JPH06502687A - 圧力密閉室内の基板をガス中の汚染物質から保護する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ウェーハの汚染を軽減する方法および装置本発明は圧力密閉される室に係わり、 特に室を排気もしくは充填する間のガス乱流によって撹乱された粒子、あるいは 水分含存ガスを室から排出する間の圧力低下によって生じる凝縮、による処理機 室内の物体の汚染を軽減することに関するものである。

発明の背景 半導体デバイス、およびウェー７１その他の基体上に被覆やエツチング処理が施 されて作られるその他の物品の製造においては、処理される基体表面の汚染を最 低限に抑えることが肝心である。このような汚染から保護され−るべき表面は、 例えば半導体ウェーッ１のデバイス面を含む。デバイス面は、電導性や絶縁性ま たはその他の材料の層がスパッタリングまたはその他の方法によって被覆されま たはエツチングされて、製造デバイスを形成するようになされるウェーハの面で ある。このような処理において、ウェーハのデバイス面上における極めて微小な 汚染の存在は、ウェーハ面上の重要箇所に構成要素である層を付与または除去す ることに対して悪影響を及ぼして、デバイス全体を機能的に欠陥のあるものにす る。

同様に、磁気ディスク、光ディスク、レンズ、磁気光学的ディスク、およびその 他のこのような物体は、処理中に表面上に汚染物質か存在することて価値すなわ ち品質を実質的に低下する。大規模の集積回路の製造にお０ては、大量の半導体 デバイス面上つのウェー／’％で形成される。そのようなウニ／’の処理におい て、処理中につ工−ハのデバイス面上に汚染物質が存在すると、そのつ工−ハか ら製造される許容てきる品質のそのようなデノくイスの個数は大幅に減少されて しまう。

典型的なスパッター被覆機またはスＡツタ一二・ノチング機のような半導体処理 装置において、ウェーッ１基体は隔離された通常はほぼ真空圧の環境の中で処理 される。

このような機械は真空室を有し、その真空室内で処理作業が遂行される。真空室 はその室壁に配置される１つ以上の室扉を通常備えており、その扉を通して処理 されるウェーハが導入され、取り出される。この室の外側ではウェーハは成る種 のウェーハ操作機構によってカセットまたはキャリヤと室扉との間を移動される 。外部ウェーハ操作機構に通常台まれる移送機構か開かれている室扉を通してウ ェーハを真空室内に導入し、また真空室から取り出す。真空室内ては、ウニ”は 通常はホルダーによって受け止められて保持され、このホルダーが処理中にわた ってウェーハを支持する。

真空室に対するウェーハの導入および取り出しの間、ウェーハが置かれ、そして 取り出される室内部分は、必然的に室扉外側の外部環境におけるのと同じ圧力お よび同じ大気環境になる。この外部環境はほとんと常に成る量の水分を含有する 空気またはそあ他のガスを含んでなる。しかしなから処理の間は、ウェーハか処 理されるべき室内部分は真空圧に、そして処理が必要とする大気成分となされな ければならない。このような大気の切り換えは、繰り返し行われる室扉の開動お よび内外環境の隔離、および交互に行われる真空室の少なくとも一部のポンプ掃 気および通気（ベント）を必然的に伴う。

真空圧環境のもとてウェーハを処理するウェー７１処理機は、そのほとんどが一 定貫空圧環境を維持して、幾つかのウェーハに対する処理を遂行しつつその他の ウェーハを室に導入または室から取り出せるようにしている。

このために、このような機械は処理室の入口に中間室すなわちロードロック（ｌ ｏａｄ　１ｏｃｋ）を有し、この中間室すなわちロードロックが開かれた室扉を 通して外部環境と、そして扉か密閉されたときに処理室に対する密閉可能な入口 を通して処理室の内部環境と、交互に連通ずる。このようなロードロックは交互 に、主処理室の内部環境の真空圧レベルにまでポンプ掃気されるか外部環境に対 して通気され、ロードロックの圧力がウェーハの処理室に対する導入および取り 出しの間に連通される環境の圧力と一致するようになされる。このようなロード ロックによれば、処理が遂行される室内部は連続的に真空圧環境の圧力および成 分に維持され、ウェーハかロードロック室に対して導入され、また取り出される 間に他のウェーハを処理するように付加的に使用できる。

幾つかの処理機は２つのロードロック室を、すなわち１つは主室に対する未処理 ウェーッ１の導入に、また１つは主室からの処理済みウェーッ１の取り出しのた めに備えている。ロードロックを通してウェー／％か交換されている間に遂行さ れる処理作業が遅延するのを回避するために、室のポンプ掃気および室の通気の それぞれの作動は１つの機械サイクルすなわち処理サイクルにおいて行われねば ならない。１つのロードロックが備えられている場合、このような遅延を回避す るために、装置に対するウェーハの導入および取り出しの両方か１つのこのよう な機械サイクルにて順次に行われねばならない。このサイクルは、外部環境の圧 力になるまでの室の通気、ロードロック室扉の開動、処理済みウェーッ＼とロー ドロック内の未処理ウェーハとの交換、室扉の閉動、そして処理室の内部環境の 真空圧レベルになるまでのロードロックのポンプ掃気を包括する。

