されるときの様子を、図6〜図9を参照しながら説明する。図6〜図9では各室に形成されるN2ガスの気流を矢印で示している。第2の搬送室41及びロードロック室32においては、夫々N2ガスの供給と排気とが行われており、所定の圧力の真空雰囲気に保たれている。第2の搬送室41の第2のウエハ搬送機構42が成膜モジュール71に進入し、成膜処理により比較的高い温度に加熱されたウエハWを受け取り(図6)、当該ウエハWが第2の搬送室41に搬入されると、第2の搬送室41と成膜モジュール71との間に介在するゲートバルブGが閉鎖される(図7)。
A state in which the wafer W is transferred from the
図10は、そのように第2の搬送室41に搬入されたウエハWの模式図である。解決しようとする課題の項目で説明したように、ウエハWの表面にはTiN膜21が形成され、当該TiN膜21には成膜原料であるTiCl4の分子22が付着している。シャワープレート51により、第2の搬送室41のウエハWの搬送領域54内の大部分の領域にN2ガスが供給され、さらにバッフルプレート55により下方の多数の箇所から搬送領域54が均一性高く排気されているため、搬送領域54内全体でN2ガスによる気流が均一性高く形成されている。ウエハWは、その表面全体がこのような気流に曝されながら搬送される。そのため、当該ウエハWの表面全体の各部では、TiCl4の分子22が水の分子23へ接触すること、及び水の分子23がTiCl4の分子22に接触した状態で留まることが、均一性高く防がれる。つまり、ウエハW表面全体で水の分子23による酸化が抑えられ、その抑制具合が揃うことになる。
FIG. 10 is a schematic view of the wafer W carried into the
N2ガスの気流に曝されることでウエハWの温度は次第に低下し、TiCl4分子22の水の分子23に対する反応性が低くなる。第2の搬送室41におけるウエハWの搬送が続けられる一方で、第2の搬送室41とロードロック室32との間に介在するゲートバルブGが開き(図8)、ウエハWがロードロック室32内に搬送される(図9)。このときロードロック室32のウエハWの搬送領域61の各部におけるN2ガスの気流の分布の均一性は、第2の搬送室41のウエハWの搬送領域54と同様に高く、ウエハWは表面全体がそのような気流に曝されながら搬送される。従って、第2の搬送室41内での搬送時と同様、ロードロック室32内の搬送時においても、ウエハWの表面における水の分子23の付着が、その面内全体で均一性高く抑えられる。
By being exposed to the N 2 gas stream, the temperature of the wafer W gradually decreases, and the reactivity of the TiCl 4 molecules 22 to the
然る後、ロードロック室32のステージ33にウエハWが載置され、ロードロック室32から第2のウエハ搬送機構42が退避し、ロードロック室32と第2の搬送室41との間に介在するゲートバルブGが閉じられると、ロードロック室32内の排気量が低下し、ロードロック室32内の圧力が上昇する。その一方で、ウエハWは引き続きN2ガスに曝されることでさらに温度が低下し、水の分子23に対するTiCl4の分子22の反応性が更に低下する。ロードロック室32が常圧雰囲気になると、既述のようにウエハWは、第1の搬送室11へと搬送される。
代表して、ウエハWが成膜モジュール71からロードロック室32へ受け渡される場合の搬送を説明したが、ウエハWが成膜モジュール72、ロードロック室31を各々通過して第1の搬送室11へ戻される場合も上記の搬送と同様に、ウエハWはN2ガスの気流に曝され、その表面全体の酸化が抑えられながら搬送される。
Thereafter, the wafer W is placed on the
The transfer in the case where the wafer W is transferred from the
上記の第2の搬送室41及びロードロック室31、32の効果を明確に示すために、比較例として第2の搬送室81及びロードロック室82を図11に示して説明する。既述の第2の搬送室41及びロードロック室32との差異点としては、第2の搬送室81及びロードロック室82には、ガスシャワープレート及びバッフルプレートが設けられていないことが挙げられる。また、N2ガスの供給口43、35は、夫々第2の搬送室81、ロードロック室82の底部に開口し、N2ガスは、これらの供給口43、35に設けられたフィルタ83を介して、室内に供給される。
In order to clearly show the effects of the
図11中、N2ガスの気流を図6〜図9と同様に矢印で示している。図11に示すように、第2の搬送室81及びロードロック室82に局所的に供給されたN2ガスは、室内を上方へ向かった後、局所的に開口した排気口47、64により排気されて下方へ向かう。この図11と、図6〜図9とを比較して明らかなように、第2の搬送室81及びロードロック室82においては、ウエハWの表面にN2ガスを供給可能な領域は比較的小さく、従って、搬送中のウエハWの表面にN2ガスが供給されない箇所と、N2ガスが供給される箇所とが形成されてしまう。ウエハWの表面のN2ガスが供給されない箇所では、水の分子23が付着してTiCl4が酸化されるおそれがあるため、真空処理装置1のようにガスシャワープレート51、38及びバッフルプレート55、67を設けることが有効である。
