JP3146055B2

JP3146055B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP3146055B2
Application number: JP7144092A
Authority: JP
Inventors: 藤裕輔佐; 嶺俊光大; 多恭章本
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 2001-03-12
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: JPH05275510A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超ＬＳＩ等の半導体デ
バイス等を製造する際に、基板を処理室内に導いて薄膜
成長等の所定の処理を行う基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば基板（半導体ウェハ）の表面に薄
膜を成長させる薄膜成長技術は、半導体デバイスの高性
能化のためのキー・テクノロジーの一つであり、特にＣ
ＶＤ（化学的気相成長）法による薄膜成長は、半導体製
造工程において広く用いられている。

【０００３】従来、この種の薄膜成長装置等の基板処理
装置は、半導体ウェハ等の基板表面に薄膜成長等の所定
の処理を施すようにしたもので、この成長後の薄膜等の
評価は、次工程において、即ち表面に薄膜を形成した基
板を薄膜形成装置（基板処理装置）より搬出した後に他
の装置によって行うことが一般に行われていた。

【０００４】ここに、成長した薄膜の評価結果等が判明
するまでには、かなりの時間を要するのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のように、成長した薄膜等の処理の評価を他の装置
で行うと、この評価結果が判明するのにかなりの時間が
かかることと相待って、処理から評価までの間に薄膜表
面が汚染されてしまったり、膜物性が変化してしまうこ
とがあるといった問題点があった。

【０００６】特に枚葉式装置においては、処理した基板
の品質保証の点で、処理の評価を高い頻度で行う必要が
あり、他の装置で評価を行うことは非常な手間となる。
また、処理の評価結果が判明するのに時間を要すると、
不良処理を長時間行う結果となり、好ましくない。

【０００７】本発明は上記に鑑み、成長した薄膜等の評
価を成長したままの状態に近い状態で迅速に行うことが
でき、基板処理装置としての稼働率を向上させ、かつ薄
膜成長等の歩留まりを向上させるようにしたものを提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る基板処理装置は、基板に所定の処理を
施す複数の処理室と、前記処理室すべてと接続されかつ
任意の前記処理室間で前記基板の出し入れを行う際に必
ず通過する経路上に配置され前記基板に対して、処理前
及び処理後の検査を各々行うことにより、膜厚、抵抗
率、組成、表面状態、金属不純物、膜界面状態、膜物性
のうち、少なくとも一つ以上について評価する検査室と
を備えることを特徴とするものである。また、本発明に
係る基板処理装置は、基板に所定の処理を施す処理室
と、前記基板を搬入および搬出するためのロード・アン
ロード室と、前記処理室及び前記ロード・アンロード室
と接続されかつ前記処理室と前記ロード・アンロード室
間で前記基板の出し入れを行う際に必ず通過する経路上
に配置され前記基板に対して、処理前及び処理後の検査
を各々行うことにより、膜厚、抵抗率、組成、表面状
態、金属不純物、膜界面状態、膜物性のうち、少なくと
も一つ以上について評価する検査室と、を備えることを
特徴とするものである。