バッチ処理機械のような他の形式の処理機はロードロックを有していないが、そ の代わりに外部環境に対して開かれて処理すべき物体を装填される。このような 機械において、処理室全体か繰返してポンプ掃気および通気される。

しばしばウェーハ処理には多数の処理段階が含まれ、それぞれの段階は１つのウ ェーハ処理装置における主室内の異なる処理ステーションで遂行される。このよ うな装置では、異なる処理か異なる処理ステーションで異なるウェーハに対して 同時に別々に遂行され得る。これらの段階の継続は１つの機械サイクルとして見 ることかできる。各サイクルの開始に当たり、外部環境に対するローードロック 扉は閉じられ、ロードロック室は処理室の真空圧レベルにまでポンプ掃気され、 そして１つまたは複数のロードロックか主室に対して開かれる。未処理つ工−ハ はロードロック室内のホルダーに支持される、完全に処理の施された１つまたは それ以上のウェーッ）は主室内にて最終処理ステーションに保持される。１つま たは複数のロードロックに対して主室が開かれると、１つの未処理ウェーハがロ ードロックから主室内に移動され、一方、１つの完全に処理の終わったウェーッ ＼が主室から同じまたは別のロードロックへ移動される。各サイクルの終了時に おいて、ロードロック室は主室から隔離され、外部環境に対して通気され、しか る後に外部環境に対して開かれて処理済みウェーハが取り出せるようにされる。

１つのロードロックを有するウェーハ処理機におけるロードロックの作動は、ロ ードロックの主室に対する開動操作、主室からロードロック室への処理済みウェ ー７１の移動、このウェーハはロードロック室における未処理ウェーハと交換さ れ、未処理ウェー７１は処理済みウェーハの移動と同時にロードロック室から主 室へ移動されるのであり、そしてロードロック室を主室の内部処理環境から隔離 して主室における処理か実施できるようにするだめのロードロックの密閉操作、 によって始められる。

一旦密閉されると、機械処理サイクルの間にロードロック室の扉の開動、処理済 みウェーハの未処理ウェーハとの交換、そしてロードロックを真空圧レベルに戻 すポンプ掃気を可能にする流量のもとてロードロック室か外部大気に対して通気 される。ロードロックのポンプ掃気および通気の両方ともがロードロック室内に ガスの乱流を生じる。

この形式およびその他の形式の処理機において、処理前、処理中または処理後に ウェーハもしくはその他の物体が保持されている処理室もしくはその他の室に対 しガスがポンプ掃気され、通気される。ガス乱流はしばしばこのような室におい て不可避である。例えば処理室およびエツチング処理室のような室においてポン プ掃気または通気の間にガスの乱流が発生する。これらの室においてはまた、粒 子が撹乱されて、そのような粒状汚染物質から保護されるべき物体表面に移動し てしまう。

ロードロックまたは他の室に対してガスが流入そして流出する間、室内の表面に 避けることができずに集まった非常に微小な粒子か流動ガスの乱流によって散乱 される。この乱流状状態で流れるガスは、室周辺に散乱する粒子を取り込んで運 ぶ。従来技術では多くのこのような粒子か室内のウェーハのデバイス面に接触す る。室から処理済みウェーハを取り出す前に通気ガスかその室内に流入するとき 、更にまた未処理ウェーハか室内に導入された後でウェーハを処理する前に室か らガスをポンプ掃気するときに、この乱流による粒子の再散乱かロードロック室 周辺で起こる。

ウェーハのデバイス面に対する粒子の接触は粒子の付着を生じ、これは被覆処理 およびエツチング処理およびウェーハの半導体層の付着および除去を粒子か妨害 して欠陥デバイスの形成を生じ得る。

従来技術ではこれまで、ウェーハおよびその他の基体表面の粒子による汚染を最 少限にするための努力は、室の慎重且つ完全な清浄化、そして装置を取りまく超 清浄環境を維持して室内への汚染粒子の流入を低減する努力、に向けられてきた 。このような努力は、粒子汚染問題に対する高価且つ時間のかかる解決策に帰結 した。

更に、室が装填されて密閉されるときは常に室をほぼ真空圧レベルまでポンプ掃 気することが必要で、また、高い生産性を維持するために大気はできるだけ素早 く室からポンプ掃気されねばならない。このポンプ掃気は素早く行われるとしば しば室内の空気中に含有される水分が瞬間的に凝縮して、室内に一時的に霧を形 成する。この凝縮は室内の物体の処理されるべき面に凝結する。この水分は物体 面から蒸発するときに極微細な残留物をしばしば残す。この残留物は処理される べき面を汚染し、これか欠陥のある物体の処理を行わせることになる。

従って、処理機のロードロックやその他の圧力室の内部を乱流ガスが流れるとき にその中の半導体ウェーハディスクやその他の物体における粒子汚染を軽減する こと、そして室の清浄化およびそのような室を使用した機械の近くの清浄環境保 持を高価にせず且つ重大なものにしないことか必要である。

従って更に、物体を収容した室をほぼ真空圧レベルに急速ポンプ掃気したときに 、その処理機のロードロックやその他の圧力室の中の半導体ウェーハディスクや その他の物体の水蒸気凝縮による汚染を軽減することか必要本発明の主目的は、 ロードロックやその他の圧力室の中のウェーハやその他の物体の重要な面の汚染 を制限することである。