In FIG. 11, the flow of N 2 gas is indicated by arrows as in FIGS. As shown in FIG. 11, the N 2 gas locally supplied to the
上記の真空処理装置1によれば、第2の搬送室41におけるウエハWの搬送領域54の大部分に亘って、当該搬送領域54を搬送されるウエハWの表面全体にN2ガスを供給するシャワープレート51が設けられる。このシャワープレート51により、ウエハWの搬送領域54の幅全体に亘って、ウエハWの搬送領域54におけるウエハWの搬送方向に沿ってN2ガスが供給されるため、ウエハW表面全体においてTiCl4の酸化によるTiO2の生成が抑えられる。結果として、TiN膜の膜質を向上させることができる。
さらに、ウエハWの裏面側の多数箇所から搬送領域54を排気するためのバッフルプレート55が設けられるので、ウエハWの搬送領域54の各所から均一性高く排気を行い、搬送領域54に形成されるN2ガスの気流の均一性が高められる。結果として、ウエハWの面内全体の各部において均一性高くTiCl4の酸化を抑えることができる。結果として、ウエハWから製造される半導体製品の歩留りの向上を図ることができる。
According to the vacuum processing apparatus 1 described above, the N 2 gas is supplied to the entire surface of the wafer W transferred in the
Further, since
また、各ロードロック室31、32においてもシャワープレート38が設けられ、ウエハWの搬送領域61にN2ガスが供給され、ウエハWの表面全体に当該N2ガスが供給されるので、より確実にウエハW表面全体の酸化を抑えることができる。さらに各ロードロック室31、32においてもバッフルプレート67が設けられ、ウエハWの搬送領域61の各部において形成されるN2ガスの気流の均一性を高くできるので、ウエハWの面内各部においてTiCl4の酸化をより均一性高く抑えることができる。
Further, the
ところで、図12は円板84の平面図である。この円板84は、例えば酸化アルミニウムや炭化ケイ素などのセラミックスにより構成された多孔質部であり、その表面及び内部に微細な孔が形成され、その表面側から裏面側へ通気することができる。この多孔質の円板84を、上記のシャワープレート51、38の代わりに用いてもよい。円板84もシャワープレート51、38と同様に下方領域全体にガスを供給することができるので、例えばその面積は、ウエハWの搬送領域54、61の面積に対して、夫々70%以上好ましくは80%以上とされる。
また、円板84を構成する上記の各材質によりリング状のプレートを形成し、このリング状のプレートをバッフルプレート55、67の代わりに用いてもよい。
Incidentally, FIG. 12 is a plan view of the
Further, a ring-shaped plate may be formed from the above-described materials constituting the
また、第2の搬送室41において、ウエハWの搬送領域54における気流の分布の均一性を高くするためには、当該ウエハWの搬送領域54の下方に多孔質部を設けることには限られない。図13、図14は、そのように多孔質部が設けられていない第2の搬送室41の横断平面図、縦断側面図を夫々示している。この第2の搬送室41においては、その底面に複数の排気口47が分散して開口している。図14に示すように各排気口47に排気管48の一端が接続され、各排気管48の他端は合流して、ドライポンプ49に接続されている。つまり、排気管48はマニホールドとして構成されている。このようなマニホールドを備える構成としても、ウエハWの搬送領域54の各部において排気量のばらつきが抑えられることで、シャワープレート51から供給されたN2ガスが均一性高く排気され、N2ガスの気流の偏りを抑えることができるので、バッフルプレート55を設けた場合と同様の効果が得られる。ロードロック室31、32についても、マニホールドを備えるように構成してよい。なお、このように排気口47を複数設けた場合、ドライポンプ49も複数設け、各排気口47を各ドライポンプ49に個別に接続し、各ドライポンプ49により互いに同じ排気量で排気してもよい。
Further, in the
ところで、一般にハロゲン化合物は水との反応性が比較的高いため、既述のようにウエハWに残留した場合、酸化されて異物を生じやすいので、この酸化を抑えるために第2の搬送室41及びロードロック室31、32を上記の構成とすることが有効である。しかし、ハロゲン化合物以外の化合物がウエハW表面に残留した場合も、第2の搬送室41及びロードロック室31、32により、当該化合物の酸化を抑えられる。つまり、成膜モジュール71、72で使用される処理ガスとしては、ハロゲン化合物を含むガスに限られない。
By the way, in general, since halogen compounds have a relatively high reactivity with water, if they remain on the wafer W as described above, they are easily oxidized to generate foreign matter. Therefore, the
また、TiCl4に比べると反応性は低いがTiN膜も下記の式2で示すように水に対して反応し、TiN中のTiが酸化されてTiO2を生成する。従って、上記の真空処理装置1は、第2の搬送室41及びロードロック室31、32において、TiCl4の他にTiN膜の酸化を防ぐ効果もある。