【０００９】

【作用】上記のように構成した発明によれば、一つの処
理室から他の処理室へ基板を出し入れする場合、あるい
は、処理室とロード・アンロード室間で基板を出し入れ
する場合に、かならず通過する経路上に基板に対して、
処理前及び処理後の検査を各々行うことにより、膜厚、
抵抗率、組成、表面状態、金属不純物、膜界面状態、膜
物性のうち、少なくとも一つ以上について評価する検査
室が配置されている。これにより、例えば薄膜成長等の
所定の処理を施した基板を、そのままに近い状態で検査
室に搬送してここで所定処理例えば薄膜等の検査を行う
ことができ、これによって膜表面の汚染や膜特性の変化
の影響を最少限に抑えることができる。また、基板の処
理直後の検査だけでなく、当該処理室での処理直前の検
査をも行うことができ、非破壊で膜厚を評価する等、両
者を組合わせることにより、いずれか一方の評価のみで
は判断できない評価項目、すなわち一つの処理室での処
理結果のみに基づく薄膜物性を評価することができる。
また、処理前の基板が不良の時は、その後の処理を行な
わない手段を取ることができ、生産性が向上する。処理
後の基板の検査結果が不良の際は、基板処理装置の異常
等がすぐに判明するために、不良処理を続行することを
防止できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１１】図１は、薄膜成長装置に適用した本発明の
第１の実施例を示すもので、この薄膜成長装置１には、
２つの処理室、即ち薄膜成長を行わせる処理室（以下、
薄膜成長室という）２と基板にエッチング等の前処理を
施す処理室（同じく、基板前処理室）３とが備えられ、
この各処理室２，３は、ゲートバルブ４，５を介して検
査室６に接続されている。更にこの検査室６には、ゲー
トバルブ７，８を介して不良基板保管室９及びロード・
アンロード室１０がそれぞれ接続されているとともに、
これらの制御を行う制御装置１１が備えられている。

【００１２】そして、カセット等に収容されてクリーン
ルーム等から搬送されてきた基板は、ロード・アンロー
ド室１０にセットされた後、このロード・アンロード室
１０は、真空もしくは不活性ガス雰囲気もしくはその他
のガス、例えばＨ₂等の雰囲気に置換される。そして基
板はゲートバルブ８の開閉動作に連動して一枚ずつ検査
室６に送られ、ここで基板厚みの面内分布等が測定さ
れ、この測定後の基板は、ゲートバルブ５に連動して基
板前処理室３に搬送される。

【００１３】この基板前処理室３は、基板の表面に形成
された自然酸化膜を除去する等の前処理を行うためのも
のであり、例えば真空引きした後、ＨＦ（フッ化水素）
ガスや水蒸気等のガスを基板の表面に吹付けることによ
り、基板表面の自然酸化膜のドライエッチングを行う。
この基板処理室３での前処理が終了した基板は、再びゲ
ートバルブ５に連動して検査室６に送られる。

【００１４】次に、検査室６内で前処理終了後の基板の
表面分析が行われて自然酸化膜の有無が確認され、自然
酸化膜が除去されたと確認された基板のみがゲートバル
ブ４と連動して薄膜成長室２に送られる。自然酸化膜が
除去されていない基板は、再び基板前処理室３に送られ
て再度自然酸化膜の除去が行われ、一定回数以上自然酸
化膜除去作業を行っても自然酸化膜が除去されない基板
に対しては、薄膜成長を行うことなく、不良基板保管室
９またはロード・アンロード室１０に送る。なお、基板
の表面分析は、検査室６ではなく、基板前処理室３で行
うようにすることもできる。

【００１５】薄膜成長室２においては、例えば基板を加
熱しつつ、ＳｉＨ4 とＨ2 ガスを供給して、例えばＳｉ
（シリコン）単結晶基板である半導体ウェハ等の基板の
薄膜成長を行い、この薄膜成長が終了した基板をゲート
バルブ４と連動して検査室６に送る。

【００１６】薄膜成長が終了した基板に対して、検査室
６内で成長膜の膜厚、抵抗率、組成、表面状態、パーテ
ィクル、金属不純物、結晶欠陥、膜界面状態等の評価項
目の中で、必要とされる検査項目に対する検査を行う。

【００１７】ここに、膜厚は、膜成長後の基板と薄膜の
厚みを合わせた厚みの面内分布を測定し、薄膜成長前の
基板厚みの測定結果を合わせて判断することにより成長
した薄膜の膜厚を算出することができる。例えばこのよ
うにして、膜厚を算出することにより、通常破壊しなく
ては測定することができないような試料においても、非
破壊で確実に膜厚を測定することができる。

【００１８】抵抗率の測定は、例えば四端子法により接
触式で行うことができる。測定場所は、基板のオリフラ
（オリエンテーショントフラット）に対して常に一定の
場所で行うのであるが、この場所は、基板上のデバイス
として使用しない場所であることが望ましい。また、渦
電流法等により非接触で測定することもできる。