本発明の１つの特別な目的は、ロック室内の乱流ガス流によって散乱された粒子 か内部に支持されている物体の処理されるべき面に移動することを避けるような 、室の通気方法を提供することである。本発明の更に他の方法は、ロードロック またはその他の圧力室のポンプ掃気の間のこのような物体面の汚染を軽減する方 法を提供することである。本発明の更に他の目的は、処理すべき物体面を室の通 気またはポンプ掃気の間に粒子汚染されないように保護する室、特にロードロッ ク室を提供することである。

本発明の主目的は、ロードロックまたはその他の圧力室の中のウェーハやその他 の物体の重要な面かロードロックまたはその他の圧力室のポンプ掃気の間に凝縮 する蒸気によって汚染されるのを防止することである。

本発明の原理によれば、室内に支持された物体の少なくとも保護されるへき面に 隣接して清浄ガスの圧縮層を形成するように、室を排気および充填する両方の間 に清浄ガスか室内に導かれる。清浄ガスのこの圧縮層は物体面を室内ガスに浮遊 する物質で汚染されないように空気圧で保護する。

本発明の他の原理によれば、導入される清浄ガスは特に室を排気する間は乾燥し ており、室内に支持された物体の保護されるへき少なくとも１つ面に隣接してこ の清浄乾燥ガスの圧縮された層を形成するようになされる。

室を排気する間に水蒸気か凝縮したならば、清浄乾燥ガスのこの圧縮層は物体表 面をガスに浮遊する凝縮水分によって汚染されないように空気圧で保護する。

本発明の好ましい実施例によれば、保護板またはガイド板が保護されるべき物体 面に接近して間隔を隔ててほぼ平行な関係に、例えば室内に支持された半導体ウ ェーハの前面位置に、保持される。この板は保護されるべきウェーハの装置面全 体を覆い、また、ウェーハ装置面と協働してその板と保護されるべき面との間に その面に隣接して空隙を形成する。室を充填および排気する間はこの板に形成さ れている開口を通して窒素やアルゴンのような清浄ガスか導入される。開口にお けるガス圧力は保護される表面端部の回りの空隙周縁において室環境に対して正 圧を維持するような圧力とされ、清浄ガスは開口から空隙周縁を通して半径方向 外方へ流れて、これにより流動ガスに浮遊される粒子や室の急速なポンプ掃気の 間に室内で凝縮した水分がこの空隙内に侵入して保護面に付着されないように保 護、もしくは少なくとも抑制するようになされる。別の見方をすれば、空隙周縁 からのガスの外方へ向かう流れがガス中を浮遊する蒸気粒子の流れを偏向して、 水分粒子か室からこの空隙に侵入して室内の物体の保護されるべき面上に付着し ないように保護する。

室の充填は本発明の方法に従って、上述したように板に形成されている開口を通 して室内に通気されるガスによって完全に、あるいは他の穴を通して室に流入す る付加的な通気ガスによって達成されるのか好ましい。

本発明の好ましい実施例によれば、室の排気は、室からガスをポンプ掃気すると 同時に、清浄乾燥ガスを板を通して保護されるべき物体面に隣接した空隙内に導 入することで達成される。室を排気する間に導入されるガスは、板と保護される べき面との間の空隙を室内圧力レベルより高い圧力レベルにまで圧縮するのに十 分な流量にて導入される。室をポンプ掃気する間のこのような通気ガスの導入は 、ポンプ掃気流量に対してそれでもなお小さい流量である。

本発明によるポンプ掃気および通気だけか行われるロードロックを備えたウェー ハ処理機においては、ウェーハに付いた多数の粒子は例えば１つのウェーハ当た り粒子約４５個から約１０個に減少することか見いだされた。

また、本発明によれば室およびその付近の清浄化のためにそれほど厳重でない規 格を使用し得る。

真空圧すなわち負圧の環境の中で処理が遂行される機械とともに使用される本発 明の好ましい実施例がここに説明されるが、ここに記載する原理の幾つかは高い 圧力にて遂行される処理に適応できる。しかしなから本発明によって解決される 特別な問題および実現される利点は真空圧の処理、特にスパッター処理作業に適 応できる。

更に、ここに記載した原理の幾つかは、室の急速排気および急速な圧力低下が生 じるときは常に、また、それ以外に水分がこのような室内で凝縮する傾向を見せ る箇所に、応用できる。しかしながら本発明によって解決される特別な問題およ び実現される利点は真空圧の処理、特にスパッター処理作業に適応できる。

更に、本発明の好ましい実施例が半導体ウェーハの被覆またはエツチングのため の機械において記載されるが、本発明の原理は、乱流ガス流やその他の粒子の移 動が存在したり、水分含有ガスが室のポンプ掃気または室の通気によって急速に 移動され得るような室の中で、レンズや、磁気、光または蒸気光学的ディスクの ようなその他の物体か被覆、エツチングまたはその他の処理を施される機械およ び方法に適応てきる。本発明によれば、半導体ウェーハのデバイス面を含むがこ れに限定されるわけではない様々な基体表面が凝縮による汚染から保護される。