2TiN+4H2O→2TiO2+NH3+H2・・・式2
Although the reactivity is lower than that of TiCl 4 , the TiN film also reacts with water as shown in the following formula 2, and Ti in TiN is oxidized to generate TiO 2 . Therefore, the vacuum processing apparatus 1 has an effect of preventing oxidation of the TiN film in addition to TiCl 4 in the
2TiN + 4H 2 O → 2TiO 2 + NH 3 + H 2 ... Formula 2
このようにTiNの酸化も防ぐことができるため、第2の搬送室41に接続する処理モジュールとしては、CVDを行う成膜モジュールに限られない。例えば、ドライエッチングを行うエッチングモジュールを第2の搬送室41に接続したものとする。このエッチングモジュールによる処理で、その表面にTiN膜が露出したウエハWを第2の搬送室41、ロードロック室31、32を介してキャリアCに搬送する場合に、第2の搬送室41及びロードロック室31、32においてウエハW表面全体でTiN膜の酸化を抑えることができる。
Since the oxidation of TiN can be prevented in this way, the processing module connected to the
さらに、第2の搬送室41に成膜モジュール71の代わりにPVD(Physical Vapor Deposition)によってTiN膜を形成する成膜モジュールを接続した場合にも、第2の搬送室41、ロードロック室31、32において、ウエハWの表面全体で当該TiN膜の酸化を抑えることができるので、上記の真空処理装置1の構成が有効である。また、上記の真空処理装置1において、TiN膜形成後の後処理を行う後処理モジュールを第2の搬送室41に接続し、成膜モジュール71でTiN膜を形成したウエハWは、第2の搬送室41から当該後処理モジュールへ搬送するようにしてもよい。その場合もウエハWが第2の搬送室41に搬送されてから、後処理モジュールへ搬送されるまでの間、ウエハWの表面全体で酸化を抑制することができる。
Further, when a film forming module for forming a TiN film by PVD (Physical Vapor Deposition) instead of the
G ゲートバルブ
W ウエハ
11 第1の搬送室
14 第1の搬送機構
31、32 ロードロック室
41 第2の搬送室
42 第2の搬送機構
71〜74 成膜モジュール
38、51 シャワープレート
55、67 バッフルプレート
G Gate
Claims (9)
真空雰囲気と常圧雰囲気との間で雰囲気を切り替えるためのロードロック室と、
前記真空処理室とロードロック室との間に仕切り弁を介して設けられ、基板搬送機構により真空処理室とロードロック室との間で基板が搬送される真空搬送室と、
前記処理が行われた処理済みの基板の搬送領域に沿って、当該搬送領域の幅全体に亘って、基板の被処理面側に不活性ガスを供給するように前記真空搬送室に設けられる不活性ガス供給部と、
前記真空搬送室に設けられた排気口と、を備えたことを特徴とする真空処理装置。 A processing module including a vacuum processing chamber for processing a substrate in a vacuum atmosphere;
A load lock chamber for switching the atmosphere between a vacuum atmosphere and a normal pressure atmosphere;
A vacuum transfer chamber provided between the vacuum processing chamber and the load lock chamber via a gate valve, and a substrate is transferred between the vacuum processing chamber and the load lock chamber by a substrate transfer mechanism;
A vacuum chamber is provided in the vacuum transfer chamber so as to supply an inert gas to the processing surface side of the substrate along the transfer region of the processed substrate where the processing has been performed, over the entire width of the transfer region. An active gas supply unit;
A vacuum processing apparatus comprising: an exhaust port provided in the vacuum transfer chamber.