【００１９】そして、これらの検査において、成長する
膜の仕様から外れている薄膜成長後の基板は、薄膜（成
長膜）として不合格であると制御装置１１で判断され
る。また、検査結果は、各基板に対する検査結果として
制御装置１１に記録保存され、後工程で参照できるよう
なされている。

【００２０】前記薄膜成長室は、バッチ式でも枚葉式で
も良いが、枚葉式の場合において、検査は、基板上の成
長膜でも、またテストピースを使用する場合には、同時
に成長を行ったテストピースでも良い。

【００２１】金属不純物の検査は、例えば発光分析によ
り行うことができるが、この検査には、一般にかなり長
い時間がかかり、この時間は、薄膜成長の時間より長い
ため、抜き取り検査としている。なお、検査室６内に複
数の検査装置を用意することにより、検査のスループッ
トを向上させることができる。

【００２２】ここに、不良基板が連続的に発生する場合
には、制御装置１１により警報を発し、不良率を最小限
に抑えるようなっているが、装置１を自動的に停止させ
るようにすることもできる。また、膜成長条件にフィー
ドバック可能な場合には、検査結果が膜仕様標準値より
大きな偏差を示した場合にフィードバックをかけるよう
にすることもできる。

【００２３】不合格となった基板は、その後の検査若し
くはプロセスを省略するように制御されるが、一連の処
理工程より特定の基板を取り除くことが困難な場合に
は、そのまま処理を続行させることもできる。

【００２４】なお、上記処理シーケンスは、一例であっ
てこれに限定されるものではないことは勿論であり、例
えば、必要に応じて、前処理工程を含む薄膜成長前の検
査を省略することもできる。

【００２５】上述の一連の工程で、基板が大気等の装置
外のガスにさらされないことが望ましいが、本実施例は
これに限定されるものではない。

【００２６】装置全体を真空、もしくは不活性ガスもし
くはその他の制御されたガス雰囲気中においてもよい。

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板の処理直後の検査だけでなく、当該処理室での処理直
前の検査をも行うことができ、両者を組合わせることに
より、一つの処理室での処理結果のみに基づく薄膜物性
のように、いずれか一方の評価のみでは判断できない評
価項目についても評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の概要構成を示す概要図。

【符号の説明】

１薄膜成長装置２薄膜成長室（処理室）３基板前処理室（処理室）４、５、７、８ゲートバルブ６検査室１０ロード・アンロード室１１制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本多恭章東京都中央区銀座四丁目２番11号東芝機械株式会社内 (56)参考文献特開平３−283618（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−213112（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/66 H01L 21/205 H01L 21/3065 H01L 21/68

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に所定の処理を施す複数の処理室と、
前記処理室すべてと接続されかつ任意の前記処理室間で
前記基板の出し入れを行う際に必ず通過する経路上に配
置され前記基板に対して、処理前及び処理後の検査を各
々行うことにより、膜厚、抵抗率、組成、表面状態、金
属不純物、膜界面状態、膜物性のうち、少なくとも一つ
以上について評価する検査室とを備えることを特徴とす
る基板処理装置。
【請求項２】前記検査室を中心にゲートバルブを介して
前記処理室各々と前記検査室とを接続することを特徴と
する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】基板に所定の処理を施す処理室と、前記基板を搬入および搬出するためのロード・アンロー
ド室と、前記処理室及び前記ロード・アンロード室と接続されか
つ前記処理室と前記ロード・アンロード室間で前記基板
の出し入れを行う際に必ず通過する経路上に配置され前
記基板に対して、処理前及び処理後の検査を各々行うこ
とにより、膜厚、抵抗率、組成、表面状態、金属不純
物、膜界面状態、膜物性のうち、少なくとも一つ以上に
ついて評価する検査室と、を備えることを特徴とする基板処理装置。