この保護は、定期的なポンプ掃気および通気が圧力変化を引き起こし、これか蒸 気の凝縮を引き起こすようなロードロック室などの室において重要とされる。反 応ガスエツチングかスパッター被覆室のような他の室もまたポンプ掃気および通 気を行われ、本発明による利益を得る。

本発明のこれらのおよびその他の目的および利点か図面を参照する以下の詳細な 説明によって容易に明白とな第１図は、真空圧処理装置のロードロック室または その他のこのような室の通気を示し、従来技術によって構成され作動されるロー ドロック室の中の乱流ガス、およびそのガスにより浮遊された粒状汚染物質の動 きを示す図面。

第２図は、真空圧処理装置のロードロック室またはその他のこのような室のポン プ掃気、従技術により構成され作動される室の中での乱流ガスおよびガスによっ て浮遊される粒状汚染物質の動き、およびガス浮遊凝縮物質の形成を示す第１図 と同様な図面。

第３図は、本発明の原理により構成され作動されるつ工−ハ処理装置の室の通気 を示す図面。

第４図は、本発明の原理により構成され作動されるつ工−ハ処理装置の室の掃気 すなわちポンプ掃気を示す図面。

第５図は、第３図および第４図の図ｍｌに示されたロードロック室を示す横断面 図。

図面の簡単な説明 本発明の１つの好ましい実施例により作動されるロードロックまたはその他の室 は、共通して壌渡された何れも「ウェーハ状材料の操作および処理方法および装 置」と題する、参照することで本明細書に援用される米国特許第４，９０９．６ ９５号および第４，９１５，５６４号に開示されたスパッター被覆およびスパッ ターエツチング装置のようなウェーハ処理装置と関連して使用されるのが、特に 好適である。

援用されるこれらの特許は、関連する部分において、機械の主室内に維持される 真空圧環境のもとてウェー７１を処理する、特に半導体ウェー７１をスパッター 被覆およびエツチングする方法および装置を記載している。上記援用特許に記載 された装置において、ウェー７１は主真空圧処理室内の複数の処理ステーション において同時また順次に処理され得る。主室内でウェーッ＼は回転板に保持され 、回転板はウェーハを円周に沿って角度間隔を隔てた複数の処理ステーションに 割り出すのであり、このステーションには複数の処理ステーションおよび１つの ロードロックステーションが含まれ、ロードロックステーションにはロードロッ クか配置されて、これを通してつ工−ハか主処理室に対して導入および取り出し を行われ、また、外部環境に向けて取り出しまたは外部環境からの取り込みか行 われる。ロードロックは主室および機械外部環境の両方から密閉できる。

上記援用特許はまた未処理半導体ウェーハを外部環境からロードロック内のホル ダー内に運び込み、また、処理済みウェーハをロードロックから外部環境へ取り 出す機構を開示している。これらの特許は、ウェー７１操作機構、ロードロック の構造および作動、ホルダーに支持されたウェーハをロードロックと主処理室内 のステーションとの間で移動させる機構の構造および作動、およびロードロック を主処理室から隔離する構造を詳細に説明している。

第１図および第２図は、従来技術の装置および本発明の特徴を備えずに構成され たその他の装置を示す。第３図および第４図は本発明の特徴を組み込んだロード ロックを示す。第５図は第１図および第２図のロードロックの特徴を有し、更に 本発明により機のする第３図および第４図のロードロックの構造を有するロード ロックを示す。

第５図に示すように、ロードロック１０はウェーハ処理装置１２の壁１１に備え られる。壁１１は内部処理真空圧室１３を取り囲み、この処理室は内部真空圧レ ベルに連続して保持されるのが好ましく、通常は空気以外のガスを収容する。例 えばスパッター処理装置では、内部環境１３におけるガスは被覆またはエツチン グ処理の間にイオン化されるようになされており、このガスは典型的にはアルゴ ンのような不活性ガスとされ得る。外部環境１４は通常は大気圧の空気とされ、 装置１２を取り囲み、装置１２の主室壁１１の外側に位置される。この外部環境 は常に少なくとも幾分かの水分を含有する。

ロードロック１０は中間移送室すなわちロードロック室１５を内部環境１３と外 部環境１４との間にて取り囲む。ロードロック１０はその側部に外部環境１４へ 向けて配置されたロードロック扉１６を有し、この扉は開かれたときに、処理さ れる物品がロードロック室１５と外部環境１４との間にて移動できるようになす 。Ｉ［１６は密閉可能に閉じられて、外部環境１４をロードロック室１５の中の 環境から隔離する。ロードロックｌＯはまた閉鎖可能な入口１７を備えており、 この入口を通してつ工−ハまたはその他の物品がロードロック室１５と処理の行 われる主室の内部環境１３と間で移動される。入口１７は第３図では、ウェーハ ホルダー支持体をクランプする回動室部分１８と室扉１６周辺の壁１１に対する 密閉リング１９との間に密閉されて示されている。

半導体ウェーハ２０のような物品はリング１９に担持されたホルダー２１の中で ロードロック室１５内に支持される。リング１９は回転可能な割り出し板２２に 対して弾性的に取り付けられ、割り出し板は主室１３内に配置される。室部分１ ８は壁１１から引っ込んてロードロック室１５および主室１３の間の入口１７を 開口させ、板２２か回転される際にホルダー２１内のつｚ／’２０かロードロッ ク室１５と主室１３内の処理ステーションとの間で横方向に移動させることかで きる。