前記排気口に臨む領域に、排気を分散して行うために複数の開口部を有する緩衝板が設けられていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の真空処理装置。 The exhaust port is provided on the opposite side of the processed surface of the processed substrate,
5. The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein a buffer plate having a plurality of openings is provided in a region facing the exhaust port in order to distribute exhaust. .
前記不活性ガスは、基板に残留している成膜原料の酸化を防ぐために供給されるものであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一つに記載の真空処理装置。 The processing module is configured to perform a film forming process on a substrate using a processing gas,
6. The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein the inert gas is supplied in order to prevent oxidation of a film forming material remaining on the substrate.
前記排気口に臨む領域に、排気を分散して行うために複数の開口部を有する緩衝板が設けられていることを特徴とする請求項8に記載の真空処理装置。 In the load lock chamber, an exhaust port is provided on the side opposite to the surface to be processed of the substrate,
The vacuum processing apparatus according to claim 8, wherein a buffer plate having a plurality of openings is provided in a region facing the exhaust port in order to distribute and exhaust the exhaust.
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20190148177A1 (en) * | 2017-11-15 | 2019-05-16 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Apparatus for processing substrates or wafers |
JP2020053476A (en) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 東京エレクトロン株式会社 | Vacuum processing apparatus and control method of the vacuum processing apparatus |
JP2020167190A (en) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | 株式会社Screenホールディングス | Substrate processing apparatus |
CN112689891A (en) * | 2018-09-21 | 2021-04-20 | 东京毅力科创株式会社 | Vacuum processing apparatus and substrate transfer method |
CN113035681A (en) * | 2019-12-24 | 2021-06-25 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | Wafer airlock device |
CN113774355A (en) * | 2020-06-10 | 2021-12-10 | 东京毅力科创株式会社 | Film forming apparatus and film forming method |
JP2022153414A (en) * | 2017-03-03 | 2022-10-12 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Ambient controlled transfer module and process system |
JP7474219B2 (en) | 2019-09-06 | 2024-04-24 | キヤノンアネルバ株式会社 | Method for transporting a substrate |
-
2014
- 2014-06-13 JP JP2014122732A patent/JP2016004834A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022153414A (en) * | 2017-03-03 | 2022-10-12 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Ambient controlled transfer module and process system |
US20190148177A1 (en) * | 2017-11-15 | 2019-05-16 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Apparatus for processing substrates or wafers |
US11948810B2 (en) * | 2017-11-15 | 2024-04-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Apparatus for processing substrates or wafers |
CN112689891A (en) * | 2018-09-21 | 2021-04-20 | 东京毅力科创株式会社 | Vacuum processing apparatus and substrate transfer method |
JP2020053476A (en) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 東京エレクトロン株式会社 | Vacuum processing apparatus and control method of the vacuum processing apparatus |
KR20200035221A (en) | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Vacuum processing apparatus and method of controlling vacuum processing apparatus |
JP7149144B2 (en) | 2018-09-25 | 2022-10-06 | 東京エレクトロン株式会社 | VACUUM PROCESSING APPARATUS AND CONTROL METHOD OF VACUUM PROCESSING APPARATUS |
JP2020167190A (en) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | 株式会社Screenホールディングス | Substrate processing apparatus |
JP7474219B2 (en) | 2019-09-06 | 2024-04-24 | キヤノンアネルバ株式会社 | Method for transporting a substrate |
CN113035681A (en) * | 2019-12-24 | 2021-06-25 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | Wafer airlock device |
CN113035681B (en) * | 2019-12-24 | 2023-12-15 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | Wafer airlock device |
CN113774355A (en) * | 2020-06-10 | 2021-12-10 | 东京毅力科创株式会社 | Film forming apparatus and film forming method |
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