ロードロックｌＯは排気穴２３を備えており、この排出穴に対してロードロック 室１５を主室１３の内部環境の真空圧レベルになるまてポンプ掃気するための真 空ポンプ２４か連結されている。ロードロックＩＯはまたロードロック室１５を 通気すなわち再充填してロードロック室内圧力を外部大気１４の圧力に回復させ る通気穴２５を備えている。

未処理ウェーハ２０は開かれたロードロック扉１６を通して外部大気１４から主 室１３の内部環境の中に導入され、この間口−ドロック室１５と主室１３との間 の入口すなわち通路１７は密閉されている。処理済みウェーハ２０は開かれたｆ ｆ１６を通してロードロック１０のロードロック室１５と外部環境１４との間を 移動される。

このようにウェーハを移動させるための方法および装置を含めて、外部環境１４ とロードロック室１５との間でのウェーハ２０の移動は、上記援用米国特許第４ ．９１５゜５６４号に記載されている。

ウェーハが室１０の環境１５にあり、室扉１６か閉じられて内部環境１５を外部 環境１４から封止しているとき、ロードロック室１５は主室１３の内部環境と同 じ圧力レベルになるまでポンプ掃気される。ポンプ２４は排気穴２３を通してロ ードロック室ＩＯを掃気する。ロードロック室ＩＯのポンプ掃気は、ロードロッ ク室ｌＯの通気穴２５を通して置換ガスを注入して、ロードロック室１０内にほ ぼ真空圧レベルか最終的に達せられるようになし、置換ガスが内部環境１３と同 じガス成分とされることで、達成される。

室１５のポンプ掃気は機械の生産性を最大限にするために可能な限り迅速に行わ れる。このような急速ポンプ掃気、これにより生じる室１５内の急激な圧力低下 は、最初に室を充満した外部環境１４からのガスか担持する空気浮遊水蒸気の瞬 間的な凝縮を引き起こす。この凝縮は、以下に更に詳細に説明されるように本発 明が関係する問題を提起する。

−Ｈロードロツク１０がポンプ掃気され、ロードロック室１５の環境が主室環境 １３の圧力レベルとされたならば、ロードロックは主室１３の内部環境に対して 開かれて、ウェーハ２０が主室１３へ移動され、そこでつ工−ハは主室１３内の 複数の処理ステーションを段階的に移動されて処理される。スパッター処理装置 、およびロードロックから主室１３を通してのウェーッＸ２０の移動方法は、上 記援用された共通して条とされた米国特許第４．９０９．６９５号に記載されて いる。

主室１３から外部環境１４へのウェーハの移動は、外部環境１４から主室１３へ のウェーハの移動の際と同じロードロックを通して行われる必要はない。しかし なから、１つのロードロック１０が両方向におけるウエーハの移動に使用され、 処理済みおよび未処理のウェーッ１かロードロックにて交換されるのか好ましい 。それ−故（二本発明を説明する目的で、１つのロードロ・ツクか両方の目的に 関して記載される。

主室１３からの外部環境１４へのウェーッＸ２０の移動のために、ロードロック ｌＯは主室１３に対して開力為れてウェーハ２０か主室１３から入口１７を通し てロードロック室１５へ移動するようになされる。上述にて引用された特許に記 載された好ましい装置１２にお０て、板２２か回転する際、処理済みウェー７１ は主室１３からロードロック室１５へ移動され、これと同時に、未処理ウェーハ はロードロック室１５から主室１３へ移動され、これによりウェーハ２０、リン グ１９およびホルダー２１がロードロック室１５のウェーッ為、リングおよびホ ルダーと交換される。

処理済みウェーハ２０がロードロ・ツク１０内に位置決めされて外部環境１４へ 移動されるようになされ、また、ロードロック室環境１５か主室１３の環境から 隔離されるとき、通気ガスはパルプ２６を通して室１５内に解放され、室１５内 部の圧力か外部環境１４の圧力にまて上昇できるようにする。一旦室１５内の圧 力が外部環境１４に対して等しくなると、ロードロ・ツク扉１６が開かれ、ウェ ーハ２０かロードロック１０から取り出される。

第１図〜第２図を参照すると、ロードロ・ツクｌＯの室１５内部の各種面上に集 まる傾向を見せる固体粒子２７が従来技術のロードロック室内に見られるように 示されている。室１５内部のウェーハ２０はその片側にデバイス面２８を有し、 その面上に多数の半導体デバイスが形成される。粒子２７はウェーハ２０のデバ イス面２８への移動か許されると、処理の間に形成されるデバイスに欠陥を生じ る。これは第１図に示されるように特に主室１３に対するウェーハの取り入れに よる問題であるが、第２図に示すようにウェーハが主室１３から取り出される場 合に関しても生じるのであり、これにおいてはそのようなウェーハはロードロッ ク室１５および装置１２から他の装置へ送られ、その装置において粒子が更に他 の処理を阻害するようになる。

第２図に更に示されたように、室１５内部の環境は室１５のポンプ掃気によって 発生する急激な圧力低下のすぐ直後の状態で示されている。この圧力低下が生じ ると、ロードロックｌＯの室１５内部に形成する傾向を見せる雲状水滴すなわち 霧２７ａが従来技術のロードロック室内に見い出されるとして示されている。粒 子すなわち霧２７ａは、ウェーハ２０のデバイス面上への移動が許されると、処 理の間に形成されるべきデバイスに欠陥を引き起こしかねない。デバイス面２８ 上に凝縮した水分は固体や分解物質を担持し、これらは水分が最終的に蒸発した ときに面２８上に汚染物として残留し、面２８の適正な処理を妨げる。これは第 ２図に示すように特にウェーハの主室１３への取り入れによる問題である。

従来技術において、ロードロック室１５の通気（第１図）およびロードロック室 のポンプ掃気（第２図）の両方ともか室１０の内部環境１５の中に乱流のガス流 を発生させる。この乱流ガス流はロードロ・ツク１０の内部表面から粒子を払い 落として、これらの払い落とされｔこ粒子をロードロック室１５内の環境を通し て移動させる。

幾分かのガス浮遊粒子はウェーッ１２０のデノくイス面２８上に落ち、その各々 が半導体デノくイスの１つを損傷し得るのである。ウェーッＸ２０が２０３．２ ｍｍ（８インチ）直径の円形ウェーハて、これが多数の半導体デノくイス（こ形 成される場合、例えば約４０〜５０個の欠陥デノくイス力）デバイス面２１上に 落ちた粒子のために発生する。

また、従来技術において、ロードロ・ツク室１５の通気またはロードロック室の ポンプ掃気の何れかによって、急速な圧力低下が室１０の内部環境１５の中で蒸 気の凝縮を発生し得る。この凝縮は霧２７ａをロードロ・ツク１０内の室１５の 内部体積の中に発生させる。ガス浮遊水滴がウェーハ２０のデバイス面２８上に 落ち、そこに形成される半導体デバイスを損傷し得る。

第３図〜第５図を参照すると、本発明の原理によって、ロードロック室１０はガ イドまたは板３０を備え、これは狭い間隔で隣接されて実質的にウニ　／’２０ のデノくイス面２８と平行で、空隙３１をそれらの間に形成しこの空隙かウェー ハ２０のデバイス面２８を覆うようになされる。板３０は円形出、ウェー／’２ ０のデノくイス面２８と少なくとも同じ大きさとされるのか好ましし１゜板３０ が全体的に平坦でウェーッ）のデノくイス面２８と平行であるのて、それにより 形成される空隙は均一な厚さとなる。

コノ空隙厚さは１．２７〜１２．７ｍｍ（０，０５〜０．５インチ）とされるの が好ましく、約２．５４ｎ＋＋ｎ　（０，１インチ）の空隙が好ましい。板３０ は前面ヒーターのような同様に配置される他の構造体か備えられる箇所ではその 表面とされ得る。しかしながら本発明の好ましし洩実施例によれば、通気ライン ３３は通気入口穴２５と、デノくイス面２８を覆うガイド板３０の開口３５との 間を連結される。

開口３５は板３０の中央に位置されて、ロードロック室ｌＯの通気（第３図）お よび所望の真空圧となるまでのポンプ掃気（第４図）の両方の間に、入口２５力 Ａら空隙３１に至る通気ガスの幾分または全部と通じるよう（こなされるのが好 ましい。

本発明の好ましい実施例によれば、例えば通気ζこよる第３図の充填手順の間に 、乾燥窒素やアルゴンのような通気ガスがダクト３３を通してロードロ・ツク室 １５の圧力よりも高イ０．０７０３〜０．２１１ｋｇ／ｃｍ’　（１〜３ｐｓｉ 　）の圧力でロードロック室１５の中央に、そしてそこから半径方向外方へ向か うように空隙３１内（こ導入され、ロードロックを約１０秒間で大気圧となす。

例え（ｆポンプ掃気によるロードロックの掃気においては、通常は、ロードロッ ク室１５を大気圧から同様に約１０秒間で十分な真空圧レベルとなるようにする ような流量とされる。ロードロック室は約１．５リツトルの体積かあるので、室 のポンプ掃気の初期流量は約９リツトル／分である。導入される通気ガスは超乾 燥状態、典型的には１００万部当たり１０部以下の水分含有量とされるのが好ま しい。このようなレベルでは、水分は全く通気ガスから凝縮せず、このガスだけ が保護されるべきウェーハ面と接触されるのである。

ガスがロードロック室ＩＯに対して流入しまた流出するときは常に、清浄通気ガ スの流れがウェーハ２０のデバイス面２８の全周まわりにおいて空隙３１から半 径方向外方へ向けて保持される。これは矢印３７で示される。

このガスの外方へ向かう流れは、空隙３１の縁部口りにおける室１５内の圧力よ り十分に高い清浄ガスの圧力を開口３５の位置に維持することによって、デバイ ス面２８の周辺回りで外方へ向けて維持される。このようにして、ロードロック 室１５の内面から取り上げられた粒子２７およびロードロック室１５内で形成さ れた液滴２７ａは依然として流動するガスにより担持されるが、デバイス面２８ に接触したり、矢印３７で示されるように清浄通気ガスの半径方向外方へ向かう 流れによって空隙３１の中に侵入することから保護される。通気の入口穴２５に 入る通気ガスは典型的に、例えば供給源４０からの窒素ガスとされ、これはフィ ルター４１、好ましくは０゜２マイクロメータフイルターを通過されて粒子を除 去された後、バルブ２６を通して流されるのであり、バルブは清浄バルブ、好ま しくはベロー形式のバルブとされ、供給源４０から電解研磨された曲がりめ無い ガスラインに流れるガス流量を制御し、このラインが入口穴２５をロードロック 室ＩＯに連通ずる。

本発明の特定の実施例および応用例が図示され説明されたが、様々な変更が本発 明の原理から逸脱せずになし得ることは認識されよう。従って、請求の範囲は次 の通りである。

手続補正幣酸） 特許庁長官殿　靭５年６肛４［３− １−事件の表示 ウェーハの汚染を軽減する方法および装置マティリアルズ　リサーチ　コーポレ イション４−代理人 ５−補正命令の日付 ６−補正により増加する請求項の数 ７、補正の対象 明細書、請求の範囲及び要約書翻訳文 ８、補正の内容　別紙のとおり 明細書、請求の範囲及び要約書翻訳文の浄書（内容に変更なし）国際調査報告　 ａｒｖｌｕｃ　ｏ＋　ｌｎｃ、ａｏ。

フロントページの続き （８１）指定回　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、　ＧＲ，ＩＴ、　ＬＵ、　ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（Ｂ Ｆ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、Ｔ Ｇ）、ＡＴ、ＡＵ、ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ，Ｃ３，ＤＥ、　ＤＫ 。

ＥＳ、ＦＩ、　ＧＢ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ、　ＫＲ，ＬＫ、　ＬＵ、ＭＣ，Ｍ Ｇ、ＭＮ、ＭＷ、ＮＬ、Ｎｏ、ＰＬ、ＲＯ、ＳＤ、ＳＥ、ＳＵ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．処理装置の圧力密閉室の中に支持された基体の面を、室内のガス圧を変化さ せる間に、汚染物質を担持するガスによって浮遊された汚染物質から保護する方 法であって、 室内の汚染物質を担持するガスによって浮遊された汚染物質から保護すべき面を 有する基体を室内に支持し、保護すべき面に隣接してそれを覆う空隙を形成し、 この空隙は室と通じる境界部を有し、 室の壁に形成された穴を通してガスを流すことで室内の汚染物質を担持するガス の圧力を変化させ、そして清浄ガスを境界部から離れた開口を通して空隙内に導 入し、 室内の汚染物質を担持するガスの圧力を変化させる間、導入した清浄ガスを保護 されるべき表面を横断させ、空隙からその境界部に沿って外方へ、そして室の内 部へと空隙を通してガイドして、室から空隙内へ、そして保護すべき面の上へ流 れる汚染物質を浮遊したガスの流れを制限するようになす諸段階を含む方法。
2. ２．室を充填するための請求項１の方法であって、圧力を変化させる段階が穴を 通して室内にガスを流すことで室内のガス圧を増加させる段階を含み、このガス の少なくとも幾分かは開口を通して導入された清浄ガスである方法。
3. ３．予め定めた低い圧力レベルとなるまで室を掃気するための請求項１の方法で あって、 圧力を変化させる段階が空隙から離れた位置の穴を通して且つ予め定めた流量に てその室が低い圧力レベルに達するまで室からガスを排出する段階を含み、また 導入段階が空隙内に清浄ガスを導入し、同時に空隙からその予め定めた流量より 少ない流量でガスを排出する段階を含む方法。
4. ４．真空圧レベルとなるまで室をポンプ掃気するための請求項３の方法であって 、 ガス排出段階が予め定めた流量にて室が真空圧レベルに達するまで室からガスを ポンプ掃気する段階を含む方法。
5. ５．室内の大気を急速掃気する間に処理室内に支持された基体が室内の水分で汚 染されないように保護するための請求項３または請求項４のいずれかに記載され た方法であって、 導入された清浄ガスが清浄乾燥ガスであり、また、導入段階が室からガスを掃気 する間に空隙周辺回りから外方へと室内に向かうガスの流れを維持するのに十分 な圧力でガイド板の開口を通して空隙内に清浄乾燥ガスを導入し、これにより室 から空隙の中へ、そして保護すべき面の上へ向けてガス浮遊水分が流れるのを制 限するようになす段階を含む方法。
6. ６．請求項３から請求項５までのいずれか一つに記載された方法による室の掃気 を含むサイクルを通じて室を作動させる方法であって、更に 清浄ガスを空隙内に導入することで少なくとも部分的に室からのガス排出に続い て室を充填し、そして充填段階の間に導入した清浄ガスを保護すべき面に沿って 且つ空隙を通して導入し、これにより空隙の境界部にて外方へ向けて室内に流す ようにする段階を含む方法。
7. ７．請求項１から請求項６までのいずれか一つに記載された方法であって、更に 交互に、室を外部環境の圧力となるような通気、および室を内部環境の圧力とな るようなポンプ掃気を行い、ガス導入段階が通気段階およびポンプ掃気段階のそ れぞれの間に遂行される段階を含む方法。
8. ８．請求項１から請求項７までのいずれか一つに記載された方法であって、 導入段階が空隙の境界部の回りに室の圧力より高い圧力を発生するのに十分な圧 力でガスを導入し、これにより空隙の境界部から外方へ向かう清浄ガスの流れを 維持する段階を含む方法。
9. ９．請求項１から請求項８までのいずれか一つに記載された方法であって、 保護すべき面に隣接し且つ間隔を隔てて配置されたガイド板により空隙が形成さ れ、 空隙内にて全方向において半径方向外方に向かうガス流を確立するように板の中 央に配置された開口によって空隙内に清浄ガスが導入される方法。
10. １０．室のポンプ掃気または通気の間で室内の乱流ガスが発生する間に粒状汚染 物質によって基体の面を保護するための請求項１から請求項９までのいずれか一 つに記載された方法であって、 室壁から粒子を払い落として担持するのに十分強いガスが室内を流れるときは常 に清浄ガス導入段階が遂行される方法。
11. １１．汚染物質から保護すべき少なくとも１つの面を有する基体が外部環境とは 隔離された内部環境の中で処理される処理装置であって、 外部環境から密閉可能とされ、基体を室内で支持する基体ホルダーを有する室と 、 ガス入口穴およびガス出口穴であって、前記穴は室と連通され、前記穴の一方は 室を外部環境の圧力となるまで通気する通気穴であり、また、前記穴の他方は室 を内部環境の圧力となるまでポンプ掃気するポンプ掃気穴であるガス入口穴およ びガス出口穴と、 内部に開口を有し、保護されるべき面を覆う空隙を形成するために支持体の上に 取り付けられている基体の保護すべき面に隣接させて間隔を隔てて位置するよう に配置されたガイドであって、空隙の周辺が保護されるべき面を取り囲んでいる ガイドと、 基体が室内に支持され、室内をガスが流動するときは常に、開口から空隙周辺に 向けて低下する圧力で、且つまた空隙の周辺にて空隙から室内へと外方へ向かう 清浄ガスの流れを維持するのに十分な圧力にて、ガイドの開口を通して空隙内に 清浄ガスを導入する手段であって、これにより室から空隙内へ且つまた保護すべ き面上に向かうガス浮遊汚染物質の流れを制限するようになし、この導入手段は 室の圧力より高い空隙周辺回りにおける圧力を生じるのに十分な圧力で開口を通 る清浄ガスの流れを導入するように作動可能とされ、これにより前記空隙周辺か ら外方へ向かう清浄ガスの流れを維持するようになす導入手段とを含んでなる処 理装置。
12. １２．水分から保護すべき少なくとも１つの面を有する基体が外部環境とは隔離 された内部環境の中で処理される請求項１１の処理装置であって、 外部環境から密閉可能とされ、基体を室内で支持する基体ホルダーを有する室と 、 ガス入口穴およびガス出口穴であって、前記穴は室と連通され、前記穴の一方は 室を外部環境の圧力となるまで通気する通気穴であり、また、前記穴の他方は室 を内部環境の圧力となるまでポンプ掃気するポンプ掃気穴であるガス入口穴およ びガス出口穴と、 前記室からガスをポンプ掃気して内部圧力を低下させるために前記出口穴に連結 された手段と、乾燥通気ガスの供給源と、 内部に入口穴と連通する開口を有し、保護されるべき面を覆う空隙を形成するた めに支持体の上に取り付けられている基体の保護すべき面に隣接させて間隔を隔 てて位置するように配置されたガイドであって、空隙の周辺が保護されるべき面 を取り囲んでいるガイドと、基体が室内に支持され、室からガスがポンプ掃気さ れるときは常に、開口から空隙周辺に向けて低下する圧力で、且つまた空隙の周 辺にて空隙から室内へと外方へ向かう乾燥ガスの流れを維持するのに十分な圧力 にて、供給源からガイドの開口を通して空隙内に乾燥ガスを導入する手段であっ て、これにより室内に形成され得る凝縮液が空隙内へ侵入して、室内に支持され た基体の保護すべき面に接触することを制限するようになし、この導入手段は室 の圧力より高い空隙周辺回りにおける圧力を生じるのに十分な圧力で開口を通る 通気ガスの流れを導入するように作動可能とされ、これにより前記空隙周辺から 外方へ向かう清浄ガスの流れを維持するようになす導入手段とを含んでなる処理 装置。
13. １３．ロードロックを有する請求項１１または請求項１２のいずれか一つに記載 された装置であって、ロードロックが 室と、 室を取り囲み、外部環境に対する室の解放および室の密閉を交互に行う扉を有す る壁であって、外部環境に対して交互に室を解放し且つまた室を密閉するための 密閉可能な入口を有し、前記壁は内部環境に対して交互に室を解放し且つまた室 を密閉するための、そして室が外部環境に対して開かれたときに基体を室に対し て差し入れおよび取り出すための密閉可能な入口を有する壁と、ガス入口穴およ び出口穴であって、ロードロック室に連通されたガス入口穴および出口穴と、室 の掃気または充填の間にガス浮遊粒子による基体の汚染を防止する手段であって 、この汚染防止手段はガイドと、ガイドに形成された開口を通して空隙内に清浄 ガスを導入する手段とを含み、これにより室からのガス浮遊粒子が空隙の中に侵 入し、保護すべき面上に流れないように制限する汚染防止手段とを含んでいる装 置。